CN112020016A - 无线电通信装置和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信设备和通信系统。在常规的无线通信设备中，所述消息传播路径变得复杂，并且所述消息到达花费很长时间。根据一个实施例，所述无线通信设备包括：通告通信控制单元，执行与多个未指定的其他设备的广播通信；以及连接通信控制单元，执行与预设的、特定的其他设备的一对一的通信，并且使用连接通信控制单元，来执行与连接集群中可以与该连接通信控制单元通信的另一个设备进行的消息的发送和接收，并且通过在连接集群中被允许的无线通信设备，使用通告通信控制单元来执行与连接集群外的另一个设备进行的消息的发送和接收。

Description

无线电通信装置和通信系统

相关申请的交叉引用

于2019年5月28日提交的日本专利申请号2019-099513，包括说明书、附图和摘要，其全部内容通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明涉及无线通信设备和通信系统，例如，本发明涉及用于构建通过无线路径发送和接收数据的网状网络，并且用于实现多对多的数据通信的无线通信设备和通信系统。

背景技术

近年来，提出了一种技术，在这种技术中，将大量无线通信设备连接成网，并且使用无线通信将数据发送到远程点。这样的一种技术是BLE(

Low Energy)技术，它是一种数字无线通信标准。BLE技术是用于短程通信的技术，并且一对多的单向广播通信和一对一的定向通信被定义为基本通信形式。

近年来，Bluetooth SIG已经开发出，用于使用BLE技术来构建多对多无线网状网络的规范。这种规范是借由与BLE技术相对应的相应设备，通过重复数据的中继在大量设备之间传播数据的规范。这允许与没有无线覆盖且不能够直接通信的设备进行通信。

下面列出了公开的技术。

[专利文献1]日本专利号6,060,299

专利文献1中公开了使用BLE技术的照明系统。根据专利文献1的照明系统包括终端设备组，该终端设备组包括多个终端设备，其中一个是具有光源的第一照明设备，以及其中一个是第一控制设备，用于生成控制第一照明设备的第一数据，所述终端设备组包括相应终端设备、邻近终端设备的节点，该终端设备组构成了通过

连接而被连接的网络，其中将所述第一控制设备作为外围的至少一个连接，以及其中将所述第一照明设备作为中心的或外围的其他连接，所述第一控制设备经由上述至少一个连接和其他连接，将所述第一数据发送到所述第一照明设备。

发明内容

在专利文献1所描述的照明系统中，每个设备都建立连接关系，并且经由连接操作通过顺序地重复一对一的通信来传播数据。对于这个问题，在专利文献1的照明系统中，通过无线网状网络传播数据所需的时间比通告操作所需的时间长，在该通告操作中，数据能够以一对多的方式广播。特别是，当网状网络的规模较大时，通信次数增加，使得数据传播速度的下降变得更加显著。

根据本说明书和附图，其他目的和新颖特征将变得明显。

根据一个实施例，无线通信设备包括：通告通信控制单元，执行与多个未指定的其他设备的广播通信；以及连接通信控制单元，执行与预设的、特定的其他设备的一对一的通信，并且使用连接通信控制单元，来执行与连接集群中可以与该连接通信控制单元通信的另一个设备进行的消息的发送和接收，并且通过在连接集群中被允许的无线通信设备，使用通告通信控制单元来执行与连接集群外的另一个设备进行的消息的发送和接收。

根据上述实施例，可以提供一种无线通信设备，其在执行通信的同时，通过使用少量信道覆盖更广的通信范围来保持较高的通信速度。

附图说明

图1是根据第一实施例的无线通信设备的示意图。

图2是图示了待被应用于根据第一实施例的无线通信设备的设置的生成的流程图。

图3是根据图2所示的设置值生成方法而构建出的通信系统的示意图。

图4是用于说明根据第一实施例的通信系统中的网络构建处理的流程图。

图5是图示根据第一实施例的通信系统中的示例性通信路径的系统示意图。

图6是用于说明对从根据第一实施例的无线通信设备中的自己的设备发送消息的处理的流程图。

图7是用于说明对从根据第一实施例的无线通信设备中的另一个设备接收消息的处理的流程图。

图8是根据第一实施例的无线通信设备，与根据比较实施例的无线通信设备之间的通信路径差异的示意图。

图9是根据第二实施例的无线通信设备的图。

图10是用于说明待被应用于根据第二实施例的无线通信设备的设置值的生成的流程图。

图11是用于说明根据第二实施例的通信系统中的示例性通信路径的系统示意图。

图12是用于说明在从根据第二实施例的无线通信设备中的自己的设备发送消息方面的差异的操作流程图。

图13是用于说明针对从根据第二实施例的无线通信设备中的另一个设备接收的消息的处理流程图。

图14是根据第二实施例的无线通信设备与根据比较实施例的无线通信设备之间的通信路径差异的示意图。

具体实施方式

为了说明清楚，适当地省略和简化下面的描述和附图。另外，在附图中被描述为用于执行各个过程的功能框的每个元件，在硬件方面可以由计算机配置为通用信息处理电路(诸如，CPU和存储器)或专门用于特定信息处理的专用电路，并且在软件方面由在计算机的存储器中加载的程序来实现。因此，本领域的技术人员应当理解，这些功能框可以通过单独的硬件、单独的软件或它们的组合以各种形式实现，并且本发明并不限于它们中的任何一个。在图中，相同的元件由相同的附图标记表示，并且必要时省略对其的重复描述。

同样，可以使用各种类型的非瞬态计算机可读介质来存储上述程序并且将其提供给计算机。非瞬态计算机可读介质包括各种类型的有形存储介质。非瞬态计算机可读介质的示例包括磁记录介质(例如，软盘、磁带和硬盘驱动器)、磁光记录介质(例如，磁光盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-R、CD-R/W、固态存储器(例如，掩膜型ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦写PROM)、闪存ROM、RAM(随机存取存储器))。程序也可以由各种类型的瞬态计算机可读介质提供给计算机。瞬态计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。瞬态计算机可读介质可以经由有线或无线通信路径(诸如，电线和光纤)将程序提供给计算机。

图1示出了根据第一实施例的无线通信设备1。图1所示的无线通信设备1是通信系统的部分，该通信系统与具有另一种相似配置的设备一起构成网状网络。因此，为了唯一地标识多个无线通信设备1，在通信系统中指派用于标识相应设备的唯一的设备ID。根据第一实施例的无线通信设备1具有以下这样的功能：执行用于与其他无线通信设备1进行一对一通信的连接通信，以及用于与通信系统中的未指定数目的其他无线通信设备1进行通信的通告通信。在根据第一实施例的通信系统中，构建通信系统的多个无线通信设备1被分类为多个连接集群中的一个，并且仅允许对连接集群中的一个设备进行通告通信。

在下述实施例中，假设无线通信设备1基于蓝牙低能(BLE)技术执行无线通信。在BLE技术中，标准中规定，0ch至36ch的37个信道被分配给连接通信，并且37ch至39ch的3个信道被分配给通告通信。应当注意，应用于无线通信设备1的信道利用方法和网络构建方法可以被应用于各种无线通信技术，不管是否是BLE技术。在下文中，将详细描述根据第一实施例的无线通信设备1的配置和操作。

如图1所示，根据第一实施例的无线通信设备1包括消息处理单元10、通告通信控制单元11、通告设置存储单元12、扫描设置存储单元13、连接通信控制单元14、连接设置存储单元15以及发送和接收单元(例如，无线发送和接收单元16)。

消息处理单元10处理经由无线发送和接收单元16待被发送和接收的消息。另外，消息处理单元10根据无线通信设备1的通信系统中的设置，切换被用于发送和接收消息的通信控制单元。更具体地，消息处理单元10向连接集群中能够使用连接通信控制单元14通过连接操作进行通信的其他设备，发送并从其接收消息。当设备被允许执行通告操作时，消息处理单元10使用通告通信控制单元连接集群外的其他设备，发送并从其接收消息。随后将描述消息处理单元10的详细配置和操作。

通告通信控制单元11经由无线发送和接收单元16执行通告操作和扫描操作。在通告操作中，消息被广播给多个未指定的其他设备。在扫描操作中，多个其他设备中的一个接收广播的消息。

通告设置存储单元12存储通告设置值，该通告设置值用于设置通告通信控制单元是否执行通告操作。通告通信控制单元11基于通告设置值进行切换是否执行通告操作。由系统管理员基于整个通信系统的配置在外部生成通告设置，并且在配置通信系统时，将通告设置分发给无线通信系统中的无线通信设备1。

扫描设置存储单元13存储扫描设置值，该扫描设置值用于在通告通信控制单元11执行扫描操作时，指定待被使用的信道。通告通信控制单元11使用扫描设置值中描述的信道来执行扫描操作。如随后将详细描述的，设置扫描设置值，使得在属于同一连接集群的无线通信设备1中，允许进行扫描操作的任何信道尽可能多地不重叠。在BLE技术中，0ch至39ch之中的37ch、38ch和39ch被用于通告操作和扫描操作。由系统管理员基于整个通信系统的配置在外部生成扫描设置值，并且在配置通信系统时，将扫描设置值分发给通信系统中的无线通信设备1。

连接通信控制单元14经由无线发送和接收单元16，执行与一对一的通信中的另一个预设设备进行通信的连接操作。连接设置存储单元15除了存储连接通信14通过连接操作执行通信的信息，还存储用于指定设备的信息(例如，建立连接关系的相对设备的设备ID)以及连接设置值，该连接设置值至少包括在连接关系中自己的设备是执行从设备还是主设备的设置。连接通信控制单元14执行与由连接设置值指定的伙伴的连接通信。由系统管理员基于整个通信系统的配置在外部生成连接设置值，并且在配置通信系统时，将连接设置值分发给通信系统中的无线通信设备1。

无线发送和接收单元16将从通告通信控制单元11或连接通信控制单元14发送的消息转换为无线信号，并且将该无线信号发送到另一个设备。另外，无线发送和接收单元16从接收到的信号生成接收消息，并且根据接收消息的接收手段将接收消息输出到通告通信控制单元11或连接通信控制单元14。

在这里，将更详细地描述消息处理单元10。消息处理单元10在发送自己的设备所生成的消息时，通过连接操作将消息发送到连接集群，并且在自己的设备是连接集群中允许通告操作的设备时，经由通告通信控制单元将消息发送到其他设备。当接收到来自另一个设备的消息时，响应于接收到的消息与先前接收到的消息相同的这一事实，消息处理单元10丢弃接收到的消息。进一步地，响应于接收到的消息是新的并且接收到的消息的目的地是自己的设备的这一事实，消息处理单元10根据接收到的消息执行处理。响应于接收到的消息是新的并且接收到的消息的目的地是其他设备的这一事实，消息处理单元10通过连接操作将接收到的消息发送到连接集群中的设备，并且在自己的设备是连接集群中允许通告操作的设备时，通过通告操作将接收到的消息发送到其他设备。

消息处理单元10包括数据生成单元20、消息生成单元21、消息存储单元23、消息中继确定单元24、消息目的地确定单元25、数据提取单元26和数据利用单元27。

数据生成单元20生成待被包括在由自己的设备发送的消息中的数据。消息生成单元21通过添加报头(诸如，发送者的设备ID、目的地的设备ID、消息的最大中继数、用于标识消息的序列号以及发送数据生成单元20所生成的数据所需的其他信息)来生成消息。消息生成单元21所生成的消息被输出到通告通信控制单元11和连接通信控制单元14。

消息重复确定单元22接收来自通告通信控制单元11或连接通信控制单元14的接收到的消息，并且确定接收到的消息是否是先前接收到的消息。在这里，当确定接收到的消息与先前接收到的消息相同时，消息重复确定单元22丢弃接收到的消息。另一方面，当确定接收到的消息与先前接收到的消息不同时，消息重复确定单元22将接收到的消息输出到消息中继确定单元24和消息目的地确定单元25。当消息重复确定单元22确定接收到的消息与先前接收到的消息不同时，消息重复确定单元22将接收到的消息存储在消息存储单元23中。消息重复确定单元22参考被存储在消息存储单元23中的消息，来确定先前是否已经接收到该接收到的消息。

当消息重复确定单元22确定接收到的消息与先前接收到的消息不同时，且当另一个设备被包括在接收到的消息的目的地中时，消息中继确定单元24指令通告通信控制单元11和连接通信控制单元14将接收到的消息转发给另一个设备。

当消息重复确定单元22确定接收到的消息与先前接收到的消息不同时，且当接收到的消息的目的地包括自己的设备时，消息目的地确定单元25将接收到的消息传送到自己的设备的数据处理单元。在图1所示的示例中，数据处理单元包括数据提取单元26和数据利用单元27。在无线通信设备1中，数据提取单元26从消息中提取数据，并且数据利用单元27使用提取的数据来执行处理。作为数据处理的示例，存在用于将设置值存储在通告设置存储单元12、扫描设置存储单元13和连接设置存储单元15中的处理。

接下来，将描述生成通告设置值、扫描设置值和连接设置值的方法。例如，通过在外部计算机中执行设置值生成程序，来执行该设置值生成处理。图2是用于说明被应用于根据第一实施例的无线通信设备1的设置值的生成的流程图。

如图2所示，在设置值生成处理中，首先，获取待被构建的通信系统所需的四个无线通信设备1的布置信息，形成一个由四个无线通信设备1所形成的四边形，并且对四个无线通信设备1中的每一个，执行用于形成连接集群的分组处理(步骤S10)。接下来，当在步骤S10的分组处理中，确定在构建通信系统的无线通信设备1之中，是否存在不属于任何连接集群的无线通信设备1(步骤S11)。在步骤S11中，如果不存在不属于任何连接集群的无线通信设备1，则处理前进至步骤S13。另一方面，当在步骤S11中，存在不属于任何连接集群的无线通信设备1时，将组外的无线通信设备1添加到最近位置的连接集群(步骤S12)。步骤S11和S12是分组校正处理。

在步骤S13中，执行区域中心设置处理(步骤S13)，用于确定构建通信系统的所有无线通信设备1所在的布置区域的中心位置。此后，在连接集群中，执行主从设置处理，其中，将最接近中心位置的无线通信设备设置为主连接设备，并且将主连接设备之外的无线通信设备设置为从连接设备(步骤S14)。接下来，执行连接设置值生成处理，以生成被包括在相应连接集群中的主连接设备和从连接设备的设备ID的列表，来作为连接设置值。更具体地，连接设置值生成处理，执行用于生成连接设置值的连接设置值生成处理，其中，将从连接设备的通信目的地设置为主连接设备(步骤S15)。

接下来，将被包括在连接集群中的设备之中的、最接近中心位置的设备确定为通告操作专用设备，并且将上述设备之外的设备确定为扫描操作专用设备(步骤S16)。另外，允许通告操作和扫描操作的无线信道(扫描信道)，从列表开头按顺序指派给相应连接集群的专用扫描操作设备。换言之，在一个连接集群中，存在分配有不同的扫描信道的无线通信设备1，并且对无线通信设备1的扫描信道进行分配，使得扫描信道的所有信道都可以被连接集群中的所有无线通信设备1覆盖。在BLE技术中，允许这些操作的无线信道是37、38和39信道(步骤S17)。

接下来，执行用于生成通告设置值的通告设置值生成处理，该通告设置值指示针对专用于通告操作的设备的通告许可，以及针对专用于扫描操作的设备的通告禁止(步骤S18)。执行扫描设置值生成处理，以生成扫描设置值，该扫描设置值指示针对专用于扫描操作的设备的分配信道和扫描许可，以及针对专用于通告操作的设备的扫描禁止(步骤S19)。

在这里，将详细描述基于沿图2所示的流程图生成的相应设置值，而构建的通信系统的配置。图3是根据图2所示的设置值生成方法而构建的通信系统的示意图。图3示出了使用十一个无线通信设备1的通信系统的示例性配置。

如图3所示，在图2的步骤S10的分组处理中，充当矩形顶点的四个无线通信设备1被分组为一个连接集群CC。在图3所示的实施例中，形成两个连接集群CC，并且三个无线通信设备1与连接集群CC断开连接。

随后，在图2的步骤S11和S12的分组校正处理中，在步骤S10中没有被并入连接集群CC中的无线通信设备1，被并入最接近没有被并入的无线通信设备1的连接集群CC中。因此，五个无线通信设备1被并入一个连接集群CC中，并且六个无线通信设备1被并入其他连接集群CC中。

随后，在图2的步骤S13的区域中心设置处理中，设置构建通信系统的所有无线通信设备1所在区域中的中心位置AC。在图3所示的示例中，中心位置AC设置在夹在两个连接集群CC之间的区域中。

随后，在步骤S14的主从设置处理和步骤S15的连接设置值生成处理中，将最接近中心位置AC的无线通信设备1设置为主连接设备，将其他无线通信设备1设置为从连接设备，并且生成连接设置值，该连接设置值用于将主连接设备设置为从连接设备的连接通信中的相对设备。在图3中，连接通信的路径由实线表示。

接下来，将描述在步骤S16至S19中执行的通告设置值生成处理和扫描设置值生成处理。在通告设置值生成处理中，主连接设备被允许进行通告操作，并且从连接设备生成指示通告禁止的通告设置值。在扫描设置值生成处理中，在从连接设备(例如，专门用于扫描操作的设备)中，针对每个设备，生成指示被用于扫描操作的信道和扫描许可的扫描设置值。在扫描设置值中，在主连接设备(例如，专门用于通告操作的设备)中描述指示扫描禁止的值。

在根据第一实施例的通信系统中，基于参照图2和图3描述的设置值生成方法生成设置值，通过将该设置值分发给构建通信系统的无线通信设备1，来构建通信系统中的通信路径。图4是用于说明根据第一实施例的通信系统中的网络构建处理的流程图。

在根据第一实施例的通信系统中，充当系统中网络节点的无线通信设备1通过扫描操作，从另一个设备接收由通告操作发送的消息。因此，根据第一实施例的通信系统，将在设置值生成处理中生成的设置值，从通信系统中的任何无线通信设备1分发给所有无线通信设备1。图4所示的操作是接收从无线通信设备1分发的消息的无线通信设备1的操作，这是分发处理的起点。

如图4所示，第一实施例的无线通信设备1首先在网络构建处理中重复扫描操作，直到其接收到消息为止(步骤S20、S21)。在这种扫描操作中，例如，重复扫描操作，同时以时分方式顺序地切换扫描信道37ch至39ch。

当在步骤S20中通过扫描操作接收消息时，消息重复确定单元22确定接收到的消息是否是新消息(步骤S22)。如果在步骤S22中接收到的消息是先前接收到的消息，则消息重复确定单元22丢弃接收到的消息，并且结束网络构建处理。另一方面，如果在步骤S22中接收到的消息是新消息，则消息重复确定单元22将接收到的消息存储在消息存储单元23中(步骤S23)。

在步骤S23之后，消息中继确定单元24检查接收到的新消息的目的地，并且确定新消息是否需要被中继或传送到另一个设备(步骤S24)。如果在步骤S24中确定消息不需要被中继或传送，则消息目的地确定单元25确定消息是否被寻址到自己的设备(步骤S26)。另一方面，当在步骤S24中确定消息需要被中继或传送时，消息中继确定单元24通过使用通告通信控制单元11的通告操作，将接收到的消息发送到另一个设备(步骤S25)。然后，在S26中，无线通信设备1执行目的地确定处理。

在S26中，如果接收到的消息的目的地不包括它自己的设备，则无线通信设备1丢弃接收到的消息，并且结束网络构建处理。另一方面，如果在步骤S26中确定自己的设备被包括在接收到的消息的目的地中，则无线通信设备1通过数据提取单元26从消息中提取数据(步骤S27)。然后，使用由数据利用单元27提取的数据。在网络构建处理中，数据是通告设置值、扫描设置值和连接设置值，并且数据利用单元27根据被包括在接收到的数据中的设置值的类型，将数据存储在与接收到的设置值相对应的存储单元(例如，通告设置存储单元12、扫描设置存储单元13和连接设置存储单元15)中(步骤S28)。

在操作S29中，根据第一实施例的无线通信设备1与被指定为连接通信的连接目的地的设备建立连接通信路径(步骤S29)，该设备由被存储在连接设置存储单元15中的连接设置值来指示。然后，根据第一实施例的无线通信设备1响应于在S29中建立的连接通信路径，终止网络构建处理。在步骤S28中，响应于被存储在通告设置存储单元12中的通告设置值，切换无线通信设备1以允许或禁止通告操作。在步骤S28中，响应于被存储在扫描设置存储单元13中的扫描设置值，固定被用于无线通信设备1的扫描操作的扫描信道。

将描述通过图4所描述的网络构建处理而被构建的通信系统的通信路径的示例。图5是用于说明根据第一实施例的通信系统中的示例性通信路径的系统的示意图。在图5的说明中，通信系统中的无线通信设备1被称为节点。

在图5所示的根据第一实施例的通信系统中，第一连接集群由节点30至33形成，并且第二连接集群由节点34至37形成。在每个节点集群中，将允许通告操作的节点33和37设置为主连接设备，并且将集群中的其他节点设置为从连接设备，并且在主连接设备与每个从连接设备之间建立连接通信路径。在图5中，构建从属于第一连接集群的节点33到第二连接集群的节点34的通信路径。利用这种网络配置，在连接集群中，可以通过连接操作发送和接收消息，而不使用被用于通告操作和扫描操作的信道。对于不同的连接集群，可以使用通告操作来发送和接收消息。

接下来，将描述被用于通信系统的、根据第一实施例的无线通信设备1的操作，该通信系统具有如以上所述那样来构建的网络路径。首先，将描述从自己的设备发送消息的处理。图6是用于说明从根据第一实施例的无线通信设备中的自己的设备发送消息的处理的流程图。

如图6所示，在根据第一实施例的无线通信设备1中，当发送自己的设备所生成的消息时，首先，数据生成单元20生成待被发送到另一个设备的发送数据(步骤S30)。消息生成单元21生成存储有生成的发送数据、附加信息(诸如，发送者的设备ID、目的地的设备ID、消息的最大中继数的报头、用于标识该消息的序列号，以及发送所需的其他信息)的消息(步骤S31)。

然后，消息生成单元21将生成的消息输出到通告通信控制单元11和连接通信控制单元14。在这里，当被存储在通告设置存储单元12中的通告设置值指示通告许可时，无线通信设备1使用通告通信控制单元11通过通告操作将消息发送到另一个设备(步骤S32和S33)。在通过通告操作发送消息之后，无线通信设备1通过连接操作，将消息发送到基于连接设置已被建立连接的无线通信设备1(步骤S34)。另一方面，当被存储在通告设置存储单元12中的通告设置值指示通告被禁止时，在没有执行通告操作的情况下，无线通信设备1通过连接操作，将消息发送到基于连接设置已被建立连接的无线通信设备1(步骤S34)。

接下来，将描述从另一个设备接收消息的处理。图7是用于说明从根据第一实施例的无线通信设备1中的另一个设备接收消息的处理的流程图。

如图7所示，在根据第一实施例的无线通信设备1中，当从另一个设备接收到消息时，周期性地操作连接通信控制单元14，并且对已经建立了连接通信路径的所有设备执行连接操作(步骤S40)。如果在步骤S40中通过连接操作未接收到消息，则参考被存储在扫描设置存储单元13中的扫描设置值，并且如果允许自己的设备执行扫描操作，则对扫描设置值所描述的扫描信道执行扫描操作，以确认是否接收到消息(步骤S42至S44)。重复执行步骤S40至S44的处理，直到接收到消息为止。

当在步骤S40至S44中消息重复确定单元22接收到消息时，在步骤S45中，无线通信设备1确定接收到的消息是否是新消息(步骤S45)。如果在步骤S45中接收到的消息是先前接收到的消息，则消息重复确定单元22丢弃接收到的消息，并且结束网络构建处理。另一方面，如果在步骤S45中接收到的消息是新消息，则消息重复确定单元22将接收到的消息存储在消息存储单元23中(步骤S46)。

在步骤S46之后，消息中继确定单元24确认接收到的新消息的目的地，并且确定消息是否需要被中继或传送到另一个设备(步骤S47)。当在步骤S47中确定消息不需要被中继或传送时，消息目的地确定单元25确定消息是否被寻址到自己的设备(步骤S51)。另一方面，当在步骤S47中确定消息需要被中继或传送，如果自己的设备本身是允许通告操作的设备，则消息中继确定单元24通过使用通告通信控制单元11的通告操作，将接收到的消息发送到另一个设备(步骤S48和S49)。进一步地，在通过通告操作发送消息之后，无线通信设备1通过连接操作，将消息发送到基于连接设置已被建立连接的无线通信设备1(步骤S50)。

当完成步骤S50时，或当在步骤S47中确定中继或发送不必要时，无线通信设备1执行步骤S51的目的地确定处理。在S52中，如果接收到的消息的目的地不包括它自己的设备，则无线通信设备1丢弃接收到的消息，并且终止网络构建处理。另一方面，如果在步骤S51中确定自己的设备被包括在接收到的消息的目的地中，则在步骤S52中，无线通信设备1通过数据提取单元26从消息中提取数据并且使用提取的数据(步骤S52)。

接下来，将描述使用根据第一实施例的无线通信设备1而构建出的通信系统中的数据传播路径。相应地，作为示例，图8示出了说明根据比较示例的无线通信设备，与根据第一实施例的无线通信设备1之间的通信路径差异的系统的示意图。例如，图8所示的根据比较示例的无线通信设备构建通信系统，在该通信系统中，仅仅通过执行连接通信来配置网络。在图8所示的示例中，根据比较示例的无线系统由节点140至155构建，每个节点都充当无线通信设备，并且根据第一实施例的通信系统由节点40至55构建，每个节点都充当根据第一实施例的无线通信设备1。在图8中，通过连接操作构建的通信路径由实线指示，并且附加以C为首字母的符号。

如图8所示，在根据比较示例的通信系统中，当将数据从节点140发送到节点155时，通过连接通信路径C141、C144、C147、C150、C153、C156、C159、C161的八条路径传送数据。另一方面，在根据第一实施例的通信系统中，当将数据从节点40发送到节点55(相应的从节点140到节点155)时，通信系统通过三条路径，即，连接通信路径C40和C51以及从节点43发送到节点54的通告通信路径。在根据第一实施例的通信系统中，可以通过比在根据比较实施例的通信系统中的路径更短的路径，将消息发送到更远的设备。

如上所述，在使用根据第一实施例的无线通信设备1的通信系统中，使用不同于通告操作的信道，通过连接操作在属于相同的连接集群的设备之间传输消息。在根据第一实施例的通信系统中，只允许通告操作的无线通信系统设备1设置在相应的连接集群中。然后，允许通告操作的无线通信设备1将消息发送到，属于与其自己的设备所属的连接集群不同的连接集群的无线通信设备1。

因此，在根据第一实施例的通信系统中，可以在更大范围内保护设备之间的通信路径，同时抑制由于通告操作而产生的通信量。进一步地，与仅通过连接操作传播消息的通信系统相比较，根据第一实施例的通信系统通过缩短通信路径的长度来实现高速数据通信。进一步地，通过抑制由于通告操作而产生的通信量，可以抑制无线信号的拥塞，提高消息的到达率，并且提高通信速度。

在根据第一实施例的通信系统中，通过连接集群中的连接操作来传播消息。在该连接操作中，当相对的设备无法接收消息时，可以重新发送消息，使得消息的到达率可以提高。由于连接集群中的主连接设备指派不与从连接设备发生冲突的相应连接操作的时序，因此即使四个或四个以上的设备被并入连接集群中，连接集群中的连接操作的无线信号也不会发生冲突。

在根据第一实施例的通信系统中，通信系统受限于在连接集群中执行通告操作的一个设备，而其他设备仅执行扫描操作。在扫描操作中，每个设备都只接收一个指派的信道。因此，在根据第一实施例的通信系统中，不会发生因为切换接收信道而造成的无线接收的瞬时停止，并且可以防止丢失的消息。即使当一个扫描信道被另一个无线设备的操作阻塞时，在根据第一实施例的通信系统中，属于同一连接集群的其他设备在未发生拥塞的另一个扫描信道上执行扫描操作，从而防止消息丢失。换言之，在根据第一实施例的通信系统中，可以通过执行其中设备在连接集群中彼此补充的操作，来提高消息的到达率。

在根据第一实施例的通信系统中，允许通告操作的设备受限于属于同一连接集群的多个无线通信系统设备1中的一个无线通信系统设备1。因此，当属于同一连接集群的多个无线通信设备1发送消息时，被允许执行通告操作的设备顺序地发送多个消息。因此，在根据第一实施例的通信系统中，属于同一连接集群的无线通信设备1不会与消息的发送时序发生冲突，并且数据到达率可以提高。

在第二实施例中，将描述无线通信设备2，该无线通信设备2是根据第一实施例的无线通信设备1的另一种形式。在对第二实施例的描述中，由与第一实施例相同的附图标记表示，与第一实施例中所描述的组件相同的组件，并且省略对它们的描述。

图9示出了根据第二实施例的无线通信设备的示意图。如图9所示，在根据第二实施例的无线通信设备2中，从无线通信设备1中删除通告设置存储单元12和扫描设置存储单元13，并且用消息处理单元10a代替消息处理单元10。通过将通信手段信息生成单元28和通告中继确定单元29，添加到消息处理单元10来获得消息处理单元10a。

在无线通信设备2中，消息处理单元10a在未设置针对每个设备的通告操作的许可或禁止的情况下，根据消息接收路径来选择是否使用通告通信控制单元11。在无线通信设备2中，当通告通信控制单元11执行扫描操作时，在被分配为扫描信道的所有信道上执行扫描操作。

通信手段信息生成单元28将接收手段信息添加到消息，该接收手段信息指示消息的接收路径是否通过通告通信控制单元11、或连接通信控制单元14。当通告中继确定单元29将消息传送到另一个设备时，参考接收手段信息，并且在接收手段信息指示通告通信控制单元11时，指令通告通信控制单元11发送消息。当接收手段信息指示连接通信控制单元14时，通告中继确定单元29放弃待被传送的消息的发送。

接下来，将描述如何生成被应用于根据第二实施例的无线通信设备2的设置值。图10是用于说明被应用于根据第二实施例的无线通信设备2的设置值的生成的流程图。

在根据第二实施例的无线通信设备2中，不应用通告设置值和扫描设置值。因此，如图10所示，生成被应用于根据第二实施例的无线通信设备2的设置值的方法，是通过对参照图2描述的设置值生成方法的步骤S15进行处理来完成的。

在这里，将描述使用根据第二实施例的无线通信设备2来配置的通信系统的通信路径的示例。图11是用于说明根据第二实施例的通信系统中的示例性通信路径的系统示意图。如图11所示，在根据第二实施例的通信系统中，允许对所有无线通信设备2进行通告操作。另一方面，如图11所示，多个无线通信设备2被分类为多个连接集群。在图11所示的示例中，第一连接集群由节点60至63形成，并且第二连接集群由节点64至67形成。在图11所示的示例中，节点60执行通告操作，并且节点65接收由节点60通过扫描操作发布的消息。

下面将描述在配置这种通信系统时，根据第二实施例的无线通信设备2的操作。首先，将描述从自己的设备发送消息的处理。图12是用于说明从根据第二实施例的无线通信设备2中的自己的设备发送消息的处理的流程图。

如图12所示，在根据第二实施例的无线通信设备2中，当发送自己的设备所生成的消息时，首先，数据生成单元20生成待被发送到另一个设备的发送数据(步骤S60)。接下来，消息生成单元21生成存储有所生成的发送数据、附加信息(诸如，发送者的设备ID、目的地的设备ID、消息的最大中继数的报头、用于标识消息的序列号、以及发送所需的其他信息)的消息(步骤S61)。

然后，消息生成单元21首先将生成的消息输出到连接通信控制单元14。连接通信控制单元14将消息发送到基于连接设置值已建立连接的无线通信设备2(步骤S62)。此后，消息生成单元21将生成的消息输出到通告通信控制单元11。通告通信控制单元11通过通告操作将消息发送到其他设备(步骤S63)。

接下来，将描述从另一个设备接收消息的处理。图13是用于说明从根据第二实施例的无线通信设备2中的另一个设备接收消息的处理的流程图。

如图13所示，根据第二实施例的无线通信设备2的消息接收处理是：在参照图7描述的根据第一实施例的无线通信设备1的消息接收处理中添加步骤S70的处理，删除步骤S42的处理，并且用步骤S71和S72代替步骤S43和S48。即，在根据第二实施例的无线通信设备2中，当在步骤S41中未确认消息的接收时，在步骤S71中未确认扫描操作的许可或禁止的情况下，通告通信控制单元11使用所有扫描信道来执行扫描操作。

在根据第二实施例的无线通信设备2中，当在步骤S41或步骤S44中确认消息的接收时，通信手段信息生成单元28生成消息的接收手段信息(步骤S70)。在步骤S70的处理之后，无线通信设备2对步骤S45之后接收到的消息执行处理。

当在S47中确定消息需要被中继或传送时，第二实施例的无线通信设备2参考，被通告中继确定单元29添加到接收到的消息中的接收单元信息。然后，当接收单元信息指示通告通信控制单元11时，通告中继确定单元29使用通告通信控制单元11的通告操作将消息发送到其他设备(步骤S72和S49)。另一方面，当接收手段信息指示连接通信控制单元14时，通告中继确定单元29丢弃从消息中继确定单元24传递的接收到的消息(步骤72的“否”分支)。此后，消息中继确定单元24使用连接通信控制单元14的连接操作，将接收到的消息发送到其他设备(步骤S50)。

接下来，将描述使用根据第二实施例的无线通信设备2而构建的通信系统中的数据传播路径。因此，作为示例，图14示出了说明根据比较示例的无线通信设备，与根据第二实施例的无线通信设备2之间的通信路径差异的系统示意图。例如，图14所示的根据比较示例的无线通信设备构建通信系统，在该通信系统中，仅通过执行连接通信来配置网络。在图14所示的示例中，根据比较示例的无线系统由节点170至185构建，每个节点都充当无线通信设备，并且根据第二实施例的通信系统由节点70至85构建，每个节点都充当根据第二实施例的无线通信设备2。在图14中，通过连接操作而构建的通信路径由实线指示，并且附加以C为首字母的符号。

如图14所示，在根据比较示例的通信系统中，当数据从节点170发送到节点185时，通过连接通信路径C171、C174、C177、C170、C173、C176、C179、C171的八条路径来传送数据。另一方面，在根据第二实施例的通信系统中，当将数据从节点70发送到节点85(对应的从节点170到节点185)时，只需要使用通过节点70的通告操作而形成的无线系统路径。在根据第二实施例的通信系统中，可以通过比在根据比较实施例的通信系统中的路径更短的路径，将消息发送到更远的设备。

如上所述，根据第二实施例的无线通信设备2中，当通过连接操作接收到消息时，通告操作被通信手段信息生成单元28和通告中继确定单元29抑制。因此，在使用根据第二实施例的无线通信设备2的通信系统中，连接集群中执行通告操作的设备受限于，如根据第一实施例的通信系统中的一个设备。因此，在根据第二实施例的通信系统中，类似于根据第一实施例的通信系统，可以抑制无线信号的拥塞，从而实现数据到达率的提高以及数据发送率的提高。

在根据第二实施例的通信系统中，可以在连接集群中的任何设备中执行通告操作。因此，即使连接集群中的设备由于某种原因而无法执行通告操作，也可以在不受其他设备影响的情况下将消息发送到其他连接集群。换言之，通过使用根据第二实施例的无线通信设备2构建通信系统，可以提高网络的可靠性。

进一步地，在根据第二实施例的无线通信设备2中，根据第一实施例的无线通信设备1中使用的通告设置值和扫描设置值不是必要的。因此，在根据第二实施例的通信系统的构建中，可以减少生成设置值的处理所需的处理。

虽然已经基于实施例具体描述了发明者所做出的本发明，但是本发明并不限于已经描述的实施例，并且不用说，在不脱离其主旨的情况下可以进行各种修改。

(附加表述1)

一种用于通信系统的设置值生成程序，该通信系统包括被安装在区域中的多个无线通信设备，在该区域中，多个无线通信设备可以使用来自其自己的设备的无线信号彼此通信，多个无线通信设备中的每一个无线通信设备都包括：

发送和接收单元，该发送和接收单元使用无线信号来执行通信；

通告通信控制单元，该通告通信控制单元执行通告操作和扫描操作，该通告操作经由发送和接收单元将消息广播给多个未指定的其他设备，该扫描操作通过多个未指定的其他设备中的任何一个设备接收消息广播；

连接通信控制单元，该连接通信控制单元执行连接操作，该连接操作经由发送和接收单元与一对一的通信中的预设的、特定的其他设备通信；以及

消息处理单元，该消息处理单元处理要经由发送和接收单元而被发送和接收的消息，

其中，设置值生成程序生成通告通信通知单元和连接通信控制单元的操作的设置值，

其中，设置值生成程序使计算机执行处理，该处理包括：

位置把握，用于获取多个无线通信设备的设备物理布置信息；

分组，用于将相邻的无线通信设备按预设的数目分组到至少一个连接集群中；

分组校正，用于将不属于分组中的任何连接集群的无线通信设备并入相邻的连接集群中；

区域中心设置，用于确定包括所有多个无线通信设备的布置区域的中心位置；

主从设置，用于将最接近中心位置的无线通信设备设置为每个连接集群中的主连接设备，并且将主连接设备之外的无线通信设备设置为从连接设备；以及

连接设置值生成，用于生成用于将从连接设备的通信目的地设置为主连接设备的连接设置值。

(附加表述2)根据附加表述1所述的设置值生成程序，其中，设置值生成程序，执行通告设置值生成处理，该通告设置值生成处理针对每次无线通信，生成针对主连接设备的、被设置为使用通告操作将消息发送到外部的通告设置值，以及生成针对从连接设备的、被设置为将停止通告操作的通告设置值。

(附加表述3)根据附加表述1所述的设置值生成程序，其中，设置值生成程序执行扫描设置值生成处理，该扫描设置值生成处理为每个无线通信设备生成扫描设置值，用以指定用于扫描操作的信道，以便在属于同一连接集群的从连接设备中设置尽可能多的可选择的信道。

Claims (15)

1.一种无线通信设备，包括：

发送和接收单元，使用无线信号来执行通信；

通告通信控制单元，执行通告操作和扫描操作，所述通告操作经由所述发送和接收单元将消息广播给多个其他设备，所述扫描操作通过所述多个其他设备中的任何一个其他设备接收所述消息广播；

连接通信控制单元，执行连接操作，所述连接操作经由所述发送和接收单元，与一对一通信中的预设的、特定的其他设备通信；以及

消息处理单元，处理待经由所述发送和接收单元而被发送和接收的所述消息，

其中，所述消息处理单元使用所述连接通信控制单元，与连接集群中的能够通过所述连接操作进行通信的另一个设备，进行所述消息的发送和接收，并且当允许其自己的设备进行所述通告操作时，使用所述通告通信控制单元，与所述连接集群外的另一个设备，进行所述消息的发送和接收。

2.根据权利要求1所述的无线通信设备，

其中，当所述消息处理单元发送所述自己的设备所生成的所述消息时，所述消息处理单元通过所述连接操作将所述消息通过所述连接集群发送到所述连接集群中的所述其他设备，并且当所述自己的设备是所述连接集群中允许所述通告操作的设备时，通过所述通告通信控制单元将所述消息发送到所述连接集群外的所述其他设备，

其中，当从所述连接集群或所述连接集群外的所述其他设备接收所述消息时，所述消息处理单元响应于接收到的所述消息与先前接收到的所述消息相同，丢弃接收到的所述消息；以及响应于接收到的所述消息是新的、并且接收到的所述消息的目的地是所述自己的设备，根据接收到的所述消息执行处理；以及响应于接收到的所述消息是新的、并且接收到的所述消息的所述目的地是所述连接集群中的所述其他设备，通过所述连接操作将接收到的所述消息发送到所述连接集群中的所述其他设备；以及当所述自己的设备是所述连接集群中允许所述通告操作的设备时，响应于接收到的所述消息是新的，通过所述通告操作将接收到的所述消息发送到所述连接集群外的所述其他设备。

3.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述连接通信控制单元包括存储连接设置值的连接设置存储单元，所述连接设置值包括指定通过所述连接操作执行通信的所述其他设备的信息。

4.根据权利要求3所述的无线通信设备，其中，所述连接设置值是外部生成的信息，并且是被分发给所述无线通信设备的信息。

5.根据权利要求1所述的无线通信设备，进一步包括：通告设置存储单元，所述通告设置存储单元存储用于设置所述通告通信控制单元是否执行所述通告操作的通告设置值。

6.根据权利要求5所述的无线通信设备，其中，所述通告设置值是外部生成的，并且被分发给所述无线通信设备。

7.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述通告通信控制单元包括扫描设置存储单元，所述扫描设置存储单元存储当所述扫描操作被执行时指定待被使用的信道的扫描设置值。

8.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述消息处理单元包括：

消息重复确定单元，当确定接收到的消息与先前接收到的消息相同时，所述消息重复确定单元丢弃接收到的所述消息；

消息中继确定单元，当接收到的所述消息的目的地包括所述连接集群中和所述连接集群外的所述其他设备时，所述消息中继确定单元指令所述通告通信控制单元和所述连接通信控制单元，将接收到的所述消息转发给所述连接集群中和所述连接集群外的所述其他设备；以及

消息目的地确定单元，当通过所述消息重复确定单元确定接收到的所述消息与先前接收到的消息不同时，在接收到的所述消息的所述目的地包括所述自己的设备时，所述消息目的地确定单元将接收到的所述消息转发给所述自己的设备中的数据处理单元。

9.根据权利要求1所述的无线通信设备，所述无线通信设备进一步包括：

通信手段信息生成单元，将接收手段信息添加到所述消息，所述接收手段信息指示所述消息的所述接收路径是否通过所述通告通信控制单元、或通过所述连接通信控制单元；以及

通告中继确定单元，当所述消息被传送到所述连接集群中和所述连接集群外的所述其他设备时，所述通告中继确定单元参考所述接收手段信息，并且在所述接收手段信息指示所述通告通信控制单元时，指令所述通告通信控制单元发送所述消息，以及在所述接收手段信息指示所述连接通信控制单元时，丢弃所述消息的所述发送。

10.一种通信系统，包括被安装在区域中的多个无线通信设备，所述多个无线通信设备在所述区域中能够使用来自其自己的设备的无线信号彼此通信，所述多个无线通信设备中的每一个无线通信设备包括：

发送和接收单元，使用无线信号来执行通信；

通告通信控制单元，执行通告操作和扫描操作，所述通告操作经由所述发送和接收单元，将消息广播给多个未指定的其他设备，所述扫描操作通过所述多个未指定的其他设备中的任何一个设备，来接收广播的所述消息；

连接通信控制单元，执行连接操作，所述连接操作经由所述发送和接收单元，与一对一通信中的预设的、特定的其他设备通信；

连接设置存储单元，存储连接设置值，所述连接设置值包括指定通过所述连接操作进行通信的所述其他设备的信息；以及

消息处理单元，处理经由所述发送和接收单元而待被发送和接收的所述消息，

其中，所述多个无线通信设备中的每一个无线通信设备均属于多个连接集群中的任何一个连接集群，并且包括连接设置值，所述连接设置值将无线通信设备中的任何一个无线通信设备指定为所述连接集群中的主连接设备，并且与所述主连接设备进行通信，

其中，所述连接集群中的所述无线通信设备中的一个无线通信设备相对于另一个连接集群，执行所述通告操作。

11.根据权利要求10所述的通信系统，

其中，当发送所述自己的设备所生成的所述消息时，所述消息处理单元通过所述连接操作，将所述消息发送到所述连接集群中的所述其他设备，并且当所述自己的设备是所述连接集群中允许所述通告操作的设备时，通过所述通告操作将所述消息发送到所述连接集群外的所述其他设备，

其中，当从所述连接集群或所述连接集群外的所述其他设备接收所述消息时，所述消息处理单元响应于接收到的所述消息与先前接收到的所述消息相同，丢弃接收到的所述消息；以及响应于接收到的所述消息是新的、并且接收到的所述消息的目的地是所述自己的设备，根据接收到的所述消息执行处理；以及响应于接收到的所述消息是新的、并且接收到的所述消息的所述目的地是所述连接集群中的所述其他设备，通过所述连接操作将接收到的所述消息发送到所述连接集群中的所述其他设备；以及当所述自己的设备是所述连接集群中允许所述通告操作的设备时，所述消息处理单元响应于接收到的所述消息是新的，通过所述通告操作将接收到的所述消息发送到所述连接集群外的所述其他设备。

12.根据权利要求10所述的通信系统，

其中，所述消息处理单元包括：

消息重复确定单元，当确定接收到的消息与先前接收到的消息相同时，所述消息重复确定单元丢弃接收到的所述消息；

消息中继确定单元，当接收到的所述消息的目的地包括所述连接集群中和所述连接集群外的所述其他设备时，所述消息中继确定单元指令所述通告通信控制单元和所述连接通信控制单元，将接收到的所述消息转发给所述连接集群中和所述连接集群外的所述其他设备；以及

消息目的地确定单元，当通过所述消息重复确定单元确定接收到的所述消息与先前接收到的消息不同时，在接收到的所述消息的所述目的地包括所述自己的设备时，所述消息目的地确定单元将接收到的所述消息转发给所述自己的设备中的数据处理单元。

13.根据权利要求10所述的通信系统，所述无线通信设备进一步包括：

通信手段信息生成单元，将接收手段信息添加到所述消息，所述接收手段信息指示所述消息的所述接收路径是否通过所述通告通信控制单元、或通过所述连接通信控制单元；以及

通告中继确定单元，当所述消息被传送到所述连接集群中和所述连接集群外的所述其他设备时，所述通告中继确定单元参考所述接收手段信息，并且在所述接收手段信息指示所述通告通信控制单元时，指令所述通告通信控制单元发送所述消息，并且在所述接收手段信息指示所述连接通信控制单元时，丢弃所述消息的所述发送。

14.根据权利要求10所述的通信系统，其中，所述连接集群中的所述无线通信设备中的一个无线通信设备对可选择的信道中的不同的信道执行所述扫描操作。

15.根据权利要求10所述的通信系统，其中，所述连接集群包括以能通过所述连接操作进行通信的距离而被彼此相邻放置的多个无线通信设备。

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