JP2019033363A - 通信装置、通信装置の制御方法、および、プログラム - Google Patents

通信装置、通信装置の制御方法、および、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】通信状況に応じた方法、もしくは、ユーザ設定に応じた方法に従って、IPv6アドレスの設定に利用されるプレフィクスを配布できるようにする通信装置、通信装置の制御方法およびプログラムを提供する。【解決手段】IPv6に準拠したIPアドレスを設定する際に利用されるプレフィクスの利用状況、プレフィクスに基づいて設定されたIPアドレスを利用したパケットの通信状況、もしくは、ユーザ設定に基づく、6LoWPANに準拠したプレフィクスの配布方法に従って、プレフィクスを配布する。【選択図】図4

Description

本発明は、プレフィクスを配布する通信装置に関する。
近年、WPAN(Wireless Personal Area Network)の上位層のプロトコルとして6LoWPANを使用するケースが増加している。6LoWPANとは、IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networksの略である。
6LoWPANでは、IPv6(Internet Protocol version6)に準拠したIPアドレスを利用して通信が行われる。また、6LoWPAN内の各装置はルータからプレフィクスを受信し、受信したプレフィクスに基づいて自装置が利用するIPアドレスを生成して利用する。
ここで、ルータがプレフィクスを配布するための方法として、6LoWPANでは、PIO(Prefix Information Option)と6CO(6LoWPAN Context Option)を利用することができることが規定されている。
6LoWPAN内の各装置は、6COで配布されたプレフィクスに基づいてIPアドレスを生成した場合、当該IPアドレスを圧縮して利用することができる。
特開2003−333067号公報
上述したように、IPv6アドレス設定のためのプレフィクスを配布する方法として、6LowPANでは、6COやPIOが規定されている。6COを利用すると、IPアドレスを圧縮することができ、ネットワークの通信効率を高めることができるが、6COで配布できるプレフィクスの数には限りがある。従って、全てのプレフィクスを6COで配布することはできず、PIOで配布する必要がある。また、6COやPIOに限らず、プレフィクスの配布方法を適宜、決定できるようにする必要がある。
上記課題を鑑み、本発明は、通信状況に応じた方法、もしくは、ユーザ指示に応じた方法に従って、IPv6アドレスの設定に利用されるプレフィクスを配布できるようにすることを目的とする。
上記を鑑み、本発明の通信装置は、他の通信装置がIPv6(Internet Protocol version6)に準拠したIPアドレスを設定する際に利用するプレフィクスを管理する管理手段と、前記管理手段により管理された前記プレフィクスの利用状況、もしくは、前記プレフィクスに基づいて設定されたIPアドレスを利用したパケットの通信状況に基づいて、6LoWPAN(IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks)に準拠したプレフィクスの配布方法のうち、前記他の通信装置に前記プレフィクスを配布する際の配布方法を選択する第1の選択手段と、前記第1の選択手段により選択された配布方法に従って、前記プレフィクスを前記他の通信装置に配布する配布手段と、を有する。
また、本発明の別の側面の通信装置は、他の通信装置がIPv6(Internet Protocol version6)に準拠したIPアドレスを設定する際に利用するプレフィクスを管理する管理手段と、前記管理手段により管理された前記プレフィクスの配布方法をユーザに設定させる設定手段と、前記設定手段により設定された配布方法に従って、前記プレフィクスを前記他の通信装置に配布する配布手段と、を有する。
本発明によれば、通信状況に応じた方法、もしくは、ユーザ指示に応じた方法に従って、IPv6アドレスの設定に利用されるプレフィクスを配布することができる。
本発明の一実施形態による情報処理システムのシステム構成図。 本発明の一実施形態による情報処理システムの中継装置のハードウェアブロック図。 本発明の一実施形態による情報処理システムのセンサーのハードウェアブロック図。 実施形態1に記載の中継装置によるプレフィクスの配布処理を表すフローチャート。 実施形態1に記載の中継装置の持つプレフィクスリスト。 実施形態1に記載のセンサーによるアドレス自動設定の処理を表すフローチャート。 実施形態1に記載のセンサーによるプレフィクスの抽出処理を表すフローチャート。 実施形態1に記載のセンサーの持つプレフィクステーブル。 実施形態1に記載のセンサーが生成するインタフェースIDフォーマットを示す図。 実施形態1に記載の中継装置の持つフローテーブル。 実施形態1に記載の中継装置によるパケット転送処理を表すフローチャート。 実施形態2に記載の中継装置によるプレフィクスの再配布処理を表すフローチャート。 実施形態2に記載の中継装置の持つプレフィクスリスト。 実施形態2に記載のセンサーによるプレフィクスの抽出処理を表すフローチャート。 実施形態2に記載の中継装置の持つフローテーブル。 実施形態2に記載の中継装置によるパケット転送処理を表すフローチャート。 実施形態3に記載の中継装置の持つフローテーブル。
以下に本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
[実施形態1]
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態で説明する特徴の組み合わせの全てが本発明に必須のものとは限らない。
<システム構成>
本実施形態に係る情報処理システム100の構成を図1に示す。情報処理システム100は、中継装置101、センサー102、103、104及び105、センサーデータ処理装置106、107、LAN/WAN108、およびセンサーを有するWSN109を備えている。ここで、WSNは、Wireless Sensor Networkの略である。なお、前述したように、センサーは「通信装置」の概念に包含されるものであるが、以下ではWSNに接続された通信装置の一例として「センサー」を用いて説明する。また、本発明はセンサーデータ以外のデータにも適用可能であるが、以下では「センサーデータ」を用いて説明する。さらに、本発明はセンサーネットワーク以外のネットワークにも適用可能であるが、以下では「センサーネットワーク」を用いて説明する。同様に中継装置101から送信されたデータを処理する装置は、センサーデータの処理装置に限られないが、ここでは理解容易のために「センサーデータ処理装置」ということにする。なお、本実施形態においては、センサー102、103、104、及び105をまとめて呼称する場合は、センサー102−105と記載する。また、センサー102−105の少なくとも1つを指す場合には、センサー102、あるいは単にセンサーと記載する。
中継装置101は、LAN(Local Area Network)及びWAN(Wide Area Network)を有するネットワークであるLAN/WAN108に接続する。中継装置101とLAN/WAN108との接続は、例えばEthernet(登録商標)などの有線接続であってもよいし、WLAN(Wireless LAN:無線LAN)やモバイル通信回線などの無線接続であってもよい。WLANとしては、Wi−Fi(IEEE802.11シリーズに準拠)やBluetooth(登録商標)などが挙げられる。なお、本実施形態では中継装置101がLAN/WAN108を介してセンサーデータ処理装置106と107に接続する場合について説明するが、中継装置101はWAN又はLANの何れかによって接続してもよい。もしくは、USB(Universal Serial Bus)等を利用して中継装置101がWANやLANを介すことなく直接、センサーデータ処理装置106や107と接続するようにしてもよい。さらに、センサーデータ処理装置106、107に対して複数の中継装置101がLAN/WAN108を介して接続されているものとし、それら複数の中継装置101のうちの一つに注目して説明を行う。
中継装置101とセンサー102−105は、無線PAN(Wireless Personal Area Network)通信により、メッシュネットワークであるWSN109を構築する。WSN109はメッシュ型のネットワークトポロジーに限定されるものではなく、スター型のようなネットワークであってもよい。なお、WSN109に接続する装置は中継装置101とセンサー102−105だけでなくともよく、他のノード宛のパケットを転送できるルータやその他の装置を含むものであってもよい。
無線PANの通信規格は、例えば、Bluetooth(登録商標)、Zigbee(登録商標)、及びWi−SUN(登録商標)などが挙げられる。WSN109内では、いずれかの無線PAN規格のプロトコルで通信が行われる。さらに上位層のプロトコルには6LoWPAN(IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks)を使用することを想定する。
センサー102−105のそれぞれは、WSN109を介して、センサーデータのパケットを中継装置101へ送信する。中継装置101は、WSN109のLAN/WAN108に対するゲートウェイとしての役割を担う。つまり、中継装置101は、WSN109の内部から送信されたパケットを、LAN/WAN108側へ転送する。また、本実施形態の情報処理システム100は、LAN/WAN108においてIPv6(Internet Protocol version6)に基づく通信を行うものとして説明を行う。すなわち、中継装置101は、WSNから6LoWPANによってヘッダ圧縮・フラグメントされたパケットを受信し、当該パケットを伸長・リアセンブルしてIPv6パケットに変換した上で転送を行うものとする。
中継装置101は6LoWPANにおけるボーダールータ(6LBR)として動作する。6LBRはルータ広告(RA)のパケットに6LoWPAN Context Option(6CO)およびPrefix Information Option(PIO)を付加して、IPv6アドレスプレフィクス(以降、単にプレフィクスと呼ぶ)のリストをWSN109内のホストに対して配布する権限を持つ。ここで、ルータ広告(RA)とは、プレフィクスの情報や6LoWPANパケットの宛先情報をセンサーに通知するための送信メッセージである。6COとは、所定のプレフィクスと対応付けられて定められた識別情報であるCID(Context ID)を含むオプションである。PIOとは、同一リンク判定とアドレス生成に用いるプレフィクスを通知するためのオプションである。本実施形態におけるプレフィクスの配布の方法については後述する。
一方で、センサー102−105は6LoWPANのノード(6LN)またはルータ(6LR)として動作する。6LNと6LRのいずれで動作する場合でも、センサー102−105はWSN109に参加した際に、IPv6アドレス自動設定の処理を実行する。その際に、センサー102−105は6LBRまたは6LRから受信したルータ広告(RA)に付される6COおよびPIOに含まれるIPv6アドレスのプレフィクスのリストを取得する。そして、このリストに含まれるプレフィクスに、インタフェースIDを付加してIPv6アドレスを作成し、ネットワークインタフェースに設定する。なお、インタフェースID(IID)とは、64ビットのプレフィクスとともに128ビットのIPv6アドレスを構成し、送信元を特定する識別情報を有する64ビットの識別子である。インタフェースIDを付加する処理についても詳細な説明については後述する。
6LBRの配布したプレフィクスリストに含まれるプレフィクスを用いてセンサー102−105が設定したIPv6アドレスは、重複アドレスの検知の処理のために、近隣要請(NS:Neighbor Solicitation)および近隣広告(NA:Neighbor Advertisement)パケットに含まれるARO(Address Redistration Option)やDAR(Dupricate Address Request)、DAC(Dupricate Address Confirmation)パケットを用いて、6LBRで一元的に管理されることになる。なお、近隣要請NSとは、リンク層のアドレスの問い合わせと、データの到達可能性の確認と、重複アドレスの検出のための要請である。近隣広告NAとは、近隣要請に対する応答である。AROとは、6LBRが6LoWPANノードを識別するための64ビットの識別子を通知するオプションである。DARとは、6LoWPANネットワーク内に、同じIPv6アドレスを持つノードが存在していないかの問い合わせである。DACとは、IPv6アドレスの重複確認処理の結果を重複アドレス要求の送信元に返すための送信メッセージである
本実施形態において、中継装置101は、ゲートウェイとしての機能だけでなく、ネットワークカメラや、プリンタとしての機能を有していても良い。さらに、その他の処理を行うアプリケーションが実行可能なPCやスマートフォン、ルータなどであっても良いものとする。
センサーデータ処理装置106、107は、センサー102−105から送信されたセンサーデータパケットを、中継装置101を介して受信し、センサーデータの解析や蓄積を行う。また、センサーデータ処理装置106、107は、センサーデータの解析結果を表示したり、中継装置101に通知を行ったりしてもよい。センサーデータ処理装置106、107は、例えばPCやスマートフォンなどでもよく、また一般的にクラウドと呼ばれる仮想化基盤上にサーバ機能を構築したものであってもよい。
WSN109に含まれるセンサー102−105は、それぞれ例えばジャイロ、加速度、方位、距離、振動、温度、照度、UV、気圧、ガス、放射能、におい、ドアや窓の開閉、侵入検知など、何らかの値の測定やイベント検知を行うことができる装置である。これらのセンサー102−105は、所定のイベントが検知されたことを示す情報及び測定から得られた数値の少なくとも何れかを含む検知結果を中継装置101に送信する。他にも例えば、センサー102−105は、設置場所の気温が閾値以上である等の所定の環境条件が満たされているか否かを示す情報を定期的に送信してもよい。実際の送信処理においては、センサー102−105は、宛先アドレス等を含むセンサーデータパケットのヘッダを検知結果に付加し、WSN109上で通信可能な6LoWPANの規格に準拠したパケットにして送信する。
本実施形態では、センサーデータ処理装置106、107のいずれか、もしくはその両方が、中継装置101に対して、検知結果を含むセンサーデータパケットの転送先の指定を行うものとする。例えば、センサーデータ処理装置106、107は、中継装置101に到達したセンサーデータパケットのうち、温度や侵入検知など特定の種別の検知結果を含むパケットをセンサーデータ処理装置106に転送するように指定し、それ以外の種別の検知結果はセンサーデータ処理装置107に転送するように指定してもよい。中継装置101は、これらの指定に応じて、受信したセンサーデータパケットの転送先を判定し、そのパケットの宛先をセンサーデータ処理装置106または107に書き換えて転送する。
本実施形態では、上述のセンサーデータ処理装置106、107が実行する中継装置101に対する転送先の指定や、中継装置101が実行するセンサーデータパケットの宛先の書換えのために、OpenFlowの技術を適用する。
本実施形態では、OpenFlowコントローラ機能をセンサーデータ処理装置106、107に搭載し、OpenFlowスイッチ機能を中継装置101に搭載する。このようにして、センサーデータ処理装置106、107は、中継装置101におけるセンサーデータパケットの転送に関する設定を、OpenFlowにおけるフロー情報として定義して設定する。
OpenFlowのフロー情報は、転送対象のパケットを指定する条件であるマッチングルールと、マッチングルールに合致したパケットの転送処理として実行する処理群であるアクションリストとを含む。本実施形態では、センサーデータ処理装置106、107が、中継装置101に対してフロー情報のマッチングルールを設定する。前記フロー情報のマッチングルールは、中継装置101が受信するパケットが特定の検知結果を含むセンサーデータであるか否かを判定する条件を含むようにする。本実施形態においては、パケットの送信元アドレスを用いて、特定の検知結果を含むセンサーデータパケットであるか否かを判定する条件を含むようにする。さらに、パケットの宛先をセンサーデータ処理装置106または107のいずれかに書き換えることをアクションリストに含むようにする。
この他にも、OpenFlowを用いて、中継装置101がフロー情報に適合しない未知のセンサーデータを含むパケットをWSN109から受信した場合に中継装置101からセンサーデータ処理装置106、107のいずれか、もしくはその両方にパケットの転送処理方法を問い合わせても良い。また、LAN/WAN108に転送されるセンサーデータパケットの転送先の変更や転送量の抑制を行うために、センサーデータ処理装置106、107が中継装置101の持つフロー情報の更新を行ったりしても良い。
なお、本実施形態ではOpenFlowを用いて、転送処理の制御を行うことを想定するが、中継装置101の上で動作するアプリケーションが他の方式により転送の処理を行うように構成しても良い。
<中継装置101のハードウェア構成>
次に、本実施形態に係る中継装置101のハードウェア構成について、図2を参照して説明する。中継装置101は、そのハードウェア構成として、主に、システム部202と通信処理部203とを有する。
システム部202は、CPU204、RAM205、ROM206、および、システムバス207を備える。システムバス207は、CPU204、RAM205、および、ROM206を接続して情報を伝達する。CPU204は、RAM205やROM206に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて中継装置101全体の制御を行う。CPU204で実行するプログラムにはOSやアプリケーション、TCP/IPプロトコルスタック、PANスタックが含まれる。RAM205は、中継装置101の主記憶部であり、CPU204によるプログラムの実行や通信処理部203への入出力のための一時記憶領域として使用される。ROM206は、CPU204が実行するソフトウェアプログラムが格納される不揮発性の記憶部である。ROM206に格納されるプログラムは、RAM205に転送され、CPU204によって読み出されて実行される。
通信処理部203は、ローカルバス208、PAN制御部209、LAN制御部210、WLAN制御部211、および、転送処理部212を備える。ローカルバス208は、PAN制御部209、LAN制御部210、WLAN制御部211、及び転送処理部212を接続し情報を伝達する。
PAN制御部209は、WSN109に接続する無線PAN規格の通信インタフェースであり、WSN109との間における伝送パケットの送受信を実行する。また、PAN制御部209は、例えばZigBee、Wi−SUN等の無線通信規格に対応した接続制御を実行する。さらに6LoWPANで行うヘッダ圧縮・伸長、およびフラグメント・リアセンブルなどの処理などを実行する。本実施形態では、中継装置101がメッシュネットワーク構成のWSN109に接続するものとしているが、中継装置101は各センサーとピアツーピア接続で通信してもよい。特にこのようなケースにおいて、PAN制御部209はBluetooth(登録商標)などの規格に対応するものであってもよい。
LAN制御部210は、LAN/WAN108に含まれる有線LAN213に接続する通信インタフェースであり、有線LAN213との間における伝送パケットの送受信を実行する。また、LAN制御部210には、伝送メディアのPHYおよびMAC(伝送メディア制御)ハードウェア回路が含まれる。例えば中継装置101が接続する有線LAN213がEthernet(登録商標)である場合、LAN制御部210は、イーサネット(登録商標)NIC(Network Interface Card)に相当する。
WLAN制御部211は、LAN/WAN108に含まれる無線LAN214に接続する通信インタフェースであり、無線LAN214との間における伝送パケットの送受信を実行する。WLAN制御部211にはIEEE802.11a/b/g/n/ac等の無線LAN制御を実行するコントローラおよびRF回路が含まれる。
転送処理部212は、OpenFlowスイッチの機能が搭載され、パケット転送処理を行う機能部である。転送処理の対象パケットには、PAN制御部209が受信したパケットや、CPU204で実行されるTCP/IPプロトコルスタックが送信するパケットが含まれる。転送処理部212では、入力されるパケットを解析し、該パケットの転送条件をチェックし、該パケットの転送に係る処理を実行する。このとき、転送処理部212は、LAN/WAN108側に転送するパケットのヘッダ情報(例えばIPv6ヘッダの各フィールド)を設定する。代表的には、該転送パケットのIPv6ヘッダ情報の宛先フィールドを設定する。
<センサー102−105のハードウェア構成>
次に、本実施形態に係るセンサー102−105のハードウェア構成について、図3を参照して説明する。なお、ここでは例としてセンサー102のハードウェア構成について説明するが、他のセンサーについても同様の構成であるものとする。また、センサー102−105のそれぞれは、検知する測定値やイベントの数・種類に応じて搭載するセンシングモジュールの数や種別が異なっていても良いものとする。
センサー102は、MCU302、温度センサー303、照度センサー304、PAN制御部305を備える。MCU302は、内部に保持している小規模のメモリ領域に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて、センシングモジュールを用いた検知結果の取得やセンサーデータパケットの生成と送信、およびパケットの送信に必要な設定処理などを行う。前述のパケットの送信に必要な設定処理にはIPv6アドレス自動設定の処理が含まれるが、この処理の詳細な説明は後述する。
温度センサー303および照度センサー304は、測定値やイベントを検知するためのセンシングモジュールである。PAN制御部305は、WSN109に接続する無線PAN規格のネットワークインタフェースであり、WSN109との間における伝送パケットの送受信を実行する。また6LoWPANで行うヘッダ圧縮・伸長、およびフラグメント・リアセンブルなどの処理などを実行する。
温度センサー303および照度センサー304で検知された測定値やイベントは、MCU302によってセンサーデータパケットのペイロードとして、PAN制御部305を介して中継装置101に送信される。
<中継装置101のプレフィクスの配布処理>
次に、本実施形態に係る中継装置101のプレフィクスの配布処理について、図4乃至図5を用いて説明する。図4は中継装置101の持つIPv6アドレスプレフィクスのリスト(以降、プレフィクスリスト)に含まれる各プレフィクスの配布方法を決定して、RAパケットに付加して配布する処理を表したフローチャートである。この処理は、中継装置101が近隣の6LoWPANルータ(6LR)やノード(6LN)にプレフィクスを配布するときに、CPU204がROM206に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより実現される。また図5は中継装置101の持つプレフィクスリストを例示したものである。このプレフィクスリストは、中継装置101のRAM205またはROM206に保持されていることを想定する。CPU204がRAM205またはROM206に記憶されているプレフィクスに対して参照あるいは更新を行い、プレフィクスに対して管理を行う。プレフィクスリストに含まれる各エントリは、プレフィクスとそのプレフィクスに対応付けられる検知結果(即ち、センサーの測定値やイベント)の種別、およびそのプレフィクスの配布方法の情報を有している。
S401は、図5に示すプレフィクスリストからひとつのエントリを選択する。S402ではS401で選択したエントリの配布方法の項を確認して、どの配布方法を行うかの判断をする。例えば、S401でプレフィクスリスト内の502や503が選択されていた場合、配布方法の欄に“6CO”とあるためS403に進み、エントリに含まれるプレフィクス(fd00:1111::/64、fd00:2222::/64)を配布するために6LoWPAN Context Option(6CO)を作成する。このとき、前記プレフィクスには、6LoWPANのIPv6ヘッダ圧縮で使用するためのContext ID(CID)が付与される。例えば、502のエントリを選択していた場合は、6COのCIDのフィールドに1を設定し、同様に503を選択していた場合にはCIDのフィールドに2を設定する。また、S401で504のエントリを選択していた場合、配布方法に“PIO”とあるためS404に進み、エントリに含まれるプレフィクス(fd00:aaaa::/64)を配布するためにPIOを作成する。S403またはS404でプレフィクスを配布するためのオプションを作成した場合、S406に進んでRAパケットに前述の作成したオプションを付加する。一方で、S401で505のエントリを選択していた場合は、配布方法に“配布無”とあるためS405に進むが、この場合はプレフィクスの配布を行わないため、特に処理は行なわず、S407に遷移する。S407では、図5に記載のプレフィクスリストの中で、まだ選択されていない未走査のエントリが存在するかを確認する。もし、未走査のエントリが存在したら、S401に戻り処理を継続する。これにより、プレフィクスリスト内のすべてのエントリに対してS403乃至S405のいずれかの処理がされることになる。以上の処理を、プレフィクスリスト内のすべてのエントリに対して行った後、S408に遷移してWSN109にRAパケットを送信することでプレフィクスの配布を行う。
本実施形態で、図5に示したプレフィクスリストは、図1に示した情報処理システム100の管理者やユーザによって、コンフィギュレーションファイルなどで予め構築されるようにする。但し配布の方法については、以前の動作時の実績を基に起動時に中継装置101が構築しても良いものとする。または、センサーデータ処理装置106、107からフロー情報の設定と共に、何らかの方法を用いてプレフィクスリストが通知されるような構成を用いても良いものとする。
データの配布の方法について、上記の「以前の動作時の実績」とは、通信状況の過去の実績をいう。ここで、「通信状況」とは、データ種別という観点から見たデータの配布頻度、データ種別という観点から見たデータパケットの大きさ、データ種別という観点から見たネットワークの通信負荷をいうものとする。具体的には、データの配布頻度は、例えば中継装置101に到達するデータのうち数が多いデータの種別によって知ることができる。また、一般的に所定の種別のデータを配布するセンサーの台数が多ければ、データの配布頻度が多くなると見込まれるので、データ種別ごとのセンサーの台数によってデータの配布頻度を予測することができる。また、データパケットの大きさは、たとえばデータ種別によるフラグメント回数の多さによって知ることができる。また、ネットワークの通信負荷は、たとえばデータ種別によるノード数や転送回数の多さによって知ることができる。
本発明は、各データの種別に応じて、予め通信状況が予見できる場合は管理者やユーザによって、各データのプレフィクスや配布方法を決定させることができる。この場合は、管理者やユーザが中継装置101に対して設定することができるようにし、中継装置101は管理者やユーザにプレフィクスや配布方法を決定させる手段を有する。一方、通信状況の実績を検知することができる場合は、後に説明するように中継装置101が各データのプレフィクスや配布方法を決定するようにしてもよいし、センサーデータ処理装置106、107が中継装置101に設定させるようにしてもよい。
なお、上記図5の例では、温度の検知結果はプレフィクス(fd00:1111::/64)、人感の検知結果はプレフィクス(fd00:2222::64)、照度の検知結果はプレフィクス(fd00:aaa::/64)とし、温度と人感と照度の検知結果のそれぞれの配布方法は6CO,6CO,PIOとしていた。
一般的に、PIOに比して6COによる配布は、圧縮効率が高いため、予めセンサーデータパケットの長さが大きくなる検知結果が分かっていれば、センサーデータパケットの長さが大きくなる検知結果を優先的に6COによって配布するようにすることができる。優先的に6COによって配布するようにするため、当該センサーデータについては、所定のプレフィクスを使用するようにすることができる。
このことを利用して、プレフィクスリストの各エントリの配布方法については、WSN109の使用帯域がより狭くなったり、中継装置101の処理負荷がより軽減されたりするように設定するのが好ましい。例えば、WSN109でパケットを転送するときにフラグメントが発生することで、使用帯域が広くなり、さらに中継装置101の処理負荷も増加することが懸念される場合がある。そのような場合、センサーデータパケットの長さが大きくなるような検知結果の種別については、それに対応付けられたプレフィクスを優先的に6COで配布できるようにする。その他にも、WSN109内で転送される頻度が高い検知結果や、より多くのセンサーでセンシングされる検知結果の種別に対応付けられたプレフィクスを6COで配布できるようにする。
一方で、6COで配布可能なプレフィクス数には上限があるため、それを超過してプレフィクスを配布する場合にはPIOを使用する。即ち、PIOはセンサーデータ処理装置106、107で処理することが期待される検知結果の種別であるが、対応するプレフィクスを6COで配布することのできない場合に使用される。また、センサーデータ処理装置106、107で処理することが期待されない検知結果の種別については、それに対応付けられたプレフィクスは配布されない。これにより、その検知結果を含むパケットはWSN109に転送されないようにする。
図5のプレフィクスリストの配布方法は、以下のように決定することができる。プレフィクスリストの配布方法の決定により、中継装置101はそれに応じてプレフィクスの配布方法を選択することができる。
まず、プレフィクスを利用しているセンサーの台数に基づいてプレフィクスの配布方法を決定することができる。具体的には、所定のプレフィクスを利用するセンサーの台数が所定の台数より多い場合は、当該プレフィクスについては6COで配布するようにし、前記所定の台数よりも少ない場合はPIOで配布するようにすることができる。これによって、中継装置101は所定のプレフィクスを利用しているセンサーが所定の台数より多い場合は、そのプレフィクスについては6COで配布することを選択することができ、少ない場合はPIOで配布することを選択することができる。
また、所定のプレフィクスに基づいて設定したIPアドレスのパケットを、中継装置101が受信する頻度に基づいてプレフィクスリストの配布方法を決定することができる。例えば、中継装置101においてパケットを受信する頻度を把握し、所定のプレフィクスを用いたIPアドレスのパケットの受信頻度が所定の閾値よりも高い場合は、当該プレフィクスの配布方法を6COとし、前記閾値よりも低い場合には当該プレフィクスの配布方法をPIOとすることができる。
さらにまた、所定のデータ種別のデータパケットのフラグメントの発生頻度に基づいてプレフィクスの配布方法を決定することができる。この場合、中継装置101において受信するパケットのフラグメントの発生頻度を把握し、所定のプレフィクスを用いたパケットのフラグメントの発生頻度が所定の閾値よりも高い場合は、当該プレフィクスの配布方法を6COとし、前記閾値よりも低い場合は当該プレフィクスの配布方法をPIOとすることができる。 このようにプレフィクスの配布方法を適宜選択することにより、WSN109の使用帯域がより狭くなり、中継装置101の処理負荷が軽減されるようにすることができる。
<センサー102のIPv6アドレス自動設定の処理>
次に、本実施形態に係るセンサー102のIPv6アドレスの自動設定の処理について、図6乃至図9を用いて説明する。図6および図7はセンサー102の実行するIPv6アドレス自動設定の処理と、その処理中に実施されるプレフィクスの選択処理である。センサー102は、起動直後にセンサーデータパケットの送信のために、図6のフローチャートに示したIPv6アドレス自動設定の処理を実行する。
センサー102は、まずS601ではIPv6リンクローカルアドレスの設定を行う。その後、設定したIPv6リンクローカルアドレスを用いてルータ要請(RS)パケットの送信(S602)と、それに対する応答であるRAパケットの受信を行う(S603)。S603で受信したRAパケットには、先述した中継装置101の作成したプレフィクスを配布するためのオプションが付加されているものとする。以降、RAパケット内のオプションに含まれる複数のプレフィクスを、受信プレフィクスリストと呼称して説明する。
S604では、受信プレフィクスリストの中に、センサー102が使用可能なプレフィクスが含まれているかの判定を行い、プレフィクスが含まれていた場合には、当該使用可能なプレフィクスの抽出を行う。このプレフィクスの抽出処理は図7のフローチャートを用いて説明する。
図7のS701は図8に示したプレフィクステーブルからひとつのエントリを選択する。このプレフィクステーブルは、MCU302のメモリ領域に格納されており、センサー102の検知する測定値やイベントの種別に対応したプレフィクスを持っている。本実施形態において、センサー102は温度センサー303と照度センサー304を有しているため、これに対応付けられたプレフィクスがそれぞれ802と803のエントリに格納されている。次にS702では、選択したエントリの持つプレフィクスが、受信プレフィクスリストに含まれているか否かの確認を行う。もしエントリの持つプレフィクスが含まれていた場合には、S703に進み、選択したエントリの持つプレフィクスを使用可能なプレフィクスとして抽出する。また、S702でプレフィクスが受信プレフィクスリストに含まれていなかったら、S704に遷移する。
その後、S704では、プレフィクステーブルに未走査のエントリがあるか確認して、あった場合にはS701の処理に戻り、再度未走査のエントリを選択してプレフィクスの抽出処理を反復する。S704で未走査のエントリがなくなったら、使用可能なプレフィクスの抽出処理を終了する。
なお、本実施形態では中継装置101は図5に示したプレフィクスリストに基づき6COおよびPIOを作成している。そのため、図8のプレフィクステーブルの802のエントリに対応するプレフィクスは6COで、803のエントリに対応するプレフィクスはPIOで配布されており、図7の処理で使用可能プレフィクスとしてそれぞれ抽出される。ここで図8に示した各センサーの持つプレフィクステーブルは、図5に示した中継装置101の持つプレフィクスリストに対応付けて設定されていることを想定する。即ち、図5のプレフィクスリストと、図8のプレフィクステーブルの持つ検知結果の種別とプレフィクスの対応付けが一致するように、情報処理システム100の管理者やユーザによって適切に設定されている必要がある。
次に図6のフローチャートに戻り、S605で図7の処理で抽出されたプレフィクスがあるかどうかの確認を行う。抽出されたプレフィクスがある場合、S606に遷移して、6LoWPANのヘッダ圧縮処理で、部分的に圧縮可能となり得るIIDを生成する処理を行う。
このIIDは図9に示すようなフォーマットを持っている。図9の枠線に囲まれた部分901がヘッダ圧縮時に省略可能な部分である。一方で、実線で下線を引かれた部分902(以下、実線部902)、および破線で下線を引かれた部分903(以下、破線部903)は、ヘッダ圧縮時に省略されずに、パケットのヘッダ情報として送信される部分である。本実施形態では、実線部902は検知結果の種別を表す識別番号を入力することを想定する。また、破線部903はWSN109内のセンサー102であること示す識別番号、即ち中継装置101でパケットの送信元のセンサーを特定するための識別番号を入力することを想定する。例えば、実線部902には、図8のプレフィクステーブルの情報を基に、温度センサーに対応するIIDを生成する場合は0x01を入力し、照度センサーに対応するIIDを生成する場合は0x0aを入力する。また、破線部903にはセンサー102を識別するための番号として0x02を入力する。このとき、センサー102を識別するための識別番号は、予め情報処理システム100の管理者やユーザによって設定されるか、PAN制御部305の持つMACアドレスのようなデバイスを一意に識別可能な情報を基に各センサーが生成していることを想定する。
次にS607では、S604で抽出したプレフィクスと、S606で生成したIIDを結合してIPv6アドレスを作成し、センサーの持つネットワークインタフェースに設定する。このとき、S604で複数のプレフィクスを抽出していた場合には、S606で複数のIIDが生成され、そしてS607で複数のIPv6アドレスが設定されることになる。センサー102の場合、温度センサーに対応するアドレスであるfd00:1111::ff:fe00:0102と、照度センサーに対応するアドレスであるfd00:aaaa::ff:fe00:0a02の2つのIPv6アドレスが設定される。
S607でIPv6アドレスの設定をしたら、設定した各IPv6アドレスを6LBRに登録するために、近隣要請(NS)パケットを送信し(S608)、その後アドレス登録結果の通知を含む近隣広告(NA)パケットを受信する(S609)。そして、S610で受信したアドレス登録の結果を確認し、アドレスの登録が成功していたら、アドレスのIPv6アドレスの自動設定の処理を終了する。一方でアドレスの登録に失敗していたらS611に遷移して、アドレス登録に失敗したものとは異なるIIDを再度生成する。このIIDの再生成の処理は図9に示したIIDのフォーマットの破線部903を異なる値にして生成することを想定する。例えば、センサー102が温度センサーに対応するアドレスとして生成したfd00:1111::ff:fe00:0102の登録に失敗した場合、破線部903の部分をインクリメントして「0000:00ff:fe00:0103」のIIDを生成する。その後S607に戻り、S607からS609の処理を行って、新たに生成したIPv6アドレスの登録処理を行う。
なお、本実施形態では、検知結果の種別を特定する実線部902が8ビット、センサーを識別する破線部903が8ビットとなるように割り当てた。しかし、WSN109で検知する測定値やイベントの数や、同一検知結果を報知するセンサーの数に応じて、それぞれの長さを変動させても良いものとする。
また、S610でIPv6アドレスの登録に失敗したことを確認した場合、本実施形態では図9に示したIIDのフォーマットのうち、破線部903の値をインクリメントする例を示したが、この部分を再生成するときに、乱数を用いるような構成を用いても良いものとする。また、本実施形態では、IPv6アドレスの登録処理に失敗した場合に破線部903の値を変更して、繰り返しIPv6アドレスの登録を試みるような構成を用いているが、予め定められた回数だけ登録に失敗した場合には、PAN制御部209の持つMACアドレス(もしくは、MACアドレスをEUI−64形式に拡張したもの)から生成されるIIDを用いてIPv6アドレスを設定しても良いものとする。但し、この場合は中継装置101で転送処理を行う際に、IIDから検知結果の種別を識別することができない点に留意する必要がある。
さらに、本実施形態では中継装置101がプレフィクスとIIDの実線部902の両方で検知結果の種別を特定できるようなIPv6アドレスの設定を行ったが、それぞれが異なる情報を識別するために使用されても良い。例えば、プレフィクスで検知結果の種別を特定して、実線部902では検知結果の種別以外の情報を特定するために使用し、センサーの設置箇所や設置された時期などを特定できるようなフォーマットのIPv6アドレスを設定しても良い。但し、このときは中継装置101による転送処理で情報を正確に識別するために、すべてのセンサーが統一されたフォーマットを用いてIIDを生成する必要がある。
また、本実施形態のように、センサーが複数のIPv6アドレスを設定した場合、送信パケットのペイロードに含まれる検知結果の種別に応じて、適切な送信元アドレスを生成する必要がある。例えば、センサー102が温度センサー303の検知結果を含むパケットを生成する場合、送信元アドレスはfd00:1111::ff:fe00:0102となる。同様に、照度センサー304の検知結果を含むパケット生成する場合、送信元アドレスはfd00:aaaa::ff:fe00:0a02となる。
<中継装置101のパケットの転送処理>
最後に本実施形態における中継装置101のIPv6パケットの転送処理について図10乃至図11を用いて説明する。
図10は中継装置101の転送処理部212の持つOpenFlowスイッチに設定されたフロー情報のリスト、即ちフローテーブルの一部である。本実施形態では、パケットの送信元IPv6アドレスからパケットに含まれる検知結果の種別を識別可能であるため、パケットの送信元IPv6アドレスのプレフィクスやIIDから検知結果の特徴や送信元センサーを特定するための情報を確認するようなマッチングルールを含むフロー情報が設定される。
以下に本実施形態におけるフロー情報の設定例を、図10を用いて説明する。ここで、本実施形態の情報処理システム100では、送信元センサーに依らず、温度センサーの検知結果はセンサーデータ処理装置106で解析し、照度センサーの検知結果はセンサーデータ処理装置107で解析することを想定する。このとき、中継装置101はOpenFlowスイッチに対し、温度センサーの検知結果をセンサーデータ処理装置106に転送するために、次の2つのフロー情報を図10のフローテーブルに登録する。1つ目のフロー情報(1002)はIIDが“0000:00ff:fe00:01XX(XXは任意の8ビット)”のフォーマットを持つかを判断するマッチングルールを持ち、2つ目のフロー情報(1004)はIPv6プレフィクスが“fd00:1111/64”のフォーマットを持つか判断するマッチングルールを持つ。これらのマッチングルールに適合するパケットには、「宛先をセンサーデータ処理装置106のアドレスに書き換え、LAN/WAN108に転送する」アクションが実行される。同様に、照度センサーの検知結果を含むパケットをセンサーデータ処理装置107に転送するために2つのフロー情報を持ち、1つ目のフロー情報(1003)はIIDが“0000:00ff:fe00:0aXX(XXは任意の8ビット)”のフォーマットを持つかを判断するマッチングルールを持ち、2つ目のフロー情報(1005)はプレフィクスが“fd00:aaaa/64”のフォーマットを持つか判断するマッチングルールを持つ。これらのマッチングルールに適合するパケットには、「宛先をセンサーデータ処理装置107のアドレスに書き換え、LAN/WAN108に転送する」アクションが実行される。同様にして、センサーデータ処理装置106、107から他のセンサーの検知結果の解析のために、中継装置101に転送指示があった場合には、その指示情報に基づきフロー情報が登録される。
なお、本実施形態では2つのフロー情報がフローテーブルに登録されている例を示したが、本実施形態のようにプレフィクスとIIDの両方でパケットの持つセンサーの検知結果の種別を特定できる場合には、いずれか片方のみが登録されるような構成を用いても良い。例えばすべてのセンサーが図9に示したフォーマットのIIDの生成方法を用いてアドレスを付加できるような場合には、プレフィクスの比較するようなマッチングルールを持つフロー情報は不要となるため、IIDを比較するマッチングルールを持つフロー情報のみをフローテーブルに登録する。
以上の設定がされたOpenFlowスイッチを用いた転送処理について、図11のフローチャートを用いて説明する。S1101では、PAN制御部209で6LoWPANパケットを受信し、受信パケットに対してヘッダの伸長やフラグメントの処理を実行してIPv6パケットに変換した上で、転送処理部212に入力する。その後S1102で、転送処理部212に入力された受信パケットとマッチするマッチングルールを持つフロー情報が、フローテーブル内に存在するか否かを確認する。
このとき、受信パケットにマッチするフロー情報が存在した場合は、S1103に遷移して、フロー情報の持つアクションを実行して、パケットの転送処理が実行される。一方で、S1102でフロー情報が存在しなった場合は、S1104に遷移して、受信パケットを中継装置101上のアプリケーションで受信し、ペイロードの解析処理を行ったり、転送先を識別したりするような処理を行う。
なお、本実施形態ではS1104に遷移した場合には受信パケットを中継装置101の持つアプリケーションで処理するような構成を用いているが、パケットを破棄しても良い。また、センサーデータ処理装置106、107の持つOpenFlowコントローラ機能にPacket−Inメッセージを送信して、受信パケットの処理方法を問い合わせて、受信パケットの処理方法を決定するような構成を用いても良い。
なお、本実施形態では検知結果の種別で転送先を決定するために、図9に示したIIDのフォーマットのうち、実線部902のみを参照していたが、送信元センサーを特定する破線部903のみを参照したり、実線部902と破線部903の両方を参照したりして、転送先を決定するような構成を用いても良い。また、本実施形態では、各センサーの検知結果の種別に基づき転送先を変更することを想定していたが、転送先を分類するのに使用する情報は検知結果の種別に限らず、送信元センサーの設置箇所などの位置情報や、ノード・ルータなどの送信元センサーの動作状況などの情報によって、転送先を分類するような構成を用いても良い。
<実施形態1の効果>
以上に説明した第1の実施形態を用いることで、ネットワーク間の中継装置がルータ広告(RA)によってプレフィクスを配布する際に、6COかPIOを適宜選択すること、あるいは所定のプレフィクスを配布しないことなどを選択することができるようになる。
これにより、本実施形態によれば、センサーデータの種別に応じてヘッダ圧縮を効率よく行うことができる。たとえば、パケット転送量の多い検知結果や、パケット送信時にフラグメントの発生しやすい検知結果の転送に6COで配布されたプレフィクスを使用させることが可能となる。これによって、WSN109の使用帯域を狭めること、パケット長が増加すること、あるいは、中継装置101の処理量が過大になること、あるいは、フラグメントが頻発すること等を防止することが可能となる。
一方で、IIDについては、一般に6LoWPANの規格で定められた特定のフォーマットを用いなければ圧縮することができない。また、従来はIoT−GWのパケット転送処理の効率化のために64ビットのIID全体を使用してペイロードの内容を解析することが提案されていた。しかし、64ビットのIID全体を使用してペイロードの内容を解析しようとすると、IIDを圧縮できないためパケット長が大きくなり、中継装置の処理量が大きくなる問題があった。これに対して、本実施形態によれば、IIDの圧縮可能な部分は圧縮し、圧縮できない部分にデータの種別やセンサーの識別情報を格納するようにしている。これにより、IIDの圧縮を最大限行えるようにするとともに、データの種別やセンサーの識別情報の少なくともいずれかを利用して適切な転送先を判断して、転送処理を効率よく行うことが可能になる。
[実施形態2]
以下、本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態におけるシステムの構成、中継装置101のハードウェア構成、センサー102のハードウェア構成は図1乃至3を用いて説明した実施形態1と同じであり、説明は省略する。
本実施形態では、中継装置101が一度プレフィクスを配布した後に再度配布を試みる際に、その時点までにWSN109から受信した検知結果を含むパケットの受信状況などを考慮して、プレフィクスの配布方法を動的に決定する処理を行う。また、WSN109内のセンサー102−105から受信するセンサーデータの種別が多岐にわたる場合を想定して、デフォルトコンテキスト(即ち、CIDが0のコンテキスト)に対応づけられたプレフィクスを生成して6COで配布する処理の例を示す。またデフォルトコンテキストを配布された場合の各センサーのIPv6アドレス自動設定の処理、および中継装置101で実施するデフォルトコンテキストの使用されたパケットの転送処理についても併せて説明する。
<中継装置101のプレフィクスの再配布処理>
本実施形態に係る中継装置101のプレフィクスを再配布する処理について、図12乃至図13を用いて説明する。なお、以降の説明では本実施形態で説明する処理を実施する以前に、実施形態1で説明を与えたプレフィクスの配布方法が実行されていることを想定して説明する。
図12はプレフィクスリスト(以下、プレフィクスリスト)に含まれる各プレフィクスを、中継装置101が再配布する際に実施する処理を表したフローチャートである。また図13はプレフィクスの再配布の際に使用する中継装置101の持つプレフィクスリストを例示したものである。本実施形態におけるプレフィクスリストは、実施形態1で説明したプレフィクスリストの情報に加えて、各プレフィクスの使用状況や、中継装置101における各プレフィクスを使用しているセンサーデータパケットの受信状況の情報を保持している。これらの情報は図13において、“ノード数”、“パケット転送回数”、“フラグメント回数”、の列に示されている。
実施形態1では図5に示す通り、温度センサーおよび人感センサーの検知結果を送信するために6COを、照度センサーの検知結果を送信するためにPIOを用いてプレフィクスを配布していた。また、振動センサーに対しては配布しなかった。このようなプレフィクスの配布の後に中継装置101はWSN109内の各センサーの検知結果を転送し、またセンサーデータ処理装置106、107からは振動センサーなどの検知結果の転送指示を新たに受けたことを想定する。このような状況を踏まえて、図12に示した中継装置101のアドレスプレフィクスの再配布を実施する。
S1201では、図13に示すプレフィクスリストの持っているプレフィクスの使用状況の情報や、センサーデータ処理装置106、107からの転送指示に基づいて、プレフィクスを再配布する方法の検討を行う。まず、センサーデータ処理装置106、107からの転送指示を受けたため、図13の1305のエントリに示すように、振動センサーの検知結果を送信する際に使用するプレフィクスをPIOで配布するようにプレフィクスリストを更新する。なお、本実施形態ではセンサーデータ処理装置106、107から新たに転送指示のあった検知結果に対しては、PIOでプレフィクスの配布をするが、コンテキストで配布するプレフィクスの数が15個よりも少ない場合には6COで配布しても良い。
次に各プレフィクスの使用状況を確認する。本実施形態の場合、当初PIOで配布していた照度センサーに対応するエントリ(1304)で、高頻度でフラグメントが発生していることが分かる。パケットのフラグメントは、中継装置101の処理負荷を高めたり、WSN109の帯域を圧迫したりするなどのデメリットがある。そのため、フラグメント数の削減を試みるために、6COを用いて圧縮可能なプレフィクスを配布するように変更する。このとき、既に6COで配布中のプレフィクスが15個に満たない場合は、当該プレフィクスにCIDを付番して配布すれば良い。また、6COでプレフィクスを配布したもののPIOで配布したプレフィクスよりも使用頻度が低く、PIOで配布したプレフィクスと配布方法を交換したほうが効率的な通信、使用帯域の削減が期待できる場合は、配布方法を入れ替えても良い。
一方で、既に6COで15個のプレフィクスを配布中で、かつ配布中のプレフィクスで6COとPIOの配布方法の入れ替えが困難である場合には、CIDが0のデフォルトコンテキストを配布する。本実施形態では、このデフォルトコンテキストの配布を行う例を用いて説明する。デフォルトコンテキストを使用する場合、図13の1306で示すようなデフォルトコンテキスト用のエントリを新たに追加する。このとき使用するプレフィクスは、センサーの検知結果の種別を特定するための各プレフィクスとは異なるものを使用する。本実施形態では、fd00:1234:5678::/64をデフォルトコンテキスト用のプレフィクスとして使用する。そして、デフォルトコンテキストを使用してほしいセンサーの検知結果の種別に関しては、プレフィクスの配布を停止する。本実施形態においては、フラグメント回数の多い照度センサーの検知結果を特定するためのプレフィクスの配布を停止するために、図13の1304のエントリの配布方法を配布無に変更する。以上の処理を行うことで、後述するWSN109内のセンサーのIPv6アドレスの自動設定の処理で、「プレフィクスの配布がされず、かつデフォルトコンテキストが配布される」ときの処理として、デフォルトコンテキストのプレフィクスを選択させる。
以上の処理を行った後、実際にプレフィクスを配布するためにS1202乃至S1209の処理を実施する。これらの処理は実施形態1の図4のS401乃至S408で説明を与えた処理と同様の処理を行うため説明を省略する。デフォルトコンテキストで配布するプレフィクスも他のプレフィクスと同様、S1203で配布方法を確認の後、S1204に遷移して6COに入力され、他のプレフィクスと共にRAに付加されて送信される。
なお、以上の説明は、フラグメントの発生頻度によって、プレフィクスの配布方法を変更し再配布する例について行ったが、ノード数(センサー台数)やパケット転送回数や中継装置101における受信頻度等により、プレフィクスの配布方法を変更・再配布しても良い。具体的には実施形態1で説明したように、センサーの台数が所定の台数より多い場合、中継装置101における受信頻度が所定の閾値よりも高い場合、およびフラグメントの発生頻度が所定の閾値より高い場合に、プレフィクスの配布方法を6COに変更し、あるいはデフォルトコンテキストで配布するようにプレフィクスの配布方法を変更し、再配布を行うことができる。 なお、プレフィクスの再配布のタイミングは、規格上定められている定期的なRAパケットの送信時以外にも、本実施形態のようにセンサーデータ処理装置106、107から新たな転送指示を受信したなどのイベント駆動で逐次実施しても良い。但し、この場合はイベントが頻発したときにWSN109内のプレフィクスの管理の負荷が増大する恐れがあるため、情報処理システム100の管理者やユーザによって予め定められた期間の度に実施するような形式を用いても良い。
<センサー102のIPv6アドレス自動設定の処理>
次に、本実施形態に係るセンサーのIPv6アドレスの自動設定の処理について説明する。センサーにおけるIPv6アドレスの自動設定の処理については、実施形態1の図7に示した使用可能なプレフィクスの抽出の処理の点で本実施形態と差異がある。そのため、実施形態1と同様の処理を行う図6の処理については説明を省略し、ここでは本実施形態で実施する使用可能なプレフィクスの抽出方法について図14のフローチャートを用いて説明する。また本実施形態においても実施形態1と同様、センサー102は図8に示したプレフィクステーブルを有しているものとする。
S1401は図7のS701と同様、センサー102の持つプレフィクステーブルから未走査のエントリを選択する。次にS1402で受信プレフィクスリストの中に選択したエントリの持つプレフィクスがあるかを確認する。S1402で一致するプレフィクスがあった場合にはS1403に遷移し、実施形態1における図7のS703と同様、エントリのプレフィクスを抽出する。一方で、選択したエントリの持つプレフィクスがプレフィクスリストになかった場合、S1404に遷移する。S1404では、受信したプレフィクスリストにデフォルトコンテキストが含まれるか否かを確認する。デフォルトコンテキストがあった場合はS1405に遷移して、プレフィクステーブルのエントリの持つプレフィクスの代わりに、デフォルトエントリを選択する処理を行う。またS1404でデフォルトコンテキストが無かった場合は、何もせずにS1406に遷移する。S1406では、図7のS704と同様の処理を行う。
本実施形態において、センサー102は照度センサーの検知結果を特定するためのプレフィクス、即ち図8の803のエントリに含まれるプレフィクスが配布されない。しかし、中継装置101のプレフィクスの再配布処理で述べたように、fd00:1234:5678::/64のプレフィクスを持つデフォルトコンテキストが配布される。そのため、照度センサーの検知結果を特定するためのプレフィクスの代わりに、デフォルトコンテキストを用いてアドレスを生成する。この場合、図6に示したフローチャートのS605乃至S607でIPv6アドレスを生成すると、fd00:1234:5678::ff:fe00:0a02のアドレスが得られることになる。
なお、本実施形態のここまでの説明で、照度センサーの検知結果を特定するためにデフォルトコンテキストを用いたる例を示したが、複数の種別の検知結果に対してデフォルトコンテキストを用いるような構成を用いても良い。例えば、照度センサーに加えて加速度センサーの情報もデフォルトコンテキストで使用するような構成にしても良い。このとき、中継装置101は照度センサーと同様、加速度センサーに関してもプレフィクスの配布処理を行わない。また加速度センサーの検知結果を送信するセンサーは、加速度センサーに対応付けられたプレフィクスが配布されないことを確認したうえで、デフォルトコンテキストを用いてIPv6アドレスの設定処理を行う。但し、このように複数の検知結果の送信にデフォルトコンテキストを使用する場合は、図9に示したIIDのフォーマットを用いて検知結果の種別、およびセンサーの識別情報を特定可能であることが好ましい。これは、デフォルトコンテキストを使用して検知結果を送信するセンサーが複数あった場合に、プレフィクスによって検知結果の種別を識別して転送先の指定ができないためである。詳細については、中継装置101におけるパケットの転送処理の説明の中で説明する。
<中継装置101のパケットの転送処理>
次に本実施形態における中継装置101のIPv6パケットの転送処理について説明する。本実施形態のパケットの転送処理は、実施形態1とほぼ同様の処理を行うが、センサー102の照度センサーに関する検知結果のように、デフォルトコンテキストを用いて送信されるパケットの転送先を考慮してフローテーブルを構築する必要がある。そのため、図15に本実施形態で用いるフローテーブルを示し、実施形態1との差異についての説明をする。また、フローテーブルを用いて実行される処理については、図16を用いて説明する。
図15に示したフローテーブルのうち、1502や1503のエントリのようにIIDを確認するマッチングルールが構成されているものについては、図10の1002や1003からの変更はない。一方で、プレフィクスを確認するマッチングルールが構成されるエントリについては、本実施形態ではデフォルトコンテキストを用いて送信されるパケットを考慮して一部のエントリが追加・削除されている。具体的には、図10では1005が照度センサーの検知結果をセンサーデータ処理装置107に転送するためのフローエントリとして登録されていたが、図15ではこれが削除されている。また、デフォルトコンテキストを使用しているパケットを中継装置101の上で動作するアプリケーションで処理して転送先を解析するために、1505のエントリを追加している。1505のエントリは、プレフィクスがデフォルトコンテキストで配布されたプレフィクス(即ちfd00:1234:5678/64)であるかを判断するマッチングルールを持つ。また、このルールに該当するパケットは、宛先が中継装置101に書き換えられてローカルポートに転送されるアクションが実行される。この1505のエントリは、複数の種類のセンサーの検知結果がデフォルトコンテキストを使用して送信される場合に、プレフィクスのみでは適切に転送先を判断することができないために必要なエントリである。このとき、IIDから転送先を識別できる場合には、アプリケーションによるパケットの転送先の解析処理が不要となるため、フローエントリの優先度として1505のエントリよりも1503のエントリの方を高くしておく。
次に本実施形態におけるパケットの転送処理について図16を用いて説明する。S1601乃至S1602は図11のS1101乃至S1102と同様の処理を行うため説明を省略する。S1602で、受信パケットとマッチするルールを持つフロー情報があった場合には、S1603に遷移してマッチしたフロー情報の中で優先度のより高いものを選択する処理を行う。そして、S1604で選択したフロー情報の持つアクションを実行する。例えば、本実施形態でセンサー102がfd00:1234:5678::ff:fe00:0a02の送信元アドレスを用いて、照度センサーに関する検知結果を送信した場合、そのパケットは1503と1505の2つのフロー情報のマッチングルールに該当する。このとき、優先度の項を確認すると、1503のフロー情報の優先度が高くなるように設定されているため、S1603で1503のフロー情報を選択することになる。そしてS1604で、1503のフロー情報の持つアクションリストに従って処理を実行する。
もしS1602で受信パケットがどのマッチングルールにも該当しない場合は、S1605に遷移して、パケットの処理を中継装置101のアプリケーションで行う。なお、本実施形態では、デフォルトコンテキストを用いたパケットの転送を中継装置101上のアプリケーションで処理させることを明示するために1505のフローエントリを用いた。しかし、S1605で受信パケットとマッチするルールを持つフロー情報が無い場合も同様の処理を行っているため、この場合は1505のエントリは必須ではない。一方で、S1605で実施する処理が、パケットの破棄やセンサーデータ処理装置106、107の持つOpenFlowコントローラ機能に対するPacket−Inメッセージの送信である場合には、本実施形態のように1505のエントリを登録しておくことで、アプリケーションによる転送処理を実現させることが可能である。
<実施形態2の効果>
以上に説明した第2の実施形態を用いることで、実際に情報処理システム100を動作させたときに、各検知結果の種別に対応付けられたプレフィクスの使用状況や、パケットのフラグメントの状況などを考慮して、プレフィクスの配布方法の変更することができる。また、デフォルトコンテキストを使用することで、6LoWPANのヘッダ圧縮を行うことのできる検知結果の種別を増やすことが可能になり、より効率的な検知結果の転送が可能になる。
[実施形態3]
以下、本発明の第3の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態におけるシステムの構成、中継装置101のハードウェア構成は図1乃至3を用いて説明した実施形態1と同じであり、説明は省略する。また、中継装置101の行うプレフィクスの配布の方法については、実施形態1または実施形態2で示した処理を行うため説明を省略する。
実施形態1および実施形態2では、すべてのセンサーがプレフィクステーブルと配布されたプレフィクスリストを照合して適切なプレフィクスを選択したうえで、図9に示したフォーマットのIIDを生成してIPv6アドレスを設定していた。しかし、このIPv6アドレス自動設定の処理は、IPv6や6LoWPANの規格(RFC4862、RFC6775など)で定められたアドレス設定の処理を拡張した処理であるため、WSN109に属する一部のセンサーがこれらの処理に対応していない場合に、実行されない可能性がある。そのため、本実施形態ではWSN109内に属するセンサー102−105の中に、実施形態1および実施形態2で説明したIPv6アドレス自動設定の処理に対応していないノードがいる状況を想定する。そして、そのときにWSN109から受信したセンサーデータパケットを中継装置101が転送するときに実施する処理について説明する。
ここで、中継装置101の転送処理について説明する前に、本実施形態で想定するWSN109に参加しているセンサーのIPv6アドレスの設定状況について説明する。
本実施形態では、特定のベンダー(以降、ベンダーAとする)によって製造されたセンサーのみが実施形態1に記載のIPv6アドレス自動設定の処理を実施可能であることを想定する。例えば、センサー102は前述のベンダーAで製造されており、実施形態1で説明したIPv6アドレス自動設定の処理を実施可能であると仮定する。このときセンサー102は実施形態1に記載の処理を行い、温度センサーに対応するアドレスであるfd00:1111::ff:fe00:0102と、照度センサーに対応するアドレスであるfd00:aaaa::ff:fe00:0a02の2つのIPv6アドレスが設定する。同様にベンダーAで製造されたWSN109内の一部のセンサーに関しては実施形態1で説明したIPv6アドレス設定処理を実施し、IPv6アドレスからセンサーの検知結果の種別を特定可能であることを想定する。
一方で、前述のベンダーA以外のベンダーによって製造されたセンサーについては、実施形態1のIPv6アドレス自動設定の処理が実行できない。そのためこのセンサーに関しては、自装置の持つセンシングモジュールの種別によらず、IPv6および6LoWPANの規格に基づいてIPv6アドレスの自動設定の処理を行う。例えば、センサー105がベンダーA以外のベンダーによって製造されていた場合、自装置の持つセンシングモジュールの種別に関係なく、fd00:1111::/64とfd00:aaaa::/64の両方のプレフィクスを用いてIPv6アドレスの設定を試みる。また、このときに使用するIIDは、自装置の持つMACアドレス(もしくは、MACアドレスをEUI−64形式に拡張したもの)から生成したものを使用することを想定する。
<中継装置101のパケットの転送処理>
本実施形態における中継装置101のIPv6パケットの転送処理について説明する。上述の通り本実施形態ではWSN109内のセンサーのうち、ベンダーAに製造された一部のセンサーは実施形態1に記載の方法で、残りのセンサーについては規格に基づいて、IPv6アドレスの自動設定がされる状況を想定する。そのため、本実施形態で使用するフローテーブルを実施形態1のものから図17に示すように拡張している。一方で、本実施形態のパケットの転送処理は、実施形態1の図11のフローチャートと同様であるため、この説明については省略する。
本実施形態における中継装置101は、センサーデータパケットの送信元のセンサーが実施形態1に記載のIPv6アドレス自動設定に対応していれば、送信元アドレスのプレフィクスまたはIIDから、検知結果の種別や転送先を識別することが可能である。そこで本実施形態では、まずパケットの送信元アドレスのIIDが図9に示したフォーマットであるか否かを確認する。もし図9のフォーマットが使用されていたら、パケットの送信元のセンサーが実施形態1に記載の方法でIPv6アドレスの自動設定の処理を実行していたことを類推できる。そのため、図17の1702や1703のように、送信元アドレスのIIDを確認するようなマッチングルールを持つフロー情報を登録する。これらのフロー情報は図10の1002や1003からの変更はない。
一方で、上述のセンサー105のようなセンサーがWSN109内にいる場合、送信元アドレスのプレフィクスを確認するマッチングルールを持つフローエントリを修正する必要がある。これは、センサー105が自装置の持つセンシングモジュールに関係なくIPv6アドレスの自動設定を行ってしまうため、受信パケットの送信元アドレスのプレフィクスと、パケットの持つ検知結果の種別に意図しない組み合わせが発生し得るためである。そこで本実施形態では、図17の1704,1705のエントリのようにマッチングルールを変更する。これらのエントリでは、マッチングルールとして送信元アドレスのプレフィクスを確認するのと同時に、送信元MACアドレスのベンダーIDを確認している。この確認処理で、ベンダーIDが上述のベンダーAのものと判定できたものは、送信元のセンサーが実施形態1に記載のIPv6アドレス自動設定に対応していると判断可能である。そのため、ベンダーIDと送信元アドレスのプレフィクスの両方のマッチングルールを満たした場合にのみ、アクションリストに基づいた転送処理が実行される。
以上に説明したようにフローテーブルを構築して、図11のフローチャートを実行すると、ベンダーAに製造されて実施形態1に説明したIPv6アドレス自動設定に対応しているセンサーからのパケットのみがS1103の処理に進むことができるようになり、OpenFlowスイッチを用いた転送が可能である。一方でベンダーA以外のベンダーによって製造されたセンサーからのパケットについては、S1104の処理に進むことになり、中継装置101のアプリケーションによって転送処理が実行されることになる。
<実施形態3の効果>
以上に説明した実施形態3を用いることで、WSN109に属する一部のセンサーが実施形態1に記載のIPv6アドレス自動設定の処理に対応していない場合でも、ベンダーIDを参照することによって、パケットの送信元IPv6アドレスから転送先を識別可能かの判断を行い、効率的に転送処理が実施できるようになる。
[他の実施形態]
本発明は上述した実施形態1乃至実施形態3を組み合わせて実現することも可能である。例えば、実施形態2に記載の中継装置101のアドレスプレフィクスの再配布処理およびセンサー102のIPv6アドレス自動設定の処理を、実施形態3で使用しても良い。
100 情報処理システム
101 中継装置
102−105 センサー
106−107 センサーデータ処理装置
108 LAN/WAN
109 WSN(Wireless Sensor Network)
202 システム部
203 通信処理部
204 CPU
205 RAM
206 ROM
207 システムバス
208 ローカルバス
209 PAN制御部
210 LAN制御部
211 WLAN制御部
212 転送処理部
213 有線LAN
214 無線LAN
301 センサー
302 MCU
303 温度センサー
304 照度センサー
305 PAN制御部

Claims (25)

  1. 通信装置であって、
    他の通信装置がIPv6(Internet Protocol version6)に準拠したIPアドレスを設定する際に利用するプレフィクスを管理する管理手段と、
    前記管理手段により管理された前記プレフィクスの利用状況、もしくは、前記プレフィクスに基づいて設定されたIPアドレスを利用したパケットの通信状況に基づいて、6LoWPAN(IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks)に準拠したプレフィクスの配布方法のうち、前記他の通信装置に前記プレフィクスを配布する際の配布方法を選択する第1の選択手段と、
    前記第1の選択手段により選択された配布方法に従って、前記プレフィクスを前記他の通信装置に配布する配布手段と、
    を有することを特徴とする通信装置。
  2. 前記配布手段は、6LoWPANに準拠したRouter Advertisementを利用して、前記プレフィクスを前記他の通信装置に配布することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記配布手段により配布される前記プレフィクスは、前記他の通信装置がIPv6に準拠したIPアドレスを自動設定する際に利用されることを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。
  4. 前記第1の選択手段は前記プレフィクスを、前記プレフィクスに基づいて設定されたIPアドレスを圧縮可能とする形式で配布するか否かを選択することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の通信装置。
  5. 前記第1の選択手段は前記プレフィクスを、6CO(6LoWPAN Context Option)で配布するか、PIO(Prefix Information Option)で配布するかを選択することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の通信装置。
  6. 前記第1の選択手段は、前記他の通信装置に配布する前記プレフィクスを利用している装置の台数に基づいて、前記他の通信装置に前記プレフィクスを配布する際の配布方法を選択することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の通信装置。
  7. 前記第1の選択手段は、前記他の通信装置に配布する前記プレフィクスを利用している装置の台数が所定の台数よりも多い場合には6COで配布することを選択し、前記所定の台数よりも少ない場合にはPIOで配布することを選択することを特徴とする請求項6に記載の通信装置。
  8. 前記第1の選択手段は、前記他の通信装置に配布する前記プレフィクスに基づいて設定されたIPアドレスを利用したパケットを前記通信装置が受信する頻度に基づいて、前記他の通信装置に前記プレフィクスを配布する際の配布方法を選択することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の通信装置。
  9. 前記第1の選択手段は、前記他の通信装置に配布する前記プレフィクスに基づいて設定されたIPアドレスを利用したパケットを前記通信装置が受信する頻度が第1の閾値よりも高い場合には6COで配布することを選択し、前記第1の閾値よりも低い場合にはPIOで配布することを選択することを特徴とする請求項8に記載の通信装置。
  10. 前記第1のネットワークから受信したパケットのフラグメントの発生頻度に基づいて、前記第1の選択手段は、前記他の通信装置に前記プレフィクスを配布する際の配布方法を選択することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の通信装置。
  11. 前記第1の選択手段は、前記第1のネットワークから受信したパケットのフラグメントの発生頻度が第2の閾値よりも高い場合には6COで配布することを選択し、前記第2の閾値よりも低い場合にはPIOで配布することを選択することを特徴とする請求項10に記載の通信装置。
  12. 前記他の通信装置を含む第1のネットワークから受信したパケットを、前記第1のネットワークとは異なる第2のネットワークへ転送する転送手段を更に有することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の通信装置。
  13. 前記第1のネットワークは6LoWPANに準拠したネットワークであり、前記第2のネットワークはEhternetもしくはIEEE802.11シリーズに準拠したネットワークであることを特徴とする請求項12に記載の通信装置。
  14. 前記第1のネットワークから受信したパケットのヘッダ部分を、前記第2のネットワークに適合する形式に変更する変更手段を更に有することを特徴とする請求項12または13に記載の通信装置。
  15. 前記変更手段は、前記第1のネットワークから受信したパケットに含まれるデータの種別に対応するIPv6アドレスを付加することを特徴とする請求項14に記載の通信装置。
  16. 前記転送手段は、前記転送手段が前記第1のネットワークから受信したパケットのプレフィクスに応じた転送先に、当該パケットを転送することを特徴とする請求項12から15のいずれか1項に記載の通信装置。
  17. 前記転送手段が前記第1のネットワークから受信したパケットに所定のベンダーIDが含まれている場合、前記転送手段は、当該パケットのプレフィクスに応じた転送先に、当該パケットを転送することを特徴とする請求項16に記載の通信装置。
  18. 前記管理手段はIPv6に準拠したIPアドレスを設定する際に利用するプレフィクスを複数管理し、
    前記管理手段が管理する複数のプレフィクスの中から、前記他の通信装置の機器種別に応じたプレフィクスを、前記配布手段が配布するプレフィクスとして選択する第2の選択手段を更に有することを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載の通信装置。
  19. 前記他の通信装置はセンサーであり、
    前記第2の選択手段は、前記他の通信装置のセンサー種別に応じたプレフィクスを、前記配布手段が配布するプレフィクスとして選択することを特徴とする請求項18に記載の通信装置。
  20. 前記配布手段は、前記他の通信装置からの要求に応じて、前記プレフィクスを前記他の通信装置に配布することを特徴とする請求項1から19のいずれか1項に記載の通信装置。
  21. 通信装置であって、
    他の通信装置がIPv6(Internet Protocol version6)に準拠したIPアドレスを設定する際に利用するプレフィクスを管理する管理手段と、
    前記管理手段により管理された前記プレフィクスの配布方法をユーザに設定させる設定手段と、
    前記設定手段により設定された配布方法に従って、前記プレフィクスを前記他の通信装置に配布する配布手段と、
    を有することを特徴とする通信装置。
  22. 前記第1の選択手段は前記プレフィクスを、6CO(6LoWPAN Context Option)で配布するか、PIO(Prefix Information Option)で配布するかを選択することを特徴とする請求項21に記載の通信装置。
  23. 通信装置の制御方法であって、
    他の通信装置がIPv6(Internet Protocol version6)に準拠したIPアドレスを設定する際に利用するプレフィクスの利用状況、もしくは、前記プレフィクスに基づいて設定されたIPアドレスを利用したパケットの通信状況に基づいて、6LoWPAN(IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks)に準拠したプレフィクスの配布方法のうち、前記他の通信装置に前記プレフィクスを配布する際の配布方法を選択する選択工程と、
    前記選択工程において選択された配布方法に従って、前記プレフィクスを前記他の通信装置に配布する配布工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
  24. 通信装置の制御方法であって、
    他の通信装置がIPv6(Internet Protocol version6)に準拠したIPアドレスを設定する際に利用するプレフィクスの配布方法をユーザに設定させる設定工程と、
    前記設定工程において設定された配布方法に従って、前記プレフィクスを前記他の通信装置に配布する配布工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
  25. コンピュータを請求項1から22のいずれか1項に記載の通信装置として動作させるためのプログラム。
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