JP6351303B2 - 通信機 - Google Patents

Description

本発明は、通信機に関する。

従来より、各無線局のホップ数情報取得手段が接続可能無線局からホップ数情報を取得し、上位接続先無線局選定手段が基地局に直接接続できる場合には基地局を上位接続先無線局として選定するマルチホップ無線ネットワークがある。基地局に直接接続できない場合には接続可能無線局の中から、ホップ数情報により得られるホップ数が最小となる１つの接続可能無線局を上位接続先無線局として選定し、信号転送手段が送信信号または子無線局から受信した信号を上位接続先無線局へ、または基地局に直接接続できる場合は基地局へ転送する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２３７７６４号公報

ところで、ホップ数が最小となる１つの接続可能無線局を上位接続先無線局として選定しようとする場合に、ホップ数が最小となる接続可能無線局が複数存在する場合もあり得る。

また、選定した接続可能無線局との間の通信における信号強度、又は、選定した接続可能無線局と基地局との間の通信における信号強度が比較的小さく、十分な通信品質の確保が困難であるような場合には、通信経路としての安定性に欠けるおそれがある。

そこで、安定的な通信経路を確保できる通信機を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の通信機は、親機と接続されて無線通信網を構築する子機として用いられる通信機であって、前記子機のうち、自己と無線で通信可能な１又は複数の第１子機を検出する検出部と、前記第１子機を経て前記親機まで接続される経路、又は、前記第１子機と、前記子機のうちの前記第１子機以外の１又は複数の第２子機とを経て前記親機まで接続される経路のうち、前記第１子機から前記親機までの中継数が最も少ない１又は複数の経路を選択する第１選択部と、前記第１選択部によって選択される経路が複数ある場合に、前記第１子機、１又は複数の前記第２子機、及び前記親機の間の各通信区間の第１信号強度の二乗和によって表される第２信号強度が最も強い経路を選択する第２選択部とを含む。

安定的な通信経路を確保できる通信機を提供することができる。

実施の形態の通信機を配置した例示的な状態を示す図である。 図１に示す経路（１）〜（４）における中継局数、区間１のＲＳＳＩ値、区間２のＲＳＳＩ値、区間３のＲＳＳＩ値、ＲＳＳＩ値の合計、ＲＳＳＩ値の二乗和を示す図である。 実施の形態の通信機１００を示す図である。 実施の形態の通信機１００に対する親機４００を示す図である。 実施の形態の通信機１００のＭＣＵ１１０が実行する処理を示すフローチャートである。 実施の形態の通信機１００のＭＣＵ１１０が実行する処理を示すフローチャートである。 図６のステップＳ１０で取り扱うパラメータデータと、ステップＳ１４で二乗和の計算に用いられるデータを示す図である。 親機Ｃ１が保持するデータを示す図である。 子機Ｄ１〜Ｄ６のパラメータデータを示す図である。 親機Ｃ１が保持するデータを示す図である。 子機Ｄ１〜Ｄ６のパラメータデータを示す図である。 親機Ｃ１が保持するデータを示す図である。 子機Ｄ１〜Ｄ６のパラメータデータを示す図である。 親機Ｃ１が保持するデータを示す図である。 子機Ｄ１〜Ｄ６のパラメータデータを示す図である。 親機Ｃ１が保持するデータを示す図である。 子機Ｄ１〜Ｄ６のパラメータデータを示す図である。 親機４００から通信経路を経て子機１００にデータが送信される際に子機１００が行う処理を示すフローチャートである。 親機Ｃ１１と子機Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３の配置と通信経路を示す図である。 パケットデータの変換動作の一例を示す図である。

以下、本発明の通信機を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の通信機を配置した例示的な状態を示す図である。

以下では、親機と子機に分けて説明を行う。実施の形態の通信機は、子機として用いるものである。親機はコーディネータであるため、アルファベットのＣを用いて示す。また、子機はエンドデバイスであるため、アルファベットのＤを用いて示す。図１では、１つの親機Ｃ１と、６つの子機Ｄ１〜Ｄ６が存在している。

ただし、ここでは、親機Ｃ１と子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６とが存在する場合に、新たに子機Ｄ３を追加し、子機Ｄ３と親機Ｃ１との間の通信経路をどのように設定するかについて説明する。

また、以下では、親機と子機との間、又は、子機同士の間で通信可能な区間（以下、通信区間と称す）が確立される場合に、親機と子機、又は、子機同士の間の通信区間を実線で示す。また、実線に付す数字は、各通信区間における信号強度をＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)値(ｄＢｍ)で表す。ＲＳＳＩ値は受信信号の強度を表すため、各通信区間における強度は通信区間における受信側の信号強度で表される。

図１では、親機Ｃ１と子機Ｄ１との間の通信区間の信号強度は−４０ｄＢｍ、親機Ｃ１と子機Ｄ４との間の通信区間の信号強度は−９０ｄＢｍ、親機Ｃ１と子機Ｄ６との間の通信区間の信号強度は−７０ｄＢｍである。これら以外に、親機Ｃ１を含む通信区間は存在しない。

また、子機Ｄ１とＤ２との間の通信区間の信号強度は−４０ｄＢｍ、子機Ｄ１とＤ３との間の通信区間の信号強度は−８０ｄＢｍ、子機Ｄ２とＤ３との間の通信区間の信号強度は−４０ｄＢｍ、子機Ｄ３とＤ４との間の通信区間の信号強度は−３０ｄＢｍ、子機Ｄ３とＤ５との間の通信区間の信号強度は−２０ｄＢｍ、子機Ｄ５とＤ６との間の通信区間の信号強度は−７０ｄＢｍである。これら以外に、子機同士の間の通信区間は存在しない。

このような信号強度が各通信区間で得られる場合に、新たに追加した子機Ｄ３から親機Ｃ１までの通信経路の候補としては、（１）子機Ｄ３から子機Ｄ１を経て親機Ｃ１に至る経路、（２）子機Ｄ３から子機Ｄ２とＤ１を経て親機Ｃ１に至る経路、（３）子機Ｄ３から子機Ｄ４を経て親機Ｃ１に至る経路、（４）子機Ｄ３から子機Ｄ５とＤ６を経て親機Ｃ１に至る経路の４通りの経路が考えられる。

これらの４つの経路（１）〜（４）は、子機を経る回数（中継局数）と各通信区間のＲＳＳＩ値とが異なるため、最も安定性の高い経路を選択することが望ましい。

図２は、図１に示す経路（１）〜（４）における中継局数、区間１のＲＳＳＩ値、区間２のＲＳＳＩ値、区間３のＲＳＳＩ値、ＲＳＳＩ値の合計、ＲＳＳＩ値の二乗和を示す図である。

ここで、区間１のＲＳＳＩ値とは、子機Ｄ３から次の中継局になる子機までの通信区間のＲＳＳＩ値である。すなわち、子機Ｄ３から親機Ｃ１までデータを送信する場合に、子機Ｄ３から見て１番目の通信区間のＲＳＳＩ値である。区間２のＲＳＳＩ値とは子機Ｄ３の次の中継局になる子機からその次の子機までの通信区間のＲＳＳＩ値である。すなわち、子機Ｄ３から見て２番目の通信区間のＲＳＳＩ値である。また、区間３のＲＳＳＩ値とは子機Ｄ３の次の次の中継局になる子機からその次の子機までの通信区間のＲＳＳＩ値である。すなわち、子機Ｄ３から見て３番目の通信区間のＲＳＳＩ値である。

ＲＳＳＩ値の合計とは、経路（１）〜（４）の各々における区間１から区間３までのＲＳＳＩ値の合計である。また、ＲＳＳＩ値の二乗和とは、経路（１）〜（４）の各々における区間１から区間３までのＲＳＳＩ値の二乗和である。なお、経路（１）〜（４）の各々において、区間２又は区間３が存在しない場合には、ＲＳＳＩ値は存在しない。

図２に示すように、経路（１）〜（４）の中継局数を比べると、経路（１）と（３）は１、経路（２）と（４）は２である。中継局（子機）を経ると、データにエラー等の障害が発生するリスクがあるため、中継局数は少ない方が望ましい。この結果からは、経路（１）と（３）が経路（２）と（４）よりも望ましいことが分かる。

また、経路（１）〜（４）のＲＳＳＩ値の合計を比べると、経路（１）〜（３）はすべて−１２０であり、経路（４）は−１６０である。この結果からは、経路（１）〜（３）が経路（４）よりも望ましいことが分かる。

従って、中継局数とＲＳＳＩ値の合計とに基づいて判断すると、経路（１）と（３）が良いことになるが、いずれがより良いのかは、中継局数とＲＳＳＩ値の合計だけでは判定できない。

また、経路（１）と（３）に含まれる２つの通信区間のＲＳＳＩ値を比べると、経路（１）は−８０と−４０であり、経路（３）は−３０と−９０であり、−９０を含む経路（３）よりも、より平均化されている経路（１）の方が良いように思われるが、やはり中継局数とＲＳＳＩ値の合計だけでは判定できない。

そこで、実施の形態の通信機では、ＲＳＳＩ値の二乗和を用いて判断を行うこととする。図２では、経路（１）のＲＳＳＩ値の二乗和は、区間１のＲＳＳＩ値の二乗（６４００）と、区間２のＲＳＳＩ値の二乗（１６００）との和で８０００となる。また、経路（３）のＲＳＳＩ値の二乗和は、区間１のＲＳＳＩ値の二乗（９００）と、区間２のＲＳＳＩ値の二乗（８１００）との和で９０００となる。

すなわち、実施の形態の通信機では、経路（１）のＲＳＳＩ値の二乗和（８０００）と、経路（３）のＲＳＳＩ値の二乗和（９０００）とを比べて、ＲＳＳＩ値の二乗和が低い経路（１）を選択することとする。従って、実施の形態によれば、図１に示す子機Ｄ３として用いる通信機は、経路（１）を通信経路に設定して、親機Ｃ１との通信を行う。

なお、図２には、子機Ｄ３から見て２つ前の区間（区間３）までのＲＳＳＩ値を示し、２つ前の区間（区間３）までのＲＳＳＩ値の二乗和を計算した結果に基づいて、中継局数が最小で、かつ、二乗和が最小となる経路（１）を選択する手法を示す。

しかしながら、実際に子機を配置する場合には、図２に示すよりもさらに多くの子機が配置され、親機までの中継局数がさらに多い場合が考えられる。

そのような場合には、図１において親機Ｃ１の周りに子機Ｄ１、Ｄ４、Ｄ６を設置してから、子機Ｄ２と子機Ｄ５を設置し、さらに子機Ｄ３を設置する場合と同様に、順々に子機を増やすことによって無線通信網がカバーするエリアを拡げて行けばよい。

このような場合に、各子機にメモリを設け、２つ前の区間（区間３）までのＲＳＳＩ値と中継局数とを表すデータを保持させておけば、図１に示すように新たに子機Ｄ３を設置する場合に、図２に示す経路（１）〜（４）についての２つ前の区間（区間３）までのＲＳＳＩ値と中継局数とを表すデータを容易に入手することができる。

このようにすれば、例えば、新たに設置しようとするある子機から親機までの間に１００個の子機が存在する場合でも、２つ前の区間（区間３）までのＲＳＳＩ値と中継局数とを表すデータに基づいて、容易に通信経路を設定することができる。

また、このような場合に、何区間前までのＲＳＳＩ値と中継局数を各子機のメモリに保持させるかは、任意に設定することができる。

例えば、新たに設置しようとするある子機から親機までの間に１００個の子機が存在する場合に、計算量は増えるが、各子機に親機までのすべての区間のＲＳＳＩ値と中継局数を持たせてもよい。

以下、このような通信経路の設定処理の内容について説明する。

図３は、実施の形態の通信機１００を示す図である。通信機１００は、図３（Ａ）又は（Ｂ）のような構成で実現される。

図３（Ａ）に示す通信機１００は、ＭＣＵ(Micro Computer Unit)１１０、ＲＦ(Radio Frequency)回路１２０、及びアンテナ１３０を含む。ＭＣＵ１１０は、上述のような通信経路の設定処理を行うとともに、通信経路を設定した後は、親機との間の通信に必要な処理を行う。ＲＦ回路１２０は、主にＭＣＵ１１０とアンテナ１３０との間の整合を取る回路である。アンテナ１３０は、どのような形式のアンテナであってもよく、例えば、モノポールアンテナ又はダイポールアンテナ等を用いることができる。

図３（Ａ）に示す通信機１００は、ホストコンピュータ（ＨＯＳＴ）２００に接続されており、ホストコンピュータ２００には電源２５０が接続されている。ホストコンピュータ２００は、ＭＣＵ１１０が処理を実行するにあたり、コマンドの送信等を行う。

図３（Ｂ）に示す通信機１００は、ＭＣＵ１１０、ＲＦ回路１２０、及びアンテナ１３０を含む。ＭＣＵ１１０は、上述のような通信経路の設定処理を行うとともに、通信経路を設定した後は、親機との間の通信に必要な処理を行う。図３（Ｂ）に示す通信機１００には、ホストコンピュータ２００（図３（Ａ）参照）は接続されておらず、電源２５０が直接接続されている。図３（Ｂ）に示す通信機１００では、すべての処理はＭＣＵ１１０が行う。

また、図３（Ｂ）に示す通信機１００には、センサ３００が接続されている。センサ３００は、例えば、温度センサ等である。このようにセンサ３００が接続されている通信機１００を図１に示す子機Ｄ１〜Ｄ６として用いれば、子機Ｄ１〜Ｄ６を設置したエリア内の複数のポイントにおける温度を測定し、親機Ｃ１でデータ収集を行うことができる。

また、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すＭＣＵ１１０は、図３（Ｃ）に示す機能部を含む。ＭＣＵ１１０は、検出部１１１、選択部１１２、選択部１１３、通信部１１４、経路設定部１１５、メモリ１１６、及びデータ発信部１１７を有する。

検出部１１１は、通信部１１４が発信する第１応答要求信号に対する他の通信機１００からの応答信号を検出する。検出部１１１は、このようにして通信機１００と無線で通信可能な他の通信機１００を検出する。検出部１１１によって検出される他の通信機１００は、第１子機の一例である。また、無線通信網に含まれる複数の通信機１００（自己の通信機１００と第１子機である通信機１００とを除いた通信機１００）は、第２子機の一例である。

また、検出部１１１は、通信部１１４が発信する第２応答要求信号に対する親機からの応答信号を検出する。

選択部１１２は、検出部１１１によって検出される他の通信機１００を介して親機４００まで接続される経路のうち、子機の中継局数が最も少ない経路を選択する。

選択部１１３は、選択部１１２によって選択された経路が複数ある場合に、それぞれの経路に含まれる通信区間のＲＳＳＩ値の二乗和を計算し、二乗和が最も小さい経路を選択する。これは、選択部１１３が各通信区間の信号強度の二乗和によって表される信号強度が最も強い経路を選択するためである。このため、ここでは、各通信区間の信号強度の二乗和によって表される信号強度（第２信号強度）が最も強い経路として、各通信区間のＲＳＳＩ値による信号強度の二乗和が最も小さい経路を選択している。なお、各通信区間の信号強度は第１信号強度の一例であり、各通信区間の信号強度（第１信号強度）の二乗和によって表される信号強度は、第２信号強度の一例である。

通信部１１４は、自己の通信機１００と通信可能な他の通信機１００を検出部１１１が検出するために、第１応答要求信号としてのビーコン信号をアンテナ１３０から発信する。ビーコン信号はパケット形式のデジタル信号である。

また、通信部１１４は、自己の通信機１００が通信可能な親機を検出部１１１が検出するために、第２応答要求信号としてのビーコン信号をアンテナ１３０から発信する。親機に対して送信するビーコン信号は、パケット形式のデジタル信号であるが、他の通信機１００を見つけるために送信するビーコン信号とは異なる。

経路設定部１１５は、選択部１１２及び１１３の選択結果に基づいて、自己の通信機１００から親機までの通信経路を設定する。なお。経路設定部１１５は、選択部１１３が計算する二乗和が最も小さい経路が複数ある場合は、検出部１１１によって最初に応答が検出された他の通信機１００を含む経路を通信経路として設定する。

メモリ１１６は、パラメータデータを保管するメモリである。パラメータデータとは、その通信機１００について確定した親機との間の通信経路において、２つ前の区間（区間３）までのＲＳＳＩ値と中継局数とを表すデータである。

データ発信部１１７は、他の通信機１００からの応答信号、又は、親機からの応答信号を検出すると、メモリ１１６に保持されているパラメータデータを発信する。

なお、ここでは、選択部１１３が各通信区間の信号強度の二乗和によって表される信号強度が最も強い経路を選択するために、選択部１１２によって選択された経路が複数ある場合に、選択部１１３がそれぞれの経路に含まれる通信区間のＲＳＳＩ値の二乗和を計算し、二乗和が最も小さい経路を選択する形態について説明する。しかしながら、各通信区間の信号強度をＲＳＳＩ値ではなく、例えばミリワット単位の信号強度として取り扱う場合には、選択部１１３は、ミリワット単位の信号強度の二乗和が最大になる経路を選択することになる。

図４は、実施の形態の通信機１００に対する親機４００を示す図である。

親機４００は、無線装置であり、ＭＣＵ(Micro Computer Unit)４１０、ＲＦ(Radio Frequency)回路４２０、及びアンテナ４３０を含む。ＭＣＵ４１０は、上述のような通信経路の設定処理によって通信経路が設定された後は、子機としての通信機１００との間の通信に必要な処理を行う。ＲＦ回路４２０は、主にＭＣＵ４１０とアンテナ４３０との間の整合を取る回路である。アンテナ４３０は、どのような形式のアンテナであってもよく、例えば、モノポールアンテナ又はダイポールアンテナ等を用いることができる。

親機４００は、ホストコンピュータ（ＨＯＳＴ）５００に接続されており、ホストコンピュータ５００には電源５５０が接続されている。ホストコンピュータ５００は、ＭＣＵ４１０が処理を実行するにあたり、コマンドの送信等を行う。

図５及び図６は、実施の形態の通信機１００のＭＣＵ１１０が実行する処理を示すフローチャートである。図７は、図６のステップＳ１０で取り扱うパラメータデータと、ステップＳ１４で二乗和の計算に用いられるデータを示す図である。

ＭＣＵ１１０は、通信機１００の電源がオンにされることによって処理をスタートする（スタート）。

ＭＣＵ１１０は、親機４００に信号を送信する（ステップＳ１）。親機４００と通信可能かどうか判定するためである。親機４００に対して送信する信号は、親機４００の応答を求める信号である。このため、親機４００が通信機１００と通信可能な位置にあれば、通信機が送信する信号に対して親機４００が応答し、通信機１００は応答信号を受信できる。

ＭＣＵ１１０は、親機４００から応答があるかどうかを判定する（ステップＳ２）。ＭＣＵ１１０は、親機４００から所定時間以内に応答信号を受信したか否かを判定する。所定時間は、通信機１００と親機４００とが通信可能な最長距離にある場合に、通信機１００が信号を送信してから親機４００から応答信号を受信するまでの所要時間に、所定のマージンの時間を加えた時間に設定すればよい。

ＭＣＵ１１０は、応答があった（Ｓ２：ＹＥＳ）と判定すると、親機４００から受信した応答信号のＲＳＳＩ値をメモリ１１６に保管する（ステップＳ３）。この場合は、子機である通信機１００と親機４００が直接通信できる場合であり、通信機１００と親機４００との間の通信経路が確定する。このため、通信機１００のＭＣＵ１１０は、ＲＳＳＩ値をメモリ１１６に保管する。

次いで、ＭＣＵ１１０は、中継局数をメモリ１１６に保管する（ステップＳ４）。このように子機である通信機１００と親機４００が直接通信する場合は、中継局数はゼロ（０）である。

以後、ＭＣＵ１１０は、ステップＳ３及びＳ４で決定した通信経路によって親機４００との間でデータ通信を行う（ステップＳ５）。なお、ステップＳ５の処理を行う理由については後述する。

以上により、一連の処理が終了する。ステップＳ５を経て処理が終了するのは、上述のように、子機である通信機１００と親機４００が直接通信する場合である。

また、ステップＳ２において、親機４００から応答信号を受信しない場合（Ｓ２：ＮＯ）は、ＭＣＵ１１０は、フローを図６のステップＳ７に進行させる。

ＭＣＵ１１０は、ビーコン信号を送信する（ステップＳ７）。通信機１００の周囲にある他の通信機１００を検索するためである。

ＭＣＵ１１０は、他の通信機１００からパラメータデータを受信したかどうかを判定する（ステップＳ８）。具体的には、ＭＣＵ１１０は、ステップＳ７でビーコン信号を送信してから所定時間以内に他の通信機１００からパラメータデータを受信したか否かを判定する。

所定時間は、通信機１００と他の通信機１００とが通信可能な最長距離にある場合に、通信機１００がビーコン信号を送信してから他の通信機１００からビーコン信号を受信するまでの所要時間に、所定のマージンの時間を加えた時間に設定すればよい。

ＭＣＵ１１０は、パラメータデータを受信すると（Ｓ８：ＹＥＳ）、パラメータを他の通信機１００から受信した際の受信信号のＲＳＳＩ値をメモリ１１６に保管する（ステップＳ９）。上述したＲＳＳＩ値の二乗和を計算するためである。

次いで、ＭＣＵ１１０は、ステップＳ８で受信したパラメータデータをメモリ１１６に保管する（ステップＳ１０）。ここで、パラメータデータとは、その通信機１００について確定した親機との間の通信経路において、２つ前の区間（区間３）までのＲＳＳＩ値と中継局数とを表すデータである。ステップＳ８では、他の通信機１００のパラメータデータを受信しているため、他の通信機１００から見て２つ前の区間（区間３）までのＲＳＳＩ値と中継局数とをメモリ１１６に保管する。

すなわち、図２に示すように、親機Ｃ１と子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６とが存在する場合に子機Ｄ３を追加する場合に当てはめて説明すると、ステップＳ９の処理では、子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５からパラメータデータを受信することにより、区間１のＲＳＳＩ値が求まる。子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５からパラメータデータを受信するときのＲＳＳＩ値は、それぞれ、図７（Ａ）に示すように、−８０ｄＢｍ、−４０ｄＢｍ、−３０ｄＢｍ、−２０ｄＢｍである。このＲＳＳＩ値は、図２に示す区間１のＲＳＳＩ値に対応する。

また、ステップＳ１０の処理では、子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５から受信したパラメータデータをメモリ１１６に保管する。パラメータデータとは、その通信機１００について確定した親機との間の通信経路において、２つ前の区間（区間３）までのＲＳＳＩ値と中継局数とを表すデータである。ここでは、子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５から見た２つ前の区間（区間３）までのＲＳＳＩ値と中継局数とを表すデータがステップＳ１０で受信するパラメータデータである。

すなわち、子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５が親機Ｃ１との通信で得たＲＳＳＩ値（１区間前のＲＳＳＩ値、２区間前のＲＳＳＩ値）がステップＳ１０で受信するパラメータデータに含まれるＲＳＳＩ値である。また、子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５と親機Ｃ１との間の中継局数がステップＳ１０で受信するパラメータデータに含まれる中継局数である。

図７（Ａ）に示すように、子機Ｄ１についての１区間前のＲＳＳＩ値と、２区間前のＲＳＳＩ値とは、それぞれ、−４０ｄＢｍ、「なし」である。子機Ｄ２についての１区間前のＲＳＳＩ値と、２区間前のＲＳＳＩ値とは、それぞれ、−４０ｄＢｍ、−４０ｄＢｍである。子機Ｄ４についての１区間前のＲＳＳＩ値と、２区間前のＲＳＳＩ値とは、それぞれ、−９０ｄＢｍ、「なし」である。子機Ｄ５についての１区間前のＲＳＳＩ値と、２区間前のＲＳＳＩ値とは、それぞれ、−７０ｄＢｍ、−７０ｄＢｍである。

また、中継局数は、子機Ｄ１は０、子機Ｄ２は１、子機Ｄ４は０、子機Ｄ５は１である。

次いで、ＭＣＵ１１０は、メモリ１１６に保管したパラメータデータの中継局数を比較し、中継局数が最小の経路を求める（ステップＳ１１）。これは、図２に示す経路（１）〜（４）に当てはめて説明すると、区間（１）〜（４）についての中継局数を比較し、中継局数が最小の経路（１）と（３）を求めることに相当する。

次いで、ＭＣＵ１１０は、中継局数が最小の経路が１つであるかどうかを判定する（ステップＳ１２）。中継局数が最小の経路が１つであれば、ＲＳＳＩ値の二乗和を求めることなく、通信経路を設定することができるからである。

ＭＣＵ１１０は、中継局数が最小の経路が１つである（Ｓ１２：ＹＥＳ）と判定した場合は、中継局数が最小の経路を通信経路として設定する（ステップＳ１３）。

ＭＣＵ１１０は、中継局数が最小の経路が１つではない（Ｓ１２：ＮＯ）と判定した場合は、ステップＳ１１で求めた中継局数が最小の経路について、ＲＳＳＩ値の二乗和を計算する（ステップＳ１４）。これは、図２に示す経路（１）と（３）に当てはめて説明すると、経路（１）と（３）におけるＲＳＳＩ値の二乗和を計算することに相当する。

図２に示すように、親機Ｃ１と子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６とが存在する場合に子機Ｄ３を追加する場合に当てはめて説明すると、図７（Ｂ）に示すように、中継局数が０の子機Ｄ１とＤ４についての１区間前のＲＳＳＩ値と、子機Ｄ３が子機Ｄ１とＤ４パラメータデータを受信するときのＲＳＳＩ値が二乗和を計算する元のデータとして選ばれる。

ＭＣＵ１１０は、ステップＳ１４で求めたＲＳＳＩ値の二乗和の最小値は１つであるかどうかを判定する（ステップＳ１５）。

ＭＣＵ１１０は、ＲＳＳＩ値の二乗和の最小値は１つである（Ｓ１５：ＹＥＳ）と判定すると、ＲＳＳＩ値の二乗和が最小の経路を通信経路として設定する（ステップＳ１６）。

また、ＭＣＵ１１０は、ＲＳＳＩ値の二乗和の最小値は１つではない（Ｓ１５：ＮＯ）と判定すると、ＲＳＳＩ値の二乗和が最小となる複数の経路のうち、ステップＳ８でパラメータデータを最も早く受信した経路を通信経路として設定する（ステップＳ１７）。応答の最も早い経路が最も安定性の高い通信路であると考えられるからである。

なお、ＭＣＵ１１０は、ステップＳ１３、Ｓ１６、Ｓ１７の処理を終えると、フローをステップＳ４に進行させる。

ＭＣＵ１１０は、ステップＳ４において、中継局数をメモリ１１６に保管する。

ＭＣＵ１１０は、ステップＳ５において、通信経路によって親機４００との間で自己のパラメータデータを送信する。このような処理を行うのは、通信機１００が設定した通信経路の内容を表すパラメータデータを親機４００に通知するためである。ＭＣＵ１１０は、通信経路によって親機４００との間でデータ通信を行うことにより、パラメータデータを送信する。

ここで、図８乃至図１７を用いて、通信機１００を図１に示す子機Ｄ１〜Ｄ６としてそれぞれ用いた場合に、パラメータデータ（中継局とＲＳＳＩ値）がどのように決まるかについて説明する。ここでは、図１に示す親機Ｃ１が最初に設置されており、その周囲に、子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ５、Ｄ３がこの順で設置される場合について説明する。

図８、図１０、図１２、図１４、図１６は、親機Ｃ１が保持するデータを示す図である。図９、図１１、図１３、図１５、図１７は、子機Ｄ１〜Ｄ６のパラメータデータを示す図である。

まず、親機Ｃ１が設置されている状態で、子機Ｄ１が設置されると、親機Ｃ１と子機Ｄ１との間の通信区間の信号強度は−４０ｄＢｍであり、間に中継局は存在しない。このため、図８に示すように、子機Ｄ１についての中継局１〜４は「なし」となり、図９に示すように、子機Ｄ１についての中継局数はゼロ（０）、区間１のＲＳＳＩ値は−４０、区間２のＲＳＳＩ値は「なし」となる。

また、子機Ｄ１に加えて、新たに子機Ｄ２が設置されると、子機Ｄ１とＤ２との間の通信区間の信号強度は−４０ｄＢｍであり、親機Ｃ１と子機Ｄ１との間の通信区間の信号強度は−４０ｄＢｍであり、子機Ｄ２と親機Ｃ１との間の中継局は子機Ｄ１のみである。このため、図１０に示すように、子機Ｄ２についての中継局１はＤ１であり、中継局２〜４は「なし」となる。また、図１１に示すように、子機Ｄ２についての中継局数は１、区間１のＲＳＳＩ値は−４０、区間２のＲＳＳＩ値は−４０となる。

このように子機Ｄ２が設置される場合は、図５に示すフローにおいて、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５が実行される場合である。

また、さらに、新たに子機Ｄ４とＤ６が設置されると、親機Ｃ１と子機Ｄ４との間の通信区間の信号強度は−９０ｄＢｍであり、親機Ｃ１と子機Ｄ６との間の通信区間の信号強度は−７０ｄＢｍである。子機Ｄ４と親機Ｃ１との間に中継局は存在せず、子機Ｄ６と親機Ｃ１との間に中継局は存在しない。

このため、図１２に示すように、子機Ｄ４とＤ６についての中継局１〜４は「なし」となる。また、図１３に示すように、子機Ｄ４についての中継局数はゼロ（０）、子機Ｄ４の区間１のＲＳＳＩ値は−９０、区間２のＲＳＳＩ値は「なし」となる。また、子機Ｄ６についての中継局数はゼロ（０）、子機Ｄ６の区間１のＲＳＳＩ値は−７０、区間２のＲＳＳＩ値は「なし」となる。

このように子機Ｄ４とＤ６が設置される場合は、図５に示すフローにおいて、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５が実行される場合である。

また、さらに、新たに子機Ｄ５が設置されると、子機Ｄ５から親機Ｃ１までには、子機Ｄ３を経て、さらに子機Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４を経る経路と、子機Ｄ６を経る経路とが存在する。これらのうち、中継局数が最も少ないのは、子機Ｄ６を通る経路であるため、子機Ｄ５については、子機Ｄ６を経て親機Ｃ１に接続する経路が通信経路として設定される。

子機Ｄ５とＤ６との間の通信区間の信号強度は−７０ｄＢｍであり、親機Ｃ１と子機Ｄ６との間の通信区間の信号強度は−７０ｄＢｍである。子機Ｄ５と親機Ｃ１との間の中継局は子機Ｄ６のみである。このため、図１４に示すように、子機Ｄ５についての中継局１はＤ６であり、中継局２〜４は「なし」となる。また、図１５に示すように、子機Ｄ５についての中継局数は１、区間１のＲＳＳＩ値は−７０、区間２のＲＳＳＩ値は−７０となる。

このように子機Ｄ５が設置される場合は、図５及び図６に示すフローにおいて、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ５が実行される場合である。

最後に、さらに、新たに子機Ｄ３が設置されると、子機Ｄ３から親機Ｃ１までには、上述のように経路（１）〜（４）があるが、図５及び図６に示すフローが実行されることにより、図２に示す通りの結果が得られ、経路（１）が通信経路として設定される。

子機Ｄ１とＤ３との間の通信区間の信号強度は−８０ｄＢｍであり、親機Ｃ１と子機Ｄ１との間の通信区間の信号強度は−４０ｄＢｍである。子機Ｄ３と親機Ｃ１との間の中継局は子機Ｄ１のみである。このため、図１６に示すように、子機Ｄ３についての中継局１はＤ１であり、中継局２〜４は「なし」となる。また、図１７に示すように、子機Ｄ３についての中継局数は１、区間１のＲＳＳＩ値は−８０、区間２のＲＳＳＩ値は−４０となる。

以上のようにして、通信機１００の通信経路が設定される。以後、通信機１００は、通信経路を介して親機４００と通信を行う。これは、図１に示す子機Ｄ１〜Ｄ６のすべてにおいて同様である。

図１８は、親機４００から通信経路を経て子機１００にパケットデータが送信される際に子機１００が行う処理を示すフローチャートである。この処理は、例えば、図１に示す親機Ｃ１から子機Ｄ１を経て子機Ｄ３までパケットデータが送信される際に、子機Ｄ１、Ｄ３がそれぞれ内部で行う処理である。すなわち、親機４００と通信を行うすべての子機１００が実行する処理である。

ここでは、親機４００と各子機（通信機１００）との間でパケットデータが転送される場合において、自局（自己）よりも親機４００の側を上流側と称し、自局から見て親機４００から離れる側を下流側と称す。

ＭＣＵ１１０は、パケットデータを受信したかどうかを判定する（ステップＳ２１）。ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２１の処理を繰り返し実行する。

ＭＣＵ１１０は、パケットデータを受信すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、パケットデータの宛先が自局であるかどうかを判定する（ステップＳ２２）。パケットデータの宛先が自局であるかどうかは、パケットデータに含まれる宛先のアドレスに自局のアドレスが含まれるかどうかで判定すればよい。

ＭＣＵ１１０は、パケットデータの宛先が自局である（Ｓ２２：ＹＥＳ）と判定すると、最終宛先が子機であるかどうかを判定する（ステップＳ２３）。親機４００へ転送されるパケットデータか、親機から子機に転送されるパケットデータのいずれであるかを判定するためである。

ＭＣＵ１１０は、最終宛先が子機である（Ｓ２３：ＹＥＳ）と判定すると、最終宛先が自局であるかどうかを判定する（ステップＳ２４）。自局が取り込むべきパケットデータであるかどうかを判定するためである。

ＭＣＵ１１０は、最終宛先が自局である（Ｓ２４：ＹＥＳ）と判定すると、パケットデータを取り込む（ステップＳ２６）。

以上で、ＭＣＵ１１０は、一連の処理を終了する（エンド）。

なお、ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２２において、パケットデータの宛先が自局ではない（Ｓ２２：ＮＯ）と判定すると、パケットデータを破棄する（ステップＳ２６）。パケットデータの宛先が自局ではない場合は、自局を含む通信経路で転送されるパケットデータではないため、破棄することとしたものである。

また、ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２３において、最終宛先が子機ではないと判定すると（Ｓ２３：ＮＯ）、パケットデータに変換処理を行ってから上流側に転送する（ステップＳ２７）。最終宛先が子機ではない場合は、最終宛先が親機４００である場合であるため、上流側に転送することとしたものである。なお、パケットデータの変換処理については後述する。

また、ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２４において、最終宛先が自局ではないと判定する（Ｓ２４：ＮＯ）と、パケットデータに変換処理を行ってから下流側に転送する（ステップＳ２８）。最終宛先が子機であって自局ではない場合は、自局よりも下流側の他の子機が最終宛先であるため、下流側に転送することとしたものである。なお、パケットデータの変換処理については後述する。

なお、ＭＣＵ１１０は、ステップＳ２６、Ｓ２７、Ｓ２８の処理を終えると、一連の処理を終了する（エンド）。

次に、図１９及び図２０を用いて、親機Ｃ１１と子機Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３で通信を行う場合におけるパケットデータの変換動作について説明する。

図１９は、親機Ｃ１１と子機Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３の配置と通信経路を示す図である。

図１９に示すように、親機Ｃ１１と子機Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３とは、この順に配列されており、ＰＡＮ−ＩＤ：１１というパーソナルエリアネットワーク(Personal Area Network: PAN)のＩＤが割り振られた親機Ｃ１１と無線通信網を構築している。なお、親機Ｃ１１は、図４に示す親機４００と同様の構成を有し、子機Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３はそれぞれ、図３に示す子機１００と同様能構成を有する。

また、ここでは説明の便宜上、親機Ｃ１１と子機Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３との間の通信区間を次のように区別する。通信区間Ａは子機Ｄ１３から子機Ｄ１２に向かう通信区間である。通信区間Ｂは子機Ｄ１２から子機Ｄ１１に向かう通信区間である。通信区間Ｃは子機Ｄ１１から親機Ｃ１１に向かう通信区間である。

また、通信区間Ｄは親機Ｃ１１から子機Ｄ１１に向かう通信区間である。通信区間Ｅは子機Ｄ１１から子機Ｄ１２に向かう通信区間である。通信区間Ｆは子機Ｄ１２から子機Ｄ１３に向かう通信区間である。

すなわち、親機Ｃ１１と子機Ｃ１３との間には、上流側へ向かう通信経路として通信区間Ａ〜Ｃを含む通信経路が構築されており、下流側へ向かう通信経路として通信区間Ｄ〜Ｆを含む通信経路が構築されている。

図２０は、パケットデータの変換動作の一例を示す図である。図２０には、図１９に示す通信区間Ａ〜Ｆをデータが転送される際におけるパケットデータを示す。パケットデータは、ＰＡＮ−ＩＤ、宛先ＩＤ、自局ＩＤ、中継局数、中継１ＩＤ、中継２ＩＤ、中継３ＩＤ、最終宛先ＩＤ、原発信ＩＤ、及びデータを含む。なお、これらのうち、データは任意であるため、省略する。

また、ここでは、親機Ｃ１１を含む無線通信網でのパケットデータの変換動作について説明するため、ＰＡＮ−ＩＤはすべて１１である。従って、以下では、宛先ＩＤ、自局ＩＤ、中継局数、中継１ＩＤ、中継２ＩＤ、中継３ＩＤ、最終宛先ＩＤ、原発信ＩＤについて説明する。

宛先ＩＤは宛先になる親機又は子機のＩＤである。自局ＩＤはデータを送信する自局のＩＤである。中継局数は、データが上流へ向かう場合には、データの発信元から自局までの中継局の数である。中継１ＩＤは、データが上流へ向かう場合には、データの発信元から自局までの間に経た１番目の中継局のＩＤである。中継２ＩＤは、データが上流へ向かう場合には、データの発信元から自局までの間に経た２番目の中継局のＩＤである。中継３ＩＤは、データが上流へ向かう場合には、データの発信元から自局までの間に経た３番目の中継局のＩＤである。

中継局数は、データが下流へ向かう場合には、自局から最終宛先までの中継局の数である。中継１ＩＤは、データが下流へ向かう場合には、自局から最終宛先までの間に経る１番目の中継局のＩＤである。中継２ＩＤは、データが下流へ向かう場合には、自局から最終宛先までの間に経る２番目の中継局のＩＤである。中継３ＩＤは、データが下流へ向かう場合には、自局から最終宛先までの間に経る３番目の中継局のＩＤである。

最終宛先ＩＤは、データの最終的な宛先になる親機又は子機のＩＤである。原発信ＩＤは、データを最初に発信する親機又は子機のＩＤである。

通信区間Ａでは、宛先ＩＤは子機Ｄ１２、自局ＩＤは子機Ｄ１３、中継局数は０、中継１ＩＤはダミー（データなし）、中継２ＩＤはダミー、中継３ＩＤはダミー、最終宛先ＩＤは親機Ｃ１１、原発信ＩＤは子機Ｄ１３となる。子機Ｄ１３から親機Ｃ１１に向かって発信されるパケットデータは、通信区間Ａで上述のように表される。

通信区間Ｂでは、宛先ＩＤは子機Ｄ１１、自局ＩＤは子機Ｄ１２、中継局数は１、中継１ＩＤは子機Ｄ１２、中継２ＩＤはダミー、中継３ＩＤはダミー、最終宛先ＩＤはＣ１１、原発信ＩＤはＤ１３となる。子機Ｄ１３から親機Ｃ１１に向かって発信されるパケットデータは、通信区間Ｂで上述のように変換される。

通信区間Ｃでは、宛先ＩＤは親機Ｃ１１、自局ＩＤは子機Ｄ１１、中継局数は２、中継１ＩＤは子機Ｄ１２、中継２ＩＤは子機Ｄ１１、中継３ＩＤはダミー、最終宛先ＩＤはＣ１１、原発信ＩＤはＤ１３となる。子機Ｄ１３から親機Ｃ１１に向かって発信されるパケットデータは、通信区間Ｃで上述のように変換される。

以上のように、子機Ｄ１３と親機Ｃ１１との間の通信区間Ａ、Ｂ、Ｃによって構築される通信経路をデータが上流側に向かって転送される際には、上述のようにパケットデータが変換される。このようなパケットデータの変換処理は、図１８に示すステップＳ２７において実行される。

また、通信区間Ｄでは、宛先ＩＤは子機Ｄ１１、自局ＩＤは親機Ｃ１１、中継局数は２、中継１ＩＤは子機Ｄ１１、中継２ＩＤは子機Ｄ１２、中継３ＩＤはダミー、最終宛先ＩＤは子機Ｄ１３、原発信ＩＤは親機Ｃ１１となる。親機Ｃ１１から子機Ｄ１３に向かって発信されるパケットデータは、通信区間Ｄで上述のように表される。

通信区間Ｅでは、宛先ＩＤは子機Ｄ１２、自局ＩＤは子機Ｄ１１、中継局数は１、中継１ＩＤは子機Ｄ１２、中継２ＩＤはダミー、中継３ＩＤはダミー、最終宛先ＩＤは子機Ｄ１３、原発信ＩＤは親機Ｃ１１となる。親機Ｃ１１から子機Ｄ１３に向かって発信されるパケットデータは、通信区間Ｅで上述のように変換される。

通信区間Ｆでは、宛先ＩＤは子機Ｄ１３、自局ＩＤは子機Ｄ１２、中継局数は０、中継１ＩＤはダミー、中継２ＩＤはダミー、中継３ＩＤはダミー、最終宛先ＩＤは子機Ｄ１３、原発信ＩＤは親機Ｃ１１となる。親機Ｃ１１から子機Ｄ１３に向かって発信されるパケットデータは、通信区間Ｆで上述のように変換される。

以上のように、子機Ｄ１３と親機Ｃ１１との間の通信区間Ｄ、Ｅ、Ｆによって構築される通信経路をデータが下流側に向かって転送される際には、上述のようにパケットデータが変換される。このようなパケットデータの変換処理は、図１８に示すステップＳ２８において実行される。

以上、親機Ｃ１１と子機Ｄ１３との間では、上述のようにパケットデータを変換しながらデータを転送することができる。

以上、本発明の例示的な実施の形態の通信機について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

Ｃ１ 親機
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６ 子機
１００ 通信機
１１０ ＭＣＵ
１２０ ＲＦ回路
１３０ アンテナ
１１１ 検出部
１１２ 選択部
１１３ 選択部
１１４ 通信部
１１５ 経路設定部
１１６ メモリ
１１７ データ発信部
４００ 親機
４１０ ＭＣＵ
４２０ ＲＦ回路
４３０ アンテナ

Claims (8)

1. 親機と接続されて無線通信網を構築する子機として用いられる通信機であって、
   前記子機のうち、自己と無線で通信可能な１又は複数の第１子機を検出する検出部と、
   前記第１子機を経て前記親機まで接続される経路、又は、前記第１子機と、前記子機のうちの前記第１子機以外の１又は複数の第２子機とを経て前記親機まで接続される経路のうち、前記第１子機から前記親機までの中継数が最も少ない１又は複数の経路を選択する第１選択部と、
   前記第１選択部によって選択される経路が複数ある場合に、前記第１子機、１又は複数の前記第２子機、及び前記親機の間の各通信区間の第１信号強度の二乗和によって表される第２信号強度が最も強い経路を選択する第２選択部と
   を含む、通信機。
2. 前記無線通信網に含まれる前記子機に対して応答を要求する第１応答要求信号を発信する通信部をさらに含み、
   前記第１選択部は、前記第１応答要求信号に対する応答がある子機を前記第１子機として検出する、請求項１記載の通信機。
3. 前記通信部は、前記無線通信網に組み込まれる際に前記親機に応答を要求する第２応答要求信号を発信し、
   前記第１選択部は、前記親機から応答がない場合に、応答がある子機を前記第１子機として検出する、請求項２記載の通信機。
4. 前記第２選択部によって選択された経路を前記親機との通信経路として設定する経路設定部をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項記載の通信機。
5. 前記第１子機及び前記第２子機の中継数が最も少ない経路が複数得られ、かつ、当該複数の経路についての前記第１信号強度の二乗和によって表される第２信号強度が等しい複数の経路が得られた場合には、前記経路設定部は、前記第１子機及び前記第２子機の中継数が最も少ない経路のうち、最も応答が早い第１子機を含む経路を前記通信経路として設定する、請求項４記載の通信機。
6. 前記通信経路に含まれる前記第１子機及び前記第２子機の総数と、前記通信経路に含まれる前記通信区間の信号強度とを表すデータを保持するメモリをさらに含む、請求項４又は５記載の通信機。
7. 前記無線通信網に含まれる前記子機に対して応答を要求する第１応答要求信号を他の通信機から受信すると、前記データを発信するデータ発信部をさらに含む、請求項６記載の通信機。
8. 前記第１子機が前記親機と通信できない場合に、前記第１子機を経由して前記第２子機に保持された第１信号強度を取得する、請求項１乃至７のいずれか一項記載の通信機。

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