JP5725624B2 - 制御サーバ装置、制御方法、及び制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、より短い時間で通信ネットワークを構築するための技術に関する。

ネットワークのスループットを最大化するため、スループット上限値を全てのアクセスポイント（ＡＰ）装置について評価し、スループット上限値を最大にするアクセスポイント装置をゲートウェイとして選択する方法が、非特許文献１及び２に開示されている。

J. Jun and M. Sichitiu, "The nominal capacity of wireless meshnetworks," IEEE Wireless Communications., vol. 10, no. 5, pp. 814, Oct.2003. N. Akhtar and K. Moessner, "On the nominal capacity of multi-radiomulti-channel wireless mesh networks," Computer Communications, vol.31, no. 8, May 2008.

しかしながら、上記の方法では、全てのアクセスポイント装置について、スループット上限値が評価されるため、その処理量及び処理時間が過大となってしまう。そのため、通信ネットワークの構築に時間を要してしまうという問題がある。したがって、例えば災害時に短時間での通信ネットワークの構築が要求されても、短時間で構築することが困難であった。

上記事情に鑑み、本発明は、通信ネットワークを短時間で構築することを可能とする技術の提供を目的とする。

本発明の一態様は、通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して所定割合以上となるまで、アクセスポイント装置を、トラヒック量が上位である順に抽出する抽出部と、前記抽出部が抽出したアクセスポイント装置間のルーティングパス上に存在するアクセスポイント装置をゲートウェイ候補と定める候補選択部と、前記ゲートウェイ候補毎にスループット上限値を比較し、前記スループット上限値が最大となる前記ゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する選択部とを備える制御サーバ装置である。

本発明の一態様は、上記の制御サーバ装置であって、前記選択部は、前記通信ネットワークの構成が変化した場合、又は、所定周期で、前記ゲートウェイを選択する。

本発明の一態様は、制御サーバ装置における制御方法であって、通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して所定割合以上となるまで、アクセスポイント装置を、トラヒック量が上位である順に抽出するステップと、抽出したアクセスポイント装置間のルーティングパス上に存在するアクセスポイント装置をゲートウェイ候補と定めるステップと、前記ゲートウェイ候補毎にスループット上限値を比較し、前記スループット上限値が最大となる前記ゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択するステップとを含む制御方法である。

本発明の一態様は、上記の制御方法であって、前記通信ネットワークの構成が変化した場合、又は、所定周期で、前記ゲートウェイを選択する。

本発明の一態様は、上記の制御サーバ装置として、コンピュータを機能させるための制御プログラムである。

本発明によれば、制御サーバ装置、制御方法、及び制御プログラムは、抽出したアクセスポイント装置間のルーティングパス上に存在するアクセスポイント装置をゲートウェイ候補と定め、ゲートウェイ候補毎にスループット上限値を比較し、スループット上限値が最大となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。これにより、制御サーバ装置、制御方法、及び制御プログラムは、通信ネットワークを短時間で構築することができる。

本発明の第１実施形態における、通信ネットワークの構成例を示す概要図である。 本発明の第１実施形態における、通信ネットワークの構成例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態における、入力されたゲートウェイに対して、ゲートウェイ毎にネットワークトポロジを定める手順の例を説明するための図である。 本発明の第１実施形態における、ＭＡＣ・サービス・データ・ユニット単位の遅延を説明するための図である。 本発明の第１実施形態における、ボトルネック・コリジョン・ドメインを説明するための図である。 本発明の第１実施形態における、メッシュネットワークの構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態における、メッシュネットワークを構築する動作手順の例を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態における、メッシュネットワークを最適化する動作手順の例を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１には、通信ネットワークの構成例が、概要図により示されている。通信処理、情報処理、及び情報蓄積を担うためのリソース（例えば、制御サーバ装置、広域無線システム・アクセスポイント）を収容した可搬型のユニット（以下、「リソースユニット」という）は、情報通信ノードとして、被災地等に配置される。

通信ネットワークは、複数のネットワーク通信ノード（例えば、アクセスポイント装置）を含むメッシュ／マルチホップネットワークと、リソースユニットとが相互接続されることにより構築される。リソースユニットは、２種類（ＷＡＮ（Wide Area Network）側、及び、ＬＡＮ（Local Area Network）側）のインタフェースを有する。
ＷＡＮ側のインタフェースは、有線、無線ＷＡＮ、及び無線ＭＡＮ（Metropolitan Area Network）のインタフェースを有し、インターネットへの接続を実現する。一方、ＬＡＮ側のインタフェースは、無線ＬＡＮ、及びＦＷＡ（Fixed Wireless Access）のインタフェースを有する。

リソースユニットは、ＬＡＮ側のインタフェースにより、ゲートウェイを経由して、メッシュ／マルチホップネットワークと接続する。リソースユニットは、例えば、２．４［ＧＨｚ］／５［ＧＨｚ］の無線ＬＡＮにより、ゲートウェイと接続する。また、リソースユニットは、例えば、２５ＧＨｚのＦＷＡ装置がゲートウェイに備えられることにより、２５［ＧＨｚ］ＦＷＡシステムによりゲートウェイと接続されてもよい。
リソースユニットは、メッシュ／マルチホップネットワークの構築に関する制御（例えば、ネットワーク通信ノードである複数のアクセスポイント装置から、ゲートウェイを選択する処理）を、自ユニットに備えられた制御サーバ装置により実行する。

次に、通信ネットワークの構成例の詳細を説明する。
図２には、通信ネットワークの構成例が、ブロック図により示されている。通信ネットワークは、リソースユニット１００と、広域無線システム端末２００と、制御装置３００と、複数のアクセスポイント装置４００とを備える。
アクセスポイント装置４００は、ネットワーク通信ノードであり、制御装置３００による制御に基づいて、設定変更（例えば、メッシュ／マルチホップネットワーク構築のためにリピータとして機能するか否かを切り替えるためのＷＤＳ（Wireless Distribution System）機能の設定変更）を実行する。

制御装置３００は、通信部３１０と、アクセスポイント制御部３２０とを備える。
通信部３１０は、広域無線システム端末２００を介して、リソースユニット１００との通信を実行する。
アクセスポイント制御部３２０は、通信部３１０を介してリソースユニット１００と連携し、アクセスポイント装置４００の設定変更を実行する。

リソースユニット１００は、制御サーバ装置１１０と、広域無線システム・アクセスポイント１２０（基地局）とを備える。制御サーバ装置１１０は、占有トラヒック量を定める。また、制御サーバ装置１１０は、通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して占有トラヒック量以上となるまで、アクセスポイント装置を、トラヒック量の多い順に、通信ネットワーク全体から抽出する。以下、このように抽出されたアクセスポイント装置を、「ベーシックノード」という。ここで、制御サーバ装置１１０は、ベーシックノードの集合のトラヒック量が、例えば、通信ネットワーク全体のトラヒック量の９０［％］となるよう、占有トラヒック量を定めてもよい。また、占有トラヒック量は、閾値として予め定められていてもよい。

制御サーバ装置１１０は、ベーシックノード間のルーティングパス上のアクセスポイント装置４００を、ゲートウェイ候補と定める。また、制御サーバ装置１１０は、定めたゲートウェイ候補についてスループット上限値を算出し、スループット上限値が最大となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。
これにより、制御サーバ装置１１０は、通信ネットワークのスループットの最大化を図りつつ、スループット上限値を算出する対象となるアクセスポイント装置の数を削減することにより、通信ネットワークを短時間で構築することができる。

次に、制御サーバ装置の構成例を説明する。
制御サーバ装置１１０は、記憶部１１１と、制御部１１２と、ファイル記憶部１１３と、データベース部１１４と、コマンド発行部１１５と、通信部１１６とを備える。通信部１１６は、広域無線システム・アクセスポイント１２０、及び、広域無線システム端末２００を介して、制御装置３００と通信する。

制御部１１２は、通信部１１６、広域無線システム・アクセスポイント１２０、及び広域無線システム端末２００を介して制御装置３００と連携し、アクセスポイント装置４００が収集した情報の取得、及び、アクセスポイント装置の設定変更などを実行する。ここで、アクセスポイント装置４００が収集した情報とは、例えば、アクセスポイント装置４００自身の情報、アクセスポイント装置４００に隣接する他のアクセスポイント装置を示す情報、アクセスポイント装置４００が接続している他のアクセスポイント装置を示す情報などである。

アクセスポイント装置４００自身の情報には、例えば、ＭＡＣアドレス（Media Access Control address）、ＳＳＩＤ（Service Set Identifier）、使用チャネル、送信電力、送信速度、及び、トラヒック量（フレーム数）がある。トラヒック量とは、例えば、アクセスポイント装置全体、無線インタフェース（例えば、２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ）毎、リピータ機能(ＷＤＳ)で接続したアクセスポイント装置毎、若しくは、配下に接続している無線端末毎の、送／受信フレーム数又はエラーフレーム数である。また、トラヒック量として、アクセスポイント装置全体の接続無線端末数、又は、無線インタフェース毎の接続無線端末数が用いられてもよい。

また、アクセスポイント装置４００に隣接する又は接続している他のアクセスポイント装置を示す情報には、例えば、ＭＡＣアドレス、ＳＳＩＤ、使用チャネル、無線方式、当該アクセスポイント装置からの受信信号強度（Received Signal Strength Indication : RSSI）などがある。
また、アクセスポイント装置４００の設定結果を示す情報には、ネットワーク設定情報（ＩＰアドレス、ネットマスク等）設定、暗号化・認証化情報設定、リピータ機能（ＷＤＳ）ＯＮ又はＯＦＦ設定、リピータ機能により接続又は接続解除するアクセスポイント装置４００のＭＡＣアドレスの登録又は削除処理、送信出力設定などがある。

記憶部１１１は、制御部１１２が実行する制御ソフトウェア（アルゴリズム群）を予め記憶する。ここで、制御ソフトウェアとは、例えば、制御部１１２が有するアクセスポイント装置の制御に必要な処理を関数化したライブラリを利用して、アクセスポイント装置４００の設定変更などを遠隔制御する。
ファイル記憶部１１３は、アクセスポイント装置４００の設定に関するファイルデータを記憶する。
データベース部１１４は、アクセスポイント装置４００から取得した情報、及び、アクセスポイント装置４００の設定結果を示す情報を記憶する。

コマンド発行部１１５は、制御部１１２による制御に基づいて、アクセスポイント装置４００に対するコマンドを、通信部１１６、広域無線システム・アクセスポイント１２０、及び広域無線システム端末２００を介して、制御装置３００に送信する。以下、ファイル記憶部１１３、データベース部１１４、コマンド発行部１１５、広域無線システム・アクセスポイント１２０、広域無線システム端末２００、及び、アクセスポイント制御部３２０をまとめて、「制御プラットフォーム」という。

制御部１１２は、アクセスポイント装置４００が収集した情報の取得の指示を、制御プラットフォームに出力する。また、制御部１１２は、アクセスポイント装置４００の設定変更の指示を、制御プラットフォームに出力する。
ここで、コマンド発行部１１５は、それらの指示を、通信ネットワークに合わせた信号フォーマットに変換し、通信部１１６、広域無線システム・アクセスポイント１２０、広域無線システム端末２００、及び通信部３１０を介して、アクセスポイント制御部３２０に送信する。

また、アクセスポイント制御部３２０は、信号フォーマットに変換された指示を解釈し、制御装置３００に接続しているアクセスポイント装置４００の制御コマンドに変換して、そのアクセスポイント装置４００に指示を転送する。アクセスポイント装置４００は、その指示に基づく制御（例えば、リピータとして機能するか否かを切り替えるための設定変更）を実行し、実行結果を示す応答信号を、アクセスポイント制御部３２０に送信する。

また、アクセスポイント制御部３２０は、アクセスポイント装置４００から受信した応答信号を、通信ネットワークに合わせた信号フォーマットに変換し、通信部３１０、広域無線システム端末２００、及び広域無線システム・アクセスポイント１２０を介して、制御サーバ装置１１０の通信部１１６に、変換した応答信号を転送する。通信部１１６は、受信した応答信号が示す情報及び設定結果を、データベース部１１４に記憶させる。

次に、ネットワーク構築処理及びネットワーク最適化処理の例を説明する。
制御部１１２は、通信ネットワークを構築するためのネットワーク構築処理を実行する。また、制御部１１２は、構築された通信ネットワークを最適化するためのネットワーク最適化処理を、所定のタイミングで実行する。

図３は、入力されたゲートウェイに対して、ゲートウェイ毎にネットワークトポロジを定める手順の例を説明するための図である。ここで、丸印は、ノード（アクセスポイント装置、又は、ゲートウェイとしてのアクセスポイント装置）を示す。また、図３における点線は、通信可能範囲を表す。また、括弧内の数値は、そのノードのトラヒック量（例えば、送信フレーム数）を示す。図３の上段に示す例では、ゲートウェイとしてのアクセスポイント装置1を示す情報が入力されたことで、アクセスポイント装置２及び４が、ゲートウェイ１と直接に接続することが可能であることから、制御部１１２は、ゲートウェイ１のリンク先として、アクセスポイント装置２及び４を選択する（図３の中段を参照）。

また、制御部１１２は、ゲートウェイへのホップ数をメトリックとし、ホップ数が最少となるよう、最小全域木（Minimum Spanning Tree：ＭＳＴ）アルゴリズムにより、アクセスポイント装置３のリンク先とするアクセスポイント装置を選択する。ここで、アクセスポイント装置２及び４のどちらを中継しても、ホップ数が同一であることから、制御部１１２は、アクセスポイント装置３のリンク先として、アクセスポイント装置２又は４のいずれを選択してもよい。
また、図３の中段に示す例では、制御部１１２は、アクセスポイント装置３のリンク先となる他のアクセスポイント装置を選択する際、トラヒック量をメトリックとし、トラヒック量が相対的に少ないアクセスポイント装置２を選択する（図３の下段を参照）。

また、制御部１１２は、メッシュネットワークにおける中継ネットワークが利用するチャネル（ＣＨ）を、所定の決定アルゴリズムに基づいて、ネットワークトポロジ毎に定める。ここで、決定アルゴリズムとは、例えば、アクセスポイント装置間のリンク用チャネルのうち、ゲートウェイにおける受信信号強度が最も小さいチャネルを選択するアルゴリズムである。

制御部１１２は、定めたネットワークトポロジに基づいてメッシュネットワークを形成するために、リピータ機能（ＷＤＳ）設定、ネットワーク設定、セキュリティ設定、アクセスポイント装置間のリンクのチャネル設定などを、ネットワーク構築処理として、制御プラットフォームを介して実行する。これにより、制御部１１２は、暫定的なメッシュネットワークを構築し、その運用を開始することができる。
以上が、ネットワーク構築処理の説明である。
また、制御部１１２は、ネットワーク最適化処理として、下記の手順１〜３を実行することにより、最適なゲートウェイとなるアクセスポイント装置４００を、ネットワークトポロジ毎に選択する。

＜手順１＞
制御部１１２は、占有トラヒック量を定める。また、制御部１１２は、通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して占有トラヒック量以上となるまで、アクセスポイント装置（ベーシックノード）を、トラヒック量が上位である順に、通信ネットワーク全体から抽出する。以下では、Ｎ（Ｎは、１以上の整数）個のベーシックノードが抽出されたものとして説明を続ける。

ここで、アクセスポイント装置は、アクセスポイント装置間で形成する中継リンクと、無線端末装置間で形成するアクセスリンクとを有する。トラヒック量とは、アクセスリンクのトラヒック量であり、アクセスポイント装置４００と、当該アクセスポイント装置４００の配下の無線端末装置との間に発生するトラヒックの量である。

＜手順２＞
制御部１１２は、抽出されたＮ個のアクセスポイント装置４００（ベーシックノード）間のルーティングパス上のアクセスポイント装置４００を、ゲートウェイ候補と定める。ここで、ベーシックノード同士が隣接しているために、ベーシックノード間のルーティングパス上にゲートウェイ候補が存在しない場合、制御部１１２は、ベーシックノードのいずれかを、ゲートウェイ候補とする。

制御部１１２は、ゲートウェイ候補をゲートウェイと仮定し、仮定したゲートウェイへのルーティングパスを考慮し、通信ネットワークのスループット上限値Ｇ_ｍａｘを、式（１）により算出する。
Ｇ_ｍａｘ＝Ｔ_ｍａｘ／ＢＣＤ …（１）
ここで、Ｔ_ｍａｘは、ＭＡＣレイヤにおけるスループット理論値であり、式（２）により算出される。
Ｔ_ｍａｘ＝ＭＳＤＵサイズ／（Ｄｅｌａｙ ｐｅｒ ＭＳＤＵ） …（２）
ここで、ＭＳＤＵは、ＭＡＣ・サービス・データ・ユニット（MAC Service Data Unit）である。

図４は、ＭＡＣ・サービス・データ・ユニット単位の遅延（Delay per MSDU）を説明するための図である。図４では、Ｔは、データ単位の遅延量を示す。式（２）に示された、Delay per MSDUは、Ｔ_ＲＴＳと、３Ｔ_ＳＩＦＳと、Ｔ_ＣＴＳと、Ｔ_ＤＡＴＡと、Ｔ_ＡＣＫと、Ｔ_ＤＩＦＳと、Ｔ_ＢＯとが加算された遅延量である。例えば、８０２．１１ａ規格において、伝送レートが５４［Ｍｂｐｓ］であり、ＭＳＤＵサイズが１５００［Ｂｙｔｅ］である場合、Ｔ_ｍａｘは、２６．８［Ｍｂｐｓ］となる。

また、式（１）に示された、ボトルネック・コリジョン・ドメイン（Bottleneck Collision Domain：ＢＣＤ）は、仮定したゲートウェイへのルーティングパス下において、通信ネットワークの全てのリンクにおけるコリジョン・ドメイン（Collision Domain：ＣＤ)のうち、最も多くのトラヒック処理が必要であるコリジョン・ドメインである。

図５は、ボトルネック・コリジョン・ドメインを説明するための図である。図５では、連鎖モデル（Chain model）を構成するノード１〜７、及びゲートウェイ（ＧＷ）のそれぞれのアクセスリンクで同量のトラヒック（Ｇ）が発生するものとして、ボトルネック・コリジョン・ドメインを説明する。また、各ノードの通信範囲は、隣接するノード（以下、「隣接ノード」という）までとする。また、干渉範囲は、次の隣接ノードまでとする。

ゲートウェイがノード７に接続されている場合、リンク５−６のコリジョン・ドメインは、リンク５−６での通信による干渉により通信が許可されないリンクの集合である。具体的には、図５の点線により示された範囲、すなわち、「リンク：７‐ＧＷ，６‐７，５‐６，４‐５，３‐４」である。

全てのリンクのトラヒックを処理できなければならないこと、すなわち、アクセスリンクの全てのトラヒックを中継できなければならないことから、リンク５−６のコリジョン・ドメインのトラフィックは、２５Ｇ（＝７Ｇ＋６Ｇ＋５Ｇ＋４Ｇ＋３Ｇ）である。同様に、リンク４−５のコリジョン・ドメインのトラフィックは、２０Ｇである。したがって、図５に示す連鎖モデルでは、ボトルネック・コリジョン・ドメインは、トラフィックが最も多い、リンク５−６のコリジョン・ドメインである。
なお、式（１）は、シングルチャネルにおけるスループット上限値の算出式である。マルチチャネル（Multi‐radio Multi‐channel）おけるスループット上限値の算出式は、式（３）により示される（非特許文献２を参照）。

＜手順３＞
制御部１１２は、算出したスループット上限値を、ゲートウェイ候補毎に比較する。また、制御部１１２は、スループット上限値が最大となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。ここで、ＭＡＣレイヤにおけるスループット理論値Ｔ_ｍａｘが、全ノードで同一である場合、制御部１１２は、ボトルネック・コリジョン・ドメインが最小となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。
以上の手順１〜３により、制御部１１２は、スループット上限値が最大となるアクセスポイント装置４００を、複数のアクセスポイント装置４００から、ゲートウェイとして選択する。

制御部１１２は、ゲートウェイとして選択したアクセスポイント装置４００について、メッシュネットワークにおける中継ネットワークが利用するチャネル（ＣＨ）を、上記の決定アルゴリズムに基づいて定める。制御部１１２がゲートウェイとして選択したアクセスポイント装置４００には、２５［ＧＨｚ］のＦＷＡ装置が備えられ、所定の調整がなされる。

また、制御部１１２は、定めたネットワークトポロジに基づいてメッシュネットワークを形成するために、リピータ機能（ＷＤＳ）設定、ネットワーク設定、セキュリティ設定、アクセスポイント装置間のリンクのチャネル設定などを、ネットワーク構築処理として、制御プラットフォームを介して実行する。これにより、制御部１１２は、最適なメッシュネットワークを構築し、その運用を再開することができる。
以上が、ネットワーク最適化処理の説明である。

以上をまとめると、制御部１１２は、暫定的に定めたゲートウェイに基づいて、暫定的なメッシュネットワークを構築する。また、制御部１１２は、最適なゲートウェイを選択するために必要な情報として、各アクセスポイント装置４００のトラヒック量を取得し、上記の手順１〜３により、トラヒック量に基づいてゲートウェイを選択することで、最適なメッシュネットワークを構築する。

ここで、制御部１１２は、リソースユニット１００との通信品質が最も良い（受信信号強度が最も強い）アクセスポイント装置４００を、ゲートウェイに選択してもよい。また、制御部１１２は、トラヒック量の変動に対応するため、所定周期でゲートウェイを選択してもよいし、ネットワーク構成が変化した場合にゲートウェイを選択してもよい。

次に、コリジョン・ドメインの算出回数の削減例を説明する。
図６には、メッシュネットワークの構成例が示されている。図６では、一例として、２６個のノードからメッシュネットワークが構成されるものとする。仮に、２６個のノード全てについてスループット上限値を算出するとした場合、コリジョン・ドメインの算出は、２６個のノード全てと、全てのリンク（２５本のリンク）とについて、２６×２５＝６５０回も実行される。

一方、制御部１１２は、上記で説明したように、ベーシックノード（図６では、一例として、ノード７,１５,２０）を抽出する。また、制御部１１２は、ベーシックノード間のルーティングパス上のアクセスポイント装置４００（図６では、８, ９, １４, ２１, ２２, ２４, ２５, ２６）を、ゲートウェイ候補（Ｃａｎｄｉｄａｔｅｓ）と定める。
制御部１１２は、定めたゲートウェイ候補についてスループット上限値を算出し、スループット上限値が最大となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。この場合、コリジョン・ドメインの算出は、８個のゲートウェイ候補と、全てのリンク（２５本のリンク）とについて、８×２５＝２００回だけ実行される。

このように、制御部１１２は、スループット上限値の算出において、スループット上限値を算出する対象となるノード数を削減し、コリジョン・ドメインの算出回数を大幅に削減する。これにより、制御部１１２は、通信ネットワークを短時間で構築することができる。

次に、制御サーバ装置の動作手順の例を説明する。
図７は、メッシュネットワークを構築する動作手順の例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１）制御部１１２は、アクセスポイント装置４００が収集した情報（例えば、自アクセスポイント装置に隣接するアクセスポイント装置のＭＡＣアドレス、使用チャネル、及び、受信信号強度）の取得の指示を、制御プラットフォームに出力する。
（ステップＳ２）制御部１１２は、アクセスポイント装置４００が収集した情報に基づいて、ホップ数をメトリックとして、ホップ数が最少となるネットワークトポロジを、最小全域木アルゴリズムにより、入力されたゲートウェイ毎に定める。

（ステップＳ３）制御部１１２は、メッシュネットワークにおける中継ネットワークが利用するチャネル（ＣＨ）を、上記の決定アルゴリズムに基づいて、ネットワークトポロジ毎に定める。
（ステップＳ４）制御部１１２は、定めたネットワークトポロジに基づいて、メッシュネットワークを形成するための各種設定を、制御プラットフォームを介して、ネットワークトポロジ毎に実行する。制御部１１２は、ステップＳ３〜ステップＳ４を、ネットワークトポロジ毎に繰り返し実行する。

図８は、メッシュネットワークを最適化する動作手順の例を示すフローチャートである。
（ステップＳａ１）制御部１１２は、アクセスポイント装置４００が収集した情報（例えば、自アクセスポイント装置に隣接するアクセスポイント装置のＭＡＣアドレス、使用チャネル、受信信号強度、及び、トラヒック量）の取得の指示を、制御プラットフォームに出力する。
（ステップＳａ２）制御部１１２は、アクセスポイント装置４００が収集した情報に基づいて、ホップ数をメトリックとして、ホップ数が最少となるネットワークトポロジを、最小全域木アルゴリズムにより、入力されたゲートウェイ毎に定める。制御部１１２は、アクセスポイント装置のリンク先となる他のアクセスポイント装置を選択する際、トラヒック量をメトリックとし、トラヒック量が少ない他のアクセスポイント装置を選択する。

（ステップＳａ３）制御部１１２は、ネットワーク最適化処理として、算出したスループット上限値を、ゲートウェイ候補毎に比較する。また、制御部１１２は、スループット上限値が最大となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。

（ステップＳａ４）制御部１１２は、メッシュネットワークにおける中継ネットワークが利用するチャネル（ＣＨ）を、上記の決定アルゴリズムに基づいて、ネットワークトポロジ毎に定める。
（ステップＳａ５）制御部１１２は、定めたネットワークトポロジに基づいて、メッシュネットワークを形成するための各種設定を、制御プラットフォームを介して、ネットワークトポロジ毎に実行する。制御部１１２は、ステップＳａ３〜ステップＳａ５を、ネットワークトポロジ毎に繰り返し実行する。

以上のように、制御サーバ装置１１０は、通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して所定割合（占有トラヒック量）以上となるまで、アクセスポイント装置４００を、トラヒック量が上位である順に抽出し、抽出したアクセスポイント装置４００（ベーシックノード）間のルーティングパス上に存在するアクセスポイント装置４００をゲートウェイ候補（例えば、図６を参照）と定め、前記ゲートウェイ候補毎にスループット上限値Ｇ_ｍａｘを比較し、前記スループット上限値が最大となる前記ゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する制御部１１２を備える。

この構成により、制御部１１２は、抽出したアクセスポイント装置４００（ベーシックノード）間のルーティングパス上に存在するアクセスポイント装置４００をゲートウェイ候補と定め、ゲートウェイ候補毎にスループット上限値を比較し、スループット上限値が最大となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。これにより、制御サーバ装置１１０、制御方法、及び制御プログラムは、通信ネットワークを短時間で構築することができる。

すなわち、制御サーバ装置１１０は、メッシュネットワーク内のトラヒック量が所定閾値以上を占めるアクセスポイント装置の集合を、トラヒック量が多い順に、ベーシックノードとして抽出する。また、制御サーバ装置１１０は、ベーシックノード間のルーティングパス上に存在するノードを、ゲートウェイ候補と定め、ゲートウェイ候補について、スループット上限値を算出する。
また、制御部１１２は、通信品質に基づいて、前記ゲートウェイを選択する。
また、制御部１１２は、前記通信ネットワークの構成が変化した場合、又は、所定周期で、前記ゲートウェイを選択する。

また、制御サーバ装置における制御方法であって、制御方法は、制御部１１２が、通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して所定割合（占有トラヒック量）以上となるまで、アクセスポイント装置４００を、トラヒック量が上位である順に抽出し、抽出したアクセスポイント装置４００（ベーシックノード）間のルーティングパス上に存在するアクセスポイント装置４００をゲートウェイ候補（例えば、図６を参照）と定め、前記ゲートウェイ候補毎に、スループット上限値Ｇ_ｍａｘを比較し、前記スループット上限値が最大となる前記ゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択するステップを含む。

また、制御方法は、制御部１１２が、通信品質に基づいて、前記ゲートウェイを選択するステップを含む。
また、制御方法は、制御部１１２が、前記通信ネットワークの構成が変化した場合、又は、所定周期で、前記ゲートウェイを選択するステップを含む。
また、制御プログラムは、制御サーバ装置１１０として、コンピュータを機能させるための制御プログラムである。

［第２実施形態］
第１実施形態では、制御サーバ装置１１０は、ネットワーク構築処理（図７を参照）と、ネットワーク最適化処理（図８を参照）とを実行していた。第２実施形態では、制御サーバ装置１１０が、ネットワーク構築処理を実行せず、ネットワーク最適化処理のみを所定周期で実行する点が、第１実施形態と相違する。以下では、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。

図８のステップＳａ２において、制御部１１２は、アクセスポイント装置のリンク先となる他のアクセスポイント装置を選択する際、メッシュネットワークを構築する前の過去のトラヒック情報（例えば、トラヒック量、アクセスポイント装置に接続している無線端末の数）に基づいて、トラヒック量が少ない他のアクセスポイント装置を選択する。また、図８のステップＳａ３において、制御部１１２は、スループット上限値が最大となるゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する。

ここで、制御部１１２は、メッシュネットワークを構築する前の過去のトラヒック情報を、広域無線システム・アクセスポイント１２０及び広域無線システム端末２００を介して収集してもよい。また、制御部１１２は、アクセスポイント装置に接続している無線端末の数とトラヒック量とが比例すると仮定して、アクセスポイント装置に接続している無線端末の数に基づいて、ゲートウェイを選択してもよい。また、制御部１１２は、トラヒック量の変動に対応するため、所定周期でゲートウェイを選択してもよいし、ネットワーク構成が変化した場合にゲートウェイを選択してもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、上記各ステップは、必ずしもシーケンシャルに全て実行する必要はなく、単独に実行してもよい。また、例えば、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
なお、以上に説明した制御サーバ装置を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１００…リソースユニット、１１０…制御サーバ装置、１１２…制御部（抽出部、候補選択部、選択部）、１１３…ファイル記憶部、１１４…データベース、１１５…コマンド発行部、１１６…通信部、１２０…広域無線システム・アクセスポイント、２００…広域無線システム端末、３００…制御装置、３１０…通信部、３２０…アクセスポイント制御部、４００…アクセスポイント装置

Claims (5)

1. 通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して所定割合以上となるまで、アクセスポイント装置を、トラヒック量が上位である順に抽出する抽出部と、
   前記抽出部が抽出したアクセスポイント装置間のルーティングパス上に存在するアクセスポイント装置をゲートウェイ候補と定める候補選択部と、
   前記ゲートウェイ候補毎にスループット上限値を比較し、前記スループット上限値が最大となる前記ゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択する選択部と
   を備える制御サーバ装置。
2. 前記選択部は、前記通信ネットワークの構成が変化した場合、又は、所定周期で、前記ゲートウェイを選択する請求項１に記載の制御サーバ装置。
3. 制御サーバ装置における制御方法であって、
   通信ネットワーク全体のトラヒック量に対して所定割合以上となるまで、アクセスポイント装置を、トラヒック量が上位である順に抽出するステップと、
   抽出したアクセスポイント装置間のルーティングパス上に存在するアクセスポイント装置をゲートウェイ候補と定めるステップと、
   前記ゲートウェイ候補毎にスループット上限値を比較し、前記スループット上限値が最大となる前記ゲートウェイ候補を、ゲートウェイとして選択するステップと
   を含む制御方法。
4. 前記通信ネットワークの構成が変化した場合、又は、所定周期で、前記ゲートウェイを選択する請求項３に記載の制御方法。
5. 請求項１又は請求項２に記載の制御サーバ装置として、コンピュータを機能させるための制御プログラム。

Images