JP2020053926A - 通信装置、制御方法、および、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】メッシュネットワークにおける通信経路を適切に切り替える。【解決手段】メッシュネットワークを構成する複数の基地局のうちの一の基地局は、送信元端末と無線通信する無線ＩＦ１３と、複数の基地局のうち、有線ＩＦ１１を介して宛先端末に接続されている基地局を示す端末情報を管理している経路制御部１６と、送信元端末が宛先端末に向けて送信したフレームを無線ＩＦ１３により受信すると、受信したフレームを、端末情報に示されている基地局に向けてメッシュネットワーク内に転送する転送部１４とを備え、経路制御部１６は、転送部１４が転送したフレームが宛先端末に到達できない場合に、端末情報を削除する。【選択図】図２

Description

本発明は、通信装置、制御方法、および、プログラムに関する。

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（データフレーム、又は、単にフレームともいう）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が有線の基幹ネットワークに接続されている場合、メッシュネットワークに接続している端末は、メッシュネットワークを介して基幹ネットワークに接続された機器と通信することができる。

メッシュネットワークと基幹ネットワークとの接続を冗長化するために、メッシュネットワークと基幹ネットワークとを複数の通信装置によって接続することが行われる。この場合、通信経路にループが発生することを防ぐことが必要である。

従来、ＳＴＰ（Ｓｐａｎｎｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて、メッシュネットワークにおけるループの発生の回避、及び、通信経路の切り替えを行う技術が開示されている（特許文献１）。

国際公開第２０１５／０４５３０７号

しかしながら、メッシュネットワークで用いられるルーティングプロトコルと、ＳＴＰなどのループ回避用プロトコルとを併用する場合、通信装置の障害発生などにより経路切り替えが必要になった際に、通信経路の切り替えが適切になされないことがあるという問題がある。

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、メッシュネットワークにおける通信経路を適切に切り替えることができる通信装置など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、前記メッシュネットワークは、前記複数の通信装置のうちの２以上の通信装置それぞれが備える有線インタフェースを介して宛先端末に通信可能に接続されており、前記２以上の通信装置それぞれが備える前記有線インタフェースは、ループを回避するためのプロトコルによって動的に通信許可状態及び通信禁止状態を含む状態のいずれかに設定されており、前記一の通信装置は、送信元端末と無線通信する無線インタフェースと、前記複数の通信装置のうち、前記有線インタフェースを介して前記宛先端末に接続されている通信装置を示す端末情報を管理している経路制御部と、前記送信元端末が前記宛先端末に向けて送信したフレームを前記無線インタフェースにより受信すると、受信した前記フレームを、前記端末情報に示されている前記通信装置に向けて前記メッシュネットワーク内に転送する転送部とを備え、前記経路制御部は、前記転送部が転送した前記フレームが前記宛先端末に到達できない場合に、前記端末情報を削除する。

これによれば、通信装置は、転送したフレームが宛先端末に到達できない場合に端末情報を削除することによって、その宛先端末にフレームを送信するために必要な端末情報を生成する処理をその後に行う契機を作ることができる。このように端末情報を削除すると、通信装置はその後に新たな端末情報を生成し、生成した新たな端末情報を用いて宛先端末にフレームを転送する。メッシュネットワーク内から宛先端末に向かう通信の通信経路は、有線インタフェースを備えている通信装置のうち通信許可状態である通信装置を経由する通信経路となり、端末情報は、上記通信経路に整合した端末情報になっている。このとき、何らかの要因が生じ、ループ回避用プロトコルの処理により通信許可状態である通信装置が通信禁止状態に遷移すると、上記通信経路を経由した宛先端末への通信が不可能になる。そこで、このような状態の遷移があった場合に端末情報を新たに生成すれば、新たに生成される端末情報は、新たに通信許可状態に遷移した通信装置を経由した通信経路に整合した端末情報になる。その結果、送信元端末が送信したフレームを、新たな通信経路及び端末情報に従って、宛先端末へ到達させることができる。このように、本実施の形態に係る通信装置は、メッシュネットワークにおける通信経路を適切に切り替えることができる。

また、前記経路制御部は、前記端末情報を削除した場合に、前記無線インタフェースにより前記宛先端末を探索するための探索フレームを送受信することで新たな端末情報を生成する。

これによれば、通信装置は、端末情報を削除したことに伴って生成した新たな端末情報を用いて、フレームを宛先端末に向けて転送することができる。よって、通信装置は、メッシュネットワークにおける通信経路を適切に切り替えることができる。

また、前記経路制御部は、前記２以上の通信装置のうち、前記有線インタフェースが通信許可状態である通信装置が通信不可能状態になったことに基づいて、前記フレームが前記宛先端末に到達できない場合に、前記端末情報を削除する。

これによれば、通信装置は、有線ネットワークに接続している通信装置が通信不可能状態になった場合に、その通信不可能状態になった通信装置を避けて宛先端末に至る通信経路を新たに生成する。このようにして、通信装置は、通信不可能状態になった通信装置を避ける新たな通信経路に適切に切り替えることができる。

また、前記経路制御部は、前記２以上の通信装置のうち、通信不可能状態になった通信装置が通信可能状態になったことに基づいて、前記フレームが前記宛先端末に到達できない場合に、前記端末情報を削除する。

これによれば、通信装置は、通信不可能状態になった通信装置が通信可能になった場合に、その通信可能状態になった通信装置を経由して宛先端末に至る通信経路を新たに生成する。このようにして、通信装置は、通信可能状態になった通信装置を経由する新たな通信経路に適切に切り替えることができる。

また、前記経路制御部は、さらに、前記メッシュネットワーク内において、前記一の通信装置から、前記端末情報に示されている前記通信装置に至る通信経路におけるネクストホップ装置を記憶している経路情報を管理しており、前記転送部は、受信した前記フレームを前記通信経路上におけるネクストホップ装置に向けて送信することで、転送する。

これによれば、通信装置は、経路情報をさらに用いてメッシュネットワーク内でフレームを転送する。これにより、通信装置が端末情報に示されている通信装置に隣接していない場合であっても、経路情報を用いて得られる宛先にフレームを送信することができる。

また、前記通信装置は、前記プロトコルは、ＳＴＰ（Ｓｐａｎｎｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）であり、通信許可状態は、ＳＴＰで規定されているフォワーディング状態であり、通信禁止状態は、ＳＴＰで規定されているブロッキング状態である。

これによれば、ＳＴＰによってより容易にループの発生を回避しながら、メッシュネットワークにおける通信経路を適切に切り替えることができる。

また、本発明の一態様に係る制御方法は、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であって、送信元端末と無線通信する無線インタフェースを備える通信装置の制御方法であって、前記メッシュネットワークは、前記複数の通信装置のうちの２以上の通信装置それぞれが備える有線インタフェースを介して宛先端末に通信可能に接続されており、前記２以上の通信装置それぞれが備える前記有線インタフェースは、ループを回避するためのプロトコルによって動的に通信許可状態及び通信禁止状態を含む状態のいずれかに設定されており、前記制御方法は、前記複数の通信装置のうち、前記有線インタフェースを介して前記宛先端末に接続されている通信装置を示す端末情報を管理している経路制御ステップと、前記送信元端末が前記宛先端末に向けて送信したフレームを前記無線インタフェースにより受信すると、受信した前記フレームを、前記端末情報に示されている前記通信装置に向けて前記メッシュネットワーク内に転送する転送ステップとを含み、前記経路制御ステップでは、前記転送ステップで転送した前記フレームが前記宛先端末に到達できない場合に、前記端末情報を削除する。

これによれば、上記通信装置と同様の効果を奏する。

また、本発明の一態様に係るプログラムは、上記の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

これによれば、上記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、メッシュネットワークにおける通信経路を適切に切り替えることができる。

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、実施の形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態に係る経路テーブルの説明図である。 図４は、実施の形態に係る端末テーブルの説明図である。 図５は、実施の形態に係る基地局の処理を示すフロー図である。 図６は、実施の形態に係る通信システムにおける通常時の処理を示すシーケンス図である。 図７は、実施の形態に係る通信システムにおける障害発生時の処理を示すシーケンス図である。 図８は、実施の形態に係る通信システムにおける障害復旧時の処理を示すシーケンス図である。 図９は、実施の形態に係る通信システムの別形態の構成と、通常時の通信経路とを示す模式図である。 図１０は、実施の形態に係る通信システムの別形態の障害発生時の通信経路を示す模式図である。

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、メッシュネットワークにおける通信経路を適切に切り替える通信装置としての基地局について説明する。

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、基地局Ｍ１、Ｍ２及びＭ３と、ハブ２０とを備える。通信システム１は、端末Ｔ１及びＴ２に接続されている。

基地局Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、メッシュネットワークを構成する基地局である通信装置であり、一般にメッシュポイント（ＭＰ）と呼ばれることもある。基地局Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、後述するように、少なくとも無線ＩＦ（インタフェース）を備え、さらに有線ＩＦを備えてもよい。

基地局Ｍ１は、基地局Ｍ２及びＭ３と無線ＩＦによって無線通信可能に接続されている。また、基地局Ｍ１は、端末Ｔ１と無線ＩＦによって通信可能に接続されている。

基地局Ｍ２は、基地局Ｍ１と無線ＩＦによって無線通信可能に接続されている。また、基地局Ｍ２は、有線ＩＦによって、ハブ２０を介して端末Ｔ２と有線通信可能に接続されている。

基地局Ｍ３は、基地局Ｍ１と無線ＩＦによって無線通信可能に接続されている。また、基地局Ｍ２は、有線ＩＦによって、ハブ２０を介して端末Ｔ２と有線通信可能に接続されている。

ハブ２０は、有線ネットワークの集線装置であり、基地局Ｍ２及びＭ３、並びに、端末Ｔ２と接続されている。

端末Ｔ１は、無線通信をすることができる端末装置であり、基地局Ｍ１と無線通信可能に接続されている。

端末Ｔ２は、有線通信をすることができる端末装置であり、ハブ２０と有線通信可能に接続されている。

基地局Ｍ２と基地局Ｍ３とは、ループを回避するためのプロトコルにより通信している。そして、基地局Ｍ２と基地局Ｍ３とのそれぞれの有線ＩＦは、上記プロトコルによって動的に通信許可状態及び通信禁止状態を含む複数の状態のいずれかに設定される。上記プロトコルの一例はＳＴＰであり、この場合、通信許可状態はＳＴＰで規定されているフォワーディング状態であり、通信禁止状態はＳＴＰで規定されているブロッキング状態である。以降ではこの場合を説明するが、他の例としてＲＳＴＰ（Ｒａｐｉｄ Ｓｐａｎｎｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を採用することもできる。

また、基地局Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、メッシュネットワークのルーティングプロトコルによって通信しており、このルーティングプロトコルによってメッシュネットワーク内の通信、及び、メッシュネットワークを介した端末同士の通信の通信経路を構築し、維持している。メッシュネットワークのルーティングプロトコルは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ規格に準拠したルーティングプロトコルを採用し得る。

端末Ｔ１が端末Ｔ２に向けて、通信システム１を介してフレームを送信することが想定される。このとき、端末Ｔ１を送信元端末ともいい、端末Ｔ２を宛先端末ともいう。

通信システム１には、基地局Ｍ１及びＭ２、並びにハブ２０を経由する第一の通信経路と、基地局Ｍ１及びＭ３、並びにハブ２０を経由する第二の通信経路とがあり得る。そして、端末Ｔ１が端末Ｔ２に向けて送信したフレームが、これらの通信経路のどちらを流れるかが、ループを回避するためのプロトコル、及び、メッシュネットワークのルーティングプロトコルによって決定される。

図２は、本実施の形態に係る基地局Ｍの構成を示すブロック図である。基地局Ｍは、図１における基地局Ｍ１、Ｍ２及びＭ３に相当する。

図２に示されるように、基地局Ｍは、有線ＩＦ１１と、無線ＩＦ１２及び１３と、転送部１４と、ＳＴＰ制御部１５と、経路制御部１６とを備える。

有線ＩＦ１１は、有線ネットワークに接続される通信インタフェース装置である。有線ＩＦ１１は、例えばＩＥＥＥ８０２．３規格に従う。なお、有線ＩＦ１１は、必須の構成要素ではない。図１に示される通信システム１では、基地局Ｍ１は有線ＩＦ１１を備えていなくてもよい。基地局Ｍ１は有線ネットワークに接続されていないからである。一方、基地局Ｍ２及びＭ３は、有線ＩＦ１１を備えている必要があり、有線ＩＦ１１によってハブ２０に接続される。

無線ＩＦ１２は、無線通信を行う通信インタフェース装置である。無線ＩＦ１２は、他の基地局Ｍの無線ＩＦ１２との間で無線通信リンクを確立し、無線通信を行う。無線ＩＦ１２の通信規格は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎに適合する無線ＬＡＮである。

無線ＩＦ１３は、端末との無線通信を行う通信インタフェース装置である。無線ＩＦ１３は、端末との間で無線通信リンクを確立し、無線通信を行う。無線ＩＦ１３の通信規格は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎに適合する無線ＬＡＮである。また、無線ＩＦ１３は、例えば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ことが想定されるが、これに限定されない。

なお、無線ＩＦ１２と無線ＩＦ１３とは、物理的に１つの無線インタフェース装置により、論理的に、互いに異なる２つの無線ＩＦとして実現されてもよい。

転送部１４は、有線ＩＦ１１並びに無線ＩＦ１２及び１３の間でフレームを転送する処理部である。転送部１４は、有線ＩＦ１１並びに無線ＩＦ１２及び１３のいずれかのインタフェースからフレームを受信した場合に、受信したフレームの宛先アドレスを参照し、その宛先アドレスに向けて適切なインタフェースによりフレームを送信することで転送する。

転送部１４は、上記いずれかのインタフェースからフレームを受信すると、受信したフレームの送信元を一定時間、転送テーブル（不図示）に記憶している。受信したフレームの宛先アドレスが直接に接続されている装置である場合には、転送テーブルを参照することで、出力すべきインタフェースを決定し得る。また、転送部１４は、受信したフレームの宛先アドレスが他の基地局Ｍを介して接続されている装置である場合には、経路制御部１６が管理している経路テーブル１７及び端末テーブル１８を参照し、受信したフレームを出力すべきインタフェースを、有線ＩＦ１１、無線ＩＦ１２及び１３のうちから決定し得る。インタフェースを決定する方法は後で説明する。なお、経路テーブル１７を経路情報ともいい、端末テーブル１８を端末情報ともいう。

なお、転送部１４は、経路テーブル１７及び端末テーブル１８を参照して決定したインタフェースがフレームを送信できない状態である場合には、そのフレームの送信元に対してエラーフレームを送信してもよい。エラーフレームは、メッシュネットワークにおいて自装置が通信不可能であることを示すフレームを利用することができ、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ規格におけるｐａｔｈ ｅｒｒｏｒフレームを利用し得る。

ＳＴＰ制御部１５は、ＳＴＰのプロトコル処理（単に「ＳＴＰの処理」ともいう）を行う制御部である。ＳＴＰ制御部１５は、有線ＩＦ１１及び無線ＩＦ１２によりＳＴＰのＢＰＤＵ（Ｂｒｉｄｇｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）を送信する。また、有線ＩＦ１１及び無線ＩＦ１２により他の基地局Ｍが送信するＢＰＤＵを受信する。そして、ＳＴＰの処理に基づいて、有線ＩＦ１１を、フォワーディング状態及びブロッキング状態を含む複数の状態のうちのどの状態とするかを制御する。ここでフォワーディング状態とは、フレームの送受信が可能である状態をいい、ブロッキング状態とは、ＢＰＤＵの受信をする以外は、フレームの送受信が不可能である状態をいう。

経路制御部１６は、メッシュネットワークにおける通信経路の構築又は削除などの制御を行う処理部である。経路制御部１６は、他の基地局Ｍとの間でメッシュネットワークのルーティングプロトコルによる通信を行い、メッシュネットワークを構成する基地局Ｍそれぞれとの通信に用いる通信経路のネクストホップ装置を示す経路テーブル１７を生成して管理している。また、メッシュネットワークに接続されている端末がどの基地局Ｍに接続されているかを示す端末テーブル１８を生成して保有している。

また、経路制御部１６は、転送部１４が転送したフレームが、宛先端末に到達したか否かを判定する。そして、経路制御部１６は、上記フレームが宛先端末に到達しないと判定した場合に端末テーブル１８を削除する。上記の判定では、例えば、転送部１４が転送したフレームに対する受信応答フレーム（ＡＣＫフレーム）を、送信したインタフェースによって受信したときに、転送部１４が転送したフレームが宛先端末に到達したと判定し、そうでない場合に、宛先端末に到達しないと判定する。また、例えば、エラーフレームを受信した場合に、宛先端末に到達しないと判定する。なお、端末テーブル１８を削除する、という場合、端末テーブル１８のうち宛先端末に係るエントリを削除することを意味する。

経路制御部１６は、上記のように端末テーブル１８を削除した後、宛先端末へフレームを転送するために新たな端末テーブル１８を生成する。具体的には、経路制御部１６は、端末テーブル１８を削除した場合に、無線ＩＦ１２により宛先端末を探索するための探索フレームを送受信することで新たな端末テーブル１８を生成する。探索フレームの送受信は、例えば、宛先端末のＭＡＣアドレスを解決するためのＡＲＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）リクエストフレームの送信と、そのＡＲＰリクエストフレームに対するＡＲＰリプライフレームの受信とによってなされる。この探索処理は、端末テーブル１８にエントリがないときにメッシュネットワークのルーティングプロトコルに係る処理によって通常になされる処理である。すなわち、この探索処理は、端末テーブル１８が削除されたことが契機となって、上記ルーティングプロトコルに係る処理によって行われたものである。

例えば、上記のようにフレームが宛先端末に到達できなくなるのは、他の２以上の基地局Ｍそれぞれが備える有線ＩＦ１１のうちフォワーディング状態である有線ＩＦ１１がブロッキング状態に遷移することによって生ずる。このとき、経路制御部１６は、２以上の基地局Ｍそれぞれが備える有線ＩＦ１１のうち、新たにフォワーディング状態に遷移した有線ＩＦ１１を経由して探索フレームを送受信することによって、新たな端末テーブル１８を生成する。これにより、基地局Ｍ１は、通信許可状態である有線インタフェースを経由して受信した探索フレームを用いて新たな端末情報を生成するので、生成される端末情報は、通信許可状態である有線インタフェースを経由した通信経路に整合したものとなる。

図３は、本実施の形態に係る経路テーブル１７の説明図である。図３に示される経路テーブル１７は、具体的には、基地局Ｍ１が有する経路テーブルである。

図３に示されるように、経路テーブル１７の各エントリは、ネクストホップアドレス３１と、宛先アドレス３２とを含む。経路テーブル１７の各エントリは、１つの宛先アドレスに１対１に対応づけられる。

ネクストホップアドレス３１は、基地局Ｍから当該エントリに係る宛先アドレスを有する基地局Ｍに至る通信経路上において、自身の基地局Ｍに隣接する基地局Ｍ（ネクストホップ装置ともいう）のアドレスである。

宛先アドレス３２は、当該エントリに係る宛先アドレスである。宛先アドレス３２が、基地局Ｍに隣接する基地局Ｍを指している場合、宛先アドレス３２及びネクストホップアドレス３１ともに、その基地局Ｍのアドレスとなる。

図３に示される経路テーブル１７における最上段のエントリでは、ネクストホップアドレス３１及び宛先アドレス３２ともに基地局Ｍ２のＭＡＣアドレスである。また、経路テーブル１７における上から２段目のエントリでは、ネクストホップアドレス３１及び宛先アドレス３２ともに基地局Ｍ３のＭＡＣアドレスである。なお、図３における「Ｍ２」の記載は、基地局Ｍ２のＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスを示している。以降でも同様とする。

図４は、本実施の形態に係る端末テーブル１８の説明図である。

図４に示されるように、端末テーブル１８の各エントリは、基地局アドレス４１と、端末アドレス４２とを含む。端末テーブル１８の各エントリは、１つの端末アドレスに１対１に対応付けられている。

基地局アドレス４１は、基地局Ｍ等のうち、当該エントリに係る端末が接続されている基地局Ｍのアドレスである。

端末アドレス４２は、当該エントリに係る端末のアドレスである。

図４に示される端末テーブル１８では、端末Ｔ２が基地局Ｍ２に接続されていることが示されている。

転送部１４は、有線ＩＦ１１並びに無線ＩＦ１２及び１３のいずれかのインタフェースからフレームを受信した場合に、受信したフレームの宛先アドレスを参照する。その宛先アドレスに係る端末が、基地局Ｍから直接に、つまり他の通信装置を経由することなく通信可能である場合には、上記インタフェースのうち、その宛先に接続されているインタフェースによりフレームを送信する。

また、受信したフレームの宛先に係る端末が、基地局Ｍから直接に通信可能でない場合には、まず端末テーブル１８を参照してその端末が接続されている基地局Ｍを特定し、次にその基地局Ｍへ到達するためのネクストホップ装置を特定し、そのネクストホップ装置に向けて接続されているインタフェースによりフレームを送信する。

このようにして、転送部１４は、受信したフレームの宛先アドレスに向けて適切なインタフェースによりフレームを送信することで転送する。

以上のように構成された基地局Ｍの処理について説明する。

図５は、本実施の形態に係る基地局Ｍの処理を示すフロー図である。図５に示される一連の処理は、基地局Ｍによる通信経路の構築が完了した後に、端末Ｔ１が端末Ｔ２を宛先としてフレームを送信する場合の処理を示している。

図５に示されるように、ステップＳ１００において、ＳＴＰ制御部１５及び経路制御部１６は、ＳＴＰの処理、及び、ルーティングプロトコルに基づく処理を行い、経路テーブル１７及び端末テーブル１８を生成し、管理する。

ステップＳ１０１において、転送部１４は、有線ＩＦ１１並びに無線ＩＦ１２及び１３のいずれかのインタフェースからフレームを受信したか否かを判定する。上記いずれかのインタフェースからフレームを受信した場合（ステップＳ１０１でＹｅｓ）にはステップＳ１０２に進み、そうでない場合（ステップＳ１０１でＮｏ）には、ステップＳ１０１を再び実行する。つまり、転送部１４は、上記いずれかのインタフェースからフレームを受信するまでステップＳ１０１で待機状態をとる。

ステップＳ１０２において、転送部１４は、上述のように、経路制御部１６で管理されている経路テーブル１７及び端末テーブル１８とを参照して、ステップＳ１０１で受信したフレームを上記いずれかのインタフェースにより送信することで転送する。

ステップＳ１０３において、経路制御部１６は、ステップＳ１０２で転送したフレームが宛先端末に到達したか否かを判定する。宛先端末に到達したと判定した場合には、図５に示される一連の処理を終了し、そうでない場合には、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４において、経路制御部１６は、端末テーブル１８のエントリを削除する。

ステップＳ１０５において、経路制御部１６は、端末Ｔ２を探索する処理を行う。この処理は、例えば、端末Ｔ２のＭＡＣアドレスを解決するためのＡＲＰリクエストフレームの送信、及び、上記ＡＲＰリクエストフレームに対して端末Ｔ２が送信するＡＲＰリプライフレームの受信によりなされる。

ステップＳ１０６において、経路制御部１６は、ステップＳ１０５で行った端末Ｔ２の探索処理の結果に基づいて、端末テーブル１８を生成する。

以上の一連の処理により、メッシュネットワークにおいて基地局Ｍから端末への通信ができない場合に、通信経路を適切に切り替え、通信を可能にし得る。

次に、端末Ｔ１が通信システム１を介して端末Ｔ２に対してフレームを送信する場合の処理を、より具体的に説明する。

図６は、実施の形態に係る通信システム１における通常時の処理を示すシーケンス図である。図６は、基地局Ｍ１、Ｍ２及びＭ３によるＳＴＰの処理、及び、メッシュネットワークにおける通信経路の構築が完了している状態において、端末Ｔ１から端末Ｔ２にデータフレームを送信する場合の処理を示している。このとき、基地局Ｍ２の有線ＩＦ１１がフォワーディング状態であり、基地局Ｍ３の有線ＩＦ１１がブロッキング状態である。また、基地局Ｍ１が有する端末テーブル１８は、端末Ｔ２が基地局Ｍ２に接続されていることを示している。

ステップＳ２０１において、端末Ｔ１は、データフレームを送信する。基地局Ｍ１の無線ＩＦ１２は、端末Ｔ１が送信したデータフレームを受信する。

ステップＳ２１１において、基地局Ｍ１の転送部１４は、ステップＳ２０１で受信したフレームを、端末テーブル１８を参照して基地局Ｍ２に転送する。この処理は、ステップＳ１０２（図５参照）に相当する。基地局Ｍ２は、送信されたフレームを受信する。

ステップＳ２２１において、基地局Ｍ２の転送部１４は、ステップＳ２１１で受信したフレームを、端末テーブル１８を参照して端末Ｔ２に転送する。この処理は、ステップＳ１０２（図５参照）に相当する。端末Ｔ２は、送信されたフレームを受信する。

このようにして、端末Ｔ１が送信したデータフレームが端末Ｔ２に到達する。

図７は、本実施の形態に係る通信システム１における障害発生時の処理を示すシーケンス図である。図７は、図６の状態において、基地局Ｍ２に障害が発生し、基地局Ｍ２が通信不可能な状態になったときの各装置の処理を示している。

図７において、基地局Ｍ２に障害が発生すると、その障害発生の後には、基地局Ｍ３は、基地局Ｍ２からのＢＰＤＵを受信しなくなる。

ステップＳ３３１において、基地局Ｍ３は、基地局Ｍ２からのＢＰＤＵを受信しなくなったことに基づいてＳＴＰの処理を行い、有線ＩＦ１１がフォワーディング状態に遷移する。

ステップＳ３０１において、端末Ｔ１がデータフレームを送信すると、基地局Ｍ１の無線ＩＦ１２がそのデータフレームを受信する。

ステップＳ３１１において、基地局Ｍ１の転送部１４は、ステップＳ３０１で受信したフレームを、端末テーブル１８を参照して基地局Ｍ２に転送する。この処理は、ステップＳ１０２（図５参照）に相当する。基地局Ｍ２は、障害が発生しているので、基地局Ｍ１が送信したデータフレームを受信できない。

ステップＳ３１２において、基地局Ｍ１の経路制御部１６は、ステップＳ３１１で転送部１４が送信したデータフレームに対するＡＣＫフレームを基地局Ｍ２から受信しないことに基づいて、送信したデータフレームが端末Ｔ２に到達しなかったと判定し、端末テーブル１８を削除する。この処理は、ステップＳ１０３及びＳ１０４（図５参照）に相当する。

ステップＳ３１３において、経路制御部１６は、端末Ｔ２を探索する処理を行う。具体的には、経路制御部１６は、端末Ｔ２のＩＰアドレスをターゲットＩＰアドレスとして設定したＡＲＰリクエストパケットをメッシュネットワーク内にブロードキャスト送信し、その応答であるＡＲＰリプライパケットを受信する。この処理は、ステップＳ１０５（図５参照）に相当する。

ステップＳ３１４において、経路制御部１６は、ステップＳ３１３における探索処理の結果に基づいて、新たな端末テーブル１８を生成する。新たな端末テーブル１８は、端末Ｔ２が基地局Ｍ３に接続されていることを示している。この端末テーブル１８は、新たにフォワーディング状態に遷移した基地局Ｍ３を経由する通信経路に整合している。

ステップＳ３０２において、端末Ｔ１は、データフレームを送信する。基地局Ｍ１の無線ＩＦ１２は、端末Ｔ１が送信したデータフレームを受信する。

ステップＳ３１５において、基地局Ｍ１の転送部１４は、ステップＳ３０２で受信したフレームを、端末テーブル１８を参照して基地局Ｍ３に転送する。この処理は、ステップＳ１０２（図５参照）に相当する。基地局Ｍ３は、送信されたフレームを受信する。

ステップＳ３３２において、基地局Ｍ３の転送部１４は、ステップＳ３１５で受信したフレームを、端末テーブル１８を参照して端末Ｔ２に転送する。この処理は、ステップＳ１０２（図５参照）に相当する。端末Ｔ２は、送信されたフレームを受信する。

このようにして、経路制御部１６は、有線ＩＦ１１を介して宛先端末に接続されている基地局Ｍ２及びＭ３のうち、有線ＩＦ１１がフォワーディング状態である基地局Ｍ２が通信不可能状態（障害発生）になったことに基づいて、フレームが宛先端末に到達できない場合に、端末テーブル１８を削除する。その結果、経路制御部１６は、新たな端末テーブル１８を生成する。新たに生成される通信経路は、基地局Ｍ３を経由する通信経路である。なお、基地局Ｍ２が何らかの要因でＳＴＰの処理によりブロッキング状態に遷移したときも同様である。

図８は、本実施の形態に係る通信システム１における障害復旧時の処理を示すシーケンス図である。図８は、図７の障害発生後に通信可能となった状態において、基地局Ｍ２の障害が復旧し、基地局Ｍ２が通信可能な状態になったときの各装置の処理を示している。

図８において、基地局Ｍ２の障害が復旧すると、所定時間経過後に基地局Ｍ２の有線ＩＦ１１はＢＰＤＵの送受信を開始する。

ステップＳ４２１において、基地局Ｍ２の有線ＩＦ１１は、基地局Ｍ３とのＢＰＤＵの送受信の結果に基づくＳＴＰの処理により、フォワーディング状態に遷移する。

ステップＳ４３１において、基地局Ｍ３の有線ＩＦ１１は、基地局Ｍ２とのＢＰＤＵの送受信の結果に基づくＳＴＰの処理により、ブロッキング状態に遷移する。

ステップＳ４０１において、端末Ｔ１がデータフレームを送信すると、基地局Ｍ１の無線ＩＦ１２がそのデータフレームを受信する。

ステップＳ４１１において、基地局Ｍ１の転送部１４は、ステップＳ４０１で受信したフレームを、端末テーブル１８を参照して基地局Ｍ３に転送する。この処理は、ステップＳ１０２（図５参照）に相当する。基地局Ｍ３は、送信されたフレームを受信するが、有線ＩＦ１１がブロッキング状態であるので、受信したフレームを有線ＩＦ１１により送信することが禁止される。

ステップＳ４３２において、基地局Ｍ３は、ステップＳ４１１でフレームを送信することが禁止されたことに基づいて、基地局Ｍ３に転送部１４によってエラーフレームを基地局Ｍ１に送信する。基地局Ｍ１の経路制御部１６は、基地局Ｍ３からエラーフレームを受信する。

ステップＳ４１２において、基地局Ｍ１の経路制御部１６は、ステップＳ４３２でエラーフレームを受信したことに基づいて、端末テーブル１８を削除する。この処理は、ステップＳ１０３及びＳ１０４（図５参照）に相当する。

ステップＳ４１３及びＳ４１４において、経路制御部１６は、端末Ｔ２を探索する処理を行い、探索処理の結果に基づいて、新たな端末テーブル１８を生成する。この処理は、ステップＳ３１３及びＳ３１４（図６参照）と同様である。新たな端末テーブル１８は、端末Ｔ２が基地局Ｍ２に接続されていることを示している。この端末テーブル１８は、新たにフォワーディング状態に遷移した基地局Ｍ２を経由する通信経路に整合している。

ステップＳ４０２において、端末Ｔ１は、データフレームを送信する。基地局Ｍ１の無線ＩＦ１２は、端末Ｔ１が送信したデータフレームを受信する。

ステップＳ４１５において、基地局Ｍ１の転送部１４は、ステップＳ４０２で受信したフレームを、端末テーブル１８を参照して基地局Ｍ２に転送する。この処理は、ステップＳ１０２（図５参照）に相当する。基地局Ｍ２は、送信されたフレームを受信する。

ステップＳ４２２において、基地局Ｍ２の転送部１４は、ステップＳ４１５で受信したフレームを、端末テーブル１８を参照して端末Ｔ２に転送する。この処理は、ステップＳ１０２（図５参照）に相当する。端末Ｔ２は、送信されたフレームを受信する。

このようにして、経路制御部１６は、有線ＩＦ１１を介して宛先端末に接続されている基地局Ｍ２及びＭ３のうち、通信不可能状態（障害発生）になった基地局Ｍ２が通信可能状態（障害復旧）になったことに基づいて、フレームが宛先端末に到達できない場合に、端末テーブル１８を削除する。その結果、経路制御部１６は、新たな端末テーブル１８を生成する。新たに生成される通信経路は、基地局Ｍ２を経由する通信経路である。

なお、本実施の形態における基地局Ｍを用いて別形態の通信システムを構成することも可能である。別形態の通信システムについて以下で説明する。

図９は、本実施の形態に係る通信システムの別形態である通信システム１Ａの構成と、通常時の通信経路とを示す模式図である。

図９に示されるように、通信システム１Ａは、８個の基地局Ｍ１１〜Ｍ１８と、ハブ２０とを備える。

基地局Ｍ１１〜Ｍ１８のそれぞれは、通信システム１の基地局Ｍと同じ通信装置である。また、ハブ２０は、通信システム１のハブ２０と同じである。

通信システム１Ａでは、３個の基地局Ｍ１６、Ｍ１７及びＭ１８が有線ＩＦ１１によってハブ２０を介して端末Ｔ２に接続されている。そして、ＳＴＰの処理により、基地局Ｍ１７の有線ＩＦ１１がフォワーディング状態に設定されており、基地局Ｍ１６及びＭ１８の有線ＩＦ１１がブロッキング状態に設定されている。

基地局Ｍ１１から端末Ｔ２に至る通信経路は、図９に矢印で示されるように、基地局Ｍ１１、Ｍ１３及びＭ１７をこの順に経由する通信経路である。

このとき、基地局Ｍ１１が有する経路テーブル１７には、基地局Ｍ１７に至る通信経路におけるネクストホップ装置が基地局Ｍ１３であることが示されている。また、基地局Ｍ１１が有する端末テーブル１８には、端末Ｔ２が基地局Ｍ１７に接続されていることが示されている。

端末Ｔ１が端末Ｔ２を宛先としたデータフレームを送信すると、データフレームは、基地局Ｍ１１、Ｍ１３及びＭ１７を経由して端末Ｔ２に到達する。

この状態において、基地局Ｍ１７に障害が発生した場合の通信経路について図１０を用いて説明する。

図１０は、本実施の形態に係る通信システムの別形態である通信システム１Ａの障害発生時の通信経路を示す模式図である。

まず、ＳＴＰの処理により、基地局Ｍ１８の有線ＩＦ１１がフォワーディング状態に遷移し、基地局Ｍ１６の有線ＩＦ１１がブロッキング状態を維持する。

基地局Ｍ１１から端末Ｔ２に至る通信経路は、図７で説明したような経緯をたどって、図１０に矢印で示されたとおり、基地局Ｍ１１、Ｍ１４及びＭ１８をこの順に経由する通信経路に変更される。

このとき、基地局Ｍ１１が有する経路テーブル１７には、基地局Ｍ１８に至る通信経路におけるネクストホップ装置が基地局Ｍ１４であることが示されている。また、基地局Ｍ１１が有する端末テーブル１８には、端末Ｔ２が基地局Ｍ１８に接続されていることが示されている。

端末Ｔ１が端末Ｔ２を宛先としたデータフレームを送信すると、データフレームは、基地局Ｍ１１、Ｍ１４及びＭ１８を経由して端末Ｔ２に到達する。

以上のように、本実施の形態に係る通信装置は、転送したフレームが宛先端末に到達できない場合に端末情報を削除することによって、その宛先端末にフレームを送信するために必要な端末情報を生成する処理をその後に行う契機を作ることができる。このように端末情報を削除すると、通信装置はその後に新たな端末情報を生成し、生成した新たな端末情報を用いて宛先端末にフレームを転送する。メッシュネットワーク内から宛先端末に向かう通信の通信経路は、有線インタフェースを備えている通信装置のうち通信許可状態である通信装置を経由する通信経路となり、端末情報は、上記通信経路に整合した端末情報になっている。このとき、何らかの要因が生じ、ループ回避用プロトコルの処理により通信許可状態である通信装置が通信禁止状態に遷移すると、上記通信経路を経由した宛先端末への通信が不可能になる。そこで、このような状態の遷移があった場合に端末情報を新たに生成すれば、新たに生成される端末情報は、新たに通信許可状態に遷移した通信装置を経由した通信経路に整合した端末情報になる。その結果、送信元端末が送信したフレームを、新たな通信経路及び端末情報に従って、宛先端末へ到達させることができる。このように、本実施の形態に係る通信装置は、メッシュネットワークにおける通信経路を適切に切り替えることができる。

また、通信装置は、端末情報を削除したことに伴って生成した新たな端末情報を用いて、フレームを宛先端末に向けて転送することができる。よって、通信装置は、メッシュネットワークにおける通信経路を適切に切り替えることができる。

また、通信装置は、有線ネットワークに接続している通信装置が通信不可能状態になった場合に、その通信不可能状態になった通信装置を避けて宛先端末に至る通信経路を新たに生成する。このようにして、通信装置は、通信不可能状態になった通信装置を避ける新たな通信経路に適切に切り替えることができる。

また、通信装置は、通信不可能状態になった通信装置が通信可能になった場合に、その通信可能状態になった通信装置を経由して宛先端末に至る通信経路を新たに生成する。このようにして、通信装置は、通信可能状態になった通信装置を経由する新たな通信経路に適切に切り替えることができる。

また、通信装置は、経路情報をさらに用いてメッシュネットワーク内でフレームを転送する。これにより、通信装置が端末情報に示されている通信装置に隣接していない場合であっても、経路情報を用いて得られる宛先にフレームを送信することができる。

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。

以上、本発明の通信装置等について、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、メッシュネットワークにおける通信経路を適切に切り替える通信装置に適用され得る。具体的には、メッシュネットワークを構成する基地局である、いわゆるメッシュポイントに適用され得る。

１、１Ａ 通信システム
１１ 有線ＩＦ
１２、１３ 無線ＩＦ
１４ 転送部
１５ ＳＴＰ制御部
１６ 経路制御部
１７ 経路テーブル
１８ 端末テーブル
２０ ハブ
３１ ネクストホップアドレス
３２ 宛先アドレス
４１ 基地局アドレス
４２ 端末アドレス
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８ 基地局
Ｔ１、Ｔ２ 端末

Claims (8)

1. 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、
   前記メッシュネットワークは、前記複数の通信装置のうちの２以上の通信装置それぞれが備える有線インタフェースを介して宛先端末に通信可能に接続されており、
   前記２以上の通信装置それぞれが備える前記有線インタフェースは、ループを回避するためのプロトコルによって動的に通信許可状態及び通信禁止状態を含む状態のいずれかに設定されており、
   前記一の通信装置は、
   送信元端末と無線通信する無線インタフェースと、
   前記複数の通信装置のうち、前記有線インタフェースを介して前記宛先端末に接続されている通信装置を示す端末情報を管理している経路制御部と、
   前記送信元端末が前記宛先端末に向けて送信したフレームを前記無線インタフェースにより受信すると、受信した前記フレームを、前記端末情報に示されている前記通信装置に向けて前記メッシュネットワーク内に転送する転送部とを備え、
   前記経路制御部は、
   前記転送部が転送した前記フレームが前記宛先端末に到達できない場合に、前記端末情報を削除する
   通信装置。
2. 前記経路制御部は、前記端末情報を削除した場合に、前記無線インタフェースにより前記宛先端末を探索するための探索フレームを送受信することで新たな端末情報を生成する
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記経路制御部は、前記２以上の通信装置のうち、前記有線インタフェースが通信許可状態である通信装置が通信不可能状態になったことに基づいて、前記フレームが前記宛先端末に到達できない場合に、前記端末情報を削除する
   請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 前記経路制御部は、前記２以上の通信装置のうち、通信不可能状態になった通信装置が通信可能状態になったことに基づいて、前記フレームが前記宛先端末に到達できない場合に、前記端末情報を削除する
   請求項３に記載の通信装置。
5. 前記経路制御部は、さらに、
   前記メッシュネットワーク内において、前記一の通信装置から、前記端末情報に示されている前記通信装置に至る通信経路におけるネクストホップ装置を記憶している経路情報を管理しており、
   前記転送部は、
   受信した前記フレームを前記通信経路上におけるネクストホップ装置に向けて送信することで、転送する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 前記通信装置は、
   前記プロトコルは、ＳＴＰ（Ｓｐａｎｎｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）であり、
   通信許可状態は、ＳＴＰで規定されているフォワーディング状態であり、
   通信禁止状態は、ＳＴＰで規定されているブロッキング状態である
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信装置。
7. 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、送信元端末と無線通信する無線インタフェースを備える通信装置の制御方法であって、
   前記メッシュネットワークは、前記複数の通信装置のうちの２以上の通信装置それぞれが備える有線インタフェースを介して宛先端末に通信可能に接続されており、
   前記２以上の通信装置それぞれが備える前記有線インタフェースは、ループを回避するためのプロトコルによって動的に通信許可状態及び通信禁止状態を含む状態のいずれかに設定されており、
   前記制御方法は、
   前記複数の通信装置のうち、前記有線インタフェースを介して前記宛先端末に接続されている通信装置を示す端末情報を管理している経路制御ステップと、
   前記送信元端末が前記宛先端末に向けて送信したフレームを前記無線インタフェースにより受信すると、受信した前記フレームを、前記端末情報に示されている前記通信装置に向けて前記メッシュネットワーク内に転送する転送ステップとを含み、
   前記経路制御ステップでは、
   前記転送ステップで転送した前記フレームが前記宛先端末に到達できない場合に、前記端末情報を削除する
   制御方法。
8. 請求項７に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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