JP5653535B2 - 通信装置およびアドホックネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、アドホックネットワークシステムおよび通信装置に関する。

既存のネットワークインフラを用いることなく、無線通信機器間で通信を可能にする無線メッシュ（アドホック）ネットワークでは、数々のルーティングプロトコル(アドホックルーティングプロトコル)が提案されている（例えば、非特許文献１、２参照）。

アドホックルーティングプロトコルでは、ネットワークを構成する端末の数が多くなると、中継のための経路情報（ルーティングテーブル）が膨大になり、端末のメモリ量が増加する、経路探索のための処理が増加する、という問題があった。

特許文献１では、アドホックネットワークの端末を、センター端末（親端末）とその他の子端末に分け、子端末がひとつのセンター端末にデータを送信し、その送信に対する応答を受け取るのみで、子端末間のデータ通信や親端末から子端末に返信以外のデータ送信をすることの無いネットワーク通信形態を想定している。特許文献１では、このネットワーク通信形態を、子端末からセンター端末への送信については子端末がルーティングテーブルとして親端末向けの経路情報のみ保持し、親端末から子端末向けの通信については、親端末が返信の必要なメッセージにフラグを付与し、フラグを検出した子端末が返信用の経路を一時的に保持しておくことで実現している。

また、非特許文献３では、単一のセンター端末と複数の子端末で形成される無線メッシュネットワークにおいて、子端末が保持するルーティングのための経路情報を最小化し、さらに、定期的に送信されるセンター端末から子端末への情報収集メッセージを効率よく送信することを実現している。

特許第４４０７６５８号公報

ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｏｕｒｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）：ＲＦＣ４７２８ ＡＯＤＶ（Ａｄ Ｈｏｃ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｒｏｕｔｉｎｇ）：ＲＦＣ３５６１ 川島、石橋著、「無線メッシュネットワークにおける経路情報削減手法の提案」２０１１年電子情報通信学会ソサイエティ大会通信講演論文集２、４６７頁

しかしながら、上記非特許文献１、２に記載のアドホックルーティングプロトコルでは、上述のように中継のための経路情報が膨大になるという問題がある。

また、非特許文献３では、単一のセンター端末から子端末へ送信されたメッセージの経路上にリンクエラーがあった場合の経路再構築について検討されていない。このため、リンクエラーがあった場合には、再度メッシュネットワークへの参入を行うか、メッシュネットワーク全体を把握するセンター端末からのフラッディングにより経路探索が必要になり、アドホックネットワーク全体にフラッディングが溢れネットワークを圧迫し、また経路修復に時間がかかるという問題がある。

また、特許文献１に記載の方法でも、リンクエラーがあった場合には、フラッディングにより経路探索が必要になり、アドホックネットワーク全体にフラッディングが溢れネットワークを圧迫するという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、単一のセンター端末と複数の子端末で形成される無線メッシュネットワークにおいて、子端末が保持する経路情報を最小化した場合においても迅速な経路修復を行うとともに修復のためのフラッディングによるネットワークの圧迫を抑制することができるアドホックネットワークシステムおよび通信装置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、親装置と複数の子装置とで構成され、前記親装置が前記子装置への経路情報を保持し、前記子装置が前記親装置への経路情報を保持するアドホックネットワークシステムにおいて前記子装置として機能する通信装置であって、隣接する前記子装置との間のリンクエラーを検出するリンクエラー検出部と、前記親装置から前記子装置のうちの１つである宛先装置へ送信されたメッセージを受信した場合に、当該メッセージに格納された当該メッセージが経由する経路を指定するソースルートに基づいて当該メッセージを転送し、前記リンクエラー検出部がリンクエラーを検出した場合に、前記リンクエラーにより前記メッセージが未達となる前記メッセージの宛先装置への経路上の前記子装置を探索対象装置とした経路探索を行うための局所修復通知に生存ホップ数を設定し、当該局所修復通知をブロードキャストにより送信し、当該局所修復通知に対する前記探索対象装置からの応答に基づいて求めた前記探索対象装置から自装置までの経路を修復経路として前記親装置へ通知する送受信部と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるアドホックネットワークシステムおよび通信装置は、単一のセンター端末と複数の子端末で形成される無線メッシュネットワークにおいて、子端末が保持する経路情報を最小化した場合においても迅速な経路修復を行うとともに修復のためのフラッディングによるネットワークの圧迫を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１のアドホックネットワークシステムの構成例を示す図である。 図２は、データ収集装置が保持する経路情報の一例を示す図である。 図３は、各ノードが保持する経路情報の一例を示す図である。 図４は、データ要求メッセージのフォーマットの一例を示す図である。 図５は、リンクエラーが発生した状態を示す図である。 図６は、局所修復メッセージのフラッディングの様子を示す図である。 図７は、局所修復メッセージのフォーマットと格納される情報の一例を示す図である。 図８は、ターゲットのノードが保持する更新前後の経路情報の一例を示す図である。 図９は、ターゲットのノードが局所修復メッセージを受信した後に送信されるメッセージの一例を示す図である。 図１０は、局所修復応答メッセージのフォーマットの一例を示す図である。 図１１は、局所修復登録メッセージのフォーマットの一例を示す図である。 図１２は、リンクエラーを検出したノードがデータ要求メッセージを送信する様子を示す図である。 図１３は、リンクエラーを検出したノードがデータ要求メッセージを代理で再送する場合の局所修復登録メッセージのフォーマットの一例を示す図である。 図１４は、リンクエラーを検出したノードがデータ要求メッセージを代理で再送する場合のデータ要求メッセージのフォーマットの一例を示す図である。 図１５は、実施の形態２のアドホックネットワークシステムにおける局所修復メッセージの送信の一例を示す図である。 図１６は、実施の形態２の局所修復メッセージのフォーマットの一例を示す図である。 図１７は、実施の形態２のノードが保持する更新前後の経路情報の一例を示す図である。 図１８は、実施の形態２の局所修復応答メッセージと局所修復登録メッセージの送信の様子を示す図である。 図１９は、実施の形態２の局所修復応答メッセージの一例を示す図である。 図２０は、実施の形態２の局所修復登録メッセージの一例を示す図である。 図２１は、局所修復メッセージに元のメッセージを格納する場合のフォーマットの一例を示す図である。 図２２は、経路修復とメッセージの送信を同時に実施する場合の局所修復登録メッセージのフォーマットの一例を示す図である。 図２３は、ノードの構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかるアドホックネットワークシステムおよび通信装置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、本発明にかかるアドホックネットワークシステムの実施の形態１の構成例を示す図である。本実施の形態のアドホックネットワークシステムは、ノード（通信装置）１−ａ〜１−ｊと、データ収集装置（ＧＷ）２と、で構成され、複数のノード（ノード１−ａ〜１−ｊ、データ収集装置２）が自律的にネットワークを構成する。図１に示すように、ノード１−ａ〜１−ｊ，データ収集装置２は、隣接するノード１−ａ〜１−ｊまたはデータ収集装置２と無線リンク３により接続している。なお、図１では、データ収集装置２以外のノードとして、ノード１−ａ〜１−ｊの１０台のノードを備える例を示しているがデータ収集装置２以外のノードの数はこれに限定されない。また、図１では、代表として１つの無線リンク（ノード１−ｂとノード１−ｅの間の無線リンク）のみに符号を付しているがノード間を接続した直線は全て同様に無線リンク３を示す。

本実施の形態のアドホックネットワークシステムを構成するノード１−ａ〜１−ｊは、データ収集装置２からデータ送信要求メッセージを受信した際、またはデータ送信端末２へデータを送信するイベントが発生した際に、無線リンク３を用いてデータ収集装置２へ向けてデータ送信を実施する。

本実施の形態では、データ収集装置２は、本実施の形態のアドホックネットワークシステムにおける親装置であり、ノード１−ａ〜１−ｊは子装置である。親装置であるデータ収集装置２は、各ノード１−ａ〜１−ｊまでの経路情報を保持している。なお、データ収集装置２が、各ノード１−ａ〜１−ｊまでの経路情報を取得する方法に制約は無いが、例えば、上記非特許文献３に記載されているように次のようにして経路情報を取得することができる。各ノード１−ａ〜１−ｊは、新規参入時に近接探索メッセージをブロードキャストし、応答のあったノード１−ａ〜１−ｊを次ホップ（next hop）としてデータ収集装置２へ宛てて自身の識別情報（node id）を格納した参入要求メッセージを送信する。参入要求メッセージを受信した隣接するノード１−ａ〜１−ｊは、参入要求メッセージに自身の識別情報を付加し、保持しているデータ収集装置２への経路情報に基づいて参入要求メッセージをデータ収集装置２への次ホップノードへ転送する。以降、参入要求メッセージを受信したノード１−ａ〜１−ｊは保持しているデータ収集装置２への経路情報に基づいて参入要求メッセージをデータ収集装置２への次ホップノードへ転送する。これにより、参入要求メッセージはデータ収集装置２へ到着し、データ収集装置２は、参入要求メッセージに基づいて新規参入ノードの経路情報を取得することができる。

図２は、データ収集装置２が保持する経路情報の一例を示す図である。データ収集装置２が保持する経路情報は、ノードごとの、ノードの識別情報であるノードＩＤ（node id）と当該ノードまでの経路における当該ノードの前ホップノード（prev hop、当該ノードにとってはデータ収集装置２に向かう経路の次ホップノード）と当該ノードからデータ収集装置までのホップ数（Hop）とを含む。図２では、１つのノードについて１つの表で示しており、ホップ数ごとにノードの表を上から並べて表示している。最上段には、ホップ数が１のノード１−ａとノード１−ｂの経路情報が示され、２段目には、ホップ数が２のノード１−ｃ、ノード１−ｄ、ノード１−ｅの経路情報が示され、３段目には、ホップ数が３のノード１−ｆ、ノード１−ｇ、ノード１−ｊの経路情報が示され、４段目には、ホップ数が４のノード１−ｈ、ノード１−ｉの経路情報が示されている。なお、ノード１−Ｘ（Ｘ＝ａ，ｂ，…，ｊ）のノードＩＤ（node id）をＸとする。

データ収集装置２は、ノード１−ａ〜１−ｊへメッセージを送信する場合には、自身が保持する経路情報に基づいて当該ノードへの経路をソースルートとして求め、ソースルートをメッセージヘッダに格納する。そして、ソースルートを格納したメッセージを、自身が保持する経路情報を参照してメッセージの宛先のノードの前ホップノードへメッセージを送信する。

例えば、ノード１−ｈにメッセージを送信する場合は、図２の４段目の左のノード１−ｈの経路情報を参照して、前ホップノードがノード１−ｆであると把握し、さらにノード１−ｆの経路情報を参照して前ホップノードがノード１−ｃであると把握し、さらにノード１−ｃの経路情報を参照して前ホップノードがノード１−ａであると把握し、さらにノード１−ａの経路情報を参照して前ホップノードがデータ収集装置２であることを把握する。これにより、ノード１−ｈへのソースルートは、データ収集装置２→ノード１−ａ→ノード１−ｃ→ノード１−ｆ→ノード１−ｈであることがわかる。従って、データ収集装置２は、ノード１−ｈ宛のメッセージにこのソースルートを格納して、次ホップノードであるノード１−ａへ送信する。

データ収集装置２からのメッセージを受信したノード１−ａ〜１−ｊは、メッセージに格納されたソースルートを参照して、ソースルートに従って宛先のノードまでの転送を行う。

各ノード１−ａ〜１−ｊは、データ収集装置２までの経路情報を保持している。本実施の形態では、各ノード１−ａ〜１−ｊが保持する経路情報を最小化するため、各ノード１−ａ〜１−ｊは、経路情報としてデータ収集装置２への経路の次ホップノードとデータ収集装置２までのホップ数とを保持している。なお、新しくノード（新規参入ノード）が追加される場合は、データ収集装置２は、新規参入ノードから参入要求メッセージを受信すると、ソースルートを格納した参入応答メッセージを新規参入ノードの送信元のノードへ送信する。新規参入ノードの送信元のノード１−ａ〜１−ｊは、受信した参入応答メッセージにより、データ収集装置２への経路情報を取得して保持する。

図３は、各ノード１−ａ〜１−ｊが保持する経路情報の一例を示す図である。各ノード１−ａ〜１−ｊが保持する経路情報は、データ収集装置２への次ホップノード（next hop）とデータ収集装置２までのホップ数（Hop）で構成される。このように、各ノード１−ａ〜１−ｊは、経路情報としてデータ収集装置２を保持し、他のノードへの経路情報は保持する必要はない。ノード１−ａ〜１−ｊは、データ収集装置２宛のメッセージを送信する際には、自身が保持している経路情報の次ホップノードへ当該メッセージを送信する。ノード１−ａ〜１−ｊは、他のノード１−ａ〜１−ｊからデータ収集装置２宛のメッセージを受信すると、自身の保持する経路情報に記載されている次ホップノードにメッセージを転送する。

本実施の形態では、データ収集装置２およびノード１−ａ〜１−ｊが以上に述べたような経路情報を保持するアドホックネットワークシステムにおいて、データ収集装置２がノード１−ａ〜１−ｊ宛にメッセージを送信する場合に、ソースルートの経路上でリンクエラーが発生した際の経路修復動作について説明する。

図４は、データ収集装置２が、ノード１−ｈ宛に送信したデータ要求メッセージのフォーマットの一例を示す図である。図４に示すように、データ要求メッセージには、送信元（この場合はデータ収集装置２）と送信先（宛先、この場合はノード１−ｈ）と送信元から送信先までのホップ数とソースルートとメッセージの種別とペイロードとが格納される。

図５は、ノード１−ｃとノード１−ｆ間にリンクエラー１１が発生した状態を示す図である。リンクエラー１１の発生前は、データ収集装置２からノード１−ｈへのメッセージ送信は、図２に示した経路情報に従って、データ収集装置２→ノード１−ａ→ノード１−ｃ→ノード１−ｆ→ノード１−ｈの経路で行われていたとする。

ノード１−ｃは、ノード１−ｆとの間のリンクエラー１１を検出すると、局所修復メッセージ（局所修復通知）をフラッディングしてデータ要求メッセージ１０の宛先に対する経路を探索する。なお、リンクエラーの検出方法に制約はないが、例えばデータ要求メッセージ１０をノード１−ｆへ転送してから所定の時間が経過してもノード１−ｆからノード１−ｈを送信元とするデータが転送されない場合にリンクエラーと判断する。

図６は、局所修復メッセージ１２のフラッディングの様子を示す図であり、図７は、局所修復メッセージ１２のフォーマットと格納される情報の一例を示す図である。図６に示すように、局所修復メッセージ１２は、各ノードへ転送される。図７は、図６に示したリンクエラー１１が発生した後に、フラッディングされた局所修復メッセージ１２に格納される情報が各ノードにおいて変更される様子を示している。局所修復メッセージ１２には、ＴＴＬ（Time To Live）と経由ノードが設定されており、ＴＴＬによりフラッディングの伝搬範囲が指定されている。ＴＴＬは、生存時間であるが、ここでは当該メッセージが有効な期間を残りの転送回数により表したもの、すなわち生存ホップ数とする。局所修復メッセージ１２を受信したノードは、同メッセージを転送する際には、ＴＴＬを１減算して格納し、経由ノードに自身のノードＩＤ（node id）を追記してブロードキャスト転送する。減算したＴＴＬが０となったノードは、局所修復メッセージ１２の転送を停止する。

例えば、図６、７の例の場合、ノード１−ｃが送信した局所修復メッセージ１２には、ＴＴＬ＝３が設定され、送信元のノード１−ｃのノードＩＤが設定されている。ノード１−ｃの隣接ノードであるノード１−ａ，１−ｇがこのメッセージを転送する際には、ＴＴＬの値を１減算してＴＴＬ＝２として設定し、経由ノードとしてそれぞれ自身のノードＩＤを追加する。同様に、ノード１−ｄ，ノード１−ｆ，ノード１−ｉもＴＴＬを減算して格納し、自身のノードＩＤを追記して同メッセージをブロードキャスト転送する。局所修復メッセージを受信したノード１−ｂ，１−ｅ，１−ｊは、ＴＴＬを減算すると０になるため同メッセージの転送を行わない。なお、データ収集装置２は、局所修復メッセージ１２を受信しても転送しない。

局所修復メッセージを受信した経路検索のターゲットのノード１−ｈは、ノード１−ｆにより転送された局所修復メッセージ１２を受信し、受信した局所修復メッセージ１２に記載されている経由ノードを参照して、自身の上り経路（次ホップノードおよびホップ数）をノード１−ｆからノード１−ｇに変更する。図８は、ノード１−ｈが保持する更新前後の経路情報の一例を示す図である。この例では、ノード１−ｈが受信した局所修復メッセージ１２に格納された経由ノードは、ノード１−ｃ，１−ｇ，１−ｆの３つであるためデータ収集装置２までのホップ数は４であり、変更前と同じであるためホップ数が変更されていない。局所修復メッセージ１２に格納された経由ノードの数により、データ収集装置２までのホップ数が変更される場合には、経路情報のホップ数も更新する。

図９は、ノード１−ｈが局所修復メッセージ１２を受信した後に送信されるメッセージの一例を示す図である。ノード１−ｈは、受信した局所修復メッセージ１２に記載されていた経由ノードをソースルートとして格納しかつ自身を送信元とする局所修復応答メッセージ１３を、局所修復メッセージ１２の送信元であるノード１−ｃに宛てて送信する。図１０は、局所修復応答メッセージ１３のフォーマットの一例を示す図である。

局所修復応答メッセージ１３を受信したノード１−ｇは、同メッセージに記載のソースルートを参照してノード１−ｃに転送する。このとき、受信した局所修復応答メッセージ１３に記載のソースルートに基づき、自身の保持している経路情報の次ホップノードの情報をノード１−ｃに変更する。

ノード１−ｃは、局所修復応答メッセージ１３を受信すると、局所修復メッセージ１２の宛先であるノード１−ｈへの経路修復が完了したと判断し、データ収集装置２に対して、ノード１−ｃからノード１−ｈへの修復後の経路を登録するための局所修復登録メッセージ１４を送信する。図１１は、局所修復登録メッセージ１４のフォーマットの一例を示す図である。局所修復登録メッセージ１４には、登録を要求する修復後の経路として局所修復応答メッセージ１３に格納されたソースルートを格納する。

ノード１−ｃから送信された局所修復登録メッセージ１４を受信したデータ収集装置２は、同メッセージに記載されているソースルートに基づき、自身が保持するアドホックネットワーク内の各ノード１−ａ〜ノード１−ｊに関する経路情報を更新する。そして、データ収集装置２は、更新した経路情報を元に、リンクエラーにより不達となったノード１−ｈに対するデータ要求メッセージを再送する。

以上のように、リンクエラーを検出した中間ノードが局所修復メッセージを送信することにより、宛先ノードにより近いノードから検索を開始することができる。これにより、フラッディングの伝搬範囲を狭めることが可能になる。

また、ここでは、経路修復後に、データ収集装置２がノード１−ｈ宛のデータ要求メッセージを再送するようにしたが、これに限らず、リンクエラーを検出した中間ノードであるノード１−ｃが、ノード１−ｈ宛てのデータ要求メッセージを保持しておき、ノード１−ｈまでの局所修復応答メッセージに記載したソースルートに基づいて、保持しているデータ要求メッセージを再送するようにしてもよい。

図１２は、リンクエラーを検出したノード１−ｃが代理でデータ要求メッセージを送信する様子を示す図である。図１３は、ノード１−ｃがノード１−ｈ宛のデータ要求メッセージを代理で再送する場合の局所修復登録メッセージ１４のフォーマットの一例を示す図である。図１４は、ノード１−ｃがノード１−ｈ宛のデータ要求メッセージを代理で再送する場合のデータ要求メッセージ１０のフォーマットの一例を示す図である。図１２に示すように、ノード１−ｃは、局所修復登録メッセージ１４を送信するとともに、保持していたノード１−ｈ宛てのデータ要求メッセージ１０を送信する。この際、局所修復登録メッセージ１４には、図１３に示すように、自身からノード１−ｈ宛のデータ要求メッセージを再送済みであることを示す情報を格納する。また、データ要求メッセージ１０を送信する際には、データ収集装置２から受信したデータ要求メッセージ（図１４の上段）のソースルートを修復後のソースルートに変更したデータ要求メッセージ１０（図１４の下段）を生成して送信する。

図１２〜１４を用いて説明したように、リンクエラーを検出したノード１−ｃが、データ要求メッセージ１０のソースルートを修復した経路に変更して再送することで、データ収集装置２が再送する場合に比べて迅速なメッセージ再送が可能になる。

なお、本実施の形態では、データ要求メッセージの宛先ノードを局所修復メッセージのターゲット（経路探索の対象）に設定したが、リンクエラーにより未到達になっているノード（図５の例では、ノード１−ｆ）を局所修復メッセージのターゲットとして設定しても良い。すなわち、宛先のノード１−ｈまでの経路上のノードでリンクエラー１１によりデータ要求メッセージが未達となるノード（宛先のノード１−ｈを含む）をターゲットとすればよい。

以上のように、本実施の形態では、リンクエラーを検出した中間ノードが、局所修復メッセージを送信することにより、リンクエラーとなった箇所を避けた経路を探索して、修復後の経路を発見し、発見した経路をデータ収集装置２へ通知するようにした。このため、ノード１−ａ〜１−ｊが保持するルーティングのための経路情報を最小化した場合においても迅速な経路修復を行うとともに修復のためのフラッディングによるネットワークの圧迫を抑制することができる。

実施の形態２．
図１５は、本発明にかかるアドホックネットワークシステムにおける実施の形態２の局所修復メッセージの送信の一例を示す図である。本実施の形態のアドホックネットワークシステムの構成は、図１に示した実施の形態１のアドホックネットワークシステムの構成と同様である。

実施の形態１では、リンクエラーを検出した中間ノードが、局所修復メッセージを送信することで、宛先までのリンクエラーを迂回した経路を発見し、発見した経路をデータ収集装置２に通知する（またはデータ収集装置２への経路通知とメッセージ再送とを実施する）方法について記述した。本実施の形態では、さらにソースルートに指定されていたノードについてリンクエラーを迂回する経路を発見する方法について説明する。

実施の形態１の図５に示したように、ノード１−ｃとノード１−ｆ間にリンクエラー１１が発生したとする。なお、リンクエラー１１の発生前の状態は、実施の形態１と同様であり、データ収集装置２は図２で示した経路情報を保持し、ノード１−ａ〜１−ｊは、図３で示した経路情報を保持しているとする。

リンクエラー１１の発生により、データ収集装置２から送信されたノード１−ｈに対するデータ要求メッセージが未到達となる。リンクエラーを検出したノード１−ｃは、図１５に示すように、局所修復メッセージ１５をフラッディングし、データ要求メッセージ１０の宛先（この場合はノード１−ｈ）に対する経路を探索する。図１６は、本実施の形態の局所修復メッセージのフォーマットの一例を示す図である。本実施の形態では、図１６に示すように、局所修復メッセージ１５に、不達となったデータ要求メッセージ１０に記載されていたソースルートとソースルートのホップ数とを付加しておく。

局所修復メッセージ１５には、実施の形態１と同様にＴＴＬと経由ノードが設定されており、フラッディングの伝搬範囲が指定されている。局所修復メッセージ１５を受信したノードは、同メッセージを転送する際には、実施の形態１と同様にＴＴＬを１減算して格納し、経由ノードに自身のノードＩＤを追記してブロードキャスト転送する。減算したＴＴＬが０となったノードは、局所修復メッセージ１５の転送を停止する。

局所修復メッセージ１５を受信したターゲットのノード１−ｈは、実施の形態１と同様に、自身が保持する経路情報を更新するとともに局所修復応答メッセージをノード１−ｃに送信する。図１７は、ノード１−ｈ、ノード１−ｆが保持する更新前後の経路情報の一例を示す図である。上段のノード１−ｈの経路情報の更新は実施の形態１と同様である。

図１８は、本実施の形態の局所修復応答メッセージと局所修復登録メッセージの送信の様子を示す図である。図１９は、本実施の形態の局所修復応答メッセージの一例を示す図である。図２０は、本実施の形態の局所修復登録メッセージの一例を示す図である。ノード１−ｃは、ノード１−ｈから送信された局所修復応答メッセージ１６−１を受信すると、局所修復メッセージ１５の宛先であるノード１−ｈの経路修復が行われたと判断し、データ収集装置２に対して、ノード１−ｃからノード１−ｈへの経路を局所修復登録メッセージ１７−１（図２０の上段）により登録する。

局所修復メッセージ１５を受信したターゲットのノード１−ｈが送信する局所修復応答メッセージ１６−１は、図１９の上段に示すように、実施の形態１の局所修復応答メッセージ１２と同様である。

一方、本実施の形態では、局所修復メッセージ１５を受信した中間ノードであるノード１−ｆは、同メッセージに記載されているソースルートを参照し、同メッセージの送信元であるノード１−ｃと自身（ノード１−ｆ）の間がリンクエラーであると判断する。そして、ノード１−ｆは、自身が保持する経路情報を図１７の下段に示すように、次ホップノードをノード１−ｃから受信した局所修復メッセージ１５に格納された経由ノードの直前のノードであるノード１−ｇへ変更する。さらに、ノード１−ｆは、局所修復メッセージ１５に格納されたソースルートと経由ノードとに基づいて、修復後の経路のデータ収集装置２から自身までのホップ数を算出して、経路情報のホップ数を３から４に更新する。

局所修復メッセージ１５に基づいて経路情報を更新した中間ノードであるノード１−ｆは、自身の経路情報を更新した旨をデータ収集装置２に通知するために、局所修復メッセージ１５に記載の経由ノードをソースルートとして設定した局所修復応答メッセージ１６−２（図１９の下段）をノード１−ｃに宛てて送信する。

局所修復応答メッセージ１６−２を受信したノード１−ｇは同メッセージに記載のソースルートを参照し、ノード１−ｃに対して転送する。このとき、ノード１−ｇは、同メッセージに記載のソースルートに基づき自身の保持している経路情報の次ホップノードの情報をノード１−ｃとする。ノード１−ｃは、局所修復応答メッセージ１６−２を受信すると、ノード１−ｈへの経路上にあるノード１−ｆの経路修復が行われたと判断し、データ収集装置２に対して、ノード１−ｃからノード１−ｆへの修復後の経路（局所修復応答メッセージ１６−２に格納されたソースルート）を登録するための局所修復登録メッセージ１７−２（図２０の下段）を送信する。

ノード１−ｈへのデータ要求メッセージの再送については、実施の形態１で述べたように、データ収集装置２が実施してもよいし、ノード１−ｃが実施してもよい。

例えば、実施の形態１の方法により経路修復を行った場合、ノード１−ｈへの経路修復の後、データ収集装置２がノード１−ｆ宛のデータ要求メッセージを送信すると、ノード１−ｆ宛のデータ要求メッセージもリンクエラー１１により不達となり、ノード１−ｆについて経路修復メッセージが送信されることになる。これに対し、本実施の形態では、局所修復メッセージ１５に、元のメッセージ（不達となったデータ要求メッセージ）のソースルートを記載しておくことで、一度の経路修復メッセージの送信で、ソースルート上にあるリンクエラーの影響を受けるノードに対する経路修復が可能になる。

さらに、本実施の形態では、元のメッセージのソースルートのみを記載して局所修復メッセージをフラッディングしたが、これに限らず元のメッセージそのものを格納することにより、経路修復とメッセージの送信を同時に実施しても良い。図２１は、局所修復メッセージに元のメッセージを格納する場合のフォーマットの一例を示す図である。図２１の例では、局所修復メッセージに、元のメッセージの種別（データ要求メッセージの場合は、要求）とペイロードとを追加して、元のメッセージを格納している。この場合、ノード１−ｃが送信する局所修復登録メッセージには、元のメッセージが宛先のノード１−ｈに到達したことを通知する識別子を付加する。

図２２は、経路修復とメッセージの送信を同時に実施する場合の局所修復登録メッセージのフォーマットの一例を示す図である。図２２の上段は、元のメッセージの宛先であるノード１−ｈから局所修復応答メッセージを受信した際に送信する局所修復登録メッセージの例を示しており、図２２の下段は、元のメッセージの宛先ではない中間ノードであるノード１−ｆから局所修復応答メッセージを受信した際に送信する局所修復登録メッセージの例を示している。図２２の上段は、元のメッセージの宛先であるノード１−ｈに関する修復経路を登録するメッセージであり、ノード１−ｈから局所応答登録メッセージにより元のメッセージがノード１−ｈへ到着していることを確認できている。このため、ノード１−ｈに関する修復経路を登録する局所修復登録メッセージには、再送の情報として到達（元のメッセージが宛先に到達済みであるため再送の必要はない）を格納する。図２２の下段は、元のメッセージの宛先でないノード１−ｆに関する修復経路を登録するメッセージであるため、再送の情報はなしとする。

なお、ここでは、図１６で示した局所修復登録メッセージ１５に元のメッセージを格納する例を述べたが、実施の形態１で述べた局所修復登録メッセージ１２に元のメッセージを格納するようにしてもよい。

また、実施の形態１，２では、データ要求メッセージの送信時のリンクエラーについて記述したが、データ要求メッセージ以外のメッセージについてもデータ収集装置２から各ノード１−ａ〜１−ｊへ送信されるメッセージであれば、同様の経路修復を適用することができる。また、以上述べた各メッセージのフォーマットは一例であり、同様の内容を格納できれば、上述したフォーマットに限定されない。

さらに、実施の形態１，２では、局所修復メッセージを送信する範囲をＴＴＬにて指定したが、ＴＴＬの決定方法は、例えば、“元のメッセージから取得した宛先までのホップ数”（すなわちデータ収集装置２から宛先のノードまでのホップ数）と“リンクエラーを検出したノードが保持するデータ収集装置までのホップ数”との差に、システム変数Ｎを加算した値とする。

システム変数Ｎは、エラー発生前には所定の初期値が設定されており、局所修復メッセージに対する局所修復応答メッセージが一定時間内に返送されなかった場合に、システム変数Ｎの値を増加させて局所修復メッセージを再送する。

さらに、実施の形態１，２では、局所修復メッセージをフラッディングするたびにＴＴＬを１減算したが、ＴＴＬの減算値は一定値でなくてもよい。例えば、同メッセージにリンクエラーを検出した中間ノード（上述の例ではノード１−ｃ）のホップ数（データ収集装置２までのホップ数）を記載しておき、リンクエラーを検出したノードよりホップ数が少ないノードはＴＴＬの減算値をより大きくすることで、データ収集装置２方向へのフラッディング伝搬を抑制することができる。

図２３は、実施の形態１，２で述べたノード１−ａの構成例を示す図である。図２３では、ノード１−ａとして記載しているが、ノード１−ｂ〜１−ｊの構成はノード１−ａと同様である。実施の形態１，２で述べたノード１−ａ〜１−ｊの構成はどのような構成としてもよいが、例えば、図２３に示す構成とする。図２３に示したノード１−ａ〜１−ｊは、アンテナ２１と、所定の無線送受信処理を行う送受信部２２と、メッセージの受信処理や送信するメッセージの生成等を行う制御部２３と、経路情報等を格納するための記憶部２４と、データを取得して生成するセンサ部等であるデータ生成部２５と、隣接するノードとの間のリンクエラーを検出するリンクエラー検出部２６と、を備える。

ノード１−ａ〜１−ｊの制御部２３は、アンテナ２１および送受信部２２経由でデータ要求メッセージを取得すると、データ生成部２５が生成したデータを送受信部２２およびアンテナ２１経由でデータ収集装置２へ送信する。また、制御部２３は、上述した局所修復メッセージ１２，１５や局所修復応答メッセージ１３，１６−１，１６−２、局所修復登録メッセージ１４，１７−１，１７−２等を含む各メッセージの生成や受信処理を行い、受信したメッセージの転送処理を実施する。

ノード１−ａ〜１−ｊは、リンクエラー検出部２６がリンクエラーを検出した場合に、上述のノード１−ｃと同様にリンクエラーを検出した中間ノードとして動作し、自身を宛先とする局所修復メッセージ１２，１５を受信した場合は、上述のターゲットのノード１−ｈと同様に局所修復応答メッセージ１３，１６−１，１６−２の送信を行う。

このように、本実施の形態では、局所修復メッセージにソースルートを付加し、リンクエラーによる経路変更の必要が生じる元のメッセージの宛先以外のノードが、受信した局所修復メッセージソースルートに基づいて経路変更を実施するようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、一度の経路修復メッセージの送信で、ソースルート上にあるリンクエラーの影響を受けるノードに対する経路修復が可能になる。

以上のように、本発明にかかるアドホックネットワークシステムおよび通信装置は、親端末とその他の子端末で構成されるアドホックネットワークシステムに有用であり、特に、子端末が保持する経路情報を削減したアドホックネットワークシステムに適している。

１−ａ〜１−ｊ ノード、２ データ収集装置（ＧＷ）、３ 無線リンク、１０ データ要求メッセージ、１１ リンクエラー、１２，１５ 局所修復メッセージ、１３，１６−１，１６−２ 局所修復応答メッセージ、１４，１７−１，１７−２ 局所修復登録メッセージ、２１ アンテナ、２２ 送受信部、２３ 制御部、２４ 記憶部、２５ データ生成部、２６ リンクエラー検出部。

Claims (11)

1. 親装置と複数の子装置とで構成され、前記親装置が前記子装置への経路情報を保持し、前記子装置が前記親装置への経路情報を保持するアドホックネットワークシステムにおいて前記子装置として機能する通信装置であって、
   隣接する前記子装置との間のリンクエラーを検出するリンクエラー検出部と、
   前記親装置から前記子装置のうちの１つである宛先装置へ送信されたメッセージを受信した場合に、当該メッセージに格納された当該メッセージが経由する経路を指定するソースルートに基づいて当該メッセージを転送し、前記リンクエラー検出部がリンクエラーを検出した場合に、前記リンクエラーにより前記メッセージが未達となる前記メッセージの宛先装置への経路上の前記子装置を探索対象装置とした経路探索を行うための局所修復通知に生存ホップ数を設定し、当該局所修復通知をブロードキャストにより送信し、当該局所修復通知に対する前記探索対象装置からの応答に基づいて求めた前記探索対象装置から自装置までの経路を修復経路として前記親装置へ通知する送受信部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 前記探索対象装置を、前記宛先装置とすることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記探索対象装置を、リンクエラーを検出した他の前記子装置に隣接しリンクエラーの生じているリンクにより接続されていた前記子装置とすることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
4. 自装置が前記探索対象装置でない場合、前記局所修復通知を受信すると、前記局所修復通知に当該局所修復通知に格納された生存ホップ数から所定数減じた値を生存ホップ数として格納し、当該局所修復通知に経由ノードとして自装置の識別情報を付加して転送し、前記局所修復通知に当該局所修復通知に格納された生存ホップ数から前記所定数減じた値が０になる場合には当該局所修復通知を転送せず、
   自装置が前記探索対象装置である場合、前記局所修復通知を受信すると、前記局所修復通知に格納された経由ノードに基づいて前記局所修復通知の送信元の前記子装置である送信元装置までの経路をソースルートとして設定した局所修復応答を前記送信元装置へ送信し、
   自装置が前記送信元装置でない場合、前記局所修復応答を受信すると、当該局所修復応答に格納されたソースルートに基づいて、自装置が保持する経路情報を更新するとともに当該局所修復応答を転送し、
   自装置が前記送信元装置である場合、前記局所修復応答を受信すると、当該局所修復応答に格納されたソースルートを前記修復経路として前記親装置へ通知することを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信装置。
5. 自装置が前記宛先装置でない場合、リンクエラーを検出すると、前記宛先装置への前記メッセージを保持し、前記修復経路により当該メッセージを前記宛先装置へ向けて再送することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の通信装置。
6. リンクエラーを検出した場合、前記メッセージに格納された前記宛先装置へのソースルートを前記局所修復通知に格納して送信し、
   前記局所修復通知を受信した場合、前記局所修復通知に格納されたソースルートおよび経由ノードに基づいて自装置が保持する経路情報を更新することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の通信装置。
7. 自装置が前記宛先装置でない場合、リンクエラーを検出すると、前記局所修復通知に前記宛先装置への前記メッセージを格納して送信することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の通信装置。
8. 自装置が前記宛先装置でない場合、リンクエラーを検出すると、前記生存ホップ数を前記メッセージに格納されたソースルートに基づいて求めた前記親装置から前記宛先装置までのホップ数と、自装置が保持する自装置からデータ収集装置までのホップ数との差に基づいて決定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の通信装置。
9. 自装置が前記宛先装置でない場合、リンクエラーを検出すると、前記局所修復通知に対する応答が所定の時間内に受信できない場合には、前記生存ホップ数を増加させて再度局所修復通知を送信することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の通信装置。
10. 前記生存ホップ数から減じる前記所定数を、自装置から前記親装置までのホップ数に基づいて設定することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
11. 親装置と複数の子装置とで構成され、前記親装置が前記子装置への経路情報を保持し、前記子装置が前記親装置への経路情報を保持するアドホックネットワークシステムであって、
    前記親装置は、前記子装置のうちの１つである宛先装置へ送信するメッセージに当該メッセージが経由する経路を指定するソースルートを格納し、
    前記メッセージを受信した前記宛先装置以外の前記子装置である中間装置は、受信したメッセージに格納されたソースルートに基づいて当該メッセージを転送し、
    前記中間装置は、隣接する前記子装置との間のリンクエラーを検出した場合に、前記リンクエラーにより前記メッセージが未達となる前記メッセージの宛先装置への経路上の前記子装置を探索対象装置とした経路探索を行うための局所修復通知に生存ホップ数を設定し、当該局所修復通知をブロードキャストにより送信し、当該局所修復通知に対する前記探索対象装置からの応答に基づいて求めた前記探索対象装置から自装置までの経路を修復経路として前記親装置へ通知し、
    前記親装置は、前記修復経路に基づいて自身が保持する経路情報を更新することを特徴とするアドホックネットワークシステム。
    

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