JP2011109412A - ノード装置、アドホックネットワークシステムおよびネットワーク参加方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より少ないトラヒック量および遅延時間でマルチホップ・ネットワークへの新規参入のための制御動作を実行可能なノード装置を得ること。
【解決手段】本発明は、ネットワークへ参入済みのノードの情報を管理する集線ノードを根とする木構造のマルチホップ・ネットワークに参加可能なノード装置であって、マルチホップ・ネットワークへ新規参入する場合、周囲の各ノードから、各ノードが参入しているマルチホップ・ネットワークの集線ノードまでの経路に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて選択したノードに対して、マルチホップ・ネットワークへの参加要求を示す登録要求メッセージを送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、集線ノードを根とするツリー状のマルチホップ・ネットワークを構成するノード装置、マルチホップ・ネットワークを含んだアドホックネットワークシステム、およびネットワーク参加方法に関する。

近年の無線通信技術の進展と電子機器の小型化及び高度化に伴い、従来のインフラストラクチャ型の通信形態に対して、既存ネットワーク・インフラを利用することなく通信機器間での通信を可能とするアドホック・ネットワークへの関心が高まっている。このアドホック・ネットワークは、従来の固定的なインフラストラクチャ型のネットワークとは異なり、(1)物やデバイス間の通信、(2)膨大な物やデバイスによる自律的なネットワークの構築、(3)既存の通信インフラに依存しないネットワーク構築、(4)手軽な、及び一時的に利用するネットワークの構築といった特徴を持っており、トポロジーの変化に対しても自律的に対応することが可能である。現在、上記(1)〜(4)の特徴を満たすため、アドホック・ネットワークを形成するための多くのルーティング・プロトコル（アドホック・ルーティング・プロトコル）が提案されている。例えば、下記非特許文献１に記載されたＤＳＲ（Dynamic Source Routing）、下記非特許文献２に記載されたＡＯＤＶ（Ad Hoc On Demand Distance Vector Routing）、下記非特許文献３に記載されたＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）等が知られている。

ＤＳＲやＡＯＤＶは、オンデマンド（On-Demand）型のルーティング・プロトコルであり、通信の要求が生じた際に送信元から送信先までの経路を求め、通信を行うものである。一方、ＯＬＳＲは、プロアクティブ（Proactive）型のルーティング・プロトコルであり、ネットワークを構成している各通信装置（ノード）が常時経路情報を交換することによりトポロジー情報を管理している。そのため、通信の要求が生じた際には、保持している経路情報をもとにした通信の開始が可能となっている。

ここで、ネットワークを構成するノード間の通信を実現するためには、各ノードがネットワーク内でユニークな通信用の識別子を保持する必要があるが、大規模なマルチホップ・ネットワークにおいては、手動で個々のノードに対してユニークな識別子を設定することは現実的ではない。上記に対して、通信用識別子の自動構成が提案されている。例えば、ＩＰｖ６では、ステートフル自動構成（下記非特許文献４参照）とステートレス自動構成（下記非特許文献５参照）がサポートされており、ステートフル自動構成では、ＤＨＣＰｖ６（Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6）が、各ノードからの要求に応じて、ユニークなアドレス（通信用の識別子）、及びそのアドレスの有効期間などを割当てている。

一方、ステートレス自動構成では、各ノードの持つ情報をもとにアドレスを決定する。そして、一般には、決定したアドレスがネットワーク（リンク）に対して一意であることを確認するために、当該決定したアドレスに対する問合せメッセージをネットワーク内にばら撒いている。そして、ノードが何らかの応答を受信した場合は、そのアドレスが既に使用中であると判断し、別のアドレスの割当を行なう。ここで、上記問い合わせメッセージを送信してから一定時間以内に応答を受信しなければ、上記決定した自ノードのアドレスが一意であると判断する。尚、ＩＰｖ６に関わらず、アドレスの自動構成については、同様のメカニズム（決定したアドレスが一意か否かの確認）が必要となる。

ＩＥＴＦ ＲＦＣ４７２８ ＩＥＴＦ ＲＦＣ３５６１ ＩＥＴＦ ＲＦＣ３６２６ ＩＥＴＦ ＲＦＣ３３１５ ＩＥＴＦ ＲＦＣ４８６２

しかしながら、上述した各種プロトコルを適用したシステムは以下に示すような問題を有する。

たとえば、オンデマンド型のルーティング・プロトコルを適用し、集線ノードが広域にわたるエリアに設置されるノードから情報を集める、または、集線ノードが広域エリア内の各ノードへ制御情報を通知する通信形態を実現する目的で、集線ノードを根とするツリー状のマルチホップ・ネットワークが構築されているシステムについて考える。このようなシステムに対して新規にノードが参入しようとする場合、参入しようとしているノードは、自身の存在を示すために、集線ノードに対して登録要求メッセージを通知する必要がある。ここで、従来の手法では、まず、新規に参入するノードが集線ノードに対する経路探索として、経路探索要求メッセージをネットワーク内にばら撒き、対象とするノードからの経路探索応答メッセージを受信することにより、集線ノードまでの経路を求め、さらに、求めた経路情報に従って登録要求メッセージを送信する必要があった。そのため、新規参入に伴う経路探索のためのトラヒック増大、及び経路探索による経路確立までの遅延増大といった問題があった。また、集線ノードが新規に参入するノードに参入可否の情報を通知する場合においても、新規に参入するノードに対する経路探索を最初に行う必要があり、経路探索のためのトラヒック増大、及び経路探索による経路確立までの遅延増大といった問題があった。

加えて、通信用の識別子の自動構成においても、従来のステートフル自動構成による手法では、アドレス管理を行っている特定のサーバに対して識別子の割当を要求する必要があり、その際にも、識別子の割当を要求するメッセージを特定のサーバに通知するための経路確立（経路探索）やブロードキャストによる通知に起因するトラヒックの増大といった問題があった。また、従来のステートレス自動構成による手法では、各ノードは、決定した識別子が一意であることを確認するためのパケット（メッセージ）をネットワーク内にばら撒く必要があるため、トラヒックの増大や識別子の一意性の確認に要する遅延時間の増大を招くといった問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、集線ノードを根とするツリー状にマルチホップ・ネットワークを構築した構成のシステムにおいて、新規に参入するノードと集線ノードとの間で送受信される制御情報の低減を図り、より少ないトラヒック量および遅延時間で新規参入のための制御動作を実行可能なノード装置、アドホックネットワークシステムおよびネットワーク参加方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ネットワークへ参入済みのノードの情報を管理する集線ノードを根とする木構造のマルチホップ・ネットワークに参加可能なノード装置であって、マルチホップ・ネットワークへ新規参入する場合、周囲の各ノードから、各ノードが参入しているマルチホップ・ネットワークの集線ノードまでの経路に関する情報を取得し、当該取得した情報に基づいて選択したノードに対して、マルチホップ・ネットワークへの参加要求を示す登録要求メッセージを送信することを特徴とする。

本発明によれば、経路探索のオーバヘッドが低減されるので、アドホック・ネットワークへの新規参入動作における低トラヒック化および低遅延化を実現できる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかるアドホックネットワークシステムの構成例を示す図である。 図２は、図１に示した構成のアドホックネットワークシステムに対してノードが新規参入する場合の動作例を示すシーケンス図である。 図３は、アクティブ・スキャンで使用するメッセージの構成例を示す図である。 図４は、登録要求／応答メッセージの構成例を示す図である。 図５は、カプセル化されたメッセージの構成例を示す図である。 図６は、新規参入を希望するノードが決定した通信用識別子の一意性を確認する場合の動作例を示すシーケンス図である。 図７は、集線ノードが、新規参入を希望するノードからの要求を受け付けて参入を許可する場合の動作例を示すシーケンス図である。

以下に、本発明にかかるノード装置、アドホックネットワークシステムおよびネットワーク参加方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるアドホックネットワークシステムの構成例を示す図である。図１に示したアドホックネットワークシステムは、マルチホップ・ネットワーク１０および２０と、サーバ１００とを含んでいる。

マルチホップ・ネットワーク１０は、ノード（ノード装置）１−１〜１−Ｎ，１−Ｘにより構成されている。また、ノード１−Ｘが、集線ノードとして動作し、新規参入を希望するノードからの制御メッセージ（登録要求メッセージ）を受け取って参入の可否を判定する、などの制御動作を行うとともに、参入済みの各ノードの通信用の識別子などの情報を管理している。また、マルチホップ・ネットワーク２０は、ノード２−１〜１−Ｍ，２−Ｘにより構成されており、ノード２−Ｘが集線ノードとして動作する。すなわち、各マルチホップ・ネットワークは、集線ノードが広域にわたるエリアに設置されるノード（自マルチホップ・ネットワークに参入済みのノード）から情報を集める、または、集線ノードが広域エリア内の各ノードへ制御情報を通知する通信形態を実現する目的で、集線ノードを根とするツリー状の構成を適用している。また、各マルチホップ・ネットワークの集線ノードは外部ネットワークに接続されており、外部ネットワークを介してサーバ１００や他のマルチホップ・ネットワークと通信可能である。サーバ１００は、システムを管理するためのサーバである。なお、図１に示したノード３は、マルチホップ・ネットワーク１０のノード１−３（マルチホップ・ネットワーク１０に参入しているノード１−３）およびマルチホップ・ネットワーク２０のノード２−１と通信可能な位置に存在しており、マルチホップ・ネットワーク１０と２０のいずれにも参入可能な状態にあるが、いずれのマルチホップ・ネットワークにも参入していない状態のノードである。

つづいて、上記構成のアドホックネットワークシステムにおける特徴的な動作について説明する。本実施の形態では、アドホックネットワークシステムに対して新規ノード（未参入のノード）が参入する場合の動作について説明する。ここでは、一例として、ノード３が参入する場合の動作について、図２を参照しながら説明する。図２は、図１に示した構成のアドホックネットワークシステムに対してノード３が新規参入する場合の動作例を示すシーケンス図である。なお、図２は、ノード３が、参加可能なマルチホップ・ネットワーク１０と２０のうち、マルチホップ・ネットワーク１０への参加を希望する場合の動作例を示している。

ノード３は、たとえば電源が投入されるなどして、ネットワークへの参入動作を開始すると、まず、自ノードを示す通信用の識別子（ここではＣｏｍＩＤ−Ｎ３）を決定する（ステップＳ１１）。通信用の識別子ＣｏｍＩＤ−Ｎ３については、自ノードの一意性を示す識別子をもとに導出する。

次に、ノード３は、ネットワークに参入するために、無線チャネルの選択を行う（ステップＳ１２）。ここで、ノード３が利用する無線媒体は、複数の無線チャネル、例えばＣｈ０１〜ＣｈＺＺまでの複数の無線チャネルを切替えて利用可能とする。この場合、ステップＳ１２では、ノード３は、自身の無線媒体が利用可能な各無線チャネルに対して、順次、アクティブ・スキャンを行う。アクティブ・スキャンでは、ノード３は、特定の無線チャネルＣｈＸＸにおいて、アクティブ・スキャンの要求メッセージ（Active scan request）を１ホップのブロードキャストとして送信する。ノード３の近傍に位置しているノード１−３が無線チャネルＣｈＸＸを利用している場合、ノード１−３は、上記アクティブ・スキャン要求メッセージを受信する。そして、受信したメッセージに対する応答メッセージ（Active scan reply）をノード３に対して応答する。ノード１−３は、この応答メッセージに対し、ノード１−３が参入済みのマルチホップ・ネットワークの集線ノード（ここでは、ノード１−Ｘ）までの距離（ホップ数）やネットワークの混雑度などを示す指標を含めて送信する。ノード３は、応答メッセージを受信すると、それに含まれている上記指標を保持する。

なお、ノード２−１は、ノード３が送信するメッセージの到達範囲内に存在しているが、利用する無線チャネルが、ノード１−３が利用する無線チャネルと異なるものとする。そのため、ノード２−１は、ノード１−３がチャネルＣｈＸＸで受信するノード３からのメッセージを受信しない。

ノード３は、利用可能な全ての無線チャネルに対するアクティブ・スキャンが終了した後、新たに参入する集線ノード（新たに参入するマルチホップ・ネットワークの集線ノード）を決定する（ステップＳ１３）。集線ノードの決定は、アクティブ・スキャンの応答メッセージ（Active scan reply）に含まれる集線ノードまでの距離やネットワークの混雑度などの指標に基づき決定する。アクティブ・スキャンで使用するメッセージは、たとえば図３に示したような構成となる。図３に示した構成例において、応答フラグは、要求メッセージと応答メッセージを識別するために使用される。また、ネットワークの識別子、集線ノードの識別子、集線ノードまでのホップ数およびその他の情報は、応答メッセージにのみ含まれる情報である。なお、ネットワークの混雑度の情報はその他の情報として含まれる。ここでは、ノード３は、参入するノードをマルチホップ・ネットワーク１０の集線ノードであるノード１−Ｘに決定する。

次に、ノード３は、新たに参入する集線ノード１−Ｘ（参入を希望するマルチホップ・ネットワーク１０を管理している集線ノード１−Ｘ）に対して登録要求メッセージ（Registration message）を送信する（ステップＳ１４）。ここで、集線ノード１−Ｘへの経路（集線ノード１−Ｘに向けた登録要求メッセージをどの隣接ノード経由で送信するか）については、ステップＳ１２のアクティブ・スキャンにて求めた指標（集線ノード１−Ｘまでのホップ数やネットワークの混雑度など）に基づいて決定する。ここでは、隣接ノードの中のノード１−３を経由する経路を決定（選択）するものとして説明を続ける。すなわち、ステップＳ１４では、ノード３は、ノード１−３を次ホップ・ノードとして、登録要求メッセージを送信する。また、ノード３からの登録要求メッセージを受信したノード１−３は、自ノードが持つ経路情報（経路表）に従い、集線ノード１−Ｘに向けた次ホップ・ノードに登録要求メッセージを転送する。以下、登録要求メッセージを受信した各ノードは、集線ノードに向けて登録要求メッセージを転送する。尚、ノード３が送信する登録要求メッセージは、ノード３の持つ情報（通信用の識別子ＣｏｍＩＤ−Ｎ３やその他の情報）に加えて、ノード３における、集線ノード１−Ｘに向けた経路の次ホップ・ノード（ここではノード１−３）の情報を含んでおり、集線ノード１−Ｘは、ステップＳ１４で送信された登録要求メッセージが示すノード３の隣接ノード（ノード１−３）を介して、登録要求メッセージに対する応答をその送信元のノード３へ通知可能とする。登録要求／応答メッセージは、たとえば図４に示したような構成となる。図４に示した構成例において、応答フラグは、登録要求メッセージと登録応答メッセージを識別するために使用される。また、エラー要因は、登録応答メッセージにのみ含まれる情報である。

登録要求メッセージを受信した集線ノード１−Ｘは、新規ノードの収容が可能な状態かどうかを確認し、収容不可能であれば、エラー要因を持つ登録応答メッセージ（Registration ack.）をノード３に対して通知する（ステップＳ１５，Ｓ１６）。なお、新規ノードを収容可能な場合の動作については実施の形態２以降で説明する。ここで、集線ノード１−Ｘは、ノード３に対する経路表（経路情報）を保持していないため、ノード３への登録応答メッセージをカプセル化して、ノード３の次ホップ・ノード（ノード１−３）宛のカプセル化メッセージとして送信する（ステップＳ１６）。カプセル化されたメッセージは、たとえば図５に示したような構成となる。

カプセル化したメッセージの宛先のノード（ノード１−３）は、カプセル化されたメッセージを受信するとそれをデカプセル化し、得られたメッセージの送信先（宛先）を確認する。そして、送信先のノードに対する経路情報（このノード宛のメッセージの送信先を示した経路表）を保持していない場合は、このメッセージを１ホップのブロードキャスト・パケットとして転送する。一方、送信先に対する経路情報を保持している場合には、その経路情報に従って、上記メッセージを転送する。

このように、本実施の形態のアドホックネットワークシステムにおいて、ネットワークへの新規参入を希望するノードからアクティブ・スキャン要求メッセージを受信したノード（ネットワークへ参入済みのノード）は、要求メッセージの送信元のノード（新規参入ノード）に対して、集線ノードまでの経路に関する情報（集線ノードまでのホップ数，混雑度など）を経路選択の指標として含んだ応答メッセージを返送し、新規参入ノードは、各隣接ノードから受信した応答メッセージに含まれる指標に基づいて決定した集線ノードへの経路（集線ノードまでの経路上に位置する隣接ノード）に対して、自身の識別情報および決定した経路上の隣接ノード（次ホップ・ノード）の識別情報を含んだ登録要求メッセージを送信することとした。また、新規参入ノードからの登録要求メッセージを受信したノードは、保持している経路表に従って登録要求メッセージを転送することとした。さらに、集線ノードは、登録要求メッセージを受信し、さらにその送信元の新規参入ノードの収容が不可能である場合、新規参入ノードに対する応答メッセージをカプセル化し、登録要求メッセージに含まれていた識別情報が示す、新規参入ノードの隣接ノード宛に送信することとした。また、自身宛のカプセル化された応答メッセージを受信したノード（新規参入ノードの隣接ノード）は、デカプセル化を実施し、その結果得られた元の応答メッセージを、当該メッセージが示しているノード（新規参入ノード）に対して送信することとした。このとき、新規参入ノードへの経路情報を保持していなければ、１ホップのブロードキャスト・パケットとして転送することとした。

その結果、新規参入ノードにおいては、新規参入のための登録要求メッセージを集線ノードへ送信する際の経路探索が不要となり、登録要求メッセージを送信するための経路探索のオーバヘッド（経路探索でネットワーク内へ送信する制御メッセージ量，経路探索に要する処理時間）を低減できる。また、集線ノードにおいては、登録要求メッセージに対する応答メッセージを新規参入ノードに返送する際の経路探索が不要となり、応答メッセージを返送するための経路探索のオーバヘッドを低減できる。したがって、新規参入動作を低トラヒックかつ低遅延で実行できる。

なお、本実施の形態では、マルチホップ・ネットワーク１０と２０は異なる無線チャネルを利用する例について示したが、これらが同じ無線チャネルを使用している場合についても上記制御動作（新規参入のための制御動作）を適用可能である。その場合、新規に参入するノードは、集線ノードの識別子により、参入するマルチホップ・ネットワークを決定する。

また、本実施の形態では、複数（２つ）のマルチホップ・ネットワーク（マルチホップ・ネットワーク１０，２０）を含んだアドホックネットワークシステムについて説明したが、マルチホップ・ネットワークは１つであってもよい。もちろん、３つ以上であってもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、新規ノード（未参入のノード）がアドホックネットワークシステムに参入する際の動作、具体的には、新規ノードが参入を希望するマルチホップ・ネットワークの集線ノードに登録要求メッセージを送信する動作、及び集線ノードが新規ノードの参入を受け付けることが出来ない場合の応答メッセージ送信（エラー通知）動作について説明したが、本実施の形態では、新規参入ノードが、決定した通信用の識別子の一意性（参入するネットワークにおいて一意であるかどうか）を確認する際の動作について説明する。なお、本実施の形態のアドホックネットワークシステムの構成は実施の形態１と同様であるものとする（図１参照）。

図６は、本実施の形態のアドホックネットワークシステムにおいて、新規参入を希望するノードが決定した通信用識別子の一意性を確認する場合の動作例を示すシーケンス図である。なお、図６は、ノード３が、参加可能なマルチホップ・ネットワーク１０と２０のうち、マルチホップ・ネットワーク１０への参入を希望する場合の動作例を示している。図６において、実施の形態１の説明で使用した図２に含まれる処理と同様の処理には同一のステップ番号を付している。そのため、図２と同一のステップ番号を付した処理の詳細説明については省略する。

実施の形態１で説明したステップＳ１１〜Ｓ１４の処理をノード３（新規参入を希望するノード）が実行することにより送信された登録要求メッセージを受信すると、集線ノード１−Ｘは、新規ノードの収容が可能な状態かどうかを確認し、収容可能であれば、次に、参入を希望しているノード３の通信用の識別子（受信した登録要求メッセージに設定されている通信用識別子）が自マルチホップ・ネットワーク（マルチホップ・ネットワーク１０）内で一意かどうか、すなわち、すでに参入済みの他のノード（ノード１−１〜１−Ｎ）のノードＩＤ（＝通信用の識別子）と重複していないかどうかを確認する（ステップＳ２１）。確認の結果、重複を検出した場合、エラー要因として「重複検出」を設定し、更に、重複のない新たな通信用の識別子を設定する登録応答メッセージを、参入を希望しているノード（ノード３）に通知する（ステップＳ２２）。ここで、重複のない新たな通信用の識別子を集線ノード１−Ｘが決定する方法については特に規定しない。また、登録応答メッセージの送信については、実施の形態１で示したように（実施の形態１で示したステップＳ１６の処理と同様に）、参入を希望しているノード（ノード３）の隣接ノード（ノード１−３）に対して、カプセル化したメッセージを送信する。尚、重複が無い時には、次の処理に進むが、そのケースについては実施の形態３で説明する。

エラー要因として「重複検出」が設定された登録応答メッセージを受信した場合、ノード３は、登録応答メッセージにて通知される通信用の識別子を自身の通信用の識別子として再設定し（ステップＳ２３）、再度、集線ノード１−Ｘに対して、登録要求メッセージを送信する（ステップＳ２４）。

このように、本実施の形態のアドホックネットワークシステムにおいて、集線ノードは、登録要求メッセージを受信した場合、新規参入ノード（登録要求メッセージの送信元のノード）を収容可能であれば、受信した登録要求メッセージに含まれる新規参入ノード（登録要求メッセージの送信元のノード）の通信用識別子が自マルチホップ・ネットワーク内で一意かどうかを確認し、一意ではない場合には、所定の方法で決定した一意の通信用識別子を、新規参入ノードへの応答メッセージに設定し、カプセル化して新規参入ノードの隣接ノード宛に送信することとした。また、自身宛のカプセル化された応答メッセージを集線ノードから受信したノード（新規参入ノードの隣接ノード）は、デカプセル化を実施し、その結果得られた元の応答メッセージを、新規参入ノードに対して送信することとした。これにより、新規参入ノードは、通信用識別子の一意性（重複）を確認するためのメッセージを、参入を希望しているマルチホップ・ネットワーク内の各ノードに対して送信する必要がなくなるとともに、重複していた場合に同じ処理（一意性確認のための処理）を繰り返す必要がなくなるので、一意性確認に要するオーバヘッドを低減できる。さらに、集線ノードにおいては、登録要求メッセージに対する応答メッセージを新規参入ノードに返送する際の経路探索が不要となり、応答メッセージを返送するための経路探索のオーバヘッドを低減できる。

実施の形態３．
実施の形態１及び２では、新規のノードが、マルチホップ・ネットワークに参入する際に、集線ノードに対して登録要求メッセージを送信し、集線ノードが新規ノードを受け付けることが出来ない場合のエラー通知に関する動作、及び新規のノードが決定した通信用の識別子の重複検出に関する動作について説明したが、本実施の形態では、集線ノードが新規のノードを受け付けることが出来る場合の動作について説明する。なお、本実施の形態のアドホックネットワークシステムの構成は実施の形態１と同様であるものとする（図１参照）。

図７は、本実施の形態のアドホックネットワークシステムにおいて、集線ノードが、新規参入を希望するノードからの要求を受け付けて参入を許可する場合の動作例を示すシーケンス図である。なお、図７は、ノード３が、参加可能なマルチホップ・ネットワーク１０と２０のうち、マルチホップ・ネットワーク１０への参入を希望する場合の動作例を示している。図７において、実施の形態２の説明で使用した図６に含まれる処理と同様の処理には同一のステップ番号を付している。そのため、図６と同一のステップ番号を付した処理の詳細説明については省略する。

実施の形態１，２で説明したステップＳ１１〜Ｓ１４，ステップＳ２１〜Ｓ２４が実行され、ステップＳ２４でノード３から送信された登録要求メッセージを受信すると、集線ノード１−Ｘは、新規ノードの収容が可能な状態かどうかを確認し、収容可能であれば、次に、参入を希望しているノード３の通信用の識別子が自マルチホップ・ネットワーク内で一意かどうか（重複しているかどうか）を確認する。なお、ノード３が、集線ノード１−Ｘで決定された通信用識別子（ステップＳ２２で通知された通信用識別子に相当）を設定していることを示す情報を登録要求メッセージに含めて送信することとして、集線ノードにおける重複確認動作を省略することとしてもよい。そして、通信用識別子が一意である場合、集線ノード１−Ｘは、参入を希望しているノード３に対する経路探索を実施する。具体的には、ノード３についての経路探索要求（Route Request）メッセージをマルチホップ・ネットワーク１０内へ送信し（ステップＳ３１）、経路探索要求を受信したノード３は、経路探索応答（Route reply）メッセージを集線ノード１−Ｘに向けて送信する（ステップＳ３２）。経路探索が完了すると、集線ノード１−Ｘは、検索結果（ノード３へ信号を送信する場合の送信先隣接ノードが示された経路表）に従って、運用情報の通知メッセージ（Operational Info.メッセージ）をノード３へ送信する（ステップＳ３３）。

なお、図７に示したように、ステップＳ２１の重複検出処理で通信用識別子の重複を検出しなかった場合、集線ノード１−Ｘは、ステップＳ２２を実行することなくステップＳ３１を実行する。

このように、本実施の形態のアドホックネットワークシステムにおいて、集線ノードは、登録要求メッセージを受信した場合、その送信元のノード（ネットワークへの参入を希望しているノード）を収容可能でなおかつ当該ノードの通信用識別子が自マルチホップ・ネットワーク内で一意であることの確認が終了した場合に、当該ノードへの経路探索を実施することとした。これにより、新規のノードを収容できない状態において、登録要求メッセージに対する応答メッセージ（収容不可能を示す応答メッセージ）の送信のためだけに経路探索を実行する必要がなくなるので、経路探索のオーバヘッドを低減でき、新規参入動作のオーバヘッドを低減できる。

以上のように、本発明にかかるノード装置は、マルチホップ・ネットワークのノード装置として有用であり、特に、ネットワークへの新規参入動作を低トラヒックかつ低遅延で行うアドホックネットワークシステムのノード装置に適している。

１−１〜１−Ｎ，２−１〜２−Ｍ ノード
１−Ｘ，２−Ｘ ノード（集線ノード）
１０，２０ マルチホップ・ネットワーク
１００ サーバ

Claims (13)

1. ネットワークへ参入済みのノードの情報を管理する集線ノードを根とする木構造のマルチホップ・ネットワークに参加可能なノード装置であって、
   マルチホップ・ネットワークへ新規参入する場合、
   周囲の各ノードから、各ノードが参入しているマルチホップ・ネットワークの集線ノードまでの経路に関する情報を取得し、当該取得した情報に基づいて選択したノードに対して、マルチホップ・ネットワークへの参加要求を示す登録要求メッセージを送信する
   ことを特徴とするノード装置。
2. 前記登録要求メッセージに対して、自身の情報、および前記選択したノードの情報である次ホップノード情報を含めて送信することを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
3. 所定のマルチホップ・ネットワークに参入済みの場合、
   マルチホップ・ネットワークへの新規参入を希望するノードである新規参入ノードからの問い合わせに応じて、参入済みマルチホップ・ネットワークの集線ノードまでの経路に関する情報を当該新規参入ノードへ通知し、
   また、前記新規参入ノードから、当該新規参入ノードの情報を含み、かつ自ノードの情報を次ホップノード情報として含んだ登録要求メッセージを受信した場合、保持している経路情報に基づいて、当該登録要求メッセージを参入済みマルチホップ・ネットワークの集線ノードに向けて転送する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のノード装置。
4. 自身宛のカプセル化メッセージを受信した場合、受信メッセージのデカプセル化を行い、その結果得られた元のメッセージの宛先ノードまでの経路情報を保持していなければ、元のメッセージを１ホップのブロードキャストとして送信する
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のノード装置。
5. 前記経路に関する情報を、集線ノードまでのホップ数およびネットワークの混雑度を含んだ情報とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のノード装置。
6. ネットワークへ参入済みのノードの情報を管理する集線ノードを根とする木構造のマルチホップ・ネットワークにおいて、前記集線ノードとして動作するノード装置であって、
   管理しているマルチホップ・ネットワークへの新規参入を希望するノードである新規参入ノードから送信され、かつ当該新規参入ノードの情報、および当該新規参入ノードの次ホップノードの情報を含んだマルチホップ・ネットワークへの参加要求を示す登録要求メッセージ、を受信した場合、
   前記新規参入ノードを収容できない状態であれば、収容不可を示す前記新規参入ノード宛の応答メッセージを生成し、さらにカプセル化して前記次ホップノード情報が示すノード宛に送信する
   ことを特徴とするノード装置。
7. また、前記登録要求メッセージを受信した場合に、前記新規参入ノードを収容可能な状態であれば、前記登録要求メッセージに含まれる、前記新規参入ノードの通信用識別子が、自身が管理しているマルチホップ・ネットワーク内で一意かどうかを確認し、一意ではない場合、当該マルチホップ・ネットワーク内で一意となる通信用識別子を前記新規参入ノード用の通信用識別子として決定し、また、決定した通信用識別子を含んだ、前記新規参入ノード宛の応答メッセージを生成し、さらにカプセル化して、前記次ホップノード情報が示すノード宛に送信する
   ことを特徴とする請求項６に記載のノード装置。
8. また、前記登録要求メッセージを受信した場合に、前記新規参入ノードを収容可能な状態であり、なおかつ、前記登録要求メッセージに含まれる、前記新規参入ノードの通信用識別子が、自身が管理しているマルチホップ・ネットワーク内において一意であれば、前記新規参入ノードに対する経路探索を行う
   ことを特徴とする請求項６または７に記載のノード装置。
9. ネットワークへ参入済みのノードの情報を管理する集線ノードを根とする木構造のマルチホップ・ネットワークを１つ以上含んだアドホックネットワークシステムであって、
   各マルチホップ・ネットワークの集線ノードを、請求項６〜８のいずれか一つに記載のノード装置とし、
   参入可能なノードを請求項１〜５に記載の各ノード装置とする
   ことを特徴とするアドホックネットワークシステム。
10. ネットワークへ参入済みのノードの情報を管理する集線ノードを根とする木構造のマルチホップ・ネットワークを１つ以上含んだアドホックネットワークシステムに対して新たなノードが参加する場合の、ネットワーク参加方法であって、
    アドホックネットワークシステムへの参加を希望するノードである新規参入ノードが、周囲の各ノードから、各ノードが参入しているマルチホップ・ネットワークの集線ノードまでの経路に関する情報を取得する経路情報取得ステップと、
    前記新規参入ノードが、前記取得した経路に関する情報に基づいて、参加を希望するマルチホップ・ネットワーク、および参加を希望するマルチホップ・ネットワークへの参加要求を示す登録要求メッセージの１ホップ目の送信先ノードを決定する参加ネットワーク決定ステップと、
    前記新規参入ノードが、自身の情報、および前記決定した１ホップ目の送信先ノードの情報である次ホップノード情報を含んだ登録要求メッセージを、当該１ホップ目の送信先ノードへ送信する登録要求メッセージ送信ステップと、
    前記登録要求メッセージを受信したノードが、自身が保持している経路情報に基づいて、当該登録要求メッセージを、参入済みマルチホップ・ネットワークの集線ノードに向けて転送するメッセージ転送ステップと、
    を含むことを特徴とするネットワーク参加方法。
11. 前記登録要求メッセージを受信した集線ノードが、前記新規参入ノードを収容できない状態の場合に、収容不可を示す前記新規参入ノード宛の応答メッセージを生成し、さらにカプセル化して、前記登録要求メッセージに含まれている次ホップノード情報が示すノード宛に送信する収容不可通知メッセージ送信ステップと、
    前記収容不可通知メッセージ送信ステップでカプセル化された応答メッセージの宛先ノードが、受信したメッセージのデカプセル化を行い、その結果得られた応答メッセージの宛先ノードまでの経路情報を保持していなければ、応答メッセージを１ホップのブロードキャストとして送信する収容不可通知メッセージ転送ステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のネットワーク参加方法。
12. 前記登録要求メッセージを受信した集線ノードが、前記新規参入ノードを収容可能な状態の場合、当該登録要求メッセージに含まれる、前記新規参入ノードの通信用識別子が、自身が管理しているマルチホップ・ネットワーク内で一意かどうかを確認し、一意ではない場合、当該マルチホップ・ネットワーク内で一意となる通信用識別子を前記新規参入ノード用の通信用識別子として決定し、また、決定した通信用識別子を含んだ、前記新規参入ノード宛の応答メッセージを生成し、さらにカプセル化して、前記登録要求メッセージに含まれている次ホップノード情報が示すノード宛に送信する通信用識別子決定通知ステップと、
    前記通信用識別子決定通知ステップでカプセル化された応答メッセージの宛先ノードが、受信したメッセージのデカプセル化を行い、その結果得られた応答メッセージの宛先ノードまでの経路情報を保持していなければ、応答メッセージを１ホップのブロードキャストとして送信する通信用識別子決定通知メッセージ転送ステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載のネットワーク参加方法。
13. 前記登録要求メッセージを受信した集線ノードが、前記新規参入ノードを収容可能な状態であり、なおかつ、前記登録要求メッセージに含まれる、前記新規参入ノードの通信用識別子が、自身が管理しているマルチホップ・ネットワーク内において一意であれば、前記新規参入ノードに対する経路探索を行う経路探索ステップ、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１０、１１または１２に記載のネットワーク参加方法。

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