JP2006020221A - 無線装置、無線通信システムの制御方法、及び無線通信システム - Google Patents

無線装置、無線通信システムの制御方法、及び無線通信システム Download PDF

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Abstract

【課題】基地局や固定局、移動局関係なく、電源がオンされたりオフされたり、移動したりする無線装置を備え、直接電磁波が届く無線装置を中継(マルチホッピング)することにより、直接電磁波の届かない無線装置間のデータ伝送を可能とするアドホックネットワークにおいて、通信ルートの変更の頻度ができるだけ少なくなるようにする。
【解決手段】通信ルートを選ぶ際に、電源がオフされにくい無線装置や、移動されにくい無線装置をできるだけ含む通信ルートを選ぶ。
【選択図】 図1

Description

本発明は、無線装置、無線通信システムの制御方法、及び無線通信システムに関する。
近年の情報通信技術の進歩により、ネットワーク通信機能を備えた電気製品が次々と開発されている。そしてこれらの電気製品を家庭やオフィスなどで用いることにより、住宅やビルの情報化を図り、より便利で快適な居住環境を提供するための技術が開発されている。
一方、これらの電気製品をネットワークに接続するためにはホームやビル内においてネットワーク敷設工事を行うことが必要であるが、ネットワーク敷設工事は通信ケーブルの配索、接続など、作業内容が専門的である上、重労働を伴い、工事費も高い。そのため、ネットワーク敷設工事を行わずにネットワークを構築したいというニーズがある。
このため、無線通信方式を採用すると共に、直接通信できない無線装置同士は中継装置(通信を中継する無線装置)を介して通信することによって、ネットワーク敷設工事無しに多数の無線装置同士の相互通信を可能にする無線ネットワークの技術が開発されている。このような無線ネットワークは一般にアドホックネットワークと呼ばれ、基地局や固定局、移動局関係なく、無線装置間のデータ通信は途中で複数の無線装置を中継することにより行うネットワークとなっている。このような、無線装置を中継することによってネットワークを構成する技術としては、以下に示す技術が開示されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
特開平11−239176号公報 特開2003−115858号公報
ところで、アドホックネットワークにおいて、各無線装置間の通信をどの無線装置を中継して行うかという通信ルートの選択は、ネットワーク全体のスループットや信頼性、システム管理の容易さに対して大きな影響を与える。このため、最も適した通信ルートを選択・決定するための技術は重要である。
そのような、複数の通信ルートの中から適した通信ルートを選択し決定するための方法としては、従来から最小ホップ数(中継する中継装置の数)の通信ルートを選択するものが最もポピュラーに用いられている。
しかしながら、一旦通信ルートを決定した後、中継装置が別の場所に移動したり電源がオフされたりすると、この中継装置を使用する通信ルートは使用できなくなる。その結果、この中継装置を通信ルートとして使用していた送信元の無線装置は、宛先の無線装置までの通信ルートを改めて再探索することが必要となる。
この通信ルートの探索は一般に複雑な処理が必要であり、かつ時間がかかる。また、中継装置が移動したり電源がオフされたりした直後には、通信途中のデータパケットは、新たな送信先が見つかるまで、中継装置でバッファリングされることになる。中継装置のバッファが溢れると、パケットロスが発生することもある。
また、新たな通信ルートを探索する際には、大量のデータパケットの送信が必要になるため、トラヒックの増大によるパケットロスがさらに発生しやすくなる。またパケットロスによりアプリケーションレベルでのパケット再送処理が頻発し、更に無駄なデータパケットが増大するという悪循環に陥る可能性もある。
したがって、このようなネットワークにおいては、ルートの再探索を出来るだけ必要としないようなルートを、予め選択しておくことが重要である。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、各無線装置が中継装置を介することによって相互通信が可能となり、中継装置が移動したり電源がオフされるような無線ネットワークにおいて用いられ、通信ルートの再探索の頻度が少なく、安定した、信頼性の高い通信環境を実現する無線装置を提供することを主たる目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、複数の無線装置を備え、各前記無線装置が、他の前記無線装置から送信されたデータを、前記データの宛先に応じて定められた通信ルートに従って次の前記無線装置に送信することによって、前記無線装置間の通信を行う無線通信システムに用いられる前記無線装置であって、前記データの宛先を示す前記無線装置の識別子と、前記データの次の送信先を示す前記無線装置の識別子とを対応付けた通信ルート管理テーブルと、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、を記憶し、新たな前記通信ルートで他の前記無線装置を宛先としてデータを送信する場合は、前記データの宛先となる前記他の無線装置の識別子と前記新たな通信ルートの探索元としての自己の識別子とを含むルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置に送信し、前記ルート探索パケットを受信した場合において、前記受信したルート探索パケットに記載された前記宛先となる無線装置の識別子が、自己の識別子と異なる場合には、前記受信したルート探索パケットに、自己の識別子と、前記自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、を追加して、前記ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置に送信し、前記ルート探索パケットを受信した場合において、前記受信したルート探索パケットに記載された前記宛先となる無線装置の識別子が、自己の識別子と同じである場合には、前記受信したルート探索パケットが経由してきた各無線装置によりそれぞれ記載された前記各無線装置の稼働率を示す情報に基づいて、前記ルート探索パケットが経由してきた通信ルートの信頼性を示す情報を算出し、自己を宛先として送信されてくる前記ルート探索パケットのそれぞれについて前記算出した各通信ルートの信頼性を示す情報に基づいて、前記探索元となる無線装置から自己にデータを送信するための前記新たな通信ルートを決定することを特徴とする無線装置に関する。
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための最良の形態の欄、及び図面により明らかにされる。
ルート再探索処理の頻度を少なくし安定した通信環境を実現するための無線装置、無線通信システムの制御方法、及び無線通信システムを提供することができる。
===全体構成例===
本実施の形態に係る無線装置100を含む無線通信システム200の全体構成を図1に示す。ここでは、家庭内における様々な家電製品や電気製品を無線装置100として用いて構成される無線通信システム200を一例として示す。もちろん本実施の形態に係る無線通信システム200は、家庭内において用いられるのみならず、オフィス内やビル内、さらには屋外において構築されるようにすることもできる。図1に示すように、本実施の形態においては、ホームサーバ101、中継専用機器102、センサ103、空調104、携帯端末105、照明106、照明107が無線装置100として用いられる。
ホームサーバ101は、例えば家庭内で構築される上記無線通信システム200の各無線装置100を通信可能に接続してなるネットワーク(第2のネットワーク)500と、家庭の外部のネットワーク(第1のネットワーク)400との間の通信を制御するゲートウェイとして機能する。第1のネットワーク400は、ネットワークの下位レイヤにおいて、例えば、ADSL、FTTH、ISDN(登録商標)などの通信方式でインターネットサービスプロバイダのアクセスポイントと通信するネットワークである。
また第2のネットワーク500において、各無線装置100間は中継パス510により接続されている。本実施の形態に係る無線通信システム200においては、各無線装置100が、他の無線装置から送信されたデータを、データの宛先に応じて定められた通信ルートに従って次の無線装置100に送信することによって、無線装置100間の通信が行われる。中継パス510は、隣接する無線装置100間、すなわち、直接通信が可能な無線装置100間で通信を行うための通信路である。もちろん各無線装置100はそれぞれ無線で通信を行うので、通信路が物理的に存在しているわけではない。中継パス510を通じた各無線装置100間の通信は、ネットワークの下位レイヤにおいて、例えば、IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、ブルートゥース、特定小電力無線、IrDA通信などの通信方式により行われる。なお、中継パス510を通じた各無線装置100間の通信は、すべて同一の通信方式で行ってもよいし、異なる通信方式が混在しても良い。
ホームサーバ101は、例えばパーソナルコンピュータにより構成されるようにすることができる。またホームサーバ101は、各家庭に備え付けられている電力計やブレーカボックスとして構成されるようにすることもできる。
中継専用機器102は、家庭内の無線通信システム200において行われる無線通信を中継するための専用の機能を備えた電気製品である。例えば、玄関や納戸、廊下など、家庭内において電気製品があまり設置されることのないために無線通信のための電磁波が届きにくい場所に設置される。
センサ103は、例えば室内の温度を計測するための温度センサとすることができる。温度センサ103により計測された温度を示す情報は、例えばホームサーバ101に送信される。ホームサーバ101は、室内の温度やその他の様々な状態を総合的に判断して、空調104に運転開始や停止の指示を行う。もちろん、センサ103からの温度を示す情報は直接空調104に送信されるようにすることもできる。またセンサ103は、温度センサの他に、湿度センサ、明度センサ、人の侵入を検出するセンサなどとすることもできる。
空調104は、室内の温度や湿度を制御するための装置である。例えばエアコンディショナー(エアコン)や換気扇とすることができる。
携帯端末105は、例えば携帯電話機や、コードレスホン、PDA、テレビのリモコン等の、持ち運びが容易な電気製品とすることができる。
照明106、照明107は、周囲を明るく照らすための電気製品である。
もちろん上記以外にも、例えば時計やインターホン、冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、アイロン、ラジオ、テレビ、電話機、ステレオ、コンピュータ、給湯器、扇風機、腕時計、こたつ、カメラ、コピー機、プリンタ、電卓、ストーブ、オーブン、ビデオ録画再生機、DVD録画再生機、ファクシミリ送受信機、衣類乾燥機、食器洗い乾燥機、浄水器、エレベータ、太陽熱発電器、床下換気扇など、あらゆる電気製品を無線装置100として用いることができる。
なお、詳しくは後述するが、各無線装置100は、それぞれの家電製品としての制御を行うアプリケーション機器110と、他の無線装置100との通信を制御する無線端末120とを備えて構成される。
ここで各電気製品を無線装置100として見てみると、例えばテレビなどのように番組視聴時のみ通電されるものや、冷蔵庫などのように停電時を除いて常時通電されているもの、あるいは洗濯機などのように設置場所が移動されることがないものや、カメラなどのように持ち運ばれることが多いもの、携帯端末105のように電池で駆動されるものや、空調104のようにコンセントから供給される電力により駆動されるものなど、各電気製品によって、無線通信機能の稼働安定性という点では、かなりの違いがある。
例えばほとんど通電がオフされることがない電気製品は無線通信機能を安定して提供することができるといえる。また設置場所があまり移動されることがない電気製品も無線通信機能を安定して提供することができるといえる。またコンセントから供給される電力により駆動される電気製品も無線通信機能を安定して提供することができるといえる。また、電気製品間で授受される無線通信のための電磁波の強度が強いほど、無線通信機能を安定して提供することができるといえる。
このように、無線通信システム200における各無線装置100間で無線通信を行う場合には、宛先となる無線装置100との間での通信ルートの信頼性が重要になる。例えば外出先からエアコンなどの空調104を操作して帰宅前に室内の温度を整えておこうとしても、ホームサーバ101と空調104との間の無線通信がうまく行えない場合には、帰宅後、部屋の蒸し暑さをしばらく我慢しなければならないことも起こりえる。
===無線装置の識別子について===
次に、本実施の形態に係る各無線装置100の識別子について説明する。
図1に示すように、本実施の形態に係るホームサーバ101、中継専用機器102、センサ103、空調104、携帯端末105、照明106、照明107には、それぞれ第2のネットワーク500で通信するための、下位アドレスと上位アドレスが割当てられている。
下位アドレスは、ネットワークの下位レイヤの通信において使用されるアドレスであり、例えばIEEE802仕様アドレスなどの、少なくとも、本実施の形態に係るネットワークシステムにおいてユニークに各無線装置100を識別できる値で構成される。実施例では、便宜上、下位アドレスは1バイトのハードウェア識別子で構成されている。
一方、上位アドレスは、異なる下位レイヤを相互に接続したネットワークにおいて、アプリケーションが特定のノード(無線装置100)に対して電文を送信する際に、宛先を指定するのに用いるアドレスである。上位アドレスは、例えば、1バイトのネットワーク識別部と、1バイトのノード識別部から構成される。ネットワーク識別子は少なくともネットワークシステム内でユニークにサブネットを識別できる値で構成され、ノード識別子は少なくもと各々のサブネット内でユニークに機器を識別できる値で構成される。
図1に示す各無線装置100には、「A〜G」の下位アドレスと、「1」のネットワーク識別子と「1〜7」のノード識別子が設定されている。
===通信ルートの探索の概要===
次に、本実施の形態に係る無線通信システム200において、ある無線装置100から他の無線装置100にデータを送信しようとする際に、信頼性の高い通信ルートをどのように見つけるかを示す通信ルート探索の概要を、図2乃至図8を参照しながら説明する。
ここでは、無線通信システム200を構成する各無線装置100をそれぞれ、A、B、C、D、E、F、Gにより識別するものとする。そして無線装置A100から無線装置G100への通信ルートを見つけるものとする。
なお、詳しくは後述するが、各無線装置100は、ルーティングテーブル(通信ルート管理テーブル)140と、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、自己と直接通信が可能な各無線装置100との間のそれぞれの通信の信頼性を示す情報と、を記憶している。
ルーティングテーブル140は、データの宛先を示す無線装置100の識別子と、データの次の送信先を示す無線装置100の識別子とを対応付けたものである。ルーティングテーブルの一例を図18に示す。各無線装置100は、自己のルーティングテーブル140において、「宛先上位アドレス」欄に記載された無線装置100の識別子により特定される無線装置100を宛先としたデータを、「NextHop下位アドレス」欄に記載された無線装置100の識別子により特定される無線装置100に送信する。これにより各無線装置100は他の無線装置100から送信されたデータを、データの宛先に応じて定められた通信ルートに従って次の無線装置100に送信することができる。
また詳しくは後述するが、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報は、例えば、自己の無線通信機能が最初に稼働を開始してから現在までの時間のうちの、無線通信機能が稼働していた時間の割合を示す情報とすることができる。つまり、無線通信機能が稼働していた時間の割合が大きい無線装置100を含む通信ルートであれば、安定した無線通信を期待することができる。
また、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報は、例えば、自己の無線通信機能が最初に稼働を開始してから現在までの間において、一旦稼働を開始した無線通信機能が停止した回数のうち、稼働の開始から停止に至るまでの稼働時間が、現在稼働中の無線通信機能が稼働を開始してから現在までの経過時間よりも長いものの割合を示す情報とすることもできる。つまり、一旦稼働開始してから停止に至るまでの稼働時間が、現在稼働中の無線通信機能が稼働を開始してから現在までの経過時間よりも長いものの割合が大きい無線装置100を含む通信ルートであれば、将来的にも安定した無線通信を期待することができる。
また、自己と直接通信が可能な各無線装置100との間のそれぞれの通信の信頼性を示す情報は、各無線装置100との間で通信を行う際のそれぞれの電磁波の強度を示す情報とすることができる。強い電磁波で無線通信が可能な無線装置100との間では、ノイズなどにより通信が途切れたりすることなく、安定した無線通信を期待することができる。
さて、無線装置A100から無線装置G100への最適な通信ルートを見つけるために、本実施の形態においては、まず、新たな通信ルートで無線装置G(第1の無線装置)100を宛先としてデータを送信する無線装置A(第2の無線装置)100は、データの宛先となる無線装置G100の識別子(G)と新たな通信ルートの探索元としての無線装置A100の識別子(A)とを含むルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置100に送信する(図2参照)。ルート探索パケットの詳細については後述するが、自己と直接通信が可能な各無線装置100への送信は、例えばブロードキャストにより行うことができる。なお、図2乃至図8に示されるルート探索パケットにおいては、データの宛先となる無線装置G100の識別子(G)は省略されている。
次に、ルート探索パケットを受信した各無線装置(ここでは、無線装置B100と無線装置C100)は、ルート探索パケットに記載されたデータの宛先となる無線装置の識別子(G)が、自己の識別子と同じか否かをチェックする。そして自己の識別子と異なる場合には、受信したルート探索パケットに、自己の識別子と、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、ルート探索パケットを自己に送信してきた無線装置100(A)と自己との間の通信の信頼性を示す情報と、を追加して、ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置100に送信する。
具体的には、例えば無線装置B100は、無線装置A100から受信したルート探索パケットに記載された無線装置G100の識別子が、自己の識別子(B)と異なるので、受信したルート探索パケットに、自己の識別子(B)と、前記自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、ルート探索パケットを自己に送信してきた無線装置100(A)と自己との間の通信の信頼性を示す情報と、を追加して、前記ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置(無線装置A100、無線装置C100、無線装置D100)100に送信する(図3参照)。
一方無線装置C100は、無線装置A100から受信したルート探索パケットに記載された無線装置G100の識別子が、自己の識別子(C)と異なるので、受信したルート探索パケットに、自己の識別子(C)と、前記自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、ルート探索パケットを自己に送信してきた無線装置100(A)と自己との間の通信の信頼性を示す情報と、を追加して、前記ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置(無線装置A100、無線装置B100、無線装置E100)100に送信する(図3参照)。
続いて、無線装置B100、無線装置C100からルート探索パケットを受信した各無線装置(ここでは、無線装置A100、無線装置B100、無線装置C100、無線装置D100、無線装置E100)は、ルート探索パケットに記載されたデータの宛先となる無線装置の識別子(G)が、自己の識別子と同じか否かをチェックする。そして自己の識別子と異なる場合には、受信したルート探索パケットに、自己の識別子と、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、ルート探索パケットを自己に送信してきた無線装置100と自己との間の通信の信頼性を示す情報と、を追加して、ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置100に送信する(図4参照)。
ここで、ルート探索パケットを受信した各無線装置(A、B、C、D、E)100のうち、無線装置A100は、以前自己が送信したルート探索パケットを再び受信している。このような場合は、受信したルート探索パケットのそれ以上の送信は行わない。以前自己が送信したルート探索パケットを再び受信したかどうかは、受信したルート探索パケットに既に自己の識別子が追加されているかどうかにより判断できる。このようにすることにより、ループを含む通信ルートを排除することが可能となる。
図4において無線装置E100が、自己の識別子と、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、ルート探索パケットを自己に送信してきた無線装置100と自己との間の通信の信頼性を示す情報と、を追加して、ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置100に送信すると、そのルート探査パケットは、無線装置G100にも送信される(図5参照)。
ルート探索パケットを受信した無線装置G100は、受信したルート探索パケットに記載されたデータの宛先となる無線装置の識別子(G)が、自己の識別子(G)と同じであるので、まず、受信したルート探索パケットが経由してきた各無線装置100によりそれぞれ記載された各無線装置100の稼働率を示す情報と、各通信の信頼性を示す情報と、無線装置E100と自己(G)との間の通信の信頼性を示す情報とに基づいて、ルート探索パケットが経由してきた通信ルートの信頼性を示す情報を算出する。
図5において無線装置G100に送信されたルート探索パケットは、無線装置A100から無線装置C100、無線装置E100を経由して無線装置G100に送信されてきており、ルート探索パケットには、無線装置C100、無線装置E100によってそれぞれの無線装置100の稼働率と通信の信頼性を示す情報とが記載されている。無線装置G100は、例えば各無線装置100の稼働率と各通信の信頼性を示す情報とを全て掛け合わせることによって、ルート探索パケットが経由してきた通信ルートの信頼性を示す情報を算出する。もちろん、通信ルートの信頼性を示す情報の算出は、各無線装置100の稼働率と各通信の信頼性を示す情報とを全て掛け合わせるのみならず、足し合わせることによって行うようにすることもできる。また、各無線装置100の稼働率を掛け合わせて得た値と、各通信の信頼性を示す情報を掛け合わせて得た値とを足し合わせて通信ルートの信頼性を算出する様にすることもできる。同様に、各無線装置100の稼働率を足し合わせて得た値と、各通信の信頼性を示す情報を足し合わせて得た値とを掛け合わせて通信ルートの信頼性を算出する様にすることもできる。その他、各無線装置100の稼働率の平均値、及び各通信の信頼性を示す情報の平均値に基づいて、通信ルートの信頼性を示す情報を算出するようにすることもできる。
図6、図7、図8に示すように、以下同様にルート探索パケットが各無線装置100間で送信される結果、最終的に、無線装置G100には図8に示すように、合計11種類の通信ルートを経由してきたルート探索パケットが送信されてくる。
無線装置G100は、このように様々な通信ルートを経由して自己に送信されてくる、自己を宛先の無線装置100としたルート探索パケットのそれぞれについて、通信ルートの信頼性を示す情報を算出する。そして、それぞれ算出した、各通信ルートの信頼性を示す情報に基づいて、無線装置A100から無線装置G100にデータを送信するための新たな通信ルートを決定する。例えば、通信ルートの信頼性を示す情報が最も大きい通信ルートを新たな通信ルートとして決定する様にすることができる。
そして無線装置G100は、無線装置A100から無線装置G100までの新たな通信ルートにおける各無線装置100の識別子を含むルート探索応答パケットを、新たな通信ルートにおいて無線装置A100側に隣接する無線装置100に送信する。
例えば無線装置G100が、無線装置A100、無線装置C100、無線装置E100、無線装置G100により特定される通信ルートを新たな通信ルートとして決定した場合には、無線装置G100は、新たな通信ルートにおいて無線装置A100側に隣接する無線装置100である、無線装置E100にルート探索応答パケットを送信する。
ルート探索応答パケットを受信した無線装置E100は、ルート探索応答パケットに記載された無線装置A100の識別子(A)が自己の識別子(E)と異なるので、ルート探索応答パケットに記載された無線装置100の識別子(G)、及び自己にルート探索応答パケットを送信してきた無線装置G100の識別子(G)を、それぞれ、自己の通信ルート管理テーブル140における、データの宛先を示す無線装置100の識別子、及びデータの次の送信先を示す無線装置100の識別子として記憶し、ルート探索応答パケットを、新たな通信ルートにおいて無線装置A100側に隣接する無線装置(無線装置C)100に送信する。
そしてルート探索応答パケットを受信した無線装置C100は、ルート探索応答パケットに記載された無線装置A100の識別子(A)が自己の識別子(C)と異なるので、ルート探索応答パケットに記載された無線装置G100の識別子(G)、及び自己にルート探索応答パケットを送信してきた無線装置100の識別子(E)を、それぞれ、自己の通信ルート管理テーブル140における、データの宛先を示す無線装置100の識別子、及びデータの次の送信先を示す無線装置100の識別子として記憶し、ルート探索応答パケットを、新たな通信ルートにおいて無線装置A100側に隣接する無線装置(無線装置A)100に送信する。
ルート探索応答パケットを受信した無線装置A100は、ルート探索応答パケットに記載された無線装置A100の識別子(A)が自己の識別子(A)と同じであるので、ルート探索応答パケットに記載された無線装置G100の識別子(G)、及び自己にルート探索応答パケットを送信してきた無線装置C100の識別子(C)を、それぞれ、自己の通信ルート管理テーブルにおける、データの宛先を示す無線装置100の識別子、及びデータの次の送信先を示す無線装置100の識別子として記憶する。
このようにして、本実施の形態に係る無線通信システム200においては、無線装置A100から無線装置G100に至る通信ルートにおいて、最も信頼性の高い通信ルートを見つけることができる。そして無線装置A100は、無線装置G100にデータを送信する場合には、自己のルーティングテーブル140に従って無線装置C100にデータを送信することにより、上記最も信頼性の高い通信ルートで無線装置G100にデータを送信することができることになる。
なお上記のように、無線装置A100が、無線装置A100から無線装置G100への新たな通信ルートを見つける処理を行う必要が生じるのは、例えば以下のような場合である。
まず、無線装置A100が無線装置G100へデータを送信するのが初めてである等のため、自己のルーティングテーブル140の「宛先上位アドレス」欄に、データの宛先である無線装置G100が記載されていない場合である。
また、自己のルーティングテーブル140の「宛先上位アドレス」欄には、データの宛先である無線装置G100が記載されてはいるものの、「NextHop下位アドレス」欄に記載された無線装置100に、無線装置G100へのデータを送信しようとしたところ、その無線装置100との間の通信に異常を検知した場合である。
この場合、無線装置G100へのデータの送信元となる無線装置100は、無線装置A100である場合もあるし、他の無線装置100である場合もある。他の無線装置100である場合とは、例えば図示されていない無線装置X100を送信元とするデータが、無線装置Y100、無線装置Z100、無線装置A100、無線装置C100、無線装置E100、無線装置G100により特定される通信ルートで無線装置G100に送信される場合に、無線装置A100が無線装置C100にデータを送信しようとしたところ、無線装置C100との間の通信に異常を検知したような場合である。
もちろんこの場合、無線装置X100から無線装置A100に至る通信ルートはそのままで、無線装置A100から無線装置G100に至る通信ルートを新たな通信ルートで再構築するようにすることもできるし、無線装置A100がデータの送信元である無線装置X100に通信の異常を知らせ、無線装置X100から無線装置G100に至る通信ルートを、新たな通信ルートで再構築するようにすることもできる。
後者の場合、無線装置A100は、データの送信元である無線装置X100から、データの宛先に応じて定められる通信ルートに従って自己に送信されてきたデータを受信した場合において、自己のルーティングテーブル140にデータの宛先と対応付けられて記憶される次の送信先となる無線装置(無線装置C100)との間の通信に異常を検知した場合には、宛先へのデータの送信ができない旨を示すルート不通通知パケットを、データの送信元である無線装置(無線装置X100)を宛先として、自己のルーティングテーブル140に送信元である無線装置(無線装置X100)と対応付けられて記憶されている無線装置(例えば無線装置V100)に送信する。
ルート不通通知パケットを受信した無線装置V100は、自己がルート不通通知パケットの宛先(無線装置X100)とは異なるので、そのルート不通通知パケットを、自己のルーティングテーブル140にルート不通通知パケットの宛先(無線装置X100)と対応付けられて記憶される次の送信先となる無線装置(例えば無線装置W100)に送信する。
ルート不通通知パケットを受信した無線装置W100は、自己がルート不通通知パケットの宛先(無線装置X100)とは異なるので、そのルート不通通知パケットを、自己のルーティングテーブル140にルート不通通知パケットの宛先(無線装置X100)と対応付けられて記憶される次の送信先となる無線装置(例えば無線装置X100)に送信する。
ルート不通通知パケットを受信した無線装置X100は、自己がルート不通通知パケットの宛先であるので、新たな通信ルートでデータを宛先(無線装置G100)へ送信すべく、上述したような手順により、自己と直接通信が可能な各無線装置へのルート探索パケットの送信を行う。
なお、上述したルート不通通知パケットの送信は、例えば以下のような手順により行うようにすることもできる。
まず、データの送信元である無線装置X100からデータの宛先に応じて定められる通信ルートに従って各無線装置(無線装置Y、無線装置Z)100を経由して送信されてきたデータを受信した無線装置(無線装置A)100は、自己のルーティングテーブル140にデータの宛先(無線装置G100)と対応付けられて記憶される次の送信先となる無線装置(無線装置C100)との間の通信に異常を検知した場合には、宛先へのデータの送信ができない旨を示すルート不通通知パケットを、データの送信元である無線装置(無線装置X100)を宛先として、上記通信ルートにおいて無線装置X100側に隣接する無線装置(無線装置Z100)に送信する。
ルート不通通知パケットを受信した無線装置Z100は、ルート不通通知パケットに記載された無線装置X100の識別子が自己の識別子(Z)と異なるので、ルート不通通知パケットを、通信ルートにおいて無線装置X100側に隣接する無線装置(無線装置Y100)に送信する。
ルート不通通知パケットを受信した無線装置Y100は、ルート不通通知パケットに記載された無線装置X100の識別子が自己の識別子(Y)と異なるので、ルート不通通知パケットを、通信ルートにおいて無線装置X100側に隣接する無線装置(無線装置X100)に送信する。
ルート不通通知パケットを受信した無線装置X100は、ルート不通通知パケットに記載された無線装置X100の識別子が自己の識別子(X)と同じなので、上述したような手順により、ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置100へ送信する。
このようにして、通信ルート上のいずれかの無線装置100において通信の異常が検出された場合においては、データの宛先となる無線装置100への新たな通信ルートを再構築することができる。そしてこのようにして再構築される新たな通信ルートは、最も信頼性の高い通信ルートとすることができるのである。
===無線装置の構成===
次に、本実施の形態に係る各無線装置100の構成について、図9を参照しながら説明する。
上述したように、本実施の形態に係る無線装置100は、それぞれの家電製品としての制御を行うアプリケーション機器110と、他の無線装置100との通信を制御する無線端末120とを備えて構成される。
もちろん、無線端末120は、アプリケーション機器110と別体として構成されるようにすることもできるし、一体として構成されるようにすることもできる。別体として構成される場合は、無線端末120とアプリケーション機器110とを着脱可能に構成するようにすることもできる。また一体として構成される場合は、無線端末120がアプリケーション機器110に内蔵されて構成されるようにすることもできる。
アプリケーション機器110と無線端末120との間は、I/O113とI/O124とで相互に通信可能に接続されており、アプリケーション機器110と無線端末120とで情報をやり取りするためのデータが送受信される。データは、例えば、エコーネット(登録商標)規格書Ver3.20第7部で規定されているエコーネット(登録商標)ミドルウェアアダプタ通信プロトコルなどである。
アプリケーション機器110は、例えば、エコーネット(登録商標)規格書Ver3.20第7部で規定されているエコーネット(登録商標)レディー機器とすることができる。
アプリケーション機器110は、アプリケーション機器制御部111、アプリケーション機器情報取得部112、I/O113、機器情報テーブル114、を備えて構成される。
アプリケーション機器制御部111は、無線端末120からのアプリケーション機器制御要求データをI/O113を経由して受信し、アプリケーション機器本体を制御する。例えば照明106の場合は、アプリケーション機器制御要求データに応じて点灯消灯を行う。
アプリケーション機器情報取得部112は、無線端末120からのアプリケーション機器情報取得要求データをI/O113を経由して受信し、機器情報テーブル114の情報の一部または全部を無線端末120に送信する。
I/O113は、アプリケーション機器110と無線端末120間のデータのやり取りを行うための通信インタフェースである。例えば、データを一度に1ビットずつ転送する通信チャンネルなどの、RS232C、オープンコレクタ、TTLである。なおI/O113は、パラレルI/FやUSBなどを使用しても良い。
機器情報テーブル114は、家電機器の機器種別やメーカ情報、型式、電源供給形態などを記憶しておくためのエリアである。図17に、機器情報テーブル114の一例を示す。
機器情報テーブル114は、「機器種別コード」欄と、「メーカコード」欄と、「型式」欄と、「電源供給種別」欄とを備えて構成される。
「機器種別コード」欄は、家電機器の機器種別を格納するエリアである。例えば、ホームサーバ101ならば「0000」、中継専用機器102ならば「0001」、空調104ならば「0002」などのように、予め値を定義しておき、その値を格納する。
「メーカコード」欄は、家電機器の製造元のメーカ情報を格納するエリアである。例えば、A社ならば「0001」、B社ならば「0002」などのように、予め値を定義しておき、その値を格納する。
「型式」欄は、家電機器の製造元のメーカで定義されている型式情報を格納するエリアである。
「電源供給種別」欄は、アプリケーション機器110を駆動するための電源がAC電源から供給されているか、バッテリーから供給されているかなどの情報を格納するエリアである。
一方、無線端末120は、CPU121、RAM122、水晶発振子123、I/O124、無線送受信部125、記憶装置126、アンテナ127を備えて構成される。
CPU121は、無線端末120の動作に関する計算処理を行う装置で、主にRAM122や記憶装置126に格納されるプログラムを実行し処理する演算処理装置である。
RAM122は、内容を変更できるが電源を切ると内容が消えてしまう半導体メモリである。無線端末120において、動作中のプログラムが保持する変数やテーブル情報やログなどを記憶する。
水晶発振子123は、CPU121などの無線端末120を構成する各装置に対して動作の指針となるクロック信号を与える装置である。
I/O124は、無線端末120とアプリケーション機器110間のデータのやり取りを行う通信インタフェースである。例えば、データを一度に1ビットずつ転送する通信チャンネルであり、RS232C、オープンコレクタ、TTLである。なおI/O113は、パラレルI/FやUSBなどを使用しても良い。
無線送受信部125は、無線通信のチャンネル制御、アドレス制御、変調、復調を行う装置である。
アンテナ127は、他の無線端末120との間で電磁波の送受信を行うための装置である。電磁波としては、電波や赤外線等とすることができる。
記憶装置126は、CPU121で動作するプログラムを記憶する記録媒体である。記憶装置126としては、例えばハードディスク装置や半導体メモリを用いることができる。
図9に示すように、記憶装置126に記憶されるプログラムがCPU121に実行されることにより、アプリケーション機器通信処理部130、パケット送受信処理部131、電波レベル測定部133、評価値算出処理部134、動作時間監視部135、RAM監視部136、CPU監視部137が実現される。また記憶装置126には、上述したルーティングテーブル140、時端末評価値テーブル141、電波レベル履歴テーブル142、無線送受信ドライバ132が記憶される。
アプリケーション機器通信処理部130は、図10に示すように、CPU121により実行されるアプリケーション機器通信処理プログラム800により実現される。アプリケーション機器通信処理部130は、アプリケーション機器110とデータのやり取りを行うためのデータの生成、送受信、受信したデータの解釈を行う。例えば、エコーネット(登録商標)規格書Ver.3.20第7部のエコーネット(登録商標)ミドルウェアアダプタ通信処理部をアプリケーション機器通信処理部130とすることができる。
パケット送受信処理部131は、図11に示すように、CPU121により実行されるデータパケット送信処理プログラム810、パケット受信処理プログラム811、データパケット受信処理プログラム812、ルート不通通知パケット受信処理プログラム813、ルート探索パケット受信処理プログラム814、ルート探索応答パケット受信処理プログラム815、ルート探索パケット中継プログラム816、及びルート探索受信テーブル143により実現される。
パケット送受信処理部131は、アプリケーション機器通信処理部130から受け取ったデータを基に、他の無線装置100へ送信するためのデータパケットを生成する。データパケットの送信は無線送受信ドライバ132により行われる。また他の無線装置100から送信されたデータパケットや、ルート不通通知パケット、ルート探索パケット、ルート探索応答パケットなどを解析し、アプリケーション機器通信処理部130や評価値算出処理部134にデータを渡す。なお、データパケットや、ルート不通通知パケット、ルート探索パケット、ルート探索応答パケットについては後述する。
無線送受信ドライバ132は、予め定められた無線通信プロトコル(例えば、IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、ブルートゥース、特定小電力無線、IrDA通信など)で、他の無線装置100と通信を行うために、無線送受信部125の制御を行うためのプログラムである。
電波レベル測定部133は、図12に示すように、CPU121により実行される電波レベル測定プログラム820により実現される。電波レベル測定部133は、周期的に電波レベル測定パケットを周囲の無線装置100にブロードキャストで送信し、それらの無線装置100からユニキャストで送信されてくる電波レベル測定パケットに対する応答に基づいて、各無線装置100との間の電磁波の強度を調べ、電波レベル履歴テーブル142に記録する。電波レベル測定パケットは特に図示しないが、送信先下位アドレスにブロードキャストアドレスを指定し、受信した無線端末100が応答を返すようにする。
電波レベル履歴テーブル142は、無線装置100が受信した無線データの受信履歴情報と電波レベル情報を格納するテーブルの一例である。図19に、電波レベル履歴テーブル142のテーブル構成を示す。
「下位アドレス」欄は、自己に無線データを送信してきた無線装置100の下位アドレスを格納する項目である。「時刻」欄は、無線データの受信時刻を格納する項目である。「電波レベル」は、無線通信のための電磁波の強度を示す情報を格納する項目である。「電波レベル」欄に記載される電磁波の強度を示す情報の単位は、例えばデシベルとすることができるが、電磁波の強度を表すことができる単位であれば、どのような単位とすることもできる。
評価値算出処理部134は、図13に示すように、CPU121により実行される自端末の評価値算出プログラム830、中継パスの評価値算出プログラム831により実現される。評価値算出処理部134は、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報や自己と直接通信が可能な各無線装置100との間のそれぞれの通信の信頼性を示す情報を算出する。
動作時間監視部135は、図14に示すように、CPU121により実行される動作時間監視プログラム840、動作回数カウンタ150、動作時間カウンタ151、動作状態遷移テーブル144により実現される。
RAM監視部136は、図15に示すように、CPU121により実行されるRAM監視プログラム850により実現される。
CPU監視部137は、図16に示すように、CPU121により実行されるCPU監視プログラム860により実現される。
なお、本実施の形態に係る各無線装置100は、図23に示す状態遷移に基づいて動作する。図23に示すように、本実施の形態に係る無線装置100は、「停止」、「初期化中」、「通信動作中」、「エラー停止」の各状態をとる。
「停止」は、無線装置100の機能が停止している状態を示す状態である。「停止」は、無線装置100のPowerOnによって状態遷移する。「停止」状態の無線装置100は「初期化中」の状態に移行する。「初期化中」は、無線装置100の機能を開始するために初期化処理を行っている状態である。「停止」から遷移してくる場合と、「通信動作中」や「エラー停止」から遷移してくる場合とがある。「通信動作中」は他の無線装置100との間でパケットの送受信処理を行うことが可能な状態である。無線装置100は「通信動作中」である間、無線通信機能が稼働する。「初期化中」に行われていた初期化の処理が終了すると、「通信動作中」に遷移する。「エラー停止」は、何らかの通信異常を検知し、パケットの送受信処理を停止している状態である。「通信動作中」から遷移する。また、異常状態が回復したことを検知したら「通信動作中」に遷移する。
ここで一例として、ある無線装置100が最初に稼働を開始してから現在に至るまでの間に、上記各状態を遷移してきた様子を図24に示す。また無線装置100が各状態にある時間は、図22に示す動作状態遷移テーブル144により記録されている。図22には、図24に対応して、無線装置100のそれぞれの状態の開始時刻と終了時刻が示されている。動作状態遷移テーブル144を参照することにより、無線通信機能が稼働していた時間や、一旦稼働を開始した無線通信状態が停止した回数、稼働の開始から停止に至るまでの稼働時間、現在稼働中の無線通信機能が稼働を開始してから現在までの経過時間などを算出することができる。なお、動作状態遷移テーブル144は、動作時間監視部135により作成、更新される。
ルーティングテーブル140は、任意の無線装置100へデータパケットを転送するためのルーティング情報を格納するテーブルの一例である。図18に、ルーティングテーブル140のテーブル構成を示す。
ルーティングテーブル140は、任意の無線装置100のアドレスマップ情報となる行と、行を構成する項目とから構成される。ルーティングテーブル140の項目は、「宛先上位アドレス」と、「NextHop下位アドレス」とがある。「宛先上位アドレス」は、アドレスマップ情報を構成する任意のノードの宛先上位アドレスを格納する項目である。「NextHop下位アドレス」は、通信下位レイヤにおける送信先情報を格納するエリアである。
自端末評価値テーブル141は、自端末(無線装置100)が「通信動作中」の状態である可能性の大小判定するためのテーブルの一例である。自端末が「通信動作中」の状態である可能性が大きいほど、無線通信機能の稼働率が大きいことが期待できる。図20に、自端末評価値テーブル141のテーブル構成を示す。
「機器種別」欄は、無線装置100の機器種別を格納する項目である。機器種別としては、例えば、ホームサーバ101、中継専用機器102、センサ103、空調104、携帯端末105、照明106、107などがある。「電源供給種別」欄は、無線装置100に対応する電源供給種別を格納する項目である。電源供給種別としては、例えば、AC100V、AC100V無停電電源装置付、バッテリーなどがある。「自端末機器の評価値」欄は、「機器種別」欄に対応する無線装置100が「通信動作中」である可能性の大小を示す値である。例えば、「0」から「1」の範囲内で値を決定し格納する。図20では、ホームサーバ101が「0.95」、中継専用機器102が、電源供給種別に応じて「1.0」のものと「0.95」のもの、センサ103が電源供給種別に応じて「0.5」のものと「0.95」のもの、空調104が「0.7」、照明106、107が「0.6」としている。
===パケットについて===
次に、本実施の形態に係る無線装置100間で授受されるパケットについて図25乃至図28を参照しながら説明する。
無線装置100間で授受されるパケットは、データパケット600、ルート不通通知パケット610、ルート探索パケット620、ルート探索応答パケット630である。
データパケット600は、アプリケーションの制御データ、状態データ、画像データ、ストリーミングデータ等をやりとりするパケットである。
ルート不通通知パケット610は、宛先となる無線装置100に送信されるデータパケット600を通信ルートに従って次の無線装置100に送信しようとした無線装置100が、不通を発見(異常を検知)した場合に、データパケット600を差し出した無線装置100に対して、不通を通知するためのパケットである。
ルート探索パケット620は、データパケット600を差出す無線装置100が、宛先となる無線装置100にデータパケット600を送信するための通信ルートを探索するために送信されるパケットである。
ルート探索応答パケット630は、データパケット600の宛先となる無線装置100が決定した通信ルートを、その通信ルート上の各無線装置100に通知するためのパケットである。
各パケットは、「送信元下位アドレス」と、「送信先下位アドレス」と、「パケットタイプ」を備えて構成される共通のヘッダ部を持つ。
「送信元下位アドレス」は、パケット送信元の下位アドレス、つまり自己の下位アドレスの情報が格納されるエリアである。例えば、「A〜G」の送信元を表す1バイトの下位アドレスが格納される。
「送信先下位アドレス」は、パケットの次の送信先となる無線装置100の下位アドレスを指定する情報が格納されるエリアである。例えば、「A〜G」の送信先を表す1バイトの下位アドレスが格納される。また、特定の値を下位ブロードキャストアドレスと定め、下位ブロードキャストアドレスが送信先下位アドレスに指定される場合は、このパケットを無線で受信したすべての無線装置100が受信することにする。
「パケットタイプ」は、パケットの種別情報を格納するエリアである。例えば、データパケット600は「0x00」、ルート不通通知パケット610は「0x01」、ルート探索パケット620は「0x02」、ルート探索応答パケット630は「0x03」など、各パケットの種別でユニークになるように1バイトの値を格納する。
次に、データパケット600について説明する。
データパケット600は、上述したヘッダ部に加え、「差出上位アドレス」、「宛先上位アドレス」、「データ長」、「データ部」を備える。データパケット600を図25に示す。
「差出上位アドレス」は、データパケット600の「データ部」にデータを格納した無線装置100の上位アドレスを格納するエリアである。
「宛先上位アドレス」は、データパケット600の「データ部」のデータを渡したい無線装置100つまり宛先となる無線装置100の上位アドレスを格納するエリアである。
「データ長」は、「データ部」に格納されるデータのサイズ、例えばバイト数を格納するエリアである。
「データ部」は、アプリケーションの制御データ、状態データ、画像データ等を格納するエリアである。
次に、ルート不通通知パケット610について説明する。
ルート不通通知パケット610は、上述したヘッダ部に加え、「差出上位アドレス」、「宛先上位アドレス」、「データ長」、「データ部」を備える。ルート不通通知パケット610を図26に示す。
「差出上位アドレス」は、データパケット600の「データ部」にデータを格納した無線装置100の上位アドレスを格納するエリアである。
「宛先上位アドレス」は、データパケット600の「データ部」のデータを渡したい無線装置100、つまり宛先となる無線装置100の上位アドレスを格納するエリアである。
「データ長」は、「データ部」に格納されるデータのサイズ、例えばバイト数を格納するエリアである。
「データ部」は、到達不能だったデータパケット600「データ部」のアプリケーションの制御データ、状態データ、画像データ等を格納するエリアである。
次に、ルート探索パケット620について説明する。
ルート探索パケット620は、上述したヘッダ部に加え、「探索元上位アドレス」、「探索先上位アドレス」、「ルート探索パケットID」、「データ長」、「中継端末情報リスト」を備える。ルート探索パケット620を図27に示す。
「探索元上位アドレス」は、ルート探索パケット620を発信した無線装置100、すなわち新たな通信ルートを探索しようとした無線装置100の上位アドレスを格納するエリアである。
「探索先上位アドレス」は、ルート探索パケット620によって、通信ルートを発見したい探索先の無線装置100、すなわち、データパケット600の宛先となる無線装置100の上位アドレスを格納するエリアである。
「ルート探索パケットID」は、ルート探索パケット620の同一性を識別するためにルート探索パケット620の「差出上位アドレス」欄で特定される無線装置100が値を格納するエリアである。
「データ長」は、「中継端末情報リスト」のデータサイズ例えばバイトサイズを格納する。
「中継端末情報リスト」は、中継端末すなわち通信ルート上の各無線装置100の情報をリストにして格納するエリアである。ルート探索パケット620を受信した無線装置100が新たにルート探索パケット620をブロードキャストする際に、当該無線装置100が自身の中継端末情報を「中継端末情報リスト」に追加する。
「中継端末情報リスト」は、「中継端末下位アドレス」、「中継端末評価値」、「中継パス評価値」の組で格納される。
「中継端末下位アドレス」は、ルート探索パケット620を受信して新たにルート探索パケット620をブロードキャストする際に、無線装置100の下位アドレス、つまり自己の識別子を格納するエリアである。
「中継端末評価値」は、ルート探索パケット620を受信して新たにルート探索パケット620をブロードキャストする無線装置100が、探索元上位アドレスで特定される無線装置100から探索先上位アドレスで特定される無線装置100へのデータパケット600の通信ルートの中継装置として選択するか否かの判定基準となる評価値、すなわち、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報を格納するエリアである。
「中継パス評価値」は、ルート探索パケット620を自己に送信してきた無線装置100と自己との間のパス評価値、すなわち、ルート探索パケット620を自己に送信してきた無線装置100と自己との間の通信の信頼性を示す情報を格納するエリアである。
次に、ルート探索応答パケット630について説明する。
ルート探索応答パケット630は、上述したヘッダ部に加え、「探索元上位アドレス」、「探索先上位アドレス」、「ルート優先度」、「データ長」、「中継端末リスト」を備える。ルート探索応答パケット630を図28に示す。
ルート探索応答パケット630を中継する無線装置100は、受信したルート探索応答パケット630の「中継端末リスト」の情報に基づいて、自身のルーティングテーブル140を更新し、次の無線装置100宛てに送信する。
「探索元上位アドレス」は、ルート探索応答パケット630に対応するルート探索パケット620を発信した無線装置100の上位アドレスを格納するエリアである。
「探索先上位アドレス」は、ルート探索応答パケット630に対応するルート探索パケット620によって通信ルートを発見したい、探索先の無線装置100の上位アドレスを格納するエリアである。
「ルート優先度」は、ルート探索応答パケット630の中継端末リストにより特定される通信ルートが、全通信ルートのうち何番目に信頼性が高いかという情報を格納するエリアである。
「データ長」は、「中継端末リスト」のデータサイズを格納するエリアである。
「中継端末リスト」は、ルート探索応答パケット630の探索先上位アドレスにより特定される無線装置100により選択された通信ルートにおける、各無線装置100の下位アドレスのリスト、つまり、探索元の無線装置100から探索先の無線装置100までの新たな通信ルートにおける各無線装置100の識別子を格納するエリアである。
===パケット送受信の処理の流れ===
次に、パケット送受信部131により行われるパケットの送受信の処理の流れについて、図29乃至図40のフローチャートにより説明する。
まず、アプリケーション機器通信処理部130からのデータパケット送信要求によってデータパケット600を他の無線装置100に送信する場合の処理の流れを図29に示す。
アプリケーション機器通信処理プログラム800より、データパケット送信要求を受け取ると、データパケット送信処理プログラム810がスタートする。データパケット送信要求で渡された情報からデータパケットを作成し(S1000)、データパケット600の宛先上位アドレスがルーティングテーブル140の宛先上位アドレス項目に存在するか判定し(S1001)、存在する場合には”Yes”に進み、ルーティングテーブル情報に基づきデータパケット600を送信する(S1002)。
存在しない場合は”No”に進み、宛先上位アドレスのルート探索パケット620を作成する(S1005)。作成したルート探索パケット620を送信し(S1006)、ルート探索応答パケット630を受信するまで待機する(S1007)。
次に、予め設定したタイムアウト時間内にルート探索応答パケット630の受信があったか否かを判定し(S1008)、ルート探索応答パケット630の受信があった場合は、受信したルート探索応答パケット630に基づいてルーティングテーブル140を更新する(S1009)。予め設定したタイムアウト時間内にルート探索応答パケット630の受信がなかった場合は、アプリケーション機器通信プログラム800にルート探索タイムアウト、つまり所定のタイムアウト時間内にルート探索応答パケット630を受信しなかった旨を返し(S1011)、処理を終了する。
S1002においてデータパケット600を送信した後は、所定時間、ルート不通通知パケット610を受信するか否かの判定を行う(S1003)。
ルート不通通知パケット610の受信が所定時間内に無い場合は、アプリケーション機器通信プログラム800に送信失敗通知無し、つまりルート不通通知パケット610の受信が所定時間内に無かった旨を返し(S1004)、処理を終了する。
一方、ルート不通通知パケット610の受信が所定時間内にあった場合は、アプリケーション機器通信プログラム800に、送信失敗通知有り、つまりルート不通通知パケット610の受信が所定時間内にあった旨を返し(S1010)、処理を終了する。

次に、無線送受信ドライバ132が受信した他の無線装置100から送信されたパケットを、パケット送受信部131が解析し、処理する場合の処理の流れを図30に示す。
無線送受信ドライバ132よりパケットの受信通知を受け取ると、パケット受信処理プログラム811がスタートする。
まず、受信したパケットのパケットタイプをチェックする(S2000)。そしてパケットタイプがデータパケット600の場合は、データパケット受信処理プログラム812にデータパケット600を渡して(S2001)処理を終了する。
パケットタイプがルート不通通知パケット610の場合は、ルート不通通知パケット受信処理プログラム813にルート不通通知パケット610を渡して(S2002)処理を終了する。
パケットタイプがルート探索パケット620の場合は、ルート探索パケット受信処理プログラム814にルート探索パケット620を渡して(S2003)処理を終了する。
パケットタイプがルート探索応答パケット630の場合は、ルート探索応答パケット受信処理プログラム815にルート探索応答パケット630を渡して(S2004)処理を終了する。
次に、データパケット受信処理プログラム812のフローを図31に示す。
パケット受信処理プログラム811よりデータパケット600を渡されると、データパケット受信処理プログラム812がスタートする。
まず、受信したデータパケット600の宛先上位アドレスが自分の上位アドレスと一致するか否かを判定する(S3000)。一致する場合はアプリケーション機器通信処理部130に受信したデータパケット600の差出上位アドレスとデータ部を渡して終了する(S3001)。
一致しない場合は、受信したデータパケット600の宛先上位アドレスを検索キーとして、ルーティングテーブル140の宛先上位アドレス列に、該当する上位アドレスがあるか否かを検索する(S3002)。受信したデータパケット600の宛先上位アドレスがルーティングテーブル140に存在するか否かを判定し(S3003)、存在する場合は受信したデータパケット600の送信元下位アドレスを自分の下位アドレスに変更し、送信先下位アドレスをルーティングテーブル140で見つかった下位アドレスに変更する。そしてデータパケット600を送信先下位アドレスで特定される無線装置100に送信する(S3004)。存在しない場合は、ルート不通通知パケット610を生成し、受信したデータパケット600の差出上位アドレスで特定される無線装置100宛てに送信する(S3005)。そしてデータパケット600を破棄して(S3006)処理を終了する。
次に、ルート不通通知パケット受信処理プログラム813のフローを図32に示す。
まず、パケット受信処理プログラム811よりルート不通通知パケット610を渡されると、ルート不通通知パケット受信処理プログラム813がスタートする。
受信したルート不通通知パケット610の宛先上位アドレスが自分の上位アドレスと一致するか否かを判定し(S4000)、一致する場合はアプリケーション機器通信処理部130に受信したルート不通通知パケット610の差出上位アドレスとデータ部を渡して処理を終了する(S4001)。
一致しない場合は、受信したルート不通通知パケット610の宛先上位アドレスを検索キーとして、ルーティングテーブル140の宛先上位アドレス列に、該当する上位アドレスがあるか否か検索する(S4002)。受信したルート不通通知パケット610の宛先上位アドレスがルーティングテーブル140に存在するか否かを判定し(S4003)、存在する場合は受信したルート不通通知パケット610の送信元下位アドレスを自分の下位アドレスに変更し、送信先下位アドレスをルーティングテーブル140で見つかった下位アドレスに変更する。そしてルート不通通知パケットをルーティングテーブル140で見つかった下位アドレスにより特定される無線装置100に送信する(S4004)。存在しない場合はルート探索パケット610を破棄する(S4005)。
次に、ルート探索パケット受信処理プログラム814のフローを図33に示す。
パケット受信処理プログラム811よりルート探索パケット620を渡されると、ルート探索パケット受信処理プログラム812がスタートする。
まず、受信したルート探索パケット620の探索先上位アドレスが自分の上位アドレスに一致するか判定する(S5000)。受信したルート探索パケット620の探索先上位アドレスが自分の上位アドレスに一致する場合には、受信したルート探索パケット620のルート探索パケットID403から新しいルート探索パケット620か否かを判定する(S5001)。新しいルート探索パケット620ならばS5002に進む。タイムアウトを超えた古いルート探索パケット620ならばS5011に進む。そしてそのタイムアウトを超えた古いルート探索パケット620を破棄する(S5011)。なお、受信したルート探索パケット620の探索先上位アドレスが自分の上位アドレスに一致しない場合には、ルート探索パケット中継プログラム816にルート探索パケット620を渡して、処理を終了する。
次にS5002において、受信した新しいルート探索パケット620を受信リスト、つまりルート探索パケット受信テーブル143に追加する。ルート探索パケット受信テーブル143を図21に示す。ルート探索パケット受信テーブル143は、受信したルート探索パケット620毎に、ルート探索パケットIDと、受信時刻と、ホップ数とを記録したものである。
次に、タイムアウト時間を経過したか否かを判定し(S5003)、タイムアウト時間内である場合はS5000に戻る。タイムアウト時間は、様々な通信ルートを経由して自己に送信されてくる、自己を宛先としたルート探索パケット620の受信を受け付ける時間である。タイムアウト時間は適宜の時間とすることができる。
タイムアウト時間を経過した場合は、受信したルート探索パケット620の中で一番評価の高いルートを抽出する(S5004)。つまり、様々な通信ルートを経由して自己に送信されてくる、自己を宛先としたルート探索パケット620のそれぞれについて、各無線装置100の稼働率を示す情報及び各通信の信頼性を示す情報と、ルート探索パケット620を自己に送信してきた無線装置100と自己との間の通信の信頼性を示す情報とに基づいて、通信ルートの信頼性を示す情報を算出し、それぞれ算出した各通信ルートの信頼性を示す情報に基づいて、通信ルートの探索元となる無線装置100から自己にデータを送信するための新たな通信ルートを決定する。ここで、選択された通信ルートが複数か否かを判定する(S5005)。複数の通信ルートにおいて、上記算出された信頼性を示す情報が同じとなる場合があるからである。通信ルートの信頼性を示す情報が同一となる通信ルートが複数あった場合には”Yes”に進む。そして、その中で探索元となる無線装置100から自己までに経由する無線装置100の数が最も少ない通信ルート、つまりホップ数の一番少ない通信ルートを新たな通信ルートとして決定する(S5006)。複数で無い場合は、”No”に進む。
さらにS5007において、上記ホップ数の一番少ない通信ルートが複数か否かを判定する(S5007)。複数であった場合には、その中で最も早い時刻に受信したルート探索パケットが経由してきた通信ルートを新たな通信ルートとして決定する(S5008)。このようにして通信ルートが決定されると、ルート探索パケット受信テーブル143を削除する(S5009)。
なお、本実施の形態においては、ホップ数が同一となる通信ルートについて、ルート探索パケット620の受信の先後の判断を行っているが、ルート探索パケット620の受信が同時であった通信ルートについて、ホップ数の大小を判断するようにすることもできる。
次に、ルート探索パケット中継プログラム816のフローを図34に示す。
パケット受信処理プログラム811よりルート探索パケット620を渡されると、ルート探索パケット中継プログラム815がスタートする。
まず、受信したルート探索パケット620の中継端末情報リストに自分の上位アドレスがあるか否かを判定する(S6000)。自分の上位アドレスが無い場合は”ない”に進む。
一方、自分の上位アドレスがある場合は、ルート探索パケット620を破棄して処理を終了する(S6005)。中継端末情報リストに自分の上位アドレスがあった場合は、以前自分が中継あるいは送信したルート探索パケット620が送信されてきたことを意味するからである。
中継端末情報リストに自分の上位アドレスがなかった場合は、自端末の評価値、つまり自己の無線通信機能の稼働率を示す情報を算出する(S6001)。ここで、上述したように、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報は、例えば、自己の無線通信機能が最初に稼働を開始してから現在までの時間のうちの、無線通信機能が稼働していた時間の割合を示す情報とすることができる。あるいは、自己の無線通信機能の稼働率を示す情報は、例えば、自己の無線通信機能が最初に稼働を開始してから現在までの間において、一旦稼働を開始した無線通信機能が停止した回数のうち、稼働の開始から停止に至るまでの稼働時間が、現在稼働中の無線通信機能が稼働を開始してから現在までの経過時間よりも長いものの割合を示す情報とすることもできる。
自端末の評価値を算出する処理の流れを図38及び図39を参照しながら説明する。自端末の評価値は、図22に示した動作状態遷移テーブル144を参照することにより算出することができる。
まず、上述した前者の場合の自端末の評価値を算出する処理のフローの一例を図38に示す。
ルート探索パケット中継プログラム815より、評価値算出要求があると(つまり図34のS6001が実行されると)、図38に示す自端末の評価値算出プログラム830がスタートする。
まず、初回起動日時を取得する(S10000)。初回起動日時とは、自己の無線通信機能が最初に稼働を開始した日時である。初回起動日時は、動作状態遷移テーブル144の第1回目の「停止」状態の開始時刻である。図22の例では、2003年5月12日の7時23分10秒である。続いて現在日時を取得する(S10001)。そして動作時間監視部135の動作時間カウンタ151に記憶されている、動作時間を取得する(S10002)。動作時間とは、無線装置100が「通信動作中」の状態にあった総時間である。動作時間(通信動作総時間)は、例えば図24に示すタイムチャートにおいては、通信動作中状態開始(1)からエラー停止(1)までの時間と、通信動作中開始(2)からPowerOFF(1)までの時間と、通信動作中開始(3)からエラー停止(2)までの時間と、通信動作中開始(4)からエラー停止(3)までの時間と、通信動作中開始(5)から現在までの総時間である。
そして、初回起動日時から現在日時までの時間のうちの、通信動作中総時間の割合を算出し評価値とする(S10003)。
一方、上述した後者の場合の自端末の評価値を算出する処理のフローの一例を図39に示す。
ルート探索パケット中継プログラム815より、評価値算出要求があると(つまり図34のS6001が実行されると)、図39に示す自端末の評価値算出プログラム830がスタートする。
まず、過去の通信動作中状態の時間において、現在の時刻までに通信動作中状態だった回数、つまり自己の無線通信機能が最初に稼働を開始してから現在までの間において、一旦稼働を開始した無線通信機能が停止した回数を取得する(S11000)。例えば、図24のタイムチャートでは、PowerON(1)から現在までの通信動作中状態だった回数は、5回である。
続いて、最後の通信動作中開始から現在までの時間と、過去のそれぞれの通信動作中開始からその状態が終了するまでの時間を比較し、過去の通信動作中開始からその状態が終了するまでの時間の方が大きい場合の回数、つまり稼働の開始から停止に至るまでの稼働時間が、現在稼働中の無線通信機能が稼働を開始してから現在までの経過時間よりも長い場合の回数を取得する(S11001)。例えば、図24タイムチャートでは、通信動作中開始(5)から現在までの時間より通信動作中状態の時間が長かったのは、通信動作中開始(2)からPowerOFF(1)までの場合と、通信動作中開始(4)からエラー停止(3)までの場合の2回である。
そして、(最後の通信動作中開始から現在までの時間に比べて、過去の通信動作中開始からその状態が終了するまでの時間の方が大きい場合の回数)/(現在の時刻までに通信動作中状態だった回数)を計算し、自端末の評価値を算出する(S11002)。なお、図24タイムチャートの場合では、自端末の評価値は0.4(2回/5回)となる。
また、図示はしないが、アプリケーション機器通信処理部130を経由して、アプリケーション機器110の機器情報テーブル114を取得し、機器種別コードと電源供給種別から、自端末評価値テーブル141に基づいて、自端末の評価値を算出し評価値することもできる。
例えば、機器種別が中継専用機器102のような設置場所が固定されている機器であれば評価値を相対的に高い値とし、携帯端末105のような設置場所が固定されていない機器であれば評価値を相対的に低い値にする。また、電源供給形態がAC100Vからの供給である場合は相対的に高い評価値とし、バッテリからの供給である場合は相対的に低い評価値とする。また、無線端末100のRAM122の容量の大きさや、CPU処理能力の高さから、RAM122の容量が大きい場合やCPU処理能力が高い場合は、相対的に高い評価値になるようにする。
図34に戻って、S6001の処理が終わると、続いて、ルート探索パケット620の送信元と自端末との間の中継パス510の評価値、つまりルート探索パケット620を自己に送信してきた無線装置100と自己との間の通信の信頼性を示す情報を算出する(S6002)。ルート探索パケット620を自己に送信してきた無線装置100と自己との間の通信の信頼性を示す情報は、例えばルート探索パケット620を自己に送信してきた無線装置100と自己との間で通信を行う際のそれぞれの電磁波の強度を示す情報とすることができる。
ルート探索パケット620の送信元と自端末との間の中継パス510の評価値を算出する処理の流れを、図40を参照しながら説明する。ルート探索パケット620の送信元と自端末との間の中継パス510の評価値は、図19に示した電波レベル履歴テーブル142を参照することにより算出することができる。
ルート探索パケット中継プログラム815より、評価値算出要求があると(つまり図34のS6002が実行されると)、図40に示す中継パスの評価値算出プログラム831がスタートする。
まず、自身がモバイルか否かを判定する(S12000)。例えば、アプリケーション機器110の機器情報テーブル114から自身の機器種別を取得し、アプリケーション機器110が携帯端末105であれば、モバイルと判定する。
次に、電波レベル履歴テーブル142を取得し、電波レベル履歴テーブル142を解析して、(応答が返ってきた回数/全試行回数)からモバイルか否かを判定する(S12001)。例えば、図19の電波レベル履歴テーブル142では、「下位アドレス」がEの場合は、3月1日の10時31分で「電波レベル」が0に変化しているので、モバイルであると判定しても良い。
次に、自身と中継相手がモバイルか否かを判定し(S12002)、電波レベルが閾値以上か否かを判定し(S12003、S12006、S12009)、対応する中継パス510の評価値を設定する(S12004、S12005、S12007、S12008、S12010、S12011)。
また、図示はしないがブロードキャストパケットによって、自端末100に内蔵または外付けされるアプリケーション機器110の機器情報テーブル114と、直接通信可能な無線端末100のアプリケーション機器110の機器情報テーブル114を取得し、機器種別コードや電源供給種別から、中継パス510の評価値を算出しても良い。
図34に戻って、S6002の処理が終わると、ルート探索パケット620の中継端末情報リストに、自分の下位アドレス(自己の識別子)と、自端末の評価値(自己の無線通信機能の稼働率を示す情報)と、パスの評価値(ルート探索パケットを自己に送信してきた無線装置と自己との間の通信の信頼性を示す情報)の組を追加し(S6003)、ルート探索パケット620をブロードキャスト送信、つまり、自己と直接通信が可能な各無線装置100に送信する(S6004)。
次に、ルート探索応答パケット受信処理プログラム815のフローを図35に示す。
パケット受信処理プログラム811よりルート探索応答パケット630を渡されると、ルート探索応答パケット受信処理プログラム815がスタートする。
まず、受信したルート探索応答パケット630の上位アドレスが自分の上位アドレスと一致するか否かを判定する(S7000)。一致する場合は、”Yes”に進む。そして、受信したルート探索応答パケット630に基づいてルーティングテーブル140を更新する(S7001)。具体的には、ルート探索応答パケット630に記載されたデータの宛先を示す無線装置100の識別子、及び自己にルート探索応答パケット630を送信してきた無線装置100の識別子を、それぞれ、自己のルーティングテーブル140における、データの宛先を示す無線装置100の識別子、及びデータの次の送信先を示す無線装置100の識別子として記憶する。
一方、一致しない場合は”No”に進む。そして、受信したルート探索応答パケット630の宛先上位アドレスを検索キーとして、ルーティングテーブル140の宛先上位アドレス列に該当する上位アドレス値があるか検索し(S7002)、ルート探索パケット630の宛先上位アドレスがルーティングテーブル140に存在するか否かを判定し(S7003)、ルーティングテーブル140に存在する場合はS7004に進み、存在しない場合は、ルート探索応答パケット630を破棄し(S7005)、処理を終了することもできる。
S7004においては、受信したルート探索応答パケット630の送信元下位アドレスを自分の下位アドレスに変更し、送信先下位アドレスをルーティングテーブル140で見つかった下位アドレスに変更し、ルート探索応答パケット630として送信して処理を終了することもできる。
次に、動作時間監視プログラム840のフローを図36に示す。
動作時間監視プログラム840は、ルート探索パケット620に格納する評価値を算出する際に用いられる動作時間を監視するプログラムである。
無線装置100の動作状態が「初期化中」から「通常動作中」に遷移したら、動作時間監視プログラム840の実行が開始される。
まず、動作時間監視プログラム840は、動作回数カウンタ150を1増やして、動作時間カウンタ151を0に初期化する(S8000)。動作回数カウンタ150は、自己の無線通信機能の動作回数を記憶しておくためのカウンタである。動作時間カウンタ151は、無線通信機能が稼働開始してからの時間を記憶しておくためのカウンタである。
次に、現在の動作状態が「通信動作中」であるか否かを判定する(S8001)。「通信動作中」ならば”Yes”に進む。通信動作中状態で無いならば”No”に進み、一定時間スリープし(S8002)、S8000に戻る。
「通信動作中」の場合は、水晶発振子に基づくCPU割り込みイベントがあるまで待機する(S8003)。水晶発振子に基づくCPU割り込みイベントがあったら、動作時間カウンタ151を1増やす(S8004)。「通信動作中」の間は、水晶発振子に基づくCPU割り込みイベントがある毎に動作時間カウンタ151を1増やす処理を繰り返す。
次に、RAM監視プログラム850のフローを図37に示す。
RAM監視プログラム850は、動作時間監視プログラム840の動作時間の算出に関係するRAM122のオーバフローを監視するプログラムである。
無線装置100の動作状態が「停止」から「初期化中」に遷移したら、RAM監視プログラムの実行が開始される。
まず、RAM監視プログラム850は、RAM122がオーバフローしているか否かを判定し(S9000)、オーバフローしていないのであれば、CPU121の使用率が100%であるか否かを判定し(S9001)、CPU121の使用率が100%で無いのであれば一定時間スリープし(S9002)、S9000に戻る。
一方、RAM122がオーバフローしている、又は、CPU121の使用率が100%であるのであれば、動作状態を「通信動作中」から「エラー停止」に遷移させる(S9003)。
そして、RAM122がオーバフローしているか否かを判定し(S9004)、まだオーバフローしているのであれば一定時間スリープして(S9006)、S9004に戻る。RAM122がオーバフローしていないのであれば、CPU121の使用率が100%であるか否かを判定し(S9005)、CPU121の使用率が100%で無いのであれば、動作状態を「エラー停止」から「通信動作中」に遷移させ(S9007)、S9000に戻る。
このように、RAM監視プログラム850が実行されることによって、無線装置100の動作状態を、RAM122のオーバフロー発生有無、及びCPU121の使用率に応じて、「通信動作中」から「エラー停止」へ遷移させ、あるいは「エラー停止」から「通信動作中」に遷移させることが可能となる。
次に、本実施の形態に係る無線通信システム200における全体的な動作例を図41及び図42を用いて説明する。図41により、ホームサーバ101が空調104への通信ルートを探索する処理を説明する。図42により、ホームサーバ101から携帯端末105へデータパケット600を送信する場合において、途中の通信ルートが不通になった場合の処理を説明する。
まず、図41において、ホームサーバ101は、ルート探索パケット620をブロードキャストで送信する(S13000)。そうすると、中継専用機器102と、センサ103は、ルート探索パケット620を受信する。
中継専用機器102は、ルート探索パケット受信処理プログラム814と、ルート探索パケット中継プログラム816を実行し、ルート探索パケット620の受信処理を行う。そして受信したルート探索パケット620に、上述したような手順によって、自端末の評価値とパスの評価値を追加して、ルート探索パケット620をブロードキャストで送信する(S13001)。そうすると、センサ103と空調104はルート探索パケット620をルート探索パケット受信処理プログラム814に基づいて受信処理する(S13002)。一方、ホームサーバ101は、中継専用機器102から送信されたルート探索パケット620を、ルート探索パケット受信処理プログラム814と、ルート探索パケット中継プログラム816に基づいて破棄する(S13003)。
同様に、センサ103はルート探索パケット620をブロードキャストで送信する(S13004)。そうすると、中継専用機器102と空調104は、ルート探索パケット620を受信し(S13005)、ホームサーバ101は破棄する(S13006)。
センサ103からのルート探索パケット620を受信した中継専用機器102は、ルート探索パケット620に、自端末の評価値とパスの評価値をルート探索パケットに追加して、ルート探索パケット620をブロードキャストで送信する(S13007)。
このルート探索パケット620は空調104では受信されるが(S13008)、センサ103とホームサーバ101とでは、破棄される(S13009、S13010)。
同様に、S13001において中継専用機器102から送信されたルート探索パケット620を受信したセンサ103は、ルート探索パケット620に、自端末の評価値と中継パスの評価値を追加して、ルート探索パケット620をブロードキャストで送信する(S13011)。そうすると、空調104は、ルート探索パケット620を受信処理するが(S13014)、中継専用機器102とホームサーバ101は破棄する(S13012、S13013)。
空調104は、合計4つのルート探索パケット620を受信したが、その中から評価値が一番高い通信ルートを選択する(S13015)。
通信ルートの評価値の比較の方法としては、例えば以下のような計算式で比較する。
(中継端末(1)の評価値×中継端末(2)の評価値・・・×中継端末(n)の評価値)×
(中継パス(1)の評価値×中継パス(2)の評価値×・・・×中継パス(m)の評価値)

例えば、ホームサーバ101、中継専用機器(102)、空調(104)の順の通信ルートの評価値は、ホームサーバ101自身の評価値が「0.95」、中継専用機器(102)自身の評価値が「0.95」、空調104自身の評価値が「0.7」として、ホームサーバ101と中継専用機器(102)の中継パスの評価値が「1.0」、中継専用機器102と空調(104)の中継パスの評価値が「1.0」とすると、(0.95×0.95×0.7)×(1.0×1.0)により、0.63となる。この「0.63」が、ホームサーバ101、中継専用機器(102)、空調(104)の順の通信ルートの評価値となる。
空調104は、ルーティングテーブル140を更新し、ルート探索応答パケット630を中継専用機器102に送信する(S13016)。中継専用機器102は、ルート探索応答パケット受信処理プログラム815に基づいて、ルーティングテーブル140を更新し、ルート探索応答パケット630をホームサーバ101に送信する(S13017)。
以上の処理により、ホームサーバ101は空調104への最適な通信ルートを探索することができる。
次に図42により、ホームサーバ101から携帯端末105へデータパケット600を送信する場合において、途中の通信ルートが不通になった場合の処理を説明する。
ホームサーバ101はデータパケット送信処理プログラム810を実行し、携帯端末105を宛先とするデータパケット600を通信ルートに従って、次の送信先である中継専用機器102に送信する(S14000)。そうすると中継専用機器102はデータパケット受信処理プログラム812を実行し、データパケット600を受信する。そして中継専用機器102は、次の送信先である空調104にデータパケット600を送信する(S14001)。空調104は、受信したデータパケット600を、通信ルートに従って、次の送信先である携帯端末105に送信する(S14002)。
ここで、空調104の無線端末120に異常が検出された場合には、空調104の動作状態は「エラー停止」に遷移する(S14003)。
このときに、ホームサーバ101から携帯端末105へ宛てたデータパケット600が送信され(S14004)、中継専用機器102がデータパケット2625を空調104に送信しようとしても(S14005)、中継専用機器102は空調104からの受信応答(Acknowledge)を確認できないため、中継専用機器102は、データパケット受信処理プログラム812に基づいてルート不通通知パケット610をホームサーバ101に送信する(S14006)。
そしてホームサーバ101は、中継専用端末102からルート不通通知パケット610を受信することにより、携帯端末105への通信ルートにおいて異常が発生したことを検知することができる。
この後ホームサーバ101は、図41に例示したような手順により、携帯端末105への新たな通信ルートを探索する。
以上、本実施の形態に係る無線通信システム200、無線通信システム200の制御方法、及び無線装置100について説明したが、本実施の形態に係る、多数の無線装置100同士が他の無線装置100を中継することによって相互に通信を行う無線通信システム200においては、通信を中継する無線装置100が移動したり電源がオフされるような場合であっても、通信ルートの再探索の頻度の少ない、安定した、信頼性の高い通信環境を提供することができる。つまり、より安定した通信ルートを選択するようにすることにより、性能低下や通信障害を招く通信ルートの再構築の頻度を減少させることができる。これにより、性能向上、信頼性向上を図ることができる。
また本実施の形態に係る無線通信システム200の制御方法によれば、通信ルートの再探索の頻度の少ない、安定した、信頼性の高い通信環境を実現する無線通信システム200を提供することができる。さらに、本実施の形態に係る無線通信システム200の制御方法は、各無線装置100に特別なハードウェア部品を用いることなく、ソフトウェアによって実現することができるので、通信ルートの再探索の頻度の少ない、安定した、信頼性の高い通信環境を備えた無線通信システム200を安価に実現することが可能となる。
また、本実施の形態に係る無線装置100は、特別なハードウェア部品を用いることなくソフトウェアによって実現することができるので、低価格かつ小型に実現することができる。これにより、ホーム、ビル内における信頼性の高い無線通信システム200の構築を容易かつ安価に行うことが可能となる。
以上発明を実施するための最良の形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
本実施の形態に係る無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るルート探索処理を示す図である。 本実施の形態に係るルート探索処理を示す図である。 本実施の形態に係るルート探索処理を示す図である。 本実施の形態に係るルート探索処理を示す図である。 本実施の形態に係るルート探索処理を示す図である。 本実施の形態に係るルート探索処理を示す図である。 本実施の形態に係るルート探索処理を示す図である。 本実施の形態に係る無線装置の構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るアプリケーション機器通信処理部を示す図である。 本実施の形態に係るパケット送受信処理部を示す図である。 本実施の形態に係る電波レベル測定部を示す図である。 本実施の形態に係る評価値算出処理部を示す図である。 本実施の形態に係る動作時間監視部を示す図である。 本実施の形態に係るRAM監視部を示す図である。 本実施の形態に係るCPU監視部を示す図である。 本実施の形態に係る機器情報テーブルを示す図である。 本実施の形態に係るルーティングテーブルを示す図である。 本実施の形態に係る電波レベル履歴テーブルを示す図である。 本実施の形態に係る自端末評価値テーブルを示す図である。 本実施の形態に係るルート探索パケット受信テーブルを示す図である。 本実施の形態に係る動作状態遷移テーブルを示す図である。 本実施の形態に係る無線装置の状態遷移図である。 本実施の形態に係る無線装置の状態遷移の例を示す図である。 本実施の形態に係るデータパケットを示す図である。 本実施の形態に係るルート不通通知パケットを示す図である。 本実施の形態に係るルート探索パケットを示す図である。 本実施の形態に係るルート探索応答パケットを示す図である。 本実施の形態に係るデータパケット送信処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係るパケット受信処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係るデータパケット受信処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係るルート不通通知パケット受信処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係るルート探索パケット受信処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係るルート探索パケット中継処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係るルート探索応答パケット受信処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係る動作時間監視処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係るRAM監視処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係る自端末の評価値算出処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係る自端末の評価値算出処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係る中継パスの評価値算出処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係るホームサーバが空調への通信ルートを探索する処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態に係るホームサーバから携帯端末へデータパケットを送信する場合において途中の通信ルートが不通になった場合の処理の流れを示すフローチャートである。
符号の説明
100 無線装置
110 アプリケーション機器
120 無線端末
130 アプリケーション機器通信処理部
131 パケット送受信処理部
132 無線送受信ドライバ
133 電波レベル測定部
134 評価値算出処理部
135 動作時間監視部
136 RAM監視部
137 CPU監視部
140 ルーティングテーブル
141 自端末評価値テーブル
142 電波レベル履歴テーブル
143 ルート探索パケット受信テーブル
144 動作状態遷移テーブル
200 無線通信システム
600 データパケット
610 ルート不通通知パケット
620 ルート探索パケット
630 ルート探索応答パケット
800 アプリケーション機器通信処理プログラム
810 データパケット送信処理プログラム
811 パケット受信処理プログラム
812 データパケット受信処理プログラム
813 ルート不通通知パケット受信処理プログラム
814 ルート探索パケット受信処理プログラム
815 ルート探索応答パケット受信処理プログラム
816 ルート探索パケット中継プログラム
820 電波レベル測定プログラム
830 自端末の評価値算出プログラム
831 中継パスの評価値算出プログラム
840 動作時間監視プログラム
850 RAM監視プログラム
860 CPU監視プログラム

Claims (20)

  1. 複数の無線装置を備え、各前記無線装置が、他の前記無線装置から送信されたデータを、前記データの宛先に応じて定められた通信ルートに従って次の前記無線装置に送信することによって、前記無線装置間の通信を行う無線通信システムに用いられる前記無線装置であって、
    前記データの宛先を示す前記無線装置の識別子と、前記データの次の送信先を示す前記無線装置の識別子とを対応付けた通信ルート管理テーブルと、
    自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、
    を記憶し、
    新たな前記通信ルートで他の前記無線装置を宛先としてデータを送信する場合は、
    前記データの宛先となる前記他の無線装置の識別子と前記新たな通信ルートの探索元としての自己の識別子とを含むルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置に送信し、
    前記ルート探索パケットを受信した場合において、前記受信したルート探索パケットに記載された前記宛先となる無線装置の識別子が、自己の識別子と異なる場合には、
    前記受信したルート探索パケットに、自己の識別子と、前記自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、を追加して、前記ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置に送信し、
    前記ルート探索パケットを受信した場合において、前記受信したルート探索パケットに記載された前記宛先となる無線装置の識別子が、自己の識別子と同じである場合には、
    前記受信したルート探索パケットが経由してきた各無線装置によりそれぞれ記載された前記各無線装置の稼働率を示す情報に基づいて、前記ルート探索パケットが経由してきた通信ルートの信頼性を示す情報を算出し、
    自己を宛先として送信されてくる前記ルート探索パケットのそれぞれについて前記算出した各通信ルートの信頼性を示す情報に基づいて、前記探索元となる無線装置から自己にデータを送信するための前記新たな通信ルートを決定する
    ことを特徴とする無線装置。
  2. 請求項1に記載の無線装置であって、
    前記決定した新たな通信ルートにおける各無線装置の識別子を含むルート探索応答パケットを、前記新たな通信ルートにおいて前記探索元となる無線装置側に隣接する無線装置に送信し、
    前記ルート探索応答パケットを受信した場合において、前記ルート探索応答パケットに記載された前記探索元を示す無線装置の識別子が自己の識別子と異なる場合には、
    前記ルート探索応答パケットに記載された前記データの宛先を示す無線装置の識別子、及び自己に前記ルート探索応答パケットを送信してきた無線装置の識別子を、それぞれ、自己の前記通信ルート管理テーブルにおける、前記データの宛先を示す前記無線装置の識別子、及び前記データの次の送信先を示す前記無線装置の識別子として記憶し、
    前記ルート探索応答パケットを、前記新たな通信ルートにおいて前記探索元の無線装置側に隣接する無線装置に送信し、
    前記ルート探索応答パケットを受信した場合において、前記ルート探索応答パケットに記載された前記探索元を示す無線装置の識別子が自己の識別子と同じ場合には、
    前記ルート探索応答パケットに記載された前記データの宛先を示す無線装置の識別子、及び自己に前記ルート探索応答パケットを送信してきた無線装置の識別子を、それぞれ、自己の前記通信ルート管理テーブルにおける、前記データの宛先を示す前記無線装置の識別子、及び前記データの次の送信先を示す前記無線装置の識別子として記憶する
    ことを特徴とする無線装置。
  3. 請求項1に記載の無線装置であって、
    自己の無線通信機能の稼働率を示す前記情報は、
    自己の無線通信機能が最初に稼働を開始してから現在までの時間のうちの、無線通信機能が稼働していた時間の割合を示す情報である
    ことを特徴とする無線装置。
  4. 請求項1に記載の無線装置であって、
    自己の無線通信機能の稼働率を示す前記情報は、
    自己の無線通信機能が最初に稼働を開始してから現在までの間において、一旦稼働を開始した無線通信機能が停止した回数のうち、稼働の開始から停止に至るまでの稼働時間が、現在稼働中の無線通信機能が稼働を開始してから現在までの経過時間よりも長いものの割合を示す情報である
    ことを特徴とする無線装置。
  5. 請求項1に記載の無線装置であって、
    自己と直接通信が可能な各無線装置との間のそれぞれの通信の信頼性を示す情報を記憶し、
    前記ルート探索パケットを受信した場合において、前記受信したルート探索パケットに記載された前記宛先となる無線装置の識別子が、自己の識別子と異なる場合には、
    前記受信したルート探索パケットに、自己の識別子と、前記自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、前記ルート探索パケットを自己に送信してきた前記無線装置と自己との間の通信の信頼性を示す情報を追加して、前記ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置に送信し、
    前記ルート探索パケットを受信した場合において、前記受信したルート探索パケットに記載された前記宛先となる無線装置の識別子が、自己の識別子と同じである場合には、
    前記受信したルート探索パケットが経由してきた各無線装置によりそれぞれ記載された前記各無線装置の稼働率を示す情報及び前記各通信の信頼性を示す情報と、前記ルート探索パケットを自己に送信してきた前記無線装置と自己との間の前記通信の信頼性を示す情報と、に基づいて、前記ルート探索パケットが経由してきた通信ルートの信頼性を示す情報を算出する
    ことを特徴とする無線装置。
  6. 請求項5に記載の無線装置であって、
    自己と直接通信が可能な各無線装置との間のそれぞれの通信の信頼性を示す前記情報は、
    各無線装置との間で通信を行う際のそれぞれの電磁波の強度を示す情報である
    ことを特徴とする無線装置。
  7. 請求項1に記載の無線装置であって、
    前記ルート探索パケットを受信した場合において、
    前記受信したルート探索パケットに既に自己の識別子が前記追加されている場合には、前記ルート探索パケットの送信を行わないこと
    ことを特徴とする無線装置。
  8. 請求項1に記載の無線装置であって、
    前記データの送信元である無線装置から、前記データの宛先に応じて定められる前記通信ルートに従って自己に送信されてきた前記データを受信した場合において、自己の前記通信ルート管理テーブルに前記データの宛先と対応付けられて記憶される前記次の送信先となる前記無線装置との間の通信に異常を検知した場合には、
    前記宛先への前記データの送信ができない旨を示すルート不通通知パケットを、前記データの送信元である前記無線装置を宛先として、自己の前記通信ルート管理テーブルに前記送信元である前記無線装置と対応付けられて記憶されている前記無線装置に送信し、
    前記ルート不通通知パケットを受信した場合において、自己が前記ルート不通通知パケットの宛先とは異なる場合には、
    前記ルート不通通知パケットを、自己の前記通信ルート管理テーブルに前記ルート不通通知パケットの宛先と対応付けられて記憶される前記次の送信先となる前記無線装置に送信し、
    前記ルート不通通知パケットを受信した場合において、自己が前記ルート不通通知パケットの宛先である場合には、
    前記新たな通信ルートで前記データを前記宛先へ送信すべく、自己と直接通信が可能な各無線装置への前記ルート探索パケットの送信を行う
    ことを特徴とする無線装置。
  9. 請求項1に記載の無線装置であって、
    前記データの送信元である無線装置から、前記データの宛先に応じて定められる前記通信ルートに従って自己に送信されてきた前記データを受信した場合において、自己の前記通信ルート管理テーブルに前記データの宛先と対応付けられて記憶される前記次の送信先となる前記無線装置との間の通信に異常を検知した場合には、
    前記新たな通信ルートで前記データを前記宛先へ送信すべく、自己と直接通信が可能な各無線装置への前記ルート探索パケットの送信を行う
    ことを特徴とする無線装置。
  10. 請求項1に記載の無線装置であって、
    前記受信したルート探索パケットに記載された前記宛先となる無線装置の識別子が自己の識別子と同じである場合に、前記受信したルート探索パケットが経由してきた各無線装置によりそれぞれ記載された前記各無線装置の稼働率を示す情報に基づいて算出した、前記通信ルートの信頼性を示す情報が同一となる前記通信ルートが複数あった場合には、
    その中で前記探索元となる無線装置から自己までに経由する前記無線装置の数が最も少ない前記通信ルートを前記新たな通信ルートとして決定する
    ことを特徴とする無線装置。
  11. 請求項1に記載の無線装置であって、
    前記受信したルート探索パケットに記載された前記宛先となる無線装置の識別子が自己の識別子と同じである場合に、前記受信したルート探索パケットが経由してきた各無線装置によりそれぞれ記載された前記各無線装置の稼働率を示す情報に基づいて算出した、前記通信ルートの信頼性を示す情報が同一となる前記通信ルートが複数あった場合には、
    その中で最も先に受信した前記ルート探索パケットが経由してきた前記通信ルートを前記新たな通信ルートとして決定する
    ことを特徴とする無線装置。
  12. 複数の無線装置を備え、各前記無線装置が、他の前記無線装置から送信されたデータを、前記データの宛先に応じて定められた通信ルートに従って次の前記無線装置に送信することによって、前記無線装置間の通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
    前記各無線装置は、
    前記データの宛先を示す前記無線装置の識別子と、前記データの次の送信先を示す前記無線装置の識別子とを対応付けた通信ルート管理テーブルと、
    自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、
    を記憶し、
    新たな前記通信ルートで第1の前記無線装置を宛先としてデータを送信する第2の前記無線装置は、
    前記データの宛先となる前記第1の無線装置の識別子と前記新たな通信ルートの探索元としての自己の識別子とを含むルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置に送信し、
    前記ルート探索パケットを受信した前記各無線装置は、
    前記受信したルート探索パケットに記載された前記第1の無線装置の識別子が、自己の識別子と異なる場合には、
    前記受信したルート探索パケットに、自己の識別子と、前記自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、を追加して、前記ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置に送信し、
    前記受信したルート探索パケットに記載された前記第1の無線装置の識別子が、自己の識別子と同じである場合には、
    前記受信したルート探索パケットが経由してきた各無線装置によりそれぞれ記載された前記各無線装置の稼働率を示す情報に基づいて、前記ルート探索パケットが経由してきた通信ルートの信頼性を示す情報を算出し、
    自己を宛先として送信されてくる前記ルート探索パケットのそれぞれについて前記算出した各通信ルートの信頼性を示す情報に基づいて、前記第2の無線装置から前記第1の無線装置にデータを送信するための前記新たな通信ルートを決定し、
    前記第2の無線装置から前記第1の無線装置までの前記新たな通信ルートにおける各無線装置の識別子を含むルート探索応答パケットを、前記新たな通信ルートにおいて前記第2の無線装置側に隣接する無線装置に送信し、
    前記ルート探索応答パケットを受信した前記無線装置は、
    前記ルート探索応答パケットに記載された前記第2の無線装置の識別子が自己の識別子と異なる場合には、
    前記ルート探索応答パケットに記載された前記第1の無線装置の識別子、及び自己に前記ルート探索応答パケットを送信してきた無線装置の識別子を、それぞれ、自己の前記通信ルート管理テーブルにおける、前記データの宛先を示す前記無線装置の識別子、及び前記データの次の送信先を示す前記無線装置の識別子として記憶し、
    前記ルート探索応答パケットを、前記新たな通信ルートにおいて前記第2の無線装置側に隣接する無線装置に送信し、
    前記ルート探索応答パケットに記載された前記第2の無線装置の識別子が自己の識別子と同じ場合には、
    前記ルート探索応答パケットに記載された前記第1の無線装置の識別子、及び自己に前記ルート探索応答パケットを送信してきた無線装置の識別子を、それぞれ、自己の前記通信ルート管理テーブルにおける、前記データの宛先を示す前記無線装置の識別子、及び前記データの次の送信先を示す前記無線装置の識別子として記憶する
    ことを特徴とする無線通信システムの制御方法。
  13. 請求項12に記載の無線通信システムの制御方法であって、
    自己の無線通信機能の稼働率を示す前記情報は、
    自己の無線通信機能が最初に稼働を開始してから現在までの時間のうちの、無線通信機能が稼働していた時間の割合を示す情報である
    ことを特徴とする無線通信システムの制御方法。
  14. 請求項12に記載の無線通信システムの制御方法であって、
    自己の無線通信機能の稼働率を示す前記情報は、
    自己の無線通信機能が最初に稼働を開始してから現在までの間において、一旦稼働を開始した無線通信機能が停止した回数のうち、稼働の開始から停止に至るまでの稼働時間が、現在稼働中の無線通信機能が稼働を開始してから現在までの経過時間よりも長いものの割合を示す情報である
    ことを特徴とする無線通信システムの制御方法。
  15. 請求項12に記載の無線通信システムの制御方法であって、
    前記各無線装置は、
    自己と直接通信が可能な各無線装置との間のそれぞれの通信の信頼性を示す情報を記憶し、
    前記ルート探索パケットを受信した前記各無線装置は、
    前記ルート探索パケットに記載された前記第1の無線装置の識別子が、自己の識別子と異なる場合には、前記受信したルート探索パケットに、自己の識別子と、前記自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、前記ルート探索パケットを自己に送信してきた前記無線装置と自己との間の通信の信頼性を示す情報を追加し、
    前記ルート探索パケットに記載された前記第1の無線装置の識別子が、自己の識別子と同じである場合には、前記受信したルート探索パケットが経由してきた各無線装置によりそれぞれ記載された前記各無線装置の稼働率を示す情報及び前記各通信の信頼性を示す情報と、前記ルート探索パケットを自己に送信してきた前記無線装置と自己との間の前記通信の信頼性を示す情報と、に基づいて、前記ルート探索パケットが経由してきた通信ルートの信頼性を示す情報を算出する
    ことを特徴とする無線通信システムの制御方法。
  16. 請求項15に記載の無線通信システムの制御方法であって、
    自己と直接通信が可能な各無線装置との間のそれぞれの通信の信頼性を示す前記情報は、
    各無線装置との間で通信を行う際のそれぞれの電磁波の強度を示す情報である
    ことを特徴とする無線通信システムの制御方法。
  17. 請求項12に記載の無線通信システムの制御方法であって、
    前記ルート探索パケットを受信した前記各無線装置は、
    前記受信したルート探索パケットに既に自己の識別子が前記追加されている場合には、前記受信したルート探索パケットの送信を行わないこと
    ことを特徴とする無線通信システムの制御方法。
  18. 請求項12に記載の無線通信システムの制御方法であって、
    前記新たな通信ルートで前記第1の無線装置を宛先としてデータを送信する前記第2の無線装置は、前記データの送信元の前記無線装置であり、
    前記第1の無線装置を宛先とした前記データの送信元である前記第2の無線装置から、前記データの宛先に応じて定められる前記通信ルートに従って送信されてきた前記データを受信した無線装置は、
    自己の前記通信ルート管理テーブルに前記データの宛先と対応付けられて記憶される前記次の送信先となる前記無線装置との間の通信に異常を検知した場合には、
    前記第1の無線装置を宛先とする前記データの送信ができない旨を示すルート不通通知パケットを、前記第2の無線装置を宛先として、自己の前記通信ルート管理テーブルに前記第2の無線装置と対応付けられて記憶されている前記無線装置に送信し、
    前記ルート不通通知パケットを受信した前記無線装置は、
    自己が前記ルート不通通知パケットの宛先とは異なる場合には、
    前記ルート不通通知パケットを、自己の前記通信ルート管理テーブルに前記第2の無線装置と対応付けられて記憶される前記次の送信先となる前記無線装置に送信し、
    自己が前記ルート不通通知パケットの宛先である場合には、
    前記新たな通信ルートで前記データを前記第1の無線装置へ送信すべく、自己と直接通信が可能な各無線装置への前記ルート探索パケットの送信を行う
    ことを特徴とする無線通信システムの制御方法。
  19. 請求項12に記載の無線通信システムの制御方法であって、
    前記新たな通信ルートで前記第1の無線装置を宛先としてデータを送信する前記第2の無線装置は、自己の前記通信ルート管理テーブルに前記データの宛先と対応付けられて記憶される前記次の送信先となる前記無線装置との間の通信に異常を検知した前記無線装置である
    ことを特徴とする無線通信システムの制御方法。
  20. 複数の無線装置を備え、各前記無線装置が、他の前記無線装置から送信されたデータを、前記データの宛先に応じて定められた通信ルートに従って次の前記無線装置に送信することによって、前記無線装置間の通信を行う無線通信システムであって、
    前記各無線装置は、
    前記データの宛先を示す前記無線装置の識別子と、前記データの次の送信先を示す前記無線装置の識別子とを対応付けた通信ルート管理テーブルと、
    自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、
    を記憶し、
    新たな前記通信ルートで第1の前記無線装置を宛先としてデータを送信する第2の前記無線装置は、
    前記データの宛先となる前記第1の無線装置の識別子と前記新たな通信ルートの探索元としての自己の識別子とを含むルート探索パケットを前記第2の無線装置と直接通信が可能な各無線装置に送信し、
    前記ルート探索パケットを受信した前記各無線装置は、
    前記ルート探索パケットに記載された前記第1の無線装置の識別子が、自己の識別子と異なる場合には、
    前記受信したルート探索パケットに、自己の識別子と、前記自己の無線通信機能の稼働率を示す情報と、を追加して、前記ルート探索パケットを自己と直接通信が可能な各無線装置に送信し、
    前記ルート探索パケットに記載された前記第1の無線装置の識別子が、自己の識別子と同じである場合には、
    前記受信したルート探索パケットが経由してきた各無線装置によりそれぞれ記載された前記各無線装置の稼働率を示す情報に基づいて、前記ルート探索パケットが経由してきた通信ルートの信頼性を示す情報を算出し、
    自己を宛先として送信されてくる前記ルート探索パケットのそれぞれについて前記算出した各通信ルートの信頼性を示す情報に基づいて、前記第2の無線装置から前記第1の無線装置にデータを送信するための前記新たな通信ルートを決定し、
    前記第2の無線装置から前記第1の無線装置までの前記新たな通信ルートにおける各無線装置の識別子を含むルート探索応答パケットを、前記新たな通信ルートにおいて前記第2の無線装置側に隣接する無線装置に送信し、
    前記ルート探索応答パケットを受信した前記無線装置は、
    前記ルート探索応答パケットに記載された前記第2の無線装置の識別子が自己の識別子と異なる場合には、
    前記ルート探索応答パケットに記載された前記第1の無線装置の識別子、及び自己に前記ルート探索応答パケットを送信してきた無線装置の識別子を、それぞれ、自己の前記通信ルート管理テーブルにおける、前記データの宛先を示す前記無線装置の識別子、及び前記データの次の送信先を示す前記無線装置の識別子として記憶し、
    前記ルート探索応答パケットを、前記新たな通信ルートにおいて前記第2の無線装置側に隣接する無線装置に送信し、
    前記ルート探索応答パケットに記載された前記第2の無線装置の識別子が自己の識別子と同じ場合には、
    前記ルート探索応答パケットに記載された前記第1の無線装置の識別子、及び自己に前記ルート探索応答パケットを送信してきた無線装置の識別子を、それぞれ、自己の前記通信ルート管理テーブルにおける、前記データの宛先を示す前記無線装置の識別子、及び前記データの次の送信先を示す前記無線装置の識別子として記憶する
    ことを特徴とする無線通信システム。
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