JP4222412B2

JP4222412B2 - 転送制御システム、転送制御方法及び転送制御プログラム

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Publication number: JP4222412B2
Application number: JP2006318410A
Authority: JP
Inventors: 忠道田川
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: JP2008135817A

Description

本発明は、転送制御システム、転送制御方法及び転送制御プログラムに関し、例えば、複数の無線装置間で通信データを転送し合い目的の送信先に対して通信データを転送するマルチホップ無線通信システムにおける転送制御システム、転送制御方法及び転送制御プログラムに適用し得る。

例えば、マルチホップ無線通信システムにおいては、通信データの通信効率や信頼性を向上させる観点から、システム異常や無線衝突等が生じた場合などであっても、通信データの転送処理が適切に行えることが望まれる。また、通常の無線通信を実現しながら、システム異常の検出や、システム異常等に対する修復処理ができることが望まれる。

従来、上記の観点から、マルチホップで無線データの転送を実現する技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、ツリー状経路構成におけるマルチホップ無線データの転送処理に関する技術が記載されており、その内容は、マルチホップの通信経路として主経路と副経路とを予め設定し、障害発生が検出されると、制御サーバが、無線データの通信経路を、主経路から副経路に切り替え制御するという技術が記載されている。

特開２００５−３５４６２６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のシステムは、障害発生が検出されると、主経路を通じて障害通知信号が制御サーバに与えられ、その後通信経路の切り替えを行う。そのため、障害通知信号が別途通信されることにより、無線装置が通信不能に陥る期間が発生するという問題がある。

そのため、マルチホップ無線通信ネットワークを有するシステムにおいて、システムで障害が発生した場合であっても通信データの転送処理を実現することができる転送制御システム、転送制御方法及び転送制御プログラムが求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明の転送制御システムは、マルチホップ無線通信ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれ及び又は複数の無線装置の上位のサーバ装置が備えるものであって、マルチホップ転送する通信データの転送経路を制御する転送制御システムにおいて、（１）予め設定された、それぞれネットワーク構成が異なる経路情報を有するネットワークモードを複数記憶するネットワークモード記憶手段と、（２）ネットワークモード記憶手段に記憶される各ネットワークモードを所定時間毎に切り替えるネットワークモード切替手段と、（３）少なくとも送信に使用する使用ネットワークモードが設定されている通信データを保持する通信データ保持手段と、（４）これから送信する通信データの使用ネットワークモードと、現在のネットワークモードとが一致するときに、当該ネットワークモードの経路情報に従って、近傍の他無線装置に向けて当該通信データを送信させる通信制御手段とを備えることを特徴とする。

第２の本発明の転送制御方法は、マルチホップ無線通信ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれ及び又は複数の無線装置の上位のサーバ装置が備えるものであって、マルチホップ転送する通信データの転送経路を制御する転送制御方法において、（１）ネットワークモード記憶手段が、予め設定された、それぞれネットワーク構成が異なる経路情報を有するネットワークモードを複数記憶するネットワークモード記憶工程と、（２）ネットワークモード切替手段が、ネットワークモード記憶手段に記憶される各ネットワークモードを所定時間毎に切り替えるネットワークモード切替工程と、（３）通信データ保持手段が、少なくとも送信に使用する使用ネットワークモードが設定されている通信データを保持する通信データ保持工程と、（４）通信制御手段が、これから送信する通信データの使用ネットワークモードと、現在のネットワークモードとが一致するときに、当該ネットワークモードの経路情報に従って、近傍の他無線装置に向けて当該通信データを送信させる通信制御工程とを備えることを特徴とする。

第３の本発明の転送制御プログラムは、マルチホップ無線通信ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれ及び又は複数の無線装置の上位のサーバ装置が備えるものであって、マルチホップ転送する通信データの転送経路を制御する転送制御プログラムにおいて、コンピュータに、（１）予め設定された、それぞれネットワーク構成が異なる経路情報を有するネットワークモードを複数記憶するネットワークモード記憶手段、（２）ネットワークモード記憶手段に記憶される各ネットワークモードを所定時間毎に切り替えるネットワークモード切替手段、（３）少なくとも送信に使用する使用ネットワークモードが設定されている通信データを保持する通信データ保持手段、（４）これから送信する通信データの使用ネットワークモードと、現在のネットワークモードとが一致するときに、当該ネットワークモードの経路情報に従って、近傍の他無線装置に向けて当該通信データを送信させる通信制御手段として機能させるためのプログラム。

本発明によれば、マルチホップ無線通信ネットワークを有するシステムにおいて、システムで障害が発生した場合であっても通信データの転送処理を実現することができる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明の転送制御システム、転送制御方法及び転送制御プログラムの第１の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

第１の実施形態は、マルチホップ無線通信ネットワークを構成する複数の無線装置と、複数の無線装置の上位に位置するサーバ装置とを有して構成されるシステム（ネットワーク）において、各無線装置及びサーバ装置に、本発明の転送制御システム、転送制御方法及び転送制御プログラムを適用した場合の実施形態を説明する。

第１の実施形態では、ネットワーク構造を適宜変更して運用することにより、通信データの転送処理を実現したまま、システムの異常検出と修復を効果的に行うことができる実施形態を説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態のマルチホップ無線通信システムの全体構成を示す構成図である。図１において、第１の実施形態のマルチホップ無線通信システム１は、１つ以上の無線装置１１〜１６と、サーバ装置２１とを有して構成される。

無線装置１１〜無線装置１６はそれぞれ、近傍の他の無線装置との間で無線通信リンクで接続するものであって、マルチホップにより通信データを送信先に転送するものである。

サーバ装置２１は、無線装置１１〜無線装置１６のうち、ある無線装置１１及び１６との間で外部通信リンクで接続するものであり、無線装置１１及び１６との間で通信データを授受するものである。

図２は、無線装置１１〜無線装置１６の内部構成を示すブロック図である。無線装置１１〜無線装置１６の内部構成は基本的には同じであるが、図２では、サーバ装置２１と接続する無線装置を無線装置１００とし、その内部構成を例に挙げて詳細に説明する。

図２において、無線装置１００は、情報処理部１０１、情報格納部１０２、外部通信部１０３、無線通信部１０４、を有して構成される。

情報処理部１０１は、無線装置１００が実現する処理の実行を司るものである。また、情報処理部１０１は、情報格納部１０２、外部通信部１０３及び無線通信部１０４と接続する。第１の実施形態の情報処理部１０１が実現する機能としては、少なくとも、ネットワークモード切替機能、データ通信制御機能等がある。

ネットワークモード切替機能とは、予め設定された複数のネットワークモードを所定の条件に従って切り替える機能をいう。なお、ネットワークモードの詳細な説明については後述する。

ここで、所定の条件としては、例えば、情報処理部１０１が備えるプログラムディスパッチャ等の処理管理機能を用いて、所定のタイムスロット毎にネットワークモードを切り替える方法を適用する。これにより、マルチホップ無線通信システム１全体で通信経路を所定時間毎に切り替えることができる。

また例えば、詳細は後述するが、サーバ装置２１が、パケット受信状況の統計情報に基づいてパケット通信の流れに異常があることを検出し、この異常による影響を及ぼしているネットワークモードの使用を禁止する指示を行う。このサーバ装置２１からの指示を条件として、それ以外のネットワークモードに切り替える方法を適用する。

データ通信制御機能とは、情報格納部１０２に送信する通信データが格納されている場合に、通信データの送信元及び又は送信先を解析し、現在のネットワークモードが通信データの使用ネットワークモードと一致するときに、現在のネットワークモードに従った転送先に通信データを送信させる機能である。また、データ通信制御機能は、通信データの送信試行結果に応じて、適宜通信データの使用ネットワークモードを変更することができる。この点については、後述する動作の項で詳細に説明する。

情報格納部１０２は、予め設定される設定情報や、システム稼動の過程で保持が必要なワーク情報を格納するものである。

図３は、無線装置１００の情報格納部１０２に格納される情報の情報例を説明する説明図である。図３において、情報格納部１０２に格納される情報としては、大別して、設定情報３１と、ワーク情報３２とがある。

設定情報３１としては、ＩＤ情報３０１、ノード機能情報３０２、経路情報３０３とする。ＩＤ情報３０１は、それぞれの無線装置を識別するための固有の識別情報である。ノード機能情報３０２は、ネットワークモード毎に設定された各無線装置の役割を示す情報である。経路情報３０３は、ネットワークノード毎に設定された経路情報であり、上流（ここでは、サーバ装置２１側への送信を上流とする）への接続情報を示す上位経路情報３０３ａと、下流への接続情報を示す下位経路情報３０３ｂとを有する。

また、ワーク情報３２としては、現在ネットワークモード情報３０４、使用禁止ネットワークモード情報３０５、送信キュー３０６の領域を確保している。現在ネットワークモード情報３０４は、現在のネットワークモードを示す情報であり、また、使用禁止ネットワークモード情報３０５は、現在何らかの不都合があるために使用できないネットワークモードを示す情報である。また、送信キュー３０６は、送信したいパケットを一時的に格納しておくための領域である。

図２に戻り、外部通信部１０３は、外部通信リンクを用いて、サーバ装置２１との間で通信データの授受を行うものである。なお、図１に示す例においては、無線装置１１及び１６が外部通信部１０３を備える必要があるが、その他の無線装置１２〜１５は外部通信部１０３を備えないようにしてもよい。ここで、外部通信リンクは、サーバ装置２１との間で通信データの授受ができれば、有線回線によるものであってもよいし、無線回線によるものであってもよい。

無線通信部１０４は、無線通信リンクを用いて、近傍の他の無線装置との間で通信データの授受を行うものである。無線通信部１０４の無線方式としては、例えば、IEEEの標準規格であるIEEE804.15.4に規定される方式を採用した無線通信部を適用することができる。なお、無線方式は、これに限定されるものではなく、無線データを通信することができれば広く適用することができ、これ以外に、例えば、IEEE802.11シリーズ規格（IEEE802.11a、IEEE802.11b等）、IEEE802.15.1規格などを適用してもよい。

図４は、サーバ装置２１の内部構成を示すブロック図である。図４において、サーバ装置２１は、情報処理部２０１、情報格納部２０２、外部通信部２０３、を有して構成される。

情報処理部２０１は、サーバ装置２１が実現する処理の実行を司るものである。情報処理部２０１は、情報格納部２０２及び外部通信部２０３と接続している。また、第１の実施形態の情報処理部２０１が実現する機能としては、受信データの統計処理機能、統計結果に基づく異常検出機能、使用禁止ネットワークモード情報の通達機能、データ通信制御機能等を有する。なお、これらサーバ装置２１の機能については、後述する動作の項で詳細に説明する。

情報格納部２０２は、予め設定された設定情報や、システム稼動の過程で保持が必要なワーク情報を格納するものである。

外部通信部２０３は、外部通信リンクを用いて、無線装置１１又は無線装置１６との間で通信データの授受を行うものである。

図５は、サーバ装置２１の情報格納部２０２に格納される情報の情報例を説明する説明図である。図５において、情報格納部２０２に格納される情報としては、大別して、設定情報４１とワーク情報４２がある。

設定情報４１としては、ＩＤ情報４０１、経路情報４０２とする。ＩＤ情報４０１は、サーバ装置を識別するための固有の識別情報である。経路情報４０２は、ネットワークモード毎に設定された外部リンク先を示す情報である。

また、ワーク情報４２としては、現在ネットワークモード情報４０３、使用禁止ネットワークモード情報４０４、受信状況テーブル４０５の領域を確保している。現在ネットワークモード情報４０３は、現在のネットワークモードを示す情報であり、使用禁止ネットワークモード情報４０４は、現在何らかの不都合があるため使用できないネットワークモードを示す情報である。受信状況テーブル４０５は、無線装置１１〜無線装置１６から受信したパケットの統計情報を格納しておくための領域である。

続いて、第１の実施形態のマルチホップ無線通信システム１におけるネットワークモードについて説明する。第１の実施形態において、ネットワークモードは、「モード１」と「モード２」の２種類とする。なお、ネットワークモードの数は限定されず、より細かな制御をするために３種類以上としてもよい。

図６は、「モード１」である場合に有効な通信リンクを示しており、図７は、「モード２」である場合に有効な通信リンクを示している。なお、図６及び図７において、実線は外部通信リンクを示し、点線は無線通信リンクを示す。

図６において、ネットワークモードが「モード１」である場合の有効通信リンクは、サーバ装置２１は無線装置１１との間を外部通信リンクで接続する。また、無線装置群においては、無線装置１１と無線装置１２との間、無線装置１１と無線装置１３との間、無線装置１２と無線装置１４との間、無線装置１２と無線装置１５との間、無線装置１４と無線装置１６との間、をそれぞれ無線通信リンクで接続する。

図７において、ネットワークモードが「モード２」である場合の有効通信リンクは、サーバ装置２１は無線装置１６との間を外部通信リンクで接続する。また、無線装置群においては、無線装置１６と無線装置１４との間、無線装置１６と無線装置１５との間、無線装置１５と無線装置１２との間、無線装置１５と無線装置１３との間、無線装置１３と無線装置１１との間、をそれぞれ無線通信リンクで接続する。

次に、各無線装置１１〜無線装置１６の情報格納部１０２が格納する設定情報３１の詳細について説明する。

図８は、各無線装置１１〜１６の情報格納部１０２に設定される設定情報３１の設定例を示す説明図である。

なお、図８では、図１に示す全ての無線装置１１〜１６の設定例を示す。各無線装置１１〜１６は、それぞれの設定情報のみを情報格納部１０２に設定するものとする。

ここで、無線装置１１の情報格納部１０２に設定される設定情報３２を例に挙げて説明する。

まず、「ＩＤ情報３０１」には無線装置１１の識別情報である“１１”が設定されている。また、「ノード機能情報３０２」と「経路情報３０３」は、複数あるネットワークモード毎にそれぞれ格納されている。

例えば、ネットワークモードが“モード１”の場合、「ノード機能情報３０２」には“シンクノード”が設定され、「経路情報３０３」のうち、「上位経路情報３０３ａ」には“サーバ装置２１”が設定されており、また「下位経路情報３０３ｂ」には“無線装置１２”及び“無線装置１３”が設定されていることを示している。

また、「ネットワークモード」が“モード２”の場合、「ノード機能情報３０２」には“リーフノード”が設定され、「経路情報３０３」のうち、「上位経路情報３０３ａ」には“無線装置１３”が設定されおり、「下位経路情報３０３ｂ」には接続する無線装置が存在しないこと示す情報として“なし”が設定されている。

なお、「ノード機能情報３０２」は、“シンクノード”が設定された場合はサーバ装置２１との外部リンクを持つノード機能を、“ルータノード”が設定された場合は近傍の他の無線装置との間の通信の仲立ち機能を持つことを示す。そして“リーフノード”が設定された場合は末端の無線装置として働くことを表している。

図９は、サーバ装置２１の情報格納部２０２で保持している設定情報４１の設定例を示す説明図である。図９において、「ＩＤ情報４０１」にはサーバ装置２１の識別情報である“９９”が設定されている。「経路情報４０２」には、複数あるネットワークモード毎にそれぞれ格納されており、ネットワークモードが“モード１”の場合には、「経路情報４０２」には“無線装置１１”が、ネットワークモードが“モード２”の場合には、「経路情報４０２」には“無線装置１６”が設定されていることを示している。

次に、第１の実施形態のマルチホップ無線通信システム１において通信される通信データのパケット構造について説明する。図１０は、通信パケットのパケット構造を示すフォーマット図である。

図１０（Ａ）で示すように、通信パケットの基本パケット構造は、送信元ＩＤ５０１、使用ネットワークモード５０２、通信データ５０３を有して構成される。送信元ＩＤ５０１には、当該パケットを作成した装置のＩＤ情報３０１又はＩＤ情報４０１が挿入される。使用ネットワークモード５０２には、現在使用しているネットワークモード情報が挿入される。通信データ５０３には、必要に応じて通信データを格納する。

例えば、図１０（Ｂ）では、無線装置１２からサーバ装置２１に向けて送信されるパケットの構造例を示す（パケット例１）。この場合、「送信元ＩＤ５０１」には無線装置１２のＩＤ情報３０１である“１２”が挿入され、「使用ネットワークモード５０２」は“モード１”が挿入され、そして「通信データ５０３」として“データ”が挿入される。

また例えば、図１０（Ｃ）では、サーバ装置２１から無線装置１１又は無線装置１６に向けて送信されるパケットの構造例を示す（パケット例２）。この場合、「送信元ＩＤ５０１」にはサーバ装置２１のＩＤ情報４０１である“９９”が挿入され、「使用ネットワークモード５０２」は“モード１”が設定され、そして「通信データ５０３」として“ネットワークモード“モード２”使用禁止”が設定されているものとする。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
続いて、第１の実施形態のマルチホップ無線通信システム１における通信処理の動作を図面を参照しながら説明する。

第１の実施形態のマルチホップ無線通信システム１は、複数のネットワークモードを適宜変更しながら、無線装置１１〜無線装置１６のユーザデータをサーバ装置２１に送信する機能と、サーバ装置２１から無線装置１１〜無線装置１６への同報送信する機能を提供するものである。

以下の説明においては、ネットワークモードの切り替え処理、無線装置１２からサーバ装置２１への通信処理、サーバ装置２１における処理について順次説明する。

（Ａ−２−１）ネットワークモードの切り替え処理
図１１は、無線装置１１におけるネットワークモードの切り替え処理を示すフローチャートである。

ネットワークモードの切り替え処理は、各無線装置１１〜１６及びサーバ装置２１において自律的に行われる。そして、この処理プログラムは、情報処理部１０１の図示しないプログラムディスパッチャ等の処理管理機能より、所定の処理スロット毎に処理が実行される仕組みとなっている。

まず、情報処理部１０１により情報格納部１０２に格納されている「現在ネットワークモード情報３０４」の内容が確認され（Ｓ６０１）、現在のネットワークモードが“モード１”である場合にはＳ６０２に移行し、そうでない場合にはＳ６０５に移行する。

Ｓ６０２では、情報処理部１０１における図示しない時刻情報を用いて、情報処理部１０１により、現在の時刻がネットワークモードを“モード２”に変更する時刻であるか否かの確認が行われる。そして、現在時刻が変更時刻でない場合には本処理を終了し、現在時刻が変更時刻である場合にはＳ６０３に移行する。

Ｓ６０３では、情報処理部１０１により情報格納部１０２に格納されている「使用禁止ネットワークモード３０５」が参照され、使用禁止のモードとして、これから変更する“モード２”が設定されていないかの確認が行われ、“モード２”が設定されていれば使用が禁止されるため本処理を終了し、“モード２”が設定されていなければＳ６０４に処理を移行する。

Ｓ６０４では、情報処理部１０１により、「現在ネットワークモード３０４」に“モード２”が設定され、本処理を終了する。

一方、Ｓ６０１において、現在のネットワークモードが“モード１”でないと判断されると、情報処理部１０１により、現在の時刻がネットワークモードを“モード１”に変更する時刻であるか否かの確認が行われ（Ｓ６０５）、現在時刻が変更時刻でない場合には本処理を終了し、現在時刻が変更時刻である場合にはＳ６０６に移行する。

Ｓ６０６では、情報処理部１０１により情報格納部１０２に格納されている「使用禁止ネットワークモード３０５」が参照され、使用禁止のモードとして、これから変更する“モード１”が設定されていないかの確認が行われ、“モード１”が設定されていれば使用が禁止されるため本処理を終了し、“モード１”が設定されていなければＳ６０７に処理を移行する。

Ｓ６０７では、情報処理部１０１により、「現在ネットワークモード３０４」に“モード１”が設定され、本処理を終了する。

以上では、無線装置１１でのネットワークモードの切り替え処理を例に挙げて説明したが、その他の無線装置１２〜１６においても、同様処理が行われる。

また、サーバ装置２１においても、情報処理部１０１を情報処理部２０１と、現在ネットワークモード３０４を現在ネットワークモード４０３と、使用禁止ネットワークモード３０５を使用禁止ネットワークモード４０４と読み替えて、同様の処理が行われる。

（Ａ−２−２）無線装置１２からサーバ装置２１への通信処理
（Ａ−２−２−１）無線装置１２からの送信処理
次に、ネットワークモードが“モード１”である場合に、無線装置１２から送信した通信データが無線装置１１を経由してサーバ装置２１に送信されるときの通信処理の動作について、図面を参照して説明する。

図１２は、送信元である無線装置１２における通信データの転送処理を示すフローチャートである。図１２に示す処理は、無線装置１２〜無線装置１６においても同様の処理が行われる。そして、この処理プログラムも、情報処理部１０１の図示しないプログラムディスパッチャ等の処理管理機能より、所定の処理スロット毎に処理が実行される仕組みとなっている。

まず、無線装置１２において、サーバ装置２１を送信先とする通信パケットが作成され、通信パケットの送信処理が行われる。このとき、無線装置１２の情報処理部１０１は、図１０（Ｂ）に示す情報を有するパケット、すなわち、「送信元ＩＤ５０１」に“１２”が挿入され、「使用ネットワークモード５０２」に“モード１”が設定され、「通信データ５０３」に“データ”が挿入されたパケットが作成され、そのパケットが情報格納部１０２の「送信キュー３０６」に格納されているものとする。

Ｓ６１１では、無線装置１２の情報処理部１０１により、情報格納部１０２の「送信キュー３０６」に保持されている送信すべきパケットがあるか否かの確認が行われ（Ｓ６１１）、送信パケットがある場合にはＳ６１２に移行し、送信パケットがない場合には本処理を終了する。

ここでの例では、無線装置１２からの送信パケットが送信キュー３０６に保持されているものとするので、Ｓ６１２に処理を移行する。

Ｓ６１２では、送信キュー３０６の出力側の先頭パケットを順次取り出し、以下の検査を進める。

Ｓ６１３では、情報処理部１０１により、当該パケットに含まれている「使用ネットワークモード５０２」と、情報格納部１０２の「現在ネットワークモード３０４」とが確認され、これら「使用ネットワークモード５０２」と「現在ネットワークモード３０４」とが一致しているか否かが確認される。そして、一致する場合にはＳ６１４に移行し、一致しない場合にはＳ６２０に移行する。

ここでの例では、パケットの「使用ネットワークモード５０２」が“モード１”であり、「現在ネットワークモード３０４」が“モード１”であるので、一致するものと判断し、Ｓ６１４に移行する。

Ｓ６１４では、情報処理部１０１により、当該パケットが、上流に位置する上位装置宛のパケットであるか、又は、下流に位置する下位装置宛のパケットであるかが判断され、上位装置宛のパケットであると判断されるとＳ６１５に移行し、下位装置宛のパケットであると判断されるとＳ６１８に移行する。

ここで、上位装置宛のパケットであるか又は下位装置宛のパケットであるか否かの判断方法としては、例えば、情報処理部１０１がパケットの「送信元ＩＤ５０１」が確認し、「送信元ＩＤ５０１」がサーバ装置２１の識別情報“９９”である場合には下位装置宛のパケットであると判断し、そうでない場合には上位装置宛のパケットであると判断する方法を適用することができる。

ここでの例では、「送信元ＩＤ５０１」が“１２”であるから、上位装置宛のパケットであると判断され、Ｓ６１５に移行する。

従って、以下では、Ｓ６１５に移行したときの動作を説明する。なお、Ｓ６１８の処理の説明は、後述するサーバ装置２１からの通信処理の動作で説明する。

Ｓ６１５では、情報処理部１０１により、情報格納部１０２の「上位経路情報３０３ａ」が参照され、ネットワークモードに応じた通信リンクを用いて、当該パケットが送信される。

ここでの例では、ネットワークモードが“モード１”であり、「上位経路情報３０３ａ」が“無線装置１１”であるから、情報処理部１０１は、無線装置１１との間の無線通信リンクを用いて、当該パケットを送信させるようにする。

Ｓ６１６では、図示しない送達確認により、パケット送信が正常に行われたか否かの検査が行われ、パケット送信が失敗した場合にはＳ６１７に移行し、パケット送信が成功した場合にはＳ６１９に移行する。これにより、例えば通信パケットの輻輳などが原因により送信が失敗した場合に、別の転送経路に切り替えてパケットの送信を実現することができる。

ここでの例では、無線装置１２から無線装置１１へのパケット送信が、無線装置１１において正常に受信され成功したものとして、処理をＳ６１９に移行する。

Ｓ６１９では、情報処理部１０１により送信済みのパケットが送信キュー３０６から削除され、Ｓ６２０に移行する。ここでの例では、送信キュー３０６に保持されるパケットは当該パケット１つのみであるとする。従って、当該パケットが削除されて、送信キュー３０６は空となる。

Ｓ６２０では、情報処理部１０１により送信キュー３０６に格納されている全てのパケットについて検査が完了したか否かが確認される。そして、検査が完了していれば処理が終了し、検査が完了していなければ、Ｓ６１２に移行し、次のパケットについて検査が情報処理部１０１により行われる。ここでの例では、送信キュー３０６は空であり、他に検査するパケットがないから、処理が終了する。

一方、Ｓ６１６において、無線装置１２からのパケット送信が失敗すると、Ｓ６１７に移行する。

Ｓ６１７では、送信キュー３０６に格納されている当該パケットの「使用ネットワークモード５０２」が、情報処理部１０１により適宜変更される。例えば、当該パケットの「使用ネットワークモード５０２」に“モード１”が設定されている場合、使用ネットワークモード５０２に設定されているモードを、“モード１”から“モード２”に変更する。

このように、通信パケットの送信が何らかの原因により失敗した場合、パケット送信に係る使用ネットワークモードの設定を適宜変更し、変更後のネットワークモードで送信することにより、障害発生した場合であっても、障害を回避しながらパケット通信を実現することができる。

以上のような処理により、無線装置１２は、通信パケットを無線装置１１に送信することができる。

以上では、無線装置１２でのパケット送信処理を例に挙げて説明したが、その他の無線装置１１、１３〜１６においても、同様処理が行われる。

（Ａ−２−２−２）無線装置１１における受信処理
次に、無線装置１１における受信処理について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１３は、無線装置１１における受信処理を示すフローチャートである。この処理プログラムは、自無線装置宛のパケットを受信した際に起動されるイベント駆動処理である。

Ｓ６２１では、無線装置１２からの送信パケットが無線装置１１に与えられると、無線装置１１の無線通信部１０４により受信されたパケットは、情報格納部１０２の送信キュー３０６に格納される。

これは、無線装置１１が通信リレーをするためであり、例えば、情報処理部１０１が、受信パケットの「送信元ＩＤ５０１」を確認し、上位装置（サーバ装置２１）宛のパケットであると判断すると、当該パケットを送信キュー３０６に格納する。なお、受信パケットが、自無線装置が接続する上位装置宛のものでない場合には、当該パケットを廃棄する。

Ｓ６２２では、情報処理部１０１により、送信キュー３０６に格納されているパケットが上位装置からのパケットであるか否かの確認が行われる。そして、当該パケットが上位装置からのパケットであればＳ６２３に移行し、そうでなければ処理が終了する。

ここでの例では、無線装置１２からの受信パケットは無線装置１１の上位装置からのパケットではないので、パケットの受信処理が終了する。なお、Ｓ６２３以降の処理については後述する。

その後、無線装置１１において、図１２で説明したパケット送信処理が行われる。すなわち、無線装置１２からのパケットが、外部通信リンクを用いて、無線装置１１からサーバ装置２１に送信される。

以上では、無線装置１１でのパケット受信処理を例に挙げて説明したが、その他の無線装置１２〜１６においても、同様処理が行われる。

（Ａ−２−３）サーバ装置２１における処理
続いて、サーバ装置２１における処理について図面を参照して詳細に説明する。

図１４は、サーバ装置２１における処理を示すフローチャートである。

まず、無線装置１１を経由した無線装置１２からの送信パケットがサーバ装置２１に与えられる。

Ｓ６３１では、サーバ装置２１の外部通信部２０３によりパケットが受信されると、情報処理部２０１により、統計情報である受信状況テーブル４０５が更新される。

ここでの例では、受信パケットの「送信元ＩＤ５０１」及び「使用ネットワークモード５０２」に基いて、情報処理部２０１が図１５に示す単位時間当たりの受信パケット到来数を送信元毎に記録する。

Ｓ６３２では、情報処理部２０１により、集計された受信状況テーブル４０５が参照され、パケットの流れに異常があるか否かの検査が行われる。そして、異常があった場合にはＳ６３３に移行し、異常がない場合には処理を終了する。

ここで、受信状況テーブル４０５に基づいて情報処理部２０１による異常検出の例としては、次のようにして検出する方法がある。

例えば、本来、ネットワークモードに限定されず、各無線装置１１〜１６を送信元とするパケットがほぼ一様に到来するものとする。この場合、図１５に示すように、“モード１”において、無線装置１５からのパケットの到来がない。また、“モード２”において、無線装置１１〜無線装置１３からのパケットを通信リレーするはずの無線装置１５からのパケットの到来もない。しかし、無線装置１１〜無線装置１６からは、“モード１”においてパケットの到来があるため、無線装置１５に何らかの異常が発生していることを検出することができる。

Ｓ６３３では、情報処理部２０１により異常が検出されると、情報処理部２０１により、異常の影響が大きいネットワークモードの使用を禁止するため、ネットワークモードを使用しないように、情報格納部２０２の「使用禁止ネットワークモード情報４０４」に、当該ネットワークモードが設定される。

ここでの例では、情報処理部２０１により、無線装置１５に異常が検出されたので、無線装置１５の異常による影響を少なくするため、「使用禁止ネットワークモード情報４０４」に、“モード２”が設定される。

Ｓ６３４では、システム１全体に使用禁止ネットワーク情報の通達をするため、情報処理部２０１により、ネットワークモード使用禁止パケットが生成され、このネットワークモード使用禁止パケットが送信される。

ここで、ネットワークモード使用禁止パケットとしては、例えば図１０（Ｂ）に示されるパケットを適用することができる。すなわち、使用禁止するネットワークモードとして、“ネットワークモード“モード２”使用禁止”が、パケットの「通信データ５０３」に挿入されて、ネットワークモード使用禁止パケットが生成される。

なお、ここで重要な点は、パケットの「使用ネットワークモード５０２」は、使用を禁止したいネットワークモード以外の有効なネットワークモードを設定する必要があり、パケット送信タイミングも、「現在ネットワークモード情報４０３」との一致を待ち、「経路情報４０２」に従った無線装置に対し、所定の外部通信リンクにより送信する必要がある点である。

（Ａ−２−４）サーバ装置２１からネットワークモード使用禁止パケットの通信処理
（Ａ−２−４−１）無線装置１１における受信処理
上記のように、サーバ装置２１において現在のネットワークモードが“モード１”になると、ネットワークモード使用禁止通知パケットが、外部通信リンクを通じて、サーバ装置２１から無線装置１１に送信される。

サーバ装置２１からのネットワークモード使用禁止通知パケットが無線装置１１に与えられると、無線装置１１において、図１３に示すパケットの受信処理が行われる。

図１３において、ネットワークモード使用禁止通知パケットが受信パケットとして、無線装置１１の外部通信部１０３に受信されると、受信パケットは情報格納部１０２の送信キュー３０６に格納され（Ｓ６２１）、情報処理部１０１により、受信パケットが上位装置からのパケットであるか否かの確認が行われる（Ｓ６２２）。ここでの例では、受信パケットが上位装置（サーバ装置２１）からのパケットであるから、Ｓ６２３に移行する。

なお、上述したように、上位装置からのパケットであるか否かの判断は、例えば、情報処理部１０１が、パケットの「送信元ＩＤ５０１」を確認し、サーバ装置２１を示す“９９”である場合、上位装置からのパケットと判断する。

Ｓ６２３では、情報処理部１０１により、当該パケットの「通信データ５０３」に格納された内容が確認され、ネットワークモード使用禁止通知パケットであるか否かの判定が行われる。その結果、当該パケットがネットワークモード使用禁止通知パケットであればＳ６２４に移行し、そうでなければ処理を終了する。

ここでの例では、情報処理部１０１により、当該パケットがネットワークモード使用禁止パケットであるから、Ｓ６２４に移行する。

Ｓ６２４では、情報処理部１０１により、当該パケットの「通信データ５０３」に指定されたネットワークモードが、情報格納部１０２の「使用禁止ネットワークモード情報３０５」に格納される。これにより、サーバ装置２１により使用禁止と判断したネットワークモードを、無線装置１１においても使用禁止のネットワークモードとして設定させることができる。

ここでの例では、無線装置１１において、“モード２”が「使用禁止ネットワークモード情報３０５」に設定される。

Ｓ６２５では、情報処理部１０１により、送信キュー３０６に格納されているパケットの「使用ネットワークモード５０２」が確認され、これから送信しようとするパケットの「使用ネットワークモード５０２」が使用禁止ネットワークモードと同じである場合に、情報処理部１０１により、各パケットの「使用ネットワークモード５０２」が、使用禁止ネットワークモード以外の有効なネットワークモードに変更される。

これにより、これから送信しようとする全てのパケットの送信について、ネットワークモードを変更をすることができるので、異常の影響を回避した通信を実現することができる。

（Ａ−２−４−２）下位装置への送信処理
続いて、無線装置１１から下位の無線装置に向けた、ネットワークモード使用禁止パケットの送信処理を図面を参照しながら詳細に説明する。

無線装置１１がネットワークモード使用禁止パケットを送信するとき、無線装置１１にでは、図１２に示すパケットの送信処理が行われる。

図１２において、無線装置１１の情報処理部１０１により、送信キュー３０６に格納されるパケットの有無が確認され（Ｓ６１１）、送信しようとするパケットがあれば、当該パケットについて順次所定の検査が行われる（Ｓ６１２〜Ｓ６１４）。

すなわち、Ｓ６１４において、情報処理部１０１により、当該パケットの「送信元ＩＤ５０１」がサーバ装置（上位装置）の識別情報“９９”であるから、当該パケットが上位装置宛のパケットでないと判断される。そうすると、処理はＳ６１８に移行する。

Ｓ６１８では、情報処理部１０１により、情報格納部１０２の「下位経路情報３０３ｂ」が参照され、所定の各無線装置宛の無線通信リンクを通じて、当該パケット（ネットワークモード使用禁止パケット）が送信される。

それ以降の処理は前述したパケットの送信処理と同様の処理を進める。

以上の処理により、サーバ装置２１からのパケットが無線装置１１〜無線装置１６へ通知され、各無線装置１１〜１６において、「使用禁止ネットワークモード情報３０５」の設定や、これから送信するパケットの「使用ネットワークモード５０２」の変更等の処理が適宜行われる。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、サーバ装置及び各無線装置が、それぞれ経路情報が異なる複数のネットワークモードを備え、所定のタイムスロット毎にネットワークモードを切り替えるようにしたので、使用ネットワークモードが一致する送信パケットをそのネットワークモードで送信することができる。

また、第１の実施形態によれば、パケットを送信する使用ネットワークモードを、適宜変更できるようにしたので、例えば、パケットの輻輳や障害発生などが生じた場合でも、別の通信ルートで送信することができる。

さらに、第１の実施形態によれば、サーバ装置からの指示に応じて、使用禁止ネットワークモードの設定ができ、かつ、全パケットの使用ネットワークモードを変更することができるので、異常発生後に、異常の影響を受ける通信ルートを用いずに通信を実現することができる。その結果、異常による影響を排除したり最小限にしたりすることができる。

さらにまた、第１の実施形態によれば、サーバ装置が、通常の運用を行う中で、パケットの受信状況に基づいて無線装置の故障などの異常を検出することができる。

（Ｂ）他の実施形態
第１の実施形態では、２種類のネットワークモードを設定した場合の説明をしたが、より細かな制御をするために、３種類以上のネットワークモードを備えるようにしてもよい。

第１の実施形態では、説明便宜のため、サーバ装置が送信するパケットがネットワークモード使用禁止パケットである場合を説明したが、通常運用時に、サーバ装置が通信データを含む通常のパケットを送信することもできる。この場合、第１の実施形態で説明した無線装置のパケット送信処理と同様の処理を行うことで実現できる。

第１に実施形態で説明した受信状況テーブルは、単位時間当たりのパケット到来数を送信元毎に集計するものである。ここで単位時間の例としては、秒単位、分単位、時間単位、１日単位等、システム運用で必要な時間を単位時間として設定することができ、また変更することもできる。また、これに加えて、受信状況についての履歴情報を記録するようにしてもよい。これにより、過去の履歴も含めた比較的長いスパンの統計情報に基づいて、ネットワークの異常を検出するようにしてもよい。例えば、電池残量がなくなってきた無線装置については、通信パケットの転送量が徐々に減ってくるので、その減少傾向に基いて異常の予測ができる。

第１の実施形態において、図１０に示す基本パケット構造は一例であり、他の情報を含むものとしてもよい。図１０では、送信先ＩＤについて示していないが、送信先ＩＤを含むものとしてもよい。

第１の実施形態において、ネットワークモードの切り替えタイミングは、各無線装置における所定のタイムスロットによるもの、サーバ装置からの指示によるものを例に挙げて説明した。これらに加えて、無線装置の電池残量を用いたものとしてもよい。例えば、無線装置において、情報処理部が、電池残量が閾値未満であるか否かを確認する。そして、閾値未満であることと判断すると、ネットワークモードを切り替えるようにしてもよい。

第１の実施形態では、各無線装置とサーバ装置との両者が共に、第１の実施形態で説明した転送制御システムを備えるものとして説明した。しかし、ネットワークの構成によっては、無線装置又はサーバ装置のいずれかのみが、本発明を備えるものとしてもよい。

なお、上述した無線装置及びサーバ装置は、ハードウェアが処理プログラムを実行することにより実現できるソフトウェア処理であることを前提として説明したが、電気回路等で構成されたハードウェアを用いて実現することができるのであれば、ハードウェアで実現するようにしてもよい。

第１の実施形態のマルチホップ無線通信システムの全体構成図である。第１の実施形態の無線装置の内部構成を示すブロック図である。第１の実施形態の無線装置の情報格納部の格納情報を示す説明図である。第１の実施形態のサーバ装置の内部構成を示すブロック図である。第１の実施形態のサーバ装置の情報格納部の格納情報を示す説明図である。第１の実施形態のネットワークモードを説明する説明図である（その１）。第１の実施形態のネットワークモードを説明する説明図である（その２）。第１の実施形態の無線装置の設定情報の詳細を説明する説明図である。第１の実施形態のサーバ装置の設定情報の詳細を説明する説明図である。第１の実施形態のパケット構造を説明する説明図である。第１の実施形態のネットワークモード切替処理を示すフローチャートである。第１の実施形態のパケット送信処理を示すフローチャートである。第１の実施形態のパケット受信処理を示すフローチャートである。第１の実施形態のサーバ装置における処理を示すフローチャートである。第１の実施形態の受信状況テーブルを示す説明図である。

符号の説明

１…マルチホップ無線通信システム、１１〜１６…無線装置、２１…サーバ装置、１０１…情報処理部、１０２…情報格納部、１０３…外部通信部、１０４…無線通信部、２０１…情報処理部、２０２…情報格納部、２０３…外部通信部。

Claims

マルチホップ無線通信ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれ及び又は上記複数の無線装置の上位のサーバ装置が備えるものであって、マルチホップ転送する通信データの転送経路を制御する転送制御システムにおいて、
予め設定された、それぞれネットワーク構成が異なる経路情報を有するネットワークモードを複数記憶するネットワークモード記憶手段と、
上記ネットワークモード記憶手段に記憶される上記各ネットワークモードを所定時間毎に切り替えるネットワークモード切替手段と、
少なくとも送信に使用する使用ネットワークモードが設定されている上記通信データを保持する通信データ保持手段と、
これから送信する上記通信データの上記使用ネットワークモードと、現在のネットワークモードとが一致するときに、当該ネットワークモードの経路情報に従って、近傍の他無線装置に向けて当該通信データを送信させる通信制御手段と
を備えることを特徴とする転送制御システム。
上記通信制御手段が、上記通信データの送信試行結果に応じて、当該通信データに設定される上記使用ネットワークモードを変更することを特徴とする請求項１に記載の転送制御システム。
受信した上記通信データの送信元別の受信状況を上記ネットワークモード毎に管理する受信状況管理手段と、
上記受信状況管理手段により管理される上記受信状況に基づいて、上記マルチホップ無線通信ネットワークにおける異常を検出する異常検出手段と
上記異常検出手段により異常が検出されたときに、当該異常の影響を受ける上記ネットワークモードの使用を禁止することを、上記各無線装置に通知する使用禁止ネットワークモード通知手段と
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の上記サーバ装置が備える転送制御システム。
上記サーバ装置から使用禁止のネットワークモードの通知を受けると、当該ネットワークモードの使用禁止を設定する使用禁止ネットワークモード設定手段を有し、
上記通信制御手段が、上記通信データ保持手段に保持されており、上記使用ネットワークモードとして上記使用禁止ネットワークモードが設定されている全通信データに対し、上記全通信データの上記使用ネットワークモードを上記使用禁止ネットワークモード以外の上記ネットワークモードに変更する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の上記各無線装置が備える転送制御システム
マルチホップ無線通信ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれ及び又は上記複数の無線装置の上位のサーバ装置が備えるものであって、マルチホップ転送する通信データの転送経路を制御する転送制御方法において、
ネットワークモード記憶手段が、予め設定された、それぞれネットワーク構成が異なる経路情報を有するネットワークモードを複数記憶するネットワークモード記憶工程と、
ネットワークモード切替手段が、上記ネットワークモード記憶手段に記憶される上記各ネットワークモードを所定時間毎に切り替えるネットワークモード切替工程と、
通信データ保持手段が、少なくとも送信に使用する使用ネットワークモードが設定されている上記通信データを保持する通信データ保持工程と、
通信制御手段が、これから送信する上記通信データの上記使用ネットワークモードと、現在のネットワークモードとが一致するときに、当該ネットワークモードの経路情報に従って、近傍の他無線装置に向けて当該通信データを送信させる通信制御工程と
を備えることを特徴とする転送制御方法。
マルチホップ無線通信ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれ及び又は上記複数の無線装置の上位のサーバ装置が備えるものであって、マルチホップ転送する通信データの転送経路を制御する転送制御プログラムにおいて、
コンピュータに、
予め設定された、それぞれネットワーク構成が異なる経路情報を有するネットワークモードを複数記憶するネットワークモード記憶手段、
上記ネットワークモード記憶手段に記憶される上記各ネットワークモードを所定時間毎に切り替えるネットワークモード切替手段、
少なくとも送信に使用する使用ネットワークモードが設定されている上記通信データを保持する通信データ保持手段、
これから送信する上記通信データの上記使用ネットワークモードと、現在のネットワークモードとが一致するときに、当該ネットワークモードの経路情報に従って、近傍の他無線装置に向けて当該通信データを送信させる通信制御手段
として機能させるための転送制御プログラム。