JP2013197746A - 無線通信装置および通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線干渉を低減することを課題とする。
【解決手段】アドホックネットワークを構成する各通信ユニットは、ＧＷがブロードキャスト送信したデータを、ＧＷまたは他の通信ユニットから受信する。そして、各通信ユニットは、データが受信された場合に、ＧＷまでのホップ数などの固有情報を用いて、送信タイミングを決定する。その後、各通信ユニットは、決定された送信タイミングで、データをブロードキャスト送信する。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信装置および通信制御方法に関する。

近年、電力センサなどの各種センサで取得されたセンサデータを収集するシステムとして、アドホック通信を利用した無線ネットワークが注目されている。アドホック通信を利用する各ノードには、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスやＧＷ（Gate Way）などのネットワーク設定が不要である。また、各ノードは、無線ネットワークに配置後、自律分散的に最終宛先装置までの経路を確定する。

例えば、このような各ノードのファームウェアを更新する場合、ブロードキャスト送信によってファームウェアのダウンロードが実行される。例えば、管理装置が、無線ネットワークと管理装置とを接続するＧＷに、ファームウェアの更新データ（以下、「更新パケット」を記載する場合がある）を送信する。

続いて、ＧＷが、更新パケットをブロードキャスト送信する。そして、ＧＷから１ホップの範囲に位置する各ノードが、この更新パケットを受信し、ブロードキャスト送信で他のノードに転送する。さらに、ＧＷから２ホップの範囲に位置する各ノードが、この更新パケットを受信し、ブロードキャスト送信で他のノードに転送する。このように、ＧＷから終端のノードに到達するまで、各ノードが、ブロードキャスト送信を実行して更新パケットを隣接ノードに伝搬させていく。

特開２００５−８６６４３号公報 特開２００６−７４７９０号公報

しかしながら、従来技術では、無線ネットワークを形成する各ノードが、同じパケットをブロードキャストで送信するので、無線干渉が発生するという問題がある。

例えば、各ノードが、無線ネットワークに更新パケットをブロードキャスト送信した場合、無線ネットワークに流れる情報量は、ノード数×パケットサイズとなる。つまり、ノード数が多いほど、または、パケットサイズが大きいほど、無線ネットワーク内の情報量が多くなる。したがって、大規模なネットワークほど、無線干渉が発生し易くなる。

また、無線干渉が発生した場合、パケットロスが発生し、ノードが正常なデータを受信できなくなる。この場合、例えば、ノードは、ファームウェアを更新できない。また、無線ネットワークでは、一度トラフィックが増大すると通信不能な状態が長く続くことが多い。その場合、ファームウェアを更新できなかったノードに対しては、管理者が現地に赴いて手動で更新作業を実施することになり、作業効率が劣化する。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、無線干渉を低減できる無線通信装置および通信制御方法を提供することを目的とする。

本願の開示する無線通信装置および通信制御方法は、一つの態様において、アドホックネットワークを構成する無線通信装置の中の特定の無線通信装置がブロードキャスト送信したデータを、前記特定の無線通信装置または他の無線通信装置から受信する受信部を有する。また、本願の開示する無線通信装置および通信制御方法は、前記受信部によって前記データが受信された場合に、無線通信装置の固有情報を用いて、送信タイミングを決定する決定部を有する。本願の開示する無線通信装置および通信制御方法は、前記決定部によって決定された送信タイミングで、前記データをブロードキャスト送信する送信制御部を有する。

本願の開示する無線通信装置および通信制御方法の一つの態様によれば、無線干渉を低減できるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る無線ネットワークの全体構成例を示す図である。 図２は、定例パケットの流れを説明する図である。 図３は、各通信ユニットが記憶する経由情報の例を示す図である。 図４は、実施例１に係る通信ユニットの構成を示す機能ブロック図である。 図５は、ブロードキャストパケット受信時の処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の第１ステップを説明する図である。 図７は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の第２ステップを説明する図である。 図８は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の第３ステップを説明する図である。 図９は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の第４ステップを説明する図である。 図１０は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の第５ステップを説明する図である。 図１１は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の最終ステップを説明する図である。 図１２は、実施例１を適用した場合のブロードキャスト送信の抑止結果を説明する図である。 図１３は、ハードウェア構成例を示す図である。

以下に、本願の開示する無線通信装置および通信制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［全体構成］
図１は、実施例１に係る無線ネットワークの全体構成例を示す図である。図１に示すように、この無線ネットワークは、管理サーバ１、ＧＷ（Gate Way）５、通信ユニットＡ〜Ｆ、通信ユニットＸ〜Ｚ、通信ユニットαを有する。図１に示すように、１０台の無線通信端末およびＧＷ各々が無線通信を実行することから、電波の到達範囲が１１範囲ある。なお、ここで例示した通信ユニット、管理サーバ、ＧＷの数は、あくまで例示であり、これに限定されるものではない。

また、図１に示した無線ネットワークは、例えば、家庭で使用される電力をネットワーク経由で検針する検針システムである。各通信ユニットは、電力メータなどのセンサからセンサ値を所定の間隔で検針し、検針データを含む定例パケットを管理サーバ１のＧＷ５に送信する。管理サーバ１は、各通信ユニットから検針データを集約して管理する管理サーバである。

また、この無線ネットワークは、各通信ユニットとＧＷ５とがアドホック通信によってネットワークを構成する。具体的には、各通信ユニットおよびＧＷ５の各々が、自身が保持する経路情報や自身の情報等を含んだＨＥＬＬＯパケットなどの定期メッセージを、１ホップで接続される隣接装置との間で送受信する。そして、各通信ユニットは、ＧＷ５までの上り通信の経路のうち、例えば通信品質がよい経路を選択して、メモリ等に保持する。

ここで、図１における各通信ユニットから送信された定例パケットの経路、言い換えると上り経路を説明する。図２は、定例パケットの流れを説明する図である。図２に示すように、ＧＷ５への経路は、通信ユニットＡを経由する経路と、通信ユニットＸを経由する経路の２経路が存在する。

具体的には、通信ユニットＦから送信された定例パケットは、通信ユニットＥ、通信ユニットＤ、通信ユニットＣ、通信ユニットＢ、通信ユニットＡを経由してＧＷ５に受信される。つまり、通信ユニットＡが、ＧＷ５へ定例パケットを直接送信できる、ＧＷ５から１ホップの位置に位置する隣接ユニットである。

また、通信ユニットＺから送信された定例パケットは、通信ユニットＹ、通信ユニットＸを経由してＧＷ５に受信される。同様に、通信ユニットαから送信された定例パケットは、通信ユニットＸを経由してＧＷ５に受信される。つまり、通信ユニットＸが、ＧＷ５へ定例パケットを直接送信できる、ＧＷ５から１ホップの位置に位置する隣接ユニットである。また、この通信ユニットＸは、経路を分岐する分岐点でもある。

このような経路を構築する各通信ユニットは、ＧＷ５に向けて送信されたパケットが自ユニットに受信されるまでに経由した下位ユニットの情報を記憶する。図３は、各通信ユニットが記憶する経由情報の例を示す図である。なお、図３は、各通信ユニットが記憶する経由情報をまとめて記載したものである。図３に示すように、各通信ユニットは、「ホップ数、経由情報」を対応付けて記憶する。ここで記憶される「ホップ数」は、ＧＷ５までのホップ数を示し、「経由情報」は、自ユニットに至るまでに経由した通信ユニットの情報を示す。

図３の一例を説明すると、通信ユニットＡは、ＧＷ５までのホップ数が１である隣接ユニットである。この通信ユニットＡは、通信ユニットＢから受信した定例パケットをＧＷ５へ転送する。具体的には、通信ユニットＡは、自ユニットに至るまで、通信ユニットＦから送信されて、通信ユニットＥ、通信ユニットＤ、通信ユニットＣ、通信ユニットＢを経由してきた定例パケットを受信して、ＧＷ５へ転送する経路を保持する。同様に、通信ユニットＡは、通信ユニットＥから送信されて、通信ユニットＤと通信ユニットＣと通信ユニットＢとを経由して来た定例パケットを受信して、ＧＷ５へ転送する経路を保持する。同様に、通信ユニットＡは、通信ユニットＤから送信されて、通信ユニットＣと通信ユニットＢとを経由して来た定例パケットを受信し、ＧＷ５へ転送する経路を保持する。同様に、通信ユニットＡは、通信ユニットＣから送信されて、通信ユニットＢを経由して来た定例パケットを受信し、ＧＷ５へ転送する経路を保持する。すなわち、図３の経由情報は、通信ユニットＡの配下に、通信ユニットＢ、通信ユニットＣ、通信ユニットＤ、通信ユニットＥ、通信ユニットＦが存在することを示す。

また、通信ユニットＸは、ＧＷ５までのホップ数が１である隣接ユニットである。この通信ユニットＸは、通信ユニットＹまたは通信ユニットαから受信した定例パケットをＧＷ５へ転送する。具体的には、通信ユニットＸは、通信ユニットＺから送信されて、通信ユニットＹを経由して来た定例パケットを受信し、ＧＷ５へ転送する経路を保持する。同様に、通信ユニットＸは、通信ユニットＹから送信された定例パケットをＧＷ５へ転送する経路を保持する。同様に、通信ユニットＸは、通信ユニットαから送信された定例パケットをＧＷ５へ転送する経路を保持する。すなわち、図３の経由情報は、通信ユニットＸの配下に、通信ユニットＹ、通信ユニットＺ、通信ユニットαが存在し、通信ユニットは経路の分岐点であることを示す。

また、通信ユニットＤは、ＧＷ５までのホップ数が４である隣接ユニットである。つまり、通信ユニットＤが送信した定例パケットは、４つの通信ユニットを経由してＧＷ５へ届けられる。この通信ユニットＤは、通信ユニットＥから受信した定例パケットをＧＷ５へ転送する。具体的には、通信ユニットＤは、通信ユニットＦから送信されて、通信ユニットＥを経由して来た定例パケットを受信し、ＧＷ５へ転送する経路を保持する。同様に、通信ユニットＤは、通信ユニットＥから送信された定例パケットをＧＷ５へ転送する経路を保持する。すなわち、図３の経由情報は、通信ユニットＤの配下に、通信ユニットＥ、通信ユニットＦが存在することを示す。

このような状態において、管理サーバ１が、ファームウェアの更新ダウンロードのパケットをＧＷ５に送信する。ＧＷ５は、ファームウェアの更新ダウンロードパケット（以下、「ブロードキャストパケット」と記載する場合がある）をブロードキャスト送信したとする。

この場合、各通信ユニットは、ＧＷ５または他の通信ユニットがブロードキャスト送信した、ブロードキャストパケットを受信する。続いて、各通信ユニットは、ブロードキャストパケットが受信された場合に、自ユニットの固有情報を用いて、送信タイミングを決定する。そして、通信ユニットは、決定された送信タイミングで、ブロードキャストパケットをブロードキャスト送信する。

このように、各通信ユニットは、ブロードキャスト受信時に、ＧＷ５からのホップ数などの固有情報に基づいて送信タイミングを独自に算出し、算出した独自の送信タイミングでブロードキャスト送信を個別に実行する。したがって、ブロードキャスト送信を実行する通信ユニットの数を減らすことができ、無線干渉を低減することができる。

［通信ユニットの構成］
図４は、実施例１に係る通信ユニットの構成を示す機能ブロック図である。なお、図１に示した各通信ユニットは同様の構成を有するので、ここでは、通信ユニット１０として説明する。

図４に示すように、通信ユニット１０は、経路情報ＤＢ１０ａ、経由情報ＤＢ１０ｂ、通信制御部１１、ＨＥＬＬＯ処理部１３、定例パケット送信部１４、定例パケット受信部１５、経由情報生成部１６、定例パケット転送部１７を有する。また、通信ユニット１０は、ブロードキャストパケット受信部１８、送信タイミング決定部１９、判定部２０、ブロードキャストパケット送信部２１を有する。なお、経路情報ＤＢ１０ａ、経由情報ＤＢ１０ｂは、メモリなどの記憶装置に設けられる。また、各処理部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などが実行する処理部である。

経路情報ＤＢ１０ａは、ＧＷ５までの経路情報を記憶する。具体的には、経路情報ＤＢ１０ａが、自ユニットがＧＷ５で各種パケットを送信する際の次の宛先となる通信ユニットに関する情報を記憶する。例えば、経路情報ＤＢ１０ａは、「ＧＤ：Global Destination）、ＬＤ（Local Destination）、品質」を対応付けて記憶する。ここで、記憶される「ＧＤ」は、最終宛先を示し、「ＬＤ」は、中継先を示す情報である。なお、いずれの情報もＭＡＣ（Media Access Control）アドレスなどである。品質は、受信電波強度などの通信品質を示す情報であり、例えば数字が大きいほど品質がよい。

通信ユニット１０が通信ユニットＢである例で説明すると、経路情報ＤＢ１０ａは、「ＧＷ５、通信ユニットＡ、６０」などを記憶する。つまり、通信ユニットＢは、下位の通信ユニットから受信したＧＷ５宛てのパケットを転送する場合、または、自ユニットがＧＷ５へパケットを送信する場合、当該パケットを通信ユニットＡに送信することを示す。その後、通信ユニットＡが、当該パケットをＧＷ５へ転送する。

経由情報ＤＢ１０ｂは、ＧＷ５に向けて送信されたパケットが自ユニットに受信されるまでに経由した下位ユニットの情報を記憶する。具体的には、経由情報ＤＢ１０ｂは、図３に示した情報を記憶する。例えば、通信ユニット１０が通信ユニットＡの場合には、図３において通信ユニットに対応付けられている「ホップ数、経由情報」を記憶する。

通信制御部１１は、他の通信ユニットまたはＧＷ５との間の通信を制御する処理部である。例えば、通信制御部１１は、他の通信ユニットまたはＧＷ５からブロードキャストパケットを受信する。また、通信制御部１１は、他の通信ユニットまたはＧＷ５にブロードキャストパケットをブロードキャスト送信する。また、通信制御部１１は、他の通信ユニットから定例パケットを受信し、ＧＷ５に定例パケットを送信する。

ＨＥＬＬＯ処理部１３は、隣接ノードとの間で、ＨＥＬＬＯパケットを定期的に送受信する処理部である。具体的には、ＨＥＬＬＯ処理部１３は、経路情報ＤＢ１０ａから経路情報を読み出して、隣接ノードにブロードキャスト送信する。また、ＨＥＬＬＯ処理部１３は、隣接ノードからブロードキャスト送信されたＨＥＬＬＯパケットを受信し、当該ＨＥＬＬＯパケットから当該隣接ノードの経路情報を取り出す。このように、ＨＥＬＬＯ処理部１３は、隣接ノードと経路情報を交換することで、品質のよい上り通信の経路、言い換えると品質のよいＧＷ５への経路を選択して、経路情報ＤＢ１０ａに格納する。

また、ＨＥＬＬＯ処理部１３は、経路情報に加えて、隣接ノードから当該隣接ノードのホップ数を受信する。したがって、通信ユニット１０は、ＨＥＬＬＯ処理部１３によって特定された経路が通信ユニットＡを経由する経路である場合に、通信ユニットＡのＨＥＬＬＯパケットによってホップ数＝１を受信したとすると、自ユニットのホップ数を２と特定することができる。

定例パケット送信部１４は、定例パケットを定期的に生成してＧＷ５へ送信する処理部である。具体的には、定例パケット送信部１４は、３０分に１回の割合で、電力メータから検針データを収集する。そして、定例パケット送信部１４は、ペイロードに定例パケットを挿入した定例パケットを生成する。このとき、定例パケット送信部１４は、定例パケットのヘッダ等に自ユニットを特定する情報を含める。その後、定例パケット送信部１４は、定例パケットをＧＷ５に送信する。

例えば、通信ユニット１０が通信ユニットＤの場合で説明する。この場合、定例パケット送信部１４は、経路情報ＤＢ１０ａを参照し、ＧＷ５への経路上で次の通信ユニット（LD）が通信ユニットＥであると特定する。すると、定例パケット送信部１４は、最終宛先（GD）をＧＷ５、次の宛先（LD）を通信ユニットＥ、パケットの送信元（GS：Global Source）と転送元（LS：Local Source）の各々を通信ユニットＤに設定する。そして、定例パケット送信部１４は、上記設定を施したヘッダを含む定例パケットをＧＷ５に向けて送信する。なお、ここで送信された定例パケットは、通信ユニットＥに受信され、通信ユニットＥによってＧＷ５へ向けて転送される。

定例パケット受信部１５は、他の通信ユニットから定例パケットを受信する処理部である。具体的には、定例パケット受信部１５は、他の通信ユニットから送信された定例パケットのうち自ユニットを宛先とする定例パケット、すなわち、ＬＤに通信ユニット１０が設定されている定例パケットを受信する。そして、定例パケット受信部１５は、受信した定例パケットを経由情報生成部１６と定例パケット転送部１７の各々に出力する。なお、定例パケット受信部１５は、宛先が自ユニット以外の定例パケットについては破棄する。

経由情報生成部１６は、定例パケットに基づいて経由情報を生成して経由情報ＤＢ１０ｂを更新する処理部である。具体的には、経由情報生成部１６は、受信された定例パケットごとに、当該定例パケットが経由した通信ユニットの情報を抽出して経路情報を生成する。例えば、経由情報生成部１６は、定例パケットのヘッダ等に含まれる、通信ユニットの情報をその順番で抽出する。そして、経由情報生成部１６は、抽出した通信ユニットおよびその順番を当該定例パケットの経由情報として、経由情報ＤＢ１０ｂに格納する。

一例を挙げると、定例パケットに、通信ユニットＦ、通信ユニットＥが格納されていたとする。この場合、経由情報生成部１６は、当該定例パケットが通信ユニットＦから送信されて通信ユニットＥを経由して、自ユニットに受信されたと認識する。この結果、経由情報生成部１６は、通信ユニットＦから通信ユニットＥを経由する経路を、経由情報ＤＢ１０ｂに格納する。

また、経由情報生成部１６は、自ユニットのホップ数を計算する。具体的には、経由情報生成部１６は、ＨＥＬＬＯ処理部１３によって上位装置のホップ数が受信された場合、受信されたホップ数をインクリメントした値を、自ユニットのホップ数とする。例えば、経由情報生成部１６は、上位装置のホップ数が１であった場合、ＧＷ５から自ユニットまでのホップ数を２と算出して、経由情報ＤＢ１０ｂに格納する。

定例パケット転送部１７は、定例パケット受信部１５によって受信された定例パケットを、宛先のＧＷ５に向けて転送する処理部である。具体的には、定例パケット転送部１７は、経路情報ＤＢ１０ａを参照し、定例パケットのＬＤとＬＳを書き換えて、次の転送先に定例パケットを転送する。

例えば、通信ユニット１０が通信ユニットＢであり、通信ユニットＣから定例パケットを受信したとする。この場合、定例パケット転送部１７は、経路情報ＤＢ１０ａを参照し、ＧＷ５を宛先とした場合の転送先が通信ユニットＡであることを特定する。定例パケット転送部１７は、通信ユニットＣから受信した定例パケットのＬＤを通信ユニットＡに変更し、ＬＳを通信ユニットＢに変更して、ＧＷ５に向けて転送する。このようにして転送された定例パケットは、通信ユニットＡに受信され、通信ユニットＡによってＧＷ５へ転送される。

ブロードキャストパケット受信部１８は、ＧＷ５または他の通信ユニットがブロードキャスト送信した、ＧＷ５を送信元とするブロードキャストパケットを受信する処理部である。ブロードキャストパケット受信部１８は、通信制御部１１を介して受信したブロードキャストパケットを、送信タイミング決定部１９と判定部２０とに出力する。

送信タイミング決定部１９は、ブロードキャストパケット受信部１８によってブロードキャストパケットが受信された場合に、自ユニットのホップ数を用いて、送信タイミングを決定する処理部である。例えば、送信タイミング決定部１９は、経由情報ＤＢ１０ｂに含まれるホップ数である定数を割った値を遅延時間として算出する。

一例を挙げると、通信ユニット１０からＧＷ５までのホップ数が２であるとすると、送信タイミング決定部１９は、「遅延時間＝定数（１００ｍｓ）／２＝５０」を算出し、この遅延時間を送信タイミングと決定する。すなわち、ブロードキャストパケット受信部１８によってブロードキャストパケットが受信されてから遅延時間経過後に、ブロードキャストパケットを送信すると決定する。そして、送信タイミング決定部１９は、算出した遅延時間を判定部２０に出力する。

判定部２０は、ブロードキャストパケット受信部１８がブロードキャストパケットを受信してから遅延時間が経過するまでに、下位装置からブロードキャストパケットを受信したか否かを判定する処理部である。具体的には、判定部２０は、送信タイミング決定部１９によって算出された遅延経過が経過するまでに、自ユニットが転送した定例パケットの通信経路上に、ブロードキャストパケットをブロードキャスト送信した通信ユニットが存在するか否かを判定する。

例えば、判定部２０は、遅延時間が経過するタイミングで、それまでにブロードキャストパケット受信部１８に受信された各ブロードキャストパケットの送信元を抽出する。そして、判定部２０は、経由情報ＤＢ１０ｂに記憶される各経路の経由情報に、抽出した送信元のいずれかが含まれている場合、ブロードキャストパケットを送信しないと判定する。一方、判定部２０は、経由情報ＤＢ１０ｂに記憶される各経路の経由情報に、抽出した送信元が含まれていない経由情報が存在する場合、ブロードキャストパケットを送信すると判定する。

つまり、判定部２０は、通信ユニット１０を経由する各経路において、当該経路の下位装置がすでにブロードキャスト送信を実行している場合には、通信ユニット１０ではブロードキャスト送信を実行しないと判定する。図３で一例を説明すると、通信ユニット１０が通信ユニットＣであり、通信ユニットＥからだけブロードキャストパケットを受信しているとする。この場合、判定部２０は、通信ユニットＤを送信元とする経路には通信ユニットＥが含まれていないことから、ブロードキャスト送信を実行すると判定する。一方、通信ユニット１０が通信ユニットＣであり、通信ユニットＤからだけブロードキャストパケットを受信しているとする。この場合、判定部２０は、通信ユニットＤが各経路に含まれていることから、ブロードキャスト送信を実行しないと判定する。

また、判定部２０は、通信ユニット１０が定例パケットを送信していないユニット、すなわち終端ユニットである場合には、ブロードキャストパケットを送信しないと判定する。そして、判定部２０は、判定結果をブロードキャストパケット送信部２１に通知する。

ブロードキャストパケット送信部２１は、ブロードキャストパケットのブロードキャスト送信を実行する処理部である。例えば、ブロードキャストパケット送信部２１は、送信タイミング決定部１９によって決定されたタイミングで、判定部２０によってブロードキャスト送信を実行すると判定された場合に、ブロードキャストパケットのブロードキャスト送信を実行する。つまり、ブロードキャストパケット送信部２１は、ファームウェアの更新ダウンロードパケットの宛先をブロードキャストアドレスに設定して、ブロードキャスト送信を実行する。

一方、ブロードキャストパケット送信部２１は、送信タイミング決定部１９によって決定されたタイミングで、判定部２０によってブロードキャスト送信を実行しないと判定された場合に、ブロードキャストパケットのブロードキャスト送信を抑止する。

［処理の流れ］
図５は、ブロードキャストパケット受信時の処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、ブロードキャストパケット受信部１８がブロードキャストパケットを受信すると（Ｓ１０１）、送信タイミング決定部１９は、ホップ数などの固有情報を用いて、送信タイミングを決定する（Ｓ１０２）。

続いて、判定部２０は、通信ユニット１０が定例パケットを下位装置から受信して上位装置に転送したかを判定する（Ｓ１０３）。そして、判定部２０は、定例パケットを転送したと判定した場合（Ｓ１０３Ｙｅｓ）、Ｓ１０２で算出された送信タイミングに到達するまで待機する（Ｓ１０４）。一方、判定部２０は、定例パケットを転送していないと判定した場合（Ｓ１０３Ｎｏ）、処理を終了する。

その後、判定部２０は、送信タイミングに到達すると、送信タイミングに到達するまでの間に、他の通信ユニットからブロードキャストパケットを受信したか否かを判定する（Ｓ１０５）。

そして、判定部２０が他の通信ユニットからブロードキャストパケットを受信していないと判定した場合（Ｓ１０５Ｎｏ）、ブロードキャストパケット送信部２１は、ブロードキャストパケットをブロードキャスト送信する（Ｓ１０６）。

一方、判定部２０は、他の通信ユニットからブロードキャストパケットを受信したと判定した場合（Ｓ１０５Ｙｅｓ）、受信済みブロードキャストパケットの送信元が、経由情報ＤＢ１０ｂに記憶される各経路に含まれているか否かを判定する（Ｓ１０７）。

そして、判定部２０によって送信元が経路に含まれていないと判定された場合（Ｓ１０７Ｎｏ）、ブロードキャストパケット送信部２１は、ブロードキャストパケットをブロードキャスト送信する（Ｓ１０６）。

一方、判定部２０によって送信元が各経路に含まれていると判定された場合（Ｓ１０７Ｙｅｓ）、ブロードキャストパケット送信部２１は、ブロードキャストパケットのブロードキャスト送信を抑止する。

［具体例］
次に、図６から図１０を用いて、ブロードキャストパケットが伝播される具体例を説明する。なお、ネットワーク構成は図１と同様とする。また、通信ユニットは、図３に示した情報のうち自ユニットに関する情報を記憶するものとする。また、各通信ユニットは、図４で説明した通信ユニット１０と同様の構成を有する。

図６は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の第１ステップを説明する図である。図７は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の第２ステップを説明する図である。図８は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の第３ステップを説明する図である。図９は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の第４ステップを説明する図である。図１０は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の第５ステップを説明する図である。図１１は、ＧＷからブロードキャストパケットが送信された場合の最終ステップを説明する図である。図１２は、実施例１を適用した場合のブロードキャスト送信の抑止結果を説明する図である。

図６に示すように、ＧＷ５は、管理サーバ１から受信したファームウェアの更新ダウンロードパケットをブロードキャスト送信する。すると、ＧＷ５からの電波が届く範囲に位置する通信ユニットＡ、通信ユニットＢ、通信ユニットＸ、通信ユニットＹが、ブロードキャストパケットを受信する。

そして、ブロードキャストパケットを受信した各通信ユニットが、「定数（１００ｍｓ）／ホップ数」によって送信遅延時間を算出して、送信タイミングを決定する。具体的には、通信ユニットＡは、「１００ｍｓ／１ホップ＝１００ｍｓ」を送信遅延時間として算出する。通信ユニットＢは、「１００ｍｓ／２ホップ＝５０ｍｓ」を送信遅延時間として算出する。通信ユニットＸは、「１００ｍｓ／１ホップ＝１００ｍｓ」を送信遅延時間として算出する。通信ユニットＹは、「１００ｍｓ／２ホップ＝５０ｍｓ」を送信遅延時間として算出する。

その後、図７に示すように、ＧＷ５がブロードキャストパケットをブロードキャスト送信してから５０ｍｓ経過後に、通信ユニットＢと通信ユニットＹとが、ブロードキャストパケットをブロードキャスト送信する。すると、通信ユニットＹからの電波が届く範囲に位置するＧＷ５、通信ユニットＡ、通信ユニットＢ、通信ユニットＣ、通信ユニットＸ、通信ユニットＺが、ブロードキャストパケットを受信する。同様に、通信ユニットＢからの電波が届く範囲に位置するＧＷ５、通信ユニットＡ、通信ユニットＢ、通信ユニットＣ、通信ユニットＤ、通信ユニットＸ、通信ユニットＺが、ブロードキャストパケットを受信する。

そして、ブロードキャストパケットを受信した各通信ユニットが、「定数（１００ｍｓ）／ホップ数」によって送信遅延時間を算出して、送信タイミングを決定する。具体的には、通信ユニットＸと通信ユニットＡは、すでに送信タイミング計算済みで、「送信遅延時間１００ｍｓ」経過待ちであることから、ここでは送信タイミングを新たに決定しない。また、通信ユニットＢおよび通信ユニットＹは、互いに送信パケットを受信するが、すでに同一パケットを処理済なので、ここでは処理を実行しない。さらに、通信ユニットＺは、定例パケットの転送を行わない終端ユニットなので、ブロードキャストパケットの送信は行わないと判定する。

また、通信ユニットＣは、「１００ｍｓ／３ホップ＝３３ｍｓ」を送信遅延時間として算出する。なお、通信ユニットＣがこの処理を行っているタイミングは、ＧＷ５からブロードキャストパケットが送信されてから５０ｍｓ後である。したがって、通信ユニットＣの送信タイミングは、ＧＷ５からブロードキャストパケットが送信されてから８３ｍｓ（５０ｍｓ＋３３ｍｓ）経過後となる。

同様に、通信ユニットＤは、「１００ｍｓ／４ホップ＝２５ｍｓ」を送信遅延時間として算出する。なお、通信ユニットＤがこの処理を行っているタイミングは、ＧＷ５からブロードキャストパケットが送信されてから５０ｍｓ後である。したがって、通信ユニットＤの送信タイミングは、ＧＷ５からブロードキャストパケットが送信されてから７５ｍｓ（５０ｍｓ＋２５ｍｓ）経過後となる。

その後、図８に示すように、ＧＷ５がブロードキャストパケットをブロードキャスト送信してから７５ｍｓ経過後に、通信ユニットＤが、ブロードキャストパケットをブロードキャスト送信する。すると、通信ユニットＤからの電波が届く範囲に位置する通信ユニットＢ、通信ユニットＣ、通信ユニットＥ、通信ユニットＦ、通信ユニットＺが、ブロードキャストパケットを受信する。

そして、ブロードキャストパケットを受信した各通信ユニットが、「定数（１００ｍｓ）／ホップ数」によって送信遅延時間を算出して、送信タイミングを決定する。具体的には、通信ユニットＸと通信ユニットＡは、すでに送信タイミング計算済みで、「送信遅延時間１００ｍｓ」経過待ちであることから、ここでは送信タイミングを新たに決定しない。また、通信ユニットＢおよび通信ユニットＺは、すでに同一パケットを処理済なので、ここでは送信タイミングを新たに決定しない。さらに、通信ユニットＣは、すでに送信タイミング計算済みで、「送信遅延時間８３ｍｓ」経過待ちであることから、ここでは送信タイミングを新たに決定しない。また、通信ユニットＦは、定例パケットの転送を行わない終端ユニットなので、ブロードキャストパケットの送信は行わないと判定する。

また、通信ユニットＥは、「１００ｍｓ／５ホップ＝２０ｍｓ」を送信遅延時間として算出する。なお、通信ユニットＥがこの処理を行っているタイミングは、ＧＷ５からブロードキャストパケットが送信されてから７５ｍｓ後である。したがって、通信ユニットＥの送信タイミングは、ＧＷ５からブロードキャストパケットが送信されてから９５ｍｓ（７５ｍｓ＋２０ｍｓ）経過後となる。

その後、図９に示すように、ＧＷ５からブロードキャストパケットをブロードキャスト送信してから８３ｍｓ経過すると、通信ユニットＣが、ブロードキャストパケットをブロードキャスト送信するタイミングとなる。ところが、通信ユニットＣは、通信ユニットＤからブロードキャストパケットを受信済みである。また、図３の通信ユニットＣに対応する経由情報を参照すると、通信ユニットＤは、通信ユニットＣが保持する各経路に存在する通信ユニットである。このため、通信ユニットＣは、ブロードキャストパケットの送信タイミングとなるが、ブロードキャスト送信を実行しない。なお、通信ユニットＸと通信ユニットＡは、「送信遅延時間１００ｍｓ」経過待ちである。また、通信ユニットＥは、「送信遅延時間９５ｍｓ」経過待ちである。

その後、図１０に示すように、ＧＷ５からブロードキャストパケットをブロードキャスト送信してから９５ｍｓ経過後に、通信ユニットＥが、ブロードキャストパケットをブロードキャスト送信する。すると、通信ユニットＥからの電波が届く範囲に位置する通信ユニットＣ、通信ユニットＤ、通信ユニットＦが、ブロードキャストパケットを受信する。

そして、ブロードキャストパケットを受信した各通信ユニットが、「定数（１００ｍｓ）／ホップ数」によって送信遅延時間を算出して、送信タイミングを決定する。具体的には、通信ユニットＣ、通信ユニットＤ、通信ユニットＦは、すでに同一パケットを処理済なので、ここでは送信タイミングを新たに決定しない。このとき、通信ユニットＸと通信ユニットＡは、すでに送信タイミング計算済みで、「送信遅延時間１００ｍｓ」経過待ちであることから、ここでは送信タイミングを新たに決定しない。

その後、図１１に示すように、ＧＷ５からブロードキャストパケットをブロードキャスト送信してから１００ｍｓ経過後に、通信ユニットＡおよび通信ユニットＸが、ブロードキャストパケットをブロードキャスト送信するタイミングとなる。ところが、通信ユニットＡは、通信ユニットＢからブロードキャストパケットを受信済みである。また、図３の通信ユニットＡに対応する経由情報を参照すると、通信ユニットＢは、通信ユニットＡが保持する各経路に存在する通信ユニットである。このため、通信ユニットＡは、ブロードキャストパケットの送信タイミングとなるが、ブロードキャスト送信を実行しない。

一方、通信ユニットＸは、ブロードキャストパケットをブロードキャスト送信する。すると、通信ユニットＸからの電波が届く範囲に位置する通信ユニットＡ、通信ユニットＢ、通信ユニットＹ、通信ユニットαが、ブロードキャストパケットを受信する。

そして、ブロードキャストパケットを受信した各通信ユニットが、「定数（１００ｍｓ）／ホップ数」によって送信遅延時間を算出して、送信タイミングを決定する。具体的には、通信ユニットＡ、通信ユニットＢ、通信ユニットＹは、すでに同一パケットを処理済なので、ここでは新たに処理を実行しない。さらに、通信ユニットαは、定例パケットの転送を行わない終端ユニットなので、ブロードキャストパケットの送信は行わないと判定する。

上述したように、実施例１に係る無線ネットワークでは、ブロードキャスト送信を実行した通信ユニットから遠い位置にある通信ユニットから優先的にブロードキャストを実行する。このため、ブロードキャスト送信を実行した通信ユニットから近い位置にある通信ユニットブロードキャストを抑止することができる。すなわち、ブロードキャスト送信を実行するかどうかを各通信ユニットが自律的に判定し、送信する通信ユニットを限定することで、無線ネットワークに流れるパケットを抑制することができる。つまり、無線リソースの節約及び到達性の向上が期待できる。

また、ブロードキャストを実行する通信ユニットを削減することで、ネットワーク内のトラフィックを削減できる一方で、各通信ユニットへ該当パケットを到達させることができる。したがって、ファームウェア更新用パケットのような大容量パケットであっても、各通信ユニットへの到達性を向上させることができるので、ファームウェアを更新できないノードを減少させることができ、ファームウェア更新にかかる作業効率を向上させることもできる。

具体的には、図１２に示すように、１０台の通信ユニットのうち、５台の通信ユニットがブロードキャスト送信を実行し、残りの５台はブロードキャスト送信を抑止する。すなわち、ブロードキャストパケットがブロードキャスト送信される電波の範囲が６範囲となり、ブロードキャストパケットがブロードキャスト送信されなくなった電波の範囲が５範囲となる。図１２では、通信ユニットα、通信ユニットＡ、通信ユニットＺ、通信ユニットＣ、通信ユニットＦの各々からのブロードキャスト送信を抑制できる。このように、従来なら、ブロードキャストパケットがブロードキャスト送信される電波の範囲が１１範囲であったところを、実施例１を適用することで６範囲まで減らすことができる。この結果、無線干渉を低減できる。

また、定例パケットに格納される通信ユニットの情報に基づいて経由情報を生成するので、定期的に経由情報を更新することができ、通信ユニットの増減に追従することができる。また、ＧＷ５からホップ数に基づいて送信遅延時間を算出することができるので、複雑な関数等を用いることなく、各通信ユニットがブロードキャスト送信を実行するタイミングをずらすことができる。また、ネットワークを終端する通信ユニットは、ブロードキャスト送信を実行しないように制御することができるので、ネットワーク内のパケット数をより削減することができる。

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下に異なる実施例を説明する。

（固有情報）
実施例１では、ホップ数を用いて送信タイミングを決定する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、通信ユニットに一意に割り与えられる装置情報、製造番号などの固有情報を用いてもよい。具体的には、１００ｍｓを装置情報で割った値や装置情報を用いた関数等によって、送信遅延時間を算出してもよい。

（抑止制御）
実施例１では、所定条件に一致する通信ユニットはブロードキャスト送信を抑止する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、各通信ユニットは、ホップ数などの固有情報に基づいて送信タイミングを独自に決定し、決定した送信タイミングでブロードキャスト送信を実行してもよい。こうすることでも、各通信ユニットが、ブロードキャスト送信を実行するタイミングをずらすことができるので、無線干渉を低減できる。

（分岐ユニット）
例えば、実施例１で説明した通信ユニットＸのように、経路の分岐点に位置する通信ユニットは、ブロードキャストパケットを受信した場合、決定した送信タイミングに関係なく、遅滞なくブロードキャストパケットをブロードキャスト送信してもよい。また、経路の分岐点に位置する通信ユニットは、決定した送信タイミングを、分岐される経路の数を用いて早めるように補正してもよい。例えば、当該通信ユニットは、分岐される経路の数が２であり、送信タイミングが５０ｍｓと決定された場合、５０ｍｓ／２＝２５を算出し、送信タイミングを５０ｍｓから２５ｍｓに補正する。

また、経路の分岐点に位置する通信ユニットは、決定した送信タイミングを、分岐される経路上の通信ユニットの数を用いて早めるように補正してもよい。例えば、当該通信ユニットは、分岐される経路に位置する通信ユニットの合計数が１０であり、送信タイミングが５０ｍｓと決定された場合、５０ｍｓ／１０＝５を算出し、送信タイミングを５０ｍｓから５ｍｓに補正する。こうすることで、各経路に迅速にブロードキャストパケットを転送することができる。

（ブロードキャストパケット）
実施例１では、ファームウェアの更新ダウンロードパケットを例にして説明したが、これに限定されるものではなく、複数の通信ユニットを対象とするパケットであれば、どのようなパケットでもよい。例えば、各通信ユニットを一斉に再起動させるためのパケットなどが該当する。

また、実施例１では、ＧＷ５宛への定例パケットから経由情報を生成し、ＧＷ５から送信されたブロードキャストパケットを例にして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、通信ユニットＡ宛へのパケットから経由情報を生成し、通信ユニットＡからブロードキャスト送信されたブロードキャストパケットであっても、同様に処理することができる。

（システム）
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともできる。あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

（ハードウェア構成）
次に、通信ユニットのハードウェア構成を説明する。なお、各端末は同様の構成を有するので、ここでは、通信ユニット１００として説明する。また、ＧＷ５や管理サーバ１は、一般的な装置と同様のハードウェア構成を有するので、ここでは詳細な説明は省略する。

図１３は、ハードウェア構成例を示す図である。図１３に示すように、通信ユニット１００は、通信制御部１００ａと、ＰＨＹ（physical layer）１００ｂと、バスインタフェース部１００ｃとを有する。さらに、通信ユニット１００は、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）１００ｄと、メモリ１００ｅと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ｆとを有する。

通信制御部１００ａは、他の装置との通信を実行する処理部であり、例えば、アンテナやネットワークインタフェースカードである。ＰＨＹ１００ｂは、物理層ハードウェア部であり、物理層におけるネットワーク接続やデータ伝送に関する動作が規定され、通信制御部１００ａを介して相手装置との通信を実現する。なお、ＰＨＹ１００ｂは、ソフトウェアで実装することも可能である。

バスインタフェース部１００ｃは、ＣＰＵ１００ｆ、メモリ１００ｅ、ＰＨＹ１００ｂ、ＳＰＩ１００ｄ等の間で信号をやりとりするためのバスインタフェースである。ＳＰＩ１００ｄは、センサ５０と通信ユニット１００とを接続するインタフェースである。なお、センサ５０は、例えば電力メータ等であり、通信ユニット１００内に内蔵されていてもよい。

メモリ１００ｅは、ＲＯＭ（Read Only Member）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含み、本実施例の通信制御方法における各種処理を実現するためのプログラムや、後述する経路情報、経由情報、処理の過程で得られたデータ等を記憶する記憶装置である。ＣＰＵ１００ｆは、通信ユニット１００の各種処理を司る処理部であり、本実施例の通信制御方法における各種処理等を実行する。

また、ＣＰＵ１００ｆは、図４に示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムを読み出してＲＡＭに展開することで、図４等で説明した各機能を実行するプロセスを動作させる。すなわち、このプロセスは、ＨＥＬＬＯ処理部１３、定例パケット送信部１４、定例パケット受信部１５、経由情報生成部１６、定例パケット転送部１７と同様の機能を実行する。さらに、このプロセスは、ブロードキャストパケット受信部１８、送信タイミング決定部１９、判定部２０、ブロードキャストパケット送信部２１と同様の機能を実行する。このように通信ユニット１００は、プログラムを読み出して実行することで通信制御方法を実行する情報処理装置として動作する。

１ 管理サーバ
５ ＧＷ
１０ 通信ユニット
１０ａ 経路情報ＤＢ
１０ｂ 経由情報ＤＢ
１１ 通信制御部
１３ ＨＥＬＬＯ処理部
１４ 定例パケット送信部
１５ 定例パケット受信部
１６ 経由情報生成部
１７ 定例パケット転送部
１８ ブロードキャストパケット受信部
１９ 送信タイミング決定部
２０ 判定部
２１ ブロードキャストパケット送信部

Claims (8)

1. アドホックネットワークを構成する無線通信装置の中の特定の無線通信装置がブロードキャスト送信したデータを、前記特定の無線通信装置または他の無線通信装置から受信する受信部と、
   前記受信部によって前記データが受信された場合に、自無線通信装置の固有情報を用いて、送信タイミングを決定する決定部と、
   前記決定部によって決定された送信タイミングで、前記データをブロードキャスト送信する送信制御部と
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記特定の無線通信装置に向けて送信されたパケットが自無線通信装置に受信されるまでに経由した下位の無線通信装置の情報を記憶する記憶部と、
   前記決定部によって決定された送信タイミングで前記データがブロードキャスト送信される際に、前記記憶部に記憶される下位の無線通信装置から前記データを受信したか否かを判定する判定部と、をさらに有し、
   前記送信制御部は、前記判定部によって前記下位の無線通信装置から前記データを受信していないと判定された場合に、前記データをブロードキャスト送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記特定の無線通信装置に対して定期的に送信される定例パケットを他の無線通信装置から受信して、前記特定の無線通信装置に転送した際に、前記定例パケットに含まれる他の無線通信装置の情報を前記下位の無線通信装置として前記記憶部に格納する格納制御部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記決定部は、前記自無線通信装置から前記特定の無線通信装置までのホップ数で定数を除算した遅延時間を、前記送信タイミングとして決定し、
   前記判定部は、前記ブロードキャスト送信を受信してから遅延時間経過後に、前記下位の無線通信装置から前記データを受信したか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
5. 前記送信制御部は、前記記憶部に記憶される下位の無線通信装置の情報にしたがって、前記特定の無線通信装置から前記自無線通信装置を経由して前記下位の無線通信装置に至る経路が複数あると特定された場合には、前記送信タイミング到達前に、前記データをブロードキャスト送信することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
6. 前記送信制御部は、前記記憶部に記憶される下位の無線通信装置の情報にしたがって、前記特定の無線通信装置から前記自無線通信装置を経由して前記下位の無線通信装置に至る経路が複数あると特定された場合には、前記自無線通信装置から下位の無線通信装置までの装置数に基づいて前記送信タイミングを補正し、補正した送信タイミングで、前記データをブロードキャスト送信することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
7. 前記送信制御部は、前記記憶部に前記下位の無線通信装置の情報が記憶されていない場合には、前記データのブロードキャスト送信を抑止することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
8. アドホックネットワークを構成する無線通信装置における通信制御方法であって、
   アドホックネットワークを構成する無線通信装置の中の特定の無線通信装置がブロードキャスト送信したデータを、前記特定の無線通信装置または他の無線通信装置から受信し、
   前記データを受信した場合に、自無線通信装置の固有情報を用いて、送信タイミングを決定し、
   決定された送信タイミングで、前記データをブロードキャスト送信する
   処理を実行することを特徴とする通信制御方法。

Images