JP5853797B2 - ゲートウエイ装置、ノード装置、通信システム、動作期間の制御方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

ゲートウエイ装置、ノード装置、通信システム、動作期間の制御方法及びコンピュータプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP5853797B2
JP5853797B2 JP2012062854A JP2012062854A JP5853797B2 JP 5853797 B2 JP5853797 B2 JP 5853797B2 JP 2012062854 A JP2012062854 A JP 2012062854A JP 2012062854 A JP2012062854 A JP 2012062854A JP 5853797 B2 JP5853797 B2 JP 5853797B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
node
group
interference
slot
groups
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012062854A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013197893A (ja
Inventor
菜美 長田
菜美 長田
潤 伊吹
潤 伊吹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2012062854A priority Critical patent/JP5853797B2/ja
Priority to US13/712,744 priority patent/US8908660B2/en
Priority to EP12197732.6A priority patent/EP2645794B1/en
Publication of JP2013197893A publication Critical patent/JP2013197893A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5853797B2 publication Critical patent/JP5853797B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/0231—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on communication conditions
    • H04W28/0236—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on communication conditions radio quality, e.g. interference, losses or delay
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/16—Gateway arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/48—Routing tree calculation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/12—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality
    • H04W40/16—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality based on interference
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/541—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using the level of interference

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

本明細書で論じられる実施態様は、マルチホップネットワーク内のパケット衝突の低減に関する。
マルチホップネットワーク内のパケット衝突の低減に関する技術として、第１無線ネットワークグループは第１の時点でパケットを伝送し、次に、第２無線ネットワークグループは第２の時点でパケットを伝送する無線ネットワークが知られている。このように、ずらし方式によりパケットを伝送することで、同時点でパケットを伝送することによるパケット衝突が防がれる。
特開２０１０−１７１９１７号公報
マルチホップネットワークを形成するノードの複数のグループにグループ分けし、各グループのパケット送信をそれぞれ異なるタイムスロットで許可することで、同一期間にパケットを送信するノード数が減りパケット衝突が低減される。ここでパケット衝突を更に軽減するためには、同じタイムスロットが割り当てられたノード間でのパケット衝突を低減することが望ましい。
本明細書に記載の装置及び方法は、マルチホップネットワークにおいて同一タイムスロットでパケットを送信するノード間のパケット衝突を低減することを目的とする。
装置の一観点によれば、ノード装置により形成されるツリー構造のマルチホップネットワークを他のネットワークに接続するゲートウエイ装置が与えられる。ゲートウエイ装置は、ツリー構造においてゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化するグルーピング部と、ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定する干渉グループ特定部と、ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、前記複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てるスロット割当部を備える。
装置の他の一観点によれば、ゲートウエイ装置により他のネットワークに接続されるツリー構造のマルチホップネットワークを形成するノード装置が与えられる。ノード装置は、ツリー構造においてゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノード装置をグループ化した複数のノードグループの中の、上記のノード装置が属するノードグループ内のパケット通信が被る干渉の程度を測定する干渉測定部と、上記のノード装置が属するノードグループが単独で動作した場合に測定される干渉の程度と、上記のノード装置が属するノードグループが複数のノードグループの中の他のノードグループと同時に動作した場合に測定される干渉の程度の比較結果をゲートウエイ装置へ出力する干渉通知部を備える。
装置の他の一観点によれば、ノード装置により形成されるツリー構造のマルチホップネットワークと、マルチホップネットワークを他のネットワークに接続するゲートウエイ装置と、を備える通信システムが与えられる。ゲートウエイ装置は、ツリー構造においてゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化するグルーピング部と、ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定する干渉グループ特定部と、ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、前記複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てるスロット割当部を備える。
方法の一観点によれば、ゲートウエイ装置により他のネットワークに接続されるツリー構造のマルチホップネットワークを形成するノード装置の動作期間の制御方法が与えられる。制御方法は、ツリー構造において前記ゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化することと、ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定することと、ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てること、を含む。
コンピュータプログラムの一観点によれば、ノード装置により形成されるツリー構造のマルチホップネットワークを他のネットワークに接続するゲートウエイ装置が備えるプロセッサで動作するコンピュータプログラムが与えられる。コンピュータプログラムは、ゲートウエイ装置が備えるプロセッサに、ツリー構造においてゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化する処理と、ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定する処理と、ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てる処理を実行させる。
本明細書に記載の本件開示の装置又は方法によれば、同一タイムスロットでパケットを送信するノード間のパケット衝突が低減される。
通信システムの構成例を示す図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、タイムスロットの割当ての例の説明図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、スロット長の例の説明図である。 ゲートウエイノード装置のハードウエア構成の一例を示す図である。 ゲートウエイノード装置の機能ブロックの第１例を示す図である。 （Ａ）は、干渉増加グループの発生例の説明図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、タイムスロットの割当ての例の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、スケジュール情報の一例の説明図である。 ゲートウエイノード装置の動作の一例の説明図である。 スケジューリング動作の一例の説明図である。 タイムスロット割当動作の第１例の説明図である。 割当グループ数決定動作の第１例の説明図である。 割当グループ数決定動作の第２例の説明図である。 センサーノード装置のハードウエア構成の一例を示す図である。 センサーノード装置の機能ブロックの第１例を示す図である。 代表ノードとしてのセンサーノード装置の動作の一例の説明図である。 子ノードとしてのセンサーノード装置の動作の一例の説明図である。 （Ａ）は、干渉増加グループの発生例の説明図であり、（Ｂ）はタイムスロットの割当ての例の説明図である。 タイムスロット割当動作の第２例の説明図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、同一の複数グループに異なる態様でスロットを割り当てた場合のスロット長の設定例の説明図である。 ゲートウエイノード装置の機能ブロックの第２例を示す図である。 （Ａ）は、干渉増加グループの発生例の説明図であり、（Ｂ）はスロットの割当候補の一覧表であり、（Ｃ）はタイムスロットの割当ての例の説明図である。 タイムスロット割当動作の第３例の説明図である。
＜１．通信システムの全体構成の例＞
以下、添付する図面を参照して好ましい実施例について説明する。図１は、通信システムの構成例を示す図である。通信システム１は、無線マルチホップネットワーク２と、通信ネットワーク３と、サーバ装置４を備える。無線マルチホップネットワーク２は、ゲートウエイノード装置５と、センサーノード装置６ａ〜６ｔ…を含むノードによって形成されている。通信システム１は、例えば、センサーノード装置６ａ〜６ｔ…にて採取された電力、ガス及び水道などの検針データを、ゲートウエイノード装置５を経由して、サーバ装置４が収集するデータ収集システムであってよい。
なお、以下の説明及び添付する図面において、無線マルチホップネットワークを単に「ネットワーク」と表記することがある。また、以下の説明においてゲートウエイノード装置を「ゲートウエイ」と表記し、センサーノード装置を「ノード」と表記することがある。また添付する図面において、ゲートウエイノード装置を「ＧＷ」と表記し、センサーノード装置を「ＮＤ」と表記することがある。また、以下の説明において、ノード６ａ〜６ｔ…を総称して「ノード６」と表記することがある。
ゲートウエイ５及びノード６のそれぞれのパケット送信先が経路制御プロトコルによって決定されることにより、ネットワーク２はツリー構造を有する。経路制御プロトコルは、例えばDSR(Dynamic Source Routing)、AODV(Ad Hoc On Demand Distance Vector Routing)等であってよい。また経路制御プロトコルは、OLSR(Optimized Link State Routing)やTBRPF(Topology Broadcast Based on Reverse-Path Forwarding)等であってもよい。
＜２．動作期間の決定方法＞
続いて、ノード６がパケットを送信する動作期間の決定方法について説明する。ノード６の増加に伴い、同一チャネルでパケットを送信するノード６の使用帯域の総和がチャネルの通信容量よりも大きくなると、パケット衝突等のノード６間の干渉が増加して、ネットワーク２のパフォーマンスが低下する。そこで、ゲートウエイ５は、ノード６間の干渉状態を監視し、干渉の程度に応じて、ノード６のパケット送信の送信サイクルである１フレームをタイムスロットに分割する分割数を増やす。ゲートウエイ５は、ノード６を異なるタイムスロットで動作するグループにグループ化する。この結果、同一期間にパケットを送信するノード数が減り干渉が低減する。以下の説明及び添付図面においてタイムスロットを「スロット」と表記することがある。
このとき、ゲートウエイ５と直接リンクを持つ子ノード６ａをルートに持つ部分ツリー７ａを形成するノード６ａ及び６ｆ〜６ｈが動作するスロットが違うと、部分ツリー７ａ内のパケット中継が１フレームで完了しなくなるので伝送遅延が生じる。ゲートウエイ５と直接リンクを持つ子ノード６ｂ〜６ｅをそれぞれルートに持つ部分ツリー７ｂ〜７ｅも同様である。そこで、ゲートウエイ５は、ゲートウエイ５と直接リンクを持つ子ノード６ａ〜６ｅをルートとする部分ツリー７ａ〜７ｅ毎にノード６をグループ化し、同じグループのノード６に同じスロットを割り当てる。
以下の説明において、ゲートウエイ５と直接リンクを持つ子ノード６ａ〜６ｅを「代表ノード」と呼ぶ。また、部分ツリー７ａ〜７ｅを「グループ」と呼ぶ。代表ノード６ａ〜６ｅを総称して「代表ノード６」と表記することがある。また、グループ７ａ〜７ｅを総称してグループ７と表記することがある。
ノード６間の干渉は、同一グループ７のノード６の間だけでなく、同一スロットで動作する異なるグループ７のノード６間でも生じることがある。したがって、パケット通信の干渉の程度が閾値以上の場合には、異なるグループ７のノード６間で干渉が生じている恐れがある。そこで、ゲートウエイ５は、同じスロットで動作する複数のグループ７内で行われるパケット通信の干渉の程度が閾値以上の場合に、これらのグループに異なるスロットを割り当てる。
図２の（Ａ）に示すように、ノード６がパケット送信を行うフレームが複数のスロットに分割されておらず、全グループ７のノード６の動作期間の開始時刻及び終了時刻が、フレーム開始時刻ｔ１及びフレーム終了時刻ｔ２である場合を想定する。ゲートウエイ５は、全グループ７のノード６を動作させた状態で、各グループ７内で行われるパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるか否かをグループ７毎に検出する。
干渉の程度を示す指標値として、例えば、子ノード６の発信パケットが代表ノード６に到達するまでの遅延時間の最大値や、子ノード６と代表ノード６との間のパケット通信のパケットエラーレート(PER: Packet Error Rate)の最大値が利用可能である。
グループ７ａ〜７ｃにおける干渉の程度が閾値を超えていた場合を想定する。添付図面に施したハッチングは、干渉の程度が閾値を超えているグループを示す。このとき、ゲートウエイ５は、図２の（Ｂ）に示すようにフレームをスロット１及びスロット２に分割する。スロット１の開始時刻はｔ１であり、終了時刻はｔ１とｔ２の間の時刻ｔ３である。スロット２の開始時刻及び終了時刻はそれぞれｔ３及びｔ２である。
ゲートウエイ５は、干渉の程度が閾値を超えたグループ７ａ及び７ｃにスロット２を割当て、干渉の程度が閾値を超えたグループ７ｂにスロット１を割り当てる。グループ７ｄ及び７ｅにはスロット１を割り当てる。もしグループ７ｂと７ａの間及びグループ７ｂと７ｃの間の干渉が生じていた場合には、このようにスロットを割り当てることで、グループ７ａ〜７ｃにおける干渉の程度が低減することが期待できる。
ここで使用される閾値は、例えば各グループ７を単独で動作させた状態に測定される干渉の程度を示す指標値であってよい。このような指標値を使用すれば、グループ７間の干渉の有無を判断することができる。閾値には適切なマージンを加えてもよい。
ゲートウエイ５は、割り当てられたスロットでグループ７ａ〜７ｅを動作させた状態で、各グループ７ａ〜７ｅ内で行われるパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるか否かを検出する。もし、干渉の程度が閾値を超えるグループが残っている場合は、スロットの追加と割当てを繰り返す。いま、図２の（Ｃ）に示すようにグループ７ａ及び７ｃにおける干渉の程度が閾値を超えたままであると想定する。ゲートウエイ５は、再度スロット数を増加させる。この状態を図２の（Ｄ）に示す。スロット１の開始時刻はｔ１であり、終了時刻はｔ１とｔ２の間の時刻ｔ４である。スロット２の開始時刻はｔ４であり、終了時刻はｔ４とｔ２の間の時刻ｔ５である。スロット３の開始時刻及び終了時刻はそれぞれｔ５及びｔ２である。
ゲートウエイ５は、干渉の程度が閾値を超えたグループ７ａ〜７ｃに異なるスロットを再割当てする。ゲートウエイ５は、干渉の程度が閾値を超えたグループ７ａ〜７ｃにそれぞれ別のスロット２、３及び１を割り当てる。ゲートウエイ５は、干渉の程度が閾値を超えるグループがなくなるまでスロットの追加と割当てを繰り返す。
続いて、グループ７に割り当てたスロットのスロット長の設定例について説明する。例えば、ゲートウエイ５は、１フレームを等分割してスロットを生成してよい。図３の（Ａ）は、１フレームを３分割して生成したスロットを示す。フレーム周期をＴｏとするとスロット１〜３のスロット長は全てＴｏ／３になる。
ゲートウエイ５は、スロットを割り当てたグループの遅延時間の最大値に応じてスロット長を異ならせてもよい。図３の（Ｂ）の例は、スロットを割り当てたグループのパケットの遅延時間の最大値の比に応じて、スロットのスロット長の比を定めた例である。スロット１が割り当てられたグループ７ａ、７ｂ及び７ｃの遅延時間の最大値をｄ１、スロット２が割り当てられたグループ７ｃの遅延時間ｄ２、スロット３が割り当てられたグループ７ｃの遅延時間ｄ３と想定する。ゲートウエイ５は、スロット１〜３のスロット長Ｔ１〜Ｔ３を、Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３＝ｄ１：ｄ２：ｄ３となるように決定する。
＜３．第１実施例＞
＜３．１．ゲートウエイノード装置のハードウエア構成例＞
続いて、ネットワーク２の各構成要素の実施例について説明する。図４は、ゲートウエイ５のハードウエア構成の一例を示す図である。ゲートウエイ５は、プロセッサ１０と、メモリ１１と、補助記憶装置１２と、無線通信回路１３と、ネットワークインタフェース回路１４を備える。以下の説明及び添付する図面において、ネットワークインタフェースを「ＮＩＦ」と表記することがある。なお、図４に示すハードウエア構成は、ゲートウエイ５を実現するハードウエア構成の例示の１つである。後述の「３．３．ゲートウエイノードの動作」で説明される動作を実行するものであれば他のどのようなハードウエア構成が採用されてもよい。
プロセッサ１０は、補助記憶装置１２に記憶される制御プログラムを実行することにより、ゲートウエイ５を制御するための各動作や後述する動作を実行する。補助記憶装置１２には、プロセッサ１０に動作を実行させる制御プログラムが記憶される。補助記憶装置１２は、不揮発性メモリや、読み出し専用メモリ（ROM: Read Only Memory）やハードディスクなどを記憶素子として含んでいてもよい。
メモリ１１には、プロセッサ１０が実行中のプログラムや、このプログラムによって一時的に使用されるデータが記憶される。メモリ１１は、ランダムアクセスメモリ（RAM: Random Access Memory）を含んでいてよい。無線通信回路１３は、ノード６との間の無線通信処理を行う。ＮＩＦ回路１４は、通信ネットワーク３との通信処理を行い、サーバ装置４との信号の送受を可能にする。
＜３．２．ゲートウエイノード装置の機能構成例＞
続いて上記のハードウエアにより実現されるゲートウエイ５の機能について説明する。図５は、ゲートウエイ５の機能ブロックの第１例を示す図である。ゲートウエイ５は、パケット送信部２０と、パケット受信部２１と、経路制御部２２と、ネットワーク接続部２３を備える。ゲートウエイ５は、グルーピング部２４と、代表ノード通知部２５と、基準遅延測定制御部２６と、干渉増加グループ特定部２７と、スケジュール決定部３０を備える。なお、図５は、以下の説明に関係する機能を中心として示している。ゲートウエイ５は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。
パケット送信部２０及びパケット受信部２１は、無線通信回路１３により実現される無線通信チャネルを経由して、ノード６へのパケットの送信処理とノード６から送信されたパケットの受信処理を行う。経路制御部２２は、経路制御プロトコルに従ってノード６との間で経路制御パケットを送受信することでネットワーク２の経路を構築する。ネットワーク接続部２３は、ネットワーク２の通信プロトコルと通信ネットワーク３の通信プロトコルとの間のプロトコル変換を行いネットワーク２と通信ネットワーク３とを接続する。
グルーピング部２４は、経路制御部２２により構築された経路上でゲートウエイ５と直接リンクを持つノードを、代表ノード６と特定する。グルーピング部２４は、代表ノードノード６ａ〜６ｅをルートとする部分ツリーであるグループ７ａ〜７ｅにノード６をグループ化する。代表ノード通知部２５は、代表ノードであることを知らせる代表ノード通知を代表ノード６に送信する。
基準遅延測定制御部２６は、各代表ノード６に、それぞれが属するグループ７が単独で動作した状態のパケットの遅延時間の最大値を測定させる。以下の説明で各グループ７が単独で動作した状態のパケットの遅延時間の最大値を「基準遅延」と表記する。また、グループ７ａ〜７ｅで測定された基準遅延をＤｒａ、Ｄｒｂ、Ｄｒｃ、Ｄｒｄ及びＤｒｅと表記する。基準遅延Ｄｒａ〜Ｄｒｅを総称して「基準遅延Ｄｒ」と表記することがある。
基準遅延Ｄｒの測定に際して、例えば、基準遅延測定制御部２６は、全グループ７の中からグループを１つずつ順次選択する。基準遅延測定制御部２６は、選択されていない代表ノード６に待機指示を、選択されたグループ７の代表ノード６に基準遅延測定指示を送信する。
待機指示を受信した代表ノード６は、所属するグループ７の子ノード６に待機指示を送信し、パケットの送信を停止させる。基準遅延測定指示を受信した代表ノード６は、所属するグループ７における遅延時間を測定する。代表ノード６は測定した遅延時間の最大値を基準遅延Ｄｒとして記憶し、ゲートウエイ５に基準遅延測定の完了を知らせる完了通知を送信する。
干渉増加グループ特定部２７は、全グループ７が同一フレームで動作する状態で、各代表ノード６が属するグループ７の遅延時間の最大値を、代表ノード６に測定させる。
ここで、「同一フレームで動作する状態」とは、フレームがスロットに分割される前は、全グループ７が同時に動作する状態を示す。グループ７にスロットが割り当てられた後は、「同一フレームで動作する状態」とは、全グループ７が同一フレームにそれぞれ割当てられたスロットで動作する状態を示す。
全グループ７が同一フレームで動作した状態で測定された遅延時間を、遅延時間Ｄｍａ、Ｄｍｂ、Ｄｍｃ、Ｄｍｄ及びＤｍｅと表記する。遅延時間Ｄｍａ〜Ｄｍｅを総称して「遅延時間Ｄｍ」と表記することがある。
以下の説明において、遅延時間Ｄｍから基準遅延Ｄｒを減じた遅延時間差が所定マージンδより大きいグループを「干渉増加グループ」と表記する。干渉増加グループ特定部２７は、干渉増加グループの代表ノード６から干渉増加通知を受信する。図６の（Ａ）は、以下、第１実施例の説明で使用する干渉増加グループの発生例を示す。ここでは、フレーム分割前にグループ６ｃ、６ｄ及び６ｅが干渉増加グループであった場合を想定する。
スケジュール決定部３０は、スロット割当部３１と、スケジュール設定指示出力部３２を備える。スロット割当部３１は、干渉増加グループが存在する場合にスロット数を増加させる。第１実施例では、フレームを等分割してスロットを生成する。スケジュール決定部３０は、複数の干渉増加グループのいずれかと他の干渉増加グループとに異なるスロットを割り当てる。
スケジュール決定部３０は、最初のフレームの分割の場合にはスロットのいずれか１つを、干渉増加グループ以外の全てのグループに割り当てる。２回目以降の分割の場合には、スケジュール決定部３０は、干渉増加グループ以外のグループのスロットを変更しない。以下の説明において、対象のスロットを割り当てることが決定したグループの数をこのスロットの「収容グループ数」と表記する。
干渉増加グループへのスロットの割り当ての際、スロット割当部３１は、増加後のスロット毎に、各スロットを割り当てる干渉増加グループ数を決定する。以下の説明において、対象のスロットを割り当てる干渉増加グループ数をこのスロットの「割当グループ数」と表記する。スロット割当部３１は、スロット間で割当グループ数の差が最小になるように各スロットの割当グループ数を定める。
例えば、図６の（Ｂ）においてスロット数を１つ増加させ、フレームをスロット１及び２に分割した場合を想定する。スロット割当部３１は、干渉増加グループの数「３」をスロット数「２」で割った商「１」と剰余「１」を算出する。スロット割当部３１は、剰余「１」に相当する数の１個のいずれかのスロットの割当グループ数を商「１」よりも１つ増やし、他のスロットの割当グループ数を商「１」に対応する１個に決定する。このように割当グループ数を決定することにより、割当グループ数のスロット間の差が最小の「１」又は「０」になる。本例では、スロット割当部３１は１個の干渉増加グループをスロット１に割り当て２個の干渉増加グループをスロット２に割り当てる。
スロット割当部３１は、干渉増加グループの数をスロット数で除した剰余が「０」でない場合に、収容グループ数が少ない順に、余った干渉増加グループを１つずつ割り当ててもよい。このように割り当てを定めることで、各スロットで動作するグループ数の偏りが減るので再割当後の干渉が生じる可能性を低減できる。
本例では、グループ７ａ及び７ｂに割り当てられたスロット１の収容グループ数は「２」であり、スロット２の収容グループ数は「０」である。スロット割当部３１は、剰余「１」個に対応する干渉増加グループにスロット２を割り当てる。
その後、スロット割当部３１は、スロット毎に定めた割当グループ数の干渉増加グループに各スロットを割り当てる。どの干渉増加グループにどのスロットを割り当てるかは、予め定めたグループ間の順序にしたがって定めてもよく、ランダムに決定してもよい。本例では、グループ７ｃにスロット１を割当てグループ７ｄ及び７ｅにスロット２を割り当てる。
スケジュール設定指示出力部３２は、スロット割当部３１が割り当てたスロットの割当てに従って各グループ７のノード６のスケジュール情報を生成する。図７の（Ａ）はスロットの例示を示し、図７の（Ｂ）及び図７の（Ｃ）はそれぞれスロット１及び２が割り与えられたグループ７のスケジュール情報の例を示す。図７の（Ａ）の時刻ｔ１、ｔ２及びｔ３はフレーム開始時刻からの経過時刻を示す。スロット１の開始時刻及び終了時刻は時刻ｔ１及びｔ２であり、スロット２の開始時刻及び終了時刻は時刻ｔ２及びｔ３である。
図７の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すスケジュール情報は、情報要素「起動時刻」及び「停止時刻」を含む。情報要素「起動時刻」及び「停止時刻」は、各スロットが割当てられたグループ７のノード６が各フレームで起動する起動時刻と停止する停止時刻を、フレーム開始時刻からそれぞれの時刻までの経過時間で指定する。例えばスロット１が割り当てられたグループ７のノード６のスケジュール情報の起動時刻及び停止時刻は、それぞれスロット１の開始時刻「ｔ１」及び「ｔ２」となる。スロット２が割り当てられたグループ７のノード６のスケジュール情報の起動時刻及び停止時刻は、それぞれスロット１の開始時刻「ｔ２」及び「ｔ３」となる。
スケジュール設定指示出力部３２は、スケジュール設定指示を代表ノード６に送信する。スケジュール設定指示は、代表ノード６のそれぞれのグループ７のノード６の動作時刻及び停止時刻をスケジュール情報に従って設定することを指示する。各代表ノード６は、それぞれのグループ７の子ノード６にスケジュール設定指示を転送する。各ノード６は、スケジュール設定指示により指定される起動時刻及び停止時刻に従って、それぞれ割り当てられたスロットで動作しそれ以外の期間にパケット送信を停止する。
その後、干渉増加グループ特定部２７は、各代表ノード６に、全グループ７がそれぞれ割当てられたスロットで動作する状態で、グループ７の遅延時間の最大値を測定させる。干渉増加グループ特定部２７が干渉増加通知を受信した場合に、スケジュール決定部３０はスロットの追加と割当てを再度実行する。
例えば、図６の（Ｃ）に示すようにグループ７ｅ及び７ｄが干渉増加グループのままである場合には、スケジュール決定部３０はスロット数を増加させる。図６の（Ｄ）のようにスロット数を１つ増加させ、フレームをスロット１〜３に分割した場合を想定する。スロット割当部３１は、スロット間で割当グループ数の差が最小になるように各スロット１〜３の割当グループ数を全て「１」に定める。
スロット割当部３１は、スロット１〜３を、干渉増加グループ６ｃ〜６ｅにそれぞれ割り当てる。スケジュール設定指示出力部３２は、スロット割当部３１が割り当てたスロットの割当てに従って生成したスケジュール情報を生成し、代表ノード６へスケジュール設定指示を送信する。このように、干渉増加グループ特定部２７とスケジュール決定部３０は、干渉増加グループがなくなるまでスロットの追加と割当てを繰り返す。
干渉増加グループがなくなった場合に干渉増加グループ特定部２７は、各代表ノード６に運用開始指示を送信する。代表ノード６は、それぞれのグループ７の子ノード６に運用開始指示を転送する。運用開始指示を受信した各ノード６は運用を開始する。運用中の各ノード６は、最後に受信したスケジュール設定指示により指定される起動時刻及び停止時刻に従って動作及び停止を繰り返す。
なお、パケット送信部２０及びパケット受信部２１の上記動作は、図１に示すプロセッサ１０と無線通信回路１３が協働することによって実行される。また、経路制御部２２、グルーピング部２４、代表ノード通知部２５、基準遅延測定制御部２６、干渉増加グループ特定部２７、及びスケジュール決定部３０の上記動作はプロセッサ１０によって実行される。ネットワーク接続部２３の動作はプロセッサ１０とＮＩＦ回路１４が協働することによって実行される。
＜３．３．ゲートウエイノードの動作＞
続いて、ゲートウエイ５の動作について説明する。図８は、ゲートウエイ５の動作の一例の説明図である。図８を参照して説明する一連の動作は複数の手順を含む方法と解釈してよい。この場合に「オペレーション」を「ステップ」と読み替えてもよい。図９〜図１２、１５、１６、１８及び２２を参照して説明する動作の場合も同様である。オペレーションＡＡにおいて、経路制御部２２はネットワーク２の経路を構築する。オペレーションＡＢにおいてグルーピング部２４は、代表ノード６を特定してノード６をグループ７ａ〜７ｅにグループ化する。オペレーションＡＣにおいて代表ノード通知部２５は、代表ノード通知を代表ノード６に送信する。
以下のオペレーションＡＤ〜ＡＨにおいて基準遅延測定制御部２６は、各代表ノード６に基準遅延Ｄｒを測定させる。オペレーションＡＤにおいて、各グループ７ａ〜７ｅを識別する変数ｉの値が１に設定される。オペレーションＡＥで基準遅延測定制御部２６は、第ｉ番目のグループ７の代表ノード６に基準遅延測定指示を送信し、他の代表ノードに待機指示を送信することで、第ｉ番目のグループ７の代表ノード６に第ｉ番目のグループ７の基準遅延Ｄｒを測定させる。
オペレーションＡＦにおいて基準遅延測定制御部２６は、第ｉ番目のグループ７の代表ノード６からの完了通知の受信を待つ。完了通知が受信されない間（オペレーションＡＦ：Ｎ）、処理はオペレーションＡＦを繰り返す。完了通知が受信された場合（オペレーションＡＦ：Ｙ）に処理はオペレーションＡＧへ進む。
オペレーションＡＧにおいて変数ｉの値が１つ増加する。オペレーションＡＨにおいて基準遅延測定制御部２６は、変数ｉの値がグループの総数Ｋを超えるか否か、すなわち全てのグループ７について基準遅延Ｄｒが測定されたか否かを判断する。変数ｉの値がグループの総数Ｋを超えた場合（オペレーションＡＨ：Ｙ）に処理はオペレーションＡＩに進む。変数ｉの値がグループの総数Ｋを超えない場合（オペレーションＡＨ：Ｎ）に処理はオペレーションＡＥに戻る。
オペレーションＡＩにおいて、干渉増加グループ特定部２７及びスケジュール決定部３０は、各グループ７の動作時間を決定するスケジューリング動作を実行する。オペレーションＡＩのスケジューリング動作の内容は後述する。スケジューリング動作が終了するとオペレーションＡＪにおいて干渉増加グループ特定部２７は、代表ノード６に運用開始指示を送信する。
図９は、干渉増加グループ特定部２７及びスケジュール決定部３０によるスケジューリング動作の一例の説明図である。オペレーションＢＡにおいて干渉増加グループ特定部２７は、全てのグループ７が同一フレームで動作する状態で、各代表ノード６に遅延測定指示を送信する。遅延測定指示を受信した代表ノード６は、それぞれが属するグループ７で遅延時間Ｄｍを測定し、代表ノード６が属するグループが干渉増加グループであるか否かを判断する。
干渉増加グループの代表ノード６は、ゲートウエイ５へ干渉増加通知を送信する。オペレーションＢＢにおいて、干渉増加グループ特定部２７は代表ノード６のいずれかから干渉増加通知を受信したか否かを判断する。干渉増加通知が受信された場合（オペレーションＢＢ：Ｙ）に処理はオペレーションＢＣへ進む。干渉増加通知が受信されない場合に（オペレーションＢＢ：Ｎ）にスケジューリング動作が終了する。
オペレーションＢＣにおいてスロット割当部３１は、スロット数を増加させ、増加後のスロットをグループに割り当てるタイムスロット割当動作を実行する。オペレーションＢＣのタイムスロット割当動作の内容は後述する。オペレーションＢＤにおいてスケジュール設定指示出力部３２は、タイムスロット割当動作による割当結果に基づいてスケジュール情報を生成する。オペレーションＢＥにおいてスケジュール設定指示出力部３２は、スケジュール設定指示を代表ノード６に送信する。その後に処理はオペレーションＢＡへ戻る。
図１０は、スロット割当部３１によるタイムスロット割当動作の第１例の説明図である。オペレーションＣＡにおいてスロット割当部３１は、フレームをスロットに分割する分割数を増やすことによりスロットを追加する。オペレーションＣＢにおいて、スロット割当部３１は、スロットの割当グループ数を定める割当グループ数決定動作を実行する。
図１１は、割当グループ数決定動作の第１例の説明図である。オペレーションＤＡにおいてスロット割当部３１は、干渉増加グループの数Ｍをスロット数Ｎで割った商Ｑと剰余Ｒを算出する。オペレーションＤＢにおいてスロット割当部３１は、Ｎ個のスロットのうちいずれか任意のＲ個のスロットの割当グループ数をＱ＋１個に決定する。スロット割当部３１は、残りのスロットの割当グループ数をＱ個に決定する。この結果、割当グループ数のスロット間の差が最小の「１」又は「０」になる。その後、割当グループ数決定動作が終了する。
図１２は、割当グループ数決定動作の第２例の説明図である。オペレーションＥＡにおいてスロット割当部３１は、収容グループ数が少ない順にスロットの順序を決定する。オペレーションＥＢにおいてスロット割当部３１は干渉増加グループの数Ｍをスロット数Ｎで割った商Ｑと剰余Ｒを算出する。オペレーションＥＣにおいてスロット割当部３１は、オペレーションＥＡで定めた順序の第１〜Ｒ番目のスロットの割当グループ数をＱ＋１個に決定する。第（Ｒ＋１）〜Ｎ番目のスロットの割当グループ数をＱ個に決定する。このように割り当てを定めることで、各スロットで動作するグループ数の偏りが減るので再割当後の干渉が生じる可能性を低減できる。その後、割当グループ数決定動作が終了する。
図１０を参照する。オペレーションＣＣにおいてスロット割当部３１は、スロット毎に定めた割当グループ数の干渉増加グループに各スロットを割り当てる。その後に、タイムスロット割当処理は終了する。
＜３．４．センサーノード装置のハードウエア構成例＞
続いてノード６の実施例について説明する。図１３は、ノード６のハードウエア構成の一例を示す図である。ノード６は、プロセッサ４０と、メモリ４１と、無線通信回路４２と、センサ４３と、バッテリ４４、電源制御部４５と、タイマ４６を備える。なお、図１３に示すハードウエア構成は、ノード６を実現するハードウエア構成の例示の１つである。後述の「３．６．代表ノードの動作」及び「３．７．子ノードの動作」で説明される動作を実行するものであれば他のどのようなハードウエア構成が採用されてもよい。
プロセッサ４０は、メモリ４１に記憶される制御プログラムを実行することにより、ノード６を制御するための各動作や後述する動作を実行する。メモリ４１には、プロセッサ４０に動作を実行させる制御プログラムや、実行中のプログラムや、このプログラムによって一時的に使用されるデータが記憶される。メモリ４１は、不揮発性メモリや、読み出し専用メモリや、ランダムアクセスメモリを記憶素子として含んでいてよい。
無線通信回路４２は、ゲートウエイ５やノード６との間の無線通信処理を行う。センサ４３は、ノード６のセンシングの対象の物理量を検出する。バッテリ４４はノード６の駆動電力を供給する。図１３において破線は、バッテリ４４からノード６内の各部分に電源を供給する電源ラインを示す。電源制御部４５は、プロセッサ４０の指示に従って、バッテリ４４からノード６内の各部分への電源供給を制御する。プロセッサ４０が休止期間を指定して休止命令を電源制御部４５に与えると、電源制御部４５は、指定された休止期間の計時をタイマ４６にさせて、バッテリ４４からノード６内の各部分への電源供給を切断する。電源供給の切断によりノード６は休止状態となる。タイマ４６が計時を終了すると電源制御部４５は、ノード６内の各部分への電源供給を開始する。電源の供給によりノード６は動作状態となる。
＜３．５．センサーノード装置の機能構成例＞
図１４は、ノード６の機能ブロックの第１例を示す図である。ノード６は、パケット送信部５０と、パケット受信部５１と、経路制御部５２と、パケット転送部５３と、測定制御部５４と、遅延測定部５５と、動作期間制御部５６と、スケジュール情報記憶部５７を備える。
パケット送信部５０及びパケット受信部５１は、無線通信回路４２により実現される無線通信チャネルを経由して、ゲートウエイ５や他のノード６等の他のノードへのパケットの送信処理と他のノードから送信されたパケットの受信処理を行う。経路制御部５２は、経路制御プロトコルに従ってゲートウエイ５及びノード６との間で経路制御パケットを送受信することでネットワーク２の経路を構築する。パケット転送部５３は、他のノードから受信したパケットの転送処理を行う。
測定制御部５４は、ゲートウエイ５から送信された代表ノード通知の受付処理を実行する。代表ノード通知を受信した場合に測定制御部５４は、代表ノードモードでノード６を実行させる。代表ノード通知を受信しない場合に測定制御部５４は、子ノードモードでノード６を動作させる。以下、代表ノードモードで動作する場合のノード６の機能について説明する。
＜３．５．１．代表ノードモード時の機能＞
測定制御部５４は、ゲートウエイ５から送信された待機指示の受付処理を実行する。待機指示を受信した場合に測定制御部５４は、子ノードに待機指示を送信する。その後、測定制御部５４は、パケット送信を停止する。
測定制御部５４は、ゲートウエイ５から送信された基準遅延測定指示の受付処理を実行する。基準遅延測定指示を受信した場合に測定制御部５４は、遅延測定部５５に遅延時間の測定指示を出力する。測定制御部５４から測定指示を受信した遅延測定部５５は、子ノード６に遅延測定指示を送信する。遅延測定部５５は、遅延測定指示に応答して子ノード６から送信された測定パケットを受信し、パケットに含まれるタイムスタンプと現在時刻から測定パケットの遅延時間を測定する。
遅延測定部５５は、取得した遅延時間のうちの最も大きい最大遅延を測定制御部５４へ出力する。測定制御部５４は、受信した最大遅延の値を基準遅延Ｄｒとしてメモリ４１に記憶する。測定制御部５４は、完了通知をゲートウエイ５へ送信する。
測定制御部５４は、ゲートウエイ５から送信された遅延測定指示の受付処理を実行する。遅延測定指示を受信した場合に測定制御部５４は、遅延測定部５５に遅延時間の測定指示を出力する。測定制御部５４は、遅延測定部５５から受信した最大遅延の値を、遅延時間Ｄｍとして取得する。
測定制御部５４は、遅延時間Ｄｍから基準遅延Ｄｒを減じた遅延時間差が所定マージンδより大きいか否かを判断する。遅延時間差が所定マージンδより大きい場合に測定制御部５４は、ノード６の所属グループ７が干渉増加グループであると判断する。遅延時間差が所定マージンδ以下の場合に測定制御部５４は、ノード６の所属グループ７が干渉増加グループであると判断しない。ノード６の所属グループ７が干渉増加グループである場合に測定制御部５４は、ゲートウエイに干渉増加通知を送信する。
動作期間制御部５６は、ゲートウエイ５から送信されたスケジュール設定指示の受付処理を実行する。スケジュール設定指示を受信した場合に動作期間制御部５６は、子ノードにスケジュール設定指示を送信する。動作期間制御部５６は、スケジュール設定指示に含まれるスケジュール情報をスケジュール情報記憶部５７に記憶する。動作期間制御部５６は、スケジュール情報で指定される各フレームでの停止時刻及び起動時刻に応じて、各フレームでの停止時刻と休止期間を設定する。各フレームで停止時刻が到来した時に、動作期間制御部５６は、休止期間を指定して電源制御部４５に休止命令を与える。
測定制御部５４は、ゲートウエイ５から送信された運用開始指示の受付処理を実行する。運用開始指示を受信した場合に測定制御部５４は、子ノードに運用開始指示を送信する。測定制御部５４は、運用開始指示を受信した時にパケット転送部５３の動作を開始させノード６の運用を開始する。
＜３．５．２．子ノードモード時の機能＞
続いて、子ノードモードで動作する場合のノード６の機能について説明する。測定制御部５４は、代表ノード６から送信された待機指示の受付処理を実行する。待機指示を受信した場合に測定制御部５４は、次の子ノードに待機指示を転送し、その後パケット送信を停止する。
遅延測定部５５は、代表ノード６から遅延測定指示を受信すると、送信時刻のタイムスタンプを含む測定パケットを代表ノードへ送信する。
動作期間制御部５６は、代表ノード６から受信したスケジュール設定指示に含まれるスケジュール情報をスケジュール情報記憶部５７に記憶する。動作期間制御部５６は、スケジュール情報で指定される各フレームでの停止時刻及び起動時刻に応じて、各フレームでの停止時刻と休止期間を設定する。各フレームで停止時刻が到来した時に、動作期間制御部５６は、休止期間を指定して電源制御部４５に休止命令を与える。
測定制御部５４は、代表ノード６から送信された運用開始指示の受付処理を実行する。測定制御部５４は、運用開始指示を受信した時にパケット転送部５３の動作を開始させノード６の運用を開始する。
なお、パケット送信部５０、及びパケット受信部５１の上記動作は、図１３に示すプロセッサ４０と無線通信回路４２が協働することによって実行される。経路制御部５２、パケット転送部５３、測定制御部５４、遅延測定部５５、及び動作期間制御部５６の動作は、プロセッサ４０によって実行される。スケジュール情報記憶部５７に記憶されるスケジュール情報は、メモリ４１に格納される。
＜３．６．代表ノードの動作＞
次に図１５を参照して、代表ノード６の動作の一例を説明する。オペレーションＦＡにおいて経路制御部５２はネットワーク２の経路を構築する。オペレーションＦＢにおいて測定制御部５４は、ゲートウエイ５から送信された代表ノード通知を受信する。
オペレーションＦＣにおいて代表ノード６は、ゲートウエイ５から送信された何れかの指示を受信する。オペレーションＦＤにおいて測定制御部５４は、受信した指示が待機指示であるか否かを判断する。受信した指示が待機指示である場合（オペレーションＦＤ：Ｙ）に処理はオペレーションＦＥへ進む。受信した指示が待機指示でない場合（オペレーションＦＤ：Ｎ）に処理はオペレーションＦＦへ進む。オペレーションＦＥにおいて測定制御部５４は、子ノードに待機指示を送信する。その後、測定制御部５４は、パケット送信を停止して処理をオペレーションＦＣへ戻す。
オペレーションＦＦにおいて測定制御部５４は、受信した指示が基準遅延測定指示であるか否かを判断する。受信した指示が基準遅延測定指示である場合（オペレーションＦＦ：Ｙ）に処理はオペレーションＦＧへ進む。受信した指示が基準遅延測定指示でない場合（オペレーションＦＦ：Ｎ）に処理はオペレーションＦＪへ進む。オペレーションＦＧにおいて遅延測定部５５は子ノード６に遅延測定指示を送信する。オペレーションＦＨにおいて遅延測定部５５は最大遅延を測定する。測定制御部５４は、受信した最大遅延の値を基準遅延Ｄｒとしてメモリ４１に記憶する。オペレーションＦＩにおいて測定制御部５４は、完了通知をゲートウエイ５へ送信する。その後に処理はオペレーションＦＣへ戻る。
オペレーションＦＪにおいて測定制御部５４は、受信した指示が遅延測定指示であるか否かを判断する。受信した指示が遅延測定指示である場合（オペレーションＦＪ：Ｙ）に処理はオペレーションＦＫへ進む。受信した指示が遅延測定指示でない場合（オペレーションＦＪ：Ｎ）に処理はオペレーションＦＯへ進む。オペレーションＦＫにおいて遅延測定部５５は子ノード６に遅延測定指示を送信する。オペレーションＦＬにおいて遅延測定部５５は最大遅延を測定する。
オペレーションＦＭにおいて測定制御部５４は遅延時間差が所定マージンδより大きいか否かを判断する。遅延時間差が所定マージンδより大きい場合（オペレーションＦＭ：Ｙ）に処理はオペレーションＦＮへ進む。遅延時間差が所定マージンδ以下の場合（オペレーションＦＭ：Ｎ）に処理はオペレーションＦＣへ戻る。オペレーションＦＮにおいて測定制御部５４は、ゲートウエイに干渉増加通知を送信する。その後に処理はオペレーションＦＣへ戻る。
オペレーションＦＯにおいて動作期間制御部５６は、受信した指示がスケジュール設定指示であるか否かを判断する。受信した指示がスケジュール設定指示である場合（オペレーションＦＯ：Ｙ）に処理はオペレーションＦＰへ進む。受信した指示がスケジュール設定指示でない場合（オペレーションＦＯ：Ｎ）に処理はオペレーションＦＲへ進む。オペレーションＦＰにおいて動作期間制御部５６は、子ノードにスケジュール設定指示を送信する。オペレーションＦＱにおいて動作期間制御部５６は、代表ノード６の停止時刻と休止期間を設定する。その後に処理はオペレーションＦＣへ戻る。
オペレーションＦＲにおいて測定制御部５４は、受信した指示が運用開始指示であるか否かを判断する。受信した指示が運用開始指示である場合（オペレーションＦＲ：Ｙ）に処理はオペレーションＦＳへ進む。受信した指示が運用開始指示でない場合（オペレーションＦＲ：Ｎ）に処理はオペレーションＦＣへ戻る。オペレーションＦＳにおいて子ノードに運用開始指示を送信する。その後、代表ノード６の運用が開始する。
＜３．７．子ノードの動作＞
次に図１６を参照して、子ノード６の動作の一例を説明する。オペレーションＧＡにおいて経路制御部５２はネットワーク２の経路を構築する。オペレーションＧＢにおいて子ノード６は、代表ノード６から送信された何れかの指示を受信する。オペレーションＧＣにおいて測定制御部５４は、受信した指示が待機指示であるか否かを判断する。受信した指示が待機指示である場合（オペレーションＧＣ：Ｙ）に処理はオペレーションＧＤへ進む。受信した指示が待機指示でない場合（オペレーションＧＣ：Ｎ）に処理はオペレーションＧＥへ進む。オペレーションＧＤにおいて測定制御部５４は、次の子ノードに待機指示を転送し、パケット送信を停止する。その後、処理はオペレーションＧＢへ戻る。
オペレーションＧＥにおいて測定制御部５４は、受信した指示が遅延測定指示であるか否かを判断する。受信した指示が遅延測定指示である場合（オペレーションＧＥ：Ｙ）に処理はオペレーションＧＦへ進む。受信した指示が遅延測定指示でない場合（オペレーションＧＥ：Ｎ）に処理はオペレーションＧＧへ進む。オペレーションＧＦにおいて遅延測定部５５は、送信時刻のタイムスタンプを含む測定パケットを代表ノードへ送信する。その後、処理はオペレーションＧＢへ戻る。
オペレーションＧＧにおいて動作期間制御部５６は、受信した指示がスケジュール設定指示であるか否かを判断する。受信した指示がスケジュール設定指示である場合（オペレーションＧＧ：Ｙ）に処理はオペレーションＧＨへ進む。受信した指示がスケジュール設定指示でない場合（オペレーションＧＧ：Ｎ）に処理はオペレーションＧＩへ進む。オペレーションＧＨにおいて動作期間制御部５６は、子ノード６の停止時刻と休止期間を設定する。その後に処理はオペレーションＧＢへ戻る。
オペレーションＧＩにおいて測定制御部５４は、受信した指示が運用開始指示であるか否かを判断する。受信した指示が運用開始指示である場合（オペレーションＧＩ：Ｙ）に子ノード６の運用が開始する。受信した指示が運用開始指示でない場合（オペレーションＧＩ：Ｎ）に処理はオペレーションＧＢへ戻る。
＜３．８．実施例の効果＞
本実施例によれば、無線マルチホップネットワーク２において同一期間にパケットを送信するノード６を低減させ、ノード６間の干渉を低減することができる。これによってノード６の増加に伴う干渉による無線マルチホップネットワーク２のパフォーマンス低下を緩和することができる。また、同一グループ７のノード６に同じスロットを割り当てることで、同一グループ７内のパケット中継が１フレームで完了しなくなることによる伝送遅延を低減する。更に本実施例によれば、同一スロットで動作する異なるグループ７のノード６間で生じる干渉を低減することも可能となる。
また、本実施例ではノード６間のパケット通信が被る干渉状態に基づいて各ノード６の動作期間の割当を制御する。このため本実施例によれば、ノード６の位置情報の取得や設定など、位置情報のための新たな測定手段や設定作業を行わなくても、動作期間の割当の制御が可能になる。さらに、電波の到達距離はノード６の位置以外にも様々な要因により変化する。このため、本実施例によれば、位置情報に基づいて各ノード６の動作期間の割当を制御するのに比べて、より実際の干渉状態に適合した制御を行うことができる。
また、本実施例によれば、各ノードは割当られたスロット以外の期間で操作を休止することで電力消費を抑えることが可能となる。
また、本実施例では各ノード６には同じ長さのスロットが割り当てられる。このようにスロット長を等しくすることで、ノード６間の電力消費量の差を低減できる。この結果、例えば、各ノード６のバッテリ消費の差が低減されるので、各ノード６のバッテリーメンテナンスの時期を揃えることができる。この結果、バッテリの調達スケジュールの作成が容易になる。また、例えば、ある遠隔地にあるノード６のバッテリをまとめてメンテナンスすることで移動の労力を低減できる。
＜３．９．変形例＞
上記の実施例では、干渉の程度を示す指標値としてパケットの遅延時間の最大値を用いて干渉増加グループを決定した。変形例では、干渉の程度を示す指標値として、各グループ７における代表ノード６と子ノード６との間のパケット通信のPERの最大値を使用してもよい。以下に説明する他の実施例においても同様である。
また変形例では、スロットに収容されるグループの遅延時間の最大値に応じて個々のスロット長を異ならせてもよい。このため、代表ノード６の測定制御部５４は、完了通知に代えて又は加えて基準遅延Ｄｒをゲートウエイ５に送信してもよい。以下に説明する他の実施例においても同様である。
また、上記の実施例では、スロット割当部３１は、１回フレームを分割する度にスロットを増加させた。変形例では、分割１回当たりのスロット増加数は２以上であってもよい。以下に説明する他の実施例においても同様である。また、変形例では、代表ノード６からゲートウエイ５へのパケットの送信がゲートウエイ５によるポーリングによって実行されてもよい。例えば、干渉増加グループ特定部２７は、ポーリング処理によって代表ノード６から干渉増加通知を受信する。ゲートウエイ５によるポーリングで代表ノード６からのパケット送信を行うことにより、代表ノード６間のパケット衝突を防止できる。以下に説明する他の実施例においても同様である。
＜４．第２実施例＞
続いて、ネットワーク２の他の実施例について説明する。グループ７間の干渉が生じている場合には、一方のグループ７だけでなく両者で干渉の程度が増加することが考えられる。このため本実施例では、グループ７をそれぞれ単独で動作させた場合に比べて干渉の程度が比較的大きく増加するグループ７が複数存在する場合には、これらのグループ７に異なるスロットを割り当てる。このようにスロットを割り当てることで、グループ７間に生じる干渉を解消することが期待できる。
図１７の（Ａ）は、第２実施例の説明で使用するフレーム分割前の干渉増加グループの発生例を示す。ここでは、干渉増加グループ７ｄ及び７ｅはそれぞれ単独で動作した場合に比べて干渉の程度が比較的大きく増加し、干渉増加グループ７ｃはそれぞれ単独で動作した場合に比べて干渉の程度の比較的小さく増加したと想定する。以下の説明で、干渉の程度の増加が比較的大きい干渉増加グループを「第１グループ」と表記し、比較的干渉の程度の増加が比較的小さい干渉増加グループを「第２グループ」と表記する。
図１７の（Ｂ）は、本実施例によるタイムスロットの割り当て例を示す。スロット割当部３１は２つの第１グループ７ｄ及び７ｅに異なるスロット１及び２を割り当てる。このとき、スロット割当部３１は、第１グループの割当グループ数の差がスロット間で最小になるように第１グループを割り当てる。
第１グループ７ｄ及び７ｅにスロット１及び２が割り当てられた後のスロット１及び２の収容グループ数は、それぞれ「３」及び「１」となる。第１グループにスロットが割り当てられた後に、スロット割当部３１は第２グループにスロットが割り当てる。このときスロット割当部３１は、第２グループの割当グループ数の差がスロット間で最小になるように第２グループを割り当てる。スロット割当部３１は、第２グループの数をスロット数で除した剰余が「０」でない場合に、収容グループ数が少ない順に、より順位が高いスロットに余った第２グループを割り当ててもよい。本例では第２グループ７ｃに第２スロットが割り当てられる。
図１８を参照して本実施例のタイムスロット割当動作を説明する。オペレーションＨＡにおいてスロット割当部３１は、フレームをスロットに分割する分割数を増やすことによりスロットを追加する。オペレーションＨＢにおいてスロット割当部３１は、干渉増加グループ７を、遅延増加率が比較的大きな第１グループと遅延増加率が比較的小さな第２グループにグループ分けする。遅延増加率の例は、基準遅延Ｄｒに対する遅延時間Ｄｍの比率である。代表ノード６の測定制御部５４は、遅延増加率を算出して干渉増加通知に加えてゲートウエイ５に送信してもよい。
オペレーションＨＣにおいてスロット割当部３１は、第１グループが複数か否かを判断する。第１グループが複数の場合（オペレーションＨＣ：Ｙ）に処理はオペレーションＨＤへ進む。第１グループが複数でない場合（オペレーションＨＣ：Ｎ）に処理はオペレーションＨＨへ進む。
オペレーションＨＤにおいてスロット割当部３１は、第１グループの割当グループ数を決定する割当グループ数決定動作を実行する。割当グループ数決定動作の内容は、図１１又は図１２に示す割当グループ数決定動作と同様であってよい。オペレーションＨＥにおいてスロット割当部３１は、スロット毎に定めた割当グループ数の第１グループに各スロットを割り当てる。
オペレーションＨＦにおいてスロット割当部３１は、第２グループの割当グループ数を決定する割当グループ数決定動作を実行する。割当グループ数決定動作の内容は、図１１又は図１２に示す割当グループ数決定動作と同様であってよい。オペレーションＨＧにおいてスロット割当部３１は、スロット毎に定めた割当グループ数の第２グループに各スロットを割り当てる。その後にタイムスロット割当動作は終了する。一方で、オペレーションＨＨ及びＨＩの処理は、図１０に示すオペレーションＣＢ及びＣＣの動作と同様である。その後にタイムスロット割当動作は終了する。
本実施例によれば、グループ７間の干渉が生じている可能性がある複数の干渉増加グループに異なるスリットを割り当てることができる。このため、グループ７間に生じる干渉を解消することが期待できる。
変形例では、干渉増加グループ７を、遅延増加量が比較的大きなグループを第１グループに分類し、遅延増加量が比較的小さなグループを第２グループにグループ分けしてもよい。遅延増加量は基準遅延Ｄｒに対する遅延時間Ｄｍの増加分であってよい。
変形例では、グループ分けにPER増加率やPER増加量を使用してもよい。代表ノード６は、各グループ７が単独で動作する状態で、各グループ７における代表ノード６と子ノード６との間のパケット通信のPERの最大値を測定する。この測定値を「基準PER」と表記する。次に代表ノード６は、全グループ７が同一フレームで動作する状態で、各グループ７における代表ノード６と子ノード６との間のパケット通信のPERの最大値を測定する。この測定値を「測定PER」を表記する。PER増加率は基準PERに対する測定PERの比率であり、PER増加量は、基準PERに対する測定PERの増加量である。
変形例では、ゲートウエイ５が、遅延増加率や遅延増加量を算出してもよい。このため代表ノード６の測定制御部５４は、基準遅延Ｄｒ及び遅延時間Ｄｍをゲートウエイ５に送信してもよい。ゲートウエイ５が、PER増加率やPER増加量を算出してもよい。代表ノード６の測定制御部５４は、基準PER及び測定PERをゲートウエイ５に送信してもよい。
＜５．第３実施例＞
続いて、ネットワーク２の他の実施例について説明する。本実施例のゲートウエイ５は、スロットを割り当てたグループの遅延時間の最大値に応じてスロット長を異ならせる。遅延時間によってスロット長を異ならせることにより、各グループ７でパケットの中継に使用する時間に応じてノード６を稼働させることができるので、バッテリの利用効率を向上することができる。
図１９の（Ａ）及び図１９の（Ｂ）は、同一の複数グループ７ａ〜７ｅに異なる態様でスロット１及びスロット２を割り当てた場合のスロット長の設定例を示す。図１９の（Ａ）の例では、グループ７ａ〜７ｃにスロット１が割り当てられ、グループ７ｄ及び７ｅにスロット２が割り当てられる。図１９の（Ｂ）の例では、グループ７ａ、７ｄ及び７ｅにスロット１が割り当てられ、グループ７ｂ及び７ｃにスロット２が割り当てられる。
いま、グループ７ａ〜７ｅの遅延時間の指標値が、それぞれ「７」、「４」、「３」、「２」及び「１」ある場合を想定する。図１９の（Ａ）の例では、スロット１及びスロット２を割り当てたグループの遅延時間の最大値はそれぞれ「７」及び「２」となる。フレーム周期をＴｏとし、これらの最大値の比に応じてスロット１及びスロット２のスロット長の比を定めると、スロット１及びスロット２のスロット長はそれぞれ「７Ｔｏ／９」及び「２Ｔｏ／９」となる。
一方で図１９の（Ｂ）の例では、スロット１及びスロット２を割り当てたグループの遅延時間の最大値はそれぞれ「７」及び「４」となる。このためスロット１及びスロット２のスロット長はそれぞれ「７Ｔｏ／１１」及び「２Ｔｏ／１１」となる。
図１９の（Ａ）の例と図１９の（Ｂ）の例を比較すると、図１９の（Ａ）の例ではスロット１における遅延時間のグループ間の差は「３」であり、スロット２における遅延時間のグループ間の差は「１」であり、これらの合計は「４」である。図１９の（Ｂ）の例ではスロット１における遅延時間のグループ間の差は「６」であり、スロット２における遅延時間のグループ間の差は「１」であり、これらの合計は「７」である。
図１９の（Ａ）の例に示すように遅延時間の差の合計がより少ない場合には、遅延時間が近いグループ７に同じスロットを割り当てる傾向が強くなる。この結果、スロット間のスロット長の差が生じやすくなるため、遅延時間の少ないグループに割り当てるスロットのスロット長がより短くなる。この結果、遅延時間の大きいグループに割り当てるスロット長をより長くすることができる。
反対に、図１９の（Ｂ）の例に示すように遅延時間の差の合計がより大きい場合には、遅延時間が近いグループ７に同じスロットを割り当てる傾向が弱くなる。この結果、スロット間のスロット長の差が生じにくくなるため、遅延時間の少ないグループに割り当てるスロットのスロット長が短くならない。この結果、遅延時間の大きいグループに割り当てるスロット長も長くならない。この結果、個々のグループ７の遅延時間の差がスロット長の差に影響しにくくなるため、グループの遅延時間の最大値に応じてスロット長を異ならせることによるバッテリの利用効率の向上効果が低減する。そこで本実施例では、グループ７へスロットを割当てるタイムスロット割当動作において、遅延時間が近いグループに同じスロットを割り当てる。
図２０は、ゲートウエイ５の機能ブロックの第２例を示す図である。ゲートウエイ５は、図５に示す構成に類似する構成を有しており、図５に示す構成要素と同様の構成要素には図５で使用した参照符号と同じ参照符号を付する。スケジュール決定部３０は、スロット長決定部３３を備える。
基準遅延測定制御部２６は、基準遅延Ｄｒを示す基準遅延情報を代表ノード６から受信する。代表ノード６の測定制御部５４は、基準遅延情報をゲートウエイ５へ送信する。スロット割当部３１は、図１１又は図１２に示す割当グループ数決定動作を行った後に、干渉増加グループに割り当てるスロットの候補を決定する。
図２１の（Ａ）は、第３実施例の説明で使用する干渉増加グループの発生例を示す。ここでは、フレーム分割前の干渉増加グループがグループ７ｂ〜７ｅであり、グループ７ａ〜７ｅの遅延時間の指標値がそれぞれ「７」、「４」、「３」、「２」及び「１」ある場合を想定する。
スロット割当部３１がフレームをスロット１及びスロット２に２分割すると、干渉増加グループ数「４」を分割後のスロット数「２」で除算した商は「２」になる。このため、スロット割当部３１は、スロット１及びスロット２の割当グループ数を２とする。干渉増加グループでないグループ７ａをスロット１に割り当てると、各グループ７ａ〜７ｅに割り当てるスロットの割当候補の一覧は、図２１の（Ｂ）に示すようになる。
例えば第１の割当形態では、スロット１がグループ７ａ〜７ｃに割り当てられ、スロット２がグループ７ｄ及び７ｅに割り当てられる。第２の割当形態では、スロット１がグループ７ａ、７ｂ及び７ｄに割り当てられ、スロット２がグループ７ｃ及び７ｅに割り当てられる。
スロット割当部３１は、決定した割当形態においてスロット毎に、スロットに収容されるグループ間の遅延時間の差を決定する。例えば第１の割当形態においては、スロット１の遅延時間の差は、最大値「７」と最小値「３」の差「４」であり、スロット２の遅延時間の差は、最大値「２」と最小値「１」の差「１」である。また例えば、第２の割当形態においては、スロット１の遅延時間の差は、最大値「７」と最小値「２」の差「５」であり、スロット２の遅延時間の差は、最大値「３」と最小値「１」の差「２」である。
スロット割当部３１は、決定した割当形態において、遅延時間の差が全スロットで閾値Ｔｈ未満となるか否かを判断する。スロット割当部３１は、遅延時間の差が閾値Ｔｈ未満となる割当て形態が見つかれば、この割当形態でスロットを割り当てる。本例では例えば閾値Ｔｈを「５」とする。すると、第１番目の割当形態において遅延時間の差「１」が閾値Ｔｈ未満となる。したがって、スロット割当部３１は、第１番目の割当形態を使用してスロットを割り当てる。図２１の（Ｃ）に、第１番目の形態に従うタイムスロットの割当てを示す。
全スロットにおいて遅延時間の差が閾値Ｔｈ未満となる割当て形態が見つからない場合には、スロット割当部３１は、決定した割当形態の各々について、各スロットのグループ間の遅延時間の差を合計した和を算出する。スロット割当部３１は、この和が最小となる割当形態でスロットを割り当てる。
スロット長決定部３３は、スロットを割り当てたグループの遅延時間の最大値の比に応じて各スロットのスロット長を決定する。
図２２は、タイムスロット割当動作の第３例の説明図である。オペレーションＩＡにおいてスロット割当部３１は、スロットを追加する。オペレーションＩＢにおいてスロット割当部３１は、割当グループ数決定動作を実行する。割当グループ数決定動作の内容は、図１１又は図１２に示す割当グループ数決定動作と同様であってよい。
オペレーションＩＣにおいてスロット割当部３１は、干渉増加グループに割り当てるスロットの候補を決定する。オペレーションＩＤにおいてスロット割当部３１は、決定した割当形態において、各スロットに収容されるグループ間の遅延時間の差が全て閾値Ｔｈより小さいか否かを判断する。遅延時間の差が全て閾値Ｔｈより小さい場合（オペレーションＩＤ：Ｙ）に処理はオペレーションＩＥへ進む。遅延時間の差の何れかが閾値Ｔｈ以上の場合（オペレーションＩＤ：Ｎ）に処理はオペレーションＩＦへ進む。オペレーションＩＥにおいてスロット割当部３１は、遅延時間の差が全て閾値Ｔｈより小さくなる割当候補でスロットを割り当てる。その後に処理はオペレーションＩＨへ進む。
オペレーションＩＦにおいてスロット割当部３１は、オペレーションＩＤで全ての割当形態に対する判断が終了したかを判断する。全ての割当形態に対する判断が終了した場合（オペレーションＩＦ：Ｙ）に処理はオペレーションＩＧへ進む。まだ判断していない割当形態がある場合（オペレーションＩＦ：Ｎ）に、処理はオペレーションＩＣに戻り、まだ判断していない割当形態についてオペレーションＩＣ〜ＩＦを実行する。
オペレーションＩＧにおいてスロット割当部３１は、決定した割当形態の各々について、各スロットのグループ間の遅延時間の差を合計した和を算出し、この和が最小となる割当形態でスロットを割り当てる。オペレーションＩＨにおいてスロット長決定部３３は、各スロットのスロット長を決定する。その後、タイムスロット割当て動作が終了する。
本実施例によれば、各グループ７でのパケットの遅延時間によってスロット長を異ならせ、パケットの中継に使用する時間に応じてノード６の稼働時間に差を設けることで、バッテリの利用効率を向上することができる。
なお、変形例では、スロット長決定部３３は各スロットのスロット長を均等にしてもよい。
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
ノード装置により形成されるツリー構造のマルチホップネットワークを他のネットワークに接続するゲートウエイ装置であって、
ツリー構造において前記ゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化するグルーピング部と、
ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定する干渉グループ特定部と、
ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、前記複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、前記複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てるスロット割当部と、
を備えることを特徴するゲートウエイ装置。
（付記２）
前記干渉グループ特定部が干渉グループの発生を検出した場合に、前記スロット割当部は１フレームに含まれるタイムスロット数を増加することを特徴とする付記１に記載のゲートウエイ装置。
（付記３）
前記閾値は、各ノードグループが単独で動作した場合にノードグループ内のパケット通信が被る干渉の程度を示す指標値であることを特徴とする付記１又は２に記載のゲートウエイ装置。
（付記４）
前記スロット割当部は、長さが均等な複数のタイムスロットにフレームを分割することを特徴とする付記１〜３のいずれか一項に記載のゲートウエイ装置。
（付記５）
ノードグループで生じるパケットの遅延時間に応じて、ノードグループに割り当てるタイムスロットのスロット長を調整するスロット長決定部を備えることを特徴とする付記１〜３のいずれか一項に記載のゲートウエイ装置。
（付記６）
前記スロット割当部は、各タイムスロットを割り当てる干渉グループの数の差を、タイムスロット間で最小にするように、タイムスロットを割り当てる付記１〜５のいずれか一項に記載のゲートウエイ装置。
（付記７）
前記スロット割当部は、前記複数の干渉グループを、前記閾値に対する干渉の程度の増加がより大きな第１グループとより小さな第２グループに分類し、複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを前記第１グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、前記複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを前記第１グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てることを特徴とする付記１〜６のいずれか一項に記載のゲートウエイ装置。
（付記８）
前記スロット割当部は、同じタイムスロットを割り当てたノードグループで生じるパケットの遅延時間の差が閾値より小さくなるように、タイムスロットをノードグループに割り当てることを特徴とする付記１〜５に記載のゲートウエイ装置。
（付記９）
前記スロット割当部は、同じタイムスロットを割り当てたノードグループで生じるパケットの遅延時間の差を全てタイムスロットについて合計した和が閾値より小さくなるように、タイムスロットをノードグループに割り当てることを特徴とする付記１〜５に記載のゲートウエイ装置。
（付記１０）
ノードグループ内のパケット通信が被る干渉の程度が、ノードグループで生じるパケットの遅延時間又はノードグループで生じるパケットエラーレートに基づいて定まる付記１〜９に記載のゲートウエイ装置。
（付記１１）
前記干渉グループ特定部は、ツリー構造において前記ゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置から、ポーリング処理によって、代表ノード装置をルートに持つノードグループが干渉グループであることを通知する信号を受信することを特徴とする付記１〜１０のいずれか一項に記載のゲートウエイ装置。
（付記１２）
ゲートウエイ装置により他のネットワークに接続されるツリー構造のマルチホップネットワークを形成するノード装置であって、
ツリー構造においてゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノード装置をグループ化した複数のノードグループの中の、前記ノード装置が属するノードグループ内のパケット通信が被る干渉の程度を測定する干渉測定部と、
前記ノード装置が属するノードグループが単独で動作した場合に測定される干渉の程度と、前記ノード装置が属するノードグループが前記複数のノードグループの中の他のノードグループと同時に動作した場合に測定される干渉の程度の比較結果を、前記ゲートウエイ装置へ出力する干渉通知部と、
を備えることを特徴とするノード装置。
（付記１３）
ノード装置により形成されるツリー構造のマルチホップネットワークと、前記マルチホップネットワークを他のネットワークに接続するゲートウエイ装置と、を備える通信システムであって、
前記ゲートウエイ装置は、
ツリー構造において前記ゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化するグルーピング部と、
ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定する干渉グループ特定部と、
ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、前記複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、前記複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てるスロット割当部と、
を備えることを特徴する通信システム。
（付記１４）
ゲートウエイ装置により他のネットワークに接続されるツリー構造のマルチホップネットワークを形成するノード装置の動作期間の制御方法であって、
ツリー構造において前記ゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化し、
ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定し、
ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、前記複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、前記複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てる、
ことを特徴とする動作期間の制御方法。
（付記１５）
ノード装置により形成されるツリー構造のマルチホップネットワークを他のネットワークに接続するゲートウエイ装置が備えるプロセッサに、
ツリー構造において前記ゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化する処理と、
ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定する処理と、
ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、前記複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、前記複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てる処理と、
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
１ 通信システム
２ 無線マルチホップネットワーク
５ ゲートウエイノード装置
６、６ａ〜６ｔ センサーノード装置
７、７ａ〜７ｅ グループ

Claims (9)

  1. ノード装置により形成されるツリー構造のマルチホップネットワークを他のネットワークに接続するゲートウエイ装置であって、
    ツリー構造において前記ゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化するグルーピング部と、
    ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定する干渉グループ特定部と、
    ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、前記複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、前記複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てるスロット割当部と、
    を備えることを特徴するゲートウエイ装置。
  2. 前記閾値は、各ノードグループが単独で動作した場合にノードグループ内のパケット通信が被る干渉の程度を示す指標値であることを特徴とする請求項１に記載のゲートウエイ装置。
  3. ノードグループで生じるパケットの遅延時間に応じて、ノードグループに割り当てるタイムスロットのスロット長を調整するスロット長決定部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のゲートウエイ装置。
  4. 前記スロット割当部は、前記複数の干渉グループを、前記閾値に対する干渉の程度の増加がより大きな第１グループとより小さな第２グループに分類し、複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを前記第１グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、前記複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを前記第１グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のゲートウエイ装置。
  5. 前記スロット割当部は、同じタイムスロットを割り当てたノードグループで生じるパケットの遅延時間の差が閾値より小さくなるように、タイムスロットをノードグループに割り当てることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のゲートウエイ装置。
  6. ゲートウエイ装置により他のネットワークに接続されるツリー構造のマルチホップネットワークを形成するノード装置であって、
    ツリー構造においてゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノード装置をグループ化した複数のノードグループの中の、前記ノード装置が属するノードグループ内のパケット通信が被る干渉の程度を測定する干渉測定部と、
    前記ノード装置が属するノードグループが単独で動作した場合に測定される干渉の程度と、前記ノード装置が属するノードグループが前記複数のノードグループの中の他のノードグループと同時に動作した場合に測定される干渉の程度の比較結果を、前記ゲートウエイ装置へ出力する干渉通知部と、
    を備えることを特徴とするノード装置。
  7. ノード装置により形成されるツリー構造のマルチホップネットワークと、前記マルチホップネットワークを他のネットワークに接続するゲートウエイ装置と、を備える通信システムであって、
    前記ゲートウエイ装置は、
    ツリー構造において前記ゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化するグルーピング部と、
    ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定する干渉グループ特定部と、
    ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、前記複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、前記複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てるスロット割当部と、
    を備えることを特徴する通信システム。
  8. ゲートウエイ装置により他のネットワークに接続されるツリー構造のマルチホップネットワークを形成するノード装置の動作期間の制御方法であって、
    ツリー構造において前記ゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化し、
    ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定し、
    ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、前記複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、前記複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てる、
    ことを特徴とする動作期間の制御方法。
  9. ノード装置により形成されるツリー構造のマルチホップネットワークを他のネットワークに接続するゲートウエイ装置が備えるプロセッサに、
    ツリー構造において前記ゲートウエイ装置に直接リンクを有する代表ノード装置毎に、代表ノード装置をルートに持つ部分ツリーに属するノードをノードグループにグループ化する処理と、
    ノードグループ内でのパケット通信が被る干渉の程度が閾値を超えるノードグループを干渉グループとして特定する処理と、
    ノード装置のパケット送信周期であるフレームに含まれる複数のタイムスロットの中のいずれかのタイムスロットを、複数の干渉グループの中のいずれかの干渉グループのパケット送信期間として割り当て、前記複数のタイムスロットの中の他のタイムスロットを、前記複数の干渉グループの中の他の干渉グループのパケット送信期間として割り当てる処理と、
    を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
JP2012062854A 2012-03-19 2012-03-19 ゲートウエイ装置、ノード装置、通信システム、動作期間の制御方法及びコンピュータプログラム Expired - Fee Related JP5853797B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012062854A JP5853797B2 (ja) 2012-03-19 2012-03-19 ゲートウエイ装置、ノード装置、通信システム、動作期間の制御方法及びコンピュータプログラム
US13/712,744 US8908660B2 (en) 2012-03-19 2012-12-12 Gateway apparatus, node apparatus, communication system, control method and computer readable medium
EP12197732.6A EP2645794B1 (en) 2012-03-19 2012-12-18 Gateway apparatus, node apparatus, communication system, control method and computer program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012062854A JP5853797B2 (ja) 2012-03-19 2012-03-19 ゲートウエイ装置、ノード装置、通信システム、動作期間の制御方法及びコンピュータプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013197893A JP2013197893A (ja) 2013-09-30
JP5853797B2 true JP5853797B2 (ja) 2016-02-09

Family

ID=47561139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012062854A Expired - Fee Related JP5853797B2 (ja) 2012-03-19 2012-03-19 ゲートウエイ装置、ノード装置、通信システム、動作期間の制御方法及びコンピュータプログラム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8908660B2 (ja)
EP (1) EP2645794B1 (ja)
JP (1) JP5853797B2 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140076694A (ko) * 2012-12-13 2014-06-23 삼성전자주식회사 멀티 홉 멀티 세션 전송을 위한 통신 방법 및 그 장치
CN104581820B (zh) * 2013-10-28 2018-05-04 富士通株式会社 基于分区的时隙分配方法和装置
US9681442B2 (en) * 2013-10-31 2017-06-13 Qualcomm Incorporated Systems and methods for scheduling group access in wireless networks
JP2015188207A (ja) * 2014-03-14 2015-10-29 富士通株式会社 無線通信システム、無線通信装置、及びデータ中継方法
EP2938095B1 (en) * 2014-04-25 2017-03-01 Alcatel Lucent Full-duplex communication over a shared transmission medium
JP6440114B2 (ja) * 2014-11-21 2018-12-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 無線通信装置
US20160309482A1 (en) * 2015-04-15 2016-10-20 Qualcomm Incorporated Interference-aware group owner, bandwidth, and channel selection in peer-to-peer wireless communication systems
CN109362122B (zh) * 2018-09-12 2020-09-04 中国科学院计算技术研究所 一种低功耗广域网内通信数据的传输调度方法和系统
JP7295524B2 (ja) * 2019-03-29 2023-06-21 国立研究開発法人情報通信研究機構 無線通信システム
JP7524780B2 (ja) 2021-01-29 2024-07-30 株式会社デンソー 車両用通信システム、通信制御方法
CN113993216B (zh) * 2021-10-26 2024-09-13 哈尔滨海能达科技有限公司 Beacon发送时隙的控制方法及装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6414955B1 (en) * 1999-03-23 2002-07-02 Innovative Technology Licensing, Llc Distributed topology learning method and apparatus for wireless networks
US7411919B2 (en) * 2003-03-17 2008-08-12 University Of Rochester Multi-hop time reservation using adaptive control for energy efficiency
US7570593B1 (en) * 2003-06-30 2009-08-04 Hrl Laboratories, Llc Interference-resilient joint MAC and routing scheme for wireless ad-hoc networks
JP2006005653A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Kddi Corp 無線アクセス制御方法およびシステム
US8165073B2 (en) * 2006-08-04 2012-04-24 Nokia Corporation Relay-station assignment/re-assignment and frequency re-use
EP2220789B1 (en) * 2007-11-21 2013-07-31 QUALCOMM Incorporated Method and apparatus for timeslot swapping
KR100943178B1 (ko) 2007-12-17 2010-02-19 한국전자통신연구원 무선 센서 네트워크에서의 라우팅 및 자원 할당 방법
US8031605B2 (en) * 2008-03-31 2011-10-04 Intel Corporation System and method for node-clustering and multi-hop routing in wideband wireless ad-hoc networks
US8559879B2 (en) 2008-04-22 2013-10-15 Qualcomm Incorporated Null pilots for interference estimation in a wireless communication network
TWI388164B (zh) 2009-01-21 2013-03-01 Univ Nat Chiao Tung 多無線網路群組間資訊交換裝置、方法與系統
FR2954028B1 (fr) * 2009-12-11 2012-01-20 Univ Paris Sud 11 Procede de routage qualitatif dans un reseau de communication multi sauts, equipement de gestion de noeud de reseau
US8929230B2 (en) 2010-04-15 2015-01-06 Qualcomm Incorporated Coordinated silent period with sounding reference signal (SRS) configuration

Also Published As

Publication number Publication date
EP2645794A1 (en) 2013-10-02
US20130242806A1 (en) 2013-09-19
US8908660B2 (en) 2014-12-09
JP2013197893A (ja) 2013-09-30
EP2645794B1 (en) 2015-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5853797B2 (ja) ゲートウエイ装置、ノード装置、通信システム、動作期間の制御方法及びコンピュータプログラム
JP5825131B2 (ja) ゲートウエイ装置、ノード装置、通信システム、動作期間の制御方法及びコンピュータプログラム
JP5895846B2 (ja) 通信端末、チャネル選別方法およびプログラム
Incel et al. Scheduling algorithms for tree-based data collection in wireless sensor networks
JP6356285B2 (ja) 産業応用のためのコンテンツ中心クロスレイヤスケジューリング
JP6612911B2 (ja) ワイヤレスローカルエリアネットワークスケジューリングのためのネットワークデバイスおよび方法
US20190104519A1 (en) Traffic-aware slot assignment
US9602379B2 (en) Real-time route selection based-on estimated transmission overhead
Farías et al. A queue-based scheduling algorithm for PCE-enabled Industrial Internet of Things networks
JP5868551B2 (ja) 無線通信システム及び無線通信方法
Iqbal et al. GWINs: Group-based medium access for large-scale wireless powered IoT networks
JP6273723B2 (ja) 無線通信システムおよびセンサ装置
JP5704175B2 (ja) 基地局装置、端末装置、無線通信システム及び基地局装置制御方法
CN104754589A (zh) 基于流量感知的动态组网方法
Nguyen et al. MAC 2: a multi-hop adaptive MAC protocol with packet concatenation for wireless sensor networks
CN107431928B (zh) 频率分配装置、管理装置、无线主站、无线终端、通信系统以及频率分配方法
JP5561646B2 (ja) 無線通信端末、無線通信方法
JP5312438B2 (ja) 無線通信端末、無線通信方法
Chauhan et al. Cluster based task scheduling in wireless sensor network
Igarashi et al. Priority‐Based Dynamic Multichannel Transmission Scheme for Industrial Wireless Networks
JP6323582B1 (ja) 無線通信制御装置、無線通信制御プログラム、及び無線通信制御方法
JP6315310B2 (ja) ノード、無線センサーネットワークシステム、無線通信方法
JP7391803B2 (ja) 無線通信システム、無線装置およびプログラム
Takamori et al. Enhancing throughput of star topology sensor network by group acknowledgement method and MCR SS-CSMA/CA
Suetsugu et al. Effective data collection scheme by mobile agent over wireless sensor network

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141204

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150909

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151123

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5853797

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees