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技術 無線端末

出願人 日本電気株式会社
発明者 矢島健一
出願日 2015年2月6日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2015-022234
公開日 2016年8月12日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2016-146534
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード 操作メニュ 送信ポリシー 到達率 応答数 無線通信インターフェイス バケツリレー マルチホップ転送 過去一定期間
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

DTNに基づくネットワークシステムにおいて次ホップへのデータの転送に失敗すること。

解決手段

複数の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムであって、無線端末は、自端末と他の無線端末との間の通信品質指標値蓄積するノード情報蓄積部と、通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部とを有する。

概要

背景

ディレイトレラントネットワーク(Delay Tolerant Network;DTN)は、無線アドホックネットワーク衛星回線など、無線端末間接続性が不安定、低品質な状況であっても、エンド‐エンド間で転送データを高信頼に届けることを可能とするネットワークシステムである(非特許文献1参照)。

このDTNでは、転送しようとするメッセージの宛先への経路が不明な場合、当該メッセージを廃棄せず、転送すべき次ホップが見つかるまで当該メッセージを蓄積して待機する点が挙げられる。このような動作を行うことにより、送信元端末から宛先端末までエンド‐エンドの経路が同時に存在しない場合でも、途中の無線端末までメッセージを転送しておき、その後に宛先端末までの経路ができた時点でメッセージの転送を再開することが可能となり、その結果、宛先端末への到達率が向上するという効果がある。従って、DTNにおける経路制御方法は、送信元端末から宛先端末までのエンド‐エンドの経路を発見するIPルーティングとは異なる方法が用いられる。

DTNにおける経路制御方法として、送信元端末と通信可能な1以上の無線端末の中から、宛先端末への配送確率(delivery Predictability)や宛先端末との通信可能性を示す期待度に基づいて、送信元端末から宛先端末へ転送データを転送する際の次ホップを決定することが、本発明に関連する第1の関連技術として提案されている(例えば特許文献1、2参照)。

概要

DTNに基づくネットワークシステムにおいて次ホップへのデータの転送に失敗すること。複数の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムであって、無線端末は、自端末と他の無線端末との間の通信品質指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部とを有する。

目的

本発明の目的は、上述した課題、すなわち次ホップへのデータの転送に失敗する、という課題を解決する無線端末を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムにおける無線端末であって、自端末と他の無線端末との間の通信品質指標値蓄積するノード情報蓄積部と、前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部とを有する無線端末。

請求項2

前記通信品質の指標値は、自端末と他の無線端末との間の1ホップによるメッセージ到達率である請求項1に記載の無線端末。

請求項3

前記ノード情報蓄積部は、前記他の無線端末の位置情報を蓄積し、前記送信制御部は、前記通信品質の指標値と前記位置情報とに基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する請求項1または2に記載の無線端末。

請求項4

前記ノード情報蓄積部は、前記他の無線端末の移動情報を蓄積し、前記送信制御部は、前記通信品質の指標値と前記位置情報と前記移動情報とに基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する請求項3に記載の無線端末。

請求項5

前記送信制御部は、前記通信品質の指標値に基づいて、前記次ホップ無線端末の数を決定する請求項1乃至4の何れかに記載の無線端末。

請求項6

前記送信制御部は、前記複数の他の無線端末の中に第1の閾値以上の前記通信品質の指標値を有する無線端末が存在する場合、前記通信品質の指標値の最も高い一の無線端末を前記次ホップ無線端末に決定する請求項5に記載の無線端末。

請求項7

前記送信制御部は、前記複数の他の無線端末の中に第1の閾値以上の前記通信品質の指標値を有する無線端末が存在せず、前記第1の閾値未満かつ第2の閾値以上の前記通信品質の指標値を有する無線端末が存在する場合、前記第1の閾値未満かつ第2の閾値以上の前記通信品質の指標値を有する全ての無線端末を前記次ホップ無線端末に決定する請求項5または6に記載の無線端末。

請求項8

複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムにおける無線端末の経路制御方法であって、自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積し、前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する無線端末の経路制御方法。

請求項9

複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムにおけるコンピュータを、自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部として機能させるためのプログラム

請求項10

複数の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムであって、前記無線端末は、自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部とを有するネットワークシステム。

技術分野

0001

本発明は、ディレイトレラントネットワークで用いられる無線端末、無線端末の経路制御方法プログラム、およびネットワークシステムに関する。

背景技術

0002

ディレイトレラントネットワーク(Delay Tolerant Network;DTN)は、無線アドホックネットワーク衛星回線など、無線端末間接続性が不安定、低品質な状況であっても、エンド‐エンド間で転送データを高信頼に届けることを可能とするネットワークシステムである(非特許文献1参照)。

0003

このDTNでは、転送しようとするメッセージの宛先への経路が不明な場合、当該メッセージを廃棄せず、転送すべき次ホップが見つかるまで当該メッセージを蓄積して待機する点が挙げられる。このような動作を行うことにより、送信元端末から宛先端末までエンド‐エンドの経路が同時に存在しない場合でも、途中の無線端末までメッセージを転送しておき、その後に宛先端末までの経路ができた時点でメッセージの転送を再開することが可能となり、その結果、宛先端末への到達率が向上するという効果がある。従って、DTNにおける経路制御方法は、送信元端末から宛先端末までのエンド‐エンドの経路を発見するIPルーティングとは異なる方法が用いられる。

0004

DTNにおける経路制御方法として、送信元端末と通信可能な1以上の無線端末の中から、宛先端末への配送確率(delivery Predictability)や宛先端末との通信可能性を示す期待度に基づいて、送信元端末から宛先端末へ転送データを転送する際の次ホップを決定することが、本発明に関連する第1の関連技術として提案されている(例えば特許文献1、2参照)。

0005

WO2009/078427号公報
特開2007−208955号公報

先行技術

0006

V. Cerf et.al, "Delay-Tolerant Network Architecture", RFC 4838, April 2007.

発明が解決しようとする課題

0007

本発明に関連する第1の関連技術では、送信元端末と通信可能な無線端末が複数存在し、それら複数の無線端末の、宛先端末への配送確率や宛先端末との通信可能性を示す期待度が等しい場合、その何れかの無線端末が次ホップに決定される。しかしながら、送信元端末と通信可能な複数の無線端末の中には、送信元端末との間の通信品質が良い端末だけでなく悪い端末が存在する。このため、複数の無線端末の中から次ホップに決定された無線端末が、送信元端末との間の通信品質が悪い端末であった場合、送信元端末からの当該次ホップへのデータの転送に失敗する。

0008

本発明の目的は、上述した課題、すなわち次ホップへのデータの転送に失敗する、という課題を解決する無線端末を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

本発明の一実施形態に係る無線端末は、
複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムにおける無線端末であって、
自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、
前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部と
を有する。

0010

本発明の他の実施形態に係る無線端末の経路制御方法は、
複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムにおける無線端末の経路制御方法であって、
自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積し、
前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する。

0011

本発明の他の実施形態に係るプログラムは、
複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムにおけるコンピュータを、
自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、
前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部と
して機能させる。

0012

本発明の他の実施形態に係るネットワークシステムは、
複数の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムであって、
前記無線端末は、
自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、
前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部と
を有する。

発明の効果

0013

本発明は上述した構成を有するため、次ホップ無線端末へのデータ転送に失敗するのを防止することができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の第1の実施形態に係る無線端末のブロック図である。
本発明の第1の実施形態に係る無線端末の動作を示すフローチャートである。
本発明の第1の実施形態に係るネットワークシステムの構成を示す図である。
本発明の第2の実施形態に係るノード(無線端末)のブロック図である。
本発明の第2の実施形態に係るネットワークシステムの構成を示す図である。
本発明の第2の実施形態で使用する送信ポリシーのテーブルの例を示す図である。
本発明の第2の実施形態に係るネットワークシステムにおけるメッセージの流れの一例を示す図である。
本発明の第3の実施形態に係るノード(無線端末)のブロック図である。
本発明の第3の実施形態で使用する送信ポリシーのテーブルの例と可能性の計算式で使用するθの説明図である。
本発明の第4の実施形態に係るノード(無線端末)のブロック図である。
本発明の第4の実施形態に係る無線端末が位置情報、ノード通信可能性、および移動情報維持管理する動作を示すフローチャートである。
本発明の第4の実施形態に係るノード(無線端末)における通信可能性の例を示す図である。
本発明の第4の実施形態に係るノード(無線端末)のDTNによるメッセージの送信動作を示すフローチャートである。
本発明の第4の実施形態の係るノード(無線端末)のDTNによるメッセージの受信動作を示すフローチャートである。

実施例

0015

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1を参照すると、本発明の第1の実施形態に係る無線端末1は、複数の他の無線端末との間で無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムにおける無線端末である。無線端末1は、主な構成要素として、ノード情報蓄積部1Aと送信制御部1Bとを有する。

0016

ノード情報蓄積部1Aは、無線端末1と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積する機能を有する。ここで、通信品質の指標値は、例えば、自端末と他の無線端末との間の1ホップ転送によるメッセージの到達率であってよい。ここで、1ホップ転送とは、他の無線端末を中継せずに端末どうしで直接にメッセージを送受信することである。あるいは、通信品質の指標値は、自端末と他の無線端末との間のマルチホップ転送によるメッセージ転送の到達率であってよい。ここで、マルチホップ転送とは、AODV(Ad hoc On‐Demand Distance Vector)のように、エンド‐エンドで経路を構築した後、データをバケツリレーすることである。あるいは、通信品質の指標値は、自端末と他の無線端末との間の信号対雑音比データ誤り率などであってよい。

0017

ノード情報蓄積部1Aは、無線端末1と他の無線端末との間の通信品質の指標値を測定する機能を有していてよい。例えば、ノード情報蓄積部1Aは、バンドル層の下位階層にTCP/IPを使用する場合、TCP/IPで使用するルーティングテーブルに記載されている各宛先に対して、一定周期で所定のコマンド(例えばpingコマンド)を送信し、相手ノードからの応答の有無の履歴に基づいて、通信品質の指標値であるメッセージ到達率を測定してよい。例えば、1秒間隔でpingコマンドを送信し、過去10回のpingコマンドに対する相手ノードからの応答数に基づいて、10回全て応答ありの場合、到達率1.0、9回応答があり1回応答無の場合、到達率0.9などとしてメッセージ到達率を算出してよい。またノード情報蓄積部1Aは、メッセージの到達率を測定するために故意に所定のコマンドを一定周期で他の無線端末へ送信するのではなく、他の無線端末から過去一定期間に受信したメッセージの数に基づいて、当該他の無線端末との間のメッセージの到達率を算出してよい。

0018

送信制御部1Bは、ノード情報蓄積部1Aに蓄積された通信品質の指標値に基づいて、無線端末1から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する機能を有する。ここで、送信制御部1Bは、無線端末1と通信可能な他の無線端末を次ホップ無線端末候補とし、次ホップ無線端末候補の中から、ノード情報蓄積部1Aに蓄積された通信品質の指標値に基づいて、無線端末1から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定してよい。無線端末1と通信可能な他の無線端末としては、例えば、バンドル層の下位階層にTCP/IPを使用する場合、TCP/IPで使用するルーティングテーブルに記載されている無線端末を使用してよい。

0019

次に、図2のフローチャートを参照して、本実施形態に係る無線端末1の動作を説明する。

0020

まず、無線端末1のノード情報蓄積部1Aは、無線端末1と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積する(ステップS1)。

0021

次に、無線端末1の送信制御部1Bは、ノード情報蓄積部1Aに蓄積された通信品質の指標値に基づいて、無線端末1から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する(ステップS2)。

0022

続いて、本実施形態の具体例を説明する。図3は、無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムの一例を示す。このネットワークシステムは、5台の無線端末1〜5から構成される。無線端末1〜5の位置関係は、図3に示すようになっている。即ち、無線端末1には3台の無線端末3〜5が隣接しており、無線端末1は無線端末3〜5との間で直接に通信可能である。他方、無線端末2は無線端末1および無線端末3〜5とは離れた場所に存在しており、無線端末2は無線端末1および無線端末3〜5と直接に通信できない。このようなネットワークシステムにおいて、無線端末1から無線端末2にDTNによりデータを送信する場合を例にする。

0023

送信元である無線端末1のノード情報蓄積部1Aは、無線端末3〜5との間の通信品質の指標値を蓄積している。ここでは、通信品質の指標値としてメッセージの到達率を使用する。また、到達率は0以上、1以下の値をとり、1に近いほど到達する確率が高くなり、0に近いほど到達する確率が低くなるものとする。図3において、無線端末1から無線端末3〜4に延びる破線矢印に付記された0.8、0.9、0.4の数値は、到達率の具体例である。この例では、無線端末1のノード情報蓄積部1Aは、無線端末3へのメッセージの到達率0.8、無線端末4へのメッセージの到達率0.9、無線端末5へのメッセージの到達率0.4を蓄積している。

0024

送信元である無線端末1の送信制御部1Bは、ノード情報蓄積部1Aに蓄積された通信品質の指標値に基づいて、無線端末2へデータを送信する際の次ホップを決定する。今の例では、無線端末3〜5のうち、無線端末4の通信品質がそれ以外の無線端末3、5の通信品質より高い。このため、送信制御部1Bは、無線端末3を次ホップに決定する。この結果、無線端末1から無線端末2への転送データは、次ポップに決定した無線端末4へ送信される。

0025

無線端末4は、無線端末1から受信したデータを蓄積する。その後、無線端末4は、無線端末2と通信可能になると、蓄積したデータを読み出して、無線端末2へ転送する。

0026

このように本実施形態によれば、無線端末1は、次ホップ無線端末へのデータ転送に失敗するのを防止することができる。その理由は、無線端末1は、自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積し、その通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定するためである。これに対して本発明に関連する第1の関連技術では、無線端末3〜5の、宛先端末2への配送確率や宛先端末との通信可能性を示す期待度が等しい場合、その何れかの無線端末を次ホップに決定するため、通信品質の指標値の悪い無線端末5を次ホップに決定する可能性があり、無線端末4を次ホップにする場合に比べて次ホップへのデータの転送に失敗する確率が高まる。

0027

本実施形態は、上記の構成および動作を基本としつつ、例えば以下に例示するような各種の付加変更が可能である。

0028

無線端末1のノード情報蓄積部1Aは、他の無線端末2〜5の位置情報を蓄積する機能を有していてよい。そして、無線端末1の送信制御部1Bは、ノード情報蓄積部1Aに蓄積された通信品質の指標値と位置情報とに基づいて、自端末から宛先端末2へデータを送信する際の次ホップを決定してよい。例えば、無線端末1の送信制御部1Bは、無線端末3〜5のうち無線端末1よりも宛先端末2に近い場所に存在している1以上の無線端末の中から、通信品質の指標値に基づいて次ホップを決定してよい。

0029

無線端末1のノード情報蓄積部1Aは、他の無線端末2〜5の移動情報を蓄積する機能を有していてよい。そして、無線端末1の送信制御部1Bは、ノード情報蓄積部1Aに蓄積された通信品質の指標値と移動情報とに基づいて、自端末から宛先端末2へデータを送信する際の次ホップを決定してよい。例えば、無線端末1の送信制御部1Bは、無線端末3〜5のうち宛先端末2に近づく方向へ移動している1以上の無線端末の中から、通信品質の指標値に基づいて次ホップを決定してよい。

0030

無線端末1のノード情報蓄積部1Aが蓄積する通信品質の指標値以外の情報は、上述した他の無線端末の位置情報、移動情報に限定されず、他の情報、例えば特許文献1に記載される宛先端末への配送確率であってもよい。また、無線端末1の送信制御部1Bが次ホップを決定する際に考慮する通信品質の指標値以外の情報は、上述した他の無線端末の位置情報、移動情報に限定されず、他の情報、例えば特許文献1に記載される宛先端末への配送確率であってもよい。

0031

無線端末1の送信制御部1Bは、通信品質の指標値に基づいて、次ホップの数を決定してよい。例えば、送信制御部1Bは、無線端末3〜5の中に第1の閾値以上の通信品質の指標値を有する無線端末が1以上存在する場合、通信品質の指標値の最も高い1台の無線端末を次ホップに決定してよい。また、例えば送信制御部1Bは、無線端末3〜5の中に第1の閾値以上の通信品質の指標値を有する無線端末が存在せず、第1の閾値未満かつ第2の閾値以上の通信品質の指標値を有する無線端末が1以上存在する場合、第1の閾値未満かつ第2の閾値以上の通信品質の指標値を有する全ての無線端末を次ホップに決定してよい。閾値は2つに限定されず、3つ以上あってもよく、次ホップの数も「1台」、「条件を満たす全て」の2種類でなく、「1台」、「条件を満たす全ての半分」、「条件を満たす全て」のように3種類以上であってもよい。

0032

[第2の実施形態]
図4を参照すると、本発明の第2の実施形態として、例えば自動車などの車両に搭載されて移動可能な無線通信を行う無線端末(以下、ノードと記す)10の構成例を示している。図5は、ノード10と同じ構成をしたノード20〜100により構成されるネットワークを示している。この図5では、各ノードの位置と通信可能なリンク実線の矢印)を表示している。ノード間のリンクに書かれた数字は、矢印の向きにメッセージを送信した際に到達する可能性(以降、通信可能性と呼ぶ)を示している。この通信可能性は、通信品質の指標値の一種であり、時刻とともに値が変化する。本例では、通信可能性は、0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0の値の何れかをとる。通信可能性の値が1.0に近い値であるほどに、メッセージの到達率が高いこと(通信品質が良いこと)を表す。

0033

放送ノード200は、ノード20〜100に対して、ノードの位置情報を定期的に送信する機能を有する。放送ノード200は、ノード20〜100の位置情報を入手し、ノード20〜ノード100に対して、位置情報の通知を行う通信機器である。広範囲に送信できるように、大出力での送信が可能である。放送ノード200が、ノード20〜100の位置情報を入手する方法は任意である。例えば、各ノード20〜100が自動車などの車両に搭載されており、各車両の現在位置が特定のサーバで管理されているようなシステムでは、上記サーバから各ノード20〜100の位置情報を取得してよい。勿論、各ノード20〜100に、自ノードの現在位置を放送ノード200に通知する機能を搭載してもよい。

0034

ノード10〜100は、無線LAN通信を使用して複数のノードに対して一度に送信することはできず、常に1対1の送信のみが可能である。

0035

以下、ノード10の構成を、図4を参照して説明する。
[構成の説明]
ノード10は、受信処理部110、送信処理部120、送信メッセージ蓄積部130、送信制御部140、送信ポリシー141、ノード情報蓄積部150、位置情報151、ノード通信可能性152、通信アプリケーション160から構成される。

0036

受信処理部110は、ネットワークを通じて他のノードから送信されるメッセージを受信する機能を有する。例えば、受信処理部110は、無線LANに対応する受信部を有する。

0037

送信処理部120は、送信メッセージ蓄積部130から取り出されたメッセージを、無線LAN通信によって次の送信先に送信するためにネットワークに向けて送信する機能を有する。

0038

送信メッセージ蓄積部130は、他のノードから受信したメッセージ、および、ノード内の通信アプリケーション160が生成したメッセージの蓄積を行う機能を有する。

0039

送信ポリシー141には、送信メッセージ蓄積部130が蓄積したメッセージの処理方法を記載したテーブルを持つ。この送信ポリシーのテーブルの例を図6に示す。

0040

図6を参照してテーブルの説明を行う。テーブルは、ノード通信可能性によって、処理方法を指定する。このテーブルは、優先度を持ち、優先度の高い方から、条件に一致しているかを判断し、一致した時、指定された処理方法を実施する。一度条件にあった場合には、以降の条件は参照しない。具体的には、優先度1の行は、次ホップの候補ノードの中に0.8〜1.0の通信可能性を有するノードが1以上存在する場合、0.8〜1.0の通信可能性を有するノードのうち通信可能性の一番高いノードにメッセージを送信すること(即ち当該ノードを次ホップとすること)を示している。また、次ホップの候補ノードの中に0.8〜1.0の通信可能性を有するノードが存在しない場合に適用される優先度2の行は、次ホップの候補ノードの中に0.3〜0.7の通信可能性を有するノードが1以上存在する場合、0.3〜0.7の通信可能性を有するノードの全てにメッセージを送信すること(即ちこれらのノードを次ホップとすること)を示している。また次ホップの候補ノードの中に0.3〜1.0の通信可能性を有するノードが存在しない場合に適用される優先度3の行は、次ホップの候補ノードの中に0〜0.2の通信可能性を有するノードがたとえ存在していても、メッセージを送信せずに通信ノード内に蓄積することを示している。

0041

位置情報151は、緯度経度、高度等のノード(自ノードおよび他ノード)の位置情報を蓄積するデータベースである。この位置情報はあらかじめ設定されていてもよい。

0042

ノード通信可能性152は、自ノード10以外の各ノードへの自ノードからの通信可能性を蓄積するデータベースである。本例では、通信可能性として、メッセージ到達率を使用する。

0043

ノード情報蓄積部150は、受信処理部110から通知された受信メッセージ等を基に、位置情報151とノード通信可能性152を更新する機能を有する。即ち、ノード情報蓄積部150は、受信処理部110から通知された受信メッセージ中に他ノードの位置情報が含まれているか否かを確認し、含まれていれば、その位置情報によって位置情報151を更新する。またノード情報蓄積部150は、受信処理部110から通知された受信メッセージ等に基づき、自ノード10以外の各ノードに対して、一定期間内のメッセージ受信個数等から、そのノードに対してメッセージを送信した際の到達率を算出し、その結果をノード通信可能性152に蓄積する。

0044

通信アプリケーション160は、ノード10で稼働しているアプリケーションであり、他のノード宛のメッセージを生成した際には、送信メッセージ蓄積部130に通知する。また、通信アプリケーション160は、他のノードから受信したメッセージの処理を行う。

0045

送信制御部140は、送信ポリシー141、ノード情報蓄積部150に蓄積されている情報(位置情報151、ノード通信可能性152)を基に、送信メッセージ蓄積部130に保存したメッセージを、どのノードに送信するかを決定する機能を有する。

0046

[動作の説明]
図5を参照して、本実施形態の動作の説明をする。

0047

初期状態として、送信元であるノード20が宛先ノードであるノード100に対して、メッセージを送信しようとしている。

0048

ノード20において、通信アプリケーション160が、宛先としてノード100へのメッセージを生成し、このメッセージを送信メッセージ蓄積部130に通知する。送信メッセージ蓄積部130は、通知されたメッセージを蓄積し、送信制御部140に送信したいメッセージを通知する。通知された送信制御部140は、ノード情報蓄積部150から、次の情報を得る。

0049

「ノード20は、ノード30、ノード40、ノード50と隣接しているが、宛先であるノード100へは、ノード40とノード50が近接している。また、このノード40、ノード50に対する通信可能性が、0.9、0.8である。」

0050

次に、送信制御部140は、送信ポリシー141から、図6の送信ポリシーのテーブルを得る。このテーブルを参照すると、1行目ポリシーが一致する。このポリシーから、通信可能性の一番高いノード40にのみ送信することを選択する。送信制御部140は、送信メッセージと次ホップがノード40であることを送信処理部120に通知する。通知された送信処理部120は、受信したメッセージをノード40に送信するため、ネットワークに向けてメッセージを送信する。

0051

ノード40において、受信処理部110がネットワークから受信しメッセージを構成し、このメッセージを送信メッセージ蓄積部130とノード情報蓄積部150とに送信する。

0052

送信メッセージ蓄積部130は、このメッセージを蓄積し、送信制御部140にメッセージの送信要求を通知する。

0053

ノード情報蓄積部150は、受信したメッセージからノード20からの受信があったことを認識し、ノード20に対するノード通信可能性の計算を行い、ノード通信可能性DB152に蓄積されているノード20のメッセージ到達率を更新する。また、ノード情報蓄積部150は、受信したメッセージにノード20の位置情報に関係する情報があった場合には、位置情報DB151中のノード20の位置情報を更新する。

0054

送信メッセージ蓄積部130からノード100宛てのメッセージを通知された送信制御部140は、ノード情報蓄積部150から、次の情報を得る。

0055

「ノード40は、ノード20、ノード60、ノード70と隣接しているが、宛先であるノード100へは、ノード60とノード70が近接している。また、このノード60、ノード70に対する通信可能性が、0.4、0.5である。」

0056

次に、ノード40の送信制御部140は、送信ポリシーDB141から、図6の送信ポリシーのテーブルを得る。このテーブルを参照すると、2行目のポリシーが一致する。このポリシーから、ノード60とノード70に送信することを選択する。送信制御部140は、送信メッセージと次ホップがノード60であることを送信処理部120に通知する。通知された送信処理部120は、受信したメッセージをノード60に送信するため、ネットワークに向けてメッセージを送信する。送信制御部140は、さらに、送信メッセージと次ホップがノード70であることを送信処理部120に通知する。通知された送信処理部120は、受信したメッセージをノード70に送信するため、ネットワークに向けてメッセージを送信する。

0057

ノード60においては、上記のノード40において受信した際と同様の処理を行い、ノード60は、ノード80とノード90に対してメッセージの送信を行う。

0058

ノード70においては、ノード100とのメッセージ到達率が0.1なので、メッセージをノード内に蓄積する。蓄積したメッセージは、ノード100への通信可能性が高くなった場合、もしくは、他のノードへ通信可能になった場合等に送信される。

0059

ノード80においては、ノード100とのメッセージ到達率が0.9なので、ノード60から受信したメッセージをその宛先であるノード100に対して送信を行う。

0060

ノード90においては、ノード60から受信したメッセージをノード内に蓄積する。

0061

ノード100において、受信処理部110がノード80からメッセージを受信すると、メッセージを構成し、このメッセージを送信メッセージ蓄積部130とノード情報蓄積部150に通知する。

0062

送信メッセージ蓄積部130は、メッセージの宛先が自ノードであるため、このメッセージを通信アプリケーション160に通知する。通信アプリケーション160は、通知されたメッセージの処理を行う。またノード情報蓄積部150は、受信したメッセージからノード80からの受信があったことを認識し、ノード80に対するノード通信可能性の計算を行い、ノード通信可能性DB152中のノード80へのメッセージ到達率を更新する。また、ノード情報蓄積部150は、受信したメッセージにノード80の位置情報に関係する情報があった場合には、位置情報DB151中のノード80の位置情報を更新する。

0063

図7は、上記の処理の結果、ノード20から送信されたメッセージの流れを破線で示している。

0064

一方、放送ノード200は、他のノードの位置情報を定期的に入手し、この情報からメッセージを作成し、作成したメッセージをノード20〜ノード100に対して送信を行う。このメッセージを受信したノードは、受信処理部110で受信したメッセージを構成し、ノード情報蓄積部150に通知する。ノード情報蓄積部150は、受信したメッセージの内容を使って、位置情報DB151の内容の更新処理を行う。

0065

[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。

0066

第3の実施形態と第2の実施形態の構成上の異なる点は、図8を参照すると、ノード10の構成に移動情報153というデータベースを追加した点にある。また、送信ポリシーのテーブルは、図6から図9(a)に示すように変更されている。

0067

移動情報153は、各ノードの移動情報を蓄積するデータベースである。ノードの移動情報は、例えばノードの移動先の位置情報である。ノードが車両に搭載されて移動する場合、車両のカーナビゲーションに設定される目的地の情報が、ノードの移動先の一例である。ノードの移動情報は、移動先の位置情報に限定されず、ノードが移動している方角であってもよい。

0068

また図9(a)を参照すると、送信ポリシーのテーブルの5行目には、2列目項目値「可能性」を計算する式が記載されている。この計算式によると、可能性は、通信可能性にk・cosθを加算して求められる。ここで、kは定数、θは図9(b)に示す角度である。この計算式の内容を、ノード40における次ホップの候補ノードの一つであるノード70を例にして説明する。ノード40からノード70へのメッセージの通信可能性は0.5である。またノード70の現在位置とメッセージの宛先ノード100とを結ぶ線分と、ノード70の現在位置とノード70の移動先とを結ぶ線分とが成す角度がθである。よって、ノード70の可能性は、0.5にk・cosθを加算した値である。cosθは、θが0に近いほど値1に近づき、0から離れるほど小さくなるので、ノード70の可能性は、ノード70が宛先ノード100方向に移動しているほどに増大することになる。

0069

次に、本実施形態において次ホップを決定する動作を、第2の実施形態のネットワークシステムの構成図である図5借用して説明する。例として、ノード20から送信されたノード100宛てのメッセージを受信したノード40が次ホップへ送信する場面を想定する。

0070

ノード40の送信制御部140は、送信メッセージ蓄積部130から通知されたノード100宛てのメッセージを送信する次ホップを決定するために、ノード情報蓄積部150から、ノード20、ノード60、ノード70の位置情報、ノード60、ノード70に対する通信可能性、ノード20、ノード60、ノード70の移動情報を得る。次に、送信制御部140は、送信ポリシー141から、図9(a)の送信ポリシーのテーブルを得る。次に、送信制御部140は、宛先ノードに近いノード60、70を次ホップ候補として、その通信可能性、位置情報、および移動情報から可能性の値を計算し、図9(a)の送信ポリシーのテーブルを参照して、処理方法を決定する。

0071

このように、次ホップ候補となるノードの移動情報を次ホップ決定に利用することにより、同じ通信可能性を有する複数の次ホップ候補の中から、宛先ノード100に近づく方向に移動しているノードを、次ホップに決定することができる。

0072

次に、本実施形態における移動情報に関連する動作を説明する。

0073

放送ノード200は、各ノードの位置情報および移動情報を定期的に取得し、メッセージに各ノードの位置情報および移動情報を含めて送信を行う。このメッセージを受信したノードは、受信処理部110で受信したメッセージを構成し、ノード情報蓄積部150に通知する。ノード情報蓄積部150は、受信したメッセージの内容を使って、位置情報151の内容と位置情報153を更新する処理を行う。

0074

放送ノード200が、ノード20〜100の移動情報を入手する方法は任意である。例えば、各ノード20〜100が自動車などの車両に搭載されており、各車両の移動先の情報が特定のサーバで管理されているようなシステムでは、上記サーバから各ノード20〜100の移動情報を取得してよい。勿論、各ノード20〜100に、自ノードの移動先の情報を放送ノード200に通知する機能を搭載してもよい。

0075

[第4の実施形態]
図10を参照すると、本発明の第4の実施形態に係るノード(無線端末)10は、複数の他の無線端末との間で無線リンクを介して相互に接続可能なDTNに基づくネットワークシステムにおける無線端末である。無線端末10は、主な構成要素として、無線通信インターフェイス部(以下、無線通信I/F部と記す)11、無線通信I/F部12、操作入力部13、画面表示部14、GPS15、記憶部16、および演算処理部17を有する。

0076

無線通信I/F部11、12は、専用の無線通信回路からなり、無線通信回線を介して接続された他の無線端末などの各種装置との間で無線通信を行う機能を有している。そのうち、無線通信I/F部11は、Wi−Fiに対応した無線LANのインターフェイスであり、無線通信I/F部12は、3GやLTEなどのセルラー通信に対応した無線インターフェイスである。

0077

操作入力部13は、キーボードマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部17に出力する機能を有している。

0078

画面表示部14は、LCD(Liquid Crystal Display)やPDP(Plasma Display Panel)などの画面表示装置からなり、演算処理部17からの指示に応じて、操作メニューなどの各種情報を画面表示する機能を有している。

0079

GPS(Global Positioning System)15は、自ノードの現在位置を示す緯度、経度、高度を計測し、演算処理部17に伝達する機能を有する。

0080

記憶部16は、ハードディスクメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部17での各種処理に必要な処理情報やプログラム154を記憶する機能を有している。プログラム154は、演算処理部17に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信I/F部11、12や操作入力部13などのデータ入出力機能を介して外部装置(図示せず)や記憶媒体(図示せず)から予め読み込まれて記憶部16に保存される。記憶部16で記憶される主な処理情報として、メッセージ131、送信ポリシー141、位置情報151、ノード通信可能性152、および移動情報153がある。

0081

メッセージ131は、他のノードから受信したメッセージや自ノードが生成したメッセージである。

0082

送信ポリシー141は、送信メッセージ131の処理方法を記載したテーブルであり、例えば第2の実施形態における図6あるいは第3の実施形態における図9(a)に示したような内容を有する。

0083

位置情報151は、自ノードおよび他のノードの位置情報である。位置情報は、経度、緯度、および高度によって表現されている。

0084

ノード通信可能性152は、ノード10と他のノードとの間の1ホップ転送あるいはマルチホップ転送によるメッセージの到達率である。

0085

移動情報153は、自ノードおよび他のノードの移動情報である。移動情報は、ノードの移動先の位置情報によって表現されている。

0086

演算処理部17は、MPUなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部16からプログラム154を読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム154とを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部17で実現される主な処理部として、受信処理部110、送信処理部120、送信制御部140、ノード情報蓄積部150、および通信アプリケーション部161がある。

0087

受信処理部110は、無線通信I/F部11、12を通じて他のノードからメッセージを受信する機能を有する。

0088

送信処理部120は、無線通信I/F部11、12を通じてメッセージを他のノードへ送信する機能を有する。

0089

ノード情報蓄積部150は、自ノードおよび他ノードの位置情報、ノード通信可能性、および移動情報を検出し、位置情報151、ノード通信可能性152、および移動情報153を最新の状態に維持管理する機能を有する。

0090

送信制御部140は、位置情報151、ノード通信可能性152、および移動情報153に基づいて、メッセージ131をDTN通信によって宛先ノードへ送信する際の次ホップを決定する機能を有する。

0091

通信アプリケーション部161は、他のノード宛てのメッセージの生成、他のノードから受信したメッセージの処理を行う機能を有する。

0092

次に、本実施形態の動作を説明する。

0093

先ず、図11を参照して、ノード10が位置情報151、ノード通信可能性152、および移動情報153を維持管理する動作について説明する。

0094

ノード10のノード情報蓄積部150は、位置情報の更新(S11)、ノード通信可能性の更新(S12)、移動情報の更新(S13)を、定期的に実行する。

0095

位置情報の更新(S11)では、以下のような処理を行う。先ず、ノード情報蓄積部150は、GPS15で検出した自ノード10の位置情報を含む位置情報通知メッセージを送信処理部120に通知する。次に、送信処理部120は、その位置情報通知メッセージを無線通信I/F部12によりセルラー通信によって放送ノードへ送信する。放送ノードでは、位置情報通知メッセージに含まれるノード10の位置情報を放送ノードに設置された位置情報データベースに反映する。即ち、位置情報データベースにノード10の位置情報が未だ蓄積されていなければノード10の位置情報を蓄積し、既に蓄積されていれば、古い位置情報を新しい位置情報で更新する。次に、放送ノードは、位置情報データベースに蓄積されているノード10および他のノードの位置情報を格納した位置情報通知メッセージをノード10へセルラー通信により送信する。ノード10の受信処理部110は、無線通信I/F部12を通じて位置情報通知メッセージを放送ノードから受信すると、ノード情報蓄積部15に通知する。ノード情報蓄積部15は、通知された位置情報通知メッセージに含まれるノードの位置情報で位置情報151を上書きする。

0096

ノード通信可能性の更新(S12)では、以下のような処理を行う。先ず、ノード情報蓄積部150は、バンドル層の下位階層で使用するルーティングテーブル(例えばTCP/IPで使用するルーティングテーブル)に記載されている各宛先に対して、所定のコマンド(例えばpingコマンド)を送信し、相手ノードからの応答の有無を検出する。次に、ノード情報蓄積部150は、相手ノードからの今回の応答の有無を含む過去一定回数の応答の有無の履歴に基づいて、メッセージ到達率であるノード通信可能性を算出し、ノード通信可能性152に保存する。

0097

図12はノード通信可能性152の内容の一例を示す。この例のノード通信可能性152は、バンドル層の下位階層で使用するルーティングテーブルに記載されている各宛先毎エントリを有する。1つのエントリは、ノード識別子、過去10回分の応答の有無の履歴、通信可能性から構成される。例えば、2行目のエントリには、ノード20の識別子が記録され、過去10回分の応答の有無の履歴として、1,1,0,1,1,1,1,1,1,1が記録されている。この履歴中、値1は応答有り、値0は応答無しを示す。この結果、2行目のエントリの通信可能性は0.9になっている。

0098

移動情報の更新(S13)では、以下のような処理を行う。先ず、ノード情報蓄積部150は、操作入力部13を通じてユーザから入力された移動先の位置情報を含む移動情報通知メッセージを送信処理部120に通知する。次に、送信処理部120は、その移動情報通知メッセージを無線通信I/F部12によりセルラー通信によって放送ノードへ送信する。放送ノードでは、移動情報通知メッセージに含まれるノード10の移動情報を放送ノードに設置された移動情報データベースに反映する。即ち、移動情報データベースにノード10の移動情報が未だ蓄積されていなければノード10の移動情報を蓄積し、既に蓄積されていれば、古い移動情報を新しい移動情報で更新する。次に、放送ノードは、移動情報データベースに蓄積されているノード10および他のノードの移動情報を格納した移動情報通知メッセージをノード10へセルラー通信により送信する。ノード10の受信処理部110は、無線通信I/F部12を通じて移動情報通知メッセージを放送ノードから受信すると、ノード情報蓄積部15に通知する。ノード情報蓄積部15は、通知された移動情報通知メッセージに含まれるノードの移動情報で移動情報153を上書きする。

0099

次に図13を参照して、DTNによるメッセージの送信動作について説明する。

0100

ノード10の送信制御部140は、メッセージ131を宛先へ送信する場合、先ず、自ノードと宛先とが通信可能か否かを判定する(S21)。例えば送信制御部140は、バンドル層の下位階層で使用するルーティングテーブル(例えばTCP/IPで使用するルーティングテーブル)に記載されている宛先の1つが、メッセージ131の宛先に一致すれば、自ノードと宛先とが通信可能と判定し、そうでなければ通信不能と判定する。

0101

次に送信制御部140は、自ノードと宛先とが通信可能であれば、メッセージ131の送信先としてメッセージ131の宛先を指定して送信処理部120に対して無線LAN経由による送信を依頼する(S22)。この依頼に応じて送信処理部120は、無線通信I/F部11を使用して、メッセージ131を指定された送信先へ送信する(S22)。

0102

他方、送信制御部140は、自ノードと宛先とが通信不能であれば、位置情報151、ノード通信可能性152、および移動情報153に基づいて、第2あるいは第3の実施形態と同様の方法により次ホップを決定する(S23)。そして、次ホップを決定すると(S24でYES)、送信制御部140は、メッセージ131の送信先として次ホップのノードを指定して送信処理部120に対して無線LAN経由による送信を依頼する(S25)。この依頼に応じて送信処理部120は、無線通信I/F部11を使用して、メッセージ131を指定された次ホップのノードへ送信する(S25)。しかし、通信可能性が閾値以上の次ホップ候補が存在しない等の理由によりステップS23で次ホップが決定されなかった場合(S24でNO)、送信制御部140は、ステップS21の処理へと戻り、上述した動作を繰り返す。

0103

次に図14を参照して、DTNによるメッセージの受信動作について説明する。

0104

ノード10の受信処理部110は、無線通信I/F部11からメッセージを受信すると、受信したメッセージをメッセージ131として記憶部16に保存する(S31)。次に、受信処理部110は、受信したメッセージ131の宛先が自ノードか否かを判定する(S32)。自ノード宛てであれば、受信処理部110は、受信したメッセージ131を通信アプリケーション部161に通知する(S33)。他方、自ノード宛てでなければ、受信処理部110は、受信したメッセージ131の転送処理を送信制御部140に依頼する(S34)。この依頼に応じて送信制御部140は、図13で説明した送信処理S21〜S25と同様の処理を実施する。

0105

以上、本発明を幾つかの実施形態を挙げて説明したが、本発明は以上の実施形態にのみ限定されず、その他各種の付加変更が可能である。

0106

本発明は、車両などの移動体に搭載された無線端末間、あるいは無線端末と固定端末間で、交通情報、緊急情報などの各種の情報を無線LANで送受信する分野に適用できる。

0107

1〜5…無線端末
1A…ノード情報蓄積部
1B…送信制御部
10、20、30、40、50、60、70、80、90、100…ノード(無線端末)
11、12…無線通信I/F部
13…操作入力部
14…画面表示部
15…GPS
16…記憶部
17…演算処理部
110…受信処理部
120…送信処理部
130…送信メッセージ蓄積部
131…メッセージ
140…送信制御部
141…送信ポリシー
150…ノード情報蓄積部
151…位置情報
152…ノード通信可能性
153…移動情報
154…プログラム
160…通信アプリケーション
161…通信アプリケーション部
200…放送ノード

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