JP6218993B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチホップネットワークを構成するとともに間欠制御を行う無線通信装置に経路情報を送信する技術に関する。

無線モジュールの低コスト化や周波数再編に伴う免許不要な帯域の拡張にワイヤレスＭ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ−ｔｏ−Ｍａｃｈｉｎｅ）システムの適用が広がっている。ワイヤレスＭ２Ｍシステムは、無線通信により、機器間で監視情報や制御データを送受信するシステムである。ワイヤレスＭ２Ｍシステムでは、広いエリアに配置される機器と通信を行うため、通信距離の伸長が課題の一つとして挙げられる。また、電源の確保できない環境に無線ノードを設置することも想定されるため、無線ノードが電池で長期間動作するように低消費電力化も課題である。

通信距離を伸長する技術として、送信元ノードと宛先ノードの間に中継ノードを配置し、送信元ノードから送信されたデータを中継ノードで受信し、中継ノードから宛先ノードに送信を行うマルチホップ通信技術がある。マルチホップ通信技術を適用することで、無線リンクの通信距離を延ばすことなく、送信元ノードと宛先ノードとの通信距離を伸長することが可能となる。マルチホップ通信技術の一つとして、ＩＥＴＦで標準化されているＲＰＬ（ＩＰｖ６ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｌｏｓｓｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）がある（下記非特許文献１参照）。

ＲＰＬは、制御メッセージを定期的に交換することで、通信経路の更新を行う。無線通信では、電波の状況が時々刻々と変化するため、定期的な経路更新が必要不可欠である。各ノードはゲートウェイを根とするツリー構造のマルチホップネットワークを構築している。自ノードからゲートウェイ方向の経路（以下、上り経路と称す）とゲートウェイから自ノード方向の経路（以下、下り経路と称す）があり、それぞれ次のような手段で経路を更新する。

まず、上り経路の更新について説明する。
ゲートウェイは、上り経路情報を上り経路制御メッセージに設定し、定期的にブロードキャストで送信する。上り経路制御メッセージを受信したノードは、自ノードが保持する上り経路情報を更新し、更新した上り経路情報を上り経路制御メッセージに設定し、ブロードキャストで送信する。
図９は、上り経路を更新するシーケンスを示す図である。図９には、ノードＡ〜Ｃが存在する。ノードＡは、ノードＢに隣接し、ノードＢおよびノードＣの下位のノードである。ノードＢはノードＣに隣接する下位ノードである。
上り経路制御メッセージを受信したノードＣは、自ノードが保持する上り経路情報を更新し、更新した上り経路情報を上り経路制御メッセージに設定し、ブロードキャストで送信する（Ｓ９０１）。ノードＢはノードＣからの上り経路制御メッセージを受信し、上り経路情報を更新する（Ｓ９０２）。ノードＢは、更新した自ノードの上り経路情報を上り経路制御メッセージに設定し、ブロードキャストで送信する（Ｓ９０３）。ノードＡはノードＢからの上り経路制御メッセージを受信し、上り経路情報を更新する（Ｓ９０４）。

次に、下り経路の更新について説明する。
図１０は、下り経路を更新するシーケンスを示す図である。図１０には、ノードＡ〜Ｃが存在する。ノードＡ〜Ｃは、下り経路制御メッセージを隣接する上位ノードに定期的にユニキャストで送信する。
ノードＡは、下り経路制御メッセージをノードＢにユニキャストで送信する（Ｓ１００１）。下り経路制御メッセージを受信したノードＢは、下り経路情報を更新する（Ｓ１００２）。また、ノードＢは、更新した内容の下り経路制御メッセージをノードＣに送信する（Ｓ１００３）。下り経路制御メッセージを受信したノードＣは、下り経路情報を更新する（Ｓ１００４）。

一方、低消費電力を実現する技術として、ノードが起動とスリープを繰り返す間欠制御がある。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅでは、間欠制御の方式として、ＲＩＰ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｉｎｉｔｉａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が標準化されている（下記非特許文献２参照）。

図１１は、ＲＩＰによる間欠制御のシーケンスを示す図である。図１１には、ノードＡ、Ｂが存在する。ノードＡ、Ｂは互いに隣接し、マルチホップネットワークを構成するノードである。ノードＡ、Ｂは、起動とスリープを繰り返す。ノードＢは、あらかじめノードＡが間欠制御を行うノードであることを把握している。
ノードＢは、他ノードからノードＡ宛のデータを受信しても、すぐに転送しない（Ｓ１１０１）。ノードＡは、起動すると隣接するノードＢにデータの送信を要求するデータ要求を送信する（Ｓ１１０２）。ノードＢは、ノードＡからデータ要求を受信すると、ノードＡ宛てのデータを送信する（Ｓ１１０３）。ノードＡはデータを受信し、間欠周期によりスリープのタイミングになるとスリープする。

ＩＥＴＦ ＲＦＣ６５５０，"ＩＰｖ6 Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒａｎｄ Ｌｏｓｓｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ" ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１５．４ｅ−２０１２

しかしながら、非特許文献１のＲＰＬによる通信経路の更新方式は、非特許文献２のＲＩＰによる間欠制御と組合せた場合、ノードがスリープしているときはブロードキャストで送信される経路制御メッセージを受信できず、経路情報の更新を行うことができないという問題点があった。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、マルチホップネットワークを構成するノードが間欠制御を行っている場合であっても通信経路を更新できる無線通信装置を得ることを目的としている。

ツリー構造のマルチホップネットワークを構成するとともに、起動とスリープとを繰り返す無線通信装置であって、他の無線通信装置にデータを送信する経路の情報を保持するとともに、経路の情報を含む経路制御メッセージを生成するネットワーク制御部と、他の無線通信装置のうち隣接する無線通信装置がスリープから起動したことを示すとともにデータの送信を要求するデータ要求を隣接する無線通信装置から受信した場合、ネットワーク制御部が生成した経路制御メッセージを隣接する無線通信装置に送信する無線送受信部と、を備えた。

本発明によれば、マルチホップネットワークを構成するノードが間欠制御を行っている場合であっても通信経路を更新することができる。

実施の形態１に係るネットワークの構成を示すブロック図。 実施の形態１に係るノードの構成を示すブロック図。 実施の形態１に係るノードの受信処理の流れを示すフローチャート。 実施の形態１に係るノードの送信処理の流れを示すフローチャート。 実施の形態１に係るノードの上り経路を更新するシーケンスを示す図。 実施の形態１に係るノードの下り経路を更新するシーケンスを示す図。 実施の形態１に係るノードのハードウェア構成の一例を示すブロック図。 実施の形態２に係るネットワーク制御部が経路を更新する処理を示すフローチャート。 上り経路を更新するシーケンスを示す図。 下り経路を更新するシーケンスを示す図。 ＲＩＰによる間欠制御のシーケンスを示す図。

実施の形態１．
まず、本発明のネットワーク構成について説明する。
図１は、実施の形態１に係るネットワークの構成を示す図である。ネットワークは、無線通信装置としてのノード１０ａ〜ｃおよびゲートウェイ１１により構成されるマルチホップネットワークである。また、図１のネットワークは、ゲートウェイ１１を根とするツリー構造のネットワークである。ゲートウェイ１１は、ネットワークを構築するとともに管理し、ノードと直接または他のノードを介してデータを送受信する。また、ゲートウェイ１１は、ゲートウェイ１１の上位に接続する装置や他のネットワークとデータを送受信する。

ノードからゲートウェイ１１に向かう方向が上り、ゲートウェイ１１からノードに向かう方向が下りである。図１において、ゲートウェイ１１から他のノードを介してノード１０ａ、ノード１０ｂ、ノード１０ｃにつながる経路が構築されている。ノード１０ａは、ノード１０ｂおよびノード１０ｃの下位ノードである。ノード１０ｂは、ノード１０ｃの下位ノードであるとともに、ノード１０ａの上位ノードである。ノードｃは、ノードａおよびノードｂの上位ノードである。なお、ノード１０ａ〜ｃは間欠制御を行っている。

次に、ノード１０の構成について説明する。ノード１０ａ〜ｃは、ノード１０と同様の構成である。
図２は、実施の形態１に係るノード１０の構成を示すブロック図である。
ノード１０は、アンテナ２１、無線送受信部２２、アプリケーションデータ送受信部２３、ネットワーク制御部２４、および間欠制御部２５により構成される。また、ネットワーク制御部２４は、上り経路管理部２６、および下り経路管理部２７により構成される。また、間欠制御部２５は、ノード管理部２８、および起動管理部２９により構成される。ノード１０にはセンサが接続される場合があり、アプリケーションデータ送受信部２３がセンサとのデータ送受信を行う。

まず、ノード１０がデータを受信する場合について説明する。
アンテナ２１は、他のノードから無線信号を受信すると無線信号を無線送受信部２２に出力する。無線送受信部２２は、無線信号をフレームに変換し、フレームの宛先を確認する。フレームには、宛先としてネットワークアドレスとＭＡＣアドレスの２種類が設定される。ネットワークアドレスは、フレームの送信するデータの宛先である。ＭＡＣアドレスは、マルチホップの経路上の次のノードを示す宛先である。ネットワークアドレスおよびＭＡＣアドレスはノードを一意に識別できる値であればよい。また、送信元についても、宛先と同様に送信元ネットワークアドレスと送信元ＭＡＣアドレスがフレームに設定されている。

無線送受信部２２は、フレームの送信するデータの内容に応じて、アプリケーションデータ送受信部２３またはネットワーク制御部２４に出力する。アプリケーションデータ送受信部２３は、無線送受信部２２から入力されるアプリケーションデータを処理する。ネットワーク制御部２４は、経路制御メッセージが無線送受信部２２から入力されると経路情報を更新する。

上り経路管理部２６は、上位ノードのＭＡＣアドレス、ランク情報、次ノードのＭＡＣアドレスおよび経路情報の有効期限を対応付けて保持する。ランク情報とは、ゲートウェイ１１からノードまでの距離を示す値である。距離は例えばホップ数で表される。ホップ数は宛先のノードまでに経由するノードの数である。次ノードのＭＡＣアドレスは、上位ノード宛のデータを送信するときの経路の次のノードであり、ノード１０に隣接するノードである。上り経路管理部２６は、次ノードのＭＡＣアドレスとして上り経路制御メッセージの送信元ＭＡＣアドレスを保存する。上位ノードのＭＡＣアドレス、ランク情報および経路情報の有効期限は上り経路制御メッセージによって通知された値である。

また、下り経路管理部２７は、下位ノードのＭＡＣアドレス、ランク情報、次ノードのＭＡＣアドレスおよび経路情報の有効期限を対応付けて保持する。次ノードは、下位ノード宛のデータを送信するときの経路の次のノードであり、ノード１０に隣接するノードである。下り経路管理部２７は、次ノードのＭＡＣアドレスとして下り経路制御メッセージの送信元ＭＡＣアドレスを保存する。下位ノードのＭＡＣアドレス、ランク情報および経路情報の有効期限は下り経路制御メッセージによって通知された値である。
上り経路管理部２６および下り経路管理部２７は、複数のノードの経路情報を保持する場合がある。

ノード管理部２８は、隣接するノードのＭＡＣアドレスおよび各ノードが間欠制御を行っているかを対応付けて保持する。ノードはネットワークに参入するときに、自ノードのＭＡＣアドレスおよび間欠制御を行うかどうかを周囲のノードに送信する。このときの情報からノード管理部２８は、隣接するノードが間欠制御を行っているかを把握することができる。
また、起動管理部２９は自ノードの間欠周期を保持する。

次に、ノード１０がデータを送信する場合について説明する。
アプリケーションデータ送受信部２３は、ノード１０に接続されたセンサやアプリケーションが生成したアプリケーションデータを無線送受信部２２に出力する。ネットワーク制御部２４は、上り経路管理部２６または下り経路管理部２７を参照するとともに、自ノードの情報を付加して経路制御メッセージを生成する。上り経路制御メッセージは、上位ノードのＭＡＣアドレス、ランク情報および経路の有効期限により構成される。ネットワーク制御部２４は、自ノードの経路情報として、上位ノードのＭＡＣアドレスに自ノードのＭＡＣアドレスを設定する。ネットワーク制御部２４は自ノードのランク情報および経路の有効期限を保持しており、保持している値を上り経路制御メッセージに設定する。ネットワーク制御部２４は、生成した上り経路制御メッセージおよび次ノードのＭＡＣアドレスを無線送受信部２２に出力する。

下り経路制御メッセージは、下位ノードのＭＡＣアドレス、ランク情報および経路の有効期限により構成される。ネットワーク制御部２４は、自ノードの経路情報として、下位ノードのＭＡＣアドレスに自ノードのＭＡＣアドレスを設定する。ネットワーク制御部２４は自ノードのランク情報および経路の有効期限を保持しており、保持している値を下り経路制御メッセージに設定する。ネットワーク制御部２４は、生成した下り経路制御メッセージおよび次ノードのＭＡＣアドレスを無線送受信部２２に出力する。

無線送受信部２２は、ノード管理部２８に次ノードが間欠制御をしているか否かを問合わせる。次ノードが間欠制御をしている場合、無線送受信部２２は、次ノードからデータ要求を受信すると、アンテナ２１を介して経路制御メッセージとアプリケーションデータとを次ノードに送信する。次ノードが間欠制御をしていない場合、無線送受信部２２は、データ要求の受信を待たずに経路制御メッセージとアプリケーションデータとを次ノードに送信する。

次に、ノード１０が他のノードからデータを受信する動作の詳細について説明する。
図３は、実施の形態１に係るノード１０の受信処理の流れを示すフローチャートである。
無線送受信部２２は、アンテナ２１から無線信号を受信するとステップＳ３０１より処理を開始する。
ステップＳ３０１において、無線送受信部２２は、フレームの送信するデータが自ノード宛か否かを判定する。フレームの宛先ネットワークアドレスが自ノードの場合、処理はステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２において、無線送受信部２２は、フレームの送信するデータがアプリケーションデータか否かを判定する。フレームの送信するデータがアプリケーションデータの場合、無線送受信部２２は、アプリケーションデータをアプリケーションデータ送受信部２３に出力する。
ステップＳ３０３において、アプリケーションデータ送受信部２３は、入力されたアプリケーションデータを処理する。アプリケーションデータ送受信部２３は、さらにデータを、自ノードに接続されるセンサに出力する場合もある。処理は終了する。

ステップＳ３０２において、フレームの送信するデータがアプリケーションデータでない場合、処理はステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４において、フレームの送信するデータが経路制御メッセージの場合、
無線送受信部２２は、経路制御メッセージをネットワーク制御部２４に出力する。
ステップＳ３０５において、ネットワーク制御部２４は、経路情報を更新する。上り経路に関する経路制御メッセージの場合、ネットワーク制御部２４は、上り経路管理部２６に経路情報を保存する。下り経路に関する経路制御メッセージの場合、ネットワーク制御部２４は、下り経路管理部２７に経路情報を保存する。処理は終了する。

ステップＳ３０４において、フレームの送信するデータが経路制御メッセージでない場合、無線送受信部２２は、メッセージの内容に応じた処理を行い、処理は終了する。

ステップＳ３０１において、フレームの宛先ネットワークアドレスが自ノードでない場合、処理はステップＳ３０６に進む。フレームを他のノードに転送するケースである。
ステップＳ３０６において、フレームの宛先ＭＡＣアドレスが自ノードの場合、処理はステップＳ３０７に進む。
ステップＳ３０７において、無線送受信部２２は、他のノードから受信したデータを次ノードに転送する。処理の詳細は後述する。

ステップＳ３０６において、フレームの宛先ＭＡＣアドレスが自ノードでない場合、ステップＳ３１１に進む。
ステップＳ３１１において、無線送受信部２２は、フレームを破棄する。処理は終了する。

次に、ノード１０が他のノードにデータを送信する動作の詳細について説明する。
図４は、実施の形態１に係るノード１０の送信処理の流れを示すフローチャートである。ノード１０が生成したデータを送信する場合、他のノードから受信したデータを転送する場合ともに本フローチャートの処理を行う。他のノードから受信したデータを転送する場合は、図３のステップＳ３０７である。
アプリケーションデータ送受信部２３は、センサからの入力や受信したアプリケーションデータに応じた処理により、アプリケーションデータを他のノードに送信する。アプリケーションデータ送受信部２３は、アプリケーションデータと宛先ネットワークアドレスを無線送受信部２２に出力する。

無線送受信部２２は、アプリケーションデータ送受信部２３から送信するデータが入力されるとステップＳ４０１より処理を開始する。
ステップＳ４０１において、無線送受信部２２は、宛先ネットワークアドレスをネットワーク制御部２４に出力し、次ノードを問い合わせる。ネットワーク制御部２４は、宛先ネットワークアドレスに対応する次ノードのＭＡＣアドレスを無線送受信部２２に出力する。無線送受信部２２は、アプリケーションデータ送受信部２３から入力された宛先ネットワークアドレスをフレームの宛先ネットワークアドレスに設定する。また、無線送受信部２２は、ネットワーク制御部２４から入力された次ノードのＭＡＣアドレスをフレームの宛先ＭＡＣアドレスに設定する。

ステップＳ４０２において、無線送受信部２２は、次ノードのＭＡＣアドレスを間欠制御部２５に出力し、次ノードが間欠制御を行っているか問い合わせる。間欠制御部２５は、ノード管理部２８を参照し、次ノードが間欠制御中かどうかを無線送受信部２２に出力する。次ノードが間欠制御中の場合、処理はステップＳ４０３に進む。また、次ノードが間欠制御中でない場合、処理はステップＳ４０４に進む。
ステップＳ４０３において、無線送受信部２２は、次ノードからデータ要求を受信するか、または送信データを保持するタイマがタイムアウトすると、処理はステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０４において、無線送受信部２２は、データ要求の送信元ＭＡＣアドレスをネットワーク制御部２４に出力する。データ要求の送信元のノードが上り経路のノードの場合、ネットワーク制御部２４は上り経路制御メッセージを生成し、無線送受信部２２に出力する。無線送受信部２２は、フレームのデータ部分に上り経路制御メッセージを設定し、フレームを無線信号に変換する。無線送受信部２２は、アンテナ２１を介して、無線信号を次ノードに送信する。
データ要求の送信元のノードが下り経路のノードの場合、ネットワーク制御部２４は下り経路制御メッセージを生成し、無線送受信部２２に出力する。無線送受信部２２は、上り経路制御メッセージと同様にして、次ノードに送信する。処理はステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０５において、無線送受信部２２は、フレームの宛先ＭＡＣアドレスに次ノードのＭＡＣアドレスを設定し、フレームのデータ部分にアプリケーションデータを設定する。また、無線送受信部２２は、フレームを無線信号に変換し、アンテナ２１に出力する。アンテナ２１は、無線信号を次ノードに送信する。処理は終了する。

なお、無線送受信部２２は、隣接するノードからデータ要求を受信したときに、当該隣接するノードに送信するアプリケーションデータを保持していない場合、経路制御メッセージのみを送信する。このとき、無線送受信部２２は、経路制御メッセージを送信するフレームに、送信するアプリケーションデータを保持していないことを示す情報を付加して隣接するノードに送信してもよい。

次に、上り経路を更新する動作について説明する。なお、説明の簡略化のため、装置名を主体に動作を説明する。
図５は、実施の形態１に係るノード１０ｂの上り経路を更新するシーケンスを示す図である。

ノード１０ｂは、ノード１０ａ宛のデータを受信する（Ｓ５０１）。ノード１０ｂのノード管理部２８は、ノード１０ａが間欠制御を行うノードか否かを判定する。ノード１０ａは間欠制御を行うため、ノード１０ｂはノード１０ａへの送信を保留する（Ｓ５０２）。ノード１０ａは、スリープを終了し、起動するとデータ要求を送信する。ノード１０ｂは、ノード１０ａからのデータ要求を受信すると、上り経路管理部２６にノード１０ａが上り経路のノードか問い合わせる（Ｓ５０３）。ノード１０ａが上り経路のノードであれば、ノード１０ｂはノード１０ａに上り経路制御メッセージをユニキャストで送信する（Ｓ５０４）。ノード１０ａは、ノード１０ｂから受信した上り経路制御メッセージに基づいて、上り経路情報を更新する（Ｓ５０５）。ノード１０ｂは、上り経路制御メッセージの送達確認を受信すると、保留していたデータを送信する（Ｓ５０６）。ノード１０ａは、データを受信し、間欠周期になるとスリープする。

ノード１０ａからデータ要求を受信したときにノード１０ａ宛の保留データが無い場合、ノード１０ｂは、上り経路制御メッセージに保留データが無いことを明示してノード１０ａに送信してもよい。上り経路制御メッセージに保留データが無いことを明示することにより、ノード１０ａはデータを待たずにスリープ状態に移行することができる。よって、消費電力を低減させる効果がある。
また、ノード１０ｂは、ノード１０ａへの上り経路制御メッセージをブロードキャストで送信してもよい。ブロードキャストにより、周囲のノードも上り経路の情報を得て、情報を更新することができる。

次に、下り経路を更新する動作について説明する。なお、説明の簡略化のため、装置名を主体に動作を説明する。
図６は、実施の形態１に係るノード１０ｂの下り経路を更新するシーケンスを示す図である。

ノード１０ｂは、ノード１０ｃ宛のデータを受信する（Ｓ６０１）。ノード１０ｂのノード管理部２８は、ノード１０ｃが間欠制御を行うノードか否かを判定する。ノード１０ｃは間欠制御を行うため、ノード１０ｂはノード１０ｃへの送信を保留する（Ｓ６０２）。ノード１０ｃは、スリープを終了し、起動するとデータ要求を送信する。ノード１０ｂは、ノード１０ｃからのデータ要求を受信すると、下り経路管理部２７にノード１０ｃが下り経路のノードか問い合わせる（Ｓ６０３）。ノード１０ｃが下り経路のノードであれば、ノード１０ｂはノード１０ｃに下り経路制御メッセージをユニキャストで送信する（Ｓ６０４）。ノード１０ｃは、ノード１０ｂから受信した下り経路制御メッセージに基づいて、下り経路情報を更新する（Ｓ６０５）。ノード１０ｂは、下り経路制御メッセージの送達確認を受信すると、保留していたデータを送信する（Ｓ６０６）。ノード１０ｃは、データを受信し、間欠周期になるとスリープする。

次に、ノード１０のハードウェア構成について説明する。
図７は、実施の形態１に係るノード１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
ノード１０は、メモリ７１、プロセッサ７２、及び無線通信機７３により構成される。無線通信機７３にはアンテナ２１が接続されている。

メモリ７１は、無線送受信部２２、アプリケーションデータ送受信部２３、ネットワーク制御部２４、および間欠制御部２５の各機能を実現するためのプログラム及びデータを記憶する。また、メモリ７１は、上り経路管理部２６、下り経路管理部２７、ノード管理部２８、および起動管理部２９の各機能を実現するためのデータを記憶する。メモリは、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）で構成される。

プロセッサ７２は、メモリ７１に記憶されたプログラム及びデータを読み出し、無線送受信部２２、アプリケーションデータ送受信部２３、ネットワーク制御部２４、および間欠制御部２５の各機能を実現する。プロセッサ７２は、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路により、実現される。
なお、複数の処理回路が連携して、無線送受信部２２、アプリケーションデータ送受信部２３、ネットワーク制御部２４、および間欠制御部２５の機能を実行するように構成してもよい。

無線通信機７３は、メモリ７１及びプロセッサ７２とともに、無線送受信部２２の機能を実現する。無線通信機７３は、無線送信機と無線受信機とから構成され、無線回線を介して他の装置と無線信号を送受信する。

したがって、本実施の形態では、ツリー構造のマルチホップネットワークを構成するとともに、起動とスリープとを繰り返す無線通信装置であって、他の無線通信装置にデータを送信する経路の情報を保持するとともに、経路の情報を含む経路制御メッセージを生成するネットワーク制御部と、他の無線通信装置のうち隣接する無線通信装置がスリープから起動したことを示すとともにデータの送信を要求するデータ要求を隣接する無線通信装置から受信した場合、ネットワーク制御部が生成した経路制御メッセージを隣接する無線通信装置に送信する無線送受信部と、を備えたので、マルチホップネットワークを構成する無線通信装置が間欠制御を行っている場合であっても通信経路を更新することができる。

実施の形態２．
以上の実施の形態１では、データ要求を受信したことを契機に上り経路制御メッセージまたは下り経路制御メッセージを送信するようにしたものであるが、本実施の形態においては、通信経路の有効期限を考慮して経路制御メッセージを送信する実施形態を示す。
なお、本実施の形態においては、実施の形態１と異なる部分について、説明する。

図８は、実施の形態２に係るネットワーク制御部２４が経路情報を更新する処理を示すフローチャートである。
ネットワーク制御部２４は、経路制御メッセージにより上り経路の有効期限および下り経路の有効期限を取得し、それぞれ上り経路管理部２６および下り経路管理部２７に保存している。

ノード１０は、ステップＳ８０１より処理を開始する。
ステップＳ８０１において、ネットワーク制御部２４は、上り経路タイマおよび下り経路タイマを起動する。タイマ値は０からカウントアップする。
ステップＳ８０２において、無線送受信部２２は、データ要求を受信する。無線送受信部２２は、データ要求のフレームの送信元ＭＡＣアドレスをネットワーク制御部２４に出力する。データ要求の送信元が上り経路のノードの場合、ステップＳ８０４に進む。
ステップＳ８０３において、ネットワーク制御部２４は上り経路タイマの値を閾値と比較する。上り経路タイマの値が閾値より小さい場合、ステップＳ８０５に進む。上り経路タイマの値が閾値より小さくない場合、ステップＳ８０２に戻る。

ステップＳ８０４において、ネットワーク制御部２４は、上り経路制御メッセージを生成し、無線送受信部２２に出力する。無線送受信部２２は、アンテナ２１を介してユニキャストで上り経路制御メッセージを送信する。
ステップＳ８０５において、ネットワーク制御部２４は、上り経路タイマの値をリセットし、０を設定する。処理はステップＳ８０２に戻る。

ステップＳ８０２において、データ要求の送信元が下り経路のノードの場合、ステップＳ８０６に進む。
ステップＳ８０６において、下り経路タイマの値を閾値と比較する。下り経路タイマの値が閾値より小さい場合、ステップＳ８０７に進む。下り経路タイマの値が閾値より小さくない場合、ステップＳ８０２に戻る。
ステップＳ８０７において、ネットワーク制御部２４は、下り経路制御メッセージを生成し、無線送受信部２２に出力する。無線送受信部２２は、アンテナ２１を介してユニキャストで下り経路制御メッセージを送信する。
ステップＳ８０８において、ネットワーク制御部２４は、下り経路タイマの値をリセットし、０を設定する。処理はステップＳ８０２に戻る。

上り経路タイマおよび下り経路タイマと比較する閾値は、自ノードの間欠制御周期のｎ倍の値に設定する。間欠制御周期はノードが起動してからスリープし、再び起動するまでの時間である。ｎは１以上の整数である。
閾値を間欠制御周期のｎ倍の値にすることで、経路の有効期限がタイムアウトするまでに、上り経路および下り経路制御メッセージをｎ回送信することが可能となる。ｎを１に設定した場合、経路制御メッセージの送信に１度失敗すると、経路の有効期限がタイムアウトし、経路の更新に失敗する。一方、ｎを大きく設定した場合、経路制御メッセージの送信間隔が短くなり、無線ネットワークのトラフィック量が増加し、ノードの消費電力が増加してしまう。そのため、ｎを適切に設定することで、経路更新の失敗を減少させ、さらに無線ネットワークのトラフィック増加やノードの消費電力増加を抑えることが可能となる。

したがって、本実施の形態では、ネットワーク制御部は、経路制御メッセージを無線送受信部に出力してから経過した時間をカウントし、無線送受信部は、隣接する無線通信装置からデータ要求を受信したときに経過した時間が閾値より小さい場合、経路制御メッセージを送信しないので、経路の有効期限がタイムアウトするまでに経路を更新することができる。

１０、１０ａ〜ｃ ノード
１１ ゲートウェイ
２１ アンテナ
２２ 無線送受信部
２３ アプリケーションデータ送受信部
２４ ネットワーク制御部
２５ 間欠制御部
２６ 上り経路管理部
２７ 下り経路管理部
２８ ノード管理部
２９ 起動管理部
７１ メモリ
７２ プロセッサ
７３ 無線通信機

Claims (5)

1. ツリー構造のマルチホップネットワークを構成するとともに、起動とスリープとを繰り返す無線通信装置であって、
   他の無線通信装置にデータを送信する経路の情報を保持するとともに、前記経路の情報を含む経路制御メッセージを生成するネットワーク制御部と、
   前記他の無線通信装置のうち隣接する無線通信装置がスリープから起動したことを示すとともにデータの送信を要求するデータ要求を前記隣接する無線通信装置から受信した場合、前記ネットワーク制御部によって生成された前記経路制御メッセージを前記隣接する無線通信装置に送信する無線送受信部と、
   を備える無線通信装置。
2. 前記無線送受信部は、前記データ要求を前記隣接する無線通信装置から受信したときに、前記隣接する無線通信装置に送信するデータを保持していない場合、送信するデータがない旨を示す情報を付加した前記経路制御メッセージを送信する請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記ネットワーク制御部は、前記経路制御メッセージを前記隣接する無線通信装置に送信してから経過した時間をカウントし、
   前記無線送受信部は、前記隣接する無線通信装置から前記データ要求を受信したときに前記経過した時間が閾値より小さい場合、前記経路制御メッセージを送信しない請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 自装置の間欠制御周期を保持するとともに、自装置の間欠制御を行う間欠制御部を備え、
   前記ネットワーク制御部は、前記閾値を自装置の間欠制御周期のｎ（ｎは正の整数）倍の値に設定する請求項３に記載の無線通信装置。
5. ツリー構造のマルチホップネットワークを構成するとともに、起動とスリープとを繰り返す無線通信方法であって、
   他の無線通信装置にデータを送信する経路の情報を保持するとともに、前記経路の情報を含む経路制御メッセージを生成するネットワーク制御ステップと、
   前記他の無線通信装置のうち隣接する無線通信装置がスリープから起動したことを示すとともにデータの送信を要求するデータ要求を前記隣接する無線通信装置から受信した場合、前記ネットワーク制御ステップによって生成された前記経路制御メッセージを前記隣接する無線通信装置に送信する無線送受信ステップと、
   を有する無線通信方法。

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