JP3575682B2

JP3575682B2 - Packet transmission network path control method and recording medium recording the program

Info

Publication number: JP3575682B2
Application number: JP2000246673A
Authority: JP
Inventors: 康則鮫島; 敏明宮崎
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2020-08-16
Also published as: JP2002064538A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット伝送ネットワークの中継などに利用される経路制御方法に関し、特に隣接ノードを識別する蟻、中継ノードの探索を行う蟻を導入したアントネットアルゴリズムを用いる経路制御方法およびそのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、蟻エージェントを用いたアントネットアルゴリズムに関する提案としては、例えば“ＭｏｂｉｌｅＡｇｅｎｔｓｆｏｒＡｄａｐｔｉｖｅＲｏｕｔｉｎｇ”（ＧｉａｎｎｉＤｉＣａｒｏａｎｄＭａｒｃｏＤｏｒｉｇｏ，ｉｎＰｒｏｃ．ｏｆｔｈｅ３１ｓｔＨａｗａｉｉＩｎｔ’１Ｃｏｎｆ．ｏｎＳｙｓｔｅｍｓＳｃｉｅｎｃｅｓ，ｐｐ．６−９，Ｊａｎ．，１９９８）では、アントネットアルゴリズムを提案している。また、特願平１０−２８５４５８号明細書および図面に記載された『ルータ装置の制御方法及び制御装置』（ＡＴＲ）では、アントネットアルゴリズムに基づくルータ装置において、ルーチングロックを回避する手法を提案している。
上記の従来技術においては、予め決まったネットワーク・トポロジ（網形態）に対するアルゴリズムを提案しているが、複数のノードが隣接ノードを知らない初期状態の場合には、隣接ノードのルーチングテーブルへの登録方法が明らかではなかった。また、経路を知らないノードにパケットを伝送する方法も、明らかではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の方法では、パケット伝送ネットワークを介して出発ノードから宛先ノードに向けてパケットを送信する場合に、各ノードのルーチングテーブルをアントネットアルゴリズムに基づいて学習により構築することにより、出発ノードおよび出発ノードから発せられたパケットを受け取ったノードは上記ルーチングテーブルを参照して、そのパケットをルーチングするが、これは予め決まったネットワーク・トポロジの場合であって、任意のノードが隣接ノードを知らない初期状態では、隣接ノードに関する情報をルーチングテーブルへ登録する方法が明らかではなく、またルーチングテーブルにエントリのない宛先ノードへパケットを伝送する方法も明らかではなかった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、これら従来の課題を解決し、ルーチングテーブルをアントネットアルゴリズムに基づき学習により構築し、出発ノードおよび出発ノードから発せられたパケットを受け取ったノードがそのルーチングテーブルを用いて該パケットをルーチングする場合に、各ノードが隣接ノードを知らない初期状態から徐々にルーチングテーブルを生成することができ、かつ出発ノード、または出発ノードから発せられたパケットを受け取ったノードが、自己のルーチングテーブルにエントリのない宛先ノードへもパケット伝送を行うことが可能なパケット伝送ネットワークの経路制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のパケット伝送ネットワークの経路制御方法は、▲１▼パケット伝送ネットワークを介して出発ノードから宛先ノードに向けてパケットを送信する場合に、各ノードのルーチングテーブルをアントネットアルゴリズムに基づき学習により構築するとともに、上記出発ノードおよび該出発ノードから発せられたパケットを受け取ったノードは該ルーチングテーブルを用いて該パケットをルーチングする経路制御方法において、
該複数のノードが隣接ノードを知らない初期状態の場合に、各ノードは自ノードのＩＤを含んだ『隣接識別蟻』を全リンクに送出し、
かつ、該『隣接識別蟻』を受け取った隣接ノードは、該『隣接識別蟻』の中のノードＩＤを見ることにより、該リンクにより隣接するノードが何かを識別し、
各隣接ノードは、該隣接ノードのルーチングテーブルに自分に隣接するノードのＩＤを書き込むことを特徴としている（請求項１）。
これにより、パケット伝送ネットワークを構成する各ノードが隣接ノードを知らない初期状態に、各ノードが自ノードのＩＤを含んだ『隣接識別蟻』を全リンクに送出することで、隣接ノード双方において相手を認識することができ、その結果、ノードの追加などのトポロジ変化に対応することができる。
【０００６】
また、▲２▼出発ノードまたは出発ノードから発せられたパケットを受け取ったノードのルーチングテーブルに、宛先ノードＩＤの記録がない場合には、
該ノードは、該宛先ノードＩＤを含む『中継ノード探索蟻』を該パケットが通ったリンク以外の全てのリンクに送出し、
該『中継ノード探索蟻』を受け取ったノードは、該宛先ノードＩＤを見ることにより、自分のルーチングテーブル中に該宛先ノードＩＤがないときには、改めて該『中継ノード探索蟻』を該『中継ノード探索蟻』が通ったリンク以外の全リンクに送出し、
自分のルーチングテーブル中に該宛先ノードＩＤがあるときには、該宛先ノードＩＤを持っているノードの情報と、該『中継ノード探索蟻』を送出したノードから、該宛先ノードＩＤを持っているノードまでの遅延情報と、を持った該『中継ノード探索蟻』を、もとの来た経路を通って該『中継ノード探索蟻』を送出したノードまで送り返すことも特徴としている（請求項２）。
これにより、各ノードが予め全てのノードの情報を持つ必要がなく、パケット伝送の必要な際に宛先のエントリを作成することができる。
▲３▼上記▲１▼または▲２▼に記載の処理ステップをプログラムに変換し、そのプログラムを記録媒体に格納することも特徴としている。
これにより、任意のコンピュータに記録媒体を実装することで、本発明を容易に実現できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。
図１は、各蟻のパケット構成例を示す図である。
図１（ａ）は『隣接識別蟻』のパケットのデータ内容を示しており、蟻識別子１０と送信元ノードのＩＤ１１が記述されている。図１（ｂ）は『隣接識別蟻』を受け取ったノードが返送する『応答蟻』のパケットのデータ内容を示しており、これも蟻識別子１０（前記蟻識別子とは異なる値）と送信元ノード（隣接識別蟻を受け取ったノード）のＩＤ１１が記述されている。図１（ｃ）は『中継ノード探索蟻』のパケットのデータ内容を示しており、蟻識別子１０（他の２つの蟻識別子と異なる値）と送信元ノードのＩＤ１１と、宛先ノードのＩＤ１２と、シーケンス番号１３と、スタックデータとして、通過ノードのＩＤ１４とトリップ時間１５（１つ前のノードから『通過ノード』までの伝搬遅延時間）と、その他のデータ１６（通過ノード数（中継ノードも含む）に宛先ノード（１つ）を加えた分のスタックデータ）とが記述されている。シーケンス番号１３は、異なる『中継ノード探索蟻』を識別するために送出元が付ける。なお、『中継ノード探索蟻』において、従来の蟻と比較して太枠内のシーケンス番号１３が本発明で新たに必要な項目である。
本発明においては、『隣接識別蟻』を導入することにより、隣接ノードの認識ができるので、ネットワークトポロジ（網形態）の変更、つまりノードの追加にも対応可能となる。また、『中継ノード探索蟻』を導入することにより、予め全てのノード情報を持たなくても、パケット伝送に必要な宛先エントリの作成が可能となる。
【０００８】
（第１の実施例）
図２は、本発明の第１の実施例（請求項１に対応）を示すリンクアップ（応答蟻無し）時の各ノードの処理フローチャートである。
ここで、応答蟻無しとは、リンクの両端ノード（出発ノード）でリンクアップ検知が可能な場合に限定される。
先ず、ノードが立ち上がったならば、またはリンクアップしたならば（ステップ１０１）、リンクの両端のノードは隣接ノードを知るために、自ノードＩＤを含む『隣接識別蟻』を該リンクに送出する（ステップ１０２）。隣接ノードからの『隣接識別蟻』を受け取ったならば（ステップ１０３）、他の処理に比べて最優先で出発ノードＩＤを自分のルーチングテーブルに反映する。また、本蟻の送受信が終了しないうちは、本リンクを使用した蟻やデータパケットの送受信は行わない。各隣接ノードは、受信した『隣接識別蟻』の出発ノードＩＤのノードに対する確率を、本蟻が受信されたリンクに対して１／（受信したリンク数）とし、他のリンクを０とすることで（ステップ１０４）、リセット（リターン）する（ステップ１０５）。
【０００９】
図３（ａ）は、本発明の第１の実施例（請求項１に対応）を示すリンクアップ（応答蟻有り）時の処理フローチャートである。
先ず、ノードが立ち上がったならば、またはリンクアップしたならば（ステップ１１１）、リンクアップを検知したノードは隣接ノードを知るために、自ノードＩＤを含む『隣接識別蟻』を該リンクに送出する（ステップ１１２）。隣接ノードからの『隣接識別蟻』または『応答蟻』を受け取ったならば（ステップ１１４）、他の処理に比べて最優先で出発ノードＩＤを自分のルーチングテーブルに反映する。また、本蟻の送受信が終了しないうちは、本リンクを使用した蟻やデータパケットの送受信は行わない。そして、受信した『隣接識別蟻』または『応答蟻』の出発ノードＩＤに対する確率を、本蟻が受信されたリンクに対して１／（受信したリンク数）とし、他のリンクを０とすることで（ステップ１１４）、受け取った蟻が『応答蟻』であればリセット（リターン）する（ステップ１１９）。一方、受け取った蟻が『隣接識別蟻』であれば（ステップ１１５）、それに対して自ノードＩＤを含んだ『応答蟻』を返送する（ステップ１１６）。そして、リセット（リターン）する（ステップ１１９）。
【００１０】
図３（ｂ）は、応答蟻生処理のフローチャートである。
隣接ノードがリンクアップを検知しない場合には、『応答蟻生成処理』を行って、隣接ノードに対するエントリを生成し、応答蟻を返送する。
すなわち、ノードが『隣接識別蟻』を受信したならば（ステップ１５１）、該ノードに対する確率は蟻を受信したリンクに対して１／（受信したリンク数）とし、他を０とする（ステップ１５２）。次に、自ノードＩＤを含んだ応答蟻を返送する（ステップ１５３）。そして、リセット（リターン）する（ステップ１５４）。
【００１１】
図４（１）（２）は、図２，３におけるリンクアップ時の処理例を示す図である。
ここで、図中のルーチングテーブルのエントリの記載方法について説明すると、ａ，ｎＰは、リンクｎに対する宛先ａ宛のパケットの送出確率Ｐを意味している。
図４（１）は、図２に示した『応答蟻』無しの場合の処理である。ノードｂとノードｄ間、およびノードｃとノードｄ間において、リンクアップによって『隣接識別蟻』が双方から送出される場合を示している。ノードｂ，ｄ、ノードｃ，ｄの双方から『隣接識別蟻』が送出され、それを受け取ったノードは、ルーチングテーブルにその蟻内に示されたノードＩＤを追加し、かつリンク毎の送出確率を設定する。ここでは、『隣接識別蟻』を受け取ったリンクに対する確率を１．０、他の合計を０．０とする。また、他のノードを宛先とする該リンクに対する送出確率を設定する。ここでは、０．０とする。具体的な確率値は、実装時に変更可能とする。
この場合のノードｂのルーチングテーブルには、最初は宛先ａ，リンク２の確率が１．０、宛先ｃ，リンク２の確率が１．０、のみ登録されていたが、ノードｄからの『隣接識別蟻』のノードＩＤの登録により、宛先ｄ，リンク１の確率が１．０、宛先ｄ，リンク２の確率が０．０、宛先ａ，リンク１の確率が０．０、宛先ｃ，リンク１の確率も０．０が追加されている。ノードｃ、ノードｄのルーチングテーブルについても、ノードｂと全く同じようにして、受け取った『隣接識別蟻』からノードＩＤと送出確率を設定する。
【００１２】
図４（２）は、図３に示した『応答蟻』有りの場合の処理である。立ち上がったノードｄから『隣接識別蟻』がノードｂ側とノードｃ側の双方に送出され、それを受け取ったノードｂ，ｃからは、それに対して自ノードＩＤを含んだ『応答蟻』を返送する。他の処理は図４（１）と同じである。なお、本実施例では、リンクの片側のノードｄのみがリンクアップ検知が可能であるため、ノードｄからのみ『隣接識別蟻』を送出したが、変形例として、双方から『隣接識別蟻』を送出し、それに対して双方から『応答蟻』を返送することも可能である。
図４（１）（２）のルーチングテーブルから明らかなように、『応答蟻』有りと無しとではテーブルは全く同じ内容になる。
【００１３】
（第２の実施例）
図５は、本発明の第２の実施例（請求項２に対応）を示す新規経路生成に関する処理フローチャートである。
図５（ａ）は『中継ノード探索蟻』の前進蟻の処理を示し、図５（ｂ）は新規経路生成を必要とするノードの処理を示し、図５（ｃ）『中継ノード探索蟻』の後退蟻の処理を示す。なお、中継ノードとは、通過ノードとして前進蟻が到着したノードで、最初に宛先ノードへの経路を知っているノードのことである。
前進蟻の処理では、『中継ノード探索蟻』を受け取ったノードは、宛先ノードへの経路を持っていないことを知ったとき、それが通ってきたリンク以外の全リンクに『中継ノード探索蟻』の前進蟻を送出することで、中継ノードを検知する。また、後退蟻の処理では、中継ノードが、いま来た経路を出発ノードに至るまで『中継ノード探索蟻』の後退蟻を送出する。
先ず、図５（ｂ）における『新規経路生成の処理』では、データパケットの出発ノード、または出発ノードから発せられた該パケットを受け取ったノードが、経路を知らない宛先ノードへ、または確率０のノードへ該パケットを送る場合には（ステップ１３１）、パケットを時間ｔ（０より大きな値、必要に応じて決める）の間、一旦、キューイングしておき、自分のＩＤ（送信元ノードＩＤ）と宛先ＩＤ、さらにシーケンス番号を載せて宛先へのパケットを中継するノードを探索する蟻『中継ノード探索蟻』をパケットが到着したリンク以外の全てのリンクへ送出する（ステップ１３２）。以下、前進蟻の処理になる。
【００１４】
前進蟻の処理では、図５（ａ）に示すように、任意のノードが『中継ノード探索蟻』の前進蟻を受信したならば（ステップ１２１）、同一の送信元、シーケンス番号の蟻を既に受信したか否かを判別し（ステップ１２２）、受信していれば、今受信した蟻を捨てる（ステップ１２３）。一方、受信していなければ、自分のルーチングテーブルに送信元ノードＩＤがなければ、それを自分のルーチングテーブルに追加する（確率は１／リンク数）。また、送信元とシーケンス番号のペアでその蟻を覚えておくこととする（ステップ１２４）。これにより、ループを回避すると共に、トポロジ変更後の同じ宛先への蟻にも対処可能とする。
『中継ノード探索蟻』を受け取ったノードは、自分のルーチングテーブルに宛先ＩＤへの経路を持っているか否かを調べる（ステップ１２５）。しかし、持っている場合には、ソースリンク以外で、送出確率が０よりも大きなリンクがあれば（ステップ１２６）、従来の前進蟻の処理に加えて、そのノードが持つ宛先ＩＤと、宛先ＩＤへの伝搬遅延の平均値を載せて、『中継ノード探索蟻』に対する後退蟻を、前進蟻の通過ノードに沿って送出する（ステップ１２７）。また、自分のルーチングテーブルに宛先ＩＤへの経路がないか、あるいはソースリンク以外への送出確率が０であるならば、『中継ノード探索蟻』をコピーしてソースリンク以外の全リンクに送出する（ステップ１２８）。そして、リセット（リターン）する（ステップ１２９）。
【００１５】
一方、図５（ｂ）において、データを時間ｔの間キューイングして、『中継ノード探索蟻』をデータが到着したリンク以外の全リンクに送出した後（ステップ１３２）、時間ｔの間に上記送信元ノードが後退蟻を受け取ったならば（ステップ１３３）、その通過ノードおよび宛先ノードの中で自分のルーチングテーブルにないノードＩＤをルーチングテーブルに反映する（ステップ１３４）。ルーチングテーブルは、この後退蟻が到着する前を等確率であったと仮定して、通常の伝搬遅延情報を更新した後、確率を更新する。そして、ルーチングテーブルに従って、データパケットを送出する（ステップ１３６）。一方、時間ｔの間に後退蟻を受け取らなかった場合には（ステップ１３３）、キューイングされていたデータパケットを破棄する（ステップ１３５）。そして、リセット（リターン）する（ステップ１３７）。
また、図５（ｃ）に示すように、送信元ノード以外のノードが『中継ノード探索蟻』の後退蟻を受信したならば（ステップ１４１）、従来の処理に加えて、その通過ノードおよび宛先ノードの中で自分のルーチングテーブルにないノードＩＤを自分のルーチングテーブルに反映する（ステップ１４２）。ルーチングテーブルは、この後退蟻が到着する前を等確率であったと仮定して、従来手法の伝搬遅延情報を更新した後に、確率を更新する。そして、リセット（リターン）する（ステップ１４３）。
【００１６】
図６および図７は、図５における新規経路生成の例を示す説明図である。
ここで、図６，図７中の蟻の持つ情報を説明すると、〔ｊ（Ｔｉ，ｊ）〕は、ノードｊのノードＩＤと蟻が通った際のノードｉからノードｊへの遅延を示しており、〔ａ，ｂ，ｓｅｑ〕は、ａからｂ宛の蟻でシーケンス番号ｓｅｑを持つ、ことを示している。
図６、図７では、（１）から（６）へ処理が流れている。送信元ノードｆが宛先ノードａへデータパケットを送りたい場合で、かつａがｆへの経路を持っていない場合には、該パケットを時間ｔだけキューイングして（以上、図６（１）参照）、『中継ノード探索蟻』を全リンクへ送出する。この場合の送信元ノードｆは、データパケットを生成するノードと考えているが、別ノードで生成されたデータパケットを転送途中で受け取ったノードであってもよい。後者の場合には、データパケットが到着したリンク以外へ蟻エージェントを送出する（以上、図６（２）参照）。
【００１７】
該『中継ノード探索蟻』は送信元ノードＩＤｆ、宛先ＩＤａ、シーケンス番号ｓｅｑを持って送信元ノードｆを出発し、途中ノードｄ，ｅにおいて、ノードＩＤと該蟻の伝搬遅延を持って、さらにノードｂ、ｃに到達する（以上、図６（３）参照）。
ノードｂ，ｃは宛先ノードａへの経路を持っており、かつソースリンク２以外への確率が０より大きいので（各ルーチングテーブルのａ，１１．０参照）、それぞれｂ，ｃが中継ノードとなる。そこで、ｂ，ｃにおいては、ｄからｂ、およびｅからｃまでの実測の伝搬遅延だけでなく、ｂ，ｃからａへの平均伝搬遅延を持って、送信元ノードｆへ従来のアントネットの後退蟻と同一の方法（中継ノード探索蟻の持っている経路の通りに戻る）で戻る。図（４）に示すように、蟻の持つ情報は、ａＴｂ，ａ、ｂＴｄ，ｂ、ｄＴｆ，ｄ、ｆ，ａ，ｓｅｑおよびａＴｃ，ａ、ｃＴｅ，ｃ、ｅＴｆ，ｅ、ｆ，ａ，ｓｅｑである（以上、図７（４）参照）。
【００１８】
後退蟻が中継ノードのｂ，ｃからそれぞれ送信元ノードｆに戻る際には、途中ノードｄ，ｅはａへの宛先を持っていないので、それをルーチングテーブルに追加する。その際に、この蟻を受け取る前を等確率（この場合には、各リンクとも０．５）と考えて確率を計算する（以上、図７（５）参照）。すなわち、ノードｄのルーチングテーブルには、ａ，１ｉ、ａ，２ｊが追加され、ノードｅのルーチングテーブルには、ａ，１ｑ、ａ，２ｒが追加される。
ノードｆに後退蟻が到着したならば、途中ノードと同様にして、ルーチングテーブルに自分の知らないノードＩＤを追加する。どちらか一方の後退蟻が先に送信元ノードｆに到着した時点で、送信元ノードｆはデータパケットを各リンクへ送出確率に従って送出する（以上、図７（６）参照）。ここでは、送信元ノードｆのルーチングテーブルには、ｂ，１ｋ、ｂ，２ｌ、ｃ，１ｍ、ｃ，２ｎ、ａ，１ｏ、ａ，２ｐが追加される。
【００１９】
図２のリンクアップ（応答蟻無し）時の処理フロー、図３のリンクアップ（応答蟻有り）時の処理フロー、および図５の新規経路生成に関する処理フローの各ステップをプログラムに変換し、変換されたプログラムをＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に格納しておけば、ネットワーク上の任意のノードのコンピュータに上記記録媒体を装着してプログラムを実行させることにより、本発明の経路制御方法を容易に実現できる。また、媒体を装着したコンピュータからネットワークを介して他の任意のコンピュータにプログラムをダウンロードすることによっても、本発明の方法を容易に実現できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パケット伝送ネットワークを介して出発ノードから宛先ノードに向けてパケットを送信する場合、各ノードのルーチングテーブルを蟻エージェントを用いてアントネットアルゴリズムに基づき学習により構築するとともに、出発ノードおよび出発ノードから発せられたパケットを受け取ったノードは該ルーチングテーブルを用いて該パケットをルーチングする際に、これに先立って、パケット伝送ネットワークを構成する各ノードが隣接ノードを知らない初期状態であるとき、各ノードが自ノードのＩＤを含んだ『隣接識別蟻』を全リンクに送出することで、隣接ノード双方で相手を認識できるので、ノードの追加などのトポロジ変化に対応することができる。また、『中継ノード探索蟻』による宛先ノードに対する中継ノードの探索により、各ノードが予め全てのノードの情報を持つ必要がなく、パケット伝送の必要な際に宛先エントリを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で利用する『隣接識別蟻』『応答蟻』および『中継ノード探索蟻』のデータ構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すリンクアップ（応答無し）時の処理フローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施例を示すリンクアップ（応答有リ）時の処理フローチャートである。
【図４】図２、図３におけるリンクアップ時の処理例を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す新規経路生成に関する処理フローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施例を示す新規経路生成の手順（１〜３）説明図である。
【図７】本発明の第２の実施例を示す新規経路生成の手順（４〜６）説明図である。
【符号の説明】
１０…蟻識別子、１１…送信元ノードのＩＤなどの情報、
１２…宛先ノードのＩＤなどの情報、１３…シーケンス番号、
１４…通過ノード、１５…トリップ時間、１６…その他の情報、
ａ〜ｆ…ノード、１，２はリンク番号。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a route control method used for relaying a packet transmission network and the like, and particularly records a route control method using an Antnet algorithm introducing an ant for identifying an adjacent node, an ant for searching for a relay node, and a program thereof. It relates to a recording medium.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Heretofore, proposals regarding an Antnet algorithm using an ant agent include, for example, “Mobile Agents for Adaptive Routing” (Gianni Di Caro and Marco Dorigo, in Proc. 9, Jan., 1998) proposes an Antnet algorithm. Also, in the "control method and control device of router device" (ATR) described in Japanese Patent Application No. 10-285458 and the drawings, a method for avoiding routing lock in a router device based on the Antnet algorithm is proposed. I have.
The above-mentioned prior art proposes an algorithm for a predetermined network topology (network form). However, in a case where a plurality of nodes are in an initial state in which an adjacent node is not known, registration of the adjacent node in a routing table is performed. The method was not clear. Also, a method of transmitting a packet to a node whose route is unknown is not clear.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, according to the conventional method, when a packet is transmitted from a departure node to a destination node via a packet transmission network, a routing table of each node is constructed by learning based on an Antnet algorithm, thereby departure. The node receiving the packet transmitted from the node and the departure node refers to the routing table, and routes the packet. This is a case of a predetermined network topology, and an arbitrary node establishes an adjacent node. In an unknown initial state, it was not clear how to register information about neighboring nodes in the routing table, and how to transmit a packet to a destination node that has no entry in the routing table.
[0004]
Therefore, an object of the present invention is to solve these conventional problems, construct a routing table by learning based on an Antnet algorithm, and use the routing table for a departure node and a node that has received a packet issued from the departure node. When routing a packet, each node can gradually generate a routing table from an initial state in which it does not know an adjacent node, and the originating node or a node that has received a packet issued from the originating node can determine its own routing. An object of the present invention is to provide a path control method of a packet transmission network that can perform packet transmission even to a destination node having no entry in a table.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the method for controlling a route of a packet transmission network according to the present invention comprises the following steps: (1) When a packet is transmitted from a departure node to a destination node via the packet transmission network, the routing table of each node is transmitted to the Internet. A route control method that builds by learning based on an algorithm, and that receives the departure node and the packet issued from the departure node, routes the packet using the routing table.
When the plurality of nodes are in an initial state in which they do not know the adjacent nodes, each node sends an “adjacent identification ant” including the ID of its own node to all links,
The adjacent node that has received the “neighbor identification ant” identifies the adjacent node by the link by looking at the node ID in the “neighbor identification ant”,
Each adjacent node writes the ID of the node adjacent to itself in the routing table of the adjacent node (claim 1).
Thus, in an initial state in which each node constituting the packet transmission network does not know the adjacent node, each node sends an “adjacent identification ant” including the ID of its own node to all links, so that both the adjacent nodes can communicate with each other. Can be recognized, and as a result, it is possible to respond to a topology change such as addition of a node.
[0006]
(2) If the destination node ID is not recorded in the routing table of the departure node or the node that has received the packet issued from the departure node,
The node sends a “relay node search ant” including the destination node ID to all links other than the link through which the packet has passed,
The node that has received the “relay node search ant” looks at the destination node ID, and if the destination node ID does not exist in its own routing table, the node receives the “relay node search ant” again. Ants] to all links except the link
When the destination node ID is present in the own routing table, information on the node having the destination node ID and the node that transmitted the “relay node search ant” to the node having the destination node ID And transmitting the "relay node search ant" back to the node that sent the "relay node search ant" through the original route (claim 2).
As a result, each node does not need to have information on all nodes in advance, and a destination entry can be created when packet transmission is required.
(3) It is also characterized in that the processing steps described in the above (1) or (2) are converted into a program and the program is stored in a recording medium.
Thus, the present invention can be easily realized by mounting the recording medium on an arbitrary computer.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a packet configuration example of each ant.
FIG. 1A shows the data content of a packet of "adjacent identification ant", in which an ant identifier 10 and an ID 11 of a transmission source node are described. FIG. 1 (b) shows the data content of the "response ant" packet returned by the node that has received the "neighbor identification ant", which also includes the ant identifier 10 (a value different from the ant identifier) and the source node. ID11 of (a node that has received the adjacent identification ant) is described. FIG. 1C shows the data content of the packet of the “relay node search ant”, which includes an ant identifier 10 (a value different from the other two ant identifiers), a source node ID 11, a destination node ID 12, Sequence number 13, passing node ID 14 and trip time 15 (propagation delay time from previous node to “passing node”) as stack data, and other data 16 (number of passing nodes (including relay nodes)) Is added to the destination node (one) and stack data). The sequence number 13 is assigned by the transmission source to identify different “relay node search ants”. In the “relay node search ant”, the sequence number 13 in the bold frame is a newly required item in the present invention as compared with the conventional ant.
In the present invention, the introduction of the "neighboring identification ant" enables the recognition of the adjacent node, so that it is possible to cope with a change in the network topology (network form), that is, the addition of a node. Also, by introducing the "relay node search ant", it is possible to create a destination entry required for packet transmission without having all node information in advance.
[0008]
(First embodiment)
FIG. 2 is a processing flowchart of each node at the time of link-up (no response ant) showing the first embodiment (corresponding to claim 1) of the present invention.
Here, the absence of a response ant is limited to a case where link-up detection is possible at both end nodes (departure nodes) of the link.
First, if a node starts up or links up (step 101), the nodes at both ends of the link send out "neighbor identification ants" including their own node IDs to the link in order to know adjacent nodes (step 101). Step 102). When the "adjacent identification ant" is received from the adjacent node (step 103), the originating node ID is reflected in its own routing table with a higher priority than other processes. Further, transmission / reception of ants or data packets using the present link is not performed until transmission / reception of the main ant is completed. Each adjacent node sets the probability of the received “adjacent identification ant” with respect to the node of the departure node ID to 1 / (number of received links) with respect to the link where the ant was received, and to 0 for the other links. (Step 104) and reset (return) (step 105).
[0009]
FIG. 3 (a) is a processing flowchart at the time of link-up (response is present) showing the first embodiment (corresponding to claim 1) of the present invention.
First, if the node has started up or has been linked up (step 111), the node that has detected the link up sends an "adjacent identification ant" including its own node ID to the link in order to know the adjacent node. (Step 112). When the "neighbor identification ant" or "response ant" is received from the adjacent node (step 114), the departure node ID is reflected on its own routing table with a higher priority than other processes. Further, transmission / reception of ants or data packets using the present link is not performed until transmission / reception of the main ant is completed. Then, the probability of the received “adjacent identification ant” or “response ant” with respect to the departure node ID is set to 1 / (the number of received links) with respect to the link where the ant was received, and to 0 for the other links. (Step 114), if the received ant is "response ant", reset (return) (step 119). On the other hand, if the received ant is "adjacent identification ant" (step 115), it returns a "response ant" including its own node ID (step 116). Then, reset (return) is performed (step 119).
[0010]
FIG. 3B is a flowchart of the response ant raw processing.
If the adjacent node does not detect the link-up, a "response ant generation process" is performed to generate an entry for the adjacent node and return the response ant.
That is, if the node receives the "neighbor identification ant" (step 151), the probability for the node is set to 1 / (the number of links received) for the link that received the ant, and set to 0 for the others (step 152). ). Next, a response ant including the own node ID is returned (step 153). Then, reset (return) is performed (step 154).
[0011]
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing an example of processing at the time of link-up in FIGS.
Here, the method of describing entries in the routing table in the figure will be described. A, nP means the transmission probability P of a packet addressed to the destination a with respect to the link n.
FIG. 4A shows a process in the case where there is no “response ant” shown in FIG. A case where "adjacent identification ants" are transmitted from both nodes due to link-up between nodes b and d and between nodes c and d is shown. Both the nodes b and d and the nodes c and d send out the "neighboring identification ants", and the node that receives it adds the node ID indicated in the ants to the routing table, and the transmission probability for each link. Set. Here, it is assumed that the probability for the link that has received the “neighboring identification ant” is 1.0, and the other sum is 0.0. Further, a transmission probability for the link having another node as a destination is set. Here, it is set to 0.0. The specific probability value can be changed at the time of mounting.
In the routing table of the node b in this case, at first, only the probability of the destination a and link 2 is 1.0 and the probability of the destination c and link 2 is 1.0, but the “adjacent” from the node d is registered. By registering the node ID of "identification ant", the probability of the destination d and link 1 is 1.0, the probability of the destination d and link 2 is 0.0, the probability of the destination a and link 1 is 0.0, the destination c and the link As for the probability of 1, 0.0 is added. For the routing tables of the nodes c and d, the node ID and the transmission probability are set from the received “neighbor identification ants” in exactly the same manner as the node b.
[0012]
FIG. 4 (2) shows a process in the case where there is the “response ant” shown in FIG. The "adjacent identification ant" is sent from the rising node d to both the node b side and the node c side, and the "response ant" including the own node ID is returned from the nodes b and c which have received it. I do. Other processes are the same as those in FIG. In this embodiment, since only one node d of the link can detect link-up, the "adjacent identification ant" is transmitted only from the node d. It is also possible to send out and to return a "response ant" from both sides.
As is clear from the routing tables of FIGS. 4A and 4B, the tables have exactly the same contents with and without the "response ant".
[0013]
(Second embodiment)
FIG. 5 is a processing flowchart relating to a new route generation according to the second embodiment (corresponding to claim 2) of the present invention.
FIG. 5A shows the processing of the forward ant in the “relay node search ant”, FIG. 5B shows the processing of the node that needs to generate a new route, and FIG. The process of the retreat ant is shown. Note that a relay node is a node at which a forward ant arrives as a passing node and first knows a route to a destination node.
In the forward ant process, when the node that has received the “relay node search ant” knows that it does not have a route to the destination node, the “relay node search ant” is added to all links other than the link through which it has passed. To detect a relay node. In the process of retreating ants, the relay node sends out retreating ants of “relay node search ants” to the starting node on the route that has just come.
First, in the "process of generating a new route" in FIG. 5B, the departure node of the data packet or the node that received the packet issued from the departure node is sent to the destination node that does not know the route, or When the packet is sent to the node (step 131), the packet is temporarily queued for a time t (a value larger than 0, which is determined as necessary), and its own ID (source node ID) Then, an ant for searching for a node that relays a packet to a destination with the destination ID and the sequence number is sent to all links other than the link where the packet arrived (step 132). Hereinafter, the processing of the forward ant will be described.
[0014]
In the process of the forward ant, as shown in FIG. 5A, if any node receives the forward ant of the “relay node search ant” (step 121), the ant having the same transmission source and sequence number is already detected. It is determined whether or not it has been received (step 122). If it has been received, the ant that has just been received is discarded (step 123). On the other hand, if it has not been received, if there is no source node ID in its own routing table, it is added to its own routing table (probability is 1 / number of links). Also, the ant is remembered by the pair of the transmission source and the sequence number (step 124). This makes it possible to avoid loops and to cope with ants to the same destination after the topology change.
The node that has received the “relay node search ant” checks whether or not its own routing table has a route to the destination ID (step 125). However, in the case where there is a link other than the source link, if there is a link whose transmission probability is larger than 0 (step 126), the destination ID of the node and the destination ID Then, the backward ant for the "relay node search ant" is transmitted along the passing node of the forward ant with the average value of the propagation delay to the forward node (step 127). If there is no route to the destination ID in the own routing table or the transmission probability to a source link other than the source link is 0, the “relay node search ant” is copied and transmitted to all links other than the source link. (Step 128). Then, reset (return) is performed (step 129).
[0015]
On the other hand, in FIG. 5 (b), after queuing the data for a time t and sending "relay node search ants" to all links other than the link on which the data arrived (step 132), When the source node receives the retreat ant (step 133), it reflects the node ID of its transit node and destination node that is not in its own routing table in the routing table (step 134). The routing table updates the normal propagation delay information and then updates the probability, assuming that the probability before the retreat ant arrives is equal. Then, the data packet is transmitted according to the routing table (step 136). On the other hand, if no retreat ant is received during the time t (step 133), the queued data packet is discarded (step 135). Then, reset (return) is performed (step 137).
Further, as shown in FIG. 5C, when a node other than the transmission source node receives the retreat ant of the “relay node search ant” (step 141), in addition to the conventional processing, the transit node and the destination The node ID that is not in its own routing table among the nodes is reflected in its own routing table (step 142). The routing table updates the probability after updating the propagation delay information of the conventional method, assuming that the probability before the retreat ant arrives is equal. Then, reset (return) is performed (step 143).
[0016]
FIG. 6 and FIG. 7 are explanatory diagrams showing an example of the new route generation in FIG.
Here, the information of the ants in FIGS. 6 and 7 will be described. [J (Ti, j)] indicates the node ID of the node j and the delay from the node i to the node j when the ants pass. [A, b, seq] indicates that an ant from a to b has a sequence number seq.
6 and 7, the process flows from (1) to (6). If the source node f wants to send a data packet to the destination node a, and if a does not have a route to f, the packet is queued for a time t (see FIG. 6 (1)). ), And send “relay node search ants” to all links. In this case, the transmission source node f is considered to be a node that generates a data packet, but may be a node that receives a data packet generated by another node during transfer. In the latter case, the ant agent is transmitted to a link other than the link where the data packet has arrived (see FIG. 6 (2)).
[0017]
The "relay node search ant" departs from the source node f with the source node IDf, the destination IDa, and the sequence number seq, and has the node ID and the propagation delay of the ant at the intermediate nodes d and e. The nodes reach nodes b and c (see FIG. 6 (3)).
Since the nodes b and c have a route to the destination node a and have a probability of being greater than 0 to a source other than the source link 2 (see a, 11.0 in each routing table), b and c are respectively relay nodes. It becomes. Therefore, in b and c, the conventional antenna retreats to the source node f with the average propagation delay from b, c to a as well as the measured propagation delay from d to b and e to c. Return in the same manner as the ants (return along the route held by the relay node search ants). As shown in FIG. 4D, the information of the ant includes a Tb, a, b Td, b, d Tf, d, f, a, seq and a Tc, a, c Te, c, eTf, e, f, a, and seq (see FIG. 7 (4)).
[0018]
When the retreating ant returns from the relay nodes b and c to the transmission source node f, respectively, the nodes d and e do not have a destination for a, and therefore add them to the routing table. At this time, the probability is calculated assuming that the ants are not received before as equal probabilities (in this case, each link is 0.5) (see FIG. 7 (5)). That is, a, 1 i, a, 2 j are added to the routing table of the node d, and a, 1 q, a, 2 r are added to the routing table of the node e.
When the retreat ant arrives at the node f, the node ID unknown to itself is added to the routing table in the same manner as the node on the way. When either one of the retreating ants arrives at the transmission source node f first, the transmission source node f transmits the data packet to each link according to the transmission probability (see FIG. 7 (6)). Here, b, 1 k, b, 2 l, c, 1 m, c, 2 n, a, 1 o, a, 2 p are added to the routing table of the transmission source node f.
[0019]
Each step of the processing flow at the time of link-up (without a response ant) in FIG. 2, the processing flow at the time of link-up (with a response ant) of FIG. 3, and the processing flow relating to the generation of a new route in FIG. If the stored program is stored in a recording medium such as a CD-ROM, the path control method of the present invention can be easily performed by attaching the recording medium to a computer at an arbitrary node on a network and executing the program. realizable. Also, the method of the present invention can be easily realized by downloading a program from a computer loaded with a medium to any other computer via a network.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a packet is transmitted from a departure node to a destination node via a packet transmission network, a routing table of each node is constructed by learning based on an Antnet algorithm using an ant agent. In addition, when the departure node and the node that has received the packet issued from the departure node use the routing table to route the packet, prior to this, each node constituting the packet transmission network notifies the neighboring nodes. When there is no initial state, each node sends an "adjacent identification ant" containing the ID of its own node to all links, so that both adjacent nodes can recognize each other, so it can cope with topology changes such as addition of nodes can do. In addition, by searching for a relay node for a destination node using the “relay node search ant”, each node does not need to have information on all nodes in advance, and a destination entry can be created when packet transmission is required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a data configuration diagram of “neighbor identification ants”, “response ants”, and “relay node search ants” used in the present invention.
FIG. 2 is a processing flowchart at the time of link-up (no response) showing the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a processing flowchart at the time of link-up (with a response) showing the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a processing example at the time of link up in FIGS. 2 and 3;
FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of generating a new route according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of procedures (1 to 3) for generating a new route according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of procedures (4 to 6) for generating a new route according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... ant identifier, 11 ... information such as the ID of the source node,
12 ... information such as ID of destination node, 13 ... sequence number,
14: transit node, 15: trip time, 16: other information,
a to f: nodes, 1 and 2 are link numbers.

Claims

When transmitting a packet from a departure node to a destination node via a packet transmission network, a routing table of each node is constructed by learning based on an Antnet algorithm, and a packet generated from the departure node and the departure node is generated. The receiving node uses the routing table to route the packet.
When the plurality of nodes are in an initial state in which they do not know the adjacent node, each node transmits an “adjacent identification ant” including the ID of its own node to all links and transmits the “adjacent identification ant” before transmitting a packet. The received adjacent node identifies the adjacent node by the link by looking at the node ID in the “adjacent identification ant”,
A route control method for a packet transmission network, wherein each adjacent node writes an ID of a node adjacent to itself in a routing table of the adjacent node.

The route control method for a packet transmission network according to claim 1,
If the destination node ID is not recorded in the routing table of the departure node or the node that has received the packet issued from the departure node,
Before transmitting the packet, the node transmits a “relay node search ant” including the destination node ID to all links other than the link through which the packet has passed,
The node that has received the “relay node search ant” looks at the destination node ID, and if the destination node ID does not exist in its own routing table, the node receives the “relay node search ant” again. And send them to all links except the link
When the destination node ID is present in the own routing table, the information of the node having the destination node ID and the node that transmitted the "relay node search ant" to the node having the destination node ID Routing control of the packet transmission network, wherein the "relay node search ant" having the delay information is sent back to the node that transmitted the "relay node search ant" through the original route that has passed through. Method.

3. A program recording medium, wherein the processing steps of the packet transmission network path control method according to claim 1 or 2 are converted into a program, and the converted program is stored in a recording medium.