(57)【要約】    【課題】      既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを構成し、マルチホップ通信を行うこと。    【解決手段】  無線ノード装置１００は、無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するビーコン送信部１０２と、他の無線ノード装置が定期的に送信するビーコンを受信するビーコン受信部１０１と、他の無線ノード装置との間に無線リンクを生成する無線リンク生成部１０４と、を具備し、無線リンク生成部１０４は、自身のノードＩＤ及び受信したビーコンに含まれる他の無線ノード装置のノードＩＤから無線リンクＩＤを生成する無線リンクＩＤ生成部１０４１と、ノードＩＤ及び他のノードＩＤから無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成するＩＰアドレス生成部１０４２と、を具備することにより、既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的に無線リンクを構成する。  【選択図】      図１
2005094375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の無線ノード装置が１又は複数の他の無線ノード装置を介して通信相手の他の無線ノード装置と無線で通信を行う無線マルチホップ通信システムにおいて、
前記無線ノード装置は、
各前記無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するビーコン送信手段と、
前記他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するビーコン受信手段と、
前記無線ノード装置と前記ビーコンの送受信を行うことができる前記他の無線ノード装置との間に当該他の無線ノード装置からの前記ビーコンに含まれる前記ノードＩＤに基づいて無線リンクを生成する無線リンク生成手段と、
を具備することを特徴とする無線マルチホップ通信システム。
【請求項２】
前記無線リンク生成手段は、
前記無線ノード装置のノードＩＤ及び前記受信したビーコンに含まれる前記他の無線ノード装置の他の前記ノードＩＤから前記無線リンクを特定する無線リンクＩＤを生成する無線リンクＩＤ生成手段と、
前記ノードＩＤ及び前記他のノードＩＤから前記無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成するＩＰアドレス生成手段と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の無線マルチホップ通信システム。
【請求項３】
前記無線ノード装置は、
生成した前記無線リンクを用いて通信をすることができるか否かを確認するためのパケットを送受信する通信確認手段と、
前記確認の結果が通信ができないことを示した時には前記無線リンクを削除する無線リンク削除手段と、
を具備することを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれかに記載の無線マルチホップ通信システム。
【請求項４】
前記無線ノード装置は、
前記無線リンクを生成した前記他の無線ノード装置からの前記ビーコンを監視する受信ビーコン監視手段を具備し、
前記無線リンク削除手段は、前記受信ビーコン監視手段が一定期間前記ビーコンを検知できない時に前記無線リンクを削除することを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれかに記載の無線マルチホップ通信システム。
【請求項５】
前記通信確認手段は、前記確認をするためのパケットを前記無線リンクの生成時に送信することを特徴とする請求項３に記載の無線マルチホップ通信システム。
【請求項６】
一の無線ノード装置が１又は複数の他の無線ノード装置を介して通信相手の他の無線ノード装置と無線で通信を行う無線マルチホップ通信システムにおいて、
前記無線ノード装置は、
各前記無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するビーコン送信手段と、
前記他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するビーコン受信手段と、
前記無線ノード装置と前記ビーコンの送受信を行うことができる前記他の無線ノード装置との間に無線リンクを生成する無線リンク生成手段と、
を具備し、
前記無線リンク生成手段は、
前記無線ノード装置のノードＩＤ及び前記受信したビーコンに含まれる前記他の無線ノード装置の他の前記ノードＩＤから前記無線リンクを特定する無線リンクＩＤを生成する無線リンクＩＤ生成手段と、
前記ノードＩＤ及び前記他のノードＩＤから前記無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成するＩＰアドレス生成手段と、
を具備し、
前記無線ノード装置は、
前記パケットの宛先ＩＰアドレスと前記無線リンクＩＤとを関連づけているＩＰ経路テーブルと、
前記無線リンクＩＤとポートと前記無線リンクを確立する相手である前記他の無線ノード装置のＭＡＣアドレスとを関連づけているブリッジテーブルと、
前記パケットのヘッダに含まれるＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てである時にはアプリケーションに前記パケットを渡すための受信処理を制御し、かつ、前記ＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てでない時には前記ＩＰ経路テーブル及びブリッジテーブルを基に前記パケットの転送を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする無線マルチホップ通信システム。
【請求項７】
無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するビーコン送信手段と、
他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するビーコン受信手段と、
前記他の無線ノード装置との間に当該他の無線ノード装置からの前記ビーコンに含まれる前記ノードＩＤに基づいて無線リンクを生成する無線リンク生成手段と、
を具備することを特徴とする無線ノード装置。
【請求項８】
前記無線リンク生成手段は、
自身のノードＩＤ及び前記受信したビーコンに含まれる前記他の無線ノード装置の他の前記ノードＩＤから前記無線リンクを特定する無線リンクＩＤを生成する無線リンクＩＤ生成手段と、
前記ノードＩＤ及び前記他のノードＩＤから前記無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成するＩＰアドレス生成手段と、
を具備することを特徴とする請求項７に記載の無線ノード装置。
【請求項９】
生成した前記無線リンクを用いて通信をすることができるか否かを確認するためのパケットを送受信する通信確認手段と、
前記確認の結果が通信ができないことを示す時には前記無線リンクを削除する無線リンク削除手段と、
を具備することを特徴とする請求項７及び請求項８のいずれかに記載の無線ノード装置。
【請求項１０】
生成した前記無線リンクを用いて通信をすることができるか否かを確認するためのパケットを送受信する通信確認手段と、
前記確認の結果が通信ができないことを示す時には前記無線リンクを削除する無線リンク削除手段と、
を具備することを特徴とする請求項７及び請求項８のいずれかに記載の無線ノード装置。
【請求項１１】
前記通信確認手段は、前記確認をするためのパケットを前記無線リンクの生成時に送信することを特徴とする請求項９に記載の無線ノード装置。
【請求項１２】
無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するビーコン送信手段と、
他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するビーコン受信手段と、
前記他の無線ノード装置との間に当該他の無線ノード装置からの前記ビーコンに含まれる前記ノードＩＤに基づいて無線リンクを生成する無線リンク生成手段と、
を具備し、
前記無線リンク生成手段は、
前記無線ノード装置のノードＩＤ及び前記受信したビーコンに含まれる前記他の無線ノード装置の他の前記ノードＩＤから前記無線リンクを特定する無線リンクＩＤを生成する無線リンクＩＤ生成手段と、
前記ノードＩＤ及び前記他のノードＩＤから前記無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成するＩＰアドレス生成手段と、
を具備し、
前記他の無線ノード装置と送受信するパケットの宛先ＩＰアドレスと前記無線リンクＩＤとを関連づけているＩＰ経路テーブルと、
前記無線リンクＩＤとポートと前記無線リンクを確立する相手である前記他の無線ノード装置のＭＡＣアドレスとを関連づけているブリッジテーブルと、
前記パケットのヘッダに含まれるＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てである時にはアプリケーションに前記パケットを渡し、かつ、前記ＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てでない時には前記ＩＰ経路テーブル及びブリッジテーブルを基に前記パケットの転送を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする無線ノード装置。
【請求項１３】
各無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するステップと、
他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するステップと、
前記無線ノード装置と前記ビーコンの送受信を行うことができる前記他の無線ノード装置との間に当該他の無線ノード装置からの前記ビーコンに含まれる前記ノードＩＤに基づいて無線リンクを生成する無線リンク生成ステップと、
を具備することを特徴とする無線マルチホップ通信方法。
【請求項１４】
各無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するステップと、
他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するステップと、
前記無線ノード装置の前記ノードＩＤ及び前記受信したビーコンに含まれる前記他の無線ノード装置の他の前記ノードＩＤから無線リンクを特定する無線リンクＩＤを生成し、前記ノードＩＤ及び前記他のノードＩＤから前記無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成して、前記無線ノード装置と前記ビーコンの送受信を行うことができる前記他の無線ノード装置との間の前記無線リンクを生成する無線リンク生成ステップと、
を具備することを特徴とする無線マルチホップ通信方法。
【請求項１５】
前記無線リンク生成ステップは、パケットの宛先ＩＰアドレスと前記無線リンクＩＤとを関連づけてＩＰ経路テーブルに保持するステップと、
前記無線リンクＩＤとポートと前記無線リンクを確立する相手である前記他の無線ノード装置のＭＡＣアドレスとを関連づけてブリッジテーブルに保持するステップと、
を具備し、
さらに、前記パケットのヘッダに含まれるＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てである時にはアプリケーションに前記パケットを渡し、かつ、前記ＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てでない時には前記ＩＰ経路テーブル及び前記ブリッジテーブルを基に前記パケットの転送を制御するステップを具備する請求項１４に記載の無線マルチホップ通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アドホックネットワークにおける無線マルチホップ通信システム及び無線マルチホップ通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線マルチホップ通信システムとしては、ＩＰ層の上位層であるアプリケーション層でルーティングを実現するものが検討されている。しかし、アプリケーション層でルーティングを行いマルチホップを実現する場合には、すべてのパケット転送において、ＭＡＣ層、ＩＰ層、ＴＣＰ層もしくはＵＤＰ層、及びアプリケーション層におけるパケットのヘッダ処理が必要となり、処理が重くなるという不都合がある。
【０００３】
そのような不都合を解消する従来の無線マルチホップ通信システムにおける無線ノード装置として、特許文献１に示されているものがある。この従来の無線ノード装置の構成例を図９に示す。この従来の無線ノード装置は、ＷＭ機能部１０を有しＩＰ層以下で複数のインタフェースを用いて自装置宛以外のパケットをこのＷＭ機能部１０で処理して転送することを特徴としている。このため、ＷＭ機能部１０は、ＷＭ層での自装置宛以外のパケットを転送するためのＷＭ層経路管理機能部１１に宛先と中継ノードのテーブルを用意している。また、従来の無線ノード装置は、このようなＷＭ層での転送を可能とするためにＷＭヘッダを用いている。また、従来の無線ノード装置は、ＷＭ層を有さない無線ノード装置との通信を可能とするためにＷＭ機能部１０にＷＭヘッダのカプセル化機能部１２を有する構成となっている。また、従来の無線ノード装置は、このような新規のヘッダを付加し、このＷＭヘッダ管理を別途おこなうことで、ＭＡＣ層自身は特殊なマルチホップ機能を有することなく、複数のインタフェースを用いてマルチホップ転送が可能となっている。また、従来の無線ノード装置は、パケットの転送にアプリケーション層を使用することはなく、転送の高速化も可能であるとしている。
【０００４】
しかしながら、従来のノード装置においては、ＷＭ層という新たな層を導入する必要があり、処理が煩雑になる問題がある。また、従来のノード装置においては、新たな層を導入することに伴い、新たなソフトウェアを導入する必要があるのみならず、ＩＰ層以下の処理をハードウェアで行おうとすると、既存のハードウェアに新たなハードウェアを追加する必要があり、構成が複雑になる問題がある。
【特許文献１】特開２００３−６９６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、パケット転送のための新たな層を導入することなく既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを構成し、既存のＩＰ層及びＭＡＣ層を用いてマルチホップ通信が可能な無線マルチホップ通信システム及び無線マルチホップ通信方法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】
【０００６】
請求項１に係る無線マルチホップ通信システムは、一の無線ノード装置が１又は複数の他の無線ノード装置を介して通信相手の他の無線ノード装置と無線で通信を行う無線マルチホップ通信システムにおいて、前記無線ノード装置は、各前記無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するビーコン送信手段と、前記他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するビーコン受信手段と、前記無線ノード装置と前記ビーコンの送受信を行うことができる前記他の無線ノード装置との間に当該他の無線ノード装置からの前記ビーコンに含まれる前記ノードＩＤに基づいて無線リンクを生成する無線リンク生成手段と、を具備する構成を採る。
【０００７】
この構成によれば、パケット転送のための新たな層を導入することなく既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを構成することができる。
【０００８】
請求項２に係る無線マルチホップ通信システムは、請求項１に記載の無線マルチホップ通信システムにおいて、前記無線リンク生成手段は、前記無線ノード装置のノードＩＤ及び前記受信したビーコンに含まれる前記他の無線ノード装置の他の前記ノードＩＤから前記無線リンクを特定する無線リンクＩＤを生成する無線リンクＩＤ生成手段と前記ノードＩＤ及び前記他のノードＩＤから前記無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成するＩＰアドレス生成手段と、を具備する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、請求項１の効果と同様に、パケット転送のための新たな層を導入することなく既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを構成することができる。
【００１０】
請求項３に係る無線マルチホップ通信システムは、請求項１及び請求項２のいずれかに記載の無線マルチホップ通信システムにおいて、前記無線ノード装置は、生成した前記無線リンクを用いて通信をすることができるか否かを確認するためのパケットを送受信する通信確認手段と、前記確認の結果が通信ができないことを示した時には前記無線リンクを削除する無線リンク削除手段と、を具備する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、請求項１及び請求項２のいずれかの効果に加えて、一度生成した無線リンクでもこれを用いて通信をすることができないことを確認した時には、その無線リンクを削除するので、利用できない無線リンクでパケットを送信してパケットロスを起こすことを防止できるため、通信の確実性を向上させることができる。
【００１２】
請求項４に係る無線マルチホップ通信システムは、請求項１及び請求項２のいずれかに記載の無線マルチホップ通信システムにおいて、前記無線ノード装置は、前記無線リンクを生成した前記他の無線ノード装置からの前記ビーコンを監視する受信ビーコン監視手段を具備し、前記無線リンク削除手段は、前記受信ビーコン監視手段が一定期間前記ビーコンを検知できない時に前記無線リンクを削除する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、請求項１及び請求項２のいずれかの効果に加えて、一度生成した無線リンクでもこれを用いて通信をすることができないことを確認した時には、その無線リンクを削除するので、利用できない無線リンクでパケットを送信してパケットロスを起こすことを防止できるため、通信の確実性を向上させることができる。
【００１４】
請求項５に係る無線マルチホップ通信システムは、請求項３に記載の無線マルチホップ通信システムにおいて、前記通信確認手段は、前記確認をするためのパケットを前記無線リンクの生成時に送信する構成を採る。
【００１５】
この構成によれば、請求項３の効果と同様に、一度生成した無線リンクでもこれを用いて通信をすることができないことを確認した時には、その無線リンクを削除するので、利用できない無線リンクでパケットを送信してパケットロスを起こすことを防止できるため、通信の確実性を向上させることができる。
【００１６】
請求項６に係る無線マルチホップ通信システムは、一の無線ノード装置が１又は複数の他の無線ノード装置を介して通信相手の他の無線ノード装置と無線で通信を行う無線マルチホップ通信システムにおいて、前記無線ノード装置は、各前記無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するビーコン送信手段と、前記他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するビーコン受信手段と、前記無線ノード装置と前記ビーコンの送受信を行うことができる前記他の無線ノード装置との間に無線リンクを生成する無線リンク生成手段と、を具備し、前記無線リンク生成手段は、前記無線ノード装置のノードＩＤ及び前記受信したビーコンに含まれる前記他の無線ノード装置の他の前記ノードＩＤから前記無線リンクを特定する無線リンクＩＤを生成する無線リンクＩＤ生成手段と、前記ノードＩＤ及び前記他のノードＩＤから前記無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成するＩＰアドレス生成手段と、を具備し、前記無線ノード装置は、前記パケットの宛先ＩＰアドレスと前記無線リンクＩＤとを関連づけているＩＰ経路テーブルと、前記無線リンクＩＤとポートと前記無線リンクを確立する相手である前記他の無線ノード装置のＭＡＣアドレスとを関連づけているブリッジテーブルと、前記パケットのヘッダに含まれるＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てである時にはアプリケーションに前記パケットを渡すための受信処理を制御し、かつ、前記ＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てでない時には前記ＩＰ経路テーブル及びブリッジテーブルを基に前記パケットの転送を制御する制御手段と、を具備する構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを構成し、既存のＩＰ層及びＭＡＣ層を用いてマルチホップ通信を行うことができる。
【００１８】
請求項７係る無線ノード装置は、無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するビーコン送信手段と、他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するビーコン受信手段と、前記他の無線ノード装置との間に当該他の無線ノード装置からの前記ビーコンに含まれる前記ノードＩＤに基づいて無線リンクを生成する無線リンク生成手段と、を具備する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、パケット転送のための新たな層を導入することなく既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを構成することができる。
【００２０】
請求項８に係る無線ノード装置は、請求項７に記載の無線ノード装置において、前記無線リンク生成手段は、自身のノードＩＤ及び前記受信したビーコンに含まれる前記他の無線ノード装置の他の前記ノードＩＤから前記無線リンクを特定する無線リンクＩＤを生成する無線リンクＩＤ生成手段と前記ノードＩＤ及び前記他のノードＩＤから前記無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成するＩＰアドレス生成手段と、を具備する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、請求項７の効果と同様に、パケット転送のための新たな層を導入することなく既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを構成することができる。
【００２２】
請求項９に係る無線ノード装置は、請求項７及び請求項８のいずれかに記載の無線ノード装置において、生成した前記無線リンクを用いて通信をすることができるか否かを確認するためのパケットを送受信する通信確認手段と、前記確認の結果が通信ができないことを示す時には前記無線リンクを削除する無線リンク削除手段と、を具備する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、請求項７及び請求項８のいずれかの効果に加えて、一度生成した無線リンクでもこれを用いて通信をすることができないことを確認した時には、その無線リンクを削除するので、利用できない無線リンクでパケットを送信してパケットロスを起こすことを防止できるため、通信の確実性を向上させることができる。
【００２４】
請求項１０に係る無線ノード装置は、請求項７及び請求項８のいずれかに記載の無線ノード装置において、生成した前記無線リンクを用いて通信をすることができるか否かを確認するためのパケットを送受信する通信確認手段と、前記確認の結果が通信ができないことを示す時には前記無線リンクを削除する無線リンク削除手段と、を具備する構成を採る。
【００２５】
この構成によれば、請求項７及び請求項８のいずれかの効果に加えて、一度生成した無線リンクでもこれを用いて通信をすることができないことを確認した時には、その無線リンクを削除するので、利用できない無線リンクでパケットを送信してパケットロスを起こすことを防止できるため、通信の確実性を向上させることができる。
【００２６】
請求項１１に係る無線ノード装置は、請求項９に記載の無線ノード装置において、前記通信確認手段は、前記確認をするためのパケットを前記無線リンクの生成時に送信する構成を採る。
【００２７】
この構成によれば、請求項９の効果と同様に、一度生成した無線リンクでもこれを用いて通信をすることができないことを確認した時には、その無線リンクを削除するので、利用できない無線リンクでパケットを送信してパケットロスを起こすことを防止できるため、通信の確実性を向上させることができる。
【００２８】
請求項１２に係る無線ノード装置は、無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するビーコン送信手段と、他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するビーコン受信手段と、前記他の無線ノード装置との間に当該他の無線ノード装置からの前記ビーコンに含まれる前記ノードＩＤに基づいて無線リンクを生成する無線リンク生成手段と、を具備し、前記無線リンク生成手段は、前記無線ノード装置のノードＩＤ及び前記受信したビーコンに含まれる前記他の無線ノード装置の他の前記ノードＩＤから前記無線リンクを特定する無線リンクＩＤを生成する無線リンクＩＤ生成手段と、前記ノードＩＤ及び前記他のノードＩＤから前記無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成するＩＰアドレス生成手段と、を具備し、前記他の無線ノード装置と送受信するパケットの宛先ＩＰアドレスと前記無線リンクＩＤとを関連づけているＩＰ経路テーブルと、前記無線リンクＩＤとポートと前記無線リンクを確立する相手である前記他の無線ノード装置のＭＡＣアドレスとを関連づけているブリッジテーブルと、前記パケットのヘッダに含まれるＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てである時にはアプリケーションに前記パケットを渡し、かつ、前記ＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てでない時には前記ＩＰ経路テーブル及びブリッジテーブルを基に前記パケットの転送を制御する制御手段と、を具備する構成を採る。
【００２９】
この構成によれば、既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを構成し、既存のＩＰ層及びＭＡＣ層を用いてマルチホップ通信を行うことができる。
【００３０】
請求項１３に係る無線マルチホップ通信方法は、各無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するステップと、他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するステップと、前記無線ノード装置と前記ビーコンの送受信を行うことができる前記他の無線ノード装置との間に当該他の無線ノード装置からの前記ビーコンに含まれる前記ノードＩＤに基づいて無線リンクを生成する無線リンク生成ステップと、を具備するようにした。
【００３１】
この方法によれば、パケット転送のための新たな層を導入することなく既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを張ることができる。
【００３２】
請求項１４に係る無線マルチホップ通信方法は、各無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンを定期的に送信するステップと、他の無線ノード装置が定期的に送信する前記ビーコンを受信するステップと、前記無線ノード装置の前記ノードＩＤ及び前記受信したビーコンに含まれる前記他の無線ノード装置の他の前記ノードＩＤから無線リンクを特定する無線リンクＩＤを生成し、前記ノードＩＤ及び前記他のノードＩＤから前記無線リンク上で使用するＩＰアドレスを生成して、前記無線ノード装置と前記ビーコンの送受信を行うことができる前記他の無線ノード装置との間の前記無線リンクを生成する無線リンク生成ステップと、を具備するようにした。
【００３３】
この方法によれば、パケット転送のための新たな層を導入することなく既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを張ることができる。
【００３４】
請求項１５に係る無線マルチホップ通信方法は、請求項１４に記載の無線マルチホップ通信方法において、前記無線リンク生成ステップは、パケットの宛先ＩＰアドレスと前記無線リンクＩＤとを関連づけてＩＰ経路テーブルに保持するステップと、前記無線リンクＩＤとポートと前記無線リンクを確立する相手である前記他の無線ノード装置のＭＡＣアドレスとを関連づけてブリッジテーブルに保持するステップと、を具備し、さらに、前記パケットのヘッダに含まれるＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てである時にはアプリケーションに前記パケットを渡し、かつ、前記ＩＰアドレスが前記無線ノード装置宛てでない時には前記ＩＰ経路テーブル及び前記ブリッジテーブルを基に前記パケットの転送を制御するステップを具備するようにした。
【００３５】
この方法によれば、請求項１４の効果と同様に、既存のＭＡＣ層及びＩＰ層において各無線ノード装置間に自動的にポイントツーポイントの無線リンクを構成し、既存のＩＰ層及びＭＡＣ層を用いてマルチホップ通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、ＭＡＣ層やＩＰ層においてマルチホップ通信のための特別なルーティングプロトコル及びパケット転送のための新たな層を導入することなく、マルチホップ通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の骨子は、各無線ノード装置に固有のノードＩＤを含むビーコンパケットを無線ノード装置がお互いに送受信し合い、自身のノードＩＤと他の無線ノード装置のノードＩＤとに基づいてポイントツーポイントの無線リンクを生成することである。
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】
（一実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係る無線ノード装置１００の構成を示したブロック図である。無線ノード装置１００は、ビーコン受信部１０１、ビーコン送信部１０２、制御部１０３、無線リンク生成部１０４、ＩＰ経路テーブル１０５、ブリッジテーブル１０６、受信部１０７、送信部１０８及びノードＩＤ記憶部１０９を具備する。無線リンク生成部１０４は、無線リンクＩＤ生成部１０４１及びＩＰアドレス生成部１０４２を有する。制御部１０３は、無線リンク削除部１０３１、通信確認部１０３２、ビーコンパケット生成部１０３３及び受信ビーコン監視部１０３４を有する。
【００４０】
ビーコン受信部１０１は、他の無線ノード装置１００が送信するその無線ノード装置のノードＩＤを含むビーコンを受信して、そのノードＩＤを無線リンク生成部１０４に与える。無線リンク生成部１０４は、そのノードＩＤがノードＩＤ記憶部１０９に登録されているかを参照し、登録されていない場合にはビーコン受信部１０１から受け取るそのノードＩＤと無線ノード装置１００自身のノードＩＤとから無線リンクＩＤ及びＩＰアドレスを生成して、直接ビーコンを送受信することができる無線ノード装置１００との間に無線リンクを生成する。
【００４１】
ここで、ノードＩＤとは、各無線ノード装置１００に固有のものであり、無線ノード装置１００を特定するための情報である。無線リンクＩＤとは、無線リンクを特定するための情報である。また、無線リンク生成部１０４が生成するＩＰアドレスとは、その無線リンク上で使用されるＩＰアドレスであり、それぞれの無線リンクを張る相手である無線ノード装置１００のＩＰアドレス及びその無線リンクごとに異なる自身のＩＰアドレスの両方を意味する。なお、ノードＩＤは、無線ノード装置１００に予め設定してもよく、また、自動的に重複することなく設定する他の手段により実現することも可能である。
【００４２】
上記無線リンクＩＤは、無線リンク生成部１０４が備える無線リンクＩＤ生成部１０４１により生成される。また、上記ＩＰアドレスは、無線リンク生成部１０４が備えるＩＰアドレス生成部１０４２により生成される。
【００４３】
無線リンク生成部１０４は、生成した無線リンクを張る相手のＩＰアドレスをＩＰ経路テーブル１０５に書き込み、また、無線リンクＩＤをＩＰ経路テーブル１０５及びブリッジテーブル１０６に書き込む。そして、無線リンク生成部１０４は、インタフェースの生成を完了したことを示す信号を制御部１０３に与える。
【００４４】
通信確認部１０３２は、無線リンクを張った相手の無線ノード装置１００に対する応答確認を要するＩＰパケットを生成し、送信部１０８に与える。通信確認部１０３２は、このＩＰパケットに対する無線リンクを張った相手の無線ノード装置１００からの応答を確認することで、実際にポイントツーポイントの無線リンクが構成されたことを確認する。
【００４５】
無線リンク削除部１０３１は、通信確認部１０３２が応答を確認できなかった時には、ＩＰ経路テーブル１０５から該当するインタフェースを削除し、さらにブリッジテーブル１０６から該当する無線リンクＩＤの項目を削除する。また、無線リンク削除部１０３１は、登録済みのノードＩＤのビーコンパケットをビーコン受信部１０１が一定期間受信しなくなった時には、そのノードＩＤに係るデータをノードＩＤ記憶部１０９から削除する。また、無線リンク削除部１０３１は、ＩＰ経路テーブル１０５から該当するインタフェースを削除し、さらにブリッジテーブル１０６から該当する無線リンクＩＤの項目を削除する。
【００４６】
ビーコンパケット生成部１０３３は、ビーコンパケットを送信するためのトリガを発生する周期タイマー部を備え、その周期タイマー部の時間が基準時間となると、自無線ノード装置１００のノードＩＤを含むビーコンパケットを生成し、ビーコン送信部１０２に与える。
【００４７】
受信ビーコン監視部１０３４は、既にそのノードＩＤが登録済みである無線ノード装置１００からのビーコンパケットをビーコン受信部１０１が受信した時には、ノードＩＤ記憶部１０９においてノードＩＤごとにセットされたタイマーをリセットする。
【００４８】
制御部１０３は、受信部１０７から受け取るパケットのヘッダ情報から無線ノード装置１００自身宛のものであるか否かを判定する。制御部１０３は、その判定の結果、パケットが自身宛のものであることを示す時にはアプリケーションにデータを渡し、かつ、自身宛のものでないことを示す時にはＩＰ経路テーブル１０５及びブリッジテーブル１０６を基にパケットのヘッダ情報を作り直して送信部１０８に与える。
【００４９】
送信部１０８は、そのパケットのヘッダ情報にある無線リンクＩＤで特定される無線リンクを利用して転送先の無線ノード装置１００に送信する。また、送信部１０８は、通信確認部１０３２から受けとる通信ができることを確認するためのパケットを送信する。
【００５０】
ノードＩＤ記憶部１０９は、無線リンクを張っている相手である無線ノード装置１００のノードＩＤを記憶するとともに、ノードＩＤごとにビーコンパケットの受信を監視するためのタイマーをセットする。
【００５１】
なお、本実施の形態では、制御部１０３が、無線リンク削除部１０３１、通信確認部１０３２、ビーコンパケット生成部１０３３及び受信ビーコン監視部１０３４を具備する構成として説明しているが、制御部１０３、無線リンク削除部１０３１、通信確認部１０３２、ビーコンパケット生成部１０３３及び受信ビーコン監視部１０３４の各々が単独で配設される構成としてもよい。
【００５２】
図２は、ＩＰ経路テーブル１０５の構成を示す図である。このＩＰ経路テーブル１０５は、パケットのヘッダ情報に含めるそのパケットの宛先ＩＰアドレスと、その宛先に応じて利用すべき無線リンクと、を対応づけて定義している。図２の宛先ＩＰアドレスには、パケットのヘッダ情報に含めるそのパケットの宛先ＩＰアドレスが保持され、また、インタフェースには、その宛先に応じて利用すべき無線リンクを特定する無線リンクＩＤが保持される。
【００５３】
なお、このＩＰ経路テーブル１０５のデータは、無線ノード装置１００が他の無線ノード装置１００との間に無線リンクが張られるごとに無線リンク生成部１０４により追加され、また、ＩＰ層で通常利用されるルーティングプロトコルを利用して制御部１０３により追加される。
【００５４】
図３は、ブリッジテーブル１０６の構成を示す図である。このブリッジテーブル１０６は、無線ノード装置１００が張っている無線リンクと、その無線リンクを張るために利用している物理層のインタフェースの各々に相当するポートと、その無線リンクを張っている相手の無線ノード装置１００のＭＡＣアドレスと、を関連づけて定義している。図３の無線リンクＩＤには、無線ノード装置１００が張っている無線リンクを特定するための無線リンクＩＤが保持される。ポートには、その無線リンクを張るために利用している物理層のインタフェースを特定する情報が保持される。ＭＡＣアドレスには、その無線リンクを張っている相手の無線ノード装置１００のＭＡＣアドレスが保持される。
【００５５】
なお、ＭＡＣアドレスの登録に関しては、通常のブリッジと同様に、受信するパケットの送信元ＭＡＣアドレスから制御部１０３が自動的に学習して追加してもよく、また、無線リンクを生成する際に用いられるビーコンにＭＡＣアドレスを含めることにより無線リンク生成部１０４が追加するようにしてもよい。
【００５６】
図４は、無線ノード装置１００を起動してから直接通信可能な位置にある各無線ノード装置１００との間に無線リンクを形成していくまでの無線ノード装置１００の動作を説明するための図である。
【００５７】
無線ノード装置１００は、起動後、ビーコンパケット受信待ち状態及びタイマーチェック状態にある（ステップＳＴ４０１）。タイマーチェックには、ビーコンパケット生成部１０３３が備える周期タイマー部において自装置がビーコンパケットを送信するトリガを発生するためにセットされるタイマーをチェックするものと、自装置と無線リンクを構成した無線ノード装置１００からのビーコンパケットの受信を監視するためにノードＩＤ記憶部１０９にセットされるタイマーをチェックするものと、がある。
【００５８】
トリガイベントが発生すると、その内容により処理が分かれる（ステップＳＴ４０２）。そのトリガイベントの内容がビーコン送信である時には、制御部１０３は、ビーコン送信処理を行う（ステップＳＴ４０３）。ビーコン送信処理について説明すると、制御部１０３が備えるビーコンパケット生成部１０３３は、ビーコンパケットを送信するためのトリガを発生する周期タイマー部を備え、その周期タイマー部の時間が基準時間となると、自無線ノード装置１００のノードＩＤを含むビーコンパケットを生成し、ビーコン送信部１０２に与える。ビーコン送信部１０２は、そのビーコンパケットを送信する。このビーコンパケットは、ブロードキャストパケットで、ＴＴＬ＝１とし、このパケットを他の無線ノード装置１００が受信しても再転送されることはないパケットである。
【００５９】
他の無線ノード装置１００が起動したり移動することによって、この他の無線ノード装置１００からのビーコンパケットを受信可能な位置に自無線ノード装置１００がいる場合、自無線ノード装置１００はビーコンパケットを受信する。この時に発生するイベントの内容はビーコンの受信であるため、以下の処理がおこなわれる。
【００６０】
まず、ビーコン受信部１０１がビーコンパケットを受信すると、そのパケットを無線リンク生成部１０４に渡す。無線リンク生成部１０４は、そのパケットから送信元の無線ノード装置１００のノードＩＤを抽出する。無線リンク生成部１０４は、既に無線リンクを生成している無線ノード装置１００のノードＩＤを記憶しているノードＩＤ記憶部１０９を参照し、そのパケットから抽出した送信元の無線ノード装置１００のノードＩＤが既にノードＩＤ記憶部１０９に登録されているかを確認する（ステップＳＴ４０４）。
【００６１】
ノードＩＤが既に登録済みのノードＩＤの場合（ステップＳＴ４０４ＹＥＳ）には、無線リンク生成部１０４は、既にそのノードＩＤが登録済みであることを示す信号を制御部１０３に与え、制御部１０３の備える受信ビーコン監視部１０３４は、ノードＩＤ記憶部１０９においてノードＩＤごとにセットされるタイマーをリセットする（ステップＳＴ４０５）。そうすると、無線ノード装置１００は、受信待ち状態及びタイマーチェック状態に戻る。
【００６２】
ノードＩＤが新規のノードＩＤの場合（ステップＳＴ４０４ＮＯ）には、無線リンク生成部１０４が備える無線リンクＩＤ生成部１０４１は、無線リンクＩＤ生成処理を実行する（ステップＳＴ４０６）。無線リンクＩＤ生成処理では、自ノードＩＤと相手ノードＩＤより自動的に無線リンクＩＤを生成する。
【００６３】
無線リンクＩＤ生成処理で生成される無線リンクＩＤのフォーマットを図５に示す。本実施の形態では具体的には無線リンクＩＤとしてIEEE802.1ｑで規定されるＶＬＡＮタグの値（ＶＬＡＮＩＤ）を用いる。IEEE802.1qで規定されるＶＬＡＮＩＤの値１２ビットに対して、自ノードＩＤの６ビットと相手ノードＩＤの６ビットを比較して値の大きい方を上位ビットに設定するフォーマットとする。このようなフォーマットを用いることで、無線ノード装置１００の組み合わせによりネットワーク上でユニークに無線リンクＩＤを生成することが可能となる。その結果、無線ノード装置１００間で、使用する無線リンクＩＤをネゴシエーションする処理を行う必要がなく、また、ネットワーク上で他の無線ノード装置１００間で使用する無線リンクＩＤとの調整処理を行う必要もない。そのため、ビーコンパケットを受信した無線ノード装置１００は、各々独自でこれらの処理を実行することができる。
【００６４】
無線リンクＩＤ生成後、ＩＰアドレス生成部１０４２は、ＩＰアドレス生成処理を実行する（ステップＳＴ４０７）。ＩＰアドレス生成処理で生成されるＩＰアドレスのフォーマットを図６に示す。図６に示すＩＰアドレスのフォーマットは、ネットワークアドレス部６０１を２４ビットとしている。図中に示すとおり、ネットワークアドレス部６０１は、互いのノードＩＤを用いて構成されている。ホストアドレス部６０２は、自無線ノード装置１００のノードＩＤを用いる。無線リンクＩＤの生成と同様に、ネットワーク内でユニークに設定されるノードＩＤの組み合わせによりＩＰアドレスをユニークに設定できる。そのため、ビーコンパケットを受信した無線ノード装置１００は、各々独自でこれらの処理を実行することができる。
【００６５】
次に、無線リンク生成部１０４は、インタフェース追加処理を行う（ステップＳＴ４０８）。このインタフェース追加処理とは、無線リンク生成部１０４が、生成した無線リンクＩＤ及びＩＰアドレスをＩＰ経路テーブル１０５及びブリッジテーブル１０６に登録する処理である。この処理がなされて初めて、自動生成されたＩＰアドレスを持つ仮想インタフェースが自装置に追加設定されることになる。この仮想インタフェースは、物理インタフェースとして自装置に接続された無線インタフェースを使用するが、自動生成された無線リンクＩＤにより、論理的には異なる１つのネットワークとして動作することになる。
【００６６】
インタフェースの追加に関しては、ビーコンパケットを受信した無線ノード装置１００が独立して行うため、無線リンクを張る相手の無線ノード装置１００においても、自無線ノード装置１００が出力するビーコンパケットを受信することで、同じ無線リンクＩＤ及び同じＩＰネットワークアドレスを持つインタフェースが生成される。この段階で、無線ノード装置１００の間に無線リンクが張られ、それらの間でＩＰパケットでの通信が可能になるはずである。
【００６７】
しかしながら、無線状態により片方向だけ電波状態が悪い状況の時には、双方向の通信ができない可能性がある。このため、相手の無線ノード装置１００との間でＩＰ通信が可能になったことを確認するために、無線ノード装置１００は、ＩＰ通信確認処理を実行する（ステップＳＴ４０９）。
【００６８】
ＩＰ通信確認処理について、詳しく説明する。無線リンク生成部１０４は、インタフェース追加処理（ステップＳＴ４０８）を完了すると、インタフェース追加処理が完了したことを示す信号を制御部１０３に与える。その信号を受け取ると、制御部１０３の備える通信確認部１０３２は、無線リンクを張った相手の無線ノード装置１００に対する応答確認を要するＩＰパケット（例えばPINGパケット）を生成し、送信部１０８に与える。送信部１０８は、無線リンクを張った相手の無線ノード装置１００に対して、このＩＰパケットを送信する。このＩＰパケットに対する無線リンクを張った相手の無線ノード装置１００からの応答を確認することで、無線ノード装置１００は、実際にポイントツーポイントの無線リンクが構成されたことを確認する。具体的には、受信部１０７が受信する応答パケットを制御部１０３に与え、制御部１０３の備える通信確認部１０３２は、無線リンクが構成されていることを確認する。
【００６９】
無線リンクが張られたことを通信確認部１０３２が確認すると（ステップＳＴ４０９ＹＥＳ）、制御部１０３は、該当ノードＩＤをノードＩＤ記憶部１０９に登録する。そして、制御部１０３は、ノードＩＤ記憶部１０９においてノードＩＤごとにセットされるビーコンパケットの受信を監視するタイマーを起動する（ステップＳＴ４０５）。そうすると、無線ノード装置１００は、受信待ち状態及びタイマーチェック状態に戻る。
【００７０】
ＩＰ通信確認処理を複数回行っても応答確認ができない場合（ステップＳＴ４０９ＮＯ）、制御部１０３の備える無線リンク削除部１０３１は、生成したインタフェース削除処理を実行する（ステップＳＴ４１０）。インタフェース削除処理では、無線リンク削除部１０３１は、ＩＰ経路テーブル１０５から該当するインタフェースを削除し、さらにブリッジテーブル１０６から該当する無線リンクＩＤの項目を削除する。
【００７１】
なお、このインタフェース削除処理（ステップＳＴ４１０）は、このケースの他に、受信待ち状態及びタイマーチェック状態において、登録済みのノードＩＤのビーコンパケットを一定期間受信しなくなった時、すなわち、受信待ち状態及びタイマーチェック状態において発生したイベントの内容が登録済みのノードＩＤのビーコンパケットを一定期間受信しなくなったことである場合にも実行される。具体的には、ノードＩＤ記憶部１０９においてノードＩＤごとにセットされたタイマーが一定時間に達すると、ノードＩＤ記憶部１０９からタイマーが一定時間に達したことを示す信号が制御部１０３に渡される。その信号を受け取ると、制御部１０３が備える無線リンク削除部１０３１は、そのノードＩＤに係るデータをノードＩＤ記憶部１０９から削除する。また、無線リンク削除部１０３１は、ＩＰ経路テーブル１０５から該当するインタフェースを削除し、さらにブリッジテーブル１０６から該当する無線リンクＩＤの項目を削除する。
【００７２】
以上のような無線ノード装置１００の動作により、各無線ノード装置１００は自無線ノード装置１００と直接通信が可能な位置にある全ての無線ノード装置１００との間にポイントツーポイントの無線リンクをメッシュ状に構成する。このようなネットワークは、ＩＰ層から見ると複数インタフェースをもつ有線ネットワークと同様に見えるため、ＩＰ層以上においては、上述の無線ノード装置１００の動作により構成される無線リンクが持つブロードキャスト特性、及び、物理インタフェースの数に拘わらず、通常のルーティング処理を施すことでマルチホップ通信を行うことができる。
【００７３】
複数の無線ノード装置１００により、アドホックネットワークが構成されるイメージを図７に示す。図７では、５つの無線ノード装置１００（無線ノード装置＃１〜無線ノード装置＃５）が存在し、各無線ノード装置１００は、ユニークなノードＩＤを有している。ここでは、説明の便宜上、図７に示す各無線ノード装置１００の番号をノードＩＤとして説明する。
【００７４】
図７(a)に示すように５つの無線ノード装置１００がそれぞれ電源をＯＮにすると、各無線ノード装置１００間にポイントツーポイントの無線リンクが構成されて、図７(b)に示すようなメッシュ状のネットワークが構成される。この図において各無線ノード間のポイントツーポイントリンクには、個別の無線リンクＩＤが設定され、各リンクが異なるネットワークとして認識される。このようなネットワークは、各無線ノード装置１００がＩＰルータとして動作してＩＰパケットを中継し転送していくことが可能である。つまり、これらの無線リンクを用いて、既存のルーティングプロトコル（例えば、ＯＳＰＦのようなルーティングプロトコル）を動作させることで、各無線ノード装置１００はＩＰ経路テーブルを構成することが可能になる。
【００７５】
また、動作中のアドホックネットワークに対して、無線ノード装置＃６が移動してくることで、このアドホックネットワークに無線ノード装置＃６が接続されるイメージを図８に示す。
【００７６】
図８(a)には、すでに動作中のアドホックネットワークと、移動してくる無線ノード装置＃６が示してある。無線ノード装置＃６は、他の無線ノード装置１００のビーコンパケットを受信可能な位置にくると、ビーコンパケットを送受信した無線ノード装置１００との間に、新たなポイントツーポイントの無線リンクを構成する。図８(b)では、無線ノード装置♯６は、無線ノード装置♯３及び無線ノード装置♯４と無線リンクを構成する。その後、ルーティングプロトコルで新たなＩＰ経路情報のやり取りがアドホックネットワークの中で行われることにより、各無線ノード装置のＩＰ経路テーブルが更新され、無線ノード装置＃６はその他の無線ノード装置と通信が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、ＭＡＣ層やＩＰ層においてマルチホップ通信のための特別なルーティングプロトコル及びパケット転送のための新たな層を導入することなく、マルチホップ通信を行うことができるものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無線ノード装置の構成を示したブロック図
【図２】一実施の形態に係る無線ノード装置のＩＰ経路テーブルの構成を示す図
【図３】一実施の形態に係る無線ノード装置のブリッジテーブルの構成を示す図
【図４】各無線ノード装置との間に無線リンクを形成していくまでの無線ノード装置の動作を説明するための図
【図５】無線リンクＩＤ生成処理で生成される無線リンクＩＤのフォーマットを示す図
【図６】ＩＰアドレス生成処理で生成されるＩＰアドレスのフォーマットを示す図
【図７】複数の無線ノード装置により構成されるアドホックネットワークのイメージ図
【図８】すでに動作中のアドホックネットワークに新たな無線ノード装置が加わる時のイメージ図
【図９】従来の無線ノード装置の構成例を示す図
【符号の説明】
【００７９】
１０１  ビーコン受信部
１０２  ビーコン送信部
１０３  制御部
１０３１  無線リンク削除部
１０３２  通信確認部
１０３３  ビーコンパケット生成部
１０３４  受信ビーコン監視部
１０４  無線リンク生成部
１０４１  無線リンクＩＤ生成部
１０４２  ＩＰアドレス生成部
１０５  ＩＰ経路テーブル
１０６  ブリッジテーブル
１０７  受信部
１０８  送信部
１０９  ノードＩＤ記憶部
【図１】
2005094375.tif 000003
【図２】
2005094375.tif 000004
【図３】
2005094375.tif 000005
【図４】
2005094375.tif 000006
【図５】
2005094375.tif 000007
【図６】
2005094375.tif 000008
【図７】
2005094375.tif 000009
【図８】
2005094375.tif 000010
【図９】
2005094375.tif 000011