JP3711759B2 - 無線通信ネットワークシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の機器が無線通信によってデータの送受を行う無線通信ネットワーク技術に関し、更に詳しくは、システム内の全ての無線端末から切り離された状態となった無線端末の検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一定エリア内に複数の通信端末を設置し、各通信端末間を無線通信によって接続して構成される無線通信ネットワークシステムでは、無線端末が直接通信可能な距離は一般的に有限であり、各無線端末はシステムを構成する全ての無線端末とは直接通信することはできない。しかし、無線端末はシステム内の他の無線端末の中の何れかとは直接通信することが可能なので、着信先とは直接通信を行うことが出来なくても、無線端末間で通信を中継し複数の無線端末を経由することによって、システムを構成する全ての無線端末間での通信を可能としている。
【０００３】
従来、このような構成を持つ無線通信ネットワークシステムにおいてパケット通信を行う場合は、各無線端末間に一度設定された通信路は変更されることなく常に固定されていた。そのため、これらの通信路には相当のマージンを持った良好な品質を確保しておく必要がある。しかし、無線通信路は設置する周囲の環境の影響を受けやすいので、無線端末の物理的な位置情報によって想定する各無線端末間の通信路の品質が良好であるとは限らなかった。また固定通信路は相当のマージンを持った良好な品質を確保しておく必要があるので、通信路はかなり短い距離でシステム設計されていた。更には、システムが設置された周囲の環境は、設置後に次第に変化していく場合が多く、設置時点で設定した通信路が後に消滅したり、新たな通信路の可能性が生じることがあった。
【０００４】
これらの問題点を解消するために、その時々の通信品質に応じて通信路を設定し、また中継ルートを自動的に選択することを可能とするネットワークシステムとして特願平１０−１８５８６６号の「無線通信ネットワーク」が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した無線通信ネットワークには以下の様な問題点が有る。
特定のエリア内に分散配置されたシステム内のある無線端末が、例えば不用となるなどの理由で撤去された場合、あるいは故障等の原因により動作不能となった場合等、ネットワーク内の他の全ての無線端末がその無線端末と通信を行うことが出来なくなった場合には、その無線端末に隣接し、直接通信を行っていた無線端末がその無線端末との間に設定されていた通信路を使用不可として設定を解除し、ネットワークから欠落する。
【０００６】
例えば図５（ａ）の様なトポロジーのネットワーク構成において、図５（ｂ）の様に、無線端末Ｊが故障等の原因により隣接した全ての無線端末（図５では無線端末Ｇ及びＩ）から切り離され、ネットワークから欠落した場合を考える。
【０００７】
各無線端末では、ネットワーク上の無線端末に対するシステム構成情報を、隣接する無線端末から一定周期毎に受信するシステム構成情報を元に作成する。その際、無線端末Ｊと隣接していた無線端末Ｇと無線端末Ｉは、それぞれ独自のタイミングでシステム構成情報を隣接した無線端末に通知する。その為、無線端末ＧとＩは、無線端末Ｊが自己以外の端末とも通信路が切断され、ネットワークから欠落していることを検知できない。よって無線端末Ｇ及びＩは、無線端末Ｊとは直接通信を行うことが出来なくてもお互いを経由してネットワークに接続されていると認識してしまう。
【０００８】
図６は、その状態を示した図で、図６（ａ）は無線端末Ｇからの、同図（ｂ）は無線端末Ｉから見た図である。無線端末Ｇは、無線端末Ｊと直接通信を行うことが出来なくなっても、自己が管理しているシステム構成情報から、図６（ａ）の様に無線端末Ｉを介することにより無線端末Ｊとは通信可能だと判断し、それに基づいたシステム構成情報を隣接無線端末Ｉ（及びＥ）に送信する。同様に無線端末Ｉでは、無線端末Ｊとの通信は図６（ｂ）の様に無線端末Ｇを介して可能だと判断し、それに基づいたシステム構成情報を隣接無線端末Ｇ（及びＦ、Ｈ）に送信する。
【０００９】
各無線端末毎の独自のタイミングでシステム構成情報は隣接する無線端末に送信されるため、このシステム構成情報のやり取りが無線端末ＧとＩとの間で繰り返されると、無線端末Ｇ及びＩが管理しているシステム構成情報内で、無線端末Ｊは中継回数を増やしながら徐々に遠ざかっていくのみで、ネットワークから切り離されているものとは扱われない。
【００１０】
この為。ネットワーク内の各無線端末は、この切り離された無線端末がネットワークから欠落したのか、それとも単に直接通信できない位置に移動したのかを判別することができない。
【００１１】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたもので、ネットワーク上の他の全ての無線端末から切り離された無線端末を判別し、欠落した無線端末としてネットワークから削除可能な無線通信ネットワークシステムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による無線通信ネットワークシステムは、無線データ通信を行なう複数の無線端末によって構成され、上記無線端末のいずれも直接又は他の１以上の無線端末を介することで他の全ての無線端末と通信可能であることを前提としている。
【００１３】
この無線通信ネットワークシステムを構成する無線端末は、それぞれシステム構成情報記憶手段及び判定手段を備える。
システム構成情報記憶手段は、自らの送出するデータが着信先の無線端末に着信するまでに要する最小の通信回数と該着信先の無線端末との関係を示すシステム構成情報を記憶する。
【００１４】
判定手段は、上記システム構成情報に基づいて、システムを構成する他の無線端末がネットワークから欠落しているかを判定する。この判定手段による判定は、具体的には、上記システム構成情報内の無線端末に対応する上記最小の通信回数が、上記システム構成情報内の他の何れの無線端末に対応する上記最小の通信回数とも連続した値でない時、その無線端末をネットワークから欠落していると判定する。
【００１５】
本発明によれば、各ネットワーク内の無線端末がシステム構成情報記憶手段内に自己が記憶しているシステム構成情報を判定手段がチェックすることにより、欠落した無線端末が存在するかを判定出来、ネットワークから削除することが出来る。
【００１６】
またネットワークから欠落した無線端末と、単に直接通信を行えない位置に移動した無線端末とを区別することが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について説明する。
まず本実施形態における、無線通信ネットワークでの通信路の設定及び中継ルートの選定について説明する。
【００１８】
図１は、設置された無線端末間での通信路の設定方法についての説明図である。同図において、Ａ〜Ｊは分散設置された無線端末を示している。
各無線端末Ａ〜Ｊは、それぞれ一定の周期で各送信元の端末を識別する識別子を含む存在通知パケットを送信し、これを受信した通信端末は、この通信端末と直接通信できる可能性が有ることを認識する。
【００１９】
図１では、無線端末Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、無線端末Ｃの送信する存在通知パケットを受信することによって、無線端末Ｃと直接通信できる可能性を有していることを認識する。同様に、無線端末Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊは無線端末Ｉの送信する存在通知パケットを受信することによって、無線端末Ｉと直接通信できる可能性を有していることを認識する。
【００２０】
このように、各無線端末Ａ〜Ｊがそれぞれ一定の周期で存在通知パケットを送信し、これを隣接する無線端子が受信することにより、その時点での電波伝播状態に応じた直接通信の可能性を互いに認識することができる。
【００２１】
次に各無線端末は、通信路診断パケットを送信して、存在通知パケットによって認識された直接通信の可能性を有する各無線端末間の通信路の信頼性を診断し、水準以上の信頼性を有するものを有効な通信路として設定する。
【００２２】
その後各無線端末は、システムを構成する他の全ての無線端末が、自らと直接通信路を有するどの無線端末を経由して接続されているのかを認識するため、システム構成情報を格納する存在通知パケットを送信する。
【００２３】
システム構成情報は端末からの通信回数と着信端末との関係情報であり、各端末は、自己に対するシステム構成情報と共に、直接通信が可能である隣接した無線通信端末のシステム構成情報を保持、管理する。
【００２４】
図２に、図５に示す無線通信ネットワークシステムの構成における無線端末Ａのシステム構成情報を示す。
図２のシステム構成情報には、図５（ａ）の様なトポロジーのネットワーク回線が設定された場合において、各着信先の無線端末とその無線端末に到達するまでの最小の通信回数との関係が示されている。ここでの通信回数とは、送信元である無線端末Ａが送信するパケットが着信先の無線端末に到達するまでに各無線端末間で通信される回数を示しており、図２のシステム構成情報からは、無線端末Ａが１回の通信でパケットを転送可能な無線端末にはＢ、Ｃ、Ｄがあることがわかり、また、中継無線端末による通信も含めてパケットを転送するためには少なくとも２回の通信を要する無線端末にはＥ、Ｆがあることがわかる。同様に、少なくとも３回の通信を要する無線端末にはＧ、Ｈ、Ｉが、少なくとも４回の通信を要する無線端末にはＪがあることがわかる。
【００２５】
各無線端末は、この図２の様なシステム構成情報をパケットに格納して一定周期毎に隣接する無線端末に送信する。そして、隣接する無線端末から受信したシステム構成情報を基に自己のシステム構成情報を更新して行く。
【００２６】
また各無線端末は、自己のシステム構成情報の他に、隣接する無線端末のシステム構成情報も保持し、管理する。図３は図５（ａ）での無線端末Ａが管理する、無線端末Ａが直接通信路を有する無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄの構成情報を示す。無線端末Ａは、図２に示す自らのシステム構成情報の他に、図３に示すこの無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄのシステム構成情報をも管理する。
【００２７】
このシステム構成情報を用いた通信例として、無線端末Ａが無線端末Ｅへパケットを送出する場合を考える。図３のシステム構成情報を参照すると、無線端末Ｅへパケットを転送するためには、無線端末Ｂからは１回の通信で転送可能であることがわかる。同様に、無線端末Ｃからは１回、無線端末Ｄからは２回の通信で転送可能であることがわかる。このことにより、無線端末Ａは、着信先が無線端末Ｅであるパケットを無線端末ＢまたはＣのいずれかに送出するようにする。無線端末Ａからパケットを受信した無線端末Ｂ又はＣは、自己が保持、管理しているシステム構成情報から、パケットの送信先に対して最も通信回数の少ない無線端末へ送り、以降同様の処理によりパケットはネットワーク内を中継されてゆき、着信先の無線端末へ届く。
【００２８】
この様な無線通信システムに於て、システム内のある無線端末が、撤去されあるいは故障等により動作不能となった場合等、ネットワーク内の他の全ての無線端末がその無線端末と通信を行うことが出来なくなった場合について考える。尚以下の説明では、説明簡略の為、他の無線端末Ａ〜Ｉには変化はないものとする。
【００２９】
図５（ａ）に示したトポロジーのネットワーク構成において、同図（ｂ）の様に、無線端末Ｊが故障により隣接する全ての無線端末（無線端末Ｇ及びＩ）から切り離されたとする。
【００３０】
無線端末Ｊに隣接していた無線端末Ｇ及びＩは、無線端末Ｊからの存在通知パケットを受信できなくなると、無線端末Ｊとの直接の通信路は使用できない状態にあると判断し、この通信路の設定を解除する。またそれに基づいて、自己に対するシステム構成情報を変更する。
【００３１】
図４は、無線端末Ｇ及びＩに対するシステム構成情報の変化を示す図である。尚本実施形態での無線端末は、自己のシステム構成情報を各自のタイミングで隣接無線端末に送信するが、以下の説明では無線端末Ｊが欠落後先に無線端末Ｇがシステム構成情報を無線端末Ｉに送信したものとする。
【００３２】
図４（ａ）は、無線端末Ｇが無線端末Ｊとの切断を検出する前の無線端末Ｇ及びＩのシステム構成情報である。尚図４は図３に示した各無線端末が管理しているシステム構成情報を、説明の為にその無線端末から着信先の無線端末までの最小の通信回数の形に加工して示している。図４内での無線端末名の下に示されている数字はその無線端末までの最小通信回数を示しており、図４（ａ）の時点では無線端末Ｇ及びＩは無線端末Ｊと直接通信を行えたので、無線端末Ｊに対する通信回数として「１」が設定されている。
【００３３】
無線端末Ｊからの存在通知パケットが届かなくなり、無線端末Ｊとの直接の通信路が切断されたのを検出すると、無線端末Ｇは他の無線端末経由の新規経路を設定する為、自己が管理している隣接した無線端末のシステム構成情報を参照し、無線端末Ｊへの通信回数が最も小さいものを探す。この時点では、無線端末Ｉに対するシステム構成情報には、無線端末Ｊへの通信回数として「１」が設定されており、無線端末Ｇは無線端末Ｊは無線端末Ｉから１回の通信の場所でネットワークに接続されていると判定する。よって無線端末Ｇはこの無線端末ＩからＪへの通信回数「１」に無線端末Ｉへの通信回数である「１」を足した数、「２」を自己に対するシステム構成情報の無線端末Ｊへの通信回数として設定する。これにより無線端末ＩはＪとは直接通信できず、無線端末Ｇを介して２回の通信でできると認識する。
【００３４】
図４（ｂ）は、上述した様にして無線端末ＧがＪとの直接通信が切断されたことを検出し、それに基づいて変更した自己のシステム構成情報を示すものである。図４（ｂ）では無線端末ＧはＪと直接通信できないため、無線端末Ｉを経由した場合の通信回数「２」が無線端末Ｊに対する通信回数として設定されている。この図４（ｂ）のシステム構成情報は、隣接する無線端末Ｉ（及びＥ）に送信される。
【００３５】
一方、無線端末Ｊとの直接の通信路が切断されたのを検出した無線端末Ｉは、自己が管理している隣接無線端末のシステム構成情報を参照し、無線端末Ｊへの通信回数が最も小さいものを探す。この時点では、図４（ｂ）に示した更新後のシステム構成情報は無線端末Ｇから送られて来ているので、このシステム構成情報を基にし、無線端末Ｊへの通信回数として図４（ｃ）の様にシステム構成情報を更新する。
【００３６】
この図４（ｃ）のシステム構成情報では、無線端末Ｊへの通信回数として、図４（ｂ）の無線端末Ｇのシステム構成情報に設定されている無線端末Ｊへの通信回数「２」に隣接無線端末であるＧまでの通信回数「１」を加えた数「３」が設定されている。これにより無線端末ＩはＪとは直接通信は出来ず、無線端末Ｇを介して通信回数２回の通信であると認識する。この図４（ｃ）に示した更新後のシステム構成情報は、無線端末Ｉから隣接する無線端末Ｇ（及びＦ、Ｈ）に送信される。これを受取った無線端末Ｇは、このシステム構成情報に基づいて、自己のシステム構成情報を再度更新し、これを隣接する無線端末に送信する。以下これらが繰り返され、無線端末ＧとＩとの間でシステム構成情報がやり取りされる度に、システム構成情報に設定されている無線端末Ｊに対する通信回数が「４」、「５」、．．と１つづつ増加して行く。尚この増加する割合は、図５（ａ）のトポロジーの場合、無線端末Ｊに隣接していた無線端末Ｇ及びＩもまた隣接しているために１つづつ増加しているのであり、必ずしもこの様に１つづつ増加するとは限らず、この値は隣接していた無線端末間のネットワーク上での距離やシステム構成情報の送信されるタイミングによって様々に変化する。
【００３７】
図４（ｄ）は、システム構成情報のやり取りにより、無線端末Ｊへの通信回数が「５」となった時点での、無線端末Ｉがもつ自己に対するシステム構成情報を示すものである。
【００３８】
本実施形態でのネットワークシステムでは、各無線端末はネットワーク上の最低１つの他の無線端末と直接の通信路を持ちネットワークと接続されている。よって各システム構成情報に設定される通信回数は、自己を示す「０」をも含め必ず連続した値になる。例えば、図４（ａ）の無線端末Ｇのシステム構成情報では、無線端末Ｇには「０」、Ｅ、Ｉ、Ｊには「１」、Ｂ、Ｃ、Ｆ、Ｈには「２」、Ａには「３」と０から３までの全ての通信回数がシステム構成情報に設定されている。
【００３９】
しかし、図４（ｄ）の無線端末Ｉのシステム構成情報では、無線端末Ｊに対する通信回数として「５」が設定されているが、同じシステム構成情報内に通信回数として「４」が設定されているものは無く、飛び数となっている。もし、無線端末Ｊがネットワーク内の他の無線端末を介してネットワークと接続されているのならば、図４（ｄ）のシステム構成情報において、無線端末Ｊとの直接の通信路を持つ無線端末に対しては、無線端末Ｉからの通信回数として「４」が設定されている無線端末があるはずである。しかし、通信回数に「４」が設定されている無線端末は無く、よって無線端末Ｊは、ネットワーク上に存在しない、欠落した無線端末であると判定できる。
【００４０】
これにより無線端末Ｉは自己が管理するシステム構成情報から無線端末Ｊに対するものを削除して、システム構成情報を更新する。そしてこれを隣接する無線端末へ通知する。
【００４１】
この様にネットワーク上の何れかの無線端末と接続状態にある無線端末は、システム構成情報内で、通信回数が他の無線端末に対するものと連続する値となるので、システム構成情報内の通信回数が飛び数となっているかをチェックすることにより欠落した無線端末を検出することが出来る。
【００４２】
尚上述したような本ネットワークの特性から、上記通信回数の連続性のチェックは、その無線端末に対する通信回数が他の無線端末に対する通信回数の最大値より２以上大きいかどうかを調べることにより行うことも出来る。
【００４３】
この様にシステム構成情報内の各無線端末までの最小の通信回数をチェックし、それが他の無線端末への最小の通信回数と連続した値にならない場合、その無線端末はネットワークから欠落したものとして削除することが出来る。
【００４４】
またネットワークから孤立し、欠落した無線端末を確実に検出することが出来るので、これらと単に無線端末が直接通信できない位置に移動した場合と区別することが出来る。無線端末が単に移動した場合には、移動先で再度、隣接無線端末を介してネットワークに接続されるため、移動した無線端末までの通信回数は飛び数にはならず、欠落した無線端末としては扱われ無い。
【００４５】
【発明の効果】
本発明による無線通信ネットワークシステムによれば、ネットワークを構成している各無線端末で、システム構成情報をチェックすることにより、無線端末のネットワークからの欠落を検出することが出来、この無線端末を確実にネットワークから削除することが出来る。
【００４６】
また、故障等によりネットワークから欠落した無線端末と、単に直接通信を行えない位置に移動した無線端末とを明確に区別することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線端末Ｃ、Ｉが存在通知パケットを送信する様子を示す図である。
【図２】無線端末Ａのシステム構成情報の管理方法を説明する図である。
【図３】無線端末Ａの管理する無線端末Ａと直接通信路を有する無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄの構成情報を示す図である。
【図４】無線端末Ｇ及びＩに対するシステム構成情報の変化を示す図である。
【図５】（ａ）は無線通信ネットワークの構成例、（ｂ）は無線端末の欠落を示す図である。
【図６】欠落した無線端末のネットワーク接続に対する隣接していた無線端末の認識を説明する図である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｊ 無線端末

Claims (2)

1. 無線データ通信を行なう複数の無線端末によって構成され、前記無線端末のいずれも直接又は他の１以上の無線端末を介することで他の全ての無線端末と通信可能である無線通信ネットワークシステムにおいて、
   前記無線端末は、
   自らの送出するデータが着信先の無線端末に着信するまでに要する最小の通信回数と該着信先の無線端末との関係を示すシステム構成情報を記憶するシステム構成情報記憶手段と、
   前記システム構成情報内の或る無線端末に対応する前記最小の通信回数が、前記システム構成情報内の他の何れの無線端末に対応する前記最小の通信回数とも連続した値でない時、前記或る無線端末がネットワークから欠落していると判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする無線通信ネットワークシステム。
2. 無線ネットワークを構成する無線端末であって、
   ネットワーク上の無線端末と該無線端末へ自らの送出するデータが着信するまでに要する最小の通信回数との対応を示すシステム構成情報を記憶するシステム構成情報記憶手段と、
   前記システム構成情報を前記ネットワーク上の他の無線端末へ送信するシステム構成情報送信手段と、
   前記ネットワーク上の他の無線端末から前記システム構成情報を受信し、該受信したシステム構成情報に基づいて前記システム構成情報記憶手段に記憶しているシステム構成情報を更新するシステム構成情報更新手段と、
   前記システム構成情報内の或る無線端末に対応する前記最小の通信回数が、前記システム構成情報内の他の何れの無線端末に対応する前記最小の通信回数とも連続した値でない時、前記或る無線端末がネットワークから欠落していると判定する判定手段と、
   前記判定手段が欠落していると判定した無線端末を前記システム構成情報記憶手段が記憶しているシステム構成情報から削除する削除手段と、
   を備えることを特徴とする無線端末装置。

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