JP5867212B2 - 通信制御システム、通信装置、及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信制御システム、通信装置、及び通信制御方法に関する。

近年、無線通信技術の発達に伴い、ノードが受信したデータを宛先に転送するリレー機能を有する無線通信方式が知られている。ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１５．４や８０２．１５．６の短距離無線通信で用いられるリレー機能として、例えば、マルチホップ機能がある。マルチホップ機能では、電波状態の悪化等の要因により、末端のノード（Relayed Node）がハブ（情報集積装置）宛にパケットを直接送信することができない場合、一旦、中間のノード（Relaying Node）に対してパケットの転送を依頼する。中間ノードは、当該依頼に従い、ハブ宛にパケットを転送する。この様なリレー機能は、人の姿勢の変化によって電波が届き難い状態が過渡的に生じ得るＢＡＮ（Body Area Network）等において、特に有効な機能である。

上述したハブ、中間ノード、及び末端ノードは、同一の周波数帯域（例えば、２．４ＧＨｚ）を使用して、１つのネットワークを構成する。ネットワークにおいて、ハブは、各ノードがパケットを送受信するタイミングを調整し、パケット衝突が起きない様に、スケジューリングを行う。特に、ネットワークにおいてリレー機能が動作しているとき、ハブは、末端ノードに対して、パケット送信するための周波数帯域を割り当てると共に、中間ノードに対しても、パケット転送用に同一の帯域を割り当てる。

特表２００６−５１４５０３号公報 特表２００５−５３８７８４号公報 特表２０１０−５１４３６３号公報

しかしながら、ハブがリレー機能を使用する場合、ハブとノード間の通信に際し、末端ノードから中間ノードまでの区間と、中間ノードからハブまでの区間との計２区間分の周波数帯域が使用される。すなわち、中間ノード経由でのパケット通信には、末端ノードとハブ間の直接通信と比較して、２倍の周波数帯域が必要となる。これにより、使用される周波数帯域が増大し、パケット通信用のチャネルが輻輳する。その結果、ネットワーク全体としてのスループットが低下する。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、スループットの低下を抑制することのできる通信制御システム、通信装置、及び通信制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願の開示する通信制御システムは、一つの態様において、通信装置と、該通信装置から送信されたデータを受信する宛先通信装置とを有する。通信制御システムは、前記通信装置と中継通信装置と前記宛先通信装置とを有する。前記通信装置は、検知手段と通信制御部とを有する。前記検知手段は、第１のチャネルを用いた宛先通信装置との通信状態の劣化を検知する。前記通信制御部は、前記検知手段により前記通信状態の劣化が検知されると、前記第１のチャネルと異なる周波数の第２のチャネルを用いて、前記宛先通信装置と通信可能な中継通信装置にデータを送信する。前記中継通信装置の通信制御部は、前記第２のチャネルを用いて前記データを受信すると共に、前記第１のチャネルを用いて前記データを前記宛先通信装置に転送する。前記宛先通信装置の通信制御部は、前記第１のチャネルを用いて、前記中継通信装置から前記データを受信する。

本願の開示する通信制御システムの一つの態様によれば、スループットの低下を抑制することができる。

図１は、通信切断時における情報収集システムの構成を示す図である。 図２は、リレー時における情報収集システムの構成を示す図である。 図３は、本実施例に係るハブの機能構成を示す図である。 図４は、本実施例に係る末端ノードの機能構成を示す図である。 図５は、本実施例に係る中間ノードの機能構成を示す図である。 図６は、本実施例に係るハブ、末端ノード、及び中間ノードのハードウェア構成を示す図である。 図７は、通常時におけるスケジューリングを説明するための図である。 図８は、通常時におけるチャネル管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図９は、通常時におけるノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図１０は、通常時における末端ノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図１１は、通常時における中間ノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図１２は、リレー実施時におけるスケジューリングを説明するための図である。 図１３は、リレー実施時におけるチャネル管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図１４は、リレー実施時におけるノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図１５は、リレー実施時における末端ノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図１６は、リレー実施時における中間ノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図１７は、リレー実施時における情報収集システムの動作を説明するための図である。 図１８は、リレー変更時におけるスケジューリングを説明するための図である。 図１９は、リレー変更時におけるチャネル管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図２０は、リレー変更時におけるノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図２１は、リレー変更時における末端ノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図２２は、リレー変更時における旧中間ノードの割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図２３は、リレー変更時における新中間ノードの割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図２４は、リレー変更時における情報収集システムの動作を説明するための図である。 図２５は、リレー終了時におけるスケジューリングを説明するための図である。 図２６は、リレー終了時におけるチャネル管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図２７は、リレー終了時におけるノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図２８は、リレー終了時における末端ノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図２９は、リレー終了時における中間ノード割当て管理テーブルのデータ格納例を示す図である。 図３０は、リレー終了時における情報収集システムの動作を説明するための図である。 図３１は、従来の非リレー動作時におけるスケジューリングを説明するための図である。 図３２は、従来のリレー動作時におけるスケジューリングを説明するための図である。 図３３は、本実施例のリレー動作時におけるスケジューリングを説明するための図である。

以下に、本願の開示する通信制御システム、通信装置、及び通信制御方法の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する通信制御システム、通信装置、及び通信制御方法が限定されるものではない。

図１は、通信切断時における情報収集システム１の構成を示す図である。図１に示す様に、情報収集システム１は、ハブ１０と４つの末端ノード（Relayed Node）２０、３０、４０、５０とを有する。情報収集システム１は、ハブ１０の配下に４つの末端ノード２０、３０、４０、５０が存在するネットワークを構成する。ハブ１０は、所定の周波数帯域により形成される無線通信チャネルを介して、各末端ノード２０、３０、４０、５０と接続される。換言すれば、末端ノード２０、３０、４０、５０の各々は、ハブ１０を起点として無線接続され、ハブ１０に対して、各種データを提供する。ハブ１０は、各末端ノード２０、３０、４０、５０から各種データを収集し、収集したデータをユーザに提示する。

上記無線通信チャネルは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．６の短距離無線通信規格に準拠した２．４ＧＨｚ帯の周波数チャネルであり、チャネル識別子“Ｃｈ３”により識別される。ハブ１０は、例えば、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）であるが、これらに限らず、末端ノード２０、３０、４０、５０との間で通信を行う様々な通信機器に対して適用可能である。ハブ１０は、ユーザによって把持され、またはユーザ近傍に設置される。末端ノード２０、３０、４０、５０は、ユーザの身体に着脱可能に装着される医療機器であり、内蔵する各種センサによりユーザの状態を感知し、ハブ１０に通知する。具体的には、末端ノード２０、３０、４０、５０は、例えば、無線通信機能を備えた心電計、心拍計、血圧計、血糖値計、３Ｇ加速度センサ、温度計、体重計、体脂肪率計、体組成計、ペースメーカ、内視鏡等である。

末端ノード２０、３０、４０、５０は、例えば、ハブ１０のユーザの身体に装着されるため、ユーザの姿勢の変化等、何らかの要因により、ハブ１０と末端ノード２０との間の通信が切断されると、情報収集システム１は、図２に示す状態に遷移する。図２は、リレー時における情報収集システム１の構成を示す図である。ハブ１０、末端ノード２０間の通信が切断されると、ハブ１０は、チャネルＣｈ３を経由して、末端ノード２０から提供されるデータを収集することができなくなる。そこで、情報収集システム１は、末端ノード４０をリレー用の中間ノード（Relaying Node）６０として機能させることにより、末端ノード２０から提供された収集対象のデータの送信経路を、矢印Ｙ１に示す様に迂回させる。

なお、末端ノード４０と中間ノード６０とは、物理的には同一の構成を有するノードであるが、リレー動作時であるか否か等の状況に応じて異なる機能を有する。したがって、以下の説明では、説明の便宜上、必要に応じて、末端ノード４０を中間ノード６０として記載するものとする。同様に、必要に応じて、末端ノード５０を中間ノード７０として記載するものとする。

このとき、末端ノード２０と中間ノード６０とは、チャネルＣｈ３とは別のチャネルＣｈ１により接続される。このため、末端ノード２０、中間ノード６０間の通信に使用されるチャネルが、他の末端ノード（例えば、末端ノード５０、３０）、ハブ１０間の通信に使用されるチャネルと時間的に重なることはない。したがって、情報収集システム１は、使用チャネルの競合に起因するスループットの低下を抑制しつつ、ハブ１０、末端ノード２０間の通信を、リレーにより継続することができる。

まず、本実施例に係るハブ１０の構成を説明する。図３は、本実施例に係るハブ１０の機能構成を示す図である。図３に示す様に、ハブ１０は、スケジューラ部１１と、チャネルリスト管理部１２と、中間ノード管理部１３と、末端ノード管理部１４と、使用可能帯域管理部１５とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。

スケジューラ部１１は、通信帯域の割当て状況をチャネル毎に管理する。また、スケジューラ部１１は、各チャネル毎のサブスケジューラとして、使用するチャネル数分のスケジューラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有する。チャネルリスト管理部１２は、ネットワーク内で使用されているチャネルを管理し、必要に応じて、各ノードが使用すべきチャネルＩＤ（例えば、Ｃｈ３、Ｃｈ１）及びネットワークで使用可能なチャネルリストを、報知情報として配下のノード２０、３０、４０、５０、６０に通知する。中間ノード管理部１３は、Relaying Node情報として、配下の中間ノード６０及びリレー用チャネルを管理する。同様に、末端ノード管理部１４は、Relayed Node情報として、配下の末端ノード２０、３０、４０、５０及びリレー用チャネルを管理する。使用可能帯域管理部１５は、無線チャネルの使用状態を周波数毎に監視し、各チャネルの使用状態（例えば、使用中、未使用）を、後述のチャネル管理テーブルにより管理する。

次に、本実施例に係る末端ノード２０の構成を説明する。図４は、本実施例に係る末端ノード２０の機能構成を示す図である。図４に示す様に、末端ノード２０は、帯域管理部２１と、スキャン機能部２２と、チャネル切替え制御部２３とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。帯域管理部２１は、主帯域の有効時間とリレー帯域（副帯域）の有効時間とを管理する。スキャン機能部２２は、ハブ１０または中間ノード６０から通知されたチャネルリストを参照し、提供データの宛先となるハブ１０、及び中継に用いる中間ノード６０の検索を行う。チャネル切替え制御部２３は、ハブ１０へのデータ送信に使用するチャネルを、従前のチャネル（例えば、チャネルＣｈ３）から、スキャン機能部２２から通知されたチャネル（例えば、チャネルＣｈ１）へ切り替える。

以上、末端ノード２０の構成を代表的に説明したが、他の末端ノード３０、４０、５０の構成は、上述した末端ノード２０の構成と同様である。したがって、共通する構成要素には、末尾が同一の参照符号を用いると共に、その図示及び詳細な説明は省略する。

次に、本実施例に係る中間ノード６０の構成を説明する。図５は、本実施例に係る中間ノード６０の機能構成を示す図である。図５に示す様に、中間ノード６０は、帯域管理部６１と、チャネルリスト管理部６２と、チャネル切替え制御部６３とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。帯域管理部６１は、主帯域管理部６１ａとリレー帯域管理部６１ｂとを有する。主帯域管理部６１ａは主帯域の有効時間を管理し、リレー帯域管理部６１ｂはリレー帯域の有効時間を管理する。チャネルリスト管理部６２は、ハブ１０から受信された上記報知情報に基づき、ネットワーク内で使用されているチャネルリストを取得し、取得されたチャネルリストを報知情報として末端ノード２０宛に送信する。チャネル切替え制御部６３は、帯域管理部６１の管理する、各帯域の有効時間の満了（開始時間）を契機として、使用チャネルの切替えを行う。

次に、ハブ１０、末端ノード２０、３０、４０、５０及び中間ノード６０のハードウェア構成を説明する。図６は、本実施例に係るハブ１０、末端ノード２０、３０、４０、５０及び中間ノード６０のハードウェア構成を示す図である。以下、図６を参照して、ハブ１０のハードウェア構成を代表的に説明するが、末端ノード２０、３０、４０、５０及び中間ノード６０についても、ハードウェア的には同様の構成を有する。したがって、共通する構成要素には、末尾が同一の参照符号を用いると共に、その図示及び詳細な説明は省略する。

図６に示す様に、ハブ１０は、プロセッサ１０ａと、ＲＦ（Radio Frequency）回路１０ｂと、記憶装置１０ｃと、入力装置１０ｄと、表示装置１０ｅとが、バスを介して各種信号やデータの入出力が可能なように接続されている。プロセッサ１０ａは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。記憶装置１０ｃは、例えば、ＨＤ（Hard Disk）、ＲＯＭ（Read Only Memory)、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置の他、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等のＲＡＭを含む。また、入力装置１０ｄは、例えば、操作キー、タッチパネルにより構成され、表示装置１０ｅは、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬＤ（Electro Luminescence Display）により構成される。

図３に示したハブ１０の機能的構成要素の内、スケジューラ部１１は、ハードウェアとしてのプロセッサ１０ａにより実現される。また、チャネルリスト管理部１２と、中間ノード管理部１３と、末端ノード管理部１４と、使用可能帯域管理部１５とはそれぞれ、ハードウェアとしてのプロセッサ１０ａ及び記憶装置１０ｃにより実現される。同様に、図４に示した末端ノード２０の機能的構成要素の内、帯域管理部２１と、スキャン機能部２２と、チャネル切替え制御部２３とはそれぞれ、ハードウェアとしてのプロセッサ２０ａにより実現される。更に、図５に示した中間ノード６０の機能的構成要素の内、帯域管理部６１と、チャネルリスト管理部６２と、チャネル切替え制御部６３とはそれぞれ、ハードウェアとしてのプロセッサ６０ａにより実現される。

次に、情報収集システム１の動作を説明する。以下、説明の便宜上、情報収集システム１の動作を、（１）通常時、（２）リレー実施時、（３）リレー変更時、（４）リレー終了時の４つのフェーズに分けて説明を行う。通常時とは、末端ノード２０がハブ１０と直接通信を行うフェーズであり、リレー実施時とは、末端ノード２０が末端ノード４０を中継させるフェーズである。また、リレー変更時とは、末端ノード２０が、中継するノードを末端ノード５０に変更するフェーズであり、リレー終了時とは、末端ノード２０が再びハブ１０と直接通信を行うフェーズである。

（１）通常時
図７は、通常時におけるスケジューリングを説明するための図である。図７に示す様に、各末端ノード２０〜５０には、周期開始時間ｔ_１から所定のチャネル割当て周期Ｔ_１で、チャネルＣｈ３が時分割に割り当てられる。すなわち、末端ノード５０には、チャネルＣｈ３のチャネル割当て時間Ｔ_１Ａが周期Ｔ_１の間隔で設定される。同様に、末端ノード４０、２０、３０には、チャネルＣｈ３のチャネル割当て時間Ｔ_１Ｂ、Ｔ_１Ｃ、Ｔ_１Ｄが、それぞれ周期Ｔ_１の間隔で設定される。これにより、ハブ１０は、各末端ノードが同一のチャネル（チャネルＣｈ３）を使用する時間が相互に重ならない様に調整を図り、ノード間での時間的競合を回避する。

ハブ１０は、使用可能帯域管理部１５にチャネル管理テーブル１５１ａを保持し、このチャネル管理テーブル１５１ａを参照しながら、チャネル毎の帯域割当て状況を管理する。図８は、通常時におけるチャネル管理テーブル１５１ａのデータ格納例を示す図である。図８に示す様に、チャネル管理テーブル１５１ａには、チャネルの使用状態、チャネル種別、及び帯域情報の各情報がチャネル識別子と対応付けて格納されている。例えば、図８は、末端ノード５０、４０、２０、３０の各ノードが、同一ネットワーク内において、チャネルＣｈ３をメインチャネルとして、各ノードに割り当てられた所定の時間帯（割当て時間）毎に使用する状況を示す。なお、図８において、「割当て先ノード」は、データの送信元のノードを示す。また、チャネルＣｈ６の“利用可能時間帯有り”は、周辺スキャンの結果、近隣のネットワークがそのチャネルを使用中であるが、依然として利用可能な空き時間帯が、対応するチャネル内に存在することを示す。

チャネルリスト管理部１２は、ハブ１０による周辺スキャンにより使用可能と判定されたチャネルに加えて、使用中のチャネルであっても未使用の時間帯を有するチャネルについても、使用可能なチャネルとして管理する。スケジューラ部１１は、チャネルリスト管理部１２からの指示に従い、同一の時間帯に同一のチャネルが割り当てられることのない様にノードを管理する。図９は、通常時におけるノード割当て管理テーブル１５２ａのデータ格納例を示す図である。図９に示す様に、ノード割当て管理テーブル１５２ａには、中間ノードか否かを示すノード種別、対応するノードが使用するチャネル種別、及び帯域情報の各情報がノード識別子と対応付けて格納されている。スケジューラ部１１は、ノード割当て管理テーブル１５２ａを参照して、チャネル及び帯域の割当て状況をノード毎に管理する。また、スケジューラ部１１は、同一のチャネル（図９のＣｈ３）を使用するノード間で、割当て時間（Ｌa、Ｌb、Ｌc、Ｌd）が重ならない様に、各末端ノード５０、４０、２０、３０毎にスケジューリングを行う。

続いて、図１０、図１１を参照しながら、各ノードにおける通常時のチャネル管理方法について説明する。図１０は、通常時における末端ノード割当て管理テーブル２３１ａのデータ格納例を示す図である。図１０に示す様に、末端ノード２０の末端ノード割当て管理テーブル２３１ａには、対応するチャネルの使用状態、種別、及び帯域情報の各情報がチャネル識別子と対応付けて格納されている。帯域情報の内、リンク種別は、対応する識別子のチャネルがデータの伝送に際して何れのリンク（アップリンクまたはダウンリンク）として用いられているかを示す情報である。例えば、図１０は、末端ノード２０が、チャネルＣｈ３を“メイン”チャネルとして使用すると共に、チャネルＣｈ３の内、開始時間“cc:cc:cc”から割当て時間“Ｌc”が経過するまでの時間が、周期“Ｐc”で末端ノード２０に割り当てられていることを示す。同時に、図１０は、チャネルＣｈ３が、末端ノード２０にとって上り方向のチャネル（アップリンク）として使用されていることを示す。

以上、末端ノード２０について代表的に説明したが、他の末端ノード３０、４０、５０についても、同様のテーブルを更新可能に保持し、同様のチャネル管理手法を採る。末端ノード２０〜５０は、現在使用中の帯域を、末端ノード割当て管理テーブル２３１ａ〜５３１ａに基づいて管理する。各末端ノード２０〜５０は、自ノードの保持する末端ノード割当て管理テーブル２３１ａ〜５３１ａにそれぞれ登録されている割当て時間に、収集対象のデータの送信または受信の準備を行う。

図１１は、通常時における中間ノード割当て管理テーブル６３１ａのデータ格納例を示す図である。図１１に示す様に、中間ノード６０の中間ノード割当て管理テーブル６３１ａには、対応するチャネルの使用状態、種別、及び帯域情報の各情報がチャネル識別子と対応付けて格納されている。帯域情報の内、リンク種別は、対応する識別子のチャネルがデータの伝送に際して何れのリンク（アップリンクまたはダウンリンク）として用いられているかを示す情報である。例えば、図１１は、中間ノード６０が、チャネルＣｈ３を“メイン”チャネルとして使用すると共に、チャネルＣｈ３の内、開始時間“bb:bb:bb”から割当て時間“Ｌb”が経過するまでの時間が、周期“Ｐb”で中間ノード６０に割り当てられていることを示す。併せて、図１１は、チャネルＣｈ３が、中間ノード６０からみて上り方向のチャネル（アップリンク）として使用されていることを示す。

中間ノード６０は、上述した末端ノード２０〜５０と同様に、現在使用中の帯域を、中間ノード割当て管理テーブル６３１ａに基づいて管理する。中間ノード６０は、自ノードの保持する中間ノード割当て管理テーブル６３１ａに登録されている割当て時間に、収集対象のデータの送信または受信の準備を行う。

（２）リレー実施時
図１２は、リレー実施時におけるスケジューリングを説明するための図である。図１２に示す様に、末端ノード２０は、チャネル切替え開始時間ｔ_２の到来を契機として、従前まで時分割に割り当てられていたチャネルＣｈ３をチャネルＣｈ１に切り替え、以降、チャネルＣｈ１によりデータの送信を行う（Ｓ１）。併せて、末端ノード４０は、チャネル切替え開始時間ｔ_２以降、中間ノード６０として機能し、上記チャネルＣｈ１によりデータの受信を待機する。これに伴い、末端ノード５０がチャネルを使用する時間と、末端ノード２０、中間ノード６０がチャネルを使用する時間とが重なることとなるが、使用されるチャネルの周波数が異なるため、Ｓ１におけるデータ通信が末端ノード５０による通信を阻害することはない。

中間ノード６０は、末端ノード２０からのデータをチャネルＣｈ１により受信すると、該データを、チャネルＣｈ３を介して、その宛先であるハブ１０に転送する（Ｓ２）。上述のように、末端ノード５０においてもチャネルＣｈ１が使用されるが、末端ノード５０による使用時間とＳ２におけるデータ転送時間とは、時間的に重複しないため、互いの通信が阻害されることはない。したがって、末端ノード２０を送信元とするデータは、チャネルＣｈ１、中間ノード６０、及びチャネルＣｈ３を経由して、ハブ１０に到達する。その後、末端ノード２０は、再び、使用チャネルをＣｈ１からＣｈ３に切り替えて、ハブ１０への上記データの到達を確認する（Ｓ３）。

図１３は、リレー実施時におけるチャネル管理テーブル１５１ｂのデータ格納例を示す図である。末端ノード２０から中間ノード６０経由のリレー開始要求をハブ１０が受信すると、ハブ１０のチャネル管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図８に示した状態から、図１３に示す状態に更新される。すなわち、ハブ１０は、リレー開始要求を受信すると、スケジューラ部１１により、末端ノード２０に対する元の割当てチャネルを中間ノード６０への割当てに置き換える。中間ノード６０は、置き換えられたチャネルの帯域を、転送用（Hub−Relaying間の送受信用）の帯域として使用する。更に、ハブ１０は、末端ノード２０に対して、新たなチャネル識別子（チャネルＣｈ１）を指定し、Relayed−Relaying間の送受信用の帯域を与える。なお、図１３中の下線は、下線の付されたデータが更新されたデータであることを示す。

図１４は、リレー実施時におけるノード割当て管理テーブル１５２ｂのデータ格納例を示す図である。末端ノード２０から中間ノード６０経由のリレー開始要求をハブ１０が受信すると、ハブ１０のノード割当て管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図９に示した状態から、図１４に示す状態に更新される。図１４に示す様に、末端ノード４０のチャネル識別子Ｃｈは、従前の“３”から“１”に更新される。また、帯域情報の内、開始時間、割当て時間、周期、割当て種別の各情報は、それぞれ“ee:ee:ee”、“Ｌe”、“Ｐe”、“リレー”に更新される。これにより、末端ノード４０（中間ノード６０）は、ハブ１０において、中継ノード（Relaying Node）として管理される。

図１５は、リレー実施時における末端ノード割当て管理テーブル２３１ｂのデータ格納例を示す図である。図１５に示す様に、リレー実施時には、末端ノード２０の割当て管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図１０に示した状態から、図１５に示す状態に更新される。すなわち、末端ノード２０のスキャン機能部２２は、ハブ１０との到達性が失われた場合、付近の中継ノードを探索する。末端ノード２０は、探索の結果、中継ノードを発見した場合、その中継ノード経由で、ハブ宛にリレー開始要求を送信する。末端ノード２０が、該要求に対する応答としてリレー開始指示を受信すると、リレー用の帯域が割り当てられる。これを契機として、チャネル切替え制御部２３は、使用チャネルを、チャネルＣｈ３から、リレー用帯域であるチャネルＣｈ１に切り替える。また、末端ノード２０は、割当て管理テーブル２３１ｂに登録されている割当て時間“Ｌe”に基づき、中間ノード６０とのデータ送受信を準備する。

末端ノード２０は、ハブ１０との直接通信に復帰するため、ハブ１０への到達性を定期的に確認する必要がある。末端ノード２０は、監視対象のチャネルを、ハブ１０と末端ノード４０間の割当てチャネルであるメインチャネルＣｈ３に切り替えて、フレームの送受信を監視することで、ハブ１０との到達性を確認する。なお、図１５において、リンク種別の“リレー”は、対応するチャネル（図１５ではＣｈ３）が現時点でリレー転送用に使用されていることを示し、“バイリンク”は、対応するチャネル（図１５ではＣｈ１）が双方向の通信に使用可能であることを示す。また、“アップリンク”は、対応するチャネルが上り方向（片方向）の通信に使用されていることを示す。

図１６は、リレー実施時における中間ノード割当て管理テーブル６３１ｂのデータ格納例を示す図である。リレー実施時には、中間ノード６０の割当て管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図１１に示した状態から、図１６に示す状態に更新される。図１６に示す様に、中間ノード６０のチャネル識別子Ｃｈは、従前の“３”から“１”に更新され、チャネル種別は、“メイン”から“サブ”に更新される。また、帯域情報の内、開始時間、割当て時間、周期、リンク種別の各情報は、末端ノード２０と同様、“ee:ee:ee”、“Ｌe”、“Ｐe”、“バイリンク”にそれぞれ更新される。

すなわち、中間ノード６０は、ハブ１０から送信されたリレー開始指示に従い、割当て管理テーブル６３１ｂを更新する。上記指示により、ハブ１０から、データ転送用の帯域が中間ノード６０に割り当てられる。併せて、チャネル指定により、末端ノード２０、中間ノード６０間に、データ送受信用の帯域が割り当てられる。チャネル切替え制御部６３は、帯域管理部６１にて管理されているチャネル割当て時間に従い、ハブ１０−中間ノード６０間または中間ノード６０−末端ノード２０間におけるデータ送受信の準備を行う。

図１７は、リレー実施時における情報収集システム１の動作を説明するための図である。Ｓ１１では、末端ノード２０のスキャン機能部２２は、ハブ１０との直接的な無線通信中、電波状態の劣化を検出する。電波状態が劣化しているとき、末端ノード２０は、ハブ１０から報知情報にて通知されたチャネルリストに従ってチャネルを切り替えてスキャンを行い、末端ノード２０が、中間ノード６０が自ノードの存在を示すための報知情報をＴ−Ｐｏｌｌにより受信すると（Ｓ１２）、これにより、中間ノード６０が検出される（Ｓ１３）。

Ｓ１４、Ｓ１５では、中間ノード６０の検出を契機とするConnectionRequestの送受信が行われる。ConnectionRequestは、リレーの開始を要求するフレームであり、末端ノード２０からハブ１０に向けて送信される。ハブ１０は、ConnectionRequestを受信すると、その内容により、リレー開始の要求があったことを検知する。ハブ１０のスケジューラ部１１は、末端ノード２０の要求する帯域（周波数、通信周期、通信時間等）を考慮して、各ノードの使用するチャネル及びその使用可能時間帯を決定することにより、チャネル毎のスケジューリングを行う（Ｓ１６）。

Ｓ１７、Ｓ１８では、スケジューリングの完了を契機として、ConnectionAssignmentの送受信が行われる。ConnectionAssignmentは、末端ノード２０に対してリレーの開始を指示するフレームであり、ハブ１０から末端ノード２０に向けて返信される。ConnectionAssignmentには、例えば、リレー用の割当て開始時間、割当て終了時間、及び割当て対象となるチャネルの識別子等が含まれる。中間ノード６０に対しても同様に、ハブ１０から、上記ConnectionAssignmentが送信される（Ｓ１９）。末端ノード２０及び中間ノード６０は、ConnectionAssignmentを受信すると、上記指示に従い、リレー動作を開始する。

（３）リレー変更時
図１８は、リレー変更時におけるスケジューリングを説明するための図である。リレー変更時におけるスケジューリングの実行方法は、リレー実施時におけるスケジューリングの実行方法と同様である。したがって、詳細な説明は省略するが、図１８に示す様に、末端ノード２０は、チャネル切替え開始時間ｔ_３の到来を契機として、チャネルＣｈ３をチャネルＣｈ１に切り替え、以降、チャネルＣｈ１によりデータの送信を行う（Ｓ４）。末端ノード５０は、チャネル切替え開始時間ｔ_３以降、中間ノード７０として機能し、上記チャネルＣｈ１によりデータの受信を待機する。これに伴い、末端ノード３０がチャネルを使用する時間と、末端ノード２０、中間ノード７０がチャネルを使用する時間とが重なる可能性があるが、使用チャネル（Ｃｈ３、Ｃｈ１）が相互に異なるため、周波数帯域の衝突は回避される。

中間ノード７０は、末端ノード２０からのデータをチャネルＣｈ１により受信すると、該データを、チャネルＣｈ３を介して、その宛先であるハブ１０に転送する（Ｓ５）。これにより、末端ノード２０を送信元とするデータは、チャネルＣｈ１、中間ノード７０、及びチャネルＣｈ３を経由して、ハブ１０に到達する。その後、末端ノード２０は、使用チャネルをＣｈ１からＣｈ３に戻し、ハブ１０との到達性を再確認する（Ｓ６）。

続いて、何らかの要因により、末端ノード２０が、中間ノード６０との通信が困難となった場合に、別の末端ノードである中間ノード７０に中継ノードを切り替える場合を例に採り、各ノードの動作を説明する。図１９は、リレー変更時におけるチャネル管理テーブル１５１ｃのデータ格納例を示す図である。末端ノード２０から中間ノード７０経由のリレー開始要求をハブ１０が受信すると、ハブ１０のチャネル管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図１３に示した状態から、図１９に示す状態に更新される。すなわち、ハブ１０は、リレー開始要求を受信すると、スケジューラ部１１により、中間ノード６０に対する従前の割当てチャネルを中間ノード７０への割当てに置き換える。以降、中間ノード７０は、置き換えられたチャネルの帯域を、転送用（Hub−Relaying間の送受信用）の帯域として使用する。更に、ハブ１０は、末端ノード２０に対して、新たなチャネル識別子（チャネルＣｈ１）を指定し、Relayed−Relaying間の送受信用の帯域を与える。

図２０は、リレー変更時におけるノード割当て管理テーブル１５２ｃのデータ格納例を示す図である。末端ノード２０から中間ノード７０経由のリレー開始要求をハブ１０が受信すると、ハブ１０のノード割当て管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図１４に示した状態から、図２０に示す状態に更新される。図２０に示す様に、末端ノード５０のチャネル識別子Ｃｈは、従前の“３”から“１”に更新される。また、帯域情報の内、開始時間、割当て時間、周期、割当て種別の各情報は、それぞれ“ff:ff:ff”、“Ｌf”、“Ｐf”、“リレー”に更新される。これにより、ハブ１０の中間ノード管理部１３は、末端ノード５０を中継ノード（Relaying Node）として管理する。

図２１は、リレー変更時における末端ノード割当て管理テーブル２３１ｃのデータ格納例を示す図である。図２１に示す様に、リレー変更時には、末端ノード２０の割当て管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図１５に示した状態から、図２１に示す状態に更新される。すなわち、末端ノード２０のスキャン機能部２２は、中間ノード６０との到達性が失われた場合、付近の中継ノードを探索する。末端ノード２０は、探索の結果、中継ノードを発見した場合、その中継ノード経由で、ハブ宛にリレー開始要求を送信する。末端ノード２０が、該要求に対する応答としてリレー開始指示を受信すると、チャネル指定により、リレー用の帯域が割り当てられる。これを契機として、チャネル切替え制御部２３は、使用チャネルを、チャネルＣｈ３から、リレー用帯域であるチャネルＣｈ１に切り替える。また、末端ノード２０は、割当て管理テーブル２３１ｃに登録されている割当て時間“Ｌf”に基づき、中間ノード７０とのデータ送受信を準備する。

末端ノード２０は、ハブ１０との直接通信に復帰するため、ハブ１０への到達性を定期的に確認する必要がある。末端ノード２０は、監視対象のチャネルを、ハブ１０と中間ノード６０間の割当てチャネルであるメインチャネルＣｈ３に切り替えて、フレームの送受信を監視することで、ハブ１０との到達性を確認する。なお、図２１において、リンク種別の“リレー”は、対応するチャネル（図２１ではＣｈ３）が現時点でリレー転送用に使用されていることを示し、“バイリンク”は、対応するチャネル（図２１ではＣｈ１）が双方向の通信に使用可能であることを示す。

図２２は、リレー変更時における旧中間ノードの割当て管理テーブル６３１ｃのデータ格納例を示す図である。リレー変更時には、中間ノード６０の割当て管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図１６に示した状態から、図２２に示す状態に更新される。中間ノード６０は、中継ノードとしての役割を終えたことから、図２２に示す様に、チャネルＣｈ３の開始時間“cc:cc:cc’”に対応するデータ、及びチャネルＣｈ１に対応するデータは削除され、初期に格納されたチャネルＣｈ３のデータのみがテーブル内に残る。

一方、図２３は、リレー変更時における新中間ノードの割当て管理テーブル７３１ｃのデータ格納例を示す図である。図２３に示す様に、中間ノード７０のチャネル識別子Ｃｈは、従前の“３”から“１”に更新され、チャネル種別は、“メイン”から“サブ”に更新される。また、帯域情報の内、開始時間、割当て時間、周期、リンク種別の各情報は、末端ノード２０と同様、“ff:ff:ff”、“Ｌf”、“Ｐf”、“バイリンク”にそれぞれ更新される。すなわち、中間ノード７０は、ハブ１０から送信されたリレー開始指示に従い、割当て管理テーブルを更新する。上記指示により、ハブ１０から、データ転送用（Hub−RelayingNode送受信用）の帯域が中間ノード７０に割り当てられる。同時に、チャネル指定により、末端ノード２０、中間ノード７０間に、データ送受信用の帯域が割り当てられる。チャネル切替え制御部７３は、帯域管理部７１にて管理されているチャネル割当て時間に従い、ハブ１０−中間ノード７０間または中間ノード７０−末端ノード２０間におけるデータ送受信の準備を行う。

図２４は、リレー変更時における情報収集システム１の動作を説明するための図である。図２４は、リレー実施時における動作の説明において参照した図１７と、同様の処理を複数含むことから、共通するステップには、末尾が同一の参照符号を付すと共に、その詳細な説明は省略する。具体的には、図２４のステップＳ２１〜Ｓ２９の各処理は、図１７に示したステップＳ１１〜Ｓ１９の各処理にそれぞれ対応する。

図２４では、Ｓ２３において、末端ノード２０のスキャン機能部２２は、ハブ１０または中間ノード６０から報知情報にて通知されたチャネルリストに従ってスキャンを行うことにより、データをリレーするための新たな中間ノード７０を検出する。これに伴い、ハブ１０は、Ｓ３０において、中間ノード６０のリレー動作を終了させる。すなわち、ハブ１０のスケジューラ部１１は、従前まで中継ノードとして使用していた中間ノード６０に対して、リレーの終了を指示するフレームであるConnectionAssignmentを送信する。これにより、ハブ１０は、中間ノード６０に割り当てていた無線リソースを開放すると共に、中間ノード７０への新たなリソース割当てを完了する。

（４）リレー終了時
末端ノード２０が、ハブ１０との通信を回復した場合に、中間ノード７０からハブ１０との通信に切り替える動作について説明する。図２５は、リレー終了時におけるスケジューリングを説明するための図である。末端ノード２０とハブ１０との通信の回復に伴い、ハブ１０は、リレー動作開始前の通常時のスケジューリング（図７参照）を再開する。各末端ノード２０、３０、４０、５０は、ハブ１０によるスケジューリング結果に従い、図２５に示す様に、同一チャネルＣｈ３に対する時分割多重を行う。これにより、末端ノード２０、３０、４０、５０の各々には、それぞれチャネル割当て時間Ｔ_１Ａ、Ｔ_１Ｂ、Ｔ_１Ｃ、Ｔ_１Ｄにおいて、チャネル割当て周期Ｔ_１で、チャネルＣｈ３が割り当てられる。

図２６は、リレー終了時におけるチャネル管理テーブル１５１ｄのデータ格納例を示す図である。末端ノード２０からリレー開始要求をハブ１０が直接受信すると、ハブ１０のチャネル管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図１９に示した状態から、図２６に示す状態に更新される。すなわち、ハブ１０は、リレー開始要求を受信すると、スケジューラ部１１により、末端ノード２０に対して、元のチャネルＣｈ３を割り当てる。また、ハブ１０は、中間ノード管理部１３により、中間ノード７０の中継ノード（Relaying Node）設定を解除する。これにより、チャネルＣｈ１の帯域情報（“ee:ee:ee”、“Ｌe”、“Ｐe”、“末端ノード２０”、“ＮＷ１”）は、チャネル管理テーブルから消去され、チャネルの使用状態は、“使用中”から“未使用”に更新される。

図２７は、リレー終了時におけるノード割当て管理テーブル１５２ｄのデータ格納例を示す図である。リレー開始要求の直接受信に伴い、ハブ１０のノード割当て管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図２０に示した状態から、図２７に示す状態に更新される。図２７に示す様に、末端ノード５０のチャネル識別子Ｃｈは、従前の“１”から“３”に再び更新される。また、帯域情報の内、開始時間、割当て時間、周期、割当て種別の各情報は、それぞれ“aa:aa:aa”、“Ｌa”、“Ｐa”、“通常”に更新される。これにより、末端ノード５０（中間ノード７０）は、ハブ１０において、中継ノード（Relaying Node）としての管理を解除される。

図２８は、リレー終了時における末端ノード割当て管理テーブル２３１ｄのデータ格納例を示す図である。図２８に示す様に、リレー終了時には、末端ノード２０の割当て管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図２１に示した状態から、図２８に示す状態に更新される。すなわち、末端ノード２０は、スキャン機能部２２により、ハブ１０との到達性が回復された場合、ハブ１０に対してリレーの終了を要求する。末端ノード２０は、当該要求への応答であるリレー終了指示を受信すると、チャネル切替え制御部２３により、使用していたチャネルＣｈ１を開放し、使用チャネルを元のチャネルＣｈ３に切り替える。同時に、末端ノード２０は、末端ノード割当て管理テーブル２３１ｃに登録されている割当て時間を開放する。その結果、チャネルＣｈ１に対応するデータは削除されると共に、メインチャネルＣｈ３の使用状態は、再び“使用中”に変更される。また、メインチャネルＣｈ３の帯域情報の内、開始時間、割当て時間、周期、リンク種別の各情報は、それぞれ“cc:cc:cc”、“Ｌc”、“Ｐc”、“アップリンク”に更新される。

図２９は、リレー終了時における中間ノード割当て管理テーブル７３１ｄのデータ格納例を示す図である。リレー終了時には、中間ノード７０の割当て管理テーブルにおけるデータ格納状態は、図２３に示した状態から、図２９に示す状態に更新される。中間ノード７０は、中継ノードとしての役割を終えたことから、ハブ１０から受信されたリレー終了指示に従い、リレー帯域管理部６１ｂにより、転送用のチャネルＣｈ１の“使用中”状態を解除する。図２９に示す様に、メインチャネルＣｈ３の開始時間“aa:aa:aa”及び“cc:cc:cc’”に対応するデータと、チャネルＣｈ１に対応するデータとは、削除される。その結果、中間ノード７０の割当て管理テーブル７３１ｄは、旧中間ノード６０の割当て管理テーブル６３１ｃ（図２２参照）と同一の状態、すなわち、メインチャネルＣｈ３に対応する帯域情報として、“bb:bb:bb”、“Ｌb”、“Ｐb”、“アップリンク”の各情報が格納された状態となる。

図３０は、リレー終了時における情報収集システム１の動作を説明するための図である。Ｓ３１では、ハブ１０が自装置の存在を示すための報知情報を含むフレームが、Ｔ−Ｐｏｌｌにより、ハブ１０から末端ノード２０に送信される。末端ノード２０は、受信されたフレームを用いて、チャネル切替え制御部２３により、ハブ１０との間の電波状態の回復を検出する（Ｓ３２）。Ｓ３３では、電波状態の回復したチャネルＣｈ３の検出を契機とするConnectionRequestの送受信が行われる。ConnectionRequestは、リレーの終了処理を要求するフレームであり、末端ノード２０からハブ１０に向けて送信される。ハブ１０は、当該ConnectionRequestを受信すると、その内容を参照し、リレー終了の要求があったことを検知する。

Ｓ３４では、上記ConnectionRequestに対する応答フレームとしてのConnectionAssignmentの送受信が行われる。ConnectionAssignmentは、末端ノード２０に対してリレーの終了を指示するフレームであり、ハブ１０から末端ノード２０に向けて返信される。また、中間ノード７０に対しても同様に、ハブ１０から、上記ConnectionAssignmentが送信される（Ｓ３５）。末端ノード２０及び中間ノード７０は、ConnectionAssignmentを受信すると、上記指示に従い、リレー動作を終了する。これにより、末端ノード２０は、ハブ１０との直接の無線通信を回復し、中間ノード７０は、末端ノード２０からのデータ受信を終了する。その結果、リレー用に使用されていたチャネルＣｈ１は開放される。

以上説明したように、情報収集システム１は、末端ノード２０と、末端ノード２０から送信されたデータを受信するハブ１０とを有する。情報収集システム１は、末端ノード２０と中間ノード６０とハブ１０とを有する。末端ノード２０は、スキャン機能部２２とチャネル切替え制御部２３とを有する。スキャン機能部２２は、チャネルＣｈ３を用いたハブ１０との通信状態の劣化を検知する。チャネル切替え制御部２３は、スキャン機能部２２により上記通信状態の劣化が検知されると、チャネルＣｈ３と異なる周波数のチャネルＣｈ１を用いて、ハブ１０と通信可能な中間ノード６０にデータを送信する。中間ノード６０のチャネル切替え制御部６３は、チャネルＣｈ１を用いて上記データを受信すると共に、チャネルＣｈ３を用いて上記データをハブ１０に転送する。ハブ１０のスケジューラ部１１は、チャネルＣｈ３を用いて、中間ノード６０から上記データを受信する。

情報収集システム１において、チャネルＣｈ３は、チャネルＣｈ１を用いた、末端ノード２０と中間ノード６０との通信中、他の末端ノード５０とハブ１０との通信に用いられるものとしてもよい。換言すれば、チャネルＣｈ１は、別の末端ノード５０の使用するチャネルＣｈ３と時間的に重複する。しかしながら、これらのチャネルは、使用周波数帯域が異なるため、時間的に重なっても、末端ノード２０と中間ノード６０とによるチャネルＣｈ１の使用が、末端ノード５０によるチャネルＣｈ３の使用を妨げることがない。したがって、末端ノード５０は、リレー動作中も、チャネルＣｈ３を使用して、通常通り、ハブ１０との通信を行うことができる。

また、情報収集システム１において、末端ノード２０のチャネル切替え制御部２３は、中間ノード６０へのデータ送信後、チャネルＣｈ１をチャネルＣｈ３に切り替え、該チャネルＣｈ３を用いて、ハブ１０への上記データの到達を確認するものとしてもよい。上述したように、情報収集システム１は、中間ノード６０において、複数の通信帯域の使用・未使用の時間を管理し、中継の開始時に、当該使用・未使用の時間に基づき、通信帯域の割当て制御を行う。

本実施例に係る情報収集システム１によれば、中間ノードの追加に伴う使用帯域の増加が回避されるため、従来の方式と比較して、ネットワーク全体におけるスループットが向上する。また、情報収集システム１において使用可能な帯域が減少しないため、中間ノード数の増加による収容ノード数の減少が未然に防止されるという効果もある。本実施例に係る情報収集システム１は、ネットワーク構成が動的に変化し易い短距離無線ネットワークにおいて、特に、上述の効果を発揮する。

以下、図３１〜図３３を参照し、本実施例に係る情報収集システム１による効果を具体的に説明する。図３１は、従来の非リレー動作時におけるスケジューリングを説明するための図である。図３１に示す様に、末端ノード２０から送信された、ハブ１０宛のデータＤ１は、時間ｔ軸方向のリソースにより形成される。データＤ１は、中間ノードを中継することなく、無線チャネルを介してハブ１０に到達する。

一方、図３２は、従来のリレー動作時におけるスケジューリングを説明するための図である。図３２に示す様に、ハブ１０宛のデータＤ２は、末端ノード２０からの送信後に中間ノード６０にて転送される。このため、リレー動作時は、占有帯域Ｙ２に示す様に、非リレー動作時と比較して２倍の帯域が占有されることとなる。これにより、他のノードの使用する帯域が圧迫される。すなわち、他のノードが、占有帯域Ｙ２に示す時間帯に同一のチャネルを用いてデータ送信を試行すると、当該データ（例えば、データＤ３）が同一チャネル内で他のデータＤ２と衝突する可能性がある。したがって、他のノードは、衝突を回避するために、データ送信の開始を待機することとなり、その分ネットワークのスループットが低下する。また、情報収集システムが所望のスループットを維持するためには、各ノードに対して十分なリソースを供給可能な様に、収容するノード数を減らす必要がある。これに伴い、システムに収容可能なノードの数は減少する。

そこで、本実施例に係る情報収集システム１では、上記データＤ２に対して、他のデータとは異なるチャネルを一時的に充当することで、リレー動作を継続しつつ、スループットの低下を抑制する。図３３は、本実施例のリレー動作時におけるスケジューリングを説明するための図である。図３３に示す様に、本実施例のリレー動作時には、メインチャネルとしての主帯域と、サブチャネルとしてのリレー用帯域という異なる複数のチャネルが使用される。これら２チャネルは、それぞれ２ＭＨｚ程度の幅を有し、同一の周波数帯である２．４ＧＨｚ帯域に属するため、周波数帯域の切替えは、容易かつ迅速に完了する。本実施例に係る情報収集システム１では、転送後のデータＤ４及び他のデータＤ５の送受信には、従前通り、チャネルＣｈ３が使用されるのに対し、転送前のデータＤ４の送受信には、新規に別途形成されたチャネルＣｈ１が、別の周波数帯のチャネルとして使用される。

転送後のデータＤ４及び他のデータＤ５の送受信に際しては、同一のチャネルＣｈ３が使用されるため、送信時間が競合しない様に、時分割制御による時間帯の調整が図られる。これに対して、転送前のデータＤ４の送受信に際しては、チャネルＣｈ３とは別のチャネルＣｈ１が使用される。このため、データＤ４の送信時間が、他のノード３０を送信元とするデータＤ５の送信時間と重なった場合でも、データＤ５送信用の帯域が、データＤ４送信用の帯域によって圧迫されることはない。したがって、末端ノード２０から中間ノード６０へのデータ送信中であっても、他のノード３０は、使用帯域を圧迫されることなく、従前通り、高速にデータを送信することができる。その結果、ネットワーク全体としてのスループットが維持される。

また、ハブは、ノードとの間に所定量の帯域を確保する必要があるため、ネットワーク内にリレー機能を利用するノードが増加する度に、１つのハブの配下に収容することのできるノードの数は減少することとなる。本実施例に係る情報収集システム１では、各ノードの使用可能な帯域が減少しないため、収容可能なノードの数の減少も防止される。

以下、具体的な数値を用いて、所定の条件下における効果を、より具体的に説明する。ＩＥＥＥ８０２．１５．６において、下記の条件を想定する。まず、データ送信には、２．４ＧＨｚ帯域を使用し、最大ビットレートは約６００ｋｂｐｓとする。また、医療機器の１つであるカプセル内視鏡が、１０ｋｂｙｔｅの画像データを３フレーム／秒で送信するユースケースを想定する。当該ケースでは、末端ノード２０は、約３００ｍｓ周期で、計１０ｋｂｙｔｅのデータ送信を行うため、ビットレートは、２４０ｋｂｐｓ（＝１００００バイト×８ビット×３フレーム）と推測される。

従来の方式では、カプセル内視鏡が電波品質の悪化等によりリレー機能を動作させた場合、リレーを行うノードは、４８０ｋｂｐｓ（＝２４０ｋｂｐｓ×２）分の帯域を占有することとなる。したがって、残りの１２０ｋｂｐｓ（＝６００ｋｂｐｓ−４８０ｋｂｐｓ）分の帯域が、他のノード（リレーに関らないノード）間で分け合って使用されることとなる。つまり、ネットワークスループットの低下による制限の影響が、他のノードに及ぶこととなる。かかるスループットの低下に対し、情報収集システムは、収容するノード数を減らすことで対応することもできるが、この場合、空き帯域の減少に伴う、収容ノード数の制限の影響が、他のノードに及ぶこととなる。

これに対して、本実施例では、情報収集システム１は、リレー機能を動作させたとしても、末端ノードから中間ノードまでのデータ送信には、別の周波数帯を使用する。このため、元の周波数帯における占有帯域は、リレーを行わない場合と同様、２４０ｋｂｐｓのままである。したがって、他のノード（リレーに関らないノード）は、３６０ｋｂｐｓ（＝６００ｋｂｐｓ−２４０ｋｂｐｓ）分の帯域を、分け合って使用することができる。また、情報収集システム１は、収容するノード数を減らすことなく、リレー動作によるデータ転送を行うことができる。その結果、従来の１２０ｋｂｐｓと比較して、３倍のスループットが実現される。

なお、上記実施例では、末端ノード２０は、リレー動作時に使用するチャネルを、チャネルＣｈ３からチャネルＣｈ１に切り替える態様を例示した。しかしながら、これに限らず、切替え先のチャネルは、チャネルＣｈ２、４等、別のチャネルであってもよい。但し、切替え先のチャネルは、チャネル変更をスムーズかつ確実に行う観点から、切替え元の隣接または周辺の周波数帯域のチャネルであることが望ましい。

同様に、データを転送する中継ノードに関しても、末端ノード２０は、末端ノード４０、５０に限らず、末端ノード３０等、他のノードを中間ノードとして使用してもよい。かかる態様では、データの送信元ノードは、ハブ１０と正常に通信を行っているノードの中から、所定の基準に従い、中間ノードとするノードを選択する。このとき、末端ノード２０は、最寄りのノード、隣接ノード、周辺ノード等を、所定の優先順位に基づいて優先的に選択するものとすれば、より高速かつ効率的なデータ転送を行うことができる。その結果、更なるスループットの向上が可能となる。

上記所定の選択基準としては、例えば、送信元ノードである末端ノード２０との距離が短い順、末端ノード２０とのリンクの品質の高い順、あるいは、ノードが移動している場合には移動速度の低い順等が適用可能である。リンク品質の判断指標としては、例えば、受信電力強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）、ＰＥＲ（Packet Error Rate）、ＢＥＲ（Bit Error Rate）、ＦＥＲ（Frame Error Rate）、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）等のリンク状態を表すパラメータを用いることができる。その他として、末端ノード２０は、各ノードのバッファメモリの空き容量、残り電力（バッテリ残量）、ホップ数、ノードの設置位置、リンク寿命（リンクの有効時間）、帯域幅、経路数（経路選択の柔軟性）等を参照して、中間ノードとして使用するノードを選択するものとしてもよい。

また、上記実施例では、末端ノード２０とハブ１０との間のリレー動作は、２ホップの転送により行われるものとしたが、送信元である末端ノード２０の設置位置や通信環境に応じて、ホップ数を変えてもよい。すなわち、２ホップの転送に用いるチャネルとは別の使用中チャネルに空き時間（利用可能時間帯）がある場合、あるいは、未使用のチャネルがある場合等には、末端ノード２０は、ハブ１０へのデータ転送に際し、そのチャネルを追加的または補完的に使用して、３ホップ以上の転送により、データを宛先に送信するものとしてもよい。例えば、末端ノード２０とハブ１０との間の離間距離が長い場合（例えば、１〜３ｍ）には、末端ノード２０は、ホップ数の増加に拘らず、より通信品質の高いチャネルを使用可能な近距離のノードを経由して、データを送信してもよい。

更に、中間ノード６０、７０は、リレー動作の開始に伴い、リレーが開始されたことを、報知情報等によりハブ１０に通知するものとしてもよい。これにより、ハブ１０は、リレーの開始が反映された適確なスケジューリングを簡易迅速に行うことができる。他方、末端ノード２０は、リレー動作の終了に伴い、リレーが終了したことを、報知情報等によりハブ１０に通知するものとしてもよい。これにより、ハブ１０は、リレーに使用されていた帯域の開放を、確実かつ迅速に行うことができる。

また、上記実施例では、情報収集システム１がリレー動作を開始する契機として、末端ノード２０とハブ１０との通信品質（電波強度）の劣化を挙げたが、劣化以外の要因を契機としてもよい。劣化以外の要因は、例えば、チャネル異常の検出、末端ノード２０とハブ１０との距離の増大、末端ノード２０の速度上昇である。劣化は、必ずしも通信の切断に至るものでなくてもよく、また、劣化の要因についても、遮蔽物の存在や移動、干渉、反射、ノイズ等、任意である。

末端ノード２０、３０、４０、５０は、必ずしもネットワーク（例えば、アドホックネットワーク）の端部に位置するノードでなくてもよい。これらのノード２０〜５０は、中継ノードとして機能しているか否かに拘らず、更に別のノードを配下に有し、下り方向（ハブ１０とは反対方向）の通信を行うものとしてもよい。同様に、ハブ１０は、必ずしもデータの最終的な宛先となるノードでなくてもよく、別のノードとの間で、更に上り方向（末端ノードとは反対の方向）の通信を行うものとしてもよい。

情報収集システム１の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的態様は、図示のものに限らず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状態等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することもできる。例えば、ハブ１０のチャネルリスト管理部１２と使用可能帯域管理部１５、あるいは、中間ノード６０の主帯域管理部６１ａとリレー帯域管理部６１ｂをそれぞれ１つの構成要素として統合してもよい。反対に、例えば、末端ノード２０のスキャン機能部２２に関し、提供データの宛先となるハブ１０を検索する部分と、中継に用いる中間ノード６０の検索を行う部分とに分散してもよい。更に、記憶装置１０ｃ〜６０ｃを、それぞれハブ１０、末端ノード２０、３０、４０、５０、及び中間ノード６０の外部装置として、ネットワークやケーブル経由で接続するようにしてもよい。

１ 情報収集システム
１０ ハブ
１０ａ プロセッサ
１０ｂ ＲＦ回路
１０ｃ 記憶装置
１０ｄ 入力装置
１０ｅ 表示装置
１１ スケジューラ部
１１ａ Ｃｈ１スケジューラ
１１ｂ Ｃｈ２スケジューラ
１１ｃ Ｃｈ３スケジューラ
１２ チャネルリスト管理部
１３ 中間ノード管理部
１４ 末端ノード管理部
１５ 使用可能帯域管理部
１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ チャネル管理テーブル
１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ ノード割当て管理テーブル
２０、３０、４０、５０ 末端ノード
２１、３１、４１、５１ 帯域管理部
２２、３２、４２、５２ スキャン機能部
２３、３３、４３、５３ チャネル切替え制御部
２３１ａ、３３１ａ、４３１ａ、５３１ａ 末端ノード割当て管理テーブル
２３１ｂ、３３１ｂ、４３１ｂ、５３１ｂ 末端ノード割当て管理テーブル
２３１ｃ、３３１ｃ、４３１ｃ、５３１ｃ 末端ノード割当て管理テーブル
２３１ｄ、３３１ｄ、４３１ｄ、５３１ｄ 末端ノード割当て管理テーブル
６０ 中間ノード
６１ 帯域管理部
６１ａ 主帯域管理部
６１ｂ リレー帯域管理部
６２ チャネルリスト管理部
６３ チャネル切替え制御部
６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃ 中間ノード割当て管理テーブル
７３１ｃ 中間ノード割当て管理テーブル
Ｃｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３、Ｃｈ４、Ｃｈ５、Ｃｈ６ チャネル
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５ データ
Ｔ_１ チャネル割当て周期
Ｔ_１Ａ、Ｔ_１Ｂ、Ｔ_１Ｃ、Ｔ_１Ｄ チャネル割当て時間
ｔ_１ 周期開始時間
ｔ_２、ｔ_３ チャネル切替え開始時間
Ｙ１ 情報送信経路
Ｙ２ 占有帯域

Claims (5)

1. 通信装置と、該通信装置から送信されたデータを受信する宛先通信装置とを有する通信制御システムにおいて、
   前記通信装置は、
   第１のチャネルを用いた宛先通信装置との通信状態の劣化を検知する検知手段と、
   前記検知手段により前記通信状態の劣化が検知されると、前記第１のチャネルと異なる周波数の第２のチャネルを用いて、前記宛先通信装置と通信可能な中継通信装置にデータを送信し、前記宛先通信装置と正常に通信を行っている通信装置の中から、該通信装置の移動速度の低い順に、前記中継通信装置とする通信装置を選択する通信制御部とを有し、
   前記中継通信装置は、
   前記第２のチャネルを用いて前記データを受信すると共に、前記第１のチャネルを用いて前記データを前記宛先通信装置に転送する通信制御部を有し、
   前記宛先通信装置は、
   前記第１のチャネルを用いて、前記中継通信装置から前記データを受信すると共に、同一の時間帯に同一のチャネルが割り当てられることのない様に前記通信装置及び前記中継通信装置を管理する通信制御部を有することを特徴とする通信制御システム。
2. 前記第１のチャネルは、前記第２のチャネルを用いた、前記通信装置と前記中継通信装置との通信中、他の通信装置と前記宛先通信装置との通信に用いられることを特徴とする請求項１に記載の通信制御システム。
3. 前記通信装置の通信制御部は、前記中継通信装置へのデータ送信後、前記第２のチャネルを前記第１のチャネルに切り替え、前記宛先通信装置との直接通信に復帰するために、該第１のチャネルを用いて、フレームの送受信を監視することで、前記宛先通信装置への前記データの到達を定期的に確認することを特徴とする請求項１に記載の通信制御システム。
4. 同一の時間帯に同一のチャネルが割り当てられることのない様に通信装置及び中継通信装置を管理する宛先通信装置宛にデータを送信する通信装置において、
   第１のチャネルを用いた前記宛先通信装置との通信状態の劣化を検知する検知手段と、
   前記検知手段により前記通信状態の劣化が検知されると、前記第１のチャネルと異なる周波数の第２のチャネルを用いて、前記宛先通信装置と通信可能な前記中継通信装置にデータを送信し、前記宛先通信装置と正常に通信を行っている通信装置の中から、該通信装置の移動速度の低い順に、前記中継通信装置とする通信装置を選択する通信制御部と
   を有することを特徴とする通信装置。
5. 通信装置が、
   第１のチャネルを用いた宛先通信装置との通信状態の劣化を検知し、
   前記通信状態の劣化が検知されると、前記第１のチャネルと異なる周波数の第２のチャネルを用いて、前記宛先通信装置と通信可能な中継通信装置にデータを送信し、前記宛先通信装置と正常に通信を行っている通信装置の中から、該通信装置の移動速度の低い順に、前記中継通信装置とする通信装置を選択し、
   前記中継通信装置が、
   前記第２のチャネルを用いて前記データを受信すると共に、前記第１のチャネルを用いて前記データを前記宛先通信装置に転送し、
   前記宛先通信装置が、
   前記第１のチャネルを用いて、前記中継通信装置から前記データを受信すると共に、同一の時間帯に同一のチャネルが割り当てられることのない様に前記通信装置及び前記中継通信装置を管理することを特徴とする通信制御方法。

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