JPWO2005109765A1

JPWO2005109765A1 - 無線ノード装置及びマルチホップ型無線ｌａｎシステム

Info

Publication number: JPWO2005109765A1
Application number: JP2006512965A
Authority: JP
Inventors: 川上　哲也; 哲也川上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2025-04-27
Also published as: JP4648311B2; EP1737162A4; CN1981483A; EP1737162B1; WO2005109765A1; CN100579045C; US20070189252A1; EP1737162A1

Abstract

上位接続先無線ノードとの接続が切断された場合でも、自身の配下のツリー構造を保ちつつ、ループを回避してツリーを再構築する技術が開示され、その技術によればマルチホップ型無線ＬＡＮのツリー構造の頂点に位置するルート無線ノード装置からのホップ数、及び外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮか否かの接続状態を示す状態フラグの情報を記憶する記憶手段１０１と、外部ネットワークに接続するマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続状態を認識する認識手段１０２と、外部ネットワークに接続するマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識された場合に、ホップ数及び状態フラグの情報を周囲の無線ノード装置から収集する収集手段１０３と、収集されたホップ数及び状態フラグの情報に基づいて新たな接続先の無線ノード装置を選択する選択手段１０４とを備える。

Description

本発明は、マルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断された際に、再度接続を行う無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムに関する。

従来から、移動体通信の高速化の１つとして無線ＬＡＮの可能性が挙げられている。ＰＤＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＣｅｌｌｕｌａｒ）などの移動体通信と比較して基地局（以下、ＡＰ（ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ）とも言う）の通信エリアが小さいシステムにおいてサービス提供エリアを広げる１つの手段として、無線ノード間でマルチホップ無線ネットワークを構成する方法が示されている。下記の特許文献１に開示されている発明では、スター型のネットワーク上で各無線ノードが基地局と通信することのみを目的とすることで、各無線ノードが基地局までの中継路を確立するのみでよいと考え、基地局と無線ノードとの間で基地局を最上位局とし、かつ各無線ノードが上位接続先無線ノードを一意に定めるような構造を構築している。さらに、スター型マルチホップ無線ネットワークの構築を最上位局（基地局）がすべて制御するのではなく、各無線ノードが最適な接続先の無線ノードとして基地局からのホップ数を基に、基地局までのホップ数が最小となる上位無線ノードを選択することで自律的にマルチホップ無線ネットワークを実現する方式が示されている。

さらに、特許文献１に開示されている発明では、ネットワーク構築後、上位接続先無線ノードと接続ができなくなった場合には、子無線ノード（自身を上位接続先無線ノードとして接続を行っている無線ノード）を除いて、上位接続先無線ノードを選定し、マルチホップ無線ネットワークの再構成を行う方式と、上位接続先無線ノードと接続できなくなった旨の接続不可信号を送信し、これを受信した子無線ノードは、さらにその子無線ノードに対して自無線ノードが上位接続先無線ノードと接続できなくなった旨の接続不可信号を送信する。これを繰り返すことにより配下にあるすべての無線ノードが新たな上位接続先無線ノードを選定する処理を行う方式とが示されている。これにより、上位接続先無線ノードと接続できなくなった無線ノードだけが上位接続先無線ノードを新たに選定するだけでなく、その配下にあるすべての無線ノードで上位接続先無線ノードの選定のやり直しを行うことでよりダイナミックな再構築を可能としている。
特開２００１−２３７７６４号公報（図１）

しかしながら、特許文献１に開示された発明のように、すべての無線ノードで再構築を行う場合、基地局に近い無線ノードの接続が切断された場合、非常に多くの無線ノードでの再接続処理が行われ、再構築に時間がかかることになる。また、接続が切断された無線ノード以下のツリー構造が保たれないため、ＬＡＮ型のネットワークを構成していたとしても、その無線ノードの配下の無線ノード同士での通信を行うこともできなくなる。また、特許文献１に開示された発明では、接続が切断された無線ノードのみが上位接続先無線ノードを選定する場合、子無線ノードからのホップ数情報を受信してもこれを破棄し、子無線ノードに接続してループを構成することを防ぐこととしている。さらに、孫無線ノード（子無線ノードに接続している下位の無線ノード）を新たな上位接続先無線ノードとして選定することも考えられるが、接続可能無線ノードの中で最小ホップ数の無線ノードを上位接続先無線ノードと選定する特許文献１に開示されている発明の構成では、自無線ノードと孫無線ノードは接続不可能であり、その心配はないという記述がされている。しかし、ループの発生する場合として図８Ａ、図８Ｂに示すような場合が考えられる。なお、図８Ａ及び図８Ｂの各ノードに付されているＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の数字部分は、基地局８００からのホップ数を示している。

ノードＡ、Ｂ、Ｃが移動した結果、ノードＡが基地局８００との接続を断たれた場合、ノードＡは新たな接続先を選定しようとする。このときノードＡが接続可能なノードにはノードＢ、Ｃ、Ｄが存在する。ノードＢは自身の子無線ノードとなるので選定から外れる。ノードＡに対して、ノードＣはホップ数３を通知し、ノードＤはホップ数４を通知してくるため、最小のホップ数に基づいた選定を行うとノードＣを選定することになる。これにより、ノードＡ、Ｂ、Ｃ間でループが発生し、ループを防ぐことはできない。この場合、ホップ数は大きいがノードＤに接続することが基地局８００までのツリーを再構築するためには必要である。以上のように、特許文献１に開示されたような発明ではネットワークを再構築する際に問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、上位接続先無線ノードとの接続が切断された場合でも、自身の配下のツリー構造を保ちつつ、ループを回避してツリーを再構築することができる無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステム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、本発明によれば、複数の無線ノード装置から構成され、前記複数の無線ノード装置の少なくとも一部が中継装置となってレイヤ２でのマルチホップ通信を可能とするツリー構造のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの前記無線ノード装置において、前記マルチホップ型無線ＬＡＮのツリー構造の頂点に位置するルート無線ノード装置からのホップ数、及び前記マルチホップ型無線ＬＡＮのうち外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮか否かの接続状態を示す状態フラグの情報を記憶する記憶手段と、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続状態を認識する認識手段と、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識された場合に、ホップ数及び状態フラグの情報を周囲の無線ノード装置から収集する収集手段と、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、新たな接続先の無線ノード装置を選択する選択手段とを備えることを特徴とする無線ノード装置が提供される。この構成により、ルート無線ノード装置から切断されている無線ノード装置と接続されている無線ノードとを区別でき、ループの発生を防ぎつつ、ルート無線ノード装置の配下へ再度接続することが可能となる。

また、本発明の無線ノード装置における前記選択手段が、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在する場合には、その中で最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択し、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在しない場合には、その中で前記記憶手段に記憶されたホップ数よりも小さいホップ数を有する無線ノード装置のうち、最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ルート無線ノード装置のツリーへ優先的に接続でき、さらにルート無線ノード装置のツリーから切断された無線ノード装置同士が接続時に誤ってループを構成することを防ぐことが可能である。

また、本発明の無線ノード装置における前記認識手段によって前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識された場合に、配下に接続された無線ノード装置へ切断された旨の切断通知パケットを通知する切断通知手段を更に備えることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、配下の無線ノード装置にルート無線ノード装置からの切断を迅速に伝えることが可能で、他の無線ノード装置の接続時にルート無線ノード装置のツリーへの接続性を高めることが可能となる。

また、本発明の無線ノード装置における前記切断通知パケットを受信した場合に、前記記憶手段に記憶されたホップ数及び状態フラグの情報のうち状態フラグの情報のみを変更する変更手段を更に備えることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、切断された後もリーフとなる無線ノード装置群で上下関係を保ち、分離された無線ノード装置間での通信を保持することが可能である。

また、本発明によれば、複数の無線ノード装置から構成され、前記複数の無線ノード装置の少なくとも一部が中継装置となってレイヤ２でのマルチホップ通信を可能とするツリー構造のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムにおいて、前記マルチホップ型無線ＬＡＮのツリー構造の頂点に位置するルート無線ノード装置からのホップ数、及び前記マルチホップ型無線ＬＡＮのうち外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮか否かの接続状態を示す状態フラグの情報を記憶している前記無線ノード装置が、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続状態を認識し、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識した場合に、ホップ数及び状態フラグの情報を周囲の無線ノード装置から収集し、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて新たな接続先の無線ノード装置を選択することを特徴とするマルチホップ型無線ＬＡＮシステムが提供される。この構成により、ルート無線ノード装置から切断されている無線ノード装置と接続されている無線ノードとを区別でき、ループの発生を防ぎつつ、ルート無線ノード装置の配下へ再度接続することが可能となる。

また、本発明のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムにおいて、前記無線ノード装置が、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在する場合には、その中で最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択し、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在しない場合には、その中で自身の記憶手段に記憶されたホップ数よりも小さいホップ数を有する無線ノード装置のうち、最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ルート無線ノード装置のツリーへ優先的に接続でき、さらにルート無線ノード装置のツリーから切断された無線ノード装置同士が接続時に誤ってループを構成することを防ぐことが可能である。

また、本発明のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムにおいて、前記無線ノード装置が、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識した場合に、配下に接続された無線ノード装置へ切断された旨の切断通知パケットを通知することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、配下の無線ノード装置にルート無線ノード装置からの切断を迅速に伝えることが可能で、他の無線ノード装置の接続時にルート無線ノード装置のツリーへの接続性を高めることが可能となる。

また、本発明のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムにおいて、前記無線ノード装置が、前記切断通知パケットを受信した場合に、自身の記憶手段に記憶されたホップ数及び状態フラグの情報のうち状態フラグの情報のみを変更することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、切断された後もリーフとなる無線ノード装置群で上下関係を保ち、分離された無線ノード装置間での通信を保持することが可能である。

本発明の無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムは、上記構成を有し、上位接続先無線ノードとの接続が切断された場合でも、自身の配下のツリー構造を保ちつつ、ループを回避してツリーを再構築することができる。

本発明の実施の形態に係る無線ノード装置の構成を示す図本発明の実施の形態に係る無線ノード装置におけるホップ数及び状態フラグについて説明するための図本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における上位接続先の無線ノード装置の選択処理フローについて説明するためのフローチャート本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における切断通知処理フローについて説明するためのフローチャート本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断される前のツリーを示す図本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断されたときのツリーを示す図本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに再度接続したときのツリーを示す図従来のマルチホップ型無線ＬＡＮから無線ノード装置の接続が切断される前のマルチホップ型無線ＬＡＮを示す図従来のマルチホップ型無線ＬＡＮから接続が切断された無線ノード装置が再度接続したマルチホップ型無線ＬＡＮを示す図

以下、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムについて図１から図７を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置の構成を示す図である。図２は本発明の実施の形態に係る無線ノード装置におけるホップ数及び状態フラグについて説明するための図である。図３は本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における上位接続先の無線ノード装置の選択処理フローについて説明するためのフローチャートである。図４は本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における切断通知処理フローについて説明するためのフローチャートである。図５は本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断される前のツリーを示す図である。図６は、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断されたときのツリーを示す図である。図７は、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに再度接続したときのツリーを示す図である。

まず、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置の構成について図１を用いて説明する。図１に示すように、無線ノード装置１００は、記憶部１０１、認識部１０２、収集部１０３、選択部１０４、変更部１０５、切断通知部１０６から構成されている。これらは、バス１０７などによってつながれている。また、無線ノード装置１００は、外部との通信をするために不図示のインタフェースを有している。また、無線ノード装置１００は、各部の動作を制御するための制御プログラムを所定の記憶領域に格納している。なお、記憶部１０１は、例えばＨＤＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどに相当するものである。また、認識部１０２、収集部１０３、選択部１０４、変更部１０５、切断通知部１０６は、例えばＣＰＵなどに相当するものである。

記憶部１０１は、ツリー構造のマルチホップ型無線ＬＡＮの頂点に位置するルート無線ノード装置（以下、ルートノードとも言う）からのホップ数、及び外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮ（以下、単にネットワークとも言う）に接続しているか否かを示す状態フラグの情報を記憶する。ルートノードは外部ネットワークに接続しているノードであり、手動でルートノードであることが設定されているものとする。ここで、ホップ数及び状態フラグについて図２を用いて説明する。本発明の実施の形態に係る無線ノード装置１００では、上位無線ノード装置の選択の際に、ルートノードからのホップ数及び状態フラグを用いる。ホップ数はルートノードを１としてホップするごとに１つずつ増加していくものである。状態フラグはその無線ノード装置がルートノードのツリーのネットワークに接続しているか否かを示すものであり、接続しているときはＳ＝１、接続されていないときはＳ＝０となる。つまり、Ｓ＝１の無線ノードは自身の接続するマルチホップ型無線ＬＡＮを通じて外部ネットワークに接続できることを示している。またＳ＝０は外部ネットワークへの接続を持たないマルチホップ型無線ＬＡＮを構成する無線ノードのみで閉じたＬＡＮを構成していることを示す。なお、ホップ数をＨ、状態フラグをＳで表すこととする。初期値としては状態フラグＳ＝０、ホップ数Ｈ＝０である。ルートノードのみ初期値としてＳ＝１、Ｈ＝１があらかじめ設定される。

認識部１０２は外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続状態を認識する。すなわち、認識部１０２は、上述した記憶部１０１に記憶された状態フラグがＳ＝０かＳ＝１かを確認する。認識部１０２は、Ｓ＝１のときには無線ノード装置１００が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続されていると認識するため、無線ノード装置１００は後述するような新たな接続先の無線ノード装置を選択する処理はしない。一方、認識部１０２はＳ＝０のときには無線ノード装置１００が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続されていないと認識するため、この認識に基づいて無線ノード装置１００は後述するような新たな接続先の無線ノード装置を選択する処理を行う。

収集部１０３は、認識部１０２によって外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識された場合に、ホップ数及び状態フラグの情報を周囲の無線ノード装置から収集する。より具体的には、収集部１０３は、例えばあらかじめ設定された規定時間ｔの間に周囲の無線ノード装置のホップ数及び状態フラグの情報を収集し、リスト化する。この収集方法は、周囲の無線ノード装置が定期的にホップ数及び状態フラグの情報をビーコンとしてブロードキャストしてもよく、また上位接続先の選択処理を行う無線ノード装置１００がホップ数及び状態フラグの情報の取得要求をブロードキャストして、これに周囲の無線ノード装置が応答するようにしてもよく、これらに限られるものではない。また、この上位接続先の選択処理は、定期的に無線ノード装置１００に接続する無線ノード装置１００以外の他の無線ノードにおいても行われるものとする。

選択部１０４は、収集部１０３によって収集されたホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、上位接続先の無線ノード装置を選択する。以下に、上位接続先の無線ノード装置を選択する処理について図３を用いて説明する。収集部１０３は、規定時間ｔの間、周囲の無線ノード装置のホップ数及び状態フラグの情報を収集し、リストを作成する（ステップＳ３０１）。ホップ数及び状態フラグの情報のリスト化が行われた後、選択部１０４は、状態フラグＳ＝１の無線ノード装置があるか否かを判断し（ステップＳ３０２）、あると判断した場合、Ｓ＝１の無線ノード装置に限定し、最もホップ数の少ない無線ノード装置を親ノード（上位接続先の無線ノード装置）に選択する（ステップＳ３０３）。さらに、選択部１０４は、無線ノード装置１００のホップ数の値を、選択した親ノードが有するホップ数の値に１を加えたものに設定し、状態フラグも同様にＳ＝１と設定する（ステップＳ３０４）。

一方、選択部１０４は、状態フラグＳ＝１の無線ノード装置がない場合、すなわちこれは周囲にルートノードに接続している無線ノード装置がないことを意味する。この時点で、この無線ノード装置はＳ＝０になっていると考えられる。この場合、選択部１０４は、Ｓ＝０の無線ノード装置の中から最もホップ数の少ない無線ノード装置を親ノード候補に選択する（ステップＳ３０５）。その後、選択部１０４は、無線ノード装置１００の有するホップ数と選択した親ノード候補が有するホップ数とを比較する。選択部１０４は、無線ノード装置１００の有するホップ数が親ノード候補が有するホップ数より多いか否かを判断し（ステップＳ３０６）、多いと判断した場合、選択部１０４は親ノード候補を親ノードとして選択する（ステップＳ３０７）。そして、無線ノード装置１００が有するホップ数の値を、選択した親ノードが有するホップ数の値に１を加えたものに設定し、状態フラグはＳ＝０と設定する（ステップＳ３０８）。

一方、選択部１０４が、無線ノード装置１００の有するホップ数は親ノード候補が有するホップ数より少ないと判断した場合、親ノード候補を破棄して（ステップＳ３０９）、上位接続先の無線ノード装置を選択せずに終了する。これにより、無線ノード装置１００よりもホップ数の多い無線ノード装置との接続を行わないため、ループの発生を防ぐことが可能である。また、これはＳ＝０の無線ノード装置しか周囲にない場合であり、ルートノードに接続しているＳ＝１の無線ノード装置がある場合、無線ノード装置１００とのホップ数にかかわらず、ホップ数が最も少ない無線ノード装置に接続するため、ルートノードへの接続を妨げることにはならない。

次に、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置１００が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断された場合の無線ノード装置１００における切断通知処理について図４を用いて説明する。認識部１０２がビーコンの受信断絶などにより外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮ（上位接続先無線ノード）との接続が切断されたと認識した場合に、変更部１０５は状態フラグをＳ＝０に変更する（ステップＳ４０１）。その後、切断通知部１０６は、切断したことを配下に接続された無線ノード装置へ通知するため、切断された旨の切断通知パケットを送信する（ステップＳ４０２）。切断通知パケットを受信した無線ノード装置も、状態フラグをＳ＝０にした後、同様に切断通知の処理を行い、ツリーの末端の無線ノード装置まで順次状態フラグがＳ＝０に変更されていく。これにより、上位接続先の無線ノード装置の選択処理において、実際にルートノードから切断されていながら、状態フラグがＳ＝１となる無線ノード装置がなくなるため、誤って無線ノード装置１００のリーフ（配下）の無線ノード装置を上位接続先の無線ノード装置として選択することを防ぐことができる。また、この切断通知では、変更部１０５は状態フラグをＳ＝０に変更するのみで、ホップ数は変更しない。これにより、ルートノードから切り離された無線ノード装置群においてもツリー構造が保たれ、その群の中での無線ノード装置間の通信を保持することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮの再構成について図５から図７を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断される前のツリーを示す図である。図６は、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断されたときのツリーを示す図である。図７は、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに再度接続したときのツリーを示す図である。ここで、図５から図７中の無線ノードに記載された［ｘ、ｙ］は、ｘが状態フラグ、ｙがルートノードからのホップ数を表している。また、図５から図７では無線ノード装置を単にノードとして説明する。

図５に示すように、ノードＡはルートノード５００と接続され、さらにノードＢを介してノードＣに接続されている。このとき、ノードＡとそれに接続するノードＢ及びノードＣが移動した結果、ノードＡの認識部１０２は自身がそれまで上位接続先のノードとして接続していたルートノード５００との間の接続が切断されたと認識する。この時点でノードＡの変更部１０５は、状態フラグをＳ＝０に変更し、切断通知部１０６は切断通知パケットをブロードキャストする。この切断通知パケットを受信したノードＢは、ツリーから切断されたことを認識し、ノードＡと同様に状態フラグをＳ＝０に変更し、さらに切断通知パケットをブロードキャストする。これにより、ノードＣも状態フラグをＳ＝０に変更する。

この時点では状態フラグのみの変更を行うため、ノードＡ、Ｂ、Ｃのツリー構造は保たれており、３つのノード間での通信は可能である。その後、ノードＡ、Ｂ、Ｃが更に移動した結果、図６に示すような配置になったとする。このとき、ノードＣの上位接続先のノード選択処理よりもノードＡの上位接続先のノード選択処理の方が先に行われた場合、収集部１０３が作成したホップ数及び状態フラグの情報のリストに基づいて、上位接続先のノードの候補としてノードＤ及びノードＣが選択部１０４によって選択される。このとき、ホップ数ＨにおいてノードＤはＨ＝５、ノードＣはＨ＝４でノードＣの方が小さいが、状態フラグがＳ＝１であるノードＤが優先されるため、ノードＡはノードＤを上位接続先のノードとして選択する。その後、ノードＢ、ノードＣの上位接続先のノードの選択処理においては、ノードＡが選択されることになり、結果として図７に示すようなツリーが構成される。
なお、本実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

本発明に係る無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムは、上位接続先無線ノードとの接続が切断された場合でも、自身の配下のツリー構造を保ちつつ、ループを回避してツリーを再構築することができるため、マルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断された際に、再度接続を行う無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムなどに有用である。

【書類名】明細書
【発明の名称】無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断された際に、再度接続を行う無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、移動体通信の高速化の１つとして無線ＬＡＮの可能性が挙げられている。ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）などの移動体通信と比較して基地局（以下、ＡＰ（Access Point）とも言う）の通信エリアが小さいシステムにおいてサービス提供エリアを広げる１つの手段として、無線ノード間でマルチホップ無線ネットワークを構成する方法が示されている。下記の特許文献１に開示されている発明では、スター型のネットワーク上で各無線ノードが基地局と通信することのみを目的とすることで、各無線ノードが基地局までの中継路を確立するのみでよいと考え、基地局と無線ノードとの間で基地局を最上位局とし、かつ各無線ノードが上位接続先無線ノードを一意に定めるような構造を構築している。さらに、スター型マルチホップ無線ネットワークの構築を最上位局（基地局）がすべて制御するのではなく、各無線ノードが最適な接続先の無線ノードとして基地局からのホップ数を基に、基地局までのホップ数が最小となる上位無線ノードを選択することで自律的にマルチホップ無線ネットワークを実現する方式が示されている。
【０００３】
さらに、特許文献１に開示されている発明では、ネットワーク構築後、上位接続先無線ノードと接続ができなくなった場合には、子無線ノード（自身を上位接続先無線ノードとして接続を行っている無線ノード）を除いて、上位接続先無線ノードを選定し、マルチホップ無線ネットワークの再構成を行う方式と、上位接続先無線ノードと接続できなくなった旨の接続不可信号を送信し、これを受信した子無線ノードは、さらにその子無線ノードに対して自無線ノードが上位接続先無線ノードと接続できなくなった旨の接続不可信号を送信する。これを繰り返すことにより配下にあるすべての無線ノードが新たな上位接続先無線ノードを選定する処理を行う方式とが示されている。これにより、上位接続先無線ノードと接続できなくなった無線ノードだけが上位接続先無線ノードを新たに選定するだけでなく、その配下にあるすべての無線ノードで上位接続先無線ノードの選定のやり直しを行うことでよりダイナミックな再構築を可能としている。
【特許文献１】特開２００１−２３７７６４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された発明のように、すべての無線ノードで再構築を行う場合、基地局に近い無線ノードの接続が切断された場合、非常に多くの無線ノードでの再接続処理が行われ、再構築に時間がかかることになる。また、接続が切断された無線ノード以下のツリー構造が保たれないため、ＬＡＮ型のネットワークを構成していたとしても、その無線ノードの配下の無線ノード同士での通信を行うこともできなくなる。また、特許文献１に開示された発明では、接続が切断された無線ノードのみが上位接続先無線ノードを選定する場合、子無線ノードからのホップ数情報を受信してもこれを破棄し、子無線ノードに接続してループを構成することを防ぐこととしている。さらに、孫無線ノード（子無線ノードに接続している下位の無線ノード）を新たな上位接続先無線ノードとして選定することも考えられるが、接続可能無線ノードの中で最小ホップ数の無線ノードを上位接続先無線ノードと選定する特許文献１に開示されている発明の構成では、自無線ノードと孫無線ノードは接続不可能であり、その心配はないという記述がされている。しかし、ループの発生する場合として図８Ａ、図８Ｂに示すような場合が考えられる。なお、図８Ａ及び図８Ｂの各ノードに付されているＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の数字部分は、基地局８００からのホップ数を示している。
【０００５】
ノードＡ、Ｂ、Ｃが移動した結果、ノードＡが基地局８００との接続を断たれた場合、ノードＡは新たな接続先を選定しようとする。このときノードＡが接続可能なノードにはノードＢ、Ｃ、Ｄが存在する。ノードＢは自身の子無線ノードとなるので選定から外れる。ノードＡに対して、ノードＣはホップ数３を通知し、ノードＤはホップ数４を通知してくるため、最小のホップ数に基づいた選定を行うとノードＣを選定することになる。これにより、ノードＡ、Ｂ、Ｃ間でループが発生し、ループを防ぐことはできない。この場合、ホップ数は大きいがノードＤに接続することが基地局８００までのツリーを再構築するためには必要である。以上のように、特許文献１に開示されたような発明ではネットワークを再構築する際に問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、上位接続先無線ノードとの接続が切断された場合でも、自身の配下のツリー構造を保ちつつ、ループを回避してツリーを再構築することができる無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、複数の無線ノード装置から構成され、前記複数の無線ノード装置の少なくとも一部が中継装置となってレイヤ２でのマルチホップ通信を可能とするツリー構造のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの前記無線ノード装置において、前記マルチホップ型無線ＬＡＮのツリー構造の頂点に位置するルート無線ノード装置からのホップ数、及び前記マルチホップ型無線ＬＡＮのうち外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮか否かの接続状態を示す状態フラグの情報を記憶する記憶手段と、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続状態を認識する認識手段と、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識された場合に、ホップ数及び状態フラグの情報を周囲の無線ノード装置から収集する収集手段と、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、新たな接続先の無線ノード装置を選択する選択手段とを備えることを特徴とする無線ノード装置が提供される。この構成により、ルート無線ノード装置から切断されている無線ノード装置と接続されている無線ノードとを区別でき、ループの発生を防ぎつつ、ルート無線ノード装置の配下へ再度接続することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の無線ノード装置における前記選択手段が、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在する場合には、その中で最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択し、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在しない場合には、その中で前記記憶手段に記憶されたホップ数よりも小さいホップ数を有する無線ノード装置のうち、最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ルート無線ノード装置のツリーへ優先的に接続でき、さらにルート無線ノード装置のツリーから切断された無線ノード装置同士が接続時に誤ってループを構成することを防ぐことが可能である。
【０００９】
また、本発明の無線ノード装置における前記認識手段によって前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識された場合に、配下に接続された無線ノード装置へ切断された旨の切断通知パケットを通知する切断通知手段を更に備えることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、配下の無線ノード装置にルート無線ノード装置からの切断を迅速に伝えることが可能で、他の無線ノード装置の接続時にルート無線ノード装置のツリーへの接続性を高めることが可能となる。
【００１０】
また、本発明の無線ノード装置における前記切断通知パケットを受信した場合に、前記記憶手段に記憶されたホップ数及び状態フラグの情報のうち状態フラグの情報のみを変更する変更手段を更に備えることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、切断された後もリーフとなる無線ノード装置群で上下関係を保ち、分離された無線ノード装置間での通信を保持することが可能である。
【００１１】
また、本発明によれば、複数の無線ノード装置から構成され、前記複数の無線ノード装置の少なくとも一部が中継装置となってレイヤ２でのマルチホップ通信を可能とするツリー構造のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムにおいて、前記マルチホップ型無線ＬＡＮのツリー構造の頂点に位置するルート無線ノード装置からのホップ数、及び前記マルチホップ型無線ＬＡＮのうち外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮか否かの接続状態を示す状態フラグの情報を記憶している前記無線ノード装置が、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続状態を認識し、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識した場合に、ホップ数及び状態フラグの情報を周囲の無線ノード装置から収集し、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて新たな接続先の無線ノード装置を選択することを特徴とするマルチホップ型無線ＬＡＮシステムが提供される。この構成により、ルート無線ノード装置から切断されている無線ノード装置と接続されている無線ノードとを区別でき、ループの発生を防ぎつつ、ルート無線ノード装置の配下へ再度接続することが可能となる。
【００１２】
また、本発明のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムにおいて、前記無線ノード装置が、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在する場合には、その中で最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択し、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在しない場合には、その中で自身の記憶手段に記憶されたホップ数よりも小さいホップ数を有する無線ノード装置のうち、最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ルート無線ノード装置のツリーへ優先的に接続でき、さらにルート無線ノード装置のツリーから切断された無線ノード装置同士が接続時に誤ってループを構成することを防ぐことが可能である。
【００１３】
また、本発明のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムにおいて、前記無線ノード装置が、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識した場合に、配下に接続された無線ノード装置へ切断された旨の切断通知パケットを通知することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、配下の無線ノード装置にルート無線ノード装置からの切断を迅速に伝えることが可能で、他の無線ノード装置の接続時にルート無線ノード装置のツリーへの接続性を高めることが可能となる。
【００１４】
また、本発明のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムにおいて、前記無線ノード装置が、前記切断通知パケットを受信した場合に、自身の記憶手段に記憶されたホップ数及び状態フラグの情報のうち状態フラグの情報のみを変更することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、切断された後もリーフとなる無線ノード装置群で上下関係を保ち、分離された無線ノード装置間での通信を保持することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムは、上記構成を有し、上位接続先無線ノードとの接続が切断された場合でも、自身の配下のツリー構造を保ちつつ、ループを回避してツリーを再構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムについて図１から図７を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置の構成を示す図である。図２は本発明の実施の形態に係る無線ノード装置におけるホップ数及び状態フラグについて説明するための図である。図３は本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における上位接続先の無線ノード装置の選択処理フローについて説明するためのフローチャートである。図４は本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における切断通知処理フローについて説明するためのフローチャートである。図５は本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断される前のツリーを示す図である。図６は、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断されたときのツリーを示す図である。図７は、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに再度接続したときのツリーを示す図である。
【００１７】
まず、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置の構成について図１を用いて説明する。図１に示すように、無線ノード装置１００は、記憶部１０１、認識部１０２、収集部１０３、選択部１０４、変更部１０５、切断通知部１０６から構成されている。これらは、バス１０７などによってつながれている。また、無線ノード装置１００は、外部との通信をするために不図示のインタフェースを有している。また、無線ノード装置１００は、各部の動作を制御するための制御プログラムを所定の記憶領域に格納している。なお、記憶部１０１は、例えばＨＤＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどに相当するものである。また、認識部１０２、収集部１０３、選択部１０４、変更部１０５、切断通知部１０６は、例えばＣＰＵなどに相当するものである。
【００１８】
記憶部１０１は、ツリー構造のマルチホップ型無線ＬＡＮの頂点に位置するルート無線ノード装置（以下、ルートノードとも言う）からのホップ数、及び外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮ（以下、単にネットワークとも言う）に接続しているか否かを示す状態フラグの情報を記憶する。ルートノードは外部ネットワークに接続しているノードであり、手動でルートノードであることが設定されているものとする。ここで、ホップ数及び状態フラグについて図２を用いて説明する。本発明の実施の形態に係る無線ノード装置１００では、上位無線ノード装置の選択の際に、ルートノードからのホップ数及び状態フラグを用いる。ホップ数はルートノードを１としてホップするごとに１つずつ増加していくものである。状態フラグはその無線ノード装置がルートノードのツリーのネットワークに接続しているか否かを示すものであり、接続しているときはＳ＝１、接続されていないときはＳ＝０となる。つまり、Ｓ＝１の無線ノードは自身の接続するマルチホップ型無線ＬＡＮを通じて外部ネットワークに接続できることを示している。またＳ＝０は外部ネットワークへの接続を持たないマルチホップ型無線ＬＡＮを構成する無線ノードのみで閉じたＬＡＮを構成していることを示す。なお、ホップ数をＨ、状態フラグをＳで表すこととする。初期値としては状態フラグＳ＝０、ホップ数Ｈ＝０である。ルートノードのみ初期値としてＳ＝１、Ｈ＝１があらかじめ設定される。
【００１９】
認識部１０２は外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続状態を認識する。すなわち、認識部１０２は、上述した記憶部１０１に記憶された状態フラグがＳ＝０かＳ＝１かを確認する。認識部１０２は、Ｓ＝１のときには無線ノード装置１００が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続されていると認識するため、無線ノード装置１００は後述するような新たな接続先の無線ノード装置を選択する処理はしない。一方、認識部１０２はＳ＝０のときには無線ノード装置１００が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続されていないと認識するため、この認識に基づいて無線ノード装置１００は後述するような新たな接続先の無線ノード装置を選択する処理を行う。
【００２０】
収集部１０３は、認識部１０２によって外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識された場合に、ホップ数及び状態フラグの情報を周囲の無線ノード装置から収集する。より具体的には、収集部１０３は、例えばあらかじめ設定された規定時間ｔの間に周囲の無線ノード装置のホップ数及び状態フラグの情報を収集し、リスト化する。この収集方法は、周囲の無線ノード装置が定期的にホップ数及び状態フラグの情報をビーコンとしてブロードキャストしてもよく、また上位接続先の選択処理を行う無線ノード装置１００がホップ数及び状態フラグの情報の取得要求をブロードキャストして、これに周囲の無線ノード装置が応答するようにしてもよく、これらに限られるものではない。また、この上位接続先の選択処理は、定期的に無線ノード装置１００に接続する無線ノード装置１００以外の他の無線ノードにおいても行われるものとする。
【００２１】
選択部１０４は、収集部１０３によって収集されたホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、上位接続先の無線ノード装置を選択する。以下に、上位接続先の無線ノード装置を選択する処理について図３を用いて説明する。収集部１０３は、規定時間ｔの間、周囲の無線ノード装置のホップ数及び状態フラグの情報を収集し、リストを作成する（ステップＳ３０１）。ホップ数及び状態フラグの情報のリスト化が行われた後、選択部１０４は、状態フラグＳ＝１の無線ノード装置があるか否かを判断し（ステップＳ３０２）、あると判断した場合、Ｓ＝１の無線ノード装置に限定し、最もホップ数の少ない無線ノード装置を親ノード（上位接続先の無線ノード装置）に選択する（ステップＳ３０３）。さらに、選択部１０４は、無線ノード装置１００のホップ数の値を、選択した親ノードが有するホップ数の値に１を加えたものに設定し、状態フラグも同様にＳ＝１と設定する（ステップＳ３０４）。
【００２２】
一方、選択部１０４は、状態フラグＳ＝１の無線ノード装置がない場合、すなわちこれは周囲にルートノードに接続している無線ノード装置がないことを意味する。この時点で、この無線ノード装置はＳ＝０になっていると考えられる。この場合、選択部１０４は、Ｓ＝０の無線ノード装置の中から最もホップ数の少ない無線ノード装置を親ノード候補に選択する（ステップＳ３０５）。その後、選択部１０４は、無線ノード装置１００の有するホップ数と選択した親ノード候補が有するホップ数とを比較する。選択部１０４は、無線ノード装置１００の有するホップ数が親ノード候補が有するホップ数より多いか否かを判断し（ステップＳ３０６）、多いと判断した場合、選択部１０４は親ノード候補を親ノードとして選択する（ステップＳ３０７）。そして、無線ノード装置１００が有するホップ数の値を、選択した親ノードが有するホップ数の値に１を加えたものに設定し、状態フラグはＳ＝０と設定する（ステップＳ３０８）。
【００２３】
一方、選択部１０４が、無線ノード装置１００の有するホップ数は親ノード候補が有するホップ数より少ないと判断した場合、親ノード候補を破棄して（ステップＳ３０９）、上位接続先の無線ノード装置を選択せずに終了する。これにより、無線ノード装置１００よりもホップ数の多い無線ノード装置との接続を行わないため、ループの発生を防ぐことが可能である。また、これはＳ＝０の無線ノード装置しか周囲にない場合であり、ルートノードに接続しているＳ＝１の無線ノード装置がある場合、無線ノード装置１００とのホップ数にかかわらず、ホップ数が最も少ない無線ノード装置に接続するため、ルートノードへの接続を妨げることにはならない。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置１００が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断された場合の無線ノード装置１００における切断通知処理について図４を用いて説明する。認識部１０２がビーコンの受信断絶などにより外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮ（上位接続先無線ノード）との接続が切断されたと認識した場合に、変更部１０５は状態フラグをＳ＝０に変更する（ステップＳ４０１）。その後、切断通知部１０６は、切断したことを配下に接続された無線ノード装置へ通知するため、切断された旨の切断通知パケットを送信する（ステップＳ４０２）。切断通知パケットを受信した無線ノード装置も、状態フラグをＳ＝０にした後、同様に切断通知の処理を行い、ツリーの末端の無線ノード装置まで順次状態フラグがＳ＝０に変更されていく。これにより、上位接続先の無線ノード装置の選択処理において、実際にルートノードから切断されていながら、状態フラグがＳ＝１となる無線ノード装置がなくなるため、誤って無線ノード装置１００のリーフ（配下）の無線ノード装置を上位接続先の無線ノード装置として選択することを防ぐことができる。また、この切断通知では、変更部１０５は状態フラグをＳ＝０に変更するのみで、ホップ数は変更しない。これにより、ルートノードから切り離された無線ノード装置群においてもツリー構造が保たれ、その群の中での無線ノード装置間の通信を保持することが可能となる。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮの再構成について図５から図７を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断される前のツリーを示す図である。図６は、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断されたときのツリーを示す図である。図７は、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに再度接続したときのツリーを示す図である。ここで、図５から図７中の無線ノードに記載された[ｘ、ｙ]は、ｘが状態フラグ、ｙがルートノードからのホップ数を表している。また、図５から図７では無線ノード装置を単にノードとして説明する。
【００２６】
図５に示すように、ノードＡはルートノード５００と接続され、さらにノードＢを介してノードＣに接続されている。このとき、ノードＡとそれに接続するノードＢ及びノードＣが移動した結果、ノードＡの認識部１０２は自身がそれまで上位接続先のノードとして接続していたルートノード５００との間の接続が切断されたと認識する。この時点でノードＡの変更部１０５は、状態フラグをＳ＝０に変更し、切断通知部１０６は切断通知パケットをブロードキャストする。この切断通知パケットを受信したノードＢは、ツリーから切断されたことを認識し、ノードＡと同様に状態フラグをＳ＝０に変更し、さらに切断通知パケットをブロードキャストする。これにより、ノードＣも状態フラグをＳ＝０に変更する。
【００２７】
この時点では状態フラグのみの変更を行うため、ノードＡ、Ｂ、Ｃのツリー構造は保たれており、３つのノード間での通信は可能である。その後、ノードＡ、Ｂ、Ｃが更に移動した結果、図６に示すような配置になったとする。このとき、ノードＣの上位接続先のノード選択処理よりもノードＡの上位接続先のノード選択処理の方が先に行われた場合、収集部１０３が作成したホップ数及び状態フラグの情報のリストに基づいて、上位接続先のノードの候補としてノードＤ及びノードＣが選択部１０４によって選択される。このとき、ホップ数ＨにおいてノードＤはＨ＝５、ノードＣはＨ＝４でノードＣの方が小さいが、状態フラグがＳ＝１であるノードＤが優先されるため、ノードＡはノードＤを上位接続先のノードとして選択する。その後、ノードＢ、ノードＣの上位接続先のノードの選択処理においては、ノードＡが選択されることになり、結果として図７に示すようなツリーが構成される。
なお、本実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムは、上位接続先無線ノードとの接続が切断された場合でも、自身の配下のツリー構造を保ちつつ、ループを回避してツリーを再構築することができるため、マルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断された際に、再度接続を行う無線ノード装置及びマルチホップ型無線ＬＡＮシステムなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線ノード装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態に係る無線ノード装置におけるホップ数及び状態フラグについて説明するための図
【図３】本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における上位接続先の無線ノード装置の選択処理フローについて説明するためのフローチャート
【図４】本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における切断通知処理フローについて説明するためのフローチャート
【図５】本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断される前のツリーを示す図
【図６】本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮから切断されたときのツリーを示す図
【図７】本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの構成を示し、無線ノード装置が外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに再度接続したときのツリーを示す図
【図８Ａ】従来のマルチホップ型無線ＬＡＮから無線ノード装置の接続が切断される前のマルチホップ型無線ＬＡＮを示す図
【図８Ｂ】従来のマルチホップ型無線ＬＡＮから接続が切断された無線ノード装置が再度接続したマルチホップ型無線ＬＡＮを示す図
【発明を実施するための最良の形態】

Claims

複数の無線ノード装置から構成され、前記複数の無線ノード装置の少なくとも一部が中継装置となってレイヤ２でのマルチホップ通信を可能とするツリー構造のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムの前記無線ノード装置において、
前記マルチホップ型無線ＬＡＮのツリー構造の頂点に位置するルート無線ノード装置からのホップ数、及び前記マルチホップ型無線ＬＡＮのうち外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮか否かの接続状態を示す状態フラグの情報を記憶する記憶手段と、
前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続状態を認識する認識手段と、
前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識された場合に、ホップ数及び状態フラグの情報を周囲の無線ノード装置から収集する収集手段と、
収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、新たな接続先の無線ノード装置を選択する選択手段とを、
備えることを特徴とする無線ノード装置。
前記選択手段は、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在する場合には、その中で最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択し、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在しない場合には、その中で前記記憶手段に記憶されたホップ数よりも小さいホップ数を有する無線ノード装置のうち、最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択することを特徴とする請求項１に記載の無線ノード装置。
前記認識手段によって前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識された場合に、配下に接続された無線ノード装置へ切断された旨の切断通知パケットを通知する切断通知手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の無線ノード装置。
前記切断通知パケットを受信した場合に、前記記憶手段に記憶されたホップ数及び状態フラグの情報のうち状態フラグの情報のみを変更する変更手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の無線ノード装置。
複数の無線ノード装置から構成され、前記複数の無線ノード装置の少なくとも一部が中継装置となってレイヤ２でのマルチホップ通信を可能とするツリー構造のマルチホップ型無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記マルチホップ型無線ＬＡＮのツリー構造の頂点に位置するルート無線ノード装置からのホップ数、及び前記マルチホップ型無線ＬＡＮのうち外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮか否かの接続状態を示す状態フラグの情報を記憶している前記無線ノード装置が、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続状態を認識し、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識した場合に、ホップ数及び状態フラグの情報を周囲の無線ノード装置から収集し、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて新たな接続先の無線ノード装置を選択することを特徴とするマルチホップ型無線ＬＡＮシステム。
前記無線ノード装置は、収集された前記ホップ数及び状態フラグの情報に基づいて、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在する場合には、その中で最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択し、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮに接続している無線ノード装置が存在しない場合には、その中で自身の記憶手段に記憶されたホップ数よりも小さいホップ数を有する無線ノード装置のうち、最も小さいホップ数を有する無線ノード装置を選択することを特徴とする請求項５に記載のマルチホップ型無線ＬＡＮシステム。
前記無線ノード装置が、前記外部ネットワークに接続しているマルチホップ型無線ＬＡＮとの接続が切断されたと認識した場合に、配下に接続された無線ノード装置へ切断された旨の切断通知パケットを通知することを特徴とする請求項５に記載のマルチホップ型無線ＬＡＮシステム。
前記無線ノード装置が、前記切断通知パケットを受信した場合に、自身の記憶手段に記憶されたホップ数及び状態フラグの情報のうち状態フラグの情報のみを変更することを特徴とする請求項７に記載のマルチホップ型無線ＬＡＮシステム。