特開 2024-132119 通信装置、通信方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132119

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】通信装置、通信方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04W 40/02 20090101AFI20240920BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H04W40/02

H04W84/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042792

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小堺 康之

(72)【発明者】

【氏名】米山 清二郎

(72)【発明者】

【氏名】小林 崇裕

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067DD11

5K067EE02

5K067EE06

5K067EE10

5K067EE25

(57)【要約】      （修正有）

【課題】マルチホップネットワークの安定化までにかかる時間を短縮する通信装置、通信方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】通信システム１において、通信ノード４は、マルチホップネットワークの制御パケットの送信タイミングを遅らせる遅延時間を調整する。遅延時間は、トラフィック検知量に応じて決定され、ネットワークに接続完了した場合の遅延時間は、ネットワーク接続未完了の場合の遅延時間よりも長く、また、親となるノードが決定している場合の遅延時間は、親が未決定である場合の遅延時間よりも長い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マルチホップネットワークの制御パケットの送信タイミングを遅らせる遅延時間を調整する通信装置。

【請求項2】

前記遅延時間は、トラフィック検知量に応じて決定される、
請求項１に記載の通信装置。

【請求項3】

ネットワークに接続完了した場合の前記遅延時間は、ネットワーク接続未完了の場合の前記遅延時間よりも長い、
請求項１又は２に記載の通信装置。

【請求項4】

親となるノードが決定している場合の前記遅延時間は、親が未決定である場合の前記遅延時間よりも長い、
請求項１又は２に記載の通信装置。

【請求項5】

認証処理またはネットワーク設定検知処理に失敗した場合に当該処理を中継した中継ノードに対するペナルティ値を加算し、前記ペナルティ値に基づいて接続する前記中継ノードを決定する、
請求項１又は２に記載の通信装置。

【請求項6】

Trickle AlgorithmのインターバルIの時間切れがあらかじめ設定された回数に達したときにネットワーク検知処理に戻る、
請求項１又は２に記載の通信装置。

【請求項7】

前記制御パケットは、NUD(Neighbor Unreachability Detection)用NS(Neighbor Solicitation)である、
請求項１に記載の通信装置。

【請求項8】

前記制御パケットは、ネットワーク認証パケットである、
請求項１又は２の通信装置。

【請求項9】

前記制御パケットは、DHCPv6 Solicit、DAO、またはARO(Address Registration Option)付NS(Neighbor Solicitation)である、
請求項１又は２の通信装置。

【請求項10】

認証処理、ネットワーク設定検知処理または経路制御処理に失敗した場合に当該処理を中継した中継ノードまたはネットワークに対するペナルティ値を加算し、前記ペナルティ値に基づいて接続する前記中継ノードを決定する、
通信装置。

【請求項11】

Trickle AlgorithmのインターバルIの時間切れがあらかじめ設定された回数に達したときにネットワーク検知処理に戻る、
通信装置。

【請求項12】

マルチホップネットワークの制御パケットの送信タイミングを遅らせる遅延時間を調整する通信方法。

【請求項13】

コンピュータに、請求項１２に記載の通信方法を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、通信装置、通信方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

マルチホップネットワークに接続するための各処理フェーズにおいて通信タイミングを決めるロジックが適切でない場合、ネットワークへ接続完了するまでおよび接続先集約装置の切り替えに長時間かかる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０２２－５５１９９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の解決しようとする課題は、マルチホップネットワークの安定化までにかかる時間を短縮することができる通信装置、通信方法及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の通信装置は、マルチホップネットワークの制御パケットの送信タイミングを遅らせる遅延時間を調整する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態に係る通信システムの構成を示す図。

【図2】第１の実施形態に係る通信ノードの構成を示す図。

【図3】ペナルティ値の一例を示す図。

【図4】通信ノード４がネットワーク接続を確立する手順を示すフローチャート。

【図5】ネットワーク検知の動作を示すフローチャート。

【図6】認証中継ノードの更新処理の動作を示すフローチャート。

【図7】認証中継ノードの更新処理の一例を示すシーケンス図。

【図8】ネットワーク認証の動作を示すフローチャート。

【図9】ネットワーク認証処理の一例を示すシーケンス図。

【図10】ネットワーク設定検知の動作を示すフローチャート。

【図11】ネットワーク設定検知処理の一例を示すシーケンス図。

【図12】経路制御の動作を示すフローチャート。

【図13】ＤＩＯ受信処理を示すフローチャート。

【図14】DHCPv6 Reply処理を示すフローチャート。

【図15】NUD用NS送信処理を示すフローチャート。

【図16】DHCP Solicit送信処理を示すフローチャート。

【図17】ARO付NS送信処理を示すフローチャート。

【図18】DAO送信処理を示すフローチャート。

【図19】経路制御処理の一例を示すシーケンス図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態の通信装置、通信方法及びプログラムを、図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る通信システム１の構成を示す図である。
通信システム１は、認証装置２、集約装置３、通信ノード４を備える。認証装置２は、集約装置３は、ネットワークを集約する装置である。集約装置３は、例えばマルチホップネットワークを集約する。集約装置３は、一般的にボーダールータ、コンレントレータ、ルートノードなどとも呼ばれる。

【0008】

図２は、第１の実施形態に係る通信ノード４の構成を示す図である。
通信ノード４は、ネットワーク検知部４１、ネットワーク認証処理部４２、ネットワーク設定検知部４３、経路制御部４４、記憶部４６、無線部４７、トラフィックモニタ４８を備える。記憶部４６及び無線部４７以外の構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。

【0009】

記憶部４６は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＨＤＤ、フラッシュメモリなどを含む。記憶部４６には、例えば、装置ごとのペナルティ値のデータなどが格納される。更に、記憶部４６には、上述のプログラムが格納されてもよい。

【0010】

ネットワーク検知部４１は、ネットワークを検知し、どのネットワークへ接続するかを決定する。ネットワーク認証処理部４２は、認証装置２と相互認証を行い、暗号鍵を取得する。ネットワーク設定検知部４３は、ネットワークの設定を検知する。経路制御部４４は、親ノードを決定し、集約装置３に通知する。無線部４７は、外部装置と通信を行う。無線部４７は、例えば親ノードを経由して他の装置と通信を行う。トラフィックモニタ４８は無線部４７が受信したデータのトラフィック量を計測する。

【0011】

通信ノード４は、ネットワークの制御パケットを、中継する通信装置や集約装置３などに送信する。制御パケットは、例えばＮＵＤ(Neighbor Unreachability Detection)用ＮＳ(Neighbor Solicitation)、ネットワーク認証パケット、DHCPv6 Solicit、DAO(Destination Advertisement Object)、またはARO(Address Registration Option)付NS(Neighbor Solicitation)が含まれる。ネットワーク認証パケットはより具体的には、EAPOL-keyなどである。

【0012】

ネットワーク認証処理部４２、ネットワーク設定検知部４３及び経路制御部４４は、各々の処理が失敗した場合に、当該処理を中継したノードに対するペナルティ値をカウントする。図３は、ペナルティ値の一例である。ペナルティ値は、ネットワークのグループ単位（例えばPAN ID）であってもよく、ノード単位（例えばノードのEUI-64アドレス）であってもよい。
ペナルティ値は、失敗した処理の内容により、異なる値であってもよい。

【0013】

図４は、通信ノード４がネットワーク接続を確立する手順を示すフローチャートである。初めにネットワーク検知部４１は、ネットワーク検知処理を行う（ステップＳ１）。ネットワーク認証処理部４２は、認証装置２と相互認証を行う（ステップＳ２）。ここでネットワーク認証処理部４２が処理成功した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４に進むが、処理失敗した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ペナルティ値を登録し（ステップＳ８）、ステップＳ１に戻る。

【0014】

ネットワーク設定検知部４３は、ネットワークの設定を検知する（ステップＳ４）。ここでネットワーク設定検知部４３が処理成功した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ステップＳ６に進むが、処理失敗した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ペナルティ値を登録し（ステップＳ８）、ステップＳ１に戻る。

【0015】

経路制御部４４は、親ノードを決定し、集約装置３に通知する（ステップＳ６）。ここで経路制御部４４が処理成功した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ネットワーク接続が確立されたため、動作を終了する。経路制御部４４が処理失敗した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ペナルティ値を登録し（ステップＳ８）、ステップＳ１に戻る。

【0016】

以下、各処理について詳細に説明する。
図５は、ネットワーク検知の動作を示すフローチャートである。図５のフローチャートは、図４におけるステップＳ１の動作を詳細に説明したものである。図５において、ネットワーク検知部４１は、RFC6206（The Trickle Algorithm）と呼ばれるアルゴリズムを用いてネットワークの検知を行う。

【0017】

ネットワーク検知部４１は、初めに初期化処理を実施する（ステップＳ１０１）。つまり、ネットワーク検知部４１は、認証中継ノードをなしに初期化し、認証中継ノードの候補のペナルティ値C_candidateを０に初期化する。認証中継ノードは、通信ノード４が送受信する認証パケットを中継するノードである。

【0018】

ネットワーク検知部４１は、Trickle Timerをスタートする（ステップＳ１０２）。その後、ネットワーク検知部４１は、PAN Advertisementを受信したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ネットワーク検知部４１がPAN Advertisementを受信していた場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、認証中継ノードの更新処理を行う（ステップＳ１０４）、当該処理については後述する。

【0019】

ネットワーク検知部４１がPAN Advertisementを受信していない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、RFC6206により規定された時間に到達しているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ネットワーク検知部４１がRFC6206により規定された時間に到達していると判定した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、カウンタcが予め設定した値kよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。カウンタcが設定した値kよりも小さい場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ネットワーク検知部４１は、PAN Advertisement Solicitを送信する（ステップＳ１０７）。このとき、ネットワーク検知部４１は、カウンタcを＋１する。ネットワーク検知部４１がRFC6206により規定された時間に到達していないと判定した場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、カウンタcが設定した値k以上である場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ステップＳ１０８に進む。

【0020】

ネットワーク検知部４１は、PAN Advertisement Solicit送信時点から時間D_pan_adv_solicit_end以上経過しており、かつ、認証中継ノードはあるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。D_pan_adv_solicit_endは、予め設定される待ち時間であってもよいし、予め設定される回数であってもよいし、RFC6206で規定される方法で決定する次回のPAN Advertisement Solicit送信タイミングまたはインターバルの終了時点までの時間であってもよい。ネットワーク検知部４１がPAN Advertisement Solicit送信時点から時間D_pan_adv_solicit_end以上経過しており、かつ、認証中継ノードがある場合には（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、動作を終了する。それ以外の場合は（ステップＳ１０８：ＮＯ）、ネットワーク検知部４１はRFC6206の変数を変更し（ステップＳ１０９）、時間T_tick待機し（ステップＳ１１０）、再びステップＳ１０３の動作を繰り返す。時間T_tickは予め設定された時間である。

【0021】

図６は、認証中継ノードの更新処理の動作を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、図５におけるステップＳ１０４の動作を詳細に説明したものである。
ネットワーク検知部４１は、受信したPAN Advertisementに基づいて、新たなノードのコストC_newを算出する（ステップＳ１０４１）。

【0022】

次に、ネットワーク検知部４１は、PAN Advertisementに記載されたPAN IDに対するペナルティ値が記憶部４６に存在するか判定する（ステップＳ１０４２）。PAN Advertisementに記載されたPAN IDに対するペナルティ値が記憶部４６に存在する場合（ステップＳ１０４２：ＹＥＳ）、ネットワーク検知部４１はPAN IDに対するペナルティ値をC_newに加算する（ステップＳ１０４３）。PAN Advertisementに記載されたPAN IDに対するペナルティ値が記憶部４６に存在しない場合（ステップＳ１０４２：ＮＯ）、ネットワーク検知部４１はステップＳ１０４４に進む。

【0023】

ネットワーク検知部４１は、PAN Advertisementの送信元EUI64アドレスに対するペナルティ値が記憶部４６に存在するか判定する（ステップＳ１０４４）。PAN Advertisementの送信元EUI64アドレスに対するペナルティ値が記憶部４６に存在する場合（ステップＳ１０４２：ＹＥＳ）、ネットワーク検知部４１はPAN Advertisementの送信元EUI64アドレスに対するペナルティ値をC_newに加算する（ステップＳ１０４５）。PAN Advertisementの送信元EUI64アドレスに対するペナルティ値が記憶部４６に存在しない場合、ネットワーク検知部４１はステップＳ１０４６に進む。

【0024】

なお、図６はPAN IDおよび認証中継ノードのアドレスの両方を記憶部４６から検索する例を示す。本発明の実施にあたっては、少なくともいずれかでもよい。具体的には、ネットワーク検知部４１は、ステップＳ１０４２～Ｓ１０４３、またはＳ１０４４～Ｓ１０４５のいずれかの動作を行わなくてもよい。

【0025】

ネットワーク検知部４１は、現時点における認証中継ノードの候補のコストC_candidateとC_newとを比較する（ステップＳ１０４６）。C_candidateがC_newよりも大きい場合（ステップＳ１０４６：ＹＥＳ）、ネットワーク検知部４１は、認証中継ノードをPAN Advertisementの送信元ノードに変更する（ステップＳ１０４７）。C_candidateがC_new以下である場合（ステップＳ１０４６：ＹＥＳ）、ネットワーク検知部４１は、動作を終了し、認証中継ノードの変更は行わない。

【0026】

ステップＳ１０４３及びステップＳ１０４５で加算されるペナルティ値は、図４のステップＳ８で登録されたペナルティ値である。

【0027】

ここで、図４のステップＳ８で記憶部４６に登録されるペナルティ値を説明する。図４のステップＳ８は、ネットワーク検知処理後のステップであるため、認証中継ノードを決定した後のステップである。例えば図４のステップＳ８でネットワーク検知部４１がPAN IDに紐づくペナルティ値を記憶部４６に登録する場合、ネットワーク検知処理で決定した認証中継ノードから受信したPAN Advertisementに記載されたPAN IDとペナルティ値を登録してもよい。

【0028】

また、例えば認証中継ノードのEUI64アドレスに紐づくペナルティ値を記憶部４６に登録する場合、ネットワーク検知処理で決定した認証中継ノードから受信したPAN Advertisementの送信元のEUI64アドレスとペナルティ値を登録してもよい。

【0029】

また、例えば認証中継ノードのEUI64アドレスに紐づくペナルティ値を記憶部４６に登録する場合、図４のステップＳ６で経路制御部が決定した親ノードのEUI64アドレスとペナルティ値を登録しても良い。

【0030】

ペナルティ値は図４のステップＳ８の直前のステップに応じた異なる値でも良い。例えば、ステップＳ８の直前のステップS３、S5、S7それぞれに対するペナルティ値をP3、P５、P7としたとき、P3≧P5≧P7であってもよい。
または、ペナルティ値はステップS8が実行される回数に応じた異なる値であっても良い。例えば、ネットワーク検知処理で決定した認証中継ノードから受信したPAN Advertisementに記載されたPAN ID、またはEUI64アドレスについて、ステップS8が実行される回数が多いほど、大きなペナルティを記憶部４６に登録しても良い。
以上が図４のステップＳ８で記憶部４６に登録されるペナルティ値の例である。

【0031】

図７は、認証中継ノードの更新処理の一例を示すシーケンス図である。図７に示す例において、中継ノード５は、通信ノード４と集約装置３との認証中継ノードの候補となる通信装置である。
通信ノード４は、中継ノード５に対してPAN Advertisement Solicitを送信する（ステップＴ１０１～１０３）。この動作は、図５に示すフローチャートにおいては、ステップＳ１０７に相当する。ネットワーク検知部４１は、設定した値ｋより少ない回数PAN Advertisement Solicitを送信する。ここで、通信ノード４は、スキャン範囲内の全ての中継ノードにPAN Advertisement Solicitを送信する。PAN Advertisement Solicitを受信した中継ノード５は、通信ノード４にPAN Advertisementを送信する（ステップＴ１０４、１０５）。

【0032】

ネットワーク検知部４１は、処理失敗に基づくペナルティ値を使用して認証中継ノードを更新する。ペナルティ値が大きいことは接続失敗の可能性が高いことを示す。そのため、ネットワーク検知部４１はペナルティ値が大きい認証中継ノードとの接続を避けることで、接続切替に要する時間を短縮することができる。

【0033】

図８は、ネットワーク認証の動作を示すフローチャートである。図８のフローチャートは、図５のフローチャートにおけるステップＳ２の動作を詳細に説明したものである。ネットワーク認証処理部４２は、初めにD_eapol_key_startを初期化する（ステップＳ２０１）。その後、ネットワーク認証処理部４２は、D_eapol_key_start_initを計算し（ステップＳ２０２）、D_eapol_key_start_initで示された時間待機する（ステップＳ２０３）。待機後、ネットワーク認証処理部４２は、集約装置３に認証中継ノード経由でEAPOL key Startを送信する（ステップＳ２０４）。ネットワーク認証処理部４２は、D_eapol_key_startを計算し（ステップＳ２０５）、時間D_eapol_key_start経過する又はidentityメッセージを受信するまで待機する（ステップＳ２０６）。ネットワーク認証処理部４２は、時間D_eapol_key_startが経過前にidentityメッセージを受信したか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ネットワーク認証処理部４２は、時間D_eapol_key_startが経過前にidentityメッセージを受信した場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、後述するステップＳ２１０の動作を行う。ネットワーク認証処理部４２は、時間D_eapol_key_startが経過前にidentityメッセージを受信していない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、最大待機時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。最大待機時間を経過している場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、ネットワーク認証処理部４２は、処理失敗を返し（ステップＳ２０９）動作を終了する。最大待機時間を経過していない場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）、ネットワーク認証処理部４２は、再度ステップ２０４の動作から繰り返す。最大待機時間は予め決定された値である。

【0034】

ネットワーク認証処理部４２は、identityメッセージの送信元に認証メッセージを送信する（ステップＳ２１０）。ネットワーク認証処理部４２は、時間D_eapol_messageを計算する（ステップＳ２１１）。ネットワーク認証処理部４２は、時間D_eapol_messageが経過する又は認証メッセージを受信するまで待機する（ステップＳ２１２）。時間D_eapol_message経過前に認証メッセージを受信した場合（ステップＳ２１３：ＹＥＳ）、ネットワーク認証処理部４２は、認証メッセージを受信したかを判定する（ステップＳ２１４）。時間D_eapol_message経過前に認証シーケンスを完了できなかった場合（ステップＳ２１３：ＮＯ）、ネットワーク認証処理部４２は、処理失敗を返す（ステップＳ２２１）。認証シーケンスを完了した場合（ステップＳ２１４：ＹＥＳ）、ネットワーク認証処理部４２は、ステップＳ２１５に進む。認証シーケンスを完了していない場合（ステップＳ２１４：ＮＯ）、ステップＳ２１０に戻り、再度認証メッセージを送信する。

【0035】

ネットワーク認証処理部４２は、時間D_eapol_key_messageを計算する（ステップＳ２１５）。ネットワーク認証処理部４２は、時間D_eapol_key_messageが経過する又はEAPOL-keyメッセージを受信するまで待機する（ステップＳ２１６）。時間D_eapol_key_message経過前にEAPOL-keyメッセージを受信した場合（ステップＳ２１７）、ネットワーク認証処理部４２は、応答メッセージを送信する（ステップＳ２１８）。時間D_eapol_key_message経過前にEAPOL-keyメッセージを受信しなかった場合（ステップＳ２１７：ＮＯ）、ネットワーク認証処理部４２は処理失敗を返す（ステップＳ２２０）。
鍵受信シーケンスを完了した場合（ステップＳ２１９：ＹＥＳ）、ネットワーク認証処理部４２は、処理成功を返す（ステップＳ２２０）。鍵受信シーケンスを完了していない場合（ステップＳ２１９：ＮＯ）、ネットワーク認証処理部４２はステップＳ２１５に戻り、再度時間D_eapol_key_messageを計算する。

【0036】

ネットワーク認証処理部４２は、時間D_eapol_key_start、D_eapol_key_start_init、D_eapol_message、D_eapol_key_messageを例えば以下に示す方法で計算する。ネットワーク認証処理部４２は、これらの時間を例えば所定の時間においてトラフィックモニタ４８が検知したトラフィック量F_traffic_recvに基づいて計算される。計算方法は、例えばR_traffic_recv（定数）とF_traffic_recvとの積をこれらの時間とする。
計算方法は、例えばF_traffic_recvの指数重み付き移動平均値F_traffic_recv_ewmaを用いて、R_traffic_recv_ewma（定数）とF_traffic_recv_ewmaとの積をこれらの時間とする。

【0037】

時間D_eapol_key_start、D_eapol_key_start_init、D_eapol_message、D_eapol_key_messageそれぞれに対する定数R_traffic_recvやR_traffic_recv_ewmaは異なる値であってもよい。D_eapol_messageには、認証装置２と最大ホップ数における通信ノード４との間の往復の通信遅延に余裕を加えた時間が設定されてもよい。なるべく早く認証シーケンスを開始するためD_eapol_key_start_initは０秒であってもよい。D_eapol_key_startは、RFC3115に従った設定にしてもよく、例えばIRTを３分、MRCを５、MRTを３、MRDを５として計算した値としてもよい。これにより大規模ネットワークにおいて参入時間を短縮するとともに集約装置からIdentityメッセージを受信できる十分長い時間とすることができる。D_eapol_messageは３分であってもよい。D_eapol_key_messageは１分であってもよい。これにより大規模ネットワークにおいて参入時間を短縮するとともに集約装置から認証メッセージを受信できる十分長い時間とすることができる。

【0038】

図９は、ネットワーク認証処理の一例を示すシーケンス図である。通信ノード４は、中継ノード５を経由して集約装置３にEAPOL-keyメッセージを送信する（ステップＴ２０１）。集約装置３は、Identityを通信ノードに送信する（ステップＴ２０２）。その後、通信ノード４と認証装置２間でネットワーク認証及び鍵受信シーケンスを行う（ステップＴ２０３）。通信ノード４は、ステップＴ２０１においてEAPOL-keyメッセージを送信する前に、時間D_eapol_key_start待機している。また、ステップＴ２０２において、通信ノード４がIdentityを受理するか否かは、時間D_eapol_key_startにより決定される。また、認証メッセージを受理するか否かはD_eapol_messageにより決定され、EAPOL-keyメッセージを受理するか否かはD_eapol_key_messageにより決定される。これにより、より自由度高くネットワークの設定方法を作成することができる。

【0039】

図１０は、ネットワーク設定検知の動作を示すフローチャートである。図１０のフローチャートは、図５のフローチャートにおけるステップＳ４の動作を詳細に説明したものである。ネットワーク設定検知部４３は、Trickle Timerをスタートする（ステップＳ４０１）。ネットワーク設定検知部４３は、PAN Configurationを受信したか否かを判定する（ステップＳ４０２）。ネットワーク設定検知部４３は、PAN Configurationを受信した場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、処理成功を返し（ステップＳ４１１）、動作を終了する。ネットワーク設定検知部４３は、PAN Configurationを受信していない場合（ステップＳ４０２：ＮＯ）、RFC6206により規定された時間に到達しているか否かを判定する（ステップＳ４０３）。

【0040】

ネットワーク設定検知部４３がRFC6206により規定された時間に到達していると判定した場合（ステップＳ４０３：ＹＥＳ）、カウンタcが設定した値kよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４０４）。カウンタcが設定した値kよりも小さい場合（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）、ネットワーク設定検知部４３は、PAN Configuration Solicitを送信する（ステップＳ４０５）。このとき、ネットワーク設定検知部４３は、カウンタcを＋１する。ネットワーク設定検知部４３がRFC6206により規定された時間に到達していないと判定した場合（ステップＳ４０３：ＮＯ）、カウンタcが設定した値k以上である場合（ステップＳ４０４：ＮＯ）、ステップＳ４０６に進む。

【0041】

ネットワーク設定検知部４３はインターバルＩが時間切れか否かを判定する（ステップＳ４０６）。インターバルＩは、Trickle Algorithmで規定される。インターバルＩが時間切れであるとき（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、ネットワーク設定検知部４３はインターバルＩの時間切れがn_pan_conf_solicit回目であるか否かを判定する（ステップＳ４０７）。n_pan_conf_solicitは、予め設定される値である。
インターバルＩの時間切れがn_pan_conf_solicit回目である場合（ステップＳ４０７：ＹＥＳ）、ネットワーク設定検知部４３は処理失敗を返す（ステップＳ４１０）。インターバルＩの時間切れがn_pan_conf_solicit回目でない場合（ステップＳ４０７：ＮＯ）、ステップＳ４０２を再度行う。

【0042】

インターバルＩが時間切れでないとき（ステップＳ４０６：ＮＯ）、ネットワーク設定検知部４３はRFC6206に従う変数の変更処理を行い（ステップＳ４０８）、時間T_tick待機し（ステップＳ４０９）、ステップＳ４０２に戻る。

【0043】

図１１は、ネットワーク設定検知処理の一例を示すシーケンス図である。通信ノード４は、中継ノード５に対してPAN Configuration Solicitを送信する（ステップＴ４０１、Ｔ４０２、Ｔ４０４）。この動作は、図１０に示すフローチャートにおいては、ステップＳ４０５に相当する。ネットワーク設定検知部４３は、設定した値ｋより少ない回数PAN Advertisement Solicitを送信する。ここで、通信ノード４は、スキャン範囲内の全ての中継ノードにPAN Configuration Solicitを送信する。PAN Configuration Solicitを受信した中継ノード５は、通信ノード４にPAN Configuration を送信する（ステップＴ４０３、４０５）。

【0044】

ネットワーク設定検知処理において、インターバルＩの時間切れがあらかじめ設定された回数に達したときに処理失敗とし、ネットワーク検知処理に戻ることで、周辺に通信ユニットが多い場合における装置の切り替えにかかる時間を短縮することができる。

【0045】

（経路制御）
図１２は、経路制御の動作を示すフローチャートである。図１２のフローチャートは、図５のフローチャートにおけるステップＳ６の動作を詳細に説明したものである。経路制御部４４は、T_tickのタイマ開始する（ステップＳ６０１）。その後、経路制御部４４は、ＤＩＳ(DODAG Information Solicitation)を送信する（ステップＳ６０２）。経路制御部４４は、ＤＩＯ（DODAG Information Object）を受信するか、DHCPv6 Replyを受信するか、DAO-ACK(Destination Advertisement Object Acknowledgement)を受信するか、時間D_PAN_TIMEOUTが経過するか、時間T_tickが経過するまで待機する（ステップＳ６０３）。時間D_PAN_TIMEOUTは、規格で決められたタイマであり、タイムアウトしたときに接続シーケンスをやり直す時間を示す。なお、ステップＳ６０２において、ＤＩＯを受信するまで複数回ＤＩＳを送信してもよい。

【0046】

ＤＩＯを受信した場合（ステップＳ６０４：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、ＤＩＯ受信処理を行い（ステップＳ６０５）、ステップＳ６０３に戻る。DHCPv6 Replyを受信した場合（ステップＳ６０６：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、DHCPv6 Reply処理を行い（ステップＳ６０７）、ステップＳ６０３に戻る。DAO-ACKを受信した場合（ステップＳ６０８：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、時間D_PAN_TIMEOUTが経過したかを計測するための計測開始時点を現時刻に再設定し（ステップＳ６０９）、ステップＳ６０３に戻る。時間T_tickが経過していない場合（ステップＳ６１０：ＮＯ）、ステップＳ６０３に戻る。時間D_PAN_TIMEOUTが経過した場合（ステップＳ６１１：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、処理失敗を返却する（ステップＳ６１２）。時間D_PAN_TIMEOUTが経過していない場合（ステップＳ６１１：ＮＯ）、ＮＵＤ(Neighbor Unreachability Detection)用ＮＳ(Neighbor Solicitation)送信処理を行い（ステップＳ６１３）、DHCP Solicit送信処理を行い（ステップＳ６１４）、ARO(Address Registration Option)付NS送信処理を行い（ステップＳ６１５）、DAO送信処理を行い（ステップＳ６１６）、T_tickタイマを再設定する（ステップＳ６１７）。
なお、ステップＳ６０９におけるDAO-ACK受信処理をもってネットワークの接続完了となるが、図１２に記載の通り、その後も経路制御部４４はステップＳ６０３～Ｓ６１１、ステップＳ６１３～Ｓ６１７の処理を繰り返す。

【0047】

図１３は、ＤＩＯ受信処理を示すフローチャートである。図１３のフローチャートは、図１２のフローチャートにおけるステップＳ６０５の動作を詳細に説明したものである。
経路制御部４４は、ＤＩＯの送信元が近隣ノードテーブルにあるか否かを判定する（ステップＳ６０５１）。ＤＩＯの送信元が近隣ノードテーブルにある場合（ステップＳ６０５１：ＹＥＳ）、親選択アルゴリズムを実行する（ステップＳ６０５５）。ＤＩＯの送信元が近隣ノードテーブルにない場合（ステップＳ６０５１：ＮＯ）、経路制御部４４は、近隣ノードに対するT_nud_initを計算し（ステップＳ６０５２）、近隣ノードに対するT_nudをT_nud_initに設定し（ステップＳ６０５３）、近隣ノードテーブルにＤＩＯ送信元近隣ノードのアドレスとT_nudを登録し（ステップＳ６０５４）、親選択アルゴリズムを実行する（ステップＳ６０５５）。

【0048】

時間T_nud_initは例えば最小値D_nud_init_minと最大値D_nud_init_maxとの間のランダム値である。例えば、DAO-ACKを受信済、つまりJoin State 5の場合のD_nud_init_maxの値は、Join State1~4の場合のD_nud_init_maxの値よりも大きい。また、例えば親が決定済の場合のD_nud_init_maxの値は、親が未決定の場合のD_nud_init_maxの値よりも大きい。D_nud_init_minは０秒であってもよい。D_nud_init_maxは、Join State 5の場合に５分、Join State1~4の場合に３０分としてもよい。

【0049】

図１４は、DHCPv6 Reply処理を示すフローチャートである。図１４のフローチャートは、図１２のフローチャートにおけるステップＳ６０７の動作を詳細に説明したものである。経路制御部４４は、DHCPv6 Replyを待っている場合（ステップＳ６０７１：ＹＥＳ）、つまりDHCPv6 Solicitを送信済の場合、自身のアドレスを設定する（ステップＳ６０７２）。

【0050】

図１５は、NUD用NS送信処理を示すフローチャートである。図１５のフローチャートは、図１２のフローチャートにおけるステップＳ６１３の動作を詳細に説明したものである。経路制御部４４は、近隣ノードテーブルに登録があるそれぞれの近隣ノードについて、ステップＳ６１１２～Ｓ６１１５の動作を行う（ステップＳ６１１１）。経路制御部４４は、T_nudがT_tick以下であるか否かを判定する（ステップＳ６１１２）。T_nudがT_tick以下である場合（ステップＳ６１１２：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、ＮＵＤ用のＮＳを送信し（ステップＳ６１１４）、T_nudを計算し再設定する（ステップＳ６１１５）。T_nudがT_tickより大きい場合（ステップＳ６１１２：ＮＯ）、経路制御部４４は、T_nudをT_nud － T_tickに設定する（ステップＳ６１１３）。

【0051】

図１６は、DHCP Solicit送信処理を示すフローチャートである。図１６のフローチャートは、図１２のフローチャートにおけるステップＳ６１４の動作を詳細に説明したものである。
経路制御部４４は、親ノードが決まっていない状態から親ノードが決まった状態に変化したか否かを判定する（ステップＳ６１２１）。これにより、親ノードが決まってから初めてDHCPv6 Solicit送信が必要になったか否かを判定する。親ノードが決まっていない状態から親ノードが決まった状態に変化した場合（ステップＳ６１２１：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、T_dhcpv6_initを計算し（ステップＳ６１２３）、T_dhcpv6をT_dhcpv6_initの値に設定する（ステップＳ６１２４）。親ノードが決まっていない状態から親ノードが決まった状態に変化していない場合（ステップＳ６１２１：ＮＯ）、経路制御部４４は、親ノードが少なくとも１つ決定済みであるか否かを判定する（ステップＳ６１２２）。親ノードが少なくとも１つ決定済みである場合（ステップＳ６１２２：ＹＥＳ）、ステップＳ６１２５に進む。親ノードが１つも決定していない場合（ステップＳ６１２２：ＮＯ）、DHCPv6 Solicit送信処理を終了する。

【0052】

経路制御部４４は、T_dhcpv6がT_tick以下であるか否かを判定する（ステップＳ６１２５）。T_dhcpv6がT_tick以下である場合（ステップＳ６１２５：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、DHCPv6 Solicitを送信し（ステップＳ６１２７）、T_dhcpv6を計算し再設定する（ステップＳ６１２８）。T_dhcpv6がT_tickより大きい場合（ステップＳ６１２６：ＮＯ）、経路制御部４４は、T_dhcpv6をT_dhcpv6 － T_tickに設定する（ステップＳ６１２６）。

【0053】

図１７は、ARO付NS送信処理を示すフローチャートである。図１７のフローチャートは、図１２のフローチャートにおけるステップＳ６１５の動作を詳細に説明したものである。
経路制御部４４は、DHCPv6 Reply受信によりアドレスが設定または変更されたか否かを判定する（ステップＳ６１３１）。DHCPv6 Reply受信によりアドレスが設定または変更された場合（ステップＳ６１３１：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、T_aro_initを計算し（ステップＳ６１３３）、T_aroをT_aro_initの値に設定する（ステップＳ６１３４）。DHCPv6 Reply受信によりアドレスが設定または変更されていない場合（ステップＳ６１３１：ＮＯ）、経路制御部４４は、アドレスが設定済みか否かを判定する（ステップＳ６１３２）。アドレスが設定済みである場合（ステップＳ６１３２：ＹＥＳ）、ステップＳ６１３５に進む。アドレスが設定済みでない場合（ステップＳ６１３２：ＮＯ）、ARO付NS送信処理を終了する。

【0054】

経路制御部４４は、T_aroがT_tick以下であるか否かを判定する（ステップＳ６１３５）。T_aroがT_tick以下である場合（ステップＳ６１３５：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、ARO付NSを送信し（ステップＳ６１３７）、T_aroを計算し再設定する（ステップＳ６１３８）。T_aroがT_tickより大きい場合（ステップＳ６１３５：ＮＯ）、経路制御部４４は、T_aroをT_aro － T_tickに設定する（ステップＳ６１３６）。

【0055】

図１８は、DAO送信処理を示すフローチャートである。図１８のフローチャートは、図１２のフローチャートにおけるステップＳ６１６の動作を詳細に説明したものである。
経路制御部４４は、DHCPv6 Reply受信によりアドレスが設定または変更されたか否かを判定する（ステップＳ６１４１）。DHCPv6 Reply受信によりアドレスが設定または変更された場合（ステップＳ６１４１：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、T_dao_initを計算し（ステップＳ６１４３）、T_daoをT_dao_initの値に設定する（ステップＳ６１４４）。DHCPv6 Reply受信によりアドレスが設定または変更されていない場合（ステップＳ６１４１：ＮＯ）、経路制御部４４は、アドレスが設定済みか否かを判定する（ステップＳ６１４２）。アドレスが設定済みである場合（ステップＳ６１４２：ＹＥＳ）、ステップＳ６１４５に進む。アドレスが設定済みでない場合（ステップＳ６１４２：ＮＯ）、DAO送信処理を終了する。

【0056】

経路制御部４４は、T_daoがT_tick以下であるか否かを判定する（ステップＳ６１４５）。T_daoがT_tick以下である場合（ステップＳ６１４５：ＹＥＳ）、経路制御部４４は、DAOを送信し（ステップＳ６１４７）、T_daoを計算し再設定する（ステップＳ６１４８）。T_daoがT_tickより大きい場合（ステップＳ６１４５：ＮＯ）、経路制御部４４は、T_daoをT_dao － T_tickに設定する（ステップＳ６１４６）。

【0057】

T_dhcpv6_init、T_aro_init、T_dao_initはそれぞれ異なる値であってもよく、０秒であってもよい。T_dhcpv6_init、T_aro_init、T_dao_initは、例えば、DAO-ACKを受信済、つまりJoin State 5の場合の値は、Join State1~4の場合の値よりも大きい。また、T_dhcpv6_init、T_aro_init、T_dao_initは、例えば、親が決定済の場合の値が、親が未決定の場合の値よりも大きい。

【0058】

図１９は、経路制御処理の一例を示すシーケンス図である。通信ノード４は、ＤＩＳをブロードキャストで送信する（ステップＴ６０１）。図１９の例では、ＤＩＳは2台の中継ノードに到着する。中継ノード５は通信ノード４にＤＩＯを送信する（ステップＴ６０２）。その後、時間T_nud(T_nud_init)経過後、通信ノード４は、ＮＵＤ用ＮＳを中継ノードに送信する（ステップＴ６０３）。他の中継ノード５からも同様にＤＩＯを受信し（ステップＴ６０４）、ＮＵＤ用ＮＳを送信する（ステップＴ６０５）。その後、通信ノード４は親ノードを決定する（ステップＴ６０６）。その後、時間T_dhcpv6経過後、通信ノード４は、DHCPv6 Soilcitを集約装置３に送信する（ステップＴ６０７）。通信ノード４は、DHCPv6 Replyを受信する（ステップＴ６０８）。その後、時間T_aro経過後、通信ノード４は、ARO付きNSを中継ノード５に送信する（ステップＴ６０９）。その後、時間T_dao経過後、通信ノード４は、DAOを集約装置３に送信する（ステップＴ６１０）。通信ノード４は、DAO ACKを受信する（ステップＴ６１１）。通信ノード４は、最初にNUD用NSを送信した後、再設定したT_nud経過後、再度NUD用NSを送信する（ステップＴ６１２、Ｔ６１３）。

【0059】

経路制御処理において、ＮＵＤ用ＮＳの送信タイミングはT_nud_initにより調整され、DHCPv6 Soilcitの送信タイミングはT_dhcpv6により調整され、ARO付きNSの送信タイミングはT_aroにより調整され、DAOの送信タイミングはT_daoにより調整される。これにより、より自由度高くネットワークの設定方法を作成することができる。

【0060】

T_dhcpv6_init、T_aro_init、T_dao_initは、DAO-ACKを受信済、つまりJoin State 5の場合の値を、Join State1~4の場合の値よりも大きくすることで、ネットワークに接続完了した場合の遅延時間を、ネットワーク接続未完了の場合の遅延時間よりも長くすることができる。また、T_dhcpv6_init、T_aro_init、T_dao_initは、親が決定済の場合の値を、親が未決定の場合の値よりも大きくすることで、親となるノードが決定している場合の遅延時間を、親が未決定である場合の遅延時間よりも長くすることができる。以上に示す時間設定をD_eapol_key_start_initに対しても行ってもよい。

【0061】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、マルチホップネットワークの制御パケットの送信タイミングを遅らせる遅延時間を調整することにより、マルチホップネットワークの安定化までにかかる時間を短縮することができる。

【0062】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0063】

１ 通信システム、２ 認証装置、３ 集約装置、４ 通信ノード、４１ ネットワーク検知部、４２ ネットワーク認証処理部、４３ ネットワーク設定検知部、４４ 経路制御部、４６ 記憶部、４７ 無線部、４８ トラフィックモニタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】