JP4901381B2

JP4901381B2 - 無線通信システム

Info

Publication number: JP4901381B2
Application number: JP2006247036A
Authority: JP
Inventors: 浩之稲村; 雅淑鈴木; 恭介土橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: JP2008072217A

Description

この発明は、多重ホップ型無線メッシュネットワークにおける複数のノード間でパケットデータを順次転送する無線通信システムに関する。この種のシステムは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１に類する無線通信方式に基づいて構築される。

多重ホップ型無線メッシュネットワーク（アドホックネットワーク）は、無線機能を有する複数のノード装置のみでテンポラリなネットワークを構築できることから、災害時の緊急通信網などでの応用が期待される。関連する技術が下記特許文献１〜４に開示される。
例えば、大規模災害地域における消防隊の連絡網では、１対１の音声通話のほかに、隊長から隊員全員への指示を行うような場合に一斉同報型の通話機能が必要である。ＶｏＩＰ（Voice over IP）技術を用いて一斉同報型の通話を実現するには、発呼者からの音声パケットをサーバ装置で必要分コピーしてそれぞれの着呼者に送るようにしている。この方法はネットワーク上に固定のサーバ装置を必要とするので、移動する無線装置の集合により一時的に構成されるネットワーク上では一斉同報通話ができない場合がある。サーバの役割を割り当てられた無線装置が必ずしもネットワークに参加できているとは限らないからである。

また、入力されたパケットをサーバにおいて複数コピーする必要があることから、サーバとなる装置にトラフィックが集中して該当ノードにおいて十分な無線伝送帯域を確保できなくなる場合がある。サーバを排除するため発呼者の装置において各着呼者へのデータパケットをコピーしても、発呼者の装置において十分な伝送帯域を確保できなくなるという問題が新たに生じる。
特開２００５−２６９２２６号公報特開２００３−３１８９１７号公報特開平８−３７５３５号公報特開平２−９２１２８号公報

この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、多重ホップ型無線メッシュネットワークにおいて伝送帯域を確保しつつ一斉同報通信を実施することの可能な無線通信システムを提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、音声データを含むＩＰ（Internet Protocol）パケットを多重ホップ型無線メッシュネットワークを介して伝送する複数の無線端末装置を具備する無線通信システムにおいて、前記無線端末装置は、同報グループ宛てとして定義された特定アドレスを用いて前記ＩＰパケットを他の無線端末装置に向け一斉同報送信する配信手段を備えることを特徴とする無線通信システムが提供される。

この発明によれば、多重ホップ型無線メッシュネットワークにおいて伝送帯域を確保しつつ一斉同報通信を実施することの可能な無線通信システムを提供することができる。

以下、この発明の詳細につき図面を参照して説明する。まず図１および図２を参照して、既存の技術につき補足する。図１はＶｏＩＰ技術を用いて一斉同報型の通話を実現するシステムの一例を示す模式図である。図１において端末１０（発呼側）からの音声パケットは中央に配される同報配信用サーバ２０により必要分コピーされ、端末３０（着呼側）のそれぞれに通信網を介して転送される。この方法により同報通信を実現できるが、ネットワーク上に固定のサーバが必要となす。よって移動する無線端末装置のみの集合により一時的に構成されるネットワーク上ではサーバとなる端末が必ずしもネットワークに参加できているとは限らないので、一斉同報通話を行えない場合が生じる。

図２は一斉同報型の通話を実現するシステムの他の例を示す。この例では端末１０（発呼側）において着呼者のそれぞれ（端末３０）に宛てたデータパケットを生成し、通信網に送り出すことでサーバを不要としている。しかしながら着呼者の数に応じた分のユニキャストリンクを確立するため、着呼者が多くなると発呼者側端末１０にトラフィックが集中し、充分な無線伝送帯域を確保できない。

図３は、本発明の一実施形態を示す模式図である。ネットワークは、アドホック通信を行う複数の無線端末装置（以下ノード（Node）と示す）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈによりメッシュ状に構成され、いわゆる多重ホップ型無線メッシュネットワークを形成する。各ノードＡ〜Ｈは音声データを含むＩＰパケットをこのネットワークを介して伝送する。

このネットワークにおいて各ノード間の経路情報は経路情報テーブルとして各ノードＡ〜Ｈに保持される。この経路情報テーブル（ルーティングテーブル：Routing Table）は、予め全てのノードにスタティックに設定されたものでも良いし、各ノードにおいて操作されるルーティングプロトコル（ＯＬＳＲやＡＯＤＶなど）による経路情報交換によって動的に設定されるものでも良い。このように既に経路が確立されているネットワークにおいて、例えばノードＡを発呼者とする。

ノードＡ（発呼者）は、特定の端末アドレスには一致しない、あらかじめ各端末で同報用アドレスとして認識できるよう定められた特定アドレスを宛先アドレスとして、一斉同報用の音声データを送出する。この音声データはＩＰパケットに含まれる。一斉同報用のＩＰパケットには、発呼者アドレスと着呼グループアドレスと一斉同報フラグとを含むようにする。なお、一斉同報メッセージであることを認識できる識別子（インジケータ）をＩＰパケットに含め、宛先をブロードキャストアドレスとしてこのＩＰパケットを送出しても良い。

ノードＡからの通信可能範囲内にいる端末Ｂ，Ｃ，Ｄは送信元ノードＡからＩＰパケットを受信し、このＩＰパケットが一斉同報メッセージであれば自ノードの音声処理アプリケーションにこのＩＰパケットを渡す。さらに、このＩＰパケットは経路情報に基づいて転送される。同様の動作を各端末において繰り返し、ネットワークの全ノードに発呼者であるノードＡのデータが配信される。

図３において、同報グループリストに基づいてネットワーク内の特定のノード群にのみＩＰパケットを配信しても良い。すなわち各ノードは同報グループリストを保持し、一斉同報メッセージ（ＩＰパケット）を受信したノードは自ノードが同報グループリストに含まれていれば音声処理アプリケーションにデータを渡す。さらに、保持している同報グループリスト内の他ノードが保持している経路情報テーブルにおいて転送先に含まれていればＩＰパケットを転送する。

図４は、図３のシステムにおいて同報グループリストを用いる場合の一例を示す図である。図４においてノードＦは既に保持している同報グループリストに自端末が含まれないのでアプリケーション処理は行わない。一方で、保持している経路情報テーブルから、同報グループリストに含まれるノードＧが発呼元のノードＡから見たリンクツリーにおいて自ノードの下流にあるので、受信したＩＰパケットをノードＧに転送する。ノードＥは、発呼元ノードＡから見たリンクツリーの自ノードの下流には同報グループリストに含まれる端末がないので転送処理を行わない。

図４において同報グループリストはあらかじめ全てのノードに同一の内容を設定しても良いし、同報通信を行う前に、発呼者が同報グループリストをブロードキャストしても良い。または、経路情報をフラッディングするルーティングプロトコルのメッセージに含めて配信しても良い。さらに、同報グループリストメッセージには最新版を識別するためのリビジョン番号を含むようにしても良い。

図５は、グループリストを示す図である。グループリストには、そのオーナ（Owner）となるノードと、当該グループリストに属するメンバ（member）であるノードと、そのリビジョン番号（Rev）とが登録される。図６は、経路情報テーブルを示す図である。この経路情報テーブル（Routing Table）は宛先アドレス（Destination Address）と、次ノード（Next Hop）とが登録される。図７は、グループリストテーブルを示す図である。グループリストテーブルは、個別のグループリストにそれぞれ識別子（id）を付与されてテーブル化したものである。

このように本実施形態では、発呼元ノードからの同報用データ（ＩＰパケット）は、各中継ノードにおいてグループリストに基づいて転送を行うようにする。また各ノードは他ノードへすべての経路情報を保持するとともに一斉同報のためのグループリストを保持し、発呼元ノードからの同報用データは、発呼者アドレスと着呼グループアドレスと一斉同報フラグとを含むようにする。

なお本実施形態では、同報グループリストのリンクツリー上に位置しないノードにおいては受信したＩＰパケットを破棄するようにする。このように発呼ノードから見てグループメンバが無い末枝への転送を抑止することで、ネットワークの無線資源の無駄遣いを抑制することができる。逆に、同報グループリストのリンクツリー上に位置するノードにおいては、受信したＩＰパケットを上位レイヤの音声処理アプリケーションに渡すようにする。すなわち、転送ノードの近隣にある複数のノードはその先に転送するかどうかにかかわらず一様にデータを受信できてしまうが（無線通信のため）、リンクツリー上に位置するノードにおいてのみＩＰパケットを音声処理アプリケーションに渡することでセキュリティを向上できる。

これらのことからこの実施形態によれば、多重ホップ型無線メッシュネットワークにおいて伝送帯域を確保しつつ一斉同報通信を実施することの可能な無線通信システムを提供することができる。
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

ＶｏＩＰ技術を用いて一斉同報型の通話を実現するシステムの一例を示す模式図。ＶｏＩＰ技術を用いて一斉同報型の通話を実現するシステムの他の例を示す模式図。本発明の一実施形態を示す模式図。図３のシステムにおいて同報グループリストを用いる場合の一例を示す図。グループリストを示す図。経路情報テーブルを示す図。グループリストテーブルを示す図。

符号の説明

１０…端末（発呼側）、２０…同報配信用サーバ、３０…端末（着呼側）、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ…無線端末装置（ノード：Node）

Claims

音声データを含むＩＰ（Internet Protocol）パケットを多重ホップ型無線メッシュネットワークを介して伝送する複数の無線端末装置を具備する無線通信システムにおいて、
前記無線端末装置は、
同報グループ宛てとして定義された特定アドレスを用いて前記ＩＰパケットを他の無線端末装置に向け一斉同報送信する配信手段と、
同報グループリストを形成する無線端末装置を示す同報グループリストを予め記憶する記憶手段と、
ルーティングプロトコルにより通信経路を確立して前記多重ホップ型無線メッシュネットワークにおける経路情報を定期的なフラッディングにより交換する手段とを具備し、
前記同報グループリストは、前記ルーティングプロトコルの経路情報交換メッセージとともに各無線端末装置に配信される、無線通信システム。
前記配信手段は、前記特定アドレスとしてブロードキャストアドレスを用い、
前記ＩＰパケットに前記一斉同報送信であることを識別するためのインジケータを含める、請求項１に記載の無線通信システム。
前記無線端末装置は、自装置が前記同報グループに含まれる場合に、受信したＩＰパケットに含まれる前記音声データを処理する、請求項１に記載の無線通信システム。
前記同報グループリストは、前記複数の無線端末装置において定期的に更新される、請求項１に記載の無線通信システム。
前記配信される同報グループリストに、リビジョン番号を付与する、請求項１に記載の無線通信システム。
前記無線端末装置は、配信された同報グループリストの一覧をテーブル化した同報グループリストテーブルを形成して保持する、請求項１に記載の無線通信システム。
前記無線端末装置は、配信された同報グループリストに付与された前記リビジョン番号に基づいて自装置に保持する同報グループリストを更新する、請求項５に記載の無線通信システム。
前記無線端末装置は、受信したＩＰパケットが一斉同報送信に基づくものであるか否かを識別する手段を備える、請求項１に記載の無線通信システム。
前記無線端末装置は、受信したＩＰパケットを前記経路情報および前記同報グループリストに基づいて、前記ＩＰパケットの発呼元の無線端末装置から同報グループリスト内の無線端末装置へのリンクツリー上に自装置が位置する場合に当該ＩＰパケットを次の無線端末装置に転送する、請求項１に記載の無線通信システム。
前記無線端末装置は、前記リンクツリー上に自装置が位置しない場合には前記受信したＩＰパケットを破棄する、請求項９に記載の無線通信システム。