(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準経路の設定を要求するルート要求パケットに基づいて副経路を求めるための隣接ノードに関する情報を格納する隣接ノード記憶部と、
応答パケットを格納する応答パケット記憶部と、
送信すべきデータを記載したデータ送信パケットを受信した場合、自機の識別子が前記基準経路に含まれておらず、前記データ送信パケットの送信元を示す送信元ノード識別子が前記隣接ノード記憶部に格納されている場合、前記データ送信パケットの送信元ノード識別子を自機の識別子に書き換えてブロードキャストする制御部と、
を備える通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記データ送信パケットを受信した場合、自機の識別子が前記基準経路に含まれておらず、前記データ送信パケットの送信元ノード識別子が前記隣接ノード記憶部に格納されていない場合、前記データ送信パケットのブロードキャストを行わない
請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記ルート要求パケットを受信した場合、前記ルート要求パケットに自機の識別子を経路ノード識別子として付加してブロードキャストする請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
送信すべきデータを記載したデータ送信パケットを受信し、
自機の識別子が基準経路に含まれておらず、前記データ送信パケットの送信元を示す送信元ノード識別子が副経路を求めるための隣接ノードに関する情報を格納する隣接ノード記憶部に格納されていると判定した場合、前記データ送信パケットの送信元ノード識別子を自機の識別子に書き換えてブロードキャストする
通信方法。
【請求項５】
前記データ送信パケットを受信した場合、自機の識別子が前記基準経路に含まれておらず、前記データ送信パケットの送信元ノード識別子が前記隣接ノード記憶部に格納されていないと判定した場合、前記データ送信パケットのブロードキャストを行わない
請求項４記載の通信方法。
【請求項６】
基準経路の設定を要求するルート要求パケットを受信した場合、前記ルート要求パケットに自機の識別子を経路ノード識別子として付加してブロードキャストする
請求項５記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、通信装置及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信におけるアドホックネットワークにおいて、データを所望の通信装置に送信する際のプロトコルとして、ＡＯＤＶ（ad hoc on-demand distance vector routing ）、ＤＳＲ（dynamic source routing）などが知られている。
【０００３】
これらのプロトコルは、データの送信元の通信装置から目的の通信装置までの単一の経路を求め、データを送信するためのものである。単一の経路によってデータを送信する場合、通信経路の一か所でも通信が遮断されるとデータを転送できなくなる。また、通信の輻輳が発生することもある。
【０００４】
この点に関し、複数の経路を利用してデータを送信する種々の技術が提案されている。例えば、複数の無線通信装置にパケットを送信しておき、送信元の無線通信装置は最短の経路の通信が滞っていると判定した場合、最短経路以外の無線通信装置を介して通信を行う方法が提案されている。この技術では通信状況に応じて別のノードがデータを中継するため複数経路を利用しているといえるが、最短経路の代替経路として別経路を利用しているため単一経路以上の通信効率を実現することはできない。
【０００５】
他の技術として、通信データの符号化により通信トラフィックを複数の経路に分散できるネットワークコーディングを用いることにより、通信の信頼性の向上、負荷分散、遅延低減を図ることが試みられている。
【０００６】
しかし、これらの提案されている技術は、ルーティングプロトコルを新規に設計し、実装する必要があるため、通信装置の製造コストを押し上げることになる。
【０００７】
ルーティングをしない方式も存在するが、中継に参加しないノードにもデータを無駄に送付することになり、ネットワーク資源の有効活用の観点から経路を構築することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２９４６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、低コストで製造可能な、複数経路により、通信の信頼性・スループットの向上、負荷分散、遅延低減可能な通信装置及び通信方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一例の通信装置は、自機が、出発ノードから目的ノードまで複数のノードを経由してデータ送信パケットを伝送する基準経路で経由する第１のノード以外のノードであって、複数の隣接する前記第１のノードと通信可能な第２のノードである場合、自機が、通信可能に隣接する前記第１のノードおよび他の前記第２のノードの少なくとも一方に、受信した前記データ送信パケットを中継するための副経路を構築する副経路構築部を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】無線通信装置が形成する無線アドホックネットワークの例を示す図である。
【図２】無線通信装置の構成を示す図である。
【図３】ルート要求パケットのパケット構成を示す図である。
【図４】応答パケットのパケット構成を示す図である。
【図５】隣接ノード記憶部が記憶するデータの例を示す図である。
【図６】基準ルートの設定方法を示す図である。
【図７】目的ノードＥが受信するルート要求パケットの例を示す図である。
【図８】データ送信パケットのパケット構成を示す図である。
【図９】データ送信における副経路の生成を示す図である。
【図１０】無線通信装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態の説明を行う前に、本発明の１つの特徴を簡単に説明する。ある出発ノードから目的ノードまでデータ送信パケットを送信する場合、各ノードを経由する基準となる経路を決める。この基準経路を決める方法は上述のＡＯＤＶなどのプロトコルを用いることができる。この基準経路を決めるときに、上記基準経路とは別に、出発ノードから、基準経路のノードを含み他のノードも経由して目的ノードに至る副経路を決める。この副経路を形成するノードは、いわゆる三角アシスト条件を満たすノードである。この三角アシスト条件は、上記基準経路を形成するノードでないことと、上記基準経路の２つのノードと通信できるノードであることの２条件を満たすノードである。
【００１３】
そして、基準経路と副経路が決まると、出発ノードから目的ノードまで基準経路を通してデータを伝送すると共に、上記副経路でも同じデータを伝送する。したがって、例えば基準経路によるデータの伝送が途中で遮断されても、副経路により同じデータが伝送されることになる。それゆえ、目的ノードから出発ノードに対する再送要求する頻度を下げることができ、データの遅延量を小さくすることが可能となる。
【００１４】
以下、通信装置及び無線通信方法の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の無線通信装置１が形成する無線アドホックネットワークの例を示す図である。Ａ乃至Ｉはそれぞれ独立した無線通信装置を示す。図１に示すように、データの送信元である出発ノードＡからデータの到着目的となる無線通信装置である目的ノードＥまでデータを送信する場合を例に説明する。
【００１６】
出発ノードＡから、データを転送する無線通信装置である経由ノードＢ、Ｃ、及びＤを介して目的ノードに至る経路を基準経路と呼ぶ。この基準経路は既存の実績のある方式、例えばダイクストラ法などにより求められる。基準経路は通信路の状況、距離等により変わり、必ずしも常に最短経路になるわけではない。基準経路は基準となる情報により、最短経路になったり、最大帯域の経路になったりする。
【００１７】
これに対し、経由ノードＦ、Ｇ、Ｈ、及びＩの一つ又は複数を経由する経路を副経路と呼ぶ。この副経路は、基準経路で取得できる隣接ノードの情報から低コストで求めることができる。経路は基準経路以外の経路である。副経路を構成するノードは、上述のように、三角アシスト条件を満たすノードである。
【００１８】
本実施形態の無線通信装置は、目的ノードＥが基準経路をまず求め、基準経路を各無線通信装置に伝達する。各無線通信装置は基準経路を記憶する。また、各無線通信装置は自機が通信可能な無線通信装置である隣接ノードを記憶する。基準経路にない無線通信装置は、データを送信するデータ送信パケットを受信した場合、自機が基準経路に属すか、隣接ノードであると判定した場合、受信したデータ送信パケットを仲介して送信することによりデータ中継に参加する。
【００１９】
本発明の実施形態では、基準経路を形成する隣接ノードの情報に基づいて、副経路により、いわゆる三角アシストを形成できる。
【００２０】
図２は、本実施形態の無線通信装置１の構成を示す図である。図２に示すように、無線通信装置１は、制御部１０１と、記憶部１０２と、通信部１０３と、入出力部１０４と、電源部１０５と、基準経路構築部１０６と、副経路構築部１０７と、を備える。
【００２１】
制御部１０１は、演算装置であるＣＰＵを含む。記憶部１０２は、メモリ、ハードディスクドライブなどの記憶装置を含む。記憶部１０２は基準経路記憶部１０２Ａと、副経路記憶部１０２Ｂとを有する。
【００２２】
基準経路記憶部１０２Ａは基準経路を記憶するところであり、応答パケット記憶部１１１を有する。応答パケット記憶部１１１は、基準経路が記載される応答パケットを記憶する。
【００２３】
副経路記憶部１０２Ｂは副経路を記憶するところであり、隣接ノード記憶部１１４と、応答パケット記憶部１１５を有する。
【００２４】
隣接ノード記憶部１１４は、基準経路を求めるルート要求パケットを送信した直前の無線通信装置１を示す隣接ノード識別子を、当該ルート要求パケットの発行元の無線通信装置１を示す出発ノード識別子及び到達目的の無線通信装置１を示す目的ノード識別子ごとに記憶する。
【００２５】
応答パケット記憶部１１５は、副経路が記載される応答パケットを記憶する。通信部１０３は、他の無線通信装置と無線通信を行う。入出力部１０４は、タッチパネル乃至ディスプレイ、キーボード、マイク、スピーカなどの情報を入出力する入出力装置を含む。電源部１０５は電力を供給する。
【００２６】
基準経路構築部１０６は、上述の基準経路を構築するところであり、構築された基準経路はその経路のノードとして基準経路記憶部１０２Ａに記憶される。
【００２７】
副経路構築部１０７は、上述の副経路を構築するところであり、構築された基準経路はその経路のノードとして副経路記憶部１０２Ｂに記憶される。
【００２８】
図３は、ルート要求パケットのパケット構成を示す図である。ルート要求パケットは、データの送信元が生成して送信する。データ要求パケットは、無線通信装置１がＡＯＤＶを利用する場合、ＲＲＥＱ（ｒｏｕｔｅ  ｒｅｑｕｅｓｔ）パケット、又はｈｅｌｌｏメッセージを用いてもよい。
【００２９】
ルート要求パケットは、ヘッダと、当該パケットがルート要求パケットであることを示すルート要求パケットＩＤと、出発ノード識別子と、目的ノード識別子と、経由ノードを示す経由ノード識別子と、付加情報と、を含む。
【００３０】
無線通信装置１は、ルート要求パケットを受信すると自機を示す識別子を経由ノード識別子としてルート要求パケットに負荷してブロードキャストする。従って、ルート要求パケットは複数の各無線通信装置１によってブロードキャストされるため、次々と伝播してゆく。これをルート要求パケットのフラッディングと呼ぶ。
【００３１】
図４は、応答パケットのパケット構成を示す図である。応答パケットは目的ノードが生成してブロードキャストする。応答パケットは、無線通信装置１がＡＯＤＶを利用する場合、ＲＲＥＰ（ｒｏｕｔｅ  ｒｅｐｌｙ）パケットを利用してもよい。
【００３２】
図４に示すように、応答パケットは、ヘッダと、出発ノード識別子と、目的ノード識別子と、経由ノード識別子と、付加情報と、を含む。
【００３３】
目的ノードは、複数の経路からルート要求パケットを受信した場合、例えば経由した無線通信装置１の数が最も少ない経路を基準経路と判定する。目的ノードは、基準経路に属する無線通信装置１を示す経由ノード識別子を応答パケットに書き込み、ブロードキャストする。
【００３４】
図５は、隣接ノード記憶部１１４が記憶するデータの例を示す図である。図５に示すように、隣接ノード記憶部１１４は、出発ノード識別子及び目的ノード識別子毎に、隣接ノード識別子を隣接ノードに関する情報として格納する。
【００３５】
無線通信装置１は、ルート要求パケットに記載された経由ノード識別子のうち、直近のものを隣接ノード識別子として隣接ノード記憶部１１４に格納する。
【００３６】
（基準ルート（基準経路）の設定）
図６（ａ）〜（ｃ）は、基準ルートの設定方法を示す図である。図６（ａ）に示すように、出発ノードＡ、経由ノードＢ乃至Ｄ及びＦ乃至Ｉ、目的ノードＥが配置されているとする。出発ノードＡから目的ノードＥへデータを送信する場合の経路をルート「Ａ→Ｅ」として示し、ルート要求パケットのうちヘッダと付加情報を省略して示す。Ａは出発ノード識別子、Ｅは目的ノード識別子に対応する。
【００３７】
出発ノードＡはルート要求パケットをブロードキャストする。ＡからＢ及びＡからＦに至るルート要求パケット６０１は、ルートが「Ａ→Ｅ」、経由ノード識別子が「Ａ」である。
【００３８】
このルート要求パケット６０１を経由ノードＢ及び経由ノードＦが受信したとする。
【００３９】
経由ノードＦは隣接ノード記憶部１１４に直近の経由ノードの経由ノード識別子である「Ａ」を格納する。経由ノードＦは自機を示す識別子をルート要求パケット６０１に付加してルート要求パケット６０２を生成し、ブロードキャストする。
【００４０】
経由ノードＢは隣接ノード記憶部１１４に直近の経由ノードの経由ノード識別子である「Ａ」を格納する。経由ノードＢは自機を示す識別子をルート要求パケット６０１に付加してルート要求パケット６０３を生成し、ブロードキャストする。
【００４１】
経由ノードＧには、ルート要求パケット６０２とルート要求パケット６０３が到達する。
【００４２】
経由ノードＧは隣接ノード記憶部１１４に直近の経由ノードの経由ノード識別子である「Ｆ」及び「Ｂ」を格納する。経由ノードＧは自機を示す識別子をルート要求パケット６０２とルート要求パケット６０３にそれぞれ付加してルート要求パケットを生成し、ブロードキャストする。
【００４３】
この動作を繰り返すことにより、ルート要求パケットは目的ノードＥに到達する。
【００４４】
図７（ａ）（ｂ）は、目的ノードＥが受信するルート要求パケットの例を示す図である。目的ノードＥは、ルート要求パケット６０４と、ルート要求パケット６０５と、を受信したとする。
【００４５】
目的ノードＥは、受信したルート要求パケットのホップ数を比較し、ホップ数が最も少ないルート要求パケットに記載された経由ノードを基準ルートとして選択する。
【００４６】
図７（ａ）に示すルート要求パケット６０４と、図７（ｂ）に示すルート要求パケット６０５とでは、ルート要求パケット６０４はホップ数が少ないため、ルート要求パケット６０４に記載された「ＡＢＣＤ」が基準ルートとして選択される。
【００４７】
ここで、副経路に含まれるノード、例えばノードＧについて説明する。副経路に含まれるノードは三角アシスト条件を満たすノードである。この三角アシスト条件とは、（１）基準経路のノードではないこと、（２）基準経路の隣接するノードと通信ができるノードであること、の２条件である。
【００４８】
目的ノードＥは、選択した基準ルートに基づいて応答パケットを生成し、ブロードキャストする。応答パケットを受信した各経由ノードは、応答パケットを応答パケット記憶部１１１に格納し、さらに応答パケットをブロードキャストする。
【００４９】
この動作を繰り返すことにより、応答パケットは出発ノードに到達する。
【００５０】
（副経路の設定）
一方、副経路の設定は、上記のようにして決定された基準経路とは異なるルートとして設定される。すなわち、出発ノードＡから出発して、目的ノードＥに至るルートであって、その途中では、基準経路と少なくとも一部の経由ノードは、上記三角アシスト条件を満たす隣接ノードを含むような経路として設定する。副経路は複数存在してもよい。
【００５１】
（データの送信）
図８は、データ送信パケットのパケット構成を示す図である。図８に示すように、データ送信パケットは、ヘッダと、当該パケットがデータ送信パケットであることを示すデータ送信パケットＩＤと、当該パケットの送信元を示す送信元ノード識別子と、送信すべきデータと、を含む。
【００５２】
図９は、データ送信における副経路の生成を示す図である。図９に示すように、出発ノードＡは、データ送信パケット９０１をブロードキャストする。
【００５３】
データ送信パケット９０１は経由ノードＦ及び経由ノードＢに到達する。経由ノードＢは、受信したデータ送信パケット９０１のルートである「Ａ→Ｅ」に基づいて応答パケット記憶部１１１を検索し、該当するルートを有する応答パケットを読み出す。
【００５４】
応答パケットに自機の識別子が基準ルートとして記載されていた場合、経由ノードＢは送信元ノード識別子を自機の識別子によって書き換えてブロードキャストする。
【００５５】
この動作を繰り返すことにより、データ送信パケットは目的ノードに基準ルートによって伝送される。
【００５６】
一方、経由ノードＦは、受信したデータ送信パケット９０１のルートである「Ａ→Ｅ」に基づいて応答パケット記憶部１１５を検索し、該当するルートを有する応答パケットを読み出す。
【００５７】
しかし、この例では応答パケットに自機の識別子が基準ルートとして記載されていない。この場合、経由ノードＦは、受信したデータ送信パケット９０１のルートである「Ａ→Ｅ」に基づいて隣接ノード記憶部１１４を検索し、送信元ノード識別子「Ａ」が含まれているかを判定する。
【００５８】
経由ノードＦは、隣接ノード記憶部１１４に送信元ノード識別子「Ａ」が含まれていると判定した場合、送信元ノード識別子を自機の識別子によって書き換えてブロードキャストすることによりデータ中継に参加する。経由ノードＦは、隣接ノード記憶部１１４に送信元ノード識別子「Ａ」が含まれていないと判定した場合、何もしない。
【００５９】
経由ノードＧには、経由ノードＦからデータ送信パケット９０２が、経由ノードＢからデータ送信パケット９０３が到達する。
【００６０】
経由ノードＧは、受信したデータ送信パケット９０２及びデータ送信パケット９０３のルートである「Ａ→Ｅ」に基づいて応答パケット記憶部１１５を検索し、該当するルートを有する応答パケットを読み出す。
【００６１】
しかし、この例では応答パケットに自機の識別子が基準ルートとして記載されていない。この場合、経由ノードＦは、受信したデータ送信パケット９０２及びデータ送信パケット９０３のルートである「Ａ→Ｅ」に基づいて隣接ノード記憶部１１４を検索し、送信元ノード識別子「Ｂ」又は「Ｆ」が含まれているかを判定する。
【００６２】
経由ノードＧは、隣接ノード記憶部１１４に送信元ノード識別子「Ｂ」又は送信元ノード識別子「Ｆ」が含まれていると判定した場合、送信元ノード識別子を自機の識別子によって書き換えてブロードキャストすることによりデータ中継に参加する。経由ノードＦは、隣接ノード記憶部１１４に送信元ノード識別子「Ｂ」及び送信元ノード識別子「Ｆ」が含まれていないと判定した場合、何もしない。
【００６３】
図１０は、無線通信装置１の動作を示すフローチャートである。図１０に示すように、ステップ１００１において、制御部１０１はパケットを受信する。
【００６４】
ステップ１００２において、制御部１０１はパケットの種類を判定する。制御部１０１は、受信したパケットがルート要求パケットであった場合、ステップ１００３に進み、応答パケットであった場合、ステップ１００６に進み、データ送信パケットであった場合、ステップ１００８に進む。
【００６５】
ステップ１００３において、制御部１０１は隣接ノード記憶部１１４を受信したルートパケットに基づいて更新する。ステップ１００４において、制御部１０１は自機の識別子を経由ノード識別子としてルート要求パケットに付加して新たなルート要求パケットを生成する。
【００６６】
ステップ１００５において、制御部１０１は生成したルート要求パケットをブロードキャストしてステップ１００１に戻る。ステップ１００６において、制御部１０１は受信した応答パケットを応答パケット記憶部１１１に格納する。
【００６７】
ステップ１００７において、制御部１０１は応答パケットをブロードキャストしてステップ１００１に戻る。
【００６８】
ステップ１００８において、制御部１０１は自機の識別子が基準経路に含まれているかを判定する。制御部１０１は自機の識別子が基準経路に含まれていると判定した場合、ステップ１０１０に進み、含まれていないと判定した場合、ステップ１００９に進む。
【００６９】
ステップ１００９において、制御部１０１はデータ送信パケットの送信元ノード識別子が隣接ノード記憶部１１４に格納されているかを判定する。制御部１０１はデータ送信パケットの送信元ノード識別子が隣接ノード記憶部１１４に格納されていると判定した場合、ステップ１０１０に進み、格納されていないと判定した場合、ステップ１００１に戻る。
【００７０】
ステップ１０１０において、制御部１０１はデータ送信パケットの送信元ノード識別子を自機の識別子によって書き換える。ステップ１０１１において、制御部１０１は書き換えたデータ送信パケットをブロードキャストしてステップ１００１に戻る。
【００７１】
以上述べたように、本実施形態の無線通信装置１は、基準経路設定時に隣接する経由ノードが基準経路を記載した応答パケットと隣接ノードに関する情報を記憶部に格納し、データ送信パケットを受信した場合、経由ノードが基準経路と隣接ノードに関する情報に基づいてデータ中継に参加するか否かを判定する。
【００７２】
従って、データ送信パケットは基準経路によって伝送されるとともに、副経路によっても同時に伝送される。
【００７３】
なお、上記実施形態において、基準経路を決めるプロトコルとしてＡＯＤＶを用いる場合について説明した。しかし、本発明ではこのプロトコルではなく他のプロトコルを用いてもよい。また上記実施形態では、無線通信装置及び無線通信方法について説明した。しかし本発明は、無線だけでなく有線の通信装置及び通信方法にも適用できる。
【００７４】
本発明によれば、このように低コストで副経路を作ることができ、複数の経路を低コストで作成することができるという効果がある。
【００７５】
また基準経路の他に副経路も形成し、この経路にも同じデータ送信パケットを送るので、たとえ基準経路において途中でデータが送れなくなっても、副経路で当該データが伝送されルこともあり、目的ノードから出発ノードへの再送要求を減らすことができる。したがって、データの遅延量を小さくできる利点もある。
【００７６】
よって、通信装置間の通信障害が起きても通信速度が低下しないという効果がある。
【００７７】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７８】
１：無線通信装置
１０１：制御部
１０２：記憶部
１０２Ａ：基準経路記憶部
１０２Ｂ：副経路記憶部
１０３：通信部
１１１，１１５：応答パケット記憶部
１１４：隣接ノード記憶部
【図１】
0006438730.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006438730.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006438730.tif 000008
【図８】
0006438730.tif 000009
【図９】
0006438730.tif 000010
【図１０】
0006438730.tif 000011