JP7003900B2 - 経路制御方法及び経路制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、経路制御方法及び経路制御装置に関する。

セルラーシステムは、基地局の構成を無線制御装置と無線装置に分離して配置する構成を取ることが可能である。この時、無線制御装置－無線装置間は、光装置及び光ファイバを有する光区間を介して結ばれる。光装置及び光ファイバを有する光区間は、モバイルフロントホール（ＭＦＨ：Mobile Fronthaul）と呼ばれる。

従来、ＭＦＨでは、ポイント・ツー・ポイント（Point-to-Point）接続が用いられてきたが、ＭＦＨの低コスト化を図るために、ネットワーク化することも検討されている。ネットワーク化の例としては、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexed）、時分割多重化を用いるＴＤＭ－ＰＯＮ（Time Division Multiplexing- Passive Optical Network）、レイヤ２スイッチ（Ｌａｙｅｒ－２ Ｓｗｉｔｃｈ：Ｌ２ＳＷ）を多段に接続した構成が挙げられる。特に、信号転送装置であるレイヤ２スイッチを多段に接続したネットワークシステム（以下「Ｌ２ＮＷ」という）は、リングやメッシュ等の構成を取れるため、他のネットワークシステムと比較して信頼性が高いと考えられる。

一方、モバイルフロントホールでは低遅延が求められる。そこで、このような遅延要件が厳しいトラヒックを収容することを目的として、ＴＳＮ（Time Sensitive Network）の標準化が進められている。ＴＳＮで検討されているＴＡＳ（Time Aware Shaper）は、優先度の高いトラヒックが周期性を持つ場合に特に有効な方式であり、優先度ごとのトラヒックに対してスケジューリングを行い、通信可否を切り替える。

具体的には、優先度の高いトラヒックがＳＷに到着する期間には、優先度が高いトラヒックだけを転送して優先度の低いトラヒックを転送せず、優先度の高いトラヒックが来ない期間は、優先度の低いトラヒックを転送するという動作を周期的に繰り返す。これにより、優先度の高いトラヒックを、他優先度のトラヒック転送に待たされることなく転送できるため、低遅延化に適している。

図１２は、１台の無線装置Ａ及び１台の無線制御装置Ｓ１をＬ２ＮＷで収容する例を示す。Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）は、それぞれ信号転送装置として機能するレイヤ２スイッチである。以下、Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）を、ＳＷ（１）～ＳＷ（１１）、ＳＷ１～ＳＷ１１、又は単にＳＷなどと略記することがある。また、無線装置Ａ，Ｂ、無線制御装置Ｓ１，Ｓ２などを、単にＡ、Ｂ、Ｓ１、Ｓ２などと略記することがある。

ここで、無線装置－無線制御装置間のトラヒックがどのような経路を通るかは、ユーザ側で設定することができる。従来の経路選択手順として、最小ホップ数となる経路を選択する手法がある（例えば非特許文献１参照）。

図１３は、従来の経路選択手順を示す。図１３に示すように、従来の経路選択手順では、ステップ１（Ｓ１）において、無線装置－無線制御装置の組合せごとに、取り得る通信経路を探索し、取り得る全ての通信経路を列挙する。

ステップ２（Ｓ２）において、列挙した通信経路の中で、予め設定された設定条件（ネットワークの要求条件）を満たさない通信経路を除外し、設定条件を満たす通信経路を抽出する。この設定条件には、許容ホップ数、許容遅延時間、許容伝送距離等の項目のうち、１つ以上が含まれる。

ステップ３（Ｓ３）において、抽出した通信経路の中で、例えばホップ数が最小となる通信経路を無線装置－無線制御装置の組合せごとに選択し、処理を終了する。この時、ホップ数が最小となる通信経路が複数存在する場合には、それらの通信経路のいずれかをランダムに選択して処理を終了する。

図１４は、図１３に示した従来方式に従って通信経路を選択した場合の例を示す。ここでは、複数の通信経路の中で、ホップ数が最小となる通信経路が選択されている。

図１５は、図１４に示した例のトラヒックの流れを示す。ＴＡＳが適用されているため、各ＳＷでは、優先度の高いトラヒックを伝送可能な期間（高優先信号伝送可能期間：ＨＰ）と、優先度の低いトラヒックを伝送可能な期間（低優先信号伝送可能期間：ＬＰ）とが繰り返されている。

図１６は、２台の無線装置Ａ，Ｂ、及び２台の無線制御装置Ｓ１，Ｓ２をＬ２ＮＷで収容する例を示す。無線装置Ａは、無線制御装置Ｓ１に帰属している。無線装置Ｂは、無線制御装置Ｓ２に帰属している。

図１７は、図１６に示した例に従来方式の経路選択手順を適用した通信経路の選択を示す。無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１間の経路は、最小ホップ数となっている。また、無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２間の経路も、最小ホップ数となっている。

図１８は、図１７に示した例のトラヒックの流れを示す。Ｌ２－ＳＷ（２）では、２つの通信のトラヒックを流す必要がある。このため、１つの通信のトラヒックを流すＬ２－ＳＷ（１）、又はＬ２－ＳＷ（３）と比べると、Ｌ２－ＳＷ（２）以降の高優先信号伝送可能期間（ＨＰ）を延ばす必要がある。

森山 敦史、外３名、"複数メトリックを用いたルーティング方法の提案とその充足すべき条件に関する一考察"、［ｏｎｌｉｎｅ］、２０１０年８月１６日、電子情報通信学会 次世代ネットワーク時限研究専門委員会 ワークショップ２０１０、［平成３０年１１月１３日検索］、インターネット（ＵＲＬ：http://www.ieice.org/~nwgn/file_ws10/10_Moriyama.pdf）

無線装置－無線制御装置間の通信経路が一度決められ、通信を開始した後に通信経路が変更されると、通信が一時的に遮断され、サービス中断に繋がる。このため、無線装置－無線制御装置間の通信経路を決めて通信を開始した後は、通信経路を変更しないことが望ましい。例えば、図１８に示したように、既存の無線装置－無線制御装置間の通信により、高優先信号伝送可能期間が延びていると、高優先信号伝送可能期間に対して新規に追加可能な無線装置－無線制御装置の通信数が減少してしまう。また、高優先信号伝送可能期間を延伸すると、低優先信号伝送可能期間が短縮されるため、新たに低優先信号通信を増加させようとしたときに、追加可能な通信数が減少してしまう。さらに、高優先信号伝送可能期間が延伸するということは、その高優先信号伝送可能期間を流れる高優先トラヒックの遅延時間が増大することとなり、また低優先トラヒックに関しても、低優先信号伝送可能期間が短くなるため待ち時間が増大し、遅延時間が増大する。

すなわち、従来は、複数の通信経路が信号転送装置の同じ出力ポートを通ることにより、一つのネットワークで収容可能な無線装置－無線制御装置間の通信数が減少してしまい、かつ高優先または低優先トラヒックの遅延時間も延びるという問題があった。

本発明は、ネットワークにおける収容可能な通信数を増加させることができる経路制御方法及び経路制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる経路制御方法は、端末と無線通信する複数の無線装置と、複数の信号転送装置を介して前記無線装置のいずれかと通信する複数の無線制御装置とを備えたネットワークにおける通信経路を制御する経路制御方法であって、前記無線装置と前記無線制御装置との組合せごとに、取り得る通信経路を探索して列挙する探索列挙工程と、列挙した複数の通信経路から、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択する通信経路選択工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる経路制御方法は、列挙した複数の通信経路から、複数の通信経路の組合せを選択した場合に、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信数の最大値が１であるか否かを判定する判定工程と、通信数の最大値が１でないと判定した場合に、共通の前記無線制御装置に対して前記無線装置それぞれが取り得る通信経路を前記無線制御装置ごとにグループ化するグループ化工程と、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信経路のグループ数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択するグループ経路選択工程とをさらに含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる経路制御方法は、前記信号転送装置が、優先度が高い信号を伝送可能な高優先信号伝送可能期間と、優先度が低い信号を伝送可能な低優先信号伝送可能期間とを周期的に切り替えることを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる経路制御方法は、優先度が高い信号を伝送可能な高優先信号伝送可能期間、及び優先度が低い信号を伝送可能な低優先信号伝送可能期間を周期的に切り替える複数の信号転送装置と、端末と無線通信する複数の無線装置と、前記信号転送装置を介して前記無線装置のいずれかと通信する複数の無線制御装置とを備えたネットワークにおける通信経路を制御する経路制御方法であって、前記無線装置と前記無線制御装置との組合せごとに、取り得る通信経路を探索して列挙する探索列挙工程と、列挙した複数の通信経路から、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信における前記高優先信号伝送可能期間の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択する通信経路選択工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる経路制御方法は、前記探索列挙工程が、通信経路が定められていない前記無線装置と前記無線制御装置との組合せのみに対して、取り得る通信経路を探索して列挙することを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる経路制御装置は、端末と無線通信する複数の無線装置と、複数の信号転送装置を介して前記無線装置のいずれかと通信する複数の無線制御装置とを備えたネットワークにおける通信経路を制御する経路制御装置であって、前記無線装置と前記無線制御装置との組合せごとに、取り得る通信経路を探索して列挙する探索列挙部と、前記探索列挙部が列挙した複数の通信経路から、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択する通信経路選択部とを有することを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる経路制御装置は、前記通信経路選択部が複数の通信経路の組合せを選択した場合に、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信数の最大値が１であるか否かを判定する判定部と、通信数の最大値が１でないと前記判定部が判定した場合に、共通の前記無線制御装置に対して前記無線装置それぞれが取り得る通信経路を前記無線制御装置ごとにグループ化するグループ化部と、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信経路のグループ数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択するグループ経路選択部とをさらに有することを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる経路制御装置は、前記信号転送装置が、優先度が高い信号を伝送可能な高優先信号伝送可能期間と、優先度が低い信号を伝送可能な低優先信号伝送可能期間とを周期的に切り替えることを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる経路制御装置は、優先度が高い信号を伝送可能な高優先信号伝送可能期間、及び優先度が低い信号を伝送可能な低優先信号伝送可能期間を周期的に切り替える複数の信号転送装置と、端末と無線通信する複数の無線装置と、前記信号転送装置を介して前記無線装置のいずれかと通信する複数の無線制御装置とを備えたネットワークにおける通信経路を制御する経路制御装置であって、前記無線装置と前記無線制御装置との組合せごとに、取り得る通信経路を探索して列挙する探索列挙部と、前記探索列挙部が列挙した複数の通信経路から、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信における前記高優先信号伝送可能期間の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択する通信経路選択部とを有することを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる経路制御装置は、前記探索列挙部、通信経路が定められていない前記無線装置と前記無線制御装置との組合せのみに対して、取り得る通信経路を探索して列挙することを特徴とする。

本発明は、ネットワークにおける収容可能な無線装置－無線制御装置の通信数を増加させることができる。

一実施形態にかかる経路制御装置を備えた無線通信ネットワークの構成例を示す図である。 経路制御装置が有する機能を示す図である。 経路制御装置が通信経路を選択する方法例を示すフローチャートである。 （ａ）は、従来方式における通信経路の選択過程を示す図である。（ｂ）は、経路制御装置における通信経路の選択過程を示す図である。 経路制御装置が無線通信ネットワークにおいて通信経路を選択した例を示す図である。 図５に示した通信経路におけるトラヒックの流れを示す図である。 他の実施形態にかかる経路制御装置を備えた無線通信ネットワークの構成例を示す図である。 経路制御装置が有する機能を示す図である。 経路制御装置が通信経路を選択する方法例を示すフローチャートである。 経路制御装置における通信経路の選択過程を示す図である。 経路制御装置が無線通信ネットワークにおいて通信経路を選択した例を示す図である。 １台の無線装置Ａ及び１台の無線制御装置Ｓ１をＬ２ＮＷで収容する例を示す図である。 従来の経路選択手順を示すフローチャートである。 従来方式に従って通信経路を選択した場合の例を示す図である。 図１４に示した例のトラヒックの流れを示す図である。 ２台の無線装置Ａ，Ｂ、及び２台の無線制御装置Ｓ１，Ｓ２をＬ２ＮＷで収容する例を示す図である。 従来方式の経路選択手順を適用した通信経路の選択を示す図である。 図１７に示した例のトラヒックの流れを示す図である。

以下に、図面を用いて経路制御装置の一実施形態を説明する。図１は、一実施形態にかかる経路制御装置を備えた無線通信ネットワーク１０の構成例を示す。図１に示すように、無線通信ネットワーク１０は、例えば無線装置Ａ，Ｂと、無線制御装置Ｓ１，Ｓ２と、経路制御装置１２とを有し、多段に接続されたＬ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）を介して互いに接続されたネットワークシステム（Ｌ２ＮＷ）である。

無線装置Ａ，Ｂは、それぞれ端末と無線通信する。無線制御装置Ｓ１，Ｓ２は、Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）を介して無線装置Ａ，Ｂのいずれかと無線通信する。ここでは、無線装置Ａは、無線制御装置Ｓ１に帰属している。無線装置Ｂは、無線制御装置Ｓ２に帰属している。Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）は、それぞれ信号転送装置として機能するレイヤ２スイッチである。例えば、Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）は、優先度が高い信号を伝送可能な高優先信号伝送可能期間と、優先度が低い信号を伝送可能な低優先信号伝送可能期間とを周期的に切り替える。

経路制御装置１２は、無線通信ネットワーク１０における通信経路を制御する。経路制御装置１２は、信号転送装置として機能するＬ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）に対して経路を設定するために、Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）に接続可能にされていれば、無線通信ネットワーク１０上のどこに配置されてもよい。

図２は、経路制御装置１２が有する機能を示す。図２に示すように、経路制御装置１２は、探索列挙部２０、抽出部２２及び通信経路選択部２４を有する。

探索列挙部２０は、無線装置と無線制御装置との組合せごとに、取り得る通信経路を探索して列挙する。また、探索列挙部２０は、通信経路が定められていない無線装置と無線制御装置との組合せのみに対して、取り得る通信経路を探索して列挙してもよい。例えば、すでに通信経路が設定されているネットワークに対し、新たに無線装置や無線制御装置を追加する場合、探索列挙部２０は、新たに追加された無線装置と無線制御装置との組合せのみに対して、取り得る通信経路を探索して列挙してもよい。

抽出部２２は、探索列挙部２０が列挙した通信経路の中で、予め設定された設定条件（ネットワークの要求条件）を満たさない通信経路を除外し、設定条件を満たす通信経路を抽出する。この設定条件には、許容ホップ数、許容遅延時間、許容伝送距離等の項目のうち、１つ以上が含まれる。

通信経路選択部２４は、抽出部２２が抽出した複数の通信経路から、通信経路の組合せごとにＬ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）の同じ出力ポートを通る通信数をカウントし、通信数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択する。

また、通信経路選択部２４は、探索列挙部２０が列挙した複数の通信経路から、Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）の同じ出力ポートを通る通信における高優先信号伝送可能期間の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択してもよい。例えば、高優先信号伝送可能期間の長さが無線装置－無線制御装置の組合せごとに異なる場合には、通信経路選択部２４は、同じＳＷの同じ出力ポートを通る個所の高優先信号伝送可能期間の最大値が最小化される組合せを選択してもよい。

なお、経路制御装置１２が有する機能は、無線通信ネットワーク１０を構成する各部のいずれかに、又は無線通信ネットワーク１０を構成する各部に分散されて実装されてもよい。例えば、経路制御装置１２が有する機能は、無線制御装置Ｓ１，Ｓ２のいずれかに実装されていれもよいし、複数の構成部分によって実現されてもよい。

次に、経路制御装置１２が通信経路を選択する方法例について説明する。

図３は、経路制御装置１２が通信経路を選択する方法例を示す。図３に示すように、経路制御装置１２は、ステップ１００（Ｓ１００）において、探索列挙部２０が無線装置－無線制御装置の組合せごとに、取り得る通信経路を探索し、取り得る全ての通信経路を列挙する。

ステップ１０２（Ｓ１０２）において、抽出部２２は、探索列挙部２０が列挙した通信経路の中で、予め設定された設定条件を満たさない通信経路を除外し、設定条件を満たす通信経路を抽出する。

ステップ１０４（Ｓ１０４）において、通信経路選択部２４は、抽出部２２が抽出した通信経路の中で、同じＳＷの出力ポートを通る通信数の最大値が最小となる通信経路を選択する。

例えば、第１通信経路と第２通信経路があった場合に、第１通信経路が第２通信経路内のＳＷの同じ出力ポートを一度も通らなかったときには、ＳＷの同じ出力ポートを通る通信数を１とする。また、第１通信経路と第２通信経路が、それぞれの通信経路の途中で同じＳＷの同じ出力ポートを通り、その後同じ経路を通った場合、ＳＷの同じ出力ポートを通る通信数の最大値を２とする。また、第１通信経路と第２通信経路が経路の途中で一度同じＳＷの同じ出力ポートを通り、その後別の経路を通って再度同じＳＷの同じ出力ポートを通ることがあった場合には、ＳＷの同じ出力ポートを通る通信数の最大値を２とする。

この時、通信経路選択部２４は、例えば同じＳＷの出力ポートを通る通信数の最大値が最小となる通信経路が複数存在する場合には、それらの通信経路のいずれかをランダムに選択して処理を終了してもよい。

図４は、従来方式及び経路制御装置１２における通信経路の選択過程の比較を示す。図４（ａ）は、従来方式における通信経路の選択過程を示す。図４（ｂ）は、経路制御装置１２における通信経路の選択過程を示す。すなわち、図４は、従来方式（図１３参照）及び経路制御装置１２（図３参照）による無線通信ネットワーク１０における選択可能な通信経路の組合せの差分を示している。ここでは、ホップ数が８以上となる通信経路は記載しないこととする。

例えば、従来方式及び経路制御装置１２のいずれにおいても、第一に、無線装置－無線制御装置の組合せごとに、取り得る通信経路を探索し、取り得る全ての通信経路を列挙する。この例では、無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１間では３つの通信経路を、無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２間でも３つの通信経路を７ホップ以下で取り得たとする。

また、従来方式及び経路制御装置１２のいずれにおいても、第二に、列挙した通信経路の中で、予め設定された設定条件を満たさない通信経路を除外し、設定条件を満たす通信経路を抽出する。この例では、ホップ数の上限が６であると仮定しており、ホップ数が７以上の通信経路が除外されている（図４中の×が該当箇所）。

従来方式の場合、ホップ数が７以上の通信経路が除外された残りの通信経路の組合せが全て選択対象となるが、第三に、ホップ数が最小の通信経路が選択される。よって、従来方式は、無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１間ではＡ→ＳＷ１→ＳＷ２→ＳＷ７→ＳＷ６→Ｓ１の通信経路、無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２間ではＢ→ＳＷ３→ＳＷ２→ＳＷ７→ＳＷ８→Ｓ２の通信経路が選択され、同じＳＷの同じ出力ポートを通ってしまう（図１７参照）。

一方、経路制御装置１２は、第三に、同じＳＷの同じ出力ポートを通る通信数の最大値を計算し、その値が最小の組合せを選択する。このため、経路制御装置１２は、無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１間ではＡ→ＳＷ１→ＳＷ２→ＳＷ７→ＳＷ６→Ｓ１の通信経路、無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２間では、Ｂ→ＳＷ３→ＳＷ４→ＳＷ１０→ＳＷ９→ＳＷ８→Ｓ２の通信経路が選択される。

図５は、経路制御装置１２が無線通信ネットワーク１０において通信経路を選択した例を示す。図５に示すように、経路制御装置１２が選択した無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１間の通信経路と、無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２間の通信経路とは、同じＳＷの同じ出力ポートを通っていない。

図６は、図５に示した通信経路におけるトラヒックの流れを示す。無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１間の通信経路と、無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２間の通信経路とが、同じＳＷの同じ出力ポートを通っていないため、高優先信号伝送可能期間（ＨＰ）が延びることがなく、それに伴って低優先信号伝送可能期間が短くなることもない。

経路制御装置１２は、同じＳＷの同じ出力ポートを通る通信数の最大値が最小となる経路の組合せが複数存在した場合、その中のいずれか１つの組合せを通信経路として選択する。この時の選択基準として、例えば、選択した経路の組合せのホップ数の合計が最小となるものを選択するようにされてもよい。また、無線装置－無線制御装置の組合せに優先度をつけて、優先度の高い無線装置－無線制御装置の組合せから、ホップ数が小さいものを選択していくという選択基準が定められてもよい。

無線通信ネットワーク１０において、信号転送装置として機能するＬ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）に対して経路を設定するために、経路制御装置１２は、Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）に接続可能にされている。そして、経路制御装置１２は、上述した手順に従って通信経路を決定し、決定した通信経路によって信号が伝送されるように、Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）それぞれに対する設定を行う。また、上述した手順に従って決められた経路にトラヒックが流れるように、作業者が現地でＬ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）それぞれに設定を行ってもよい。

このように、信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択することにより、高優先信号伝送可能期間が延伸することを回避できる。これにより、新たに追加可能な無線装置-無線制御装置数が増加し、高優先及び低優先トラヒックの遅延時間も減少する。

次に、経路制御装置の他の実施形態を説明する。

図７は、他の実施形態にかかる経路制御装置を備えた無線通信ネットワーク３０の構成例を示す。図７に示すように、無線通信ネットワーク３０は、例えば無線装置Ａ，Ｂ，Ｃと、無線制御装置Ｓ１，Ｓ２と、経路制御装置３２とを有し、多段に接続されたＬ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）を介して互いに接続されたネットワークシステム（Ｌ２ＮＷ）である。以下、図１～３等を用いて説明した構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。

無線通信ネットワーク３０において、無線装置Ａ，Ｃは、無線制御装置Ｓ１に帰属している。無線装置Ｂは、無線制御装置Ｓ２に帰属している。このとき、無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１間の通信と、無線装置Ｃ－無線制御装置Ｓ１間の通信とは、無線制御装置が共通であるため、上り信号が無線制御装置Ｓ１の前段の信号転送装置（Ｌ２－ＳＷ（６））の同じ出力ポートを通らざるを得ない。したがって、同じＳＷの同じ出力ポートを通る通信数の最大値は、１になることはなく、２以上となる。

ここで、無線制御装置Ｓ１の前段以外の信号転送装置の出力ポートで重なる通信数について考える。図１に示した経路制御装置１２では、無線制御装置Ｓ１の前段以外の信号転送装置の出力ポートで重なる通信数の最大値が２以下の経路の組合せが複数存在した場合に、そのうちのどれを選択するかの基準を制限していない。

図７に示した無線通信ネットワーク３０では、無線制御装置Ｓ１の前段以外の信号転送装置の出力ポートで重なる通信数の最大値が２となる場合に、その重なっている経路の組合せは、次の３パターンが考えられる。

（ａ）無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１と無線装置Ｃ－無線制御装置Ｓ１の重なり。
（ｂ）無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１と無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２の重なり。
（ｃ）無線装置Ｃ－無線制御装置Ｓ１と無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２の重なり。

ここで、上り通信を例にとると、無線装置Ａと無線装置Ｃの通信は、無線制御装置Ｓ１の前段の信号転送装置の同じ出力ポートを通らざるを得ないため、高優先信号伝送可能期間が延びる。このため、無線制御装置Ｓ１の前段以外の信号転送装置の出力ポートで（ａ）の重なりがあり、高優先信号伝送可能期間が延びたとしても、無線制御装置Ｓ１の前段の信号転送装置での高優先信号伝送可能期間と同じ長さになるだけなので、無線制御装置Ｓ１の収容可能な無線装置数は変わらない。

一方、無線制御装置Ｓ２の前段の信号転送装置の出力ポートを通る通信は、無線装置Ｂからの上り信号しかないため、無線制御装置Ｓ２の前段の信号転送装置の出力ポートでは、無線装置Ｂの信号を通す分の高優先信号区間を設ければ良い。

しかし、無線制御装置Ｓ２の前段以外の信号転送装置の出力ポートで（ｂ）又は（ｃ）の重なりがあった場合、高優先信号伝送可能期間を拡げる必要がある。よって、無線制御装置Ｓ２の前段の信号転送装置でも高優先信号伝送可能期間が延びることとなり、無線制御装置Ｓ２で収容可能な無線装置数が減少することとなる。

つまり、同じ無線制御装置に帰属する無線装置の通信経路の重なりが、当該無線制御装置で収容可能な無線装置数を減少させず、別の無線制御装置に帰属する無線装置の通信経路の重なりが、いずれかの無線制御装置で収容可能な無線装置数を減少させることが起こりうる。

そこで、経路制御装置３２は、同じＳＷの同じ出力ポートを通る通信数の最大値が１でない場合に、同じＳＷの同じ出力ポートを通らざるを得ない通信経路を選択される無線装置－無線制御装置の組合せをグループ化し、同じＳＷの同じ出力ポートを通るグループ数を最小化する。なお、経路制御装置３２は、信号転送装置として機能するＬ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）に対して経路を設定するために、Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）に接続可能にされていれば、無線通信ネットワーク３０上のどこに配置されてもよい。

図８は、経路制御装置３２が有する機能を示す。図８に示すように、経路制御装置３２は、探索列挙部２０、抽出部２２、通信経路選択部２４、判定部４０、グループ化部４２及びグループ経路選択部４４を有する。

判定部４０は、通信経路選択部２４が複数の通信経路の組合せを選択した場合に、信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信数の最大値が１であるか否かを判定する。

グループ化部４２は、通信数の最大値が１でないと判定部４０が判定した場合に、共通の無線制御装置に対して無線装置それぞれが取り得る通信経路を無線制御装置ごとにグループ化する。

グループ経路選択部４４は、信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信経路のグループ数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択する。

具体的には、経路制御装置３２は、各無線装置－無線制御装置間の通信において、無線制御装置が共通である通信を同じグループとして設定する。これは、無線制御装置の入出力ポートが１つの場合には、無線装置からの信号（上り信号）は無線制御装置の前段のＳＷで同じ出力ポートを通るしかないためである。無線装置への出力信号（下り信号）も、当然無線制御装置から出力される段階で同じ出力ポートを通らざるを得ない。

一方、無線制御装置の入出力ポートが２つ以上ある場合には、無線制御装置が同じである通信であっても、同じＳＷの同じ出力ポートを通るとは限らない。この場合、無線制御装置の異なるポートを別の無線制御装置として扱えば、無線制御装置の入出力ポートが１つの場合と同様に処理することが可能である。

ここで、任意の無線装置－無線制御装置間の通信を、当該無線制御装置の複数の入出力ポートで行うことは、フレームの順序逆転を起こさないようにするために、Ｌ２ネットワークでは通常行われないため、本発明でも想定していない。

なお、経路制御装置３２が有する機能は、無線通信ネットワーク３０を構成する各部のいずれかに、又は無線通信ネットワーク３０を構成する各部に分散されて実装されてもよい。例えば、経路制御装置３２が有する機能は、無線制御装置Ｓ１，Ｓ２のいずれかに実装されていれもよいし、複数の構成部分によって実現されてもよい。

図９は、経路制御装置３２が通信経路を選択する方法例を示す。図９に示すように、経路制御装置３２は、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、ステップ１００（Ｓ１００）～ステップ１０４（Ｓ１０４）により選択された通信経路ごとに、判定部４０が同じＳＷの同じ出力ポートを通る通信数をカウントし、その値が１であるか否かを判定する。

判定部４０は、判定の結果が１であった場合には、同じＳＷの同じ出力ポートを通る通信数が１となる経路の組合せのいずれかを選択して処理を終了させる。また、判定部４０は、判定の結果が１以外であった場合には、通信経路選択部２４が選択した複数の通信経路の組合せをグループ化部４２に対して出力する。

ステップ１０８（Ｓ１０８）において、グループ化部４２は、共通の無線制御装置に対して無線装置それぞれが取り得る通信経路を無線制御装置ごとにグループ化する。

ステップ１１０（Ｓ１１０）において、グループ経路選択部４４は、通信経路選択部２４が選択した経路の組合せの中で、同じＳＷの同じ出力ポートを通るグループ数をカウントし、グループ数が最小となる組合せのいずれか１つを通信経路として選択し、処理を終了する。

なお、グループ経路選択部４４は、Ｌ２－ＳＷ（１）～Ｌ２－ＳＷ（１１）の同じ出力ポートを通る通信における高優先信号伝送可能期間の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択してもよい。例えば、高優先信号伝送可能期間の長さが無線装置－無線制御装置の組合せごとに異なる場合には、グループ経路選択部４４は、同じＳＷの同じ出力ポートを通る高優先信号伝送可能期間の最大値が最小化される組合せを選択してもよい。

図１０は、経路制御装置３２における通信経路の選択過程を示す。すなわち、図１０は、経路制御装置３２による無線通信ネットワーク３０における選択可能な通信経路の組合せと、通信経路の選択結果を示している。ここでは、ホップ数が８以上となる通信経路は記載しないこととする。

上述したように、無線通信ネットワーク３０では、無線装置Ａが無線制御装置Ｓ１と、無線装置Ｂが無線制御装置Ｓ２と、無線装置Ｃが無線制御装置Ｓ１と通信している。例えば、経路制御装置３２は、第一に、無線装置－無線制御装置の組合せごとに、取り得る通信経路を探索し、取り得る全ての通信経路を列挙する。この例では、無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１間では３つの通信経路を、無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２間では３つの通信経路を、無線装置Ｃ－無線制御装置Ｓ１間では２つの通信経路を７ホップ以下で取り得たとする。

経路制御装置３２は、第二に、列挙した通信経路の中で、予め設定された設定条件を満たさない通信経路を除外し、設定条件を満たす通信経路を抽出する。この例では、ホップ数の上限が６であると仮定しており、ホップ数が７以上の通信経路が除外されている（図１０中の×が該当箇所）。

また、経路制御装置３２は、第三に、同じＳＷの同じ出力ポートを通る通信数の最大値を計算し、その値が最小の組合せを選択する。この例では、同じＳＷの出力ポートを通る通信数の最大値が最小となっている値は２であるため、同じＳＷの出力ポートを通る通信数の最大値が３である組合せが除外される（図１０中の△が該当箇所）。

この場合、経路制御装置１２のように、判定部４０、グループ化部４２及びグループ経路選択部４４を備えていない経路制御装置では、同じＳＷの出力ポートを通る通信数の最大値が最小（値が２）の組合せ（図１０中の○及び◎が該当箇所）の中から１つの通信経路が選択されることとなる。

一方、経路制御装置３２は、判定部４０、グループ化部４２及びグループ経路選択部４４を備えており、グループ化部４２によって無線制御装置が共通である通信経路をグループ化する。図１０に示した例では、無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１と無線装置Ｃ－無線制御装置Ｓ１が同じグループ（第１グループ）、無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２が別グループ（第２グループ）となる。

次に、経路制御装置３２は、グループ経路選択部４４により同じＳＷの同じ出力ポートを通る通信数の最大値が最小（値が２）の各組合せ（図１０中の○及び◎が該当箇所）に対して、同じＳＷの同じ出力ポートを通るグループ数の最大値を計算する。そして、グループ経路選択部４４は、同じＳＷの出力ポートを通るグループ数が最小（ここでは値が１）となる組合せを選択する。

図１１は、経路制御装置３２が無線通信ネットワーク３０において通信経路を選択した例を示す。無線装置Ａ－無線制御装置Ｓ１間ではＡ→ＳＷ１→ＳＷ２→ＳＷ７→ＳＷ６→Ｓ１の通信経路、無線装置Ｂ－無線制御装置Ｓ２間ではＢ→ＳＷ３→ＳＷ４→ＳＷ１０→ＳＷ９→ＳＷ８→Ｓ２の通信経路、無線装置Ｃ－無線制御装置Ｓ１間ではＣ→ＳＷ２→ＳＷ７→ＳＷ６→Ｓ１の通信経路が選択される。

このように、信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信経路のグループ数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択することにより、ネットワークにおける遅延を低減させることができる。

以上、説明した通り、実施形態にかかる経路制御装置１２又は経路制御装置３２によれば、ネットワークにおける遅延を低減させることができる。なお、経路制御装置１２又は経路制御装置３２が有する各機能は、専用ハードウェアで実装されてもよいし、ＣＰＵを備えたコンピュータとしての機能を有する汎用ハード上にプログラムとして実装されてもよい。

すなわち、本発明にかかる経路制御装置１２又は経路制御装置３２が有する機能は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

１０，３０・・・無線通信ネットワーク、１２，３２・・・経路制御装置、２０・・・探索列挙部、２２・・・抽出部、２４・・・通信経路選択部、４０・・・判定部、４２・・・グループ化部、４４・・・グループ経路選択部

Claims (8)

1. 端末と無線通信する複数の無線装置と、複数の信号転送装置を介して前記無線装置のいずれかと通信する複数の無線制御装置とを備えたネットワークにおける通信経路を制御する経路制御方法であって、
   前記無線装置と前記無線制御装置との組合せごとに、取り得る通信経路を探索して列挙する探索列挙工程と、
   列挙した複数の通信経路から、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択する通信経路選択工程と
   を含むことを特徴とする経路制御方法。
2. 列挙した複数の通信経路から、複数の通信経路の組合せを選択した場合に、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信数の最大値が１であるか否かを判定する判定工程と、
   通信数の最大値が１でないと判定した場合に、共通の前記無線制御装置に対して前記無線装置それぞれが取り得る通信経路を前記無線制御装置ごとにグループ化するグループ化工程と、
   前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信経路のグループ数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択するグループ経路選択工程と
   をさらに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. 前記信号転送装置は、優先度が高い信号を伝送可能な高優先信号伝送可能期間と、優先度が低い信号を伝送可能な低優先信号伝送可能期間とを周期的に切り替えること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の経路制御方法。
4. 優先度が高い信号を伝送可能な高優先信号伝送可能期間、及び優先度が低い信号を伝送可能な低優先信号伝送可能期間を周期的に切り替える複数の信号転送装置と、端末と無線通信する複数の無線装置と、前記信号転送装置を介して前記無線装置のいずれかと通信する複数の無線制御装置とを備えたネットワークにおける通信経路を制御する経路制御方法であって、
   前記無線装置と前記無線制御装置との組合せごとに、取り得る通信経路を探索して列挙する探索列挙工程と、
   列挙した複数の通信経路から、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信における前記高優先信号伝送可能期間の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択する通信経路選択工程と
   を含むことを特徴とする経路制御方法。
5. 端末と無線通信する複数の無線装置と、複数の信号転送装置を介して前記無線装置のいずれかと通信する複数の無線制御装置とを備えたネットワークにおける通信経路を制御する経路制御装置であって、
   前記無線装置と前記無線制御装置との組合せごとに、取り得る通信経路を探索して列挙する探索列挙部と、
   前記探索列挙部が列挙した複数の通信経路から、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択する通信経路選択部と
   を有することを特徴とする経路制御装置。
6. 前記通信経路選択部が複数の通信経路の組合せを選択した場合に、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信数の最大値が１であるか否かを判定する判定部と、
   通信数の最大値が１でないと前記判定部が判定した場合に、共通の前記無線制御装置に対して前記無線装置それぞれが取り得る通信経路を前記無線制御装置ごとにグループ化するグループ化部と、
   前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信経路のグループ数の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択するグループ経路選択部と
   をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の経路制御装置。
7. 前記信号転送装置は、
   優先度が高い信号を伝送可能な高優先信号伝送可能期間と、優先度が低い信号を伝送可能な低優先信号伝送可能期間とを周期的に切り替えること
   を特徴とする請求項５又は６に記載の経路制御装置。
8. 優先度が高い信号を伝送可能な高優先信号伝送可能期間、及び優先度が低い信号を伝送可能な低優先信号伝送可能期間を周期的に切り替える複数の信号転送装置と、端末と無線通信する複数の無線装置と、前記信号転送装置を介して前記無線装置のいずれかと通信する複数の無線制御装置とを備えたネットワークにおける通信経路を制御する経路制御装置であって、
   前記無線装置と前記無線制御装置との組合せごとに、取り得る通信経路を探索して列挙する探索列挙部と、
   前記探索列挙部が列挙した複数の通信経路から、前記信号転送装置の同じ出力ポートを通る通信における前記高優先信号伝送可能期間の最大値が最小となる通信経路の組合せを選択する通信経路選択部と
   を有することを特徴とする経路制御装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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