WO2009122903A1

WO2009122903A1 - マルチホップ通信端末、マルチホップネットワークシステム、及び、マルチホップ通信方法

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Publication number: WO2009122903A1
Application number: PCT/JP2009/055204
Authority: WO
Inventors: 木村　亨
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2009-10-08
Also published as: JPWO2009122903A1; JP5418990B2

Abstract

より低電力かつ効率的なマルチホップ通信を行うことが課題である。この課題は、ルーティングテーブルと、受信部と、検索部と、格納部と、転送部とを具備するマルチホップ通信端末によって解決できる。ルーティングテーブルは、通信データの送り手情報と、通信データの受け手情報とに基づいて、通信データの配信先を索引するルーティング情報を格納する。エントリの数は、自マルチホップ通信端末が所属するネットワーク内の一部のルーティング情報を格納する数である。格納部は、受信部が、ある通信データを受信した場合において、ルーティングテーブルを参照したときに、該当するルーティング情報が無かった場合には、ネットワーク内でルーティング情報を管理する所定のルーティングテーブルサーバから、そのルーティング情報をダウンロードして、ルーティングテーブルの空きエントリに格納する。

Description

マルチホップ通信端末、マルチホップネットワークシステム、及び、マルチホップ通信方法

　本発明は、マルチホップ通信端末、マルチホップネットワークシステム、及び、マルチホップ通信方法に関する。

　あらゆるモノに通信端末が搭載されたユビキタス時代が到来する事が予想されている。ユビキタス時代の通信端末は、あらゆるモノに付加され、そのモノの属性を発信し、ネットワークからの要求に基づいてモノの動作を制御することなど、ネットワーク端末としての機能を具備することが必要である。あらゆるモノにネットワーク端末機能を持たせるために、低消費電力かつ低コストの通信端末の実現が求められている。

　通信端末の動作を低電力化することができる通信方法として、マルチホップ通信方法が挙げられる。現在のインターネット通信は、自端末から近隣の端末若しくはサーバと通信を行い、近隣の端末若しくはサーバは、さらにその近隣の端末若しくはサーバと通信する。この通信を繰り返すことで、通信相手とする端末までバケツリレー的にデータが送られる。このような通信をマルチホップ通信と呼ぶ。無線通信についても同様に、通信相手との間に物理的に位置する複数の通信端末を経由し、通信相手までデータを送る。特に無線通信の場合は、通信電力が通信距離の２乗から４乗に比例して増大する。マルチホップ通信は通信距離が近隣の端末までとなるため、自端末からデータを送信する電力を低減でき、端末そのものの消費電力を削減できる。

　マルチホップ通信では、目的とする相手との通信には、近隣のどの端末と交信すべきかを規定する経路テーブル（以下、ルーティングテーブル）が必須である。ユビキタス時代にあらゆるものに通信端末が具備された状況では、ネットワークに接続される通信端末の数が莫大となり、目的とする通信端末までの経路は莫大な場合数となる。結果、ルーティングテーブルに巨大な容量のメモリが必須となり、多数の通信端末を含有するネットワークにおいては、通信端末の低電力化、低コスト化ができなかった。

　一般的なマルチホップネットワークの例として、図１に示すネットワーク構成を挙げて、より詳細に上記の内容を説明する。図１中に示す八角形の図形は通信端末を、八角形の図形を結ぶ点線は通信端末間の通信経路を表す。

　図１のネットワークにおいて、”０”の自端末Ｔ０ａより”１７”の通信相手端末Ｔ１７ａへのデータ通信を例に取る。自端末Ｔ０ａから通信相手端末Ｔ１７ａへの経路は、例えば”０”－”９”－“１０”－“１７”とデータをマルチホップして通信するルートＡ、及び”０”－“８”－“１１”－“１７”とデータを通信するルートＢがある。他にも、”０”－“３”－“１０”－“１７”のような経路をとることが可能である。これらの例では、自端末Ｔ０ａから通信相手端末Ｔ１７ａへデータを配信するときに、そのデータを中継する端末は二つとなる。

　一方で、”０”－“７”－“１３”－“１２”－“１６”－“１７”という経路を辿っても、自端末Ｔ０ａから通信相手端末Ｔ１７ａへのデータ配信は可能である。しかしながら、中継する端末の数が四つと多いために配信遅延が大きくなる。また、多数の通信端末の送受信動作が必要となる。そのため、中継に必要な送受信を行うための電力が大きくなる。従って、自端末Ｔ０ａから通信相手端末Ｔ１７ａへのデータ配信時は、ルートＡ、ルートＢ、”０”－“３”－“１０”－“１７”のいずれかが好ましく、この場合には、自端末Ｔ０ａが送信する相手としては、”３”、”９”、”８”のいずれかを選択する必要がある。

　このように、発信元と通信相手とが規定された場合に、データを送るべき相手を指定するテーブルが必要である。図１では、自端末Ｔ０ａがデータを配信する相手端末は、自端末Ｔ０ａを除いたネットワークに所属する他の全ての端末にその可能性がある。そのため、通信相手端末となる可能性のある”１”から”１７”までの通信端末全てについてそれぞれ、自端末Ｔ０ａが通信すべき隣接端末を指定するテーブルが必要となる。このテーブルがルーティングテーブルである。

　さらに、自端末Ｔ０ａは他の端末からの通信データを中継し、他端末の通信相手先までデータを受け渡す役割も必要である。図１の例においては、自端末Ｔ０ａは、自端末Ｔ０ａとの間に通信経路がある隣接端末である”２”、”３”、”６”、”７”、”８”、”９”からデータを受け取り、相手先端末に応じて、”２”、”３”、”６”、”７”、”８”、”９”へデータを受け渡すことが必要である。したがって、図２に示すようなルーティングテーブルを自端末Ｔ０ａ内に保持する必要がある。

　図２において、データの送り手が、”０”の自端末Ｔ０ａとなる場合には、データの受け手としては、”１”から”１７”まで、１７個の端末が想定される。データの受け手がどの端末になるかによって、データの配信相手となる端末が決定する。図２のルーティングテーブルを参照すると、例えば、データの送り手が”０”であり、データの受け手が”１”の場合には、データを”２”の通信端末に送出すればよいことが分かる。

　上例では、通信端末数が１８と小規模のネットワークについて説明したが、ユビキタス時代には数万以上の通信端末を持つネットワークが構成されるため、ルーティングテーブルのデータ容量は莫大となる。さらに、自端末Ｔ０ａより通信相手端末Ｔ１７ａへのデータ通信を行うに当たり、通信端末の故障や何らかの原因による通信不能状態を回避するため、初期設定としてルートＡを取ることを定義づけ、ルートＡの通信経路となる”９”の通信端末、若しくは”１０”の通信端末の動作に異常を生じた場合に、通信経路をルートＢに変更する手続きが取られる。このような冗長経路をも含めたルーティングテーブルは、さらに大容量のメモリを必要とし、通信端末のハードウェア量・消費電力を増大させてしまう。この結果、マルチホップ通信可能な通信端末は、ＰＣ並みのハードウェアと消費電力を必要とするものになる。若しくは、マルチホップ通信可能なネットワークは、ネットワーク内の通信端末数を十台程度に限定したものになる。

　このような制約を解決する一つの方法として、特開２００７－３２４９８７号公報に挙げられているような技術が検討されている。特開２００７－３２４９８７号公報では、莫大な数量の通信端末をグループ化し、通信相手端末が、自端末の所属するグループ以外のグループに属する場合は、そのグループを代表する通信端末に、通信経路をとるという方法を採用する。これにより、全通信端末とのルーティングテーブルを持つ場合と比べ、通信端末が保持するルーティングテーブルの容量が削減される。

　しかしながら、特開２００７－３２４９８７号公報に開示された無線通信方法にはいくつかの問題がある。第１の問題点は、アドホックネットワークへの対応が困難であることである。あらゆるモノに通信端末が添付されたユビキタス時代には、新たな通信端末のネットワークへの参加や離脱が頻繁に発生する。この場合、グルーピングの変更、若しくは、グルーピングの追加が必要となり、探索手段が変化する。特開２００７－３２４９８７号公報の図５に通信端末の構成が記載されている。通信端末のネットワークへの参加や離脱が発生した時点で、特開２００７－３２４９８７号公報の図５中に示される拠点中継先テーブル及び経路探索テーブルを全ノードが書き換える必要があり、膨大な通信トラフィックが発生する。

　第２の問題点は、グルーピングの手法をとるがために、通信相手端末がどのグループに属するかを判定するためのハードウェア、及び、判定のための電力が必要であることである。通常の、全端末に関するルーティングテーブルを保持する通信端末では不要であるハードウェア、及び動作電力が必要となっている。特開２００７－３２４９８７号公報の図５中に示されたグループ判定手段、拠点中継先選択手段、グループ内中継先選択手段、拠点経路探索手段のハードウェア機能と動作が、特開２００７－３２４９８７号公報の図２に示すフローチャートのＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５の処理に必要となる。

　その他、マルチホップ通信に関連する技術が、特開２００３－３３３０７９号公報、特開２００６－０８１０８２号公報、特開２００７－０３６３９７号公報に記載されている。

　特開２００３－３３３０７９号公報に記載された「ワイヤレスネットワークにおいてマルチホップピア・ツー・ピア通信を行うための方法」は、複数の無線端末を含み、そのトポロジは時々刻々変化するワイヤレスネットワークにおいてマルチホップピア・ツー・ピア通信を行うための方法である。この方法は、構築するステップと、得るステップと、転送するステップと、記憶するステップとを備える。構築するステップにおいては、各無線端末が、直接通信可能な無線端末と相互にリンク状態を交換し、ルーティングテーブルを構築する。得るステップにおいては、無線端末に含まれる第１の無線端末がコンテンツを得る。転送するステップにおいては、第１の無線端末がルーティングテーブルを参照して他の無線端末へコンテンツを転送する。記憶するステップにおいては、第１の無線端末が、当該コンテンツを購入するときに割り引きを受けるためのクーポン又はポイントを算出し、これを記憶する。

　特開２００６－０８１０８２号公報に記載された「メッセージ受信確認方法」は、マルチホップ通信環境下で、メッセージ送信装置が、メッセージ受信装置に対して送信したメッセージの受信確認を得るメッセージ受信確認方法である。第１の工程においては、メッセージ送信装置がメッセージを送信する。第２の工程においては、メッセージ受信装置がメッセージの受信証明情報を生成する。第３の工程においては、メッセージ受信装置が、メッセージの受信証明情報を利用してメッセージの受信確認情報を生成する。第４の工程においては、メッセージ受信装置がメッセージの受信確認情報を受信確認情報検証装置に送る。第５の工程においては、受信確認情報検証装置が受信した受信確認情報を検証する。第６の工程においては、メッセージ送信装置が、上記第５の工程による検証結果に基づいて、メッセージ受信装置に対するメッセージの受信確認を得る。

　特開２００７－０３６３９７号公報に記載された「アドホック・ネットワーク・システム」は、オン・デマンド型のルーティング・プロトコルに基づいて複数のノード装置が自律的にネットワークを形成するアドホック・ネットワーク・システムである。ノード装置は、特定ノード装置に向けたメッセージを中継伝送するための複数の次転送先ノード情報を含む経路情報が保持される経路管理テーブルを備える。経路情報は、通信の有無に関わらず生成されて経路管理テーブルに保持される。

　本発明の課題は、低電力かつ効率的なマルチホップ通信を行うことである。

　本発明の一つ目のアスペクトによるマルチホップ通信端末は、ルーティングテーブルと、受信部と、検索部と、格納部と、転送部とを具備する。ルーティングテーブルは、通信データの送り手情報と、通信データの受け手情報とに基づいて、通信データの配信先を索引するルーティング情報を格納する。ルーティング情報を格納するエントリの数は、自マルチホップ通信端末が所属するネットワーク内の一部のルーティング情報を格納する数である。受信部は、他のマルチホップ通信端末から、送り手情報と、受け手情報とを含む通信データを受信する。検索部は、受信部が、ある通信データを受信したときに、ルーティングテーブルから、配信先のマルチホップ通信端末を検索する。格納部は、受信部が、ある通信データを受信した場合において、ルーティングテーブルを参照したときに、該当するルーティング情報が無かった場合には、ネットワーク内でルーティング情報を管理する所定のルーティングテーブルサーバから、そのルーティング情報をダウンロードして、ルーティングテーブルの空きエントリに格納する。転送部は、検索部によって取得される配信先のマルチホップ通信端末へ、受信した通信データを転送する。

　本発明の二つ目のアスペクトによるマルチホップ通信方法は、記憶することと、受信することと、検索することと、格納することと、転送することとを具備する。記憶することにおいては、通信データの送り手情報と、通信データの受け手情報とに基づいて、通信データの配信先を索引するルーティング情報を格納するエントリを備えたルーティングテーブルであって、自マルチホップ通信端末が所属するネットワーク内の一部のルーティング情報を格納する数のエントリを備えたものを記憶する。受信することにおいては、他のマルチホップ通信端末から、送り手情報と、受け手情報とを含む通信データを受信する。検索することにおいては、ある通信データを受信したときに、ルーティングテーブルから、配信先のマルチホップ通信端末を検索する。格納することにおいては、ある通信データを受信した場合において、ルーティングテーブルを参照したときに、該当するルーティング情報が無かった場合には、ネットワーク内でルーティング情報を管理する所定のルーティングテーブルサーバから、そのルーティング情報をダウンロードして、ルーティングテーブルの空きエントリに格納する。転送することにおいては、検索することによって取得される配信先のマルチホップ通信端末へ、受信した通信データを転送する。

　本発明によれば、低電力かつ効率的なマルチホップ通信を行うことができる。

一般的なマルチホップネットワークシステムを示す概念図。図１のマルチホップ通信端末が保持するルーティングテーブルの説明図。本実施の形態におけるマルチホップ通信端末の構成説明図。本実施の形態におけるマルチホップ通信方法を説明するフローチャート。本実施の形態におけるマルチホップネットワークシステムを示す概念図。本実施の形態におけるマルチホップ通信端末が保持する第一例のルーティングテーブルの説明図。第二例のルーティングテーブルの説明図。第三例のルーティングテーブルの説明図。実施例におけるマルチホップ通信端末の構成及び動作の説明図。

　本発明を実施するための最良の形態の一つについて、図面を参照して詳細に説明する。図３は、本実施の形態におけるマルチホップ通信端末の構成説明図である。図３において、マルチホップ通信端末１００は、ルーティングテーブル１０１と、受信部１０２と、検索部１０３と、格納部１０４と、転送部１０５とを具備している。これらの各ブロックは、コンピュータプログラム若しくは諸機能を有するシステムＬＳＩにて実現されている。このコンピュータプログラムは記録媒体に格納し、記録媒体からコンピュータに読み込ませることが可能である。図中、ルーティングテーブル１０１は、通信データの送り手情報と、通信データの受け手情報とに基づいて、通信データの配信先を索引するルーティング情報を格納する。ルーティング情報を格納するエントリの数は、自マルチホップ通信端末が所属するネットワーク内の一部のルーティング情報を格納する数である。受信部１０２は、他のマルチホップ通信端末から、送り手情報と、受け手情報とを含む通信データを受信する。検索部１０３は、受信部１０２が、ある通信データを受信したときに、ルーティングテーブル１０１から、配信先のマルチホップ通信端末を検索する。格納部１０４は、受信部１０２が、ある通信データを受信した場合において、ルーティングテーブル１０１を参照したときに、該当するルーティング情報が無かった場合には、ネットワーク内でルーティング情報を管理する所定のルーティングテーブルサーバから、そのルーティング情報をダウンロードして、ルーティングテーブル１０１の空きエントリに格納する。格納部１０４によって、新たなルーティング情報が、適宜、ルーティングテーブル１０１に加えられる。転送部１０５は、検索部１０３によって取得される配信先のマルチホップ通信端末へ、受信した通信データを転送する。

　図４は、本実施の形態におけるマルチホップ通信方法を説明するフローチャートであり、図３のマルチホップ通信端末によって実行される。図４において、マルチホップ通信方法は、記憶すること（Ｓ１１０）と、受信すること（Ｓ１１１）と、検索すること（Ｓ１１２）と、格納すること（Ｓ１１３）と、転送すること（Ｓ１１４）とを具備する。これらの各ステップは、コンピュータプログラムを用いて、コンピュータに実行させるか若しくは諸機能を有するシステムＬＳＩに実行させる。このコンピュータプログラムは記録媒体に格納し、記録媒体からコンピュータに読み込ませることが可能である。図中、記憶すること（Ｓ１１０）においては、通信データの送り手情報と、通信データの受け手情報とに基づいて、通信データの配信先を索引するルーティング情報を格納するエントリを備えたルーティングテーブルであって、自マルチホップ通信端末が所属するネットワーク内の一部のルーティング情報を格納する数のエントリを備えたものを記憶する。受信すること（Ｓ１１１）においては、他のマルチホップ通信端末から、送り手情報と、受け手情報とを含む通信データを受信する。検索すること（Ｓ１１２）においては、ある通信データを受信したときに、ルーティングテーブルから、配信先のマルチホップ通信端末を検索する。格納すること（Ｓ１１３）においては、ある通信データを受信した場合において、ルーティングテーブルを参照したときに、該当するルーティング情報が無かった場合には、ネットワーク内でルーティング情報を管理する所定のルーティングテーブルサーバから、そのルーティング情報をダウンロードして、ルーティングテーブルの空きエントリに格納する。なお、該当するルーティング情報があった場合には、ステップＳ１１２にてルートが決定済みとなるため、ステップＳ１１３はバイパスする。転送すること（Ｓ１１４）においては、検索することによって取得される配信先のマルチホップ通信端末へ、受信した通信データを転送する。

　図３のマルチホップ通信端末、及び、図４のマルチホップ通信方法について、更に詳細に説明する。説明を単純化するため、図５に示すように、図３のマルチホップ通信端末と同様の構成を有する通信端末が１８個で成る簡易マルチホップネットワークを例に取って説明する。アドホック機能、冗長経路機能については、ひとまず考慮しないものとする。アドホック機能、冗長経路機能については、後述する。

　各通信端末の通信相手は、ネットワーク内の全ての通信端末に幅広く存在する場合は稀有であり、いくつかの特定の通信相手と頻繁に通信を行う確率が高いことが予想される。つまり、一つの通信端末が通信を行う相手端末は、頻繁に通信を行う端末からほとんど通信を行わない端末まであり、通信頻度は一様では無い分布となる。

　このことを利用し、本実施の形態では、通信頻度の高い相手端末とのルーティングテーブルのみを通信端末内に保持する。また、全ての通信端末間のルーティングテーブルを保持する高機能・大電力な通信端末（ここではルーティングテーブルサーバと呼ぶ）をネットワーク内に配置する。通信頻度の低い相手端末とのルーティングテーブルは、その通信が必要となるときにルーティングテーブルサーバからダウンロードすることで通信端末のハードウェア量・消費電力を低減することが可能となる。

　ここで、全てのルーティングテーブルを保持するルーティングテーブルサーバは、他の通信端末に比べ高機能・大電力となるが、特開２００７－３２４９８７記載のルーティング方法をとった場合であっても、ネットワーク内の通信及び通信端末の保守整備にはネットワーク内の全通信端末の接続情報を保持する通信端末が少なくとも一つは必要である。このことから、本実施の形態は、公知文献例に比べネットワークシステム全体の電力が増大することは無い。また、本実施の形態によると、アドホック、マルチホップネットワークにおいて、通信端末のネットワークへの新たな参加、離脱が生じた場合にも、参加・離脱した通信端末との通信要求が発生したときのみ通信端末のルーティングテーブルを更新することで十分である。そのため、ルーティングテーブル更新のための通信頻度を低減できる。結果として、通信端末及びネットワーク全体の電力を低減できる。

　図５に、本発明の一つの実施の形態におけるネットワークシステムを示す。図５に示すように、ネットワーク内に、サーバ機能を搭載した通信端末Ｔ９を設ける。この通信端末Ｔ９は、ネットワーク内の全てのルーティング情報を管理し、図２に示したようなルーティングテーブルを、ネットワーク内の端末の個数分用意している。

　図６に、通信端末Ｔ０が保持する第一例のルーティングテーブルの説明図を示す。図６において、ルーティングテーブルには、データの送り手が、”０”、”２”、”３”、”６”、”７”、”８”、”９”の通信端末となる全てのルーティング情報、すなわち、データの送り手が、自端末Ｔ０、又は、隣接する通信端末のいずれかとなる全てのルーティング情報が登録されている。図中、データの送り手の欄を参照すると、”０”、”２”、”３”、”６”、”７”、”８”、”９”の番号が格納され、データの受け手の欄を参照すると、”０”、”２”、”３”、”６”、”７”、”８”、”９”の‘データの送り手番号’それぞれについて、１７通りの通信端末の番号が格納されている。図６のルーティングテーブルを検索すれば、データの送り手とデータの受け手とから、データの配信相手を取得できる。

　図６のルーティングテーブルには、”０”、”２”、”３”、”６”、”７”、”８”、”９”以外の通信端末が送り手となった場合のルーティング情報も格納できるエントリが三つ用意されている。”０”、”２”、”３”、”６”、”７”、”８”、”９”以外の通信端末が送り手であった場合には、自端末Ｔ０は、ルーティングテーブルサーバの通信端末Ｔ９にルーティング情報を要求する。ルーティング情報の要求を受けると、ルーティングテーブルサーバの通信端末Ｔ９は、データの配信相手端末を調べ、そのルーティング情報を自端末Ｔ０へ配信する。自端末Ｔ０は、図６において、データの送り手の欄が、”＊”、”＃”、又は、”＄”となっているいずれかの空きエントリにそのルーティング情報を格納する。

　図６では、”２”、”３”、”６”、”７”、”８”、”９”以外の通信端末が送り手になった場合のルーティング情報は３通りしか格納しない形となるが、このテーブル容量はアプリケーションに応じて決定することができる。例えば、防犯用監視カメラアプリケーションでは、異常事態が発生した場合に発生箇所の近隣のカメラ映像を収集し、事態を把握することが行われる。このような場合には、異常発生地点に最も近い通信端末を中心に近隣端末との情報交換が最も頻繁に行われる。本実施の形態は、このようなアプリケーションに適した通信端末のルーティングテーブル構成である。

　図７に、通信端末Ｔ０が保持する第二例のルーティングテーブルの説明図を示す。図７のルーティングテーブルは、初期状態では空であり、ルーティング情報は記載されていない。通信端末Ｔ０は、最初に発生した通信データを中継すると、データの送り手、データの受け手、データの配信相手の各情報を、ルーティングテーブルサーバの通信端末Ｔ９から受け取って、図７のルーティングテーブルにおける一つ目のエントリに記載する。二番目に発生した通信データを中継すると、データの送り手、データの受け手、データの配信相手の各情報を、ルーティングテーブルサーバの通信端末Ｔ９から受け取って、図７のルーティングテーブルにおける二つ目のエントリに記載する。以下、通信データが発生する度に、図７のルーティングテーブルの空きエントリにルーティング情報を記載する。

　図７のようなルーティングテーブルの利用が有効なアプリケーションの例としては、広域モニタリングがある。ある地域に遍在する通信端末をランダムに選択し、通信端末に付加されたセンサにより温度や湿度、風向などの自然現象を定期的に測定する用途である。このような例では、注目する自端末が関与する端末間通信の頻度を予め設定することが困難であり、また、一度設定された通信経路は一定期間頻繁な通信が行われる通信経路となることが特徴である。

　図６、図７のルーティングテーブルには、ルーティングテーブルサーバからダウンロードするルーティング情報を次々に格納していくので、空きエントリがなくなる事態も想定される。既にルーティングテーブルが一杯になっているときに、ルーティングテーブルに格納されていないルーティング情報を必要とする通信データが発生する場合も考えられる。この場合には、ルーティングテーブルに格納されている古いルーティング情報から順次消去し、空いたエントリに新しいルーティング情報を書き込むことができる。若しくは、図８の第三例に示すように、ルーティング情報ごとに、通信頻度や通信の重要性を表すプライオリティ情報を付加し、プライオリティの低い通信経路から順にルーティング情報を消去し、空いたエントリに新しいルーティング情報を書き込んでも良い。

　それから、各マルチホップ通信端末は、ルーティングテーブルサーバへのルーティング情報を備えていなければならないが、このルーティング情報は、専用のサーバ用エントリを確保して、ここに格納するようにしても良く、又は、専用の第二のルーティングテーブルを設けて、ここに格納するようにしても良い。

　以上、説明を単純化するために、アドホック機能や冗長経路機能を持たないマルチホップネットワークの場合について述べた。アドホック機能、冗長経路機能の付加に関しては、これら機能に関するルーティング情報をルーティングテーブルサーバが保持し、必要に応じて通信端末はそれらの情報を取得することで、アドホック機能、冗長経路機能をネットワークに備えることができる。従って、本実施の形態によるマルチホップ通信方法、マルチホップネットワークシステム、及びマルチホップ通信端末は、アドホック機能、冗長回路機能を持つマルチホップネットワークにも問題なく適応できる。

　本実施の形態は次のような効果を有する。第１の効果は、通信端末が保持するルーティングテーブルの容量を小容量化できるので、ルーティング情報を保持するメモリの容量を削減でき、メモリへの書き込み・読み出し電力を低減でき、通信端末の低コスト化・低電力化を実現できることである。第２の効果は、通信端末のネットワーク内への参加、若しくは、ネットワーク外への離脱が頻繁に起こるアドホックネットワークについても、通信に必要な電力を低減できることである。

　具体的な実施例を用いて、本実施の形態について詳述する。図９に、本実施例におけるマルチホップ通信端末の構成及び動作の説明図を示す。図９は、マルチホップ通信端末を無線通信端末とした場合の例である。図９に示すように、無線通信端末２０は、無線機能を実現するブロックとして、無線送受信部（ＲＦ［Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ］部）２４と、アナログ信号－ディジタル信号変換部（ＡＤ／ＤＡ［Ａｎａｌｏｇ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ／Ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｏ　Ａｎａｌｏｇ］部）２３と、信号処理部（ＢＢ［Ｂａｓｅ　Ｂａｎｄ］部）２２とを備える。さらに、無線通信端末２０内に、ルーティングテーブルを記憶する経路情報メモリ部（Ｃ－ＬＵＴ［Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ－Ｌｏｏｋ　Ｕｐ　Ｔａｂｌｅ］部）２１を設けている。

　Ｃ－ＬＵＴ部２１は、コンピュータシステムでいうところのキャッシュメモリに相当するものであり、保持している情報と要求されている情報とを比較するタグ（Ｔａｇ）機能を内包する。通信データを渡された場合において、その通信データの送り手及び受け手が、Ｃ－ＬＵＴ部２１内のルーティングテーブルに存在するときには、そのルーティングテーブルから通信データの配信相手を判断し、通信データを転送する。また、通信データの送り手及び受け手が、Ｃ－ＬＵＴ部２１内のルーティングテーブルに存在しないときには、中継通信端末３０，４０を経由して、ルーティングテーブルサーバとなっている通信端末５０との間でマルチホップ通信を行い、ルーティング情報をダウンロードする。そして、新しいルーティング情報をＣ－ＬＵＴ部２１に新規に書き込むと共に、データの配信相手に対して通信データを転送する。通信端末２０内のＣ－ＬＵＴ部２１には、通信端末２０で動作するアプリケーションに応じて、そのアプリケーションに適したメモリ容量、読み書き優先度などを設定する。

　本実施例によるマルチホップ通信方法、マルチホップネットワークシステム、及びマルチホップ通信端末によれば、Ｃ－ＬＵＴ部２１を構成するメモリの容量・消費電力の低減が可能であり、通信端末２０を低電力、かつ、安価に構成できる。

　本発明は、アドホックマルチホップネットワーク用途に適した、低電力安価な通信端末を提供できる。本発明によるマルチホップ通信方法、マルチホップネットワークシステム、及びマルチホップ通信端末の活用例として、監視カメラネットワークを用いた安全確保システム、入退場検査システムや物流管理システム、医療現場での患者管理システムなど、広範囲に使用されるユビキタス通信システムへの応用を挙げることができる。

　以上、実施の形態や実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態及び実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想の範囲内において、当業者が適宜、様々な変形又は変更を加えることが可能である。

　この出願は、２００８年３月３１日に出願された特許出願番号２００８－０８９２９６号の日本特許出願に基づいている。本願は、この基礎出願により生じた優先権の利益を享受しており、この基礎出願における開示の内容の全てを、引用により、そっくりそのままここに取り込んでいる。

Claims

　通信データの送り手情報と、前記通信データの受け手情報とに基づいて、前記通信データの配信先を索引するルーティング情報を格納すると共に、前記ルーティング情報を格納するエントリの数が、自マルチホップ通信端末が所属するネットワーク内の一部のルーティング情報を格納する数であるルーティングテーブルと、
　他のマルチホップ通信端末から、送り手情報と、受け手情報とを含む通信データを受信する受信部と、
　前記受信部が、ある通信データを受信したときに、前記ルーティングテーブルから、配信先のマルチホップ通信端末を検索する検索部と、
　前記受信部が、ある通信データを受信した場合において、前記ルーティングテーブルを参照したときに、該当するルーティング情報が無かった場合には、前記ネットワーク内でルーティング情報を管理する所定のルーティングテーブルサーバから、そのルーティング情報をダウンロードして、前記ルーティングテーブルの空きエントリに格納する格納部と、
　前記検索部によって取得される配信先のマルチホップ通信端末へ、受信した通信データを転送する転送部とを具備する
　マルチホップ通信端末。
　前記ルーティングテーブルは、
　送り手を自マルチホップ通信端末とし、受け手を前記ルーティングテーブルサーバとするルーティング情報を少なくとも格納する
　請求の範囲１記載のマルチホップ通信端末。
　前記ルーティングテーブルは、
　１ホップで直接的に通信を行うことができる隣接マルチホップ通信端末を受け手とする全てのルーティング情報を少なくとも格納する
　請求の範囲２記載のマルチホップ通信端末。
　前記格納部は、
　前記ルーティングテーブルサーバからダウンロードしたルーティング情報を、前記ルーティングテーブルの空きエントリに格納しようとしたときに、空きエントリが無かった場合には、所定のアルゴリズムに従って、いずれかのエントリに格納されたルーティング情報を消去する
　請求の範囲３記載のマルチホップ通信端末。
　前記ルーティングテーブルは、
　それぞれのルーティング情報に対応させて、消去順を定めるプライオリティ情報を格納するエントリを備え、
　前記格納部は、
　前記ルーティングテーブルサーバからダウンロードしたルーティング情報を、前記ルーティングテーブルの空きエントリに格納しようとしたときに、空きエントリが無かった場合には、前記プライオリティ情報に従って、いずれかのエントリに格納されたルーティング情報を消去する
　請求の範囲３記載のマルチホップ通信端末。
　請求の範囲１～５のいずれか１項に記載のマルチホップ通信端末を複数含み、
　前記マルチホップ通信端末の一つを送り手とし、前記マルチホップ通信端末の別の一つを受け手とするある通信データが転送されたときに、前記通信データの全体のルートを示す全体のルーティング情報を分割して、前記通信データを送り、中継し、又は、受けたそれぞれのマルチホップ通信端末のルーティングテーブルに分割して格納する
　マルチホップネットワークシステム。
　通信データの送り手情報と、前記通信データの受け手情報とに基づいて、前記通信データの配信先を索引するルーティング情報を格納するエントリを備えたルーティングテーブルであって、自マルチホップ通信端末が所属するネットワーク内の一部のルーティング情報を格納する数のエントリを備えたものを記憶することと、
　他のマルチホップ通信端末から、送り手情報と、受け手情報とを含む通信データを受信することと、
　ある通信データを受信したときに、前記ルーティングテーブルから、配信先のマルチホップ通信端末を検索することと、
　ある通信データを受信した場合において、前記ルーティングテーブルを参照したときに、該当するルーティング情報が無かった場合には、前記ネットワーク内でルーティング情報を管理する所定のルーティングテーブルサーバから、そのルーティング情報をダウンロードして、前記ルーティングテーブルの空きエントリに格納することと、
　前記検索することによって取得される配信先のマルチホップ通信端末へ、受信した通信データを転送することとを具備する
　マルチホップ通信方法。
　前記記憶することは、
　前記ルーティングテーブルに、送り手を自マルチホップ通信端末とし、受け手を前記ルーティングテーブルサーバとするルーティング情報を少なくとも格納することを含む
　請求の範囲７記載のマルチホップ通信方法。
　前記記憶することは、
　前記ルーティングテーブルに、１ホップで直接的に通信を行うことができる隣接マルチホップ通信端末を受け手とする全てのルーティング情報を少なくとも格納することを更に含む
　請求の範囲８記載のマルチホップ通信方法。
　前記空きエントリに格納することは、
　前記ルーティングテーブルサーバからダウンロードしたルーティング情報を、前記ルーティングテーブルの空きエントリに格納しようとしたときに、空きエントリが無かった場合には、所定のアルゴリズムに従って、いずれかのエントリに格納されたルーティング情報を消去することを含む
　請求の範囲９記載のマルチホップ通信方法。
　前記記憶することは、
　前記ルーティングテーブルに、それぞれのルーティング情報に対応させて、消去順を定めるプライオリティ情報を格納するエントリを備えることを更に含み、
　前記空きエントリに格納することは、
　前記ルーティングテーブルサーバからダウンロードしたルーティング情報を、前記ルーティングテーブルの空きエントリに格納しようとしたときに、空きエントリが無かった場合には、前記プライオリティ情報に従って、いずれかのエントリに格納されたルーティング情報を消去することを更に含む
　請求の範囲９記載のマルチホップ通信方法。
　通信データの送り手情報と、前記通信データの受け手情報とに基づいて、前記通信データの配信先を索引するルーティング情報を格納するエントリを備えたルーティングテーブルであって、自マルチホップ通信端末が所属するネットワーク内の一部のルーティング情報を格納する数のエントリを備えたものを記憶するステップと、
　他のマルチホップ通信端末から、送り手情報と、受け手情報とを含む通信データを受信するステップと、
　ある通信データを受信したときに、前記ルーティングテーブルから、配信先のマルチホップ通信端末を検索するステップと、
　ある通信データを受信した場合において、前記ルーティングテーブルを参照したときに、該当するルーティング情報が無かった場合には、前記ネットワーク内でルーティング情報を管理する所定のルーティングテーブルサーバから、そのルーティング情報をダウンロードして、前記ルーティングテーブルの空きエントリに格納するステップと、
　前記検索することによって取得される配信先のマルチホップ通信端末へ、受信した通信データを転送するステップとをコンピュータに実行させるための
　マルチホップ通信プログラム。