ネットワークの構成管理方法および通信ネットワークシステム

【課題】本発明は、通信端末間での直接通信が可能なネットワークにおいて、通信状態が変化したときにネットワークに参加中の各端末間の通信到達性を保証するネットワークの構成管理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明によるおよびネットワークの構成管理方法は、固有の端末識別子を有する複数の通信端末から構成され、複数の通信端末の内の１つを管理端末１０１とするネットワークの構成管理方法であって、（ａ）各一般端末が他の一般端末との通信状態を取得する工程と、（ｂ）各一般端末１０２、１０３、１０４が、工程（ａ）によって得られた通信状態を管理端末１０１に送信する工程と、（ｃ）工程（ｂ）によって送信された通信状態を管理端末１０１が受信する工程と、（ｄ）管理端末１０１が、工程（ｃ）によって受信した通信状態に基づき、ネットワーク１１０から排除するべき一般端末を選択する工程と、（ｅ）工程（ｄ）の結果を管理端末１０１から各一般端末１０２、１０３、１０４に通知する工程とを備えることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信端末間において直接通信が可能なネットワークにおけるネットワークの構成管理方法および通信ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、配線の煩わしさがある有線ネットワークに代わって、柔軟に端末のレイアウトを変更することができる等の利点から無線ネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１１等）が企業や家庭内に普及している。
【０００３】
無線ネットワークを構築する方式としては、アクセスポイントを設置し、アクセスポイントを経由させることによって全ての端末間での通信を行なうインフラストラクチャ通信方式と、アクセスポイントを使用せずに端末間で直接通信を行なうアドホック通信方式とが考えられる。
【０００４】
インフラストラクチャ通信方式は、各端末間の通信は必ずアクセスポイントを経由して行なわれるため、端末とアクセスポイントとの間での通信が可能であれば、ネットワークを構成する他の全ての端末との通信が可能となる。しかし、この方式はアクセスポイントの設置が必須であり、アクセスポイントがなければ端末間での通信を行なうことができない。一方、アドホック通信は、アクセスポイントの設置を必要とせず、端末のみを使用して無線ネットワークを構築する。しかし、この方式はアクセスポイントがないため、各端末間で直接通信を行なうことができなければ、ネットワーク内の全ての端末間での通信が保証されない。
【０００５】
アクセスポイントを使用せずに端末間の直接通信を行なう方式を利用している従来の無線ネットワークにおいて、ネットワークの管理を行なうマスタ端末を設置し、ネットワークに新規に参加する端末と既にネットワークに参加している他の全ての端末との通信到達性を保証する無線通信システム、このシステムで用いられる無線通信端末、無線通信端末の無線通信システムへの参加方法について記載されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１８９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では、端末が無線ネットワークに新規に参加する時点における、既にネットワークに参加している他の全ての端末との通信到達性を保証することを目的としており、ネットワークに参加中の端末が他の全ての端末との通信到達性を常に保証しているものではない。また、端末がネットワークから外れるときには、ネットワークから外れるということを他の端末に通知する必要があるため、端末が自主的にネットワークから外れること以外では通信到達性が保証されない。
【０００８】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、通信端末間での直接通信が可能なネットワークにおいて、通信状態が変化したときにネットワークに参加中の各端末間の通信到達性を保証するネットワーク構成管理方法および通信ネットワークシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明による通信端末装置およびネットワークの構成管理方法は、固有の端末識別子を有する複数の通信端末から構成され、複数の通信端末の内の１つを管理端末とするネットワークの構成管理方法であって、（ａ）各通信端末が他の通信端末との通信状態を取得する工程と、（ｂ）各通信端末が、工程（ａ）によって得られた通信状態を管理端末に送信する工程と、（ｃ）工程（ｂ）によって送信された通信状態を管理端末が受信する工程と、（ｄ）管理端末が、工程（ｃ）によって受信した通信状態に基づき、ネットワークから排除するべき通信端末を選択する工程と、（ｅ）工程（ｄ）の結果を管理端末から各通信端末に通知する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、請求項１に記載のように、各通信端末が他の通信端末との通信状態を取得し、次に各通信端末が通信状態を管理端末に送信し、次に管理端末が通信状態を受信し、次に管理端末が受信した通信状態に基づきネットワークから排除するべき通信端末を選択し、次に選択結果を管理端末から各通信端末に通知するので、通信状態が変化したときに排除通信端末を除くネットワークに参加中の各端末間の通信到達性を保証することが可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態について、図面に基づいて以下に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態によるネットワークの構成図である。図１に示すように、ネットワーク１１０は、４つの通信端末（管理端末１０１、一般端末１０２、１０３、１０４）から構成されている。管理端末１０１は、ネットワーク１１０内に１つ備えられており、ネットワーク１１０に参加している全ての一般端末１０２、１０３、１０４の通信状況を把握し、新たな一般端末のネットワーク１１０への参加の許可やネットワーク１１０内に参加中の一般端末の排除を行なう等、ネットワーク１１０内の全ての一般端末が相互に直接通信が可能となるようなネットワーク１１０を維持するための制御を行なっている。また、管理端末１０１は、ネットワーク１１０に参加している全ての一般端末１０２、１０３、１０４の端末固有の識別子（以下、端末識別子とする）を含む参加端末情報を、ネットワーク１１０内の全ての一般端末１０２、１０３、１０４に一定周期で送信している。
【００１３】
各一般端末１０２、１０３、１０４は、管理端末１０１から送信されてくる参加端末情報を受信し、参加端末情報を参照することによってネットワーク１１０に参加している一般端末を把握している。また、各一般端末１０２、１０３、１０４は定期的に互いの通信状態の確認処理を行い、各端末間の通信状態を管理端末１０１に送信する。つまり、各一般端末１０２、１０３、１０４は、ネットワーク１１０に参加している他の一般端末との通信状態を測定し、測定結果を管理端末１０１に送信している。本発明の実施形態では、ある時点における無線の受信エラー率を１００％から引いた値とした正常パケット受信率を通信状態として測定している。
【００１４】
図２は本発明の実施形態による端末１０２とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す表、図３は本発明の実施形態による端末１０３とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す表、図４は本発明の実施形態１０４とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す表である。各表に示すように、各一般端末１０２、１０３、１０４は他の一般端末との間で測定した正常パケット受信率を通信状態として管理端末１０１に送信している。また、管理端末１０１は各一般端末１０２、１０３、１０４から取得した通信状態の確認結果に基づいてネットワークから排除する通信端末を選択し、その結果を排除端末通知として各一般端末１０２、１０３、１０４に送信するとともに、参加端末情報を更新することによってネットワークを再構成している。以下に、一般端末１０２、１０３、１０４の動作および管理端末１０１の動作について説明する。
【００１５】
まず、一般端末１０２、１０３、１０４の動作について説明する。
【００１６】
図５は、本発明の実施形態による一般端末の動作における通信状態の確認を示すフローチャートである。図５に示すように、各一般端末１０２、１０３、１０４は、ネットワークを構成している全ての他の一般端末との通信状態の確認処理をタイマによって定期的に行なっている。全ての他の一般端末との通信状態の確認動作が開始されると、通信状態の確認用のタイマを設定する（ステップ５０１）。その後、タイマが満了したかどうかの確認を行なう（ステップ５０２）。タイマが満了していなければ満了するまで確認を続け、タイマが満了したことを確認すると通信状態の確認処理を行ない、全ての他の一般端末との正常パケット受信率を測定する（ステップ５０３）。通信状態の確認処理後、各一般端末との正常パケット受信率を含んだ通信状態の確認結果を管理端末１０１に送信する（ステップ５０４）。通信状態の確認結果を送信後、再び通信状態の確認用のタイマを設定する（ステップ５０１）。
【００１７】
図６は、本発明の実施形態による一般端末の動作における排除端末の確認を示すフローチャートである。図６に示すように、各一般端末１０２、１０３、１０４は、管理端末１０１から送信されてきた排除端末通知を受信して排除端末通知に設定された排除端末の端末識別子を参照し、自身の端末が排除端末であるかどうかの確認を行なう（ステップ６０１）。確認の結果、自身の端末が排除端末でない場合はステップ６０１に戻り、排除端末であれば自身の端末をネットワーク１１０との接続を切断する。
【００１８】
次に、管理端末１０１の動作について説明する。
【００１９】
図７は、本発明の実施形態による管理端末１０１の動作における排除端末の選択を示すフローチャートである。図７に示すように、図５のステップ５０４で送信された通信状態の確認結果をネットワーク１１０内の全ての一般端末１０２、１０３、１０４から受信する（ステップ７０１）。受信した各一般端末１０２、１０３、１０４における通信状態の確認結果に基づいてネットワーク１１０から排除するべき一般端末の有無を確認し、排除端末がない場合はステップ７０１に戻り、排除端末がある場合にはステップ７０３に移行する（ステップ７０２）。排除端末がある場合には、各一般端末１０２、１０３、１０４から送信されてきた通信状態の確認結果に基づいて排除端末を選択する（ステップ７０３）。そして、参加端末情報を排除端末の端末識別子を除外した情報に更新し（ステップ７０４）、各一般端末１０２、１０３、１０４に排除する一般端末の端末識別子が設定された排除端末通知を送信する（ステップ７０５）。排除端末通知を送信後、ステップ７０１に戻る。
【００２０】
ステップ７０２では、例えば、図２、図３、図４のそれぞれに示すような各端末間で測定された、受信エラー率を１００％から引いた値である正常パケット受信率を利用し、正常パケット受信率が予め設定した閾値以下であるか否かによって排除端末の有無の判定を行なう。図２に示すように、一般端末１０２と全ての他の端末との正常パケット受信率は、管理端末１０１とは８５％、一般端末１０３とは９０％、一般端末１０４とは６０％であり、一般端末１０２における正常パケット受信率の平均は７８．３％である。図３、図４についても同様に正常パケット受信率の平均を算出すると、一般端末１０３における正常パケット受信率の平均は８６．７％、一般端末１０４における正常パケット受信率の平均は７１．７％となる。本発明の実施形態において、予め設定しておいた正常パケット受信率の閾値を８０％とすると、正常パケット受信率が８０％以下の一般端末が存在するため、排除端末が存在すると判定される。そして、ステップ７０３では、正常パケット受信率が最も低い一般端末が通信状態が悪いと判断され、排除端末として選択される。本発明の実施形態では、一般端末１０４が排除端末として選択される。
【００２１】
図８は、本発明の実施形態による管理端末の動作における排除端末の選択の詳細を示すフローチャートである。図８に示すように、管理端末１０１は図７のステップ７０１で受信した各一般端末１０２、１０３、１０４の通信状態の確認結果に基づき、予め設定した閾値以下の端末の有無を判定する（ステップ８０１）。判定の結果、閾値以下の端末がない場合には、ネットワーク１１０内には排除する端末がないと判断される。一方、閾値以下の端末がある場合には、各一般端末１０２、１０３、１０４から受信した通信状態の確認結果に基づき、ネットワーク１１０内の一般端末の中で最も通信状態の悪い端末を排除端末として選択し（ステップ８０２）、選択された排除端末を排除する（ステップ８０３）。この選択方法については前述の通りである。ここでは、一般端末１０４が排除端末として選択されるが、一般端末１０４がネットワーク１１０から排除されている状態における各一般端末１０２、１０３と全ての他の端末との通信状態を確認すると、図１１および図１２のようになる。両図より、一般端末１０２における正常パケット受信率の平均は８７．５％、一般端末１０３における正常パケット受信率の平均は８７．５％となり、一般端末１０２、１０３での通信状態の確認結果は閾値以上となるため、ネットワーク１１０内には排除端末が存在しないこととなり、図８に示す排除端末の選択は終了して図７のステップ７０４に移行する。そして、管理端末１０１は参加端末情報を一般端末１０４の端末識別子を含む情報を削除して更新するとともに、一般端末１０４の端末識別子を含む排除端末通知を一般端末１０２、１０３に送信する。このように、通信状態が予め設定された閾値以下となる一般端末がネットワーク１１０内に存在したとしても、閾値以下の端末のうちの最も通信状態が悪い端末をネットワークから排除することによってネットワークの再構成が可能である。また、ネットワークの再構成後にさらに閾値以下の端末が存在する場合は、閾値以下の端末のうちの最も通信状態が悪い端末を排除する。
【００２２】
以上のように、管理端末１０１は、ネットワーク１１０を構成する一般端末１０２、１０３、１０４から通信状態の確認結果を取得し、ネットワーク１１０内の一般端末の通信状態が予め設定した閾値以下になったときには、通信状態が最も悪い一般端末をネットワーク１１０から排除してネットワーク１１０を再構成する。そのため、ネットワーク１１０を再構成した後にすぐに各端末間の通信状態が悪くなり、通信状態が最も悪い端末を排除しなければならないという事態になる可能性は低くなる。よって、安定したネットワーク１１０を提供することが可能となる。
【００２３】
なお、本発明の実施形態において、１つの端末に対してある時点において測定した通信エラー率から計算される正常パケット受信率を通信状態を確認する手段として用いたが、１つの端末に対して複数回測定した正常パケット受信率の平均値を用いてもよい。
【００２４】
また、ネットワーク内での各端末の通信状態を判断する手段は、ネットワーク内のある端末が全ての他の端末との正常パケット受信率の平均値を用いていたが、他の全ての端末との正常パケット受信率のうちの最小値を通信状態の判断に用いてもよい。
【００２５】
さらに、本発明の実施形態では、通信状態を確認する手段として正常パケット受信率を用いたが、各端末間の通信で測定した電波の信号強度を通信状態として用いてもよい。
【００２６】
本発明の実施形態では、ネットワーク管理方法について説明したが、図９および図１０に示すように、実際にハードウェア（Ｈａｒｄｗａｒｅ：Ｈ／Ｗ）によって構成される通信ネットワークシステムについても同様に適用できる。図９は、本発明の実施形態による一般端末の構成ブロック図である。図９に示すように、一般端末は、通信部９０１、通信状態取得部９０２、通信状態送信部９０３、排除端末通信受信部９０４とから構成される。図９における各構成部の動作については、図５および図６と同様であるため説明を省略する。なお、図９の通信状態取得部９０２は図５のステップ５０３に該当し、通信状態送信部９０３はステップ５０４に該当し、排除端末通知受信部９０４は図６のステップ６０１に該当する。図１０は、本発明の実施形態による管理端末の構成ブロック図である。図１０に示すように、管理端末は、通信部１００１、通信状態受信部１００２、排除端末選択部１００３、排除端末通知送信部１００４とから構成される。図１０における各構成部の動作については、図７および図８と同様であるため説明を省略する。なお、図１０の通信状態受信部１００２は図７のステップ７０１に該当し、排除端末選択部１００３はステップ７０３に該当し、排除端末通知送信部１００４はステップ７０５に該当する。また、このような通信ネットワークシステムをＣＰＵによって制御する場合は、図５から図８に示すようなフローチャートに従って制御すれば同様の効果が得られる。
【００２７】
本発明は無線ネットワークを想定したものであるが、例えば高速ＰＬＣなど、各通信端末間の通信状態が変化する場合があり得るような管理端末を有するネットワークに適用しても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態によるネットワークの構成図である。
【図２】本発明の実施形態による端末１０２とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による端末１０３とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による端末１０４とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による一般端末の動作における通信状態の確認を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態による一般端末の動作における排除端末の確認を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態による管理端末の動作における排除端末の選択を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態による管理端末の動作における排除端末の選択の詳細を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態による一般端末の構成ブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態による管理端末の構成ブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態による端末１０４を排除したときの端末１０２と他の端末との間における正常パケット受信率を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態による端末１０４を排除したときの端末１０３と他の端末との間における正常パケット受信率を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０１管理端末、１０２一般端末、１０３一般端末、１０４一般端末、１１０ネットワーク、９０１通信部、９０２通信状態取得部、９０３通信状態送信部、９０４排除端末通信受信部、１００１通信部、１００２通信状態受信部、１００３排除端末選択部、１００４排除端末通知送信部。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
固有の端末識別子を有する複数の通信端末から構成され、前記複数の通信端末の内の１つを管理端末とするネットワークの構成管理方法であって、
（ａ）各前記通信端末が他の前記通信端末との通信状態を取得する工程と、
（ｂ）各前記通信端末が、前記工程（ａ）によって得られた通信状態を前記管理端末に送信する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）によって送信された前記通信状態を前記管理端末が受信する工程と、
（ｄ）前記管理端末が、前記工程（ｃ）によって受信した通信状態に基づき、前記ネットワークから排除するべき前記通信端末を選択する工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）の結果を前記管理端末から各前記通信端末に通知する工程と、
を備えることを特徴とする、ネットワークの構成管理方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）における前記通信状態は、各々の前記通信端末間の通信エラー率によって示されることを特徴とする、請求項１に記載のネットワークの構成管理方法。
【請求項３】
前記工程（ａ）における前記通信状態は、各々の前記通信端末での電波の受信信号強度で示されることを特徴とする、請求項１に記載のネットワークの構成管理方法。
【請求項４】
固有の端末識別子を有する複数の通信端末から構成され、前記複数の通信端末の内の１つを管理端末とする通信ネットワークシステムであって、
各前記通信端末は、
他の前記通信端末との通信状態を取得する通信状態取得手段と、
前記通信状態取得手段によって得られた通信状態を、前記管理端末に送信する通信状態送信手段と、
前記通信ネットワークから排除する前記通信端末の通知を前記管理端末から受信する排除端末通知受信手段と、
を備え、
前記管理端末は、
各前記通信端末から前記通信状態を受信する通信状態受信手段と、
前記通信状態受信手段による前記通信状態に基づき、前記ネットワークから排除するべき前記通信端末を選択する排除端末選択手段と、
前記排除端末選択手段での結果を各前記通信端末に通知する排除端末通知送信手段と、
を備えることを特徴とする、通信ネットワークシステム。
【請求項５】
前記通信状態取得手段における前記通信状態は、各々の通信端末間の通信エラー率によって示されることを特徴とする、請求項４に記載の通信ネットワークシステム。
【請求項６】
前記通信状態取得手段における前記通信状態は、各々の通信端末での電波の受信信号強度で示されることを特徴とする、請求項４に記載の通信ネットワークシステム。

【図１】