JPWO2010032566A1 - 通信方法および通信装置 - Google Patents
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Abstract
相互に異なる通信サービスを提供するプロバイダ群(10A,10B,10C)に接続可能な複数のアクセスポイント(20-1,20-2,20-3,20-4)による無線ネットワークにおいて、各アクセスポイントが、接続可能であるプロバイダの通信サービスに関する接続情報を周囲へ通知し、周囲から通知された接続情報を用いて通信サービスと該通信サービスのプロバイダに接続可能なノードとの組み合わせを表す宛先情報を記録し、通信サービスを識別するためのサービスIDを宛先としたパケットを受信したとき、当該サービスIDに対応したノードを前記宛先情報から選択し、受信したパケットの宛先を前記選択したノードに書き換え、宛先を書き換えたパケットを転送する。
Description
本発明は、無線LANのアクセスポイントにより形成される無線ネットワークの通信に関する。
低価格で高速のモバイルインターネット接続サービスを提供するために、多くの通信事業者が公衆無線LANサービスを実施している。公衆無線LANサービスにおいてサービスエリアを広げるには、通信事業者が無線LANのアクセスポイントを増設することが考えられるが、そのためには、増設のコストがかかる。そこで、例えば、後述の非特許文献1に記載のFONやFreeSpotのような、ユーザが設置したアクセスポイントを利用した無線LANサービスが提案されている。
しかしながら、上記の手法は、いわゆるタダ乗りを招く可能性がある。タダ乗りとは、インターネット接続プロバイダと契約していないユーザが、このプロバイダに接続してインターネットにアクセスすることである。タダ乗りを防ぐには、例えば、プロバイダAにはその契約ユーザのみが接続できるという利用制限が有益である。その一方で、このような利用制限を上記非特許文献1の手法に適用すると、当初の目的であるサービスエリアの拡大が困難となる。
無線LANのサービスエリアの拡大を図るための他の手法として、複数のアクセスポイントによりマルチホップの無線ネットワークを構築するというものがある。この無線ネットワークにおいては、発信元ノードと宛先ノードとの通信を他のアクセスポイントが中継する。マルチホップのネットワークを利用することにより、サービスエリアを拡大できる。かかるネットワークに関する技術は、例えば、後述の特許文献1に記載されている。
「日経コミュニケーション」、日経PB社、2007年6月15日発行、pp.40〜50
上記特許文献1に記載の技術は、パケットを発信する送信端末から、そのパケットを受け取る受信端末への経路を構築するものである。よって、マルチホップネットワークの各ノードは、受信端末を特定する情報がパケットの宛先に設定されていない場合、そのパケットを転送することが困難となる。
そこで本発明は、無線ネットワークで転送するパケットの宛先にノードを特定する情報が設定されていない場合でも転送を可能とする通信方法および通信装置を提供することを目的とする。
本発明に係る通信方法は、相互に異なる通信サービスを提供するプロバイダ群に接続可能な複数のアクセスポイントのそれぞれをノードとする無線ネットワークにおいて、接続可能であるプロバイダの通信サービスに関する接続情報を周囲へ通知し、周囲から通知された接続情報を用いて、通信サービスと該通信サービスのプロバイダに接続可能なノードとの組み合わせを表す宛先情報を記録し、通信サービスを識別するためのサービスIDを宛先としたパケットを受信したとき、当該サービスIDに対応したノードを前記宛先情報から選択し、前記受信したパケットの宛先を前記選択したノードに書き換え、前記宛先を書き換えたパケットを転送するという方法である。
本発明に係る通信装置は、相互に異なる通信サービスを提供するプロバイダ群に接続可能な複数のアクセスポイントのそれぞれをノードとする無線ネットワークにおいて交信するマルチホップ通信部と、接続可能であるプロバイダの通信サービスに関する接続情報を周囲へ通知し、周囲から通知された接続情報を用いて、通信サービスと該通信サービスのプロバイダに接続可能なノードとの組み合わせを表す宛先情報を記録し、通信サービスを識別するためのサービスIDを宛先としたパケットを受信したとき、当該サービスIDに対応したノードを前記宛先情報から選択し、前記受信したパケットの宛先を前記選択したノードに書き換え、前記宛先を書き換えたパケットを転送するアクセスポイント把握部とを備える。
本発明によれば、無線ネットワークで転送するパケットの宛先にノードを特定する情報が設定されていない場合でも、そのパケットを転送することが可能となる。
(第1の実施形態)
図1に、本発明の実施形態のシステム構成を示す。本実施形態は、複数の通信事業者が、自社と契約しているユーザの端末に対し、無線LANを介して通信サービスを提供することを想定したものである。
図1に、本発明の実施形態のシステム構成を示す。本実施形態は、複数の通信事業者が、自社と契約しているユーザの端末に対し、無線LANを介して通信サービスを提供することを想定したものである。
システム100は、サービスAを提供するプロバイダ10A、サービスBを提供するプロバイダ10B、サービスCを提供するプロバイダ10Cを備える。これらのプロバイダ10,A10B,10Cは、それぞれ特定の装置を意図したものではなく、各プロバイダが通信サービスを提供するために必要な装置やネットワーク等の集合である。
プロバイダ10,A10B,10Cのそれぞれには、各自が提供する通信サービスの識別子であるサービスIDが割り当てられている。本実施形態では、プロバイダ10Aに「A」、プロバイダ10Bに「B」、プロバイダ10Cに「C」が、それぞれサービスIDとして割り当てられているとする。
システム100には、無線LANのアクセスポイント(以下、「AP」と記す。)である4つのAP20-1,20-2,20-3,20-4が設けられている。これらの各APは、本発明における通信装置に対応するものである。
システム100において、AP20-1及びAP20-4は、サービスAのプロバイダ10Aに接続されている。AP20-2は、サービスBのプロバイダ10Bに接続されている。AP20-3は、サービスCのプロバイダ10Cに接続されている。なお、図1において各APに記された括弧内の符号は、AP間で互いを識別するためのIDである。例えば、AP20-1のノードIDは「a1」である。
端末30は、プロバイダ10Aの契約ユーザのものであり、サービスAを利用することができる。この端末30のユーザは、サービスを利用する際、AP20-1,20-2,20-3,20-4のうちの何れかの通信エリアにおいて、サービスAを利用するための操作を行えばよい。その操作を認識した端末30は、契約しているプロバイダ10AのサービスID「A」を宛先に設定したパケットを発信する。
図2に、各AP20(20-1,20-2,20-3,20-4)の構成を示す。サービス通信部210は、プロバイダ(11,12,13)に接続する処理を担う。具体的には、例えば、Ethernet(登録商標)やXDSL、FTTHなどである。無線通信部220は、端末(30)や周囲のAPと無線通信により交信する。具体的には、例えば、Wi-Fi やBluetooth(登録商標)、ZigBee、WiMAX、フェムトセルなどである。
サービス通信部210及び無線通信部220は、物理的に別個のものでも共通のものであってもよい。共通の場合、例えば、無線LANによりプロバイダに接続する一方で、その無線LANで端末や周囲のAPにも接続する。
マルチホップ通信部230は、AP間で構築するマルチホップの無線ネットワークにて隣接ノードと交信する。図1に記された点線は、マルチホップの無線ネットワークにおけるノード(AP)間の接続関係を表す。マルチホップ通信部230は、具体的には、OLSRあるいはTBRPFのようなプロトコルに基づくプロアクティブ型のルーテイングを行うものが好ましい。
AP把握部240は、無線ネットワークの各ノードと、そのノードが接続しているプロバイダのサービスとの対応を把握するための処理を行う。そのために、AP把握部240は、通知機能241,記憶機能242、宛先決定機能243を具備する。
通知機能241は、自ノードが接続しているプロバイダについて記述した接続情報を他ノードに通知する。記憶機能242は、他ノードからの接続情報をもとに宛先情報を記録する。宛先決定機能243は、転送すべきパケットの宛先を宛先情報から決定する。
図3に、上記機能によるAP把握部240のステートチャートを示す。AP把握部240は、図示のようにイベントに応じて動作する。AP把握部240において、所定期間が経過するごとに、通知機能241が、接続情報を周囲へ通知するための通知パケットを発信する。また、周囲から通知パケットを受信した場合は、記憶機能242が、そこに記述されている情報を用いて宛先情報を記録する。さらにまた、プロバイダへ向けて転送すべきパケット(データパケット)を受信した場合は、宛先決定機能243により宛先を決定する。
図4,図5,図6に沿って、上記通知機能241,記憶機能242,宛先決定機能243の具体的な処理手順を説明する。
通知機能241は、自ノードが接続されているプロバイダのサービスを表す接続情報を記述した通知パケットを作成する(図4:ステップS1)。接続情報は、例えば、AP20-1がサービスAのプロバイダ10Aに接続されている状況において、AP20-1とサービスAとの対応を示すものである。サービスやノード(AP)を表現する方法は、どのようなものでもよい。
通知機能241は、通知パケットを作成すると、それをブロードキャスト通信により発信する(ステップS2)。この送信は、無線通信部220により行われる。
他ノードから通知パケットを受信した場合は、記憶機能242が、その通知パケットの内容をもとに宛先情報を記録する(図5:ステップS11)。宛先情報は、プロバイダのサービスと、そのプロバイダに接続可能なノード(AP)との組み合わせについての一覧である。なお、同一のサービスに複数のノードが接続できる場合、それらの全てを記録してもよいが、例えば、自ノードからの転送ホップ数が最も少ないノードのみを記録するようにしてもよい。
プロバイダに向けて転送すべきデータパケットを受信した場合は、宛先決定機能243が、転送の宛先となるノードを選択する(図6:ステップS21)。受信したパケットが、端末(30)から発信されたものである場合、そのパケットの宛先にはサービスIDが設定されている。
この場合、宛先決定機能243は、前述の宛先情報から、受信パケットの宛先に設定されているサービスIDに対応したノードを選択する。そして、選択したノードのアドレスやノードIDなど、そのノードを特定する情報を、受信したパケットの宛先に設定する(ステップS22)。これにより、無線ネットワークにて転送すべきパケットの宛先が、サービスIDから特定のノードに書き換えられる。宛先決定機能243は、転送すべきパケットをマルチホップ通信部230により他ノードへ送信する(ステップS23)。
なお、受信したパケットが、端末(30)からではなく、他ノードから転送されたものである場合は、そのパケットを宛先ノードに向けて転送する。また、宛先ノードが自ノードである場合は、自ノードが接続しているプロバイダにパケットを転送する。
図7に示すシーケンスに沿って、本実施形態の具体例を説明する。AP20-1,20-2,20-3,20-4は、それぞれ定期的に通知パケットを発信し、他ノードから通知パケットを受信した場合は、その内容に自ノードの接続情報を付加して転送する(ステップS101,S103,S106,S108)。
通知パケットの一例として、図8に、AP20-1からの通知パケットを受信したAP20-2が発信する通知パケット(ステップS103)を示す。「サービス」及び「接続ノード」には、プロバイダのサービスIDと、そのプロバイダに接続されているAPのノードIDが記述される。「ホップ数」には、通知パケットを発信するノードから「接続ノード」までの転送ホップ数が記述される。
通知パケットの情報81は、サービスAのプロバイダ(10A)に、AP20-1(「a1」)が接続されていることと、この通知パケットを発信するAP20-2からAP20-1へのホップ数が「1」であることを表す。情報81は、AP20-2がAP20-1から受信した通知パケットをもとに作成された情報である。他方の情報82は、AP20-2自身の接続情報であり、AP20-2がサービスBのプロバイダ(10B)に接続されていることを表す。
AP20-1,20-2,20-3,20-4は、他ノードから通知パケットを受信したとき、その内容を宛先情報に記録する(図7:ステップS102,S104,S105,S107)。このとき、ホップ数については、通知パケットに記述されている値に1を加算して記録する。
図9に、宛先情報の一例を示す。図示の宛先情報は、AP20-3が記録したものである。宛先情報の各項目は、図8に示す前述の通知パケットのものと同様である。情報91は、サービスAに関し、AP20-4(「a2」)からの通知パケットの内容をもとに記録されたものである。
上記の情報91は、AP20-4がサービスAのプロバイダ(10A)に接続されていることと、AP20-3からAP20-4へのホップ数が「1」であることを表す。他方の情報92は、サービスBに関し、AP20-2から受信した前述の通知パケット(図8)をもとに記録されたものである。
なお、サービスAについて、AP20-3は、実際にはAP20-2からも通知パケット(図8)を受信しているが、この通知パケットをもとに記録する宛先情報では、サービスAのホップ数は「2」となる。このように、同一のサービスについて異なるホップ数の情報が得られた場合、転送の効率を図るために、ホップ数が少ないほうの情報を採用する。その結果、図9に示すように、サービスAについては、「接続ノード」がAP20-4(「a2」)である情報91が記録される。
ここで、端末30が、AP20-3の通信エリアにおいて、サービスAを利用するためのパケットを発信したとする(ステップS109)。このパケットの宛先には、サービスAが設定される。
AP20-3は、端末30からのパケットを受信すると、パケットの宛先となるノードを決定する(ステップS110)。具体的には、前述した図9の宛先情報から、サービスAの「接続ノード」であるAP20-4を今回の宛先として決定する。
AP20-3は、受信したパケットの宛先を、サービスIDから宛先ノードに書き換える(ステップS111)。図10に、宛先の書き換えの様子を模式的に示す。図示のパケット101は、AP20-3が端末30から受信した当初のものであり、その宛先にはサービスAが設定されている。AP20-3は、この設定を、今回決定した宛先ノードであるAP20-4(「AP_a2」)に変換する。変換後のパケットがパケット102である。AP20-3は、宛先をAP20-4に書き換えたパケットを送信する(ステップS112)。
AP20-4は、AP20-3から上記のパケットを受信すると、その宛先が自ノードであることを認識し、受信したパケットをプロバイダ10Aへ転送する(ステップS113)。これにより、サービスAを宛先として端末30から発信されたパケットが、マルチホップの無線ネットワークを経てプロバイダ10Aに届けられる。
本実施形態によれば、AP間で転送すべきパケットの宛先が、サービスIDのように、APを特定する情報でない場合でも、そのパケットの転送が可能となる。
(第2の実施形態)
前述の第1の実施形態のように、マルチホップの無線ネットワークを定期的に構築する形態をプロアクティブ型と呼ぶ。一方で、端末がサービスを利用するときなど、必要に応じてマルチホップの無線ネットワークを構築するリアクティブ型がある。このリアクティブ型の実施形態を以下に説明する。なお、本実施形態のシステム構成は、基本的には前述のシステム100(図1)と同様であり、説明を省略する。
前述の第1の実施形態のように、マルチホップの無線ネットワークを定期的に構築する形態をプロアクティブ型と呼ぶ。一方で、端末がサービスを利用するときなど、必要に応じてマルチホップの無線ネットワークを構築するリアクティブ型がある。このリアクティブ型の実施形態を以下に説明する。なお、本実施形態のシステム構成は、基本的には前述のシステム100(図1)と同様であり、説明を省略する。
図11に、本実施形態における各AP20(20-1,20-2,20-3,20-4)の構成を示す。図示の構成において、前述の実施形態のもの(図2)との違いは、AP把握部240が、プロアクティブ型のための通知機能241に代えて、リアクティブ型のための探索機能244及び応答機能245を備える点である。また、本実施形態のマルチホップ通信部230は、AODVあるいはDSRのような、リアクティブ型のルーテイングプロトコルに準じたものが好ましい。
探索機能244は、転送すべきパケットを受信した際に、転送の宛先となるノードに関する接続情報を収集するための探索パケットを発信する。応答機能245は、あるノードから受信した探索パケットの探索対象である場合に、そのノードに対し応答パケットを返信する。記憶機能242は、応答パケットの内容を宛先情報として記録する。
図12に、本実施形態のAP把握部240のステートチャートを示す。AP把握部240は、図示のようにイベントに応じて動作する。プロバイダに向けて転送すべきパケット(データパケット)を受信し、且つ、そのパケットの宛先に設定されているサービスに対応したノードが既知の場合は、宛先決定機能243が動作する。また、未知の場合は、探索機能244が動作する。
探索パケットを送信した後、それに対する応答パケットを受信した場合、記憶機能242が動作する。そして、転送すべきデータパケットがある場合は宛先決定機能243が動作し、データパケットがない場合は応答機能245が動作する。
図13及び図14に沿って、上記の探索機能244及び応答機能245の処理手順を説明する。探索機能244は、前述したように、受信したデータパケットの宛先ノード、あるいは、受信した探索パケットの探索対象が自ノードで未知の場合に起動する。
起動すると、探索機能244は、探索パケットを作成する(図13:ステップS31)。探索パケットには、探索対象のサービスや探索者としてのノードが記述される。探索機能244は、作成した探索パケットを無線通信部220によりブロードキャスト送信する(ステップS32)。
応答機能245は、前述したように、他ノードから探索パケットを受信したときに、探索対象の情報が自ノードで既知の場合に起動する。起動すると、応答機能245は、既知の情報を応答するための応答パケットを作成する(図14:ステップS41)。応答パケットには、探索対象のサービスを提供するプロバイダに接続されたノードに関する情報が記述される。応答機能245は、作成した応答パケットを無線通信部220により探索者に向けてユニキャスト送信する(ステップS42)。
図15に示すシーケンスに沿って、本実施形態の具体例を説明する。端末30が、AP20-3の通信エリアにおいて、サービスAを利用するためのパケットを発信したとする(ステップS201)。このパケットの宛先には、サービスAが設定される。
AP20-3は、端末30からのパケットを受信すると、パケットの宛先となるノード、すなわちサービスAのプロバイダに接続されたノードの情報を保持しているかどうかを確認する(ステップS202)。AP20-3において宛先ノードの情報が既知であれば、そのノードに向けてパケットを転送するが、本例では、未知であるとする。
AP20-3は、宛先ノードの情報を探索するために、探索パケットを作成してブロードキャスト送信する(ステップS203)。このとき送信される探索パケットの例を図16に示す。図示の探索パケットには、探索対象のサービスAと、探索者であるAP20-3と、ノードを経由する毎に1が加算されるホップ数とが記述されている。
AP20-3からの探索パケットを受信したAP20-4は、探索対象が自ノードであることを認識すると、その旨を表す応答パケットをAP20-3へ返信する(ステップS204)。図17に、AP20-3がAP20-4から受信した応答パケットの例を示す。図示の応答パケットには、今回の探索対象であるサービスAと、サービスAのプロバイダ10Aに接続されているAP20-4と、このAP20-4からAP20-3までのホップ数「1」とが記述されている。
一方、AP20-3からの探索パケットを受信したAP20-2は、探索対象が自ノードではなく、探索対象の情報も未知であることを認識する。AP20-2は、探索パケットのホップ数に1を加算し、それを転送する(ステップS205)。AP20-2から転送された探索パケットを受信したAP20-1は、前述のAP20-4と同様に、探索対象が自ノードであることを認識し、その旨を記述した応答パケットをAP20-3へ向けて返信する(ステップS206)。
AP20-1からの応答パケットは、AP20-2を経由してAP20-3へ届けられる(ステップS207)。その結果、この応答パケットに関し、AP20-3が認識するホップ数は「2」となる。
AP20-3は、応答パケットを返信したAP20-1及びAP20-4からの応答パケットについてホップ数を確認し、そのうちの小さいほうのノード、すなわちAP20-4を今回の宛先ノードとして決定する(ステップS208)。そして、AP20-3は、前述の実施形態と同様にして(図10)、端末30から受信したパケットの宛先を今回の宛先ノード(AP20-4)に書き換え(ステップS209)、それを送信する(ステップS210)。
AP20-4は、AP20-3から上記のパケットを受信すると、その宛先が自ノードであることを認識し、受信したパケットをプロバイダ10Aへ転送する(ステップS211)。これにより、サービスAを宛先として端末30から発信されたパケットが、マルチホップの無線ネットワークを経てプロバイダ10Aに届けられる。
本実施形態によれば、前述の第1の実施形態と同様な効果ある。また、リアクティブ型の制御により、必要に応じてAPを把握するので、各APに処理負荷がかかり難いという利点がある。
本発明の実施は、上記形態に限定されるものではなく、本願の請求の範囲内で適宜変形が可能である。例えば、宛先ノードの選択に関し、上記各実施形態では、自ノードからのホップ数が最も少ないノードを選択したが、選択基準は上記のものに限らない。例えば、APの性能や処理負荷の程度、あるいは、何らかの優先度に応じて宛先ノードを選択するという形態であってもよい。
本発明は、上記実施形態におけるAPの動作に対応したプログラム、あるいは、そのプログラムを記憶した記録媒体としての実施も可能である。その場合、上記プログラムを記録媒体に格納しておき、コンピュータがそのプログラムを記録媒体から読み出して実行することによって実現することができる。
本出願は、2008年9月18日に日本出願された特願2008−239374を基礎とする優先権を主張し、その開示の内容を全て本明細書に取り込むものである。
100 システム
10A,10B,10C プロバイダ
20-1,20-2,20-3,20-4 AP(アクセスポイント)
30 端末
10A,10B,10C プロバイダ
20-1,20-2,20-3,20-4 AP(アクセスポイント)
30 端末
Claims (9)
- 相互に異なる通信サービスを提供するプロバイダ群に接続可能な複数のアクセスポイントのそれぞれをノードとする無線ネットワークにおける前記各ノードの通信方法であって、
接続可能であるプロバイダの通信サービスに関する接続情報を周囲へ通知し、
周囲から通知された接続情報を用いて、通信サービスと該通信サービスのプロバイダに接続可能なノードとの組み合わせを表す宛先情報を記録し、
通信サービスを識別するためのサービスIDを宛先としたパケットを受信したとき、当該サービスIDに対応したノードを前記宛先情報から選択し、前記受信したパケットの宛先を前記選択したノードに書き換え、前記宛先を書き換えたパケットを転送することを特徴とする通信方法。 - 前記接続情報を用いて宛先情報を記録するとき、当該接続情報の発信元からのホップ数を記録し、同一の通信サービスに関し複数の接続情報を通知された場合は、そのうちホップ数が最も少ない発信元からの接続情報を前記宛先情報に適用することを特徴とする請求項1記載の通信方法。
- 前記接続情報を周囲へ通知することを定期的に実行することを特徴とする請求項1又は2記載の通信方法。
- 前記サービスIDを宛先としたパケットを受信したとき、当該サービスIDに対応した通信サービスに関する接続情報を探索するための探索パケットを周囲へ発信し、
発信された他の探索パケットを受信したとき、当該他の探索パケットに対する応答として、前記接続情報を通知することを実行することを特徴とする請求項1又は2記載の通信方法。 - 相互に異なる通信サービスを提供するプロバイダ群に接続可能な複数のアクセスポイントのそれぞれをノードとする無線ネットワークにおいて交信するマルチホップ通信部と、
接続可能であるプロバイダの通信サービスに関する接続情報を周囲へ通知し、周囲から通知された接続情報を用いて、通信サービスと該通信サービスのプロバイダに接続可能なノードとの組み合わせを表す宛先情報を記録し、通信サービスを識別するためのサービスIDを宛先としたパケットを受信したとき、当該サービスIDに対応したノードを前記宛先情報から選択し、前記受信したパケットの宛先を前記選択したノードに書き換え、前記宛先を書き換えたパケットを転送するアクセスポイント把握部とを備えることを特徴とする通信装置。 - 前記アクセスポイント把握部は、前記接続情報を用いて宛先情報を記録するとき、当該接続情報の発信元からのホップ数を記録し、同一の通信サービスに関し複数の接続情報を通知された場合は、そのうちホップ数が最も少ない発信元からの接続情報を前記宛先情報に適用することを特徴とする請求項5記載の通信装置。
- 前記アクセスポイント把握部は、前記接続情報を周囲へ通知することを定期的に実行することを特徴とする請求項5又は6記載の通信装置。
- 前記アクセスポイント把握部は、前記サービスIDを宛先としたパケットを受信したとき、当該サービスIDに対応した通信サービスに関する接続情報を探索するための探索パケットを周囲へ発信し、発信された他の探索パケットを受信したとき、当該他の探索パケットに対する応答として、前記接続情報を通知することを実行することを特徴とする請求項5又は6記載の通信装置。
- コンピュータを請求項5乃至8のいずれか1項に記載の通信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20121106 |