JP2018023011A - 通信装置及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信トラフィック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】子機２０の制御部２０２は、親機１０を含むネットワークに参入していない未参入状態では第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行う。第１のパケットは、自機以外の子機２０のうちネットワークへの参入処理を行っている子機２０と親機１０との間で伝送されるパケットである。第２のパケットは、自機以外の子機２０のうちネットワークへの参入処理が完了した子機２０と親機１０との間で伝送されるパケットである。制御部２０２は、第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを通信部２０１が受信したときに、通信部２０１にビーコン要求を送信させている。制御部２０２は、ビーコン要求に対するビーコン応答を通信部２０１が受信したときに、ネットワークへの参入処理を開始する。【選択図】図２

Description

本発明は、通信装置及び通信システムに関し、特に、マルチホップ方式で通信を行う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方式で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。親機及び他の子機がビーコン要求を受信できれば、ビーコン要求を受信した親機及び他の子機は、ビーコン要求に対する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。

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、複数台の子機はネットワークに一斉に参入しようとする。ここで、ある子機がビーコン要求を送信しても、ビーコン要求の送信元の子機よりホップ数が小さい上位側の子機がネットワークに参入していなければ、ビーコン要求の送信元の子機は上位側の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、通信トラフィックが増加するという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、通信トラフィック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通信システムに用いられる。通信システムは、親機と、１台以上の子機と、通信装置とを備え、前記１台以上の子機及び前記通信装置と前記親機との間でマルチホップ方式でパケットが伝送される。前記通信装置は、通信部と、制御部とを備える。前記通信部は、直接又は前記１台以上の子機を介して、前記親機にマルチホップ方式で前記パケットを伝送するように構成される。前記制御部は、前記親機を含むネットワークに参入していない未参入状態で、第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行う。前記第１のパケットは、前記１台以上の子機のうち前記ネットワークへの参入処理を行っている子機と前記親機との間で伝送されるパケットである。前記第２のパケットは、前記１台以上の子機のうち前記ネットワークへの参入処理が完了した子機と前記親機との間で伝送されるパケットである。前記制御部は、前記第１のパケットと前記第２のパケットとのいずれかを前記通信部が受信したときに、前記通信部にビーコン要求を送信させている。前記制御部は、前記ビーコン要求に対するビーコン応答を前記通信部が受信したときに、前記ネットワークへの参入処理を開始するように構成されている。

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る。前記親機と前記複数台の子機とはマルチホップ方式で前記パケットを伝送するように構成されている。前記複数台の子機のそれぞれは、通信部と、制御部とを備える。前記制御部は、前記親機を含むネットワークに参入していない未参入状態で第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行う。前記第１のパケットは、前記複数台の子機のうち自機以外の子機であって前記ネットワークへの参入処理を行っている子機と前記親機との間で伝送されるパケットである。前記第２のパケットは、前記複数台の子機のうち自機以外の子機であって前記ネットワークへの参入処理が完了した子機と前記親機との間で伝送されるパケットである。前記制御部は、前記第１のパケットと前記第２のパケットとのいずれかを前記通信部が受信したときに、前記通信部にビーコン要求を送信させている。前記制御部は、前記ビーコン要求に対するビーコン応答を前記通信部が受信したときに、前記ネットワークへの参入処理を開始するように構成されている。

本発明によれば、通信トラフィックを低減することができる。

図１は、本発明の一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。 図３は、同上の通信システムが備える子機の動作を説明するフロー図である。 図４は、同上の通信システムが備える子機がネットワークに参入するまでの処理を説明するシーケンス図である。

以下に説明する実施形態は、本発明の種々の実施形態の一つにすぎない。本発明の実施形態は、下記実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外も含み得る。また、下記の実施形態は、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。

（１）概要
本実施形態に係る通信システム１は、図１に示すように、親機１０と、親機１０との間でパケットを伝送する複数台（図１では４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２０」という。なお、子機２０の台数は４台に限定されず、２台以上であれば適宜変更が可能である。

親機１０と複数台の子機２０とはマルチホップ方式でパケットを伝送するように構成されている。

複数台の子機２０のそれぞれは、図２Ａに示すように、通信部２０１と、制御部２０２とを備える。

制御部２０２は、親機１０を含むネットワークＮ１に参入していない未参入状態で、第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行う。第１のパケットは、複数台の子機２０のうち、自機以外の子機２０であって、ネットワークＮ１への参入処理を行っている子機２０と親機１０との間で伝送されるパケットである。第２のパケットは、複数台の子機２０のうち、自機以外の子機２０であって、ネットワークＮ１への参入処理が完了した子機２０と親機１０との間で伝送されるパケットである。制御部２０２は、第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを通信部２０１が受信したときに、通信部２０１にビーコン要求を送信させている。制御部２０２は、ビーコン要求に対するビーコン応答を通信部２０１が受信したときに、ネットワークＮ１への参入処理を開始するように構成されている。

ここにおいて、複数台の子機２０のそれぞれが通信装置となり、通信装置（複数台の子機２０のうちの１台）と、１台以上の子機（複数台の子機２０のうち通信装置となる子機以外の子機）と、親機１０とで通信システム１が構成される。図１の例で４台の子機２１〜２４のうち子機２２を通信装置とした場合、通信装置（子機２２）と子機２１，２３，２４と親機１０とで通信システム１が構成され、子機２１，２３，２４及び通信装置（子機２２）と親機１０との間でマルチホップ方式でパケットが伝送される。

ところで、ネットワークＮ１に参入していない子機２０の制御部２０２は、他の子機２０から送信されたビーコン要求を通信部２０１が受信したとしても、ビーコン要求に対するビーコン応答を通信部２０１から送信させない。図１の例で子機２１〜２４が全てネットワークＮ１に未参入の状態で、子機２２がビーコン要求を送信し、このビーコン要求を子機２１が受信したとしても、子機２１はネットワークＮ１に未参入のため、ビーコン応答を子機２２に送信しない。同様に、子機２３，２４がビーコン要求を送信し、このビーコン要求を子機２２が受信したとしても、子機２２は、ネットワークＮ１に未参入のため、ビーコン要求に対するビーコン応答を子機２２には送信しない。そのため、無駄なビーコン要求が送信されることによって、通信トラフィックが増加するという問題がある。

本実施形態では、通信装置となる子機２０の制御部２０２は、未参入状態で第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを通信部２０１が受信したときに、通信部２０１にビーコン要求を送信させている。子機２０の通信部２０１が第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを受信した場合、当該子機２０は、自機以外の子機２０のうち、ネットワークＮ１への参入処理を行っている子機２０又は参入処理が完了した子機２０と通信可能である。したがって、子機２０の通信部２０１が第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを受信したときに、子機２０の制御部２０２が、ビーコン要求を通信部２０１から送信させれば、ビーコン要求に対するビーコン応答を受信できる可能性が高くなる。よって、ネットワークＮ１に参入していない子機２０が、ネットワークＮ１に参入するまでにビーコン要求を送信する回数が減少するので、通信トラフィック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２０）、親機１０、及び通信システム１について図面を参照して詳しく説明する。

上述のように、本実施形態の通信システム１は、親機１０と、複数台の子機２０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１０が設置されており、複数の住宅の各々に子機２０が設置されている。

本実施形態では、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ており、この住宅群を構成する複数の住宅のそれぞれに子機２０が設置されている。親機１０と複数台の子機２０とは、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ている。親機１０と複数台の子機２０とは、例えばＧ３−ＰＬＣ規格に準拠した電力線通信（Power Line Communication）方式で通信を行う。

子機２０は、この子機２０が設置された住宅に関する所定情報を、親機１０に宛てて、電力線通信方式で送信する機能を有する。親機１０は、各住宅に関する所定情報を複数の子機２０から受信し、受信した所定情報を、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１０が、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、各住宅の子機２０から受信することによって、遠隔検針システムを構成できる。

この場合、子機２０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２０とを、１つの筐体に備えている。メータ装置は、計測モジュールの計測結果（検針情報）を、コンセントレータである親機１０に子機２０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２０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１０が、あらかじめ設定された所定情報を子機２０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。

この通信システム１では、親機１０と複数台の子機２０とは、マルチホップ方式でパケットを伝送している。すなわち、通信システム１では、親機１０と複数台の子機２０との間で直接的又は間接的に通信が行われる。親機１０と直接通信できない子機２０は、通信可能な他の子機２０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１０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２０）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２０を例に通信装置を説明する。つまり、複数台の子機２１〜２４は同一の構成を有しており、子機２１〜２４のそれぞれが通信装置として用いられる。

子機２０は、通信部２０１と、制御部２０２とを備える。本実施形態の子機２０は、記憶部２０３と、計時部２０４とを、更に備える。なお、本実施形態では、子機２０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ることが好ましい。

通信部２０１は、親機１０との間で直接又は他の子機２０を介してマルチホップ方式でパケットの伝送（送信および受信）を行う。通信部２０１は、例えばＧ３−ＰＬＣ規格に準拠した電力線通信方式で通信を行う通信モジュールを有している。

記憶部２０３は、ＲＯＭなどの不揮発性のメモリ、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、などから選択される記憶デバイスで構成される。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。記憶部２０３は、自機の識別情報（アドレス）、参入先のネットワークを示すネットワーク識別子、マルチホップ通信のための経路制御に用いる経路情報、通信内容を暗号化又は復号するために用いられる暗号鍵などを記憶する。経路情報は、自機と親機１０との間の通信経路に存在する他の子機２０の識別情報を少なくとも含む。なお、記憶部２０３は、例えば親機１０によって割り当てられたネットワークＮ１内での識別番号を記憶してもよい。

子機２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを有するマイクロコンピュータを備えている。ＣＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行することによって、制御部２０２の機能が実現される。プログラムは、通信装置（子機２０）の工場出荷時にあらかじめメモリ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。

計時部２０４は、例えば、通信部２０１が第１のパケットを受信した時点からの経過時間を計時する。

次に、親機１０の構成を図２Ｂに基づいて説明する。

親機１０は、通信部１０１と、制御部１０２と、記憶部１０３とを備える。

通信部１０１は、子機２０との間でマルチホップ方式でパケットの伝送（送信および受信）を行う。通信部１０１は、子機２０と同様、例えばＧ３−ＰＬＣ規格に準拠した電力線通信方式で通信を行う通信モジュールを有している。

記憶部１０３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などの揮発性のメモリ、などから選択される記憶デバイスで構成される。記憶部１０３は、親機１０を含むネットワークＮ１に割り当てられたネットワーク識別子、ネットワークＮ１に参入している子機２０の情報、通信内容を暗号化又は復号するために用いられる暗号鍵などを記憶する。なお、ネットワークＮ１に参入している子機２０の情報には、子機２０の識別情報、経路情報、子機２０に割り当てた識別番号などが含まれる。

親機１０は、例えばＣＰＵ及びメモリを有するマイクロコンピュータを備える。ＣＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行することによって、制御部１０２の機能が実現される。プログラムは、親機１０の工場出荷時にあらかじめメモリ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。

図１は本実施形態の通信システム１のトポロジーを示している。本実施形態の通信システム１は親機１０と４台の子機２１〜２４とで構成されている。ここで、子機２１は親機１０及び子機２２と通信可能であり、子機２１のホップ数は１である。子機２２は、子機２１，２３，２４と通信可能であり、子機２２は子機２１を介して親機１０と通信する。すなわち、子機２２のホップ数は２である。子機２３，２４はそれぞれ子機２２と通信可能であり、子機２３，２４は子機２２と子機２１とを介して親機１０と通信する。すなわち、子機２３，２４のホップ数は３である。

次に、本実施形態の通信システム１の動作を図３及び図４に基づいて説明する。

まず、個々の子機２０（通信装置）が、ネットワークＮ１に参入するまでの動作を、図３のフロー図に基づいて説明する。

子機２０に電源が投入されたり、制御部２０２のリセット操作が行われたりして、子機２０の制御部２０２が起動すると、制御部２０２は、親機１０を含むネットワークＮ１に参入するための処理を行う。

制御部２０２は、制御部２０２の起動直後に、通信部２０１からビーコン要求を１回送信させる（ステップＳ１）。

子機２０から送信されたビーコン要求が、親機１０又はネットワークＮ１に参入済みの他の子機２０によって受信されると、親機１０又はネットワークＮ１に参入済みの他の子機２０からビーコン要求に対するビーコン応答が送信される。

ビーコン要求を送信した子機２０の通信部２０１が、ビーコン要求の送信時から所定時間内にビーコン応答を受信すると（ステップＳ２のＹｅｓ）、ネットワークＮ１に参入する処理を開始する（ステップＳ７）。このように、子機２０の制御部２０２は起動直後に通信部２０１からビーコン要求を１回送信させている。したがって、子機２０が親機１０又はネットワークＮ１に参入済みの子機２０と通信可能であれば、当該子機２０の通信部２０１はビーコン要求に対するビーコン応答を受信できる。よって、子機２０の制御部２０２は、通信部２０１が第１のパケット及び第２のパケットのいずれかを受信するよりも前にビーコン要求を送信でき、ネットワークＮ１に参入するまでの時間を短縮できる。

なお、ステップＳ７におけるネットワークＮ１への参入処理では、ビーコン要求を送信した子機２０と、ビーコン応答を送信してきた親機１０又は他の子機２０との間で、参入処理のためのパケットが伝送される。なお、他の子機２０がビーコン応答を送信してきた場合、ビーコン要求を送信した子機２０は、ビーコン応答を送信してきた子機２０を含む１台以上の他の子機２０を介して親機１０との間で、参入処理のためのパケットを交換する。ステップＳ７の参入処理では、子機２０の認証に必要な情報（例えば子機２０の識別情報やパスワードなど）を含むパケット、暗号鍵を交換するためのパケット、経路情報を含むルーティングパケットなどが子機２０と親機１０との間で伝送される。ここにおいて、ステップＳ７の参入処理で伝送されるパケットがｆとなる。

一方、ビーコン要求を送信した子機２０の通信部２０１が、ビーコン要求の送信時から所定時間内にビーコン応答を受信しなければ（ステップＳ２のＮｏ）、当該子機２０の制御部２０２は、第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行う（ステップＳ３）。なお、第２のパケットは、ネットワークＮ１への参入処理が完了した子機２０と親機１０との間で伝送されるパケットである。第２のパケットには、所定の時間間隔で定期的に伝送されるパケットや、経路探索のためのルーティングパケットなどがある。なお、親機１０と子機２０との間で定期的に伝送されるパケットとしては、例えば子機２０が計測モジュールの計測結果（検針情報）を定期的に送信するパケットや、生存確認のためのハローパケットなどがある。

ここで、子機２０の制御部２０２は、第１のパケット及び第２のパケットを受信できなければ（ステップＳ４のＮｏ）、第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを継続する。

一方、子機２０の制御部２０２は、通信部２０１によって第１のパケットと第２のパケットとのいずれかが受信されると（ステップＳ４のＹｅｓ）、ネットワークＮ１への参入処理を行っているか又は参入処理が完了した子機２０と通信可能であると判断する。そして、子機２０の制御部２０２は、通信部２０１からビーコン要求を送信させる（ステップＳ５）。

子機２０の制御部２０２は、ビーコン要求に対するビーコン応答が通信部２０１によって受信されると（ステップＳ６のＹｅｓ）、ビーコン応答を送信してきた親機１０又は他の子機２０との間で、参入処理のためのパケットを交換する（ステップＳ７）。

子機２０の制御部２０２は、ビーコン要求に対するビーコン応答を、ビーコン要求の送信時から所定時間が経過するまでに受信できなければ（ステップＳ６のＮｏ）、ビーコン要求の送信回数と所定の最大送信回数ｎ１との大小を比較する（ステップＳ８）。

ここで、ビーコン要求の送信回数が最大送信回数ｎ１以下であれば（ステップＳ８のＮｏ）、子機２０の制御部２０２はビーコン要求を通信部２０１から送信させる（ステップＳ５）。

一方、ビーコン要求の送信回数が最大送信回数ｎ１を超えていると（ステップＳ８のＹｅｓ）、子機２０の制御部２０２は、ビーコン要求の再送信を終了し、第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行う（ステップＳ３）。また、子機２０の制御部２０２は、ビーコン要求の送信回数をリセットする。

次に、本実施形態の通信システム１において、複数台の子機２０が、ネットワークＮ１に参入するまでの動作を図４のシーケンス図に基づいて説明する。なお、図４のシーケンス図に示した通信手順は一例にすぎず、ネットワークＮ１を構成する子機２０の台数などに応じて通信順序は変わる場合がある。

本実施形態の通信システム１は、親機１０と、４台の子機２０（２１〜２４）とで構成されている（図１、図３参照）。親機１０及び子機２１〜２４に電源が一斉に投入されるなどして、親機１０の制御部１０２及び子機２１〜２４の制御部２０２が一斉に起動する（ステップＳ１１）。この時点では４台の子機２１〜２４はネットワークＮ１に参入していない。

子機２１〜２４の制御部２０２が起動すると、子機２１〜２４の制御部２０２はビーコン要求を通信部２０１から送信させる。図４の例では、最初に子機２２がビーコン要求を送信する（ステップＳ１２）。このとき、子機２２から送信されたビーコン要求を受信した子機２１，２３，２４はネットワークＮ１に参入していないため、子機２１，２３，２４はビーコン応答を送信しない。子機２２の制御部２０２は、ビーコン要求の送信時から所定時間内にビーコン応答を受信できないため、第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちの状態となる。続いて、子機２３と子機２４とがビーコン要求を送信するが（ステップＳ１３，Ｓ１４）、子機２３及び子機２４から送信されたビーコン要求を受信した子機２２はネットワークＮ１に参入していないので、ビーコン応答を送信しない。子機２３，２４の制御部２０２は、ビーコン要求の送信時から所定時間内にビーコン応答を受信できないため、第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちの状態となる。

その後、子機２１の制御部２０２が通信部２０１からビーコン要求を送信させると（ステップＳ１５）、子機２１から送信されたビーコン要求は親機１０によって受信され、親機１０から子機２１にビーコン応答が送信される（ステップＳ１６）。子機２１の制御部２０２は、通信部２０１によってビーコン応答が受信されると、親機１０との間でネットワークＮ１に参入するための参入処理を行い（ステップＳ１７）、ネットワークＮ１に参入する。ネットワークＮ１への参入処理では、子機２１の認証に必要な情報を含むパケットや、暗号鍵を交換するためのパケットや、経路情報を含むルーティングパケットなどが子機２１と親機１０との間で送受信される。

ステップＳ１７の参入処理において、子機２１が、ネットワークＮ１への参入処理を行うために親機１０に送信したパケット（第１のパケット）は、子機２２の通信部２０１によっても受信される（ステップＳ１８）。子機２２の制御部２０２は、通信部２０１によって受信された第１のパケットに含まれる子機２１の識別情報及びネットワークＮ１のネットワーク識別子をもとに、子機２１がネットワークＮ１への参入処理を行っていると判断する。そして、子機２２の制御部２０２は、計時部２０４に所定の待機時間の計時を開始させる。

計時部２０４が待機時間の計時を終了すると、すなわち第１のパケットの受信時から待機時間が経過すると、子機２２の制御部２０２は、子機２１に宛ててビーコン要求を送信するように通信部２０１を制御する（ステップＳ１９）。この待機時間は、ネットワークＮ１への参入処理に必要な時間よりも長い時間に設定されているので、第１のパケットの受信時から待機時間が経過していれば、子機２１がネットワークＮ１に参入する処理が完了していると想定される。ここで、ネットワークＮ１への参入処理を完了した子機２１と親機１０との間で伝送される第２のパケットを子機２２の通信部２０１が受信した場合、子機２２の制御部２０２は、待機時間の経過を待たずに通信部２０１からビーコン要求を送信させればよい。なお、第２のパケットを子機２２の通信部２０１が受信した場合に、子機２２の制御部２０２が、第２のパケットの受信時から待機時間が経過した後に、通信部２０１からビーコン要求を送信させてもよく、信号が衝突する可能性を低減できる。

ネットワークＮ１に参入済みの子機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２０２は、通信部２０１から送信元の子機２２へ、ビーコン要求に対するビーコン応答を送信させる（ステップＳ２０）。

子機２２の制御部２０２は、通信部２０１によってビーコン応答が受信されると、子機２１を介して親機１０との間でネットワークＮ１に参入するための参入処理を行い（ステップＳ２１）、ネットワークＮ１に参入する。

ステップＳ２１の参入処理において、ネットワークＮ１への参入処理を行うために子機２２が親機１０に送信したパケット（第１のパケット）は、子機２３，２４の通信部２０１によっても受信される（ステップＳ２２）。子機２３，２４の制御部２０２は、通信部２０１によって受信された第１のパケットに含まれる子機２２の識別情報及びネットワークＮ１のネットワーク識別子をもとに、子機２２がネットワークＮ１への参入処理を行っていると判断する。そして、子機２３，２４の制御部２０２は、計時部２０４に待機時間の計時を開始させる。

ここで、子機２３の計時部２０４が子機２４の計時部２０４よりも早く待機時間の計時を終了すると、子機２３の制御部２０２は、子機２２に宛ててビーコン要求を送信するように通信部２０１を制御する（ステップＳ２３）。つまり、子機２３の制御部２０２は、通信部２０１によって第１のパケットが受信された時点から待機時間Ｔ１が経過したタイミングで、子機２２に宛ててビーコン要求を送信するように通信部２０１を制御する。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２０２は、通信部２０１から送信元の子機２３へ、ビーコン要求に対するビーコン応答を送信させる（ステップＳ２４）。

子機２３の制御部２０２は、通信部２０１によってビーコン応答が受信されると、子機２２と子機２１とを介して親機１０との間でネットワークＮ１に参入するための参入処理を行い（ステップＳ２５）、ネットワークＮ１に参入する。

なお、複数台の子機２０のそれぞれは、信号の衝突を回避するためにＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）の処理を実行している。子機２０は、通信部２０１にビーコン要求を送信させる前に、通信部２０１に受信信号の信号レベルを確認させており、受信信号の信号レベルが所定の閾値を超えると、通信部２０１からの信号送信を中止し、一定時間が経過した時点で信号送信を再開させる。

したがって、子機２４の計時部２０４が待機時間の計時を終了した時点で、子機２３と子機２２とが通信を行っていれば、子機２４の制御部２０２は通信部２０１から信号を送信させない。そして、ステップＳ２５の参入処理が終了した後、子機２４の通信部２０１が第１のパケットを受信した時点から時間Ｔ２が経過した時点で、子機２４の制御部２０２は、子機２２に宛ててビーコン要求を送信するように通信部２０１を制御する（ステップＳ２６）。

子機２２の通信部２０１が子機２４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２０２は、通信部２０１から送信元の子機２４へ、ビーコン要求に対するビーコン応答を送信させる（ステップＳ２７）。

子機２４の制御部２０２は、通信部２０１によってビーコン応答が受信されると、子機２２と子機２１とを介して親機１０との間でネットワークＮ１に参入するための参入処理を行い（ステップＳ２８）、ネットワークＮ１に参入する。

なお、上記の説明では、複数台の子機２０のそれぞれは、ネットワークＮ１に未参入の状態で第１のパケットを受信すると、ビーコン要求を送信しているが、ネットワークＮ１に未参入の状態で第２のパケットを受信すると、ビーコン要求を送信してもよい。すなわち、複数台の子機２０のそれぞれは、ネットワークＮ１に未参入の状態で第１のパケット及び第２のパケットのうちのいずれかを受信すると、ビーコン要求を送信すればよい。ここで、ネットワークＮ１に未参入の状態で子機２０の通信部２０１が第２のパケットを受信した場合、子機２０の制御部２０２は、待機時間の経過を待って通信部２０１からビーコン要求を送信させてもよく、ネットワークＮ１に参入するまでの時間を短縮できる。なお、ネットワークＮ１に未参入の状態で子機２０の通信部２０１が第２のパケットを受信した場合、子機２０の制御部２０２は、第２のパケットの受信時から待機時間が経過した後に、通信部２０１からビーコン要求を送信させてもよい。これにより、通信部２０１から送信されるビーコン要求が、第２のパケットなどのパケットと衝突する可能性が低くなる。

以上のようにして、子機２１〜２４はネットワークＮ１への参入を完了し、以後は子機２１〜２４と親機１０との間でマルチホップ方式でパケットの伝送が行われる。

なお、図４のシーケンス図は４台の子機２０が一斉に起動した場合の動作を示しているが、親機１０と子機２０とでネットワークＮ１が構成されている状態で、ネットワークＮ１に１乃至複数台の子機２０が新規に参入してもよい。この場合も、ネットワークＮ１に新規に参入する子機２０の制御部２０２は、起動直後に通信部２０１にビーコン要求を１回送信させる。ここで、子機２０の制御部２０２は、ビーコン要求の送信時から所定時間内にビーコン応答を受信できれば、ネットワークＮ１への参入処理を開始する。一方、子機２０の制御部２０２は、ビーコン要求の送信時から所定時間内にビーコン応答を受信できなければ、第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行う。そして、子機２０の制御部２０２は、第１のパケット及び第２のパケットのうちのいずれかを通信部２０１が受信すると、通信部２０１からビーコン要求を送信させており、ビーコン応答を受信できればネットワークＮ１への参入処理を開始する。

（３）変形例
本実施形態では、子機２０の制御部２０２は、制御部２０２の起動直後に通信部２０１にビーコン要求を１回送信させているが、所定時間内にビーコン応答を受信できなければ、通信部２０１にビーコン要求を複数回送信させてもよい。そして、通信部２０１がビーコン要求を送信してから所定時間内、つまりビーコン要求の送信時から所定時間内に、ビーコン応答を通信部２０１が受信しないときは、制御部２０２が第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行うように構成されてもよい。電磁ノイズの影響による通信環境が一時的に悪化した場合でも、通信装置が、ビーコン要求に対するビーコン応答を受信できる確率が高くなる。

また、本実施形態では、第１のパケット及び第２のパケットには、送信元アドレス（送信元の子機２０の識別情報）と、送信先アドレス（識別情報）と、親機１０を含むネットワークＮ１に割り当てられたネットワーク識別子が含まれている。また、子機２０の記憶部２０３には、当該子機２０が参入するネットワークＮ１のネットワーク識別子があらかじめ登録されている。ここで、子機２０の制御部２０２は、ネットワーク識別子をもとに、自機の参入先のネットワークＮ１に参入中又は参入済みの子機２０から第１のパケット又は第２のパケットを受信した場合のみ、ビーコン要求を送信してもよい。すなわち、子機２０の制御部２０２は、ネットワークＮ１に未参入の状態で、第１のパケット又は第２のパケットを通信部２０１が受信した場合、受信したパケットに含まれるネットワーク識別子をもとに、参入先のネットワークか否かを判断する。そして、子機２０の制御部２０２は、通信部２０１が受信したパケット（第１のパケット又は第２のパケット）に含まれるネットワーク識別子が記憶部２０３に記憶されたネットワーク識別子に一致すれば、通信部２０１からビーコン要求を送信させる。これにより、子機２０の通信部２０１が、参入先のネットワークＮ１とは異なるネットワークの子機又は親機から第１のパケット又は第２のパケットを受信した場合、当該子機２０の制御部２０２は通信部２０１からビーコン要求を参入させない。したがって、子機２０は、記憶部２０３に記憶されているネットワーク識別子に対応したネットワークＮ１に参入することができる。

また本実施形態において、ネットワークＮ１に未参入の状態で第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを通信部２０１が受信したときに、制御部２０２は、第１条件及び第２条件のいずれかが成立すると、通信部２０１にビーコン要求を送信させてもよい。第１条件とは、通信部２０１が受信したパケットの信号強度が第１閾値を超えるという条件である。第２条件とは、通信部２０１が受信したパケットの通信品質の評価値が第２閾値を超えるという条件である。

例えば、通信部２０１は、受信信号の信号強度を測定する機能を有している。制御部２０２は、通信部２０１が受信したパケットの信号強度を通信部２０１から取得し、この信号強度が第１閾値を超えていれば、通信部２０１にビーコン要求を送信させる。また、通信部２０１は、通信品質の評価値として受信信号の信号対雑音比（ＳＮ比）を求める機能を有していてもよい。制御部２０２は、通信部２０１が受信したパケットの信号対雑音比を通信部２０１から取得し、この信号対雑音比が第２閾値を超えていれば、通信部２０１にビーコン要求を送信させる。なお、子機２０は、通信品質の評価値として受信信号の信号対雑音比を測定しているが、信号耐雑音比以外に通信速度などを評価値として求めてもよい。

このように、通信装置の制御部２０２は、受信したパケットの信号強度が第１閾値を超えているか、又は、通信品質の評価値が第２閾値を超えている場合に、通信部２０１にビーコン要求を送信させている。したがって、通信装置は、ネットワークＮ１に参入した後に通信環境が良好な通信経路で通信を行うことができる。

また、本実施形態の通信システム１において、複数台の子機２０が一斉に起動するのは、電源が一斉に投入され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２０に送信して、複数台の子機２０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１０及び子機２０が、電力線通信方式でパケットを伝送しているが、親機１０及び子機２０が行う通信の通信方式は電力線通信方式に限定されない。例えば、親機１０及び子機２０は、無線局の免許が不要な近距離の無線通信方式でパケットを伝送してもよい。この種の無線通信方式としては、例えば、Ｗｉ−ＳＵＮ（登録商標）（Wireless Smart Utility Network）規格に準拠した無線通信方式などがある。

本実施形態の通信システム１では子機２０の台数が４台であったが、通信装置（子機２０）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。

（４）まとめ
以上説明したように、第１の態様の通信装置は、親機１０と、通信装置（複数台の子機２０のうちの１台）と、１台以上の子機（複数台の子機２０のうち通信装置以外の子機２０）とを備える通信システム１の通信装置である。通信システム１では、１台以上の子機及び通信装置と親機１０との間でマルチホップ方式でパケットが伝送される。通信装置は、通信部２０１と、制御部２０２とを備える。通信部２０１は、直接又は１台以上の子機を介して、親機１０にマルチホップ方式でパケットを伝送するように構成される。制御部２０２は、親機１０を含むネットワークＮ１に参入していない未参入状態で、第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行う。第１のパケットは、１台以上の子機のうちネットワークＮ１への参入処理を行っている子機と親機１０との間で伝送されるパケットである。第２のパケットは、１台以上の子機のうちネットワークＮ１への参入処理が完了した子機と親機１０との間で伝送されるパケットである。制御部２０２は、第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを通信部２０１が受信したときに、通信部２０１にビーコン要求を送信させている。制御部２０２は、ビーコン要求に対するビーコン応答を通信部２０１が受信したときに、ネットワークＮ１への参入処理を開始するように構成されている。

第１の態様によれば、通信装置の制御部２０２は、ネットワークＮ１に参入していない未参入状態で第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを通信部２０１が受信したときに、通信部２０１にビーコン要求を送信させている。通信装置が第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを受信した場合、ネットワークＮ１への参入処理を行っているか、参入処理を完了している子機と通信装置が通信可能であると想定される。したがって、通信装置の通信部２０１がビーコン応答を受信できる確率が高くなり、通信装置がネットワークＮ１に参入するまでにビーコン要求を送信する回数が少なくなるため、通信トラフィックを低減することができる。

第２の態様の通信装置は、第１の態様において、制御部２０２は、未参入状態で第１のパケットを通信部２０１が受信したときは、第１のパケットの受信時から待機時間が経過したタイミングで、ビーコン要求を通信部２０１に送信させるように構成されてもよい。なお、待機時間は、ネットワークＮ１に参入するための参入処理にかかる時間よりも長い。

第２の態様によれば、第１のパケットの受信時から待機時間が経過していれば、第１のパケットの送信元である子機がネットワークＮ１への参入処理を完了している可能性が高くなるので、通信装置の通信部２０１がビーコン応答を受信できる確率が高くなる。したがって、通信装置がネットワークＮ１に参入するまでにビーコン要求を送信する回数が少なくなるため、通信トラフィックを低減することができる。

第３の態様の通信装置は、第１又は第２の態様において、制御部２０２は、制御部２０２の起動直後に、通信部２０１にビーコン要求を送信させてもよい。制御部２０２は、通信部２０１がビーコン要求の送信時から所定時間内にビーコン要求に対するビーコン応答を受信しないときは、第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行うように構成されてもよい。

第３の態様によれば、通信装置の制御部２０２は、制御部２０２の起動直後に通信部２０１にビーコン要求を送信させているので、親機１０又はネットワークＮ１に参入済みの子機２０と通信可能であれば、ビーコン要求に対するビーコン応答を受信できる。したがって、通信装置の制御部２０２は、通信部２０１が第１のパケット及び第２のパケットのいずれかを受信するよりも前にビーコン要求を送信でき、ネットワークＮ１に参入するまでの時間を短縮できる。

第４の態様の通信装置は、第１〜第３のいずれかの態様において、参入先のネットワークを示すネットワーク識別子を記憶する記憶部２０３を、更に備えてもよい。第１のパケット及び第２のパケットには親機１０を含むネットワークＮ１のネットワーク識別子が含まれている。制御部２０２は、未参入状態で第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを通信部２０１が受信したとき、通信部２０１が受信したパケットに含まれるネットワーク識別子と、記憶部２０３に記憶されているネットワーク識別子とが一致するか否かを判断する。そして、制御部２０２は、両者が一致すると、通信部２０１にビーコン要求を送信させる。

第４の態様によれば、通信装置の制御部２０２は、記憶部２０３に記憶されたネットワーク識別子に対応するネットワークに参入することができる。

第５の態様の通信装置では、第１〜第４のいずれかの態様において、未参入状態で第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを通信部２０１が受信したときに、制御部２０２は、第１条件及び第２条件のいずれかが成立すると、以下の処理を行うことも好ましい。第１条件とは、通信部２０１が受信したパケットの信号強度が第１閾値を超えるという条件である。第２条件とは、通信部２０１が受信したパケットの通信品質の評価値が第２閾値を超えるという条件である。制御部２０２は、第１条件及び第２条件のいずれかが成立すると、通信部２０１にビーコン要求を送信させる。

第５の態様によれば、通信装置の制御部２０２は、受信したパケットの信号強度が第１閾値を超えるか、又は、通信品質の評価値が第２閾値を超える場合に、通信部２０１にビーコン要求を送信させている。したがって、通信装置は、ネットワークＮ１に参入した後に通信環境が良好な通信経路で通信を行うことができる。

第６の態様の通信システムは、親機１０と、親機１０との間でパケットを伝送する複数台の子機２０とを備える。親機１０と複数台の子機２０とはマルチホップ方式でパケットを伝送するように構成されている。複数台の子機２０のそれぞれは、通信部２０１と、制御部２０２とを備える。制御部２０２は、親機１０を含むネットワークＮ１に参入していない未参入状態で第１のパケット及び第２のパケットの受信待ちを行う。第１のパケットは、複数台の子機２０のうち自機以外の子機２０であってネットワークＮ１への参入処理を行っている子機２０と、親機１０との間で伝送されるパケットである。第２のパケットは、複数台の子機２０のうち自機以外の子機２０であってネットワークＮ１への参入処理が完了した子機２０と、親機１０との間で伝送されるパケットである。制御部２０２は、第１のパケットと第２のパケットとのいずれかを通信部２０１が受信したときに、通信部２０１にビーコン要求を送信させる。制御部２０２は、ビーコン要求に対するビーコン応答を通信部２０１が受信したときに、ネットワークＮ１への参入処理を開始するように構成されている。第６の態様によれば、通信トラフィックを低減することができる。

１０ 親機
２０，２１，２２，２３，２４ 子機
１０１，２０１ 通信部
１０２，２０２ 制御部
１０３，２０３ 記憶部
２０４ 計時部

Claims (6)

1. 親機と、１台以上の子機と、通信装置とを備え、前記１台以上の子機及び前記通信装置と前記親機との間でマルチホップ方式でパケットが伝送される通信システムの前記通信装置であって、
   通信部と、制御部とを備え、
   前記通信部は、直接又は前記１台以上の子機を介して、前記親機にマルチホップ方式で前記パケットを伝送するように構成され、
   前記制御部は、前記親機を含むネットワークに参入していない未参入状態で、前記１台以上の子機のうち前記ネットワークへの参入処理を行っている子機と前記親機との間で伝送される第１のパケット、及び前記１台以上の子機のうち前記ネットワークへの参入処理が完了した子機と前記親機との間で伝送される第２のパケットの受信待ちを行い、前記第１のパケットと前記第２のパケットとのいずれかを前記通信部が受信したときに、前記通信部にビーコン要求を送信させており、
   前記制御部は、前記ビーコン要求に対するビーコン応答を前記通信部が受信したときに、前記ネットワークへの参入処理を開始するように構成されている、
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記制御部は、前記未参入状態で前記第１のパケットを前記通信部が受信したときは、前記第１のパケットの受信時から前記参入処理にかかる時間よりも長い待機時間が経過したタイミングで、前記ビーコン要求を前記通信部に送信させるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記制御部は、前記制御部の起動直後に、前記通信部に前記ビーコン要求を送信させ、
   前記制御部は、前記通信部が前記ビーコン要求の送信時から所定時間内に前記ビーコン要求に対する前記ビーコン応答を受信しないときは、前記第１のパケット及び前記第２のパケットの受信待ちを行うように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 参入先のネットワークを示すネットワーク識別子を記憶する記憶部を、更に備えており、
   前記第１のパケット及び前記第２のパケットには前記親機を含む前記ネットワークのネットワーク識別子が含まれており、
   前記制御部は、前記未参入状態で前記第１のパケットと前記第２のパケットとのいずれかを前記通信部が受信したときに、前記通信部が受信したパケットに含まれているネットワーク識別子と、前記記憶部に記憶されているネットワーク識別子とが一致すると、前記通信部に前記ビーコン要求を送信させるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 前記制御部は、前記未参入状態で前記第１のパケットと前記第２のパケットとのいずれかを前記通信部が受信したときに、前記通信部が受信したパケットの信号強度が第１閾値を超えるか、又は前記通信部が受信したパケットの通信品質の評価値が第２閾値を超えると、前記通信部に前記ビーコン要求を送信させるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 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、
   前記親機と前記複数台の子機とはマルチホップ方式で前記パケットを伝送するように構成されており、
   前記複数台の子機のそれぞれは、通信部と、制御部とを備え、
   前記制御部は、前記親機を含むネットワークに参入していない未参入状態で、前記複数台の子機のうち自機以外の子機であって前記ネットワークへの参入処理を行っている子機と前記親機との間で伝送される第１のパケット、及び前記複数台の子機のうち自機以外の子機であって前記ネットワークへの参入処理が完了した子機と前記親機との間で伝送される第２のパケットの受信待ちを行い、前記第１のパケットと前記第２のパケットとのいずれかを前記通信部が受信したときに、前記通信部にビーコン要求を送信させており、
   前記制御部は、前記ビーコン要求に対するビーコン応答を前記通信部が受信したときに、前記ネットワークへの参入処理を開始するように構成されている、
   ことを特徴とする通信システム。

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