(57)【要約】【課題】効率的なデータ転送経路を動的に決定する無線通信端末により構成された無線マルチホップネットワークを提供する。【解決手段】コンテンツのデータ毎に転送状態を管理する転送制御テーブル１０７と、コンテンツのデータを転送するにあたり必要とされる自身のリソースを管理するリソース管理テーブル１０６と、前記転送状態と前記自身のリソースに基づいて、他の無線通信端末と通信を確立するために交換する制御データを生成または解析する転送制御処理部１０３を有する。これらの構成は各無線通信端末が送信端末、中継端末、受信端末として機能するときに共通に有している構成である。【選択図】図１
2007173941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテンツのデータ毎に転送状態を管理する転送制御テーブルと、
コンテンツのデータを転送するにあたり必要とされる自身のリソースを管理するリソース管理テーブルと、
前記転送状態と前記自身のリソースに基づいて、他の無線通信端末と通信を確立するために交換する制御データを生成または解析する転送制御処理部を有する無線通信端末。
【請求項２】
コンテンツのデータを送信する場合に、前記制御データを解析し、コンテンツ要求リソースを追加した制御データを生成することを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項３】
コンテンツのデータを中継する場合に、前記制御データを解析し、自身を識別するデータ、自身のリソースのデータ、自身の転送状態のデータを追加した制御データを生成することを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項４】
コンテンツのデータを受信する場合に、前記制御データを解析し、自身を識別するデータを追加した制御データを生成することを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項５】
コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを管理することを特徴とする無線通信端末。
【請求項６】
コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを、制御データに追加したコンテンツ要求リソースと比較し、通信に必要なリソースを確保可能か否か判断することを特徴とする無線通信端末。
【請求項７】
複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行う無線マルチホップネットワークにおいて、
各無線通信端末は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身のリソースに基づいて、他の無線通信端末と通信を確立するために交換する制御データを生成または解析することを特徴とする無線マルチホップネットワーク。
【請求項８】
複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行う無線マルチホップネットワークにおいて、
各無線通信端末は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを管理することを特徴とする無線マルチホップネットワーク。
【請求項９】
複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行う無線マルチホップネットワークにおいて、
各無線通信端末は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを、制御データに追加したコンテンツ要求リソースと比較し、通信に必要なリソースを確保可能か否か判断することを特徴とする無線マルチホップネットワーク。
【請求項１０】
複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行う無線マルチホップネットワークの転送制御方法において、
各無線通信端末は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身のリソースに基づいて、通信を確立するために他の無線通信端末と制御データを交換する交換工程と、
前記制御データに基づいてコンテンツのデータの転送経路を選択する経路選択工程を有することを特徴とする転送制御方法。
【請求項１１】
前記経路選択工程を行う無線通信端末において、
選択した転送経路に対し、転送を中継する無線通信端末に係る要求リソースを減算するか否かを判定する要求リソース減算工程と、
転送を中継する無線通信端末以外の無線通信端末に係る要求リソースを加算するか否かを判定する要求リソース加算工程を有することを特徴とする請求項１１に記載の転送制御方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行なわせる無線マルチホップネットワークのプログラムにおいて、
各無線通信端末に、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身のリソースに基づいて、他の無線通信端末と通信を確立するために交換する制御データを生成または解析させることを特徴とするプログラム。
【請求項１３】
コンピュータに、
複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行わせる無線マルチホップネットワークのプログラムにおいて、
各無線通信端末は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを管理させることを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
コンピュータに、
複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行わせる無線マルチホップネットワークのプログラムにおいて、
各無線通信端末に、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを、制御データに追加したコンテンツ要求リソースと比較させ、通信に必要なリソースを確保可能か否か判断させることを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
請求項１２から１４の何れかに記載のプログラムを格納した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線マルチホップネットワークにおける転送制御に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
無線マルチホップネットワークは、無線通信端末がバケツリレー式に他の無線通信端末のパケットを転送することにより、無線通信の通信可能範囲を広げる技術であり、ネットワークの自律性・端末のモビリティ性の面から注目されている。その中でも、無線マルチホップネットワーク上で１つの送信端末から複数の受信端末へデータ配信を行うマルチキャスト通信については音声や映像配信などの様々なコンテンツ配信の用途が提案されている。
【０００３】
無線通信によるマルチキャスト通信は、無線通信の同報性を利用し、一度の送信で複数の受信端末が受信することができ、データの転送の上で効率的である。一方、この形態の場合、個々の受信端末の到達確認を行うことは非効率であり信頼性が確保されないという面がある。信頼性の確保がなされないと、複数のデータ送信が重なり、衝突が発生し、そのデータは配信されないといった事態が生じる。このような事態は、マルチキャスト通信で顕著であるが、ユニキャスト通信においても同様の事態がある。
【０００４】
上記事態について図面を参照して具体的に説明する。図１３は従来の無線マルチホップネットワークのネットワーク構成例を図示したものである。この無線マルチホップネットワーク上のマルチキャストルーティングプロトコルとして、下記参考文献で提示しているODMRP(On Demand Multicast Routing Protocol)を用いた方式について説明する。
（参考文献：SUNG-JU LEE, 他2名, “On-Demand Multicast Routing Protocol in Multihop Wireless Mobile Networks”, Mobile Networks and Applications Volume 7, Issue 6 (December 2002), Pages 441-453）
【０００５】
無線通信端末S11,R11,R12,N11,N12,N13,N14より無線マルチホップネットワークをしている。S11は送信端末、N11,N12,N13,N14は中継端末、R11,R12は受信端末として機能する。各端末の電波到達距離はそれぞれ、各端末を中心とした点線の円領域である。互いに電波到達距離の中にある端末同士は通信可能であり、S11とR11,R12は直接通信できないが、中継端末N11，N12が転送端末となって、S11の送信データを順次転送すれば、R11,R12はS11のデータを受信できる。この転送端末となることをODMRPでは、「FG(Forwarding Group)に属する」と表現している。以降の説明では、「FG」は送信端末のデータを転送する中継端末のことを表すものとする。転送するコンテンツが複数存在する場合、中継端末はそれぞれコンテンツ毎にFGとなることができる。また、FGとなる中継端末を「FGXX」（XXは任意の番号）と表記する。
【０００６】
図１３において、DATA11〜DATA17は、各無線通信端末の間で転送されるコンテンツのデータを示している。このうちDATA13とDATA14は、別の矢印で図示されているが、実際は、パケットの宛先はマルチキャストのアドレスであるため、中継端末N12による一度の送信動作で受信端末R11,R12の複数の受信端末に受信されることになる。従って、図１３の例では、送信端末S11がDATA11で送信したコンテンツのデータは、中継端末N11の転送動作と中継端末N12の転送動作の２つの転送動作で、R11とR12の両受信端末が受信できることになる。このとき、中継端末N11はFG11であり、中継端末N12はFG12である。
【０００７】
ここで、従来技術では、効率的なFGを決定する手段がないため、中継端末N11,N12に加えて、中継端末N13,N14もFGとしてしまう(各々FG13,FG14に相当)。送信端末S11は、DATA11,DATA15を１つのマルチキャストパケットとしてそれぞれ中継端末N13,N14に送信する。送信端末S11がDATA15で送信したコンテンツのデータは、中継端末N13の転送動作と中継端末N14の転送動作の２つの転送動作で、受信端末R11に受信されることになる。結局、送信端末S1が送信した同一コンテンツのデータは、中継端末N11,N12,N13,N14の４つのFGによって計４つの転送動作が行われることになってしまい、非効率的である。もし中継端末N13,N14をFGとすることが無ければ、このような事態は起こらない。また、中継端末N12が送信するDATA14と、中継端末N14が送信するDATA17は、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)無線通信方式の「隠れ端末問題」に合致し、受信端末R11付近で衝突が発生し、受信端末R11がデータを正常に受信できない確率が高くなる事態を引き起こす。
【０００８】
次に、この従来の無線マルチホップネットワークの構成例で行われる転送制御方法について説明する。図１４は従来の無線マルチホップネットワークによる転送制御方法を表すシーケンスチャートを図示したものである。図１４のうち、「JQ」は後述する制御データJoin Queryを略記したもの、「JR」は制御データJoin Replyを略記したものである。
【０００９】
従来手法によれば、送信端末S11においてコンテンツの送信データが存在している間、送信端末S11は受信者検索のための制御データである、JoinQueryパケットJQ(1)を定期的に発行する。JQパケットはフラディング(Flooding)と呼ばれる技術をつかって、無線マルチホップネットワークに存在する全ての端末に行き渡るように、端末によってJQ(1)〜JQ(5)が随時転送される。
【００１０】
受信端末R12は、中継端末N12からJQ(4)を受信すると、コンテンツデータの受信意志表示のため制御データである、JoinReplyパケットJR(1)を中継端末N12へ送信する。このJRは、JQの転送された経路を逆にたどって、JR(1)〜JR(3)として中継端末N12,N11,S11に順次到達される。この際、JR(1)を受信した中継端末N12は、コンテンツのデータを転送するためFG12状態を更新し、JR(2)を受信した中継端末N11も、コンテンツのデータを転送するためFG11状態を更新する。
【００１１】
受信端末R11は、中継端末N12からJQ(4)、中継端末N14からJQ(5)をそれぞれ受信する。従来手法においては、受信端末R11が受信した受信者検索JQ(4),JQ(5)どちらに対して、JRを送信すべきかを決定する手段がないため、図１４の例では、JR(4)を中継端末N14に送信するように取り敢えず決めている。このJRは、JQの転送された経路を逆にたどって、JR(4)〜JR(6)として中継端末N14,N13,S11に順次到達される。この際、JR(4)を受信した中継端末N14は、コンテンツのデータを転送するためFG14状態を更新し、JR(5)を受信した中継端末N13も、コンテンツのデータを転送するためFG13状態を更新する。
【００１２】
図１４で示した制御データのやりとりは、定期的に実施されるが、中継端末N11,N12,N13,N14という４つの端末をFGとしているため、受信端末R11においてJQ(4)とJQ(5)の双方を受信することによる衝突が発生し、JRの送信において不具合が生じる。その結果、コンテンツデータのデータ転送の非効率化を招いてしまう。
【００１３】
このようにデータ転送の非効率化において、衝突の確率が上がってデータ到達率が悪化するといった欠点がある。また、無駄なデータ転送は、無線通信のリソースやＣＰＵ(Central Processing Unit)負荷、バッテリなどの端末リソースを圧迫し、他の通信品質に悪影響を与える。従って、効率的なデータ転送経路を動的に決定する手段が必要となった。
【００１４】
なお、特許文献１の「経路制御方法、およびその方法を利用可能なパケット伝送装置」に記載されている発明を用いたとしても効率的なデータ転送経路を動的に決定することができないものと判断する。というのも、この発明は端末間の無線リンクのトラフィック状況（スループット、パケット損失率、遅延など）を測定し、その測定結果から通信品質の悪い無線リンクを特定して除外することにより新規経路を選択するものであるが、この方法では決定する経路が収束しない可能性が生じるからである。例えば、複数のコンテンツが送信された場合、コンテンツごとに経路を変更することができないため、コンテンツに対応する複数のトラフィックの全てが通信品質の良い無線リンクに係る経路に集中してしまう。トラフィックが集中した経路の無線リンクはもはや通信品質が良いものとはいえず再度新規経路の選択を行わなければならないので、結局通信の安定化を図ることができない可能性が生じ、データ転送の非効率化を招くことになる。
また、構築した経路上の無線リンクの通信品質を測定し、悪い無線リンクを除外する方法であるため、経路構築の初期段階においては、通信品質の測定が行われていないため、通信品質の悪い無線リンクや、コンテンツが必要とするリソース(帯域、ＣＰＵ能力など)を満たさない処理能力の低い転送ノードが経路に含まれる可能性があるといった問題もある。ゆえに、上記判断に至る。
【特許文献１】特開２００５−２５２４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記事情を鑑みて効率的なデータ転送経路を動的に決定する無線通信端末により構成された無線マルチホップネットワーク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】
【００１６】
上記目的を達成する本発明の態様は、コンテンツのデータ毎に転送状態を管理する転送制御テーブルと、コンテンツのデータを転送するにあたり必要とされる自身のリソースを管理するリソース管理テーブルと、前記転送状態と前記自身のリソースに基づいて、他の無線通信端末と通信を確立するために交換する制御データを生成または解析する転送制御処理部を有する無線通信端末に関するものである。
【００１７】
この無線通信端末は、コンテンツのデータを送信する場合に、前記制御データを解析し、コンテンツ要求リソースを追加した制御データを生成することを特徴とする。また、コンテンツのデータを中継する場合に、前記制御データを解析し、自身を識別するデータ、自身のリソースのデータ、自身の転送状態のデータを追加した制御データを生成することを特徴とする。また、コンテンツのデータを受信する場合に、前記制御データを解析し、自身を識別するデータを追加した制御データを生成することを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の態様は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを管理することを特徴とする無線通信端末に関するものである。
【００１９】
また、本発明の他の態様は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを、制御データに追加したコンテンツ要求リソースと比較し、通信に必要なリソースを確保可能か否か判断することを特徴とする無線通信端末に関するものである。
【００２０】
また、本発明の他の態様は、複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行う無線マルチホップネットワークにおいて、各無線通信端末は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身のリソースに基づいて、他の無線通信端末と通信を確立するために交換する制御データを生成または解析することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の他の態様は、複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行う無線マルチホップネットワークにおいて、各無線通信端末は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを管理することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の他の態様は、複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行う無線マルチホップネットワークにおいて、各無線通信端末は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを、制御データに追加したコンテンツ要求リソースと比較し、通信に必要なリソースを確保可能か否か判断することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の他の態様は、複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行う無線マルチホップネットワークの転送制御方法において、各無線通信端末は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身のリソースに基づいて、通信を確立するために他の無線通信端末と制御データを交換する交換工程と、前記制御データに基づいてコンテンツのデータの転送経路を選択する経路選択工程を有することを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記経路選択工程を行う無線通信端末において、選択した転送経路に対し、転送を中継する無線通信端末に係る要求リソースを減算するか否かを判定する要求リソース減算工程と、転送を中継する無線通信端末以外の無線通信端末に係る要求リソースを加算するか否かを判定する要求リソース加算工程を有することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の他の態様は、コンピュータに、複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行なわせる無線マルチホップネットワークのプログラムにおいて、各無線通信端末に、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身のリソースに基づいて、他の無線通信端末と通信を確立するために交換する制御データを生成または解析させることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の他の態様は、コンピュータに、複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行わせる無線マルチホップネットワークのプログラムにおいて、各無線通信端末は、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを管理させることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の他の態様は、コンピュータに、複数の無線通信端末においてコンテンツのデータの転送を行わせる無線マルチホップネットワークのプログラムにおいて、各無線通信端末に、コンテンツのデータ毎に、自身の転送状態と自身の利用可能リソースを、制御データに追加したコンテンツ要求リソースと比較させ、通信に必要なリソースを確保可能か否か判断させることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の他の態様は、上記プログラムを格納した記録媒体に関するものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明により、無線マルチホップネットワークを構成する無線通信端末は効率的なデータ転送経路を動的に決定することができる。なぜなら、各無線通信端末が転送状態の情報とリソースの情報を管理し、他の無線通信端末とそれらの情報を交換することにより、それらの情報をもとに転送経路を選択することで効率的な経路を動的に決定することができるためである。
また、コンテンツが要求するリソースが確保されたデータ転送経路を構築できる。なぜなら、各無線通信端末が転送状態の情報とリソースの情報を管理し、経路構築の際に、コンテンツの要求するリソースを満たす経路のみを構築することができるためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の無線マルチホップネットワークを実施するための最良の形態について説明する。説明する際には、本明細書と同時に提出する図面を適宜参照することにする。
【００３１】
〈構成〉
図１は本形態の無線マルチホップネットワークのネットワーク構成例を図示したものである。この無線マルチホップネットワーク上のマルチキャストルーティングプロトコルとして、ODMRPを用いることにする。
【００３２】
無線通信端末S11,R11,R12,N11,N12,N13,N14より無線マルチホップネットワークをしている。S11は送信端末、N11,N12,N13,N14は中継端末、R11,R12は受信端末として機能する。ただ、無線通信端末の数や配置に制限はなく、通信中に移動する場合も考慮する。そのため、ネットワークに対し各無線通信端末の参加、離脱、移動が伴うものであり、１つの無線通信端末が同時に、送信端末、中継端末、受信端末として機能する場合もある。そして全ての無線通信端末がその機能を発揮するような手段を有しているのであるが、その点については後述する。
【００３３】
各端末の電波到達距離はそれぞれ、各端末を中心とした点線の円領域である。互いに電波到達距離の中にある端末同士は通信可能であり、S11とR11,R12は直接通信できないが、中継端末N11,N12が転送端末となって、S11の送信データを順次転送すれば、R11,R12はS11のデータを受信できる。よって、中継端末N11，N12はそれぞれ「FG11」、「FG12」に該当する。
【００３４】
図１において、DATA11〜DATA14は、各無線通信端末の間で転送されるコンテンツのデータを示している。このうち、DATA13とDATA14は、中継端末N12による一度の送信動作で受信端末R11,R12の複数の受信端末に受信される。従って、図１の例では、送信端末S11がDATA11で送信したコンテンツのデータは、中継端末N11の転送動作と中継端末N12の転送動作の２つの転送動作で、R11とR12の両受信端末が受信できることになる。
【００３５】
このとき、本形態では従来技術とは異なりFGを効率的に決定するので、中継端末N13,N14をFGとすることはない。中継端末N13は、送信端末S11が送信したDATA11の受信可能範囲内に位置しているが、中継端末N13の転送動作と中継端末N14の転送動作の２つの転送動作を行うこともない。結果的に、従来技術とは異なり転送動作は２つで済み、効率的である。また、受信端末R11付近での衝突もなく、受信端末R11がデータを正常に受信できない事態も生じない。FGを効率的に決定する方法については後述する。
【００３６】
次に、無線通信端末の内部構成について説明する。図２は本形態の無線通信端末１００の内部の構成を図示したものである。アンテナ１０１、無線処理部１０２、転送制御処理部１０３、マルチキャストデータ処理部１０４、制御データキャッシュ１０５、リソース管理テーブル１０６、転送制御テーブル１０７、通信バッファ１０８、アプリケーション処理部１０９を有して構成されている。ここに示した各部は本形態の転送制御方法を実行するにあたり、各無線通信端末が送信端末、中継端末、受信端末として機能するときに共通に有している構成である。なお、図２には図示していないものの無線通信端末１００は各部に対する中央処理制御を行うＣＰＵと、当該ＣＰＵが中央処理制御を行うときに読み出すプログラムを格納した記録媒体としてのＲＯＭ(Read Only Memory)を有している。
【００３７】
アンテナ１０１は他の無線通信端末と無線通信するときに電波を発信または受信する機能を有する。無線処理部１０２は他の無線通信端末との無線通信に関するデータ処理を行う機能を有する。
【００３８】
アプリケーション処理部１０９はコンテンツの中身を解析し、実際の業務、サービスを実行する機能を有する。例えば、映像のコンテンツであれば、無線通信端末１００に設けられたディスプレイにその画像を表示する。通信バッファ１０８はアプリケーション処理部１０９により実行された結果としての情報を一時的に保持する機能を有する。
【００３９】
転送制御テーブル１０７は、転送制御を行うのに必要なデータを保持し、コンテンツのデータ毎に転送状態を管理する機能を有する。必要なデータとは、コンテンツ毎のFGの状態、FGになることによってコンテンツのデータを受信できる受信端末の一覧である受信端末リスト、使用リソースなどの、効率的なFGを動的に決定する処理を実行するのに必要なデータである。
【００４０】
制御データキャッシュ１０５は、他の無線通信端末とマルチキャスト通信状態を確立するために当該他の無線通信端末と交換する情報である制御データを一時的に保持する機能を有する。
【００４１】
リソース管理テーブル１０６は、自身の持つリソースを管理する機能を有する。ここで「リソース」とは、コンテンツを転送するために必要な資源であり、例えば、通信リソースとして帯域・遅延・パケットサイズ・無線の安定度などが考えられ、端末リソースとしてＣＰＵ能力・バッテリ残量・論理的に与えられる優先度などが考えられる。本形態の以降の説明には、簡単のため、帯域のみを例として説明する。従って、リソース管理テーブル１０６は自身の持つ通信リソースとして帯域のみを管理するものとする。但し、そのような実施形式に限定されるものではない。
【００４２】
マルチキャストデータ処理部１０４は、アプリケーション処理部１０９のコンテンツデータに対し、通信バッファ１０８を介してマルチキャスト通信を行う機能を有する。また、転送制御テーブル１０７を参照して、自身がFGである場合にコンテンツのデータを他の無線通信端末に転送する機能を有する。
【００４３】
転送制御処理部１０３は、制御データキャッシュ１０５に保持する制御データの生成、解析を行う機能を有する。効率的な転送経路を動的に決定する処理を実行するにあたり、制御データキャッシュ１０５、リソース管理テーブル１０６、転送制御テーブル１０７を参照する。
【００４４】
〈動作〉
次に、本形態の無線マルチホップネットワークの構成例で行われる転送制御方法について説明する。図３は本形態の無線マルチホップネットワークによる転送制御方法を表すシーケンスチャートである。図３のうち、「JQE」は後述する制御データJoin Query Extensionを略記したものであり「JQ」を拡張したものである。また、「JRE」は制御データJoin Reply Extensionを略記したものであり、「JR」を拡張したものである。
【００４５】
なお、JQEのデータ構成は図４に図示したように表される。図４のうち、「タイプ」は制御データの種類、「予備」は予備領域、「TTL」は制御データを転送する最大転送数、「ホップ数」は制御データを転送した回数、「マルチキャストグループID」はコンテンツの識別子、「シーケンス番号」は制御データの重複を検出するための通し番号、「マルチキャスト送信端末ID」はコンテンツデータを送信する送信端末を識別する識別子、「転送元端末ID」は制御データを最後に転送した端末の識別子である。以上の情報は、従来技術によるJQにおいても使用されている情報である。
【００４６】
JQEでは、以下に説明する情報を追加し、JQを拡張している。「コンテンツ要求リソース」は、コンテンツのデータが必要とするリソースの情報、「中継端末ID XX」は中継端末の識別子（XXは端末に割り当てる番号）、「リソース管理テーブル情報 XX」は、前述の「中継端末ID XX」で識別される中継端末のリソース管理テーブル１０６の情報、「転送制御テーブル情報 XX」は、前述の「中継端末ID XX」で識別される転送制御テーブル１０７の情報である。「中継端末ID XX」、「リソース管理テーブル情報 XX」、「転送制御テーブル情報 XX」は、制御データがパケットとして転送される度に、中継端末によって順次追加される。
【００４７】
また、JREのデータ構成は図５に図示したように表される。「タイプ」は制御データの種類、「予備」は予備領域、「マルチキャストグループID」はコンテンツの識別子、「転送元端末ID」は制御データを最後に転送した端末の識別子、「シーケンス番号」は制御データの重複を検出するための通し番号、「マルチキャスト送信端末ID XX」はコンテンツデータを送信する送信端末を識別する識別子（XXは端末に割り当てる番号）、「次ホップ端末ID XX」は制御データを送信端末の方向に転送する次の端末の識別子である。以上の情報は、従来技術によるJRにおいても使用されている情報である。なお、図５において、本形態を説明するために必要のない、従来技術によるJRは一部省略して図示している。
【００４８】
JREでは、以下に説明する情報を追加し、JRを拡張している。「受信端末ID」は、制御データを生成した受信端末の識別子である。
【００４９】
本形態の転送制御方法は次のようになる。送信端末S11においてコンテンツの送信データが存在している間、送信端末S11は受信者検索のための制御データであるJQE(1)を定期的に発行する。送信端末S11はコンテンツのデータを転送するのに必要なリソースの量や数（ここでは説明のため帯域２とする）を、JQEパケットの「コンテンツ要求リソース」に書き込んで送信する。JQEパケットはフラディング(Flooding)によって、ネットワークに存在する全ての無線通信端末に行き渡るように、無線通信端末によってJQE(1)〜JQE(5)が随時転送される。
【００５０】
JQEを転送する際、無線通信端末の管理するリソース管理テーブル１０６とコンテンツ要求リソースを比較し、要求リソースを満たさない場合、そのJQEの転送を行わなくてもよい。JQEの転送を中止した中継端末を転送ノード(FG)とする経路は構築されないため、コンテンツの要求するリソースを経路構築段階であらかじめ保証する効果がある。また、この判断よって、無駄なフラディング動作を減らす効果もある。JQEを転送する際、自身のもつリソースとコンテンツ要求リソースを比較し、要求リソースを満たす場合、そのリソース（帯域２）をリソース管理テーブル１０６に予約して、フラディング動作をおこなう。この予約したリソースは、後述するJRE受信した際に処理されるリソース管理テーブル更新処理によって、リソース予約された状態からリソース確保した状態に更新される。なお、図３の例では、中継端末N14,N13はJREを受信しないが、中継端末N14,N13のリソース管理テーブル１０６に予約したリソースは、一定時間のタイマをもってその予約状態を解消する処理が実施される。予約状態を解消する処理は、図３では簡単のため省略している。
【００５１】
フラディングによる転送中、JQEを転送する中継端末N11,N12,N13,N14が、無線通信端末を識別できるIDを「中継端末ID XX」に、その端末が保持しているリソース管理テーブル１０６と転送制御テーブル１０７をJQEの「リソース管理テーブル情報 XX」、「転送制御テーブル情報 XX」に追加して、JQEの転送を行う。また、受信端末R11,R12は、受信したJQEを制御データキャッシュ１０５に保持する。従って、図３の例では、受信端末R11,R12は、JQE(4)より、中継端末N11及びN12の転送制御テーブル情報とリソース管理テーブル情報を得ることができ、さらに受信端末R11は、JQE(5)より、中継端末N13及びN14の転送制御テーブル情報とリソース管理テーブル情報を得ることができる。
【００５２】
受信端末R12は、１つめのJQEを受信後、タイマ処理により暫く待ってから、経路選択処理(S01)を実行する。この経路選択処理によって、受信したコンテンツデータの受信意志表示のため制御データであるJREをJQE(4)に対して送信することが決定される。本形態では、このJREに受信端末であるR12が識別できるIDを「受信端末ID」に書き込んでJRE(1)を中継端末N12へ送信する。JREはJQEの転送された経路を逆にたどって、端末N12,N11,S11に順次到達する。この際、JRE(1)を受信した中継端末N12は、コンテンツのデータを転送するためFG12状態を更新する(S02)とともに、中継端末N12が保持している転送制御テーブル１０７において「受信端末ID」を受信端末リストに追加更新し(S03)、JQEを転送する際に予約したリソースの確保を行い、リソース管理テーブル１０６を更新する(S03)。JRE(2)を受信した中継端末N11も、コンテンツのデータを転送するためFG11状態を更新し(S04)、転送制御テーブル１０７の追加更新(S05)、リソース管理テーブル１０６の更新を行う(S05)。
【００５３】
受信端末R11は、１つめのJQE受信後、タイマ処理により暫く待ってから、経路選択処理(S06)を実行する。この経路選択処理によって、JQE(4)に対してJREを送信することが決定される。JREに受信端末であるR11が識別できるIDを「受信端末ID」に書き込んでJRE(4)を中継端末N12へ送信する。JREはJQEの転送された経路を逆にたどって、端末N12,N11,S11に順次到達する。この際、JRE(4)を受信したN12は、コンテンツのデータを転送するためFG12状態を更新する(S07)とともに、中継端末N12が保持している転送制御テーブル１０７に「受信端末ID」を受信端末リストに追加更新し(S08)、JQEを転送する際に予約したリソースの確保を行い、リソース管理テーブル１０６を更新する(S08)。JRE(5)を受信した中継端末N11も、コンテンツのデータを転送するためFG11状態を更新し(S09)、転送制御テーブル１０７の追加更新(S10)、リソース管理テーブル１０６の更新を行う(S10)。
【００５４】
リソースとして帯域のみを例とした本形態では、リソース管理テーブル１０６の更新処理(S03,S05,S08,S10)は、転送によって帯域を消費する場合、あらかじめ端末が保持している規定値（ここでは説明のため帯域１０とする）からJQE転送の際リソース管理テーブル１０６に予約した帯域２を、リソース確保のため規定値の帯域１０から減算し、利用可能リソースを帯域８とする処理(S03,S05が該当)である。転送制御テーブル１０７を参照して、同一のマルチキャストグループIDの転送を行っていると判断される場合は、リソース確保済みであるため減算処理は行われない(S08,S10が該当)。
【００５５】
図３に図示した制御データのやりとりは、定期的に実施され、本形態では中継端末N11,N12の２つの無線通信端末がFGとなる。
【００５６】
図３では省略しているが、時間経過とともに端末が移動するなどして、JQE,JREのやりとりが無くなると中継端末N11,N12,N13,N14のFG状態は解消される。その場合、各端末のリソース管理テーブル１０６の帯域８に、確保していたリソースである帯域２をリソース返却のため加算し、利用可能リソースを帯域１０とする処理が実施される。
【００５７】
ここで、図３で示した経路選択処理について説明する。図６は経路選択処理に関するフローチャートを図示したものである。また、図７は図６の「要求リソース減算処理」に関するフローチャートを図示したものであり、図８は図６の「要求リソース加算処理」に関するフローチャートを図示したものである。要求リソース減算処理とは選択した転送経路に対し、転送を中継する無線通信端末に係る要求リソースを減算するか否かを判定する処理である。要求リソース加算処理とは転送を中継する無線通信端末以外の無線通信端末に係る要求リソースを加算するか否かを判定する処理である。
【００５８】
受信端末R11,R12は、図９に示すようなネットワーク状態一覧を作成する（Ｓ０１）。図３の例では、受信端末R11,R12は、JQE(4)によって中継端末N11,N12の転送制御テーブル情報 11,12とリソース管理テーブル情報 11,12を得ることができ、受信端末R11は、JQE(5)によって中継端末N13とN14の転送制御テーブル情報 11,12とリソース管理テーブル情報 11,12を得ることができる。図９は受信端末R11がJQE(4)およびJQE(5)より作成したネットワーク状態一覧の例である。図９より、受信端末R11は、中継端末N11,N12,N13,N14が、それぞれ、マルチキャストグループIDが「１」のコンテンツデータのFGとなっており、リソースを帯域２だけ消費して、利用可能リソースが帯域８の状態であると把握できる。
【００５９】
図３の例では、受信端末R12は、JQE(4)のみ受信しており、選択できる経路が1つであるため、結果としてJQE(4)の経路を選択する。ゆえに、R12の経路選択処理の説明は省略する。
【００６０】
受信端末R11は、図９のネットワーク状態一覧から、制御データキャッシュ１０５にある全てのJQEを処理する（図６のＳ０２〜Ｓ０５）。受信端末R11の制御データキャッシュ１０５には、JQE(4)とJQE(5)が保持されているため、それぞれに対して要求リソース減算処理（Ｓ０３）と要求リソース加算処理（Ｓ０４）を実施する。
【００６１】
図７の要求リソース減算処理のフローチャートでは、受信端末がJQEに格納されている、全ての中継端末IDを処理する（図７のＳ０１〜Ｓ０５）。JQEの中継端末IDと同一の中継端末IDがネットワーク状態一覧にあり（Ｓ０２でＹｅｓ）、かつ、該当端末が既に同一のマルチキャストグループIDのFGとなっていない場合に（Ｓ０３でＮｏ）、要求リソース分の減算を行う（Ｓ０５）。これを各中継端末IDごとに繰り返す。
【００６２】
まず、受信端末R11は、図９のネットワーク状態一覧から、JQE(4)の経路、すなわち中継端末N11,N12をFGとした経路を選択したときの状態を計算する。この処理において受信端末R11は、JQE(4)の「コンテンツ要求リソース」から必要なリソースを取得し（ここでは帯域２）、図９のリソースから必要なリソースを確保した状態を計算する。JQE(4)は中継端末N11,N12を経由しているため、図７の判断Ｓ０２において中継端末N11,N12のリソースが対象となる（図７のＳ０２でＹｅｓ）が、判断Ｓ０３において中継端末N11,N12は、R11と同じマルチキャストグループID 1の受信端末R12の転送ノード(FG)となっている（図７のＳ０３でＹｅｓ）ため減算は行わない。
【００６３】
要求リソース減算処理の後は要求リソース加算処理を行う（図６のＳ０４）。図８の要求リソース加算処理では、要求リソース減算処理において、処理していないネットワーク状態一覧の中継端末IDを処理する（図８のＳ０１〜Ｓ０５）。対象となる中継端末IDのFGに係るマルチキャストグループIDが、同一のマルチキャストグループIDであり（Ｓ０２でＹｅｓ）、受信端末リストが自端末IDのみであれば（Ｓ０３でＹｅｓ）、要求リソース分の加算を行う（Ｓ０４）。
【００６４】
図９のネットワーク状態一覧から、JQE(4)の経路を選択した場合、中継端末N13,N14の経路は使われなくなる。すると、現在中継端末N13,N14が受信端末R11の転送ノード(FG)となっており（図８のＳ０２でＹｅｓ）、かつ、受信端末R11,R12の受信端末リストには、経路が選択された自端末である中継端末N11,N12のIDのみが登録される（図８のＳ０３でＹｅｓ）ので、要求リソース加算処理において、中継端末N13,N14のリソースは帯域２だけ加算され１０となる（図８のＳ０４）。これらの処理の結果得られたネットワーク状態一覧を図１０に示す。中継端末N11,N12は受信端末R11,R12双方の転送端末になる。
【００６５】
次に、受信端末R11は、図９のネットワーク状態一覧から、JQE(5)の経路、すなわち中継端末N13,N14をFGとした経路を選択したときの状態を計算する。受信端末R11は、JQE(5)の「コンテンツ要求リソース」から必要なリソースを取得し、図９のリソースから必要なリソースを確保した状態を計算する。JQE(5)は中継端末N13,N14を経由しているため、図７のＳ０２の判断によって中継端末N13,N14のリソースが対象となるが（図７のＳ０２でＹｅｓ）、図７のＳ０３の判断によって中継端末N13,N14は、受信端末R11自身の転送ノードとなっているため（図７のＳ０３でＹｅｓ）、要求リソース分の減算を行うことはない。さらに、JQE(5)の経路を選択した場合には、受信端末R11が中継端末N11,N12の経路を使うことはなくなる。すると、図８より、現在中継端末N13,N14が受信端末R11の転送ノード(FG)となっている（図８のＳ０２でＹｅｓ）が、図９では中継端末N11,N12は、自端末である受信端末R11とは異なる受信端末R12の転送端末となっている（図８のＳ０３でＮｏ）。故に、要求リソース分の加算は行われない。これらの処理の結果得られたネットワーク状態一覧を図１１に示す。
【００６６】
受信端末R11は、JQE(4)の経路を選択した後のネットワーク状態一覧（図１０）とJQE(5)の経路を選択した後のネットワーク状態一覧（図１１）を比較し、リソースが有効に利用できる状態、この例では、残りの利用可能帯域の合計が最大になる図１０の状態を有効とし、結果としてJQE(4)の経路を選択する。またこの選択では、負荷分散の効果のため、異なるグループIDと重複が少ない経路や、リソースの分散が最小になる経路を選択するなどといった手法も実施できる。その後、受信端末R11は、制御データキャッシュ１０５にある、全てのJQEに対して計算を行い、経路決定処理において最終的に経路を決定し（図６のＳ０６）、その経路宛のJREを送信する。受信端末R11は制御データキャッシュ１０５にあるJQEを消去する。決定した経路を利用してコンテンツデータの転送が行われる。
【００６７】
本形態を実施することにより以下の効果を奏する。即ち、まず、無線マルチホップネットワークにおいて効率的なデータ転送を行うことができる。その理由は、各無線通信端末が転送状態テーブルとリソース管理テーブルによって転送状態とリソースを管理し、それらの情報を交換する手段と、それらの情報をもとに経路を決定する手段を設け、効率的な経路を動的に決定するためである。
各無線通信端末が管理する転送状態とリソースは無線通信端末自身の絶対的性能に由来する要素であり、このような管理によりコンテンツのデータ毎に経路を決定できるので、特許文献１の発明から想定されるような決定する経路が収束しない可能性というものはない。無線リンクの通信品質を考慮するわけではないからである。
【００６８】
また、無線マルチホップネットワークにおいてデータの転送端末の負荷分散を行うこともできる。その理由は、各無線通信端末が転送状態とリソースを記憶しているので、コンテンツ毎、又は、受信端末毎に負荷分散する経路を動的に決定するためである。
【００６９】
また、無線マルチホップネットワークにおいてデータの到達率を高めることができる。その理由は、効率的なデータ転送により隠れ端末問題に代表される無線通信特有のデータ衝突によるデータ消滅が少ない転送を行うことになるためである。また、データの転送端末の負荷分散によって、転送データの端末への集中をなくし、輻輳によるデータ破棄を防ぐことになるためである。
【００７０】
また、無線マルチホップネットワークにおいてデータの品質確保を行うことができる。その理由は、受信者検索のための制御データ(JQE)に「コンテンツ要求リソース」が示されているため、各無線通信端末が管理するリソースと参照・比較しながら、受信者検索を行うことが可能になるためである。また、転送端末は要求リソースに従ってコンテンツ毎のリソース確保を行うことが可能になるためでもある。このため、特許文献１の発明から想定されるような経路構築初期状態に、コンテンツが必要とするリソースを満たさない経路が構築されるといった問題は発生しない。
【００７１】
なお、上述した形態は本発明の無線マルチホップネットワークを実施するための最良の形態ではあるものの、かかる形態に限定する趣旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲においてその実施形式を種々変形することは可能である。
【００７２】
その変形した実施形式に係る他の形態について説明する。図１２はこの他の形態の無線マルチホップネットワークのネットワーク構成例を図示したものである。この無線マルチホップネットワーク上のマルチキャストルーティングプロトコルとして、ODMRPを用いることにする。この形態では、別のマルチキャストグループのコンテンツの転送において、本発明の転送制御方法によって負荷分散する例について説明する。
【００７３】
図１２では、送信端末S11から内容の異なる２つのコンテンツのデータ（黒色の矢印で表示したものと白色の矢印で表示したもの）のマルチキャスト通信をおこなっている様子を示している。図１２において、DATA11〜DATA14は、マルチキャストグループID1のコンテンツのデータ（黒色の矢印で表示）、DATA15〜DATA18がマルチキャストグループID2のコンテンツのデータ（白色の矢印で表示）を示している。DATA11とDATA12は別の矢印で図示されているが、実際は、送信端末S11による、マルチキャストグループID1の一度の送信動作で行われている。また、DATA15とDATA16も別の矢印で図示されているが、マルチキャストグループID2の一度の送信動作で行われている。また、R12がマルチキャストグループID 1の受信端末であり、R11がマルチキャストグループID 2の受信端末である。
【００７４】
最良の形態で説明した経路選択処理（図６〜図８参照）を実施することにより、マルチキャストグループID1のコンテンツデータの経路を端末S11,N11,N12,R12とし、マルチキャストグループID2のコンテンツデータの経路を端末S11,N13,N14,R11とすることができ、転送端末の負荷分散を実現することができる。
【００７５】
本発明の無線マルチホップネットワークにおいて、ODMRP以外のプロトコルを用いることも可能である。また１対多のマルチキャスト通信のみでなく、多対多のマルチキャスト通信や、１対１のユニキャスト通信にも適応できる。
【００７６】
ユニキャスト通信では、例えば、下記参考文献のIETF(Internet Engineering Task Force) MANET(Mobile Ad hoc NETwork Working Group)におけるAODV(Ad hoc On-demand Distance Vector)プロトコルによるユニキャスト通信に適応可能である。AODVプロトコルでは、最も早く到着した制御データに基づいて経路が決定されるため、別の受信端末へのデータが、ある１個所の転送端末にデータが集中する場合があるといった課題がある。しかし、本発明を適用すれば、転送経路のリソースに基づいて経路が決定され、かつ中継端末は受信端末毎に転送経路を管理できるため、受信端末毎に別々の経路で転送することが可能となり、負荷分散することが可能となる。また、制御データのコンテンツ要求リソースによって、転送端末における通信リソースの確保も可能となる。
（参考文献：C. Perkins, 他2名, “Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing”, IETF RFC3561, (July 2003)）
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の無線マルチホップネットワークを利用した様々なサービスに適応できる。例えば、マルチキャスト通信の同報性を利用して、テレビやラジオのような放送サービス、防災用の緊急連絡、車車間若しくは路車間通信、車両・航空機・船等の移動体への連絡、又はセンサ・ロボット等の一斉制御といった方法にも応用できる。さらに、移動を伴う端末間のユニキャスト通信に対しても利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本形態の無線マルチホップネットワークのネットワーク構成例である。
【図２】本形態の無線通信端末１００の内部の構成を図示したものである。
【図３】本形態の無線マルチホップネットワークによる転送制御方法を表すシーケンスチャートである。
【図４】JQEのデータ構成を図示したものである。
【図５】JREのデータ構成を図示したものである。
【図６】経路選択処理に関するフローチャートを図示したものである。
【図７】要求リソース減算処理に関するフローチャートを図示したものである。
【図８】要求リソース加算処理に関するフローチャートを図示したものである。
【図９】経路選択処理にて作成されるネットワーク状態一覧を図示したものである。
【図１０】中継端末N11,N12をFGとした経路（JQE(4)の経路）を選択した後のネットワーク状態一覧を図示したものである。
【図１１】中継端末N13,N14をFGとした経路（JQE(5)の経路）を選択した後のネットワーク状態一覧を図示したものである。
【図１２】他の形態の無線マルチホップネットワークのネットワーク構成例である。
【図１３】従来の無線マルチホップネットワークのネットワーク構成例である。
【図１４】従来の無線マルチホップネットワークによる転送制御方法を表すシーケンスチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１００    無線通信端末
１０１    アンテナ
１０２    無線処理部
１０３    転送制御処理部
１０４    マルチキャストデータ処理部
１０５    制御データキャッシュ
１０６    リソース管理テーブル
１０７    転送制御テーブル
１０８    通信バッファ
１０９    アプリケーション処理部
【図１】
2007173941.tif 000003
【図２】
2007173941.tif 000004
【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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【図１３】
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【図１４】
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