JP2009004975A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単なプロトコルで通信の信頼性を確保した無線通信システムを実現する。
【解決手段】子ノード１００−９は、親ノード３００までの中継回数が最も少ない他の子ノードに情報を送信したのち所定時間中継先となる他の子ノードから情報が送信されているか測定する。その中継先となる他の子ノードから情報が送信されていないときは、テーブルに基づいて中継先となる子ノードの候補の中から親ノードまでの中継回数が次に少ない別の子ノードに切替えて情報を再送する。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報を収集する親ノードと、親ノードに対して直接又は他の子ノードを介して無線接続される複数の子ノードと、を備える無線通信システムに関する。

近年、ユビキタスネットワーク技術やその技術を利用したアプリケーションに関する研究開発が盛んである。例えば、総務省の「ユビキタスセンサーネットワーク技術に関する調査研究会」の最終報告書では、ユビキタスセンサーネットワークの将来利用イメージの一つとして、防災・災害対策分野への利用が提案されている。この防災・災害対策分野への利用では、大地震等が発生した被災地の状況を迅速に把握できるユビキタスネットワークシステム（以下、「防災ネットワークシステム」と呼ぶ）を想定している（非特許文献１）。

上述した「防災ネットワークシステム」の具体例としては、被災地の各種情報（温度、ガス、化学物質等）を収集するためのセンサが内蔵された複数の子ノードを被災地に空中から散布し、各々の子ノード及び各子ノードのセンサデータを収集する親ノードが自律的に無線ネットワークを構築するとともに、親ノードが被災地の状況を監視する監視センターに各子ノードのセンサデータを逐次送信するシステムが考えられる。

「防災ネットワークシステム」における子ノードは、小型でかつ、電池駆動の必要があるので、送信パワーを抑えた短距離無線方式が用いられ、かつ、子ノードは小型のマイクロコンピュータと少量のＲＡＭとＲＯＭで構成する必要がある。一方、各子ノードは、親ノードに逐次センサデータを送信するが、親ノードに直接センサデータを送信できない場合は、他の子ノードを中継ノードにして、かつ、効率の良い中継経路でセンサデータを送信する必要がある。さらには、人命や財産の保護そして被災地の迅速な復旧に係るために、通信の信頼性が要求され、中継ノードが故障しても、他の子ノードは通信を途絶えることなく、迂回の中継経路を利用して、親ノードにセンサデータを送信するいわゆる自律型無線ネットワークを構成する必要がある。

前述した「防災ネットワークシステム」に利用できる低消費電流化が可能な無線方式としてＺｉｇＢｅｅ（登録商標）がある。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の通信距離は通常１０ｍ〜７０ｍ程度で、通信速度は２５０ｋｂｐｓである。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）では、自律型無線ネットワーク方式としてＡＯＤＶと呼ばれる通信プロトコルを採用しており、広範囲のデータ転送を可能にしている（非特許文献２）。

「ユビキタスセンサーネットワーク技術に関する調査研究会」最終報告書，http://www.soumu.go.jp/s-news/2004/pdf/040806_4_b1.pdf ＡＯＤＶ（Ａｄ−ｈｏｃ Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｒｏｕｔｉｎｇ）：ＲＦＣ３５６１

ＡＯＤＶでは、送信元ノードが送信先ノードまでの通信経路を検索する場合は、まず、送信元ノードは、ＲＲＥＱパケットを隣接ノードに向けてブロードキャスト（これを「フラッティング」と呼ぶ）をする。ＲＲＥＱパケットを受信した隣接ノードはさらに、ＲＲＥＱパケットをフラッティングで転送し、以後、送信先ノードが発見されるまでＲＲＥＱパケットの転送が繰り返される。

送信先ノードが、ＲＲＥＱパケットを受信すると、送信元ノードにＲＲＥＰパケットを返す。このとき、各中継ノードはこの一連のパケットの送受信の中でルーティングテーブルを形成する。そして、以後、中継ノードの稼動状況に変化がなければ各ノードは自ノードのルーティングテーブルを利用して送信元ノードと送信先ノードの間でデータパケットの送受信が行われる。ここで、もし、中継ノードの稼動状況が変化し、特定のノードが移動あるいは故障した場合等は、送信元ノードあるいは中継ノードは、経路検索のためにパケットを再度フラッティングして送信先の経路を検索することになる。

一方、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）と同様に低消費電流化が可能で「防災ネットワークシステム」に利用できる無線方式に特定小電力無線がある。特定小電力無線の通信距離は３００ｍ程度で、通信速度は１２００ｂｐｓ〜４８００ｂｐｓであり、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に比べ通信距離が長くとれる利点があるが、通信速度は低速である。

また、特定小電力無線にＡＯＤＶのような高速ネットワークを前提とした通信プロトコルを採用するのは非効率的である。より詳細に説明すると、低速ネットワークでは、（１）フラッティングによる周波数帯域の占有時間が長くなり、無線ネットワーク上で輻輳が発生し、無線ネットワークの利用効率が低下する。（２）中継ノードに異常が発生した場合に、新たな経路を検索できるまでセンサデータの送信が中断する。（３）また、ＡＯＤＶなどのプロトコルを利用すると、ＲＡＭやＲＯＭのメモリ容量も増える、などの問題が発生してしまい非効率的である。（４）さらに、複数の子ノードや親ノードを被災地に大量に散布するためにも、経済的に低コストで実現できることが望ましい。本発明の目的は、以上の課題を解決することにあり、低速な無線通信であっても自律型無線ネットワーク化が可能で、かつ、従来より簡単なプロトコルで通信の信頼性を確保した無線通信システムを実現することにある。

本発明は、情報を収集する親ノードと、親ノードに対して直接又は他の子ノードを介して無線接続される複数の子ノードと、を備え、前記子ノードは、情報を収集するセンサと、無線接続可能な範囲にある他の子ノードの識別符号とその子ノードの親ノードまでの中継回数とを対応付けたテーブルを記憶する記憶装置と、を有し、前記テーブルに基づいて親ノードに対して直接又は親ノードまでの中継回数が最も少ない他の子ノードを介して自己のセンサにより収集した情報又は他の子ノードから受信した情報を送信する無線通信システムにおいて、前記子ノードは、前記親ノードまでの中継回数が最も少ない他の子ノードに情報を送信したのち所定時間中継先となる他の子ノードから前記情報が送信されているか測定し、その中継先となる他の子ノードから前記情報が送信されていないときは、前記テーブルに基づいて中継先となる子ノードの候補の中から親ノードまでの中継回数が次に少ない別の子ノードに切替えて情報を再送することを特徴とする。

また、前記情報を送信する子ノードは、中継先の子ノードが親ノードまでの中継回数が同じ回数のものが複数あるときは、より良好な無線通信が確保できる子ノードに対して前記情報を送信することが望ましい。

本発明によれば、低速な無線通信であっても自律型無線ネットワーク化が可能で、かつ、従来より簡単なプロトコルで通信の信頼性を確保した無線通信システムを実現することができる。

以下、本実施形態に係る通信システム１について、図１〜図６を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態に係る通信システム１は、「防災ネットワークシステム」を想定して説明する。まず、本実施形態に係る通信システム１の構成から説明する。

図１は、本実施形態に係る通信システム１の全体構成を示す図である。図１に示す通信システム１は、子ノード１００−１〜１００−１５、親ノード３００を備えており、公衆回線網５００を介して監視センター７００に接続されている。ここで、子ノード１００−１〜１００−１５、親ノード３００及び公衆回線網５００を接続する点線は無線回線であり、公衆回線網５００及び監視センター７００を接続する実線は有線回線であるものとする（なお、公衆回線網５００及び監視センター７００の区間は無線回線であってもよい）。

図２に子ノード１００を示す。図２に示す子ノード１００は、他の子ノード１００や親ノード３００と通信するための通信部１００ａと、各種情報を収集するセンサ部１００ｂと、を備えている。

通信部１００ａは、送受信アンテナ１１、送信部１２、受信部１３、制御部１４、表示部１５及び記憶部１６を備えている。ここで、通信部１００ａは、例えば、特定小電力無線規格（『ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ６７』、一例として、送受信周波数４２９ＭＨｚ帯、空中線電力１０ｍＷ、通信速度４８００ｂｐｓ、無線エリア半径約１００〜３００ｍ）に準拠するものとする。

送受信アンテナ１１は、他の子ノード１００との間で無線通信を行うためのアンテナである。送信部１２は、送信パケット（送信信号）の変調及び増幅を行う。受信部１３は、受信パケット（受信信号）の増幅及び復調を行う。この受信部１３は、受信パケットの受信電界強度を検出する検出回路を含んでいる（図示せず）。この検出回路により検出された受信電界強度は、後述するように、ルーティングテーブルの生成やパケット転送の際の中継ノードの選定などに用いられる。

制御部１４は、送信パケットの生成や受信パケットの復号などの信号処理を行う。表示部１５は、動作中か否かを表したり情報の転送等を示したりするＬＥＤランプにより構成されている。記憶部１６は、情報を転送する際に必要となるルーティングテーブルが格納される（ルーティングテーブルについては後述にて詳細に説明する）。

また、センサ１８は、被災地の各種情報（例えば、温度、湿度、気圧、音、ガス、化学物質などの情報）を収集するためのセンサである。また、Ａ／Ｄ変換部１７は、それらアナログの情報を制御部１４にて処理できるようデジタル化する。

次に、図３に示す親ノード３００の構成について説明する。図３に示す親ノード３００は、子ノード１００−１〜１００−１５と通信するための子ノード用通信部３００ａと、公衆回線網５００（の基地局）と通信するための公衆回線用通信部３００ｂと、を備えている。

子ノード用通信部３００ａは、前述した通信部１００ａと同様に、送受信アンテナ３１、送信部３２、受信部３３、制御部３４、表示部３５、記憶部３６を備えており、特定小電力無線規格（『ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ６７』）に準拠している。

送受信アンテナ３１は他の子ノード１００との間で無線通信を行うためのアンテナである。送信部３２は送信パケットの変調及び増幅を行う。受信部３３は受信パケットの増幅及び復調を行う。制御部３４は送信パケットの生成や受信パケットの復号などの信号処理を行う。また、表示部３５は動作中か否かを表したり情報の転送等を示したりするＬＥＤランプにより構成されている。記憶部３６は情報を他の子ノード１００−１〜１００−１５に転送する際に必要となるルーティングテーブルが格納される。

公衆回線用通信部３００ｂは、送受信アンテナ３７、送信部３８、受信部３９、外部ネットワーク制御部４１を備えている。この公衆回線用通信部３００ｂは、公衆回線網５００（の基地局）と通信するために、公衆回線網５００と同一の通信規格（例えばＷ−ＣＤＭＡ等）により構成されている。

送受信アンテナ３７は、公衆回線網５００（の基地局）との間で無線通信を行うためのアンテナである。送信部３８は、送信パケットの変調及び増幅を行う。受信部３９は受信パケットの増幅及び復調を行う。外部ネットワーク制御部４１は送信パケットの生成や受信パケットの復号などの信号処理や制御部３４との間で情報のやりとりを行う。

また、公衆回線網５００は、前述したＷ−ＣＤＭＡに準拠したセルラー方式のネットワークであり、各々の基地局が前述した親ノード３００と無線通信が可能である。また、監視センター７００は、公衆回線網５００を介して、親ノード３００から送信されてきた情報を受信する。

なお、後述するように、本発明に係る通信システム１では、中継経路にある子ノードが通信不能な場合、中継元の子ノードが、中継先の子ノードからパケットが送信されていないことを検出して他の中継先となる子ノードに切替えてパケットを転送する。これにより、本実施形態に係る通信システム１では、通信の信頼性を確保した無線通信システムを実現することができる。また、中継先の子ノードの通信不能も、後述するパケットを検出するだけでよいため、より簡単なプロトコルで通信システムを構築することができる。

図４は、本実施形態における無線パケットフォーマットの一例である。ヘッダ部４３は、当該パケットを中継送信するためのルートなどを表す部分である。データ部４５は、パケットに必要となる実際の情報（温度や親ノード３００までの中継回数等のデータ）を格納する部分である。誤り検出符号４７は、ヘッダ部４３のシステム識別符号からデータ部４５の終端までのデータを無線送信した際に、電波障害などによりデータに誤りが発生したかどうかを検出するための符号である。

ヘッダ部４３は、いくつかの情報を含んでいる。ビット同期４３１は、受信側で送信側のビットタイミング同期をとるための信号である。フレーム同期４３２は、受信側でパケットフォーマット位置を認識するための信号である。システム識別符号４３３は、当該無線パケットの送受信を行う親ノード３００、子ノード１００−１〜１００−１５を特定するための識別符号である（なお、各ノードは、自ノードに予め設定されている識別符号と異なるシステム識別符号のパケットを受信しても、そのパケットは処理しない）。

中継元識別符号４３４は、当該パケットを実際に送信した親ノード３００又は子ノード１００−１〜１００−１５の識別符号を表す。中継先識別符号４３５は、当該パケットを受信すべき親ノード３００及び子ノード１００−１〜１００−１５の識別符号である（なお、各ノードは、自ノードに予め設定されている自ノードの識別符号とは異なる中継先識別符号のパケットを受信してもそのパケットは処理しない）。

送信元識別符号４３６は、当該パケットを送信する発端となった親ノード３００又は子１００−１〜１００−１５の識別符号を表す。送信先識別符号４３７は、当該パケットを最終的に受信すべき最終端の親ノード３００又は子ノード１００−１〜１００−１５の識別符号を表す。また、送信先識別符号４３７がブロードキャスト符号と呼ばれる特別な符号ならば、どのノードでも受信すべきパケットとなる。なお、子ノード１００−１〜１００−１５は送信先識別符号４３７がブロードキャスト符号のパケットを受信しても中継はしない。

パケット種別４３８は、当該パケットがどのような内容であるのかを示すものである（パケット種別４３８の詳細については後述にて説明する）。データ長４３９は、データ部４５のバイト数を表す。データ部４５の長さはパケット種別毎に可変である。

図５にパケット種別４３８毎のデータ部４５の構成を示す。パケット種別４３８が“１”は、「イベント通知パケット」であることを示す。このときデータ部４５には温度等のセンサデータが挿入されている。また、送信元は子ノード１００−１〜１００−１５のいずれかである。

パケット種別４３８が“３”は、「中継ノード情報パケット」であることを示す。このときデータ部４５には自ノードから親ノード３００までの最小中継回数が挿入されている。また、送信元は子ノード１００−１〜１００−１５か又は親ノード３００のいずれかである。

次に、通信システム１の動作について図１〜６を用いて説明する。通信システム１は、「テーブル形成処理」や「情報転送処理」を行う。以下、各々の処理について詳細に説明する。

「テーブル形成処理」
まず、情報を他の子ノードや親ノードに転送する際に必要となるルーティングテーブルを形成する処理（以下「テーブル形成処理」と呼ぶ）について説明する。前述したように、通信システム１の子ノード１００−１〜１００−１５及び親ノード３００は、地震等が発生した被災地にヘリコプター等から空中散布される。空中散布された子ノード１００−１〜１００−１５及び親ノード３００は、図６に示すように、各々の情報を転送するためのルーティングテーブルを自律的に形成する。

まず、親ノード３００は、制御部３４にて自己の識別符号をヘッダ部４３の送信元識別符号４３６と中継元識別符号４３４に挿入し、送信先識別符号４３７をブロードキャスト符号にした中継ノード情報パケットを生成する。この中継ノード情報パケットのデータ部４５には、中継回数“０（ゼロ）”が挿入される。このように生成されたパケットは、送信部３２及び送受信アンテナ３１を介して送信される。

親ノード３００の通信可能範囲にある子ノード１００−１及び子ノード１００−２は、親ノード３００が送信したパケットを送受信アンテナ１１で受信し、受信部１３で受信電界強度を検出する。さらに、子ノード１００−１及び子ノード１００−２は、受信したパケットを受信部１３にて増幅及び復調したのち、制御部１４で所定の処理（親ノード３００の識別符号や中継回数などの検出）を行う。

子ノード１００−１は、受信した中継ノード情報パケットのヘッダ部４３とデータ部４５から親ノード３００の識別符号と中継回数の読み込み処理などをすることにより、親ノード３００の識別符号と、親ノード３００までの中継回数“０（ゼロ）”と、親ノード３００から中継ノード情報パケットを受信する際に計測した受信電界強度と、を対応付けたルーティングテーブルを形成し記憶部１６に記憶する。同様に、子ノード１００−２は、親ノード３００の識別符号と、親ノード３００までの中継回数“０（ゼロ）”と、親ノード３００から中継ノード情報パケットを受信する際に計測した受信電界強度と、を対応付けてルーティングテーブルを形成し記憶部１６に記憶する。

次に、子ノード１００−１は、通信可能範囲にある（隣接する）子ノード１００−２、１００−３、１００−５及び１００−６に対しても同様な処理を行う。すなわち、子ノード１００−１は、自己の識別符号をパケットのヘッダ部４３の送信元識別符号４３６と中継元識別符号４３４に挿入し、送信先識別符号４３７をブロードキャスト符号にした中継ノード情報パケットを生成する。この中継ノード情報パケットのデータ部４５には、親ノード３００までの中継回数“１回”が挿入される。子ノード１００−１の通信可能範囲にある子ノード１００−２、１００−３、１００−５及び１００−６は、子ノード１００−１が送信したパケットを受信する。なお、中継回数は、受信した中継回数を１つカウントアップしてから送信しているが、受信先の子ノードでカウントアップしてからルーティングテーブルを形成してもよい。

更に、ルーティングケーブルを形成した子ノード１００−２、１００−３、１００−５及び１００−６は、各々の子ノードの通信可能範囲にある（図１で隣接している）子ノード（例えば子ノード１００−２であれば、子ノード１００−１、１００−４、１００−６及び１００−７）に対して同様な処理を行う。このような処理を子ノード１００−１〜１００−１５が順次行うことにより、子ノード１００−１〜１００−１５までルーティングケーブルの形成が行われる。

また、子ノード１００−１〜１００−１５は、このような自己の識別符号と親ノード３００までの中継回数とを挿入した中継ノード情報パケットの送信を所定の時間間隔で行い、パケットを受信した子ノード１００−１〜１００−１５がその都度ルーティングテーブルの更新を行う。これにより、子ノード１００−１〜１００−１５が、図６に示すようなルーティングテーブルを形成することができる。

なお、このようなパケットの送信は所定の回数のみ行っても良いが、被災地等のような不安定な場所では通信環境の再現性が低いため、（回数を区切らず）継続的に行いルーティングテーブルを随時更新していくか、あるいは、もし、子ノード数が多いためパケット送信の衝突が懸念される場合は、子ノードが情報転送処理において、他の子ノードの故障などによる通信不能をトリガとして、各子ノードのルーティングテーブルを更新していくことが望ましい（情報転送処理については、後述にて詳細に説明する）。

「情報転送処理」
次に、子ノード１００−１〜１００−１５が、温度等の情報を監視センター７００に送信する処理（以下「情報転送処理」と呼ぶ）について説明する。ここで一例として子ノード１００−１３から親ノード３００に情報を転送する場合について説明する。なお、子ノード１００−１〜１００−１５が親ノード３００に温度等の情報を転送する場合は、イベント通知パケットが利用される。

子ノード１００−１３は、センサ１８で検出した情報（例えば温度）をＡ／Ｄ変換したのち制御部１４にてイベント通知パケットのデータ部４５に挿入する。イベント通知パケットは子ノード１００−１〜１００−１５が親ノード３００にセンサデータを送信するためのパケットである。また、制御部１４では、自己の識別符号をイベント通知パケットのヘッダ部４３の送信元識別符号４３６と中継元識別符号４３４とに挿入し、送信先識別符号４３７には親ノード３００の識別符号を、中継先識別符号４３５にはルーティングテーブルに基づいて、親ノード３００までの中継回数が最も少ない（“３”回の）子ノード１００−９の識別符号を挿入する。このように生成されたイベント通知パケットは送信部１２にて変調及び増幅されたのち送受信アンテナ１１から送信される。

ここで、子ノード１００−１３は、子ノード１００−９にイベント通知パケットが到達したか否かを確認するために、所定の時間、子ノード１００−９が次の子ノード（例えば、子ノード１００−５、１００−８、１００−１０のいずれか）に送信するイベント通知パケットの受信を試みる。具体的には、パケット種別、送信元識別符号、送信先識別符号が子ノード１００−１３が送信したイベント通知パケットと比較して一致していれば、子ノード１００−９がイベント通知パケットを受信できたとみなして処理を終了する（なお、受信不可能であった場合には後述にて説明する）。

子ノード１００−１３から送信されたイベント通知パケットを受信した子ノード１００−９は、受信したイベント通知パケットを転送する。このとき、子ノード１００−９は、自己の識別符号をイベント通知パケットのヘッダ部４３の中継元識別符号４３４に挿入し、中継先識別符号４３５には、ルーティングテーブルに基づいて、親ノード３００までの中継回数が最も少ない（“２”回の）子ノード１００−５の識別符号を挿入する。なお、送信元識別符号４３６と送信先識別符号４３７は操作しない。このように生成されたイベント通知パケットは子ノード１００−９から送信される。また、子ノード１００−９は、前述した子ノード１００−１３と同様に、子ノード１００−５にイベント通知パケットが到達したかの確認作業を行う。

ここで、子ノード１００−９は、子ノード１００−５にイベント通知パケットが到達したか否かを確認するために、所定の時間、子ノード１００−５が次の子ノード（例えば、子ノード１００−１、１００−３、１００−６、１００−８、１００−１０のいずれか）に送信するイベント通知パケットの受信を試みる。すなわち、パケット種別４３８、送信元識別符号４３６、送信先識別符号４３７が子ノード１００−９が送信したイベント通知パケットと比較して一致していれば、子ノード１００−５がイベント通知パケットを受信できたとみなして処理を終了する。

そして、子ノード１００−９から送信されたイベント通知パケットを受信した子ノード１００−５は、前述した子ノード１００−９と同様に受信したイベント通知パケットを親ノード３００までの中継回数が最も少ない（“１”回の）子ノード１００−１に転送する。さらに、子ノード１００−５から送信されたイベント通知パケットを受信した子ノード１００−１は、前述した子ノード１００−５と同様に受信したイベント通知パケットを親ノード３００に転送する。

親ノード３００は、このように子ノード１００−１から送信されたイベント通知パケットを受信する。すなわち、親ノード３００は、子ノード１００−１から送信されたイベント通知パケットを送受信アンテナ３１にて受信し、受信部３３にて増幅及び復調したのち、制御部３４にて所定の処理を施す。このように処理が施されたイベント通知パケットは、外部ネットワーク制御部４１にて前述したＷ−ＣＤＭＡ用のフォーマットに変換され、送信部３８及び送受信アンテナ３７を介して送信される。

このように親ノード３００から送信されたイベント通知パケットは、公衆回線網５００（の基地局）を介して、監視センター７００に伝送される。なお、親ノード３００は、子ノード１００−１〜１００−１５から送信された個別の情報毎に監視センター７００に伝送してもよいし、ある程度の情報を収集してから一括して監視センター７００に伝送してもよい。これらは、公衆回線網の帯域等に合わせて適宜設計するのが望ましい。

次に、中継経路にある子ノードが通信不能な場合について説明する。ここで、子ノード１００−５が、故障等の理由により通信不能な状況になったものとする。前述したのと同様に、子ノード１００−１３から親ノード３００に情報を転送する場合について説明する。

子ノード１００−１３は、前述した処理と同様に、センサ１８で検出した情報（例えば温度）をイベント通知パケットのデータ部４５に挿入し送信する。また、子ノード１００−９は、子ノード１００−１３から送信されたイベント通知パケットを受信する。子ノード１００−１３から送信されたイベント通知パケットを受信した子ノード１００−９は、受信したイベント通知パケットを子ノード１００−５に転送する。

子ノード１００−９は、子ノード１００−５にイベント通知パケットが到達したか否かを確認するために、所定の時間、子ノード１００−５からイベント通知パケットが送信されたか否かを計測する。前述したように、子ノード１００−５は、通信不能な状況である。このため、子ノード１００−９は、パケット種別４３８、送信元識別符号４３６、送信先識別符号４３７が子ノード１００−９が送信したイベント通知パケットと一致するイベント通知パケットを検出することができない。

子ノード１００−９は、子ノード１００−５から送信させるイベント通知パケットが検出されないため、子ノード１００−５にはイベント通知パケットが到達していないとみなし、ルーティングテーブルに基づいて、中継先となる子ノード１００−８及び１００−１０の候補の中から親ノード３００までの中継回数が次に少ない子ノードに切替えてイベント通知パケットを転送する。また、子ノード１００−９は、イベント通知パケットが到達していない場合に、子ノード１００−５に所定の回数再送信してもよい。

このルーティングテーブルでは、子ノード１００−８及び１００−１０は、親ノード３００までの中継回数は共に“３”回で同じである。このような場合は、子ノード１００−９は、より受信環境の良い（すなわち、受信電界強度が高い）子ノード１００−８にイベント通知パケットを転送するよう処理する。すなわち、子ノード１００−９は、ヘッダ部４３の中継先識別符号４３５に子ノード１００−８の識別符号を挿入してイベント通知パケットを転送する。

このように、再送されたイベント通知パケットは、子ノード１００−８により受信される。ここで、子ノード１００−９は、子ノード１００−８にイベント通知パケットが到達したか否かを確認するために、再度、所定の時間、子ノード１００−８が次の子ノードに送信するイベント通知パケットの受信を試みる。すなわち、パケット種別４３８、送信元識別符号４３６、送信先識別符号４３７が子ノード１００−９が送信したイベント通知パケットと比較して一致していれば、子ノード１００−８がイベント通知パケットを受信できたとみなして処理を終了する。

子ノード１００−９から送信されたイベント通知パケットを受信した子ノード１００−８は、自己の識別符号をイベント通知パケットのヘッダ部４３の中継元識別符号４３４に挿入し、中継先識別符号４３５には、ルーティングテーブルに基づいて、親ノード３００までの中継回数が最も少なく、受信電界強度の最も強い子ノード１００−３の識別符号を挿入して、イベント通知パケットを送信する。

そして、子ノード１００−８から送信されたイベント通知パケットは、子ノード１００−３及び１００−１を介して親ノード３００に転送される。親ノード３００は、子ノード１００−１３から転送されてきたイベント通知パケットを前述したのと同様に公衆回線網５００を介して監視センター７００に伝送する。

このように、通信システム１では、中継経路にある子ノード（例えば子ノード１００−５）が通信不能な状況になったとしても、中継元の子ノード（例えば子ノード１００−９）が、中継先の子ノードが通信不能であることを検出し、他の中継先となる子ノードに切替えてイベント通知パケットを転送している。このため、通信の信頼性を確保した無線通信システムを実現することができる。また、中継先の子ノードの通信不能も、所定の時間、イベント通知パケットの受信を試みればよいため、より簡単なプロトコルで通信システムを構築することができる。

本実施形態に係る通信システムの全体構成を示す図である。 本実施形態に係る子ノードの構成を示す図である。 本実施形態に係る親ノードの構成を示す図である。 本実施形態に係る無線パケットフォーマット構成を示す図である。 本実施形態に係る無線パケット種別の構成を示す図である。 本実施形態に係る子ノードに記憶されたルーティングテーブルを示す図である。

符号の説明

１１，３１，３７ 送受信アンテナ、１２，３２，３８ 送信部、１３，３３，３９ 受信部、１４，３４ 制御部、１５，３５ 表示部、１６，３６ 記憶部、１７ Ａ／Ｄ変換部、１８ センサ、４１ 外部ネットワーク制御部、１００−１〜１００−１５ 子ノード、３００ 親ノード、５００ 公衆回線網、７００ 監視センター。

Claims (2)

1. 情報を収集する親ノードと、親ノードに対して直接又は他の子ノードを介して無線接続される複数の子ノードと、を備え、
   前記子ノードは、
   情報を収集するセンサと、無線接続可能な範囲にある他の子ノードの識別符号とその子ノードの親ノードまでの中継回数とを対応付けたテーブルを記憶する記憶装置と、を有し、前記テーブルに基づいて親ノードに対して直接又は親ノードまでの中継回数が最も少ない他の子ノードを介して自己のセンサにより収集した情報又は他の子ノードから受信した情報を送信する無線通信システムにおいて、
   前記子ノードは、前記親ノードまでの中継回数が最も少ない他の子ノードに情報を送信したのち所定時間中継先となる他の子ノードから前記情報が送信されているか測定し、その中継先となる他の子ノードから前記情報が送信されていないときは、前記テーブルに基づいて中継先となる子ノードの候補の中から親ノードまでの中継回数が次に少ない別の子ノードに切替えて情報を再送することを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記情報を送信する子ノードは、中継先の子ノードが親ノードまでの中継回数が同じ回数のものが複数あるときは、より良好な無線通信が確保できる子ノードに対して前記情報を送信することを特徴とする無線通信システム。

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