JP2006180177A

JP2006180177A - 通信経路探索の実行方法及びこれを用いた無線通信端末

Info

Publication number: JP2006180177A
Application number: JP2004370859A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ogishima; 真治荻島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】無線通信ネットワークにおける通信経路探索時の電力消費を軽減するとともに、データ転送の即時性を有する通信経路探索の実行方法及びこれを用いた無線通信端末を得る。
【解決手段】複数の無線通信端末が移動しながら相互にデータ通信を行なう無線通信ネットワークにおいて通信経路探索を実行する際に、自己の移動距離、及び他無線通信端末からの位置情報に基づきその相対距離を算出する。そして、算出した移動距離、または相対距離のどちらかが所定の値を超えた場合に通信経路探索処理を実行する。また、送信データの発生に先だって、あらかじめ通信経路探索を実行してその結果を記憶しておき、送信データの発生時には、記憶されている最新の通信経路に基づいて遅滞なく他無線通信端末とのデータ通信を開始可能にすることで、データ転送の即時性を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の無線通信端末が移動しながら相互にデータ通信を行なう無線通信ネットワークにおける無線通信端末間の通信経路探索の実行方法及びこれを用いた無線通信端末に関する。

近年、データ中継機能を組み込んだ移動する無線通信端末によって一時的に構成される通信ネットワークである無線アドホックネットワークが提案されている。この無線アドホックネットワークは、互いに近接した距離範囲内に一時的に集合した無線通信端末間でデータの送受信を行なうための通信手段を提供する。そして、基地局やアクセスポイントを介在することなく無線通信端末相互間のデータ転送が可能なマルチホップ通信の形態をとっているので、ネットワークインフラを持たない場所での簡易なネットワークの構築手段として有効である。

この種のネットワークでは基地局などが存在せず、また各無線通信端末が常に移動するので、ネットワークトポロジーが固定されない。このため、通信経路情報が管理されておらず、ネットワーク内の各無線通信端末は、通信を行なう際に、自ら通信経路を特定した後に通信を開始する。

通信経路探索については、種々の手法が提案されているが、大別すると２つの方式、すなわち、プロアクティブ型とリアクティブ型に分類される。前者の方式としては、例えばＩＥＴＦ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅ）によるＴＢＲＰＦ（ＴｏｐｏｌｏｇｙＤｉｓｓｅｍｉｎａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＲｅｖｅｒｓｅ−ＰａｔｈＦｏｒｗａｒｄｉｎｇ）や、ＯＬＳＲ（ＯｐｔｉｍｉｚｅｄＬｉｎｋＳｔａｔｅＲｏｕｔｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌ）などがある。これらの方式では、図３に例示したように、非通信時にも常時周期的に近隣のノードと経路情報を交換することによって、それぞれのノードが自身の持っている通信経路情報をあらかじめ決定し更新している。

図３は、無線通信端末において、これらの方式による通信経路探索方法の実行タイミングを説明するためのフローチャートである。すなわち、あらかじめ通信経路探索の実行周期を設定しておき、実行時刻になると（ＳＴ３１のＹ）、例えば上記手法による通信経路探索が実行される（ＳＴ３２）。そして、送信データがあれば（ＳＴ３３のＹ）、データ通信が行なわれる（ＳＴ３４）このように、無線通信端末は、常に最新の通信経路情報を有しており、データ送信要求の発生直後から送信を開始できるが、定期的に行なわれる通信経路情報の交換によってネットワーク内の通信トラフィックが高くなる。

一方、後者の方式としては、同じくＩＥＴＦによるＡＯＤＶ（ＡｄＨｏｃＯｎＤｅｍａｎｄＤｉｓｔａｎｃｅＶｅｃｔｏｒＲｏｕｔｉｎｇ）や、ＤＳＲ（ＴｈｅＤｙｎａｍｉｃＳｏｕｒｃｅＲｏｕｔｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌＦｏｒＭｏｂｉｌｅＡｄＨｏｃＮｅｔｗｏｒｋｓ）などがある。これらの方式では、データ通信の要求発生を契機にして通信経路の探索を開始するため、実際のデータ通信が開始されるまでに時間を要する。

これらの手法により通信経路探索を行なう際は、まず経路探索を要求したノードが経路要求パケットをブロードキャスト送信し、これを受信したノードがさらにブロードキャスト送信し、これらが連鎖的に繰り返されることによってネットワーク全体に経路要求パケットを到達させるフラッディングと呼ばれる方式による送信が行なわれる。このため、通信経路探索中は、ネットワーク内の通信トラフィックが増加する。

このようなネットワーク内での通信経路探索において、より少ない通信トラフィックによって周辺ノードの情報を得るアドホックネットワークのルーティング方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された手法では、各ノードは、周辺ノードを検索する際に、自ノードが知っている周辺ノード情報を送信するか否かの判断を行なってから、必要に応じて周辺ノード情報を送信している。
特開２００４−３２５５９号公報（第８ページ、図１）

上述のような無線通信ネットワークは、通信ネットワークインフラが利用できないような地域での諸活動において、データ通信等の情報交換の手段として有効である。この種の情報交換の手段として用いる際には、無線通信端末に対しては、例えば、移動運用に好適な携帯性等を考慮して、特に低消費電力であることが求められる。また、無線通信端末相互間のデータ通信の即時性は必須であり、送信データの発生時には、できる限り短い時間遅れで目的の無線通信端末あてにデータを送達することが求められる。このためには、例えば、前述したプロアクティブ型の手法のように、各無線通信端末は、それぞれに定期的な時間間隔で経路探索処理を実行し、あらかじめ最新のネットワークトポロジーを得て、常に他無線通信端末への通信経路を確立しておく必要がある。

しかしながら、例えば図３に示した従来の通信経路探索方法においては、この経路探索の実行時間間隔を短くした場合には、無線通信端末の送信の機会が増え、電波発射に伴う無線通信端末の電力消費が増加する。また、ネットワーク内のトラフィックも増加して、送信データ相互の衝突機会も増え、通信速度が低下する。さらに、無線通信端末の移動量が少なく経路探索処理を実行するが必要ないときも、経路探索処理が実行されることによって、前記事象が発生していた。

一方、この経路探索処理の実行時間間隔を長くした場合には、無線移動端末相互の移動に伴うネットワークトポロジーの変化に追随できなくなる。このため、あらかじめ確立されていた通信経路が有効ではなくなって再探索が必要となり、データ転送における遅延時間が増加するという課題があった。

本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、無線通信ネットワークにおける通信経路探索時の電力消費を軽減するとともに、データ転送の即時性を有する通信経路探索の実行方法及びこれを用いた無線通信端末を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の通信経路探索の実行方法は、自己位置情報を取得しながら移動する複数の無線通信端末が相互にデータ通信を行なう無線通信ネットワークにおける前記無線通信端末間の通信経路探索の実行方法であって、前記無線通信端末は、自己位置情報を継続的に取得し、この取得した自己位置情報に基づき自己の移動距離を算出して所定値を超えて移動したか否かを判定し、前記所定値を超えて移動した場合、または、前記所定値を超えて移動していない場合には、前記無線通信ネットワーク内の他無線通信端末の位置情報と前記自己位置情報とに基づいて算出した相互の相対距離が所定範囲を超えた場合に通信経路探索を実行することを特徴とする。

また、本発明の無線通信端末は、移動しながら通信経路探索を実行して相互にデータ通信を行なう無線通信ネットワークに用いられる無線通信端末であって、自己位置情報を継続的に取得する自己位置情報取得手段と、この自己位置情報取得手段で取得した自己位置情報に基づいて自己の移動距離を算出し、所定値を超えた前記移動距離を検出した場合には、前記取得した自己位置情報を前記無線通信ネットワーク内の他無線通信端末に送信するとともに、通信経路探索の実行要求を出力する移動距離判定手段と、前記無線通信ネットワーク内の他無線通信端末から送信されたこれら他無線通信端末の位置情報と自己位置情報取得手段で取得した自己位置情報に基づいて前記他無線通信端末との相対距離を算出し、所定範囲を超えた前記相対距離を検出した場合には通信経路探索の実行要求を出力する相対距離判定手段と、前記移動距離判定手段からの通信経路探索の実行要求、または前記相対距離判定手段からの通信経路探索の実行要求を受けとって前記無線通信ネットワーク内の他無線通信端末との通信経路の探索を実行する通信経路探索実行手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、無線通信ネットワークにおける通信経路探索時の電力消費を軽減できるとともに、データ転送の即時性を確保した通信経路探索の実行方法及びこれを用いた無線通信端末を得ることができる。

以下に、本発明に係る通信経路探索の実行方法及びこれを用いた無線通信端末を実施するための最良の形態について、図１及び図２を参照して説明する。

図１は、本発明に係る無線通信端末の一実施例を示すブロック図である。図１に示すように、この無線通信端末１は、自己位置情報取得部１１、移動距離判定部１２、相対距離判定部１３、通信経路探索実行部１４、及び送受信部１５から構成されている。

自己位置情報取得部１１は、この無線通信端末１自身の位置情報を自律的かつ継続的に取得し、移動距離判定部１２及び相対距離判定部１３に送出する。本実施例においては、自己位置情報としてＧＰＳにより取得した緯度及び経度を、逐次移動距離判定部１２及び相対距離判定部１３に送出している。

移動距離判定部１２は、自己位置情報取得部１１からの自己位置情報を受けとって自己の移動距離を継続的に算出し、所定値を超えた移動距離を検出した場合には、このときの自己位置情報を後述する送受信部１５に送出するとともに、通信経路探索実行部１４に対して通信経路探索実行要求を送出する。相対距離判定部１３は、送受信部１５経由で受けとった他無線通信端末からの位置情報と、自己位置情報取得部１１からの自己位置情報とに基づいて、他無線通信端末と自己位置との相対距離を算出し、所定範囲を超えた相対距離を検出した場合には、通信経路探索実行部１４に対して通信経路探索実行要求を送出する。

通信経路探索実行部１４は、例えば、リアクティブ型の手法による通信経路探索処理を備え、移動距離判定部１２及び相対距離判定部１３からの通信経路探索実行要求を受けとって通信経路探索処理を実行する。送受信部１５は、無線通信ネットワーク内の他無線通信端末との間で電波を送受し、移動距離判定部１２からの自己位置情報を他無線通信端末へ送信するとともに、他無線通信端末が発信する位置情報を受信して相対距離判定部１３に送出する。同時に、通信経路探索処理の実行時には、処理の実行に伴って通信経路探索実行部１４と授受されるデータを、他無線通信端末との間で送受する。

ここに、自己位置情報取得手段には、自己位置情報取得１１が対応する。移動距離判定手段には、移動距離判定部１２及び送受信部１５が対応する。相対距離判定手段には、相対距離判定部１３及び送受信部１５が対応する。通信経路探索実行手段には、通信経路探索実行部１４及び送受信部１５が対応する。

次に、前述の図１、ならびに図２のフローチャートを参照して、上述のように構成された本発明に係る無線通信端末１の通信経路探索の実行時における動作を説明する。

図２は、無線通信端末１の通信経路探索の実行時における動作を説明するためのフローチャートである。まず、無線通信端末が移動を開始すると、自己位置情報取得部１１は、この無線通信端末１自身の位置情報をＧＰＳにより継続的に取得する。取得された自己位置情報は、逐次移動距離判定部１２及び相対距離判定部１３に送出される（ＳＴ２１）。

移動距離判定部１２では、この自己位置情報を受けとって、前回通信経路探索の実行要求を発したときの自己位置からの移動距離を継続して算出後、算出した移動距離が所定の値を超えたかを判定する（ＳＴ２２）。判定の結果、所定の値を超えて移動した場合には（ＳＴ２２のＹ）、このときの自己位置情報を無線通信ネットワーク内の他無線通信端末あてに通知するために、この自己位置情報が送受信部１５に送出される。そして、送信部１５から他無線通信端末に送信される（ＳＴ２３）。

同時に、通信経路探索実行部１４に対して通信経路探索実行要求が送出される。通信経路探索実行部１４は、この通信経路探索実行要求を受けとると、自部内に備えている通信経路探索処理の実行を開始する。そして、送受信部１５経由で他無線通信端末とデータを授受しながら、他無線通信端末との通信経路を取得・更新し、記憶する（ＳＴ２７）。

一方、ＳＴ２２のステップにおける判定の結果、所定の値を超えて移動していない場合には（ＳＴ２２のＮ）、他無線通信端末から新たな位置情報が受信されたか否かが調べられる。ずなわち、相対距離判定部１３において、送受信部１５から他無線通信端末の新たな位置情報が送られてきたかを判定する（ＳＴ２４）。その結果、送られてきている場合には、相対距離判定部１３は、この位置情報と、自己位置情報取得部１１からの最新の自己位置情報とから、この他無線通信端末の位置と自己位置との相対距離を算出する（ＳＴ２５）。

その結果、算出した相対距離が所定範囲を超えていた場合は、相対距離判定部１３から通信経路探索実行部１４に対して通信経路探索実行要求が送出される（ＳＴ２６のＹ）。そして、通信経路探索実行部１４は、この通信経路探索実行要求を受けとると、上述したＳＴ２７のステップと同様に通信経路探索処理を実行し、その結果を記憶する（ＳＴ２７）。

このようにして通信経路探索が実行された後、この無線通信端末１内に他無線通信端末あてに送信すべきデータがあれば（ＳＴ２８のＹ）、通信経路探索実行部１４に記憶された最新の通信経路探索結果に基づいてデータ通信が実行される（ＳＴ２９）。そして、動作終了が指示されるまで、上述した各ステップによる動作が繰り返される（ＳＴ２１０）。

以上説明したように、本実施例においては、複数の無線通信端末が移動しながら相互にデータ通信を行なう無線通信ネットワークにおいて通信経路探索を実行する際に、自己の移動距離と、他無線通信端末からの位置情報に基づきその相対距離とを算出している。そして算出した移動距離、または相対距離のどちらかが所定の値を超えた場合に通信経路探索処理を実行している。これにより、通信経路探索のために行なう電波を発射しての送信の回数を減らすことができ、無線通信端末の電力消費を減らすことができる。同時に、この無線通信ネットワーク内の通信トラフィックを減らすことができる。

また、通信経路探索は、送信データの発生に先だってあらかじめ実行され、その結果が記憶されている。これにより、送信データの発生時には、記憶されている最新の通信経路に基づいて遅滞なく他無線通信端末とデータ通信を開始することができ、データ転送の即時性を確保することができる。

本発明に係る無線通信端末の一実施例を示すブロック図。図１の無線通信端末１の通信経路探索の実行時における動作を説明するためのフローチャート。無線通信端末における従来の通信経路探索の実行タイミングを説明するためのフローチャート。

符号の説明

１無線通信端末
１１自己位置情報取得部
１２移動距離判定部
１３相対距離判定部
１４通信経路探索実行部
１５送受信部

Claims

自己位置情報を取得しながら移動する複数の無線通信端末が相互にデータ通信を行なう無線通信ネットワークにおける前記無線通信端末間の通信経路探索の実行方法であって、
前記無線通信端末は、自己位置情報を継続的に取得し、
この取得した自己位置情報に基づき自己の移動距離を算出して所定値を超えて移動したか否かを判定し、
前記所定値を超えて移動した場合、
または、
前記所定値を超えて移動していない場合には、
前記無線通信ネットワーク内の他無線通信端末の位置情報と前記自己位置情報とに基づいて算出した相互の相対距離が所定範囲を超えた場合に
通信経路探索を実行することを特徴とする通信経路探索の実行方法。
前記無線通信端末が前記所定量を超えて移動した場合は、前記取得した自己位置情報を前記無線通信ネットワーク内の他無線通信端末に送信することを特徴とする請求項１に記載の通信経路探索の実行方法。
前記無線通信ネットワーク内の他無線通信端末の位置情報は、これら無線通信端末から送信された自己位置情報を受信したものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信経路探索の実行方法。
移動しながら通信経路探索を実行して相互にデータ通信を行なう無線通信ネットワークに用いられる無線通信端末であって、
自己位置情報を継続的に取得する自己位置情報取得手段と、
この自己位置情報取得手段で取得した自己位置情報に基づいて自己の移動距離を算出し、所定値を超えた前記移動距離を検出した場合には、前記取得した自己位置情報を前記無線通信ネットワーク内の他無線通信端末に送信するとともに、通信経路探索の実行要求を出力する移動距離判定手段と、
前記無線通信ネットワーク内の他無線通信端末から送信されたこれら他無線通信端末の位置情報と自己位置情報取得手段で取得した自己位置情報に基づいて前記他無線通信端末との相対距離を算出し、所定範囲を超えた前記相対距離を検出した場合には通信経路探索の実行要求を出力する相対距離判定手段と、
前記移動距離判定手段からの通信経路探索の実行要求、または前記相対距離判定手段からの通信経路探索の実行要求を受けとって前記無線通信ネットワーク内の他無線通信端末との通信経路の探索を実行する通信経路探索実行手段とを有することを特徴とする無線通信端末。
前記自己位置情報をＧＰＳにより取得することを特徴とする請求項４に記載の無線通信端末。