WO2012176550A1 - 通信システム、無線機器、及び、無線機器のプログラム - Google Patents

通信システム、無線機器、及び、無線機器のプログラム Download PDF

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WO2012176550A1
WO2012176550A1 PCT/JP2012/061103 JP2012061103W WO2012176550A1 WO 2012176550 A1 WO2012176550 A1 WO 2012176550A1 JP 2012061103 W JP2012061103 W JP 2012061103W WO 2012176550 A1 WO2012176550 A1 WO 2012176550A1
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hop limit
wireless device
wireless
hops
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PCT/JP2012/061103
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English (en)
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Inventor
智樹 高添
Original Assignee
パナソニック株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L45/20—Hop count for routing purposes, e.g. TTL
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/0231—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on communication conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H04W40/248—Connectivity information update

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, a wireless device, and a program of the wireless device.
  • 6Lo WPAN IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks
  • 6LoWPAN makes IPv6 available on IEEE 802.15.4.
  • a wireless device performing communication by IPv6 over a low power consumption wireless link may not have sufficient internal resources, and it may take, for example, 20 to 30 msec to transmit a ping packet in the same link.
  • a high resource device such as a PC
  • the wireless terminal in 6LowPAN has a multi-hop routing function.
  • the wireless terminal is connected to the Internet via the edge router corresponding to the root node via the plurality of wireless terminals and performs communication.
  • the present invention has been proposed in view of the above-described situation, and a communication system, a wireless device, and a program of the wireless device that can suppress a communication delay that occurs when using a weak wireless terminal. Intended to be provided.
  • a communication system includes a first wireless device disposed between a first network and a second network, and a second wireless device disposed in the first network and wirelessly connected to the first wireless device.
  • a communication system comprising: a storage unit storing the maximum number of hops in the first network and the maximum number of hops in the second network; and the maximum number of hops in the first network
  • a first communication unit that sends a router advertisement to the second wireless device with the hop limit being, and the second wireless device receives the hop limit included in the router advertisement transmitted from the first wireless device And a communication packet including the hop limit setting unit for setting the received hop limit and the set hop limit.
  • a communication packet generation unit and a second communication unit for transmitting the communication packet wherein the first wireless device receives the communication packet transmitted from the first network to the second network.
  • the hop limit in the packet is set to the maximum number of hops in the second network, and the communication packet transmitted from the second network to the first network is received, the hop limit in the communication packet is the first hop.
  • a hop limit rewriting unit for setting the number of hops in the network is provided, and the first communication unit transfers the communication packet in which the hop limit is set by the hop limit rewriting unit.
  • the communication system wherein the second wireless device acquires the number of hops from the other adjacent second wireless device in the first network to the first wireless device.
  • a path generation unit configured to generate a path such that the number of hops from itself to the first wireless device does not exceed the hop limit set by the hop limit setting unit.
  • the communication system wherein the second wireless device can not generate a path with the number of hops within the hop limit set by the hop limit setting unit by the path generation unit. In this case, the fact is notified to the outside.
  • the communication system wherein the path generation unit in the second wireless device generates the plurality of paths to the first wireless device, A response time to the wireless device is measured, and a path is selected based on the response time.
  • the communication system wherein the path generation unit in the second wireless device determines whether the response time difference is equal to or less than a predetermined value, based on the received radio wave intensity. It is characterized by selecting a route.
  • the communication system wherein the first wireless device measures the average response time to adjacent second wireless devices in the first network; It is characterized by comprising a routing processing unit that generates a route with only a route whose product of the average response time measured by the response period measurement unit and the number of hops is smaller than a predetermined communication time.
  • the wireless device is a wireless device disposed between the first network and the second network and wirelessly connected to a wireless terminal disposed in the first network, wherein the maximum value in the first network is the wireless device.
  • a storage unit for storing the number of hops and the maximum number of hops in the second network; a communication unit for transmitting a router advertisement to the wireless terminal using the maximum number of hops in the first network as a hop limit;
  • the hop limit in the communication packet is set to the maximum number of hops in the second network, and the communication packet to be transmitted from the second network to the first network And the hop limit in the communication packet is And a hop limit rewriting unit for setting the maximum number of hops in the workpiece, the communication unit, wherein the transfer of communication packets hop limit is set by the hop limit rewriter.
  • a program of a wireless device is a program of a wireless device disposed between a first network and a second network and wirelessly connected to a wireless terminal disposed in the first network, the wireless device comprising A storage unit that stores a computer's computer, the maximum number of hops in the first network and the maximum number of hops in the second network, and sends the router advertisement to the wireless terminal using the maximum number of hops in the first network as a hop limit.
  • Communication unit and when receiving a communication packet transmitted from the first network to the second network, setting the hop limit in the communication packet to the maximum number of hops in the second network; Receiving a communication packet transmitted from the first network to the first network Function as a hop limit rewriting unit that sets the hop limit in the communication packet to the maximum number of hops in the first network, and the communication unit transfers the communication packet for which the hop limit is set by the hop limit rewriting unit To work as you
  • the wireless device is a wireless device wirelessly connected to a wireless master device disposed between the first network and the second network, and disposed in the first network, from the wireless master device Communication that generates a communication packet including a hop limit setting unit that sets the received hop limit when the hop limit included in the transmitted router advertisement is received, and the hop limit set by the hop limit setting unit
  • a packet generation unit and a communication unit for transmitting the communication packet, the hop number from another wireless device adjacent in the first network to the wireless master unit is obtained, and the hop from the wireless master unit to itself Providing a route generation unit that generates a route so that the number does not exceed the hop limit set by the hop limit setting unit; And features.
  • a program of a wireless device is a program of a wireless device wirelessly connected to a wireless master device disposed between a first network and a second network and disposed in the first network, A hop limit setting unit configured to set the received hop limit when the computer of the wireless master device receives the hop limit included in the router advertisement transmitted from the wireless master device; and the hop limit setting unit A communication packet generation unit for generating a communication packet including the hop limit, and the number of hops from the other wireless device adjacent in the first network to the wireless master, and the hop from itself to the wireless master Route generation for generating a route so that the number does not exceed the hop limit set by the hop limit setting unit To function as.
  • the router advertisement is sent to the wireless device with the maximum number of hops in the wireless communication network as the hop limit, and is set as the hop limit of the wireless device. This makes it possible to suppress the communication delay that occurs when using a powerless wireless device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a communication system shown as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a route in a user home system in a communication system shown as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a header format in an IPv6 packet.
  • FIG. 4 is a sequence diagram showing transmission and reception of signals of each part in the communication system shown as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing that a plurality of paths exist in the communication system shown as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure for obtaining a route by the wireless terminal in the communication system shown as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure for finding a route by an edge router in the communication system shown as an embodiment of the present invention.
  • a communication system shown as an embodiment of the present invention is configured, for example, as shown in FIG.
  • the user home system 1 communicates with the personal computer 2 and the external server 3 via the IP network NW and the routers 2a and 3a.
  • the user home system 1 constitutes a wireless communication network capable of IP communication as a first network.
  • the IP network NW constitutes a wired or wireless communication network capable of IP communication as a second network.
  • the wireless terminal 11 in the wireless communication network, the edge router 12, and the personal computer 2 and the external server 3 in the IP network NW can communicate using IPv6.
  • the communication system notifies the personal computer 2 of the condition and the like in the user's home by the user home system 1 in response to a request generated by the personal computer 2 operated by the user, for example. Further, the communication system supplies sensor information detected by the wireless terminal 11 to the external server 3 in order to monitor the inside of the user's home by the external server 3, for example.
  • the user home system 1 includes a plurality of wireless terminals 11 as a second wireless device (wireless slave device), an edge router 12 as a first wireless device (wireless master device), and a broadband router 13.
  • the edge router 12 functions as a master to the wireless terminal 11.
  • the wireless terminal 11 transmits and receives wireless signals to and from the edge router 12 or another wireless terminal 11.
  • the wireless terminal 11 is a sensor, a switch or the like provided in the user's house. Examples of the wireless terminal 11 include various sensors such as a temperature sensor, various switches such as a light switch, and various home appliances such as a light and an air conditioner.
  • the wireless terminal 11 outputs data such as a sensor signal and an on / off state as a wireless signal in order to allow the user to view the situation in the user's home. This wireless signal is directly transmitted to the edge router 12 or multihop transmitted to the edge router 12 via another wireless terminal 11.
  • the wireless terminal 11 performs a process of setting a hop limit by router advertisement, a process of calculating a route based on the hop limit, and the like.
  • the wireless terminal 11 is a computer including at least a storage unit, a communication I / F circuit, a CPU, and a program, and the CPU executes the program.
  • the program of the wireless terminal 11 executes an operation of setting a hop limit by router advertisement and an operation of calculating a route as described later.
  • the edge router 12 transmits and receives a wireless signal to and from the wireless terminal 11.
  • the edge router 12 transmits a wireless signal to the wireless terminal 11 in response to a transmission request from the broadband router 13, receives a wireless signal from the wireless terminal 11, and supplies data to the broadband router 13.
  • the edge router 12 performs an operation of setting the hop limit of the wireless terminal 11, an operation of rewriting the hop limit of the packet, and an operation of calculating the route to the wireless terminal 11, as described later.
  • the edge router 12 is a computer including at least a storage unit, a communication I / F circuit, a CPU, and a program, and the CPU executes the program. Thereby, the program of the edge router 12 executes an operation of transmitting a router advertisement, an operation of rewriting a hop limit, and an operation of calculating a route to the wireless terminal 11, as described later.
  • the broadband router 13 is a first wireless device disposed between the user home system 1 as a first network and the IP network NW as a second network.
  • the broadband router 13 causes the wireless terminal 11 to transmit a wireless signal via the edge router 12.
  • the broadband router 13 transmits data transmitted from the wireless terminal 11 via the edge router 12 to the personal computer 2 or the external server 3.
  • the wireless terminal 11 when the wireless terminal 11 can not directly communicate with the edge router 12, the wireless terminal 11 can communicate via the other wireless terminal 11.
  • This mechanism is generally called multi-hop.
  • the wireless terminal 11C in order for the wireless terminal 11C to communicate with the edge router 12, it is necessary to perform multi-hop communication via the wireless terminal 11B and the wireless terminal 11A.
  • the wireless terminal 11 When the wireless terminal 11 communicates by multi-hop communication, the wireless terminal 11 generally has lower information processing capability than a personal computer or the like, and often requires a long time to transfer a packet. For example, if personal computers directly connected by wire connection transmit ping packets, even if communication is possible in 1 msec or less, communication time of 20 msec or more may be required if the wireless terminals 11 are each other. Therefore, when there is a restriction on the communication time when the wireless terminal 11 communicates by multi-hop communication, there is a demand to limit the number of multi-hop hops in the wireless communication network.
  • the edge router 12 of the user home system 1 sets the hop limit of the wireless terminal 11.
  • the area where the hop limit (Hop Limit) is stored is provided in the header portion of the IPv6 packet as shown in FIG.
  • the wireless terminal 11 stores the hop limit value in the hop limit field of the IPv6 packet created after the setting.
  • the edge router 12 stores the maximum number of hops in the wireless communication network of the user premises system 1 and the maximum number of hops in the IP network NW. Then, the edge router 12 sends a router advertisement to the wireless terminal 11 with the maximum number of hops in the wireless communication network as the hop limit.
  • the wireless terminal 11 when the wireless terminal 11 receives the hop limit included in the router advertisement transmitted from the edge router 12, the wireless terminal 11 sets the received hop limit (hop limit setting unit). After that, the wireless terminal 11 generates a communication packet including the set hop limit (communication packet generation unit). Thereby, the wireless terminal 11 sends out the communication packet as a wireless signal.
  • the edge router 12 when the edge router 12 receives a communication packet transmitted from the wireless communication network to the IP network NW, it rewrites the hop limit in the communication packet to the maximum number of hops in the IP network NW. On the other hand, when the edge router 12 receives a communication packet transmitted from the IP network NW to the wireless communication network, the edge router 12 rewrites the hop limit in the communication packet to the maximum number of hops in the wireless communication network. Then, the edge router 12 transfers the rewritten communication packet.
  • the edge router 12 and the wireless terminals 11A to 11C operate as shown in FIG.
  • the edge router 12 periodically transmits a message (router advertisement message) S1 called Router Advertisement (router advertisement, RA).
  • the router advertisement message S1 is mainly used to transmit a 64-bit network prefix to the wireless terminals 11A to 11C on the same network.
  • Various information other than the network prefix can be notified as an option to the wireless terminals 11A to 11C in the router advertisement message S1. Therefore, the edge router 12 in the present embodiment notifies a limit value (hop limit) of the number of via terminals when the wireless terminal 11 communicates.
  • the hop limit is to avoid a long communication time path between the edge router 12 and the wireless terminal 11 when the administrator who manages the wireless communication network in the user home system 1 wants to limit the number of passing of the wireless terminal 11.
  • the hop limit is set to “2” as shown in FIG.
  • the router advertisement message S1 is supplied to the wireless terminal 11C via the wireless terminal 11A and the wireless terminal 11B.
  • Each wireless terminal 11 is set to store the hop limit included in the router advertisement message S1 in the communication packet when the router advertisement message S1 is received.
  • the wireless terminal 11 can not receive the router advertisement message S1 when not activated.
  • the wireless terminal 11 broadcasts a router solicitation message (Router Solicitation, RS).
  • the router solicitation message is directly received by the edge router 12 or relayed by the adjacent wireless terminal 11 and received by the edge router 12.
  • the edge router 12 that has received the router solicitation message can transmit a router advertisement message S1 to the wireless terminal 11.
  • Each wireless terminal 11 that has received the router advertisement message S1 determines its 128-bit IPv6 address by combining its own data link layer address (such as MAC address) and the received network prefix included in the router advertisement message S1. After that, the wireless terminal 11 confirms whether or not the IPv6 address overlaps with another wireless terminal. For this purpose, the wireless terminal 11 executes a method called Duplication Address Detection (DAD).
  • DAD Duplication Address Detection
  • the wireless terminals 11A to 11C transmit Neighbor Solicitation (NS) messages S2, S3, and S4 in which the determined IPv6 address is set as the destination address. If there is no response to the proximity request message S2 after a predetermined time, the wireless terminals 11A to 11C set the determined IPv6 address as its own IPv6 address.
  • NS Neighbor Solicitation
  • the IPv6 address and the hop limit are set by the router advertisement message S1 from the edge router 12.
  • the wireless terminals 11A to 11C transmit data to the external server 3 as necessary.
  • the wireless terminal 11C is set to transmit data to the external server 3 via the wireless terminal 11B, the wireless terminal 11A, and the edge router 12 in this order.
  • the wireless terminal 11C sets the hop limit to "2", and transmits the communication packet S5 to the wireless terminal 11B.
  • the wireless terminal 11B transfers the communication packet S5 to the wireless terminal 11A by setting the value obtained by subtracting the hop limit by 1, ie, "1".
  • the wireless terminal 11A subtracts 1 from the hop limit. Then, the hop limit becomes "0". Therefore, the wireless terminal 11A can not transfer the communication packet to the edge router 12, and discards the communication packet.
  • the wireless terminal 11A transmits, to the wireless terminal 11B, a Time Exceeded message S6 defined by ICMPv6.
  • the wireless terminal 11B receives the overtime message S6, the wireless terminal 11B transfers the overtime message S6 to the wireless terminal 11C.
  • the wireless terminal 11C can know that the communication packet S5 transmitted earlier has been discarded.
  • the wireless terminal 11B transmits data to the external server 3
  • the wireless terminal 11B sets the hop limit to "2" and transmits the communication packet S7 to the wireless terminal 11A.
  • the wireless terminal 11A transfers the communication packet S7 to the edge router 12 by setting the value obtained by subtracting 1 from the hop limit, that is, "1".
  • the edge router 12 When receiving the communication packet S7, the edge router 12 determines that data transfer to the external server 3 is possible because the hop limit is "1". The edge router 12 sets the hop limit to “253” obtained by subtracting the number of hops “2” of the wireless communication network from “255”, which is the maximum hop limit (reference value) of the IP network NW set in advance by the administrator. Create a communication packet S8. Thus, when the edge router 12 receives a communication packet transmitted from the wireless communication network to the IP network NW, the edge router 12 rewrites the hop limit in the communication packet to the maximum number of hops in the IP network NW. Then, the edge router 12 transfers the communication packet S8 addressed to the external server 3 via the broadband router 13.
  • the edge router 12 may rewrite the maximum hop number of the IP network NW to the maximum hop number of the wireless communication network.
  • a router advertisement is sent to the wireless terminal 11 with the maximum number of hops in the wireless communication network as the hop limit, and is set as the hop limit of the wireless terminals 11A to 11C.
  • the edge router 12 since the maximum number of hops in the IP network NW and the maximum number of hops in the wireless communication network are rewritten by the edge router 12, the number of hops in the IP network NW is not affected.
  • the wireless communication network in the user home system 1 since the wireless communication network in the user home system 1 often uses the weak wireless terminal 11, the response time is delayed. Therefore, it is preferable to reduce the number of hops.
  • the IP network NW such as the Internet outside the home
  • the value (255) that is usually used. According to this communication system, it is possible to set the number of hops of both in only the IPv6 layer without being aware of the control of the number of hops.
  • this communication system can communicate with the external server 3 while limiting the number of hops in the wireless communication network only by the function of the Iv6 layer, without depending on the application that can be realized by the communication system. Further, according to this communication system, the number of hops of each wireless terminal 11 from the edge router 12 which is the root node, without depending on the application and without affecting the number of hops of the Internet communication section other than the wireless unit. Can be set easily.
  • the wireless terminal 11 creates a route to the edge router 12.
  • the wireless terminal 11 acquires the number of hops from the adjacent other wireless terminal 11 to the edge router 12 in the wireless communication network, and generates a path so that the number of hops from the wireless router 11 to the edge router 12 does not exceed the hop limit.
  • the communication system can reduce unnecessary communication by not forming a path with the number of hops exceeding the hop limit.
  • the wireless communication network shown in FIG. 2 depending on the position of the wireless terminal 11, as shown in FIG. 5, there are a plurality of routes from the wireless terminal 11C to the edge router 12, and it is possible to select from a plurality of routes.
  • FIG. 5 there are a route through the wireless terminal 11B and the wireless terminal 11A indicated by a dotted line, and a route connected to the direct edge router 12 indicated by a solid line.
  • the wireless terminal 11 when a plurality of routes can be selected, the wireless terminal 11 creates a route so as not to exceed the hop limit defined by the router advertisement transmitted from the edge router 12. Further, when a plurality of routes not exceeding the hop limit is created, the wireless terminal 11 selects a route based on the response time with the other wireless terminal 11 and the reception strength of radio waves.
  • the wireless terminal 11 operates, for example, in accordance with the processing procedure as shown in FIG. For example, an example performed by the wireless terminal 11C in FIG. 5 will be described.
  • the wireless terminal 11C sets the hop limit in step ST2.
  • the hop limit is "2".
  • the wireless terminal 11C transmits a message requesting the number of hops to the edge router 12 to the nearby wireless terminal 11 or edge router 12 by broadcast communication.
  • the edge router 12 receives the request message of the number of hops, the edge router 12 can directly communicate with the wireless terminal 11 without passing through the other wireless terminal 11. For this reason, the edge router 12 sends back the hop number "1".
  • the wireless terminal 11B receives a request message for the number of hops by broadcast communication from the wireless terminal 11C, the wireless terminal 11B is connected to the edge router 12 via the wireless terminal 11A, so the number of hops “3 "Reply.
  • the wireless terminal 11C determines whether it is possible to create a route that does not exceed the hop limit.
  • the wireless terminal 11C compares the hop limit "2" with the number of hops obtained in step ST3.
  • the wireless terminal 11C determines that the number of hops of the route passing through the wireless terminal 11B is "3" and the hop limit "2" is exceeded.
  • the wireless terminal 11A determines that the hop limit “2” is not exceeded, and the process proceeds to step ST6.
  • step ST5 the wireless terminal 11C notifies the outside that a route not exceeding the hop limit can not be created, and ends the processing. This notification is, for example, displayed on the GUI of the wireless terminal 11 which transmits an e-mail to a portable terminal owned by the administrator.
  • a route not exceeding the hop limit can not be created, and it may be informed that the route passing through the wireless terminal 11B has been excluded from the route setting.
  • the administrator it is possible for the administrator to take measures for reviewing the installation location of the wireless terminal 11, increasing the transmission radio wave intensity, and increasing the number of routes not exceeding the hop limit. If the wireless terminal has a GUI or the like, it is also possible to display route setting information on the GUI and notify the administrator.
  • step ST6 the wireless terminal 11C creates a path that does not exceed the hop limit.
  • the wireless terminal 11C creates a route for transmitting a wireless signal directly to the edge router 12.
  • the wireless terminal 11C determines whether or not a plurality of routes not exceeding the hop limit are created in step ST6. The wireless terminal 11C ends the process because only the route for transmitting the wireless signal directly to the edge router 12 is created.
  • step ST8 the wireless terminal 11 measures the response time with the edge router 12 for each route.
  • step ST9 the wireless terminal 11 determines whether or not the difference in response time with the edge router 12 for each route measured in step ST8 is equal to or less than a predetermined value. If the difference in response time with the edge router 12 for each path is equal to or less than a predetermined value, the process proceeds to step ST10. If not, the process proceeds to step ST11.
  • step ST11 the wireless terminal 11 selects a path whose response time with the edge router 12 is short, and ends the processing. Thereby, the wireless terminal 11C selects a route based on the response time with the edge router 12, and route selection with less delay time becomes possible. Also, if the route has been established, instead of the average response time, a ping packet is sent to each wireless terminal 11, the actual response time is measured, and the response is compared with the preset acceptable response time, and the response within the tolerance It can do multi-hop on the path of time. Thus, it is possible to construct a wireless communication network capable of responding with a response time determined more accurately.
  • step ST10 the wireless terminal 11 selects a route based on the received radio wave strength because the difference in response time with the edge router 12 is equal to or less than a predetermined value. At this time, the wireless terminal 11 selects the route of the wireless terminal 11 or edge router 12 having the highest received radio wave strength among the plurality of routes with the adjacent wireless terminal 11 or edge router 12. As a result, even when there are a plurality of routes with similar response times, it is possible to select a more stable route for wireless communication.
  • step ST21 the edge router 12 sends a ping packet to the nearby wireless terminal 11.
  • the edge router 12 measures, for each wireless terminal 11, the response time until the response packet to the ping packet sent out in step ST21 is returned.
  • the edge router 12 calculates the average response time of the wireless terminal 11 in the wireless communication network by calculating the average of all the response times measured for each wireless terminal 11 in step ST22. This average response time can be considered as response time per hop in a wireless communication network.
  • the edge router 12 calculates the product of the average response time obtained in step ST23 and the number of hops to each wireless terminal 11 as the response time from the edge router 12 to each wireless terminal 11.
  • the edge router 12 determines whether the response time from the edge router 12 to each wireless terminal 11 calculated in step ST24 is shorter than a preset allowable response time. If the response time from the edge router 12 to each wireless terminal 11 is shorter than the allowable response time, the process proceeds to step ST26 to create a route to the wireless terminal 11. On the other hand, when the response time from the edge router 12 to each wireless terminal 11 is not shorter than the allowable response time, the route to the wireless terminal 11 is discarded.
  • the edge router 12 since the edge router 12 generates a path only with a path whose product of the average response time and the number of hops is smaller than a predetermined communication time, the wireless communication which responds in a limited communication time You can build a network.
  • response time such as control delay time is important.
  • the communication time is estimated by estimating the communication time from the hop count and the average response time to the adjacent wireless terminal 11. It can be eliminated in advance.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

　エッジルータ１２は、ルータ広告を無線端末１１に送信することにより無線端末１１にホップリミットを通知する。無線端末１１は、ＩＰｖ６パケットのホップリミットフィールドに、通知されたホップリミットを格納する。エッジルータ１２は、ユーザ宅内システム１における最大ホップ数とＩＰネットワークＮＷにおける最大ホップ数とを記憶しており、ユーザ宅内システム１からＩＰネットワークＮＷに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットをＩＰネットワークＮＷにおける最大ホップ数に設定し、ＩＰネットワークＮＷからユーザ宅内システム１に送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットをユーザ宅内システム１における最大ホップ数に設定する。

Description

通信システム、無線機器、及び、無線機器のプログラム
　本発明は、通信システム、無線機器、及び、無線機器のプログラムに関する。
　従来より、６ＬｏＷＰＡＮ（IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks）の標準である下記の非特許文献が知られている。６ＬｏＷＰＡＮは、ＩＰｖ６をＩＥＥＥ　８０２．１５．４上で利用可能にするものである。この６ＬｏｗＰＡＮにおいて、低消費電力の無線リンク上でＩＰｖ６による通信を行う無線機器は、内部リソースが十分でなく、例えば、同一リンク内のpingパケットの送信に２０～３０ｍｓｅｃかかる場合もある。なお、ＰＣ等の高リソース機器であれば、pingパケットのｍ（ミリ）ｓｅｃオーダ以下である。
RFC 4944 Transmission of IPv6 Packets over IEEE 802.15.4 Networks
　６ＬｏｗＰＡＮにおける無線端末は、マルチホップルーティングの機能を具備している。これにより、この無線端末は、複数の無線端末を経由して、ルートノードに相当するエッジルータを介してインターネット接続され、通信を行う。
　しかし、上述のように内部リソースが低い非力な無線端末を利用してマルチホップルーティングして通信すると、ホップしていく無線端末での演算時間の積算値が大きくなり、通信の遅延が大きくなる。
　そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、非力な無線端末を使用した場合に生ずる通信遅延を抑制することができる通信システム、無線機器、及び、無線機器のプログラムを提供することを目的とする。
　第１の態様に係る通信システムは、第１ネットワークと第２ネットワークの間に配される第１無線機器と、前記第１ネットワークに配されて前記第１無線機器と無線接続される第２無線機器とを備える通信システムであって、前記第１無線機器は、前記第１ネットワークにおける最大ホップ数と前記第２ネットワークにおける最大ホップ数とを記憶する記憶部と、前記第１ネットワークにおける最大ホップ数をホップリミットとしてルータ広告を前記第２無線機器に送出する第１通信部とを備え、前記第２無線機器は、前記第１無線機器から送信されたルータ広告に含まれるホップリミットを受信した場合に、当該受信したホップリミットに設定するホップリミット設定部と、当該設定されたホップリミットを含めた通信パケットを生成する通信パケット生成部と、前記通信パケットを送出する第２通信部とを備え、前記第１無線機器は、前記第１ネットワークから前記第２ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第２ネットワークにおける最大ホップ数に設定し、前記第２ネットワークから前記第１ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第１ネットワークにおける最大ホップ数に設定するホップリミット書換部を備え、前記第１通信部は、前記ホップリミット書換部によりホップリミットが設定された通信パケットを転送することを特徴とする。
　第１の態様に係る通信システムであって、第２の態様は、前記第２無線機器は、前記第１ネットワークにおいて隣接する他の第２無線機器から前記第１無線機器までのホップ数を取得し、自身から第１無線機器までのホップ数が前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミットを越えないように経路を生成する経路生成部を備えることを特徴とする。
　第２の態様に係る通信システムであって、第３の態様は、前記第２無線機器は、前記経路生成部によって前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミット内のホップ数で経路が生成できない場合に、その旨を外部に報知することを特徴とする。
　第２の態様に係る通信システムであって、第４の態様は、前記第２無線機器における前記経路生成部は、前記第１無線機器との間の複数の経路を生成した後に、前記第１無線機器との間の応答時間を計測し、当該応答時間に基づいて経路を選択することを特徴とする。
　第４の態様に係る通信システムであって、第５の態様は、前記第２無線機器における前記経路生成部は、前記応答時間の差が所定値以下である場合に、受信電波強度に基づいて経路を選択することを特徴とする。
　第１の態様に係る通信システムであって、第６の態様は、前記第１無線機器は、前記第１ネットワークにおいて隣接する第２無線機器までの平均応答時間を計測する応答時間計測部と、前記応答期間計測部により計測された平均応答時間と前記ホップ数との積が予め定められた通信時間よりも小さい経路のみで経路を生成するルーテイング処理部とを備えることを特徴とする。
　第７の態様に係る無線機器は、第１ネットワークと第２ネットワークの間に配され、前記第１ネットワークに配された無線端末と無線接続される無線機器であって、前記第１ネットワークにおける最大ホップ数と前記第２ネットワークにおける最大ホップ数とを記憶する記憶部と、前記第１ネットワークにおける最大ホップ数をホップリミットとしてルータ広告を前記無線端末に送出する通信部と、前記第１ネットワークから前記第２ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第２ネットワークにおける最大ホップ数に設定し、前記第２ネットワークから前記第１ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第１ネットワークにおける最大ホップ数に設定するホップリミット書換部とを備え、前記通信部が、前記ホップリミット書換部によりホップリミットが設定された通信パケットを転送することを特徴とする。
　第８の態様に係る無線機器のプログラムは、第１ネットワークと第２ネットワークの間に配され、前記第１ネットワークに配された無線端末と無線接続される無線機器のプログラムであって、前記無線機器のコンピュータを、前記第１ネットワークにおける最大ホップ数と前記第２ネットワークにおける最大ホップ数とを記憶する記憶部と、前記第１ネットワークにおける最大ホップ数をホップリミットとしてルータ広告を前記無線端末に送出する通信部と、前記第１ネットワークから前記第２ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第２ネットワークにおける最大ホップ数に設定し、前記第２ネットワークから前記第１ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第１ネットワークにおける最大ホップ数に設定するホップリミット書換部として機能させ、前記通信部を、前記ホップリミット書換部によりホップリミットが設定された通信パケットを転送するように機能させる。
　第９の態様に係る無線機器は、第１ネットワークと第２ネットワークの間に配される無線親機と無線接続され、前記第１ネットワークに配された無線機器であって、前記無線親機から送信されたルータ広告に含まれるホップリミットを受信した場合に、当該受信したホップリミットに設定するホップリミット設定部と、前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミットを含めた通信パケットを生成する通信パケット生成部と、前記通信パケットを送出する通信部とを備え、前記第１ネットワークにおいて隣接する他の無線機器から前記無線親機までのホップ数を取得し、自身から前記無線親機までのホップ数が前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミットを越えないように経路を生成する経路生成部を備えることを特徴とする。
　第１０の態様に係る無線機器のプログラムは、第１ネットワークと第２ネットワークの間に配される無線親機と無線接続され、前記第１ネットワークに配された無線機器のプログラムであって、前記無線親機のコンピュータを、前記無線親機から送信されたルータ広告に含まれるホップリミットを受信した場合に、当該受信したホップリミットに設定するホップリミット設定部と、前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミットを含めた通信パケットを生成する通信パケット生成部と、前記第１ネットワークにおいて隣接する他の無線機器から前記無線親機までのホップ数を取得し、自身から前記無線親機までのホップ数が前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミットを越えないように経路を生成する経路生成部として機能させるための。
　上述した態様によれば、無線通信ネットワークにおける最大ホップ数をホップリミットとしてルータ広告を無線機器に送出して、無線機器のホップリミットとして設定する。これにより、非力な無線機器を使用した場合に生ずる通信遅延を抑制することができる。
図１は、本発明の一実施形態として示す通信システムの構成例を示すブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態として示す通信システムにおけるユーザ宅内システム内の経路を示すブロック図である。 図３は、ＩＰｖ６パケットにおけるヘッダフォーマットを示す図である。 図４は、本発明の一実施形態として示す通信システムにおいて、各部の信号の授受について示すシーケンス図である。 図５は、本発明の一実施形態として示す通信システムにおいて、複数の経路が存在することを示すブロック図である。 図６は、本発明の一実施形態として示す通信システムにおける無線端末によって経路を求めるための処理手順を示すフローチャートである。 図７は、本発明の一実施形態として示す通信システムにおけるエッジルータによって経路を求めるための処理手順を示すフローチャートである。
　本発明の実施形態として示す通信システムは、例えば図１に示すように構成される。この通信システムは、ユーザ宅内システム１が、ＩＰネットワークＮＷ及びルータ２ａ、３ａを介してパーソナルコンピュータ２や、外部サーバ３と通信を行うものである。ユーザ宅内システム１は、第１ネットワークとしてのＩＰ通信が可能な無線通信ネットワークを構成している。一方、ＩＰネットワークＮＷは、第２ネットワークとしてのＩＰ通信が可能な有線又は無線通信ネットワークを構成している。この通信システムにおいて、無線通信ネットワークにおける無線端末１１、エッジルータ１２、ＩＰネットワークＮＷにおけるパーソナルコンピュータ２や外部サーバ３は、ＩＰｖ６を使って通信することが可能である。
　この通信システムは、例えばユーザが操作するパーソナルコンピュータ２で発生した要求に応じて、ユーザ宅内システム１によってユーザ宅内の状況等をパーソナルコンピュータ２に通知する。また、通信システムは、例えば外部サーバ３によってユーザ宅内を監視するために、無線端末１１によって検知するセンサ情報を外部サーバ３に供給する。
　ユーザ宅内システム１は、第２無線機器（無線子機）としての複数の無線端末１１と、第１無線機器（無線親機）としてのエッジルータ１２と、ブロードバンドルータ１３とを含む。エッジルータ１２は、無線端末１１に対する親機として機能する。
　無線端末１１は、エッジルータ１２又は他の無線端末１１との間で無線信号を送受信する。無線端末１１は、ユーザの宅内に設けられたセンサ、スイッチ等である。無線端末１１としては、例えば、温度センサ等の各種のセンサ、照明スイッチ等の各種のスイッチ、照明や空調機器等の各種家電機器などが挙げられる。無線端末１１は、ユーザ宅内の状況をユーザに閲覧等させるために、センサ信号やオンオフ状態等のデータを無線信号として出力する。この無線信号は、直接的にエッジルータ１２に送信され、又は、他の無線端末１１を介してエッジルータ１２にマルチホップ送信される。
　この無線端末１１は、後述するように、ルータ広告によってホップリミットを設定する処理やホップリミット等に基づいて経路を演算する処理等を行う。無線端末１１は、少なくとも、記憶部や通信Ｉ／Ｆ回路、ＣＰＵ及びプログラムを含むコンピュータであり、ＣＰＵがプログラムを実行する。これにより、無線端末１１のプログラムは、後述するように、ルータ広告によってホップリミットを設定する動作や、経路を演算する動作を実行させる。
　エッジルータ１２は、無線端末１１との間で無線信号を送受信する。エッジルータ１２は、ブロードバンドルータ１３からの送信要求に応じて無線信号を無線端末１１に送信し、無線端末１１から無線信号を受信して、データをブロードバンドルータ１３に供給する。また、エッジルータ１２は、後述するように、無線端末１１のホップリミットを設定する動作や、パケットのホップリミットを書き換える動作、無線端末１１までの経路を演算する動作を行う。
　エッジルータ１２は、少なくとも、記憶部や通信Ｉ／Ｆ回路、ＣＰＵ及びプログラムを含むコンピュータであり、ＣＰＵがプログラムを実行する。これにより、エッジルータ１２のプログラムは、後述するように、ルータ広告を送信する動作や、ホップリミットを書き換える動作、無線端末１１までの経路を演算する動作を実行させる。
　ブロードバンドルータ１３は、第１ネットワークとしてのユーザ宅内システム１と、第２ネットワークとしてのＩＰネットワークＮＷとの間に配される第１無線機器である。ブロードバンドルータ１３は、パーソナルコンピュータ２や外部サーバ３からの要求に応じて、エッジルータ１２を介して無線端末１１に無線信号を送出させる。また、ブロードバンドルータ１３は、エッジルータ１２を介した無線端末１１から送信されたデータをパーソナルコンピュータ２や外部サーバ３に送信する。
　このような通信システムにおいて、無線端末１１はエッジルータ１２と直接通信できない場合には、他の無線端末１１を経由して通信することが可能である。この仕組みは一般的にマルチホップと称される。例えば、図２に示すように、無線端末１１Ｃがエッジルータ１２と通信するためには、無線端末１１Ｂ、無線端末１１Ａを経由するマルチホップ通信を行う必要がある。
　マルチホップ通信によって無線端末１１が通信する場合、一般的に無線端末１１はパーソナルコンピュータ等に比べて、情報処理能力が低く、パケットを転送するための時間を長く要することが多い。例えば、直接に有線接続されたパーソナルコンピュータ同士でpingパケットを送信すれば、１ｍｓｅｃ以下で通信可能であっても、無線端末１１同士であれば、２０ｍｓｅｃ以上の通信時間を要することもある。そのため、マルチホップ通信によって無線端末１１が通信するときの通信時間に制約がある場合は、無線通信ネットワークにおけるマルチホップのホップ数を制限したいという要求がある。
　したがって、この通信システムでは、ユーザ宅内システム１のエッジルータ１２によって無線端末１１のホップリミットを設定する。このホップリミット（Hop Limit）が格納される領域は、図３に示すように、ＩＰｖ６パケットのヘッダ部に設けられている。無線端末１１は、ホップリミットが設定されると、設定後に作成するＩＰｖ６パケットのホップリミットフィールドに、ホップリミットの値を格納する。
　エッジルータ１２は、ユーザ宅内システム１の無線通信ネットワークにおける最大ホップ数とＩＰネットワークＮＷにおける最大ホップ数とを記憶している。そして、エッジルータ１２は、無線通信ネットワークにおける最大ホップ数をホップリミットとしてルータ広告を無線端末１１に送出する。
　これに対し、無線端末１１は、エッジルータ１２から送信されたルータ広告に含まれるホップリミットを受信した場合に、当該受信したホップリミットに設定する（ホップリミット設定部）。その後、無線端末１１は、当該設定されたホップリミットを含めた通信パケットを生成する（通信パケット生成部）。これにより、無線端末１１は、通信パケットを無線信号として送出する。
　また、この通信システムにおいて、エッジルータ１２は、無線通信ネットワークからＩＰネットワークＮＷに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットをＩＰネットワークＮＷにおける最大ホップ数に書き換える。一方、エッジルータ１２は、ＩＰネットワークＮＷから無線通信ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを無線通信ネットワークにおける最大ホップ数に書き換える。そして、エッジルータ１２は、当該書き換えた通信パケットを転送する。
　この通信システムにおいて、エッジルータ１２、無線端末１１Ａ～１１Ｃは、図４に示すように動作する。
　エッジルータ１２は、定期的にRouter Advertisement（ルータ広告、ＲＡ）と呼ばれるメッセージ（ルータ広告メッセージ）Ｓ１を送信している。このルータ広告メッセージＳ１は、主に同一ネットワーク上の無線端末１１Ａ～１１Ｃに６４ビット長のネットワークプレフィックスを送信するために用いられる。このルータ広告メッセージＳ１には、ネットワークプレフィックス以外にも各種情報をオプションとして無線端末１１Ａ～１１Ｃに通知可能である。そこで、本実施形態におけるエッジルータ１２は、無線端末１１が通信する際の端末経由数の制限値（ホップリミット（Hop Limit））を通知する。
　ホップリミットは、ユーザ宅内システム１における無線通信ネットワークを管理する管理者が、無線端末１１の経由数を制限したい場合に、エッジルータ１２と無線端末１１との間の通信時間の長い経路を避けるために設定される。具体的には、図２に示した通信システムにおいて、図４のように、ホップリミットは、“２”に設定される。このルータ広告メッセージＳ１は、無線端末１１Ａ、無線端末１１Ｂを経由して、無線端末１１Ｃまで供給される。各無線端末１１は、ルータ広告メッセージＳ１を受信すると、当該ルータ広告メッセージＳ１に含まれたホップリミットを、通信パケットに格納することが設定される。
　また、この通信システムにおいて、無線端末１１は、起動していない場合にはルータ広告メッセージＳ１を受信できない。これに対し、無線端末１１は、当該無線端末１１が起動した時に、ルータ要請メッセージ（Router Solicitation、ＲＳ）を同報送信する。このルータ要請メッセージは、直接にエッジルータ１２に受信され、又は、隣接する無線端末１１により中継されてエッジルータ１２に受信される。
　ルータ要請メッセージを受信したエッジルータ１２は、ルータ広告メッセージＳ１を無線端末１１に送信できる。ルータ広告メッセージＳ１を受信した各無線端末１１は、自身のデータリンク層アドレス（MACアドレス等）とルータ広告メッセージＳ１に含まれる受信したネットワークプレフィックスとを組み合わせて、１２８ビットのＩＰｖ６アドレスを決定する。その後、無線端末１１は、他の無線端末とＩＰｖ６アドレスが重複していないかを確認する。このために、無線端末１１は、重複アドレス検知（Duplication Address Detection、ＤＡＤ）と呼ばれる方法を実行する。無線端末１１Ａ～１１Ｃは、決定したＩＰｖ６アドレスを宛先アドレスに設定した近隣要請メッセージ（Neighbor Solicitation、ＮＳ）Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を送信する。無線端末１１Ａ～１１Ｃは、一定時間後に近隣要請メッセージＳ２に対する応答がなければ、決定したＩＰｖ６アドレスを自身のＩＰｖ６アドレスとして設定する。
　このように、無線端末１１Ａ～１１Ｃは、エッジルータ１２からのルータ広告メッセージＳ１によってＩＰｖ６アドレス及びホップリミットが設定される。この無線端末１１Ａ～１１Ｃは、必要に応じて、外部サーバ３にデータを送信する。
　ここで、図２に示したように、無線端末１１Ｃが、無線端末１１Ｂ、無線端末１１Ａ、エッジルータ１２の順で経由して外部サーバ３にデータを送信するように経路設定されているとする。この場合、無線端末１１Ｃは外部サーバ３にデータを送信する際にホップリミットを“２”に設定して、無線端末１１Ｂに通信パケットＳ５を送信する。無線端末１１Ｂは、通信パケットＳ５を受信すると、ホップリミットを１だけ減算した値、すなわち“１”に設定して、無線端末１１Ａに通信パケットＳ５を転送する。無線端末１１Ａは、通信パケットＳ５を受信すると、ホップリミットを１だけ減算する。すると、ホップリミットが“０”となる。このため、無線端末１１Ａは、エッジルータ１２に通信パケットを転送することができず、通信パケットを破棄する。
　その後、無線端末１１Ａは、無線端末１１ＢにＩＣＭＰｖ６により規定された時間超過メッセージ（Time Exceeded）Ｓ６を送信する。無線端末１１Ｂは、時間超過メッセージＳ６を受信すると、当該時間超過メッセージＳ６を無線端末１１Ｃに転送する。無線端末１１Ｃは、時間超過メッセージＳ６を受信すると、先に送信した通信パケットＳ５が破棄されたことを知ることができる。
　また、無線端末１１Ｂが外部サーバ３にデータを送信する場合にも、無線端末１１Ｂは、ホップリミットを“２”に設定して、無線端末１１Ａに通信パケットＳ７を送信する。無線端末１１Ａは、通信パケットＳ７を受信すると、ホップリミットを１だけ減算した値、すなわち“１”に設定して、エッジルータ１２に通信パケットＳ７を転送する。
　エッジルータ１２は、通信パケットＳ７を受信すると、ホップリミットが“１”であるため、外部サーバ３に対してデータの転送が可能であると判断する。エッジルータ１２は、予め管理者によって設定されたＩＰネットワークＮＷのホップリミット最大値（基準値）である“２５５”から無線通信ネットワークのホップ数“２”を減算した“２５３”をホップリミットに設定した通信パケットＳ８を作成する。これにより、エッジルータ１２は、無線通信ネットワークからＩＰネットワークＮＷに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットをＩＰネットワークＮＷにおける最大ホップ数に書き換える。そして、エッジルータ１２は、ブロードバンドルータ１３を介して外部サーバ３に宛てた通信パケットＳ８を転送する。
　なお、この動作例では、ユーザ宅内システム１から外部サーバ３にデータを送信する場合について説明した。これに対し、外部サーバ３から無線端末１１に要求等を送信する場合には、エッジルータ１２は、ＩＰネットワークＮＷの最大ホップ数を無線通信ネットワークの最大ホップ数に書き換えれば良い。
　以上説明したように、この通信システムによれば、無線通信ネットワークにおける最大ホップ数をホップリミットとしてルータ広告を無線端末１１に送出して、無線端末１１Ａ～１１Ｃのホップリミットとして設定する。これにより、この通信システムによれば、非力な無線端末１１を使用した場合に生ずる通信遅延を抑制することができる。
　また、この通信システムによれば、エッジルータ１２によってＩＰネットワークＮＷにおける最大ホップ数と無線通信ネットワークにおける最大ホップ数とを書き換えるので、ＩＰネットワークＮＷにおけるホップ数に影響を与えることがない。
　すなわち、ユーザ宅内システム１における無線通信ネットワークは非力な無線端末１１を用いることが多いため応答時間が遅くなる。したがって、ホップ数を低減することが好ましい。一方、宅外のインターネット等のＩＰネットワークＮＷでは、特に端末による制限はない。従って、通常用いられる値（２５５）を用いることが好ましい。この通信システムによれば、ホップ数の制御を意識せずにＩＰｖ６の層だけで、双方のホップ数を設定することを実現することができる。
　また、この通信システムは、当該通信システムで実現可能なアプリケーションに依存することなく、Ｉｖ６層の機能だけで、無線通信ネットワークにおけるホップ数を制限しながら、外部サーバ３と通信可能になる。また、この通信システムによれば、アプリケーションに依存することなく、また、無線部以外のインターネット通信区間のホップ数に影響を与えることなく、ルートノードであるエッジルータ１２から各無線端末１１のホップ数を簡易に設定することができる。
　つぎに、上述した通信システムにおいて、無線端末１１によってエッジルータ１２までの経路を作成するものについて説明する。無線端末１１は、無線通信ネットワークにおいて隣接する他の無線端末１１からエッジルータ１２までのホップ数を取得し、自身からエッジルータ１２までのホップ数がホップリミットを越えないように経路を生成する。これにより、通信システムは、ホップリミットを越えるホップ数の経路を形成しないようにして不要な通信を低減させることができる。
　例えば、図２に示した無線通信ネットワークでは、無線端末１１の位置によっては、図５に示すように、無線端末１１Ｃからエッジルータ１２までの経路が複数あり、複数の経路から選択可能である。図５では、点線で示した無線端末１１Ｂ及び無線端末１１Ａを経由する経路と、実線で示した直接エッジルータ１２に接続する経路がある。
　このように複数の経路が選択可能な場合、無線端末１１は、エッジルータ１２から送信されたルータ広告で規定されたホップリミットを超えないように経路を作成する。また、無線端末１１は、ホップリミットを超えない複数の経路が作成された場合には、他の無線端末１１との間の応答時間や、電波の受信強度に基づいて経路を選択する。
　無線端末１１は、例えば、図６に示すような処理手順に従って動作する。なお、例えば図５における無線端末１１Ｃが行う例について説明する。
　先ず、ステップＳＴ１において、無線端末１１Ｃは、エッジルータ１２からルータ広告によってホップリミットを受信したことを判定した場合に、ステップＳＴ２において、ホップリミットを設定する。この例では、ホップリミットが“２”である。
　次のステップＳＴ３において、無線端末１１Ｃは、同報通信にて近隣の無線端末１１やエッジルータ１２に対して、エッジルータ１２までのホップ数を要求するメッセージを送信する。エッジルータ１２がホップ数の要求メッセージを受信した場合、エッジルータ１２は、他の無線端末１１を介せず直接に無線端末１１と通信可能である。このため、エッジルータ１２は、ホップ数“１”を返信する。一方、無線端末１１Ｂが無線端末１１Ｃからの同報通信によってホップ数の要求メッセージを受信した場合、無線端末１１Ｂは、無線端末１１Ａを経由してエッジルータ１２と接続されるため、ホップ数“３”を返信する。
　次のステップＳＴ４において、無線端末１１Ｃは、ホップリミットを超えない経路が作成可能か否かを判定する。無線端末１１Ｃは、ホップリミット“２”と、ステップＳＴ３で得られたホップ数とを比較する。無線端末１１Ｃは、無線端末１１Ｂを経由する経路はホップ数が“３”であり、ホップリミット“２”を超えると判定する。一方、無線端末１１Ａは、エッジルータ１２からのホップ数が“１”であるので、ホップリミット“２”を超えないと判定して、ステップＳＴ６に処理を進める。
　仮に、エッジルータ１２からホップ数が取得できなかった場合、無線端末１１Ｃは、無線端末１１Ｂからのホップ数がホップリミットを超えるので、ステップＳＴ５に処理を進める。ステップＳＴ５において、無線端末１１Ｃは、ホップリミットを超えない経路が作成できないことを外部に報知して処理を終了する。この報知は、例えば、管理者が保有する携帯端末に対してメールを送信する、無線端末１１のＧＵＩに表示する、ことが挙げられる。
　また、ホップリミットを超えない経路が作成できず、無線端末１１Ｂを経由する経路を経路設定から除外したことを報知しても良い。これにより、管理者が無線端末１１の設置個所を見直したり、送信電波強度を大きくしたり等、ホップリミットを超えない経路を増やす対策を講じることが可能になる。また、無線端末はＧＵＩ等を具備していれば、ＧＵＩに経路設定情報を表示して管理者に通知することも可能である。
　ステップＳＴ６において、無線端末１１Ｃは、ホップリミットを超えない経路を作成する。無線端末１１Ｃは、エッジルータ１２に直接無線信号を送信する経路を作成する。
　次のステップＳＴ７において、無線端末１１Ｃは、ステップＳＴ６にてホップリミットを超えない経路が複数作成されたか否かを判定する。無線端末１１Ｃは、エッジルータ１２に直接無線信号を送信する経路のみが作成されているので、処理を終了する。
　仮に、ホップリミットを超えない経路が複数作成された場合には、ステップＳＴ８に処理を進める。ステップＳＴ８において、無線端末１１は、経路毎に、エッジルータ１２との間の応答時間を計測する。
　次のステップＳＴ９において、無線端末１１は、ステップＳＴ８にて計測された経路毎のエッジルータ１２との応答時間の差が所定値以下であるか否かを判定する。経路毎のエッジルータ１２との応答時間の差が所定値以下である場合にはステップＳＴ１０に処理を進め、そうでない場合にはステップＳＴ１１に処理を進める。
　ステップＳＴ１１において、無線端末１１は、エッジルータ１２との応答時間が短い経路を選択して、処理を終了する。これにより、無線端末１１Ｃは、エッジルータ１２との間の応答時間に基づいて経路を選択して、より遅延時間の少ない経路選択が可能になる。また、経路構築後であれば、平均応答時間でなく、各無線端末１１にpingパケットを送信して実際の応答時間を計測し、予め設定された許容できる応答時間と比較し、許容内の応答時間の経路でマルチホップを行うことができる。これにより、さらに精度高く決められた応答時間で応答可能な無線通信ネットワークを構築することができる。
　ステップＳＴ１０において、無線端末１１は、エッジルータ１２との間の応答時間の差が所定値以下であるので、受信電波強度に基づいて経路を選択する。このとき、無線端末１１は、複数の経路のうち、隣接する無線端末１１又はエッジルータ１２との間で、最も受信電波強度の高い無線端末１１又はエッジルータ１２の経路を選択する。これにより、応答時間が近似した複数の経路が存在する場合であっても、より無線通信の安定した経路を選択することができる。
　つぎに、上述した通信システムにおいて、エッジルータ１２によって無線端末１１に対して要求やデータを送信する経路を演算する処理について、図７を参照して説明する。
　先ずステップＳＴ２１において、エッジルータ１２は、近隣の無線端末１１に向けてpingパケットを送出する。
　次のステップＳＴ２２において、エッジルータ１２は、ステップＳＴ２１にて送出したpingパケットに対する応答パケットが返信されてくるまでの応答時間を、各無線端末１１について計測する。
　次のステップＳＴ２３において、エッジルータ１２は、ステップＳＴ２２にて各無線端末１１について計測した全ての応答時間の平均を算出して、無線通信ネットワークにおける無線端末１１の平均応答時間を算出する。この平均応答時間は、無線通信ネットワークにおいて１ホップ当たりの応答時間とみなすことができる。
　次のステップＳＴ２４において、エッジルータ１２は、ステップＳＴ２３にて求めた平均応答時間と各無線端末１１までのホップ数の積を、エッジルータ１２から各無線端末１１への応答時間として算出する。
　次のステップＳＴ２５において、エッジルータ１２は、ステップＳＴ２４にて算出されたエッジルータ１２から各無線端末１１への応答時間が、予め設定された許容できる応答時間よりも短いか否かを判定する。エッジルータ１２から各無線端末１１への応答時間が、許容応答時間よりも短い場合には、ステップＳＴ２６に処理を進めて、当該無線端末１１への経路を作成する。一方、エッジルータ１２から各無線端末１１への応答時間が、許容応答時間よりも短くない場合には、当該無線端末１１への経路は破棄される。
　この通信システムによれば、エッジルータ１２によって、平均応答時間とホップ数との積が予め定められた通信時間よりも小さい経路のみで経路を生成するので、限られた通信時間で応答する無線通信ネットワークを構築できる。また、アプリケーションによっては制御遅延時間など応答時間が重要となるが、この通信システムによれば、ホップ数と隣接する無線端末１１までの平均応答時間により通信時間を推定して通信時間のかかる経路を予め無くすことができる。
　また、ユーザ宅内システム１における無線端末１１が多くなるほど、各無線端末からエッジルータ１２までの経路は種々様々な経路が構成されるが、ホップ数ではなく応答時間によって通信遅延が少ない経路を作成できる。
　なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
　通信システム、無線機器、及び、無線機器のプログラムの製造分野において利用可能性がある。
　１　ユーザ宅内システム
　２　パーソナルコンピュータ
　３　外部サーバ
　１１　無線端末
　１２　エッジルータ
　１３　ブロードバンドルータ

Claims (10)

  1. 　第１ネットワークと第２ネットワークの間に配される第１無線機器と、前記第１ネットワークに配されて前記第１無線機器と無線接続される第２無線機器とを備える通信システムであって、
    　前記第１無線機器は、前記第１ネットワークにおける最大ホップ数と前記第２ネットワークにおける最大ホップ数とを記憶する記憶部と、前記第１ネットワークにおける最大ホップ数をホップリミットとしてルータ広告を前記第２無線機器に送出する第１通信部とを備え、
    　前記第２無線機器は、前記第１無線機器から送信されたルータ広告に含まれるホップリミットを受信した場合に、当該受信したホップリミットに設定するホップリミット設定部と、当該設定されたホップリミットを含めた通信パケットを生成する通信パケット生成部と、前記通信パケットを送出する第２通信部とを備え、
    　前記第１無線機器は、
    　前記第１ネットワークから前記第２ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第２ネットワークにおける最大ホップ数に設定し、前記第２ネットワークから前記第１ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第１ネットワークにおける最大ホップ数に設定するホップリミット書換部を備え、
    　前記第１通信部は、前記ホップリミット書換部によりホップリミットが設定された通信パケットを転送すること
    　を特徴とする通信システム。
  2. 　前記第２無線機器は、前記第１ネットワークにおいて隣接する他の第２無線機器から前記第１無線機器までのホップ数を取得し、自身から第１無線機器までのホップ数が前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミットを越えないように経路を生成する経路生成部を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  3. 　前記第２無線機器は、前記経路生成部によって前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミット内のホップ数で経路が生成できない場合に、その旨を外部に報知することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
  4. 　前記第２無線機器における前記経路生成部は、前記第１無線機器との間の複数の経路を生成した後に、前記第１無線機器との間の応答時間を計測し、当該応答時間に基づいて経路を選択することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
  5. 　前記第２無線機器における前記経路生成部は、経路毎の前記応答時間の差が所定値以下である場合に、受信電波強度に基づいて経路を選択することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
  6. 　前記第１無線機器は、
    　前記第１ネットワークにおいて隣接する第２無線機器までの平均応答時間を計測する応答時間計測部と、
    　前記応答期間計測部により計測された平均応答時間と前記ホップ数との積が予め定められた通信時間よりも小さい経路のみで経路を生成するルーテイング処理部と
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  7. 　第１ネットワークと第２ネットワークの間に配され、前記第１ネットワークに配された無線端末と無線接続される無線機器であって、
    　前記第１ネットワークにおける最大ホップ数と前記第２ネットワークにおける最大ホップ数とを記憶する記憶部と、
    　前記第１ネットワークにおける最大ホップ数をホップリミットとしてルータ広告を前記無線端末に送出する通信部と、
    　前記第１ネットワークから前記第２ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第２ネットワークにおける最大ホップ数に設定し、前記第２ネットワークから前記第１ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第１ネットワークにおける最大ホップ数に設定するホップリミット書換部とを備え、
    　前記通信部が、前記ホップリミット書換部によりホップリミットが設定された通信パケットを転送すること
    　を特徴とする無線機器。
  8. 　第１ネットワークと第２ネットワークの間に配され、前記第１ネットワークに配された無線端末と無線接続される無線機器のプログラムであって、
    　前記無線機器のコンピュータを、
    　前記第１ネットワークにおける最大ホップ数と前記第２ネットワークにおける最大ホップ数とを記憶する記憶部と、
    　前記第１ネットワークにおける最大ホップ数をホップリミットとしてルータ広告を前記無線端末に送出する通信部と、
    　前記第１ネットワークから前記第２ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第２ネットワークにおける最大ホップ数に設定し、前記第２ネットワークから前記第１ネットワークに送信される通信パケットを受信した場合に、当該通信パケット内のホップリミットを前記第１ネットワークにおける最大ホップ数に設定するホップリミット書換部として機能させ、
    　前記通信部を、前記ホップリミット書換部によりホップリミットが設定された通信パケットを転送するように機能させるための無線機器のプログラム。
  9. 　第１ネットワークと第２ネットワークの間に配される無線親機と無線接続され、前記第１ネットワークに配された無線機器であって、
    　前記無線親機から送信されたルータ広告に含まれるホップリミットを受信した場合に、当該受信したホップリミットに設定するホップリミット設定部と、
    　前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミットを含めた通信パケットを生成する通信パケット生成部と、
    　前記通信パケットを送出する通信部とを備え、
    　前記第１ネットワークにおいて隣接する他の無線機器から前記無線親機までのホップ数を取得し、自身から前記無線親機までのホップ数が前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミットを越えないように経路を生成する経路生成部を備えることを特徴とする無線機器。
  10. 　第１ネットワークと第２ネットワークの間に配される無線親機と無線接続され、前記第１ネットワークに配された無線機器のプログラムであって、
    　前記無線親機のコンピュータを、
    　前記無線親機から送信されたルータ広告に含まれるホップリミットを受信した場合に、当該受信したホップリミットに設定するホップリミット設定部と、
    　前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミットを含めた通信パケットを生成する通信パケット生成部と、
    　前記第１ネットワークにおいて隣接する他の無線機器から前記無線親機までのホップ数を取得し、自身から前記無線親機までのホップ数が前記ホップリミット設定部により設定されたホップリミットを越えないように経路を生成する経路生成部として機能させるための無線機器のプログラム。
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