JP2012217112A

JP2012217112A - Reliability enhancement in tree-shaped topology network

Info

Publication number: JP2012217112A
Application number: JP2011092455A
Authority: JP
Inventors: Dien Hoang Vinh; ビンディエンホワン; Hiroshi Harada; 博司原田
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-08

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of enhancing the reliability of a network using a tree-shaped topology.SOLUTION: In a method where a lower node selects one of directly adjacent nodes as a backup node in order to arrive at a root node in a tree-type topology, the nodes in the tree-type topology are differentiated by their levels for the root node. For example, a level 1 node is a node where the upper node is the root node, and a level 2 node is a node where the upper node is the level 1 node. All lower node select one of adjacent nodes of minimum level (excepting the upper node) as a backup node. This method is very simple and easy to apply, and the reliability of tree-type topology is maintained and enhanced significantly upon failure of a node or a link.

Description

本発明は、ツリー型トポロジーを利用する通信ネットワークにおける信頼性強化に関する。 The present invention relates to reliability enhancement in a communication network that uses a tree topology.

ツリー型トポロジーは、その集中化構造により管理と維持が比較的容易なため、通信システムにおいて広く利用されている。しかしながら、全ての下位ノードが上位ノードに完全に依存するという事実は、ツリー型トポロジーの最大の限界である。上位ノードに障害が発生すると、その全ての下位ノードがルートノードから切断されてしまう。 Tree topology is widely used in communication systems because it is relatively easy to manage and maintain due to its centralized structure. However, the fact that all the lower nodes are completely dependent on the upper nodes is the greatest limitation of the tree topology. When a failure occurs in an upper node, all the lower nodes are disconnected from the root node.

そこで、本発明は関連技術の限界および不利益による問題の１つ以上を実質的に取り除く信頼性強化方法を目的とする。 Accordingly, the present invention is directed to a reliability enhancement method that substantially eliminates one or more of the problems and disadvantages of the related art.

本発明の目的は、ツリー型トポロジーを用いるネットワークの信頼性を強化する方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for enhancing the reliability of a network using a tree topology.

本発明のさらなる特徴および利点は、以下の明細書に記載され、明細書から明らかであると共に、本発明の実施により学ぶこともできる。本発明の目的および他の利点は、書面による明細書とその請求の範囲並びに添付の図面に特に指摘される構造により実現および達成される。 Additional features and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and will be obvious from the description, and may also be learned by practice of the invention. The objectives and other advantages of the invention will be realized and attained by the structure particularly pointed out in the written description and claims hereof as well as the appended drawings.

これら及び／または他の目的を達成するため、具現化され、広く記述されるように、本発明は、下位ノードが、ツリー型トポロジーを用いたネットワークのルートノードに達するためのバックアップ経路を選択する方法を提供するもので、（ａ）ノードがその直接隣接するノードに関する情報を取得できるようにする方法と、（ｂ）ノードが、ルートノードに達するためのバックアップノードとして好適な隣接ノードを選択できるようにする方法とからなる。 To achieve these and / or other objectives, as embodied and broadly described, the present invention selects a backup path for subordinate nodes to reach the root node of the network using a tree topology. A method is provided, in which (a) a node can obtain information about its directly adjacent nodes, and (b) a node can select a suitable neighboring node as a backup node to reach the root node It consists of a method to do so.

前述の一般的な記載と以下の詳細な記載はいずれも例示および説明であり、請求のように本発明のさらなる説明の提供を目的としていることが理解される。 It will be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further description of the invention as claimed.

図１は、ツリー型トポロジーを用いたネットワークの例を示す。FIG. 1 shows an example of a network using a tree topology. 図２は、図１に記述するネットワークのバックアップ経路の例を示す。FIG. 2 shows an example of the backup path of the network described in FIG. 図３は、ノード３に障害が発生した場合、図１に記述するネットワークの新しいツリー型トポロジーの例を示す。FIG. 3 shows an example of a new tree topology of the network described in FIG. 1 when a failure occurs in the node 3.

ツリー型トポロジーを用いるネットワークの信頼性を強化するため、下位ノードがルートノードに到達するためのバックアップ経路を用いることができる。 In order to enhance the reliability of the network using the tree topology, a backup path for the lower node to reach the root node can be used.

本発明の実施形態は、下位ノードがルートノードに到達するためのバックアップノードとして直接隣接するノードのうちの１つを選択する方法を提供する。 Embodiments of the present invention provide a method of selecting one of the directly adjacent nodes as a backup node for a subordinate node to reach the root node.

この方法の詳細は次の通りである。 The details of this method are as follows.

１．ツリーのルートノードは、下位ノード全てに、ツリー型トポロジーにおけるそれらのレベルを頻繁に通知する。たとえば、レベル１ノードとは、上位ノードがルートノードであるノードのことである。レベル２ノードとは、上位ノードがレベル１ノードであるノードのことである。 1. The root node of the tree frequently informs all the lower nodes of their level in the tree topology. For example, a level 1 node is a node whose upper node is a root node. A level 2 node is a node whose upper node is a level 1 node.

２．全ての下位ノードは、ツリー型トポロジーにおけるそのレベルを隣接するノードに頻繁に通知する。 2. All subordinate nodes frequently inform neighboring nodes of their level in the tree topology.

３．ルートノードへのバックアップノードを持たない、レベル＞１の下位ノードは全てその隣接するノード（上位ノードを除く）を（対象バックアップノード）セットという名のセットに入れなければならない。この（対象バックアップノード）セット中のノードはレベル情報に基づき上り順にソートされる。 3. All subordinate nodes of level> 1 that do not have a backup node to the root node must put their adjacent nodes (except the superordinate node) in a set named (target backup node) set. The nodes in this (target backup node) set are sorted in ascending order based on the level information.

４．（対象バックアップノード）セット中の第１のノードが、ルートノードに達するバックアップノードとして選択される。 4). (Target backup node) The first node in the set is selected as the backup node that reaches the root node.

５．ツリー型トポロジー中のリンクまたはノードに障害が発生すると、影響を受けたノードはそれぞれのバックアップノードを使ってルートノードに到達する。それらのバックアップノードへのリンクは、ツリーの新しいリンクとして用いられる。 5). If a link or node in the tree topology fails, the affected node reaches the root node using the respective backup node. The links to those backup nodes are used as new links in the tree.

図１は、ツリー型トポロジーを用いたネットワークを示す。ノード１は、トポロジーツリーのルートノードである。ツリーリンク１からツリーリンク９までの全てがトポロジーツリーのリンクである。さらに、ツリー型トポロジーのノードは、１個より多い隣接ノードを持つことができる。直接リンク１は、ノード６とノード３とが隣接するノードであることを表す。直接リンク３は、ノード６とノード５とが隣接するノードであることを表す。直接リンク４は、ノード６とノード７とが隣接するノードであることを表す。直接リンク７は、ノード６とノード１０とが隣接するノードであることを表す。そのため、ノード６は、ノード２、ノード３、ノード５、ノード７、およびノード１０の５個の隣接ノードを有する。ノード９は、ノード４とノード１０の２個の隣接ノードを有する。同じ原理が他のノードにも適用される。 FIG. 1 shows a network using a tree topology. Node 1 is the root node of the topology tree. All of the tree links 1 to 9 are links of the topology tree. Further, a tree topology node can have more than one adjacent node. The direct link 1 represents that the node 6 and the node 3 are adjacent nodes. The direct link 3 represents that the node 6 and the node 5 are adjacent nodes. The direct link 4 represents that the node 6 and the node 7 are adjacent nodes. The direct link 7 represents that the node 6 and the node 10 are adjacent nodes. Therefore, the node 6 has five adjacent nodes of the node 2, the node 3, the node 5, the node 7, and the node 10. Node 9 has two adjacent nodes, node 4 and node 10. The same principle applies to other nodes.

ノード２とノード３は、これらの上位ノードがノード１、すなわちルートノードであるため、レベル１ノードである。ノード４、ノード５、ノード６、ノード７、ノード８は、これらの上位ノードがそれぞれ、レベル１ノードのノード２とノード３であるため、レベル２ノードである。ノード９とノード１０は、これらの上位ノードがそれぞれレベル２ノードのノード４とノード５であるため、レベル３ノードである。 Node 2 and node 3 are level 1 nodes because their upper node is node 1, that is, the root node. Node 4, node 5, node 6, node 7, and node 8 are level 2 nodes because their higher-level nodes are node 2 and node 3 of the level 1 node, respectively. Node 9 and node 10 are level 3 nodes because their higher-level nodes are level 4 node 4 and node 5 respectively.

図２は図１のツリー型トポロジーのバックアップノードを示す。ノード４には、ノード２（レベル１）、ノード５（レベル２）、ノード９（レベル３）の３個の隣接ノードがある。ノード４の対象バックアップノードセットは、ノード５とノード９とからなる。ノード５は、対象バックアップノードセットの中の最低レベル、すなわちレベル２であるため、ノード４のバックアップノードに選ばれる。バックアップリンク２がこの事実を表す。 FIG. 2 shows a backup node of the tree topology of FIG. Node 4 has three adjacent nodes: node 2 (level 1), node 5 (level 2), and node 9 (level 3). The target backup node set of the node 4 includes a node 5 and a node 9. Node 5 is selected as the backup node of node 4 because it is the lowest level in the target backup node set, that is, level 2. Backup link 2 represents this fact.

同じ原理が他のノードにも適用される。たとえば、ノード５の、バックアップリンク３によって表されるバックアップノードはノード６である。ノード６の、バックアップリンク１によって表されるバックアップノードはノード３である。 The same principle applies to other nodes. For example, the backup node of node 5 represented by backup link 3 is node 6. The backup node represented by backup link 1 of node 6 is node 3.

図３は、図１のツリー型トポロジーのノード３に障害が発生した場合を示す。ノード３は、ノード７とノード８との上位ノードである。そのため、ノード７とノード８は、ルートノードに到達するために、それぞれのバックアップノードを用いなければならない。図２から、ノード７はノード８のバックアップノードであり、ノード６はノード７のバックアップノードである。そのため、図２のバックアップリンク４および５がそれぞれ図３のツリーリンク５および６となり、新しいツリー型トポロジーを図３に示す。この新しいツリー型トポロジーは非常に速く形成され、ネットワークの信頼性維持に役立つ。 FIG. 3 shows a case where a failure occurs in the node 3 of the tree topology of FIG. Node 3 is an upper node of node 7 and node 8. Therefore, node 7 and node 8 must use their respective backup nodes to reach the root node. From FIG. 2, node 7 is a backup node of node 8, and node 6 is a backup node of node 7. Therefore, backup links 4 and 5 in FIG. 2 become tree links 5 and 6 in FIG. 3, respectively, and a new tree type topology is shown in FIG. This new tree topology is formed very quickly and helps maintain network reliability.

Claims

以下のａ−ｄを特徴とするツリー型トポロジーを用いたネットワークに実装される方法。
ａ．全ての下位ノードがツリーにおけるそれぞれのレベルに関する情報を取得する。たとえば、レベル１ノードは、上位ノードがルートノードであるノードであり、レベル２ノードは上位ノードがレベル１ノードであるノードとなる。
ｂ．全ての下位ノードは、ツリー型トポロジーにおけるそのレベルを隣接するノードに頻繁に通知する。
ｃ．ルートノードへのバックアップノードを持たない、レベル＞１の下位ノードは全て、最小レベルの隣接するノード（上位ノードを除く）の１つをバックアップノードとして選択しなければならない。
ｄ．ツリー型トポロジーのリンクまたはノードに障害が発生した時、影響を受けたノードはそれぞれのバックアップノードを用いてルートノードに到達する。このバックアップノードへのリンクは、ツリーの新しいリンクとして用いられる．A method implemented in a network using a tree topology characterized by the following ad.
a. All lower nodes get information about their level in the tree. For example, a level 1 node is a node whose upper node is a root node, and a level 2 node is a node whose upper node is a level 1 node.
b. All subordinate nodes frequently inform neighboring nodes of their level in the tree topology.
c. All subordinate nodes of level> 1 that do not have a backup node to the root node must select one of the lowest level adjacent nodes (except the superordinate node) as a backup node.
d. When a tree topology link or node fails, the affected node reaches the root node using its respective backup node. This link to the backup node is used as the new link in the tree.

ツリー型トポロジーを用いることのできる請求項１記載の方法。 The method of claim 1, wherein a tree topology can be used.

ｅ．全てのレベル１下位ノードがバックアップノードとして隣接するノードの１つを選択しなければならないステップからさらになる請求項２記載の方法。 e. The method of claim 2, further comprising the step of all level 1 subnodes must select one of the adjacent nodes as a backup node.

ツリー型トポロジー中のノードのレベルが、帯域、消費電力、可動性等異なる基準を用いることができることを特徴とする請求項２記載の方法。 The method according to claim 2, characterized in that the level of the nodes in the tree topology can use different criteria such as bandwidth, power consumption, mobility and the like.

下位はその隣接ノードのレベル情報を受動的に取得するか、能動および受動両方の組み合わせで取得することを特徴とする請求項２記載の方法。 3. The method according to claim 2, wherein the lower level acquires the level information of the adjacent node passively, or acquires by a combination of both active and passive.

下位ノードは、その隣接する多くのノードをバックアップノードとして選択することができることを特徴とする請求項２記載の方法。 The method according to claim 2, wherein the subordinate node can select many adjacent nodes as a backup node.

時宜に応じて新しいルートノードがあることを特徴とする請求項２記載の方法。 3. The method of claim 2, wherein there is a new root node from time to time.