適応ゲートウェイ発見方法およびゲートウェイ
【課題】高いサービス能力のあるＧＷがさらに多くのノードをサービスし、システムのリソース利用率を向上させる。
【解決手段】本発明に係る適応ＧＷ発見方法は、ＧＷがサービス能力情報に基づいて自分へのアクセス許容情報を搭載するＧＷ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に調整し、当該ＧＷ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへブロードキャストするステップと、当該パケットを受信したソースノードが、当該パケットにつけられているＧＷアクセス許容情報に基づいて、１つのＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとして選択するステップと、当該パケットを受信しなかったソースノードが、隣接ノードへＧＷ情報要求メッセージをブロードキャストし、１番目に受信したＧＷ情報応答メッセージに搭載されたＧＷ情報によって識別されたＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとするステップとを含む。
【解決手段】本発明に係る適応ＧＷ発見方法は、ＧＷがサービス能力情報に基づいて自分へのアクセス許容情報を搭載するＧＷ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に調整し、当該ＧＷ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへブロードキャストするステップと、当該パケットを受信したソースノードが、当該パケットにつけられているＧＷアクセス許容情報に基づいて、１つのＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとして選択するステップと、当該パケットを受信しなかったソースノードが、隣接ノードへＧＷ情報要求メッセージをブロードキャストし、１番目に受信したＧＷ情報応答メッセージに搭載されたＧＷ情報によって識別されたＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとするステップとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信技術に関し、特に異種ネットワークと無線アドホック（ａｄ ｈｏｃ）ネットワークにおける適応ゲートウェイ（ＧＷ）発見方法およびゲートウェイに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワーク技術が日進月歩で発展することに伴って、異種ネットワークが多くの注目を集めており、特に無線アドホックネットワークと他のネットワークの融合が既に新たな研究分野となった。無線アドホックネットワーク内の各ノードは、ルーターとして信号を送受信し、無線アドホックネットワーク内の１つまたは複数の対等なノードと直接に通信することができる。無線アドホックネットワーク内のノードと他のネットワーク内のノードが異種ネットワーク間の通信を行うとき、両ネットワークを接続できるゲートウェイ（ＧＷ）を介して実現しなければならない。従って、他のネットワークに接続できるＧＷを如何に探すか、つまりＧＷ発見を如何に行うかが、異種ネットワークのキー技術の１つである。
【０００３】
普通の場合、異なるネットワークを接続するＧＷは、自分へのアクセス許容情報を周期的にブロードキャストする方式を用いて、自分へのアクセス許容情報を無線アドホックネットワーク内のすべてのノードへブロードキャストすることができる。ここで、ＧＷアクセス許容情報には、ＧＷの識別子（ＩＤ）と、セルラーネットワーク基地局（ＢＳ）への接続の信号強度などの情報のような、ＧＷと他のネットワークとの間の接続状況とが含まれる。このように、無線アドホックネットワーク内のノードは、受信したＧＷアクセス許容情報に基づいてすべてのＧＷから適切なＧＷを１つ選択し、選択したＧＷを介して他のネットワーク内のノードと通信する。このような、ＧＷが自分へのアクセス許容情報を周期的にブロードキャストする方式は、無線アドホックネットワーク内のノードが適切なＧＷを速やかに見付けることに便利である。しかし、ブロードキャスト方式を用いるため、システムの膨大なリソースが占められ、無線アドホックネットワークのシステムオーバヘッドが大きくなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
システムオーバヘッドを削減するために、上記ブロードキャスト方式以外に、普通、オンデマンド（ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）ＧＷ発見技術も用いられる。この場合、ＧＷが自分へのアクセス許容情報を周期的にブロードキャストすることなく、通信しようとするノード（ソースノードとも呼ばれる）から隣接ノードへゲートウェイ情報要求メッセージ（ＧＷ＿ＲＥＱ）をブロードキャストする。ＧＷ＿ＲＥＱを受信した隣接ノードがＧＷでない場合、ＧＷが前記ＧＷ＿ＲＥＱを受信するまで、この隣接ノードは前記ＧＷ＿ＲＥＱを引き続き転送する。前記ＧＷ＿ＲＥＱを受信したＧＷは、自分へのアクセス許容情報をつけるゲートウェイ情報応答メッセージ（ＧＷ＿ＲＥＰ）を、元の経路によって前記ソースノードに返信する。このとき、ソースノードは、１番目に受信したＧＷ＿ＲＥＰに指示されたＧＷを、他のネットワークノードと通信するためのＧＷとする。上記のｏｎ−ｄｅｍａｎｄ ＧＷ発見方式は、ソースノードが少ない場合、またはソースノードからＧＷまでの距離が近い場合に、システムオーバヘッドを大幅に削減することができるが、ソースノード数の増加またはソースノードからＧＷまでの距離の増加に伴って、システムオーバヘッドの増大が極めて迅速である。そして、このようなｏｎ−ｄｅｍａｎｄ ＧＷ発見方式を用いると、ソースノードとＧＷとの間の経路確立時間が長くなり、迅速なＧＷ発見を実現できない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、システムオーバヘッドが小さい場合、迅速なＧＷ発見を実現できる適応ＧＷ発見方法およびＧＷを提供している。
【０００６】
本発明に係る適応ＧＷ発見方法は、
無線アドホックネットワークと他のネットワークとを接続するＧＷが、自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｌｉｖｅ）を調整し、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへ定期的にブロードキャストするステップと、
無線アドホックネットワークにおいて、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信したソースノードが、受信したゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにつけられているＧＷアクセス許容情報に基づいて、１つのＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとして選択するステップと、
無線アドホックネットワークにおいて、ＧＷによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信しなかったソースノードが、隣接ノードへゲートウェイ情報要求メッセージをブロードキャストし、１番目に受信したゲートウェイ情報応答メッセージに搭載されたゲートウェイアクセス許容情報によって識別されたＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとするステップと、を含む。
【０００７】
本発明に係るＧＷは、
前記ＧＷのサービス能力情報に基づいてゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整するＴＴＬ調整手段と、
前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへブロードキャストするゲートウェイ情報ブロードキャストパケットブロードキャスト手段と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
ここからわかるように、本発明に係る方法では、ＧＷが自分のサービス能力に基づいて自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整できることによって、高いサービス能力のあるＧＷが無線アドホックネットワーク内のさらに多くのノードをサービスでき、無線アドホックネットワークのリソース利用率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の目的、解決手段をさらに明確にするように、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１０】
上記技術課題を解決するために、本発明の実施例は適応ＧＷ発見方法を提供している。図１に示すように、当該方法は主に以下のステップを含む。
【００１１】
ステップ１０１で、無線アドホックネットワークと他のネットワークとを接続するＧＷは、自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する。即ち、前記ＧＷは自分のサービス能力情報に基づいて、無線アドホックネットワークにおける前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのホップ数を定期的に決定する。
【００１２】
本実施例に係るＧＷのサービス能力情報は、ＧＷサービス品質を影響する各種類の情報の１つまたは複数を総合して決定されてよく、例えば、ＧＷと他のネットワークとの間のリンクの品質情報や、ＧＷの記憶容量情報、ＧＷからそのサービス対象となる各ソースノードまでの距離などに基づいて決定されてよい。
【００１３】
ステップ１０２で、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬがステップ１０１で決定されたＴＴＬに等しくなるように、前記ＧＷは、決定したＴＴＬに基づいて、前記自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを定期的に生成する。
【００１４】
ステップ１０３で、前記ＧＷは、生成したゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを前記無線アドホックネットワークへブロードキャストする。
【００１５】
上記ステップ１０１〜１０３によれば、無線アドホックネットワークと他のネットワークとを接続するＧＷは、当該ＧＷのサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に調整することができる。
【００１６】
ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信した無線アドホックネットワーク内のノードは、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにつけられているＴＴＬを読み取り、当該ＴＴＬから１を減算し、得られた差がゼロより大きい場合、当該差を新たなＴＴＬとしてゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにカプセル化し、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを継続してブロードキャストし、得られた差がゼロに等しい場合、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットをブロードキャストしないようにする。ここからわかるように、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬによっては、無線アドホックネットワークにおいて当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットの転送可能なホップ数が決定される。
【００１７】
ステップ１０４で、前記無線アドホックネットワーク内の通信しようとするノード（ソースノードとも呼ばれる）は、自分がＧＷによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを既に受信したかどうかを判断し、既に受信した場合、ステップ１０５に進み、受信しなかった場合、ステップ１０６に進む。
【００１８】
ステップ１０５で、前記ソースノードは、受信したゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにつけられているＧＷアクセス許容情報に基づいて、１つのＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとして選択する。
【００１９】
ステップ１０６で、前記ソースノードは、ゲートウェイ情報要求メッセージを隣接の次ホップノードに送信し、前記次ホップノードからのゲートウェイ情報応答メッセージの返信を待ち、１番目に受信したゲートウェイ情報応答メッセージに指示されたＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとする。
【００２０】
説明すべきものとして、無線アドホックネットワーク内のノードは、隣接ノードからのゲートウェイ情報要求メッセージを受信した後に、自分がＧＷによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを既に受信した場合、受信したブロードキャストパケットに搭載されたＧＷアクセス許容情報を、ゲートウェイ情報応答メッセージを介して、前記隣接ノードにフィードバックし、自分もいかなるＧＷによってもブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信しなかった場合、前記ゲートウェイ情報要求メッセージを、隣接の他の次ホップノードに転送し、当該次ホップノードによって返信されたゲートウェイ情報応答メッセージを、前記ゲートウェイ情報要求メッセージを送信したノードに転送する。
【００２１】
上記方法からわかるように、本実施例に係るＧＷ発見方法では、従来のＧＷアクセス許容情報ブロードキャスト方式とｏｎ−ｄｅｍａｎｄ ＧＷ発見方式を結合しており、ＧＷ発見の速度と無線アドホックネットワークのシステムオーバヘッドの両立を配慮した。具体的に、本実施例において、ＧＷは一定の範囲内で自分へのアクセス許容情報を定期的にブロードキャストする。この範囲内のソースノードは、取得したアクセス許容情報に基づいて、他のネットワークと通信するためのＧＷを直接に選択して、迅速なＧＷ発見を実現できる。そして、ＧＷアクセス許容情報のブロードキャストが一定の範囲内のみで行われるため、無線アドホックネットワークの規模が大きい場合、無線アドホックネットワークのシステムオーバヘッドを大幅に削減することができる。一方、ＧＷアクセス許容情報を受信しなかったソースノードは、ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ ＧＷ発見方式を用いてＧＷアクセス許容情報を要求し、フィードバックされたＧＷアクセス許容情報に基づいて、他のネットワークと通信するためのＧＷを選択するようにしてよい。このとき、各ＧＷのアクセス許容情報が既に一定の範囲内でブロードキャストされたため、ソースノードがＧＷアクセス許容情報を受信しなかったとしても、ＧＷによってブロードキャストされたアクセス許容情報を隣接ノードから速やかに取得でき、ＧＷを速やかに発見することができる。
【００２２】
また、本実施例において、前記ＧＷは、自分のサービス能力に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的で適応に調整することによって、高いサービス能力のあるＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットが大きなＴＴＬを有し、当該ＧＷが無線アドホックネットワーク内のさらに多くのノードをサービスできるようになる一方、低いサービス能力のあるＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットが小さなＴＴＬを有し、当該ＧＷによってサービスされたノード数が減少するようになる。ここで、前記高いサービス能力のあるＧＷは、他のネットワークとの間のリンク品質が良いＧＷ、および／またはいかなるソースノードからも遠いＧＷ、および／または記憶容量が大きく、さらに多くのソースノードをサービスできるＧＷであってよい。それに対し、低いサービス能力のあるＧＷは、他のネットワークとの間のリンク品質が悪いＧＷ、および／またはいかなるソースノードからも近いＧＷ、および／または記憶容量が不足で、多くのソースノードをサービスできないＧＷであってよい。
【００２３】
このような各ＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬに対する適応調整は、無線アドホックネットワーク内の各ＧＷのサービス能力に基づいて、各ＧＷのサービス範囲を動的に調整できることにより、無線アドホックネットワーク内のＧＷのリソース割当を最適化して、無線アドホックネットワークのリソース利用率を向上させるとともに、ソースノードと他のネットワークとの間の通信品質を向上させる。
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を通じて、上記ステップ１０１の前記ＧＷが自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する方法について詳しく説明する。
【００２５】
本発明の一実施例において、前記ＧＷのサービス能力は、少なくとも当該ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクの信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）によって決定される。本実施例に係るＧＷが自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する方法は、図２に示すように、主に以下のステップを含む。
【００２６】
ステップ２０１で、ＧＷは自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定する。
【００２７】
上記ステップで、前記ＧＷは、自分とセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに基づいて、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定するようにしてよい。
【００２８】
具体的な応用において、まず、当該ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲを異なるレベルに分けてよい。各レベルがそれぞれ１つのＴＴＬの値に対応し、例えば、表１にＳＩＮＲのレベルとＴＴＬの値との対応関係を示す。ＧＷは、下記の表１に基づいて、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定するようにしてよい。具体的に、当該ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが０以下である場合、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を０に設定し、当該ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが０より大きく且つ５以下である場合、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を１に設定し、…、当該ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが２０より大きい場合、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を５に設定するようにしてよい。
【表１】
【００２９】
上記方法と類似して、ＧＷのサービス能力を影響する他の情報、例えば、ＧＷの記憶容量または当該ＧＷから各ソースノードまでの距離に基づいて、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定するようにしてもよい、ということは当業者であれば理解できる。
【００３０】
ステップ２０２で、当該ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに基づいて、当該ＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整する。
【００３１】
実際の応用では、次の数式１によって、当該ＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを調整するようにしてよい。
【数１】
ここで、
【数２】
は、それぞれ前記ＧＷの現時刻および１つ前の時刻のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを表し、
【数３】
は上記ステップ２０１で決定されたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値である。
【数４】
は、ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに基づくＴＴＬの変化量であり、次の数式２によって計算されてよい。
【数５】
ここで、
【数６】
は、それぞれ現時刻および１つ前の時刻の、ＧＷと前記ＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに対応するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬである。本実施例において、上記の表１に基づいて、任意時刻のＧＷと前記ＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに対応するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定するようにしてもよい。
【００３２】
ここからわかるように、本実施例において、ＧＷは、自分とセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに基づいて、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整できる。即ち、ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが大きい場合、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを増加し、ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが小さい場合、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを減少する。これにより、セルラーネットワークＢＳとの通信品質が良いＧＷは、無線アドホックネットワーク内のさらに多くのノードをサービスでき、無線アドホックネットワークのリソース利用率が向上する。
【００３３】
本発明の別の実施例において、前記ＧＷのサービス能力は、少なくとも当該ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲ、および当該ＧＷからそのサービス対象となる各ソースノードまでの距離、即ちホップ数に基づいて決定される。本実施例に係るＧＷが自分のサービス能力に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する方法は、図３に示すように、主に以下のステップを含む。
【００３４】
ステップ３０１で、前記ＧＷは、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定する。
【００３５】
当該ステップでは上記ステップ２０１と同様の方法を採用してよい。ここで説明を省略する。
【００３６】
ステップ３０２で、前記ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲ、および前記ＧＷからそのサービス対象となる各ソースノードまでの平均ホップ数に基づいて、前記ＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整する。
【００３７】
実際の応用では、次の数式３によって調整してよい。
【数７】
ここで、
【数８】
は、ぞれぞれ前記ＧＷの現時刻および１つ前の時刻のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬである。
【数９】
は上記ステップ３０１で決定されたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値である。
【数１０】
は、ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに基づくＴＴＬの変化量であり、上記の数式２によって計算されてよい。
【数１１】
は、ＧＷからそのサービス対象となる各ソースノードまでの平均ホップ数に基づくＴＴＬの変化量であり、次の数式４によって計算されてよい。
【数１２】
ここで、
【数１３】
は、それぞれ現時刻および１つ前の時刻における前記ＧＷのサービス対象となるソースノードの個数である。
【数１４】
は、前記ＧＷからそのサービス対象となるｉ番目のソースノードまでのホップ数を表す。
【００３８】
ここからわかるように、本実施例において、ＧＷは、自分とセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲ、および当該ＧＷからそのサービス対象となるソースノードまでの距離に基づいて、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整できる。即ち、ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが大きい場合、または当該ＧＷからそのサービス対象となるソースノードまでの距離が増加する場合、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを増加し、ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが小さい場合、または当該ＧＷからそのサービス対象となるソースノードまでの距離が減少する場合、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを減少する。これにより、セルラーネットワークＢＳとの通信品質が良いＧＷは、無線アドホックネットワーク内のさらに多くのノードをサービスでき、無線アドホックネットワークのリソース利用率が向上する。
【００３９】
図４は本発明の実施例に係るＧＷ発見方法を利用する一例を示す。図４に示された無線アドホックネットワークとセルラーネットワークとを混在させてネットワーキングする場合、ＧＷ１、ＧＷ２、およびＧＷ３の３つのゲートウェイがある。上記実施例に係る方法によって、ＧＷ１のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを２、ＧＷ２のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを１、ＧＷ３のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを１と決定する。また、図４において、Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３は無線アドホックネットワーク内のノードであり、Ｓ１およびＳ２は無線アドホックネットワーク内のソースノードである。図４からわかるように、本発明の実施例に係るＧＷ発見方法を用いると、Ｓ１は、ＧＷ３によってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを直接に受信することで、ＧＷ３を介してセルラーネットワークと通信するが、Ｓ２は、ゲートウェイによって送信されたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを直接に受信できないため、ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ ＧＷ発見方式によってＧＷのアクセス許容情報を取得し、つまり、Ｓ２は、ゲートウェイ情報要求メッセージＧＷ＿ＲＥＱを、それぞれ隣接の次ホップノードＮ１およびＮ２に送信する。このとき、Ｎ１がＧＷ１のブロードキャスト範囲内にあるため、Ｎ１は、自分が受信したＧＷ１のアクセス許容情報を、直接にゲートウェイ情報応答メッセージＧＷ＿ＲＥＰ１によってＳ２にフィードバックする。これに対して、Ｎ２がいかなるＧＷのブロードキャスト範囲内にもないため、Ｎ２は、受信したＧＷ＿ＲＥＱを隣接ノードＮ３に転送する。また、Ｎ３は、自分が受信したＧＷ２およびＧＷ３のアクセス許容情報を、ゲートウェイ情報応答メッセージＧＷ＿ＲＥＰ２によって、Ｎ２を介してＳ２にフィードバックする。この場合、Ｓ２は、Ｎ１からＧＷ１のアクセス許容情報を取得することがただ１つのホップで済むが、Ｎ２からＧＷ２およびＧＷ３のアクセス許容情報を取得するまでに２つのホップを要する。最初に受信されたのがＧＷ１のアクセス許容情報であるため、Ｓ２はＧＷ１を介してセルラーネットワークと通信する。上記フローからわかるように、従来のＧＷ発見方法と比べて、本発明の実施例に係る方法は、システムオーバヘッドが小さい場合、迅速なＧＷ発見を実現できる。
【００４０】
上記ＧＷ発見方法以外に、本発明の実施例では上記方法を応用するＧＷも提供している。前記ＧＷは、
前記ゲートウェイのサービス能力情報に基づいてゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整するＴＴＬ調整手段と、
前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへブロードキャストするゲートウェイ情報ブロードキャストパケットブロードキャスト手段と、を含む。
【００４１】
本実施例において、上記ＴＴＬ調整手段は、
ゲートウェイのサービス能力情報を定期的に取得し、取得した情報に基づいて自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定するＴＴＬ決定モジュールと、
ＴＴＬが前記ＴＴＬ決定モジュールによって決定されたＴＴＬに等しいゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを定期的に生成するゲートウェイ情報ブロードキャストパケット生成モジュールと、を含むようにしてよい。
【００４２】
前記ＴＴＬ決定モジュールは、上記ステップ２０１〜２０２または３０１〜３０２で決定された方法を用いて、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に決定するようにしてよい。
【００４３】
上記説明されたものは、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等切替、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例に係る適応ＧＷ発見方法のフローチャートである。
【図２】本発明の一実施例に係る、ＧＷが自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する方法のフローチャートである。
【図３】本発明の別の実施例に係る、ＧＷが自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施例に係るＧＷ発見方法を利用する一例を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信技術に関し、特に異種ネットワークと無線アドホック（ａｄ ｈｏｃ）ネットワークにおける適応ゲートウェイ（ＧＷ）発見方法およびゲートウェイに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワーク技術が日進月歩で発展することに伴って、異種ネットワークが多くの注目を集めており、特に無線アドホックネットワークと他のネットワークの融合が既に新たな研究分野となった。無線アドホックネットワーク内の各ノードは、ルーターとして信号を送受信し、無線アドホックネットワーク内の１つまたは複数の対等なノードと直接に通信することができる。無線アドホックネットワーク内のノードと他のネットワーク内のノードが異種ネットワーク間の通信を行うとき、両ネットワークを接続できるゲートウェイ（ＧＷ）を介して実現しなければならない。従って、他のネットワークに接続できるＧＷを如何に探すか、つまりＧＷ発見を如何に行うかが、異種ネットワークのキー技術の１つである。
【０００３】
普通の場合、異なるネットワークを接続するＧＷは、自分へのアクセス許容情報を周期的にブロードキャストする方式を用いて、自分へのアクセス許容情報を無線アドホックネットワーク内のすべてのノードへブロードキャストすることができる。ここで、ＧＷアクセス許容情報には、ＧＷの識別子（ＩＤ）と、セルラーネットワーク基地局（ＢＳ）への接続の信号強度などの情報のような、ＧＷと他のネットワークとの間の接続状況とが含まれる。このように、無線アドホックネットワーク内のノードは、受信したＧＷアクセス許容情報に基づいてすべてのＧＷから適切なＧＷを１つ選択し、選択したＧＷを介して他のネットワーク内のノードと通信する。このような、ＧＷが自分へのアクセス許容情報を周期的にブロードキャストする方式は、無線アドホックネットワーク内のノードが適切なＧＷを速やかに見付けることに便利である。しかし、ブロードキャスト方式を用いるため、システムの膨大なリソースが占められ、無線アドホックネットワークのシステムオーバヘッドが大きくなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
システムオーバヘッドを削減するために、上記ブロードキャスト方式以外に、普通、オンデマンド（ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）ＧＷ発見技術も用いられる。この場合、ＧＷが自分へのアクセス許容情報を周期的にブロードキャストすることなく、通信しようとするノード（ソースノードとも呼ばれる）から隣接ノードへゲートウェイ情報要求メッセージ（ＧＷ＿ＲＥＱ）をブロードキャストする。ＧＷ＿ＲＥＱを受信した隣接ノードがＧＷでない場合、ＧＷが前記ＧＷ＿ＲＥＱを受信するまで、この隣接ノードは前記ＧＷ＿ＲＥＱを引き続き転送する。前記ＧＷ＿ＲＥＱを受信したＧＷは、自分へのアクセス許容情報をつけるゲートウェイ情報応答メッセージ（ＧＷ＿ＲＥＰ）を、元の経路によって前記ソースノードに返信する。このとき、ソースノードは、１番目に受信したＧＷ＿ＲＥＰに指示されたＧＷを、他のネットワークノードと通信するためのＧＷとする。上記のｏｎ−ｄｅｍａｎｄ ＧＷ発見方式は、ソースノードが少ない場合、またはソースノードからＧＷまでの距離が近い場合に、システムオーバヘッドを大幅に削減することができるが、ソースノード数の増加またはソースノードからＧＷまでの距離の増加に伴って、システムオーバヘッドの増大が極めて迅速である。そして、このようなｏｎ−ｄｅｍａｎｄ ＧＷ発見方式を用いると、ソースノードとＧＷとの間の経路確立時間が長くなり、迅速なＧＷ発見を実現できない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、システムオーバヘッドが小さい場合、迅速なＧＷ発見を実現できる適応ＧＷ発見方法およびＧＷを提供している。
【０００６】
本発明に係る適応ＧＷ発見方法は、
無線アドホックネットワークと他のネットワークとを接続するＧＷが、自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬ（Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｌｉｖｅ）を調整し、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへ定期的にブロードキャストするステップと、
無線アドホックネットワークにおいて、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信したソースノードが、受信したゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにつけられているＧＷアクセス許容情報に基づいて、１つのＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとして選択するステップと、
無線アドホックネットワークにおいて、ＧＷによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信しなかったソースノードが、隣接ノードへゲートウェイ情報要求メッセージをブロードキャストし、１番目に受信したゲートウェイ情報応答メッセージに搭載されたゲートウェイアクセス許容情報によって識別されたＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとするステップと、を含む。
【０００７】
本発明に係るＧＷは、
前記ＧＷのサービス能力情報に基づいてゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整するＴＴＬ調整手段と、
前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへブロードキャストするゲートウェイ情報ブロードキャストパケットブロードキャスト手段と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
ここからわかるように、本発明に係る方法では、ＧＷが自分のサービス能力に基づいて自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整できることによって、高いサービス能力のあるＧＷが無線アドホックネットワーク内のさらに多くのノードをサービスでき、無線アドホックネットワークのリソース利用率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の目的、解決手段をさらに明確にするように、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１０】
上記技術課題を解決するために、本発明の実施例は適応ＧＷ発見方法を提供している。図１に示すように、当該方法は主に以下のステップを含む。
【００１１】
ステップ１０１で、無線アドホックネットワークと他のネットワークとを接続するＧＷは、自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する。即ち、前記ＧＷは自分のサービス能力情報に基づいて、無線アドホックネットワークにおける前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのホップ数を定期的に決定する。
【００１２】
本実施例に係るＧＷのサービス能力情報は、ＧＷサービス品質を影響する各種類の情報の１つまたは複数を総合して決定されてよく、例えば、ＧＷと他のネットワークとの間のリンクの品質情報や、ＧＷの記憶容量情報、ＧＷからそのサービス対象となる各ソースノードまでの距離などに基づいて決定されてよい。
【００１３】
ステップ１０２で、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬがステップ１０１で決定されたＴＴＬに等しくなるように、前記ＧＷは、決定したＴＴＬに基づいて、前記自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを定期的に生成する。
【００１４】
ステップ１０３で、前記ＧＷは、生成したゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを前記無線アドホックネットワークへブロードキャストする。
【００１５】
上記ステップ１０１〜１０３によれば、無線アドホックネットワークと他のネットワークとを接続するＧＷは、当該ＧＷのサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に調整することができる。
【００１６】
ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信した無線アドホックネットワーク内のノードは、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにつけられているＴＴＬを読み取り、当該ＴＴＬから１を減算し、得られた差がゼロより大きい場合、当該差を新たなＴＴＬとしてゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにカプセル化し、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを継続してブロードキャストし、得られた差がゼロに等しい場合、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットをブロードキャストしないようにする。ここからわかるように、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬによっては、無線アドホックネットワークにおいて当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットの転送可能なホップ数が決定される。
【００１７】
ステップ１０４で、前記無線アドホックネットワーク内の通信しようとするノード（ソースノードとも呼ばれる）は、自分がＧＷによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを既に受信したかどうかを判断し、既に受信した場合、ステップ１０５に進み、受信しなかった場合、ステップ１０６に進む。
【００１８】
ステップ１０５で、前記ソースノードは、受信したゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにつけられているＧＷアクセス許容情報に基づいて、１つのＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとして選択する。
【００１９】
ステップ１０６で、前記ソースノードは、ゲートウェイ情報要求メッセージを隣接の次ホップノードに送信し、前記次ホップノードからのゲートウェイ情報応答メッセージの返信を待ち、１番目に受信したゲートウェイ情報応答メッセージに指示されたＧＷを、他のネットワークと通信するためのＧＷとする。
【００２０】
説明すべきものとして、無線アドホックネットワーク内のノードは、隣接ノードからのゲートウェイ情報要求メッセージを受信した後に、自分がＧＷによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを既に受信した場合、受信したブロードキャストパケットに搭載されたＧＷアクセス許容情報を、ゲートウェイ情報応答メッセージを介して、前記隣接ノードにフィードバックし、自分もいかなるＧＷによってもブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信しなかった場合、前記ゲートウェイ情報要求メッセージを、隣接の他の次ホップノードに転送し、当該次ホップノードによって返信されたゲートウェイ情報応答メッセージを、前記ゲートウェイ情報要求メッセージを送信したノードに転送する。
【００２１】
上記方法からわかるように、本実施例に係るＧＷ発見方法では、従来のＧＷアクセス許容情報ブロードキャスト方式とｏｎ−ｄｅｍａｎｄ ＧＷ発見方式を結合しており、ＧＷ発見の速度と無線アドホックネットワークのシステムオーバヘッドの両立を配慮した。具体的に、本実施例において、ＧＷは一定の範囲内で自分へのアクセス許容情報を定期的にブロードキャストする。この範囲内のソースノードは、取得したアクセス許容情報に基づいて、他のネットワークと通信するためのＧＷを直接に選択して、迅速なＧＷ発見を実現できる。そして、ＧＷアクセス許容情報のブロードキャストが一定の範囲内のみで行われるため、無線アドホックネットワークの規模が大きい場合、無線アドホックネットワークのシステムオーバヘッドを大幅に削減することができる。一方、ＧＷアクセス許容情報を受信しなかったソースノードは、ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ ＧＷ発見方式を用いてＧＷアクセス許容情報を要求し、フィードバックされたＧＷアクセス許容情報に基づいて、他のネットワークと通信するためのＧＷを選択するようにしてよい。このとき、各ＧＷのアクセス許容情報が既に一定の範囲内でブロードキャストされたため、ソースノードがＧＷアクセス許容情報を受信しなかったとしても、ＧＷによってブロードキャストされたアクセス許容情報を隣接ノードから速やかに取得でき、ＧＷを速やかに発見することができる。
【００２２】
また、本実施例において、前記ＧＷは、自分のサービス能力に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的で適応に調整することによって、高いサービス能力のあるＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットが大きなＴＴＬを有し、当該ＧＷが無線アドホックネットワーク内のさらに多くのノードをサービスできるようになる一方、低いサービス能力のあるＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットが小さなＴＴＬを有し、当該ＧＷによってサービスされたノード数が減少するようになる。ここで、前記高いサービス能力のあるＧＷは、他のネットワークとの間のリンク品質が良いＧＷ、および／またはいかなるソースノードからも遠いＧＷ、および／または記憶容量が大きく、さらに多くのソースノードをサービスできるＧＷであってよい。それに対し、低いサービス能力のあるＧＷは、他のネットワークとの間のリンク品質が悪いＧＷ、および／またはいかなるソースノードからも近いＧＷ、および／または記憶容量が不足で、多くのソースノードをサービスできないＧＷであってよい。
【００２３】
このような各ＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬに対する適応調整は、無線アドホックネットワーク内の各ＧＷのサービス能力に基づいて、各ＧＷのサービス範囲を動的に調整できることにより、無線アドホックネットワーク内のＧＷのリソース割当を最適化して、無線アドホックネットワークのリソース利用率を向上させるとともに、ソースノードと他のネットワークとの間の通信品質を向上させる。
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を通じて、上記ステップ１０１の前記ＧＷが自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する方法について詳しく説明する。
【００２５】
本発明の一実施例において、前記ＧＷのサービス能力は、少なくとも当該ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクの信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）によって決定される。本実施例に係るＧＷが自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する方法は、図２に示すように、主に以下のステップを含む。
【００２６】
ステップ２０１で、ＧＷは自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定する。
【００２７】
上記ステップで、前記ＧＷは、自分とセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに基づいて、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定するようにしてよい。
【００２８】
具体的な応用において、まず、当該ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲを異なるレベルに分けてよい。各レベルがそれぞれ１つのＴＴＬの値に対応し、例えば、表１にＳＩＮＲのレベルとＴＴＬの値との対応関係を示す。ＧＷは、下記の表１に基づいて、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定するようにしてよい。具体的に、当該ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが０以下である場合、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を０に設定し、当該ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが０より大きく且つ５以下である場合、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を１に設定し、…、当該ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが２０より大きい場合、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を５に設定するようにしてよい。
【表１】
【００２９】
上記方法と類似して、ＧＷのサービス能力を影響する他の情報、例えば、ＧＷの記憶容量または当該ＧＷから各ソースノードまでの距離に基づいて、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定するようにしてもよい、ということは当業者であれば理解できる。
【００３０】
ステップ２０２で、当該ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに基づいて、当該ＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整する。
【００３１】
実際の応用では、次の数式１によって、当該ＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを調整するようにしてよい。
【数１】
ここで、
【数２】
は、それぞれ前記ＧＷの現時刻および１つ前の時刻のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを表し、
【数３】
は上記ステップ２０１で決定されたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値である。
【数４】
は、ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに基づくＴＴＬの変化量であり、次の数式２によって計算されてよい。
【数５】
ここで、
【数６】
は、それぞれ現時刻および１つ前の時刻の、ＧＷと前記ＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに対応するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬである。本実施例において、上記の表１に基づいて、任意時刻のＧＷと前記ＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに対応するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定するようにしてもよい。
【００３２】
ここからわかるように、本実施例において、ＧＷは、自分とセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに基づいて、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整できる。即ち、ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが大きい場合、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを増加し、ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが小さい場合、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを減少する。これにより、セルラーネットワークＢＳとの通信品質が良いＧＷは、無線アドホックネットワーク内のさらに多くのノードをサービスでき、無線アドホックネットワークのリソース利用率が向上する。
【００３３】
本発明の別の実施例において、前記ＧＷのサービス能力は、少なくとも当該ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲ、および当該ＧＷからそのサービス対象となる各ソースノードまでの距離、即ちホップ数に基づいて決定される。本実施例に係るＧＷが自分のサービス能力に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する方法は、図３に示すように、主に以下のステップを含む。
【００３４】
ステップ３０１で、前記ＧＷは、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定する。
【００３５】
当該ステップでは上記ステップ２０１と同様の方法を採用してよい。ここで説明を省略する。
【００３６】
ステップ３０２で、前記ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲ、および前記ＧＷからそのサービス対象となる各ソースノードまでの平均ホップ数に基づいて、前記ＧＷのゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整する。
【００３７】
実際の応用では、次の数式３によって調整してよい。
【数７】
ここで、
【数８】
は、ぞれぞれ前記ＧＷの現時刻および１つ前の時刻のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬである。
【数９】
は上記ステップ３０１で決定されたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値である。
【数１０】
は、ＧＷとＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲに基づくＴＴＬの変化量であり、上記の数式２によって計算されてよい。
【数１１】
は、ＧＷからそのサービス対象となる各ソースノードまでの平均ホップ数に基づくＴＴＬの変化量であり、次の数式４によって計算されてよい。
【数１２】
ここで、
【数１３】
は、それぞれ現時刻および１つ前の時刻における前記ＧＷのサービス対象となるソースノードの個数である。
【数１４】
は、前記ＧＷからそのサービス対象となるｉ番目のソースノードまでのホップ数を表す。
【００３８】
ここからわかるように、本実施例において、ＧＷは、自分とセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲ、および当該ＧＷからそのサービス対象となるソースノードまでの距離に基づいて、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整できる。即ち、ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが大きい場合、または当該ＧＷからそのサービス対象となるソースノードまでの距離が増加する場合、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを増加し、ＧＷとセルラーネットワークＢＳとの間の無線リンクのＳＩＮＲが小さい場合、または当該ＧＷからそのサービス対象となるソースノードまでの距離が減少する場合、自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを減少する。これにより、セルラーネットワークＢＳとの通信品質が良いＧＷは、無線アドホックネットワーク内のさらに多くのノードをサービスでき、無線アドホックネットワークのリソース利用率が向上する。
【００３９】
図４は本発明の実施例に係るＧＷ発見方法を利用する一例を示す。図４に示された無線アドホックネットワークとセルラーネットワークとを混在させてネットワーキングする場合、ＧＷ１、ＧＷ２、およびＧＷ３の３つのゲートウェイがある。上記実施例に係る方法によって、ＧＷ１のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを２、ＧＷ２のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを１、ＧＷ３のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを１と決定する。また、図４において、Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３は無線アドホックネットワーク内のノードであり、Ｓ１およびＳ２は無線アドホックネットワーク内のソースノードである。図４からわかるように、本発明の実施例に係るＧＷ発見方法を用いると、Ｓ１は、ＧＷ３によってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを直接に受信することで、ＧＷ３を介してセルラーネットワークと通信するが、Ｓ２は、ゲートウェイによって送信されたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを直接に受信できないため、ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ ＧＷ発見方式によってＧＷのアクセス許容情報を取得し、つまり、Ｓ２は、ゲートウェイ情報要求メッセージＧＷ＿ＲＥＱを、それぞれ隣接の次ホップノードＮ１およびＮ２に送信する。このとき、Ｎ１がＧＷ１のブロードキャスト範囲内にあるため、Ｎ１は、自分が受信したＧＷ１のアクセス許容情報を、直接にゲートウェイ情報応答メッセージＧＷ＿ＲＥＰ１によってＳ２にフィードバックする。これに対して、Ｎ２がいかなるＧＷのブロードキャスト範囲内にもないため、Ｎ２は、受信したＧＷ＿ＲＥＱを隣接ノードＮ３に転送する。また、Ｎ３は、自分が受信したＧＷ２およびＧＷ３のアクセス許容情報を、ゲートウェイ情報応答メッセージＧＷ＿ＲＥＰ２によって、Ｎ２を介してＳ２にフィードバックする。この場合、Ｓ２は、Ｎ１からＧＷ１のアクセス許容情報を取得することがただ１つのホップで済むが、Ｎ２からＧＷ２およびＧＷ３のアクセス許容情報を取得するまでに２つのホップを要する。最初に受信されたのがＧＷ１のアクセス許容情報であるため、Ｓ２はＧＷ１を介してセルラーネットワークと通信する。上記フローからわかるように、従来のＧＷ発見方法と比べて、本発明の実施例に係る方法は、システムオーバヘッドが小さい場合、迅速なＧＷ発見を実現できる。
【００４０】
上記ＧＷ発見方法以外に、本発明の実施例では上記方法を応用するＧＷも提供している。前記ＧＷは、
前記ゲートウェイのサービス能力情報に基づいてゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整するＴＴＬ調整手段と、
前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへブロードキャストするゲートウェイ情報ブロードキャストパケットブロードキャスト手段と、を含む。
【００４１】
本実施例において、上記ＴＴＬ調整手段は、
ゲートウェイのサービス能力情報を定期的に取得し、取得した情報に基づいて自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定するＴＴＬ決定モジュールと、
ＴＴＬが前記ＴＴＬ決定モジュールによって決定されたＴＴＬに等しいゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを定期的に生成するゲートウェイ情報ブロードキャストパケット生成モジュールと、を含むようにしてよい。
【００４２】
前記ＴＴＬ決定モジュールは、上記ステップ２０１〜２０２または３０１〜３０２で決定された方法を用いて、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に決定するようにしてよい。
【００４３】
上記説明されたものは、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等切替、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例に係る適応ＧＷ発見方法のフローチャートである。
【図２】本発明の一実施例に係る、ＧＷが自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する方法のフローチャートである。
【図３】本発明の別の実施例に係る、ＧＷが自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に決定する方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施例に係るＧＷ発見方法を利用する一例を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適応ゲートウェイ発見方法であって、
無線アドホックネットワークと他のネットワークとを接続するゲートウェイが、自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に調整し、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへ定期的にブロードキャストするステップと、
無線アドホックネットワークにおいて、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信したソースノードが、受信したゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにつけられているゲートウェイアクセス許容情報に基づいて、１つのゲートウェイを、他のネットワークと通信するためのゲートウェイとして選択するステップと、
無線アドホックネットワークにおいて、ゲートウェイによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信しなかったソースノードが、隣接ノードへゲートウェイ情報要求メッセージをブロードキャストし、１番目に受信したゲートウェイ情報応答メッセージに搭載されたゲートウェイアクセス許容情報によって識別されたゲートウェイを、他のネットワークと通信するためのゲートウェイとするステップと、
を含むことを特徴とする適応ゲートウェイ発見方法。
【請求項２】
隣接ノードによって送信されたゲートウェイ情報要求メッセージを受信した無線アドホックネットワーク内のノードが、
ゲートウェイによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを既に受信した場合、受信したブロードキャストパケットに搭載されたゲートウェイアクセス許容情報を、ゲートウェイ情報応答メッセージを介して、前記ゲートウェイ情報要求メッセージを送信したノードにフィードバックし、
ゲートウェイによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信しなかった場合、前記ゲートウェイ情報要求メッセージを、隣接の他の次ホップノードに転送する一方、
隣接の次ホップノードによって返信された、ゲートウェイアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報応答メッセージを、前記ゲートウェイ情報要求メッセージを送信したノードに転送する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信した無線アドホックネットワーク内のノードが、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにつけられているＴＴＬを読み取り、当該ＴＴＬから１を減算し、得られた差がゼロより大きい場合、当該差を新たなＴＴＬとしてゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにカプセル化し、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを継続してブロードキャストし、得られた差がゼロに等しい場合、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットをブロードキャストしないようにする、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ゲートウェイが、自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に調整することは、
前記ゲートウェイが、自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定し、
前記ゲートウェイが、決定したＴＴＬに基づいて、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを生成する、
ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記サービス能力情報は、前記ゲートウェイとセルラーネットワーク基地局との間のリンクの品質情報を含み、
前記自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定することは、
自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定し、
【数１】
によって、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを調整し、
ここで、
【数２】
は、それぞれ前記ゲートウェイの現時刻および１つ前の時刻のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを表し、
【数３】
は、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値であり、
【数４】
は、それぞれ現時刻および１つ前の時刻に対応する、ゲートウェイと前記基地局との間の無線リンクの信号対干渉雑音電力比によって決定されるゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬである、
ことを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記サービス能力情報は、前記ゲートウェイとセルラーネットワーク基地局との間のリンクの品質情報、および前記ゲートウェイとそのサービス対象となる各ソースノードとの間の平均ホップ数を含み、
前記自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定することは、
自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定し、
【数５】
によって、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを調整し、
ここで、
【数６】
は、それぞれ前記ゲートウェイの現時刻および１つ前の時刻のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを表し、
【数７】
は、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値であり、
【数８】
は
【数９】
によって計算され、
【数１０】
は、それぞれ現時刻および１つ前の時刻に対応する、ゲートウェイと前記基地局との間の無線リンクの信号対干渉雑音電力比によって決定されるゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬであり、
【数１１】
は
【数１２】
によって計算され、
【数１３】
はそれぞれ現時刻および１つ前の時刻における前記ゲートウェイのサービス対象となるソースノードの個数であり、
【数１４】
は前記ゲートウェイからそのサービス対象となるｉ番目のソースノードまでのホップ数を表す、
ことを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記サービス能力情報が、前記ゲートウェイと無線アドホックネットワーク以外の他のネットワークとの間のリンクの品質情報と、前記ゲートウェイの記憶容量情報と、前記ゲートウェイからそのサービス対象となる各ソースノードまでの距離との少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ゲートウェイであって、
前記ゲートウェイのサービス能力情報に基づいてゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整するＴＴＬ調整手段と、
前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへブロードキャストするゲートウェイ情報ブロードキャストパケットブロードキャスト手段と、
を含むことを特徴とするゲートウェイ。
【請求項９】
前記ＴＴＬ調整手段が、
ゲートウェイのサービス能力情報を定期的に取得し、取得した情報に基づいて前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定するＴＴＬ決定手段と、
ＴＴＬが前記ＴＴＬ決定手段によって決定されたＴＴＬに等しいゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを定期的に生成するゲートウェイ情報ブロードキャストパケット生成手段と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のゲートウェイ。
【請求項１】
適応ゲートウェイ発見方法であって、
無線アドホックネットワークと他のネットワークとを接続するゲートウェイが、自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に調整し、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへ定期的にブロードキャストするステップと、
無線アドホックネットワークにおいて、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信したソースノードが、受信したゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにつけられているゲートウェイアクセス許容情報に基づいて、１つのゲートウェイを、他のネットワークと通信するためのゲートウェイとして選択するステップと、
無線アドホックネットワークにおいて、ゲートウェイによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信しなかったソースノードが、隣接ノードへゲートウェイ情報要求メッセージをブロードキャストし、１番目に受信したゲートウェイ情報応答メッセージに搭載されたゲートウェイアクセス許容情報によって識別されたゲートウェイを、他のネットワークと通信するためのゲートウェイとするステップと、
を含むことを特徴とする適応ゲートウェイ発見方法。
【請求項２】
隣接ノードによって送信されたゲートウェイ情報要求メッセージを受信した無線アドホックネットワーク内のノードが、
ゲートウェイによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを既に受信した場合、受信したブロードキャストパケットに搭載されたゲートウェイアクセス許容情報を、ゲートウェイ情報応答メッセージを介して、前記ゲートウェイ情報要求メッセージを送信したノードにフィードバックし、
ゲートウェイによってブロードキャストされたゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信しなかった場合、前記ゲートウェイ情報要求メッセージを、隣接の他の次ホップノードに転送する一方、
隣接の次ホップノードによって返信された、ゲートウェイアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報応答メッセージを、前記ゲートウェイ情報要求メッセージを送信したノードに転送する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを受信した無線アドホックネットワーク内のノードが、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにつけられているＴＴＬを読み取り、当該ＴＴＬから１を減算し、得られた差がゼロより大きい場合、当該差を新たなＴＴＬとしてゲートウェイ情報ブロードキャストパケットにカプセル化し、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを継続してブロードキャストし、得られた差がゼロに等しい場合、当該ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットをブロードキャストしないようにする、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ゲートウェイが、自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを定期的に調整することは、
前記ゲートウェイが、自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定し、
前記ゲートウェイが、決定したＴＴＬに基づいて、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを生成する、
ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記サービス能力情報は、前記ゲートウェイとセルラーネットワーク基地局との間のリンクの品質情報を含み、
前記自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定することは、
自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定し、
【数１】
によって、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを調整し、
ここで、
【数２】
は、それぞれ前記ゲートウェイの現時刻および１つ前の時刻のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを表し、
【数３】
は、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値であり、
【数４】
は、それぞれ現時刻および１つ前の時刻に対応する、ゲートウェイと前記基地局との間の無線リンクの信号対干渉雑音電力比によって決定されるゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬである、
ことを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記サービス能力情報は、前記ゲートウェイとセルラーネットワーク基地局との間のリンクの品質情報、および前記ゲートウェイとそのサービス対象となる各ソースノードとの間の平均ホップ数を含み、
前記自分のサービス能力情報に基づいて、自分へのアクセス許容情報を搭載するゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定することは、
自分のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値を決定し、
【数５】
によって、前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを調整し、
ここで、
【数６】
は、それぞれ前記ゲートウェイの現時刻および１つ前の時刻のゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを表し、
【数７】
は、ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬの初期値であり、
【数８】
は
【数９】
によって計算され、
【数１０】
は、それぞれ現時刻および１つ前の時刻に対応する、ゲートウェイと前記基地局との間の無線リンクの信号対干渉雑音電力比によって決定されるゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬであり、
【数１１】
は
【数１２】
によって計算され、
【数１３】
はそれぞれ現時刻および１つ前の時刻における前記ゲートウェイのサービス対象となるソースノードの個数であり、
【数１４】
は前記ゲートウェイからそのサービス対象となるｉ番目のソースノードまでのホップ数を表す、
ことを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記サービス能力情報が、前記ゲートウェイと無線アドホックネットワーク以外の他のネットワークとの間のリンクの品質情報と、前記ゲートウェイの記憶容量情報と、前記ゲートウェイからそのサービス対象となる各ソースノードまでの距離との少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ゲートウェイであって、
前記ゲートウェイのサービス能力情報に基づいてゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを動的に調整するＴＴＬ調整手段と、
前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを無線アドホックネットワークへブロードキャストするゲートウェイ情報ブロードキャストパケットブロードキャスト手段と、
を含むことを特徴とするゲートウェイ。
【請求項９】
前記ＴＴＬ調整手段が、
ゲートウェイのサービス能力情報を定期的に取得し、取得した情報に基づいて前記ゲートウェイ情報ブロードキャストパケットのＴＴＬを決定するＴＴＬ決定手段と、
ＴＴＬが前記ＴＴＬ決定手段によって決定されたＴＴＬに等しいゲートウェイ情報ブロードキャストパケットを定期的に生成するゲートウェイ情報ブロードキャストパケット生成手段と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のゲートウェイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−８１８５４（Ｐ２００９−８１８５４Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４３７９５（Ｐ２００８−２４３７９５）
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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