JP2019121844A

JP2019121844A - 通信装置、通信システム、及び、通信装置の制御方法

Info

Publication number: JP2019121844A
Application number: JP2017253672A
Authority: JP
Inventors: 龍松浦; Tatsu Matsuura; 洋昭兼田; Hiroaki Kaneda; 拓弥澤田; Takuya Sawada; 博樹山口; Hiroki Yamaguchi
Original assignee: Silex Technology Inc
Current assignee: Silex Technology Inc
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2019-07-22
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: JP6777942B2

Abstract

【課題】通信相手の端末がフレームを送信していない状態でもメッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。【解決手段】通信装置１０Ａは、通信ＩＦ１１と、通信ＩＦ１２と、端末と複数の通信装置のうち当該端末が帰属している通信装置とを対応付けた帰属情報を記憶している記憶部１５と、端末Ｔ１から受信したデータフレームの宛先である他の端末が帰属情報に存在しない場合に、データフレームの宛先ＩＰアドレスを含む探索フレームを通信ＩＦ１２により同報送信し、端末が送信した応答フレームを受信し、応答フレームを参照することで、応答フレームの送信元である前記他の端末と、前記他の端末が帰属している他の通信装置とを対応付けて帰属情報に登録する探索部１４と、探索部１４が登録をした後の帰属情報に基づいて、端末Ｔ１から受信したデータフレームを通信ＩＦ１２により送信する転送部１３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、通信装置、通信システム、及び、通信装置の制御方法に関する。

複数の通信装置が互いに無線通信によって接続され、通信フレームをマルチホップ転送する無線メッシュネットワーク（単にメッシュネットワークともいう）がある。

メッシュネットワークを構成する複数の通信装置は、各通信装置へ至る経路を示す経路情報、及び、どの通信装置がどの通信装置に接続されている（帰属している）かを示す帰属情報を保有している。各通信装置は、メッシュネットワークに接続された端末が送信したフレームを経路情報及び帰属情報を用いて転送することにより、メッシュネットワークに接続された通信相手の端末（単に、通信相手の端末ともいう）に到達させる。このようにして、メッシュネットワークに接続している端末の間でフレームのやりとりが行われ得る。

特許文献１は、メッシュネットワークと、メッシュネットワークに接続する他のネットワークとを接続するゲートウェイ装置におけるブリッジ機能に関する技術を開示している。特許文献１に開示されるゲートウェイ装置は、転送するパケットのアドレス変換などを行うことなく、メッシュネットワークと上記他のネットワークとの間でパケットの中継を行う。

特開２００８−１９３１８３号公報

メッシュネットワークを構成する各通信装置は、一般に、メッシュネットワークに接続された端末が送信するフレームに含まれる情報に基づいて帰属情報を生成する。

具体的には、各通信装置は、メッシュネットワークに接続された端末同士がデータ通信に先立って行うＡＲＰ解決のためのフレームを傍受することで帰属情報を生成し得る。この場合、端末がＡＲＰ解決が不要であるデータ通信を行おうとする場合には、各通信装置に帰属情報が生成されておらず、メッシュネットワークに接続された端末同士がフレームを送受信することができないという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、通信相手の端末がフレームを送信していない状態であっても、メッシュネットワークを介した端末同士の通信が可能である通信装置等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る通信装置は、メッシュネットワークを構成する複数の通信装置のうちの一の通信装置であって、第一端末と無線通信する第一インタフェースと、前記複数の通信装置のうちの前記一の通信装置を除く他の通信装置と無線通信する第二インタフェースと、前記メッシュネットワークに接続されている端末と、前記複数の通信装置のうち当該端末が帰属している通信装置とを対応付けた帰属情報を記憶している記憶部と、探索部であって、前記第一端末から受信したデータフレームの宛先である第二端末が前記帰属情報に存在しない場合に、（ａ）前記データフレームの宛先ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを含む探索フレームを前記第二インタフェースにより同報送信し、（ｂ）前記第二端末が前記探索フレームを受信したことに応じて送信した応答フレームを受信し、（ｃ）受信した前記応答フレームを参照することで、前記応答フレームの送信元である前記第二端末と、前記第二端末が帰属している通信装置とを対応付けて前記帰属情報に登録する、探索部と、前記探索部が前記登録をした後の前記帰属情報に基づいて、前記第一端末から受信した前記データフレームを前記第二インタフェースにより送信する転送部とを備える。

これによれば、通信装置は、第一端末から受信したデータフレームの宛先が帰属情報に存在しない場合に、探索フレーム及び応答フレームのやりとりによって帰属情報を生成したうえで、データフレームを転送できる。よって、通信装置は、例えばデータフレームの送受信に際して端末によるＡＲＰ解決が不要であるなどの要因により、データフレームを受信した時点で第一端末の帰属情報を保有していない場合であっても、データフレームを適切に転送することができる。このように、通信装置によれば、通信相手の端末の帰属情報がない状態でデータフレームを受信した場合であっても、メッシュネットワークを介した端末同士の通信が可能である。

また、前記探索部は、前記探索フレームをブロードキャスト送信することで同報送信してもよい。

これによれば、通信装置は、ブロードキャスト送信を用いて同報送信をすることによって、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。同報送信には、マルチキャスト送信とブロードキャスト送信とがあるが、マルチキャスト送信は、用いられることが一般的に少なく、マルチキャストフレームを送受信するために、他の通信装置及び端末に通常と異なる特別な設定が必要となることもある。一方、ブロードキャスト送信は、通常の通信において普通に用いられる。そのため、通信装置は、ブロードキャスト送信を用いることによって、通常と異なる特別な設定をすることなく、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。

また、前記探索部は、前記（ａ）において、前記データフレームの前記宛先ＩＰアドレスをターゲットＩＰアドレスとして含むＡＲＰ（ＡｄｄｒｅｓｓＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）リクエストフレームを、前記探索フレームとして同報送信し、前記（ｂ）において、前記第二端末が前記ＡＲＰリクエストフレームを受信したことに応じて送信したＡＲＰリプライフレームを前記応答フレームとして受信し、前記（ｃ）において、受信した前記ＡＲＰリプライフレームの物理ヘッダを参照することで、前記第二端末と、前記第二端末が帰属している通信装置とを対応付けて前記帰属情報に登録してもよい。

これによれば、通信装置は、ＡＲＰリクエストフレーム及びＡＲＰリプライフレームをそれぞれ探索フレーム及び応答フレームとして用いて、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。このようにすることで、第二端末がＩＰ通信の標準的な機能を用いて探索フレームに対して応答フレームを送信することができる。言い換えれば、端末が、通信装置が送信する探索フレームに対して応答フレームを送信するという特別な機能を備える必要がない。よって、通信装置は、端末に特別な機能を備えることなく、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。

また、前記記憶部は、さらに、前記メッシュネットワークにおける経路情報を記憶しており、前記通信装置は、さらに、前記探索部が前記帰属情報に登録した、前記第二端末が帰属している通信装置に至る通信経路を示す経路情報を、ダイナミックルーティングプロトコルを用いて取得して前記経路情報に登録する経路構築部を備え、前記転送部は、前記経路構築部が前記登録をした後の前記経路情報にさらに基づいて、前記データフレームを送信してもよい。

これによれば、通信装置は、第二端末の帰属情報を生成したことをトリガとして、メッシュネットワークにおいて、第二端末の帰属先である通信装置に至る経路情報を生成する。これにより、通信装置は、第二端末の帰属先である通信装置までの通信経路を確立することによって、より確実に、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る通信システムは、上記の通信装置を、前記メッシュネットワークを構成する複数の通信装置のそれぞれとして備える。

これによれば、上記無線通信装置と同様の効果を奏する。

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る通信装置の制御方法は、メッシュネットワークを構成する複数の通信装置のうちの一の通信装置の制御方法であって、前記通信装置は、第一端末と無線通信する第一インタフェースと、前記複数の通信装置のうちの前記一の通信装置を除く他の通信装置と無線通信する第二インタフェースと、前記メッシュネットワークに接続されている端末と、前記複数の通信装置のうち当該端末が帰属している通信装置とを対応付けた帰属情報を記憶している記憶部とを備え、前記制御方法は、探索ステップであって、前記第一端末から受信したデータフレームの宛先である第二端末が前記帰属情報に存在しない場合に、（ａ）前記データフレームの宛先ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを含む探索フレームを前記第二インタフェースにより同報送信し、（ｂ）前記第二端末が前記探索フレームを受信したことに応じて送信した応答フレームを受信し、（ｃ）受信した前記応答フレームを参照することで、前記応答フレームの送信元である前記第二端末と、前記第二端末が帰属している通信装置とを対応付けて前記帰属情報に登録する、探索ステップと、前記探索ステップで前記登録をした後の前記帰属情報に基づいて、前記第一端末から受信した前記データフレームを前記第二インタフェースにより送信する転送ステップとを含む。

これによれば、上記無線通信装置と同様の効果を奏する。

なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。

本発明により、通信装置は、通信相手の端末がフレームを送信していない状態であっても、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。

図１は、実施の形態に係る通信システムの構成を示す模式図である。図２は、実施の形態に係る通信装置の機能ブロックを示すブロック図である。図３は、実施の形態に係る帰属情報の一例を示す説明図である。図４は、実施の形態に係る経路情報の一例を示す説明図である。図５は、実施の形態に係る探索フレームのフレームフォーマットを示す説明図である。図６は、実施の形態に係る応答フレームのフレームフォーマットを示す説明図である。図７は、実施の形態に係る通信装置の処理を示すフロー図である。図８は、実施の形態に係る通信システムの処理を示すシーケンス図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

（実施の形態）
本実施の形態において、通信相手の端末がフレームを送信していない状態であっても、メッシュネットワークを介した端末同士の通信が可能である通信装置について説明する。

図１は、本実施の形態に係る通信システム１の構成を示す模式図である。

図１に示されるように、通信システム１は、通信装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃを備える。通信システム１は、通信装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃによって構成されるメッシュネットワークである。また、通信システム１には、端末Ｔ１及びＴ２が接続されている。

通信システム１は、オフィス又は工場などに配備され、オフィス内又は工場内の情報通信端末である端末Ｔ１及びＴ２（例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、産業機器、センサなど。単に端末ともいう）が接続される。端末Ｔ１及びＴ２は、人によって運ばれたり、自走したりすることで移動することが想定される。

なお、ここでは、通信システム１が３個の通信装置１０Ａ等によって構成される場合を例として説明するが、通信装置１０Ａ等が２個であってもよいし、４個以上であってもよい。また、通信システム１における通信装置の並びは、図では一次元としているが、二次元でも三次元でもよい。

通信装置１０Ａは、通信システム１を構成する他の通信装置である通信装置１０Ｂと無線通信により接続されている。また、通信装置１０Ａは、端末Ｔ１と無線通信により接続されている。

通信装置１０Ｂは、通信システム１を構成する他の通信装置である通信装置１０Ａ及び１０Ｃと無線通信により接続されている。

通信装置１０Ｃは、通信システム１を構成する他の通信装置である通信装置１０Ｂと無線通信により接続されている。また、通信装置１０Ｃは、端末Ｔ２と無線通信により接続されている。

通信装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃのそれぞれは、通信システム１内でフレームの転送に使用するための経路情報を保有している。例えば、通信装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃは、ダイナミックルーティングプロトコルを用いて互いに経路情報を提供及び取得することで、経路情報を共有する。ダイナミックルーティングプロトコルは、リアクティブ型のプロトコル（例えばＡＯＤＶ（ＡｄｈｏｃＯｎ−ＤｅｍａｎｄＤｉｓｔａｎｃｅＶｅｃｔｏｒ））であってもよいし、プロアクティブ型のプロトコル（例えばＯＬＳＲ（ＯｐｔｉｍｉｚｅｄＬｉｎｋＳｔａｔｅＲｏｕｔｉｎｇ））であってもよい。また、経路情報は、静的な情報であってもよい。

また、通信装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃのそれぞれは、自装置に帰属している端末を示す帰属情報を保有し、互いに共有している。端末は移動し得るので、端末が帰属する相手となる通信装置は、固定されずに変動し得る。そのため、帰属情報は、端末の移動によって動的に変更され得る。通信装置１０Ａ等は、自装置の帰属情報を繰り返し他の通信装置に提供し、また、他の通信装置から帰属情報を繰り返し取得することで、帰属情報を更新している。ここで、帰属とは、端末が通信装置に接続することをいう。以降でも同様とする。

以降において、通信装置１０Ａなどが端末Ｔ１及びＴ２の帰属情報を保有していない状態において、端末Ｔ１が端末Ｔ２を宛先とするフレームを送信し、そのフレームを端末Ｔ２が受信するまでの処理を説明する。

ここで、端末Ｔ１は、当初に端末Ｔ２のＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを保有しており、また、端末Ｔ２のＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｏｌ）アドレスを保有していないとする。また、通信装置１０Ａ等同士の通信には、ＷＤＳ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）のフレームフォーマットが用いられ、また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓに準拠したメッシュコントロールフィールドが用いられるとする。ＭＡＣアドレスは物理アドレスに相当する。

端末Ｔ１は、まず、端末Ｔ２のＭＡＣアドレスを取得するためのＡＲＰリクエストフレームを生成し、同報送信する。送信されたＡＲＰリクエストフレームは、通信装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃによりこの順に転送され、端末Ｔ２に到達する。

端末Ｔ２は、ＡＲＰリクエストフレームを受信すると、自装置のＭＡＣアドレスを含むＡＲＰリプライフレームを生成し、端末Ｔ１を宛先として送信する。送信されたＡＲＰリプライフレームは、通信装置１０Ｃ、１０Ｂ及び１０Ａによりこの順に転送され、端末Ｔ１に到達する。

このＡＲＰリプライフレームの転送処理の際に、通信装置１０Ａ等は、帰属情報を生成し得る。具体的には、通信装置１０Ａは、通信装置１０Ｂから受信するＡＲＰリプライフレームのＭＡＣヘッダに含まれるＡｄｄｒｅｓｓ４（メッシュ送信元アドレス、ＭｅｓｈＳｏｕｒｃｅＡｄｄｒｅｓｓ）フィールドから通信装置１０ＣのＭＡＣアドレスを取得する。そして、ＭＡＣヘッダのメッシュコントロールフィールドに含まれるＡｄｄｒｅｓｓ６（送信元アドレス、ＳｏｕｒｃｅＡｄｄｒｅｓｓ）から端末Ｔ２のＭＡＣアドレスを取得する。ＭＡＣヘッダに含まれるフィールド、及び、メッシュコントロールフィールドについては、後で詳しく説明する（図５及び図６参照）。

これにより、端末Ｔ２が通信装置１０Ｃに帰属していることを示す帰属情報を生成することができる。通信装置１０Ｂでも同様の説明が成立する。

このように帰属情報が生成された後、端末Ｔ１が、端末Ｔ２を宛先とするフレームを送信すると、そのフレームが通信装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃによりこの順に転送され、端末Ｔ２に到達する。

しかしながら、この方法は、端末Ｔ１が当初に端末Ｔ２のＭＡＣアドレスを取得するためのＡＲＰリクエストフレームを送信することをトリガとして実行されるものである。そのため、端末Ｔ１がＡＲＰリクエストフレームを送信しない場合には、この方法により帰属情報が生成されず、通信システム１に接続された端末同士がフレームを送受信することができないという問題が生じ得る。端末Ｔ１がＡＲＰリクエストフレームを送信しないのは、例えば、端末Ｔ１が当初に端末Ｔ２のＭＡＣアドレスを静的な設定、又は、動的な取得などにより保有していた場合である。

そこで、端末Ｔ１が当初に端末Ｔ２のＭＡＣアドレスを保有している場合でも、帰属情報を取得し、端末同士の通信を可能とする通信装置１０Ａ等について以下で説明する。

図２は、本実施の形態に係る通信装置１０Ａの機能ブロックを示すブロック図である。図３は、本実施の形態に係る帰属情報２１の一例を示す説明図である。図４は、本実施の形態に係る経路情報２２の一例を示す説明図である。

図２に示されるように、通信装置１０Ａは、通信ＩＦ１１及び１２と、転送部１３と、探索部１４と、記憶部１５と、経路構築部１６とを備える。

通信ＩＦ１１は、メッシュネットワークに接続する端末である端末Ｔ１と無線通信する通信インタフェースである。通信ＩＦ１１は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｂ，ｇ，ｎに準拠する無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）の通信インタフェースである。通信ＩＦ１１は、インフラストラクチャモードでアクセスポイントとして動作し、ステーションとして動作する端末Ｔ１と接続することが想定される。端末Ｔ１は、インフラストラクチャモードで、ステーションとしてアクセスポイントに接続（つまり帰属）するのが、オフィスなどにおける普通の使用方法である。そのため、通信ＩＦ１１がインフラストラクチャモードでアクセスポイントとして動作すると、端末Ｔ１が普通の使用方法で通信装置１０Ａに接続できる利点がある。なお、通信ＩＦ１１は、アドホックモードで動作してもよい。この場合、端末Ｔ１もアドホックモードで動作することを要する。

通信ＩＦ１２は、メッシュネットワークを構成する通信装置のうち、自装置を除く他の通信装置と無線通信する通信インタフェースである。通信ＩＦ１２は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｂ，ｇ，ｎに準拠する無線ＬＡＮの通信インタフェースである。通信ＩＦ１２は、インフラストラクチャモードで動作してもよいし、アドホックモードで動作してもよい。

なお、通信ＩＦ１１および１２が、無線通信チップを含む一の無線通信モジュール（不図示）で実現されてもよい。一方、無線ＩＦ１１及び１２それぞれが、無線通信チップを含む一の無線通信モジュールで実現され、つまり、通信ＩＦ１１および１２が合計２つの無線通信モジュールで実現されてもよい。

転送部１３は、通信ＩＦ１１が受信したデータフレームを、そのデータフレームの宛先情報と帰属情報２１とに基づいて通信ＩＦ１２により送信する処理部である。具体的には、転送部１３は、通信ＩＦ１１が端末Ｔ１から受信したデータフレームのＭＡＣヘッダの宛先アドレスフィールドから宛先ＭＡＣアドレス（つまり端末Ｔ２のＭＡＣアドレス）を取得し、その宛先ＭＡＣアドレスを有する端末Ｔ２が帰属している通信装置である通信装置１０Ｃを帰属情報２１から取得する。帰属情報の取得方法は後述する。そして、転送部１３は、その宛先ＭＡＣアドレスを有する端末Ｔ２が帰属している通信装置１０ＣのＭＡＣアドレスを、ＭＡＣヘッダのＡｄｄｒｅｓｓ３（メッシュ宛先アドレス、ＭｅｓｈＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＡｄｄｒｅｓｓ）フィールドに設定して、上記データフレームを通信装置１０Ｂに転送する。

探索部１４は、端末Ｔ１から受信したデータフレームの宛先である端末Ｔ２の帰属情報を生成するための探索処理を行う処理部である。

具体的には、探索部１４は、端末Ｔ１から受信したデータフレームの宛先ＭＡＣアドレスが端末情報に存在しない場合に、上記データフレームの宛先ＩＰアドレス（つまり端末Ｔ２のＩＰアドレス）を含む探索フレームを通信ＩＦ１２により同報送信する。また、探索部１４は、端末Ｔ２が上記探索フレームを受信したことに応じて送信した応答フレームを通信ＩＦ１２により受信する。そして、探索部１４は、受信した応答フレームのＭＡＣヘッダに含まれる端末Ｔ２の物理アドレスと、端末Ｔ２が帰属している通信装置１０Ｃとを対応付けて帰属情報２１に登録する。探索部１４がこのように端末Ｔ２を帰属情報２１に登録した場合、転送部１３は、登録後の帰属情報２１に基づいて、端末Ｔ１から受信したデータフレームを通信ＩＦ１２により送信する。

なお、探索部１４は、探索フレームをブロードキャスト送信することで同報送信してもよい。同報送信には、マルチキャスト送信とブロードキャスト送信とがあるが、マルチキャスト送信は、用いられることが一般的に少なく、マルチキャストフレームを送受信するために、他の通信装置１０Ｂ等及び端末Ｔ２に通常と異なる特別な設定が必要となることもある。一方、ブロードキャスト送信は、通常の通信において普通に用いられる。そのため、探索部１４は、ブロードキャスト送信を用いることによって、通常と異なる特別な設定をすることなく、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。

また、探索部１４は、上記データフレームの宛先ＩＰアドレスをターゲットＩＰアドレスとして含むＡＲＰリクエストフレームを探索フレームとして同報送信してもよい。この場合、探索部１４は、端末Ｔ２が上記ＡＲＰリクエストフレームを受信したことに応じて送信したＡＲＰリプライフレームを応答フレームとして受信する。そして、探索部１４は、受信したＡＲＰリプライフレームの物理ヘッダを参照することで、端末Ｔ２と、端末Ｔ２が帰属している通信装置である通信装置１０Ｃとを対応付けて帰属情報２１に登録する。このようにすることで、端末Ｔ２がＩＰ通信の標準的な機能を用いて探索フレームに対して応答フレームを送信することができる。言い換えれば、端末Ｔ２が、通信装置が送信する探索フレームに対して応答フレームを送信するという特別な機能を備える必要がないという利点がある。

記憶部１５は、帰属情報２１と、経路情報２２とを記憶している記憶装置である。

帰属情報２１は、メッシュネットワークに接続されている端末と、通信装置１０Ａ等のうち当該端末が帰属している通信装置とを対応付けた情報である。帰属情報２１の一例が図３に示されている。図３に示される帰属情報２１は、端末Ｔ２が通信装置１０Ｃに帰属していることを示している。帰属情報２１では、より具体的には、端末Ｔ２のＭＡＣアドレスと、当該端末が帰属している通信装置のＭＡＣアドレスとを用いて、対応付けが表現され得る。

帰属情報２１は、探索部１４が応答フレームを受信したときに、応答フレームのＭＡＣヘッダに含まれる情報に基づいて生成され、登録される。また、帰属情報２１は、転送部１３により参照され、転送部１３によるフレームの転送先の決定の際に用いられ得る。

経路情報２２は、メッシュネットワークを構成する通信装置と、当該通信装置にフレームを送信するための次ホップ（ネクストホップ）の通信装置とを対応付けた情報である。経路情報２２の一例が図４に示されている。図４に示される経路情報２２は、通信装置１０Ａの記憶部１５に記憶された情報であり、通信装置１０Ｃにフレームを送信するための次ホップの通信装置が通信装置１０Ｂであることを示している。経路情報２２は、経路構築部１６によって登録される。また、経路情報２２は、転送部１３により参照され、転送部１３によりフレームを転送する際の次ホップの通信装置を決定するために用いられ得る。

経路構築部１６は、ダイナミックルーティングプロトコルを用いて他の通信装置との間で経路情報を共有する処理部である。経路構築部１６は、他の通信装置から取得した経路情報を記憶部１５に経路情報２２として記憶する。具体的には、経路構築部１６は、探索部１４が帰属情報２１に登録した、端末Ｔ２が帰属している通信装置１０Ｃに至る通信経路を示す経路情報を、ダイナミックルーティングプロトコルを用いて取得して経路情報２２として登録する。経路構築部１６が上記のように経路情報２２を登録すると、その後、経路情報２２に基づいて転送部１３がデータフレームを送信することができる。

端末Ｔ１及びＴ２は、メッシュネットワークに接続される情報通信端末であり、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、産業機器、センサなどである。端末Ｔ１は、端末Ｔ２との間で通信フレームを送受信することで通信する。

例えば、端末Ｔ１が端末Ｔ２を宛先とするデータフレームであるフレームＦ１を送信した場合、通信装置１０Ａの転送部１３がフレームＦ１を受信し、一旦保持する。転送部１３がフレームＦ１を保持した状態で、探索部１４が探索フレームであるフレームＦ２を同報送信する。フレームＦ２は、通信装置１０Ｂ及び１０Ｃによって、それぞれフレームＦ３及びＦ４として順次に転送され、フレームＦ４が端末Ｔ２に到達する。端末Ｔ２が探索フレームに対する応答フレームであるフレームＦ５を送信すると、フレームＦ５が通信装置１０Ｃ及び１０Ｂによって、それぞれフレームＦ６及びＦ７として順次に転送され、通信装置１０Ａに到達する。

上記のフレームの送受信により、通信装置１０Ａ及び１０Ｂが、端末Ｔ２が通信装置１０Ｃに帰属していることを示す帰属情報２１を生成し保有する。この状態で端末Ｔ１が、端末Ｔ２を宛先とするデータフレームを送信すると、通信装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃによりこの順に転送され、端末Ｔ２に到達し得る。

なお、端末Ｔ２は、自装置を宛先ＩＰアドレスとする探索フレームを受信した場合に、その探索フレームの送信元を宛先として応答フレームを送信する応答機能を備えるものとする。なお、探索フレームとしてＡＲＰリクエストフレームを用い、応答フレームとしてＡＲＰリプライフレームを用いることができる。このようにすれば、ＩＰ通信の標準的な機能を用いて上記応答機能を実現することができ、端末Ｔ２が、上記応答機能を備える必要がない利点がある。以降では、探索フレームとしてＡＲＰリクエストフレームを用い、応答フレームとしてＡＲＰリプライフレームを用いるとして説明する。

次に、探索フレームと応答フレームとについて詳しく説明する。

図５は、本実施の形態に係る探索フレームであるフレームＦ２のフレームフォーマットを示す説明図である。図５に示されるフレームＦ２は、図１におけるフレームＦ２に含まれるフィールドを詳細に示したものである。

図５に示されるように、フレームＦ２は、ＷＤＳのフレームフォーマットを有し、メッシュコントロールフィールドを有し、ＭＡＣペイロードにＡＲＰパケットを含む。なお、通信装置１０ＡのＭＡＣアドレスをＭＡＣ（１０Ａ）と表記し、通信装置１０ＡのＩＰアドレスをＩＰ（１０Ａ）と表記することにする。通信装置１０Ｂ及び１０Ｃ、並びに、端末Ｔ１及びＴ２についても同様とする。また、ＭＡＣ（ＦＦ）は、ブロードキャストアドレス「ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ」を示し、ＭＡＣ（００）は、「００：００：００：００：００：００」を示す。以降でも同様とする。

フレームＦ２は、通信装置１０Ａが端末Ｔ２のＩＰアドレスを用いて端末Ｔ２のＭＡＣアドレスを問い合わせるためのＡＲＰリクエストフレームである。

フレームＦ２は、４つのアドレスフィールド（Ａｄｄｒｅｓｓ１〜Ａｄｄｒｅｓｓ４）と、１つのアドレスフィールド（Ａｄｄｒｅｓｓ）を含むメッシュコントロールフィールドとをＭＡＣヘッダ内に含む。これらのアドレスフィールドに含まれる情報は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓに準拠した情報であり、以下のとおりである。

Ａｄｄｒｅｓｓ１：ＲＡ（ＲｅｃｅｉｖｅｒＡｄｄｒｅｓｓ）
Ａｄｄｒｅｓｓ２：ＴＡ（ＴａｒｇｅｔＡｄｄｒｅｓｓ）
Ａｄｄｒｅｓｓ３：ＤＡ（ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＡｄｄｒｅｓｓ）
Ａｄｄｒｅｓｓ４：ＳＡ（ＳｏｕｒｃｅＡｄｄｒｅｓｓ）

図５に示されるように、フレームＦ２のＭＡＣヘッダのＡｄｄｒｅｓｓ１及び３には、ブロードキャストアドレスが含まれる。また、Ａｄｄｒｅｓｓ２及び４、並びに、メッシュコントロールフィールドのＡｄｄｒｅｓｓには、通信装置１０ＡのＭＡＣアドレスが含まれる。

また、フレームＦ２に含まれるＡＲＰパケットは、ＯＰコードがＡＲＰリクエストを示し、送信元ＭＡＣアドレスフィールド及びＩＰアドレスフィールドが、それぞれ、通信装置１０ＡのＭＡＣアドレス及びＩＰアドレスである。ターゲットＩＰアドレスフィールドが端末Ｔ２のＩＰアドレスである。ターゲットＭＡＣアドレスフィールドは任意である。

なお、フレームＦ２は、少なくとも、端末Ｔ２のＩＰアドレスと通信装置１０ＡのＭＡＣアドレスとを含むことと、宛先ＭＡＣアドレスがマルチキャスト又はブロードキャストである（つまり同報送信される）ことを要する。

図６は、本実施の形態に係る応答フレームであるフレームＦ７のフレームフォーマットを示す説明図である。図６に示されるフレームＦ７は、図１におけるフレームＦ７に含まれるフィールドを詳細に示したものである。

図６に示されるように、フレームＦ７は、ＷＤＳのフレームフォーマットを有し、ＭＡＣペイロードにＡＲＰパケットを含む。

フレームＦ７は、ＡＲＰリクエストフレームであるフレームＦ２に対する端末Ｔ２の応答を示すＡＲＰリプライフレームである。フレームＦ７は、４つのアドレスフィールド（Ａｄｄｒｅｓｓ１〜Ａｄｄｒｅｓｓ４）と、２つのアドレスフィールド（Ａｄｄｒｅｓｓ５、Ａｄｄｒｅｓｓ６）を含むメッシュコントロールフィールドとをＭＡＣヘッダ内に含む。Ａｄｄｒｅｓｓ５及び６は、メッシュコントロールフィールドのメッシュエクステンションアドレス（ＭｅｓｈＥｘｔｅｎｓｉｏｎＡｄｄｒｅｓｓ）部分に含まれる。

図６に示されるように、フレームＦ７のＡｄｄｒｅｓｓ１、３及び５には、通信装置１０ＡのＭＡＣアドレスが含まれる。Ａｄｄｒｅｓｓ２には、通信装置１０ＢのＭＡＣアドレスが含まれ、Ａｄｄｒｅｓｓ４には、通信装置１０ＣのＭＡＣアドレスが含まれ、Ａｄｄｒｅｓｓ６には、端末Ｔ２のＭＡＣアドレスが含まれる。

また、応答フレームであるフレームＦ７に含まれるＡＲＰパケットは、ＯＰコードがＡＲＰリプライを示し、送信元ＭＡＣアドレスフィールド及び送信元ＩＰアドレスフィールドが、それぞれ、端末Ｔ２のＭＡＣアドレス及びＩＰアドレスである。また、ターゲットＭＡＣアドレスフィールド及びターゲットＩＰアドレスフィールドが、それぞれ、通信装置１０Ａの端末Ｔ２のＭＡＣアドレス及びＩＰアドレスである。

なお、応答フレームであるフレームＦ７は、少なくとも、端末Ｔ２のＭＡＣアドレスと通信装置１０ＡのＭＡＣアドレスとを含むことと、通信装置１０Ａが受信できるアドレス（具体的には、通信装置１０Ａのアドレス又はブロードキャストアドレス）を宛先ＩＰアドレス又は宛先ＭＡＣアドレスとして含むことを要する。

以上のように構成された通信装置１０Ａの処理と、通信システム１の処理について説明する。

図７は、本実施の形態に係る通信装置の処理を示すフロー図である。図８は、本実施の形態に係る通信システム１の処理を示すシーケンス図である。なお、図７と図８とにおいて、共通の処理には共通の符号が付されている。

ステップＳ１０１において、通信装置１０Ａの転送部１３は、データフレームであるフレームＦ１を通信ＩＦ１１により受信する。フレームＦ１は、端末Ｔ１が送信したものである。転送部１３は、受信したフレームＦ１を、メモリなどに一旦保持する。

ステップＳ１０２において、探索部１４は、ステップＳ１０１で転送部１３が受信したフレームのＭＡＣヘッダに含まれる宛先アドレスが帰属情報２１に存在しているか否かを判定する。存在している場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）にはステップＳ１０８に進み、そうでない場合（ステップＳ１０２でＮｏ）にはステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、探索部１４は、探索フレームとしてのＡＲＰリクエストフレームであるフレームＦ２を生成し、フレームＦ２を通信ＩＦ１２により同報送信する。送信されたフレームＦ２は、図８に示されるように、通信装置１０Ｂにより受信され、フレームＦ３として同報送信される。さらに、送信されたフレームＦ３は、通信装置１０Ｃにより受信され、フレームＦ４として同報送信され、フレームＦ４が端末Ｔ２に到達する。端末Ｔ２は、ＡＲＰリクエストであるフレームＦ４を受信すると、ＡＲＰリクエストに対する応答としてのＡＲＰリプライフレームであるフレームＦ５を送信する。送信されたフレームＦ５は、通信装置１０Ｃにより受信され、フレームＦ６として送信される。送信されたフレームＦ６は、通信装置１０Ｂにより受信され、フレームＦ７として送信される。

ステップＳ１０４において、探索部１４は、ＡＲＰリプライフレームであるフレームＦ７を通信ＩＦ１２により受信する。

ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で受信したＡＲＰリプライフレームであるフレームＦ７のＭＡＣヘッダに基づいて、通信装置１０ＣのＭＡＣアドレスと端末Ｔ２のＭＡＣアドレスとを対応付けて帰属情報２１に登録する。

ステップＳ１０６において、経路構築部１６は、通信装置１０ＣのＭＡＣアドレスが記憶部１５の経路情報２２に存在しているか否かを判断する。存在している場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）にはステップＳ１０８に進み、そうでない場合（ステップＳ１０６でＮｏ）にはステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、経路構築部１６は、メッシュネットワークにおいて通信装置１０Ｃに至る経路を示す経路情報２２を登録する。

ステップＳ１０８において、転送部１３は、ステップＳ１０６で登録した経路情報２２を参照して、ステップＳ１０１で受信して一旦保持した端末Ｔ１からのフレームＦ１を、フレームＦ８として通信装置１０Ｂに送信することで転送する。送信されたフレームＦ８は、図８に示されるように、通信装置１０Ｂにより受信され、フレームＦ９として送信される。さらに、送信されたフレームＦ９は、通信装置１０Ｃにより受信され、フレームＦ１０として送信され、フレームＦ１０が端末Ｔ２に到達する。

このようにして、端末Ｔ１が送信したデータフレームが、通信装置１０Ａ等によって転送されて端末Ｔ２に受信される。

以上のように、本実施の形態の通信装置は、第一端末から受信したデータフレームの宛先が帰属情報に存在しない場合に、探索フレーム及び応答フレームのやりとりによって帰属情報を生成したうえで、データフレームを転送できる。よって、通信装置は、例えばデータフレームの送受信に際して端末によるＡＲＰ解決が不要であるなどの要因により、データフレームを受信した時点で第一端末の帰属情報を保有していない場合であっても、データフレームを適切に転送することができる。このように、通信装置によれば、通信相手の端末の帰属情報がない状態でデータフレームを受信した場合であっても、メッシュネットワークを介した端末同士の通信が可能である。

また、通信装置は、ブロードキャスト送信を用いて同報送信をすることによって、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。同報送信には、マルチキャスト送信とブロードキャスト送信とがあるが、マルチキャスト送信は、用いられることが一般的に少なく、マルチキャストフレームを送受信するために、他の通信装置及び端末に通常と異なる特別な設定が必要となることもある。一方、ブロードキャスト送信は、通常の通信において普通に用いられる。そのため、通信装置は、ブロードキャスト送信を用いることによって、通常と異なる特別な設定をすることなく、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。

また、通信装置は、ＡＲＰリクエストフレーム及びＡＲＰリプライフレームをそれぞれ探索フレーム及び応答フレームとして用いて、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。このようにすることで、第二端末がＩＰ通信の標準的な機能を用いて探索フレームに対して応答フレームを送信することができる。言い換えれば、端末が、通信装置が送信する探索フレームに対して応答フレームを送信するという特別な機能を備える必要がない。よって、通信装置は、端末に特別な機能を備えることなく、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。

また、通信装置は、第二端末の帰属情報を生成したことをトリガとして、メッシュネットワークにおいて、第二端末の帰属先である通信装置に至る経路情報を生成する。これにより、通信装置は、第二端末の帰属先である通信装置までの通信経路を確立することによって、より確実に、メッシュネットワークを介した端末同士の通信を可能とする。

以上、本発明の通信装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、通信相手の端末がフレームを送信していない状態であっても、メッシュネットワークを介した端末同士の通信が可能である通信装置及び通信システムに適用され得る。より具体的には、オフィス又は工場などに配備されるメッシュネットワークを構成する通信装置に適用され得る。

１通信システム
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ通信装置
１１、１２通信ＩＦ
１３転送部
１４探索部
１５記憶部
１６経路構築部
２１帰属情報
２２経路情報
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８、Ｆ９、Ｆ１０フレーム
Ｔ１、Ｔ２端末

Claims

メッシュネットワークを構成する複数の通信装置のうちの一の通信装置であって、
第一端末と無線通信する第一インタフェースと、
前記複数の通信装置のうちの前記一の通信装置を除く他の通信装置と無線通信する第二インタフェースと、
前記メッシュネットワークに接続されている端末と、前記複数の通信装置のうち当該端末が帰属している通信装置とを対応付けた帰属情報を記憶している記憶部と、
探索部であって、前記第一端末から受信したデータフレームの宛先である第二端末が前記帰属情報に存在しない場合に、
（ａ）前記データフレームの宛先ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを含む探索フレームを前記第二インタフェースにより同報送信し、
（ｂ）前記第二端末が前記探索フレームを受信したことに応じて送信した応答フレームを受信し、
（ｃ）受信した前記応答フレームを参照することで、前記応答フレームの送信元である前記第二端末と、前記第二端末が帰属している通信装置とを対応付けて前記帰属情報に登録する、探索部と、
前記探索部が前記登録をした後の前記帰属情報に基づいて、前記第一端末から受信した前記データフレームを前記第二インタフェースにより送信する転送部とを備える
通信装置。
前記探索部は、前記探索フレームをブロードキャスト送信することで同報送信する
請求項１に記載の通信装置。
前記探索部は、
前記（ａ）において、前記データフレームの前記宛先ＩＰアドレスをターゲットＩＰアドレスとして含むＡＲＰ（ＡｄｄｒｅｓｓＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）リクエストフレームを、前記探索フレームとして同報送信し、
前記（ｂ）において、前記第二端末が前記ＡＲＰリクエストフレームを受信したことに応じて送信したＡＲＰリプライフレームを前記応答フレームとして受信し、
前記（ｃ）において、受信した前記ＡＲＰリプライフレームの物理ヘッダを参照することで、前記第二端末と、前記第二端末が帰属している通信装置とを対応付けて前記帰属情報に登録する
請求項１又は２に記載の通信装置。
前記記憶部は、さらに、前記メッシュネットワークにおける経路情報を記憶しており、
前記通信装置は、さらに、
前記探索部が前記帰属情報に登録した、前記第二端末が帰属している通信装置に至る通信経路を示す経路情報を、ダイナミックルーティングプロトコルを用いて取得して前記経路情報に登録する経路構築部を備え、
前記転送部は、
前記経路構築部が前記登録をした後の前記経路情報にさらに基づいて、前記データフレームを送信する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信装置を、前記メッシュネットワークを構成する複数の通信装置のそれぞれとして備える
通信システム。
メッシュネットワークを構成する複数の通信装置のうちの一の通信装置の制御方法であって、
前記通信装置は、
第一端末と無線通信する第一インタフェースと、
前記複数の通信装置のうちの前記一の通信装置を除く他の通信装置と無線通信する第二インタフェースと、
前記メッシュネットワークに接続されている端末と、前記複数の通信装置のうち当該端末が帰属している通信装置とを対応付けた帰属情報を記憶している記憶部とを備え、
前記制御方法は、
探索ステップであって、前記第一端末から受信したデータフレームの宛先である第二端末が前記帰属情報に存在しない場合に、
（ａ）前記データフレームの宛先ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスを含む探索フレームを前記第二インタフェースにより同報送信し、
（ｂ）前記第二端末が前記探索フレームを受信したことに応じて送信した応答フレームを受信し、
（ｃ）受信した前記応答フレームを参照することで、前記応答フレームの送信元である前記第二端末と、前記第二端末が帰属している通信装置とを対応付けて前記帰属情報に登録する、探索ステップと、
前記探索ステップで前記登録をした後の前記帰属情報に基づいて、前記第一端末から受信した前記データフレームを前記第二インタフェースにより送信する転送ステップとを含む
制御方法。