JP2011199677A - データ転送装置、データ転送プログラムおよびデータ転送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転送するデータ量が抑制しながらも信頼性の高いデータ転送を可能する。
【解決手段】データ転送装置1は、通信範囲内にある他のノードを検出し、当該検出した他のノードとデータ通信を行う通信部2と、通信部2が検出し、直接通信可能となった他のノードを示す情報と、当該他のノードを介して間接的に通信可能となったノードへのルートを示す情報を含む経路データを記録する経路記録部と、転送すべきコンテンツデータを蓄積するコンテンツデータ記録部9と、通信部2が他のノードを検出したとき、当該他のノードの経路データを受信して経路記録部の経路データに追加する経路更新部4と、経路記録部の経路データを参照して、当該他のノードへコンテンツデータを送信するか否かを制御する送信制御部5を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、DTN(Delay/Disruption Tolerant Networking)のように、ノード間のリンクが常に存在するとは限らない環境においても、エンド−エンド間の通信を可能にするネットワークシステムにおいて各ノードを構成するデータ転送装置に関するものである。

従来、ノード間の物理的なリンクが常に存在するとは限らない通信環境において信頼性が高いデータ転送を実現するネットワーク制御方式として、DTNが知られている。DTNでは、転送するデータを中継ノードで一旦蓄積し、次のホップへの接続がない場合は中継ノードにデータを蓄積したまま転送を待機し、次のホップに接続された際にデータ転送を行うという方式(Store and forward方式)でデータが転送される。DTNは、RFC4838で規定されている。DTNでは、データ転送の遅延は大きくなる可能性があるが、不安定で信頼性が低い通信環境でも、エンド−エンド間のデータ配送確率を高くすることができる。

DTNのノード間でデータを送受信する場合、主に次の２つのデータ送信方式（ルーティング方式）が知られている。１つ目は、エピデミックルーティング(Epidemic Routing)と呼ばれる方式であり、個々のノードはランダムに移動し、遭遇したノード（通信範囲内に入った他のノード）全てに対して、データコピーを配信する方式である。２つ目は、メッセージフェリー(Message Ferry)と呼ばれる方式であり、固定ノード間を巡回する移動ノードが、固定ノードとデータを交換する方式である。

また、DTNにおいて、転送するべきコンテンツの一部がキャッシュ断片として蓄積されているノードに優先的にコンテンツを転送する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、DTNにおいて移動局と固定局との接続履歴から移動局の位置管理テーブルを作成し、これを固定局へ配信する方式も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開2008-205890号公報 特開2009-55511号公報

しかしながら、エピデミックルーティングでは、遭遇するノード全てにデータのコピーを送信するので、ネットワーク全体でみると、各ノードに蓄積されるデータ量が増大し、さらに、トラヒックも増大する。そのため、各ノードには大容量の蓄積エリアが必要なり、かつ、他のノードと遭遇したときに大量のデータを交換する必要が生じる。その結果、限られた時間内で交換できるデータ量が制限される。

メッセージフェリーでは、トラヒックの増大は抑制されるが、巡回ルートから外れたところに位置する固定ノードは、永遠に通信を行うことができないという問題が発生する。また、上記特許文献1および2に記載のデータ転送方式では、上記課題を解決することは難しい。

ゆえに、本発明は、転送するデータ量が抑制しながらも信頼性の高いデータ転送を可能することを目的とする。

本願開示のデータ転送装置は、通信範囲内にある他のノードを検出し、当該検出した他のノードと、データ通信を行う通信部と、前記通信部が検出し、直接通信可能となった他のノードを示す情報と、当該他のノードを介して間接的に通信可能となったノードへのルートを示す情報を含む経路データを記録する経路記録部と、転送すべきコンテンツデータを、当該コンテンツの宛先ノードを示す情報と対応付けて蓄積するコンテンツデータ記録部と、前記通信部が他のノードを検出したとき、当該他のノードの経路データを受信して前記経路記録部の経路データに追加する経路更新部と、前記通信部が前記他のノードを検出したとき、前記経路更新部により当該他のノードの経路データが追加された後の前記経路記録部の経路データを参照して、当該他のノードへ前記コンテンツデータを送信するか否かを制御する送信制御部を備える。

本願明細書の開示によれば、転送するデータ量が抑制しながらも信頼性の高いデータ転送が可能になる。

第1の実施形態にかかるデータ転送装置を含むネットワークシステムの例である。 データ転送装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図3は、インターネットおよびDTNにおけるプロトコルレイヤの例をそれぞれ示す図である。 データ転送装置１の動作例を示すフローチャートである。 遭遇前の経路データおよびルートの一例を示す図である。 ノードAがノードBと遭遇した後のノードAの経路データおよびルート一例を示す図である。 DTNを用いたネットワークシステムの具体例を示す図である。 エピデミックルーティング方式を適用したDTNネットワークの動作例を説明するための図である。 メッセージフェリー方式を適用したDTNネットワークの動作例を説明するための図である。 第2の実施形態におけるデータ転送装置1aの構成例を示す機能ブロック図である。 本実施形態の経路データの具体例を示す図である。 ノードAからノードDへ３経路が存在する場合のルートテーブルの例である。 ノードAからノードDへ３経路を表す図である。 本実施形態の経路属性データの具体例を示す図である。 ルート属性テーブルの周期更新処理の一例を示す図である。 データ転送装置1aにおけるシステム規定値のデータの例を示す図である。 ルート属性テーブルの他の例を示す図である。 ルート属性テーブルのさらに他の例を示す図である。 第２の実施形態におけるデータ転送装置1aの動作例を示すフローチャートである。 ノードAが、ノードBに遭遇する前と、遭遇した後のルートの一例を示す図である。 ノードAとノードBの遭遇前のルート状態を示すルートテーブルの例である。 ノードAとノードBが遭遇し、相手のルートテーブルを受け取って、それぞれのルートテーブルに追加した後の例を示す図である。 時刻t1にノードCとノードDが遭遇した後のルートテーブルの例とルートを示す図である。 時刻t2にノードBとノードCが遭遇した後のルートテーブルの例とルートを示す図である。 時刻t3にノードBとノードEが遭遇した後のルートテーブルの例とルートを示す図である。 時刻t4にノードAとノードFが遭遇した後のルートテーブルの例とルートを示す図である。 時刻t5にノードAとノードGが遭遇した後のルートテーブルの例とルートを示す図である。 時刻t6にノードAとノードBが遭遇した後のルートテーブルの例とルートを示す図である。 ノードAがノードBと遭遇した場合のノード属性テーブルの更新例を示す図である。 ノードAとノードBの遭遇前におけるそれぞれのルートテーブルおよびルートの例である。 ノードAとノードBの遭遇後のルートテーブルおよびルートの例である。 ノードAとノードBの遭遇後のノードAにおけるルート属性テーブルの例である。

（第1の実施形態）
図1は、第1の実施形態にかかるデータ転送装置を含むDTNのネットワークシステムの例である。DTNは、物理的なリンクが常に存在するとは限らない通信環境において、Store And Forward方式でデータを転送していく通信方式である。図1に示すネットワークシステムにおける複数のノードA〜Dは、それぞれ、通信範囲にある他のノードとデータ通信する機能と、データを蓄積(Store)する機能を持つ。複数のノードA〜Dは、それぞれ、破線矢印の方向に移動しており、他のノードが通信範囲内にいる場合に、蓄積していたデータを他のノードに転送(forward)する。また、各ノードA〜Dは、通信範囲に他のノードがないときには、データを保持しておく。DTNの各ノードは、データの発信源 (source)、データの転送手段(forwarder)、データの宛先(destination)のいずれか、またはこれらの組み合わせになりうる。本実施形態では、発信源から宛先へ転送される対象となるデータをコンテンツデータと称する。なお、DTNのノードには移動しないノードが含まれることもある。

［データ転送装置の構成例］
図2は、ノードAとなるデータ転送装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。なお、他のノードB〜Dも同様の構成にすることができる。図2に示すデータ転送装置1は、通信部2、制御部3、メモリ6、ストレージ8を備える。制御部3は、例えば、CPUである。CPUが所定のプログラムを実行することにより経路更新部4および送信制御部5の機能が実現される。なお、通信部2、経路更新部4および送信制御部5の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムまたはそのようなプログラムを記録した記録媒体も本発明の実施形態に含まれる。

メモリ6は、例えば、ROM、RAM等のCPUが読み書きできる記憶装置である。メモリ6には、経路データを記録するための経路記録部７が含まれる。ストレージ8は、例えば、持続的にデータを記録可能な記録装置である。ストレージ8には、コンテンツデータを蓄積するためのコンテンツデータ記録部9が含まれる。コンテンツデータ記録部9は、転送すべきコンテンツデータを、宛先ノードを示す情報と対応付けて蓄積する。

通信部2は、データ転送装置1の通信範囲内にある他のノードを検出し、検出した他のノードと、データ通信を行う。例えば、通信部2は、他のノードがデータ転送装置1に接近し、無線LANまたは、bluetoothで通信が可能な状態になると、通信を開始することができる。なお、DTN通信は、例えば、トランスポート層の上にオーバーレイされたバンドル層(Bundle layer)と呼ばれるプロトコルレイヤで実現することができる。図3は、インターネットおよびDTNにおけるプロトコルレイヤの例をそれぞれ示す図である。図3下段に示すBundleレイヤを持つノード（DTN host/DTN router/DTN gateway）はDTNノードと呼ばれ、特にDTN routerやDTN gatewayをForwarderと呼ばれることもある。なお、Bundleレイヤ下のトランスポート層以下のプロトコルは、TCP/IPに限られず任意である。また、DTNでは、ノード間の通信は、アドホック(ad hoc)通信であってもよい。

経路記録部7は、通信部2が検出して直接通信可能となった他のノードを示す情報と、当該他のノードを介して間接的に通信可能となったノードへのルートを示す情報を含む経路データを記録する。例えば、図１に示す例において、ノードAと直接通信可能になった他のノードBが、さらに他のノードCと直接通信可能になり、ノードCがまたさらに他のノードDと直接通信可能になった場合、ノードAからのコンテンツデータをノードDへ送信することができる。一般的に、移動するノードは地理的にその近辺を移動することが多いため、近い将来、ノードCはノードBと直接通信可能となり、更にまた、ノードBはノードAと直接通信可能状態となる。これにより、ノードDからのコンテンツデータをノードAに送信することができる。この場合、ノードAとノードDは、間接的に通信可能になる。このようにして、ノードA,B,C,Dは、直接的に、または、間接的に通信可能状態になったとすることができる。なお、ノードは、例えば、EIDのようなノード識別子で表すことができる。EIDは、RFC4843にて規定されているDTNノード固有番号である。

経路更新部4は、通信部2が他のノードを検出したとき、当該他のノードの経路データを受信して経路記録部7の経路データに追加する。また、送信制御部5は、通信部2が他のノードを検出したとき、当該他のノードの経路データが追加された後の経路記録部7の経路データを参照して、当該他のノードへ前記コンテンツデータを送信するか否かを判断する。経路記録部7は、例えば、当該他のノードがコンテンツデータの宛先ノードである場合か、あるいは経路データで示されるルートで当該他のノードを介して間接的に通信可能となったノードに宛先ノードが含まれる場合に、当該他のノードへ前記コンテンツデータを送信する。この場合、コンテンツデータは、通信部2を介して当該他のノードへ送信される。

［データ転送装置の動作例］
図4は、通信部2が他のノードを検出したときのデータ転送装置１の動作例を示すフローチャートである。図4に示す例では、通信部2が他のノードを検出したとき、経路更新部4は、当該他のノードの経路データを受信して経路記録部7の経路データに追加する(Op1)。このとき、経路更新部4は、経路記録部7の経路データを、当該他のノードへ送信してもよい。これにより、遭遇したノードと経路データをお互いに交換することができる。

ここで、図5Aおよび図5Bを参照して、通信範囲内に入ってきた（遭遇した）他のノードから受信した経路データを自ノードの経路データに追加する場合の具体例を説明する。図5Aは、ノードAが、ノードBと通信可能になる前、すなわち、遭遇前の経路データの内容およびルートの一例を示す図である。図5Aに示す例では、ノードAは、すでに、ノードFおよびノードGと通信可能になっている。ノードFおよびノードGはいずれも、他のノードと通信可能になっていない。ここで、通信可能になった（遭遇した）ということは、現時点では通信可能でなくなっている場合もあり得る。

図5Bは、ノードAがノードBと遭遇し、ノードBから受信した経路データを追加した後のノードAの経路データの内容の一例を示す図である。図5Bに示す例では、ノードBは、既に、ノードCおよびノードEと遭遇しており、ノードEは、ノードBに遭遇する前にノードDに遭遇している。そのため、ノードBが直接通信可能となったノードとして経路データに追加され、かつ、ノードE、CおよびDが、ノードBを介して間接的に通信可能になったノードとして経路データに追加される。ノードE、CおよびDそれぞれへルート（経路）を示す情報も追加される。例えば、ノードDまでのルートは、ノードAからノードBおよびノードCを経由しているので、経路を示す情報は「B−C」となる。

送信制御部5は、このようにして、遭遇している他のノードの経路データが追加された経路データを参照して、遭遇している他のノードに、コンテンツデータを転送するか否かを判断する(Op2)。例えば、コンテンツデータの宛先ノードがノードDである場合、図5Bに示す例では、経路データに、遭遇しているノードBを介してノードDへ達するルートが含まれているので、送信制御部5は、ノードBにコンテンツデータを転送すると判断する。そのため、通信部2は、宛先ノードをノードDとするコンテンツデータを、ノードBに送信する(Op3)。このOp2,3の処理は、コンテンツデータ記録部9に記録されているコンテンツデータ全てについて終了するまで繰り返される(Op4)。

以上のように、ノードA〜Dを、図２に示すような構成のデータ転送装置1とすることにより、あるノードが他のノードと遭遇した場合、経路データを受け取ることで、直接遭遇しないノード（間接的に通信可能となったノード）を含めたルートの情報を管理することができる。これにより、直接遭遇しないノードがコンテンツデータの宛先ノードとなっている場合でも、宛先ノード経路を認識してデータ転送することが可能になる。また、上記構成のデータ転送装置1は、Epidemicルーティングのように遭遇したノード全てにデータを転送することをせず、遭遇したノードが、宛先ノードへの経路へ繋がるノードである場合に転送する。そのため、ネットワークにおけるトラヒック量の増大を抑制しつつも、宛先までの経路を認識して適切なノードにコンテンツデータを転送することができる。その結果、信頼性の高いデータ通信が可能になる。

［DTNの適用例］
図6は、DTNを用いたネットワークシステムの具体例を示す図である。図6に示す例は、ある地域全体に、温度・湿度・日照時間を測定するセンサSを配置し、それらの情報を役場にて収集し地域全体の管理を行うことで、その地域の農産品の管理を行うという事業に、DTNの技術を活用した例である。図6に示す例では、各センサ5に、DTNの通信装置が設置されている。また、複数の人または車両、および役場にもDTNの通信装置を設置している。DTNの通信装置を有したものをDTNノードと呼ぶことができる。本例では、センサ5がデータ発信源であるsourceとなり、道路を通る人あるいは車両が携帯するデータ転送装置が、Forwarder (F)となり、役場のノードが宛先ノード(destination)となる。source, Forwarder, destinationは、いずれもDTNノードである。

センサ5は、Forwarderを付けた人または車両が通信範囲に入ってくると、コンテンツデータをForwarderに送信する。コンテンツデータは、例えば、センサ5の測定でえられた測定データであり、宛先ノードが役場のノードであることを示す情報とともにForwarderへ送信される。このとき、センサ5は、Forwarderから経路データを受信し、その経路データに役場のノードまでのルートの情報が含まれる場合に、コネテンツデータをForwarderへ送信することができる。

コンテンツデータを受け取ったForwarderは、道路で他のForwarderとすれ違うときに、他のForwarderの経路データを受信して自分の経路データに追加し、その経路データに役場のノードまでのルートの情報が含まれていればコンテンツデータを送信する。これにより、各センサ5の測定情報は、Forwarderを介して、最終的に役場にて収集される。ここで、各Forwarderは、役場のノードまで確実に転送される可能性の高いルートになるよう、コンテンツデータを転送する相手を選ぶことができる。その結果、地域のネットワークにおけるトラヒック量の増大を抑制しつつ、信頼性の高いルートでデータ転送が可能になる
［エピデミックルーティング方式の例］
図7は、エピデミックルーティング方式を適用したDTNネットワークの動作例を説明するための図である。図7に示す例では、フェーズ1〜6で発信源ノード(src)から宛先ノード(dst)へコンテンツデータが届けられる。しかし、フェーズ4においてNode5へ転送されたコンテンツデータと、フェーズ5においてNode1に転送されたコンテンツデータは、宛先ノードへ届くことなくノードに蓄積されたままとなる。このように、エピデミックルーティング方式では、宛先ノードへ届くことのない無駄なデータが大量に発生する恐れがある。

例えば、上記の例で100個のセンサ5が1KBのデータを役場に送信するケースについて考える。もし、100個のForwarderが存在し、各Forwarderがそれぞれ異なる1つのセンサ5と役場のノードしか遭遇しない場合を考えると、必要な蓄積エリアおよびデータ転送量は、下記のようになる。これは、トラヒック量が最少になるケースである。
1つのForwarderに必要な蓄積エリアは、1KBのみ。
1つのForwarderに発生するデータ転送量は、受信=1KB、送信=1KBのみ。

もし、Forwarderが頻繁にセンサや他Forwarderと遭遇した場合、最悪ケースとしては、1センサー情報を、全Forwarder(100個)+残りセンサ (99個)に送ることになる。この場合、必要な蓄積エリアおよびデータ転送量は、下記のようになる。
１つのForwarderに必要な蓄積エリアは、全てのセンサの情報 (100KB)。
1つのForwarderに発生するデータ転送量は、受信=100KB、送信=100KB*199
つまり、エピデミックルーティング方式では、Forwarderに大容量の蓄積エリアが必要となるという問題と、他のForwarderと遭遇した時に交換すべきデータの量も膨大となるため、限られた時間内で交換できるデータ量が制限されるという問題が発生する。

［メッセージフェリー方式の例］
図8は、メッセージフェリー方式を適用したDTNネットワークの動作例を説明するための図である。図8に示す例では、フェーズ1〜3で、移動ノード(Node2)が巡回することにより、発信源ノード(src)から宛先ノード(dst)へコンテンツデータが届けられる。しかし、もし、フェーズ2において、移動ノードが発信源ノードの通信範囲内を通らない場合は、コンテンツデータを宛先ノードへ届けることがでない。すなわち、巡回ルートから外れたところに位置する固定ノードは、永遠に通信を行うことができない。

本実施形態にかかるデータ転送装置によれば、宛先ノードへのルートが繋がる可能性があるノードを選んでコンテンツデータを転送することができるので、トラヒック量の増大を抑制しつつ、信頼性の高いルートでデータ転送が可能になる。また、メッセージフェリー方式のルーティングのように、固定化されたルートを巡回するForwarderの存在が無くても、データを最終送信先ノードへ送ることができる。そのため、上記のエピデミックルーティング方式の問題、およびメッセージフェリー方式の問題をいずれも解決することができる。

（第2の実施形態）
図9は、第2の実施形態におけるデータ転送装置1aの構成例を示す機能ブロック図である。図9において、図2の機能ブロックと対応する機能ブロックには同じ番号を付す。

［通信の確実性を考慮したルーティングのための構成例］
図9に示すデータ転送装置1aは、通信部2が検出した他のノードの検出頻度を示すデータを記録する経路属性記録部11をさらに備える。経路更新部5は、他のノードの検出頻度を基に、当該他のノードとの通信の確実性の度合いを示す値を算出する。さらに、経路更新部5は、前記検出頻度と前記他のノードから受信した経路データとを用いて、当該経路データが示す各ルートで間接的に通信可能になったノードとの通信の確実性の度合いを示す値を算出して前記経路データに追加した上で、経路記録部7の経路データに追加する。

送信制御部5は、経路記録部7の経路データに、コンテンツデータの宛先ノードへのルートが複数含まれる場合、各ルートにおける宛先ノードへの通信の確実性の度合いを示す値をさらに用いて、当該他のノードへ送信するか否かを判断する。これにより、通信の確実性の度合いを考慮して、他のノードへコンテンツデータを転送することができる。そのため、より信頼性の高いルートでデータ転送が可能になる。

他のノードの検出頻度は、他のノードがデータ転送装置1aと直接通信可能となった頻度、すなわち他のノードが通信範囲内に入ってきた頻度を表している。そのため、他のノードの検出頻度は、他のノードと遭遇した頻度と言うこともできる。他のノードの検出頻度は、例えば、過去の一定期間において、他のノードが通信範囲に入ってきた回数を用いて算出することができる。このような他のノードとの検出頻度を用いることにより、未来に当該他のノードと直接通信できることの確実性を示す値を計算することができる。そのため、他のノードとの通信の確実性の度合いを示す値は、過去の他のノードとの通信履歴に基づいて得られる推定値であると言うことができる。

このような、他のノードとの直接通信の確実性を示す情報が経路データに含まれるので、経路データを遭遇したノードから受け取ると、他のノードとの直接通信によってつながるルート上のノードそれぞれについて通信の確実性を計算することが可能になる。

［転送先の容量を考慮したルーティングのための構成例］
また、本実施形態において、経路属性記録部11は、通信可能となった他のノードにおけるコンテンツデータを蓄積可能な空き容量を示すデータをさらに記録する。送信制御部5は、当該他のノードにおけるコンテンツデータを蓄積可能な空き容量をさらに用いて、当該他のノードへ送信するか否かを判断することができる。これにより、転送先の容量を考慮したルーティングが可能になる。

例えば、データ転送装置１aが遭遇している他のノードの空き容量が、送信しようとしているコンテンツデータより小さい場合には、送信制御部5は、コンテンツデータを送信しないと判断することができる。また、例えば、経路データに、コンテンツデータの宛先ノードへのルートが複数含まれる場合、送信制御部5は、次のホップノードの空き容量が大きな方のルートを優先することができる。

［送信制御機能切り替えのための構成例］
図9に示すデータ転送装置1aは、ユーザからの送信制御機能の切り替え指示を受付けるインタフェース部12をさらに備える。送信制御部5は、インタフェース部12が受付けた前記切り替え指示に基づき、動作モードを切り替える。動作モードには、通信部2が検出した通信可能な他のノードには常にコンテンツデータに送信するよう動作するモード、および、経路データを参照してコンテンツデータを他のノードに送信するか否かを制御するように動作するモードが含まれる。送信制御部5が、常にコンテンツデータを他のノードに送信するよう動作すると、ネットワークにおけるトラヒックは増大するが、コンテンツデータが宛先ノードへ達する確実性は増す。そのため、トラヒックの増大を許しても、確実にコンテンツデータを届けるという要求がある場合に、当該要求を満たしやすいデータ転送方式に装置1aの（送信制御部5の）を切り替えることが可能になる。

図9に示す例では、データ転送装置1aは、ユーザからの指示の入力手段13およびユーザに対する情報の出力手段14を備える。インタフェース部12は、これらの入力手段13および出力手段14を介したデータのI/Oを制御する。入力手段13は、例えば、ボタンなどである。出力手段14は例えば、状態ランプまたはスピーカなどである。例えば、ユーザは、ボタンを押すことで、動作モードを切り替えることができる。また、状態ランプを点灯または点滅させることにより、ユーザが現在の動作モードを視認することができる。入力手段13は、例えば、災害等の緊急時にepidemicルーティング方式へ処理を変更するための緊急ボタンとすることができる。この場合、ユーザが、災害時などの緊急時に、このボタンを押下することで、データ通信装置1aは「緊急モード」となる。「緊急モード」の時、ルーティング方式はEpidemicルーティングとなる。Epidemicルーティングを行うため、例えば、災害時等に、孤立したノードが存在するという情報を収集できる確率を上げることができる。

［経路データおよび経路属性データの具体例］
図10は、本実施形態の経路データの具体例を示す図である。図10には、経路データの例として、ノードAのルートテーブルが示されている。ルートテーブルには、相手のノード、相手のノードまでの経路、日時、遭遇確度の値が記録される。「相手」は、ノードAが直接的にまたは間接的に通信可能となった着信先のノードを識別するEIDである。「経路」は、経路情報である。自ノードAから相手のノードへ、近い順序で経路ノードのEIDが記録されている。なお、図10に示す例において、経路が「−」になっているのは、直接通信可能となったことを意味している。また、ノードDへの経路情報は「B-C」となっているので、ノードAから、ノードBとノードCを経由してノードDへDTN通信できることを意味している。

「日時」は、相手のノードが最初に遭遇したノード（経路に記録されたノード内の一番後ろのノード）と遭遇した日時である。「遭遇確度」は、通信の確実性の度合いを示す値の一例であり、今後遭遇できる確率である。本例では、遭遇確度は、0〜1の値を採る。この値は、例えば、後述する「遭遇確度計算処理」にて算出することができる。

図10に示す例のように、経路データは、他のノードと直接通信可能になったときの時刻、あるいは、間接的に通信可能となったノードがルート上で最初に別のノードと直接通信可能になったときの時刻を示す情報を含むことができる。これにより、相手のノードが最初に別のノードと通信可能になった時点からの経過時間に基づいて、そのルートに関するデータの存続を制御することができる。例えば、相手のノードが最初に通信可能になった時刻から所定時間経過後には、そのノードへのルートを示す情報をルートテーブルから削除することができる。例えば、データ転送装置1aは、所定の周期で、ルートテーブル中の最初に通信可能になった時から所定時間が経過している経路を検索し、該当する経路を削除することができる。所定時間は、本実施形態では、一例として後述するルートテーブル保存期間としてデータ転送装置1aに記録される。

また、図10に示す例のように、経路データが、相手のノードとの通信の確実性の度合いを示す値を含むことにより、通信の確実性に応じてルートテーブルのデータを最適化することができる。例えば、データ転送装置1aは、所定の周期でルートテーブルをチェックし、遭遇確度が所定の値（本実施形態では、一例として後述する遭遇確度最低限度値）より低いノードに関するデータは削除することができる。遭遇確度を管理する場合に、システムで規定されている「遭遇確度最低限度値」より低い経路を削除することで、効率的にDTNルートテーブルが肥大化しないようにすることができ、メモリやデータ保存部を圧迫しないようにすることができる。

なお、ルートテーブルには、同一の相手ノードに対し、複数の経路を登録することも可能である。図11Aは、ノードAからノードDへ３経路が存在する場合のルートテーブルの例である。図11Bは、ノードAからノードDへ３経路を表す図である。

図12は、本実施形態の経路属性データの具体例を示す図である。図12には、経路属性データの例として、ノードAのルート属性テーブルが示されている。ルートテーブルには、相手のノード、履歴フラグおよび残容量が記録される。これらの情報は、ノードAがこれまで遭遇して直接通信可能になった相手のノードごと記録される。本例では、ノードAと直接通信可能になった経験のないノードC,D,Eについては、ノードAのルート属性テーブルへは登録されない。

「履歴フラグ」は、相手のノードの検出頻度を示すデータの一例である。「履歴フラグ」欄の「-4日」から「本日」の各フラグは、各時間帯に遭遇したか否かを、それぞれ示す。例えば、各時間帯において、遭遇していればフラグは1、遭遇していなければフラグは0の値を持つ。履歴フラグは、過去の遭遇の履歴を示すデータの例である。「残HD量」は、遭遇した他のノードにおけるコンテンツデータを蓄積可能な空き容量を示すデータの一例である。ノードAが最後に遭遇した時の、その相手のノードにおけるコンテンツデータ蓄積エリアの残り容量量である。例えば、経路更新部4が、相手のノードとの遭遇時に、その相手のノードから残HD量の値を受け取って、ルート属性テーブルに記録することができる。

また、データ転送装置1aは、所定の周期で、ルート属性テーブルを更新することができる。例えば、過去の遭遇の履歴を示す情報を時間の経過に従って周期的に更新することができる。図12に示す例では、１日ごとの遭遇の有無を示す履歴フラグを記録しているので、１日周期で、履歴フラグを更新することが好ましい。図13は、ルート属性テーブルの周期更新処理の一例を示す図である。図13に示す例は、各時間帯のフラグは、１つずつ過去の時間帯へシフトされる。最も古い時間帯(-4日)のフラグは削除され、最も新しい時間帯(本日)のフラグは0にクリアされる。

図14は、データ転送装置1aにおけるシステム規定値のデータの例を示す図である。図14に示すシステム規定値テーブルは、ルート属性テーブル監視周期、ルートテーブル保存期間および遭遇確度最低限度値を記録している。システム規定値テーブルは、例えば、ストレージ8に記録することができる。また、システム規定値テーブルの値は、DTNのネットワークにおける１つの領域に含まれるノードで共通に設定されることが好ましい。

「ルート属性テーブル監視周期」は、ルート属性テーブルの更新周期を規定する値である。上記の図12に示す例は、「１日」に設定されることが好ましい。すなわち、遭遇の履歴を示すフラグの基準となる時間の長さとルート属性テーブル監視周期を同じにすることが好ましい。また、このルート属性テーブル監視周期を短くすることで、ノードの遭遇頻度（検出頻度）をもっと短い単位で管理することができる。また、ルート属性テーブル監視周期を長く設定すると、遭遇頻度をさらに長い単位で管理することができる。図15Aは、「ルート属性テーブル監視周期」＝１時間である場合のルート属性テーブルの例を示す。図15Aは、10時台の時点におけるルート属性テーブルの内容の一例を示している。図15Bは、「ルート属性テーブル監視周期」＝１週間である場合のルート属性テーブルの例を示す。

「ルートテーブル保存期間」は、ルートテーブルに記録されたレコードの保存期間を示す値である。保存期間は、例えば、上述したように、相手のノードが最初に直接通信可能になった時点(図10に示す日時)を基準に決定することができる。

［動作例］
図16は、第２の実施形態におけるデータ転送装置1aの動作例を示すフローチャートである。図16は、通信部2が他のノードを検出したときのデータ転送装置１aの動作例である。図16において、図4の処理工程に対応する処理工程には同じ番号を付している。図16に示す例では、経路更新部4は、経路データを更新する(Op1)。ここで、経路データ更新処理の具体例を説明する。

[経路データ更新処理の具体例（ノードAとノードBの遭遇時）]
図17は、ノードAが、ノードBに遭遇し通信可能となる前と、遭遇した後のノードAおよびノードBから繋がるルートの一例を示す図である。図18は、ノードAとノードBの遭遇前のルート状態を示すルートテーブルの例である。図18に示すように、遭遇前のノードAのルートテーブルには、ノードK、ノードLおよびノードMそれぞれについて、EID経路、日時および遭遇確度が記録される。遭遇前のノードBのルートテーブルには、ノードX、ノードYおよびノードZそれぞれについて、EID、経路、日時および遭遇確度が記録される。

図19は、ノードAとノードBが遭遇し、相手のルートテーブルを受け取って、それぞれのルートテーブルに追加した後の例を示す図である。例えば、下記の処理（１）〜（５）により、図18に示すルートテーブルが、図19に示すルートテーブルのように更新される。
（１）ノードAは、遭遇したノードBを、ノードAのルートテーブルに追加する。ノードAはノードBと遭遇し直接通信しているので経路は「-」(なし)に設定する。日時は、ノードAとノードBが通信可能となった時刻t1が記録される。遭遇確度については後述する。
（２）ノードBは、遭遇したノードAを、ノードBのルートテーブルに追加する。ノードBはノードBと遭遇し直接通信しているので経路は「-」(なし)に設定する。日時は、ノードAとノードBが通信可能となった時刻t1が記録される。
（３）ノードAのルートテーブルに、遭遇前のノードBのルートテーブルのレコード(ノードX,Y,Zのレコード)を追加する。更に、追加したレコードの経路については、Bを中継することになるので、頭に「B」を挿入する。日時は、相手のノードX,Y,Zが最初にルート上の別のノードB,Y1,Z2と直接通信可能となった時刻tx,ty1,tz2がそれぞれ記録される。
（４）ノードBのルートテーブルに、遭遇前のノードAのルートテーブルのレコード(ノードK,L,M,のレコード)を追加する。更に、追加したレコードの経路については、Aを中継することになるので、頭に「A」を挿入する。日時は、相手のノードK,L,Mが最初にルート上の別のノードA,L1,M2と直接通信可能となった時刻tk,tl1,tm2がそれぞれ記録される。
（５）ノードAおよびノードBは、ぞれぞれのルートテーブル内の全てのレコードについて、日時のデータを参照し、日時のデータが示す時点からの経過時間が「ルートテーブル保存期間」を越えているレコードを検索する。越えているレコードは、ルートテーブルより削除する。

［各ノードが遭遇を繰り返した場合のルートテーブル生成例］
各ノードは、他のノードと遭遇する度に、ルートテーブルの内容を交換することにより、ルートテーブルを更新し生成していく。図20A〜図20Fに示す例は、ノードCとノードDが時刻=t1に遭遇し、さらにその後、ノードBとノードCが時刻=t2に遭遇し、という格好で、ノード同士が遭遇していく過程で、それぞれのルートテーブルが構築されていく様子を示したものである。t1、t2、t3、t4、t5、t6の順に時間が流れている。テーブルの右のルートを示す図において、実線はその時に遭遇したノード同士を結んでおり、点線は、過去にルートテーブルを交換済みの関係にあるノード同士を結んでいる。

図20Aでは、時刻t1にノードCとノードDが遭遇した後のそれぞれのルートテーブルの例とルートを示す図である。ノードCのルートテーブルにはノードDのレコードがノードDのルートテーブルにはノードCのレコードが追加される。

図20Bでは、時刻t2にノードBとノードCが遭遇した後のそれぞれのルートテーブルの例とルートを示す図である。ノードBのルートテーブルにはノードCのレコードに加えて、ノードCを介して間接的に通信可能となったノードDのレコードも追加される。以下、同様に、遭遇した相手のノードのレコードと、遭遇した相手を介して間接的に通信可能となったノードのレコードがルートテーブルに追加されていく。

図20Cは、時刻t3にノードBとノードEが遭遇した場合、図20Dは、時刻t4にノードAとノードFが遭遇した場合、図20Eは、時刻t5にノードAとノードGが遭遇した場合、図20Fは、時刻t6にノードAとノードBが遭遇した場合のルートテーブルとルートをそれぞれ示す図である。図20A〜図20Fに示すようにして生成されたルートテーブルにより、例えば、ノードAは自身のルートテーブルを参照することで、ノードBとノードCを介してノードDに通信できることを認識することができる。

［経路属性データ更新処理の例］
図16を再び参照して、経路データが更新されると、経路更新部4は、経路属性データも更新する(図16のOp11)。図21は、ノードAがノードBと遭遇した場合のノード属性テーブルの更新例を示す図である。例えば、下記処理（１）〜（３）により、ノード属性テーブルが更新する。
（１）遭遇相手ノードがルートテーブルに登録されていない場合は、新規に登録する。
（２）遭遇相手ノードの「履歴フラグ」の現時点の欄の値を1に更新する。例えば、ルート属性テーブル監視周期＝１日単位の場合は、図21に示すように「本日」欄に１を設定する。
（３）遭遇相手ノードから残HD量の情報を受け取り、ルート属性テーブルに登録する。

［遭遇確度の計算例］
以上のようにして、経路属性データが更新されると、経路更新部4は、経路データに含まれる相手のノードとの通信の確実性の度合いを示す値を、相手のノードごとに計算し、経路データへ追加するも更新する(図16のOp12)。ここでは、通信の確実性の度合いを示す値の一例である遭遇確度の計算例を説明する。遭遇して直接通信をした遭遇相手のノードの遭遇確度は、ルート属性テーブルのデータを基に計算することができる。例えば、ルート属性テーブル監視周期が１日である場合、遭遇相手のノードの遭遇確度は、下記式（A）で計算することができる。

遭遇相手のノードを介して間接的に通信可能になった相手のノードの遭遇確度は、遭遇相手のノードの遭遇確度と、遭遇相手のルートテーブルに記録された遭遇確度を用いて計算することができる。直接通信した遭遇相手のルートテーブルに登録されていたノードの遭遇確度は、例えば、下記式（B）により計算することができる。
遭遇確度 = 遭遇相手の遭遇確度 × 遭遇相手先での遭遇確度 ―――――（B）

なお、経路更新部4は、計算した遭遇確度が、システム規定値テーブル(図14参照)の「遭遇確度最低限度値」より小さいノードのレコードについては、ルートテーブルより削除してもよい。

ここで、図22A〜図22Cを参照して、ノードAがノードBに遭遇した場合の、遭遇確度の計算例について説明する。図22Aは、ノードAとノードBの遭遇前におけるそれぞれのルートテーブルおよびルートの例であり、図22Bは、遭遇後のルートテーブルおよびルートの例、図22Cは、遭遇後のノードAにおけるルート属性テーブルの例である。

まず、経路更新部4は、直接遭遇したノードBの遭遇確度にういて、図22Cに示すルート属性テーブルを基に、上記計算式（A）に従って計算すると、下記式（１）のようになる。
（１）：Bの遭遇確度=(1/1 + 1/3 + 1/4 + 1/5) / (1/1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + 1/5) = 0.781
次に、ノードBのルートテーブルに登録されているノードE, C, D については、ノードB上のルートテーブルの遭遇確度の値0.5, 0.4, 0.2を元に、上記計算式(B)に従って計算すると、下記（２）〜（４）の式ようになる。
（２）：Eの遭遇確度 = 0.781(Bの遭遇確度at A) * 0.5(Eの遭遇確度 at B) = 0.391
（３）：Cの遭遇確度 = 0.781(Bの遭遇確度at A) * 0.4(Cの遭遇確度 at B) = 0.312
（４）：Dの遭遇確度 = 0.781(Bの遭遇確度at A) * 0.2(Dの遭遇確度 at B) = 0.156
上記式（１）〜（４）の計算結果の値は、図22B中の（１）〜（４）で示す場所のデータに対応している。また。上記式（１）〜（４）において「遭遇確度 at B」は、ノードBでの遭遇確度を意味している。

［送信制御例］
上記のように、遭遇確度が計算されると(Op12)、送信制御部5がコンテンツデータを送信するか否かを決定する(Op21,Op2)。送信制御部5は、まず、ユーザからの切り替え指示に基づいて決定される動作モードを判断する(Op21)。本実施形態では、一例として、動作モードに、「緊急モード」と「通常モード」が含まれる。ユーザは、入力手段13を介して動作モードの切り替え指示を入力し、インタフェース部12が、ユーザの切り替え指示を受け付ける。

緊急モードの場合は、現在遭遇しているノードに対し、コンテンツデータを送信すると判断とする。この場合、送信制御部5は、全てのコンテンツデータを現在遭遇しているノードへ送信する(Op22)。すなわち、緊急モードの場合は、送信制御部5は、経路データを参照してコンテンツデータ送信の要否を判断することなく、無条件でコンテンツデータを遭遇しているノードに送信することになる。

通常モードの場合、送信制御部5は、ルートテーブルを参照し、コンテンツデータ送信の要否を判断する(Op2)。送信制御部5は、例えば、ルートテーブルの示す他のノードへのルートの情報と、コンテンツデータの宛先ノードとを比較することにより、コンテンツデータ送信の要否を判断することができる。一例として、送信制御部5は、下記処理（１）〜（４）により判断することができる。
（１）コンテンツデータの宛先ノードのEIDへ向かう経路（方路またはルートとも言う）をルートテーブルより抽出する。
（２）宛先ノードへ繋がる経路が無ければ、そのコンテンツデータを送信しない判断とする。
（３）宛先ノードへの経路が１つのみ存在する場合は、以下の（ア）（イ）の判断処理を実行する。
（ア）その経路と、現在遭遇しているノードと合致する場合（現在遭遇しているノードが経路に含まれている場合）、送信するの判断とする。
（イ）そうでない場合は、送信しないの判断とする。
（４）経路が２つ以上存在する場合、以下の（ウ）（エ）の処理を実行する。
（ウ）「ルート属性テーブルの残HD量よりも送信データのサイズが小さい」という条件配下で、遭遇確度が一番高い経路を抽出する。
（エ）上記（ウ）の結果、経路が存在しない場合は、送信しない判断とする。
（オ）上記（ウ）の結果、経路が抽出された場合、その経路と、現在遭遇しているノードと合致する場合、送信するの判断とする。そうでない場合は、送信しないの判断とする。

以上の判断の結果、送信すると判断された場合は、コンテンツデータを遭遇しているノードへ送信する(Op3)。また、送信制御部5は、上記判断(Op2)および送信(Op3)を、コンテンツデータ記録部9の全てのコンテンツデータについて実行する。これにより、それぞれのコンテンツデータの宛先に応じた適切なルーティングが可能になる。

以上、データ転送装置1aの動作例について述べたが、データ転送装置1aの動作は上記例に限定されない。例えば、経路データにコンテンツデータの宛先ノードへのルートが複数ある場合は、複数のルートでコンテンツデータを転送するように、遭遇した他のノードへの送信要否判断を行うこともできる。また、遭遇した他のノードの空き容量が送信しようとするコンテンツデータより小さい場合には、送信しないようにすることもできる。

上記実施形態1および2のデータ転送装置1aは、DTNにおけるノードとして好ましく用いることができる。DTNは、例えば、惑星間通信における通信の他、例えば、現在では災害発生時の通信手段、インターネットに接続できない地域での通信手段、および通常のネットワークに接続していないセンサ等のセンサ情報を収集する手段としても用いることができる。なお、本発明は、上記実施形態1、2に限定されるものではない。

Claims (10)

1. 通信範囲内にある他のノードを検出し、当該検出した他のノードと、データ通信を行う通信部と、
   前記通信部が検出し、直接通信可能となった他のノードを示す情報と、当該他のノードを介して間接的に通信可能となったノードへのルートを示す情報を含む経路データを記録する経路記録部と、
   転送すべきコンテンツデータを、当該コンテンツの宛先ノードを示す情報と対応付けて蓄積するコンテンツデータ記録部と、
   前記通信部が他のノードを検出したとき、当該他のノードの経路データを受信して前記経路記録部の経路データに追加する経路更新部と、
   前記通信部が前記他のノードを検出したとき、前記経路更新部により当該他のノードの経路データが追加された後の前記経路記録部の経路データを参照して、当該他のノードへ前記コンテンツデータを送信するか否かを制御する送信制御部を備える、データ転送装置。
   
2. 前記送信制御部は、前記通信部が前記他のノードを検出したとき、当該他のノードが前記コンテンツデータの宛先ノードである場合か、あるいは前記経路データで示されるルートで当該他のノードを介して間接的に通信可能となったノードに前記宛先ノードが含まれる場合に、当該他のノードへ前記コンテンツデータを送信する、請求項１に記載のデータ転送装置。
   
3. 前記通信部が検出した他のノードの検出頻度を示すデータを記録する経路属性記録部をさらに備え、
   前記経路更新部は、前記通信部が他のノードを検出したとき、当該他のノードの検出頻度を基に、当該他のノードとの通信の確実性の度合いを示す値を算出し、さらに、前記検出頻度と前記他のノードから受信した経路データとを用いて、当該経路データが示す各ルートで間接的に通信可能になったノードとの通信の確実性の度合いを示す値を算出して前記経路データに追加し、
   前記送信制御部は、前記経路記録部の前記経路データの、直接通信可能となった他のノードまたは間接的に通信可能となったノードへの通信の確実性の度合いを示す値をさらに用いて、当該他のノードへ送信するか否かを判断する、請求項１または２に記載のデータ転送装置。
   
4. 前記通信部が検出した他のノードの検出頻度を示すデータを記録する経路属性記録部をさらに備え、
   前記経路更新部は、前記通信部が他のノードを検出したとき、当該他のノードの検出頻度を基に、当該他のノードとの通信の確実性の度合いを示す値を算出し、さらに、前記検出頻度と前記他のノードから受信した経路データとを用いて、当該経路データが示す各ルートで間接的に通信可能になったノードとの通信の確実性の度合いを示す値を算出して前記経路データに追加し、
   通信の確実性の度合いが所定値より低いノードに関する情報は、前記経路データから削除される、請求項１から３のいずれか１項に記載のデータ転送装置。
   
5. 前記直接通信可能になった他のノードにおける、コンテンツデータを蓄積するための空き容量を示すデータをさらに記録し、
   前記送信制御部は、前記他のノードにおけるコンテンツデータの蓄積可能な空き容量を示すデータをさらに用いて、当該他のノードへ前記コンテンツを送信するか否かを判断する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータ転送装置。
   
6. ユーザからの送信制御機能の切り替え指示を受付けるインタフェース部をさらに備え、
   前記送信制御部は、前記インタフェース部が受付けた前記切り替え指示に基づき、通信部が検出した他のノードには常に前記コンテンツデータに送信するよう動作するか、あるいは、前記経路更新部により当該他のノードの経路データが追加された後の前記経路記録部の経路データを参照して、当該他のノードへ前記コンテンツデータを送信するか否かを制御するように動作するかを切り替える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のデータ転送装置。
   
7. 経路データは、前記他のノードと直接通信可能になった時点、あるいは、前記ルートで間接的に通信可能となったノードが前記ルート上で最初に別のノードと直接通信可能になった時点を示す情報を含み、
   直接通信可能になった前記時点から経過時間が所定値を超えるノードの情報は、経路データから削除される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のデータ転送装置。
   
8. コンテンツデータの発信源となる発信ノードと、
   前記コンテンツデータの宛先となる宛先ノードと、
   前記コンテンツデータを受信すると、次のノードに通信可能になるまで蓄積する転送ノードとを含み、
   前記転送ノードは、
   通信範囲内にある他のノードを検出し、当該検出した他のノードと、データ通信を行う通信部と、
   前記通信部が検出し、直接通信可能となった他のノードを示す情報と、当該他のノードを介して間接的に通信可能となったノードへのルートを示す情報を含む経路データを記録する経路記録部と、
   転送すべきコンテンツデータを、当該コンテンツの宛先ノードを示す情報と対応付けて蓄積するコンテンツデータ記録部と、
   前記通信部が他のノードを検出したとき、当該他のノードの経路データを受信して前記経路記録部の経路データに追加する経路更新部と、
   前記通信部が前記他のノードを検出したとき、前記経路更新部により当該他のノードの経路データが追加された後の前記経路記録部の経路データを参照して、当該他のノードへ前記コンテンツデータを送信するか否かを制御する送信制御部を備える、ネットワークシステム。
   
9. 通信範囲内にある他のノードを検出し、当該検出した他のノードとデータ通信を行うデータ転送装置に、データ転送処理を実行させるプログラムであって、
   直接通信可能となった他のノードを示す情報と、当該他のノードを介して間接的に通信可能となったノードへのルートを示す情報を含む経路データを前記データ転送装置の経路記録部に記録する処理と、
   転送すべきコンテンツデータを、当該コンテンツの宛先ノードを示す情報と対応付けて前記データ転送装置のコンテンツデータ記録部に蓄積する処理と、
   前記データ転送装置が他のノードを検出したとき、当該他のノードの経路データを受信して前記経路記録部の経路データに追加する経路更新処理と、
   前記データ転送装置が前記他のノードを検出したとき、前記経路更新処理により当該他のノードの経路データが追加された後の前記経路記録部の経路データを参照して、当該他のノードへ前記コンテンツデータを送信するか否かを制御する送信制御処理とをデータ転送装置に実行させるプログラム。
   
10. 通信範囲内にある他のノードを検出し、当該検出した他のノードとデータ通信を行うデータ転送装置が、データ転送処理を実行する方法であって、
    直接通信可能となった他のノードを示す情報と、当該他のノードを介して間接的に通信可能となったノードへのルートを示す情報を含む経路データを前記データ転送装置の経路記録部に記録する工程と、
    転送すべきコンテンツデータを、当該コンテンツの宛先ノードを示す情報と対応付けて前記データ転送装置のコンテンツデータ記録部に蓄積する工程と、
    前記データ転送装置が他のノードを検出したとき、当該他のノードの経路データを受信して前記経路記録部の経路データに追加する経路更新工程と、
    前記データ転送装置が前記他のノードを検出したとき、前記経路更新工程で当該他のノードの経路データが追加された後の前記経路記録部の経路データを参照して、当該他のノードへ前記コンテンツデータを送信するか否かを制御する送信制御工程とを含む方法。

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