(57)【要約】【課題】ネットワーク中の他の複数の通信に対応した最適な経路選択を可能にする。【解決手段】送信元無線局７−１からブローキャストされた経路要求パケットを基に、送信先無線局７−４からユニキャストされて中継局（７−２、７−５⇒７−３）経由で送信元無線局に届いた経路通知パケットには各中継局の処理量（又は優先度）が付加されている。送信元無線局７−１は各中継局の処理量等を計算し、処理量等の少ない経路通知パケットの示す経路を選択する。この結果、処理量等の大きい中継局を経路から外すことができ、最適な経路選択を可能にする。【選択図】図１
2007068043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信元の基地局が送信先の基地局を指定した経路要求パケットをブロードキャストし、当該経路要求パケットを受け取った中継の基地局が自局のアドレスを付加してさらにブロードキャストする工程と、
上記経路要求パケットを１又は複数の中継の基地局を経て受け取った送信先の基地局が、上記経路要求パケットに対する応答として経路通知パケットを上記アドレスに基づいてユニキャストすると共に、当該アドレスの中継の基地局が自局の状況を上記経路通知パケットに付加しながら当該経路通知パケットを上記送信元の基地局まで中継する工程と、
複数の上記経路通知パケットを受け取った上記送信元の基地局が、上記中継の基地局の状況を基に経路選択を行う工程と
からなることを特徴とする通信ネットワークにおける経路選択方法。
【請求項２】
複数の基地局がそれぞれ他の基地局との通信を中継する機能を持ち、送信元基地局が送信先基地局を指定してブロードキャストした経路要求パケットを他の基地局が連携して上記送信先基地局まで中継し、当該送信先基地局が上記経路要求パケットに対する応答として経路通知パケットを上記送信元基地局までユニキャストすることにより、送信元基地局および送信先基地局の間に通信経路が確立する通信ネットワークにおいて、
上記送信元基地局が上記送信先基地局から受信した複数の上記経路通知パケットを基にして経路選択を行う際に、上記中継基地局において上記経路通知パケットに付加されて転送される当該中継基地局の状況を基に経路選択を行うことを特徴とする通信ネットワークにおける経路選択方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の通信ネットワークにおける経路選択方法において、
上記中継基地局において上記経路通知パケットに付加されて転送される当該中継基地局の状況を表す情報が、当該中継基地局の処理量であることを特徴とする通信ネットワークにおける経路選択方法。
【請求項４】
請求項３に記載の通信ネットワークにおける経路選択方法において、
各基地局が、現在の自局の処理量を計測して更新する手段と、更新した処理量を上記経路通知パケットに登録する手段とを備えたことを特徴とする通信ネットワークにおける経路選択方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の通信ネットワークにおける経路選択方法において、
上記中継基地局において上記経路通知パケットに付加されて転送される当該中継基地局の状況を表す情報が、当該中継基地局の処理している情報の優先度であることを特徴とする通信ネットワークにおける経路選択方法。
【請求項６】
請求項５に記載の通信ネットワークにおける経路選択方法において、
各基地局が、現在通信中の情報パケットに含まれている優先度情報を監視し更新する手段と、更新した優先度を上記経路通知パケットに登録する手段とを備えたことを特徴とする通信ネットワークにおける経路選択方法。
【請求項７】
送信先の基地局を指定した経路要求パケットをブロードキャストする送信元の基地局と、
当該送信元の基地局がブロードキャストした経路要求パケットを受け取って自局のアドレスを付加してさらにブロードキャストする複数の中継の基地局と、
上記経路要求パケットを１又は複数の上記中継の基地局を経て受け取ったとき、上記経路要求パケットに対する応答として経路通知パケットを上記アドレスに基づいてユニキャストする送信先の基地局とを備え、
上記各中継の基地局が、自局の状況を上記経路通知パケットに付加しながら当該経路通知パケットを上記送信元の基地局まで中継し、
上記送信元の基地局が、上記各中継の基地局を経て受け取った複数の上記経路通知パケットに付加された上記中継の基地局の状況を基に経路選択を行うことを特徴とする通信ネットワークシステム。
【請求項８】
複数の基地局がそれぞれ他の基地局との通信を中継する機能を持ち、送信元基地局が送信先基地局を指定してブロードキャストした経路要求パケットを他の基地局が連携して上記送信先基地局まで中継し、当該送信先基地局が上記経路要求パケットに対する応答として経路通知パケットを上記送信元基地局までユニキャストすることにより、送信元基地局および送信先基地局の間に通信経路が確立する通信ネットワークシステムにおいて、
上記送信元基地局が上記送信先基地局から受信した複数の上記経路通知パケットを基にして経路選択を行う際に、上記中継基地局において上記経路通知パケットに付加され転送される当該中継基地局の状況を基に経路選択を行うことを特徴とする通信ネットワークシステム。
【請求項９】
請求項７または８に記載の通信ネットワークシステムにおいて、
上記中継基地局において上記経路通知パケットに付加されて転送される当該中継基地局の状況を表す情報が、当該中継基地局の処理量であることを特徴とする通信ネットワークシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載の通信ネットワークシステムにおいて、
各基地局が、現在の自局の処理量を計測して更新する手段と、更新した処理量を上記経路通知パケットに登録する手段とを備えたことを特徴とする通信ネットワークシステム。
【請求項１１】
請求項７または８に記載の通信ネットワークシステムにおいて、
上記中継基地局において上記経路通知パケットに付加されて転送される当該中継基地局の状況を表す情報が、当該中継基地局の処理している情報の優先度であることを特徴とする通信ネットワークシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の通信ネットワークシステムにおいて、
各基地局が、現在通信中の情報パケットに含まれている優先度情報を監視して更新する手段と、更新した優先度を上記経路通知パケットに登録する手段とを備えたことを特徴とする通信ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線局が自律分散的に無線ネットワークを構築することが可能なアドホック無線通信等の通信ネットワークにおいて経路検索を行う際に、送信元および送信先の無線局が同一である複数経路が存在した場合における経路選択方法および通信ネットワークシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アドホック無線通信ネットワークにおいては、通信をおこなう際に複数の経路が存在しうるため、通信に使用する経路を探索する処理が行われる。そして、その経路探索の方法がネットワークの特性を決定する重要な要素となる。この経路探索の方法としては従来多くの方法が存在し、一般にルーティングプロトコルと呼ばれる。古くは、RIP（Routing Information Protocol）やOSPF（Open Shortcut Path First）などがあり、これらはIETF（Internet Engineering Task Force）と呼ばれるコンソーシアムにおいて、それぞれRFC1723、RFC2058等として標準化され、現在のインターネットにおいて使用されている。
【０００３】
一方、アドホック無線通信ネットワークでは、それぞれの端末が動くため、その経路は動的に変化する。これに対応するために、アドホック無線通信ネットワークのためのルーティングプロトコルについて種々の提案がされている。たとえば、特許文献１に記載されている方法では、隣接した無線局同士が互いに自己の持つ経路情報を交換し合い、ホップ数の最も少ない経路を選択する。また、経路探索用のパケットを用いて、この経路探索用パケットがもっとも早く宛先無線局に届いた経路を最短経路として選択する技術が非特許文献１に記載されている。これは、DSRルーティングと呼ばれる。さらに、特許文献２では、無線局から発する電波の受信状態を考慮して通信経路を選択する方法が提案されている。
【特許文献１】特開2001−127797号公報
【特許文献２】特開2003−249936号公報
【非特許文献１】The Dynamic Source Routing Protocol for Mobil AdHoc Networks」、Josh Broch, David B. Johnson, David A. Maltz, IETF MANET Working Group INTERNET−DRAFT、22 Oct. 1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した経路選択方法においては、以下のような問題がある。すなわち、これらのいずれの方法も如何にホップ数の少ない経路を選択するか、あるいは通信状態の良い経路を選択するかという観点で経路を選択する方法である。しかしながら、一般にアドホック無線通信ネットワークの実際の運用形態を考えると、ある中継無線局は特定の無線局間のパケットのみを中継しているのではなく、複数の通信路の中継局として動作しなければならない。このような場合、上述の観点のみに基づいて経路を選択すると、そのことが他の無線局間の中継動作を阻害する可能性がある。
【０００５】
たとえば、図２に示すように、無線局1−1〜1−7によってアドホック無線通信ネットワークが構成されているとする。ここで無線局1−4が1−1へ通信をおこなっており、1−2を経由しているとする。このとき、新たに無線局1−3から無線局1−5へ通信要求があった揚合、1−3⇒1−2⇒1−5という経賂1と、1−3⇒1−6⇒卜7⇒1−5という経路2の2種類の経路が存在する。上述のホップ数のみを考慮した経路選択方法においては、経路1が選択されるが、無線局1−2はすでに中継局として動作しているため、経路1を選択すると、無線局1−2での処理が増加してしまい、それまでの無線局1−4⇒1−2⇒1−1における通信のスループットを低下させることになる。特に、無線局1−4⇒1−2⇒1−1における通信がリアルタイム性を要求するような通信であり、無線局1−3が開始しようとしている通信がそれほどリアルタイム性を要求しないデータであった場合、このような経路の選択は望ましくない。
【０００６】
また、アドホック無線通信ネットワークにおいては、各無線局はそれぞれが端末である。各無線局の実際の運用を想定すると、これら無線局はそれぞれ中継だけをしている訳ではなく、これらそれぞれの端末はパケットの中継以外の複数の処理を並列して行っていることが考えられる。したがって、上記のようにホップ数の最も少なくなる経路を選択したとしても、その経路の途中に重い処理を行っている端末があった場合、その端末での中継に必要な処理時間が大きくなり、結果的に宛先無線局へのパケットの到着に時間がかかってしまう。このことは、音声や映像等の、高いリアルタイム性を要する通信においては致命的な問題となる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ホップ数ではなく各中継基地局での処理量等を考慮して最適な経路選択が簡単に達成される通信ネットワークにおける経路選択方法および通信ネットワーク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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の無線局等の基地局がそれぞれ他の基地局との通信を中継する機能を持ち、送信元基地局が送信先基地局を指定してブロードキャストした経路要求パケットを他の基地局が連携して上記送信先基地局まで中継し、当該送信先基地局が上記経路要求パケットに対する応答として経路通知パケットを上記送信元基地局までユニキャストすることにより、送信元基地局および送信先基地局の間に通信経路が確立する通信ネットワークにおいて、上記送信元基地局が上記送信先基地局から受信した複数の上記経路通知パケットを基にして経路選択を行う際に、上記中継基地局において上記経路通知パケットに付加されて転送される当該中継基地局の状況を基に経路選択を行う。
【０００９】
各中継局は経路探索用のパケットに自局の負荷量等の情報を付加して経路通知パケットを転送する。送信元基地局では、複数受信される各経路通知パケットに記載されているそれぞれの経路通知パケットが経由してきた各中継局の総負荷量等を比較し、総負荷量等の少ない通信経路を選択する。
【００１０】
負荷量の情報としては、中継局の制御装置等の実負荷を用いることも出来るが、各中継局の処理の内容に応じてより詳細な負荷量情報とすることもできる。例えば、リアルタイム性の高い映像や音声の中継を行っている場合と、単なるデータ通信の場合の区別など優先度を設定し、より優先度が高い処理を行っている場合には、新たな中継処理の引き受けをしないように負荷量情報として負荷の大きな状態を示す情報を記載するようにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、中継局の負荷量等を考慮して通信経路が決定されるため、負荷量等の大きな中継局を通信経路からはずすことが可能になり、よりスムーズな通信が行えるとともに、当該負荷の大きな処理を行っている中継局の処理に影響を与えないので、一部の基地局に中継処理が集中するなどの弊害を排除し、ネットワーク全体としてより効率的な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】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。ここでは、アドホック無線通信ネットワークを例に説明する。図３は本発明の第１の実施形態におけるそれぞれの無線局が具備すべき無線装置の構成例を示すブロック図である。図４は本発明の第１実施形態に係るアドホック無線通信ネットワークにおける各無線局の配置構成例を示す平面図である。図３の無線装置を備えた複数の無線局によって、図４に示すようなアドホック無線通信ネットワークが構成される。さらに図３の無線装置は、パケット通信機能およびパケット受信機能を有し、自局の電波到達範囲外に位置する通信相手とは他局を介してパケットを授受する。
【００１３】
図４の無線装置は、アンテナ２１と、無線送信部２２と、無線受信部２３と、制御部２４と、主記憶部２５と、キーボード２６と、ディスプレイ２７と、補助記憶装置２８とから構成される。
【００１４】
キーボード２６は入力装置であり、コマンド入力やデータ入力が可能である。ディスプレイ２７は表示装置であり、メッセージ等の表示を行う。主記憶部２５及び補助記憶装置２８は、種々のデータを適宜記憶しており、必要に応じて読み出し、書き込みが行われる。無線送信部２２は、制御部２４からのパケットデータをD／A変換し、さらに変調を行ったあと、アンテナ２１を介して送信する。無線受信部２３は、電波を送受するアンテナを介して無線信号を受信し、復調およびA／D変換して無線信号に含まれるパケットデータを取得する。こうして取得されたパケットデータは制御部２４により主記憶部２５に記憶される。
【００１５】
制御部２４は、取得したパケットデータに対して解析を行い、経路制御用のデータであった場合には経路制御処理を行う。また、制御部２４はパケットの通信機能、中継機能を持つ。パケットデータが中継処理を要する場合、制御部２４は該当データを所定のパケットフォーマットにして無線送信部２２へ出力する。さらに、必要に応じて、キーボード２６から入力されたデータや自無線局で発生したデータに関しても、所定のパケットフォーマットにして無線送信部２２へ出力する。無線送信部２２はこれら受けとったパケットデータをD／A変換し、さらに変調を行ったあと、アンテナ２１を介して送信する。
【００１６】
制御部２４は、CPU（中央処理装置）により構成され、上述の経路制御処理、中継処理を実現するためのプログラムを主記憶部２５にロードして実行する。さらに、補助記憶装置２８には、制御部２４のためのプログラム（オペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラム）が記憶され、無線装置の起動時、および必要となった場合に主記憶部２５にロードされる。
【００１７】
さらに、この無線装置から構成される各無線局においては、それぞれ無線装置における制御部２４における処理量を測定し、また、当該中継無線局が中継をしているパケットに関する情報を抜き出して、送信すべきパケットに重畳して送信する機能を持つ。この機能の具体的な内容については後述する。
【００１８】
次に、上記無線装置を用いたアドホック無線通信ネットワークについて説明する。図４は本発明の第１実施形態に係るアドホック無線通信ネットワークにおける各無線局の配置構成例を示す平面図である。ここで配置されている各無線局は上述した図３の構成を持つ無線装置である。本実施形態のアドホック無線通信ネットワークは、図４に示すように、複数の無線端末3−1〜3−7を備え、これら複数の無線端末はある特定の領域において散在しており、当該地域において一時的なネットワークを構成する。さらに、この無線通信ネットワークでは、これら複数の無線端末の間において、コネクションレス方式でパケットを送受信することにより通信を行うことが可能である。
【００１９】
次に、この無線装置の制御部２４が経路探索に際して使用する経路制御用パケットの種類を説明する。経路制御用パケットとしては、経路要求パケットと経路通知パケットとがある。図５、図６はそれぞれ経路探索のために用いる経路要求パケットと経路通知パケットの構成例である。
【００２０】
経路要求パケットは、図５に示すフォーマットのパケットであり、送信先の無線局への経路を検出するために使用される。図５において、パケット長は経路要求パケットの長さを表し、パケットシーケンス番号はそのパケットに一意に付与される番号を表す。送信先アドレスには、パケットを受信すべき送信先無線局のアドレスが設定される。送信元アドレスには、パケットを発信した無線局のアドレスとして自局のアドレスが設定される。中継局アドレスには、中継を行った無線局のアドレスが記入される。また、パケット種別には経路要求パケットであることを表す所定値が設定される。ホップ制限には、パケットの中継可能回数の最大値が設定される。この値は、中継される度に各中継局により１ずつ減じられて次の中継局に転送される。そして、１ずつ減じられた結果、中継可能回数が０になった時点で中継処理を中止するように制限が課されている。中継局リストには、中継を行ったすべての無線局のアドレスが記入される。各中継無線局は、中継を行う際に自局のアドレスを中継局リストに追加していく。この経路要求パケットは、各中継無線局でブロードキャストされる。
【００２１】
経路通知パケットは、図６に示すフォーマットのパケットであり、送信先無線局から送信元無線局へ経路要求パケットに対する応答をするために使用される。この経路通知パケットにより、送信元無線局に対して経路が通知される。図６において、パケット長は経路通知パケットの長さを表し、パケットシーケンス番号はそのパケットに一意に付与される番号を表す。経路通知パケットの内容は基本的には経路要求パケットと同様であるが、中継局リストにおいて各中継無線局の状況として負荷量（処理量）が付加される。即ち、各無線中継局の制御部における負荷量（処理量）が中継局の処理能力の指針として、経路通知パケットを送信元無線局に中継する際に、各中継無線局によって中継局リストに自局アドレスと対応させて記述される。また、パケット種別としては経路通知パケットであることを表す所定値が記入される。この経路通知パケットはユニキャストされる。即ち、中継局リストに記録された中継局アドレスを辿って送信元無線局まで送信される。
【００２２】
次に、上述した無線装置によって構成されるアドホック無線通信ネットワークにおいて、経路探索が行われる際の動作について図７、図１を用いて説明する。
【００２３】
送信元無線局において新たな通信要求が発生し、送信先無線局への新たな経路が必要となったとき、経路要求パケットがネットワークへブロードキャストされる。経路要求パケットには送信先アドレスが書かれているため、経路要求パケットを受け取ったそれぞれの無線局は、このパケットに書かれている送信先アドレスを確認し、送信先アドレスが自無線局でない場合には自無線局アドレスを中継局リストとして当該経路要求パケットに追加して、さらにブロードキャストする。なお、このブロードキャストの過程（経路要求パケットのフラッデイング）において、各中継無線局は各経路要求パケットのシーケンス番号について記録を行い、一度中継を行った経路要求パケットを再度受信した場合、その経路要求パケットは中継されない。さらに、ホップ制限により、経路要求パケットが転送される回数が中継可能回数を超えた時点で中継処理を中止する。このことによって、無駄なフラッデイングを低減することが出来る。
【００２４】
以上の処理を繰り返し、経路要求パケットに書かれた宛先アドレスに一致するアドレスを持つ無線局が経路要求パケットを受信した場合、その無線局は送信先の無線局であるので、このパケットが自分宛に送られてきたことを知る。すなわち図７においては、送信先無線局6−4が経路要求パケットを受信した場合である。実際には多数の経路と通って送信先無線局6−4に辿り着くが、図７の例では、二つの経路を通ってきた経路要求パケットを２つ受信することになる。
【００２５】
次に、送信先無線局は送信元無線局に対して、経路通知パケットをユニキャストで送信する。このパケットには、送信先無線局と送信元無線局の間の経路情報が中継局リストに書かれているので、ユニキャスト送信が可能である。この様子を図１に示す。送信先無線局からの経路通知パケットを中継することになる各中継無線局は、パケットの中継に際して、それぞれの無線局での制御部における処理量に関する情報を付加していく。
【００２６】
ここで、各経路通知パケットに付加される各無線局の情報に関して述べる。アドホック無線ネットワークにおいて、各無線局は一般にノート型パーソナルコンピュータ等に前述の無線装置を具備することで各無線局として動作している。したがって、各無線局は当該アドホック無線ネットワークにおける中継動作以外に複数のプロセスを処理し、また、中継処理についても、複数の中継処理を行っている可能性がある。また、中継処理に関してもその処理量によって制御部での負荷量は異なる。そこで、本実施形態では一般にCPU（中央処理装置）によって構成される各無線局の制御部２４での負荷量を経路通知パケットに付加していく。即ち、中継局リストの自局アドレスに対応して負荷量（処理量）を付加していく。この結果、それぞれの中継局の負荷量が中継局リストに追加された状態で、送信元無線局に帰ってくることになる。
【００２７】
各無線局における制御部２４の負荷量は、例えば、単位時間当たりのプロセスの数、あるいはCPU時間の合計値（一般にこれらは、中継無線局の制御部のOSの機能として提供される）を用いる。いずれの場合も、これらの数値が高いほど負荷が高いことを表す。図１の例において、各中継局の負荷量が付加されながら送信元無線局に戻ってきた経路通知パケットを示した。
【００２８】
送信元無線局は、この経路通知パケットを受信することで、送信先無線局までの経路を知る。送信元無線局は、一定の時間、経路通知パケットを受け付ける。この時間は設定可能である。時間内に受信することの出来た経路通知パケットについて、経路決定処理を行う。送信元無線局は、経路通知パケットに含まれる各無線局の制御部負荷量を表わす情報を判断して経路選択を行う。
【００２９】
送信元無線局では、複数受信される各経路通知パケットに記載されている、それぞれの経路通知パケットが経由してきた各中継無線局の制御部負荷量を合算し、その合計値の大小比較を行う。その結果、値が大きくなる経路通知パケットの経由してきた各中継無線局の方が、それぞれの制御部の負荷量が大きいことが分かるので、送信元無線局は合計値の小さい方の経路通知パケットに示された経路を選択することになる。この後、送信元無線局は、実際の情報パケットを、選択された経路に従って送信開始する。図１の例では、経路候補１から戻ってくる経路通知パケットに記載されている各中継無線局の負荷量の合計が、経路候補２から戻ってくる経路通知パケットに記載されている中継無線局の負荷量の合計よりも大きくなっていることが分かる。この場合、送信元無線局は経路候補２を通信経路として選択することになる。この後、選択された負荷の少ない経路を用いて、スムーズな無線伝送が送信先無線局に対して行われる。
【００３０】
本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
【００３１】
（１）アドホック無線ネットワークにおける経路探索において、送信元および送信先が同一であって異なる中継無線局を通過する複数の経路が存在した揚合、最も付加量の小さい経路を選択することができる。ホップ数のみを考慮して経路を選択していた従来の経路探索方法においては、中継無線局におけるパケットの中継処理が及ぼす影響について重視していなかった。これに対して第１の実施形態では、中継無線局における実際の中継処理に起因する各無線局の負荷量を考慮して経路を選択するために、ネットワークの中で生じる他の複数の通信にも対応した、全体として付加量の小さい最適な経路選択が簡単に達成される。
【００３２】
この結果、信頼性の高い良好な通信ネットワークを提供することができる。
【００３３】
（２）上記（１）の効果に基づき、複数の経路候補が存在するようなアドホック無線ネットワークにおいても、トラヒックを分散し一部の無線局に中継処理が集中することを防ぐことが出来る。
【００３４】
（３）送信元無線局から送信先無線局への経路候補が複数存在するようなアドホック無線ネットワークにおいて、これら複数の経路を構成する中継無線局のリソースを有効利用することができる。
【００３５】
（４）ネットワーク全体において、トラヒックの分布の動的な変化に対応し、状況に応じた経路選択が可能になる。
【００３６】
（５）以上により、すべての無線局を効率的に使用することができ、良好な通信環境を実現することができる。
【００３７】
[第２実施形態]
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、複数経路が存在する場合の経路選択として、実際に伝送が行われているパケットの種別に応じた経路選択を行うものである。
【００３８】
本実施形態を実現するためにアドホック無線ネットワークにおける各無線局が具備すべき無線装置の機能構成については、第１の実施形態で説明した図３の構成と同様であるため、説明を割愛する。また、本実施形態に係るアドホック無線通信ネットワークにおける各無線局の配置構成についても第１の実施形態で説明した図４と同様である。
【００３９】
本実施形態では、IPパケットヘッダにおけるTOS（Type of Service）フィールドを各中継無線局が監視し、経路探索フェーズにおいてその情報を送信元無線局に集約することを特徴とする。本実施形態におけるIPv4パケットの構成を図８に示す。本IPパケットはIETF RFC791にて定義されているものである。
【００４０】
また、図９、図１０においては、本実施形態を実現するための各経路要求パケット、経路通知パケットの構成例を示す。経路要求パケットについて、基本的な横成は第１の実施形態における経路要求パケットと同様である。
【００４１】
経路通知パケットは、図１０に示すフオーマットのパケットであり、送信先無線局から送信元無線局へ経路要求パケットに対する応答をするために使用される。この経路通信パケットにより、送信元無線局に対して経路が通知される。
【００４２】
図１０において、経路通知パケットの内容は基本的には経路要求パケットと同様であるが、中継局リストにおいて各無線中継局で中継しているパケットに関する情報が中継無線局によって記述される。
【００４３】
ここには、当該無線中継局が既に中継を行っている場合、中継しているパケットの種別に応じたパケットクラスが記入される。中継しているパケットの種別については、中継されるパケットのTOSフィールドを参照し、優先度に応じたパケットクラスを取得する。この場合、リアルタイム性の高いものの優先度が高くなる。また、パケット種別としては経路通知パケットであることを表す所定値が記入される。
【００４４】
つぎに、経路探索動作について述べる。ここでは上述の無線装置によって構成されるアドホック無線通信ネットワークにおいて経路探索が行われる際の動作について図１１、図１２を用いて説明する。送信元無線局において新たな通信要求が発生し、送信先無線局への新たな経路が必要となったとき、経路要求パケットがネットワークへブロードキャストされる。経路要求パケットには送信先アドレスが書かれているため、経路要求パケットを受け取ったそれぞれの無線局は、このパケットに書かれている送信先アドレスを確認し、送信先アドレスが自無線局でない場合には自無線局アドレスを中継局リストとして当該経路要求パケットに追加して、さらにブロードキャストする。なお、このブロードキャストの過程（経路要求パケットのフラッデイング）において、各中継無線局は各経路要求パケットのシーケンス番号について記録を行い、一度中継を行った経路要求パケットを再度受信した場合、その経路要求パケットは中継されない。さらに、ホップ制限により、経路要求パケットが転送される回数が中継可能回数を超えた時点で中継処理を中止する。このことによって、無駄なフラッデイングを低減することが出来る。なお、経路要求パケットは、通常、定期的に送信されて、各無線局の状況の変化に迅速に対応するようになっている。この経路要求パケットを送信する時間間隔は、各基地局の処理能力等の諸条件に応じて適宜設定される。最初に１回だけ送信する場合もある。
【００４５】
以上の処理を繰り返し、経路要求パケットに書かれた宛先アドレスに一致するアドレスを持つ無線局が経路要求パケットを受信した場合、その無線局は送信先の無線局であるので、このパケットが自分宛に送られてきたことを知る。すなわち図１１においては、送信先無線局11−4が経路要求パケットを受信した場合である。図１１の例では、二つの経路を通ってきた経路要求パケットを２つ受信することになる。
【００４６】
次に、送信先無線局は送信元無線局に対して、経路通知パケットをユニキャストで送信する。このパケットには、送信先無線局と送信元無線局の間の経路情報が書かれているので、ユニキャスト送信が可能である。この様子を図１２に示す。送信先無線局からの経路通知パケットを中継することになる各中継無線局は、パケットの中継に際して、以下の動作を行う。当該無線中継局が中継動作を行っていない場合、そのことをあらわすクラスとして０を経路通知パケットの中継局リストの当該部分に記入する。また、当該中継無線局が中継動作を行っている場合、中継しているパケットに応じて優先度クラスを経路通知パケットにおける中継局リストの部分に記入する。
【００４７】
送信元無線局はこの経路通知パケットを受信することで、送信先無線局までの経路を知る。送信元無線局は一定の時間、経路通知パケットを受け付けるが、この時間は設定可能である。時間内に受信することの出来た経路通知パケットについて、経路決定処理を行う。送信元無線局は経路の決定を経路通知パケットに含まれる各無線局が現在中継を行っているパケットの優先度に関する情報を判断して経路選択を行う。具体的には、送信元無線局では複数受信される各経路通知パケットに記載されている、それぞれの経路通知パケットが経由してきた各中継無線局の優先度クラスを合算し、その合計値の大小比較を行う。その結果、値が大きくなる経路通知パケットの経由してきた各中継無線局の方が優先度の高いパケットを中継していることが分かるので、送信元無線局は、合計値の小さい方の経路通知パケットに示された経路を選択することになる。この後、送信元無線局は、実際の情報パケットを選択された経路に従って、送信開始する。図１２の例では、経路候補１から戻ってくる経路通知パケットに記載されている各中継無線局の優先度の合計が、経路候補２から戻ってくる経路通知パケットに記載されている中継無線局の優先度の合計よりも大きくなっていることが分かる。この場合、送信元無線局は経路候補２を通信経路として選択することになる。
【００４８】
また、送信元無線局がこれから送ろうとしている情報パケットについて、その優先度と上記中継局リストに記載された優先度とを比較して、経路を選択することも出来る。
【００４９】
本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
【００５０】
（１）アドホック無線ネットワークにおける経路探索において、ホップ数のみを考慮して経路を選択していた従来の経路探索方法においては、中継無線局におけるパケットの中継処理が及ぼす影響について重視していなかった。第２の実施形態では、中継無線局における実際の中継処理で中継さているパケットに着目し、その優先度を考慮して経路を選択することが出来るために、ネットワークの中で生じる複数の通信に対応した最適な経路選択が達成される。各中継無線局での処理量があまり高くなくても、中継しているデータがリアルタイム性の高いものである場合に、最適な経路選択が可能となる。
【００５１】
この結果、信頼性の高い良好な通信サービスを提供することができる。
【００５２】
（２）上記（１）の効果に基づき、送信元および送信先の無線局が同一であるところの複数の経路候補が存在するようなアドホック無線ネットワークにおいて、トラヒックを分散し一部の中継無線局に中継処理が集中することを防ぐことが出来る。
【００５３】
（３）また、送信元無線局において経路選択を行うことが可能であるため、上記送信元無線局が伝送しようとしているパケットの優先度に関して、既に行われている通信の優先度よりも高い場合には、新たに発生したパケットの中継を行い、逆に既に行われている通信の優先度よりも低い場合には、その通信を妨げない中継が可能である。
【００５４】
（４）上記（３）のように、それぞれの通信の優先度を考慮した柔軟で動的なアドホック無線ネットワークの構築が可能である。
【００５５】
（５）アドホック無線ネットワークの設計者の設計思想に基づいて、経路選択ポリシーを各情報パケットの優先度に関連して柔軟に設計することができる。
【００５６】
（６）以上より、すべての無線局を効率的に使用することができ、良好な通信環境を実現することができる。
【００５７】
[変形例]
上記各実施形態のうち、第１の実施形態では、中継無線局の状況として各中継無線局の制御部における負荷量（処理量）を基に通信経路選択を行い、第２の実施形態では優先度を基に通信経路選択を行ったが、これら負荷量（処理量）及び優先度を組み合わせてもよい。この場合、例えば、負荷量と優先度とを統合した形で評価する数値を特定し、その合計値の大小比較で通信経路選択を行う。
【００５８】
また、上記各実施形態では、通信ネットワークとして、アドホック無線通信ネットワークを基に説明したが、本発明はこれに限らず、他の無線通信ネットワーク、有線通信ネットワークでもよい。これらの場合も上記各実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態における経路通知パケットのユニキャストの様子を示す模式図である。
【図２】一般的なアドホック無線通信ネットワークの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるそれぞれの無線局が具備すべき無線装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るアドホック無線通信ネットワークにおける各無線局の配置構成例を示す平面図である。
【図５】第１の実施形態における経路要求パケットの構成例を示す構成図である。
【図６】第１の実施形態における経路通知パケットの構成例を示す構成図である。
【図７】第１の実施形態における経路要求パケットのブロードキャストの様子を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るIPv4パケットのヘッダ構成を示す構成図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る経路要求パケットの構成例を示す構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る経路通知パケットの構成例を示す構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る経路要求パケットのブロードキャストの様子を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る経路通知パケットのユニキャストの様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６０】
２１：アンテナ
２２：無線送信部
２３：無線受信部
２４：制御部
２５：主記憶部
２６：キーボード
２７：ディスプレイ
２８：補助記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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