JP6304993B2 - 無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、無線回線使用量に応じてパケットの送信を制御することにより、特定の無線センサにトラヒックが集中する状態を回避させる無線通信システム及び無線通信方法に関する。

一般的には、今までのＩＥＥＥ８０２．１５．４等を用いたセンサネットワークは、トラヒック量が少なかった。しかし、近年、センサネットワークにおけるセキュリティを向上させる必要性が増してきた。そこで、接続時にユーザ認証又は暗号化が行われるようになったため、例えば、Ｘ．５０９に準拠した証明書等の大量のトラヒックが発生するようになった。

この結果、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等のような無線帯域が限られた無線通信システムは、無線区間でトラヒックが集中した場合、再送又はパケットロスが多くなるため、円滑に通信を行えないことがあった。また、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４で使用される９２０ＭＨｚ帯域の国内の規格には、送信総和時間を１０％以下に制限することが規定されている（例えば、非特許文献１参照）。

そこで、特定の箇所にトラヒックを集中させずに、無線通信システム全体において、トラヒックを分散させることが求められている。例えば、従来技術として、ＷＭＭ（Ｗｉ−ｆｉ ＭｕｌｔｉＭｅｄｉａ）の無線ＬＡＮにおける優先制御というものがある。このような優先制御は、パケットの種別に応じて優先度が設定され、その優先度に応じて送信遅延時間を制御している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１３４６９３号公報

「９２０ＭＨｚ帯テレメータ用、テレコントロール用及びデータ伝送用無線設備（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ１０８）」，一般社団法人電波産業会，平成２４年２月１４日策定，ｐ.３−２

しかし、上記で説明したような従来技術は、パケットの種別に応じた優先度で送信遅延時間が制御されるだけであるため、無線回線使用量は考慮されていなかった。このため、特定の箇所、例えば、特定の無線センサにトラヒックが集中する状態を回避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ある。つまり、上記のような問題点を解決するために、特定の無線センサにトラヒックが集中する状態を回避させる無線通信システム及び無線通信方法が望まれていた。

本発明に係る無線通信システムは、第１の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置の下位側となる第２の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置の上位側となる第３の無線通信装置と、を備え、前記第１の無線通信装置が、前記第２の無線通信装置と、前記第３の無線通信装置とを中継する無線通信システムであって、前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置から前記第３の無線通信装置へ第１のパケットを送信したときの単位時間当たりの送信パケット数を保持し、前記第１のパケットの１パケット当たりの送信時間を求め、前記送信時間と、前記送信パケット数と、に基づいて、前記第１のパケットの送信総和時間を単位時間当たりの無線回線使用量として求め、前記無線回線使用量に基づいて、無線輻輳状態を求め、前記無線輻輳状態を保持すると共に、該無線輻輳状態を前記第２の無線通信装置及び前記第３の無線通信装置に供給し、前記第２の無線通信装置及び前記第３の無線通信装置のそれぞれは、前記第１の無線通信装置から供給された前記無線輻輳状態を保持し、前記第２の無線通信装置は、前記第１のパケットの後に送信する第２のパケットに送信順位の優先度を設定し、前記送信順位の優先度と、前記無線輻輳状態と、の組み合わせに基づいて、前記第２のパケットを送信するか否かを制御するものである。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記第２の無線通信装置は、前記送信順位の優先度として、少なくとも、優先及び非優先の何れか一方を設定し、前記無線輻輳状態として、少なくとも、通常及び非通常の何れか一方を設定し、前記優先及び前記非優先の何れか一方と、前記通常及び前記非通常の何れか一方と、の組み合わせに基づいて、前記第２のパケットを送信するか否かを制御する。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記第１の無線通信装置は、新規接続の要求を受信した場合、前記無線輻輳状態が前記通常であれば、前記新規接続の要求の接続処理を実行し、前記無線輻輳状態が前記非通常であれば、前記新規接続の要求の接続拒否を実行する。

また、本発明に係る無線通信方法は、第１の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置の下位側となる第２の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置の上位側となる第３の無線通信装置と、を備え、前記第１の無線通信装置が、前記第２の無線通信装置と、前記第３の無線通信装置とを中継するシステムの無線通信方法であって、前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置から前記第３の無線通信装置へ第１のパケットを送信したときの単位時間当たりの送信パケット数を保持し、前記第１のパケットの１パケット当たりの送信時間を求め、前記送信時間と、前記送信パケット数と、に基づいて、前記第１のパケットの送信総和時間を単位時間当たりの無線回線使用量として求め、前記無線回線使用量に基づいて、無線輻輳状態を求め、前記無線輻輳状態を保持すると共に、該無線輻輳状態を前記第２の無線通信装置及び前記第３の無線通信装置に供給し、前記第２の無線通信装置及び前記第３の無線通信装置のそれぞれは、前記第１の無線通信装置から供給された前記無線輻輳状態を保持し、前記第２の無線通信装置は、前記第１のパケットの後に送信する第２のパケットに送信順位の優先度を設定し、前記送信順位の優先度と、前記無線輻輳状態と、の組み合わせに基づいて、前記第２のパケットを送信するか否かを制御するものである。

本発明は、無線回線使用量に応じてパケットの送信を制御することにより、特定の無線センサにトラヒックが集中する状態を回避させることができる。これにより、本発明は、各無線センサのトラヒックが分散されるため、トラヒックが集中した場合に生じる無線回線の品質劣化を改善することができるという効果を有する。

本発明の実施の形態１における無線通信システム１の全体構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における無線センサ１１の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における無線センサ１１の詳細な機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における無線センサ１１とインタフェース制御部との対応関係テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における無線センサ１１のうち、親無線センサ４１の詳細な機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における無線センサ１１のうち、無線中継センサ５１の詳細な機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における無線センサ１１のうち、子無線センサ５３の詳細な機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における無線輻輳状態通知メッセージ構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるパケット送受信時の判断テーブル１３３の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における無線輻輳状態の状態遷移の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるパケット送受信情報１３２の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における無線センサ１１の制御例のうち、無線回線使用量演算処理の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１における無線輻輳情報１３４の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における無線通信システム１の制御例を説明する動作シーケンスである。 本発明の実施の形態１における無線通信システム１の制御例のうち、無線輻輳状態に応じてパケットの送信を制御する動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１における無線通信システム１の制御例のうち、無線輻輳状態に応じて新規接続の要求の送受信を制御する動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１における無線通信システム１の制御例のうち、無線輻輳状態が通常の状態に遷移した場合の動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明の実施の形態の動作を行うプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列に行われる処理であるが、必ずしも時系列に処理されなくても、並列的又は個別に実行される処理をも含んでもよい。

また、本実施の形態で説明される各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本実施の形態で説明される各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えても、ソフトウェアの機能ブロック図と考えてもよい。例えば、各ブロック図は、回路デバイス等のハードウェアで実現されてもよく、図示しないプロセッサ等の演算装置上で実行されるソフトウェアで実現されてもよい。

また、本実施の形態で説明されるブロック図の各ブロックは、その機能が実施されればよく、それらの各ブロックで構成が分離されなくてもよい。

なお、本実施の形態のそれぞれにおいて、特に記述しない項目については実施の形態１〜４と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。

また、本実施の形態は、単独で実施されてもよく、組み合わせて実施されてもよい。いずれの場合においても、下記で説明する有利な効果を奏することとなる。

また、本実施の形態のそれぞれで説明する各種値及びフラグ等の設定例は一例を示すだけであり、特にこれらに限定されない。

また、本実施の形態において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における無線通信システム１の全体構成の一例を示す図である。図１に示すように、無線通信システム１は、無線センサ１１と、ゲートウェイ装置３１と、センサ情報管理サーバ３３と、認証サーバ３５とを備えている。ゲートウェイ装置３１、センサ情報管理サーバ３３、及び認証サーバ３５は、例えば、有線ＬＡＮ６５を介して接続されている。

ここで、無線センサ１１は、図１に示すように、例えば、親無線センサ４１、無線中継センサ５１＿１、無線中継センサ５１＿２、子無線センサ５３＿１、子無線センサ５３＿２、子無線センサ５３＿３、及び子無線センサ５３＿４等である。

すなわち、無線センサ１１は、親無線センサ４１、無線中継センサ５１＿１、無線中継センサ５１＿２、子無線センサ５３＿１、子無線センサ５３＿２、子無線センサ５３＿３、及び子無線センサ５３＿４の何れかを示す用語であって、これらの上位概念を意味する用語として用いることとする。

親無線センサ４１、無線中継センサ５１＿１、無線中継センサ５１＿２、子無線センサ５３＿１、子無線センサ５３＿２、子無線センサ５３＿３、及び子無線センサ５３＿４のそれぞれは、無線媒体６１を介して接続される。

無線センサ１１は、例えば、下位側装置２１と、上位側装置２３とに分類される。下位側装置２１は、例えば、無線中継センサ５１＿１、無線中継センサ５１＿２、子無線センサ５３＿１、子無線センサ５３＿２、子無線センサ５３＿３、及び子無線センサ５３＿４等である。上位側装置２３は、例えば、親無線センサ４１である。

無線センサ１１のうち、例えば、親無線センサ４１は、シリアル６３を介してゲートウェイ装置３１に接続されている。シリアル６３は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等のシリアルバス規格に準拠したデバイスである。つまり、親無線センサ４１は、上位側のインタフェースとして、シリアル６３と接続するためのシリアルインタフェースと、無線媒体６１と接続するための無線インタフェースと、を備えている。

無線センサ１１のうち、例えば、無線中継センサ５１＿１及び無線中継センサ５１＿２のそれぞれは、同じ機能を備え、上位側の装置、例えば、親無線センサ４１と、下位側の装置、例えば、子無線センサ５３＿１〜５３＿４のそれぞれと、の中継を行う。

例えば、無線中継センサ５１＿１は、上位側のインタフェースを経由することにより、親無線センサ４１と無線媒体６１を介して接続される。例えば、無線中継センサ５１＿１は、下位側のインタフェースを経由することにより、子無線センサ５３＿１及び子無線センサ５３＿２のそれぞれと、無線媒体６１を介して接続される。

例えば、無線中継センサ５１＿２は、上位側のインタフェースを経由することにより、親無線センサ４１と無線媒体６１を介して接続される。例えば、無線中継センサ５１＿２は、下位側のインタフェースを経由することにより、子無線センサ５３＿３と、無線媒体６１を介して接続される。

なお、無線中継センサ５１＿１と、無線中継センサ５１＿２とは、それぞれ上位側のインタフェース及び下位側のインタフェースの何れか一方を経由することにより、無線媒体６１を介して接続されてもよい。この場合、無線中継センサ５１＿１と接続関係にある子無線センサ５３＿１及び子無線センサ５３＿２のそれぞれは、無線中継センサ５１＿２を経由することにより、無線中継センサ５１＿２と接続関係にある装置、例えば、子無線センサ５３＿３と接続される。また、同様に、無線中継センサ５１＿２と接続関係にある子無線センサ５３＿３は、無線中継センサ５１＿１を経由することにより、無線中継センサ５１＿１と接続関係にある装置、例えば、子無線センサ５３＿１及び子無線センサ５３＿２と接続される。

無線センサ１１のうち、例えば、子無線センサ５３＿１、子無線センサ５３＿２、子無線センサ５３＿３、及び子無線センサ５３＿４のそれぞれは、同じ機能を備え、上位側の装置、例えば、親無線センサ４１、無線中継センサ５１＿１、及び無線中継センサ５１＿２のそれぞれと、無線媒体６１を介して接続するための上位側のインタフェースを備えていればよく、下位側のインタフェースを備えていなくてもよい。

例えば、子無線センサ５３＿１及び子無線センサ５３＿２のそれぞれは、上位側のインタフェースを経由することにより、無線中継センサ５１＿１と無線媒体６１を介して接続される。例えば、子無線センサ５３＿３は、上位側のインタフェースを経由することにより、無線中継センサ５１＿２と無線媒体６１を介して接続される。例えば、子無線センサ５３＿４は、上位側のインタフェースを経由することにより、親無線センサ４１と無線媒体６１を介して接続される。

ゲートウェイ装置３１は、シリアル６３を収容するシリアルインタフェースの機能と、有線ＬＡＮ６５を収容する有線ＬＡＮインタフェースの機能とを備えている。ゲートウェイ装置３１は、シリアル６３と、有線ＬＡＮ６５とのプロトコル相互変換を行うプロトコル変換機能を備えている。

センサ情報管理サーバ３３は、有線ＬＡＮ６５を収容する有線ＬＡＮインタフェースの機能を備えている。センサ情報管理サーバ３３は、有線ＬＡＮインタフェースを経由することにより、それぞれの無線センサ１１のセンサ情報を収集する機能を備えている。センサ情報管理サーバ３３は、有線ＬＡＮインタフェースを経由することにより、それぞれの無線センサ１１のセンサ情報を管理する機能を備えている。

認証サーバ３５は、有線ＬＡＮ６５を収容する有線ＬＡＮインタフェースの機能を備えている。認証サーバ３５は、有線ＬＡＮインタフェースを経由することにより、それぞれの無線センサ１１と各種認証を行う機能を備えている。例えば、認証サーバ３５には、ＲＡＤＩＵＳ認証システムがＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルに準拠して実装されていると想定する。この場合、子無線センサ５３＿４は、図示しないトラストセンターから交付された認証用のチケットを用いて認証サーバ３５にネットワークへの参加を認証してもらえばよい。

なお、無線媒体６１は、例えば、電波であるが特にこれに限定されない。無線媒体６１は、例えば、赤外線、可視光、音波、超音波、及びＸ線等であってもよい。

なお、無線中継センサ５１＿１及び無線中継センサ５１＿２のそれぞれを特に区別しない場合、無線中継センサ５１と称する。また、子無線センサ５３＿１、子無線センサ５３＿２、子無線センサ５３＿３、及び子無線センサ５３＿４のそれぞれを特に区別しない場合、子無線センサ５３と称する。また、通常運用時、親無線センサ４１、無線中継センサ５１、及び子無線センサ５３のそれぞれが接続される無線接続構成は、例えば、無線環境等の無線条件に応じて、動的に変更されるシステムとなっている。

なお、上記で説明した下位側装置２１は、一例であって、特にこれに限定されない。例えば、子無線センサ５３を下位側装置２１と総称してもよい。また、上記で説明した上位側装置２３は、一例であって、特にこれに限定されない。例えば、図示しない別の親無線センサ４１も含めて上位側装置２３と総称してもよい。

なお、上記で説明した認証サーバ３５は、例えば、ケルベロス認証システムがＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルに準拠して実装されていてもよい。また、認証サーバ３５は、ＲＡＤＩＵＳ認証システムやケルベロス認証システムといった複数の認証にシステムが実装されていてもよい。

なお、図１で説明した無線通信システム１の全体構成は一例であって、特にこれに限定されない。例えば、図示しない子無線センサ５３が、無線通信システム１に動的に参加し、無線中継センサ５１＿２を介して親無線センサ４１と通信を行ってもよい。また、図示しない無線中継センサ５１が、無線通信システム１に動的に参加してもよい。

なお、図１で説明した無線通信システム１において、親無線センサ４１の台数、無線中継センサ５１の台数、子無線センサ５３の台数、ゲートウェイ装置３１の台数、センサ情報管理サーバ３３の台数、及び認証サーバ３５の台数は、一例であって、特に限定されない。

また、ゲートウェイ装置３１、センサ情報管理サーバ３３、及び認証サーバ３５のそれぞれが有線ＬＡＮ６５を介して接続されている一例について説明したが、特にこれに限定されるものではなく、無線媒体６１を介して接続されていてもよい。

また、ゲートウェイ装置３１、センサ情報管理サーバ３３、及び認証サーバ３５は、それぞれの機能が実行されるものであれば、同一の筐体に格納されていてもよい。

次に、無線センサ１１の詳細について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における無線センサ１１の機能構成の一例を示す図である。図２に示すように、無線センサ１１は、装置管理部８１、センサ管理部８２、トラヒック情報管理部８３、情報格納部８４、ルーティング部８５、ゲートウェイ側インタフェース制御部９１、上位側無線センサインタフェース制御部９２、及び下位側無線センサインタフェース制御部９３等を備えている。なお、センサ管理部８２は、例えば、各種センサ５５と各種信号を送受信している。

各種センサ５５は、例えば、加速度センサ、圧力センサ、温度センサ、湿度センサ、モーションキャプチャ機能付きカメラ、及び照度センサ等であって、周囲の物理量等を検出する装置である。よって、各種センサ５５と、無線センサ１１とが連動することにより、遠隔値に各種センサ５５のセンシング結果が伝達される。つまり、無線センサ１１は、いわゆる無線センサモジュールとして機能する。

装置管理部８１は、無線センサ１１を統合的に管理する。装置管理部８１は、無線センサ１１が認証サーバ３５と認証を行うときには、クライアントとして機能する。つまり、装置管理部８１は、クライアント認証機能を備えている。ここで、認証サーバ３５が複数の認証システムに対応する場合、装置管理部８１は、認証サーバ３５の複数の認証システムに対応する複数のクライアント認証機能を備えてもよい。この場合、トラストセンターが認証用のチケットに加えて認証要求先情報（交付するチケットが対応する認証システム）を交付し、装置管理部８１は、交付された認証用のチケットと認証要求先情報とに基づいて複数のクライアント認証機能のうちいずれかの機能を用いて認証サーバ３５で認証する。

センサ管理部８２は、各種センサ５５からセンサ情報を予め定めた収集タイミングで収集する。センサ管理部８２は、センサ情報管理サーバ３３からの要求に応じた動作を行う。センサ管理部８２は、周期的に収集したセンサ情報を予め定めた通知タイミングでセンサ情報管理サーバ３３に通知する。

トラヒック情報管理部８３は、無線センサ１１を通過するトラヒック情報を管理し、情報格納部８４にトラヒック情報を格納する。トラヒック情報のうち、通信パケット量については、例えば、後述するパケット送受信情報１３２として格納される。トラヒック情報のうち、無線輻輳状態については、例えば、後述する無線輻輳情報１３４として格納される。

トラヒック情報管理部８３は、無線センサ１１の動作状態を管理し、情報格納部８４に動作状態に関する情報を格納する。動作状態は、例えば、後述するように無線センサ１１の運用状態であって、無線輻輳状態と紐付けされることにより、無線輻輳情報１３４の一部として格納される。

トラヒック情報管理部８３は、情報格納部８４を管理し、例えば、情報格納部８４に格納されている各種情報を読み出したり、情報格納部８４に格納されている各種情報を更新したり、情報格納部８４に各種情報を書き込んだりする。ここで、情報格納部８４は、例えば、半導体メモリで構成され、各種情報を保持する。

なお、トラヒック情報は、図１に示される親無線センサ４１と、無線中継センサ５１と、子無線センサ５３との間でやり取りされるトラヒック量だけでなく、図１に示されない各種装置からのトラヒック量を含んでもよい。

ルーティング部８５は、無線センサ１１に到来したパケットを行き先により振り分ける。ルーティング部８５は、図１に示される親無線センサ４１と、無線中継センサ５１と、子無線センサ５３との間でやり取りされるパケットだけでなく、図１に示されない各種装置からのパケットを含めて供給されたパケットを振り分けてもよい。なお、パケットの行き先の振り分け方は特に限定されない。例えば、ルーティング部８５は、予め設定されたルーティングプロトコルに応じて、到来したパケットの行き先を振り分けてもよい。

ゲートウェイ側インタフェース制御部９１は、ゲートウェイ装置３１と、無線センサ１１との間で、シリアル通信を行うための機能であって、シリアル通信に対応したプロトコル変換を行う。上位側無線センサインタフェース制御部９２は、上位側装置２３と、無線センサ１１との間で、無線通信を行うための機能であって、各種無線通信に対応したプロトコル変換を行う。下位側無線センサインタフェース制御部９３は、下位側装置２１と、無線センサ１１との間で、無線通信を行うための機能であって、各種無線通信に対応したプロトコル変換を行う。

図３は、本発明の実施の形態１における無線センサ１１の詳細な機能構成の一例を示す図である。なお、上記で既に説明した内容についての説明は省略する。図３に示すように、装置管理部８１は、例えば、パケット生成部１１１、無線回線使用量演算部１１２、無線輻輳状態判定部１１３、及びパケット送受信制御部１１４を備えている。また、図３に示すように、情報格納部８４は、例えば、無線ネットワークトポロジ情報１３１、パケット送受信情報１３２、判断テーブル１３３、及び無線輻輳情報１３４等を保持している。

無線ネットワークトポロジ情報１３１は、それぞれの無線センサ１１同士の無線接続形態が定義されている。例えば、無線ネットワークトポロジ情報１３１は、物理トポロジと、論理トポロジとが定義され、物理トポロジは、無線センサ１１同士の物理的な接続構成が定義され、論理トポロジは、データの流れ方を表す論理的な接続構成が定義されている。よって、無線センサ１１は、無線ネットワークトポロジ情報１３１を参照することにより、パケットの送信先を決定することができる。

パケット送受信情報１３２は、詳細については後述するが、送信パケット数と、受信パケット数とを、予め設定された周期でカウントしたものが設定されたものである。パケット送受信情報１３２は、例えば、単位時間を１分として、単位時間当たりの送信パケット数及び受信パケット数を時間の経過に応じて格納したテーブル構成となっている。

判断テーブル１３３は、詳細については後述するが、パケット種別と、無線輻輳状態とに基づいて、パケットを送信するか否かと、パケットを受信するか否かとが決定される決定テーブルとして構成されている。

無線輻輳情報１３４は、詳細については後述するが、無線センサ１１ごとに、無線運用状態と、無線輻輳状態とが紐付けされるテーブルとして構成される。詳細については後述するが、無線輻輳情報１３４に設定される無線輻輳状態は、無線センサ１１により他の無線センサ１１に適宜送信される。この動作により、無線通信システム１においては、無線センサ１１のそれぞれは、無線媒体６１の無線輻輳状態を共有することができる。

よって、判断テーブル１３３は、条件と、条件に対応した処理とが規定された静的なデータ構成であるのに対し、パケット送受信情報１３２及び無線輻輳情報１３４は、無線センサ１１の動作に応じて動的に変更される動的なデータ構成となっている。

パケット生成部１１１は、予め設定された通信プロトコルに準拠して外部に送信するプロトコルを生成する。無線回線使用量演算部１１２は、無線センサ１１が無線媒体６１を介して送受信したパケット量に応じて、無線回線使用量を演算する。例えば、無線回線使用量演算部１１２は、情報格納部８４に格納されているパケット送受信情報１３２に基づいて、無線回線使用量を演算する。無線輻輳状態判定部１１３は、無線回線使用量に基づいて、無線輻輳状態を判定する。例えば、無線輻輳状態判定部１１３は、無線回線使用量と、情報格納部８４に格納されている判断テーブル１３３とを用いることにより、無線輻輳状態を判定し、判定結果を無線輻輳情報１３４として情報格納部８４に格納する。

パケット送受信制御部１１４は、無線輻輳状態に応じて、パケットの送受信を制御する。例えば、パケット送受信制御部１１４は、情報格納部８４に格納されている無線輻輳情報１３４及び無線ネットワークトポロジ情報１３１に基づいて、パケットの送受信を制御する。

パケット送受信制御部１１４は、無線輻輳状態に応じて、パケットの送受信情報を取得してトラヒック情報管理部８３を介して情報格納部８４に格納する。例えば、パケット送受信制御部１１４は、外部装置、例えば、ゲートウェイ装置３１、上位側装置２３、及び下位側装置２１の何れかから到来した受信したパケットをトラヒック情報管理部８３に供給することにより、トラヒック情報管理部８３に受信パケット数をカウントさせ、カウント結果をトラヒック情報管理部８３から情報格納部８４にパケット送受信情報１３２として格納させる。

パケット送受信制御部１１４は、外部装置、例えば、ゲートウェイ装置３１、上位側装置２３、及び下位側装置２１の何れかへ送信するパケットをトラヒック情報管理部８３に供給することにより、トラヒック情報管理部８３に送信パケット数をカウントさせ、カウント結果をトラヒック情報管理部８３から情報格納部８４にパケット送受信情報１３２として格納させる。

次に、無線センサ１１の種類に応じたインタフェース制御部の種別について説明する。無線センサ１１は、上記で説明したように、親無線センサ４１、無線中継センサ５１、及び子無線センサ５３の何れかを意味する。そこで、図４〜図７を用いてそれらの特徴の差異について説明する。

図４は、発明の実施の形態１における無線センサ１１とインタフェース制御部との対応関係テーブルの一例を示す図である。図５は、本発明の実施の形態１における無線センサ１１のうち、親無線センサ４１の詳細な機能構成の一例を示す図である。図６は、本発明の実施の形態１における無線センサ１１のうち、無線中継センサ５１の詳細な機能構成の一例を示す図である。図７は、本発明の実施の形態１における無線センサ１１のうち、子無線センサ５３の詳細な機能構成の一例を示す図である。

図４に示すように、無線センサ１１は、無線センサ種別と、インタフェース制御部種別と、に応じて分類される。無線センサ種別は、例えば、親無線センサ４１と、無線中継センサ５１と、子無線センサ５３とに分類される。インタフェース制御部種別は、例えば、ゲートウェイ側インタフェース制御部９１と、上位側無線センサインタフェース制御部９２と、下位側無線センサインタフェース制御部９３とに分類される。

具体的には、図４及び図５に示すように、無線センサ１１のうち、親無線センサ４１は、ゲートウェイ側インタフェース制御部９１と、下位側無線センサインタフェース制御部９３とが設けられていればよく、上位側無線センサインタフェース制御部９２が設けられなくてもよい。

また、図４及び図６に示すように、無線センサ１１のうち、無線中継センサ５１は、上位側無線センサインタフェース制御部９２と、下位側無線センサインタフェース制御部９３とが設けられていればよく、ゲートウェイ側インタフェース制御部９１が設けられなくてもよい。

また、図４及び図７に示すように、無線センサ１１のうち、子無線センサ５３は、上位側無線センサインタフェース制御部９２が設けられていればよく、ゲートウェイ側インタフェース制御部９１と、下位側無線センサインタフェース制御部９３とが設けられなくてもよい。

次に、無線センサ１１が、情報格納部８４の無線輻輳情報１３４に設定された無線輻輳状態を他の無線センサ１１に送信する場合における無線輻輳状態通知メッセージ構成について説明する。図８は、本発明の実施の形態１における無線輻輳状態通知メッセージ構成の一例を示す図である。図８に示すように、無線輻輳状態通知メッセージは、例えば、ＭＬＥ（Ｍｅｓｈ Ｌｉｎｋ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ）コマンドタイプ（Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ）と、複数のＴＬＶとで構成される。ＴＬＶは、Ｔｙｐｅ（輻輳通知）と、Ｌｅｎ（ＴＬＶサイズ）と、Ｖａｌ（詳細情報）とで構成される。Ｖａｌ（詳細情報）は、ヘッダ情報と、サイズと、状態通知無線センサアドレスと、無線輻輳状態と、その他情報とで構成される。無線輻輳状態は、例えば、通常、レベル中、及びレベル高の何れかが設定される。その他情報は、未使用となっている。

無線輻輳状態のうち、通常という状態は、例えば、無線センサ１１の無線通信に影響を与えない程度のトラヒック量が無線センサ１１同士を行き来している状態である。無線輻輳状態のうち、レベル中という状態は、例えば、無線センサ１１の無線通信に影響を与えているトラヒック量が無線センサ１１同士を行き来している状態である。無線輻輳状態のうち、レベル高という状態は、例えば、レベル中よりもさらに、無線センサ１１の無線通信に影響を与えているトラヒック量が無線センサ１１同士を行き来している状態である。

つまり、無線輻輳状態のうち、通常という状態は、無線センサ１１の無線通信状態が輻輳状態となっていない状態である。また、無線輻輳状態のうち、レベル中という状態は、無線センサ１１の無線通信状態が輻輳状態となっていないものの、さらに無線通信が行われれば輻輳状態に至る状態である。また、無線輻輳状態のうち、レベル高という状態は、無線センサ１１の無線通信状態が輻輳状態となっている状態であり、無線センサ１１の無線通信状態の輻輳状態の程度が最も高い状態である。

このような無線センサ１１の無線通信状態の輻輳状態を通知する無線輻輳状態通知メッセージは、パケット生成部１１１で生成され、パケット単位で無線センサ１１のパケット送受信制御部１１４からルーティング部８５を介して無線通信システム１内の他の無線センサ１１に送信される。例えば、仮に、無線センサ１１のうち、無線中継センサ５１が無線輻輳状態通知メッセージを他の無線センサ１１に送信する場合には、親無線センサ４１と、子無線センサ５３とに送信される。

次に、無線輻輳状態が通常、レベル中、及びレベル高の何れであるかを判断する判断テーブル１３３について図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態１におけるパケット送受信時の判断テーブル１３３の一例を示す図である。図９に示すように、判断テーブル１３３は、パケット種別と、無線輻輳状態とに基づいて、パケットの送受信の制御方法について規定されるものである。

パケット種別は、例えば、パケット送信という項目と、新規接続パケット受信という項目とに分類される。パケット種別のうち、パケット送信という項目は、パケットを送信する動作に対応する。パケット種別のうち、新規接続パケット受信という項目は、新規接続１５５の要求が到来し、受信動作を行うか否かの動作に対応する。具体的には、パケット送信は、さらに、優先度に応じて複数に分類される。パケット送信は、主に、非優先である場合と、非優先でない場合とに分類される。非優先でない場合とは、例えば、通常と、優先と、最優先とに分類される。

なお、非優先でない場合については、上記３つの場合に限定されず、例えば、優先と、最優先とで分類されてもよい。また、パケット種別は、最優先だけであってもよく、優先だけであってもよく、通常だけであってもよく、非優先だけであってもよい。

無線輻輳状態は、上記で説明したように、例えば、通常という状態と、レベル中という状態と、レベル高という状態とに分類される。なお、無線輻輳状態は、上記３つの場合に限定されず、例えば、通常であるか否か、つまり、無線輻輳状態となっていない場合と、無線輻輳状態となっている場合とで分類されてもよい。

次に、パケット種別と、無線輻輳状態とに応じて、処理する動作が判断テーブル１３３で判断されることにより、パケットの送受信の制御が決定される詳細例について説明する。パケット送信動作としては、例えば、設定した送信遅延時間に応じて送信する動作と、送信せずに廃棄する動作とに分類される。このうち、判断テーブル１３３では、送信遅延時間が設定されたり、廃棄する動作が設定されたりする。送信遅延時間は、例えば、送信遅延小、送信遅延中、及び送信遅延大というように３段階の時間が設定される。

具体的には、パケットを送信する際、優先度が最優先であって、無線輻輳状態が通常という状態である場合、パケットを送信遅延なしで送信する動作が決定される。パケットを送信する際、優先度が最優先であって、無線輻輳状態がレベル中という状態である場合、パケットを送信遅延小で送信する動作が決定される。パケットを送信する際、優先度が最優先であって、無線輻輳状態がレベル高という状態である場合、パケットを送信遅延中で送信する動作が決定される。

つまり、パケットに付与される優先度が最優先であれば、なるべく送信遅延を行わずにそのパケットを送信する動作が決定されるため、無線輻輳状態に応じて送信遅延が決定されたとしても、後述する他の動作の場合と比べて送信遅延大でそのパケットを送信する動作が決定されないようになっている。

また、パケットを送信する際、優先度が優先であって、無線輻輳状態が通常という状態である場合、パケットを送信遅延小で送信する動作が決定される。パケットを送信する際、優先度が優先であって、無線輻輳状態がレベル中という状態である場合、パケットを送信遅延中で送信する動作が決定される。パケットを送信する際、優先度が優先であって、無線輻輳状態がレベル高という状態である場合、パケットを送信遅延大で送信する動作が決定される。

つまり、パケットに付与される優先度が優先である場合には、送信遅延を設定してでもそのパケットを目的地まで送信する動作が決定される。

また、パケットを送信する際、優先度が通常であって、無線輻輳状態が通常という状態である場合、パケットを送信遅延中で送信する動作が決定される。パケットを送信する際、優先度が通常であって、無線輻輳状態がレベル中という状態である場合、パケットを送信遅延大で送信する動作が決定される。パケットを送信する際、優先度が通常であって、無線輻輳状態がレベル高という状態である場合、パケットを廃棄する動作が決定される。

つまり、パケットに付与される優先度が通常であって、無線媒体６１の輻輳状態の解消に時間がかかりそうな場合には、そのパケットを廃棄する動作が決定される。

また、パケットを送信する際、優先度が非優先であって、無線輻輳状態が通常という状態である場合、パケットを送信遅延大で送信する動作が決定される。パケットを送信する際、優先度が非優先であって、無線輻輳状態がレベル中という状態である場合、パケットを廃棄する動作が決定される。パケットを送信する際、優先度が非優先であって、無線輻輳状態がレベル高という状態である場合、パケットを廃棄する動作が決定される。

つまり、パケットに付与される優先度が非優先であれば、なるべく他のパケットに無線媒体６１を利用させるために、無線輻輳状態に応じて送信遅延が決定されたとしても、上述した他の場合と比べてパケットを廃棄する動作が決定されやすくなっており、送信遅延時間が設定される場合には、最も時間を要する送信遅延大でパケットを送信する動作が決定されるようになっている。

なお、上記で説明した送信遅延小、送信遅延中、及び送信遅延大というのは一例であって、特にこれに限定されない。要するに、送信するパケットに付与される優先度と、無線輻輳状態とに応じて、パケットの送信を遅延する時間が設定されればよい。つまり、本発明の目的は、特定の無線センサ１１にトラヒックが集中する状態を回避させることにあるため、無線媒体６１が輻輳状態である場合には、無線輻輳状態に応じて、パケットの送信を遅延させればよい。これにより、パケットの優先度だけでパケットの送信動作を制御していた場合に比べ、無線輻輳状態を考慮してパケットの送信動作が実行されるため、特定の無線センサ１１にトラヒックが集中する状態は回避されるのである。

つまり、無線通信システム１は、現在の無線媒体６１の使用状況に応じて動的にパケットの送信動作を制御するため、特定の無線センサ１１にトラヒックが集中しそうなときには、パケットの送信を遅延又は廃棄する制御をすることにより、特定の無線センサ１１にトラヒックが集中する状態を回避することができる。

なお、パケット種別が設定されるタイミングについては特に限定されないが、例えば、パケット種別は、パケットを送信する場合には、無線センサ１１がパケットを送信する動作に移行する前又はその最中に優先度が設定されればよい。つまり、パケット種別は、パケットを送信するときまでに設定されていればよい。

次に、上記で概要について説明した無線回線使用量に応じて図９で示した無線輻輳状態を決定する処理例を図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態１における無線輻輳状態の状態遷移の一例を示す図である。

この動作の前提として、図１０に示すように、無線輻輳状態がレベル中という状態であることを設定するか否かを判定する閾値としてレベル中設定閾値が設定され、無線輻輳状態がレベル高という状態であることを設定するか否かを判定する閾値としてレベル高設定閾値が設定されている。

また、この動作の前提として、図１０に示すように、無線輻輳状態がレベル中という状態であることを解除するか否かを判定する閾値としてレベル中解除閾値が設定され、無線輻輳状態がレベル高という状態であることを解除するか否かを判定する閾値としてレベル高解除閾値が設定されている。

また、レベル中設定閾値、レベル高設定閾値、レベル中解除閾値、及びレベル高解除閾値のそれぞれが、無線回線使用量と比較されることにより、無線輻輳状態が判定されるロジックとなっており、無線輻輳状態は、第１状態としての通常という状態と、第２状態としてのレベル中という状態と、第３状態としてのレベル高という状態との何れかに遷移される動作構成となっている。

具体的には、無線輻輳状態がレベル中という状態の判定として、レベル中設定閾値と、レベル中解除閾値とが設けられ、無線輻輳状態がレベル高という状態の判定として、レベル高設定閾値と、レベル高解除閾値とが設けられているため、各種状態を細かく判定することが可能となっている。

次に、無線輻輳状態が、第１状態、第２状態、第３状態、第２状態、及び第１状態という順に状態遷移する一例について説明する。

（第１状態）
無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル中設定閾値を超えたか否かを判定する。無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル中設定閾値を超えた場合、第１状態から第２状態に遷移する。つまり、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル中設定閾値を超えた場合、無線輻輳状態が、通常という状態からレベル中という状態に遷移する。一方、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル中設定閾値を超えない場合、第１状態を維持する。つまり、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル中設定閾値を超えない場合、通常という状態を維持する。

（第２状態）
無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル高設定閾値を超えたか否かを判定する。無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル高設定閾値を超えた場合、第２状態から第３状態に遷移する。つまり、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル高設定閾値を超えた場合、無線輻輳状態が、レベル中という状態からレベル高という状態に遷移する。一方、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル高設定閾値を超えない場合、第２状態を維持する。つまり、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル高設定閾値を超えない場合、レベル中という状態を維持する。

（第３状態）
無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル高解除閾値を下回ったか否かを判定する。無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル高解除閾値を下回った場合、第３状態から第２状態に遷移する。つまり、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル高解除閾値を下回った場合、無線輻輳状態が、レベル高という状態からレベル中という状態に遷移する。一方、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル高解除閾値を下回らない場合、第３状態を維持する。つまり、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル高解除閾値を下回らない場合、レベル高という状態を維持する。

（第２状態）
無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル中解除閾値を下回ったか否かを判定する。無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル中解除閾値を下回った場合、第２状態から第１状態へ遷移する。つまり、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル中解除閾値を下回った場合、無線輻輳状態が、レベル中という状態から通常という状態に遷移する。一方、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル中解除閾値を下回らない場合、第２状態を維持する。つまり、無線センサ１１は、無線回線使用量がレベル中解除閾値を下回らない場合、レベル中という状態を維持する。

（第１状態）
無線センサ１１は、上記と同様の処理を繰り返し実行する。

なお、無線回線使用量は、パケット送信数に基づいて求められている。つまり、パケットが送信されるにつれ、無線媒体６１の使用状況が増していくことから、パケット送信数と、無線回線を使用した量との間に一定の相関関係があることとなる。よって、無線センサ１１は、パケット送信数から無線回線使用量を定量的に推定できることとなる。つまり、無線通信システム１は、上記で説明したようなパケット送受信情報１３２を生成していくことにより、無線回線使用量を推定することができる。

次に、パケット送受信情報１３２の詳細な構成例について図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態１におけるパケット送受信情報１３２の一例を示す図である。図１１に示すように、パケット送受信情報１３２は、パケット種別が、送信パケット数と、受信パケット数とに分類されるものであって、時刻と、送信パケット数及び受信パケット数とが紐付けされたデータ構成となっている。

具体的には、時刻が単位時間、例えば、１分ごとに設定され、単位時間ごとの送信パケット数及び受信パケット数が格納されている。例えば、時刻が１０時１０分のとき、送信パケット数が２０であって、受信パケット数が３０である。例えば、時刻が１０時１１分のとき、送信パケット数が２５であって、受信パケット数が４５である。

なお、これらの数値例及び単位時間は一例であって、特にこれらに限定されない。例えば、急峻なパケット量の変動を格納する場合には、単位時間をさらに短く、例えば、３０秒に設定すればよい。また、例えば、長期的なパケット量の変動傾向を把握する場合には、単位時間をさらに長く、例えば、５分に設定すればよい。

このようなパケット送受信情報１３２を用いることにより、上記で説明した無線回線使用量が演算される。次に、無線回線使用量の演算例について図１２を用いて説明する。図１２は、本発明の実施の形態１における無線センサ１１の制御例のうち、無線回線使用量演算処理の動作を説明するフローチャートである。

（ステップＳ３１）
無線センサ１１は、通信状況に基づいて１パケットの送信時間を求める。具体的には、それぞれの無線センサ１１は、無線通信を行う過程で情報格納部８４に蓄積されたパケット送受信情報１３２から無線媒体６１の輻輳状態を判断するように設定されている。また、無線センサ１１は、パケットの送信総和時間を無線回線使用量として用いることで、無線媒体６１の輻輳状態を判断する。

よって、無線センサ１１は、蓄積されたパケット送受信情報１３２から送信総和時間を算出する必要がある。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４で規定されるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、１パケットがヘッダ情報込みで１２７ｂｙｔｅ、すなわち、１２７×８＝１０１６ｂｉｔ単位でやり取りを行う。つまり、上記の一例では、無線センサ１１は、通信状況がＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を用いた通信であれば、１パケットの送信時間として、１２７ｂｙｔｅ（１０１６ｂｉｔ）を要する。

（ステップＳ３２）
無線センサ１１は、送信パケット数を求める。例えば、無線センサ１１が、単位時間当たりの送信パケット数として１０００パケットを取得したと想定したとする。この場合、無線センサ１１は、送信パケット数を求めた結果、１０００パケットの送信パケット数を求めたこととなる。

（ステップＳ３３）
無線センサ１１は、パケットの送信総和時間を求める。無線センサ１１は、例えば、２５０ｋｂｐｓのデータレートで通信する場合には、１パケットの送信時間は、１２７ｂｙｔｅ（１０１６ｂｉｔ）／２５００００（２５０ｋｂｐｓ）＝０．００４０６４ｓ（４．０６４ｍｓ）となる。よって、上記で説明したように、例えば、単位時間当たり１０００パケットのパケット送信数であれば、１０００パケットの送信総和時間は、（１２７ｂｙｔｅ（１０１６ｂｉｔ）×１０００）／２５００００（２５０ｋｂｐｓ）＝４．０６４ｓ（４０６４ｍｓ）となる。なお、最大で２５０ｋｂｐｓとなるようなデータレートは、通信を実施する地域等によって相違する。

なお、詳細については以降で後述するが、無線センサ１１は、単位時間における送信総和時間の割合の判断基準を例えば１０％として処理する。このように判断基準を１０％とすることは、例えば、一般社団法人電波産業会により日本国の国内規格となっている“ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ１０８”で規定されているものである。

よって、判断基準は１０％でなくてもよい。例えば、８％等のように１０％以下の判断基準が設定されれば、さらに厳しい輻輳状態の判断が実行されることとなる。そこで、例えば、無線センサ１１のうち、無線中継センサ５１は、通信する子無線センサ５３が予め設定された数以上か否かを識別し、予め設定された数以上の場合、判断基準を１０％以下、例えば、８％と自動設定してもよい。この場合、無線中継センサ５１は、入手している無線ネットワークトポロジ情報１３１から子無線センサ５３の数を把握し、予め設定された数以上か否かを識別する。

これにより、無線中継センサ５１は、当初予定していた数以上の子無線センサ５３と無線通信することになったとしても、輻輳状態の判断基準を当初予定していた場合よりも厳しく判断することになるため、特定の無線センサ１１、例えば、特定の無線中継センサ５１にトラヒックが集中する状態を回避することができる。

次に、無線回線使用量として求めたパケットの送信送話時間と、無線輻輳状態との関係について詳細に説明する。上記で説明したように、無線センサ１１が、１０００パケットの送信総和時間として４．０６４ｓを求めたと想定する。この場合、１０００パケットが１分間の送信パケット数であると想定している。よって、送信パケット数だけでなく受信パケット数も含めて全体的に輻輳状態の判断を求める処理を捉えた場合、１分ごとの送受信パケット数に基づいて輻輳状態を判断するため、単位時間を１分、すなわち、６０ｓと想定する。

また、上記で説明した判断基準を用いることとすれば、単位時間当たりの送信総和時間が１０％を超える場合には輻輳状態と判断し、単位時間当たりの送信総和時間が１０％以下の場合には非輻輳状態と判断することになる。このように想定すると、単位時間が１分（６０ｓ）の１０％は６秒（６ｓ）となるため、送信総和時間が６秒を超える場合には輻輳状態と判断し、送信総和時間が６秒以下の場合には非輻輳状態と判断することができることとなる。

つまり、上記の一例の場合における１０００パケットを送信した無線センサ１１は、単位時間当たりの送信総和時間が６秒以下、つまり、送信総和時間４．０６４ｓ＜単位時間１分（６０ｓ）の１０％の６秒（６ｓ）となるため、非輻輳状態と判断する。

また、上記で説明したように、輻輳状態は、３段階、例えば、通常という状態、レベル中という状態、及びレベル高という状態で輻輳レベルが判断されている。例えば、送信総和時間が１０％を超えた場合をレベル高という状態に対応させ、送信総和時間が８％を超えて１０％以下の場合をレベル中という状態に対応させ、送信総和時間が０％を超えて８％以下の場合を通常という状態に対応させたと想定する。

この場合、単位時間１分（６０ｓ）の１０％である６秒（６ｓ）を超えた場合をレベル高という状態に対応させたことになり、単位時間１分（６０ｓ）の８％である４．８秒（４．８ｓ）を超えて１０％である６秒（６ｓ）以下の場合をレベル中という状態に対応させたことになり、単位時間１分（６０ｓ）の０％である０秒（０ｓ）を超えて８％である４．８秒（４．８ｓ）以下の場合を通常という状態に対応させたことになる。

このようにすれば、１０００パケットの送信総和時間が４．０６４ｓの場合は、無線センサ１１は、送信総和時間が０％以上８％以下に合致すると判断できるため、輻輳状態が通常という状態と判断することができる。

なお、上記の説明では、無線センサ１１は、送信総和時間が１０％を超える場合で輻輳状態であり、１０％以下の場合に非輻輳状態であると判断する一例について説明した。これによると、通常という状態は、非輻輳状態に対応し、レベル中という状態は、非輻輳状態に対応し、レベル高という状態は、輻輳状態に対応することになる。

つまり、無線センサ１１は、輻輳状態が通常という状態の場合、パケット送信については最低限の優先制御を行うこととなる。無線センサ１１は、輻輳状態がレベル中という状態の場合、輻輳状態がレベル高に至らないようにするために接続拒否１５７をして送信パケット数を減らし、送信遅延を実行する優先制御を行うこととなる。無線センサ１１は、輻輳状態がレベル高という状態の場合、非輻輳状態、つまり、通常という状態又はレベル中という状態、すなわち、送信総和時間が１０％以下となるように接続拒否１５７をして送信パケット数をさらに減らし、さらに送信遅延を実行する優先制御を行うこととなる。

これにより、輻輳制御という観点で捉えるとすれば、無線センサ１１は、最低限の優先制御を基礎状態として、基礎状態において接続拒否１５７をして送信パケット数を減らすように制御する第１の輻輳制御と、基礎状態又は第１の輻輳制御をした状態において接続拒否１５７をして第１の輻輳制御以上に送信パケット数を減らして送信遅延するような第２の輻輳制御と、を行うこととなる。

換言すれば、無線センサ１１は、非輻輳状態であって輻輳状態となりそうな場合には、第１の輻輳制御を行い、輻輳状態となった場合には、第２の輻輳制御を行うことになるので、２段階で輻輳制御を行うこととなる。

なお、無線センサ１１は、送信遅延の制御については、例えば、０．００２ｓ（２ｍｓ）、０．０５ｓ（５０ｍｓ）、０．１ｓ（１００ｍｓ）及び０．４ｓ（４００ｍｓ）等の予め設定された時間だけ遅延するようにパケットを送信してもよい。

このような予め設定された時間として、無線センサ１１のうち、例えば、無線中継センサ５１の初期動作、つまり、通電後に無線通信可能とする動作に必要な時間が設定されてもよい。

また、このような予め設定された時間として、１パケットの送信時間、例えば、０．００４０６４ｓ（４．０６４ｍｓ）だけ遅延するように制御されてもよい。また、１パケットの送信時間を基礎として予め設定されたＮ倍（例えば、Ｎは自然数）の時間、例えば、２倍となる時間、０．００４０６４×２＝０，００８１２８ｓ（８．１２８ｍｓ）だけ遅延するようにしてもよい。

なお、送信総和時間とは、ここでは、パケットを送信するために費やした総時間である。また、上記で説明したように、単位時間における送信総和時間の割合から輻輳状態の判断が実行されている。一方、パケットを受信するために費やした総時間を含めて送受信総和時間を求め、送受信総和時間を用いて輻輳状態の判断が実行された場合、さらに厳しい輻輳状態の判断が実行されるようになる。

例えば、送信パケット数が２０であって、受信パケット数が３０である場合には、送受信パケット数の合算で計算すると、送受信総和時間は０．０２５４ｓ（２５．４ｍｓ）となる。この場合、仮に送信パケット数で同様の計算を行えば、送信総和時間は０．０１０１６ｓ（１０．１６ｍｓ）となるため、両者は相違している。つまり、無線センサ１１は、輻輳状態を厳しく判断するか否かに応じて、輻輳状態の判断に用いるパラメータを送受信総和時間又は送信総和時間に切り替えることができる。

上記で説明した無線回線使用量は、無線輻輳情報１３４として情報格納部８４に格納される。次に、無線輻輳情報１３４の詳細な構成例について図１３を用いて説明する。図１３は、本発明の実施の形態１における無線輻輳情報１３４の一例を示す図である。無線輻輳情報１３４は、無線センサ種別と、無線センサ状態とで構成される。無線センサ種別は、例えば、子無線センサ５３、無線中継センサ５１、及び親無線センサ４１である。無線センサ状態は、例えば、無線運用状態と、無線輻輳状態とに分類される。無線運用状態は、例えば、無線センサ１１が運用中であるか否かで分類される。無線輻輳状態は、例えば、通常という状態、レベル中という状態、及びレベル高という状態で分類される。

図１３に示す一例においては、無線センサ種別が子無線センサ５３の場合、無線運用状態は運用中であって、無線輻輳状態は通常という状態となっている。また、無線センサ種別が無線中継センサ５１の場合、無線運用状態は運用中であって、無線輻輳状態はレベル中という状態となっている。

図１４は、本発明の実施の形態１における無線通信システム１の制御例を説明する動作シーケンスである。まず、無線通信システム１の適用箇所の一例について説明する。無線通信では、無線送信の際、キャリアセンス（ＣＳ：Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ）をすることにより、無線チャネルの使用状況が確認される。なお、以降の説明において、キャリアセンスをＣＳと称することとする。

無線通信における無線送信の際、ＣＳ時間が短い無線通信局、つまり、短ＣＳ局と、ＣＳ時間が長い無線通信局、つまり、長ＣＳ局とが混在する無線通信環境も想定される。この場合、短ＣＳ局は、長ＣＳ局に比べ、送信機会が多くなる。例えば、ＣＳ時間が１２８μｓ以上となる短ＣＳ局と、ＣＳ時間が５ｍｓ以上となる長ＣＳ局とが混在する無線通信環境の場合、ＣＳ時間が１２８μｓとなる短ＣＳ局が輻輳状態となる可能性が高くなる。そこで、実施の形態１が短ＣＳ局に適用されることにより、例えば、無線中継センサ５１は自機が短ＣＳ局又は長ＣＳ局の何れであるかを識別し、短ＣＳ局と識別された場合に本実施の形態１の機能が実行されれば、特定の無線センサ１１にトラヒックが集中する状態を回避することができる。なお、この場合、無線中継センサ５１は、無線中継センサとしての動作を開始する前（例えば休眠していた無線センサ１１が起動し動作を始めようとする前や無線中継センサ５１が無線中継の動作を始めようとする前等）に、自機が含む情報（ファームウェアや設定項目等）をチェックして自機が短ＣＳ局又は長ＣＳ局の何れであるかを識別する。

次に、図１４に示す動作シーケンスの前提条件とそれぞれの事例の概要を説明する。ゲートウェイ装置３１、親無線センサ４１、無線中継センサ５１＿１、子無線センサ５３＿２、及び子無線センサ５３＿１のそれぞれは、既に無線媒体６１又はシリアル６３で通信が行える状態として動作し、動作中のそれぞれの無線センサ１１は、それぞれの無線センサ１１がどのように無線接続しているかの無線接続構成、すなわち、無線ネットワークトポロジ情報１３１を予め入手していると想定する。

第１事例は、無線輻輳状態が通常という状態であって、子無線センサ５３＿２がゲートウェイ装置３１に向けて非優先パケット１５１を送信しようとした場合の動作シーケンスである。第２事例は、無線輻輳状態がレベル中という状態に遷移してあって、子無線センサ５３＿２が親無線センサ４１に向けて非優先パケット１５３を送信しようとした場合の動作シーケンスである。第３事例は、無線輻輳状態がレベル中という状態であって、子無線センサ５３＿１が無線中継センサ５１＿１に新規接続１５５の要求を送信した場合の動作シーケンスである。第４事例は、無線輻輳状態のレベル中という状態が解除され、通常という状態に遷移したときの動作シーケンスである。

第１事例の一連の動作の結果、無線輻輳状態がレベル中という状態となり、第２事例は、無線輻輳状態がレベル中という状態で非優先パケット１５３を送信する動作であり、第３事例は、無線輻輳状態がレベル中という状態で新規接続１５５を試みる動作であり、第４事例は、第１事例〜第３事例を経た結果、無線輻輳状態が通常という状態に戻ったときの動作である。次に、各事例について順を追って説明する。

（第１事例）
（ステップＳ５１）
子無線センサ５３＿２は、判断テーブル１３３を用いることにより、非優先パケット１５１の送信可否及び送信遅延時間を判断する。具体的には、子無線センサ５３＿２は、非優先パケット１５１を送信する経路上に無線輻輳状態がレベル中という状態以上である装置が存在するか否かをパケットの優先度を考慮して判断する。この場合の経路は、無線中継センサ５１＿１及び親無線センサ４１が対応するが、子無線センサ５３＿２は、このような経路を、予め入手している無線ネットワークトポロジ情報１３１に基づいて判断する。

また、無線輻輳情報１３４は、情報格納部８４＿３に格納されているため、子無線センサ５３＿２は、情報格納部８４＿３から無線輻輳情報１３４を取得し、無線輻輳状態がレベル中という状態以上である装置が存在するか否かを判断する。ここで、非優先パケット１５１の優先度は非優先となっていると想定する。

次に、子無線センサ５３＿２は、判断テーブル１３３に基づいて、非優先パケット１５１を、優先度が非優先であって、送信可能で送信遅延大と判断する。送信遅延大とは、パケット送信又は再送までの時間の送信タイミングが最も遅延される場合に対応する。次に、子無線センサ５３＿２は、送信遅延大で設定された遅延時間が経過した後、非優先パケット１５１を送信する。

次に、子無線センサ５３＿２は、非優先パケット１５１を送信後、情報格納部８４＿３に無線送信した送信パケット数をパケット送受信情報１３２＿３として単位時間ごとに記憶する。

また、無線中継センサ５１＿１が非優先パケット１５１を受信した場合、無線中継センサ５１＿１は、情報格納部８４＿２に無線受信した受信パケット数をパケット送受信情報１３２＿２として単位時間ごとに記憶する。また、親無線センサ４１が非優先パケット１５１を受信した場合、親無線センサ４１は、情報格納部８４＿１に無線受信した受信パケット数をパケット送受信情報１３２＿１として単位時間ごとに記憶する。

このようにして、バケツリレー方式により、子無線センサ５３＿２から出発した非優先パケット１５１がゲートウェイ装置３１に届けられる。

このようにして、通信経路上となったそれぞれの無線センサ１１は、常に情報格納部８４にパケット送受信情報１３２が蓄積されるため、自機の無線輻輳状態を判断することができる。例えば、無線中継センサ５１が自機の情報格納部８４＿２から各種必要な情報を取得することにより、単位時間当たりの無線回線使用量を上記で説明したように算出する。

ここで、無線中継センサ５１＿１は、自機の無線回線使用量がレベル中という状態を超えたと判断した場合、無線輻輳状態がレベル中という状態に遷移する。無線中継センサ５１＿１は、このとき同時に自機の輻輳状態が遷移したことを無線輻輳状態通知メッセージで、無線通信システム１内にあるそれぞれの無線センサ１１にマルチキャストパケットにて送信する。

具体的には、無線中継センサ５１＿１は、無線輻輳状態通知（レベル中）１６１という内容を無線輻輳状態通知メッセージに組み込み、パケット種別を最優先にして子無線センサ５３＿２に送信する。また、無線中継センサ５１＿１は、無線輻輳状態通知（レベル中）１６３という内容を無線輻輳状態通知メッセージに組み込み、パケット種別を最優先にして親無線センサ４１に送信する。

子無線センサ５３＿２は、無線輻輳状態通知（レベル中）１６１を受信した場合、情報格納部８４＿３に記憶する。また、親無線センサ４１は、無線輻輳状態通知（レベル中）１６３を受信した場合、情報格納部８４＿１に記憶する。

なお、ここでのマルチキャスト対象は、無線通信システム１内で相互に無線通信を行うことが可能になっている装置であり、動的に後から無線通信システム１にネットワークに参加した装置を含んでもよい。そして、無線輻輳状態通知メッセージを送信することになった無線センサ１１には、無線通信システム１内において、最優先でパケットを送信する権利、つまり、送信権が付与されることとなる。

なお、上記の説明は、子無線センサ５３＿２及び親無線センサ４１に無線輻輳状態通知メッセージが送信される一例であるが、マルチキャスト対象は、それ以外の装置も対象となっている。例えば、上記での説明は省略したが、無線中継センサ５１＿２、子無線センサ５３＿１、子無線センサ５３＿３、及び子無線センサ５３＿４も無線中継センサ５１＿１と相互に無線通信を行うことが可能になっている状態であれば、無線中継センサ５１＿１から無線輻輳状態通知メッセージが送信される。

（第２事例）
（ステップＳ５２）
子無線センサ５３＿２は、判断テーブル１３３を用いることにより、非優先パケット１５３の送信可否及び送信遅延時間を判断する。具体的には、子無線センサ５３＿２は、非優先パケット１５３を送信する経路上に無線輻輳状態がレベル中という状態以上である装置が存在するか否かをパケットの優先度を考慮して判断する。この場合の経路は、無線中継センサ５１＿１が対応するが、子無線センサ５３＿２は、このような経路を、予め入手している無線ネットワークトポロジ情報１３１に基づいて判断する。

また、無線輻輳情報１３４は、情報格納部８４＿３に格納されているため、子無線センサ５３＿２は、情報格納部８４＿３から無線輻輳情報１３４を取得し、無線輻輳状態がレベル中という状態以上である装置が存在するか否かを判断する。ここで、非優先パケット１５１の優先度は非優先となっていると想定する。次に、子無線センサ５３＿２は、優先度が非優先であって、経路上に無線輻輳状態がレベル中という状態以上である装置が存在するため、判断テーブル１３３に基づいて、送信しようとしている非優先パケット１５３は破棄するものと判断する。

（第３事例）
（ステップＳ５６）
子無線センサ５３＿１は、無線中継センサ５１＿１に新規接続１５５の要求を送信する。無線中継センサ５１＿１は、判断テーブル１３３を用いることにより、新規接続１５５の要求に対し、受信の許可及び受信の拒否の何れか一方を判断する。具体的には、無線中継センサ５１＿１は、新規接続１５５の要求が送信される経路上に無線輻輳状態がレベル中という状態以上である装置が存在するか否かを考慮して判断する。この場合の経路は、無線中継センサ５１＿１及び親無線センサ４１が対応するが、子無線センサ５３＿１は、このような経路を、予め入手している無線ネットワークトポロジ情報１３１に基づいて判断する。

また、無線輻輳情報１３４は、情報格納部８４＿２に格納されているため、無線中継センサ５１＿１は、情報格納部８４＿２から無線輻輳情報１３４を取得し、無線輻輳状態がレベル中という状態以上である装置が存在するか否かを判断する。次に、無線中継センサ５１＿１は、経路上に無線輻輳状態がレベル中という状態以上である装置が存在するため、判断テーブル１３３に基づいて、新規接続１５５の応答として、接続拒否１５７を子無線センサ５３＿１に送信することにより、子無線センサ５３＿１の新規の接続動作を規制する。次に、子無線センサ５３＿１は、別の無線中継センサ５１、例えば、無線中継センサ５１＿２又は親無線センサ４１に接続を試みる。

つまり、子無線センサ５３＿１は、無線中継センサ５１＿１に新規接続１５５の要求を試みた結果、接続拒否１５７が返答される。次に、子無線センサ５３＿１は、無線中継センサ５１＿１から接続拒否１５７が返答されたので、別の無線中継センサ５１に再接続を試みる。具体的には、子無線センサ５３＿１は、経路切替機能により、無線中継センサ５１＿１とは異なる無線中継センサ５１を検索する。子無線センサ５３＿１は、検索の結果、発見した無線中継センサ５１に対し新規接続１５５を試みる。

なお、子無線センサ５３＿１は、経路切替機能を用いることにより、周波数切替を行い、無線中継センサ５１＿１で接続拒否１５７が返答されたときに用いた周波数とは異なる周波数で新規接続１５５を試みてもよい。これにより、子無線センサ５３＿１は、別の周波数帯域で新規接続１５５の要求を試みることができる。このようにすることで、子無線センサ５３＿１は、同一周波数帯域でのさらなる輻輳状態を回避することができる。

（第４事例）
（ステップＳ５９）
第４事例は、無線輻輳状態がレベル中という状態から解除される動作である。具体的には、無線中継センサ５１＿１は、情報格納部８４＿２から各種必要な情報を取得し、単位時間当たりの無線回線使用量を求め、自機の無線回線使用量がレベル中解除閾値を下回ったと判断した場合、無線輻輳状態が通常という状態に遷移する。

無線中継センサ５１＿１は、このとき同時に自機の輻輳状態が遷移したことを無線輻輳状態通知メッセージで、無線通信システム１内にあるそれぞれの無線センサ１１にマルチキャストパケットにて送信する。

具体的には、無線中継センサ５１＿１は、無線輻輳状態通知（通常）１６５という内容を無線輻輳状態通知メッセージに組み込み、パケット種別を最優先にして子無線センサ５３＿２に送信する。また、無線中継センサ５１＿１は、無線輻輳状態通知（通常）１６７という内容を無線輻輳状態通知メッセージに組み込み、パケット種別を最優先にして親無線センサ４１に送信する。

子無線センサ５３＿２は、無線輻輳状態通知（通常）１６５を受信した場合、情報格納部８４＿３に記憶する。また、親無線センサ４１は、無線輻輳状態通知（通常）１６７を受信した場合、情報格納部８４＿１に記憶する。

なお、ここでのマルチキャスト対象は、無線通信システム１内で相互に無線通信を行うことが可能になっている装置であり、動的に後から無線通信システム１にネットワークに参加した装置を含んでもよい。

なお、上記の説明は、子無線センサ５３＿２及び親無線センサ４１に無線輻輳状態通知メッセージが送信される一例であるが、マルチキャスト対象は、それ以外の装置も対象となっている。例えば、上記での説明は省略したが、無線中継センサ５１＿２、子無線センサ５３＿１、子無線センサ５３＿３、及び子無線センサ５３＿４も無線中継センサ５１＿１と相互に無線通信を行うことが可能になっている状態であれば、無線中継センサ５１＿１から無線輻輳状態通知メッセージが送信される。

このように、それぞれの無線センサ１１が無線輻輳状態を共有し、共有している無線輻輳状態と、パケットの優先度とを考慮することでパケットの送信可否と、新たな接続可否とを制御する。そして、それぞれの無線センサ１１は、パケットを送信する場合には送信遅延時間を決定する。

これにより、無線輻輳状態がレベル中という状態以上である場合、つまり、無線媒体６１が輻輳状態である場合であっても、特定の無線センサ１１へのトラヒック流入を低減させることができ、条件によっては特定の無線センサ１１へのトラヒック流入を最低限にすることができる。

この結果、無線媒体６１を用いた無線回線の品質劣化の改善をすることができる。さらに、無線センサ１１に設定される条件によっては、日本国の国内規格となっている“ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ１０８”で規定されている“送信総和時間を１０％以下に制限する”という点についても実行することができる。

換言すれば、それぞれの無線センサ１１は、自機のトラヒック状況がどの程度かを把握することができると共に、自機のトラヒック状況を無線通信システム１内のそれぞれの無線センサ１１に共有させることができる。また、それぞれの無線センサ１１が送信するパケットの優先度と、送信経路上に輻輳状態となっている装置の有無と、に基づいて、パケットの送信可否と、パケットの送信遅延時間とを決定することができる。さらに、無線センサ１１のうち、接続要求を受信した装置は、送信経路上に輻輳状態となっている装置の有無に基づいて、接続可否を判断することができる。

したがって、無線通信システム１は、トラヒックが一箇所に集中する状態を回避することができる。これにより、無線通信システム１は、トラヒックが分散されるため、トラヒックが集中した場合に生じる無線回線の品質劣化を改善することができる。

図１５は、本発明の実施の形態１における無線通信システム１の制御例のうち、無線輻輳状態に応じてパケットの送信を制御する動作を説明するフローチャートである。なお、図１５に示す動作の一例は、判断テーブル１３３のうち、パケット種別を、非優先であるか否かに応じて判断し、無線輻輳状態を、通常であるか否かに応じて判断する処理である。

よって、図１５に示す動作の一例は、判断テーブル１３３の全ての場合についての一例ではなく、判断テーブル１３３の一部の項目に基づいてパケットの送信を制御するものとなっている。つまり、パケットの送信を制御するには、パケット種別と、無線輻輳状態とに応じてパケットの送信を判断すればよく、全てのパケット種別と、全ての無線輻輳状態とまでが判断されなくてもよい。

なお、始めから送信するパケット種別が１つに限定されてあれば、パケット種別を判断する動作を省略することができ、その場合には、無線輻輳状態の判断だけでパケットの送信を制御することができる。

ここで、輻輳フラグは、無線媒体６１が輻輳状態であるか否かを示すものである。また、輻輳フラグのデフォルト値は０であると想定する。また、非優先フラグは、送信するパケットの優先度が非優先であるか否かを示すものである。また、非優先フラグのデフォルト値は０であると想定する。なお、送信するパケットの優先度は、ステップＳ８５の処理及びステップＳ９２の処理に移行するまでには、付与されるものと想定する。ここで、付与される優先度は、最低限、非優先であるか否かが判定されるものであればよい。

また、ステップＳ１０３の無線回線使用量演算処理は、図１２で上述した処理を示すものとする。また、ステップＳ１０４の無線輻輳状態遷移処理は、図１０で上述した処理を示すものとする。

（ステップＳ８１）
子無線センサ５３は、パケットの送信を準備するか否かを判定する。子無線センサ５３は、パケットの送信を準備する場合、ステップＳ８２に進む。一方、子無線センサ５３は、パケットの送信を準備しない場合、ステップＳ８１に戻る。

（ステップＳ８２）
子無線センサ５３は、無線ネットワークトポロジ情報１３１を取得する。

（ステップＳ８３）
子無線センサ５３は、パケットを送信する経路上に無線輻輳状態がレベル中以上の装置が存在するか否かを判定する。子無線センサ５３は、パケットを送信する経路上に無線輻輳状態がレベル中以上の装置が存在する場合、ステップＳ９１に進む。一方、子無線センサ５３は、パケットを送信する経路上に無線輻輳状態がレベル中以上の装置が存在しない場合、ステップＳ８４に進む。

（ステップＳ８４）
子無線センサ５３は、輻輳フラグを０に設定する。

（ステップＳ８５）
子無線センサ５３は、送信するパケットが非優先であるか否かを判定する。子無線センサ５３は、送信するパケットが非優先である場合、ステップＳ８６に進む。一方、子無線センサ５３は、送信するパケットが非優先でない場合、ステップＳ８７に進む。

（ステップＳ８６）
子無線センサ５３は、非優先フラグを１に設定する。

（ステップＳ８７）
子無線センサ５３は、非優先フラグが１であるか否かを判定する。子無線センサ５３は、非優先フラグが１である場合、ステップＳ８８に進む。一方、子無線センサ５３は、非優先フラグが１でない場合、ステップＳ９６に進む。

（ステップＳ８８）
子無線センサ５３は、パケットが送信可能であって送信遅延大であると判断する。

（ステップＳ８９）
子無線センサ５３は、パケットを送信する。具体的には、子無線センサ５３は、パケットを送信遅延大で送信する。

（ステップＳ９０）
子無線センサ５３は、送信したパケット数を単位時間ごとに記憶し、ステップＳ８１に戻る。

（ステップＳ９１）
子無線センサ５３は、輻輳フラグを１に設定する。

（ステップＳ９２）
子無線センサ５３は、送信するパケットが非優先であるか否かを判定する。子無線センサ５３は、送信するパケットが非優先である場合、ステップＳ９３に進む。一方、子無線センサ５３は、送信するパケットが非優先でない場合、ステップＳ９４に進む。

（ステップＳ９３）
子無線センサ５３は、非優先フラグを１に設定する。

（ステップＳ９４）
子無線センサ５３は、非優先フラグが１であるか否かを判定する。子無線センサ５３は、非優先フラグが１である場合、ステップＳ９５に進む。一方、子無線センサ５３は、非優先フラグが１でない場合、ステップＳ９７に進む。

（ステップＳ９５）
子無線センサ５３は、送信するパケットを廃棄する。つまり、子無線センサ５３は、優先度が非優先であるパケットを送信しない。これにより、子無線センサ５３は、トラヒックの混雑の解消を試みる。

（ステップＳ９６）
子無線センサ５３は、輻輳フラグが０であって非優先フラグが０である場合に対応する処理を実行し、ステップＳ８１に戻る。例えば、子無線センサ５３は、判断テーブル１３３を用いることにより、無線輻輳状態が通常という状態であって、非優先でない場合の処理のうち、該当する動作を決定する。

（ステップＳ９７）
子無線センサ５３は、輻輳フラグが１であって非優先フラグが０である場合に対応する処理を実行し、ステップＳ８１に戻る。例えば、子無線センサ５３は、判断テーブル１３３を用いることにより、無線輻輳状態がレベル中以上の状態であって、非優先でない場合の処理のうち、該当する動作を決定する。

（ステップＳ１０１）
無線中継センサ５１は、パケットを受信したか否かを判定する。無線中継センサ５１は、パケットを受信した場合、ステップＳ１０２に進む。一方、無線中継センサ５１は、パケットを受信しない場合、ステップＳ１０１に戻る。

（ステップＳ１０２）
無線中継センサ５１は、受信したパケット数を単位時間ごとに記憶する。

（ステップＳ１０３）
無線中継センサ５１は、無線回線使用量演算処理を実行する。

（ステップＳ１０４）
無線中継センサ５１は、無線輻輳状態遷移処理を実行する。

（ステップＳ１０５）
無線中継センサ５１は、無線輻輳状態が遷移したか否かを判定する。無線中継センサ５１は、無線輻輳状態が遷移した場合、ステップＳ１０６に進む。一方、無線中継センサ５１は、無線輻輳状態が遷移しない場合、処理を終了する。

（ステップＳ１０６）
無線中継センサ５１は、現在の無線輻輳状態をマルチキャストパケットにて送信する。

（ステップＳ１０７）
無線中継センサ５１は、自機の現在の無線輻輳状態を記憶し、処理を終了する。

図１６は、本発明の実施の形態１における無線通信システム１の制御例のうち、無線輻輳状態に応じて新規接続１５５の要求の送受信を制御する動作を説明するフローチャートである。なお、図１６に示す動作の一例は、判断テーブル１３３のうち、パケット種別が新規接続パケット受信である場合、無線輻輳状態に応じて、パケットを受信するか否かを判断する処理である。

ここで、輻輳フラグは、無線媒体６１が輻輳状態であるか否かを示すものである。また、輻輳フラグのデフォルト値は０であると想定する。

（ステップＳ１２１）
子無線センサ５３は、新規接続１５５の要求を送信する。

（ステップＳ１２２）
子無線センサ５３は、接続拒否１５７が返却されたか否かを判定する。子無線センサ５３は、接続拒否１５７が返却された場合、ステップＳ１２６に進む。一方、子無線センサ５３は、接続拒否１５７が返却されない場合、ステップＳ１２３に進む。

（ステップＳ１２３）
子無線センサ５３は、予め設定された時間が経過したか否かを判定する。子無線センサ５３は、予め設定された時間が経過した場合、ステップＳ１２４に進む。一方、子無線センサ５３は、予め設定された時間が経過しない場合、ステップＳ１２３に戻る。

（ステップＳ１２４）
子無線センサ５３は、予め設定された回数の新規接続１５５の要求を再送したか否かを判定する。子無線センサ５３は、予め設定された回数の新規接続１５５の要求を再送した場合、ステップＳ１２６に進む。一方、子無線センサ５３は、予め設定された回数の新規接続１５５の要求を再送していない場合、ステップＳ１２５に進む。

（ステップＳ１２５）
子無線センサ５３は、新規接続１５５の要求の送信先に新規接続１５５の要求を再送すし、ステップＳ１２３に戻る。

（ステップＳ１２６）
子無線センサ５３は、別の無線中継センサ５１又は親無線センサ４１に接続を試み、処理を終了する。

（ステップＳ１４１）
無線中継センサ５１は、新規接続１５５の要求を受信したか否かを判定する。無線中継センサ５１は、新規接続１５５の要求を受信した場合、ステップＳ１４２に進む。一方、無線中継センサ５１は、新規接続１５５の要求を受信しない場合、ステップＳ１４１に戻る。

（ステップＳ１４２）
無線中継センサ５１は、無線ネットワークトポロジ情報１３１を取得する。

（ステップＳ１４３）
無線中継センサ５１は、パケットを送信する経路上に無線輻輳状態がレベル中以上の装置が存在するか否かを判定する。無線中継センサ５１は、パケットを送信する経路上に無線輻輳状態がレベル中以上の装置が存在する場合、ステップＳ１４４に進む。一方、無線中継センサ５１は、パケットを送信する経路上に無線輻輳状態がレベル中以上の装置が存在しない場合、ステップＳ１４６に進む。

（ステップＳ１４４）
無線中継センサ５１は、輻輳フラグを１に設定する。

（ステップＳ１４５）
無線中継センサ５１は、接続拒否１５７を返却し、処理を終了する。

（ステップＳ１４６）
無線中継センサ５１は、輻輳フラグを０に設定する。

（ステップＳ１４７）
無線中継センサ５１は、接続処理を実行し、処理を終了する。

図１７は、本発明の実施の形態１における無線通信システム１の制御例のうち、無線輻輳状態が通常の状態に遷移した場合の動作を説明するフローチャートである。なお、図１７に示す動作の一例は、無線輻輳状態が再び通常に戻った場合の処理である。

また、ステップＳ１６２の無線回線使用量演算処理は、図１２で上述した処理を示すものとする。また、ステップＳ１６３の無線輻輳状態遷移処理は、図１０で上述した処理を示すものとする。

なお、ステップＳ１６６の処理と、ステップＳ１６７の処理とは、何れが先に実行されてもよく、同時に実行されてもよい。

ここで、輻輳フラグは、無線媒体６１が輻輳状態であるか否かを示すものである。また、輻輳フラグのデフォルト値は１であると想定する。つまり、ここでの処理は、現在の無線輻輳状態がレベル中以上の輻輳状態であるものの、無線中継センサ５１が定期的に無線輻輳状態を確認することにより、無線輻輳状態が通常という状態に復帰したか否かを判定するものである。

なお、後述するステップＳ１６１における予め設定された周期とは、無線中継センサ５１が無線輻輳状態を定期的に確認するものであるが、無線輻輳状態の確認はこれに限定されない。例えば、無線中継センサ５１は、無線輻輳状態通知メッセージを受信したタイミングにより、ステップＳ１６２以降の処理を実行してもよい。また、このような周期は、特に限定されるものではないが、例えば、上記で説明した送信遅延大のようなパケットの最大送信遅延時間よりも長い時間が設定されてもよい。

（ステップＳ１６１）
無線中継センサ５１は、予め設定された周期が到来したか否かを判定する。無線中継センサ５１は、予め設定された周期が到来した場合、ステップＳ１６２に進む。一方、無線中継センサ５１は、予め設定された周期が到来しない場合、ステップＳ１６１に戻る。

（ステップＳ１６２）
無線中継センサ５１は、無線回線使用量演算処理を実行する。

（ステップＳ１６３）
無線中継センサ５１は、無線輻輳状態遷移処理を実行する。

（ステップＳ１６４）
無線中継センサ５１は、無線輻輳状態が遷移したか否かを判定する。無線中継センサ５１は、無線輻輳状態が遷移した場合、ステップＳ１６５に進む。一方、無線中継センサ５１は、無線輻輳状態が遷移しない場合、処理を終了する。

（ステップＳ１６５）
無線中継センサ５１は、無線回線使用量がレベル中解除閾値を下回ったか否かを判定する。無線中継センサ５１は、無線回線使用量がレベル中解除閾値を下回った場合、ステップＳ１６６に進む。一方、無線中継センサ５１は、無線回線使用量がレベル中解除閾値を下回らなかった場合、ステップＳ１６７に進む。

（ステップＳ１６６）
無線中継センサ５１は、輻輳フラグを０に設定する。

（ステップＳ１６７）
無線中継センサ５１は、輻輳フラグを参照して現在の無線輻輳状態をマルチキャストパケットにて送信する。例えば、無線中継センサ５１は、輻輳フラグが０である場合、無線輻輳状態が通常という状態であることが設定された無線輻輳状態通知メッセージをマルチキャストパケットにて送信する。一方、無線中継センサ５１は、輻輳フラグが１である場合、ステップＳ１６３の処理結果に応じて、無線輻輳状態がレベル中という状態又は無線輻輳状態がレベル高という状態が設定された無線輻輳状態通知メッセージをマルチキャストパケットにて送信する。

（ステップＳ１６８）
無線中継センサ５１は、自機の現在の無線輻輳状態を記憶し、処理を終了する。

以上の説明から、無線通信システム１は、無線回線使用量に応じてパケットの送信を制御することにより、特定の無線センサ１１にトラヒックが集中する状態を回避させることができる。これにより、各無線センサのトラヒックが分散されるため、トラヒックが集中した場合に生じる無線回線の品質劣化を改善することができる。

以上、本実施の形態１においては、第１の無線通信装置と、第１の無線通信装置の下位側となる第２の無線通信装置と、第１の無線通信装置の上位側となる第３の無線通信装置と、を備え、第１の無線通信装置が、第２の無線通信装置と、第３の無線通信装置とを中継する無線通信システム１であって、第１の無線通信装置は、第２の無線通信装置から第３の無線通信装置へ第１のパケットを送信したときの送信パケット数を保持し、送信パケット数に基づいて、単位時間当たりの無線回線使用量を求め、無線回線使用量に基づいて、無線輻輳状態を求め、無線輻輳状態を保持すると共に、該無線輻輳状態を第２の無線通信装置及び第３の無線通信装置に供給し、第２の無線通信装置及び第３の無線通信装置のそれぞれは、第１の無線通信装置から供給された無線輻輳状態を保持し、第１の無線通信装置、第２の無線通信装置、及び第３の無線通信装置のそれぞれは、無線輻輳状態に基づいて、第１のパケットの後に第２のパケットを送信するか否かを制御する無線通信システム１が構成される。

上記構成のため、無線通信システム１は、無線回線使用量に応じてパケットの送信を制御することにより、特定の無線センサ１１にトラヒックが集中する状態を回避させることができる。これにより、無線通信システム１は、それぞれの無線センサ１１のトラヒックが分散されるため、トラヒックが集中した場合に生じる無線回線の品質劣化を改善することができる。

また、本実施の形態１において、第１の無線通信装置、第２の無線通信装置、及び第３の無線通信装置のそれぞれは、第２のパケットに送信順位の優先度を設定し、送信順位の優先度と、無線輻輳状態と、の組み合わせに基づいて、第２のパケットを送信するか否かを制御する。

したがって、無線通信システム１は、優先度だけでなく、無線輻輳状態を考慮してパケットの送信を制御できるため、無線回線使用量に応じてパケットの送信を制御することができる。

また、本実施の形態１において、第１の無線通信装置は、第１のパケットの１パケット当たりの送信時間を求め、無線回線使用量として、送信時間と、送信パケット数と、に基づいて、第１のパケットの送信総和時間を求める。

したがって、無線通信システム１は、送信パケット数に基づいて、無線回線使用量を求めることができるので、より正確に無線輻輳状態を判断することができる。

また、本実施の形態１において、第１の無線通信装置、第２の無線通信装置、及び第３の無線通信装置のそれぞれは、送信順位の優先度として、少なくとも、優先及び非優先の何れか一方を設定し、無線輻輳状態として、少なくとも、通常及び非通常の何れか一方を設定し、優先及び非優先の何れか一方と、通常及び非通常の何れか一方と、の組み合わせに基づいて、第２のパケットを送信するか否かを制御する。

したがって、無線通信システム１は、パケットに付与される優先度が非優先であるか否かと、無線輻輳状態が通常であるか否かとに応じて、パケットの送信を制御することができる。これにより、無線通信システム１は、パケットの送信権と、無線輻輳状態とに基づいてパケットの送信を制御することで、トラヒックの混雑に応じてパケットの送信を制御できる。

また、本実施の形態１において、第１の無線通信装置は、新規接続１５５の要求を受信した場合、無線輻輳状態が通常であれば、新規接続１５５の要求の接続処理を実行し、無線輻輳状態が非通常であれば、新規接続１５５の要求の接続拒否１５７を実行する。

したがって、無線通信システム１は、無線輻輳状態に応じて、新規接続１５５の要求の接続可否を判断できるので、トラヒックの混雑を効率よく解消することができる。

また、本実施の形態１において、複数の無線通信装置を備え、複数の無線通信装置として、少なくとも、２台の無線通信装置と、該２台の無線通信装置を中継する第１の無線通信装置と、が設けられ、２台の無線通信装置として、第１の無線通信装置の下位側となる第２の無線通信装置と、第１の無線通信装置の上位側となる第３の無線通信装置と、が設けられた無線通信方法であって、第２の無線通信装置から第３の無線通信装置へ第１のパケットを送信したときの送信パケット数を保持し、送信パケット数に基づいて、単位時間当たりの無線回線使用量を求め、無線回線使用量に基づいて、無線輻輳状態を求め、無線輻輳状態を保持すると共に、該無線輻輳状態を第２の無線通信装置及び第３の無線通信装置に供給し、第１の無線通信装置から供給された無線輻輳状態を保持し、無線輻輳状態に基づいて、第２のパケットを送信するか否かを制御する。

したがって、無線通信方法により、無線通信システム１は、無線回線使用量に応じてパケットの送信を制御することができるので、特定の無線センサ１１にトラヒックが集中する状態を回避させることができる。これにより、無線通信システム１は、それぞれの無線センサ１１のトラヒックが分散されるため、トラヒックが集中した場合に生じる無線回線の品質劣化を改善することができる。

１ 無線通信システム、１１ 無線センサ、２１ 下位側装置、２３ 上位側装置、３１ ゲートウェイ装置、３３ センサ情報管理サーバ、３５ 認証サーバ、４１ 親無線センサ、５１、５１＿１、５１＿２ 無線中継センサ、５３、５３＿１〜５３＿４ 子無線センサ、５５ 各種センサ、６１ 無線媒体、６３ シリアル、６５ 有線ＬＡＮ、８１、８１＿１、８１＿２、８１＿３ 装置管理部、８２、８２＿１、８２＿２、８２＿３ センサ管理部、８３、８３＿１、８３＿２、８３＿３ トラヒック情報管理部、８４、８４＿１、８４＿２、８４＿３ 情報格納部、８５、８５＿１、８５＿２、８５＿３ ルーティング部、９１、９１＿１ ゲートウェイ側インタフェース制御部、９２、９２＿２、９２＿３ 上位側無線センサインタフェース制御部、９３、９３＿１、９３＿２ 下位側無線センサインタフェース制御部、１１１、１１１＿１、１１１＿２、１１１＿３ パケット生成部、１１２、１１２＿１、１１２＿２、１１２＿３ 無線回線使用量演算部、１１３、１１３＿１、１１３＿２、１１３＿３ 無線輻輳状態判定部、１１４、１１４＿１、１１４＿２、１１４＿３ パケット送受信制御部、１３１、１３１＿１、１３１＿２、１３１＿３ 無線ネットワークトポロジ情報、１３２、１３２＿１、１３２＿２、１３２＿３ パケット送受信情報、１３３、１３３＿１、１３３＿２、１３３＿３ 判断テーブル、１３４、１３４＿１、１３４＿２、１３４＿３ 無線輻輳情報、１５１、１５３ 非優先パケット、１５５ 新規接続、１５７ 接続拒否、１６１、１６３ 無線輻輳状態通知（レベル中）、１６５、１６７ 無線輻輳状態通知（通常）。

Claims (4)

1. 第１の無線通信装置と、
   前記第１の無線通信装置の下位側となる第２の無線通信装置と、
   前記第１の無線通信装置の上位側となる第３の無線通信装置と、
   を備え、
   前記第１の無線通信装置が、前記第２の無線通信装置と、前記第３の無線通信装置とを中継する無線通信システムであって、
   前記第１の無線通信装置は、
   前記第２の無線通信装置から前記第３の無線通信装置へ第１のパケットを送信したときの単位時間当たりの送信パケット数を保持し、
   前記第１のパケットの１パケット当たりの送信時間を求め、
   前記送信時間と、前記送信パケット数と、に基づいて、前記第１のパケットの送信総和時間を単位時間当たりの無線回線使用量として求め、
   前記無線回線使用量に基づいて、無線輻輳状態を求め、
   前記無線輻輳状態を保持すると共に、該無線輻輳状態を前記第２の無線通信装置及び前記第３の無線通信装置に供給し、
   前記第２の無線通信装置及び前記第３の無線通信装置のそれぞれは、
   前記第１の無線通信装置から供給された前記無線輻輳状態を保持し、
   前記第２の無線通信装置は、
   前記第１のパケットの後に送信する第２のパケットに送信順位の優先度を設定し、
   前記送信順位の優先度と、前記無線輻輳状態と、の組み合わせに基づいて、前記第２のパケットを送信するか否かを制御する
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第２の無線通信装置は、
   前記送信順位の優先度として、少なくとも、優先及び非優先の何れか一方を設定し、
   前記無線輻輳状態として、少なくとも、通常及び非通常の何れか一方を設定し、
   前記優先及び前記非優先の何れか一方と、前記通常及び前記非通常の何れか一方と、の組み合わせに基づいて、前記第２のパケットを送信するか否かを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記第１の無線通信装置は、
   新規接続の要求を受信した場合、
   前記無線輻輳状態が前記通常であれば、前記新規接続の要求の接続処理を実行し、
   前記無線輻輳状態が前記非通常であれば、前記新規接続の要求の接続拒否を実行する
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 第１の無線通信装置と、
   前記第１の無線通信装置の下位側となる第２の無線通信装置と、
   前記第１の無線通信装置の上位側となる第３の無線通信装置と、
   を備え、
   前記第１の無線通信装置が、前記第２の無線通信装置と、前記第３の無線通信装置とを中継するシステムの無線通信方法であって、
   前記第１の無線通信装置は、
   前記第２の無線通信装置から前記第３の無線通信装置へ第１のパケットを送信したときの単位時間当たりの送信パケット数を保持し、
   前記第１のパケットの１パケット当たりの送信時間を求め、
   前記送信時間と、前記送信パケット数と、に基づいて、前記第１のパケットの送信総和時間を単位時間当たりの無線回線使用量として求め、
   前記無線回線使用量に基づいて、無線輻輳状態を求め、
   前記無線輻輳状態を保持すると共に、該無線輻輳状態を前記第２の無線通信装置及び前記第３の無線通信装置に供給し、
   前記第２の無線通信装置及び前記第３の無線通信装置のそれぞれは、
   前記第１の無線通信装置から供給された前記無線輻輳状態を保持し、
   前記第２の無線通信装置は、
   前記第１のパケットの後に送信する第２のパケットに送信順位の優先度を設定し、
   前記送信順位の優先度と、前記無線輻輳状態と、の組み合わせに基づいて、前記第２のパケットを送信するか否かを制御する
   ことを特徴とする無線通信方法。

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