(57)【要約】【課題】送信元ノードから宛先ノードへ向かう複数の候補経路の中から通信リンクの品質に応じて適当な経路を選択してパケット転送制御を柔軟に行なう。【解決手段】  中継ノードは、経路要求メッセージを受信したときに、そのメッセージの受信に用いられたリンクの品質と、経路要求メッセージにある要求リンク品質を比較する。そして、リンクが要求レベルを満たさなかった場合には、経路要求メッセージをそれ以上ブロードキャストせずに、その場で廃棄するという特徴を持つ。これらのリンク品質の条件を満たした上で、従来のようにＲＲＥＱＩＤによる２重受け取りチェックをし、逆向き経路を設定する。【選択図】  図６
2007129542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信ノードで構成され、送信元ノードからの経路要求メッセージの送信と宛先ノードからの経路応答メッセージの返信に基づいて経路を作成する無線通信システムであって、
経路要求メッセージを受信する中継ノードは、該メッセージの受信に用いられたリンクの品質に基づいて経路要求メッセージの転送を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項２】
送信元ノードは、経路要求メッセージ中に、作成する経路が最低限保証すべき要求リンク品質を格納し、
中継ノードは、経路要求メッセージの受信に用いられたリンクの品質と経路要求メッセージにある要求リンク品質を比較し、リンクが要求レベルを満たさなかった場合には、経路要求メッセージをそれ以上転送せずに、その場で該メッセージを廃棄する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
経路要求メッセージ中に格納される要求リンク品質は、信号ノイズ比（Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）、電波信号強度（ＲＳＳＩ：ＲａｄｉｏＳｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、伝送速度、送信又は受信キュー混雑度、パケット・エラー・レート（ＰＥＲ）のうち１つ若しくは複数の値である、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記送信元ノードは、送信対象となるデータの送受信に際して、適用すべき通信方式に基づいて前記要求リンク品質を決定し、該決定された要求リンク品質を前記経路要求メッセージ中に記載する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記中継ノードは、前記経路要求メッセージの受信に用いられたリンク品質と、過去におけるリンク品質の履歴の双方に基づいて前記経路要求メッセージの転送を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
複数の通信ノードからなる無線ネットワーク内で通信動作を行なう無線通信装置であって、
前記無線ネットワーク内で無線信号の送受信を行なう通信手段と、
経路が確立されていない宛先ノードに対する経路要求メッセージを作成して、前記無線ネットワーク内で経路作成要求を発生する経路作成要求手段と、
宛先ノードから返信された経路応答メッセージを受信して経路を作成する経路作成処理手段を備え、
前記経路作成要求手段は、作成する経路が最低限保証すべき要求リンク品質を経路要求メッセージに格納する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
前記経路作成要求手段は、信号ノイズ比（Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）、電波信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒａｄｉｏ ＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、伝送速度、送信又は受信キュー混雑度、パケット・エラー・レート（ＰＥＲ）のうち１つ若しくは複数の値を要求リンク品質として経路要求メッセージに格納する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
宛先ノードからの経路応答メッセージの受信に失敗したときに、前回設定した要求リンク品質を緩和して経路要求メッセージを再送する再送制御手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
複数の通信ノードからなる無線ネットワーク内で通信動作を行なう無線通信装置であって、
前記無線ネットワーク内で無線信号の送受信を行なう通信手段と、
１ホップで直接接続される近隣の通信ノードとのリンク品質を管理するリンク品質管理手段と、
他のノード宛てのメッセージを受信した際に、該メッセージの受信に用いられたリンクの品質に基づいて該メッセージの転送を制御するメッセージ転送制御手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
前記メッセージ転送制御手段は、作成する経路が最低限保証すべき要求リンク品質を格納した経路要求メッセージを受信したときに、経路要求メッセージの受信に用いられたリンクの品質と経路要求メッセージにある要求リンク品質を比較し、リンクが要求レベルを満たさなかった場合には、経路要求メッセージをそれ以上転送せずに、その場で該メッセージを廃棄する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
複数の通信ノードからなる無線ネットワークにおける無線通信方法であって、
経路が確立されていない宛先ノードに対する経路要求メッセージを作成して、前記無線ネットワーク内で経路作成要求を発生する経路作成要求ステップと、
宛先ノードから返信された経路応答メッセージを受信して経路を作成する経路作成処理ステップを備え、
前記経路作成要求ステップでは、作成する経路が最低限保証すべき要求リンク品質を経路要求メッセージに格納する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１２】
複数の通信ノードからなる無線ネットワーク内における無線通信方法であって、
１ホップで直接接続される近隣の通信ノードとのリンク品質を管理するリンク品質管理ステップと、
他のノード宛てのメッセージを受信した際に、該メッセージの受信に用いられたリンクの品質に基づいて該メッセージの転送を制御するメッセージ転送制御ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１３】
複数の通信ノードからなる無線ネットワーク内で通信動作を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・システムに対し、
経路が確立されていない宛先ノードに対する経路要求メッセージを作成して、前記無線ネットワーク内で経路作成要求を発生する経路作成要求手順と、
宛先ノードから返信された経路応答メッセージを受信して経路を作成する経路作成処理手順を実行させ、
前記経路作成要求手順では、作成する経路が最低限保証すべき要求リンク品質を経路要求メッセージに格納する、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項１４】
複数の通信ノードからなる無線ネットワーク内で通信動作を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・システムに対し、
１ホップで直接接続される近隣の通信ノードとのリンク品質を管理するリンク品質管理手順と、
作成する経路が最低限保証すべき要求リンク品質を格納した経路要求メッセージを受信したときに、経路要求メッセージの受信に用いられたリンクの品質と経路要求メッセージにある要求リンク品質を比較し、リンクが要求レベルを満たさなかった場合には、経路要求メッセージをそれ以上転送せずに、その場で該メッセージを廃棄するメッセージ転送制御手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線通信ノード間で相互に通信を行なう無線通信システムにおいて、適当な経路を選択してパケット転送制御を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワークを構築する際、エリア内に「アクセス・ポイント」又は「コーディネータ」と呼ばれる制御局装置を１台設けて、この制御局の統括的な制御下でネットワークを形成する方法が一般的である。しかしながら、送信側と受信側の通信装置間で非同期通信を行なう場合には、必ずアクセス・ポイントを介した無線通信が必要になるため、伝送路の利用効率が半減してしまう。
【０００３】
このため、最近では、特定のアクセス・ポイントを利用せずに、ノード同士が自律分散して相互に接続して無線通信を行なう「アドホック（Ａｄ−ｈｏｃ）通信」が考案されている。例えば、高性能で且つ小型の電子機器は簡単に持ち運び利用することが可能であり、必要になったその場でノード同士を接続して通信を可能とする環境が求められており、アドホック通信が適当であると思料される。
【０００４】
また、無線ネットワークでは、通信相手となるノードが互いの電波が届く範囲に収容されているとは限らず、マルチホップ通信により多数のノードを相互に接続することが行なわれる。ところが、アドホック・ネットワークは、従来の固定的なネットワークとは異なり、トポロジの変化が頻繁に起こることから、経路制御方式すなわちルーティング・プロトコルを確立する必要がある。
【０００５】
現在提案されているアドホック・ネットワークのルーティング・プロトコルは、オンデマンド方式とテーブル駆動方式という２つのカテゴリに大別される。また、これらを統合したハイブリッド方式も提案されている。
【０００６】
テーブル駆動方式及びハイブリッド方式は、常時経路情報をノード同士で交換して最新のルーティング・テーブルを管理する方式であり、比較的障害には強いものの、経路情報を送受信することによるオーバーヘッドの大きさが問題である。例えば、バッテリ駆動のモバイル機器がアドホック・ネットワークに接続されている場合、経路情報を常時送受信する処理は電力の浪費となり好ましくない。また、電力消費を抑えるために経路テーブルを更新する周期を長くすると、突然の障害に対処できず、同方式としての意味がなくなる。
【０００７】
一方、オンデマンド方式は、通信する直前に経路発見要求を送信して経路を作成する方式である。オンデマンド方式のルーティング・プロトコルでは、データ・パケット送信要求（経路作成要求）があったときに経路を作り始め、経路ができると通信を開始する（すなわち、データ・パケットの送信を始める）という手順であり、経路の管理コストを低く抑えることができるとともに、通信ノードの移動や通信リンクの品質の変動といった環境の変化にも柔軟に対応することができる。
【０００８】
オンデマンド方式のルーティング・プロトコルとしては、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｔａｓｋ  Ｆｏｒｃｅ）のＭＡＮＥＴ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ａｄｈｏｃ  ＮＥｔｗｏｒｋ  Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ）などから提案されており、代表的なものとしてＡＯＤＶ（Ａｄｈｏｃ  Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｖｅｃｔｏｒ）、ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｒｏｕｔｉｎｇ）、ＴＯＲＡ（Ｔｅｍｐｏｒａｌｌｙ  Ｏｒｄｅｒｄ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などが挙げられる（例えば、非特許文献１を参照のこと）。
【０００９】
例えば、ＡＯＤＶでは、送信開始時に、送信元ノードが経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージをネットワーク全体にフラッディングし、宛先ノードがそのメッセージを受け取ると経路応答（ＲＲＥＰ）メッセージを返して、経路応答メッセージが通った道を経路として設定している。オンデマンド方式においては、細かい手法は異なるものの、一般的にこのように経路要求と経路応答という２つのメッセージにより経路を作成している。
【００１０】
無線の伝播特性を考慮すると、最短ホップが必ずしも良い経路とは限らない。例えば、リンク品質が非常に悪くパケット・ロスが多い２ホップの経路よりも、パケット・ロスが全くない３ホップの経路の方が、スループットや配送遅延の面で優位である。しかしながら、従来のルーティング・プロトコルは、基本的に最短ホップで宛先まで届く経路が最適なものとして選択されるという特徴を持ち、経路要求メッセージをネットワーク全体にフラッディングするため、品質が悪く経路として選択したくないリンクであっても、ホップ数が短ければ経路として選択される可能性がある。また、経路要求メッセージのフラッディングはノード数が多くなると、ネットワークの負荷を増大させる容易となり得る。
【００１１】
例えば、リンク品質を考慮して最適な経路確立を可能にするマルチホップ無線通信システムについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。同無線通信システムでは、中継ノードはＲＲＥＱを受信して送信元ノードから自ノードに至る経路のリンク品質メトリックを求め、これをＲＲＥＱに登録して転送する。宛先ノードはＲＲＥＱを受信して送信元ノードから自ノードに至る経路のリンク品質メトリックを求め、これをＲＲＥＰに登録して返信する。そして、送信元ノードではリンク品質メトリックの優れたＲＲＥＰに基づいて経路情報を生成する。しかしながら、このような経路選択手順では、複数の経路で経路要求メッセージを受信して比較するため、宛先ノードでは複数の経路要求メッセージの到着を待つ必要があり、経路作成完了まで時間がかかってしまう。
【００１２】
また、信頼性の高いマルチホップ・ネットワークを構成することができる通信システムについて提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。同通信システムでは、送信元ノードが経路要求メッセージを送信して、宛先ノードまでの複数の経路を作成し、上位アプリケーションがデータ送信を要求したときには経路テーブル内の経路のうちアプリケーションが要求する条件（リンク品質）を満たすものをアクティベートするようになっている。このような場合、複数の経路の中からアプリケーションに応じて経路選択の幅が広がる。しかしながら、各通信ノードの設置場所が比較的に固定され、一旦登録された経路がしばらくは有効であるユース・ケースにおいては効果的であるものの、ノードがモバイル系の機器で構成され、位置の移動などにより有効な経路が頻繁に変わることが想定される環境下では、経路作成完了まで時間や経路作成時のトラフィックが増大する要因となり得る。
【００１３】
これまで、リンク品質をメトリックにした経路制御方式は多数提案されている。しかしながら、メトリックの計算方法が煩雑であり、明らかに品質の悪いリンクに対しても経路要求などのコントロール・メッセージの送信又は転送が行なわれるので、コントロール・メッセージ制御が常にネットワーク全体に波及してしまう問題がある。また、複数存在する送信元から宛先までのすべての経路についてメトリックを比較する必要があるため、経路作成時にはコントロール・メッセージの制御に時間がかかってしまう。
【００１４】
また、従来の経路制御方式では、経路制御プロトコル（オンデマンド、テーブル駆動など）とメトリック（ホップ数、リンク品質、距離など）の組み合わせが重要であり、この２種類を変えることでネットワークに応じて最適な仕組みを探す必要がある。
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−３３５５７号公報
【特許文献２】特開２００５−６４７２２号公報
【非特許文献１】Ｃｈａｒｌｅｓ，Ｅ．Ｐｅｒｋｉｎｓ外著“Ａｄ  ｈｏｃ  Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｒｏｕｔｉｎｇ”（ＩＥＴＦ  Ｆｅｂ．１７，２００３  ｐ．２３−２５）＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｉｎｔｅｒｎｅｔ−ｄｒａｆｔｓ／ｄｒａｆｔ−ｉｅｔｆ−ｍａｎｅｔ−ａｏｄｖ−１３．ｔｘｔ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の１つの目的は、例えばアドホック・ネットワーク（メッシュ・ネットワーク、若しくはマルチホップ・ネットワーク）においてオンデマンド方式のルーティング・プロトコルによりパケット転送制御を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、例えば送信元の通信ノードから宛先の通信ノードへ向かう複数の候補経路の中から通信リンクの品質に応じて適当な経路を選択してパケット転送制御を柔軟に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、複数の通信ノードで構成され、送信元ノードからの経路要求メッセージの送信と宛先ノードからの経路応答メッセージの返信に基づいて経路を作成する無線通信システムであって、経路要求メッセージを受信する中継ノードは、該メッセージの受信に用いられたリンクの品質に基づいて経路要求メッセージの転送を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システムである。
【００１９】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない（以下、同様）。
【００２０】
アドホック・ネットワークにおける従来のルーティング・プロトコルは、経路要求と経路応答という２つのメッセージにより経路を作成するように構成され、基本的に最短ホップで宛先まで届く経路が最適なものとして選択される。しかしながら、品質が悪く経路として選択したくないリンクも存在するので、無線の伝播特性を考慮すると、最短ホップが必ずしも良い経路とは限らない。
【００２１】
リンク品質をメトリックにした経路制御方式は従来からも提案されているが、メトリックの計算方法が煩雑であり、明らかに品質の悪いリンクに対しても経路要求などのコントロール・メッセージの送信又は転送が行なわれるので、コントロール・メッセージ制御が常にネットワーク全体に波及してしまいトラフィックの負荷を増大させる要因となり得る。また、複数存在する送信元から宛先までの経路すべてのメトリックを比較する必要があるため、経路作成時にはコントロール・メッセージの制御に時間がかかってしまう。
【００２２】
そこで、本発明に係る無線通信システムでは、リンク品質に応じてコントロール・メッセージの送信を制御することで、通信品質の良い経路を簡単に作成するようにしている。具体的には、送信元ノードが、経路要求などのコントロール・メッセージ中に作成する経路が最低限保証すべき要求リンク品質を格納するようにする。そして、メッセージを中継する各通信ノードは、経路要求メッセージを受信したときに、そのメッセージの受信に用いられたリンクの品質と経路要求メッセージにある要求リンク品質を比較し、リンクが要求レベルを満たさなかった場合には、経路要求メッセージをそれ以上ブロードキャストせずに、その場で廃棄するようにしている。
【００２３】
ここで言うリンク品質には、信号ノイズ比（Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）や、電波信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒａｄｉｏ ＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、伝送速度、送信／受信キュー混雑度、パケット・エラー・レート（ＰＥＲ）などのうち１つ若しくは複数の値である。
【００２４】
したがって、本発明に係る無線通信システムでは、コントロール・メッセージがネットワークに無駄に流れることはなくなるので、ネットワークの使用効率が向上する。また、品質の良いリンクは高速なパケット伝送が可能であることから、通信品質の良いリンクを選んでコントロール・メッセージを送受信する経路探索の手順により、経路作成までの時間を短縮することができる。
【００２５】
なお、送信元ノードは、宛先ノードからの経路応答メッセージの受信に失敗したときには、前回設定した要求リンク品質を緩和して経路要求メッセージを再送するようにして、宛先までの何らかの経路を確実に作成できるようにしてもよい。
【００２６】
また、本発明の第２の側面は、複数の通信ノードからなる無線ネットワーク内で通信動作を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・システムに対し、
経路が確立されていない宛先ノードに対する経路要求メッセージを作成して、前記無線ネットワーク内で経路作成要求を発生する経路作成要求手順と、
宛先ノードから返信された経路応答メッセージを受信して経路を作成する経路作成処理手順を実行させ、
前記経路作成要求手順では、作成する経路が最低限保証すべき要求リンク品質を経路要求メッセージに格納する、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００２７】
また、本発明の第３の側面は、複数の通信ノードからなる無線ネットワーク内で通信動作を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・システムに対し、
１ホップで直接接続される近隣の通信ノードとのリンク品質を管理するリンク品質管理手順と、
作成する経路が最低限保証すべき要求リンク品質を格納した経路要求メッセージを受信したときに、経路要求メッセージの受信に用いられたリンクの品質と経路要求メッセージにある要求リンク品質を比較し、リンクが要求レベルを満たさなかった場合には、経路要求メッセージをそれ以上転送せずに、その場で該メッセージを廃棄するメッセージ転送制御手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００２８】
本発明の第２乃至第３の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第２乃至第３の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第１の側面が適用されたアドホック・ネットワークにおいて、データを送信する送信元ノード、及び送信元ノードと宛先ノード間に介在する昼間ノードとして動作することができ、本発明の第１の側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、アドホック・ネットワーク（メッシュ・ネットワーク、若しくはマルチホップ・ネットワーク）においてオンデマンド方式のルーティング・プロトコルによりパケット転送制御を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、送信元の通信ノードから宛先の通信ノードへ向かう複数の候補経路の中から通信リンクの品質に応じて適当な経路を選択してパケット転送制御を柔軟に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００３１】
本発明によれば、各ノードが互いに通信を行なうアドホック・ネットワークにおけるパケット経路制御方式に関して、リンク品質に応じてコントロール・メッセージの送信を制御することで、通信品質の良い経路を簡単に作成することができる。また、ノード毎にリンク品質の複雑な計算を行なわずに、経路要求メッセージに拡張を加えることで、リンク品質がよい最適な経路を簡単な手順により選択することができる。
【００３２】
本発明に係るアドホック・ネットワークでは、各ノードにおいて、品質の悪いリンクを経路として選択しようとしているコントロール・メッセージを廃棄するので、コントロール・メッセージがネットワークに無駄に流れることはなく、ネットワークの使用効率が向上する。
【００３３】
一般に、品質の良いリンクは高速なパケット伝送が可能であるから、本発明のように通信品質の良いリンクを選んでコントロール・メッセージを送受信する経路探索の手順によれば、経路作成までの時間を短縮することができる。
【００３４】
本発明は、既存の経路制御プロトコル及びメトリック（ホップ数、リンク品質、距離など）に対して適用することが可能であり、さらに品質のよい経路を効率的に探し出すための仕組みとして、追加機能の形で既存の通信方式に組み込むことも可能である。その際、既存の通信方式を特に変更する必要がないので、実装が容易であるというメリットがある。
【００３５】
本発明によれば、送信元のノードは、段階的に条件を緩和させて経路要求メッセージを送信又は再送することで、まずは品質の良い経路を迅速に作成することができる。また、条件が厳し過ぎて所望の経路を作成できない場合は、最低限のリンク品質を保証した経路を再送により取り敢えず作成するようにしてもよい。
【００３６】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明は、アドホック・ネットワークにおけるパケット経路制御方式に関し、リンク品質に応じてコントロール・メッセージの送信を制御することで、通信品質のよい経路を簡単に作成するものである。
【００３８】
リンク品質をメトリックにした経路制御方式は従来からも提案されているが、メトリックの計算方法が煩雑であり、明らかに品質の悪いリンクに対しても経路要求などのコントロール・メッセージの送信又は転送が行なわれ、トラフィックの負荷が増大する要因となり得る。また、複数存在する送信元から宛先までの経路すべてのメトリックを比較する必要があるため、経路作成時にはコントロール・メッセージの制御に時間がかかってしまう。
【００３９】
そこで、本発明では、リンク品質に応じてコントロール・メッセージの送信を制御することで、通信品質の良い経路を簡単に作成するようにしている。本発明は、一般的なオンデマン方式のアドホック・ルーティング・プロトコルにおいて、通信開始時に送信する経路要求メッセージに適当な変更を加えることで実現することができる。各通信ノードにおける経路要求メッセージの作成時、転送時の処理と、再送時の処理が本発明の特徴的な部分であるが、この点は後に詳解する。
【００４０】
本発明は、例えばＡＯＤＶのようなオンデマンド方式のルーティング・プロトコルを改良することで実現が可能である。勿論、ＡＯＤＶ以外にも、ＤＳＲやＴＯＲＡにも適用が可能であり、これらのルーティング・プロトコルも本質的な相違はない。以下では、ＡＯＤＶをベースにした本発明の実施形態について、図面を適宜参照しながら説明する。
【００４１】
図１には、本発明を適用することができる無線アドホック・ネットワークの構成例を示している。図１（ａ）では、ノードＳ（２０１）乃至ノードＥ（２０６）の６つのノードが無線アドホック通信システムのネットワークを構成している。また、各ノードの周囲の点線は、各ノード２０１乃至２０６の通信範囲２１１乃至２１６をそれぞれ表している。
【００４２】
例えば、ノードＳ（２０１）の通信範囲２１１には、ノードＡ（２０２）及びノードＢ（２０３）が含まれる。また、ノードＡ（２０２）の通信範囲２１２には、ノードＳ（２０１）、ノードＢ（２０３）及びノードＣ（２０４）が含まれる。また、ノードＢ（２０３）の通信範囲２１３には、ノードＳ（２０１）、ノードＡ（２０２）及びノードＥ（２０６）が含まれる。また、ノードＣ（２０４）の通信範囲２１４には、ノードＡ（２０２）、ノードＤ（２０５）及びノードＥ（２０６）が含まれる。また、ノードＤ（２０５）の通信範囲２１５には、ノードＣ（２０４）及びノードＥ（２０６）が含まれる。また、ノードＥ（２０６）の通信範囲２１６には、ノードＢ（２０３）、ノードＣ（２０４）及びノードＤ（２０５）が含まれる。
【００４３】
図１（ｂ）には、このようなノード間の関係を模式的に表している。同図では、互いに通信範囲２１１乃至２１６内にある（すなわち１ホップで直接接続される）ノード同士のみが直線により結ばれ、直接結ばれていないノードは通信範囲外にある。このように、無線ネットワークでは、通信相手となるノードが互いの電波が届く（すなわち１ホップで直接接続される）範囲に収容されているとは限らないので、通信範囲外のノード間で通信を行なう場合には、マルチホップ通信により多数のノードを相互に接続することが行なわれる。とりわけ、アドホック・ネットワークではトポロジの変化が頻繁に起こることから、経路制御方式すなわちルーティング・プロトコルを確立する必要がある。
【００４４】
ここで、一般的な経路発見プロセスについて説明しておく。
【００４５】
あるノードでデータ送信要求が発生し、該当する経路が経路テーブルに存在しない場合は、経路発見プロセスに入る。ＡＯＤＶにおいて、経路発見は次の手順で行なう。
【００４６】
手順１）送信元ノードは経路要求メッセージ（Ｒｏｕｔｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ：ＲＲＥＱ）をブロードキャストする。
【００４７】
手順２）ＲＲＥＱを受け取った中継ノードは、ＲＲＥＱの送信元までの逆向きの経路（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｐａｔｈ）を設定し、自分が受信先でない限り、再ブロードキャストする。Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｐａｔｈとは、例えばＲＲＥＱの送信元までデータを送信したいという要求があった場合、今ＲＲＥＱを送信してきた近隣ノードをＮｅｘｔＨｏｐとする経路のことである。
【００４８】
手順３）ＲＲＥＱを受け取った宛先ノードは、送信元ノードに対して経路応答メッセージ（Ｒｏｕｔｅ  Ｒｅｐｌｙ：ＲＲＥＰ）をユニキャストで送信する。
【００４９】
手順４）ＲＲＥＰを受け取った中継ノードは、ＲＲＥＰの送信元（すなわちデータの宛先ノード）までの逆向きの経路を設定し、自分がＲＲＥＱの送信元でない限り、転送する。
【００５０】
手順５）ＲＲＥＱの送信元ノードがＲＲＥＰを受け取ると、経路発見プロセスは完了する。
【００５１】
ＲＲＥＱは、２重受け取りチェックのため、送信時にＩＤを付けておくことにする。つまり、各通信ノードは、同じＩＤのものを後から受け取った場合には破棄する。また、過去に作成された経路と、新規に作成した経路との間でループが生じる可能性もあるが、経路にシーケンス番号を付与しておくことでこれを回避する。ＲＲＥＱが受信先まで複数到達することがあるが、最短時間で届いたものを優先し２番目以降のものは破棄することにする。このような仕組みにすることで、送信元から受信先までの一意な経路が双方向で作成される。
【００５２】
図２には、図１に示した無線アドホック・ネットワークにおいて経路を設定するための手順を図解している。あるノード間で経路が設定されていない場合に、最初に経路を設定するための手順は従来技術を用いることができる。例えば、上述のＡＯＤＶプロトコルでは、発信ノードから宛先ノードに対して経路要求メッセージを送信し、宛先ノードから発信ノードに対して経路返答メッセージを送信することにより、経路を設定している。
【００５３】
図２（ａ）では、ノードＳ（２０１）からノードＤ（２０５）に対して経路要求を行なう際のパケットの流れを示している。ノードＳは、ノードＤにデータを送信する際に、まだノードＤへの経路が設定されていなければ、経路発見プロセスに入る。まず、ノードＳは、経路要求メッセージ（ＲｏｕｔｅＲＥＱｕｅｓｔ ｍｅｓｓａｇｅ：ＲＲＥＱ）をブロードキャストする。この経路要求メッセージを受信したノードＡ（２０２）及びノードＢ（２０３）は、その経路要求メッセージの送信元であるノードＳへの逆向きの経路（ＲｅｖｅｒｓｅＰａｔｈ）を設定する。ここで言う逆向きの経路とは、経路要求メッセージの送信元までデータを送信したいという要求が生じた場合に、その経路要求メッセージを送信してきた近隣ノードを次の転送先とする経路を意味する。
【００５４】
経路要求メッセージを受信したノードＡ及びノードＢは、宛先が自ノードでないことから、その経路要求メッセージをさらにブロードキャストする。これにより、ノードＣ（２０４）及びノードＥ（２０６）に経路要求メッセージが伝わる。一方、ノードＡのブローキャストした経路要求メッセージは、ノードＳやノードＢにおいても受信されるが、経路要求メッセージに付された要求識別子が一致するため、ノードＳやノードＢにおいて破棄される。同様にして、ノードＢのブローキャストした経路要求メッセージは、ノードＳやノードＡにおいて破棄される。このように、要求識別子は２重受け取りチェックのために使用される。
【００５５】
経路要求メッセージを受信したノードＣ及びノードＥは、同様にノードＳへの逆向きの経路を設定した後、その経路要求メッセージをさらにブロードキャストする。これにより、ノードＤ（２０５）に経路要求メッセージが到達する。ノードＤは、ノードＣ及びノードＥの両者から経路要求メッセージを受信するが、後から受信した経路要求メッセージを破棄する。
【００５６】
図２（ｂ）には、ノードＤからノードＳに対して経路返答を行なう際のパケットの流れを示している。ノードＤは、ノードＳへの逆向きの経路を設定した後、送信元であるノードＳに対して経路返答メッセージ（ＲｏｕｔｅＲＥＰｌｙ ｍｅｓｓａｇｅ：ＲＲＥＰ）をユニキャストで送信する。例えば、ＲＲＥＱがノードＣからノードＤに最も速く到達したとすると、ノードＤはノードＣに対してＲＲＥＰをユニキャストで送信するＲＲＥＰの返送過程でも、ＲＥＰＱの送信時のときと同様に、逆向き経路を設定していく。
【００５７】
経路返答メッセージを受信したノードＣは、経路返答メッセージの送信元であるノードＤへの逆向きの経路を設定する。そして、ノードＣはその経路返答メッセージをノードＡに転送する。同様に、経路返答メッセージを受信したノードＡは、経路返答メッセージの送信元であるノードＤへの逆向きの経路を設定して、その経路返答メッセージをノードＳに転送する。
【００５８】
経路返答メッセージを受信したノードＳは、経路返答メッセージの送信元であるノードＤへの逆向きの経路を設定する。そして、宛先であるノードＤに対応する経路エントリに経路の設定内容を記述して、経路テーブルに登録する。これにより、経路発見プロセスは完了する。この結果、Ｓ−Ａ−Ｃ−Ｄという経路が双方向で確立されたことになる。
【００５９】
図３には、一般的な経路テーブルの構成例を示している。経路テーブル６１０には、宛先毎に経路エントリが用意される。図示の例では、１つの経路エントリには、宛先アドレス（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ  Ａｄｄｒｅｓｓ）と、宛先シーケンス番号（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｎｕｍｂｅｒ）と、宛先ホップ数（Ｈｏｐ  Ｃｏｕｎｔ）と、転送先アドレス（Ｎｅｘｔ  Ｈｏｐ）と、近隣ノード情報リスト（Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ  Ｌｉｓｔ）と、生存時間（Ｌｉｆｅ  Ｔｉｍｅ）が保持される。経路テーブルでは、１つの宛先アドレスに対して、必ず転送先アドレスを１つ持つ。経路テーブルに宛先アドレスが存在しない場合は、その宛先までの経路がないことを示している。
【００６０】
宛先アドレスには、その経路の最終的な宛先端末のアドレスが記載される。ここで言うアドレスとは、端末を一意に識別できるものであればよく、例えば、ＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスやＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスなどを用いることができる。また、転送先アドレスは、対応する宛先アドレスに到達するために次に転送すべき端末すなわちホップ先のアドレスを示す。
【００６１】
宛先ホップ数は、対応する宛先アドレスに到達するために必要なリンクの数のことである。例えば、図１（ｂ）に示した例では、端末Ｃから端末Ｓに到達するためには途中に端末Ａを介して、合計２つのリンクを経る必要があるので、この場合のホップ数は「２」となる。また、生存時間は、当該パケットのいわば有効期限を表すパラメータである。パケットの生存期間を制限することにより、無線ネットワーク上をパケットが徒にホッピングし続け、帯域を浪費するのを防止することができる。
【００６２】
図４には、上述したようなオンデマンド方式のルーティング・プロトコルを適用してマルチホップ通信が行なわれる通信ネットワークにおいて通信ノードとして動作することができる無線通信装置の構成を模式的に示している。図示の無線通信装置１００は、通信処理部１１０と、制御部１２０と、表示部１３０と、操作部１４０と、主メモリ１５０を備え、これらの間をバス１８０が接続する構成となっている。
【００６３】
通信処理部１１０は、無線伝送信号のＲＦ処理、並びにデータリンク層（Ｌ２）以下の通信プロトコル処理を行なう。具体的には、通信処理部１１０にはアンテナ１０５が接続されており、アンテナ１０５を介して受信した信号からデータリンク層のフレームを構成するとともに、データリンク層のフレームをアンテナ１０５から送信する。
【００６４】
また、本実施形態では、通信処理部１１０は、自局とは１ホップで直接接続される近隣ノードとのリンクの品質を測定するリンク品質測定部６３０を含んでいる。リンク品質測定部６３０は、経路要求などのコントロール・メッセージあるいはその他のメッセージを伝送するパケットを受信した際などにリンク品質の測定を行ない、その情報を近隣ノード情報リストとして記録しておく。ここで言うリンク品質には、信号ノイズ比（Ｓｉｇｎａｌ−ＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ：ＳＮＲ）や、電波信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒａｄｉｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、伝送速度、送信／受信キュー混雑度、パケット・エラー・レート（ＰＥＲ）などが挙げられる。リンク品質の測定方法自体は任意であり、例えば周知技術を適用することも可能である。
【００６５】
また、図示の例では、通信処理部１１０がオンデマンド型のルーティング・プロトコルを用いた経路検索処理を行なう。このため、自端末に接続する経路に関する情報を保持する経路テーブル６１０と、他の端末に送信されるデータ（パケット）を保持するデータ・バッファ６２０とを含んだメモリ６００を備えている。但し、Ｌ２層でルーティング・プロトコルを実装するかどうかは本発明の本質ではなく、例えばオペレーティング・システムに組み込むことも可能である。
【００６６】
制御部１２０は、オペレーティング・システムが提供する実行環境下でアプリケーション・プログラムを実行して、無線通信装置１００全体を制御する。例えば、制御部１２０上で通信アプリケーションを実行して、ネットワーク層以上の通信プロトコル処理を行なう。本実施形態では、通信処理部１１０により構成されたフレームを参照して、経路探索中の宛先不明パケットの処理方法の指定や、その他の所定の処理を行なう。制御部１２０は、プログラムをロードしたり、システム状態や環境変数を一時保存したりするために主メモリ１５０を使用する。
【００６７】
本発明に係る通信ノードは、マルチホップ通信ネットワークにおいて、リンク品質に応じてＲＲＥＱやＲＲＥＰといったコントロール・メッセージの送信制御を行なうが（後述）、これらの処理手順は、制御部１２０が所定の制御プログラムを実行するという形態で具現化される。
【００６８】
表示部１３０は、所定の情報を表示するデバイスであり、例えば、液晶ディスプレイなどが用いられる。また、操作部１４０は、無線端末１００に対して外部から操作指示を行なうためのデバイスであり、例えば、キーボードやボタン・スイッチなどが用いられる。
【００６９】
本発明に係るマルチホップ通信ネットワークでは、各通信ノードは、リンク品質に応じてＲＲＥＱやＲＲＥＰといったコントロール・メッセージの送信制御を行なうが、経路メッセージの作成時、同メッセージの転送時並びに再送時において特徴的に処理手順を行なうことで実現される。以下では、これらの処理手順について詳解する。
【００７０】
図５には、本実施形態に係るマルチホップ通信ネットワークで使用される経路要求メッセージの構成例を示している。図示のメッセージは、ＡＯＤＶにおける一般的な経路要求メッセージに「要求リンク品質」を格納するＲｅｑＬｉｎｋＱフィールドを追加した点に特徴がある。
【００７１】
要求リンク品質には、作成する経路が最低限保証するリンクの品質を値として格納する。ここで言うリンク品質には、例えば、信号ノイズ比（Ｓｉｇｎａｌ−ＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ：ＳＮＲ）や、電波信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒａｄｉｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、伝送速度、送信／受信キュー混雑度、パケット・エラー・レート（ＰＥＲ）などのうち１つ若しくは複数の値が格納される。
【００７２】
例えば、要求リンク品質として「ＰＥＲ＝５％以下」を設定した場合には、経路要求メッセージを受信したノードは、同メッセージの要求リンク品質に従って、ＰＥＲが５％以下のリンクは経路として選択しないことを意味する。また、要求リンク品質は具体的な数値である必要はなく、レベル１〜１０のように何段階かの抽象的な値として表すことも可能である。
【００７３】
以下では、簡単のため、これら複数のリンク品質を、リンク品質１、リンク品質２などという形で表記することにする。送信元のノードはこのような特徴的な経路要求メッセージを送信し、最終的に宛先のノードから経路応答メッセージを受信する手段を持つ。
【００７４】
送信元でも宛先でもない、中間に位置する中継ノードは、経路要求メッセージをブロードキャストする手段を持つ。従来のオンデマンド方式の経路制御では、一度受信した経路要求メッセージは２重受け取りでない限り、さらにブロードキャストで転送する。
【００７５】
これに対し、本実施形態では、中継ノードは、リンク品質に基づいて経路要求メッセージの転送の制御を行なうようになっている。具体的には、経路要求メッセージを受信したときに、そのメッセージの受信に用いられたリンクの品質と、経路要求メッセージにある要求リンク品質を比較する。そして、リンクが要求レベルを満たさなかった場合には、経路要求メッセージをそれ以上ブロードキャストせずに、その場で廃棄するという特徴を持つ。
【００７６】
したがって、本実施形態に係るアドホック・ネットワークでは、リンク品質や中継ノードの周辺環境が所定の閾値（具体的には、ＲｅｑＬｉｎｋＱフィールド内に記載されているリンク品質に対応した値）を下回った場合には、兆系ノードによるＲＲＥＱのフラッディングが禁止されることになるので、経路作成時において経路要求メッセージがネットワークに無駄に流れることはなくなり、ネットワークの使用効率が向上する。また、品質の良いリンクは高速なパケット伝送が可能であることから、通信品質の良いリンクを選んでコントロール・メッセージを送受信する経路探索の手順により、経路作成までの時間を短縮することができる。
【００７７】
なお、ＲｅｑＬｉｎｋＱフィールド内に複数の要求リンク品質を記載した場合、フラッディングの可否を決定するための閾値を向上させ、パケット・ロスの発生する可能性が低い、安定した経路を設定することが可能となる。一方、要求リンク品質を１つのみ（若しくは少ない数）にした場合、各中継ノードにおける処理ステップを削減させて処理を高速化することができるので、以って経路設定のために発生する通信帯域の浪費を抑制することが可能になる。
【００７８】
そして、中継ノードは、これらのリンク品質の条件を満たした上で、従来と同様にＲＲＥＱ ＩＤによる２重受け取りチェックをし、逆向き経路を設定する。
【００７９】
通信ノードは、このようにリンク品質に応じたコントロール・メッセージの転送制御を行なうために、近隣ノードに対するリンク品質を、近隣ノード情報リストに保持しておく。近隣ノード情報リスト（Ｐｒｅｃｕｒｃｏｒ  Ｌｉｓｔ）は、自ノードと１ホップで直接接続されるノードの情報を記録しておくテーブルであり、図３に示したように経路テーブルの一部とみなすこともできる。
【００８０】
図６には、中継ノードとして動作する無線通信装置が経路要求メッセージを受信したときの処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、経路要求メッセージには要求リンク品質１〜ｎのｎ個の要求リンク品質が格納されているものとする。
【００８１】
中継ノードは、自局宛てでない経路要求メッセージを受信すると（ステップＳ１）、そのメッセージの受信に用いられたリンク品質１〜ｎを測定する（ステップＳ２）。
【００８２】
そして、中継ノードは、経路要求メッセージに格納されている要求リンク品質１〜ｎと、そのメッセージの受信時に測定されたリンク品質１〜ｎをそれぞれ比較し（ステップＳ３−１〜ｎ）、リンクがいずれかの要求リンク品質を満たさなかった場合には、経路要求メッセージをそれ以上ブロードキャストせずに、その場で廃棄する（ステップＳ４）。図７には、中継ノードが品質の悪いリンクにより受信した経路要求メッセージの転送を中止する様子を示している。
【００８３】
一方、経路要求メッセージの受信に用いられたリンクが経路要求メッセージに格納されているすべての要求リンク品質を満たすときには、従来のようにＲＲＥＱＩＤによる２重受け取りチェックをし（ステップＳ５）、逆向き経路を設定する（ステップＳ６）。そして、経路要求メッセージを近隣ノードに転送（ブロードキャスト）して（ステップＳ７）、本処理ルーチン全体を終了する。
【００８４】
また、送信元ノードは、通常の経路発見プロセスでは経路要求メッセージにより経路が作成されなかった場合、すなわち経路要求メッセージを送信してから一定時間内に経路応答メッセージを受け取ることができなかった場合には、同じ経路要求メッセージを再送するという仕組みを持つ。一時的に宛先ノードがネットワークから離脱したときや、リンクの品質が著しく悪く一時的にパケットが全く通らない状態があるため、経路要求などの制御メッセージの再送は有効な手段である。
【００８５】
一方、本実施形態に係るアドホック・ネットワークでは、作成される経路にリンク品質に基づいた一定条件を設け、中継ノードが品質の悪いリンクにより受信した経路要求メッセージの転送を中止するようになっている。このような場合、送信元ノードと宛先ノード間で通信が可能な経路が存在していたとしても、リンク品質のために経路作成に失敗してしまう。言い換えれば、たとえある条件で経路が作成されなかったとしても、条件を緩和することで経路が作成されることもある。
【００８６】
そこで、経路要求メッセージの再送時には、リンク品質の条件を少し緩和して経路要求メッセージを送信する手段を備えてもよい。これによって、本来要求したリンク品質を維持できないが、最もリンク品質のよい経路を作成することができるようになる。
【００８７】
例えば、最初の経路作成要求があったときの経路要求メッセージでは「要求リンク品質」として「ＰＥＲ＝５％以下」を設定した場合、再送時には「ＰＥＲ＝２０％以下」というように設定し直してから経路要求メッセージを送信する。
【００８８】
送信元ノードでは、経路作成要求が発生すると、要求リンク品質を設定した経路要求メッセージをブロードキャストで送信する。このとき、再送のためのタイマ設定も同時に行なう。経路要求メッセージ送信後は経路応答メッセージの待ち状態になり、タイマにより一定時間内に受信できないことを確認すると、再送のための処理に入る。再送時には要求リンク品質を緩和させ、もう一度最初の送信と同様の処理で再送を行なう。経路応答メッセージを受信すると、双方向で経路が作成されたことになり、タイマを解除し、経路作成処理完了となる。また、再送最大数は一定数をあらかじめ設定しておき、再送最大数を超えても経路応答メッセージが受信できない場合は、経路作成失敗となる。
【００８９】
図８には、データ送信元となる無線通信装置が経路要求メッセージを送信並びに再送するときの処理手順をフローチャートの形式で示している。
【００９０】
無線通信装置内で、上位アプリケーションよりデータ送信要求が発生し、その送信データの宛先に対する経路エントリが経路テーブル（前述）に存在しない場合、経路作成要求が発生する（ステップＳ１１）。
【００９１】
この場合、送信元ノードでは、作成する経路が最低限保証するリンクの品質を要求リンク品質として設定し（ステップＳ１２）、この要求リンク品質を格納した経路要求メッセージ（図５を参照のこと）を作成する。
【００９２】
そして、送信元ノードは、経路要求メッセージの再送を制御するためのタイマを起動してから（ステップＳ１３）、経路要求メッセージを送信し（ステップＳ１４）、経路応答メッセージを受信するまで（ステップＳ１９のＮｏ）、宛先ノードからの経路応答メッセージの受信待ち状態となる（ステップＳ１５）。
【００９３】
この受信待ち状態では、ステップＳ１３で起動したタイマを監視し、タイムアウトするまではメッセージ受信動作を継続する（ステップＳ１６のＮｏ）。
【００９４】
ここで、宛先ノードから経路応答メッセージを受信することなく（ステップＳ１９のＮｏ）、タイマがタイムアウトすると（ステップＳ１６のＹｅｓ）、経路応答メッセージの受信に失敗したものと判断し、経路要求メッセージの再送制御に移行する。この場合、現在のメッセージ再送回数をチェックし、上限を超えている場合には（ステップＳ１７のＮｏ）、経路作成自体に失敗したものと判断して（ステップＳ２１）、本処理ルーチン全体を終了する。
【００９５】
一方、メッセージ再送回数が上限を超えていない場合には（ステップＳ１７のＹｅｓ）、要求リンク品質の値を緩和して（ステップＳ１８）、この要求リンク品質を格納した経路要求メッセージを再作成する。例えば、最初の経路作成要求があったときの経路要求メッセージでは「要求リンク品質」として「ＰＥＲ＝５％以下」を設定した場合、再送時には「ＰＥＲ=２０％以下」というように設定して経路要求メッセージを送信する。そして、再びタイマを起動し（ステップＳ１３）、経路要求メッセージを送信し（ステップＳ１４）、宛先ノードからの経路応答メッセージの受信待ち状態となる（ステップＳ１５）。
【００９６】
そして、タイマがタイムアウトする前に、宛先ノードから返信された経路応答メッセージを無事に受信することができたならば（ステップＳ１９のＹｅｓ）、タイマを解除し（ステップＳ２０）、宛先ノードまでの経路作成に成功したとして、本処理ルーチン全体を終了する。
【００９７】
以上説明してきたように、本発明に係るアドホック・ネットワークでは、経路選択を行なう際のＲＲＥＱパケット内にリンク品質を記載するフィールドを設け、例えば送信元ノードがデータ・パケットを転送する際に所望するリンク品質を当該フィールド内に書き込むことによって、これを受信した中継ノードにおける無駄なフラッディングを防止することができる。このようなネットワーク動作は、基本的には、経路探索時に以下の２ステップを追加することにより実現する。すなわち、
（１）送信元ノードにおいてＲＲＥＱパケット内に要求リンク品質を挿入するステップ。
（２）中継ノードにおいて、リンク品質フィールド内に記載された要求リンク品質に基づいてフラッディングの可否を決定するステップ。
【００９８】
上記のステップ（１）によれば、要求リンク品質は送信元ノードでリンク品質フィールドに書き込まれた時点で固定されてしまうが、これを可変にするという変形例も考えられる。そもそもＩＥＥＥ８０２．１１などの無線ＬＡＮの標準規格では、データ伝送時に用いる変調方式やインターリーブ・パターン、パンクチャードのレベルなどの通信方式は通信環境に応じて動的に設定することが許容されている。そこで、要求リンク品質を決定する際に、実際のデータ伝送に用いる変調方式などに基づいて、リンク品質フィールド内に記載する要求リンク品質を可変にすることも可能である。
【００９９】
例えば、所定のアルゴリズムに従って、要求リンク品質を求めるようにしてもよいし、あるいは、要求リンク品質を事前にテーブル化しておき、送信元ノードに保持させるようにしてもよい。要は、送信元ノードが実際にデータを送受信する際に用いる変調方式などに基づいて、リンク品質フィールドに記載する要求リンク品質を可変にすることができる、という点を十分理解されたい。
【０１００】
この結果、時間変動に合わせて、動的に変化する実際の通信環境を加味しつつ、ＲｅｑＬｉｎｋＱ内に記載する要求リンク品質を変化させることが可能となり、以って、実際の通信環境に応じたフラッディングの可否判定を実現し、無駄なフラッディングが発生する可能性をさらに低減することが可能となる。
【０１０１】
また、要求リンク品質を可変にするという実施態様を、中継リンクにおける処理動作により実現することもできる。具体的には、送信元ノードからフラッディングを開始するＲＲＥＱパケットのリンク品質フィールド内に要求リンク品質だけでなく、採用する変調方式などを記載するようにする。ＲＲＥＱを受信した中継ノードでは、このリンク品質フィールドに記載されている閾値、すなわち、フラッディングの可否判定を行なう際の閾値を変調方式などに基づいて動的に変化させる。そして、中継ノードがＲＲＥＱのフラッディングの可否を判断する際には、この再設定されたリンク品質の閾値と実際のパケット受信時における品質とを比較するようにする。この方法によっても、上述した変形例と同様の作用効果を奏することが可能となる。
【０１０２】
さらにここからもう一段進み、中継ノードにおける過去のリンク品質をログとして保存しておき、このログと、要求リンク品質、並びに変調方式などに応じてリンク品質の閾値を可変にするという方法も考えられる。具体的な手法としては、次のようなものを採用し得る。
【０１０３】
まず、中継ノードにおいて、過去所定時間分のリンク品質の平均値を算出する。通常、リンク品質（例えば、ＳＮＲ）は、時間の経過に伴い、ある程度は変動するものであるため、このリンク品質の平均値を算出することにより、所定の時間幅の範囲内（例えば、１ミリ秒程度）における実効的なリンク品質を確定させることができる。この平均値を、要求リンク品質及び変調方式などに基づいて決定されるリンク品質の閾値と比較するようにすれば、瞬間的な変動による影響の少ない閾値設定を行なうことが可能となる。なお、この場合における閾値の決定方法は任意であり、上述した変形例と同様に所定のアルゴリズムを用いて決定するようにしてもよく、中継ノードに所定のデータが格納されたテーブルを保持させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１０５】
従来の経路制御方式では、経路制御プロトコル（オンデマンド、テーブル駆動など）とメトリック（ホップ数、リンク品質、距離など）の組み合わせが重要であり、この２種類を変えることでネットワークに応じて最適な仕組みを探す必要がある。これに対し、本発明は、既存の経路制御プロトコル及びメトリック（ホップ数、リンク品質、距離など）に対して適用することが可能であり、さらに品質のよい経路を効率的に探し出すための仕組みとして、追加機能の形で既存の通信方式に組み込むことも可能である。その際、既存の通信方式を特に変更する必要がないので、実装が容易であるというメリットがある。
【０１０６】
本発明に係るパケット経路制御方式は、例えばＡＯＤＶのようなオンデマンド方式のルーティング・プロトコルを改良することで実現が可能であるが、ＤＳＲやＴＯＲＡにも適用が可能であり、これらのルーティング・プロトコルも本質的な相違はない。
【０１０７】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】図１は、本発明を適用することができる無線アドホック・ネットワークの構成例を示した図である。
【図２】図２は、図１に示した無線アドホック・ネットワークにおいて経路を設定するための手順を説明するための図である。
【図３】図３は、一般的な経路テーブルの構成例を示した図である。
【図４】図４は、本発明に係るルーティング・プロトコルを実現した無線通信装置の内部構成を示した図である。
【図５】図５は、本発明に係るマルチホップ通信ネットワークで使用される経路要求メッセージの構成例を示した図である。
【図６】図６は、中継ノードとして動作する無線通信装置が経路要求メッセージを受診したときの処理手順を示したフローチャートである。
【図７】図７は、中継ノードが品質の悪いリンクにより受信した経路要求メッセージの転送を中止する様子を示した図である。
【図８】図８は、データ送信元となる無線通信装置が経路要求メッセージを送信並びに再送するときの処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０９】
１１０…通信処理部
１２０…制御部
１３０…表示部
１４０…操作部
１５０…主メモリ
１８０…バス
６００…メモリ
６１０…経路テーブル
６２０…データ・バッファ
６３０…リンク品質測定部
【図１】
2007129542.tif 000003
【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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