(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる環境をまたいで効率的なルーティングを達成できるルーティング方法およびシステム、ルーティングプログラムならびに通信端末を提供する。【解決手段】異なる通信環境１、２、３、２１におけるルーティングを行う際に、ルーティングを行う通信端末Ｓ１、Ｒ１−Ｒ６、Ｍ１の各々が自端末と宛先通信端末Ｄ１を含む通信環境に適したルーティング方式を選択する（Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１３）。通信端末Ｓ１、Ｒ１−Ｒ６、Ｍ１は宛先通信端末Ｄ１との位置関係に基づいてルーティング方式を選択することもできる。【選択図】図３
2014195225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる通信環境下におけるルーティング方法であって、
ルーティングを行う通信端末が自端末と宛先通信端末とを含む通信環境に適したルーティング方式を選択することを特徴とするルーティング方法。
【請求項２】
前記通信端末が前記宛先通信端末との位置関係に基づいて前記ルーティング方式を選択することを特徴とする請求項１に記載のルーティング方法。
【請求項３】
前記位置関係は、前記通信端末と前記宛先通信端末との物理的あるいはネットワーク的な距離であることを特徴とする請求項２に記載のルーティング方法。
【請求項４】
前記ルーティング方式は、経路情報を蓄積し他の通信端末へ転送するルーティング方式を少なくとも含む複数のルーティング方式のいずれかであることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載のルーティング方法。
【請求項５】
前記複数のルーティング方式は、経路情報を集約するルーティング方式と、ＤＴＮ（Delay /Disruption Tolerant Network）ルーティング方式と、ＭＡＮＥＴ(Mobile Ad-hoc Networks)ルーティング方式とを含むことを特徴とする請求項４に記載のルーティング方法。
【請求項６】
前記通信環境は、前記通信端末および前記宛先通信端末が存在する空間、通信端末数、通信端末密度、通信端末移動速度、通信端末の消費電力、通信端末の電池残量および通信リンク状態の少なくとも１つに依存する環境であることを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載のルーティング方法。
【請求項７】
ルーティング機能を有する複数の通信端末からなるルーティングシステムであって、
前記複数の通信端末の各々が、自端末と宛先通信端末とを含む通信環境に適したルーティング方式を選択することを特徴とするルーティングシステム。
【請求項８】
前記通信端末が前記宛先通信端末との位置関係に基づいて前記ルーティング方式を設定することを特徴とする請求項７に記載のルーティングシステム。
【請求項９】
前記位置関係は、前記通信端末と前記宛先通信端末との物理的あるいはネットワーク的な距離であることを特徴とする請求項８に記載のルーティングシステム。
【請求項１０】
前記ルーティング方式は、経路情報を蓄積し他の通信端末へ転送するルーティング方式を少なくとも含む複数のルーティング方式のいずれかであることを特徴とする請求項７−９のいずれか１項に記載のルーティングシステム。
【請求項１１】
前記複数のルーティング方式は、経路情報を集約するルーティング方式と、ＤＴＮ（Delay /Disruption Tolerant Network）ルーティング方式と、ＭＡＮＥＴ(Mobile Ad-hoc Networks)ルーティング方式とを含むことを特徴とする請求項１０に記載のルーティングシステム。
【請求項１２】
前記通信環境は、前記通信端末および前記宛先通信端末が存在する空間、通信端末数、通信端末密度、通信端末移動速度、通信端末の消費電力、通信端末の電池残量および通信リンク状態の少なくとも１つに依存する環境であることを特徴とする請求項７−１１のいずれか１項に記載のルーティングシステム。
【請求項１３】
ルーティング機能を有する通信端末であって、
それぞれ異なる通信環境に適した複数のルーティング方式を管理するルーティング管理手段と、
前記複数のルーティング方式から、自端末と宛先通信端末とを含む通信環境に適したルーティング方式を選択する選択手段と、
を有することを特徴とする通信端末。
【請求項１４】
前記選択手段は、前記宛先通信端末との位置関係に基づいて前記ルーティング方式を選択することを特徴とする請求項１３に記載の通信端末。
【請求項１５】
前記位置関係は、前記通信端末と前記宛先通信端末との物理的あるいはネットワーク的な距離であることを特徴とする請求項１４に記載の通信端末。
【請求項１６】
前記ルーティング方式は、経路情報を蓄積し他の通信端末へ転送するルーティング方式を少なくとも含む複数のルーティング方式のいずれかであることを特徴とする請求項１３−１５のいずれか１項に記載の通信端末。
【請求項１７】
前記複数のルーティング方式は、経路情報を集約するルーティング方式と、ＤＴＮ（Delay /Disruption Tolerant Network）ルーティング方式と、ＭＡＮＥＴ(Mobile Ad-hoc Networks)ルーティング方式とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の通信端末。
【請求項１８】
前記通信環境は、前記通信端末および前記宛先通信端末が存在する空間、通信端末数、通信端末密度、通信端末移動速度、通信端末の消費電力、通信端末の電池残量および通信リンク状態の少なくとも１つに依存する環境であることを特徴とする請求項１３−１７のいずれか１項に記載の通信端末。
【請求項１９】
ルーティング機能を有する通信端末としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
それぞれ異なる通信環境に適した複数のルーティング方式を管理するルーティング管理機能と、
前記複数のルーティング方式から、自端末と宛先通信端末とを含む通信環境に適したルーティング方式を選択する選択機能と、
を前記コンピュータにより実現させることを特徴とするプログラム。
【請求項２０】
前記選択機能は、前記宛先通信端末との位置関係に基づいて前記ルーティング方式を選択することを特徴とする請求項１９に記載のプログラム。
【請求項２１】
前記位置関係は、前記通信端末と前記宛先通信端末との物理的あるいはネットワーク的な距離であることを特徴とする請求項２０に記載のプログラム。
【請求項２２】
前記ルーティング方式は、経路情報を蓄積し他の通信端末へ転送するルーティング方式を少なくとも含む複数のルーティング方式のいずれかであることを特徴とする請求項１９−２１のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項２３】
前記複数のルーティング方式は、経路情報を集約するルーティング方式と、ＤＴＮ（Delay /Disruption Tolerant Network）ルーティング方式と、ＭＡＮＥＴ(Mobile Ad-hoc Networks)ルーティング方式とを含むことを特徴とする請求項２２に記載のプログラム。
【請求項２４】
前記通信環境は、前記通信端末および前記宛先通信端末が存在する空間、通信端末数、通信端末密度、通信端末移動速度、通信端末の消費電力、通信端末の電池残量および通信リンク状態の少なくとも１つに依存する環境であることを特徴とする請求項１９−２３のいずれか１項に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤレス通信ネットワークに係り、特に複数の通信端末間でルーティングを行うための方法、システム、プログラム、ならびにそのルーティングを実行する通信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信インフラが存在しない地域での、あるいは通信インフラが崩壊した場合のコミュニケーション手段として、モバイルアドホックネットワーク(Mobile Ad-hoc Networks：ＭＡＮＥＴ)が注目されているが、広範囲にわたるＭＡＮＥＴ環境では、通信端末数増加による経路情報の膨大化が問題となる。そこで、ネットワークを階層構造にしたり経路制御に使用するアドレスを動的に割り当てたりすることによって、経路情報をさらに削減するスケーラブルな階層化ルーティング方式が提案されている（非特許文献１、非特許文献２）。
【０００３】
たとえば、図１に示すように、多数の通信端末が物理的に存在する物理トポロジ上の論理トポロジＬｖ１では、ある端末から１ホップ程度の範囲をＭＡＮＥＴ環境で使用されるルーティングプロトコル（ここではＤＳＲ:Dynamic Source Routing）を用いたルーティング粒度とする。さらに上述した階層化ルーティング方式を用いることで、論理トポロジＬｖ２において、論理トポロジＬｖ１でＬｖ１の端末を管理するために選ばれた端末を中心にたとえば数ホップ程度の範囲をルーティング粒度とし、以下同様にして図１の太線で示すような階層ツリーを構築する。
【０００４】
一方、災害時などにおけるＤＴＮ環境におけるスケーラビリティはさらに広域な範囲の経路情報を管理する必要がある。さらに、ネットワークが分断されて通信接続が保証されない離れたＭＡＮＥＴ間においても通信できる必要がある。すなわち、ＤＴＮ環境では、課題として以下の二つがあげられる。
【０００５】
（１）経路情報の膨大化抑制
（２）中継通信端末を経由しても通信が確立できない通信端末に対する経路認識のロバスト性
【０００６】
経路情報の膨大化抑制については、上述したＭＡＮＥＴにおける階層化ルーティング方式により達成可能である。しかしながら、ＭＡＮＥＴにおいては、通信端末間で常に通信可能なネットワークが安定して繋がっており、宛先までの経路をルーティングプロトコルによって判断することができる範囲をルーティングドメインとしている。したがって、図２に示すようにネットワークが分断された場合、分断されたそれぞれのルーティングドメインＭＡＮＥＴ１およびＭＡＮＥＴ２が繋がるまでは、送信元通信端末Ｓ１から他のルーティングドメインに所属する通信端末Ｄ１にデータを送信しようとしても、宛先への経路が不明となり、宛先通信端末と通信することはできない。
【０００７】
一方で、経路認識のロバスト性に関しては、特許文献１や非特許文献３にＤＴＮ（Delay /Disruption Tolerant Network：遅延許容ネットワーク）ルーティング技術が提案されている。ＤＴＮルーティング技術では、宛先通信端末Ｄ１への転送データを蓄積することを特徴とし、遭遇した通信端末Ｍ１およびＭ２間で経路情報を交換し、宛先に届ける可能性が最も高いと思われる通信端末に対して蓄積した転送データを渡すという動作を行っている。これにより、図２に示すようにネットワークが分断されて複数のルーティングドメインが存在した場合においても、互いの通信端末の遭遇を期待して他のルーティングドメインの通信端末との通信が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２０５８９０号公報（第８−１１頁）
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Xiaoyan Hong，Kaixin Xu and Mario Gerla, “Scalable  Routing  Protocols for Mobile Ad Hoc Networks，”IEEE Network Magazine, July-Aug,2002,pp.11-21
【非特許文献２】Shu Du，Ahamed Khan，Santashil PalChaudhuri，Ansley Post，Amit  Kumar Saha，Peter Druschel，David B.Johnson and Rudolf Riedi，“Safari: A self-organizing，hierarchical architecture for scalable ad hoc networking.”Ad Hoc Netw., 6(4):485-507,2008.
【非特許文献３】DTN  Research  Group，“Internet  Draft  draft-irtf-dtnrg-arch-04.txt，”http://www.dtnrg.org/docs/specs/draft-irtf-ＤＴＮrg-arch-04.txt
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、非特許文献３のＤＴＮルーティング技術においては、最初からネットワークの断絶を想定しているため、特にルーティングドメインを考慮することなく、遭遇した個々の通信端末間で経路情報を交換する仕組みを採用している。それゆえ、非特許文献１および非特許文献２のような経路情報の削減を行うことができず、通信端末はネットワークに所属する通信端末ごとに経路情報を保有する必要がある。すなわち、非特許文献３に開示されたＤＴＮルーティング技術では、上述した経路情報の膨大化抑制と経路認識のロバスト性という２つの課題を同時に満たすことができない。
【００１１】
一般に、上述した各ルーティング方式は特定の環境にのみ、もしくは想定に近い環境でしか機能しない。例えばＭＡＮＥＴのルーティングは、通信端末間で常に通信可能なネットワークが安定して繋がっているような環境に適しており、ＤＴＮ環境のように中継通信端末を経由しても通信が確立できないような離れた通信端末に対しては機能しない。一方、ＤＴＮルーティングは、比較的少ない数の通信端末が中継通信端末を経由しても通信が確立できないような場合に適しており、多数の通信端末が参加するような大規模なルーティングでは経路情報が膨大となるために適していない。
【００１２】
このように、上述したルーティング方式を採用したシステムは、多数の通信端末が参加するような大規模環境、通信端末が過密な環境、逆に過疎な環境、通信端末同士が互いに継続的な接続を保持するＭＡＮＥＴ内に限らず広域なエリアにおいて通信端末同士が互いに継続的な接続を保持できないような環境、水中や空中や衛星など陸上とは異なる環境などが混在するようなエリアでは効率的なルーティングを行うことができない。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、異なる環境をまたいで効率的なルーティングを達成できるルーティング方法およびシステム、ルーティングプログラムならびに通信端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によるルーティング方法は、異なる通信環境下におけるルーティング方法であって、ルーティングを行う通信端末が自端末と宛先通信端末とを含む通信環境に適したルーティング方式を選択することを特徴とする。
本発明によるルーティングシステムは、ルーティング機能を有する複数の通信端末からなるルーティングシステムであって、前記複数の通信端末の各々が、自端末と宛先通信端末とを含む通信環境に適したルーティング方式を選択することを特徴とする。
本発明による通信端末は、ルーティング機能を有する通信端末であって、それぞれ異なる通信環境に適した複数のルーティング方式を管理するルーティング管理手段と、前記複数のルーティング方式から、自端末と宛先通信端末とを含む通信環境に適したルーティング方式を選択する選択手段と、を有することを特徴とする。
本発明によるプログラムは、ルーティング機能を有する通信端末としてコンピュータを機能させるプログラムであって、それぞれ異なる通信環境に適した複数のルーティング方式を管理するルーティング管理機能と、前記複数のルーティング方式から、自端末と宛先通信端末とを含む通信環境に適したルーティング方式を選択する選択機能と、を前記コンピュータにより実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、通信環境に適したルーティング方式を選択することで、様々な異なる環境をまたいだ効率的なルーティングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は階層化ルーティング方式について説明するためのネットワーク階層構造を示す模式図である。
【図２】図２はＭＡＮＥＴ環境とＤＴＮ環境の問題点を説明するための模式的ネットワーク図である。
【図３】図３は本発明の一実施形態によるルーティング方法を説明するためのネットワーク構成の一例を示す模式的ネットワーク図である。
【図４】図４は本発明の一実施例による通信端末の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】図５は本実施例におけるＭＡＮＥＴルーティングテーブルの一例を示す模式的なテーブル構成図である。
【図６】図６は本実施例における階層化ルーティングテーブルの一例を示す模式的なテーブル構成図である。
【図７】図７は本実施例におけるＤＴＮルーティングテーブルの一例を示す模式的なテーブル構成図である。
【図８】図８は本実施例における通信端末のルーティングテーブル選択制御を示すフローチャートである。
【図９】図９は本実施例によるルーティング方法を説明するためのネットワーク構成の一例を示す模式的ネットワーク図である。
【図１０】図１０は本発明の他の実施例による通信端末の機能的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態によれば、粒度や性質等が異なる複数の通信環境の下でルーティングを行う場合に、それぞれの通信環境に適したルーティングテーブルを構築し、通信環境に応じて使用するルーティングテーブルを選択する。このように、複数の異なるルーティング方式を状況に応じて使い分けることで、様々な異なる環境をまたいだ効率的なルーティングが可能となり、経路情報の膨大化抑制と経路認識のロバスト性という２つの課題を同時に満たすことができる。たとえばＭＡＮＥＴルーティングとＤＴＮルーティングとを組合せ、状況に応じていずれかを実行することで、多数の通信端末が参加し、かつＤＴＮ環境のように中継通信端末を経由しても通信が確立できない通信端末が存在するような環境においてもルーティングが可能となる。以下、本発明の一実施形態および一実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
１．一実施形態
説明を複雑化しないために、図３に示すネットワーク構成を一例として説明する。ここでは多数の通信端末が参加する環境１および環境２が通信媒体を通して情報が届かないほど離れた広域な環境３を想定する。また、ここでは、環境２のなかに通信がより確実な環境２１が含まれているものとする。図３では、環境１内の送信元端末Ｓ１から環境２１内の宛先通信端末Ｄ１へ複数の通信端末を中継してデータを送信するシナリオを示している。なお、このような大規模環境だけでなく、ネットワーク構成として通信端末数が少なく、または電波が届く範囲に通信端末が集まるような環境であっても本実施形態は適用可能である。
【００１９】
また、ここでいう環境とは通信環境であり、たとえば陸上、水中、空中または宇宙などの通信端末が存在する空間、ネットワークに参加する通信端末の数などのネットワークサイズ、ネットワークに参加する通信端末の配置密度、ネットワークに参加する通信端末の移動度、通信端末の消費電力や電池残量、通信端末間の距離、電波干渉等による通信端末間のリンク状態、あるいはそれらを組み合わせに依存する。
【００２０】
通信端末は、ワイヤレス通信機能を有するユーザ端末、携帯情報端末、携帯電話機等の通信装置であって、後述するルーティング機能を有する。なお、ワイヤレス通信は、電磁波による通信だけでなく音波を媒体とした通信も含むが、ここでは電波による無線通信を例示する。
【００２１】
図３において、各通信端末は互いに無線通信で接続しネットワーク環境を構築しているものとする。１つの環境は１台以上の通信端末から成り、通信端末がお互いに接続を維持することでネットワークを構築している。１つの環境内では、その環境内の通信端末を辿ることで、確実性は異なるが同一環境内の他の通信端末と通信することが可能である。さらに、各通信端末には、環境１、２、３および２１にそれぞれ適した複数のルーティング方式が備えられている。
【００２２】
図３に示す例おいて、送信元通信端末Ｓ１は、宛先通信端末Ｄ１との位置関係を指標として宛先通信端末Ｄ１が同一環境１内の通信端末ではないと判断し、環境３に適した第１ルーティング方式を選択する。位置関係としては階層アドレスや距離の他に、通信端末密度や環境（水中／空中）の違いなどの状況、あるいは端末電池残量などを用いることもできる。なお、ここでいう距離には、物理的な距離だけでなく、送信元から宛先までのホップ数やデータが到達するまでの予想時間などのネットワーク的な距離も含まれる。
【００２３】
この例では、環境１内にある通信端末で同様の判断がされるので、通信端末Ｓ１から中継通信端末Ｒ１、Ｒ２を通して通信端末Ｍ１まで、各通信端末は第１ルーティングを実行し、宛先通信端末Ｄ１へ向かう経路情報を順次選択していく（動作Ｓ１０）。
【００２４】
このようにして送信元通信端末Ｓ１から通信端末Ｍ１までルーティングされた後、通信端末Ｍ１がデータを蓄積して環境２に移動したとする（動作Ｓ１１）。このとき、通信端末Ｍ１は、判断指標により宛先通信端末Ｄ１と同じ環境２に入ったことを知ると、第１ルーティングから環境２に適した第２ルーティングへ切り替え、中継通信端末Ｒ３、Ｒ４は第２ルーティングにより経路を順次選択していく（動作Ｓ１２）。最後に、宛先通信端末Ｄ１と同じ環境２１に属する通信端末Ｒ５からは環境２１に適した第３ルーティングに切り替わり宛先通信端末Ｄ１までのルーティングが完了する（動作Ｓ１３）。
【００２５】
なお、第１〜第３ルーティング方式の選択順はネットワーク構成やリンク状態等に依存して変化しうるものであるから、図３に示す選択順はあくまでも一例に過ぎない。
【００２６】
上述したように、本実施形態によれば、複数の異なるルーティング方式を状況に応じて切り替えることで、様々な異なる環境をまたいだルーティングが可能となる。
【００２７】
２．一実施例
２．１）通信端末の構成
図４において、本発明の一実施例による通信端末１００は、無線通信部１０１と、異なる通信環境にそれぞれ適したルーティング管理部Ｒ１、Ｒ２およびＲ３と、それら異なるルーティング管理部を統括して制御するルーティング統括部１０２とを有する。無線通信部１０１は他の通信端末との間で無線通信を行い、宛先通信端末の階層アドレスを取得するためのメッセージ、ルーティング制御による制御メッセージ、ルーティングにより転送される画像や映像といったコンテンツなどを送受信する。
【００２８】
本実施例におけるルーティング管理部Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、それぞれＭＡＮＥＴルーティング管理部、階層化ルーティング管理部およびＤＴＮルーティング管理部である。ただし、ルーティング管理部Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、前述したものだけでなく、他のルーティング方式を用いることもできる。たとえば、水中、空中、さらには宇宙などの異なる環境に通信端末がいる場合に適したルーティング、通信端末が密集していたり、逆に過疎であったりする環境を想定したルーティング、通信端末の消費電力あるいは電池消耗を考慮したルーティング、通信端末が高速かつ頻繁に移動する状況に適応したルーティングなど、特徴の異なるルーティング管理部を組み合わせてもよい。
【００２９】
ある通信環境に適した、あるいは適さないルーティング方式の例として、ＭＡＮＥＴのルーティング方式であるＯＬＳＲ(Optimized Link State Routing)とＡＯＤＶ(Ad Hoc On Demand Distance Vector)を比較する。ＯＬＳＲはプロアクティブ（Proactive）なルーティング方式であるために、通信端末が頻繁に移動するＭＡＮＥＴ環境では通信端末の移動により経路構築および経路確立の継続が困難である。一方、ＡＯＤＶはリアクティブ(Reactive)なルーティング方式であり、送信時に経路を構築するため、ある程度モビリティに対して耐性がある。逆に、通信端末が静止している状況では、ＡＯＤＶが実際にデータを送信するまでに時間がかかるのに対して、ＯＬＳＲは経路を常に保持しているため、すぐにデータを送信できるという利点がある。つまり、通信端末のモビリティが頻繁である環境ではＡＯＤＶが適しており、通信端末のモビリティがない環境ではＯＬＳＲが適している。
【００３０】
ＭＡＮＥＴルーティング管理部Ｒ１は経路情報データベース（ＤＢ）１１０とルーティング経路制御部１１１を有し、例えば、ＤＳＲ、ＡＯＤＶ、ＤＳＤＶ、ＯＬＳＲなど、いわゆるＭＡＮＥＴ環境で使用されるルーティング方式である。図５は経路情報ＤＢ１１０に格納されるルーティングテーブルの一例である。
【００３１】
階層化ルーティング管理部Ｒ２は経路情報ＤＢ１２０とルーティング経路制御部１２１を有する。階層化ルーティング管理部Ｒ２では、多数の通信端末が参加するようなネットワークにおいて経路情報が膨大化するのを抑制するため、階層アドレスにより経路情報を扱うルーティング方式が使用される。例えば、非特許文献２に記載された階層化ルーティング方式、もしくは他のドメインルーティング方式が使用されうる。図６は経路情報ＤＢ１２０に格納されるルーティングテーブルの一例である。
【００３２】
ＤＴＮルーティング管理部Ｒ３は経路情報ＤＢ１３０とルーティング経路制御部１３１とを有し、例えば、ＤＴＮルーティングのように通信端末同士がすれ違った場合にお互いの経路情報を交換するルーティング方式などで構成される。図７は経路情報ＤＢ１３０に格納されるルーティングテーブルの一例である。
【００３３】
以下、階層化ルーティング、ＭＡＮＥＴルーティング、ＤＴＮルーティングの順で、それぞれのルーティング管理部について説明する。
【００３４】
＜階層化ルーティング管理部＞
ここでは階層化ルーティング方式として、非特許文献２に記載されたスケーラブルなアドホックネットワーキングのための自己組織化、階層化アーキテクチャを例に挙げて説明する。
【００３５】
ルーティング経路制御部１２１は、経路情報ＤＢ１２１への経路情報の登録、削除、変更、取得の他に、後述する制御メッセージの処理を行う。まずランダムな時間待機し、周りの通信端末から論理トポロジレベルＬｖ１のブロードキャストメッセージを受信しなければ、制御メッセージとして自身がＬｖ１のブロードキャストメッセージを送信する。このブロードキャストメッセージには自身の階層アドレスが含まれており、定期的に送信され、ある特定のＴＴＬ(Time To Live)を有する。
【００３６】
上記メッセージをルーティング経路制御部１２１が受信した場合、ＴＴＬが０以下にならない限り、ブロードキャストメッセージを転送する。自身が一度送信もしくは転送した制御メッセージは廃棄するなどの処理を行う。
【００３７】
また、ブロードキャストメッセージを受信した場合、ルーティング制御部１２１は、ブロードキャストメッセージの１ホップ前の通信端末を記録する。もし、論理トポロジレベルＬｖ１のブロードキャストメッセージを送っている通信端末が他の送信元によるＬｖ１のブロードキャストメッセージを受信した場合には、条件付きでＬｖ１のブロードキャストメッセージの送信をやめる。一方で、特定の条件の際には、ランダムな時間だけ待ち、周りの通信端末からＬｖ２のブロードキャストメッセージを受信しなければ、制御メッセージとして自身がＬｖ２のブロードキャストメッセージを送信する。
【００３８】
このような動作を繰り返すことで、図１に示すような階層を構築していき、最終的にＭＡＮＥＴ内で先頭の階層アドレスが同じになるように各通信端末に階層アドレスが割り当てられる。ＭＡＮＥＴ内は階層アドレスの先頭が一致することを想定しているが、特に一致する必要はない。たとえば、図１において論理トポロジレベルＬｖ３が存在せず、論理トポロジレベルＬｖ２の通信端末が複数存在してもよい。
【００３９】
経路情報ＤＢ１２０は、ルーティング制御部１２１の制御メッセージの処理で、受信したブロードキャストメッセージから送信元通信端末Ｓ１までの階層アドレスによる経路を登録し、これによりＭＡＮＥＴ内における階層アドレス間の経路を構築する。階層化ルーティングの経路情報ＤＢ１２０の特徴は、ＭＡＮＥＴ環境における経路情報を階層アドレスで管理することで多数の通信端末への経路情報を集約し、宛先通信端末Ｄ１が属する階層アドレスまでの経路情報を所持することができる。ただし、宛先通信端末Ｄ１が属する階層アドレスまでの経路情報を持っているが、ＭＡＮＥＴ内すべての通信端末までの経路を確実に保証するものではない。
【００４０】
＜ＭＡＮＥＴルーティング管理部＞
ここでは、後述する階層化ルーティングとの連携のため、特に同一階層アドレスに属する通信端末への経路情報を持つルーティングを取り上げる。
【００４１】
ルーティング経路制御部１１１は、経路情報ＤＢ１１０への経路情報の登録、削除、変更、取得の他に、後述する制御メッセージの処理を行う。また、後述する階層化ルーティングで受信したブロードキャストメッセージの送信元に対してユニキャストのメッセージを定期的に送信することで自身の通信端末１００までの経路を伝える。このユニキャストのメッセージを受信した場合、ルーティング制御部１１１は、ブロードキャストメッセージを受信した際に、階層化ルーティング管理部内の経路情報ＤＢに記録している１ホップ前の通信端末に対してメッセージを転送する。このようにホップ・バイ・ホップ（ｈｏｐ−ｂｙ−ｈｏｐ）でブロードキャストメッセージの転送経路の逆経路を辿ることでユニキャストメッセージをブロードキャストメッセージの送信元に届けることができる。
【００４２】
経路情報ＤＢ１１０は、ルーティング経路制御部１１１で処理されたブロードキャストメッセージの逆経路を辿ってきたユニキャストメッセージを基に、ユニキャストメッセージの送信元までの経路情報を格納する。これにより、同一階層アドレス内の通信端末の経路情報を知ることができる。経路情報ＤＢ１１０の特徴は、近隣の通信端末への経路情報を管理しており、特に同一階層アドレス内の通信端末までの経路を含む経路情報を所持していることである。
【００４３】
＜ＤＴＮルーティング管理部＞
ここでは、前述した階層化ルーティングとの連携のため、経路情報の集約されたルーティングドメインを交換するＤＴＮルーティングを取り上げる。
【００４４】
ルーティング経路制御部１３１は、経路情報ＤＢ１３０への経路情報の登録、削除、変更、取得の他に、後述する制御メッセージの処理を行う。たとえば、通信端末１００が移動通信端末Ｍ１である場合、前述した階層化ルーティングで使用されたブロードキャストメッセージに含まれる階層アドレスを基に、階層アドレスの先頭が自身の階層アドレスの先頭と異なるデータを受信した場合、自身が属するＭＡＮＥＴとは異なるＭＡＮＥＴに属する通信端末によるブロードキャストメッセージであると判断する。そして、自身の知る階層アドレス経路情報をリブロードキャストメッセージとして報知する。その際、ＤＴＮルーティング管理部Ｒ３の経路情報ＤＢ１３０および階層化ルーティング管理部Ｒ２の経路情報ＤＢ１２０から、受信したブロードキャストに含まれる階層アドレスの先頭とは異なる階層アドレスをもつ通信端末への経路情報を取得してくる。
【００４５】
経路情報ＤＢ１３０は、ルーティング経路制御部１３１で処理された異なる階層アドレスの先頭をもつブロードキャストメッセージや、受信されたリブロードキャストメッセージに含まれる階層アドレス情報を基に、自身の階層アドレスとは先頭が異なる階層アドレスの経路情報を登録する。その際、図７に示すように、各経路情報のエントリに対して、宛先へのデータ到達の信頼度としての到達確率が設定される。この到達確率は、当該通信端末と宛先通信端末との距離など（物理的な距離、ＨＯＰ数、前回接続があった時間など）信頼度の指標となりえる情報から算出されることを想定している。実際に継続した通信が維持できるかどうかわからないので、経路情報ＤＢ１３０は到達確率のような宛先通信端末への到達信頼度を設定している。
【００４６】
このように、経路情報ＤＢ１３０は、ＤＴＮ環境のように中継通信端末を経由しても通信の確立が保証されないような経路情報が格納され、宛先のルーティングドメイン(今回は、階層アドレス)の経路情報に対して到達確率が設定されており、宛先通信端末が属する階層アドレスの先頭が一致する通信端末までの経路情報を所持している。
【００４７】
＜ルーティング統括部＞
ルーティング統括部１０２は以下の機能を有する。
・階層化ルーティングのための宛先通信端末Ｄ１の階層アドレス情報を取得する機能。
・得られた階層アドレス情報からＭＡＮＥＴ、階層化、ＤＴＮルーティングのうちどれを使用するかを判断する機能。
・複数のルーティング管理部Ｒ１−Ｒ３によって経路構築のために使用されるメッセージを無線通信部１０１に受け渡し、またはそれらのメッセージを受け取って各ルーティング経路制御部１１１、１２１あるいは１３１に振り分ける機能。
・各ルーティング管理部の間で必要な情報を交換する機能。
【００４８】
ルーティング管理部Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の間での情報交換の例としては以下のケースがある。
・階層化ルーティングで生成された階層アドレスの情報がもしある一定期間更新されない場合、その階層アドレスの群から自身が離れた可能性があるので、その階層アドレスの情報をＤＴＮルーティングの経路情報ＤＢに移動する。
・ＤＴＮルーティング制御部１３１にてリブロードキャストメッセージを送信する際に自身の知る階層アドレスの経路情報として階層化ルーティング管理部Ｒ２の経路情報ＤＢ１２０の経路情報を取得する。
・ＭＡＮＥＴルーティング制御部１１１にて経路通知を行うためにユニキャストメッセージを送信する際の宛先までの経路として、階層化ルーティング管理部Ｒ２で行われたブロードキャストメッセージの転送情報を使う。
【００４９】
上述したように、異なるルーティング管理部Ｒ１−Ｒ３は異なるエリアを対象とする経路情報を異なる情報粒度で所持している。各通信端末１００が異なるルーティング管理部Ｒ１−Ｒ３を持つことで、ＤＴＮ環境や大規模なＭＡＮＥＴ環境、さらにはそれらを組み合わせた環境であっても、宛先通信端末Ｄ１までのルーティングが可能となる。
【００５０】
なお、上記説明では、ルーティング統括部１０２が階層アドレスに基づいてルーティング方式を選択する方法を説明したが、階層アドレス以外にも、上述したように、物理的あるいはネットワーク的な距離、状況(通信端末密度や環境（水中／空中）の違い)、その他端末電池残量などの指標に基づくルーティングの使い分けも可能である。
【００５１】
２．２）ルーティング統括制御
次に、通信端末１００がルーティング統括部１０２にてデータ（コンテンツや制御メッセージなど）を受信してから送信もしくは転送されるまでの一連の流れを図８〜図１０を参照しながら説明する。
【００５２】
以下、本実施例の動作の説明では、送信元通信端末Ｓ１から宛先通信端末Ｄ１までの距離に応じてルーティング方式を選択するものとする。距離とは送信元から宛先までのＨＯＰ数、物理的な距離、データが到達するまでの予想時間など、物理的な距離からネットワーク的な距離を含むものとする。また、その他さまざまな要素(端末密度や端末の電池残量)や状況に応じてルーティング方式を選択することも可能である。
【００５３】
ルーティング統括部１０２は、届いたメッセージがルーティングの制御メッセージであるか否かを識別し（動作２０１）、制御メッセージであれば（動作２０１；ＹＥＳ）、処理する制御メッセージがどのルーティングの制御メッセージであるかを判断し、当該ルーティング経路制御部にメッセージを渡す（動作２０２）。
【００５４】
到達メッセージが制御メッセージでなければ（動作２０１；ＮＯ）、ルーティング統括部１０２は当該メッセージの宛先を確認する（動作２０３）。自端末宛てもしくはブロードキャストアドレスであれば受信し（動作２０３；ＹＥＳ）、自端末宛でなければ（動作２０３；ＮＯ）、自端末は中継通信端末であると判断し、宛先通信端末の階層アドレスを取得する（動作２０４）。
【００５５】
たとえば、図９に示す例に従えば、宛先通信端末Ｄ１の階層アドレスである“ｂ．ｂａ”が取得される。ただし、階層アドレスを取得する場合、中継通信端末は、データを受け取る度に名前情報格納端末にアクセスして宛先通信端末の階層アドレスを取得する必要がある。この名前解決の手順を省略するために、一度階層アドレスを取得したら、その階層アドレスをその新鮮度とともに転送するデータに載せてもよい。この新鮮度は、当該通信端末と宛先通信端末との距離など（物理的な距離、ＨＯＰ数、前回接続があった時間など）の情報から算出されることを想定している。すなわち、それ以降の中継通信端末は、その階層アドレスと新鮮度とに基づいて、到達確率を用いて宛先通信端末への経路情報の信頼度を算出する。そして、一定の条件に該当する場合に、名前情報格納端末へアクセスするようにすることで名前解決のための遅延や手順を省略することも可能である。一定の条件とは、たとえば、到達確率が一定の閾値より高くなって宛先通信端末の階層アドレスに近づいている場合、あるいは到達確率が一定の閾値より低くなる、または経路情報を失うなど、宛先通信端末の階層アドレスから離れている場合などである。
【００５６】
続いて、ルーティング統括部１０２は、宛先通信端末Ｄ１の階層アドレスに基づいて、参照すべきルーティング管理部Ｒ１、Ｒ２あるいはＲ３を選択し（動作２０５）、宛先通信端末までの全体の経路を見ると、ルーティングを維持あるいは切り替えるように見える。このルーティング参照選択動作２０５については後述する。
【００５７】
参照すべきルーティング管理部に従って次ホップの経路情報が得られると（動作２０６；ＹＥＳ）、ルーティング統括部１０２は、得られた経路情報に基づいてデータ転送処理を実行しデータが無線通信部１０１を通して次ホップの通信端末へ送信される（動作２０７）。参照すべきルーティング管理部に従って次ホップの経路情報が得られなかった場合には（動作２０６；ＮＯ）、ルーティング統括部１０２は、データを一時的に蓄積し（動作２０８）、階層アドレスの取得動作２０４へ戻る。これは、宛先通信端末Ｄ１の階層アドレスが古い、もしくは間違っている場合があるので、再度、階層アドレス取得からルーティングを開始するためである。
【００５８】
このように異なるエリアを対象とする複数のルーティング管理部Ｒ１−Ｒ３を、階層アドレスを用いて適宜選択することや、複数のルーティング管理部間で情報を補完しあうことで、ＤＴＮ環境や大規模なＭＡＮＥＴ環境、さらにはそれらを組み合わせた環境であっても宛先通信端末までのルーティングが可能となる。
【００５９】
２．３）ルーティング
以下、説明を複雑化しないために、図９に示すネットワーク構成を一例として説明する。ここでは送信元端末Ｓ１から宛先通信端末Ｄ１へ複数の通信端末を中継してデータを送信するシナリオを示している。
【００６０】
図９において、ＭＡＮＥＴ内では、階層化ルーティング、あるいはランドマークルーティングやクラスタリングルーティングに代表される大規模な環境向けのスケーラブルルーティングを使用することができる。本実施例では階層化ルーティングを使用し、図中のＨＡ(Hierarchy Address)で示される階層アドレスが各通信端末に割り当てられているものとする。なお、階層アドレスは階層化ルーティングを使用するための一例であって、他のスケーラブルルーティングが使用される場合にはそのルーティングで使用されるルーティングドメインが割り当てられる。
【００６１】
具体的には、例えば非特許文献２に示すようなルーティングが使用された場合、図１に例示したように、一つのＭＡＮＥＴ内では理論的には通信端末の階層アドレスの先頭が同じになるように階層アドレスが割り当てられ、さらにＭＡＮＥＴ内で細分化されたエリアごとに階層アドレスが割り当てられてツリー構造が構築される。ただし、一つのＭＡＮＥＴ内での階層アドレスの先頭は必ずしも同じである必要はない。図９に示す例では、ＭＡＮＥＴ１は階層アドレスが“ａ”であり、送信元通信端末Ｓ１はＭＡＮＥＴ１に属し、かつさらにその中で細分化されたＭＡＮＥＴ１１に属しているため、階層アドレスは“ａ．ａａ”となる。一方で、ＭＡＮＥＴ２は階層アドレスが“ｂ”であり、宛先通信端末Ｄ１はＭＡＮＥＴ２に属し、かつさらにその中で細分化されたＭＡＮＥＴ２１に属しているため、階層アドレスは“ｂ．ｂａ”となる。
【００６２】
図９において、移動通信端末Ｍ１はＭＡＮＥＴ１とＭＡＮＥＴ２との間を行き来する端末である。通信端末Ｍ１は、何かしらの原因(通信端末同士が遠すぎる、電波状況が悪い、電源が落ちている等)で通信が維持できなくなったＭＡＮＥＴ間あるいはＭＡＮＥＴ内で通信を行う想定でもよい。移動通信端末Ｍ１は、ＭＡＮＥＴ１とＭＡＥＮＴ２との間を移動することで、ＭＡＮＥＴ１に属する通信端末の経路情報や階層アドレス情報をＭＡＮＥＴ２に属する通信端末に伝達し、逆にＭＡＮＥＴ２に属する通信端末の経路情報や階層アドレス情報をＭＡＮＥＴ１に属する通信端末に伝達する。
【００６３】
このような図９に示す例では、送信元通信端末Ｓ１は自身の階層アドレスが“ａ.ａａ”であり、宛先通信端末Ｄ１と階層アドレス“ｂ．ｂａ”であり、お互いに先頭の階層アドレスが異なっている。したがって、送信元通信端末Ｓ１は、宛先通信端末Ｄ１が同一ＭＡＮＥＴ内にいる通信端末ではないと判断し、ＤＴＮルーティングを参照する（図８の動作２０５）。この場合、宛先通信端末Ｄ１の階層アドレスの先頭“ｂ”のエントリがある経路情報を選択していく。こうして、通信端末Ｓ１から中継通信端末を通して通信端末Ｍ１まで、各通信端末は図８の動作２０１〜２０８をＤＴＮルーティングを参照しながら実行し、宛先通信端末Ｄ１へ向かう経路情報を順次選択していく（動作Ｓ１０ａ）。
【００６４】
このようにして送信元通信端末Ｓ１から通信端末Ｍ１までルーティングされた後、通信端末Ｍ１がデータを蓄積してＭＡＮＥＴ２に移動したとする（動作Ｓ１１ａ）。このとき、通信端末Ｍ１は、自身の階層アドレスの先頭が“ｂ”となり、宛先通信端末Ｄ１の階層アドレスと一致したので、ＤＴＮルーティングから階層化ルーティングへ切り替える（図８の動作２０５）。そして、階層化ルーティングを参照するにより経路を順次選択していく（動作Ｓ１２ａ）。この場合、宛先通信端末Ｄ１の階層アドレスである“ｂ．ｂａ”に対してロンゲストマッチするエントリを経路情報として参照する。こうして、ＭＡＮＥＴ２に移動した通信端末Ｍ１から中継通信端末を通してＭＡＮＥＴ２１の通信端末まで、各通信端末は図８の動作２０１〜２０８を階層化ルーティングを参照しながら実行し、宛先通信端末Ｄ１へ向かう経路情報を順次選択していく。
【００６５】
こうして自身の階層アドレスと宛先通信端末Ｄ１の階層アドレスとが一致した通信端末は、階層化ルーティングをＭＡＮＥＴルーティングへ切り替える（図８の動作２０５）。以下、宛先通信端末Ｄ１までの各通信端末は、図８の動作２０１〜２０８をＭＡＮＥＴルーティングを参照しながら実行し、データを宛先通信端末Ｄ１へルーティングすることができる（動作Ｓ１３ａ）。
【００６６】
なお、上述した例ではＤＴＮ、階層化、ＭＡＮＥＴと経路情報ＤＢを順番に参照し、ルーティングを使い分ける方法を示したが、これは図９に示すネットワーク構成での一動作例である。より自身から近い通信端末への経路を持っているＭＡＮＥＴの経路情報から参照し、そこに宛先通信端末への経路がなければ、階層化あるいはＤＴＮの経路情報を参照していく方法も考えられる。その理由は、あるデータを受け取った通信端末がデータの宛先通信端末Ｄ１と同じ階層アドレスであればＭＡＮＥＴルーティングを選択するが、次に受け渡す通信端末を決めるとき、当該次の通信端末が宛先通信端末Ｄ１の階層アドレスとは異なる場合があり、また階層化ルーティングを選択しても宛先通信端末にデータが到達しない場合もあるからである。ルーティング方式の組み合わせには様々なパターンが考えられる。
【００６７】
２．４）効果
上述した本実施例によれば、たとえば、中継通信端末を経由しても通信の確立が保証できないような環境においても動作するＤＴＮルーティングと、多数の通信端末によって構成されるＭＡＮＥＴ環境において経路情報を階層アドレスにより集約する階層化ルーティングと、近隣の経路情報を所持するＭＡＮＥＴルーティングとを組み合わせ、それらを適宜選択して使用するように構成する。これにより、従来のルーティング手法では実現できなかった多数の通信端末が参加し、広域なエリアを対象とした大規模ＤＴＮ環境でのルーティングを実現できる。
【００６８】
３．他の実施例
上述した実施例における通信端末１００は、図４に示すような機能構成を有するが、同様の機能はメモリに格納されたプログラムをコンピュータ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）上で実行することにより実現することもできる。
【００６９】
図１０に示すように、通信端末３００は無線通信部３０１、プロセッサ３０２、ルーティングテーブルメモリ３０３およびプログラムメモリ３０４を有する。ルーティングテーブルメモリ３０３には、図４における複数の経路情報データベース１１０、１２０および１３０と同様のルーティングテーブルが格納されている。プロセッサ３０２は、プログラムメモリ３０４からルーティング制御部１１１、１２１および１３１と同じルーティング制御プログラムとルーティング統括部１０２と同じルーティングテーブル選択制御プログラムとを読み出しながら、図８〜図９で説明したルーティング制御を実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は複数の無線端末間でルーティングを実行するシステムに適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
Ｓ１              送信元通信端末
Ｄ１              宛先通信端末
Ｍ１              移動通信端末
ＨＡ              階層アドレス
１０１            無線通信部
１０２              ルーティング統括部
Ｒ１              ＭＡＮＥＴルーティング管理部
Ｒ２              階層化ルーティング管理部
Ｒ３              ＤＴＮルーティング管理部
１１０            ＭＡＮＥＴルーティングの経路情報ＤＢ
１１１            ＭＡＮＥＴルーティングのルーティング経路制御部
１２０            階層化ルーティングの経路情報ＤＢ
１２１            階層化ルーティングのルーティング経路制御部
１３０            ＤＴＮルーティングの経路情報ＤＢ
１３１            ＤＴＮルーティングのルーティング経路制御部
【図１】
2014195225.tif 000003
【図２】
2014195225.tif 000004
【図３】
2014195225.tif 000005
【図４】
2014195225.tif 000006
【図５】
2014195225.tif 000007
【図６】
2014195225.tif 000008
【図７】
2014195225.tif 000009
【図８】
2014195225.tif 000010
【図９】
2014195225.tif 000011
【図１０】
2014195225.tif 000012