JP2017050746A - 無線通信ネットワークシステム、無線機、無線通信方法、センサーネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ノード間で通信異常が発生し、収集ノードから宛先のセンサーノードへの通信メッセージが送信不可となった場合でも、異常を検知した中継ルート外のノードが自律的に代替ルートを構築して通信を継続する無線通信ネットワークシステムを提供する。【解決手段】先ず無線受信を行う(S1)。次に通信メッセージの送信先は自無線IDであるかを判定する(S2)。ここで、送信先が自無線IDでない場合には、近傍無線の登録を行う(S3)。そして再送回数は一定数以上であるかを判定する(S4)。再送回数が一定数以上であれば、経路情報に登録された近傍無線以降の無線IDが有るかを判定する(S5)。経路情報に登録された近傍無線以降の無線IDが有る場合には、経路情報を自身の無線ID以降目的の無線IDまでを書換える(S6)。書換えた経路情報を付加した通信メッセージを目的の無線IDに向けて送信する(S7)。【選択図】図１２

Description

本発明は、複数の無線センサーからのセンサーデータを基地局が無線通信マルチホップ方式で収集するようにした無線通信ネットワークシステム、無線機、無線通信方法、センサーネットワークシステムに関し、特に、中継ルートの途中の無線センサー間で通信異常が発生し、基地局から目的の無線センサーに通信メッセージが送信されない場合に、異常を検知した中継ルート外(経路外)の無線センサーが自律的に代替ルートを構築して通信を継続する無線通信ネットワークシステム、無線機、無線通信方法、センサーネットワークシステムに関する。

下記特許文献１に示されるように、電力やガスなどの計測機器で計測したデータを、計測機器と無線機を組とした無線センサーを複数用い、それらを相互に連携させ、計測したデータを基地局に収集可能とした無線センサーネットワークシステムが知られている。

例えば、個々の電力量計と低出力の無線端末を融合（例．スマートメーター）して各家屋に設置し、それらスマートメーターを無線通信マルチホップ方式により他の無線端末をバケツリレー式にデータ伝送することで基地局がデータを収集するネットワークシステムが知られている。

この方式は、有線通信を用いる有線端末と異なり、複数の無線端末を無線で接続するため、無線端末の周囲環境の変化等により通信が遮断される場合（一時的な場合も含めて）の対策を考慮しておくことが実用化する上で必須である。

また、下記特許文献２に示されるアドホック無線通信ネットワークシステムは、データを収集するデータ収集端末がデータを持つノードに対してホップするノードを指定したメッセージを送信し、該ノードを介してデータを持つノードのデータを収集する。

上記において、データ収集端末とホップするノードとの間に通信不可が発生した場合は、通信不可となった手前のノードが通信不可を検出し、データ収集端末にその旨を通知する。

データ収集端末は、一通りのポーリングスケジュールを実施した後に、通信不可のノードを検知するための経路修復メッセージをブロードキャストで全ノードに要求し、データ収集端末が経路情報を更新する経路修復処理を行うことを開示している。

また、下記特許文献３は、親ノードから子ノードへのポーリングに必要なルーティング情報を利用して、親ノードが、子ノード間ルーティング情報を作成し、その情報を子ノードに記憶させる。つまり親ノードが子ノードを中心とした経路情報を構築し、その経路情報を当該子ノードに登録して固定化することで無駄な通信経路情報の交換を低減することを開示している。

特開２００２−２１８０８０号公報 特開２０１３−００５０４３号公報 特開２０１１−２２３４４２号公報

上記特許文献２に記載の手法における通信不可の場合、その通信は無効としてスケジュールを一旦終了させ、データ収集端末が通信不可となったノードを検知するための経路修復メッセージをネットワーク全体にブロードキャストするため、通信不可時のブロードキャストを実施することによるネットワーク負荷が大きいと共に通信不可を検知したとしてもその情報をデータ収集端末に戻すようにしているため、修復するまでに要する時間が長くなるという問題がある。

特許文献３の手法では、親ノードから子ノードへのポーリングに必要なルーティング情報を利用して、親ノードが、子ノード間ルーティング情報を作成し、その子ノード間ルーティング情報を子ノードに記憶させる。つまり親ノードが子ノードを中心とした経路情報を構築し、その経路情報を当該子ノードに登録して固定化することで無駄な通信経路情報の交換を低減しているものの、親ノードに掛かる処理負荷が増大するという問題がある。

そんな中にあって、スマートメーターのように、生活環境に近い場所に設置される無線端末の場合、人や車両等の移動に伴って無線通信が遮断され一時的に通信不可となる事態が生じると共に、無線端末が比較的密になっている環境においては障害を避けるための別ルートが複数あると考えられることから、従来方式のように無線通信が一時的に不可になる度にブロードキャストでルートを再構築せずに通信の継続が可能となることが望まれている。

そこで本発明の目的は、ノード間で通信異常が発生し、収集ノードから宛先のセンサーノードへの通信メッセージが送信不可となった場合でも、異常を検知した中継ルート外のノードが自律的に代替ルートを構築して通信を継続する無線通信ネットワークシステム、無線機、無線通信方法、センサーネットワークシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の無線通信ネットワークシステムは、他の無線機を中継しながら通信メッセージ伝送する無線通信マルチホップ方式を用い、ルーティングにより発信を行う無線機と、該無線機から発信された通信メッセージを中継する複数の無線機とを含んで成る無線通信ネットワークシステムにおいて、
前記発信を行う無線機は、
互いに通信可能な無線機間の全ての接続情報を前記複数の無線機を介して収集し記憶する手段と、前記接続情報を用いて自無線機から宛先無線機までの中継ルートを設定する手段と、を有し、
前記中継を行う無線機は、
前記中継ルートに自無線機が有る場合には、前記中継ルートで指定された自無線機より１つ先の無線機に通信メッセージを送信する手段と、通信可能な無線機がやり取りする通信メッセージを基に自無線機に近傍する無線機の一覧を保持する手段と、前記中継ルート外に位置する場合には、通信可能な無線機がやり取りする通信メッセージを常時監視する手段と、前記中継ルート外の近傍の無線機が、前記中継ルートにおける通信異常の発生を検知し、当該通信異常が所定の回数以上継続するときは、前記中継ルート外の近傍の無線機が自律的に代替ルートを構築する手段と、を有し、
前記代替ルートを構築した無線機は、該構築した代替ルートを用いて自無線機より１つ先の中継先の無線機に前記通信メッセージを送信し、該中継先の無線機は前記発信を行う無線機から前記宛先の無線機への通信メッセージを伝送する、ことを特徴とする。

また上記課題を解決するために本発明の発信を行う無線機は、他の無線機を中継しながら通信メッセージ伝送する無線通信マルチホップ方式を用い、ルーティングにより発信を行う無線機と、該無線機から発信された通信メッセージを中継する複数の無線機とを含んで成る無線通信ネットワークシステムの無線機において、互いに通信可能な無線機間の全ての接続情報を前記複数の無線機を介して収集し記憶する手段と、前記接続情報を用いて自無線機から宛先無線機までの中継ルートを設定する手段と、前記通信メッセージへの応答として受信した通信メッセージに含まれる中継ルートが、送信時に設定した中継ルートと異なっている場合には、代替ルートによる応答であると判断し、以降、前記代替ルートを用いて前記宛先の無線機への通信メッセージへの設定する手段と、を具備することを特徴とする。

また上記課題を解決するために本発明の中継を行う無線機は、他の無線機を中継しながら通信メッセージ伝送する無線通信マルチホップ方式を用い、ルーティングにより発信を行う無線機と、該無線機から発信された通信メッセージを中継する複数の無線機とを含んで成る無線通信ネットワークシステムの無線機において、前記中継ルートに自無線機が有る場合には、前記中継ルートで指定された自無線機より１つ先の無線機に通信メッセージを送信する手段と、通信可能な無線機がやり取りする通信メッセージを基に自無線機に近傍する無線機の一覧を保持する手段と、前記中継ルート外に位置する場合には、通信可能な無線機がやり取りする通信メッセージを常時監視する手段と、前記中継ルート外の近傍の無線機が、前記中継ルートにおける通信異常の発生を検知し、当該通信異常が所定の回数以上継続するときは、前記中継ルート外の近傍の無線機が自律的に代替ルートを構築する手段と、を具備することを特徴とする。

また上記課題を解決するために本発明の無線通信方法は、他の無線機を中継しながら通信メッセージ伝送する無線通信マルチホップ方式を用い、ルーティングにより発信を行う無線機と、該無線機から発信された通信メッセージを中継する複数の無線機とを含んで成る無線通信ネットワークシステムの無線通信方法であって、
前記発信を行う無線機は、前記複数の無線機を介して収集し記憶した互いに通信可能な無線機間の全ての接続情報を用いて自無線機から宛先無線機までの中継ルートを設定し、
該中継ルートに自無線機が有る場合には、前記中継ルートで指定された自無線機より１つ先の無線機に通信メッセージを送信し、
自無線機が前記中継ルート外に位置する場合には、通信可能な無線機がやり取りする通信メッセージを常時監視することで前記中継ルートにおける通信異常の発生を検知し、当該通信異常が所定の回数以上継続するときは当該無線機が自律的に代替ルートを構築し、
前記代替ルートを構築した無線機は、該構築した代替ルートを用いて自無線機より１つ先の中継先の無線機に前記通信メッセージを送信し、該中継先の無線機は前記発信を行う無線機から前記宛先の無線機への通信メッセージを伝送する、ことを特徴とする。

また上記課題を解決するために本発明のセンサーネットワークシステムは、他の無線機を中継しながら通信メッセージを伝送する無線通信マルチホップ方式を用い、収集ノードと複数のセンサーノードとを含んで成るセンサーネットワークシステムにおいて、
前記収集ノードは、
互いに通信可能なノード間の全ての接続情報を前記複数のセンサーノードを介して収集し記憶する手段と、前記接続情報を用いて前記収集ノードから宛先のセンサーノードまでの中継ルートを設定する手段と、を有し、
前記センサーノードは、
前記中継ルートに自ノードが有る場合には、前記中継ルートで指定された自ノードより１つ先のノードに通信メッセージを送信する手段と、通信可能なノードがやり取りする通信メッセージを基に自ノードに近傍するノードの一覧を保持する手段と、前記中継ルート外に位置する場合には、通信可能なノードがやり取りする通信メッセージを常時監視する手段と、前記中継ルート外の近傍のセンサーノードが、前記中継ルートにおける通信異常の発生を検知し、当該通信異常が所定の回数以上継続するときは、前記中継ルート外の近傍のセンサーノードが自律的に代替ルートを構築する手段と、を有し、
前記代替ルートを用いて前記収集ノードから前記宛先のセンサーノードへの通信メッセージを伝送する、ことを特徴とする。

本発明の無線通信ネットワークシステムによれば、無線機が密に配置されるネットワーク環境において、中継ルート外の近傍の無線機によって通信メッセージを監視し、通信メッセージの送信に異常があった場合には、中継ルート外の近傍の無線機が代替ルートを自律的に構築することで、無線通信ネットワークシステムの通信負荷を軽減することができる。

本発明の発信を行う無線機によれば、従来例のような、通信不可となったノードを検知するための経路修復メッセージをデータ収集端末がネットワーク全体にブロードキャストする必要がないため、収集ノードに掛かる負荷及びネットワークに掛かる負荷を大幅に減らすことができる。

本発明の中継を行う無線機によれば、従来例のような、データ収集端末が通信不可となったノードを検知するための経路修復メッセージをネットワーク全体にブロードキャストして通信不可となったノードを知ったうえで経路修復する必要がないため、ネットワークに掛かる負荷を大幅に減らすことができる。

本発明の無線通信方法によれば、無線機が密に配置されるネットワーク環境において、中継ルート外の近傍の無線機によって通信メッセージを監視し、通信メッセージの送信に異常があった場合には、中継ルート外の近傍の無線機が代替ルートを自律的に構築することで、無線通信ネットワークシステムの通信負荷を軽減することができる。

また本発明のセンサーネットワークシステムによれば、無線センサーが密に配置されるセンサーネットワーク環境において、中継ルート外の近傍の無線センサーによって通信メッセージを監視し、通信メッセージの送信に異常があった場合には、中継ルート外の近傍の無線センサーが代替ルートを自律的に構築することで、センサーネットワークシステムの通信負荷を軽減することができる。

本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る基地局の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線センサーの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムの無線センサーにおける接続情報の取得例を示す図である。 図４に示した接続情報の基地局への送信例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムの無線経路ツリーによる表現例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムで用いる通信メッセージ・フォーマット例を示す図である。 本発明の実施形態に係る送信時の通信メッセージから取得する近傍無線情報の取得例(その１)を示す図である。 本発明の実施形態に係る応答時の通信メッセージから取得する近傍無線情報の取得例(その２)を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムにおける中継ルート外の近傍の無線センサーが形成する代替ルートの形成制御を説明する図である。 図１０に示した中継ルート外の近傍の無線センサーによる代替ルートを形成する際の通信メッセージの書換えを説明する図である。 本発明の実施形態に係る中継ルート外の近傍の無線センサーによる代替ルートを形成する際の通信メッセージの書換え処理を説明するフロー図である。 本発明の実施形態に係る他の無線通信ネットワークシステムの構成を示す図である。 図１３に示した中継ルート外の近傍の無線センサーによる代替ルートを形成する際の通信メッセージの書換えの例を示す図である。 本発明の実施形態に係る他の無線通信ネットワークシステムにおける中継ルート外の近傍の無線センサーが形成する代替ルートの形成制御を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
[実施形態]
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムの構成を示す図である。すなわち、図１に示す無線通信ネットワークシステム(センサーネットワークシステム)１における、Ａは基地局（収集ノードともいう）、Ｂ〜Ｈは無線センサー（センサーノード、若しくは単に、ノードともいう）を示している。

基地局Ａは各無線センサーのデータを収集する機能を有する。無線センサー間の実線は、各々無線による直接通信が可能な相手であることを示している。
発信元から送信先に直接無線通信できない場合は、途中の無線センサーが中継することによって発信元から送信先に通信できる無線通信マルチホップ方式を用いている。

また、基地局Ａ及び各無線センサーは無線通信するための固有の無線IDを持ち、基地局Ａは各無線センサーの無線IDを既に知っているものとする。
図１では、基地局Ａの無線IDをID：ａで表し、また各無線センサーの無線IDをID：ｂ〜ID：ｈにて表している。

図２は、本発明の実施形態に係る基地局の構成を示す図である。
基地局１０は、傘下の無線センサーから無線を用いて取得したデータを格納し管理するデータ管理機能１１と、無線を用いて傘下の無線センサーと通信する無線機能１２と、無線センサー間の接続状態に関する接続情報を管理する機能(接続管理機能)１３を有している。そして基地局１０には、アンテナ１４が付随している。

図３は、本発明の実施形態に係る無線センサーの構成を示す図である。
図３に示す無線センサー２０は、後述するように、計測機能２１と、無線機能２２と、近傍無線管理機能２３を有している。そして無線センサー２０には、アンテナ２４とセンサー２５が付随している。

計測機能２１は、センサー２５が感知した変量を読込み、該読込んだ変量を所定の計測値に変換する。
近傍無線管理機能２３は、直接的に無線通信が可能な無線センサー間の情報（近傍無線情報等）を保持し管理する機能で、無線機能２２による受信時に送信元の無線センサーの無線IDなどを保持し管理する。

図１に示した無線通信ネットワークシステム１は、最初に下記の経路構築処理を行い、基地局Ａと各無線センサーＢ〜Ｈとの接続関係を示す無線経路ツリー（図６参照）を構築する。

経路構築処理の内容を以下に説明する。すなわち、
（１）各無線センサーＢ〜Ｈは自無線センサーと直接的に無線通信が可能な相手無線センサーの接続情報を取得する（図４は、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムの無線センサー（例．無線センサーＢ）における接続情報の取得例を示すものである。）
（２）各無線センサーＢ〜Ｈは基地局Ａに自無線センサーが取得した接続情報を送信する（図５は、図４に示した接続情報の基地局への送信例を示す図であって、無線センサーＢが取得した接続情報の基地局Ａへの送信例を示すものである。）
（３）基地局Ａは、無線センサーＢ〜Ｈから取得した接続情報から無線経路ツリーを構築する（図６は、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムの無線経路ツリーによる表現例を示す図であって、基地局Ａが構築した無線経路ツリーを示すものである。図６に示す無線経路ツリーは、基地局Ａからの通信回数にしたがってツリーが構成されることを示している。）
上述のような経路構築処理で基地局Ａが構築した無線経路ツリー（図６参照）に基づいて、基地局Ａは特定の無線センサーの計測値を取得するために、対象とする無線センサーの無線ID(送信先)と中継する無線センサーの無線ID(近傍無線情報)と経路（メッセージ・フォーマットの経路欄に設定される無線ID）を指定した通信メッセージにより送信先にデータ要求（例．図７上段参照）をし、送信元となる無線センサーは受信した経路を逆順にして通信メッセージへの応答（例．図７下段参照）を返す。

また、通信メッセージは、送信元から送信し、応答が返らなかった場合は、送信元から規定の周期で規定の回数分だけ再送し、その再送回数を通信メッセージに含める（図７上段に示す要求メッセージ・フォーマットの再送回数欄参照）。

次に、図３に示す無線センサーの近傍無線管理機能について説明する。無線センサーの近傍無線管理機能は、以下のような処理を行って近傍無線情報を取得し管理する。
例えば、基地局Ａから無線センサーＤへのデータ要求は、図６に示す無線経路ツリーに従って無線センサーＢと無線センサーＣの中継を介して要求するので、無線センサーＢをデータ要求が通過する時は、図７上段に示すような要求メッセージとなる。

この場合、無線センサーＢから無線センサーＣへの要求メッセージの送信（中継）の際、無線センサーＢからの要求メッセージの送信（中継）は、中継ルート外の無線センサーＧでも受信されることから、無線センサーＧは受信された要求メッセージを参照して自無線センサーで受信した要求メッセージ中の無線ID:bを近傍無線情報であるとして自無線センサーの近傍無線管理機能２３内に登録する。

図８は、本発明の実施形態に係る送信時の通信メッセージから取得する近傍無線情報の取得例(その１)を示す図である。
上記したように、無線センサーＢから無線センサーＣへの要求メッセージの送信（中継）の際、無線センサーＢが送信（中継）した要求メッセージは、中継ルート外の無線センサーＧでも受信されることから、無線センサーＧは受信された要求メッセージを参照して要求メッセージに在る中継拠点を表す無線ID欄の情報ｂを近傍無線情報（図８の無線センサーＧの右横に記載の表参照）に登録する。

図９は、本発明の実施形態に係る応答時の通信メッセージから取得する近傍無線情報の取得例(その２)を示す図である。
無線センサーＤからの応答（応答メッセージ）は、図９に示すような経路となることから、無線センサーＤからの応答は無線センサーＧでも受信できる。そのため無線センサーＧは無線センサーＤの無線ID:dを近傍無線情報（図９の無線センサーＧの右横に記載の表参照）に登録する。

なお、図７下段に示す応答メッセージは、無線センサーＢを応答メッセージが通過時のものであり、無線センサーＤが送信した応答メッセージを示すものではない。
また無線センサーＦから無線センサーＧを中継ルートに含む通信メッセージ（又はその逆で無線センサーＧから無線センサーＦを介する通信メッセージ）を受信することがあれば、無線センサーＦの無線ID:fも登録される。したがってその場合には、無線センサーＧに登録される近傍無線情報は、(無線ID:b、無線ID:d、無線ID:f)(不図示)となる。

表１は、上記のようにして登録された、各無線センサーの近傍無線情報の一覧を示す近傍無線構成を示すもので、保持する無線センサー毎に近傍無線情報が一覧として表示される。なお、上記に説明した無線センサーＧが保持する近傍無線情報は、表１では太枠によって囲まれて表示されている。

図１０は、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムにおける中継ルート外の近傍の無線センサーが形成する代替ルートの形成制御を説明する図である。

本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステム１に係る無線センサーＢと無線センサーＣの間で通信異常が発生した場合、基地局Ａは、図７上段に示す要求メッセージの再送回数を＋１づつ加算しながら再送する。

また、無線センサーＢが無線センサーＣに再送している要求メッセージは、無線センサーＧも受信できる。
そして要求メッセージ欄の再送回数が一定数に達していた場合には、無線センサーＧは自身の近傍無線管理機能に、再送している要求メッセージの無線IDによって示される以降の経路を示す無線IDが含まれている場合は、無線センサーＢが送信した要求メッセージの経路先ｃを、図１１の下段に示すように自身の無線ID：ｇに書換え、無線センサーＧが起点となって代替ルートを構築して無線センサーＤに、経路先を書換えた要求メッセージを送信する。

図１２は、本発明の実施形態に係る中継ルート外の近傍の無線センサー、この場合は無線センサーＧ、による代替ルートを形成する際の通信メッセージの書換え処理を説明するフロー図である。

図１２のステップS1において無線受信を行う。次にステップS2で、通信メッセージの送信先は自無線IDであるかを判定する。ここで、送信先が自無線IDでない場合には、ステップS3に進み、ステップS3において、近傍無線の登録を行う。

その後、ステップS4に進み、ステップS4において、再送回数は一定数以上であるかを判定する。一定数以上でなければ、ステップS1に戻るが、一定数以上であればステップS5に進む。

ステップS5では、経路情報に登録された近傍無線以降の無線IDが有るかを判定する。経路情報に登録された近傍無線以降の無線IDが有る場合には、ステップS6に進むが、登録された近傍無線以降の無線IDが無い場合には、ステップS1に戻る。

ステップS6においては、経路情報を自身の無線ID以降目的の無線IDまでを書換えて、ステップS7に進む。
ステップS7では、ステップS6で書換えた経路情報を付加した通信メッセージを目的の無線ID(この場合は無線ID：d、すなわち無線センサーＤ)に向けて送信する。そしてステップS1に戻る。

またステップS8〜S10は、上記ステップS2で、通信メッセージの送信先が自無線IDである場合の処理を説明するもので、ステップS9で応答データを作成した後、ステップS10における無線応答処理では中継ルートの経路情報を逆順に設定して応答メッセージを送信する。

以上のようにして無線センサーＧから送信されてきたデータ要求を受信した無線センサーＤは、受信時の経路を逆順にして通信メッセージへのデータ応答を返す。
また、基地局Ａは、データ要求時の経路とデータ応答時の経路とが異なることから、送信先(この場合は無線センサーＤ)への経路に代替ルートが構築されたことが分かるので、以降は構築された代替ルートを用いた通信を行うことになる。

或いは、一定期間は当初設定した中継ルートでデータ要求し、それでも通信異常が継続した場合に、代替ルートに切換える処理を行うようにしても良い。
このように、通信異常が発生した場合に、代替ルートの起点となる中継ルート外の近傍の無線センサー(この例では、無線センサーＧ)が自律的に代替ルートを構築することで、効率的な通信異常への対応を行うことが可能となる。

上記に説明した実施例１は、通信異常を検知した中継ルート外の近傍の無線センサーＧの両端の無線センサーＢ,Ｄに接続可能な無線センサーＧによる代替ルートの構築であるが、送受信する通信メッセージに、当該無線センサーの通信時点における自無線IDの近傍無線管理情報を付加することで、通信異常を検知した中継ルート外の近傍の無線センサーが代替ルートを構築することが可能である。この点について以下で詳細に説明する。

図１３は、本発明の実施形態に係る他の無線通信ネットワークシステムの構成を示す図である。また図１４は、図１３に示した中継ルート外の近傍の無線センサーによる代替ルートを形成する際の通信メッセージの書換えの例を示す図である。

図１３に示される他の無線通信ネットワークシステム２において、無線センサーＢは、無線センサーＣに送信する通信メッセージ上に自無線センサーが保持する無線IDによって示される近傍無線情報を図１４の上段のように付加(図示例では「自無線機の近傍無線情報」と表記)する。

また、無線センサーＧは、無線センサーＦとの通信の際に、以下の近傍無線情報を付加し、送信する。すなわち、
（無線ID:d、無線ID:f）
無線センサーＦは、無線センサーＧとの通信時に上記の近傍無線情報を取得する。

また、無線センサーＢは、無線センサーＦとの通信の際に、以下の近傍無線情報を付加し、送信する。すなわち、
（無線ID:a、無線ID:c、無線ID:f）
無線センサーＦは、無線センサーＢとの通信時に上記の近傍無線情報を取得する。

また、無線センサーＥも、無線センサーＦとの通信時に以下の近傍無線情報を付加し、送信する。すなわち、
（無線ID:a、無線ID:f、無線ID:h）
無線センサーＦは、無線センサーＧ、無線センサーＢ、及び、無線センサーＥとの通信時に上記の各近傍無線情報を取得し、無線センサーＦは、保持する無線センサーと近傍無線情報の対と自身の近傍無線情報からなる以下の近傍無線構成を図３に示す近傍無線管理機能２３に保持し、管理する（表２太線枠内参照）。

表２は、上記のようにして、管理する無線センサー毎に保持する無線センサーと近傍無線情報の対と自身の近傍無線情報によって構成される近傍無線構成の一覧を示すものである。上記した無線センサーＦが保持・管理する、保持する無線センサーと当該無線センサーに紐付く近傍無線情報は、表２では太枠によって表示されている。

図１５は、本発明の実施形態に係る他の無線通信ネットワークシステムにおける中継ルート外の近傍の無線センサーが形成する代替ルートの形成制御を説明する図である。
本発明の実施形態に係る他の無線通信ネットワークシステム２に係る無線センサーＢと無線センサーＣの間で通信異常が発生した場合、基地局Ａは、図１４上段に示す要求メッセージの再送回数を＋１づつ加算しながら再送する。

また、無線センサーＢが無線センサーＣに再送している要求メッセージは、中継ルート外の近傍の無線センサーＦも受信できる。
そして図１４上段に示す要求メッセージの再送回数が一定数に達していた場合には、無線センサーＦは、要求メッセージの経路情報から無線センサーＢの無線ID:b以降の無線IDを示す経路情報(無線ID:c)と、無線センサーＦと通信可能な無線ID:b以外の無線IDを、送信先(この場合は無線センサーＤ)の無線IDに基づいて表２の近傍無線構成に基づいて近傍無線情報を検索する。この検索処理によって無線センサーＦは、無線ID:gを得る。

これにより無線センサーＦは、通信メッセージの経路上に在る無線ID:cを、（無線ID:ｆ,無線ID:g）に書換える(図１４下段参照)。そして無線センサーＦは、書換えが行われた要求メッセージを無線センサーＧに向けて送信し、次いで無線センサーＧから無線センサーＤに向けて送信する(図１５参照)。

なお、本実施例では、通信メッセージに上述したように「自無線機の近傍無線情報」を付加して送信するので、実施例１のように、送受信の都度、近傍無線情報の登録処理の手間が省くことが可能となる。

本発明は、スマートメーターのような生活環境に近い場所に設置される無線端末を例にして無線通信ネットワークシステムを説明したが、スマートメーターと同様、今後ますます発展が期待されるＩｏＴ（Internet of Things）を用いたネットワークシステムにも適用することが可能である。

１、２ 無線通信ネットワークシステム(センサーネットワークシステム)
１０ 基地局(収集ノード)
１１ データ管理機能
１２、２２ 無線機能
１３ 接続管理機能
１４、２４ アンテナ
２０ 無線センサー(センサーノード)
２１ 計測機能
２３ 近傍無線管理機能
２５ センサー

Claims (13)

1. 他の無線機を中継しながら通信メッセージ伝送する無線通信マルチホップ方式を用い、ルーティングにより発信を行う無線機と、該無線機から発信された通信メッセージを中継する複数の無線機とを含んで成る無線通信ネットワークシステムにおいて、
   前記発信を行う無線機は、
   互いに通信可能な無線機間の全ての接続情報を前記複数の無線機を介して収集し記憶する手段と、
   前記接続情報を用いて自無線機から宛先無線機までの中継ルートを設定する手段と、
   を有し、
   前記中継を行う無線機は、
   前記中継ルートに自無線機が有る場合には、前記中継ルートで指定された自無線機より１つ先の無線機に通信メッセージを送信する手段と、
   通信可能な無線機がやり取りする通信メッセージを基に自無線機に近傍する無線機の一覧を保持する手段と、
   前記中継ルート外に位置する場合には、通信可能な無線機がやり取りする通信メッセージを常時監視する手段と、
   前記中継ルート外の近傍の無線機が、前記中継ルートにおける通信異常の発生を検知し、当該通信異常が所定の回数以上継続するときは、前記中継ルート外の近傍の無線機が自律的に代替ルートを構築する手段と、
   を有し、
   前記代替ルートを構築した無線機は、該構築した代替ルートを用いて自無線機より１つ先の中継先の無線機に前記通信メッセージを送信し、該中継先の無線機は前記発信を行う無線機から前記宛先の無線機への通信メッセージを伝送する、ことを特徴とする無線通信ネットワークシステム。
2. 前記宛先の無線機は、
   通信メッセージがデータ要求である情報を受信すると、該通信メッセージに含まれる中継ルートを逆順にして前記通信メッセージへの応答を返す手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信ネットワークシステム。
3. 前記発信を行う無線機は、
   前記通信メッセージへの応答として受信した通信メッセージに含まれる中継ルートが、送信した通信メッセージに設定した中継ルートと異なっている場合には、代替ルートによる応答であると判断し、以降、前記宛先の無線機への通信メッセージの送信には前記代替ルートを用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信ネットワークシステム。
4. 前記中継を行う無線機は、無線送受信機能及び計測機能を有すると共に、自無線機近傍の無線機の接続情報を保持する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信ネットワークシステム。
5. 前記中継を行う無線機は、前記自無線機近傍の無線機の接続情報と、該接続情報に在る無線機が保持する接続情報とを合わせ持つことを特徴とする請求項４に記載の無線通信ネットワークシステム。
6. 他の無線機を中継しながら通信メッセージ伝送する無線通信マルチホップ方式を用い、ルーティングにより発信を行う無線機と、該無線機から発信された通信メッセージを中継する複数の無線機とを含んで成る無線通信ネットワークシステムの無線機において、
   前記発信を行う無線機は、
   互いに通信可能な無線機間の全ての接続情報を前記複数の無線機を介して収集し記憶する手段と、
   前記接続情報を用いて自無線機から宛先無線機までの中継ルートを設定する手段と、
   前記通信メッセージへの応答として受信した通信メッセージに含まれる中継ルートが、送信時に設定した中継ルートと異なっている場合には、代替ルートによる応答であると判断し、以降、前記代替ルートを用いて前記宛先の無線機への通信メッセージへの設定する手段と、
   を具備することを特徴とする無線機。
7. 他の無線機を中継しながら通信メッセージ伝送する無線通信マルチホップ方式を用い、ルーティングにより発信を行う無線機と、該無線機から発信された通信メッセージを中継する複数の無線機とを含んで成る無線通信ネットワークシステムの無線機において、
   前記中継を行う無線機は、
   前記中継ルートに自無線機が有る場合には、前記中継ルートで指定された自無線機より１つ先の無線機に通信メッセージを送信する手段と、
   通信可能な無線機がやり取りする通信メッセージを基に自無線機に近傍する無線機の一覧を保持する手段と、
   前記中継ルート外に位置する場合には、通信可能な無線機がやり取りする通信メッセージを常時監視する手段と、
   前記中継ルート外の近傍の無線機が、前記中継ルートにおける通信異常の発生を検知し、当該通信異常が所定の回数以上継続するときは、前記中継ルート外の近傍の無線機が自律的に代替ルートを構築する手段と、
   を具備することを特徴とする無線機。
8. 他の無線機を中継しながら通信メッセージ伝送する無線通信マルチホップ方式を用い、ルーティングにより発信を行う無線機と、該無線機から発信された通信メッセージを中継する複数の無線機とを含んで成る無線通信ネットワークシステムの無線通信方法であって、
   前記発信を行う無線機は、前記複数の無線機を介して収集し記憶した互いに通信可能な無線機間の全ての接続情報を用いて自無線機から宛先無線機までの中継ルートを設定し、
   該中継ルートに自無線機が有る場合には、前記中継ルートで指定された自無線機より１つ先の無線機に通信メッセージを送信し、
   自無線機が前記中継ルート外に位置する場合には、通信可能な無線機がやり取りする通信メッセージを常時監視することで前記中継ルートにおける通信異常の発生を検知し、当該通信異常が所定の回数以上継続するときは当該無線機が自律的に代替ルートを構築し、
   前記代替ルートを構築した無線機は、該構築した代替ルートを用いて自無線機より１つ先の中継先の無線機に前記通信メッセージを送信し、該中継先の無線機は前記発信を行う無線機から前記宛先の無線機への通信メッセージを伝送する、ことを特徴とする無線通信方法。
9. 他の無線機を中継しながら通信メッセージを伝送する無線通信マルチホップ方式を用い、収集ノードと複数のセンサーノードとを含んで成るセンサーネットワークシステムにおいて、
   前記収集ノードは、
   互いに通信可能なノード間の全ての接続情報を前記複数のセンサーノードを介して収集し記憶する手段と、
   前記接続情報を用いて前記収集ノードから宛先のセンサーノードまでの中継ルートを設定する手段と、
   を有し、
   前記センサーノードは、
   前記中継ルートに自ノードが有る場合には、前記中継ルートで指定された自ノードより１つ先のノードに通信メッセージを送信する手段と、
   通信可能なノードがやり取りする通信メッセージを基に自ノードに近傍するノードの一覧を保持する手段と、
   前記中継ルート外に位置する場合には、通信可能なノードがやり取りする通信メッセージを常時監視する手段と、
   前記中継ルート外の近傍のセンサーノードが、前記中継ルートにおける通信異常の発生を検知し、当該通信異常が所定の回数以上継続するときは、前記中継ルート外の近傍のセンサーノードが自律的に代替ルートを構築する手段と、
   を有し、
   前記代替ルートを用いて前記収集ノードから前記宛先のセンサーノードへの通信メッセージを伝送する、ことを特徴とするセンサーネットワークシステム。
10. 前記宛先のセンサーノードは、
    通信メッセージがデータ要求である情報を受信すると、該通信メッセージに含まれる中継ルートを逆順にして前記通信メッセージへの応答を返す手段を有する、ことを特徴とする請求項９に記載のセンサーネットワークシステム。
11. 前記収集ノードは、
    前記通信メッセージへの応答として受信した通信メッセージに含まれる中継ルートが、送信した通信メッセージに設定した中継ルートと異なっている場合には、代替ルートによる応答であると判断し、以降、前記宛先のセンサーノードへの通信メッセージの送信には前記代替ルートを用いて行うことを特徴とする請求項９に記載のセンサーネットワークシステム。
12. 前記通信メッセージの中継を行うセンサーノードは、無線送受信機能及び計測機能を有すると共に、自ノード近傍のセンサーノードの接続情報を保持する機能を有することを特徴とする請求項９に記載のセンサーネットワークシステム。
13. 前記通信メッセージの中継を行うセンサーノードは、前記自ノード近傍のセンサーノードの接続情報と、該接続情報に在るセンサーノードが保持する接続情報とを合わせ持つことを特徴とする請求項１２に記載のセンサーネットワークシステム。