JP5725624B2 - 制御サーバ装置、制御方法、及び制御プログラム - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1には、通信ネットワークの構成例が、概要図により示されている。通信処理、情報処理、及び情報蓄積を担うためのリソース(例えば、制御サーバ装置、広域無線システム・アクセスポイント)を収容した可搬型のユニット(以下、「リソースユニット」という)は、情報通信ノードとして、被災地等に配置される。
WAN側のインタフェースは、有線、無線WAN、及び無線MAN(Metropolitan Area Network)のインタフェースを有し、インターネットへの接続を実現する。一方、LAN側のインタフェースは、無線LAN、及びFWA(Fixed Wireless Access)のインタフェースを有する。
リソースユニットは、メッシュ/マルチホップネットワークの構築に関する制御(例えば、ネットワーク通信ノードである複数のアクセスポイント装置から、ゲートウェイを選択する処理)を、自ユニットに備えられた制御サーバ装置により実行する。
図2には、通信ネットワークの構成例が、ブロック図により示されている。通信ネットワークは、リソースユニット100と、広域無線システム端末200と、制御装置300と、複数のアクセスポイント装置400とを備える。
アクセスポイント装置400は、ネットワーク通信ノードであり、制御装置300による制御に基づいて、設定変更(例えば、メッシュ/マルチホップネットワーク構築のためにリピータとして機能するか否かを切り替えるためのWDS(Wireless Distribution System)機能の設定変更)を実行する。
通信部310は、広域無線システム端末200を介して、リソースユニット100との通信を実行する。
アクセスポイント制御部320は、通信部310を介してリソースユニット100と連携し、アクセスポイント装置400の設定変更を実行する。
これにより、制御サーバ装置110は、通信ネットワークのスループットの最大化を図りつつ、スループット上限値を算出する対象となるアクセスポイント装置の数を削減することにより、通信ネットワークを短時間で構築することができる。
制御サーバ装置110は、記憶部111と、制御部112と、ファイル記憶部113と、データベース部114と、コマンド発行部115と、通信部116とを備える。通信部116は、広域無線システム・アクセスポイント120、及び、広域無線システム端末200を介して、制御装置300と通信する。
また、アクセスポイント装置400の設定結果を示す情報には、ネットワーク設定情報(IPアドレス、ネットマスク等)設定、暗号化・認証化情報設定、リピータ機能(WDS)ON又はOFF設定、リピータ機能により接続又は接続解除するアクセスポイント装置400のMACアドレスの登録又は削除処理、送信出力設定などがある。
ファイル記憶部113は、アクセスポイント装置400の設定に関するファイルデータを記憶する。
データベース部114は、アクセスポイント装置400から取得した情報、及び、アクセスポイント装置400の設定結果を示す情報を記憶する。
ここで、コマンド発行部115は、それらの指示を、通信ネットワークに合わせた信号フォーマットに変換し、通信部116、広域無線システム・アクセスポイント120、広域無線システム端末200、及び通信部310を介して、アクセスポイント制御部320に送信する。
制御部112は、通信ネットワークを構築するためのネットワーク構築処理を実行する。また、制御部112は、構築された通信ネットワークを最適化するためのネットワーク最適化処理を、所定のタイミングで実行する。
また、図3の中段に示す例では、制御部112は、アクセスポイント装置3のリンク先となる他のアクセスポイント装置を選択する際、トラヒック量をメトリックとし、トラヒック量が相対的に少ないアクセスポイント装置2を選択する(図3の下段を参照)。
以上が、ネットワーク構築処理の説明である。
また、制御部112は、ネットワーク最適化処理として、下記の手順1〜3を実行することにより、最適なゲートウェイとなるアクセスポイント装置400を、ネットワークトポロジ毎に選択する。
制御部112は、占有トラヒック量を定める。また、制御部112は、通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して占有トラヒック量以上となるまで、アクセスポイント装置(ベーシックノード)を、トラヒック量が上位である順に、通信ネットワーク全体から抽出する。以下では、N(Nは、1以上の整数)個のベーシックノードが抽出されたものとして説明を続ける。
制御部112は、抽出されたN個のアクセスポイント装置400(ベーシックノード)間のルーティングパス上のアクセスポイント装置400を、ゲートウェイ候補と定める。ここで、ベーシックノード同士が隣接しているために、ベーシックノード間のルーティングパス上にゲートウェイ候補が存在しない場合、制御部112は、ベーシックノードのいずれかを、ゲートウェイ候補とする。
Gmax=Tmax/BCD …(1)
ここで、Tmaxは、MACレイヤにおけるスループット理論値であり、式(2)により算出される。
Tmax=MSDUサイズ/(Delay per MSDU) …(2)
ここで、MSDUは、MAC・サービス・データ・ユニット(MAC Service Data Unit)である。
なお、式(1)は、シングルチャネルにおけるスループット上限値の算出式である。マルチチャネル(Multi‐radio Multi‐channel)おけるスループット上限値の算出式は、式(3)により示される(非特許文献2を参照)。
制御部112は、算出したスループット上限値を、ゲートウェイ候補毎に比較する。また、制御部112は、スループット上限値が最大となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。ここで、MACレイヤにおけるスループット理論値Tmaxが、全ノードで同一である場合、制御部112は、ボトルネック・コリジョン・ドメインが最小となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。
以上の手順1〜3により、制御部112は、スループット上限値が最大となるアクセスポイント装置400を、複数のアクセスポイント装置400から、ゲートウェイとして選択する。
以上が、ネットワーク最適化処理の説明である。
図6には、メッシュネットワークの構成例が示されている。図6では、一例として、26個のノードからメッシュネットワークが構成されるものとする。仮に、26個のノード全てについてスループット上限値を算出するとした場合、コリジョン・ドメインの算出は、26個のノード全てと、全てのリンク(25本のリンク)とについて、26×25=650回も実行される。
制御部112は、定めたゲートウェイ候補についてスループット上限値を算出し、スループット上限値が最大となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。この場合、コリジョン・ドメインの算出は、8個のゲートウェイ候補と、全てのリンク(25本のリンク)とについて、8×25=200回だけ実行される。
図7は、メッシュネットワークを構築する動作手順の例を示すフローチャートである。
(ステップS1)制御部112は、アクセスポイント装置400が収集した情報(例えば、自アクセスポイント装置に隣接するアクセスポイント装置のMACアドレス、使用チャネル、及び、受信信号強度)の取得の指示を、制御プラットフォームに出力する。
(ステップS2)制御部112は、アクセスポイント装置400が収集した情報に基づいて、ホップ数をメトリックとして、ホップ数が最少となるネットワークトポロジを、最小全域木アルゴリズムにより、入力されたゲートウェイ毎に定める。
(ステップS4)制御部112は、定めたネットワークトポロジに基づいて、メッシュネットワークを形成するための各種設定を、制御プラットフォームを介して、ネットワークトポロジ毎に実行する。制御部112は、ステップS3〜ステップS4を、ネットワークトポロジ毎に繰り返し実行する。
(ステップSa1)制御部112は、アクセスポイント装置400が収集した情報(例えば、自アクセスポイント装置に隣接するアクセスポイント装置のMACアドレス、使用チャネル、受信信号強度、及び、トラヒック量)の取得の指示を、制御プラットフォームに出力する。
(ステップSa2)制御部112は、アクセスポイント装置400が収集した情報に基づいて、ホップ数をメトリックとして、ホップ数が最少となるネットワークトポロジを、最小全域木アルゴリズムにより、入力されたゲートウェイ毎に定める。制御部112は、アクセスポイント装置のリンク先となる他のアクセスポイント装置を選択する際、トラヒック量をメトリックとし、トラヒック量が少ない他のアクセスポイント装置を選択する。
(ステップSa5)制御部112は、定めたネットワークトポロジに基づいて、メッシュネットワークを形成するための各種設定を、制御プラットフォームを介して、ネットワークトポロジ毎に実行する。制御部112は、ステップSa3〜ステップSa5を、ネットワークトポロジ毎に繰り返し実行する。
また、制御部112は、通信品質に基づいて、前記ゲートウェイを選択する。
また、制御部112は、前記通信ネットワークの構成が変化した場合、又は、所定周期で、前記ゲートウェイを選択する。
また、制御方法は、制御部112が、前記通信ネットワークの構成が変化した場合、又は、所定周期で、前記ゲートウェイを選択するステップを含む。
また、制御プログラムは、制御サーバ装置110として、コンピュータを機能させるための制御プログラムである。
第1実施形態では、制御サーバ装置110は、ネットワーク構築処理(図7を参照)と、ネットワーク最適化処理(図8を参照)とを実行していた。第2実施形態では、制御サーバ装置110が、ネットワーク構築処理を実行せず、ネットワーク最適化処理のみを所定周期で実行する点が、第1実施形態と相違する。以下では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
なお、以上に説明した制御サーバ装置を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
Claims (5)
- 通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して所定割合以上となるまで、アクセスポイント装置を、トラヒック量が上位である順に抽出する抽出部と、
前記抽出部が抽出したアクセスポイント装置間のルーティングパス上に存在するアクセスポイント装置をゲートウェイ候補と定める候補選択部と、
前記ゲートウェイ候補毎にスループット上限値を比較し、前記スループット上限値が最大となる前記ゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する選択部と
を備える制御サーバ装置。 - 前記選択部は、前記通信ネットワークの構成が変化した場合、又は、所定周期で、前記ゲートウェイを選択する請求項1に記載の制御サーバ装置。
- 制御サーバ装置における制御方法であって、
通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して所定割合以上となるまで、アクセスポイント装置を、トラヒック量が上位である順に抽出するステップと、
抽出したアクセスポイント装置間のルーティングパス上に存在するアクセスポイント装置をゲートウェイ候補と定めるステップと、
前記ゲートウェイ候補毎にスループット上限値を比較し、前記スループット上限値が最大となる前記ゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択するステップと
を含む制御方法。 - 前記通信ネットワークの構成が変化した場合、又は、所定周期で、前記ゲートウェイを選択する請求項3に記載の制御方法。
- 請求項1又は請求項2に記載の制御サーバ装置として、コンピュータを機能させるための制御プログラム。
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