JP2010530175A - ユーティリティ・サービスに対してネットワーク及びルーティング・プロトコルを提供する方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
ユーティリティ・サービスに対してネットワーク及びルーティング・プロトコルを提供する方法及びシステムが開示される。一実施形態において、コンピュータにより実現される方法は、ユーティリティ・ネットワークを発見するステップを含む。ここで、ユーティリティ・デバイス(例えば、定電力メータ)は、ユーティリティ・ネットワークを見つけるためにネットワーク発見メッセージを送出する。隣接するメータが発見され、デバイスは隣接するメータから1つ以上のネットワークに対してアドバタイズされたルートをリスンする。デバイスは、1つ以上のユーティリティ・ネットワークに登録され、各ネットワーク登録のための固有のアドレスを受信する。更にある種のデバイスの各デバイス(例えば、バッテリ式メータ)が自身を見つけ且つ別のデバイス(例えば、定電力メータ)と関連付ける方法が本発明において示される。定電力メータは、関連するバッテリ式メータをユーティリティ・ネットワークに登録する。定電力メータは、アクセスポイント及び各ネットワーク外のパスの上流ノードに自身を登録する。各上流ノードは、上流パケット及び下流パケットの双方に対して転送決定を個別に行なえる。すなわち、利用可能な最適な情報に従って次ホップを選択できる。定電力メータは、一時リンクの問題、停電の問題及びトラフィック特性を感知できる。定電力メータは、その情報を使用して各ネットワーク外及び各ネットワーク内の最適なルートを見つける。各ネットワークデバイスは、自身及び自身と関連するデバイスの双方に対するマルチ出口/マルチ入口ネットワークルーティングオプションを維持する。
Description
図1Aを参照すると、通信ネットワークは、互いに(少なくとも1つ以上と)リンクされ且つ無線LAN160内の1つ以上のアクセスポイント(AP)にリンクされる複数のデバイス140及び130(「ノード」)を含む。特に指示のない限り、APは「ゲートウェイ」と呼ばれてもよい。APは、1つ以上のネットワーク110を介して、一般にはワイド・エリア・ネットワーク(WAN)を介して1つ以上のバック・オフィス・システム(BOS)150にリンクされてもよい。バック・オフィス・システムは、図1Bに示すように中央サーバ150等の中央サーバ等の1つ以上の演算装置に実現されてもよく、1つ以上のネットワークにわたり実現されてもよい。
図1Aの定電力デバイス140のノードM−1は、その隣接ノードからWANネットワーク110(固有のIPアドレスを有する)タイプの2つのネットワークWAN−1及びWAN−2に関してヒアリングし、それらのWANへの出口を提供するアクセスポイント120タイプのAP−1及びAP−2の双方に登録される。これは、中央サーバ150タイプのBOS−1と通信するために、定電力デバイス140タイプの上流ノードM−5、M−6、M−18、M−2及びM−12を介して行なわれる。これらのノードの各々は、次ホップ、並びに対応するリンク・コスト(ローカルノードと次ホップとの間の隣接コスト)及びパス・コスト(次ホップによるアドバタイズされた出口のコスト)の順序付けリストによりルーティング・テーブルを構成してもよい。各ノードは、上流の隣接ノード及びゲートウェイ120に自身を順次登録する。ゲートウェイ120は、ネットワークトポロジ、並びにその制御下の全てのデバイス及び他のデバイスの機能を常時監視してもよい。ノードは、ローカルの状態及び直接隣接ノードの状態を維持してもよく、自身の登録を周期的に更新してもよい。
以下に例示する実施形態は、ユーティリティ・ネットワークにおいてユーティリティ・メータを監視及び制御するネットワークを使用するシステム及び方法を提供する。
(IPv6アドレス指定)
無線通信ネットワークにおける各ノード130及び140は、固有のIPv6アドレスにより任意の特定のネットワークにおけるエンド・ツー・エンド(end-to-end)・ルーティングのために識別されてもよい。一般にIPv6アドレスは、2つの論理部分、すなわち64ビット・ネットワーク・プレフィックス(prefix)及び64ビットホスト部分から成る。ノードによるAPへの登録が成功すると、APは、ノードが参加しているサブネットと関連付けられるグローバルにルーティング可能なIPv6プレフィックスを含むネットワーク構成を含むTLV(タイプ−長さ−値)の集合をノードに渡してもよい。ノードは、ダイナミックDNS更新要求(RFC2136)をネットワークホストユーティリティシステム(BOS)DNSサーバに送出してもよい。アプリケーションサーバが無線LANにトラフィックを送出したい場合、アプリケーションサーバは、WANを介する適切なAPへのレイヤ3(IP)ルーティングのためにノードのDNS名をIPv6アドレスに解決してもよい。WANがIPv4を使用する場合、IPv6パケットはIPv4クラウドを介するトンネル(tunneling)のために適切なプレフィックスと共にIPv4内にカプセル化されてもよい。BOSにおいて、受信されたIPv6パケットは非カプセル化される。
各ノード130及び140は、無線インタフェースに割り当てられる固有のリンク層アドレスにより無線LANにおけるルーティングのために識別されてもよい。本実施形態において、各ノードは単一のインタフェースのみを有する。他の実施形態では、複数の別個のリンク層アドレスを有することができる。一般にリンク層アドレスは8バイトの長さであり、デバイスのMACアドレスである。リンク層ブロードキャストアドレスは、16進数でff:ff:ff:ff:ff:ff(全て1)であってもよい。このローカルブロードキャストアドレスにより送信されるパケットは、それらを受信する全てのユーザにより処理されるのが好ましい。
図2は、以下の表で説明するように情報を保持してもよいリンク層ヘッダのビット構成を示す。
好適な実施形態において、ルーティングサブシステムは、以下の4つの機能性構成要素に分割されてもよい。
−隣接ノードの走査及び発見
−隣接ノードの維持
−上流隣接ノードへのノードの登録
−APへのノードの登録
CPD140等のノードは、例えば、以下の場合にネットワーク発見を開始してもよい。
・存続可能な出口ノードを有さない場合(いずれのAPとも関連付けられない場合)
・管理上、あるいは部分的な障害又は伝播損失のために、上流ノードとの通信が切断された場合
・1つのAPへの周期的登録メッセージが少なくとも3回失敗した場合
・新しいネットワークがアドバタイズされる場合
本発明の好適な実施形態において、上流隣接ノード及び下流隣接ノードは、クロックを同期し且つノードが互いにパケットを交換できることを保証するために使用されるMLMEビーコン又は対象とする周期的キープ・アライブ・メッセージを介して常に維持される。この一定の接続及びフィードバックは、以下を含む複数の目的のためにL2ルーティングレイヤにより使用されてもよい。
・隣接ノードの更新データは、タイミング更新ビーコンで下流デバイスに通信される。
・ノードは、下流又は上流ノードが消滅したかを検出するためにMLMEを使用する。
・上流ノードが消滅する場合
・新しい好適な上流ノードが検出される場合
・リンク品質が変更する(徐々に平滑化される)場合
各ノードは、ネットワークで使用しようとする上流ノードに明示的に登録されてもよい。この登録は、上流ノードが登録するノードに関する最新のタイミング情報を保持し且つ下流ルーティング・テーブル・エントリを保持しようとしていることを意味する。これは、トラフィックが出口に向けて流れるだけでなく、ノードに向けて戻ることができることを保証する。
・0x0、ノードが正常に追加された場合
・0x1、ノードの追加が失敗した場合
・0x2、高い負荷のためにノードが拒否された場合
・0x3、ノードが既に維持されている場合
ノードは、ユニキャスト「APレジスタ(AP Register)」メッセージ(AREG)を送出することにより自身をAPに登録する。AREGメッセージは、登録するノードが上流ノードとして使用するAPのネットワークのノードのアドレス及びそれらの上流ノードの各々と関連付けられるリンク・コストのリストを含む。AREGメッセージは、他の候補ネットワーク(それらのネットワークの出口ノードにより表される)及びそれらのコストのリストを更に含んでもよい。
図18は、ロードバランシング及びロバストなロールオーバ機構を提供する本応用例において説明されるルーティング・アルゴリズムを活用する特定のネットワーク展開例を示す。
Claims (33)
- コンピュータにより実現される方法であって、
無線通信ネットワークにおける隣接ノードを発見するステップと、
前記無線通信ネットワークの少なくとも1つの出口ノードに関する情報であり、出口ポイントへのルートの1区間におけるノード間の少なくとも1ホップに対するパス・コストを含む出口ノード情報を受信するステップと、
隣接ノードの優先度リスト、すなわち前記出口ノードにパケットを転送する隣接ノードを選択する際に使用する送出ノードの優先度リストを計算するステップと
を含み、
前記優先度リストを計算するステップは、
対応する隣接ノードを使用して前記出口ポイントへのルートの1区間におけるノード間の少なくとも1ホップに対する前記パス・コストに基づいて前記優先度リストを計算する
ことを特徴とする方法。 - 隣接ノードを発見するステップは、
前記無線通信ネットワークにおける前記ノードに少なくとも1つの発見フレームをブロードキャストするステップと、
前記無線通信ネットワークにおける前記ノードに少なくとも1つの発見フレームをブロードキャストすることに応答して、前記無線通信ネットワークにおける前記少なくとも1つの出口ノードに関する情報を含むネットワーク出口アドバタイズメント・メッセージを受信するステップと
を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記ネットワーク出口アドバタイズメント・メッセージは、
前記無線通信ネットワークと関連付けられる出口ノードのネットワークアドレス
を含むことを特徴とする請求項2記載の方法。 - 前記計算するステップは、
前記対応する隣接ノードを使用して、前記出口ポイントへのルートの1区間におけるノード間の少なくとも1つのホップに対するリンク・コストを含む前記パス・コストを計算する
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記計算するステップは、
前記対応する隣接ノードを使用して前記出口ポイントへのルートの1区間におけるノード間の少なくとも1つのホップに対する信号品質を含む前記パス・コストを計算する
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 少なくとも1つの出口ノードに登録するステップ
を更に含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記通信ネットワークにおいて前記対応する隣接ノードを使用して前記出口ポイントへのルートの1区間における少なくとも1つの中間ノードに登録するステップ
を更に含むことを特徴とする請求項6記載の方法。 - DNSサーバにより前記登録ノードと関連付けられるネットワークアドレスを報告するステップ
を更に含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記無線通信ネットワークにおけるノードから登録メッセージを受信するステップと、
出口ルート情報を受信するためにノードリストに前記ノードを登録するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 無線通信ネットワークにおいてルーティングする方法であって、
前記無線通信ネットワークにおける次ホップ・ノードを発見するステップと、
前記無線通信ネットワークに対する少なくとも1つのアクセスポイントを発見するステプと、
前記無線通信ネットワークに対する前記少なくとも1つのアクセスポイントに登録するステップと、
少なくとも1つのアクセスポイントと通信するために次ホップ・ノードとして複数のノードを選択するステップと、
前記発見された次ホップ・ノードのうち少なくとも1つからルーティング情報を受信するステップと、
前記通信ネットワークにおける所定の宛先ノードへの少なくとも1つの別のパスを含むルーティング・テーブルを前記発見された次ホップ・ノードから受信される前記ルーティング情報から構成するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記所定の宛先ノードは、
第2の通信ネットワークと通信しているアクセスポイントである
ことを特徴とする請求項10記載の方法。 - 前記ルーティング・テーブルは、
前記通信ネットワークにおける所定の宛先ノードへの別のパスの好適な順序を指定する優先順位情報
を更に含むことを特徴とする請求項10記載の方法。 - 前記無線通信ネットワークにおける少なくとも1つの他のノードに対して、前記通信ネットワークにおける所定の宛先ノードへの別のパスの好適な順序付けを指定する優先順位情報を含むルーティング・テーブル情報を転送するステップ
を更に含むことを特徴とする請求項10記載の方法。 - 前記無線通信ネットワークにおける指定された宛先ノード用のパケットを受信するステップと、
前記指定された宛先ノードに前記受信したパケットを送信するのに適する次ホップを選択するステップと、
前記選択された次ホップに前記パケットを転送するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項10記載の方法。 - 前記無線通信ネットワークにおいて指定された宛先ノード用のパケットを受信するステップと、
別のパスの好適な順序を指定する前記優先順位情報に従って、前記指定された宛先ノードに前記受信したパケットを送信するのに適する次ホップを選択するステップと、
前記選択した次ホップに前記パケットを転送するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項12記載の方法。 - 次ホップ・ノードの発見は、
前記無線通信ネットワークにおける前記ノードに少なくとも1つの発見フレームをブロードキャストすること
を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。 - 前記無線通信ネットワークにおける前記ノードに少なくとも1つの発見フレームをブロードキャストすることに応答して、前記無線通信ネットワークの前記少なくとも1つの出口ノードに関する情報を含むネットワーク出口アドバタイズメント・メッセージを受信するステップ
を更に含むことを特徴とする請求項16記載の方法。 - 無線ネットワークにおいて通信する方法であって、
前記無線ネットワークの転送ノードにおいて、前記無線ネットワークの宛先ノードに対応する宛先アドレスと、前記宛先ノードへの少なくとも部分的なルートとを含むパケットを受信するステップと、
前記パケットを前記宛先アドレスに送信するための好適なルートが存在するか否かを判定し、前記好適なルートが存在すると判定された場合に前記パケットからの前記受信したルートを前記好適なルートに置換するステップと、
前記パケットに含まれる前記ルートに従って前記無線ネットワークにおける別のノードに前記パケットを転送するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記受信したパケットに含まれる前記少なくとも部分的なルートは、アクセスポイントから始まる
ことを特徴とする請求項18記載の方法。 - 前記少なくとも部分的なルートは、
前記アクセスポイントと前記宛先ノードとの間で前記パケットが通過する前記ノードを指定する完全なルートである
ことを特徴とする請求項19記載の方法。 - 前記好適なルートは、
前記転送ノードのルーティング・テーブル中の前記転送ノードから前記宛先ノードへの少なくとも2つのルートから判定される
ことを特徴とする請求項18記載の方法。 - 前記少なくとも2つのルートの間の前記判定は、前記少なくとも2つのルートのうち一方のルートと関連付けられる優先順位情報の値に基づいて行なわれる
ことを特徴とする請求項21記載の方法。 - 前記無線通信ネットワークの次ホップ・ノードを発見するステップと、
前記発見した次ホップ・ノードのうち少なくとも1つからルーティング情報を受信するステップと、
前記発見した次ホップ・ノードから受信した前記ルーティング情報から前記通信ネットワークの所定の宛先ノードへの少なくとも1つの別のルートを含むルーティング・テーブルを構成するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項18記載の方法。 - 前記所定の宛先ノードは、アクセスポイントである
ことを特徴とする請求項23記載の方法。 - 前記計算するステップは、
前記転送ノードから前記宛先ノードへの前記パス・コストに基づいて別のルートを計算する
ことを特徴とする請求項23記載の方法。 - 前記パス・コストは、
別のルートの1区間におけるノード間の少なくとも1ホップに対するリンク・コストを含む
ことを特徴とする請求項25記載の方法。 - 前記ルートに関連付けられる前記優先順位情報の値は、
前記関連するルートの前記パス・コストに基づいている
ことを特徴とする請求項25記載の方法。 - 前記パス・コストは、
リンク品質、リンク信頼度、前記パス・コストと関連付けられる前記ルートの少なくとも1区間におけるパケット送信の成功率、のうち少なくとも1つに基づいている
ことを特徴とする請求項27記載の方法。 - 候補ルートに対して前記優先順位情報の値を判定する際に、パス・コスト成分のうち重み付き基準が使用される
ことを特徴とする請求項27記載の方法。 - 前記無線通信ネットワークにおける少なくとも1つの他のノードに前記パケットを転送する際に使用される前記ルートを送信するステップ
を更に含むことを特徴とする請求項18記載の方法。 - 前記無線通信ネットワークにおける少なくとも1つの他のノードに前記パケットを転送する際に使用される前記ルートを送信するステップは、前記好適なルートが存在すると判定された場合に実行される
ことを特徴とする請求項30記載の方法。 - 前記ルートは、アクセスポイントに送信される
ことを特徴とする請求項31記載の方法。 - 前記送信されたルートとともに送信される情報は、
前記送信されたルートに関連付けられる前記優先順位情報の値又は前記送信されたルートのパス・コストの少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項30記載の方法。
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