特許 7601735 メッシュネットワークシステム及び通信制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】メッシュネットワークシステム及び通信制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 40/00 20090101AFI20241210BHJP

   H04W 92/20 20090101ALI20241210BHJP

   H04W 8/26 20090101ALI20241210BHJP

   H04W 84/22 20090101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

H04W40/00

H04W92/20 110

H04W8/26 110

H04W84/22

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021155352

(22)【出願日】2021-09-24

(65)【公開番号】P2023046647

(43)【公開日】2023-04-05

【審査請求日】2023-09-20

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、総務省、「無人航空機の目視外飛行における周波数の有効利用技術の研究開発」に係わる委託業務、産業技術力強化第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100116687

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 爾

(74)【代理人】

【識別番号】100098383

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 純子

(74)【代理人】

【識別番号】100155860

【弁理士】

【氏名又は名称】藤松 正雄

(72)【発明者】

【氏名】阿部 達也

【審査官】鈴木 重幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１２４８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００５／１２５１１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２３５８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１３９４０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１，４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線ネットワークを形成する無線ノードとして、移動ノードと、複数の固定ノードとを有するメッシュネットワークシステムにおいて、
前記複数の固定ノードのうちの２つ以上の固定ノードは有線ネットワークにも接続されており、
前記無線ネットワークと前記有線ネットワークの両方に接続された固定ノードは、送信元が無線ネットワーク側のパケットを有線ネットワーク側から受信した場合、又は、送信元が有線ネットワーク側のパケットを無線ネットワーク側から受信した場合に、受信したパケットを破棄し、
更に、前記無線ネットワークと前記有線ネットワークの両方に接続された固定ノードは、有線ネットワークに接続されているネットワーク機器との間でアドレス解決を行い、アドレス解決結果を前記移動ノードに通知することを特徴とするメッシュネットワークシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のメッシュネットワークシステムにおいて、
前記移動ノードは、複数の固定ノードからアドレス解決結果を受信した場合に、通信コストの最も低い固定ノードを前記無線ネットワーク内の最終ノードに指定することを特徴とするメッシュネットワークシステム。

【請求項3】

無線ネットワークを形成する無線ノードとして、移動ノードと、複数の固定ノードとを有するメッシュネットワークシステムにおける通信制御方法において、
前記複数の固定ノードのうちの２つ以上の固定ノードは有線ネットワークにも接続されており、
前記無線ネットワークと前記有線ネットワークの両方に接続された固定ノードは、送信元が無線ネットワーク側のパケットを有線ネットワーク側から受信した場合、又は、送信元が有線ネットワーク側のパケットを無線ネットワーク側から受信した場合に、受信したパケットを破棄し、
更に、前記無線ネットワークと前記有線ネットワークの両方に接続された固定ノードは、有線ネットワークに接続されているネットワーク機器との間でアドレス解決を行い、アドレス解決結果を前記移動ノードに通知することを特徴とする通信制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線と有線の両方でメッシュネットワークを構成した有線／無線メッシュネットワークシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年のロボット技術の進展は実に目覚しく、様々な社会課題の解決にロボットが利用されることも多くなっている。このようなロボットの多くは、無人航空機や自律運転車両等の無人移動体である。無人移動体は、遠隔操縦や自律制御のための制御指令データや、無人移動体に搭載したカメラ等で撮影した映像データを伝送するために、通信システムを具備する必要がある。このとき、無人移動体がレール等に沿った所定の経路を移動する機械でない場合には、移動に適した無線通信が利用されることが多い。

【0003】

例えば、特許文献１には、移動基地局と端末局が、近距離通信を準備するための長距離通信機能と、データ伝送用の近距離通信機能を備え、長距離通信機能を用いた通信により、近距離通信を行うタイミングをスケジューリングする発明が開示されている。また、特許文献２には、無人飛行体を用いた中継システムにおいて、中継の通信品質、予定の中継時間、無人飛行体の電源の状態（電力供給可能量）に基づいて、無人飛行体の中継位置を探索する発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１７／０１８０２１号

【文献】特開２０１９－１６９８４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

無人移動体との通信に使用され得る通信ネットワークの一つにメッシュネットワークがある。メッシュネットワークは複数のノードから構成され、隣接する通信可能なノード同士を接続することで、全体で網の目状のネットワークを形成する。特に、ノード間の接続が無線で行われる場合は無線メッシュネットワークと呼ばれ、複数のノードに渡ってバケツリレー式にデータが無線転送される。

【0006】

通常、メッシュネットワークには複数の経路が存在し、ある経路で通信不能になっても代替経路に切り替えることができるため、他のネットワークトポロジと比較して障害に強いという特徴がある。但し、複数の経路が存在するということは、ネットワークにループ状の経路が存在することも意味する。このようなネットワークにＩＰパケットをブロードキャストする場合、ＩＰパケットがループ状の経路を一周してからもブロードキャストを繰り返してブロードキャストストームを引き起こすことを避けるため、一般的にスパニングツリープロトコルが適用される。

【0007】

スパニングツリープロトコルではスパニングツリーアルゴリズムを使用し、自動的に特定のノード間の通信をブロッキング状態にすることで、ループを防ぐことが可能である。また、障害が発生した際は、ブロッキング状態を解除することによって、代替経路による通信を継続することが可能である。

【0008】

しかしながら、このようなメッシュネットワークは、特定の優先度の高いノードによる集中制御で経路を決定するのではなく、全てのノードが対等な関係で経路を決定するため、集中制御方式と比較して効率が低下する。特に、高スループットや低遅延が要求されるケースでは、耐障害性の高いメッシュネットワークを採用できない恐れがある。

【0009】

耐障害性に加えて、高スループットと低遅延が要求されるユースケースとして、無人航空機（ＵＡＶ；Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の遠隔操縦に係る映像伝送を行う無線通信システムが考えられる。図１には、そのような無線通信システムに関する従来例１の構成例を示してある。同システムは、ＵＡＶの目視外飛行において、ＵＡＶの周辺状況を撮影した映像をＵＡＶからサーバに転送し、操縦者がリアルタイムで映像を確認できるようにするものである。

【0010】

図１に示した従来例１の無線メッシュネットワークでは、ＵＡＶ本体を含む移動ノード１０１の飛行経路に沿って、第１固定ノード１１１、第２固定ノード１１２、第３固定ノード１１３、第ｎ固定ノード１１４が地上に配置されている。また、サーバ１２１が、第１固定ノード１１１に有線で接続されている。なお、以降の説明では、移動ノードか固定ノードかを問わず、２台のノード間で無線通信が行われた場合を１ホップ、３台連なったノード間で無線通信が行われた場合を２ホップといったように、通信が行われたノード数から１を減算した値をホップ数と定義する。

【0011】

移動ノード１０１が第１固定ノード１１１の上空を飛行している場合は、移動ノード１０１と第１固定ノード１１１との間で１ホップの通信が行われ、サーバ１２１まで最短の経路でデータが転送される。次に、移動ノード１０１が第２固定ノード１１２の上空に移動し、第１固定ノード１１１と直接通信できなくなると、移動ノード１０１から第２固定ノード１１２を経由して第１固定ノード１１１まで２ホップの通信が行われる。同様にして、移動ノード１０１が第３固定ノード１１３の上空に移動すると３ホップの通信になり、第ｎ固定ノード１１４の上空に移動するとｎホップの通信になる。そして、ホップ数の増大に伴ってスループットが低下していき、遅延時間も増大してしまう。

【0012】

図２には、従来例２として、有線と無線によるメッシュネットワーク（以下、「有線／無線メッシュネットワーク」と称する）の構成例を示してある。図２のシステムでは、図１のシステムと同様に、ＵＡＶ本体を含む移動ノード２０１の飛行経路に沿って、第１固定ノード２１１、第２固定ノード２１２、第３固定ノード２１３、第ｎ固定ノード２１４が地上に配置され、更にサーバ２２１が全ての固定ノードと有線で接続されている。

【0013】

従って、一見すると移動ノード２０１がどの固定ノードと無線接続されていても、サーバ２２１との間で１ホップの通信が実現できるように見える。しかしながら、有線ネットワークと無線ネットワークとの間でループが形成されているため、いずれか１つの固定ノードとサーバ２２１との間でのみ有線回線での通信が許可され、残りの全ての固定ノードへの有線回線はブロッキングされる。

【0014】

つまり、第１固定ノード２１１とサーバ２２１との間だけがブロッキングされていない状態となる。このため、移動ノード２０１が第１固定ノード２１１の上空から第２固定ノード２１２の上空に移動し、第１固定ノード２１１と直接通信できなくなると、移動ノード２０１から第２固定ノード２１２を経由して第１固定ノード２１１まで２ホップの通信が行われ、サーバ２２１と接続されることになる。

【0015】

また、ループ検知は一般的にループ検知用のパケットをブロードキャストして行うため、ネットワークの規模が大きい場合や通信負荷が大きい場合、ループを検知するまでに長時間を要する恐れがある。更に、ループ検知機能そのものによりネットワーク負荷を増大させるため、可能な限りループを形成しないネットワークを構築すべきである。

【0016】

図３には、従来例３として、有線／無線メッシュネットワークの別の構成例を示してある。図３のシステムでは、図２のシステムと同様に、ＵＡＶ本体を含む移動ノード３０１の飛行経路に沿って、第１固定ノード３１１、第２固定ノード３１２、第３固定ノード３１３、第ｎ固定ノード３１４が地上に配置され、更にサーバ３２１が全ての固定ノードと有線で接続されている。但し、固定ノード同士の無線通信は禁止されている。

【0017】

具体的には、第１固定ノード３１１には、第２固定ノード３１２のＭＡＣアドレスと、第３固定ノード３１３のＭＡＣアドレスと、第ｎ固定ノード３１４のＭＡＣアドレスを指定し、ＭＡＣアドレスフィルタリングによりこれら固定ノードとの接続を禁止する。これにより、第１固定ノード３１１は、移動ノード３０１とだけ無線接続することが可能になる。他の固定ノードにも同様な設定がなされている。

【0018】

また、図３のシステムは、ホップ数の最大値が１に設定されている点も、従来例２と異なっている。これは、送信するパケットのＩＰヘッダ内にあるＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）を１に設定することで実現可能である。パケットが無線ノードから無線ノードへ転送された際に、ＴＴＬから１が減算されて直ちに０になり、この時点で宛先ノードに到達していなければパケットは破棄されるので、最大ホップ数が１の無線ネットワークになる。つまり、図３の破線で示した経路を１回しか通過できないため、無線ネットワークと有線ネットワークが複数のノードで接続されていてもループが形成されず、任意の固定ノードとサーバ３２１との間でブロッキングされることはない。

【0019】

このように、無線ネットワーク側で所定のホップ数を超えた場合は強制的にパケットを破棄してループを形成させないことによって、有線ネットワーク側のブロッキングが発生しないようにする。更に、無線ネットワークから所定のホップ数以内で必ず有線ネットワークに到達できるように経路を設定することによって、移動ノード３０１がどの固定ノードと接続されていても常に最短の経路で通信が行われるようにする。これにより、高スループットと低遅延が得られるネットワークを構築することが可能となる。

【0020】

しかしながら、このようなメッシュネットワークは、無線ネットワーク側のホップ数の制約により、許容されるホップ数が小さくなるほど、有線ネットワークから離れた場所まで通信エリアを拡大させるのが難しいという問題があった。また、許容されるホップ数が大きくなるほど、ループを形成させないようにホップ数を考慮しながら固定ノードを配置するのが難しいという問題があった。また、例えば、移動ノード３０１が第２固定ノード３１２とだけ通信が可能である場合に、第２固定ノード３１２とサーバ３２１との間に障害が発生した場合は、移動ノード３０１がサーバ３２１へアクセスできなくなるなど、本来メッシュネットワークの持つ耐障害性の高さが犠牲になっている側面もあった。

【0021】

本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、移動ノードと固定ノードを有する有線／無線メッシュネットワークにおいて、無線ネットワークと有線ネットワークの間でループが形成されないように制御することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0022】

上記の目的を達成するために、本発明の一態様であるメッシュネットワークシステムは、以下のように構成される。すなわち、本発明に係るメッシュネットワークシステムは、無線ネットワークを形成する無線ノードとして、移動ノードと、複数の固定ノードとを有するメッシュネットワークシステムにおいて、複数の固定ノードのうちの２つ以上の固定ノードは有線ネットワークにも接続されており、無線ネットワークと有線ネットワークの両方に接続された固定ノードは、送信元が無線ネットワーク側のパケットを有線ネットワーク側から受信した場合、又は、送信元が有線ネットワーク側のパケットを無線ネットワーク側から受信した場合に、受信したパケットを破棄することを特徴とする。

【0023】

ここで、本発明に係るメッシュネットワークシステムにおいて、無線ネットワークと有線ネットワークの両方に接続された固定ノードは、有線ネットワークに接続されているネットワーク機器との間でアドレス解決を行い、アドレス解決結果を移動ノードに通知するように構成され得る。

【0024】

また、本発明に係るメッシュネットワークシステムにおいて、移動ノードは、複数の固定ノードからアドレス解決結果を受信した場合に、通信コストの最も低い固定ノードを無線ネットワーク内の最終ノードに指定するように構成され得る。

【0025】

本発明の別の態様である通信制御方法は、以下のように構成される。すなわち、無線ネットワークを形成する無線ノードとして、移動ノードと、複数の固定ノードとを有するメッシュネットワークシステムにおける通信制御方法において、複数の固定ノードのうちの２つ以上の固定ノードは有線ネットワークにも接続されており、無線ネットワークと有線ネットワークの両方に接続された固定ノードは、送信元が無線ネットワーク側のパケットを有線ネットワーク側から受信した場合、又は、送信元が有線ネットワーク側のパケットを無線ネットワーク側から受信した場合に、受信したパケットを破棄することを特徴とする。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、移動ノードと固定ノードを有する有線／無線メッシュネットワークにおいて、無線ネットワークと有線ネットワークの間でループが形成されないように制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】従来例１に係る無線メッシュネットワークの構成例を示す図である。

【図2】従来例２に係る有線／無線メッシュネットワークの構成例を示す図である。

【図3】従来例３に係る有線／無線メッシュネットワークの構成例を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る有線／無線メッシュネットワークの構成例を示す図である。

【図5】図４の有線／無線メッシュネットワークにおける経路例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

本発明の一実施形態について、以下に図面を参照して説明する。
図４には、本発明の一実施形態に係る有線／無線メッシュネットワークの構成例を示してある。本例の有線／無線メッシュネットワークは、移動ノード４０１と、第１固定ノード４１１と、第２固定ノード４１２と、第３固定ノード４１３と、第ｎ固定ノード４１４と、サーバ４２１とを備えている。サーバ４２１は、第２固定ノード４１２を除く複数の固定ノード、すなわち、第１固定ノード４１１、第３固定ノード４１３、第ｎ固定ノード４１４と、有線で接続されている。本例では、移動ノード４０１としてＵＡＶを想定しているが、列車や自動車に搭載された無線機や、人が携帯可能な無線機など、任意の移動無線機を適用することができる。

【0029】

ここで、移動ノード４０１および全ての固定ノード４１１～４１４の間の経路は、スパニングツリープロトコルで決定される。また、有線ネットワークに接続された第１固定ノード４１１、第３固定ノード４１３、第ｎ固定ノード４１４は、無線ネットワークと有線ネットワークの間でループを形成しないように、ＭＡＣアドレスフィルタリング機能を具備している。

【0030】

具体的には、無線ネットワークに属する送信元アドレスを有するパケットを有線ネットワーク側から受信した場合は、当該パケットを破棄する。同様に、有線ネットワークに属する送信元アドレスを有するパケットを無線ネットワーク側から受信した場合も、当該パケットを破棄する。これにより、有線ネットワーク側の経路をブロッキングすることなくブロードキャストストームを回避することが可能となる。なお、有線ネットワークに接続されている固定ノードは、有線側と無線側で異なるＭＡＣアドレス、すなわち、送信元アドレスを有している。

【0031】

また、有線ネットワークに接続された第１固定ノード４１１、第３固定ノード４１３、第ｎ固定ノード４１４は、定期的にサーバ４２１との間で直接通信を行い、例えば、ｐｉｎｇを一定の時間間隔で送信することで、アドレス解決状態を監視し、その結果を移動ノード４０１へ報告する機能も具備している。

【0032】

次に、図５を用いて、本例の有線／無線メッシュネットワークの動作を説明する。図５は、基本的な構成は図４と同一であり、移動ノードの位置によって移動ノードと無線接続が可能な固定ノードが限定されている様子を示している。また、図５において、ノード間のメトリック値を括弧内の数値で表している。例えば、第１固定ノード４１１と第２固定ノード４１２の間のメトリック値は、図中に（４）と示すように４である。

【0033】

メッシュネットワークでは一般に、経路毎に通信コストを算出し、最小の通信コストの経路を選択するように制御される。例えば、無線ＬＡＮのメッシュネットワークの標準規格であるＩＥＥＥ ８０２．１１ｓでは、通信コストとして下記のメトリック値Ｃａが算出される。
Ｃａ＝［０＋Ｂｔ／ｒ］／（１－ｅｆ）
ここで、０はチャネルアクセスオーバーヘッド、Ｂｔは８１９２（テストフレームのｂｉｔサイズ）、ｒはデータレート（Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ）、ｅｆはフレームエラーレートである。メトリック値が小さいほど、その経路の無線品質が良好であることを示している。

【0034】

このメトリック値は、エアタイム、つまり、所定のデータ量を無線送信する際の所要時間と捉えることができる。また、複数ホップを行う経路では、各ノード間のメトリック値を加算したものを、経路全体のメトリック値と見做すことができる。例えば、移動ノード４０１が第１固定ノード４１１と通信を行う場合、１ホップの経路と、第２固定ノード４１２を経由する２ホップの経路が存在し、１ホップの経路のメトリック値は７、２ホップの経路のメトリック値は５＋４＝９となる。この場合、メトリック値の小さい１ホップの経路が選択されることになる。なお、図５では、説明を簡単にするために、メトリック値を１桁の小さい値としている。

【0035】

更に、図５では、有線／無線メッシュネットワークにおける移動ノード４０１を起点とした経路がスパニングツリープロトコルで構築され、一部の経路がブロッキングされていることも明示している。具体的には、第１固定ノード４１１と第２固定ノード４１２の間がブロッキングされ、有線／無線メッシュネットワーク内において移動ノード４０１が他の固定ノードと通信を行う際にループを形成しないようにツリー型トポロジの経路が決定されている。

【0036】

ここで、図５に示すように、移動ノード４０１は第１固定ノード４１１と第２固定ノード４１２の中間地点を飛行しており、移動ノード４０１は第１固定ノード４１１と第２固定ノード４１２とだけ直接通信（１ホップ）ができる状態であるとする。また、第１固定ノード４１１と第２固定ノード４１２の間はスパニングツリープロトコルでブロッキングされ、第２固定ノード４１２と第３固定ノード４１３と第ｎ固定ノード４１４は１本の経路で接続されているものとする。

【0037】

この状態で、移動ノード４０１からブロードキャストパケットが送信された場合、当該ブロードキャストパケットは、第１固定ノード４１１と第２固定ノード４１２に到達する。そして、第１固定ノード４１１に到達したブロードキャストパケットは、有線ネットワークを介してサーバ４２１、第３固定ノード４１３、第ｎ固定ノード４１４に到達する。しかしながら、第３固定ノード４１３と第ｎ固定ノード４１４では、有線ネットワーク側から受信した送信元アドレスが移動ノード４０１のパケットを、ＭＡＣアドレスフィルタリングにより破棄するため、ブロードキャストストームが阻止される。

【0038】

一方、移動ノード４０１から第２固定ノード４１２に到達したブロードキャストパケットは、第３固定ノード４１３に到達する。そして、第３固定ノード４１３に到達したブロードキャストパケットは、有線ネットワークを介してサーバ４２１、第１固定ノード４１１、第ｎ固定ノード４１４に到達する。しかしながら、第１固定ノード４１１と第ｎ固定ノード４１４では、有線ネットワーク側から受信した送信元アドレスが移動ノード４０１のパケットを、ＭＡＣアドレスフィルタリングにより破棄するため、ブロードキャストストームが阻止される。

【0039】

また、第３固定ノード４１３に到達したブロードキャストパケットは、第ｎ固定ノード４１４を経由してから、有線ネットワークを介してサーバ４２１、第１固定ノード４１１、第３固定ノード４１３に到達する。しかしながら、第１固定ノード４１１と第３固定ノード４１３では、有線ネットワーク側から受信した送信元アドレスが移動ノード４０１のパケットを、ＭＡＣアドレスフィルタリングにより破棄するため、ブロードキャストストームが阻止される。

【0040】

サーバ４２１からブロードキャストパケットを送信する場合も、同様に作用する。例えば、サーバ４２１から第３固定ノード４１３に到達したブロードキャストパケットが、無線ネットワーク側の経路で第ｎ固定ノード４１４に到達したとする。この場合、第ｎ固定ノード４１４は、無線ネットワーク側から受信した送信元アドレスがサーバ４２１のパケットを、ＭＡＣアドレスフィルタリングにより破棄するため、ブロードキャストストームが阻止される。

【0041】

このように、本例の有線／無線メッシュネットワークシステムは、無線ネットワーク側と有線ネットワーク側で個別のＭＡＣアドレスフィルタリングを行うように構成されている。これにより、無線ネットワークと有線ネットワークが複数のノードで接続されてループが形成されていても、複数の固定ノードとサーバ４２１との間にブロッキングを生じさせずに、無線と有線が統合された有線／無線メッシュネットワークを構築することができる。

【0042】

ところで、移動ノード４０１が初めてサーバ４２１と通信を行う際に、移動ノード４０１からサーバ４２１へＡＲＰ要求パケットをブロードキャストする場合、通信可能な複数の経路でＡＲＰ要求パケットがサーバ４２１へ到達する。そして、サーバ４２１が移動ノード４０１へＡＲＰ応答パケットをユニキャストすることでアドレス解決がなされ、移動ノード４０１とサーバ４２１との間で通信可能な状態となる。但し、複数のＡＲＰ応答パケットのうちの最後に受信したＡＲＰ応答パケットでアドレス解決情報が上書きされるため、必ずしも最短の経路が選択されるわけではない。また、移動ノード４０１とサーバ４２１との間で通信ができなくなった場合に、ＡＲＰ要求パケットを再度送信することにより、アドレス解決に伴う処理遅延が発生する。

【0043】

従って、移動ノード４０１からＡＲＰ要求パケットをブロードキャストしない手法でアドレス解決を行うことが、最良の経路を選択しつつ処理遅延を抑える上で望ましい。そこで、本例の有線／無線メッシュネットワークでは、以下に示す手法で、移動ノード４０１とサーバ４２１との間のアドレス解決を行う。

【0044】

まず、有線ネットワークと接続されている第１固定ノード４１１、第３固定ノード４１３、第ｎ固定ノード４１４は、サーバ４２１に対して定期的にｐｉｎｇを送信する。アドレス解決がなされていなければ、これら固定ノードは、有線ネットワーク側から、つまり送信元アドレスに有線側のＭＡＣアドレスを設定したＡＲＰ要求パケットをブロードキャストする。

【0045】

ここで、第１固定ノード４１１がＡＲＰ要求パケットを有線ネットワークにブロードキャストした場合、当該ＡＲＰ要求パケットは、サーバ４２１、第３固定ノード４１３、第ｎ固定ノード４１４に到達する。そして、サーバ４２１が、ＡＲＰ応答パケットを第１固定ノード４１１に返して、アドレス解決がなされる。一方、例えば、第３固定ノード４１３に到達したＡＲＰ要求パケットが、無線ネットワークを介して第ｎ固定ノード４１４に到達したとする。この場合、第ｎ固定ノード４１４は、無線ネットワーク側から受信した送信元アドレスが有線ネットワークに属するパケットを、ＭＡＣアドレスフィルタリングにより破棄するため、ブロードキャストストームが阻止される。

【0046】

このように、有線ネットワークに接続された固定ノードがブロードキャストした場合であっても、ＭＡＣアドレスフィルタリングによってループを形成させない動作となる。このため、固定ノード４１１～４１４とサーバ４２１の間を、ブロッキングされない状態に維持することができる。また、有線ネットワークに障害が発生してサーバ４２１との通信ができなくなる場合を除き、以後はＡＲＰ要求パケットのブロードキャストを伴うことなく、定期的なｐｉｎｇだけで到達確認が行われる。

【0047】

有線ネットワークに特に障害が発生していなければ、サーバ４２１は、第１固定ノード４１１、第３固定ノード４１３、第ｎ固定ノード４１４にそれぞれｐｉｎｇ応答を返す。ｐｉｎｇ応答を受信した第１固定ノード４１１、第３固定ノード４１３、第ｎ固定ノード４１４は、サーバ４２１のＭＡＣアドレスを付加した制御パケットを移動ノード４０１へ送信し、自身がサーバ４２１と通信可能であることを通知する。逆に、有線ネットワークに障害等が発生して、サーバ４２１からｐｉｎｇ応答が得られない場合は、移動ノード４０１への制御パケットの送信は行わない。

【0048】

制御パケットを受信した移動ノード４０１は、当該制御パケットに付加されたサーバ４２１のＭＡＣアドレスを取得してアドレス解決がなされるとともに、当該制御パケットの送信元アドレスからサーバ４２１と通信可能な固定ノードを認識する。

【0049】

一方、移動ノード４０１は、有線／無線メッシュネットワーク内の経路探索時に、各ノードと通信する際のメトリック値を把握している。例えば、図５に示した経路毎のメトリック値に対応させて算出すると、第１固定ノード４１１とのメトリック値は７、第２固定ノード４１２とのメトリック値は５、第３固定ノード４１３とのメトリック値は５＋３＝８、第ｎ固定ノード４１４とのメトリック値は５＋３＋６＝１４となる。つまり、サーバ４２１と有線で接続されている固定ノードの中で最も無線品質が良い固定ノードは、第１固定ノード４１１であると判断することができる。

【0050】

従って、移動ノード４０１は、サーバ４２１と通信する際に、第１固定ノード４１１を有線／無線メッシュネットワーク内の最終ノードとすることで、最良の経路を選択することが可能である。また、当該経路が使用できなくなった場合は、２番目にメトリック値の低い第３固定ノード４１３を有線／無線メッシュネットワーク内の最終ノードに選択することで、最良の経路へ瞬時に切り替えることが可能である。

【0051】

ここで、本例では、有線ネットワークに接続されていない固定ノードを第２固定ノード４１２だけとしているが、複数の固定ノードが有線ネットワークに接続されている条件さえ満たしていれば、一般性は失われない。また、本例では、固定ノードからサーバへｐｉｎｇを送信しているが、特にｐｉｎｇに限定するものではない。また、サーバ側から有線ネットワークに接続された複数の固定ノードと通信が可能であるかどうかを個々に確認する構成であってもよい。また、本例では、有線ネットワークに接続された固定ノードに具備したＭＡＣアドレスフィルタリング機能によりループを回避する構成としているが、ループを回避する機能を有するネットワークスイッチを追加する構成であってもよい。

【0052】

以上のように、本例の有線／無線メッシュネットワークシステムは、無線ネットワークを形成する無線ノードとして、移動ノード４０１と、複数の固定ノード４１１，４１２，４１３，４１４とを有し、複数の固定ノードのうちの２つ以上の固定ノード４１１，４１３，４１４は有線ネットワークにも接続され、無線ネットワークと有線ネットワークの両方に接続された固定ノード４１１，４１３，４１４は、送信元が無線ネットワーク側のパケットを有線ネットワーク側から受信した場合、又は、送信元が有線ネットワーク側のパケットを無線ネットワーク側から受信した場合に、受信したパケットを破棄するように構成されている。このように、無線ネットワーク側と有線ネットワーク側で個別のアドレスフィルタリングを行うように構成することで、無線ネットワークと有線ネットワークの間でループが形成されないように制御することが可能となる。

【0053】

また、本例の有線／無線メッシュネットワークシステムでは、無線ネットワークと有線ネットワークの両方に接続された固定ノード４１１，４１３，４１４は、有線ネットワークに接続されているサーバ４２１との間でアドレス解決を行い、アドレス解決結果を移動ノード４０１に通知するように構成されている。従って、移動ノード４０１からＡＲＰ要求パケットをブロードキャストせずにアドレス解決し、移動ノード４０１とサーバ４２１との間で通信可能な状態とすることができる。本例では、本発明に係るネットワーク機器の一例としてサーバ４２１を挙げたが、本発明に係るアドレス解決手法は、有線ネットワークに接続された他の任意のネットワーク機器とのアドレス解決に適用することが可能である。

【0054】

また、本例の有線／無線メッシュネットワークシステムでは、移動ノード４０１は、複数の固定ノード４１１，４１３，４１４からアドレス解決結果を受信した場合に、通信コストの最も低い固定ノードを無線ネットワーク内の最終ノードに指定するように構成されている。従って、移動ノード４０１は、サーバ４２１と通信する際に最良の経路を選択することが可能となる。

【0055】

以上のように、無線と有線の両方でメッシュネットワークを構成し、無線ネットワーク側は通常のスパニングツリープロトコルで経路を構築し、有線ネットワーク側は無線側と有線側で異なるアドレスフィルタリングを行なってループを形成させない（すなわち、ブロッキングを発生させない）ようにしつつ、最良の経路に合わせて無線メッシュネットワークの最終ノードを決定することで、高スループット、低遅延、高速経路切替、耐障害性の高いネットワークを構築することが可能である。

【0056】

以上、本発明の実施形態について説明したが、これら実施形態は例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明は、その他の様々な実施形態をとることが可能であると共に、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等の種々の変形を行うことができる。これら実施形態及びその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。

【0057】

また、本発明は、上記の説明で挙げたような装置や、これら装置で構成されたシステムとして提供することが可能なだけでなく、これら装置により実行される方法、これら装置の機能をプロセッサにより実現させるためのプログラム、そのようなプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明は、無線と有線の両方でメッシュネットワークを構成した有線／無線メッシュネットワークシステムに利用することが可能である。

【符号の説明】

【0059】

１０１，２０１，３０１，４０１：移動ノード、 １１１，２１１，３１１，４１１：第１固定ノード、 １１２，２１２，３１２，４１２：第２固定ノード、 １１３，２１３，３１３，４１３：第３固定ノード、 １１４，２１４，３１４，４１４：第ｎ固定ノード、 １２１，２２１，３２１，４２１：サーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】