WO2013077090A1 - アドホックネットワークシステムおよび通信装置 - Google Patents

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WO2013077090A1
WO2013077090A1 PCT/JP2012/075538 JP2012075538W WO2013077090A1 WO 2013077090 A1 WO2013077090 A1 WO 2013077090A1 JP 2012075538 W JP2012075538 W JP 2012075538W WO 2013077090 A1 WO2013077090 A1 WO 2013077090A1
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node
route
local repair
child
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PCT/JP2012/075538
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Inventor
佑毅 川島
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/34Source routing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/28Routing or path finding of packets in data switching networks using route fault recovery
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • H04W84/18Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Definitions

  • the present invention relates to an ad hoc network system and a communication device.
  • an ad hoc network terminal is divided into a center terminal (parent terminal) and other child terminals, the child terminal transmits data to one center terminal, and only receives a response to the transmission.
  • the network communication mode in which data communication other than data transmission or data transmission other than a reply from the parent terminal to the child terminal is assumed.
  • this network communication mode is such that the child terminal holds only route information for the parent terminal as a routing table for transmission from the child terminal to the center terminal, and the parent terminal for communication from the parent terminal to the child terminal. Is added to a message that needs to be returned, and the child terminal that detects the flag temporarily holds a reply path.
  • Non-Patent Document 3 in a wireless mesh network formed by a single center terminal and a plurality of child terminals, route information for routing held by the child terminals is minimized and further transmitted periodically. Efficiently transmits information collection messages from the center terminal to the child terminals.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 have a problem that route information for relay becomes enormous as described above.
  • Non-Patent Document 3 does not discuss route reconstruction when there is a link error on the route of a message transmitted from a single center terminal to a child terminal. For this reason, if there is a link error, it is necessary to re-enter the mesh network or to search for a route by flooding from the center terminal that grasps the entire mesh network, and the entire ad hoc network overflows with flooding. There is a problem that it takes pressure and time is required for route repair.
  • the present invention has been made in view of the above, and in a wireless mesh network formed by a single center terminal and a plurality of child terminals, even when route information held by the child terminals is minimized, the present invention is quick. It is an object of the present invention to provide an ad hoc network system and a communication device that can perform path restoration and suppress network compression due to flooding for restoration.
  • the present invention includes a parent device and a plurality of child devices, the parent device holds path information to the child device, and the child device An ad hoc network system that holds route information to a parent device, wherein the parent device sets a source route that specifies a route through which the message passes to a message transmitted to a destination device that is one of the child devices.
  • the intermediate device that is the child device other than the destination device that stores and receives the message transfers the message based on the source route stored in the received message, and the intermediate device is the adjacent child device
  • a route from the target device to the own device is notified to the parent device as a repair route, and the parent device updates route information held by itself based on the repair route.
  • the ad hoc network system and the communication device according to the present invention provide a quick route repair even when the route information held by a child terminal is minimized in a wireless mesh network formed by a single center terminal and a plurality of child terminals. It is effective in that it can suppress network pressure caused by flooding for repair.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the ad hoc network system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of route information held by the data collection device.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of route information held by each node.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the format of the data request message.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a link error has occurred.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the flooding of the local repair message.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the format of the local repair message and stored information.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of route information before and after update held by a target node.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of route information before and after update held by a target node.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a message transmitted after the target node receives the local repair message.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the format of the local repair response message.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the format of the local repair registration message.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which a node that has detected a link error transmits a data request message.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a format of a local repair registration message when a node that has detected a link error resends a data request message on behalf of the node.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the format of the local repair response message.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the format of the local repair registration message.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which a node that has detected a link error transmits a data request message.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a format of a data request message when a node that has detected a link error retransmits the data request message on behalf of the node.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of transmission of a local repair message in the ad hoc network system according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a format of a local repair message according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of route information before and after update held by a node according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a state of transmitting a local repair response message and a local repair registration message according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a local repair response message according to the second embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a local repair registration message according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a format when the original message is stored in the local repair message.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of the format of a local repair registration message when path repair and message transmission are performed simultaneously.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration example of a node.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a first embodiment of an ad hoc network system according to the present invention.
  • the ad hoc network system according to the present embodiment includes nodes (communication devices) 1-a to 1-j and a data collection device (GW) 2, and includes a plurality of nodes (nodes 1-a to 1-j, The data collection device 2) autonomously configures the network.
  • the nodes 1-a to 1-j and the data collection device 2 are connected to the adjacent nodes 1-a to 1-j or the data collection device 2 by the wireless link 3.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a first embodiment of an ad hoc network system according to the present invention.
  • the ad hoc network system according to the present embodiment includes nodes (communication devices) 1-a to 1-j and a data collection device (GW) 2, and includes a plurality of nodes (nodes 1-a to 1-j,
  • the data collection device 2 autonomously configures the network.
  • FIG. 1 shows an example in which ten nodes 1-a to 1-j are provided as nodes other than the data collection device 2, the number of nodes other than the data collection device 2 is not limited to this. .
  • only one radio link (the radio link between the node 1-b and the node 1-e) is represented by a symbol as a representative, but all the straight lines connecting the nodes are similarly represented by the radio link 3 Indicates.
  • the nodes 1-a to 1-j constituting the ad hoc network system receive a data transmission request message from the data collection device 2 or when an event for transmitting data to the data transmission terminal 2 occurs. In addition, data transmission is performed toward the data collection device 2 using the wireless link 3.
  • the data collection device 2 is a parent device in the ad hoc network system of this embodiment, and the nodes 1-a to 1-j are child devices.
  • the data collection device 2 that is a parent device holds path information to each of the nodes 1-a to 1-j.
  • Route information can be acquired.
  • Each node 1-a to 1-j broadcasts a proximity search message when a new entry is made, and the node 1-a to 1-j that has responded is addressed to the data collection device 2 as the next hop.
  • An entry request message storing identification information (node id) is transmitted.
  • the adjacent nodes 1-a to 1-j that have received the entry request message add their own identification information to the entry request message, and store the entry request message based on the stored route information to the data collection device 2. Transfer to the next hop node to the collection device 2. Thereafter, the nodes 1-a to 1-j that have received the entry request message transfer the entry request message to the next hop node to the data collection device 2 based on the stored route information to the data collection device 2. Thereby, the entry request message arrives at the data collection device 2, and the data collection device 2 can acquire the route information of the new entry node based on the entry request message.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of route information held by the data collection device 2.
  • the path information held by the data collection device 2 includes, for each node, a node ID (node id) that is node identification information and a previous hop node (prev hop) of the node in the path to the node, data collection for the node And the number of hops (Hop) from the node to the data collection device.
  • node ID node ID
  • prev hop previous hop node
  • Hop number of hops
  • the route information of e is shown, the third row shows the route information of node 1-f, node 1-g, and node 1-j with a hop number of 3, and the fourth row shows the number of hops of 4
  • the data collection device 2 When transmitting a message to the nodes 1-a to 1-j, the data collection device 2 obtains the route to the node as a source route based on the route information held by itself, and stores the source route in the message header. To do. Then, the message storing the source route is transmitted to the previous hop node of the message destination node with reference to the path information held by itself.
  • the route information of the left node 1-h in the fourth row in FIG. 2 is referred to, and it is understood that the previous hop node is the node 1-f.
  • the previous hop node is node 1-f
  • the previous hop node is node 1-c
  • the previous hop node is node 1-a.
  • the previous hop node is the data collection device 2 by referring to the route information of the node 1-a.
  • the source route to the node 1-h is the data collection device 2 ⁇ node 1-a ⁇ node 1-c ⁇ node 1-f ⁇ node 1-h. Therefore, the data collection device 2 stores this source route in the message addressed to the node 1-h and transmits it to the node 1-a which is the next hop node.
  • the nodes 1-a to 1-j that have received the message from the data collection device 2 refer to the source route stored in the message and perform transfer to the destination node according to the source route.
  • Each node 1-a to 1-j holds route information to the data collection device 2.
  • each node 1-a to 1-j receives the next hop of the route to the data collection device 2 as route information.
  • the node and the number of hops to the data collection device 2 are held.
  • a new node new entry node
  • the data collection device 2 receives an entry request message from the new entry node
  • the data collection device 2 sends an entry response message storing the source route to the source node of the new entry node. Send to.
  • the transmission source nodes 1-a to 1-j of the new entry node acquire and hold the route information to the data collection device 2 by the received entry response message.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of route information held by each of the nodes 1-a to 1-j.
  • the path information held by each node 1-a to 1-j is composed of the next hop node (next hop) to the data collection device 2 and the number of hops (Hop) to the data collection device 2.
  • each of the nodes 1-a to 1-j holds the data collection device 2 as route information, and does not need to hold route information to other nodes.
  • the node 1-a to 1-j transmits a message addressed to the data collection device 2
  • the node 1-a to 1-j transmits the message to the next hop node of the path information held by itself.
  • the nodes 1-a to 1-j receive messages addressed to the data collection device 2 from the other nodes 1-a to 1-j, the messages are transferred to the next hop node described in the route information held by the nodes 1-a to 1-j To do.
  • the data collection device 2 is addressed to the nodes 1-a to 1-j.
  • a description will be given of a path repair operation when a link error occurs on the source route when a message is transmitted to.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the format of the data request message transmitted from the data collection device 2 to the node 1-h.
  • the data request message includes a transmission source (in this case, data collection device 2), a transmission destination (destination, in this case, node 1-h), the number of hops from the transmission source to the transmission destination, and a source.
  • the route, message type, and payload are stored.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which a link error 11 has occurred between the node 1-c and the node 1-f.
  • the message transmission from the data collection device 2 to the node 1-h is performed according to the path information shown in FIG. 2, the data collection device 2 ⁇ the node 1-a ⁇ the node 1-c ⁇ the node 1 ⁇ It is assumed that the operation is performed on the route of f ⁇ node 1-h.
  • the node 1-c When the node 1-c detects the link error 11 with the node 1-f, the node 1-c floods a local repair message (local repair notification) and searches for a route to the destination of the data request message 10.
  • the link error detection method is not limited, but for example, the node 1-f to the node 1-h are used as the transmission source even if a predetermined time has elapsed since the data request message 10 was transferred to the node 1-f. A link error is determined when data is not transferred.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a flooding state of the local repair message 12
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the format of the local repair message 12 and stored information.
  • the local repair message 12 is forwarded to each node.
  • FIG. 7 shows how the information stored in the flooded local repair message 12 is changed in each node after the link error 11 shown in FIG. 6 occurs.
  • TTL Time To Live
  • TTL is the survival time, but here, it is assumed that the period in which the message is valid is represented by the remaining number of transfers, that is, the number of surviving hops.
  • the node that has received the local repair message 12 subtracts and stores the TTL by one, adds the node ID (node id) thereof to the transit node, and broadcasts the message.
  • the node whose subtracted TTL becomes 0 stops the transfer of the local repair message 12.
  • the node 1-d, the node 1-f, and the node 1-i also subtract and store the TTL, add their own node ID, and broadcast-transfer the same message.
  • the nodes 1-b, 1-e, and 1-j that have received the local repair message do not transfer the message because they become 0 when the TTL is subtracted. Note that the data collection device 2 does not transfer the local restoration message 12 even if it is received.
  • the target node 1-h of the route search that has received the local repair message receives the local repair message 12 forwarded by the node 1-f, and refers to the transit node described in the received local repair message 12 , Changes its own upstream route (next hop node and number of hops) from node 1-f to node 1-g.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of route information before and after update held by the node 1-h.
  • the number of hops to the data collection device 2 is three because the number of transit nodes stored in the local repair message 12 received by the node 1-h is the nodes 1-c, 1-g, and 1-f. Since it is 4 and is the same as before the change, the number of hops is not changed.
  • the number of hops to the data collection device 2 is changed depending on the number of transit nodes stored in the local repair message 12, the number of hops in the route information is also updated.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a message transmitted after the node 1-h receives the local repair message 12.
  • the node 1-h stores the transit node described in the received local repair message 12 as a source route and sends a local repair response message 13 having the sender itself as the source of the node 1 that is the source of the local repair message 12 -Send to c.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the format of the local repair response message 13.
  • the node 1-g that has received the local repair response message 13 refers to the source route described in the message and transfers it to the node 1-c. At this time, based on the source route described in the received local repair response message 13, the information of the next hop node of the route information held by itself is changed to the node 1-c.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the format of the local repair registration message 14.
  • the local repair registration message 14 stores the source route stored in the local repair response message 13 as a post-repair path that requests registration.
  • the data collection device 2 that has received the local repair registration message 14 transmitted from the node 1-c, on the basis of the source route described in the message, each of the nodes 1-a to 1 in the ad hoc network held by itself. -Update the route information for j. Then, the data collection device 2 retransmits the data request message for the node 1-h that has not been reached due to the link error based on the updated route information.
  • an intermediate node that detects a link error transmits a local repair message, so that a search can be started from a node closer to the destination node. This makes it possible to narrow the propagation range of flooding.
  • the data collection device 2 retransmits the data request message addressed to the node 1-h.
  • the present invention is not limited to this, and the node 1-c that is an intermediate node that detects the link error
  • the data request message addressed to the node 1-h may be held, and the held data request message may be retransmitted based on the source route described in the local repair response message up to the node 1-h. .
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which the node 1-c that has detected the link error transmits a data request message on behalf of the node.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the format of the local repair registration message 14 when the node 1-c resends the data request message addressed to the node 1-h on behalf of the node 1-c.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the format of the data request message 10 when the node 1-c resends the data request message addressed to the node 1-h on behalf of the node. As shown in FIG. 12, the node 1-c transmits the local repair registration message 14 and also transmits the data request message 10 addressed to the node 1-h.
  • the local repair registration message 14 stores information indicating that the data request message addressed to the node 1-h has been retransmitted from itself, as shown in FIG. Further, when the data request message 10 is transmitted, the data request message 10 (lower part of FIG. 14) in which the source route of the data request message (upper part of FIG. 14) received from the data collection device 2 is changed to the restored source route. ) Is generated and sent.
  • the node 1-c that has detected the link error changes the source route of the data request message 10 to the repaired route and retransmits it, so that the data collection device 2 retransmits it. Compared to the case, the message can be resent more quickly.
  • the destination node of the data request message is set as the target of the local repair message (route search target), but the node that has not been reached due to the link error (in the example of FIG. 5, the node 1 -F) may be set as the target of the local repair message. That is, it is only necessary to target nodes (including the destination node 1-h) that have not reached the data request message due to the link error 11 in the nodes up to the destination node 1-h.
  • an intermediate node that detects a link error transmits a local repair message to search for a route that avoids a location where a link error has occurred, and find a route after the repair. Then, the discovered route is notified to the data collection device 2. Therefore, even when the route information for routing held by the nodes 1-a to 1-j is minimized, it is possible to perform quick route repair and suppress network compression due to flooding for repair.
  • FIG. FIG. 15 is a diagram illustrating an example of transmission of a local repair message according to the second embodiment in the ad hoc network system according to the present invention.
  • the configuration of the ad hoc network system according to the present embodiment is the same as the configuration of the ad hoc network system according to the first embodiment shown in FIG.
  • the intermediate node that has detected the link error transmits a local repair message to find a route that bypasses the link error to the destination, and notifies the data collection device 2 of the found route (or The method for performing the route notification to the data collection device 2 and the message retransmission is described.
  • a method for finding a route that bypasses a link error for a node designated as a source route will be described.
  • the data collection device 2 holds the path information shown in FIG. 2, and the nodes 1-a to 1-j are shown in FIG. Assume that the indicated route information is held.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the format of the local repair message according to the present embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the source route and the hop number of the source route described in the data request message 10 that has not been reached are added to the local repair message 15.
  • a TTL and a transit node are set as in the first embodiment, and a flooding propagation range is designated.
  • the node that has received the local repair message 15 subtracts and stores 1 in TTL as in the first embodiment, and broadcasts the node by adding its own node ID to the transit node.
  • the node for which the subtracted TTL is 0 stops the transfer of the local repair message 15.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of route information before and after update held by the nodes 1-h and 1-f.
  • the route information of the upper node 1-h is updated in the same manner as in the first embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a state of transmission of the local repair response message and the local repair registration message according to the present embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of the local repair response message according to the present embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the local repair registration message according to the present embodiment.
  • the local repair response message 16-1 transmitted by the target node 1-h that has received the local repair message 15 is the same as the local repair response message 12 of the first embodiment, as shown in the upper part of FIG.
  • the node 1-f that is the intermediate node that has received the local repair message 15 refers to the source route described in the message, and the node 1-c that is the transmission source of the message It is determined that there is a link error between itself (node 1-f). Then, as shown in the lower part of FIG. 17, the node 1-f is the node immediately before the transit node stored in the local repair message 15 received from the node 1-c as the next hop node as shown in the lower part of FIG. Change to a node 1-g. Furthermore, the node 1-f calculates the number of hops from the data collection device 2 of the route after the repair to itself based on the source route and the transit node stored in the local repair message 15, and the hop of the route information Update the number from 3 to 4.
  • the node 1-f which is an intermediate node that has updated the route information based on the local repair message 15, notifies the data collection device 2 that the route information has been updated. Is sent to the node 1-c as a local repair response message 16-2 (lower part of FIG. 19).
  • the node 1-g that has received the local repair response message 16-2 refers to the source route described in the message and transfers it to the node 1-c. At this time, the node 1-g sets the node 1-c as information on the next hop node of the route information held by itself based on the source route described in the message.
  • the node 1-c determines that the path repair of the node 1-f on the path to the node 1-h has been performed, and the node 1-c A local repair registration message 17-2 (lower part of FIG. 20) for registering a path after the repair from 1-c to the node 1-f (source route stored in the local repair response message 16-2) is transmitted. .
  • the retransmission of the data request message to the node 1-h may be performed by the data collection device 2 or the node 1-c as described in the first embodiment.
  • the route is repaired by the method of the first embodiment, after the route is repaired to the node 1-h, when the data collection device 2 transmits a data request message addressed to the node 1-f, it is addressed to the node 1-f.
  • This data request message is also undelivered due to the link error 11, and a route repair message is transmitted for the node 1-f.
  • the source route of the original message (data request message that has not been delivered) is described in the local repair message 15, so that the source can be transmitted by sending the route repair message once. It is possible to repair a route for a node on the route affected by a link error.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a format when the original message is stored in the local repair message.
  • the original message is stored by adding the original message type (request in the case of a data request message) and the payload to the local repair message.
  • an identifier for notifying that the original message has reached the destination node 1-h is added to the local repair registration message transmitted by the node 1-c.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a format of a local repair registration message when performing route repair and message transmission at the same time.
  • the upper part of FIG. 22 shows an example of the local repair registration message that is transmitted when the local repair response message is received from the node 1-h that is the destination of the original message.
  • the lower part of FIG. An example of a local repair registration message that is transmitted when a local repair response message is received from the node 1-f that is an intermediate node that is not the destination is shown.
  • the upper part of FIG. 22 is a message for registering a repair route for the node 1-h that is the destination of the original message.
  • the original message has arrived at the node 1-h from the node 1-h by the local response registration message. I have confirmed that.
  • the local repair registration message for registering the repair path for the node 1-h stores arrival (retransmission is not necessary because the original message has reached the destination) as retransmission information.
  • the lower part of FIG. 22 is a message for registering a repair route for the node 1-f that is not the destination of the original message, and therefore there is no retransmission information.
  • the original message is stored in the local repair registration message 15 shown in FIG. 16, but the original message is stored in the local repair registration message 12 described in the first embodiment. Also good.
  • the link error at the time of transmitting the data request message is described.
  • messages other than the data request message are also transmitted from the data collection device 2 to the nodes 1-a to 1-j. If it is a message, the same route repair can be applied.
  • the format of each message described above is an example, and the format is not limited to the above-described format as long as similar contents can be stored.
  • the range for transmitting the local repair message is specified by TTL.
  • the TTL determination method is “the number of hops from the original message to the acquired destination” (that is, data collection). A value obtained by adding the system variable N to the difference between the number of hops from the device 2 to the destination node) and “the number of hops to the data collection device held by the node that detected the link error”.
  • the system variable N is set to a predetermined initial value before an error occurs, and when the local repair response message for the local repair message is not returned within a certain time, the value of the system variable N is increased to increase the local variable. Resend the repair message.
  • TTL is decremented by 1 every time a local repair message is flooded, but the subtracted value of TTL may not be a constant value.
  • the number of hops (the number of hops to the data collection device 2) of the intermediate node (node 1-c in the above example) that detected the link error is described in the message, and the number of hops from the node that detected the link error
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration example of the node 1-a described in the first and second embodiments. Although shown as node 1-a in FIG. 23, the configuration of nodes 1-b to 1-j is the same as that of node 1-a.
  • the configurations of the nodes 1-a to 1-j described in the first and second embodiments may be any configuration. For example, the configuration shown in FIG. The nodes 1-a to 1-j shown in FIG.
  • a transmission / reception unit 22 that performs predetermined wireless transmission / reception processing, a control unit 23 that performs message reception processing, generation of a message to be transmitted, and the like,
  • a storage unit 24 for storing information for storing information, a data generation unit 25 that is a sensor unit that acquires and generates data, and a link error detection unit 26 that detects a link error between adjacent nodes.
  • the control unit 23 of the nodes 1-a to 1-j obtains the data request message via the antenna 21 and the transmission / reception unit 22, the data collection device 2 transmits the data generated by the data generation unit 25 via the transmission / reception unit 22 and the antenna 21. Send to. Further, the control unit 23 generates each message including the above-described local repair messages 12 and 15, local repair response messages 13, 16-1 and 16-2, local repair registration messages 14, 17-1 and 17-2. Or receive processing and transfer the received message.
  • the link error detection unit 26 detects a link error
  • the nodes 1-a to 1-j operate as intermediate nodes that detect the link error in the same manner as the node 1-c described above, and are local to the destination.
  • the repair messages 12 and 15 are received, the local repair response messages 13, 16-1 and 16-2 are transmitted in the same manner as the target node 1-h described above.
  • a source route is added to the local repair message, and a node other than the destination of the original message that requires a route change due to a link error is routed based on the received local repair message source route. Change was implemented. For this reason, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the path repair for the node affected by the link error on the source route can be performed by transmitting the path repair message once.
  • the ad hoc network system and the communication apparatus according to the present invention are useful for an ad hoc network system including a parent terminal and other child terminals, and in particular, an ad hoc network in which route information held by the child terminals is reduced. Suitable for the system.

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Abstract

 データ収集装置は、宛先のノード1-h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、メッセージを受信したノードは、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転送し、ノード1-cは、隣接するノードとの間のリンクエラーを検出した場合に、リンクエラーによりメッセージが未達となる宛先のノード1-hを探索対象とした局所修復メッセージにTTLを設定してフラッディングし、局所修復メッセージに対する応答に基づいてノード1-hから自装置までの修復経路をデータ収集装置へ通知する。

Description

アドホックネットワークシステムおよび通信装置
 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。
 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。
  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に記載のアドホックネットワークシステム。
  3.  前記探索対象装置を、リンクエラーを検出した前記中間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に記載のアドホックネットワークシステム。
  4.  前記探索対象装置以外の前記局所修復通知を受信した前記子装置は、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、
     前記探索対象装置は、前記局所修復通知を受信すると、当該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、
     前記局所修復応答を受信した前記送信元装置以外の前記子装置は、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、自身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、
     前記送信元装置は、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に記載のアドホックネットワークシステム。
  5.  リンクエラーを検出した前記中間装置は、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つに記載のアドホックネットワークシステム。
  6.  リンクエラーを検出した前記中間装置は、前記局所修復通知に前記宛先装置宛の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格納し、
     前記探索対象装置以外の前記局所修復通知を受信した前記子装置は、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と前記親装置との間の経路上でリンクエラーが発生したと判断した場合に、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身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つに記載のアドホックネットワークシステム。
  7.  リンクエラーを検出した前記中間装置は、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つに記載のアドホックネットワークシステム。
  8.  リンクエラーを検出した前記中間装置は、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つに記載のアドホックネットワークシステム。
  9.  リンクエラーを検出した前記中間装置は、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つに記載のアドホックネットワークシステム。
  10.  前記子装置ごとに、当該子装置が前記生存ホップ数から減じる前記所定数を、当該子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1~9のいずれか1つに記載のアドホックネットワークシステム。
  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制御部と、
     を備えることを特徴とする通信装置。
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