JP4107255B2 - アドホックネットワークにおける移動ノードの経路構築方法及びプログラム - Google Patents

アドホックネットワークにおける移動ノードの経路構築方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、アドホックネットワークにおける移動通信装置(以下「移動ノード」という)の経路構築方法及びプログラムに関する。
従来、アドホックネットワークにおける移動ノードの経路構築プロトコルとして、DSR(Dynamic Source Routing)がある(例えば非特許文献1参照)。このプロトコルは、パケット自体に、送信元ノードから宛先ノードまでの経路情報を含むものである。
最初に、通信開始ノードは、経路キャッシュに経路情報を問い合わせ、宛先ノードに対する経路情報の有無を確認する。宛先ノードへの経路情報が存在しない場合、通信開始ノードは、経路要求メッセージRREQ(Route Request)を放送的に送信し(ブロードキャスト)する。次に、RREQを受信したノードは、自ノードアドレスをRREQの経路情報に追加して更に転送する。尚、その経路情報に、既に自ノードのアドレスが含まれている場合には、RREQを破棄する。RREQを受信した宛先ノードは、経路応答メッセージRREP(Route Reply)を当該経路情報に沿って返信する。
また、他の経路構築プロトコルとして、AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector)がある(例えば非特許文献2参照)。このプロトコルは、パケット自体に経路情報を含まず、中継ノードが宛先ノードへの経路表を有するものである。
更に、当該ノードの地理的な位置情報に基づいて、他のノードへメッセージを送信するか否かを決定するものもある(例えば特許文献1参照)。
IETF MANET Working Group INTERNET-DRAFT "The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks (DSR)"、[online]、[平成16年3月5日検索]、インターネット<URL:http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dsr-09.txt> IETF RFC 3561 "Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing"、[online]、[平成16年3月5日検索]、インターネット<URL:http://www.faqs.org/rfcs/rfc3561.html> 特開2002−368789号公報
しかしながら、前述した技術によれば、経路構築時における中継ノードの位置情報(ノード間の離隔距離又は相対速度)が全く考慮されていない。従って、その時点においては、最適な経路を構築できたとしても、その経路に位置情報等が直ぐに変化する中継ノードが介在していた場合、再び経路構築をやり直さなければならない。従って、経路再構築が頻繁に行われる場合も想定され、その経路再構築のためのRREQ及びRREPによって電波リソースが逼迫し、他ユーザへの通信に影響を及ぼす可能性もある。
そこで、本発明は、アドホックネットワークにおいて、比較的長時間に渡って中継ノードが安定して存在するような経路構築をすることができる移動ノードの経路構築方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明における移動ノードの経路構築方法によれば、
宛先アドレス、送信元アドレス及び直前中継ノード状態情報を含む経路要求メッセージを受信する第1のステップと、
直前中継ノード状態情報と自ノード状態情報とから差分状態情報を導出する第2のステップと、
差分状態情報を、直前中継ノードと自ノードとに対応付けて経路状態テーブルに記録する第3のステップと、
宛先アドレスが自ノードアドレスでない場合、経路要求メッセージに自ノード状態情報及び経路状態テーブルを含めて放送的に送信する第4のステップと、
宛先アドレスが自ノードアドレスである場合、経路状態テーブルを用いて送信元アドレスまでの複数の戻り経路を導出し、各戻り経路全体の差分状態情報が相対的に小さく且つ変化の少ないものから順に並べた戻り経路リストを導出し、該戻り経路リストを含む経路応答メッセージを送信する第5のステップと
宛先アドレス、送信元アドレス及び戻り経路リストを含む経路応答メッセージを受信する第6のステップと、
経路応答メッセージの宛先アドレスが自ノードアドレスでない場合、経路状態テーブルに基づいて当該自ノードからの戻り経路全体の差分状態情報が相対的に小さく且つ変化の少ない戻り経路を導出する第7のステップと、
導出された戻り経路を戻り経路リストに含む経路応答メッセージを放送的に送信する第8のステップと、
を有することを特徴とする。
尚、直前中継ノード状態情報とは、経路要求メッセージを送信した直前のノード(自ノードから1ホップ先)を意味する。従って、送信元アドレスに対応する送信元ノードが最初に送信した経路要求メッセージには、送信元ノードのノード状態情報が含まれることとなる。
本発明の経路構築方法における他の実施形態によれば、直前中継ノード状態情報は、直前中継ノードの位置情報であり、自ノード状態情報は、自ノードの位置情報であり、差分状態情報は、差分位置情報であることも好ましい。また、直前中継ノード状態情報は、直前中継ノードの走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報を更に含み、自ノード状態情報は、自ノードの走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報を更に含み、差分状態情報は、走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報を更に含むものであってもよい。
また、本発明の経路構築方法における他の実施形態によれば、第5のステップは、戻り経路リストの最上位の戻り経路における当該自ノードから次の直前中継ノードへ経路応答メッセージを送信することも好ましい。
更に、本発明の経路構築方法における他の実施形態によれば、第7のステップは、戻り経路リストに含まれていない経路についてのみ、戻り経路を導出することも好ましい。
更に、本発明の経路構築方法における他の実施形態によれば、前記経路要求メッセージを受信する毎に前記第1のステップから前記第3のステップまでを実行し、所定時間経過後に前記第4のステップ又は前記第5のステップを実行することも好ましい。
本発明における移動ノードの経路構築プログラムによれば、
宛先アドレス、送信元アドレス及び直前中継ノード状態情報を含む経路要求メッセージを受信する第1のステップと、
直前中継ノード状態情報と自ノード状態情報とから差分状態情報を導出する第2のステップと、
差分状態情報を、直前中継ノードと自ノードとに対応付けて経路状態テーブルに記録する第3のステップと、
宛先アドレスが自ノードアドレスでない場合、経路要求メッセージに自ノード状態情報及び経路状態テーブルを含めて放送的に送信する第4のステップと、
宛先アドレスが自ノードアドレスである場合、経路状態テーブルを用いて送信元アドレスまでの複数の戻り経路を導出し、各戻り経路全体の差分状態情報が相対的に小さく且つ変化の少ないものから順に並べた戻り経路リストを導出し、該戻り経路リストを含む経路応答メッセージを送信する第5のステップと
宛先アドレス、送信元アドレス及び戻り経路リストを含む経路応答メッセージを受信する第6のステップと、
経路応答メッセージの宛先アドレスが自ノードアドレスでない場合、経路状態テーブルに基づいて当該自ノードからの戻り経路全体の差分状態情報が相対的に小さく且つ変化の少ない戻り経路を導出する第7のステップと、
導出された戻り経路を戻り経路リストに含む経路応答メッセージを放送的に送信する第8のステップと、
を移動ノードに実行させることを特徴とする。
本発明の経路構築プログラムにおける他の実施形態によれば、直前中継ノード状態情報は、直前中継ノード状態情報は、直前中継ノードの位置情報であり、自ノード状態情報は、自ノードの位置情報であり、差分状態情報は、差分位置情報であることも好ましい。また、直前中継ノード状態情報は、直前中継ノードの走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報を更に含み、自ノード状態情報は、自ノードの走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報を更に含み、差分状態情報は、走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報の差分情報を更に含むものであってもよい。
また、本発明の経路構築プログラムにおける他の実施形態によれば、第5のステップは、戻り経路リストの最上位の戻り経路における当該自ノードから次の直前中継ノードへ経路応答メッセージを送信することも好ましい。
本発明によれば、差分状態情報が相対的に小さく且つ変化の少ない経路を選択することができるので、アドホックネットワークにおいて、比較的長時間に渡って中継ノードが安定して存在するような経路構築をすることができる。従って、経路再構築が頻繁に行われることもなく、電波リソースにおけるRREQ及びRREPの割合も比較的低減し、他ユーザの通信に及ぼす影響も小さくなる。特に、大量の移動ノードが存在し且つ他のノードを中継してデータを送受信する環境に適用するITS(Intelligent Transport Systems)においては、極めて有効である。
また、差分状態情報に基づいて、離隔距離が比較的短距離の中継ノードが選択されるので、ノード間の電波強度を比較的高く維持できる。また、相対速度が比較的小さい中継ノードが選択されるので、自ノードの走行速度に対して極端に高速又は低速な中継ノードが選択されない。更に、相対角度が比較的小さい中継ノードが選択されるので、自ノードの走行方向に対して極端に異なる方向へ進む中継ノードは選択されない。更に、ノード間の通信品質情報も考慮するので、経路中に極端に通信品質の悪いノード間が存在しても、その経路は選択されない。
更に、RREPの送信元ノードが、戻り経路リストを含むRREPを送信しても、時間変化によって既にその最上位の戻り経路が最適でないと中継ノードが判断した場合、中継ノード自身が戻り経路リストの優先順位を変更することができるので、RREQの送信元ノードは、最適の戻り経路リストを取得することができる。
更に、宛先アドレスに対応する宛先ノードが、戻り経路リストを含むRREPを送信しても、その後、ノード間の差分情報に基づいて最適経路が異なると中継ノードが判断した場合、その戻り経路リストを中継ノードが変更することができるので、RREQの送信元ノードは、より新しい最適な戻り経路リストを取得することができる。
更に、第3のステップと第4又は第5のステップとの間に所定の待ち時間を設けることにより、中継ノードは、より多くの経路を中継したRREQを受信することができるので、より多くの差分状態情報をRREQに含めて転送することができる。
以下では、図面を用いて、本発明における最良の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明における具体的なシーケンス図である。
図1によれば、各車両は、移動ノードを搭載して移動している。各移動ノードは、GPS(Global Positioning System)によって位置情報(経度及び緯度)を取得でき、速度計測器から走行速度を取得でき、GPSによって又は位置情報の時間変化から走行方向を取得できる。本発明によれば、送信元ノードAは、宛先ノードEへRREQを送信し、そのRREPを宛先ノードEから受信することによって、最適な経路シーケンスを取得することができる。尚、図1は、アドホック通信における信号到達距離が2ホップであるとして説明している。
ここで、RREQは、各ノードでフラッディングされて転送される。フラッディングとは、送信元ノードの無線信号到達範囲内に存在する全てのノードにブロードキャストでメッセージを転送し、受信したノードも同様に繰り返すことによって、ネットワーク全体にメッセージを伝播する技術のことである。既存のAODVは基本的に1対1の経路探索プロトコルであるので、RREQの宛先ノードはフラッディングの機能を備えているものではない。従って、RREQヘッダにホップカウントが含まれる。
表1は、本発明におけるRREQメッセージフォーマットである。
Figure 0004107255
表1によれば、先の送信元となる直前中継ノードにおける位置情報、走行速度及び走行方向が、RREQに含まれていることに特徴がある。直前中継ノードの位置情報等と、自ノードの位置情報等とを比較することで、ノード間差分情報を導出することができ、導出されたノード間差分情報は、更にRREQに含まれて転送される。
表2は、本発明におけるRREPメッセージフォーマットである。
Figure 0004107255
表2によれば、戻り経路リストが、RREPに含まれていることに特徴がある。戻り経路リストは、最適経路からの順位付けがされている。
以下では、図1のシーケンスに基づいて順次説明する。
(S101)ノードAが、ノードEとの間で最適経路を構築しようとしている。このとき、ノードAは、以下のメッセージフォーマットのRREQをブロードキャストで送信する。宛先アドレスはノードEのアドレスを示し、送信元アドレスはノードAのアドレスを示す。RREQには、更に、ノードAの位置情報、走行速度及び走行方向が含まれている。尚、信号到達距離は2ホップであるので、ノードAから送信されたRREQは、ノードB及びCによって受信される。
Figure 0004107255
(S102)ノードBは、ノードAからRREQを受信する。このとき、ノードBは、ノードAの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードBの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N1)を導出する。更に、RREQの受信品質情報も含む。ノードBは、差分情報(N1)を、ノードBの経路状態テーブルに記録する。
差分情報(N1):ノードBの緯度−ノードAの緯度 =緯度差分
ノードBの経度−ノードAの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =B−A間の離隔距離
ノードBの走行速度−ノードAの走行速度=B−A間の相対速度
ノードBの走行方向−ノードAの走行方向=B−A間の相対角度
RREQの受信品質情報 =B−A間の通信品質
(S103)ノードCは、ノードAからRREQを受信する。このとき、ノードCは、ノードAの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードCの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N2)を導出する。更に、RREQの受信品質情報も含む。ノードCは、差分情報(N2)を、ノードCの経路状態テーブルに記録する。
差分情報(N2):ノードCの緯度−ノードAの緯度 =緯度差分
ノードCの経度−ノードAの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =C−A間の離隔距離
ノードCの走行速度−ノードAの走行速度=C−A間の相対速度
ノードCの走行方向−ノードAの走行方向=C−A間の相対角度
RREQの受信品質情報 =C−A間の通信品質
(S104)ノードBは、ノードAから受信したRREQの宛先アドレスが自ノードアドレスではないために、更にRREQを転送する。このとき、ノードBは、以下のメッセージフォーマットのRREQをブロードキャストで送信する。RREQには、ノードBの位置情報、走行速度及び走行方向と、差分情報(N1)とが含まれる。尚、信号到達距離は2ホップであるので、ノードBから送信されたRREQは、ノードAと、ノードC及びDとによって受信される。
Figure 0004107255
(S105)ノードCは、ノードBからRREQを受信する。そのRREQには、ノードBの位置情報等と、B−A差分情報(N1)とを含む。このとき、ノードCは、ノードBの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードCの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N3)を導出する。更に、RREQの受信品質情報を含む。ノードCは、差分情報(N3)と、受信したB−A差分情報(N1)とを、ノードCの経路状態テーブルに記録する。
差分情報(N3):ノードCの緯度−ノードBの緯度 =緯度差分
ノードCの経度−ノードBの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =C−B間の離隔距離
ノードCの走行速度−ノードBの走行速度=C−B間の相対速度
ノードCの走行方向−ノードBの走行方向=C−B間の相対角度
RREQの受信品質情報 =C−B間の通信品質
(S106)ノードDは、ノードBからRREQを受信する。そのRREQには、ノードBの位置情報等と、B−A差分情報(N1)とを含む。このとき、ノードDは、ノードBの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードDの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N4)を導出する。更に、RREQの受信品質情報を含む。ノードDは、差分情報(N4)と、受信したB−A差分情報(N1)とを、ノードDの経路状態テーブルに記録する。
差分情報(N4):ノードDの緯度−ノードBの緯度 =緯度差分
ノードDの経度−ノードBの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =D−B間の離隔距離
ノードDの走行速度−ノードBの走行速度=D−B間の相対速度
ノードDの走行方向−ノードBの走行方向=D−B間の相対角度
RREQの受信品質情報 =D−B間の通信品質
(S107)ノードAは、ノードBからRREQを受信する。そのRREQには、ノードBの位置情報等と、B−A差分情報(N1)とを含む。このとき、ノードAは、ノードBの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードAの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N3')を導出する。更に、RREQの受信品質情報を含む。ノードAは、差分情報(N3')と、受信したB−A差分情報(N1)とを、ノードAの経路状態テーブルに記録する。
差分情報(N3'):ノードAの緯度−ノードBの緯度 =緯度差分
ノードAの経度−ノードBの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =A−B間の離隔距離
ノードAの走行速度−ノードBの走行速度=A−B間の相対速度
ノードAの走行方向−ノードBの走行方向=A−B間の相対角度
RREQの受信品質情報 =A−B間の通信品質
(S108)ノードCは、ノードAから受信したRREQの宛先アドレスが自ノードアドレスではないため、更にRREQを転送する。このとき、ノードCは、以下のメッセージフォーマットのRREQをブロードキャストで送信する。RREQには、ノードCの位置情報、走行速度及び走行方向と、差分情報(N2)とが含まれている。尚、信号到達距離は2ホップであるので、ノードCから送信されたRREQは、ノードA及びBと、ノードD及びEとによって受信される。
Figure 0004107255
(S109)ノードDは、ノードCからRREQを受信する。このとき、ノードDは、ノードCの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードDの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N5)を導出する。更に、RREQの受信品質情報を含む。ノードDは、差分情報(N5)と、受信したC−A差分情報(N2)とを、ノードDの経路状態テーブルに記録する。
差分情報(N5):ノードDの緯度−ノードCの緯度 =緯度差分
ノードDの経度−ノードCの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =D−C間の離隔距離
ノードDの走行速度−ノードCの走行速度=D−C間の相対速度
ノードDの走行方向−ノードCの走行方向=D−C間の相対角度
RREQの受信品質情報 =D−C間の通信品質
(S110)ノードEは、ノードCからRREQを受信する。このとき、ノードEは、ノードCの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードEの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N6)を導出する。更に、RREQの受信品質情報を含む。ノードEは、差分情報(N6)と、受信したC−A差分情報(N2)とを、ノードEの経路状態テーブルに記録する。
差分情報(N6):ノードEの緯度−ノードCの緯度 =緯度差分
ノードEの経度−ノードCの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =E−C間の離隔距離
ノードEの走行速度−ノードCの走行速度=E−C間の相対速度
ノードEの走行方向−ノードCの走行方向=E−C間の相対角度
RREQの受信品質情報 =E−C間の通信品質
(S111)ノードBは、ノードCからRREQを受信する。このとき、ノードBは、ノードCの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードBの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N5')を導出する。更に、RREQの受信品質情報を含む。ノードBは、差分情報(N5')と、受信したC−A差分情報(N2)とを、ノードBの経路状態テーブルに記録する。
差分情報(N5'):ノードBの緯度−ノードCの緯度 =緯度差分
ノードBの経度−ノードCの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =B−C間の離隔距離
ノードBの走行速度−ノードCの走行速度=B−C間の相対速度
ノードBの走行方向−ノードCの走行方向=B−C間の相対角度
RREQの受信品質情報 =B−C間の通信品質
(S112)ノードAは、ノードCからRREQを受信する。このとき、ノードAは、ノードCの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードAの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N6')を導出する。更に、RREQの受信品質情報を含む。ノードAは、差分情報(N6')と、受信したC−A差分情報(N2)とを、ノードAの経路状態テーブルに記録する。
差分情報(N6'):ノードAの緯度−ノードCの緯度 =緯度差分
ノードAの経度−ノードCの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =A−C間の離隔距離
ノードAの走行速度−ノードCの走行速度=A−C間の相対速度
ノードAの走行方向−ノードCの走行方向=A−C間の相対角度
RREQの受信品質情報 =A−C間の通信品質
(S113)ノードDは、ノードCから受信したRREQの宛先アドレスが自ノードアドレスでないため、更にRREQを転送する。このとき、ノードDは、以下のメッセージフォーマットのRREQをブロードキャストで送信する。RREQには、ノードDの位置情報、走行速度及び走行方向と、差分情報(N1)(N2)(N4)(N5)とが含まれる。更に、RREQの受信品質情報を含む。尚、信号到達距離は2ホップであるので、ノードDから送信されたRREQは、ノードB及びCとノードEとによって受信される。
Figure 0004107255
(S114)ノードEは、ノードDからRREQを受信する。このとき、ノードEは、ノードDの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードEの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N7)を導出する。更に、RREQの受信品質情報を含む。
差分情報(N7):ノードEの緯度−ノードDの緯度 =緯度差分
ノードEの経度−ノードDの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =E−D間の離隔距離
ノードEの走行速度−ノードDの走行速度=E−D間の相対速度
ノードEの走行方向−ノードDの走行方向=E−D間の相対角度
RREQの受信品質情報 =E−D間の通信品質
ノードEは、差分情報(N7)と、受信したB−A差分情報(N1)、C−A分情報(N2)、D−B差分情報(N4)及びD−C差分情報(N5)とを、ノードEの経路状態テーブルに記録する。
ノードEの経路状態テーブルは、以下のようになる。
Figure 0004107255
(S115)ノードCは、ノードDからRREQを受信する。このとき、ノードCは、ノードDの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードCの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N7')を導出する。更に、RREQの受信品質情報を含む。
差分情報(N7'):ノードCの緯度−ノードDの緯度 =緯度差分
ノードCの経度−ノードDの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =C−D間の離隔距離
ノードCの走行速度−ノードDの走行速度=C−D間の相対速度
ノードCの走行方向−ノードDの走行方向=C−D間の相対角度
RREQの受信品質情報 =C−D間の通信品質
ノードCは、差分情報(N7')と、受信したB−A差分情報(N1)、C−A分情報(N2)、D−B差分情報(N4)及びD−C差分情報(N5)とを、ノードCの経路状態テーブルに記録する。
(S116)ノードBは、ノードDからRREQを受信する。このとき、ノードBは、ノードDの位置情報、走行速度及び走行方向と、ノードBの位置情報、走行速度及び走行方向との差分情報(N8')を導出する。更に、RREQの受信品質情報を含む。
差分情報(N8'):ノードBの緯度−ノードDの緯度 =緯度差分
ノードBの経度−ノードDの経度 =経度差分
√(緯度差分+経度差分) =B−D間の離隔距離
ノードBの走行速度−ノードDの走行速度=B−D間の相対速度
ノードBの走行方向−ノードDの走行方向=B−D間の相対角度
RREQの受信品質情報 =B−D間の通信品質
ノードBは、差分情報(N8')と、受信したB−A差分情報(N1)、C−A分情報(N2)、D−B差分情報(N4)及びD−C差分情報(N5)とを、ノードBの経路状態テーブルに記録する。
(S117)ノードEは、経路状態テーブルに基づいて、ノードAまでの複数の戻り経路を導出する。これは、ノードEからノードAまでの組み合わせに基づく。
図2は、図1に基づいて導出された戻り経路の木構造図である。
図2によれば、3つの戻り経路が導出される。
(戻り経路1)ノードE->ノードD->ノードB->ノードA
(戻り経路2)ノードE->ノードD->ノードC->ノードA
(戻り経路3)ノードE->ノードC->ノードA
各戻り経路の全てのノード間差分情報に基づいて、最適な戻り経路を選択する。その選択方法としては、差分評価値による方法がある。これは、ノード間の差分情報に基づいて各要素を評価する。ここでは、例として、差分評価値が低いほど経路選択に有効であると考える。
離隔距離:x1m以下 =差分評価値0
x1〜x2 =差分評価値1
x2以上 =差分評価値2
相対速度:y1km/h以下=差分評価値0
y1〜y2 =差分評価値1
y2以上 =差分評価値2
相対角度:z1°以下 =差分評価値0
z1°〜z2° =差分評価値1
z2°以上 =差分評価値2
通信品質:w1S/N以下 =差分評価値0
w1〜w2以下 =差分評価値1
w3以上 =差分評価値2
例えば、経路状態デーブルの差分情報に、以下のような差分評価値を与えたとする。
E−D間差分情報(N7):差分評価値3
E−C間差分情報(N6):差分評価値4
D−C間差分情報(N5):差分評価値2
D−B間差分情報(N4):差分評価値5
C−A間差分情報(N2):差分評価値3
B−A間差分情報(N1):差分評価値4
3つの戻り経路は、以下のような差分評価値となる。
(戻り経路1)ノードE(3)ノードD(5)ノードB(4)ノードA
(戻り経路2)ノードE(3)ノードD(2)ノードC(3)ノードA
(戻り経路3)ノードE(4)ノードC(3)ノードA
そうすると、差分評価値4及び5を含まない戻り経路2が最も良いことが理解できる。本発明は、単に、ノードEから見てノードC又はノードDのいずれの差分情報が少ないかだけで判断するものではない。戻り経路全体に渡って、長時間に渡って安定した経路を選択するためのものである。
ノードEは、戻り経路が優先順に並べられた戻り経路リストを含むRREPを送信する。このとき、戻り経路リストの最上位について次ノードがノードDであるので、RREPはノードDへ送信される。表8は、ノードEが送信するRREPのメッセージフォーマットである。
Figure 0004107255
(S118)ノードDは、RREPを受信した場合、F1に基づいて、RREPをノードCへ送信する。
(S119)ノードEは、戻り経路が優先順に並べられた戻り経路リストを含むRREPを送信する。例えば、戻り経路リストの最上位について次ノードがノードCである場合、RREPはノードCへ送信される。表9は、ノードEが送信するRREPのメッセージフォーマットである。
Figure 0004107255
(S120)受信したRREPの戻り経路リストにはノードC->ノードAの経路のみが含まれている。しかしながら、ノードCの経路状態テーブルを参照すると、ノードC->ノードB->ノードAの経路の方が差分評価値としては良い場合もある。
C−A間差分情報(N2):差分評価値3
B−A間差分情報(N1):差分評価値4
C−B間差分情報(N3):差分評価値2
そうすると、ノードCは、ノードC->ノードB->ノードAの経路をRREPの戻り経路リストに含めて、ノードBへ送信する。
Figure 0004107255
(S121)ノードCは、前述S120と同様に判断して、ノードC->ノードAの経路が有効である場合、ノードCは、RREPそのままをノードAへ送信する。
Figure 0004107255
(S122)ノードDは、戻り経路リストで(F2)E->D->B->Aが最上位にリストされていれば、ノードBへRREPを送信する。
(S123)ノードBは、戻り経路リストに従って、ノードAへRREPを送信する。
前述したS101〜S123のシーケンスによって、ノードAは、ノード間差分情報を考慮した最適経路を構築することができる。
図3は、RREQを受信した際のフローチャートである。
自ノードは、GPS等によって取得された現在の位置情報と、速度計測器によって取得された現在の走行速度と、その位置情報の時間的変化から得られた走行方向とを、自ノード情報として常に保持する。
(S21)RREQを受信する。RREQには、宛先アドレスと、送信元アドレスと、直前中継ノード情報(直前中継ノードの位置情報、走行速度及び走行方向)と、直前中継ノードで取得されたノード間差分情報とが含まれている。
(S22)直前中継ノード情報と、自ノード情報との差分情報を導出する。
(S23)その差分情報と、RREQに含まれるノード間差分情報とを、経路状態テーブルに記録する。
(S24)RREQの宛先アドレスが、自ノードアドレスか否かを判定する。
(S25)RREQの宛先アドレスが自ノードアドレスでないならば、更にRREQを転送する。このとき、RREQには、経路状態テーブルのノード間差分情報と、直前中継ノードとしての自ノード情報とを含める。
(S26)RREQの宛先アドレスが自ノードアドレスであるならば、経路状態テーブルを用いて複数の戻り経路を導出する。このとき、ノード間差分情報の評価に基づいて評価値を定め、各戻り経路全体の差分評価値が相対的に小さく且つ変化の少ないものから順に並べた戻り経路リストを生成する。
(S27)自ノード情報(自ノードの位置情報、走行速度及び走行方向)と、ノード間差分情報とを含むRREPを送信する。
図4は、RREPを受信した際のフローチャートである。
(S41)RREPを受信する。RREPには、宛先アドレスと、送信元アドレスと、戻り経路リストとが含まれている。
(S42)RREPの宛先アドレスが、自ノードアドレスか否かを判定する。
(S43)RREPの宛先アドレスが自ノードアドレスでないならば、RREPの戻り経路リストにおける次ノードを確認する。このとき、経路状態テーブルを参照して、自ノードから次ノードに対する経路として他の最適経路が存在するならば、その経路を戻り経路リストに含める。
(S44)次ノードへRREPを送信する。
(S45)RREPの宛先アドレスが自ノードアドレスであるならば、RREPの戻り経路リストに含まれる経路を最適経路として保持する。
図5は、本発明における移動ノードの機能構成図である。
図5によれば、移動ノード1は、無線通信インタフェース部10と、位置情報測定部11と、走行速度計測部12と、メッセージ判定部13と、差分情報導出部14と、経路状態テーブル記録部15と、RREQ送信部16と、RREP送信部17と、戻り経路導出部18とを有する。
無線通信インタフェース10は、無線LAN等を介して、他の移動ノードとパケットを送受信する。位置情報測定部11は、GPS等によって常に自ノードの現在位置(緯度経度)を測定する。走行速度計測部12は、自ノードの走行速度を速度メータ等から取得する。
メッセージ判定部13は、受信されたメッセージがRREQか又はRREPかを判定する。
差分情報導出部14は、位置情報測定部11及び走行速度計測部12から自ノードの位置情報及び走行速度を取得する。また、位置情報の時間変化から走行方向を取得する。これら自ノードの位置情報、走行速度及び走行方向を自ノード情報として、RREQに含まれる直前中継ノード情報(直前中継ノードの位置情報、走行速度及び走行方向)との差分情報を導出する。
経路状態テーブル記録部15は、差分情報導出部14によって導出された差分情報を、自ノード及び直前中継ノードに対応付けて記憶する。
RREQ送信部16は、自ノード情報(自ノードの位置情報、走行速度及び走行方向)と、経路状態テーブルの情報とを含めたRREQを、無線通信インタフェース10へ送信する。
戻り経路導出部18は、RREQに対しては、経路状態テーブルを用いて送信元アドレスまでの複数の戻り経路を導出する。そして、各戻り経路全体の差分状態情報が相対的に小さく且つ変化の少ないものから順に並べた戻り経路リストを導出する。また、RREPに対しては、戻り経路リストに含まれない経路があって、その経路が差分評価値として有効であれば、その経路を戻り経路リストに含める。
RREP送信部17は、戻り経路リストを含む経路応答メッセージを送信する。
本発明によれば、移動ノードに本発明の経路構築方法を実行させる実施形態や、移動ノードに記録させた経路構築プログラムを実行させる実施形態もある。
前述した本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
本発明における具体的なシーケンス図である。 図1に基づいて導出された戻り経路の木構造図である。 本発明における経路要求メッセージを受信した際のフローチャートである。 本発明における経路応答メッセージを受信した際のフローチャートである。 本発明における移動ノードの機能構成図である。
符号の説明
1 移動ノード、移動通信装置、
10 無線通信インタフェース
11 位置情報測定部
12 走行速度計測部
13 メッセージ判定部
14 差分情報導出部
15 経路状態テーブル記録部
16 RREQ送信部
17 RREP送信部
18 戻り経路導出部

Claims (12)

  1. アドホックネットワークにおける移動ノードの経路構築方法であって、
    宛先アドレス、送信元アドレス及び直前中継ノード状態情報を含む経路要求メッセージを受信する第1のステップと、
    前記直前中継ノード状態情報と自ノード状態情報とから差分状態情報を導出する第2のステップと、
    前記差分状態情報を、前記直前中継ノードと前記自ノードとに対応付けて経路状態テーブルに記録する第3のステップと、
    前記宛先アドレスが自ノードアドレスでない場合、前記経路要求メッセージに前記自ノード状態情報及び前記経路状態テーブルを含めて放送的に送信する第4のステップと、
    前記宛先アドレスが自ノードアドレスである場合、前記経路状態テーブルを用いて前記送信元アドレスまでの複数の戻り経路を導出し、各戻り経路全体の前記差分状態情報が相対的に小さく且つ変化の少ないものから順に並べた戻り経路リストを導出し、該戻り経路リストを含む経路応答メッセージを送信する第5のステップと
    宛先アドレス、送信元アドレス及び前記戻り経路リストを含む前記経路応答メッセージを受信する第6のステップと、
    前記経路応答メッセージの前記宛先アドレスが自ノードアドレスでない場合、前記経路状態テーブルに基づいて当該自ノードからの戻り経路全体の前記差分状態情報が相対的に小さく且つ変化の少ない戻り経路を導出する第7のステップと、
    前記導出された戻り経路を前記戻り経路リストに含む前記経路応答メッセージを放送的に送信する第8のステップと、
    を有することを特徴とする経路構築方法。
  2. 前記直前中継ノード状態情報は、直前中継ノードの位置情報であり、
    前記自ノード状態情報は、自ノードの位置情報であり、
    前記差分状態情報は、差分位置情報である
    ことを特徴とする請求項1に記載の経路構築方法。
  3. 前記直前中継ノード状態情報は、直前中継ノードの走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報を更に含み、
    前記自ノード状態情報は、自ノードの走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報を更に含み、
    前記差分状態情報は、走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報の差分情報を更に含むことを特徴とする請求項2に記載の経路構築方法。
  4. 前記第5のステップは、前記戻り経路リストの最上位の戻り経路における当該自ノードから次の直前中継ノードへ前記経路応答メッセージを送信することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の経路構築方法。
  5. 前記第7のステップは、前記戻り経路リストに含まれていない経路についてのみ、前記戻り経路を導出することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の経路構築方法。
  6. 前記経路要求メッセージを受信する毎に前記第1のステップから前記第3のステップまでを実行し、所定時間経過後に前記第4のステップ又は前記第5のステップを実行することを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の経路構築方法。
  7. アドホックネットワークにおける移動ノードの経路構築プログラムであって、
    宛先アドレス、送信元アドレス及び直前中継ノード状態情報を含む経路要求メッセージを受信する第1のステップと、
    前記直前中継ノード状態情報と自ノード状態情報とから差分状態情報を導出する第2のステップと、
    前記差分状態情報を、前記直前中継ノードと前記自ノードとに対応付けて経路状態テーブルに記録する第3のステップと、
    前記宛先アドレスが自ノードアドレスでない場合、前記経路要求メッセージに前記自ノード状態情報及び前記経路状態テーブルを含めて放送的に送信する第4のステップと、
    前記宛先アドレスが自ノードアドレスである場合、前記経路状態テーブルを用いて前記送信元アドレスまでの複数の戻り経路を導出し、各戻り経路全体の前記差分状態情報が相対的に小さく且つ変化の少ないものから順に並べた戻り経路リストを導出し、該戻り経路リストを含む経路応答メッセージを送信する第5のステップと
    宛先アドレス、送信元アドレス及び前記戻り経路リストを含む前記経路応答メッセージを受信する第6のステップと、
    前記経路応答メッセージの前記宛先アドレスが自ノードアドレスでない場合、前記戻り経路リストに含まれていない経路であって、前記経路状態テーブルに基づいて当該自ノードからの戻り経路全体の前記差分状態情報が相対的に小さく且つ変化の少ない戻り経路を導出する第7のステップと、
    前記導出された戻り経路を前記戻り経路リストに含む前記経路応答メッセージを放送的に送信する第8のステップと、
    を移動ノードに実行させることを特徴とする経路構築プログラム。
  8. 前記直前中継ノード状態情報は、直前中継ノードの位置情報であり、
    前記自ノード状態情報は、自ノードの位置情報であり、
    前記差分状態情報は、差分位置情報である
    ことを特徴とする請求項に記載の経路構築プログラム。
  9. 前記直前中継ノード状態情報は、直前中継ノードの走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報を更に含み、
    前記自ノード状態情報は、自ノードの走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報を更に含み、
    前記差分状態情報は、走行速度情報、走行方向情報及び/又は通信品質情報の差分情報を更に含むことを特徴とする請求項に記載の経路構築プログラム。
  10. 前記第5のステップは、前記戻り経路リストの最上位の戻り経路における当該自ノードから次の直前中継ノードへ前記経路応答メッセージを送信することを特徴とする請求項からのいずれか1項に記載の経路構築プログラム。
  11. 前記第7のステップは、前記戻り経路リストに含まれていない経路についてのみ、前記戻り経路を導出することを特徴とする請求項7から10のいずれか1項に記載の経路構築プログラム。
  12. 前記経路要求メッセージを受信する毎に前記第1のステップから前記第3のステップまでを実行させ、所定時間経過後に前記第4のステップ又は前記第5のステップを実行させることを特徴とする請求項から11のいずれか1項に記載の経路構築プログラム。
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