JPWO2014068616A1 - 通信制御方法、ネットワークシステム、および通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パケット送信処理における再送処理の回数を、各ノードが自立的に設定することを目的とする。【解決手段】通信装置は、自装置に接続される１または複数の通信装置の各々に対して、宛先が設定されたパケットを送信し、前記１または複数の通信装置の各々を経由する前記宛先への経路のうち、該宛先からの前記パケットに対する応答があった経路の数に基づき、前記宛先への他のパケットの送信における再送回数を決定する処理を実行する。

Description

本明細書に開示する技術は、パケット通信技術に関する。

近年、基地局やアクセスポイントなどのネットワークインフラを用いずに、通信装置同士が直接接続してネットワークを構築するアドホックネットワークなどの自律分散型ネットワークが利用されている。

自律分散型ネットワークは、例えばコンピュータ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、携帯電話端末等の無線接続に用いられている技術を用いて多数の通信装置をアクセスポイントの介在なしに相互に接続する。また、自律分散型ネットワークは、ノードとなる通信装置の追加や削除に伴うネットワークの構築を自立して実行するので、ネットワーク設定の労力を軽減でき、ノードが多い場合やネットワークの構成がある程度の頻度で変化する場合に有効である。

このようなネットワークにおいて、データパケットを、あるノードから、中継ノードを経由して、目的のノードまで送信する際、転送経路を構成するノード間の無線通信状態によっては、データパケットが目的のノードへ到達しない可能性がある。

そこで、到達率を向上させるために、ある隣接ノードを中継ノードとして指定したデータフレームを送信した後、一定時間経過しても、最終宛先のノードからのＡＣＫフレームを受信しない場合、再送を試みる技術がある（例えば、特許文献１）。

国際公開２０１１／０１３１６５号公報

データパケットの到達率を向上させるために、従来同様、データパケットの送信に失敗したことを検知した場合に、再送処理を実行することが有効である。しかし、その一方で、再送処理によるネットワーク全体への負荷が増大などを考えると、再送処理の回数は、一律に設定することは望ましくない。そこで、再送処理の回数を、各ノードにおいて自立的に設定することが求められる。なお、アドホックネットワークのような自立分散型ネットワーク以外にも、集中管理型のネットワークにおいても同様である。

そこで、本発明は、パケット送信処理における再送処理の回数を、各ノードが自立的に設定することを目的とする。

本発明の一観点によれば、通信装置は、自装置に接続される１または複数の通信装置の各々に対して、宛先が設定されたパケットを送信し、前記１または複数の通信装置の各々を経由する前記宛先への経路のうち、該宛先からの前記パケットに対する応答があった経路の数に基づき、前記宛先への他のパケットの送信における再送回数を決定する処理を実行する。

本発明の一観点によれば、パケット送信処理における再送処理の回数を、各ノードが自立的に設定することを目的とする。

図１は、実施の形態にかかるネットワークシステムの一実施例を示す説明図である。 図２は、ノードＮの機能ブロック図である。 図３は、リンクテーブルのデータ構成例を示す図である。 図４は、ルーティングテーブルのデータ構成例を示す図である。 図５ＡおよびＢは、探索経路テーブルのデータ構成例を示す図である。 図６は、参照テーブルのデータ構成例を示す図である。 図７は、転送記録テーブルのデータ構成例を示す図である。 図８は、テストパケットのデータ構成例である。 図９は、再送回数決定処理のフローチャートである。 図１０は、経路探索処理のフローチャートである。 図１１は、テストパケットの転送処理のフローチャートである。 図１２は、通信装置１００のハードウェア構成例である。

ネットワークの接続状態（トポロジー）に通信品質は左右される。したがって、再送処理の回数を設定する際には、トポロジーを考慮して再送回数を設定することが有効であることに、発明者らは気がついた。そこで、本実施例においては、各ノードは、ネットワーク全体のトポロジー状態を把握せずとも、実際のトポロジーに応じた再送回数を決定する。特に、本実施例では、アドホックネットワークのような自立分散型ネットワークにおけるデータパケット送信処理での再送回数の決定について、以下、図面を用いて説明する。

図１は、実施の形態にかかるネットワークシステムの一実施例を示す説明図である。ネットワークシステムは、自立分散型のネットワークを形成するシステムである。また、本実施例におけるネットワークシステムは、複数の通信装置と、中継装置とを含む。さらに、ネットワークシステムは、ネットワークシステム全体を管理する管理装置を含んでも良い。

図１におけるノードＮａ乃至ＮｅおよびＮＸ乃至ＮＺは、通信装置の一例である。また、ゲートウェイＧＷは中継装置の一例である。サーバＳは、管理装置の一例である。なお、各ノードを互いに区別する場合を除いて、ノードＮと称する。

ノードＮは、無線通信機能を有するコンピュータである。例えば、ＰＤＡや携帯電話端末などである。また、ゲートウェイＧＷは、ノードＮとサーバＳとの通信を中継するコンピュータである。つまり、ゲートウェイＧＷは、アドホックネットワークＮＷ１のプロトコル形式の情報と通常ネットワークＮＷ２のプロトコル形式の情報の両方を送受信可能なコンピュータである。サーバＳは、ノードＮおよびゲートウェイＧＷを管理するコンピュータである。

まず、図１を用いて、自立分散型ネットワークの一種であるアドホックネットワークおよび、アドホックネットワークにおける通常のパケット通信について、説明する。

ノードＮは、アドホックネットワークＮＷ１を利用した通信を行う。ノードＮは、自ノードと直接通信可能な他のノードＮへ、パケットを送信する。そして、他のノードＮは、受信したパケットを、最終宛先へ向けて転送する。なお、パケットの送受信においては、各ノードＮが生成したルーティング情報が参照される。ルーティング情報は、自ノードＮと他のノードＮとのハローパケット等のやりとりにより生成される情報であって、自ノードから各最終宛先への経路に関する情報を含む。詳細は後述する。

このように、直接通信が可能なノード間でパケットの転送が繰り返されることで、パケットは、最終宛先へ到達する。例えば、ノードＮがゲートウェイＧＷへデータを送信するときは、送信対象のデータを含むデータパケットが、１または複数回の転送によって、ゲートウェイＧＷまで届けられる。

一方、サーバＳとゲートウェイＧＷとはインターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどの通常ネットワークＮＷ２を介して接続されている。したがって、ゲートウェイＧＷは、アドホックネットワークＮＷ１と通常ネットワークＮＷ２との間で情報をプロトコル変換することにより、ノードＮとサーバＳとの間でデータの中継を行う。

ここで、ノードＮが最終宛先へのパケットの送信に失敗したことを検知した場合は、ノードＮは、パケットの再送処理を実行する。再送処理は、所定の再送回数の範囲で、送信対象のデータを含むデータパケットを送信する処理である。ノードＮは、バックトラックによりデータパケットが自ノードに戻ってきた場合や、データパケットに対する応答を要求するデータパケットであるにも関わらず最終宛先からの応答がなかった場合に、データパケットの送信に失敗したことを検知する。

本実施例においては、ノードＮは、自ノードと直接通信可能なノードのうちのひとつのノードに、データパケットの転送を依頼するが、所定回数の再送処理を繰り返しても、データパケットの送信が成功しない場合は、他のノードを選択する。なお、以下、自ノードと直接通信可能なノードを、隣接ノードと称する。ただし、隣接ノードは、自ノードと直接通信できればよく、必ずしも物理的に隣接関係にある必要はない。

さらに、本実施例においては、各ノードＮは、上述のデータパケットの送受信とは別に、アドホックネットワークＮＷ１のトポロジーを把握するために、テストパケットを送受信する。テストパケットは、自ノードから最終宛先への経路を探索するためのパケットである。つまり、各ノードＮは、テストパケットを利用して、自ノードからアドホックネットワークＮＷ１の中の各最終宛先までの経路を探索する。

テストパケットは、自ノードと直接通信が可能な隣接ノードに対して送信され、設定された最終宛先までの転送が試みられる。そして、各ノードＮは、テストパケットに対する最終宛先からの応答を受信した場合に、テストパケットの送信先である隣接ノードを経由する経路が、最終宛先までの経路として存在することを把握できる。

図１を用いて、ノードＮｄから最終宛先であるゲートウェイＧＷまでの経路を探索する処理について、説明する。経路探索処理において、ノードＮｄは、自ノードと通信可能なノードＮｂとＮｃとノードＮＹへ各々テストパケットを送信する。隣接ノードＮｂ、Ｎｃ、ＮＹは、各々、自ノードと直接通信可能な隣接ノードに対して、テストパケットを転送する。

ただし、電波状態や、隣接ノードの有無によっては、テストパケットの転送が途中で失敗し、最終宛先までテストパケットが到達しない経路も存在する。最終宛先は、テストパケットを受信した場合、当該テストパケットに対する応答を送信する。

例えば、ノードＮｄがノードＮｂへ送信したテストパケットが、最終宛先であるゲートウェイＧＷまで到達し、ゲートウェイＧＷにより受信された場合、ゲートウェイＧＷは、ノードＮｄを最終宛先とするテストパケットの応答を送信する。つまり、ゲートウェイＧＷは、テストパケットを受信するとともに、テストパケットに対する応答を送信する通信部を有する。

そして、ノードＮｄは、当該応答を受信することで、自ノードからノードＮｂを経由することでゲートウェイＧＷまでパケットを送信することができることを把握する。ここで、いずれかの隣接ノードＸを経由する事で、最終宛先までパケットを送信することができることを把握することを、隣接ノードＸを経由する経路を把握すると称する。

一方、ノードＮｄがノードＮＹへ送信したテストパケットは、ノードＮＹに対する隣接ノードＮＸまたはＮＺへ転送される。しかし、図１の例では、テストパケットは、ノードＮＸまたはＮＺから、ノードＮＹへ戻ってくる。したがって、ノードＮＹを経由したテストパケットの転送は、ノードＮｄへのテストパケットの返却またはタイムアウトにより、失敗する。したがって、ノードＮｄは、ノードＮＹを経由するテストパケットに対して、ゲートウェイＧＷから応答を受信することはない。

そして、各ノードＮは、経路探索処理によって把握した経路の本数に応じて、再送処理の回数を決定する。つまり、経路探索処理によって把握した経路本数は、トポロジー状態を反映した情報であるため、経路本数に基づき再送回数を決定する事で、各ノードＮは、トポロジー状態を反映した再送回数を決定することができる。例えば、ノードＮは、経路の本数が多いほど、再送回数を少なく決定する。再送回数は、自ノードに対する隣接ノードの各々について、再送処理を繰り返す回数である。

以上のように、各ノードＮは、実際のトポロジー状態を反映した再送回数を決定することができる。したがって、実際のデータパケット通信において、各ノードの単位で見たときのネットワークの接続状態が異なるにも関わらず、一律に同じ回数の再送処理が繰り替えられることを防ぐことができる。

例えば、あるノードが最終宛先まで多くの経路を有している場合には、必要以上にひとつの経路へデータパケットの再送が繰りかえされることを防ぐことができる。つまり、データパケットの送信がうまくいかない場合には、早期に経路を切り替えることで、無線リソースの無駄な消費を低減する。

一方、あるノードから最終宛先までの経路が少ない場合には、再送回数を多くすることができる。つまり、最終宛先へパケットが到達する確率を向上させることができる。

なお、図１の例では、アドホックネットワークＮＷ１内に１台のゲートウェイＧＷを設ける構成としたが、一つのアドホックネットワークＮＷ１内に複数台のゲートウェイＧＷを設ける構成としてもよい。

また、図１ではアドホックネットワークＮＷ１は一つであるが、複数のアドホックネットワークを含む場合もある。複数のアドホックネットワークを含む場合、複数のアドホックネットワークにはそれぞれ少なくとも一つのゲートウェイＧＷが含まれる。

次に、通信装置の一例であるノードＮの機能的構成について説明する。図２は、ノードＮの機能ブロック図である。

ノードＮは、通信部１０、制御部１１、記憶部１２を含む。通信部１０は、他の装置と通信を行う処理部である。例えば、通信部１０は、他のノードとパケットの送受信を行う。なお、本実施例においては、ハローパケット、データパケット、テストパケットなどのパケットがやり取りされる。

制御部１１は、各種処理を制御する処理部である。制御部１１は、探索部２１、決定部２２、送信制御部２３、転送制御部２４を含む。ノードＮが、経路探索処理を実行する場合には、探索部２１が動作する。また、ノードＮが、再送回数決定処理を実行する場合には、決定部２２が動作する。さらに、ノードＮが、データパケットの送信処理を実行する場合には、送信制御部２３が動作する。

一方、ノードＮが、他のノードＮにおける経路探索処理に基づくテストパケットを受信した場合には、ノードＮは、テストパケットの転送処理を実行する。ノードＮが、テストパケットの転送処理を実行する場合には、転送制御部２４が動作する。

探索部２１は、経路を探索する処理部である。例えば、探索部２１は、テストパケットを生成する。さらに、探索部２１は、通信部１０によるテストパケットの送信を制御する。そして、探索部２１は、通信部１０が受信した応答の数を計数する。なお、応答の数は、本実施例においては、探索された経路の本数である。

決定部２２は、自ノードから各最終宛先までのデータパケット送信における再送回数を、ネットワークのトポロジーに応じて決定する。例えば、決定部２２は、探索部２１によって探索された経路の本数に応じて、再送回数を決定する。

送信制御部２３は、データパケットの送信を制御する処理部である。例えば、送信制御部２３は、データパケットを生成する。また、送信制御部２３は、データパケットの送信失敗を検知した場合には、決定部２２により決定された再送回数の範囲で、データパケットの再送処理を実行する。

転送制御部２４は、自ノードに対する隣接ノードへ、テストパケットを転送する処理部である。例えば、転送制御部２４は、通信部１０が、他のノードからテストパケットを受信した場合に、自ノードに対する隣接ノードに対して、順次テストパケットを送信する。

記憶部１２は、各種情報を記憶する記憶部である。記憶部１２は、リンク情報３１、ルーティング情報３２、探索経路情報３３、参照情報３４、転送記録情報３５を記憶する。そして、記憶部１２は、さらにデータバッファ領域３６を備える。さらに、記憶部１２は、暗号通信用の鍵情報などを記憶しても良い。

リンク情報３１は、自ノードと直接通信が可能な隣接ノードの情報を含む。例えば、リンク情報３１は、リンクテーブルとして記憶部１２に記憶される。なお、リンク情報は、従来の手法により、制御部１１によって生成される。

図３は、リンクテーブルのデータ構成例を示す図である。リンクテーブルは、隣接ノードと、隣接ノードのアドレス情報とを対応付けて記憶する。隣接ノードは、自ノードと直接通信が可能なノードを識別する情報である。アドレス情報は、対応する隣接ノードのアドレスに関する情報である。なお、リンクテーブルは、さらに、各隣接ノードと自ノードとの間の通信強度に関する情報を有してもよい。

ルーティング情報３２は、データパケットを送信する際の経路に関する情報を含む。例えば、ルーティング情報３２は、ルーティングテーブルとして記憶部１２に記憶される。なお、ルーティング情報３２は、従来の手法により、制御部１１によって生成される。

図４は、ルーティングテーブルのデータ構成例を示す図である。最終宛先（Ｇｌｏｂａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）ごとに、ＧＤと、ＧＤのアドレス情報、次の宛先ＬＤ（Ｌｏｃａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）、ＬＤのアドレス情報を対応付けて記憶する。さらに、本実施例においては、経路本数に応じて決定された再送回数が、最終宛先ごとにルーティングテーブルに記憶される。

ＧＤは、最終宛先となる装置を識別する情報である。ＧＤのアドレス情報は、最終宛先のアドレスに関する情報である。再送回数は、対応する最終宛先に対するデータパケット送信処理における再送処理の回数である。ＬＤは、自ノードから最終宛先までへのデータパケットの送信経路における次の宛先を識別する情報である。ＬＤのアドレス情報は、次の宛先のアドレスに関する情報である。

なお、リンクテーブルにリストアップされた複数の隣接ノード各々と自ノードとの間の通信強度や、自ノードから最終宛先までのホップ数などに応じて、各隣接ノードを経由する経路の優先度が算出される。本実施例においては、優先度が高い隣接ノードを、ＬＤとして、所定個数ルーティングテーブルのＬＤに設定する。ルーティングテーブルは、さらに、優先度を各々のＬＤに対応付けて記憶しても良い。

探索経路情報３３は、経路探索により探索された経路に関する情報を含む。例えば、探索経路情報３３は、探索経路テーブルとして記憶部１２に記憶される。探索経路情報３３は、一時的に生成される情報であってもよい。

図５ＡおよびＢは、探索経路テーブルのデータ構成例を示す図である。探索経路テーブルは、探索された経路にかかる隣接ノードと、隣接ノードのアドレス情報とを対応付けて記憶する。

隣接ノードは、テストパケットに対する最終宛先からの応答を受信した場合に、当該テストパケットの送信先となった隣接ノードの情報である。アドレス情報は、対応する隣接ノードのアドレスに関する情報である。

図５Ａは、図１におけるノードＮｃが最終宛先「ＧＷ」への経路探索処理を実行した結果、生成された探索経路テーブルの例である。ノードＮｃが、ノードＮａをＬＤとして送信したテストパケットに対する応答を受信した場合に、隣接ノードとして「Ｎａ」、アドレス情報として「ＭＡＣ（ａ）」が記憶される。

ここで、テストパケットは、テストパケットを一意に識別するフレームＩＤを含む。そして、応答は、いずれのテストパケットに対応する応答であるかが判別可能となるように、フレームＩＤを含む。したがって、ノードＮｃは、各フレームＩＤに対応するテストパケットは、いずれのＬＤに対して送信したテストパケットであるかを、別途管理することで、いずれの隣接ノードを経由した経路が探索されたかを把握することができる。

さらに、図５Ａの例では、ノードＮｃは、ノードＮｄをＬＤとして送信したテストパケットに対する応答を受信したため、探索経路テーブルには、隣接ノードとして「Ｎｄ」、アドレス情報「ＭＡＣ（ｄ）」のレコードも生成される。このように、図５Ａの探索経路テーブルは、ノードＮｃは、アドホックネットワークＮＷ１において、２つの経路を探索したことを示している。

図５Ｂは、ノードＮＹが最終宛先「ＧＷ」への経路探索処理を実行した場合の探索経路テーブルである。図５Ｂは、ノードＮＹは、ノードＮｄを経由する経路が探索されたことを示す。このように、図５Ｂの探索経路テーブルは、ノードＮＹは、アドホックネットワークＮＷ１において、１つの経路を探索したことを示している。

次に、参照情報３４は、探索された経路の本数に応じた再送回数を決定するための情報を含む。例えば、参照情報３４は、参照テーブルとして記憶部１２に記憶される。経路の本数が少ないほど、大きな再送回数となる。また、経路の本数が多いほど、小さな再送回数となる。

なお、参照情報３４は、テーブルの代わりに、探索された経路の本数と、再送回数との関数であってもよい。関数は、例えば、反比例、負の傾きを有する比例などの関係を表す関数である。

図６は、参照テーブルのデータ構成例を示す図である。参照テーブルは、探索経路本数と再送回数を対応付けて記憶する。なお、探索経路本数と再送回数との関係は、サーバＳの管理者により設定される。例えば、図６の例では、探索経路本数が「１」のときには、再送回数は「５」が設定されている。

例えば、探索経路本数と再送回数との関係は、アドホックネットワークＮＷの規模や、ＳＬＡ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｅｖｅｌ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）に応じて、設定されるとしてもよい。ＳＬＡにて規定されたネットワークにおいて確保すべき経路の本数に対して、再送回数のデフォルト値が設定される。

そして、確保すべき本数よりも、探索された本数が多い場合は、再送回数をデフォルト値よりも小さな値に設定する。一方、確保すべき本数よりも、一時的にでも探索された経路の本数が小さい場合には、再送回数は、デフォルト値よりも大きな値に設定する。

転送記録情報３５は、テストパケットの転送に関する情報を含む。例えば、転送記録情報３５は、テストパケットごとに、隣接ノード各々へテストパケットを転送したか否かを把握するための情報である。転送記録情報３５は、転送記録テーブルとして記憶部１２に記憶される。なお、転送記録テーブルは、テストパケットにかかる転送処理の過程で一時的に記憶されるとしてもよい。

図７は、転送記録テーブルのデータ構成例を示す図である。転送記録テーブルは、テストパケットのＧＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｏｕｒｃｅ）のアドレス情報、ＬＳ（Ｌｏｃａｌ Ｓｏｕｒｃｅ）のアドレス情報、フレームＩＤ、隣接ノード、フラグを対応付けて記憶する。転送記録テーブルは、ＧＳとフレームＩＤの組み合わせごとに生成される。

ＧＳのアドレス情報は、経路探索処理を実行しているノード、つまり、テストパケットを生成したノードのアドレスに関する情報である。ＬＳのアドレス情報は、当該テストパケットの送信元であるノードのアドレスに関する情報である。つまり、ＬＳは、当該テストパケットが、ＧＳからＧＤまで転送される経路に含まれる２ノード間の通信において、送信元となるノードである。

フレームＩＤは、ＧＳにおいて設定される情報であって、テストパケットを識別する情報である。隣接ノードは、自ノードに対する隣接ノードを識別する情報である。自ノードのリンク情報に基づいて、隣接ノードの情報が、転送記録テーブルに設定される。

なお、図７の例では、隣接ノードの情報は、ルーティングテーブルおよびリンクテーブルの両方から取得されても良い。この場合は、ノードＮは、ルーティングテーブルを参照し、テストパケットにおける最終宛先に対応する隣接ノード（ＬＤ）を、転送記録テーブルの隣接ノードに設定する。そして、ノードＮは、ルーティングテーブルから取得した隣接ノードから優先的にテストパケットを転送する。

フラグは、各隣接ノードに対して、テストパケットの転送を行ったか否かを示す情報である。例えば、フラグ「１」は、転送を行ったことを示す。フラグ「０」は、転送を行っていないことを示す。

図７は、ノードＮｄの転送記録テーブルであって、ノードＮｃからフレームＩＤ「Ｆ１」であるテストパケットを受信した場合の例である。ノードＮｄは、当該テストパケットを受信すると、ＧＳであるノードＮｃとフレームＩＤ「Ｆ１」に関する転送記録テーブルを生成する。

ノードＮｄは、ＧＳのアドレスである「ＭＡＣ（ｃ）」、ＬＳのアドレスである「ＭＡＣ（ｃ）」、フレームＩＤ「Ｆ１」を、転送記録テーブルに記憶する。なお、ここでは、ノードＮｄはノードＮｃの隣接ノードであって、ノードＮｃは、ＧＳでありＬＳでもあるとする。

自ノードＮｄの隣接ノードがノードＮｃ、Ｎｂ、ＮＹである場合には、隣接ノードにＮｃ，Ｎｂ，ＮＹを記憶する。そして、はじめは、各レコードのフラグを「０」に設定する。なお、転送処理が実行されることで、フラグは「１」に更新される。図７では、ノードＮｂに対して転送処理が実行されたことを示している。なお、ＬＳであるノードＮｃについては、あらかじめ、フラグが「１」に設定される。つまり、テストパケットが返却される場合を除き、テストパケットの転送先からは、ＬＳである隣接ノードは除外される。

データバッファ領域３６は、データパケットを一時的に記憶する領域である。送信制御部２３が、再送処理を実行する際に、データバッファ領域３６に記憶されたデータパケットが再送される。

ここで、図８を用いて、テストパケットのデータ構成を説明する。図８は、テストパケットのデータ構成例である。なお、テストパケットは、探索部２１により生成される。

テストパケットは、ヘッダデータ格納部８１と、ペイロードデータ格納部８２とを有する。ヘッダデータ格納部８１には、ヘッダデータが格納される。ペイロードデータ格納部８２には、ペイロードデータが格納される。

ヘッダデータは、ＬＳのアドレス情報、ＬＤのアドレス情報、ＧＳのアドレス情報、ＧＤのアドレス情報、パケットタイプをあらわす情報を含む。パケットタイプは、当該パケットの種別を示す情報であって、テストパケットの場合は、テストパケットであることを示す情報となる。

探索部２１は、ＧＳに、テストパケットを生成した自ノードのアドレスを設定する。また、探索部２１は、ＧＤに、経路の終点となる最終宛先のアドレスを設定する。また、ＬＳは、２つのノード間の通信における送信元のアドレスが設定され、ＬＤには送信先のアドレスが設定される。ＬＳおよびＬＤは、テストパケットの転送の過程で書き換えられる。

テストパケットにおけるペイロードデータは、制約情報、カウントＩＤ、フレームＩＤ、送信時間を含む情報である。制約情報は、テストパケットを生成するノードＮに対する隣接ノードの情報である。カウントＩＤは、何本目の経路探索にかかるテストパケットであるかを示す情報である。フレームＩＤは、テストパケットを一意に識別する情報である。送信時間は、ＧＳがテストパケットを送信した時間に関する情報である。

例えば、ノードＮｃが、ゲートウェイＧＷを最終宛先とするテストパケットを、隣接ノードＮｄに対して、１０：００：００に送信するとする。この場合、ヘッダデータ格納部８１には、「ＬＳのアドレス＝ノードＮｃのアドレス」、「ＬＤのアドレス＝ノードＮｄのアドレス」、「ＧＳのアドレス＝ノードＮｃのアドレス」、「ＧＤのアドレス＝ゲートウェイＧＷのアドレス」、「パケットタイプ＝テストパケット」を含むヘッダデータが設定される。

さらに、ノードＮｃの隣接ノードが、ノードＮａ、ノードＮｅ、ノードＮｄであり、テストパケットが１本目の経路を探索するテストパケットであり、フレームＩＤとしてＦ１が生成されたとする。この場合、ペイロードデータ格納部８２には、「制約情報＝ノードＮａ、ノードＮｅ、ノードＮｄ」、「カウントＩＤ＝１」、「フレームＩＤ＝Ｆ１」、「送信時刻＝１０：００：００」を含むペイロードデータが設定される。

ここで、制約情報について、説明する。テストパケットを受信したノードは、制約情報を参照し、自ノードの隣接ノードのうち、制約情報に設定されたノード以外のノードへ、テストパケットを転送する。

図１の例では、ノードＮｃからノードＮｅがテストパケットを受信した場合に、制約情報には、ノードＮｃの隣接ノードであるノードＮａ、ノードＮｄ、ノードＮｅの情報が含まれている。したがって、ノードＮｅは、隣接ノードＮａおよびＮｃのうち、制約情報に含まれるノードＮａへはテストパケットを転送しない。

ここで、ノードＮｅは、隣接ノードＮｃへの転送を検討することになるが、ノードＮｃはＬＳであって、転送記録テーブルにおけるフラグがあらかじめ「１」に設定されている。したがって、この場合は、ノードＮｃは、転送先となるノードがないとして、ＬＳであるノードＮｃへテストパケットの返却を行う。

したがって、本実施例に開示の経路探索によれば、図１におけるノードＮｅを経由するノードＮｃからＧＷまでの経路は、経路探索処理によって探索されない。

次に、ノードＮにおける再送回数決定の処理を説明する。図９は、再送回数決定処理のフローチャートである。

決定部２２は、再送回数決定処理を開始するか否かを判定する（Ｏｐ．１）。例えば、決定部２２は、所定時間が経過したか否かをもって、開始を判断する。また、自ノードと直接通信可能なノードに、新たなノードの存在を検知した場合や、ルーティングテーブルの更新を検知した場合に、決定部２２は、再送回数決定処理の開始を判断する。

再送回数決定処理を開始しないと判定した場合は（Ｏｐ．１Ｎｏ）、決定部２２は、開始判定まで待機する。一方、再送回数決定処理を開始すると判定した場合に（Ｏｐ．１Ｙｅｓ）、決定部２２は、最終宛先ＧＤごとのチェックフラグをクリアする（Ｏｐ．３）。

チェックフラグは、ルーティングテーブルに記憶された最終宛先ＧＤごとに設定されるフラグであって、再送回数を決定したか否かを示すフラグである。図４のルーティングテーブルは、各ＧＤに、チェックフラグを対応付けて記憶しても良い。さらに、決定部２２は、通信頻度が高いＧＤや、重要なＧＤに限定して、チェックフラグをクリアすることで、再送回数決定処理の対象となるＧＤを限定することもできる。

次に、決定部２２は、未処理のＧＤのエントリを、ルーティングテーブルから取得する（Ｏｐ．５）。つぎに、決定部２２は、探索部２１に対して経路探索処理を依頼する。なお、経路探索処理の依頼には、再送回数決定処理の処理対象となっているＧＤの情報が含まれる。

そして、探索部２１は、経路探索処理を実行する（Ｏｐ．７）。詳細は後述する。探索部２１による経路探索処理が終了すると、決定部２２は、探索された経路本数に基づいて、処理対象のＧＤへのデータパケットの送信処理における再送回数を決定する（Ｏｐ．９）。例えば、決定部２２は、参照テーブルを参照することで、再送回数を決定する。なお、決定された再送回数は、ルーティングテーブルに記憶される。

そして、決定部２２は、処理対象のＧＤに対応するチェックフラグを、処理済を示す値に設定する（Ｏｐ．１１）。そして、決定部２２は、Ｏｐ．３においてチェックフラグをクリアしたＧＤのうち、未処理のＧＤが存在するかを判定する（Ｏｐ．１３）。

未処理のＧＤが存在する場合は（Ｏｐ．１３Ｙｅｓ）、未処理のＧＤについて、決定部２２はＯｐ．５を実行する。一方、未処理のＧＤが残っていない場合は（Ｏｐ．１３ＮＯ）、決定部２２は、再送回数決定処理を終了する。

次に、経路探索処理について説明する。図１０は、経路探索処理のフローチャートである。

探索部２１は、決定部２２から経路探索処理の依頼をうけると、再送回数決定処理の処理対象となっているＧＤまでの経路本数（ｉ）を０に設定する（Ｏｐ．２１）。そして、探索部２１は、リンクテーブルを参照して、自ノードに対する隣接ノードが存在するか否かを判定する（Ｏｐ．２３）。なお、隣接ノードの存在の判定は、リンクテーブルの変わりにルーティングテーブルを参照して行われても良い。

隣接ノードが存在しない場合は（Ｏｐ．２３Ｎｏ）、探索部２１は、Ｏｐ．３７へ処理を進める。一方、隣接ノードが存在する場合は（Ｏｐ．２３Ｙｅｓ）、探索部２１は、テストパケットを生成する（Ｏｐ．２５）。

また、再送回数決定処理と同様に、経路探索処理についても、探索部２１は、リンクテーブルに登録された隣接ノードごとにチェックフラグを管理する。そして、探索部２１は、チェックフラグが未処理であることを示す隣接ノードを、順次処理対象とする。

Ｏｐ．２５において、探索部２１は、カウントＩＤを生成する。カウントＩＤは、経路本数（ｉ）に１を加算した値となる。さらに、探索部２１は、テストパケットごとに一意のフレームＩＤもあわせて生成する。そして、探索部２１は、リンクテーブルに登録された隣接ノードを含む制約情報を生成する。そして、生成したこれらの情報を含むテストパケットが生成される。

また、探索部２１は、ヘッダデータ格納部８１に、ＧＤのアドレスとして、再送回数決定処理の処理対象となっているＧＤのアドレスを設定する。また、探索部２１は、ＧＳのアドレスおよびＬＳのアドレスに、自ノードのアドレスを設定する。さらに、探索部２１は、ＬＤのアドレスに、経路探索処理の処理対象の隣接ノードのアドレスを設定する。

次に、通信部１０は、探索部２１の制御の下、テストパケットをＬＤに対して送信する（Ｏｐ．２７）。そして、探索部２１は、通信部１０がＧＤから応答を受信したか否かを判定する（Ｏｐ．２９）。

ＧＤから応答を受信した場合は（Ｏｐ．２９Ｙｅｓ）、探索部２１は、経路本数（ｉ）をカウントアップする（Ｏｐ．３３）。つまり、探索部２１は、経路本数（ｉ）に１を加算する。そして、処理をＯｐ．３５へ進める。

一方、応答を受信していない場合は（Ｏｐ．２９Ｎｏ）、探索部２１は、テストパケットを送信してからの経過時間が、閾値以上であるかを判定する（Ｏｐ．３１）。すなわち、探索部２１は、タイムアウトしたかを判定する。

タイムアウトしていない場合は（Ｏｐ．３１Ｎｏ）、探索部２１は処理Ｏｐ．２９を再び実行する。タイムアウトした場合（Ｏｐ．３１Ｙｅｓ）、または経路本数をカウントアップした場合（Ｏｐ．３３）は、探索部２１は、処理対象の隣接ノードのチェックフラグを処理済へ更新するとともに、未処理の隣接ノードが存在するか否かを判定する（Ｏｐ．３５）。

未処理の隣接ノードが存在する場合は（Ｏｐ．３５Ｙｅｓ）、探索部２１は、Ｏｐ．２５を実行する。一方、未処理の隣接ノードが存在しない場合は（Ｏｐ．３５Ｎｏ）、探索部２１は、決定部２２に対して、経路本数を通知する（Ｏｐ．３７）。

以上の処理によって、自ノードに対する隣接ノード各々を経由する最終宛先までの経路のうち、最終宛先から応答があった経路の本数に基づいて、再送回数が決定される。つまり、各ノードは、アドホックネットワークＮＷ１のトポロジー状態を反映された再送回数を設定することができる。

なお、各ノードは、全体のネットワークのトポロジーを把握することはないが、上記処理によって、自ノードから最終宛先までの経路の有無、さらには、経路の冗長性を把握することができる。したがって、経路の有無や、経路の冗長性に応じて再送回数を決定することで、トポロジー状態を反映した再送回数を自立的に決定することができる。

ここで、ノードＮにおけるデータパケットの送信処理について、説明する。送信制御部２３は、ルーティングテーブルから取得した隣接ノードに対して、データパケットを送信する。なお、送信制御部２３は、データバッファ領域３６に、データパケットを一時的に格納する。そして、送信制御部２３がデータパケットの送信失敗を検知した場合、データパケットの最終宛先に対応する再送回数を、ルーティングテーブルから取得する。

そして、送信制御部２３は、通信部１０を制御することで、再送回数まで、データパケットの再送処理を繰り返す。再送回数の上限まで再送処理が繰り返されても、データパケットの送信が成功しない場合は、送信制御部２３は、ルーティングテーブルを参照し、新たな隣接ノードをＬＤとするデータパケットの送信を、通信部１０へ指示する。

以上のように、本実施例により決定された再送回数に基づく再送処理によって、ネットワークの負荷軽減およびデータパケットの到達率の向上が期待できる。探索された経路が多い場合は、ある隣接ノードに対するデータパケットの再送回数をより小さく設定することで、データパケットの送信が失敗した場合、他の隣接ノードに対するデータパケットの送信に、早い段階で切り替えることができる。

よって、ある隣接ノードを経由する経路に、なんらかの電波障害が発生したとしても、早い段階で、他の経路に切り替えて、データパケットの送信を試みることができる。例えば、デフォルト値よりも小さな値に再送回数を設定する事で、各ノードは、より早い段階での経路の切り替えを選択できる。

一方、確認された経路が少ない場合は、ある隣接ノードに対するデータパケットの再送回数を大きく設定することで、データパケットが最終宛先へ到達する可能性を向上させることができる。例えば、デフォルト値よりも大きな値に再送回数を設定する事で、各ノードは、データパケットの到達率向上を図ることができる。

次に、ノードＮがテストパケットを転送する処理について説明する。図１１は、テストパケットの転送処理のフローチャートである。

制御部１１は、通信部１０がテストパケットを受信したか否かを判定する（Ｏｐ．４１）。つまり、制御部１１は、パケットタイプがテストパケットであることを示すパケットを受信したかを判定する。そして、制御部１１は、テストパケットを受信したことを判定した場合には（Ｏｐ．４１Ｙｅｓ）、転送制御部２４に転送処理の開始を依頼する。

そして、転送制御部２４は、受信したテストパケットにかかる転送処理が、初回であるか否かを判定する（Ｏｐ．４３）。つまり、転送制御部２４は、受信したテストパケットに含まれるＧＳおよびフレームＩＤを有する転送記録テーブルが存在するか否かを判定する。

受信したテストパケットにかかる転送処理が初回である場合には（Ｏｐ．４３Ｙｅｓ）、転送制御部２４は、リンクテーブルやルーティングテーブルを参照し、転送記録テーブルを生成する（Ｏｐ．４５）。なお、転送記録テーブルにおけるフラグは、テストパケットを送信（転送）していないことを示す「０」に設定される。ただし、転送制御部２４は、ＬＳである隣接ノードについては、フラグを「１」に設定する。

そして、転送制御部２４は、転送記録テーブルを参照し、テストパケットを未送信であって、かつ制約情報に規定されたノード以外の隣接ノードがあるかを判定する（Ｏｐ．４７）。つまり、転送制御部２４は、フラグが「０」であって、制約情報に規定されたノード以外の隣接ノードが、転送記録テーブルに存在するかを判定する。

該当する隣接ノードがある場合には（Ｏｐ．４７Ｙｅｓ）、転送制御部２４の制御の下、通信部１０は、テストパケットを該当する隣接ノードへ転送する（Ｏｐ．４９）。なお、転送されるテストパケットは、ＬＳのアドレスとして自ノードのアドレスを、ＬＤのアドレスとして該当する隣接ノードのアドレスを含む。ここで、転送制御部２４は、転送記録テーブルのフラグを、更新する。つまり、転送制御部２４は、転送先の隣接ノードに対応するフラグを「１」に設定する。

一方、該当する隣接ノードがない場合は（Ｏｐ．４７Ｎｏ）、転送処理部２４の制御の下、通信部１０は、受信したテストパケットに含まれるＬＳへ、テストパケットを転送する（Ｏｐ．５１）。つまり、通信部１０は、転送先となるノードが存在しない場合は、テストパケットを、ＬＳへ返却する。

ここで、Ｏｐ．４１において受信したテストパケットが、他のノードにおける転送処理のＯｐ．５１によって返却されたテストパケットである場合について説明する。返却されたテストパケットに含まれるＧＳおよびフレームＩＤに対応する転送記録テーブルは、過去に自ノードから他ノードへテストパケットを転送した時点で作成されていることになる。したがって、Ｏｐ．４３の判定では否定判定がなされる。この場合は、Ｏｐ．４７へ処理を進める事で、他の隣接ノードへテストパケットを転送する。

以上の処理によって、経路の本数を把握するためのテストパケットは、最終宛先へ向けて転送される。また、本実施例によれば、制約情報に基づいて、ＧＳである再送回数決定処理を実行しているノードに対する隣接ノードへは、テストパケットは転送されないように制御することができる。

図１２は、通信装置１００のハードウェア構成例である。なお、実施例におけるノードＮは、通信装置１００の一例である。通信装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２と、フラッシュメモリ１０３と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０４とを備える。さらに、通信装置１００は、暗号化回路１０５と、センサ１０６を備えても良い。ＣＰＵ１０１乃至センサ１０６は、バス１０７によってそれぞれ接続されている。

ＣＰＵ１０１は、通信装置１００全体の制御を司る。ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０２にロードされたプログラムを実行することにより、制御部１１として機能する。

ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして使用される。フラッシュメモリ１０３は、プログラムや、各種テーブル、センサが検出した情報、暗号鍵などの鍵情報を記憶する。なお、フラッシュメモリ１０３は、記憶装置１５の一例である。プログラムには、例えば、フローチャートに示した通信装置１００における各処理を実行させる為のプログラムが含まれる。また、一時的に生成されるテーブルや情報は、ＲＡＭ１０２に記憶されてもよい。

Ｉ／Ｆ１０４は、マルチホップ通信によりパケットを送受信する。Ｉ／Ｆ１０４は、通信部１０として機能する。Ｉ／Ｆ１０４は、例えば、ネットワークカード（ＮＩＣ）やネットワークアダプタなどの通信制御回路である。

暗号化回路１０５は、データを暗号化する場合に暗号鍵によりデータを暗号化する回路である。例えば、パケットを暗号化して転送する場合は、暗号化回路１０５が機能する。暗号化をソフトウェアで実行する場合は、例えば、暗号化回路１０５に相当するプログラムをフラッシュメモリ１０３に記憶させておきＣＰＵ１０１がそれを実行することで、暗号化回路１０５は不要となる。

センサ１０６は、センサ１０６固有のデータを検出する。たとえば、温度、湿度、水位、降水量、風量、音量、電力使用量、時間、時刻、加速度など、測定対象にあったデータを検出する。これら検出されたデータが、データパケットとして、例えばゲートウェイへ送られる。そして、サーバＳは，ゲートウェイＧＷ経由で収集したデータを収集および解析する。

なお、図１２では、通信装置１００がアドホックネットワークを構成するノードＮである例を説明したが、通信装置１００は、汎用コンピュータであってもよい。つまり、通信装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ），通信装置、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、入力装置、表示装置、媒体読取装置などを有するコンピュータであってもよい。なお、各部は、バスを介して相互に接続されている。

以下に、変形例を示す。
（変形例１）
経路探索処理においては、テストパケットを利用する以外にも、データパケットの転送に対して、最終宛先から応答を受信した場合に、当該データパケットの送信先であった隣接ノードを経由する経路が確認されたとみなしてもよい。つまり、データパケットに応答を返却する旨の設定を行った場合、最終宛先は、データパケットを受信したことを示す応答を送信する。ノードＮは、各データパケットのＬＤとなった隣接ノードを経由してゲートウェイにパケットを送信することができるということを、データパケットの転送に対する応答の受信によって確認することができる。

（変形例２）
ある最終宛先に対する再送回数は、データパケットの重要度に応じて、設定されてもよい。例えば、重要なデータを含むデータパケットの送信処理においては、再送回数を増加させる制御を行っても良い。例えば、決定部２２は、重要度に応じた参照情報を参照し、重要度に応じた再送回数を設定する。

（変形例３）
経路探索処理を実行した結果、経路本数が規定の本数よりも少ない場合、ノードＮは、ゲートウェイＧＷに対して、警告を行う警告パケットを送信しても良い。ノードＮは、最終宛先までの経路本数が少なく、後のデータ通信において障害が発生する可能性を、警告することができる。例えば、サーバＳの管理者は警告に基づき、電波強度の調節やノードの増加などを検討することができる。

（変形例４）
上記実施例では、ルーティングテーブルには、あらかじめ規定された数の隣接ノードがＬＤとして格納されるとしたが、これに限られない。例えば、探索された経路本数に応じて、ルーティングテーブルに格納するＬＤの個数を変動させてもよい。

例えば、ルーティングテーブルは、通常３つのＬＤを記憶するが、探索された経路本数が、３を超える場合は、探索された経路本数だけ、ＬＤを記憶しても良い。さらに、探索された経路を構成する隣接ノードを、優先的にルーティングテーブルのＬＤに設定してもよい。

Ｓ サーバ
ＧＷ ゲートウェイ装置
Ｎ ノード
ＮＷ１ アドホックネットワーク
ＮＷ２ 通常ネットワーク
１０ 通信部
１１ 制御部
１２ 記憶部
２１ 探索部
２２ 決定部
２３ 送信制御部
２４ 転送制御部
３１ リンク情報
３２ ルーティング情報
３３ 探索経路情報
３４ 参照情報
３５ 転送記録情報
３６ データバッファ領域
１００ 通信装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＡＭ
１０３ フラッシュメモリ
１０４ Ｉ／Ｆ（インターフェース）
１０５ 暗号化回路
１０６ センサ
１０７ バス

例えば、探索経路本数と再送回数との関係は、アドホックネットワークＮＷ１の規模や、ＳＬＡ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｅｖｅｌ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）に応じて、設定されるとしてもよい。ＳＬＡにて規定されたネットワークにおいて確保すべき経路の本数に対して、再送回数のデフォルト値が設定される。

Claims (10)

1. 通信装置が、
   自装置に接続される１または複数の通信装置の各々に対して、宛先が設定されたパケットを送信し、
   前記１または複数の通信装置の各々を経由する前記宛先への経路のうち、該宛先からの前記パケットに対する応答があった経路の数に基づき、前記宛先への他のパケットの送信における再送回数を決定する処理を実行することを特徴とする通信制御方法。
2. 前記パケットは、テストパケットであって、
   前記他のパケットは、自装置がセンサから取得したデータを含むデータパケットであることを特徴とする請求項１記載の通信制御方法。
3. 前記パケットおよび前記他のパケットは、自装置がセンサから取得したデータを含むデータパケットであることを特徴とする請求項１記載の通信制御方法。
4. 前記再送回数は、前記経路の数が大きいほど、小さな値となることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の通信制御方法。
5. 前記再送回数は、前記経路の数が小さいほど、大きな値となることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の通信制御方法。
6. 第一の通信装置と第二の通信装置とを含むネットワークシステムであって、
   第一の通信装置は、
   自装置と接続される１または複数の通信装置の各々に対して、宛先が設定されたパケットを送信する第一の通信部と
   前記１または複数のノードの各々を経由する前記宛先への経路のうち、該宛先からの前記パケットに対する応答があった経路の数に基づき、前記宛先への他のパケットの送信における再送回数を決定する制御部とを有し、
   第二の通信装置は、
   前記パケットを受信するとともに、自装置と通信可能な１または複数の通信装置に対して、前記パケットを転送する第二の通信部を有することを特徴とするネットワークシステム。
7. 前記ネットワークシステムは前記第一の通信装置および前記第二の通信装置を管理するコンピュータを含み、
   前記第一の通信装置は、前記宛先に前記コンピュータを設定し、
   前記コンピュータは、
   前記パケットを受信するとともに、前記パケットに対する前記応答を送信する第三の通信部を有することを特徴とする請求項６記載のネットワークシステム。
8. 前記第一の通信装置および前記第二の通信装置を含む複数の通信装置は、自己分散型のネットワークを形成することを特徴とする請求項６または７のいずれか一項に記載のネットワークシステム。
9. 前記パケットは、前記第一の通信装置が直接通信可能な前記１または複数の通信装置を識別する情報を含む制約情報を有し、
   前記第二の通信部は、前記制約情報に基づいて、自装置が通信可能な１または複数の通信装置のうち、該識別情報に対応する通信装置以外の通信装置へ、前記パケットを転送することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項記載のネットワークシステム。
10. 自装置と直接通信可能な１または複数の通信装置の各々に対して、宛先が設定されたパケットを送信する通信部と、
    前記１または複数の通信装置の各々を経由する前記宛先への経路のうち、該宛先からの前記パケットに対する応答があった経路の数に基づき、前記宛先への他のパケットの送信における再送回数を決定する制御部を有することを特徴とする通信装置。

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