JP6373071B2 - ネットワーク制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、マルチホップ通信を行うネットワークを形成するネットワーク制御装置に関する。

無線モジュールの低コスト化や周波数再編に伴うアンライセンス帯域の拡張に伴い、機器間で無線通信を行い、監視情報や制御データをやりとりするワイヤレス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、通信距離の確保が課題の一つとして挙げられる。また、機器間通信の適用先として、電源の確保できない環境に設置することが想定されるため、電池で動作する無線機器の低消費電力化も課題となる。

通信距離を確保する技術として、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（Internet Engineering Task Force）で標準化されているＲＰＬ（IPv6 Routing Protocol for Low-Power And Lossy Networks）がある。ＲＰＬは、事前に経路を構築するプロアクティブ型のルーティングプロトコルである。データ送信毎に通信経路を探索するリアクティブ型のルーティングプロトコルと比較すると、経路構築に必要なデータ量が少なく省電力性が必要なワイヤレスＭ２Ｍシステムに適しているが、データ送信中の無線環境が経路構築時の無線環境と異なる場合には、最適な経路を選択することが難しい。

一方、低消費電力を実現する技術として、回路の低消費電力化や起床とスリープを繰り返す間欠受信制御などにより、ノード自体の低消費電力化の検討が行われている。また、電池残量を検出し、電池残量に応じた経路構築を行い、ネットワーク全体での電池長寿命化の実現に向けた検討が行われている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、アドホックネットワークにおいて、残存電力を測定して各ルートに対する電力コストを求め、残存電力を最大化する通信経路選択方法について開示されている。

特開２００５−１６００６２号公報

従来の電池残量を考慮した経路構築は、リアクティブ型のルーティングプロトコルを対象としており、現在の電池残量から電力コストを算出している。しかし、プロアクティブ型のルーティングプロトコルでは、通信時の環境と経路構築時の環境が必ずしも一致しているとは限らず、経路構築時に選択した経路を通信時に利用した場合、中継ノードの電池寿命を縮めてしまいネットワーク全体の省電力化が達成できない可能性がある、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プロアクティブ型のルーティングプロトコルが適用された通信システムにおいて、システム全体としての電池長寿命化を実現する経路を選択可能なネットワーク制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、無線通信ネットワークを形成し、受信したデータを宛先に向けて転送するネットワーク制御装置であって、自装置が商用電源から電力の供給を受けて駆動する状態、自装置が電池で駆動する状態、および、自装置が電池で駆動し、かつ当該電池が発電手段から電力供給を受けて充電可能な状態のいずれの状態に該当するかを表す自装置の電源に関する情報を管理する電源管理手段と、前記受信したデータの転送先を設定するとともに、前記受信したデータの宛先までの経路を使用した通信の継続時間に応じて変動するランク情報を算出し、算出したランク情報を自装置のランク情報として周囲のネットワーク制御装置へ送信する経路管理手段と、を備え、前記経路管理手段は、他のネットワーク制御装置で算出されたランク情報に基づいて、前記転送先に設定する他のネットワーク制御装置を選択する経路設定手段と、前記転送先に設定した他のネットワーク制御装置で算出されたランク情報と、前記自装置の電源に関する情報とに基づいて、自装置のランク情報を算出するランク情報算出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電池で駆動しているネットワーク制御装置を介した経路が構築される可能性を下げ、電池で駆動しているネットワーク制御装置における消費電力を低く抑えることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかるネットワーク制御装置の実施の形態１の構成例を示す図である。 図２は、ネットワーク制御装置により形成される無線通信ネットワークの構成例を示す図である。 図３は、通信経路選択手順の一例を示すフローチャートである。 図４は、ランク情報の算出手順の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態２のネットワーク制御装置の構成例を示す図である。 図６は、実施の形態２のネットワーク制御装置がランク情報を算出する手順の一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかるネットワーク制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるネットワーク制御装置の実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示したように、ネットワーク制御装置１００は、通信経路を管理する経路管理部１１０と、自装置（ネットワーク制御装置１００）の電源種別や電源状態を管理する電源管理部１２０と、無線フレームを送信する送信処理部１３０と、無線フレームを受信する受信処理部１４０と、により構成される。また、経路管理部１１０は、下りリンク方向の通信経路を管理する下り経路管理部１１１と、上りリンク方向の通信経路を管理する上り経路管理部１１２と、自装置からルートノードまでの上りリンク方向の通信経路をある条件で評価した結果を示すランク情報を算出するランク情報算出部１１３とを備える。詳細については後述するが、本実施の形態のランク情報は、通信経路を形成している各ノードの電源の種類、電池で動作しているノードの電池残量などに基づいて算出される。本実施の形態のランク情報は、自装置からルートノードまでの通信経路を選択する際の優先度を数値化した情報であり、優先度が低くなるとランク情報が大きくなる。

図２は、ネットワーク制御装置１００により形成される無線通信ネットワークの構成例を示す図である。図２に示したネットワークにおいて、機器ａ，機器ｂ，機器ｃ，機器ｄ，…，機器ｍ，機器ｎ，機器ｏ，機器ｐは、他の機器に対して中継を行う中継機器である。ここでは、これらの各中継機器は図１に示したネットワーク制御装置１００であるとする。各中継機器は、自装置宛てではないパケットを受信し、宛先の機器もしくは宛先の機器に向けて中継する他の中継機器へ送信する機器である。また、中継機器は、自装置に接続された機器から受信したパケットを他の中継機器へ転送する、または他の中継機器から受信したパケットを自装置に接続された機器へ転送する機能に加えて、自装置宛てのパケットを受信する機能、パケットを生成して送信する機能を備えるようにしても良い。

次に、ネットワーク制御装置１００による通信経路選択動作について説明する。図３は、ネットワーク制御装置１００における通信経路選択手順の一例を示すフローチャートである。

ここでは、一例として、図２に示したネットワークの機器ｎに相当するネットワーク制御装置１００が通信経路を選択する場合の動作について説明する。

機器ｎとして動作するネットワーク制御装置１００において、受信処理部１４０は、他の機器、例えば機器ｋからランク情報を含むネットワーク制御メッセージを受信すると、受信したネットワーク制御メッセージを上り経路管理部１１２に受け渡す（ステップＳ１１）。経路設定手段としての上り経路管理部１１２は、受け取ったネットワーク制御メッセージに含まれているランク情報（機器ｋから受信したランク情報）が、自装置が保持している他の機器のランク情報より小さい場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、受信したネットワーク制御メッセージの送信元の機器ｋを上り経路として更新する（ステップＳ１３）。すなわち、機器ｋから受信したランク情報を保持するとともに、上り方向へデータを送信する場合の送信先を機器ｋに設定する。

ステップＳ１３の上り経路管理部１１２による上り経路の更新が終了すると、次に、ランク情報算出部１１３がランク情報を算出する（ステップＳ１４）。このステップＳ１４で算出するランク情報は自装置のランク情報である。なお、機器ｋから受信したランク情報が、自装置が保持している他の機器のランク情報と同じかこれよりも大きい場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、上り経路を更新することなくステップＳ１４のランク情報算出を実施する。

また、ある期間において複数の機器からネットワーク制御メッセージを受信することが予め分かっている場合、例えば、周囲の他の機器に対してランク情報の通知を要求した場合、要求してから所定の期間にわたってネットワーク制御メッセージを受信してランク情報を収集し、収集したランク情報のうち、最小のランク情報を送信してきた機器を選択して上り経路として設定する。

ここで、ランク情報の算出動作（ステップＳ１４の動作）について、図４を参照しながら説明する。図４は、ランク情報の算出手順の一例を示すフローチャートである。ここで、ランク情報算出部１１３は、自装置の通信可能時間に基づいてランク情報を算出するが、通信可能時間は電源管理部１２０が算出する。図４では、電源管理部１２０による通信可能時間の算出手順も含んでいる。

ランク情報を算出する場合、まず、電源管理部１２０が、自装置（機器ｎ）の電源の種別に応じて通信可能時間を算出する。すなわち、電源管理部１２０は、自装置が電池駆動状態（電池で駆動している状態）か否かを判定し（ステップＳ２１）、電池駆動状態ではない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、さらに、電源供給状態か否かを判定する（ステップＳ２２）。電源供給状態は、商用電源（例えばＡＣ１００Ｖ）に接続され、電力が安定的に供給されている状態とする。電池駆動状態と電源供給状態のいずれにも該当しない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、環境発電状態と判断する。環境発電状態とは、基本的には電池駆動状態であるが太陽光や熱、振動などを利用して発電を行う電源に接続され、この電源から供給される電力で電池を充電可能な状態とする。

電源管理部１２０は、電池駆動状態の場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、現在の電池残量の情報を取得するとともにトラフィック量を算出する（ステップＳ２３，２４）。さらに、通信可能時間を算出する（ステップＳ２５）。通信可能時間の算出方法については後述する。一方、電源供給状態の場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、直ちにステップＳ２５を実行して通信可能時間を算出する。また、環境発電状態の場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、現在の電池残量の情報を取得し（ステップＳ２７）、充電量およびトラフィック量を算出し（ステップＳ２８，Ｓ２９）、さらに、充電量およびトラフィック量に基づいて、通信可能時間を算出する（ステップＳ２５）。

なお、ステップＳ２５において、電源管理部１２０は、電源の種別ごとに異なる方法で通信可能時間を算出し、算出した通信可能時間をランク情報算出部１１３に通知する。

ランク情報算出部１１３は、電源管理部１２０で算出された通信可能時間の通知を受けると、ランク情報を算出する（ステップＳ２６）。このステップＳ２６において、ランク情報算出部１１３は、例えば、以下の式（１）に従ってランク情報を計算する。
Ｒ(ｎ)＝Ｒ(ｋ)＋α／Ｔｒ …（１）

式（１）において、Ｒはランク情報を示し、Ｒ(ｎ)は機器ｎのランク情報、Ｒ(ｋ)は機器ｋから受信したランク情報である。Ｔｒは電源管理部１２０で算出された通信可能時間、αはランク情報に対する通信可能時間の重みづけを決定する係数である。電池で駆動している場合、通信可能時間Ｔｒは電池残量に依存し、Ｔｒが小さくなるとランク情報は大きくなる。つまり、電池残量が少なくなるとランク情報は大きくなる。αが大きいほど、通信可能時間を重視した経路構築を行うシステムとなる。

ここで、電源管理部１２０が通信可能時間Ｔｒを算出する方法について説明する。電源管理部１２０は、自装置の電源の種別に応じて、現在の残存電力量（電池残量）および通信量（トラフィック量）から、以下の式（２Ａ）、式（２Ｂ）または式（２Ｃ）に従って通信可能時間Ｔｒを算出する。具体的には、電源の種別が「電池駆動」の場合は式（２Ａ）に従ってＴｒを算出し、「電源供給」の場合は式（２Ｂ）に従ってＴｒをある一定値とし、「環境発電」の場合は式（２Ｃ）に従ってＴｒを算出する。
Ｔｒ＝Ｐｒ／βＸ （電池駆動の場合） …（２Ａ）
Ｔｒ＝一定値 （電源供給の場合） …（２Ｂ）
Ｔｒ＝（Ｐｒ＋充電量）／βＸ（環境発電の場合） …（２Ｃ）

式（２Ａ）および式（２Ｃ）において、Ｐｒは現在の電池残量、Ｘはトラフィック量を示す。また、βは、データ送信およびデータ受信時の消費電流量から算出される係数である。現在の電池残量は、電源管理部１２０によって計測される。例えば、電池の電圧を計測し、電池の電圧を電池残量に換算する方法がある。また、放電量の積算値から求める方法、インピーダンス変化を観測して求める方法などあるが、どのような計測方法を用いて現在の電池残量を求めても構わない。また、トラフィック量は、例えばアプリケーションの種別によって決定する。通信中のトラフィック量の統計値、例えば平均値などから算出しても構わない。

太陽光や熱、振動などによる環境発電を行う場合、現在の電池残量Ｐｒに対して充電される量を加算する。加算する充電量は、充電された後に加算しても良い。また、事前に充電量の見込みがある場合には、予め加算しても構わない。

なお、電源供給の場合の通信可能時間Ｔｒが最大となる。すなわち、「電池駆動」、「電源供給」、「環境発電」それぞれの場合における通信可能時間をＴｒ（Ａ）、Ｔｒ（Ｂ）、Ｔｒ（Ｃ）とすると、Ｔｒ（Ｂ）≧Ｔｒ（Ｃ）≧Ｔｒ（Ａ）の関係が成り立つ。

図３に示した通信経路選択手順の説明に戻り、ステップＳ１４でのランク情報算出が終了すると、次に、送信処理部１３０が、ランク情報算出部１１３で算出されたランク情報（自装置のランク情報）を含む経路通知メッセージを、上り経路として選択している他の機器へ送信する（ステップＳ１５）。例えば、機器ｋを上り経路として選択している場合には機器ｋに対して経路メッセージ（自装置のランク情報）を送信する。また、送信処理部１３０は、自装置のランク情報を含んだネットワーク制御メッセージを生成し、他の機器（１ホップの他の機器のうち、上り経路として選択していない機器）へ送信する（ステップＳ１６）。自装置のランク情報には、自装置までの通信経路全体の通信可能時間が含まれており、自装置のランク情報を伝送するだけで、自装置から目的の機器（ルートノード）までの通信経路全体の通信可能時間を他の機器へ伝搬することができる。

また、ネットワーク制御装置１００は、経路通知メッセージを受信した場合、経路通知メッセージの送信元の機器（他のネットワーク制御装置）の情報を下り経路管理部１１１で管理する。

ネットワーク制御装置１００による通信経路選択動作について説明したが、ネットワーク全体の通信経路選択動作は以下のようになる。例えば、図２に示したネットワークにおいて、機器ａが他の機器からデータを収集するノードであり、機器ａ以外の機器は、機器ａとの通信経路を構築する必要がある場合を考える。すなわち、機器ａをルートとするツリー型のネットワークを形成する場合を考える。この場合、まず、機器ａが自装置のランク情報Ｒ(ａ)を算出する。ランク情報Ｒ(ａ)は、上記の式（１）および式（２）に従って計算する。ただし、式（１）のＲ(ｋ)に相当するランク情報（他の機器から受信したランク情報）はゼロとする。機器ａはランク情報Ｒ(ａ)を算出すると、ランク情報Ｒ(ａ)を含んだネットワーク制御メッセージを送信する。

機器ａが送信したネットワーク制御メッセージは機器ａとの直接通信が可能な機器（機器ｂ，ｃ，ｄ）により受信され、機器ｂ，ｃ，ｄは、機器ａを上り経路として設定するとともに、受信したランク情報Ｒ(ａ)を記憶する。また、受信したランク情報Ｒ(ａ)を用いて自装置のランク情報を算出する。機器ｂ，ｃ，ｄは、上記の式（１）および式（２）に従ってランク情報を算出する。ランク情報を算出した後は、算出したランク情報を経路通知メッセージにて機器ａ（上り経路として設定している機器）へ送信するとともに、ネットワーク制御メッセージにて他の機器へ送信する。ここで、例えば機器ｃが送信したネットワーク制御メッセージは、機器ｂ，ｄで受信される可能性がある。しかし、機器ｂ，ｄは、機器ｃから受信したネットワーク制御メッセージに含まれているランク情報（機器ｃのランク情報Ｒ(ｃ)）よりも値が小さい機器ａのランク情報Ｒ(ａ)を記憶しているため、上り経路を更新することはない。すなわち、機器ｂ，ｄは機器ｃを介して機器ａと通信する経路を選択することなく、機器ａと直接通信する経路を維持する。

図示を省略している機器ｅが機器ｂ，ｃ，ｄと直接通信することが可能であり、かつ機器ａとは直接通信することができない場合、機器ｅは、機器ｂ，ｃ，ｄのうち、ランク情報が最も小さい機器を上り経路に設定し、上り経路に設定した機器のランク情報を用いて自装置のランク情報を算出する。機器ｅも機器ａ，ｂ，ｃ，ｄと同様に、上記の式（１）および式（２）に従ってランク情報を計算する。そして、機器ｅは、上り経路に設定した機器に対して自装置のランク情報を経路通知メッセージにて通知するとともに、他の機器に対して自装置のランク情報をネットワーク制御メッセージにて通知する。

以下、同様にして、ネットワーク内の各機器が、上り経路の設定を行うとともに、自装置のランク情報を算出し、算出したランク情報を周囲の他の機器へ通知する。この結果、各機器から機器ａまでの上り経路が設定される。

上り経路の設定動作について説明したが、下り経路は上り経路を逆に辿ったものとなる。例えば、ネットワーク制御装置１００において、経路管理部１１０は、上り方向のパケットを受信すると、受信したパケットの送信元と受信した経路（自装置に対してパケットを転送した他の機器）を下り経路管理部１１１で管理する。

このように、本実施の形態のネットワーク制御装置は、他のネットワーク制御装置で算出されたランク情報の通知を受けると、通知されたランク情報に基づいて経路を設定するとともに、上りの通信経路に設定したネットワーク制御装置のランク情報と自装置の通信可能時間の推定値とに基づいて、自装置のランク情報を算出する。そして、自装置のランク情報を他のネットワーク制御装置へ通知する。安定した電源から電力供給を受けて動作しているネットワーク制御装置のランク情報は、電池から電力供給を受けて動作しており、電池の消耗により動作不能となる恐れがあるネットワーク制御装置のランク情報よりも小さくなるように算出する。電池から電力供給を受けて動作しているネットワーク制御装置（電池駆動状態のネットワーク制御装置）のランク情報は、通信動作の継続時間（電池残量がゼロになるまでの予測時間）が長いものほど小さくなるように算出する。すなわち、経路を選択する際には、より長時間の通信が可能な経路を優先的に選択する。

これにより、電池で駆動しているネットワーク制御装置を介した経路が構築される可能性を下げて消費電力を低く抑えることができる。従って、電池で駆動しているネットワーク制御装置をより長い時間にわたって動作させることができ、ネットワークの長寿命化を実現できる。また、電源種別、電池残量およびトラフィック量から通信可能時間を推定し、推定結果を用いてランク情報を計算するので、事前に経路を構築するプロアクティブ型ルーティングアルゴリズムに適用することができる。

実施の形態２．
以上の実施の形態１では、通信可能時間の推定結果に基づきランク情報を決定するようにしたものであるが、次に要求遅延量と通信可能時間を組合せてランク情報を算出する実施の形態を示す。

ネットワークを利用するアプリケーションやネットワークを適用するシステムには様々な種類のものが存在し、例えば、宛先までの遅延時間が小さい経路の設定が重要視されるシステムが存在する。また、電池で駆動する機器の電池の交換や充電が難しい場合には電池駆動の機器における消費電力を抑え、ネットワーク全体としての電池の長寿命化（長時間通信の実現）が可能な経路の設定が重要視されると想定される。そこで、本実施の形態のネットワーク制御装置においては、経路を選択する際に参照するランク情報を、転送遅延時間および通信可能時間に基づいて算出する。

図５は、実施の形態２のネットワーク制御装置の構成例を示す図である。本実施の形態のネットワーク制御装置１００ａは、実施の形態１で説明したネットワーク制御装置１００（図１参照）の経路管理部１１０を経路管理部１１０ａに置き換えたものである。経路管理部１１０ａは、ランク情報算出部１１３をランク情報算出部１１３ａに置き換え、さらに、通信品質管理部１１４を追加したものである。本実施の形態においては、実施の形態１で説明したネットワーク制御装置１００と異なる部分について説明する。

ランク情報算出部１１３ａは、通信可能時間および要求遅延量（システムが要求する遅延量）に基づいてランク情報を算出する。通信品質管理部１１４は、ネットワークへ要求される通信品質を管理する。要求される通信品質は、転送遅延時間や中継回数、ネットワーク内の電池寿命、などである。ネットワーク内の電池寿命は、電池駆動状態の各ネットワーク制御装置が動作を継続できる時間に依存し、例えば、電池駆動状態のネットワーク制御装置のうち、少なくとも１台が電池残量不足により通信不能となるまでの時間をネットワーク内の電池寿命とする。

図６は、ランク情報算出部１１３ａの動作例を示すフローチャートである。図６のフローチャートは、遅延時間と通信可能時間に基づいてランク情報を算出する場合の算出手順を示している。なお、図６はランク情報算出部１１３ａの動作を示すものであるために記載は省略しているが、実施の形態１と同様に、電源管理部１２０は、ランク情報を含むネットワーク制御メッセージの受信に伴い通信可能時間Ｔｒを算出し、算出したＴｒをランク情報算出部１１３ａに通知する（図３，図４参照）。

ランク情報の算出動作において、ランク情報算出部１１３ａは、まず、通信品質管理部１１４で管理されている通信品質要求情報を取得する（ステップＳ４１）。この通信品質要求情報は、遅延時間を優先させた経路設定と電池寿命を優先させた経路設定のどちらを実施するかを示す情報とする。取得した通信品質要求情報が「遅延時間を優先させた経路設定」を示している場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、すなわち、遅延時間が小さい経路の設定が要求される場合、遅延時間の小さい経路が選択されやすくなるよう、パラメータｗ１およびｗ２を算出する（ステップＳ４３）。このステップＳ４３で算出されるｗ１とｗ２は、ｗ１＞ｗ２の関係となる。一方、取得した通信品質要求情報が電池寿命優先を示している場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、電池寿命が長くなる経路が選択されやすくなるよう、パラメータｗ１およびｗ２を算出する（ステップＳ４５）。このステップＳ４５で算出されるｗ１とｗ２は、ｗ１＜ｗ２の関係となる。

ランク情報算出部１１３ａは、ｗ１およびｗ２を算出すると、次に、ステップＳ４３で算出したｗ１とｗ２、または、ステップＳ４５で算出したｗ１とｗ２を使用して、ランク情報を算出する（ステップＳ４４）。このステップＳ４４において、ランク情報算出部１１３ａは、例えば、以下の式（３）に従ってランク情報を計算する。
Ｒ(ｎ)＝Ｒ(ｋ)＋ｗ１＋ｗ２×α／Ｔｒ …（３）

ここで、ｗ１は要求遅延量から決定される重み係数、ｗ２はネットワーク電池寿命要求から決定される重み係数である。遅延に対する要求が高いネットワーク（低遅延転送が要求されるネットワーク）では、ｗ１＞ｗ２の関係で重み係数を決定し、中継毎に加算されるランク情報値を重視する。一方、ネットワーク内の電池寿命に対する要求が高いネットワーク（電池駆動のネットワーク制御装置の消費電力の削減を重視するネットワーク）では、ｗ１＜ｗ２の関係で重み係数を決定し、通信可能時間の推定量に応じて加算されるランク情報値を重視する。

ここで、例えば、重み係数ｗ１は、以下の式（４）を使用して算出する。
ｗ１＝リンク通信時間／要求遅延量 …（４）

このように、ｗ１は、要求遅延量が高いほど値が低くなるよう設定すれば良い。また、式（４）以外の方法として、中継回数に応じてｗ１を変更し、中継回数に上限を設けるように設定しても構わない。この場合、中継回数が多いほどｗ１の値が大きくなるようにする。なお、リンク通信時間とは、上位のネットワーク制御装置がパケットを送信してから受信するまでの時間である。例えば、各ネットワーク制御装置が送信時刻の情報を含んだパケットを送信することにより、これを受信した下位のネットワーク制御装置はリンク通信時間を算出することが可能となる。要求遅延量は、パケットが送信元から宛先まで到達するまでの遅延時間（所要時間）の最大値である。

このように、本実施の形態のネットワーク制御装置は、上りの通信経路に設定したネットワーク制御装置のランク情報と自装置の通信可能時間の推定値に加え、要求遅延量に基づいて、自装置のランク情報を算出することとした。また、伝送遅延時間と電池寿命（通信動作の継続時間）のどちらを優先させて経路設定を行う必要があるかを考慮してランク情報を算出することとした。これにより、ネットワークに対する要求内容に応じて、最適な通信経路を設定することができる。

以上のように、本発明は、マルチホップ通信を行うネットワークにおいて、通信可能時間を考慮した経路選択を行うネットワーク制御装置として有用である。

１００，１００ａ ネットワーク制御装置、１１０，１１０ａ 経路管理部、１１１ 下り経路管理部、１１２ 上り経路管理部、１１３，１１３ａ ランク情報算出部、１１４ 通信品質管理部、１２０ 電源管理部、１３０ 送信処理部、１４０ 受信処理部。

Claims (4)

1. 無線通信ネットワークを形成し、受信したデータを宛先に向けて転送するネットワーク制御装置であって、
   自装置が商用電源から電力の供給を受けて駆動する状態、自装置が電池で駆動する状態、および、自装置が電池で駆動し、かつ当該電池が発電手段から電力供給を受けて充電可能な状態のいずれの状態に該当するかを表す自装置の電源に関する情報を管理する電源管理手段と、
   前記受信したデータの転送先を設定するとともに、前記受信したデータの宛先までの経路を使用した通信の継続時間に応じて変動するランク情報を算出し、算出したランク情報を自装置のランク情報として周囲のネットワーク制御装置へ送信する経路管理手段と、
   を備え、
   前記経路管理手段は、
   他のネットワーク制御装置で算出されたランク情報に基づいて、前記転送先に設定する他のネットワーク制御装置を選択する経路設定手段と、
   前記転送先に設定した他のネットワーク制御装置で算出されたランク情報と、前記自装置の電源に関する情報とに基づいて、自装置のランク情報を算出するランク情報算出手段と、
   を備えることを特徴とするネットワーク制御装置。
2. 前記電源管理手段は、
   自装置が電池で駆動し、かつ電池を充電するための電力が外部から供給不可能な構成の場合、
   電池残量Ｐｒ、トラフィック量Ｘ、データ送信時の消費電流およびデータ受信時の消費電流に基づいて決定された係数βを用いて、通信可能時間Ｔｒを「Ｔｒ＝Ｐｒ／βＸ」に従って算出し、
   自装置に対して外部から安定的に電力が供給されている場合、
   前記Ｔｒを一定値とし、
   自装置が電池で駆動し、かつ電池を充電するための電力が外部から供給可能な構成の場合、
   前記Ｐｒ、Ｘおよびβと、電池を充電するための電力供給により得られる充電量Ｃｐを用いて、前記Ｔｒを「Ｔｒ＝（Ｐｒ＋Ｃｐ）／βＸ」に従って算出し、
   前記ランク情報算出手段は、
   前記転送先に設定した他のネットワーク制御装置で算出されたランク情報に対し、前記電源管理手段が算出したＴｒの逆数に重み付け係数αを乗算した結果を加算して自装置のランク情報を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク制御装置。
3. 前記電源管理手段は、
   自装置が電池で駆動し、かつ電池を充電するための電力が外部から供給不可能な構成の場合、
   電池残量Ｐｒ、トラフィック量Ｘ、データ送信時の消費電流およびデータ受信時の消費電流に基づいて決定された係数βを用いて、通信可能時間Ｔｒを「Ｔｒ＝Ｐｒ／βＸ」に従って算出し、
   自装置に対して外部から安定的に電力が供給されている場合、
   前記Ｔｒを一定値とし、
   自装置が電池で駆動し、かつ電池を充電するための電力が外部から供給可能な構成の場合、
   前記Ｐｒ、Ｘおよびβと、電池を充電するための電力供給により得られる充電量Ｃｐを用いて、前記Ｔｒを「Ｔｒ＝（Ｐｒ＋Ｃｐ）／βＸ」に従って算出し、
   前記ランク情報算出手段は、
   前記転送先に設定した他のネットワーク制御装置で算出されたランク情報に対し、データの伝送遅延時間の要求量に基づいて決定した係数ｗ１を加算し、さらに、前記電源管理手段が算出したＴｒの逆数に重み付け係数αおよび通信動作の継続時間の要求量に基づいて決定した係数ｗ２を乗算した結果を加算し、自装置のランク情報を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク制御装置。
4. 前記経路設定手段は、ランク情報を送信してきた他のネットワーク制御装置のうち、最も小さいランク情報を送信してきた他のネットワーク制御装置を前記転送先に設定することを特徴とする請求項１、２または３に記載のネットワーク制御装置。

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