JP2005045654A - 無線ネットワーク経路探索方式 - Google Patents

Abstract

【課題】無線ネットワークを構築する汎用端末固有の仕様、使用率、設置状態を取得し、最適な経路探索を行う。
【解決手段】ＡＰ１０は無線アクセスポイントであり、ネットワーク上の基幹部分であるインターネット網１４側とＨＵＢ１２およびルータ１３を介して有線で接続され、端末１〜端末５側とは無線による通信が行われている。ＡＰの通信エリア２０は端末１、端末２、端末３の通信エリアである。端末４は端末２の通信エリア２２に位置する。端末５は端末５の通信エリア２５に位置する。端末１、端末２、端末３、端末４、端末５の各々はＰＣ等の汎用装置および無線カードで構成されており、無線カードはリピータ機能を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は無線ネットワーク経路探索方式に関し、特に中継路にあたる端末仕様にもとづき最適な通信経路を探索する無線ネットワーク経路探索方式に関する。

一般に、複数の無線通信装置間でデータを送受信する場合、中継装置を介在させて無線ネットワークシステムを構築するが、どこを中継するか、或いは中継が必要であるかどうかを決定するために、中継端末の受信レベルを確認しながら通信経路を決定する必要がある。

図５は従来の無線ネットワーク経路探索方式を示すブロック図である。

図５を参照すると、有線ネットワークが前提にあり、アクセスポイントであるＡＰ１０は、集線装置であるＨＵＢ１２およびルータ１３を介してインターネット網１４と有線で接続されている。ＡＰ１０は、ＡＰの通信エリア２０内に位置する端末１、端末２、端末３に対してのみ無線で通信される。

従って、端末１〜端末３はその通信エリア内のみでの移動に限られるとともに、通信経路も固定されることになる。

従来の無線ネットワーク経路探索方式は、ポーリングにより順次親局から子局及び子局を経由した親局から遠隔にある子局へ対して、システムを構築する全ての無線通信装置相互の通信の可否及び受信レベルを取得して経路探索を決定しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。

また、経路探索はある無線端末が探索電文を順次送信し、これに応答する端末からの情報により、応答時間が速い経路、正常な通信が可能であった経路、中継局の少ない経路等の経路を決定しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００１−２５１３１６号公報（第２−４頁、図１、６）

特許第３１０２０５７号公報（第２−４頁、図１）

上述した従来の無線ネットワーク経路探索方式は、端末間の受信レベルの差がつかないこと、また経路上の端末の応答時間や中継数の差もつかなくなるので、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｎｐｕｔｅｒ：パソコン）等の汎用端末が多くある事務所（事業所）等で無線ネットワークを構築した場合、ＰＣとこれに装着する無線カードで端末の全てを無線化する場合、一つの通信エリア当りの端末数が多くなるので、最適な通信経路の探索を行うことができないという欠点を有している。

また、システム構築する装置は専用の無線装置（局）を配置することを想定しているため、有線でのネットワークを構築する場合は端末となるＰＣの通信ポートが有線接続されている。従って、このＰＣを利用した無線装置（局）を配置すると、ネットワーク構築の費用が抑えられ、かつ無線装置（局）自身が通信端末とは別の端末としても使用可能となる利点があるものの、一方で無線ネットワークを構築する装置にかかる費用が高価になるという欠点を有している。

本発明の目的は、無線ネットワークを構築する装置には汎用装置（ＰＣ等）に無線カードを付加するものとし、この汎用端末固有の仕様や使用状況をもとに最適な経路探索を行うことができる無線ネットワーク経路探索方式を提供することにある。

本発明の第１の無線ネットワーク経路探索方式は、無線ネットワーク経路探索方式において、中継路にあたる無線端末が有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）の動作周波数及びメモリ容量の性能、ＣＰＵ使用率及びバッテリ残量の使用状況並びに移動か常設かの設置状態をもとに、最適な経路を選択することを特徴としている。

本発明の第２の無線ネットワーク経路探索方式は、
無線ネットワーク経路探索方式において、通信エリアに位置する無線アクセスポイントと、複数の端末と、これら複数の端末が位置する複数の通信エリアと、前記無線アクセスポイントが接続する集線装置であるＨＵＢと、このＨＵＢが接続するルータと、このルータを介して通信接続するインターネット網とを備え、
前記複数の端末の各々が有する端末固有の性能、端末の使用状況及び端末の設置状態をもとに、最適な経路を選択することを特徴としている。

本発明の第３の無線ネットワーク経路探索方式は、前記第２の無線ネットワーク経路探索方式において、
前記複数の端末の各々は、パソコン及び無線カードで構成され、前記無線カードはリピータ機能を有していることを特徴としている。

本発明の第４の無線ネットワーク経路探索方式は、前記第２または第３の無線ネットワーク経路探索方式において、
前記端末固有の性能が、ＣＰＵ動作周波数及びメモリ容量であることを特徴としている。

本発明の第５の無線ネットワーク経路探索方式は、前記第２または第３の無線ネットワーク経路探索方式において、
前記端末の使用状況が、ＣＰＵ使用率、バッテリ残量及び受信レベルであることを特徴としている。

本発明の第６の無線ネットワーク経路探索方式は、前記第２または第３の無線ネットワーク経路探索方式において、
前記端末の設置状態が、常設設置か移動設置かであることを特徴としている。

本発明の第７の無線ネットワーク経路探索方式は、前記第２または第３のいずれかの無線ネットワーク経路探索方式において、
前記複数の端末の各々は、汎用装置であるパソコンが使用され、前記端末固有の仕様である端末の使用率、端末の設置状態、端末のバッテリ残量、端末の受信レベルを容易に把握することを特徴としている。

本発明の第８の無線ネットワーク経路探索方式は、前記第２の無線ネットワーク経路探索方式において、
前記無線アクセスポイントは、前記インターネット網側と前記ＨＵＢ及び前記ルータを介して有線で接続され、前記複数の端末側とは無線による通信が行われていることを特徴としている。

本発明の第９の無線ネットワーク経路探索方式は、
無線ネットワーク経路探索方式において、通信エリアに位置する無線アクセスポイントと、複数の端末と、これら複数の端末が位置する複数の通信エリアと、前記無線アクセスポイントが接続する集線装置であるＨＵＢと、このＨＵＢが接続するルータと、このルータを介して通信接続するインターネット網とを備え、
発信元端末はまず探索回数の設定を行い、経路探索のためのメッセージをブロードキャストする回数を決定する探索回数設定ステップと；
判別する基準として、端末自身の性能、使用状況及び設置状態のどの項目を優先して判別するかの経路決定方法を設定する経路方法設定ステップ２と；
経路探索メッセージをブロードキャストするブロードキャストステップと；
前記ブロードキャストの応答を受信する応答受信ステップと；
受信すると、その応答が前記無線アクセスポイントの応答かどうかを判定するＡＰ応答判定ステップと；
前記無線アクセスポイントからの応答であれば経路探索を終了する経路探索終了ステップと；
その後、前記無線アクセスポイントのルートで通信を行う通信ステップと；
前記ＡＰ応答判断ステップで、前記無線アクセスポイントの応答でなければ、リピータの応答であるかどうかを判断するリピータ応答判断ステップと；
リピータの応答でなければ通信できる端末がなく、経路探索を終了するリピータ経路探索終了ステップと；
経路探索終了後、通信を不能とする通信不能ステップと；
前記リピータ応答判断ステップで、リピータの応答であればその応答にて経路情報が送信されるため、この経路情報を取得する経路情報取得ステップと；
探索回数が設定値以下かどうかを判定し、探索回数が設定値以下であれば前記ブロードキャストステップに戻る探索回数判定ステップと；
この探索回数判定ステップで、探索回数が設定値を越えていれば、経路決定方法の設定で定められた内容と取得した経路情報を元に最適な経路を決定する経路決定ステップと；
決定した経路をリピータ経由で通常の通信を行う通常通信ステップと；
を備えた無線ネットワーク経路探索の方法を特徴としている。

本発明の第１０の無線ネットワーク経路探索方式は、前記第３の無線ネットワーク経路探索方式において、
前記リピータが、
経路探索情報の中の「ＣＰＵ動作周波数」、「メモリ容量」の端末固有の性能に関する情報を取得する情報取得ステップと；
他端末からの経路探索メッセージを受信するメッセージ受信ステップと；
前記経路探索情報の中の「ＣＰＵ使用率」、「設置状態」、「バッテリ残量」を取得する性能取得ステップと；
経路探索メッセージをブロードキャストするブロードキャストステップと；
これらの情報を経路探索情報の応答として送信する情報応答送信ステップと；
他の端末からの応答があるかどうかを判断し、他の端末からの応答がない場合は、前記メッセージ受信ステップに戻り、次の経路探索メッセージを待つ状態になる応答判断ステップと；
この応答判断ステップで、他の端末から応答がある場合、他の端末からの経路探索情報を受信する経路探索情報受信ステップと；
受信すると発信元へ情報を送信し、前記メッセージ受信ステップに戻る情報送信ステップと；
を備えた無線ネットワーク経路探索の方法を特徴としている。

本発明の無線ネットワーク経路探索方式は、通信エリア内に端末数が多い状況では、受信レベルや応答時間、中継数に差がつきにくいので、ＰＣが通常の端末として使用されている場合、端末の使用率や端末固有の仕様（ＣＰＵやメモリの仕様）、並びに端末の使用状況を元に綿密な経路選択を行うことができる。このため、ＰＣ等の汎用端末が多くある事務所（事業所）等でこの汎用端末による無線ネットワークを構築した場合、最適な通信経路の探索ができるという効果を有している。

また、ＰＣ等の汎用端末をベースに無線カードを付加した形で無線端末を構築し経路探索を行うので、無線ネットワーク構築の通信効率を低下させることなく、費用が安価にシステム構築できるという効果を有している。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の無線ネットワーク経路探索方式の一つの実施の形態を示すブロック図である。

図１に示す本実施の形態は、無線アクセスポイントであるＡＰ１０と、端末１、端末２、端末３、端末４および端末５と、これら端末が位置するＡＰの通信エリア２０と、端末１の通信エリア２１と、端末２の通信エリア２２と、端末５の通信エリア２５と、ＡＰ１０が接続するＨＵＢ１２と、このＨＵＢ１２が接続するルータ１３と、ルータ１３を介して通信接続するインターネット網１４とから構成されている。

なお、図１において図５に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付し、その説明を省略する。

図１を参照すると、ＡＰ１０は無線アクセスポイントであり、ネットワーク上の基幹部分であるインターネット網１４側とＨＵＢ１２およびルータ１３を介して有線で接続されているが、端末１〜端末５側とは無線による通信が行われている。端末１から端末５の各々はＰＣ等の汎用装置および無線カードで構成されており、無線カードはリピータ機能を有している。

端末１〜端末５はＰＣ等の汎用装置がベースとなっているため、装置固有の仕様であるＣＰＵ動作周波数やメモリ容量、端末の使用率（ＣＰＵ使用率）、端末の設置状態（ここではバッテリ充電中であるかの情報をもとに設置が常設か移動かを判定）、端末のバッテリ残量、端末の受信レベルを容易に把握することが可能である。

図２は図１の発信元の動作を示すフローチャートである。

図３は端末の経路探索情報のテーブルを示す図である。

図３を参照すると、各端末が有するＣＰＵの仕様、メモリ容量、ＣＰＵ使用率、端末の設置状態、受信レベル、バッテリ残量の仕様等がテーブルとして記憶されている。

次に、図１、図２および図３を参照して本実施の形態の動作をより詳細に説明する。

先ず図１で、端末４が発信元になるものとして説明する。発信元端末４はまず探索回数の設定を行い、経路探索のためのメッセージをブロードキャストする回数を決定する（ステップ１：Ｓ１）。経路の選択は、判別する基準として、端末自身の仕様（ＣＰＵの動作周波数、メモリ容量）、ＣＰＵの使用率、設置状態、受信レベル、バッテリ残量のどの項目を優先して判別するかの経路決定方法をまず設定する（ステップ２：Ｓ２）。

ＣＰＵの使用率は端末のＯＳにより容易に判別できるものなので、情報取得前の数秒の使用率をサンプリングすることが望ましい。端末の設置状態は、端末が電源に接続されていれば常設、バッテリを使用している場合は移動と識別するものとする。この情報も端末のＯＳから容易に判別できるものである。

また、バッテリ残量についても設置状態が移動の場合に端末のＯＳで容易に識別が可能である。これらの情報を各々何段階かのレベルで表し、そのレベルを後述する受信元端末が図３に示す情報のテーブルとして持つものとする。

次に、経路探索メッセージをブロードキャストし（ステップ３：Ｓ３）、その応答を受信する（ステップ４：Ｓ４）。受信すると、その応答がＡＰ１０の応答なのかを判断する（ステップ５：Ｓ５）。ＡＰ１０からの応答であれば経路探索を終了し（ステップ６：Ｓ６）、ＡＰ１０のルートで通信を行うことになる（ステップ７：Ｓ７）。これは図１のＡＰの通信エリア２０に端末１、端末２、端末３が存在するケースとなる。

ステップ５で、ＡＰ１０の応答でなければリピータの応答であるかどうかを判断する（ステップ８：Ｓ８）。リピータの応答でなければ通信できる端末がなく、経路探索を終了し（ステップ９：Ｓ９）、通信は不能となる（ステップ１０：Ｓ１０）。これは図１のＡＰの通信エリア２０に、端末１、端末２、端末３がいない場合のケースになる。

ステップ８で、リピータの応答であればその応答にて経路情報が送信されるため、この経路情報を取得する（ステップ１１：Ｓ１１）。

つぎのステップで、探索回数が設定値以下かどうかを判定する（ステップ１２：Ｓ１２）。探索回数が設定値以下であれば、ステップ３に戻り経路探索情報のブロードキャストに関する動作を繰り返し行う。ステップ１２で探索回数が設定値を越えていれば、経路決定方法の設定で定められた内容と取得した経路情報を元に最適な経路を決定し（ステップ１３：Ｓ１３）、決定した経路をリピータ経由で通常の通信を行う（ステップ１４：Ｓ１４）。

図４は図１の通信経路上のリピータとなる端末の動作を示すフローチャートである。

図１の端末１から端末３がこれに該当し、端末４とＡＰ１０のリピータとして機能することになる。リピータはまず経路探索情報の中の「ＣＰＵ動作周波数」、「メモリ容量」の端末固有の仕様に関する情報を取得する（ステップ１：Ｒ１）。

他端末からの経路探索メッセージを受信すると（ステップ２：Ｒ２）、経路探索情報の中の「ＣＰＵ使用率」、「設置状態」、「バッテリ残量」を取得する（ステップ３：Ｒ３）。「ＣＰＵの使用率」は端末のＯＳにより容易に判別できるものであり、情報取得前の数秒の使用率をサンプリングすることが望ましい。「設置状態」は、端末が電源に接続されていれば常設、バッテリを使用している場合は移動と識別することが可能である。
この情報も端末のＯＳから容易に判別できるものである。また、「バッテリ残量」についても設置状態が移動の場合に端末のＯＳで容易に識別が可能である。

次に経路探索メッセージをブロードキャストする（ステップ４：Ｒ４）。これらの情報を経路探索情報の応答として送信し（ステップ５：Ｒ５）、他の端末からの応答があるかどうかを判断する（ステップ６：Ｒ６）。

他の端末からの応答がない場合は、ステップ２に戻り次の経路探索メッセージを待つ状態になる。ステップ６で他の端末から応答がある場合、他の端末からの経路探索情報を受信する（ステップ７：Ｒ７）。受信すると発信元へ情報を送信し（ステップ８：Ｒ８）、ステップ２に戻る。

なお、図４において端末５が発信元、端末１から端末４がＡＰ１０とのリピータとして機能する場合に端末４の動作として考えると、端末１と端末２に対して経路探索メッセージのブロードキャストを行い、その応答を発信元へ転送することになる。

以上の動作から、図４において端末４がインターネット網１４への通信経路を決定するために端末１または端末２のいずれを経由すれば良いかを、端末４に予め設定した内容を元に決定することができる。

端末１、端末２は通常ＰＣ等として他の作業を行っている可能性があるため、端末の使用率や端末固有の使用率の優先順位を高くし、処理能力の高い端末を経由すべきか又はリピータとして機能する端末の状態を設置状態やバッテリ残量により、どちらを経由すべきか等を判定し、通信経路を確定することができる。

上述の通り、無線ネットワークを構築する無線装置に、ＰＣ等の汎用装置および無線カードを利用している。通常はネットワーク上に無線のアクセスポイントとしてＡＰ１０を配置し、その通信エリア内で無線端末を使用し、ネットワーク上の通信を行うことになる。

無線カードはリピータ機能を有するものとするが、ＰＣに付加される無線カードは昨今小型、低価格が実現され汎用品となっているため、安価に無線装置が構築できる要因となっている。

この無線装置が無線中継を行う場合は、従来行われていた受信レベル情報の他、汎用装置が無線装置のベースであるため他の用途で使用されていることもあり、その汎用装置の使用率、固有の仕様、装置の状態等の情報を経路情報として発信元へ応答させるという動作が行える。

従って、汎用装置がベースとなっている無線装置が移動したとしても、通信エリアに入っていればネットワーク上の経路になり得るため、網状にネットワークを構築できるとともに、汎用装置としての情報も経路探索決定の情報とされるので、最適な経路探索が行えることになる。

本発明の無線ネットワーク経路探索方式の一つの実施の形態を示すブロック図である。 図１の発信元の動作を示すフローチャートである。 端末の経路探索情報のテーブルを示す図である。 図１の通信経路上のリピータとなる端末の動作を示すフローチャートである。 従来の無線ネットワーク経路探索方式を示すブロック図である。

符号の説明

１，２，３，４，５ 端末
１０ ＡＰ
１２ ＨＵＢ
１３ ルータ
１４ インターネット網
２０ ＡＰの通信エリア
２１ 端末１の通信エリア
２２ 端末２の通信エリア
２５ 端末５の通信エリア

Claims (10)

1. 無線ネットワーク経路探索方式において、中継路にあたる無線端末が有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）の動作周波数及びメモリ容量の性能、ＣＰＵ使用率及びバッテリ残量の使用状況並びに移動か常設かの設置状態をもとに、最適な経路を選択することを特徴とする無線ネットワーク経路探索方式。
2. 無線ネットワーク経路探索方式において、通信エリアに位置する無線アクセスポイントと、複数の端末と、これら複数の端末が位置する複数の通信エリアと、前記無線アクセスポイントが接続する集線装置であるＨＵＢと、このＨＵＢが接続するルータと、このルータを介して通信接続するインターネット網とを備え、
   前記複数の端末の各々が有する端末固有の性能、端末の使用状況及び端末の設置状態をもとに、最適な経路を選択することを特徴とする無線ネットワーク経路探索方式。
3. 前記複数の端末の各々は、パソコン及び無線カードで構成され、前記無線カードはリピータ機能を有していることを特徴とする請求項２記載の無線ネットワーク経路探索方式。
4. 前記端末固有の性能が、ＣＰＵ動作周波数及びメモリ容量であることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の無線ネットワーク経路探索方式。
5. 前記端末の使用状況が、ＣＰＵ使用率、バッテリ残量及び受信レベルであることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の無線ネットワーク経路探索方式。
6. 前記端末の設置状態が、常設設置か移動設置かであることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の無線ネットワーク経路探索方式。
7. 前記複数の端末の各々は、汎用装置であるパソコンが使用され、前記端末固有の仕様である端末の使用率、端末の設置状態、端末のバッテリ残量、端末の受信レベルを容易に把握することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の無線ネットワーク経路探索方式。
8. 前記無線アクセスポイントは、前記インターネット網側と前記ＨＵＢ及び前記ルータを介して有線で接続され、前記複数の端末側とは無線による通信が行われていることを特徴とする請求項２記載の無線ネットワーク経路探索方式。
9. 無線ネットワーク経路探索方式において、通信エリアに位置する無線アクセスポイントと、複数の端末と、これら複数の端末が位置する複数の通信エリアと、前記無線アクセスポイントが接続する集線装置であるＨＵＢと、このＨＵＢが接続するルータと、このルータを介して通信接続するインターネット網とを備え、
   発信元端末はまず探索回数の設定を行い、経路探索のためのメッセージをブロードキャストする回数を決定する探索回数設定ステップと；
   判別する基準として、端末自身の性能、使用状況及び設置状態のどの項目を優先して判別するかの経路決定方法を設定する経路方法設定ステップ２と；
   経路探索メッセージをブロードキャストするブロードキャストステップと；
   前記ブロードキャストの応答を受信する応答受信ステップと；
   受信すると、その応答が前記無線アクセスポイントの応答かどうかを判定するＡＰ応答判定ステップと；
   前記無線アクセスポイントからの応答であれば経路探索を終了する経路探索終了ステップと；
   その後、前記無線アクセスポイントのルートで通信を行う通信ステップと；
   前記ＡＰ応答判断ステップで、前記無線アクセスポイントの応答でなければ、リピータの応答であるかどうかを判断するリピータ応答判断ステップと；
   リピータの応答でなければ通信できる端末がなく、経路探索を終了するリピータ経路探索終了ステップと；
   経路探索終了後、通信を不能とする通信不能ステップと；
   前記リピータ応答判断ステップで、リピータの応答であればその応答にて経路情報が送信されるため、この経路情報を取得する経路情報取得ステップと；
   探索回数が設定値以下かどうかを判定し、探索回数が設定値以下であれば前記ブロードキャストステップに戻る探索回数判定ステップと；
   この探索回数判定ステップで、探索回数が設定値を越えていれば、経路決定方法の設定で定められた内容と取得した経路情報を元に最適な経路を決定する経路決定ステップと；
   決定した経路をリピータ経由で通常の通信を行う通常通信ステップと；
   を備えたことを特徴とする無線ネットワーク経路探索の方法。
10. 請求項３記載の無線ネットワーク経路探索方式において、前記リピータが、
    経路探索情報の中の「ＣＰＵ動作周波数」、「メモリ容量」の端末固有の性能に関する情報を取得する情報取得ステップと；
    他端末からの経路探索メッセージを受信するメッセージ受信ステップと；
    前記経路探索情報の中の「ＣＰＵ使用率」、「設置状態」、「バッテリ残量」を取得する性能取得ステップと；
    経路探索メッセージをブロードキャストするブロードキャストステップと；
    これらの情報を経路探索情報の応答として送信する情報応答送信ステップと；
    他の端末からの応答があるかどうかを判断し、他の端末からの応答がない場合は、前記メッセージ受信ステップに戻り、次の経路探索メッセージを待つ状態になる応答判断ステップと；
    この応答判断ステップで、他の端末から応答がある場合、他の端末からの経路探索情報を受信する経路探索情報受信ステップと；
    受信すると発信元へ情報を送信し、前記メッセージ受信ステップに戻る情報送信ステップと；
    を備えたことを特徴とする無線ネットワーク経路探索の方法。
    

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