JP2004015251A

JP2004015251A - 通信ネットワーク、ノード装置及びそれに用いる動的経路選択方法並びにそのプログラム

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Publication number: JP2004015251A
Application number: JP2002163676A
Authority: JP
Inventors: Keita Tsuchiya; 土屋　恵太
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】パケット到着のミスオーダを生じさせることなく、リングの帯域利用効率を向上可能なリング型ネットワークシステムを提供する。
【解決手段】パケット計測部２３，２４は外回り及び内回りのノードから入込むパケットを一定の周期で計測し、使用可能帯域を算出する。伝送帯域データ処理部２５はパケット計測部２３，２４で計測された使用可能帯域を他の全てのノード装置に対してブロードキャストする。パケット送出方向決定部２６は他の全てのノード装置から得た使用可能帯域に基づいて、リング内部へパケットを送信する際の決定方向に利用する。送信位相差計測部２８は距離測定用に同一ノードから同一時刻に両方向送出されたパケットの受信位相差を測定する。送信位相制御部２７は送信位相差計測部２８で計測された受信位相差に基づいて、遅延要素を挿入することによって位相差補償を行う。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信ネットワーク、ノード装置及びそれに用いる動的経路選択方法並びにそのプログラムに関し、特に複数のノードをリング形状に接続してなるリング型ネットワークシステムにおけるリング内部へのパケット転送に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リング型ネットワークシステムにおいては、複数のノードをリング形状に接続して構成されており、リング内部へのパケットの送信方向が何らかの方式で予め定められている。
【０００３】
このリング内部へのパケットの送信方向を定める方式では、通過するノード間の帯域使用率を考慮しない方式であり、また両方向の送信遅延差を考慮していない方式でもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のリング型ネットワークシステムでは、ノード数のみしか考慮していないため、帯域使用率を転送方向に動的に反映させることができないという問題がある。
【０００５】
また、従来のリング型ネットワークシステムでは、送信方向によって遅延時間が異なるため、そのまま動的に送信方向を切替えようとすると、パケットのミスオーダが起き得るという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、リングの帯域利用効率を向上させることができる通信ネットワーク、ノード装置及びそれに用いる動的経路選択方法並びにそのプログラムを提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、パケット到着のミスオーダを生じさせることなく、リングの帯域利用効率を向上させることができる通信ネットワーク、ノード装置及びそれに用いる動的経路選択方法並びにそのプログラムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による通信ネットワークは、複数のノード装置間において論理的にリング接続を構成可能な通信ネットワークであって、
予め前記リング接続における外回り及び内回りの両方の送信方向の使用可能帯域を算出する手段と、その算出した使用可能帯域を他の全てのノード装置に通知する手段と、前記他の全てのノード装置から通知される使用可能帯域を基にパケットの転送方向を動的に決定する手段とを前記複数のノード装置各々に備えている。
【０００９】
本発明による他の通信ネットワークは、上記の構成のほかに、同一ノード装置から前記外回り及び内回りの両方の送信方向に送信されたパケットの受信位相差を基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する手段と、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う手段とを前記複数のノード装置各々に具備している。
【００１０】
本発明による別の通信ネットワークは、上記の構成のほかに、リング接続における外回り及び内回り各々をそれぞれ常に巡回しかつ前記複数のノード装置各々を通過する度にタイムスタンプを記録するパケットを基に他の全てのノード装置のタイムテーブルを作成する手段と、前記タイムテーブルを基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する手段と、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う手段とを前記複数のノード装置各々に具備している。
【００１１】
本発明によるノード装置は、他装置との間において論理的にリング接続が可能なノード装置であって、予め前記リング接続における外回り及び内回りの両方の送信方向の使用可能帯域を算出する手段と、その算出した使用可能帯域を前記他装置全てに通知する手段と、前記他装置全てから通知される使用可能帯域を基にパケットの転送方向を動的に決定する手段とを備えている。
【００１２】
本発明による他のノード装置は、上記の構成のほかに、同一装置から前記外回り及び内回りの両方の送信方向に送信されたパケットの受信位相差を基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する手段と、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う手段とを具備している。
【００１３】
本発明による別のノード装置は、上記の構成のほかに、前記リング接続における外回り及び内回り各々をそれぞれ常に巡回しかつ各装置を通過する度にタイムスタンプを記録するパケットを基に前記他装置全てのタイムテーブルを作成する手段と、前記タイムテーブルを基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する手段と、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う手段とを具備している。
【００１４】
本発明による動的経路選択方法は、複数のノード装置間において論理的にリング接続を構成可能な通信ネットワークの動的経路選択方法であって、予め前記リング接続における外回り及び内回りの両方の送信方向の使用可能帯域を算出するステップと、その算出した使用可能帯域を他の全てのノード装置に通知するステップと、前記他の全てのノード装置から通知される使用可能帯域からパケットの転送方向を動的に決定するステップとを前記複数のノード装置各々に備えている。
【００１５】
本発明による他の動的経路選択方法は、上記の処理のほかに、同一ノード装置から前記外回り及び内回りの両方の送信方向に送信されたパケットの受信位相差を基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定するステップと、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行うステップとを前記複数のノード装置各々に具備している。
【００１６】
本発明による別の動的経路選択方法は、上記の処理のほかに、前記リング接続における外回り及び内回り各々をそれぞれ常に巡回しかつ前記複数のノード装置各々を通過する度にタイムスタンプを記録するパケットを基に他の全てのノード装置のタイムテーブルを作成し、そのタイムテーブルを基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定し、この測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行っている。
【００１７】
本発明による動的な経路選択方法のプログラムは、複数のノード装置間において論理的にリング接続を構成可能な通信ネットワークの動的経路選択方法のプログラムであって、コンピュータに、予め前記リング接続における外回り及び内回りの両方の送信方向の使用可能帯域を算出する処理と、その算出した使用可能帯域を他の全てのノード装置に通知する処理と、前記他の全てのノード装置から通知される使用可能帯域からパケットの転送方向を動的に決定する処理とを実行させている。
【００１８】
本発明による他の動的な経路選択方法のプログラムは、上記の処理のほかに、前記コンピュータに、同一ノード装置から前記外回り及び内回りの両方の送信方向に送信されたパケットの受信位相差を基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する処理と、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う処理とを実行させている。
【００１９】
本発明による別の動的な経路選択方法のプログラムは、上記の処理のほかに、前記コンピュータに、前記リング接続における外回り及び内回り各々をそれぞれ常に巡回しかつ前記複数のノード装置各々を通過する度にタイムスタンプを記録するパケットを基に他の全てのノード装置のタイムテーブルを作成する処理と、そのタイムテーブルを基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する処理と、この測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う処理とを実行させている。
【００２０】
すなわち、本発明のリング型ネットワークシステムは、リング型トポロジで構成されるネットワークシステムにおいて、各ノードが他の全てのノードまでの距離と全てのノード間の帯域使用率を知ることによって、送信位相制御によって送信のミスオーダをなくし、送信方向を動的に選択することを特徴としている。
【００２１】
より具体的に説明すると、本発明のリング型ネットワークシステムでは、ノードＩからノードＪの転送において、予め外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を調べてから、位相差を補正する。
【００２２】
また、本発明のリング型ネットワークシステムでは、送信の際に、リング全体の帯域使用率を定期的に調べてから、帯域使用率が最も高いノード間（使用可能帯域が最も低いノード間）を通らない方向を選択して送信する。このように、本発明のリング型ネットワークシステムでは、送信方向を動的に制御して帯域利用効率を向上させることが可能となる。
【００２３】
つまり、本発明のリング型ネットワークシステムでは、送信位相制御によってパケット到着ミスオーダを防いだ上で、リング上の帯域使用効率に応じて動的に経路方向を切替えることで、パケット到着のミスオーダを生じさせることなく、リングの帯域利用効率の向上を図っている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によるノード装置の構成を示すブロック図である。図１において、ノード装置（Ｉ）２はパケットＡＤＤ／ＤＲＯＰ部２１，２２と、パケット計測部２３，２４と、伝送帯域データ処理部２５と、パケット送出方向決定部２６と、送信位相制御部２７と、送信位相差計測部２８と、ユーザ側データ処理部２９と、上記の各部をコンピュータ（図示せず）にて実現するためのプログラムを格納する記録媒体３０とから構成されている。
【００２５】
尚、図示していないが、図１中のノード装置（Ｉ−１）１及びノード装置（Ｉ＋１）３はノード装置（Ｉ）２と同様の構成となっており、その構成がノード装置（Ｉ）２と同様に、コンピュータが記録媒体３０のプログラムを実行することで実現される。
【００２６】
パケット計測部２３，２４は外回り及び内回りのノード［ノード装置（Ｉ−１）１及びノード装置（Ｉ＋１）３］から入込むパケットを一定の周期で計測し、使用可能帯域を算出する。
【００２７】
伝送帯域データ処理部２５はパケット計測部２３，２４で計測された使用可能帯域を他の全てのノード装置に対してブロードキャストする。パケットＡＤＤ／ＤＲＯＰ部２１，２２はリング間の信号の中継、ユーザ側への取込み、リング側への送信を行う。
【００２８】
ユーザ側データ処理部２９はユーザ側とのインタフェースである。また、パケット送出方向決定部２６は他の全てのノード装置から得た使用可能帯域に基づいて、リング内部へパケットを送信する際の決定方向に利用する。
【００２９】
送信位相差計測部２８は距離測定用に同一ノード装置から同一時刻に両方向に送出されたパケットの受信位相差を測定する。送信位相制御部２７は送信位相差計測部２８で計測された受信位相差に基づいて、遅延要素を挿入することによって位相差補償を行う。
【００３０】
図２は本発明の一実施例による２つのノード間の距離測定の方式を示す図である。図２において、ノードＩからノードＪの間の距離の差を計測するには、同時刻に、ノードＩから外回り・内回りの両方向にパケットを送信し、ノードＪでの受信時間の差を計測する。
【００３１】
この方式によって、任意の二点間で定期的に距離測定を実施する。ノードＪがノードＩからパケットを受信する際には、送信位相制御部２７においてこの位相差を補償する。
【００３２】
図３は本発明の一実施例による送信時の動作を示す図であり、図４は本発明の一実施例による使用可能帯域の算出及び通知動作を示すフローチャートであり、図５は本発明の一実施例による任意の２点間でパケットを転送する際の経路方向の決定方法を示すフローチャートである。これら図１〜図５を用いて本発明の一実施例による動作について説明する。尚、図４及び図５に示す処理はコンピュータが記録媒体３０のプログラムを実行することで実現される。
【００３３】
図３において、リングを構成する各ノード装置１，２，・・・，Ｎにおける外回り方向の使用可能帯域ｒＯ１，ｒＯ２，・・・，ｒＯＮと、内回り方向の使用可能帯域ｒＩ１，ｒＩ２，・・・，ｒＩＮとを示している。
【００３４】
外回り方向の使用可能帯域ｒＯ１，ｒＯ２，・・・，ｒＯＮ及び内回り方向の使用可能帯域ｒＩ１，ｒＩ２，・・・，ｒＩＮの算出と、その算出値の全てのノード装置１，２，・・・，Ｎへの通知までの動作について図４を参照して説明する。
【００３５】
まず、パケット計測部２３，２４は定周期Ｔでリセットしておく（図４ステップＳ１）。この周期Ｔ毎に、パケット計測部２３，２４はノード装置（Ｉ）２に入力されたパケット数を計数し（図４ステップＳ２）、伝送帯域データ処理部２５はそれらの計数値を基に伝送帯域を算出する（図４ステップＳ３）。
【００３６】
伝送帯域データ処理部２５は算出した伝送帯域をパケットＡＤＤ／ＤＲＯＰ部２１，２２を介して他の全てのノード装置１，３，・・・，Ｎに定周期Ｔでブロードキャストする（図４ステップＳ４）。これによって、本実施例では他の全てのノード装置１，３，・・・，Ｎに対してノード装置（Ｉ）２の使用可能帯域を知らせることができる。
【００３７】
次に、任意の２点間でパケットを転送する際の経路方向の決定方法を図５を参照して説明する。ここで、ノード装置（Ｉ）２を送信元とした場合の動作について以下説明する。
【００３８】
送信元のノード装置（Ｉ）２のユーザ側データ処理部２９がリング内部への送信パケットを受信すると（図５ステップＳ１１）、パケット送出方向決定部２６は他の全てのノード装置１，３，・・・，Ｎから得た使用可能帯域から判断して、パケットの送信方向として使用可能帯域の最も低いノード間を通らない方向（最も使用率の高いノード間を含まない方向）を選択し（図５ステップＳ１２）、その送信パケットを送信する（図５ステップＳ１３）。
【００３９】
例えば、外回り方向の使用可能帯域が最高の区間が２０％で、内回り方向の使用可能帯域が最高の区間が３０％であるならば、ノード装置（Ｉ）２は内回りの方向にデータを送信する。
【００４０】
また、送信する際にリングの許容帯域を超えるノードに対しては、そこを通過している全てのフローの帯域を平等に低下させるメッセージを送信元のノード装置に対して送った上で送信を実行する。
【００４１】
上述したように、本実施例では、ノードＩからノードＪの転送において、図２に示すように、予め外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を調べてから、位相差を補正している。
【００４２】
また、本実施例では、パケットを送信する際に、図３に示すように、リング全体の帯域使用率を定期的に調べてから、帯域使用率の最も高い（使用可能帯域の最も低い）ノード間を通らない方向を選択して送信している。これによって、本実施例では、送信方向を動的に制御して帯域利用効率を向上させることができる。
【００４３】
このように、本発明においては、帯域使用率に応じて送信方向を選択し、送信位相補正を行った上で送信を行うので、パケット到着のミスオーダが生ずることなく、送信経路を使い分けることによってリングの帯域利用効率を向上させることができる。
【００４４】
図６は本発明の他の実施例によるリングを構成するノード装置間で同期が取られている場合の測定方法を示す図である。この図６を参照して本発明の他の実施例の動作について説明する。本発明の他の実施例の基本構成は上述した本発明の一実施例と同様である。
【００４５】
図６に示す本発明の他の実施例のように、リングを構成するノード装置間で同期が取られている場合には以下の測定方法も適用することが可能である。
【００４６】
この場合には、外回り及び内回り各々をそれぞれ常に巡回させ続けて、各ノード装置１，２，・・・，Ｎを通過する度にタイムスタンプを記録するパケットを送信させる。
【００４７】
また、各ノード装置１，２，・・・，Ｎでは、このパケットを読取り、他の全てのノード装置のタイムテーブルを更新し続けてテーブルを作成する。これによって、本実施例では任意のノード装置への距離を外回り及び内回り各々の方向に対して測定することができる。
【００４８】
尚、本発明の各実施例では、リングトポロジについて述べたが、このリングトポロジのみならず、メッシュ型ネットワークにおいても、論理的にリングを構成すれば、本発明を適用することが可能となる。また、本発明における距離測定による送信位相制御は、リングや任意の閉じたトポロジ型のネットワークにおいて経路切替え時の位相差制御にも適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の通信ネットワークは、複数のノード装置間において論理的にリング接続を構成可能な通信ネットワークにおいて、複数のノード装置各々が、予めリング接続における外回り及び内回りの両方の送信方向の使用可能帯域を算出し、その算出した使用可能帯域を他の全てのノード装置に通知し、他の全てのノード装置から通知される使用可能帯域を基にパケットの転送方向を動的に決定することによって、リングの帯域利用効率を向上させることができるという効果が得られる。
【００５０】
また、本発明の他の通信ネットワークは、上記の処理のほかに、同一ノード装置から外回り及び内回りの両方の送信方向に送信されたパケットの受信位相差を基に外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定し、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行うことによって、パケット到着のミスオーダを生じさせることなく、リングの帯域利用効率を向上させることができるという効果が得られる。
【００５１】
さらに、本発明の別の通信ネットワークは、上記の処理のほかに、リング接続における外回り及び内回り各々をそれぞれ常に巡回しかつ複数のノード装置各々を通過する度にタイムスタンプを記録するパケットを基に他の全てのノード装置のタイムテーブルを作成し、タイムテーブルを基に外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定し、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行うことによって、パケット到着のミスオーダを生じさせることなく、リングの帯域利用効率を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるノード装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による２つのノード間の距離測定の方式を示す図である。
【図３】本発明の一実施例による送信時の動作を示す図である。
【図４】本発明の一実施例による使用可能帯域の算出及び通知動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施例による任意の２点間でパケットを転送する際の経路方向の決定方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施例によるリングを構成するノード装置間で同期が取られている場合の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
１　ノード装置（Ｉ−１）
２　ノード装置（Ｉ）
３　ノード装置（Ｉ＋１）
２１，２２　パケットＡＤＤ／ＤＲＯＰ部
２３，２４　パケット計測部
２５　伝送帯域データ処理部
２６　パケット送出方向決定部
２７　送信位相制御部
２８　送信位相差計測部
２９　ユーザ側データ処理部

Claims

複数のノード装置間において論理的にリング接続を構成可能な通信ネットワークであって、
予め前記リング接続における外回り及び内回りの両方の送信方向の使用可能帯域を算出する手段と、その算出した使用可能帯域を他の全てのノード装置に通知する手段と、前記他の全てのノード装置から通知される使用可能帯域を基にパケットの転送方向を動的に決定する手段とを前記複数のノード装置各々に有することを特徴とする通信ネットワーク。
前記転送方向を動的に決定する手段は、使用可能帯域が最も低いノード装置間を通らない方向を選択することを特徴とする請求項１記載の通信ネットワーク。
同一ノード装置から前記外回り及び内回りの両方の送信方向に送信されたパケットの受信位相差を基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する手段と、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う手段とを前記複数のノード装置各々に含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の通信ネットワーク。
前記リング接続における外回り及び内回り各々をそれぞれ常に巡回しかつ前記複数のノード装置各々を通過する度にタイムスタンプを記録するパケットを基に他の全てのノード装置のタイムテーブルを作成する手段と、前記タイムテーブルを基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する手段と、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う手段とを前記複数のノード装置各々に含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の通信ネットワーク。
他装置との間において論理的にリング接続が可能なノード装置であって、予め前記リング接続における外回り及び内回りの両方の送信方向の使用可能帯域を算出する手段と、その算出した使用可能帯域を前記他装置全てに通知する手段と、前記他装置全てから通知される使用可能帯域を基にパケットの転送方向を動的に決定する手段とを有することを特徴とするノード装置。
前記転送方向を動的に決定する手段は、使用可能帯域が最も低いノード装置間を通らない方向を選択することを特徴とする請求項５記載のノード装置。
同一装置から前記外回り及び内回りの両方の送信方向に送信されたパケットの受信位相差を基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する手段と、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う手段とを含むことを特徴とする請求項５または請求項６記載のノード装置。
前記リング接続における外回り及び内回り各々をそれぞれ常に巡回しかつ各装置を通過する度にタイムスタンプを記録するパケットを基に前記他装置全てのタイムテーブルを作成する手段と、前記タイムテーブルを基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する手段と、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う手段とを含むことを特徴とする請求項５または請求項６記載のノード装置。
複数のノード装置間において論理的にリング接続を構成可能な通信ネットワークの動的経路選択方法であって、予め前記リング接続における外回り及び内回りの両方の送信方向の使用可能帯域を算出するステップと、その算出した使用可能帯域を他の全てのノード装置に通知するステップと、前記他の全てのノード装置から通知される使用可能帯域からパケットの転送方向を動的に決定するステップとを前記複数のノード装置各々に有することを特徴とする動的経路選択方法。
前記転送方向を動的に決定するステップは、使用可能帯域が最も低いノード装置間を通らない方向を選択することを特徴とする請求項９記載の動的経路選択方法。
同一ノード装置から前記外回り及び内回りの両方の送信方向に送信されたパケットの受信位相差を基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定するステップと、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行うステップとを前記複数のノード装置各々に含むことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の動的経路選択方法。
前記リング接続における外回り及び内回り各々をそれぞれ常に巡回しかつ前記複数のノード装置各々を通過する度にタイムスタンプを記録するパケットを基に他の全てのノード装置のタイムテーブルを作成し、そのタイムテーブルを基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定し、この測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行うことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の動的経路選択方法。
複数のノード装置間において論理的にリング接続を構成可能な通信ネットワークの動的経路選択方法のプログラムであって、コンピュータに、予め前記リング接続における外回り及び内回りの両方の送信方向の使用可能帯域を算出する処理と、その算出した使用可能帯域を他の全てのノード装置に通知する処理と、前記他の全てのノード装置から通知される使用可能帯域からパケットの転送方向を動的に決定する処理とを実行させるためのプログラム。
前記コンピュータに、前記転送方向を動的に決定する際に、使用可能帯域が最も低いノード装置間を通らない方向を選択させることを特徴とする請求項１３記載のプログラム。
前記コンピュータに、同一ノード装置から前記外回り及び内回りの両方の送信方向に送信されたパケットの受信位相差を基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する処理と、その測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う処理とを実行させることを特徴とする請求項１３または請求項１４記載のプログラム。
前記コンピュータに、前記リング接続における外回り及び内回り各々をそれぞれ常に巡回しかつ前記複数のノード装置各々を通過する度にタイムスタンプを記録するパケットを基に他の全てのノード装置のタイムテーブルを作成する処理と、そのタイムテーブルを基に前記外回り及び内回りの両方の送信方向の距離差を測定する処理と、この測定された距離差に基づいて遅延要素を挿入して位相差補償を行う処理とを実行させることを特徴とする請求項１３または請求項１４記載のプログラム。