JP4463288B2 - 中継器、通信ネットワークシステム - Google Patents
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Description
特にホップ数を最小にしようとすると、遠方にある無線通信端末同士が微弱な電波で通信を行おうとするため、電波状況の時間変化によって、通信の断絶を繰り返すというような通信品質の劣化を招くことになる。
しかし、この方法は、通信媒体が全て同一である場合には有効であるが、電力線と無線の混在しているネットワークなど複数の異なる通信媒体を含むネットワークにおいては、それぞれの伝搬損失を統一的に扱うことが難しいという課題がある。
また、通信媒体の特性や使用環境に応じて媒体の優先順を変更することも困難である。
異なる通信媒体間の通信を中継する中継器であって、
中継対象の通信媒体毎に、その通信媒体に対応した通信手段を備えるとともに、
前記通信手段が受信したパケットに基づき、そのパケットが送信元から当該中継器までに経由した通信経路の通信コストの積算値である積算通信コストを算出する通信コスト計算手段と、
パケットの中継に要する処理コストである中継コストを、中継対象の通信媒体に応じて算出する中継コスト算出手段と、
前記中継コストを中継対象の通信媒体毎に補正するための中継補正コスト値を格納した記憶手段と、
を備え、
前記記憶手段は、
当該中継器の使用条件の設定値毎に前記中継補正コスト値を格納しており、
前記通信手段は、
通信経路の積算通信コストを算出して応答すべき旨の要求パケットを受信し、
前記通信コスト計算手段は、
前記要求パケットの送信元から当該中継器までの積算通信コストを算出し、
前記中継コスト算出手段は、
中継コスト値を算出するとともに、当該中継器の使用条件の設定値に対応した前記中継補正コスト値を用いて、前記中継コスト値を補正し、
補正後の中継コスト値を、前記通信コスト計算手段が算出した積算通信コストに加算し、
前記通信手段は、
前記通信コスト計算手段及び前記中継コスト算出手段が算出した積算通信コスト値を前記要求パケットに反映し、反映後の要求パケットを同報送信する
ことを特徴とするものである。
また、通信媒体や使用環境に応じて、特定の通信媒体が優先的に経路として選択されるように設定することが可能となる。
図1は、本発明の実施の形態1におけるネットワークの構成図である。
図1において、一般家庭の住居1の屋内にホームネットワークが構成され、無線を用いて通信を行う無線通信路2a〜2kと、電力線を用いて通信を行う有線通信路3a〜3cと、が混在している。
通信端末4a〜4dは、無線を用いて通信を行う。ここでの通信端末は、たとえば家電製品であり、テレビ4a、電子レンジ4b、換気扇4c、洗濯機4dなどである。
無線有線中継器5a〜5dは、無線通信路と有線通信路の間で、それぞれの通信の中継を行う。
電子レンジ4bは、無線通信路2b〜2dを介して、無線有線中継器5a、無線有線中継器5b、テレビ4a、と接続されている。
換気扇4cは、無線通信路2g、2jを介して、無線有線中継器5c、洗濯機4dと接続されている。
洗濯機4dは、無線通信路2i〜2kを介して、無線有線中継器5c、無線有線中継器5d、換気扇4cと接続されている。
無線有線中継器5a〜5dは、有線通信路3a〜3cで互いに接続されている。また、無線有線中継器5aと5bは無線通信路2fで、無線有線中継器5cと5dは無線通信路2hで、それぞれ接続されている。
ここでは構成図の例として以上のように通信端末4a〜4dと無線有線中継器5a〜5dとの接続経路について示したが、無線通信路2a〜2kを介した接続に関しては図1以外においてもさまざまな経路が考えられる。接続経路についても同様である。
たとえば、テレビ4aから電子レンジ4bに対してデータを送信する場合を考える。
無線通信路2bを介してデータ送信を行った場合、無線通信路2bの途中で床や壁などの部材を通過することになり、通信品質の低下が考えられる。通信品質の低下とは、スループットの低下、パケットエラー率の増加、微弱な電波環境の変化による通信断絶の可能性の増加などである。
無線有線中継器5bは、有線通信路3bを経由したパケットを無線通信路2dを介して電子レンジ4bに送信する。
このように、有線通信路3bを経由してパケットを伝送させることにより、床や壁などの妨害物を通過して無線伝送するよりもより品質の高い通信を行うことが可能となる。
なお、通信端末としてテレビ4aなどの家電機器を例に説明したが、人が直接使用することのない住居内の環境情報を収集するためのセンサ、たとえば温度センサ、湿度センサ、接触センサ、人間センサ、照度センサも含まれるものとする。
図2において、通信端末101、102、103、104が、それぞれ通信経路106、107、108、109により接続されている。ここでは通信端末101から通信端末103に向かうための通信経路を決定する場合の手順について説明する。
初期状態では、通信端末101は通信端末103に至る通信経路を知らないものとする。通信端末101は、通信端末103までの通信経路を知っている通信端末がいないかどうかを確認するため、経路探索パケットを同報送信する。
経路探索パケット105は通信端末104に向けて送信され、経路探索パケット110は通信端末102に向けて送信される。
通信端末104は、経路探索パケット105を受信し、そのパケットの宛先が自分でないことが判明すると、さらに同報送信によって別の通信端末へ経路探索パケット111を送信する。通信端末102も同様に経路探索パケット110を受信し、同報送信によって別の通信端末へ経路探索パケット112を送信する。
なお、経路探索パケットを送信する際には、それまでの通信経路の積算通信コスト情報をパケット内に含める。
たとえば、通信端末102が経路探索パケット112を送信する際には、通信端末101から受信したパケットの電波状態などの物理的な測定量から、通信経路108の通信コストを算出し、その情報を経路探索パケット112に含めて送信する。通信端末104も同様の処理を行う。
経路探索パケット111又は112のいずれかが、先に通信端末103に到着する。
通信端末103は、自分宛の経路探索パケットを最初に受信した後、後続の経路探索パケットの受信を待つため、所定時間経路探索パケットを待機する。待機中に、次の経路探索パケットが受信される。
このとき、受信したパケットの電波状態などの物理的な測定量から、通信経路106と107の通信コストを算出して確定する。
また、経路探索パケット111および112には、通信経路108と109の通信コスト情報も含まれている。そのため、通信端末103は、通信経路108と109の通信コストも確定することができる。
通信端末103は、これまでの処理により、通信経路109と106とからなる通信経路113の積算通信コストと、通信経路108と107とからなる通信経路114の積算通信コストを確定することができる。
通信端末103は、経路探索パケットを受信してから所定時間他の経路探索パケットの受信を待つことで複数の通信経路情報を取得する。ここでは通信経路として通信経路113と通信経路114の情報を得る。
その後、通信経路113と通信経路114のうち、最小の通信コストのほうを選択し、通信経路を決定する。ここでは通信経路114が最小となるものとする。
通信経路が定まった後、通信端末103は、通信端末101に対して経路探索応答パケットを返信する。経路探索応答パケットは、通信端末102を経由して通信端末101に届けられる。
個々の中継器自身も通信端末としての機能を有し、同様に経路探索パケットの送受信を行うものとする。
中継器を介在させる場合は、図2の各ステップにおける通信コストの算出時に、中継に要する処理コスト(中継コスト)を通信コスト値に加算してもよい。これにより、パケットの中継先媒体を間接的に制御することができる。
このように構成することで、通信環境に応じて適切な中継コストを設定できるので、より使用状況に適した経路設定が可能となり、経路に優先度を付加することが可能となる。
実施の形態1では、本発明において通信経路を決定する方法の概略を説明した。また、通信経路の途中に、異なる通信媒体間の通信を中継するための中継器を設け、通信環境に応じて中継コストを補正することについても概略を説明した。
本発明の実施の形態2では、本発明における中継器の構成と動作を、より具体的に説明する。
中継器5は、データ中継手段10、無線通信手段11、有線通信手段12、記憶手段13、中継コスト計算手段14、中継コスト補正手段15、及び通信コスト計算手段16を備える。
本実施の形態2における「中継コスト算出手段」は、中継コスト計算手段14、中継コスト補正手段15がこれに相当する。
無線通信手段11は、無線通信のためのインターフェースを備え、無線通信により通信パケットを送受信する。
有線通信手段12は、有線通信のためのインターフェースを備え、有線通信により通信パケットを送受信する。
記憶手段13は、中継補正コスト13a、通信コストテーブル13c、経路情報テーブル13dを格納している。
中継コスト計算手段14は、無線通信媒体と有線通信媒体の間の中継処理による各通信媒体変換を行う際の中継コストを算出する。
中継時に通信媒体が変化する場合、物理的なレベルでの変換が必要になることから中継コストは高くなる。たとえば無線媒体から有線媒体へ、あるいは有線媒体から無線媒体への変換である。
一方、同一媒体間における中継では、中継コストは媒体変換時に比べ低くなる。
通信コスト計算手段16は、無線通信手段11あるいは有線通信手段12が受信した経路探索パケットの電波強度あるいは電気信号状態などの物理的な測定量から、経路探索パケットが経由した通信経路の通信品質を示す通信コストを算出する。
経路情報テーブル13dは、自中継器宛以外の通信パケットを受信した際に、その通信パケットを中継すべき端末宛先を示す情報を保持している。
通信コストテーブル13cは、通信経路ごとの積算通信コスト情報を保持している。
各テーブルの構成は、本実施の形態2の説明には不要であるため説明を省略し、詳細は後述の実施の形態5にて説明する。
データ中継手段10、中継コスト計算手段14、中継コスト補正手段15、通信コスト計算手段16は、回路デバイスなどのハードウェアにより構成してもよいし、マイコンやCPUなどの演算装置により実行されるソフトウェアとして構成してもよい。
中継補正コスト13aは、4つのコスト値を一セットとして、補正コストセット200として構成される。
補正コストセット200は、無線−無線中継補正コスト201、有線−有線中継補正コスト202、無線−有線中継補正コスト203、有線−無線中継補正コスト204から構成される。
(2)有線−有線中継補正コスト202は、有線通信手段12で受信した通信パケットを有線通信手段12に中継する際の中継コストに対して加算される補正コストである。
(3)無線−有線中継補正コスト203は、無線通信手段11で受信した通信パケットを有線通信手段12に中継する際の中継コストに対して加算される補正コストである。
(4)有線−無線中継補正コスト204は、有線通信手段12で受信した通信パケットを無線通信手段11に中継する際の中継コストに対して加算される補正コストである。
これらの補正コストセットは、中継器5の使用環境、条件、用途に応じて、それぞれ最適な値が設定されている。例えば、以下のような設定が考えられる。
(2)夜11時から3時までの間は、住人が電力線を経由してインターネットを使用するような場合は、電力線の通信負荷が増加することから、この時間帯は電力線を経由する経路の優先度を低くするような補正コストセットを用いる。
(3)設備機器ネットワーク向けには補正コストセット200aを用い、ホームネットワーク向けには補正コストセット200bを用い、センサネットワーク向けには補正コストセット200cを用いる。
なお、補正コストセット200の切り替えについては、例えば中継器5に物理的なスイッチを設け、中継器の設定時にスイッチを設定するように構成することができる。また、中継器5自身が、無線通信路あるいは有線通信路の通信品質に応じて補正コストセット200を自律的に切り替えてもよい。また、中継器5自身が、あらかじめ設定された時刻に応じて補正コストセット200を切り替えてもよい。
また、使用条件等を自動又は手動で切り替えるのみで中継補正コスト13aの値を再設定できるので、メンテナンス作業時に中継補正コスト13aの値を書き換えるよりも、作業負担が大幅に軽減される。
実施の形態2では、図4を用いて中継補正コスト13aの構成について説明した。図4のような構成により、中継コスト計算手段14は、中継コストを適切に補正することができる。
本発明の実施の形態3では、中継補正コスト13aの詳細について補足説明する。
たとえば、補正コストセット200に含まれる4つの補正コストの値を全て0とした場合、媒体変換がおこなわれる中継コストが高くなることから、媒体変換を伴う経路の通信コストが高くなることになり、ネットワーク全体として、中継器による媒体変換がおこなわれない経路の優先度が向上する。
媒体変換を行うと媒体変換に要するオーバヘッドが生じるため、通信品質の上でのスループットの低下が懸念される。スループット向上の優先度を高くしたい場合は、補正コストを0とし、媒体変換を伴わない中継経路の優先度を高くすることで対応することが可能となる。
即ち、経由してほしくない通信媒体に向けてパケットを中継する際には中継補正コスト13aを意図的に高く設定し、好ましい通信媒体に向けてパケットを中継する際には中継補正コスト13aを低く設定しておけば、経路探索パケットで通信経路を決定する際にその設定が反映されるので、結果として好ましい通信経路を経由するように通信経路が決定されることになる。
なお、中継補正コスト13aを負の値に設定してもよい。中継補正コスト13aを負の値に設定することより、その中継先経路が一層選択されやすくなる。
具体的な設定例について、以下の(1)(2)で説明する。
たとえば、有線−有線中継補正コスト202と無線−有線中継補正コスト203を0とし、無線−無線中継補正コスト201と有線−無線中継補正コスト204に正の値を設定することで、無線通信手段11から無線通信手段11に中継される経路と、有線通信手段12から無線通信手段11に中継される経路の中継コストが大きくなるように補正することが可能となる。
これにより、無線通信手段11が出力先となる経路は積算通信コストが大きくなり、優先度が低下する。逆に有線通信手段12が出力先となる経路の優先度を高くすることが可能となる。
また、本発明の中継器5では、中継コストに対して補正コストを加算するようにしているため、本来の中継にかかるコストを考慮したうえで、経路の優先度の操作が可能となる。これにより有線通信路と無線通信路を行き来するような経路は媒体変換の回数が増加することから、優先度を低くすることができる。
また同様に、有線−無線中継補正コスト204に設定する値は、無線−有線中継時に中継コスト計算手段14で得られる中継コストよりも、有線−無線中継コストと有線−無線中継補正コストの和が大きくなるように設定するとよい。
ここで、補正コスト設定の基準を無線−有線中継時に中継コスト計算手段14で得られる中継コストとしたのは、有線−有線中継コストに比べ、無線−有線中継時に中継コストのほうが大きくなることによるものである。
たとえば、無線−無線中継補正コスト201に負の値を設定し、有線−有線中継補正コスト202と無線−有線中継補正コスト203と有線−無線中継補正コスト204に0を設定する。
このように設定することで、無線通信手段11から無線通信手段11に中継される経路の中継コストが低くなると同時に、通信端末間を接続する無線通信路よりも、中継器5を経由した通信コストのほうを低くでき、無線通信路において中継器を経由する経路の優先度を高めることが可能となる。
これにより、中継器5を無線中継器として動作させることが可能となる。
このとき、中継コストの値は、優先度を高めたい中継経路においては0〜1の範囲の値、あるいは負の値とし、逆に優先度を低くしたい中継経路においては1より大きな値とするなどの設定方法がある。
この結果、経路探索パケットで通信経路を決定する際に、ここでの設定が反映されるため、前述したネットワークの経路探索の仕組みをそのまま使用した場合でも、結果として好ましい通信経路が選択されるようになる。
これにより、任意の通信媒体を通過するないしは通信媒体からある通信媒体へと中継するパケットのコストを調整することができ、パケットが特定の通信媒体の使用を避けたり、逆に誘導したりすることができ、通信経路に対して擬似的に優先度を設定したような動作となる。
図5は、本発明の実施の形態4に係る中継器5の構成を示すブロック図である。
本実施の形態2に係る中継器5は、実施の形態2で説明した図3の構成に加えて、新たに通信コスト制限手段17を備える。その他の構成は図3と同様であるため、説明を省略する。
通信コスト制限手段17は、その機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアにより構成してもよいし、マイコンやCPUなどの演算装置により実行されるソフトウェアとして構成してもよい。
本実施の形態4における「通信制限手段」は、通信コスト制限手段17がこれに相当する。
範囲内にあった場合は中継処理を継続する。
範囲外の場合は、積算コストが異常であると判断し、経路探索パケットの中継を中断し、この経路探索パケットを破棄するか、あるいは積算コストを補正し、経路探索パケットの中継を継続する。
破棄するか補正するかの基準の詳細については、次の図6で説明する。
経路探索パケットは、複数の端末を経由して配信されるため、その過程において通信コストが加算されていく。また、中継器5により通信媒体をまたがる中継が実施された際には、中継コスト(及び中継補正コスト13a)の値も加算される。
ループが生じている場合、通信コストがループの度に加算されていくので、通信コストは過度に大きくなっているものと考えられる。
通信コスト制限手段17は、この過大な通信コストを監視し、通信コスト(及び中継コスト、中継補正コストを加えたもの)の値が所定の閾値以上となった場合には、その経路探索パケットを破棄する。これにより、パケットループが生じることを未然に回避することができる。
一般に、通信パケットは通信コストの低い方向に向けて流れる傾向にあるため、中継器5の中継補正コスト13aに負の値を設定している場合には、その中継器に何度もパケットが戻ってきて、無限に通信コストを下げるように動作する可能性がある。
通信コスト制限手段17は、この過小な通信コストを監視し、通信コスト(及び中継コスト、中継補正コストを加えたもの)の値が所定の閾値以下となった場合には、その経路探索パケットを破棄する。これにより、中継補正コスト13aの設定が原因でパケットループが生じることを未然に回避できる。
通信コスト(及び中継コスト、中継補正コストを加えたもの)が過大になった場合には、過度なパケットループ等が発生しているものと推測し、通信コスト制限手段17によりそのパケットを破棄する。
(2)正常値
パケットループ等が発生していなければ、通信コスト(及び中継コスト、中継補正コストを加えたもの)の値は一定の範囲に収まるものと推測し、そのまま中継を継続する。
(3)補正対象
通信コスト(及び中継コスト、中継補正コストを加えたもの)の値が第1下限値を下回った場合は、中継補正コスト13aの設定が原因でパケットループが生じている可能性がある。
そこで、通信コスト制限手段17は、少なくとも中継器5が受信した際の積算通信コストよりも高い値に、通信コストを補正する。この補正により、仮に再度パケットが当該中継器5に戻ってきたとしても、先の受信時よりは積算通信コストが高い値になっているであろうことが期待できる。これにより、パケットループは解消される。
(4)破棄対象
通信コスト(及び中継コスト、中継補正コストを加えたもの)が過小になった場合には、中継補正コスト13aの設定等が原因で過度なパケットループ等が発生しているものと推測し、通信コスト制限手段17によりそのパケットを破棄する。
特に、中継補正コスト13aに負の値を設定した場合において、その設定が原因でパケットループが生じることを回避する効果がある。
本発明の実施の形態5では、中継器5を含む通信端末により構成される通信ネットワークにおいて、経路探索パケットにより最適な通信経路が決定される際の詳細動作について説明する。
なお、本実施の形態5に係る中継器5の構成は、実施の形態4で説明した図5と同様であるため、説明を省略する。
通信コストテーブル13cは、「送信元」列、「宛先」列、「中継元」列、「積算コスト」列、を有する。
「送信元」列には、経路探索パケットを最初に同報送信した端末のアドレスが格納される。
「宛先」列には、経路探索パケットにより通信経路を決定しようとしている最終宛先端末のアドレスが格納される。
「中継元」列には、経路探索パケットを自端末に送信した直前の端末のアドレスが格納される。経路探索パケットは通信端末を順に経由して最終宛先端末へ伝搬していくが、自端末に経路探索パケットを送信した直前の端末のアドレスは、本列の値を参照することで分かる。
「積算コスト」列には、経路探索パケットが自端末に到達するまでに経由した通信経路の積算通信コストが格納される。
例えば1行目のデータによれば、端末「0」が端末「4」に宛てて送信したパケットは、端末「1」により中継されて自端末に到達し、それまでの積算通信コストは「14」であることが分かる。
また、2行目と3行目のデータによれば、端末「0」が端末「4」に宛てて送信したパケットのうち、端末「3」により中継されて自端末に到達したパケットは2種類存在し、それぞれのパケットが経由した通信経路の積算通信コストは「18」「13」であることが分かる。
経路情報テーブル13dは、「宛先」列、「中継先」列、を有する。
「宛先」列には、通信パケットの宛先端末のアドレスが格納される。
「中継先」列には、「宛先」列の値で特定される端末宛に通信パケットを送信する際に、次にその通信パケットを中継すべき宛先が格納される。マルチホップネットワークにおいて、通信パケットは通信端末を経由しながら最終宛先端末へ伝搬していくが、次にどの端末へパケットを中継すればよいかは、本列の値を参照することで分かる。
1行目のデータによれば、端末「4」宛てのパケットを受信した際には、次に端末「3」に宛ててそのパケットを中継すればよいことが分かる。
また、2行目のデータによれば、端末「1」宛てのパケットは、端末「1」に直接送信可能であることが分かる。
図9において、通信端末600〜604までの5つの端末が無線通信ネットワークを形成している。初期状態では、各通信端末の経路情報テーブル13d及び通信コストテーブル13cは空であるものとする。
各通信端末のうち、通信媒体をまたがる通信を行うものについては、本実施の形態5に係る中継器5により構成する。
以下、各ステップについて説明する。
通信端末600は、通信端末601、602、603と接続されている。
通信端末601は、通信端末600、604と接続されている。
通信端末602は、通信端末600、603と接続されている。
通信端末603は、通信端末600、604と接続されている。
通信端末604は、通信端末601、603と接続されている。
また、各通信端末間の通信経路の通信コストは、図9の(ステップ1)に示すとおりである。これらの通信コストは、あらかじめ判明しているものではないが、各通信端末がパケットを受信した際に、受信電力などによって、そのパケットが経由した通信経路の通信コストを算出することができるものとする。
通信端末600は、通信端末604にデータを送信するため、通信端末604宛ての通信経路を決定する必要がある。そのため、経路探索パケットを通信端末604に宛てて同報送信する。
通信端末600が送信した経路探索パケットは、通信端末601、602、603に到達する。さらに、通信端末602は、受け取った経路探索パケットを通信端末603に送信する。
経路探索パケットを受け取った各通信端末は、受信電力などからそのパケットが経由した通信経路の通信コストを算出する。ここでは(ステップ1)に示した各値が算出されたものとする。
算出した通信コストは、通信経路毎に通信コストテーブル13cに格納される。
「送信元」列には、通信端末600のアドレスが格納される。
「宛先」列には、通信端末604のアドレスが格納される。
「中継元」列には、経路探索パケットを自端末に送信した直前の端末のアドレスが格納される。例えば、通信端末603の場合には、通信端末600から送信されたパケットと、通信端末602から送信されたパケットの2つが到達するため、それぞれに対応した値が格納される。
「積算コスト」列には、経路探索パケットが自端末に到達するまでに経由した通信経路の積算通信コストが格納される。通信端末603の場合には、上述の2通りの通信経路それぞれに対応した値が格納される。
通信端末601と603は、経路探索パケットを通信端末604宛に送信する。通信端末604は、最初の自端末宛の経路探索パケットを受信すると、自端末宛の経路探索パケットを一定時間受け付ける。
通信端末604は、経路探索パケットの宛先が自端末であるため、この段階で各通信経路の積算通信コストを確定し、通信コストテーブル13cに格納する。
通信端末604の通信コストテーブル13cには、以下の3つの通信経路の積算通信コストが格納されることになる。
(1)通信端末600−>601−>604の経路(積算コスト=14)
(2)通信端末600−>602−>603−>604の経路(積算コスト=18)
(3)通信端末600−>603−>604の経路(積算コスト=13)
通信端末604は、自端末宛の経路探索パケットを一定時間待ち受けた後、通信コストテーブル13cの「積算コスト」列の値が最も小さいエントリを確定する。ここでは、通信端末600−>603−>604の経路(積算コスト=13)が、最も積算コストが小さいことが分かる。
次に、通信端末604は、確定したエントリの「中継元」列の値を読み取り、その通信端末宛に経路探索応答パケットを送信する。ここでは、通信端末603宛に送信することになる。
通信端末603は、通信端末604が送信した経路探索応答パケットを受信する。
この時点で、通信端末603と604の間の通信経路が確定されるので、通信端末603は、経路情報テーブル13dにその情報を格納する。
「宛先」列には、通信端末604のアドレスが格納される。
「中継先」列には、通信端末604のアドレスが格納される。
通信端末603は、経路情報テーブル13dにエントリを格納した後、通信コストテーブル13cの「積算コスト」列の値が最も小さいエントリを確定する。ここでは、通信端末600宛の経路(積算コスト=5)が、最も積算コストが小さいことが分かる。
次に、通信端末603は、確定したエントリの「中継元」列の値を読み取り、その通信端末宛に経路探索応答パケットを送信する。ここでは、通信端末600宛に送信することになる。
通信端末600は、通信端末603が送信した経路探索応答パケットを受信する。
この時点で、通信端末600と603の間の通信経路が確定されるので、通信端末600は、経路情報テーブル13dにその情報を格納する。
ここでは、「宛先」列に通信端末604のアドレスを格納し、「中継先」列に通信端末603のアドレスを格納する。
なお、複数の宛先端末に関する経路探索パケットや経路探索応答パケットがネットワークを流れる場合は、通信コストテーブル13cの「送信元」列の値で、各パケットを識別すればよい。
経路探索パケット1100は、宛先アドレス1101、送信元アドレス1102、中継先アドレス1103、中継元アドレス1104、パケットID情報1105、積算コスト情報1106を有する。
宛先アドレス1101には、経路探索の対象となる宛先端末のアドレスが格納される。当該経路探索パケットは、この値で特定される端末への通信経路を決定するためのパケットであることを表す。
送信元アドレス1102には、当該経路探索パケットを最初に送信した端末のアドレスが格納される。
中継先アドレス1103には、当該経路探索パケットを次に送信する宛先端末のアドレスが格納される。同報送信の場合には、ブロードキャストアドレスなどを格納すればよい。
中継元アドレス1104には、当該経路探索パケットを直前に送信した端末のアドレスが格納される。
パケットID情報1105には、当該経路探索パケットを識別するための一意のID番号が格納される。この値により、同じIDの経路探索パケットを何度も同報送信することを防止することができる。
積算コスト情報1106には、当該経路探索パケットを最初に送信した端末から、当該経路探索パケットを直前に送信した端末までの、積算通信コストが格納される。
経路探索応答パケット1200は、送信元アドレス1201とパケットID情報1202を有する。
送信元アドレス1201には、経路探索パケットを最初に送信した端末のアドレスが格納される。
パケットID情報1202には、経路探索応答パケットを識別するための一意のID番号が格納される。
無線通信手段11あるいは有線通信手段12が経路探索パケットを受信する。
(S1302)
通信コスト計算手段16は、経路探索パケットを中継した直前の通信端末(あるいは中継器)との間の通信経路の通信コストを計算する。これはたとえば、電波強度や電気信号レベル、パケットエラー率、スループットによって算出を行う。
(S1303)
通信コスト計算手段16は、図9のステップ3〜ステップ4で説明した手順により、通信コストテーブル13cを更新する。
「送信元」列の値は、受信した経路探索パケットの送信元アドレス1102とする。
「宛先」列の値は、受信した経路探索パケットの宛先アドレス1101とする。
「中継元」列の値は、受信した経路探索パケットの中継元アドレス1104とする。
「積算コスト」列の値は、通信コスト重み乗算ステップS1302で求めた通信コストに、受信した経路探索パケット中の積算コスト情報1106の値を合算した値とする。
データ中継手段10は、受信した経路探索パケットの宛先アドレス1101を確認して、自中継器宛か否かを確認する。
自中継器宛の場合は、経路探索パケットの受信処理を終了し、ステップS1305に移行する。自中継器宛でない場合は、ステップS1306に進む。
データ中継手段10は、経路探索が完了したことを送信元に伝達するため、図10で説明した手順により、経路探索応答パケットを送信する。
中継コスト計算手段14は、中継に要する中継コストを算出する。中継コストは、中継処理負荷、あるいは中継処理にかかる時間などに基づき求められる。
(S1307)
中継コスト補正手段15は、ステップS1306において中継コスト計算手段14により得られた中継コストに中継補正コスト13aを加算する。
ここで加算する補正コスト値は、中継器5が中継を行う経路に応じて、補正コストセット200中の(1)無線―無線中継補正コスト201、(2)有線―有線中継補正コスト202、(3)無線―有線中継補正コスト203、(4)有線―無線中継補正コスト204、のいずれかが選択される。
通信コスト制限手段17は、ステップS1307で得られた積算通信コストが、所定値の範囲に収まっているか否かを判別する。
積算コストが所定値の範囲に納まっていた場合、経路パケット同報送信ステップS1309に進む。積算コストが所定値の範囲に納まっていなかった場合、通信コストの値が異常であると判断し、ステップS1310に進む。
データ中継手段10は、受信した経路探索パケットを同報送信するように、無線通信手段11および有線通信手段12に指示を出す。指示の際には、通信コスト計算手段16を介して行ってもよい。また、直接無線通信手段11あるいは有線通信手段12を制御してもよい。
(S1310)
通信コスト制限手段17は、受信した通信パケットの積算コストが異常であるとし、図6で説明した基準に従い、受信した通信パケットの中継を行わずパケットを破棄するか、若しくは補正を加える。
経路探索パケット受信に対する一連の動作が完了する。
図14は、本発明の実施の形態6に係る中継器5の構成を示すブロック図である。
図14において、記憶手段13は、図5の構成に加えて通信コスト重み13bを新たに格納している。その他の構成は図5と同様であるため、説明を省略する。
通信コスト重み13bは、無線通信と電力線通信の相対的なコストの比率を定める値である。通信コスト重み13bの使用方法は、次の図15で説明する。
図13のステップS1301〜S1302と同様である。
(S1503)
通信コスト計算手段16は、ステップS1502で算出した通信コストに対して、使用している通信経路毎にあらかじめ定められた通信コスト重み13bを乗じる。
通信コスト重み13bの値は、0〜1の値をとり、通信状態の良好な通信経路に関しては小さな値、通信状態の悪い通信経路に関しては大きな値が設定されている。
本実施の形態6では、説明の簡略化のため無線通信の例のみを示しているが、有線・無線が混在する通信ネットワークにおいては、有線通信路における通信コスト重み13bの値を小さくし、無線通信路における値を大きくする、というルールにしてもよい。
このように、通信媒体ごとに重みを変えることにより、通信コストの小さい通信経路が選択されやすくなるので、優先使用する通信媒体を間接的に指定することができる。
(S1504)〜(S1512)
図13のステップS1303〜S1311と同様である。
Claims (12)
- 異なる通信媒体間の通信を中継する中継器であって、
中継対象の通信媒体毎に、その通信媒体に対応した通信手段を備えるとともに、
前記通信手段が受信したパケットに基づき、そのパケットが送信元から当該中継器までに経由した通信経路の通信コストの積算値である積算通信コストを算出する通信コスト計算手段と、
パケットの中継に要する処理コストである中継コストを、中継対象の通信媒体に応じて算出する中継コスト算出手段と、
前記中継コストを中継対象の通信媒体毎に補正するための中継補正コスト値を格納した記憶手段と、
を備え、
前記記憶手段は、
当該中継器の使用条件の設定値毎に前記中継補正コスト値を格納しており、
前記通信手段は、
通信経路の積算通信コストを算出して応答すべき旨の要求パケットを受信し、
前記通信コスト計算手段は、
前記要求パケットの送信元から当該中継器までの積算通信コストを算出し、
前記中継コスト算出手段は、
中継コスト値を算出するとともに、当該中継器の使用条件の設定値に対応した前記中継補正コスト値を用いて、前記中継コスト値を補正し、
補正後の中継コスト値を、前記通信コスト計算手段が算出した積算通信コストに加算し、
前記通信手段は、
前記通信コスト計算手段及び前記中継コスト算出手段が算出した積算通信コスト値を前記要求パケットに反映し、反映後の要求パケットを同報送信する
ことを特徴とする中継器。 - 前記通信コスト計算手段が算出した積算通信コストの値が所定の範囲内にない場合に当該通信パケットの中継を制限する通信制限手段を備え、
前記通信制限手段は、
前記積算通信コストが、あらかじめ定められた第1下限値を下回った際には、当該通信パケットにループが生じているものと判断し、前記第1下限値より大きくなるように前記積算通信コストを補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の中継器。 - 異なる通信媒体間の通信を中継する中継器であって、
中継対象の通信媒体毎に、その通信媒体に対応した通信手段を備えるとともに、
前記通信手段が受信したパケットに基づき、そのパケットが送信元から当該中継器までに経由した通信経路の通信コストの積算値である積算通信コストを算出する通信コスト計算手段と、
パケットの中継に要する処理コストである中継コストを、中継対象の通信媒体に応じて算出する中継コスト算出手段と、
前記中継コストを中継対象の通信媒体毎に補正するための中継補正コスト値を格納した記憶手段と、
前記通信コスト計算手段が算出した積算通信コストの値が所定の範囲内にない場合に当該通信パケットの中継を制限する通信制限手段と、
を備え、
前記通信手段は、
通信経路の積算通信コストを算出して応答すべき旨の要求パケットを受信し、
前記通信コスト計算手段は、
前記要求パケットの送信元から当該中継器までの積算通信コストを算出し、
前記中継コスト算出手段は、
中継コスト値を算出するとともに、前記中継補正コスト値を用いて前記中継コスト値を補正し、
補正後の中継コスト値を、前記通信コスト計算手段が算出した積算通信コストに加算し、
前記通信制限手段は、
前記積算通信コストが、あらかじめ定められた第1下限値を下回った際には、当該通信パケットにループが生じているものと判断し、前記第1下限値より大きくなるように前記積算通信コストを補正し、
前記通信手段は、
前記通信コスト計算手段及び前記中継コスト算出手段が算出した積算通信コスト値を前記要求パケットに反映し、反映後の要求パケットを同報送信する
ことを特徴とする中継器。 - 前記通信制限手段は、
前記積算通信コストが前記第1下限値よりも小さい第2下限値をさらに下回った場合は、当該通信パケットを破棄する
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の中継器。 - 前記記憶手段は、
パケットの中継先を特定するための通信経路情報を保持する経路情報テーブル、及び通信経路毎の積算通信コストを保持する通信コストテーブルを格納しており、
前記通信手段が、
通信経路の積算通信コストを算出して応答すべき旨の要求パケットを受信した際に、
前記通信コスト計算手段は、
その要求パケットを当該中継器に送信した直前の中継元から当該中継器までの通信コストを算出し、
その要求パケットの最初の送信元から、その要求パケットを当該中継器に送信した直前の中継元に到達するまでの積算通信コストに前記通信コストを加算して前記通信コストテーブルに格納する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の中継器。 - 前記通信手段が、
通信経路の積算通信コストを算出して応答すべき旨の要求パケットを受信した際に、その要求パケットが当該中継器宛である場合は、
前記通信手段は、
後続の要求パケットを所定時間待ち受け、
前記通信コスト計算手段は、
前記通信コストテーブルを参照して、積算通信コストが最も少ない通信経路を特定し、
前記通信手段は、
その通信経路に向けて、通信経路の積算通信コストを算出した旨の応答パケットを送信する
ことを特徴とする請求項5に記載の中継器。 - 前記通信手段は、
通信経路の積算通信コストを算出した旨の、当該中継器以外に宛てた応答パケットを受信し、
前記通信コスト計算手段は、
前記通信手段がその応答パケットを受信すると、前記経路情報テーブルに、その応答パケットの中継元を中継先とするエントリを格納し、
前記通信コストテーブルを参照して、積算通信コストが最も少ない通信経路を特定し、
前記通信手段は、
その通信経路に向けてその応答パケットを送信する
ことを特徴とする請求項6に記載の中継器。 - 前記中継補正コストは、
当該中継器が優先的に中継する通信媒体に向けた中継コストが、その他の中継コストよりも小さくなるように設定された
ことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の中継器。 - 前記中継補正コストは、
当該中継器が優先的に中継する通信媒体に向けた中継コストを補正する際の補正値が負の値に設定され、
その他の中継コストを補正する際の補正値が正の値に設定された
ことを特徴とする請求項8に記載の中継器。 - 前記中継コスト算出手段は、
前記通信手段の状態より得られる通信路の状態に応じた前記中継補正コスト値を用いて前記中継コスト値を補正する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の中継器。 - 前記中継コスト算出手段は、
時間帯毎に設定された前記中継補正コスト値を時間帯に応じて選択し、その値を用いて前記中継コスト値を補正する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の中継器。 - 請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の中継器を1ないし複数有する
ことを特徴とする通信ネットワークシステム。
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