JP2004282270A - Radio ad hoc communication system, terminal, processing method therein, and program for making terminal to execute the method - Google Patents

Radio ad hoc communication system, terminal, processing method therein, and program for making terminal to execute the method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize quick switching of routes by preparing for the situation, in which the communication is cut caused by the deterioration of the link quality during the communication, by discovering a substitute route beforehand, in a radio ad hoc communication system. <P>SOLUTION: When the corresponding route is not set during data communication request 10, a route discovering process 20 discovers and sets the route. A link state management process 40 monitors the state of a link 30 on the route set by the route discovering process 20 and it updates the link state in a route table of each radio terminal. A substitute route discovering process 50 sets a candidate for the substitute route when the link quality is deteriorated. A route switching process 60 switches the candidate for the substitute route as the regular route. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線アドホック通信システムに関し、特にパケットの送信中に中間のリンク品質が悪化した際に代替経路を発見しておいてその後の経路切替に備える無線アドホック通信システム、当該システムにおける端末、および、これらにおける処理方法ならびに当該方法をコンピュータ（端末）に実行させるプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、高性能化が進み、簡単に持ち運び利用することが可能となったことから、必要になったその場で端末をネットワークに接続し、通信を可能とする環境が求められている。その一つとして、必要に応じて一時的に構築されるネットワーク、すなわち無線アドホックネットワーク技術の開発が進められている。この無線アドホックネットワークでは、特定のアクセスポイントを設けることなく、各端末（例えば、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、携帯電話等）が自律分散して相互に接続される。
【０００３】
この無線アドホックネットワークでは、従来の固定的なネットワークとは異なりトポロジの変化が頻繁に起こるので、信頼性を確保するための経路制御方式、すなわちルーティングプロトコルを確立する必要がある。現在提案されている無線アドホックネットワークのルーティングプロトコルは、オンデマンド方式とテーブル駆動方式という二つのカテゴリーに大きく分けられる。また、これらを統合したハイブリッド方式も提案されている。
【０００４】
テーブル駆動方式およびハイブリッド方式は、常時経路情報を交換していることから、比較的障害には強いとされている。一方で、常に情報を送受信することによるオーバーヘッドの大きさが問題となる。例えば、電池により駆動されるモバイル機器が無線アドホックネットワークに接続された環境を考えると、消費電力の面からも常に経路情報を交換するのは得策ではない。また、経路テーブルを更新する周期が長いと、突然の障害に対処できないという問題もある。
【０００５】
一方、オンデマンド方式は、通信する直前に経路発見要求を送信して経路を作成するので、通信を開始する段階でリンクに突然障害が起きた場合でも、そのリンクを無視して有効な経路を作成する。しかし、通信中に使用リンクの品質が低下し、経路が利用できなくなると、すぐに通信は中断されてしまい、もう一度送信元から経路を作成し直す必要がある。
【０００６】
オンデマンド方式の代表的なルーティングプロトコルとして、例えば、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）のＭＡＮＥＴ ＷＧ（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ ｈｏｃ ＮＥＴｗｏｒｋ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ）で提案されているＡＯＤＶ（Ａｄ ｈｏｃ Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）プロトコルがある。このＡＯＤＶプロトコルでは、「ローカルリペア」という手法により、リンクに障害が起きて切断されたときに、両端のノードから経路の再発見を要求するメッセージを送信し、新たに経路を作成する手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
チャールス・パーキンス（Ｃｈａｒｌｅｓ Ｅ． Ｐｅｒｋｉｎｓ）他，「アドホック・オンデマンド・ディスタンス・ベクター・ルーティング（Ａｄ ｈｏｃ Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｒｏｕｔｉｎｇ）」，（米国），アイイーティーエフ（ＩＥＴＦ），２００３年２月１７日，ｐ．２３−２５，インターネット・ドラフト＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｉｎｔｅｒｎｅｔ−ｄｒａｆｔｓ／ｄｒａｆｔ−ｉｅｔｆ−ｍａｎｅｔ−ａｏｄｖ−１３．ｔｘｔ＞
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術では、リンクに障害が起きて切断されてから経路の再発見を行っている。従って、リンク切断後の経路再発見に時間を要してしまい、新規経路への円滑な切り替えができないおそれがある。そのため、従来技術による手法は、例えば、動画や音声をリアルタイムに配信している場合のように、即時性が求められる場面には適さないと考えられる。
【０００９】
特に、無線アドホックネットワークでは、端末（ノード）の移動や電波状況などによりトポロジの変化が非常に頻繁に起こるため、リンクの切断時にも通信できる方法を確保しておくことが重要である。一般的にリンクの切断は突然起こるものではなく、リンク品質が徐々に悪化して切断に至るケースが多い。このように緩やかに劣化していく過程で、事前に代替経路を発見しておくことで、障害に対して瞬時に対応でき、結果的に信頼性を高めることが期待される。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、無線アドホック通信システムにおいて、通信中のリンクの品質が悪化して切断される事態に備えて、予め代替経路を発見しておいて、速やかな経路切替を実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１記載の無線アドホック通信システムは、複数の端末により構成される無線アドホック通信システムであって、通信データを発信する発信端末と上記通信データを受信する宛先端末との間において自端末に接続するリンクの品質が悪化すると代替経路を発見するための要求を送信する第１の中間端末と、上記要求を受信すると代替経路の候補を設定する第２の中間端末とを具備し、上記第１の中間端末は上記代替経路の候補が設定された後に経路を切替えるための指示を送信し、上記第２の中間端末は上記指示を受信すると上記代替経路の候補を正規の経路として切り替えるものである。これにより、リンクの品質悪化をきっかけとして宛先端末から発信端末に至る代替経路の候補を設定させ、経路切替を速やかに実現させるという作用をもたらす。
【００１２】
また、本発明の請求項２記載の無線アドホック通信システムは、複数の端末により構成される無線アドホック通信システムであって、通信データを発信する発信端末と、上記通信データを受信する宛先端末と、上記発信端末と上記宛先端末との間で上記通信データを転送しているときに自端末に接続するリンクの品質が悪化すると代替経路を発見するための要求を送信する第１の中間端末と、上記要求を受信すると上記発信端末との間の代替経路の候補を設定して当該要求をさらに他の端末に転送する第２の中間端末とを具備し、上記宛先端末は上記要求を受信すると当該要求に対する返答を送信し、上記第２の中間端末は上記返答を受信すると上記宛先端末との間の代替経路の候補を設定して当該返答をさらに他の端末に転送し、上記第１の中間端末は上記返答を受信した後に経路を切替えるための第１の指示を送信し、上記第２の中間端末は上記第１の指示を受信すると上記宛先端末との間の代替経路の候補を正規の経路として切り替えて当該第１の指示をさらに他の端末に転送し、上記宛先端末は上記第１の指示を受信すると切替えるための第２の指示を送信し、上記第２の中間端末は上記第２の指示を受信すると上記発信端末との間の代替経路の候補を正規の経路として切り替えて当該第２の指示をさらに他の端末に転送するものである。これにより、リンクの品質悪化をきっかけとして発信端末と宛先端末との間に双方向の代替経路の候補を設定させ、経路切替を速やかに実現させるという作用をもたらす。
【００１３】
また、本発明の請求項３記載の端末は、通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルと、上記リンクの状態を監視して上記リンク状態を更新する手段と、上記リンク状態が不安定状態になると対応する上記宛先アドレスに対する代替経路を発見するための要求を他の端末に送信する手段とを具備する。これにより、リンクの品質悪化をきっかけとして代替経路の候補を設定させ、その後の経路切替を速やかに実現させるという作用をもたらす。
【００１４】
また、本発明の請求項４記載の端末は、請求項３記載の端末において、上記代替経路を発見するための要求を送信した後に当該発見された代替経路を正規の経路として切り替えるための指示を送信する手段をさらに具備する。これにより、予め設定された代替経路の候補を正規の経路として速やかに切り替えるという作用をもたらす。
【００１５】
また、本発明の請求項５記載の端末は、通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルと、他の端末から代替経路を発見するための要求を受信する手段と、上記要求における発信アドレスとの間の代替経路のリンク状態を候補状態として上記経路テーブルに設定する手段とを具備する。これにより、代替経路を発見するための要求の送信元との間に代替経路の候補を設定させるという作用をもたらす。
【００１６】
また、本発明の請求項６記載の端末は、請求項５記載の端末において、上記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスであれば当該要求に対する返答を送信し、上記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスでなければ当該要求を自端末以外の端末に転送する手段をさらに具備する。これにより、代替経路を発見するための要求の送信元との間の代替経路の候補を端末間に設定させるという作用をもたらす。
【００１７】
また、本発明の請求項７記載の端末は、請求項５記載の端末において、上記要求における宛先アドレスから当該要求に対する返答を受信する手段と、上記返答における発信アドレスとの間の代替経路のリンク状態を候補状態として上記経路テーブルに設定する手段とをさらに具備する。これにより、代替経路を発見するための要求に対する返答の送信元との間に代替経路の候補を設定させるという作用をもたらす。
【００１８】
また、本発明の請求項８記載の端末は、請求項７記載の端末において、上記返答における発信アドレスおよび代行アドレスが自端末のアドレスでなければ当該返答を自端末以外の端末に転送する手段をさらに具備する。これにより、代替経路を発見するための要求に対する返答の送信元との間の代替経路の候補を端末間に設定させるという作用をもたらす。
【００１９】
また、本発明の請求項９記載の端末は、通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルと、他の端末から代替経路への切替えの指示を受信する手段と、上記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が候補状態となっているものを有効状態として上記経路テーブルに設定する手段とを具備する。これにより、予め設定された代替経路の候補を正規の経路として速やかに切り替えさせるという作用をもたらす。
【００２０】
また、本発明の請求項１０記載の端末は、請求項９記載の端末において、上記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が不安定状態または有効状態となっているものがあれば無効状態として上記経路テーブルに設定する手段をさらに具備する。これにより、経路切替にあたって従前の経路を無効にさせるという作用をもたらす。
【００２１】
また、本発明の請求項１１記載の処理方法は、通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末における処理方法であって、上記リンクの状態を監視して上記リンク状態を更新する手順と、上記リンク状態が不安定状態になると対応する上記宛先アドレスに対する代替経路を発見するための要求を他の端末に送信する手順と、上記発見された代替経路を正規の経路として切り替えるための指示を送信する手順とを具備する。これにより、リンクの品質悪化をきっかけとして代替経路の候補を設定させ、経路切替を速やかに実現させるという作用をもたらす。
【００２２】
また、本発明の請求項１２記載の処理方法は、通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末における処理方法であって、他の端末から代替経路を発見するための要求を受信する手順と、上記要求における発信アドレスとの間の代替経路のリンク状態を候補状態として上記経路テーブルに設定する手順と、上記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスであれば当該要求に対する返答を送信し、上記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスでなければ当該要求を自端末以外の端末に転送する手順とを具備する。これにより、代替経路を発見するための要求の送信元との間に代替経路の候補を設定させるという作用をもたらす。
【００２３】
また、本発明の請求項１３記載の処理方法は、通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末における処理方法であって、他の端末から代替経路への切替えの指示を受信する手段と、上記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が不安定状態または有効状態となっているものがあれば無効状態として上記経路テーブルに設定する手順と、上記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が候補状態となっているものを有効状態として上記経路テーブルに設定する手段とを具備する。これにより、予め設定された代替経路の候補を正規の経路として速やかに切り替えさせるという作用をもたらす。
【００２４】
また、本発明の請求項１４記載のプログラムは、通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末に、上記リンクの状態を監視して上記リンク状態を更新する手順と、上記リンク状態が不安定状態になると対応する上記宛先アドレスに対する代替経路を発見するための要求を他の端末に送信する手順と、上記発見された代替経路を正規の経路として切り替えるための指示を送信する手順とを実行させるものである。これにより、リンクの品質悪化をきっかけとして代替経路の候補を設定させ、経路切替を速やかに実現させるという作用をもたらす。
【００２５】
また、本発明の請求項１５記載のプログラムは、通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末に、他の端末から代替経路を発見するための要求を受信する手順と、上記要求における発信アドレスとの間の代替経路のリンク状態を候補状態として上記経路テーブルに設定する手順と、上記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスであれば当該要求に対する返答を送信し、上記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスでなければ当該要求を自端末以外の端末に転送する手順とを実行させるものである。これにより、代替経路を発見するための要求の送信元との間に代替経路の候補を設定させるという作用をもたらす。
【００２６】
また、本発明の請求項１６記載のプログラムは、通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末に、他の端末から代替経路への切替えの指示を受信する手段と、上記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が不安定状態または有効状態となっているものがあれば無効状態として上記経路テーブルに設定する手順と、上記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が候補状態となっているものを有効状態として上記経路テーブルに設定する手段とを実行させるものである。これにより、予め設定された代替経路の候補を正規の経路として速やかに切り替えさせるという作用をもたらす。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態における無線アドホック通信システムで想定する無線アドホックネットワークの一例を示す図である。この図１（ａ）の例では、端末Ｓ（２０１）乃至端末Ｅ（２０６）の６つの端末が無線アドホック通信システムのネットワークを構成している。また、各端末の周囲の点線は、各端末２０１乃至２０６の通信範囲２１１乃至２１６をそれぞれ表している。
【００２９】
例えば、端末Ｓ（２０１）の通信範囲２１１には、端末Ａ（２０２）および端末Ｂ（２０３）が含まれる。また、端末Ａ（２０２）の通信範囲２１２には、端末Ｓ（２０１）、端末Ｂ（２０３）および端末Ｃ（２０４）が含まれる。また、端末Ｂ（２０３）の通信範囲２１３には、端末Ｓ（２０１）、端末Ａ（２０２）および端末Ｅ（２０６）が含まれる。また、端末Ｃ（２０４）の通信範囲２１４には、端末Ａ（２０２）、端末Ｄ（２０５）および端末Ｅ（２０６）が含まれる。また、端末Ｄ（２０５）の通信範囲２１５には、端末Ｃ（２０４）および端末Ｅ（２０６）が含まれる。また、端末Ｅ（２０６）の通信範囲２１６には、端末Ｂ（２０３）、端末Ｃ（２０４）および端末Ｄ（２０５）が含まれる。
【００３０】
このような端末間の関係を模式的に表したのが図１（ｂ）である。この図１（ｂ）では、互いに通信範囲２１１乃至２１６内にある端末同士が線により結ばれている。従って、直接結ばれていない端末間で通信を行う場合には他の端末を介して複数ホップにより通信を行わなければならないことがわかる。
【００３１】
図２は、図１の例による無線アドホックネットワークにおいて経路を設定するための手順を示す図である。ある端末間で経路が設定されていない場合に、最初に経路を設定するための手順は従来技術を用いることができる。例えば、上述のＡＯＤＶプロトコルでは、発信端末から宛先端末に対して経路要求メッセージを送信し、宛先端末から発信端末に対して経路返答メッセージを送信することにより、経路を設定している。
【００３２】
図２（ａ）は、端末Ｓ（２０１）から端末Ｄ（２０５）に対して経路要求を行う際のパケットの流れを示すものである。端末Ｓは、端末Ｄにデータを送信する際に、まだ端末Ｄへの経路が設定されていなければ、経路発見プロセスに入る。まず、端末Ｓは、経路要求メッセージ（Ｒｏｕｔｅ ＲＥＱｕｅｓｔ ｍｅｓｓａｇｅ：ＲＲＥＱ）をブロードキャストする。この経路要求メッセージを受信した端末Ａ（２０２）および端末Ｂ（２０３）は、その経路要求メッセージの送信元である端末Ｓへの逆向きの経路（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｐａｔｈ）を設定する。ここで逆向きの経路とは、経路要求メッセージの送信元までデータを送信したいという要求が生じた場合に、その経路要求メッセージを送信してきた近隣端末を次の転送先とする経路を意味する。
【００３３】
経路要求メッセージを受信した端末Ａおよび端末Ｂは、宛先が自端末でないことから、その経路要求メッセージをさらにブロードキャストする。これにより、端末Ｃ（２０４）および端末Ｅ（２０６）に経路要求メッセージが伝わる。一方、端末Ａのブローキャストした経路要求メッセージは、端末Ｓや端末Ｂにおいても受信されるが、経路要求メッセージに付された要求識別子が一致するため、端末Ｓや端末Ｂにおいて破棄される。同様にして、端末Ｂのブローキャストした経路要求メッセージは、端末Ｓや端末Ａにおいて破棄される。このように、要求識別子は二重受け取りチェックのために使用される。
【００３４】
経路要求メッセージを受信した端末Ｃおよび端末Ｅは、端末Ｓへの逆向きの経路を設定した後、その経路要求メッセージをさらにブロードキャストする。これにより、端末Ｄ（２０５）に経路要求メッセージが到達する。端末Ｄは、端末Ｃおよび端末Ｅの両者から経路要求メッセージを受信するが、後から受信した経路要求メッセージを破棄する。
【００３５】
図２（ｂ）は、端末Ｄから端末Ｓに対して経路返答を行う際のパケットの流れを示すものである。端末Ｄは、端末Ｓへの逆向きの経路を設定した後、送信元である端末Ｓに対して経路返答メッセージ（Ｒｏｕｔｅ ＲＥＰｌｙ ｍｅｓｓａｇｅ：ＲＲＥＰ）をユニキャストで送信する。例えば、端末Ｄが端末Ｃからの経路要求メッセージに返答する場合には、端末Ｄは端末Ｃを次の送信先としてユニキャストによる送信を行う。
【００３６】
経路返答メッセージを受信した端末Ｃは、経路返答メッセージの送信元である端末Ｄへの逆向きの経路を設定する。そして、端末Ｃはその経路返答メッセージを端末Ａに転送する。同様に、経路返答メッセージを受信した端末Ａは、経路返答メッセージの送信元である端末Ｄへの逆向きの経路を設定して、その経路返答メッセージを端末Ｓに転送する。
【００３７】
経路返答メッセージを受信した端末Ｓは、経路返答メッセージの送信元である端末Ｄへの逆向きの経路を設定する。これにより、経路発見プロセスは完了する。
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態における処理の概要を示す図である。既に図２により説明したとおり、データ通信要求１０の発生の際にまだ宛先端末への経路が設定されていなければ、その端末は経路発見プロセス２０に入る。これにより端末間に経路が設定される。端末間の経路は、端末同士を結ぶリンク３０を１つ以上経ることにより構成される。
【００３９】
経路が設定されると、そのリンクはリンク状態管理プロセス４０において監視される。具体的には、各端末における経路テーブルの経路エントリ内のリンク状態という項目が適宜更新される。各端末は後述するように自端末に接続するリンクに関する情報を経路テーブルに保持しており、リンク状態が変化するたびにこの経路テーブルが更新されるようになっている。これにより、各端末は最新のリンク状態を常に把握できる。
【００４０】
使用している経路のリンク状態が所定の状態になると、代替経路発見プロセス５０において、代替経路の発見が行われる。例えば、何らかの理由によりリンクの品質が悪化すると、リンクの両端にある何れかの端末が代替経路を発見するために、経路要求を送信する。その経路要求を送信した端末が所定の手順により経路返答を受信することにより、代替経路の候補が設定される。
【００４１】
代替経路の候補が設定された後、使用している経路のリンク状態が所定の状態になると、経路切替プロセス６０において、代替経路への切り替えが行われる。例えば、何らかの理由によりリンクの品質がさらに悪化して切断されそうになると、代替経路の候補を設定させた端末は、代替経路の候補を正規の経路として切り替えるよう他の端末に指示をする。これにより、代替経路が宛先端末までの正規な経路となる。
【００４２】
次に本発明の実施の形態における無線端末の構成例について図面を参照して説明する。
【００４３】
図４は、本発明の実施の形態における無線端末１００の一構成例を示す図である。この無線端末１００は、通信処理部１１０と、制御部１２０と、表示部１３０と、操作部１４０と、メモリ６００とを備え、これらの間をバス１８０が接続する構成となっている。また、通信処理部１１０にはアンテナ１０５が接続されている。通信処理部１１０は、アンテナ１０５を介して受信した信号からネットワークインターフェース層（データリンク層）のフレームを構成する。また、通信処理部１１０は、ネットワークインターフェース層のフレームをアンテナ１０５を介して送信する。また、通信処理部１１０は、アンテナ１０５を介して受信した信号について信号ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を検出して制御部１２０に報告する。
【００４４】
制御部１２０は、無線端末１００全体を制御する。例えば、通信処理部１１０により構成されたフレームを参照して所定の処理を行う。制御部１２０は、タイマ１２５を有し、時間を計測する。また、制御部１２０は、フレームもしくはパケットのエラー率を算出する。
【００４５】
表示部１３０は、所定の情報を表示するものであり、例えば、液晶ディスプレイ等が用いられ得る。操作部１４０は、無線端末１００に対して外部から操作指示を行うためのものであり、例えば、キーボードやボタンスイッチ等が用いられ得る。
【００４６】
メモリ６００は、制御部１２０の動作に必要なデータを保持するものであり、次に説明するように、自端末に接続する経路に関する情報を保持する経路テーブル６１０を含む。
【００４７】
図５は、本発明の実施の形態における無線端末１００に保持される経路テーブル６１０の構成例を示す図である。経路テーブル６１０は、経路エントリとして、宛先アドレス６１１と、転送先アドレス６１２と、宛先ホップ数６１３と、リンク状態６１４と、シーケンス番号６１５と、所有者６１６と、先行リスト６１７とを保持する。宛先アドレス６１１は、その経路の最終的な宛先端末のアドレスを示す。ここでアドレスとは、端末を一意に識別できるものであればよく、例えば、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスやＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレス等を用いることができる。転送先アドレス６１２は、対応する宛先アドレス６１１に到達するために次に転送すべき端末のアドレスを示す。
【００４８】
宛先ホップ数６１３は、対応する宛先アドレス６１１に到達するために必要なリンクの数を示す。例えば、図１（ｂ）の例では、端末Ｃから端末Ｓに到達するためには途中に端末Ａを介して、合計２つのリンクを経る必要があるのでホップ数は「２」となる。リンク状態６１４は、対応する転送先アドレス６１２との間のリンクについて、その状態を示すものである。このリンク状態については後述する。
【００４９】
シーケンス番号６１５は、過去に作成された経路と新規に作成された経路との間で生じ得るループを回避するためのものである。このシーケンス番号６１５の大小を比較することにより、何れの経路が新規のものであるかを判断することができる。
【００５０】
所有者６１６は、対応するリンクの所有者を示すものである。一つのリンクに接続する端末はリンクの両端に（すなわち２つ）存在することから、リンクの状態に変化が生じると２つの端末が一斉にアクションを起こす可能性がある。そこで、各リンクに所有者を定めておき、その所有者が責任をもってリンクの管理を行うようにしたものである。何れの端末が所有者になるかは一意に定める必要がある。例えば、経路を設定する段階で、ＩＰアドレス（またはＭＡＣアドレス）を数値的に比較して大きい方にその経路の所有者フラグを設定することが考えられる。また、アドレスの大小以外にも、近隣端末の数や端末の性能などで決定してもよい。近隣端末が多いノードは複数の代替経路を持つ可能性が高く、また性能が良い端末は代替経路を発見するプロセスにかける計算コストも低くなるので、経路所有者としては適格であると考えられる。なお、図５の例では、所有者である場合を「１」、所有者でない場合を「０」として表している。
【００５１】
先行リスト６１７は、その経路の宛先アドレス６１１とは逆方向の端末のアドレス群を示すものである。例えば、端末Ｄから端末Ｃを介し、さらに端末Ａを介して端末Ｓに向かう経路が存在する場合、端末Ｃの経路テーブル６１０において、宛先アドレス６１１を端末Ｓ、転送先アドレス６１２を端末Ａとする経路エントリの先行リスト６１７は端末Ｄを含むことになる。ここで、例えば、端末Ｘから端末Ｃを介し、さらに端末Ａを介して端末Ｓに向かうデータの流れがさらにあったとすると、その先行リスト６１７はさらに端末Ｘを含むことになる。
【００５２】
次に本発明の実施の形態におけるリンク状態の状態遷移について図面を参照して説明する。
【００５３】
図６は、本発明の実施の形態のリンク状態管理プロセス４０における状態遷移の一例を示す図である。リンク状態としては、有効状態（Ｖ状態：Ｖａｌｉｄ）４１、無効状態（Ｉ状態：Ｉｎｖａｌｉｄ）４２、切断状態（Ｂ状態：Ｂｒｅａｋ）４３、不安定状態（Ｓ状態：Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ）４４、候補状態（Ｃ状態：Ｃａｎｄｉｄａｔｅ）４５という５つの状態を持ち得る。
【００５４】
有効状態４１は、正規の経路として設定されている状態である。無効状態４２は、経路としては使用されていない状態であるが、経路テーブル６１０には経路エントリが保持されているものである。一方、切断状態４３も経路としては使用されていない状態であるが、既に経路テーブル６１０から削除されているものである。この切断状態４３を想定することにより、経路エントリを最小限に抑えて空きメモリを増大させ、管理コストを下げることができる。
【００５５】
不安定状態４４は、それまで有効状態４１であったリンクがリンク品質の悪化によって不安定になった状態を示すものである。例えば電波の受信状況が悪化してくる場合や、人体遮蔽により電波が通りにくくなっている場合などが考えられる。ただし、この不安定状態４４においても、多少通信に問題はあるものの、全く通信できない程の状態ではないものとする。候補状態４５は、代替経路発見プロセス５０により代替経路の候補として設定された状態であり、使用可能ではあるがこの時点ではまだ正規の経路として使用されていない状態である。
【００５６】
最初に経路発見プロセス２０において経路が設定されると有効状態４１となるが、その後、リンクの品質が悪化すると不安定状態４４に遷移する。また、有効状態４１において経路が使用されず所定時間が経過すると、タイムアウトとして無効状態４２に遷移する。また、代替経路が正規の経路として切り替わると、元の有効状態４１のリンクは無効状態４２に遷移する。
【００５７】
不安定状態４４になると、代替経路発見プロセス５０により代替経路が発見される。代替経路が正規の経路として切り替わると、元の不安定状態４４のリンクは無効状態４２に遷移する。また、不安定状態４４において経路が使用されず所定時間が経過すると、タイムアウトとして無効状態４２または切断状態４３に遷移する。なお、不安定状態４４において、さらにリンクの品質が悪化して全く通信不可能な状態になると切断状態４３に遷移するが、リンクの品質が改善した場合には再び有効状態４１に戻る。
【００５８】
候補状態４５においてその代替経路が正規の経路として切り替わると有効状態４１に遷移する。一方、候補状態４５においてさらにリンクの品質が悪化して全く通信不可能な状態になったり、そのまま経路が使用されず所定時間が経過すると、タイムアウトとして切断状態４３に遷移して経路テーブル６１０から削除される。
【００５９】
また、無効状態４２においてさらにリンクの品質が悪化して全く通信不可能な状態になるか、そのまま所定時間が経過すると切断状態４３に遷移して経路テーブル６１０から削除される。一方、有効状態４１にある経路は通信ができないくらい急激に品質が劣化したとしても一旦必ず不安定状態４４に遷移するものとし、切断状態４３には直接遷移しないものとする。
【００６０】
なお、この状態遷移におけるリンクの品質の良否は、通信処理部１１０により検出された物理層の信号ノイズ比や制御部１２０により算出されたＭＡＣ副層のエラー率に基づいて、制御部１２０により判断される。また、タイムアウトの判断は、制御部１２０のタイマ１２５を基準として判断される。
【００６１】
次に本発明の実施の形態におけるパケット構成について図面を参照して説明する。
【００６２】
図７は、本発明の実施の形態の代替経路発見プロセス５０において使用される経路要求パケット８１０の一構成例を示す図である。この経路要求パケット８１０は、経路テーブル６１０におけるリンク状態６１４が有効状態（Ｖ状態）４１から不安定状態（Ｓ状態）４４に遷移した際に、所有者６１６により所有者であることを示している端末が送信するものである。この経路要求パケット８１０は、パケットタイプ８１１と、代替フラグ８１２と、ホップカウント８１３と、要求識別子８１４と、宛先アドレス８１５と、宛先シーケンス番号８１６と、発信アドレス８１７と、代行アドレス８１８と、発信シーケンス番号８１９とを含んでいる。
【００６３】
パケットタイプ８１１は、パケットの種別を表すフィールドであり、この経路要求パケット８１０の場合は、経路要求パケットであることが示される。代替フラグ８１２は、その経路要求パケット８１０が当初の経路設定のために使用されているのか、もしくは代替経路の候補を設定するために使用されているのかを表示するフィールドである。例えば、代替フラグ８１２が「ＯＦＦ」であれば通常の経路要求であり、代替フラグ８１２が「ＯＮ」にセットされていれば代替経路の候補を設定するための特別な経路要求であることがわかる。この代替フラグ８１２がセットされている経路要求パケット８１０は、不安定状態４４以外の端末にマルチプルユニキャスト転送される。また、この代替フラグ８１２がセットされている経路要求パケット８１０を受信した端末においては、後述のシーケンス番号やホップ数の制限に制約されずに経路要求元に対する経路情報が作成される。
【００６４】
ホップカウント８１３は、発信アドレス８１７から経てきたリンクの数を表すフィールドである。要求識別子８１４は、その経路要求パケット８１０に係る経路要求を一意に識別するための識別子を表すフィールドである。この要求識別子８１４は、発信アドレス８１７から宛先アドレス８１５まで経路要求が転送されていく過程において変更されない。
【００６５】
宛先アドレス８１５は、設定すべき経路の終点となる端末のアドレスを表すフィールドであり、この宛先アドレス８１５がその経路要求パケット８１０の最終的な宛先端末のアドレスを表す。この経路要求パケット８１０により、宛先アドレス８１５までの経路が設定される。宛先シーケンス番号８１６は、宛先アドレス８１５に向けた経路上にある端末が過去に受信した最大のシーケンス番号を表すフィールドである。
【００６６】
発信アドレス８１７は、設定すべき経路の始点となる端末のアドレスを表すフィールドである。代替フラグ８１２がセットされていない場合にはこの発信アドレス８１７がその経路要求パケット８１０を最初に発信した発信端末のアドレスを表すが、代替フラグ８１２がセットされている場合には次の代行アドレス８１８がその経路要求パケット８１０を最初に発信した発信端末のアドレスを表すことになる。代行アドレス８１８は、代替フラグ８１２がセットされている場合において、その経路要求パケット８１０を代行して発信した端末のアドレスを表すフィールドである。
【００６７】
発信シーケンス番号８１９は、発信端末の現在のシーケンス番号を表すフィールドであり、その発信端末に向けて経路を設定した端末にとっての宛先シーケンス番号となる。
【００６８】
図８は、本発明の実施の形態の代替経路発見プロセス５０において使用される経路返答パケット８２０の一構成例を示す図である。この経路返答パケット８２０は、経路要求パケット８１０の宛先アドレス８１５に示された端末がその経路要求パケット８１０に対する返答として送信するものである。この経路返答パケット８２０は、パケットタイプ８２１と、代替フラグ８２２と、ホップカウント８２３と、宛先アドレス８２５と、宛先シーケンス番号８２６と、発信アドレス８２７と、代行アドレス８２８と、残存時間８２９とを含んでいる。
【００６９】
パケットタイプ８２１は、パケットの種別を表すフィールドであり、この経路返答パケット８２０の場合は、経路返答パケットであることが示される。代替フラグ８２２は、代替フラグ８１２と同様に、その経路返答パケット８２０が当初の経路設定のために使用されているのか、もしくは代替経路の候補を設定するために使用されているのかを表示するフィールドである。この代替フラグ８２２がセットされている経路返答パケット８２０は、代行アドレス８１８に示される端末によって受信されると、それ以上転送されなくなる。
【００７０】
ホップカウント８２３は、宛先アドレス８２５から経てきたリンクの数を表すフィールドである。宛先アドレス８２５は、設定すべき経路の終点となる端末のアドレスを表すフィールドであり、この宛先アドレス８２５がその経路返答パケット８２０を発信した端末のアドレスを表す。宛先シーケンス番号８２６は、宛先アドレス８２５に向けた経路上にある端末が過去に受信した最大のシーケンス番号を表すフィールドである。
【００７１】
発信アドレス８２７は、設定すべき経路の始点となる端末のアドレスを表すフィールドである。代行アドレス８２８は、代替フラグ８２２がセットされている場合において、その経路返答パケット８２０の最終的宛先となる端末のアドレスを表すフィールドである。残存時間８２９は、その経路の残存時間を表すフィールドであり、上述のタイムアウトを判断するために用いられる。
【００７２】
図９は、本発明の実施の形態の経路切替プロセス６０において使用される経路切替パケット８５０の一構成例を示す図である。この経路切替パケット８５０は、代替経路の候補を設定するために経路要求パケット８１０を送信した端末がその代替経路の候補を正規の経路として切り替えるために送信するものである。この経路切替パケット８５０は、通常のデータパケットを利用することができる。例えば、図９のように、ペイロード部８５６にデータ８５７を含むデータパケットにおいて、ヘッダ部８５１の定義を一部変更することにより実現することができる。但し、ＩＰｖ４のようにヘッダ部を変更できない場合には、同様の情報を含む経路切替パケット８５０を制御パケットとして送信した後にデータパケットを送信するようにしてもよい。
【００７３】
データパケットを利用した経路切替パケット８５０のヘッダ部８５１は、通常の宛先アドレス８５２および発信アドレス８５３に加えて、経路切替フラグ８５４が追加されている。この経路切替フラグ８５４が「ＯＮ」にセットされているデータパケットを受信した端末は、代替経路の候補を正規の経路として切り替える。すなわち、経路テーブル６１０において、宛先アドレス６１１が宛先アドレス８５２と一致する経路エントリを探し、そのような経路エントリにおけるリンク状態６１４を候補状態４５から有効状態４１に変更する。また、それに先だって、宛先アドレス６１１が宛先アドレス８５２と一致する経路エントリにおいてリンク状態６１４が有効状態４１もしくは不安定状態４４のものがあれば無効状態４２に変更しておく。
【００７４】
次に本発明の実施の形態における代替経路発見プロセス５０および経路切替プロセス６０の動作について図面を参照して説明する。
【００７５】
図１０は、端末Ｓから端末Ｄに向けて通信が行われている場合の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。端末Ｓと端末Ｄとの間で、端末Ａおよび端末Ｃがパケットを転送している。このとき、端末Ｓの経路テーブル６１０では、端末Ｄを宛先アドレス６１１とする経路エントリにおいて転送先アドレス６１２は端末Ａとなっている。また、端末Ａの経路テーブル６１０では、端末Ｄを宛先アドレス６１１とする経路エントリにおいて転送先アドレス６１２は端末Ｃとなっており、端末Ｓを宛先アドレス６１１とする経路エントリにおいて転送先アドレス６１２は端末Ｓとなっている。また、端末Ｃの経路テーブル６１０では、端末Ｄを宛先アドレス６１１とする経路エントリにおいて転送先アドレス６１２は端末Ｄとなっており、端末Ｓを宛先アドレス６１１とする経路エントリにおいて転送先アドレス６１２は端末Ａとなっている。また、端末Ｄの経路テーブル６１０では、端末Ｓを宛先アドレス６１１とする経路エントリにおいて転送先アドレス６１２は端末Ｃとなっている。そして、これらのリンク状態は全て有効状態４１となっている。
【００７６】
ここで、端末Ａと端末Ｃとの間のリンクの品質が悪化して不安定状態になった場合を想定する。例えば、端末Ａがこのリンクの所有者であるとすると、端末Ａは以下の手順で代替経路を発見する。
【００７７】
図１１は、端末Ａが代替経路を要求する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。端末Ａと端末Ｃとの間のリンクの品質が悪化したことにより、端末Ａの経路テーブル６１０における端末Ｄへの経路および端末Ｃの経路テーブル６１０における端末Ｓへの経路について、リンク状態６１４が有効状態４１から不安定状態４４に変化している。
【００７８】
端末Ａは、代替フラグ８１２をセットした経路要求パケット８１０（図７）をマルチプルユニキャストにより送信する。但し、この例では端末Ｂへのユニキャスト送信となる。端末Ｃへのリンクは不安定状態であり、また、端末Ｓは先行リスト６１７（図５）に記載されていることから、端末Ａは端末Ｓおよび端末Ｃには経路要求パケット８１０を送信しないからである。なお、この経路要求パケット８１０の発信アドレス８１７には経路の始点である端末Ｓのアドレスが記載される。
【００７９】
端末Ａから経路要求パケット８１０を受信した端末Ｂは、発信アドレス８１７に向けた経路として、宛先アドレス６１１を端末Ｓとし、転送先アドレス６１２を端末Ａとする経路エントリを作成し、リンク状態６１４を候補状態４５とする。
【００８０】
図１２は、端末Ｂが代替経路の要求を転送する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。端末Ａから経路要求パケット８１０を受信した端末Ｂは、上述のように経路エントリを作成した上で、その経路要求パケット８１０を端末Ｓおよび端末Ｅに転送する。この経路要求パケット８１０を受信した端末Ｓは、先程と同様に、自端末により送信されたパケットであると解釈してこの経路要求パケット８１０を破棄する。
【００８１】
端末Ｂから経路要求パケット８１０を受信した端末Ｅは、発信アドレス８１７に向けた経路として、宛先アドレス６１１を端末Ｓとし、転送先アドレス６１２を端末Ｂとする経路エントリを作成し、リンク状態６１４を候補状態４５とする。
【００８２】
図１３は、端末Ｅが代替経路の要求を転送する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。端末Ｂから経路要求パケット８１０を受信した端末Ｅは、上述のように経路エントリを作成した上で、その経路要求パケット８１０をさらに端末Ｃおよび端末Ｄに転送する。
【００８３】
端末Ｅから経路要求パケット８１０を受信した端末Ｄは、発信アドレス８１７に向けた経路として、宛先アドレス６１１を端末Ｓとし、転送先アドレス６１２を端末Ｅとする経路エントリを作成し、リンク状態６１４を候補状態４５とする。なお、端末Ｄは、その後、端末Ｃから経路要求パケット８１０を受信するが、先に端末Ｅから受信した経路要求パケット８１０の要求識別子８１４と一致するため、端末Ｃからの経路要求パケット８１０を破棄する。
【００８４】
図１４は、端末Ｄが代替経路の要求に対する返答を送信する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。端末Ｅから経路要求パケット８１０を受信した端末Ｄは、上述のように経路エントリを作成した上で、その経路要求パケット８１０に対する返答として代替フラグ８２２をセットした経路返答パケット８２０（図８）を端末Ｓに向けて送信する。この経路返答パケット８２０の宛先アドレス８２５、発信アドレス８２７および代行アドレス８２８は、経路要求パケット８１０の宛先アドレス８１５、発信アドレス８１７および代行アドレス８１８と一致する。
【００８５】
端末Ｄからの経路返答パケット８２０は、経路要求パケット８１０と同様の手順で転送され、各端末において代替経路が作成される。すなわち、端末Ｅは、宛先アドレス６１１を端末Ｄとし、転送先アドレス６１２を端末Ｄとする経路エントリを作成し、リンク状態６１４を候補状態４５とする。端末Ｂは、宛先アドレス６１１を端末Ｄとし、転送先アドレス６１２を端末Ｅとする経路エントリを作成し、リンク状態６１４を候補状態４５とする。また、端末Ａは、宛先アドレス６１１を端末Ｄとし、転送先アドレス６１２を端末Ｂとする経路エントリを作成し、リンク状態６１４を候補状態４５とする。
【００８６】
経路返答パケット８２０を受信した端末Ａは、代替フラグ８２２がセットされ且つ代行アドレス８２８が自端末のものであることから、その経路返答パケット８２０を取り込んで、それ以上の転送を行わない。このようにして、端末Ｓと端末Ｄとの間に代替経路の候補が設定される。なお、代替となるべき経路が存在しない場合には、経路エラーパケットが端末Ａに送信される。
【００８７】
図１５は、端末Ａが代替経路の候補を正規の経路に切り替える指示を送信する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。端末Ａは、代替経路への切替を行うことを選択すると、その後に生じたデータ通信要求をきっかけとして、まず自端末の経路テーブル６１０において、端末Ｄを宛先アドレス６１１とする経路エントリであってリンク状態６１４が不安定状態もしくは有効状態であるものがあれば、そのリンク状態６１４を無効状態にする。そして、端末Ｄを宛先アドレス６１１とする経路エントリであってリンク状態６１４が候補状態となっているもののリンク状態６１４を有効状態に設定する。すなわち、転送先アドレス６１２が端末Ｃである経路のリンク状態６１４を不安定状態から無効状態にして、転送先アドレス６１２が端末Ｂである経路のリンク状態６１４を候補状態から有効状態にする。そして、端末Ａは、このようにリンク状態６１４を変更した経路テーブル６１０を参照して、端末Ｄに向けた経路切替パケット８５０を端末Ｂに対して送信する。
【００８８】
端末Ａから経路切替パケット８５０を受信した端末Ｂは、転送先アドレス６１２が端末Ｅである経路のリンク状態６１４を候補状態から有効状態にする。端末Ｂは、このようにリンク状態６１４を変更した経路テーブル６１０を参照して、端末Ｅに対して経路切替パケット８５０を転送する。
【００８９】
端末Ｂから経路切替パケット８５０を受信した端末Ｅは、転送先アドレス６１２が端末Ｄである経路のリンク状態６１４を候補状態から有効状態にする。端末Ｅは、このようにリンク状態６１４を変更した経路テーブル６１０を参照して、端末Ｄに対して経路切替パケット８５０をさらに転送する。このようにして、端末Ａが送信した経路切替パケット８５０が端末Ｄに到達すると、順方向の経路テーブルが設定される。
【００９０】
図１６は、端末Ｄが代替経路の候補を正規の経路に切り替える指示を送信する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。端末Ｅから経路切替パケット８５０を受信した端末Ｄは、その後に生じたデータ通信要求をきっかけとして、転送先アドレス６１２が端末Ｃである経路のリンク状態６１４を有効状態から無効状態にして、転送先アドレス６１２が端末Ｅである経路のリンク状態６１４を候補状態から有効状態にする。そして、端末Ｄは、このようにリンク状態６１４を変更した経路テーブル６１０を参照して、今度は端末Ｓに向けた経路切替パケット８５０を端末Ｅに対して送信する。
【００９１】
端末Ｄから経路切替パケット８５０を受信した端末Ｅは、転送先アドレス６１２が端末Ｂである経路のリンク状態６１４を候補状態から有効状態にする。端末Ｂは、このようにリンク状態６１４を変更した経路テーブル６１０を参照して、端末Ｂに対して経路切替パケット８５０を転送する。
【００９２】
端末Ｅから経路切替パケット８５０を受信した端末Ｂは、転送先アドレス６１２が端末Ａである経路のリンク状態６１４を候補状態から有効状態にする。端末Ｅは、このようにリンク状態６１４を変更した経路テーブル６１０を参照して、端末Ａに対して経路切替パケット８５０をさらに転送する。このようにして、端末Ｄが送信した経路切替パケット８５０が端末Ａに到達すると、逆方向の経路テーブルが設定される。
【００９３】
図１７は、端末Ｓと端末Ｄとの間で代替経路に切り替えられた状態および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。この状態で所定の時間が経過し、もしくは、端末Ａと端末Ｃとの間のリンク品質がさらに悪化して全く通信不可能な状態になると、リンク状態管理プロセス４０によって経路テーブル６１０の不要な経路エントリが削除される。例えば、端末Ａの経路テーブル６１０において転送先アドレス６１２を端末Ｃとする経路エントリ、端末Ｃの経路テーブル６１０において転送先アドレス６１２を端末Ｄとする経路エントリ、端末Ｄの経路テーブル６１０において転送先アドレス６１２を端末Ｃとする経路エントリ等は削除される可能性がある。一方、端末Ａと端末Ｃとの間のリンク品質が改善して、端末Ｂと端末Ｅとの間のリンク品質が悪化するようなことがあると、再び元の経路に切り替えられる可能性もある。
【００９４】
次に本発明の実施の形態の各端末における処理方法について図面を参照して説明する。
【００９５】
図１８は、本発明の実施の形態における無線端末１００が経路要求パケット８１０を受信した場合の処理手順を示す流れ図である。無線端末１００は、経路要求パケット８１０を受信すると（ステップＳ９０１）、その経路要求パケット８１０の要求識別子８１４を参照することにより、重複して受信していないかどうかを判断する（ステップＳ９０２）。既に同じ要求識別子を有する経路要求パケットを受信していれば、後から受信したその経路要求パケット８１０を廃棄する（ステップＳ９１３）。
【００９６】
ステップＳ９０２において重複受信ではないと判断した場合には、その経路要求パケット８１０の要求識別子８１４を記録して（ステップＳ９０３）、その後の重複受信の判断に利用する。そして、その経路要求パケット８１０の代替フラグ８１２を参照して、「ＯＮ」にセットされているか、すなわち代替経路発見のための経路要求であるかを判断する（ステップＳ９０４）。代替経路発見のための経路要求であれば、以下のステップＳ９０５およびＳ９０６の判断は行わずに経路要求元への経路情報を作成する（ステップＳ９０７）。
【００９７】
ステップＳ９０４において代替経路発見のための経路要求でなく通常の（最初の）経路要求であると判断されると、シーケンス番号のチェック（ステップＳ９０５）およびホップカウントのチェック（ステップＳ９０６）が行われる。すなわち、経路要求パケット８１０の宛先シーケンス番号８１６が現在設定されている経路のシーケンス番号６１５よりも新しいものであれば、経路要求元への経路情報を作成する（ステップＳ９０７）。一方、経路要求パケット８１０の宛先シーケンス番号８１６が現在設定されている経路のシーケンス番号６１５よりも古いものであれば、経路情報の作成（ステップＳ９０７）は行わない。また、経路要求パケット８１０の宛先シーケンス番号８１６が現在設定されている経路のシーケンス番号６１５と一致する場合には、経路要求パケット８１０のホップカウント８１３と現在設定されている経路の宛先ホップ数６１３とを比較して、経路要求パケット８１０のホップカウント８１３の方が短ければ、経路要求元への経路情報を作成する（ステップＳ９０７）。
【００９８】
ステップＳ９０７において経路要求元への経路情報を作成する際には、具体的には以下の処理を行う。すなわち、経路要求パケット８１０の宛先シーケンス番号８１６をシーケンス番号６１５に設定し、経路要求パケット８１０のホップカウント８１３に「１」を加えたものを宛先ホップ数６１３に設定し、その経路要求パケット８１０を送信した近隣端末のアドレスを転送先アドレス６１２に設定する。また、通常の（最初の）経路要求であればリンク状態６１４を有効状態とするが、代替経路発見のための経路要求であればリンク状態６１４を候補状態とする。
【００９９】
そして、経路要求パケット８１０の宛先アドレス８１５が自端末のアドレスであれば（ステップＳ９０８）、この経路要求パケット８１０に対して経路返答パケット８２０を送信する（ステップＳ９１１）。一方、経路要求パケット８１０の宛先アドレス８１５が自端末のアドレスでなければ、その経路要求パケット８１０を他の端末に転送する（ステップＳ９１２）。このとき、通常の（最初の）経路要求であればブロードキャストにより送信するが、代替経路発見のための経路要求であれば不安定状態のリンクに接続する端末以外の端末であって且つ先行リスト６１７（図５）に記載されていない端末に対してマルチプルユニキャストにより送信する。
【０１００】
図１９は、本発明の実施の形態における無線端末１００が経路返答パケット８２０を受信した場合の処理手順を示す流れ図である。無線端末１００は、経路返答パケット８２０を受信すると（ステップＳ９２１）、経路返答送信元への経路情報を作成する（ステップＳ９２２）。
【０１０１】
そして、経路返答パケット８２０の発信アドレス８２７が自端末のアドレスと一致する場合には（ステップＳ９２３）、通常の経路が設定されたことになるため、そのまま処理を終了する。一方、経路返答パケット８２０の発信アドレス８２７が自端末のアドレスと一致しない場合には、さらに代替フラグ８２２を調べ（ステップＳ９２４）、代替フラグ８２２がセットされていなければ通常の経路返答であると解釈して、その経路返答パケット８２０をさらに転送する（ステップＳ９２６）。
【０１０２】
ステップＳ９２４において代替フラグ８２２がセットされていれば、さらに代行アドレス８２８を調べ（ステップＳ９２５）、代行アドレス８２８が自端末のアドレスと一致しない場合にはその経路返答パケット８２０をさらに転送する（ステップＳ９２６）。一方、代行アドレス８２８が自端末のアドレスと一致する場合には、自端末から送信した代替経路要求に対する返答が戻ってきたことになるため、そのまま処理を終了する。
【０１０３】
図２０は、本発明の実施の形態における無線端末１００が経路切替パケット８５０を受信した場合の処理手順を示す流れ図である。無線端末１００は、データパケットを受信すると（ステップＳ９３１）、そのデータパケットの経路切替フラグ８５４がセットされているか否かを調べる（ステップＳ９３２）。経路切替フラグ８５４がセットされていなければ、通常のデータパケットであるため、経路の切替えは行わない。
【０１０４】
ステップＳ９３２において経路切替フラグ８５４がセットされていると判断した場合には、そのデータパケットは経路切替パケット８５０であるため、以下の手順で経路の切替えを行う。まず、経路テーブル６１０で、宛先アドレス６１１が宛先アドレス８５２と一致する経路エントリにおいてリンク状態６１４が有効状態もしくは不安定状態のものがあれば（ステップＳ９３３）、無効状態に変更しておく（ステップＳ９３４）。そして、経路テーブル６１０で、宛先アドレス６１１が宛先アドレス８５２と一致する経路エントリにおいてリンク状態６１４を候補状態から有効状態に変更する（ステップＳ９３５）。
【０１０５】
そして、宛先アドレス８５２が自端末のアドレスと一致すれば（ステップＳ９３６）、そのまま処理を終了する。一方、宛先アドレス８５２が自端末のアドレスと一致しなければ、そのデータパケットを経路テーブル６１０に従って他の端末に転送する（ステップＳ９３７）。
【０１０６】
このように、本発明の実施の形態によれば、経路発見プロセス２０によって設定された経路上のリンク３０の状態をリンク状態管理プロセス４０により監視して、リンク品質が悪化した際に代替経路発見プロセス５０により代替経路の候補を設定しておいて、その後に経路切替プロセス６０により代替経路の候補を正規の経路として切り替えることができる。これにより、リンクの障害が頻繁に起こるような電波状況の劣悪なアドホックネットワーク環境においても安定した通信を行え、また、ノードの移動が頻繁に起こるアドホックネットワークの環境においても継続的に通信を行える信頼性の高いネットワークを提供することができる。
【０１０７】
なお、ここでは本発明の実施の形態を例示したものであり、本発明はこれに限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形を施すことができる。
【０１０８】
また、ここで説明した処理手順はこれら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。
【０１０９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によると、無線アドホック通信システムにおいて、通信中のリンクの品質が悪化して切断される事態に備えて、予め代替経路を発見しておいて、速やかに経路切替を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における無線アドホック通信システムで想定する無線アドホックネットワークの一例を示す図である。
【図２】図１の例による無線アドホックネットワークにおいて経路を設定するための手順を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における処理の概要を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における無線端末１００の一構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における無線端末１００に保持される経路テーブル６１０の構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態のリンク状態管理プロセス４０における状態遷移の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態の代替経路発見プロセス５０において使用される経路要求パケット８１０の一構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態の代替経路発見プロセス５０において使用される経路返答パケット８２０の一構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の経路切替プロセス６０において使用される経路切替パケット８５０の一構成例を示す図である。
【図１０】端末Ｓから端末Ｄに向けて通信が行われている場合の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。
【図１１】端末Ａが代替経路を要求する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。
【図１２】端末Ｂが代替経路の要求を転送する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。
【図１３】端末Ｅが代替経路の要求を転送する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。
【図１４】端末Ｄが代替経路の要求に対する返答を送信する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。
【図１５】端末Ａが代替経路の候補を正規の経路に切り替える指示を送信する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。
【図１６】端末Ｄが代替経路の候補を正規の経路に切り替える指示を送信する際の経路および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。
【図１７】端末Ｓと端末Ｄとの間で代替経路に切り替えられた状態および各端末における経路テーブル６１０の内容を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態における無線端末１００が経路要求パケット８１０を受信した場合の処理手順を示す流れ図である。
【図１９】本発明の実施の形態における無線端末１００が経路返答パケット８２０を受信した場合の処理手順を示す流れ図である。
【図２０】本発明の実施の形態における無線端末１００が経路切替パケット８５０を受信した場合の処理手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０ データ通信要求
２０ 経路発見プロセス
３０ リンク
４０ リンク状態管理プロセス
４１ 有効状態
４２ 無効状態
４３ 切断状態
４４ 不安定状態
４５ 候補状態
５０ 代替経路発見プロセス
６０ 経路切替プロセス
１００ 無線端末
１０５ アンテナ
１１０ 通信処理部
１２０ 制御部
１２５ タイマ
１３０ 表示部
１４０ 操作部
１８０ バス
２０１−２０６ 無線端末
２１１−２１６ 通信範囲
６００ メモリ
６１０ 経路テーブル
８１０ 経路要求パケット
８２０ 経路返答パケット
８５０ 経路切替パケット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless ad hoc communication system, in particular, a wireless ad hoc communication system for finding an alternative route when the intermediate link quality deteriorates during packet transmission and preparing for subsequent route switching, a terminal in the system, and And a program for causing a computer (terminal) to execute the method.
[0002]
[Prior art]
With the advancement of miniaturization and high performance of electronic devices, it has become possible to easily carry and use them.Therefore, an environment where terminals can be connected to a network on the spot and communication is possible is required. I have. As one of them, the development of a network that is temporarily constructed as necessary, that is, a wireless ad hoc network technology is being promoted. In this wireless ad hoc network, each terminal (for example, a computer, a personal digital assistant (PDA), a mobile phone, and the like) is autonomously distributed and connected to each other without providing a specific access point.
[0003]
In this wireless ad hoc network, unlike a conventional fixed network, topology changes frequently occur, so it is necessary to establish a route control method for ensuring reliability, that is, a routing protocol. Currently proposed routing protocols for wireless ad hoc networks can be broadly divided into two categories: on-demand systems and table-driven systems. Also, a hybrid system integrating these has been proposed.
[0004]
Since the table drive system and the hybrid system constantly exchange route information, they are said to be relatively resistant to obstacles. On the other hand, the size of overhead due to constantly transmitting and receiving information poses a problem. For example, considering an environment in which a mobile device driven by a battery is connected to a wireless ad hoc network, it is not advisable to always exchange path information from the viewpoint of power consumption. Further, if the cycle of updating the route table is long, there is a problem that a sudden failure cannot be dealt with.
[0005]
On the other hand, the on-demand method sends a route discovery request immediately before communication to create a route, so even if a link suddenly fails at the start of communication, ignore the link and create a valid route. create. However, if the quality of the link used deteriorates during communication and the route becomes unavailable, the communication is immediately interrupted, and it is necessary to re-create the route from the source.
[0006]
As a typical routing protocol of the on-demand method, for example, there is an AODV (Ad hoc On-demandD) protocol proposed in MANET WG (Mobile Ad Hoc NETwork Working Group) of IETF (Internet Engineering Task Force). In the AODV protocol, a method of creating a new route by transmitting a message requesting to rediscover the route from the nodes at both ends when a link is broken and disconnected by a method called "local repair" is proposed. (For example, see Non-Patent Document 1).
[0007]
[Non-patent document 1]
Charles E. Perkins, et al., "Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing", (USA), IETF, February 2003. 17, p. 23-25, Internet Draft <http: // www. ief. org / internet-drafts / draft-ietf-manet-aodv-13. txt>
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional technology, a route is rediscovered after a link has failed and been disconnected. Therefore, it takes time to rediscover the route after the link is disconnected, and it may not be possible to smoothly switch to a new route. For this reason, it is considered that the technique according to the related art is not suitable for a situation where immediacy is required, for example, when a moving image or a sound is distributed in real time.
[0009]
In particular, in a wireless ad hoc network, topology changes occur very frequently due to the movement of terminals (nodes), radio wave conditions, and the like. Therefore, it is important to secure a method that enables communication even when a link is disconnected. Generally, link disconnection does not occur suddenly, and in many cases, link quality gradually deteriorates and leads to disconnection. In the process of gradually degrading in this way, finding an alternative path in advance can respond instantaneously to a failure, and is expected to improve reliability as a result.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless ad hoc communication system that finds an alternative route in advance and realizes quick route switching in preparation for a situation in which the quality of a link during communication deteriorates and is disconnected. It is in.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a wireless ad hoc communication system according to claim 1 of the present invention is a wireless ad hoc communication system including a plurality of terminals, and a transmitting terminal for transmitting communication data and receiving the communication data. A first intermediate terminal for transmitting a request for finding an alternative route when the quality of a link connected to the own terminal between the destination terminal deteriorates, and a second intermediate terminal for setting a candidate for an alternative route when receiving the request An intermediate terminal, wherein the first intermediate terminal transmits an instruction for switching a path after the alternative path candidate is set, and the second intermediate terminal receives the instruction, and The candidate is switched as a regular route. As a result, an alternative route from the destination terminal to the originating terminal is set as a trigger in response to the deterioration of the link quality.
[0012]
Further, a wireless ad hoc communication system according to claim 2 of the present invention is a wireless ad hoc communication system configured by a plurality of terminals, wherein a transmitting terminal that transmits communication data, a destination terminal that receives the communication data, A first intermediate terminal that transmits a request for finding an alternative route when the quality of a link connected to the own terminal deteriorates while transferring the communication data between the calling terminal and the destination terminal; A second intermediate terminal that sets a candidate for an alternative route with the originating terminal upon receiving the request, and forwards the request to another terminal. When the second intermediate terminal receives the response, the second intermediate terminal sets a candidate for an alternative route to the destination terminal and forwards the response to another terminal. The intermediate terminal transmits a first instruction for switching the path after receiving the reply, and the second intermediate terminal, upon receiving the first instruction, determines a candidate for an alternative path between the intermediate terminal and the destination terminal. The first instruction is further transferred to another terminal, and the destination terminal transmits a second instruction for switching upon receiving the first instruction, and the second intermediate terminal transmits the first instruction to the other terminal. When the second instruction is received, the alternative route candidate to the originating terminal is switched as a regular route, and the second instruction is transferred to another terminal. As a result, there is an effect that a bidirectional alternative route candidate is set between the originating terminal and the destination terminal in response to the deterioration of the link quality, and the route switching is promptly realized.
[0013]
Further, the terminal according to the third aspect of the present invention relates to a route entry which associates a destination address of a communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address. A link table for monitoring the link status and updating the link status, and a request for finding an alternative route for the corresponding destination address when the link status becomes unstable. Means for transmitting to the terminal. As a result, there is an effect that an alternative route candidate is set in response to the deterioration of the link quality, and the subsequent route switching is quickly realized.
[0014]
The terminal according to claim 4 of the present invention is the terminal according to claim 3, wherein after transmitting the request for discovering the alternative route, the terminal issues an instruction to switch the discovered alternative route as a regular route. There is further provided means for transmitting. This brings about an effect that a preset alternative route candidate is promptly switched as a regular route.
[0015]
Also, the terminal according to claim 5 of the present invention associates a destination address of communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address with a path entry. Means for receiving a request for finding an alternative path from another terminal, and means for setting a link state of an alternative path between the source address in the request and the originating address in the path table as a candidate state And This brings about an effect that an alternative route candidate is set with the transmission source of a request for finding an alternative route.
[0016]
Further, the terminal according to claim 6 of the present invention, in the terminal according to claim 5, transmits a reply to the request if the destination address in the request is the address of the own terminal, and the destination address in the request is the own terminal. If the address is not the address of the terminal, a means for transferring the request to a terminal other than the own terminal is further provided. This brings about an effect that an alternative route candidate between the terminal and the transmission source of the request for finding the alternative route is set between the terminals.
[0017]
A terminal according to a seventh aspect of the present invention is the terminal according to the fifth aspect, wherein a means for receiving a reply to the request from a destination address in the request, and a link of an alternative route between the transmission address in the reply and Means for setting a state as a candidate state in the path table. As a result, there is an effect that an alternative route candidate is set with the transmission source of the response to the request for finding the alternative route.
[0018]
Further, the terminal according to claim 8 of the present invention is the terminal according to claim 7, further comprising means for transferring the reply to a terminal other than the own terminal unless the originating address and the proxy address in the reply are addresses of the own terminal. In addition. This brings about an effect that an alternative route candidate between the terminal and a source of a reply to a request for finding an alternative route is set between terminals.
[0019]
The terminal according to claim 9 of the present invention associates a destination address of communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address with a route entry. A path table held as, a means for receiving an instruction to switch from another terminal to an alternative path, and a path between the destination address in the instruction and a link state of a candidate state being set as a valid state. Means for setting in a routing table. This brings about an effect that a preset alternative route candidate is promptly switched as a normal route.
[0020]
The terminal according to claim 10 of the present invention is invalid if any of the terminals according to claim 9 has a link state in an unstable state or an effective state in a path between the terminal and the destination address in the instruction. There is further provided a means for setting the state in the route table. This brings about an effect that the previous route is invalidated when the route is switched.
[0021]
Further, according to the processing method of the present invention, a destination address of a communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address are associated with each other. A processing method in a terminal having a route table held as an entry, comprising: a procedure of monitoring the link state and updating the link state; and an alternative path for the destination address corresponding to the link state becoming unstable when the link state becomes unstable. And transmitting an instruction to switch the found alternative route as a regular route. This brings about an effect that the alternative route candidate is set in response to the deterioration of the link quality, and the route switching is quickly realized.
[0022]
The processing method according to the twelfth aspect of the present invention relates to a communication method in which a destination address of a communication, a next transfer destination address for reaching the destination address and a link state of a link connected to the transfer destination address are associated with each other. A processing method in a terminal having a route table held as an entry, the method including receiving a request for finding an alternative route from another terminal, and selecting a link state of an alternative route between the source address in the request and the candidate. A procedure for setting the state in the routing table and transmitting a reply to the request if the destination address in the request is the address of the own terminal, and transmitting the request if the destination address in the request is not the address of the own terminal. And transferring to other terminals. This brings about an effect that an alternative route candidate is set with the transmission source of a request for finding an alternative route.
[0023]
Further, according to the processing method of the present invention, a destination address of a communication, a next transfer destination address to reach the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address are associated with each other. A processing method in a terminal having a routing table held as an entry, wherein a link state is unstable in a route between a means for receiving an instruction to switch to an alternative route from another terminal and a destination address in the instruction. Or, if there is a valid state, a procedure of setting the path state as an invalid state in the above-mentioned route table, and a path between the destination address in the above instruction and a link state of a candidate state as a valid state are set as the valid state. Means for setting in a table. This brings about an effect that a preset alternative route candidate is promptly switched as a normal route.
[0024]
A program according to a fourteenth aspect of the present invention is a program for associating a destination address of a communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address. Requesting a terminal having a route table to maintain the link status to monitor the link status and update the link status, and to find an alternative route corresponding to the destination address when the link status becomes unstable. Is transmitted to another terminal, and a procedure of transmitting an instruction to switch the found alternative route as a regular route is executed. This brings about an effect that the alternative route candidate is set in response to the deterioration of the link quality, and the route switching is quickly realized.
[0025]
A program according to a fifteenth aspect of the present invention associates a destination address of a communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address with a path entry. In a terminal having a route table held as, a procedure for receiving a request for finding an alternative route from another terminal, and a link status of an alternative route between the source address in the request and the source address in the request as a candidate status in the route table. A setting procedure and, if the destination address in the request is the address of the own terminal, a reply to the request is transmitted; if the destination address in the request is not the address of the own terminal, the request is transferred to a terminal other than the own terminal And to execute the procedure. This brings about an effect that an alternative route candidate is set with the transmission source of a request for finding an alternative route.
[0026]
The program according to claim 16 of the present invention associates a destination address of a communication, a next destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the destination address with a path entry. A terminal having a route table held as a means for receiving an instruction to switch to an alternative route from another terminal, and a link state in an unstable state or an effective state in a path between the destination address in the instruction and the destination Means for setting in the route table as an invalid state if any, and means for setting in the route table a link state that is a candidate state in a path between the destination address in the instruction and the candidate state. Is executed. This brings about an effect that a preset alternative route candidate is promptly switched as a normal route.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a wireless ad hoc network assumed in a wireless ad hoc communication system according to an embodiment of the present invention. In the example of FIG. 1A, six terminals, namely, a terminal S (201) to a terminal E (206), constitute a network of the wireless ad hoc communication system. The dotted lines around each terminal indicate the communication ranges 211 to 216 of the terminals 201 to 206, respectively.
[0029]
For example, the communication range 211 of the terminal S (201) includes the terminal A (202) and the terminal B (203). The communication range 212 of the terminal A (202) includes the terminal S (201), the terminal B (203), and the terminal C (204). The communication range 213 of the terminal B (203) includes the terminal S (201), the terminal A (202), and the terminal E (206). The communication range 214 of the terminal C (204) includes the terminal A (202), the terminal D (205), and the terminal E (206). The communication range 215 of the terminal D (205) includes the terminal C (204) and the terminal E (206). The communication range 216 of the terminal E (206) includes the terminal B (203), the terminal C (204), and the terminal D (205).
[0030]
FIG. 1B schematically shows such a relationship between terminals. In FIG. 1B, terminals within the communication ranges 211 to 216 are connected by lines. Therefore, it can be understood that when communication is performed between terminals that are not directly connected, communication must be performed with a plurality of hops via another terminal.
[0031]
FIG. 2 is a diagram showing a procedure for setting a route in the wireless ad hoc network according to the example of FIG. When a route is not set between certain terminals, a conventional technique can be used as a procedure for initially setting a route. For example, in the above-described AODV protocol, a route is set by transmitting a route request message from a calling terminal to a destination terminal, and sending a route reply message from the destination terminal to the calling terminal.
[0032]
FIG. 2A shows a flow of a packet when a route request is made from the terminal S (201) to the terminal D (205). When transmitting data to the terminal D, the terminal S enters a route discovery process if a route to the terminal D has not been set yet. First, the terminal S broadcasts a route request message (RREQ). The terminal A (202) and the terminal B (203) that have received this route request message set a reverse route (Reverse Path) to the terminal S that is the transmission source of the route request message. Here, the reverse route means a route in which, when a request to transmit data to the transmission source of the route request message occurs, the neighboring terminal that has transmitted the route request message is the next transfer destination.
[0033]
Terminals A and B that have received the route request message further broadcast the route request message because the destination is not their own terminal. As a result, the route request message is transmitted to the terminal C (204) and the terminal E (206). On the other hand, the route request message broadcasted by the terminal A is also received by the terminals S and B, but is discarded by the terminals S and B because the request identifiers attached to the route request messages match. Similarly, the route request message broadcasted by the terminal B is discarded in the terminal S or the terminal A. Thus, the request identifier is used for double receipt checking.
[0034]
Terminals C and E that have received the route request message set up a reverse route to terminal S, and then further broadcast the route request message. As a result, the route request message reaches the terminal D (205). Terminal D receives the route request message from both terminal C and terminal E, but discards the route request message received later.
[0035]
FIG. 2B shows a flow of a packet when a route reply is sent from the terminal D to the terminal S. After setting the reverse route to the terminal S, the terminal D unicasts a route reply message (Route REPly message: RREP) to the source terminal S. For example, when the terminal D replies to the route request message from the terminal C, the terminal D performs the unicast transmission with the terminal C as the next transmission destination.
[0036]
The terminal C that has received the route reply message sets a reverse route to the terminal D that is the source of the route reply message. Then, the terminal C transfers the route reply message to the terminal A. Similarly, the terminal A that has received the route reply message sets a reverse route to the terminal D that is the transmission source of the route reply message, and transfers the route reply message to the terminal S.
[0037]
The terminal S that has received the route reply message sets a reverse route to the terminal D that is the source of the route reply message. This completes the route discovery process.
[0038]
FIG. 3 is a diagram illustrating an outline of a process according to the embodiment of the present invention. As described with reference to FIG. 2, if a route to the destination terminal has not been set when the data communication request 10 is generated, the terminal enters a route discovery process 20. As a result, a route is set between the terminals. The route between the terminals is configured by passing one or more links 30 connecting the terminals.
[0039]
When the route is set, the link is monitored in the link state management process 40. Specifically, the item of link status in the route entry of the route table in each terminal is updated as appropriate. Each terminal holds information on a link connected to its own terminal in a route table as described later, and this route table is updated each time the link state changes. Thereby, each terminal can always grasp the latest link state.
[0040]
When the link state of the used route becomes a predetermined state, an alternative route is found in an alternative route discovery process 50. For example, if the quality of the link deteriorates for some reason, one of the terminals at both ends of the link transmits a route request to find an alternative route. The terminal that has transmitted the route request receives a route reply according to a predetermined procedure, so that alternative route candidates are set.
[0041]
When the link state of the route being used becomes a predetermined state after the candidate of the alternative route is set, switching to the alternative route is performed in the route switching process 60. For example, if the link quality is further deteriorated for some reason and the link is about to be disconnected, the terminal that has set the alternative route candidate instructs another terminal to switch the alternative route candidate as the normal route. As a result, the alternative route becomes a regular route to the destination terminal.
[0042]
Next, a configuration example of a wireless terminal according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0043]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the wireless terminal 100 according to the embodiment of the present invention. The wireless terminal 100 includes a communication processing unit 110, a control unit 120, a display unit 130, an operation unit 140, and a memory 600, and a bus 180 connects between them. An antenna 105 is connected to the communication processing unit 110. The communication processing unit 110 forms a network interface layer (data link layer) frame from a signal received via the antenna 105. Further, the communication processing unit 110 transmits the frame of the network interface layer via the antenna 105. Further, the communication processing unit 110 detects a signal-to-noise ratio (S / N ratio) of a signal received via the antenna 105 and reports the signal-to-noise ratio to the control unit 120.
[0044]
The control unit 120 controls the entire wireless terminal 100. For example, predetermined processing is performed with reference to the frame configured by the communication processing unit 110. The control unit 120 has a timer 125 and measures time. Further, the control unit 120 calculates an error rate of the frame or the packet.
[0045]
The display unit 130 displays predetermined information, and for example, a liquid crystal display or the like may be used. The operation unit 140 is for externally giving an operation instruction to the wireless terminal 100, and for example, a keyboard, a button switch, or the like may be used.
[0046]
The memory 600 holds data necessary for the operation of the control unit 120, and includes a route table 610 holding information on a route connected to the terminal itself, as described below.
[0047]
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the routing table 610 held in the wireless terminal 100 according to the embodiment of the present invention. The route table 610 holds, as route entries, a destination address 611, a transfer destination address 612, a destination hop number 613, a link state 614, a sequence number 615, an owner 616, and a preceding list 617. The destination address 611 indicates the address of the final destination terminal of the route. Here, the address only needs to uniquely identify the terminal, and for example, a MAC (Media Access Control) address, an IP (Internet Protocol) address, or the like can be used. The transfer destination address 612 indicates the address of the terminal to be transferred next to reach the corresponding destination address 611.
[0048]
The destination hop number 613 indicates the number of links required to reach the corresponding destination address 611. For example, in the example of FIG. 1 (b), in order to reach the terminal S from the terminal C, it is necessary to go through a total of two links via the terminal A, so that the hop number is “2”. The link status 614 indicates the status of the link to the corresponding transfer destination address 612. This link state will be described later.
[0049]
The sequence number 615 is for avoiding a loop that may occur between a route created in the past and a newly created route. By comparing the size of the sequence number 615, it is possible to determine which route is new.
[0050]
The owner 616 indicates the owner of the corresponding link. Since terminals connected to one link exist at both ends of the link (that is, two terminals), there is a possibility that two terminals may simultaneously perform an action when a change in the link state occurs. Therefore, an owner is determined for each link, and the owner manages the link with responsibility. It is necessary to uniquely determine which terminal becomes the owner. For example, at the stage of setting a route, it is conceivable to compare the IP address (or MAC address) numerically and set the owner flag of the route to the larger one. Further, in addition to the size of the address, it may be determined based on the number of neighboring terminals, terminal performance, and the like. A node with many neighboring terminals is likely to have a plurality of alternative routes, and a terminal with good performance has a low computational cost for a process of finding an alternative route, and is considered to be eligible as a route owner. Note that, in the example of FIG. 5, “1” indicates that the user is the owner, and “0” indicates that the user is not the owner.
[0051]
The precedence list 617 shows a group of addresses of terminals in the direction opposite to the destination address 611 of the route. For example, when there is a route from the terminal D via the terminal C to the terminal S via the terminal A, in the route table 610 of the terminal C, the destination address 611 is the terminal S and the transfer destination address 612 is the terminal A. The preceding list 617 of the route entries will include terminal D. Here, for example, if there is a further data flow from the terminal X via the terminal C to the terminal S via the terminal A, the preceding list 617 further includes the terminal X.
[0052]
Next, the state transition of the link state according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0053]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a state transition in the link state management process 40 according to the embodiment of this invention. The link state includes a valid state (V state: Valid) 41, an invalid state (I state: Invalid) 42, a disconnected state (B state: Break) 43, an unstable state (S state: Stretched) 44, and a candidate state (C (State: Candidate) 45.
[0054]
The valid state 41 is a state set as a normal route. The invalid state 42 is a state where the path is not used, but the path table 610 holds a path entry. On the other hand, the disconnected state 43 is also not used as a path, but has already been deleted from the path table 610. By assuming this disconnected state 43, it is possible to increase the available memory by minimizing the number of path entries and reduce the management cost.
[0055]
The unstable state 44 indicates a state in which the link that has been in the valid state 41 becomes unstable due to the deterioration of the link quality. For example, there may be a case where the reception condition of the radio wave is deteriorated, or a case where the radio wave is difficult to pass due to a human body shielding. However, even in the unstable state 44, it is assumed that although there is some communication problem, it is not in a state where communication cannot be performed at all. The candidate state 45 is a state that has been set as a candidate of an alternative route by the alternative route discovery process 50, and is a state that is usable but not yet used as a normal route at this time.
[0056]
First, when a route is set in the route discovery process 20, the state becomes the valid state 41, and thereafter, when the quality of the link deteriorates, the state transitions to the unstable state 44. When a predetermined time elapses without using a route in the valid state 41, the state transits to the invalid state 42 as a timeout. When the alternative route is switched as a normal route, the link in the original valid state 41 transits to the invalid state 42.
[0057]
In the unstable state 44, an alternative route is found by the alternative route finding process 50. When the alternative route is switched as a normal route, the link in the original unstable state 44 transitions to the invalid state 42. When a predetermined time elapses without using a route in the unstable state 44, the state transitions to the invalid state 42 or the disconnected state 43 as a timeout. In the unstable state 44, when the link quality further deteriorates and the communication becomes completely impossible, the state transits to the disconnection state 43. However, when the link quality improves, the state returns to the valid state 41 again.
[0058]
When the alternative route is switched as the normal route in the candidate state 45, the state transits to the valid state 41. On the other hand, in the candidate state 45, if the link quality further deteriorates to make communication impossible, or if the path is not used and a predetermined time elapses, the state transits to the disconnected state 43 as a timeout and is deleted from the path table 610. Is done.
[0059]
Further, in the invalid state 42, the link quality is further degraded to a state where communication is not possible at all, or after a lapse of a predetermined time, the state transits to the disconnected state 43 and is deleted from the route table 610. On the other hand, it is assumed that even if the quality of the route in the valid state 41 is deteriorated so rapidly that communication cannot be performed, the path temporarily transitions to the unstable state 44 and does not directly transition to the disconnected state 43.
[0060]
The quality of the link in this state transition is determined by the control unit 120 based on the signal-to-noise ratio of the physical layer detected by the communication processing unit 110 and the error rate of the MAC sub-layer calculated by the control unit 120. Is done. The determination of the timeout is made based on the timer 125 of the control unit 120.
[0061]
Next, a packet configuration according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0062]
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the route request packet 810 used in the alternative route discovery process 50 according to the embodiment of this invention. The route request packet 810 indicates that the owner 616 is the owner when the link state 614 in the route table 610 changes from the valid state (V state) 41 to the unstable state (S state) 44. This is what the terminal sends. The route request packet 810 includes a packet type 811, a substitution flag 812, a hop count 813, a request identifier 814, a destination address 815, a destination sequence number 816, a transmission address 817, a proxy address 818, and a transmission sequence. No. 819.
[0063]
The packet type 811 is a field indicating the type of the packet. In the case of the route request packet 810, it is indicated that the packet is a route request packet. The substitution flag 812 is a field indicating whether the path request packet 810 is used for initial path setting or used for setting an alternative path candidate. For example, if the alternative flag 812 is “OFF”, it is a normal route request, and if the alternative flag 812 is set to “ON”, it is a special route request for setting an alternative route candidate. . The route request packet 810 in which the substitute flag 812 is set is transferred to a terminal other than the unstable state 44 by multiple unicast transfer. Further, in the terminal that has received the route request packet 810 in which the substitute flag 812 is set, the route information for the route request source is created without being restricted by the sequence numbers and the hop counts described below.
[0064]
The hop count 813 is a field indicating the number of links transmitted from the transmission address 817. The request identifier 814 is a field representing an identifier for uniquely identifying a route request related to the route request packet 810. This request identifier 814 is not changed in the process of transferring the route request from the source address 817 to the destination address 815.
[0065]
The destination address 815 is a field indicating the address of the terminal which is the end point of the route to be set, and the destination address 815 indicates the address of the final destination terminal of the route request packet 810. The route request packet 810 sets a route to the destination address 815. The destination sequence number 816 is a field indicating the largest sequence number received in the past by a terminal on the path toward the destination address 815.
[0066]
The transmission address 817 is a field indicating the address of a terminal that is a start point of a route to be set. When the substitution flag 812 is not set, the transmission address 817 indicates the address of the transmission terminal that transmitted the route request packet 810 first, but when the substitution flag 812 is set, the next substitution address 818 is set. Represents the address of the transmitting terminal that first transmitted the route request packet 810. The proxy address 818 is a field representing the address of the terminal that has transmitted the route request packet 810 on behalf of the terminal when the substitute flag 812 is set.
[0067]
The transmission sequence number 819 is a field indicating the current sequence number of the transmission terminal, and is a destination sequence number for the terminal that has set a route to the transmission terminal.
[0068]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the route reply packet 820 used in the alternative route discovery process 50 according to the embodiment of the present invention. The route reply packet 820 is transmitted by the terminal indicated by the destination address 815 of the route request packet 810 as a reply to the route request packet 810. The route reply packet 820 includes a packet type 821, a substitute flag 822, a hop count 823, a destination address 825, a destination sequence number 826, a transmission address 827, a proxy address 828, and a remaining time 829. I have.
[0069]
The packet type 821 is a field indicating the type of the packet. In the case of the route reply packet 820, it is indicated that the packet is a route reply packet. An alternative flag 822 is a field indicating whether the route reply packet 820 is used for the initial route setting or used for setting an alternative route candidate, similarly to the alternative flag 812. It is. When the route reply packet 820 in which the substitute flag 822 is set is received by the terminal indicated by the substitute address 818, it is no longer transferred.
[0070]
The hop count 823 is a field indicating the number of links that have passed from the destination address 825. The destination address 825 is a field indicating the address of the terminal which is the end point of the route to be set, and the destination address 825 indicates the address of the terminal which transmitted the route reply packet 820. The destination sequence number 826 is a field indicating the largest sequence number received in the past by a terminal on the route toward the destination address 825.
[0071]
The transmission address 827 is a field indicating the address of a terminal that is a start point of a route to be set. The proxy address 828 is a field indicating the address of the terminal that is the final destination of the route reply packet 820 when the substitute flag 822 is set. The remaining time 829 is a field indicating the remaining time of the route, and is used for determining the above-mentioned timeout.
[0072]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the path switching packet 850 used in the path switching process 60 according to the embodiment of this invention. The route switching packet 850 is transmitted by a terminal that has transmitted the route request packet 810 to set an alternative route candidate so as to switch the alternative route candidate as a normal route. This route switching packet 850 can use a normal data packet. For example, as shown in FIG. 9, in a data packet in which the data portion 857 is included in the payload portion 856, this can be realized by partially changing the definition of the header portion 851. However, when the header portion cannot be changed as in IPv4, the data packet may be transmitted after transmitting the path switching packet 850 containing the same information as the control packet.
[0073]
The header portion 851 of the route switching packet 850 using a data packet has a route switching flag 854 added to the normal destination address 852 and the source address 853. The terminal that has received the data packet in which the route switching flag 854 is set to “ON” switches the alternative route candidate as the normal route. That is, in the route table 610, a route entry whose destination address 611 matches the destination address 852 is searched, and the link status 614 in such a route entry is changed from the candidate status 45 to the valid status 41. Prior to that, if there is any route entry whose destination address 611 matches the destination address 852 and the link state 614 is the valid state 41 or the unstable state 44, the link state 614 is changed to the invalid state 42.
[0074]
Next, operations of the alternative route discovery process 50 and the route switching process 60 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0075]
FIG. 10 is a diagram illustrating a route when communication is performed from the terminal S to the terminal D and the contents of the route table 610 in each terminal. Terminals A and C transfer packets between terminals S and D. At this time, in the route table 610 of the terminal S, the transfer destination address 612 is the terminal A in the route entry with the terminal D as the destination address 611. In the route table 610 of the terminal A, the transfer destination address 612 is the terminal C in the route entry with the terminal D as the destination address 611, and the transfer destination address 612 is the terminal in the route entry with the terminal S as the destination address 611. S. In the route table 610 of the terminal C, the transfer destination address 612 is the terminal D in the route entry with the terminal D as the destination address 611, and the transfer destination address 612 is the terminal D in the route entry with the terminal S as the destination address 611. A. In the route table 610 of the terminal D, the transfer destination address 612 is the terminal C in the route entry having the terminal S as the destination address 611. These link states are all in the valid state 41.
[0076]
Here, it is assumed that the quality of the link between the terminal A and the terminal C is deteriorated and the link is unstable. For example, assuming that the terminal A is the owner of this link, the terminal A finds an alternative route in the following procedure.
[0077]
FIG. 11 is a diagram illustrating a route when the terminal A requests an alternative route and the contents of the route table 610 in each terminal. The link state 614 is valid for the route to the terminal D in the route table 610 of the terminal A and the route to the terminal S in the route table 610 of the terminal C due to the deterioration of the quality of the link between the terminal A and the terminal C. The state has changed from the state 41 to the unstable state 44.
[0078]
The terminal A transmits a route request packet 810 (FIG. 7) in which the substitution flag 812 is set by using multiple unicast. However, in this example, unicast transmission to terminal B is performed. Since the link to the terminal C is in an unstable state and the terminal S is described in the preceding list 617 (FIG. 5), the terminal A does not transmit the route request packet 810 to the terminals S and C. It is. The source address 817 of the route request packet 810 describes the address of the terminal S that is the starting point of the route.
[0079]
The terminal B that has received the route request packet 810 from the terminal A creates a route entry with the destination address 611 as the terminal S and the transfer destination address 612 as the terminal A as a route toward the source address 817, and changes the link state 614 to Let it be the candidate state 45.
[0080]
FIG. 12 is a diagram showing a route when the terminal B transfers the request for the alternative route and the contents of the route table 610 in each terminal. The terminal B that has received the route request packet 810 from the terminal A creates a route entry as described above, and then transfers the route request packet 810 to the terminal S and the terminal E. The terminal S that has received the route request packet 810 interprets it as a packet transmitted by itself and discards the route request packet 810 as described above.
[0081]
The terminal E that has received the route request packet 810 from the terminal B creates a route entry with the destination address 611 as the terminal S and the transfer destination address 612 as the terminal B as a route toward the source address 817, and sets the link state 614 as the route. Let it be the candidate state 45.
[0082]
FIG. 13 is a diagram illustrating a route when the terminal E transfers the request for the alternative route and the contents of the route table 610 in each terminal. The terminal E that has received the route request packet 810 from the terminal B creates the route entry as described above, and further transfers the route request packet 810 to the terminals C and D.
[0083]
The terminal D that has received the route request packet 810 from the terminal E creates a route entry with the destination address 611 as the terminal S and the transfer destination address 612 as the terminal E as a route toward the source address 817, and sets the link state 614 as the route. Let it be the candidate state 45. The terminal D thereafter receives the route request packet 810 from the terminal C, but discards the route request packet 810 from the terminal C because it matches the request identifier 814 of the route request packet 810 previously received from the terminal E. I do.
[0084]
FIG. 14 is a diagram showing a route when the terminal D transmits a reply to the request for the alternative route and the contents of the route table 610 in each terminal. After receiving the route request packet 810 from the terminal E, the terminal D creates a route entry as described above, and then sends a route reply packet 820 (FIG. 8) in which the alternative flag 822 is set as a response to the route request packet 810. Send to S. The destination address 825, source address 827, and proxy address 828 of the route reply packet 820 match the destination address 815, source address 817, and proxy address 818 of the route request packet 810.
[0085]
The route reply packet 820 from the terminal D is transferred in the same procedure as the route request packet 810, and each terminal creates an alternative route. That is, the terminal E creates a route entry with the destination address 611 as the terminal D and the transfer destination address 612 as the terminal D, and sets the link state 614 as the candidate state 45. The terminal B creates a route entry with the destination address 611 as the terminal D and the transfer destination address 612 as the terminal E, and sets the link state 614 as the candidate state 45. The terminal A creates a route entry with the destination address 611 as the terminal D and the transfer destination address 612 as the terminal B, and sets the link state 614 as the candidate state 45.
[0086]
The terminal A that has received the route reply packet 820 sets the substitute flag 822 and the proxy address 828 is that of its own terminal, so that the terminal A takes in the route reply packet 820 and does not perform any further transfer. In this way, alternative route candidates are set between the terminal S and the terminal D. If there is no alternative route, a route error packet is transmitted to terminal A.
[0087]
FIG. 15 is a diagram illustrating a route when the terminal A transmits an instruction to switch an alternative route candidate to a regular route and the contents of the route table 610 in each terminal. When the terminal A selects the switching to the alternative route, the data communication request generated thereafter triggers the terminal A in the route table with the terminal D as the destination address 611 in the route table 610 of the terminal itself. If the state 614 is unstable or valid, the link state 614 is set to invalid. Then, the link state 614 is set to the valid state even though the link state 614 is the candidate state with the path entry having the terminal D as the destination address 611. That is, the link state 614 of the route whose transfer destination address 612 is the terminal C is changed from the unstable state to the invalid state, and the link state 614 of the route whose transfer destination address 612 is the terminal B is changed from the candidate state to the valid state. Then, the terminal A transmits a path switching packet 850 directed to the terminal D to the terminal B with reference to the path table 610 in which the link state 614 has been changed in this way.
[0088]
The terminal B that has received the path switching packet 850 from the terminal A changes the link state 614 of the path whose transfer destination address 612 is the terminal E from the candidate state to the valid state. The terminal B transfers the path switching packet 850 to the terminal E with reference to the path table 610 in which the link state 614 has been changed as described above.
[0089]
The terminal E that has received the path switching packet 850 from the terminal B changes the link state 614 of the path whose transfer destination address 612 is the terminal D from the candidate state to the valid state. The terminal E further transfers the path switching packet 850 to the terminal D with reference to the path table 610 in which the link state 614 has been changed as described above. In this way, when the route switching packet 850 transmitted by the terminal A reaches the terminal D, a route table in the forward direction is set.
[0090]
FIG. 16 is a diagram showing a route when the terminal D transmits an instruction to switch the alternative route candidate to a regular route and the contents of the route table 610 in each terminal. The terminal D, which has received the path switching packet 850 from the terminal E, changes the link state 614 of the path whose destination address 612 is the terminal C from the valid state to the invalid state by using the data communication request generated thereafter, and The link status 614 of the route whose address 612 is the terminal E is changed from the candidate status to the valid status. Then, the terminal D refers to the route table 610 that has changed the link state 614 in this way, and transmits a route switching packet 850 destined for the terminal S to the terminal E this time.
[0091]
The terminal E that has received the path switching packet 850 from the terminal D changes the link state 614 of the path whose transfer destination address 612 is the terminal B from the candidate state to the valid state. The terminal B transfers the path switching packet 850 to the terminal B with reference to the path table 610 in which the link state 614 has been changed as described above.
[0092]
The terminal B that has received the path switching packet 850 from the terminal E changes the link state 614 of the path whose transfer destination address 612 is the terminal A from the candidate state to the valid state. The terminal E further transfers the path switching packet 850 to the terminal A with reference to the path table 610 in which the link state 614 has been changed as described above. Thus, when the route switching packet 850 transmitted by the terminal D reaches the terminal A, a route table in the reverse direction is set.
[0093]
FIG. 17 is a diagram illustrating a state in which the alternative route is switched between the terminal S and the terminal D and the contents of the route table 610 in each terminal. If a predetermined time has elapsed in this state, or if the link quality between the terminal A and the terminal C further deteriorates and communication becomes impossible, the link state management process 40 causes an unnecessary route in the route table 610. The entry is deleted. For example, in the route table 610 of the terminal A, a route entry in which the transfer destination address 612 is the terminal C, in the route table 610 of the terminal C, a route entry in which the transfer destination address 612 is the terminal D, and in the route table 610 of the terminal D, the transfer destination address There is a possibility that a route entry or the like with 612 as a terminal C may be deleted. On the other hand, if the link quality between the terminal A and the terminal C is improved and the link quality between the terminal B and the terminal E is deteriorated, the original route may be switched again. .
[0094]
Next, a processing method in each terminal according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0095]
FIG. 18 is a flowchart showing a processing procedure when wireless terminal 100 receives route request packet 810 according to the embodiment of the present invention. Upon receiving the route request packet 810 (step S901), the wireless terminal 100 refers to the request identifier 814 of the route request packet 810 to determine whether or not the route request packet 810 has been received (step S902). If a route request packet having the same request identifier has already been received, the route request packet 810 received later is discarded (step S913).
[0096]
If it is determined in step S902 that the reception is not duplicate reception, the request identifier 814 of the route request packet 810 is recorded (step S903), and used for subsequent determination of duplicate reception. Then, referring to the substitute flag 812 of the route request packet 810, it is determined whether the flag is set to “ON”, that is, whether the request is a route request for finding an alternative route (step S904). If it is a route request for finding an alternative route, the route information to the route request source is created without performing the determinations in steps S905 and S906 below (step S907).
[0097]
If it is determined in step S904 that the request is not a route request for finding an alternative route but a normal (first) route request, a sequence number check (step S905) and a hop count check (step S906) are performed. That is, if the destination sequence number 816 of the route request packet 810 is newer than the currently set route sequence number 615, route information to the route request source is created (step S907). On the other hand, if the destination sequence number 816 of the route request packet 810 is older than the sequence number 615 of the currently set route, the route information is not created (step S907). If the destination sequence number 816 of the route request packet 810 matches the sequence number 615 of the currently set route, the hop count 813 of the route request packet 810 and the destination hop number 613 of the currently set route are set. If the hop count 813 of the route request packet 810 is shorter, the route information to the route request source is created (step S907).
[0098]
When creating the route information to the route request source in step S907, the following process is specifically performed. That is, the destination sequence number 816 of the route request packet 810 is set to the sequence number 615, the value obtained by adding “1” to the hop count 813 of the route request packet 810 is set to the destination hop number 613, and the route request packet 810 is set. The address of the neighboring terminal that has transmitted is set as the transfer destination address 612. If the request is a normal (first) route request, the link state 614 is set to a valid state. If the request is a route request for finding an alternative path, the link state 614 is set to a candidate state.
[0099]
Then, if the destination address 815 of the route request packet 810 is the address of the own terminal (step S908), a route reply packet 820 is transmitted to the route request packet 810 (step S911). On the other hand, if the destination address 815 of the route request packet 810 is not the address of the own terminal, the route request packet 810 is transferred to another terminal (step S912). At this time, if it is a normal (first) route request, it is transmitted by broadcast, but if it is a route request for finding an alternative route, it is a terminal other than the terminal connected to the link in the unstable state and the preceding list 617. It transmits to the terminal not described in (FIG. 5) by multiple unicast.
[0100]
FIG. 19 is a flowchart showing a processing procedure when wireless terminal 100 receives route reply packet 820 in the embodiment of the present invention. Upon receiving the route reply packet 820 (step S921), the wireless terminal 100 creates route information to the route reply source (step S922).
[0101]
Then, when the transmission address 827 of the route reply packet 820 matches the address of the own terminal (step S923), it means that a normal route has been set, and the process ends as it is. On the other hand, if the source address 827 of the route reply packet 820 does not match the address of the own terminal, the alternative flag 822 is further checked (step S924), and if the substitute flag 822 is not set, it is interpreted as a normal route reply. Then, the route reply packet 820 is further transferred (step S926).
[0102]
If the substitute flag 822 is set in step S924, the proxy address 828 is further checked (step S925). If the proxy address 828 does not match the address of the own terminal, the route reply packet 820 is further transferred (step S926). ). On the other hand, if the proxy address 828 matches the address of the own terminal, it means that a reply to the alternative route request transmitted from the own terminal has returned, and the process is terminated as it is.
[0103]
FIG. 20 is a flowchart illustrating a processing procedure when the wireless terminal 100 according to the embodiment of the present invention receives the route switching packet 850. Upon receiving the data packet (step S931), the wireless terminal 100 checks whether or not the route switching flag 854 of the data packet is set (step S932). If the path switching flag 854 is not set, the path is not switched because the packet is a normal data packet.
[0104]
If it is determined in step S932 that the route switching flag 854 is set, the data packet is the route switching packet 850, and the route is switched in the following procedure. First, in the route table 610, if there is a route entry whose destination address 611 matches the destination address 852 and the link status 614 is valid or unstable (step S933), it is changed to an invalid status (step S934). ). Then, in the path table 610, the link state 614 is changed from the candidate state to the valid state in the path entry whose destination address 611 matches the destination address 852 (step S935).
[0105]
Then, if the destination address 852 matches the address of the own terminal (step S936), the process ends as it is. On the other hand, if the destination address 852 does not match the address of the own terminal, the data packet is transferred to another terminal according to the route table 610 (step S937).
[0106]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the status of the link 30 on the route set by the route discovery process 20 is monitored by the link status management process 40, and when the link quality is deteriorated, the alternative route discovery is performed. The alternative route candidate is set by the process 50, and then the alternative route candidate can be switched as the regular route by the route switching process 60. As a result, stable communication can be performed even in an ad-hoc network environment where the radio wave condition is inferior, where link failures frequently occur, and reliability can be maintained even in an ad-hoc network environment where nodes frequently move. It is possible to provide a highly reliable network.
[0107]
Here, the embodiment of the present invention is exemplified, and the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[0108]
Further, the processing procedure described here may be regarded as a method having a series of these procedures, or may be regarded as a program for causing a computer to execute the series of procedures or a recording medium storing the program.
[0109]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, in a wireless ad hoc communication system, in preparation for a situation in which the quality of a link during communication is deteriorated and disconnected, an alternative route is found in advance and immediately The effect that the path can be switched can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a wireless ad hoc network assumed in a wireless ad hoc communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a procedure for setting a route in the wireless ad hoc network according to the example of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a process according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless terminal 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a route table 610 held in the wireless terminal 100 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a state transition in the link state management process 40 according to the embodiment of this invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a route request packet 810 used in the alternative route discovery process 50 according to the embodiment of this invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a route reply packet 820 used in the alternative route discovery process 50 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a path switching packet 850 used in the path switching process 60 according to the embodiment of this invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a route when communication is performed from a terminal S to a terminal D and the contents of a route table 610 in each terminal.
FIG. 11 is a diagram showing a route when a terminal A requests an alternative route and contents of a route table 610 in each terminal.
FIG. 12 is a diagram illustrating a route when a terminal B transfers a request for an alternative route and the contents of a route table 610 in each terminal.
FIG. 13 is a diagram showing a route when the terminal E transfers a request for an alternative route and the contents of a route table 610 in each terminal.
FIG. 14 is a diagram illustrating a route when a terminal D transmits a reply to a request for an alternative route and the contents of a route table 610 in each terminal.
FIG. 15 is a diagram illustrating a route when the terminal A transmits an instruction to switch an alternative route candidate to a regular route and the contents of the route table 610 in each terminal.
FIG. 16 is a diagram illustrating a route when the terminal D transmits an instruction to switch an alternative route candidate to a regular route and the contents of the route table 610 in each terminal.
FIG. 17 is a diagram illustrating a state in which an alternative route is switched between a terminal S and a terminal D, and the contents of a route table 610 in each terminal.
FIG. 18 is a flowchart showing a processing procedure when wireless terminal 100 receives route request packet 810 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a flowchart illustrating a processing procedure when the wireless terminal 100 according to the embodiment of the present invention receives a route reply packet 820.
FIG. 20 is a flowchart illustrating a processing procedure when the wireless terminal 100 according to the embodiment of the present invention receives a path switching packet 850.
[Explanation of symbols]
10 Data communication request
20 Route Discovery Process
30 links
40 Link state management process
41 Valid state
42 Invalid state
43 Disconnected state
44 Unstable state
45 Candidate status
50 Alternative Route Discovery Process
60 Route switching process
100 wireless terminal
105 antenna
110 communication processing unit
120 control unit
125 timer
130 Display
140 Operation unit
180 bus
201-206 wireless terminal
211-216 Communication range
600 memory
610 route table
810 Route request packet
820 Route reply packet
850 Route switching packet

Claims (16)

複数の端末により構成される無線アドホック通信システムであって、
通信データを発信する発信端末と前記通信データを受信する宛先端末との間において自端末に接続するリンクの品質が悪化すると代替経路を発見するための要求を送信する第１の中間端末と、
前記要求を受信すると代替経路の候補を設定する第２の中間端末と
を具備し、
前記第１の中間端末は、前記代替経路の候補が設定された後に経路を切替えるための指示を送信し、
前記第２の中間端末は、前記指示を受信すると前記代替経路の候補を正規の経路として切り替える
ことを特徴とする無線アドホック通信システム。A wireless ad hoc communication system configured by a plurality of terminals,
A first intermediate terminal for transmitting a request for finding an alternative route when the quality of a link connected to the own terminal deteriorates between a transmitting terminal that transmits communication data and a destination terminal that receives the communication data;
A second intermediate terminal that sets an alternative route candidate upon receiving the request.
The first intermediate terminal transmits an instruction for switching a route after the alternative route candidate is set,
The wireless ad hoc communication system according to claim 2, wherein the second intermediate terminal switches the alternative route candidate as a normal route when receiving the instruction. 複数の端末により構成される無線アドホック通信システムであって、
通信データを発信する発信端末と、
前記通信データを受信する宛先端末と、
前記発信端末と前記宛先端末との間で前記通信データを転送しているときに自端末に接続するリンクの品質が悪化すると代替経路を発見するための要求を送信する第１の中間端末と、
前記要求を受信すると前記発信端末との間の代替経路の候補を設定して当該要求をさらに他の端末に転送する第２の中間端末と
を具備し、
前記宛先端末は、前記要求を受信すると当該要求に対する返答を送信し、
前記第２の中間端末は、前記返答を受信すると前記宛先端末との間の代替経路の候補を設定して当該返答をさらに他の端末に転送し、
前記第１の中間端末は、前記返答を受信した後に経路を切替えるための第１の指示を送信し、
前記第２の中間端末は、前記第１の指示を受信すると前記宛先端末との間の代替経路の候補を正規の経路として切り替えて当該第１の指示をさらに他の端末に転送し、
前記宛先端末は、前記第１の指示を受信すると切替えるための第２の指示を送信し、
前記第２の中間端末は、前記第２の指示を受信すると前記発信端末との間の代替経路の候補を正規の経路として切り替えて当該第２の指示をさらに他の端末に転送する
ことを特徴とする無線アドホック通信システム。A wireless ad hoc communication system configured by a plurality of terminals,
A transmitting terminal for transmitting communication data,
A destination terminal for receiving the communication data,
A first intermediate terminal that transmits a request for finding an alternative route when the quality of a link connected to the own terminal deteriorates while transferring the communication data between the calling terminal and the destination terminal;
A second intermediate terminal that, upon receiving the request, sets a candidate for an alternative route with the originating terminal and forwards the request to another terminal.
Upon receiving the request, the destination terminal transmits a response to the request,
The second intermediate terminal, upon receiving the reply, sets a candidate for an alternative route to the destination terminal and transfers the reply to another terminal,
The first intermediate terminal transmits a first instruction for switching a route after receiving the reply,
The second intermediate terminal, upon receiving the first instruction, switches a candidate of an alternative route to the destination terminal as a regular route and transfers the first instruction to another terminal,
The destination terminal transmits a second instruction for switching upon receiving the first instruction,
When the second intermediate terminal receives the second instruction, the second intermediate terminal switches a candidate of an alternative route between the second intermediate terminal and the originating terminal as a regular route, and transfers the second instruction to another terminal. Wireless ad hoc communication system. 通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルと、
前記リンクの状態を監視して前記リンク状態を更新する手段と、
前記リンク状態が不安定状態になると対応する前記宛先アドレスに対する代替経路を発見するための要求を他の端末に送信する手段と
を具備することを特徴とする端末。A route table that holds a destination address of communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address as a route entry, and
Means for monitoring the state of the link and updating the link state;
Means for transmitting, to another terminal, a request for finding an alternative route for the corresponding destination address when the link state becomes unstable. 前記代替経路を発見するための要求を送信した後に当該発見された代替経路を正規の経路として切り替えるための指示を送信する手段をさらに具備することを特徴とする請求項３記載の端末。4. The terminal according to claim 3, further comprising: means for transmitting an instruction to switch the discovered alternative route as a normal route after transmitting the request for finding the alternative route. 通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルと、
他の端末から代替経路を発見するための要求を受信する手段と、
前記要求における発信アドレスとの間の代替経路のリンク状態を候補状態として前記経路テーブルに設定する手段と
を具備することを特徴とする端末。A route table that holds a destination address of communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address as a route entry, and
Means for receiving a request for finding an alternative route from another terminal;
Means for setting a link state of an alternative path to the transmission address in the request as a candidate state in the path table. 前記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスであれば当該要求に対する返答を送信し、前記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスでなければ当該要求を自端末以外の端末に転送する手段をさらに具備することを特徴とする請求項５記載の端末。If the destination address in the request is the address of the own terminal, a response to the request is transmitted, and if the destination address in the request is not the address of the own terminal, the unit further includes means for transferring the request to a terminal other than the own terminal. The terminal according to claim 5, wherein: 前記要求における宛先アドレスから当該要求に対する返答を受信する手段と、
前記返答における発信アドレスとの間の代替経路のリンク状態を候補状態として前記経路テーブルに設定する手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項５記載の端末。Means for receiving a reply to the request from a destination address in the request;
6. The terminal according to claim 5, further comprising: means for setting a link status of an alternative route to the transmission address in the reply as a candidate status in the route table. 前記返答における発信アドレスおよび代行アドレスが自端末のアドレスでなければ当該返答を自端末以外の端末に転送する手段をさらに具備することを特徴とする請求項７記載の端末。8. The terminal according to claim 7, further comprising: means for transferring the reply to a terminal other than the own terminal if the transmission address and the proxy address in the reply are not the address of the own terminal. 通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルと、
他の端末から代替経路への切替えの指示を受信する手段と、
前記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が候補状態となっているものを有効状態として前記経路テーブルに設定する手段と
を具備することを特徴とする端末。A route table that holds a destination address of communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address as a route entry, and
Means for receiving an instruction to switch to an alternative route from another terminal,
Means for setting, in the route table, a route between the destination address in the instruction and the link status being a candidate status as an effective status. 前記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が不安定状態または有効状態となっているものがあれば無効状態として前記経路テーブルに設定する手段をさらに具備することを特徴とする請求項９記載の端末。10. The apparatus according to claim 9, further comprising means for setting, in the route table, an invalid state if there is a link state in an unstable state or an effective state in a path to the destination address in the instruction. The described terminal. 通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末における処理方法であって、
前記リンクの状態を監視して前記リンク状態を更新する手順と、
前記リンク状態が不安定状態になると対応する前記宛先アドレスに対する代替経路を発見するための要求を他の端末に送信する手順と、
前記発見された代替経路を正規の経路として切り替えるための指示を送信する手順と
を具備することを特徴とする処理方法。A processing method in a terminal including a route table that holds a communication destination address, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address as a route entry. hand,
Monitoring the state of the link and updating the link state;
Transmitting a request to another terminal to find an alternative route for the corresponding destination address when the link state becomes unstable;
Transmitting an instruction to switch the found alternative route as a regular route. 通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末における処理方法であって、
他の端末から代替経路を発見するための要求を受信する手順と、
前記要求における発信アドレスとの間の代替経路のリンク状態を候補状態として前記経路テーブルに設定する手順と、
前記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスであれば当該要求に対する返答を送信し、前記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスでなければ当該要求を自端末以外の端末に転送する手順と
を具備することを特徴とする処理方法。A processing method in a terminal including a route table that holds a communication destination address, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address as a route entry. hand,
Receiving a request from another terminal to find an alternative route;
Setting a link state of an alternative path between the transmission address and the request in the request in the path table as a candidate state
Sending a reply to the request if the destination address in the request is the address of the own terminal, and transferring the request to a terminal other than the own terminal if the destination address in the request is not the address of the own terminal. A processing method characterized in that: 通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末における処理方法であって、
他の端末から代替経路への切替えの指示を受信する手段と、
前記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が不安定状態または有効状態となっているものがあれば無効状態として前記経路テーブルに設定する手順と、
前記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が候補状態となっているものを有効状態として前記経路テーブルに設定する手段と
を具備することを特徴とする処理方法。A processing method in a terminal including a route table that holds a communication destination address, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address as a route entry. hand,
Means for receiving an instruction to switch to an alternative route from another terminal,
A step of setting in the path table as an invalid state if there is a link state in an unstable state or an effective state in a path between the destination address in the instruction,
Means for setting, in the path table, a path between the destination address in the instruction and the link state being a candidate state as a valid state. 通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末に、
前記リンクの状態を監視して前記リンク状態を更新する手順と、
前記リンク状態が不安定状態になると対応する前記宛先アドレスに対する代替経路を発見するための要求を他の端末に送信する手順と、
前記発見された代替経路を正規の経路として切り替えるための指示を送信する手順と
を実行させることを特徴とするプログラム。A terminal having a route table that holds a destination address of communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address as a route entry,
Monitoring the state of the link and updating the link state;
Transmitting a request to another terminal to find an alternative route for the corresponding destination address when the link state becomes unstable;
Transmitting an instruction to switch the found alternative route as a regular route. 通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末に、
他の端末から代替経路を発見するための要求を受信する手順と、
前記要求における発信アドレスとの間の代替経路のリンク状態を候補状態として前記経路テーブルに設定する手順と、
前記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスであれば当該要求に対する返答を送信し、前記要求における宛先アドレスが自端末のアドレスでなければ当該要求を自端末以外の端末に転送する手順と
を実行させることを特徴とするプログラム。A terminal having a route table that holds a destination address of communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address as a route entry,
Receiving a request from another terminal to find an alternative route;
Setting a link state of an alternative path between the transmission address and the request in the request in the path table as a candidate state
Transmitting a response to the request if the destination address in the request is the address of the own terminal, and transferring the request to a terminal other than the own terminal if the destination address in the request is not the address of the own terminal. A program characterized by the following. 通信の宛先アドレスとその宛先アドレスに到達するための次の転送先アドレスとその転送先アドレスに接続するリンクのリンク状態とを対応付けて経路エントリとして保持する経路テーブルを備える端末に、
他の端末から代替経路への切替えの指示を受信する手段と、
前記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が不安定状態または有効状態となっているものがあれば無効状態として前記経路テーブルに設定する手順と、
前記指示における宛先アドレスとの間の経路でリンク状態が候補状態となっているものを有効状態として前記経路テーブルに設定する手段と
を実行させることを特徴とするプログラム。A terminal having a route table that holds a destination address of communication, a next transfer destination address for reaching the destination address, and a link state of a link connected to the transfer destination address as a route entry,
Means for receiving an instruction to switch to an alternative route from another terminal,
A step of setting in the path table as an invalid state if there is a link state in an unstable state or an effective state in a path between the destination address in the instruction,
Means for setting, in the route table, a route between the destination address in the instruction and the link status in the candidate status as a valid status, and executing the setting in the route table.
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