JP4916029B2 - 端末装置及びマルチホップ通信システム - Google Patents

Description

本発明は、マルチホップ通信システム及びそのマルチホップ通信システムに用いられる端末装置に関するものである。

近年、アクセスポイントの介在なしに多数の端末を相互に接続するマルチホップ通信が提案されており、種々の研究がなされている。例えば、特許文献１には、親の通信端末と複数の子の通信端末とを備える通信ネットワークにおいて、通信品質に基づいて、親の通信端末と子の通信端末との通信ルートを構築する通信ルート構築方法が開示されている。

ところで、マルチホップ通信を行う端末装置は、ＭＡＣ層の処理を行うＭＡＣ処理部と、ルートテーブルを用いてＭＡＣ層により受信されたパケットの中継先を決定するネットワーク処理部とを備えている。
特開２００６−０６７５５７号公報

しかしながら、従来のマルチホップ通信を行う端末装置では、ＭＡＣ処理部は専用のハードウェアにより構成されているが、ネットワーク処理部がＣＰＵによりソフトウェア的に構成されているため、中継処理に時間がかかるという問題があった。一方、ネットワーク処理部をソフトウェア的に構成せずに専用のハードウェアにより構成するとコストが嵩むため事実上不可能である。

本発明の目的は、マルチホップ通信においてパケットを高速に中継することができる端末装置及びマルチホップ通信システムを提供することである。

（１）本発明による端末装置は、マルチホップ通信システムに用いられる端末装置であって、第１の記憶部、第２の記憶部、第１の中継部、及び管理部を含み、前記第１の記憶部は、前記第２の記憶部より読み出し速度が速く、かつ記憶容量の小さな記憶装置により構成され、パケットの宛先となる宛先アドレスと、前記パケットの次の中継先となる中継先アドレスとを格納するレコードを含む第１のルートテーブルを記憶し、前記第２の記憶部は、パケットの宛先となる宛先アドレスと、前記パケットの次の中継先となる中継先アドレスとを格納するレコードを含む第２のルートテーブルを記憶し、前記第１の中継部は、中継ノードである場合にパケットを受信し、前記第１のルートテーブルを参照して前記パケットの中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスに前記パケットを送信するものであり、前記パケットの宛先アドレスを格納するレコードが前記第１のルートテーブルに存在しない場合、前記管理部にエラーを通知し、前記管理部は、前記第１の中継部からエラーが通知された場合、前記パケットの宛先アドレスを格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することを特徴とする。

この構成によれば、端末装置が中継ノードとしてパケットを受信すると、第１の中継部は、高速読み出しが可能な第１の記憶部に記憶された第１のルートテーブルを参照してこのパケットの中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスにこのパケットを送信する。そのため、マルチホップ通信においてパケットを高速に中継することができる。

また、第１の中継部は、受信したパケットの宛先アドレスを格納するレコードが第１のルートテーブルに存在しない場合、管理部にエラーを通知し、管理部は、このパケットの宛先アドレスを格納するレコードを第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードの宛先アドレスと中継先アドレスとを第１のルートテーブルに格納する。そのため、このパケットと同じ宛先アドレスのパケットを次に受信した場合、このパケットの中継先アドレスが第１のルートテーブルに格納されることになり、第１の中継部は、パケットを高速に中継することができる。

（２）前記第１の中継部は、受信したパケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードが前記第１のルートテーブルに存在しない場合、前記管理部にエラーを通知し、前記管理部は、前記第１の中継部からエラーが通知された場合、前記パケットの送信元アドレスと同一アドレスを前記宛先アドレスとして格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することが好ましい。

この構成によれば、受信したパケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードが第１のルートテーブルに格納されるため、第１のルートテーブル上に、宛先ノードから始点ノードに向けての上りの通信ルートが構築され、上りの通信においても高速中継を実現することができる。

（３）送信部を更に備え、前記管理部は、始点ノードとしてパケットを送信する場合、送信するパケットを前記送信部に引き渡し、前記送信部は、前記第１のルートテーブルを参照し、前記管理部より引き渡されたパケットの中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスに前記パケットを送信することが好ましい。

この構成によれば、端末装置が始点ノードとしてパケットを送信する場合、送信部は、第１のルートテーブルを参照して、このパケットの中継先アドレスを決定しているため、このパケットを高速に次の中継先に送信することができる。

（４）前記送信部は、始点ノードとしてパケットを送信する場合、前記パケットの宛先アドレスを格納するレコードが前記第１のルートテーブルに存在しない場合、前記管理部にエラーを通知し、前記管理部は、前記送信部からエラーが通知された場合、前記パケットの宛先アドレスを格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することが好ましい。

この構成によれば、端末装置が始点ノードとしてパケットを送信する際、第１のルートテーブルにこのパケットの宛先アドレスを格納するレコードが存在せず、中継先アドレスを特定することができない場合、第２のルートテーブルからこのレコードが読み出され、第１のルートテーブルに格納される。そのため、同じ宛先アドレスのパケットを次に受信した場合、このパケットの中継先アドレスが第１のルートテーブルに格納されることになり、送信部は、パケットを高速に送信することができる。

（５）宛先ノードである場合にパケットを受信し、前記パケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードが前記第１のルートテーブルに存在しない場合、前記管理部にエラーを通知する受信部を更に備え、前記管理部は、前記受信部からエラーが通知された場合、前記パケットの送信元アドレスと同一アドレスを前記宛先アドレスとして格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することが好ましい。

この構成によれば、宛先ノードとして、パケットを受信した場合、受信したパケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードが第１のルートテーブルに存在しない場合、このレコードが第２のルートテーブルから読み出され、読み出されたレコードの宛先アドレスと中継先アドレスとが第１のルートテーブルに格納されるため、第１のルートテーブル上に、宛先ノードから始点ノードに向けての上りの通信ルートが構築され、上りの通信においても高速中継を実現することができる。

（６）前記パケットは、始点ノード及び宛先ノード間のネゴシエーション確立用の第１のパケットと、前記ネゴシエーション確立後に前記始点ノード及び宛先ノード間で送信される第２のパケットとを含み、中継ノードである場合に前記第１のパケットを受信し、受信した第１のパケットの宛先アドレスを格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された中継先アドレスを前記第１のパケットに書き込んで前記送信部に引き渡し、かつ、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに書き込む第２の中継部を更に備え、前記送信部は、前記第２の中継部から引き渡された第１のパケットを前記中継先アドレスに送信し、前記第１の中継部は、中継ノードである場合に前記第２のパケットを受信し、前記第１のルートテーブルを参照して前記第２のパケットの宛先アドレスから中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスに前記第２のパケットを送信することを特徴とすることが好ましい。

この構成によれば、端末装置が中継ノードとしてネゴシエーション用の第１のパケットを受信した場合、第１のパケットの宛先アドレスを格納するレコードが第２のルートテーブルから読み出され、読み出されたレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとが第１のルートテーブルに格納され、この第１のパケットが中継される。そのため、第１のパケットに続いて第２のパケットが送信された場合、各端末装置は、第１のルートテーブルから中継先アドレスを決定することができる。そのため、映像や音声等の大容量データを第２のパケットとして送信した場合、映像や音声等が高速に中継され、リアルタイム性の高い通信を実現することができる。

（７）前記第２の中継部は、前記送信部に引き渡した第１のパケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとするレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードの宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することが好ましい。

この構成によれば、受信した第１のパケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードが第２のルートテーブルから読み出され、読み出されたレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとが第１のルートテーブルに格納されるため、第１のルートテーブル上に、宛先ノードから始点ノードに向けての上りの通信ルートが構築され、上りの通信ルートにおいても映像や音声等をリアルタイム性が高くなるように送信することができる。

（８）前記管理部は、始点ノードとして第１のパケットを送信する場合、宛先アドレスを格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された中継先アドレスを第１のパケットに書き込んで、前記送信部に引き渡し、かつ、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納し、前記送信部は、前記管理部から引き渡された第１のパケットを中継先アドレスに送信することが好ましい。

この構成によれば、第１のパケットに続いて第２のパケットを送信することにより、始点ノードの端末装置は、第１のルートテーブルから中継先アドレスを決定することができる。そのため、映像や音声等を第２のパケットとして送信することで、映像や音声等をリアルタイム性が高くなるように送信することができる。

（９）前記管理部は、前記第２のルートテーブルを取得した際、取得した第２のルートテーブルの一部又は全部のレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することが好ましい。

この構成によれば、例えば、電源投入時や第２のルートテーブルが更新された場合において、第２のルートテーブルが取得された際、第２のルートテーブルの一部又は全部が第１のルートテーブルに格納される。そのため、第１の記憶部に第２のルートテーブルに含まれるレコードをより多く格納することができ、第１のルートテーブルにレコードが存在しないというエラーの発生を低減することができる。

（１０）前記管理部は、所定のルーティングプロトコルを用いて新たなルート情報を取得した場合、第２のルートテーブルを更新し、かつ、前記第１のルートテーブルに格納されているレコードのうち前記新たなルート情報により内容が変更されたレコードを更新することが好ましい。

この構成によれば、第１のルートテーブルと第２のルートテーブルとの不整合を防止し、より確実な通信を実現することができる。

（１１）本発明によるマルチホップ通信システムは、請求項１〜１０のいずれかに記載の端末装置を少なくとも３台備え、各端末装置を所定のネットワークを介して接続したことを特徴とする。

この構成によれば、（１）〜（１０）のいずれかに記載された端末装置を用いたマルチホップ通信システムを提供することができる。

本発明によれば、マルチホップ通信において、パケットを高速に中継することができる。

以下、本発明の実施の形態によるマルチホップ通信システムについて説明する。図１は、本発明の実施の形態によるマルチホップ通信システムの全体構成図である。本マルチホップ通信システムは、少なくとも３台の端末装置１０を備えている。なお、図１では、５台の端末装置１０を示しているが、これは一例であり、Ｎ（Ｎは３以上の整数）台の端末装置１０で構成すればよい。

なお、本実施の形態では、パケットの送信元の端末装置１０を始点ノードと呼び、パケットを中継する端末装置１０を中継ノードと呼び、パケットの宛先の端末装置１０を宛先ノードと呼ぶ。

端末装置１０は、所定のネットワークＮＴを介して相互に接続されている。ここで、ネットワークＮＴとしては、専用線通信、電力線搬送通信、及び無線通信等を採用することができる。なお、専用線通信を採用する場合は、無極性の信号線２線による２線多重伝送方式である例えばエヌマスト（登録商標）を伝送路として採用することができる。

図２は、端末装置１０のブロック図を示している。端末装置１０は、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）１１、変復調部１２、ＭＡＣ処理部１３、ネットワーク処理部１４、及びアプリケーション実行部１５を備えている。

ＡＦＥ１１は、例えば送信アンプ、送受信フィルタ、及び結合回路により構成され、ネットワークＮＴを流れるパケットを取り込んだり、ネットワークＮＴに対してパケットを出力したりする。

変復調部１２は、ＡＦＥ１１により取り込まれたパケットを復調する、又はハード中継部１３１及び送信部１３２から出力されるパケットを変調する。ここで、変復調部１２は、例えばＯＦＤＭ（直交周波数分割多重方式）により変調及び復調を行うが、これに限定されず、ネットワークＮＴが採用するプロトコルに応じてＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）、ＰＳＫ（phase shift keying）、ＡＳＫ（amplitude shift keying）、ＦＳＫ（frequency shift keying）等の種々の変調方式を採用してもよい。

ＭＡＣ処理部１３は、専用のハードウェア回路により構成され、ハード中継部１３１（第１の中継部の一例）、送信部１３２、受信部１３３、記憶部１３４（第１の記憶部の一例）を備え、ＭＡＣ層の処理を行う。

ネットワーク処理部１４は、主にＣＰＵから構成され、ソフト中継部１４１（第２の中継部の一例）及び管理部１４３を備える。これらの機能は、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することで実現される。

記憶部１３４は、記憶部１４２より読み出し速度が速く、かつ記憶容量の小さな記憶装置である例えばフリップフロップにより構成され、ルートテーブルＴ１を記憶する。

ここで、ルートテーブルＴ１は、パケットの宛先となる宛先アドレスと、パケットの次の中継先となる中継先アドレスとを格納する１又は複数のレコードにより構成されている。

図３は、ルートテーブルＴ１の一例を示した図である。ルートテーブルＴ１は、Ｎｏ、ＤＡ（Destination Address）、ＲＡ（Receiver Address）、フラグのフィールドを含む。Ｎｏのフィールドには、レコード番号が格納される。ここで、記憶部１３４は、例えば１６個のレコードを記憶することが可能であるため、Ｎｏのフィールドには１〜１６の数字が格納される。

ＤＡのフィールドには、宛先アドレスが格納される。ＲＡのフィールドには中継先アドレスが格納される。ここで、宛先アドレス、中継先アドレスとしては、例えばＭＡＣアドレスを採用することができる。

フラグのフィールドには、各行に格納された宛先アドレス及び中継先アドレスが有効であるか否かを示すフラグが格納される。例えば、１行目においては、フラグのフィールドに１が格納されているため、１行目の宛先アドレス及び中継先アドレスは有効である。一方、３行目においては、フラグのフィールドに０が格納されているため、３行目の宛先アドレス及び中継先アドレスは無効である。

記憶部１４２は、ルートテーブルＴ２を記憶する。図４は、ルートテーブルＴ２の一例を示した図である。ルートテーブルＴ２は、Ｎｏ、ＤＡ、ＲＡ、格納フラグ、及び格納時刻のフィールドを備える。Ｎｏ、ＤＡ、ＲＡのフィールドには、ルートテーブルＴ１の同名称のフィールドと同じデータが格納される。なお、記憶部１４２は、例えば２５６個のレコードを格納することが可能であるため、Ｎｏのフィールドには、１〜２５６の数字が格納される。

格納フラグのフィールドには、各行のレコードがルートテーブルＴ１に格納されているか否かを示す格納フラグが格納される。例えば、１行目においては、格納フラグ＝ＯＮであるため、１行目のレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとはルートテーブルＴ１に格納されている。一方、２行目においては、格納＝ＯＦＦが格納されているため、２行目のレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとはルートテーブルＴ１に格納されていない。

格納時刻のフィールドには、格納フラグをＯＮにした時刻、すなわち、各行のレコードの宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に格納した時刻が格納される。

なお、本実施の形態で取り扱われるパケットは、始点ノード及び宛先ノード間のネゴシエーション確立用のソフト中継パケット（第１のパケットの一例）と、ネゴシエーション確立後に始点ノード及び宛先ノード間で送信される映像や音声といった大容量のデータを送信するハード中継パケット（第２のパケットの一例）とを含む。

図５は、本実施の形態で取り扱われるパケットのデータ構造の一例を示した図である。図５に示すようにパケットには、フレーム制御、マルチホップ種類、ＴＴＬ、ＳＡ、ＴＡ、ＲＡ、ＤＡ、ペイロード、及びＦＣＳのフィールドが含まれる。フレーム制御のフィールドには、パケットの開始を示すデータが格納される。マルチホップ種類のフィールドには、本パケットがソフト中継パケットであるかハード中継パケットであるかを示すデータが格納される。ＴＴＬのフィールドには、ＴＴＬ（time to live）値が格納される。ＳＡのフィールドには、送信元アドレスが格納される。ＲＡのフィールドには中継先アドレスが格納される。ＤＡのフィールドには宛先アドレスが格納される。ペイロードのフィールドには、送信対象となるデータが格納される。ＦＣＳのフィールドには、誤り検出のためのＦＣＳ（Frame Check Sequence）が格納される。

図２に戻り、ハード中継部１３１は、中継ノードとしてハード中継パケットを受信し、記憶部１３４に記憶されたルートテーブルＴ１を参照し、受信したパケットの中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスに受信したハード中継パケットを送信することで、パケットを中継する。

ここで、ハード中継部１３１は、変復調部１２により復調されたハード中継パケットの宛先アドレスが自己のアドレスではない場合に、自己が中継ノードであると判定してハード中継パケットを受信する。

また、ハード中継部１３１は、ハード中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在しない場合、管理部１４３にエラーＥ１を通知する。

管理部１４３は、ハード中継部１３１からエラーＥ１が通知された場合、ハード中継部１３１により受信されたハード中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードをルートテーブルＴ２から読み出し、読み出したレコードの宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に格納する。

また、ハード中継部１３１は、受信したハード中継パケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在しない場合、管理部１４３にエラーＥ２を通知する。

管理部１４３は、ハード中継部１３１からエラーＥ２が通知された場合、ハード中継パケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードをルートテーブルＴ２から読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に格納する。

また、管理部１４３は、始点ノードとしてハード中継パケットを送信する場合、送信するハード中継パケットを送信部１３２に引き渡す。

送信部１３２は、ルートテーブルＴ１を参照し、管理部１４３より引き渡されたハード中継パケットの中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスにパケットを送信する。

ここで、送信部１３２は、引き渡されたハード中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在しない場合、管理部１４３にエラーＥ３を通知する。

また、管理部１４３は、始点ノードとしてソフト中継パケットを送信する場合、宛先アドレスを格納するレコードをルートテーブルＴ２から読み出し、読み出したレコードに格納された中継先アドレスをソフト中継パケットのＲＡのフィールドに書き込んで、送信部１３２に引き渡す。この際、管理部１４３は、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に格納する。

送信部１３２は、引き渡されたソフト中継パケットを中継先アドレスに送信する。

これにより、ソフト中継パケットに続いてハード中継パケットを送信することにより、始点ノードの端末装置１０は、ルートテーブルＴ１から中継先アドレスを決定することができる。そのため、映像や音声等をハード中継パケットとして送信することで、映像や音声等をリアルタイム性が高くなるように送信することができる。

管理部１４３は、送信部１３２からエラーＥ３が通知された場合、ハード中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードをルートテーブルＴ２から読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に格納する。

受信部１３３は、宛先ノードである場合にハード中継パケット又はソフト中継パケットを受信し、受信したハード中継パケット又はソフト中継パケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在しない場合、管理部１４３にエラーＥ４を通知する。

ここで、受信部１３３は、変復調部１２により復調されたハード中継パケット又はソフト中継パケットの宛先アドレスが自己のアドレスである場合に、自己が宛先ノードであると判定してハード中継パケット又はソフト中継パケットを受信する。受信部１３３により受信されたハード中継パケット又はソフト中継パケットは、管理部１４３を介してアプリケーション実行部１５に渡される。

管理部１４３は、受信部１３３からエラーＥ４が通知された場合、受信部１３３により受信されたハード中継パケット又はソフト中継パケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードをルートテーブルＴ２から読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に格納する。

また、管理部１４３は、ルートテーブルＴ２を取得した際、ルートテーブルＴ２の一部又は全部をルートテーブルＴ１に格納する。

ここで、管理部１４３は、端末装置１０の電源投入時に所定のルーティングプロトコルを用いてネットワークＮＴのルート情報を取得することでルートテーブルＴ２を取得するが、電源投入時にはルートテーブルＴ１には何もデータが格納されていない。そこで、管理部１４３は、取得したルートテーブルＴ２の一部又は全部のレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に格納する。この場合、管理部１４３は、ルートテーブルＴ１は１６個のレコードが格納可能であるため、ルートテーブルＴ２のレコードの数が１６個以上である場合は、ルートテーブルＴ２から例えばランダムに１６個のレコードを抽出し、抽出した１６個のレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に格納すればよい。

また、管理部１４３は、生成したルートテーブルＴ２のレコードの数が１６個以下である場合は、全てのレコードをルートテーブルＴ１に格納すればよい。また、管理部１４３は、所定のルーティングプロトコルを用いて新たなルート情報を取得する処理を一定の時間間隔で繰り返し実行し、新たなルート情報を取得した場合、ルートテーブルＴ２を更新する。そして、ルートテーブルＴ１に格納されているレコードのうち新たなルート情報により中継先アドレスが変更されたレコードを更新する。

なお、所定のルーティングプロトコルとしては、例えば、特開２００６−０６７５５７号公報に記載された手法を採用することができる。

アプリケーション実行部１５は、例えばＣＰＵにより構成され、送信対象となるパケットを生成し、管理部１４３に渡す。また、アプリケーション実行部１５は、管理部１４３から自己宛に送信されたパケットを受け取る。なお、アプリケーション実行部１５とネットワーク処理部１４とを同一のＣＰＵにより構成してもよいし、異なるＣＰＵにより構成してもよい。

ソフト中継部１４１は、中継ノードである場合に受信部１３３を介してソフト中継パケットを受信し、ソフト中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードをルートテーブルＴ２から読み出し、読み出したレコードに格納された中継先アドレスをソフト中継パケットのＲＡのフィールドに書き込み、送信部１３２に引き渡す。この際、ソフト中継部１４１は、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に格納する。

そして、送信部１３２は、引き渡されたソフト中継パケットを中継先アドレスに送信する。

これにより、ソフト中継パケットに続いてハード中継パケットを送信することで、各端末装置１０は、ルートテーブルＴ１から中継先アドレスを決定することができる。そのため、映像や音声等をハード中継パケットとして送信することで、映像や音声等をリアルタイム性が高くなるように送信することができる。

なお、変復調部１２により復調されたパケットが自己宛でないソフト中継パケットであれば、ハード中継部１３１はこのソフト中継パケットを受信せず、受信部１３３がこのソフト中継パケットをソフト中継部１４１に渡して、ソフト中継部１４１がこのソフト中継パケットを受信する。

一方、変復調部１２により復調されたパケットが自己宛でないハード中継パケットであれば、ハード中継部１３１がこのハード中継パケットを受信し、受信部１３３はこのハード中継パケットを受信しない。

次に、端末装置１０の動作について説明する。図６は、端末装置１０が始点ノードとしてソフト中継パケットを送信する際の端末装置１０の処理を示すフローチャートである。まず、管理部１４３は、アプリケーション実行部１５からソフト中継パケットが渡されるとルートテーブルＴ２を参照する（ステップＳ１）。そして、このソフト中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードがルートテーブルＴ２に存在する場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、管理部１４３は、このレコードの格納フラグがＯＦＦであるか否かを判定する（ステップＳ３）。

一方、宛先アドレスを格納するレコードがルートテーブルＴ２に存在しない場合（ステップＳ２でＮＯ）、管理部１４３は、アプリケーション実行部１５から渡されたパケットを送信することができないため、このパケットを破棄し（ステップＳ９）、処理を終了する。

ステップＳ３において、格納フラグ＝ＯＦＦである場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、すなわち、ステップＳ２でルートテーブルＴ２に存在すると判定されたレコードがルートテーブルＴ１に格納されていない場合、管理部１４３は、ルートテーブルＴ１に空きレコードがある場合は（ステップＳ４でＹＥＳ）、ルートテーブルＴ１にステップＳ２で存在すると判定されたレコードの宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１の空きレコードに書き込む（ステップＳ６）。

ここで、管理部１４３は、ルートテーブルＴ１においてフラグ＝ＯＦＦのレコードが１個でも存在する場合に、ルートテーブルＴ１に空きレコードが存在すると判定すればよい。

一方、ステップＳ４において、ルートテーブルＴ１に空きレコードがない場合（ステップＳ４でＮＯ）、ルートテーブルＴ１から書き込まれた時刻が最も古い最古アクセスレコードを削除し（ステップＳ５）、ステップＳ２で存在すると判定されたレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に書き込み、フラグをＯＮにする（ステップＳ６）。

なお、管理部１４３は、ルートテーブルＴ２において、格納フラグ＝ＯＮのレコードであって、格納時刻が最も古いレコードを最古アクセスレコードと判定すればよい。

一方、ステップＳ３において、格納フラグ＝ＯＮである場合（ステップＳ３でＮＯ）、すなわち、ステップＳ２でルートテーブルＴ２に存在すると判定されたレコードがルートテーブルＴ１に格納されている場合、処理がステップＳ７に進められる。

ステップＳ７において、管理部１４３は、アプリケーション実行部１５から渡されたソフト中継パケットに中継先アドレスを書き込み、送信部１３２へ渡す。

そして、送信部１３２は、管理部１４３から渡されたソフト中継パケットを変復調部１２に渡し、ネットワークＮＴに送信する（ステップＳ８）。

図７は、端末装置１０が始点ノードとしてハード中継パケットを送信する際の端末装置１０の処理を示すフローチャートである。

まず、送信部１３２は、アプリケーション実行部１５から管理部１４３を介してハード中継パケットが渡されると、このハード中継パケットの宛先アドレスからルートテーブルＴ１を参照する（ステップＳ１１）。

そして、この宛先アドレスを格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在する場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、送信部１３２は、このレコードをルートテーブルＴ１から読み出し、処理をステップＳ１５に進める。

一方、この宛先アドレスを格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在しない場合（ステップＳ１２でＮＯ）、送信部１３２は、エラーＥ３を管理部１４３に通知する（ステップＳ１３）。

次に、管理部１４３は、割り込み処理１を実行する。なお、割り込み処理１の詳細については後述する。

次に、送信部１３２は、ステップＳ１２により読み出されたレコード又はステップＳ１４の割り込み処理１により読み出されたレコードに格納された中継先アドレスをハード中継パケットに書き込み（ステップＳ１５）、このハード中継パケットをネットワークＮＴに送信する（ステップＳ１６）。

図８は、端末装置１０が中継ノードとしてソフト中継パケットを送信する際の端末装置１０の処理を示すフローチャートである。

まず、変復調部１２により復調されたパケットが自己宛でないソフト中継パケットである場合、受信部１３３により、このソフト中継パケットがソフト中継部１４１に渡され、ソフト中継部１４１は、このソフト中継パケットを受信する（ステップＳ２０）。

次に、ソフト中継部１４１は、ルートテーブルＴ２を参照する（ステップＳ２１）。以下、ステップＳ２２〜Ｓ２７、Ｓ２９の処理は、管理部１４３ではなく、ソフト中継部１４１が処理主体となる以外は、図６に示すステップＳ１〜Ｓ７、Ｓ９の処理と同一であるため説明を省く。また、ステップＳ２８の処理はステップ図６に示すステップＳ８の処理と同一であるため説明を省く。

ステップＳ３０において、ソフト中継部１４１は、送信部１３２に引き渡したソフト中継パケットの送信元アドレスをルートテーブルＴ１に書き込む送信元アドレスの書き込み処理を実行する。これにより、ソフト中継部１４１が引き渡したソフト中継パケットの送信元アドレスを宛先アドレスとするレコードがルートテーブルＴ２から読み出され、読み出されたレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとがルートテーブルＴ１に書き込まれる。

図８の処理により、送信元ノードから宛先ノードまでの通信ルート上に存在する端末装置１０のルートテーブルＴ１に宛先ノードに対する中継先ノードが格納され、続いて送信されるハード中継パケットを高速に送信することができる。

図１３は、送信元アドレス書き込み処理を示すフローチャートである。ステップＳ３１〜Ｓ３５の処理は、宛先アドレスを送信元アドレスとする以外は図６に示すステップＳ２〜Ｓ６と同一であるため説明を省く。

図９は、端末装置１０が中継ノードとしてハード中継パケットを送信する際の端末装置１０の処理を示すフローチャートである。

まず、変復調部１２により復調されたパケットが自己宛でないハード中継パケットであれば、ハード中継部１３１は、このハード中継パケットを受信する（ステップＳ４１）。

次に、ハード中継部１３１は、ルートテーブルＴ１を参照する（ステップＳ４２）。

次に、受信したハード中継パケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在する場合（ステップＳ４３でＹＥＳ）、ハード中継部１３１は、このレコードをルートテーブルＴ１から読み出し、処理をステップＳ４６に進める。

一方、受信したハード中継パケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在しない場合（ステップＳ４３でＮＯ）、ハード中継部１３１は、エラーＥ２を管理部１４３に通知する（ステップＳ４４）。

次に、管理部１４３は、割り込み処理２を実行する（ステップＳ４５）。なお、割り込み処理２の詳細については後述する。

以上の処理により始点ノードから宛先ノードまでの各中継ノードのルートテーブルＴ１に上りのルートの中継先アドレスが書き込まれ、上りのルートにおいても高速通信を実現することができる。

次に、ハード中継部１３１は、受信したハード中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在する場合（ステップＳ４６でＹＥＳ）、このレコードをルートテーブルＴ１から読み出し、処理をステップＳ４９に進める。

一方、ハード中継部１３１は、受信したハード中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在しない場合（ステップＳ４６でＮＯ）、エラーＥ１を管理部１４３に通知する（ステップＳ４７）。

次に、管理部１４３は、割り込み処理１を実行する（ステップＳ４８）。なお、割り込み処理１の詳細について後述する。

次に、ハード中継部１３１は、ステップＳ４６により読み出されたレコード又はステップＳ４８による割り込み処理１により読み出されたレコードに格納された中継先アドレスをハード中継パケットに書き込み（ステップＳ４９）、ネットワークＮＴに送信する（ステップＳ５０）。

図１０は、端末装置１０が宛先ノードとしてソフト中継パケット又はハード中継パケットを送信する際の端末装置１０の処理を示すフローチャートである。以下、ソフト中継パケット及びハード中継パケットをパケットと総称して説明する。まず、変復調部１２により復調されたパケットが自己宛のパケットである場合、このパケットを受信する（ステップＳ６１）。

次に、受信部１３３は、ルートテーブルＴ１を参照する（ステップＳ６２）。次に、受信したパケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在する場合（ステップＳ６３でＹＥＳ）、処理を終了する。

一方、受信したパケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードがルートテーブルＴ１に存在しない場合（ステップＳ６３でＮＯ）、受信部１３３はエラーＥ４を管理部１４３に通知する（ステップＳ６４）。

次に、管理部１４３は、割り込み処理２を実行する（ステップＳ６５）。なお、ステップＳ６５の処理の詳細については後述する。

以上の処理により、宛先ノードのルートテーブルＴ１に上りのパケットを送信する際の中継先アドレスが書き込まれ、上りのパケットを高速に送信することが可能となる。

図１１は、割り込み処理１を示すフローチャートである。まず、管理部１４３は、送信部１３２からエラーＥ３又はハード中継部１３１からエラーＥ１が通知されると、ルートテーブルＴ２を参照する（ステップＳ７１）。

次に、受信されたハード中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードがルートテーブルＴ２に存在する場合（ステップＳ７２でＹＥＳ）、管理部１４３は、ルートテーブルＴ１に空きが存在するか否かを判定する。この場合、管理部１４３は、ルートテーブルＴ１において、フラグ＝０の個数が１個以上存在する場合、ルートテーブルＴ１に空きが存在すると判定すればよい。

一方、受信されたハード中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードがルートテーブルＴ２に存在しない場合（ステップＳ７２でＮＯ）、処理が図７のステップＳ１５又は図９のステップＳ４９に進められる。

次に、ルートテーブルＴ１に空きがある場合（ステップＳ７３でＹＥＳ）、管理部１４３は、処理をステップＳ７５に進める。一方、ルートテーブルＴ１に空きがない場合（ステップＳ７３でＮＯ）、管理部１４３は、ルートテーブルＴ２の格納時刻のフィールドを参照して、ルートテーブルＴ１の最古アクセスレコードを特定し、この最古アクセスレコードを削除する（ステップＳ７４）。

次に、管理部１４３は、ステップＳ７２で存在すると判定したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとをルートテーブルＴ１に書き込む（ステップＳ７５）。

図１２は、割り込み処理２のフローチャートである。まず、管理部１４３は、ハード中継部１３１によりエラーＥ２又は受信部１３３によりエラーＥ４が通知されると、ルートテーブルＴ２を参照する（ステップＳ８１）。

次に、受信されたハード中継パケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードがルートテーブルＴ２に存在する場合（ステップＳ８２でＹＥＳ）、管理部１４３は、ルートテーブルＴ１に空きが存在するか否かを判定する。

一方、受信されたハード中継パケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードがルートテーブルＴ２に存在しない場合（ステップＳ８２でＮＯ）、処理がリターンされる。

ステップＳ８３〜Ｓ８５の処理はステップＳ７３〜Ｓ７５の処理と同一であるため、説明を省く。

このように、本マルチホップ通信システムによれば、端末装置１０が中継ノードとしてネゴシエーション用のソフト中継パケットを受信した場合、ソフト中継部１４１は、ソフト中継パケットの宛先アドレスを格納するレコードをルートテーブルＴ２から読み出し、ルートテーブルＴ１に格納して、このソフト中継パケットを中継する。そのため、ソフト中継パケットに続いてハード中継パケットが送信された場合、各端末装置１０は、ルートテーブルＴ１から中継先アドレスを決定することができる。そのため、映像や音声等をハード中継パケットとして送信した場合、映像や音声等が高速に中継され、映像や音声等をリアルタイム性が高くなるように送信することができる。

なお、図７、図９、図１０において、エラー通知の後（ステップＳ１３、Ｓ４７、Ｓ６４）、割り込み処理を行ってパケットを送信しているが、これに限定されず、割り込み処理を待たずにその回はパケットを破棄してもよい。これによっても、次回のパケット送信時にはこのパケットを正常に中継することができる。

本発明の実施の形態によるマルチホップ通信システムの全体構成図である。 端末装置のブロック図を示している。 本実施の形態で取り扱われるパケットのデータ構造の一例を示した図である。 ルートテーブルＴ２の一例を示した図である。 本実施の形態で取り扱われるパケットのデータ構造の一例を示した図である。 端末装置が始点ノードとしてソフト中継パケットを送信する際の端末装置の処理を示すフローチャートである。 端末装置が始点ノードとしてハード中継パケットを送信する際の端末装置の処理を示すフローチャートである。 端末装置が中継ノードとしてソフト中継パケットを送信する際の端末装置の処理を示すフローチャートである。 端末装置が中継ノードとしてハード中継パケットを送信する際の端末装置の処理を示すフローチャートである。 端末装置が宛先ノードとしてソフト中継パケット又はハード中継パケットを送信する際の端末装置の処理を示すフローチャートである。 割り込み処理１のフローチャートである。 割り込み処理２のフローチャートである。 送信元アドレスの書き込み処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 端末装置
１３ ＭＡＣ処理部
１４ ネットワーク処理部
１５ アプリケーション実行部
１３１ ハード中継部
１３２ 送信部
１３３ 受信部
１３４ 記憶部
１４１ ソフト中継部
１４２ 記憶部
１４３ 管理部
Ｅ１〜Ｅ４エラー
ＮＴ ネットワーク
Ｔ１ ルートテーブル
Ｔ２ ルートテーブル

Claims (11)

1. マルチホップ通信システムに用いられる端末装置であって、
   第１の記憶部、第２の記憶部、第１の中継部、及び管理部を含み、
   前記第１の記憶部は、前記第２の記憶部より読み出し速度が速く、かつ記憶容量の小さな記憶装置により構成され、パケットの宛先となる宛先アドレスと、前記パケットの次の中継先となる中継先アドレスとを格納するレコードを含む第１のルートテーブルを記憶し、
   前記第２の記憶部は、パケットの宛先となる宛先アドレスと、前記パケットの次の中継先となる中継先アドレスとを格納するレコードを含む第２のルートテーブルを記憶し、
   前記第１の中継部は、中継ノードである場合にパケットを受信し、前記第１のルートテーブルを参照して前記パケットの中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスに前記パケットを送信するものであり、前記パケットの宛先アドレスを格納するレコードが前記第１のルートテーブルに存在しない場合、前記管理部にエラーを通知し、
   前記管理部は、前記第１の中継部からエラーが通知された場合、前記パケットの宛先アドレスを格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納し、
   前記第１の中継部は、受信したパケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードが前記第１のルートテーブルに存在しない場合、前記管理部にエラーを通知し、
   前記管理部は、前記第１の中継部からエラーが通知された場合、前記パケットの送信元アドレスと同一アドレスを前記宛先アドレスとして格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することを特徴とする端末装置。
2. 送信部を更に備え、
   前記管理部は、始点ノードとしてパケットを送信する場合、送信するパケットを前記送信部に引き渡し、
   前記送信部は、前記第１のルートテーブルを参照し、前記管理部より引き渡されたパケットの中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスに前記パケットを送信することを特徴とする請求項１記載の端末装置。
3. 前記送信部は、始点ノードとしてパケットを送信する場合、前記パケットの宛先アドレスを格納するレコードが前記第１のルートテーブルに存在しない場合、前記管理部にエラーを通知し、
   前記管理部は、前記送信部からエラーが通知された場合、前記パケットの宛先アドレスを格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することを特徴とする請求項２記載の端末装置。
4. 宛先ノードである場合にパケットを受信し、前記パケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとして格納するレコードが前記第１のルートテーブルに存在しない場合、前記管理部にエラーを通知する受信部を更に備え、
   前記管理部は、前記受信部からエラーが通知された場合、前記パケットの送信元アドレスと同一アドレスを前記宛先アドレスとして格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の端末装置。
5. 前記パケットは、始点ノード及び宛先ノード間のネゴシエーション確立用の第１のパケットと、前記ネゴシエーション確立後に前記始点ノード及び宛先ノード間で送信される第２のパケットとを含み、
   中継ノードである場合に前記第１のパケットを受信し、受信した第１のパケットの宛先アドレスを格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された中継先アドレスを前記第１のパケットに書き込んで前記送信部に引き渡し、かつ、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに書き込む第２の中継部を更に備え、
   前記送信部は、前記第２の中継部から引き渡された第１のパケットを前記中継先アドレスに送信し、
   前記第１の中継部は、中継ノードである場合に前記第２のパケットを受信し、前記第１のルートテーブルを参照して前記第２のパケットの宛先アドレスから中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスに前記第２のパケットを送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の端末装置。
6. 前記第２の中継部は、前記送信部に引き渡した第１のパケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとするレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードの宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することを特徴とする請求項５記載の端末装置。
7. マルチホップ通信システムに用いられる端末装置であって、
   第１の記憶部、第２の記憶部、第１の中継部、及び管理部を含み、
   前記第１の記憶部は、前記第２の記憶部より読み出し速度が速く、かつ記憶容量の小さな記憶装置により構成され、パケットの宛先となる宛先アドレスと、前記パケットの次の中継先となる中継先アドレスとを格納するレコードを含む第１のルートテーブルを記憶し、
   前記第２の記憶部は、パケットの宛先となる宛先アドレスと、前記パケットの次の中継先となる中継先アドレスとを格納するレコードを含む第２のルートテーブルを記憶し、
   前記第１の中継部は、中継ノードである場合にパケットを受信し、前記第１のルートテーブルを参照して前記パケットの中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスに前記パケットを送信するものであり、前記パケットの宛先アドレスを格納するレコードが前記第１のルートテーブルに存在しない場合、前記管理部にエラーを通知し、
   前記管理部は、前記第１の中継部からエラーが通知された場合、前記パケットの宛先アドレスを格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納し、
   前記パケットは、始点ノード及び宛先ノード間のネゴシエーション確立用の第１のパケットと、前記ネゴシエーション確立後に前記始点ノード及び宛先ノード間で送信される第２のパケットとを含み、
   中継ノードである場合に前記第１のパケットを受信し、受信した第１のパケットの宛先アドレスを格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された中継先アドレスを前記第１のパケットに書き込んで前記送信部に引き渡し、かつ、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに書き込む第２の中継部を更に備え、
   前記送信部は、前記第２の中継部から引き渡された第１のパケットを前記中継先アドレスに送信し、
   前記第１の中継部は、中継ノードである場合に前記第２のパケットを受信し、前記第１のルートテーブルを参照して前記第２のパケットの宛先アドレスから中継先アドレスを決定し、決定した中継先アドレスに前記第２のパケットを送信し、
   前記第２の中継部は、前記送信部に引き渡した第１のパケットの送信元アドレスと同一アドレスを宛先アドレスとするレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードの宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することを特徴とする端末装置。
8. 前記管理部は、始点ノードとして第１のパケットを送信する場合、宛先アドレスを格納するレコードを前記第２のルートテーブルから読み出し、読み出したレコードに格納された中継先アドレスを前記第１のパケットに書き込んで、前記送信部に引き渡し、かつ、読み出したレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納し、
   前記送信部は、前記管理部から引き渡された第１のパケットを中継先アドレスに送信することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の端末装置。
9. 前記管理部は、前記第２のルートテーブルを取得した際、取得した第２のルートテーブルの一部又は全部のレコードに格納された宛先アドレスと中継先アドレスとを前記第１のルートテーブルに格納することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の端末装置。
10. 前記管理部は、所定のルーティングプロトコルを用いて新たなルート情報を取得した場合、第２のルートテーブルを更新し、かつ、前記第１のルートテーブルに格納されているレコードのうち前記新たなルート情報により内容が変更されたレコードを更新することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の端末装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の端末装置を少なくとも３台備え、各端末装置を所定のネットワークを介して接続したことを特徴とするマルチホップ通信システム。

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