マルチホップネットワークシステム、サーバおよび経路通知方法
【課題】通信経路通知処理によるネットワークにかかる負荷の軽減を図る。
【解決手段】サーバ１００が、親装置２００−１，２００−２と中継装置３００−１〜３００−１０とから報告される接続情報に基づいて、パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成し、作成した通信経路表を親装置２００−１，２００−２と中継装置３００−１〜３００−１０と子装置４００−１〜４００−８とへ配布し、子装置４００−１〜４００−８が、配布された通信経路表に基づいて、パケットデータを通信経路表に示されている中継装置３００−１〜３００−１０へ送信し、中継装置３００−１〜３００−１０が、配布された通信経路表に基づいて、子装置４００−１〜４００−８から送信されてきたパケットデータを通信経路表に示されている中継装置３００−１〜３００−１０または親装置２００−１，２００−２へ転送する。
【解決手段】サーバ１００が、親装置２００−１，２００−２と中継装置３００−１〜３００−１０とから報告される接続情報に基づいて、パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成し、作成した通信経路表を親装置２００−１，２００−２と中継装置３００−１〜３００−１０と子装置４００−１〜４００−８とへ配布し、子装置４００−１〜４００−８が、配布された通信経路表に基づいて、パケットデータを通信経路表に示されている中継装置３００−１〜３００−１０へ送信し、中継装置３００−１〜３００−１０が、配布された通信経路表に基づいて、子装置４００−１〜４００−８から送信されてきたパケットデータを通信経路表に示されている中継装置３００−１〜３００−１０または親装置２００−１，２００−２へ転送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信装置から構成されたマルチホップネットワークシステム、通信装置を管理するサーバおよびマルチホップネットワークシステムにおける経路通知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の基地局を介してマルチポップ通信を行うことで通信エリアの拡大を図るメッシュプロトコル技術については、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ等の規格にてフレーム拡張方法や拡張したフィールドを使っての通信方式が議論されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
また、複数の通信装置の間でパケットデータをマルチホッピングすることにより、バケツリレー的にパケット伝送を可能とするマルチホップの通信方式で利用されるマルチホップネットワーク（または、アドホックネットワークやＭＡＮＥＴ（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ−ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ））が知られている。このマルチホップネットワークにおいて用いられるルーティングプロトコル（経路選択／制御プロトコル）については、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）のＭＡＮＥＴワーキンググループやＩＥＥＥ８０２．１１ｓに複数のルーティング方式が提案・公開されており、標準化が進められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】青木秀憲、竹田真二、柳生健吾、山田曉、「ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ無線ＬＡＮメッシュネットワーク技術」、ＮＴＴ ＤｏＣｏＭｏテクニカル・ジャーナル、株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ、２００６年７月１日、Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．２、ｐ．１４−２２
【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、上述した技術においては、以下に挙げるような問題点がある。
【０００６】
第１の問題点は、マルチホップネットワークでは、ネットワークの規模が大きくなると、当該ネットワークに属する通信装置への要求性能が高くなり、ルーティング制御等のためにネットワーク全体で送受信される制御パケット数の増加と、通信装置の数の増加とに伴い通信量が増加し、それによる輻輳や伝送遅延の増大が生じてしまうことである。また、ネットワーク全体での消費電力も増大してしまうことである。それは、以下の理由によるものである。
【０００７】
マルチポップネットワークでは、最終的な宛先にパケットデータが到達するためのルーティング経路を示す通信経路表を作成する必要がある。この通信経路表を作成するには、一般的なルーティングプロトコルでは、通信装置は、まず、経路探索のためブロードキャストパケットを送信する。送信されたブロードキャストパケットを受信した通信装置は、経路探索範囲を広げるため、当該ブロードキャストパケットを再送信する。この様に、経路探索のためのブロードキャストパケットをネットワーク全体に伝搬させることで目的のパケット転送先を発見し、通信経路表を作成する。
【０００８】
このように、ブロードキャストパケットをネットワーク全体に伝搬することにより、大規模なネットワークにおいては、経路探索のためのパケットの送信量が増大し、送受信パケット数の増加に伴い、ネットワークの輻輳や伝送遅延が生じてしまう。
【０００９】
また、各通信装置で取得した経路情報を保持、更新することが必要となる。
【００１０】
さらに、演算能力の低い通信装置では、経路検索のためのブロードキャストパケットの中継能力や、送信パケットの中継能力が制限される。そのため、この中継能力の制限から伝送遅延が生じたり、ネットワーク全体のスループットが低下してしまったりするおそれがある。
【００１１】
これらの理由により、規模の大きなマルチポップネットワークに属する通信装置には、高い演算性能や、潤沢なリソースが要求される。その要求に応じて各通信装置が処理を行うと、通信装置の消費電力が増加し、ひいては、ネットワーク全体としての消費電力の増大を招いてしまう。
【００１２】
また、現在、提案されているルーティングプロトコルに、マルチホップネットワークに適用可能な方式として、ＭＡＮＥＴ（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ−ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ）−ＷＧ（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ）にて議論されているＡＯＤＶ（Ａｄ−ｈｏｃ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）プロトコルや、ＯＬＳＲ（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｌｉｎｋ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）等複数方式がある。第２の問題点は、これらのいずれの方式も定期的な経路確認による経路情報のアップデートを行わなければならないということである。それは、以下の理由によるものである。
【００１３】
これらのプロトコルでは、通信装置の移動や、通信装置の電源ＯＦＦ／ＯＮを前提としているため、定期的な経路情報のアップデートが欠かせない。これは、通信装置が移動すると、互いに同じＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）（例えば、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス）が複数の場所に存在することとなり、ルーティングを行うことが不可能となるからである。
【００１４】
第３の問題点は、マルチホップネットワークでは、ホップ数の増加、すなわち経由する通信装置の数（中継ノード数）が増加すると、通信品質の劣化、スループットの低下等の品質劣化が生じてしまうということである。
【００１５】
その理由は、中継ノード数の増加に伴い、パケット送受信回数が増加することにより、パケット廃棄の確率が増加するためと、中継ノード数の処理遅延によりパケットデータの転送遅延が増加するためとで、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）等のプロトコルでは、応答確認時間が増加し、スループットが低下してしまうからである。
【００１６】
本発明の目的は、上述した課題を解決するマルチホップネットワークシステム、サーバおよび経路通知方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のマルチホップネットワークシステムは、
マルチホップ通信を行うマルチホップネットワークシステムであって、
当該マルチホップネットワークシステムの最上位に接続されている親装置と、
当該マルチホップネットワークシステムの末端に接続されている子装置と、
前記子装置から前記親装置へ送信されたパケットデータを転送する中継装置と、
前記前記親装置と中継装置とから報告される接続情報に基づいて、前記パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成し、該作成した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布するサーバとから構成され、
前記親装置は、前記接続情報を前記サーバへ報告し、
前記子装置は、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置へ送信し、
前記中継装置は、前記接続情報を前記サーバへ報告し、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記子装置から送信されてきた前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置または親装置へ転送する。
【００１８】
また、本発明のサーバは、
マルチホップ通信を行うマルチホップネットワークシステムを構成する複数の通信装置から報告される接続情報に基づいて、前記通信装置が送受信するパケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成する経路表作成部と、
前記経路表作成部が作成した通信経路表を、前記複数の通信装置へ配布する経路表配布部とを有する。
【００１９】
また、本発明の経路通知方法は、
マルチホップネットワークシステムの末端に接続されている子装置から、中継装置を介して、前記マルチホップネットワークシステムの最上位に接続されている親装置へパケットデータを送信する通信経路を通知する経路通知方法であって、
前記親装置が、当該親装置の接続情報を、当該親装置と接続されたサーバへ報告する処理と、
前記中継装置が、当該中継装置の接続情報を前記サーバへ報告する処理と、
前記サーバが、前記親装置と前記中継装置とから報告される接続情報に基づいて、前記パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成する処理と、
前記サーバが、前記作成した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布する処理と、
前記子装置が、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置へ送信する処理と、
前記中継装置が、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記子装置から送信されてきた前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置または親装置へ転送する処理とを行う。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明においては、通信経路通知処理によるネットワークにかかる負荷の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のマルチホップネットワークシステムの実施の一形態を示す図である。
【図２】図１に示したサーバの内部構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示した中継装置の内部構成の一例を示す図である。
【図４】図１に示した子装置に具備された経路表記憶部に記憶されている通信経路表の一例を示す図である。
【図５】図１に示した中継装置に具備された経路表記憶部に記憶されている通信経路表の一例を示す図である。
【図６】図４および図５に示したような通信経路表が経路表記憶部に記憶されている場合の、子装置から親装置へ送信されるパケットデータの通信経路を示す図である。
【図７】通信経路表の配布の処理を説明するために、図１に示した形態を簡略化したマルチホップネットワークの接続形態の一例を示す図である。
【図８】ＩＥＥＥ８０２．１１の規格で用いられる一般的なパケットデータのフォーマットを示す図である。
【図９】図７に示したサーバから親装置を介して中継装置および子装置へ配布される通信経路表が含まれたパケットデータの構成の一例を示す図である。
【図１０】中継装置にて編集されたパケットデータの構成の一例を示す図である。
【図１１】送信タイミングに応じたパケットデータの送信の様子を示す図である。
【図１２】本形態における経路通知方法を説明するためのシーケンス図である。
【図１３】物理的なマルチホップネットワークの一例を示す図である。
【図１４】図１３に示した物理的なマルチホップネットワーク上に構成する仮想マルチホップネットワークの一例を示す図である。
【図１５】図１３に示した物理的なマルチホップネットワーク上に構成する仮想マルチホップネットワークの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、マルチホップネットワークの基本概念や、基本動作、基本構成については当業者には既知であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明のマルチホップネットワークシステムの実施の一形態を示す図である。
【００２４】
本形態は図１に示すように、サーバ１００と、親装置２００−１，２００−２と、中継装置３００−１〜３００−１０と、子装置４００−１〜４００−８とから構成されている。
【００２５】
親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８は、パケットデータを送受信する通信装置である。なお、これらの通信には、無線を用いても良いし、有線を用いても良い。
【００２６】
また、中継装置３００−１〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８は、互いに同等の機能を具備しており、中継（転送）動作を行うか行わないかという点のみが異なる。なお、中継装置３００−１〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８が、互いに異なる機能を具備しているものであっても良い。
【００２７】
また、親装置２００−１と、中継装置３００−１，３００−２，３００−５〜３００−１０と、子装置４００−１〜４００−５とから、マルチホップ通信を行うマルチホップネットワーク５００−１を構成している。
【００２８】
また、親装置２００−２と、中継装置３００−３，３００−４，３００−８と、子装置４００−２，４００−６〜４００−８とから、マルチホップ通信を行うマルチホップネットワーク５００−２を構成している。
【００２９】
また、中継装置３００−８および子装置４００−２は、マルチホップネットワーク５００−１とマルチホップネットワーク５００−２との双方に属している。
【００３０】
また、サーバ１００は、親装置２００−１，２００−２と接続されている。
【００３１】
また、親装置２００−１は、中継装置３００−１，３００−２と接続されている。
【００３２】
また、親装置２００−２は、中継装置３００−３，３００−４と接続されている。
【００３３】
また、中継装置３００−１は、親装置２００−１以外に、中継装置３００−２，３００−５，３００−６と接続されている。
【００３４】
また、中継装置３００−２は、親装置２００−１および中継装置３００−１以外に、中継装置３００−６〜３００−８と接続されている。
【００３５】
また、中継装置３００−３は、親装置２００−２以外に、中継装置３００−４，３００−８および子装置４００−６，４００−７と接続されている。
【００３６】
また、中継装置３００−４は、親装置２００−２および中継装置３００−３以外に、子装置４００−７，４００−８と接続されている。
【００３７】
また、中継装置３００−５は、中継装置３００−１以外に、中継装置３００−９，３００−１０と接続されている。
【００３８】
また、中継装置３００−６は、中継装置３００−１，３００−２以外に、中継装置３００−１０および子装置４００−１と接続されている。
【００３９】
また、中継装置３００−７は、中継装置３００−２以外に、子装置４００−１，４００−２と接続されている。
【００４０】
また、中継装置３００−８は、中継装置３００−２，３００−３以外に、子装置４００−２，４００−６と接続されている。
【００４１】
また、中継装置３００−９は、中継装置３００−５以外に、子装置４００−３，４００−４と接続されている。
【００４２】
また、中継装置３００−１０は、中継装置３００−５，３００−６以外に、子装置４００−３〜４００−５と接続されている。
【００４３】
なお、図１では、サーバ１００と、親装置２００−１，２００−２と、中継装置３００−１〜３００−１０と、子装置４００−１〜４００−８とが、ツリー構造で接続されているネットワークを示しているが、論理的に親装置２００−１，２００−２を頂点（最上位）とし、また子装置４００−１〜４００−８を末端とし、子装置４００−１〜４００−８から親装置２００−１，２００−２へ送信されたパケットデータを中継装置３００−１〜３００−１０が転送（中継）するネットワークトポロジであれば良く、物理的に図１に示したような接続であることに限らない。
【００４４】
サーバ１００は、親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０から報告される接続情報に基づいて、パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成または更新する。また、サーバ１００は、作成または更新した通信経路表を親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８へ配布する。
【００４５】
また、サーバ１００は、通信経路表を作成する際、例えば、子装置４００−３から親装置２００−１へパケットデータを送信する際に、中継装置３００−９，３００−５，３００−１を介する通信経路と、中継装置３００−１０，３００−６，３００−２を介する通信経路とのように、複数の通信経路が存在する場合、その複数の通信経路を示す通信経路表を作成する。
【００４６】
また、サーバ１００は、通信経路表を作成する際、親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０、および子装置４００−１〜４００−８それぞれがパケットデータを送信する送信タイミングを含めて、通信経路表を作成する。この送信タイミングの詳細については、後述する。
【００４７】
また、サーバ１００は、通信経路表を作成する際、親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０から、それぞれにおけるパケットデータの受信品質を示す受信品質情報が送信されてきた場合、受信品質情報が示す受信品質に基づいて、通信経路に優先順位を付与し、その優先順位を示す優先順位情報を含めて、通信経路表を作成する。具体的には、受信品質が悪い（例えば、電界強度が所定の閾値よりも弱い等）経路に、低い優先順位を付与したり、また受信品質の良い（例えば、エラーレートが所定の閾値よりも低い等）経路に、高い優先順位を付与したりする。
【００４８】
親装置２００−１，２００−２は、親装置２００−１，２００−２と接続された中継装置を示す情報である接続情報をサーバ１００へ報告する。
【００４９】
中継装置３００−１〜３００−１０は、中継装置３００−１〜３００−１０と接続された中継装置や子装置を示す情報である接続情報をサーバ１００へ報告する。また、中継装置３００−１〜３００−１０は、サーバ１００から配布された通信経路表に基づいて、子装置から送信されてきたパケットデータを通信経路表に示されている中継装置または親装置へ転送する。
【００５０】
また、中継装置３００−１〜３００−１０は、サーバ１００から配布された通信経路表に示されている送信タイミングに応じたタイミングで、パケットデータを転送する。
【００５１】
また、中継装置３００−１〜３００−１０は、当該中継装置３００−１〜３００−１０との接続されている中継装置および子装置以外に、新たに中継装置または子装置の接続があった際、当該接続を示す接続情報をサーバ１００へ報告する。
【００５２】
また、中継装置３００−１〜３００−１０は、通信経路表に示されている通信経路すべてが通信不可能となった場合、自律ルーティング機能を用いて通信を継続し、自律ルーティング機能を用いて取得した接続情報をサーバ１００へ報告する。
【００５３】
また、中継装置３００−１〜３００−１０は、サーバ１００から配布された通信経路表に示されている優先順位情報が示す優先順位に基づいて、パケットデータを転送する。
【００５４】
また、子装置４００−１〜４００−８は、サーバ１００から配布された通信経路表に基づいて、パケットデータを通信経路表に示されている中継装置へ送信する。
【００５５】
また、子装置４００−１〜４００−８は、サーバ１００から配布された通信経路表に示されている送信タイミングに応じたタイミングで、パケットデータを送信する。
【００５６】
また、子装置４００−１〜４００−８は、サーバ１００から配布された通信経路表に示されている優先順位情報が示す優先順位に基づいて、パケットデータを送信する。
【００５７】
図２は、図１に示したサーバ１００の内部構成の一例を示す図である。
【００５８】
図１に示したサーバ１００には図２に示すように、送受信部１１０と、経路表作成部１２０と、経路表配布部１３０とが設けられている。なお、図２には、図１に示したサーバ１００が具備する構成要素のうち、本発明に関わる構成要素のみを示した。
【００５９】
送受信部１１０は、親装置２００−１，２００−２との間でパケットデータの送受信を行う。
【００６０】
経路表作成部１２０は、親装置２００−１，２００−２および中継装置３００−１〜３００−１０から報告される接続情報に基づいて、子装置４００−１〜４００−８から親装置２００−１，２００−２へ送信されたパケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成する。
【００６１】
経路表配布部１３０は、経路表作成部１２０が作成した通信経路表を、送受信部１１０を介して、親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８へ配布する。
【００６２】
図３は、図１に示した中継装置３００−１の内部構成の一例を示す図である。なお、中継装置３００−２〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８の内部構成についても、中継装置３００−１の内部構成と同じである。
【００６３】
図１に示した中継装置３００−１には図３に示すように、送受信部３１０と、経路表記憶部３２０と、パケット中継部３３０と、ルーティング処理部３４０と、タイミング制御部３５０と、統計データ管理部３６０と、統計データ記憶部３７０とが設けられている。なお、図３には、図１に示した中継装置３００−１が具備する構成要素のうち、本発明に関わる構成要素のみを示した。
【００６４】
送受信部３１０は、中継装置３００−１と接続されている親装置２００−１、中継装置３００−２，３００−５，３００−６との間でパケットデータの送受信を行う。
【００６５】
経路表記憶部３２０は、サーバ１００から親装置２００−１を介して配布された通信経路表を記憶する。経路表記憶部３２０に記憶された具体的な通信経路表については、後述する。
【００６６】
パケット中継部３３０は、子装置から中継装置を介して送信されてきた親装置２００−１宛てのパケットデータを、送受信部３１０を介して中継（転送）する。このとき、パケット中継部３３０は、送信されてきたパケットデータの宛先を参照し、当該パケットデータが中継装置３００−１宛てのパケットデータではない場合、経路表記憶部３２０に記憶されている通信経路表を参照して、通信経路表に示された親装置または中継装置へ当該パケットデータを転送する。
【００６７】
ルーティング処理部３４０は、経路表記憶部３２０に記憶されている通信経路表の有効性を判断し、複数の通信経路が経路表記憶部３２０に記憶されている場合、その有効無効や優先順位に基づいて、利用する通信経路を決定する。また、ルーティング処理部３４０は、経路表記憶部３２０に有効な通信経路が記憶されていない場合、自律ルーティングを行い、有効な通信経路の検索を行い、検索により発見（取得）した通信経路を経路表記憶部３２０に追加して記憶させる。また、ルーティング処理部３４０は、取得した通信経路を接続情報として送受信部３１０を介してサーバ１００へ報告する。
【００６８】
また、ルーティング処理部３４０は、経路表記憶部３２０に有効な通信経路が記憶されている場合には、宛て先毎に記憶されている優先順位に従い、最も優先順位の高い転送先へパケット転送を行う。また、ルーティング処理部３４０は、最も優先順位の高い転送先へのパケット転送に失敗した場合、経路表記憶部３２０に記憶されている、対応する有効無効フラグを無効に設定する。これにより、次に優先順位が高い転送先へ受信パケットが転送される。
【００６９】
タイミング制御部３５０は、パケットデータを送信するタイミングを、経路表記憶部３２０に記憶されている通信経路表に含まれる送信タイミングに基づいて、制御する。
【００７０】
統計データ管理部３６０は、送受信部３１０によって受信される全てのパケットデータの受信情報を収集する。受信情報を収集する目的は、安定した通信を行うためである。収集する受信情報は、例えば、受信パケットデータの送信元情報、受信パケットデータの受信電界強度、受信パケットデータのエラーレート、受信パケットデータの伝送路遅延等の受信品質情報が挙げられる。統計データ管理部３６０は、収集した受信情報のうち、受信品質情報を送信元毎に、統計データ記憶部３７０に書き込む。また、統計データ管理部３６０は、統計データ記憶部３７０に記憶されている受信品質情報を定期的に読み出し、サーバ１００へ報告（送信）する。
【００７１】
統計データ記憶部３７０は、統計データ管理部３６０によって書き込まれた受信情報をテーブル形式で記憶する。
【００７２】
以下に、経路表記憶部３２０に記憶されている通信経路表について、２つの例を挙げて説明する。
【００７３】
図４は、図１に示した子装置４００−１に具備された経路表記憶部に記憶されている通信経路表の一例を示す図である。
【００７４】
図１に示した子装置４００−１に具備された経路表記憶部には図４に示すように、送信するパケットデータの宛先と、当該パケットデータを転送する転送先（直接接続されている装置のうちの送信先）と、当該パケットデータの送信の優先順位を示す優先順位（ここでは、小さな数値であればあるほど、優先順位は高い）と、その通信経路が有効であるか無効であるかを示す有効無効フラグと、接続を許可するかどうかを示す接続許可とが対応付けられて記憶されている。この接続許可は、「許可」または「禁止」を示す。「禁止」を示している場合、他のすべての経路が使用不可能になった場合であっても、使用することはできない。また、有効無効フラグや接続許可については、１ビットのデータで表すものであっても良い。例えば、有効無効フラグが「１」である場合、有効を表し、有効無効フラグが「０」である場合は、無効を表すものであっても良い。
【００７５】
例えば、図４に示すように、宛先「親装置２００−１」と、転送先「中継装置３００−６」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、親装置２００−１へ送信するパケットデータを中継装置３００−６へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。また、宛先「親装置２００−１」と、転送先「中継装置３００−７」と、優先順位「２」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、親装置２００−１へ送信するパケットデータを中継装置３００−７へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が低く、接続が許可されていることを示している。また、宛先「親装置２００−２」と、転送先「中継装置３００−８」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「無効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、親装置２００−２へ送信するパケットデータを中継装置３００−８へ転送する通信経路は、優先順位が高く、接続が許可されているが、無効であることを示している。
【００７６】
図５は、図１に示した中継装置３００−６に具備された経路表記憶部に記憶されている通信経路表の一例を示す図である。
【００７７】
図１に示した中継装置３００−６に具備された経路表記憶部には図５に示すように、図４に示した子装置４００−１に具備された経路表記憶部に記憶されている通信経路表と同様に、送信するパケットデータの宛先と、当該パケットデータを転送する転送先（直接接続されている装置のうちの送信先）と、当該パケットデータの送信の優先順位を示す優先順位（ここでは、小さな数値であればあるほど、優先順位は高い）と、その通信経路が有効であるか無効であるかを示す有効無効フラグと、接続を許可するかどうかを示す接続許可とが対応付けられて記憶されている。
【００７８】
例えば、図５に示すように、宛先「親装置２００−１」と、転送先「中継装置３００−１」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、親装置２００−１へ送信するパケットデータを中継装置３００−１へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００７９】
また、宛先「親装置２００−１」と、転送先「中継装置３００−２」と、優先順位「２」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、親装置２００−１へ送信するパケットデータを中継装置３００−２へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が低く、接続が許可されていることを示している。
【００８０】
また、宛先「中継装置３００−１０」と、転送先「中継装置３００−１０」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、中継装置３００−１０へパケットデータを送信する場合、中継装置３００−１０は中継装置３００−６と直接接続されているため、その転送先は中継装置３００−１０であり、その通信経路は有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００８１】
また、宛先「子装置４００−１」と、転送先「子装置４００−１」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、子装置４００−１へパケットデータを送信する場合、子装置４００−１は中継装置３００−６と直接接続されているため、その転送先は子装置４００−１であり、その通信経路は有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００８２】
また、宛先「子装置４００−３」と、転送先「中継装置３００−１０」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、子装置４００−３へ送信するパケットデータを中継装置３００−１０へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００８３】
また、宛先「子装置４００−４」と、転送先「中継装置３００−１０」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、子装置４００−４へ送信するパケットデータを中継装置３００−１０へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００８４】
また、宛先「子装置４００−５」と、転送先「中継装置３００−１０」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、子装置４００−５へ送信するパケットデータを中継装置３００−１０へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００８５】
このように、子装置から親装置へ送信されるパケットデータの通信経路だけではなく、親装置から子装置へ送信されるパケットデータの通信経路を記憶しておくことにより、親装置から子装置への通信経路を制御することも可能となる。
【００８６】
図６は、図４および図５に示したような通信経路表が経路表記憶部に記憶されている場合の、子装置４００−１から親装置２００−１へ送信されるパケットデータの通信経路を示す図である。
【００８７】
図４および図５に示したような通信経路表が経路表記憶部に記憶されている場合の通信経路６００−１，６００−２はそれぞれ図６に示すように、
（１）子装置４００−１→中継装置３００−６→中継装置３００−１→親装置２００−１
（２）子装置４００−１→中継装置３００−６→中継装置３００−２→親装置２００−１
となる。
【００８８】
また、中継装置３００−７の経路表記憶部に、子装置４００−１から親装置２００−１へ送信されるパケットデータの転送先が中継装置３００−２である通信経路が記憶されている場合、
（３）子装置４００−１→中継装置３００−７→中継装置３００−２→親装置２００−１
も、通信経路６００−３となる。
【００８９】
なお、上述した例では、子装置４００−１〜４００−８から親装置２００−１，２００−２へパケットデータを送信する場合を例に挙げて説明したが、親装置２００−１，２００−２から子装置４００−１〜４００−８へパケットデータを送信する場合も同様の処理が可能であることは言うまでもない。
【００９０】
以下に、通信経路表の配布について説明する。
【００９１】
図７は、通信経路表の配布の処理を説明するために、図１に示した形態を簡略化したマルチホップネットワークの接続形態の一例を示す図である。
【００９２】
図７に示すような、サーバ１００と、親装置２００−１と、中継装置３００−１，３００−２と、子装置４００−１〜４００−３とから構成されたマルチホップネットワークにおいて、通信経路表の配布の処理を説明する。
【００９３】
図８は、ＩＥＥＥ８０２．１１の規格で用いられる一般的なパケットデータのフォーマットを示す図である。本発明では、ＰＨＹレイヤおよびＭＡＣレイヤの方式は問わない。
【００９４】
パケットデータは図８に示すように、ＰＬＤＰ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プリアンブルと、ＰＬＣＰヘッダと、ＩＥＥＥ８０２．１１ヘッダと、データ部と、ＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）部との各フィールドから構成されている。各フィールドについては、一般的に使用されているものであるため、ここでは説明は省略する。
【００９５】
図９は、図７に示したサーバ１００から親装置２００−１を介して中継装置３００−１および子装置４００−１へ配布される通信経路表が含まれたパケットデータの構成の一例を示す図である。
【００９６】
図７に示したサーバ１００から親装置２００−１を介して中継装置３００−１および子装置４００−１へ配布される通信経路表が含まれたパケットデータの構成は図９に示すように、ＩＥＥＥ８０２．１１ヘッダとデータ部との間に、通信経路（通信経路表）と送信タイミングとが挿入されている。
【００９７】
図９に示した例では、通信経路として、中継装置３００−１と、子装置４００−１とが示されている。これは、子装置４００−１から親装置２００−１へ送信されるパケットデータの通信経路が、
子装置４００−１→中継装置３００−１→親装置２００−１
であることを示している。
【００９８】
また、子装置４００−１がパケットデータを送信する送信タイミング（送信時刻）が「ｔ１」であることを示している。
【００９９】
図９に示した通信経路表を含んだパケットデータがサーバ１００から親装置２００−１を介して中継装置３００−１へ送信されると、中継装置３００−１にて当該パケットデータが編集される。
【０１００】
図１０は、中継装置３００−１にて編集されたパケットデータの構成の一例を示す図である。
【０１０１】
図１０に示すように、中継装置３００−１にて編集されたパケットデータが編集されると、中継装置３００−１へ送信されてきたパケットデータに含まれる通信経路表において、中継装置３００−１を示す情報が、通過ノードを示す情報とされる。つまり、中継装置３００−１にて、中継装置３００−１が通信経路とされていることを認識すれば、子装置４００−１にて、中継装置３００−１は通過ノードとして認識されれば良い。
【０１０２】
また、編集されたパケットデータは、中継装置３００−１から子装置４００−１へ送信される。そして、子装置４００−１では、通過ノードに子装置４００−１が含まれていないことを確認し、パケットデータを送信する。このとき、子装置４００−１は、送信タイミングｔ１を保持しておき、時刻がｔ１になったときに、親装置２００−１宛てのパケットデータを中継装置３００−１へ送信する。
【０１０３】
以下に、パケットデータの送信タイミングについて説明する。
【０１０４】
図１１は、送信タイミングに応じたパケットデータの送信の様子を示す図である。ここで、「ｔ０」は、送信の基準となる時刻である。また、ｔ１〜ｔ６があらかじめ設定されており、それらが配布される通信経路表に含まれている。
【０１０５】
ここで、以下の送信タイミングが、配布される通信経路表に示されている場合を例に挙げる。
【０１０６】
子装置４００−１から中継装置３００−１を介して親装置２００−１へ送信されるパケットデータの子装置４００−１からの送信タイミングは「ｔ１」であることが、子装置４００−１および中継装置３００−１へ配布される通信経路表に示されている。また、子装置４００−２から中継装置３００−１を介して親装置２００−１へ送信されるパケットデータの子装置４００−２からの送信タイミングは「ｔ２」であることが、子装置４００−２および中継装置３００−１へ配布される通信経路表に示されている。また、子装置４００−３から中継装置３００−２を介して親装置２００−１へ送信されるパケットデータの子装置４００−３からの送信タイミングは「ｔ３」であることが、子装置４００−３および中継装置３００−２へ配布される通信経路表に示されている。また、中継装置３００−１から親装置２００−１へ送信されるパケットデータの中継装置３００−１からの送信タイミングは「ｔ４」であることが、中継装置３００−１へ配布される通信経路表に示されている。また、中継装置３００−２から親装置２００−１へ送信されるパケットデータの中継装置３００−２からの送信タイミングは「ｔ５」であることが、中継装置３００−２へ配布される通信経路表に示されている。また、親装置２００−１からサーバ１００へ送信されるパケットデータの親装置２００−１からの送信タイミングは「ｔ６」であることが、親装置２００−１へ配布される通信経路表に示されている。
【０１０７】
図１１に示すように、時刻「ｔ１」にて、子装置４００−１から中継装置３００−１へパケットデータが送信される。その後、そのパケットデータを受信した中継装置３００−１は、待ち合わせをすることなく、当該パケットデータを親装置２００−１へ送信する。
【０１０８】
また、時刻「ｔ２」にて、子装置４００−２から中継装置３００−１へパケットデータが送信される。その後、そのパケットデータを受信した中継装置３００−１は、待ち合わせをすることなく、当該パケットデータを親装置２００−１へ送信する。
【０１０９】
また、時刻「ｔ３」にて、子装置４００−３から中継装置３００−２へパケットデータが送信される。その後、そのパケットデータを受信した中継装置３００−２は、待ち合わせをすることなく、当該パケットデータを親装置２００−１へ送信する。
【０１１０】
また、時刻「ｔ４」にて、中継装置３００−１から親装置２００−１へパケットデータが送信される。
【０１１１】
また、時刻「ｔ５」にて、中継装置３００−２から親装置２００−１へパケットデータが送信される。
【０１１２】
また、時刻「ｔ６」にて、親装置２００−１からサーバ１００へパケットデータが送信される。この親装置２００−１が送信するパケットデータは、子装置４００−１〜４００−３および中継装置３００−１，３００−２から送信されてきたパケットデータを編集したものである。
【０１１３】
このように子装置、中継装置および親装置それぞれに互いに異なるパケット送信タイミングを付与することで、マルチホップネットワーク内でのパケット衝突を回避する。それぞれのパケット送信タイミングは、ネットワークトポロジを考慮したうえで、サーバ１００が通信経路表を作成する際に決定する。
【０１１４】
また、新たにマルチホップネットワークに属した装置には、送信タイミング情報が付与されないため、パケット衝突の可能性が発生するおそれがある。このため、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等で一般的に使用されるキャリアセンスによる衝突回避手段も同時に使用することになるが、上述した衝突回避メカニズムは、各無線方式のＭＡＣレイヤやＰＨＹレイヤの上位レイヤでの実現方法であり、各無線方式のＭＡＣレイヤやＰＨＹレイヤの衝突回避メカニズムと同時使用は可能である。
【０１１５】
以下に、本形態における経路通知方法について説明する。
【０１１６】
図１２は、本形態における経路通知方法を説明するためのシーケンス図である。図１２および以下の説明において、装置２００，３００，４００は、親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０、および子装置４００−１〜４００−８を示す。
【０１１７】
まず、装置２００，３００，４００からサーバ１００へ接続情報が報告されると（ステップＳ１）、サーバ１００の経路表作成部１２０にて当該接続情報に基づいて通信経路表が作成される（ステップＳ２）。
【０１１８】
すると、経路表作成部１２０にて作成された通信経路表が、サーバ１００の経路表配布部１３０から送受信部１１０を介して、装置２００，３００，４００へ配布される（ステップＳ３）。
【０１１９】
その後、配布された通信経路表にしたがって、装置２００，３００，４００からパケットデータが送信される（ステップＳ４）。
【０１２０】
次に、物理的なマルチホップネットワーク上に構成する仮想マルチホップネットワークについて説明する。
【０１２１】
図１３は、物理的なマルチホップネットワークの一例を示す図である。
【０１２２】
図１４は、図１３に示した物理的なマルチホップネットワーク上に構成する仮想マルチホップネットワークの一例を示す図である。
【０１２３】
図１４に示すように、図１３に示した物理的なマルチホップネットワークに対して、中継装置３００−７，３００−９および子装置４００−１〜４００−３を通信経路表に含めないことで、斜線で示したこれらの装置を含めない仮想的なマルチホップネットワークを構成することができる。
【０１２４】
図１５は、図１３に示した物理的なマルチホップネットワーク上に構成する仮想マルチホップネットワークの他の例を示す図である。
【０１２５】
図１５に示すように、図１３に示した物理的なマルチホップネットワークに対して、中継装置３００−５，３００−９，３００−１０および子装置４００−３〜４００−５を通信経路表に含めないことで、斜線で示したこれらの装置を含めない仮想的なマルチホップネットワークを構成することができる。
【０１２６】
このように、通信経路表に所定の装置を含めないことにより、１つの物理的なマルチホップネットワーク上に複数の仮想的なマルチホップネットワークを構成することができる。
【０１２７】
以上説明したように、本発明においては、マルチホップネットワークにおいて、あらかじめ通信経路情報を生成し、配布することで、ルーティング処理にかかる負担を軽減させることができる。また、タイミング情報を通信経路表に含めて配布することにより、パケットの衝突とパケットの衝突による再送処理とを軽減し、低消費電力なマルチホップネットワークシステムを提供することができる。
【０１２８】
一般的に、自律的なルーティング処理を行う場合、経路探索用のブロードキャストを周囲に伝搬させることでパケット通信先を発見する。これにより、ブロードキャストパケットはネットワーク全体に拡散してしまう。本発明は、このブロードキャストパケットの拡散を回避し、不要なパケット送信を行わないことで、最も電力消費の大きなパケット通信を必要最低限に抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【０１２９】
１００ サーバ
１１０，３１０ 送受信部
１２０ 経路表作成部
１３０ 経路表配布部
２００−１，２００−２ 親装置
３００−１〜３００−１０ 中継装置
３２０ 経路表記憶部
３３０ パケット中継部
３４０ ルーティング処理部
３５０ タイミング制御部
３６０ 統計データ管理部
３７０ 統計データ記憶部
４００−１〜４００−８ 子装置
５００−１，５００−２ マルチホップネットワーク
６００−１〜６００−３ 通信経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信装置から構成されたマルチホップネットワークシステム、通信装置を管理するサーバおよびマルチホップネットワークシステムにおける経路通知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の基地局を介してマルチポップ通信を行うことで通信エリアの拡大を図るメッシュプロトコル技術については、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ等の規格にてフレーム拡張方法や拡張したフィールドを使っての通信方式が議論されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
また、複数の通信装置の間でパケットデータをマルチホッピングすることにより、バケツリレー的にパケット伝送を可能とするマルチホップの通信方式で利用されるマルチホップネットワーク（または、アドホックネットワークやＭＡＮＥＴ（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ−ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ））が知られている。このマルチホップネットワークにおいて用いられるルーティングプロトコル（経路選択／制御プロトコル）については、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）のＭＡＮＥＴワーキンググループやＩＥＥＥ８０２．１１ｓに複数のルーティング方式が提案・公開されており、標準化が進められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】青木秀憲、竹田真二、柳生健吾、山田曉、「ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ無線ＬＡＮメッシュネットワーク技術」、ＮＴＴ ＤｏＣｏＭｏテクニカル・ジャーナル、株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ、２００６年７月１日、Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．２、ｐ．１４−２２
【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、上述した技術においては、以下に挙げるような問題点がある。
【０００６】
第１の問題点は、マルチホップネットワークでは、ネットワークの規模が大きくなると、当該ネットワークに属する通信装置への要求性能が高くなり、ルーティング制御等のためにネットワーク全体で送受信される制御パケット数の増加と、通信装置の数の増加とに伴い通信量が増加し、それによる輻輳や伝送遅延の増大が生じてしまうことである。また、ネットワーク全体での消費電力も増大してしまうことである。それは、以下の理由によるものである。
【０００７】
マルチポップネットワークでは、最終的な宛先にパケットデータが到達するためのルーティング経路を示す通信経路表を作成する必要がある。この通信経路表を作成するには、一般的なルーティングプロトコルでは、通信装置は、まず、経路探索のためブロードキャストパケットを送信する。送信されたブロードキャストパケットを受信した通信装置は、経路探索範囲を広げるため、当該ブロードキャストパケットを再送信する。この様に、経路探索のためのブロードキャストパケットをネットワーク全体に伝搬させることで目的のパケット転送先を発見し、通信経路表を作成する。
【０００８】
このように、ブロードキャストパケットをネットワーク全体に伝搬することにより、大規模なネットワークにおいては、経路探索のためのパケットの送信量が増大し、送受信パケット数の増加に伴い、ネットワークの輻輳や伝送遅延が生じてしまう。
【０００９】
また、各通信装置で取得した経路情報を保持、更新することが必要となる。
【００１０】
さらに、演算能力の低い通信装置では、経路検索のためのブロードキャストパケットの中継能力や、送信パケットの中継能力が制限される。そのため、この中継能力の制限から伝送遅延が生じたり、ネットワーク全体のスループットが低下してしまったりするおそれがある。
【００１１】
これらの理由により、規模の大きなマルチポップネットワークに属する通信装置には、高い演算性能や、潤沢なリソースが要求される。その要求に応じて各通信装置が処理を行うと、通信装置の消費電力が増加し、ひいては、ネットワーク全体としての消費電力の増大を招いてしまう。
【００１２】
また、現在、提案されているルーティングプロトコルに、マルチホップネットワークに適用可能な方式として、ＭＡＮＥＴ（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ−ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ）−ＷＧ（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ）にて議論されているＡＯＤＶ（Ａｄ−ｈｏｃ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）プロトコルや、ＯＬＳＲ（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｌｉｎｋ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）等複数方式がある。第２の問題点は、これらのいずれの方式も定期的な経路確認による経路情報のアップデートを行わなければならないということである。それは、以下の理由によるものである。
【００１３】
これらのプロトコルでは、通信装置の移動や、通信装置の電源ＯＦＦ／ＯＮを前提としているため、定期的な経路情報のアップデートが欠かせない。これは、通信装置が移動すると、互いに同じＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）（例えば、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス）が複数の場所に存在することとなり、ルーティングを行うことが不可能となるからである。
【００１４】
第３の問題点は、マルチホップネットワークでは、ホップ数の増加、すなわち経由する通信装置の数（中継ノード数）が増加すると、通信品質の劣化、スループットの低下等の品質劣化が生じてしまうということである。
【００１５】
その理由は、中継ノード数の増加に伴い、パケット送受信回数が増加することにより、パケット廃棄の確率が増加するためと、中継ノード数の処理遅延によりパケットデータの転送遅延が増加するためとで、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）等のプロトコルでは、応答確認時間が増加し、スループットが低下してしまうからである。
【００１６】
本発明の目的は、上述した課題を解決するマルチホップネットワークシステム、サーバおよび経路通知方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のマルチホップネットワークシステムは、
マルチホップ通信を行うマルチホップネットワークシステムであって、
当該マルチホップネットワークシステムの最上位に接続されている親装置と、
当該マルチホップネットワークシステムの末端に接続されている子装置と、
前記子装置から前記親装置へ送信されたパケットデータを転送する中継装置と、
前記前記親装置と中継装置とから報告される接続情報に基づいて、前記パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成し、該作成した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布するサーバとから構成され、
前記親装置は、前記接続情報を前記サーバへ報告し、
前記子装置は、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置へ送信し、
前記中継装置は、前記接続情報を前記サーバへ報告し、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記子装置から送信されてきた前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置または親装置へ転送する。
【００１８】
また、本発明のサーバは、
マルチホップ通信を行うマルチホップネットワークシステムを構成する複数の通信装置から報告される接続情報に基づいて、前記通信装置が送受信するパケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成する経路表作成部と、
前記経路表作成部が作成した通信経路表を、前記複数の通信装置へ配布する経路表配布部とを有する。
【００１９】
また、本発明の経路通知方法は、
マルチホップネットワークシステムの末端に接続されている子装置から、中継装置を介して、前記マルチホップネットワークシステムの最上位に接続されている親装置へパケットデータを送信する通信経路を通知する経路通知方法であって、
前記親装置が、当該親装置の接続情報を、当該親装置と接続されたサーバへ報告する処理と、
前記中継装置が、当該中継装置の接続情報を前記サーバへ報告する処理と、
前記サーバが、前記親装置と前記中継装置とから報告される接続情報に基づいて、前記パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成する処理と、
前記サーバが、前記作成した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布する処理と、
前記子装置が、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置へ送信する処理と、
前記中継装置が、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記子装置から送信されてきた前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置または親装置へ転送する処理とを行う。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明においては、通信経路通知処理によるネットワークにかかる負荷の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のマルチホップネットワークシステムの実施の一形態を示す図である。
【図２】図１に示したサーバの内部構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示した中継装置の内部構成の一例を示す図である。
【図４】図１に示した子装置に具備された経路表記憶部に記憶されている通信経路表の一例を示す図である。
【図５】図１に示した中継装置に具備された経路表記憶部に記憶されている通信経路表の一例を示す図である。
【図６】図４および図５に示したような通信経路表が経路表記憶部に記憶されている場合の、子装置から親装置へ送信されるパケットデータの通信経路を示す図である。
【図７】通信経路表の配布の処理を説明するために、図１に示した形態を簡略化したマルチホップネットワークの接続形態の一例を示す図である。
【図８】ＩＥＥＥ８０２．１１の規格で用いられる一般的なパケットデータのフォーマットを示す図である。
【図９】図７に示したサーバから親装置を介して中継装置および子装置へ配布される通信経路表が含まれたパケットデータの構成の一例を示す図である。
【図１０】中継装置にて編集されたパケットデータの構成の一例を示す図である。
【図１１】送信タイミングに応じたパケットデータの送信の様子を示す図である。
【図１２】本形態における経路通知方法を説明するためのシーケンス図である。
【図１３】物理的なマルチホップネットワークの一例を示す図である。
【図１４】図１３に示した物理的なマルチホップネットワーク上に構成する仮想マルチホップネットワークの一例を示す図である。
【図１５】図１３に示した物理的なマルチホップネットワーク上に構成する仮想マルチホップネットワークの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、マルチホップネットワークの基本概念や、基本動作、基本構成については当業者には既知であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明のマルチホップネットワークシステムの実施の一形態を示す図である。
【００２４】
本形態は図１に示すように、サーバ１００と、親装置２００−１，２００−２と、中継装置３００−１〜３００−１０と、子装置４００−１〜４００−８とから構成されている。
【００２５】
親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８は、パケットデータを送受信する通信装置である。なお、これらの通信には、無線を用いても良いし、有線を用いても良い。
【００２６】
また、中継装置３００−１〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８は、互いに同等の機能を具備しており、中継（転送）動作を行うか行わないかという点のみが異なる。なお、中継装置３００−１〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８が、互いに異なる機能を具備しているものであっても良い。
【００２７】
また、親装置２００−１と、中継装置３００−１，３００−２，３００−５〜３００−１０と、子装置４００−１〜４００−５とから、マルチホップ通信を行うマルチホップネットワーク５００−１を構成している。
【００２８】
また、親装置２００−２と、中継装置３００−３，３００−４，３００−８と、子装置４００−２，４００−６〜４００−８とから、マルチホップ通信を行うマルチホップネットワーク５００−２を構成している。
【００２９】
また、中継装置３００−８および子装置４００−２は、マルチホップネットワーク５００−１とマルチホップネットワーク５００−２との双方に属している。
【００３０】
また、サーバ１００は、親装置２００−１，２００−２と接続されている。
【００３１】
また、親装置２００−１は、中継装置３００−１，３００−２と接続されている。
【００３２】
また、親装置２００−２は、中継装置３００−３，３００−４と接続されている。
【００３３】
また、中継装置３００−１は、親装置２００−１以外に、中継装置３００−２，３００−５，３００−６と接続されている。
【００３４】
また、中継装置３００−２は、親装置２００−１および中継装置３００−１以外に、中継装置３００−６〜３００−８と接続されている。
【００３５】
また、中継装置３００−３は、親装置２００−２以外に、中継装置３００−４，３００−８および子装置４００−６，４００−７と接続されている。
【００３６】
また、中継装置３００−４は、親装置２００−２および中継装置３００−３以外に、子装置４００−７，４００−８と接続されている。
【００３７】
また、中継装置３００−５は、中継装置３００−１以外に、中継装置３００−９，３００−１０と接続されている。
【００３８】
また、中継装置３００−６は、中継装置３００−１，３００−２以外に、中継装置３００−１０および子装置４００−１と接続されている。
【００３９】
また、中継装置３００−７は、中継装置３００−２以外に、子装置４００−１，４００−２と接続されている。
【００４０】
また、中継装置３００−８は、中継装置３００−２，３００−３以外に、子装置４００−２，４００−６と接続されている。
【００４１】
また、中継装置３００−９は、中継装置３００−５以外に、子装置４００−３，４００−４と接続されている。
【００４２】
また、中継装置３００−１０は、中継装置３００−５，３００−６以外に、子装置４００−３〜４００−５と接続されている。
【００４３】
なお、図１では、サーバ１００と、親装置２００−１，２００−２と、中継装置３００−１〜３００−１０と、子装置４００−１〜４００−８とが、ツリー構造で接続されているネットワークを示しているが、論理的に親装置２００−１，２００−２を頂点（最上位）とし、また子装置４００−１〜４００−８を末端とし、子装置４００−１〜４００−８から親装置２００−１，２００−２へ送信されたパケットデータを中継装置３００−１〜３００−１０が転送（中継）するネットワークトポロジであれば良く、物理的に図１に示したような接続であることに限らない。
【００４４】
サーバ１００は、親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０から報告される接続情報に基づいて、パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成または更新する。また、サーバ１００は、作成または更新した通信経路表を親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８へ配布する。
【００４５】
また、サーバ１００は、通信経路表を作成する際、例えば、子装置４００−３から親装置２００−１へパケットデータを送信する際に、中継装置３００−９，３００−５，３００−１を介する通信経路と、中継装置３００−１０，３００−６，３００−２を介する通信経路とのように、複数の通信経路が存在する場合、その複数の通信経路を示す通信経路表を作成する。
【００４６】
また、サーバ１００は、通信経路表を作成する際、親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０、および子装置４００−１〜４００−８それぞれがパケットデータを送信する送信タイミングを含めて、通信経路表を作成する。この送信タイミングの詳細については、後述する。
【００４７】
また、サーバ１００は、通信経路表を作成する際、親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０から、それぞれにおけるパケットデータの受信品質を示す受信品質情報が送信されてきた場合、受信品質情報が示す受信品質に基づいて、通信経路に優先順位を付与し、その優先順位を示す優先順位情報を含めて、通信経路表を作成する。具体的には、受信品質が悪い（例えば、電界強度が所定の閾値よりも弱い等）経路に、低い優先順位を付与したり、また受信品質の良い（例えば、エラーレートが所定の閾値よりも低い等）経路に、高い優先順位を付与したりする。
【００４８】
親装置２００−１，２００−２は、親装置２００−１，２００−２と接続された中継装置を示す情報である接続情報をサーバ１００へ報告する。
【００４９】
中継装置３００−１〜３００−１０は、中継装置３００−１〜３００−１０と接続された中継装置や子装置を示す情報である接続情報をサーバ１００へ報告する。また、中継装置３００−１〜３００−１０は、サーバ１００から配布された通信経路表に基づいて、子装置から送信されてきたパケットデータを通信経路表に示されている中継装置または親装置へ転送する。
【００５０】
また、中継装置３００−１〜３００−１０は、サーバ１００から配布された通信経路表に示されている送信タイミングに応じたタイミングで、パケットデータを転送する。
【００５１】
また、中継装置３００−１〜３００−１０は、当該中継装置３００−１〜３００−１０との接続されている中継装置および子装置以外に、新たに中継装置または子装置の接続があった際、当該接続を示す接続情報をサーバ１００へ報告する。
【００５２】
また、中継装置３００−１〜３００−１０は、通信経路表に示されている通信経路すべてが通信不可能となった場合、自律ルーティング機能を用いて通信を継続し、自律ルーティング機能を用いて取得した接続情報をサーバ１００へ報告する。
【００５３】
また、中継装置３００−１〜３００−１０は、サーバ１００から配布された通信経路表に示されている優先順位情報が示す優先順位に基づいて、パケットデータを転送する。
【００５４】
また、子装置４００−１〜４００−８は、サーバ１００から配布された通信経路表に基づいて、パケットデータを通信経路表に示されている中継装置へ送信する。
【００５５】
また、子装置４００−１〜４００−８は、サーバ１００から配布された通信経路表に示されている送信タイミングに応じたタイミングで、パケットデータを送信する。
【００５６】
また、子装置４００−１〜４００−８は、サーバ１００から配布された通信経路表に示されている優先順位情報が示す優先順位に基づいて、パケットデータを送信する。
【００５７】
図２は、図１に示したサーバ１００の内部構成の一例を示す図である。
【００５８】
図１に示したサーバ１００には図２に示すように、送受信部１１０と、経路表作成部１２０と、経路表配布部１３０とが設けられている。なお、図２には、図１に示したサーバ１００が具備する構成要素のうち、本発明に関わる構成要素のみを示した。
【００５９】
送受信部１１０は、親装置２００−１，２００−２との間でパケットデータの送受信を行う。
【００６０】
経路表作成部１２０は、親装置２００−１，２００−２および中継装置３００−１〜３００−１０から報告される接続情報に基づいて、子装置４００−１〜４００−８から親装置２００−１，２００−２へ送信されたパケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成する。
【００６１】
経路表配布部１３０は、経路表作成部１２０が作成した通信経路表を、送受信部１１０を介して、親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８へ配布する。
【００６２】
図３は、図１に示した中継装置３００−１の内部構成の一例を示す図である。なお、中継装置３００−２〜３００−１０および子装置４００−１〜４００−８の内部構成についても、中継装置３００−１の内部構成と同じである。
【００６３】
図１に示した中継装置３００−１には図３に示すように、送受信部３１０と、経路表記憶部３２０と、パケット中継部３３０と、ルーティング処理部３４０と、タイミング制御部３５０と、統計データ管理部３６０と、統計データ記憶部３７０とが設けられている。なお、図３には、図１に示した中継装置３００−１が具備する構成要素のうち、本発明に関わる構成要素のみを示した。
【００６４】
送受信部３１０は、中継装置３００−１と接続されている親装置２００−１、中継装置３００−２，３００−５，３００−６との間でパケットデータの送受信を行う。
【００６５】
経路表記憶部３２０は、サーバ１００から親装置２００−１を介して配布された通信経路表を記憶する。経路表記憶部３２０に記憶された具体的な通信経路表については、後述する。
【００６６】
パケット中継部３３０は、子装置から中継装置を介して送信されてきた親装置２００−１宛てのパケットデータを、送受信部３１０を介して中継（転送）する。このとき、パケット中継部３３０は、送信されてきたパケットデータの宛先を参照し、当該パケットデータが中継装置３００−１宛てのパケットデータではない場合、経路表記憶部３２０に記憶されている通信経路表を参照して、通信経路表に示された親装置または中継装置へ当該パケットデータを転送する。
【００６７】
ルーティング処理部３４０は、経路表記憶部３２０に記憶されている通信経路表の有効性を判断し、複数の通信経路が経路表記憶部３２０に記憶されている場合、その有効無効や優先順位に基づいて、利用する通信経路を決定する。また、ルーティング処理部３４０は、経路表記憶部３２０に有効な通信経路が記憶されていない場合、自律ルーティングを行い、有効な通信経路の検索を行い、検索により発見（取得）した通信経路を経路表記憶部３２０に追加して記憶させる。また、ルーティング処理部３４０は、取得した通信経路を接続情報として送受信部３１０を介してサーバ１００へ報告する。
【００６８】
また、ルーティング処理部３４０は、経路表記憶部３２０に有効な通信経路が記憶されている場合には、宛て先毎に記憶されている優先順位に従い、最も優先順位の高い転送先へパケット転送を行う。また、ルーティング処理部３４０は、最も優先順位の高い転送先へのパケット転送に失敗した場合、経路表記憶部３２０に記憶されている、対応する有効無効フラグを無効に設定する。これにより、次に優先順位が高い転送先へ受信パケットが転送される。
【００６９】
タイミング制御部３５０は、パケットデータを送信するタイミングを、経路表記憶部３２０に記憶されている通信経路表に含まれる送信タイミングに基づいて、制御する。
【００７０】
統計データ管理部３６０は、送受信部３１０によって受信される全てのパケットデータの受信情報を収集する。受信情報を収集する目的は、安定した通信を行うためである。収集する受信情報は、例えば、受信パケットデータの送信元情報、受信パケットデータの受信電界強度、受信パケットデータのエラーレート、受信パケットデータの伝送路遅延等の受信品質情報が挙げられる。統計データ管理部３６０は、収集した受信情報のうち、受信品質情報を送信元毎に、統計データ記憶部３７０に書き込む。また、統計データ管理部３６０は、統計データ記憶部３７０に記憶されている受信品質情報を定期的に読み出し、サーバ１００へ報告（送信）する。
【００７１】
統計データ記憶部３７０は、統計データ管理部３６０によって書き込まれた受信情報をテーブル形式で記憶する。
【００７２】
以下に、経路表記憶部３２０に記憶されている通信経路表について、２つの例を挙げて説明する。
【００７３】
図４は、図１に示した子装置４００−１に具備された経路表記憶部に記憶されている通信経路表の一例を示す図である。
【００７４】
図１に示した子装置４００−１に具備された経路表記憶部には図４に示すように、送信するパケットデータの宛先と、当該パケットデータを転送する転送先（直接接続されている装置のうちの送信先）と、当該パケットデータの送信の優先順位を示す優先順位（ここでは、小さな数値であればあるほど、優先順位は高い）と、その通信経路が有効であるか無効であるかを示す有効無効フラグと、接続を許可するかどうかを示す接続許可とが対応付けられて記憶されている。この接続許可は、「許可」または「禁止」を示す。「禁止」を示している場合、他のすべての経路が使用不可能になった場合であっても、使用することはできない。また、有効無効フラグや接続許可については、１ビットのデータで表すものであっても良い。例えば、有効無効フラグが「１」である場合、有効を表し、有効無効フラグが「０」である場合は、無効を表すものであっても良い。
【００７５】
例えば、図４に示すように、宛先「親装置２００−１」と、転送先「中継装置３００−６」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、親装置２００−１へ送信するパケットデータを中継装置３００−６へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。また、宛先「親装置２００−１」と、転送先「中継装置３００−７」と、優先順位「２」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、親装置２００−１へ送信するパケットデータを中継装置３００−７へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が低く、接続が許可されていることを示している。また、宛先「親装置２００−２」と、転送先「中継装置３００−８」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「無効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、親装置２００−２へ送信するパケットデータを中継装置３００−８へ転送する通信経路は、優先順位が高く、接続が許可されているが、無効であることを示している。
【００７６】
図５は、図１に示した中継装置３００−６に具備された経路表記憶部に記憶されている通信経路表の一例を示す図である。
【００７７】
図１に示した中継装置３００−６に具備された経路表記憶部には図５に示すように、図４に示した子装置４００−１に具備された経路表記憶部に記憶されている通信経路表と同様に、送信するパケットデータの宛先と、当該パケットデータを転送する転送先（直接接続されている装置のうちの送信先）と、当該パケットデータの送信の優先順位を示す優先順位（ここでは、小さな数値であればあるほど、優先順位は高い）と、その通信経路が有効であるか無効であるかを示す有効無効フラグと、接続を許可するかどうかを示す接続許可とが対応付けられて記憶されている。
【００７８】
例えば、図５に示すように、宛先「親装置２００−１」と、転送先「中継装置３００−１」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、親装置２００−１へ送信するパケットデータを中継装置３００−１へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００７９】
また、宛先「親装置２００−１」と、転送先「中継装置３００−２」と、優先順位「２」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、親装置２００−１へ送信するパケットデータを中継装置３００−２へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が低く、接続が許可されていることを示している。
【００８０】
また、宛先「中継装置３００−１０」と、転送先「中継装置３００−１０」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、中継装置３００−１０へパケットデータを送信する場合、中継装置３００−１０は中継装置３００−６と直接接続されているため、その転送先は中継装置３００−１０であり、その通信経路は有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００８１】
また、宛先「子装置４００−１」と、転送先「子装置４００−１」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、子装置４００−１へパケットデータを送信する場合、子装置４００−１は中継装置３００−６と直接接続されているため、その転送先は子装置４００−１であり、その通信経路は有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００８２】
また、宛先「子装置４００−３」と、転送先「中継装置３００−１０」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、子装置４００−３へ送信するパケットデータを中継装置３００−１０へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００８３】
また、宛先「子装置４００−４」と、転送先「中継装置３００−１０」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、子装置４００−４へ送信するパケットデータを中継装置３００−１０へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００８４】
また、宛先「子装置４００−５」と、転送先「中継装置３００−１０」と、優先順位「１」と、有効無効フラグ「有効」と、接続許可「許可」とが対応付けられている。これは、子装置４００−５へ送信するパケットデータを中継装置３００−１０へ転送する通信経路は、有効であり、その優先順位が高く、接続が許可されていることを示している。
【００８５】
このように、子装置から親装置へ送信されるパケットデータの通信経路だけではなく、親装置から子装置へ送信されるパケットデータの通信経路を記憶しておくことにより、親装置から子装置への通信経路を制御することも可能となる。
【００８６】
図６は、図４および図５に示したような通信経路表が経路表記憶部に記憶されている場合の、子装置４００−１から親装置２００−１へ送信されるパケットデータの通信経路を示す図である。
【００８７】
図４および図５に示したような通信経路表が経路表記憶部に記憶されている場合の通信経路６００−１，６００−２はそれぞれ図６に示すように、
（１）子装置４００−１→中継装置３００−６→中継装置３００−１→親装置２００−１
（２）子装置４００−１→中継装置３００−６→中継装置３００−２→親装置２００−１
となる。
【００８８】
また、中継装置３００−７の経路表記憶部に、子装置４００−１から親装置２００−１へ送信されるパケットデータの転送先が中継装置３００−２である通信経路が記憶されている場合、
（３）子装置４００−１→中継装置３００−７→中継装置３００−２→親装置２００−１
も、通信経路６００−３となる。
【００８９】
なお、上述した例では、子装置４００−１〜４００−８から親装置２００−１，２００−２へパケットデータを送信する場合を例に挙げて説明したが、親装置２００−１，２００−２から子装置４００−１〜４００−８へパケットデータを送信する場合も同様の処理が可能であることは言うまでもない。
【００９０】
以下に、通信経路表の配布について説明する。
【００９１】
図７は、通信経路表の配布の処理を説明するために、図１に示した形態を簡略化したマルチホップネットワークの接続形態の一例を示す図である。
【００９２】
図７に示すような、サーバ１００と、親装置２００−１と、中継装置３００−１，３００−２と、子装置４００−１〜４００−３とから構成されたマルチホップネットワークにおいて、通信経路表の配布の処理を説明する。
【００９３】
図８は、ＩＥＥＥ８０２．１１の規格で用いられる一般的なパケットデータのフォーマットを示す図である。本発明では、ＰＨＹレイヤおよびＭＡＣレイヤの方式は問わない。
【００９４】
パケットデータは図８に示すように、ＰＬＤＰ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プリアンブルと、ＰＬＣＰヘッダと、ＩＥＥＥ８０２．１１ヘッダと、データ部と、ＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）部との各フィールドから構成されている。各フィールドについては、一般的に使用されているものであるため、ここでは説明は省略する。
【００９５】
図９は、図７に示したサーバ１００から親装置２００−１を介して中継装置３００−１および子装置４００−１へ配布される通信経路表が含まれたパケットデータの構成の一例を示す図である。
【００９６】
図７に示したサーバ１００から親装置２００−１を介して中継装置３００−１および子装置４００−１へ配布される通信経路表が含まれたパケットデータの構成は図９に示すように、ＩＥＥＥ８０２．１１ヘッダとデータ部との間に、通信経路（通信経路表）と送信タイミングとが挿入されている。
【００９７】
図９に示した例では、通信経路として、中継装置３００−１と、子装置４００−１とが示されている。これは、子装置４００−１から親装置２００−１へ送信されるパケットデータの通信経路が、
子装置４００−１→中継装置３００−１→親装置２００−１
であることを示している。
【００９８】
また、子装置４００−１がパケットデータを送信する送信タイミング（送信時刻）が「ｔ１」であることを示している。
【００９９】
図９に示した通信経路表を含んだパケットデータがサーバ１００から親装置２００−１を介して中継装置３００−１へ送信されると、中継装置３００−１にて当該パケットデータが編集される。
【０１００】
図１０は、中継装置３００−１にて編集されたパケットデータの構成の一例を示す図である。
【０１０１】
図１０に示すように、中継装置３００−１にて編集されたパケットデータが編集されると、中継装置３００−１へ送信されてきたパケットデータに含まれる通信経路表において、中継装置３００−１を示す情報が、通過ノードを示す情報とされる。つまり、中継装置３００−１にて、中継装置３００−１が通信経路とされていることを認識すれば、子装置４００−１にて、中継装置３００−１は通過ノードとして認識されれば良い。
【０１０２】
また、編集されたパケットデータは、中継装置３００−１から子装置４００−１へ送信される。そして、子装置４００−１では、通過ノードに子装置４００−１が含まれていないことを確認し、パケットデータを送信する。このとき、子装置４００−１は、送信タイミングｔ１を保持しておき、時刻がｔ１になったときに、親装置２００−１宛てのパケットデータを中継装置３００−１へ送信する。
【０１０３】
以下に、パケットデータの送信タイミングについて説明する。
【０１０４】
図１１は、送信タイミングに応じたパケットデータの送信の様子を示す図である。ここで、「ｔ０」は、送信の基準となる時刻である。また、ｔ１〜ｔ６があらかじめ設定されており、それらが配布される通信経路表に含まれている。
【０１０５】
ここで、以下の送信タイミングが、配布される通信経路表に示されている場合を例に挙げる。
【０１０６】
子装置４００−１から中継装置３００−１を介して親装置２００−１へ送信されるパケットデータの子装置４００−１からの送信タイミングは「ｔ１」であることが、子装置４００−１および中継装置３００−１へ配布される通信経路表に示されている。また、子装置４００−２から中継装置３００−１を介して親装置２００−１へ送信されるパケットデータの子装置４００−２からの送信タイミングは「ｔ２」であることが、子装置４００−２および中継装置３００−１へ配布される通信経路表に示されている。また、子装置４００−３から中継装置３００−２を介して親装置２００−１へ送信されるパケットデータの子装置４００−３からの送信タイミングは「ｔ３」であることが、子装置４００−３および中継装置３００−２へ配布される通信経路表に示されている。また、中継装置３００−１から親装置２００−１へ送信されるパケットデータの中継装置３００−１からの送信タイミングは「ｔ４」であることが、中継装置３００−１へ配布される通信経路表に示されている。また、中継装置３００−２から親装置２００−１へ送信されるパケットデータの中継装置３００−２からの送信タイミングは「ｔ５」であることが、中継装置３００−２へ配布される通信経路表に示されている。また、親装置２００−１からサーバ１００へ送信されるパケットデータの親装置２００−１からの送信タイミングは「ｔ６」であることが、親装置２００−１へ配布される通信経路表に示されている。
【０１０７】
図１１に示すように、時刻「ｔ１」にて、子装置４００−１から中継装置３００−１へパケットデータが送信される。その後、そのパケットデータを受信した中継装置３００−１は、待ち合わせをすることなく、当該パケットデータを親装置２００−１へ送信する。
【０１０８】
また、時刻「ｔ２」にて、子装置４００−２から中継装置３００−１へパケットデータが送信される。その後、そのパケットデータを受信した中継装置３００−１は、待ち合わせをすることなく、当該パケットデータを親装置２００−１へ送信する。
【０１０９】
また、時刻「ｔ３」にて、子装置４００−３から中継装置３００−２へパケットデータが送信される。その後、そのパケットデータを受信した中継装置３００−２は、待ち合わせをすることなく、当該パケットデータを親装置２００−１へ送信する。
【０１１０】
また、時刻「ｔ４」にて、中継装置３００−１から親装置２００−１へパケットデータが送信される。
【０１１１】
また、時刻「ｔ５」にて、中継装置３００−２から親装置２００−１へパケットデータが送信される。
【０１１２】
また、時刻「ｔ６」にて、親装置２００−１からサーバ１００へパケットデータが送信される。この親装置２００−１が送信するパケットデータは、子装置４００−１〜４００−３および中継装置３００−１，３００−２から送信されてきたパケットデータを編集したものである。
【０１１３】
このように子装置、中継装置および親装置それぞれに互いに異なるパケット送信タイミングを付与することで、マルチホップネットワーク内でのパケット衝突を回避する。それぞれのパケット送信タイミングは、ネットワークトポロジを考慮したうえで、サーバ１００が通信経路表を作成する際に決定する。
【０１１４】
また、新たにマルチホップネットワークに属した装置には、送信タイミング情報が付与されないため、パケット衝突の可能性が発生するおそれがある。このため、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等で一般的に使用されるキャリアセンスによる衝突回避手段も同時に使用することになるが、上述した衝突回避メカニズムは、各無線方式のＭＡＣレイヤやＰＨＹレイヤの上位レイヤでの実現方法であり、各無線方式のＭＡＣレイヤやＰＨＹレイヤの衝突回避メカニズムと同時使用は可能である。
【０１１５】
以下に、本形態における経路通知方法について説明する。
【０１１６】
図１２は、本形態における経路通知方法を説明するためのシーケンス図である。図１２および以下の説明において、装置２００，３００，４００は、親装置２００−１，２００−２、中継装置３００−１〜３００−１０、および子装置４００−１〜４００−８を示す。
【０１１７】
まず、装置２００，３００，４００からサーバ１００へ接続情報が報告されると（ステップＳ１）、サーバ１００の経路表作成部１２０にて当該接続情報に基づいて通信経路表が作成される（ステップＳ２）。
【０１１８】
すると、経路表作成部１２０にて作成された通信経路表が、サーバ１００の経路表配布部１３０から送受信部１１０を介して、装置２００，３００，４００へ配布される（ステップＳ３）。
【０１１９】
その後、配布された通信経路表にしたがって、装置２００，３００，４００からパケットデータが送信される（ステップＳ４）。
【０１２０】
次に、物理的なマルチホップネットワーク上に構成する仮想マルチホップネットワークについて説明する。
【０１２１】
図１３は、物理的なマルチホップネットワークの一例を示す図である。
【０１２２】
図１４は、図１３に示した物理的なマルチホップネットワーク上に構成する仮想マルチホップネットワークの一例を示す図である。
【０１２３】
図１４に示すように、図１３に示した物理的なマルチホップネットワークに対して、中継装置３００−７，３００−９および子装置４００−１〜４００−３を通信経路表に含めないことで、斜線で示したこれらの装置を含めない仮想的なマルチホップネットワークを構成することができる。
【０１２４】
図１５は、図１３に示した物理的なマルチホップネットワーク上に構成する仮想マルチホップネットワークの他の例を示す図である。
【０１２５】
図１５に示すように、図１３に示した物理的なマルチホップネットワークに対して、中継装置３００−５，３００−９，３００−１０および子装置４００−３〜４００−５を通信経路表に含めないことで、斜線で示したこれらの装置を含めない仮想的なマルチホップネットワークを構成することができる。
【０１２６】
このように、通信経路表に所定の装置を含めないことにより、１つの物理的なマルチホップネットワーク上に複数の仮想的なマルチホップネットワークを構成することができる。
【０１２７】
以上説明したように、本発明においては、マルチホップネットワークにおいて、あらかじめ通信経路情報を生成し、配布することで、ルーティング処理にかかる負担を軽減させることができる。また、タイミング情報を通信経路表に含めて配布することにより、パケットの衝突とパケットの衝突による再送処理とを軽減し、低消費電力なマルチホップネットワークシステムを提供することができる。
【０１２８】
一般的に、自律的なルーティング処理を行う場合、経路探索用のブロードキャストを周囲に伝搬させることでパケット通信先を発見する。これにより、ブロードキャストパケットはネットワーク全体に拡散してしまう。本発明は、このブロードキャストパケットの拡散を回避し、不要なパケット送信を行わないことで、最も電力消費の大きなパケット通信を必要最低限に抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【０１２９】
１００ サーバ
１１０，３１０ 送受信部
１２０ 経路表作成部
１３０ 経路表配布部
２００−１，２００−２ 親装置
３００−１〜３００−１０ 中継装置
３２０ 経路表記憶部
３３０ パケット中継部
３４０ ルーティング処理部
３５０ タイミング制御部
３６０ 統計データ管理部
３７０ 統計データ記憶部
４００−１〜４００−８ 子装置
５００−１，５００−２ マルチホップネットワーク
６００−１〜６００−３ 通信経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ通信を行うマルチホップネットワークシステムであって、
当該マルチホップネットワークシステムの最上位に接続されている親装置と、
当該マルチホップネットワークシステムの末端に接続されている子装置と、
前記子装置から前記親装置へ送信されたパケットデータを転送する中継装置と、
前記前記親装置と中継装置とから報告される接続情報に基づいて、前記パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成し、該作成した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布するサーバとから構成され、
前記親装置は、前記接続情報を前記サーバへ報告し、
前記子装置は、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置へ送信し、
前記中継装置は、前記接続情報を前記サーバへ報告し、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記子装置から送信されてきた前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置または親装置へ転送するマルチホップネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記サーバは、前記子装置から前記親装置へ複数の通信経路が存在する場合、該複数の通信経路を示す前記通信経路表を作成することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記サーバは、前記通信経路表に、前記子装置および前記中継装置それぞれが前記パケットデータを送信する送信タイミングを含めて、該通信経路表を作成し、
前記子装置は、前記通信経路表に示されている送信タイミングに応じたタイミングで、前記パケットデータを送信し、
前記中継装置は、前記通信経路表に示されている送信タイミングに応じたタイミングで、前記パケットデータを送信することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記中継装置は、当該中継装置との接続されている中継装置および子装置以外に、新たに中継装置または子装置の接続があった際、当該接続を示す接続情報を前記サーバへ報告し、
前記サーバは、該報告された接続情報に基づいて、前記通信経路表を更新し、該更新した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記中継装置は、前記通信経路表に示されている通信経路すべてが通信不可能となった場合、自律ルーティング機能を用いて通信を継続し、該自律ルーティング機能を用いて取得した接続情報を前記サーバへ報告し、
前記サーバは、該報告された接続情報に基づいて、前記通信経路表を更新し、該更新した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記サーバは、前記親装置または前記中継装置から、該親装置または該中継装置におけるパケットデータの受信品質を示す受信品質情報が送信されてきた場合、該受信品質情報が示す受信品質に基づいて、前記通信経路に優先順位を付与し、該優先順位を示す優先順位情報を含めて、該通信経路表を作成し、
前記子装置は、前記通信経路表に示されている優先順位情報が示す優先順位に基づいて、前記パケットデータを送信し、
前記中継装置は、前記通信経路表に示されている優先順位情報が示す優先順位に基づいて、前記パケットデータを転送することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項７】
マルチホップ通信を行うマルチホップネットワークシステムを構成する複数の通信装置から報告される接続情報に基づいて、前記通信装置が送受信するパケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成する経路表作成部と、
前記経路表作成部が作成した通信経路表を、前記複数の通信装置へ配布する経路表配布部とを有するサーバ。
【請求項８】
マルチホップネットワークシステムの末端に接続されている子装置から、中継装置を介して、前記マルチホップネットワークシステムの最上位に接続されている親装置へパケットデータを送信する通信経路を通知する経路通知方法であって、
前記親装置が、当該親装置の接続情報を、当該親装置と接続されたサーバへ報告する処理と、
前記中継装置が、当該中継装置の接続情報を前記サーバへ報告する処理と、
前記サーバが、前記親装置と前記中継装置とから報告される接続情報に基づいて、前記パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成する処理と、
前記サーバが、前記作成した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布する処理と、
前記子装置が、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置へ送信する処理と、
前記中継装置が、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記子装置から送信されてきた前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置または親装置へ転送する処理とを行う経路通知方法。
【請求項１】
マルチホップ通信を行うマルチホップネットワークシステムであって、
当該マルチホップネットワークシステムの最上位に接続されている親装置と、
当該マルチホップネットワークシステムの末端に接続されている子装置と、
前記子装置から前記親装置へ送信されたパケットデータを転送する中継装置と、
前記前記親装置と中継装置とから報告される接続情報に基づいて、前記パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成し、該作成した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布するサーバとから構成され、
前記親装置は、前記接続情報を前記サーバへ報告し、
前記子装置は、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置へ送信し、
前記中継装置は、前記接続情報を前記サーバへ報告し、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記子装置から送信されてきた前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置または親装置へ転送するマルチホップネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記サーバは、前記子装置から前記親装置へ複数の通信経路が存在する場合、該複数の通信経路を示す前記通信経路表を作成することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記サーバは、前記通信経路表に、前記子装置および前記中継装置それぞれが前記パケットデータを送信する送信タイミングを含めて、該通信経路表を作成し、
前記子装置は、前記通信経路表に示されている送信タイミングに応じたタイミングで、前記パケットデータを送信し、
前記中継装置は、前記通信経路表に示されている送信タイミングに応じたタイミングで、前記パケットデータを送信することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記中継装置は、当該中継装置との接続されている中継装置および子装置以外に、新たに中継装置または子装置の接続があった際、当該接続を示す接続情報を前記サーバへ報告し、
前記サーバは、該報告された接続情報に基づいて、前記通信経路表を更新し、該更新した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記中継装置は、前記通信経路表に示されている通信経路すべてが通信不可能となった場合、自律ルーティング機能を用いて通信を継続し、該自律ルーティング機能を用いて取得した接続情報を前記サーバへ報告し、
前記サーバは、該報告された接続情報に基づいて、前記通信経路表を更新し、該更新した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記サーバは、前記親装置または前記中継装置から、該親装置または該中継装置におけるパケットデータの受信品質を示す受信品質情報が送信されてきた場合、該受信品質情報が示す受信品質に基づいて、前記通信経路に優先順位を付与し、該優先順位を示す優先順位情報を含めて、該通信経路表を作成し、
前記子装置は、前記通信経路表に示されている優先順位情報が示す優先順位に基づいて、前記パケットデータを送信し、
前記中継装置は、前記通信経路表に示されている優先順位情報が示す優先順位に基づいて、前記パケットデータを転送することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項７】
マルチホップ通信を行うマルチホップネットワークシステムを構成する複数の通信装置から報告される接続情報に基づいて、前記通信装置が送受信するパケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成する経路表作成部と、
前記経路表作成部が作成した通信経路表を、前記複数の通信装置へ配布する経路表配布部とを有するサーバ。
【請求項８】
マルチホップネットワークシステムの末端に接続されている子装置から、中継装置を介して、前記マルチホップネットワークシステムの最上位に接続されている親装置へパケットデータを送信する通信経路を通知する経路通知方法であって、
前記親装置が、当該親装置の接続情報を、当該親装置と接続されたサーバへ報告する処理と、
前記中継装置が、当該中継装置の接続情報を前記サーバへ報告する処理と、
前記サーバが、前記親装置と前記中継装置とから報告される接続情報に基づいて、前記パケットデータの通信経路を示す通信経路表を作成する処理と、
前記サーバが、前記作成した通信経路表を前記親装置と前記中継装置と前記子装置とへ配布する処理と、
前記子装置が、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置へ送信する処理と、
前記中継装置が、前記サーバから配布された通信経路表に基づいて、前記子装置から送信されてきた前記パケットデータを該通信経路表に示されている中継装置または親装置へ転送する処理とを行う経路通知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−９５０２３（Ｐ２０１２−９５０２３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９５５６（Ｐ２０１０−２３９５５６）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（０００２３２２５４）日本電気通信システム株式会社 (586)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（０００２３２２５４）日本電気通信システム株式会社 (586)
【Ｆターム（参考）】
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