JP5252978B2

JP5252978B2 - 経路制御方法、通信システムおよび通信装置

Info

Publication number: JP5252978B2
Application number: JP2008108068A
Authority: JP
Inventors: 章好八木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: JP2009260720A

Description

本発明は、複数の通信装置がアドホックを構成し、当該通信装置間で無線マルチホップ通信を行う場合の経路制御方法に関するものである。

従来、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）において、ＭＡＮＥＭＯ（ＭＡＮＥＴ（Mobile Ad-hoc Networks） for ＮＥＭＯ（Network Mobility））では、ＮＥＭＯ対応の複数のＭＲ（Mobile Router）がアドホックを構成した場合の、ＭＲ間の無線マルチホップ通信について議論されている。下記非特許文献１には、ツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルであるＴＤ（Nested Nemo Tree Discovery）について記述されている。

IETF MANEMO Nested Nemo Tree Discovery draft-thubert-tree-discovery-06.txt

しかしながら、上記非特許文献１では、下流方向へのメッセージ（ＴＩＯ：Tree Information Option）のサブオプションとして“Uniform Path Metric”，“Bandwidth”などが定義されているものの、これらの具体的な使い方や、これらを用いた具体的な経路制御の方法については何ら記述されていない。

また、上記従来の技術では、ツリーの根からのホップ数（深さ）が経路制御の支配的な判定基準となっている。このため、ホップ数が多い経路は、無線パスの通信品質が良好であっても選択されない、という問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無線パスの品質に応じて最適な経路を選択可能な経路制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の通信装置がアドホックを構成する場合の当該通信装置間の無線マルチホップ通信におけるツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルにおいて、ルータ広告（ＲＡ：Router Advertisement）を拡張したメッセージを送信する場合の経路制御方法であって、前記通信装置のそれぞれが、隣接する通信装置との間の無線リンクの評価基準を算出する無線リンク評価基準算出ステップと、ツリーの根である通信装置が、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準（Path Metric）に、上流方向に存在する通信装置であるアクセスルータ（ＡＲ：Access Router）との間の無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴（Path History）として自装置のＩＤを含めた、ツリー情報のパケットを、前記メッセージとしてブロードキャストまたはマルチキャストする第１のメッセージ送信ステップと、ツリーの根でないその他の通信装置が、ツリー情報のパケットを受信した場合に、パス履歴を参照して自装置のＩＤが含まれていないツリー情報のパケットを検索し、得られたメッセージの中で最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつツリー情報のパケットを送信した通信装置との間の無線リンクを、上流方向の接続経路に設定する経路選択ステップと、前記上流方向の接続経路を設定した通信装置が、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた、ツリー情報のパケットを、前記メッセージとしてブロードキャストまたはマルチキャストする第２のメッセージ送信ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、無線リンクの品質に応じて最適な経路を選択することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる経路制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、無線リンクの接続例を示す図であり、たとえば、モバイルルータ（ＭＲ：Mobile Router）１〜６とアクセスルータ（ＡＲ：Access Router）１００とを備えたネットワークである。図１において、ＡＲ１００−ＭＲ１間は無線リンク１０で、ＭＲ１−ＭＲ２間は無線リンク１２で、ＭＲ１−ＭＲ３間は無線リンク１３で、ＭＲ２−ＭＲ３間は無線リンク２３で、ＭＲ２−ＭＲ４間は無線リンク２４で、ＭＲ２−ＭＲ５間は無線リンク２５で、ＭＲ３−ＭＲ４間は無線リンク３４で、ＭＲ３−ＭＲ６間は無線リンク３６で、ＭＲ４−ＭＲ５間は無線リンク４５で、ＭＲ５−ＭＲ６間は無線リンク５６で、それぞれ接続されている。ここでは、ＭＲ１が、ＡＲ１００を介してインターネットなどのインフラネットワークまたは外部ネットワークと接続するツリーの根である。

図２は、ツリー状経路の論理リンクの設定例を示す図である。図２において、ＡＲ１００−ＭＲ１間には論理リンク１０Ａが、ＭＲ１−ＭＲ２間には論理リンク１２Ａが、ＭＲ１−ＭＲ３間には論理リンク１３Ａが、ＭＲ２−ＭＲ３間には論理リンク２３Ａが、ＭＲ２−ＭＲ４間には論理リンク２４Ａが、ＭＲ３−ＭＲ５間には論理リンク３５Ａが、ＭＲ３−ＭＲ６間には論理リンク３６Ａが、それぞれ設定されている。

つづいて、本実施の形態の経路制御動作について説明する。まず、各ＭＲは、隣接ノード（たとえばＭＲ１からみた場合、ＡＲ１００，ＭＲ２，ＭＲ３）との無線リンク（ＭＲ１では無線リンク１０，無線リンク１２，無線リンク１３）毎に、無線リンクの評価基準（Link Metric）を算出する。評価基準の算出に用いる要素としては、（１）ユーザパケット伝送品質，（２）ルータ広告（ＲＡ：Router Advertisement）やＨｅｌｌｏメッセージなどの周期的な制御パケットの受信率および／または到達率，（３）受信信号レベルなどの無線品質，（４）無線使用状況やトラヒック量，（５）通信レートや無線伝送容量，（６）パケットレベルの伝送遅延、などの無線リンク情報が挙げられる。各ＭＲは、これら複数の無線リンク情報からいずれか１つを選択することにより、または、選択した複数の無線リンク情報を重み付けして組み合わせることにより、各無線リンクの評価基準を求める。

なお、上記の処理で算出された各無線リンクの評価基準は、ＨｅｌｌｏメッセージまたはＲＡのフォーマットを拡張し、これらに搭載することにより、ＡＲ−ＭＲ１間および各ＭＲ間で相互に交換することができる。これにより、各装置が、無線リンクの双方向の評価基準を収集することができる。

ツリーの根であるＭＲ１は、ネットワークの上流方向に存在するＡＲ１００との間の無線リンク１０の評価基準を、周期的に測定および算出する。そして、ＭＲ１は、無線リンク１２で接続された隣接するＭＲ２、および無線リンク１３で接続された隣接するＭＲ３に対して、ツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルにおける下流方向へのブロードキャストメッセージとして、ＲＡを拡張したメッセージである、ツリー情報オプション（ＴＩＯ：Tree Information Option）を含むＲＡ−ＴＩＯメッセージを送信する。このとき、サブオプション内の無線パスの評価基準（Path Metric）に、上記で算出した無線リンクの評価基準を挿入するとともに、サブオプション内のパス履歴（Path History）として自身のＩＤ（ＩＰアドレスなど）を含めて、上記ＴＩＯメッセージを送信する。

図３は、ＲＡを拡張したＲＡ−ＴＩＯメッセージのサブオプションである“Uniform Path Metric Suboption”と“Path History Suboption”のフォーマットを示す図である。“Uniform Path Metric Suboption”は、パスメトリックであり、ツリーのコストを表す。各ＭＲは、この値に基づいて経路設定のための判断処理を行う。“Path History Suboption”は、経路上のＩＰアドレスを記録していく独自のサブオプションである。各ＭＲは、このサブオプションに記録されたＩＰアドレスを確認し、既に自身が受け取っているＲＡ−ＴＩＯメッセージを破棄することで、ＲＡ−ＴＩＯメッセージのループを回避する。

一方、ツリーの根でない他のＭＲは、ＲＡ−ＴＩＯメッセージを受信した場合、そのサブオプション内のパス履歴を参照し、自身のＩＤ（ＩＰアドレスなど）が含まれていないメッセージを選別する。そして、これらの中で最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつＲＡ−ＴＩＯメッセージがいずれであるかを判定し、そのＲＡ−ＴＩＯメッセージを送信した隣接ＭＲとの間の無線リンクを、ツリーの枝として唯一の上流方向の接続経路に設定する。なお、このＭＲは、自身のＩＤが含まれているＲＡ−ＴＩＯメッセージについては廃棄する。

図４は、たとえば、ツリーの根でないＭＲ２からみたＲＡ−ＴＩＯメッセージの受信状況を示す図である。ＭＲ２は、無線リンク１２で接続されたＭＲ１からのＲＡ−ＴＩＯメッセージ，無線リンク２３で接続されたＭＲ３からのＲＡ−ＴＩＯメッセージ，無線リンク２４で接続されたＭＲ４からのＲＡ−ＴＩＯメッセージ，無線リンク２５で接続されたＭＲ５からのＲＡ−ＴＩＯメッセージ、を受信する可能性がある。ＭＲ２は、ＲＡ−ＴＩＯメッセージを受信した場合、サブオプション内のパス履歴に自身のＩＤが含まれていないＲＡ−ＴＩＯメッセージの中から、最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつメッセージを判定する。たとえば、ＭＲ１が送信したＲＡ−ＴＩＯメッセージが最も品質がよかった場合、ＭＲ２は、ＭＲ１との無線リンク１２を唯一の上流方向への接続経路とし、図５のＭＲ１−ＭＲ２間のように論理リンク１２Ａを設定する。図５は、ＭＲ２によって上流方向の論理リンク１２Ａが設定された状態を示す図である。

また、上流方向の接続経路を設定したＭＲは、つぎに、隣接ＭＲにブロードキャストするメッセージとして、ＲＡ−ＴＩＯメッセージを送信する。このとき、ＲＡ−ＴＩＯメッセージのサブオプション内の無線パスの評価基準値に対して、上流方向の接続経路に設定された無線リンクの評価基準の値を加算、乗算または加味するとともに、サブオプション内のパス履歴に自身のＩＤを追加する。ただし、上流方向の接続経路に設定された無線リンクの評価基準の値が前回から変わらないなど、更新する必要がなければ、各ＭＲは、ＲＡ−ＴＩＯメッセージを更新せずに送信する。

たとえば、ＭＲ２は、図５のように論理リンク１２を設定した場合、上述したようにＲＡ−ＴＩＯメッセージを作成する。そして、無線リンク１２で接続されたＭＲ１，無線リンク２３で接続されたＭＲ３，無線リンク２４で接続されたＭＲ４，無線リンク２５で接続されたＭＲ５、に対してそのＲＡ−ＴＩＯメッセージを送信する。なお、上流方向に位置するＭＲ１では、ＭＲ２から受け取ったＲＡ−ＴＩＯメッセージのサブオプション内のパス履歴にＭＲ１のＩＤが含まれているため、そのＲＡ−ＴＩＯメッセージを廃棄する。

また、ＭＲ２が、上流方向への接続経路として論理リンク１２Ａを設定し、下流方向に対してＲＡ−ＴＩＯメッセージをマルチキャストした後に、たとえばＭＲ３経由で上流方向のＭＲ１からのＲＡ−ＴＩＯメッセージを受信した場合、ＭＲ２では、そのＲＡ−ＴＩＯメッセージの無線パスの評価基準値が、上記ＭＲ１が直接送信したＲＡ−ＴＩＯメッセージの無線パスの評価基準値よりも品質が良ければ、ＭＲ３との無線リンク２３をＭＲ２の唯一の上流方向への接続経路とし（論理リンク２３Ａを設定し）、再度、この無線リンクについてのＲＡ−ＴＩＯメッセージをマルチキャストする。

図６は、ツリーの根でないＭＲ３からみたＲＡ−ＴＩＯメッセージの受信状況を示す図である。ＭＲ３は、無線リンク１３で接続されたＭＲ１からのＲＡ−ＴＩＯメッセージ，無線リンク２３で接続されたＭＲ２からのＲＡ−ＴＩＯメッセージ，無線リンク３４で接続されたＭＲ４からのＲＡ−ＴＩＯメッセージ，無線リンク３５で接続されたＭＲ５からのＲＡ−ＴＩＯメッセージ，無線リンク３６で接続されたＭＲ６からのＲＡ−ＴＩＯメッセージ、を受信する可能性がある。たとえば、ＭＲ３が１つ以上のＲＡ−ＴＩＯメッセージを受信し、その中で、ＭＲ１が送信したメッセージがサブオプション内のパス履歴にＭＲ３のＩＤを含まずかつ最も品質がよかった場合、ＭＲ３は、上述同様、ＭＲ１との無線リンク１３を唯一の上流方向への接続経路とし、図７のＭＲ１−ＭＲ３間のように論理リンク１３Ａを設定する。図７は、ＭＲ３によって上流方向の論理リンク１３Ａが設定された状態を示す図である。

また、上記と異なる例として、最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつＲＡ−ＴＩＯメッセージを送信したノードがＭＲ１ではなく、ＭＲ２であった場合を想定する。図８は、ツリーの根でないＭＲ３からみたＲＡ−ＴＩＯメッセージの上記とは異なる受信状況を示す図である。ＭＲ３は、上述同様、ＭＲ２との無線リンク２３を唯一の上流方向への接続経路とし、図９のＭＲ３−ＭＲ２間のように論理リンク２３Ａを設定する。図９は、ＭＲ３によって上流方向の論理リンク２３Ａが設定された状態を示す図である。

本実施の形態においては、上記に示すような動作を各ＭＲが行うことにより、ツリー状の経路が設定される。図１０は、ＲＡ−ＴＩＯメッセージがマルチキャストされる様子を示す図であり、図１１は、各ＭＲによって論理リンクが設定された状態を示す図である。たとえば、図１０のようにＲＡ−ＴＩＯメッセージがマルチキャストされると、最終的には、たとえば、図１１のように、ＭＲは、それぞれ最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつＲＡ−ＴＩＯメッセージを送信したＭＲとの無線リンクを、唯一の上流方向への接続経路とし、論理リンクを設定する。そして、ツリーの根であるＭＲ１をＤｅｆａｕｌｔルートに設定し、自ＭＲの上流のＭＲを“ＮｅｘｔＨｏｐ”とすることにより、すべてのＭＲは、ツリーの根であるＭＲ１までの上流方向への経路を設定できる。

以上説明したように、本実施の形態では、各ＭＲは、自身よりも上流にいるＭＲからのＲＡ−ＴＩＯメッセージは受け取るが、自身より下流にいるＭＲからのＲＡ−ＴＩＯメッセージは受け取らない（破棄する）こととした。また、各ＭＲは、無線パスの評価基準値がよいＲＡ−ＴＩＯメッセージは受け取るが、無線パスの評価基準値が悪いＲＡ−ＴＩＯメッセージは受け取らない（破棄する）こととした。すなわち、各ＭＲが下流方向へのブロードキャストのみを行うこととした。これにより、ツリー状の経路を形成することができ、下流からのＲＡ−ＴＩＯメッセージを廃棄することによりＭＲ間でのループの発生を防ぐことができる。また、各無線リンクの評価基準を、ツリーの根からの無線パスの評価基準として加算などすることにより、各ＭＲは、ツリーの根からの最適なパスを選択することができ、また、“Default Route”を作成することにより、“Tree Topology”を構築することができる。

ここで、設定中の論理リンクを変更する場合の動作を図１２に示す。図１２−１は、設定中の論理リンクを変更する場合の、ＭＲ間におけるＲＡ−ＴＩＯメッセージの送受信のシーケンス例を示す図である。図１２−２は、図１２−１のシーケンスにおいて、ＭＲ２が論理リンクを設定する様子を示す図であり、図１２−３は、図１２−１のシーケンスにおいて、ＭＲ２が論理リンクを変更する様子を示す図である。各図において、ＲＡは通常のルータ広告を示し、ＲＡ−ＴＩＯ＃１，ＲＡ−ＴＩＯ＃２，ＲＡ−ＴＩＯ＃３は、それぞれＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３が送信するＲＡ−ＴＩＯメッセージを示す。

図１２−１のシーケンスにおいて、ＡＲ１００がＭＲ１にＡＲを送信すると、ＭＲ１は、たとえば、ＲＡ−ＴＩＯ＃１を隣接するＭＲ２およびＭＲ３にブロードキャストする。ＭＲ２は、受信したＲＡ−ＴＩＯメッセージで最も無線パスの評価基準値がよいＲＡ−ＴＩＯ＃１を送信したＭＲ１を、上流方向への経路の通信先に設定する。また、ＭＲ２は、ＲＡ−ＴＩＯ＃１を受信したＭＲ３が送信するＲＡ−ＴＩＯ＃３を受信するが、ここでは、無線パスの評価基準値はＲＡ−ＴＩＯ＃１の方がよい値を示しているため、上流方向への経路は、ＭＲ１との間の論理リンクに保たれる（図１２−１上部のシーケンス、図１２−２参照）。

その後、ＭＲ２では、ＭＲ３からのＲＡ−ＴＩＯ＃３のサブオプション内の無線パスの評価基準値が、ＭＲ１からのＲＡ−ＴＩＯ＃１のサブオプション内の無線パスの評価基準値よりよくなったと判断した場合、自身から上流方向への経路をＭＲ３との間の論理リンクに変更する（図１２−１下部のシーケンス、図１２−３参照）。

また、本実施の形態では、外部へのインタフェースとしてＡＲを備えることとしたが、ＡＲを備えないこととしてもよい。この場合、ＭＲが直接インターネットなどのインフラネットワークまたは外部ネットワークと接続する。また、ＭＲがＨＡ（Home Agent）と接続することとしてもよい。

本実施の形態では、端末を省略して、モバイルルータがアドホックを構成する場合を説明したが、通常は、図１３のように、モバイルルータの配下に少なくとも１台の端末を収容した移動ネットワークが構成され、移動ネットワークごとにまとまって移動する。図１３は、モバイルルータごとに移動ネットワークが構成される場合のシステム構成例を示す図である。図１３のアドホックネットワークは、ＭＲ１の配下に端末１１０を、ＭＲ２の配下に端末２１０を、ＭＲ３の配下に端末３１０を備えている。

また、本実施の形態では、上記のように、ＡＲとＭＲによってネットワークを構成する場合を一例として示したが、複数の固定ルータ、固定端末、固定無線端末、移動体無線端末または複数の無線基地局によってネットワークを構成することとしてもよい。この構成で、無線マルチホップ通信にツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルを用いる場合は、上記同様、同一ツリー上での上流／下流の判断を行う経路制御の評価基準に、装置間の無線リンク情報を用いる。また、ＭＲの代わりに固定ノードまたはＭＮ（Mobile Node）を用いてネットワークを構成することとしてもよい。この場合には、経路制御の評価基準に自固定ノードと隣接固定ノード、または、自ＭＮと隣接ＭＮとの無線リンク情報が用いられる。さらに、モバイルルータ自身も端末として動作する機能を持つこともあり、移動ノード機能を備えたモバイルルータ（ＭＲ：Mobile Router）でも、同様である。

また、本実施の形態では、ＡＲ１００を介してインターネットなどのインフラネットワークまたは外部ネットワークと接続する場合について説明したが、一方で、他のネットワークと接続しない場合についても対応可能である（図１のＡＲ１００がないものに対応）。この場合、ツリーの根となるＭＲ１は、隣接するＭＲにＲＡ−ＴＩＯメッセージを送信する場合に、サブオプション内の無線パスの評価基準に、ＭＡＸ値などの特定の値を含めるとともに、パス履歴として自身のＩＤを含めて送信する。ここで、ＭＡＸ値とは、最も品質がよいことを示す値である。

図１４は、経路制御機能を備えたモバイルルータの構成例を示すブロック図である。アドホック機能のための経路制御部を持ち、複数のモバイルルータがアドホックを構成するために、各モバイルルータの経路制御部間でツリー情報のパケット（ＲＡ−ＴＩＯメッセージ）の送受信を行うことにより経路制御を行う。

図１４のモバイルルータは、インタフェース９０−ｎ（ｎ＝１，２，…）を有しており、ＩＰ処理部９１が、各インタフェースが受信したパケットを、制御系パケットとユーザ系パケットとに振り分ける。そして、制御系パケットは各制御部に転送し、ユーザ系パケットは、パケット転送部９３に渡す。たとえば、ツリー情報のパケット（ＲＡ−ＴＩＯメッセージ）は、経路制御部９４に、移動管理のためのパケットは移動管理制御部９５に、通常のルータ広告のようなルータ制御のパケットはメッセージ制御部９６に転送する。経路制御部９４は、隣接するモバイルルータとの間の評価基準を、周期的に測定および算出している。また、経路制御部９４は、その評価基準に基づいて、ＲＡ−ＴＩＯメッセージを作成し、または転送されてきたＲＡ−ＴＩＯメッセージを処理するとともに、経路選択を行う。そして、選択した経路を、経路制御テーブル９２に登録する。パケット転送部９３は、経路制御部９４によって設定された経路制御テーブル９２にしたがって、パケットの転送を制御し、パケットは、各インタフェースから送信される。また、各制御部からの送信パケットは、ＩＰ処理部９１に渡され、各インタフェースから送信される。

なお、図１４では、モバイルルータについて説明したが、移動体無線端末，無線基地局やＭＮ（Mobile Node）、および移動ノード機能を備えたモバイルルータ（ＭＲ：Mobile Router）であっても同様である。さらに、上記移動管理部を持たない固定ルータ，固定ノード，固定端末，固定無線端末などであっても同様である。

また、上記実施の形態では、ツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルにおける下流方向へのブロードキャストメッセージとして、ＲＡを拡張したメッセージである、ツリー情報オプションを含むＲＡ−ＴＩＯメッセージを送信するとしたが、これとは別のツリー情報のパケットを送信してもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、ＲＡ−ＴＩＯメッセージを受信したＭＲが、受信したＲＡ−ＴＩＯメッセージに含まれる無線パスの評価基準値に基づいて、最も品質のよいＲＡ−ＴＩＯメッセージを送信したＭＲに対して論理リンクを設定することとした。本実施の形態では、ＲＡ−ＴＩＯメッセージにおける無線パスの評価基準に「優先度」をさらに含める場合について説明する。

本実施の形態の各ＭＲは、無線リンクの評価基準を算出するときに、「優先度」を付与する。ここで、優先度とは、論理リンクを設定した無線リンクに対して設定され、評価基準の算出にあたって用いられる値である。ツリーの根でないＭＲは、前回上流方向の接続経路に設定した論理リンクの接続先であるＭＲとの無線リンクの評価基準を算出した場合に、その値に、さらに優先度を付与する。

たとえば、図５において、ツリーの根でないＭＲ２が、前回の処理で、ＭＲ１との無線リンク１２を、上流方向の接続経路である論理リンク１２Ａとして設定した場合、ＭＲ２では、無線リンク１２の評価基準を算出した値に、さらに優先度を付与する。これにより、前回選択された無線リンク１２を選択されやすくする。また、経路設定後、下流に対して送信するＲＡ−ＴＩＯメッセージのサブオプション内の無線パスの評価基準値についても、同様に優先度を付与した値を送信する。これにより、前回選択された無線リンクを選択されやすくする。

以上説明したように、本実施の形態では、無線リンクの評価基準を算出するときに、「優先度」を付与し、次回の論理リンク設定にあたり現在論理リンクに設定している無線リンクが優先的に選択されるようにした。これにより、無線環境のわずかな変動でツリー構造の経路が変更されないようになるため、処理が煩雑になることやトラヒックが増大することを回避することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、ツリー構造のアドホック・ルーティングの下流方向へのメッセージ（ＲＡ−ＴＩＯメッセージ）をサポートしていない通常のＡＲを介して、インターネットなどのインフラネットワークまたは外部ネットワークと接続する場合について記述した。本実施の形態では、ＲＡ−ＴＩＯメッセージに対応しているＡＲを使用する場合について説明する。

本実施の形態では、図１において、ＡＲ１００が、隣接ＭＲにブロードキャストするメッセージとして、ＲＡを拡張したツリー構造のアドホック・ルーティングの下流方向へのメッセージであるＲＡ−ＴＩＯメッセージをサポートしていることを前提とする。

たとえば、図１のようなアドホックネットワークにおいて、ＡＲ１００は、隣接するＭＲ１にＲＡ−ＴＩＯメッセージを送信する場合に、サブオプション内の無線パスの評価基準に、ＭＡＸ値などの特定の値または無線リンク１０の評価基準を含めるとともに、パス履歴として自身のＩＤを含めて送信する。ここで、ＭＡＸ値とは、最も品質がよいことを示す値である。また、ＡＲ１００とＭＲ１との間で、相互に無線リンクの評価基準を交換することで、互いに無線リンクの双方向の評価基準を収集することとしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態では、ＲＡ−ＴＩＯメッセージに対応したＡＲを用いることとした。この場合、ツリーの根はＡＲとなる。これにより、実施の形態１および２と同様に、ツリーを形成することができ、ＡＲおよびＭＲ間でのループの発生を防ぐことができ、また、各ＭＲはツリーの根からの最適なパスを選択することができる。

以上のように、本発明にかかる経路制御方法は、複数の通信装置がアドホックを構成するネットワークに有用であり、特に、無線リンクの品質に応じた最適経路を選択する場合に適している。

無線リンクの接続例を示す図である。ツリー状経路の論理リンクの設定例を示す図である。ＲＡを拡張したＲＡ−ＴＩＯメッセージのサブオプションである“Uniform Path Metric Suboption”と“Path History Suboption”のフォーマットを示す図である。ツリーの根でないＭＲからみたＲＡ−ＴＩＯメッセージの受信状況を示す図である。ＭＲによって上流方向の論理リンクが設定された状態を示す図である。ツリーの根でないＭＲからみたＲＡ−ＴＩＯメッセージの受信状況を示す図である。ＭＲによって上流方向の論理リンクが設定された状態を示す図である。ツリーの根でないＭＲからみたＲＡ−ＴＩＯメッセージの上記とは異なる受信状況を示す図である。ＭＲによって上流方向の論理リンクが設定された状態を示す図である。ＲＡ−ＴＩＯメッセージがマルチキャストされる様子を示す図である。各ＭＲによって論理リンクが設定された状態を示す図である。設定中の論理リンクを変更する場合の、ＭＲ間におけるＲＡ−ＴＩＯメッセージの送受信のシーケンス例を示す図である。図１２−１のシーケンスにおいて、ＭＲが論理リンクを設定する様子を示す図である。図１２−１のシーケンスにおいて、ＭＲが論理リンクを変更する様子を示す図である。モバイルルータごとに移動ネットワークが構成される場合のシステム構成例を示す図である。経路制御機能を備えたモバイルルータの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１，２，３，４，５，６ＭＲ
１０，１２，１３，２３，２４，２５，３４，３５，３６，４５，５６無線リンク
１０Ａ，１２Ａ，１３Ａ，２３Ａ，２４Ａ，３５Ａ，３６Ａ論理リンク
９０−ｎインタフェース
９１ＩＰ処理部
９２経路制御テーブル
９３パケット転送部
９４経路制御部
９５移動管理制御部
９６メッセージ制御部
１００ＡＲ
１１０，２１０，３１０端末

Claims

複数の通信装置がアドホックを構成する場合の当該通信装置間の無線マルチホップ通信におけるツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルにおいて、ルータ広告（ＲＡ：Router Advertisement）を拡張したメッセージを送信する場合の経路制御方法であって、
前記通信装置のそれぞれが、隣接する通信装置との間の無線リンクの無線品質を示す評価基準を算出する無線リンク評価基準算出ステップと、
ツリーの根である通信装置が、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準（Path Metric）に、上流方向に存在する通信装置であるアクセスルータ（ＡＲ：Access Router）との間の無線リンクの前記評価基準を挿入するとともにパス履歴（Path History）として自装置のＩＤを含めた前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストする第１のメッセージ送信ステップと、
ツリーの根でないその他の通信装置が、前記メッセージを受信した場合に、パス履歴を参照して自装置のＩＤが含まれていない前記メッセージを検索し、得られた前記メッセージの中で最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつ前記メッセージを送信した通信装置との間の無線リンクを、上流方向の接続経路に設定する経路選択ステップと、
前記上流方向の接続経路を設定した通信装置が、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた、前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストする第２のメッセージ送信ステップと、
を含むことを特徴とする経路制御方法。
前記ＡＲが前記メッセージをサポートしている場合、
前記ＡＲは、無線パスの評価基準に、最も品質がよいことを示す値またはツリーの根である通信装置との間の無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた、前記メッセージを送信することを特徴とする請求項１に記載の経路制御方法。
複数の通信装置がアドホックを構成する場合の当該通信装置間の無線マルチホップ通信におけるツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルにおいて、ルータ広告（ＲＡ：Router Advertisement）を拡張したメッセージを送信する場合の経路制御方法であって、
前記通信装置のそれぞれが、隣接する通信装置との間の無線リンクの無線品質を示す評価基準を算出する無線リンク評価基準算出ステップと、
ツリーの根である通信装置が、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準（Path Metric）に最も品質がよいことを示す値を挿入するとともにパス履歴（Path History）として自装置のＩＤを含めた、前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストする第１のメッセージ送信ステップと、
ツリーの根でないその他の通信装置が、前記メッセージを受信した場合に、パス履歴を参照して自装置のＩＤが含まれていない前記メッセージを検索し、得られた前記メッセージの中で最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつ前記メッセージを送信した通信装置との間の無線リンクを、上流方向の接続経路に設定する経路選択ステップと、
前記上流方向の接続経路を設定した通信装置が、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた、前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストする第２のメッセージ送信ステップと、
を含むことを特徴とする経路制御方法。
前記複数の通信装置は、
受信した前記メッセージのパス履歴に自装置のＩＤが含まれている場合、その前記メッセージを破棄することを特徴とする請求項１、２または３に記載の経路制御方法。
前記無線リンク評価基準算出ステップでは、
ユーザパケット伝送品質、ＲＡやＨｅｌｌｏメッセージなどの周期的な制御パケットの受信率および／または到達率、受信信号レベル、無線使用状況やトラヒック量、通信レートや無線伝送容量、パケットレベルの伝送遅延、で示される無線リンク情報から、いずれか１つを選択することにより、または、選択した複数の無線リンク情報を重み付けして組み合わせることにより、各無線リンクの評価基準を求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の経路制御方法。
ツリーの根でない通信装置は、
前記上流方向の接続経路を設定中であっても、上流方向の通信装置からの前記メッセージの無線パスの評価基準値より、他の通信装置からの前記メッセージの無線パスの評価基準値がよいと判断した場合、上流方向の接続経路を、前記他の通信装置との間の無線リンクに変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の経路制御方法。
ツリーの根でない通信装置は、
前記上流方向の接続経路を設定中の場合、前記無線リンク評価基準算出ステップで算出された上流方向の通信装置との間の無線リンクの評価基準に、さらに優先度を付与し、
隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準に、前記優先度を付与した無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストし、
前記優先度が付与された前記メッセージを受信した通信装置では、上流方向の接続経路に設定する際に、前記優先度が付与された無線リンクを優先して設定する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の経路制御方法。
前記アドホックを構成する複数の通信装置として、ルータ、または移動ネットワークを構成するモバイルルータ（ＭＲ：Mobile Router）を採用することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の経路制御方法。
前記アドホックを構成する複数の通信装置として、固定ノード、移動ノード（ＭＮ：Mobile Node）、または移動ノード機能を備えたモバイルルータ（ＭＲ：Mobile Router）を採用することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の経路制御方法。
前記通信装置として、固定端末、固定無線端末、移動体無線端末または無線基地局を採用することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の経路制御方法。
複数の通信装置がアドホックを構成する場合の当該通信装置間の無線マルチホップ通信におけるツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルにおいて、ルータ広告（ＲＡ：Router Advertisement）を拡張したメッセージを送信する通信システムであって、
前記通信装置のそれぞれが、隣接する通信装置との間の無線リンクの無線品質を示す評価基準を算出し、
ツリーの根である通信装置が、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準（Path Metric）に、上流方向に存在する通信装置であるアクセスルータ（ＡＲ：Access Router）との間の無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴（Path History）として自装置のＩＤを含めた前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストし、
ツリーの根でないその他の通信装置が、前記メッセージを受信した場合に、パス履歴を参照して自装置のＩＤが含まれていない前記メッセージを検索し、得られた前記メッセージの中で最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつ前記メッセージを送信した通信装置との間の無線リンクを、上流方向の接続経路に設定し、
前記上流方向の接続経路を設定した通信装置が、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた、前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストすることを特徴とする通信システム。
前記ＡＲが前記メッセージをサポートしている場合、
前記ＡＲは、無線パスの評価基準に、最も品質がよいことを示す値またはツリーの根である通信装置との間の無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた前記メッセージを送信することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
複数の通信装置がアドホックを構成する場合の当該通信装置間の無線マルチホップ通信におけるツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルにおいて、ルータ広告（ＲＡ：Router Advertisement）を拡張したメッセージを送信する通信システムであって、
前記通信装置のそれぞれが、隣接する通信装置との間の無線リンクの無線品質を示す評価基準を算出し、
ツリーの根である通信装置が、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準（Path Metric）に最も品質がよいことを示す値を挿入するとともにパス履歴（Path History）として自装置のＩＤを含めた前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストし、
ツリーの根でないその他の通信装置が、前記メッセージを受信した場合に、パス履歴を参照して自装置のＩＤが含まれていない前記メッセージを検索し、得られた前記メッセージの中で最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつ前記メッセージを送信した通信装置との間の無線リンクを、上流方向の接続経路に設定し、
前記上流方向の接続経路を設定した通信装置が、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた、前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストすることを特徴とする通信システム。
前記複数の通信装置は、
受信した前記メッセージのパス履歴に自装置のＩＤが含まれている場合、その前記メッセージを破棄することを特徴とする請求項１１、１２または１３に記載の通信システム。
前記複数の通信装置は、
ユーザパケット伝送品質、ＲＡやＨｅｌｌｏメッセージなどの周期的な制御パケットの受信率および／または到達率、受信信号レベル、無線使用状況やトラヒック量、通信レートや無線伝送容量、パケットレベルの伝送遅延、で示される無線リンク情報から、いずれか１つを選択することにより、または、選択した複数の無線リンク情報を重み付けして組み合わせることにより、各無線リンクの評価基準を求めることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の通信システム。
ツリーの根でない通信装置は、
前記上流方向の接続経路を設定中であっても、上流方向の通信装置からの前記メッセージの無線パスの評価基準値より、他の通信装置からの前記メッセージの無線パスの評価基準値がよいと判断した場合、上流方向の接続経路を、前記他の通信装置との間の無線リンクに変更することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の通信システム。
ツリーの根でない通信装置は、
前記上流方向の接続経路を設定中の場合、前記算出された上流方向の通信装置との間の無線リンクの評価基準に、さらに優先度を付与し、
隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準に、前記優先度を付与した無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストし、
前記優先度が付与された前記メッセージを受信した通信装置では、上流方向の接続経路に設定する際に、前記優先度が付与された無線リンクを優先して設定する、
ことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一つに記載の通信システム。
前記アドホックを構成する複数の通信装置として、ルータまたは移動ネットワークを構成するモバイルルータ（ＭＲ：Mobile Router）を採用することを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一つに記載の通信システム。
前記アドホックを構成する複数の通信装置として、固定ノード、移動ノード（ＭＮ：Mobile Node）、または移動ノード機能を備えたモバイルルータ（ＭＲ：Mobile Router）を採用することを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一つに記載の通信システム。
前記通信装置として、固定端末、固定無線端末、移動体無線端末または無線基地局を採用することを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一つに記載の通信システム。
複数の通信装置がアドホックを構成する場合の当該通信装置間の無線マルチホップ通信におけるツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルにおいて、ルータ広告（ＲＡ：Router Advertisement）を拡張したメッセージを送信する通信装置であって、
隣接する通信装置との間の無線リンクの無線品質を示す評価基準を算出する無線リンク評価基準算出手段と、
自身がツリーの根の場合に、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準（Path Metric）に、上流方向に存在する通信装置であるアクセスルータ（ＡＲ：Access Router）との間の無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴（Path History）として自装置のＩＤを含めた前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストし、一方、自身がツリーの根でない場合に、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた、前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストするメッセージ送信手段と、
自身がツリーの根でなく、前記メッセージを受信した場合に、パス履歴を参照して自装置のＩＤが含まれていない前記メッセージを検索し、得られた前記メッセージの中で最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつ前記メッセージを送信した通信装置との間の無線リンクを、上流方向の接続経路に設定する経路選択手段と、
を含むことを特徴とする通信装置。
複数の通信装置がアドホックを構成する場合の当該通信装置間の無線マルチホップ通信におけるツリー構造のアドホック・ルーティング・プロトコルにおいて、ルータ広告（ＲＡ：Router Advertisement）を拡張したメッセージを送信する通信装置であって、
隣接する通信装置との間の無線リンクの無線品質を示す評価基準を算出する無線リンク評価基準算出手段と、
自身がツリーの根の場合に、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準（Path Metric）に、最も品質がよいことを示す値を挿入するとともにパス履歴（Path History）として自装置のＩＤを含めた前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストし、自身がツリーの根でない場合に、隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた、前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャストするメッセージ送信手段と、
自身がツリーの根でなく、前記メッセージを受信した場合に、パス履歴を参照して自装置のＩＤが含まれていない前記メッセージを検索し、得られた前記メッセージの中で最も品質のよい無線パスの評価基準値をもつ前記メッセージを送信した通信装置との間の無線リンクを、上流方向の接続経路に設定する経路選択手段と、
を含むことを特徴とする通信装置。
前記経路選択手段は、
受信した前記メッセージのパス履歴に自装置のＩＤが含まれている場合、その前記メッセージを破棄することを特徴とする請求項２１または２２に記載の通信装置。
前記無線リンク評価基準算出手段は、
ユーザパケット伝送品質、ＲＡやＨｅｌｌｏメッセージなどの周期的な制御パケットの受信率および／または到達率、受信信号レベル、無線使用状況やトラヒック量、通信レートや無線伝送容量、パケットレベルの伝送遅延、で示される無線リンク情報から、いずれか１つを選択することにより、または、選択した複数の無線リンク情報を重み付けして組み合わせることにより、各無線リンクの評価基準を求めることを特徴とする請求項２１，２２または２３に記載の通信装置。
前記経路選択手段は、
自身がツリーの根でない場合、前記上流方向の接続経路を設定中であっても、上流方向の通信装置からの前記メッセージの無線パスの評価基準値より、他の通信装置からの前記メッセージの無線パスの評価基準値がよいと判断した場合、上流方向の接続経路を、前記他の通信装置との間の無線リンクに変更することを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか一つに記載の通信装置。
前記メッセージ送信手段は、
自身がツリーの根ではなく、前記上流方向の接続経路を設定中の場合、前記無線リンク評価基準算出手段が算出した上流方向の通信装置との間の無線リンクの評価基準に、さらに優先度を付与し、
隣接する通信装置に対して、無線パスの評価基準に、前記優先度を付与した無線リンクの評価基準を挿入するとともにパス履歴として自装置のＩＤを含めた前記メッセージをブロードキャストまたはマルチキャスト、
前記優先度が付与された前記メッセージを受信した場合、上流方向の接続経路に設定する際に、前記優先度が付与された無線リンクを優先して設定することを特徴とする請求項２１〜２５のいずれか一つに記載の通信装置。
ルータ、または移動ネットワークを構成するモバイルルータ（ＭＲ：Mobile Router）として動作することを特徴とする請求項２１〜２６のいずれか一つに記載の通信装置。
固定ノード、移動ノード（ＭＮ：Mobile Node）、または移動ノード機能を備えたモバイルルータ（ＭＲ：Mobile Router）として動作することを特徴とする請求項２１〜２６のいずれか一つに記載の通信装置。
固定端末、固定無線端末、移動体無線端末または無線基地局として動作することを特徴とする請求項２１〜２６のいずれか一つに記載の通信装置。
前記上流方向の接続経路を設定した通信装置が、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を乗算することにより、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を挿入する、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の経路制御方法。
前記上流方向の接続経路を設定した通信装置は、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を乗算することにより、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を挿入する、ことを特徴とする請求項１１〜２０のいずれか一つに記載の通信システム。
前記上流方向の接続経路を設定する場合、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を乗算することにより、無線パスの評価基準に、前記上流方向の接続経路で接続された通信装置との無線リンクの評価基準を挿入する、ことを特徴とする請求項２１〜２９のいずれか一つに記載の通信装置。