JPH01162452A - 自律形ルーチング方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 マルチメディア通信網における各ノードの自律形ルーチ
ング方式に関し、 大規模なマルチメディア通信網を実現出来る自律形ルー
チング方式の提供を目的とし、ネットワークを複数のエ
リアに分割して位置座標を与え、又各ノードは情報の性
質により変わるＭの値をメツセージに書込み送信し、又
障害が発生ずれば障害エリアの位置座標を放送し、宛先
ノードのある目的エリアへのル−ティングを、自エリア
アドレス、目的エリアアドレス、障害エリアアドレス、
該Ｍの値と定数Ｐｃを用い、障害エリアを迂回し、その
程度をＭの値により変え、自律的に行うように構成する
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、マルチメディア通信網における発ノードから
宛先ノードヘメッセージを送信する場合の各ノードにお
ける自律形ルーチング方式に関する。

今後の通信網は、大規模、高速大容量化が進み、データ
、音声、イメージ、画像等種々の性質と帯域を有する情
報を統合する所謂マルチメディア通信網に発展するもの
と期待される。

、　このような統合網では、各情報に応じて必要とされ
る性能に大きな隔たりがあり、通信形態も同期／バース
ト一対地／多対地等多岐にわたる。

従って、ネットワークを流れる情報の量的・時間的変化
の幅は現在とは比較にならない程大きくなるものと予想
され、これらに応じて安定した性能を提供出来る柔軟な
ネットワーク技術が必要である。

このようなマルチメディア通信網を実現出来るルーテン
グ方式の提供が望まれている。

〔従来の技術〕

現時点では、このようなマルチメディア通信網を実現す
る技術としては、パゲット交換技術が最も有望と思われ
るが、以下のような問題点がある為、この技術の延長だ
けでは上記目的を満足出来るネットワークの実現は難し
い。

即ち、パケット交換網においては、情報の伝達を各ノー
ドが有する宛先対応のルーティングテーブルを参照する
ことにより行っている。しかし、ネットワークの状態に
応じて情報毎に適応的にルーティングを行う為には、ネ
ットワーク内の状態情報を相互に交換し、その時々の最
適なルートを求めてテーブルを更新していく必要がある
。

又これを高速で、大規模なネットワークで行おうとする
と、各ノードで宛先対応に最適ルートのテーブルを必要
とするため、ネットワークの規模に比例してノードの処
理量が指数関数的に大きくなる。

従って、大規模で状態が頻繁に変化するネットワークに
おいては、リアルタイムに最適ルートを見つけてテーブ
ルを書き替えることは不可能である。

又準最適ルートを見つけたとしても、各ノードの状態情
報を全ネットワーク内で相互に交換することが必要であ
り、これをネットワークの状態変化に応じて頻繁に行お
うとすると、これ等の状態情報により網内トラヒックが
増大し、かえって網の輻較が起こりやすくなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記説明のとおり、従来の技術の延長のルーテング方弐
では、大規模なマルチメディア通信網を実現出来ない問
題点がある。

本発明は、適応的ルーチングが容易で、網内トラヒック
の増大は少なく、又輻較の度合も小さく出来、大規模な
マルチメディア通信網を実現出来る自律形ルーチング方
式の提供を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図で（Ａ）はエリアアドレス
付与説明図、（Ｂ）はノードのルーティング方式の説明
用ブロック図である。

第１図（Ａ）に示す如（、分散配置された複数のノード
１をリンク２により接続したネソ１へワークを、複数の
エリア３に分割して位置座標としてのエリアアドレスを
害り当る。

そして、該ノード１に、障害を発見した場合は障害エリ
アのアドレスを隣接エリアに放送し、又該放送を受けた
場合も隣接エリアに放送する放送手段４を設ける。

又、該放送を受けた場合その障害エリアのエリアアドレ
スと自エリアのエリアアドレスとの差により、障害エリ
アとの正反対方向を示すベクトルを計算するポテンシャ
ル計算手段５及び、計算したポテンシャルを表すベクト
ル値を保持する保持手段６及び、宛先ノードのある目的
エリアを該定数Ｐｃの値の吸引力を持つエリアとし、バ
ケットを受信したノードにおいては目的エリアのエリア
アドレスと自エリアのエリアアドレスとの差により、目
的エリアからの距離に反比例した大きさで、目的エリア
の方向を示すベクトルと、送信する情報の性質により定
められた値Ｍ（但し１≦Ｍの絶対値＜ｐｃ）の大きさで
目的エリアとのエリアアドレスの差による目的エリアの
方向を示すベクトルとの和を計算する吸引力計算手段７
及び、該吸引力計算手段７にて求めた吸引力を表すベク
トル値と該保持手段６にて保持しているベクトル値を加
算し、メツセージを送出する方向を定める出力エリア方
向決定手段８を設ける。

又メッセージに、宛先ノードアドレスと発信ノードアド
レスと目的エリアアドレス及び該Ｍの値を付して送出し
、到着したメッセージの目的エリアアドレスを該吸引力
計算手段７に与えると共に自エリア宛であるか否かを識
別し、自エリア宛でな＆ノれば、上記出力エリア方向決
定手段８にて定めた方向のエリアに送出し、自エリア宛
であれば宛先ノードアドレスのノード向げに送出する処
理手段９を設け、各ノードにて自律的にルーチングを行
う構成とする。

〔作　用〕

本発明によれば、第１図（Ａ）に示す如く、エリア３に
分割し位置情報として、例えば、真中のエリアを基準と
してｘ、ｙ座標（０，０）で表し、右方向及び上方向の
エリアのアドレスを順次増加させるよう、例えば右上の
エリアの位置座標としては（１，１）を割当る。

ノード１が送信するメツセージには、処理部９にて、第
３図に示す如く、宛先ノードのある目的エリアアドレス
と、宛先ノードアドレス、発信ノードアドレス及び送信
する情報の性質（例えば高速性）により定まる値Ｍ（但
し１≦Ｍの絶対値＜ｐｃ）を書込み送信する。

又各ノードは障害を発見すると、放送手段４にて隣接エ
リアに障害エリアのアドレスを放送する。

放送を受けた場合は、又隣接エリアに障害エリアのアド
レスを放送手段４にて放送すると共に、ポテンシャル計
算手段５にて下記（１）式に示す＝　８− の如く自ノードのポテンシャルを計算し保持手段６にて
保持してお（。

自エリアと障害エリアとの正反対の方向を示すベクトル
として、自エリアアドレスー隣接エリアアｌルスー（Ｌ
ｘ、Ｌｙ）を求め、 障害エリアからの距離に反比例した大きさで、障害エリ
アとのエリアアドレスの差による障害エリアとの正反対
方向を示すベクトルとして、ポテンシャル（Ｐ　ｘ、　
　Ｐ　ｙ）　＝　［Ｐ　ｃ／　（Ｌｘ２＋Ｌｙ２））（
Ｌｘ、Ｌｙ）　　・・・・　（１） を計算する。

メッセージを受は取ったノードでは、吸引力計算手段７
にて、目的エリアの方向を示すヘクトルとして、目的エ
リアアドレス−自エリアアドレス＝　（Ｄｘ、ＤＹ）を
求め、自エリアに対する吸引力を下記（２）式で求める
。

吸引力（Ｆ　ｘ、　　Ｆ　ｙ）　＝　（Ｐ　ｃ／　（Ｄ
ｘ２＋Ｄｙ２））（Ｄｘ、　　ＤＹ）　　＋Ｍ　　ｘ　
　（Ｄｘ／Ｍａｘ（１Ｄｘｌ、　　ｌＤｙ１）、Ｄｙ／
Ｍａｘ（１Ｄｘｌ、　　１Ｄｙｌ）　）　　・・・（２
）を計算する。

但しＭａｘ（ｌ　Ｄｘ　ｌ　、　　ｌ　Ｄｙ　ｌ　）は
Ｄｘ、Ｄｙの絶対値の内大きい方の値をとることを意味
する。

尚（２）式の前項は、目的エリアからの距離に反比例し
た大きさで、目的エリアとのエリアアドレスの差による
目的エリアの方向を示すベクトルであり、後項は、第８
図（Ａ）に示す目的エリアの方向を示すベクｌ−ルで、
Ｍを（Ｂ）に示す如く正規化したものであり方向は目的
エリアの方向を示すベクトルである。

この後項がなければ、目的エリアと障害エリアが重なっ
た場合、目的エリアに入れなくなるし、又この為に、Ｍ
の値が大きい例えば高速性を要求するものであれば障害
エリアを迂回する度合が小となり、Ｍの値が小さく低速
でよい場合は障害エリアを迂回する度合が大となり輻較
の度合が調整される。

次は、出力エリア方向決定手段８にて、保持手段６にて
保持する（１）式にて計算したポテンシャルと、吸引力
計算手段７にて計算した値を加算し、出力エリアの方向
を決定し、処理部９に通知する。

処理部９では、メツセージが自エリア宛でない時は、通
知された出力エリアの方向にメツセージを送出し、自エ
リア宛である場合は宛先ノードアドレスのノード向けに
送出する。

即ち、ネットワークを複数のエリアに分割して位置座標
を与え、又各ノードは情報の性質により変わるＭの値を
メッセージに書込み送信し、又障害が発生すれば障害エ
リアの位置座標を放送し、宛先ノードのある目的エリア
へのルーティングを、自エリアアドレス、目的エリアア
ドレス、障害エリアアドレス、該Ｍの値と定数Ｐｃを用
い、障害エリアを迂回し、その程度をＭの値により変え
、自律的に行っているので、網内トラヒックの増大間は
少なく、又輻較の度合も小ざ（、大規模なマルチメディ
ア通信網が実現出来るようになる。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例のノードのブロック図、第３図
は本発明の実施例のメッセージフメーマソトを示す図、
第４図は本発明の実施例の障害エリアアドレスを知らせ
るパケットのフォーマントを示す図、第５図は１例の出
力リンクテーブル、第６図は本発明の実施例の出力エリ
ア方向決定処理のプログラムのフローチャート、第７図
は１例のメツセージの動きを示す図である。

ネットワークを複数のエリアに分割し、位置情報として
エリアアドレスを与えるのは第１図（Ａ）に示す如く、
エリア３に分割し、例えば、真中のエリアを基準として
ｘ、ｙ座標（０，０）を与え、右方向及び上方向のエリ
アのアドレスを順次増加させるよう、例えば右上のエリ
アの位置座標としては（１，１）を与える。

次に、エリアアドレス（ａ、ｂ）のノードＡを発信ノー
ドとし、エリアアドレス（ｃ、ｄ）内のノードＢを宛先
ノードとしてメツセージを送信する場合のルーティング
について説明する。

第２図のノードの記憶部１５には、第５図（Ａ）に示す
如き出力する隣接エリア方向に対する出力リンク番号を
示したテーブルと、（Ｂ）に示＝　１２− ず如き宛先ノード番号に対する出力リンク番号を示すテ
ーブルが予め記憶されている。

又第２図の隣接エリア方向決定部１３には第１図のポテ
ンシャル計算手段５．保持手段６．吸引力計算手段７．
出力エリア方向決定手段８を有している。

ノードＡに、第３図に示す如く、パケットヘッダに宛先
ノードＢのある目的エリアアドレス（ｃ。

ｄ）、宛先ノードアドレスＢ、発信ノードアドレスＡ、
情報の性質（例えば高速性）により定まるＭの値例えば
２のパケットが、第２図の入力ボート１０を通して、受
信処理部１１で受は取られる。

そして、ヘソグー解析処理部１２を通って隣接エリア方
向決定部１３に送られる。

一方、隣接エリア方向決定部１３の出力エリア方向決定
手段８にては、ポテンシャル計算手段５にて前記（１）
式を用い計算した、保持手段６にて保持しているペター
・ル値があれば、吸引力計算手段会にて前記（２）式を
用いて出力する隣接エリア方向を決定し、保持手段６に
て、保持ヘクトル値があればその値を加算してから、出
力する隣接エリア方向を決定し、出力リンク決定処理部
１４の隣接エリア方向リンク決定部１４−１に送る。

隣接エリア方向リンク決定部１４−１では、記ｔα部１
５に記ｔαしている第５図（Ａ）に示すテーブルを用い
、出力リンクの番号を決定し、この番号のリンクに送信
処理部１７．出力ボート１８を介して送信する。

障害が発生し、障害エリア検出部１９にて検出すると、
障害エリアのアドレス（ｅ、ｆ）をメツセージ処理部１
６に知らせる。

すると、メッセージ処理部１６ば、予め定めてある第４
図に示す如き、障害エリアアドレスの通知を意味するＯ
を書き込んだパケットヘッダの、障害エリアアドレス領
域にｅ、ｆを書込み、送信処理部１７．出力ボート１８
を介して全リンクに送出する。

次にノードが中継ノードになった場合の、障害エリアア
ドレス放送の場合、及びパケット中継の場合について説
明する。

入力ボート１０を介して第４図に示す如きパケットを、
受信処理部１１にて受取りヘッダ解析部１２へ送る。

そして、ここで、障害エリアアドレス通知であることを
認識し、障害エリアアドレスｅ、ｆを隣接エリア方向決
定処理部１３に送ると共にそのパケソＩ・をメッセージ
処理部１６に送り、上記説明の如く隣接エリアに放送す
る。

この場合、自エリアアドレスと障害エリアアドレスとの
Ｘ方向、Ｘ方向の差の和が３以上になれば、障害の影響
が非常に小さくなるので、放送を停止するようヘッダ解
析処理部１２にて処理する。

隣接エリア方向決定処理部１３では、前記と同じくポテ
ンシャル計算手段５にて（１）式を用い自エリアのポテ
ンシャルを計算し保持手段６にて保持する。

次に、第３図に示す如きパケットが、入力ポート１０を
介して受信処理部１１に入力され、ヘッダ解析処理部１
２に送られ解析され、目的エリアアドレス及びＭの値が
隣接エリア方向決定処理部１３に送られる。

ここでは、吸引力計算手段７にて（２）式を用いて吸引
力が計算され、前記保持手段６にて保持する値と出力エ
リア方向決定手段８にて加算され、出力すべき隣接エリ
アの方向が決定される。

この場合、例えば第７図に示す如く、目的エリアアドレ
スが（２０，５）で、障害エリアアドレスが（５，８）
で、中継ノードのあるエリアアドレスＡが（４，１１）
の場合につき、ＰＣの（ｉ３、Ｍの値を２として出力す
る隣接エリアの方向を求めると下記の如くなる。

ポテンシャル−３／　Ｃ（−１）　２＋３２）　　・（
−１゜３）−（−０，３，０，９） 吸引力−３／　（１６”　＋（−６）”　）　　・（１
６，−５）　＋２　ｘ（１６／１６．　−６／１６）−
（２，１６，−０，８）出力方向−（−０，３，０，９
）　＋　（２，１６，−０，８）＝（１，８６，０，０
９）となる。

この場合Ｍの値が大きければ吸引力は大きくなり障害エ
リアを迂回する程度が小さくなり、Ｍの値が小さければ
、迂回の程度が大きくなるので、Ｍの値を高速性に対応
させれば、Ｍの大きいものは迂回が小ざく早く目的エリ
アに到達し、Ｍの小さいものは迂回が大きく遅く目的エ
リアに到達すると共に迂回度の差によりトラフィックが
分散さ゛れ輻較の度合が軽減される。

尚第７図には障害エリアよりエリアが離れた場合の各エ
リアのポテンシャルの大きさ及びベクトル方向を示して
おり、又実線でメツセージの障害エリアを迂回する動き
方向が示されている。

隣接エリア方向決定処理部１３では、方向が決定されて
も、隣接エリアのあるのは上下左右であるので、上下左
右の内どの方向かを第６図に示すプログラムのフローチ
ャー１・に従って決定する。

ステップ１に示す、ポテンシャルと吸引力のベクトル加
算値（ｘ、ｙ）の、ｘ、　　ｙの絶対値の大きさの比較
をステップ２にて行う。

Ｘの方が大であれば、ステップ３に進み、正の値であれ
ばステップ４に進み、Ｘ軸の増加する右方向〔例えば０
．１〕とし、ステップ３にて負の値であればステップ５
に進み、Ｘ軸の減少する左方向〔例えば１，０〕とする
。

ステップ２にてｙの絶対値が大きＬ３れば、ステップ６
に進み、正の値であればステップ７に進み、ｙ軸の増加
する上方向〔例えば０．０〕とし、ステップ７にて負の
値であればステップ８に進み、ｙ軸の減少する下方向〔
例えば１，１〕とする。

これが決定すると出力リンク決定処理部１４の隣接エリ
ア方向リンク決定部１４−１に、この値が送られ、ここ
で記憶部１５に記憶しである第５図（Ａ）に示す出力リ
ンクテーブルより出力リンク番号を求め、パケットを送
信処理部１７．出力ポート１８を介して求めた番号の出
力リンクより出力する。

尚同じエリアの隣接ノードにパケットを送る時は、この
求めた隣接エリア方向をパケットのヘッダ部に書き込ん
で送るようにすれば、隣接ノードにおいてはヘッダ解析
処理部１２より隣接エリア方向を隣接エリア方向リンク
決定部１４−１に送りリンク番号を決定して送出するこ
とも出来る。

このようにしてパケットが目的エリアに到着し、目的エ
リア内のノート°の入カポ−１−１０を介し、受信処理
部１１に入力すると、へ・ノダ解析処理部１２にてヘッ
ダを解析し、目的エリアが自エリアであるので、出力リ
ンク決定処理部１４の目的ノードへのリンク決定部１４
−２に目的ノードアドレスが送られる。

目的ノードへのリンク決定部１４−２では、従来と同じ
く、記憶部１５に記憶している第５図（Ｂ）に示す出力
リンクテーブルを参照し、出力リンクとして、宛先ノー
ド番号例えば１００に対応した１番の出力リンクを決定
し、送信処理部１７、出力ポート１８を介して番号１の
出力リンクよりパケットを送出する。

以上説明の如く、ネットワークを複数のエリアに分割し
て位置座標を与え、又各ノードは情報の性質により変わ
るＭの値をメッセージに書込め送信し、又障害が発生す
れば障害エリアの位置座標を放送すれば、各ノードば、
自エリアアドレス。

目的エリアアドレス、障害エリアアドレス、該Ｍの値と
定数ｐｃを用い、障害エリアを迂回し、その程度をＭの
値により変え、自律的にルーティングを行いパケットを
送信するので、網内トラヒックの増大量は少なく、又輻
較の度合も小さ（、大規模なマルチメディア通信網が実
現出来る。

尚Ｐｃの値を輻較の度合に対応させて変化させることに
より、隣接エリアの迂回だけでな（、輻較エリアの迂回
によるルーチングを行うようにすることも出来る。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明せる如く本発明によれば、各ノードは自
律的にルーティングを行いパケソＩ・を送信するので、
網内の状態を通知するトラヒ・７りの増大量は少なく、
又障害による輻較の度合も小さく、大規模なマルチメデ
ィア通信網が実現出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の実施例のノードのブロック図、第３図
は本発明の実施例のメンセージフォーマントを示す図、 第４図は本発明の実施例の障害エリアアドレスを知らせ
るパケットのフォーマントを示す図、第５図は１例の出
力リンクテーブル、 第６図は本発明の実施例の出力エリア方向決定処理のプ
ログラムのフローチャート、 第７図は１例のメッセージの動きを示す図、第８図は１
例の吸引力の場合のＭによる方向を示す図である。 図において、 １はノード、 ２はリンク、 ３ばエリア、 ４は放送手段、 ５はポテンシャル計算手段、 ６は保持手段、 ７は吸引力計算手段、 ８は出力エリア方向決定手段、 ９は処理部、 １０は入力ボート、 １１は受信処理部、 １２はヘッダ解析処理部、 １３は隣接エリア方向決定処理部、 １４は出力リンク決定処理部、 １５は記憶部、 １６はメッセージ処理部、 １７は送信処理部、 １８は出力ポート、 １９は障害エリア検出部を示す。 −２・３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 分散配置された複数のノード（１）をリンク（２）によ
   り接続したネットワークを、複数のエリア（３）に分割
   して位置座標としてのエリアアドレスを割当て、 該ノード（１）に、障害を発見した場合は障害エリアの
   アドレスを隣接エリアに放送し、その障害エリアにおけ
   るポテンシャルを予め定めてある定数Ｐｃの値とし、又
   該放送を受けた場合も隣接エリアに放送する放送手段（
   ４）及び、該放送を受けた場合その障害エリアのエリア
   アドレスと自エリアアドレスとの差により障害エリアか
   らの距離に反比例した大きさで、障害エリアとの正反対
   方向を示すベクトルを計算するポテンシャル計算手段（
   ５）及び、計算したポテンシャルを表すベクトル値を保
   持する保持手段（６）及び、宛先ノードのある目的エリ
   アを該定数Ｐ＿ｃの値の吸引力を持つエリアとし、パケ
   ットを受信したノードにおいては、目的エリアのエリア
   アドレスと自エリアのエリアアドレスとの差により目的
   エリアからの距離に反比例した大きさで、目的エリアの
   方向を示すベクトルと、送信する情報の性質により定め
   られた値Ｍ（但し１≦Ｍの絶対値＜Ｐ＿ｃ）の大きさで
   目的エリアとのエリアアドレスの差による目的エリアの
   方向を示すベクトルとの和を計算する吸引力計算手段（
   ７）及び、該吸引力計算手段（７）にて求めた吸引力を
   表すベクトル値と該保持手段（６）にて保持しているベ
   クトル値を加算し、メッセージを送出する方向を定める
   出力エリア方向決定手段（８）を設け、 且つ、メッセージに、宛先ノードアドレスと発信ノード
   アドレスと目的エリアアドレス及び該Ｍの値を付して送
   出し、到着したメッセージの目的エリアアドレスを該吸
   引力計算手段（７）に与えると共に自エリア宛であるか
   否かを識別し、自エリア宛でなければ、上記出力エリア
   方向決定手段（８）にて定めた方向のエリアに送出し、
   自エリア宛であれば宛先ノードアドレスのノード向けに
   送出する処理手段（９）を設け、各ノードにて自律的に
   ルーチングを行うことを特徴とする自律形ルーチング方
   式。