(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ノードに、ＩＰ層とＭＡＣ層の間にＷＭ（ワイヤレスミドルウェア）層を導入し、ＷＭ層で宛先アドレス、中継ノードのアドレス、送信するポートを管理する経路表をもち、
前記ＷＭ層において受信したパケットのＷＭヘッダを解析し、自ノード宛てのパケットならばＩＰ層にパケットを引き継ぎ、他ノード宛てのパケットならば前記経路表に基づいてネットワークインタフェースを選択し、そのネットワークインタフェースを用いて中継するマルチホップネットワークの中継方法において、
前記ＷＭ層を導入した無線ノードは、周辺のノードが前記ＷＭ層を導入しているノード（以下「ＷＭ層導入ノード」という）か否かを判断し、ＷＭ層導入ノードならばＷＭ層で中継可能なノードとして管理し、ＷＭ層を導入していないノード（以下「ＷＭ層未導入ノード」という）ならばＷＭ層で終端するノードとして管理する
ことを特徴とするマルチホップネットワークの中継方法。
【請求項２】
ＷＭ層未導入ノードからＷＭ層導入ノード（中継ノード）を介してＷＭ層導入ノードへデータを送信する場合には、前記中継ノードは、前記ＷＭ層未導入ノードからＩＰ層で送信されたＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダ、ペイロードからなるパケットを受信し、ＷＭ層に引き継ぎ、ＷＭ層で経路表に基づいて経路を確定し、宛先のＷＭアドレスを付加して前記ＷＭ層導入ノードへ転送し、前記ＷＭ層導入ノードはこのデータパケットをＩＰ層に引き継いで受信し、
ＷＭ層導入ノードからＷＭ層導入ノード（中継ノード）を介してＷＭ層未導入ノードへデータを送信する場合には、前記中継ノードは、前記ＷＭ層導入ノードから前記中継ノードのＷＭヘッダを付加して送信されたパケットを受信し、ＩＰ層に引き継ぎ、ＩＰ層で経路表に基づいて経路を確定し、前記ＷＭ層ヘッダを付加せずにＭＡＣ層に引き継いで前記ＷＭ層未導入ノードへ転送し、前記ＷＭ層未導入ノードはこのデータパケットをＩＰ層に引き継いで受信する
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチホップネットワークの中継方法。
【請求項３】
ＩＰ層とＭＡＣ層の間にＷＭ（ワイヤレスミドルウェア）層を導入し、ＷＭ層で宛先アドレス、中継ノードのアドレス、送信するポートを管理する経路表をもち、
前記ＷＭ層において受信したパケットのＷＭ層ヘッダを解析し、自ノード宛てのパケットならばＩＰ層にパケットを引き継ぎ、他ノード宛てのパケットならば前記経路表に基づいてネットワークインタフェースを選択し、そのネットワークインタフェースを用いて転送する手段を備えた無線ノードにおいて、
周辺のノードが前記ＷＭ層を導入しているノード（以下「ＷＭ層導入ノード」という）か否かを判断し、ＷＭ層導入ノードならばＷＭ層で中継可能なノードとして管理し、ＷＭ層を導入していないノード（以下「ＷＭ層未導入ノード」という）ならばＷＭ層で終端するノードとして管理する手段を備えた
ことを特徴とする無線ノード。
【請求項４】
前記ＷＭ層未導入ノードから送信されたデータを前記ＷＭ層導入ノードへ転送する前記ＷＭ層導入ノード（中継ノード）は、前記ＷＭ層未導入ノードからＩＰ層で送信されたＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダ、ペイロードからなるデータパケットを受信し、ＷＭ層に引き継ぎ、ＷＭ層で経路表に基づいて経路を確定し、宛先のＷＭアドレスを付加して前記ＷＭ層導入ノードへ転送する手段を備え、前記ＷＭ層導入ノードはこのデータパケットをＩＰ層に引き継いで受信し、
前記ＷＭ層導入ノードから送信されたデータを前記ＷＭ層未導入ノードへ転送する前記ＷＭ層導入ノード（中継ノード）は、前記ＷＭ層導入ノードから前記中継ノードのＷＭヘッダを付加して送信されたデータパケットを受信し、ＩＰ層に引き継ぎ、ＩＰ層で経路表に基づいて経路を確定し、前記ＷＭ層ヘッダを付加せずにＭＡＣ層に引き継いで前記ＷＭ層未導入ノードへ転送する手段を備え、前記ＷＭ層未導入ノードはこのデータパケットをＩＰ層に引き継いで受信する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線ノード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のノードを経由してパケットの送受信が可能なマルチホップネットワークにおいて、マルチホップに対応していないＭＡＣ層をもつネットワークインタフェースをマルチホップに対応させる中継方法および無線ノードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、マルチホップネットワークの構成例を示す（参考文献：特願２０００−２４６９７２）。
【０００３】
図において、マルチホップネットワークは、ノード１，２，３，４，５と、ゲートウェイノード１１，１２から構成される。ノード１は、ゲートウェイノード１１、ノード２およびノード３と無線リンクを介して接続される。ノード２は、ノード１、ノード３およびノード４と無線リンクを介して接続される。ノード３は、ノード１およびノード２と無線リンクを介して接続される。ノード４は、ノード２およびノード５と無線リンクを介して接続される。ノード５は、ゲートウェイノード１２およびノード４と無線リンクを介して接続される。ゲートウェイノード１１は、ノード１と無線リンクを介して接続されるとともに、有線ネットワーク２０を介してゲートウェイノード１２と接続される。ゲートウェイノード１２は、ノード５と無線リンクを介して接続されるとともに、有線ネットワーク２０を介してゲートウェイノード１１と接続される。
【０００４】
このようなマルチホップネットワークにおいて、例えばノード１からノード５への経路を探索する場合には、ノード１から経路探索宛先であるノード５のアドレスを含む経路探索メッセージをブロードキャストする。この経路探索メッセージを受信したゲートウェイノード１１、ノード２およびノード３は、経路探索宛先が自ノードではないので、それぞれ自ノードの経路表の経路情報（ノード１との接続）を書き換えながら、ノード５宛ての経路探索メッセージをブロードキャスト転送する。このようにして経路探索メッセージがノード５まで順次転送されると、ノード５はメッセージ中の経路探索宛先が自ノードであることを確認し、送信元のノード１宛てに経路応答メッセージを返信する。この経路応答メッセージは、経路探索メッセージの転送によりノード１までの経路が各ノードの経路表にあるので、ノード４、ノード２、ノード１の順にユニキャストされ、ノード１がこの経路応答メッセージを受け取ることにより、ノード１からノード５への経路探索を終了する。
【０００５】
なお、以上の経路探索は、無線ネットワーク内のノードのみを経由する経路の探索であるが、上記特願２０００−２４６９７２では、ゲートウェイノードが有線経由で接続されている場合に、有線経由の経路も含めてノード間の経路探索を可能にする方法を開示している。
【０００６】
また、特願２００１−４０３４１では、無線ネットワークにおけるノード間のパケット転送に関する経路管理として、経路を常時構築しておくテーブル駆動方式と、通信の必要が生じた際に転送経路を構築するオンデマンド方式と、テーブル駆動方式とオンデマンド方式を組み合わせたハイブリッド方式が説明されている。さらに、各ノードが特定のノード（例えばゲートウェイノード）に頻繁にアクセスし、他のノード間のアクセスが少ない無線ネットワークにおけるノード間の経路維持方法を開示している。
【０００７】
ところで、このようなマルチホップの実現方法としては、従来は各ノードのＭＡＣ層で実現する方法、あるいはＩＰ層の上位であるアプリケーション層で実現する方法がとられている。
【０００８】
ＭＡＣ層で実現する場合には、１つの無線ネットワークインタフェースにしか適用できず、あるネットワークインタフェースで受信し、別のネットワークインタフェースで送信するという形態でマルチホップを実現することができない。すなわち、図４の例では、ゲートウェイノードにおいて有線経由の経路探索を行うことができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
マルチホップに対応していないＭＡＣ層をもつネットワークインタフェースをマルチホップに対応させるには、従来はアプリケーション層で実現する方法しかなかった。しかし、アプリケーション層で実現する場合には、ＩＰ層、ＴＣＰ層、アプリケーション層におけるヘッダ処理が必要になるので、オーバヘッドが大きくなる問題がある。
【００１０】
本発明は、ＩＰ層以下で複数のネットワークインタフェースを用い、かつ高速にマルチホップすることができるマルチホップネットワークの中継方法および無線ノードを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のマルチホップネットワークの中継方法は、無線ノードに、ＩＰ層とＭＡＣ層の間にＷＭ（ワイヤレスミドルウェア）層を導入し、ＷＭ層で宛先アドレス、中継ノードのアドレス、送信するポートを管理する経路表をもち、ＷＭ層において受信したパケットのＷＭヘッダを解析し、自ノード宛てのパケットならばＩＰ層にパケットを引き継ぎ、他ノード宛てのパケットならば経路表に基づいてネットワークインタフェースを選択し、そのネットワークインタフェースを用いて中継することを特徴とする。
【００１２】
また、ＷＭ層を導入した無線ノードは、周辺のノードがＷＭ層導入ノードか否かを判断し、ＷＭ層導入ノードならばＷＭ層で中継可能なノードとして管理し、ＷＭ層未導入ノードならばＷＭ層で終端するノードとして管理する。
【００１３】
また、ＷＭ層未導入ノードからＷＭ層導入ノード（中継ノード）を介してＷＭ層導入ノードへデータを送信する場合には、中継ノードは、ＷＭ層未導入ノードからＩＰ層で送信されたＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダ、ペイロードからなるパケットを受信し、ＷＭ層に引き継ぎ、ＷＭ層で経路表に基づいて経路を確定し、宛先のＷＭアドレスを付加してＷＭ層導入ノードへ転送し、ＷＭ層導入ノードはこのデータパケットをＩＰ層に引き継いで受信する。
【００１４】
一方、ＷＭ層導入ノードからＷＭ層導入ノード（中継ノード）を介してＷＭ層未導入ノードへデータを送信する場合には、中継ノードは、ＷＭ層導入ノードから中継ノードのＷＭヘッダを付加して送信されたパケットを受信し、ＩＰ層に引き継ぎ、ＩＰ層で経路表に基づいて経路を確定し、ＷＭ層ヘッダを付加せずにＭＡＣ層に引き継いでＷＭ層未導入ノードへ転送し、ＷＭ層未導入ノードはこのデータパケットをＩＰ層に引き継いで受信する。
【００１５】
本発明のマルチホップネットワークの無線ノードは、ＩＰ層とＭＡＣ層の間にＷＭ（ワイヤレスミドルウェア）層を導入し、ＷＭ層で宛先アドレス、中継ノードのアドレス、送信するポートを管理する経路表をもち、ＷＭ層において受信したパケットのＷＭ層ヘッダを解析し、自ノード宛てのパケットならばＩＰ層にパケットを引き継ぎ、他ノード宛てのパケットならば経路表に基づいてネットワークインタフェースを選択し、そのネットワークインタフェースを用いて転送する手段を備える。さらに、周辺のノードがＷＭ層導入ノードか否かを判断し、ＷＭ層導入ノードならばＷＭ層で中継可能なノードとして管理し、ＷＭ層未導入ノードならばＷＭ層で終端するノードとして管理する手段を備える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の無線ノードは、ＩＰ層とＭＡＣ層の間にＷＭ（ワイヤレスミドルウェア）層を導入する。また、ＷＭ層で宛先アドレス、中継ノードのアドレス、送信するポートを管理する経路表をもつ。中継ノードは、ＷＭ層において受信したパケットのＷＭヘッダを解析し、自ノード宛てのパケットならばＩＰ層にパケットを引き継ぎ、他ノード宛てのパケットならば経路表に基づいてネットワークインタフェースを選択し、そのネットワークインタフェースを用いて転送する。これにより、ＩＰ層以下の層でマルチホップに対応させ、パケットの中継が可能になる。
【００１７】
図１は、本発明によるＷＭ層導入ノードの構成例を示す。図において、無線ノードは、ＭＡＣ機能部３０とＩＰ機能部４０との間にＷＭ機能部５０を有する。ＭＡＣ機能部３０はＭＡＣフィルタ機能３１を有し、ＭＡＣアドレスフィルタテーブルに記録されているＭＡＣアドレスからきたパケットをＷＭ機能部５０のカプセル化機能５５に引き継ぐ。ＩＰ機能部４０は宛先とインタフェースを対応付けたＩＰ層経路管理機能４１を有する。
【００１８】
本発明の特徴とするＷＭ機能部５０は、ＷＭ層経路管理機能５１、ＭＡＣアドレスフィルタテーブル５２、ＩＰアドレスフィルタテーブル５３、ＷＭ層認証機能５４、カプセル化機能５５、ＩＰ透過機能５６を有する。
【００１９】
ＷＭ層経路管理機能５１は、宛先のＷＭアドレスと、宛先のＷＭアドレスにパケットを送信するための中継ノードのアドレスを管理する。ＷＭ層のパケットを受信すると、経路表を基にパケットを転送する。このパケット転送では、例えば上記の特願２０００−２４６９７２や特願２００１−４０３４１に記載の方式を利用する。
【００２０】
ＭＡＣアドレスフィルタテーブル５２は、ＷＭ層未導入ノードのＭＡＣアドレスを管理する。ＩＰアドレスフィルタテーブル５３は、ＷＭ層未導入ノードのＩＰアドレスを管理する。
【００２１】
ＷＭ層認証機能５４は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂでＭＡＣ層の認証後にＷＭ層の認証を行う。ただし、所定時間経過してもＷＭ層の認証が行われない場合には、このＭＡＣ層のノードはＷＭ層未導入ノードとみなし、ＭＡＣアドレスフィルタテーブル５２に登録する。また、このＭＡＣアドレスからＩＰアドレスを解析し、このＩＰアドレスをＩＰアドレスフィルタテーブル５３に登録する。さらに、ＩＰアドレスとこのＩＰアドレスと通信できる通信媒体のインタフェースをＩＰ層の経路表に登録する。
【００２２】
カプセル化機能５５は、パケット受信後にパケットから宛先のＩＰアドレスを調べ、このＩＰアドレスのノードのＷＭアドレスを調べ、このＷＭアドレス宛てのＷＭヘッダを生成し、パケットにＷＭアドレスを付加してＷＭ層経路管理機能５１に引き継ぐ。
【００２３】
ＩＰ透過機能５６は、ＩＰ層から引き継いだパケットのうち、ＩＰアドレスフィルタテーブル５３に登録されているＩＰアドレス宛てのパケットに対して、何も処理せずにＭＡＣ層に引き継ぐ。
【００２４】
図２は、本発明によるＷＭ層導入ノードにおけるパケット中継手順の第１例を示す。ここでは、ＷＭ層導入ノード（中継ノード）２００が、ＷＭ層未導入ノード１００からＷＭ層導入ノード３００宛てのデータパケットを中継する例を示す。
【００２５】
まず、ＷＭ層未導入ノード１００が立ち上がると、既に立ち上がっているＷＭ層導入ノード２００との間でＩＥＥＥ８０２．１１ｂに基づいてＭＡＣ層で認証を行う。ＷＭ層導入ノード２００は、ＭＡＣ層の認証後にＷＭ層の認証を行う。しかし、所定時間経過してもＷＭ層の認証が行われないので、ノード１００をＷＭ層未導入ノードとみなし、ＭＡＣアドレスフィルタテーブル５２にＷＭ層未導入ノード１００のＭＡＣアドレスを登録し、ＩＰアドレスフィルタテーブル５３にＷＭ層未導入ノード１００のＩＰアドレスを登録する。すなわち、ＷＭ層未導入ノード１００を終端するノードとして管理する。
【００２６】
なお、ＷＭ層導入ノード３００が立ち上がると、既に立ち上がっているＷＭ層導入ノード２００とＷＭ層間で認証を行い、ＷＭ層導入ノード（中継可能なノード）であることを認識する（図示せず）。
【００２７】
ここで、ＷＭ層未導入ノード１００がＩＰ層でＷＭ層導入ノード３００宛てのデータパケットを送信する。このデータパケットは、ＭＡＣヘッダ＋ＩＰヘッダ＋ペイロードとなる。このＷＭ層未導入ノード１００を管理するＷＭ層導入ノード２００は、ＷＭ層未導入ノード１００からデータパケットを受信すると、ＭＡＣアドレスフィルタテーブル５２をもとに、このデータパケットにノード３００宛てのＷＭアドレスを付加してノード３００に転送する。このデータパケットは、ＭＡＣヘッダ＋ＷＭヘッダ＋ＩＰヘッダ＋ペイロードとなる。ＷＭ層導入ノード３００は、このデータパケットが自ノード宛てなのでＩＰ層にデータパケットを引き継ぐ。
【００２８】
図３は、本発明によるＷＭ層導入ノードにおけるパケット中継手順の第２例を示す。ここでは、ＷＭ層導入ノード（中継ノード）２００が、ＷＭ層導入ノード３００からＷＭ層未導入ノード１００宛てのデータパケットを中継する例を示す。
【００２９】
ＷＭ層導入ノード３００がＩＰ層でデータパケットをＷＭ層未導入ノード１００のアドレスに送信すると、ＷＭ層でのアドレス解析によりＷＭ層導入ノード２００のアドレスが指定され、ＩＰパケットにノード２００宛てのＷＭヘッダを付加して送信する。このデータパケットは、ＭＡＣヘッダ＋ＷＭヘッダ＋ＩＰヘッダ＋ペイロードとなる。
【００３０】
ＷＭ層導入ノード２００は、ＷＭ層導入ノード３００からデータパケットを受信すると、自ノード宛てなのでＩＰ層にデータパケットを引き継ぐ。ＩＰ層では、ＷＭ層未導入ノード１００宛てのデータパケットなので、経路表に基づいて経路を確定し、ノード１００へ転送する。このとき、ＩＰの宛先がノード１００宛てのデータパケットなので、ＩＰアドレスフィルタテーブルに基づいてＷＭヘッダを付加せずにＭＡＣ層に引き継ぐ。このデータパケットは、ＭＡＣヘッダ＋ＩＰヘッダ＋ペイロードとなる。
【００３１】
ＷＭ層未導入ノード１００は、このデータパケットをＩＰ層にて受信する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマルチホップネットワークの中継方法および無線ノードは、マルチホップに対応していないＭＡＣ層をもつネットワークインタフェースをマルチホップに対応させることができる。すなわち、ＩＰ層以下で複数のネットワークインタフェースを用い、かつ高速にマルチホップすることができる。これにより、ＩＰ機能とＭＡＣ機能からなる無線ノードと、ＩＰ機能とＷＭ機能とＭＡＣ機能からなる無線ノードとの間においても、本発明の無線ノードを用いることによりパケットの中継が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＷＭ層導入ノードの構成例を示す図。
【図２】本発明によるＷＭ層導入ノードにおけるパケット中継手順の第１例を示す図。
【図３】本発明によるＷＭ層導入ノードにおけるパケット中継手順の第２例を示す図。
【図４】マルチホップネットワークの構成例を示す図。
【符号の説明】
１，２，３，４，５  ノード
１１，１２  ゲートウェイノード
２０  有線ネットワーク
３０  ＭＡＣ機能部
３１  ＭＡＣフィルタ機能
４０  ＩＰ機能部
４１  ＩＰ層経路管理機能
５０  ＷＭ機能部
５１  ＷＭ層経路管理機能
５２  ＭＡＣアドレスフィルタテーブル
５３  ＩＰアドレスフィルタテーブル
５４  ＷＭ層認証機能
５５  カプセル化機能
５６  ＩＰ透過機能
【図１】
0003790140.tif 000002
【図２】
0003790140.tif 000003
【図３】
0003790140.tif 000004
【図４】
0003790140.tif 000005