JP2013243519A - 基幹無線機、無線機、マルチホップ通信システム、および、通信プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】マルチホップ通信システムの通信経路を簡単に構成すると共に、通信性能を向上させることを目的とする。
【解決手段】親機Ｐ０は、通信経路における通信状況を認識する通信状況認識部と、通信経路における通信状況に基づいて経路情報テーブルを参照し、複数通りの通信経路のうちいずれかを選択する選択部とを備える。親機Ｐ０は、選択された通信経路にパケットを送信する。子機Ｃ１〜Ｃ８は、親機Ｐ０、および、親機Ｐ０に対する通信経路を形成する複数の他の子機のうちいずれかを、通信経路上で親機側に隣接する優先・親側機および補助・親側機として決定する決定部を備える。子機Ｃ１〜Ｃ８は、優先・親側機または補助・親側機のうち、親機Ｐ０において選択された通信経路に対応する一方に基づく通信経路により、親機Ｐ０との間でパケットを送受信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基幹無線機、無線機、マルチホップ通信システム、および、通信プログラムに関し、無線通信経路を形成して通信を行う装置、システムおよびプログラムに関する。

複数の無線機の中継送信によってパケットを伝送するマルチホップ通信システムが広く用いられている。マルチホップ通信システムの通信経路には、複数の無線機のうちいずれかが起点ノードとなり、その他の無線機が分岐ノードまたは末端ノードとなるツリー形状のものがある。起点ノードはツリー形状の根幹をなす。分岐ノードは、ツリー形状の分岐点をなし、末端ノードは、ツリー形状の末端をなす。一般に、ツリー形状の通信経路を規定する情報は起点ノードの無線機に記憶され、起点ノードの無線機がパケットのルーティングに関する制御を行う。

また、マルチホップ通信システムの通信経路には、複数の無線機が網目状に結ばれたメッシュ形状のものがある。一般に、メッシュ形状の通信経路を規定する情報は、各無線機が、通信経路上で隣接する無線機のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を記憶する等、各無線機に記憶される。

以下の特許文献１には、このようなマルチホップ通信システムが記載されている。このシステムでは、通信経路を規定する経路情報が親ノードによって生成される。子ノード間の通信経路はメッシュ形状を有する。子ノードから親ノードに至る通信経路は複数通りあり、その中から通信状況が良好であるものが選択される。

特開２０１１−２２３４４２号公報

マルチホップ通信システムでは、ある無線機から他の無線機に情報を送信する場合、複数通りの通信経路から１つが選択される。メッシュ形状の通信経路が形成されるシステムでは、通信経路を選択する処理に複数の無線機が関与し、その処理は複雑である。これに対し、ツリー形状の通信経路が形成されるシステムでは、起点ノードにおける無線機が通信経路を選択する。これによって、通信経路を選択する処理が単純化される。しかし、ツリー形状の１つの枝に相当する通信経路の通信状況が良好でない場合には、システム全体の通信状況に影響が及んでしまう。

本発明は、マルチホップ通信システムの通信経路を簡単に構成すると共に、通信性能を向上させることを目的とする。

本発明は、複数の無線機との間で無線通信を行う基幹無線機であって、前記複数の無線機は、前記基幹無線機を起点ノードとし各無線機を分岐ノードまたは末端ノードとするツリー形状の通信経路を複数通り形成し、前記基幹無線機は、通信経路上で前記基幹無線機側に隣接する基幹側機として、第１無線機および第２無線機が各無線機に対して対応付けられ、複数通りの通信経路を示す経路情報と、通信経路における通信状況を認識する通信状況認識部と、通信経路における通信状況に基づいて前記経路情報を参照し、複数通りの通信経路のうちいずれかを選択する選択部と、選択された通信経路にパケットを送信するパケット送信部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る基幹無線機は、望ましくは、前記通信状況認識部は、前記複数の無線機のうちパケットを受信したものから、通信経路の末端側にパケットを送信することができない旨の通信不能情報を取得し、前記選択部は、前記通信状況認識部が前記通信不能情報を取得したときは、前記経路情報を参照し、パケットを受信した無線機の末端側に隣接する無線機の基幹側機を切り換え、先に選択されていた通信経路とは異なる通信経路を選択する。

また、本発明に係る基幹無線機は、望ましくは、前記通信状況認識部は、前記基幹無線機の末端側に隣接する無線機にパケットを送信することが可能であるか否かを判定し、前記選択部は、パケットを送信することが可能でない旨の判定がされたときは、前記経路情報を参照し、前記基幹無線機の末端側に隣接する無線機の基幹側機を切り換え、先に選択されていた通信経路とは異なる通信経路を選択する。

また、本発明に係る基幹無線機は、望ましくは、前記通信状況認識部は、前記基幹無線機の末端側に隣接する無線機にパケットを送信することが可能であるか否かを判定し、前記選択部は、パケットを送信することが可能でない旨の判定がされ、前記基幹無線機の末端側のいずれかの無線機の基幹側機を切り換えることで、前記基幹無線機から宛先の無線機に至る新たな通信経路が形成される場合には、末端側の当該無線機の基幹側機を切り換え、当該新たな通信経路を選択する。

また、本発明は、前記基幹無線機と、前記複数の無線機と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、基幹無線機との間で無線通信を行う無線機において、前記基幹無線機、および、前記基幹無線機に対する通信経路を形成する複数の中継機のうちいずれかを、通信経路上で前記基幹無線機側に隣接する第１基幹側機として決定し、さらに、前記第１基幹側機として決定されていないものを、通信経路上で前記基幹無線機側に隣接する第２基幹側機として決定する決定部と、前記第１基幹側機および前記第２基幹側機のうち、通信状況に応じて前記基幹無線機が選択した一方に基づく通信経路により、前記基幹無線機との間でパケットを送受信する送受信部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る無線機においては、望ましくは、前記決定部は、前記基幹無線機から前記無線機までの中継回数、または、前記基幹無線機との間の通信状況に応じて、前記第１基幹側機および前記第２基幹側機を決定する。

また、本発明は、複数の無線機との間で無線通信を行う基幹無線機に読み込まれる通信プログラムであって、前記複数の無線機は、前記基幹無線機を起点ノードとし各無線機を分岐ノードまたは末端ノードとするツリー形状の通信経路を複数通り形成し、前記基幹無線機は、通信経路上で前記基幹無線機側に隣接する基幹側機として、第１無線機および第２無線機が各無線機に対して対応付けられ、複数通りの通信経路を示す経路情報を有し、前記通信プログラムは、通信経路における通信状況を認識する処理と、通信経路における通信状況に基づいて前記経路情報を参照し、複数通りの通信経路のうちいずれかを選択する処理と、選択された通信経路にパケットを送信する処理と、を前記基幹無線機に実行させることを特徴とする。

また、本発明は、基幹無線機との間で無線通信を行う無線機に読み込まれる通信プログラムであって、前記基幹無線機、および、前記基幹無線機に対する通信経路を形成する複数の中継機のうちいずれかを、通信経路上で前記無線機側に隣接する第１基幹側機として決定し、さらに、前記第１基幹側機として決定されていないものを、通信経路上で前記無線機側に隣接する第２基幹側機として決定する処理と、前記第１基幹側機および前記第２基幹側機のうち、通信状況に応じて前記基幹無線機が選択した一方に基づく通信経路により、前記基幹無線機との間でパケットを送受信する処理と、を前記無線機に実行させることを特徴とする。

本発明によれば、通信経路を簡単に構成すると共に、通信性能を向上させることができる。

本発明に係るマルチホップ通信システムの構成例を示す図である。 経路情報テーブルを示す図である。 親機の構成例を示す図である。 子機の構成例を示す図である。 子機Ｃ１およびＣ２の通信経路および経路情報テーブルを示す図である。 子機Ｃ１〜Ｃ５の通信経路および経路情報テーブルを示す図である。 子機Ｃ１〜Ｃ３の配下テーブルを示す図である。 子機Ｃ４〜Ｃ６の配下テーブルを示す図である。 子機Ｃ７およびＣ８の配下テーブルを示す図である。 データ伝送用パケットの構成例を示す図である。

１．マルチホップ無線システムの構成の概要
図１には、本発明の実施形態に係るマルチホップ通信システムの構成例が示されている。マルチホップ通信システムは、複数の無線機として、親機Ｐ０および子機Ｃ１〜Ｃ８を備える。マルチホップ通信システムは、例えば、テレメータシステムに用いられる。この場合、子機Ｃ１〜Ｃ８は、水道メータ、ガスメータ、電力量メータ等、親機Ｐ０から離れた位置にある計測器に設けられ、計測値を取得する。親機Ｐ０は、子機Ｃ１〜Ｃ８にマルチホップ通信によってパケットを送信させ、各子機から計測値を回収する。

親機Ｐ０および子機Ｃ１〜Ｃ８は、優先的な通信経路として図１の実線で表される優先的経路を形成し、補助的な通信経路として図の破線で表された補助的経路を形成する。優先的経路は、通常時に用いられ、補助的経路は、優先的経路の通信状況が良好でない場合に用いられる。

ここで、通信経路が形成されている状態とは、親機側に隣接する無線機（親側機）が、各子機に対して決定されている状態をいう。親機と直接的に無線通信を行う子機については、親機が親側機となる。また、親機との間に中継用の他の子機が介在する子機については、中継用の他の子機が親側機となる。本実施形態においては、優先的経路および補助的経路の２種類の通信経路を形成するため、各子機に対し、２台の親側機として優先・親側機および補助・親側機が決定されている。図１の優先的経路および補助的経路を示す直線の傍らに付された点は、点が付された側の無線機が、点が付されていない側の無線機を親側機として決定したことを示している。

親機および子機は、他の無線機から受信したパケットに記述されている送信先ＩＤと、自らのＩＤとが一致するときに、そのパケットに対する処理を実行し、他の無線機から受信したパケットに記述されている送信先ＩＤと、自らのＩＤとが一致しないときは、そのパケットに対する処理を実行しない。したがって、パケットを送信する無線機において、通信経路に従った送信先ＩＤが設定されることで、通信経路に沿ってパケットが伝送される。

優先的経路のみに着目すれば、本発明の実施形態に係るマルチホップ通信システムにおいては、親機Ｐ０を起点ノードとし、子機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ６を分岐ノードとし、さらに、子機Ｃ４、Ｃ５、Ｃ７およびＣ８を末端ノードとしたツリー形状の通信経路が形成されているといえる。

親機Ｐ０は、通信経路を示す経路情報テーブルを記憶する。図２には、図１に示される通信経路に対応する経路情報テーブルが示されている。ここでは、親機Ｐ０には、ＩＤとしてＩＤ０が割り当てられ、子機Ｃ１〜Ｃ８には、ＩＤとして、それぞれ、ＩＤ１〜ＩＤ８が割り当てられている。経路情報テーブルにおいては、各子機のＩＤに対し、２台の親側機のＩＤとして優先・親側機ＩＤおよび補助・親側機ＩＤが対応付けられている。

親機は、パケットを送信するときは、経路情報テーブルを参照し、パケットの宛先の子機に至るまでの通信経路を決定する。後述する経路切り換え処理を実行しない限り、親機は、各子機のＩＤに対応付けられた優先・親側機ＩＤを参照し、通信経路を決定する。

例えば、子機Ｃ６にパケットを送信する場合には、親機Ｐ０は、ＩＤ６に優先・親側機ＩＤとして対応付けられたＩＤ３を取得する。そして、ＩＤ３に優先・親側機ＩＤとして対応付けられたＩＤ１を取得し、さらに、ＩＤ１に優先・親側機ＩＤとして対応付けられた親機Ｐ０自らのＩＤ０を取得する。これによって、親機Ｐ０は、子機Ｐ６にパケットを送信する通信経路として、子機Ｃ１から子機Ｃ３を経て子機Ｃ６に至る通信経路を決定する。親機Ｐ０は、この通信経路でパケットを送信すべき旨の情報をパケットに含ませて、子機Ｃ１にそのパケットを送信し、子機Ｃ１およびＣ３に中継を行わせ、子機Ｃ６にパケットを送信する。

２．親機および子機の構成
図３には親機Ｐの構成例が示されている。親機Ｐは、親機制御部１０、親機送受信部１２、インターフェース２０および、メモリ１４を備える。親機制御部１０は、メモリ１４に記憶された親機通信プログラム１８に応じた処理を実行する。親機制御部１０は、パケットを生成し、親機送受信部１２にパケットを送信させる。また、親機制御部１０は、親機送受信部１２が受信したパケットを取得し、そのパケットに対する処理を実行する。インターフェース２０は、外部のコンピュータ２２を親機制御部１０に接続する。親機制御部１０は、コンピュータ２２の制御に基づいて、メモリ１４に記憶された経路情報テーブル１６を参照し、パケットのルーティングに関する処理を実行してもよい。

図４には子機Ｃの構成例が示されている。子機Ｃは、子機制御部２６、子機送受信部２８、計測器２４、および、メモリ３０を備える。子機制御部２６は、メモリ３０に記憶された子機通信プログラム３４に応じた処理を実行する。子機制御部２６は、子機送受信部２８が受信したパケットを取得し、そのパケットに対する処理を実行する。また、子機制御部２６は、パケットを生成し、子機送受信部２８にパケットを送信させる。計測器２４によって取得された計測値を送信する場合には、子機制御部２６は、計測器２４から計測値を読み込み、その計測値をパケットに記述する。そして、そのパケットを子機送受信部２８に送信させる。メモリ３０には、優先・親側機ＩＤ３６、および、補助・親側機ＩＤ３８の他、後述の配下テーブル３２が記憶される。

親機Ｐの親機制御部１０、および、子機Ｃの子機制御部２６が、パケットの送受信に関する制御を行うことで、以下に説明するマルチホップ通信システムにおける各処理が実行される。

３．経路形成処理
（１）経路形成処理の目的
本実施形態に係るマルチホップ通信システムでは、通信経路に従ってパケットが送信され、親機と各子機との間で通信が行われる。親機は、各子機から送信されたパケットを受信し、各子機から情報を回収する。このようなパケットの伝送が行われる前には、通信経路が形成され、親機において経路情報テーブルの内容が記憶されている必要がある。そこで、本実施形態に係るマルチホップ通信システムにおいては、次のような経路形成処理が実行される。

（２）第１階層の子機の決定
初めに親機は、自らを親側機とする第１階層の子機を決定するため、検索パケットをブロードキャスト（同報送信）する。ここで、第ｎ階層の子機とは、優先的経路に沿った親機までの中継回数がｎ−１回の子機をいう。

検索パケットを受信した子機は、検索パケットに対して応答するパケットとして、加入要求パケットを親機に送信する。親機は、加入要求パケットを受信すると、それに含まれる送信元のＩＤを取得し、取得したＩＤに親機自らのＩＤを優先・親側機ＩＤとして対応付け、この対応関係を経路情報テーブルに登録する。親機は、加入要求パケットを送信した子機に対し、加入応答パケットを送信する。加入応答パケットを受信した子機は、それに含まれる送信元のＩＤを優先・親側機ＩＤとして記憶し、優先・親側機の決定を完了する。

なお、検索パケットの受信信号レベルが所定の閾値に満たない子機は、加入要求パケットを送信しない。また、親機は、加入要求パケットの受信信号レベルが所定の閾値に満たない場合には、その加入要求パケットに対する処理を実行しない。これによって、第１階層の子機の数が制限される。

図５（ａ）には、子機Ｃ１およびＣ２が第１階層の子機として決定され、親機Ｐ０と子機Ｃ１との間、および、親機Ｐ０と子機Ｃ２との間に優先的経路が形成された様子が示されている。図５（ｂ）には、この段階で親機Ｐ０が有する経路情報テーブルが示されている。

（３）第２階層の子機の決定、および、補助的経路の形成
次に、親機は、第１階層の各子機に検索指令パケットを送信する。検索指令パケットを受信した第１階層の子機は、自らを優先・親側機とする第２階層の子機、および、自らを補助・親側機とする子機を決定するため、検索パケットをブロードキャストする。

第１階層の子機からの検索パケットを受信した、優先・親側機を決定していない子機は、検索パケットに対して応答するパケットとして、加入要求パケットを検索パケットの送信元の第１階層の子機に送信する。第１階層の子機は、加入要求パケットに含まれるＩＤを取得し、取得したＩＤに優先・親側機ＩＤとして自らのＩＤを対応付け、自らの配下テーブルに登録する。

ここで、配下テーブルとは、自らよりも末端側にある他の子機に関する経路情報を示すテーブルをいう。配下テーブルは、自らよりも末端側にある他の子機に関する対応関係が、親機が有する経路情報テーブルから抽出されたものに相当する。

配下テーブルを更新した後、第１階層の子機は、加入要求パケットを送信した子機に対し、加入応答パケットを送信する。加入応答パケットを受信した子機は、それに含まれる送信元のＩＤを優先・親側機ＩＤとして記憶し、優先・親側機の決定を完了する。

他方、第１階層の子機からの検索パケットを受信した、優先・親側機を既に決定している子機は、検索パケットに対して応答するパケットとして、補助・加入要求パケットを検索パケットの送信元の第１階層の子機に送信する。第１階層の子機は、補助・加入要求パケットに含まれるＩＤを取得し、取得したＩＤに、補助・親側機ＩＤとして自らのＩＤを対応付け、配下テーブルに登録する。第１階層の子機は、補助・加入要求パケットを送信した子機に対し、補助・加入応答パケットを送信する。補助・加入応答パケットを受信した子機は、それに含まれる送信元のＩＤを補助・親側機ＩＤとして記憶し、補助・親側機の決定を完了する。

第１階層の子機を補助・親側機として決定した子機は、補助・親側機としての第１階層の子機に自らの配下テーブルの内容を送信する。第１階層の子機は、これに応じて自らの配下テーブルを更新する。

なお、第１階層の子機からブロードキャストされた検索パケットの受信信号レベルが所定の閾値に満たない子機は、加入要求パケット、または、補助・加入要求パケットを送信しない。また、第１階層の子機は、加入要求パケット、または、補助・加入要求パケットの受信信号レベルが所定の閾値に満たない場合には、その加入要求パケット、または、補助・加入要求パケットに対する処理を実行しない。これによって、第２階層の子機の数、および、第１階層の子機を補助・親側機とする子機の数が制限される。

第１階層の各子機は、配下テーブルを更新した後、検索指令パケットに対する応答として応答パケットを親機に送信する。この応答パケットには、第１階層の各子機の配下テーブルに関する情報が含まれる。応答パケットを受信した親機は、応答パケットに基づいて経路情報テーブルを更新する。

図６（ａ）には、子機Ｃ３、Ｃ４およびＣ５が第２階層の子機として決定され、子機Ｃ１と子機Ｃ３との間、子機Ｃ１と子機Ｃ４との間、および、子機Ｃ２と子機Ｃ５との間に優先的経路が形成された様子が示されている。さらに、子機Ｃ２が子機Ｃ１に対する補助・親側機として決定され、子機Ｃ１が子機Ｃ２に対する補助・親側機として決定された様子が示されている。図６（ｂ）には、この段階で親機Ｐ０が有する経路情報テーブルが示されている。

（４）第３階層の子機の決定、および、補助的経路の形成
次に、親機は、第１階層の各子機の中継により、第２階層の各子機に検索指令パケットを送信する。検索指令パケットを受信した第２階層の子機は、自らを優先・親側機とする第３階層の子機、および、自らを補助・親側機とする子機を決定するため、検索パケットをブロードキャストする。

そして、第２階層の子機は、第１階層の子機が実行した処理と同様の処理によって、自らの配下テーブルを更新する。そして、配下テーブルを更新した後、応答パケットを第１階層の子機の中継により親機に送信する。この応答パケットには、第２階層の各子機の配下テーブルに関する情報が含まれる。応答パケットを中継する第１階層の各子機は、応答パケットに基づいて自らの配下テーブルを更新する。また、応答パケットを受信した親機は、応答パケットに基づいて経路情報テーブルを更新する。

（５）まとめ
このように、親機は、検索パケットをブロードキャストし、子機からの加入要求パケットを受信して、自らを優先・親側機とする第１階層の子機を決定する。また、親機は、第２階層以降の子機の決定に際しては、それより上階層の子機の中継により検索指令パケットを送信する。これに応じて、最後に決定された階層の子機は、検索パケットのブロードキャスト、加入要求パケットの受信、および、加入応答パケットの送信を行い、それよりも下位の階層の子機を決定する。さらに、補助・加入要求パケットの受信、および、補助・加入応答パケットの送信を行い、自らを補助・親側機とする子機を決定する。

第１階層の子機は親機に直接、そして、第２階層より下位の各階層の子機は、上位の階層の子機の中継によって親機に応答パケットを送信し、応答パケットを受信した親機は、経路情報テーブルを更新する。また、応答パケットを中継する各階層の子機は配下テーブルを更新する。

また、補助・親側機を決定した子機は、補助・親側機に、自らの配下テーブルの内容を送信する。補助・親側機は、これに応じて自らの配下テーブルまたは経路情報テーブルを更新する。

検索パケットを受信した各子機が実行する処理の観点からは、この処理は次のように説明される。優先・親側機を決定していない場合には、子機は、検索パケットの受信によりその検索パケットを送信した親機または上位の階層の子機を優先・親側機として決定し、親機または上位の階層の子機に加入要求パケットを送信する。そして、加入要求パケットに対する応答として送信された加入応答パケットの受信により、優先・親側機ＩＤを取得し、記憶する。

優先・親側機を既に決定している場合には、子機は、検索パケットの受信によりその検索パケットを送信した親機または子機を補助・親側機として決定し、補助・加入要求パケットを送信する。そして、補助・加入要求パケットに対する応答として送信された補助・加入応答パケットの受信により、補助・親側機ＩＤを取得し、記憶する。

すなわち、検索パケットを受信する各子機は、親機（基幹無線機）、および、親機に対する通信経路を形成する複数の他の子機（中継機）のうちいずれかを、通信経路上で親機側に隣接する優先・親側機（第１基幹側機）として決定し、さらに、優先・親側機として決定されていないものを、通信経路上で親機側に隣接する補助・親側機（第２基幹側機）として決定する決定部を子機制御部に備えている。

経路形成処理によって、親機は、経路情報テーブルを更新し、各子機はそれぞれの配下テーブルを更新する。これによって、図１に示される優先的通信経路および補助的通信経路が形成され、図２に示される経路情報テーブルが親機Ｐ０に記憶される。また、図１に示される通信経路が形成されている状態において、子機Ｃ１〜Ｃ８には、それぞれ、図７（Ｃ１）〜（Ｃ３）、図８（Ｃ４）〜（Ｃ６）、および、図９（Ｃ７）および（Ｃ８）に示される配下テーブルが記憶される。

（６）中継回数に基づく通信経路の形成
なお、各子機は、親機までの中継回数ができるだけ少ない他の子機を、親側機として優先的に決定する処理を実行してもよい。この場合、検索パケットは、これをブロードキャストする子機と親機との間の中継回数を示す数値を含ませたものとする。

親機は、ブロードキャストする検索パケットに中継回数として０を含ませる。また、第１階層以下の各子機は、ブロードキャストする検索パケットに、親機までの中継回数に１を加算した数値を中継回数として含ませる。検索パケットを受信した子機は、それに含まれる中継回数に基づいて、検索パケットの送信元の子機を親側機とした場合の親機までの中継回数を求める。

検索パケットを受信した子機は、優先・親側機または補助・親側機を既に決定していた場合であっても、親機までの中継回数がより少ない優先・親側機または補助・親側機が決定可能である場合には先の決定を取り消し、改めて優先・親側機または補助・親側機を決定する。これに伴い、その子機の上位の階層の子機が有する配下テーブル、および、親機が有する経路情報テーブルが更新される。

このような処理を実行すると、経路形成処理を１回実行しただけでは、通信経路の両端の無線機が互いのＩＤを認識せず、誤ったＩＤを認識する等、形成される通信経路が不完全となる場合がある。そのため、経路形成処理を複数回に亘って実行して各テーブルの内容を収束させ、通信経路を一義的に形成する処理を実行してもよい。

（７）複数の補助・親側機を決定する処理
上記では、各子機が、１つの補助・親側機を決定する処理について説明した。このような構成の他、各子機が、複数の補助・親側機を決定する処理を採用してもよい。この場合、各子機は、１つ目の補助・親側機を既に決定している場合であっても、検索パケットを受信することで、２つ目以降の補助・親側機を決定する。この場合、経路情報テーブルおよび配下テーブルは、子機のＩＤに複数の補助・親側機のＩＤとが対応付けられたものとなる。

４．パケット伝送処理
（１）データ伝送用パケット
親機が宛先の子機にデータ伝送用パケットを送信する処理について説明する。データ伝送用パケットは、上記の検索パケット、加入要求パケット、加入応答パケット、補助・加入要求パケット、補助・加入応答パケット、検索指令パケット、および、応答パケットのような経路形成を目的とするパケットとは異なり、データの伝送を目的とするパケットである。

図１０には、データ伝送用パケットの構成例が示されている。データ伝送用パケットは、送信元ＩＤ記述部、送信先ＩＤ記述部、制御情報記述部、通信経路情報記述部、および、データ記述部を備える。

送信元ＩＤ記述部には、データ伝送用パケットの送信元の無線機のＩＤが送信元ＩＤとして記述される。送信先ＩＤ記述部には、通信経路上で隣接する、データ伝送用パケットの送信先の無線機のＩＤが送信先ＩＤとして記述される。

制御情報記述部には、データ伝送用パケットを受信した無線機を制御するための情報が記述される。通信経路情報記述部には、データ伝送パケットが伝送される経路を示す通信経路情報が記述される。通信経路情報は、例えば、（ＩＤ０，ＩＤ１，・・・，ＩＤｊ，・・・ＩＤｎ）のように、データ伝送用パケットの送信源としての親機Ｐ０、データ伝送用パケットの中継を行う子機Ｃ１・・・Ｃｊ・・・、および、宛先の子機Ｃｎの各ＩＤが順に配列された情報とする。データ記述部には、伝送の対象とする任意のデータが記述される。

（２）データ伝送用パケットの送信
初めに、親機は、経路情報テーブルを参照し、データ伝送用パケットの宛先の子機に至るまでの通信経路を決定し、通信経路情報を生成する。すなわち、宛先のＩＤに対応付けられた優先・親側機ＩＤ、その優先・親側機ＩＤと同一のＩＤに対応付けられた優先・親側機ＩＤ、さらに、その優先・親側機ＩＤと同一のＩＤに対応付けられた優先・親側機ＩＤ・・・・というように、優先・親側機ＩＤを順に辿って取得し、親機自らのＩＤが取得されるまでの一連のＩＤを取得する。

例えば、親機Ｐ０が子機Ｃ６を宛先としてパケットを送信する場合について説明する。親機は、図２に示される経路情報テーブルを参照して、ＩＤ６に優先・親側機ＩＤとして対応付けられたＩＤ３を取得する。そして、ＩＤ３に優先・親側機ＩＤとして対応付けられたＩＤ１を取得する。さらに、ＩＤ１に優先・親側機ＩＤとして対応付けられた親機自らのＩＤ０を取得する。これによって、親機Ｐ０は、子機Ｃ６にデータ伝送用パケットを送信する通信経路として、子機Ｃ１および子機Ｃ３を経て子機Ｃ６に至る通信経路を決定し、通信経路情報を生成する。上記の例に従えば、通信経路情報は、（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６）となる。

親機は、データ伝送用パケットを生成し、送信元ＩＤ記述部に自らのＩＤを記述し、通信経路情報において自らのＩＤの次に記述されているＩＤを送信先ＩＤ記述部に記述する。また、送信先の子機を制御するための情報を制御情報記述部に記述し、通信経路情報を通信経路情報記述部に記述する。そして、伝送対象のデータをデータ記述部に記述する。親機は、各記述部に必要な情報が記述されたデータ伝送用パケットを送信する。

（３）データ伝送用パケットの中継、および、宛先の子機におけるデータの取得
データ伝送用パケットを受信した子機は、送信先ＩＤが自らのＩＤに一致しない場合には、そのデータ伝送用パケットに対する処理は実行しない。一方、送信先ＩＤが自らのＩＤに一致する場合には、次のような処理を実行する。

（ａ）子機は、通信経路情報の末尾に記述されているＩＤが自らのＩＤと一致する場合には、そのデータ伝送用パケットのデータ記述部に記述されているデータを取得する。これによって、宛先の子機によってデータが取得される。

（ｂ）一方、通信経路情報の末尾に記述されているＩＤが自らのＩＤと一致しない場合には、送信元ＩＤ記述部に自らのＩＤを記述し、通信経路情報において自らのＩＤの次に記述されているＩＤを送信先ＩＤ記述部に記述して、受信したデータ伝送用パケットの記述内容を変更する。そして、記述内容が変更されたデータ伝送用パケットを送信する。これによって、データ伝送用パケットの宛先でない子機は、受信したデータ伝送用パケットを中継する。

このような処理によれば、親機から送信されたデータ伝送用パケットは、通信経路情報に従う通信経路で中継が行われ、宛先の子機で受信される。宛先の子機は、データ伝送用パケットのデータ記述部に記述されたデータを取得する。

例えば、親機Ｐ０が子機Ｃ６を宛先としてパケットを送信する場合、通信経路情報（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６）に従った中継送信が行われる。すなわち、親機Ｐ０から送信されたデータ伝送用パケットは、子機Ｃ１および子機Ｃ３によって中継され、子機Ｃ６で受信される。子機Ｃ６は、データ伝送用パケットのデータ記述部に記述されたデータを取得する。

（４）アクノリッジ処理
子機は、データ伝送用パケットを受信し、その送信先ＩＤと自らのＩＤとが一致し、さらに、そのデータ伝送用パケットに対する処理を完了したときは、データ伝送用パケットの送信元にアクノリッジパケットを送信する。

すなわち、子機は、データ伝送用パケットの送信元ＩＤを宛先のＩＤとしてアクノリッジパケットを送信する。アクノリッジパケットを受信した、データ伝送用パケットの送信元の親機または子機は、自らが送信した送信データ伝送用パケットが受信され、それに対する処理が実行されたことを認識する。このようなアクノリッジ処理は、後述の経路切り換え処理に応用される。

５．計測値を回収する処理
本実施形態に係るマルチホップ通信システムをテレメータシステムに用いる場合、各子機は、水道メータ、ガスメータ、電力量メータ等、親機から離れた位置にある計測器に設けられ、計測値を取得する。各子機から計測値を回収する順序は、例えば、経路情報テーブルに優先・親側機として登録されている数が多い順とする。

親機は、計測値の回収先の子機を宛先としたデータ伝送用パケットを送信する。このデータ伝送用パケットのデータ記述部には、計測値を返信すべき旨の返信指令情報を記述する。宛先の子機、すなわち、返信子機は、データ伝送用パケットを受信した後、データ記述部に記述されている返信指令情報に従い、返信用のデータ伝送用パケットを生成する。返信子機は、このデータ伝送用パケットのデータ記述部に計測値を記述する。そして、親機から返信子機に至った通信経路とは逆の通信経路でデータ伝送用パケットが伝送されるよう、送信先ＩＤ記述部、および、通信経路情報記述部の内容を記述し、そのデータ伝送用パケットを送信する。

返信用のデータ伝送用パケットを受信した親機は、データ記述部に記述されている計測値を取得する。親機は、その他の子機に対しても同様の処理を実行し、各子機から計測値を回収する。

６．経路形成ポーリング
親機が各子機から計測値を回収する処理は、経路形成処理と共に実行してもよい。この場合、各子機は、優先・親側機となる親機または子機に送信する加入応答パケットに、計測値を含ませる。また、補助・親側機となる親機または子機に送信する補助・加入応答パケットに計測値を含ませる。さらに、応答パケットを送信する子機は、配下の子機の計測値を応答パケットに含ませる。親機は、加入応答パケット、補助・加入応答パケット、および応答パケットから、子機の計測値を取得する。

このような経路形成ポーリングによれば、通信経路を形成する処理が完了した後に、計測値を回収する処理を別に実行する必要がなく、親機が各子機から計測値を回収する処理が簡略化される。

７．経路切り換え処理
（１）親機による経路切り換え処理
上述のように、各子機は、データ伝送用パケットに対する処理を完了したときは、データ伝送用パケットの送信元にアクノリッジパケットを送信する。データ伝送用パケットの送信元の親機または子機は、アクノリッジパケットを受信すると、自らが送信したデータ伝送用パケットが受信され、それに対する処理が実行されたことを認識する。

一方、データ伝送用パケットの送信元の親機または子機は、アクノリッジパケットを受信しなかった場合には、自らが送信したデータ伝送用パケットに対する処理が実行されていないことを認識する。そして、次に説明する経路切り換え処理を実行する。

（ａ−１）まず、データ伝送用パケットの送信元が子機であり、データ伝送用パケットの送信後、その子機がアクノリッジパケットを受信しなかった場合について説明する。この場合、アクノリッジパケットを受信しなかった子機（以下、通信途絶子機とする。）は、親機を宛先として通信不能パケットを送信する。

通信不能パケットは、通信途絶子機が、送信先の子機においてデータ伝送用パケットに対する処理が実行されていないことを示す通信不能情報を含む。通信不能パケットの構成は、データ伝送用パケットと同一の構成であってもよい。この場合、データ記述部には、通信不能情報が記述され、さらに、送信先で処理されなかったデータ伝送用パケットに含まれていた通信経路情報が不能・通信経路情報として記述される。また、通信経路情報記述部には、親機から通信途絶子機に至るまでの通信経路とは逆の通信経路を示す通信経路情報が記述される。

例えば、通信経路情報として（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）が記述されたデータ伝送用パケットが親機から送信され、子機Ｃ１による中継を経て、子機Ｃ３がそのデータ伝送用パケットを受信し、送信した例について説明する。

子機Ｃ３から送信されたデータ伝送用パケットが子機Ｃ６で受信され、その後の処理が実行されたのであれば、子機Ｃ３は、子機Ｃ６から送信されたアクノリッジパケットを受信するはずである。しかし、子機Ｃ３と子機Ｃ６との間に電波妨害がある等、通信状況が良好でない場合には、子機Ｃ３はアクノリッジパケットを受信しないことがある。

この場合、子機Ｃ３は通信途絶機として、親機Ｐ０を宛先とする通信不能パケットを送信する。この通信不能パケットの通信経路情報記述部には、通信経路情報（ＩＤ３，ＩＤ１，ＩＤ０）が記述される。また、データ記述部には、通信不能情報の他、不能・通信経路情報として（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）が記述される。

通信途絶機から送信された通信不能パケットを受信した親機は、通信不能パケットの通信経路情報から、送信源のＩＤ、すなわち通信途絶子機のＩＤを取得する。そして、不能・通信経路情報において、通信途絶子機のＩＤの次に記述されているＩＤを切り換え点ＩＤとして取得する。親機は、経路情報テーブルを参照し、切り換え点ＩＤに対応付けられた補助・親側機ＩＤ、その補助・親側機ＩＤと同一のＩＤに対応付けられた優先・親側機ＩＤ、さらに、その優先・親側機ＩＤと同一のＩＤに対応付けられた優先・親側機ＩＤ・・・・というように、切り換え点ＩＤに対応付けられた補助・親側機ＩＤより後の優先・親側機ＩＤを順に辿って取得し、親機自らのＩＤが取得されるまでの一連のＩＤを取得する。

親機は、不能・通信経路情報における、切り換え点ＩＤより前のＩＤを、取得された一連のＩＤに置き換えた、切り換え後の通信経路情報を生成する。切り換え後の通信経路情報は、切り換え点ＩＤを有する子機の親側機が、通信途絶機から補助・親側機に切り換えられた通信経路を示す。

親機は、新たなデータ伝送用パケットを生成し、送信元ＩＤ記述部に自らのＩＤを記述し、切り換え後の通信経路情報において自らのＩＤの次に記述されているＩＤを送信先ＩＤ記述部に記述する。また、送信先の子機を制御するための情報を制御情報記述部に記述し、切り換え後の通信経路情報を通信経路情報記述部に記述する。そして、先に送信したデータ伝送用パケットと同一の伝送対象のデータをデータ記述部に記述する。親機は、各記述部に必要な情報が記述されたデータ伝送用パケットを送信する。

通信途絶機としての子機Ｃ３が通信不能パケットを送信した上記の例について説明する。親機Ｐ０は、子機Ｃ３から送信され子機Ｃ１によって中継された通信不能パケットを受信する。そして、通信不能パケットの通信経路情報（ＩＤ３，ＩＤ１，ＩＤ０）に基づいて通信途絶子機である子機Ｃ３のＩＤとしてＩＤ３を取得する。親機Ｐ０は、通信不能パケットのデータ記述部に記述されている不能・通信経路情報（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）において、ＩＤ３の次に記述されているＩＤ６を切り換え点ＩＤとして取得する。

親機Ｐ０は、図２に示される経路情報テーブルを参照し、ＩＤ６に補助・親側機ＩＤとして対応付けられたＩＤ４を取得する。そして、ＩＤ４に優先・親側機ＩＤとして対応付けられたＩＤ１を取得する。さらに、ＩＤ１に優先・親側機ＩＤとして対応付けられた親機Ｐ０自らのＩＤ０を取得する。

親機Ｐ０は、不能・通信経路情報（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）における、切り換え点ＩＤ６より前のＩＤを、取得された一連のＩＤに置き換えた、切り換え後の通信経路情報（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ４，ＩＤ６，ＩＤ８）を生成する。

親機Ｐ０は、新たなデータ伝送用パケットを生成し、送信元ＩＤ記述部に自らのＩＤ０を記述し、切り換え後の通信経路情報において自らのＩＤ０の次に記述されているＩＤ１を送信先ＩＤ記述部に記述する。また、送信先の子機を制御するための情報を制御情報記述部に記述し、切り換え後の通信経路情報を通信経路情報記述部に記述する。そして、先に送信したデータ伝送用パケットと同一の伝送対象のデータをデータ記述部に記述する。親機Ｐ０は、各記述部に必要な情報が記述されたデータ伝送用パケットを送信する。

このように、先に親機Ｐ０から送信されたデータ伝送用パケットの通信経路情報が（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）であったのに対し、改めて親機Ｐ０から送信されるデータ伝送用パケットの通信経路情報は、（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ４，ＩＤ６，ＩＤ８）となる。すなわち、親機Ｐ０から子機Ｃ８に至る通信経路は、親機Ｐ０から子機Ｃ１、子機Ｃ３および子機Ｃ６の中継により子機Ｃ８に至る通信経路から、親機Ｐ０から子機Ｃ１、子機Ｃ４および子機Ｃ６の中継により子機Ｃ８に至る通信経路に切り換えられる。これによって、子機Ｃ３の中継による通信経路における通信状況が良好でない場合には、子機Ｃ１から子機Ｃ４の中継により子機Ｃ６に至る経路が用いられる。

（ａ−２）親機が実行する処理の観点からは、ここで述べた経路切り換え処理は、次のように説明される。基幹無線機としての親機は、通信途絶機から送信された通信不能情報に基づいて、通信途絶機から末端側の経路における通信状況が良好でないことを認識する。そして、経路情報テーブルを参照し、通信途絶機の末端側に隣接する子機の親側機を切り換える。これによって、経路情報テーブルによって示される複数通りの通信経路から、新たな通信経路が選択される。親機は、新たに選択された通信経路にデータ伝送用パケットを送信する。

すなわち、親機（基幹無線機）は、通信経路における通信状況を認識する通信状況認識部と、通信経路における通信状況に基づいて、親機が備える経路情報テーブル（経路情報）を参照し、複数通りの通信経路のうちいずれかを選択する選択部とを親機制御部に備える。親機は、選択された通信経路にパケットを送信する。

また、通信途絶機の末端側に隣接する子機が実行する処理の観点からは、ここで述べた経路切り換え処理は、次のように説明される。

上記のように、通信途絶機の末端側に隣接する子機は、親機（基幹無線機）、および、親機に対する通信経路を形成する複数の他の子機（中継機）のうちいずれかを、通信経路上で親機側に隣接する優先・親側機（第１基幹側機）として決定し、さらに、優先・親側機として決定されていないものを、通信経路上で親機側に隣接する補助・親側機（第２基幹側機）として決定する決定部を子機制御部に備えている。

通信途絶機の末端側に隣接する子機は、優先・親側機または補助・親側機のうち、親機において選択された通信経路に対応する一方に基づく通信経路により、親機との間でパケットを送受信する。

（ｂ−１）次に、データ伝送用パケットの送信元が親機であり、データ伝送用パケットの送信後、親機がアクノリッジパケットを受信しなかった場合について説明する。

この場合、アクノリッジパケットを受信しなかった親機は、送信先で処理されなかったデータ伝送用パケットに含まれていた通信経路情報を不能・通信経路情報とする。そして、不能・通信経路情報において、親機自らのＩＤの次に記述されているＩＤを切り換え点ＩＤとして取得する。親機は、経路情報テーブルを参照し、切り換え点ＩＤに対応付けられた補助・親側機ＩＤと同一のＩＤに対応付けられた優先・親側機ＩＤ、さらに、その優先・親側機ＩＤと同一のＩＤに対応付けられた優先・親側機ＩＤ・・・・というように、切り換え点ＩＤに対応付けられた補助・親側機ＩＤより後の優先・親側機ＩＤを順に辿って取得し、親機自らのＩＤが取得されるまでの一連のＩＤを取得する。

親機は、不能・通信経路情報における、切り換え点ＩＤより前のＩＤを、取得された一連のＩＤに置き換えた、切り換え後の通信経路情報を生成する。切り換え後の通信経路情報は、切り換え点ＩＤに対応する子機の親側機が、親機から補助・親側機に切り換えられた通信経路を示す。

親機は、新たなデータ伝送用パケットを生成し、送信元ＩＤ記述部に自らのＩＤを記述し、切り換え後の通信経路情報において自らのＩＤの次に記述されているＩＤを送信先ＩＤ記述部に記述する。また、送信先の子機を制御するための情報を制御情報記述部に記述し、切り換え後の通信経路情報を通信経路情報記述部に記述する。そして、先に送信したデータ伝送用パケットと同一の伝送対象のデータをデータ記述部に記述する。親機は、各記述部に必要な情報が記述されたデータ伝送用パケットを送信する。

例えば、通信経路情報として（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）が記述されたデータ伝送用パケットが親機から送信され、親機がアクノリッジパケットを受信しなかった例について説明する。親機は、送信先で処理されなかったデータ伝送用パケットに含まれていた通信経路情報（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）を不能・通信経路情報とする。そして、不能・通信経路情報において、親機自らのＩＤ０の次に記述されているＩＤ１を切り換え点ＩＤとして取得する。

親機Ｐ０は、図２に示される経路情報テーブルを参照し、ＩＤ１に補助・親側機ＩＤとして対応付けられたＩＤ２を取得する。そして、ＩＤ２に優先・親側機ＩＤとして対応付けられた親機Ｐ０自らのＩＤ０を取得する。

親機Ｐ０は、不能・通信経路情報（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）における、切り換え点ＩＤ１より前のＩＤを、取得されたＩＤ０およびＩＤ２に置き換えた、切り換え後の通信経路情報（ＩＤ０，ＩＤ２，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）を生成する。

親機Ｐ０は、新たなデータ伝送用パケットを生成し、送信元ＩＤ記述部に自らのＩＤ０を記述し、切り換え後の通信経路情報において自らのＩＤ０の次に記述されているＩＤ２を送信先ＩＤ記述部に記述する。また、送信先の子機を制御するための情報を制御情報記述部に記述し、切り換え後の通信経路情報を通信経路情報記述部に記述する。そして、先に送信したデータ伝送用パケットと同一の伝送対象のデータをデータ記述部に記述する。親機Ｐ０は、各記述部に必要な情報が記述されたデータ伝送用パケットを送信する。

このように、親機Ｐ０から先に送信されたデータ伝送用パケットの通信経路情報が（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）であったのに対し、改めて親機Ｐ０から送信されるデータ伝送用パケットの通信経路情報は、（ＩＤ０，ＩＤ２，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）となる。すなわち、親機Ｐ０から子機Ｃ８に至る通信経路は、親機Ｐ０から子機Ｃ１、子機Ｃ３および子機Ｃ６の中継により子機Ｃ８に至る通信経路から、親機Ｐ０から子機Ｃ２、子機Ｃ１、子機Ｃ３および子機Ｃ６の中継により子機Ｃ８に至る通信経路に切り換えられる。これによって、親機Ｐ０と子機Ｃ１との間の通信状況が良好でない場合には、子機Ｃ２の中継により、親機Ｐ１から子機Ｃ１に至る経路が用いられる。

（ｂ−２）親機が実行する処理の観点からは、ここで述べた経路切り換え処理は、次のように説明される。基幹無線機としての親機は、アクノリッジパケットが受信されなかったことにより、末端側の通信経路における通信状況が良好でないことを認識する。そして、経路情報テーブルを参照し、親機より末端側に隣接する子機の親側機を切り換える。これによって、経路情報テーブルによって示される複数通りの通信経路から、新たな通信形経路が選択される。親機は、新たに選択された通信経路にデータ伝送用パケットを送信する。

すなわち、親機（基幹無線機）は、通信経路における通信状況を認識する通信状況認識部と、通信経路における通信状況に基づいて、親機が備える経路情報テーブル（経路情報）を参照し、複数通りの通信経路のうちいずれかを選択する選択部とを親機制御部に備える。親機は、選択された通信経路にパケットを送信する。

また、親機の末端側に隣接する子機が実行する処理の観点からは、ここで述べた経路切り換え処理は、次のように説明される。

上記のように、親機（基幹無線機）の末端側に隣接する子機は、親機、および、親機に対する通信経路を形成する複数の他の子機（中継機）のうちいずれかを、通信経路上で親機側に隣接する優先・親側機（第１基幹側機）として決定し、さらに、優先・親側機として決定されていないものを、通信経路上で親機側に隣接する補助・親側機（第２基幹側機）として決定する決定部を子機制御部に備えている。

親機の末端側に隣接する子機は、優先・親側機または補助・親側機のうち、親機において選択された通信経路に対応する一方に基づく通信経路により、親機との間でパケットを送受信する。

（２）通信途絶機による経路切り換え処理
子機が通信途絶機となった場合、その子機が配下テーブルを参照して通信経路を切り換える処理を実行してもよい。この処理は、通信途絶機が備える配下テーブルに基づき、通信途絶機より末端側の通信経路を切り換えるものである。

（ａ−１）通信途絶機は、送信先で処理されなかったデータ伝送用パケットに含まれていた通信経路情報から宛先のＩＤを取得する。そして、自らの配下テーブルを参照し、宛先のＩＤに基づいて通信途絶機から宛先の子機に至る他の通信経路を検索する。この際、通信経路は、優先的経路であるか、補助的経路であるかを問わない。また、複数の通信経路が検索されたときは、中継回数が最も少ないものを検索する。

通信途絶機は、通信途絶機から宛先の子機に至る通信経路が検索されなかったときは、上記「（１）親機による経路切り換え処理」で述べたように、親機に通信不能パケットを送信し、親機に通信経路を切り換える処理を実行させる。

一方、通信途絶機から宛先の子機に至る新たな通信経路が検索されたときは、通信途絶機は新たなデータ伝送パケットを生成し、次のような処理を実行する。通信途絶機は、送信先で処理されなかったデータ伝送用パケットに含まれていた不能・通信経路情報を、検索された新たな通信経路を示す内容に変更する。すなわち、不能・通信経路情報において自らのＩＤより後のＩＤを、新たな通信経路を示す内容に変更する。そして、変更後の通信経路情報において自らのＩＤの次に記述されているＩＤを、新たに生成したデータ伝送用パケットの送信先ＩＤ記述部に記述する。また、送信先の子機を制御するための情報を制御情報記述部に記述し、変更後の通信経路情報を通信経路情報記述部に記述する。そして、送信先で処理されなかったデータ伝送用パケットと同一の伝送対象のデータをデータ記述部に記述する。通信途絶機は、新たに生成されたデータ伝送用パケットを送信する。

親機Ｐ０から送信され、子機Ｃ１の中継により子機Ｃ３にデータ伝送用パケットが送信されたものの、子機Ｃ３が通信途絶機となった場合について説明する。通信途絶機である子機Ｃ３は、送信先で処理されなかったデータ伝送用パケットに含まれていた通信経路情報から宛先のＩＤを取得する。この不能・通信経路情報が、（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）であるものとすると、子機Ｃ３は、宛先のＩＤとしてＩＤ８を取得する。子機Ｃ３は、自らの配下テーブルを参照し、宛先の子機Ｃ８に至る新たな通信経路を検索する。

図７（Ｃ３）には、子機Ｃ３の配下テーブルが示されている。これによると、ＩＤ８に補助・親側機ＩＤとしてＩＤ７が対応付けられ、ＩＤ７に優先・親側機ＩＤとしてＩＤ３が対応付けられている。これに従い、子機Ｃ３は、宛先の子機Ｃ８に至る通信経路として、子機Ｃ７の中継により子機Ｃ８に至る経路を検索結果として得る。

子機Ｃ３は新たなデータ伝送パケットを生成する。そして、通信経路情報（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ６，ＩＤ８）を、新たな通信経路情報（ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ７，ＩＤ８）に変更する。

子機Ｃ３は、変更後の通信経路情報において自らのＩＤ３の次に記述されているＩＤ７を、新たに生成したデータ伝送用パケットの送信先ＩＤ記述部に記述する。また、送信先の子機を制御するための情報を制御情報記述部に記述し、変更後の通信経路情報を通信経路情報記述部に記述する。そして、送信先で処理されなかったデータ伝送用パケットと同一の伝送対象のデータをデータ記述部に記述する。子機Ｃ３は、新たに生成されたデータ伝送用パケットを送信する。

これによって、親機Ｐ０から子機Ｃ８に至る通信経路は、親機Ｐ０から子機Ｃ１、子機Ｃ３および子機Ｃ６の中継により子機Ｃ８に至る通信経路から、親機Ｐ０から子機Ｃ１、子機Ｃ３および子機Ｃ７の中継により子機Ｃ８に至る通信経路に切り換えられる。この切り換えは、中継途絶機である子機Ｃ３において行われる。

このような処理によれば、送信したデータ伝送用パケットが配下の子機において処理されなかった中継途絶機は、通信経路を変更して、引き続きデータ伝送用パケットを宛先の子機に送信する。この場合、中継途絶機は、通信不能パケットを親機に送信する必要がないため、データ伝送用パケットを宛先の子機に送信する処理が迅速に行われる。さらに、中継途絶機よりも親機側の子機によって伝送されるパケットの数が削減される。これによって、マルチホップ通信システムにおける輻輳が回避される。

（ａ−２）中継途絶機が実行する処理の観点からは、ここで述べた経路切り換え処理は、次のように説明される。

基幹無線機としての中継途絶機は、アクノリッジパケットが受信されなかったことにより、末端側の通信経路における通信状況が良好でないことを認識する。そして、配下テーブルを参照し、中継途絶機（基幹無線機）の末端側のいずれかの子機の親側機を切り換えることで、中継途絶機から宛先の子機に至る新たな通信経路が形成される場合には、末端側の当該子機の親側機（基幹側機）を切り換え、当該新たな通信経路を選択する。中継途絶機は、選択された通信経路にパケットを送信する。

すなわち、中継途絶機（基幹無線機）は、通信経路における通信状況を認識する通信状況認識部と、通信経路における通信状況に基づいて、中継途絶機が備える配下テーブル（経路情報）を参照し、複数通りの通信経路のうちいずれかを選択する選択部とを子機制御部に備える。

また、通信途絶機の末端側の子機が実行する処理の観点からは、ここで述べた経路切り換え処理は、次のように説明される。

上記のように、通信途絶機の末端側の子機は、通信途絶機（基幹無線機）、および、通信途絶機に対する通信経路を形成する複数の他の子機（中継機）のうちいずれかを、通信経路上で親機側に隣接する優先・親側機（第１基幹側機）として決定し、さらに、優先・親側機として決定されていないものを、通信経路上で親機側に隣接する補助・親側機（第２基幹側機）として決定する決定部を子機制御部に備えている。

通信途絶機の末端側の子機は、優先・親側機または補助・親側機のうち、中継途絶機において選択された通信経路に対応する一方に基づく通信経路により、通信途絶機との間でパケットを送受信する。

なお、通信途絶機による経路切り換え処理は、親機による経路切り換え処理に対し補助的に行われるものである。そのため、マルチホップ通信システムにおいて必ずしも実行されなくてもよい。通信途絶機による経路切り換え処理を実行しない場合は、各子機は、配下テーブルを備えていなくてもよい。

１０ 親機制御部、１２ 親機送受信部、１４，３０ メモリ、１６ 経路情報テーブル、１８ 親機通信プログラム、２０ インターフェース、２２ コンピュータ、２４ 計測器、２６ 子機制御部、２８ 子機送受信部、３２ 配下テーブル、３４ 子機通信プログラム、３６ 優先・親側機ＩＤ、３８ 補助・親側機ＩＤ、Ｐ，Ｐ０ 親機、Ｃ，Ｃ１〜Ｃ８ 子機。

Claims (9)

1. 複数の無線機との間で無線通信を行う基幹無線機であって、
   前記複数の無線機は、前記基幹無線機を起点ノードとし各無線機を分岐ノードまたは末端ノードとするツリー形状の通信経路を複数通り形成し、
   前記基幹無線機は、
   通信経路上で前記基幹無線機側に隣接する基幹側機として、第１無線機および第２無線機が各無線機に対して対応付けられ、複数通りの通信経路を示す経路情報と、
   通信経路における通信状況を認識する通信状況認識部と、
   通信経路における通信状況に基づいて前記経路情報を参照し、複数通りの通信経路のうちいずれかを選択する選択部と、
   選択された通信経路にパケットを送信するパケット送信部と、
   を備えることを特徴とする基幹無線機。
2. 請求項１に記載の基幹無線機において、
   前記通信状況認識部は、
   前記複数の無線機のうちパケットを受信したものから、通信経路の末端側にパケットを送信することができない旨の通信不能情報を取得し、
   前記選択部は、
   前記通信状況認識部が前記通信不能情報を取得したときは、前記経路情報を参照し、パケットを受信した無線機の末端側に隣接する無線機の基幹側機を切り換え、先に選択されていた通信経路とは異なる通信経路を選択することを特徴とする基幹無線機。
3. 請求項２に記載の基幹無線機において、
   前記通信状況認識部は、
   前記基幹無線機の末端側に隣接する無線機にパケットを送信することが可能であるか否かを判定し、
   前記選択部は、
   パケットを送信することが可能でない旨の判定がされたときは、前記経路情報を参照し、前記基幹無線機の末端側に隣接する無線機の基幹側機を切り換え、先に選択されていた通信経路とは異なる通信経路を選択することを特徴とする基幹無線機。
4. 請求項２に記載の基幹無線機において、
   前記通信状況認識部は、
   前記基幹無線機の末端側に隣接する無線機にパケットを送信することが可能であるか否かを判定し、
   前記選択部は、
   パケットを送信することが可能でない旨の判定がされ、前記基幹無線機の末端側のいずれかの無線機の基幹側機を切り換えることで、前記基幹無線機から宛先の無線機に至る新たな通信経路が形成される場合には、末端側の当該無線機の基幹側機を切り換え、当該新たな通信経路を選択することを特徴とする基幹無線機。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基幹無線機と、
   前記複数の無線機と、
   を備えることを特徴とするマルチホップ無線通信システム。
6. 基幹無線機との間で無線通信を行う無線機において、
   前記基幹無線機、および、前記基幹無線機に対する通信経路を形成する複数の中継機のうちいずれかを、通信経路上で前記基幹無線機側に隣接する第１基幹側機として決定し、さらに、前記第１基幹側機として決定されていないものを、通信経路上で前記基幹無線機側に隣接する第２基幹側機として決定する決定部と、
   前記第１基幹側機および前記第２基幹側機のうち、通信状況に応じて前記基幹無線機が選択した一方に基づく通信経路により、前記基幹無線機との間でパケットを送受信する送受信部と、
   を備えることを特徴とする無線機。
7. 請求項６に記載の無線機において、
   前記決定部は、
   前記基幹無線機から前記無線機までの中継回数、または、前記基幹無線機との間の通信状況に応じて、前記第１基幹側機および前記第２基幹側機を決定することを特徴とする無線機。
8. 複数の無線機との間で無線通信を行う基幹無線機に読み込まれる通信プログラムであって、
   前記複数の無線機は、前記基幹無線機を起点ノードとし各無線機を分岐ノードまたは末端ノードとするツリー形状の通信経路を複数通り形成し、
   前記基幹無線機は、通信経路上で前記基幹無線機側に隣接する基幹側機として、第１無線機および第２無線機が各無線機に対して対応付けられ、複数通りの通信経路を示す経路情報を有し、
   前記通信プログラムは、
   通信経路における通信状況を認識する処理と、
   通信経路における通信状況に基づいて前記経路情報を参照し、複数通りの通信経路のうちいずれかを選択する処理と、
   選択された通信経路にパケットを送信する処理と、
   を前記基幹無線機に実行させることを特徴とする通信プログラム。
9. 基幹無線機との間で無線通信を行う無線機に読み込まれる通信プログラムであって、
   前記基幹無線機、および、前記基幹無線機に対する通信経路を形成する複数の中継機のうちいずれかを、通信経路上で前記無線機側に隣接する第１基幹側機として決定し、さらに、前記第１基幹側機として決定されていないものを、通信経路上で前記無線機側に隣接する第２基幹側機として決定する処理と、
   前記第１基幹側機および前記第２基幹側機のうち、通信状況に応じて前記基幹無線機が選択した一方に基づく通信経路により、前記基幹無線機との間でパケットを送受信する処理と、
   を前記無線機に実行させることを特徴とする通信プログラム。

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