JP2020098962A - 無線通信装置、無線通信プログラム及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 孤立ノード対策のための制御パケットや集中制御を必要としないで、孤立ノードがデータを送信することができる無線通信装置を提供する。【解決手段】 本発明は、ネットワークトポロジを構築し、構築されたネットワークトポロジに従いデータの伝送を行うマルチチャネル方式のマルチホップ無線ネットワークを構成する無線通信装置において、自ノードが孤立ノードであることか否かを判定する孤立判定手段と、自ノードが孤立ノードであると判定された場合、チャネルを変更するか否かを判定するチャネル判定手段と、指定されたチャネル及びタイミングで、親ノード宛のデータ送信を行う無線送信手段とを備えることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信プログラム及び無線通信方法に関し、例えばマルチホップ無線通信システムを構成する無線通信装置に適用し得るものである。

従来、無線通信システムとして、基地局（以下、ＢＳ（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）とも呼ぶ）及び無線移動局（以下、「ノード」とも呼ぶ）で構成され、ノードに備え付けられたセンサ（例えば、温湿度センサや加速度センサ）で取得されたデータを定期的にＢＳに送信する、センサネットワークシステムが知られている。

従来、センサネットワークシステムの通信に特定小電力無線を用いる場合、使用する周波数帯の特性や送信出力の制限により、ノード間の通信距離が十分に確保できない場合が存在する。そのため、従来のセンサネットワークシステムでは、一つの基地局で管理されるエリア内のすべてのノードが、基地局と直接通信できるとは限らない。

そこで、このようなセンサネットワークシステムでは、各ノードは自身と直接通信可能なエリア内に存在する他のノード（以下、「隣接ノード」とも呼ぶ）にデータを伝送し、さらに、そのデータを受信したノードが隣接ノードにデータを伝送するというマルチホップ無線通信でデータ伝送が行われる。以下、マルチホップ無線通信が採用されたネットワークシステムを「マルチホップ無線通信システム」とも呼ぶ。

このマルチホップ無線通信システムにおいてシステムに参加するノードが多数存在する場合には、使用する周波数（以下、「チャネル」とも呼ぶ）を複数用意する、マルチチャネル方式を採用することがある。

また、一般に、マルチホップ無線通信システムでは、隣接ノードが存在しないノード（以下、「孤立ノード」とも呼ぶ）を発生させないための対策が必要である。例えば、特許文献１では、孤立ノードが孤立したことを周辺のノードに知らせるためのパケットを送信し、そのパケットによる他のパケットへの干渉が他ノードによって検出されることで孤立ノードを検出する方式や、そのパケット自体を受信したノードが、孤立ノード宛に制御パケットを送信する方式が提案されている。

一方、マルチチャネルを用いたマルチホップ無線通信システムでは、ノードは特定のチャネルを割り当てられ、そのチャネルを用いて無線通信を行う。そして、この割り当てられたチャネルがネットワークトポロジを正しく反映したものではない場合、異なるチャネルであれば通信可能であるにも関わらず、孤立ノードとなる場合がある。この問題の対策として、例えば、特許文献２では、チャネルの変更方式として基地局からの情報を基にネットワークに参加する全ノードが同時にチャネルを変更する方式が提案されている。

特許第４９５３３２８号公報 特願２００３−１７９５０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、基地局を含むネットワークに参加する全ノードが孤立ノードを検知する仕組みを必要としており、また、検知するためには、各ノードが制御パケットを送信する必要がある。

制御パケットの送信は、ネットワークへの負担を増大させ、多数ノードを収容し、かつ、高頻度にパケットの送受信が行われるネットワークにおいては、その負担は無視できないものになる。

また、特許文献２に記載の技術は、集中制御的にチャネルの制御を行うことができるが、孤立ノードは制御パケットを受信することができないために、チャネルを変更することができない。

以上のような問題に鑑みて、孤立ノード対策のための制御パケットや集中制御を必要としないで、孤立ノードがデータを送信することができる無線通信装置、無線通信プログラム及び無線通信方法が望まれている。

第１の本発明は、ネットワークトポロジを構築し、構築されたネットワークトポロジに従いデータの伝送を行うマルチチャネル方式のマルチホップ無線ネットワークを構成する無線通信装置において、（１）自ノードが孤立ノードであることか否かを判定する孤立判定手段と、（２）自ノードが孤立ノードであると判定された場合、チャネルを変更するか否かを判定するチャネル判定手段と、（３）指定されたチャネル及びタイミングで、親ノード宛のデータ送信を行う無線送信手段とを備えることを特徴とする。

第２の本発明の無線通信プログラムは、ネットワークトポロジを構築し、構築されたネットワークトポロジに従いデータの伝送を行うマルチチャネル方式のマルチホップ無線ネットワークを構成する無線通信装置に搭載されるコンピュータを、（１）自ノードが孤立ノードであることか否かを判定する孤立判定手段と、（２）自ノードが孤立ノードであると判定された場合、チャネルを変更するか否かを判定するチャネル判定手段と、（３）指定されたチャネル及びタイミングで、親ノード宛のデータ送信を行う無線送信手段として機能させることを特徴とする。

第３の本発明は、ネットワークトポロジを構築し、構築されたネットワークトポロジに従いデータの伝送を行うマルチチャネル方式のマルチホップ無線ネットワークを構成する無線通信装置に使用する無線通信方法おいて、孤立判定手段、チャネル判定手段、及び無線送信手段を備え、（１）前記孤立判定手段は、自ノードが孤立ノードであることか否かを判定し、（２）前記チャネル判定手段は、自ノードが孤立ノードであると判定された場合、チャネルを変更するか否かを判定し、（３）前記無線送信手段は、指定されたチャネル及びタイミングで、親ノード宛のデータ送信を行うことを特徴とする。

本発明によれば、孤立ノード対策のための制御パケットや集中制御を必要としないで、孤立ノードがデータを送信することができる。

第１の実施形態に係る無線通信装置の機能的構成について示すブロック図である。 第１の実施形態に係る無線通信システム（ネットワーク）の一例を示す全体構成図（その１）である。 第１の実施形態に係る無線通信システム（ネットワーク）の一例を示す全体構成図（その２）である。 第１の実施形態に係るスーパーフレームの構成を示す説明図である。 第１の実施形態に係るスーパーフレームの具体例を示す説明図である。 第１の実施形態に係る無線通信システム（ネットワーク）の一例を示す全体構成図（その３）である。 第２の実施形態に係るスーパーフレームの構成を示す説明図である。 第２の実施形態に係るスーパーフレームの具体例を示す説明図である。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による無線通信装置、無線通信プログラム及び無線通信方法の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
（Ａ−１−１）全体構成
図２は、第１の実施形態に係る無線通信システム（ネットワーク）の一例を示す全体構成図（その１）である。

無線通信システム１には、無線マルチホップネットワークであるネットワークＮを構成するノードとして基地局２０（図２中の「ＢＳ」は基地局を示している）と複数の無線通信装置１０が配置されているものとする。以下では、基地局２０及び各無線通信装置１０を総じて、「局」又は「ノード」と呼ぶこともある。また、無線通信システム１は、マルチチャネル方式を用いている事を前提とする。

基地局２０は、ネットワークＮ全体（各無線通信装置１０）を管理するノードであるものとする。無線通信システム１に配置される各装置の数は限定されないものであるが、この実施形態の無線通信システム１では、１個の基地局２０と、ｎ個の無線通信装置１０（１０−１〜１０−ｎ）が配置されているものとして説明する。

無線マルチホップネットワークを構成している各ノードは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４を利用した通信に対応可能なものとすることができる。なお、無線通信方式は、各局間で無線マルチホップ通信が可能であれば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に限定されない。

基地局２０及び各無線通信装置１０には、それぞれネットワーク上で固有のアドレス（例えば、ＭＡＣアドレス、ショートアドレス、ＩＰアドレス等）が割り当てられている。基地局２０と各無線通信装置１０との間で通信は行われるが、無線通信装置１０同士で通信を行わない。すなわち、各無線通信装置１０は、原則として、基地局２０を最終的な宛先としたユニキャストのデータパケットの送信は行なうが、他の無線通信装置１０を最終的な宛先としたユニキャストのデータパケットの送信は行わないものとする。仮に、無線通信装置１０同士の通信が必要な場合には、基地局２０を中継して通信するようにしてもよい。

また、本実施形態では、各ノードは複数のチャネルを用いて無線通信を行うが、同一チャネルのノード間のみ通信を行うことができる。チャネル制御の詳しい説明は動作の項で述べる。

（Ａ−１−２）無線通信装置１０の詳細な構成
次に、無線通信装置１０の機能的構成について図１を用いて説明する。

図１は、第１の実施形態に係る無線通信装置の機能的構成について示すブロック図である。

図１に示すように、無線通信装置１０は、アンテナ１０１、無線信号送受信部１０２、データ処理部１０３、ネットワーク管理部１０４、パケット生成部１０５、タイマー部１０６、孤立判定部１０７、及びチャネル判定部１０８を有している。また、無線通信装置１０は、外部システム３０に接続されている。

無線通信装置１０は、ハードウェア的な無線通信インタフェース（例えば、アンテナ１０１等）を除く他は、コンピュータにプログラム（実施形態に係る無線通信プログラム）をインストールすることにより実現するようにしてもよく、その場合でも機能的構成は、図１のように示すことができる。

無線通信装置１０は、外部システム３０から供給されたデータを、基地局２０宛に送信し、基地局２０を送信元とするパケットを受信した場合には、当該パケットのデータを外部システム３０に供給する。例えば、外部システム３０がセンサ（例えば、温度、湿度、人間の脈拍等のバイタルサインを検知するセンサ）である場合、無線通信装置１０は、外部システム３０から検知結果（センサデータ）が供給されると、当該検知結果（センサデータ）を挿入したパケットを基地局２０宛に送信する。なお、無線通信装置１０において、外部システム３０（アプリケーション）の構成は限定されないものである。また、無線通信装置１０では、内部のコンピュータで実行されるアプリケーションで発生するデータの送信を行う構成としても良い。

アンテナ１０１は、他のノード（他の無線通信装置１０及び基地局２０）との無線信号の送受信を行う。

無線信号送受信部１０２は、アンテナ１０１を用いて無線信号を送受信する処理を行う。具体的には、無線信号送受信部１０２はアンテナ１０１で受信した信号の復調とその信号に含まれるパケットの受信を行う。無線信号送受信部１０２は、受信したパケットに含まれるデータをデータ処理部１０３に送付する。また、無線信号送受信部１０２は、パケット生成部１０５から送られてきたパケットを変調して無線信号に変換し、アンテナ１０１を用いて当該無線信号の送信を開始する。

データ処理部１０３は、無線信号送受信部１０２で受信したパケット（受信した無線信号を復調して得られたパケット）を処理する。データ処理部１０３は、無線信号送受信部１０２で得られたパケットの種類を判別する処理を行う。データ処理部１０３は、例えば、受信したパケットが制御パケットである場合には、無線制御に関する情報（ネットワークの管理に必要な情報）をネットワーク管理部１０４に供給する。そして、データ処理部１０３は、受信したパケットのデータが、外部システム３０に供給するデータ（例えば、基地局２０からのセンサデータ送信指示のコマンド）である場合には、当該データを外部システム３０に供給する。

ネットワーク管理部１０４は、データ処理部１０３から送付された情報を基に親ノードを決定し、パケット送信の際に送信先に関する情報（親ノードのアドレス）及び無線通信に必要な情報をパケット生成部１０５に送付する。また、ネットワーク管理部１０４は、データ処理部１０３から送付された情報を基に自身の隣接ノードを特定し、特定した隣接ノード情報を保持すると共に、隣接ノード情報を孤立判定部１０７にも送付する。さらに、ネットワーク管理部１０４はチャネル判定部１０８から送付されたチャネルに関する情報を無線信号送受信部１０２に通知する。

パケット生成部１０５は、ネットワーク管理部１０４から送られてきた情報と外部システム３０から供給されてきた情報を挿入したパケットを生成（供給されてきたデータのパケット化）し、生成したパケットを無線信号送受信部１０２に送付する。

孤立判定部１０７は、ネットワーク管理部から送られてきた隣接ノード情報を基に自身が孤立ノードであるか否かを判定し、その判定結果をチャネル判定部１０８に通知する。例えば、孤立判定部１０７は、自ノードの隣接ノード数が「０」となったとき、自ノードが孤立ノードであると判定し、そうでないとき、自ノードが孤立ノードでないと判定する。

チャネル判定部１０８は、孤立判定部１０７から送付された情報を基に自身のチャネルの変更の可否を決定し、必要な場合、チャネルを変更する。また、チャネル判定部１０８は、変更したチャネルに関する情報をネットワーク管理部１０４に通知する。チャネル判定部１０８の詳細については、動作の項で述べる。

タイマー部１０６は、孤立判定部１０７から送付されたた指示に従い時間の測定を行い、その時刻経過後、孤立判定部１０７にその旨（タイムアウト）を通知する。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態の無線通信システム１の動作を説明する。

ネットワークＮでは、図３に示すようなトポロジで基地局２０、無線通信装置１０−１〜１０−５が配置／接続されているものとして説明する。

ここでは、チャネル数を２つとしており、同一チャネルのノード間のみ通信をすることできる。ただし、基地局２０は、全チャネルと通信可能であるものとする。図３の状態（初期状態）では、無線通信装置１０−１、１０−３、１０−５にｃｈ１が、無線通信装置１０−２、１０−４にｃｈ２が割り当てられているものとする。

また、無線通信システム１（ネットワークＮ）では、各チャネル（ｃｈ１、ｃｈ２）は、図４に示すスーパーフレーム構成を採用しているものとする。図４において、スーパーフレーム５０は、ネットワークトポロジを構成するための経路構築期間（以下、単に「経路構築期間」と呼ぶ）と、親ノード宛にデータパケットを送信しマルチホップ通信で基地局２０までデータを伝送するための通信期間（以下、「データ送信期間」と呼ぶ）からなるものとする。このスーパーフレーム５０を繰り返すことで、各ノードは定期的にデータを基地局２０に送信することになる。

図５は、第１の実施形態に係るスーパーフレームの具体例（２つのチャネルのスーパーフレーム）を示す説明図である。図５に示すように、本実施形態の無線通信システム１では、チャネルごとにスーパーフレーム５０（５０−１、５０−２）の開始タイミングが異なる。例えば、チャネルｃｈ１のスーパーフレーム５０−１の経路構築期間が終了した後に、チャネルｃｈ２のスーパーフレーム５０−２の経路構築期間が開始される。

経路構築期間では、基地局２０と各無線通信装置１０、又は各無線通信装置１０間で制御パケットの通信を行うことで、各ノードのネットワーク管理部１０４が、親ノードを決定し、ネットワークトポロジを構築することになる。経路構築期間が始まると、各ノードの孤立判定部１０７は、経路構築期間の終了を知らせるためのタイマー設定の指示を行う。タイマー部１０６は、孤立判定部１０７の判定した結果に従い、経路構築期間を終了させるタイマーをセットする。

なお、経路構築期間では、制御パケットのやり取りを通じてネットワークトポロジを構築するが、トポロジ構築のためのルーティング方式や親ノード決定のためのメトリックについては種々様々な方法を適用することができる。例えば、ネットワーク管理部１０４は、単純にフラッディングを用いても良いし、メトリックとして受信信号強度を用いて、ネットワークトポロジを構築しても良い。

そして、孤立判定部１０７は、タイマーにより通知される経路構築期間の終了タイミングまでに制御パケットを受信できなかった場合、自ノードが孤立ノードであると判定する。

例えば、上記図４のチャネルとスーパーフレーム構成を保持するネットワークＮ（図３の状態）から、チャネルｃｈ１の経路構築期間を経た結果が図６である。

図６は、チャネルｃｈ１の経路構築期間が終了した時点でのネットワークの状態を示す説明図である。図６において、ノード間を繋ぐ直線（通信路Ｌ１、Ｌ２）はその両端のノードが通信可能な状態にあることを示している。一方、破線（通信路Ｌ３〜Ｌ５）は、両端のノードは接続可能範囲内に存在するが、チャネルが異なるために通信できなかったか、又は経路構築期間が始まっていないために通信できていないことを示していてる。つまり、図６において、無線通信装置１０−５が孤立ノードである。以下、無線通信装置１０−５を例に挙げて、自身が孤立ノードである場合の動作について述べる。

無線通信装置１０−５の孤立判定部１０７は、チャネルｃｈ１の経路構築期間において制御パケットを受信できなかったことから自身を孤立ノードであると判断し、チャネル判定部１０８に孤立ノードであることを通知する。

孤立判定部１０７からの通知を受けたチャネル判定部１０８は、自身のチャネルの変更の可否を判断する。例えば、孤立判定部１０７は、チャネルｃｈ２の経路構築期間がチャネルｃｈ１の経路構築期間より後に始まることを利用し、自身のチャネルをチャネルｃｈ１からチャネルｃｈ２に変更することを決定する。

なお、チャネルやスーパーフレーム５０の構成はノードが事前に知っていることを前提とし、当該情報の通知方法は限定されないものである。例えば、無線通信装置１０がネットワークＮに参加するためのペアリングのシーケンス時に基地局２０から通知されるようにしても良いし、制御パケット内にチャネルやスーパーフレームの構成を含むようにしても良い。

チャネル判定部１０８は、チャネルを変更することを決定すれば、変更後のチャネル（図６の例では、チャネルｃｈ２）をネットワーク管理部１０４に通知する。ネットワーク管理部１０４は、チャネル判定部１０８からチャネルの変更を通知されると、無線信号送受信部１０２にチャネルの変更を通知すると共に、自身の持つネットワークの管理情報（例えば、自身の現在のチャネルやチャネルごとのスーパーフレームの構成）を更新する。

その後、無線通信装置１０−５は、チャネルｃｈ２の経路構築期間において、制御パケットの受信を試みる。図６の例においては、無線通信装置１０−５は無線通信装置１０−４からの制御パケットを受信することができる。その場合、無線通信装置１０−５は、制御パケットを受信すると事前に定められたアルゴリズムに従い親ノード（ここでは、無線通信装置１０−４）を決定し、チャネルｃｈ２のデータ送信期間において、親ノード宛にデータパケットを送信する。

無線通信装置１０−５は、チャネルｃｈ２でデータパケットの送信完了後、次のスーパーフレーム５０においてチャネルｃｈ１にチャネルを戻しても良いし、チャネルｃｈ２のままでデータ通信を続けても良い。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

第１の実施形態の無線通信システム１（マルチチャネル方式を用いたマルチホップ無線ネットワーク）では、無線通信装置１０が、自身が孤立ノードであるか否かを判断し、自律分散的に自身のチャネルを変更することとした。

仮に、各無線通信装置１０が、自律分散的にチャネル変更を行わない場合を想定する。例えば、先述の図６の無線通信装置１０−５は、孤立ノードのままであるため、データパケットを送信することができず、基地局２０でのデータ収集率の劣化、すなわち、ネットワークの品質の低下を招くことになる。

第１の実施形態の無線通信システム１は、孤立ノードのための制御パケットを別に用意することなく、孤立ノードのデータパケットの送信を実現でき、また、基地局２０が集中制御を行うことなくノードのチャネル変更を実現できる。すなわち、ネットワークに負荷をかけることなく、データ収集率を改善することができる。

例えば、孤立ノードのための制御パケットを必要とする方式を用いたネットワークでは、孤立ノード以外のノードも孤立ノードのための制御を行う必要があり、その分だけ消費電力が増加し、各ノードの稼働時間及びネットワークの寿命が短くなる。第１の実施形態の無線通信システム１では、余計な制御パケットを用いた孤立ノードの制御が不要なため、従来の方法に比べてノードとネットワークの寿命を延ばすことが可能となる。

（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明による無線通信装置、無線通信プログラム及び無線通信方法の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
第２の実施形態の無線通信システム１、及び無線通信装置１０の構成についても、第１の実施形態と同様に、図１、２を用いて示すことができる。

第２の実施形態では、スーパーフレームの構成が第１の実施形態と異なるが、その他の構成は、基本的に第１の実施形態と同一である。第１の実施形態との差異は動作の項で述べる。

（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態の無線通信システム１の動作を、図面を参照しながら説明する。

第２の実施形態に係る無線通信システム１（マルチチャネルを用いたマルチホップ無線ネットワーク）の構成は、以下のスーパーフレームの構成を除いて、第１の実施形態の構成と同様である。

図７は、第２の実施形態に係るスーパーフレームの構成を示す説明図である。図７において、スーパーフレーム５０Ａは、経路構築期間、孤立ノードデータ送信期間、及びデータ送信期間から構成される。

経路構築期間及びデータ送信期間は、第１の実施形態のスーパーフレーム（図４）と基本的に同様である。

データ送信期間は、事前にそのチャネルに割り当てられているノードでデータ送信が行われる期間である。一方、第２の実施形態に特有の孤立ノードデータ送信期間は、チャネル判定部１０８の判定に従い、別のチャネルから或るチャネルにチャネルを変更したノードがデータ送信を行う期間である。

孤立ノードデータ送信期間は、独立に設けてもよいし、例えば、データ送信期間のノードの多元接続をＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｉｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）により行うネットワークにおいてはＴＤＭＡの空きスロットとしても良い。

図７のスーパーフレーム５０Ａでは、孤立ノードのデータ送信を早期に完了できるように孤立ノードデータ送信期間を経路構築期間の直後に配置した例を示しているが、配置はこれに限定されるものではない。

以下、第２の実施形態の動作を、先述の図３の無線通信システム１における無線通信装置１０−５と図８のチャネルとスーパーフレームの構成を用いて説明する。

無線通信装置１０−５は、第１の実施形態と同様、チャネルｃｈ１の経路構築期間において自身が孤立ノードであることを検知すると、チャネルｃｈ２にチャネルを切り替える。

また、チャネルｃｈ２の経路構築期間において、制御パケットを受信することができた場合、無線通信装置１０−５のネットワーク管理部１０４は、孤立ノードデータ送信期間において、データパケットを送信するようパケット生成部１０５に指示する。

無線通信装置１０−５のパケット生成部１０５は、指示された時間（孤立ノードデータ送信期間）にデータパケットを送信する制御を行う。さらに、ネットワーク管理部１０４は、チャネル判定部１０８に、孤立ノードデータ送信期間においてデータパケットを送信したことを通知する。

チャネル判定部１０８は、ネットワーク管理部１０４からの通知を受信した時刻において、元の割り当てられていたチャネル（ここではチャネルｃｈ１）の経路構築期間が始まっていなければ、チャネルを元のチャネルに変更する。

チャネル判定部１０８はチャネルの変更を決定した場合、ネットワーク管理部１０４に変更したチャネルを通知し、ネットワーク管理部１０４は、無線信号送受信部１０２に変更したチャネルを通知し、自身のネットワークに関する情報を変更する。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
本発明を適用することで第１の実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

スーパーフレームに孤立ノードデータ送信期間を設けることにより、当該チャネルにもともと割り当てられているノードのデータ送信と衝突することなく通信することができる。これにより、通信品質が向上する。

また、データ送信期間においてデータパケットを送信する場合、データパケットの送信を完了した時刻では既に元のチャネルの経路構築期間が始まっている場合があるが、孤立ノードデータ送信期間を設けることで、孤立ノードは早い時刻においてデータパケットを送信することが可能となり、結果、元のチャネルに変更することが容易になる。

（Ｃ）他の実施形態
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる
（Ｃ−１）上記第１及び第２の実施形態では、対象とする無線マルチホップネットワーク（ネットワークＮ）に、経路構築期間とデータ送信期間、又は経路構築期間とデータ送信期間と孤立ノードデータ送信期間からなるスーパーフレーム構成を採用する例を示したが、本発明を適用するネットワークはこのような無線マルチホップネットワークに限定するものではなく、例えば、経路構築とデータ送信のタイミングが異なるネットワークであれば良い。

（Ｃ−２）上記第１及び第２の実施形態では、対象とする無線マルチホップネットワーク（ネットワークＮ）に、マルチチャネルとして２チャネル用いた例を示したが、適用するチャネルの数は限定されるものにはなく、３チャネル以上のマルチチャネルのマルチホップ無線ネットワークに本発明を適用しても良い。

その場合、孤立ノードは、チャネルの変更を任意の順番で行ってよく、例えばチャネルｃｈ１→チャネルｃｈ２→チャネルｃｈ３・・・と制御パケットを受信できるまで続けてもよいし、あるチャネルで制御パケットを受信できなければ元のチャネルに変更するようにしても良い。

（Ｃ−３）上記第１及び２の実施形態では、１台のノード（無線通信装置１０）に着目して本発明を適用する例を示したが、複数のノードに同時に適用しても良い。

（Ｃ−４）上記第１及び２の実施形態では、孤立ノードに対して本発明を適用する例を示したが、孤立ノード以外にも本発明を適用しても良い。

例えば、親ノードとの通信品質や基地局までのルートの通信品質が悪く、データ送信期間における自身のデータ送信タイミングでは通信に失敗すると判断されるノードに対して本発明を適用しても良い。

さらに、チャネルごとの収容されているノード数に偏りがある場合に、チャネルごとのノード数の均等化を図るために、偏りの原因となっているノードに対して、もともとの割り当てチャネルを変更するように指示を出しても良い。その場合、基地局から送信される制御パケットに変更指示を含め、指示を受けたノードが新しい割り当てチャネルを探索する際に本発明を適用し、割り当てチャネルを変更しても良い。

１…無線通信システム、１０…無線通信装置、２０…基地局、３０…外部システム、５０、５０Ａ…スーパーフレーム、１０１…アンテナ、１０２…無線信号送受信部、１０３…データ処理部、１０４…ネットワーク管理部、１０５…パケット生成部、１０６…タイマー部、１０７…孤立判定部、１０８…チャネル判定部、Ｎ…ネットワーク。

Claims (12)

1. ネットワークトポロジを構築し、構築されたネットワークトポロジに従いデータの伝送を行うマルチチャネル方式のマルチホップ無線ネットワークを構成する無線通信装置において、
   自ノードが孤立ノードであることか否かを判定する孤立判定手段と、
   自ノードが孤立ノードであると判定された場合、チャネルを変更するか否かを判定するチャネル判定手段と、
   指定されたチャネル及びタイミングで、親ノード宛のデータ送信を行う無線送信手段と
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記マルチホップ無線ネットワークにおける各チャネルは、制御パケットの送受信により経路を構築する経路構築期間と、データ送信期間とからなるフレーム構成を備え、
   前記各チャネルの前記経路構築期間の開始タイミングが異なる
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記マルチホップ無線ネットワークにおける各チャネルは、制御パケットの送受信により経路を構築する経路構築期間と、チャネルを変更したノードのみデータ送信を行う孤立ノードデータ送信期間と、通常のデータ送信期間とからなるフレーム構成を備え、
   前記各チャネルの前記経路構築期間の開始タイミングが異なる
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記経路構築期間、前記孤立ノードデータ送信期間、及び前記データ送信期間における各期間の開始は、前記経路構築期間、前記孤立ノードデータ送信期間、前記データ送信期間の順に行われることを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記無線送信手段は、チャネルを変更した後、変更後のチャネルの前記経路構築期間において、前記制御パケットの受信とネットワークトポロジ構築を試み、前記制御パケットを受信し、ネットワークトポロジを構築できた場合には、変更後のチャネルの前記データ送信期間においてデータ送信を行うことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
6. 前記無線送信手段は、チャネルを変更した後、変更後のチャネルの前記経路構築期間において、前記制御パケットの受信とネットワークトポロジ構築を試み、前記制御パケットを受信し、ネットワークトポロジを構築できた場合には、変更後のチャネルの前記孤立ノードデータ送信期間においてデータ送信を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の無線通信装置。
7. 前記孤立判定手段は、前記経路構築期間における前記制御パケットの受信の有無に応じて、自ノードが孤立ノードであることか否かを判定することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の無線通信装置。
8. 前記孤立判定手段は、前記制御パケットを受信できた場合、上位ノードとの通信品質を基に、自ノードが孤立ノードであることか否かを判定することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
9. 前記孤立判定手段は、前記制御パケットを受信できた場合、前記制御パケットに記載されている情報を基に、自ノードが孤立ノードであることか否かを判定することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
10. 前記チャネル判定手段は、自ノードが孤立ノードであると判定された場合、前記経路構築期間の開始が異なる別のチャネルに自ノードのチャネルを変更することを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載の無線通信装置。
11. ネットワークトポロジを構築し、構築されたネットワークトポロジに従いデータの伝送を行うマルチチャネル方式のマルチホップ無線ネットワークを構成する無線通信装置に搭載されるコンピュータを、
    自ノードが孤立ノードであることか否かを判定する孤立判定手段と、
    自ノードが孤立ノードであると判定された場合、チャネルを変更するか否かを判定するチャネル判定手段と、
    指定されたチャネル及びタイミングで、親ノード宛のデータ送信を行う無線送信手段と
    して機能させることを特徴とする無線通信プログラム。
12. ネットワークトポロジを構築し、構築されたネットワークトポロジに従いデータの伝送を行うマルチチャネル方式のマルチホップ無線ネットワークを構成する無線通信装置に使用する無線通信方法おいて、
    孤立判定手段、チャネル判定手段、及び無線送信手段を備え、
    前記孤立判定手段は、自ノードが孤立ノードであることか否かを判定し、
    前記チャネル判定手段は、自ノードが孤立ノードであると判定された場合、チャネルを変更するか否かを判定し、
    前記無線送信手段は、指定されたチャネル及びタイミングで、親ノード宛のデータ送信を行う
    ことを特徴とする無線通信方法。

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