JP2017130753A - 通信装置及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信の輻そうを低減することができる通信装置及び通信システムを提供する。
【解決手段】通信装置（子機２）は、通信部２０１と、不揮発性メモリ２０２と、制御部２０３とを備える。通信部２０１は、親機１１との間で、直接又は複数台の子機２のうちの一部の子機２を介してパケットを伝送するマルチホップ通信を行う。制御部２０３は、親機１１との間の経路情報を取得している定常状態で親機１１までのホップ数を不揮発性メモリ２０２に記憶させる。制御部２０３は、制御部２０３の起動時に不揮発性メモリ２０２からホップ数を読み出し、起動時からホップ数に基づく待機時間が経過した後にビーコン要求を通信部２０１から送信させる。制御部２０３は、ホップ数が大きいほど待機時間を長くする。
【選択図】図２

Description

本発明は、通信装置及び通信システムに関する。

従来、１台の親機と複数台の子機とを備え、親機と子機との間でマルチホップ通信を行うマルチホップ通信ネットワークがあった（例えば特許文献１参照）。

ここで、ネットワークに新規に参入する子機は、親機との間で通信ルートを確立するために、親機、又は、ネットワークに既に参入している他の子機から、通信ルート、通信品質などの情報を含むルーティングパケットを取得する必要がある。そこで、新規参入する子機は、ビーコン要求をブロードキャスト送信する。このビーコン要求を受信した親機および他の子機は、ビーコン応答をブロードキャスト送信する。新規参入する子機は、ビーコン応答を受信すると、このビーコン応答の送信元との間で、通信ルート、通信品質などの情報を含むルーティングパケットの送受信を行い、通信ルートを構築する。

なお、新規参入する子機は、ビーコン要求が衝突しないように、新規参入する他の子機から送信されたビーコン要求を受信した場合、ビーコン要求を送信するまでの待機時間を延ばしている。

国際公開第２０１４／１２５８１６号

ところで、ネットワークに未参入の子機が、他の子機からのビーコン要求を受信した場合、ネットワークに未参入の子機は、ビーコン要求に対するビーコン応答を返送しない。例えば停電後に電源が復旧するなどして複数台の子機が一斉に起動した場合に、ホップ数が小さい子機がネットワークに参入していなければ、ホップ数が大きい子機は、ビーコン要求を送信しても、ホップ数が小さい子機からビーコン応答を受信できない。そのため、無駄なビーコン要求が送信されることになり、通信の輻そうが発生しやすいという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、通信の輻そうを低減することができる通信装置及び通信システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様の通信装置は、親機と、前記親機との間でパケットを伝送する複数台の子機とを備えた通信システムに、前記子機として用いられる通信装置であって、通信部と、不揮発性メモリと、制御部とを備え、前記通信部は、前記親機との間で、直接又は前記複数台の子機のうちの一部の子機を介して前記パケットを伝送するマルチホップ通信を行い、前記制御部は、前記親機との間の経路情報を取得している定常状態で前記親機までのホップ数を前記不揮発性メモリに記憶させ、前記制御部は、前記制御部の起動時に前記不揮発性メモリから前記ホップ数を読み出し、前記起動時から前記ホップ数に基づく待機時間が経過した後にビーコン要求を前記通信部から送信させており、前記制御部は、前記ホップ数が大きいほど前記待機時間を長くする。

本発明の一態様の通信システムは、親機と、前記親機との間でパケットを伝送する複数台の子機とを備え、前記複数台の子機のうちの一部の子機は、前記複数台の子機のうちの他の少なくとも１台の子機を介して前記親機との間で前記パケットを伝送するマルチホップ通信を行っており、前記複数台の子機のそれぞれは、通信部と、不揮発性メモリと、制御部とを備え、前記制御部は、前記親機との間の経路情報を取得している定常状態で前記親機までのホップ数を前記不揮発性メモリに記憶させ、前記制御部は、前記制御部の起動時に前記不揮発性メモリから前記ホップ数を読み出し、前記起動時から前記ホップ数に基づく待機時間が経過した後にビーコン要求を前記通信部から送信させており、前記制御部は、前記ホップ数が大きいほど前記待機時間を長くする。

本発明の一態様の通信装置によれば、通信の輻そうを低減することができる。

本発明の一態様の通信システムによれば、通信の輻そうを低減することができる。

本発明の実施形態に係る通信システムのネットワーク構成図である。 図２Ａは、同上の通信システムが備える子機のブロック図である。図２Ｂは、同上の通信システムが備える親機のブロック図である。 同上の通信システムの起動時の動作を示すシーケンス図である。 同上の通信システムの定常状態の動作を示すシーケンス図である。

（実施形態）
以下の実施形態は、通信装置及び通信システムに関し、特に、マルチホップ通信を行う通信装置及び通信システムに関する。

（１）概要
図１に示すように、本実施形態に係る通信システム１は、１台の親機１１と、複数台の子機２１，２２，２３，２４とを備えている。以下、複数台の子機２１〜２４の各々を特に区別しない場合には「子機２」という。

本実施形態の通信装置は、親機１１と、親機１１との間でパケットを伝送する複数台の子機２とを備えた通信システム１において子機２として用いられる。すなわち、子機２が本実施形態の通信装置である。通信装置（子機２）は、図２Ａに示すように、通信部２０１と、不揮発性メモリ２０２と、制御部２０３とを備える。通信部２０１は、親機１１との間で、直接又は複数台の子機２のうちの一部の子機２を介してパケットを伝送するマルチホップ通信を行う。制御部２０３は、親機１１との間の経路情報を取得している定常状態で親機１１までのホップ数を不揮発性メモリ２０２に記憶させる。制御部２０３は、起動時に不揮発性メモリ２０２からホップ数を読み出し、起動時からホップ数に基づく待機時間が経過した後にビーコン要求を通信部２０１から送信させている。制御部２０３は、ホップ数が多いほど待機時間を長くしている。

また、本実施形態の通信システム１は、親機１１と、親機１１との間でパケットを伝送する複数台の子機２とを備える。複数台の子機２のうちの一部の子機２は、複数台の子機２のうちの他の少なくとも１台の子機２を介して親機１１との間でパケットを伝送するマルチホップ通信を行っている。複数台の子機２のそれぞれは、通信部２０１と、不揮発性メモリ２０２と、制御部２０３とを備える。制御部２０３は、親機１１との間の経路情報を取得している定常状態で親機１１までのホップ数を不揮発性メモリ２０２に記憶させる。制御部２０３は、起動時に不揮発性メモリ２０２からホップ数を読み出し、起動時からホップ数に基づく待機時間が経過した後にビーコン要求を通信部２０１から送信させている。そして、制御部２０３は、ホップ数が大きいほど待機時間を長くしている。

複数台の子機２が一斉に起動した場合に、ホップ数が小さい子機２と親機１１との通信経路が確立していなければ、ホップ数が大きい子機２がビーコン要求を送信しても、ビーコン要求に対するビーコン応答は送信されない。そのため、ホップ数が大きい子機２から送信されたビーコン要求が無駄になり、通信の輻そうが発生する可能性がある。本実施形態の子機２（通信装置）では、複数台の子機２が一斉に起動した場合に、ホップ数が小さい子機２は、ホップ数が大きい子機２よりも先にビーコン要求を送信するから、親機１１との間の通信経路を先に確立することができる。したがって、ホップ数が大きい子機２がビーコン要求を送信する場合、ホップ数が小さい子機２は通信経路が確立している可能性が高くなり、ビーコン要求の送信が無駄にならず、通信の輻そうを低減することができる。

（２）詳細
以下、本実施形態の通信装置（子機２）、及びそれを用いる通信システム１について図面を参照して詳しく説明する。ただし、以下に説明する構成は本発明の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（２．１）構成
本実施形態の通信システム１は、親機１１と、複数台の子機２とを備えている。この通信システム１は、例えば複数の住宅で構成される住宅群で用いられる。このような住宅群は、所定範囲ごと（例えば、半径５００ｍごと）に構成されている。住宅群には親機１１が設置されており、複数の住宅の各々に子機２が設置されている。

子機２は、この子機２が設置された住宅に関する所定情報を、親機１１に宛てて、電波を伝送媒体として用いた無線通信により送信する機能を有する。親機１１は、各住宅に関する所定情報を複数の子機２から無線で取得し、取得した所定情報を、図示しない上位の管理装置へ光ファイバ回線等を用いて送信する機能を有する。例えば、親機１１は、各住宅における電力使用量、ガス使用量、水道使用量等の検針情報を、子機２から取得することによって、遠隔検針システムを構成できる。

この場合、子機２は、例えばスマートメータのように、住宅での電力使用量を計測する計測機能を持ったメータ装置に用いられる。つまり、メータ装置は、電力使用量等を計測する計測モジュール（図示せず）と、子機２とを、１つの筐体内に備えている。メータ装置は、計測モジュールの計測結果（検針情報）を、親機１１であるコンセントレータに子機２から送信する。

このように、本実施形態では、供給事業者から電力、ガス、水等の資源の供給を受ける需要家施設（customer’s facility）に設置された通信装置を子機２として用いる通信システムを例示する。資源の供給を受ける需要家施設は戸建て住宅に限らず、例えば集合住宅の各住戸、店舗、工場、オフィスなどであってもよい。また、親機１１が、あらかじめ設定された所定情報を子機２との間で伝送することによって、通信システム１は、各住宅内の機器の状態を監視する遠隔監視システム、各住宅内の機器の状態を制御する遠隔制御システム等を構成することも可能である。

なお、この通信システム１では、親機１１および子機２は、マルチホップ通信により無線信号を互いに送信あるいは受信している。すなわち、通信システム１では、親機１１と各子機２との間で直接的又は間接的に通信が行われ、親機１１と直接通信できない子機２は、通信可能な距離にある他の子機２がパケットを中継する中継器として機能することで、親機１１との間で通信を行う。

図２Ａは、本実施形態に係る通信装置（子機２）の機能を示すブロック図である。図２Ａでは、複数台の子機２１〜２４のうち任意の１台の子機２を例に通信装置を説明する。つまり、複数台の子機２１〜２４には、同一の構成の通信装置が用いられている。

子機２は、通信部２０１と、不揮発性メモリ２０２と、制御部２０３とを備えている。なお、本実施形態では、子機２は、スマートメータなどのメータ装置に用いられるため、計測モジュールから検針情報を取得するためのインタフェースを更に備えている。

通信部２０１はマルチホップ通信を行う。通信部２０１は、親機１１との間で、直接又は他の子機２を介してパケットの伝送（送信および受信）を行う。通信部２０１は、無線局の免許が不要な近距離の無線通信方式（例えば特定小電力無線方式）で、電波を媒体とした無線通信を行う通信モジュールを備えている。

不揮発性メモリ２０２は、電気的に書き換え可能な不揮発性のメモリである。電気的に書き換え可能な不揮発性のメモリは、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）や、フラッシュメモリなどである。不揮発性メモリ２０２は、親機１１までのホップ数の情報を記憶する。また、不揮発性メモリ２０２は、マルチホップ通信のための経路制御に用いる経路情報を記憶する。また、不揮発性メモリ２０２は、周辺台数の情報も記憶する。ここにおいて、周辺台数とは、複数台の子機２のうち直接通信可能な子機２の台数から決定した台数である。本実施形態では、周辺台数は、直接通信可能な子機２の台数である。また、不揮発性メモリ２０２は、例えば親機１１によって割り当てられた個別の識別番号を記憶している。親機１１は、ネットワークに参入してきた子機２に対して、ネットワーク内で個々の子機２を識別するための識別番号を割り当てる。図１において子機２１〜２４のそれぞれを示す円内の数字は、子機２１〜２４のそれぞれに割り当てられた識別番号を示している。すなわち、子機２１の識別番号は「１」、子機２２の識別番号は「２」、子機２３の識別番号は「３」、子機２４の識別番号は「４」である。

制御部２０３は、マイコン（マイクロコンピュータ）を主構成としている。マイコンが、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されているプログラムを実行することによって、制御部２０３の機能が実現される。このプログラムは、通信装置の工場出荷時にあらかじめＲＯＭに記憶されていてもよいし、メモリカードなどの記憶媒体に記録されて提供されてもよいし、電気通信回線を通して提供されてもよい。

次に、親機１１の構成を図２Ｂに基づいて説明する。

親機１１は、通信部１１１と、記憶部１１２と、制御部１１３とを備える。

通信部１１１はマルチホップ通信を行う。通信部１１１は、子機２との間でパケットの伝送（送信および受信）を行う。通信部１１１は、子機２と同じ通信方式で、電波を媒体とした無線通信を行う通信モジュールを備えている。

記憶部１１２は、ＲＯＭなどの不揮発性のメモリ、ＥＥＰＲＯＭなどの電気的に書き換え可能な不揮発性のメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性のメモリからなる。記憶部１１２は、ネットワークに参入している子機２の経路情報、ホップ数などの情報を記憶する。記憶部１１２は、制御部１１３が実行するプログラムを記憶している。

制御部１１３は、マイコン（マイクロコンピュータ）を主構成としている。マイコンが記憶部１１２に記憶されているプログラムを実行することにより、親機１１の機能が実現される。このプログラムは、親機１１の工場出荷時にあらかじめ記憶部１１２に記憶されていてもよいし、メモリカードなどの記憶媒体に記録されて提供されてもよいし、電気通信回線を通して提供されてもよい。

（２．２）動作
本実施形態の通信システム１の動作を図３に基づいて説明する。

本実施形態の通信システム１は、図１に示すように、親機１１と、複数台の子機２とで構成されている。定常状態では、複数台の子機２の各々と親機１１との間の通信経路が確定している。親機１１の記憶部１１２には、複数台の子機２のそれぞれについて、経路情報、ホップ数、識別番号などの情報が記憶されている。また、複数台の子機２の各々では、親機１１との間の通信経路を示す経路情報やホップ数の情報が不揮発性メモリ２０２に記憶されている。この定常状態において、親機１１の制御部１１３は、複数台の子機２のそれぞれに宛てて、送信先の子機２のホップ数と識別番号の情報を含むパケットを通信部１１１から送信させる。

子機２の通信部２０１が、親機１１から送信されたパケットを受信すると、制御部２０３は、パケットの送信先アドレスが自機のアドレスに一致するか否かを判断する。パケットに含まれる送信先アドレスが自機のアドレスに一致する場合、制御部２０３は、パケットに含まれる識別番号及びホップ数の情報を不揮発性メモリ２０２に記憶させる。パケットに含まれる送信先アドレスが自機のアドレスに一致しない場合、制御部２０３は、不揮発性メモリ２０２に記憶されたルーティングテーブルにしたがって、受信したパケットを、通信部２０１から転送先の子機２に送信させる。

これにより、複数台の子機２の各々では、制御部２０３が、定常状態において親機１１から送信されてきたホップ数の情報を不揮発性メモリ２０２に記憶させている。

また、複数台の子機２の各々では、他の子機２から送信されたパケットを通信部２０１が受信すると、制御部２０３が、通信部２０１が受信したパケットの送信元アドレスをもとに、通信圏内に存在する他の子機２の台数をカウントする。これにより、各子機２の制御部２０３は、複数台の子機２のうち直接通信可能な子機２の台数を求めることができ、直接通信可能な子機２の台数から決定した周辺台数を不揮発性メモリ２０２に記憶させる。

複数台の子機２の各々と親機１１との通信経路が確定し、複数台の子機２の各々と親機１１との間で通信を行っている定常状態で、複数台の子機２に電力を供給する電源が停電した後に、復旧すると、複数台の子機２の制御部２０３は一斉に起動する。

各子機２の制御部２０３が一斉に起動すると（Ｓ１）、制御部２０３は、不揮発性メモリ２０２から、ホップ数と、周辺台数とを読み出す。制御部２０３は、不揮発性メモリ２０２から読み出したホップ数と周辺台数とをもとに、ビーコン（Beacon）要求を送信する送信タイミングを決定する。

すなわち、制御部２０３は、起動時からホップ数に基づく待機時間が経過した時点より、周辺台数に基づく遅延時間が経過した送信タイミングでビーコン要求を通信部２０１からブロードキャスト送信させる。

ここにおいて、各子機２の制御部２０３は、ホップ数が「１」であれば待機時間をＴ１１とし、ホップ数が「２」であれば待機時間をＴ１２とし、ホップ数が「３」であれば待機時間をＴ１３とする。なお、制御部２０３は、ホップ数が大きいほど待機時間が長くなるように、すなわちＴ１１＜Ｔ１２＜Ｔ１３となるように、待機時間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３を設定する。

また、待機時間Ｔ１１，Ｔ１２の時間差は、ホップ数が「１」である子機２の想定台数をもとに、ホップ数が「１」である全ての子機２が、ビーコン要求を送信してネットワークに参入する処理を行うのに必要な時間よりも、長い時間に設定されている。同様に、待機時間Ｔ１２，Ｔ１３の時間差は、ホップ数が「２」である子機２の想定台数をもとに、ホップ数が「２」である全ての子機２が、ビーコン要求を送信してネットワークに参入する処理を行うのに必要な時間よりも、長い時間に設定されている。

また、各子機２の制御部２０３は、周辺台数をもとに遅延時間を決定している。なお、本実施形態では、周辺台数は、直接通信可能な子機２の台数である。また、「直接通信可能な子機２」とは、送信電波を直接受信できる子機２のことであり、通信圏内にある子機２のことをいう。図１にネットワーク構成を示した通信システム１では、子機２１は親機１１及び子機２２と直接通信可能であり、子機２１の周辺台数は「１」である。子機２２は子機２１，２３，２４と直接通信可能であり、子機２２の周辺台数は「３」である。子機２３は子機２２，２４と直接通信可能であり、子機２３の周辺台数は「２」である。子機２４は子機２２，２３と直接通信可能であり、子機２４の周辺台数は「２」である。

各子機２の制御部２０３は、周辺台数に応じて最大遅延時間を決定する。制御部２０３は、周辺台数が多いほど最大遅延時間を長い時間に設定している。本実施形態では、制御部２０３は、最大遅延時間に、自機の識別番号をもとに生成したランダム値を乗算した時間を遅延時間に決定する。制御部２０３は、自機の識別番号をもとに、０より大きく、かつ、１以下の値であるランダム値を生成している。したがって、遅延時間は、ランダム値に応じて、最大遅延時間に等しい時間、又は、最大遅延時間よりも短い時間に設定される。

ここで、子機２１の場合、最大遅延時間がＴ２１、ランダム値がＲ１であり、子機２１の制御部２０３は時間（Ｒ１×Ｔ２１）を遅延時間としている。子機２２の場合、最大遅延時間がＴ２２、ランダム値がＲ２であり、子機２２の制御部２０３は時間（Ｒ２×Ｔ２２）を遅延時間としている。子機２３の場合、最大遅延時間がＴ２３、ランダム値がＲ３であり、子機２３の制御部２０３は時間（Ｒ３×Ｔ２３）を遅延時間としている。子機２４の場合、最大遅延時間がＴ２３、ランダム値がＲ４であり、子機２４の制御部２０３は時間（Ｒ４×Ｔ２３）を遅延時間としている。なお、本実施形態では、子機２３と子機２４とで周辺台数が同じ値になっているので、子機２３と子機２４とで最大遅延時間は同じ時間（Ｔ２３）になっている。

したがって、起動後（Ｓ１）に子機２１からビーコン要求が送信される送信タイミングｔ１は、起動時から待機時間Ｔ１１が経過した時点より、遅延時間（Ｒ１×Ｔ２１）が経過した時点（Ｔ１１＋Ｒ１×Ｔ１１）となる。また、起動後に子機２２からビーコン要求が送信される送信タイミングｔ２は、起動時から待機時間Ｔ１２が経過した時点より、遅延時間（Ｒ２×Ｔ２２）が経過した時点（Ｔ１２＋Ｒ２×Ｔ１２）となる。また、起動後に子機２３からビーコン要求が送信される送信タイミングｔ３は、起動時から待機時間Ｔ１３が経過した時点より、遅延時間（Ｒ３×Ｔ２３）が経過した時点（Ｔ１３＋Ｒ３×Ｔ１３）となる。また、起動後に子機２４からビーコン要求が送信される送信タイミングｔ４は、起動時から待機時間Ｔ１３が経過した時点より、遅延時間（Ｒ４×Ｔ２３）が経過した時点（Ｔ１３＋Ｒ４×Ｔ１４）となる。なお、ランダム値Ｒ３，Ｒ４は、子機２３，２４の制御部２０３がそれぞれランダムに生成しているので、ランダム値Ｒ３，Ｒ４が同じ値となる可能性は低く、送信タイミングｔ３，ｔ４が同じタイミングとなる可能性は低い。送信タイミングｔ３，ｔ４が同じタイミングとなった場合、子機２３，２４がそれぞれ送信したビーコン要求が衝突する可能性があるが、その場合は子機２３，２４がビーコン要求を再送することになる。

本実施形態の通信システム１では、各子機２の制御部２０３が、ホップ数が大きいほど待機時間が長くなるように、待機時間を設定している。したがって、ホップ数が「１」の子機２１が、ビーコン要求を送信する送信タイミングｔ１が最も早くなり、ホップ数が「２」の子機２２が、ビーコン要求を送信する送信タイミングｔ２がその次に早くなる。すなわち、起動後にまず子機２１からビーコン要求が送信され、その後、子機２２からビーコン要求が送信される。また、子機２３と子機２４とでは、子機２３の方が子機２４よりも遅延時間が短くなっているので、子機２２からビーコン要求が送信された後に、子機２３、子機２４の順番でビーコン要求が送信される。

また、最大遅延時間Ｔ２１は、待機時間Ｔ１２と待機時間Ｔ１１との時間差よりも短い時間に設定されるのが好ましい。これにより、ホップ数が「１」の子機２から送信されるビーコン要求と、ホップ数が「２」の子機２から送信されるビーコン要求とが衝突する可能性が低くなる。同様に、最大遅延時間Ｔ２２は、待機時間Ｔ１３と待機時間Ｔ１２との時間差よりも短い時間に設定されるのが好ましい。これにより、ホップ数が「２」の子機２から送信されるビーコン要求と、ホップ数が「３」の子機２から送信されるビーコン要求とが衝突する可能性が低くなる。

以上の動作をまとめると、起動後に送信タイミングｔ１がくると、子機２１の制御部２０３が通信部２０１からビーコン要求をブロードキャスト送信させる（Ｓ２）。子機２１から送信されたビーコン要求は親機１１と子機２２とに受信されるが、子機２２はネットワークへの参入が完了していないので、ビーコン応答は返送しない。親機１１の通信部１１１が子機２１から送信されたビーコン要求を受信すると、制御部１１３はビーコン応答を通信部１１１からブロードキャスト送信させる（Ｓ３）。ビーコン要求を送信した子機２１の通信部２０１がビーコン応答を受信すると、子機２１は、ビーコン応答の送信元である親機１１との間で、経路情報、通信品質などの情報を含むルーティングパケットの送受信を行う。これにより、子機２１は親機１１との間の通信経路を構築し、子機２１はネットワークへの参入が許可される。

その後、送信タイミングｔ２がくると、子機２２の制御部２０３が通信部２０１からビーコン要求をブロードキャスト送信させる（Ｓ４）。子機２２から送信されたビーコン要求は子機２１，２３，２４によって受信されるが、子機２３，２４はネットワークへの参入が完了していないので、ビーコン応答は返送しない。子機２１の通信部２０１が子機２２から送信されたビーコン要求を受信すると、子機２１の制御部２０３はビーコン応答を通信部２０１からブロードキャスト送信させる（Ｓ５）。ビーコン要求を送信した子機２２の通信部２０１が、子機２１からのビーコン応答を受信すると、子機２２は、ビーコン応答の送信元である子機２１との間で、経路情報、通信品質などの情報を含むルーティングパケットの送受信を行う。これにより、子機２２は親機１１との間の通信経路を構築し、子機２２はネットワークへの参入が許可される。

その後、送信タイミングｔ３がくると、子機２３の制御部２０３が通信部２０１からビーコン要求をブロードキャスト送信させる（Ｓ６）。子機２３から送信されたビーコン要求は子機２２，２４によって受信されるが、子機２４はネットワークへの参入が完了していないので、ビーコン応答は返送しない。子機２２の通信部２０１が子機２３から送信されたビーコン要求を受信すると、子機２２の制御部２０３はビーコン応答を通信部２０１からブロードキャスト送信させる（Ｓ７）。ビーコン要求を送信した子機２３の通信部２０１が、子機２２からのビーコン応答を受信すると、子機２３は、ビーコン応答の送信元である子機２２との間で、経路情報、通信品質などの情報を含むルーティングパケットの送受信を行う。これにより、子機２３は親機１１との間の通信経路を構築し、子機２３はネットワークへの参入が許可される。

その後、送信タイミングｔ４がくると、子機２４の制御部２０３が通信部２０１からビーコン要求をブロードキャスト送信させる（Ｓ８）。子機２４から送信されたビーコン要求は子機２２，２３によって受信され、図３の例では子機２２の制御部２０３がビーコン応答を通信部２０１からブロードキャスト送信させる（Ｓ９）。ビーコン要求を送信した子機２４の通信部２０１が、子機２２からのビーコン応答を受信すると、子機２４は、ビーコン応答の送信元である子機２２との間で、経路情報、通信品質などの情報を含むルーティングパケットの送受信を行う。これにより、子機２４は親機１１との間の通信経路を構築し、子機２３はネットワークへの参入が許可される。

このようにして、複数台の子機２１〜２４がネットワークへの参入を許可されると、以後の定常状態では、親機１１と複数台の子機２１〜２４との間でマルチホップ通信が行われる。なお、親機１１の通信部１１１が、ネットワークに参入した子機２との間でマルチホップ通信を行うことで、親機１１の制御部１０３は、各子機２の経路情報を収集し、記憶部２０２に記憶させる。

（３）効果
本実施形態の通信装置は、親機１１と、親機１１との間でパケットを伝送する複数台の子機２とを備えた通信システム１に子機２（２１〜２４）として用いられる。通信装置は、通信部２０１と、不揮発性メモリ２０２と、制御部２０３とを備える。通信部２０１は、親機１１との間で、直接又は複数台の子機２のうちの一部の子機２を介してパケットを伝送するマルチホップ通信を行う。制御部２０３は、親機１１との間の経路情報を取得している定常状態で親機１１までのホップ数を不揮発性メモリ２０２に記憶させる。制御部２０３は、制御部２０３の起動時に不揮発性メモリ２０２からホップ数を読み出し、起動時からホップ数に基づく待機時間（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）が経過した後にビーコン要求を通信部２０１から送信させている。制御部２０３は、ホップ数が大きいほど待機時間を長くする。

これにより、複数台の通信装置（子機２）が一斉に起動した場合、ホップ数が小さい通信装置から順番にビーコン要求が送信される。したがって、ホップ数が大きい通信装置からビーコン要求が送信された場合、ホップ数が小さい通信装置はネットワークへの参入を許可されている可能性が高いから、ホップ数が大きい通信装置から送信されたビーコン要求が無駄になる可能性が低くなる。よって、本実施形態の通信装置では、通信装置から無駄なビーコン要求が送信される可能性が低くなり、無駄なビーコン要求の送信を減らすことで、通信の輻そうを低減することができる。

本実施形態の通信装置では、制御部２０３が、定常状態で、複数台の子機２のうち直接通信可能な子機２の台数から決定した周辺台数を、不揮発性メモリ２０２に更に記憶させている。制御部２０３は、起動時に不揮発性メモリ２０２から周辺台数を更に読み出している。制御部２０３は、起動時から待機時間が経過した時点より、周辺台数に基づく遅延時間が経過した送信タイミングで、ビーコン要求を通信部から送信させている。

これにより、ホップ数が同じ子機２が複数台ある場合でも、ホップ数が同じ複数台の子機２からそれぞれビーコン要求が送信される送信タイミングがずれるから、ビーコン要求が衝突する可能性が低くなる。したがって、本実施形態の通信装置では、ビーコン要求が再送信される可能性が低くなり、通信の輻そうを低減することができる。

本実施形態の通信装置では、制御部２０３は、周辺台数に基づく最大遅延時間（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３）に、自機の識別番号をもとに生成した０より大きく、かつ、１以下のランダム値（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）を乗算した時間を遅延時間としている。

これにより、ホップ数が同じ通信装置が複数台ある場合、ホップ数が同じ複数台の通信装置からビーコン要求が送信される送信タイミングを、起動時から待機時間が経過した時点より最大遅延時間が経過するまでの間でずらすことができる。したがって、ビーコン要求が送信される送信タイミングを、周辺台数に基づいて決定される最大遅延時間の範囲内で設定することができる。

また、本実施形態の通信システム１は、親機１１と、親機１１との間でパケットを伝送する複数台の子機２（２１〜２４）とを備える。複数台の子機２のうちの一部の子機２は、複数台の子機２のうちの他の少なくとも１台の子機２を介して親機１１との間でパケットを伝送するマルチホップ通信を行っている。複数台の子機２のそれぞれは、通信部２０１と、不揮発性メモリ２０２と、制御部２０３とを備える。制御部２０３は、親機１１との間の経路情報を取得している定常状態で親機１１までのホップ数を不揮発性メモリ２０２に記憶させる。制御部２０３は、制御部２０３の起動時に不揮発性メモリ２０２からホップ数を読み出し、起動時からホップ数に基づく待機時間（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３）が経過した後にビーコン要求を通信部から送信させている。制御部２０３は、ホップ数が大きいほど待機時間を長くする。

これにより、複数台の子機２が一斉に起動した場合、ホップ数が小さい子機２から順番にビーコン要求が送信される。したがって、ホップ数が大きい子機２からビーコン要求が送信された場合、ホップ数が小さい子機２はネットワークへの参入を許可されている可能性が高いから、ホップ数が大きい子機２から送信されたビーコン要求が無駄になる可能性が低くなる。よって、子機２から無駄なビーコン要求が送信される可能性が低くなり、無駄なビーコン要求の送信を減らすことで、通信の輻そうを低減することができる。

（４）変形例
本実施形態の通信装置において、制御部２０３は、定常状態で、ホップ数と周辺台数とを不揮発性メモリ２０２に定期的に記憶させてもよい。

図４は、通信システム１の定常状態での動作を示すシーケンス図である。

親機１１は、複数台の子機２の各々にホップ数の情報を定期的に送信している。

複数台の子機２の各々では、通信圏内に存在する他の子機２から送信されたパケットを通信部２０１が受信すると、制御部２０３は、通信部２０１が受信したパケットをもとに、通信圏内に存在する他の子機２の台数をカウントする。これにより、各子機２の制御部２０３は、直接通信可能な子機２の台数を定期的に求めている。

そして、複数台の子機２の各々では、制御部２０３は、定常状態で、ホップ数と周辺台数とを不揮発性メモリ２０２に一定の時間間隔Ｔ３で記憶させている（図４参照）。

なお、各子機２の制御部２０３は、定常状態で、ホップ数及び周辺台数のいずれかが変化すると、ホップ数及び周辺台数を不揮発性メモリ２０２に記憶させてもよい。

不揮発性メモリ２０２の書き込み回数には制限がある。したがって、各子機２の制御部２０３が、ホップ数及び周辺台数のいずれかが変化した場合に、ホップ数及び周辺台数を不揮発性メモリ２０２に記憶させるようにすれば、不揮発性メモリ２０２への書き込み回数を少なくできる。

また、各子機２の制御部２０３は、定常状態で、ホップ数が一定値以上変化した場合、ホップ数を不揮発性メモリ２０２に記憶させてもよい。例えば、各子機２の制御部２０３が、ホップ数が２以上変化した場合に、ホップ数を不揮発性メモリ２０２に記憶させてもよい。ホップ数の変化が一定値未満（例えば２未満）であれば、各子機２の制御部２０３は不揮発性メモリ２０２へのホップ数の書き込み処理を行わないから、不揮発性メモリ２０２への書き込み回数を少なくできる。

また、各子機２の制御部２０３は、定常状態で、周辺台数が一定の割合以上変化した場合、周辺台数を不揮発性メモリ２０２に記憶させてもよい。例えば、各子機２の制御部２０３は、周辺台数が一定の割合（例えば数十％）以上変化した場合に、周辺台数を不揮発性メモリ２０２に記憶させてもよい。各子機２の制御部２０３は、周辺台数の変化が一定の割合未満であれば、不揮発性メモリ２０２への書き込みを行わないから、不揮発性メモリ２０２への書き込み回数を少なくできる。

また、通信装置（子機２）の制御部２０３は、定常状態で、複数台の子機２のうち直接通信可能な子機２の台数から、ホップ数が自機のホップ数よりも大きい子機２の台数を差し引いた台数を、周辺台数として決定してもよい。

例えば、本実施形態の通信システム１において、子機２２の制御部２０３は、直接通信可能な子機２の台数「３」から、ホップ数が自機のホップ数「２」よりも大きい子機２の台数「２」を差し引いた台数を、周辺台数として決定する。各子機２の制御部２０３は、周辺台数が多いほど最大遅延時間を長い時間に設定している。したがって、直接通信可能な子機２の台数から、ホップ数が自機のホップ数よりも大きい子機２の台数を差し引いた台数を周辺台数とした場合は、直接通信可能な子機２の台数を周辺台数とする場合に比べて、最大遅延時間が短くなる。よって、子機２２が、起動後にビーコン要求を送信するまでの時間を短くできる。

以上のように、本実施形態の通信装置において、制御部２０３は、定常状態で、定期的に、ホップ数と周辺台数とを不揮発性メモリ２０２に記憶させてもよい。子機２の追加、廃止などによってホップ数又は周辺台数は変化する可能性があるが、制御部２０３は、不揮発性メモリ２０２に記憶されているホップ数、周辺台数を定期的に更新することができる。

また、制御部２０３は、定常状態で、ホップ数及び周辺台数のいずれかが変化すると、ホップ数及び周辺台数を不揮発性メモリ２０２に記憶させてもよい。子機２の追加、廃止などによってホップ数又は周辺台数が変化した場合、制御部２０３は、変化後のホップ数、周辺台数を不揮発性メモリ２０２に記憶させることができる。また、制御部２０３は、ホップ数又は周辺台数に変化があった場合にホップ数及び周辺台数を不揮発性メモリ２０２に記憶させているから、不揮発性メモリ２０２への書き込み回数を少なくできる。

また、制御部２０３は、定常状態で、ホップ数が一定値以上変化した場合、ホップ数を不揮発性メモリに記憶させてもよい。子機２の追加、廃止などによってホップ数が一定値以上変化した場合、制御部２０３は、変化後のホップ数を不揮発性メモリ２０２に記憶させることができる。また、制御部２０３は、ホップ数が一定値以上変化した場合にホップ数を不揮発性メモリ２０２に記憶させているから、不揮発性メモリ２０２への書き込み回数を少なくできる。

また、制御部２０３は、定常状態で、周辺台数が一定の割合以上変化した場合、周辺台数を不揮発性メモリに記憶させてもよい。子機２の追加、廃止などによって周辺台数が一定の割合以上変化した場合、制御部２０３は、変化後の周辺台数を不揮発性メモリ２０２に記憶させることができる。また、制御部２０３は、周辺台数が一定の割合以上変化した場合に周辺台数を不揮発性メモリ２０２に記憶させているから、不揮発性メモリ２０２への書き込み回数を少なくできる。

また、制御部２０３は、定常状態で、複数台の子機２のうち直接通信可能な子機２の台数から、ホップ数が自機のホップ数よりも大きい子機２の台数を差し引いた台数を、周辺台数として決定し、不揮発性メモリ２０２に記憶させてもよい。

子機２は、ホップ数に基づく待機時間が設定されているため、自機がビーコン要求を送信する際に、自機よりホップ数が大きい子機２は、ビーコン要求を送信しないと想定される。したがって、ホップ数が自機のホップ数よりも大きい子機２は、自機がビーコン要求を送信する際に通信の輻そうに影響を与える可能性が低いと想定される。よって、直接通信可能な子機２の台数から、ホップ数が自機のホップ数よりも大きい子機２の台数を差し引いた台数を、周辺台数として決定することで、最大遅延時間を短くでき、ビーコン要求を送信するまでの時間を短くできる。

この通信システム１において、複数台の子機２が一斉に起動するのは、停電後に電源が復旧する場合に限定されず、例えばリセット信号を含むパケットを全ての子機２に送信して、複数台の子機２を一斉に再起動させる場合も含む。

また、本実施形態の通信システム１では、親機１１及び子機２が、電波を伝送媒体として用いた無線通信により通信を行っているが、親機１１及び子機２が行う通信は無線通信に限定されない。例えば、親機１１及び子機２は、Ｇ３−ＰＬＣ規格に準拠した電力線通信（Power Line Communication）方式で通信を行ってもよい。この場合、１台の柱上トランスから引き込み線を介して電力が供給される複数の住宅で住宅群が構成され、この住宅群を構成する複数の住宅にそれぞれ複数の子機２が設置されている。親機１１及び子機２は、柱上トランスに接続された引き込み線に電気的に接続され、引き込み線を介して電力線搬送方式により通信を行えばよい。

本実施形態の通信システム１では子機２の台数が４台であったが、通信装置（子機２）の台数は４台に限定されず、通信システム１の規模に応じて適宜変更が可能である。

１ 通信システム
２ 子機（通信装置）
１１ 親機
２１〜２４ 子機
２０１ 通信部
２０２ 不揮発性メモリ
２０３ 制御部

Claims (9)

1. 親機と、前記親機との間でパケットを伝送する複数台の子機とを備えた通信システムに、前記子機として用いられる通信装置であって、
   通信部と、不揮発性メモリと、制御部とを備え、
   前記通信部は、前記親機との間で、直接又は前記複数台の子機のうちの一部の子機を介して前記パケットを伝送するマルチホップ通信を行い、
   前記制御部は、前記親機との間の経路情報を取得している定常状態で前記親機までのホップ数を前記不揮発性メモリに記憶させ、
   前記制御部は、前記制御部の起動時に前記不揮発性メモリから前記ホップ数を読み出し、前記起動時から前記ホップ数に基づく待機時間が経過した後にビーコン要求を前記通信部から送信させており、
   前記制御部は、前記ホップ数が大きいほど前記待機時間を長くする、
   通信装置。
2. 前記制御部は、前記定常状態で、前記複数台の子機のうち直接通信可能な子機の台数から決定した周辺台数を、前記不揮発性メモリに更に記憶させ、
   前記制御部は、前記起動時に前記不揮発性メモリから前記周辺台数を更に読み出し、
   前記制御部は、前記起動時から前記待機時間が経過した時点より、前記周辺台数に基づく遅延時間が経過した送信タイミングで、前記ビーコン要求を前記通信部から送信させる、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記制御部は、前記定常状態で、定期的に、前記ホップ数と前記周辺台数とを前記不揮発性メモリに記憶させる、
   請求項２に記載の通信装置。
4. 前記制御部は、前記定常状態で、前記ホップ数及び前記周辺台数のいずれかが変化すると、前記ホップ数及び前記周辺台数を前記不揮発性メモリに記憶させる、
   請求項２に記載の通信装置。
5. 前記制御部は、前記定常状態で、前記ホップ数が一定値以上変化した場合、前記ホップ数を前記不揮発性メモリに記憶させる、
   請求項２に記載の通信装置。
6. 前記制御部は、前記定常状態で、前記周辺台数が一定の割合以上変化した場合、前記周辺台数を前記不揮発性メモリに記憶させる、
   請求項２に記載の通信装置。
7. 前記制御部は、前記定常状態で、前記複数台の子機のうち直接通信可能な子機の台数から、ホップ数が自機のホップ数よりも大きい子機の台数を差し引いた台数を、前記周辺台数として決定し、前記不揮発性メモリに記憶させる、
   請求項２〜６のいずれか１項に記載の通信装置。
8. 前記制御部は、前記周辺台数に基づく最大遅延時間に、自機の識別番号をもとに生成した０より大きく、かつ、１以下のランダム値を乗算した時間を前記遅延時間とする、
   請求項２〜７のいずれか１項に記載の通信装置。
9. 親機と、前記親機との間でパケットを伝送する複数台の子機とを備え、
   前記複数台の子機のうちの一部の子機は、前記複数台の子機のうちの他の少なくとも１台の子機を介して前記親機との間で前記パケットを伝送するマルチホップ通信を行っており、
   前記複数台の子機のそれぞれは、通信部と、不揮発性メモリと、制御部とを備え、
   前記制御部は、前記親機との間の経路情報を取得している定常状態で前記親機までのホップ数を前記不揮発性メモリに記憶させ、
   前記制御部は、前記制御部の起動時に前記不揮発性メモリから前記ホップ数を読み出し、前記起動時から前記ホップ数に基づく待機時間が経過した後にビーコン要求を前記通信部から送信させており、
   前記制御部は、前記ホップ数が大きいほど前記待機時間を長くする、
   通信システム。

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