JP2024050054A - 通信装置、通信制御方法及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】親機及び子機から構成される通信ネットワークから親機が離脱したときに、通信ネットワークを適切に再構築すること。【解決手段】本開示の一実施例に係る通信装置は、マルチホップ通信が行われる通信システムにおける通信装置であって、前記通信システムにおける親機が通信不可状態であることを検知する検知部と、前記親機が通信不可状態である場合、前記通信システムの中継経路における前記通信装置の位置に基づいて、前記通信装置が代理親機になるか否かを決定する決定部と、を備える。【選択図】図４Ａ

Description

本開示は、通信装置、通信制御方法及び通信システムに関する。

従来、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）でのマルチホップ通信が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなマルチホップ通信では、親機及び子機を含む複数台の通信端末から構成される通信ネットワーク（以下、単にネットワーク（ＮＷ：network）と呼ぶこともある）において、通信端末間で通信信号を中継することで、自端末と直接通信できない端末との通信を行う。

特開２０２０－０３６３１６号公報

上記技術のように、１台の親機及び複数台の子機から構成される多台数環境において、親機が故障や電源断等の理由によりネットワークから離脱したときには、ネットワークを再構築する必要がある。このようにネットワークを再構築する際、いずれかの子機１台が親機になる必要がある。しかしながら、ホップ数の深い子機が親機になる場合（例えば、１０ホップ目の子機が親機になるといった、それまでの親機から遠い子機が親機になる場合）、それまでにネットワークに参入していた子機の一部が、ホップ上限数の制約を受け、再構築されるネットワークに参入できないおそれがある。

本開示の非限定的な実施例は、親機及び子機から構成される通信ネットワークから親機が離脱したときに、通信ネットワークを適切に再構築することができる通信装置、通信制御方法及び通信システムの提供に資する。

本開示の一実施例に係る通信装置は、マルチホップ通信が行われる通信システムにおける通信装置であって、前記通信システムにおける親機が通信不可状態であることを検知する検知部と、前記親機が通信不可状態である場合、前記通信システムの中継経路における前記通信装置の位置に基づいて、前記通信装置が代理親機になるか否かを決定する決定部と、を備える。

本開示の一実施例に係る通信制御方法は、マルチホップ通信が行われる通信システムにおける通信装置が、前記通信システムにおける親機が通信不可状態であることを検知し、前記親機が通信不可状態である場合、前記通信システムの中継経路における前記通信装置の位置に基づいて、前記通信装置が代理親機になるか否かを決定する。

本開示の一実施例に係る通信システムは、マルチホップ通信が行われる通信システムであって、前記通信システムを構成する子機の中から、前記通信システムの中継経路に基づいて、代理親機候補を決定し、前記通信システムにおける親機が通信不可状態になった場合に、前記代理親機候補の中から代理親機を決定し、前記代理親機候補は、前記代理親機候補が前記代理親機になったならば、前記親機が通信不可状態になった後の第２のマルチホップ通信が行われる第２の通信システムの第２の中継経路において、許容されるホップ上限数以内で、前記代理親機候補を除く前記子機に対して中継可能である。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本開示の一実施例によれば、親機及び子機から構成される通信ネットワークから親機が離脱したときに、通信ネットワークを適切に再構築することができる。

本開示の一実施例における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。

本開示の実施の形態１に係る通信システムの構成例を示す図 本開示の実施の形態１に係るノードのハードウェア構成例を示す図 本開示の実施の形態１に係るノードのＣＰＵの機能構成例を示す図 本開示の実施の形態１に係る、親機故障前後のトポロジーの例を示す図 比較例に係る、親機故障前後のトポロジーの例を示す図 本開示の実施の形態１に係る、親機故障前のトポロジーの例及びリンクコストの例を示す図 本開示の実施の形態１に係る、親機故障前の自ノード情報及び隣接ノード情報の例を示す図 本開示の実施の形態１に係る、子機が代理親機になる処理の例を示すフローチャート 図６ＡのステップＳ６０１の例を示すフローチャート 本開示の実施の形態１に係る、子機故障前後のトポロジーの例を示す図 本開示の実施の形態１に係る、子機がネットワークから離脱した場合に別の子機が代理親機になる処理の例を示すフローチャート 本開示の実施の形態１に係る、代理親機が再度子機になる処理の例を示すフローチャート 本開示の実施の形態２に係る、親機故障前後のトポロジーの例を示す図 本開示の実施の形態２に係る、子機が代理親機になる処理の例を示すフローチャート 本開示の実施の形態２に係る、親機が待機時間を決定する処理の例を示すフローチャート 本開示の実施の形態２に係る、子機が待機時間を決定する処理の例を示すフローチャート

以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態１）
＜通信システムの構成＞
図１は、本開示の実施の形態１に係る通信システム１の構成例を示す図である。

通信システム１は、図１に示すように、親機Ｍ １０と、子機ａ１ ２０Ａ１，子機ａ２ ２０Ａ２，子機ａ３ ２０Ａ３，・・・と、子機ｂ１ ２０Ｂ１，・・・と、子機ｃ１ ２０Ｃ１，・・・と、を有する。ここで、親機及び子機の後ろに付された英数字（Ｍ、ａ１、ｂ１、ｃ１等）は、親機及び子機の識別情報（識別子、識別番号、ＩＤ等と称されてもよい）を意味する。親機及び子機の識別情報は、簡潔かつわかりやすくするために、１～２個の英数字を用いて示されているが、実際には、シリアル番号（製造番号）、ＭＡＣ（Medium Access Control）アドレス、その他の一意なランダムな文字列等であってよい。なお、通信システム１（通信ネットワーク）を構成する子機２０の数及び接続形態は、図示されるものに限定されない。以下では、それぞれの子機を区別しない場合、子機２０と表記する。

通信システム１は、例えば、水中（例えば、海中）に配置されてもよい。このように通信システム１が配置される場合、例えば、親機Ｍ １０には、制御装置（図示せず）が接続され、各子機２０には、この制御装置によって制御されるセンサ等の電子機器（図示せず）が接続されてもよい。あるいは、通信システム１は、例えば、工場やオフィスビル等の施設で用いられてもよい。このように通信システム１が配置される場合、親機Ｍ １０には、制御装置（図示せず）が接続され、各子機２０には、この制御装置によって制御されるセンサ、照明器具、空調機器等の電子機器（図示せず）が接続されてもよい。なお、一部の子機２０には電子機器が接続されなくてもよく、電子機器が接続されない子機２０は、中継器（リピータ）として機能してもよい。

なお、これらの親機Ｍ １０及び子機２０は、通信ノード又は単にノード１００、通信機器又は単に機器１００、通信装置又は単に装置１００、通信端末又は単に端末１００等と総称されてもよく、親機は、ルート、マスタ等と称されてもよい。

通信システム１において、各ノード１００（親機Ｍ １０及び子機２０の各々）は、電力線を通信回線として利用し電力線に信号を重畳するＰＬＣを用いてマルチホップ通信を行う。

例えば、図１において、子機ａ１ ２０Ａ１、子機ｂ１ ２０Ｂ１及び子機ｃ１ ２０Ｃ１の（親機Ｍ １０からの）ホップ数は１であり、子機ａ２ ２０Ａ２の（親機Ｍ １０からの）ホップ数は２であり、子機ａ３ ２０Ａ３の（親機Ｍ １０からの）ホップ数は３である。なお、実施の形態１及び他の実施の形態において、ホップ上限数は１０であり、通信システム１に接続可能なノードの最大数は１０２４台であるものとするが、ホップ上限数及びノードの最大数は、これらの値に限定されない。

通信システム１では、親機Ｍ １０が、子機２０から所定の情報を収集し、子機Ｍ １０の遠隔監視又は遠隔制御を行う。ここで、親機Ｍ １０と各子機２０との間で直接的に又は間接的に通信が行われ、親機Ｍ １０と直接通信できない子機２０は、直接通信可能な他の子機２０に通信信号を順次中継することで、親機Ｍ １０と間接的に通信を行う。

各ノード１００（親機Ｍ １０及び子機２０の各々）は、以下で説明するように他のノードとの間の通信品質（リンク品質と称されてもよい）を示すリンクコストを算出し、リンクコストに基づいて（例えば、リンクコストが最良（最小）となる経路（ルート）で）、他のノードと通信を行う。

なお、通信システム１における通信方式は、有線通信方式であるＰＬＣに限定されず、マルチホップ通信が可能であれば、ＰＬＣ以外の有線通信方式であってもよいし、無線通信方式であってよい。

以下では、元々親機として機能（動作）するようにされていたノード（例えば、親機Ｍ １０）が、故障等を理由として、通信システム１において構成されるマルチホップ通信ネットワーク（例えば階層型又はツリー型ネットワーク）から離脱した場合に、通信システム１におけるいずれかの子機（子ノード）が親機として機能する技術について説明する。なお、「親機Ｍ １０等のノードが通信ネットワークから離脱する」という表現は、「親機Ｍ １０等のノードが通信不能（状態）、通信不可（状態）又は不通（状態）になる」という表現で読み替えられてもよい。

以下では、元々親機として機能するようにされていたノードをオリジナル親機と呼び、親機として機能するようになった（子）ノードを代理親機と呼ぶ。後述するように、子機が故障等を理由としてネットワークから離脱した場合にも、別の子機が親機として機能するのが良い場合もある（この場合、オリジナル親機と代理親機とが併存する）。以下では、このような別の子機も代理親機と呼ぶ。

＜ノードの構成＞
図２は、実施の形態１に係るノード１００のハードウェア構成例を示す図である。

図２に示すように、ノード１００は、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）２０１と、記憶装置２０２と、通信装置２０３と、機器インターフェース装置２０４と、を備える。ノード１００は、上記以外の構成要素を備えてもよい。

ＣＰＵ２０１は、ノード１００の全体の動作（例えば、通信装置２０３による通信等の、各種構成要素による処理等）を制御する。ＣＰＵ２０１は、例えば、記憶装置２０２に含まれるＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等に記憶された所定のプログラムを、記憶装置２０２に含まれるＲＡＭ（Random Access Memory）等にロードして実行することにより、ノード１００の各種機能（後述する処理を含む）を実現する。ＣＰＵ２０１が実行するプログラムは、記憶装置２０２に予め記憶されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて又はメモリカード等の非一時的な記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。

記憶装置２０２は、非一時的な記憶媒体であり、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の電気的に書換え可能な不揮発性メモリ、ＲＡＭ等の揮発性メモリ等を含む。記憶装置２０２は、通信経路、トポロジー情報、通信可能なノード（例えば、直接通信可能な他のノード等）等に関する情報を記憶する（例えばテーブル形式で）。記憶装置２０２は、ノード１００を動作させるための制御プログラム等のプログラム、このプログラムの実行に必要なデータ、ノード１００の識別情報、ノード１００（例えば、ＣＰＵ２０１）が処理（加工）した他の情報／データ等も記憶する。

ノード１００が親機Ｍ １０である場合には、記憶装置２０２に、例えば、ネットワーク内で構築されたノード間の全通信経路を登録するための通信経路データテーブル、各ノードが直接通信可能な隣接ノードの情報（リンク情報）を記録するためのトポロジーテーブル等が記憶される。

また、ノード１００が子機２０である場合には、記憶装置２０２に、例えば、当該ノード１００が通信可能な隣接ノード（親機Ｍ １０又は他の子機２０）と、当該ノード１００と隣接ノード（親機Ｍ １０又は他の子機２０）との間の通信品質を示す通信コスト値（リンクコスト）と、隣接ノードを経由した当該ノード１００と親機Ｍ １０との間の通信品質を示す通信コスト値と、を表す通信可能ノードデータテーブル等が記憶される。子機２０は、このようなテーブルを保持することにより、親機Ｍ １０までの経路を把握することができる。

テーブル形式で記憶されるデータ／情報の具体例を図５Ｂに示しており、これについては後述する。

図５Ｂに示す情報を含む、通信経路、トポロジー情報、通信可能なノード（例えば、直接通信可能な他のノード等）等に関する情報は、本開示に係る中継経路に関する情報の例である。

通信装置２０３は、他のノード１００との間で通信するための通信インターフェース装置である。通信装置２０３は、ＰＬＣ用の通信インターフェース装置であってよい。なお、通信方式として、ＰＬＣ以外の有線通信方式又は無線通信方式が用いられる場合、通信装置２０３は、当該有線通信方式又は無線通信方式に対応する通信インターフェース装置であってよい。通信装置２０３は、本開示に係る受信部の一例である。

機器インターフェース装置２０４は、ノード１００に接続される制御装置又は電子機器との間でデータを授受（入出力）するためのインターフェース装置である。機器インターフェース装置２０４は、例えば、イーサネット（登録商標）の規格に準拠した通信インターフェース装置であってよい。

図３は、実施の形態１に係るＣＰＵ２０１の機能構成例を示す図である。

ＣＰＵ２０１は、パケット解析部３０１と、認証処理部３０２と、リンクコスト算出部３０３と、トポロジー管理部３０４と、パケット生成部３０５と、代理親機機能制御部３０６と、を備える。

ＣＰＵ２０１には、ハローパケット（Ｈパケット：Hello packet）（ハローメッセージ又はハロー信号と称されてもよい）、認証パケット及び通常パケットが入力される。Ｈパケットは、通信システム１（通信ネットワーク）で行われる認証処理に先だって一方のノードから、接続中のノードに向けて一斉に同報送信される。また、これ以外にも、Ｈパケットは、経路情報を更新するために各ノードによって隣接ノードに定期的に送信又は同報送信される（このようなＨパケットは、定期信号と称されてもよい）。Ｈパケットは、自ノードの存在を通知するパケットを意味してよい。例えば、Ｈパケットには、ネットワークにおける親機の識別情報、Ｈパケットの送信元の情報、自ノードの隣接ノードの情報、リンクの通信品質の情報等が含まれる。認証パケットは、認証処理中に送受信されるパケットであり、通常パケットは、例えば、センサによって取得されるセンサデータ等であってよい。

パケット解析部３０１は、入力される各種のパケット（Ｈパケット、認証パケット及び通常パケット）のデータ構造を解析してパケットの種別を判定し、その判定結果に基づいてパケットの転送先を振り分ける。パケット解析部３０１は、例えば、入力されたパケットがＨパケットであると判定した場合には、そのＨパケットをリンクコスト算出部３０３に出力する。パケット解析部３０１は、例えば、入力されたパケットが認証パケットであると判定した場合には、その認証パケットを認証処理部３０２に出力する。パケット解析部３０１は、例えば、入力されたパケットが通常パケットであると判定した場合には、その通常パケットをトポロジー管理部３０４に出力する。

ノード１００が子機２０である場合、子機２０のパケット解析部３０１は、さらに、次のように動作する。パケット解析部３０１は、親機Ｍ １０からＨパケットを所定時間受信していないかに基づいて、親機Ｍ １０がネットワークから離脱したか否かを検知する。例えば、パケット解析部３０１は、親機Ｍ １０から所定時間Ｈパケットを受信していない場合、親機Ｍ １０がネットワークから離脱したことを検知する。そして、パケット解析部３０１は、親機Ｍ １０がネットワークから離脱したことを示す情報を代理親機機能制御部３０６に出力する。

ノード１００が代理親機である場合、代理親機のパケット解析部３０１は、さらに、次下のように動作する。パケット解析部３０１は、オリジナル親機Ｍ １０からＨパケットを受信したかに基づいて、オリジナル親機Ｍ １０が通信可能状態になったか否かを検知する。例えば、パケット解析部３０１は、オリジナル親機Ｍ １０からＨパケットを受信した場合、オリジナル親機Ｍ １０が通信可能状態になったことを検知する。そして、パケット解析部３０１は、オリジナル親機Ｍ １０が通信可能状態になったことを示す情報を代理親機機能制御部３０６に出力する。

パケット解析部３０１は、本開示に係る検知部の一例である。

認証処理部３０２は、パケット解析部３０１から入力された認証パケットを用いて、その認証パケットの送信元であるノードとの間で認証処理を実行する。認証処理部３０２は、認証処理中に生成するパケットである認証パケット、又は、他のノードから送信された認証パケットの応答をトポロジー管理部３０４に出力する。

リンクコスト算出部３０３は、パケット解析部３０１から入力されたＨパケットを用いて、当該ノードが送信元のノードから受信したＨパケットの受信品質を示すリンクコストを算出する。リンクコスト算出部３０３は、そのリンクコストの算出結果を、Ｈパケットのデータ構造に書き込む（格納する）。また、Ｈパケットには、親機Ｍ １０からＨパケットが送信された場合の各リンクコストの値も格納されている。リンクコスト算出部３０３は、リンクコストの算出結果を格納したＨパケットをトポロジー管理部３０４に出力する。

トポロジー管理部３０４は、親機Ｍ １０により生成されたトポロジー（すなわち、通信システム１を構成するノード及ぶその接続形態）を示すトポロジー情報を管理（取得）し、トポロジー情報に基づいて各種のパケットの出力先（例えば、パケット生成部３０５）を振り分けて出力する。トポロジー情報は、各ノードのトポロジー管理部３０４又は記憶装置２０２において保存される。また、トポロジー管理部３０４は、トポロジー情報だけでなく、上述した通信経路、通信可能なノード（例えば、直接通信可能な他のノード、図５Ｂに示す隣接ノード等）、自ノード等に関する情報もトポロジー管理部３０４又は記憶装置２０２に記憶させる。なお、親機Ｍ １０のトポロジー管理部３０４は、認証処理の対象となる１つ以上のノードの各々から送信されたＨパケットに応じて親機Ｍ １０のリンクコスト算出部３０３により算出された各リンクコストに基づいて、トポロジーを生成（形成）し、トポロジーを示すトポロジー情報を他のノードに提供する。

トポロジー管理部３０４は、本開示に係る判断部の一例である。

パケット生成部３０５は、トポロジー管理部３０４から入力された認証パケット又は通常パケットに基づいて、送信先となる他のノードへのデータ通信用のパケット、Ｈパケット等を生成して出力する。

代理親機機能制御部３０６は、通信システム１の中継経路における子機２０の位置に基づいて、子機２０が代理親機になるか否かを決定する等、子機２０が代理親機になることに関わる制御を行う。代理親機機能制御部３０６は、親機Ｍ １０と子機２０と代理親機とで、異なる制御を行う。

子機２０が、自ノードの判断に基づいて、自ノードが代理親機になることを決定する場合には、子機２０の代理親機機能制御部３０６は、親機Ｍ １０がネットワークから離脱したことを示す情報をパケット解析部３０１から受け取ると、自ノード情報及び隣接ノード情報に基づいて、自ノードが代理親機になるか否かを決定する。例えば、子機２０の代理親機機能制御部３０６は、自ノード情報及び隣接ノード情報に基づいて、以下で説明するように所定の条件を満たすか否かを判断することにより、自ノードが代理親機になるか否かを決定する。また、子機２０の代理親機機能制御部３０６は、自ノードが代理親機になることを決定したとき、自ノードを代理親機として再起動させる。

一方、子機２０が、親機Ｍ １０からの指示（通知）に基づいて、自ノードが代理親機になることを決定する場合には、親機Ｍ １０の代理親機機能制御部３０６は、隣接ノード情報を含むトポロジー情報に基づいて、親機Ｍ １０がネットワークから離脱する際に代理親機になる子機２０を事前に決定しておく。そして、親機Ｍ １０の代理親機機能制御部３０６は、親機Ｍ １０がネットワークから離脱する際に代理親機になる子機２０が代理親機になることを示すメッセージ（指示）を、代理親機になる子機２０に送信（通知）する。したがって、このような通知を受けていない子機２０は、代理親機にはならない。このような通知を受けている子機２０の代理親機機能制御部３０６は、自ノードが代理親機になることを決定したとき（親機Ｍ １０がネットワークから離脱したことを検知したとき）、自ノードを代理親機として再起動させる。

上記のようにして再起動された代理親機の代理親機機能制御部３０６は、再度子機として動作する場合（例えば、オリジナル親機Ｍ １０が通信可能状態になったことを示す情報をパケット解析部３０１から受け取ると）、自ノードを子機として再起動させる。

代理親機機能制御部３０６は、本開示に係る決定部の一例である。

＜通信システムの動作＞
次に、ノード１００の共通の動作について説明する。

［認証処理］
ノード間で行われる認証処理（親機Ｍ １０と子機２０との間で行われる認証処理）の処理手順例について説明する。この認証処理は、それぞれの認証処理部３０２によって主に実行される。前提として、親機Ｍ １０は、Ｈパケットを子機２０に送信し、子機２０は、親機Ｍ １０から送信されたＨパケットを受信している。

子機２０は、参入したいネットワークの親機（親機Ｍ １０）に、参入要求フレームを含む認証パケットを発行し、親機Ｍ １０に送信する。親機Ｍ １０は、子機２０から送信された認証パケットを受信すると、所定のテキスト列を設定して認証パケットを生成し、要求元の子機２０（認証パケットの発行元である子機２０）に送信する。

子機２０は、親機Ｍ １０から送信された認証パケットに含まれる所定のテキスト列を、子機２０が予め記憶装置２０２等に保持している固有鍵を用いてエンコード（符号化）し、そのエンコード出力であるテキスト列を含む認証パケットを生成して親機Ｍ １０に送信する。

親機Ｍ １０は、子機２０から送信された認証パケットを受信すると、事前に設定されて記憶装置２０２等に保存されている固有鍵を用いて、その認証パケットに含まれるエンコード出力であるテキスト列をデコード（復号）する。また、親機Ｍ １０は、そのデコード出力であるテキスト列が、上記のとおり設定された所定のテキスト列と一致するか否かを判定する。親機Ｍ １０は、デコード出力であるテキスト列が所定のテキスト列と一致すると判定した場合（ネットワークへの参加を許可すると判定した場合）、ネットワークに特有のネットワーク鍵を固有鍵でエンコードして子機２０に送信する。

子機２０は、親機Ｍ １０から送信されたエンコードされたネットワーク鍵を、固有鍵を用いてデコードしてネットワーク鍵を取得する。このネットワーク鍵の取得により、子機２０は、親機Ｍ １０のデータ通信先として正式に認証されたことになる。子機２０は、ネットワーク内でのデータ通信の際に、ネットワーク鍵を用いてエンコード又はデコードすることでデータ通信を行う。

なお、認証処理は、例えば、ＨＤ－ＰＬＣ（High Definition Power Line Communication）の規格において定められた４ｗａｙハンドシェイクに基づく処理であるが、認証処理は、上述した規格以外の他の方式に基づく処理であってもよい。例えば、認証処理は、有線高速ネット通信技術の統一規格であるＧ．ｈｎ（Gigabit Home Networking）、電力線搬送通信の業界団体であるＨｏｍｅ Ｐｌｕｇ（Home Plug Power line Alliance）等の方式に基づく認証処理であってもよい。

［トポロジー生成（マルチホップ形成）処理及びマルチホップ伝送］
次に、親機Ｍ １０と子機２０との間のトポロジー生成及びマルチホップ伝送について説明する。

親機Ｍ １０は、全てのノードに向けてＨパケットを一斉に同報送信する。この同報送信に対して子機２０のみがＨパケットを受信できたとする。すると、親機Ｍ １０と当該子機２０との間で、上述した認証処理が行われる。これにより、親機Ｍ １０と当該子機２０との間で電力伝送及びデータ通信が可能となる。

次に、この子機２０は、他のノードに向けてＨパケットを一斉に同報送信する。この同報送信に対してＨパケットを受信できたノードが存在すれば、子機２０を介して当該ノードと親機Ｍ １０との間で、上述した認証処理が行われ、その結果、この子機２０を介した当該ノードと親機Ｍ １０との間のデータ通信が可能となり、この子機２０と当該ノードとの間の電力伝送が可能となる。当該ノードについても同様の処理が行われる。

［代理親機機能に関する動作］
以下、親機Ｍ １０が故障した場合等に、子機２０が代理親機になる際の動作について説明する。

図４Ａは、実施の形態１に係る親機故障前後のトポロジーの例を示す図である。

親機Ｍ １０が故障する前には、一例として、図４Ａの（ａ）に示すように、親機Ｍ １０の下位に子機ａ１ ２０Ａ１及び子機ｂ１ ２０Ｂ１が接続されている。また、子機ａ１ ２０Ａ１の下位に子機ａ２ ２０Ａ２が接続されており、子機ａ２ ２０Ａ２の下位に子機ａ３ ２０Ａ３が接続されており、同様にして、子機ａ７ ２０Ａ７の下位に子機ａ８ ２０Ａ８が接続されている。また、子機ｂ１ ２０Ｂ１の下位に子機ｂ２ ２０Ｂ２が接続されており、子機ｂ２ ２０Ｂ２の下位に子機ｂ３ ２０Ｂ３が接続されており、同様にして、子機ｂ９ ２０Ｂ９の下位に子機ｂ１０ ２０Ｂ１０が接続されている。

親機Ｍ １０が故障した後では、一例として、図４Ａの（ｂ）に示すように、元々１ホップ目に存在していた子機ａ１ ２０Ａ１が代理親機になる。そして、代理親機ａ１ ２０Ａ１の下位に子機ｂ１ ２０Ｂ１が接続される。子機ａ２ ２０Ａ２の下位側及び子機ｂ１ ２０Ｂ１の下位側の接続は変更されない。また、子機ａ１ ２０Ａ１の代わりに、子機ｂ１ ２０Ｂ１が代理親機になってもよい。このように、元々１ホップ目に存在していた子機が代理親機になることにより、ホップ上限数の制約を受けることなく、全てのノードが新たなネットワークに参入できる。

図４Ｂは、比較例に係る親機故障前後のトポロジーの例を示す図である。

親機Ｍ １０が故障する前には、一例として、図４Ｂに示すように、図４Ａの（ａ）と同じように親機Ｍ １０及び子機２０が接続されている。

一方、親機Ｍ １０が故障した後では、元々１ホップ目に存在していた子機が代理親機になるのではなく、代理親機になる子機がランダムに選択される。したがって、一例として、図４Ｂの（ｂ）に示すように、元々２ホップ目に存在していた子機ａ２ ２０Ａ２が代理親機になる可能性がある。そして、この場合には、代理親機ａ２ ２０Ａ２の下位に子機ａ１ ２０Ａ１が接続され、子機ａ１ ２０Ａ１の下位に子機ｂ１ ２０Ｂ１が接続される。子機ａ３ ２０Ａ３の下位側及び子機ｂ１ ２０Ｂ１の下位側の接続は変更されない。したがって、この場合、子機ｂ１０ ２０Ｂ１０は、ホップ上限数の制約を受け、ネットワークに参入することができなくなってしまう。

次に、元々１ホップ目に存在していた子機２０が代理親機になる際の具体的な処理について説明する。

図５Ａは、実施の形態１に係る親機故障前のトポロジーの例及びリンクコストの例を示す図であり、図５Ｂは、実施の形態１に係る親機故障前の自ノード情報及び隣接ノード情報の例を示す図である。

親機Ｍ １０が故障していない場合において、例えば、図５Ａに示すように、親機Ｍ １０と子機ａ１ ２０Ａ１との間のリンクコスト（ＬＣ：Link Cost）は、２０であり、親機Ｍ １０と子機ｂ１ ２０Ｂ１との間のＬＣは、２０であり、親機Ｍ １０と子機ｃ１ ２０Ｃ１との間のＬＣは、２５である。また、親機Ｍ １０が故障していない場合において、例えば、図５Ａに示すように、子機ａ１ ２０Ａ１と子機ｂ１ ２０Ｂ１との間のＬＣは、１５であり、子機ａ１ ２０Ａ１と子機ｃ１ ２０Ｃ１との間のＬＣは、１０であり、子機ａ１ ２０Ａ１と子機ａ２ ２０Ａ２との間のＬＣは、１０である。

各子ノードは、親機がネットワークから離脱する場合に備えて、自ノード情報及び上記のような隣接ノード情報を、自ノードの記憶装置２０２又はトポロジー管理部３０４に記憶させる。このことが、図５Ｂに示されている。

子機ａ１ ２０Ａ１は、図５Ｂの（ａ）に示すように、一例として、自ノード情報５００Ａを記憶している。自ノード情報５００Ａは、自ノードの識別情報を示す自ノードＩＤと、自ノードが親機であるか又は子機であるかを示すノード種別と、親機（例えば、親機Ｍ １０）までの自ノードの通信品質（親機と自ノードとの間の通信品質）を示すＬＣと、（親機からの）自ノードのホップ数と、を含む。例えば、自ノード情報５００Ａは、図５Ａに示す情報に対応して、自ノードＩＤがａ１であること、自ノードの種別が子機であること、親機Ｍ １０までの自ノードのＬＣが２０であること、及び、自ノードのホップ数が１であること、を示している。

また、子機ａ１ ２０Ａ１は、図５Ｂの（ｂ）に示すように、一例として、隣接ノード情報５００Ｂを記憶している。隣接ノード情報５００Ｂは、子機ａ１ ２０Ａ１に隣接するノードの情報をレコードとして含む。隣接ノード情報５００Ｂは、例えば、図５Ａに示す情報に対応して、隣接ノードである親機Ｍ １０、子機ｂ１ ２０Ｂ１、子機ｃ１ ２０Ｃ１及び子機ａ２ ２０Ａ２の４レコードを含む。また、隣接ノード情報５００Ｂは、隣接ノード毎に、当該隣接ノードの識別情報を示す隣接ノードＩＤと、当該隣接ノードが親機であるか又は子機であるかを示すノード種別と、自ノードまでの当該隣接ノードの通信品質（自ノードと当該隣接ノードとの間の通信品質）を示すＬＣと、親機（例えば、親機Ｍ １０）までの当該隣接ノードの通信品質（親機と当該隣接ノードとの間の通信品質）を示すＬＣと、（親機からの）当該隣接ノードのホップ数と、を含む。例えば、図５Ｂの（ｂ）のテーブルの中には、図５Ａに示す値が示されている。なお、親機Ｍ １０（親機）のレコードについては、左から５番目の列及び左から６番目の列の情報は存在しない。また、子機ａ２ ２０Ａ２（自ノードの子機）のレコードについては、左から５番目の列の情報は存在しない。

各ノードは、ノード間でＨパケットを交換することにより、図５Ｂの（ａ）及び（ｂ）のテーブルの中に示す値を取得又は算出し、例えば自ノードの記憶装置２０２に、記憶させることができる。そして、各子機２０は、親機Ｍ １０がネットワークから離脱したとき、このような自ノード情報及び隣接ノード情報を参照することにより、自ノードが代理親機になるか否かを決定することができる。

具体的には、子機２０が代理親機になるためには、以下の条件を満たす必要がある。

１番目の条件は、ホップ数が１であることである。

２番目の条件は、ホップ数が１である子機２０が複数台存在する場合、親機Ｍ １０までの通信品質が最良であること（例えば、親機Ｍ １０までのＬＣが最小であること）である。なお、各子機２０は、親機Ｍ １０が定期的に送信するＨパケットから、１ホップ目の他の子機２０の通信品質（ＬＣ）を把握することができる。

３番目の条件は、ホップ数が１である子機２０が複数台存在し、かつ、親機Ｍ １０までの通信品質が最良である子機２０が複数台存在する場合、乱数に基づくランダム時間（以下、待機時間又は待ち時間とも呼ぶ）待機して、代理親機になることを示す信号を、ホップ数が１である他の子機２０に送信したノード（ランダム時間待機している間に（上記信号を送信する前に）、ホップ数が１である他の子機２０から、代理親機になることを示す信号を受信しなかったノード）であることである。

例えば、図５Ａ及び図５Ｂに示す例では、ホップ数が１である子機ａ１ ２０Ａ１、子機ｂ１ ２０Ｂ１及び子機ｃ１ ２０Ｃ１が存在する。次に、これらの子機のうち、親機Ｍ １０までの通信品質が最良であるノードは、子機ａ１ ２０Ａ１及び子機ｂ１ ２０Ｂ１である（ＬＣ＝２０）。したがって、子機ａ１ ２０Ａ１及び子機ｂ１ ２０Ｂ１のいずれかが、代理親機となる。

あるいは、親機Ｍ １０が、記憶装置２０２又はトポロジー管理部３０４に記憶されている通信経路データテーブル、トポロジーテーブル等を参照し、上記に従って、親機Ｍ １０と１ホップ目の子機２０（隣接ノード２０）との間のリンク品質（ＬＣ）等に基づいて、代理親機になる子機２０を決定し、その旨を定期的にその子機に（送信）通知してよい。例えば、親機Ｍ １０は、最良（最小）のＬＣを有する１ホップ目の子機２０を代理親機に決定してもよい。また、例えば、最良（最小）のＬＣを有する１ホップ目の子機２０が複数台存在する場合、親機Ｍ １０は、ランダムに、又は、何らかの基準（例えば、通信性能）に基づいて、それら複数台の子機２０のうちから１台の子機２０を代理親機に決定してよい。なお、親機Ｍ １０から代理親機になる子機２０への定期的な送信（通知）は、Ｈパケットを用いて行われてもよいし、これに専用のメッセージを用いて行われてもよい。このようなＨパケット及び専用のメッセージは、定期信号と称されてもよい。

上記の処理は、子機２０及び親機Ｍ １０の代理親機機能制御部３０６によって行われてよい。

なお、複数のノードが、親機又は代理親機として起動している場合、１台のノードが親機又は代理親機として機能するために、以下の処理が行われてよい。

オリジナル親機Ｍ １０が、故障等から復旧して通信可能状態になった場合、オリジナル親機Ｍ １０からＨパケットを受信した代理親機は、子機として再起動する。

また、もしも、複数台の子機２０が代理親機として再起動されている場合、他の代理親機からＨパケットを受信して他の代理親機を検出した代理親機は、子機として再起動する。

なお、図５Ｂに示す自ノード情報と隣接ノード情報とは、同一のテーブルに統合されてもよい。

図６Ａは、実施の形態１に係る、子機２０が代理親機になる処理の例を示すフローチャートである。なお、子機２０は、親機Ｍ １０との間で認証されているものとする。

ステップＳ６０１において、子機２０は、隣接ノード情報取得処理を実行する。ステップＳ６０１の例については後述する。

ステップＳ６０２において、子機２０（パケット解析部３０１）は、例えば親機Ｍ １０を送信元とするＨパケットを所定時間受信していないかに基づいて、親機Ｍ １０がネットワークから離脱したか否かを検知する。

親機Ｍ １０がネットワークから離脱していない場合（ステップＳ６０２；ＮＯ）、フローはステップＳ６０１に戻る。

一方、親機Ｍ １０がネットワークから離脱した場合（ステップＳ６０２；ＹＥＳ）、ステップＳ６０３において、子機２０（代理親機機能制御部３０６）は、図５Ｂに示す自ノード情報及び隣接ノード情報を参照して、自ノードのホップ数が最小ホップ数（すなわち１）であるか否かを判断する。

自ノードのホップ数が最小ホップ数でない場合（ステップＳ６０３；ＮＯ）、ステップＳ６０９において、子機２０（認証処理部３０２）は、別の子機２０が再起動することでなった代理親機との間で認証処理を実行し（又は何らかの親機との間で認証されるのを待ち）、フローは終了する。

一方、自ノードのホップ数が最小ホップ数である場合（ステップＳ６０３；ＹＥＳ）、ステップＳ６０４において、子機２０（代理親機機能制御部３０６）は、図５Ｂに示す自ノード情報及び隣接ノード情報を参照して、上位ノード（すなわち親機Ｍ １０）と自ノードとの間のＬＣが最良（最小）であるか否かを判断する。

上位ノードと自ノードとの間のＬＣが最良でない場合（ステップＳ６０４；ＮＯ）、ステップＳ６０９において、子機２０（認証処理部３０２）は、別の子機２０が再起動することでなった代理親機との間で認証処理を実行し（又は何らかの親機との間で認証されるのを待ち）、フローは終了する。

一方、上位ノードと自ノードとの間のＬＣが最良である場合（ステップＳ６０４；ＹＥＳ）、ステップＳ６０５において、子機２０（代理親機機能制御部３０６）は、図５Ｂに示す自ノード情報及び隣接ノード情報を参照して、上位ノードと自ノードとの間のＬＣと同一である、上位ノードとの間のＬＣを有する隣接ノードがあるか否かを判断する。

上位ノードと自ノードとの間のＬＣと同一である、上位ノードとの間のＬＣを有する隣接ノードがない場合（ステップＳ６０５；ＮＯ）、フローは、以下で説明するステップＳ６０８に進む。

一方、上位ノードと自ノードとの間のＬＣと同一である、上位ノードとの間のＬＣを有する隣接ノードがある場合（ステップＳ６０５；ＹＥＳ）、ステップＳ６０６において、子機２０は、ランダム時間（代理親機機能制御部３０６が決定した待機時間）待機する。

次いで、ステップＳ６０７において、子機２０（パケット解析部３０１）は、隣接ノードから、代理親機になることを示す信号（Ｈパケット）を受信したか否かを判断する。

隣接ノードからＨパケットを受信した場合（ステップＳ６０７；ＹＥＳ）、ステップＳ６０９において、子機２０（認証処理部３０２）は、代理親機との間で認証処理を実行し（又は何らかの親機との間で認証されるのを待ち）、フローは終了する。

一方、隣接ノードからＨパケットを受信していない場合（ステップＳ６０７；ＮＯ）、ステップＳ６０８において、子機２０は、代理親機として再起動し、フローは終了する。

次に、図６Ｂを参照して、図６ＡのステップＳ６０１における隣接ノード情報取得処理の例について説明する。この隣接ノード情報取得処理によって、図５Ｂのテーブルに示す値が取得される。

ステップＳ６５１において、子機２０（パケット解析部３０１）は、Ｈパケットを受信したか否かを判定する。

Ｈパケットを受信していない場合（ステップＳ６５１；ＮＯ）、フローはステップＳ６０２に進む。

一方、Ｈパケットを受信した場合（ステップＳ６５１；ＹＥＳ）、ステップＳ６５２において、子機２０（パケット解析部３０１又はトポロジー管理部３０４）は、受信したＨパケットに基づいて、オリジナル親機Ｍ １０に所属しているか否か（すなわち、オリジナル親機Ｍ １０が通信可能状態であるか通信不可状態であるか）を判断する。

オリジナル親機Ｍ １０に所属している場合（ステップＳ６５２；ＹＥＳ）、ステップＳ６５３において、子機２０（トポロジー管理部３０４）は、受信したＨパケットに基づいて、自ノードとＨパケットの送信元ノード（送信ノードと呼ぶ）との間のＬＣを、隣接ノード情報として記録する（図５Ｂの隣接ノード情報５００Ｂの左から４番目の列を参照）。

ステップＳ６５４において、子機２０（トポロジー管理部３０４）は、受信したＨパケットに基づいて、送信ノードのホップ数を、隣接ノード情報として記録する（図５Ｂの隣接ノード情報５００Ｂの左から６番目の列を参照）。

ステップＳ６５５において、子機２０（パケット解析部３０１又はトポロジー管理部３０４）は、受信したＨパケットに基づいて、Ｈパケットがオリジナル親機Ｍ １０から受信されたか否か（送信ノードがオリジナル親機Ｍ １０であるか否か）を判断する。

Ｈパケットがオリジナル親機Ｍ １０から受信された場合（ステップＳ６５５；ＹＥＳ）、ステップＳ６５６において、子機２０（トポロジー管理部３０４）は、受信したＨパケットに基づいて、オリジナル親機Ｍ １０と自ノードとの間のＬＣを、自ノード情報及び隣接ノード情報として記録する（図５Ｂの自ノード情報５００Ａの左から３番目の列及び隣接ノード情報５００Ｂの左から４番目の列を参照）。そして、フローはステップＳ６０２に進む。

一方、Ｈパケットがオリジナル親機Ｍ １０から受信されていない場合（ステップＳ６５５；ＮＯ）、ステップＳ６５７において、子機２０（パケット解析部３０１又はトポロジー管理部３０４）は、受信したＨパケットに基づいて、送信ノードのホップ数が自ノードのホップ数以下であるか否かを判断する。

送信ノードのホップ数が自ノードのホップ数以下でない場合（ステップＳ６５７；ＮＯ）、フローはステップＳ６０２に進む。

一方、送信ノードのホップ数が自ノードのホップ数以下である場合（ステップＳ６５７；ＹＥＳ）、ステップＳ６５８において、子機２０（トポロジー管理部３０４）は、受信したＨパケットに基づいて、オリジナル親機Ｍ １０と送信ノード（隣接ノード）との間のＬＣを、隣接ノード情報として記録する（図５Ｂの隣接ノード情報５００Ｂの左から５番目の列を参照）。そして、フローはステップＳ６０２に進む。

ステップＳ６５２において、オリジナル親機Ｍ １０に所属していない場合（ステップＳ６５２；ＮＯ）、ステップＳ６５９において、子機２０（パケット解析部３０１又はトポロジー管理部３０４）は、Ｈパケットがオリジナル親機Ｍ １０（例えば、故障から復旧したオリジナル親機Ｍ １０）から受信されたか否か（送信ノードがオリジナル親機Ｍ １０であるか否か）を判断する。

Ｈパケットがオリジナル親機Ｍ １０から受信された場合（ステップＳ６５９；ＹＥＳ）、ステップＳ６６０において、子機２０（認証処理部３０２）は、オリジナル親機Ｍ １０との間で認証処理を実行し（又は何らかの親機との間で認証されるのを待ち）、フローはステップＳ６０２に進む。

一方、Ｈパケットがオリジナル親機Ｍ １０から受信されていない場合（ステップＳ６５９；ＮＯ）、フローはステップＳ６０２に進む。

なお、ステップＳ６５３及びステップＳ６５４の順番は、図示されるものに限定されない。例えば、ステップＳ６５４が先に実行されてもよいし、ステップＳ６５３とステップＳ６５４とが並列に実行されてもよい。

次に、子機が故障した場合等に、別の子機２０が代理親機になる際の動作について説明する。

図７は、実施の形態１に係る子機故障前後のトポロジーの例を示す図である。

子機（例えば、子機ａ２ ２０Ａ２）が故障する前には、一例として、図７の（ａ）に示すように、親機Ｍ １０の下位に子機ａ１ ２０Ａ１及び子機ｂ１ ２０Ｂ１が接続されている。また、子機ａ１ ２０Ａ１の下位に子機ａ２ ２０Ａ２が接続されており、子機ａ２ ２０Ａ２の下位に子機ａ３ ２０Ａ３が接続されており、同様にして、子機ａ７ ２０Ａ７の下位に子機ａ８ ２０Ａ８が接続されている。また、子機ｂ１ ２０Ｂ１の下位に子機ｂ２ ２０Ｂ２が接続されており、子機ｂ２ ２０Ｂ２の下位に子機ｂ３ ２０Ｂ３が接続されており、同様にして、子機ｂ９ ２０Ｂ９の下位に子機ｂ１０ ２０Ｂ１０が接続されている。

子機ａ２ ２０Ａ２が故障した後では、一例として、図７の（ｂ）に示すように、子機ａ３ ２０Ａ３が代理親機になる。このようにすることで、故障等によりネットワークから離脱した子機２０の下位側にある１つ以上の子機が、親機からの制御（指示）を受けられないことにより機能しなくなることを防止する。

この場合、代理親機になる子機２０は、いずれであってもよく、上述した３番目の条件で示したように、代理親機が決定されてよい。例えば、各子機２０は、いずれかの子機２０のネットワークからの離脱に起因して親機Ｍ １０からの定期的なＨパケットを所定時間受信しなかった後、乱数に基づくランダム時間（待機時間）待機して、代理親機になることを示す信号を他の子機２０に送信した場合（ランダム時間待機している間に（上記信号を送信する前に）、他の子機２０から、代理親機になることを示す信号を受信しなかった場合に）、代理親機になる。

例えば、いずれかの子機２０のネットワークから離脱に起因してオリジナル親機Ｍ １０が通信不可状態であり、別の子機２０が親機Ｍ １０から１ホップ目に存在していなかった場合、別の子機２０の代理親機機能制御部３０６は、待機時間を決定し、待機時間待機している間に他の子機２０から他の子機２０が代理親機になることを示す信号を受信しなかったならば、自ノードが代理親機になることを決定する。

なお、オリジナル親機Ｍ １０がネットワークから離脱していて別の子機２０が代理親機に既になっているときに、子機２０がネットワークから離脱した場合にも（例えば、図６Ａにおいて、ステップＳ６０３の後のステップＳ６０９において認証されるのを待っている場合にも）、同様の動作が行われてよい。したがって、図４Ａの（ｂ）に示す状態で、例えば、子機ａ３ ２０Ａ３がネットワークから離脱した場合、例えば子機ａ４ ２０Ａ４又は子機ａ５ ２０Ａ５等がさらなる代理親機になってよい。

図８Ａは、実施の形態１に係る、子機２０がネットワークから離脱した場合に別の子機２０が代理親機になる処理の例を示すフローチャートである。なお、この別の子機２０は、何らかの親機との間で認証されるのを待っており、ネットワークから離脱した子機２０の下位側に存在するものとする。

ステップＳ８０１において、子機２０（パケット解析部３０１）は、親機を送信元とするＨパケットを所定時間受信していないかに基づいて、親機を所定時間検知していないか否かを判断する。

親機をまだ検知していない場合（ステップＳ８０１；ＮＯ）、フローはステップＳ８０１に戻る。

一方、親機を所定時間の間に検知しなかった場合（ステップＳ８０１；ＹＥＳ）、ステップＳ８０２において、子機２０は、ランダム時間待機する。

次いで、ステップＳ８０３において、子機２０（パケット解析部３０１）は、他のノードから、代理親機になることを示す信号（Ｈパケット）を受信したか否かを判断する。

他のノードからＨパケットを受信した場合（ステップＳ８０３；ＹＥＳ）、ステップＳ８０５において、子機２０（認証処理部３０２）は、代理親機との間で認証処理を実行し（又は何らかの親機との間で認証されるのを待ち）、フローは終了する。

一方、他のノードからＨパケットを受信していない場合（ステップＳ８０３；ＮＯ）、ステップＳ８０４において、子機２０は、代理親機として再起動し、フローは終了する。

図８Ｂは、実施の形態１に係る、代理親機が再度子機になる処理の例を示すフローチャートである。

ステップＳ８５１において、代理親機（パケット解析部３０１）は、オリジナル親機Ｍ １０からＨパケットを受信したか否かを判定する。

オリジナル親機Ｍ １０からＨパケットを受信していない場合（ステップＳ８５１；ＮＯ）、フローはステップＳ８５１に戻る。

一方、オリジナル親機Ｍ １０からＨパケットを受信した場合（ステップＳ８５１；ＹＥＳ）、ステップＳ８５２において、代理親機は、子機として再起動し、フローは終了する。

＜実施の形態１における効果＞
本実施の形態に係る子機２０は、マルチホップ通信が行われる通信システム１における通信装置である。子機２０のパケット解析部３０１は、通信システム１における親機Ｍ １０が通信不可状態であること（ネットワークから離脱したこと）を検知する。子機２０の代理親機機能制御部３０６は、親機Ｍ １０が通信不可状態である場合、通信システム１の中継経路（トポロジー）における自ノードの位置（自ノードが親機Ｍ １０から１ホップ目に存在するか否か）に基づいて、自ノードが代理親機になるか否かを決定する。本実施の形態によれば、元々１ホップ目に存在していた子機２０が代理親機になることにより、ホップ上限数の制約を受けることなく、全てのノードが新たなネットワークに参入できる。よって、通信ネットワークから親機が離脱したときに、通信ネットワークを適切に再構築することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、親機がネットワークから離脱した場合、１ホップ目に存在していた子機のいずれかが代理親機になるのではなく、所定の条件を満たす子機が代理親機候補として親機又は当該子機により決定され、代理親機候補の中からいずれかの子機が代理親機になる。ここで、所定の条件とは、代理親機になったならば、親機が通信不可状態になった後のマルチホップ通信が行われる通信システムの中継経路（トポロジー）において、許容されるホップ上限数以内（本実施の形態では１０ホップ）以内で、他の子機（全ての末端のノード（最も下位にあるノード））に対して中継可能である（他の子機まで到達できること）であってよい。なお、以下において、実施の形態１と同一の要素及び動作については説明を省略し、異なる要素及び動作について説明する。

＜ノードの構成＞
実施の形態２では、主に、代理親機機能制御部３０６の処理及びこれに関連する処理が、実施の形態１と異なる。上述したように、本実施の形態では、所定の条件を満たす子機が代理親機候補になる。ここで、所定の条件を満たす子機が複数台存在する場合、いずれの子機が代理親機になるかを決定するためのメカニズムが必要である。そこで、本実施の形態に係る代理親機機能制御部３０６は、上述したような待機時間に基づいて、複数の代理親機候補のうちのいずれが代理親機になるかを決定する。

第１の例では、代理親機機能制御部３０６は、待機時間をランダムに決定してよい。

第２の例では、代理親機機能制御部３０６は、予め定められた待機時間のリストから、ホップ数（通信システム１の中継経路（トポロジー）における子機２０の位置）に応じて、待機時間を決定してよい。例えば、予め定められた待機時間のリストは、｛ｘ（秒），ｙ（秒），ｚ（秒）｝（ｘ＜ｙ＜ｚ）であってよく、代理親機機能制御部３０６は、例えば、１ホップ目の子機については、待機時間をｘ秒に決定し、２ホップ目の子機については、待機時間をｙ秒に決定し、３ホップ目の子機については、待機時間をｚ秒に決定する、等であってよい。したがって、中継経路において子機２０が親機Ｍ １０から遠いほど、待機時間は長く決定（設定）されてよい。

また、第２の例において、同一ホップ数の子機２０が複数台存在する場合、例えば子機２０から親機Ｍ １０までの（累積）ＬＣに応じて、待機時間に強弱（大小）が設けられてもよい。例えば、ｘ１＜ｘ２＜ｙ＜ｚであり、親機Ｍ １０と１ホップ目の子機ａ１ ２０Ａ１との間のＬＣが２０であり、親機Ｍ １０と１ホップ目の子機ｂ１ ２０Ｂ１との間のＬＣが２５である場合、代理親機機能制御部３０６は、１ホップ目の子機ａ１ ２０Ａ１については、待機時間をｘ１秒に決定し、１ホップ目の子機ｂ１ ２０Ｂ１については、待機時間をｘ２秒に決定してよい。

なお、第１の例及び第２の例において、上記に基づいて、親機Ｍ １０の代理親機機能制御部３０６が、全ての子機についての待機時間を決定してもよいし、子機の代理親機機能制御部３０６が、自ノードの待機時間を決定してもよい。待機時間は、ゼロ（秒）であってもよい。

＜通信システムの動作＞
［代理親機機能に関する動作］
以下、親機Ｍ １０が故障した場合等に、子機２０が代理親機になる際の動作について説明する。

図９は、実施の形態２に係る、親機故障前後のトポロジーの例を示す図である。

親機Ｍ １０が故障する前には、一例として、図９の（ａ）に示すように、親機Ｍ １０の下位に子機ａ１ ２０Ａ１及び子機ｂ１ ２０Ｂ１が接続されている。また、子機ａ１ ２０Ａ１の下位に子機ａ２ ２０Ａ２が接続されており、子機ａ２ ２０Ａ２の下位に子機ａ３ ２０Ａ３が接続されており、同様にして、子機ａ７ ２０Ａ７の下位に子機ａ８ ２０Ａ８が接続されている。また、子機ｂ１ ２０Ｂ１の下位に子機ｂ２ ２０Ｂ２が接続されており、子機ｂ２ ２０Ｂ２の下位に子機ｂ３ ２０Ｂ３が接続されており、同様にして、子機ｂ９ ２０Ｂ９の下位に子機ｂ１０ ２０Ｂ１０が接続されている。

親機Ｍ １０が故障した後では、一例として、図９の（ｂ）に示すように、所定の条件を満たす代理親機候補の１つである子機ｂ２ ２０Ｂ２が代理親機になる。そして、代理親機ｂ２ ２０Ｂ２の下位に子機ｂ１ ２０Ｂ１及び子機ｂ３ ２０Ｂ３が接続される。また、子機ｂ１ ２０Ｂ１の下位に子機ａ１ ２０Ａ１が接続される。子機ａ１ ２０Ａ１の下位側及び子機ｂ３ ２０Ｂ３の下位側の接続は変更されない。このようにすることで、ホップ上限数の制約を受けることなく、全てのノードが新たなネットワークに参入できる。

図１０は、実施の形態２に係る、子機２０が代理親機になる処理の例を示すフローチャートである。なお、子機２０は、親機Ｍ １０との間で認証されているものとする。

ステップＳ６０１において、子機２０は、隣接ノード情報取得処理を実行する。なお、隣接ノード情報取得処理の例については、図６Ｂを参照して既に説明されている。

ステップＳ６０２において、子機２０（パケット解析部３０１）は、親機Ｍ １０がネットワークから離脱したか否かを検知する。

親機Ｍ １０がネットワークから離脱していない場合（ステップＳ６０２；ＮＯ）、フローはステップＳ６０１に戻る。

一方、親機Ｍ １０がネットワークから離脱した場合（ステップＳ６０２；ＹＥＳ）、ステップＳ１００１において、子機２０（代理親機機能制御部３０６）は、図１１Ａ（例えば、ステップＳ１１０２参照）、図１１Ｂ（例えば、ステップＳ１１５２参照）等に基づいて、自ノードが代理親機候補であるか否かを判断する。

自ノードが代理親機候補でない場合（ステップＳ１００１；ＮＯ）、ステップＳ６０９において、子機２０（認証処理部３０２）は、別の子機２０が再起動することでなった代理親機との間で認証処理を実行し（又は何らかの親機との間で認証されるのを待ち）、フローは終了する。

一方、自ノードが代理親機候補である場合（ステップＳ１００１；ＹＥＳ）、ステップＳ１００２において、子機２０は待機時間待機する。待機時間の決定については、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して後述する。

次いで、ステップＳ１００３において、子機２０（パケット解析部３０１）は、他の代理親機候補から、代理親機になることを示す信号（Ｈパケット）を受信したか否かを判断する。

他の代理親機候補からＨパケットを受信した場合（ステップＳ１００３；ＹＥＳ）、ステップＳ６０９において、子機２０（認証処理部３０２）は、代理親機との間で認証処理を実行し（又は何らかの親機との間で認証されるのを待ち）、フローは終了する。

一方、他の代理親機候補からＨパケットを受信していない場合（ステップＳ１００３；ＮＯ）、ステップＳ６０８において、子機２０は、代理親機として再起動し、フローは終了する。

図１１Ａは、実施の形態２に係る、待機時間を決定する処理の例を示すフローチャートである。この例では、親機Ｍ １０が、上述した第２の例に従って、図１１Ａに示す処理を実行する。

ステップＳ１１０１において、親機Ｍ １０（トポロジー管理部３０４）は、トポロジー情報を取得（又は算出）する。

ステップＳ１１０２において、親機Ｍ １０（代理親機機能制御部３０６）は、取得されたトポロジー情報に基づいて、所定の条件を満たすか否かに応じて、代理親機候補を決定する。

ステップＳ１１０３において、親機Ｍ １０（トポロジー管理部３０４）は、決定された各代理親機候補のＬＣを取得（又は算出）する。

ステップＳ１１０４において、親機Ｍ １０（代理親機機能制御部３０６）は、取得されたＬＣに基づいて、上述したように、決定された各代理親機候補の待機時間を決定する。

ステップＳ１１０５において、親機Ｍ １０（通信装置２０３）は、決定された待機時間を各代理親機候補に送信する。

なお、第１の例に従う場合、ステップＳ１１０２の後、親機Ｍ １０（代理親機機能制御部３０６）は、各代理親機候補の待機時間をランダムに決定して各代理親機候補に送信してよい。

以上の処理により、所定の条件を満たす子機２０は、図１０のステップＳ１００２において、親機Ｍ １０から受信した待機時間待機することになる。

図１１Ｂは、実施の形態２に係る、待機時間を決定する処理の例を示すフローチャートである。この例では、子機２０が、上述した第２の例に従って、図１１Ｂに示す処理を実行する。

ステップＳ１１５１において、子機２０（トポロジー管理部３０４）は、トポロジー情報を取得する。

ステップＳ１１５２において、子機２０（代理親機機能制御部３０６）は、取得されたトポロジー情報に基づいて、自ノードが代理親機候補であるか否かを決定する。

ステップＳ１１５３において、子機２０（トポロジー管理部３０４）は、他の代理親機候補のＬＣを取得する。

ステップＳ１１５４において、子機２０（代理親機機能制御部３０６）は、自ノードのＬＣ及び他の代理親機候補のＬＣに基づいて、自ノードの待機時間を決定する。なお、予め定められた待機時間のリストが、例えば親機Ｍ １０から、それぞれの子機２０に通知されているものとする。

なお、第１の例に従う場合、ステップＳ１１５２の後、子機２０（代理親機機能制御部３０６）は、自ノードの待機時間をランダムに決定してよい。

以上の処理により、所定の条件を満たす子機２０は、図１０のステップＳ１００２において、自ノードが決定した待機時間待機することになる。

＜実施の形態２における効果＞
本実施の形態に係る子機２０は、マルチホップ通信が行われる通信システム１における通信装置である。子機２０のパケット解析部３０１は、通信システム１における親機Ｍ １０が通信不可状態であること（ネットワークから離脱したこと）を検知する。子機２０の代理親機機能制御部３０６は、親機Ｍ １０が通信不可状態である場合、通信システム１の中継経路（トポロジー）における自ノードの位置に基づいて、自ノードが代理親機になるか否かを決定する。より具体的には、子機２０の位置が、子機２０が代理親機になったならば、親機Ｍ １０が通信不可状態になった後のマルチホップ通信が行われる通信システムの中継経路において、許容されるホップ上限数以内で、子機２０から最も下位に位置する他の子機２０まで中継可能である位置であるか否かに基づいて、子機２０の代理親機機能制御部３０６は、自ノードが代理親機になるか否かを決定する。本実施の形態によれば、上記位置に存在していた子機２０が代理親機になることにより、ホップ上限数の制約を受けることなく、全てのノードが新たなネットワークに参入できる。よって、通信ネットワークから親機が離脱したときに、通信ネットワークを適切に再構築することができる。

なお、上述した実施の形態１及び２において、各子機２０は、オリジナル親機Ｍ １０がネットワークから離脱した場合であっても、オリジナル親機Ｍ １０の識別情報を記憶しておくことで、オリジナル親機Ｍ １０が、例えば故障から復旧して通信可能状態になったときに、元々のトポロジーに戻ることができる（あるいは、ＬＣが再算出されてトポロジーが変更される）。

また、上述した実施の形態１及び２において、ＣＰＵ２０１の機能部は、適宜、他の機能部と統合されてもよいし、２つ以上のサブ機能部に分割されてもよい。

また、上述した実施の形態１及び２において、フローチャート等に示すステップの順番は、図示するものに限定されない。

上述した実施の形態１及び２において、代理親機が、故障等によりネットワークから離脱した場合、さらなる代理親機が、上述した代理親機の決定と同様に決定されてよい。したがって、上記で記載した「（オリジナル）親機Ｍ １０」は、「代理親機」で適宜読み替えられてよく、上記で記載した「代理親機」は、「さらなる代理親機」で適宜読み替えられてよい。

上述した実施の形態１及び２において、１ホップ目に位置していた場合や所定の条件を満たす場合等に代理親機になることができる子機は、全ての子機であってもよいし、制限されてもよい（一部の子機でもよい）。例えば、インターネットに接続できるノードが、１ホップ目に位置していた場合や所定の条件を満たす場合等に代理親機になることができる子機の一例である。例えば、各ノードは、例えばインターネットに接続できるか否かに応じて、自ノードがそのような場合に代理親機になることができること（又はなってもよいこと）を示す情報（例えば、フラグ）をＨパケットに含めて、ノード間で交換することにより、自ノードが代理親機になることができるか否か（又はなってもよいか否か）を通知してもよい。

＜実施の形態のまとめ＞
本開示の一実施例に係る通信装置は、マルチホップ通信が行われる通信システムにおける通信装置であって、前記通信システムにおける親機が通信不可状態であることを検知する検知部と、前記親機が通信不可状態である場合、前記通信システムの中継経路における前記通信装置の位置に基づいて、前記通信装置が代理親機になるか否かを決定する決定部と、を備える。

本通信装置において、前記親機が通信不可状態であり、前記通信装置の位置が前記親機から１ホップ目であり、かつ、前記通信システムにおける他の通信装置が前記親機から１ホップ目に存在する場合、前記決定部は、前記親機と前記通信装置との間の第１通信品質と、前記親機と前記他の通信装置との間の第２通信品質と、に基づいて、前記通信装置が前記代理親機になるか否かを決定する。

本通信装置において、前記親機が通信不可状態であり、前記通信装置の位置が前記親機から１ホップ目であり、前記他の通信装置が前記親機から１ホップ目に存在し、かつ、前記第１通信品質が前記第２通信品質と同一である場合、前記決定部は、待機時間を決定し、前記待機時間待機している間に前記他の通信装置から前記他の通信装置が代理親機になることを示す信号を受信しなかったならば、前記通信装置が前記代理親機になることを決定する。

本通信装置において、前記親機が通信不可状態であり、前記通信装置の位置が、前記通信装置が前記代理親機になったならば、前記親機が通信不可状態になった後の第２のマルチホップ通信が行われる第２の通信システムの第２の中継経路において、許容されるホップ上限数以内で、前記通信装置から最も下位に位置する通信装置まで中継可能である位置であり、かつ、前記通信システムにおける他の通信装置が、前記他の通信装置が代理親機になったならば、前記親機が通信不可状態になった後の第３のマルチホップ通信が行われる第３の通信システムの第３の中継経路において、前記許容されるホップ上限数以内で、前記他の通信装置から最も下位に位置する通信装置まで中継可能である位置に存在する場合、前記決定部は、待機時間を決定し、前記待機時間待機している間に前記他の通信装置から前記他の通信装置が代理親機になることを示す信号を受信しなかったならば、前記通信装置が前記代理親機になることを決定する。

本通信装置において、前記決定部は、前記待機時間をランダムに決定する。

本通信装置において、前記決定部は、前記中継経路における前記通信装置の位置に基づいて、前記待機時間を決定する。

本通信装置において、前記検知部は、前記親機からの定期信号を所定時間受信しない場合、前記親機が通信不可状態であることを検知する。

本通信装置において、前記親機が通信不可状態であり、かつ、前記通信装置の位置が前記親機から１ホップ目でない場合、前記決定部は、待機時間を決定し、前記待機時間待機している間に前記通信システムにおける他の通信装置から前記他の通信装置が代理親機になることを示す信号を受信しなかったならば、前記通信装置が前記代理親機になることを決定する。

本開示の一実施例に係る通信制御方法は、マルチホップ通信が行われる通信システムにおける通信装置が、前記通信システムにおける親機が通信不可状態であることを検知し、前記親機が通信不可状態である場合、前記通信システムの中継経路における前記通信装置の位置に基づいて、前記通信装置が代理親機になるか否かを決定する。

本開示の一実施例に係る通信システムは、マルチホップ通信が行われる通信システムであって、前記通信システムを構成する子機の中から、前記通信システムの中継経路に基づいて、代理親機候補を決定し、前記通信システムにおける親機が通信不可状態になった場合に、前記代理親機候補の中から代理親機を決定し、前記代理親機候補は、前記代理親機候補が前記代理親機になったならば、前記親機が通信不可状態になった後の第２のマルチホップ通信が行われる第２の通信システムの第２の中継経路において、許容されるホップ上限数以内で、前記代理親機候補を除く前記子機に対して中継可能である。

上述の実施の形態においては、各構成要素に用いる「・・・部」という表記は、「・・・回路（circuitry）」、「・・・アッセンブリ」、「・・・デバイス」、「・・・ユニット」、又は、「・・・モジュール」といった他の表記に置換されてもよい。

以上、図面を参照しながら実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかである。そのような変更例又は修正例についても、本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、実施の形態における各構成要素は任意に組み合わされてよい。

本開示はソフトウェア、ハードウェア、又は、ハードウェアと連携したソフトウェアで実現することが可能である。上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、部分的に又は全体的に、集積回路であるＬＳＩとして実現され、上記実施の形態で説明した各プロセスは、部分的に又は全体的に、一つのＬＳＩ又はＬＳＩの組み合わせによって制御されてもよい。ＬＳＩは個々のチップから構成されてもよいし、機能ブロックの一部又は全てを含むように一つのチップから構成されてもよい。ＬＳＩはデータの入力と出力を備えてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路、汎用プロセッサ又は専用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。本開示は、デジタル処理又はアナログ処理として実現されてもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

本開示は、通信機能を持つあらゆる種類の装置、デバイス、システム（通信装置と総称）において実施可能である。通信装置は無線送受信機（トランシーバー）と処理／制御回路を含んでもよい。無線送受信機は受信部と送信部、またはそれらを機能として、含んでもよい。無線送受信機（送信部、受信部）は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュールと１または複数のアンテナを含んでもよい。ＲＦモジュールは、増幅器、ＲＦ変調器／復調器、またはそれらに類するものを含んでもよい。通信装置の、非限定的な例としては、電話機（携帯電話、スマートフォン等）、タブレット、パーソナル・コンピューター（ＰＣ）（ラップトップ、デスクトップ、ノートブック等）、カメラ（デジタル・スチル／ビデオ・カメラ等）、デジタル・プレーヤー（デジタル・オーディオ／ビデオ・プレーヤー等）、着用可能なデバイス（ウェアラブル・カメラ、スマートウオッチ、トラッキングデバイス等）、ゲーム・コンソール、デジタル・ブック・リーダー、テレヘルス・テレメディシン（遠隔ヘルスケア・メディシン処方）デバイス、通信機能付きの乗り物又は移動輸送機関（自動車、飛行機、船等）、及び上述の各種装置の組み合わせがあげられる。

通信装置は、持ち運び可能又は移動可能なものに限定されず、持ち運びできない又は固定されている、あらゆる種類の装置、デバイス、システム、例えば、スマート・ホーム・デバイス（家電機器、照明機器、スマートメーター又は計測機器、コントロール・パネル等）、自動販売機、その他ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）ネットワーク上に存在し得るあらゆる「モノ（Things）」をも含む。

通信には、セルラーシステム、無線ＬＡＮシステム、通信衛星システム等によるデータ通信に加え、これらの組み合わせによるデータ通信も含まれる。

また、通信装置には、本開示に記載される通信機能を実行する通信デバイスに接続又は連結される、コントローラやセンサー等のデバイスも含まれる。例えば、通信装置の通信機能を実行する通信デバイスが使用する制御信号やデータ信号を生成するような、コントローラやセンサーが含まれる。

また、通信装置には、上記の非限定的な各種装置と通信を行う、あるいはこれら各種装置を制御する、インフラストラクチャ設備、例えば、基地局、アクセスポイント、その他あらゆる装置、デバイス、システムが含まれる。

本開示の一実施例は、マルチホップ通信システムに有用である。

１ 通信システム
１０ 親機Ｍ
２０ 子機
１００ ノード
２０１ ＣＰＵ
２０２ 記憶装置
２０３ 通信装置
２０４ 機器インターフェース装置
３０１ パケット解析部
３０２ 認証処理部
３０３ リンクコスト算出部
３０４ トポロジー管理部
３０５ パケット生成部
３０６ 代理親機機能制御部
５００Ａ 自ノード情報
５００Ｂ 隣接ノード情報

Claims (10)

1. マルチホップ通信が行われる通信システムにおける通信装置であって、
   前記通信システムにおける親機が通信不可状態であることを検知する検知部と、
   前記親機が通信不可状態である場合、前記通信システムの中継経路における前記通信装置の位置に基づいて、前記通信装置が代理親機になるか否かを決定する決定部と、
   を備える通信装置。
2. 前記親機が通信不可状態であり、前記通信装置の位置が前記親機から１ホップ目であり、かつ、前記通信システムにおける他の通信装置が前記親機から１ホップ目に存在する場合、前記決定部は、前記親機と前記通信装置との間の第１通信品質と、前記親機と前記他の通信装置との間の第２通信品質と、に基づいて、前記通信装置が前記代理親機になるか否かを決定する、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記親機が通信不可状態であり、前記通信装置の位置が前記親機から１ホップ目であり、前記他の通信装置が前記親機から１ホップ目に存在し、かつ、前記第１通信品質が前記第２通信品質と同一である場合、前記決定部は、待機時間を決定し、前記待機時間待機している間に前記他の通信装置から前記他の通信装置が代理親機になることを示す信号を受信しなかったならば、前記通信装置が前記代理親機になることを決定する、
   請求項２に記載の通信装置。
4. 前記親機が通信不可状態であり、前記通信装置の位置が、前記通信装置が前記代理親機になったならば、前記親機が通信不可状態になった後の第２のマルチホップ通信が行われる第２の通信システムの第２の中継経路において、許容されるホップ上限数以内で、前記通信装置から最も下位に位置する通信装置まで中継可能である位置であり、かつ、前記通信システムにおける他の通信装置が、前記他の通信装置が代理親機になったならば、前記親機が通信不可状態になった後の第３のマルチホップ通信が行われる第３の通信システムの第３の中継経路において、前記許容されるホップ上限数以内で、前記他の通信装置から最も下位に位置する通信装置まで中継可能である位置に存在する場合、前記決定部は、待機時間を決定し、前記待機時間待機している間に前記他の通信装置から前記他の通信装置が代理親機になることを示す信号を受信しなかったならば、前記通信装置が前記代理親機になることを決定する、
   請求項１に記載の通信装置。
5. 前記決定部は、前記待機時間をランダムに決定する、
   請求項４に記載の通信装置。
6. 前記決定部は、前記中継経路における前記通信装置の位置に基づいて、前記待機時間を決定する、
   請求項４に記載の通信装置。
7. 前記検知部は、前記親機からの定期信号を所定時間受信しない場合、前記親機が通信不可状態であることを検知する、
   請求項１に記載の通信装置。
8. 前記親機が通信不可状態であり、かつ、前記通信装置の位置が前記親機から１ホップ目でない場合、前記決定部は、待機時間を決定し、前記待機時間待機している間に前記通信システムにおける他の通信装置から前記他の通信装置が代理親機になることを示す信号を受信しなかったならば、前記通信装置が前記代理親機になることを決定する、
   請求項１に記載の通信装置。
9. マルチホップ通信が行われる通信システムにおける通信装置が、
   前記通信システムにおける親機が通信不可状態であることを検知し、
   前記親機が通信不可状態である場合、前記通信システムの中継経路における前記通信装置の位置に基づいて、前記通信装置が代理親機になるか否かを決定する、
   通信制御方法。
10. マルチホップ通信が行われる通信システムであって、
    前記通信システムを構成する子機の中から、前記通信システムの中継経路に基づいて、代理親機候補を決定し、
    前記通信システムにおける親機が通信不可状態になった場合に、前記代理親機候補の中から代理親機を決定し、
    前記代理親機候補は、前記代理親機候補が前記代理親機になったならば、前記親機が通信不可状態になった後の第２のマルチホップ通信が行われる第２の通信システムの第２の中継経路において、許容されるホップ上限数以内で、前記代理親機候補を除く前記子機に対して中継可能である、
    通信システム。

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