(57)【要約】      （修正有）【課題】  ネットワークを介して本文データを配布する本文データの配布方法を提供する。【解決手段】  この方法は、本文データに関する配信の詳細を指定する転送データを本文データに添付することにより、本文データを提供するソースノードにおいてデータパッケージを形成するステップと、ソースノードから明示的なネットワーク接続を介して受信ノードに送信する予定のメッセージにデータパッケージをピギーバックするステップと、受信ノードにおいてデータパッケージがピギーバックされたメッセージを受信するステップと、各ステップを関連する各ノードの通信サブシステム内で行うことにより、ネットワークを介して本文データの配布を可能にする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク（１）を介して本文データを配布する本文データの配布方法において、
本文データ（１４、１４’）に関する配信の詳細を指定する転送データ（１５、１５’）を該本文データに添付することにより、該本文データ（１４、１４’）を提供するソースノード（２、２’、２”）においてデータパッケージ‘（１１）を形成するステップと、
上記ソースノード（２、２’、２”）から明示的なネットワーク接続を介して受信ノード（２、２’、２”）に送信する予定のメッセージ（２１）に上記データパッケージ（１１）をピギーバックするステップと、
両ノード間で確立された明示的なネットワーク接続を介して、上記データパッケージ（１１）がピギーバックされたメッセージ（２１）を上記ソースノードから上記受信ノードに送信するステップと、
上記受信ノード（２、２’、２”）において上記データパッケージ（１１）がピギーバックされたメッセージ（２１）を受信するとともに、該データパッケージ（１１）を該メッセージ（２１）から分離するステップと、
上記データパッケージ（１１）を上記転送データ（１５）と上記本文データ（１４）とに分割するステップと、
上記転送データ（１５）を評価して、当該受信ノードが上記転送データ（１５）において宛先とされている場合、該受信ノード（２、２’、２”）のアプリケーションサブシステム（５）に上記本文データ（１４）のコピーを供給するステップと、
宛先とされている場合に、上記受信ノードを上記転送データから除去することにより該転送データ（１５）を変更するステップと、
上記変更された転送データ（１５’）を上記本文データ（１４、１４’）にピギーバックすることにより、上記受信ノード（２、２’、２”）において変更データパッケージ（１５’）を形成するステップと、
上記受信ノード（２、２’、２”）から他の明示的なネットワーク接続を介して他の受信ノード（２、２’、２”）に送信する予定の他のメッセージ（２１）に、上記変更データパッケージをピギーバックするステップと、
両ノード間で確立された上記他の明示的なネットワーク接続を介して、上記変更データパッケージがピギーバックされた他のメッセージ（２１）を、上記受信ノード（２、２’、２”）から上記他の受信ノード（２、２’、２”）に送信するステップとを有し、
上記各ステップを関連する各ノード（２、２’、２”）の通信サブシステム（４）内で行うことを特徴とする本文データの配布方法。
【請求項２】
上記通信サブシステムは、低レベルの情報処理（６）及びデータ伝送（７）のための実行空間により定義されることを特徴とする請求項１に記載の本文データの配布方法。
【請求項３】
上記通信サブシステムは、リンクレイヤ制御及び媒体アクセス制御により形成される実行空間であることを特徴とする請求項２に記載の本文データの配布方法。
【請求項４】
上記通信サブシステムの実行空間は、データリンク制御を含むことを特徴とする請求項３に記載の本文データの配布方法。
【請求項５】
上記データパッケージ（１１）をピギーバックするための各メッセージ（２１）は、上記メッセージの受信ノード又は他の受信ノードが上記データパッケージ（１１）の転送データ（１５）において宛先として記載されていることを条件に、選択されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の本文データの配布方法。
【請求項６】
上記データパッケージ（１１）は、メッセージを含むメッセージフレームに１つ以上の追加フィールドを追加して、該追加フィールドに上記データパッケージを格納することにより、メッセージ（２１）にピギーバックされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の本文データの配布方法。
【請求項７】
上記データパッケージ（１１）は、メッセージを含むメッセージフレームのフィールドであって、アプリケーションでの使用のためにリザーブされている１つ以上のフィールドに上記データパッケージを格納することにより、メッセージ（２１）にピギーバックされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の本文データの配布方法。
【請求項８】
上記メッセージフレームにおけるデータパッケージ（１１）の存在は、いずれも上記メッセージフレームのヘッダ内にある既存のフィールド又は追加のフィールドにおいて示されることを特徴とする請求項７に記載の本文データの配布方法。
【請求項９】
上記データパッケージ（１１）は、上記メッセージフレーム内の情報を上記データパッケージで置換することにより、該メッセージフレームに含まれるメッセージ（２１）にピギーバックされることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の本文データの配布方法。
【請求項１０】
上記データパッケージ（１１）で置換される情報は、冗長な情報であることを特徴とする請求項９に記載の本文データの配布方法。
【請求項１１】
上記冗長な情報の置換は、前のメッセージフレームにおいて指示されることを特徴とする請求項１０に記載の本文データの配布方法。
【請求項１２】
上記冗長な情報の置換は、上記冗長な情報を搬送する一連のメッセージフレームのうち、所定のメッセージフレームに限定されることを特徴とする請求項１０に記載の本文データの配布方法。
【請求項１３】
上記冗長な情報の置換は、上記メッセージ（２１）を含むメッセージフレーム内で指示されることを特徴とする請求項９に記載の本文データの配布方法。
【請求項１４】
上記置換の指示は、上記メッセージフレームのヘッダの既存のフィールド内、又は上記メッセージフレームのヘッダに追加されたフィールド内に格納されることを特徴とする請求項１３に記載の本文データの配布方法。
【請求項１５】
上記情報の置換の指示は、上記通信サブシステム（４）に既知の標識により与えられることを特徴とする請求項１３に記載の本文データの配布方法。
【請求項１６】
上記標識は、上記ソースノード（２、２’、２”）のアドレスにより構成されることを特徴とする請求項１５に記載の本文データの配布方法。
【請求項１７】
上記情報の置換の指示は、直交巡回冗長検査により行われることを特徴とする請求項１３に記載の本文データの配布方法。
【請求項１８】
上記本文データ（１４、１４’）は、上記ソースノード（２、２’、２”）との明示的なネットワーク接続を介して上記受信ノード（２、２’、２”）又は他の受信ノード（２、２’、２”）により収集されるデータの配信の詳細に関する通知情報のみを含むことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の本文データの配布方法。
【請求項１９】
上記データパッケージ（１１）は、上記メッセージフレームに含まれるメッセージ（２１）が使用せずに予備として残した、該メッセージフレームのペイロード部の１セグメントに該データパッケージを配置することにより、上記メッセージ（２１）にピギーバックされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の本文データの配布方法。
【請求項２０】
上記転送データ（１５、１５’）は、アプリケーション（２２、２２’、２２”）から挿入される１つ以上の転送規則を含むことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の本文データの配布方法。
【請求項２１】
上記転送規則は、上記転送規則を確立するアプリケーション（２２、２２’、２２”）の指示を含むことを特徴とする請求項２０に記載の本文データの配布方法。
【請求項２２】
上記通信サブシステム（４）は、上記転送規則に基づいて上記データパッケージ（１１）の転送方法を決定する転送決定手段を備えることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の本文データの配布方法。
【請求項２３】
上記転送データ（１５、１５’）は、少なくとも２つの異なる転送方式を含むことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の本文データの配布方法。
【請求項２４】
上記転送データ（１５、１５’）において各転送方式の識別子が存在することを特徴とする請求項２３に記載の本文データの配布方法。
【請求項２５】
上記転送方式に関するデータが、上記本文データ（１１）内に符号化されることを特徴とする請求項２３又は２４に記載の本文データの配布方法。
【請求項２６】
上記転送データ（１５、１５’）は、上記本文データ（１４、１４’）の転送の制限時間を定める有効期限情報を含むことを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の本文データの配布方法。
【請求項２７】
本文データ（１４、１４’）をネットワークを介して配布するノードにおいて、
高レベルのデータ処理（５）のための実行空間を有するアプリケーションサブシステム（３）と、
低レベルのデータ処理（６）のための実行空間を有する通信サブシステム（４）とを備え、
上記通信サブシステムは、上記ネットワーク（１）上の他のノード（２、２’、２”）へのデータ送信（７）を可能とするように構成され、上記通信サブシステム（４）は、請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の本文データの配布方法に対応して、上記ネットワーク（１）介して本文データ（１１）を配布する情報配布手段（９）を有することを特徴とするノード。
【請求項２８】
上記通信サブシステムの情報配布手段は、送信メッセージにデータパッケージをピギーバックするメッセージマルチプレクサ（１８）を有し、上記データパッケージは、上記本文データの配信の詳細を指定する転送データがピギーバック本文データにより形成されることを特徴とする請求項２７に記載のノード。
【請求項２９】
上記通信サブシステムの情報配布手段は、送信されてくるメッセージからデータパッケージを分離するメッセージデマルチプレクサ（１０）を有し、上記データパッケージは、上記本文データの配信の詳細を指定する転送データがピギーバックされた本文データにより形成されることを特徴とする請求項２７又は２８に記載のノード。
【請求項３０】
上記通信サブシステム（４）は、上記本文データに関連する転送データを評価するとともに、上記転送データのコンテンツに基づいて、上記本文データを含むデータパッケージのピギーバックを制御する転送手段を有することを特徴とする請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載のノード。
【請求項３１】
１ソースノードから１つ以上の受信ノードに本文データを配布するネットワークにおいて、
少なくとも上記ソースノードと、請求項２７乃至３０のいずれか１項に記載のノード（２、２’、２”）に対応する１つ受信ノードとが、当該ネットワーク（１）上に、高レベルのデータ処理のための実行空間を有するアプリケーションサブシステム（３）と、低レベルのデータ処理のための実行空間を有する通信サブシステム（４）とを形成し、
上記通信サブシステムは、請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の本文データの配布方法に対応して、当該ネットワークを介して本文データ（１４、１４’）を配布する情報配布手段（９）を備えることを特徴とするネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク上のノードで構成される通信サブシステムによりピギーバックデータの配信（piggyback data distribution）を制御するピギーバック方式を用いて、データをネットワークを介して配布（dissemination）することに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報配布という概念は、ネットワーク内の多数のノードに対してメッセージを転送する処理のことをいう。
【０００３】
特に、ネットワーク内において、データを送信するソースノード（source node）と、送信されてくるデータを受信するターゲットノード（target node）間に通信リンクを明示的（explicit）に設定すると、例えば消費電力や演算能力等のリソースを大幅に消費するので、情報をネットワーク内の全てのノードに送ることを避けるのが一般的である。これは特に、多数のノードに送らなければならない優先順位の低い少量のデータを配布する場合にあてはまる。上述のことは、とりわけ、同報通信媒体（broadcast medium）が利用できないネットワークにとっては重要である。このようなネットワーク内の全てのノードにメッセージを送信するには、ターゲットノード毎に明示的な（explicit）ネットワーク接続を確立する必要があり、利用可能なリソースを消耗してしまう。
【０００４】
更に、ネットワーク内の全てのノードに情報を送信することは、比較的高価な同報通信機構しか備えていないアーキテクチャのネットワークでも問題がある。
【０００５】
例えば、ウェンディ・ハインツェルマン（Wendi Heinzelman）、ジョアンナ・クーリク（Joanna Kulik）、ハリ・バラクリシュナン（Hari Balakrishnan）著の「無線センサネットワークにおける情報配布のための適応プロトコル（Adaptive Protocols for Information Dissemination in Wireless Sensor Networks, Proceedings of the 5ｔｈ ACM/IEEE MobiCom Conference, August 1999）」に記載されているようなセンサネットワーク等、非常に特殊な領域の情報配布方式が知られている。この文献で説明されている情報配布は、それぞれの情報を明示的なネットワーク接続を介して直接的に配信することに基づいている。明示的なネットワーク接続、すなわちネットワークの定義されたノード間の接続の確立は、ネットワークアーキテクチャの下位レイヤによって行われる。この手法は、既存の汎用的なネットワーク手法に適応することができない。
【０００６】
ネットワーク上のデータトラフィックを削減するためには、ネットワークを介して交換される他のメッセージにデータを乗せて送ることができる所謂ピギーバック手法（piggybacking technique）が用いられている。ピギーバック方式はよく知られており、例えば「伝送制御プロトコル（Transmission Control Protocol, Information Sciences Institute, University of Southern California, 1981）」に記載されているＴＣＰシステムや、バラチャンダ・クリシュナマシ（Balachander Krishnamurthy）、クレイグ・イー・ウィルズ（Craig E. Wills）著の「ワールドワイドウェブにおけるプロキシキャッシュに対するピギーバックキャッシュの妥当性の研究（Study of Piggybacked Cache Validation for Proxy Caches in the World Wide Web, Proceedings of the USENIX Symposium on Internet Technologies and Systems, Monterey, California, 1997）」に記載されているようなシステムで、使用されている。
【０００７】
これらのピギーバック方式では、１回の伝送で２つ以上の異なるメッセージを転送することにより、ネットワークを介して送られるメッセージの数を削減しているが、既知の方式では、ピギーバック手法の実施に必要な全てのプロトコルは、上位レイヤによって完全に実行されており、多くのエネルギと演算リソースを消費している。すなわち、ネットワークアーキテクチャの下位レイヤの通信システムによってネットワークから受信されるメッセージを、更なる処理を行うために上位レイヤに送る。ここで、メッセージは解析及び管理される。メッセージを更に転送するときには、このメッセージを再び他のメッセージと結合（aggregate）して、更なる伝送のために下位レイヤに送らなければならない。
【０００８】
したがって、多くのリソースを消費するにもかかわらず、例えばネットワーク内に存在する下位レイヤのビーコン（beacon）メッセージ等は、上位レイヤによって処理されず、全ての種類のトラフィックをキャリアとして使用することはできない。既知のシステムの更なる問題点として、ネットワークアーキテクチャの上位レイヤアプリケーションサブシステムにおいて動作するアプリケーションプロセッサは、メッセージを評価及び集約する（aggregating）するために常にアクティブ状態でなければならない。従来、データのピギーバックは、１つのノードから他のノードにメッセージを送るのに使用されるのみか、あるいは、特定の応用領域に限定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、リソースを保存して、データをネットワークを介して配布することができる方法及びネットワーク構造を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、独立請求項において定義する本発明により達成される。
【００１１】
本発明に係る本文データの配布方法は、本文データに関する配信の詳細を指定する転送データを本文データにピギーバックすることにより、本文データを提供するソースノードにおいてデータパッケージを形成するステップと、ソースノードから明示的なネットワーク接続を介して受信ノードに送信する予定のメッセージにデータパッケージをピギーバックするステップと、両ノード間で確立された明示的なネットワーク接続を介して、データパッケージがピギーバックされたメッセージをソースノードから受信ノードに送信するステップと、受信ノードにおいてデータパッケージがピギーバックされたメッセージを受信するとともに、データパッケージをメッセージから分離するステップと、データパッケージを転送データと本文データとに分割するステップと、転送データを評価して、受信ノードが転送データ内に宛先とされている場合、受信ノードのアプリケーションサブシステムに本文データのコピーを供給するステップと、宛先とされている場合に、受信ノードを転送データから除去することにより転送データを変更するステップと、変更された転送データを本文データにピギーバックすることにより、受信ノードにおいて変更データパッケージを形成するステップと、受信ノードから他の明示的なネットワーク接続を介して他の受信ノードに送信する予定の他のメッセージに、変更データパッケージをピギーバックするステップと、両ノード間で確立された他の明示的なネットワーク接続を介して、変更データパッケージがピギーバックされた他のメッセージを、受信ノードから他の受信ノードに送信するステップとを有し、各ステップを関連する各ノードの通信サブシステム内で行うことにより、ネットワークを介して本文データの配布を可能にする。
【００１２】
更に、ネットワークを介して本文データを配布する本発明に係るノードは、高レベルのデータ処理のための実行空間を有するアプリケーションサブシステムと、低レベルのデータ処理のための実行空間を有する通信サブシステムとを備える。ここで、通信サブシステムは、ネットワーク上の他のノードへのデータ送信を可能にするように構成され、更に、本発明に係る本文データの配布方法に対応して、ネットワークを介して本文データを配布する情報配布手段を有する。
【００１３】
更に、ソースノードから１つ以上の受信ノードに本文データを配布する本発明に係るネットワークは、少なくともソースノードと、本発明に係るノードに対応する１つ受信ノードとが、高レベルの情報処理のための実行空間を有するアプリケーションサブシステムと、低レベルの情報処理のための実行空間を有する通信サブシステムをネットワーク上に形成する。ここで、通信サブシステムは、本発明に係る本文データの配布方法に対応してネットワークを介して本文データを配布する情報配布手段を備える。
【００１４】
本発明は、ネットワーク上のノード間に新たな明示的なネットワーク接続を確立しなくても、ネットワークを介してデータ配信を可能にするだけでなく、通信サブシステム内でピギーバックを実行することにより、ネットワーク上で使用可能な帯域幅及びリソースを節約する。更に、本発明は、同報通信が行われない既存のシステムにおいてリソースを温存して、かつ、システムの大幅な改造を必要とせずに、ネットワーク内の全てのノードにメッセージを送る。更に、本発明は、信頼性に欠ける狭帯域幅のチャンネルで管理情報の同報通信が行われるネットワークにおいても有用であり、これにより、通常のメッセージよりも高い伝送範囲が得られ、管理データにピギーバックするデータを、標準的なメッセージを介した場合よりも多くのノードに送ることができる。
【００１５】
更なる発展的特徴については、従属請求項において記載されている。
【００１６】
通信サブシステムは、好ましくは、ネットワークアーキテクチャの転送向きのレイヤ内でのピギーバック方法の実行を可能にする低レベルの情報処理及びデータ伝送のための実行空間により定義される。ここで、通信サブシステムは、媒体アクセス制御を有するリンクレイヤ制御、及び／又は、リソースを節約するために下位ネットワークレイヤへのピギーバックされたデータの配布を制限するデータリンク制御により適切に形成される実行空間である。
【００１７】
本文データのターゲット向けの配信を達成するため、データパッケージをピギーバックするための各メッセージについて、受信ノード又は他の受信ノードがパッケージの転送データ内に宛先として指定されていることを条件に、各メッセージを選択する。
【００１８】
メッセージに対するデータパッケージのピギーバックは、そのメッセージを含むメッセージフレームに１つ以上の追加フィールドを追加し、追加フィールドにデータパッケージを格納することにより効果的に行われる。本発明の更なる実施例において、メッセージを含むメッセージフレームにおけるフィールドであって、メッセージフレームにより得られる既存の転送能力の効果的な使用を可能にするアプリケーションでの使用のためにリザーブされている１つ以上のフィールドにデータパッケージを格納することにより、データパッケージをメッセージにピギーバックする。ここで、メッセージフレームにおけるデータパッケージの存在は、既存のフィールド内又は追加のフィールド内で示され、いずれも、データパッケージに類似するようにアプリケーション用にリザーブされたフィールド内のペイロードの識別を可能するため、メッセージフレームのヘッダ内に存在する。
【００１９】
あるいは、メッセージフレームのサイズを大きくしないために、メッセージフレーム内の情報をデータパッケージで置換することにより、メッセージフレームに含まれるメッセージにデータパッケージをピギーバックする。特に、置換される情報が冗長な情報である場合、情報の損失を生ぜずに、送信される情報の密度が増加する。この置換動作を簡単にするため、冗長な情報の置換については、好ましくは、前のメッセージフレームで示すか、あるいは、例えば冗長な情報を搬送するｎフレーム毎に、すなわち冗長な情報を搬送する一連のメッセージフレームのうち、所定のメッセージフレームに限定する。
【００２０】
また、ピギーバックされたデータパッケージを直接識別するのを可能にするため、メッセージを含むメッセージフレーム内で冗長な情報を指示してもよい。この指示は、好ましくは、メッセージフレームのヘッダの既存のフィールド内、又は、メッセージフレームのヘッダに追加されたフィールド内に格納される。本発明の更なる好ましい実施例において、情報置換の指示は、通信サブシステムに既知の標識により得られ、この標識は、好ましくはソースノードのアドレスにより構成されてもよい。有利な構成として、情報置換の指示は、適切な種類のメッセージについてのみ成功する直交巡回冗長検査により行われる。
【００２１】
本発明の他の実施例において、本文データは、ソースノードとの明示的なネットワーク接続を介して受信ノード又は他の受信ノードにより収集されるデータの配信の詳細に関する通知情報のみを含む。このようにすれば、ネットワークに多大な負担をかけずに通知をノードに配信することができるとともに、ネットワーク要件に従って実際のデータを配信することができる。
【００２２】
ネットワークの更なる負担を避けるため、好ましくは、メッセージフレームに含まれるメッセージが使用せずに予備として残した、メッセージフレームのペイロード部の１セグメントにデータパッケージを配置することにより、データパッケージをメッセージにピギーバックする。
【００２３】
本発明は、通信サブシステム内でのみ本文データの配布を取り扱うことにより、リソースの節約を達成する。しかしながら、本文データによっては、配布を行うのにある程度のアプリケーションレベル知識が必要となり、これは従来技術では、その都度、アプリケーション又はホストシステムを使用する。ホストサブシステムをその都度使用するのを避けるため、本発明では、好ましくは、転送データを設け、この転送データは、アプリケーションから挿入される１つ以上の転送規則を含んでいる。ここで、転送規則は、規則を確立するアプリケーションの指示を効果的に含む。更に、転送規則に基づいてデータパッケージの転送方法を決定するため、通信サブシステムは、転送決定手段を用いて実行されてもよい。
【００２４】
転送データは、好ましくは、転送処理を現在のネットワーク接続条件に適応させることができる２以上の異なる転送方式を含んでもよい。ここで、転送データ中に存在する識別子が、好ましくは、各転送方式を決定してもよい。転送方式に関するデータは、好ましくは、本文データ内に符号化される。
【００２５】
大量の配信不可能なデータパッケージでネットワークが一杯にならないようにするために、転送データは、好ましくは、データパッケージ内の本文データの転送の制限時間を定める有効期限情報を含んでいる。
【００２６】
あるノードから発せられるメッセージに対するデータパッケージのピギーバックは、そのノードにおいて確立された通信サブシステムの配布手段に含まれるメッセージマルチプレクサにより効果的に行われる。送信されてくるメッセージからのデータパッケージの分離は、好ましくは、やはり各ノードの配布手段に設けられているメッセージデマルチプレクサにより行われる。
【００２７】
転送データの評価と、それに対応する関連本文データ及びデータパッケージの処理を可能にするため、通信サブシステムは、好ましくは、ピギーバック処理とともに、本文データの供給を制御する転送手段を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、特定の実施例及び図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【００２９】
本発明は、従来のピギーバック手法により消費されるリソースの大部分が、ネットワークアーキテクチャにおけるアプリケーション向けの上位レイヤによって使用されているという事実に基づくものである。これは、特に、例えばノードがバッテリ電源等の限られたエネルギリソースで駆動されている無線ネットワークアプリケーションの場合に、問題となる。
【００３０】
また、データをピギーバックするためにアプリケーション向けのレイヤを使用することは、ネットワーク上で利用可能な全ての種類のデータトラフィックをピギーバックに使用できるわけではないという更なる事実にも原因がある。これは、ネットワークアーキテクチャにおける転送向けの下位レイヤだけが処理するデータ伝送技術に関する。本発明は、ネットワーク上で利用可能な全てのデータトラフィックを使用するために、ネットワークアーキテクチャにおける転送向けの下位レイヤで直接実行されるピギーバック技術に基づく情報配布機構（information dissemination mechanism）を提案する。したがって、現在未使用の帯域が、ネットワーク上のノード間のメッセージ交換に使用可能となる。
【００３１】
ネットワークアーキテクチャの詳細については、種々のネットワークによって大幅に異なる。しかしながら、アプリケーションサブシステムと通信サブシステムという２つのサブシステムは、通常は区別することができる。アプリケーションサブシステム、すなわちホストプロセッササブシステムは、それぞれアプリケーションの実行空間と、この点に関して必要とされるオペレーティングシステムのコンポーネントとによって定義される。一方、通信サブシステムは、例えばデータリンク制御（data link control：ＤＬＣ）及び／又はリンクレイヤ制御（link layer control：ＬＬＣ）等の通信に関連した処理の実行空間によって定義される。各サブシステムは、幾つかのハードウェアコンポーネントによって実行することもできる。
【００３２】
図１は、本発明に係るネットワークアーキテクチャの概要を示す図である。ネットワーク１上の各ノード２、２’、２”は、アプリケーションサブシステムの高いレベルの情報処理５を行うアプリケーションプロセッサ３と、通信サブシステムの低いレベルの情報処理６を行う通信プロセッサ４とを備えている。通信プロセッサ４は、更に、ネットワーク１上のノード２、２’、２”間のデータ伝送７を管理する。両プロセッサ３、４は、互いに独立して動作し、一方が動作中であっても他方は非動作状態となることができる。このように、本発明に係る情報配布を、上位レイヤプロセスをスリープモードにして実行することができ、リソースを節約することができる。本発明では、データ配信に上位レイヤを必要とせず、これにより、下位レイヤ間の通信量と上位レイヤでの演算量をある程度削減し、結果的には、リソースの使用を削減することになる。
【００３３】
なお、データは情報のキャリアとしてみなされるので、情報処理とデータ処理とは、本明細書では通常同義語とする。
【００３４】
本発明は、完全に独立したネットワーク（self-contained network）に限定されず、通信サブシステムの一部である、例えばルータ等の相互接続装置（cross-linked）によって個々のネットワーク間で情報を交換できる相互に接続されたネットワーク（cross-linked network）にも適用することができる。発信元のネットワーク又は中間のネットワークからターゲットノードのネットワークへのデータパッケージの転送は、通常、相互接続装置が接続されたネットワークの現状認識状態に基づく。例えば、オープンショーテストパスファースト（Open Shortest Path First：ＯＳＦＰ）やアドホックオンデマンドディスタンスベクトル（Ad hoc On-Demand Distance Vector：ＡＯＤＶ）等の経路選択プロトコルは、１つのネットワークから他のネットワークに、どのようにして、いつメッセージを送るべきかを指定するが、既存のデータトラフィックに追加データを加えて送信を可能にする手段は与えていない。
【００３５】
図２は、情報配布システム（information dissemination system）を通信サブシステム８内に形成することによって、本発明をノード２上に実現したときのより詳細な構成を示す図である。情報配布システムは、好ましくは、通信サブシステム８の媒体アクセス制御／論理リンク制御（Medium Access Control/Logical Link Control：ＭＡＣ／ＬＬＣ）規格内で実現される。これにより、帯域を追加することなく、数多くのターゲットノードに、より小さいメッセージを配信することができる。
【００３６】
一般的に、ピギーバックによって配信されるデータのコンテンツと、ピギーバックデータ（piggybacked data）のキャリアとして使用されるデータ又はメッセージのコンテンツとは区別されていない。なお、それぞれに関連するデータトラフィックは異なる。ピギーバックデータのキャリアとして使用されるデータは、明示的な（explicit）トラフィックの形態で転送され、すなわち、これは、これらのデータが明示的なネットワーク接続を用いて転送されることを意味する。明示的なネットワーク接続は、ソースノードと１又は多数のターゲットノードとの間に確立される。また、例えば一斉同報通信（broadcasting）又は管理情報の場合等のように、全てのターゲットノードを含む場合もある。ピギーバックデータの配信により生じるデータトラフィックは、ソースノードから宛先ノード、すなわちターゲットノードへの明示的なネットワーク接続を確立することを直接的には必要としないので、暗示的な（implicit）データトラフィックである。このデータトラフィックは、既に存在する明示的なデータトラフィックに重畳されるだけである。
【００３７】
通信サブシステム８は、明示的なデータトラフィックと共に、暗示的なデータトラフィックを管理する配布手段（dissemination means）９を備えている。本発明を簡明に説明するために、暗示的なデータトラフィックにより配信されるデータを本明細書では本文データ（body data）と呼び、明示的なデータトラフィックにより配信されるデータをメッセージと呼ぶ。これらの表現は、データのコンテンツ自体を制限するものではない。
【００３８】
本文データは、転送データ（forwarding information）の形態で本文データに添付される転送情報（forwarding information）とともに供給される。また、転送データを本文データに添付するには、幾つかの符号化機構が使用される。本文データは、添付された転送データとともに、データパッケージを構成する。このデータパッケージが、既知のピギーバック機構を介して、あるいは以下に説明するピギーバック機構を介して明示的なネットワーク接続により送信されるメッセージに、ピギーバックされる。
【００３９】
配布手段９は、受信部９ａと送信部９ｂとに分かれている。受信部９ａは、ピギーバックデータのキャリアであるメッセージからピギーバックデータパッケージ（piggybacked data package）１１を分離するメッセージデマルチプレクサ１０を備えている。メッセージは、通常、明示的なデータトラフィックにより配信されるコンテンツデータ１２と、ネットワーク上で各明示的なデータ配信を行うのに必要な内部管理データ１３とにより構成されている。メッセージデマルチプレクサ１０は、これらのメッセージ成分を分離し、明示的に送られてくるデータ（コンテンツデータ）１２を、更なる処理のために上位レイヤ５に供給する。
【００４０】
暗示的に送られてくるピギーバックデータパッケージ１１は、受信部９ａにおいて本文データ１４と転送データ１５に分離される。配布手段９の受信部９ａは、現ノード２のアドレスに関するエントリについて、転送データ１５の内容を確認する。転送データ１５にホストノード２が記載されている場合に限り、本文データ１４のコピーが上位レイヤ５に供給される。そして、ホストノード２のエントリが転送データ１５から削除された後、変更転送データ１５’として本文データ１４とともに配布手段９の送信部９ｂに供給される。ホストノード２が転送データ１５における唯一のエントリであった場合、最後の処理ステップは省略する。
【００４１】
配布手段９の送信部９ｂには、配布手段９の受信部９ａ及び上位レイヤ５から本文データが供給される。両ソースから本文データがある場合、例えば同報通信の場合等のように、転送方式、すなわち変更転送データ１５’が表す配信情報（dispatch information）が両ソースの本文データ１４、１４’に対して同一であることを条件に、これらの本文データを組み合わせて（combine）１つのデータパッケージすることができる。通常、受信部９ａからの本文データ１４と上位レイヤ５からの本文データ１４’の各ユニットは、別々に処理され、それぞれ別々の転送データ１５’、１６と共にデータパッケージ形成部１７に供給される。
【００４２】
送信するメッセージのコンテンツデータ１９は、上位レイヤ５から送信部９ｂに供給される。これらが内部管理データ２０と組み合わせられて、メッセージ２１とされる。そして、メッセージマルチプレクサ１８は、データパッケージ１７をメッセージ２１上にピギーバックし、明示的なネットワーク接続を介して、内部管理データ２０に指定されている１つ以上のノードに伝送する。メッセージマルチプレクサ１８は、そのとき利用可能な全てのメッセージ２１に、あるいは、変更転送データ１５’のエントリと内部管理データ２０との一致（match）に従って選択されたメッセージに、データパッケージ１７をピギーバックすることができる。データパッケージの転送データに専用のアドレスがない場合、次のノードが選択されるようにすることによって、一定時間後には全てのノードがメッセージを受信することを確実にすることができる。転送データの評価と、それに対応する本文データ及びデータパッケージの処理は、図２に示していない配布手段９内に実装された転送手段によって行われる。
【００４３】
図３は、配布手段９によって実行される方法の基本的な処理を示すフローチャートである。ステップＳ００において、本文データと、それに関連した転送データをソースノードにおいて準備する。続くステップＳ０１において、両方の両データを纏めて、データパッケージを形成する。それから、ステップＳ０２において、データパッケージを、明示的なネットワーク接続によりソースノードから１つ以上の受信ノードに送られるメッセージにピギーバックする。次にステップＳ０３において、データパッケージをピギーバックしたメッセージを、ソースノードと各受信ノードとの間で確立された明示的なネットワーク接続を介して送信する。
【００４４】
図１の破線矢印は、この方法が、異なるノード、厳密に言えば次ステップＳ１０を開始する受信ノード上で続けられることを強調するものであり、ネットワーク接続を介した伝送を示している。ステップＳ１０において、データパッケージがピギーバックされたメッセージを受信した後、まず、ステップＳ１１において、データパッケージを、そのキャリアとして機能していたメッセージから分離し、その後、ステップＳ１２において、データパッケージ自体を、本文データと転送データという構成成分に分割する。ステップＳ１３において、その受信ノード、正確にはより多くの受信ノードにおいて、受信ノード２の配布手段９の受信部９ａは、転送データを評価して、現在のノードが受信者（recipient）として転送データに記載されているか、及び更なる宛先があるかを判定する。現在のホストノードが本文データの宛先として記載されている場合、本文データのコピーを、上位レイヤ５、すなわち現在のノード２のアプリケーションサブシステムに供給する。転送データに更なる宛先がない場合、ピギーバックデータの転送はそれ以上必要でなく、この方法は、このステップにおいて終了する。
【００４５】
通常は、転送データには、現在のノードとは異なる１つ以上のアドレスがあり、処理は続けられる。現在のノードが転送データ内に宛先として指定されている場合、ステップＳ１４において、各エントリを削除して、転送データを変更する。ステップＳ１５において、このように変更した転送データを本文データと組み合わせて、変更データパッケージを形成する。そして、ステップＳ１６において、この変更データパッケージを、他の受信ノードに送信するメッセージにピギーバックする。ステップＳ１７において、この変更データパッケージをピギーバックしたメッセージを、明示的なネットワーク接続を介して１つ以上の他の受信ノードに最終的に送信する。これら他の受信ノードでは、ステップＳ１０からの処理が続けられ、転送データに記載されている各ノードが添付の本文データを受信するまで処理が行われる。
【００４６】
データパッケージのピギーバックは、好ましくは、例えばビーコンメッセージ等の管理フレーム上にペイロードを追加することにより行われる。ここで１つの具体例として、既存のフレームに幾つかの特別なフィールドを追加し、必要となったときに、これらの特別なフィールドを使用して、ピギーバック情報を上述のデータパッケージ形式で取り込むことがある。ネットワークプロトコルによっては、特別フィールド、すなわちアプリケーションによって使用するために確保されたフィールド、あるいは、例えば「物理レイヤコンバージェンスプロトコル（Physical Layer Convergence Protocol）（ＩＥＥＥ８０２．１１ＰＬＣＰ）」における８ビットのサービスフィールド等の所定の目的にも使用することができるフィールドを既に備えるネットワークプロトコルもある。メッセージ中にピギーバックデータがあることを示す指示を必要とするネットワークプロトコルもある。この場合、追加フィールドは管理フレームのヘッダに設定される。ネットワークの全てのノードに対して所定時間内に本文データを送らなければならない場合、例えば、ビーコンメッセージ等の定期的に送られる管理メッセージを使用する。
【００４７】
本発明に係る配布手段９により行われるもう１つのピギーバック機構では、管理フレームの管理データの一部をデータパッケージペイロードで置換する。これは主に、例えば、ソースノードにより各フレームに追加されたため、伝送フレームのコンテキストから容易に再構成することができる情報等、各ケースで必要とされない冗長な情報に関する。各データを一度だけ又は定期的な間隔で送ればよく、メッセージの残り部分をデータパッケージをピギーバックする占有空間として使用することができる。
【００４８】
この場合、受信ノードがデータコンテンツをデータパッケージと誤解しないような所定の方法でデータを交換する必要がある。これは、置換したことを示す短い指示を前のメッセージとともに送ることにより行うことができる。あるいは、デフォルトとして、一連の連続したメッセージの所定位置を、例えば５つのメッセージからなるシーケンス中の３番目のメッセージ等を、ピギーバックデータで置換する冗長な情報とすることによって行うことができる。交換するコンテンツのメッセージ中の指示を用いることにより、第２の代替方法が得られる。この指示は、追加したヘッダフィールドにおいて行うか、メッセージが所定フォーマットであることを示す所定のソースノードアドレスを用いることにより、すなわちピギーバックデータパッケージを搬送することにより行う。また、直交巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check：ＣＲＣ）を用いて、種々のメッセージを識別することもできる。メッセージのコンテンツを取り出すために、使用可能な全てのＣＲＣを用い、これにより、次のメッセージで現在のメッセージの種類を示す。
【００４９】
また、配布手段９は、メッセージフレームの未使用部分を利用するように構成される。これは特に、図４のデータフレーム（ｂ）に示すように、多数のメッセージフレームでペイロード用にリザーブされた部分が未使用である固定長データフレームフォーマットを特徴とするネットワークシステムにおいて有用である。これらペイロードの未使用空間にデータパッケージを格納し、データパッケージをメッセージにピギーバックして伝送する。
【００５０】
上述とは異なり、本文データユニットのサイズが、データをピギーバックするのに使用可能なメッセージ内の空間を超える場合、データパッケージは、転送データと、実際の本文データの配信が準備できていることを示す通知とのみからなる。そして、実際の本文データは、配信通知を受信したノードがソースノードに対して明示的に要求した後、あるいは受信ノードが送信されてくる本文データを認識するのに十分な所定時間経過した後に、転送される。いずれの場合も、本文データは、より広い伝送帯域を有する他の通信チャンネルを用いて、別途送信される。
【００５１】
転送データのコンテンツは、通常、関連する本文データの受信ノードのリストに限定されない。また、転送データには、本明細書で転送方式として記載している、本文データの各宛先への配信環境に関する情報が含まれている。多くの場合、転送方式は、各データパッケージを配信する最終期限を定める所謂「有効期限（time-to-live）」を指定している。最終期限を超えると、データパッケージを転送しようとしても、ネットワークを混雑させないようにデータパッケージは破棄される。転送方式は、本文データを受信する特定のノードを示す代わりに、配信する、あるノード群、幾つかの特定種類のノード、又は所定数の任意ノードを指定してもよい。
【００５２】
本発明に基づいた転送処理は、ネットワークアーキテクチャの通信サブシステムによってのみ取り扱われるので、情報配布はアプリケーションシステムから切り離されている。これにより、通信プロセッサが情報配布を処理している間、アプリケーションプロセッサをスリープモードにすることができる。なお、幾つかの種類の本文データの転送には、ある程度のアプリケーションレベルの知識を正確に知る必要がある。各アプリケーションに依存した転送制御を実行する時にアプリケーションプロセッサの介入を避けるために、関連するアプリケーションの知識を通信サブシステムに転送し、通信サブシステムがアプリケーションプロセッサの代わりに動作できるようにする。これにより、ネットワークアーキテクチャの下位レイヤのみが情報配布を処理するにも拘わらず、アプリケーション固有の情報配布を行うことができる。
【００５３】
アプリケーション知識の転送は、図５に示すように、各アプリケーション２２が、ある種類の本文データの配信情報に関する評価規則２３を通信サブシステムの実行空間４に挿入できるようにすることにより実行される。これら評価規則２３に基づくアプリケーションは、配信の詳細を評価するために、通信プロセッサ４の転送決定部２４によって処理される。評価規則２３は、ある種類の本文データに対して実行されなければならないコード、又は本文データ自体に追加され、本文データを受信する各ノードで実行されるコード、又は本文データに従って実行される単純なメトリックスの形式を有することができる。
【００５４】
評価規則２３は、あるアプリケーション２２、２２’、２２”に固有の転送処理の詳細を指定するだけでなく、データの統合、すなわち通信サブシステム内でのデータの収集及び評価の実行も可能にする。特定の評価規則２３の処理を必要とするアプリケーション２２の識別情報は、例えば本文データに使用されるデータ構造に固有の知識を用いることにより、直接的又は間接的に本文データにおいて示すことができる。アプリケーション固有の規則を全ての本文データに適用することにより、アプリケーション２２、２２’、２２”を識別することができ、また、どの本文データについて適切な結果が得られたかを確認することができる。また、例えば、それぞれのアプリケーションを識別する指紋を混交する等のアプリケーションに固有の方法によって本文データを符号化又は圧縮することにより、本文データにおけるアプリケーションの指示を実現することもできる。
【００５５】
転送データには、更に、２つ以上の転送方式を収容することができる。このようにすることにより、配布処理に関係する各ノードは、現在の本文データに関して自ノードにとって適切な転送方式を選択することができる。この選択は、どのような目的で本文データ内、例えば最初のｎビット内に格納されている指示を、正しく判定することによって得られる転送方式に基づくものである。また、正しい転送方式の判定は、上述のようなアプリケーション知識に基づくか、例えば直交ＣＲＣ、ハッシュコード（hash-code）等の転送に固有の方法を用いて本文データを符号化又は圧縮することにより行ってもよい。
【００５６】
図６は、本発明を適用した情報配布に関する制御フローの具体例を示すフローチャートである。あるノードにおける配布手段９の受信部９ａは、ステップＳ２０において、送信されてくるメッセージを受信し、ステップ２１において、ピギーバックされているデータパッケージ１１をメッセージから抽出する。ステップＳ２２において、データパッケージに上述したアプリケーション固有のデータが含まれているを判定し、含まれている場合、ステップＳ２３において、アプリケーション固有の評価規則２３を用いてデータを処理すし、ステップＳ２４において、受信ノードを決定した後、ステップＳ２５において、配布手段９の送信部９ｂは、ネットワーク１を介して送信するメッセージにピギーバックするためにデータを待ち行列に入れる。
【００５７】
データパッケージがアプリケーション固有のデータを含まない場合、処理はステップＳ２２からステップＳ２６に進み、ステップＳ２６において、データを確認して有効期限情報の指示を調べる。ステップＳ２７において、通信サブシステム９は、使用可能となった各情報に対して、有効期限情報を確認して既に有効期限が切れているか否かを調べ、切れている場合、ステップＳ３３において、以降の転送を全て中止する。そうでない場合、ステップＳ２９において、有効期限を所定時間だけ減らした後、ステップＳ３０において、通信サブシステム９は、重複する本文データがないかをチェックする。なお、ステップＳ３０は、ステップＳ２７において有効期限情報が識別されない場合に進むステップでもある。続くステップＳ３１において、本文データが既に送信されていることが判った場合、ステップＳ３３において、以降のデータパッケージの転送を中止する。そうでない場合、ステップＳ３２において、受信ノードを決定し、ステップＳ２５において、メッセージにピギーバックして配信するためにデータパッケージを待ち行列に入れる。
【００５８】
本文データの再送信を行う必要があるか否かの判定は、本文データ自体のハッシュ（hash）を用いて行われる。ハッシュが既に以前に処理されている場合、本文データは転送しない。図６よりも精密な配布制御フローでは、ソースノードアドレスとシーケンス番号を利用する。しかしながら、これには追加データの転送が必要となり、これは、一般的にはリソース節約のためには避けなければならないことなので、わずかなケースに限り実行する。
【００５９】
本発明により、ネットワークに余分な負荷をかけずに、情報、特に適度なデータ量の情報を配布することができる。これは、例えば、ネットワーク上で利用可能な機器又はサービスの指示を配信する場合、あるいは、例えばあるノードにおける現在の帯域幅、接続数等、ネットワークの状態情報を配信する場合に有用である。他の用途としては、例えば、ノードの現在のルーティングテーブル等のルーティング情報の配布、単純な同報通信が提供されていないか非常にリソースを消耗するようなネットワークシステムにおける単純な同報通信の実施、あるいは、配信されるデータ構造の同期又は更新に使用されるデータの配布等がある。
【００６０】
更に、他の用途としては、管理フレーム以外の通信を暗号化方式で行う無線、アドホック、マルチホップネットワークがある。これらのネットワーク内の２つノード間で暗号化を可能にするためには、ノード間で信頼性を確立する必要がある。したがって、信頼性のないノード間で通信を行う手法としては、本発明の一実施例に基づいて、暗号化されていない管理フレームにデータを乗せるピギーバックがある。
【００６１】
このように、本発明は、少量のデータ、例えば利用可能な機器又はサービスに関する情報、ルーティング情報、ＱｏＳパラメータ等を転送するデータを、ネットワーク内の多数のノードに送る一種の目立たない（low-profile）手法を提供する。本発明は、既存のネットワークにおいて、新たな小さな通信チャンネルを既存のデータトラフィック上に実現する。このようにして、本発明は帯域とリソースを節約する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係るネットワークアーキテクチャの概要を示す図である。
【図２】本発明に係る通信サブシステム内の情報配布の具体例を示す図である。
【図３】本発明に係る情報配布を実行する方法の基本的な処理を示すフローチャートである。
【図４】ペイロード部における未使用空間がない場合（ａ）と未使用空間がある場合（ｂ）のデータフレームを示す図である。
【図５】転送制御によるアプリケーションの構成を示す図である。
【図６】本発明に係る情報配布のための制御フローの具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１  ネットワーク、２，２’，２”  ノード、３  アプリケーションプロセッサ、４  通信プロセッサ、５  高レベルの情報処理、６  低レベルの情報処理、７  データ伝送、８  通信サブシステム、９  配布手段、９ａ  配布手段の受信部、９ｂ  配布手段の送信部、１０  メッセージデマルチプレクサ、１１  受信したデータパッケージ／ピギーバックデータ、１２  明示的なトラフィックによるメッセージのコンテンツデータ、１３  明示的なトラフィックによるメッセージの管理データ、１４  受信した本文データ、１４’  上位レイヤからの本文データ、１５  受信した転送データ、１５’  変更転送データ、１６  上位レイヤからの転送データ、１７  データパッケージ形成部、１８  メッセージマルチプレクサ、１９  送信用に準備したメッセージのコンテンツデータ、２０  送信用に準備したメッセージの内部管理データ、２１  送信用に準備したメッセージ、２２，２２’，２２”  アプリケーション、２３  転送規則に基づくアプリケーション、２４  転送決定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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