JP5679768B2 - 経路制御方法、通信システム、無線端末およびゲートウェイ端末 - Google Patents

Description

本発明は、ゲートウェイ端末を根とするツリー状にマルチホップ・ネットワークが構築される通信システムにおける経路制御方法に関する。

近年の無線通信技術の進展と電子機器の小型化及び高度化に伴い、従来のインフラストラクチャ型の通信形態に対して既存ネットワーク・インフラを利用することなく通信端末間での通信を可能とするアドホック・ネットワークへの関心が高まっている。このアドホック・ネットワークは、従来の固定的なインフラストラクチャ型のネットワークとは異なり、（１）物やデバイス間の通信，（２）膨大な物やデバイスによる自律的なネットワークの構築，（３）既存の通信インフラに依存しないネットワーク構築，（４）手軽な及び一時的に利用するネットワークの構築といった特徴を持っている。また、アドホック・ネットワークは、トポロジーの変化に対しても自律的に対応が可能である。

現在、上記の特徴を実現するために、アドホック・ネットワークを形成するための多くのルーティング・プロトコル（アドホック・ルーティング・プロトコル）が提案されている。例えば、ＤＳＲ（Dynamic Source Routing）（ＲＦＣ（Request for Comments）４７２８、下記非特許文献１参照），ＡＯＤＶ（Ad Hoc On Demand Distance Vector Routing）（ＲＦＣ３５６１、下記非特許文献２参照），ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）（ＲＦＣ３６２６、下記非特許文献３参照）等がある。

ＤＳＲやＡＯＤＶは、On-Demand型のルーティング・プロトコルであり、通信の要求が生じた際に送信元から送信先までの経路を求め通信を行うものである。一方、ＯＬＳＲは、Proactive型のルーティング・プロトコルであり、常時経路情報を交換することによりトポロジー情報を管理しておき、通信の要求が生じた際に、保持している経路情報をもとに通信を開始することができる。

また、近年では、多数の無線端末を広域なエリアにまたがって設置し各無線端末から情報を収集する、或いは任意の無線端末に対して制御を実施する、といったセンサ・ネットワークまたはデータ収集・制御ネットワークにも関心が高まっている。このセンサ・ネットワークまたはデータ収集・制御ネットワークもアドホック・ネットワーク（またはマルチホップ・ネットワークやメッシュ・ネットワーク）の一種である。

データ収集・制御ネットワークなどでは、その通信パターンは、特定のノード（ゲートウェイ端末）と各無線端末間の通信が主であり、ゲートウェイ端末を根（ルート）とする木構造のネットワーク（ツリー型ネットワーク）が構築されている。ツリー型ネットワークの構築については各種の手法が提案されている。例えばOn-demand型のメッシュ・ルーティング・プロトコルを適用する場合には、ゲートウェイ端末が各端末に経路探索手法を実施することなどにより、ゲートウェイ端末と端末間で双方向の経路を構築している。なお、On-demand型のメッシュ・ルーティング・プロトコルでは、各端末は宛先端末に対する次端末を経路情報として保持している。

上述のツリー型ネットワークにおいて、ゲートウェイ端末から無線端末に向けたパケットが転送途中でエラーとなる際には、送信元のゲートウェイ端末に経路エラー通知が通知され、ゲートウェイ端末より経路の再探索を行うこととなる。一方、無線端末からゲートウェイ端末に向けたパケットが転送途中でエラーとなる際には、送信元の無線端末に経路障害が通知され、当該端末より経路の再構築を行う。または、全ての端末がゲートウェイ端末に向けた経路を保持するといったツリー型ネットワークの特徴を利用し、障害を検出した端末が局所的にゲートウェイ端末に向けた経路を隣接端末に問合せることにより、部分的にゲートウェイ端末に向けた経路を修復（ローカル経路修復）することも考えられる。

IETF（Internet Engineering Task Force），"RFC 4728 The Dynamic Source Routing Protocol (DSR) for Mobile Ad Hoc Networks for IPv4"，February 2007 IETF，"RFC 3561 Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing"，July 2003 IETF，"RFC 3626 Optimized Link State Routing Protocol(OLSR)"，October 2003

しなしながら、上記従来のツリー型ネットワークでは、送信元の無線端末（送信元端末）へ経路障害が通知される場合には、送信元端末とゲートウェイ端末間の経路の再構築のみが行われる。このため、該当障害箇所を経由する他の経路においてもそれぞれ経路の再探索が行われることになり、大規模なネットワークでは経路の再探索回数が増大する、という問題がある。

また、ローカル経路修復によりゲートウェイ端末に向けた経路の再構築を行う場合にも、ゲートウェイ端末に向けた経路のみが修復される。このため、ゲートウェイ端末から該当障害ポイントを経由するネットワーク内の端末への経路（修復された経路と逆方向の通信のための経路）については修復されず、ゲートウェイ端末からのメッセージの送信の未達を検出した後に逆方向の経路について再検索が行われる。このように１つの障害箇所に対して複数回の経路の再探索が必要となる、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、障害発生時にネットワークの再構築に必要となる制御メッセージ量を抑制することができる経路制御方法および通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ゲートウェイ端末を根とするツリー型ネットワークを構成する通信システムにおける経路制御方法であって、前記ツリー型ネットワークを構成する無線端末が、自端末を経由する他の前記無線端末と前記ゲートウェイ端末との間の経路の経路情報を保持する経路保持ステップと、前記無線端末が、前記ゲートウェイ端末宛のパケットの転送時に前記ゲートウェイ端末へ向かう経路上の障害を検出した場合、自端末が保持する前記経路情報を障害経路情報として前記ゲートウェイ端末へ通知する障害経路通知ステップと、前記ゲートウェイ端末が、前記障害経路情報の通知元である前記無線端末までの経路を仮想トンネル経路として探索し、前記障害経路情報に含まれる経路を、前記仮想トンネル経路を経由する経路に更新する経路更新ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、障害発生時にネットワークの再構築に必要となる制御メッセージ量を抑制することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１の通信システムの構成例を示す図である。 図２は、従来のツリー型ネットワークにおいて障害が発生した場合の経路再構築手順の一例を示す図である。 図３は、従来のツリー型ネットワークにおいて障害が発生した場合の経路再構築手順の一例を示す図である。 図４は、従来のツリー型ネットワークにおいて障害が発生した場合の経路再構築手順の一例を示す図である。 図５は、実施の形態１の障害検出時の経路制御手順の一例を示すシーケンス図である。 図６は、実施の形態１の経路エラー通知パケットに格納する情報の一例を示す図である。 図７は、実施の形態２の経路制御手順の一例を示すシーケンス図である。 図８は、経路情報通知パケットに格納する情報の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる経路制御方法および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、無線通信機能を有するゲートウェイ端末１と、無線通信機能を有する無線端末２−１〜２−Ｎ（Ｎは１以上の整数）と、で構成される。ゲートウェイ端末１と無線端末２−１〜２−Ｎ（Ｎは１以上の整数）とはゲートウェイ端末１を根（ルート）とするツリー状に構築されるマルチホップ・ネットワークであるツリー型ネットワーク４を構成する。また、ゲートウェイ端末１は、ネットワーク経由でサーバ３と接続されている。

ゲートウェイ端末１は、広域にわたるエリアに設置される無線端末２−１〜２−Ｎより情報を収集し、また無線端末２−１〜２−Ｎへ制御情報等を通知する。無線端末２−１〜２−Ｎは、例えばスマートメータ等であり、計測結果や観測結果等を取得する端末である。

ツリー型ネットワーク４を構成する無線端末２−１〜２−Ｎとゲートウェイ端末１は、On-demand型のアドホック・ルーティング・プロトコルを実行することによりマルチホップ・ネットワークを構築している。ゲートウェイ端末１は、無線端末２−１〜２−Ｎの通信用の識別子などの情報を管理している。また、サーバ３は、全体の通信システムを管理するサーバである。

ここで、従来のツリー型ネットワークにおける障害発生時の経路際構築手順について説明する。図２〜４は、従来のツリー型ネットワークにおいて障害が発生した場合の経路再構築手順の一例を示す図である。図２〜４の例では、ゲートウェイ端末１０と無線端末１１〜１６とがツリー型ネットワークを構成している。障害発生前は、無線端末１４からゲートウェイ１０への通信は、無線端末１２および無線端末１１を経由して行われているとし、その後、無線端末１１と無線端末１２の間のリンクで障害が発生したとする。

図２は、上述の障害が発生した後に、無線端末１４からゲートウェイ端末１０への転送時に転送失敗を検出した例を示している。無線端末１４からゲートウェイ端末１０へ向けたパケットの転送が行われている場合、無線端末１２は無線端末１４から送信されたパケットを転送する際に、無線端末１１への転送が失敗したことを認識することにより障害を検出する（図２の（１））。無線端末１２は、送信元の端末１４へ経路障害を通知する（図２の（２））。そして、無線端末１４が経路の再探索を実施する（図２の（３））。

図３は、上述の障害が発生した後に、ローカル経路修復が行われる例を示している。図３の例では、図２の場合と同様に、無線端末１２は無線端末１４から送信されたパケットを転送する際に、無線端末１１への転送が失敗したことを認識することにより障害を検出する（図３の（１））。図３の例では、無線端末１２が、隣接端末からゲートウェイ宛て経路を学習しているとし（図３の（２））、学習したゲートウェイ端末１０への経路を用いて、ローカル経路修復（Ｌｏｃａｌ ｒｅｐａｉｒ）による迂回経路の確立を行う（図３の（３））。このようにして、無線端末１４からゲートウェイ端末１０への方向は、無線端末１３を経由する迂回経路が設定される。

一方、ゲートウェイ端末１０が無線端末１５へパケットを転送する際に（図３の（４）)、無線端末１１と無線端末１２の間のリンクを経由する経路を用いている。無線端末１４からゲートウェイ端末１０への経路は、上述のように迂回経路が設定されているが、ゲートウェイ端末１０から無線端末１５への経路は迂回経路が設定されていないため、無線端末１１から無線端末１２へ転送する際に転送の失敗が発生する（図３の（５））。そして、無線端末１１は転送の失敗を検出すると、ローカル経路修復または送信元のゲートウェイ端末１０への障害の通知により経路の再構築を行う。

図４は、図２で説明した手順により無線端末１４から経路の再探索が行われた場合（図４の（１）、（２）、（３））に、ゲートウェイ端末１０が無線端末１５へパケットを転送する例を示している。図２の手順により無線端末１４からゲートウェイ端末１０への経路の再探索は行われているが、ゲートウェイ端末１０から無線端末１５への経路は障害発生前の経路（無線端末１１と無線端末１２の間のリンクを経由する経路）のままである。したがって、ゲートウェイ端末１０から無線端末１５へ向けてパケットを転送する（図４の（４））と、無線端末１１が転送の失敗を検出し（図４の（５））、無線端末１１が送信元のゲートウェイ端末１０へ経路エラーを通知する（図４の（６））。そして、ゲートウェイ端末１０が、無線端末１５への経路の再探索を行う（図４の（７））。

以上説明した従来の手順では、図３，図４で説明したように、障害箇所が１箇所であっても、経路ごとに再探索が必要となり、大規模なネットワークでは経路の再探索回数が増大するという問題がある。

本実施の形態では、上述の問題を解消するために、以下に示す手順で経路制御を実施する。図５は、本実施の形態の障害検出時の経路制御手順の一例を示すシーケンス図である。図１に示した通信システムにおいて、無線端末２−５は、無線端末２−４、無線端末２−３、無線端末２−２および無線端末２−１を経由してゲートウェイ端末１へパケットを送信している（ステップＳ１）。無線端末２−５、無線端末２−４、無線端末２−３、無線端末２−２および無線端末２−１は、On-Demand型のルーティング・プロトコルにより、宛先をゲートウェイ端末１とするパケットの転送経路の往復の経路情報（次端末の情報）を保持しているとする。

この状態で、無線端末２−３と無線端末２−２の間でリンク障害が生じたとする。その場合、無線端末２−５は、ステップＳ１と同様にパケットを送信し、無線端末２−４および無線端末２−３は、当該パケットの次端末への転送を実施する（ステップＳ２）。しかし、リンク障害により無線端末２−３から無線端末２−２へのパケットの転送は失敗し（ステップＳ３）、無線端末２−３は、この転送失敗によりリンク障害を検出する（ステップＳ４）。なお、無線端末２−３が、転送の失敗を検出する方法はどのような方法でもよいが、例えば転送したパケットに対する応答が所定の時間以上到着しない場合に転送を失敗したと検出する等の方法がある。

次に、無線端末２−３は、リンク障害の検出に伴い、経路上に障害が発生したことを通知する経路エラー通知パケットを、転送に失敗したパケットの送信元である無線端末２−５へ向けて送信する（ステップＳ５）。なお、この経路エラー通知パケットには、経路エラー通知パケットの送信元端末（ここでは無線端末２−３）が保持する自端末を経由するゲートウェイ端末１への経路情報（無線端末２−５とゲートウェイ端末１間の経路情報だけでなく自端末が保持するゲートウェイ装置１を宛先とする経路情報に格納されている送信元端末）を格納する。すなわち、経路エラー通知パケットには、リンク障害を検出した端末を次端末とする経路の送信元端末の情報が格納されることになる。ここでは、例えば無線端末２−３を経由してゲートウェイ端末１へパケットを送信する無線端末２−６、２−７、２−８、２−９などが経路情報（送信元端末）として格納される。

図６は、本実施の形態の経路エラー通知パケットに格納する情報の一例を示す図である。図６に示すように、本実施の形態の経路エラー通知パケットは、メッセージ種別（経路エラー通知パケットであることを示す値）と、情報フラグ(メッセージ種別で示されるパケットの状態を示す値)と、情報要素長(メッセージ種別で示されるパケットの大きさを示す値)と、送信元端末（経路エラー通知パケットの送信元端末）の通信用識別子と、エラー要因と、その他の情報と、経路エラー通知の送信元端末が保持する経路情報（以下、障害経路情報という）と、で構成される。なお、図６の構成例は一例であり、経路エラー通知の送信元端末が保持する経路情報が格納されかつ通信に必要な情報が格納されていればよく図６の構成例に限定されない。

経路エラー通知パケットを受信した無線端末２−５は、ゲートウェイ端末１に対する経路の再探索を実施する（ステップＳ６）。すなわち、無線端末２−５は、経路探索要求パケットをフラッディングする。ここで、本実施の形態では、この経路探索要求パケットには、従来の経路探索要求パケットが有する情報に加えて、経路エラー通知パケットにより通知された経路エラー通知の送信元端末（経路エラーを検出した無線端末）の識別子および障害経路情報を格納することとする。

ステップＳ６の経路探索要求パケットにより、ゲートウェイ端末１は、無線端末２−５から送信された経路探索要求パケットを受信すると、経路エラーを検出した無線端末２−３までの経路の経路探索を実施する（ステップＳ７）。図５の例では、ゲートウェイ端末１から無線端末２−５への経路として、無線端末２−２を経由せず、無線端末２−１、無線端末２−３および無線端末２−４を経由する経路が探索される。

経路探索を実施後、経路エラーを検出した無線端末（この場合は無線端末２−３）を介して無線端末２−５に対して経路探索応答パケットを返信する（ステップＳ８）。なお、経路探索応答パケットの返信時には、特定の無線端末（経路エラーを検出した無線端末）を介した経路となるように、一部の中継端末を指定する形態で通信を実施する。すなわち、ゲートウェイ端末１から無線端末２−５に向けたパケットは、特定の無線端末（経路エラーを検出した無線端末、ここでは無線端末２−３）を介して転送されるように仮想トンネルが構築される。

また、ゲートウェイ端末１は、無線端末２−５から受信した経路探索要求パケットに含まれる障害経路情報に基づいて、自身が保持する経路情報のうち経路探索要求メッセージの送信元端末（この例では無線端末２−５）への経路の経路情報を更新するとともに、当該障害経路情報に含まれる無線端末（図５の例では、例えば無線端末２−６、２−７、２−８、２−９等）へ向かう経路の経路情報の更新も併せて実施する（ステップＳ９）。その後、ゲートウェイ端末１から送信された無線端末２−５宛てのパケットは、無線端末２−３を経由するよう仮想トンネルが構築されて転送される（ステップＳ１０）。同様に、ゲートウェイ端末１から送信された無線端末２−６宛てのパケットは、無線端末２−３までの仮想トンネル経由で転送される（ステップＳ１１）。無線２−７、２−８、２−９等の障害経路情報に含まれる他の無線端末に対するパケットも同様に無線端末２−３までの仮想トンネル経由で転送される。

なお、ゲートウェイ端末１は、ゲートウェイ端末１と経路エラーを検出した無線端末との間で構築する仮想トンネルに含まれる無線端末に対して優先的にネットワーク全体に対する経路の再探索を実施する。

以上のように、本実施の形態では、ゲートウェイ端末１を根とするツリー型ネットワークにおいて、上り方向のパケット転送時に経路障害を検出した端末が、パケットの送信元の端末に対して経路障害を通知するために、自端末が保持する経路情報（自端末を次端末とするパケットの送信元の無線端末）を格納した経路エラー通知パケットを送信するようにした。そして、経路エラー通知パケットを受信した送信元の無線端末は、経路の再探索を実施する際に、経路エラー通知に格納された経路情報を経路再探索のための経路探索要求メッセージに付加する。さらに、経路探索要求メッセージを受信したゲートウェイ端末１が、経路障害を通知した無線端末までの仮想トンネルを構築し、経路探索要求メッセージの送信元の無線端末と当該メッセージに格納された経路情報に含まれる無線端末を宛先とする経路を構築した仮想トンネル経由で送信するようにした。このため、上り方向の経路障害検出により、障害箇所を経由する下り方向の経路について一括して経路再構築を実現することができ、ネットワークの再構築に必要となる制御メッセージ量を抑制することができる。

さらに、ゲートウェイ端末１と経路エラーを検出した無線端末間で構築する仮想トンネルに含まれる無線端末に対して優先的にネットワーク全体に対する経路の再探索を実施することにより、最適な経路の構築をはかれるという効果が得られる。

実施の形態２．
図７は、本発明にかかる通信システムの実施の形態２の経路制御方法の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１と重複する説明は省略し、実施の形態１と異なる部分を説明する。

実施の形態１では、ゲートウェイ端末１に向けたパケット転送において経路の途中で経路障害が検出したが端末が経路エラー通知パケットを送信元に通知し、送信元から経路の再探索を実施した。本実施の形態では、ゲートウェイ端末１に向けたパケット転送において経路の途中で経路障害を検出した無線端末が、隣接端末に対してゲートウェイ端末１宛の経路を問合せる。これにより、経路障害を検出した無線端末が、ゲートウェイ端末１までの代替経路を求め（ローカル経路修復）、代替経路を用いて自端末が保持する経路情報をゲートウェイ端末１へ通知する。ゲートウェイ端末１は、受信した経路情報に基づいて、ゲートウェイ端末１と経路情報の送信元の端末と間で仮想トンネルを構築することにより、下り方向の経路の再構築を実現する。

図７に示すように、実施の形態１と同様に、障害発生前は、無線端末２−５は、無線端末２−４、無線端末２−３、無線端末２−２および無線端末２−１を経由してゲートウェイ端末１へパケットを送信している（ステップＳ２１）。ステップＳ２１〜ステップＳ２４は、実施の形態１のステップＳ１〜ステップＳ４と同様である。

ステップＳ２４の後、リンク障害を検出した無線端末２−３は、ローカル経路修復用の経路探索要求パケット（ゲートウェイ端末１への経路を問い合わせるパケット）を隣接端末に対してブロードキャストする（ステップＳ２５）。ローカル経路修復用の経路探索要求パケットを受信したゲートウェイ端末１への経路を保持する無線端末２−１は、ゲートウェイ端末１までの経路を通知する経路探索応答パケットを経路探索要求パケットの送信元端末の無線端末２−３へ送信する（ステップＳ２６）。

無線端末２−３は、自端末が保持するゲートウェイ端末１への経路情報を、経路探索応答パケットにより通知されたゲートウェイ端末１までの経路に更新し、ステップＳ２３で転送に失敗したパケットを、更新した経路を用いてゲートウェイ端末１へ向けて送信する（ステップＳ２７）。具体的には、この例では、更新した経路として、無線端末２−１経由でゲートウェイ端末１へパケットを送信する。

また、無線端末２−３は、自端末が保持する経路情報のうち、自端末を次端末とする送信元の端末（ここでは、例えば無線端末２−５、２−６、２−７、２−８、２−９等）の識別情報を格納した経路情報通知パケットをゲートウェイ端末１に対して送信する（ステップＳ２８）。

図８は、経路情報通知パケットに格納する情報の一例を示す図である。メッセージ種別、情報フラグ、情報要素長、送信元端末の通信用の識別子は、実施の形態１の経路エラー通知パケットに格納される情報と同様である。本実施の形態では、これらの情報に加え、経路情報通知パケットを送信する無線端末が保持する経路情報のうち自端末を次端末とする送信元の端末の通信用識別子（以下、障害経路情報という）を含む。なお、図８は一例であり、障害経路情報を含むようにすればよく、経路情報通知パケットが格納する情報は図８の例に限定されない。

経路情報通知パケットを受信したゲートウェイ端末１は、経路情報通知パケットの送信元の無線端末２−３への経路探索を実施する（ステップＳ２９）。そして、ゲートウェイ端末１は、経路情報通知パケットに格納された障害経路情報に含まれる無線端末への経路を、経路情報通知パケットの送信元の無線端末２−３までの仮想トンネルを経由した経路とするよう経路情報の更新を行う（ステップＳ３０）。

以降、実施の形態１と同様に、ゲートウェイ端末１から送信される無線端末２−５宛てのパケットは、無線端末２−３までの仮想トンネルを経由して送信され（ステップＳ３１）、同様にゲートウェイ端末１から送信される無線端末２−６宛てのパケットは、無線端末２−３までの仮想トンネルを経由して送信され（ステップＳ３２）。以上述べた以外の本実施の形態の動作は実施の形態１と同様である。

なお、ゲートウェイ端末１は、ゲートウェイ端末１と経路エラーを検出した無線端末との間で構築する仮想トンネルに含まれる無線端末に対して優先的にネットワーク全体に対する経路の再探索を実施する。

なお、本実施の形態では、障害を検出した無線端末２−３からゲートウェイ端末１に対して経路情報通知パケットを用いて経路情報（障害経路情報）を通知する例について示したが、これに限らず、例えば、ゲートウェイ端末１から各無線端末への経路をグループ化して管理する手順（例えば，特許第４３３５９４５号で規定される手順）を用いている場合には、経路情報通知パケットのかわり当該プロトコルで規定される経路の変更を通知するためのメッセージを使用することも可能である。

なお、実施の形態１では、障害を検出した無線端末２−３が経路エラー通知パケットにより無線端末２−５へ障害経路情報を通知し、無線端末２−５から経路探索要求パケットにより障害経路情報をゲートウェイ端末１へ通知するようにした。すなわち、無線端末２−３から、無線端末２−５経由でゲートウェイ端末１へ障害経路情報を通知した。また、本実施の形態では、無線端末２−３が経路情報通知パケットを用いて直接ゲートウウェイ端末１へ向けて障害経路情報を通知している。これら２つの実施の形態は、無線端末２−３が障害経路情報（無線端末２−３が保持する経路情報）をゲートウェイ端末１へ通知するための例を示しており、無線端末２−３が障害経路情報（無線端末２−３が保持する経路情報）をゲートウェイ端末１へ通知できれば、上述の２つの実施の形態で示した方法に限らずどのような方法で通知してもよい。

以上のように、本実施の形態では、ゲートウェイ端末１を根とするツリー型ネットワークにおいて、上り方向（ゲートウェイ端末１へ向かう方向）のパケット転送時に経路障害を検出した端末が、ローカルにゲートウェイ端末１宛の経路の再探索を実施し、再検索した経路を用いて転送パケットをゲートウェイ端末１へ再送し、また再検索した経路を用いて自ノードが保持する経路情報をゲートウェイ端末１に通知する。そして、ゲートウェイ端末１が、経路障害を検出した端末までの経路を探索して経路障害を検出した端末までの仮想トンネルを構築し、経路障害を検出した無線端末から通知された経路情報に基づいて自身が保持する経路情報を更新するようにした。このため、上り方向の経路障害検出により、障害箇所を経由する下り方向の経路について一括して経路再構築を実現することができ、ネットワークの再構築に必要となる制御メッセージ量を抑制することができる。

さらに、ゲートウェイ端末１と経路エラーを検出した無線端末間で構築する仮想トンネルに含まれる無線端末に対して優先的にネットワーク全体に対する経路の再探索を実施することにより、最適な経路の構築をはかれるという効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる経路制御方法および通信システムは、ゲートウェイ端末を根とするツリー状にマルチホップ・ネットワークが構築される通信システムに有用であり、特に、On-demand型のメッシュ・ルーティング・プロトコルを用いる通信システムに適している。

１，１０ ゲートウェイ端末
２−１〜２−Ｎ，１１〜１６ 無線端末
３ サーバ
４ ツリー型ネットワーク

Claims (9)

1. ゲートウェイ端末を根とするツリー型ネットワークを構成する通信システムにおける経路制御方法であって、
   前記ツリー型ネットワークを構成する無線端末が、自端末を経由する他の前記無線端末と前記ゲートウェイ端末との間の経路の経路情報を保持する経路保持ステップと、
   前記無線端末が、前記ゲートウェイ端末宛のパケットの転送時に前記ゲートウェイ端末へ向かう経路上の障害を検出した場合、自端末が保持する前記経路情報を障害経路情報として前記ゲートウェイ端末へ通知する障害経路通知ステップと、
   前記ゲートウェイ端末が、前記障害経路情報の通知元である前記無線端末までの経路を仮想トンネル経路として探索し、前記障害経路情報に含まれる経路を、前記仮想トンネル経路を経由する経路に更新する経路更新ステップと、
   を含むことを特徴とする経路制御方法。
2. 前記障害経路通知ステップは、
   前記障害経路情報の通知元の前記無線端末である障害検出端末が、障害を通知する経路エラー通知に前記障害経路情報を格納し、格納後の経路エラー通知を前記パケットの送信元である送信元端末へ向けて送信するエラー通知ステップと、
   前記送信元端末が、前記ゲートウェイ端末への経路の再探索を行なうための経路探索要求に前記障害経路情報を格納し、格納後の経路探索要求を送信する探索要求ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の経路制御方法。
3. 前記障害経路通知ステップでは、前記障害経路情報の通知元の前記無線端末が、隣接する前記無線端末から前記ゲートウェイ端末への経路を取得し、取得した経路を用いて障害経路情報を前記ゲートウェイ端末へ通知する、ことを特徴とする請求項１に記載の経路制御方法。
4. 前記障害経路通知ステップでは、前記障害経路情報の通知元の前記無線端末が、ゲートウェイ端末から前記無線端末への各経路をグループ化して管理するための手順により規定されるメッセージを用いて前記障害経路情報を前記ゲートウェイ端末へ通知する、ことを特徴とする請求項３に記載の経路制御方法。
5. 前記仮想トンネル経路上の端末に対して、優先的に経路の再探索を実施する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の経路制御方法。
6. ゲートウェイ端末と無線端末とで構成され、前記ゲートウェイ端末を根とするツリー型ネットワークを構成する通信システムであって、
   前記無線端末が、自端末を経由する他の前記無線端末と前記ゲートウェイ端末との間の経路の経路情報を保持し、
   前記無線端末が、前記ゲートウェイ端末宛のパケットの転送時に前記ゲートウェイ端末へ向かう経路上の障害を検出した場合、自端末が保持する前記経路情報を障害経路情報として前記ゲートウェイ端末へ通知し、
   前記ゲートウェイ端末が、前記障害経路情報の通知元である前記無線端末までの経路を仮想トンネル経路として探索し、前記障害経路情報に含まれる経路を、前記仮想トンネル経路を経由する経路に更新する、ことを特徴とする通信システム。
7. 根を構成するゲートウェイ端末と複数の無線端末とからなるツリー型ネットワークにより構成される通信システムにおける前記無線端末であって、
   前記ゲートウェイ端末、または他の無線端末にパケットを送信する送信部と、
   前記ゲートウェイ端末、または他の無線端末から送信されたパケットを受信する受信部と、
   前記ゲートウェイ端末にパケットを送信する際の経路情報を保持する経路情報保持部と、
   前記ゲートウェイ端末宛のパケットの送信時に前記ゲートウェイ端末へ向かう経路上の障害を検出する障害検出部と、
   前記ゲートウェイ端末までの経路を探索する経路探索部と、を備え、
   前記障害検出部が前記経路上の障害を検出した場合、前記送信部は自端末を経由して前記ゲートウェイ端末宛のパケットを送信した送信元の無線端末に対し、前記経路情報が格納された経路エラー通知パケットを送信し、
   他の無線端末が送信した前記経路エラー通知パケットを受信した場合、前記経路探索部
   は前記ゲートウェイ端末に対し、受信した前記経路エラー通知パケットに格納された前記無線端末の経路情報を格納した経路探索要求パケットを送信し、
   前記経路情報保持部は、自端末を経由して前記ゲートウェイ端末へのパケット送信を行う他の無線端末の識別情報を前記経路情報としてさらに保持し、
   前記送信部は、前記識別情報を含む前記経路情報を前記経路エラー通知パケットに格納して送信することを特徴とする無線端末。
8. 根を構成するゲートウェイ端末と複数の無線端末とからなるツリー型ネットワークにより構成される通信システムにおける前記無線端末であって、
   前記ゲートウェイ端末、または他の無線端末にパケットを送信する送信部と、
   前記ゲートウェイ端末、または他の無線端末から送信されたパケットを受信する受信部と、
   前記ゲートウェイ端末にパケットを送信する際の経路情報を保持する経路情報保持部と、
   前記ゲートウェイ端末宛のパケットの送信時に前記ゲートウェイ端末へ向かう経路上の障害を検出する障害検出部と、
   前記障害検出部が前記経路上の障害を検出した場合、前記ゲートウェイ端末までの代替経路を取得する代替経路取得部と、を備え、
   前記代替経路取得部において前記代替経路を求めた場合、前記送信部は、前記代替経路を用いて前記経路情報を前記ゲートウェイ端末に送信し、
   前記経路情報保持部は、自端末を経由して前記ゲートウェイ端末へのパケット送信を行う他の無線端末の識別情報を前記経路情報としてさらに保持し、
   前記送信部は、前記識別情報を含む前記経路情報を前記ゲートウェイ端末に送信することを特徴とする無線端末。
9. 根を構成するゲートウェイ端末と複数の無線端末とからなるツリー型ネットワークにより構成される通信システムにおける前記ゲートウェイ端末であって、
   前記無線端末が、自端末を経由する他の前記無線端末と前記ゲートウェイ端末との間の経路の経路情報を保持し、前記ゲートウェイ端末宛のパケットの転送時に前記ゲートウェイ端末へ向かう経路上の障害を検出した場合、自端末が保持する前記経路情報を障害経路情報として前記ゲートウェイ端末へ通知する場合に、
   前記ゲートウェイ端末は、
   前記障害経路情報を受信すると、前記障害経路情報の通知元である前記無線端末までの経路を仮想トンネル経路として探索し、前記障害経路情報に含まれる経路を、前記仮想トンネル経路を経由する経路に更新する経路情報更新部、を備えたことを特徴とするゲートウェイ端末。

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