JP2004336726A - ルーティング制御方法、ルータ装置、及び端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＡＮ内の端末のデフォルトルータを高速に、かつパケットロスを抑えて他のルータ装置へ切替える。
【解決手段】現在のデフォルトルータ１１のルーティング機能の提供が不可能となった時点で、ＬＡＮ内の全端末装置１３、及び他のルータ装置１２に対して、ルーティング停止メッセージを同報配信し、他のルータ装置１２がルーティング機能の提供を可能であれば、ルーティング開始メッセージをＬＡＮ内の全端末装置１３及び他のルータ装置１１に対して同報配信する。これにより、ＬＡＮ内の端末装置１３は両メッセージに基づいて、所定のタイミングでデフォルトルータを切替えるので、デフォルトルータ切替遅延時間を小さく抑えることができ、パケットロスを低く抑えることが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ルータ装置に関し、特に外部網への接続機能を持つ２台以上のルータ装置が存在するＬＡＮにおける、端末装置のデフォルトルータ切り替え制御を行うルーティング制御方法、ルータ装置、及び端末装置に関する。

従来より、移動通信を行う端末装置を、携帯端末に無線アクセスインタフェースを追加することにより実現していた。

しかし、無線アクセスインタフェースによって接続する無線アクセス網は、カバレッジや帯域、通信料金等が種類によって異なるため、例えばどこに移動しても通信を継続するにはカバレッジの異なる複数の無線アクセス網に対応するインタフェースを追加、または場所によって交換することが必要であった。

しかも、携帯する端末装置が複数である場合には、無線アクセスインタフェースを各端末装置に備える必要があり、コストや機器サイズの点で課題があった。

これに対して、無線アクセスインタフェースよりもコストが低くデバイスサイズの小さい短距離無線インタフェースによって接続された携帯端末群のいずれかに無線アクセスインタフェースを追加してルータ装置とし、このルータ装置以外の携帯端末はルータ装置を介して外部網と接続することで、各端末装置への無線アクセスインタフェース搭載を不要とする技術が非特許文献１に開示されている。

また、移動通信においては、特に、カバレッジの異なる無線アクセスインタフェース（例えばセルラと無線ＬＡＮ）を搭載したルータ装置を場所に応じて切り替えて使用することが必要になるが、この場所に依らず通信を継続可能な技術が非特許文献１に開示されている。

このように、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークにおいて、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）内の端末装置が、ＬＡＮの外部の端末装置と通信する際には、いわゆるデフォルトルータ装置を端末装置に設定する必要がある。このデフォルトルータをルータ装置から端末装置に対して自動的に設定する方法として、近隣探索プロトコル（Neighbor Discovery for IP Version 6以下ＮＤという。）が非特許文献２に開示されている。

ＮＤでは、定期的に、または端末装置からの要請（Router Solicitation メッセージ、以下ＲＳメッセージという。）に応答する形で、ルータ装置から以下のような情報を含むルータ広告（Router Advertisement）メッセージ（以下ＲＡメッセージという。）が送信される。
（１）ルータ装置のＩＰアドレス
（２）当該メッセージに含まれる情報の有効期限（ルータライフタイムRouter Lifetime 以下ＲＬという。）
（３）到達可能時間（Reachable Time 以下ＲＴという）
これらを受信した端末装置が、自己のデフォルトルータリスト及び近隣キャッシュに上記の情報を追加する。

端末装置はデフォルトルータリストのエントリの中からデフォルトルータを選択し、外
部との通信を行う。

また、ルータ装置は自己がシャットダウンする際には、ＲＬ＝０のＲＡを送信する。そして、端末装置はＲＬ＝０のＲＡメッセージを受信すると、デフォルトルータリストに対応するエントリがあれば、当該エントリを削除する。

また、二重化したルータ装置のうち一方をマスタルータ、もう一方をバックアップルータとして、バックアップルータからマスタルータにヘルスチェック要求を行い、マスタルータからヘルスチェック応答が返ってこなければ、バックアップルータがマスタルータに自動的に切り替わる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２６１５６１号公報（第５頁〜第６頁、第２図） 松本泰輔他、"移動ネットワークのシームレスハンドオーバに関する研究"、 信学技法、NS2002-323、 2003年３月 T. Narten、 et al.、 "Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)"、 RFC 2461、 IETF、 December 1998 インターネット＜URL:http://www.ietf.org/rfc/rfc2461.txt＞

しかしながら、非特許文献２に開示された方法を用いると、デフォルトルータが自己をシャットダウンする時にのみ、ＲＬ=０のＲＡメッセージを送信するため、ルータ装置の外部網への接続が過負荷の場合や、無線アクセスインタフェースにより外部網へ接続している場合の電界強度の低下等により外部網への接続が困難、または不可能な状態となった場合にも、通常のＲＡメッセージの送信が継続されてしまう。このため、端末装置が通信不能となりデフォルトルータを切り替えるには、外部端末装置との通信が不可能となったことを認識する必要がある。しかし、これには多大な時間が必要となり、通信が長時間中断されてしまうという課題を有していた。

また、特許文献１に開示された方法を用いるには、複数のルータ装置で同じＭＡＣアドレスを共用する必要があり、ＭＡＣレイヤにおける認証を行うような無線ネットワークにおいては使用できない場合があるという課題を有していた。

本発明は、これらの課題を解決するものであり、マスタルータのルータ装置に障害が発生しても、所定のタイミングでマスタルータからバックアップルータに切り替わることにより、長期の通信の中断を無くすと共に、パケットロスをなくして、ネットワーク資源の効率的な運用を行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、ルータ装置は外部網への接続が過負荷の場合や、無線インタフェースにより外部網へ接続している場合の電界強度の低下等により、ルーティング機能の実行が不可能になることが予測できた時点で、ルーティング停止メッセージをＬＡＮ内の全ノード（他のルータ装置や端末装置）に同報配信し、他のルータ装置においてルーティング停止メッセージを受信した時点で、自己のルーティング機能が実行可能であるか、または所定時間の後に実行可能となる場合には、ルーティング可能メッセージをＬＡＮ内の全ノード（他のルータ装置や端末装置）に同報配信することで、高速なルータ切替えを実現する。

更に、既にルーティング機能を停止したルータ装置がＬＡＮから外部網へ向かうパケットを受信した場合には、他のルータ装置からのルーティング可能メッセージを受信するまで自己のバッファに蓄積して、その後、切替後のルータ装置にパケットを転送することで
、パケット損失を抑制する。

本発明の第１の態様に係るルーティング制御方法は、少なくとも１つのＬＡＮインタフェースを有する１つ以上の端末装置と、ＬＡＮと外部網間のデータの中継を行うルーティング機能を有する１つ以上のルータ装置と、前記端末装置とルータ装置を相互接続するＬＡＮ媒体と、からなるローカルエリアネットワーク(ＬＡＮ)のルーティング制御方法において、ルーティング機能の実行中に、ルーティング機能の提供が不可能かまたは不可能と予想される場合に、ルーティング機能の停止を通知するルーティング停止メッセージを同報配信し、前記ルーティング停止メッセージを受けた他のルータ装置がルーティング機能を実行可能である場合に、ルーティング可能メッセージを同報配信することでルーティング機能を切り替えるものである。

これにより、ルーティング機能の中断を防止できる。

また、本発明の第２の態様に係るルーティング制御方法は、第１のルータ装置が外部網との接続状態を監視し、接続を解除すべきと判断したときに、ルーティング機能の停止までの時間であるルーティング停止時間を通知するメッセージを、接続するローカルエリアネットワーク上のノードへ送信するステップと、前記ルーティング停止メッセージを受けた第２のルータ装置がルーティング機能を実行可能である場合に、ルーティング機能が可能となるまでの時間である移行時間を通知するルーティング可能メッセージを、接続するローカルエリアネットワーク上のノードへ送信するステップと、前記ルーティング停止メッセージと前記ルーティング可能メッセージとを受信したノードが、第１のルータ装置への送信を第２のルータ装置へ切り替えるステップとを有するものである。

これにより、端末装置及びルーティング機能の実行が可能な他のルータ装置に対して、ルーティング切替時刻の予測を可能になり、また、端末装置に対して、ルーティング切替時刻の予測を可能になるので、ルーティング機能の中断を防止できる。

また、本発明の第３の態様に係るルーティング制御方法は、第１のルータ装置はルーティング機能の停止後に外部網へ向かう電文を受信した場合に、前記電文を蓄積するステップと、第１のルータ装置が第２のルータ装置から前記ルーティング可能メッセージを受信した後に、前記蓄積した電文を第２のルータ装置へ転送するステップとを有するものである。

これにより、ルーティング機能切替中の電文の損失を防止できる。

また、本発明の第４の態様に係るルーティング制御方法は、第３の態様において、第１のルータ装置が前記ルーティング可能メッセージを受信後、前記ルーティング可能時間が経過した後に、前記蓄積した電文を第２のルータ装置へ転送するものである。

これにより、第１のルータ装置宛の電文は第２のルータ装置へ転送されるので、外部網宛の電文の損失を防止できる。

また、本発明の第５の態様に係るルーティング制御方法は、第２の態様において、第２のルータ装置は、第１のルータ装置から受信したメッセージ中の前記ルーティング停止時間が所定の閾値以下である場合に、ルーティング機能の停止と判定するものである。

これにより、特定のメッセージなしにルーティングの停止を通知できる。

本発明の第６の態様に係るルータ装置は、ルーティング機能を実行中の他のルータ装置
から、ルーティング機能の停止までの時間であるルーティング停止時間を通知するルーティング停止メッセージを受信する停止メッセージ受信部と、前記メッセージ受信部が前記ルーティング停止メッセージを受信したとき、自己のルーティング機能の実行が可能であるか否かを判定するマスター移行判定部と、前記マスター移行判定部によりルーティング機能の実行が可能であると判定したときに、ルーティング機能を開始するまでの所要時間を算出する移行時間算出部と、前記所要時間を通知するルーティング可能メッセージを生成するルーティング可能メッセージ生成部と、前記ルーティング可能メッセージを、接続するローカルエリアネットワーク上のノードへ送信する可能メッセージ送信部とを具備している。

これにより、ルーティング機能を継続不能となった他のルータ装置の代わりにルーティング機能を引継ぐことで、通信の中断を防止できる。

また、本発明の第７の態様に係るルータ装置は、第６の態様において、外部網との接続状態を監視し、接続を解除すべきか否かを判定する状態監視部と、前記状態監視部がルーティング機能の実行中に接続を解除すべきと判断したとき、ルーティング停止までの時間を算出するルーティング停止時間算出部と、前記ルーティング停止時間算出部からの算出時間を記載したルーティング停止メッセージを生成するルーティング停止メッセージ生成部と、前記ルーティング停止メッセージを、接続するローカルエリアネットワーク上のノードへ送信する停止メッセージ送信部とをさらに有している。

これにより、ルータ機能が停止する前に、他のルータ装置や端末装置といったノードへ通知できる。

また、本発明の第８の態様に係るルータ装置は、第７の態様において、ルーティング機能の停止後に接続するローカルエリアネットワークから受信した外部網への電文を蓄積するバッファと、他のルータ装置からルーティング可能メッセージを受信する可能メッセージ受信部とをさらに有し、前記ルーティング可能メッセージを受信したときに、送信元のルータ装置へ、前記記憶部に蓄積してある電文を送信する。

これにより、ルーティング機能切替中の電文の損失を防止できる。

また、本発明の第９の態様に係るルータ装置は、第７の態様において、前記ルーティング停止メッセージはＩＣＭＰｖ６のルータ広告メッセージであり、ライフタイムフィールドには前記ルーティング停止時間が設定されており、前記ルーティング停止メッセージを同報配信する。

これにより、ＩＣＭＰｖ６の既存のフィールドを変更、追加することなく、ルーティング停止メッセージを実現できる。
また、本発明の第１０の態様に係るルータ装置は、第７の態様において、受信した前記ルーティング停止メッセージの前記ルーティング停止時間が所定の閾値以下である場合に、前記ルーティング停止メッセージの送信元のルータ装置がルーティング機能停止への移行中であると判断する。

これにより、特定のメッセージなしにルーティングの停止を通知できる。

また、本発明の第１１の態様に係るルータ装置は、第７の態様において、前記ルーティング可能メッセージはＩＣＭＰｖ６のルータ広告メッセージであり、到達可能時間フィールドにはルーティング機能が実行可能となるまでの時間が設定されており、前記ルーティング可能メッセージを同報配信する。

これにより、ＩＣＭＰｖ６の既存のフィールドを変更、追加することなく、ルーティング可能メッセージを実現できる。
本発明の第１２の態様に係る端末装置は、ルーティング機能を実行中の第１のルータ装置からのルーティング機能の停止までの時間であるルーティング停止時間を通知するルーティング停止メッセージや、第２のルータ装置からのルーティング機能の実行が可能となるまでの時間であるルーティング可能時間を通知するルーティング可能メッセージを受信する端末受信部と、前記端末受信部で受信した前記ルーティング停止メッセージ及びルーティング可能メッセージに基づいて、第１のルータ装置から第２のルータ装置へ外部網との通信を切り替えるルータ切替部とを備えている。

これにより、使用中のルータ装置のルーティング機能が停止しても、他のルータ装置のルーティング機能を用いて通信を継続できる。

また、本発明の第１３の態様に係る端末装置は、第１２の態様において、前記ルータ切替手段による切替タイミングが、前記ルーティング停止時間の経過後であって、かつ前記ルーティング可能時間の経過時である。

これにより、ルータ切替をよりスムーズに行うことが可能になる。

本発明によれば、マスタルータに障害が発生したとき、マスタルータからバックアップルータに遅延なく切り替わり、端末装置のデフォルトルータも遅延なく切り替えできる。これにより、パケット損失を低く抑えることが可能になるので、ネットワーク資源の効率的な運用ができる。

本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるネットワークの構成を示す図である。

図１において、ルータ装置１１およびルータ装置１２はＬＡＮ１と外部ネットワーク（インターネット）２の通信を中継するいわゆるルーティング機能を提供するものであり、端末装置１３はＬＡＮ１に所属し、外部端末装置１６は外部ネットワーク２上に存在している。アクセスポイント装置１４、１５は、それぞれルータ装置１１、ルータ装置１２のインターネット接続ポイントとして動作する。アクセスポイント装置１４とルータ装置１１間及びアクセスポイント装置１５とルータ装置１２間の接続は無線通信を行うように図示しているが、有線回線を用いて通信を行ってもよく、本発明はそれを制限するものではない。また、端末装置１３とルータ装置１１またはルータ装置１２間においても、無線通信及び有線通信のいずれを用いてもよい。

次に、本発明によるルータ装置及び端末装置の構成及び動作について、説明する。なお、本実施の形態においては、ＬＡＮ１内部はＩＰｖ６を用いた通信を前提としているが、ＩＰｖ４またはその他のプロトコルを使用することも可能である。

図３は、ルータ装置１１またはルータ装置１２の構成を示す図である。

図３において、ＬＡＮインタフェース３１はＬＡＮ１内の端末装置１３及び他のルータ装置との通信における物理層処理及びデータリンク層処理を行うものであり、外部網接続
インタフェース３４はアクセスポイント１４、１５を介して外部網２と接続するものであり、ＩＰルーティング処理部３２はＩＰ処理及びルーティング処理を行うものであり、上位層処理部３３はＩＰ処理よりも上位のＴＣＰ、ＵＤＰ、ＩＣＭＰのプロトコル処理や、アプリケーション等の処理を行うものである。

また、状態監視部３５は外部網接続インタフェース３４とアクセスポイント装置１４、１５間の通信が切断されるか、または符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）通信などでのビットエラー率の増加や、無線通信での電界強度の低下等による通信状態の悪化を検知するものである。

また、バックアップルータ移行処理部３６はマスタルータとして動作中に、状態監視部３５から通知された通信状態を基にルータ機能を停止するべきかを判定し、ルータ停止までの処理を制御するものである。

また、ルータ停止時間算出部３７はマスタルータとして動作中に、状態監視部３５から通知されるビットエラー率の増加や電界強度の低下の時間変化を計測し、予め設定した許容値までの時間を算出したり、シャットダウン処理であるときはシャットダウンまでの時間を設定するものである。なお、次に述べるバッファ３８がバッファリング可能な時間を加算して最終的に有効期限８７を設定する。

また、バッファ３８はマスタルータとして動作している状態からルータ機能を停止してバックアップルータとなるときに、そのルータ機能が停止後にＬＡＮインタフェース３１を介して受信した外部網へのパケットを一時的に蓄積したり、あるいは、バックアップルータからマスタルータへ移行するときに、ルータ機能が開始されるまでの間にＬＡＮインタフェース３１を介して受信した外部網へのパケットを一時的に蓄積したりするものである。

また、マスター移行判定部３９は、バックアップルータであるときに、次のいずれかの事項の確認によりルーティング処理の実行が可能であるか否かを予測する。
（１）アクセスポイント１４、１５と外部網接続インタフェース３４間の接続のセットアップが所定時間の後に完了できる。
（２）ルータ装置１２がスリープ状態であり、所定時間の後にルーティング処理のセットアップが完了できる。

また、移行時間算出部４０は、上記（１）と（２）の所定時間を算出するものである。

上記のように構成されたルータ装置１１及びルータ装置１２の動作について以下に説明する。

図６はルーティング機能を実行中のルータ装置１１において、ルーティング機能の実行が不可能となったときの処理手順を示すフロー図である。

まず、ＩＰルーティング処理部３２が通常のルーティング処理を実行（ステップＳ６１）中に、状態監視部３５が、検出した通信状態からルーティング処理の実行が不可能となるか、または不可能となることが予測された場合（ステップＳ６２）、バックアップルータ移行処理部３６へその通信不能であることを通知する。

次に、バックアップルータ移行処理部３６がこの通知を受けた後、ルーティング停止メッセージを作成し（ステップＳ６３）、ＬＡＮ１に存在する端末装置１３及びルータ装置１２に対してマルチキャストにより同報配信する（ステップＳ６４）。

このルーティング停止メッセージは、図８に示すＲＡメッセージ８０のフォーマットを使用して作成することができる。ＲＡメッセージ８０は、タイプ８１、コード８２、チェックサム８３、ホップ制限８４、予約８６、有効期限（Router Lifetime）８７、到達残時間（Reachable Time）８８及び再送タイマ（Retrans Timer）８９の各フィールドより構成されている。なお、ＲＡメッセージ８０とは異なるフォーマットを使用することも可能である。

このＲＡメッセージ８０においてルーティング停止メッセージで特に指定するのは、有効期限８７である。有効期限８７は通知した情報の有効時間を示す。

バックアップルータ移行処理部３６はルーティング処理の実行が既に不可能となっている場合には、有効期限８７に０を設定し、通信状態の悪化を検出したことによる実行が不可能となることが予測される場合には、ルータ停止時間算出部３７が算出したルーティング停止予測時刻までの時間を有効期限８７に設定する。

次に、バックアップルータ移行処理部３６は通知したルーティング停止予測時刻までの時間を計測し、経過した時点でＩＰルーティング処理部３２へ通知する。ＩＰルーティング処理部３２はこれを受けてルーティング処理を停止する（ステップＳ６５）。

その後、ＩＰルーティング処理部３２はＬＡＮインタフェース３１から外部端末装置１６宛のパケットを受信したか否かをチェックし（ステップＳ６６）、受信した場合は、既に他のルータ装置（ここではルータ装置１２）からルーティング可能メッセージを受信しているか否かをチェックする（ステップＳ６７）。そして、受信している場合には、パケットをルータ装置１２へ転送し（ステップＳ６８）、ステップＳ６６へ戻る。このルーティング可能メッセージには、このメッセージの送信元であるルータ装置のＭＡＣアドレスと、ルータ機能が実行可能となるまでの時間が記載されている。

一方、ルーティング可能メッセージを受信していない場合には、所定量に達するまでパケットをバッファに蓄積し（ステップＳ６９）、ステップＳ６６へ戻る。

また、パケットがバッファに存在する状態で、他のルータ装置からルーティング可能メッセージを受信した場合には、バッファ３８内のパケットを新たにマスタルータとなった他のルータ装置へ転送する（ステップＳ６６、Ｓ６７、Ｓ６８）。

図７はバックアップルータであるルータ装置１２が、マスタルータであるルータ装置１１からルーティング停止メッセージを受信した場合に実施する処理手順を示すフロー図である。

ＩＰルーティング処理部３２はルータ装置１１からルーティング停止メッセージを受信した（ステップＳ７１）場合に、マスター移行判定部３９へ通知する。マスター移行判定部３９はルーティング処理が既に実行可能か、または所定時間の後にルーティング処理の実行が可能になることが予測できるかを判定し（ステップＳ７２）、マスタルータとなることが可能であると判定した場合、ルーティング可能メッセージを作成し（ステップＳ７３）、ＬＡＮ１内の全端末装置１３及び他のルータ装置に対してマルチキャストにより同報配信する（ステップＳ７４）。

その後、ＩＰルーティング処理部３２は、ルーティング機能の実行を開始する（ステップＳ７５）。

ここで、ルーティング可能メッセージは、ルーティング停止メッセージと同様に、図８に示すＲＡメッセージ８０を使用する。このメッセージにおいて、タイプ８１フィールドにルーティング可能メッセージの種別が設定されており、有効期限８７フィールドにはこのメッセージの通知した情報の有効時間が示されており、到達残時間８８フィールドにはルーティング機能が実行可能となるまでの時間が設定されている。

ＩＰｖ４では、ＲＡメッセージ８０に到達残時間ＲＴフィールド８８は存在しないため、ルーティング開始予測時刻までの時間の設定は行わない。この場合には、ルーティング処理の実行が開始されたと同時にＲＡメッセージ８０を送信する。または、ルータ装置１２にパケットを蓄積可能なバッファが具備されている場合には、ルーティング処理実行開始に先駆けてＲＡメッセージ８０を送信し、受信したパケットをルーティング処理実行開始まで蓄積しておくことも可能である。

なお、ステップ７１において、受信したルーティング停止メッセージはＩＰｖ６のＲＡメッセージ８０のフォーマットが使用されている場合には、有効期限フィールド８７が、ある閾値以下であるときにＲＡメッセージ８０がルーティング停止メッセージであると判断する。これはＩＰｖ６またはＩＰｖ４のＲＡメッセージ８０を使用した場合であるが、本発明はＲＡメッセージ８０のフォーマットに限定するものではなく、ルーティング停止を示すメッセージであればどのような構成でもよい。

以上のように本実施の形態におけるルータ装置は、ルーティング機能が動作不能となると判断した時点で、マスタルータからルーティング停止メッセージが送信されるので、それを受けたバックアップルータである他のルータ装置は自己が代替できると判断した場合に、即座にルーティング機能の動作準備に掛かることができる。このため、マスタルータとバックアップルータとの切り替えの遅延を極力おさえることが可能になる。

次に、本実施の形態に係る端末装置１３の構成及び動作について以下に説明する。

図２は、端末装置１３の構成を示す図である。

図２において、ＬＡＮインタフェース２１はＬＡＮ１に存在する他の端末装置及びルータ装置との通信における物理層処理及びデータリンク層処理を行うものであり、端末受信部に相当する。ＩＰ処理部２２はネットワーク層の処理であるＩＰ処理を行うものであり、上位層処理部２３はネットワーク層よりも上位のＴＣＰ、ＵＤＰ、ＩＣＭＰなどのプロトコル処理や、アプリケーション等の処理を行うものである。

また、デフォルトルータリスト２４はデフォルトルータとして使用可能なルータ装置のリストを記録したテーブルであり、近隣キャッシュ２５はＬＡＮ１に存在する端末装置及びルータ装置のＩＰアドレスをキー情報として、リンクレイヤアドレスを求めるためのテーブルである。

また、ルータ切替部２６は近隣キャッシュ２５にあるバックアップルータからマスタルータへの移行時間をカウントし、切り替えのタイミングでデフォルトルータを切り替えるものである。なお、ルータ切替部２６はパケット送信時にこのデフォルトルータリスト２４及び近隣キャッシュ２５を参照し、外部端末装置へのパケットを送信するときのルータ装置を決定する。

また、バッファ２７は送信パケットを一時的に蓄積しておく記憶装置であり、タイマ２８は単位時間の経過を通知するものである。

ここで、図９乃至図１２にデフォルトルータリスト２４の構成例、及び図１３に近隣キャッシュ２５の構成例を示す。

図９に示すデフォルトルータリスト２４は、端末装置１３においてデフォルトルータとして使用可能なルータ装置のリストを示すテーブルであり、登録されたルータ装置を示すエントリ９０１、エントリ情報の有効期限までの残り時間を示す有効期限ＲＬ（Ro uter Lifetime）９０２、および対応する近隣キャッシュエントリへのポインタ９０３を情報として持つ。

図１３に示す近隣キャッシュ２５は、ＬＡＮ１に存在する端末装置１３及びルータ装置１１、１２のＩＰアドレスをキー情報として、リンクレイヤアドレスを求めるためのテーブルであり、各エントリ１３０１は、ＩＰアドレス１３０２、ルータ機能が動作可能となる時刻までの残り時間を示す移行時間１３０３、リンクレイヤアドレス１３０４を情報として持つ。ただし、本実施の形態におけるデフォルトルータリスト２４及び近隣キャッシュ２５の構成は、説明に必要な最低限の情報のみ含んでおり、他の情報を含んでいてもよい。なお、上記近隣キャッシュ２５はＩＰｖ６を前提としたものである。ＩＰｖ４の場合、近隣キャッシュ２５に対応するのはＡＲＰテーブルである。ＡＲＰテーブルは、近隣キャッシュ２５と以下の点で異なっている。
（１）ＩＰアドレス１３０２の値がＩＰｖ４アドレスである。
（２）到達残時間ＲＴ１３０３フィールドが存在しない。

従って、到達残時間１３０３フィールドを追加するか、到達残時間１３０３の値が全て０であると仮定することにより、同様の処理を実現できる。

上記のような構成を持つ端末装置１３の動作について図４を用いて説明する。

まず、ＩＰ処理部２２は上位層処理部２３から外部端末装置１６宛のパケット送信要求を受付けた（ステップＳ４１）後、ルータ切替部２６へパケットを送信すべきルータ装置を問い合わせる。ルータ切替部２６はデフォルトルータリスト２４にあるエントリ９０１について、有効期限９０２が閾値ＴＨよりも大きいかどうかをチェックする(ステップＳ４２)。

ルータ切替部２６は有効期限が閾値以下の場合、エントリ９０１に他のエントリがあるか否かをチェックし（ステップＳ４３）、ある場合はステップＳ４２に戻る。一方、他のエントリがない場合は、全ての登録されているルータ装置の有効期限が閾値以下と判定し、その情報をＩＰ処理部２２へ応答する。ＩＰ処理部２２はこれを受けて、パケットをバッファ２７に蓄積するか、あるいは破棄を行う（ステップＳ４４）。なお、バッファに蓄積する場合、デフォルトルータリスト２４の更新等を契機として、再度パケットの送信を行う。また、ＩＰｖ４またはＩＰｖ６においてはＲＳメッセージを使用してＬＡＮ１内のルータ装置を探索することができるので、探索して適合するルータ装置が見つかった場合はそのルータ装置へ蓄積しているパケットを送信する。

ステップＳ４２において、有効期限が閾値より大きい場合、ルータ切替部は近隣キャッシュ２５を参照し、このエントリの近隣キャッシュポインタ９０３からこのエントリの移行時間１３０３が満了している(０となっている)かどうかを確認し(ステップＳ４５)、満了でない場合、ルータ切替部２６はＩＰ処理部２２へ送信先のルータ装置がないことを応答し、ステップＳ４４へ移行する。

一方、満了している場合には、ルータ切替部２６は該当エントリのルータ装置のリンクレイヤアドレス１３０４をＩＰ処理部２２へ応答する。ＩＰ処理部２２はこれを受けて、
通知されたリンクレイヤアドレスを宛先として、端末装置１３のＬＡＮインタフェース２１からパケットを送信し、処理を終了する（ステップＳ４６）。

ここで、閾値ＴＨについてはなるべく小さい値として「０」を設定してもよいが、端末装置とルータ装置間の伝播遅延が大きい場合には、ＴＨ＝１以上の値を設定してもよい。

次に、図５を用いて端末装置１３におけるデフォルトルータリスト維持処理の手順を説明する。

まず、ルータ切替部２６はタイマ２８から通知される単位時間経過毎に、デフォルトルータリスト２４の全エントリに対して、有効期限及び移行時間の更新を行う（ステップＳ５１）。

次に、ルータ切替部２６は有効期限が０になったエントリがあるか否かをチェックし（ステップＳ５２）、該当するエントリを削除する（ステップＳ５３）。

本発明において、上記のデフォルトルータリスト２４の更新処理のタイミングについては本実施の形態に限らず、パケット送信時のみ更新を行ってもよい。ただし、パケット送信時に、有効期限及び移行時間について正確な値を使用するために、パケット送信時であってデフォルトルータリストを参照する必要がある場合に更新を行うことも可能である。

次に、ルータ切替部２６はルータ装置から後述する図８のＲＡメッセージ８０を受信した場合（ステップＳ５４）、既にデフォルトルータリストにルータ装置のエントリがあるか否かをチェックする（ステップＳ５５）。そして、ある場合（Ｓ５６）にはエントリの内容を受信したＲＡメッセージ８０の内容に従って有効期限及び移行時間を更新（ステップＳ５６）し、ステップＳ５１に戻る。一方、ルータ装置のエントリがない場合には、ルータ装置をデフォルトルータリストに追加し、処理を終了する（ステップＳ５７）。

これにより、端末装置はaa使用中のルータ装置のルーティング機能が停止しても、他のルータ装置をデフォルトルータへ速やかに切り替えでき、新たなルータ装置のルーティング機能を用いて通信を継続できる。

なお、ルーティング停止メッセージ、およびルーティング可能メッセージでＩＰｖ６のＲＡメッセージを使用した場合は、移行時間を到達残時間フィールドに設定していること、およびルーティング停止時間を有効期限フィールドに設定していることにより、本実施の形態を有さない端末装置においても、ＩＰｖ６の規格に従った動作を行うことにより、本実施の形態に係る端末装置と同様の機能を実現できるので、同様の効果を得ることが可能になる。

次に、本実施の形態におけるデフォルトルータがルータ装置１１からルータ装置１２に切り替わる動作について図１４を用いて説明する。

図１４は、本発明によるデフォルトルータ切り替えを説明するシーケンス図である。

初めに、端末装置１３は、外部端末装置１６との通信のため、ルータ装置１１をデフォルトルータとして使用し、通信データ１０１をルータ装置１１へ送信する。

この時点における端末装置１３のデフォルトルータリスト２４は図９である。

次に、ルータ装置１１は外部網接続インタフェース３４とアクセスポイント１４間の通
信状態が悪化し、１秒後にルーティング機能の実行が不可能となると判断（ステップＳ１１０）すると、ルーティング停止メッセージ１２０をルータ装置１２及び端末装置１３に対して同報配信する。

ここで、ルーティング停止メッセージ１２０を端末装置１３が受信する前に、端末装置１３から送信された通信データ１０２は、ルータ装置１１において蓄積される。

ルーティング停止メッセージ１２０を受信した端末装置１３のデフォルトルータリスト１０００は図１０である。これは、ルータ装置１の有効期限９０２が１秒であることを示している。

ルータ装置１２はルーティング停止メッセージ１２０を受信すると、自己の外部網接続インタフェース３４とアクセスポイント１５間の接続のセットアップを開始し、例えば、３００ｍｓｅｃ後にセットアップが完了すると予想した（ステップＳ１１１）。そして、ルータ装置１２はルーティング可能メッセージ１２１をルータ装置１１及び端末装置１３に対して同報配信する。

端末装置１３は、ルーティング停止メッセージ１２０を受信後は、外部端末装置１６への通信データ１０３の送信を保持し、ルーティング停止メッセージ１２０に含まれるルーティング停止時間とルーティング開始メッセージ１２１に含まれるルーティング開始時間により決定される、所定のタイミングでデフォルトルータ切り替えを行い、通信データ１０３をルータ装置１２へ送信する。

また、端末装置１３は、ルータ装置１２からのルーティング可能メッセージ１２１を受信すると、デフォルトルータリスト１１００を図１１に示すものに更新する。

その後、端末装置１３は１秒間、ルータ装置１１をデフォルトルータとして使用した後、デフォルトルータリスト１２００を図１２に示すものに更新する。そして、端末装置１３はデフォルトルータリストが図１２のようになった後は、ルータ装置１２をデフォルトルータとして使用して外部端末装置１６との通信を継続する。

一方、ルータ装置１１はルーティング開始メッセージ１２１を受信すると、ルータ装置１２がルーティング機能を引継ぐことを判断し、蓄積しておいた通信データ１０２をルータ装置１２へ送信する。

以上説明したように、本発明は、端末装置１３がルータ装置１１を外部ネットワーク２との中継点、いわゆるデフォルトルータとして外部端末装置１６と通信を行っている場合に、ルータ装置１１によるルーティング機能の提供が不可能となることを予測した時点で、ルータ装置１１からＬＡＮ１に存在する他の全ノード（ここでは端末装置１３及びルータ装置１２）に対して、ルーティング機能の提供が不可能となることを示すルーティング停止メッセージを同報配信し、ルーティング停止メッセージを受信したルータ装置１２は、自身のルーティング機能の実行が可能であれば、ＬＡＮ１に存在する他の全ノード（ここでは端末装置１３及びルータ装置１１）に対してルーティング可能メッセージを同報配信する。これにより、端末装置１３は前記ルーティング停止メッセージ及びルーティング可能メッセージを用いてデフォルトルータをルータ装置１１からルータ装置１２に切り替えることができるので、デフォルトルータ切替遅延時間を小さく抑えることが可能になる。

更に、ルータ装置１１は、端末装置１３のデフォルトルータ切り替えが間に合わずに端末装置１３からパケットを受信したとしてもそれを蓄積し、ルーティング可能メッセージ
を受信した時点で、新たにマスタルータとなるルータ装置１２に対してパケットを転送するので、パケット損失を低く抑えることができ、ネットワーク資源の効率的な運用を行うことが可能になる。

また、本発明は各ルータ装置に異なるＭＡＣアドレスを用いることができるため、ＭＡＣレイヤにおける認証を行うような無線ネットワークにおいても使用可能である。

以上のように本発明は、外部網への接続機能を持つ２台以上のルータ装置が存在するＬＡＮにおけるルーティング制御方法、ルータ装置および端末装置に有用であり、マスタルータとバックアップルータとの切り替えや、端末装置でのデフォルトルータの切り替えを行うのに適している。

本発明の実施の形態１に係るネットワーク構成を示す図 本発明の実施の形態１による端末装置の構成を示す図 本発明の実施の形態１によるルータ装置の構成を示す図 本発明の実施の形態１に係る端末装置の第一の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係る端末装置の第二の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係るルータ装置の第一の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係るルータ装置の第二の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係るルータ広告メッセージの構成を示す図 本発明の実施の形態１に係るデフォルトルータ管理テーブルの第一の構成を示す図 本発明の実施の形態１に係るデフォルトルータ管理テーブルの第二の構成を示す図 本発明の実施の形態１に係るデフォルトルータ管理テーブルの第三の構成を示す図 本発明の実施の形態１に係るデフォルトルータ管理テーブルの第四の構成を示す図 本発明の実施の形態１に係る近隣キャッシュテーブルの構成を示す図 本発明の実施の形態１に係るデフォルトルータ切り替えシーケンスを示す図

符号の説明

１ ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）
２ 外部ネットワーク
１１、１２ルータ装置
１３ 端末装置
１４、１５ アクセスポイント装置
１６ 外部端末装置
２１ ＬＡＮインタフェース
２２ ＩＰ処理部
２３ 上位層処理部
２４ デフォルトルータリスト
２５ 近隣キャッシュ
２６ ルータ切替部
２７ バッファ
２８ タイマ
３１ ＬＡＮインタフェース
３２ ＩＰルーティング処理部
３３ 上位層処理部
３４ 外部網接続インタフェース
３５ 状態監視部
３６ バックアップルータ移行処理部
３７ ルータ停止時間算出部
３８ バッファ
３９ マスター移行判定部
４０ 移行時間算出部

Claims (13)

1. 少なくとも１つのＬＡＮインタフェースを有する１つ以上の端末装置と、ＬＡＮと外部網間のデータの中継を行うルーティング機能を有する１つ以上のルータ装置と、前記端末装置とルータ装置を相互接続するＬＡＮ媒体と、からなるローカルエリアネットワーク(ＬＡＮ)のルーティング制御方法において、
   ルータ装置がルーティング機能の実行中に、ルーティング機能の提供が不可能かまたは不可能と予想される場合に、ルーティング機能の停止を通知するルーティング停止メッセージを同報配信し、前記ルーティング停止メッセージを受けた他のルータ装置がルーティング機能を実行可能である場合に、ルーティング可能メッセージを同報配信することでルーティング機能を切り替えることを特徴とするルーティング制御方法。
2. 第１のルータ装置が外部網との接続状態を監視し、接続を解除すべきと判断したときに、ルーティング機能の停止までの時間であるルーティング停止時間を通知するメッセージを、接続するローカルエリアネットワーク上のノードへ送信するステップと、
   前記ルーティング停止メッセージを受けた第２のルータ装置がルーティング機能を実行可能である場合に、ルーティング機能が可能となるまでの時間である移行時間を通知するルーティング可能メッセージを、接続するローカルエリアネットワーク上のノードへ送信するステップと、
   前記ルーティング停止メッセージと前記ルーティング可能メッセージとを受信したノードが、第１のルータ装置への送信を第２のルータ装置へ切り替えるステップと
   を有するルーティング制御方法。
3. 第１のルータ装置はルーティング機能の停止後に外部網へ向かう電文を受信した場合に、前記電文を蓄積するステップと、
   第１のルータ装置が第２のルータ装置から前記ルーティング可能メッセージを受信した後に、前記蓄積した電文を第２のルータ装置へ転送するステップと
   を有する請求項２に記載のルーティング制御方法。
4. 第１のルータ装置は前記ルーティング可能メッセージを受信後、前記ルーティング可能時間が経過した後に、前記蓄積した電文を第２のルータ装置へ転送する請求項３に記載のルーティング制御方法。
5. 第２のルータ装置は、第１のルータ装置から受信したメッセージ中の前記ルーティング停止時間が所定の閾値以下である場合に、ルーティング機能の停止と判定する請求項２に記載のルーティング制御方法。
6. ルーティング機能を実行中の他のルータ装置から、ルーティング機能の停止までの時間であるルーティング停止時間を通知するルーティング停止メッセージを受信する停止メッセージ受信部と、
   前記メッセージ受信部が前記ルーティング停止メッセージを受信したとき、自己のルーティング機能の実行が可能であるか否かを判定するマスター移行判定部と、
   前記マスター移行判定部によりルーティング機能の実行が可能であると判定したときに、ルーティング機能を開始するまでの所要時間を算出する移行時間算出部と、
   前記所要時間を通知するルーティング可能メッセージを生成するルーティング可能メッセージ生成部と、
   前記ルーティング可能メッセージを、接続するローカルエリアネットワーク上のノードへ送信する可能メッセージ送信部と
   を具備するルータ装置。
7. 外部網との接続状態を監視し、接続を解除すべきか否かを判定する状態監視部と、
   前記状態監視部がルーティング機能の実行中に接続を解除すべきと判断したとき、ルーティング停止までの時間を算出するルーティング停止時間算出部と、
   前記ルーティング停止時間算出部からの算出時間を記載したルーティング停止メッセージを生成するルーティング停止メッセージ生成部と、
   前記ルーティング停止メッセージを、接続するローカルエリアネットワーク上のノードへ送信する停止メッセージ送信部と
   をさらに有する請求項６に記載のルータ装置。
8. ルーティング機能の停止後に接続するローカルエリアネットワークから受信した外部網への電文を蓄積するバッファと、
   他のルータ装置からルーティング可能メッセージを受信する可能メッセージ受信部と、
   をさらに有し、
   前記ルーティング可能メッセージを受信したときに、送信元のルータ装置へ、前記記憶部に蓄積してある電文を送信する請求項７に記載のルータ装置。
9. 前記ルーティング停止メッセージはＩＣＭＰｖ６のルータ広告メッセージであり、ライフタイムフィールドには前記ルーティング停止時間が設定されており、前記ルーティング停止メッセージを同報配信する請求項７に記載のルータ装置。
10. 受信した前記ルーティング停止メッセージの前記ルーティング停止時間が所定の閾値以下である場合に、前記ルーティング停止メッセージの送信元のルータ装置がルーティング機能停止への移行中であると判断する請求項７に記載のルータ装置。
11. 前記ルーティング可能メッセージはＩＣＭＰｖ６のルータ広告メッセージであり、到達可能時間フィールドにはルーティング機能が実行可能となるまでの時間が設定されており、前記ルーティング可能メッセージを同報配信する請求項７に記載のルータ装置。
12. ルーティング機能を実行中の第１のルータ装置からのルーティング機能の停止までの時間であるルーティング停止時間を通知するルーティング停止メッセージや、第２のルータ装置からのルーティング機能の実行が可能となるまでの時間であるルーティング可能時間を通知するルーティング可能メッセージを受信する端末受信部と、
    前記端末受信部で受信した前記ルーティング停止メッセージ及びルーティング可能メッセージに基づいて、第１のルータ装置から第２のルータ装置へ外部網との通信を切り替えるルータ切替部と
    を備える端末装置。
13. 前記ルータ切替手段による切替タイミングは、前記ルーティング停止時間の経過後であって、かつ前記ルーティング可能時間の経過時である請求項１２に記載の端末装置。