説明

トポロジー発見方法、経路選択方法、通信装置および通信システム

【課題】レイテンシーを抑えるとともに、直接無線通信できない無線ノード装置間の通信経路を発見することができるトポロジー発見方法を得ること。
【解決手段】複数のノードとゲートウエイを備える通信システムにおけるトポロジー発見方法であって、ゲートウエイが、2ホップ以内の通信経路ごとに、通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得するステップと、ゲートウエイが、前記リンク情報に基づいて通信相手のノードごとに通信経路の優先順位を決定するステップと、ゲートウエイが、通信経路ごとの優先順位をトポロジーテーブルとして保持するステップと、を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トポロジー発見方法、経路選択方法、通信装置および通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
FA(Factory Automation)等に用いられる工業用の無線通信では、機器をリアルタイムに制御する必要があり、短いレイテンシー(低レイテンシー)が要求される場合が多い。このため、従来の工業用無線通信のトポロジー発見方式では、ゲートウエイ装置が無線ノード装置とダイレクトに通信を行う、スター型トポロジー(Star Topology)を前提に検討が行われている。スター型トポロジーでは、ゲートウエイ装置が無線ノード装置とダイレクトに通信を行うため、あるリンクで障害が発生すると代替ルートが無い。
【0003】
一方、適応的に経路を選択するマルチホップ通信が近年用いられるようになっている。マルチホップ通信では、無線ノードの追加や位置変更などに柔軟に対応し適応的に経路を選択する。例えば、下記特許文献1では、HELLOメッセージを用いて通信品質の評価値を交換・管理することにより、品質の劣化したリンクを避けて経路を選択する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−301444号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来の工業用無線通信技術によれば、スター型トボロジーを前提としているため、上述のようにダイレクトな通信経路に障害が発生した場合の代替経路がなく、障害通知や設定変更指示等のメッセージを送信することができない、という問題点があった。また、ゲートウエイ装置は、ダイレクトに通信できない場所に無線ノード装置が存在した場合に無線ノードの存在を発見できない。そのため、設置場所などの設定変更を促す処理を起動することができないという問題点があった。
【0006】
一方、マルチホップ通信では、適応的に経路を選択できるため、各無線ノード装置は、ダイレクトに通信できない無線ノード装置との通信を行うことができる。しかし、マルチホップ通信は、中継する無線ノード装置の数がダイレクト通信に比べ多く、また中継する無線ノード装置の数が不定であるため、レイテンシーが大きくなる可能性が高い。そのため、短いレイテンシーが要求される通信には要求を満たさない可能性がある、という問題があった。
【0007】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レイテンシーを抑えるとともに、直接無線通信できない無線ノード装置間の通信経路を発見することができるトポロジー発見方法、経路選択方法、通信装置および通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムにおけるトポロジー発見方法であって、前記通信装置のうち前記通信システム内の通信経路を選択する送信元装置が、他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、前記通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得するリンク情報取得ステップと、前記送信元装置が、前記リンク情報に基づいて通信相手の前記通信装置ごとに前記通信経路の優先順位を決定する順位付ステップと、前記送信元装置が、前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位をトポロジーテーブルとして保持するテーブル保持ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、レイテンシーを抑えるとともに、直接無線通信できない無線ノード装置間の通信経路を発見することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】図1は、実施の形態の通信システムの構成例を示す図である。
【図2】図2は、ノードの機能構成例を示す図である。
【図3】図3は、ゲートウエイの機能構成例を示す図である。
【図4】図4は、HELLOメッセージのフォーマット例を示す図である。
【図5】図5は、トポロジー発見処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図6】図6は、トポロジーテーブルの一例を示す図である。
【図7】図7は、経路選択手順の一例を示すフローチャートである。
【図8】図8は、自局リンク情報として3つの種別の情報を用いる場合のトポロジーテーブルの一例を示す図である。
【図9】図9は、RTTの測定方法の一例を示すチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明にかかるトポロジー発見方法、経路選択方法、通信装置および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0012】
実施の形態.
図1は、本発明にかかる通信システムの実施の形態の構成例を示す図である。図1に示すように、本実施の形態の通信システムは、無線通信機能を有するゲートウエイ(Gateway)1と、無線通信装置であるノード2−1〜2−4と、で構成される。なお、図1の構成例では、ノードの台数を4台としているが、ノードの台数はこれに限らず何台としてもよい。図1では、直接無線接続可能なリンクを点線の矢印で示している。
【0013】
図2は、本実施の形態のノード2−1の機能構成例を示す図である。ノード2−2〜2−4の構成は、ノード2−1の構成と同様である。図2に示すように、ノード2−1は、受信した無線信号に対して所定の受信処理を行い、また送信するデータに所定の送信処理を行い無線信号として送信する無線送受信部21と、無線信号として送信する各メッセージを生成し、また受信した各メッセージを処理し、通信システム内のリンクごとのリンク情報(リンクの品質を示す情報等)を管理する制御部(リンク情報取得部)22と、HELLOメッセージにより送受信する情報であるHELLOメッセージ情報管理テーブルを保持するテーブル保持部23と、を備える。
【0014】
図3は、本実施の形態のゲートウエイ1の機能構成例を示す図である。ゲートウエイ1は、ノード2−1と同様の無線送受信部21および制御部22を備え、さらに、通信経路を選択する経路選択部24と、テーブル保持部25と、を備える。また、ゲートウエイ1のテーブル保持部25は、ノード2−1のテーブル保持部23と同様にHELLOメッセージ管理テーブルを保持するとともに、さらに経路選択を行うために用いるトポロジーテーブルを保持する。
【0015】
本実施の形態の通信システムは、例えば工業用無線通信を行う通信システムである。例えば産業用のコントローラをゲートウエイ1に接続し、産業用のセンサやアクチュエータ等をノード2−1〜2−4に接続し、ゲートウエイ1とノード2−1〜2−4とが無線通信を行うことにより、コントローラとセンサまたはアクチュエータとの間の通信を実現できる。
【0016】
従来の工業用無線通信技術では、レイテンシーを短くするために、ゲートウエイと各ノードが直接無線通信を行うスター型トボロジーを前提としている。例えばIEEE802.15.4gワーキンググループでは、スター型トポロジーにおいて、発見モード、設定モード、運用モードという動作状態を持ち、発見モードにおいて、ネットワークセットアップや既存ネットワークへ新たなデバイスの追加などの、トポロジー発見処理を行うことが提案されている。このトポロジー発見処理では、ゲートウエイが送信するビーコン信号を無線ノード装置が受信し、無線ノード装置がこれに対してレスポンス信号を返すことにより、トポロジー発見を行っている。
【0017】
一方、上述のIEEE802.15.4gワーキンググループで検討されているようなトポロジー発見処理では、スター型トボロジーを前提としているため、ダイレクトな通信経路に障害が発生した場合の代替経路がなく、障害通知や設定変更指示等のメッセージを送信することができない。
【0018】
これに対し、本実施の形態では、ゲートウエイ1とノード2−1〜2−4との間の通信経路として、直接無線通信経路だけでなく、所定のホップ数(中継ノード数)以下となる経路を把握し、把握した経路のなかから通信に用いる経路を選択する。したがって、ダイレクトな通信経路に障害が発生した場合でも、他のノード2−1〜2−4を中継ノードとして用いる通信経路を確保できる。
【0019】
上述の所定のホップ数は、例えば、レイテンシーに対する要求値に基づいて決定しておく。レイテンシーに対する要求値は通信システムによって異なるが、FA向けの技術規格を検討しているISA(International Society of Automation)100 WG(Working Group)16では、レイテンシーの基準値を10msとしている。1ホップ(1回の送信、または転送)の所要時間は装置によるが数ms程度と考えられる。仮に、1ホップの所要時間を5msと仮定すると、ISA100 WG16のレイテンシーの基準値10ms以下となるためには、2ホップ以下であればよい。したがって、この場合には、所定のホップ数として2を設定する。以下の説明では、所定のホップ数を2とする場合を例に説明する。なお、所定のホップ数は2に限らず、通信システムに対する要求と、通信システムでの処理時間等に応じて適切に設定すればよい。
【0020】
例えば、図1の構成例では、ゲートウエイ1とノード2−1を無線接続する場合、いくつかの通信経路が考えられる。まず、ゲートウエイ1とノード2−1を直接無線接続する通信経路10がある。次に、ゲートウエイ1と直接無線接続する他のノードを経由して、ゲートウエイ1とノード2−1を2ホップで接続する通信経路(2ホップ経路)として、ノード2−2を経由する通信経路11とノード2−3を経由する通信経路12とノード2−4を経由する通信経路13と、の3つの通信経路がある。このようなトポロジーを2ホップメッシュネットワーク型トポロジーと呼ぶ。
【0021】
メッシュネットワーク型トポロジーとしては、例えばノード2−3とノード2−4を経由してゲートウエイ1とノード2−1を無線接続する3ホップ経路やノード2−3とノード2−4とノード2−2とを経由する4ホップ経路もあるが、本実施の形態では上述のように、所定のホップ数を2とするため、スター型トポロジー(ゲートウエイ1とノード2−1〜2−4との直接無線通信)と2ホップメッシュネットワーク型トポロジーを対象としてトポロジー発見を実施する。
【0022】
また、本実施の形態では、ゲートウエイ1およびノード2−1〜2−4は、所定のホップ数(2ホップ)までの経路を把握するために、報知メッセージを定期的に交換し、この報知メッセージに基づいてトポロジー発見処理を行う。本実施の形態では、この報知メッセージとして、IETF(Internet Engineering Task Force)のMANET(Mobile Ad−hoc Networks)ワーキンググループで検討された、OLSR(Optimized Link State Routing)プロトコル(RFC(Request For Comments)3626)に基づくHELLOメッセージを拡張したメッセージを用いる。図1では、ブロック矢印で示したHELLOメッセージ送信方向14が、本実施の形態のHELLOメッセージが送信される方向を示している。なお、図1では、簡単のため、符号は1つのHELLOメッセージ送信方向14にしか付していないが、他のブロック矢印も同様にHELLOメッセージ送信方向を示す。
【0023】
OLSRプロトコルでは、各ノードは、自ノード情報と隣接リンク情報を搭載したHELLOメッセージをブロードキャストにより周期的に送信する。各ノードは、受信したHELLOメッセージに基づいて、隣接ノードのアドレス等を取得する。そして、取得した情報に基づいて、隣接リンク情報、隣接ノード情報および2ホップ隣接リンク情報等の管理を行っている。具体的には、OLSRプロトコルでは、まず、自分のアドレスの入ったHELLOメッセージを隣接ノードへ向けて送信する。これをすべてのノードが行なうことにより、各ノードは隣接ノード情報(隣接ノードのアドレス)を知ることができる。そして、各ノードは、自身が把握した隣接ノード情報をHELLOメッセージに格納して送信する。これにより、各ノードは、自身の隣接ノードの先の(2ホップの)ノードの情報を知ることができる。
【0024】
図4は、本実施の形態のHELLOメッセージのフォーマット例を示す図である。本実施の形態のHELLOメッセージのフォーマットのうち、予約フィールドを示すReserved(予約)と、HELLOメッセージの送信間隔を示すHtimeと、再送への積極度を示すWillingnessと、隣接ノードとの間のリンクの状態などのリンク情報を示すLink Codeと、リンクメッセージのサイズを示すLink Message Sizeと、隣接ノードのインターフェースアドレスを示すNeighbor Interface Address #N(N=1,2,…)と、は、通常のOSLRのHELLOメッセージと同様である。
【0025】
なお、図4には、HELLOメッセージが送信されるパケットのメッセージ部分を示しているが、これ以外にHELLOメッセージを格納したパケットには所定のヘッダが付加されており、このヘッダには、宛先のアドレスや送信元のアドレスが格納されているとする。例えば、OSLRパケットでは、Originator Addressのフィールドに送信元のアドレスを格納する。
【0026】
本実施の形態HELLOメッセージは、通常のOSLRのHELLOメッセージの各フィールドに加え、隣接ノードごとに(隣接ノードのインターフェースアドレスごとに)、自局リンク情報(LI:Link Information)と、隣局リンク情報(NLI:Neighbor Link Information)と、のフィールドを有する。そして、自局リンク情報はLI0,LI1の2種類の情報で、隣局リンク情報はNLI0,NLI1の2種類の情報で、それぞれ構成される。
【0027】
LI0,LI1は、それぞれ隣接ノードとの間のリンクの品質を示す情報であり、パケット伝送品質(HELLOメッセージの受信率(ロス率),PER(Packet Error Rate)等)、無線品質(RSSI(Received Signal Strength Indicator),SINR(Signal to Interference and Noise power Ratio)等)、トラヒック量、通信(変調)レート等のうち1つ以上を用いることができる。たとえば、LI0としてRSSI(Received Signal Strength Indicator)を用い、LI1としてPER(Packet Error Rate)を用いることができる。
【0028】
また、ゲートウエイ1および各ノード2−1〜2−4は、受信したHELLOメッセージにより、隣接ノードとの間の逆方向リンクのLI0,LI1(隣接ノードにおいて、自装置から送信した無線信号に基づいて算出したLI0,LI1)を取得することができる。ゲートウエイ1および各ノード2−1〜2−4は、NLI0,NLI1として、受信したHELLOメッセージに格納されたLI0,LI1に基づいて、NLI0,NLI1を決定する。例えば、ゲートウエイ1は、送信するHELLOメッセージのノード2−1に対応するNLI0,NLI1のフィールドには、ノード2−1から受信したHELLOメッセージに格納されたゲートウエイ1に対応するLI0,LI1を格納する。
【0029】
なお、LI0,LI1,NLI0,NLI1のそれぞれのビット数は何ビットとしてもよいが、図4では一例としてそれぞれ8ビットとして場合を示している。また、図4では、自局リンク情報および隣局リンク情報をそれぞれ2種類とする例を示しているが、自局リンク情報および隣局リンク情報は、それぞれ1種類としてもよいし、3種類以上としてもよい。自局リンク情報および隣局リンク情報の格納順は図4の例に限らず、どのような順序としてもよい。
【0030】
なお、本実施の形態では、OSLRのHELLOメッセージを拡張したHELLOメッセージを用いる例を説明したが、隣接ノードごとの自局リンク情報および隣局リンク情報を格納した報知メッセージであれば他の形式の報知メッセージを用いてもよい。
【0031】
つぎに、本実施の形態の動作を説明する。図5は、ゲートウエイ1およびノード2−1〜2−4が実施するトポロジー発見処理手順の一例を示すフローチャートである。また、ゲートウエイ1およびノード2−1〜2−4では、制御部22がHELLOメッセージを生成して、一定周期(HELLOメッセージのHtimeとして格納する周期)ごとに無線送受信部21経由で送信しているとする。なお、初期の段階(他のゲートウエイ1およびノード2−1〜2−4からのHELLOメッセージを受信していない状態)では、隣接ノードのインターフェースアドレスや自局リンク情報および隣局リンク情報などは把握できていないため、これらの項目は格納しなくてよく、自ノードのアドレスが格納されていればよい。なお、ここでは、一例としてゲートウエイ1の動作を説明するが、ノード2−1〜2−4も同様の動作を実施する。
【0032】
ゲートウエイ1の制御部22は、自局リンク情報の更新周期内での経過時間を計測するためのタイマの時刻tを0に初期化する(ステップS11)。そして、ゲートウエイ1の制御部22は、HELLOメッセージの受信を待機する(ステップS12)。
【0033】
ゲートウエイ1の制御部22は、無線送受信部21経由でHELLOメッセージを受信すると、HELLOメッセージに格納されている情報を保持するとともに、受信したHELLOメッセージに基づいて、当該HELLOメッセージの送信元のゲートウエイ1またはノード2−2〜2−4との間のリンクについての自局リンク情報を算出するための情報を一時情報として保持する(ステップS13)。
【0034】
なお、自局リンク情報は、上述のように、パケット伝送品質、無線品質、トラヒック量、通信(変調)レート等のうち1つ以上である。ここでは、例えば、LI0としてRSSIを用い、LI1としてPERを用いるとすると、ステップS13では、1回分のHELLOメッセージ受信時のRSSIを求めて一時情報として保持し、また1回分のHELLOメッセージ受信時のパケットごとのエラーの有無を一時情報として保持するとする。なお、HELLOメッセージを複数のノード2−1〜2−4から受信した場合には、これらのHELLOメッセージの送信元ごとに(リンクごとに)、一時情報を保持する。
【0035】
つぎに、ゲートウエイ1の制御部22は、tが所定のしきい値T以下か否か(t=0とした時点から時間Tが経過していないか否か)を判断し(ステップS14)、tがTより小さい場合(ステップS14 Yes)、ステップS12に戻り、HELLOメッセージの受信を待機する。
【0036】
tがT以上となった場合(ステップS14 No)、ステップS11に戻りステップS11からの処理を行うとともに、保持している一時情報に基づいて自局リンク情報を算出する(ステップS15)。例えば、LI0がRSSIの場合には、保持しているRSSIの一時情報の数がN個であったとすると、これらN個の平均値、移動平均値、最大値等の演算値を求め、この演算値をLI0とする。また、LI1がPERの場合は、保持しているPERの一時情報(パケットのエラーの有無)に基づいて、PERを算出する。このようにして、周期TごとにLI0およびLI1を更新することができる。
【0037】
そして、ゲートウエイ1の制御部22は、隣接ノードごとに、受信したHELLOメッセージで通知された当該隣接ノードのアドレスと、当該隣接ノードに対応する算出した自局リンク情報と、を格納したHELLOメッセージを生成する(ステップS16)。この際、ステップS13で受信したHELLOメッセージにゲートウエイ1に対応するLI0およびLI1が格納されていた場合には、格納されていたLI0およびLI1を、当該HELLOメッセージの送信元のノードに対応するNLI0およびNLI1として、生成するHELLOメッセージに格納する。
【0038】
具体的には、例えば、ゲートウエイ1がノード2−1から受信したHELLOメッセージのNeighbor Interface Address #1にゲートウエイ1のアドレスが格納され、このアドレスに対応するLI0およびLI1(受信LI0および受信LI1とする)が格納されていたとする。また、ゲートウエイ1から送信するHELLOメッセージのNeighbor Interface Address #1としてノード2−1のアドレスを格納するとする。この場合、ゲートウエイ1は、生成するHELLOメッセージのNeighbor Interface Address #1に対応するNLI0,NLI1として、それぞれ、受信LI0,受信LI1をそれぞれ格納する。
【0039】
つぎに、ゲートウエイ1の制御部22は、算出した自局リンク情報と受信したHELLOメッセージに基づいて得られる情報(隣接ノードのインターフェースアドレスや隣接ノードごとのLI0,NLI0等)とに基づいて、テーブル保持部25に格納しているHELLOメッセージ情報管理テーブルを更新する(ステップS17)。なお、HELLOメッセージ情報管理テーブルには、自局が送信するHELLOメッセージに格納する情報と、受信したHELLOメッセージから抽出した情報と、を格納する。
【0040】
以上のようなトポロジー発見処理をゲートウエイ1およびノード2−1〜2−4が実施することにより、ゲートウエイ1およびノード2−1〜2−4は、HELLOメッセージ情報管理テーブルにより、通信システム内のリンクごとのリンク情報(リンクの品質情報を含む)を管理することができる。
【0041】
なお、以上の説明では、周期Tごとに一時情報に基づいて自局リンク情報を求めるようにしたが、周期で管理せずに、例えば、受信したHELLOメッセージ数がN個になった場合に、N個分の一時情報に基づいて自局リンク情報を求めるようにしてもよい。また、送信元のノード2−1〜2−4によって、ゲートウエイ1がHELLOメッセージを受信しはじめる時刻が異なる場合等には、HELLOメッセージの送信元ごとに経過時間を管理し、送信元ごとに所定の周期で自局リンク情報を求めるようにしてもよい。
【0042】
また、以上の説明では、自局リンク情報をHELLOメッセージに基づいて算出するようにしたが、自局リンク情報は隣接ノードとの間(自局が隣接ノードから受信する方向の)のリンクの品質を示す値であればよく、例えばHELLOメッセージ以外の受信信号に基づいて算出した無線品質等であってもよい。
【0043】
図6は、本実施の形態のトポロジーテーブルの一例を示す図である。図6では、自局リンク情報として1つの情報(LI0)を用いる例を示している。ゲートウエイ1の制御部22は、各ノード2−1〜2−4から受信したHELLOメッセージに基づいて求めた自局リンク情報と、受信したHELLOメッセージに格納された他のノード2−1〜2−4における自局リンク情報および隣局リンク情報と、に基づいてトポロジーテーブルを生成および更新し、テーブル保持部25に格納する。
【0044】
図6に示すようにトポロジーテーブルは、まず、自装置が直接無線通信可能な1ホップノード(ノード2−1〜2−4)ごとの情報を有する。そして、1ホップノードごとに、さらに当該ノードを経由して自装置が2ホップで無線通信可能となるノード(2ホップノード)への経路情報(図6のテーブルの一行分の情報に相当)を有する。
【0045】
例えば、1ホップノードをノード2−1とする情報は、2ホップノードがnone(すなわちノード2−1と直接無線通信)の経路の情報、ノード2−1を経由したノード2−2との間の経路の情報、ノード2−1を経由したノード2−3との間の経路の情報、およびノード2−1を経由したノード2−4との間の経路の情報の4つの経路の情報で構成される。
【0046】
トポロジーテーブルの各経路の情報は、自局リンク情報、隣局リンク情報、往復リンク情報、リンク情報メトリック、経路候補優先順位、1位の中継数および2位の中継数で構成される。
【0047】
自局リンク情報としては、2ホップノードがnoneの経路については、上述したステップS16で算出した自局リンク情報を格納し、2ホップノードがnone以外の経路については、1ホップノードが算出した自局リンク情報(すなわち1ホップノードから受信したHELLOメッセージに格納された2ホップノードのインターフェースアドレスに対応するLI0)を格納する。
【0048】
隣局リンク情報としては、2ホップノードがnoneの経路については、1ホップノードが算出したゲートウエイ1との間の経路の自局リンク情報(1ホップノードから受信したゲートウエイ1のインターフェースアドレスに対応するLI0)を格納する。また、2ホップノードがnone以外の経路については、隣局リンク情報としては、1ホップノードでの隣局リンク情報(すなわち1ホップノードから受信したHELLOメッセージに格納された2ホップノードのインターフェースアドレスに対応するNLI0)を格納する。
【0049】
なお、図6では、自局リンク情報と隣局リンク情報は、それぞれ無線品質の良さを0(品質が悪い)〜1(品質が良い)の間の数値として正規化して表すこととする。例えば、自局リンク情報および隣局リンク情報としてRSSIを用いる場合は、値が大きい方が、電力強度が大きくなり無線品質が良い。したがって、例えば、RSSIで表現されている自局リンク情報や隣局リンク情報にそれぞれ所定の値を乗算する(または所定の値で除する)ことにより、0(品質が悪い)〜1(品質が良い)の値に変換する。また、PERの場合には、数値が小さい方が、品質が良いため、1からPERで表現されている自局リンク情報や隣局リンク情報の値を減じて正規化する等の演算を行う。
【0050】
また、図6では、2ホップ経路までの通信経路のなかから通信経路を選択する例を示している。3ホップ以上のMホップの経路までの通信経路のなかから通信経路を選択する場合には、図6にさらに、3ホップノードからMホップノードまでの列を追加し、Mホップノードまでの通信経路ごとに、リンク情報メトリック等を求めるようにすればよい。
【0051】
往復リンク情報(RTLI:Round Trip−Link Information)は、当該経路の自局リンク情報(LI)と隣局リンク情報(NLI)とに基づいて求めた演算値を格納する。この演算値としては、例えば自局リンク情報(LI)と隣局リンク情報(NLI)と積(RTLI=LI*NLI)を用いることができる。なお、積の代わりに和を用いる等、また所定も重み付け係数を乗じて加算する等、NLIとLIのそれぞれが大きくほどRTLIが大きくなるような算出方法を用いればどのような算出方法としてもよい。自局リンク情報と隣局リンク情報とは、同一経路の逆方向のリンクについてのリンク情報を示している。したがって、往復リンク情報は、双方向のリンク情報を反映したリンク情報である。
【0052】
リンク情報メトリック(LIM)としては、2ホップノードがnoneの場合には、往復リンク情報の逆数(LIM=1/(LI*NLI))を格納する。2ホップノードがnoneの以外場合には、リンク情報メトリックとしては、往復リンク情報の逆数と、同一1ホップノードの情報内の2ホップノードがnoneの場合のリンク情報メトリックと、の和を格納する。リンク情報メトリックは、経路ごとのメトリックを示す。一般に経路選択の際に、メトリックが小さい経路を優先して選択する。一方、自局リンク情報(隣局リンク情報も同様)は、値が大きい方が、品質が良くなるように正規化されているため、リンク情報メトリックとして往復リンク情報の逆数をとることにより、リンク情報メトリックが小さい経路を選択することにより品質の良い経路が選択されるようになる。
【0053】
例えば、1ホップノードがノード2−1で2ホップノードがnoneの経路(図6の最上行のの経路)では、自局リンク情報の欄にはノード2−1から受信したHELLOメッセージに基づいて算出した自局リンク情報を正規化した値を格納し、隣局リンク情報の欄には、ノード2−1から受信したHELLOメッセージに格納されているゲートウエイノード1に対応するLI0を正規化した値を格納する。そして、往復リンク情報には、自局リンク情報(0.60)と隣局リンク情報(0.50)目の積(0.50×0.60=0.30)を格納し、リンク情報メトリックは、往復リンク情報の逆数(1/0.30=3.33)を格納する。
【0054】
1ホップノードがノード2−1で2ホップノードがノード2−2の経路(図6の上から2行目の経路)では、自局リンク情報の欄にはノード2−1から受信したHELLOメッセージに格納されたノード2−2に対応するLI0を正規化した値を格納し、隣局リンク情報の欄には、ノード2−1から受信したHELLOメッセージに格納されているノード2−2に対応するNLI0を正規化した値を格納する。そして、往復リンク情報には自局リンク情報(0.90)と隣局リンク情報(0.90)目の積(0.90×0.90=0.81)を格納し、リンク情報メトリックは、往復リンク情報の逆数と、2ホップノードがnoneの場合のリンク情報メトリックとの和(1/0.81+3.33=4.57)を格納する。
【0055】
なお、ここではリンク情報メトリックとして往復リンク情報の逆数をとるようにしたが、往復リンク情報に基づいて品質の良い経路ほど値が小さくなるようにリンク情報メトリックを決定する方法であれば他の演算方法を用いてもよい。さらに、往復リンクを経由せず、自局リンク情報と隣局リンク情報とを用いて品質の良いほど値が小さくなるように直接情報リンク情報メトリックを求めるようにしてもよい。
【0056】
経路候補優先順位には、通信先ごとの通信経路の優先順位を格納する。この経路候補優先順位は、次のように求める。まず、図6に例示したトポロジーテーブルから通信先の宛先が同一となる経路を抽出する。そして、抽出した経路のリンク情報メトリックを小さい順に高順位(順位が小さい値)になるように順位付けを行い、この順位を通信先ごとの経路候補優先順位として格納する。図6の例では、経路候補優先順位の欄に通信先のノードをカッコ内に記載している。これらの処理を通信先ごとに実施する。
【0057】
例えば、ノード2−1を通信先とする経路(ゲートウエイ1とノード2−1との間の通信経路)としては、「ゲートウエイ1−ノード2−1」、「ゲートウエイ1−ノード2−2−ノード2−1」、「ゲートウエイ1−ノード2−3−ノード2−1」、「ゲートウエイ1−ノード2−4−ノード2−1」(図6の最上行目、6行目、10行目、14行目の経路)の4つの経路を抽出する。これらの経路のリンク情報メトリックは、それぞれ3.33,2.35,2.95,5.37であるから、最も小さい値2.35となる経路、すなわち「ゲートウエイ1−ノード2−2−ノード2−1」の経路が優先順位1となる。
【0058】
また、1位の中継数は、1ホップノードを同一とする経路の集合のうち、直接無線接続する経路以外の経路(中継ノードを含む経路)で経路候補優先順位が1となる経路とその数を示しており、2位の中継数は、1ホップノードを同一とする経路の集合のうち、直接無線接続する経路以外の経路で経路候補優先順位が2となる経路とその数を示している。図6では、直接無線接続する経路以外の経路で経路候補優先順位が1となる経路に、1位の中継数の欄に丸を記載している。同様に、直接無線接続する経路以外の経路で経路候補優先順位が2となる経路に、2位の中継数の欄に丸を記載している。
【0059】
また、図6では、1ホップノードごとに2ホップノードがnoneの行の1位の中継数,2位の中継数の欄に、当該1ホップノードを1ホップノードとする経路の集合のうちの直接無線接続する経路以外の経路で経路候補優先順位が1となる経路の数、2となる経路の数をそれぞれ記載している。
【0060】
なお、1位の中継数,2位の中継数の欄は、特定のノードに中継処理が集中することを防ぐ処理(中継負荷低減処理)を行なう際に参照するために設けており、中継負荷低減処理を行わない場合には1位の中継数,2位の中継数の欄はトポロジーテーブルには設けなくてもよい。2ホップの通信経路は、他のノード(中継ノード)を経由した通信を行うことになる。通信先のノードが異なっても、同一の中継ノードを用いる場合も想定される。このような場合、中継ノードでの処理負荷が集中するため、1つの中継ノードが中継する通信経路の数(以下、中継装置数という)に制限を求めることにより、処理負荷の集中を避けることができる。
【0061】
したがって、本実施の形態では、中継負荷低減処理としては、経路選択の際、通信経路ごとの優先順位だけでなく、通信経路ごとの中継ノードの中継数も考慮する処理を行う。例えば、図6の例では、ノード2−2およびノード2−3では1位の中継数や2位の中継数の経路数が多く、ノード2−1およびノード2−4では1位の中継数や2位の中継数の経路数が少ない。そのため、ノード2−2およびノード2−3の方が、ノード2−1およびノード2−4に比べ、中継負荷が集中する可能性が高い。
【0062】
例えば、ゲートウエイ1とノード2−3との中継装置数の上限を1とする。そして、例えば、ゲートウエイ1とノード2−1との通信経路として、ノード2−2を経由した通信経路を選択し、ゲートウエイ1とノード2−3との間は直接無線接続する通信経路を選択しているとする。この場合に、ゲートウエイ1とノード2−3と間にリンク障害が生じると、ゲートウエイ1とノード2−3のとの間の2番目の優先順位の通信経路はゲートウエイ1−ノード2−2−ノード2−3の経路であるが、ノード2−2は既に中継装置数が1であり、中継装置数の上限を1とした場合、ゲートウエイ1−ノード2−2−ノード2−3の経路は選択できない。したがって、この場合は3番目の優先順位のゲートウエイ1−ノード2−4−ノード2−3を選択する。
【0063】
このように、例えば、中継装置数に上限を設け、中継ノードが中継装置数の上限以内の中継を行なう範囲で、優先順位が最も高い通信経路を選択する。ゲートウエイ1は、ノード2−1〜2−4ごとに中継装置数を管理しておくこととする。トポロジーテーブルに中継装置数の欄を設け、ノード2−1〜2−4ごとに中継装置数を格納しておくようにしてもよい。また、トポロジーテーブルに現在選択中の経路を示す欄を設け、経路選択時にその欄を参照することにより、ノード2−1〜2−4ごとの中継装置数を求めるようにしてもよい。
【0064】
なお、本実施の形態では、ゲートウエイ1は、HELLOメッセージを用いて図6に示したトポロジーテーブを生成および更新するようにしたが、2ホップまでの通信経路を構成するリンクごとの品質をそれぞれ取得すれば、HELLOメッセージを用いた方法に限らず、どのような方法としてもよい。
【0065】
図7は、本実施の形態の経路選択手順の一例を示すフローチャートである。図7に示す経路選択手順は、図5で説明したトポロジー発見処理が実施された後に実施される。ゲートウエイ1の経路選択部24は、ステップS17で更新されたHELLOメッセージ情報管理テーブルから2ホップまでの通信経路のリンク情報(自局リンク情報および隣リンク情報)を抽出してトポロジーテーブルに格納し、通信経路ごとに往復リンク情報およびリンク情報メトリックを算出し、算出結果をさらにトポロジーテーブルに格納する(ステップS21)。
【0066】
つぎに、ゲートウエイ1の経路選択部24は、通信先のノードごとに、リンク情報メトリックに基づいて通信経路を順位付けし、その順位をトポロジーテーブルの経路候補優先順位として格納する(ステップS22)。そして、ゲートウエイ1の経路選択部24は、経路候補優先順位に基づいて、通信先ごとに経路を選択する(ステップS23)。なお、通常は高順位の経路を優先して選択する。なお、ここでは以上の経路選択手順を経路選択部24が行うようにしたが、制御部22がこの処理も行うようにしてもよい。
【0067】
以上のような手順でゲートウエイ1は、ノード2−1〜2−4との間の通信経路を2ホップ以内で品質の良い経路を選択することができる。
【0068】
なお、HELLOメッセージに格納した情報およびHELLOメッセージから抽出した情報(図6では、自局リンク情報と隣局リンク情報に相当)はHELLOメッセージ情報管理テーブルに保持されている。ここでは、説明のため、HELLOメッセージ情報管理テーブルと重複する情報については、トポロジーテーブルに含めなくてもよい。HELLOメッセージ情報管理テーブルと重複する情報についてトポロジーテーブルに含めない場合、自局リンク情報と隣局リンク情報については、HELLOメッセージ情報管理テーブルから読出し、読みだした値に基づいて上述の往復リンク情報、リンク情報メトリック等を算出し、算出した値を経路ごとにトポロジーテーブルとして保持するようにしてもよい。すなわち、トポロジーテーブルには、往復リンク情報、リンク情報メトリック、経路候補有順位が格納されていればよい。この場合、上述の自局リンク情報および隣局リンク情報の正規化は、往復リンク情報を求める際に実施すればよい。
【0069】
また、本実施の形態では、ゲートウエイ1が通信経路を選択し、各ノード2−1〜2−4は経路選択を実施しないようなマスタ−スレーブ構成に準じる場合を想定したが、これに限らず、全てのノードがそれぞれ通信経路を選択する場合には、通信システムを構成するノードがそれぞれ図3に示したゲートウエイ1と同様の構成を有し、ゲートウエイ1と同様に、トポロジーテーブルを用いて経路選択手順実施するようにすればよい。すなわち、通信システム内でデータの通信経路を選択する送信元ノード(ゲートウエイ1を含む)が、上述のゲートウエイ1と同様に、トポロジーテーブルを用いて経路選択手順実施することにより、当該送信元ノードから2ホップまでの経路で経路選択を行なうことができる。
【0070】
また、本実施の形態では、往復の通信で同一通信経路を用いることとし、ゲートウエイ1が往復リンク情報に基づいてリンク情報メトリックを算出し、通信経路を選択するようにしたが、往復の通信で同一通信経路を用いる必要がない場合(例えば送信元ノードがそれぞれ送信する通信経路を選択する場合)は、送信方向のリンク情報に基づいてリンク情報メトリックを算出すようにしてもよい。
【0071】
なお、図6のトポロジーテーブルでは、自局リンク情報を1つの情報とする例を示したが、この自局リンク情報を複数の種別の情報に基づいて算出した値としてもよい。具体的には、パケット伝送品質評価値(PER等)のN回分の演算値をV1とし、無線品質評価値(RSSI等)のN回分(HELLOメッセージN回分)の演算値をV2とし、トラヒック量等の無線使用状況を評価する値の演算値をV3というように、i番目の種別のN回分の演算値をVi(iは1以上の整数)とする。その場合、ゲートウエイ1およびノード2−1〜2−4は、例えば、以下の式(1)に基づいて自局リンク情報(LI)を算出する。なお、a1,a2,a3,…は重み付け係数とする。
LI= a1×V1+a2×V2+a3×V3+… …(1)
【0072】
a1,a2,a3,…は、各情報の重要度等に基づいてあらかじめ設定しておく。なお、a1,a2,a3,…を更新するための手段を設け、a1,a2,a3,…を更新できるようにしてもよい。
【0073】
また、複数の種別の情報を上述のように1つの自局リンク情報として統合せずに、複数のリンク情報として管理し(HELLOメッセージに格納して送信し)、経路選択時に複数の種別の情報を統合するようにしてもよい。
【0074】
図8は、自局リンク情報として3つの種別の情報を用いる場合に、ゲートウエイ1が保持するトポロジーテーブルの一例を示す図である。この例では、自局リンク情報としてLI0,LI1,LI2の3つを、隣局リンク情報としてNLI0,NLI1,NLI2の3つをそれぞれ用いる。例えば、LI0およびNLI0としてRSSIを、LI1およびNLI1としてPERを、LI2およびNLI2として往復遅延時間(RTT(Round Trip Time))を用いることができる。
【0075】
なお、図8では、HELLOメッセージにより交換および管理される自局リンク情報(LI0、LI1,LI2)と隣局リンク情報(NLI0,NLI1,NLI1)を記載していない。自局リンク情報(LI)と隣局リンク情報(NLI)は、HELLOメッセージ情報管理テーブルに格納されており、図8の例ではHELLOメッセージ情報管理テーブルと重複する情報を含まない例を示している。
【0076】
図8のトポロジーテーブルでは、リンク情報ごとに同一リンクについての自局リンク情報と隣局リンク情報とに基づいて往復リンク情報を算出し、算出した往復リンク情報に基づいてリンク情報ごとのリンク情報メトリックを求める。すなわち、LI0とNLI0とに基づいて、往復リンク情報#0を算出し、LI1とNLI1とに基づいて往復リンク情報#1を算出し、LI2とNLI2とに基づいて往復リンク情報#2を算出する。そして、往復リンク情報#0に基づいて、図6の例と同様にリンク情報メトリック#0を算出し、復リンク情報#1に基づいてリンク情報メトリック#1を算出し、往復リンク情報#2に基づいてリンク情報メトリック#2を算出する。
【0077】
そして、リンク情報メトリック(総合)として、リンク情報メトリック#0〜リンク情報メトリック#2の総和を格納する。経路候補優先順位については、リンク情報メトリック(総合)に基づいて順位付けを行う。1位の中継数および2位の中継数については、図6の例と同様である。
【0078】
例えば、1ホップノードがノード2−1で2ホップノードがnoneの経路(図8の最上行)については、リンク情報メトリック#0,#1,#2の欄には、それぞれ往復リンク情報#0,#1,#2の逆数を格納する。そして、リンク情報メトリック(総和)の欄には、リンク情報メトリック#0,#1,#2の総和を格納する。
【0079】
また、例えば、1ホップノードがノード2−1で2ホップノードがノード2−2の経路(図8の2行目)では、リンク情報メトリック#0の欄には、図8の2行目の往復リンク情報#0の値の逆数と、2ホップノードがnoneの場合(図8の最上行)のリンク情報メトリック#0の値と、の和を格納する。同様に、リンク情報メトリック#1の欄には、図8の2行目の往復リンク情報#1の値の逆数と、2ホップノードがnoneの場合(図8の最上行)のリンク情報メトリック#1の値と、の和をそれぞれ格納し、リンク情報メトリック#2の欄には、図8の2行目の往復リンク情報#2の値の逆数と、2ホップノードがnoneの場合(図8の最上行)のリンク情報メトリック#2の値と、の和をそれぞれ格納する。そして、図8の2行目のリンク情報メトリック(総和)には、図8の2行目のリンク情報メトリック#0,#1,#2の総和を格納する。
【0080】
そして、ゲートウエイ1は、図8に例示したトポロジーテーブルに基づいて、上述の経路選択手順と同様に、通信先ごとに、使用する通信経路を選択する。図8の例では、例えば、ゲートウエイ1とノード2−1との間の通信経路として、「ゲートウエイ1−ノード2−1」、「ゲートウエイ1−ノード2−2−ノード2−1」、「ゲートウエイ1−ノード2−3−ノード2−1」、「ゲートウエイ1−ノード2−4−ノード2−1」(図8の最上行目、6行目、10行目、14行目の経路)の4つの経路がある。そして、これらの経路のリンク情報メトリック(総合)の値は、それぞれ9.37,7.47,10.31,17.71である。したがって、リンク情報メトリック(総合)の値が最も小さい「ゲートウエイ1−ノード2−2−ノード2−1」の経路が選択される。
【0081】
つぎに、図8の例で自局リンク情報#2(LI2)として用いたRTTの測定方法について説明する。RTTの測定方法はどのような測定方法を用いてもよいが、例えば以下に示す方法で測定することができる。なお、RTTは、これ自体が往復のリンク状態を表す値であるため、RTTに対応する自局リンク情報#2としてはRTTの測定値を正規化した数値を用いればよい。また、RTTについてはHELLOメッセージにより情報交換を行なわなくてもよいため、ここでは、ゲートウエイ1がRTTを測定することとする。なお、RTTのみをリンク情報として用いる場合には、HELLOメッセージに自局リンク情報および隣局リンク情報を含まなくてもよい。
【0082】
図9は、RTTの測定方法の一例を示すチャート図である。まず、ゲートウエイ1とノード2−1〜2−4の間で、上述したトポロジー発見処理が実施される(ステップS31)。ゲートウエイ1は、トポロジー発見処理により、1ホップノードと2ホップノードのインターフェースアドレスを取得することができる。ゲートウエイ1は、1ホップノードと2ホップノードのインターフェースアドレスを取得した後に、1ホップノードうちの1つに対してユニキャストにより応答を要求するプローブパケット(Probe)を送信する(ステップS32)。1ホップノードは、当該プローブパケットを受信すると、最短時間で受信したプローブパケットに対する応答として当該プローブパケットをゲートウエイ1へ返送する(ステップS33)。
【0083】
ゲートウエイ1では、ステップS3でプローブパケットを送信した送信時間を保持しておき、また返送されたプローブパケットを受信した受信時刻を保持し、送信時間と受信時間とに基づいてRTTを算出する(ステップS34)。
【0084】
そして、ゲートウエイ1は、ステップS32でプローブパケットを送信した際の1ホップノードを経由する2ホップノードのうちの1つに対して、当該1ホップノードを経由した経路でユニキャストによりプローブパケット(Probe)を送信する(ステップS35,S36)。2ホップノードは、当該プローブパケットを受信すると、最短時間でプローブパケットを当該1ホップノード経由でゲートウエイ1へ返送する(ステップS37,S38)。
【0085】
ゲートウエイ1では、ステップS35でプローブパケットを送信した際の送信時間を保持しておき、また返送されたプローブパケットを受信した受信時刻を保持し、送信時間と受信時間とに基づいてRTTを算出する(ステップS39)。そして、同一の1ホップノードを経由する2ホップノードについて、それぞれステップS35からステップS39を実施して、2ホップノードごとにRTTを求める。さらに、1つの1ホップノードごとに、これらの処理を終了すると、他の1ホップノードについてステップS32以降の処理を同様に実施する。
【0086】
なお、図9の手順は一例であり、2ホップまでの経路ごとにRTTを算出することができれば、プローブパケットの送信の順序はどのような順序としてもよい。また、ここでは1ホップノードごとに上述のようにRTTを算出するようにしたが、複数の1ホップノードについて、同時にこれらの処理を行い、それぞれのRTTを求めるようにしてもよい。
【0087】
このように、本実施の形態では、ゲートウエイ1およびノード2−1〜2−4は、HELLOメッセージを送信し、受信したHELLOメッセージに基づいて隣接ノードとのリンクの品質を示すリンク情報を自局リンク情報として算出し、隣接ノードごとの自局リンク情報をHELLOメッセージに格納して送信する。そして、ゲートウエイ1およびノード2−1〜2−4は、受信したHELLOメッセージに基づいて、隣接ノードが算出した自局との間のリンクの品質を示す自局リンク情報を隣局リンク情報として抽出する。ゲートウエイ1は、通信経路ごとに、自局リンク情報および隣局リンク情報に基づいて通信経路の品質を示すリンク情報メトリックを求め、リンク情報メトリックに基づいて通信経路を選択するようにした。そのため、レイテンシーを抑えるとともに、直接無線通信できない無線ノード装置間に通信経路を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【0088】
以上のように、本発明にかかるトポロジー発見方法、経路選択方法、通信装置および通信システムは、工業用無線通信システムに有用であり、特に、レイテンシーを短くすることが要求される工業用無線通信システムに適している。
【符号の説明】
【0089】
1 ゲートウエイ(Gateway)
2−1〜2−4 ノード(Node)
10,11,12,13 通信経路
14 HELLOメッセージ送信方向
21 無線送受信部
22 制御部
23,25 テーブル保持部
24 経路選択部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムにおけるトポロジー発見方法であって、
前記通信装置のうち前記通信システム内の通信経路を選択する送信元装置が、他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、前記通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得するリンク情報取得ステップと、
前記送信元装置が、前記リンク情報に基づいて通信相手の前記通信装置ごとに前記通信経路の優先順位を決定する順位付ステップと、
前記送信元装置が、前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位をトポロジーテーブルとして保持するテーブル保持ステップと、
を含むことを特徴するトポロジー発見方法。
【請求項2】
前記通信装置が、隣接通信装置から受信した受信信号に基づいて前記隣接通信装置との間の前記リンク情報である自局リンク情報を算出し、隣接通信装置ごとの前記自局リンク情報を格納した報知メッセージを送信する自局リンク情報送信ステップと、
前記報知メッセージを受信した前記通信装置が、該報知メッセージに含まれる自局を隣接通信装置とする前記自局リンク情報を、該報知メッセージの送信元の前記通信装置を隣接通信装置とした場合の隣局リンク情報とし、自局が送信する前記報知メッセージに隣接通信装置ごとの前記隣局リンク情報をさらに格納して送信する隣局リンク情報送信ステップと、
をさらに含み、
前記リンク情報取得ステップでは、前記送信元装置が受信した前記報知メッセージに基づいて前記リンク情報を取得する、
ことを特徴とする請求項1に記載のトポロジー発見方法。
【請求項3】
前記自局リンク情報送信ステップでは、前記受信信号として前記報知メッセージを用いる、
ことを特徴とする請求項2に記載のトポロジー発見方法。
【請求項4】
前記自局リンク情報を、パケット伝送品質、無線品質、トラヒック量、通信レートのうちいずれか1つ以上を示す情報とする、
ことを特徴とする請求項2または3に記載のトポロジー発見方法。
【請求項5】
前記通信装置は、前記報知メッセージを定期的に送信することとし、
前記自局リンク情報送信ステップでは、受信した所定数の前記報知メッセージに対して所定の演算を行なうことにより前記自局リンク情報を算出する、
ことを特徴とする請求項2、3または4に記載のトポロジー発見方法。
【請求項6】
前記所定の演算を平均値算出演算、最大値算出演算のいずれか1つとする、
ことを特徴とする請求項5に記載のトポロジー発見方法。
【請求項7】
前記送信元装置が、前記通信装置ごとに、自局と直接無線接続する通信経路については、通信相手の前記通信装置である通信相手装置ごとに自局が算出した前記自局リンク情報と、自局が送信する前記報知メッセージに格納する前記通信相手装置に対応する前記隣局リンク情報と、に基づいて前記通信相手装置との間のリンクの往復の品質を示す往復リンク情報を算出し、一方、中継する前記無線通信装置である中継装置を経由した通信経路については、通信相手の前記通信装置である通信相手装置ごとに自局が算出した前記自局リンク情報と、自局が送信する前記報知メッセージに格納する前記通信相手装置に対応する前記隣局リンク情報と、前記中継装置から受信した前記報知メッセージに格納された前記自局リンク情報および前記隣局リンク情報と、に基づいて前記通信相手装置との間のリンクの往復の品質を示す往復リンク情報を算出し、算出した前記往復リンク情報に基づいてリンク情報メトリックを求め、前記リンク情報メトリックをさらに前記トポロジーテーブルに通信経路ごとに格納するメトリック算出ステップ、
をさらに含み、
前記順位付ステップでは、前記リンク情報メトリックに基づいて前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位を決定する、
ことを特徴とする請求項2〜6のいずれか1つに記載のトポロジー発見方法。
【請求項8】
2ホップ以上の通信経路については、通信相手の前記通信装置である通信相手装置ごとに自局が算出した前記自局リンク情報と、自局が送信する前記報知メッセージに格納する前記通信相手装置に対応する前記隣局リンク情報と、に基づいて求めた往復リンク情報である直接往復リンク情報と、前記中継装置から受信した前記報知メッセージに格納された前記自局リンク情報および前記隣局リンク情報とに基づいて求めた中継リンク情報と、の総和または重み付け加算により、前記往復リンク情報を算出する、
ことを特徴とする請求項7に記載のトポロジー発見方法。
【請求項9】
前記往復リンク情報を前記自局リンク情報と前記隣局リンク情報との積または和として算出する、
ことを特徴する請求項7または8に記載のトポロジー発見方法。
【請求項10】
前記自局リンク情報および前記隣局リンク情報は、1以上の種別のリンク情報で構成されることとし、
前記メトリック算出ステップでは、種別ごとに前記通信経路ごとの前記リンク情報メトリックを算出し、種別ごとの前記リンク情報メトリックに基づいて前記通信経路ごとの総合リンク情報メトリックを算出し、前記総合リンク情報メトリックをさらに前記トポロジーテーブルに通信経路ごとに格納する総合メトリック算出ステップ、
をさらに含み、
前記順位付ステップでは、前記総合リンク情報メトリックに基づいて前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位を決定する、
ことを特徴とする請求項7、8または9に記載のトポロジー発見方法。
【請求項11】
前記送信元装置が、前記通信経路ごとに、該通信経路を用いて該通信経路の通信相手装置へ応答パケットを要求するプローブパケットを送信するパケット送信ステップと、
前記プローブパケットを受信した前記通信相手装置が、前記プローブパケットに対する応答パケットを前記送信元装置へ送信する応答ステップと、
前記送信元装置が、前記プローブパケットを送信した時刻と、前記応答パケットを受信した時刻と、に基づいて前記通信経路ごとの往復応答時間を応答時間算出ステップと、
をさらに含み、
総合メトリック算出ステップでは、さらに前記往復応答時間に基づいてリンク情報メトリックを算出し、さらに該リンク情報メトリックに基づいて前記総合リンク情報メトリックを算出する、
ことを特徴とする請求項10に記載のトポロジー発見方法。
【請求項12】
無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムにおけるトポロジー発見方法であって、
前記通信装置のうち前記通信システム内の通信経路を選択する送信元装置が、他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、該通信経路を用いて該通信経路の通信相手装置へ応答パケットを要求するプローブパケットを送信するパケット送信ステップと、
前記プローブパケットを受信した前記通信相手装置が、前記プローブパケットに対する応答パケットを前記送信元装置へ送信する応答ステップと、
前記送信元装置が、前記プローブパケットを送信した時刻と、前記応答パケットを受信した時刻と、に基づいて前記通信経路ごとの往復応答時間を応答時間算出ステップと、
前記送信元装置が、前記応答時間に基づいて通信相手装置ごとに前記通信経路の優先順位を決定する順位付ステップと、
前記送信元装置が、前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位をトポロジーテーブルとして保持するテーブル保持ステップと、
を含むことを特徴するトポロジー発見方法。
【請求項13】
前記送信元装置を前記通信装置のうちの1つであるゲートウエイ装置とする、
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載のトポロジー発見方法。
【請求項14】
無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムにおける経路選択方法であって、
前記通信装置のうち前記通信システム内の通信経路を選択する送信元装置が、他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、前記通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得するリンク情報取得ステップと、
前記送信元装置が、前記リンク情報に基づいて通信相手の前記通信装置ごとに前記通信経路の優先順位を決定する順位付ステップと、
前記送信元装置が、前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位をトポロジーテーブルとして保持するテーブル保持ステップと、
前記送信元装置が、前記優先順位に基づいて通信相手の前記通信装置との間で用いる通信経路を選択する経路選択ステップと、
を含むことを特徴とする経路選択方法。
【請求項15】
前記送信元装置が、前記通信装置ごとに、前記送信元装置と他の前記通信装置との間の中継装置として設定されている通信経路の数を中継装置数として求める中継装置数算出ステップ、
をさらに備え、
前記経路選択ステップでは、さらに前記中継装置数に基づいて、通信相手の前記通信装置との間で用いる通信経路を選択する、
ことを特徴とする請求項14に記載の経路選択方法。
【請求項16】
前記経路選択ステップでは、通信相手の前記通信装置との間で用いる通信経路として、前記中継装置数が所定の上限値以内となる範囲で前記優先順位が最も高い通信経路を選択する、
ことを特徴とする請求項15に記載の経路選択方法。
【請求項17】
無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムにおける前記通信装置であって、
通信経路ごとの優先順位を格納したトポロジーテーブルを格納するためのトポロジー保持部と、
他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、前記通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得し、前記リンク情報に基づいて通信相手の前記通信装置ごとに前記通信経路の前記優先順位を決定し、前記優先順位を前記トポロジーテーブルとして格納するリンク情報取得部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項18】
前記トポロジーテーブルに格納された前記優先順位に基づいて、通信相手の前記通信装置との間に用いる通信経路を選択する経路選択部、
をさらに備えることを特徴とする請求項17に記載の通信装置。
【請求項19】
無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムであって、前記通信装置のうち前記通信システム内の通信経路を選択する送信元装置は、
通信経路ごとの優先順位を格納したトポロジーテーブルを格納するためのトポロジー保持部と、
他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、前記通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得し、前記リンク情報に基づいて通信相手の前記通信装置ごとに前記通信経路の前記優先順位を決定し、前記優先順位を前記トポロジーテーブルとして格納するリンク情報取得部と、
を備えることを特徴する通信システム。
【請求項20】
前記送信元装置は、
前記トポロジーテーブルに格納された前記優先順位に基づいて、通信相手の前記通信装置との間に用いる通信経路を選択する経路選択部、
をさらに備えることを特徴とする請求項19に記載の通信システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2012−15897(P2012−15897A)
【公開日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−152039(P2010−152039)
【出願日】平成22年7月2日(2010.7.2)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】