JP5433262B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、同報通信に対する応答パケットの衝突を回避する技術に関する。

ＬＡＮなどの比較的小規模なネットワークにおいては、同報通信が用いられる場合がある。たとえばネットワーク内の全て通信装置に対してブロードキャストパケットやマルチキャストパケットを送信する場合がある。

さらに、たとえばサーバが複数の通信装置にブロードキャストパケットを送信し、そのブロードキャストパケットに対して応答を要求する場合がある。この場合、サーバに対しては、多数の通信装置から応答パケットが送信されることになる。

多数の通信装置が一斉にサーバに対して応答パケットを送信すると、ネットワーク上でパケットが衝突し、通信エラーが発生する可能性が高くなる。そこで、複数の通信装置が、時分割でタイミングをずらしてサーバに応答パケットを送信する方法などが提案されている。

下記特許文献１では、情報処理装置から送信されたポーリングが複数の移動局で受信される。各移動局は、乱数によって決定されたタイムスロットを利用して情報処理装置に応答を行うようにしている。

特開平８−３４０５７３号公報

上記特許文献１の技術は、各移動局からの応答が衝突する可能性を小さくすることができるというメリットがある。しかし、乱数を利用した場合であっても、移動局に与えられた応答期間が短ければ応答パケットが衝突する可能性は高くなる。

本発明は前記問題点に鑑み、同報通信に対して発生する多数の応答パケットが衝突することを回避するための技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、発明１は、送信装置と、前記送信装置から送信されたブロードキャストパケットを受信する第１〜第Ｎの受信装置と、を備える通信システムにおいて、各受信装置は、各受信装置を一意に識別することを目的として付与される識別情報を設定する設定部と、前記ブロードキャストパケットを受信したとき、前記設定部において設定されている識別情報に基づいて決定される各受信装置に固有のタイムスロットを利用して、前記送信装置に対して応答パケットを送信する応答制御部と、を含むことを特徴とする。

発明２は、発明１に記載の通信システムにおいて、前記送信装置は、前記ブロードキャストパケットの送信後、いずかの受信装置から前記応答パケットを受信できなかった場合、応答に成功した全ての受信装置の識別情報を特定する応答確認情報を含むブロードキャスト再送パケットを第１〜第Ｎの受信装置に送信する再送制御部、を含み、前記応答制御部は、前記応答確認情報を参照し、自装置が送信した前記応答パケットが前記送信装置において受信されたか否かを判定する判定部と、自装置が送信した前記応答パケットが受信されなかったことが判明した場合、応答に成功した他装置の識別情報に基づいて決定された他装置に固有のタイムスロットを利用して、前記送信装置に対して再送応答パケットを送信する再送応答制御部、を含むことを特徴とする。

発明３は、発明２に記載の通信システムにおいて、前記再送応答制御部は、自装置が送信した前記応答パケットが受信されなかったことが判明した場合、前記応答確認情報の中からランダムに選択された識別情報に基づいて決定されるタイムスロットを利用して、前記再送応答パケットを送信することを特徴とする。

発明４は、発明３に記載の通信システムにおいて、前記再送応答制御部は、ランダムに選択された識別情報に基づいて決定されるタイムスロットを、さらに複数の部分タイムスロットに分割し、前記複数の部分タイムスロットの中からランダムに選択された部分タイムスロットを利用して、前記再送応答パケットを送信することを特徴とする。

発明５は、発明２に記載の通信システムにおいて、前記応答確認情報に含まれる識別情報は、第１〜第Ｍのグループにグループ化されており、前記再送応答制御部は、自装置が送信した前記応答パケットが受信されなかったことが判明した場合、前記第１〜第Ｍのグループからランダムに１のグループを選択し、前記１のグループに含まれ、かつ、前記応答確認情報の中からランダムに選択された識別情報に基づいて決定されるタイムスロットを利用して、前記再送応答パケットを送信することを特徴とする。

本発明の通信システムにおいて、ブロードキャストパケットを受信した受信装置は、各受信装置を一意に識別するための識別情報に基づいて各受信装置に固有のタイムスロットを決定する。そして、決定した固有のタイムスロットを利用して送信装置に対して応答パケットを送信するので、応答パケットが衝突する可能性を低減させることができる。

また、送信装置は、応答パケットの送信に成功した全ての受信装置の識別情報を特定する情報を含むブロードキャスト再送パケットを送信する。そして、応答パケットの送信に失敗した受信装置は、応答に成功した他装置の識別情報に基づいて決定された他装置に固有のタイムスロットを利用して、送信装置に対して再送応答パケットを送信する。受信装置の識別情報が誤って重複して設定されている場合などにおいて、再び同じタイムスロットで再送応答パケットが送信されることを回避できる。

通信システム１のネットワーク構成図である。 通信装置１０の機能ブロック図である。 本実施の形態に係る通信手順の基本ルールを示す図である。 本実施の形態に係る通信手順の基本ルールを示す図である。 通信パケットのパケット構成図である。 端末経路情報の記録例を示す図である。 通信システム内のグループ構成と通信装置の端末番号（識別情報）とを示す図である。 第１の実施の形態における応答パケットの送信タイミングを示す図である。 情報処理ユニットと通信装置間の通信シーケンスを示す図である。 第２の実施の形態における応答パケットの送信タイミングを示す図である。 第３の実施の形態におけるサブグループ構成を示す図である。

｛第１の実施の形態｝
＜通信システムおよび通信装置の構成＞
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る通信システム１の全体概略図である。この通信システム１は、電力線搬送通信（ＰＬＣ）と無線通信を融合して構成された通信システムである。この通信システム１は、たとえば、一般家屋内に導入される。

図１では、電力線２に３つの通信装置Ａ１，Ａ２，Ａ３が接続されている様子を示している。通信装置Ａ１，Ａ２，Ａ３は、電力線２に接続され、電力線搬送通信と無線通信の両方の通信機能を備えた装置である。通信装置Ａ１，Ａ２，Ａ３は、同様の装置であり、共通の説明を行う場合には、総称して通信装置１０と呼ぶことにする。

図１において、通信装置Ａ１，Ａ２，Ａ３の周囲に描いた点線の領域は、通信装置Ａ１，Ａ２，Ａ３の無線通信領域を示している。図の例では、通信装置Ａ１と通信装置Ａ２が相互に無線通信可能であり、通信装置Ａ２と通信装置Ａ３が相互に無線通信可能な状態を表している。本実施の形態においては、無線通信として特定小電力無線を利用しており、通信装置１０は特定小電力無線局として動作する。

図２は、通信装置１０の機能ブロック図である。通信装置１０は、送信制御部１１、受信制御部１２、電力線通信部１３、無線通信部１４、端末番号設定部１５を備えている。電力線通信部１３には配線１６が接続されている。配線１６が電力線２に接続されることで、通信装置１０が電気的に電力線２に接続される。配線１６は、プラグ１７を介して電力線２に接続される。通信装置１０は、コンパクトな大きさであり、通信装置１０の装置本体に設けられたプラグ１７を電力線２に設けられたコンセントに接続することで、通信装置１０が電力線搬送通信可能となっている。また、配線１６を介して、通信装置２に電力が供給される。

無線通信部１４は、無線モジュールおよび無線アンテナを備え、近隣に位置する通信装置１０との間で、特定小電力無線通信を行う。

送信制御部１１は、電力線通信部１３および無線通信部１４を利用した通信パケットの送信制御を行う。送信制御部１１は、他の通信装置１０に通信パケットを送信する場合には、電力線通信部１３および無線通信部１４に対して同一内容の通信パケットの送信指示を行う。つまり、他の通信装置１０に対して、有線通信と無線通信の両方の通信媒体を利用して同一内容の通信パケットを重複して送信する。

受信制御部１２は、電力線通信部１３および無線通信部１４を介して受信した通信パケットの処理を行う。受信制御部１２は、通信の信頼性を維持するために、受信した通信パケットの正当性のチェックを行う。この通信システム１においては、通信パケットの正当性をチェックするために、送信する通信パケットにチェックサムが埋め込まれる。

端末番号設定部１５には、通信装置１０の端末番号が設定される。通信システム１内には多数の通信装置１０，１０・・・が接続されているが、端末番号は、各通信装置１０を一意に識別するための識別番号として利用される。

＜通信手順の基本ルール＞
通信システム１における通信手順の基本ルールについて説明する。上述したように、送信制御部１１は、電力線通信部１３および無線通信部１４に対して同一内容の通信パケットの送信指示を行う。図３は、通信装置Ａ１が通信装置Ａ２に通信パケットを送信する場合の様子を示す図である。このように、有線通信と無線通信の両方を利用して同一内容の通信パケットの送信を行う。これにより、いずれか一方の通信媒体の環境が劣化している場合でも、他方の通信媒体を利用して通信を完了させることができる。

図３で示した例は、通信装置Ａ１において通信装置Ａ２に対する新規な通信パケットの送信要求が発生した場合を示している。つまり、通信装置Ａ１が送信元端末であり、通信装置Ａ２が送信先端末であるケースである。これに対して、図４は、通信装置Ａ２が中継送信を行うケースを示している。

図４で示した例においては、通信装置Ａ１において通信装置Ａ３に対する新規な通信パケットの送信要求が発生した場合を示している。通信装置Ａ１は、通信装置Ａ３を宛先とする同一内容の通信パケットを有線通信および無線通信を利用して送信する。この通信パケットは、通信装置Ａ２において一旦受信される。通信装置Ａ２は、受信した通信パケットの正当性を確認し、通信パケットが有効パケットであると判断できた場合には、通信装置Ａ３を宛先として通信パケットを中継送信する。このとき、通信装置Ａ２は、有線通信および無線通信を利用して同一内容の通信パケットを中継送信する。

通信装置１０は、有線通信あるいは無線通信のいずれかから通信パケットを受信すると、通信パケットに含まれるチェックサムを利用して通信パケットの正当性をチェックする。そして、通信パケットの正当性が確認されれば受信した通信パケットを有効パケットして処理する。なお、後で説明するが、通信装置１０が有線通信および無線通信を利用して送信する同一内容の通信パケットには同一のシーケンス番号が付与されている。通信装置１０は、あるシーケンス番号の通信パケットの有効性を確認し、通信パケットを処理した後、同じシーケンス番号の通信パケットを受信した場合には、通信パケットを破棄する。

あるいは、通信装置１０は、有線通信および無線通信の両方から受信した同じシーケンス番号の通信パケットの両方について正当性が確認された場合に、通信パケットを有効パケットとして処理するようにしてもよい。

ブロードキャストパケットを受信した場合にも、通信装置１０は、まずブロードキャストパケットの正当性を確認する。通信装置１０は、ブロードキャストパケットが有効パケットであると判断できた場合、有線通信および無線通信を利用して同一内容のブロードキャストパケットを中継送信するのである。

このように、通信装置１０は、自装置が送信元となって通信パケットを新規に送信する場合、他装置宛の通信パケットを中継送信する場合、いずれの場合であっても、宛先の通信装置１０に対して有線通信および無線通信の両方を用いて同一内容の通信パケットを送信するのである。これにより、いずれかの通信媒体の通信環境が劣化している場合でも、通信を成功される確率を向上させることができる。

なお、有線通信から通信パケットを受信した場合には、無線通信に対してのみ通信パケットを中継し、無線通信から通信パケットを受信した場合のみ、有線通信および無線通信の両方を利用して通信パケットを中継するという通信手順としてもよい。

図５は、通信システム１において送受信される通信パケットのパケット構成を示す図である。図５（ａ）は、要求パケット１００のパケット構成であり、図５（ｂ）は、応答パケット１５０のパケット構成である。要求パケット１００は、送信先端末番号フィールド１０１、チェックサムフィールド１０２、シーケンス番号フィールド１０３、データフィールド１０４、端末経路情報フィールド１０５を備えている。応答パケット１５０は、送信先端末番号フィールド１５１、チェックサムフィールド１５２、送信元端末番号フィールド１５３、データフィールド１５４、端末経路情報フィールド１５５を備えている。

送信先端末番号フィールド１０１，１５１、送信元端末番号フィールド１５３は、各通信装置１０を一意に識別するための端末番号が指定される。この実施の形態においては、通信装置Ａ１に端末番号“Ａ１”が、通信装置Ａ２に端末番号“Ａ２”が、通信装置Ａ３に端末番号“Ａ３”が指定されるものとする。

チェックサムフィールド１０２，１５２には、通信パケット１００，１５０の正当性をチェックするための誤り検出符号がセットされる。誤り検出符号としては、チェックサム以外にも、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）の符号値や、ＭＤ５のハッシュ値を利用することもできる。

シーケンス番号フィールド１０３には、要求パケット１００を一意に識別するための番号がセットされる。このシーケンス番号は、要求パケット１００の送信元端末において生成され、要求パケット１００に埋め込まれる。シーケンス番号は、たとえば、端末に固有の情報とシーケンシャル番号を組み合わせることによって要求パケット１００を一意に識別可能となっている。上述したように、通信装置１０が有線通信および無線通信を利用して同一内容の要求パケット１００を重複して送信する場合には、これら２つの要求パケット１００には同一のシーケンス番号が付与される。通信装置１０は、他の装置から受信した要求パケット１００を中継送信する場合には、シーケンス番号を書き換えることはしない。つまり、送信元の装置から宛先の通信装置１０に到達するまでシーケンス番号は同じ番号が用いられる。ただし、送信元の装置が再送処理を行う場合には、新たなシーケンス番号が付与される。

データフィールド１０４，１５４には、コマンドやデータが格納される。要求パケット１００を受信した通信装置１０では、データフィールド１０４に格納されたデータを取り出して、受信処理を行う。また、通信装置１０は、データフィールド１５４に応答メッセージを記録した上で応答パケット１５０を送信する。

端末経路情報フィールド１０５，１５５には、要求パケット１００が中継された通信装置１０の履歴が記録される。図６は、端末経路情報の例を示す図である。この例では、通信装置Ａ１からブロードキャストパケットである要求パケット１００を送信する場合を示している。

まず、通信装置Ａ１が有線通信および無線通信を利用してブロードキャストパケットである要求パケット１００を送信する。有線通信により送信された要求パケット１００には端末経路情報として「Ａ１：Ｐ」が記録される。「Ａ１」は送信元の通信装置Ａ１の端末番号を示している。「Ｐ」は有線通信（ここでは電力線搬送通信）であることを示している。また、無線通信により送信された要求パケット１００には端末経路情報として「Ａ１：Ｒ」が記録される。「Ｒ」は無線通信（ここでは特定小電力無線通信）であることを示している。

次に、電力線２を介して要求パケット１００を受信した通信装置Ａ２が、さらに、有線通信および無線通信を利用して要求パケット１００を中継送信する。通信装置Ａ２は、受信した要求パケット１００をブロードキャストパケットとして中継送信する。有線通信により送信された要求パケット１００には端末経路情報として「Ａ１：Ｐ／Ａ２：Ｐ」が記録される。つまり、送信元の通信装置Ａ１に続いて、通信装置Ａ２が有線通信により要求パケット１００を中継したことが記録される。また、無線通信により送信された要求パケット１００には端末経路情報として「Ａ１：Ｐ／Ａ２：Ｒ」が記録される。

次に、通信装置Ａ２から送信された要求パケット１００を無線通信を介して受信した通信装置Ａ３が、さらに、有線通信および無線通信を利用して要求パケット１００を中継送信する。通信装置Ａ３は、受信した要求パケット１００をブロードキャストパケットとして中継送信する。有線通信により送信された要求パケット１００には端末経路情報として「Ａ１：Ｐ／Ａ２：Ｒ／Ａ３：Ｐ」が記録される。つまり、通信装置Ａ２に続いて通信装置Ａ３が有線通信により要求パケット１００を中継したことが記録される。また、無線通信により送信された要求パケット１００には端末経路情報として「Ａ１：Ｐ／Ａ２：Ｒ／Ａ３：Ｒ」が記録される。

このように、端末経路情報フィールド１０５には、要求パケット１００が転送された経路の履歴が記録される。応答パケット１５０の端末経路情報フィールド１５５には、要求パケット１００において記録された経路情報がそのまま記録される。１つの方法として、通信装置１０から送信された応答パケット１５０は、端末経路情報フィールド１５５に記録された経路を逆に辿ることで送信元の装置に到達させることができる。つまり、往路において転送に成功したルートを逆に辿ることで、高い確率で通信をスムーズに成功させることができる。

なお、図６で示した例において、送信および中継された全ての要求パケット１００には、同一のシーケンス番号が付与されていることになる。

＜ブロードキャストパケットに対する応答処理＞
次に本発明の特徴的な処理であるブロードキャストパケットに対する応答処理について説明する。図７は、通信システム１に接続された全ての通信装置１０，１０・・・と情報収集ユニット２０を示す図である。情報収集ユニット２０は、電力線２に接続され、電力線搬送通信を可能とした装置であり、各通信装置１０から情報を収集する装置である。情報収集ユニット２０は、収集した情報を外部のサーバなどに通知する機能を備える。

通信システム１内には、２５６台の通信装置１０，１０・・・が接続されている。これら２５６台の通信装置１０（Ａ１〜Ａ２５６）は、１６のグループにグループ化されている。グループＧ１は、通信装置Ａ１〜Ａ１６から構成され、グループＡ２は、通信装置Ａ１７〜Ａ３２から構成される。以降、同様に１６台ずつのグループにグループ化され、グループＧ１６は、通信装置Ａ２４１〜Ａ２５６から構成されている。

情報収集ユニット２０は、全ての通信装置１０，１０・・・から情報を収集するために、ブロードキャストパケット２１０を送信する。各通信装置１０は、このブロードキャストパケット２１０に対して応答パケット２２０を送信する。また、通信にエラーが発生した場合には、情報処理ユニット２０は、全ての通信装置１０,１０・・・にブロードキャスト再送パケット２３０を送信する。再送が必要な通信装置１０は、このブロードキャスト再送パケット２３０に対して再送応答パケット２４０を送信する。

２５６台の通信装置１０から一斉に応答パケット２２０や再送応答パケット２４０が送信されると、応答パケット２２０や再送応答パケット２４０が衝突する可能性が非常に高くなる。そこで、本実施の形態の通信システム１では、以下に示すような制御を行うことで、応答パケット２２０や再送応答パケット２４０の衝突を回避している。

第１の対策として、情報収集ユニット２０は、グループごとにブロードキャストパケット２１０を送信することとしている。まず、グループＧ１に対してブロードキャストパケット２１０を送信し、グループＧ１に属する全ての通信装置Ａ１〜Ａ１６との間での処理が完了した上で、グループＧ２に対してブロードキャストパケット２１０を送信する。なお、ブロードキャストパケット２１０は、実際には、全ての通信装置Ａ１〜Ａ２５６で受信されることになる。しかし、ブロードキャストパケット２１０には、グループＧ１に属する通信装置Ａ１〜Ａ１６を処理の対象としていることを示す情報が含まれている。したがって、グループＧ１以外のグループに属する通信装置１０は、受信したブロードキャストパケット２１０を破棄することになる。

さらに、グループＧ２に属する全ての通信装置Ａ１７〜Ａ３２との間での処理が完了した上で、グループＧ３に対してブロードキャストパケット２１０を送信する。このような処理を繰り返し、グループＧ１〜Ｇ１６に属する全ての通信装置Ａ１〜Ａ２５６との間での処理を実行する。２５６台の通信装置１０，１０・・・に一斉にブロードキャストパケット２１０を送信するのではなく、グループごとにブロードキャストパケット２１０を送信することで、応答パケット２２０が衝突する可能性を低減させることができる。

第２の対策として、通信装置１０は、自装置の端末番号から決定されるタイムスロットを利用して応答パケット２２０を送信する。図８は、グループＧ１において、通信装置Ａ１〜Ａ１６に割り当てられるタイムスロットを示す図である。通信装置１０は、端末番号設定部１５において設定されている自装置の端末番号に基づいて、応答パケット２２０を送信すべきタイムスロットを決定する。

通信装置Ａ１には、タイムスロット１番が割り当てられる。タイムスロット１番は、ブロードキャストパケット２１０の受信直後に応答期間が割り当てられる。通信装置Ａ２には、タイムスロット２番が割り当てられる。タイムスロット２番は、ブロードキャストパケット２１０の受信後４００ｍｓｅｃ経過後に応答期間が割り当てられる。以降、通信装置Ａ３，Ａ４・・・には、ブロードキャストパケット２１０の受信後、８００ｍｓｅｃ，１２００ｍｓｅｃ経過後に応答期間が割り当てられる。そして、最後の通信装置Ａ１６には、タイムスロット１６番が割り当てられる。タイムスロット１６番は、ブロードキャストパケット２１０の受信後４００ｍｓｅｃ×１５＝６０００ｍｓｅｃ経過後に応答期間が割り当てられる。

このように、各通信装置１０は、自装置の端末番号に基づいて決定されるタイムスロットを利用して、ブロードキャストパケット２１０に対する応答パケット２２０を送信する。各通信装置１０の端末番号は、各通信装置１０を一意に区別することを目的として付与されている番号である。通常であれば、各通信装置１０が送信する応答パケット２２０は４００ｍｓｅｃの間隔を空けて送信されるわけであり、衝突の可能性は非常に低くなっている。

以上説明した方法により、情報収集ユニット２０は、グループＧ１の通信装置Ａ１〜Ａ１６に対してブロードキャストパケット２１０を送信し、通信装置Ａ１〜Ａ１６からの応答パケット２２０を受信する。続いて、グループＧ２に対してブロードキャストパケット２１０を送信する。グループＧ２の通信装置Ａ１７〜Ａ３２も、同様に、タイムスロット１〜１６番を利用して、情報収集ユニット２０に応答パケット２２０を送信する。以降同様、グループＧ３〜Ｇ１６に対するブロードキャストを実行する。

第３の対策として、通信装置１０は、再送時に別のタイムスロットを利用して再送応答パケット２４０を送信する。第２の対策で説明したように、通常であれば、各通信装置１０が送信する応答パケット２２０は４００ｍｓｅｃの間隔を空けて送信され、衝突の可能性は低い。しかし、端末番号設定部１５において、端末番号が誤って設定される場合もある。

たとえば、通信装置Ａ３の端末番号設定部１５に誤って端末番号Ａ４が設定されていたとする。通信装置Ａ４の端末番号設定部１５には正しく端末番号Ａ４が設定されている。この場合、通信装置Ａ３および通信装置Ａ４は、いずれもタイムスロット４番を利用して応答パケット２２０を送信することになるので、応答パケット２２０の衝突が発生する可能性がある。

図９に示すように、各通信装置１０が情報収集ユニット２０に送信する応答パケット２２０には、送信元情報２２１が含まれている。送信元情報２２１は、図５（ｂ）で示した応答パケット１５０の送信元端末番号フィールド１５３に格納される情報に対応している。情報収集ユニット２０は、受信に成功した応答パケット２２０を参照することで、応答に成功した通信装置１０の端末番号を把握することができる。

通信装置Ａ３の端末番号設定部１５に誤って端末番号Ａ４が設定され、通信装置Ａ３と通信装置Ａ４の応答パケット２２０に衝突が発生したとする。情報収集ユニット２０は、通信装置Ａ３および通信装置Ａ４からの応答パケット２２０の受信に失敗する。ただし、それ以外の通信装置Ａ１，Ａ２，Ａ５〜Ａ１６からの応答パケット２２０の受信には成功しているものとする。

情報収集ユニット２０は、通信装置Ａ３および通信装置Ａ４からの応答パケット２２０を受信できなかったので、グループＧ１に対するブロードキャストパケットの再送を行う。図９に示すように、ブロードキャスト再送パケット２３０には、既に応答パケット２２０の送信に成功した通信装置１０の端末番号が応答確認情報２３１として含まれている。上記の例であれば、端末番号Ａ１，Ａ２，Ａ５〜Ａ１６を特定した情報が応答確認情報２３１として含まれている。

各通信装置１０は、ブロードキャスト再送パケット２３０を受信すると、応答確認情報２３１を参照し、自装置が応答に成功しているかどうかを判定する。自装置が応答に成功していることが判明した場合には、受信したブロードキャスト再送パケット２３０は破棄する。上記の例であれば、通信装置Ａ１，Ａ２，Ａ５〜Ａ１６は、受信したブロードキャスト再送パケット２３０を破棄する。

一方、自装置が応答に失敗していると判定した場合、つまり、自装置の端末番号が応答確認情報２３１に含まれていない場合には、ブロードキャスト再送パケット２３０に対して、再送応答パケット２４０を送信する。上記の例であれば、通信装置Ａ３，Ａ４は、再送応答パケット２４０を送信する。

再送応答パケット２４０を送信する場合、通信装置Ａ３および通信装置Ａ４が再びタイムスロット４番を利用すれば、再送応答パケット２４０の衝突が発生する可能性が高い。そこで、再送応答パケット２４０を送信する場合、通信装置１０は、自装置の端末番号を利用せず、他装置の端末番号を利用する。

通信装置１０は、端末番号Ａ１〜Ａ１６の中からランダムに１つの端末番号を選択する。そして、選択された端末番号が応答確認情報２３１に含まれている端末番号である場合には、選択された端末番号に対応したタイムスロットを利用して再送応答パケット２４０を送信するのである。たとえば、通信装置Ａ３は、ランダムに選択した端末番号が端末番号Ａ９である場合には、タイムスロット９番を利用して再送応答パケット２４０を送信する。通信装置Ａ４についても同様に、ランダムに選択した端末番号に対応するタイムスロットを利用する。もし、ランダムに選択された端末番号が、応答確認情報２３１に含まれていない端末番号である場合には、再度ランダムに端末番号の選択を行えばよい。

このように、本実施の形態によれば、端末番号に基づいて決定されたタイムスロットを利用してブロードキャストパケット２１０に対して応答を行うが、再送時には、他装置の端末番号に対応するタイムスロットを利用することとしている。これにより、誤って同じ端末番号が複数の通信装置１０に設定されている場合などにおいて、再送応答パケット２４０の衝突が発生する事態を回避できる。なお、再送応答パケット２４０にも送信元情報２４１として送信元の通信装置１０の端末番号が指定される。確率は非常に低いが、再送応答パケット２４０が再び衝突した場合には、情報収集ユニット２３０と通信装置１０との間で、ブロードキャスト再送パケット２３０の送信と、再送応答パケット２４０の送信が繰り返されることになる。

｛第２の実施の形態｝
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態をさらに応用させた実施の形態である。第２の実施の形態においても、図１〜図７を用いて説明した通信システム１の構成、通信装置１０の構成、機能などは同様である。

第１の実施の形態においては、ブロードキャスト再送パケット２３０に対して再送応答パケット２４０を送信する場合、ランダムに選択された他装置の端末番号を利用してタイムスロットを決定した。第２の実施の形態においては、ランダムに選択された他装置の端末番号に対して、さらに、２通りのタイムスロットを準備する。

図１０は、１回目のブロードキャストパケット２１０に対する応答パケット２２０の送信時に利用されるタイムスロットと、２回目以降のブロードキャスト再送パケット２３０に対する再送応答パケット２４０の送信時に利用されるタイムスロットとを示す図である。

１回目のブロードキャストパケット２１０に対する応答パケット２２０の送信時に利用されるタイムスロットは、第１の実施の形態と同様である。つまり、通信装置Ａ１〜Ａ１６には、４００ｍｓｅｃ間隔のタイムスロット１〜１６番が割り当てられる。

２回目以降のブロードキャスト再送パケット２３０に対する再送応答パケット２４０の送信時に利用されるタイムスロットには、図１０に示す２種類のタイムスロットＴＡおよびＴＢが準備されている。タイムスロットＴＡは、ランダムに選択された端末番号に対応するタイムスロット内でオフセットが０ｍｓｅｃのタイムスロットである。これに対して、タイムスロットＴＢは、ランダムに選択された端末番号に対応するタイムスロット内でオフセットが２００ｍｓｅｃのタイムスロットである。言い換えると、タイムスロットＴＡは、１回目の応答パケット２２０で利用されるタイムスロットと同じタイミングであるが、タイムスロットＴＢは、１回目の応答パケット２２０で利用されるタイムスロットから２００ｍｓｅｃ遅延したタイムスロットである。

第１の実施の形態と同様、通信装置Ａ３の端末番号設定部１５に誤って端末番号Ａ４が設定されている例を考える。再送応答パケット２４０を送信する場合、通信装置Ａ３は、まず、ランダムに端末番号を選択する。ランダムに選択された端末番号が端末番号Ａ９であったとすると、端末番号Ａ９は、応答確認情報２３１に含まれるので、端末番号Ａ９のタイムスロットを利用することが決定する。さらに、通信装置Ａ３は、タイムスロットＴＡおよびＴＢの中からいずれかのタイムスロットをランダムに選択する。タイムスロットＴＡが選択された場合には、ブロードキャスト再送パケット２３０の受信後、３２００ｍｓｅｃ経過後の応答期間が割り当てられる。タイムスロットＴＢが選択された場合には、ブロードキャスト再送パケット２３０の受信後、３４００ｍｓｅｃ経過後の応答期間が割り当てられるのである。

このように、第２の実施の形態においても、ブロードキャストパケット２１０に対する応答パケット２２０が正常に受信されなかった場合には、通信装置１０は、再送時には、他の通信装置のタイムスロットを利用する。さらに、本実施の形態によれば、他装置の端末番号に対応するタイムスロットに、さらに２通りのタイムスロットを準備するようにしている。これにより、さらに、再送応答パケット２４０の衝突が発生する可能性を低減することができる。

｛第３の実施の形態｝
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、第１の実施の形態をさらに応用させた実施の形態である。第３の実施の形態においても、図１〜図７を用いて説明した通信システム１の構成、通信装置１０の構成、機能などは同様である。

図９等を参照して説明したように、ブロードキャスト再送パケット２３０には、既に応答パケット２２０の送信に成功した通信装置１０の端末番号が応答確認情報２３１として含まれている。第３の実施の形態においては、応答確認情報２３１に含まれる端末番号が、さらにサブグループにグループ化されている。

図１１は、応答確認情報２３１に含まれる端末番号のサブグループ化情報を示す図である。第１の実施の形態と同様、通信装置Ａ３の端末番号設定部１５に誤って端末番号Ａ４が設定されている例を考える。通信装置Ａ３およびＡ４が送信した応答パケット２２０に衝突が発生したため、情報処理ユニット２０は、通信装置Ａ３およびＡ４からの応答パケット２２０の受信に失敗している。したがって、応答確認情報２３１には、端末番号Ａ１，Ａ２，Ａ５〜Ａ１６が含まれている。そして、図に示すように、端末番号Ａ１，Ａ２，Ａ５〜Ａ７がサブグループＳＧ１に、端末番号Ａ８〜Ａ１１がサブグループＳＧ２に、端末番号Ａ１２〜Ａ１８がサブグループＳＧ３にグルーピングされている。

各通信装置１０は、ブロードキャスト再送パケット２３０を受信し、自装置の端末番号が応答確認情報２３１に含まれていなければ、再送応答処理を行う。まず、通信装置１０は、サブグループＳＧ１〜ＳＧ３からいずれかのサブグループをランダムに選択する。続いて、端末番号をランダムに選択する。そして、ランダムに選択された端末番号が、選択されたサブグループに設定されている端末番号と一致した場合には、選択された端末番号に対応するタイムスロットを利用する。端末番号をランダムに選択する方法としては、全端末番号Ａ１〜Ａ１６から選択してもよいし、選択されたサブグループＳＧ１に設定されている端末番号の中からランダムに選択するようにしてもよい。

このように、第３の実施の形態においても、ブロードキャストパケット２１０に対する応答パケット２２０が正常に受信されなかった場合には、通信装置１０は、再送時には、他の通信装置のタイムスロットを利用する。さらに、第３の実施の形態においては、端末番号をサブグループ化し、サブグループのランダム選択と、端末番号のランダム選択という２段階の選択を行うようにしている。これにより、端末番号ごとに異なる確率で衝突回避を行うことができる。

たとえば、端末番号を同じ数ずつサブグループにグループ化した場合は、サブグループにグループ化しない場合と同じ確率で再送応答パケット２４０の衝突を回避できる。つまり、この場合には、全ての端末番号について再送応答パケット２４０の衝突が発生する確率は同じである。

これに対して、サブグループに設定する端末番号の数を不均一にした場合には、サブグループごとに再送応答パケット２４０の衝突可能性を異ならせることができる。たとえば、設定されている端末番号の数が多いサブグループについては、他のサブグループに比べて衝突可能性を低くすることができる。そして、設定されている端末番号の数が多いサブグループについては、サブグループ化を行わない第１の実施の形態と比べても衝突確率を低減させることができる。たとえば、図１０の例であれば、サブグループＳＧ１が選択された場合には、第１の実施の形態と比べてさらに再送応答パケット２４０の衝突回避の確率を向上させることができる。

｛その他｝
上記の各実施の形態においては、情報処理ユニット２０が送信するブロードキャストパケット２１０を例に説明したが、本実施の形態の通信システムは、ほかにもマルチキャストパケットなど各種の一斉同報通信に適用可能である。

上記の実施の形態において、端末番号設定部１５に誤って他の装置の端末番号が設定される場合を例に説明した。たとえば、端末番号設定部１５は、ディップスイッチなどで設定する場合が想定されるが、単純に設定者がディップスイッチによる設定を間違えるような場合が想定される。それ以外にも、たとえば、既にある端末番号が設定されている通信装置１０を、ネットワーク構成などの変更などで異なる環境に移動した場合などにおいて、設定変更を忘れるような場合が想定される。

上記実施の形態において、再送応答パケット２４０の送信時には、端末番号やサブグループをランダム選択した。ランダム選択の方法としては、線形合同法など、乱数を生成する様々なアルゴリズムを適用可能である。

｛適用例｝
本実施の形態の通信システム１の適用例としては、たとえば、消費電力量の測定システムが上げられる。通信システム１は家屋内に導入され、家屋内の電化製品の消費電力量をモニタリングするシステムとして利用される。家屋内の各電源コンセントには、通信装置１０が接続され、通信装置１０が各電化製品の電力量を計測するのである。この場合、通信装置１０には、電化製品を接続するインタフェース、電力量を測定する回路などを備えることになる。

情報収集ユニット２０は、電力線に接続され、各通信装置１０，１０・・・から各電化製品の電力量情報を収集する。情報収集ユニット２０は、グループごとに通信装置１０に対してブロードキャストパケット２１０を送信して情報要求を行い、通信装置１０は、その応答パケット２２０で測定した電力量を通知するのである。このとき、通信装置１０は、有線通信と無線通信の両方を利用してブロードキャストパケット２１０や応答パケット２２０を転送するので、いずれかの通信媒体の通信状態が劣化している場合でも、通信の信頼性を維持することができる。

そして、各通信装置１０からの応答パケット２２０に衝突が発生し、情報収集ユニット２０が、応答パケット２２０の受信に失敗した場合には、上記第１〜第３の実施の形態の再送方法を利用することで、情報収集ユニット２０は、スムーズに再送応答パケット２４０を受信することができるのである。

１ 通信システム
２ 電力線
１０（Ａ１〜Ａ２５６） 通信装置
１００ 要求パケット
１５０ 応答パケット
２１０ ブロードキャストパケット
２２０ 応答パケット
２３０ ブロードキャスト再送パケット
２４０ 再送応答パケット

Claims (4)

1. 送信装置と、
   前記送信装置から送信されたブロードキャストパケットを受信する第１〜第Ｎの受信装置と、
   を備える通信システムにおいて、
   各受信装置は、
   各受信装置を一意に識別することを目的として付与される識別情報を設定する設定部と、
   前記ブロードキャストパケットを受信したとき、前記設定部において設定されている識別情報に基づいて決定される各受信装置に固有のタイムスロットを利用して、前記送信装置に対して応答パケットを送信する応答制御部と、
   を含み、
   前記送信装置は、
   前記ブロードキャストパケットの送信後、いずかの受信装置から前記応答パケットを受信できなかった場合、応答に成功した全ての受信装置の識別情報を特定する応答確認情報を含むブロードキャスト再送パケットを第１〜第Ｎの受信装置に送信する再送制御部、
   を含み、
   前記応答制御部は、
   前記応答確認情報を参照し、自装置が送信した前記応答パケットが前記送信装置において受信されたか否かを判定する判定部と、
   自装置が送信した前記応答パケットが受信されなかったことが判明した場合、応答に成功した他装置の識別情報に基づいて決定された他装置に固有のタイムスロットを利用して、前記送信装置に対して再送応答パケットを送信する再送応答制御部、
   を含むことを特徴とする通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムにおいて、
   前記再送応答制御部は、自装置が送信した前記応答パケットが受信されなかったことが判明した場合、前記応答確認情報の中からランダムに選択された識別情報に基づいて決定されるタイムスロットを利用して、前記再送応答パケットを送信することを特徴とする通信システム。
3. 請求項２に記載の通信システムにおいて、
   前記再送応答制御部は、ランダムに選択された識別情報に基づいて決定されるタイムスロットを、さらに複数の部分タイムスロットに分割し、前記複数の部分タイムスロットの中からランダムに選択された部分タイムスロットを利用して、前記再送応答パケットを送信することを特徴とする通信システム。
4. 請求項１に記載の通信システムにおいて、
   前記応答確認情報に含まれる識別情報は、第１〜第Ｍのグループにグループ化されており、
   前記再送応答制御部は、自装置が送信した前記応答パケットが受信されなかったことが判明した場合、前記第１〜第Ｍのグループからランダムに１のグループを選択し、前記１のグループに含まれ、かつ、前記応答確認情報の中からランダムに選択された識別情報に基づいて決定されるタイムスロットを利用して、前記再送応答パケットを送信することを特徴とする通信システム。

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