(57)【要約】【課題】  ルートノードに係る負荷を低減することができるマルチホップネットワークシステムを提供する。【解決手段】  本発明は、ルートノード３−７に過大な負荷が係る場合に、各ノード３−１〜３−６からルートノード３−７までのホップ数を取得し、この取得したホップ数に基づいて、所定のノードを選択する。そして、この選択された所定の各ノードからの他のノードへのホップ数の合計を計測し、新ルートノード３−２を決定する。そして、各ノードは、新ルートノード３−２へのホップ数と以前のルートノード３−７へのホップ数とを比較し、いずれかのルートノードに接続する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルートノードと、
前記ルートノードに接続される複数のノードとを具備し、
前記ルートノードは、
自己に接続されているノードの数をカウントするカウンタと、
前記カウンタの値が所定の閾値以上か否かを判断する手段と、
前記所定の閾値以上と判断された場合に、ルートノードから前記自己に接続されている各ノードまでのホップ数を前記各ノードから取得する手段と、
前記取得されたホップ数のうち、所定の大きさのホップ数以上のホップ数のノードを選択する手段と、
前記選択されたノードから前記ルートノードに接続されている他のノードまでのホップ数の合計を、前記選択された各ノードから受信する手段と、
前記各ノードから受信したホップ数の合計のうち、最も小さいホップ数のノードを新たなルートノードとして決定する手段とを具備し、
前記ルートノード及び前記決定された新たなルートノード以外のノードが、前記ルートノード或いは前記決定された新たなルートノードに接続することにより、前記ルートノードを有するマルチホップネットワークを、前記ルートノードを有するマルチホップネットワークと、前記決定された新たなルートノードを有するマルチホップネットワークとに分割することを特徴とするマルチホップネットワークシステム。
【請求項２】
前記所定の大きさのホップ数は、前記取得されたホップ数のうち、上位半分の大きさのホップ数であることを特徴とする請求項１記載のマルチホップネットワークシステム。
【請求項３】
前記ルートノードを有するマルチホップネットワークの分割は、
前記ルートノードが前記ルートノードに接続されている他のノードに対して、ホップ数計算要求、送信先変更及び前記新たなルートノードの識別情報を送信し、
前記他のノードが、前記ホップ数計算要求、送信先変更要求及び前記新たなルートノードの識別情報に基づいて、前記新たなルートノードまでのホップ数を算出し、前記ルートノードまでのホップ数と、前記算出された新たなルートノードまでのホップ数とを比較して、少ないホップ数のルートノードに接続することにより行なわれることを特徴とする請求項１記載のマルチホップネットワークシステム。
【請求項４】
ルートノードと、前記ルートノードに接続された複数のノードとを具備するマルチホップネットワークシステムにおけるルートノードにおいて、
自己に接続されているノードの数をカウントするカウンタと、
前記カウンタの値が所定の閾値以上か否かを判断する手段と、
前記所定の閾値以上と判断された場合に、ルートノードから前記自己に接続されている各ノードまでのホップ数を前記各ノードから取得する手段と、
前記取得されたホップ数のうち、所定の大きさのホップ数以上のホップ数のノードを選択する手段と、
前記選択されたノードから前記ルートノードに接続されている他のノードまでのホップ数の合計を、前記選択された各ノードから受信する手段と、
前記各ノードから受信したホップ数の合計のうち、最も小さいホップ数のノードを新たなルートノードとして決定する手段と
を具備することを特徴とするルートノード。
【請求項５】
ルートノードと、前記ルートノードに接続された複数のノードとを具備するマルチホップネットワークシステムにおけるノードにおいて、
前記ルートノードへの接続後、前記ルートノードからホップ数計測パケットを受信したか否かを判断する手段と、
前記ホップ数計測パケットを受信したと判断された場合に、自己宛のホップ数計測パケットを受信したか否かを判断する手段と、
前記自己宛のホップ数計測パケットを受信したと判断された場合、前記ルートノードから自己のノードまでのホップ数を示すホップ数計測パケットを前記ルートノードに返信する手段と、
前記ホップ数計測パケットを前記ルートノードに返信後、前記ルートノードから送信されるホップ数計算要求、送信先変更要求及び前記新たなルートノードの識別情報に基づいて、前記新たなルートノードまでのホップ数を算出し、前記ルートノードまでのホップ数と、前記算出された新たなルートノードまでのホップ数とを比較して、少ないホップ数のルートノードに接続する手段と
を具備することを特徴とするノード。
【請求項６】
自己に接続されているノードの数をカウントするカウンタを具備するルートノードと、前記ルートノードに接続される複数のノードとを具備するマルチホップネットワークシステムにおけるマルチホップネットワーク分割方法において、
前記ルートノードは、
前記カウンタの値が所定の閾値以上か否かを判断し、
前記所定の閾値以上と判断された場合に、ルートノードから前記自己に接続されている各ノードまでのホップ数を取得し、
前記取得されたホップ数のうち、所定の大きさのホップ数以上のホップ数のノードを選択し、
前記選択されたノードから前記ルートノードに接続されている他のノードまでのホップ数の合計を、前記選択された各ノードから受信し、
前記各ノードから受信したホップ数の合計のうち、最も小さいホップ数のノードを新たなルートノードとして決定し、
前記ルートノード及び前記決定された新たなルートノード以外のノードが、前記ルートノード或いは前記決定された新たなルートノードに接続することにより、前記ルートノードを有するマルチホップネットワークを、前記ルートノードを有するマルチホップネットワークと、前記決定された新たなルートノードを有するマルチホップネットワークとに分割することを特徴とするマルチホップネットワーク分割方法。
【請求項７】
自己に接続されているノードの数をカウントするカウンタを具備するルートノードと、前記ルートノードに接続された複数のノードとを具備するマルチホップネットワークシステムのルートノードにおける新たなルートノードの決定方法において、
前記カウンタの値が所定の閾値以上か否かを判断し、
前記所定の閾値以上と判断された場合に、ルートノードから前記自己に接続されている各ノードまでのホップ数を前記各ノードから取得し、
前記取得されたホップ数のうち、所定の大きさのホップ数以上のホップ数のノードを選択し、
前記選択されたノードから前記ルートノードに接続されている他のノードまでのホップ数の合計を、前記選択された各ノードから受信し、
前記各ノードから受信したホップ数の合計のうち、最も小さいホップ数のノードを新たなルートノードとして決定することを特徴とする新たなルートノードの決定方法。
【請求項８】
ルートノードと、前記ルートノードに接続された複数のノードとを具備するマルチホップネットワークシステムのノードにおけるルートノード接続方法において、
前記ルートノードへの接続後、前記ルートノードからホップ数計測パケットを受信したか否かを判断する手段と、
前記ホップ数計測パケットを受信したと判断された場合に、自己宛のホップ数計測パケットを受信したか否かを判断する手段と、
前記自己宛のホップ数計測パケットを受信したと判断された場合、前記ルートノードから自己のノードまでのホップ数を示すホップ数計測パケットを前記ルートノードに返信する手段と、
前記ホップ数計測パケットを前記ルートノードに返信後、前記ルートノードから送信されるホップ数計算要求、送信先変更要求及び前記新たなルートノードの識別情報に基づいて、前記新たなルートノードまでのホップ数を算出し、前記ルートノードまでのホップ数と、前記算出された新たなルートノードまでのホップ数とを比較して、少ないホップ数のルートノードに接続することを特徴とするルートノード接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数のノードを有し、各ノードが情報中継機能を有するマルチホップネットワークシステムが開発されている（特許文献１参照。）。このようなマルチホップネットワークシステムのうち、各ノードにセンサが接続され、自己のセンサ情報或いは他のノードのセンサ情報を他のノードに中継する構成のものがある。
【０００３】
このようなマルチホップネットワークシステムにおいては、ノードの中には１つだけルートノードが存在し、全てのノードは（最終的には）ルートノードへセンサ情報を送信する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４９２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の構成のマルチホップネットワークシステムでは、ノードの数が多くなった場合に、ルートノードに係る負荷が増大し、センサ情報を処理しきれなく可能性があるという問題があった。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ルートノードに係る負荷を低減することができるマルチホップネットワークシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点によれば、ルートノードと、前記ルートノードに接続される複数のノードとを具備し、前記ルートノードは、自己に接続されているノードの数をカウントするカウンタと、前記カウンタの値が所定の閾値以上か否かを判断する手段と、前記所定の閾値以上と判断された場合に、ルートノードから前記自己に接続されている各ノードまでのホップ数を前記各ノードから取得する手段と、前記取得されたホップ数のうち、所定の大きさのホップ数以上のホップ数のノードを選択する手段と、前記選択されたノードから前記ルートノードに接続されている他のノードまでのホップ数の合計を、前記選択された各ノードから受信する手段と、前記各ノードから受信したホップ数の合計のうち、最も小さいホップ数のノードを新たなルートノードとして決定する手段とを具備し、前記ルートノード及び前記決定された新たなルートノード以外のノードが、前記ルートノード或いは前記決定された新たなルートノードに接続することにより、前記ルートノードを有するマルチホップネットワークを、前記ルートノードを有するマルチホップネットワークと、前記決定された新たなルートノードを有するマルチホップネットワークとに分割することを特徴とするマルチホップネットワークシステム、である。
【０００７】
本発明の第２の観点によれば、ルートノードと、前記ルートノードに接続された複数のノードとを具備するマルチホップネットワークシステムにおけるルートノードにおいて、自己に接続されているノードの数をカウントするカウンタと、前記カウンタの値が所定の閾値以上か否かを判断する手段と、前記所定の閾値以上と判断された場合に、ルートノードから前記自己に接続されている各ノードまでのホップ数を前記各ノードから取得する手段と、前記取得されたホップ数のうち、所定の大きさのホップ数以上のホップ数のノードを選択する手段と、前記選択されたノードから前記ルートノードに接続されている他のノードまでのホップ数の合計を、前記選択された各ノードから受信する手段と、前記各ノードから受信したホップ数の合計のうち、最も小さいホップ数のノードを新たなルートノードとして決定する手段とを具備することを特徴とするルートノード、である。
【０００８】
本発明の第３の観点によれば、ルートノードと、前記ルートノードに接続された複数のノードとを具備するマルチホップネットワークシステムにおけるノードにおいて、前記ルートノードへの接続後、前記ルートノードからホップ数計測パケットを受信したか否かを判断する手段と、前記ホップ数計測パケットを受信したと判断された場合に、自己宛のホップ数計測パケットを受信したか否かを判断する手段と、前記自己宛のホップ数計測パケットを受信したと判断された場合、前記ルートノードから自己のノードまでのホップ数を示すホップ数計測パケットを前記ルートノードに返信する手段と、前記ホップ数計測パケットを前記ルートノードに返信後、前記ルートノードから送信されるホップ数計算要求、送信先変更要求及び前記新たなルートノードの識別情報に基づいて、前記新たなルートノードまでのホップ数を算出し、前記ルートノードまでのホップ数と、前記算出された新たなルートノードまでのホップ数とを比較して、少ないホップ数のルートノードに接続する手段とを具備することを特徴とするノード、である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ルートノードに係る負荷を低減することができるマルチホップネットワークシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るマルチホップネットワークシステムについて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るマルチホップネットワークシステムを示す図である。
同図に示すように、マルチホップネットワークシステム１は、複数のノード３−１〜３−７を有する。各ノードには、センサが接続されており、当該センサから収集されたセンサ情報をルートノード３−７に送る。
【００１１】
また、各ノード３−１〜３−７は情報中継機能を有し、自身のセンサ情報及び他のセンサ情報を他のノードに中継することができる。この情報中継機能については、公知の技術であることから、ここでは詳述しない。ノードとノードとの間は、ネットワークで接続されており、このネットワークは有線ネットワークであるか無線ネットワークであるかを問わない。
【００１２】
マルチホップネットワークシステム１は、複数のノード３−１〜３−７のうち、１つをルートノードとする。図１においては、ノード３−７をルートノードとしている。ルートノード３−７以外の全てのノード３−１〜３−６は、最終的にはルートノード３−７へ情報を送信するように設定される。
【００１３】
図２は、ノードの構成を示す図である。
同図に示すように、本発明の実施の形態に係るノード３−１〜３−７は、バス１１にＣＰＵ１２、通信部１３、メモリ１４及び記憶装置１５が接続されている。
ＣＰＵ１２は、記憶装置１５に記憶されたマルチホップネットワーク分割プログラム２1と協働して、本発明の実施の形態に係る処理全体を司るものである。
【００１４】
通信部１３は、外部装置（他のノード）との通信の制御を司る。
メモリ１４は、マルチホップネットワーク分割プログラム２1を実行する際に必要とされるワークエリアなどとして使用される。
記憶装置１５は、マルチホップネットワーク分割プログラム２1を実行する際に必要とされるデータなどを格納するためのものであり、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。この記憶装置１５には、マルチホップネットワーク分割プログラム２1、ＯＳ２２及びデータベース２３などが格納されている。
【００１５】
マルチホップネットワーク分割プログラム２1は、ＯＳ（オペレーティングシステム）２２上で動作するアプリケーションプログラムであって、ＣＰＵ１２と協働して、本発明の実施の形態に係るマルチホップネットワーク分割処理を実現する。
データベース２３は、本発明の実施の形態に係るネットワーク分割処理において使用されるデータを格納する。ルートノード３−７においては、例えば、自己に接続されているノードの数をカウントするためのカウンタ、負荷計算の際に使用される閾値、新たなルートノードの選択の際に使用されるノードリストが格納される。
【００１６】
図３は、ノードリストを示す図である。
ノードリスト２５は、後述する選択されたノード３−１〜ノード３−３からルートノードを除く各ノードへのホップ数及びその合計を示す。これら選択されたノードから各ノードへのホップ数及びその合計は、選択されたノードから送られてくるものである。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態に係るマルチホップネットワークシステムの動作について、図４乃至図６を参照して説明する。
図４は、ルートノードの動作を説明するためのフローチャートである。
ネットワークに接続された際に、ノードはルートノード３−７に対して接続要求を送信する。ルートノード３−７は、まず、他のノード３−１〜３−６からの接続要求があるか否かの判断を行なう（Ｓ１）。Ｓ１において、接続要求がないと判断された場合には、再度、Ｓ１の処理に戻り、接続要求があるまで待つ。
【００１８】
Ｓ１において、いずれかの他のノード３−１〜３−６から接続要求があったと判断された場合には、カウンタ値が閾値よりも大きいか否かの判断が行なわれる（Ｓ２）。この閾値は、予め設定されているものとする。また、この閾値は、ルートノード３−７の処理能力などを考慮して、ルートノードに過大な負荷がかからないようにユーザにより定められる。
【００１９】
Ｓ２において、カウンタ値が閾値以上ではないと判断された場合には、ルートノード３−７は、接続要求を出力したノードとの接続処理を行ない（Ｓ３）、カウンタのインクリメントを行なう（Ｓ４）。なお、ルートノード３−７のカウンタは、接続されているノード３−７との接続が解除された場合には、カウンタはデクリメントされる。これにより、ルートノード３−７のカウンタは、ルートノード３−７に現在接続されているノードの数となる。
【００２０】
一方、Ｓ２において、カウンタ値が閾値以上であると判断された場合には、ルートノード３−７に係る負荷が過大であると判断され、マルチホップネットワークの分割処理を開始する。
まず、ルートノード３−７は、ホップ数計測パケットを自己に接続されているノード３−１〜３−６に対して送信する（Ｓ５）。このホップ数計測パケットは、ＴＴＬ(Time To Live)カウンタを有し、このカウンタはノードを経由する毎にインクリメントされる。各ノード３−１〜３−６は、ＴＴＬカウンタを有するホップ数計測パケットをルートノード３−７に返信する。このような手法により、ルートノード３−７から各ノード３−１〜３−６までのホップ数を計測することができる。なお、ＴＴＬカウンタの他に、ＴＡＴ(ターンアラウンドタイム）を使用しても良い。
【００２１】
ルートノード３−７は、全ノード３−１〜３−６からホップ数計測パケットを受信したか否かを判断し（Ｓ６）、受信したと判断された場合には、次に、受信した各ノード３−１〜３−６のホップ数の上位半分の大きさ以上のホップ数を有するノードを選択する（Ｓ７）。
【００２２】
本実施の形態においては、ノード３−１〜ノード３−３が選択されたものとする。なお、ここでは、上位半分の大きさ以上のホップ数を有するノードを選択する場合について説明したが、これに限られるものではなく、その基準はユーザにより任意に定めることができる。図７は、ノード３−１〜３−３が選択された様子を示す図である。
【００２３】
次に、選択された各ノード３−１〜３−３に対してホップ数計算要求及びノードリストを送信し（Ｓ８）、選択された全ノード３−１〜３−３からホップ数の合計を受信したか否かの判断が行なわれる（Ｓ９）。ここで、ホップ数の合計とは、選択されたノードからルートノード３−７に接続された全ての他のノードまでのホップ数の合計を意味する。図３に示すように、例えば、ノード３−１から送られるホップ数の合計は「１４」であり、ノード３−２から送られるホップ数の合計は「１０」であり、ノード３−３から送られるホップ数の合計は「１２」である。
【００２４】
なお、図３においては、選択されたノードから他の全てのノードに対してのホップ数の合計をノードが計算し、ルートノード３−７に送信する場合について示したが、このホップ数の合計は、ルートノード３−７を介したノードについてのホップ数については、ホップ数の合計の算出に使用しないようにしても良い。例えば、図７において、ノード３−１〜３−３は、ノード３−５、３−６までのホップ数を算出しなくても良い。
【００２５】
Ｓ９において、選択された各ノード３−１〜３−３からホップ数の合計を受信したと判断された場合には、受信したホップ数の合計のうち、最小のホップ数のノードを新たなルートノードとして決定する（Ｓ１０）。
本実施の形態においては、図３に示すように、ノード３−１〜３−３からホップ数の合計がルートノード３−７に送られてきて、ノード３−２が新たなルートノードとして決定される。図８は、ノード３−２が新たなルートノードとして決定された様子を示す図である。その後、ルートノード３−７に接続されている全ノードに対して、ホップ数計算要求、送信先変更要求及び新ルートノードＩＤを送信する（Ｓ１１）。
【００２６】
次に、ルートノード以外のノードの動作について説明する。図５は、接続要求を出力後、ホップ数計測パケットを返信するまでのノードの処理を説明するためのフローチャートである。
マルチホップネットワークにおけるいずれかのノード３−１〜３−６からルートノード３−７に対して接続要求を出力し（Ｓ２１）、接続が成功したか否かの判断が行なわれる（Ｓ２２）。Ｓ２２において、接続が成功しないと判断された場合には、Ｓ２１の処理に戻る。
【００２７】
一方、Ｓ２２において、接続が成功したと判断された場合には、ルートノード３−７からホップ数計測パケットを受信したか否かの判断が行なわれる（Ｓ２３）。Ｓ２３において、ホップ数計測パケットを受信したと判断された場合には、次に、自己宛のホップ数計測パケットか否かの判断が行なわれる（Ｓ２４）。
【００２８】
Ｓ２４において、自己宛のホップ数計測パケットを受信したと判断された場合には、受信したホップ数計測パケットをルートノード３−７へ返信する（Ｓ２５）。これにより、自己のノードからルートノード３−７までのホップ数をルートノード３−７に知らせることができる。一方、Ｓ２４において、自己宛のホップ数計測パケットではないと判断された場合には、当該ホップ数計測パケットを他のノードへ転送する（Ｓ２６）。
【００２９】
図６は、ホップ数計算要求を受信した際のノードの処理を説明するためのフローチャートである。まず、ホップ数計算要求を受信したか否かの判断を行ない（Ｓ３１）、受信したと判断された場合には、次に、送信先変更要求及び新ルートノードＩＤを受信したか否かの判断が行なわれる（Ｓ３２）。
【００３０】
Ｓ３２において、受信していないと判断された場合には、ホップ数計測パケットを利用して、自己のノード（選択されたノード）からルートノード以外の他の全てのノードまでのホップ数の合計を算出して、算出されたホップ数の合計をルートノード３−７に送信する（Ｓ３７）
一方、Ｓ３２において、受信したと判断された場合には、ホップ数計測パケット及び新ルートノードＩＤを利用して、新ルートノード３−２へのホップ数及びルートノード３−７へのホップ数を計算し（Ｓ３３）、新ルートノード３−２へのホップ数がルートノード３−７へのホップ数よりも小さいか否かの判断を行なう（Ｓ３４）。
【００３１】
Ｓ３４において、新ルートノード３−２へのホップ数がルートノードへのホップ数よりも小さいと判断された場合には、以前のルートノード３−７から新ルートノード３−２へ接続を切り替える（Ｓ３５）。
一方、新ルートノード３−２へのホップ数がルートノード３−７へのホップ数よりも小さくないと判断された場合には、以前のルートノード３−７への接続を維持する（Ｓ３６）。これにより、マルチホップネットワークが従来のルートノードのネットワークと、新たなルートノードのネットワークとに分割される。
【００３２】
図９は、以前のルートノード３−７のマルチホップネットワーク１ａと、新ルートノード３−２のマルチホップネットワーク１ｂに分割された様子を示す図である。
したがって、本発明の実施の形態に係るマルチホップネットワークシステムによれば、ルートノードに過大な負荷がかかった場合に、新たなルートノードを決定し、ネットワークを分割することができるので、ルートノードにかかる負荷を軽減することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３４】
また、実施形態に記載した手法は、計算機（コンピュータ）に実行させることができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯ等）、半導体メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等）等の記録媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含む。本装置を実現する計算機は、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。なお、本明細書でいう記録媒体は、頒布用に限らず、計算機内部あるいはネットワークを介して接続される機器に設けられた磁気ディスクや半導体メモリ等の記憶媒体を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係るマルチホップネットワークシステムを示す図である。
【図２】ノードの構成を示す図である。
【図３】ノードリストを示す図である。
【図４】ルートノードの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】接続要求を出力後、ホップ数計測パケットを返信するまでのノードの処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】ホップ数計算要求を受信した際のノードの処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】ノードが選択された様子を示す図である。
【図８】ノードが新たなルートノードとして決定された様子を示す図である。
【図９】マルチホップネットワークが分割された様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…マルチホップネットワークシステム、３−１〜３−７…ノード、１１…バス、１２…ＣＰＵ、１３…通信部、１４…メモリ、１５…記憶装置、２１…マルチホップネットワーク分割プログラム、２２…ＯＳ、２３…データベース、２５…ノードリスト。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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