節點裝置及節點裝置執行的方法
【專利摘要】本發明提供結構簡易并且不對網絡增加負荷的能夠自主地選擇適當的路徑的節點裝置和節點裝置執行的方法。節點裝置包含：幀接收單元，接收從一個以上的對方節點向自身節點發送來的幀；存儲單元，保存包含第一信息、第二信息、第三信息的表，第一信息與從自身節點向一個以上的對方節點的每個發送的幀的通信質量有關，第二信息與從一個以上的對方節點的每個向自身節點所發送的幀的通信質量有關，第三信息是根據第一信息和第二信息計算出的且與雙向的通信質量有關的信息；優先度判定單元，基于表決定表示與一個以上的對方節點的每個有關的優先度的評價值；幀發送單元，使用評價值向一個以上的對方節點之中的優先度最高的節點發送幀。
【專利說明】節點裝置及節點裝置執行的方法
[0001]本申請是申請日為2009年04月27日、申請號為200980113894.2、發明名稱為“節
點裝置及程序”這ー母案申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發明涉及包含多個節點的網絡中的可選擇路由的裝置和節點裝置執行的方法。【背景技術】
[0003]對于網絡裝置，迄今已進行了非常多的研究。最為普及的是利用了 IPdnternetProtocol)網絡的網絡裝置。另外，以容納多個協議和網絡為目的的MPLS (Multi ProtocolLabeled Switching多協議標記交換)是具有自動地生成路徑的機制的網絡裝置。另外，作為Ad-hoc (自組織)算法的代表例,存在AODV (Ad-hoc On-Demand Vector基于按需距離矢量)和 OLSR (Optimized Link State Routing 最優化鏈路狀態)。
[0004]IP網絡裝置按照IP地址決定路由。因為IP地址自身具有樹形結構，通過從IP地址的上位向管理符合的IP網絡的網絡裝置傳送，最終能夠向作為目標的終端傳送幀。路由由IP地址體系所決定。哪個網絡裝置管理哪個IP網絡由路由表規定。多數情況下主要以手動方式設定路由表，但有時利用RIP (Routing Information Protocol路由信息協議)自動地進行更新。所謂RIP，是網絡裝置把管理的IP網絡向周圍廣播，是網絡裝置確認彼此管理的IP網絡的方式。
[0005]在MPLS中，網絡把叫做LSR (Label Switch Router標記交換路由)的網絡裝置間與外部網絡分離開來。來自外部網絡的幀通過叫做邊緣節點的橫跨外部網絡和內部網絡的雙方的網絡裝置向內部網絡取入。這時，在外部幀的前頭插入了標簽。各LSR各自具有標簽轉送表。標簽轉送表保持輸入巾貞的標簽和輸出巾貞的標簽及目的地。LSR取出所輸入的中貞的標簽，根據標簽轉送表發現符合的標簽，改寫輸出幀的標簽，向符合的目的地發送。根據標簽轉送表的LDP(Label Distribution Protocol標記分配協議)來實行。LDP是首先利用RIP等進行路由表的生成，并對其附加標簽，在鄰接節點間互相通知的協議。
[0006]AODV是在路徑檢索中使用廣播，其他的通信節點裝置反復廣播以發現通向目的節點裝置的路徑的方法。通信節點裝置為了發現作為目標的路徑向周圍發送叫做"RouteRequest (RREQ)路由請求"的巾貞。在該幀中，檢索目標的通信節點ID被清楚記載。周圍的通信節點裝置，在沒有檢索出自身的情況下，重新生成RREQ巾貞，反復進行向周圍的廣播。這時各通信節點裝置記錄從鄰接的哪個通信節點裝置接收了發送源的消息。RREQ消息到達了目的通信節點裝置時，該目的通信節點裝置生成"Route R印Iy (RREP)路由答復"幀，對發送源的節點，沿著RREQ幀發送來的路徑發送RREP幀。這樣，雙向的通信路徑就生成了。
[0007]在OLSR(Optimized Link State Routing)中，采用了通過通信節點裝置彼此定期互相交換幀，來把握網絡整體，檢測出直到目的通信節點的路徑的方式。通信節點裝置周期性地發送HELL0(問候)幀，彼此互相通知其存在。判明了成為通信對方的通信節點裝置的存在，然而，接著生成用于有效地向網絡整體分發幀的洪泛用的路徑。將其叫做MPR(MultiPoint Relay多點中繼)。通過MPR，能夠從各通信節點裝置有效地把幀向網絡整體進行廣播。其次使用該MPR，通過節點裝置彼此相互分發作為路徑生成消息的TCCTopologyControl拓撲控制)幀，全部節點裝置能夠知道網絡拓撲。對于把幀傳送到作為目標的通信節點裝置，參照成為發送源的通信節點裝置自身所知道的網絡拓撲，向應該傳送的鄰接通信節點裝置交付幀。鄰接節點裝置也同樣地進行處理，最終把幀送到目標節點裝置。
[0008]關于Ad-hoc無線通信網絡，作為周知的技術，提供了各節點廣播包含了通知自身節點的存在的信息和直到自身節點的路由度量的信息作為問候消息，接收到該問候消息的其他節點向接收到的路由度量中追加用于廣播了問候消息的節點和自身節點之間的路由的路由度量，并使用該追加后的路由度量的技術(例如，專利文獻I)。這里的路由度量是根據跳數、鏈路質量等因素算出的表示發送源和目的地間的成本的值。
[0009]專利文獻1:特表2006-526937號公報
[0010]在IP網絡裝置和MPLS中，作為前提利用了網絡自身根據地址已具有了結構的情況。因為IP地址為樹形結構，所以通過從地址的上位選擇匹配的方向來決定路由。另外，這些以有線的連接為前提。在2個通信終端間有線連接能夠進行穩定的通信，因為未被連接的通信設備不會接收幀，所以能夠簡單地只以通信機的跳數來決定。
[0011]但是在以無線通信為前提吋，以這些方式生成通信質量良好的路由是困難的。在無線通信中，通信質量與有線通信比較變壞，并且對與通信沒有直接關系的其他的通信終端也造成影響。另外通信質量對距離和周圍的環境的依賴性也較高，也隨著時間變化。當在這樣的環境下實施了上述協議的情況下，若只以跳數決定，則根據算法有可能經由遠的通信終端。但是，如果距離遠的話，則相應地通信質量也不好，所以會生成質量非常不好的路徑。
[0012]AODV在路徑生成時對網絡形成了負荷。在通信終端數少的情況下沒有問題，但在通信終端數增多通信量増加的情況下給網絡帶來的負荷増大。其結果，對通信已經建立的通信節點裝置也產生影響，引起鏈路切斷的可能性較高，結果能夠通信的節點裝置變得非常少，其大部分不能進行路徑建立。另外，也可以認為，因為如上述那樣把跳數作為基準，所以生成了通信質量不好的路徑。
[0013]在OLSR中，需要全部節點裝置知道網絡拓撲。因此在規模上產生限度。另外，判明全部節點裝置的拓撲需要時間。
[0014]如上述那樣，不論有線無線，在網絡中，根據通信量和周圍的環境影響，有時節點裝置間的通信質量發生變化，特別是在無線通信中變化更大。因此，在是包含非常多的節點裝置的網絡的情況，設置將網絡統一的服務器，通過該服務器進行網絡的管理是不實用的。之所以這樣說，是因為由于節點裝置的個數多即使只是從服務器發送控制指示也是非常大的負荷。所以，在由非常多的節點裝置形成了網絡的情況下，希望各節點裝置自主地進行路徑選擇和死活監視等的動作。
[0015]那么，在是各節點裝置自主性地進行動作的情況下，因為如上述那樣通信質量產生變化，所以在對發送給某節點裝置的發送幀進行中繼時，需要各節點裝置預先把握在當前時間點有效的路徑。例如，對于具有固定的結構的網絡和作為一般的檢索方法的ニ進制樹搜索等方法，因為網絡和樹的整體像從開始就已清楚，能夠容易判別直到哪里為止對路徑進行了捜索，對此，在如本申請作為對象的節點裝置間的鏈路發生變化那樣的網絡中，因為各節點裝置不知道哪樣的節點裝置連接到了周圍的節點裝置，所以需要用于知道直到哪里為止對路徑進行了捜索的方法。

【發明內容】

[0016]本發明提供了結構簡易并且不對網絡增加負荷的能夠自主地選擇適當的路徑的節點裝置和程序。
[0017]本發明的實施方式涉及的節點裝置，在包含多個節點裝置的網絡之中的節點裝置，具備:識別信息管理表，保存用于唯一識別幀的識別信息和與該幀的發送目的地節點有關的信息，作為自身節點所發送的幀的信息；目的地節點不同權重表，針對幀的每個最終目的地節點，為了對幀進行中繼而保存關于作為發送目的地的其他節點的權重信息；幀接收単元，接收從其他節點發送給自身節點的幀；目的地節點不同權重表更新単元，在通過上述幀接收単元接收到的上述幀的識別信息保存在上述識別信息管理表中的情況下，對于與該識別信息相對應而保存的上述發送目的地節點，更新與該幀的最終目的地對應的上述目的地節點不同權重表的數據；和幀發送目的地決定單元，在由上述幀接收単元接收到的上述幀的識別信息沒有被保存在上述識別信息管理表中的情況下，參照與上述幀的最終目的地節點相符合的上述目的地節點不同權重表，決定作為用于對該幀進行中繼的發送目的地的其他節點。
[0018]若從其他節點接收到了幀，則參照目的地節點不同權重表，決定應該轉送的節點。按照權重決定轉送目的地的節點。另外，根據幀向其他節點的轉送成功與否來更新權重。節點裝置能夠自主地學習路徑。
[0019]上述目的地節點不同權重表更新単元也可以構成為，在由上述幀接收単元接收到的上述幀的識別信息被保存在上述識別信息管理表中的情況下，對于與該識別信息相對應而被保存的上述發送目的地節點，對與該幀的最終目的地相對應的上述目的地節點不同權重表的針對該發送目的地節點的權重，按優先度變低的方式進行更新。
[0020]進而，還具備:鄰接節點管理表，保存與在自身節點的周圍存在的其他節點有關的信息；問候消息發送單元，發送作為問候消息的、告知自身節點的存在的信息和從上述鄰接節點管理表讀出的與周圍的路徑有關的信息；問候消息接收單元，接收從其他節點發送來的問候消息；鄰接節點管理表更新単元，基干與由上述問候消息接收單元接收到的問候消息的發送源節點有關的信息，更新上述鄰接節點管理表，也可以構成為，當在上述鄰接節點管理表中檢測出成為規定的狀態的第I節點的情況下，上述目的地節點不同權重表更新單元，按優先度變低的方式更新上述目的地節點不同權重表的發送目的地節點是該第I節點的數據。
[0021]根據本發明的實施方式涉及的節點裝置，即使在如節點裝置間的鏈路發生了變化那樣的網絡中，各節點裝置也參照與保有的權重有關的信息來決定轉送目的地的節點，更新與權重有關的信息。據此，即使沒有把握網絡的整體，也能夠通過自主地學習最佳的路徑來進行通信。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是通信系統的整體概念圖。[0023]圖2是本發明的實施方式涉及的節點裝置的概略圖。
[0024]圖3是本發明的實施方式涉及的節點裝置的詳細的示意圖。
[0025]圖4是表示鄰接節點管理表的結構的圖。
[0026]圖5是幀的格式例。
[0027]圖6是圖5的幀的格式例的說明。
[0028]圖7是說明基于鄰接節點管理表的數據轉送處理的圖。
[0029]圖8是說明利用幀的轉送結果操作與權重有關的信息的處理的圖。
[0030]圖9是表示FID管理表的例的圖。
[0031]圖10是表示本發明的實施方式涉及的節點裝置的數據幀接收時的處理的流程圖的概略(其I)。
[0032]圖11是表示本發明的實施方式涉及的節點裝置的數據幀接收時的處理的流程圖的概略(其2)。
[0033]圖12是表示問候幀頭的格式的圖。
[0034]圖13是說明在本發明的實施方式涉及的節點裝置中利用延遲測量通信質量的方法的圖。
[0035]圖14是表示包含了問候幀頭的問候幀的詳細的格式的圖。
[0036]圖15是詳細說明權重表的結構的圖。
[0037]圖16是表示了本發明的實施方式涉及的節點裝置的幀接收時的處理的詳細的流程圖(其I)。
[0038]圖17是表示了本發明的實施方式涉及的節點裝置的幀接收時的處理的詳細的流程圖(其2)。
[0039]圖18是表示了本發明的實施方式涉及的節點裝置的幀接收時的處理的詳細的流程圖(其3)。
[0040]圖19是表示了本發明的實施方式涉及的節點裝置的幀接收時的處理的詳細的流程圖(其4)。
[0041]圖20是表示了本發明的實施方式涉及的節點裝置的幀接收時的處理的詳細的流程圖(其5)。
[0042]圖21是表示了本發明的實施方式涉及的節點裝置的幀接收時的處理的詳細的流程圖(其6)。
[0043]圖22是表示問候幀的交換順序的圖。
[0044]圖23是表示本發明的實施方式涉及的節點裝置或者可能實施程序的硬件的概要圖。
【具體實施方式】
[0045]以下，就本發明的最佳的實施方式，參照附圖詳細地進行說明。
[0046]首先，對本說明書中的用語進行說明。
[0047]所謂"幀"是指協議處理的數據單位。"幀"例如包含"問候幀""數據幀"，但不限定于這些幀。
[0048]所謂"問候幀(HELLO幀)"是指本發明的實施方式涉及的節點裝置為了確認相互的存在、狀態而對另外的節點裝置發送的特別的幀。
[0049]所謂"數據幀"是指網絡(從開始節點向目標節點)要傳輸的數據。此外雖然是當然的事，但是本發明的實施方式涉及的節點裝置能夠具有用于識別"問候幀"和"數據幀"的適合的單元。
[0050]所謂"Local Destination(LD)"是指在以某節點裝置作為主體來看時,表示接下來應該傳送幀的鄰接節點裝置的目的地節點ID。此外在本說明書中，有時也把LD稱作"本地收信地址"。
[0051]所謂"Local Source (LS)"是指表示向LD發送幀的成為該直接的發送源的節點裝置(即，對于LD來說的自身節點裝置)的節點ID。此外在本說明書中，LS有時也稱作"本地發信地址"。
[0052]所謂"Global Destination(⑶)"是指成為與數據幀的橫跨了網絡的一系列的傳播有關的最終的目的地的節點ID。此外在本說明書中，GD有時也稱作"全局收信地址"。
[0053]所謂"Global Source(GS)"是指作為與數據幀的橫跨了網絡的一系列的傳播有關的最初的發送源的節點ID。此外在本說明書中，GS有時也稱作"全局發信地址"。
[0054]所謂"幀ID (FID)"是各幀擁有的固有的識別信息。作為FID，例如能夠使用一系列的編號，但不限定于此。所謂"權重"是本發明的實施方式涉及的幀傳播路徑選擇時所考慮的值。作為權重，于本說明書示例了歸路鏈路權重、去路鏈路權重、雙向鏈路權重、路徑質量權重、歸路質量權重、鏈路間到達權重，但不限定于這些。此外在本說明書的記載中，在說到"權重"或者"與權重有關的信息"時，要進行解釋的是，有時也指用某種的權重來算出的值。
[0055]所謂"歸路鏈路權重"是指與到達歸路的幀有關的權重。此外，在把某節點裝置作為主體來考慮時，若該節點裝置 從另外的鄰接的節點裝置接收幀，則該幀通過"歸路"到來。
[0056]所謂"去路鏈路權重"是與從去路去的幀有關的權重。此外，在把某節點裝置作為主體考慮時，若該節點裝置向另外的鄰接的節點裝置發送幀，則該幀通過"去路"。
[0057]所謂"雙向鏈路權重"是指把上述的去路鏈路權重和歸路鏈路權重組合起來而計算出的權重。在本發明的實施方式中，"歸路鏈路權重""去路鏈路權重""雙向鏈路權重"是后面詳述的鄰接節點管理表能夠包含的數據。但是在其他的實施方式中，也可以包含這以外的組合。
[0058]所謂"路徑質量權重"是指把直到⑶為止的路徑上的延遲進行數值化后得到的信息。所謂丨丨歸路質量權重丨丨是指把針對從成為對方的節點裝置到自身節點裝置的方向的通信質量進行數值化后得到的信息。
[0059]所謂"鏈路間到達權重"是指把幀在鏈路間轉送的成功與否進行數值化后得到的值。在本發明的實施方式中，"路徑質量權重""歸路質量權重""鏈路間到達權重"是后面詳述的權重表能夠包含的數據。但是在其他的實施方式中，也可以包含這以外的組
ム
ロ o
[0060]圖1是通信系統的整體概念圖。如圖1所示那樣，節點裝置(a、b、…、s、t)被相互連接而包含于網絡。在本通信系統中，每當從開始節點(在圖1的例中，節點裝置b)向目標節點(在圖1的例中，節點裝置t)傳達信息時，各節點裝置作為中繼器而進行動作。
[0061]各節點裝置保有各自固有的識別信息(ID.1dentification)。把分配給各節點裝置的ID以下作為節點ID。各節點裝置不把握相互鄰接的節點裝置和網絡整體。在初始狀態，未存在相互的鏈路，各節點裝置對于自身以外的節點裝置不把握其存在、狀態。
[0062]所以，在圖1所示的通信系統中，從開始節點{b}向目標節點{t}傳遞信息，首先，需要構筑網絡。構筑網絡的順序如以下那樣。
[0063]首先進行的是檢測出周圍的節點裝置。某節點裝置向鄰近存在的節點裝置周期性地通知自身的存在。在向鄰近節點裝置的通知中附隨了與路徑生成相關聯的信息。各節點裝置若接收到了通知，則生成有關周圍的節點裝置的列表，能夠把握自身裝置的周圍的節點裝置的存在。
[0064]檢測出了周圍的節點裝置的節點裝置基于生成的列表，決定應該成為自身要轉送信息的對方的節點裝置，井向該節點裝置轉送信息。每當某節點裝置決定應該轉送信息的節點裝置時，對于如果向周圍存在的多個節點裝置之中的某個節點裝置交付信息，是否能夠使信息到達作為目的的目標節點，在該時間點該節點裝置還不知道。所以，在本實施方式涉及的節點裝置中，生成表示應該優先向周圍的節點裝置的哪個轉送信息的權重表，按照與保存于權重表的權重有關的信息，決定應該成為信息的轉送對象的節點裝置。
[0065]以下，就本實施方式涉及的節點裝置，具體地進行說明。圖2是本實施方式涉及的節點裝置的概略圖。在圖2中表示粗略的概要的節點裝置I具有幀處理部2、鏈路管理部
3、路由決定部4、FID(幀ID)管理表5、鄰接節點管理表6及權重表7。圖2中沒有進行明示，但在該【技術領域】中已知的任何種類的存儲裝置(例如，DRAM或者瞬時存儲器)能夠保存FID (幀ID)管理表5、鄰接節點管理表6及權重表7作為數據表。
[0066]幀處理部2進行在與節點裝置I鄰接的節點裝置之間所交換的數據幀的處理。另夕卜，幀處理部2在接收到了數據幀的情況下，對存儲裝置(在圖2未示出)進行訪問并使用FID管理表5 (相當于權利要求的識別信息管理表)，也對循環的發生進行檢測。
[0067]鏈路管理部3訪問存儲裝置(在圖2未示出)并使用鄰接節點管理表6，管理鄰接的節點裝置的死活及鏈路強度。
[0068]路由決定部4訪問存儲裝置(在圖2未示出)并參照權重表7 (相當于權利要求的目的地節點不同權重表)，決定接下來應該把幀轉送到哪個鄰接節點裝置。按幀的每個最終的目的地(也就是說，Global Destination (GD))生成權重表7。
[0069]此外，各個構筑圖1所示的網絡的多個節點裝置，分別采取如圖2所示那樣的結構，但在以下的說明中，與其他的節點裝置相區別，對自身節點裝置賦予符號"I "或者"Ia "來進行說明。另外，各節點裝置也可以通過無線方式進行連接，還可以通過有線方式進行連接。本發明的實施方式中也可以假設，根據要求，可以在無線和有線混合存在的網絡中應用本發明的實施方式涉及的裝置或程序。
[0070]圖3是用于進ー步說明實施方式涉及的節點裝置的更詳細的示意圖。此外，要注意對參照編號加的接尾"a"是指與相同編號的構成要素(element)同樣或者類似的構成要素。此外在本說明書中，例如某裝置XXX和裝置XXXa都能包含于實施方式中。另外，有時也省略參照編號的接尾，來表示包括沒有接尾和有接尾的概念。例如，在標記成裝置XXX吋，只要不產生矛盾，可以解釋為也包含裝置XXXa的情況。[0071]圖3的節點裝置Ia具有幀處理部2a、鏈路管理部3a、路由決定部4a、FID管理表5a、鄰接節點管理表6a、權重表7a、接收部10及發送部20。此外，能夠將FID管理表5a、鄰接節點管理表6a及權重表7a保存于任意的適當的存儲裝置。而且也能夠把該存儲裝置納入節點裝置Ia的內部，還能夠設置于外部。另外，這樣的存儲裝置也可以按各節點裝置的每個作為單ー的存儲裝置，也可以存在多個。
[0072]若與上述的LS相對應的節點裝置Ia在接收部10中接收到了幀(包含數據幀及問候幀)，則幀分支處理部12識別幀的種類，根據該種類對處理進行分支。詳細情況后述，但幀分支處理部12能夠使用附加在幀中的用于表示該幀的種類的識別符。
[0073]在所接收的幀是問候幀的情況下，幀分支處理部12把幀傳送到鏈路管理部3a。鏈路管理部3a訪問保存了鄰接節點管理表6a的存儲裝置，管理鄰接的節點裝置的死活及鏈路強度。而且鏈路管理部3a在檢測出循環的情況下，訪問保存了權重表7a的存儲裝置，進行與權重有關的信息的登記或更新(詳細情況后述)。
[0074]在所接收到的幀是數據幀的情況下，幀分支處理部12把幀傳送到幀處理部2a。幀處理部2a訪問保存了 FID管理表5a的存儲裝置，管理與FID、LD及GS有關的信息。而且幀處理部2a把幀傳送到路由決定部4a。另外，幀處理部2a在檢測出了循環的情況下，訪問保存了權重表7a的存儲裝置，進行與權重有關的信息的登記或更新(詳細情況后述)。
[0075]路由決定部4a在訪問保存了權重表7a的存儲裝置并得到了與權重有關的信息基礎上，決定把幀向哪個節點裝置進行發送。而且，向發送部20傳送幀。
[0076]發送部20每當把從路由決定部4a接收的幀向其他節點裝置發送時，使發送處理部22訪問保存了 FID管理表5a的存儲裝置，并登記、更新與FID和LD及GS有關的信息。
[0077]在本發明的實施方式中，如上述那樣，使用了稱為鄰接節點裝置管理表、FID(幀ID)管理表、權重表的表。首先，進行關于鄰接節點裝置管理表的說明。
[0078]圖4是表示鄰接節點管理表6或6a的結構的圖。鄰接節點管理表6或6a包含節點ID、最終更新時間及鏈路強度。
[0079]節點ID是為了識別構筑網絡的節點裝置對各節點裝置所分配的識別信息。
[0080]最終更新時間是對各節點ID表示的節點裝置最后更新信息的日期和時間信息。具體地，例如，作為最終更新時間，能夠保存更新了鏈路強度的日期和時間信息。
[0081]基于包含于節點裝置I或Ia從鄰接的節點裝置接收到的問候幀中的鏈路強度計算出鏈路強度，并保存于適當的存儲裝置。例如，能夠使用電波強度和幀到達率來計算出鏈路強度。鏈路強度，例如，與雙向鏈路權重相對應。
[0082]如上述那樣，首先，事先為了構筑網絡，在鄰接節點間交換通知用的幀(問候幀)。而且，在各節點裝置中生成圖2所示的鄰接節點管理表6或者圖3所示的鄰接節點管理表6a及圖2所示的權重表7或者圖3所示的權重表7a。也如圖1的說明中所述的那樣,在本實施方式涉及的節點裝置I中，不需要把握網絡拓撲。
[0083]若生成了鄰接節點管理表6或6a，則在保存了與鄰接節點管理表6或6a對應的信息的鄰接節點之中，決定應該轉送幀的節點裝置。在決定應該轉送幀的節點裝置時所參照的權重表7在從鄰接節點裝置接收到幀后的處理中被更新。
[0084]圖5及圖6是幀的格式例。圖5所示的幀包含關于鄰接節點的目的地節點(LocalDestination)的節點ID(LD)、關于鄰接節點的發送源節點(Local Source)的節點ID(LS)、關于目的地節點(Global Destination)的節點ID (⑶)、關于發送源節點(Global Source)的節點ID(GS)、幀ID(FID)、幀類型(TYPE)、數據長度(DATALEN)及數據主體(DATA)。
[0085]在節點裝置I的鄰接節點之中，轉送幀的目的地節點的節點ID被保存于LD。
[0086]向成為LD的鄰接節點裝置轉送幀的發送源的節點裝置的節點ID被保存于LS。例如，LD如果成為與節點裝置I鄰接的節點裝置的任意一個節點ID，則LS成為該節點裝置I的節點ID。
[0087]幀的本來的目的地的節點ID被保存于⑶。幀的本來的發送源的節點ID被保存于GS0
[0088]幀ID保存用于識別幀的識別信息。
[0089]表示該幀的種類的信息被保存在幀類型中。作為幀的種類，例如，存在數據幀和問候幀等，但不限定于這些。
[0090]數據主體的長度(也稱作數據長度或幀大小)被保存于數據長度中。
[0091 ] 作為網絡中傳播的對象的數據被保存于數據主體。
[0092]此外，要注意這里所示的格式只是一例。在本發明的另外的實施方式中，能夠使用與此不同的格式，并且該另外的實施方式可包含于本發明的范圍。
[0093]圖7是說明某實施方式所涉及的基于鄰接節點管理表6或6a的幀轉送處理的圖。其中，圖7(a)是表示每個鄰接節點裝置的權重的概要的圖，圖7(b)是表示鄰接節點管理表6或6a的簡單的例的圖。
[0094]該實施方式所涉及的節點I或Ia若從鄰接的節點裝置之中的任意一個接收到了幀，則將該幀向作為幀的發送源即LS的節點裝置以外之中的鑒于與權重有關的信息優先度較高的節點裝置轉送。節點裝置I或Ia對每個鄰接節點裝置附加鏈路編號，據此已識別了各鄰接節點裝置。
[0095]此外，在該實施方式中，將作為與權重有關的信息(例如，雙向鏈路權重等)使用的值設定為0以上I以下的范圍。該值越小，越設為優先度較高進行處理。作為與權重有關的信息初始值，例如預先設定為0.5，能夠根據其后幀轉送的成功與否和有無檢測出循環等進行變更。
[0096]根據后述的權重操作函數(例如，考慮了鏈路強度的函數)進行與權重有關的信息的設定及更新。對于權重操作函數，因為對網絡整體的動作產生影響，需要根據網絡的用途進行變更。
[0097]在圖7(a)中，表示從鏈路編號i的鄰接節點裝置接收到幀的情況下的基于與權重有關的信息的轉送目的地節點裝置的決定方法。
[0098]若接收到了由鏈路編號i的鄰接節點裝置所轉送的幀，則節點裝置I或Ia在保有的鄰接節點管理表6或6a之中，參照與GD的節點裝置相對應的權重表。而且，對根據與權重有關的信息優先度最高且是鏈路編號"i "以外的鄰接節點裝置，轉送接收到的幀。
[0099]如圖7 (b)所示那樣，在鄰接節點管理表6或6a中，保存對每個鄰接節點裝置所分配的鏈路編號和與鏈路編號相對應的鄰接節點裝置的權重。此外，鏈路編號可以以節點ID代用。節點裝置I或Ia按照從鏈路編號i的鄰接節點裝置接收到的幀，更新鄰接節點管理表6或6a,對與權重有關的信息進行操作。
[0100]圖8是說明利用數據的轉送結果對權重進行操作的處理的圖。[0101]在圖8所示的例中，作為與權重有關的信息，分別對鄰接節點裝置A、B、C、D，設定T鏈路編號I, 2，3，4及權重W1, W2, W3, W4O
[0102]此外，例如，在節點裝置間的通信為無線的情況下，通信時的環境和節點裝置間的距離等有時會影響通信質量，在節點裝置間的通信為有線的情況下，例如通信量會影響通信質量。考慮到該影響，在此把權重的初始值設為0.5，并且其值的范圍被設為0以上I以下，但這只是一例，可以假定使用可以采用這以外的值的權重的實施方式。另外，在該實施方式中，設為權重越小(近于0)則優先度越高，但這也是一例。另外，也可以假定采用了這以外的優先度的決定方法(例如，權重越大則優先度越高那樣的決定方法)的實施方式。
[0103]另外，也可以把表示在轉送幀時應該優先轉送的鄰接節點裝置和這以外的節點裝置的信息保存于權重表。例如，能夠預先準備標記等，根據幀的轉送的成功與否在權重表中設定值。
[0104]節點裝置I或Ia根據到此為止向鄰接節點裝置轉送了幀的結果對與權重有關的信息(例如雙向鏈路權重)進行操作。首先，設各權重的大小關系為也就是說，假定關于鄰接節點裝置A的優先度最高，關于鄰接節點裝置D的優先度最低。
[0105]在這樣的情況下，若節點裝置I或Ia從鄰接節點裝置A?D以外的鄰接節點裝置i接收到了幀，則節點裝置I或Ia從優先度最高的鄰接節點裝置A開始按順序轉送幀。若向鄰接節點裝置A的數據轉送失敗了，則向優先度其次高的節點裝置B轉送數據。
[0106]最終，若關于鄰接節點裝置A及B的任意一個的數據轉送都失敗了，且關于鄰接節點裝置C的數據轉送成功了，則節點裝置I或Ia將關于鄰接節點裝置A、B的權重設為最大(最壞值)，把優先度設定為最低。而且，減少關于鄰接節點裝置C的權重，將優先度設定為聞。
[0107]在下次以后的數據幀轉送中，基于這樣所更新的權重的關系(w3〈w4〈wi=w2)決定幀的轉送目的地(LD)，從優先度最高的鄰接節點裝置C開始嘗試幀的轉送。
[0108]其次，對檢測出循環的發生的方法進行說明。
[0109]圖9是表不FID管理表5或5a的構成的一例的圖。在圖9所不的實施方式中，FID管理表5或5a例如是FIFO (First In First Out先進先出)型緩沖器。幀ID(FID)、發送源節點GS的節點ID、轉送目的地節點LD的節點ID及發送源節點LS的節點ID包含于FID管理表5或5a。對于FID、GS/LD/LS的節點ID的定義，與圖6所示的數據幀的各自對應的字段同樣。
[0110]節點裝置I或Ia若從鄰接節點裝置接收到了幀，則比較幀的FID及GS的字段的值和保存于FID管理表5或5a的記錄。在作為比較結果，具有與接收到的幀相同的FID及GS的記錄被保存于FID管理表5的情況下，節點裝置I或Ia判斷為該幀與過去一度接收過的幀為同樣的幀，看作"發生了循環"或"由于途中的路徑的切斷發生了返回"。在檢測出了循環或者返回的發生的情況下，更新權重表7或7a，對與對應于該幀的LS的節點ID的權重有關的信息，設定最壞值(在該實施方式中最大的值)。
[0111]另ー方面，在具有同樣的FID及GS的記錄不存在的情況下，節點裝置I或Ia根據接收到的幀從FID、GS、LD及LS的各字段取出值，并對FID管理表5登記I記錄。
[0112]繼而，有關在節點裝置接收到數據幀時進行的處理，更加詳細地進行說明。
[0113]圖10及圖11是表示了在某實施方式涉及的節點裝置I或Ia的數據幀接收時的處理的流程圖。
[0114]首先，在步驟SI中，執行初始化處理。在步驟SI的初始化處理中，例如，在以無線方式與鄰接節點裝置進行通信的情況下，執行對準使用頻率的處理和決定調制方式的處理等。此外，步驟SI的初始化處理只在把節點裝置I或Ia設置于網絡中時被執行。
[0115]在步驟S2中，對數據幀的接收進行待機。當在步驟S2中接收了數據幀時，則進入步驟S3，判定已保存于LD的字段的節點ID是否為自身裝置的節點ID。在自身裝置以外的節點ID被保存于LD中的情況下，返回步驟S2繼續待機。
[0116]另外，在步驟SI的處理和步驟S2的處理之間，如上述那樣，也一直進行基于問候幀的網絡構筑處理，但是，對于問候幀的發送接收，因為利用與圖10及圖11所示的處理不同的線程來執行，所以在此省略了說明。
[0117]在步驟S3中，若判定為自身裝置的節點ID已被保存于LD的字段中，則進入步驟S4。
[0118]在步驟S4中，判定已保存于⑶的字段的節點ID是否為自身裝置的節點ID。在步驟S4中判定為自身裝置的節點ID被已保存于GD的字段中的情況，也就是橫跨網絡的一系列的數據傳播的最終到達點為自身節點裝置。因此流程進入步驟S10，處理接收到的數據幀(在上位層)，結束一系列的處理。
[0119]若在步驟S4中判定為被保存于GD的字段的節點ID為自身裝置以外的節點ID，則流程進入步驟S5。而且，在步驟S5中，判定具有分別與接收到的數據幀的FID及GS相一致的FID及GS的組合的記錄是否存在于FID管理表5。
[0120]若在步驟S5中判定為與數據幀的FID及GS相一致的記錄存在于FID管理表5，則流程進入步驟S6。在步驟S6中，在FID管理表5之中，從FID及GS都被判定為與數據幀的FID及GS相一致的記錄中取出LD。而且，在步驟S7中，對于與數據幀的⑶相對應的權重表7或7a，對于具有與在步驟S6中取出的LD相一致的節點ID的記錄進行更新。例如在該實施方式中，作為項目Last，在FID管理表中，設定了最后發送了具有FID的幀的節點ID。而且能夠將與對應于該項目Last的權重有關的信息變更成優先度最低的最壞值(例如1.0)。若權重表7或7a被更新了，則進入圖11的記號(A)。
[0121]另ー方面，若在步驟S5中判定為在FID管理表5中不存在一致的FID及GS，則流程進入步驟S8。在步驟S8中，判定與數據幀的GD相對應的權重表7或7a是否存在。
[0122]若在步驟S8中判定為關于數據幀的GD表示的節點裝置的權重表7或7a不存在，則流程進入步驟S9。而且，在步驟S9中，生成關于數據幀的⑶的權重表7或7a，其后流程進入圖11的記號(A)。
[0123]此外在其他的實施方式中，在步驟S9中，例如，也可以參照圖5所示的鄰接節點管理表6或6a的鏈路強度生成權重表。
[0124]當在步驟S8中判定為關于數據幀的GD表示的節點裝置的權重表7或7a存在的情況下，不必進行特別處理，就進入圖11的記號(A)。
[0125]在圖11所示的處理中，首先從記號(A)進入步驟S11，從權重表7或7a中取得與優先度最高的評價值相對應的節點ID。而且在步驟S12中，判定是否能夠發現與所取得的節點ID相對應的適當的節點裝置。
[0126]當在步驟S12中判定為能夠發現適當的節點裝置的情況下，流程進入步驟S13，對在步驟Sll中取得的節點ID轉送數據幀。
[0127]而且，在步驟S14中，基于包含于已轉送的數據幀的數據，向FID管理表5追加幀的 FID 及 GS、LD、LS。
[0128]繼而，在步驟S15中，根據來自轉送目的地節點裝置的應答判斷數據幀的轉送是否成功了。例如，在從轉送目的地節點裝置接收了 ack信號的情況下，則判定為轉送成功了，在經過規定時間也沒有接收到ack信號的情況下則能夠判定為轉送失敗了。在判定為轉送已成功的情況下，在步驟S16，對于關于數據幀的GD表示的節點裝置的權重表7或7a，操作與關于轉送目的地的節點裝置的節點ID相對應的評價值上調優先度，返回圖10的記號⑶。
[0129]另ー方面，當在步驟S15中判定為數據幀的轉送已失敗的情況下，在步驟S17中操作與關于轉送目的地的節點裝置的節點ID相對應的評價值下調優先度，返回步驟S11。
[0130]以后，直到數據幀的轉送成功了或在權重表中適當的節點ID不存在為止，反復步驟Sll以后的處理。
[0131]當在步驟S12中判定為不能從權重表7或7a發現適當的節點裝置(節點ID)的情況下，進入步驟S18，把接收到的數據幀向LS表示的節點裝置進行轉送，返回到圖10的記號⑶。
[0132]如以上說明的那樣，根據本實施方式所涉及的節點裝置I或la，在轉送數據幀吋，參照保有的權重表7或7a判斷應該優先進行數據轉送的節點裝置，根據數據轉送的成功與否更新與權重有關的信息(例如評價值)。通過按照與權重有關的信息判斷應該優先轉送幀的節點裝置，可以檢測出伴隨循環的發生的數據幀的返回和由于網絡的狀態的變化而使到此為止能夠通信的路徑被切斷時的數據幀的返回，能夠據此迂回路徑以最佳的路徑繼續進行通信。此外如上述那樣，能夠按每個GD生成權重表7或7a，但是，要注意，在此只是作為一例，為了容易理解只考慮ー個權重表。
[0133]然而，在圖1所示的通信系統中，各節點裝置一直監視網絡的狀態。以下，對基于本實施方式所涉及的節點裝置的網絡的監視方法進行說明。
[0134]如上述那樣，各節點裝置使問候幀包含有關從其他的節點裝置接收到的電波的通信質量的信息并進行發送。節點裝置參照從其他的節點裝置接收到的問候幀，算出鄰接節點裝置的通信質量，在圖5所示的鄰接節點管理表6或6a中保持有關計算出的通信質量的信息。在某實施方式中，根據延遲及跳數決定通信質量。
[0135]圖12是表示保存于問候幀之中的規定的區域中的問候幀頭的格式的圖。如圖12所示那樣，問候幀頭包含全局收信地址(即GD)、跳數h、路徑質量權重d、歸路質量權重及節點類型。
[0136]全局收信地址(⑶)，例如是，作為包含圖12所示的問候幀頭的問候幀的最初的發送源(GS)的節點裝置具有的與權重表7相對應的全局收信地址(GD)的信息。
[0137]跳數h，例如是，從該問候幀的發送源到作為最終目的地(GD)的節點裝置為止的跳數的信息。
[0138]路徑質量權重d保存了根據在直到⑶為止的路徑上的延遲所求出的數值。
[0139]歸路質量權重，保存了基于從對方的節點裝置(在此，發送了問候幀的節點裝置)向自身節點裝置的方向的通信質量所求出的數值。在節點類型中，定義了網關、中繼器及終端等的種類。
[0140]對求出保存于問候幀頭的信息之中的路徑質量權重d的方法，參照圖13進ー步具體地來說明。
[0141]圖13是說明在本實施方式所涉及的節點裝置I或Ia中根據延遲測量通信質量的方法的概念圖。"發生源"的節點裝置定期地向外部發送問候幀。示于圖13中橢圓形的畫陰影部分表示了能夠接收發生源節點裝置發送的問候幀的范圍。節點裝置a及b接收從發生源的節點裝置按順序發送的問候幀，測量從接收到I個幀起到接收下ー幀為止需要的時間。以下，把直到接收到下一幀為止所需要的時間也稱為"接收周期"。
[0142]在圖13中，將節點裝置a及b中的接收周期和接收次數的關系示于圖中的曲線圖(縱軸為出現次數，橫軸為接收間隔)。如圖示那樣，各節點裝置中的接收周期和接收次數的關系一般地為正態分布。
[0143]而且，一般地，距發生源的節點裝置的距離為比較遠的節點裝置b，容易發生幀損失。因此，在節點裝置b中，比節點裝置a也容易發生由于幀損失引起的幀的接收遺漏，存在到接收下ー幀為止的時間變長的傾向。據此，在本發明所涉及的某實施方式中，進行將接收周期T較大看作延遲較大那樣的近似，井根據接收周期T來求出通信質量。
[0144]對根據接收周期求出通信質量的方法進行說明。設首先，在某時刻t接收問候幀，其次在時刻為t+も時接收問候幀。在該情況下，接收周期T=h。設在規定的期間所觀測的接收周期的集合為TIt1U2.-aJnGN} ((1=1,2,…、n)是在各時間點的觀測值)。基于在該情況下的觀測到的接收周期的標準偏差I以以下的式(I)表示。此外，式中的
[0145][數I]
[0146]J
[0147]是接收周期的觀測值的平均值。
[0148][數2]
【權利要求】
1.一種節點裝置，是包含多個節點裝置的網絡中的節點裝置，其特征在于，包含: 幀接收単元，接收從ー個以上的對方節點向自身節點發送來的幀； 存儲單元，保存包含第一信息、第二信息、第三信息的表，該第一信息與從上述自身節點向上述ー個以上的對方節點的每個發送的幀的通信質量有關，該第二信息與從上述ー個以上的對方節點的每個向上述自身節點所發送的幀的通信質量有關，該第三信息是根據上述第一信息和上述第二信息計算出的且與雙向的通信質量有關的信息； 優先度判定単元，基于上述表，決定表示與上述ー個以上的對方節點的每個有關的優先度的評價值； 幀發送単元，使用上述評價值，向上述ー個以上的對方節點之中的優先度最高的節點發送中貞。
2.根據權利要求1所述的節點裝置，其特征在干， 上述優先度判定単元，基于上述幀接收単元接收到的從上述ー個以上的對方節點向上述自身節點發送來的問候巾貞，決定上述評價值； 上述幀接收単元接收從上述ー個以上的對方節點的任意ー個向上述自身節點發送來的數據幀； 上述幀發送単元使用上述評價值，向上述ー個以上的對方節點之中的適當的節點發送上述數據幀。
3.一種節點裝置執行的方法，是包含多個節點裝置的網絡中的節點裝置執行的方法，其特征在于，包含以下處理: 接收從ー個以上的對方節點向自身節點發送來的幀； 在存儲單元中保存包含第一信息、第二信息、第三信息的表，該第一信息與從上述自身節點向上述ー個以上的對方節點的每個發送的幀的通信質量有關，該第二信息與從上述一個以上的對方節點的每個向上述自身節點所發送的幀的通信質量有關，該第三信息是根據上述第一信息和上述第二信息計算出的且與雙向的通信質量有關的信息； 基于上述存儲單元中保存的表，決定表示與上述ー個以上的對方節點的每個有關的優先度的評價值； 使用上述評價值，向上述ー個以上的對方節點之中的優先度最高的節點發送幀。
4.根據權利要求3所述的節點裝置執行的方法，其特征在干， 基于上述接收到的從上述ー個以上的對方節點向上述自身節點發送來的問候幀，決定上述評價值； 接收從上述ー個以上的對方節點的任意ー個向上述自身節點發送來的數據幀； 使用上述評價值，向上述ー個以上的對方節點之中的適當的節點發送上述數據幀。
【文檔編號】H04W40/12GK103457849SQ201310367340
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2009年4月27日 優先權日:2008年4月25日
【發明者】巖尾忠重, 增淵健太郎, 中嶋千明, 池本健太郎, 古賀俊介, 高橋勇治 申請人:富士通株式會社