JP2015012499A - リレー装置、ネットワーク通信システム、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで可用性の高い無線ネットワークを構築可能にする。【解決手段】本発明の一態様としてのリレー装置は、第１接続部、第２接続部、仮想リンク管理部、仮想リンク送受信部を備える。前記第１接続部は、第１ネットワークに接続する。前記第２接続部は、第２ネットワークに接続する。前記仮想リンク管理部は、前記第２ネットワークに接続されたゲートウェイを前記第１ネットワークに論理的に接続するための仮想リンクの設定および開放を予め定められた条件に基づいて制御する。前記リレー処理部は、前記第１ネットワークから受信されたパケットの中継先を決定する。前記仮想リンク送受信部は、前記パケットの中継先が前記ゲートウェイと判断され、前記ゲートウェイに前記仮想リンクが設定されている場合に、前記パケットを前記仮想リンクに関連づけて前記ゲートウェイに送信する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、リレー装置、ネットワーク通信システム、方法およびプログラムに関する。

アクセスポイント機能を、ＰＨＹ機能を有するＷＴＰ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ）とＰＨＹ機能を有さないＡＣ（Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）に分け、複数のＷＴＰを１つのＡＣが制御する無線ＬＡＮシステムを構築する方法が従来提案されている。この方法によれば、大規模無線ＬＡＮシステムを、複数のアクセスポイントを用いて構築する場合よりも、低コストで実現できる。

この方法では、端末とＷＴＰは１ホップで接続することを想定しており、ＩＥＥＥ８０２．１５．４などのマルチホップ無線への適用は困難である。また、ＡＣが故障すると、そのＡＣの制御対象である個々のＷＴＰ、および個々のＷＴＰに接続する端末は、全て通信不能となる。一方、ＡＣを冗長化すれば、無線ＬＡＮシステムのコストが増大する。

CAPWAP (Control and Provisioning of Wireless Access Points) (http://tools.ietf.org/html/rfc4118)

本発明の実施形態は、低コストで可用性の高いネットワークを構築可能にすることを目的とする。

本発明の一態様としてのリレー装置は、第１接続部、第２接続部、仮想リンク管理部、仮想リンク送受信部を備える。

前記第１接続部は、第１ネットワークに接続する。

前記第２接続部は、第２ネットワークに接続する。

前記仮想リンク管理部は、前記第２ネットワークに接続されたゲートウェイを前記第１ネットワークに論理的に接続するための仮想リンクの設定および開放を予め定められた条件に基づいて制御する。

前記リレー処理部は、前記第１ネットワークから受信されたパケットの中継先を決定する。

前記仮想リンク送受信部は、前記パケットの中継先が前記ゲートウェイと判断され、前記ゲートウェイに前記仮想リンクが設定されている場合に、前記パケットを前記仮想リンクに関連づけて前記ゲートウェイに送信する。

第１の実施形態に係わる通信システムを示す。 第１の実施形態に関わるインターワーキングリレーの一構成を示す。 第１の実施形態に関わるインターワーキングゲートウェイの一構成を示す。 第１の実施形態に係わるインターワーキングリレーのＭＡＣフレーム送受信時の動作のフローチャートを示す。 第１の実施形態に係わるインターワーキングゲートウェイのＭＡＣフレーム送受信時の動作のフローチャートを示す。 デバイス記述子の例を示す。 仮想リンク管理情報の例を示す。 第１の実施形態に係るプロトコルスタックを示す。 インターワーキングリレー主導の仮想リンク設定シーケンスを示す。 インターワーキングゲートウェイ主導の仮想リンク設定シーケンスを示す。 インターワーキングリレー主導の仮想リンク開放シーケンスを示す。 インターワーキングゲートウェイ主導の仮想リンク開放シーケンスを示す。 インターワーキングプロトコルメッセージフォーマットの一例を示す。 インターワーキングプロトコルメッセージのオプション属性の対応表を示す。 インターワーキングプロトコルを用いた、仮想リンク上でのマルチホップＭＡＣフレーム転送シーケンスを示す。 パケットフォーマットの例を示す。 第２の実施形態に係わる通信システムを示す。

以下、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わる通信システムを示す。

この第１の実施形態に係わる通信システムは、インターワーキングリレー１０１、インターワーキングゲートウェイ１０２、マルチホップアクセス網（第１ネットワーク）１０４、端末１０５、インターワーキング網（第２ネットワーク）１０６を備える。マルチホップアクセス網１０４とインターワーキング網１０６はそれぞれ異なる種類のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プロトコルが用いられる。マルチホップアクセス網１０４のＭＡＣプロトコルはマルチホップＭＡＣと呼ぶことがある。仮想リンク１０３は、インターワーキングリレー１０１およびインターワーキングゲートウェイ１０２間に形成され、インターワーキング網１０６上のインターワーキングゲートウェイ１０２を、マルチホップアクセス網１０４に論理的に接続する。仮想リンク１０３を介した送受信では、マルチホップＭＡＣのフレームが、インターワーキング網１０６のＭＡＣのフレームに含められて伝送される。

マルチホップアクセス網１０４は、複数の無線機器（ノード）が無線によりフレームを中継するマルチホップアクセス網である。図中の黒丸が無線機器を表す。各無線機器は、他の無線機器から受信するＭＡＣフレームを他の無線機器に中継する機能を有している。この中継機能により直接通信可能でない無線機器同士も通信可能となる。無線機器の例として、スマートメータを用いることも可能である。

マルチホップアクセス網１０４に、インターネット等のコアネットワークに接続するためのゲートウェイが接続される場合もある（この場合、図中の黒丸の１つがこのゲートウェイを表しても良い）。この場合、各無線機器は、ゲートウェイを介して、コアネットワークにアクセスできる。各無線機器は、当該ゲートウェイへ、直接または他の無線機器による中継を介して接続する。なお、以降、このゲートウェイは、図１に示されるインターワーキングゲートウェイ１０２と区別して、ゲートウェイノードと呼ぶ。

端末１０５は、マルチホップアクセス網１０４に接続される任意の通信端末である。端末１０５は、マルチホップアクセス網１０４を構成する無線機器の１つでもよいし、ユーザが操作可能な端末（モバイル端末、デスクトップ端末等）でもよい。

マルチホップアクセス網１０４のＭＡＣプロトコルとしてＩＥＥＥ８０２．１５．４を使用してもよい。その場合、ゲートウェイノードがマルチホップアクセス網１０４に接続されているか否かに依らず、マルチホップアクセス網１０４にＩＥＥＥ８０２．１５．４のＰＡＮコーディネータが接続される。

ＰＡＮコーディネータの主な役割は、ＰＡＮ Ｉｄの割当である。ゲートウェイノードがマルチホップアクセス網１０４に接続される場合には、このゲートウェイノードがＰＡＮコーディネータの機能を提供してもよい。ゲートウェイノードがマルチホップアクセス網１０４に接続していない場合には、後述するインターワーキングリレー１０１が、ＰＡＮコーディネータの機能を提供してもよい。

マルチホップアクセス網１０４内の経路制御は、ＩＰレイヤで行ってもよいし、ＩＰレイヤより下位のレイヤで行ってもよい。経路制御をＩＰレイヤで行う場合には、ＩＰレイヤの経路制御プロトコルとして、ＲＦＣ６５５０で規定されるＲＰＬを使用してもよい。ＩＰレイヤより下位のレイヤとしては、ＭＡＣレイヤでもよいし、ＭＡＣレイヤより上位でＩＰレイヤより下位の別のレイヤでもよい。

インターワーキング網１０６は、任意のタイプのＩＰネットワークであり、携帯電話網等の無線ネットワークでも、有線ネットワークでもよい。

インターワーキングリレー１０１は、マルチホップアクセス網１０４とインターワーキング網１０６の両方に接続される。インターワーキングリレー１０１は、マルチホップアクセス網１０４を構成する無線機器の１つであってもよいし、当該無線機器に搭載される通信モジュールであってもよいし、マルチホップアクセス網１０４を構成する無線機器とはまったく別個の装置でもよい。当該通信モジュールは、無線機器に後づけ可能なタイプの装置でもよいし、事前に無線機器に組み込むタイプのものでもよい。また、インターワーキングリレー１０１の機能は、プログラムモジュールとして構成されてもよい。この場合、コンピュータが当該プログラムモジュールを実行することで、インターワーキングリレー１０１の機能が実現される。

インターワーキングゲートウェイ１０２は、インターワーキング網１０６に接続されている。典型的な構成においては、インターワーキングゲートウェイ１０２は、インターワーキング網１０６に加え、インターネット等の図示されないコアネットワークにも接続される。仮想リンクを形成するため、インターワーキングゲートウェイ１０２は、インターワーキング網１０６のＭＡＣアドレスに加え、マルチホップＭＡＣアドレスを割り当てられている。またコアネットワークに接続される構成の場合には、コアネットワークにおけるＭＡＣアドレスをさらに割り当てられる。また、インターワーキングゲートウェイ１０２は、マルチホップアクセス網１０４とは別個のマルチホップアクセス網に接続されてもよい。

インターワーキングリレー１０１は、インターワーキングゲートウェイ１０２との間で仮想リンク１０３の設定および開放を、予め定められた条件（たとえばネットワーク通信品質や、インターワーキングゲートウェイ１０２からの指示要求など。詳細は後述）に基づいて制御する機能を有する。インターワーキングリレー１０１は、マルチホップアクセス網１０４から受けたＭＡＣフレームのパケットを、仮想リンク１０３を用いてインターワーキングゲートウェイ１０２に中継する機能を有する。すなわち、インターワーキング網１０６のＭＡＣのフレーム内に、当該パケットを含むマルチホップＭＡＣフレームを含めて送信する。なお、インターワーキングリレー１０１は、マルチホップＭＡＣアドレスと、インターワーキング網１０６のＭＡＣアドレスを割り当てられている。

たとえばマルチホップアクセス網１０４内のゲートウェイノードの故障等により、コアネットワークにアクセスできない場合に、仮想リンク１０３を介してインターワーキングゲートウェイ１０２にマルチホップＭＡＣのフレームを送ることで、インターワーキングゲート１０２を介して、コアネットワークにアクセス可能である。

図１に示した構成では、１つのマルチホップアクセス網１０４に１つのインターワーキングリレー１０１が接続されていたが、１つのマルチホップアクセス網１０４に複数のインターワーキングリレーが接続されることも可能である。

また、図１に示した構成では、１つのインターワーキングリレー１０１が通信するインターワーキングゲートウェイはインターワーキングゲートウェイ１０２の１つであったが、複数のインターワーキングゲートゲートウェイを配置し、それぞれと通信（仮想リンクによる通信を含む）可能でもよい。また、複数のインターワーキングリレーを配置し、１つのインターワーキングゲートウェイがそれぞれのインターワーキングリレーと通信してもよい。

次に、図２に第１の実施形態に関わるインターワーキングリレーの一構成を示す。

図２において、インターワーキングリレーは、仮想リンク管理部２０１、仮想リンク送受信部２０２、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３、リレー処理部２０４を備える。マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３は、マルチホップアクセス網１０４に接続される第１接続部を含み、仮想リンク送受信部２０２は、インターワーキング網１０６に接続される第２接続部を含む。

仮想リンク管理部２０１は、仮想リンクの設定に関する制御（仮想リンクの有効化および無効化）を行う。仮想リンク管理部２０１は、接続可能なマルチホップアクセス網の個数に応じて、有効化および無効化を制御してもよい。具体例として、自ノードであるインターワーキングリレーが、複数のマルチホップアクセス網に接続可能な場合は、仮想リンクを有効化しない、または、仮想リンクが有効化済みであれば、これを無効化してもよい。

複数のマルチポップアクセス網は、マルチホップアクセス網１０４と、これと同種の他のマルチホップアクセス網とを含む。同種の他のマルチポップアクセアス網は、マルチポップアクセス網１０４と同じ通信プロトコル（同じＭＡＣプロトコル）を用いるネットワークであり、異なるＩＤが割り振られたネットワークがあり得る。このように、複数のマルチホップアクセス網に接続可能な場合には、これらのマルチホップアクセス網が一部重複し冗長性を有するため、仮想リンクを有効化しないあるいは無効化することで、インターワーキングリレーの負荷を軽減できる。ただし、どちらか一方もしくは両方のマルチホップアクセス網にゲートウェイノードが存在しない場合には、コアネットワークへのアクセスを確保するため、仮想リンクを無効化しないようにしてもよい。

また、仮想リンク管理部２０１は、インターワーキングゲートウェイ１０２からの指示により仮想リンクの有効化および無効化を制御してもよい。この動作を可能とするため、仮想リンク管理部２０１は、インターワーキングゲートウェイ１０２に対し、自ノードであるインターワーキングリレーの登録を要請してもよい。その際、ＩＥＥＥ８０２．２１で定義されるＭＩＨ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ機能を使用してもよい。

仮想リンク管理部２０１は、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３を介して、マルチホップアクセス網１０４の通信品質に関する情報を取得し、この情報を用いて、仮想リンクの有効化および無効化を行ってもよい。また、この情報を用いて、仮想リンク上でＭＡＣフレームを交換するために必要な通信リソースを、インターワーキング網１０６上に確保してもよい（たとえば呼制御の優先度の指定など）。また、仮想リンク管理部２０１は、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３を介して、マルチホップアクセス網１０４に通信リソース要求を出力することで、マルチホップアクセス網１０４に対し通信リソースを予約してもよい（たとえばパケット転送の優先度の指定など）。

仮想リンク送受信部２０２は、仮想リンクが有効化されている場合にマルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３から入力されたＭＡＣフレームを、仮想リンクを使用してインターワーキングゲートウェイ１０２に送信する。また、仮想リンク送受信部２０２は、インターワーキングゲートウェイ１０２から仮想リンクを介して受信したＭＡＣフレームを、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３に出力する。

マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３は、マルチホップアクセス網１０４のＭＡＣ機能およびＰＨＹ機能を有する。具体的には、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３は、ＭＡＣ／ＰＨＹフレームの送受信を行う。フレームの種類には、データフレームや制御フレーム等がある。また、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３は、マルチホップアクセス網１０４の通信品質情報の取得、マルチホップアクセス網１０４における通信リソースの確保、隣接するマルチホップＭＡＣノードとの間での論理リンク確立などを行う。隣接するマルチホップＭＡＣノードは、マルチホップアクセス網１０４のノードのみならず、インターワーキングゲートウェイ１０２も含み、論理リンクとして仮想リンクも含む。

リレー処理部２０４は、仮想リンクを含めたマルチホップアクセス網１０４の経路制御を行う。リレー処理部２０４は、仮想リンク送受信部２０２またはマルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３で受信されたＭＡＣフレームに含まれるパケットのヘッダ情報（宛先アドレス等）に基づき、パケットの中継先を判断する。パケットの宛先が自装置（リレー）であれば、リレー処理部２０４もしくは上位処理部で当該パケットを処理する。自装置でなければ、特定した中継先に当該パケットを含むＭＡＣフレームを送信するよう、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３に要求を出力する。

なお、中継先の決定に使用するアドレスは、使用する経路制御プロトコルによって異なる。たとえば、経路制御をＩＰで行う場合はＩＰアドレスに基づき行い、経路制御をＭＡＣで行う場合はＭＡＣアドレスで行い、その他のプロトコルで行う場合は、そのプロトコルで規定されたアドレスを用いればよい。なお、ＭＡＣアドレスで経路制御を行う場合は、通常の送信元ＭＡＣアドレスと宛先ＭＡＣアドレスに加え、各中継ノードで書き換えられる経路制御用ヘッダが付加される。この経路制御用ヘッダはホップバイホップ送信元ＭＡＣアドレスとホップバイホップ宛先ＭＡＣアドレスを持つことになる。あるノードが経路制御用ヘッダを付加する際、ホップバイホップ送信元ＭＡＣアドレスは自ノードのＭＡＣアドレス、ホップバイホップ宛先ＭＡＣアドレスは次ホップノードのＭＡＣアドレスになると考えられる。

次に、図３に第１の実施形態に関わるインターワーキングゲートウェイの一構成を示す。

図３において、インターワーキンゲートウェイは、仮想リンク管理部３０１、仮想リンク送受信部３０２、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３、ゲートウェイ処理部３０４を備える。

仮想リンク管理部３０１は、仮想リンクの有効化および無効化を行う。仮想リンク管理部３０１は、インターワーキングリレー１０１に対し、仮想リンクの有効化および無効化を指示する機能を有しても良い。仮想リンク管理部３０１は、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３に接続されたマルチホップアクセス網（図示せず）の通信品質に関する情報を取得し、この情報を用いて、仮想リンクの有効化および無効化を行ってもよい。また、この情報を用いて、インターワーキング網上に、仮想リンク上でＭＡＣフレームを交換するために必要な通信リソースを確保してもよい。

仮想リンク送受信部３０２は、仮想リンクが有効化されている場合にマルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３から入力されたＭＡＣフレームを、仮想リンクを使用してインターワーキングリレー１０１に送信する。また、仮想リンク送受信部３０２は、インターワーキングリレー１０１から仮想リンクを介して受信したＭＡＣフレームを、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３に出力する。

マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３は、マルチホップアクセス網のＭＡＣ機能を有する。具体的には、ＭＡＣフレーム（データフレームおよび制御フレーム）の送受信、マルチホップアクセス網の通信品質情報の取得および提供、マルチホップアクセス網における通信リソース確保、隣接するマルチホップＭＡＣノードとの間の論理リンク確立などの機能を有する。隣接するマルチホップＭＡＣノードには、マルチホップアクセス網のノードのみならず、インターワーキングリレーを含み、論理リンクとして仮想リンクも含む。マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３は、マルチホップアクセス網に直接接続されない形態の場合は、ＰＨＹ機能を除去してもよい。

ゲートウェイ処理部３０４は、仮想リンクを含めたマルチホップアクセス網１０４と、外部ネットワーク（コアネットワーク等）との経路制御を行う。ゲートウェイ処理部３０４は、外部（仮想リンク、または仮想リンク以外）から受信されたフレームのパケットの中継先をヘッダ情報から判断する。パケットの宛先が自装置（リレー）であれば、ゲートウェイ処理部３０４もしくは上位処理部で当該パケットを処理する。自装置でなければ、特定した中継先のＭＡＣアドレスがマルチホップＭＡＣかを判断し、マルチホップＭＡＣでなければ、当該パケットを含むフレームを生成して外部ネットワークに出力する。マルチホップＭＡＣであれば、当該パケットを含むＭＡＣフレームを送信するよう、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３に要求を出力する。

マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３では、当該パケットを含むＭＡＣフレームを生成し、当該中継先との間に仮想リンクがなければ、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３に接続されたマルチホップアクセス網（図示せず）に、当該ＭＡＣフレームを送信する。仮想リンクが設定されている場合は、仮想リンク送受信部３０２に当該ＭＡＣフレームの送信を要求する。仮想リンク送受信部３０２では、当該ＭＡＣフレームを仮想リンクにより送信する。

次に図４を用いて第１の実施形態に係わるインターワーキングリレーのＭＡＣフレーム送受信時の動作について説明する。

図４のフローチャートは、２つの開始点Ａ、Ｂを持つ。開始点Ａは、仮想リンク上でマルチホップＭＡＣフレームを受信した場合の開始点である。開始点Ｂは、マルチホップＰＨＹ上でマルチホップＭＡＣフレームを受信した場合の開始点である。

仮想リンク上でマルチホップＭＡＣフレームを受信した場合、仮想リンク送受信部２０２は、受信したＭＡＣフレーム（Ｆ＿ｉｎ）’を、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３に出力し（Ｓ１０１Ａ）、ステップＳ１０２に進む。一方、マルチホップＰＨＹ上でマルチホップＭＡＣフレームを受信した場合、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３は、受信したＰＨＹフレームからＭＡＣフレーム（Ｆ＿ｉｎ）を取得し（Ｓ１０１Ｂ）、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３は、ＭＡＣフレームＦ＿ｉｎからパケット（Ｐ）を取り出し、リレー処理部２０４に出力する。

次に、リレー処理部２０４では、パケットＰの次ホップノードを検索し（ＮｅｘｔＨｏｐ［Ｐ］）、見つかった次ホップノードをＮｘｔとする（Ｓ１０３）。次ホップノードの決定は、経路制御プロトコル（たとえばＲＰＬ）により作成される経路制御テーブルに従って行う。なお、前述したように、経路制御は、ＩＰでも、ＭＡＣでも、それ以外のプロトコルで行っても良い。

もし、次ホップノードが自ノードであれば（Ｓ１０４：Ｙ）、リレー処理部２０４は、当該パケットを該当するアプリケーションに渡して、自ノードでパケットＰを処理し（Ｓ１０５）、処理を終了する。

もし、次ホップノードが自ノードでなければ（Ｓ１０４：Ｎ）、次ホップノードに対応するＭＡＣアドレスを取得し、これをＤｓｔとして、ＭＡＣフレーム送信要求［Ｄｓｔ，Ｐ］を、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３に出力する（Ｓ１０６）。

マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３は、ＤｓｔおよびＰから送信用のＭＡＣフレームを作成し（ＣｒｅａｔｅＭＡＣＦｒａｍｅ［Ｄｓｔ，Ｐ］）、作成したＭＡＣフレームをＦ＿ｏｕｔに設定するとともに、Ｄｓｔに対応するデバイス記述子（ＤｅｖｉｃｅＤｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）（後述する図６参照）をＤｅｖに設定する（Ｓ１０７）。後述するように、デバイス記述子は、隣接ＭＡＣノード毎に作成される。

デバイス記述子ＤｅｖのＶｉｒｔｕａｌフラグを調べ（Ｓ１０８）、Ｖｉｒｔｕａｌフラグが真であれば（Ｓ１０８：Ｙ）、仮想リンク送受信部２０２に当該ＭＡＣフレーム（Ｆ＿ｏｕｔ）の送信要求［Ｆ＿ｏｕｔ］を出力する。仮想リンク送受信部２０２は、ＭＡＣフレーム（Ｆ＿ｏｕｔ）を、仮想リンクにより送信し（Ｓ１１１）、処理を終了する。すなわち、ＭＡＣフレーム（Ｆ＿ｏｕｔ）含むインターワーキング網のＭＡＣのフレームを生成し、生成したフレームをインターワーキング網に送信する。

一方、Ｖｉｒｔｕａｌフラグが偽であれば（Ｓ１０８：Ｎ）、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３のＭＡＣ機能は、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３のマルチホップＰＨＹに、当該ＭＡＣフレーム（Ｆ＿ｏｕｔ）の送信要求［Ｆ＿ｏｕｔ］を送る（Ｓ１１０）。マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３のマルチホップＰＨＹは、ＭＡＣフレームＦ＿ｏｕｔをマルチホップアクセス網１０４に送信し、処理を終了する。

次に図５を用いて、第１の実施形態に係わるインターワーキングゲートウェイのＭＡＣフレーム送受信時の動作について説明する。

図５のフローチャートは、２つの開始点Ａ、Ｂを持つ。開始点Ａは、仮想リンク以外からパケットＰを受信した場合の開始点である。開始点Ｂは、仮想リンク上でマルチホップＭＡＣフレームを受信した場合の開始点である。仮想リンク上でマルチホップＭＡＣフレームを受信するとは、マルチホップＭＡＣフレームを含むインターワーキングＭＡＣのフレームをインターワーキング網から受信することである。

開始点Ａにおける仮想リンク以外からパケットＰを受信する場合として、ゲートウェイ処理部３０４が、コアネットワークから受信されたフレームのパケットを受信する場合がある。また、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３がマルチホップネットアーク網に接続されている場合に、当該マルチホップアクセス網から受信されたフレームのパケットを受信する場合がある。

仮想リンク以外からパケットＰを受信した場合（Ｓ２０１Ａ）、ステップＳ２０３に進む。

一方、仮想リンク上でマルチホップＭＡＣフレームを受信した場合、仮想リンク送受信部３０２が、受信したマルチホップＭＡＣフレーム（Ｆ＿ｉｎ）をマルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３に出力する（Ｓ２０１Ｂ）。マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３は、ＭＡＣフレームＦ＿ｉｎからパケットＰを取り出して、ゲートウェイ処理部３０４に渡し（Ｓ２０２）、ステップＳ２０３に進む。

ゲートウェイ処理部３０４は、パケットＰの次ホップノードを検索し（ＮｅｘｔＨｏｐ［Ｐ］）、見つけた次ホップノードをＮｘｔとする（Ｓ２０３）。もし、次ホップノードが自ノードであれば（Ｓ２０４：Ｙ）、パケットを該当するアプリケーションに渡して、自ノードでパケットＰを処理し（Ｓ２０５）、処理を終了する。

もし、次ホップノードが自ノードでなければ（Ｓ２０６：Ｎ）、次ホップノードＮｘｔのＭＡＣ種別（Ｎｅｘｔ．ＭＡＣ＿ｔｙｐｅ）がマルチホップＭＡＣであるかを調べる（Ｓ２０６）。次ホップノードＮｘｔのＭＡＣアドレスを特定し、このＭＡＣアドレスがマルチホップＭＡＣかを調べればよい。

次ホップノードＮｘｔのＭＡＣ種別が、マルチホップＭＡＣでなければ（Ｓ２０６：Ｎ）、ゲートウェイ処理部３０４は、パケットＰを次ホップノード（たとえばコアネットワーク内のノード）に送信して（Ｓ２０７）、処理を終了する。

次ホップノードＮｘｔのＭＡＣ種別が、マルチホップＭＡＣであれば（Ｓ２０６：Ｙ）、次ホップノードのＭＡＣアドレスをＤｓｔとし、ＭＡＣフレームの送信要求［Ｄｓｔ，Ｐ］を、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３に出力する（Ｓ２０８）。

マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３は、ＤｓｔおよびＰから、送信ＭＡＣフレームを作成し（ＣｒｅａｔｅＭＡＣＦｒａｍｅ［Ｄｓｔ，Ｐ］）、これをＦ＿ｏｕｔに設定するとともに、Ｄｓｔに対応するデバイス記述子をＤｅｖに設定する（Ｓ２０９）。

デバイス記述子ＤｅｖのＶｉｒｔｕａｌフラグを調べ（Ｓ２１０）、Ｖｉｒｔｕａｌフラグが真であれば（Ｓ２１０：Ｙ）、仮想リンク送受信部３０２に、ＭＡＣフレームＦ＿ｏｕｔの送信要求［Ｆ＿ｏｕｔ］を出力する。仮想リンク送受信部３０２は、仮想リンクを介してＭＡＣフレームＦ＿ｏｕｔを送信し（Ｓ２１３）、処理を終了する。

一方、Ｖｉｒｔｕａｌフラグが偽であれば（Ｓ２１０：Ｎ）、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３のＭＡＣ機能は、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３のマルチホップＰＨＹにＭＡＣフレームＦ＿ｏｕｔの送信要求［Ｆ＿ｏｕｔ］を送る（Ｓ２１２）。この処理は、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３がマルチホップアクセス網に接続されている場合に発生し得る。マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部３０３のマルチホップＰＨＹは、ＭＡＣフレームＦ＿ｏｕｔを送信し、処理を終了する。

図６にマルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部２０３、３０３のデバイス記述子（ＤｅｖｉｃｅＤｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）の例を示す。デバイス記述子は、隣接ＭＡＣノード毎にエントリが作成され、図６に示すものは、１つのＭＡＣノード分のデバイス記述子である。デバイス記述子のデータは、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部内、またはマルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部からアクセス可能な記憶部に格納されている。

図６において、「Ｖｉｒｔｕａｌ」以外の属性の定義および用法は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４−２０１１に記載されている。これまで記述してきたＭＡＣアドレスは、「ショートアドレス」および「ロングアドレス」のいずれか事前に決めた方を用いることができる。「Ｖｉｒｔｕａｌ」は、隣接ＭＡＣノードとの間の接続が仮想リンクである場合にＴＲＵＥに設定され、そうでなく、当該接続が、マルチポップＰＨＹを用いて直接通信可能な物理リンクの場合には、ＦＡＬＳＥに設定される。「Ｖｉｒｔｕａｌ」の値の設定は、仮想リンク管理部２０１、３０１が、後述する仮想リンクの設定シーケンスで行う（図９、図１０参照）
図７に、仮想リンク管理部２０３、３０３における仮想リンク管理情報の例を示す。仮想リンク管理情報は、仮想リンクが設定されるインターワーキングリレーとインターワーキングゲートウェイの組ごとに用意される。仮想リンク管理情報は、仮想リンク管理部内、または仮想リンク管理部からアクセス可能な記憶部内に格納されている。仮想リンク管理情報の更新管理は、仮想リンク管理部が行う。

図７の例においては、仮想リンク管理情報は、インターワーキングリレーＩＰアドレス、インターワーキングゲートウェイＩＰアドレス、マルチホップアクセス網通信品質（平均再送回数＊１２８）、仮想リンク通信量（キロビット／秒）、有効化フラグ（仮想リンクが有効化されている場合ＴＲＵＥ、無効化されている場合ＦＡＬＳＥ）、インターワーキング網通信品質、インターワーキングリレーＭＡＣアドレス、インターワーキングゲートウェイＭＡＣアドレス、仮想リンク識別子を含む。インターワーキングリレーＭＡＣアドレス、インターワーキングゲートウェイＭＡＣアドレス、仮想リンク識別子は、有効化フラグがＴＲＵＥになったときに設定されてもよい。マルチホップアクセス網通信品質、インターワーキング網通信品質は、仮想リンクの有効／無効に関わらず、定期的に測定され更新されてもよい。

インターワーキング網通信品質は、遅延（ｍｉｃｒｏｓｅｃｏｎｄｓ）、スループット（ｋｂｐｓ）、信頼性（０から７の整数値、０は信頼性不明、７は信頼性最大）を要素として有する。有効化フラグは、後述するインターワーキングプロトコルを用いて設定されてもよい。仮想リンク識別子は、インターワーキングゲートウェイの仮想リンク管理部が割り当てるとするが、インターワーキングリレーの仮想リンク管理部が割り当てる構成も可能である。

また、仮想リンク管理部２０１は、インターワーキング網の通信品質に基づいて仮想リンクに関する経路制御メトリックを推定し、マルチホップアクセス網に広告してもよい。例えば、経路制御プロトコルにＲＦＣ６５５０に記載のＲＰＬを使用する場合、インターワーキング網の通信品質の遅延、スループット、信頼性の値は、ＲＦＣ６５５１に規定されるＲＰＬ経路制御メトリックのＬａｔｅｎｃｙ，Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ，Ｌｉｎｋ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙのメトリック値としてそれぞれ使用される。広告された経路制御メトリックの情報は、たとえば仮想リンクを含むマルチホップアクセス網において経路情報の生成に利用できる。この場合、遅延、スループットおよび信頼性の値が、それぞれの所定の基準を見たさなければ、リレーへのフレームの転送を行わない経路情報を生成することもできる。ここでは、仮想リンク管理部２０１について述べたが、仮想リンク管理部３０１についても同様である。

また、仮想リンク管理部２０１は、マルチホップＭＡＣ／ＰＨＹ部に対し、マルチホップアクセス網のチャネルスキャンを実施させてもよい。このとき、もし、インターワーキングリレーが現在接続しているマルチホップアクセス網が使用するチャネル（たとえばチャネルＡとする）とは異なるチャネル（たとえばチャネルＢとする）上に、当該マルチホップアクセス網が使用するマルチホップネットワークＩＤ（図６におけるＰＡＮＩｄなど）と同一のマルチホップネットワークＩＤを検出した場合には、仮想リンクを有効化しない、または仮想リンクが有効化済みであればこれを無効化してもよい。これにより、マルチホップアクセス網が冗長性を有する場合には、インターワーキングゲートウェイの負荷増大を抑えることができる。このことは、先に少し述べた通りである。

また、仮想リンク管理部２０１は、マルチホップアクセス網の通信品質に応じて仮想リンクの有効化および無効化を制御してもよい。例えば、マルチホップアクセス網の通信品質として、ＭＡＣフレーム平均送信回数（ＥＴＸ）を使用する場合には、ＥＴＸ値があるしきい値を下回った場合に仮想リンクの無効化を行ってもよい。この場合、仮想リンク管理部２０１は、仮想リンク管理部３０１に仮想リンクの開放を要求し、それぞれの仮想リンク管理情報における有効化フラグをＦＡＬＳＥに設定する。なお、後述するように、仮想リンクの開放要求は、インターワークゲートウェイ側から行う構成も可能である。仮想リンクを無効化することで、インターワークゲートウェイは論理的にマルチポップアクセス網１０４から切り離され、マルチポップアクセス網の経路制御情報からインターワークゲートウェイへの経路がなくなる可能性が高くなると考えられる。

図８に、本実施形態に係るプロトコルスタックを示す。

図８の左側はマルチホップＰＨＹ上のプロトコルスタック、図８の右側はインターワーキング網ＰＨＹ上のプロトコルスタックを示す。

マルチホップＰＨＹ上のプロトコルスタックは、下位レイヤから、マルチホップＰＨＹ，マルチホップＭＡＣ、６ＬｏＷＰＡＮ、ＩＰｖ６、トランスポートアプリケーションの各レイヤを有する。

インターワーキング網ＰＨＹ上のプロトコルスタックは、インターワーキングＰＨＹ，インターワーキングＭＡＣ、ＩＰｖ６、トランスポート、インターワーキング（仮想リンクのデータプレーンおよび制御プレーン）の各レイヤを有し、インターワーキングレイヤより上位は、マルチホップＰＨＹ上のプロトコルスタックのマルチホップＭＡＣレイヤ以上と同じスタック構造を有する。

以下、インターワーキングプロトコルを用いた、仮想リンクの設定および開放のシーケンスを示す。インターワーキングリレーから仮想化リンクの設定および開放を要求する構成と、インターワーキングゲートウェイから仮想化リンクの設定および開放を要求する構成とがあり得る。

図９に、インターワーキングリレー主導の仮想リンク設定シーケンスを示す。

インターワーキングリレー１０１の仮想リンク管理部２０１が、仮想リンク送受信部２０２を介して、仮想リンク設定要求メッセージをインターワーキングゲートウェイ１０２に送信する（Ｓ３０１）。なお、仮想リンク送受信部２０２は、仮想リンク設定要求メッセージを、仮想リンクではなく、インターワーキング網１０６における通常の物理リンクで送信する。仮想リンク設定要求メッセージは、１０分おきなど、定期的に送信しても良い。

インターワーキングゲートウェイ１０２の仮想リンク管理部３０１は、当該仮想リンク設定要求に基づき、仮想リンクを設定する（Ｓ３０２）。このとき、デバイス記述子のＶｉｒｔｕａｌフラグをＴＲＵＥ、仮想リンク管理情報の有効化フラグをＴＲＵＥに設定し、さらに、インターワーキングリレーＭＡＣアドレス、インターワーキングゲートウェイＭＡＣアドレス、仮想リンク識別子を設定する。

インターワーキングゲートウェイ１０２の仮想リンク管理部３０１は、仮想リンクを設定したら、仮想リンク設定応答メッセージを、仮想リンク送受信部３０２を介してインターワーキングリレー１０１に送信する（Ｓ３０３）。なお、仮想リンク送受信部３０２は、仮想リンク設定応答メッセージを、仮想リンクではなく、インターワーキング網１０６における通常の物理リンクで送信する。仮想リンク設定応答メッセージには、仮想リンク識別子を含めてもよい。

インターワーキングリレー１０１は、仮想リンク設定応答に基づき、仮想リンクを設定する（Ｓ３０４）。このとき、デバイス記述子のＶｉｒｔｕａｌフラグをＴＲＵＥ、仮想リンク管理情報の有効化フラグをＴＲＵＥに設定し、さらに、インターワーキングリレーＭＡＣアドレス、インターワーキングゲートウェイＭＡＣアドレス、インターワーキングゲートウェイ１０２から通知された仮想リンク識別子を設定してもよい。

図１０に、インターワーキングゲートウェイ主導の仮想リンク設定シーケンスを示す。図９と重複する説明は省略する。

インターワーキングゲートウェイ１０２の仮想リンク管理部３０１が、仮想リンク送受信部３０２を介して、仮想リンク設定要求メッセージをインターワーキングリレー１０１に送信する（Ｓ３１１）。この際、仮想リンク識別子を生成して、仮想リンク設定要求メッセージに当該仮想リンク識別子を含めてもよい
インターワーキングリレー１０１の仮想リンク管理部２０１は、当該仮想リンク設定要求に基づき、仮想リンクを設定する（Ｓ３１２）。

インターワーキングリレー１０１の仮想リンク管理部２０１は、仮想リンクを設定したら、仮想リンク設定応答メッセージを、仮想リンク送受信部２０２を介してインターワーキングゲートウェイ１０２に送信する（Ｓ３１３）。

インターワーキングゲートウェイ１０２は、仮想リンク設定応答に基づき、仮想リンクを設定する（Ｓ３１４）。なお、インターワーキングリレー１０１への仮想リンク識別子の通知は、仮想リンク設定要求メッセージの送信時ではなく、仮想リンク設定応答メッセージをインターワーキングリレー１０１から受信した後で行っても良い。

図１１に、インターワーキングリレー主導の仮想リンク開放シーケンスを示す。

インターワーキングリレー１０１の仮想リンク管理部２０１が、仮想リンク送受信部２０２を介して、仮想リンク開放要求メッセージをインターワーキングゲートウェイ１０２に送信する（Ｓ３２１）。仮想リンク開放要求メッセージには、開放対象となる仮想リンクの仮想リンク識別子を含めて良い。なお、仮想リンク送受信部２０２は、仮想リンク開放要求メッセージを、仮想リンクではなく、インターワーキング網１０６における通常の物理リンクで送信する。

仮想リンク管理部２０１は、仮想リンク開放要求メッセージを送信したら、当該仮想リンクを開放する（Ｓ３２２）。このとき、デバイス記述子のＶｉｒｔｕａｌフラグをＦＡＬＳＥ、仮想リンク管理情報の有効化フラグをＦＡＬＳＥに設定する。さらに、構成に応じて、仮想リンク管理情報におけるインターワーキングリレーＭＡＣアドレス、インターワーキングゲートウェイＭＡＣアドレス、仮想リンク識別子をリセットしてもよい。

インターワーキングゲートウェイ１０２の仮想リンク管理部３０１は、当該仮想リンク開放要求に基づき、仮想リンクを開放する（Ｓ３２３）。具体的に、仮想リンク開放要求に含まれる仮想リンク識別子の仮想リンクを開放する。仮想リンク管理部３０１は、デバイス記述子のＶｉｒｔｕａｌフラグをＦＡＬＳＥ、当該仮想リンク識別子を含む仮想リンク管理情報の有効化フラグをＦＡＬＳＥに設定する。さらに、構成に応じて、インターワーキングリレーＭＡＣアドレス、インターワーキングゲートウェイＭＡＣアドレス、仮想リンク識別子をリセットしてもよい。

インターワーキングゲートウェイ１０２の仮想リンク管理部３０１は、仮想リンクを開放したら、仮想リンク設定応答メッセージを、仮想リンク送受信部３０２を介してインターワーキングリレー１０１に送信する（Ｓ３２４）。なお、仮想リンク送受信部３０２は、仮想リンク開放応答メッセージを、仮想リンクではなく、インターワーキング網１０６における通常の物理リンクで送信する。仮想リンク設定応答メッセージには、仮想リンク識別子を含めても良い。

図１１の上記シーケンスでは、インターワーキングリレー１０１は、仮想リンク開放要求メッセージを送信した直後に仮想リンクを開放したが、インターワーキングゲートウェイから仮想リンク開放応答メッセージを受信した後に、仮想リンクを開放してもよい。

図１２に、インターワーキングゲートウェイ主導の仮想リンク開放シーケンスを示す。図１１と重複する説明は省略する。

インターワーキングゲートウェイ１０２の仮想リンク管理部３０１が、仮想リンク送受信部３０２を介して、仮想リンク開放要求メッセージをインターワーキングリレー１０１に送信する（Ｓ３３１）。仮想リンク開放要求メッセージには開放対象となる仮想リンクの仮想リンク識別子を含めて良い。

仮想リンク管理部３０１は、仮想リンク開放要求メッセージを送信したら、当該仮想リンクを開放する（Ｓ３３２）。

インターワーキングリレー１０１の仮想リンク管理部２０１は、当該仮想リンク開放要求に基づき、仮想リンクを開放する（Ｓ３３３）。具体的に、仮想リンク開放要求に含まれる仮想リンク識別子の仮想リンクを開放する。

インターワーキングリレー１０１の仮想リンク管理部２０１は、仮想リンクを開放したら、仮想リンク設定応答メッセージを、仮想リンク送受信部２０２を介してインターワーキングゲートウェイ１０２に送信する（Ｓ３３４）。なお、仮想リンク設定応答メッセージには、仮想リンク識別子を含めても良い。

図１２の上記シーケンスでは、インターワーキングゲートウェイ１０２は、仮想リンク開放要求メッセージを送信した直後に仮想リンクを開放したが、インターワーキングリレーから仮想リンク開放応答メッセージを受信した後に、仮想リンクを開放してもよい。

図１３に、インターワーキングプロトコルメッセージフォーマットの一例を示す。図１３においては、インターワーキングプロトコルとしてＩＥＥＥ８０２．２１を用いた例を示す。

インターワーキングプロトコルメッセージは、８０２．２１ヘッダと、送信元ＭＩＨＦ（Ｍｅｄｉａ−Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｈａｎｄｏｖｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ＩＤ）と、宛先ＭＩＨＦ ＩＤと、オプション属性のリストとを備える。インターワーキングプロトコルのメッセージ種別は、８０２．２１ヘッダ内のメッセージのＭＩＨ Ｍｅｓｓａｇｅ ＩＤにより識別される。

図１４に、インターワーキングプロトコルメッセージの当該オプション属性の対応表を示す。

縦列の項目名「仮想リンクデータ」「仮想リンク設定要求」「仮想リンク設定応答」「仮想リンク開放要求」「仮想リンク開放応答」が、それぞれメッセージ種別に対応する。

横列の項目名「インターワーキングリレーＭＡＣアドレス」「インターワーキングゲートウェイＭＡＣアドレス」「ＭＡＣタイプ」「仮想リンク識別子」「ステータス」「マルチホップＭＡＣフレーム」は、それぞれオプション属性に対応する。

「ＭＡＣタイプ」は、マルチホップアクセス網のＭＡＣの種別を表す。「仮想リンク識別子」は、マルチホップゲートウェイにより割当てられる仮想リンクの識別情報である。「ステータス」は、仮想リンク設定処理または仮想リンク開放処理の成功、失敗の状態を表す。「マルチホップＭＡＣフレーム」は、仮想リンク上で交換されるＭＡＣフレームである。

各メッセージ種別の列において、そのメッセージ種別が指定されたメッセージに含まれるオブション属性に対して〇印が付けられている。たとえばメッセージ種別が「仮想リンクデータ」の場合、オプション属性として、仮想リンク識別子とマルチホップＭＡＣフレームのデータが含まれる。

図１５に、インターワーキングプロトコルを用いた、仮想リンク上でのマルチホップＭＡＣフレーム転送シーケンスを示す。

インターワーキングリレー１０１は、図４に示したフローにおいて仮想リンクで送信すると判断されたＭＡＣフレームを、仮想リンクを用いて送信する（Ｓ３４１）。また、インターワーキングゲートウェイ１０２も、図５に示したフローにおいて仮想リンクで送信すると判断されたＭＡＣフレームを、仮想リンクを用いて送信する。仮想リンクを用いた送信では、図１４に示したように、オプション属性は「仮想リンクデータ」であり、仮想リンク識別子とＭＡＣフレームが、インターワーキングプロトコルメッセージのオプション属性として送付される。図１６に、このときのパケットフォーマットの例を示す。８０２．２１ペイロードに、オプション属性として、仮想リンク識別子と、ＭＡＣフレーム（マルチホップＭＡＣフレーム）のデータが付加されている。

なお、本実施形態では、マルチホップアクセス網およびインターワーキング網の通信品質に基づき仮想リンクの設定および開放を行う例を示しが、マルチホップアクセス網およびインターワーキング網の通信品質に拘わらず、仮想リンクを常に設定した状態にする構成も可能である。この場合、たとえばインターワーキング網の通信品質が低ければ、経路制御プロトコルの動作でインターワーキングゲートウェイへの経路が選択されないことで、実質的に仮想リンクを設定しないのと同様の効果を得ることができる。

以上、第１の実施形態に係わるノード装置によれば、マルチホップアクセス網とインターワーキング網の両方に接続可能なインターワーキングリレーを使用して、マルチホップアクセス網のゲートウェイノードが故障した場合にも、インターワーキングリレーを介してマルチホップアクセス網の外部にあるインターワーキングゲートウェイとの接続性を確保することにより、マルチホップアクセス網とコアネットワークとの間の接続性を維持し、システムの可用性を高めることが可能である。さらに、複数のインターワーキングリレーが一つのマルチホップアクセス網に接続する場合には、システムの可用性がさらに高まる。

（第２の実施形態）
図１７は、第２の実施形態に係わる通信システムを示す。

この第２の実施形態に係わる通信システムは、インターワーキングリレー１６０１、１６０２、インターワーキングゲートウェイ１６０３、マルチホップアクセス網１６１０、１６１１、端末１６１２、１６１３、インターワーキング網１６０７、１６０８、１６０９を備える。

インターワーキングリレー１６０１は、マルチホップアクセス網１６１０と、インターワーキング網１６０７と、インターワーキング網１６０８（第３ネットワーク）に接続されている。インターワーキングリレー１６０２は、マルチホップアクセス網１６１１（第４ネットワーク）とインターワーキング網１６０８、１６０９に接続されている。インターワーキング網１６０７、１６０８、１６０９は、任意のタイプのＩＰネットワークである。

インターワーキングゲートウェイ１６０３は、インターワーキング網１６０７、１６０９に接続されている。典型的な構成においては、インターワーキングゲートウェイ１６０３は、図示されないコアネットワークにも接続される。また、インターワーキングゲートウェイ１６０３は、マルチホップアクセス網１６１０、１６１１とは別のマルチホップアクセス網に接続されてもよい。

インターワーキングリレー１６０１とインターワーキングゲートウェイ１６０３は仮想リンク１６０４の有効化および無効化が可能であり、インターワーキングリレー１６０１とインターワーキングリレー１６０２は仮想リンク１６０５の有効化および無効化が可能であり、インターワーキングリレー１６０２とインターワーキングゲートウェイ１６０３は仮想リンク１６０６の有効化および無効化が可能である。第１の実施形態と異なり、本実施形態では、インターワーキングリレー同士間でも、仮想リンクによりＭＡＣフレーム（マルチホップＭＡＣフレームを含む）の転送が可能である。

端末１６１２は、マルチホップアクセス網１６１０に接続されている。端末１６１３は、マルチホップアクセス網１６１１に接続されている。

マルチホップアクセス網１６１０、１６１１には、図示されないゲートウェイノードが接続されてもよい。マルチホップアクセス網１６１０、１６１１のＭＡＣプロトコルとして、ＩＥＥＥ８０２．１５．４を使用してもよい。マルチホップアクセス網１６１０、１６１１内の経路制御はＩＰレイヤで行ってもよく、ＩＰレイヤより下位のレイヤで行ってもよい。経路制御をＩＰレイヤで行う場合には、ＩＰレイヤの経路制御プロトコルとして、ＲＦＣ６５５０で規定されるＲＰＬを使用してもよい。

第２の実施形態に関わるインターワーキングリレー１６０１、１６１１、インターワーキングゲートウェイ１６０３の構成は、基本的に第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と異なる点として、本実施形態では、インターワーキングリレー同士間で仮想リンクを設定する。このため、第１の実施形態では主としてインターワーキングゲートウェイが備える仮想リンク識別子の設定機能を、本実施形態ではインターワーキングリレーも備える。

このように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の利点に加え、インターワーキング網１６０７、１６０８、１６０９のいずれかが利用不能になった場合にも、他のインターワーキング網に迂回することが可能であるため、システムの可用性をさらに向上させることが可能である。

なお、このインターワーキングリレーおよびインターワーキングゲートウェイは、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、インターワーキングリレーおよびインターワーキングゲートウェイが備えるブロックの処理は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、インターワーキングリレーおよびインターワーキングゲートウェイは、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、インターワーキングリレーおよびインターワーキングゲートウェイが備える記憶手段は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (16)

1. 第１ネットワークに接続する第１接続部と、
   第２ネットワークに接続する第２接続部と、
   前記第２ネットワークに接続されたゲートウェイを前記第１ネットワークへ論理的に接続するための仮想リンクの設定および開放を予め定められた条件に基づいて制御する仮想リンク管理部と、
   前記第１ネットワークから受信されたパケットの中継先を決定するリレー処理部と、
   前記パケットの中継先が前記ゲートウェイと判断され、前記ゲートウェイに前記仮想リンクが設定されている場合に、前記パケットを前記仮想リンクに関連づけて前記ゲートウェイに送信する仮想リンク送受信部と、
   を備えたリレー装置。
2. 前記仮想リンク管理部は、前記第１接続部を介して前記第１ネットワークの通信品質情報を取得し、前記第１ネットワークの通信品質情報に基づき、前記仮想リンクの設定および開放を制御する
   請求項１に記載のリレー装置。
3. 前記仮想リンク管理部は、前記第２接続部を介して前記第２ネットワークの通信品質情報を取得し、前記第２ネットワークの通信品質情報に基づき、前記仮想リンクの設定および開放を制御する
   請求項１または２に記載のリレー装置。
4. 前記仮想リンク管理部は、前記第２接続部を介して前記第２ネットワークの通信品質情報を取得し、前記通信品質情報に基づいて前記第２ネットワークにおける前記仮想リンクに関わる経路制御メトリックを推定し、前記経路制御メトリックの情報を前記第１ネットワークに広告する
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載のリレー装置。
5. 前記仮想リンク管理部は、前記第２接続部を介して前記第２ネットワークの通信品質情報を取得し、前記通信品質情報に基づいて前記第２ネットワークにおける通信リソースを確保する
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載のリレー装置。
6. 前記仮想リンク管理部は、前記第２ネットワークにおける前記仮想リンクに関わる通信量を測定し、前記通信量に基づいて前記第２ネットワークにおける通信リソースを確保する
   請求項１ないし５のいずれか一項に記載のリレー装置。
7. 前記仮想リンク管理部は、前記第１接続部が前記第１ネットワークと同一の通信プロトコルを用いる別のネットワークにさらに接続されているときは、前記仮想リンクを設定しない、または設定済みの仮想リンクを開放する
   請求項１ないし６のいずれか一項に記載のリレー装置。
8. 前記仮想リンク管理部は、前記ゲートウェイからの要求に応じて、前記仮想リンクの設定および開放を制御する
   請求項１ないし７のいずれか一項に記載のリレー装置。
9. 前記仮想リンク送受信部が、前記ゲートウェイから前記仮想リンクに関連づけられたパケットを受信し、
   前記第１接続部は、前記リレー処理部により前記パケットの中継先が前記第１ネットワーク上のノードと判断された場合に、前記パケットを前記第１ネットワークに送信する
   請求項１ないし８のいずれか一項に記載のリレー装置。
10. 前記第１ネットワークは、複数のノードがパケットを中継配送するマルチホップ無線ネットワークである
    請求項１ないし９のいずれか一項に記載のリレー装置。
11. 前記リレー処理部は、前記第１ネットワークから受信されたパケットの中継先を前記パケットのヘッダ情報に基づき決定する
    請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のリレー装置。
12. 前記第２接続部は、第１リレー装置が接続された第３ネットワークにさらに接続され、
    前記仮想リンク管理部は、前記第１リレー装置との間で、前記仮想リンク送受信部を前記第１リレー装置が接続された第４ネットワークに論理的に接続するための第１仮想リンクの設定および開放を制御し、
    前記仮想リンク送受信部は、
    前記第１リレー装置から前記第３ネットワークにおける前記第１仮想リンクに関連づけられたパケットを受信し、
    前記パケットの中継先が前記リレー処理部により前記ゲートウェイと判断され、前記ゲートウェイに前記仮想リンクが設定されている場合に、前記パケットを前記仮想リンクに関連づけて前記ゲートウェイに送信する
    請求項１ないし１１いずれか一項に記載のリレー装置。
13. 前記仮想リンク管理部は、前記仮想リンクを固定的に設定した状態にしており、
    前記リレー処理部は、前記第１および第２ネットワークの通信品質に基づき所定の経路制御プロトコルに従って生成される経路制御情報に基づき前記パケットの中継先を決定する
    請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のリレー装置。
14. 第１ネットワークと第２ネットワークとに接続されるリレー装置と、前記第２ネットワークに接続されるゲートウェイとを備えた通信システムであって、
    前記リレー装置は
    前記ゲートウェイを前記第１ネットワークへ論理的に接続するための仮想リンクの設定および開放を予め定められた条件に基づいて制御する第１仮想リンク管理部と、
    前記第１ネットワークから受信されたパケットの中継先を決定するリレー処理部と、
    前記パケットの中継先が前記ゲートウェイと判断され、前記ゲートウェイに前記仮想リンクが設定されている場合に、前記パケットを前記仮想リンクに関連づけて前記ゲートウェイに送信する第１仮想リンク送受信部と、
    前記ゲートウェイは、
    前記リレー装置との間で前記仮想リンクの設定および開放を制御する第２仮想リンク管理部と、
    前記第２ネットワークから前記仮想リンクに関連づけられたパケットを受信する第２仮想リンク送受信部と、
    を備えた通信システム。
15. 第１ネットワークに接続する第１接続ステップと、
    第２ネットワークに接続する第２接続ステップと、
    前記第２ネットワークに接続されたゲートウェイを前記第１ネットワークへ論理的に接続するための仮想リンクの設定および開放を予め定められた条件に基づいて制御する仮想リンク管理ステップと、
    前記第１ネットワークから受信されたパケットの中継先を決定するリレー処理ステップと、
    前記パケットの中継先が前記ゲートウェイと判断され、前記ゲートウェイに前記仮想リンクが設定されている場合に、前記パケットを前記仮想リンクに関連づけて前記ゲートウェイに送信する仮想リンク送受信ステップと、
    を備えた通信方法。
16. 第１ネットワークに接続する第１接続ステップと、
    第２ネットワークに接続する第２接続ステップと、
    前記第２ネットワークに接続されたゲートウェイを前記第１ネットワークへ論理的に接続するための仮想リンクの設定および開放を予め定められた条件に基づいて制御する仮想リンク管理ステップと、
    前記第１ネットワークから受信されたパケットの中継先を決定するリレー処理ステップと、
    前記パケットの中継先が前記ゲートウェイと判断され、前記ゲートウェイに前記仮想リンクが設定されている場合に、前記パケットを前記仮想リンクに関連づけて前記ゲートウェイに送信する仮想リンク送受信ステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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