JPH11239176A

JPH11239176A - アドホックネットワークのパケットルーティング方法

Info

Publication number: JPH11239176A
Application number: JP3866798A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Miyagi; 利文宮城; Masataka Iizuka; 正孝飯塚; Hitoshi Takanashi; 斉高梨; Masahiro Morikura; 正博守倉
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はアドホックネットワークのパケット
ルーティング方法において発信端末と宛先端末との間に
固定された中継端末が多数存在しない場合であっても発
信端末と宛先端末との通信を可能にすることを目的とす
る。【解決手段】中継端末が隣接無線端末との通信状態の
悪化を検出すると、中継端末から宛先端末100(J)に対し
て第１の信号Ｐ１を送り、宛先端末100(J)は第１の信号
を検出すると不特定の無線端末に対して第２の信号Ｐ２
を送出し、中継端末は第２の信号Ｐ２を検出すると中継
端末識別情報を付加して第２の信号Ｐ２を不特定の無線
端末に送出し、発信端末100(A)は第２の信号Ｐ２を検出
すると第２の信号Ｐ２に含まれる中継端末識別情報に基
づいて通信ルートを認識することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の無線端末同
士が互いに通信を行うアドホックネットワークのパケッ
トルーティング方法に関し、特にデータパケットの送信
元である発信端末と送信先である宛先端末との間を中継
する中継端末が移動可能な環境における通信ルートの決
定制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の無線端末同士が互いに通信を行う
アドホックネットワークの従来技術としては、例えば特
開平８−９７８２１号公報の「無線データ通信方法及び
装置ならびに無線データ通信システム」が公知である。

【０００３】この種のアドホックネットワークにおいて
は、データパケットの送信元である発信端末と送信先で
ある宛先端末とが距離などの関係で直接通信できない場
合であっても、発信端末と宛先端末との間に存在する１
つまたは複数の無線端末を利用できる場合には、それら
の無線端末をデータの中継を行う中継端末として利用す
ることにより、発信端末から宛先端末へのデータ転送が
行われる。

【０００４】中継端末を利用する場合には、データパケ
ットの送信を開始する前に、発信端末と宛先端末との間
の利用可能な中継端末を検出して、利用できる通信ルー
トを探索する必要がある。特開平８−９７８２１号公報
においては、次のようにして通信ルートを探索する。す
なわち、発信端末から不特定の無線端末に向かって、特
定の信号フレームを同報送信（ブロードキャスト）す
る。前記信号フレームを検出した任意の無線端末は、そ
れ自身が宛先端末でなければ、検出した信号フレームを
不特定の無線端末に向かって送出する。

【０００５】従って、中継端末を利用した同報送信が連
鎖的に繰り返されるので、発信端末から送信された信号
フレームが宛先端末まで届く。このときに信号フレーム
の中継に利用された無線端末を中継端末として利用する
ように、１つの通信ルートが決定される。但し、この種
の同報送信を実施する場合には、互いに通信可能な全て
の無線端末同士の間に連鎖的に通信が発生するので、各
無線端末において通信のトラヒックが大幅に増大する。
従って、トラヒックを低減するために、各中継端末にお
ける同報送信は１回だけに制限される。

【０００６】直接通信不可能な発信端末と宛先端末との
間で通信するためには、利用可能な通信ルートが実際に
存在することが前提になる。従って、互いに隣接する無
線端末同士の通信可能範囲が互いに重複し、しかも発信
端末と宛先端末との間にとぎれなく中継可能な無線端末
が配置されている必要がある。

【０００７】例えば、発信端末と宛先端末との間に第１
の中継端末と第２の中継端末とが存在する場合に、発信
端末と第１の中継端末との通信可能範囲が重なり、第１
の中継端末と第２の中継端末との通信可能範囲が重な
り、第２の中継端末と宛先端末との通信可能範囲が重な
る場合には、発信端末から送信されたデータを第１の中
継端末と第２の中継端末とで中継することにより、宛先
端末までデータを転送できる。

【０００８】また、複数の通信ルートを選択可能な場合
には、一部の中継端末において通信不可能な状態や障害
が発生した場合であっても、再び通信ルートの探索を実
施するか、または予め定めた代替ルートを利用すること
により、通信ルートを確保できる。上記のような装置に
おいては、ルート検索のための信号フレームを記億する
メモリや、フレームに記述された情報をもとに処理を行
う演算装置やプログラムされた論理素子もしくはプログ
ラムが設けられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
通信ルート確保のために実施される信号フレームの同報
送信は１回に制限されている。従って、１回だけしか送
信されない信号フレームを確実に中継するために、発信
端末と宛先端末との間には、互いに通信可能範囲が重な
るように多数の中継端末を固定配置しなければならな
い。

【００１０】もしも、特定の無線端末の移動によって発
信端末と宛先端末との間を中継する中継端末が１つでも
所定範囲からはずれると、発信端末と宛先端末との間で
データパケットの転送が不可能になる。また、従来技術
では、送受信する信号フレームの制御処理を専用のプロ
グラムやプログラムされた論理素子等で実施するので、
専用の情報処理装置やアプリケーションを構築する必要
があり既存の無線通信装置をそのまま用いることができ
ない不具合があった。

【００１１】本発明は、アドホックネットワークのパケ
ットルーティング方法において、発信端末と宛先端末と
の間に実質上固定された中継端末が多数存在していない
場合であっても、直接通信できない発信端末と宛先端末
との間で通信を可能にすることを主な目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１のアドホックネ
ットワークのパケットルーティング方法は、データパケ
ットの送信，受信及び中継の全ての機能をそれぞれが備
える少なくとも３つの無線端末を利用し、データパケッ
トの送信元となる無線端末，データパケットの送信先と
なる無線端末及びデータパケットを中継する無線端末を
それぞれ発信端末，宛先端末及び中継端末とし、前記発
信端末と宛先端末との間で直接通信できない場合には、
１つ以上の前記中継端末を利用する通信ルートを特定
し、特定された通信ルートを利用してデータパケットを
転送するアドホックネットワークのパケットルーティン
グ方法において、前記中継端末が特定された通信ルート
上で隣接する無線端末との間の通信状態の悪化を検出し
た場合には、該中継端末から前記宛先端末に対して通信
途絶を示す第１の信号を送り、前記宛先端末が前記第１
の信号を検出した場合には、利用する通信ルートを更新
するために、前記宛先端末から不特定の前記無線端末に
対して第２の信号を送出し、前記第２の信号を検出した
無線端末が前記発信端末でない場合には、前記第２の信
号を検出した無線端末は、該無線端末を特定する中継端
末識別情報を付加して前記第２の信号を不特定の無線端
末に対して送出し、前記第２の信号を検出した無線端末
が前記発信端末である場合には、該発信端末は、検出さ
れた第２の信号に含まれる前記中継端末識別情報に基づ
いて更新された通信ルートを認識し、更新された通信ル
ートの中継端末を介して宛先端末へのデータパケットの
送信を継続することを特徴とする。

【００１３】中継端末の移動などによって発信端末と宛
先端末との間の通信ルートが途絶えると、それを検出し
た中継端末が宛先端末に対して第１の信号を例えば通知
パケットとして送出する。この第１の信号に応答して、
宛先端末から第２の信号が送出される。すなわち、宛先
端末から発信端末に向かって通信ルートの探索が開始さ
れる。

【００１４】第２の信号は宛先端末から不特定の無線端
末に対して、すなわち同報で送出されるので、通信可能
な範囲内に複数の無線端末が存在する場合には、複数の
無線端末に第２の信号が届く。第２の信号を検出した無
線端末が、該無線端末を特定する中継端末識別情報を送
出する第２の信号に付加するので、発信端末に届く第２
の信号には、それの転送ルートを特定できる中継端末群
の情報が含まれている。従って、利用できる通信ルート
の情報が確保される。

【００１５】通信ルートの探索を宛先端末から開始する
ことにより、宛先端末に確実にパケットが到着するよう
な中継ルートを確保できる。また、発信端末における処
理の負荷が低減される。中継端末は、隣接する他の中継
端末からの特有の電波の受信レベルなどを周期的に監視
することにより、通信状態の悪化を検出できる。監視対
象の無線端末は、発信端末から宛先端末への通信ルート
上の直前の隣接する中継端末である。

【００１６】受信レベルが所定のレベルを下回る場合に
は、無線通信可能範囲内に存在しないと判断できる。監
視対象の無線端末の状況を中継端末上に記録しておき、
最新の受信状態と記録とを比較することにより、通信状
態の変化を識別できる。従来技術においては、無線通信
可能範囲に中継する端末が配置されていることが前提に
なっているが、本発明では中継端末が自由に動き回るこ
とを前提としている。すなわち、通信可能範囲内に常時
中継端末が存在していなくても、本発明では通信が可能
である。

【００１７】上記各種制御は、各無線端末にミドルウェ
アとして搭載することにより実現可能である。本発明は
ミドルウェアとして実現するのが望ましい。ミドルウェ
アは、ハードウェアとアプリケーション・ソフトウェア
との中間に位置するソフトウェアであり、ＩＳＯ（国際
標準化機構）で定義されている通信プロトコルの階層モ
デルであるＯＳＩ参照モデルにおいて、データリンク層
の上位に位置する。下位レイヤにおいて提供するサービ
スに応じて必要な機能を付加することなくサービスを実
現可能とする。また、上位のアプリケーションにおいて
も、提供するサービスに応じた変更や修正をすることな
く実現できる。

【００１８】本発明をミドルウェアとして実現すること
により、既存の無線端末を用いて動的トポロジーに対応
した無線パケット通信が可能になる。本発明の制御や必
要な情報の保持のために各無線端末にミドルウェアを導
入することにより、特定のアプリケーションや無線通信
装置に限らず発明を実施できる。また、宛先端末のミド
ルウェアによりルートの確保等の制御を行うことで、Ｍ
ＡＣレイヤや物理レイヤなどのネットワーク全体に対す
る負担をより軽減した通信が可能になる。

【００１９】請求項２は、請求項１記載のアドホックネ
ットワークのパケットルーティング方法において、前記
宛先端末もしくは前記第２の信号を検出した無線端末
は、所定の条件で通信可能な他の無線端末を検出できな
い場合には、前記第２の信号を保持し、前記所定の条件
で通信可能な他の無線端末を検出したときに、保持され
た前記第２の信号を送出することを特徴とする。

【００２０】従って、無線端末の移動などによって、発
信端末と宛先端末との間に利用可能な通信ルートが存在
しない場合には、第２の信号が何れかの中継端末もしく
は宛先端末に保持され、利用可能な通信ルートが現れた
ときに、新たに通信ルート上に現れた中継端末に第２の
信号が送信され、通信ルートの探索が継続される。この
ため、頻繁に移動する無線端末であっても、それを中継
端末として利用することができる。この制御も、各無線
端末に設られる前述のミドルウェアで実現できる。

【００２１】請求項３は、請求項１記載のアドホックネ
ットワークのパケットルーティング方法において、前記
宛先端末は前記第２の信号を生成する度に個別のパケッ
ト識別子を第２の信号に付与し、前記第２の信号を検出
した無線端末は、検出した第２の信号に付与された前記
パケット識別子を記憶し、該無線端末は検出した第２の
信号のパケット識別子が記憶されたパケット識別子と一
致する場合には検出した第２の信号を破棄し、一致しな
ければ第２の信号を他の無線端末に送出することを特徴
とする。

【００２２】第２の信号の同報送信を連鎖的に繰り返す
場合には、中継端末及び発信端末において、同一の第２
の信号が何度も繰り返し検出される可能性がある。複数
の通信ルートが存在する場合には、それぞれの通信ルー
トにおける転送所要時間が互いに異なる。一般に、転送
所要時間が短い通信ルートでは、中継数が少ないか、中
継距離が短いか、あるいは通信回線の品質が良い。従っ
て、異なる経路を経由した同一の第２の信号が繰り返し
検出される場合には、最初に検出された第２の信号が経
由したルートを選択するのが好ましいと考えられる。

【００２３】既に検出した第２の信号を破棄することに
より、通信トラヒックの増大を抑制できる。請求項４
は、請求項１記載のアドホックネットワークのパケット
ルーティング方法において、前記発信端末が前記宛先端
末からの第２の信号を検出した場合には、前記発信端末
が、前記第２の信号を部分的に更新して、更新された第
２の信号を、検出された第２の信号に含まれる前記中継
端末識別情報に対応する特定の無線端末を介して、前記
宛先端末まで返送することを特徴とする。

【００２４】例えば、宛先端末から発信端末に送られた
第２の信号の中継に利用した無線端末が移動している場
合には、第２の信号が転送された通信ルートが、時間の
経過により利用できなくなる可能性がある。発信端末に
転送された第２の信号を宛先端末に返送することによ
り、検出された通信ルートが少なくとも２回連続的に利
用できるか否かを識別できる。発信端末が第２の信号を
更新するので、宛先端末は第２の信号が発信端末に届い
たことを確認できる。

【００２５】発信端末が宛先端末に第２の信号を返送す
るときには、第２の信号に含まれる中継端末識別情報に
対応する特定の無線端末に、すなわちユニキャストで送
信を実施するので、それによって発生するトラヒックは
最小限である。請求項５は、請求項１記載のアドホック
ネットワークのパケットルーティング方法において、前
記発信端末と前記宛先端末との間で転送される前記第２
の信号の転送所要時間が最も短い通信ルートを優先的に
利用することを特徴とする。

【００２６】一般に、転送所要時間が短い通信ルートで
は、中継数が少ないか、中継距離が短いか、あるいは通
信回線の品質が良い。従って、異なる経路を経由した同
一の第２の信号が繰り返し検出される場合には、最初に
検出された第２の信号が経由したルートを選択するのが
好ましいと考えられる。本発明をミドルウェアで実現す
ることにより、既存の装置やアプリケーションをそのま
ま用いることができる。さらに、ＭＡＣレイヤや物理レ
イヤでの処理を少なくすることで、ネットワーク全体の
制御やルーティングの管理の負荷が軽減される。

【００２７】本発明では、利用可能な通信ルートが全く
存在しない場合であっても、中継端末が無線通信可能な
範囲に入るのを待つことで通信が可能になる。従って、
本発明は直接通信できない端末間における中継端末が自
由に動き回る動的トポロジーに対応した通信を実現でき
る。ミドルウェアを用いることにより、本発明はアプリ
ケーションや設定などを変更することなく既存の無線通
信システムで使用することが可能であり、ルーティング
機能を備えたミドルウェアを導入し下位のレイヤである
ＭＡＣレイヤや物理レイヤの負担を軽減することができ
るので、無線ネットワーク環境の全体の負担の軽減の効
果が得られる。

【００２８】また、本発明では端末が自由に動き回って
いても確実なデータ送信が可能である。さらに、発信端
末ではなく宛先端末のミドルウェアがルーティング制御
を行うことで、発信端末の負担軽減の効果が得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の１つの実施の形態を図１
〜図１０に示す。この形態は、全ての請求項に対応す
る。

【００３０】図１は本発明を実施する各無線端末上で実
行される発信端末の制御の内容を示すフローチャートで
ある。図２は本発明を実施する各無線端末上で実行され
る中継端末及び宛先端末の制御の内容を示すフローチャ
ートである。図３は本発明を実施する各無線端末上で実
行される宛先端末の制御の内容を示すフローチャートで
ある。

【００３１】図４は発信端末から宛先端末へ向かって通
信ルートの探索を実行する場合の各無線端末のレイアウ
トとパケットの転送経路の例を示す模式図である。図５
及び図６は宛先端末から発信端末へ向かって通信ルート
の探索を実行する場合の各無線端末のレイアウトとパケ
ットの転送経路の例を示す模式図である。図７は制御パ
ケットＰ０，Ｐ２，Ｐ３の構成を示すマップである。図
８は制御パケットＰ０の具体例を示すマップである。図
９は制御パケットＰ２，Ｐ３の具体例を示すマップであ
る。図１０は本発明を実施する各無線端末の動作の概要
を示すフローチャートである。

【００３２】この形態においては、請求項１の無線端
末，第１の信号，第２の信号及び中継端末識別情報は、
それぞれ無線端末１００，通知パケットＰ１，制御パケ
ットＰ２及び中継端末識別子群ＩＤＲとして具体化され
ている。この例では、複数存在する無線端末１００を利
用するので、これらを区別する必要がある場合には、各
無線端末１００の符号にそれぞれの識別記号を括弧と共
に付加して記述する。同様に、それぞれの無線端末１０
０から発信される無線パケットを区別する必要がある場
合には、無線パケットの符号にそれを発信した無線端末
１００の識別符号を括弧と共に付加して記述する。

【００３３】この形態では、無線端末１００(A)及び１
００(J)が、それぞれ請求項１の発信端末及び宛先端末
として割り当てられている。請求項１の中継端末は状況
に応じて変更される。この形態で使用する複数の無線端
末１００(A)〜１００(J)は、それぞれがデータを発信す
る発信端末，データを受け取る宛先端末及びデータを中
継する中継端末としての機能を全て備えている。

【００３４】無線端末１００のハードウェア構成につい
ては、一般的な無線パケット端末装置と基本的に同一で
ある。すなわち、アンテナ，送信機，受信機，データ処
理回路，表示器，入力装置，記憶装置，ディジタル制御
ユニットなどが無線端末１００に内蔵されている。各々
の無線端末１００は、発信端末，宛先端末及び中継端末
の全ての機能を実現するために、図１に示す処理，図２
に示す処理及び図３に示す処理の全てを並列的に実行す
る。

【００３５】この形態においては、図１，図２及び図３
に示す処理は全て前述のミドルウェアとして実現されて
いる。各々の無線端末１００の通信可能範囲があまり広
くない場合には、例えば図４において発信端末である無
線端末１００(A)から宛先端末である無線端末１００(J)
に対して直接にはデータを転送できないことが想定され
る。

【００３６】しかし、無線端末１００(A)及び１００(J)
の間に存在する他の無線端末１００(B)，１００(D)，１
００(G)を中継端末として利用することにより、無線端
末１００(A)から無線端末１００(J)までデータを転送可
能になる。中継端末を用いてデータ通信を行う場合に
は、利用する中継端末と中継順序を特定できるように、
発信端末から宛先端末までの通信ルートの探索を予め実
施してルートを確保する必要がある。

【００３７】各無線端末１００は、その周囲に存在する
他の無線端末１００からの電波を監視して、電波の受信
レベルを予め定めた閾値と比較することにより、監視対
象の無線端末１００が通信可能範囲内に存在するか否か
を識別する。発信端末である無線端末１００(A)は、宛
先端末である無線端末１００(J)と直接通信できないこ
とを認識すると、図１のステップ１２から１４に進むの
で、ステップ１１で作成した制御パケットＰ０を不特定
の無線端末１００に対して同報送信（ブロードキャス
ト）する。

【００３８】図４の例では、無線端末１００(A)から発
信される制御パケットＰ０(A)が、無線端末１００(B)及
び１００(C)に届く。制御パケットＰ０は、図７に示す
ように制御パケット識別子ＩＤＰ，作成端末フラグＦ０
１，発信端末識別子ＩＤＳ，宛先端末識別子ＩＤＤ，中
継端末識別子群ＩＤＲ及びデータ長ＬＤＰで構成され
る。

【００３９】制御パケット識別子ＩＤＰは、各制御パケ
ットＰ０，Ｐ２，Ｐ３を区別するための情報である。作
成端末フラグＦ０１は、各制御パケットＰ０，Ｐ２，Ｐ
３を作成した無線端末１００が発信端末と宛先端末の何
れかを示す二値情報である。発信端末識別子ＩＤＳは、
発信端末を特定するための情報である。宛先端末識別子
ＩＤＤは宛先端末を特定するための情報である。中継端
末識別子群ＩＤＲは、中継に利用する１つ又は複数の無
線端末１００を特定するための情報である。データ長Ｌ
ＤＰは、送信データの長さを示す情報である。

【００４０】無線端末１００(A)から発信される制御パ
ケットＰ０(A)については、図８に示すように中継端末
識別子群ＩＤＲに中継端末の情報が全く含まれていない
ので、中継端末が未特定であることが分かる。従って、
制御パケットＰ０(A)を受信した無線端末１００(B)は、
図２に示すステップ３６から３８に進み、制御パケット
Ｐ０(B)を不特定の無線端末１００に対して送信する。

【００４１】無線端末１００(B)が送信する制御パケッ
トＰ０(B)の中継端末識別子群ＩＤＲには、図８に示す
ように無線端末１００(B)の識別符号「Ｂ」が付加され
る。この処理は、図２のステップ３１で実施される。無
線端末１００(B)が送信する制御パケットＰ０(B)は、図
４の例では無線端末１００(D)で受信される。制御パケ
ットＰ０(B)の中継端末識別子群ＩＤＲには次の中継端
末が示されていないので、制御パケットＰ０(B)を受信
した無線端末１００(D)は、図２に示すステップ３６か
ら３８に進み、制御パケットＰ０(D)を不特定の無線端
末１００に対して送信する。

【００４２】無線端末１００(D)が送信する制御パケッ
トＰ０(D)の中継端末識別子群ＩＤＲには、図８に示す
ように無線端末１００(D)の識別符号「Ｄ」が付加され
る。この処理は、図２のステップ３１で実施される。上
記のような処理が連鎖的に繰り返されるので、図４に示
すように、宛先端末である無線端末１００(J)に制御パ
ケットＰ０(G)が届く。この制御パケットＰ０(G)の中継
端末識別子群ＩＤＲには、図８に示すようにそれまでに
中継を実施した無線端末１００の識別符号「Ｂ，Ｄ，
Ｇ」が含まれている。

【００４３】従って、制御パケットＰ０(G)の中継端末
識別子群ＩＤＲの内容から、利用可能な通信ルートを特
定できる。この中継端末識別子群ＩＤＲを含む制御パケ
ットＰ０が、宛先端末である無線端末１００(J)から発
信端末である無線端末１００(A)に返送される。宛先端
末から発信端末への制御パケットＰ０の返送は、図３の
ステップ５５で実施される。この場合、中継端末識別子
群ＩＤＲによって返送の通信に利用できる中継端末を知
ることができるので、宛先端末は特定の無線端末１００
のみに制御パケットＰ０を送信する。つまり、返送はユ
ニキャスト通信で行われる。

【００４４】発信端末である無線端末１００(A)が返送
された制御パケットＰ０を受信すると、無線端末１００
(A)は、中継端末識別子群ＩＤＲに示された通信ルート
を利用して、図５に示すようにデータパケットの送信を
開始する。一方、中継端末である無線端末１００(B)，
１００(D)，１００(G)は、図２に示すステップ３２にお
いて、中継端末識別子群ＩＤＲの内容から、自局に隣接
する中継端末を特定し、それを記憶する。

【００４５】また、中継端末である各無線端末１００
は、ステップ３９で隣接する中継端末からの電波を監視
する。そして、例えば電波の受信レベルが予め定めたレ
ベルを下回ると、通信不可として検出する。図５におい
ては、中継端末である無線端末１００(G)の移動によっ
て、無線端末１００(D)と無線端末１００(G)との距離が
長くなり、両者の通信可能範囲が重ならなくなった状態
を想定している。

【００４６】図５に示す状態において、中継端末である
無線端末１００(G)は、隣接する中継端末である無線端
末１００(D)との通信が不可能になったことを検知す
る。このため、無線端末１００(G)は、図２のステップ
４０から４１に進む。従って、通知パケットＰ１が無線
端末１００(G)から宛先端末である無線端末１００(J)に
向かって送信される。

【００４７】なお、図５の例では通知パケットＰ１が無
線端末１００(G)から宛先端末である無線端末１００(J)
に直接送信されるが、例えば無線端末１００(B)と無線
端末１００(D)との間で通信が途絶すると、通知パケッ
トＰ１は、無線端末１００(D)から無線端末１００(G)を
介して宛先端末である無線端末１００(J)に送信され
る。宛先端末である無線端末１００(J)は、通知パケッ
トＰ１を受信すると、それまで使用していた通信ルート
において通信が途絶したことを認識する。そして、図３
のステップ５６から５７に進む。

【００４８】この場合、それまでの通信ルートとは別の
通信ルートを確保する必要があるので、宛先端末である
無線端末１００(J)は、それ自身が作成した制御パケッ
トＰ２を不特定の無線端末１００に対して同報送信す
る。図５の例では、制御パケットＰ２(J)が無線端末１
００(G)，無線端末１００(I)に送信される。制御パケッ
トＰ２(J)は、宛先端末により作成されたので、図９に
示すように作成端末フラグＦ０１が「１」にセットされ
る。通信ルートが未確定なので、制御パケットＰ２(J)
の中継端末識別子群ＩＤＲの内容はクリアされる。デー
タ長ＬＤＰには、それまでに宛先端末である無線端末１
００(J)に届いた受信データ長（この例では「５５
０」）がセットされる。

【００４９】制御パケットＰ２(J)を受信した無線端末
１００(I)は、制御パケットＰ２(J)の中継端末識別子群
ＩＤＲの内容から、通信ルートが未確定であることを認
識する。従って、図２のステップ３６から３８に進む。
ステップ３８の実行により、制御パケットＰ２(I)が無
線端末１００(I)から不特定の無線端末１００に向かっ
て同報送信される。

【００５０】制御パケットＰ２(I)の中継端末識別子群
ＩＤＲには、図９に示すように無線端末１００(I)を特
定する情報「Ｉ」が追加される。この追加は、無線端末
１００(I)が実行する図２のステップ３１で行われる。
上記制御パケットＰ２の同報送信は連鎖的に繰り返され
る。図５に示す例では、制御パケットＰ２が無線端末１
００(I)，無線端末１００(H)，無線端末１００(E)，無
線端末１００(C)の順に中継されるので、発信端末であ
る無線端末１００(A)まで届く。

【００５１】制御パケットＰ２の中継端末識別子群ＩＤ
Ｒには、それが中継される度に、中継した無線端末１０
０を特定する情報が追加される。従って、発信端末であ
る無線端末１００(A)が受け取る制御パケットＰ２(C)に
は、図８に示すように中継した全ての無線端末１００を
示す「Ｃ，Ｅ，Ｈ，Ｉ」が含まれる。従って、発信端末
である無線端末１００(A)は、制御パケットＰ２(C)の中
継端末識別子群ＩＤＲの内容から、新しい通信ルートを
認識できる。発信端末である無線端末１００(A)は、制
御パケットＰ２(C)を受け取った後、通信ルートを確定
するために、制御パケットＰ３を送信する。

【００５２】すなわち、制御パケットＰ２(C)の作成端
末フラグＦ０１が「１」であるため、発信端末である無
線端末１００(A)は、宛先端末が新しい通信ルートを探
索していることを認識し、図１のステップ１７から１９
に進む。ステップ１９で制御パケットＰ３(A)が作成さ
れる。制御パケットＰ３(A)は発信端末である無線端末
１００(A)によって作成されるので、作成端末フラグＦ
０１は「０」にクリアされる。制御パケットＰ３(A)の
中継端末識別子群ＩＤＲの内容は、制御パケットＰ２
(C)と同一である。

【００５３】また、制御パケットＰ２(C)のデータ長Ｌ
ＤＰにより、宛先端末へに「５５０」の長さのデータ転
送が完了しているので、転送すべき「１０００」の長さ
のデータの残りの長さ「４５０」が、制御パケットＰ３
(A)のデータ長ＬＤＰにセットされる。制御パケットＰ
３の送信は、ユニキャストで実施される。すなわち、送
信すべき相手を示す中継端末が、制御パケットＰ３の中
継端末識別子群ＩＤＲによって特定されているので、発
信端末及び制御パケットＰ３を受信した中継端末は、中
継端末識別子群ＩＤＲに示された特定の無線端末１００
のみに対して、制御パケットＰ３を送信する。

【００５４】図６に示す例では、無線端末１００(C)，
無線端末１００(E)，無線端末１００(H)，無線端末１０
０(I)，無線端末１００(J)の順に制御パケットＰ３が中
継され、宛先端末である無線端末１００(J)まで制御パ
ケットＰ３が届く。通信ルートが確定すると、発信端末
である無線端末１００(A)は、制御パケットＰ３の中継
端末識別子群ＩＤＲの内容で定まる次の無線端末１００
に対してデータパケットを送信する。このデータパケッ
トは、中継端末識別子群ＩＤＲの内容に示された中継端
末群を介して、宛先端末である無線端末１００(J)まで
届く。

【００５５】ところで、例えば図５に示す状態におい
て、無線端末１００(H)が無線端末１００(I)の通信可能
範囲を外れた位置に移動すると、無線端末１００(I)か
ら先の通信ルートが途絶えるので、新しい通信ルートが
確保できない。上記の場合、無線端末１００(I)は、図
２のステップ３３で他の無線端末１００との通信が不可
能であると認識するので、ステップ３５を介してステッ
プ３４に進む。無線端末１００(I)は、ステップ３４で
送信すべき制御パケットＰ２を保持して待機する。

【００５６】時間の経過に伴って、無線端末１００(I)
の通信可能範囲内に他の無線端末１００が現れると、ス
テップ３５から３６を介してステップ３８に進むので、
現れた無線端末１００に対して無線端末１００(I)から
制御パケットＰ２が送信される。従って、一時的に通信
ルートが確保できない環境であっても、時間の経過に伴
って複数の無線端末１００の位置関係が変化すると、利
用できる無線端末１００が中継端末として選択されるの
で、通信ルートが確保される。

【００５７】また、利用可能な通信ルートが複数存在す
る場合には、制御パケットＰ２の転送所要時間の短い通
信ルートが優先的に選択され利用される。各無線端末１
００は、制御パケットＰ２を受信すると、それの制御パ
ケット識別子ＩＤＰを記憶する。図２のステップ４２で
は、各無線端末１００は記憶された（以前受信した）制
御パケット識別子ＩＤＰと、受信した制御パケットの制
御パケット識別子ＩＤＰとを比較する。

【００５８】比較結果が一致する場合には、ステップ４
２から４３に進む。ステップ４３では、受信した制御パ
ケットを破棄する。つまり、制御パケット識別子ＩＤＰ
が同一の制御パケットを重複して受信した場合には、先
に受信した制御パケットＰ２だけを受け取り、後で受信
した制御パケットは不要とみなして破棄する。本発明を
実施する場合の動作について、以下に説明を補足する。
動作の概要は図１０に示されている。

【００５９】上記のルート確保処理において、宛先端末
に制御パケットＰ２が届きルートが確保されたことが発
信端末に伝えられる。この形態では、確保したルート上
の中継端末のミドルウェアにルートが確保されたことが
伝わるので、どの中継端末から自信の端末にデータが送
信されるかを認識することが可能である。この形態で
は、すべての無線端末が自由に動き回ることが可能であ
り、特定の無線通信可能範囲内に固定する必要がない。
そのため、データパケットの送信時に無線通信可能範囲
内に中継端末が存在しなくなり、データパケットの送信
が不可能になる場合もある。

【００６０】データパケットの転送をするときには、送
信端末と受信端末との間で一対一にユニキャスト通信が
実施される。通信ルート上に存在する各無線端末１００
のミドルウェアは、ルート上の直前の中継端末を認識し
ている。その中継端末が無線通信可能範囲内に存在して
いるか否か認識できる。認識の際には、例えば電波の受
信レベルを所定の閾値と比較することにより、中継端末
が無線通信可能範囲内に存在するかどうかを判断する。

【００６１】もしも、無線通信可能範囲内にルート上の
直前の中継端末が存在していないと無線で通信を行うこ
とができない。つまり、データパケットを送信すること
ができないと判断することができる。このことを認識し
たミドルウェアは、宛先端末にデータパケットが送信不
可能であることを通知パケットＰ１で伝える。もちろ
ん、この情報はあらかじめ確保されたルートをユニキャ
ストで転送され、宛先端末に到着することになる。宛先
端末では、中継端末間で通信不可能であることを認識す
ると、次のルートの確保のために再び発信端末に向けて
制御パケットＰ２を送信する。

【００６２】発信端末に送信される制御バケットＰ２に
ついては、フラグＦ０１が宛先端末が生成した制御パケ
ットであることをわかるようにセットされ、データ長Ｌ
ＤＰがすでに送信されたデータ長に更新される。この制
御パケットにより、発信端末は宛先端末に届いたデータ
長を知ることが可能となる。

【００６３】新たな通信ルートを確保するために制御パ
ケットＰ２を送信する場合には、無線通信可能範囲に中
継端末が存在しない場合も考えられる。宛先端末から送
信されてきた制御バケットＰ２は、ミドルウェアにより
保持されている。従って、無線通信可能範囲内に中継端
末が現れるのを待ち、現れたときに保持していた制御パ
ケットＰ２を送信することで、再びルートの確保を行う
ことが可能となる。また、発信端末によるデータ送信前
のルート確保の際の制御パケットＰ０の送信時にも、同
様の方法を用いることができる。従って、データ送信前
に中継端末が自由に動き回っていても、ルートを確保す
ることが可能である。

【００６４】制御パケットＰ２の保持などにより無事に
発信端末に制御パケットＰ２が送信されると、発信端末
のミドルウェアはフラグＦ０１をみて、宛先端末が生成
した制御パケットであることを認識すると宛先端末に再
び制御パケットＰ３を送信する。この際の制御パケット
Ｐ３の内容は、制御パケットＰ２と同様であるが、すで
に宛先端末に届いたデータ長が送信されてきた制御パケ
ットＰ２からわかるので、データ長ＬＤＰを記述する箇
所を残りのデータ長に更新し、フラグＦ０１を発信端末
が生成した制御パケットＰ３であることを示す値「１」
にする。

【００６５】このフラグＦ０１により、データ送信時に
中継端末間で通信が不可能になったことがわかるので、
再び発信端末は制御パケットＰ３を送信しルートを確保
する必要があることがわかる。発信端末から送信された
制御パケットＰ３が再び宛先端末まで転送されると、宛
先端末は、ユニキャストにより再び発信端末に向け制御
パケットを送信しルートが確保されたことを伝える。フ
ラグＦ０１により発信端末が生成した制御パケットであ
ることがわかるので、残りのデータの送信を始める。

【００６６】発信端末に制御パケットが送信された際に
ルートを確保せず、再び宛先端末に送信するのは、宛先
端末から制御パケットＰ２を送信するときに、無線通信
可能範囲内に中継端末が存在しないと、中継端末が現れ
るのを待つ間、制御パケットを発信端末に送信してきた
中継端末が移動して範囲内に存在しなくなる可能性があ
るためである。

【００６７】再び発信端末から制御パケットＰ３を送信
すると、ルートが完全に確保されていないことを認識で
きる。宛先端末において発信端末から最も早く届いた制
御バケットを中継してきた通信ルートは、最も転送遅延
の少ない通信ルートであり、この通信ルートを選択する
ことで常に良好な通信状態でデータパケットの転送が可
能になる。

【００６８】宛先端末から送信された制御パケットＰ３
を再び発信端末からユニキャストにより送信中している
間に、中継端末の移動により中継が不可能になったとし
ても、上記のルート確保の制御方法により、宛先端末か
らルートを確保するための制御パケットを送信すること
で対処することが可能である。新たなルート確保のため
の無線通信可能範囲内の中継端末への制御パケットの送
信（図１０のステップ１２４）と、無線通信可能範囲内
に現れた中継端末への制御パケットの送信（図１０のス
テップ１２５）では、無線通信可能範囲内に中継端末が
現れる度に制御パケットを送信する。以前に制御パケッ
トを受信している中継端末は、あらかじめミドルウェア
により制御パケットの識別子を保持している。そして、
送信された制御パケットの識別子と保持している識別子
とが同じであると認識すると、受信した制御パケットを
破棄する（ステップ１２８）。これにより、ネットワー
クにおける無駄とループを防ぐことが可能となる。

【００６９】宛先端末や各々のミドルウェアは、上記処
理を常時繰り返し実行することで実現される。以下に各
々のミドルウェアが行う処理を挙げる。発信端末におい
ては、ミドルウェアはデータの送信の要求を受けると、
データ長と発信端末・宛先端末の識別子を付加して送信
するように、下位のレイヤに要求する。

【００７０】宛先端末から送信されてきた制御パケット
が、発信端末が生成したとフラグＦ０１によりわかる
と、中継端末識別子群ＩＤＲの内容に基づいて、ユニキ
ャストによりデータを送信するようにミドルウェアは要
求する。フラグＦ０１により宛先端末が生成した制御パ
ケットであるとミドルウェアが認識すると、フラグＦ０
１を発信端末が生成した値に換え再び宛先端末に制御パ
ケットを送信する。

【００７１】中継端末においては、制御パケットが送信
されてくると制御パケットに自身の中継端末の識別子を
付加して送信する。この際にミドルウェアはルート上の
直前の中継端末識別子を保持する。この情報に対応する
ルート上の直前の中継端末が、無線通信可能範囲に存在
するか否かを各中継端末は監視する。範囲内に中継端末
が存在しないことがわかると、通信が不可能になったこ
とを示す通知パケットＰ１を、中継端末識別子群ＩＤＲ
の内容に応じたルートで、宛先端末に伝える。

【００７２】宛先端末では、ミドルウェアは発信端末か
ら送信されてきた制御パケットＰ０の内容にすでに送信
されたデータ長ＬＤＰを記述して発信端末に送信する
（データ送信開始前のＬＤＰの値は０）。中継端末から
無線通信可能範囲内に端末が存在せず通信不可能になっ
たことが通知パケットＰ１により伝えられると、宛先端
末は、制御パケットＰ２をブロードキャストで送信す
る。この制御パケットＰ２のデータ長ＬＤＰにはすでに
受け取ったデータ長がセットされ、フラグＦ０１には宛
先端末がパケットを作成したことを示す値「１」セット
される。

【００７３】フラグＦ０１が発信端末が作成した値
「０」である場合には、制御バケットの中継端末識別子
群ＩＤＲの内容に従って、ユニキャストでデータパケッ
トの送信を行う。全てのデータパケットの送信が完了し
たか否かは、制御パケットのデータ長により認識するこ
とが可能である。データ送信完了を発信端末に伝えるこ
とで確実にデータ送信が行われたことが伝わる。

【００７４】以上述べた方法により、自由に動き回る無
線端末を中継端末として利用して無線通信を行うことが
できる。この制御は、各端末のミドルウェアと制御パケ
ット中の内容による単純な処理で実現できる。

【００７５】

【発明の効果】請求項１のアドホックネットワークのパ
ケットルーティング方法を用いることにより、無線で直
接通信できない端末間を、中継端末を用いて送信するこ
とができる。特に、ルーティング機能を備えるミドルウ
ェアにより実現する場合には、ＭＡＣレイヤや物理レイ
ヤの負担を軽減することになるので、ネットワーク全体
として負担が少なくなる。また、特定のアプリケーショ
ンや設定などを用いることなく実現できる。

【００７６】また、請求項１によれば、データパケット
の送信中に中継端末間で通信ができなくなった場合であ
っても、宛先端末から制御パケットに相当する第２の信
号が送信されるので、新しい通信ルートが確保される。
従って、全ての端末が自由に動いていてもルーティング
を確保でき、動的トポロジーに対応したルーティングに
対応することが可能である。

【００７７】また、請求項１では宛先端末によりルーテ
ィングの制御を行うので発信端末はデータパケットの送
信処理に集中することができ、データ長などを見ること
で確実に宛先端末にデータを送信することが可能とな
る。また、これらの制御はミドルウェアと制御パケット
を用いることで複雑な処理を必要とせず実現することが
可能である。

【００７８】請求項２によれば、新しい通信ルートを確
保する際に、無線通信可能範囲内に中継端末が存在しな
い場合、送信されてきた制御パケットをミドルウェア等
によって保持し、無線通信可能範囲内に中継端末が現れ
るまで待機するので、中継端末が無線通信可能範囲外に
移動する環境においても、通信ルートの確保が可能であ
る。

【００７９】請求項３によれば、無線通信可能範囲内に
中継端末が現れる度に制御パケットが送信される。ま
た、受信した中継端末側では以前に受信した制御端末の
識別子を保持し受信した制御パケットとの比較により同
じであると判断すると破棄するので、ネットワーク送信
の無駄やループを防ぐことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する各無線端末上で実行される発
信端末の制御の内容を示すフローチャートである。

【図２】本発明を実施する各無線端末上で実行される中
継端末及び宛先端末の制御の内容を示すフローチャート
である。

【図３】本発明を実施する各無線端末上で実行される宛
先端末の制御の内容を示すフローチャートである。

【図４】発信端末から宛先端末へ向かって通信ルートの
探索を実行する場合の各無線端末のレイアウトとパケッ
トの転送経路の例を示す模式図である。

【図５】宛先端末から発信端末へ向かって通信ルートの
探索を実行する場合の各無線端末のレイアウトとパケッ
トの転送経路の例を示す模式図である。

【図６】宛先端末から発信端末へ向かって通信ルートの
探索を実行する場合の各無線端末のレイアウトとパケッ
トの転送経路の例を示す模式図である。

【図７】制御パケットＰ０，Ｐ２，Ｐ３の構成を示すマ
ップである。

【図８】制御パケットＰ０の具体例を示すマップであ
る。

【図９】制御パケットＰ２，Ｐ３の具体例を示すマップ
である。

【図１０】本発明を実施する各無線端末の動作の概要を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１００無線端末Ｐ０，Ｐ２，Ｐ３制御パケットＰ１通知パケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者守倉正博東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データパケットの送信，受信及び中継の
全ての機能をそれぞれが備える少なくとも３つの無線端
末を利用し、データパケットの送信元となる無線端末，
データパケットの送信先となる無線端末及びデータパケ
ットを中継する無線端末をそれぞれ発信端末，宛先端末
及び中継端末とし、前記発信端末と宛先端末との間で直
接通信できない場合には、１つ以上の前記中継端末を利
用する通信ルートを特定し、特定された通信ルートを利
用してデータパケットを転送するアドホックネットワー
クのパケットルーティング方法において、前記中継端末が特定された通信ルート上で隣接する無線
端末との間の通信状態の悪化を検出した場合には、該中
継端末から前記宛先端末に対して通信途絶を示す第１の
信号を送り、前記宛先端末が前記第１の信号を検出した場合には、利
用する通信ルートを更新するために、前記宛先端末から
不特定の前記無線端末に対して第２の信号を送出し、前記第２の信号を検出した無線端末が前記発信端末でな
い場合には、前記第２の信号を検出した無線端末は、該
無線端末を特定する中継端末識別情報を付加して前記第
２の信号を不特定の無線端末に対して送出し、前記第２の信号を検出した無線端末が前記発信端末であ
る場合には、該発信端末は、検出された第２の信号に含
まれる前記中継端末識別情報に基づいて更新された通信
ルートを認識し、更新された通信ルートの中継端末を介
して宛先端末へのデータパケットの送信を継続すること
を特徴とするアドホックネットワークのパケットルーテ
ィング方法。
【請求項２】請求項１記載のアドホックネットワーク
のパケットルーティング方法において、前記宛先端末も
しくは前記第２の信号を検出した無線端末は、所定の条
件で通信可能な他の無線端末を検出できない場合には、
前記第２の信号を保持し、前記所定の条件で通信可能な
他の無線端末を検出したときに、保持された前記第２の
信号を送出することを特徴とするアドホックネットワー
クのパケットルーティング方法。
【請求項３】請求項１記載のアドホックネットワーク
のパケットルーティング方法において、前記宛先端末は
前記第２の信号を生成する度に個別のパケット識別子を
第２の信号に付与し、前記第２の信号を検出した無線端
末は、検出した第２の信号に付与された前記パケット識
別子を記憶し、該無線端末は検出した第２の信号のパケ
ット識別子が記憶されたパケット識別子と一致する場合
には検出した第２の信号を破棄し、一致しなければ第２
の信号を他の無線端末に送出することを特徴とするアド
ホックネットワークのパケットルーティング方法。
【請求項４】請求項１記載のアドホックネットワーク
のパケットルーティング方法において、前記発信端末が
前記宛先端末からの第２の信号を検出した場合には、前
記発信端末が、前記第２の信号を部分的に更新して、更
新された第２の信号を検出された第２の信号に含まれる
前記中継端末識別情報に対応する特定の無線端末を介し
て前記宛先端末まで返送することを特徴とするアドホッ
クネットワークのパケットルーティング方法。
【請求項５】請求項１記載のアドホックネットワーク
のパケットルーティング方法において、前記発信端末と
前記宛先端末との間で転送される前記第２の信号の転送
所要時間が最も短い通信ルートを優先的に利用すること
を特徴とするアドホックネットワークのパケットルーテ
ィング方法。