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技術 無線通信端末、中継器、通信ネットワークシステム

出願人 三菱電機株式会社
発明者 勝倉真中田成憲樋原直之
出願日 2006年12月22日 (11年10ヶ月経過) 出願番号 2006-345846
公開日 2008年7月10日 (10年4ヶ月経過) 公開番号 2008-160387
状態 特許登録済
技術分野 小規模ネットワーク(3)ループ,バス以外 無線中継システム 移動無線通信システム
主要キーワード 通信断絶 妨害源 出荷時設定 積算コスト 電力端子 優先通信 妨害物 中継地点
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (17)

課題

複数の異なる通信媒体を含むネットワークにおいて、通信経路選定に際し、それぞれの通信媒体の定性的又は定量的な特性を反映させることのできる無線通信端末を得る。

解決手段

無線信号送受信を行う無線通信手段302と、経路情報テーブル307、通信経路毎積算通信コストを保持する通信コストテーブル308、及び通信経路毎に定められた重み値306を格納した記憶手段305と、パケットが経由した通信経路の積算通信コストを算出する通信コスト計算手段303と、を備え、無線通信手段302は、経路探索パケットを送信又は受信し、通信コスト計算手段303は、そのパケットの中継元から当該通信端末までの通信コストを算出し、重み値を乗じた上で、積算通信コストを加算して通信コストテーブル308に格納し、無線通信手段302は、その経路探索パケットを同報送信する。

概要

背景

従来、『中継経路全体で最小の伝搬損失となる経路選定し、干渉に対して頑強な中継経路を設定可能な無線ネットワークを提供する。』ことを目的とした技術として、『コアノードは中継経路設定パケットを放出し、各ノードは当該パケットの受信により当該パケットを放出したノードと自ノードとの間の伝搬損失を推定する(ステップS2)。同時に、当該パケットに含まれるメトリックを参照し、伝搬損失とメトリックとの和によって伝搬損失が最小となる中継先基地局を選定する(ステップS1〜S7)。ここで、メトリックはコアノードから当該中継経路パケットを放出したノードまでの合計の伝搬損失を表す。各基地局は上記の作業を自律的に行う。』というものが提案されている(特許文献1)。
特開2005−33815号公報(要約)

概要

複数の異なる通信媒体を含むネットワークにおいて、通信経路の選定に際し、それぞれの通信媒体の定性的又は定量的な特性を反映させることのできる無線通信端末を得る。無線信号送受信を行う無線通信手段302と、経路情報テーブル307、通信経路毎積算通信コストを保持する通信コストテーブル308、及び通信経路毎に定められた重み値306を格納した記憶手段305と、パケットが経由した通信経路の積算通信コストを算出する通信コスト計算手段303と、を備え、無線通信手段302は、経路探索パケットを送信又は受信し、通信コスト計算手段303は、そのパケットの中継元から当該通信端末までの通信コストを算出し、重み値を乗じた上で、積算通信コストを加算して通信コストテーブル308に格納し、無線通信手段302は、その経路探索パケットを同報送信する。

目的

この点に関し、特許文献1に記載された技術では、ホップ数による判断に替えて、ノード間の伝搬損失を推定し、その総和が最小となるような通信経路を選定する方法が提案されている。
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。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、複数の異なる通信媒体を含むネットワークにおいて、通信経路の選定に際し、それぞれの通信媒体の定性的又は定量的な特性を反映させることのできる無線通信端末、中継器、及びこれらを有する通信ネットワークシステムを得ることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

マルチホップ通信機能を有する無線通信端末であって、無線信号送受信を行う無線通信手段と、パケット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通信経路毎積算通信コストを保持する通信コストテーブル、及び通信経路毎に定められた重み値を格納した記憶手段と、前記無線通信手段が受信したパケットに基づき、そのパケットが経由した通信経路の積算通信コストを算出する通信コスト計算手段と、を備え、前記無線通信手段は、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送信又は受信し、前記通信コスト計算手段は、前記無線通信手段がその要求パケットを受信すると、その要求パケットの中継元から当該通信端末までの通信コストを算出し、前記重み値を乗じた上で、その要求パケットの最初の送信元から中継元に到達するまでの積算通信コストを加算して前記通信コストテーブルに格納し、前記無線通信手段は、その要求パケットが当該通信端末宛でない場合は、その要求パケットを同報送信することを特徴とする無線通信端末。

請求項2

前記無線通信手段が、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通信端末宛である場合は、前記無線通信手段は、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、前記無線通信手段は、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1に記載の無線通信端末。

請求項3

前記無線通信手段は、通信経路の積算通信コストを算出した旨の、当該通信端末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、前記無線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、前記無線通信手段は、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2に記載の無線通信端末。

請求項4

異なる通信媒体間の通信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、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、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、通信経路毎に定められた重み値、及び通信パケットが当該中継器により中継される際の中継コスト値を格納した記憶手段と、前記通信手段が受信したパケットに基づき、そのパケットが経由した通信経路の積算通信コストを算出する通信コスト計算手段と、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、前記通信手段がその要求パケットを受信すると、その要求パケットの中継元から当該中継器までの通信コストを算出し、その要求パケットが当該中継器宛でない場合は前記中継コスト値を加算し、その要求パケットの最初の送信元から中継元に到達するまでの積算通信コストを加算して前記通信コストテーブルに格納し、前記通信手段は、その要求パケットが当該中継器宛でない場合は、そ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。

請求項5

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4に記載の中継器。

請求項6

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5に記載の中継器。

請求項7

前記記憶手段は、前記中継コスト値として、有線通信媒体無線通信媒体の間の通信を中継する際のコスト値を格納したことを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれかに記載の中継器。

請求項8

前記中継コスト値は、有線通信媒体から無線通信媒体に向けてのパケットを中継する際の値を正値とし、無線通信媒体から有線通信媒体に向けてのパケットを中継する際の値を負値としたことを特徴とする請求項7に記載の中継器。

請求項9

前記通信手段が通信パケットを受信した際に検出可能な物理量、又は通信媒体の通信品質を表すパラメータに基づき、前記中継コスト値を決定する中継コスト決定手段を備えたことを特徴とする請求項4ないし請求項8のいずれかに記載の中継器。

請求項10

前記重み値又は前記中継コスト値の値を入力し、前記記憶手段に格納するための入力手段を備えたことを特徴とする請求項4ないし請求項9のいずれかに記載の中継器。

請求項11

前記通信手段は、前記中継コスト値が更新された際に、その値を同報送信することを特徴とする請求項4ないし請求項10のいずれかに記載の中継器。

請求項12

請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の通信端末と、請求項4ないし請求項11のいずれかに記載の中継器とを、それぞれ1ないし複数備えたことを特徴とする通信ネットワークシステム

技術分野

0001

本発明は、マルチホップ通信機能を有する無線通信端末、異なる通信媒体間の通信中継する中継器、及びこれらを有する通信ネットワークシステムに関するものである。

背景技術

0002

従来、『中継経路全体で最小の伝搬損失となる経路選定し、干渉に対して頑強な中継経路を設定可能な無線ネットワークを提供する。』ことを目的とした技術として、『コアノードは中継経路設定パケットを放出し、各ノードは当該パケットの受信により当該パケットを放出したノードと自ノードとの間の伝搬損失を推定する(ステップS2)。同時に、当該パケットに含まれるメトリックを参照し、伝搬損失とメトリックとの和によって伝搬損失が最小となる中継先基地局を選定する(ステップS1〜S7)。ここで、メトリックはコアノードから当該中継経路パケットを放出したノードまでの合計の伝搬損失を表す。各基地局は上記の作業を自律的に行う。』というものが提案されている(特許文献1)。
特開2005−33815号公報(要約)

発明が解決しようとする課題

0003

無線通信によるネットワークにおいては、干渉などの影響により経路によって伝搬損失が大きく異なる。この場合、ホップ数が最小となる経路は必ずしも品質が安定し、通信が良好な経路ではない。
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電波で通信を行おうとするため、電波状況時間変化によって、通信の断絶を繰り返すという事態が発生する。

0004

この点に関し、特許文献1に記載された技術では、ホップ数による判断に替えて、ノード間の伝搬損失を推定し、その総和が最小となるような通信経路を選定する方法が提案されている。
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。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、複数の異なる通信媒体を含むネットワークにおいて、通信経路の選定に際し、それぞれの通信媒体の定性的又は定量的な特性を反映させることのできる無線通信端末、中継器、及びこれらを有する通信ネットワークシステムを得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明に係る無線通信端末は、
マルチホップ通信機能を有する無線通信端末であって、
無線信号送受信を行う無線通信手段と、
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通信経路毎積算通信コストを保持する通信コストテーブル、及び通信経路毎に定められた重み値を格納した記憶手段と、
前記無線通信手段が受信したパケットに基づき、そのパケットが経由した通信経路の積算通信コストを算出する通信コスト計算手段と、
を備え、
前記無線通信手段は、
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送信又は受信し、
前記通信コスト計算手段は、
前記無線通信手段がその要求パケットを受信すると、その要求パケットの中継元から当該通信端末までの通信コストを算出し、前記重み値を乗じた上で、
その要求パケットの最初の送信元から中継元に到達するまでの積算通信コストを加算して前記通信コストテーブルに格納し、
前記無線通信手段は、
その要求パケットが当該通信端末宛でない場合は、そ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。

発明の効果

0006

本発明に係る無線通信端末によれば、それぞれの通信媒体の定性的又は定量的な特性を反映し、自律分散的にパケットの通信経路を決定することにより、妨害源によって通信経路を遮断されても、新たな通信経路を発見することができる。

発明を実施するための最良の形態

0007

実施の形態1.
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、一般家庭用住居101の屋内ホームネットワークが形成され、無線を用いて通信を行う無線通信路103、109、及び110と、電力線を用いて通信を行う電力線通信路106とが混在している。
無線通信を行う通信端末は、電子レンジ102や洗濯機111などの家電製品である。
また、無線電力線中継器104及び108は、無線通信路を介した通信を受け付けて電力線通信路106に転送する中継機能を備える。
電子レンジ102は、無線通信路103を介して無線電力線中継器104に接続されている。また、洗濯機111は、無線通信路109を介して無線電力線中継器108に接続されている。さらに、電子レンジ102と洗濯機111は、無線通信路110で直接接続されている。
無線電力線中継器104は、電源端子105を介して電力線通信路106に接続され、無線電力線中継器104は、電源端子107を介して電力線通信路106に接続されている。

0008

図1のようなネットワーク構成において、無線通信路による通信だけでは、妨害物の影響を受ける可能性がある。
例えば、電子レンジ102から洗濯機111にデータ送信する場合を考える。
無線通信路110を介してデータを送信しようとすると、通信電波が床や壁などの部材を通過することになり、通信品質の低下が懸念される。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上昇、微妙な電波環境の変化による通信断絶の危険性の上昇などである。
そこで、電子レンジ102は、無線通信路103を介して無線電力線中継器104にパケットを伝送し、無線電力線中継器104は、電子レンジ102より受信したパケットを、電源端子105を介して、電力線通信路106経由で階下の無線電力線中継器108に中継する。
中継器108は、電力線通信路106を経由したパケットを、電力端子107を介して受信し、無線通信路109を介して宛先の洗濯機111に伝達する。
このように電力線通信路106を経由してパケットを伝送させることにより、床や壁などの部材を通過して無線伝送するよりも、より安定した通信を行うことができる。

0009

図2は、パケットの通信経路の決定方法を説明するものである。
図2において、通信端末2001、2002、2003、2004が、それぞれ通信経路2006、2007、2008、2009によってつながっている。
ここでは、通信端末2001から通信端末2003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。

0010

(ステップ1)
初期状態では、通信端末2001は通信端末2003に至る通信経路を知らないものとする。
通信端末2001は、通信端末2003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2005は通信端末2004に向けて送信され、経路探索パケット2010は通信端末2002に向けて送信される。
(ステップ2)
通信端末2004は、経路探索パケット2005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2105を送信する。通信端末2002も同様に経路探索パケット2010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2106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中に含める。
例えば、通信端末2002が経路探索パケット2106を送信する際には、通信端末2001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2008の通信コストを算出し、その情報を経路探索パケット2106に含めて送信する。通信端末2004も同様の処理を行う。
(ステップ3)
通信端末2003は、経路探索パケット2105及び2106を受信する。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2006及び2007の通信コストを算出して確定する。
(ステップ4)
また、経路探索パケット2105及び2106には、通信経路2008と2009の通信コスト情報も含まれている。そのため、通信端末2003は、通信経路2008と2009の通信コストも確定することができる。
(ステップ5)
通信端末2003は、これまでの処理により、通信経路2009−>2006からなる通信経路2405の積算通信コストと、通信経路2008−>2007からなる通信経路2406の積算通信コストを確定することができる。
(ステップ6)
通信端末2003は、通信経路2405と2406のうち、最小の通信コストの方を選択する。
通信経路が定まった後、通信端末2003は、通信端末2001に対して経路探索応答パケット返信する。
経路探索応答パケットは、通信端末2002を介して通信端末2001に届けられる。

0011

このように自律分散的にパケットの通信経路を決定することにより、妨害源によって通信経路を遮断されても、新たな通信経路を発見することができる。また、自律分散的に経路探索を行うことにより、通信端末の台数が増え、経路が増えても、1台あたりの負荷の増加を抑えることができる。

0012

実施の形態2.
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。
本発明の実施の形態2では、本発明に係る無線通信端末の構成及び動作を、より具体的に説明する。

0013

図3は、本実施の形態2に係る無線通信端末301の構成を示すブロック図である。
無線通信端末301は、無線通信手段302、通信コスト計算手段303、データ中継手段304、記憶手段305を備える。
無線通信手段302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。
通信コスト計算手段303は、受信したパケットの電波強度などの物理量から、そのパケットが経由した通信経路の通信品質を表す通信コストを算出する。
データ中継手段304は、受信したパケットが自端末宛でない場合に、そのパケットを他の端末へ向けて中継するよう、無線通信手段302に指示を出す機能を有する。指示は無線通信手段302に対して直接行ってもよいし、通信コスト計算手段303を介して行ってもよい。
記憶手段305は、通信コスト重み306、経路情報テーブル307、通信コストテーブル308を格納している。

0014

通信コスト重み306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。
経路情報テーブル307は、自端末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どの端末宛に中継すればよいかを表す情報を保持している。具体的な構成は、後述の図5で説明する。
通信コストテーブル308は、通信経路毎の積算通信コスト情報を保持している。具体的な構成は、後述の図4で説明する。
なお、無線通信手段302は、電力線を用いて通信を行う機能を備えても良い。

0015

記憶手段305は、RAM(Random Access Memory)やHDD(Hard Disk Drive)などの、書込み可能な記憶装置で構成することができる。
通信コスト計算手段303とデータ中継手段304は、回路デバイスなどのハードウェアにより構成することもできるし、マイコンやCPU等の演算装置により実行されるソフトウェアとして構成することもできる。

0016

図4は、通信コストテーブル308の構成とデータ例を示すものである。
通信コストテーブル308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。

0017

図5は、経路情報テーブル307の構成とデータ例を示すものである。
経路情報テーブル307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。

0018

図6は、通信経路の決定手順のうち、経路探索パケットの送信手順を説明するものである。
図6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307及び通信コストテーブル308は空であり、通信コスト重み306の値は設定済みであるものとする。
以下、各ステップについて説明する。

0019

(ステップ1)
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6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。
なお、説明の簡略化のため、同図中に示す通信コストの値は、通信コスト重み306を乗算済みのものとする。
(ステップ2)
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。
(ステップ3)
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308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。
(ステップ4)
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308に格納する。
通信端末604の通信コストテーブル308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)

0020

次に、経路探索応答パケットの送信手順について説明する。

0021

図7は、図6のステップ4の後、通信端末604が経路探索応答パケットを送信する手順を説明するものである。以下、各ステップについて説明する。

0022

(ステップ1)
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308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。
(ステップ2)
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307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。
(ステップ3)
通信端末603は、経路情報テーブル307にエントリを格納した後、通信コストテーブル308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。
(ステップ4)
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307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。

0023

以上説明した図6図7の手順により、通信端末600は、通信端末604宛の通信経路を確定することができる。
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308の「送信元」列の値で、各パケットを識別すればよい。

0024

以上、通信ネットワーク内における通信経路の決定手順を概観したが、次に、通信端末単体の動作について、パケットの構成とフローチャートを用いて説明する。

0025

図8は、経路探索パケットの構成について示したものである。
経路探索パケットは、宛先アドレス801、送信元アドレス802、中継先アドレス803、中継元アドレス804、パケットID情報805、積算コスト情報806を有する。
宛先アドレス801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802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803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804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805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806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。

0026

図9は、経路探索応答パケットの構成について示したものである。
経路探索応答パケットは、送信元アドレス901とパケットID情報902を有する。
送信元アドレス901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902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。

0027

図10は、経路探索パケットを受信した場合の通信端末301の動作を示した例である。以下、各ステップについて説明する。

0028

(S1001)
無線通信手段302が、経路探索パケットを受信する。
(S1002)
通信コスト計算手段303は、経路探索パケットを中継した直前の通信端末との間の通信経路の通信コストを計算する。これは例えば、電波強度やパケットエラー率、スループットによって算出することができる。
(S1003)
通信コスト計算手段303は、ステップS1002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306を乗じる。
通信コスト重み306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2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306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。
(S1004)
通信コスト計算手段303は、図6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308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802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801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804とする。
「積算コスト」列の値は、ステップS1003で求めた通信コストに、受信した経路探索パケットの積算コスト情報806の値を合算した値とする。
(S1005)
データ中継手段304は、受信した経路探索パケットの宛先アドレス801を確認して、自端末宛か否かを確認する。
自端末宛である場合は、経路探索パケット受信処理を終了し、図7で説明した経路探索応答パケット送信処理移行する。自端末宛でない場合は、ステップS1006に進む。
(S1006)
データ中継手段304は、経路探索パケットを同報送信するように、無線通信手段302へ指示を出す。指示は通信コスト計算手段303を介して行ってもよいし、直接無線通信手段302を制御してもよい。

0029

このような自律分散的な経路探索パケットの中継を行うことにより、経路探索を行うための個々の通信端末の労力を、ネットワーク全体の端末に分散化することができる。

0030

図11は、経路探索応答パケットを受信した場合の通信端末301の動作を示した例である。以下、各ステップについて説明する。

0031

(S1101)
無線通信手段302が、経路探索応答パケットを受信する。
(S1102)
通信コスト計算手段303は、図7のステップ2〜ステップ4で説明した手順により、経路情報テーブル307を更新する。
「宛先」列の値は、経路探索応答パケットの送信元アドレス901とする。
「中継先」列の値は、当該経路探索応答パケットを送信した端末のアドレスとする。
(S1103)
通信コスト計算手段303は、通信コストテーブル308を参照して、図7のステップ1〜ステップ3で説明した手順により、経路探索応答パケットの送信先を決定する。
(S1104)
通信コスト計算手段303は、ステップS1103で決定した経路探索応答パケットの送信先に経路探索応答パケットを送信するよう、無線通信手段302に指示を出す。

0032

以上、本実施の形態2で説明したように、通信端末301は、通信経路を決定する際に経路探索パケットを宛先端末へ送信し、その応答である経路探索応答パケットにより経路を確定するので、通信媒体の種類を問わず、また複数の通信媒体が混在するネットワークにおいても、より通信状態のよい経路を決定することができる。
また、経路探索パケットや経路探索応答パケットが通信経路途中の各端末により中継される過程で、各通信経路の積算通信コストを加算しながらパケットを中継していくので、通信経路の最新の通信状態に基づいて経路を確定することができ、良好な通信状態を維持することができる。

0033

実施の形態3.
実施の形態1〜2では、主に通信クライアントとして動作する通信端末の構成と動作を説明した。
本発明の実施の形態3では、主に通信ネットワークの中継地点に設置され、有線通信路と無線通信路の間の中継を行う中継器の構成と動作について説明する。本実施の形態3に係る中継器は、図1の無線電力線中継器104及び108に相当するものである。

0034

図12は、本実施の形態3に係る中継器1201の構成を示すブロック図である。
中継器1201は、無線通信手段1202、通信コスト計算手段1203、データ中継手段1204、記憶手段1205、有線通信手段1209を備える。
無線通信手段1202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1209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。
通信コスト計算手段1203は、無線通信手段1202と有線通信手段1209が受信したパケットの電波強度などの物理量から、そのパケットが経由した通信経路の通信品質を表す通信コストを算出する。
データ中継手段1204は、受信したパケットが自端末宛でない場合に、そのパケットを他の端末へ向けて中継するよう、無線通信手段1202又は優先通信手段1209に指示を出す機能を有する。指示は、各通信手段に対して直接行ってもよいし、通信コスト計算手段1203を介して行ってもよい。
記憶手段1205は、通信コスト重み1206、経路情報テーブル1207、通信コストテーブル1208、中継コスト情報1210を格納している。

0035

通信コスト重み1206、経路情報テーブル1207、通信コストテーブル1208の内容は、図3の通信コスト重み306、経路情報テーブル307、通信コストテーブル308と同様であるため、説明を省略する。
中継コスト情報1210は、中継器1201が経路探索パケットを中継する際に、通信コストに加算する値を表す。通信コストは、本来であれば通信路の状態によって決定されるるものであるが、中継器1201は経路探索パケットを中継する際に、意図的に通信コストを加算ないし減算する。これにより、通信経路を間接的に指定することができる。
即ち、経由してほしくない通信経路に向けてパケットを中継する際には中継コストを意図的に高く設定し、好ましい通信経路に向けてパケットを中継する際には中継コスト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。

0036

次に、中継器1201単体の動作について、パケットの構成とフローチャートを用いて説明する。

0037

図13は、中継コスト情報1210の構成を示すものである。
中継コスト情報1210は、(1)パケットを無線通信路から受信して無線通信路に送信する場合のコストを表す無線−無線コスト1301、(2)パケットを無線通信路から受信して有線通信路に送信する場合のコストを表す無線−有線コスト1302、(3)パケットを有線通信路から受信して無線通信路に送信する場合のコストを表す有線−無線コスト1303、(4)パケットを有線通信路から受信して有線通信路に送信する場合のコストを表す有線−有線コスト1304の4種類のコスト情報を有する。
これらの中継コストの値は、正数でも負数でも良い。また、無線・有線の組み合わせに限らず、受信側通信媒体と送信側通信媒体組み合わせ毎に中継コスト情報を保持するように構成してもよい。また、これらのコスト値が同じ値であっても良い。
ここでは、有線通信媒体から無線通信媒体に向けてのパケットを中継する際の値を正値とし、無線通信媒体から有線通信媒体に向けてのパケットを中継する際の値を負値として構成する。これにより、中継器1201が経路探索パケットを中継する際に、有線通信媒体へ向けた経路が選択されやすくなる。

0038

図14は、中継器1201が経路探索パケットを受信した場合の動作について示したものである。以下、各ステップについて説明する。

0039

(S1401)〜(S1405)
図10のステップS1001〜S1005と同様であるため、説明を省略する。
(S1406)
通信コスト計算手段1203は、中継コスト情報1210を読み取り、経路探索パケットの積算コスト情報806に、読み取った値を加算する。
(S1407)
図10のステップS1006と同様であるため、説明を省略する。

0040

図15は、図14のステップS1406における、中継コストの加算方法についてその手順を示したものである。
通信コスト計算手段1203がステップS1406を開始すると(S1501)、まず、受信側が無線かどうか判断し(S1502)、次に送信が無線かどうか判断する(S1503)(S1504)。これによって加算するコストを決定する。
受信側の通信媒体と送信側の通信媒体を検知し、この組み合わせごとにパケットを分類し、中継コストを加算することにより、例えば、無線−有線コスト1302を負数にすることで、有線通信路を経由する通信経路が優先されるようにすることができる。

0041

なお、中継器1201自体が経路探索パケットを送信し、その応答である経路探索応答パケットを受信するように構成してもよい。この場合の経路情報テーブル1207と通信コストテーブル1208の更新手順は、実施の形態2で説明したものと同様である。

0042

以上のように、本実施の形態3に係る中継器1201によれば、中継コスト情報1210を持つことにより、任意の通信媒体を通過するないしはある通信媒体からある通信媒体へと中継され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、逆に誘導したりさせることができる。

0043

実施の形態4.
図16は、本発明の実施の形態4に係る中継器1201の構成を示すブロック図である。
本実施の形態4に係る中継器1201は、実施の形態3で説明した図12の構成に加えて、新たに中継コスト決定手段1211、入力手段1212を備える。

0044

中継コスト決定手段1211は、無線および有線の通信品質を自動的に検出し、優先的に使用する通信媒体を決定し、中継コスト情報1210の値を決定する。決定したコストは、通信コスト計算手段1203に通知される。

0045

入力手段1212は、通信コスト重み1206又は中継コスト情報1210をユーザが任意に設定するためのものである。
ユーザが通信コスト重み1206又は中継コスト1210の値を入力すると、その値が通信コスト計算手段1203に通知される。

0046

通信コスト計算手段1203は、記憶手段1205に格納されている通信コスト重み1206又は中継コスト情報1210を更新するとともに、無線通信手段1202及び有線通信手段1209に指示を出し、その値を同報送信して、他の端末に通知する。

0047

以上のように、本実施の形態4によれば、通信コスト重み1206や中継コスト1210を自動的に決定し、又はユーザが入力可能としたので、通信媒体の通信状態やネットワーク構成などに応じて、柔軟に設定を変更することができる。
したがって、中継器1201を設置する個々のネットワークに合わせて出荷時設定を変更する必要がなく、製造コストの観点から有利である。また、ユーザが自由に設定変更をすることができるので、設定変更のたびに専門の作業員等がメンテナンス作業を行う必要がなく、メンテナンスコストの観点からも有利である。
また、通信コスト重み1206又は中継コスト情報1210が更新されると、その値が同報送信されるので、他の通信端末や中継器とその値を自動的に共有することができ、メンテナンスの手間が省ける。

図面の簡単な説明

0048

実施の形態1におけるネットワークの構成図である。
パケットの通信経路の決定方法を説明するものである。
実施の形態2に係る無線通信端末301の構成を示すブロック図である。
通信コストテーブル308の構成とデータ例を示すものである。
経路情報テーブル307の構成とデータ例を示すものである。
通信経路の決定手順のうち、経路探索パケットの送信手順を説明するものである。
図6のステップ4の後、通信端末604が経路探索応答パケットを送信する手順を説明するものである。
経路探索パケットの構成について示したものである。
経路探索応答パケットの構成について示したものである。
経路探索パケットを受信した場合の通信端末301の動作例である。
経路探索応答パケットを受信した場合の通信端末301の動作例である。
実施の形態3に係る中継器1201の構成を示すブロック図である。
中継コスト情報1210の構成を示すものである。
中継器1201が経路探索パケットを受信した場合の動作について示したものである。
図14のステップS1406における、中継コストの加算方法についてその手順を示したものである。
実施の形態4に係る中継器1201の構成を示すブロック図である。

符号の説明

0049

101住居、102電子レンジ、103無線通信路、104無線電力線中継器、105電源端子、106電力線通信路、107 電源端子、108 無線電力線中継器、109 無線通信路、110 無線通信路、111洗濯機、2001〜2004通信端末、2006〜2009通信経路、2005経路探索パケット、2010 経路探索パケット、2405 通信経路、2406 通信経路、301無線通信端末、302無線通信手段、303通信コスト計算手段、304データ中継手段、305 記憶手段、306 通信コスト重み、307経路情報テーブル、308通信コストテーブル、600〜604 通信端末、800 経路探索パケット、801宛先アドレス、802送信元アドレス、803中継先アドレス、804中継元アドレス、805パケットID情報、806積算コスト情報、900経路探索応答パケット、901 送信元アドレス、902 パケットID情報、1201 中継器、1202 無線通信手段、1203 通信コスト計算手段、1204 データ中継手段、1205 記憶手段、1206 通信コスト重み、1207 経路情報テーブル、1208 通信コストテーブル、1209有線通信手段、1210中継コスト情報、1301無線−無線コスト、1302 無線−有線コスト、1303 有線−無線コスト、1304 有線−有線コスト、1211 中継コスト決定手段、1212入力手段。

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