JP2010226325A - 無線ネットワークシステム通信方法および無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチホップネットワークでの中継路のグループにおいてできる限り接続数を均等にして情報伝達の効率を高めることができる無線ネットワークシステム通信方法および無線通信装置を提供すること。
【解決手段】マルチホップ通信がなされるマルチホップネットワークの通信方法において、無線通信装置１０が自身のグループに所属する全ての無線通信装置１０の個数を表す所属個数を保持しており、無線通信装置１０ｉがマルチホップネットワークに新規に接続するためのＪｏｉｎパケットを配信し、無線通信装置１０ｉから送信されたＪｏｉｎパケットを受信した無線通信装置１０ｃ、１０ｄが所属個数を含むＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを無線通信装置１０ｉに送信し、無線通信装置１０ｉが、複数のＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信した場合に所属個数が最も少ない無線通信装置１０ｃ、１０ｄを自身の上位の無線通信装置１０として選択する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信装置で構成されるマルチホップネットワークの中継路を自律的に構築するための無線ネットワークシステム通信方法および無線通信装置に関する。

近年、無線を使用したネットワークの形態として、無線通信端末同士が直接接続してネットワークを構築するアドホックネットワークというものがあり、アドホックネットワークを利用した無線ネットワークシステムが盛んに開発されている。アドホックネットワークには、データが無線通信端末を介在させて転送されるマルチホップネットワークがある。

従来のマルチホップネットワークとしては、基地局および無線局によって構成されており、無線局が、基地局から無線局までのホップ数を表すホップ数情報を取得しており、新規に接続する新規無線局がマルチホップネットワークに接続する際に、新規無線局と基地局に直接接続できる場合には、新規無線局が基地局を上位接続先無線局として選定し、基地局に直接接続できない場合には新規無線局と接続可能な無線局の中からホップ数情報により得られるホップ数が最小となる接続可能無線局を上位接続先無線局として選定し、新規無線局が、選定した上位接続先無線局と信号の送受信を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１１は、従来のマルチホップネットワークの構成および上位接続先無線局の選定を示す図である。図１１に示したマルチホップネットワークは、ツリー型であり、基地局７および無線局９ａ〜無線局９ｈによって構成されおり、中継路について２つのチャネルを有している。なお、括弧内の数値は、基地局７からのホップ数を表している。

１つ目のチャネルＡは、基地局７から無線局９ａ〜無線局９ｃまでの中継路である。もう１つ目のチャネルＢは、基地局７から無線局９ｄを介して無線局９ｅ〜無線局９ｈまでの中継路である。ここで、新規無線局９ｉは、図１１に示したマルチホップネットワーク接続する際に、無線局９ｃおよび無線局９ｄと通信可能な位置にいる。無線局９ｃが自己のホップ数を３として新規無線局９ｉに通知し、無線局９ｄが自己のホップ数を１として新規無線局９ｉに通知した場合、新規無線局９ｉは、ホップ数が最小となる無線局９ｄを上位接続先無線局として選定して無線局９ｄに接続すると共に、その後無線局９ｄと通信するようになる。

特開２００１−２３７７６４号公報（第９頁、第１２図）

しかしながら、従来のマルチホップネットワークでは、チャネルＡが３つの無線局で使用されるのに対しチャネルＢが５つの無線局で使用されるため、チャネルを使用する無線局９の数はチャネルＢのほうがチャネルＡよりも多く、新規無線局９ｉが接続する際にチャネルＢのほうに接続させると、チャネルＢを使用する無線局９の数はさらに増えてしまう。

すなわち、マルチホップネットワークでは、各チャネルを使用する無線局の数が均等になっているのが好ましいが、従来のマルチホップネットワークでは、上述したような状況で特定のチャネルに数多くの無線局が偏って接続されてしまい弊害が生じる恐れがあるという課題がある。

そこで、本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、マルチホップネットワークでの中継路のグループにおいてできる限り接続数を均等にして情報伝達の効率を高めることができる無線ネットワークシステム通信方法および無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明の無線ネットワークシステム通信方法は、中継路のグループに所属する複数の無線通信装置によって上位の該無線通信装置から下位の該無線通信装置に対してマルチホップ通信がなされ、複数の前記グループを含むマルチホップネットワークに、新規の無線通信装置が接続する際の無線ネットワークシステム通信方法において、前記無線通信装置が自身の前記グループに所属する全ての無線通信装置の個数を表す所属個数を保持する情報保持段階と、前記新規の無線通信装置が前記マルチホップネットワークに接続するための参加パケットを配信する参加パケット配信段階と、前記新規の無線通信装置から送信された参加パケットを受信した前記無線通信装置が前記所属個数を含む参加応答パケットを前記新規の無線通信装置に送信する参加応答パケット送信段階と、前記新規の無線通信装置が、複数の前記参加応答パケットを受信した場合に、最も少ない前記所属個数を含む前記参加応答パケットを送信した前記無線通信装置を自身の前記上位の無線通信装置として選択する上位選択段階と、を備えた構成を備えている。
この構成により、接続する無線通信装置が複数の参加応答パケットを受信した場合に所属個数が最も少ない無線通信装置を自身の上位の無線通信装置として選択するため、中継路のグループにおいてできる限り無線通信装置の接続数が均等になり、情報伝達の効率を高めることができる。

また、前記新規の無線通信装置は、前記参加パケット配信段階において前記参加パケットを所定回数繰り返して配信し、前記上位選択段階において、前記参加パケット配信段階で所定回数繰り返して配信するまでに複数の前記参加応答パケットを受信した場合に、最も少ない前記所属個数を含む前記参加応答パケットを送信した前記無線通信装置を自身の前記上位の無線通信装置として選択する構成を備えている。
この構成により、参加パケットを所定回数繰り返して配信した後に新規の無線通信装置が自身の上位の無線通信装置として選択するため、複数の参加応答パケットを受信する機会を増やすことができ、多くの無線通信装置の候補から上位を選択することができる。

また、本発明の無線ネットワークシステム通信方法は、最上位の前記無線通信装置が自身の前記下位の無線通信装置に関する情報を収集して前記所属個数を前記グループ毎に計算する所属個数計算段階と、前記所属個数計算段階において、前記グループの前記所属個数を該当する前記グループに所属する前記無線通信装置に通知する所属個数通知段階と、前記情報保持段階において前記所属個数通知段階で通知された前記所属個数を前記無線通信装置それぞれが保持する段階と、を備えた構成を備えている。
この構成により、簡易に所属個数を無線通信装置それぞれが保持することができる。

また、本発明の無線ネットワークシステム通信方法は、前記グループは、前記上位の無線通信装置から前記下位の無線通信装置に対してマルチホップ通信するためのチャネルに対応付いている構成を備えている。
この構成により、マルチホップネットワークの運用に容易なグループを形成することができる。

また、本発明の無線ネットワークシステム通信方法は、前記情報保持段階において、前記無線通信装置が前記所属個数に加えて前記最上位の無線通信装置からのホップ数を保持しており、前記参加応答パケット送信段階において、前記新規の無線通信装置から送信された参加パケットを受信した前記無線通信装置が前記所属個数および前記ホップ数を含む参加応答パケットを前記新規の無線通信装置に送信し、前記上位選択段階において、前記新規の無線通信装置が、複数の前記参加応答パケットを受信した場合において、前記参加応答パケットに含まれるホップ数が閾値以下の前記無線通信装置のうち、前記所属個数が最も少ない前記無線通信装置を自身の前記上位の無線通信装置として選択する構成を備えている。
この構成により、グループの所属個数に加えてホップ数の面からも判断して無線通信装置を自身の上位の無線通信装置として選択するため、マルチホップネットワークの情報伝送にかかる負荷を低減させ、情報伝達の効率を高めることができる。

本発明の無線通信装置は、グループに所属する複数の無線局によって上位の該無線局から下位の該無線局に対してマルチホップ通信がなされ、複数の前記グループを含むマルチホップネットワークに新規に接続する無線通信装置において、前記マルチホップネットワークに新規に接続するための参加パケットを配信する参加パケット配信部と、前記参加パケットを受信した前記無線局から、前記無線局が自身の前記グループに所属する全ての無線通信装置の個数を表す所属個数を含む参加応答パケットを受信する参加応答パケット受信部と、前記参加応答パケット受信部によって複数の前記参加応答パケットを受信した場合に、最も少ない前記所属個数を含む前記参加応答パケットを送信した前記無線局を自身の前記上位の無線局として選択する上位選択部と、を備えた構成を備えている。
この構成により、複数の参加応答パケットを受信した場合に所属個数が最も少ない無線通信装置を自身の上位の無線通信装置として選択するため、中継路のグループにおいてできる限り無線通信装置の接続数が均等になり、情報伝達の効率を高めることができる。

本発明は、マルチホップネットワークでの中継路のグループにおいてできる限り無線通信装置の接続数を均等にして情報伝達の効率を高めることができる無線ネットワークシステム通信方法および無線通信装置を提供するものである。

本発明の実施の形態に係るマルチホップネットワークの構成図 本発明の実施の形態に係る無線通信装置のブロック図 無線通信装置がマルチホップネットワークに新規に接続するときのシーケンス図 Ｊｏｉｎパケットを受信する無線通信装置の動作を表したフローチャート 本発明の第１の実施の形態においてＪｏｉｎパケットを送信する無線通信装置の動作を表したフローチャート 新規の無線通信装置が上位の無線通信装置として選択した後の処理を表すシーケンス図 ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信する無線通信装置の動作を表したフローチャート ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信する無線通信装置の動作を表したフローチャート 本発明の第２の実施の形態においてＪｏｉｎパケットを送信する無線通信装置の動作を表したフローチャート 新規無線通信装置が上位の無線通信装置の候補をグループが同じ無線通信装置のうちホップ数の少ない無線通信装置を選択した後の処理を表すシーケンス図 従来のマルチホップネットワークの構成および上位接続先無線局の選定を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（本発明の第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るマルチホップネットワークの構成図を示したものである。図１に示したツリー型のマルチホップネットワークは、制御装置６および無線通信装置１０ａ〜無線通信装置１０ｈによって構成されており、例えば、災害時などに緊急情報を所定の地域の住戸に伝達する無線ネットワークシステムとして使われる。制御装置６は、ツリー型のマルチホップネットワークのルートに相当するものである。

また、制御装置６は、配下に無線通信装置１０と無線で接続されており、例えば、周りに障害物が無いなど無線通信を行う上で好条件の場所に設置されている。無線通信装置１０は、例えば、住戸毎や家屋毎に配備されている。本発明の実施の形態では、本発明の無線局を無線通信装置１０として例示している。

以下の説明においては、無線通信装置１０の個々を区別する場合は、無線通信装置１０ａ〜無線通信装置１０ｉと記載する。なお、図１において、無線通信装置１０ａ〜無線通信装置１０ｉが示されているが、本発明に係る無線通信装置の数を限定するものではない。制御装置６は、無線通信装置１０と通信する複数のアンテナを有し、複数のアンテナは、本発明の実施の形態では、チャネル毎に対応している。なお、無線通信装置１０は複数のアンテナを有していなくてもよく、１本のアンテナで複数のチャネルに対応していてもよい。

図１では、チャネルＡを使用する無線通信装置１０は、無線通信装置１０ａ〜無線通信装置１０ｃであり、チャネルＢを使用する無線通信装置１０は、無線通信装置１０ｄ〜無線通信装置１０ｈである。

図１に示したマルチホップネットワークを構成する制御装置６および無線通信装置１０は、それぞれ上位下位の関係を有しており、例えば、制御装置６の下位は、無線通信装置１０ａおよび無線通信装置１０ｄである。無線通信装置１０ａの下位は、無線通信装置１０ｂであり、無線通信装置１０ｄの下位は、無線通信装置１０ｅ〜無線通信装置１０ｈである。無線通信装置１０ｂの下位は、無線通信装置１０ｃである。

逆に、無線通信装置１０ｃの上位は、無線通信装置１０ｂであり、無線通信装置１０ｅ〜無線通信装置１０ｈの上位は、無線通信装置１０ｄであり、無線通信装置１０ｂの上位は、無線通信装置１０ａであり、無線通信装置１０ａおよび無線通信装置１０ｄの上位は、制御装置６である。

制御装置６は、例えば緊急事態が発生した場合などに一斉に緊急情報を無線通信装置１０に配信する際、チャネルＡを用いる下位の無線通信装置１０ａおよびチャネルＢを用いる下位の無線通信装置１０ｄに緊急情報を送信するようになっている。このとき、無線通信装置１０ａは、受信した緊急情報を下位の無線通信装置１０ｂに送信し、無線通信装置１０ｄは、受信した緊急情報を下位の無線通信装置１０ｅ〜無線通信装置１０ｈに同時に送信するようになっている。無線通信装置１０ｂは、受信した緊急情報を下位の無線通信装置１０ｃに送信するようになっている。このように、緊急情報が無線通信装置１０に一斉に配信される。括弧内の数値は、制御装置６からのホップ数を表している。

また、本発明の実施の形態に係るチャネルは、制御用および通信用の２つの目的で用いられる。本発明の実施の形態において、一定周期の所定時間では制御用のチャネルが使用され、また制御用でない時間では通信用のチャネルが使用され、時分割してチャネルが用いられる。さらに、制御用のチャネルは、マルチホップネットワークで１つとし、通信用のチャネルは、制御装置６のアンテナ毎に対応しており、通信用のチャネルをグループに対応させている。

例えば、チャネルＡを使用する無線通信装置１０によって構成されるグループをグループＡとし、チャネルＢを使用する無線通信装置１０によって構成されるグループをグループＢとする。図１では、チャネルＡのグループの所属個数は、無線通信装置１０ａ〜無線通信装置１０ｃの３個であり、チャネルＢのグループの所属個数は、無線通信装置１０ｄ〜無線通信装置１０ｈの５個である。

通信用のチャネルは、例えば、上述したように緊急情報を一斉に配信するなどの用途や、制御装置６が各無線通信装置１０に関する情報を収集するなどの用途で用いられる。制御用のチャネルは、例えば、新規に無線通信装置１０が接続する際の無線信号の送受信や、各無線通信装置１０が自身のホップ数を知るための無線信号の送受信の用途で用いられる。

図２は、本発明の実施の形態に係る無線通信装置のブロック図を示したものである。図２に示すように、無線通信装置１０は、アンテナ２０と、アンテナ２０を介して高周波信号を送受信するＲＦ（Radio Frequency）部２１と、高周波信号と中間周波数信号とを相互に周波数変換する周波数変換部２２と、中間周波数信号を処理して無線通信装置１０の各部を後述するように機能させる信号処理部２３と、信号処理部２３によってデータが読み書きされるメモリ２４と、災害を報知する外部装置、災害検知センサ、入力機器等の少なくとも１つと無線または有線で通信するための通信インターフェイス（ＩＦ）２５と、情報を表示する表示部２６とを備えている。本発明の実施の形態では、本発明の参加パケット配信部、参加応答パケット受信部、および上位選択部を、信号処理部２３として例示している。

無線通信装置１０のメモリ２４には、上位下位の関係の下位の無線通信装置１０の識別情報（ＩＤ）が、以下に説明される方法によって既に登録されている。例えば、無線通信装置１０ｂのメモリ２４には、下位の無線通信装置１０として無線通信装置１０ｃのＩＤが登録され、上位の無線通信装置１０として無線通信装置１０ａのＩＤが登録されている。

また、メモリ２４には、無線通信装置１０自身のＩＤ、制御装置６からのホップ数、１つのグループ内に所属する全ての無線通信装置１０の所属個数、および使用チャネルの周波数などを含む個別装置情報が登録されている。

所属個数は次のように登録される。図１に示すように、制御装置６が、通信用のチャネルを介して自身の下位の無線通信装置１０から所属個数をグループ毎に収集しており、最上位の無線通信装置１０が、例えば、グループＡに所属する全ての無線通信装置１０に関する情報を収集し、収集したそれぞれの情報からグループＡの所属個数を求め、グループＡに所属する各無線通信装置１０にブロードキャストなどを用いて通知する。無線通信装置１０は、通知された所属個数をメモリ２４に登録する。なお、所属個数は、無線通信装置１０の通信ＩＦ２５に接続された入力機器からメモリ２４に登録されてもよい。

以下、図１に示したマルチホップネットワークにおいて、無線通信装置１０ｉが新規に接続するときの動作について説明する。図３は、無線通信装置１０ｉが図１に示したマルチホップネットワークに新規に接続するときのシーケンス図である。

まず、無線通信装置１０ｉがマルチホップネットワークに接続する際に、無線通信装置１０ｉは、新規に接続するためのＪｏｉｎパケットをブロードキャストする。Ｊｏｉｎパケットは、制御用チャネルで用いられる無線信号である。図３に記載のＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットもまた、制御用チャネルで用いられる無線信号である。本発明の実施の形態では、本発明の参加パケットをＪｏｉｎパケットとして例示し、本発明の参加応答パケットをＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットとして例示している。

また、無線通信装置１０ｉは、送信時間間隔でかつ所定回数繰り返してＪｏｉｎパケットを送信する。図３では、送信時間間隔を２．２秒とし、所定回数を１５回としているが、図３で示している値には本発明において限定されることはない。

ここで、Ｊｏｉｎパケットを受信することが可能な無線通信装置１０は、無線通信装置１０ｉとの距離などから、無線通信装置１０ｃや無線通信装置１０ｄであるとする。ただし、Ｊｏｉｎパケットの受信可能な無線通信装置１０は、無線通信装置１０ｉとの距離だけの条件に限らず、距離が近くても無線通信装置１０ｉとの間に障害物などが存在してパケットが受信できない場合もあるため、無線通信装置１０ｉが送信するパケットを受信できる無線通信装置１０が対象となる。

無線通信装置１０ｃや無線通信装置１０ｄは、一定期間に制御用チャネルで用いられる無線信号を受信している。制御用チャネルで用いられる無線信号を受信するときの一定期間（以下、受信時間という）は、周期的に生じる時間である。受信時間でない期間は、緊急情報などの情報を通信用チャネルで送受信する時間になる。図３では、制御用チャネルで用いられる無線信号の受信時間を３秒としている。

図３に示したように、無線通信装置１０ｃが最初にＪｏｉｎパケットを受信し、受信したＪｏｉｎパケットの応答であるＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを送信すると共に無線通信装置１０ｉのＩＤを下位の無線通信装置１０として自身のメモリ２４に記憶させる。

次に、無線通信装置１０ｉは、無線通信装置１０ｃから送信されたＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信する。ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットには、個別装置情報が含まれている。なお、図１では、チャネルＡのグループＡの無線通信装置１０の所属個数は３、チャネルＢのグループＢの無線通信装置１０の所属個数は５である。

同様に、無線通信装置１０ｄがＪｏｉｎパケットを受信し、受信したＪｏｉｎパケットの応答であるＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを送信すると共に無線通信装置１０ｉのＩＤを下位の無線通信装置１０として自身のメモリ２４に記憶させる。次に、無線通信装置１０ｉは、無線通信装置１０ｄから送信されたＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信する。

無線通信装置１０ｉは、上位の無線通信装置１０として候補に挙がった無線通信装置１０ｃおよび無線通信装置１０ｄそれぞれから受信したＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットに含まれている個別装置情報を自身のメモリ２４に記憶させる。ここで、無線通信装置１０ｉは、それぞれの個別装置情報の無線通信装置１０の所属個数を比較してグループの所属個数が最も少ない無線通信装置１０を選択するため、無線通信装置１０ｃを上位の無線通信装置１０として選択する。

図４は、Ｊｏｉｎパケットを受信する無線通信装置１０の動作を表したフローチャートである。なお、本フローチャートは、無線通信装置１０が制御用チャネルで情報を送受信するため通信用チャネルから制御用チャネルに切り替えた状態での動作を表している。

信号処理部２３は、Ｊｏｉｎパケットを受信したか否かを判定し（Ｓ１）、Ｊｏｉｎパケットを受信した場合、Ｊｏｉｎパケットを送信した無線通信装置１０を下位の無線通信装置１０としてそのＩＤを記憶する（Ｓ２）。次に、信号処理部２３は、Ｊｏｉｎパケットを送信した無線通信装置１０に、自身が管理する個別装置情報を含むＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを送信する（Ｓ３）。

図５は、Ｊｏｉｎパケットを送信する無線通信装置１０の動作を表したフローチャートである。なお、本フローチャートは、無線通信装置１０が制御用チャネルで情報を送受信するため通信用チャネルから制御用チャネルに切り替えた状態での動作を表している。

図５に示すように、新規の無線通信装置１０の信号処理部２３は、Ｊｏｉｎパケットを送信する（Ｓ１１）。Ｊｏｉｎパケットを送信した後、信号処理部２３は、送信時間間隔の間、待ち合わせ、その間にＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信したか否かを判定する（Ｓ１２）。ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信しなかった場合、過去にＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信したか否かを判定する（Ｓ１３）。過去にもＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを一度も受信していない場合、信号処理部２３は、送信時間間隔に従って引き続きＪｏｉｎパケットを送信する（Ｓ１１）。

送信時間間隔の間にＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信した場合（Ｓ１２）、信号処理部２３は、ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットに含まれている個別装置情報をメモリ２４に記憶させる（Ｓ１４）。

例えば、ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットの個別装置情報にある無線通信装置１０のＩＤでそのＩＤが制御装置６か否かがわかるようになっており、信号処理部２３は、ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを送信した装置が制御装置６であるか否かを判定する（Ｓ１５）。

ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを送信した装置が制御装置６である場合、信号処理部２３は、制御装置６を上位として選択する（Ｓ１６）。制御装置６は通常、周りに障害物が無いなど無線通信を行う上で好条件の場所に設置されているため、制御装置６から送信された無線信号の感度がほとんど良好であり、さらに、制御装置６と接続できれば制御装置６から送信される緊急情報が直に受信できる。従って、信号処理部２３は、制御装置６を上位として選択する。

ステップＳ１５で、ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを送信した装置が制御装置６でない場合、または、ステップＳ１３で、過去にＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信していた場合、信号処理部２３は、Ｊｏｉｎパケットの送信を所定回数繰り返したか否かを判定し（Ｓ１７）、所定回数繰り返していない場合、ステップＳ１３で、ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信したか否かを判定する。

Ｊｏｉｎパケットの送信を所定回数繰り返した場合において、信号処理部２３は、複数の無線通信装置１０からＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信しているとき、それぞれのＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットに含まれている個別装置情報に基づいて、グループ内に所属する無線通信装置１０の所属個数が最も少ない無線通信装置１０を上位として選択する（Ｓ１８）。なお、ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信した無線通信装置１０が１台だけだった場合、信号処理部２３は、この無線通信装置１０を上位として選択する。

図６は、新規の無線通信装置１０ｉが上位の無線通信装置１０として選択した後の処理を表すシーケンス図である。図６は、図３で説明したように新規の無線通信装置１０ｉが互いにチャネルの異なる無線通信装置１０ｃ、無線通信装置１０ｄのうち無線通信装置１０ｃを上位の無線通信装置１０として選択した後の処理を表すシーケンス図である。

例えば、制御装置６が各無線通信装置１０に関する情報を定期的に収集するときに送信されるＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットが、順次、下位の無線通信装置１０で受信され、無線通信装置１０ｃは、上位の無線通信装置１０ｂからＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信したとき、図６に示すように、下位の無線通信装置１０として記憶した無線通信装置１０ｉにＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信する。

次に、無線通信装置１０ｉは、上位の無線通信装置１０ｃから送信されたＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信したため、自身の無線通信装置１０ｉに関する情報を含めたＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＡｃｋパケットを無線通信装置１０ｃに返信する。なお、本発明の実施の形態では、本発明の監視パケットをＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットとして例示し、本発明の監視応答パケットをＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＡｃｋパケットとして例示している。

例えば、無線通信装置１０ｄは、制御装置６からＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信したとき、図６に示すように、下位の無線通信装置１０として記憶した無線通信装置１０ｉにＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信する。次に、無線通信装置１０ｉは、無線通信装置１０ｄから送信されたＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを、自身のチャネルと異なるＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットであるために受信できないか、受信したとしても応答しない。

無線通信装置１０ｄは、無線通信装置１０ｉにＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信したが、所定時間経過しても応答がないため、下位の無線通信装置１０として記憶した無線通信装置１０ｉのＩＤをメモリ２４から消去する。すなわち、下位の無線通信装置１０として登録していた無線通信装置１０ｉのＩＤを解除する。

図７は、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信する無線通信装置１０の動作を表したフローチャートである。なお、本フローチャートでは、無線通信装置１０が通信用チャネルで情報を送受信するため制御用チャネルから通信用チャネルに切り替えた状態での動作を表している。

無線通信装置１０の信号処理部２３は、通信用チャネルで上位の無線通信装置１０からＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信した後、図６に示すように、下位の無線通信装置１０にＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信する（Ｓ２１）。

信号処理部２３は、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信した無線通信装置１０からパケットを受信したか否かを判定し（Ｓ２２）、パケットを受信した場合、そのパケットがＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＡｃｋパケットであるか否かを判定する（Ｓ２３）。

受信したパケットがＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＡｃｋパケットである場合、信号処理部２３は、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＡｃｋパケットの情報に基づいて上位の無線通信装置１０にＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＡｃｋパケットを送信するなどして処理が終了となり、受信したパケットが、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＡｃｋパケットでないＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＮａｃｋパケット（ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＮａｃｋパケットについては後述する）などである場合、下位の無線通信装置１０として記憶した無線通信装置１０のＩＤをメモリ２４から消去する（Ｓ２５）。

また、ステップＳ２２で、パケットが受信されなかった場合、信号処理部２３は、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信してから所定時間が経過したか否かを判定し（Ｓ２４）、所定時間が経過した場合、下位の無線通信装置１０として記憶した無線通信装置１０のＩＤをメモリ２４から消去する（Ｓ２５）。

図８は、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信する無線通信装置１０の動作を表したフローチャートである。なお、本フローチャートでは、無線通信装置１０が通信用チャネルで情報を送受信するため制御用チャネルから通信用チャネルに切り替えた状態での動作を表している。

無線通信装置１０の信号処理部２３は、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信したとき（Ｓ３１）、例えば、受信したＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットに設定されている無線通信装置１０のＩＤと上位として記憶している無線通信装置１０のＩＤとを比較することで、受信したＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットが上位として選択した無線通信装置１０からのパケットか否かを判定する（Ｓ３２）。

受信したＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットが上位として選択した無線通信装置１０からのパケットである場合、信号処理部２３は、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＡｃｋパケットを返信し（Ｓ３３）、上位として選択した無線通信装置１０からのパケットでない場合、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＮａｃｋパケットを返信する（Ｓ３４）。なお、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＮａｃｋパケットについては後述する。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る無線ネットワークシステム通信方法および無線通信装置は、新規に接続する無線通信装置１０ｉが複数のＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを受信した場合に所属個数が最も少ない無線通信装置１０を自身の上位の無線通信装置１０として選択するため、中継路のグループにおいてできる限り無線通信装置１０の接続数が均等になり、情報伝達の効率を高めることができる。

（本発明の第２の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態では、上位の無線通信装置１０の候補を無線通信装置１０ｃおよび無線通信装置１０ｄとして実施例について説明していたが、本発明の第２の実施の形態ではこれに限定せず、マルチホップネットワークに新規に接続するときの動作を行って上位の無線通信装置１０として複数の無線通信装置１０が候補に挙がった場合の実施例について説明する。

図９は、Ｊｏｉｎパケットを送信する無線通信装置１０の動作を表したフローチャートである。なお、本発明の第２の実施の形態に係る無線通信装置を構成する部材のうち、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置を構成する部材と同じものには、同じ符号を付し、それぞれの説明を省略する。

また、図９に示しているステップＳ１１〜ステップＳ１７までの動作は、図５で説明したときの動作と同様であるため、それぞれの説明を省略する。

ステップＳ１７の後、Ｊｏｉｎパケットの送信を所定回数繰り返した場合、信号処理部２３は、ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを送信した複数の無線通信装置１０のうち、制御装置６からのホップ数が閾値以下の無線通信装置１０があるか否かを判定する（Ｓ４１）。

ステップＳ４１において、ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを送信した複数の無線通信装置１０のうちホップ数が閾値以下の無線通信装置１０がある場合、信号処理部２３は、ホップ数が閾値以下の無線通信装置１０の中から、グループ内に所属する無線通信装置１０の所属個数が最も少ない無線通信装置１０を上位として選択する（Ｓ１８）。例えば、ホップ数は小さい値を想定しており、ステップＳ１８は、例えば、特定の地域に無線通信装置１０が密集しており、それぞれの無線通信装置１０のホップ数が小さい場合などに処理されることを想定している。

ステップＳ４１において、ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケットを送信した複数の無線通信装置１０のうちホップ数が閾値以下の無線通信装置１０がない場合、信号処理部２３は、ホップ数が最も少ない無線通信装置１０を上位として選択する（Ｓ４２）。ステップＳ４２は、例えば、特定の地域に無線通信装置１０が閑散しており、それぞれの無線通信装置１０のホップ数が大きい場合などに処理されることを想定している。

なお、ステップＳ１８において、複数の無線通信装置１０の所属個数が同じであった場合、信号処理部２３は、ホップ数の最も少ない無線通信装置１０を上位として選択するようにしてもよい。さらに、複数の無線通信装置１０の所属個数およびホップ数がそれぞれ同じである場合、信号処理部２３は、無線通信装置１０のＩＤの大小など無線通信装置１０のＩＤに基づいて上位を選択するようにしてもよい。

次に説明する例では、ステップＳ１８において、複数の無線通信装置１０の所属個数が同じであった場合、新規の無線通信装置１０が、ホップ数の最も少ない無線通信装置１０を上位として選択した後の動作について説明している。

図１０は、図１で説明した新規の無線通信装置１０ｉが、上位の無線通信装置１０の候補をグループが同じ無線通信装置１０ｄ、無線通信装置１０ｈとした場合、ホップ数の少ない無線通信装置１０ｄを選択した後の処理を表すシーケンス図である。

例えば、無線通信装置１０ｄは、制御装置６からＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信したとき、図１０に示すように、下位の無線通信装置１０として記憶した無線通信装置１０ｉにＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信する。

次に、無線通信装置１０ｉは、上位の無線通信装置１０ｄから送信されたＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信したとき、無線通信装置１０ｈを上位の無線通信装置１０として選択したため、自身の無線通信装置１０ｉに関する情報を含めたＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＡｃｋパケットを無線通信装置１０ｄに返信する。

また、無線通信装置１０ｈは、無線通信装置１０ｄからＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信したとき、図１０に示すように、下位の無線通信装置１０として記憶した無線通信装置１０ｉにＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信する。次に、無線通信装置１０ｉは、無線通信装置１０ｈから送信されたＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを受信したとき、無線通信装置１０ｈを上位の無線通信装置１０として選択しなかったため、自身の上位の無線通信装置１０でないことを通知するためのＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＮａｃｋパケットを無線通信装置１０ｈに返信する。

無線通信装置１０ｈは、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＮａｃｋパケットを受信し、下位の無線通信装置１０として登録していた無線通信装置１０ｉのＩＤを解除する。なお、本発明の実施の形態では、本発明の監視否定応答パケットをＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＮａｃｋパケットとして例示している。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る無線ネットワークシステム通信方法および無線通信装置は、グループの所属個数に加えてホップ数の面からも判断して無線通信装置を自身の上位の無線通信装置１０として選択するため、マルチホップネットワークの情報伝送にかかる負荷を低減させ、情報伝達の効率を高めることができる。

また、新規に接続する無線通信装置１０ｉが、監視パケットを受信した場合においてＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信した無線通信装置１０が上位の無線通信装置１０として選択したときのものでないときに、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑパケットを送信した無線通信装置１０にＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＮａｃｋパケットを送信するため、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＮａｃｋパケットを受信した無線通信装置１０は、無線通信装置１０ｉが自身の下位でないことを把握でき、ＰｏｌｌｉｎｇＲｅｑＮａｃｋパケットの通知がない場合と比較して下位の無線通信装置１０か否かを把握する時間を減少させることができる。

６ 制御装置
７ 基地局
９ 無線局
１０ 無線通信装置
２０ アンテナ
２１ ＲＦ部
２２ 周波数変換部
２３ 信号処理部
２４ メモリ
２５ 通信インターフェイス
２６ 表示部

Claims (6)

1. 中継路のグループに所属する複数の無線通信装置（１０）によって上位の該無線通信装置から下位の該無線通信装置に対してマルチホップ通信がなされ、複数の前記グループを含むマルチホップネットワークに、新規の無線通信装置（１０ｉ）が接続する際の無線ネットワークシステム通信方法において、
   前記無線通信装置が自身の前記グループに所属する全ての無線通信装置の個数を表す所属個数を保持する情報保持段階と、
   前記新規の無線通信装置が前記マルチホップネットワークに接続するための参加パケット（Ｊｏｉｎパケット）を配信する参加パケット配信段階と、
   前記新規の無線通信装置から送信された参加パケットを受信した前記無線通信装置が前記所属個数を含む参加応答パケット（ＣｈａｎｎｅｌＩｎｆｏパケット）を前記新規の無線通信装置に送信する参加応答パケット送信段階と、
   前記新規の無線通信装置が、複数の前記参加応答パケットを受信した場合に、最も少ない前記所属個数を含む前記参加応答パケットを送信した前記無線通信装置を自身の前記上位の無線通信装置として選択する上位選択段階と、
   を備えたことを特徴とする無線ネットワークシステム通信方法。
2. 前記新規の無線通信装置は、前記参加パケット配信段階において前記参加パケットを所定回数繰り返して配信し、
   前記上位選択段階において、前記参加パケット配信段階で所定回数繰り返して配信するまでに複数の前記参加応答パケットを受信した場合に、最も少ない前記所属個数を含む前記参加応答パケットを送信した前記無線通信装置を自身の前記上位の無線通信装置として選択することを特徴とする請求項１に記載の無線ネットワークシステム通信方法。
3. 最上位の前記無線通信装置が自身の前記下位の無線通信装置に関する情報を収集して前記所属個数を前記グループ毎に計算する所属個数計算段階と、
   前記所属個数計算段階において、前記グループの前記所属個数を該当する前記グループに所属する前記無線通信装置に通知する所属個数通知段階と、
   前記情報保持段階において前記所属個数通知段階で通知された前記所属個数を前記無線通信装置それぞれが保持する段階と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線ネットワークシステム通信方法。
4. 前記グループは、前記上位の無線通信装置から前記下位の無線通信装置に対してマルチホップ通信するためのチャネルに対応付いていることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載の無線ネットワークシステム通信方法。
5. 前記情報保持段階において、前記無線通信装置が前記所属個数に加えて前記最上位の無線通信装置からのホップ数を保持しており、
   前記参加応答パケット送信段階において、前記新規の無線通信装置から送信された参加パケットを受信した前記無線通信装置が前記所属個数および前記ホップ数を含む参加応答パケットを前記新規の無線通信装置に送信し、
   前記上位選択段階において、前記新規の無線通信装置が、複数の前記参加応答パケットを受信した場合において、前記参加応答パケットに含まれるホップ数が閾値以下の前記無線通信装置のうち、前記所属個数が最も少ない前記無線通信装置を自身の前記上位の無線通信装置として選択することを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の無線ネットワークシステム通信方法。
6. グループに所属する複数の無線局によって上位の該無線局から下位の該無線局に対してマルチホップ通信がなされ、複数の前記グループを含むマルチホップネットワークに新規に接続する無線通信装置において、
   前記マルチホップネットワークに新規に接続するための参加パケットを配信する参加パケット配信部と、
   前記参加パケットを受信した前記無線局から、前記無線局が自身の前記グループに所属する全ての無線通信装置の個数を表す所属個数を含む参加応答パケットを受信する参加応答パケット受信部と、
   前記参加応答パケット受信部によって複数の前記参加応答パケットを受信した場合に、最も少ない前記所属個数を含む前記参加応答パケットを送信した前記無線局を自身の前記上位の無線局として選択する上位選択部と、
   を備えたことを特徴とする無線通信装置。

Images