(57)【要約】本発明は、モバイルアドホックネットワークシステムを提供する。前記モバイルアドホックネットワークシステムは、複数の移動端末と、各端末間の最適経路を設定し、インフラネットワークとの接続を行い、相異なる無線接続技術を用いるネットワークを接続する中央制御手段とから構成される。前記アドホックネットワークシステムは、前記中央制御手段を備えることにより、従来のアドホックネットワークの限界を克服し、各端末に高い安定性及び完成度を有するネットワークサービスを提供する。
2007528619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動端末と、
前記複数の移動端末の識別子及び状態情報を収集してネットワークマップを作成し、前記作成されたマップに基づいて各端末間の伝送経路を設定する中央制御手段と
から構成されることを特徴とするモバイルアドホックネットワークシステム。
【請求項２】
前記中央制御手段は、
各移動端末の識別子、各移動端末の状態情報、及び隣接端末の識別子から構成された登録情報を保存し、前記登録情報を用いて前記ネットワークマップを作成する手段と、
前記作成されたマップに基づいて各端末間の伝送経路を設定して更新する手段と、
移動端末が目的地までの経路情報を要求する場合、該当移動端末に経路情報を提供する手段とから構成されることを特徴とする請求項１に記載のモバイルアドホックネットワークシステム。
【請求項３】
前記ネットワークマップを作成する手段は、
前記登録情報を用いて端末間のリンクコストを計算し、前記計算されたリンクコストに基づいてネットワークマップを作成することを特徴とする請求項２に記載のモバイルアドホックネットワークシステム。
【請求項４】
前記中央制御手段は、
データ伝送経路上の端末が他の経路に割り当てられないように、データを伝送しようとする端末に対して伝送経路予約を行う手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のモバイルアドホックネットワークシステム。
【請求項５】
前記中央制御手段は、
ネットワークのセキュリティを維持するために、高レベルのセキュリティ性を要求する端末にセキュリティキーを提供する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のモバイルアドホックネットワークシステム。
【請求項６】
前記中央制御手段は、
ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｈｙｐｅｒ  ＬＡＮ、ＩｒＤＡ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｈｏｍｅ  ＲＦ、ＷＰＡＮ、及びセルラー移動通信に基づいた移動端末間の無線接続を可能にする多重ＭＡＣプロトコル手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のモバイルアドホックネットワークシステム。
【請求項７】
前記中央制御手段は、
インフラネットワークあるいはＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）と接続できるようにサポートするアクセス手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のモバイルアドホックネットワークシステム。
【請求項８】
伝送するデータが端末に発生すると、中央制御手段に目的地までの経路情報を要求する過程と、
前記要求に応じて中央制御手段の経路情報を前記端末に伝送する過程と、
前記経路情報により前記端末のデータを目的地に伝送する過程と
からなることを特徴とするモバイルアドホックネットワークシステムのデータ伝送方法。
【請求項９】
新しい端末がネットワーク領域に進入すると、前記新しい端末の情報を中央制御手段に登録し、前記中央制御手段に設定された各端末の経路情報を更新する過程をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のモバイルアドホックネットワークシステムのデータ伝送方法。
【請求項１０】
前記登録された情報は、
前記新しい端末の識別子、前記端末の状態情報、及び隣接端末の識別子リストを含むことを特徴とする請求項９に記載のモバイルアドホックネットワークシステムのデータ伝送方法。
【請求項１１】
前記端末の状態情報は、
バッテリの充電状態情報を含むことを特徴とする請求項１０に記載のモバイルアドホックネットワークシステムのデータ伝送方法。
【請求項１２】
前記中央制御手段は、
端末の登録情報に基づいて端末間のリンクコストを計算し、前記計算されたリンクコストに基づいてネットワークマップを作成することを特徴とする請求項９に記載のモバイルアドホックネットワークシステムのデータ伝送方法。
【請求項１３】
前記中央制御手段は、
端末が目的地までの経路を要求する場合、前記ネットワークマップに基づいて前記目的地までの伝送経路情報を生成して該当端末に提供することを特徴とする請求項１２に記載のモバイルアドホックネットワークシステムのデータ伝送方法。
【請求項１４】
前記経路情報は、
端末のＩＰアドレスから構成されたリストを含むことを特徴とする請求項８に記載のモバイルアドホックネットワークシステムのデータ伝送方法。
【請求項１５】
前記端末は、
中央制御手段に経路情報を要求するとき、ＱｏＳレベルあるいはセキュリティレベルを選択的に要求することを特徴とする請求項８に記載のモバイルアドホックネットワークシステムのデータ伝送方法。
【請求項１６】
モバイルアドホックネットワークシステムの端末において、
伝送するデータが発生すると、前記中央制御手段に目的地までの経路情報の伝送を要求する過程と、
前記中央制御手段から該当経路情報を受信し、前記受信された経路情報により前記発生したデータを伝送する過程と
からなることを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項１７】
前記端末が、ネットワーク領域に進入すると、
隣接端末に中央制御手段に関する情報の伝送を要求して中央制御手段の位置を把握する過程と、
前記中央制御手段に自身の所定情報を登録する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のデータ伝送方法。
【請求項１８】
前記登録された情報は、
前記端末の識別子、前記端末の状態情報、及び隣接端末の識別子リストを含むことを特徴とする請求項１７に記載のデータ伝送方法。
【請求項１９】
前記端末の状態情報は、
バッテリの充電状態情報を含むことを特徴とする請求項１８に記載のデータ伝送方法。
【請求項２０】
新しい端末が検出されると、
自身の識別情報を含む所定メッセージをブロードキャストする過程と、
前記メッセージの応答メッセージが受信されると、前記応答メッセージの情報を自身に保存されている情報と比較する過程と、
前記応答メッセージの情報と前記自身に保存されている情報が異なる場合、自身の保存情報を応答メッセージの情報に更新する過程と、
中央制御手段の情報更新のために、前記更新された情報を中央制御手段に伝送する過程とをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のデータ伝送方法。
【請求項２１】
前記所定メッセージは、
前記端末の識別子および中央制御手段までの距離情報を含むことを特徴とする請求項２０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２２】
前記端末は、
前記受信された応答メッセージの情報が自身に保存されている情報と同一である場合、所定時間が経過してから前記所定メッセージをブロードキャストすることを特徴とする請求項２０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２３】
前記端末は、
所定時間内に前記メッセージの応答メッセージが受信できなかった場合、前記所定メッセージを再びブロードキャストすることを特徴とする請求項２０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２４】
前記端末は、
自身に保存されている情報を更新するとき、隣接端末の各距離値と自身から前記隣接端末までの距離値との和のうち最小の値を自身の距離情報として設定することを特徴とする請求項２０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２５】
前記中央制御手段に伝送される更新情報は、
隣接端末の識別子及び新しく設定された中央制御手段までの距離情報を含むことを特徴とする請求項２０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２６】
前記応答メッセージは、
応答した端末の識別子及び前記応答した端末機から中央制御手段までの距離情報を含むことを特徴とする請求項２０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２７】
新しく検出された端末が未登録端末である場合、
前記未登録端末までの距離情報として前記中央制御手段までの距離の最大値が設定されることを特徴とする請求項２０に記載のデータ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークシステムに関し、特に、モバイルアドホックネットワークシステム（Ｍｏｂｉｌｅ  Ａｄ−ｈｏｃ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｓｙｓｔｅｍ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイルアドホックネットワークは、移動性を有する端末が無線インタフェースを利用して自発的に構成した臨時ネットワークであり、インフラネットワーク（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）とは独立して運用される。
【０００３】
モバイルアドホックネットワークは、インフラネットワークが存在しない地域、又はインフラネットワークに基づいたネットワークの展開が容易でない地域で臨時的にネットワークを構成するために開発され、初期の研究は軍事的な応用を目的として始まったが、最近はＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように実生活に適用される多様な分野に応用されている。
【０００４】
インフラネットワークの協力を得ずに端末のみの接続で動作するアドホックネットワークは、端末の限られたバッテリ容量、端末の移動によるネットワークの断絶、セキュリティ、課金などの多くの問題を抱えており、これを解決するための多様な研究がインターネット・エンジニアリング・タスク・フォース（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｔａｓｋ  Ｆｏｒｃｅ：  ＩＥＴＦ）のモバイルアドホックネットワーク（Ｍｏｂｉｌｅ  Ａｄ  ｈｏｃ  ＮＥＴｗｏｒｋ：  ＭＡＮＥＴ）ワークグループ（ＷＧ）を中心に行われている。
【０００５】
モバイルアドホックネットワークの主要応用分野としては、緊急サービスのための臨時的なネットワークの構成がある。
【０００６】
モバイルアドホックネットワークは、インフラネットワークを必要としない特性を有するため、通信インフラ（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の利用が不可能である地域、砂漠や山岳地帯などの通信インフラが存在しない地域、または通信インフラの設置が容易でない地域に適用可能である。このような地域で救助作業などのためにモバイルアドホックネットワークを臨時に構成して使用することができる。
【０００７】
さらに、会議場または展示場で個人間の迅速な情報共有や交換が必要である場合、モバイルアドホックネットワークを使用することができる。前記モバイルアドホックネットワークにより、小さくは２人の電子名刺交換から、大きくは標準化会議の全ての参加者間の迅速な寄稿文共有や展示場の製品情報のブロードキャストなどが可能となる。
【０００８】
軍事的な応用は、モバイルアドホックネットワークの最も有用な応用分野の１つである。すなわち、情報通信インフラの利用が不可能な戦場で軍人間または軍人と軍事装備間の通信のためにモバイルアドホックネットワークを使用することができる。
【０００９】
ＷＰＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）及びホームネットワーキングは、最近登場したモバイルアドホックネットワークの応用分野である。ＰＤＡ、携帯電話などの個人の情報通信機器間の小規模ネットワークであるＰＡＮの構成において、機器の追加または削除あるいは他のＰＡＮとのインターワーキングなどが全てアドホック概念に基づいて実行される。
【００１０】
無線接続技術を用いて家庭内の情報機器のホームネットワーキングを構成する場合も、モバイルアドホック概念が適用される。
【００１１】
さらに、危険地域または接近が難しい地域にセンサを設置し、これらの間の情報交換のためにセンサをモバイルアドホックネットワークとして構成するセンサネットワークもモバイルアドホックネットワークが応用できる分野の１つである。
【００１２】
図１は、モバイルアドホックネットワークの構造を示す図であり、図２は、インフラネットワークの構造を示す図である。
【００１３】
図１及び図２から分かるように、図１のモバイルアドホックネットワークは、中央集中的な制御を必要とするインフラネットワークとは相対的な概念を有するネットワークである。
【００１４】
図３は、独立して存在するアドホックネットワークを示す図でり、図４は、インフラネットワークとインターワーキングするアドホックネットワークを示す図である。
【００１５】
モバイルアドホックネットワークは、図３に示すようにインフラネットワークとは完全に独立した形態で存在するか、または図４に示すようにゲートウェイによりインフラネットワークにインターワーキングされる形態に存在することもできる。
【００１６】
モバイルアドホックネットワークは、端末間の通信のために無線インタフェースを使用する。有線インタフェース方式と比較すると、無線インタフェース方式は伝送帯域幅が小さいという特性がある。無線インタフェース方式は、限られた帯域の周波数を使用するため、この帯域で伝送できるデータの伝送速度が制限される。また、前記帯域を複数の端末が共有するため、端末の数が多くなるほどそれぞれの端末が平均的に使用し得る伝送帯域幅が減少する。さらに、無線インタフェース方式は、伝送距離が制限される。無線伝送距離が遠くなるほどデータ伝送速度は低下するので、適切な伝送速度を維持するために伝送距離が制限される。
【００１７】
これを解決するために、モバイルアドホックネットワークにおいては、マルチホップ方式を用いてデータの伝送範囲を拡張する。
【００１８】
モバイルアドホックネットワークを構成する端末は移動性を有するため、ネットワークトポロジーも時間によって動的に変化する。端末の移動性は、新しい端末のネットワーク内部への進入、ネットワーク内部での端末の移動、ネットワーク外部への端末移動などがあり、ネットワーク内部での端末の電源オン・オフもネットワークトポロジー変化に影響を与える。各端末は、無線伝送距離が制限されるため、端末の移動により直接通信できる隣接端末の集合も共に変化する。各端末は、周期的に自身の存在をブロードキャストし、直接通信できる隣接端末の情報を常に保持する。このような隣接端末の情報により経路情報を更新する。前記経路情報は、ルーティングプロトコルにより生成及び管理され、ここで、ルーティングプロトコルはプロアクティブ方式とリアクティブ方式に大別される。
【００１９】
プロアクティブ方式のルーティングプロトコルにおいて、全ての端末が常に最新の経路情報を保持しており、前記経路情報は、周期的にまたはネットワークトポロジーの変化による変更がある場合に、全ての端末にブロードキャストされる。プロアクティブ方式のルーティングプロトコルは、常に最新の経路情報を保持しているため、トラヒックの発生時に遅延なしに常に最適の経路を介してデータを伝送できるが、経路情報管理のための制御メッセージの比重が大きすぎるという問題があった。
【００２０】
リアクティブ方式のルーティングプロトコルは、トラヒックが発生した時点で経路を探索する方式であり、前記プロアクティブ方式のルーティングプロトコルが有する制御メッセージオーバーヘッド問題を解決する。一般に、前記リアクティブ方式のルーティングプロトコルは、端末が管理する経路情報をソフト状態に処理する。すなわち、情報を保持している経路上に所定時間トラヒックが伝送されないと、端末は該当経路情報をルーティングテーブルから削除する。リアクティブ方式は、経路探索による遅延が発生することがあるため、最適の経路を探索するよりは経路探索時間の最小化に焦点を合わせている。
【００２１】
モバイルアドホックネットワークを構成する大部分の端末は、移動性をサポートするために容量が制限されるバッテリをエネルギー源として使用する。場合によって、端末が車載されて一時的に安定したエネルギーが供給されるか、または、固定装置により持続的なエネルギー供給が可能となることがある。このようなエネルギーの制約は、ルーティングプロトコルの設計にも大きな影響を与える。例えば、低いエネルギーレベルの端末が多くのトラヒックをルーティングすると、該当端末のバッテリの残量が次第に少なくなり、結局は前記端末を経由する全ての経路を使用できなくなる。従って、端末のエネルギー状態を考慮して経路を選択しないと、安定したデータ伝送が不可能となる。
【００２２】
エネルギーの制約は、２つのノード間の通信において単方向伝送問題を発生させることもある。エネルギーの多い端末の無線伝送距離がエネルギーの少ない端末の無線伝送距離より遠いため、エネルギーの多い端末からエネルギーの少ない端末への伝送は可能であるが、反対の伝送は不可能である。セキュリティに関する問題は、一般の有線ネットワークにも存在するが、モバイルアドホックネットワークは無線インタフェースを使用するため、有線ネットワークより多くの危険にさらされている。また、モバイルアドホックネットワークにおいては、互いに端末間の相互識別ができない場合が多く、マルチホップ方式によりルーティングする場合は、中間端末によりデータのセキュリティ問題が発生する。ルーティングプロトコルの制御メッセージの場合、ブロードキャストにより伝送されるため、トラヒックより深刻なセキュリティ問題を発生させる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の目的は、アドホックネットワークを制御及び管理する中央制御手段を備えたモバイルアドホックネットワークシステム及びその運用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
このような目的を達成するために、本発明に係るモバイルアドホックネットワークシステムは、複数の移動端末と、前記複数の移動端末の識別子及び状態情報を収集して全体ネットワークマップを作成し、前記作成されたマップに基づいて各端末間の伝送経路を設定する中央制御手段とから構成されることを特徴とする。
【００２５】
このような目的を達成するために、本発明に係るモバイルアドホックネットワークシステムのデータ伝送方法は、伝送するデータが端末に発生すると、中央制御手段に目的地までの経路情報を要求する過程と、前記要求に応じて中央制御手段の経路情報を前記端末に伝送する過程と、前記経路情報により前記端末のデータを目的地に伝送する過程とからなることを特徴とする。
【００２６】
前記本発明に係るモバイルアドホックネットワークシステムのデータ伝送方法は、新しい端末がネットワーク領域に進入すると、前記新しい端末の情報を中央制御手段に登録し、前記中央制御手段に設定された各端末の経路情報を更新する過程をさらに含むことを特徴とする。
【００２７】
このような目的を達成するために、本発明に係るデータ伝送方法は、モバイルアドホックネットワークシステムの端末において、伝送するデータが発生すると、前記中央制御手段に目的地までの経路情報の伝送を要求する過程と、前記中央制御手段から該当経路情報を受信し、前記受信された経路情報により前記発生したデータを伝送する過程とからなることを特徴とする。
【００２８】
前記本発明に係るデータ伝送方法は、前記端末が、ネットワーク領域に進入すると、隣接端末に中央制御手段に関する情報の伝送を要求して中央制御手段の位置を把握する過程と、前記中央制御手段に自身の所定情報を登録する過程をさらに含むことを特徴とする
前記本発明に係るデータ伝送方法は、新しい端末が検出されると、自身の識別情報を含む所定メッセージをブロードキャストする過程と、前記メッセージの応答メッセージが受信されると、前記応答メッセージの情報を自身に保存されている情報と比較する過程と、前記応答メッセージの情報と前記自身に保存されている情報が異なる場合、自身の保存情報を応答メッセージの情報に更新する過程と、中央制御手段の情報更新のために、前記更新された情報を中央制御手段に伝送する過程とをさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るアドホックネットワークシステムは、ＱＡＧのような中央制御手段を備えることにより、従来のアドホックネットワークの限界を克服し、各端末に高い完成度及び安定性を有するネットワークサービスを提供する。
【００３０】
以下、プロアクティブ（テーブル駆動型（ｔａｂｌｅ−ｄｒｉｖｅｎ））ルーティング方式とリアクティブ（オンデマンド型）ルーティング方式を比較して、本発明に係るネットワーク運用技法の利点を説明する。
【００３１】
本発明は、前記プロアクティブルーティングに比べると、経路情報の更新のためのブロードキャストメッセージが少ない。さらに、各端末が隣接端末に関する情報及びＱＡＧに関する情報のみを管理するので、本発明は、端末に必要なメモリサイズ及び演算量を減少させ、バッテリ消費量を低減する。これは、隣接端末に変化が発生した端末のみが情報を更新するため可能である。
【００３２】
本発明は、リアクティブルーティングに比べると、最適経路を介してデータが伝送される。すなわち、リアクティブルーティングは、最短時間で応答を受信した経路をデータ伝送経路として使用するが、本発明は、ＱＡＧが決定した最適経路を使用する。さらに、リアクティブルーティングの場合は、経路要求メッセージが全ネットワークに伝送されるが、本発明の場合は、端末が経路要求メッセージを伝送すると、前記メッセージがＱＡＧに接続した端末のみに伝送されるので、経路要求メッセージによる全体ネットワークへのオーバーヘッドの影響が相対的に小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明に係るアドホックネットワークシステムは、ネットワークシステム内に準アドホックゲート（Ｑｕａｓｉ  Ａｄ−ｈｏｃ  ｇａｔｅ：  以下、ＱＡＧと称する）という中央制御手段を含む。
【００３４】
前記ＱＡＧは、端末の情報を収集し、ネットワークトポロジーのテーブルを構成する。さらに、前記収集された情報を利用して、ネットワーク内の全ての端末の状態及び全体ネットワークに関するマップを作成する。このマップは、各端末が負担する経路情報に関連したメモリサイズ及び計算量を減少させる。
【００３５】
好ましくは、前記ＱＡＧは、各移動端末の識別子、各移動端末の状態情報、及び隣接端末の識別子から構成された登録情報を保存し、前記登録情報を用いてネットワーク（経路）マップを作成する手段と、前記作成されたマップに基づいて、各端末間の伝送経路を設定して更新する手段と、移動端末が目的地までの経路情報を要求する場合、該当端末に経路情報を提供する手段とから構成されることを特徴とする。
【００３６】
好ましくは、前記ＱＡＧは、データ伝送経路上の端末が他の経路に割り当てられないように、データを伝送しようとする端末に対して伝送経路予約を行う手段をさらに含むことを特徴とする。
【００３７】
好ましくは、前記ＱＡＧは、ネットワークのセキュリティを維持するために、高レベルのセキュリティ性を要求する端末にセキュリティキーを提供する手段をさらに含むことを特徴とする。
【００３８】
好ましくは、前記ＱＡＧは、ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｈｙｐｅｒ  ＬＡＮ、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａ  ｒｅｄ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｈｏｍｅ  ＲＦ、ＷＰＡＮ、及びセルラー移動通信をベースとする移動端末間の無線接続を可能にする多重ＭＡＣプロトコル手段をさらに含むことを特徴とする。
【００３９】
好ましくは、前記ＱＡＧは、インフラネットワークあるいはＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）と接続できるようにサポートするアクセス手段をさらに含むことを特徴とする。
【００４０】
本発明に係るアドホックネットワークシステムは、前記ＱＡＧの協力を得て、処理オーバーヘッド及び各端末の制御トラヒック量を減少させる。
【００４１】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
【００４２】
図５は、本発明に係るモバイルアドホックネットワークの構造を示す図である。
以下、図５を参照して本発明に係るアドホックネットワークシステムの構造を説明する。
【００４３】
本発明に係るアドホックネットワークシステムは、複数の端末とＱＡＧから構成される。
【００４４】
前記端末は、自身の識別子（例えば、ＩＰアドレス）、バッテリ充電状態情報、及び隣接端末の識別子（例えば、ＩＰアドレス）のような所定情報を前記ＱＡＧに登録する登録要求機能、伝送データが発生すると、目的端末までの最適経路を前記ＱＡＧに要求する経路設定要求機能、及びデータ送受信機能（この機能は、既存のアドホックネットワークにも備えられている）を有する。
【００４５】
前記ＱＡＧは、端末の各種状態情報（登録を要求した端末のＩＰアドレス、バッテリ状態情報、及びその端末に隣接する端末のＩＰアドレス）を保存する端末登録機能と、登録された端末に保存されたそれぞれの隣接端末のリストを結合してネットワーク（経路）マップを作成するマップ作成機能を有する。
【００４６】
さらに、前記ＱＡＧは、端末がデータを伝送するために伝送経路に関する情報を要求する場合、前記全体経路マップに基づいて１つ（またはそれ以上）の最適経路を求めて該当端末に提供するデータ交換サポート機能を有する。
【００４７】
前記ＱＡＧは、各端末の登録情報を参照して端末間のリンクコストを計算し、前記計算されたリンクコストを用いてネットワーク（経路）マップを作成する。また、端末の登録情報が更新される度に、前記全体経路マップを新しく作成する。
【００４８】
以下、このように構成された準アドホックネットワークシステムの特徴をより詳細に説明する。
【００４９】
Ａ．ルーティング
ＩＥＴＦのモバイルアドホックネットワークワークグループは、ＤＳＤＶ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  ｒｏｕｔｉｎｇ）、ＡＯＤＶ（Ａｄ  ｈｏｃ  Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  ｒｏｕｔｉｎｇ）、ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｒｏｕｔｉｎｇ）、ＴＯＲＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌｌｙ  Ｏｒｄｅｒｅｄ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、及びＡＢＲ（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｖｉｔｙ  Ｂａｓｅｄ  Ｒｏｕｔｉｎｇ）などのいくつかのアドホックルーティングプロトコルを開発した。これらのプロトコルは、プロアクティブ（テーブル駆動型）ルーティングプロトコルとリアクティブ（オンデマンド型）ルーティングプロトコルに大別される。
【００５０】
テーブル駆動型ルーティングプロトコルの場合、全ての端末が最新の経路情報を有し、ネットワークトポロジーが変化すると、その経路情報をブロードキャストする。テーブル駆動型ルーティングプロトコルの最大の欠点は、端末が最新の経路情報を保持するために、非常に多くの信号トラヒックを継続して生成することである。
【００５１】
これに対して、オンデマンド型ルーティングプロトコルの場合、移動端末は、伝送するデータが存在すると、目的地までの経路を探索する。このオンデマンド型ルーティングプロトコルの欠点は、経路探索の遅延が大きく、目的地までの最適経路が検索されないことである。
【００５２】
前記２つのプロトコルは、端末の存在のみを確認して経路情報を得るため、端末のバッテリ状態などが反映された経路設定はできないという欠点がある。
【００５３】
図６は、本発明に係るアドホックネットワークシステムの基本的な信号の流れを示す図であり、図６を参照してアドホックネットワークシステムの動作を説明する。
【００５４】
新しい端末（または、ソースノード（Ｓｏｕｒｃｅ  ｎｏｄｅ））がモバイルアドホックネットワーク領域に進入すると、前記端末（ソースノード）は、隣接する端末にＱＡＧに関する情報を要求することにより、ＱＡＧの存在及び距離（ホップの数）を把握する（Ｓ１０）。その後、前記ソースノードは、前記ＱＡＧに登録要求信号を伝送する。前記登録要求信号を受信すると、前記ＱＡＧは、ソースノードをルートテーブルに登録し、前記登録された情報が反映されるように前記全体経路マップを更新する。次に、前記ソースノードは登録完了信号をリターンする（Ｓ２０）。
【００５５】
その後、前記アドホックネットワークに登録されたソースノードがデータを伝送しようとする場合、前記ＱＡＧに目的地までの経路情報を要求する。次に、前記ＱＡＧは、前記要求に応じて前記全体経路マップに基づいた最適の経路情報を生成し、前記生成された情報を前記ソースノードに伝送する（Ｓ３０）。前記経路情報を受信すると、前記ソースノードは、前記経路情報に含まれた設定経路を介してデータを伝送する（Ｓ４０）。
【００５６】
前記経路情報は、端末のＩＰアドレスで構成されたリストである。前記ソースノードは、前記ＱＡＧに経路情報を要求するとき、ＱｏＳレベル及びセキュリティレベルを選択的に要求できる。
【００５７】
前述したように、本発明に係るアドホックネットワークシステムにおいて、前記ＱＡＧは、ルートテーブルを管理し、前記端末が目的地までの経路を要求すると、最適経路情報を伝送する。本発明のアドホックネットワークシステムは、前記テーブル駆動技術より経路更新に関するオーバーヘッドが小さく、前記オンデマンド技術より速く最適経路を求めることができる。
【００５８】
図８は、端末の登録及び登録情報更新の手順を示す図であり、端末が周期的に隣接（隣の）端末の状態変化を確認する手順を示す。
【００５９】
本発明において、端末（例えば、端末Ａ）が周辺から新しい端末を発見すると、前記端末Ａは自身を知らせるためのＨＥＬＬＯメッセージをブロードキャストする（Ｓ１１０）。ここで、前記ＨＥＬＬＯメッセージは、前記端末Ａの識別子（例えば、ＩＰアドレス）及びＱＡＧまでの距離情報（例えば、ホップ数、許容帯域幅、遅延時間）を含む。前記新しい端末が前記ＱＡＧに登録されていない場合は、前記ＱＡＧまでの最大距離が前記新しい端末までの距離として設定される。
【００６０】
前記端末Ａは、ＨＥＬＬＯメッセージの応答メッセージを所定時間内に受信できなかった場合、再びＨＥＬＬＯメッセージをブロードキャストする。ＨＥＬＬＯメッセージに対する応答として受信された隣接端末のメッセージには該当隣接端末の識別子及びＱＡＧまでの距離を示す情報が含まれている。
【００６１】
その後、ＨＥＬＬＯメッセージに対する応答が受信され、前記応答メッセージの情報が端末Ａに保存されている隣接端末に関する情報と同一である場合、前記端末Ａは、所定時間を待機した後、再び隣接端末にＨＥＬＬＯメッセージを伝送する。しかしながら、前記受信された隣接端末の情報が端末Ａに保存されている隣接端末に関する情報と異なる場合（Ｓ１３０）、端末Ａは、自身に保存されている隣接端末に関する情報を前記受信された情報に更新し（Ｓ１４０）、各隣接端末（例えば、端末Ｂ、端末Ｃ、端末Ｄ）を経由する端末ＡからＱＡＧまでの距離のうち、最も短い距離（ＭＩＮ｛（端末Ａ−端末Ｂ−ＱＡＧ），（端末Ａ−端末Ｃ−ＱＡＧ），（端末Ａ−端末Ｄ−ＱＡＧ）｝を自身の距離情報として設定する（Ｓ１５０）。
【００６２】
情報の更新が完了すると、端末Ａは、更新された情報（すなわち、隣接端末の識別子および新しく変更されたＱＡＧまでの距離情報）をＱＡＧに伝送する。ここで、前記更新された情報は、距離情報が最小である隣接端末を介してＱＡＧまで伝送される（Ｓ１６０）。
【００６３】
図９は、端末のメッセージ処理手順を示す図であり、ＱＡＧへの登録を完了した端末Ａが隣接端末から受信したメッセージを処理する手順を示す。
【００６４】
端末Ａと隣接端末間には３つのタイプのメッセージが伝送され、隣接端末の状態変化を確認するメッセージ（ＨＥＬＬＯ）、データの伝送経路設定を要求するメッセージ（ＲＲＥＱ（Ｒｏｕｔｅ  ＲＥＱｕｅｓｔ））、及び実際のデータを伝送するメッセージを含む。
【００６５】
ＱＡＧへの登録を完了した端末Ａは、アイドル状態でメッセージ受信を待機する（Ｓ２１０）。次に、隣接端末からメッセージが受信されると、メッセージタイプフィールドをチェックして前記受信されたメッセージがＨｅｌｌｏであるか、ＲＲＥＱであるか、データ伝送メッセージであるかを確認する（Ｓ２２０）。
【００６６】
前記受信されたメッセージがＨｅｌｌｏメッセージである場合、端末Ａは、応答メッセージをリターンする。ここで、前記応答メッセージは、応答した端末の識別子及び前記応答した端末からＱＡＧまでの距離情報を含む（Ｓ２３０）。
【００６７】
前記受信されたメッセージがＲＲＥＱメッセージである場合、端末Ａは、隣接端末のうち、ＱＡＧまでの距離が最も近い端末に前記ＲＲＥＱメッセージを伝送する（Ｓ２４０）。最終的に、前記ＲＲＥＱメッセージは前記ＱＡＧに伝送される。
【００６８】
前記受信されたメッセージがデータ伝送メッセージである場合、端末Ａは、データのヘッダに含まれたＩＰアドレスに前記受信メッセージを伝送する。前記ＩＰアドレスに示されている目的地が自身である場合、端末Ａは、前記受信されたメッセージからデータを検出する（Ｓ２５０）。
【００６９】
Ｂ．ＱｏＳシグナリング
ＩｎｔＳｅｒｖ及びＤｉｆｆＳｅｒｖは、インターネットにおいてトラヒックのＱｏＳを保障するために設計されたＱｏＳシグナルリング方法である。しかしながら、これらの方法は、移動性と帯域幅の制限のため、アドホックネットワークでの使用は困難である。
【００７０】
本発明において、前記ＱＡＧは、アドホックネットワークにおいてトラヒックのＱｏＳを保障するために、特定端末がデータ伝送経路を予約する無線資源予約機能を有する。予約された経路上の端末は他の経路に割り当てられない。このような経路予約は、前記ＱＡＧがネットワークの全ての経路を管理するため可能である。
【００７１】
前記端末は、伝送データのＱｏＳ保障のために、前記ＱＡＧにＱｏＳ保障を選択的に要求することができる。
【００７２】
Ｃ．インフラネットワークとの相互作用（ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ）
アドホックネットワークシステムが提供できるサービスはまだ非常に制限されているため、インフラネットワークを介して端末がインターネットサービスを使用できるようにすることは重要である。本発明において、アドホックネットワークシステムは、ＱＡＧがグローバルインターネットまたはイントラネットあるいはＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）などのインフラネットワークに接続可能にすることにより、前記端末に前記インフラネットワークの多様なサービスを提供する。インフラネットワークの観点からも、インフラネットワークとの接続性を有するＱＡＧが考慮されると、インフラネットワークのサービスエリアを拡張できるという点で好ましい。
【００７３】
Ｄ．セキュリティ
中央制御のためのインフラがないアドホックネットワークには、セキュリティーアルゴリズムがほとんど存在しない。しなしながら、本発明に係るアドホックネットワークシステムは、ＱＡＧを備えており、そのＱＡＧがセキュリティキーを管理しているため、信頼性できる中央制御手段としての役割を果たすことができる。前記ＱＡＧは、ネットワークのセキュリティを維持するために、高レベルのセキュリティ性を要求する端末にセキュリティキーを提供する。
【００７４】
このようなＱＡＧのセキュリティ機能により、ユーザはアドホックネットワークにおいて安定して確実に通信できる。
【００７５】
Ｅ．異種のネットワークの統合
無線接続技術には、ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｈｙｐｅｒ  ＬＡＮ、ＩｒＤＡ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｈｏｍｅ  ＲＦ、ＷＰＡＮ、セルラー移動通信などがある。相異なる無線接続技術を用いる端末は、多重ＭＡＣプロトコルを有する端末がないと相互通信ができない。本発明において、前記アドホックネットワークシステムは、ＱＡＧに多重ＭＡＣプロトコルを持たせることにより、前記相異なる無線接続技術を用いる多様なネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｈｙｐｅｒ  ＬＡＮ、ＩｒＤＡ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｈｏｍｅ  ＲＦ、ＷＰＡＮ、セルラー移動通信など）と接続する。
【００７６】
Ｆ．ＱＡＧのアプリケーションシナリオ
ＱＡＧのような中央制御手段は、端末より移動性が小さく、かつ十分な電力を有する装備に備えられなければならない。従って、前記アドホックネットワークが軍事目的で使用される場合は、戦車やトラックに備えられ、ホームネットワーキングの場合は、冷蔵庫やテレビに備えられる。また、前記アドホックネットワークが乗客のために使用される場合は、地下鉄やバスに備えられる。
【００７７】
図７は、本発明に係るアドホックネットワークのファイル伝送シナリオを示す図である。
【００７８】
地下鉄内で、３Ｇ  ＧＰＲＳ携帯電話を有するユーザＡがＧＰＲＳからダウンロードしたファイルをそれぞれＩＥＥＥ８０２．１１Ｂ及びＩｒＤＡプロトコルのラップトップを有するユーザＢ及びユーザＣにそれぞれ伝送しようとすると仮定する。
【００７９】
まず、ユーザＡは、地下鉄でＱＡＧを発見し、ユーザＢ及びユーザＣへの経路を取得する。ファイルの伝送が高レベルのセキュリティ性を要求する場合、前記ＱＡＧは、ユーザＡ、Ｂ、Ｃにセキュリティキーを与える。結果的に、前記ファイルは、ＱＡＧにより割り当てられた最適の経路を介してユーザＢ及びユーザＣに伝送される。
【００８０】
以上の簡単なシナリオから分かるように、本発明に係るアドホックネットワークはＱＡＧのサポートによりＧＰＲＳの領域を拡大することができる。
【００８１】
本発明は、前述した実施形態と利点は本発明を制限するものでなく、単なる例示にすぎない。本発明は、他の形態の装置にも容易に適用できる。本発明の説明は特許請求の範囲を制限するものでなく、単なる説明の便宜のためのものである。当該技術分野における通常の知識を有する者であれば多様な代案、変更、変形が可能であることを理解すると思われる。請求項において、ミーンズプラスファンクションクレーム（ｍｅａｎｓ−ｐｌｕｓ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｃｌａｕｓｅｓ）は列挙された機能を実行するものであり、ここに記載された構造、構造的同等物だけでなく均等な構造まで含む。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】モバイルアドホックネットワークの構造を示す図である。
【図２】インフラネットワークの構造を示す図である。
【図３】独立して存在するアドホックネットワークの構造を示す図である。
【図４】インフラネットワークとインターワーキングするアドホックネットワークの構造を示す図である。
【図５】本発明に係るアドホックネットワークの構造を示す図である。
【図６】本発明に係るアドホックネットワークシステムの基本動作の例を示す図である。
【図７】本発明に係るアドホックネットワークのファイル伝送シナリオを示す図である。
【図８】端末の登録手順を示す図である。
【図９】端末のメッセージ処理手順の一例を示す図である。
【図１】
2007528619.tif 000003
【図２】
2007528619.tif 000004
【図３】
2007528619.tif 000005
【図４】
2007528619.tif 000006
【図５】
2007528619.tif 000007
【図６】
2007528619.tif 000008
【図７】
2007528619.tif 000009
【図８】
2007528619.tif 000010
【図９】
2007528619.tif 000011
【国際調査報告】
2007528619.tif 000012
2007528619.tif 000013