JP2008109286A - アドホックネットワーク、端末、無線基地局、通信システム、通信方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】別の基地局へ通信する際にも、属する基地局が各端末に対する拡散符号を管理することで、拡散符号の資源が枯渇しないアドホックネットワークを提供すること。
【解決手段】アドホックネットワークに収容される端末１０１であって、各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、各端末はアドホックネットワークとは別の移動体通信ネットワークにも属し、移動体通信ネットワークの無線基地局２０１エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アドホックネットワークにおける各端末間の通信技術に関する。

従来、アドホックネットワークでは、端末にデータの中継機能を持たせることで基地局から直接にデータ転送が行えない場所にある端末でも、端末を介して情報を得ることが出来る。

しかし、各端末の位置が固定されていないため、端末移動による通信路の切断が発生し、経路の再構築や、複数の経路の維持についての対応が必要となりＤＳＲ(Dynamic Source Routing)やＡＯＤＶ(Ad hoc ＯＮ-Demand Distance Vector routing)等、多くの手法が開発されている。

但し、種々の方式は、制御アルゴリズムが複雑であり、ともすると最適経路を選択できない場合がある。

従来のアドホックネットワークでは、急激な最適経路の消失等の発生により、メッセージの品質保持が困難であったが、基地局内全ての端末にメッセージを伝搬することで、それを克服できる。

また、従来のアドホックネットワークは、各端末間を通信経路とするため悪意のある第三者が情報を入手する場合容易である。

ここで、通信パケットの送信頻度に比較して通信端末の移動による接続の組み替え頻度が高い無線アドホックネットワークのグループ通信を可能とする通信端末であって、自己がグループに所属する自局期限と共に、隣接端末の識別情報と有効期限情報とをグループ管理テーブルに格納し、自己の識別情報を付加し、更にグループ管理テーブルに格納された有効期限の情報に基づいてグループの期限情報を付加してパケット送信する送受信装置とを備えることで、移動の激しいオンデマンド型の通信で、話題を共有する不特定端末から成るパーティに対して双方向通信を可能とし、同一グループ内にて、ネットワーク内のトラフィックを減少させて、通信端末の電力消費を減少させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、周囲に存在する他の無線通信装置とアドホックネットワークを構築して上記他の無線通信装置と無線で通信を行うアドホック通信手段を備え、このアドホック通信手段は、他の無線通信装置との通信に際して、移動体通信ネットワークと共通のＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式を採用して同一周波数帯を使用するとともに、各基地局の通信エリアにおいては、基地局との通信に用いる拡散符号と直交する拡散符号をアドホックネットワーク内の通信で使用することで、アドホックネットワークと移動体通信ネットワークにおける通信に共通のＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式を採用して同一周波数帯を使用する場合においても、ネットワーク間で相互干渉が生じるのを極力抑えることができる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２８５３４５号公報 特開２００５−３３３３２５号公報

しかしながら、上述した従来例においては通信方式とアドホックと共通のＴＤＤ−ＣＤＭＡ方式を採用するので、アドホック内に存する数が少数の場合は問題ないが、数が多くなると限られた拡散符号の資源が枯渇するという問題点があった。

本発明は、以上説明した問題点を解決するためになされたものである。その目的は、別の基地局へ通信する際にも、属する基地局が各端末に対する拡散符号を管理することで、拡散符号の資源が枯渇しないアドホックネットワークを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の端末を収容するアドホックネットワークであって、
各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、
さらに、前記各端末はアドホックネットワークとは別の移動体通信ネットワークにも属し、
前記各端末は、前記移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報するアドホックネットワークを提供する。

また、本発明は、アドホックネットワークに収容される端末であって、
各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、
さらに、前記各端末はアドホックネットワークとは別の移動体通信ネットワークにも属し、
前記各端末は、前記移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報する端末を提供する。

また、本発明は、アドホックネットワークに収容される端末であって、
各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、
さらに、前記各端末はアドホックネットワークとは別の移動体通信ネットワークにも属し、
前記各端末により、前記移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報される無線基地局を提供する。

また、本発明は、複数の端末を収容するアドホックネットワークと別の移動体通信ネットワークとを含む通信システムであって、
各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、
さらに、前記各端末はアドホックネットワークとは別の前記移動体通信ネットワークにも属し、
前記各端末は、前記移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報する通信システムを提供する。

また、本発明は、複数の端末を収容するアドホックネットワークと別の移動体通信ネットワークとを利用した通信方法であって、
各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、
さらに、前記各端末はアドホックネットワークとは別の前記移動体通信ネットワークにも属し、
前記各端末は、前記移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報する通信方法を提供する。

本発明によれば、別の基地局へ通信する際にも、属する基地局が各端末に対する拡散符号を管理することで、拡散符号の資源が枯渇しないアドホックネットワークを提供することができる。

以下、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。なお、各図において共通する部分には、同一の符号が付されている。

まず、図１において、本実施の形態における通信システムを説明する。構成概要としては、アドホックネットワークを使い、情報発信の際には、特定の基地局に属する携帯電話機全てに情報を伝達させ、相手先は特定の拡散符号にてその情報が他者に漏れることなく復号できるものである。また隣接端末への情報伝達は隣接情報に基づく拡散符号にて干渉なく伝達されることを特徴とする。

次に、受発信されるメッセージの構成について説明する。図２は受発信されるメッセージの構成について図示したものである。

メッセージは「通信先の種類」と「通知先番号」との「ヘッダ情報」と、各通知先、グループ等に対応した拡散符号と情報を掛け合わせたものである「情報ビット」から構成される。

この「メッセージ」は最終的には全て２ビット化される。簡単のため、例えば先頭２ビットを、通信先の種類を５ビット、情報ビットを８ビットとすると、それぞれのメッセージは、
端末： 01 01101 11001001 (意味は、例えば、電話番号01101に、拡散符号11001001に情報１を送信)
契約グループ： 10 00011 10101100（意味は、例えば、契約グループ00011に、拡散符号01010011に情報0を送信）
一斉通知： 11 00000 11111111（意味は、例えば、一斉通知にて、情報１を送信）
基地局： 00 11111 011101110(意味は、例えば、基地局向けにて、初期拡散符号*自端末電話番号が011101110)
となる。

次に、端末内情報マップについて説明する。図３は、個々の端末内の情報マップを表す。

構成は、自端末電話番号と、自端末拡散符号と、自端末でのメッセージ保存領域と、自端末周辺向け拡散符号と、複数の契約（登録）している、契約グループ番号と、契約グループ用メッセージ保存領域と、複数の周辺端末に関しての拡散符号と、一時的な領域として、送信先電話番号と、送信先拡散符号と、送信先端末向けメッセージ領域から構成される。

個々の領域については、以下に続く説明によってなされる。

以下、周辺端末への通信方式について説明する。まず、周辺端末用拡散符号設定および発信について説明する。

図４の周辺端末用拡散符号設定フローチャートにそって、各周辺端末情報より、周辺端末とは異なる、直交化符号（又はそれに近い符号）を生成して、端末内情報マップの自端末周辺向け拡散符号に保存する。その符号を使って符号化して、上記のメッセージを発信する。直交化符号は完全直交性が得られるＷａｌｓｈ関数等が望ましい。

例えば、簡単な説明のため、４ビットのＷａｌｓｈ関数による直交拡散符号0110にて、メッセージを３ビットの101を送信する場合は、0110 1001 0110となる。

また、自端末周辺の周辺端末用拡散符号は、端末内情報マップの、周辺端末用拡散符号１，２、・・・に保存する。

周辺端末からの受信方式について説明する。周辺端末からの情報は、合成された合成信号から直交拡散から復号することより、メッセージを生成する。説明のため、４ビットのＷａｌｓｈ変換により復号する例を図５にそって示す。なお、６４ビットのＷａｌｓｈ変換等であってもよい。

図５に見られるとおり、
端末１から、拡散符号W1(0000)、メッセージ1
端末２から、拡散符号W2(0101)、メッセージ0
端末３から、拡散符号W3(0011)、メッセージ0
端末４から、拡散符号W4(0110)、メッセージ1
の合成信号を受け取るとする。

合成信号は、1を+1、0を-1と読み替えて、
1bit目
(-1)*(+1)+(-1)*(-1)+(-1)*(-1)+(-1)*(+1)=0、
2bit目
(-1)*(+1)+(+1)*(-1)+(-1)*(-1)+(+1)*(+1)=0、
3bit目
(-1)*(+1)+(-1)*(-1)+(+1)*(-1)+(+1)*(+1)=0、
4bit目
(-1)*(+1)+(+1)*(-1)+(+1)*(-1)+(-1)*(+1)=-4、
よって(0,0,0,-4)となる。

復号は、端末内情報マップによる周辺端末用拡散符号１，２、・・・より、全ての周辺端末のＷａｌｓｈ関数を知っているため、それを使う。

つまり、
端末１からは
(0,0,0,-4)(-1,-1,-1,-1)/4=+1 -> 1
端末２からは
(0,0,0,-4)(-1,1,-1,1)/4=-1 -> 0
端末３からは
(0,0,0,-4)(-1,-1,1,1)/4=-1 -> 0
端末４からは
(0,0,0,-4)(-1,1,1,-1)/4=+1 -> 1
とそれぞれ復号できる。

メッセージ送信フローチャートを説明するメッセージ送信フローチャートを図６に示す。

基地局に端末登録時でのフローチャートと、送信先拡散符号入手のフローチャートと、自端末から送信先へメッセージを送るフローチャートと、転送メッセージの送信フローチャートから構成される。

特徴は、送信先において、送信先の拡散符号によってメッセージが符号化されるため、受信端末か、基地局以外に復号されることを防ぎ、メッセージのセキュリティを強化している。上記の各種のメッセージの流れについては、別テーブルにて説明する。

６）メッセージ受信フローチャートを説明する。メッセージ受信フローチャートを図７に示す。

メッセージのヘッダー情報により、受信メッセージか、契約グループメッセージか、一斉通知メッセージか、転送メッセージかを判断してそれぞれの処理をする。特に、受信メッセージ、契約グループメッセージ、一斉通知メッセージは周辺端末分受信され、その到着度、つまり到着順番によって重み付けされた計算を行い、メッセージの信頼度を高くすることを特徴とする。

上記の各種のメッセージの流れについては、別テーブルにて説明する。

７）発信端末の所属する基地局のフローチャートを説明する。発信端末の所属する基地局のフローチャートを図８に示す。

主な構成は、新規端末登録、新規端末用拡散符号送付、付随した契約グループ拡散情報送付、送信先拡散符号送付、送信先が基地局関連内に無い場合にての処理となっている。

上記の各種のメッセージの流れについては、別テーブルにて説明する。

８）送信した端末が所属基地局外についての基地局のフローチャートを説明する。送信した端末が所属基地局外についての基地局のフローチャートを図９に示す。

上記のメッセージの流れについては、別テーブルにて説明する。

自端末電源ＯＮから、自端末基地局登録、特定拡散符号受信までのテーブルを図１０に示す。

また、自端末購買時、特定の初期拡散符号が与えられるとし、どの基地局でもそれは既知だとする。

電源ＯＮ後、周辺端末用拡散符号設定を行い、ヘッダ情報に基地局とし、自端末電話番号をメッセージとみなし初期端末拡散符号にて掛け合わせメッセージを作成し、周辺端末用、自端末拡散符号と掛け合わせ送信を行う。

中継端末を通して情報が伝搬し、基地局Ａ（自端末の所属する基地局）に到達する。

基地局Ａは初期拡散符号にて復号し、電話番号を基地局Ａに登録し、同時に自端末固有の拡散符号を設定し、ヘッダ情報に登録電話番号をつけ、対応する拡散符号を初期拡散符号にて符号化を行い、周辺端末向け基地局用符号関数にて拡散し送信する。

中継端末を通して情報が伝搬し、自端末へメッセージが届き、初期拡散符号より復号された自端末用拡散符号を保持する。

送信先特定拡散符号情報取得までのテーブルを図１１に示す。

ヘッダ情報に基地局とし、通知先電話番号に自端末の電話番号を入れ、送信先電話番号をメッセージとみなし自端末拡散符号にて掛け合わせメッセージを作成し、周辺端末用、自端末拡散符号と掛け合わせ送信し、中継端末を通して情報が伝搬し、基地局Ａ（自端末の所属する基地局）に到達する。

基地局Ａは送信先端末が基地局内にあるかを確認し、ある場合は、ヘッダ情報に通知先電話番号をつけ、送信先用の拡散符号を通知先拡散符号にて符号化、ない場合は、他の基地局に問い合わせし、他の基地局にある場合は、ヘッダ情報に通知先電話番号をつけ、基地局の拡散符号を通知先拡散符号にて符号化する。

次に周辺端末向け基地局用符号関数にて拡散し送信する。

中継端末を通して情報が伝搬し、自端末へメッセージが届き、デコード受信処理を行い自端末拡散符号にて復号を行い、送信先拡散符号を入手する。

送信先へメッセージ送信のテーブルを図１２に示す。

送信先拡散符号とメッセージを掛け合わせ、発信メッセージを作成し、周辺端末用、自端末拡散符号と掛け合わせ送信、中継端末を通して情報が伝搬し、送信先端末が基地局内にある場合は、送信先端末がデコード受信処理を行い受信端末拡散符号にて復号し、メッセージ入手。

送信先端末が基地局内に無い場合は、基地局Ａがメッセージを受け取り、電話番号とメッセージを対象基地局へ送信、対象基地局が電話番号とメッセージを受信し、ヘッダ情報に通知先電話番号をつけ、対応する拡散符号にて情報を符号化しメッセージ構成し、周辺端末向け基地局用符号関数にて拡散し送信し、中継端末を通して情報が伝搬し、メッセージを受信する。

契約グループ発信のテーブルを図１３に示す。

端末もしくは基地局から、契約クループ拡散符号とメッセージを掛け合わせ、発信メッセージを作成し、周辺端末用、自端末拡散符号と掛け合わせ送信し、契約グループに加入していない端末は中継田端末として、転送処理を行い、契約グループに加入している端末は、デコード受信処理を行い契約グループ拡散符号にて復号し、同時に転送処理を行う。

一斉通知発信のテーブルを図１４に示す。

端末もしくは基地局から、ヘッダーを一斉通知にし発信メッセージを作成し、周辺端末用、自端末拡散符号と掛け合わせ送信する。一斉通知のため、周辺端末用拡散処理以外の拡散符号化されていないため、どの端末も復号の必要もなく、そのまま受信し、転送処理を行う。

以上説明したように、本実施の形態においては、以下に記載するような効果を奏する。

所属する基地局内全ての端末にメッセージを伝搬することで、急激な最適経路の消失等に対してもメッセージの品質を保てる。

また、アドホックネットワークは、各端末間を通信経路とするため悪意のある第三者が情報を入手する場合容易であるが、各端末固有にメッセージが拡散符号化されており、セキュリティ的に優れている。

また、最適経路選択のための複雑なアルゴリズムを必要としない。

また、契約グループ内通知や、一斉通知に対して、基地局の負荷を登録、確認作業のみに使用しており、基地局の負荷が少なくてすむ。

また、基地局内の契約グループ内通知や、一斉通知に対して優れているため、災害通知（一斉通知）や、契約グループ（例えば、小学校の遠足可否の通知等）地域通信の新たなビジネスプランの提供を容易とする。

なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、各端末の機能を実現するためのプログラムを各装置に読込ませて実行することにより各装置の機能を実現する処理を行ってもよい。さらに、そのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭまたは光磁気ディスクなどを介して、または伝送媒体であるインターネット、電話回線などを介して伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。

本発明の実施の形態における本実施の形態における通信システムを説明する図である。 本発明の実施の形態における受発信されるメッセージの構成について図示したものである。 本発明の実施の形態における個々の端末内の情報マップを表す図である。 本発明の実施の形態における周辺端末用拡散符号設定フローチャートである。 本発明の実施の形態における４ビットのＷａｌｓｈ変換により復号する例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるメッセージ送信フローチャートである。 本発明の実施の形態におけるメッセージ受信フローチャートである。 本発明の実施の形態における発信端末の所属する基地局のフローチャートである。 本発明の実施の形態における送信した端末が所属基地局外についての基地局のフローチャートである。 本発明の実施の形態における自端末電源ＯＮから、自端末基地局登録、特定拡散符号受信までのテーブルである。 本発明の実施の形態における送信先特定拡散符号情報取得までのテーブルである。 本発明の実施の形態における送信先へメッセージ送信のテーブルである。 本発明の実施の形態における契約グループ発信のテーブルである。 本発明の実施の形態における一斉通知発信のテーブルである。

符号の説明

１０１ 端末
２０１ 基地局

Claims (6)

1. 複数の端末を収容するアドホックネットワークであって、
   各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、
   さらに、前記各端末はアドホックネットワークとは別の移動体通信ネットワークにも属し、
   前記各端末は、前記移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報することを特徴とするアドホックネットワーク。
2. アドホックネットワークに収容される端末であって、
   各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、
   さらに、前記各端末はアドホックネットワークとは別の移動体通信ネットワークにも属し、
   前記各端末は、前記移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報することを特徴とする端末。
3. アドホックネットワークに収容される端末であって、
   各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、
   さらに、前記各端末はアドホックネットワークとは別の移動体通信ネットワークにも属し、
   前記各端末により、前記移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報されることを特徴とする無線基地局。
4. 複数の端末を収容するアドホックネットワークと別の移動体通信ネットワークとを含む通信システムであって、
   各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、
   さらに、前記各端末はアドホックネットワークとは別の前記移動体通信ネットワークにも属し、
   前記各端末は、前記移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報することを特徴とする通信システム。
5. 複数の端末を収容するアドホックネットワークと別の移動体通信ネットワークとを利用した通信方法であって、
   各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、
   さらに、前記各端末はアドホックネットワークとは別の前記移動体通信ネットワークにも属し、
   前記各端末は、前記移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報することを特徴とする通信方法。
6. コンピュータに請求項２記載の機能を実現させることを特徴とするプログラム。

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