JP2008236590A - ネットワークの構成管理方法および通信ネットワークシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、通信端末間での直接通信が可能なネットワークにおいて、通信状態が変化したときにネットワークに参加中の各端末間の通信到達性を保証するネットワークの構成管理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明によるおよびネットワークの構成管理方法は、固有の端末識別子を有する複数の通信端末から構成され、複数の通信端末の内の1つを管理端末101とするネットワークの構成管理方法であって、(a)各一般端末が他の一般端末との通信状態を取得する工程と、(b)各一般端末102、103、104が、工程(a)によって得られた通信状態を管理端末101に送信する工程と、(c)工程(b)によって送信された通信状態を管理端末101が受信する工程と、(d)管理端末101が、工程(c)によって受信した通信状態に基づき、ネットワーク110から排除するべき一般端末を選択する工程と、(e)工程(d)の結果を管理端末101から各一般端末102、103、104に通知する工程とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、通信端末間において直接通信が可能なネットワークにおけるネットワークの構成管理方法および通信ネットワークシステムに関する。
近年、配線の煩わしさがある有線ネットワークに代わって、柔軟に端末のレイアウトを変更することができる等の利点から無線ネットワーク(IEEE802.11等)が企業や家庭内に普及している。
無線ネットワークを構築する方式としては、アクセスポイントを設置し、アクセスポイントを経由させることによって全ての端末間での通信を行なうインフラストラクチャ通信方式と、アクセスポイントを使用せずに端末間で直接通信を行なうアドホック通信方式とが考えられる。
インフラストラクチャ通信方式は、各端末間の通信は必ずアクセスポイントを経由して行なわれるため、端末とアクセスポイントとの間での通信が可能であれば、ネットワークを構成する他の全ての端末との通信が可能となる。しかし、この方式はアクセスポイントの設置が必須であり、アクセスポイントがなければ端末間での通信を行なうことができない。一方、アドホック通信は、アクセスポイントの設置を必要とせず、端末のみを使用して無線ネットワークを構築する。しかし、この方式はアクセスポイントがないため、各端末間で直接通信を行なうことができなければ、ネットワーク内の全ての端末間での通信が保証されない。
アクセスポイントを使用せずに端末間の直接通信を行なう方式を利用している従来の無線ネットワークにおいて、ネットワークの管理を行なうマスタ端末を設置し、ネットワークに新規に参加する端末と既にネットワークに参加している他の全ての端末との通信到達性を保証する無線通信システム、このシステムで用いられる無線通信端末、無線通信端末の無線通信システムへの参加方法について記載されたものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−318917号公報
しかし、特許文献1では、端末が無線ネットワークに新規に参加する時点における、既にネットワークに参加している他の全ての端末との通信到達性を保証することを目的としており、ネットワークに参加中の端末が他の全ての端末との通信到達性を常に保証しているものではない。また、端末がネットワークから外れるときには、ネットワークから外れるということを他の端末に通知する必要があるため、端末が自主的にネットワークから外れること以外では通信到達性が保証されない。
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、通信端末間での直接通信が可能なネットワークにおいて、通信状態が変化したときにネットワークに参加中の各端末間の通信到達性を保証するネットワーク構成管理方法および通信ネットワークシステムを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明による通信端末装置およびネットワークの構成管理方法は、固有の端末識別子を有する複数の通信端末から構成され、複数の通信端末の内の1つを管理端末とするネットワークの構成管理方法であって、(a)各通信端末が他の通信端末との通信状態を取得する工程と、(b)各通信端末が、工程(a)によって得られた通信状態を管理端末に送信する工程と、(c)工程(b)によって送信された通信状態を管理端末が受信する工程と、(d)管理端末が、工程(c)によって受信した通信状態に基づき、ネットワークから排除するべき通信端末を選択する工程と、(e)工程(d)の結果を管理端末から各通信端末に通知する工程とを備えることを特徴とする。
本発明は、請求項1に記載のように、各通信端末が他の通信端末との通信状態を取得し、次に各通信端末が通信状態を管理端末に送信し、次に管理端末が通信状態を受信し、次に管理端末が受信した通信状態に基づきネットワークから排除するべき通信端末を選択し、次に選択結果を管理端末から各通信端末に通知するので、通信状態が変化したときに排除通信端末を除くネットワークに参加中の各端末間の通信到達性を保証することが可能になるという効果がある。
本発明の実施形態について、図面に基づいて以下に説明する。
図1は、本発明の実施形態によるネットワークの構成図である。図1に示すように、ネットワーク110は、4つの通信端末(管理端末101、一般端末102、103、104)から構成されている。管理端末101は、ネットワーク110内に1つ備えられており、ネットワーク110に参加している全ての一般端末102、103、104の通信状況を把握し、新たな一般端末のネットワーク110への参加の許可やネットワーク110内に参加中の一般端末の排除を行なう等、ネットワーク110内の全ての一般端末が相互に直接通信が可能となるようなネットワーク110を維持するための制御を行なっている。また、管理端末101は、ネットワーク110に参加している全ての一般端末102、103、104の端末固有の識別子(以下、端末識別子とする)を含む参加端末情報を、ネットワーク110内の全ての一般端末102、103、104に一定周期で送信している。
各一般端末102、103、104は、管理端末101から送信されてくる参加端末情報を受信し、参加端末情報を参照することによってネットワーク110に参加している一般端末を把握している。また、各一般端末102、103、104は定期的に互いの通信状態の確認処理を行い、各端末間の通信状態を管理端末101に送信する。つまり、各一般端末102、103、104は、ネットワーク110に参加している他の一般端末との通信状態を測定し、測定結果を管理端末101に送信している。本発明の実施形態では、ある時点における無線の受信エラー率を100%から引いた値とした正常パケット受信率を通信状態として測定している。
図2は本発明の実施形態による端末102とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す表、図3は本発明の実施形態による端末103とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す表、図4は本発明の実施形態104とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す表である。各表に示すように、各一般端末102、103、104は他の一般端末との間で測定した正常パケット受信率を通信状態として管理端末101に送信している。また、管理端末101は各一般端末102、103、104から取得した通信状態の確認結果に基づいてネットワークから排除する通信端末を選択し、その結果を排除端末通知として各一般端末102、103、104に送信するとともに、参加端末情報を更新することによってネットワークを再構成している。以下に、一般端末102、103、104の動作および管理端末101の動作について説明する。
まず、一般端末102、103、104の動作について説明する。
図5は、本発明の実施形態による一般端末の動作における通信状態の確認を示すフローチャートである。図5に示すように、各一般端末102、103、104は、ネットワークを構成している全ての他の一般端末との通信状態の確認処理をタイマによって定期的に行なっている。全ての他の一般端末との通信状態の確認動作が開始されると、通信状態の確認用のタイマを設定する(ステップ501)。その後、タイマが満了したかどうかの確認を行なう(ステップ502)。タイマが満了していなければ満了するまで確認を続け、タイマが満了したことを確認すると通信状態の確認処理を行ない、全ての他の一般端末との正常パケット受信率を測定する(ステップ503)。通信状態の確認処理後、各一般端末との正常パケット受信率を含んだ通信状態の確認結果を管理端末101に送信する(ステップ504)。通信状態の確認結果を送信後、再び通信状態の確認用のタイマを設定する(ステップ501)。
図6は、本発明の実施形態による一般端末の動作における排除端末の確認を示すフローチャートである。図6に示すように、各一般端末102、103、104は、管理端末101から送信されてきた排除端末通知を受信して排除端末通知に設定された排除端末の端末識別子を参照し、自身の端末が排除端末であるかどうかの確認を行なう(ステップ601)。確認の結果、自身の端末が排除端末でない場合はステップ601に戻り、排除端末であれば自身の端末をネットワーク110との接続を切断する。
次に、管理端末101の動作について説明する。
図7は、本発明の実施形態による管理端末101の動作における排除端末の選択を示すフローチャートである。図7に示すように、図5のステップ504で送信された通信状態の確認結果をネットワーク110内の全ての一般端末102、103、104から受信する(ステップ701)。受信した各一般端末102、103、104における通信状態の確認結果に基づいてネットワーク110から排除するべき一般端末の有無を確認し、排除端末がない場合はステップ701に戻り、排除端末がある場合にはステップ703に移行する(ステップ702)。排除端末がある場合には、各一般端末102、103、104から送信されてきた通信状態の確認結果に基づいて排除端末を選択する(ステップ703)。そして、参加端末情報を排除端末の端末識別子を除外した情報に更新し(ステップ704)、各一般端末102、103、104に排除する一般端末の端末識別子が設定された排除端末通知を送信する(ステップ705)。排除端末通知を送信後、ステップ701に戻る。
ステップ702では、例えば、図2、図3、図4のそれぞれに示すような各端末間で測定された、受信エラー率を100%から引いた値である正常パケット受信率を利用し、正常パケット受信率が予め設定した閾値以下であるか否かによって排除端末の有無の判定を行なう。図2に示すように、一般端末102と全ての他の端末との正常パケット受信率は、管理端末101とは85%、一般端末103とは90%、一般端末104とは60%であり、一般端末102における正常パケット受信率の平均は78.3%である。図3、図4についても同様に正常パケット受信率の平均を算出すると、一般端末103における正常パケット受信率の平均は86.7%、一般端末104における正常パケット受信率の平均は71.7%となる。本発明の実施形態において、予め設定しておいた正常パケット受信率の閾値を80%とすると、正常パケット受信率が80%以下の一般端末が存在するため、排除端末が存在すると判定される。そして、ステップ703では、正常パケット受信率が最も低い一般端末が通信状態が悪いと判断され、排除端末として選択される。本発明の実施形態では、一般端末104が排除端末として選択される。
図8は、本発明の実施形態による管理端末の動作における排除端末の選択の詳細を示すフローチャートである。図8に示すように、管理端末101は図7のステップ701で受信した各一般端末102、103、104の通信状態の確認結果に基づき、予め設定した閾値以下の端末の有無を判定する(ステップ801)。判定の結果、閾値以下の端末がない場合には、ネットワーク110内には排除する端末がないと判断される。一方、閾値以下の端末がある場合には、各一般端末102、103、104から受信した通信状態の確認結果に基づき、ネットワーク110内の一般端末の中で最も通信状態の悪い端末を排除端末として選択し(ステップ802)、選択された排除端末を排除する(ステップ803)。この選択方法については前述の通りである。ここでは、一般端末104が排除端末として選択されるが、一般端末104がネットワーク110から排除されている状態における各一般端末102、103と全ての他の端末との通信状態を確認すると、図11および図12のようになる。両図より、一般端末102における正常パケット受信率の平均は87.5%、一般端末103における正常パケット受信率の平均は87.5%となり、一般端末102、103での通信状態の確認結果は閾値以上となるため、ネットワーク110内には排除端末が存在しないこととなり、図8に示す排除端末の選択は終了して図7のステップ704に移行する。そして、管理端末101は参加端末情報を一般端末104の端末識別子を含む情報を削除して更新するとともに、一般端末104の端末識別子を含む排除端末通知を一般端末102、103に送信する。このように、通信状態が予め設定された閾値以下となる一般端末がネットワーク110内に存在したとしても、閾値以下の端末のうちの最も通信状態が悪い端末をネットワークから排除することによってネットワークの再構成が可能である。また、ネットワークの再構成後にさらに閾値以下の端末が存在する場合は、閾値以下の端末のうちの最も通信状態が悪い端末を排除する。
以上のように、管理端末101は、ネットワーク110を構成する一般端末102、103、104から通信状態の確認結果を取得し、ネットワーク110内の一般端末の通信状態が予め設定した閾値以下になったときには、通信状態が最も悪い一般端末をネットワーク110から排除してネットワーク110を再構成する。そのため、ネットワーク110を再構成した後にすぐに各端末間の通信状態が悪くなり、通信状態が最も悪い端末を排除しなければならないという事態になる可能性は低くなる。よって、安定したネットワーク110を提供することが可能となる。
なお、本発明の実施形態において、1つの端末に対してある時点において測定した通信エラー率から計算される正常パケット受信率を通信状態を確認する手段として用いたが、1つの端末に対して複数回測定した正常パケット受信率の平均値を用いてもよい。
また、ネットワーク内での各端末の通信状態を判断する手段は、ネットワーク内のある端末が全ての他の端末との正常パケット受信率の平均値を用いていたが、他の全ての端末との正常パケット受信率のうちの最小値を通信状態の判断に用いてもよい。
さらに、本発明の実施形態では、通信状態を確認する手段として正常パケット受信率を用いたが、各端末間の通信で測定した電波の信号強度を通信状態として用いてもよい。
本発明の実施形態では、ネットワーク管理方法について説明したが、図9および図10に示すように、実際にハードウェア(Hardware:H/W)によって構成される通信ネットワークシステムについても同様に適用できる。図9は、本発明の実施形態による一般端末の構成ブロック図である。図9に示すように、一般端末は、通信部901、通信状態取得部902、通信状態送信部903、排除端末通信受信部904とから構成される。図9における各構成部の動作については、図5および図6と同様であるため説明を省略する。なお、図9の通信状態取得部902は図5のステップ503に該当し、通信状態送信部903はステップ504に該当し、排除端末通知受信部904は図6のステップ601に該当する。図10は、本発明の実施形態による管理端末の構成ブロック図である。図10に示すように、管理端末は、通信部1001、通信状態受信部1002、排除端末選択部1003、排除端末通知送信部1004とから構成される。図10における各構成部の動作については、図7および図8と同様であるため説明を省略する。なお、図10の通信状態受信部1002は図7のステップ701に該当し、排除端末選択部1003はステップ703に該当し、排除端末通知送信部1004はステップ705に該当する。また、このような通信ネットワークシステムをCPUによって制御する場合は、図5から図8に示すようなフローチャートに従って制御すれば同様の効果が得られる。
本発明は無線ネットワークを想定したものであるが、例えば高速PLCなど、各通信端末間の通信状態が変化する場合があり得るような管理端末を有するネットワークに適用しても同様の効果が得られる。
本発明の実施形態によるネットワークの構成図である。 本発明の実施形態による端末102とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す図である。 本発明の実施形態による端末103とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す図である。 本発明の実施形態による端末104とその他の端末との間における正常パケット受信率を示す図である。 本発明の実施形態による一般端末の動作における通信状態の確認を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による一般端末の動作における排除端末の確認を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による管理端末の動作における排除端末の選択を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による管理端末の動作における排除端末の選択の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による一般端末の構成ブロック図である。 本発明の実施形態による管理端末の構成ブロック図である。 本発明の実施形態による端末104を排除したときの端末102と他の端末との間における正常パケット受信率を示す図である。 本発明の実施形態による端末104を排除したときの端末103と他の端末との間における正常パケット受信率を示す図である。
符号の説明
101 管理端末、102 一般端末、103 一般端末、104 一般端末、110 ネットワーク、901 通信部、902 通信状態取得部、903 通信状態送信部、904 排除端末通信受信部、1001 通信部、1002 通信状態受信部、1003 排除端末選択部、1004 排除端末通知送信部。

Claims (6)

  1. 固有の端末識別子を有する複数の通信端末から構成され、前記複数の通信端末の内の1つを管理端末とするネットワークの構成管理方法であって、
    (a)各前記通信端末が他の前記通信端末との通信状態を取得する工程と、
    (b)各前記通信端末が、前記工程(a)によって得られた通信状態を前記管理端末に送信する工程と、
    (c)前記工程(b)によって送信された前記通信状態を前記管理端末が受信する工程と、
    (d)前記管理端末が、前記工程(c)によって受信した通信状態に基づき、前記ネットワークから排除するべき前記通信端末を選択する工程と、
    (e)前記工程(d)の結果を前記管理端末から各前記通信端末に通知する工程と、
    を備えることを特徴とする、ネットワークの構成管理方法。
  2. 前記工程(a)における前記通信状態は、各々の前記通信端末間の通信エラー率によって示されることを特徴とする、請求項1に記載のネットワークの構成管理方法。
  3. 前記工程(a)における前記通信状態は、各々の前記通信端末での電波の受信信号強度で示されることを特徴とする、請求項1に記載のネットワークの構成管理方法。
  4. 固有の端末識別子を有する複数の通信端末から構成され、前記複数の通信端末の内の1つを管理端末とする通信ネットワークシステムであって、
    各前記通信端末は、
    他の前記通信端末との通信状態を取得する通信状態取得手段と、
    前記通信状態取得手段によって得られた通信状態を、前記管理端末に送信する通信状態送信手段と、
    前記通信ネットワークから排除する前記通信端末の通知を前記管理端末から受信する排除端末通知受信手段と、
    を備え、
    前記管理端末は、
    各前記通信端末から前記通信状態を受信する通信状態受信手段と、
    前記通信状態受信手段による前記通信状態に基づき、前記ネットワークから排除するべき前記通信端末を選択する排除端末選択手段と、
    前記排除端末選択手段での結果を各前記通信端末に通知する排除端末通知送信手段と、
    を備えることを特徴とする、通信ネットワークシステム。
  5. 前記通信状態取得手段における前記通信状態は、各々の通信端末間の通信エラー率によって示されることを特徴とする、請求項4に記載の通信ネットワークシステム。
  6. 前記通信状態取得手段における前記通信状態は、各々の通信端末での電波の受信信号強度で示されることを特徴とする、請求項4に記載の通信ネットワークシステム。
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