JP6705291B2 - 転送先選択方法、転送先選択プログラムおよび通信装置 - Google Patents

転送先選択方法、転送先選択プログラムおよび通信装置 Download PDF

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Description

本発明は、転送先選択方法、転送先選択プログラムおよび通信装置に関する。
アドホックネットワークは、ネットワークに参加するノードが自律的に通信経路を形成し、隣接するノード間でデータの転送が行われる。これにより、データを送信した送信元のノードから宛先のノードまでデータが転送される。
関連する技術として、経路情報テーブルに登録のない装置からフレームを受信したときに、そのフレームの転送元と送信元を登録テーブルに登録して、経路情報として使用する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
また、ゲートウェイを頂点とするツリー構造の上流側に位置する集約部分に対するトラフィック負荷を分散する技術が提案されている(例えば、特許文献2を参照)。
国際公開第2012/133521号 国際公開第2013/129671号
上述したように、アドホックネットワークでは、自律的に通信経路が形成される。アドホックネットワークのネットワーク構成や通信状況によっては、特定のノードに通信負荷が集中する可能性がある。
1つの側面として、本発明は、ネットワークにおける通信負荷の分散を図ることを目的とする。
1つの態様では、転送先選択方法は、通信装置が、宛先に応じてデータの転送先の候補として複数の他の通信装置を示す情報が記憶されている場合、前記複数の他の通信装置のそれぞれが記憶する、データの転送制御に用いられるルーティングテーブルにおける、所定時間以上参照されていないグローバル宛先を除外したグローバル宛先の宛先数が最も少ない他の通信装置を、前記転送先として、前記候補の中から選択し、前記宛先数が最も少ない他の通信装置が複数ある場合、前記宛先数と乱数とに基づいて、前記転送先とする他の通信装置を選択する。

1つの側面によれば、ネットワークにおける通信負荷の分散を図ることができる。
実施形態のアドホックネットワークの一例を示す図である。 ノードの一例を示す図である。 実施形態のアドホックネットワークおよびルーティングテーブルの一例を示す図(その1)である。 実施形態のアドホックネットワークおよびルーティングテーブルの一例を示す図(その2)である。 実施形態のアドホックネットワークおよびルーティングテーブルの一例を示す図(その3)である。 利用数の通知の一例を示す図(その1)である。 利用数の通知の一例を示す図(その2)である。 実施形態のアドホックネットワークおよびルーティングテーブルの一例を示す図(その4)である。 データフレームの一例を示す図である。 実施形態のアドホックネットワークおよびルーティングテーブルの一例を示す図(その5)である。 実施形態の処理の流れの一例を示すフローチャート(その1)である。 実施形態の処理の流れの一例を示すフローチャート(その2)である。 実施形態の処理の流れの一例を示すフローチャート(その3)である。 変形例のアドホックネットワークおよびルーティングテーブルの一例を示す図(その1)である。 変形例のアドホックネットワークおよびルーティングテーブルの一例を示す図(その2)である。 変形例のアドホックネットワークおよびルーティングテーブルの一例を示す図(その3)である。 変形例の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 ノードのハードウェア構成の一例を示す図である。
<実施形態のアドホックネットワークの一例>
図1は、実施形態のアドホックネットワーク1の一例を示す。アドホックネットワーク1は、図1の例には限定されない。図1のアドホックネットワーク1には、ゲートウェイGWおよびセンサノードN0〜N8が参加している。センサノードN0〜N8を総称して、センサノードNと称することもある。
センサノードNは、例えば電力や気温等を測定し、測定値を送信するノードである。実施形態では、各センサノードNは、測定値をゲートウェイGWに送信するものとする。アドホックネットワーク1には、センサノードN以外のノードが参加することがある。
例えば、データ転送の中継用のノード(以下、中継ノードRと称する)がアドホックネットワーク1に参加してもよい。また、センサノードNおよび中継ノードR以外の任意のノードがアドホックネットワーク1に参加してもよい。アドホックネットワーク1に中継ノードRが参加する例を後述する。
以下、センサノードNおよび中継ノードRを総称してノードと称することもある。ノードは、通信装置の一例である。また、あるノードに隣接するノードは、他の通信装置の一例である。
センサノードNは、該センサノードNと隣接するセンサノードN(以下、隣接センサノードNと称する)と通信を行う。相互に隣接する2つのセンサノードNの間で行われる通信は、無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。
図1の例では、センサノードNの数は9個の例を示しているが、センサノードNの数は任意の数であってよい。例えば、アドホックネットワーク1は、1000個以上のノードを含んでいてもよい。
図1の例において、各センサノードNの近傍には「距離」が表記されている。各センサノードNの距離は、ゲートウェイGWを起点としてセンサノードNに至るまでのノード数を表す。例えば、センサノードN1はゲートウェイGWに隣接しているため、距離は「1」になる。
また、センサノードN3とゲートウェイGWとの通信経路には、センサノードN0またはセンサノードN1があるため、距離は「2」になる。
例えば、センサノードN0とセンサノードN3との間に別のセンサノードNがある場合には、センサノードN0を経由する通信経路におけるセンサノードN3の距離は「3」になる。また、センサノードN1を経由する通信経路におけるセンサノードN3の距離は「2」になる。
各センサノードNの距離から「1」を減じた数は、データが転送される回数(転送回数)を示す。例えば、センサノードN5からゲートウェイGWまでデータが転送される場合、センサノードN3およびセンサノードN1(またはセンサノードN0)がデータ転送を行うため、転送回数は2回になる。
ゲートウェイGWは、例えば、ゲートウェイ広告を各センサノードNにブロードキャストする。ゲートウェイ広告は、ゲートウェイGWが、自身の存在をアドホックネットワーク1に参加する各ノードに通知するためのデータである。なお、ゲートウェイGWは、ゲートウェイ広告の通知範囲を限定したゲートウェイ広告を送信してもよい。
各センサノードNは、ゲートウェイ広告を受信したときに、距離の情報をルーティングテーブルに記憶する。ルーティングテーブルは、データの転送制御に用いられるテーブルである。ルーティングテーブルは、経路情報テーブルとも称される。
<各ノードの一例>
図2は、ノードの一例を示している。ノードは、通信部11と処理部12と記憶部13と乱数発生部14と選択部15と時計部16とを含む。ノードは、センサノードNであってもよいし、中継ノードRであってもよい。
センサノードNおよび中継ノードRは、図2の各部以外の機能を含んでもよい。例えば、センサノードNは、電力や気温等を測定するセンサを内蔵してもよい。
通信部11は、隣接センサノードNと通信を行う。例えば、センサノードNが無線通信を行う場合、センサノードNの通信部11は隣接センサノードNの通信部11と直接的に通信を行う。このため、センサノードNと隣接センサノードNとは、相互に電波が届く範囲内に設置される。
処理部12は、通信部11が受信したデータに基づいて所定の処理を行う。記憶部13は、ルーティングテーブルと時間閾値とを記憶する。時間閾値は、時計部16が示す時間を比較するときに基準となる閾値である。記憶部13は、ルーティングテーブル以外の情報を記憶してもよい。乱数発生部14は、乱数を発生させる。
選択部15は、通信部11が受信したデータの宛先に応じて、データの転送先のセンサノードNを選択する。選択部15は、記憶部13に記憶されているルーティングテーブルを参照して、データの転送先を選択する。
アドホックネットワーク1において、データの宛先は、データの最終的な目的地のノードを示す。データの転送先は、あるノードが次にデータを転送する先のノードを示す。従って、データの転送先は、あるノードを主体としたときに、該ノードに隣接するノードになる。
以下、データの宛先はゲートウェイGWであるものとする。ただし、データの宛先は任意のセンサノードNであってもよい。あるセンサノードNからゲートウェイGWまでの通信経路は1つの場合もあり、複数の場合もある。
宛先であるゲートウェイGWまでの通信経路が複数の場合、センサノードNがデータを転送する転送先のセンサノードN(隣接センサノードN)の候補は複数ある。選択部15は、データの転送先の候補が複数ある場合、複数の候補の中から1つのセンサノードNを選択する。時計部16は、現在の時刻(現時刻)を示す。
<ノードの利用数の一例>
次に、ノードの利用数について、図3を参照して説明する。図3は、図1で示したアドホックネットワーク1およびアドホックネットワーク1に参加しているセンサノードN2のルーティングテーブルの一例を示している。
各センサノードNは、隣接センサノードNとデータ通信を行う。各センサノードNは、隣接センサノードNから受信したデータに含まれる情報に基づいて、ルーティングテーブルの更新を行うことがある。例えば、センサノードN2がセンサノードN1からデータを受信した場合、センサノードN2は、受信したデータに含まれる情報に基づいて、ルーティングテーブルを更新する場合がある。
図3以降の各センサノードNのルーティングテーブルは、次の6つのデータ通信が行われたことにより更新されたルーティングテーブルであるものとする。
1)センサノードN6からゲートウェイGWに対するデータ通信
2)センサノードN7からゲートウェイGWに対するデータ通信
3)センサノードN8からゲートウェイGWに対するデータ通信
4)ゲートウェイGWからセンサノードN6に対するデータ通信
5)ゲートウェイGWからセンサノードN7に対するデータ通信
6)ゲートウェイGWからセンサノードN8に対するデータ通信
図3の例に示されるように、ルーティングテーブルは、GD(グローバル宛先)とLD(ローカル宛先)と距離と利用時刻と装置種別と利用数との項目を含む。ルーティングテーブルは、他の情報の項目を含んでもよい。
グローバル宛先(Global Destination(GD))は、データの宛先のセンサノードNのアドレスを示す。ルーティングテーブルに登録されているGDをエントリと称することもある。ルーティングテーブルに登録されているGDの数(エントリ数)は、宛先数の一例である。
上述したように、センサノードN7とゲートウェイGWとの間、およびセンサノードN8とゲートウェイGWとの間でデータ通信が行われている。図3の例では、センサノードN2のルーティングテーブルのGDは、ゲートウェイGWとセンサノードN7とセンサノードN8とを示している。
ローカル宛先(Local Destination(LD))は、GDにデータを転送する通信経路のうち、転送先のセンサノードNのアドレスを示す。図3の例のルーティングテーブルでは、GDがゲートウェイGWのエントリのLDはセンサノードN1であることを示している。
ルーティングテーブルの距離は、上述した距離である。センサノードN2の場合、GDであるゲートウェイGWまでの距離は「2」である。この場合、センサノードN2からゲートウェイGWまでのデータの転送回数は「1」になる。
利用時刻は、エントリごとに、最後に参照された時刻を表す。センサノードNの選択部15は、ルーティングテーブルを参照して、データの転送制御を行う。例えば、センサノードN2がゲートウェイGWにデータの転送を行う場合、センサノードN2の選択部15は、ルーティングテーブルのうち、GDがゲートウェイGWのエントリを参照する。
選択部15がエントリを参照したとき、選択部15は、時計部16が示す現時刻を、ルーティングテーブルのうち参照されたエントリに対応する利用時刻に登録する。これにより、ルーティングテーブルのエントリに参照された時刻が登録される。
図3の例では、センサノードN2のルーティングテーブルのうち、GDがゲートウェイGWであるエントリの利用時刻は「14:30」であることを示している。従って、選択部15が、該エントリを最後に参照した時刻は「14:30」である。
装置種別は、LDが示すノードの種類を表す情報(装置種別情報)である。装置種別情報は、デバイスアドレスとも称される。
例えば、ノードは、センサノードNである場合と、中継ノードRである場合とがある。この場合、センサノードNと中継ノードRとでは、装置種別が異なる。センサノードNは、電力や気温等を測定した値を送信する通信装置であり、通信を行うための中継ノードRよりも、通信の処理能力が低いことが多い。
実施形態では、センサノードNの装置種別を「1」とし、中継ノードRの装置種別を「2」とする。装置種別は3種類以上であってもよい。例えば、中継ノードが複数種類ある場合、通信の処理能力に応じて、複数種類の中継ノードのそれぞれの装置種別情報を異ならせてもよい。
例えば、各センサノードNは、隣接センサノードNと相互に通信することで、隣接センサノードNの装置種別を認識して、ルーティングテーブルに隣接センサノードNの装置種別を登録してもよい。また、隣接センサノードNの装置種別が既知の場合、各センサノードNのルーティングテーブルに予め隣接センサノードNの装置種別が登録されていてもよい。
次に、利用数について説明する。利用数は、センサノードNのルーティングテーブルのうち、所定時間以上参照されていないエントリを除外したエントリ数(宛先数)である。所定時間は、記憶部13が記憶する時間閾値である。以下、所定時間(時間閾値)は3時間であるものとする。
実施形態では、利用数は、センサノードNの選択部15がデータの転送先を選択するために用いられる。図3の例において、例えば、時計部16が示す時刻(現時刻)が「15:00」であるとする。この場合、ルーティングテーブルのうち、利用時刻が「12:00」より前のエントリ(GD)は、所定時間以上参照されていない。
所定時間以上参照されていないエントリは除外対象になる。一方、ルーティングテーブルのうち、利用時刻が「12:00」以降のエントリ(GD)は、現時刻から所定時間前までの間に参照されている。現時刻から所定時間前までの間に参照されたエントリは除外対象にならない。
図3の例の場合、ルーティングテーブルに登録されている3つのエントリの全ての利用時刻が「12:00」以降である。従って、図3の例のルーティングテーブルに登録されている3つのエントリは除外対象にならない。
よって、センサノードN2のルーティングテーブルのうち、所定時間以上参照されていないエントリはない。このため、除外されるエントリがないため、センサノードN2の利用数は「3」になる。このときの利用数は、ルーティングテーブルのうち、GDがゲートウェイGWのエントリ数と同じになる。
ルーティングテーブルに登録されている利用数はLDと対応している。ルーティングテーブルの利用数は、対応するLDの利用数を表す。例えば、図3の例の場合、センサノードN2のルーティングテーブルには、センサノードN1の利用数およびセンサノードN5の利用数が登録されている。
次に、図4を参照して、センサノードN3の利用数について説明する。図4は、図1で示したアドホックネットワーク1およびアドホックネットワーク1に参加しているセンサノードN3のルーティングテーブルの一例を示している。
図4の例のアドホックネットワーク1において、センサノードN3からゲートウェイGWまでの通信経路としては、センサノードN0を経由する通信経路とセンサノードN1を経由する通信経路とがある。
このため、センサノードN3のルーティングテーブルにおいて、GDがゲートウェイGWのエントリには、センサノードN0およびセンサノードN1の2つのLDが登録されている。この場合、1つのエントリに、複数のLDが登録される。
図4の例において、センサノードN3のルーティングテーブルのうち、GDがゲートウェイGWおよびセンサノードN8のエントリの利用時刻は「12:00」以降である。このため、これらのエントリは除外対象にはならない。
一方、センサノードN3のルーティングテーブルのうち、GDがセンサノードN7のエントリの利用時刻は「11:30」であり、「12:00」より前である。このため、このエントリは除外対象になる。図4以降の各図において、除外対象のエントリには網掛けが施されている。
センサノードN3のルーティングテーブルのエントリ数は「3」である。そして、1つのエントリが除外対象になっている。従って、センサノードN3の利用数は、ルーティングテーブルのエントリ数から除外対象のエントリの数を減じた「2」になる。
各センサノードNは、ルーティングテーブルを参照して、データの転送制御を行う。従って、ルーティングテーブルのうち、参照されていない時間が長いエントリのGDを宛先としたデータの転送は、長い時間行われていないことになる。
例えば、図4の例の場合、センサノードN3のルーティングテーブルのうち、GDがセンサノードN7のエントリは、所定時間以上参照されていない。このため、センサノードN3は、センサノードN7を宛先としたデータの転送を長い時間行っていないことになる。
従って、現時刻を基準とすると、センサノードN3がセンサノードN7を宛先としたデータ転送を行う可能性が低いことが推定される。このため、図4の例の場合、センサノードN3がデータ転送を行う可能性が高い宛先は、ゲートウェイGWおよびセンサノードN8の2つであると推定される。
実施形態の利用数は、センサノードNがデータ転送を行う可能性が高い宛先の数を示す。センサノードN2の利用数は「3」である。また、センサノードN3の利用数は「2」である。このため、センサノードN3はセンサノードN2よりも、データ転送を行う可能性が高い宛先の数が少ない。この場合、センサノードN3はセンサノードN2よりも通信負荷が低いことが推定される。
次に、図5を参照して、センサノードN4の利用数について説明する。図5は、図1で示したアドホックネットワーク1およびアドホックネットワーク1に参加しているセンサノードN4のルーティングテーブルの一例を示している。
図5の例において、センサノードN4のルーティングテーブルには、GDがゲートウェイGW、センサノードN6、センサノードN7およびセンサノードN8の4つのエントリが登録されている。このうち、GDがセンサノードN6のエントリの利用時刻は「12:30」であり、「12:00」以降である。
よって、ルーティングテーブルのうちセンサノードN6のエントリは除外対象にはならない。一方、GDがゲートウェイGW、センサノードN7およびセンサノードN8のエントリの利用時刻は、現時刻より時間閾値より前の時刻である「12:00」より前である。従って、これらのエントリは、所定時間以上参照されていないため、除外対象になる。
このため、センサノードN4の利用数は、4つのエントリから3つのエントリが除外されるため、「1」になる。上述したように、センサノードN2の利用数は「3」であり、センサノードN3の利用数は「2」である。
よって、センサノードN2とセンサノードN3とセンサノードN4とのうち、センサノードN4の利用数が最も少ない。つまり、センサノードN2とセンサノードN3とセンサノードN4とのうち、通信負荷が最も低いセンサノードNは、センサノードN4であることが推定される。
<利用数の通知の一例>
次に、利用数の通知について説明する。図6は、ゲートウェイ広告により、各センサノードNが、隣接センサノードNに対して利用数を通知する例を示している。ゲートウェイ広告は、ゲートウェイから送信されるデータの一例である。図6の矢印は、転送されるゲートウェイ広告を表す。
図6の例のゲートウェイ広告は、LDとLSとGDとGSと距離と利用数と送信データとの情報を含むデータである。LDは、上述したローカル宛先である。ローカル送信元(Local Source(LS))は、データフレームが転送された場合の転送元のセンサノードNのアドレスを示す。
GDは、上述したグローバル宛先である。グローバル送信元(Global Source(GS))は、データを生成したセンサノードNのアドレスを示す。距離は、ゲートウェイGWからセンサノードNまでの距離を示す。利用数は、センサノードNの利用数を示す。送信データは、ゲートウェイ広告に含まれる所定の情報である。
例えば、ゲートウェイGWは、ゲートウェイ広告をブロードキャストする。センサノードN1の通信部11は、ゲートウェイ広告を受信する。センサノードN1がセンサノードN2にゲートウェイ広告を転送する場合、処理部12は、ゲートウェイ広告のLSをセンサノードN1に書き換える。
また、処理部12は、ゲートウェイ広告の利用数をセンサノードN1の利用数(=4)に書き換え、ゲートウェイ広告の距離をインクリメントする。センサノードN1はゲートウェイGWに隣接するため、センサノードN1がゲートウェイGWから受信したゲートウェイ広告の距離はゼロである。よって、処理部12は、ゲートウェイ広告の距離をインクリメントすることで、ゲートウェイ広告の距離は「1」になる。
センサノードN1の通信部11は、処理部12により情報が書き換えられたゲートウェイ広告をセンサノードN2に転送する。センサノードN2の通信部11は、転送されたゲートウェイ広告を受信する。
センサノードN2の処理部12は、ゲートウェイ広告に含まれるセンサノードN1の利用数(=4)をルーティングテーブルに登録する。また、処理部12は、ゲートウェイ広告の内容を書き換える。
センサノードN2の通信部11は、情報が書き換えられたゲートウェイ広告をセンサノードN5に転送する。センサノードN5の通信部11は、センサノードN2から送信されたゲートウェイ広告を受信する。センサノードN5の処理部12は、ゲートウェイ広告に含まれるセンサノードN2の利用数(=3)をルーティングテーブルに登録する。
なお、図6の例に示されるように、ゲートウェイ広告は、ブロードキャストされるデータであるため、LDは指定されていない。
次に、図7の例を参照して、応答確認信号(ACK)により、利用数が通知される例について説明する。センサノードN0がセンサノードN4にデータ(以下、データフレームと称する)を送信したとする。センサノードN4は、データフレームを受信すると、データフレームを受信したことを示すACKをセンサノードN0に送信する。
図7の例において、破線の矢印はセンサノードN0からセンサノードN4に送信されるデータフレームを示し、実線の矢印はACKを示す。
センサノードN4の処理部12は、センサノードN0に送信するACKに利用数(=1)を含める。センサノードN4の通信部11は、ACKをセンサノードN0に送信する。センサノードN0の通信部11は、ACKを受信する。センサノードN0の処理部12は、ACKに含まれるセンサノードN4の利用数(=1)をルーティングテーブルに登録する。
<利用数に基づく経路選択の一例>
次に、図8の例を参照して、利用数に基づく経路選択の一例について説明する。図8の例は、センサノードN7がゲートウェイGWを宛先としたデータフレームを送信する例を示している。センサノードN7の処理部12は、送信するデータフレームを生成する。なお、図8のアドホックネットワーク1の矢印は、データフレームが転送される通信経路を示している。
図9は、データフレームの一例を示す。図9の例のデータフレームは、LDとLSとGDとGSと送信データとの項目を含む。データフレームは他の情報を含んでいてもよい。例えば、データフレームは、データフレームの正当性を保証する情報やデータフレームの長さに関する情報等を含んでもよい。
センサノードN7にはセンサノードN5だけが隣接している。よって、センサノードN7の処理部12は、LDがセンサノードN5、LSがセンサノードN7、GDがゲートウェイGW、GSがセンサノードN7を示すデータフレームを生成する。
図8に示されるように、センサノードN7は、データフレームをセンサノードN5に転送する。センサノードN5の通信部11は、センサノードN7により転送されたデータフレームを受信する。センサノードN5の選択部15は、受信したデータフレームのGDを参照して、データフレームのGDがゲートウェイGWであることを認識する。
選択部15は、記憶部13に記憶されたルーティングテーブルのうち、GDがゲートウェイGWのエントリを参照する。図8の例に示すように、GDのエントリには、3つのLDが含まれている。
センサノードN5がゲートウェイGWを宛先としたデータフレームを転送する場合、次の転送先の候補としては、ルーティングテーブルに登録されているGDのエントリに含まれる3つのLDが示すセンサノードN2とセンサノードN3とセンサノードN4とがある。
選択部15は、データフレームの転送先の候補のうち、利用数が最も少ないセンサノードNを選択する。図8の例の場合、センサノードN4の利用数が最も少ない。よって、選択部15は、転送先の候補の中からセンサノードN4を選択する。
センサノードN5の通信部11は、選択部15が選択したセンサノードN4に、データフレームを転送する。データフレームは、センサノードN4に転送され、その後センサノードN0に転送される。そして、データフレームはセンサノードN0からゲートウェイGWに転送される。
センサノードN5の選択部15は、データフレームの転送先の候補が複数ある場合、各候補の利用数に基づいて、データフレームの転送先を選択する。上述したように、利用数が少ないセンサノードN4は、通信負荷が低いと推定され、利用数が多いセンサノードN2は、通信負荷が高いと推定される。
通信負荷が高いセンサノードN2にデータフレームが転送されると、センサノードN2に対する通信負荷がさらに高くなる可能性がある。この場合、例えば、センサノードN2の電力消費量の増加や帯域圧迫等が発生するおそれがある。従って、特定のセンサノードNに通信負荷が集中することは好ましくない。
そこで、センサノードN5の選択部15は、通信負荷が低いと推定されるセンサノードN4をデータフレームの転送先に選択する。アドホックネットワーク1に参加する各センサノードNの選択部15が、利用数の少ないセンサノードNをデータフレームの転送先に選択することで、通信負荷の分散が図られる。
図8の例において、センサノードN5の通信部11は、選択部15が選択したセンサノードN4にデータフレームを転送する。センサノードN4の選択部15は、ルーティングテーブルのうち、GDがゲートウェイGWのエントリを参照する。
センサノードN4の選択部15は、時計部16が示す時刻を、ルーティングテーブルのうち、GDがゲートウェイGWのエントリの利用時刻に登録する。図10の例に示されるように、登録された利用時刻が「15:05」であったとする。
新たに利用時刻が登録される前は、センサノードN4のルーティングテーブルのうち、GDがゲートウェイGWのエントリは所定時間以上参照されていなかったため、該エントリは除外対象であった。
新たに利用時刻が登録されると、センサノードN4のルーティングテーブルのうち、GDがゲートウェイGWのエントリは、現時刻から所定時間前までの間に参照されたことになる。よって、このエントリは、除外対象ではなくなる。従って、センサノードN4の利用数は「2」になる。
このため、センサノードN5の選択部15が、転送先の候補の中から利用数が少ないセンサノードN4を転送先に選択した場合、転送先に選択されたセンサノードN4の利用数が1つ増える。このため、センサノードN5がデータフレームを転送するごとに、転送先の候補の利用数は変化する。
従って、センサノードN5の選択部15が選択するセンサノードNは変化する。つまり、センサノードN5は、実際の通信状況に応じて、通信負荷が低いと推定されるセンサノードNにデータフレームを転送するため、特定のセンサノードNに通信負荷が集中することがなくなる。これにより、通信負荷の分散が図られる。
上述した例では、センサノードNの選択部15は、転送先の候補の利用数に基づいて、転送先を選択している。利用数は、転送先の候補のルーティングテーブルのエントリ数(宛先数)から、所定時間以上参照されていないエントリを除外した数である。
センサノードNの選択部15は、転送先の候補のエントリ数(宛先数)に基づいて、転送先を選択してもよい。この場合、センサノードNの選択部15は、エントリが除外されていないエントリ数に基づいて、転送先を選択する。そして、センサノードNの選択部15は、転送先の候補のうち、エントリ数が少ないセンサノードNにデータフレームを転送する。
センサノードNがデータフレームを転送する転送先の候補のエントリ数は、種々の要因により変化することがある。例えば、通信の失敗により、センサノードNは、ルーティングテーブルからエントリを削除することがある。
また、アドホックネットワーク1に新たなセンサノードNが参加した場合、センサノードNのルーティングテーブルに新たなエントリが追加されることがある。従って、センサノードNがデータフレームを転送する転送先の候補のエントリ数(宛先数)は変化するため、特定のセンサノードNに通信負荷が集中することがなくなる。これにより、通信負荷の分散が図られる。
<実施形態のフローチャート>
次に、実施形態の処理の流れの一例を示すフローチャートについて説明する。最初に、センサノードNが、隣接センサノードNの利用数をルーティングテーブルに登録する処理の流れについて、図11を参照して、説明する。図11の処理は、各センサノードNが行う。
センサノードNがゲートウェイ広告もACKも受信しない場合(ステップS1でNO)、処理は次のステップには進まない。センサノードNがゲートウェイ広告またはACKを受信した場合(ステップS1でYES)、処理部12は、受信したゲートウェイ広告またはACKに含まれるLDに示されるセンサノードNを特定する(ステップS2)。
処理部12は、受信したゲートウェイ広告またはACKから利用数を抽出する(ステップS3)。抽出された利用数は、ゲートウェイ広告またはACKを送信したセンサノードNのルーティングテーブルのうち、所定時間参照されていないエントリが除外されたエントリ数である。
処理部12は、特定されたセンサノードNに対応して、抽出された利用数をルーティングテーブルに登録する(ステップS4)。これにより、センサノードNのルーティングテーブルには、ゲートウェイ広告またはACKを送信した隣接センサノードNの利用数が登録される。
次に、データフレームを転送する処理について、図12のフローチャートを参照して説明する。図12の処理は、各センサノードNが行う。
センサノードNの通信部11がデータフレームを受信しない場合(ステップS11でNO)、センサノードNはデータフレームの転送を行わない。この場合、処理は、次のステップに進まない。
センサノードNの通信部11がデータフレームを受信した場合(ステップS11でYES)、選択部15は、受信したデータフレームのGDが示すセンサノードNを抽出する(ステップS12)。
選択部15は、ルーティングテーブルのうち、抽出されたGDに対応するエントリの利用時刻を更新する(ステップS13)。選択部15は、ルーティングテーブルのうち、データフレームのGDに対応するエントリのLDから転送先のセンサノードNの候補を抽出する(ステップS14)。
ルーティングテーブルには、データフレームのGDに対応するエントリのLDが1つの場合もあり、複数の場合もある。GDに対応するエントリのLDが1つの場合、転送先のセンサノードNの候補は1つになる。GDに対応するエントリのLDが複数の場合、転送先の候補は複数になる。
転送先の候補が1つの場合(ステップS15でNO)、選択部15は、抽出された転送先のセンサノードNを選択する。処理部12は、選択部15が選択した転送先のセンサノードNを転送するデータフレームのLDに設定する(ステップS16)。
一方、転送先のセンサノードNの候補が複数の場合(ステップS15でYES)、選択部15は、複数の候補の中から転送先のセンサノードNを選択する処理を行う(ステップS17)。処理部12は、選択部15が選択した転送先のセンサノードNを転送するデータフレームのLDに設定する(ステップS18)。
通信部11は、設定されたLDが示すセンサノードNにデータフレームを転送する(ステップS19)。そして、処理は、終了する。以上の処理は、通信部11がデータフレームを受信するごとに行われる。
次に、ステップS17の転送先のノード選択処理について、図13のフローチャートを参照して説明する。センサノードNの選択部15は、ルーティングテーブルのうち、通信部11が受信したデータフレームの宛先(GD)に対応するエントリの各LDの利用数を抽出する(ステップS21)。抽出された各LDが、データフレームの転送先の候補になる。
データフレームの宛先(GD)に対応するエントリの各LDのうち、利用数が最も低いセンサノードNが1つの場合(ステップS22でNO)、データフレームを転送する先の候補は1つに絞られる。選択部15は、利用数が最も低いセンサノードNを転送先に選択する(ステップS23)。
データフレームの宛先(GD)に対応するエントリの各LDのうち、利用数が最も低いセンサノードNが複数ある場合(ステップS22でYES)、データフレームの転送先の候補は1つには絞られない。
この場合、選択部15は、乱数発生部14により発生された乱数を選択対象のセンサノードNの利用数に加算する(ステップS24)。これにより、選択対象のセンサノードNの利用数に差が生じ、データフレームの転送先のセンサノードNは1つに絞られる。
なお、ステップS24において、選択部15は、各候補の利用数に対して、乱数発生部14が発生させた乱数を減算してもよいし、積算してもよいし、除算してもよい。選択部15は、各候補の利用数に対して、乱数を用いた任意の演算を行ってもよい。
選択部15は、乱数が利用数に加算された結果に基づいて、利用数が最も少ないセンサノードNを転送先に選択する(ステップS25)。ステップS23またはステップS25の処理が行われると、転送先ノード選択処理は終了する。
<変形例>
次に、変形例について説明する。図14の例のアドホックネットワーク1において、センサノードN5は中継ノードR4と隣接している。また、中継ノードR4は、中継ノードR0と隣接している。
中継ノードR0および中継ノードR4は、上述したように、通信に対する処理能力がセンサノードNよりも高い。図14の例において、センサノードN7がセンサノードN5にゲートウェイGWを宛先としたデータフレームを転送したとする。
センサノードN5の選択部15は、ルーティングテーブルを参照して、GDがゲートウェイGWのエントリの各LDを抽出する。センサノードN5の選択部15は、ルーティングテーブルのうち、抽出された各LDに対応する装置種別に基づいて、データフレームの転送先を選択する。
転送先の候補として、センサノードN2とセンサノードN3と中継ノードR4との3つのノードがある。選択部15は、装置種別のうち、優先度が最も高い装置種別のノードを選択する。通信に対する処理能力が高い装置種別のノードの優先度は高く、通信に対する処理能力が低い装置種別のノードの優先度は低いものとする。
装置種別の優先度は数値で表されるものとする。また、装置種別の数値が高いほど優先度が高く、装置種別の数値が低いほど優先度が低いものとする。図14の例の場合、中継ノードR4の優先度が最も高いため、選択部15は、中継ノードR4を選択する。
選択部15が中継ノードR4をデータフレームの転送先として選択した場合、通信部11はデータフレームを中継ノードR4に転送する。中継ノードR4は、中継ノードR0にデータフレームを転送し、中継ノードR0はデータフレームをゲートウェイGWに転送する。
図14の例において、センサノードN5のルーティングテーブルのうち、GDがゲートウェイGWのエントリの各LDのうち、利用数が最も低いノードは、センサノードN3である。ただし、優先度が最も高いノードは、中継ノードR4である。
中継ノードR4は、センサノードN3よりも通信に対する処理能力が高いため、センサノードN5の選択部15は、センサノードN3ではなく、中継ノードR4を選択する。これにより、通信に対する処理能力が高い中継ノードR4によりデータフレームが転送される。
次に、図15のアドホックネットワーク1について説明する。図15のアドホックネットワーク1は、図14のアドホックネットワーク1に対して、中継ノードR9および中継ノードR10が追加されている。
センサノードN5は、ゲートウェイGWを宛先としたデータフレームをセンサノードN7から受信する。センサノードN5は、ルーティングテーブルを参照して、GDがゲートウェイGWのエントリの各LDをデータフレームの転送先の候補として抽出する。
転送先の候補として、センサノードN2とセンサノードN3と中継ノードR4と中継ノードR9との4つのノードがある。選択部15は、ルーティングテーブルを参照して、各候補のうち、優先度が最も高い候補を抽出する。
図15の例の場合、中継ノードR4および中継ノードR9の装置種別は「2」であり、センサノードN2およびセンサノードN3の装置種別は「1」である。従って、センサノードN5の選択部15は、データフレームの転送先の候補として、優先度が最も高い中継ノードR4および中継ノードR9を選択する。
この場合、データフレームの転送先は1つに絞り込まれていない。そこで、センサノードN5の選択部15は、ルーティングテーブルを参照して、中継ノードR4に対応する利用数と中継ノードR9に対応する利用数とを抽出する。
図15の例では、中継ノードR4に対応する利用数は「1」であり、中継ノードR9に対応する利用数は「2」である。選択部15は、利用数が最も少ない中継ノードR4を選択する。これにより、通信部11は、選択部15により選択された中継ノードR4にデータフレームを転送する。
アドホックネットワーク1に参加する各ノードは、装置種別に応じた1または複数の階層の何れかに属する。例えば、アドホックネットワーク1に参加する各ノードが全てセンサノードNである場合、各センサノードNは装置種別が「1」の階層に属する。
図15の例の場合、合計7つのセンサノードNは、装置種別が「1」の階層に属し、合計4つの中継ノードRは、装置種別が「2」の階層に属する。装置種別が「2」の階層は、装置種別が「1」の階層よりも優先度が高い。
各ノードの選択部15は、データフレームの転送先の候補のノードが全て同じ階層に属している場合、各候補のノードの利用数に基づいて、データフレームの転送先を選択する。
一方、データフレームの転送先の候補の中に優先度の高い装置種別の階層に属するノードが含まれている場合、各ノードの選択部15は、優先度の高い装置種別の階層に属するノードの中から利用数の最も少ないノードを選択する。
次に、距離を考慮した転送先の選択の一例について説明する。図16の例のアドホックネットワーク1は、図15の例のアドホックネットワーク1のうち中継ノードR0を含んでいない。このため、中継ノードR4はゲートウェイGWにデータフレームを転送する。
センサノードN5の選択部15は、宛先がゲートウェイGWであるデータフレームを通信部11が受信した場合、データフレームの転送先を選択する。図16の例の場合、センサノードN5がデータフレームを転送する先のノードの候補は、センサノードN2とセンサノードN3と中継ノードR4と中継ノードR9との4つのノードである。
センサノードN5の選択部15は、ルーティングテーブルを参照して、候補の中から装置種別の優先度が最も高いノードを選択する。この場合、中継ノードR4および中継ノードR9が選択されるため、データフレームの転送先は1つに絞り込まれていない。
選択部15は、ルーティングテーブルのうち、中継ノードR4に対応する距離と中継ノードR9に対応する距離とを抽出する。選択部15は、2つのノードの距離のうち最も少ない距離のノードを選択する。
上述したように、距離は、データフレームの転送回数に対応している。従って、選択部15は、データフレームの転送回数に基づいて、複数の候補の中から転送先のノードを選択する。
図16の例に示されるように、中継ノードR4に対応する距離は「1」であり、中継ノードR9に対応する距離は「2」である。よって、センサノードN5の選択部15は、データフレームの転送先に中継ノードR4を選択する。センサノードN5の通信部11は、選択された中継ノードR4にデータフレームを転送する。
従って、宛先がゲートウェイGWのデータフレームは、センサノードN7からゲートウェイGWまで、少ない転送回数で転送される。
ノードNの転送先の候補として、装置種別の優先度が最も高い候補が複数あり、そのうち距離が最も少ない候補が複数ある場合、選択部15は、利用数に基づいて、転送先のノードを選択する。
次に、変形例の処理の流れを示すフローチャートについて説明する。変形例の処理の処理は、図11および図12で示したフローチャートのうち、図12のステップS17の転送先のノード選択処理が異なる。ステップS17以外の処理は、図11および図12と同じであるため、説明を省略する。
センサノードNの選択部15は、受信したデータフレームの宛先に基づいて、ルーティングテーブルのうち、データフレームの宛先に応じたGDのエントリの各LDをデータフレームの転送先の候補として抽出する。
センサノードNの選択部15は、ルーティングテーブルの各候補の装置種別を抽出する(ステップS20−1)。選択部15は、各候補の装置種別のうち、装置種別の優先度が最も高い候補を転送先の候補として抽出する。装置種別の優先度が最も高い候補が複数でない場合(ステップS20−1でNO)、データフレームの転送先の候補は1つに絞られる。
この場合、選択部15は、装置種別の優先度が最も高いノードを転送先に選択する(ステップS20−3)。装置種別の優先度が最も高い候補が複数ある場合(ステップS20−1でYES)、データフレームの転送先の候補は1つに絞られていない。
この場合、選択部15は、ルーティングテーブルの各候補の距離を参照する(ステップS20−4)。この場合の候補は、優先度が最も高い候補である。選択部15は、各候補の距離のうち、最も距離が少ない候補を抽出する。
距離が最も少ない候補が複数でない場合(ステップS20−5でNO)、データフレームの転送先の候補は1つに絞られる。この場合、選択部15は、距離が最も少ないノードをデータフレームの転送先に選択する(ステップS20−6)。選択されたデータフレームの転送先は、優先度が最も高く、且つ距離が最も短いセンサノードNである。
距離が最も少ない候補が複数である場合(ステップS20−5でYES)、データフレームの転送先の候補は1つに絞られていない。この場合、選択部15は、ルーティングテーブルの各候補の利用数を参照する(ステップS21)。
利用数が最も低い候補が複数でない場合(ステップS22でNO)、選択部15は、利用数が最も低いセンサノードNを転送先に選択する(ステップS23)。
利用数が最も低い候補が複数である場合(ステップS22でYES)、選択部15は、複数の候補のそれぞれの利用数に乱数を加算する(ステップS24)。そして、選択部15は、加算結果に基づいて、転送先のセンサノードNを選択する(ステップS25)。
以上において、選択部15は、受信したデータフレームの宛先に応じた複数の転送先の候補のうち、利用数が最も少ないノードを転送先として選択しているが、利用数が所定の値より少ないノードを転送先として選択してもよい。
例えば、選択部15は、転送先の候補のうち、利用数が2番目に少ないノードを転送先に選択してもよい。利用数が2番目に少ないノードも通信負荷が低いと推定される。よって、この場合も、通信負荷の分散が図られる。
また、選択部15は、受信したデータフレームの宛先に応じた複数の転送先の候補のうち、優先度が所定の値より高いノードを転送先の候補として選択してもよい。また、選択部15は、受信したデータフレームの宛先に応じた複数の転送先の候補のうち、距離が所定の値より少ないノードを転送先の候補として選択してもよい。
<ノードのハードウェア構成の一例>
次に、図18の例を参照して、ノードのハードウェア構成の一例を説明する。図18の例に示すように、バス100に対して、プロセッサ111とRAM112とROM113と補助記憶装置114と媒体接続部115と通信インタフェース116とタイマ117とが接続されている。
プロセッサ111は任意の処理回路である。プロセッサ111はRAM112に展開されたプログラムを実行する。実行されるプログラムとしては、実施形態の処理を行うプログラムを適用してもよい。ROM113はRAM112に展開されるプログラムを記憶する不揮発性の記憶装置である。
補助記憶装置114は、種々の情報を記憶する記憶装置であり、例えばハードディスクドライブや半導体メモリ等を補助記憶装置114に適用してもよい。媒体接続部115は、可搬型記録媒体118と接続可能に設けられている。
可搬型記録媒体118としては、可搬型のメモリや光学式ディスク(例えば、Compact Disc(CD)やDigital Versatile Disc(DVD)、半導体メモリ等)を適用してもよい。この可搬型記録媒体118に実施形態の処理を行うプログラムが記録されていてもよい。
通信インタフェース116は、外部との通信を行うインタフェースである。タイマ117は、例えばハードウェアタイマである。
センサノードNの処理部12、乱数発生部14および選択部15は、プロセッサ111が所定のプログラムを実行することにより実現されてもよい。通信部11は、通信インタフェース116により実現されてもよい。記憶部13は、RAM112や補助記憶装置114により実現されてもよい。時計部16は、タイマ117により実現されてもよい。
RAM112、ROM113、補助記憶装置114および可搬型記録媒体118は、何れもコンピュータ読み取り可能な有形の記憶媒体の一例である。これらの有形な記憶媒体は、信号搬送波のような一時的な媒体ではない。
<その他>
本実施形態は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。
1 アドホックネットワーク
11 通信部
12 処理部
13 記憶部
14 乱数発生部
15 選択部
16 時計部
111 プロセッサ
112 RAM
113 ROM
N センサノード
R 中継ノード

Claims (8)

  1. 通信装置が、
    宛先に応じてデータの転送先の候補として複数の他の通信装置を示す情報が記憶されている場合、前記複数の他の通信装置のそれぞれが記憶する、データの転送制御に用いられるルーティングテーブルにおける、所定時間以上参照されていないグローバル宛先を除外したグローバル宛先の宛先数が最も少ない他の通信装置を、前記転送先として、前記候補の中から選択し、
    前記宛先数が最も少ない他の通信装置が複数ある場合、前記宛先数と乱数とに基づいて、前記転送先とする他の通信装置を選択する、
    ことを特徴とする転送先選択方法。
  2. 通信装置が、
    宛先に応じてデータの転送先の候補として複数の他の通信装置を示す情報が記憶されている場合、前記複数の他の通信装置のそれぞれが記憶する、データの転送制御に用いられるルーティングテーブルにおける、所定時間以上参照されていないグローバル宛先を除外したグローバル宛先の宛先数に基づくと共に、前記複数の他の通信装置に対応する装置種別情報に基づいて、前記候補の中から前記転送先とする何れかの他の通信装置を選択する、
    ことを特徴とする転送先選択方法。
  3. 前記通信装置が、
    前記複数の他の通信装置から前記ルーティングテーブルの前記宛先数を示す情報を、確認信号データまたはゲートウェイから送信されるデータを用いて受信する、
    ことを特徴とする請求項1または2記載の転送先選択方法。
  4. 前記通信装置が、
    前記宛先までに前記データが転送される回数に基づいて、前記候補の中からデータの転送先とする他の通信装置を選択する、
    ことを特徴とする請求項記載の転送先選択方法。
  5. 通信装置に、
    宛先に応じてデータの転送先の候補として複数の他の通信装置を示す情報が記憶されている場合、前記複数の他の通信装置のそれぞれが記憶する、データの転送制御に用いられるルーティングテーブルにおける、所定時間以上参照されていないグローバル宛先を除外したグローバル宛先の宛先数が最も少ない他の通信装置を、前記転送先として、前記候補の中から選択し、
    前記宛先数が最も少ない他の通信装置が複数ある場合、前記宛先数と乱数とに基づいて、前記転送先とする他の通信装置を選択する、
    処理を実行させることを特徴とする転送先選択プログラム。
  6. 通信装置に、
    宛先に応じてデータの転送先の候補として複数の他の通信装置を示す情報が記憶されている場合、前記複数の他の通信装置のそれぞれが記憶する、データの転送制御に用いられるルーティングテーブルにおける、所定時間以上参照されていないグローバル宛先を除外したグローバル宛先の宛先数に基づくと共に、前記複数の他の通信装置に対応する装置種別情報に基づいて、前記候補の中から前記転送先とする何れかの他の通信装置を選択する、
    処理を実行させることを特徴とする転送先選択プログラム。
  7. 通信装置であって、
    宛先に応じてデータの転送先の候補として複数の他の通信装置を示す情報を記憶する記憶部と、
    前記記憶部に前記他の通信装置を示す情報が記憶されている場合、前記複数の通信装置のそれぞれが記憶する、データの転送制御に用いられるルーティングテーブルにおける、所定時間以上参照されていないグローバル宛先を除外したグローバル宛先の宛先数が最も少ない他の通信装置を、前記転送先として、前記候補の中から選択し、前記宛先数が最も少ない他の通信装置が複数ある場合、前記宛先数と乱数とに基づいて、前記転送先とする他の通信装置を選択する選択部と、
    を備えることを特徴とする通信装置。
  8. 通信装置であって、
    宛先に応じてデータの転送先の候補として複数の他の通信装置を示す情報を記憶する記憶部と、
    前記記憶部に前記他の通信装置を示す情報が記憶されている場合、前記複数の通信装置のそれぞれが記憶する、データの転送制御に用いられるルーティングテーブルにおける、所定時間以上参照されていないグローバル宛先を除外したグローバル宛先の宛先数に基づくと共に、前記複数の他の通信装置に対応する装置種別情報に基づいて、前記候補の中から前記転送先とする何れかの他の通信装置を選択する選択部と、
    を備えることを特徴とする通信装置。
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