(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複数の移動局と、
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複数の固定局と、
を有し、一の固定局のセルエリアに属しない一の移動局が当該一の固定局に対して送信先の移動局への通信要求を行う場合には、当該一の移動局は上記一の固定局のセルエリアに属する他の移動局にマルチホップ通信で通信要求情報を送信し、当該他の移動局は上記一の固定局にシングルホップ通信で当該通信要求情報を転送し、当該一の固定局は当該通信要求情報に基づき上記第２及び第３データベースを参照しつつ上記一の移動局から上記送信先の移動局ヘの通信ルートを計算することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
上記一の固定局のセルエリアに属しない上記一の移動局は、当該一の固定局のセルエリアに属する他の移動局を特定することができない場合には、マルチホップ通信によるフラッディングによって上記通信要求情報を送信することを更に特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
上記マルチホップ通信によるフラッディングによって送信された通信要求情報を上記一の固定局のセルエリアに属する他の移動局が受信した場合には、当該他の移動局による上記通信要求情報の更なる移動局への転送を中止することを更に特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
上記一の移動局より上記他の移動局を介して通信要求を受けた上記一の固定局は、上記送信先の移動局が属する固定局が自己又は自己に隣接する他の固定局である場合には、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、上記送信先の移動局が属する固定局が自己又は自己に隣接する他の固定局でない場合には、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、ことを更に特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
上記決定された通信ルートに基づき上記送信先の移動局と送信元の移動局である上記一の移動局との間で通信を行うときに、上記送信先の移動局が上記一の固定局又は当該一の固定局に隣接する他の固定局のセルエリアに属しないときには、当該セルエリアに属する送信先の移動局の中継起点の移動局を特定し、当該送信先の移動局の中継起点の移動局を介して通信を行うことを更に特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
上記隣接情報は、上記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、ことを更に特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の通信システム。
【請求項７】
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複数の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複数の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、
上記各移動局により、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し、上記固定局により、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、
一の固定局のセルエリアに属しない一の移動局が当該一の固定局に対して送信先の移動局への通信要求を行う場合には、上記一の移動局により、上記一の固定局のセルエリアに属する他の移動局にマルチホップ通信で通信要求情報を送信し、上記他の移動局により、上記一の固定局にシングルホップ通信で当該通信要求情報を転送し、
上記一の固定局により、当該通信要求情報に基づき、上記第２及び第３データベースを参照しつつ、上記一の移動局から上記送信先の移動局ヘの通信ルートを計算する、ことを特徴とする通信方法。
【請求項８】
上記一の固定局のセルエリアに属しない上記一の移動局は、当該一の固定局のセルエリアに属する他の移動局を特定することができない場合には、マルチホップ通信によるフラッディングによって上記通信要求情報を送信することを更に特徴とする請求項７に記載の通信方法。
【請求項９】
上記マルチホップ通信によるフラッディングによって送信された通信要求情報を上記一の固定局のセルエリアに属する他の移動局が受信した場合には、当該他の移動局による上記通信要求情報の更なる移動局への転送を中止することを更に特徴とする請求項８に記載の通信方法。
【請求項１０】
上記一の移動局より上記他の移動局を介して通信要求を受けた上記一の固定局は、上記送信先の移動局が属する固定局が自己又は自己に隣接する他の固定局である場合には、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、上記送信先の移動局が属する固定局が自己又は自己に隣接する他の固定局でない場合には、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、ことを更に特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の通信方法。
【請求項１１】
上記決定された通信ルートに基づき上記送信先の移動局と送信元の移動局である上記一の移動局との間で通信を行うときに、上記送信先の移動局が上記一の固定局又は当該一の固定局に隣接する他の固定局のセルエリアに属しないときには、当該セルエリアに属する送信先の移動局の中継起点の移動局を特定し、当該送信先の移動局の中継起点の移動局を介して通信を行うことを更に特徴とする請求項１０に記載の通信方法。
【請求項１２】
上記隣接情報は、上記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、ことを更に特徴とする請求項７乃至１１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中継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を採用し、ＧＮのセルエリア外のモバイルノード（Mobile Node  以下、ＭＮと称する）による通信も可能とする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。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ＭＮ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。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（Route Reply  以下、ＲＲＥＰと称する）パケット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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００８】
かかる点に鑑みて、本出願人は、送信元ノードがソースルート要求（Source Route Request  以下、ＳＲＲＥＱと称する）パケットをシングルホップ通信でＧＮへ送信し、ＳＲＲＥＱを受信したＧＮが推定したトポロジ情報を基にルート計算を行い、その結果をソースルート応答（Source Route Reply  以下、ＳＲＲＥＰと称する）パケットに乗せてシングルホップで経路構築に関係する全てのノードへ返信することで的確なルート構築を行う方法を先に提案している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、ＭＮがＧＮのセルエリア外に存在する場合には、ＳＲＲＥＱパケットを送信することができないため接続要求が行えず、通信エリアを広げるためには多くの基地局が必要である。また、基地局障害時等には通信不能である。ここに、ＭＮがＧＮのセルエリア外にいる場合でも自ノードの存在をＧＮへ登録し、通信を可能とすることが嘱望されている。
【００１０】
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伝送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。そして、特に、ＭＮがＧＮのセルエリア外に位置する場合でも自ノードの存在をＧＮへ登録し、更には当該ＭＮによる通信をも可能とすることにある。
【００１１】
【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の態様では、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複数の移動局と、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複数の固定局と、を有し、一の固定局のセルエリアに属しない一の移動局が当該一の固定局に対して送信先の移動局への通信要求を行う場合には、当該一の移動局は上記一の固定局のセルエリアに属する他の移動局にマルチホップ通信で通信要求情報を送信し、当該他の移動局は上記一の固定局にシングルホップ通信で当該通信要求情報を転送し、当該一の固定局は当該通信要求情報に基づき上記第２及び第３データベースを参照しつつ上記一の移動局から上記送信先の移動局ヘの通信ルートを計算することを特徴とする通信システムが提供される。
【００１２】
そして、本発明の第２の態様では、上記第１の態様において、上記一の固定局のセルエリアに属しない上記一の移動局は、当該一の固定局のセルエリアに属する他の移動局を特定することができない場合には、マルチホップ通信によるフラッディングによって上記通信要求情報を送信することを更に特徴とする通信システムが提供される。
【００１３】
さらに、本発明の第３の態様では、上記第２の態様において、上記マルチホップ通信によるフラッディングによって送信された通信要求情報を上記一の固定局のセルエリアに属する他の移動局が受信した場合には、当該他の移動局による上記通信要求情報の更なる移動局への転送を中止することを更に特徴とする通信システムが提供される。
【００１４】
また、本発明の第４の態様では、上記第１乃至３のいずれかの態様において、上記一の移動局より上記他の移動局を介して通信要求を受けた上記一の固定局は、上記送信先の移動局が属する固定局が自己又は自己に隣接する他の固定局である場合には、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、上記送信先の移動局が属する固定局が自己又は自己に隣接する他の固定局でない場合には、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、ことを更に特徴とする通信システムが提供される。
【００１５】
そして、本発明の第５の態様では、上記第４の態様において、上記決定された通信ルートに基づき上記送信先の移動局と送信元の移動局である上記一の移動局との間で通信を行うときに、上記送信先の移動局が上記一の固定局又は当該一の固定局に隣接する他の固定局のセルエリアに属しないときには、当該セルエリアに属する送信先の移動局の中継起点の移動局を特定し、当該送信先の移動局の中継起点の移動局を介して通信を行うことを更に特徴とする通信システムが提供される。
【００１６】
さらに、本発明の第６の態様では、上記第１乃至第５のいずれかの態様において、上記隣接情報は、上記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、ことを更に特徴とする通信システムが提供される。
【００１７】
本発明の第７の態様では、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複数の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複数の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、上記各移動局により、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し、上記固定局により、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、一の固定局のセルエリアに属しない一の移動局が当該一の固定局に対して送信先の移動局への通信要求を行う場合には、上記一の移動局により、上記一の固定局のセルエリアに属する他の移動局にマルチホップ通信で通信要求情報を送信し、上記他の移動局により、上記一の固定局にシングルホップ通信で当該通信要求情報を転送し、上記一の固定局により、当該通信要求情報に基づき、上記第２及び第３データベースを参照しつつ、上記一の移動局から上記送信先の移動局ヘの通信ルートを計算する、ことを特徴とする通信方法が提供される。
【００１８】
そして、本発明の第８の態様では、上記第７の態様において、上記一の固定局のセルエリアに属しない上記一の移動局は、当該一の固定局のセルエリアに属する他の移動局を特定することができない場合には、マルチホップ通信によるフラッディングによって上記通信要求情報を送信することを更に特徴とする通信方法が提供される。
【００１９】
さらに、本発明の第９の態様では、上記第８の態様において、上記マルチホップ通信によるフラッディングによって送信された通信要求情報を上記一の固定局のセルエリアに属する他の移動局が受信した場合には、当該他の移動局による上記通信要求情報の更なる移動局への転送を中止することを更に特徴とする通信方法が提供される。
【００２０】
また、本発明の第１０の態様では、上記第７乃至第９のいずれかの態様において、上記一の移動局より上記他の移動局を介して通信要求を受けた上記一の固定局は、上記送信先の移動局が属する固定局が自己又は自己に隣接する他の固定局である場合には、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、上記送信先の移動局が属する固定局が自己又は自己に隣接する他の固定局でない場合には、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、ことを更に特徴とする通信方法が提供される。
【００２１】
そして、本発明の第１１の態様では、上記第１０の態様において、上記決定された通信ルートに基づき上記送信先の移動局と送信元の移動局である上記一の移動局との間で通信を行うときに、上記送信先の移動局が上記一の固定局又は当該一の固定局に隣接する他の固定局のセルエリアに属しないときには、当該セルエリアに属する送信先の移動局の中継起点の移動局を特定し、当該送信先の移動局の中継起点の移動局を介して通信を行うことを更に特徴とする通信方法が提供される。
【００２２】
さらに、本発明の第１２の態様では、上記第７乃至第１１のいずれかの態様において、上記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、ことを更に特徴とする通信方法が提供される。
【００２３】
【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。
【００２４】
＜第１の実施の形態＞
先ず、図１には、本発明の第１の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。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、制御モードと中継モードといった二つの伝送モードを有している点に特徴の一つがある。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
そして、本通信システムは、伝送モードとして、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中継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。
【００３１】
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、ユーザデータは中継モードでマルチホップ通信する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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伝送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。
【００３６】
次に、図２を参照して、ＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…，４について更に詳述する。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
以下、図５のフローチャート等を参照して、本発明の第１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。
【００４６】
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。
【００４７】
この第１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。
【００４８】
以下、これをふまえて、ルーチング制御につき詳述する。
【００４９】
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）。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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）。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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）。
【００６２】
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）。
【００６３】
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）。
【００６４】
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）。
【００６５】
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）。
【００６６】
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）。
【００６７】
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。
【００６８】
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パケットを送信する（ステップＳ１２）。
【００６９】
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）。
【００７０】
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）。
【００７１】
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。
【００７２】
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パケットをＭＮ２に送信する（ステップＳ１７）。
【００７３】
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、中継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中継モードの下、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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
次に、図１３のフローチャートを参照して、伝送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中継モードに設定する（ステップＳ３３）。この設定により、不図示の伝送モード切替えＳＷが切り替えられる（ステップＳ３４）。
【００７９】
データの送受信時においては、伝送モードが判定される（ステップＳ３５）。そして、伝送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）、伝送モードが中継モードである場合には、不図示の中継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）。
【００８０】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る通信システム及び通信方法について詳細に説明する。この第２の実施の形態は、前述した第１の実施の形態の構成及び作用を基礎とした上で、更なる工夫を施したものである。即ち、前述した第１の実施の形態では、ＭＮ２がＧＮ１のセルエリア外に存在する場合には、ＳＲＲＥＱパケットを送信することができないため、接続要求を行うことができなかったが、この第２の実施の形態では、ＭＮ２がＧＮ１のセルエリア外にいる場合でも自ノードの存在をＧＮ１へ登録可能とし、更には通信可能としている。
【００８１】
以下では、図１乃至図１３と同一の構成については同一の符号をもって、第２の実施の形態による特徴的なシーケンスを中心に説明する。
【００８２】
先ず、図１４のフローチャートを参照して、本発明の第２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。
【００８３】
この第２の実施の形態では、ＭＮ２がＧＮ１のセルエリア外に存在する場合であっても、マルチホップ通信によってＧＮ１のセルエリア内に存在する他のＭＮを探索し、当該ＧＮ１のセルエリア内の他のＭＮよりシングルホップ通信によってＧＮ１へ位置登録及び隣接情報を通知する点に特徴の一つがある。
【００８４】
以下、かかる特徴をふまえてルーチング制御につき詳述する。
【００８５】
さて、ＭＮ２が使用可能な状態になると（ステップＳ４０）、ネットワークに接続されたＭＮ２は最初に制御モード（シングルホップ）によりＧＮ１の探索を行う（ステップＳ４１）。このＧＮ１の探索には、先に図６で説明したように、Ｇ広告、Ｇ要請といった二つの方法があるが、ここでは重複した説明は省略する。
【００８６】
こうして、ＭＮ２がＧＮ１を探索し、当該ＧＮ１の存在を確認すると（ステップＳ４２）、ＭＮ２は前述したＨｅｌｌｏプロトコル（図７参照）により隣接情報を調査することになる（ステップＳ４６）。尚、ＭＮ２がＧＮ１の存在を確認できるのは、当該ＭＮ２がＧＮ１のセルエリア内に属する場合等である。
【００８７】
続いて、ＭＮ２は、隣接ノード情報に変化があるか否かを判断し（ステップＳ４７）、当該隣接ノード情報に変化がある場合にはステップＳ４９に進む。
【００８８】
これに対して、隣接ノード情報に変化がない場合には、ＭＮ２はアップデート時間が経過しているか否かを判断する（ステップＳ４８）。そして、アップデート時間に至っていないと判断した場合には上記ステップＳ４６に戻り上記同様の処理を実行する。一方、アップデート時間に至っていると判断した場合には、ＭＮ２はＧＮ１へ隣接情報をアップデートする（ステップＳ４９）。
【００８９】
以上の処理の後、ＭＮ２からＧＮ１へ通信要求がなされた場合には（ステップＳ５０）、ＧＮ１は、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を実行する（ステップＳ５１）。尚、この第２の実施の形態では、Ｈｅｌｌｏ間隔やアップデート間隔は事前にＭＮへ記憶させておき、上記隣接情報調査や当該隣接情報のアップデートを定期的に実施することとしている。
【００９０】
一方、上記ステップＳ４２において、ＭＮ２が制御モード（シングルホップ）によりＧＮ１を発見できなかった場合には、ＧＮ１のセルエリア内に位置する他のＭＮへの経路情報があるか否かを判断する（ステップＳ４３）。ここで、当該経路情報がある場合には、ステップＳ４６に進み、上記同様の処理を行う。
【００９１】
これに対して、当該経路情報がない場合には、中継モード（マルチホップ）で、フラッディングによりＧＮ１のセルエリア内に存在する他のＭＮを探索する（ステップＳ４４）。尚、このとき、フラッディングによるＧＮ探索パケットを受信したＧＮ１のセルエリア内に存在する他のＭＮは更なるＭＮにパケット転送を行わない。即ち、図１７に示されるように、ＧＮが存在しないセルエリア１００（斜線部分）のＭＮよりフラッディングによるＧＮ探索パケットの送信がなされた場合に、例えばＧＮ１ａのセルエリア１０２の更なるＭＮはパケット転送を行わないので、境界ノード近傍領域１０１よりも転送が広げられる事態が防止され、ネットワーク上に流出する制御用のパケット量が削減され、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が回避されている。
【００９２】
そして、ＧＮ１は、自己のセルエリア内に存在する当該他のＭＮを発見することができたか否かを判断する（ステップＳ４５）。そして、このステップＳ４５において、当該他のＭＮを発見することができた場合には、そのルートを保存した後、ステップＳ４６に進み、上記同様の処理を行い、発見することができない場合には、上記ステップＳ４１に戻り、上記同様の処理を行う。
【００９３】
次に、図１５のフローチャートを参照して、図１４のステップＳ５１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。
【００９４】
ここでは、各ＭＮ２ａ，２ｂ…とＧＮ１に制御モード（シングルホップ）及び中継モード（マルチホップ）の二種類の伝送モード、Ｈｅｌｌｏプロトコル、ルート構築アルゴリズムを実装し、更に各ＭＮ２ａ，２ｂ…にマルチホップ通信によるＧＮ探索機能を実装し、各ＭＮ２ａ，２ｂ…にはＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…、ＧＮ１にはＮＮ−ＤＢ４と資源管理ＤＢ５を備えることが前提となる。
【００９５】
以下では、図１６及び図１７を適宜参照して説明を進める。
【００９６】
尚、図１６において、小さな丸印で示したのはＭＮであり、小さな三角印で示したのはＧＮであり、当該ＧＮを中心として描画された円は各ＧＮのセルエリアを示している。また、図１７において、斜線部分は、ＧＮが存在しないセルエリア１００を示し、ＧＮ１ａのセルエリアは符号１０２で示される。
【００９７】
さて、あるＭＮ（Source Node  以下、ＳＮ２ａと称する）から通信要求が発生した場合には、当該ＳＮ２ａはＧＮ１ａのセルエリア内に属しているか否かを判断する（ステップＳ６０）。このステップＳ６０において、ＳＮ２ａがＧＮ１ａのセルエリア内に属していないと判断した場合には、ＳＮ２ａはＧＮ１ａのセルエリア内に属している他のＭＮへの経路情報が保存されているか否かを判断し（ステップＳ６１）、当該経路情報が保存されていると判断した場合には、保存しているルートに従ってユニキャストで他のＭＮにＳＲＲＥＱパケットを送信する（ステップＳ６２）。一方、ＳＮ２ａは、当該経路情報が保存されていないと判断した場合には、中継モード（マルチホップ）で、フラッディングによりＳＲＲＥＱパケットを送信し（ステップＳ６３）、ＧＮ１ａのセルエリア内の他のＭＮが当該ＳＲＲＥＱパケットを受信したか否かを判断する（ステップＳ６４）。
【００９８】
このステップＳ６４において、ＳＮ２ａは、ＧＮ１ａのセルエリア内の他のＭＮが自己（ＳＮ２ａ）からのＳＲＲＥＱパケットを受信していないと判断した場合には、ルート確立を失敗と判断し、この処理を終了する。一方、このステップＳ６４において、ＳＮ２ａは、ＧＮ１ａのセルエリア内に属している他のＭＮが自己（ＳＮ２ａ）からのＳＲＲＥＱパケットを受信したと判断した場合には、当該ＳＲＲＥＱパケットを受信した他のＭＮによるＳＲＲＥＱパケット転送を中止し、当該他のＭＮを中継起点のＭＮ２ｂとする（ステップＳ６５）。尚、このようにパケット転送を中止することで、図１７に示したように、ＧＮが存在しないセルエリア１００の境界ノード近傍領域１０１よりも転送が広げられる事態を防止し、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している。
【００９９】
上記中継起点のＭＮ２ｂは、上記ＳＮ２ａから中継モード（マルチホップ）で送られたＳＲＲＥＱパケットを、制御モード（シングルホップ）でＧＮ１ａへ送信することでルート要求を行う（ステップＳ６６）。
【０１００】
続いて、ＧＮ１ａは、送信先のＭＮ（Destination Node  以下、ＤＮと称する）がＮＮ−ＤＢ４に登録されているか否かを判断する（ステップＳ６７）。このステップＳ６７において、当該ＤＮがＮＮ−ＤＢ４に登録されていないと判断した場合には、ルート確立が失敗したものとして、この処理を終了する。
【０１０１】
一方、上記ステップＳ６７において、ＧＮ１ａは、ＤＮがＮＮ−ＤＢ４に登録されていると判断した場合には、ＤＮが属するＧＮが隣接（ＧＮ１ｂ）もしくは同一ＧＮ（ＧＮ１ａ）であるか否かを確認する（ステップＳ６８）。
【０１０２】
そして、ＧＮ１ａは、ＤＮが属するＧＮが、隣接もしくは同一ＧＮであると確認した場合には、ＧＮ１ａを介するルート（Gateway Route）よりもＧＮ１ａ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)とルートコスト（RC）を計算して、ＲＣの小さいルートを選択する（ステップＳ６９）。
【０１０３】
一方、上記ステップＳ６８にて、ＤＮが属するＧＮが隣接もしくは同一ＧＮではないと確認した場合には、ＧＮ１ａ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Ｓ７０）。尚、ここでも、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ることとしているが、これに限定されるものではない。
【０１０４】
こうして、ＧＮ１ａがルートを決定すると、ＧＮ１ａはＳＮ２ａ及び全関係ノード（ＳＮ２ａ−ＤＮ２ｄ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パケットを送信する。そして、このＧＮ１ａからのＳＲＲＥＰパケットを受信したＳＮ２ａは、その情報を基にして使用ｃｈを決定し、ルーチングテーブルを作成することになる（ステップＳ７１）。
【０１０５】
このとき、ＳＮ２ａ，ＤＮ２ｄがＧＮ１ａ，ＧＮ１ｂのセルエリア外にある場合には、ＧＮ１ａ，１ｂのセルエリアの境界ノードで当該セルエリア内に属しているＭＮを中継起点のＭＮ２ｂ、中継起点のＭＮ２ｃとする。
【０１０６】
続いて、ＧＮ１ａは、ＳＮ，ＤＮがＧＮ１ａ，ＧＮ１ｂのセルエリア内に属しているか否かを判断し（ステップＳ７２）、ＳＮ，ＤＮがＧＮ１ａ，ＧＮ１ｂのセルエリア内に属していると判断した場合には（この場合、ＳＮ，ＤＮは、ＧＮ１ａ，ＧＮ１ｂと図１６に示すＳＮ２ｅ、ＤＮ２ｆの如き関係となる）、中継モードでユーザデータを送受信する。即ち、各種パケットを、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中継モード（マルチホップ）の下でユニキャストで通信することになる。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。
【０１０７】
一方、上記ステップＳ７２において、ＧＮ１ａは、ＳＮ，ＤＮがＧＮ１のセルエリア内に属してないと判断した場合には（この場合、ＳＮ，ＤＮは、ＧＮ１ａ，ＧＮ１ｂと図１６に示すＳＮ２ａ、ＤＮ２ｄの如き関係となる）、中継起点のＭＮ２ｂ，中継起点のＭＮ２ｃを介してＳＮ２ａ，ＤＮ２ｄへユニキャストでＳＲＲＥＰパケットを送信する（ステップＳ７３）。
【０１０８】
そして、ＧＮ１ａは、当該ＳＲＲＥＰパケットがＳＮ２ａ，ＤＮ２ｄに到達したか否かを判断し（ステップＳ７４）、到達していないと判断した場合には、当該判断が１回目であれば中継起点のＭＮ２ｂ，中継起点のＭＮ２ｃからＳＮ２ａ，ＤＮ２ｄへフラッディングでＳＲＲＥＰパケットを送信した後（ステップＳ７５）、上記ステップＳ７４と同様の判断を行う。
【０１０９】
そして、上記ステップＳ７４において、ＧＮ１ａは、ＳＲＲＥＰパケットがＳＮ２ａ，ＤＮ２ｄに到達されていないと判断した場合、当該判断が２回目以降であれば、ルート確立が失敗したものとして、この処理を終了する。また、上記ステップＳ７４において、ＧＮ１ａは、ＳＲＲＥＰパケットがＳＮ２ａ，ＤＮ２ｄに到達されていると判断した場合、中継モードでユーザデータを送受信する。即ち、各種パケットを、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中継モードの下、ユニキャストで送信する。尚、上記ステップＳ７２乃至Ｓ７５では、ＳＮ，ＤＮの双方がＧＮ１ａ，１ｂのセルエリア内に属しているか否かで、その後の処理を決めていたが、いずれか一方がＧＮ１ａ又は１ｂのセルエリア内に属していない場合にも、当該一方についてステップＳ７３乃至Ｓ７５の処理を実行することで、問題を解決することができる。
【０１１０】
一方、上記ステップＳ６０において、ＳＮがＧＮ１ａのセルエリア内に属していると判断した場合には（この場合、ＳＮは、ＧＮ１ａと図１６に示すＳＮ２ｅの如き関係となる）、ＧＮ１ａから通知されたルートに従い、ＳＲＲＥＰパケットを転送することによってルートを構築する（ステップＳ６６）。以降、上記ステップＳ６７以降と同様の処理が実行されることになる。
【０１１１】
次に、図１８乃至図２０を参照して、第２の実施の形態に係る通信システムにおけるＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４、ＭＮ２ａ乃至２ｇのＮＮ−ＤＢ３ａ乃至３ｇの記憶内容について更に詳細に説明する。尚、図１８において、破線で示したのは各中心に位置するＭＮ２ａ乃至２ｇのセルエリアであり、実線で示したのはＧＮ１のセルエリアである。ここでは、ＭＮ２ａ乃至２ｆは、全てＧＮ１のセルエリア外に位置しており、ＭＮ２ｇが中継起点のＭＮとなっている。
【０１１２】
各ＭＮ２ａ乃至２ｇのＮＮ−ＤＢ３ａ乃至３ｇには、図２０（ａ）乃至（ｇ）に示されるような情報が記憶されている。即ち、隣接情報と、各隣接ＭＮのＧＮのセルエリアの内／外の別、各隣接ＭＮの中継起点のＭＮ２ｇまでのルート、各受信電力が関係付けられて記憶されている。例えば、図２０（ｂ）では、ＭＮ２ｂのＮＮ−ＤＢ３ｂには、隣接情報としてＭＮ２ｆのノードＩＤ、当該ＭＮ２ｆがＧＮ１のセルエリアの外である旨、当該ＭＮ２ｆの中継起点ＭＮ２ｇまでのルート２ｆ−２ａー２ｄ−２ｇ、受信電力Ｐ2b-2fが蓄積されている。
【０１１３】
そして、上述したような一連の処理により、各ＭＮ２ａ乃至２ｇによりＮＮ−ＤＢ３ａ乃至３ｇの情報のアップデートが中継起点のＭＮ２ｇを介してなされると、ＧＮ１は図１９に示されるようなＮＮ−ＤＢ４の内容を更新する。
【０１１４】
即ち、このＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４では、各ＭＮ２ａ乃至２ｇ毎に、当該ＭＮ２ａ乃至２ｇのＧＮ１のセルエリアの内／外の別、当該ＭＮ２ａ乃至２ｇの中継起点のＭＮ２ｇまでのルート、隣接情報としての隣接ＭＮのノードＩＤ及び各受信電力、が関係付けられて記憶されている。例えば、ＭＮ２ｂについては、先に説明した図２０（ｂ）の情報がアップデートされた結果、当該ＮＮ−ＤＢ３ｂの内容が蓄積されていることが判る。
【０１１５】
＜第１及び第２の実施の形態の効果等＞
以上説明したように、本発明の第１及び第２の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伝送モードを利用するＧＮによる集中制御型ルーチング方式を採用した。
【０１１６】
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。
【０１１７】
また、二つの伝送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、ＳＮがＳＲＲＥＱパケットを送出してからＳＲＲＥＰパケットを受信するまでのルート探索時間を短縮することも可能としている。
【０１１８】
そして、特に第２の実施の形態では、一のＭＮがＧＮ探索をマルチホップで行うことによって、ＧＮのセルエリア内の他のＭＮを介して当該ＧＮのセルエリア外からＧＮと通信することを可能とする。そして、このとき、ＧＮセルエリア内に存在する他のＭＮは、ＧＮのセルエリア外のＭＮからのＧＮ探索パケット、ルート要求パケットを転送しないようにすることで、ネットワーク上への制御パケットの広がりを抑制することも可能としている。また、自律制御型と集中制御方のルーチング制御方式を組み合わせた上述のアルゴリズムにより、ＧＮのセルエリア外であってもセルエリア内と略同等の接続率を達成することができる。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
【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伝送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。
【０１２２】
そして、特に、ＭＮがＧＮのセルエリア外に位置する場合でも自ノードの存在をＧＮへ登録し、当該ＭＮによる通信を可能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。
【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。
【図１４】本発明の第２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ためのフローチャートである。
【図１５】図１４のステップＳ５１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１６】図１４のステップＳ５１にて実行されるルート確立アルゴリズムについて説明を補足するための概念図である。
【図１７】  ＧＮ１ａのセルエリア１００と境界ノード近傍領域１０１との関係を示すネットワークもモデル図である。
【図１８】ＭＮ２ａ乃至２ｆ、中継起点のＭＮ２ｇ、ＧＮ１及びそのセルエリアの関係を示す図である。
【図１９】ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４の記憶内容を示す図である。
【図２０】ＭＮ２ａ乃至２ｇのＮＮ−ＤＢ３ａ乃至３ｇの記憶内容を示す図である。
【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】
0004025573.tif 000002
【図２】
0004025573.tif 000003
【図３】
0004025573.tif 000004
【図４】
0004025573.tif 000005
【図５】
0004025573.tif 000006
【図６】
0004025573.tif 000007
【図７】
0004025573.tif 000008
【図８】
0004025573.tif 000009
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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