(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも移動局と固定局とが無線ネットワークを介して通信自在とされた通信システムにおいて、隣接情報を記憶する第１データベースを備え、当該第１データベースに蓄積されている隣接情報を定期的に固定局に送信する移動局と、所定範囲内に存在する全ての移動局の隣接情報を記憶する第２データベースと資源情報を記憶する第３データベースとを備え、上記移動局から送信される隣接情報により当該第２データベースの記憶内容を更新する固定局と、を有し、上記移動局より固定局に対して通信要求がなされた場合には、当該固定局は上記第２及び第３データベースを参照しつつ、当該移動局の通信ルートを計算し、上記移動局及び固定局は、通信モードとして、マクロセルに対応した第１モードとマイクロセルに対応した第２モードとを使い分け、制御データは第１モードでシングルホップ通信し、当該制御データよりも通信一回当たりの情報量が多いデータは第２モードでマルチホップ通信する、ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
少なくとも移動局と固定局とが無線ネットワークを介して通信自在とされた通信システムにおいて、隣接情報を記憶する第１データベースを備え、当該第１データベースに蓄積されている隣接情報を定期的に固定局に送信する移動局と、所定範囲内に存在する全ての移動局の隣接情報を記憶する第２データベースと資源情報を記憶する第３データベースとを備え、上記移動局から送信される隣接情報により当該第２データベースの記憶内容を更新する固定局と、を有し、上記移動局より固定局に対して通信要求がなされた場合には、当該固定局は上記第２及び第３データベースを参照しつつ、当該移動局の通信ルートを計算し、上記移動局より通信要求を受けた固定局は、当該移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局である場合には、固定局を介する通信ルート及び固定局を介さない通信ルートの両方を計算し、両者よりルートコストの小さい通信ルートを選択することで通信ルートを決定し、一方、上記移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局でない場合には、固定局を介する通信ルートのみを計算し、通信ルートを決定する、ことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
上記隣接情報は、一の移動局の隣接範囲に存在する他の移動局に係るノード識別情報を少なくとも含んでおり、上記資源情報は、ネットワーク資源及びその使用の有無に係る情報、使用者の識別情報を少なくとも含んでいる、ことを更なる特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の通信システム。
【請求項４】
少なくとも、隣接情報を記憶する第１データベースを備えた移動局と、所定範囲内に存在する全ての移動局の隣接情報を記憶する第２データベースと資源情報を記憶する第３データベースとを備えた固定局とが、無線ネットワークを介して通信自在とされた通信システムによる通信方法において、上記移動局が上記第１データベースに蓄積されている隣接情報を定期的に固定局に送信すると、当該固定局が上記移動局から送信される隣接情報により当該第２データベースの記憶内容を更新し、上記移動局が固定局に対して通信要求をなした場合には、当該固定局が上記第２及び第３データベースを参照しつつ、当該移動局の通信ルートを計算し、上記移動局及び固定局は、通信モードとして、マクロセルに対応した第１モードとマイクロセルに対応した第２モードとを使い分け、制御データは第１モードでシングルホップ通信して、当該制御データよりも通信一回当たりの情報量が多いデータは第２モードでマルチホップ通信する、ことを特徴とする通信方法。
【請求項５】
少なくとも、隣接情報を記憶する第１データベースを備えた移動局と、所定範囲内に存在する全ての移動局の隣接情報を記憶する第２データベースと資源情報を記憶する第３データベースとを備えた固定局とが、無線ネットワークを介して通信自在とされた通信システムによる通信方法において、上記移動局が上記第１データベースに蓄積されている隣接情報を定期的に固定局に送信すると、当該固定局が上記移動局から送信される隣接情報により当該第２データベースの記憶内容を更新し、上記移動局が固定局に対して通信要求をなした場合には、当該固定局が上記第２及び第３データベースを参照しつつ、当該移動局の通信ルートを計算し、上記移動局より通信要求を受けた固定局は、当該移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局である場合には、固定局を介する通信ルート及び固定局を介さない通信ルートの両方を計算し、両者よりルートコストの小さい通信ルートを選択することで通信ルートを決定し、一方、上記移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局でない場合には、固定局を介する通信ルートのみを計算し、通信ルートを決定する、ことを特徴とする通信方法。
【請求項６】
上記隣接情報は、一の移動局の隣接範囲に存在する他の移動局に係るノード識別情報を少なくとも含んでおり、上記資源情報は、ネットワーク資源及びその使用の有無に係る情報、使用者の識別情報を少なくとも含んでいる、ことを更なる特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば無線マルチホップ通信におけるルーチング制御に係り、特に外部ネットワークに接続された固定局であるゲートウェイノード（Gateway Node以下、ＧＮと称する）を配置し、マクロセルである制御モードとマイクロセルであるデータ通信モードとを適宜使い分けるハイブリッド通信方式を用いた集中制御方式の通信システム及び通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無線マルチホップ通信におけるルーチング制御では、各ノードのセル半径は固定とされており、通信システム内では、各ノードにより自律的にルーチングが行われている。ここで、このようなルーチング制御における主なプロトコルには、例えばＡＯＤＶ（Ad-hoc On-Demand Vector Routing）やＤＳＲ（Dynamic Source Routing）等の如きものがある。そして、これらプロトコルでは、ネットワーク内に存在する移動局であるモバイルノード（Mobile Node  以下、ＭＮと称する）により隣接情報が把握されて、自律的にルーチング制御がなされる。
【０００３】
より具体的には、先ず、送信元のＭＮよりルート要求（Route Request  以下、ＲＲＥＱと称する）パケットがブロードキャストされる。そして、このＲＲＥＱパケットが宛先のＭＮにより受信されると、この宛先のＭＮよりルート応答パケット（Route Reply  以下、ＲＲＥＰと称する）がユニキャストで送信元のＭＮに向けて返信される。こうして、宛先のＭＮからのＲＲＥＰパケットが、送信元のＭＮにて受信されることで、一連のルーチング制御が完結される。
【０００４】
尚、このルーチング制御は、固定局であるＧＮを配置した従来型のシステムについても同様であるといえる。それは、従来型では、ＧＮはＭＮと略同等の機能を有しているにすぎず、その役割は、ネットワーク規模の拡張や外部ネットワークとの接続等にのみあり、ネットワーク上の制御にはないからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、無線通信では、電波干渉やパケット衝突が起ることによりネットワーク全体の伝送帯域が狭くなることが知られている。
【０００６】
特に、上述のような無線マルチホップ通信を行う場合には、送信元のノードよりＲＲＥＱパケットがブロードキャストされ、ルーチング制御用のパケットがネットワーク上に大量に流出されることになる。その結果、ネットワーク帯域が圧迫されることになる。更に、端末数が増加すると、制御用のパケットのオーバーヘッドが大きくなり、電波干渉やパケット衝突が急激に増加し、ルート制御が複雑になり、事実上通信不可能な状態に陥りやすい。また、前述したような従来技術では、有限資源である無線リソースを無駄に消費していることから、無線リソースを効率良く活用して制御パケット量を削減することも嘱望されている。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、制御用のパケット、実データのパケットの通信条件を通信モードにより差別化したＧＮによる集中制御方式を採用することで、ネットワーク上に流出する制御用のパケットの量を削減し、ネットワーク帯域が圧迫される事態や、電波干渉、パケット衝突の問題を回避することにある。更に、ＧＮによる集中制御方式を採用して該ＧＮに隣接情報を把握させることで、各ＭＮ間での自律的なルート構築を不要とすることにある。また、ＧＮにネットワーク上の資源管理情報を把握させ、有限であるネットワーク資源を効率的に使用することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、少なくとも移動局と固定局とが無線ネットワークを介して通信自在とされた通信システムにおいて、隣接情報を記憶する第１データベースを備え、当該第１データベースに蓄積されている隣接情報を定期的に固定局に送信する移動局と、所定範囲内に存在する全ての移動局の隣接情報を記憶する第２データベースと資源情報を記憶する第３データベースとを備え、上記移動局から送信される隣接情報により当該第２データベースの記憶内容を更新する固定局と、を有し、上記移動局より固定局に対して通信要求がなされた場合には、当該固定局は上記第２及び第３データベースを参照しつつ、当該移動局の通信ルートを計算し、上記移動局及び固定局は、通信モードとして、マクロセルに対応した第１モードとマイクロセルに対応した第２モードとを使い分け、制御データは第１モードでシングルホップ通信し、当該制御データよりも通信一回当たりの情報量が多いデータは第２モードでマルチホップ通信する、ことを特徴とする通信システムが提供される。
本発明の第２の態様によれば、少なくとも移動局と固定局とが無線ネットワークを介して通信自在とされた通信システムにおいて、隣接情報を記憶する第１データベースを備え、当該第１データベースに蓄積されている隣接情報を定期的に固定局に送信する移動局と、所定範囲内に存在する全ての移動局の隣接情報を記憶する第２データベースと資源情報を記憶する第３データベースとを備え、上記移動局から送信される隣接情報により当該第２データベースの記憶内容を更新する固定局と、を有し、上記移動局より固定局に対して通信要求がなされた場合には、当該固定局は上記第２及び第３データベースを参照しつつ、当該移動局の通信ルートを計算し、上記移動局より通信要求を受けた固定局は、当該移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局である場合には、固定局を介する通信ルート及び固定局を介さない通信ルートの両方を計算し、両者よりルートコストの小さい通信ルートを選択することで通信ルートを決定し、一方、上記移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局でない場合には、固定局を介する通信ルートのみを計算し、通信ルートを決定する、ことを特徴とする通信システムが提供される。
本発明の第３の態様によれば、上記第１又は第２の態様において、上記隣接情報は、一の移動局の隣接範囲に存在する他の移動局に係るノード識別情報を少なくとも含んでおり、上記資源情報は、ネットワーク資源及びその使用の有無に係る情報、使用者の識別情報を少なくとも含んでいる、ことを更なる特徴とする通信システムが提供される。
本発明の第４の態様によれば、少なくとも、隣接情報を記憶する第１データベースを備えた移動局と、所定範囲内に存在する全ての移動局の隣接情報を記憶する第２データベースと資源情報を記憶する第３データベースとを備えた固定局とが、無線ネットワークを介して通信自在とされた通信システムによる通信方法において、上記移動局が上記第１データベースに蓄積されている隣接情報を定期的に固定局に送信すると、当該固定局が上記移動局から送信される隣接情報により当該第２データベースの記憶内容を更新し、上記移動局が固定局に対して通信要求をなした場合には、当該固定局が上記第２及び第３データベースを参照しつつ、当該移動局の通信ルートを計算し、上記移動局及び固定局は、通信モードとして、マクロセルに対応した第１モードとマイクロセルに対応した第２モードとを使い分け、制御データは第１モードでシングルホップ通信して、当該制御データよりも通信一回当たりの情報量が多いデータは第２モードでマルチホップ通信する、ことを特徴とする通信方法が提供される。
本発明の第５の態様によれば、少なくとも、隣接情報を記憶する第１データベースを備えた移動局と、所定範囲内に存在する全ての移動局の隣接情報を記憶する第２データベースと資源情報を記憶する第３データベースとを備えた固定局とが、無線ネットワークを介して通信自在とされた通信システムによる通信方法において、上記移動局が上記第１データベースに蓄積されている隣接情報を定期的に固定局に送信すると、当該固定局が上記移動局から送信される隣接情報により当該第２データベースの記憶内容を更新し、上記移動局が固定局に対して通信要求をなした場合には、当該固定局が上記第２及び第３データベースを参照しつつ、当該移動局の通信ルートを計算し、上記移動局より通信要求を受けた固定局は、当該移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局である場合には、固定局を介する通信ルート及び固定局を介さない通信ルートの両方を計算し、両者よりルートコストの小さい通信ルートを選択することで通信ルートを決定し、一方、上記移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局でない場合には、固定局を介する通信ルートのみを計算し、通信ルートを決定する、ことを特徴とする通信方法が提供される。
本発明の第６の態様によれば、上記第４又は第５の態様において、上記隣接情報は、一の移動局の隣接範囲に存在する他の移動局に係るノード識別情報を少なくとも含んでおり、上記資源情報は、ネットワーク資源及びその使用の有無に係る情報、使用者の識別情報を少なくとも含んでいる、ことを更なる特徴とする通信方法が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
先ず、図１には、本発明の一実施の形態に係る通信システムの概念図を示し説明する。この図１に示されるように、本実施の形態に係る通信システムは、無線マルチポップ通信におけるルーチング制御に特徴を有するものであり、固定局であるＧＮ１と移動局であるＭＮ２（２ａ，２ｂ…）とを有している。そして、ＭＮ２（２ａ，２ｂ…）は、隣接ノードデータベース（Neighbor Nodeデータベース  以下、ＮＮ−ＤＢと称する）３（３ａ，３ｂ…）を備えている。更に、ＧＮ１は、自セルに属する全ＭＮ２ａ，２ｂ…に対応したＮＮ−ＤＢ４と資源管理データベース（以下、資源管理ＤＢと称する）５とを備えている。
【００１８】
尚、請求項記載の第１データベースは上記ＮＮ−ＤＢ３に相当し、第２データベースは上記ＮＮ−ＤＢ４に相当し、第３データベースは上記資源管理ＤＢ５に相当する。但し、この関係に限定されるものではない。
【００１９】
上記ＭＮ２ａ，２ｂ…としては、移動する無線端末等を想定している。ＧＮ１としては、有線で相互に接続された固定無線端末であって、インターネット等の既存ネットワークとも接続される端末等を想定している。いずれも、双方向無線リンクで通信を行うものであり、その詳細は後述するが、制御モードとデータ通信モードといった二つの通信モードを有している点に特徴の一つがある。
【００２０】
ここで、ＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…には、各ＭＮ２ａ，２ｂ…のノードＩＤと隣接するＭＮ２ａ，２ｂ…のノードＩＤ、受信電力等の情報（以下、「隣接情報」と称する）が蓄積されている。各ＭＮ２ａ，２ｂ…は、詳細は後述する所謂「Ｈｅｌｌｏプロトコル」により、隣接するＭＮ２ａ，２ｂ…のデータを定期的に取得し、当該取得データによりＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…の内容を更新する。
【００２１】
また、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４には、自セルに属する全ＭＮ２ａ，２ｂ…の隣接情報が蓄積されている。このＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４は、他のＧＮからも参照することが可能となっており、更に、その内容は、ＭＮ２ａ，２ｂ…からのアップデート情報に基づいて定期的に更新されるようになっている。
【００２２】
一方、ＧＮ１の資源管理ＤＢ５には、ネットワーク資源（周波数、使用ｃｈや符号等）、使用の有無、使用者ＩＤ等の情報（以下、これらを「資源情報」と称する）が蓄積されている。この資源管理ＤＢ５は、他のＧＮからも参照することが可能となっている。そして、この資源管理ＤＢ５の内容は、例えばネットワーク資源の使用状況が変化する度に、更新されるようになっている。
【００２３】
そして、本通信システムは、通信モードとして、低速伝送、マクロセルに対応した制御モードと、高速伝送、マイクロセルに対応したデータ通信モードとを使い分けるハイブリッド方式を採用している。
【００２４】
かかるハイブリッド方式の下、制御データは制御モードでシングルホップ通信して、ユーザデータはデータ通信モードでマルチホップ通信する。
【００２５】
これにより、本実施の形態では、ネットワーク上に流出する制御パケット量を削減し、且つ一定量に抑えることを可能としている。
【００２６】
また、ＧＮ１と各ＭＮ２ａ，２ｂ…には、詳細は後述するが、Ｈｅｌｌｏプロトコル、ルート構築アルゴリズムが実装されており、Ｈｅｌｌｏ間隔、隣接情報のアップデート間隔は、各ＭＮ２ａ，２ｂ…にて予め記憶されている。
【００２７】
ＭＮ２ａ，２ｂ…よりルート要求があった場合は、ＧＮ１では、その時点でルート構築アルゴリズムに従ってルーチング制御が行われることになる。
【００２８】
尚、本実施の形態に係る通信システム及び方法では、双方向通信を前提としており、制御モード時はシングルホップ通信のみ、データ転送モード時はマルチホップ通信も可能としている。また、使用帯域幅を変化させることで、セル半径の異なる二つの通信モードを実現している。若しくは、例えば、サブキャリア変調方式、多値数／符号化率を変化させることで伝送速度とセル半径を変化させる可変速度技術を用いているが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
次に、図２を参照して、ＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…，４について更に詳述する。
【００３０】
図２（ａ）はＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…のフォーマットの一例を示しており、図２（ｂ）はＮＮ−ＤＢ４のフォーマットの一例を示している。
【００３１】
先ず、図２（ａ）に示されるように、ＭＮ２ａ，２ｂ…のＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…は、隣接情報として隣接するＭＮａ，２ｂ…のノードＩＤ（Neighbor Node[1]…[n]）と、その受信電力Ｐ1…Ｐnが蓄積されるようなフォーマットとなっている。さらに、図２（ｂ）に示されるように、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４は、自セル内の全てのＭＮ（Mobile Node[1]…[m]）に隣接するＭＮのノードＩＤ（Mobile Node[1]…[s]，…，Mobile Node[1]…[t]）と、その受信電力Ｐ1-1…Ｐ1-s，…，Ｐm-1…Ｐm-tが蓄積されるようなフォーマットとなっている。
【００３２】
ここで、図２（ｃ）に示されるように、ＧＮ１のセル内に６つのＭＮ２ａ−２ｆが存在する場合を想定して更に詳述する。尚、図中、破線で示した範囲は、その中心に示されているＭＮ２ａ−２ｆの隣接範囲を意味している。
【００３３】
この場合には、ＭＮ２ａのＮＮ−ＤＢ３ａには、隣接情報としてＭＮ２ｄ，２ｅ，２ｆのノードＩＤと各受信電力Ｐ2a-2d，Ｐ2a-2e，Ｐ2a-2fが蓄積されている（図３（ａ）参照）。ＭＮ２ｂのＮＮ−ＤＢ３ｂには、隣接情報としてＭＮ２ｆのノードＩＤと受信電力Ｐ2b-2fが蓄積されている（図３（ｂ）参照）。ＭＮ２ｃのＮＮ−ＤＢ３ｃには、隣接情報としてＭＮ２ｆのノードＩＤと受信電力Ｐ2c-2fが蓄積されている（図３（ｃ）参照）。ＭＮ２ｄのＮＮ−ＤＢ３ｄには、隣接情報としてＭＮ２ａ，２ｅのノードＩＤと各受信電力Ｐ2d-2a，Ｐ2d-2eが蓄積されている（図３（ｄ）参照）。ＭＮ２ｅのＮＮ−ＤＢ３ｅには、隣接情報としてＭＮ２ａ，２ｄのノードＩＤと各受信電力Ｐ2e-2a，Ｐ2e-2dが蓄積されている（図３（ｅ）参照）。ＭＮ２ｆのＮＮ−ＤＢ３ｆには、隣接情報としてＭＮ２ａ，２ｂ，２ｃのノードＩＤと各受信電力Ｐ2f-2a，Ｐ2f-2b，Ｐ2f-2cが蓄積されている（図３（ｆ）参照）。そして、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４には、全てのＭＮ２ａ−２ｆの隣接情報（ノードＩＤ、各受信電力）が蓄積されている（図３（ｇ）参照）。
【００３４】
次に、図４を参照して、ＧＮ１の資源管理ＤＢ５について更に詳述する。
【００３５】
ここでは、図４（ａ）に示される状況に対応したＧＮ１の資源管理ＤＢ５の内容（ここでは、ｃｈ管理を例に挙げる）を、図４（ｂ）に示して説明する。
【００３６】
尚、図４（ａ）において、実線は通信中であることを意味し、破線は隣接関係にあることを意味している。この図４（ａ）の状況では、ＭＮ２ｂ，２ｃ，２ｆ間ではｃｈ１で通信中であり、ＭＮ２ａ，２ｄ，２ｇ間ではｃｈｎで通信中であるが、このような情報は、図４（ｂ）に示されるように資源管理ＤＢ５に蓄積され管理される。尚、不使用のｃｈについては、nullとされる。
【００３７】
このように資源管理ＤＢ５で使用周波数ｃｈを管理することで、ルート通知時に各ＭＮａ，２ｂ…へｃｈネゴシエーションを行うことも可能となる。
【００３８】
以下、図５のフローチャート等を参照して、本発明の実施の形態に係る通信システムによるルーチング制御について詳述する。
【００３９】
尚、ここでは、特に示さない限り、ＭＮ２ａ，２ｂ…をＭＮ２、ＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…をＮＮ−ＤＢ３と総称して、説明を進めることにする。
【００４０】
本発明の実施の形態では、無線マルチホップネットワークにおいて、ＮＮ−ＤＢ４の隣接情報と資源管理ＤＢ５の資源情報とを利用したＧＮ１による集中制御方式によるルーチング制御を行うことで、無線リソースを有効に活用し、ネットワーク上に流れる制御パケット量を削減している点に特徴の一つがある。
【００４１】
以下、これをふまえて、ルーチング制御につき詳述する。
【００４２】
さて、ＭＮ２が使用可能な状態になると（ステップＳ１）、ネットワークに接続されたＭＮ２が最初に行うことはＧＮ１の探索である（ステップＳ２）。
【００４３】
このＧＮ１の探索には、図６に示されるような二つの方法がある。
【００４４】
即ち、一つの方法は、ゲートウェイ広告（G-Advertisement  以下、Ｇ広告と称する）を用いる方法である。この方法では、ＧＮ１はブロードキャストでＧ広告を定期的に送信する。そして、ネットワークに接続されたＭＮ２は、定期的に送信されるＧ広告の有無によりＧＮ１の存在を確認することになる。
【００４５】
一方、他の方法は、ゲートウェイ要請（G-Solicitation  以下、Ｇ要請と称する）を用いる方法である。即ち、本方法では、ＭＮ２は所望とするタイミングでＧ要請を送信する。そして、Ｇ要請を受け取ったＧＮ１は即座にＧ広告を送信する。こうして、ネットワークに接続されたＭＮ２は、このＧ広告によりＧＮ１の存在を確認することになる。このように、後者の方法では、ＭＮ２はＧ広告を待たずして、即座にゲートウェイ探索を行うことができる。
【００４６】
さて、こうしてＭＮ２によりＧＮ１が探索されて、その存在が確認されると（ステップＳ３）、次いでＭＮ２はＨｅｌｌｏプロトコルにより隣接情報を調査し、ＧＮ１へ隣接情報を定期的にアップデートする（ステップＳ４乃至Ｓ６）。
【００４７】
ここで、図７のフローチャートを参照して、このＨｅｌｌｏプロトコルについて更に詳細に説明する。尚、ここでは、説明の便宜上、２つのＭＮ２ａ，２ｂ間でＨｅｌｌｏプロトコルによる処理が成される場合を想定している。
【００４８】
先ず、ＭＮ２ｂがアクティブ化される直前、ＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２ｂに送信される。そして、ＭＮ２ｂがブートされると、ＭＮ２ｂより空のＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２ａに送信される。ＭＮ２ａでは、このＭＮ２ｂからのＨｅｌｌｏパケットによりＭＮ２ｂからの受信が可能であることが認識される。
【００４９】
そして、ＭＮ２ａより、ＭＮ２ｂをリストしたＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２ｂに送信される。ＭＮ２ｂでは、このＨｅｌｌｏパケットを受信することで、ＭＮ２ａにより自分の存在が認識されたことが確認される。そして、ＭＮ２ｂより、ＭＮ２ａをリストしたＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２ａに送信される。
【００５０】
こうして、ＭＮ２ａでは、このＨｅｌｌｏパケットを受信することで、ＭＮ２ｂにより自分の存在が認識されたことが確認される。そして、ＭＮ２ａより、ＭＮ２ｂをリストしたＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２ｂに送信される。
【００５１】
以下、図８乃至図１１を参照して、上記一連の処理を更に詳述する。
【００５２】
尚、図８（ａ）、図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）において破線で示した円形の範囲は、その中心に位置するＭＮ２ａ乃至２ｆの隣接範囲を意味する。
【００５３】
先ず、初期状態においては（図８（ａ）参照）、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４には、自セル内の全ＭＮ２ｂ−２ｆの隣接情報（ノードＩＤ、受信電力）が蓄積されている（図８（ｂ）参照）。本例では、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４より、ＭＮ２ｂの隣接範囲に位置するのはＭＮ２ｆ、ＭＮ２ｃの隣接範囲に位置するのはＭＮ２ｆ、ＭＮ２ｄの隣接範囲に位置するのはＭＮ２ｅ、ＭＮ２ｅの隣接範囲に位置するのはＭＮ２ｄ、ＭＮ２ｆの隣接範囲に位置するのはＭＮ２ｃ，２ｂであることが判る。
【００５４】
そして、ＭＮ２ａがブートした場合を想定すると、当該ＭＮ２ａよりＨｅｌｌｏパケットが送信されることになる（図９（ａ）参照）。但し、この段階では、ＭＮ２ａからＧＮ１に隣接情報がアップデートされていないので、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４の内容は更新されてはいない（図９（ｂ）参照）。
【００５５】
さらに、上記ＭＮ２ａからのＨｅｌｌｏパケットを受信した隣接範囲に位置するＭＮ２ｄ，２ｅ，２ｆより、ＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２ａに対して返信されると（図１０（ａ）参照）、その内容が隣接情報として、ＭＮ２ａのＮＮ−ＤＢ３ａに蓄積される（図１０（ｂ）参照）。そして、この隣接情報が、ＭＮ２ａによりＧＮ１にアップデートされると、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４にＭＮ２ａの隣接情報が新たに加えられ、更新されることになる（図１０（ｃ）参照）。
【００５６】
上記ＭＮ２ａから送信されたＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２ｄ，２ｅ，２ｆにより受信されると（図１１（ａ）参照）、ＭＮ２ｄ，２ｅ，２ｆのＮＮ−ＤＢ３ｄ，３ｅ，３ｆの隣接情報が更新される（図１１（ｂ），（ｃ），（ｄ）参照）。
【００５７】
即ち、より詳細には、この例では、ＭＮ２ｄのＮＮ−ＤＢ３ｄには、隣接情報としてＭＮ２ａ，２ｅのノードＩＤ及び各受信電力Ｐ2d-2a、Ｐ2d-2eが蓄積されている（図１１（ｂ）参照）。そして、ＭＮ２ｅのＮＮ−ＤＢ３ｅには、隣接情報としてＭＮ２ａ，２ｄのノードＩＤ及び各受信電力Ｐ2e-2a，Ｐ2e-2dが蓄積されている（図１１（ｃ）参照）。さらに、ＭＮ２ｆのＮＮ−ＤＢ３ｆには、隣接情報としてＭＮ２ａ，２ｂ，２ｃのノードＩＤ及び各受信電力Ｐ2f-2a，Ｐ2f-2b，Ｐ2f-2cが蓄積されている（図１１（ｄ）参照）。
【００５８】
そして、この隣接情報が、ＭＮ２ｄ，２ｅ，２ｆによりＧＮ１にアップデートされると、当該ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４にＭＮ２ｄ，２ｅ，２ｆの隣接情報が新たに加えられ、更新されることになる（図１１（ｅ）参照）。
【００５９】
ここで、再び、図５の説明に戻る。以上の処理の後、ＭＮ２からの通信要求が発生した場合には（ステップＳ７）、詳細は後述するようなルート確立アルゴリズムに基づく処理が実行されることになる（ステップＳ８）。
【００６０】
以下、図１２のフローチャートを参照して、この図５のステップＳ８にて実行されるルート確立アルゴリズムについて詳細に説明する。
【００６１】
あるＭＮ２から通信要求が発生した場合には、通信可能なＧＮ１の存在を確認する（ステップＳ１１）。そして、通信可能なＧＮ１が存在すれば、ＭＮ２はＧＮ１へＳＲＲＥＱ（Source Route Request）パケットを送信する（ステップＳ１２）。
【００６２】
そして、このＳＲＲＥＱパケットを受信したＧＮ１は、宛先ノード（Destination Node  以下、ＤＮと称する）がＮＮ−ＤＢ４に存在するか否かを確認する（ステップＳ１３）。尚、上記ステップＳ１１で通信可能なＧＮ１の存在を確認できなかった場合、及び上記ステップＳ１３でＤＮがＮＮ−ＤＢ４に存在しないと判断された場合は、ルート確立失敗として処理される（ステップＳ１４）。
【００６３】
一方、上記ステップＳ１３にてＤＮがＮＮ−ＤＢ４に存在する場合には、ＧＮ１はＤＮが属するＧＮが隣接もしくは同一ＧＮであるか否かを確認する（ステップＳ１５）。そして、ＤＮが属するＧＮが隣接もしくは同一ＧＮであると確認された場合には、ＧＮ１を介するルート（Gateway Route）よりもＧＮ１を介さないルート（Gatewayless Route）の方が効率的な場合もあるので、Gateway RouteとGatewayless Routeの両方でソースルート(SR；Source Route)とルートコスト（RC；Route Cost）を計算し、ＲＣの小さいルートを選択することになる（ステップＳ１６）。これに対して、上記ステップＳ１５にて、ＤＮが属するＧＮが隣接もしくは同一ＧＮではないと確認された場合には、Gateway Routeについてのみ計算をして、ルートを決定する（ステップＳ１９）。
【００６４】
尚、本実施の形態の通信システム及び方法では、ＭＮ−ＭＮ、ＭＮ−ＧＮのルート計算には、例えばダイクストラの最短経路アルゴリズム等を用いている。但し、これは一例であって、これに限定されるものではない。
【００６５】
そして、ＭＮ−ＭＮのリンクコストはホップ数に関係なく「１」とし、ＧＮ−ＧＮのリンクコストは距離に関係なく「１」としている。こうして、ＧＮ１によりルートが決定されると、ＧＮ１は全関係ノード（送信元ノード−宛先ノード間のソースルート）に、使用ｃｈやソースルートを記述したＳＲＲＥＰ(Source Route Reply)パケットをＭＮ２に送信する（ステップＳ１７）。
【００６６】
このＳＲＲＥＰパケットを受信したＭＮ２は、その情報を基に使用ｃｈを決定し、ルーチングテーブルを作成する（ステップＳ１８）。こうして、データ通信モードでユーザデータが送受信される（ステップＳ２０）。すなわち、各種パケットは、ＳＲＲＥＰパケットに含まれているソースルート情報に基づいてデータ通信モードの下、ユニキャストで通信される。尚、ＭＮ間のルーチングアルゴリズムには既存の有線アルゴリズム（ＲＩＰ、ＯＳＰＦ等）を用いる。
【００６７】
ここで、本実施の形態による上述したような「ルート確立アルゴリズム」と「ＯＳＰＦ」の隣接関係調査（Ｈｅｌｌｏパケット）及びリンクステート情報交換アルゴリズムの相違について述べる。
【００６８】
先ず、「ＯＳＰＦ」では、代表ルータとバックアップルータを設置し、各ルータの隣接情報を代表ルータに送信し、代表ルータで収集した同一エリア上のリンクステートを全てのルータに配布している。
【００６９】
これに対して、本実施の形態に係るルート確立アルゴリズムでは、ＧＮ（上記代表ルータに相当）１で隣接情報を収集しているが、各ノードには隣接情報を配布していない。そのため、全ノードのＬＳＤ（Link  State  Database）の同期を取る必要がない。但し、ＧＮ間では同期を取る必要がある。また、ＧＮ１がＬＳＤ保管のデフォルトとなるため、代表ルータを動的に決定するアルゴリズムも必要がない。更に、ＧＮ１が無線ネットワークのため資源情報（例えば周波数、ｃｈ、符号等）を管理している点でも「ＯＳＰＦ」とは相違している。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態に係る通信システムでは、ＭＮ２からの通信要求が発生した時点で、ＧＮ１は、当該ＧＮ１が保有しているＮＮ−ＤＢ４の隣接情報と資源管理ＤＢ５の資源情報とに基づいてルート計算を行い、その計算結果を全関係ノードへ送信する。
【００７１】
最後に、図１３のフローチャートを参照して、通信モードの切替えに係るシーケンスを詳細に説明する。即ち、ＭＮ２による通信要求が発生すると（ステップＳ３０）、ＧＮ１は通信データの種類を判別する（ステップＳ３１）。制御データである場合には制御モードに設定し（ステップＳ３２）、制御以外のデータである場合にはデータ通信モードに設定する（ステップＳ３３）。この設定により、不図示の通信モード切替えＳＷが切り替えられる（ステップＳ３４）。
【００７２】
データの送受信時においては、通信モードが判定される（ステップＳ３５）。そして、通信モードが制御データである場合には、不図示の制御モード無線回路を介して、制御データが送受信され（ステップＳ３６，Ｓ３７）、通信モードがデータ通信モードである場合には、不図示のデータ通信モード無線回路を介して、制御以外のデータが送受信される（ステップＳ３８，Ｓ３９）。
【００７３】
以上説明した実施の形態に係る通信システム及び方法では、無線マルチホップ通信において、有線ネットワークに接続されたＧＮを設置し、通信用途に合わせてセル半径の異なる二つの通信モードを利用する集中制御型ルーチング方式を採用した。このようにＧＮを定期的に設置することで、ノード密度の小さい場合でも接続率を向上させることができ、ネットワークが大きくなっても中継ホップ数を一定回数に抑えることができる。また、二つの通信モードを利用した集中制御方式とすることで、制御パケット量を定量的にし、発呼からリンク確立までの遅延時間を短縮することも可能としている。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能である。
【００７５】
例えば、上記隣接情報、資源情報として記憶される情報は、上述したものに限定されるものではないことは勿論である。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、制御用のパケット、実データのパケットの通信条件を通信モードにより差別化したＧＮによる集中制御方式を採用することで、ネットワーク上に流出する制御用のパケットの量を削減し、ネットワーク帯域が圧迫される事態や、電波干渉、パケット衝突の問題を回避する通信システム及び通信方法を提供することができる。更に、ＧＮによる集中制御方式を採用し、ＧＮに隣接情報を把握させることで、各ＭＮ間での自律的なルート構築を不要とする通信システム及び通信方法を提供することができる。また、ＧＮにネットワーク上の資源管理情報を把握させ、有限であるネットワーク資源を効率的に使用する通信システム及び通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る通信システムの概念図である。
【図２】（ａ）はＭＮ２のＮＮ−ＤＢ３のフォーマットを示す図、（ｂ）はＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４のフォーマットを示す図、（ｃ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係を示す図、
である。
【図３】（ａ）はＭＮ２ａのＮＮ−ＤＢ３ａの内容を示す図、（ｂ）はＭＮ２ｂのＮＮ−ＤＢ３ｂの内容を示す図、（ｃ）はＭＮ２ｃのＮＮ−ＤＢ３ｃの内容を示す図、（ｄ）はＭＮ２ｄのＮＮ−ＤＢ３ｄの内容を示す図、（ｅ）はＭＮ２ｅのＮＮ−ＤＢ３ｅの内容を示す図、（ｆ）はＭＮ２ｆのＮＮ−ＤＢ３ｆの内容を示す図、（ｇ）はＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４の内容を示す図、である。
【図４】（ａ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係及び通信関係を示す図であり、（ｂ）は資源管理ＤＢ５の内容を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る通信システムによるルーチング制御についてのフローチャートである。
【図６】ＧＮ１の探索に係る二つの方法を説明するための図である。
【図７】Ｈｅｌｌｏプロトコルについてのフローチャートである。
【図８】（ａ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係を示す図であり、（ｂ）はＮＮ−ＤＢ４の内容を示す図である。
【図９】（ａ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係を示す図であり、（ｂ）はＮＮ−ＤＢ４の内容を示す図である。
【図１０】（ａ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係を示す図であり、（ｂ）はＭＮ２ａのＮＮ−ＤＢ２ａの内容を示す図であり、（ｃ）はＮＮ−ＤＢ４の内容を示す図である。
【図１１】（ａ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係を示す図であり、（ｂ）はＭＮ２ｄのＮＮ−ＤＢ２ｄの内容を示す図であり、（ｃ）はＭＮ２ｅのＮＮ−ＤＢ２ｅの内容を示す図であり、（ｄ）はＭＮ２ｆのＮＮ−ＤＢ２ｆの内容を示す図であり、（ｅ）はＮＮ−ＤＢ４の内容を示す図である。
【図１２】図５のステップＳ８にて実行されるルート確立アルゴリズムについて詳細に説明するためのフローチャートである。
【図１３】制御モードの切替えに係る処理の流れを詳細に説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１  ゲートウェイノード（ＧＮ）
２  モバイルノード（ＭＮ）
３  隣接ノードデータベース（ＮＮ−ＤＢ）
４  隣接ノードデータベース（ＮＮ−ＤＢ）
５  資源管理データベース（資源管理ＤＢ）
【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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【図１３】
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