JP5867411B2 - 無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法に関し、特に無線マルチホップネットワークによる定期情報収集のためのメッセージの送信スケジュールに従い送信制御を行う無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法に関する。

近年、スマートメーターによる自動検針や、センサを利用した情報収集システム（センサネットワーク）が注目されている。

これらのシステムでは、敷設の簡便さやコストの安さの理由から無線による情報収集が良く用いられる。特に、情報収集サーバ等の情報収集ノード（以下、「シンク（又はシンクノード）」と呼ぶ。）から直接無線通信ができない範囲に存在する端末に対しては、他の端末が中継を行うことで通信を可能とする無線マルチホップネットワークが利用される。

無線マルチホップネットワークでは、どの端末宛のパケットを誰に中継するかを決める経路制御が必要となる。無線マルチホップネットワークの経路制御技術に関しては、非特許文献１〜３で開示されるような技術が存在する。これらの技術を用いることにより、任意の端末は、他の任意の端末と通信することが可能となる。

また、情報収集時において、無線干渉を回避するための送信スケジューリング方法については、非特許文献４〜５等に開示されている技術が知られている。

これらの技術を組み合わせることで、無線マルチホップネットワークにおける情報収集システムを構築することができる。

K.Mase, S.Kameyama, "Multihop hello guided routing-reactive for mobile ad hoc networks", IEEE ISCAS 2005, vol.3, page 2958-2961 T. Clausen他, "Optimized Link State Routing Protocol （OLSR）", Internet Engineering Task Force (IETF) Request For Comments (RFC) 3626, 2003年10月 C.Perkins, E.Belding-Royer, and S.Das., "Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing.", IETF RFC3561. July 2003 松田隆志ほか、"定期情報収集型センサネットワークのためのRTS/CTS交換に基づくデータ送信スケジューリング"、電子情報通信学会 信学技報NS2006-7、2006年 久保祐樹ほか、"自己組織化通信タイミング制御：通信誤りに対するロバスト性の評価"、電子情報通信学会ソサイエティ大会、2005年

無線マルチホップネットワークにおいて、各端末からシンクへと通信経路を構築するための経路制御では、シンクから送信した経路制御メッセージをシンクから順次離れた端末へと転送してゆくことで行われる。逆に、情報収集においては、シンクから最も遠い端末からシンク方向へと、情報を集約しながら転送してゆく。

つまり、経路制御メッセージと情報収集メッセージは、互いに逆方向に転送されることとなる。そのため、端末数に対して通信帯域に余裕が無い場合、非特許文献４、５のように衝突回避のためのスケジューリングを行っても、経路制御メッセージと情報収集メッセージの送信タイミングは必ず衝突する。このような経路制御メッセージと情報収集メッセージとの送信の衝突が頻発した場合、メッセージの送信遅延が生じ、結果として定期情報収集の要求時間を満たすことができなくなる可能性が高くなる。

本発明は、上記課題を解決し、無線マルチホップネットワークにおいて、経路制御メッセージと情報収集メッセージとの衝突を回避し、一定時間内に情報収集を完了することができる無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、及びこれらの通信方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末であって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ数毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ数毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ数毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする端末が提供される。
本発明の第２の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードであって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取る情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ数毎の端末数を取得し、取得したホップ数毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ数毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ数毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、計算した前記ホップ数毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間を自身の経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有することを特徴とするシンクノードが提供される。
本発明の第３の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムであって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードおよび端末を有し、前記シンクノードは、前記端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを保持する情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ数毎の端末数を取得し、取得したホップ数毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有し、前記端末は、前記シンクノードからのホップ数およびホップ数毎の端末数に基づいて、ホップ数毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする情報収集システムが提供される。
本発明の第４の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムであって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードおよび端末を有し、前記シンクノードは、前記端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを保持する情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ数毎の端末数を取得し、取得したホップ数毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ数毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ数毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ数毎の端末数を取得し、取得したホップ数毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有し、前記端末は、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする情報収集システムが提供される。
本発明の第５の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末の通信方法であって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ数毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ数毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ数毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算し、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信し、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信することを特徴とする端末の通信方法が提供される。
本発明の第６の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードの通信方法であって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取り、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ数毎の端末数を取得し、取得したホップ数毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ数毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ数毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算し、計算した前記ホップ数毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間を自身の経路制御メッセージに入れて送信することを特徴とするシンクノードの通信方法が提供される。

本発明によれば、無線マルチホップネットワークにおいて、シンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて経路制御メッセージと情報収集メッセージの送信タイミングを決定することにより、情報収集と経路制御を同時に行い、かつ経路制御メッセージと情報収集メッセージとの衝突による情報収集の遅延を防ぐことで、要求時間内に情報収集を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システムの構成例を示す図である。 図１に示す情報収集システムにおいて、経路制御メッセージの伝達例を示す図である。 図１に示す情報収集システムにおいて、情報収集メッセージの伝達例を示す図である。 図１に示す情報収集システムにおいて、経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの各送信可能期間とホップ数との関係を示すスケジュール表を説明する図である。 図１に示す情報収集システムにおいて、経路制御メッセージの送信タイミングのスケジュールにおいて情報収集メッセージとの衝突が起こった場合を説明する図である。 図５に示す経路制御メッセージと情報収集メッセージとの衝突を避けるため、干渉回避期間を設定する場合を説明する図である。 図６に示す干渉回避期間設定後、経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する場合を説明する図である。 図１に示すシンクノードおよび端末の機能構成を示す図である。 図８に示す端末による情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間の計算処理を説明する概略フローチャートである。 図８に示す端末による情報収集メッセージの送信制御を説明する概略フローチャートである。 図８に示す端末による経路制御メッセージの送信制御を説明する概略フローチャートである。

以下、本発明に係る無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に本実施の形態における無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システムの構成概要を示す。

図１に示す同心円１０１〜１０８の中心に存在するシンクノード２０１は、図上の他の□で表わされる各端末２１ｎ〜２８ｎからの情報を収集するサーバ（情報収集サーバ）である。

同心円１０１〜１０８は、シンクノード２０１からの無線通信におけるホップ数1〜8を表し、同心円１０１〜１０８上に配置された端末２１ｍ１〜２８ｍ８は、シンクノード２０１から同心円１０１〜１０８で示されるホップ数で到達可能な端末群を表す。

例えば、同心円１０１上に存在する端末２１ｍ１は、シンクノード２０１からホップ数1、つまりシンクノード２０１と直接無線で通信可能な端末である。同心円１０２上に存在する端末２２ｍ２は、同心円１０１上に存在する１つ以上の端末２１ｍ１を介してホップ数2でシンクノード２０１と通信可能な端末である。以下同様に、同心円１０ｎ上に存在する端末２１ｍｎは、同心円１０（ｎ−１）上の１つ以上の端末２１ｍ（ｎ−１）を介してシンクノード２０１と通信できる。

図１では、最大ホップ数8の無線マルチホップネットワークである。なお、同図の例では、説明を簡単にするため、各端末２１ｍ１〜２８ｍ８を同心円状に配置しているが、実際には任意の配置が可能である。

（１）シンクノード方向への経路制御
各端末２１ｍ１〜２８ｍ８は、シンクノード２０１への通信を行うための中継端末を決定する必要がある。その経路制御のため、シンクノード２０１および各端末２１ｍ１〜２８ｍ８は、定期的に経路制御メッセージを送信する。

この経路制御メッセージには、以下の情報が含まれている。

・ノードＩＤ（以下必要に応じて「ＩＤ」と略称する。）
・ホップ数
・隣接端末リスト
・各ホップでの端末数
ここで、ノードＩＤは自身のＩＤ、ホップ数は自身のホップ数、隣接端末リストは、隣接する端末（又はシンクノード）のＩＤからなるリスト、各ホップでの端末数は、ホップ毎の端末数を表している。

このうち、各ホップでの端末数は、後述する直前の定期情報収集において情報収集メッセージの中に設定された各端末のホップ数の情報からシンクノード２０１が設定する。シンクノード２０１以外の端末は、この各ホップでの端末数の情報は受信したものをコピーする。

まず、ネットワークが稼働を始めて最初の経路制御メッセージだけは、各端末は最初に経路制御メッセージを受信してからランダム時間だけ待った後、自身の経路制御メッセージを作成して送信する。

２回目以降の経路制御メッセージは、自身のホップ数から経路制御メッセージの送信可能期間を計算し、その期間内のランダムなタイミングで経路制御メッセージを作成して送信する。

以下では、２回目以降の経路制御メッセージのやり取りによる経路制御方法について、図２を使い説明する。

図２は、シンクノード２０１と、同心円１０１上に存在するホップ数1の２台の端末２１１、２１２と、同心円１０２上に存在するホップ数2の2台の端末２２１、２２２と、同心円１０３上に存在するホップ数3の2台の端末２３１、２３２を例示している（この例では、ホップ数4以上の端末は便宜上省略している）。

図２で、まずシンクノード２０１は経路制御メッセージをブロードキャストにて送信する。シンクノード２０１が送信する経路制御メッセージは、以下の内容である。

（ａ１）シンクノード２０１の経路制御メッセージ
・ＩＤ：201
・ホップ数：0
・隣接端末リスト：211、212
・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
この例では、ＩＤは自身のＩＤである201、ホップ数は0がそれぞれ設定されている。

また、隣接端末リストには、211、212と設定されている。これは、前回までの経路制御メッセージのやり取りにおいて、端末２１１および２１２の経路制御メッセージをシンクノード２０１が受信できているためである。

さらに、各ホップでの端末数には、ホップ数1の端末数2、ホップ数2の端末数2、ホップ数3の端末数2がそれぞれ設定されている（この例では、便宜上、ホップ数4以上のものは省略している）。

シンクノード２０１が送信した経路制御メッセージは、端末２１１および２１２が受信する。端末２１１および２１２は、後述するあらかじめ計算されたホップ数1の送信可能期間内で、それぞれ経路制御メッセージを作成して送信する。この端末２１１および２１２が送信する経路制御メッセージは、以下のようになる。

（ａ２）端末２１１の経路制御メッセージ
・ＩＤ：211
・ホップ数：1
・隣接端末リスト：201、212、221
・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
（ａ３）端末２１２の経路制御メッセージ
・ＩＤ：212
・ホップ数：1
・隣接端末リスト：201、211、222
・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
この例では、ＩＤは、それぞれ自身のＩＤ211、212がそれぞれ設定されている。

また、ホップ数は、それぞれ1が設定されている。このホップ数は、自身が受信し、かつその隣接端末リストの中に自身のＩＤが存在する経路制御メッセージに入っているホップ数の情報のうち、最小のものに１を足したものとなる。この場合、端末２１１、２１２のシンクノード２０１から受信した経路制御メッセージに入っているホップ数0がいずれも最小ホップ数となるので、端末２１１、２１２のホップ数はいずれも0に1を足したもの、すなわち1となる。

また、隣接端末リストは、端末２１１では201、212、221、端末２１２では201、211、222がそれぞれ設定されている。これは、前回までの経路制御メッセージのやり取りにおいて、端末２１１ではシンクノード２０１および端末２１２、２２１の制御経路メッセージを受信することができ、端末２１２ではシンクノード２０１および端末２１１、２２２の制御経路メッセージを受信することができているためである。

各ホップでの端末数は、前述したように、シンクノード２０１の経路制御メッセージに含まれるものがコピーされている。

同様に端末２２１〜２３２が送信する経路制御メッセージは、以下のようになる。

（ａ４）端末２２１の経路制御メッセージ
・ＩＤ：221
・ホップ数：2
・隣接端末リスト：211
・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
（ａ５）端末２２２の経路制御メッセージ
・ＩＤ：222
・ホップ数：2
・隣接端末リスト：212、231、232
・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
（ａ６）端末２３１の経路制御メッセージ
・ＩＤ：231
・ホップ数：3
・隣接端末リスト：221、222
・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
（ａ７）端末２３２の経路制御メッセージ
・ＩＤ：232
・ホップ数：3
・隣接端末リスト：222
・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
ここで、端末２２１と２３１の間では、何らかの原因により端末２２１の経路制御メッセージを端末２３１は受信できるが、端末２３１の経路制御メッセージを端末２２１は受信できないとする。そのため、端末２２１の経路制御メッセージの隣接端末リストには231は入っていない。

上記のような経路制御メッセージのやり取りの後、各端末は、自身がシンクノード２０１へデータを送信するときに利用可能な中継端末を決定する。中継端末は、以下の２つの条件を満たす隣接端末の集合である。

・（条件１）ホップ数が自身のものよりも小さい。

・（条件２）相手の隣接端末リストに自身のＩＤが入っている。

よって、各端末の中継端末リストは、以下のようになる。

端末211：201
端末212：201
端末221：211
端末222：212
端末231：222
端末232：222
中継端末になりうる端末が複数ある場合、経路制御メッセージの受信品質などを考慮して、最良のものを選択することができる。また、それ以外の中継端末は、最良の中継端末が利用可能でなくなった場合の代替中継端末として利用することができる。

各端末は、後述の情報収集メッセージを中継端末に対して送信する。

（２）情報収集メッセージの送信
次に、情報収集メッセージの送信方法について、図３を用いて説明する。

図３では、同心円１０６上に存在するホップ数6の1台の端末２６１と、同心円１０７上に存在するホップ数7の1台の端末２７１と、同心円１０８上に存在するホップ数8（最大ホップ数）の2台の端末２８１、２８２を例示している（この例では、ホップ数5以下の端末およびシンクノードは便宜上省略している）。

各端末は、後述の方法で計算された各ホップ数における情報収集メッセージの送信可能期間において、自身が報告する情報および自身宛に送信された１つ先のホップ数の端末からの情報をまとめて、情報収集メッセージを作成して送信する。

情報収集メッセージには、以下の情報が含まれる。

・情報（自身のＩＤ：ホップ数：報告情報＋自分が受信した情報収集メッセージに含まれる情報）
図３では、まずホップ数8の端末が送信する期間で、端末２８１と２８２が情報収集メッセージを送信する。メッセージの送信先は、前述の経路制御メッセージで決定した中継端末である端末２７１である。

以下に、端末２８１、２８２が送信する情報収集メッセージを示す。ここで、aaaaaa、bbbbbbには、システムやアプリケーションに応じて任意の情報が入る。

（ｂ１）端末２８１が送信する情報収集メッセージ
・情報（281：8：aaaaaa）
（ｂ２）端末２８２が送信する情報収集メッセージ
・情報（282：8：bbbbbb）
端末２７１が端末２８１および２８２から情報収集メッセージを受信した後、ホップ数７の送信期間が来ると、つぎのような情報収集メッセージを作成して端末２６１に送信する。

（ｂ３）端末２７１が送信する情報収集メッセージ
・情報（271：7：cccccc、281：8：aaaaaa、282：8：bbbbbb）
同様に各端末はホップ数に応じた送信可能期間内に、情報収集メッセージの送信を行う。最終的には、シンクノード２０１は全端末の報告情報とホップ数を受け取る。

（３）シンクノードから端末方向への経路制御
上記（２）の情報収集の過程において、シンクノード２０１から各端末方向への経路制御も同時に行われる。情報収集メッセージを受信した端末は、そのメッセージの情報に含まれる端末に対して、情報収集メッセージを送信してきた端末を中継端末として記録する。

図３の例では、端末２６１は、端末２７１、２８１および２８２宛のデータを受信した場合、端末２７１へと転送する。

以下に例として、端末２６１のデータ転送表を示す。

宛先271：転送先271
宛先281：転送先271
宛先282：転送先271
このデータ転送表を使うことにより、シンクノード２０１と任意の端末間および任意の２端末間で通信を行うことが可能となる。ある端末宛のデータを受信した場合、転送表の宛先に一致するものがあれば、転送先へと転送を行う。なければ、シンクノード方向の中継端末へと転送を行う。

（４）送信可能期間の計算
シンクノード２０１は、情報収集メッセージから、自身からの何ホップ先に何台の端末が存在しているかといった各ホップでの端末数を知ることができる。シンクノード２０１は、この各ホップでの端末数の情報を経路制御メッセージに入れて送信することにより、全端末は各ホップでの端末数を知ることができる。

各端末は、この各ホップでの端末数の情報から経路制御メッセージと情報収集メッセージの各ホップにおける送信可能期間を計算する。

情報収集メッセージと経路制御メッセージの各送信スケジュールは、大まかには図４のようになる。

図４において、情報収集の周期はTと表記し、その開始時刻をt0と表記する。ここでは、情報収集の周期Tおよびその開始時刻t0（例えば、毎時0分と30分など）は、あらかじめシンクノード２０１および各端末に設定されているものとする。

また、シンクノード２０１からのホップ数はhと表記し、そのホップ数hのうちシンクノード２０１からの最大ホップ数はHmaxと表記し（h＝0、1、2、…、Hmax）、以下の説明ではその最大ホップ数Hmaxを8とする（図４の例では、h＝0、1、2、…、8）。

ホップ数hにおける端末数は、N(h)と表記する。また、ホップ数0はシンクノード２０１のみのため、N(0)=1とする。

端末同士の時刻ずれによるホップ間での送信衝突をさけるためのガードタイムをgとする。

J(h)（図４の例では、J(1)〜J(8)）は、情報収集の周期Tにおいて、ホップ数hの端末が１つ前のホップ数h-1の中継端末へと情報収集メッセージを送信することが許された期間、すなわちホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間である。

R(h)（図４の例では、R(0)〜R(7)）は、情報収集の周期Tにおいて、ホップ数hの端末が経路制御メッセージを送信することが許された期間、すなわちホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間である。

干渉回避期間Iは、情報収集の周期Tにおいて、情報収集メッセージの転送と、経路制御メッセージの転送とが干渉することを防ぐため、経路制御メッセージの送信を停止する期間である。

図４に示す情報収集の周期Tにおいて、情報収集メッセージは、ホップ数の多い端末の順、すなわちホップ数8、7、6、…、1の各端末の順にそれぞれの送信可能期間J(8)、J(7)、J(6)、…、J(1)に送信されてゆき、シンクノード２０１へと到達する。一方、経路制御メッセージは、これとは逆にシンクノード２０１から送信され、ホップ数の多い端末の方向、すなわちホップ数1、2、3、…、8の各端末の方向へとそれぞれの送信可能期間R(1)、R(2)、R(3)、…、R(8)に転送される。

以下に、情報収集メッセージの送信可能期間J(h)、経路制御メッセージの送信可能期間R(h)および干渉回避期間Iの計算方法を説明する。

（４−１）情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の計算
最初に、情報収集メッセージの送信スケジュール、すなわち各ホップでの情報収集メッセージの送信可能期間J(h)を計算する。

各ホップでの情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の長さは、各ホップの端末数、送信する情報量、干渉の度合いを考慮して決定される。例えば、ホップ数hに存在する端末数N(h)が多いほど、期間J(h)は長く設定される。また、ホップ数hが小さいほど、１つの端末が送信する情報量は多くなるため、期間J(h)は長くなる。さらにホップ数hが小さいほど干渉の度合いが大きいため、やはり期間J(h)は長く設定される。

１端末あたりの情報を送るのに必要な時間をm、１台の端末がメッセージを送信するために必要なオーバヘッド時間（ヘッダ送信時間＋ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）等の衝突回避プロトコル制御時間）をp、平均帯域利用率をsとすると、ホップ数hで最低限必要な送信時間Jmin(h)は、以下のように計算される。

Jmin(h)＝[{N(h)＋N(h＋1)＋…＋N(Hmax)}＊m＋N(h)＊p]＊(1/s) （式１）
ただし、ホップ数hが大きくなるほど複数の端末が同時に送信できる確率が増えるため、ホップ数hに応じて例えば以下のように補正する。

Jmin'(h)＝Jmin(h)＊h^(−1/2) （式２）
ここから、情報収集の周期Tにおいて、全体で余分に配分できる送信時間Jextは、以下のように計算できる。

Jext＝T−g＊Hmax−{Jmin'(1)＋Jmin'(2)＋…＋J'(Hmax)} （式３）
このJextを各ホップの重みw(h)に応じて配分する。重みw(h)は、以下のように計算する。

w'(h)＝N(h)＊(1/h)＊{N(h)＋N(h＋1)＋…＋N(Hmax)}
w(h)＝w'(h)／{w'(1)＋w'(2)＋…＋w'(Hmax)} （式５）
よって、J(h)は、以下のように計算される。

J(h)＝Jmin'(h)＋w(h)＊Jext （式６）
ここで、情報収集の周期Tにおいて、情報収集の開始時刻をt0とすると、各ホップ数h（h＝1、…、Hmax−1、Hmax）での情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の開始時刻Tj(h)_startと、その送信可能期間J(h)の終了時刻Tj(h)_endは、つぎのようになる。

Tj(Hmax)_start＝t0
Tj(Hmax)_end＝t0＋J(Hmax)
Tj(Hmax−1)_start＝Tj(Hmax)_end＋g
Tj(Hmax−1)_end＝Tj(Hmax−1)_start＋J(Hmax−1)
Tj(Hmax−2)_start＝Tj(Hmax−1)_end＋g
Tj(Hmax−2)_end＝Tj(Hmax−2)_start＋J(Hmax−2)
…
Tj(1)_start＝Tj(2)_end＋g
Tj(1)_end＝Tj(1)_start＋J(1) （式６）
となる。

（４−２）経路制御メッセージの送信可能期間R(h)と干渉回避期間Iの計算
次に、経路制御メッセージの送信スケジュール、すなわち各ホップでの経路制御メッセージの送信可能期間R(h)と、干渉回避期間Iとの計算を行う。

経路制御メッセージは、情報収集メッセージと異なり、どの端末も一定サイズのメッセージを送信する。

また、R(0)はシンクノード２０１が１つの経路制御メッセージをブロードキャストするだけであるため、非常に短い時間で完了する。

１つの経路制御メッセージを送信するのに必要な時間をqとすると、各ホップで最低限必要な経路制御メッセージの送信時間Rmin(h)は、以下のようになる。

Rmin(h)＝N(h)＊(p＋q)＊(1／s) （式７）
ホップ数hが大きくなるほど複数の端末が同時に送信できる確率が増えるため、ホップ数hに応じて、Rmin(h)を例えば以下のように補正する。ここでは、補正したRmin(h)をRmin'(h)とする。

Rmin'(h)＝Rmin(h)＊h^(−1／2) （式８）
このRmin'(h)を元に、情報収集の周期Tにおいて、その開始時刻t0から経路制御メッセージの送信可能期間を設定してゆく。すなわち、情報収集の周期Tの開始時刻をt0とすると、以下のようになる。ここで、Tr(h)_startは、各ホップ数h（h＝0、1、…、Hmax）での経路制御メッセージの送信可能期間R(h)の開始時刻、Tr(h)_endは、その送信可能期間R(h)の終了時刻を表す。

Tr(0)_start＝t0
Tr(0)_end＝t0＋Rmin'(0)
Tr(1)_start＝Tr(0)_end＋g
Tr(1)_end＝Tr(1)_start＋Rmin'(1）
…
Tr(Hmax)_start＝Tr(Hmax−1)_end＋g
Tr(Hmax)_end＝Tr(Hmax)_start＋Rmin'(Hmax） （式９）
ここで、図５のように、ホップ数hでの経路制御メッセージの送信可能期間R(h)の開始時刻Tr(h)_startからその終了時刻Tr(h)_end＋ガードタイムgまでの期間が、ホップ数h＋2での情報収集メッセージの送信可能期間J(h＋2)の開始時刻Tj(h＋2)_startからその終了時刻Tj(h＋2)_endまでの期間と重なった場合（図５中の重複期間ａ参照）、ホップ数h＋1において、情報収集メッセージと経路制御メッセージの送信が衝突する。

この衝突を避けるため、図６のように、ホップ数h＋1での情報収集メッセージの送信可能期間J(h＋1)の開始時刻Tj(h＋1)_startからホップ数hでの情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の終了時刻Tj(h)_end＋ガードタイムgまでの間を、経路制御メッセージの送信を停止する干渉回避期間Iと設定する。以下、この衝突する経路制御メッセージを送信するホップでのホップ数hをHcolとする。

上記のように干渉回避期間Iを決定した後、図７のように経路制御メッセージの送信が干渉回避期間Iと重ならないように、ホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間R(h)を再度計算しなおす。

まず、ホップ数0での経路制御メッセージの送信可能期間R(0)からホップ数Hcol−1での経路制御メッセージの送信可能期間R(Hcol−1)を、ホップ数Hmaxでの情報収集メッセージの送信可能期間J(Hmax)からホップ数Hcol＋2での情報収集メッセージの送信可能期間J(Hcol＋2)の間で割り当てる。

ここで、Tr1＝J(Hmax)＋…＋J(Hcol＋2)とすると、Tr1において、余分に配分できる送信時間Rext1は、以下のように計算できる。

Rext1＝Tr1−g*Hcol−{Rmin'(0)＋Rmin'(1)＋…＋Rmin'(Hcol−1)} （式１０）
このRext1を各ホップの重みy(h)に応じて配分する。各ホップの重みy(h)を以下のように計算する。

y'(h)＝h^(1／2)
y(h)＝y'(h)／{y'(0)＋y'(1)＋…＋y'(Hcol−1)} （式１１）
最終的にホップ数h(0〜Hcol−1)での経路制御メッセージの送信可能期間R(h)(R(0)〜R(Hcol−1))は、以下のように計算する。

R(h)＝Rmin'(h)＋y(h)＊Rext1 （式１２）
次に、ホップ数Hcolでの経路制御メッセージの送信可能期間R(Hcol)からホップ数Hmaxでの経路制御メッセージの送信可能期間R(Hmax)を、ホップ数Hcol−1での情報収集メッセージの送信可能期間J(Hcol−1)からホップ数1での情報収集メッセージの送信可能期間J(1)の間で割り当てる。

ここで、Tr2＝J(Hcol＋1)＋…＋J(1)とすると、Tr2において、余分に配分できる送信時間Rext2は、以下のように計算できる。

Rext2＝Tr2−g＊(Hmax−Hcol＋1)−{Rmin'(Hcol)＋Rmin'(Hcol＋1)＋…＋Rmin'(Hmax)} （式１３）
このRext2を各ホップの重みy(h)に応じて配分する。各ホップの重みy(h)を以下のように計算する。

y'(h)＝h^(1／2)
y(h)＝y'(h)／{y'(Hcol)＋y'(Hcol＋1)＋…＋y'(Hmax)} （式１４）
最終的にホップ数h(Hcol〜Hmax)での経路制御メッセージの送信可能期間R(h)(R(Hcol)〜R(Hmax))は、以下のように計算する。

R(h)＝Rmin'(h)＋y(h)＊Rext2 （式１５）
上記のとおり計算したホップ毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間J(h)、R(h)に従い、各端末は自身のホップ数hに応じた送信可能期間J(h)、R(h)内で情報収集メッセージおよび経路制御メッセージを送信する。

これにより、情報収集と経路制御を同時に行い、かつ経路制御メッセージと情報収集メッセージの衝突による情報収集の遅延を防ぐことで、要求時間内に情報収集を行うことができる。

図８は、上記のシンクノードおよび端末の機能構成を示す。

図８に示す無線マルチホップネットワークは、シンクノード２０１と、シンクノード２０１に隣接する端末２１１と、この端末２１１に隣接する端末２２１とを有する（その他の端末については便宜上省略している）。なお、無線マルチホップネットワークにおける端末２１１以外の端末の機能構成については、いずれも端末２１１と同様であるため、端末２１１のみ説明する。

（シンクノードの機能構成）
シンクノード２０１は、ルーティング制御部３０２、情報収集部３０５および無線通信部３０４を備えている（その他、既知の時計機能（非図示）等も内蔵する）。

無線通信部３０４は、隣接する端末２１１との間で無線通信により前述した情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送受信を行う。

情報収集部３０５は、無線通信部３０４を介して情報収集メッセージを受け取って保持する。

ルーティング制御部３０２は、情報収集部３０５の情報収集メッセージから各ホップの端末数N(h)の情報を取得し、その情報に基づいて、定期的に経路制御メッセージを作成して無線通信部３０４を介して隣接する端末２１１に送信する。ここでは、経路制御メッセージは、情報収集の周期T毎に作成及び送信される。この場合、情報収集の周期Tの開始時刻t0は、例えば内蔵する時計機能の時刻等により判断される。

（端末の機能構成）
端末２１１は、送信期間制御部３１１、ルーティング制御部３１２、情報送信部３１３および無線通信部３１４を備えている（その他、既知の時計機能（非図示）等も内蔵する）。

無線通信部３１４は、シンクノード２０１および他の隣接する端末２２１との間で無線通信により前述した情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送受信を行う。

送信期間制御部３１１は、前述したように、ルーティング制御部３１２から自端末のホップ数hおよびホップ毎の端末数N(h)の情報を取得し、各ホップでの情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間J(h)およびR(h)を計算し、ルーティング制御部３１２および情報送信部３１３に通知する。

ルーティング制御部３１２は、情報収集の周期Tにおいて、送信期間制御部３１１から通知された自身のホップ数hに応じた経路制御メッセージの送信可能期間R(h)に基づき、その開始時刻Tr(h)_startからその終了時刻Tr(h)_endまでの間に、前述した経路制御メッセージを作成し、作成した経路制御メッセージを無線通信部３０４を介して隣接する端末２２１へと送信する。この経路制御メッセージのやり取りにより、前述したように、情報収集メッセージをシンクノード２０１へ送信するときに利用可能な中継端末を決定し、シンクノード−端末間および２端末間の通信経路を構築する。なお、経路制御メッセージの送信可能期間R(h)の開始時刻Tr(h)_startおよび終了時刻Tr(h)_endは、例えば内蔵する時計機能の時刻等により判断される。

情報送信部３１３は、情報収集の周期Tにおいて、送信期間制御部３１１から通知された自端末のホップ数hに応じた情報収集メッセージの送信可能期間J(h)に基づき、その開始時刻Tj(h)_startからその終了時刻Tj(h)_endまでの間に、前述した情報収集メッセージを作成し、作成した情報収集メッセージをルーティング制御部３１２から取得した中継端末に対して送信を行う。また、情報送信部３１３は、隣接端末２２１から無線通信部３１４を介して情報収集メッセージを取得し、それらに含まれる情報を次回作成する情報収集メッセージに入れる。なお、情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の開始時刻Tj(h)_startおよび終了時刻Tj(h)_endは、例えば内蔵する時計機能の時刻等により判断される。

図９は、端末２１１の送信期間制御部３１１による情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間の計算処理フローを説明するものである。

図９に示すように、端末２１１は、送信期間制御部３１１により、シンクノード２０１からの経路制御メッセージから各ホップでの端末数を取得し（ステップＳ１）、取得した各ホップでの端末数に基づいて、ホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間J(h)と、ホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間R(h)とを計算する（ステップＳ２、Ｓ３）。そして、端末２１１は、送信期間制御部３１１により、J(h)およびR(h)に基づいて経路制御メッセージが情報収集メッセージと衝突する期間に応じた干渉回避期間Iを設定し（ステップＳ４）、この干渉回避期間Iと重ならないように経路制御メッセージの送信可能期間R(h)を再計算する（ステップＳ５）。

図１０は、端末２１１による情報収集メッセージの送信制御フローを説明するものである。

図１０に示すように、端末２１１は、予め設定された情報収集の周期Tの開始時刻t0によりTが到来した否か判断し（ステップＳ２１）、Tが到来すると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、自身のホップ数hに応じた情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の開始時刻Tj(h)_startによりJ(h)が到来したか否か判断し（ステップＳ２２）、J(h)が到来すると（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、その開始時刻Tj(h)_startからその終了時刻Tj(h)_endまでの間に、情報送信部３１３により自身の情報収集メッセージの作成および送信を行う（ステップＳ２３）。

図１１は、端末２１１による経路制御メッセージの送信制御フローを説明するものである。

図１１に示すように、端末２１１は、予め設定された情報収集の開始時刻t0により情報収集の周期Tが到来した否か判断し（ステップＳ２１）、Tが到来すると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、自身のホップ数hに応じた経路制御メッセージの送信可能期間R(h)の開始時刻Tr(h)_startによりR(h)が到来したか否か判断し（ステップＳ２２）、R(h)が到来すると（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、その開始時刻Tr(h)_startからその終了時刻Tr(h)_endまでの間に、ルーティング制御部３１２により自身の経路制御メッセージの作成および送信を行う（ステップＳ２３）。

なお、その他の実施の形態として、上記実施の形態の（１）において、シンクノード２０１（図８の例では、ルーティング制御部３０２）が作成する経路制御メッセージの”各ホップでの端末数”に、シンクノード２０１が把握する最大ホップ数（上記例では8）よりも多いホップ数にダミー（架空）の端末数を設定してもよい。例えば、ホップ数9に、ホップ数8の端末数の10％の端末が存在するという情報をダミーで入れる。

これによれば、上記の効果に加え、経路の変更または新規端末の追加などにより最大ホップ数が変化することに対応することも可能になる。

また、上記実施の形態の（４）の計算を、端末ではなくシンクノード２０１が代表して行う構成でもよい。この場合のシンクノード２０１の機能構成としては、図８の例に示す端末２１１側の送信期間制御部３１１と同様の機能をもつ送信期間制御部を更に備えたものが例示される。

この構成では、シンクノード２０１（図８の例では、ルーティング制御部３０２）が作成して送信する経路制御メッセージに、計算したホップ毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間J(h)、R(h)、もしくはJ(h)の開始時刻Tj(h)_start、その終了時刻Tj(h)_end、R(h)の開始時刻Tr(h)_start、その終了時刻Tr(h)_endの情報を入れて送信してもよい。この場合、各端末は、受信した情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信スケジュール、すなわちホップ毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージ送信可能期間に基づき、情報収集メッセージおよび経路制御メッセージを送信する。

なお、上記の無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードおよび端末は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せにより実現することができる。この場合のハードウェア、ソフトウェア構成は特に限定されるものではなく、上述した機能を実現可能なものであれば、いずれの形態でも適用可能である。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。

（付記１）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末であって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする端末。

（付記２）前記ホップ毎の端末数は、前記シンクノードが作成する経路制御メッセージに入れて送信され、前記送信期間制御部は、前記経路制御メッセージから、前記ホップ毎の端末数を取得することを特徴とする付記１に記載の端末。

（付記３）前記送信期間制御部は、前記ホップ毎の端末数に応じて重みづけされたホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算することを特徴とする付記１又は２に記載の端末。

（付記４）前記情報送信部は、前記情報収集メッセージに自身のホップ数を入れて送信することを特徴とする付記１に記載の端末。

（付記５）前記ホップ毎の端末数として、前記シンクノードにより実際の最大ホップ数よりも大きいホップ数に架空の端末数が設定されることを特徴とする付記２に記載の端末。

（付記６）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードであって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取る情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有することを特徴とするシンクノード。

（付記７）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードであって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取る情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、計算した前記ホップ毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間を自身の経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有することを特徴とするシンクノード。

（付記８）前記送信期間制御部は、前記ホップ毎の端末数に応じて重みづけされたホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算し、前記ルーティング制御部は、計算した前記ホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を前記経路制御メッセージに入れて前記端末に通知することを特徴とする付記７に記載のシンクノード。

（付記９）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムであって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードおよび端末を有し、前記シンクノードは、前記端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを保持する情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有し、前記端末は、前記シンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、ホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする情報収集システム。

（付記１０）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末の通信方法であって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算し、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信し、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信することを特徴とする端末の通信方法。

（付記１１）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードの通信方法であって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取り、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信することを特徴とするシンクノードの通信方法。

（付記１２）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードの通信方法であって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取り、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算し、計算した前記ホップ毎の情報収集メッセージおよび前記経路制御メッセージの送信可能期間を自身の経路制御メッセージに入れて送信することを特徴とするシンクノード。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１０年１１月３０日に出願された日本出願特願２０１０−２６６９３５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

以上説明したように、本発明は、無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法に利用可能である。特に、本発明は、無線マルチホップネットワークを用いて定期的な情報収集を行うシステム、例えばスマートメーターによる自動検針や、センサを利用した情報収集システム（センサネットワーク）における経路制御のための制御メッセージおよび情報収集のためのメッセージの送信タイミングのスケジューリング方法に利用可能である。

２０１ シンクノード
２１ｍ１〜２１ｍ８、２１１、２１２、２２１、２２２、２３１、２３２、２６１、２７１、２８１、２８２ 端末
１０１〜１０８ ホップ数1〜8
３０２ ルーティング制御部（シンクノード）
３０４ 情報収集部
３０５ 無線通信部（シンクノード）
３１１ 送信期間制御部
３１２ ルーティング制御部（端末）
３１３ 情報送信部
３１４ 無線通信部（端末）

Claims (10)

1. 無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末であって、
   前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ数毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ数毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ数毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、
   自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、
   自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする端末。
2. 前記ホップ数毎の端末数は、前記シンクノードが作成する経路制御メッセージに入れて送信され、
   前記送信期間制御部は、前記経路制御メッセージから、前記ホップ数毎の端末数を取得することを特徴とする請求項１に記載の端末。
3. 前記送信期間制御部は、前記ホップ数毎の端末数に応じて重みづけされたホップ数毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算することを特徴とする請求項１又は２に記載の端末。
4. 前記情報送信部は、前記情報収集メッセージに自身のホップ数を入れて送信することを特徴とする請求項１に記載の端末。
5. 無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードであって、
   前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取る情報収集部と、
   前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ数毎の端末数を取得し、取得したホップ数毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ数毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ数毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、
   計算した前記ホップ数毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間を自身の経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有することを特徴とするシンクノード。
6. 前記送信期間制御部は、前記ホップ数毎の端末数に応じて重みづけされたホップ数毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算し、
   前記ルーティング制御部は、計算した前記ホップ数毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を前記経路制御メッセージに入れて前記端末に通知することを特徴とする請求項５に記載のシンクノード。
7. 無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムであって、
   前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードおよび端末を有し、
   前記シンクノードは、
   前記端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを保持する情報収集部と、
   前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ数毎の端末数を取得し、取得したホップ数毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有し、
   前記端末は、
   前記シンクノードからのホップ数およびホップ数毎の端末数に基づいて、ホップ数毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、
   自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、
   自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする情報収集システム。
8. 無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムであって、
   前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードおよび端末を有し、
   前記シンクノードは、
   前記端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを保持する情報収集部と、
   前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ数毎の端末数を取得し、取得したホップ数毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ数毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ数毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、
   前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ数毎の端末数を取得し、取得したホップ数毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有し、
   前記端末は、
   自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、
   自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする情報収集システム。
9. 無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末の通信方法であって、
   前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ数毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ数毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ数毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、
   計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、
   計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算し、
   自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信し、
   自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信することを特徴とする端末の通信方法。
10. 無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードの通信方法であって、
    前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取り、
    前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ数毎の端末数を取得し、取得したホップ数毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ数毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ数毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、
    計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、
    計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算し、
    計算した前記ホップ数毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間を自身の経路制御メッセージに入れて送信することを特徴とするシンクノードの通信方法。

Images