JP5438711B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

この発明は、ツリー構造の無線通信システムに関するものである。

近年、無線通信を利用して、環境計測・監視・制御などを行うシステムが増加している。この環境計測・監視・制御などを行う無線通信システムでは、対象エリアが比較的広い、又は、対象エリア内に無線通信の障害物が多々存在する場合が多い。このような場合、対象エリアをカバーするためには、受信器と送信器の設置位置や電波状況等の環境により直接通信できなくても、他のデバイスを中継して通信を行うことができる無線通信ネットワークを利用することが有利である。

この種の無線通信ネットワークとして、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））プロトコルを利用した無線通信ネットワークが考えられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。以下、このジグビープロトコルを利用した無線通信ネットワークをジグビーネットワークと呼ぶ。

ジグビーネットワークは、ツリー構造の無線通信ネットワークであり、次のような３種類のデバイスによって構成される。
〔デバイスＡ（ノードＡ）〕
コーディネータと呼ばれ、ネットワークの基層（最上位）に唯一存在し、下位のデバイスと接続通信する。また、ネットワーク全体の総合親局の役割を果たすとともに、自己と親子の接続関係（以下、単に親子関係と呼ぶ）を結ぶデバイスに通信アドレス（ネットワークアドレス）を付番する。

〔デバイスＢ（ノードＢ）〕
ルータと呼ばれ、コーディネータよりも下層に存在し、上位のデバイスおよび下位のデバイスと接続通信でき、コーディネータからの命令を受けるとともに、下位のデバイス（ルータ、又はエンドデバイス）を接続することができ、それらデバイスに対しては局地的な親局の役割を果たす。また、自己と親子関係を結ぶデバイスに通信アドレス（ネットワークアドレス）を付番する。例えば、空調制御システムではＶＡＶコントローラなどがルータとされる。

〔デバイスＣ（ノードＣ）〕
エンドデバイスと呼ばれ、ネットワークの各枝の末端（最下位）に存在し、親子関係を結んだ上位のデバイス（親デバイス）と接続通信でき、他のデバイスの親局にはならない。例えば、空調制御システムでは、温度センサや湿度センサなどのセンサがエンドデバイスとされる。

このジグビーネットワークでは、各ノードの種別や階層を定義するために、通信アドレスとは別に論理アドレスが各ノードに設定される。この論理アドレスは、システム構成に応じて個別に定められ、通常、手動で設定される。

また、このジグビーネットワークにおいて、エンドデバイスは、電源投入時、自己の論理アドレスから割り出される送信先の上位のデバイスの論理アドレスを含む論理アドレス問合せメッセージをマルチキャストで直接通信可能な圏内に位置する上位のデバイスへ送り、この論理アドレス問合せメッセージに含まれる論理アドレスが自己の論理アドレスと一致する上位のデバイスからの論理アドレス応答メッセージを受けて、その上位のデバイスとの間で親子関係を結び、この親子関係を結んだ上位のデバイス（親デバイス）を宛先デバイスとし、この宛先デバイスに対して直接、メッセージの送信を行う。この場合のエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信を直接通信と呼ぶ。

また、このジグビーネットワークにおいて、エンドデバイスは、宛先デバイスとの間の直接通信中、マルチパスフェージングなどの電波変動の影響を受けて通信不能に陥った場合、宛先デバイスとの親子関係を解除し、直接通信可能な圏内に位置する他の上位のデバイスと親子関係を結び、この親子関係を結んだ上位のデバイスを仮の親デバイスとし、この仮の親デバイスを通して宛先デバイス（本来の親デバイス）に対して間接的に、メッセージの送信を行う。この場合のエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信を間接通信と呼ぶ。なお、マルチパスフェージングとは、複数の通信電波反射経路の間に発生する位相差により受信電波が打ち消され、受信ができなくなる現象をいう。

このジグビーネットワークにおいて、エンドデバイスが間接通信を行う場合、仮の親デバイスが宛先デバイスまでのルート探索を実行することにより、最適なルートで宛先デバイスへのメッセージの送信が行われる。具体的には、エンドデバイスからのメッセージの送信時にルート探索を指定することで、仮の親デバイスが現在の電波状況に最適なルートをメッシュ構造から選択し、メッセージを転送する。これにより、１つの通信経路がマルチパスフェージングなどの電波変動の影響を受けて通信不能に陥ったとしても、他の通信経路を探索して通信を継続することができる。このため、エンドデバイスから宛先デバイスまでの往路では、メッセージ転送が途中で途切れてしまうことはない。

しかしながら、宛先デバイスからエンドデバイスまでの還路では、返送先がエンドデバイスとなるため、宛先デバイスにおいてエンドデバイスまでのルート探索を行うことができない。このため、従来においては、通信アドレスのツリー・ルート情報に基づいた単一のルートに従って、宛先デバイスからエンドデバイスまでメッセージの返信を行うようにしており、電波状況などによってはメッセージ転送が途中で途切れてしまうことがあった。

特開２００６−５９２８号公報 特開２００６−４２３７０号公報

そこで、本出願人は、先頃、エンドデバイスが自己の親デバイス以外の上位のデバイスを宛先デバイスとしてとしてメッセージを送信する場合、エンドデバイスから自己の親デバイスに対して、送信元のアドレスとして自己の通信アドレスと、最終的な送信先のアドレスとして宛先デバイスの通信アドレスとを、代理通信を実行するか否かの情報として代理通信要求情報と、ルート探索を実行するか否かの情報としてルート探索要求情報とを少なくとも含む代理要求メッセージを送信し、宛先デバイスへのメッセージの送信を行う発明（以下、代理通信方式の発明と呼ぶ）を提案した（特願２０１０−１９３５３１号）。この代理通信方式の発明において、自己の親デバイスを仮の親デバイス、宛先デバイスを本来の親デバイスと考えれば、仮の親デバイスに代理要求メッセージが送信され、この仮の親デバイスを通して宛先デバイス（本来の親デバイス）との間の代理通信方式による間接通信が行われるものとなる。

この場合、仮の親デバイスは、エンドデバイスからのメッセージに含まれるルート探索要求情報がルート探索を実行することを示していた場合、自デバイスから宛先デバイスまでの往還ルートの探索を実行する。また、エンドデバイスからのメッセージに含まれる代理通信要求情報が代理通信を実行することを示していた場合、そのメッセージに含まれている送信元のアドレス（エンドデバイスの通信アドレス）と最終的な送信先のアドレス（宛先デバイスの通信アドレス）との対を代理情報として記憶する一方、そのメッセージに含まれている送信元のアドレスを自己の通信アドレスに書き替えて宛先デバイスへの代理メッセージとし、この代理メッセージを探索された往ルートに従う次の送信先のデバイスへ送信する。

宛先デバイスは、仮の親デバイスからの代理メッセージを受信した場合、仮の親デバイスにより探索された還ルートに従う次の送信先のデバイスに対して、返信元のアドレスとして自己の通信アドレスを、最終的な返信先のアドレスとして仮の親デバイスの通信アドレスを少なくとも含むメッセージを返信する。仮の親デバイスは、宛先デバイスからのメッセージを受信した場合、そのメッセージに含まれている返信元のアドレスと一致するアドレスが代理情報中に最終的な送信先のアドレスとして存在するか否かを確認し、代理情報中に一致するアドレスが存在することが確認された場合、その一致するアドレス（宛先デバイスの通信アドレス）と対として記憶されている代理情報中の送信元のアドレス（エンドデバイスの通信アドレス）を読み出し、宛先デバイスからのメッセージに含まれている返信先のアドレスをその読み出した送信元のアドレスに書き替え、そのメッセージをエンドデバイスに返信する。この際、仮の親デバイスは、その時に用いた代理情報（エンドデバイスの通信アドレスと宛先デバイスの通信アドレスとの対）を削除する。これにより、エンドデバイスから宛先デバイスまでの往路だけではなく、宛先デバイスからエンドデバイスまでの還路でも、メッセージ転送が途中で途切れてしまうことがなくなる。

しかしながら、この場合、仮の親デバイスを通しての間接通信はマルチホップで行われるため、一般的に通信時間が長くなる。そのため、消費電力が増大し、エンドデバイスを電池駆動とする場合、電池寿命が短くなる虞がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、間接通信の還路でもエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信が途切れることがなく、かつ、エンドデバイスの消費電力の増大を抑えることができる無線通信システムを提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、最下位に位置するエンドデバイスと、このエンドデバイスと直接通信可能な圏内に位置する複数の上位デバイスとを備え、上位デバイスの１つをエンドデバイスからのメッセージの最終的な送信先である宛先デバイスとするツリー構造の無線通信システムにおいて、エンドデバイスは、宛先デバイスと親子関係を結び、当該宛先デバイスに対して直接、メッセージの送信を行う直接通信手段と、直接通信手段からのメッセージに対する宛先デバイスからの応答メッセージが受信されない場合、宛先デバイスとの親子関係を解除し、他の上位デバイスと親子関係を結び、この親子関係を結んだ上位デバイスを仮の親デバイスとし、この仮の親デバイスに対して送信元のアドレスとして自己の通信アドレスを、最終的な送信先のアドレスとして宛先デバイスの通信アドレスを、代理通信を実行するか否かの情報として代理通信要求情報を、ルート探索を実行するか否かの情報としてルート探索要求情報を少なくとも含む代理要求メッセージを送信し、宛先デバイスへの間接的なメッセージの送信を開始する間接通信手段と、間接通信手段による宛先デバイスへの間接的なメッセージの送信が行われている間、所定の周期で、宛先デバイスとの間の直接通信が可能か否かを確認する直接通信復帰確認手段と、直接通信復帰確認手段によって宛先デバイスとの間の直接通信が可能になったことが確認された場合、仮の親デバイスとの親子関係を解除し、宛先デバイスとの間の親子関係を復帰させ、直接通信手段による宛先デバイスへのメッセージの直接送信を再開させる直接通信再開手段とを備えることを特徴とする。

本発明において、エンドデバイスは、直接通信可能な圏内に位置する宛先デバイスと親子関係を結び、この宛先デバイスを親デバイス（本来の親デバイス）として直接通信を行う。ここで、マルチパスフェージングなどの電波変動の影響を受けて、宛先デバイスとの間の直接通信が不能になると、宛先デバイスとの親子関係を解除し、他の上位デバイスと親子関係を結び、この親子関係を結んだ上位デバイスを仮の親デバイスとし、この仮の親デバイスを通して宛先デバイスとの間の代理通信方式による間接通信を開始する。これにより、間接通信の往路だけではなく、間接通信の還路でもエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信が途切れることがなくなる。

また、本発明において、エンドデバイスは、宛先デバイスとの間で間接通信を行っている間、所定の周期で、宛先デバイスとの間の直接通信が可能か否かを確認し、宛先デバイスとの間の直接通信が可能になったことを確認すると、仮の親デバイスとの親子関係を解除し、宛先デバイスとの間の親子関係を復帰させ、宛先デバイスとの間の直接通信を再開する。これにより、マルチパスフェージングなどの電波変動の影響を受けている間だけ、エンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信が間接通信となり、それ以外の間は直接通信となるため、エンドデバイスの消費電力の増大が抑えられる。

本発明によれば、エンドデバイスにおいて、宛先デバイスとの間で直接通信が行えなくなった場合、直接通信から代理通信方式による間接通信に切り替えられるので、間接通信の往路だけではなく、間接通信の還路でもエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信が途切れることがなくなる。
また、本発明によれば、エンドデバイスにおいて、間接通信を行っている間、所定の周期で、宛先デバイスとの間の直接通信が可能か否かが確認され、宛先デバイスとの間の直接通信が可能になったことが確認された場合、間接通信から直接通信に切り替えられるので、エンドデバイスの消費電力の増大が抑えられ、エンドデバイスを電池駆動とする場合、電池寿命を長くすることができるようになる。

本発明に係る無線通信システムの一実施の形態として構築されたジグビーネットワークの要部を示す図である。 このジグビーネットワークにおけるエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信が直接通信から間接通信へ切り替えられる場合のシーケンス図である。 このジグビーネットワークにおけるエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信が直接通信から間接通信へ切り替えられる場合のシーケンス図（図２に続くシーケンス図）である。 このジグビーネットワークにおけるエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信が直接通信から間接通信へ切り替えられた状態を示す図である。 このジグビーネットワークにおける間接通信に切り替えられた状態でのエンドデバイスから宛先デバイスへのメッセージの送信時のシーケンス図である。 このジグビーネットワークにおける間接通信に切り替えられた状態での宛先デバイスからエンドデバイスへのメッセージの返信時のシーケンス図である。 このジグビーネットワークにおける間接通信中のリトライ送信を説明するシーケンス図である。 このジグビーネットワークにおけるエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信が間接通信から直接通信へ切り替えられる場合のシーケンス図である。 このジグビーネットワークにおけるエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信が間接通信から直接通信へ切り替えられる場合のシーケンス図（図８に続くシーケンス図）である。 このジグビーネットワークにおけるエンドデバイスと宛先デバイスとの間の通信が間接通信から直接通信へ切り替えられた状態を示す図である。 このジグビーネットワークにおけるエンドデバイスの要部の機能ブロック図である。 このジグビーネットワークにおける仮の親デバイスの要部の機能ブロック図である。 このジグビーネットワークにおける転送デバイスの要部の機能ブロック図である。 このジグビーネットワークにおける宛先デバイスの要部の機能ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１はこの発明に係る無線通信システムの一実施の形態として構築されたジグビーネットワークの要部を示す図である。同図において、１は最下位に位置するエンドデバイス、２−１〜２−３はエンドデバイス１と直接通信可能な圏内に位置する複数のルータ（上位デバイス）、３はコーディネータである。

このジグビーネットワークにおいて、エンドデバイス１の通信アドレスは「０ｘ０ｆｆ７」、ルータ２−１の通信アドレスは「０ｘ０００１」、ルータ２−２の通信アドレスは「０ｘ０００２」、ルータ２−３の通信アドレスは「０ｘ０００３」、コーディネータ３の通信アドレスは「０ｘ００００」とされている。また、エンドデバイス１の論理アドレスは「＃０３０１」、ルータ２−１の論理アドレスは「＃０１」、ルータ２−２の論理アドレスは「＃０２」、ルータ２−３の論理アドレスは「＃０３」、コーディネータ３の論理アドレスは「＃０」とされている。

また、このジグビーネットワークにおいて、エンドデバイス１は、電源投入時、自己の論理アドレス「＃０３０１」から割り出される送信先の上位のデバイスの論理アドレス「＃０３」を含む論理アドレス問合せメッセージをマルチキャストで直接通信可能な圏内に位置するルータ２（２−１〜２−３）へ送り、この論理アドレス問合せメッセージに含まれる論理アドレス「＃０３」が自己の論理アドレスと一致するルータ２−３からの論理アドレス応答メッセージを受けて、このルータ２−３との間で親子関係を結び、この親子関係を結んだルータ２−３を親デバイスとし、この親デバイス２−３との間で直接通信を行っている。

すなわち、エンドデバイス１を送信元デバイスとした場合、この送信元デバイスからのメッセージの最終的な送信先（宛先）を親デバイス２−３とし、この親デバイス２−３との間で直接通信を行っている。以下、親デバイス２−３を宛先デバイスと呼ぶ。

なお、エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３からの論理アドレス応答メッセージから宛先デバイス２−３の通信アドレス「０ｘ０００３」を取得し、この取得した宛先デバイス２−３の通信アドレス「０ｘ０００３」を親デバイスの通信アドレスとしてメモリに記憶している。また、宛先デバイス２−３は、論理アドレス問合せメッセージからエンドデバイス１の通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」を取得し、この取得した通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」を子デバイスの通信アドレスとしてメモリに記憶している。

〔直接通信から間接通信への切り替え〕
図２および図３にエンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の通信が直接通信から間接通信へ切り替えられる場合のシーケンス図を示す。以下、このシーケンス図を参照しながら、エンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の通信が直接通信から間接通信へ切り替えられる様子を説明する。

〔直接通信〕
エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３にメッセージの送信を行う（図２：矢印(１)）。その後、エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３からの返信の時限監視を行う。

宛先デバイス２−３は、エンドデバイス１からのメッセージを受信すると、エンドデバイス１に対して応答メッセージを送信する（図２：矢印(２)）。

エンドデバイス１は、時限監視がタイムアウトする前に宛先デバイス２−３からの応答メッセージを受信すると、宛先デバイス２−３へのメッセージの送信が正常に行われたと判断する。

このようにして、通常は、エンドデバイス１が定期的にメッセージの送信を繰り返し、エンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の直接通信が行われている。

〔マルチパスフェージングによる通信断の発生〕
ここで、エンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の直接通信の経路にマルチパスフェージングによる通信断が発生すると、エンドデバイス１から送信されるメッセージに対し（図２：矢印(３)）、宛先デバイス２−３からの応答メッセージが受信されないため（図２：矢印(４)）、エンドデバイス１の時限監視がタイムアウトする。

この場合、エンドデバイス１は、Ｎ回のリトライ送信を行う（図２：矢印(５)〜（８））。このＮ回のリトライ送信でも、宛先デバイス２−３からの応答メッセージが受信されなければ、エンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の直接通信にマルチパスフェージングによる通信断が発生したと判断する。

なお、Ｎ回のリトライ送信の途中で、宛先デバイス２−３からの応答メッセージが受信されるならば、エンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の直接通信を継続する。

〔ネットワークからの離脱〕
エンドデバイス１は、マルチパスフェージングによる通信断が発生したと判断すると、宛先デバイス２−３との親子関係を解除し、ネットワークから離脱する（図３：（１））。但し、宛先デバイス２−３の通信アドレスは、本来の親デバイスの通信アドレスとしてそのまま記憶し続ける。

〔ネットワークへの再参加〕
エンドデバイス１は、ネットワークから離脱した後、直接通信可能な圏内に位置する他のルータ２の子デバイスとして、ネットワークに再参加する。このネットワークへの再参加は次のようにして行う。

エンドデバイス１は、直接通信可能な圏内に位置するルータ２（２−１〜２−３）にビーコン要求メッセージ（Beacon request）をマルチキャスト送信する（図３：矢印(２)）。直接通信可能な圏内に位置するルータ２（２−１〜２−３）は、ビーコン要求メッセージを受信すると、自分が受信している送信元のエンドデバイス１の電波強度（ＲＳＳＩ）を含むビーコン応答メッセージ（Beacon response）をエンドデバイス１に返信する（図３：矢印（３））。

エンドデバイス１は、直接通信可能な圏内に位置するルータ２（２−１〜２−３）からのビーコン応答メッセージを受信すると、そのビーコン応答メッセージに含まれる電波強度を取り出し、電波強度の強いデバイス（Ｘ個）をメモリに候補として記憶する。そして、このメモリに記憶した候補のデバイス（Ｘ個）に対して、ネットワーク参加を試みる。

この場合、最初は、電波強度が１番強い候補のデバイスに対してアソシエーション要求メッセージ（Association request）を送信し、このアソシエーション要求メッセージに対する応答メッセージとしてアソシエーション応答メッセージ（Association response）が受信されない場合には、電波強度が次に強い候補のデバイスに対してアソシエーション要求メッセージを送信する、という動作を繰り返す。

この例では、電波強度が１番強い候補のデバイスとしてルータ２−２を選択し、この選択したルータ２−２に対してアソシエーション要求メッセージを送信している（図３：矢印(４)）。そして、ルータ２−２からのアソシエーション応答メッセージが受信されないので（図３：矢印(５)）、次に電波強度が強い候補のデバイスとしてルータ２−１を選択し、この選択したルータ２−１に対してアソシエーション要求メッセージを送信し（図３：矢印(６)）、ルータ２−１からのアソシエーション応答メッセージを受信している（図３：矢印(７)）。

なお、この場合、宛先デバイス２−３が候補になることもあるが、この時点で宛先デバイス２−３を親デバイスとしてネットワークへ再参加した場合、通信が不安定になる可能性がある。このため、宛先デバイス２−３のみが候補となる場合を除き、原則として宛先デバイス２−３は除外する。宛先デバイス２−３が候補になったか否かについては、その通信アドレスが本来の親デバイスの通信アドレスとしてメモリに記憶されているので、その情報を参照して判断する。

また、全ての候補のデバイスに対してアソシエーション要求メッセージを送信したにも拘わらず、アソシエーション応答メッセージが受信されない場合には、ビーコン要求メッセージのマルチキャスト送信からの処理へと戻る（図３の矢印(２)）。

エンドデバイス１は、ルータ２−１からのアソシエーション応答メッセージを受信すると（図３：矢印(７)）、ルータ２−１と親子関係を結び、この親子関係を結んだルータ２−１を仮の親デバイスとし、代理通信方式による間接通信を開始する。

このようにして、エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３との間の直接通信中、マルチパスフェージングによる通信断が発生すると、ルータ２−１を仮の親デバイスとする代理通信方式による間接通信に切り替える（図４参照）。

〔代理通信方式による間接通信〕
〔エンドデバイスから宛先デバイスへのメッセージの送信（往路）〕
図５にエンドデバイス１から宛先デバイス２−３へのメッセージの送信時のシーケンス図を示す。以下、このシーケンス図を参照しながら、エンドデバイス１からのメッセージが仮の親デバイス２−１を通して宛先デバイス２−３に送られる様子を説明する。

〔エンドデバイス（送信元）〕
エンドデバイス１は、データを含むメッセージＭ１の送信時、そのメッセージＭ１中の、ＭＡＣ層の送信元アドレスに自己の通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」を、ＭＡＣ層の送信先アドレスに仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」を、ＮＷＫ層の送信元アドレスに自己の通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」を、ＮＷＫ層の送信先アドレスに宛先デバイス２−３の通信アドレス「０ｘ０００３」を書き込む。なお、このメッセージＭ１において、ＭＡＣ層の送信先アドレスは次の送信先のアドレスを示し、ＮＷＫ層の送信先アドレスは最終的な送信先（宛先）のアドレスを示す。

また、エンドデバイス１は、メッセージＭ１中の、ＮＷＫ層のフレームコントロールの代理通信要求ビットを「１」（セット）とし、ルート探索要求ビットを「１」（セット）とする。なお、代理通信要求ビットはメッセージＭ１の送信毎にそのビットを「１」とするが、ルート探索要求ビットは初回送信時、または、アプリケーション層が双方向通信のタイムアウトを検出した場合のリトライ送信時にのみ、そのビットを「１」とする。

そして、エンドデバイス１は、このメッセージＭ１を代理要求メッセージとして仮の親デバイス２−１へ送信する（図５：矢印(１)）。

〔仮の親デバイス〕
仮の親デバイス２−１は、エンドデバイス１からのメッセージＭ１を受信すると、このメッセージＭ１中のＮＷＫ層のフレームコントロールを確認する。ここで、ＮＷＫ層のフレームコントロールにおいて、ルート探索要求ビットが「１」とされていれば、ＮＷＫ層の送信先アドレスから宛先デバイス２−３の通信アドレス「０ｘ０００３」を取得し、自デバイスから宛先デバイス２−３までの往還ルートの探索を実行する（図５：(２)）。この往還ルートの探索により、仮の親デバイス２−１から宛先デバイス２−３までの往還ルートを決めるルーティングテーブルＲＴＢ１〜３が各デバイス内に作成される。

そして、仮の親デバイス２−１は、この往還ルートの探索の実行後、ＮＷＫ層のフレームコントロールにおけるルート探索要求ビットを「０」（クリア）とする。なお、この例において、往ルートは、ルータ２−１（仮の親デバイス）→ルータ２−２（転送デバイス）→ルータ２−３（宛先デバイス）として作成されるものとする。また、還ルートは、ルータ２−３（宛先デバイス）→ルータ２−２（転送デバイス）→ルータ２−１（仮の親デバイス）として作成されるものとする。

また、仮の親デバイス２−１は、メッセージＭ１のＮＷＫ層のフレームコントロールにおいて、代理通信要求ビットが「１」とされていれば、ＮＷＫ層の送信元アドレスとＮＷＫ層の送信先アドレスを読み取り、この読み取ったＮＷＫ層の送信元アドレスとＮＷＫ層の送信先アドレスとの対を代理情報として送信要求テーブルＴＢ１に登録（セット）する（図５：(３)）。

この場合、メッセージＭ１中のＮＷＫ層の送信元アドレスはエンドデバイス１の通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」とされ、ＮＷＫ層の送信先アドレスは宛先デバイス２−３の通信アドレス「０ｘ０００３」とされているので、この通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」と「０ｘ０００３」の対を代理情報として送信要求テーブルＴＢ１に登録する。この送信要求テーブルＴＢ１は仮の親デバイス２−１のメモリに記憶される。

また、仮の親デバイス２−１は、送信要求テーブルＴＢ１への代理情報の登録後、メッセージＭ１中のＮＷＫ層の送信元アドレスを自アドレスに書き替える。この場合、ＮＷＫ層の送信元アドレスはエンドデバイス１の通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」とされているので、この通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」を仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」に書き替える。そして、仮の親デバイス２−１は、ＮＷＫ層のフレームコントロールにおける代理通信要求ビットを「０」（クリア）とする。

次に、仮の親デバイス２−１は、ルーティングテーブルＲＴＢ１から次の送信先のデバイスの通信アドレス（次転送アドレス）を取得し、ＭＡＣ層の送信先アドレスを次転送アドレスに書き替える。この場合、次転送アドレスはルータ２−２の通信アドレス「０ｘ０００２」として取得されるので、ＭＡＣ層の送信先アドレスを「０ｘ０００２」に書き替える。また、これと合わせて、ＭＡＣ層の送信元アドレスを自アドレス、すなわち仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」に書き替える。

そして、仮の親デバイス２−１は、この書き替えられたメッセージＭ１を代理メッセージＭ１’とし、この代理メッセージＭ１’を、次の送信先のデバイスであるルータ２−２（転送デバイス）へ送信する（図５：矢印（４））。なお、代理メッセージＭ１’は、ＮＷＫ層の送信元アドレスが仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」に書き替えられていることを大きな特徴としている。

〔転送デバイス〕
転送デバイス２−２は、仮の親デバイス２−１からの代理メッセージＭ１’を受信すると、この代理メッセージＭ１’中のＮＷＫ層のフレームコントロールを確認する。この場合、ＮＷＫ層のフレームコントロールにおいて、代理通信要求ビットは「０」とされているので、代理通信の処理は行わず、ルーティングテーブルＲＴＢ２から次の送信先のデバイスの通信アドレス（次転送アドレス）を取得し、ＭＡＣ層の送信先アドレスを次転送アドレスに書き替える。この場合、次転送アドレスはルータ２−３の通信アドレス「０ｘ０００３」として取得されるので、ＭＡＣ層の送信先アドレスを「０ｘ０００３」に書き替える。また、これと合わせて、ＭＡＣ層の送信元アドレスを自アドレス、すなわち転送デバイス２−２の通信アドレス「０ｘ０００２」に書き替える。

そして、転送デバイス２−２は、この書き替えられた代理メッセージＭ１’を代理メッセージＭ１”とし、次の送信先のデバイスであるルータ２−３（宛先デバイス）へ送信する（図５：矢印（５））。なお、代理メッセージＭ１”において、ＮＷＫ層の送信元アドレスは、仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」のままである。

〔宛先デバイス（送信先）〕
宛先デバイス２−３は、転送デバイス２−２からの代理メッセージＭ１”を受信すると、この受信した代理メッセージＭ１”を処理する。

〔宛先デバイスからエンドデバイスへのメッセージの返信（還路）〕
図６に宛先デバイス２−３からエンドデバイス１へのメッセージの返信時のシーケンス図を示す。以下、このシーケンス図を参照しながら、宛先デバイス２−３からのメッセージが仮の親デバイス２−１を通してエンドデバイス１へ送られる様子を説明する。

〔宛先デバイス（返信元）〕
宛先デバイス２−３は、転送デバイス２−２からの代理メッセージＭ１”（図５参照）を受信すると、この代理メッセージＭ１”中のＮＷＫ層の送信元アドレスから仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」を取得する。

宛先デバイス２−３は、データを含むメッセージＭ２の返信時、そのメッセージＭ２中の、ＭＡＣ層の返信元アドレスに自己の通信アドレス「０ｘ０００３」を、ＭＡＣ層の返信先アドレスにルーティングテーブルＲＴＢ３から次の返信先の通信アドレス（次転送アドレス）として取得されるルータ２−２の通信アドレス「０ｘ０００２」を書き込む。また、ＮＷＫ層の返信元アドレスに自己の通信アドレス「０ｘ０００３」を、ＮＷＫ層の返信先アドレスに仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」を書き込む。また、ＮＷＫ層のフレームコントロールの代理通信要求ビットを「０」（クリア）とする。

そして、宛先デバイス２−３は、このメッセージＭ２を次の返信先のデバイスであるルータ２−２（転送デバイス）へ返信する（図６：矢印（１））。

〔転送デバイス〕
転送デバイス２−２は、宛先デバイス２−３からのメッセージＭ２を受信すると、このメッセージＭ２中のＮＷＫ層のフレームコントロールを確認する。この場合、ＮＷＫ層のフレームコントロールにおいて、代理通信要求ビットは「０」とされているので、代理通信の処理は行わず、ルーティングテーブルＲＴＢ２から次の返信先のデバイスの通信アドレス（次転送アドレス）を取得し、ＭＡＣ層の返信先アドレスを次転送アドレスに書き替える。この場合、次転送アドレスはルータ２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」として取得されるので、ＭＡＣ層の返信先アドレスを「０ｘ０００１」に書き替える。また、これと合わせて、ＭＡＣ層の返信元アドレスを自アドレス、すなわち転送デバイス２−２の通信アドレス「０ｘ０００２」に書き替える。

そして、転送デバイス２−２は、この書き替えられたメッセージＭ２をメッセージＭ２’とし、次の返信先のデバイスであるルータ２−１（仮の親デバイス）へ送信する（図６：矢印（２））。なお、メッセージＭ２’において、ＮＷＫ層の返信先アドレスは、仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」のままである。

〔仮の親デバイス〕
仮の親デバイス２−１は、転送デバイス２−２からのメッセージＭ２’を受信すると、そのメッセージＭ２’中のＮＷＫ層の返信元アドレスと一致するアドレスが送信要求テーブルＴＢ１中にＮＷＫ層の送信先アドレスとして存在するか否かを確認する。この場合、メッセージＭ２’中のＮＷＫ層の返信元アドレスは「０ｘ０００３」であり、送信要求テーブルＴＢ１に登録されているＮＷＫ層の送信先アドレスは「０ｘ０００３」であり、送信要求テーブルＴＢ１中に一致するアドレスが存在する。

仮の親デバイス２−１は、送信要求テーブルＴＢ１中に一致するアドレスが存在することを確認すると、その一致するアドレスと対として登録されているＮＷＫ層の送信元アドレスを読み出し、メッセージＭ２’中のＮＷＫ層の返信先アドレスをその読み出したＮＷＫ層の送信元アドレスに書き替えるとともに、その時に用いた送信要求テーブルＴＢ１中の代理情報（ＮＷＫ層の送信元アドレスと送信先アドレスとの対）を削除（クリア）する。

この場合、送信要求テーブルＴＢ１に「０ｘ０００３」と対として登録されているＮＷＫ層の送信元アドレスは「０ｘ０ｆｆ７」であるので、メッセージＭ２’中のＮＷＫ層の返信先アドレス「０ｘ０００１」を「０ｘ０ｆｆ７」に書き替える。そして、送信要求テーブルＴＢ１に登録されているＮＷＫ層の送信元アドレス「０ｘ０ｆｆ７」と送信先のアドレス「０ｘ０００３」との対を削除する。

また、仮の親デバイス２−１は、メッセージＭ２’中のＭＡＣ層の返信先アドレスを「０ｘ０ｆｆ７」に書き替え、これと合わせて、ＭＡＣ層の返信元アドレスを自アドレス、すなわち仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」に書き替える。

そして、仮の親デバイス２−１は、この書き替えられたメッセージＭ２’をメッセージＭ２”とし、エンドデバイス１へ返送する（図６：矢印（３））。

なお、仮の親デバイス２−１は、送信要求テーブルＴＢ１にメッセージＭ２’中のＮＷＫ層の返信元アドレスと一致するＮＷＫ層の送信先アドレスが存在しなかった場合、そのメッセージＭ２’を自アドレス宛てのメッセージとして処理する。

〔エンドデバイス（返信先）〕
エンドデバイス１は、仮の親デバイス２−１からのメッセージＭ２”を受信すると、この受信したメッセージＭ２”を処理する。

なお、エンドデバイス１は、メッセージＭ１の送信後（図５：矢印(１)）、宛先デバイス２−３からの返信の時限監視を行い、宛先デバイス２−３からの返信がなく、時限監視がタイムアウトする場合、Ｎ回のリトライ送信を行う。このＮ回のリトライ送信の途中で、宛先デバイス２−３からの返信が確認されれば、初回の代理通信が成功したと判断して、２回目以降の代理通信に移行する。Ｎ回のリトライ送信でも、宛先デバイス２−３からの返信が確認されなければ、マルチパスフェージングによる通信断が発生したと判断し、ネットワークからの離脱からの処理へと戻る（図３：（１））。

２回目以降の代理通信では、メッセージＭ１中の、 ＮＷＫ層のフレームコントロールの代理通信要求ビットを「１」（代理通信）とするが、ルート探索要求ビットは「０」（ルート探索なし）とする。この場合も、エンドデバイス１は、メッセージＭ１の送信後（図７：矢印（１））、宛先デバイス２−３からの返信の時限監視を行う。

エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３からの返信がなく、時限監視がタイムアウトする場合、Ｎ回のリトライ送信を行う（図７：矢印（１２））。この時のリトライ送信では、ルート探索ありでメッセージＭ１を送信する。このＮ回のリトライ送信の途中で、宛先デバイス２−３からの返信が確認されれば（図７：矢印（１８））、探索された経路で代理通信を継続する。Ｎ回のリトライ送信でも、宛先デバイス２−３からの返信が確認されなければ、マルチパスフェージングによる通信断が発生したと判断し、ネットワークからの離脱からの処理へと戻る（図３：（１））。

このようにして、本実施の形態では、エンドデバイス１において、宛先デバイス２−３との間で直接通信が行えなくなった場合、直接通信から代理通信方式による間接通信に切り替えられるので、間接通信の往路だけではなく、間接通信の還路でもエンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の通信が途切れることがなくなる。

〔間接通信から直接通信への切り替え〕
図８および図９にエンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の通信が間接通信から直接通信へ切り替えられる場合のシーケンス図を示す。以下、このシーケンス図を参照しながら、エンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の通信が間接通信から直接通信へ切り替えられる様子を説明する。

〔間接通信中の直接通信の可否の確認〕
エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３と間接通信を行っている間、所定の周期（例えば、３分に１回）で、自己の論理アドレス「＃０３０１」から、例えば、＃以降の２文字（＃０３）を所得するなどのルールによって割り出される送信先の上位のデバイスの論理アドレス「＃０３」を含む論理アドレス問合せメッセージを、直接通信可能な圏内に位置するルータ２（２−１〜２−３）へマルチキャストで送信する（図８：矢印（１））。

この時、エンドデバイス１は、送信されたメッセージがネットワーク全体にフラッディングしないように、ホップ数＝１ホップを指定する。また、論理アドレス問合せメッセージの送信後、その論理アドレス問合せメッセージに対する返信を時限監視する。

直接通信可能な圏内に位置するルータ２（２−１〜２−３）は、エンドデバイス１からの論理アドレス問合せメッセージを受信すると、この論理アドレス問合せメッセージから論理アドレス「＃０３」を取り出し、自己の論理アドレスと比較する。ここで、ルータ２（２−１〜２−３）は、自己の論理アドレスと一致すれば、少なくとも自己の論理アドレスを含む論理アドレス応答メッセージをエンドデバイス１にダイレクト送信する。自己の論理アドレスと一致しない場合には、何も応答しない。

この例では、宛先デバイス２−３の論理アドレスが「＃０３」であり、論理アドレス問合せメッセージから取り出される論理アドレス「＃０３」と一致するので、宛先デバイス２−３が論理アドレス応答メッセージをエンドデバイス１にダイレクト送信するが、エンドデバイス１からの矢印（１）での論理アドレス問合せメッセージの送信時、直接通信の経路にはマルチパスフェージングによる通信断が発生しているので、宛先デバイス２−３が論理アドレス応答メッセージを送信したとしても（図８：矢印（２））、この送信された論理アドレス応答メッセージがエンドデバイス１において受信されることはない。

これに対し、直接通信の経路のマルチパスフェージングによる通信断が解消されると、エンドデバイス１から送信される論理アドレス問合せメッセージに対して（図８：矢印（３））、宛先デバイス２−３が送信する論理アドレス応答メッセージがエンドデバイス１において受信されるものとなる（図８：矢印（４））。

この場合、エンドデバイス１は、時限監視がタイムアウトする前に宛先デバイス２−３からの論理アドレス応答メッセージを受信すると、直接通信の経路のマルチパスフェージングによる通信断が解消されたと仮判断する。また、この時、エンドデバイス１は、メモリに記憶している宛先デバイス２−３の通信アドレスを更新する。

そして、エンドデバイス１は、人の移動などにより一時的に通信断が解消されたのかもしれないので、宛先デバイス２−３に対してループバックテストをＮ回行って、通信断の最終判断を行う。このループパックテストは次のようにして行う。

エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３に対して、ループバックテスト要求メッセージ（確認要求メッセージ）を送信する（図８：矢印（５））。その後、エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３からの返信の時限監視を行う。

宛先デバイス２−３は、ループバックテスト要求メッセージを受信すると、エンドデバイス１に対してループバックテスト応答メッセージ（確認応答メッセージ）を返信する（図８：矢印（６））。

エンドデバイス１は、時限監視がタイムアップする前にループバックテスト応答メッセージを受信すると、ループバックテスト成功と判断する。時限監視がタイムアウトしたら、ループバックテスト失敗と判断する。

エンドデバイス１は、このループバックテストの実行回数を１回とし、このループバックテストが連続してＮ回成功した場合に（図８：矢印（７），（８））、通信断が解消されたと最終判断する。すなわち、宛先デバイス２−３との間の直接通信が可能になったと最終判断する。

なお、ループバックテストの成功回数がＮ回未満なら、通信断が解消されていないと判断し、論理アドレス問合せメッセージの送信からの処理へと戻る（図８：矢印（１））。

〔直接通信の再開〕
エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３との間の直接通信が可能になったと最終判断すると、宛先デバイス２−３へ直接接続要求メッセージを送る（図９：矢印(１)）。その後、エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３からの返信の時限監視を行う。

宛先デバイス２−３は、エンドデバイス１からの直接接続要求メッセージを受信すると、エンドデバイス１に対して直接接続応答メッセージを返信する（図９：矢印(２)）。この時、宛先デバイス２−３は、エンドデバイス１を子デバイスとして登録する。

エンドデバイス１は、時限監視がタイムアップする前に直接接続応答メッセージを受信すると、直接接続成功と判断する。なお、時限監視がタイムアップしたら、直接接続失敗と判断し、論理アドレス問合せメッセージの送信からの処理へと戻る（図８：矢印（１））。

エンドデバイス１は、直接接続成功と判断すると、仮の親デバイス２−１へデバイス離脱要求を送る（図９：矢印（３）。仮の親デバイス２−１は、デバイス離脱要求を受信すると、エンドデバイス１をネットワークから離脱させる。この時、仮の親デバイス２−１は、エンドデバイス１の子デバイスとしての登録を削除する。これにより、ルータ２−１は仮の親デバイスから解放される。

エンドデバイス１は、ネットワークから離脱した後、宛先デバイス２−３の子デバイスとして、ネットワークに再参加する。このネットワークへの再参加は次のようにして行う。

エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３にオーハン通知メッセージ（Orphan notification）メッセージを送信する（図９：矢印（４））。その後、エンドデバイス１は、宛先デバイス２−３からの返信の時限監視を行う。

宛先デバイス２−３は、オーハン通知メッセージを受信すると、エンドデバイス１にオーハン確認メッセージ（Orphan realignment）を送信する（図９：矢印（５））。
エンドデバイス１は、時限監視がタイムアップする前にオーハン確認メッセージを受信すると、ネットワークへの参加が成功したと判断する。

これにより、宛先デバイス２−３との間の親子関係が復帰し、宛先デバイス２−３との間の直接通信が再開される。すなわち、宛先デバイス２−３が親デバイスに戻り、エンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の通信が間接通信から直接通信に切り替えられ（図１０参照）、エンドデバイス１と宛先デバイス２−３との間の直接通信が再開される（図２：矢印（１），（２））。

このようにして、本実施の形態では、エンドデバイス１において、間接通信を行っている間、所定の周期で、宛先デバイス２−３との間の直接通信が可能か否かが確認され、宛先デバイス２−３との間の直接通信が可能になったことが確認された場合、間接通信から直接通信に切り替えられるので、エンドデバイス１の消費電力の増大が抑えられ、エンドデバイス１を電池駆動とする場合、電池寿命を長くすることができるようになる。

〔機能ブロック図〕
図１１は上述したジグビーネットワークにおけるエンドデバイス１の要部の機能ブロック図、図１２は仮の親デバイス２−１の要部の機能ブロック図、図１３は転送デバイス２−２の要部の機能ブロック図、図１４は宛先デバイス２−３の要部の機能ブロック図である。エンドデバイス１、仮の親デバイス２−１、転送デバイス２−２、宛先デバイス２−３は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。

エンドデバイス１は、宛先デバイス間親子関係締結部１Ａと、直接通信処理部１Ｂと、宛先デバイス間親子関係解除部１Ｃと、仮の親子関係締結部１Ｄと、直接通信復帰確認部１Ｅと、直接通信再開指令部１Ｆと、仮の親子関係解除部１Ｇと、アドレス情報記憶部１Ｈと、間接通信処理部１Ｊとを備えている。間接通信処理部１Ｊはメッセージ処理部１Ｋとメッセージ受信部１Ｌとメッセージ送信部１Ｍとを備えている。

エンドデバイス１において、宛先デバイス間親子関係締結部１Ａは、宛先デバイス２−３との間で親子関係を結び、この宛先デバイス２−３を親デバイスとしてネットワークへ参加する。直接通信処理部１Ｂは、宛先デバイス間親子関係締結部１Ａによって親子関係が結ばれた宛先デバイス２−３との間で、直接通信を行う。この宛先デバイス間親子関係締結部１Ａと直接通信処理部１Ｂとの組み合わせが本発明でいう直接通信手段に相当する。

なお、宛先デバイス間親子関係締結部１Ａは、アドレス情報記憶部１Ｈに記憶されている自己の論理アドレス「＃０３０１」から宛先デバイス２−３の論理アドレス「＃０３」を割り出し、アドレス情報記憶部１Ｈに記憶されている自己の通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」を読み出し、宛先デバイス２−３との間で親子関係を結ぶ。また、宛先デバイス２−３の通信アドレス「０ｘ０００３」を取得し、アドレス情報記憶部１Ｈに記憶させる。

宛先デバイス間親子関係解除部１Ｃは、直接通信処理部１Ｂにおいて宛先デバイス２−３からの応答メッセージが受信されない場合、宛先デバイス２−３との間の直接通信が不能となったと判断し、宛先デバイス２−３との間の親子関係を解除する。これにより、エンドデバイス１がネットワークから離脱する。

仮の親子関係締結部１Ｄは、宛先デバイス間親子関係解除部１Ｃが宛先デバイス２−３との間の親子関係を解除したことを受けて、直接通信可能な圏内に位置する他のルータ２（この例では、ルータ２−１）と親子関係を結び、この親子関係を結んだルータ２−１を仮の親デバイスとしてネットワークへ再参加する。また、このネットワークへの再参加と同時に、間接通信処理部１Ｊへ間接通信の開始を指示する。また、仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」を取得し、アドレス情報記憶部１Ｈに記憶させる。

直接通信復帰確認部１Ｅは、間接通信処理部１Ｊによって宛先デバイス２−３との間で間接通信が行われている間、所定の周期で、宛先デバイス２−３との間の直接通信が可能か否かを確認する。この場合、アドレス情報記憶部１Ｈに記憶されている自己の論理アドレス「＃０３０１」から宛先デバイス２−３の論理アドレス「＃０３」を割り出し、所定の周期で、論理アドレス「＃０３」を含む論理アドレス問合せメッセージをマルチキャスト送信し、この論理アドレス問合せメッセージに対する論理アドレス応答メッセージが受信された場合に、宛先デバイス２−３との間の直接通信が可能になったと判断する。

この直接通信復帰確認部１Ｅが本発明でいう直接通信復帰確認手段に相当する。また、宛先デバイス間親子関係解除部１Ｃと仮の親子関係締結部１Ｄと間接通信処理部１Ｊとの組み合わせが本発明でいう間接通信手段に相当する。

なお、宛先デバイス２−３には、図１４に示されるように、論理アドレス確認応答部２３Ｅが設けられている。論理アドレス確認応答部２３Ｅは、エンドデバイス１からの論理アドレス問合せメッセージを受信した場合、この論理アドレス問合せメッセージに含まれる論理アドレスがアドレス情報記憶部２３Ａに記憶されている自己の論理アドレスと一致するか否かを判断し、自己の論理アドレスと一致する場合、エンドデバイス１に対して論理アドレス応答メッセージを送信する。この論理アドレス確認応答部２３Ｅが本発明でいう論理アドレス確認応答手段に相当する

直接通信再開指令部１Ｆは、直接通信復帰確認部１Ｅによって宛先デバイス２−３との間の直接通信が可能になったことが確認された場合、間接通信処理部１Ｊに間接通信の終了を指示すると共に、仮の親子関係解除部１Ｇに仮の親デバイス２−１との間の親子関係の解除を指示し、宛先デバイス間親子関係締結部１Ａに宛先デバイス２−３との間の親子関係の復帰を指示する。これにより、仮の親デバイス２−１との間の親子関係が解除され（ネットワークから離脱）、宛先デバイス２−３との間の親子関係が復帰され（ネットワークへ再参加）、直接通信処理部１Ｂによる宛先デバイス２−３との間の直接通信が再開される。この直接通信再開指令部１Ｆが本発明でいう直接通信再開手段に相当する。

〔間接通信：エンドデバイスから宛先デバイスへのメッセージの送信（往路）〕
間接通信処理部１Ｊにおいて、メッセージ処理部１Ｋは、宛先デバイス２−３にメッセージを送信する場合、アドレス情報記憶部１Ｈ中の自己の通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」、仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」、宛先デバイス２−３の通信アドレス「０ｘ０００３」を取得し、仮の親デバイス２−１へのメッセージＭ１（図５参照）を作成する。このメッセージＭ１には、ルート探索要求情報（ルート探索要求ビット）や代理通信要求情報（代理通信要求ビット）なども含まれる。

この作成されたメッセージＭ１は、メッセージ送信部１Ｍより、仮の親デバイス２−１へ送信される。エンドデバイス１からのメッセージＭ１は仮の親デバイス２−１（図１２）の第１のメッセージ受信部２１Ｂで受信される。第１のメッセージ受信部２１Ｂは、メッセージＭ１に含まれるルート探索要求情報がルート探索を実行することを示していた場合、すなわちルート探索要求ビットが「１」であった場合、往還ルート探索実行部２１Ｃにルート探索の実行を指示する。この指示を受けて、往還ルート探索実行部２１Ｃがルート探索を実行し、仮の親デバイス２−１から宛先デバイス２−３までの往還ルートを決めるルーティングテーブルＲＴＢ１〜３が各デバイス内に作成される。

また、第１のメッセージ受信部２１Ｂは、メッセージＭ１に含まれる代理通信要求情報が代理通信を実行することを示していた場合、すなわち代理通信要求ビットが「１」であった場合、その旨をメッセージＭ１と合わせて代理情報記憶部２１Ｄおよび代理メッセージ送信部２１Ｅに知らせる。

代理情報記憶部２１Ｄは、第１のメッセージ受信部２１Ｂからの代理通信を実行する旨の知らせを受けて、メッセージＭ１に含まれているＮＷＫ層の送信元のアドレス（エンドデバイス１の通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」）と送信先（最終的な送信先（宛先））のアドレス（宛先デバイス２−３の通信アドレス「０ｘ０００３」）を代理情報として記憶する。

代理メッセージ送信部２１Ｅは、第１のメッセージ受信部２１Ｂからの代理通信を実行する旨の知らせを受けて、メッセージＭ１に含まれているＮＷＫ層の送信元のアドレス（エンドデバイス１の通信アドレス「０ｘ０ｆｆ７」）を自己の通信アドレス（仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」）に書き替える。また、ＭＡＣ層の送信元アドレスを自己の通信アドレスとし、ＭＡＣ層の送信先アドレスをルーティングテーブルＲＴＢ１に従う次の送信先のデバイスの通信アドレスとし、ルート探索要求ビットおよび代理通信要求ビットを「０」とする。そして、この書き替えを行ったメッセージＭ１を代理メッセージＭ１’として（図５参照）、次の送信先のデバイス（転送デバイス２−２）へ送信する。

この仮の親デバイス２−１において、第１のメッセージ受信部２１Ｂが本発明でいうメッセージ受信手段に相当し、往還ルート探索実行部２１Ｃが往還ルート探索実行手段に相当し、代理情報記憶部２１Ｄと代理メッセージ送信部２１Ｅとの組合せが代理メッセージ送信処理手段に相当する。

仮の親デバイス２−１からの代理メッセージＭ１’は、転送デバイス２−２（図１３）の第１のメッセージ受信部２２Ｂで受信され、第１のメッセージ転送部２２Ｃへ送られる。第１のメッセージ転送部２２Ｃは、代理メッセージＭ１’中のＭＡＣ層の送信元アドレスを自己の通信アドレスとし、ＭＡＣ層の送信先アドレスをルーティングテーブルＲＴＢ２に従う次の送信先のデバイスの通信アドレスとし、このＭＡＣ層の送信元および送信先のアドレスを書き替えた代理メッセージＭ１’をＭ１”として（図５参照）、次の送信先のデバイス（宛先デバイス２−３）へ送信する。

転送デバイス２−２からの代理メッセージＭ１”は、宛先デバイス２−３（図１４）のメッセージ受信部２３Ｃで受信され、メッセージ処理部２３Ｂへ送られる。メッセージ処理部２３Ｂは送られてきた代理メッセージＭ１”を処理する。

〔間接通信：宛先デバイスからエンドデバイスへのメッセージの返信（還路）〕
メッセージ処理部２３Ｂは、ルーティングテーブルＲＴＢ３から次の返信先の通信アドレス（転送デバイス２−２の通信アドレス「０ｘ０００２」）を取得し、メッセージＭ２を作成する。このメッセージＭ２中、メッセージ処理部２３Ｂは、ＭＡＣ層の返信元アドレスを自己の通信アドレス「０ｘ０００３」とし、ＭＡＣ層の返信先アドレスを次の返信先の通信アドレス「０ｘ０００２」とし、ＮＷＫ層の返信元アドレスを自己の通信アドレス「０ｘ０００３」とし、ＮＷＫ層の返信先アドレスを仮の親デバイス２−１の通信アドレス「０ｘ０００１」とする。また、代理通信要求ビットを「０」とする（図６参照）。この作成されたメッセージＭ２は、メッセージ返信部２３Ｄより、転送デバイス２−２へ返信される。

この宛先デバイス２−３において、メッセージ処理部２３Ｂとメッセージ返信部２３Ｄとの組合せが、本発明でいうメッセージ返信処理手段に相当する。

宛先デバイス２−３からのメッセージＭ２は、転送デバイス２−２の第２のメッセージ受信部２２Ｄで受信され、第２のメッセージ転送部２２Ｅへ送られる。第２のメッセージ転送部２２Ｅは、メッセージＭ２中のＭＡＣ層の返信元アドレスを自己の通信アドレスとし、ＭＡＣ層の返信先アドレスをルーティングテーブルＲＴＢ２に従う次の送信先のデバイスの通信アドレスとし、このＭＡＣ層の送信元および送信先のアドレスを書き替えたメッセージＭ２をＭ２’として（図６参照）、次の返信先のデバイス（仮の親デバイス２−１）へ返信する。

転送デバイス２−２からのメッセージＭ２’は、仮の親デバイス２−１の第２のメッセージ受信部２１Ｆで受信され、代理情報確認部２１Ｇへ送られる。代理情報確認部２１Ｇは、メッセージＭ２’中のＮＷＫ層の返信元アドレスと一致するアドレスが代理情報記憶部２１ＤにＮＷＫ層の送信先アドレスとして存在するか否かを確認し、存在すればその旨をメッセージＭ２’と合わせて代理通信解除部２１Ｈへ知らせる。

代理通信解除部２１Ｈは、代理情報確認部２１Ｇからの一致するアドレスが存在する旨の知らせを受けて、その一致するアドレスと対として記憶されているＮＷＫ層の送信元アドレスを読み出し、メッセージＭ２’中のＮＷＫ層の返信先アドレスをその読み出したＮＷＫ層の送信元アドレスに書き替えるともに、その時に用いたＮＷＫ層の送信元アドレスと送信先アドレスとの対を代理情報記憶部２１Ｄから削除する。この代理通信解除部２１Ｈで書き替えられたメッセージＭ２’は、メッセージＭ２”としてメッセージ返送部２１Ｉへ送られ、エンドデバイス１へ返送される。

この仮の親デバイス２−１において、代理情報確認部２１Ｇが本発明でいう代理情報確認手段に相当し、代理通信解除部２１Ｈが本発明でいう代理通信解除手段に相当し、メッセージ返送部２１Ｉが本発明でいうメッセージ返送手段に相当する。

仮の親デバイス２−１からのメッセージＭ２”は、エンドデバイス１のメッセージ受信部１Ｌで受信され、メッセージ処理部１Ｋへ送られる。メッセージ処理部１Ｋは送られてきたメッセージＭ２”を処理する。

なお、転送デバイス２−２や宛先デバイス２−３において、メッセージの送受信が途切れた場合には、仮の親デバイス２−１に対して所定のエラーメッセージを送信し、このエラーメッセージを受信した仮の親デバイス２−１が再度、往還ルート探索を実行し、この探索により各デバイスに再作成されたルーティングテーブルに従って、メッセージの送受信を再開するようにしてもよい。

また、本発明は、間接通信を代理通信方式とすることを特徴とするが、通信アドレスのツリー・ルート情報に基づいた単一のルートに従って、宛先デバイスからエンドデバイスまでメッセージの返信を行うようにする通常の間接通信方式においても、直接通信が可能か否かを確認するようにし、間接通信から直接通信への切り替えを行うようにしてもよい。

本発明の無線通信システムは、通信幹線を無線化したメッシュ構造の中規模、大規模の監視制御システムなど様々な分野で利用することが可能である。具体的には、ＶＡＶ（可変風量調節）による居室内空調システムへの適用などが考えられる。

１…エンドデバイス、２…ルータ、２−１…仮の親デバイス、２−２…転送デバイス、２−３…宛先デバイス、３…コーディネータ、ＴＢ１…送信要求テーブル、ＲＴＢ１、ＲＴＢ２、ＲＴＢ３…ルーティングテーブル、Ｍ１，Ｍ１’，Ｍ１”…メッセージ、Ｍ２，Ｍ２’，Ｍ２”…メッセージ、１Ａ…宛先デバイス間親子関係締結部、１Ｂ…直接通信処理部、１Ｃ…宛先デバイス間親子関係解除部、１Ｄ…仮の親子関係締結部、１Ｅ…直接通信復帰確認部、１Ｆ…直接通信再開指令部、１Ｇ…仮の親子関係解除部、１Ｈ…アドレス情報記憶部、１Ｊ…間接通信処理部、１Ｋ…メッセージ処理部、１Ｌ…メッセージ受信部、１Ｍ…メッセージ送信部、２１Ａ…アドレス情報記憶部、２１Ｂ…第１のメッセージ受信部、２１Ｃ…往還探索実行部、２１Ｄ…代理情報記憶部、２１Ｅ…代理メッセージ送信部、２１Ｆ…第２のメッセージ受信部、２１Ｇ…代理情報確認部、２１Ｈ…代理通信解除部、２１Ｉ…メッセージ返送部、２２Ａ…アドレス情報記憶部、２２Ｂ…第１のメッセージ受信部、２２Ｃ…第１のメッセージ転送部、２２Ｄ…第２のメッセージ受信部、２２Ｅ…第２のメッセージ転送部、２３Ａ…アドレス情報記憶部、２３Ｂ…メッセージ処理部、２３Ｃ…メッセージ受信部、２３Ｄ…メッセージ返信部、２３Ｅ…論理アドレス確認応答部。

Claims (6)

1. 最下位に位置するエンドデバイスと、このエンドデバイスと直接通信可能な圏内に位置する複数の上位デバイスとを備え、前記上位デバイスの１つを前記エンドデバイスからのメッセージの最終的な送信先である宛先デバイスとするツリー構造の無線通信システムにおいて、
   前記エンドデバイスは、
   前記宛先デバイスと親子の接続関係を結び、当該宛先デバイスに対して直接、メッセージの送信を行う直接通信手段と、
   前記直接通信手段からのメッセージに対する前記宛先デバイスからの応答メッセージが受信されない場合、前記宛先デバイスとの親子の接続関係を解除し、他の上位デバイスと親子の接続関係を結び、この親子の接続関係を結んだ上位デバイスを仮の親デバイスとし、この仮の親デバイスに対して送信元のアドレスとして自己の通信アドレスと、最終的な送信先のアドレスとして前記宛先デバイスの通信アドレスと、代理通信を実行するか否かの情報として代理通信要求情報と、ルート探索を実行するか否かの情報としてルート探索要求情報とを少なくとも含む代理要求メッセージを送信し、前記宛先デバイスへの間接的なメッセージの送信を開始する間接通信手段と、
   前記間接通信手段による前記宛先デバイスへの間接的なメッセージの送信が行われている間、所定の周期で、前記宛先デバイスとの間の直接通信が可能か否かを確認する直接通信復帰確認手段と、
   前記直接通信復帰確認手段によって前記宛先デバイスとの間の直接通信が可能になったことが確認された場合、前記仮の親デバイスとの親子の接続関係を解除し、前記宛先デバイスとの間の親子の接続関係を復帰させ、前記直接通信手段による前記宛先デバイスへのメッセージの直接送信を再開させる直接通信再開手段と
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載された無線通信システムにおいて、
   前記直接通信復帰確認手段は、
   前記間接通信手段による前記宛先デバイスへの間接的なメッセージの送信が行われている間、所定の周期で、前記宛先デバイスの論理アドレスを含む論理アドレス問合せメッセージをマルチキャスト送信し、この論理アドレス問合せメッセージに対する前記宛先デバイスからの論理アドレス応答メッセージが受信された場合に、前記宛先デバイスとの間の直接通信が可能になったと判断し、
   前記宛先デバイスは、
   前記エンドデバイスからの論理アドレス問合せメッセージを受信した場合、当該メッセージに含まれる論理アドレスが自己の論理アドレスと一致するか否かを判断し、自己の論理アドレスと一致する場合、前記エンドデバイスに対して前記論理アドレス応答メッセージを送信する論理アドレス確認応答手段
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１に記載された無線通信システムにおいて、
   前記間接通信手段は、
   前記直接通信手段からのメッセージに対する前記宛先デバイスからの応答メッセージが受信されない場合、前記宛先デバイスとの親子の接続関係を解除した後、前記上位デバイスに対してビーコン要求メッセージをマルチキャスト送信し、このビーコン要求メッセージに対する前記上位デバイスからのビーコン応答メッセージに含まれる電波強度に基づいて前記仮の親デバイスを特定する
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項２に記載された無線通信システムにおいて、
   前記直接通信復帰確認手段は、
   前記論理アドレス問合せメッセージに対する前記宛先デバイスからの論理アドレス応答メッセージが受信された場合、前記宛先デバイスに対して確認要求メッセージを送信し、この確認要求メッセージに対する確認応答メッセージが所定時間内に返送されてきたことを確認した回数を１回とし、前記確認要求メッセージに対する確認応答メッセージが連続して所定回数確認された場合に、前記宛先デバイスとの間の直接通信が可能になったと判断する
   ことを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項１に記載された無線通信システムにおいて、
   前記仮の親デバイスは、
   前記エンドデバイスからのメッセージを受信するメッセージ受信手段と、
   前記受信されたエンドデバイスからのメッセージに含まれるルート探索要求情報がルート探索を実行することを示していた場合、自デバイスから前記宛先デバイスまでの往還ルートの探索を実行する往還ルート探索実行手段と、
   前記受信されたエンドデバイスからのメッセージに含まれる代理通信要求情報が代理通信を実行することを示していた場合、そのメッセージに含まれている前記送信元のアドレスと前記最終的な送信先のアドレスとの対を代理情報として記憶する一方、そのメッセージに含まれている前記送信元のアドレスを自己の通信アドレスに書き替えて前記宛先デバイスへの代理メッセージとし、この代理メッセージを前記探索された往ルートに従う次の送信先のデバイスへ送信する代理メッセージ送信処理手段と
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
6. 請求項５に記載された無線通信システムにおいて、
   前記宛先デバイスは、
   前記仮の親デバイスからの代理メッセージを受信した場合、前記仮の親デバイスにより探索された還ルートに従う次の送信先のデバイスに対して、返信元のアドレスとして自己の通信アドレスを、最終的な返信先のアドレスとして前記仮の親デバイスの通信アドレスを少なくともむメッセージを返信するメッセージ返信処理手段を備え、
   前記仮の親デバイスは、
   前記宛先デバイスからのメッセージを受信した場合、そのメッセージに含まれている返信元のアドレスと一致するアドレスが前記代理情報中に最終的な送信先のアドレスとして存在するか否かを確認する代理情報確認手段と、
   この代理情報確認手段によって前記代理情報中に一致するアドレスが存在することが確認された場合、その一致するアドレスと対として記憶されている代理情報中の送信元のアドレスを読み出し、前記宛先デバイスからのメッセージに含まれている返信先のアドレスをその読み出した送信元のアドレスに書き替えるとともに、その時に用いた代理情報を削除する代理通信解除手段と、
   この代理通信解除手段によって書き替えられた前記宛先デバイスからのメッセージを前記エンドデバイスに返送するメッセージ返送手段と
   を備えることを特徴とする無線通信システム。

Images