JP2016201654A - Communication device and relaying method of packet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信装置及びパケットの中継方法に関する。
具体的には、本発明は、通信ネットワーク内の経路制御を自律的に行う通信ノードに用いる通信装置において、パケット転送のレイテンシを低減する技術に関する。
The present invention relates to a communication device and a packet relay method.
Specifically, the present invention relates to a technique for reducing packet transfer latency in a communication device used for a communication node that autonomously performs path control in a communication network.
各通信ノードが自律的に経路探索を行う通信ネットワークとして、ディスタンスベクタ型のルーティングプロトコルの通信ネットワークがある。ディスタンスベクタ型のルーティングプロトコルはディスタンス(距離)とベクタ(方向)により適したルートを決定するアルゴリズムである。
例えば、AODV(Adhoc ON-Demand Distance Vector)は、ディスタンスベクタ型のルーティングプロトコルの代表例である。
As a communication network in which each communication node autonomously searches for a route, there is a communication network of a distance vector type routing protocol. The distance vector type routing protocol is an algorithm for determining a suitable route based on distance (distance) and vector (direction).
For example, AODV (Adhoc ON-Demand Distance Vector) is a typical example of a distance vector type routing protocol.
AODVでは、各通信ノードが宛先ノードごとの経路エントリを保持しており、経路要求(RREQ)と経路応答(RREP)の受信を契機として、各通信ノードが自身の経路エントリに記す情報を決定することにより、所定の通信ノード間の経路が確立される。
また、各通信ノードが保持する宛先ノードごとの経路エントリには、当該経路エントリが使用されるごとに所定の設定値(推奨は3秒)に更新される、有効期間(Lifetime)が含まれている(非特許文献1参照)。
In AODV, each communication node holds a route entry for each destination node, and each communication node determines information to be written in its own route entry when receiving a route request (RREQ) and a route response (RREP). As a result, a path between predetermined communication nodes is established.
The route entry for each destination node held by each communication node includes a lifetime (Lifetime) that is updated to a predetermined setting value (recommended is 3 seconds) each time the route entry is used. (See Non-Patent Document 1).
AODVを実装する従来の通信装置では、他局宛のパケットを受信すると、パケットの送信に先だって経路エントリの有効期間の更新が先に行われ、この更新が完了してからパケットの送信が行われる。
その理由は、経路エントリの有効期間内にパケットが中継されなければ当該経路エントリが無効になり、新たな経路探索が必要となるので、経路エントリの有効期間の確保を優先させたからと考えられる。
In a conventional communication apparatus that implements AODV, when a packet addressed to another station is received, the valid period of the route entry is updated before the packet is transmitted, and the packet is transmitted after the update is completed. .
The reason is considered that if a packet is not relayed within the effective period of the route entry, the route entry becomes invalid and a new route search is required, so priority is given to securing the effective period of the route entry.
しかし、パケットの受信と送信の間に有効期間の更新を含む中継処理では、有効期間の更新を含む分だけパケット転送のレイテンシが増加する。
その結果、データ通信のスループットが低下することになり、ネットワーク全体の通信速度を悪化させるという問題がある。この問題は、通信ネットワークに含まれる通信ノードの数が多くなるほど顕著になる。
However, in the relay process including the update of the effective period between the reception and transmission of the packet, the packet transfer latency increases by the amount including the update of the effective period.
As a result, the throughput of data communication is lowered, and there is a problem that the communication speed of the entire network is deteriorated. This problem becomes more prominent as the number of communication nodes included in the communication network increases.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、パケット転送のレイテンシを低減することにより、通信ネットワークのスループットを向上することができる通信装置等を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a communication apparatus and the like that can improve the throughput of a communication network by reducing packet transfer latency.
(1) 本発明の一態様に係る通信装置は、通信ネットワーク内の経路制御を自律的に行う通信ノードに用いる通信装置であって、有効期間が設定された宛先ノードごとの経路エントリを記憶する記憶部と、前記有効期間中の前記経路エントリに該当する他局宛のパケットを隣接ノードに中継する中継処理を行う制御部と、を備えており、前記制御部が行う前記中継処理には、先に行われる前記パケットの転送処理と、前記転送処理の後に行われる、前記パケットに対応する前記経路エントリの前記有効期間を設定値に更新する更新処理と、が含まれる。 (1) A communication apparatus according to an aspect of the present invention is a communication apparatus used for a communication node that autonomously performs path control in a communication network, and stores a path entry for each destination node for which a valid period is set. A storage unit, and a control unit that performs relay processing for relaying a packet addressed to another station corresponding to the route entry during the effective period to an adjacent node, and the relay processing performed by the control unit includes: The packet transfer process performed first and the update process performed after the transfer process for updating the valid period of the route entry corresponding to the packet to a set value are included.
(4) 本発明の一態様に係る中継方法は、通信ネットワーク内の経路制御を自律的に行う通信ノードに用いる通信装置が行うパケットの中継方法であって、有効期間が設定された宛先ノードごとの経路エントリを記憶する第1ステップと、前記有効期間中の前記経路エントリに該当する他局宛のパケットを隣接ノードに中継する中継処理を行う第2ステップと、を含み、前記第2ステップの前記中継処理には、先に行われる前記パケットの転送処理と、前記転送処理の後に行われる、前記パケットに対応する前記経路エントリの前記有効期間を設定値に更新する更新処理と、が含まれる。 (4) A relay method according to an aspect of the present invention is a packet relay method performed by a communication device used for a communication node that autonomously performs route control in a communication network, and for each destination node for which a valid period is set And a second step of performing a relay process of relaying a packet addressed to another station corresponding to the route entry during the effective period to an adjacent node. The relay process includes a transfer process of the packet that is performed first and an update process that is performed after the transfer process and updates the valid period of the route entry corresponding to the packet to a set value. .
本発明によれば、パケット転送のレイテンシを低減することにより、通信ネットワークのスループットを向上することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the throughput of a communication network by reducing packet transfer latency.
<本発明の実施形態の概要>
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
(1) 本実施形態の通信装置は、通信ネットワーク内の経路制御を自律的に行う通信ノードに用いる通信装置であって、有効期間が設定された宛先ノードごとの経路エントリを記憶する記憶部と、前記有効期間中の前記経路エントリに該当する他局宛のパケットを隣接ノードに中継する中継処理を行う制御部と、を備えており、前記制御部が行う前記中継処理には、先に行われる前記パケットの転送処理と、前記転送処理の後に行われる、前記パケットに対応する前記経路エントリの前記有効期間を設定値に更新する更新処理と、が含まれる。
<Outline of Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, an outline of embodiments of the present invention will be listed and described.
(1) A communication apparatus according to the present embodiment is a communication apparatus used for a communication node that autonomously performs path control in a communication network, and stores a path entry for each destination node for which a valid period is set; A relay unit that relays a packet addressed to another station corresponding to the route entry during the valid period to an adjacent node, and the relay unit performed by the controller includes And the update process for updating the valid period of the route entry corresponding to the packet to a set value, which is performed after the transfer process.
本実施形態の通信装置によれば、制御部が、他局宛のパケットの中継処理において、パケットの転送処理を先に行い、パケットに対応する経路エントリの有効期間を設定値に更新する更新処理を後に行うので、従来の中継処理に比べて、有効期間の更新に必要な時間だけパケット転送のレイテンシを削減することができる。
このため、上記の通信装置を通信ノードに採用することにより、各通信ノードのパケット転送のレイテンシが低減し、通信ネットワークのスループットが向上する。
According to the communication apparatus of this embodiment, in the relay process of a packet addressed to another station, the control unit first performs the packet transfer process and updates the valid period of the route entry corresponding to the packet to the set value. Therefore, the packet transfer latency can be reduced by the time required for updating the valid period, compared to the conventional relay process.
For this reason, by adopting the above communication device as a communication node, the packet transfer latency of each communication node is reduced and the throughput of the communication network is improved.
(2) 本実施形態の通信装置において、前記更新処理は、例えば、転送済みの複数の前記パケットのアドレス情報を蓄積する処理と、蓄積された複数の前記パケットのアドレス情報に基づいて、複数の前記パケットに対応する前記経路エントリの前記有効期間をそれぞれ設定値に更新する処理と、を含むことが好ましい。
この場合、パケットの転送完了の検出ごとに有効期間を更新する場合に比べて、パケットの転送処理の実行周期を短縮でき、通信ネットワークのスループットをより向上できるという利点がある。
(2) In the communication apparatus according to the present embodiment, the update process includes, for example, a process of accumulating address information of a plurality of transferred packets and a plurality of address information of the accumulated packets. And a process of updating the valid period of the route entry corresponding to the packet to a set value.
In this case, there is an advantage that the execution period of the packet transfer process can be shortened and the throughput of the communication network can be further improved as compared with the case where the valid period is updated every time the packet transfer completion is detected.
(3) 本実施形態の通信装置において、前記更新処理は、前記パケットの転送完了を検出する処理と、前記パケットの転送完了を検出するごとに、当該パケットに対応する前記経路エントリの前記有効期間を設定値に更新する処理と、含むものであってもよい。
この場合、複数のパケットのアドレス情報を蓄積するバッファを設ける必要がなくなるので、当該バッファを設ける場合に比べてより簡便に実装できるという利点がある。
(3) In the communication apparatus according to the present embodiment, the update process includes a process for detecting completion of transfer of the packet, and the valid period of the route entry corresponding to the packet every time detection of transfer completion of the packet is detected. And a process of updating to a set value.
In this case, there is no need to provide a buffer for storing address information of a plurality of packets, so that there is an advantage that it can be implemented more easily than when the buffer is provided.
(4) 本実施形態のパケットの中継方法は、経路制御方法は、通信ネットワーク内の経路制御を自律的に行う通信ノードに用いる通信装置が行うパケットの中継方法であって、有効期間が設定された宛先ノードごとの経路エントリを記憶する第1ステップと、前記有効期間中の前記経路エントリに該当する他局宛のパケットを隣接ノードに中継する中継処理を行う第2ステップと、を含み、前記第2ステップの前記中継処理には、先に行われる前記パケットの転送処理と、前記転送処理の後に行われる、前記パケットに対応する前記経路エントリの前記有効期間を設定値に更新する更新処理と、が含まれる。 (4) The packet relay method of the present embodiment is a packet relay method performed by a communication device used for a communication node that autonomously performs route control in a communication network, and a valid period is set. A first step of storing a route entry for each destination node, and a second step of performing a relay process for relaying a packet addressed to another station corresponding to the route entry during the validity period to an adjacent node, The relay process of the second step includes the transfer process of the packet that is performed first, and the update process that is performed after the transfer process and updates the valid period of the route entry corresponding to the packet to a set value. , Is included.
本実施形態の中継方法によれば、第2ステップの中継処理において、パケットの転送処理を先に行い、パケットに対応する経路エントリの有効期間を設定値に更新する更新処理を後に行うので、従来の中継処理に比べて、有効期間の更新に必要な時間分だけパケット転送のレイテンシを削減することができる。
このため、上記の中継方法を行う通信装置を通信ノードに採用することにより、各通信ノードのパケット転送のレイテンシが低減し、通信ネットワークのスループットが向上する。
According to the relay method of this embodiment, in the relay process of the second step, the packet transfer process is performed first, and the update process for updating the valid period of the route entry corresponding to the packet to the set value is performed later. Compared with the relay processing of the above, the packet transfer latency can be reduced by the time required for updating the valid period.
For this reason, by employing a communication device that performs the above-described relay method as a communication node, the packet transfer latency of each communication node is reduced and the throughput of the communication network is improved.
<本発明の実施形態の詳細>
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
なお、レイヤ2の通信で用いるPDU(Protocol Data Unit)を「フレーム」と呼び、レイヤ3の通信で用いるPDUを「パケット」と呼ぶことが多いが、以下の説明では、「パケット」及び「フレーム」をいずれもPDUの意味で用いる。
<Details of Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, details of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, you may combine arbitrarily at least one part of embodiment described below.
A PDU (Protocol Data Unit) used in
〔通信システムの接続形態〕
図1は、本発明の実施形態に係る通信システムの接続形態を示す図である。
図1に示すように、本実施形態の通信システムは、複数の通信ノードN0〜N6を含む通信ネットワークNWと、1つの通信ノードN0と上位網3を介して通信する管理装置4とを備えている。
[Connection form of communication system]
FIG. 1 is a diagram showing a connection form of a communication system according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the communication system of the present embodiment includes a communication network NW including a plurality of communication nodes N0 to N6, and a management device 4 that communicates with one communication node N0 via a
なお、以下の説明において、各通信ノードN0〜N6の共通事項を説明する場合には、それらの通信ノードN0〜N6の代表符号として「N」を用いる。
図1の通信ネットワークNWでは、各通信ノードNが1又は複数の隣接ノードと伝送路5により通信可能に接続されている。伝送路5を構成する通信媒体は、1芯又は2芯の光ファイバ又はメタル回線などの伝送線路であってもよいし、無線LANなどを利用した無線通信路であってもよい。
In the following description, when common items of the communication nodes N0 to N6 are described, “N” is used as a representative code of the communication nodes N0 to N6.
In the communication network NW of FIG. 1, each communication node N is connected to one or a plurality of adjacent nodes via a
図1の通信ネットワークNWでは、通信ノードN0は親局1であり、通信ノードN1〜N6は子局2である。子局2の通信ノードN1〜N6は、リング状のトポロジー(N1→N2→N3→N6→N5→N4→N1)となっている。
また、リング内の1つの通信ノードN6は、伝送路5により親局1の通信ノードN0と接続されている。従って、例えば、通信ノードN1から通信ノードN0に至る経路は、N1→N2→N3→N6→N0と、N1→N4→N5→N6→N0との2つの経路に冗長化することができる。
In the communication network NW of FIG. 1, the communication node N0 is the master station 1, and the communication nodes N1 to N6 are the
Further, one communication node N6 in the ring is connected to the communication node N0 of the master station 1 by the
親局1の通信ノードN0は、インターネットなどの上位網3に通信可能に接続されている。子局2の通信ノードN1〜N6には、端末装置6がそれぞれ通信可能に接続されている。
図1では、図示の簡略化のために、1つの子局2(通信ノードN3)のみが端末装置6と接続されているが、実際には、すべての子局2(通信ノードN1〜N6)が端末装置6と通信可能に接続されている。
The communication node N0 of the master station 1 is communicably connected to an
In FIG. 1, for simplification of illustration, only one slave station 2 (communication node N3) is connected to the
管理装置4は、サーバコンピュータ又はパーソナルコンピュータなどのIP通信が可能なコンピュータ装置よりなる。管理装置4は、上位網3及び親局1を経由したIP通信と通信ネットワークNW内の通信により、所定の端末装置6と通信可能である。
端末装置6は、パーソナルコンピュータなどのIP通信が可能なコンピュータ装置よりなる。端末装置6は、通信ネットワークNW内での通信と親局1及び上位網3を経由したIP通信により、管理装置4と通信可能である。
The management device 4 includes a computer device capable of IP communication such as a server computer or a personal computer. The management device 4 can communicate with a predetermined
The
〔通信システムの利用形態〕
図1の通信ネットワークNWの利用形態には、例えば利用形態1〜3が含まれる。
利用形態1:電力会社が管理する高圧開閉器などの複数の配電機器に対する遠隔制御と、その配電機器に関するリモートセンシング
利用形態2:工場内に設置された複数の製造機械に対する遠隔制御と、その製造機械に関するリモートセンシング
利用形態3:社内のコンピュータ装置及びこの装置に接続された共用機器の遠隔監視
[Usage form of communication system]
The usage forms of the communication network NW in FIG.
Use form 1: Remote control for a plurality of power distribution devices such as high-voltage switches managed by an electric power company, and remote sensing for the power distribution equipment Use form 2: Remote control for a plurality of manufacturing machines installed in a factory, and production thereof Remote sensing for machines Usage 3: Remote monitoring of in-house computer equipment and shared equipment connected to this equipment
利用形態1では、端末装置6は、配電機器(図示せず)の動作を管理装置4が遠隔制御するための制御指令の中継装置として機能する。
例えば、通信ノードN1の端末装置6に接続された配電機器を制御する場合、管理装置4は、当該配電機器のための制御指令を含む下りフレームを、通信ノードN1の端末装置6宛てに送信する。この端末装置6は、受信した下りフレームに含まれる制御指令に従って配電機器の動作を制御する。
In the usage mode 1, the
For example, when controlling a power distribution device connected to the
また、利用形態1では、端末装置6は、配電機器に関するセンシング情報を管理装置4に伝送するための中継装置として機能する。
例えば、通信ノードN1の端末装置6に接続された配電機器のセンシング情報を収集する場合、端末装置6は、配電機器の各種センサ(例えば電圧計など)が測定したセンシング情報を含む上りフレームを、管理装置4宛てに送信する。管理装置4は、受信した上りフレームに含まれるセンシング情報を集計する。
In the usage mode 1, the
For example, when collecting sensing information of a power distribution device connected to the
同様に、利用形態2では、端末装置6は、製造機械(図示せず)の動作を管理装置4が遠隔制御するための制御指令の中継装置として機能する。
例えば、通信ノードN1の端末装置6に接続された製造機械を制御する場合、管理装置4は、当該製造機械のための制御指令を含む下りフレームを、通信ノードN1の端末装置6宛てに送信する。この端末装置6は、受信した下りフレームに含まれる制御指令に従って製造機械の動作を制御する。
Similarly, in the
For example, when controlling a manufacturing machine connected to the
また、利用形態2では、端末装置6は、製造機械に関するセンシング情報を管理装置4に伝送するための中継装置として機能する。
例えば、通信ノードN1の端末装置6に接続された製造機械のセンシング情報を収集する場合、端末装置6は、製造機械の各種センサ(例えば速度計など)が測定したセンシング情報を含む上りフレームを、管理装置4宛てに送信する。管理装置4は、受信した上りフレームに含まれるセンシング情報を集計する。
In the
For example, when collecting sensing information of a manufacturing machine connected to the
利用形態3では、端末装置6は、社内の従業員が使用するデスクトップパソコン又はノートパソコンなどのパーソナルコンピュータよりなる。
また、共用機器は、パーソナルコンピュータに通信可能に接続され、当該コンピュータとともに使用されるプリンタ、コピー機又はファクシミリなどのOA機器よりなる。
In
The shared device is communicably connected to a personal computer and includes an OA device such as a printer, a copier, or a facsimile that is used with the computer.
例えば、通信ノードN1の端末装置6に着目すると、端末装置6は、所定の社内規則に反する端末操作(例えば、不正なホームページへのインターネットアクセスなど)があった場合に、その操作内容の情報を含む上りフレームを管理装置4宛てに送信する。
また、通信ノードN1の端末装置6の共用機器に着目すると、端末装置6は、所定の社内規則に反する共用機器の操作(例えば、所定枚数以上の印刷)があった場合に、その操作内容の情報を含む上りフレームを管理装置4宛てに送信する。
For example, paying attention to the
Further, when paying attention to the shared device of the
上記の通り、本実施形態の通信ネットワークNWは、管理装置4を運用する管理者が、各通信ノードNに対応する対象機器(配電設備や製造機械など)を遠隔監視するための通信ネットワークとして利用することができる。
この場合、通信ノードNは対象機器に近接して設置され、対象機器が多くなるにつれてトポロジーが複雑になる。このため、通信ネットワークNWのトポロジーは、図1に示す単純なリング状に限らず、複数のリングを含む形態や、ツリー状又はメッシュ状などの複雑なトポロジーとなる場合もある。
As described above, the communication network NW according to the present embodiment is used as a communication network for an administrator who operates the management apparatus 4 to remotely monitor target devices (such as power distribution equipment and manufacturing machines) corresponding to each communication node N. can do.
In this case, the communication node N is installed close to the target device, and the topology becomes complicated as the number of target devices increases. For this reason, the topology of the communication network NW is not limited to the simple ring shape shown in FIG. 1, but may be a complex topology such as a form including a plurality of rings or a tree shape or a mesh shape.
なお、通信ノードNが中継する通信フレームのうち、管理装置4宛ての上りフレームに含めるデータを「監視データ」という。監視データには、上記の配電設備や製造機械に関する「センシング情報」や、パーソナルコンピュータや共用機器に対する「操作内容を示す情報」などが含まれる。
また、図1の通信システムにおいて、1つの通信ノードNに複数の端末装置6に対応させる接続形態であってもよいし、1つの端末装置6に複数の配電設備又は製造機械を対応させる接続形態であってもよい。
Of the communication frames relayed by the communication node N, the data included in the upstream frame addressed to the management apparatus 4 is referred to as “monitoring data”. The monitoring data includes “sensing information” relating to the above-described power distribution equipment and manufacturing machines, “information indicating operation contents” for personal computers and shared devices, and the like.
Further, in the communication system of FIG. 1, a connection form in which one communication node N is associated with a plurality of
〔通信装置の構成〕
図2は、通信装置10の内部構成を示すブロック図である。図2の通信装置10は、図1の通信ネットワークNWの通信ノードNの全部又は一部に採用することができる。
図2に示すように、本実施形態の通信装置10は、制御部11、記憶部12、通信部13、電源供給部14、及びクロック部15を備える。また、記憶部12は、不揮発性メモリ16と揮発性メモリ17を含む。
[Configuration of communication device]
FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of the
As illustrated in FIG. 2, the
制御部11は、CPU(Central Processing Unit)よりなる。制御部11は、内部バス18を介して通信部13及び各メモリ16,17と接続されている。制御部11は、通信ノードNの各部を統括的に制御する。
不揮発性メモリ16は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、USB(Universal Serial Bus)メモリ、SDメモリカードなどよりなる。揮発性メモリ17は、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)などよりなる。
The
The
不揮発性メモリ16には、ブートローダプログラム、OS(Operating System)プログラム、及びアプリケーションプログラムなどがインストールされている。アプリケーションプログラムには、通信制御用のプログラムが含まれる。
揮発性メモリ17は、制御部11が不揮発性メモリ16から読み出した通信制御用のプログラムの格納と、このプログラムのワーキングメモリとして使用される。
In the
The
通信部13は、通信ネットワークNWにおける経路制御プロトコルに従う通信機能と、端末装置6との通信プロトコルに従う通信機能とを有する通信インタフェースである。
制御部11は、揮発性メモリ17に記憶させた通信制御用のプログラムに従って通信部13に対する通信制御を実行する。通信部13は、制御部11の指示に従って隣接ノードとの間でIPパケット(以下、単に「パケット」という。)を送受信する。
The
The
例えば、制御部11は、通信ネットワークNWに属する隣接ノードとのパケットの送受信については、当該通信ネットワークNWに採用された所定の経路制御プロトコル(AODVやDYMOなど)に則って実行する。具体的には、通信経路の確立と、確立した経路を用いたパケットの転送処理である。
また、制御部11は、端末装置6との通信フレームの送受信については、当該端末装置6との間で採用された所定の通信プロトコルに則って実行する。
For example, the
In addition, the
電源供給部14は、AC/DCコンバータを内部に含む。電源供給部14は、商用電源(例えば、100Vの交流)よりなる外部電源を所定電圧の直流に変換し、変換後の直流電圧を、通信ノードN内の各部に供給する。
クロック部15は、ローカル時刻を独自に計時するクロック回路よりなり、電源供給部14からの電源供給を受けることなく、コイン形リチウム電池などの予備電源(図示せず)によって動作し、ローカル時刻を制御部11に常に出力している。
The
The
〔通信ノードの経路制御プロトコル〕
通信ネットワークNWを構成する通信ノードNは、隣接ノードから受信したパケットを所定の経路制御プロトコルに従って中継することにより、通信ネットワークNW内においてパケットを「バケツリレー方式」にて転送する。
具体的には、本実施形態の通信ネットワークNWでは、経路要求が発生してから各通信ノードNが経路探索を行うディスタンスベクタ型のルーティングプロトコルが採用されている。
[Communication node routing protocol]
The communication node N configuring the communication network NW relays the packet received from the adjacent node according to a predetermined route control protocol, and transfers the packet in the “bucket relay system” within the communication network NW.
Specifically, the communication network NW of the present embodiment employs a distance vector type routing protocol in which each communication node N searches for a route after a route request is generated.
上記のルーティングプロトコルには、例えば、AODV(Adhoc ON-Demand Distance Vector)、DYMO(Dynamic MANET On-Demand)などがある。本実施形態ではAODVを想定する。
AODVでは、すべての通信ノードN(図1では通信ノードN0〜N6)が「ルーティングテーブル(経路表)」を保持し、パケットに経路情報を含めることなく、自ノードのルーティングテーブルを利用して動的に経路制御を行う。
Examples of the routing protocol include AODV (Adhoc ON-Demand Distance Vector) and DYMO (Dynamic MANET On-Demand). In this embodiment, AODV is assumed.
In AODV, all the communication nodes N (communication nodes N0 to N6 in FIG. 1) hold a “routing table (route table)” and use the routing table of their own node without including route information in the packet. Route control.
すなわち、AODVは、自律型の経路制御プロトコルであり、通信ノードNの消失や出現が比較的頻繁に生じる動的なネットワークが想定されている。従って、ネットワークの経路は永続的でなく、各種の障害で特定のリンクがリンク断となったり、新たな通信ノードNが出現して新規のリンクが現れたりする。
かかるネットワークの変化に追従し、各通信ノードが経路を自律的に確立するため、ルーティングテーブルには次の内容の「経路エントリ」が終点(宛先)ごとに定義される。
That is, AODV is an autonomous route control protocol, and is assumed to be a dynamic network in which the disappearance and appearance of the communication node N occur relatively frequently. Accordingly, the network path is not permanent, and a specific link is broken due to various failures, or a new communication node N appears and a new link appears.
In order to follow such a change in the network and each communication node autonomously establishes a route, a “route entry” having the following contents is defined for each end point (destination) in the routing table.
(経路エントリの内容)
「終点アドレス」:Destination IP Address
「終点シーケンス番号」:Destination Sequence Number
「終点シーケンス番号の有効フラグ」:Valid Destination Sequence Number flag
「その他のフラグ」:Other state and routing flags
(e.g., valid, invalid, repairable, being repaired)
(Contents of route entry)
“Destination IP Address”: Destination IP Address
"Destination Sequence Number": Destination Sequence Number
“Destination Sequence Number Valid Flag”: Valid Destination Sequence Number flag
"Other flags": Other state and routing flags
(eg, valid, invalid, repairable, being repaired)
「ネットワークインタフェース」:Network Interface
「ホップ数」:Hop Count (number of hops needed to reach destination)
「次ホップ」:Next Hop
「プリカーソルリスト」:List of Precursors
「有効期間」:Lifetime (expiration or deletion time of the route)
"Network Interface": Network Interface
“Hop Count”: Hop Count (number of hops needed to reach destination)
"Next Hop": Next Hop
"Precursor list": List of Precursors
“Validity Period”: Lifetime (expiration or deletion time of the route)
「終点シーケンス番号」は、経路の新しさを示すための指標である。終点シーケンス番号は、大きいほど新しい経路であることを示す。古いシーケンス番号の経路を使用しないことで、制御メッセージのループを防止している。
また、リンク断などの経路の変化が生じた場合は、該当する終点シーケンス番号をインクリメントし、RERRによりネットワーク全般に拡散させる。これにより、ネットワークの経路に新たな変化が生じたことを通知し、当該経路を無効化するよう促す。
The “end point sequence number” is an index for indicating the newness of the route. A larger end point sequence number indicates a new route. Control message loops are prevented by not using the old sequence number path.
Further, when a path change such as a link disconnection occurs, the corresponding end point sequence number is incremented and diffused throughout the network by RERR. This notifies that a new change has occurred in the route of the network and prompts to invalidate the route.
「有効期間」は、経路エントリが有効である期間を表す。有効期間の推奨値は、例えばAODVでは3秒とされている。有効期間は、経路エントリが使用される度に更新され、最後のデータ通信から有効期間を超えて利用されない経路エントリは無効となる。
従って、有効期間を超えたために経路エントリがいったん無効になると、新たなRREQによって当該経路エントリが再度有効にならない限り、当該経路エントリをパケットの中継に利用できない。
The “valid period” represents a period during which the route entry is valid. The recommended value of the valid period is, for example, 3 seconds in AODV. The valid period is updated every time the route entry is used, and the route entry that is not used beyond the valid period from the last data communication becomes invalid.
Therefore, once the route entry becomes invalid because the valid period has been exceeded, the route entry cannot be used for packet relay unless the route entry is validated again by a new RREQ.
AODVでは、経路制御メッセージとして次の5種類が定義されている。通信ノードNは、これらのメッセージを交換して経路を最適な状態に維持する。
RREQ(Route Request)メッセージ
RREP(Route Reply)メッセージ
RERR(Route Error)メッセージ
RREP−ACK(Route Reply Acknowledgment)メッセージ
HELLOメッセージ
In AODV, the following five types are defined as route control messages. The communication node N exchanges these messages to maintain the route in an optimal state.
RREQ (Route Request) message RREP (Route Reply) message RERR (Route Error) message RREP-ACK (Route Reply Acknowledgment) message HELLO message
RREQは、送信元ノードが経路探索を要求する場合にフラッディングする制御メッセージである。RREPは、宛先ノードがRREQに応答して送信元ノードにユニキャストで送信する制御メッセージである。RERRは、リンク切れを探知した中間ノードが送信元ノードに向かって通知する制御メッセージである。
RREP−ACKは、片方向のリンク検出のために用いられる制御メッセージである。HELLOは、隣接ノードの生存状況をチェックするための制御メッセージである。
RREQ is a control message that is flooded when the source node requests a route search. RREP is a control message that the destination node transmits in unicast to the source node in response to RREQ. RERR is a control message that an intermediate node that has detected a link break notifies the source node.
RREP-ACK is a control message used for one-way link detection. HELLO is a control message for checking the survival status of adjacent nodes.
例えば、図1の通信ネットワークNWにおいて、通信ノードN3が、通信ノードN5との経路探索のために経路要求を行う場合を想定する。
この場合、送信元の通信ノードN3は、通信ノードN5を宛先アドレスとするRREQをフラッディングする。RREQを受信した通信ノードN2,N1,N4,N6もそれぞれ同じRREQをフラッディングする。これにより、RREQが右回り及び左回りの各ルートで通信ノードN5に到着する。
For example, in the communication network NW of FIG. 1, it is assumed that the communication node N3 makes a route request for route search with the communication node N5.
In this case, the source communication node N3 floods RREQ with the communication node N5 as the destination address. The communication nodes N2, N1, N4, and N6 that have received the RREQ also flood the same RREQ. As a result, the RREQ arrives at the communication node N5 through the clockwise and counterclockwise routes.
各通信ノードNは、RREQを転送する際に、送信元アドレス(通信ノードN3のIPアドレス)に対する逆方向の経路(以下、「逆経路」という。)をそれぞれ生成する。
宛先に設定された通信ノードN5は、先着のRREQ(図1の例では、N3→N6→N5の順で中継されたRREQ)に対して、通信ノードN3宛のRREPをユニキャストで返信する。RREPは、RREQの転送時に生成される逆経路により、送信元である通信ノードN3に届けられる。
Each communication node N generates a reverse path (hereinafter referred to as “reverse path”) with respect to the transmission source address (IP address of the communication node N3) when transferring the RREQ.
The communication node N5 set as the destination returns a RREP addressed to the communication node N3 by unicast to the first RREQ (in the example of FIG. 1, RREQ relayed in the order of N3 → N6 → N5). The RREP is delivered to the communication node N3 that is the transmission source through the reverse path generated when the RREQ is transferred.
各通信ノードNは、RREPを転送する際に、宛先アドレスに対する順方向の経路(以下、「順経路」という。)を生成する。これにより、通信ノードN3と通信ノードN5の間の双方向の経路が確立される。
このようにして、通信ノードN3と通信ノードN5の間の通信経路が確立されると、通信ノードN3は、通信ノードN5に対するデータパケットの送信を開始する。
Each communication node N generates a forward path (hereinafter referred to as “forward path”) for the destination address when transferring the RREP. Thereby, a bidirectional path between the communication node N3 and the communication node N5 is established.
Thus, when the communication path between the communication node N3 and the communication node N5 is established, the communication node N3 starts transmitting data packets to the communication node N5.
〔通信装置の制御部の構成〕
図3は、AODVに準拠する通信ネットワークNWの通信ノードNとして採用し得る、通信装置10の制御部11の内部構成を示すブロック図である。
本実施形態の通信ネットワークNWに関して、前述の利用形態1〜3を想定すると、センシング情報や操作内容を示す情報の収集対象である端末装置6が多く存在するほど、通信ネットワークNWに必要な通信ノードNの台数が多くなる。
[Configuration of communication device controller]
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the
Assuming the above-described usage modes 1 to 3 regarding the communication network NW of the present embodiment, the more communication devices necessary for the communication network NW exist, the more
従って、通信ノードNに採用する通信装置10は、ハードウェア及びソフトウェアの両面において、省電力で動作できかつ安価に製作できることが好ましい。
そこで、本実施形態の通信装置10では、シングルコアのCPUよりなる制御部11が採用され、その制御部11が複数の処理をプリエンプティブに実行する、例えばリアルタイムOSが採用されている。制御部11は、リアルタイムOSに組み込まれたAODVの通信制御を実行可能なアプリケーションプログラムを実行する。
Therefore, it is preferable that the
Therefore, in the
図3に示すように、制御部11は、AODVの通信制御のアプリケーションプログラムを実行することにより実現される機能部として、ヘッダ判定部21、プロトコル判定部22、エントリ判定部23、及びAODV処理部24を備える。
AODV処理部24は、その内部の機能部として、メッセージ処理部25、パケット中継部26、及び経路探索部27に細分化されている。なお、図3中の符号28は、揮発性メモリ17に含まれる「探索待ちキュー」である。
As illustrated in FIG. 3, the
The
通信部13が受信したパケット又は探索待ちキュー28のパケットは、ヘッダ判定部21に順番に入力される。ヘッダ判定部21は、入力されたパケットのIPヘッダから、当該パケットが自局宛又は他局宛のいずれであるかを判定する。
ヘッダ判定部21は、判定結果が自局宛のパケットをプロトコル判定部22に送り、判定結果が他局宛てのパケットをエントリ判定部23に送る。
Packets received by the
The
プロトコル判定部22は、入力されたパケットのIPヘッダから、当該パケットがAODVの制御メッセージであるかその他のパケットであるかを判定する。
プロトコル判定部22は、判定結果がAODVの制御メッセージであるパケットをAODV処理部24のメッセージ処理部25に送る。プロトコル判定部22は、判定結果がその他であるパケット(例えば、自局宛のデータパケット)を管理装置4又は端末装置6との通信制御などの処理を行う汎用処理部29に送る。
The
The
エントリ判定部23は、入力されたパケットのIPヘッダの宛先情報から、当該宛先の経路エントリが有効であるか、或いは、無効又はエントリなしであるかを判定する。
エントリ判定部23は、判定結果が有効であるパケットをAODV処理部24のパケット中継部26に送る。エントリ判定部23は、判定結果が無効又はエントリなしであるパケットをAODV処理部24の経路探索部27に送る。
The
The
メッセージ処理部25は、入力されたパケット(自局宛のAODVの制御メッセージ)に対して、当該パケットの制御メッセージの種別に応じた所定の処理を実行する。
例えば、入力された制御メッセージがRREQの場合、メッセージ処理部25は、送信元に対する逆経路の生成を行う。また、メッセージ処理部25は、シーケンス番号、ホップカウント数などの経路情報について、RREQの情報と自身が保持する情報とを比較し、RREQの情報の方が新しい場合は自身の経路情報を更新する。
The
For example, when the input control message is RREQ, the
入力された制御メッセージがRREPの場合、メッセージ処理部25は、宛先に対する順経路の生成を行う。また、メッセージ処理部25は、シーケンス番号、ホップカウント数などの経路情報について、RREPの情報と自身が保持する情報とを比較し、RREPの情報の方が新しい場合は自身の経路情報を更新する。
If the input control message is RREP, the
パケット中継部26は、入力されたパケット(他局宛でかつ有効な経路エントリが存在するデータパケットやAODVの制御メッセージ)に対して、該当する経路エントリの情報に基づいてパケットの中継処理を行う。
具体的には、パケット中継部26が行う中継処理には、「パケットの転送処理」と「有効期間の更新処理」が含まれる。
The
Specifically, the relay processing performed by the
パケット中継部26が実行するパケットの転送処理は、入力された他局宛のパケットを、現時点で有効である経路エントリに含まれる次ホップの通信ノードNに送信するように、通信部13を制御する処理である。
パケット中継部26が実行する有効期間の更新処理は、入力された他局宛のパケットの宛先に関連する4つの経路(具体的には、「順経路」、「逆経路」、「順経路の次ホップ」及び「逆経路の次ホップ」)の有効期間を、所定の設定値に更新する処理である。
The packet forwarding process executed by the
The valid period update process executed by the
経路探索部27は、入力されたパケット(他局宛でかつ経路エントリが無効又は経路エントリが存在しないデータパケットやAODVの制御メッセージ)に対して、経路探索処理を行う。
経路探索部27が実行する経路探索処理には、入力された他局宛のパケットに含まれる宛先を含むRREQを発行する処理と、発行したRREQを探索待ちキューに一時的に格納する処理と、発行したRREQを通信部13に送信させる処理とが含まれる。
The
The route search process executed by the
〔従来のパケット中継処理〕
図4は、従来のパケット中継処理を示す説明図である。
図4に示すように、パケット中継部26が実行する従来のパケット中継処理には、パケット転送タスク31と期間更新タスク32が含まれる。
パケット転送タスク31は、上述の「パケットの転送処理」に対応するタスクであり、期間更新タスク32は、上述の有効期間の更新処理に対応するタスクである。
[Conventional packet relay processing]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a conventional packet relay process.
As shown in FIG. 4, the conventional packet relay processing executed by the
The
従来のパケット中継処理では、パケット中継部26は、パケット転送タスク31と期間更新タスク32をプリエンプティブに実行する。
図4の従来例では、パケット転送タスク31は、受信した他局宛のパケットのIPヘッダから経路エントリを探索して中継先を決定すると、中継先へのパケット送信の前に、経路エントリの有効期間の「更新要求」を期間更新タスク32に送信する。更新要求には、受信パケットのIPヘッダから抽出した送信元アドレスと宛先アドレスとが含まれる。
In the conventional packet relay process, the
In the conventional example of FIG. 4, when the
更新要求を受信した期間更新タスク32は、現時点で有効である経路エントリの有効期間を設定値に更新する。有効期間を更新する経路エントリは、パケットの宛先に対する経路(順経路)、パケットの送信元に対する経路(逆経路)、順経路及び逆経路に関するそれぞれの次ホップの経路の合計4つのエントリである。
これらの経路の有効期間の更新は、更新要求にて通知されたIPパケットの宛先アドレスと送信元アドレスに基づいて実行される。
The
The update of the valid period of these routes is executed based on the destination address and the source address of the IP packet notified by the update request.
具体的には、期間更新タスク32は、IPパケットの宛先に相当する順経路の経路エントリを探索し、当該経路エントリの有効期間を設定値に更新する。
期間更新タスク32は、順経路の経路エントリに含まれる次ホップに相当する経路エントリを探索し、当該経路エントリの有効期間を設定値に更新する。
Specifically, the
The
また、期間更新タスク32は、IPパケットの送信元に相当する逆経路の経路エントリを探索し、当該経路エントリの有効期間を設定値に更新する。
期間更新タスク32は、逆経路の経路エントリに含まれる次ホップに相当する経路エントリを探索し、当該経路エントリの有効期間を設定値に更新する。
期間更新タスク32による有効期間の更新が完了すると、パケット転送タスク31は、決定した中継先に対するパケットの送信を開始する。
Further, the
The
When the update of the valid period by the
このように、従来の中継処理では、有効な経路エントリの有効期間を更新してから、他局宛のパケットの送信が行われる。
なお、図4の従来の中継処理は、期間更新タスク32の優先度をパケット転送タスク31の優先度より高く設定することにより実装される。
As described above, in the conventional relay process, the valid period of the valid route entry is updated, and then the packet addressed to the other station is transmitted.
The conventional relay process of FIG. 4 is implemented by setting the priority of the
〔従来の中継処理の課題と解決策〕
図4の従来のパケット中継処理では、他局宛のパケットを受信すると、パケットの送信に先だって経路エントリの有効期間が更新され、この更新が完了してからパケットの送信が行われる。
その理由は、AODVの通信規格では、経路エントリの有効期間内にデータパケットが中継されなければ当該経路エントリが無効になり、新たな経路探索が必要となるので、経路エントリの有効期間を確保することを優先したからであると考えられる。
[Problems and solutions of conventional relay processing]
In the conventional packet relay process of FIG. 4, when a packet addressed to another station is received, the valid period of the route entry is updated prior to the transmission of the packet, and the packet is transmitted after this update is completed.
The reason is that according to the AODV communication standard, if a data packet is not relayed within the valid period of the route entry, the route entry becomes invalid and a new route search is required. This is thought to be due to the priority.
しかし、パケットの受信→有効期間の更新→パケットの送信の順で中継処理が行われる従来のパケット中継処理では、有効期間の更新を含む分だけパケットの転送処理のレイテンシが増加する。
その結果、例えばセッション形式のデータ通信のスループットが低下することになり、ネットワーク全体の通信速度を悪化させるという問題がある。この問題は、前述の利用形態1〜3のような、多数の通信ノードNを含む通信ネットワークNWにおいて著しい。
However, in conventional packet relay processing in which relay processing is performed in the order of packet reception → validity period update → packet transmission, the latency of packet transfer processing increases by the amount including the update of the validity period.
As a result, for example, the throughput of session-type data communication is lowered, and there is a problem that the communication speed of the entire network is deteriorated. This problem is significant in a communication network NW including a large number of communication nodes N as in the above-described usage modes 1 to 3.
通信ネットワークNWのスループットの確保を主眼とすると、経路エントリが有効である以上は各通信ノードNが素早くパケットを転送した上で、経路エントリの有効期間を後から確認すれば足りると考えられる。
また、経路エントリの有効期間の更新を必ずしもパケット転送と同じタイミングで行う必要はなく、有効期間の更新処理の開始が少々遅延しても、特に大きな問題はないと考えられる。
If the main purpose is to secure the throughput of the communication network NW, as long as the route entry is valid, it is considered that it is sufficient that each communication node N quickly transfers the packet and then confirms the valid period of the route entry later.
Further, it is not always necessary to update the effective period of the route entry at the same timing as the packet transfer, and even if the start of the effective period update process is slightly delayed, it is considered that there is no particular problem.
そこで、本実施形態では、経路エントリの有効期間の更新処理を、パケットの転送を完了した後に行う構成を採用する。
すなわち、本実施形態の通信装置10では、制御部11が、他局宛のパケットについて該当する経路エントリが見つかると、パケットの転送処理を先行して実行し、転送処理を完了した後に、使用した経路エントリの有効期間の更新処理を実行する。これにより、パケットの中継処理において、有効期間の更新の時間分だけ処理遅延が省略され、パケット転送のレイテンシが改善される。
In view of this, the present embodiment employs a configuration in which the route entry valid period update process is performed after the packet transfer is completed.
That is, in the
〔第1実施形態のパケット中継処理〕
図5は、第1実施形態のパケット中継処理を示す説明図である。
図5に示すように、パケット中継部26が実行する第1実施形態のパケット中継処理には、パケット転送タスク41と期間更新タスク42が含まれる。
パケット転送タスク41は、上述の「パケットの転送処理」に対応するタスクであり、期間更新タスク42は、上述の有効期間の更新処理に対応するタスクである。
[Packet Relay Processing in First Embodiment]
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating packet relay processing according to the first embodiment.
As shown in FIG. 5, the packet relay process of the first embodiment executed by the
The
第1実施形態のパケット中継処理においても、パケット中継部26は、パケット転送タスク41と期間更新タスク42をプリエンプティブに実行する。
図5の第1実施形態では、パケット転送タスク41は、受信した他局宛のパケットのIPヘッダから経路エントリを探索して中継先を決定すると、中継先へのパケット送信を実行し、この送信を完了したあと即座に、経路エントリの有効期間の「更新要求」を期間更新タスク42に送信する。更新要求には、受信パケットのIPヘッダから抽出した送信元アドレスと宛先アドレスとが含まれる。
Also in the packet relay process of the first embodiment, the
In the first embodiment of FIG. 5, when the
更新要求を受信した期間更新タスク42は、現時点で有効である経路エントリの有効期間を設定値に更新する。有効期間を更新する経路エントリは、パケットの宛先に対する経路(順経路)、パケットの送信元に対する経路(逆経路)、順経路及び逆経路に関するそれぞれの次ホップの経路の合計4つのエントリである。
これらの経路の有効期間の更新は、更新要求にて通知されたIPパケットの宛先アドレスと送信元アドレスに基づいて実行される。
The
The update of the valid period of these routes is executed based on the destination address and the source address of the IP packet notified by the update request.
具体的には、期間更新タスク42は、IPパケットの宛先に相当する順経路の経路エントリを探索し、当該経路エントリの有効期間を設定値に更新する。
期間更新タスク42は、順経路の経路エントリに含まれる次ホップに相当する経路エントリを探索し、当該経路エントリの有効期間を設定値に更新する。
Specifically, the
The
また、期間更新タスク42は、IPパケットの送信元に相当する逆経路の経路エントリを探索し、当該経路エントリの有効期間を設定値に更新する。
期間更新タスク42は、逆経路の経路エントリに含まれる次ホップに相当する経路エントリを探索し、当該経路エントリの有効期間を設定値に更新する。
期間更新タスク42による有効期間の更新が完了すると、パケット転送タスク41は、経路エントリが有効である次の他局宛のパケットの転送が可能となる。
In addition, the
The
When the update of the valid period by the
このように、第1実施形態の中継処理では、他局宛のパケットの転送を完了するごとに当該経路エントリの有効期間の更新が行われる。
なお、図5の第1実施形態の中継処理は、パケット転送タスク41の優先度を期間更新タスク32の優先度をより高く設定することにより実装される。
As described above, in the relay processing of the first embodiment, the valid period of the route entry is updated every time transfer of a packet addressed to another station is completed.
The relay process of the first embodiment of FIG. 5 is implemented by setting the priority of the
図4と図5を対比すれば明らかな通り、第1実施形態のパケット中継処理によれば、期間更新タスク42による有効期間の更新に必要な時間分だけ、パケット受信からパケット送信までのレイテンシを削減することができる。
このため、かかるパケット中継処理を行う通信装置10を通信ネットワークNWの通信ノードNに採用することにより、各通信ノードNのパケット転送のレイテンシが低減し、通信ネットワークNWのスループットを向上することができる。
As is clear from comparison between FIG. 4 and FIG. 5, according to the packet relay processing of the first embodiment, the latency from the packet reception to the packet transmission is increased by the time necessary for updating the valid period by the
Therefore, by adopting the
また、第1実施形態のパケット中継処理(図5)では、パケットの転送完了の検出(更新要求の発生)ごとに有効期間を更新するので、後述の第2実施形態(図6)のような、複数の更新要求を蓄積するバッファ53を設ける必要がない。このため、後述の第2実施形態の場合(図6)に比べて簡便に実装することができる。
Further, in the packet relay processing (FIG. 5) of the first embodiment, the valid period is updated every time packet transfer completion is detected (update request is generated), so that the second embodiment (FIG. 6) described later is used. There is no need to provide a
〔第2実施形態のパケット中継処理〕
図6は、第2実施形態のパケット中継処理を示す説明図である。
図6に示すように、パケット中継部26が実行する第2実施形態のパケット中継処理には、パケット転送タスク51と期間更新タスク52が含まれる。
パケット転送タスク51は、上述の「パケットの転送処理」に対応するタスクであり、期間更新タスク52は、上述の有効期間の更新処理に対応するタスクである。
[Packet Relay Processing of Second Embodiment]
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating packet relay processing according to the second embodiment.
As shown in FIG. 6, the packet relay process of the second embodiment executed by the
The
第2実施形態のパケット中継処理においても、パケット中継部26は、パケット転送タスク51と期間更新タスク52をプリエンプティブに実行する。
図6の第2実施形態では、パケット転送タスク51は、受信した他局宛のパケットのIPヘッダから経路エントリを探索して中継先を決定すると、中継先へのパケット送信を実行し、この送信を完了したあと即座に、経路エントリの有効期間の「更新要求」を期間更新タスク52に送信する。更新要求には、受信パケットのIPヘッダから抽出した送信元アドレスと宛先アドレスとが含まれる。
Also in the packet relay process of the second embodiment, the
In the second embodiment of FIG. 6, when the
第1実施形態のパケット中継処理(図5)では、期間更新タスク42が更新要求の受信ごとに有効期間を更新するが、第2実施形態のパケット中継処理(図6)では、期間更新タスク52は、更新要求を直ちに処理せずに蓄積し、複数の更新要求を纏めて処理する。
すなわち、期間更新タスク52は、受信した更新要求を揮発性メモリ17に設けた更新要求バッファ53にいったん蓄積する。従って、CPUの実行権は期間更新タスク52から返上され、パケット転送タスク51が直ちに次のパケット転送に移行できる。
In the packet relay process (FIG. 5) of the first embodiment, the
That is, the
その後、期間更新タスク52は、更新要求バッファ53に所定数(図例では3つ)の更新要求が蓄積されると、古い更新要求1〜3から順に経路エントリの有効期間を設定値に更新する。
有効期間を更新する経路エントリは、パケットの宛先に対する経路(順経路)、パケットの送信元に対する経路(逆経路)、順経路及び逆経路に関する次ホップの経路の合計4つのエントリである。
After that, when a predetermined number (three in the example) of update requests are accumulated in the
The route entries for updating the validity period are a total of four entries: a route to the packet destination (forward route), a route to the packet transmission source (reverse route), and a next hop route related to the forward route and the reverse route.
これらの経路の有効期間の更新は、更新要求にて通知されたIPパケットの宛先アドレスと送信元アドレスに基づいて実行される。
なお、各更新要求1〜3に対する有効期間の更新処理の内容は、第1実施形態の場合と同様であるから、説明を省略する。
The update of the valid period of these routes is executed based on the destination address and the source address of the IP packet notified by the update request.
The contents of the validity period update processing for each of the update requests 1 to 3 are the same as in the case of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
期間更新タスク52は、更新要求1〜3に対する有効期間の更新処理を、パケット転送タスク51によるパケット転送後の所定のタイミングで実行することができる。
例えば、期間更新タスク52が、パケットが輻輳していないタイミングで有効期間の更新を実施すれば、実効的なスループットを改善できるため好適である。なお、処理順序は古いものから実施してもよいし、まとめて実施してもよい。
The
For example, it is preferable that the
一方、パケットの輻輳状態が長く続くために、有効期間の更新処理が長く実行されない場合の対策として、次のような割り込み処理が考えられる。
すなわち、例えば、高優先に設定された割り込みタスクにより定期的に最も古い更新要求の時刻を確認し、現時点における経過時間が許容範囲を超過する場合は、一時的に高優先で当該更新要求を処理することにしてもよい。
On the other hand, the following interruption process can be considered as a countermeasure when the valid period update process is not executed for a long time because the packet congestion state continues for a long time.
In other words, for example, the time of the oldest update request is regularly checked by an interrupt task set to high priority, and if the current elapsed time exceeds the allowable range, the update request is temporarily processed with high priority. You may decide to do it.
第2実施形態のパケット中継処理では、期間更新タスク52をパケット転送タスク51よりも低優先に設定する必要はないが、低優先に設定してもよい。
期間更新タスク52をパケット転送タスク51よりも低優先に設定する場合、パケット転送タスク51が更新要求を期間更新タスク52に通知するタイミングは、一連のパケットの中継処理のどのタイミングで行ってもよい。期間更新タスク52が低優先の場合は、必ずパケット転送の後に更新要求のバッファ53への記憶処理が実行される。
In the packet relay processing according to the second embodiment, the
When the
第2実施形態のパケット中継処理において、期間更新タスク52は、更新要求を受信した時刻を併せてバッファ53に記録し、先送りした時間分を補正することにしてもよい。
すなわち、更新要求を受信した時刻をT1とし、実際に更新処理を行う時刻をT2とすると、有効期間の設定値(例えば3秒)から、ΔT=T2−T1で算出される時間差ΔTを差し引いた値を更新後の有効期間とすることにより、結果として受信時刻で処理した場合と等価となる。
In the packet relay process of the second embodiment, the
That is, when the time when the update request is received is T1, and the time when the update process is actually performed is T2, the time difference ΔT calculated by ΔT = T2−T1 is subtracted from the set value of the effective period (for example, 3 seconds). By setting the value to the valid period after update, the result is equivalent to the case of processing at the reception time.
図4と図6を対比すれば明らかな通り、第2実施形態のパケット中継処理においても、期間更新タスク42による有効期間の更新に必要な時間分だけ、パケット受信からパケット送信までのレイテンシを削減することができる。
このため、かかるパケット中継処理を行う通信装置10を通信ネットワークNWの通信ノードNに採用することにより、各通信ノードNのパケット転送のレイテンシが低減し、通信ネットワークNWのスループットを向上することができる。
As is clear from the comparison between FIG. 4 and FIG. 6, also in the packet relay processing of the second embodiment, the latency from the packet reception to the packet transmission is reduced by the time necessary for updating the valid period by the
Therefore, by adopting the
また、第2実施形態のパケット中継処理(図6)では、複数の更新要求1〜3とパケットごとのアドレス情報がバッファ53に蓄積され、蓄積されたアドレス情報に基づいて複数のパケット分の有効期間の更新処理が行われる。
従って、パケットの転送完了の検出ごとに有効期間を更新する第1実施形態の場合(図5)に比べて、パケット転送処理の実行周期を短縮することができる。このため、通信ネットワークNWのスループットをより向上することができる。
In the packet relay process (FIG. 6) of the second embodiment, a plurality of update requests 1 to 3 and address information for each packet are accumulated in the
Accordingly, the execution period of the packet transfer process can be shortened as compared with the case of the first embodiment (FIG. 5) in which the valid period is updated every time the packet transfer is detected. For this reason, the throughput of the communication network NW can be further improved.
〔その他の変形例〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[Other variations]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
例えば、本実施形態では、ディスタンスベクタ型のルーティングプロトコルとしてAODVとDYMOを例示したが、これに限定されない。プロトコルの一部に改良と修正を加えたり、リンクステート型のプロトコルと組み合わせたりするなどの変更も可能である。 For example, in the present embodiment, AODV and DYMO are exemplified as distance vector type routing protocols, but the present invention is not limited to this. Modifications such as improvements and modifications to a part of the protocol and combination with a link state type protocol are also possible.
また、各通信ノードNがディスタンスベクタ型のルーティングプロトコルに則って経路制御を行う本実施形態の通信ネットワークNWにおいて、ルート選択基準であるメトリックの種類は、ホップ数やノード間距離などがあり、採用するプロトコルに応じて所定のパラメータが選択され得る。 In addition, in the communication network NW of the present embodiment in which each communication node N performs route control according to a distance vector type routing protocol, the type of metric that is a route selection criterion includes the number of hops, the distance between nodes, and the like. A predetermined parameter may be selected depending on the protocol to be performed.
更に、本実施形態の通信ネットワークNWにおいて、各通信ノードNに適用する経路選択アルゴリズムは、必ずしもメトリックが最適(例えばホップ数が最小)なルートを選択するアルゴリズムだけでなく、好適なもの(他の制約を加味して、例えば2番目に適したもの)を選択するなどの、他のアルゴリズムであってもよい。 Furthermore, in the communication network NW according to the present embodiment, the route selection algorithm applied to each communication node N is not limited to an algorithm that selects a route with an optimal metric (for example, the minimum number of hops), but also a suitable one (other Other algorithms may be used, such as selecting the second most suitable one in consideration of constraints.
1 親局
2 子局
3 上位網
4 管理装置
5 伝送路
6 端末装置
10 通信装置
11 制御部
12 記憶部
13 通信部
14 電源供給部
15 クロック部
16 不揮発性メモリ
17 揮発性メモリ
18 内部バス
21 ヘッダ判定部
22 プロトコル判定部
23 エントリ判定部
24 AODV処理部
25 メッセージ処理部
26 パケット中継部
27 経路探索部
28 探索待ちキュー
29 汎用処理部
31 パケット転送タスク
32 期間更新タスク
41 パケット転送タスク
42 期間更新タスク
51 パケット転送タスク
52 期間更新タスク
53 更新要求バッファ
N0〜N6 通信ノード
NW 通信ネットワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
有効期間が設定された宛先ノードごとの経路エントリを記憶する記憶部と、
前記有効期間中の前記経路エントリに該当する他局宛のパケットを隣接ノードに中継する中継処理を行う制御部と、を備えており、
前記制御部が行う前記中継処理には、
先に行われる前記パケットの転送処理と、
前記転送処理の後に行われる、前記パケットに対応する前記経路エントリの前記有効期間を設定値に更新する更新処理と、が含まれる通信装置。 A communication device used for a communication node that autonomously performs route control in a communication network,
A storage unit for storing a route entry for each destination node for which a valid period is set;
A control unit that performs relay processing for relaying a packet addressed to another station corresponding to the route entry during the effective period to an adjacent node,
The relay processing performed by the control unit includes
The packet transfer processing performed first;
And an update process that is performed after the transfer process and updates the valid period of the route entry corresponding to the packet to a set value.
転送済みの複数の前記パケットのアドレス情報を蓄積する処理と、
蓄積された複数の前記パケットのアドレス情報に基づいて、複数の前記パケットに対応する前記経路エントリの前記有効期間をそれぞれ設定値に更新する処理と、を含む請求項1に記載の通信装置。 The update process includes
A process of accumulating address information of a plurality of transferred packets;
2. The communication device according to claim 1, further comprising: updating each of the valid periods of the route entries corresponding to the plurality of packets to set values based on the accumulated address information of the plurality of packets.
前記パケットの転送完了を検出する処理と、
前記パケットの転送完了を検出するごとに、当該パケットに対応する前記経路エントリの前記有効期間を設定値に更新する処理と、含む請求項1に記載の通信装置。 The update process includes
Processing for detecting completion of transfer of the packet;
The communication apparatus according to claim 1, further comprising: a process of updating the valid period of the route entry corresponding to the packet to a set value every time completion of transfer of the packet is detected.
有効期間が設定された宛先ノードごとの経路エントリを記憶する第1ステップと、
前記有効期間中の前記経路エントリに該当する他局宛のパケットを隣接ノードに中継する中継処理を行う第2ステップと、を含み、
前記第2ステップの前記中継処理には、
先に行われる前記パケットの転送処理と、
前記転送処理の後に行われる、前記パケットに対応する前記経路エントリの前記有効期間を設定値に更新する更新処理と、が含まれるパケットの中継方法。 A packet relay method performed by a communication device used for a communication node that autonomously performs route control in a communication network,
A first step of storing a route entry for each destination node for which a validity period is set;
A second step of performing a relay process of relaying a packet addressed to another station corresponding to the route entry during the effective period to an adjacent node;
The relay process in the second step includes
The packet transfer processing performed first;
A packet relay method including: an update process performed after the transfer process to update the valid period of the route entry corresponding to the packet to a set value.
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---|---|---|---|---|
JP2018125607A (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-09 | 古河電気工業株式会社 | Node device and control method therefor |
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2015
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