CN102113404B - 中继装置、控制方法、以及程序 - Google Patents

Abstract

中继节点(203)是相互由链路连接而构成通信网络的多个中继节点之中的一个中继节点，用于经由中继节点(203)传输通信数据的多个路径被决定，中继节点(203)包括：链路状态接收部(104)，接收链路状态通知消息，该链路状态通知消息是从中继节点(203)的下游的一个以上的中继节点按照所述下游的各个中继节点对链路中断的容忍性的强度而累积地被转送来的；概率生成部(106)，根据规定的概率分布，使概率值发生；路径选择部(107)，根据所述链路状态通知消息的个数和所述概率值，从所述多个路径中选择一个路径；以及中继处理部(108)，将来自上游的通信数据中继到由路径选择部(107)选择出的路径的下游的中继节点。

Description

中继装置、控制方法、以及程序

技术领域

本发明涉及在以IP网或自组织无线网络为代表的分组交换网中具备数据传输路径的路由选择技术的中继装置、控制方法、以及程序。

背景技术

周知的是，在以IP网为代表的频带共享型的网络上进行数据发送的情况下，因其它的服务或应用程序收发的流量、即背景流量(cross traffic)，而导致通信质量在时间上发生变动。在通信路径上存在无线链路的情况下，与有线链路相比，因背景流量或外部噪声而导致的链路质量的变动很明显。

在利用无线链路的通信的情况下，由于被发送的信号波随着飞距离而衰减，因此只能与在一定的范围内存在的接收节点之间进行直接通信。该范围是根据无线通信层中的使用频带或调制方式不同而不同的。例如，以由IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers∶电气电子工程师协会)进行了标准化的作为5.2GHz带无线通信方式的80211a为例子，在发送电力16dBm、接收感度－69dBm、发送率54Mbps的条件下，成为大致70m左右。与在该范围外存在的接收节点之间的通信是，由位于范围内的其它的节点，将数据多级中继而进行的。将这些通信形式称为多跳通信。

在多跳通信中优选的是，通常，从发送节点发送的数据，通过最短距离达到接收节点。为此，位于路径上的各个中继节点需要，将数据中继到最适当的相邻的中继节点。为了将数据从发送节点中继到接收节点而最适当的这些路径的决定处理被称为路由选择，为了决定路由选择而在节点上工作的协议被称为路由选择协议。

针对无线网络也提出了对应于用途的各种路由选择协议，除了存在选择最短距离的路径的路由选择协议以外，还存在选择作为路径整体的传输状态最佳的路径的路由选择协议。表示哪个路径较佳的路径评价的指标，被称为路由选择的度量(metrics)，根据路由选择协议存在各种评价基准。

在发送节点与接收节点之间利用单一的数据发送路径的路由选择协议被称为单一路径方式。对于自组织无线网络中的具有代表性的单一路径方式，周知的是，OLSR(Optimized Link State Routing∶优化链路状态路由)或AODV(Ad hoc On－Demand Distance Vector∶自组织网按需距离矢量)。

在单一路径方式的情况下，若发生所述路径上的无线链路的链路质量的降低，则发生路径中断，数据的发送被停止，进入发现其它的路径的处理。利用被发现的路径来重新开始通信，但是，路径的恢复延迟大，在其期间被发送的数据也被丢失。

为了在短时间内顺利地进行路径的切换，存在除了预先构建用于发送的路径(主路径，或主通路)以外、还构建一个或多个代替路径(辅助通路)的方式。这些方式被称为多路径方式，或被称为多路径路由选择。专利文献1中公开，将与各个路径相对应的下一跳(next hop)节点与路径的评价值一起记录到路由选择表上，并选择评价值最高的路径的方式，以作为多路径路由选择的以往技术的例子。

图12是示出以往技术的网络的一个例子的结构图。

在经由中继节点402、中继节点404进行从发送节点401向接收节点406的数据的发送的情况下，其路径成为主路径。从中继节点402经由中继节点403达到接收节点406的路径、以及从中继节点402经由中继节点405达到接收节点406的路径，是预备的确保的代替路径。在主路径的数据发送上发生问题的情况下，该代替路径替换性地被使用。根据多路径路由选择的协议，在路由选择表记录并管理主路径以及代替路径的路由选择的信息。

图13是示出中继节点402上管理的路由选择表的一个例子的图。根据路由选择协议被发现的多个路径，被记录在设置于各个中继节点的路由选择表。在路由选择表中,管理作为下游的传输目的地的下一跳的中继节点的地址，还管理针对各个路径的度量。因此，在发生从主路径向代替路径的切换的条件的情况下，代替路径中的度量的值最良好的路径被替换为主路径。

对于度量的例子，可以考虑从中继节点402达到接收节点406为止经由的中继节点的个数，其指标被称为跳数。具有以下的特点，即，由于代替路径预先被发现并记录在路由选择表上，因此，与单一路径方式相比，针对路径障碍的恢复延迟小，路径切换时的数据损失也少。

(先行技术文献)

(专利文献)

专利文献1∶(日本)特许第4060316号公报

(非专利文献)

非专利文献1∶IETF RFC3561Ad hoc On－Demand DistanceVector(AODV)Routing

非专利文献2∶IETF RFC3626Optimized Link State RoutingProtocol(OLSR)

非专利文献3∶k．Leibnitz,N．Wakamiya,and M．Murata,“Resilient multi-path routing based on a biological attractorselection scheme,”in The Second International Workshop onBiologically Inspired Approaches to Advanced Information Technology(BioAdit2006),Osaka,Japan,January2006.

对于以往技术的多路径方式具有的问题，可以举出两个问题。

第一问题是，发生代替路径的维持成本。在发生主路径的障碍之时替换为预先预约的代替路径的情况下，替换的代替路径本身发生了障碍是为难的，因此在正在进行主路径通信中也需要管理代替路径的状态。为了逐一把握代替路径的状态，而需要以一定的间隔来发送测量数据，导致发生针对发送节点、代替路径上的中继节点、接收节点的处理开销以及通信开销。

对于减少开销的方法，可以考虑将对代替路径的测量间隔变长的方法，但是，由于把握代替路径的状态的精度降低，因此开销和代替路径监视精度成为折衷的关系。因此，存在的问题是，平衡点的决定和调整，大大依存于在网络上流动的流量所要求的QoS性能或预约的代替路径数。

第二问题是，在发生从主路径的切换之时已预约的代替路径都不能使用的情况下，与单一路径方式相同，导致因路径再探索而引起的恢复延迟和数据损失的增大。

发明内容

为了解决所述以往的问题，本发明中的中继节点的目的在于提供一种技术，将代替路径的维持成本最小，并且在主路径障碍时确实进行向代替路径的切换。

为了解决所述以往的问题，本发明的中继装置是一种中继装置，由链路连接，从而决定用于传输通信数据的多个路径，所述中继装置包括∶链路状态接收部，接收一个以上的链路状态通知消息，该一个以上的链路状态通知消息是从一个所述中继装置的下游的一个以上的中继装置被累积地转送来的，来自所述下游的各个中继装置的转送是按照所述各个中继装置对链路中断的容忍性的强度而作出的；概率生成部，根据规定的概率分布，使概率值发生；路径选择部，根据所述链路状态通知消息的个数和所述概率值，从所述多个路径中选择一个路径；以及中继处理部，将来自上游的通信数据中继到由所述路径选择部选择出的路径的下游的中继装置。

并且，也可以是，所述路径选择部包括∶活性度计算部，根据从主路径以外的各个路径的下游的中继装置接收的链路状态通知消息的个数相对于从所述主路径的下游的中继装置接收的链路状态通知消息的个数的比率，计算表示所述主路径的选择的适合度的活性度，所述主路径是所述多个路径中的为了传输通信数据而当前被选择的路径；以及链路选择部，决定用于指定路径的选择频度的每个路径的选择频度值，以使得由所述活性度计算部计算出的活性度所表示的适合度越低，最大的选择频度值与其它的选择频度值的差就越小，并且，根据将决定的各个路径的选择频度值和由所述概率生成部生成的概率值相加而得到的频度值所表示的概率分布，重新选择用于传输通信数据的路径。

也可以是，所述中继装置还包括链路状态发送部，生成与自身中继装置有关的链路状态通知消息并发送到上游的中继装置，并且，根据从下游的中继装置接收的链路状态通知消息，评价自身中继装置对链路中断的容忍性，仅在评价的容忍性不满足规定的条件的情况下，将接收的链路状态通知消息转送到上游的中继装置，在除此以外的情况下，丢弃接收的链路状态通知消息。

并且，也可以是，所述链路状态发送部，将自身中继装置保持的路径的频率通道数、以及自身中继装置保持的路径的频率通道的远离程度的至少任一方，包含在与自身中继装置有关的所述链路状态通知消息中，来发送到上游的中继装置。

而且，本发明，除了可以以这些中继装置来实现以外，还可以以中继装置的控制方法来实现。还可以以由计算机执行中继装置的控制方法的程序来实现。

根据本发明，考虑中继目的地的路径结构来动态地调整发送目的地的中继节点，从而试图降低随机地发生的电波障碍或拥塞的链路质量、加强对链路中断的容忍性，能够实现可靠性高且消耗电力少的数据传输。

附图说明

图1是示出本发明的包含中继节点的网络的结构的一个例子的图。

图2是示出中继节点的路由选择表的一个例子的图。

图3是示出中继节点的路由选择表的一个例子的图。

图4是示出中继节点的结构的一个例子的功能框图。

图5是示出中继节点的详细结构的一个例子的功能框图。

图6是示出路径请求消息的格式的一个例子的图。

图7是示出路径应答消息的格式的一个例子的图。

图8是示出链路状态通知消息的格式的一个例子的图。

图9是示出实施例1中的摄像机监视系统的初始状态的一个例子的图。

图10是示出实施例1中的摄像机监视系统的过渡状态的一个例子的图。

图11是示出实施例1中的摄像机监视系统的稳定状态的一个例子的图。

图12是示出以往技术的网络的一个例子的结构图。

图13是示出以往技术的路由选择表的一个例子的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。

(网络的结构)

图1是示出本发明的实施例中的包含中继节点的网络的结构的一个例子的图。

图1的网络用于摄像机监视系统。作为发送节点201的监视摄像机拍摄的影像以及声音信号，由包含本发明的中继节点202至205、207至213的网络多跳传输，由作为接收节点206的监视装置再生并显示。为了便于说明，将向发送节点201的方向称为上游，将向接收节点206的方向称为下游。

这些监视摄像机系统，在保密用途、安全用途等上广泛被利用，通过由自组织无线网络构成基础结构，从而得到能够简单地设置等的效果。

在各个中继节点中，根据反应型的多路径路由选择的协议来管理路由选择信息。

(路由选择表)

图2是示出中继节点202中的路由选择表所记录的路由选择信息的一个例子的图，图3是示出中继节点203中的路由选择表所记录的路由选择信息的一个例子的图。以依存于路由选择协议的种类而决定的共同的格式来表示，图2以及图3所示的任何路由选择信息。路由选择信息的一行是，与向一个目的地的一个路径相对应的路径项目。

各个路径项目的第一列是成为目的地的接收节点、即监视器的地址，第二列是与将接收节点作为目的地的三个有效的路径相对应的下一跳的中继节点的地址。在下一跳的地址的末尾附上＊的情况下，表示该下一跳的中继节点被使用为主路径。并且，第三列是度量的值，该度量的值是用于根据路由选择协议决定路径的优劣的指标。一般而言，度量的值是，综合考虑直到接收节点为止的跳数或链路的物理带等给路径的质量带来影响的原因来决定的。

以根据路由选择协议发现路径的顺序，向路由选择表能够登录多个路径项目。因此，在针对同一目的地的度量的值相同的路径项目存在多个的情况下，根据路由选择表上的路径项目，选择主路径的下一跳。

根据其规则，现在，中继节点202选择中继节点203，以作为下游的下一跳，中继节点203选择中继节点204。因此，从发送节点201向接收节点206发送数据时的主路径是，经由中继节点202、203、204、205的路径。

(中继节点的结构)

图4是示出中继节点203的结构的一个例子的功能框图。对于中继节点202至205、207至213的每一个的结构，由于与中继节点203相同，因此省略说明。

中继节点203由链路状态检测部101、前驱管理部102、链路状态发送部103、链路状态接收部104、概率生成部106、路径选择部107、中继处理部108构成。

链路状态接收部104，从在一定的范围内存在的下游的中继节点接收链路状态通知消息，该链路状态通知消息表示下游的中继节点对链路中断的容忍性的强度。

路径选择部107，控制中继处理部108，以按照接收的链路状态通知消息所表示的在主路径的下游的对链路中断的容忍性的强度的降低，概率地利用所有的代替路径并发送通信数据。利用代替路径的概率是，根据由概率生成部106生成的概率值决定的。

概率地利用所有的代替路径并发送通信数据的一部分或全部，从而把握是否能够利用各个代替路径。在存在不能利用的代替路径的情况下，将该路径从作为代替路径的对象中排除，仅由其它的代替路径进行数据发送。

中继节点203(中继节点202至205、207至213也相同)，在主路径的下游维持对链路中断的容忍性的情况下，不进行对代替路径的状态检测。在主路径的下游检测出对链路中断的容忍性的降低时，才向代替路径发送数据的一部分，从而把握代替路径的状态。

据此，由于不需要仅为了把握代替路径的状态而进行的通信，因此能够将路径的维持成本最小。

如此，能够解决以往技术所具有的第一问题。

并且，中继节点203(中继节点202至205、207至213也相同)，按照主路径的下游的对链路中断的容忍性的降低，由所有的代替路径概率地发送通信数据的一部分。

据此，不是在主路径完全断绝后试图切换为代替路径，而是能够一边继续进行主路径上的数据发送，一边把握登录在路由选择表的代替路径的状态，因此，例如，在检测出已经不能利用所有的代替路径的状态这困难的状况的情况下，也得到在主路径完全断绝之前搜索新的代替路径的时间上的富余。其结果为，能够抑制主路径断绝时的恢复延迟，且能够将在路径切换时发生的数据损失最小。

如此，能够解决以往技术中举出的第二问题。

对于中继节点203，还继续进行详细说明。

图5是示出中继节点203的详细结构的一个例子的功能框图。在图5中，将图4所示的路径选择部107具体化，以作为活性度计算部305以及链路选择部307。

中继节点203，在主路径的下游的传输质量恶化时，为了一边保持与状态变化相对应的概率平衡，一边概率地选择下游的中继节点，而计算并利用所谓活性度的信息。以活性度和由概率生成部106生成的概率值为基准来进行下游链路的选择，为此构成活性度计算部305。

以下，对于各个构成部分的工作，进行详细说明。

(链路状态检测部101)

图1中的发送节点201，在确定成为通信的目的地的接收节点206的情况下，进行用于发现从发送节点201到接收节点206的路径的处理。向在电波到达范围内存在的节点广播路径请求(RREQ)消息，从而开始用于发现路径的处理。

图6是示出RREQ消息的格式的一个例子的图。

在图1中，连结节点间的实线表示电波到达范围，在假设各个节点发出的电波仅达到划了实线的相邻节点为止的情况下，发送节点201发出的RREQ消息，仅由中继节点202能够接收。其它的中继节点202至205、207至213以及接收节点206，因传播损失而不能接收RREQ消息。

接收RREQ消息的中继节点202，检测出发送节点201是能够直接通信的上游节点，在路由选择表追加记录路径项目信息，该路径项目信息表示返回到发送节点201的下一跳是发送节点201本身。

并且，中继节点202，由于不具有向接收节点206的直接路径，因此，向位于中继节点202本身的电波到达范围内的节点，再次广播接收的RREQ消息。

该RREQ消息，也由作为在上游方向相邻的中继节点的前驱接收，但是，通过序列号的核对，能够检测为已经处理的RREQ消息，因此，由前驱丢弃，仅由在作为下游的中继节点的中继节点203、207、211能够接收。

在其它的中继节点203至206、207至213，也同样处理RREQ消息。其结果为，RREQ消息由图1示出的五个路径达到接收节点206。

接收节点206，向中继节点205、208、209、210、213，单播路径应答(RREP)消息。

图7是示出RREP消息的格式的一个例子的图。

接收RREP消息的中继节点205，由从接收节点的直接通信检测出达到RREP消息的情况，在自身节点的路由选择表追加记录路径项目，该路径项目信息表示向接收节点206的下一跳是接收节点206本身。并且，通过利用在接收RREQ时追加记录了的表示返回到发送节点201的下一跳是中继节点204的反方向的路径项目，从而向前驱单播传输RREP。

在其它的四个中继节点208、209、210、213，也同样处理RREP消息。在传输RREP消息的阶段，在中继节点202以及中继节点203，追加记录从发送节点201向接收节点206的各个三个路径项目。

对于图6示出的RREQ消息内的跳数，在发送节点设定0，对于图7示出的RREP消息内的跳数，在接收节点设定0。由于各个中继节点与中继工作联动来递增跳数，因此在向路由选择表追加记录路径项目的阶段，确定图2以及图3示出的路由选择表的第三列的度量的值。

(前驱管理部102)

在由链路状态检测部101生成路由选择表的定时，能够检测以中继节点为基准时的上游和下游的关系。前驱管理部102，根据其检测结果，将在从发送节点向接收节点的路径上的中继节点的上游相邻的其它的中继节点作为前驱来记录到内部。

(链路状态发送部103)

链路状态发送部103，生成包含中继节点具有的向接收节点的下游路径的数量的链路状态通知消息，将生成的链路状态通知消息发送到前驱管理部102所记录的前驱。

图8是示出链路状态通知消息的格式的一个例子的图。链路状态通知源地址是，生成链路状态通知消息的中继节点的地址，跳数被设定为0。下游路径数是，与由链路状态检测部101检测出而被追加记录到路由选择表的从发送节点201到接收节点206的路径相对应的主路径以及代替路径数的总数。

并且，链路状态发送部103，根据由链路状态接收部104从下游的中继节点接收的链路状态通知消息，评价自身中继节点对链路中断的容忍性。而且，仅在判断为容忍性不满足规定的基准的情况下，将接收的链路状态通知消息转送到前驱，在除此以外的情况下，将其丢弃。链路状态发送部103，在转送链路状态通知消息的情况下，递增链路状态通知消息的跳数。

据此，链路状态通知消息，在认为对链路中断的容忍性小的网络区间，累积地被转送到上游的中继节点。而且，链路状态通知消息的转送，在判断为对链路中断的容忍性满足规定的基准的程度高的中继节点结束。

链路状态发送部103也可以，在转送链路状态通知消息时，例如，在链路状态通知消息被发送来的路径的数量(即，成为下一跳的中继节点的数量)比规定的阈值少的情况下，判断为自身中继节点对链路中断的容忍性低。

具体而言，若阈值为2，链路状态发送部103，仅在从仅一个中继节点接收一个以上的链路状态通知消息(即，由于成为下一跳的中继节点的数量仅为一个，因此不存在迂回路)的情况下，将接收的链路状态通知消息转送到前驱。在其结构中，在因以单一的链路来连接而没有迂回路的区间，链路状态通知消息累积地被传播到上游。据此，与在下游路径存在的不具有迂回路的链路的数量相同数量的链路状态通知消息，从该下游路径被发送来。

其结果为，各个中继节点得知，越多的链路状态通知消息被发送来的下游路径，就具有没有迂回路的越长的区间，能够判断为这些下游路径对链路中断的容忍性低。

而且，为了限制传播链路状态通知消息的范围，而可以无条件地中止跳数在规定的阈值以上(例如，跳数在5以上)的链路状态通知消息的转送。

而且，在所述说明的例子中，在链路状态通知消息被发送来的路径的数量比规定的阈值少的情况下，将链路状态通知消息转送到前驱，但也可以，例如，在从下游的各个路径被发送来的链路状态通知消息的数量的倒数的总和比规定的阈值小的情况下，将链路状态通知消息转送到前驱。

在其结构中，通过降低没有迂回路的区间长的路径的权重，从而能够适当地评价自身中继节点对链路中断的容忍性。

对于是否转送链路状态通知消息的决定，还可以利用与频率通道有关的信息，以作为其它的信息。

对于具有多界面的中继节点，能够同时利用多个频率通道。例如，对于利用2.4GHz带的ISM带的IEEE802.11b方式，在能够利用的频带内具有14个通信频道，能够同时利用其中的4个通道。

例如，与中继节点在第1通道上具有多个路径的情况相比，在第1通道和第6通道这两者具有多个路径的情况下，对窄带的干扰波的容忍性强。

于是，将中继节点保持的路径的频率通道数包含在链路状态通知消息中来发送到上游的中继节点，评价接收该链路状态通知消息的中继节点对链路中断的容忍性时，可以降低表示频率通道的数量少的链路状态通知消息被发送来的路径的权重。

并且，与中继节点在第1通道和第6通道具有多个路径的情况相比，在频率更远离的第1通道和第13通道具有多个路径的情况下，对广带的干扰波的容忍性强。

于是，将中继节点保持的路径的频率通道的远离程度包含在链路状态通知消息中来发送到上游的中继节点，评价接收了该链路状态通知消息的中继节点对链路中断的容忍性时，可以降低表示频率通道的远离程度少的链路状态通知消息被发送来的路径的权重。

并且，也可以组合从下游的各个路径被发送来的链路状态通知消息的数量、链路状态通知消息所示的频率通道的数量以及权重，来评价中继节点对链路中断的容忍性。

(链路状态接收部104)

链路状态接收部104接收由下游的中继节点的链路状态发送部103发送的链路状态通知消息。

在图1中，由于中继节点203是中继节点204、209、210的前驱，因此，接收中继节点204、209、210的每一个向中继节点203发送的链路状态通知消息，从而得知中继节点203本身具有三条下游路径。

在中继节点203从阈值以上的中继节点接收链路状态通知消息的情况(典型而言，从两个以上的中继节点接收链路状态通知消息，得知存在迂回路的情况)下，从中继节点204、209、210接收的链路状态通知消息的转送结束，以后，不再向上游转送。

另一方面，在从不足于阈值的中继节点接收链路状态通知消息的情况(典型而言，从仅一个中继节点接收链路状态通知消息，得知没有迂回路的情况)下链路状态通知消息，链路状态接收部104，将从下游接收的链路状态通知消息转送到链路状态发送部103，来进行中继。

据此，在因以单一链路来连接而没有迂回路的区间，传播链路状态通知消息。并且，对于其中继工作，将链路状态通知消息的跳数的值作为阈值，例如在跳数在5以上的情况下，可以无条件地中止中继。

(活性度计算部305)

活性度计算部305计算活性度α，该活性度α是指，在各个中继节点中，已预约的多个路径之中正在利用于数据发送的主路径与其它的代替路径相比，作为主路径的适合度的量。(公式1)示出以动态变化来控制活性度α时的具体方法的例子。

(算式1)

$\frac{\mathrm{d\α}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\δ}\·(\frac{1}{1+\exp (-K\·(\frac{\min \{M,\min \{l_{\sec \left(\text{i}\right)}/\left\}{l}_{\mathrm{prim}}\right\}}{M}-C))}-\mathrm{\α})$     …(公式1)

(公式1)的α是定义在闭区间[0，1]上的活性度，l_prim是从主路径接收的链路状态通知消息的数量，l_sec(i)是从第i个代替路径接收的链路状态通知消息的数量，M、C是调整系数，K是决定活性度的中间状态、即从0到1的转移的速度的常数，δ是决定活性度α的应答速度的常数。

若根据该动态变化，则按照包含下游路径的代替路径的状态的自身节点的链路状态的估计值，活性度α按照依存于K的转移分布在[0，1]区间变动。作为值的活性度α由(公式2)能够更新。

(算式2)

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{current}}={\mathrm{\α}}_{\mathrm{prev}}+\frac{\mathrm{d\α}}{\mathrm{dt}}\·\mathrm{\Δt}$     …(公式2)

(公式2)的α_current是更新后的活性度值，α_prev是更新前的活性度值，Δt是更新间隔。也可以对与链路信息通知事件联动的定时器等进行控制来测量更新间隔。

(概率生成部106)

概率生成部106，使链路选择部307概率地选择发送数据的下游路径所需要的具有随机性的概率值发生。例如，对于概率分布，能够适用(公式3)示出的均匀分布(a＝0，b＝1)，但不仅限于此。

(算式3)

$P\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1/(b-a)& (a\≤x\≤b)\\ 0& \left(\mathrm{otherwise}\right)\end{array}\right.$      …(公式3)

概率值η(i)由(公式4)得到。

(算式4)

η(i)＝Random[-0.5,+0.5]    …(公式4)

对于概率值的变动范围，可以以0为基准来限定为正负对称的范围。

(链路选择部307)

链路选择部，根据由活性度计算部305控制的活性度、以及由概率生成部106发生的概率值，概率地选择与用于流动通信数据的路径相对应的下一跳节点。对于下一跳节点的选择方法，例如可以利用(公式5)。

(算式5)

    …(公式5)

(公式5)的m(i)是第i个下一跳节点的选择频度，β、γ、φ是掌管动态变化的变化速度的常数，η(i)是贡献于路径的选择概率的、由概率生成部106生成的概率值，w是表示概率振幅的常数。根据非专利文献3得知，该非线性常微分方程的对主路径的定态解成为(公式6)。

(算式6)

    …(公式6)

并且，对代替路径的定态解成为(公式7)。

(算式7)

    …(公式7)

利用(公式5)所计算出的路径选择频度m(i)的变化量，通过(公式8)，根据更新前的路径选择频度m(i)_prev能够决定更新后的路径选择频度m(i)_current。

(算式8)

$m{\left(i\right)}_{\mathrm{current}}=m{\left(i\right)}_{\mathrm{prev}}+\frac{\mathrm{dm}\left(i\right)}{\mathrm{dt}}\·\mathrm{\ΔT}$      …(公式8)

公式中的ΔT是由路径选择频度的更新周期决定的时间间隔。

通过根据(公式9)将由(公式8)决定的各个路径的选择频度归一化，从而能够成为各个路径的选择概率。

(算式9)

$\tilde{m}\left(i\right)=\frac{m\left(i\right)}{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}m\left(k\right)}$     …(公式9)

活性度α＝1中的对代替路径的路径选择频度是，向(公式6)代入α＝1而能够得到的有限值。这表示，若利用由(公式9)决定的路径选择概率，在活性度α比阈值α_th高的情况下，也在代替路径流动数据。

在活性度为阈值以上时，为了仅向主路径发送数据，而需要对(公式9)进行由选择概率阈值m_th的阈值处理和再归一化的处理。例如，该处理也可以根据(公式10)以及(公式11)来进行。

(算式10)

$\tilde{m}{\left(i\right)}^{\′}=\left\{\begin{array}{cc}0& (\tilde{m}\left(i\right)\≤m_{\mathrm{th}})\\ \tilde{m}\left(i\right)& (\tilde{m}\left(i\right)>m_{\mathrm{th}})\end{array}\right.$     …(公式10)

(算式11)

$\hat{m}\left(i\right)=\frac{\tilde{m}{\left(i\right)}^{\′}}{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\tilde{m}{\left(k\right)}^{\′}}$      …(公式11)

(中继处理部108)

中继处理部108，将由链路选择部307选择的下游的中继节点作为中继目的地，进行影像以及声音数据的发送。

(中继节点的工作例)

说明在图1的网络中将数据从发送节点201发送到接收节点206时的工作整体的一个例子。

对于初始状态，考虑选择经由中继节点202至205的路径，以作为从发送节点201到接收节点206的主路径的情况。

图9是示出在初始状态中从各个中继节点向上游方向发送链路状态通知消息的图。

在图9中，沿着中继节点间的路径描述的一个箭头线表示一个链路状态通知消息。并且，沿着中继节点间的路径描述的p×q的标记表示，通过该路径发送表示下游路径数为p的q个链路状态通知消息。

在中继节点203，从三个下游路径的中继节点204、209、210分别一个、两个、一个链路状态通知消息被发送来。中继节点203，根据作为链路状态通知消息被发送来的路径的数量的3和作为阈值的2的比较，不将从中继节点204、209、210接受的链路状态通知消息传输到中继节点202，而将其丢弃。中继节点203，仅将表示下游路径数为3的自身生成的一个链路状态通知消息发送到中继节点202。

在中继节点207，从唯一的下游路径的中继节点208，表示下游路径数为1的一个链路状态通知消息被发送来。并且，在中继节点211，从唯一的下游路径的中继节点212，表示下游路径数为1的两个链路状态通知消息被发送来。

中继节点207、211分别，将接受的链路状态通知消息，与表示下游路径数为1的自身生成的链路状态通知消息一起，发送到中继节点202。

其结果为，在中继节点202，从主路径的中继节点203以及代替路径的中继节点207、211分别一个、两个、三个链路状态通知消息被发送来。中继节点202从主路径接收的链路状态通知消息的数量成为最小，从而中继节点202上的活性度α稳定在高的值。

图10是示出其次紧在几个无线链路被中断后的过渡状态中发送的链路状态通知消息的图。与图9相同示出，表示链路状态通知消息的箭头线、以及p×q的标记，该p×q的标记表示发送表示下游路径数为p的q个链路状态通知消息。在过渡状态下，在中继节点203，从唯一的下游路径的中继节点204，表示下游路径数为1的两个链路状态通知消息被发送来，以作为链路的中断的结果。因此，中继节点203，将接受的链路状态通知消息，与表示下游路径数为1的自身生成的链路状态通知消息一起发送到中继节点202。

其结果为，在中继节点202，从主路径的中继节点203以及代替路径的中继节点207、211分别三个、两个、三个链路状态通知消息被发送来。发生中继节点202从主路径接收的链路状态通知消息的数量和从代替路径接收的链路状态通知消息数的反转，根据(公式1)，中继节点202上的活性度α降低，因此容易发生由(公式5)的主路径的再选择。

图11示出经由中继节点202、207、208的路径被变更为主路径以作为再选择的结果。与图9相同示出，表示链路状态通知消息的箭头线、以及p×q的标记，该p×q的标记表示发送表示下游路径数为p的q个链路状态通知消息。

在稳定状态下，中继节点202从主路径接收的链路状态通知消息的数量成为最小，从而中继节点202上的活性度α再次成为高的值，难以发生由(公式5)的主路径的再选择，主路径的选择状态稳定。

如此，在本实施例中，对链路中断的容忍性强的最安全的路径容易被选择为主路径(概率地被选择)，从而实现可靠性高的通信。

本发明，能够利用于以IP网或自组织无线网络为代表的分组交换网中的、具备数据传输路径的路由选择技术的通信装置、通信方法以及程序。

符号说明

101链路状态检测部

102前驱管理部

103链路状态发送部

104链路状态接收部

106概率生成部

107路径选择部

108中继处理部

201发送节点

202至205、207至213中继节点

206接收节点

305活性度计算部

307链路选择部

401发送节点

402至405中继节点

406接收节点

Claims (4)

1.一种中继装置，由链路连接，从而决定用于传输通信数据的多个路径，所述中继装置包括∶

链路状态接收部，接收一个以上的链路状态通知消息，该一个以上的链路状态通知消息是从一个所述中继装置的下游的一个以上的中继装置被累积地转送来的，来自所述下游的各个中继装置的转送是按照所述各个中继装置对链路中断的容忍性的强度而作出的；

概率生成部，根据规定的概率分布，使概率值发生；

路径选择部，根据所述链路状态通知消息的个数和所述概率值，从所述多个路径中选择一个路径；以及

中继处理部，将来自上游的通信数据中继到由所述路径选择部选择出的路径的下游的中继装置，

所述路径选择部包括∶

活性度计算部，根据从主路径以外的各个路径的下游的中继装置接收的链路状态通知消息的个数相对于从所述主路径的下游的中继装置接收的链路状态通知消息的个数的比率，计算表示所述主路径的选择的适合度的活性度，所述主路径是所述多个路径中的为了传输通信数据而当前被选择的路径；以及

链路选择部，决定用于指定路径的选择频度的每个路径的选择频度值，以使得由所述活性度计算部计算出的活性度所表示的适合度越低，最大的选择频度值与其它的选择频度值的差就越小，并且，根据将决定的各个路径的选择频度值和生成的所述概率值相加而得到的频度值所表示的概率分布，重新选择用于传输通信数据的路径。

2.如权利要求1所述的中继装置，

所述中继装置还包括链路状态发送部，生成与自身中继装置有关的链路状态通知消息并发送到上游的中继装置，并且，根据从下游的中继装置接收的链路状态通知消息，评价自身中继装置对链路中断的容忍性，仅在评价的容忍性不满足规定的条件的情况下，将接收的链路状态通知消息转送到上游的中继装置，在除此以外的情况下，丢弃接收的链路状态通知消息。

3.如权利要求1或2所述的中继装置，

所述链路状态发送部，将自身中继装置保持的路径的频率通道数、以及自身中继装置保持的路径的频率通道的远离程度的至少任一方，包含在与自身中继装置有关的所述链路状态通知消息中，来发送到上游的中继装置。

4.一种控制方法，控制相互由链路连接而构成通信网络的多个中继装置之中的一个中继装置，在所述通信网络中决定用于经由一个所述中继装置传输通信数据的多个路径，所述控制方法包括∶

链路状态接收步骤，接收一个以上的链路状态通知消息，该一个以上的链路状态通知消息是从一个所述中继装置的下游的一个以上的中继装置被累积地转送来的，来自所述下游的各个中继装置的转送是按照所述各个中继装置对链路中断的容忍性的强度而作出的；

概率生成步骤，根据规定的概率分布，使概率值发生；

路径选择步骤，根据所述链路状态通知消息的个数和所述概率值，从所述多个路径中选择一个路径；以及

中继处理步骤，将来自上游的通信数据中继到由所述路径选择步骤选择出的路径的下游的中继装置，

所述路径选择步骤包括∶

活性度计算步骤，根据从主路径以外的各个路径的下游的中继装置接收的链路状态通知消息的个数相对于从所述主路径的下游的中继装置接收的链路状态通知消息的个数的比率，计算表示所述主路径的选择的适合度的活性度，所述主路径是所述多个路径中的为了传输通信数据而当前被选择的路径；以及

链路选择步骤，决定用于指定路径的选择频度的每个路径的选择频度值，以使得由所述活性度计算步骤计算出的活性度所表示的适合度越低，最大的选择频度值与其它的选择频度值的差就越小，并且，根据将决定的各个路径的选择频度值和生成的所述概率值相加而得到的频度值所表示的概率分布，重新选择用于传输通信数据的路径。