JP6395977B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置に関し、複数の無線通信装置で構成されるネットワークにおける経路情報を更新する技術に関する。

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。

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と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）。

無線通信では、電波の状況が時々刻々と変化するため、通信する経路の定期的な更新が必要不可欠である。ＲＰＬでは、経路の更新のため、ノードおよびゲートウェイは経路情報を定期的に送信する。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。ノードは、ゲートウェイから定期的に送信される経路情報をもとにノードからゲートウェイに向かう方向の上り経路を決定している。また、ノードは、他のノードから定期的に送信される経路情報をもとにゲートウェイから他のノードに向かう方向の下り経路を決定している。

ＲＰＬにおける上り経路と下り経路の更新について、図１９〜２１を用いて説明する。
図１９は、ネットワーク構成の一例を示す図である。ネットワーク９０には、ゲートウェイ９１およびノード９２ａ〜ｃが存在する。ノード９２ａは、ノード９２ｂに隣接するとともに、ノード９２ｂおよびノード９２ｃの上位ノードである。ノード９２ｂは、ノード９２ｃに隣接するとともに、ノード９２ｃの上位ノードである。

まず、上り経路の更新について説明する。
図２０は、上り経路を更新するシーケンスを示す図である。
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（Ｓ８０１）。ゲートウェイから上り経路制御メッセージを受信したノード９２ａは、ゲートウェイへの上り経路情報を更新する（Ｓ８０２）。ノード９２ａは、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（Ｓ８０３）。ノード９２ｂはノード９２ａからの上り経路制御メッセージを受信し、ゲートウェイへの上り経路情報を更新する（Ｓ８０４）。ノード９２ｂは、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（Ｓ８０５）。ノード９２ｃはノード９２ｂからの上り経路制御メッセージを受信し、ゲートウェイへの上り経路情報を更新する（Ｓ８０６）。ノード９２ｃは、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（Ｓ８０７）。

次に、下り経路の更新について説明する。
図２１は、下り経路を更新するシーケンスを示す図である。ノード９２ａ〜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９２ｃは、隣接する上位ノードであるノード９２ｂに下り経路制御メッセージをユニキャストで送信する（Ｓ９０１）。下り経路制御メッセージを受信したノード９２ｂは、ノード９２ｃへの下り経路情報を更新する（Ｓ９０２）。また、ノード９２ｂは、更新した下り経路情報を設定した下り経路制御メッセージを、隣接する上位ノードであるノード９２ａに送信する（Ｓ９０３）。下り経路制御メッセージを受信したノード９２ａは、ノード９２ｃへの下り経路情報を更新する（Ｓ９０４）。また、ノード９２ａは、更新した下り経路情報を設定した下り経路制御メッセージを、ゲートウェイに送信する（Ｓ９０５）。下り経路制御メッセージを受信したゲートウェイは、ノード９２ｃへの下り経路情報を更新する（Ｓ９０６）。

ＩＥＴＦ ＲＦＣ６５５０，"ＩＰｖ6 Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｌｏｓｓｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"

しかしながら、ＲＰＬでは、経路が動的に更新され、経路を固定する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、ＲＰＬを用いた場合に経路を固定にする無線通信装置を得ることを目的としている。

この発明の無線通信装置は、他の無線通信装置を介して経路制御に関するメッセージが含まれた自無線通信装置宛の無線信号を受信するとメッセージを出力する無線通信制御部と、無線通信制御部から入力されたメッセージがゲートウェイに向かう上り経路として経由する隣接の無線通信装置を指示する経路設定要求の場合、自無線通信装置のアドレス情報を含む下り経路制御メッセージを経路設定要求の指示を満たす上り経路で送信するネットワーク制御部と、を備えた。

本発明によれば、ＲＰＬを用いて経路を固定にすることができる。

実施の形態１に係るネットワークの構成の一例を示す図。 実施の形態１に係るノードの機能構成の一例を示すブロック図。 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１に係る経路設定要求のフォーマットの一例を示す図。 実施の形態１に係るネットワーク制御部の処理を示すフローチャート。 実施の形態１に係るネットワーク制御部の処理を示すフローチャート。 実施の形態１に係るゲートウェイがノードに固定経路を設定する動作を示す模式図。 実施の形態１に係る経路保存部が保持する固定経路リストの一例を示す図。 実施の形態１に係るノードがノードからＤＩＯを受信する動作を示す模式図。 実施の形態１に係るゲートウェイがノードに除外経路を設定する動作を示す模式図。 実施の形態１に係る経路保存部が保持する除外経路リストの一例を示す図。 実施の形態１に係るノードがノードからＤＩＯを受信する動作を示す模式図。 実施の形態１に係るノードがからＤＩＯを受信する動作を示す模式図。 実施の形態１に係るネットワーク制御部の処理を示すフローチャート。 実施の形態２に係るノードの機能構成の一例を示すブロック図。 実施の形態２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の処理を示すフローチャート。 実施の形態２に係るネットワーク制御部の処理を示すフローチャート。 ネットワーク構成の一例を示す図。 上り経路を更新する処理を示すシーケンス図。 下り経路を更新する処理を示すシーケンス図。

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１０の構成の一例を示す図である。ネットワーク１０は、ゲートウェイ１１および無線通信装置としてのノード１２ａ〜ｄにより構成されるネットワークである。また、ネットワーク１０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。ノード１２ａおよびノード１２ｂは、ゲートウェイ１１の下位ノードであり、既にゲートウェイ１１との経路が確立されている。ノード１２ｃは、ノード１２ａおよびノード１２ｂと無線で通信可能な距離に存在しているが、まだ経路が確立されていない状態である。ノード１２ｄは、ノード１２ｃの下位ノードであり、ノード１２ｃとの経路が確立されている。リンク１３ａ〜ｅは、ノード間のリンクである。図１中の実線はすでに経路が確立されていることを示す。図１中の点線は、経路がまだ確立されていないことを示す。経路が確立されているとは、例えばゲートウェイ１１とノード１２ａとの経路の場合、ゲートウェイ１１がノード１２ａへの下り経路情報を保持し、ノード１２ａがゲートウェイ１１への上り経路情報を保持している状態である。

次に、本発明の無線通信装置であるノード１２ａの構成について説明する。ノード１２ｂ〜ｄの構成は、ノード１２ａと同じである。
図２は、実施の形態１に係るノード１２ａの機能構成の一例を示すブロック図である。ノード１２ａは、アプリケーション部２１、ネットワーク制御部２２、経路保存部２３、無線通信制御部２４、ネットワークインタフェース制御部２５およびセンサインタフェース制御部２６を備えている。無線通信制御部２４には、無線アンテナ３０が接続されている。ネットワークインタフェース制御部２５はノード１２ａに接続されている他のネットワークとデータを送受信する。データは制御情報の場合もある。また、センサインタフェース制御部２６にはセンサ２７が接続されている。

図３は、実施の形態１に係るノード１２ａ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１２ａは、メモリ３１、プロセッサ３２、センサインタフェース３３、ネットワークインタフェース３４および無線インタフェース３５を備えている。プロセッサ３２は、メモリ３１と接続されており、演算に必要なデータの一時記憶やデータの保存を行う。また、プロセッサ３２は、センサインタフェース３３、ネットワークインタフェース３４および無線インタフェース３５と接続され、プロセッサ３２からの指示により、各インタフェースの制御を行う。さらに、無線インタフェース３５は、無線アンテナ３０と接続され、無線信号の送受信を行う。

メモリ３１は、アプリケーション部２１、ネットワーク制御部２２、無線通信制御部２４、ネットワークインタフェース制御部２５およびセンサインタフェース制御部２６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３１は、経路保存部２３の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３２は、メモリ３１に記憶されたプログラム及びデータを読み出し、アプリケーション部２１、ネットワーク制御部２２および無線通信制御部２４の各機能を実現する。プロセッサ３２は、メモリ３１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、アプリケーション部２１、ネットワーク制御部２２および無線通信制御部２４の機能を実行するように構成してもよい。

センサインタフェース３３は、センサインタフェース制御部２６の機能を実現する。
ネットワークインタフェース３４は、ネットワークインタフェース制御部２５の機能を実現する。

次に、他のノードとの無線信号の送受信について説明する。
まず、他のノードから無線信号を受信する場合について説明する。
無線アンテナ３０は、他のノードが送信した無線信号を受信し、無線通信制御部２４に出力する。無線通信制御部２４は、無線アンテナ３０から入力された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。宛先には、ＭＡＣアドレスとネットワークアドレスの２つが設定されている。ＭＡＣアドレスは、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は、フレームの届け先の宛先である。

無線通信制御部２４は、フレームの宛先が自ノードのＭＡＣアドレスと同一の場合にはネットワーク制御部２２に出力し、自身のＭＡＣアドレスと異なる場合にはフレームを破棄する。ネットワーク制御部２２は、無線通信制御部２４から入力されたフレームの宛先のネットワークアドレスを確認する。宛先のネットワークアドレスが自ノードのネットワークアドレスと異なる場合、ネットワーク制御部２２は経路保存部２３の経路リストを参照し、宛先のネットワークアドレスを持つノードの経路情報から次に転送するノードのＭＡＣアドレスを読み出す。ネットワーク制御部２２は、読み出したＭＡＣアドレスとフレームを無線通信制御部２４に出力する。

ネットワークアドレスが自ノードのネットワークアドレスと同一で、フレームのデータ部分にアプリケーションデータが含まれている場合、ネットワーク制御部２２は、無線通信制御部２４から入力されたフレームのデータ部分をアプリケーション部２１に出力する。アプリケーション部２１は、データの内容に応じて、ネットワークインタフェース制御部２５もしくはセンサインタフェース制御部２６に出力する。データにネットワークインタフェース制御部２５に接続されるネットワークの制御情報が含まれている場合、アプリケーション部２１は制御情報をネットワークインタフェース制御部２５に出力する。また、データにセンサ２７の制御情報が含まれている場合、アプリケーション部２１は制御情報をセンサインタフェース制御部２６に出力する。

無線通信制御部２４から入力されたフレームのネットワークアドレスが、自ノードのネットワークアドレスと同一で、フレームのデータ部分に経路制御メッセージが含まれている場合、ネットワーク制御部２２は、経路制御メッセージの内容に応じて経路保存部２３が保持する経路リストを更新する。

次に、他のノードに無線信号を送信する場合について説明する。
ネットワークインタフェース制御部２５からデータが入力されると、アプリケーション部２１はネットワーク制御部２２にデータを出力する。また、センサ２７から測定値が入力されると、センサインタフェース制御部２６はあらかじめ指定した形式のデータに変換する処理を行い、データをアプリケーション部２１に出力する。アプリケーション部２１は、ネットワークインタフェース制御部２５またはセンサインタフェース制御部２６から入力されたデータと、宛先のネットワークアドレスをネットワーク制御部２２に出力する。ネットワーク制御部２２は、アプリケーション部２１から入力されたデータをフレームのデータ部分に設定し、宛先のネットワークアドレスをフレームのヘッダに設定する。また、ネットワーク制御部２２は、次に転送するノードのＭＡＣアドレスを経路保存部２３に問い合わせる。ネットワーク制御部２２は、経路保存部２３から取得したＭＡＣアドレスとフレームを、無線通信制御部２４に出力する。無線通信制御部２４は、ネットワーク制御部２２から入力されたＭＡＣアドレスをフレームのヘッダに設定する。また、無線通信制御部２４は、フレームを無線信号に変換し、無線信号を無線アンテナ３０に出力する。

また、ネットワーク制御部２２は、経路保存部２３が保持する経路情報から経路制御メッセージを生成し、経路制御メッセージをフレームのデータ部分に設定する。また、ネットワーク制御部２２は、次に転送するノードのＭＡＣアドレスを経路保存部２３に問い合わせ、取得したＭＡＣアドレスとフレームを、無線通信制御部２４に出力する。ネットワーク制御部２２は、フレームを無線通信制御部２４に出力し、無線通信制御部２４は無線アンテナ３０を介して他のノードに送信する。

ＲＰＬでは、上り経路の制御にはＤＩＯ（（ＤＯＤＡＧ（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ−Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ａｃｙｃｌｉｃ Ｇｒａｐｈ） Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｏｂｊｅｃｔ））が用いられる。下り経路の制御にはＤＡＯ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ Ｏｂｊｅｃｔ）が用いられる。

各ノードは、ＤＩＯおよびＤＡＯによりゲートウェイ１１および他のノードへの経路を把握することができる。各ノードの経路保存部２３の経路リストは、ゲートウェイ１１および他のノードへの経路情報を保持している。ゲートウェイ１１および他のノードの経路情報として、宛先装置のアドレス、次ノードのアドレス、ランク情報および有効期間が保存される。次ノードのアドレスは、宛先装置への経路上にある隣接ノードのアドレスである。ランク情報は、ゲートウェイ１１までのホップ数および無線電波受信強度といった値から算出される値である。ランク情報の低いほうがホップ数と電波の状況の点から経路として適している。ノードは、ランク情報が低いノードを選択して経路を決定する。有効期間は、経路情報の有効期間である。有効期間が経過した経路情報は破棄される。経路リストは、ゲートウェイ１１への上り経路情報と下位のノードへの下り経路情報を保持する。
ネットワーク制御部２２は、自ノードのアドレス、ランク情報および有効期間を保持している。有効期間は経路情報の有効期間であり、パラメータとしてあらかじめ指定される値である。

次に、経路設定要求により上り経路を指示された場合の動作について説明する。
まず、経路設定要求のフォーマットについて説明する。
図４は、実施の形態１に係る経路設定要求のフォーマットの一例を示す図である。経路設定要求は、メッセージ種別フィールド、経路設定フィールド、経路数フィールドおよび経路フィールドにより構成される。メッセージ種別には、経路設定要求を示す識別子が設定される。経路設定フィールドには、固定経路有効、除外経路有効または無効が設定される。固定経路有効は、経路フィールドで示す経路を固定経路に設定することを示す。除外経路有効は、経路フィールドで示す経路を除外経路に設定することを示す。無効は、すでに設定されている固定経路および除外経路を無効にすることを示す。経路数フィールドは、経路フィールドに設定される経路の数が設定される。経路フィールドには、設定対象の経路としてノードのネットワークアドレスが設定される。経路数フィールドにＮが設定されている場合、経路フィールドにはＮ個の経路が設定される。

次に、ノード１２ｃが経路設定要求を受信した場合を例として説明する。
図５は、実施の形態１に係るネットワーク制御部２２の処理を示すフローチャートである。ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、ノード１２ａを介してゲートウェイ１１からの経路設定要求を受信すると処理を開始する。ネットワーク制御部２２は、経路設定要求の経路設定の値を判定する（ステップＳ３０１）。経路設定が固定経路有効に設定されている場合、ネットワーク制御部２２は、ノード１２ｃの固定経路を有効化する処理を行う（ステップＳ３０２）。ネットワーク制御部２２は、固定経路を有効化する処理として経路フィールドで示される経路を固定経路リストに登録し、処理を終了する。固定経路リストは、経路保存部２３が保持している（ステップＳ３０３）。

ステップＳ３０１において、経路設定が除外経路有効に設定されている場合、ネットワーク制御部２２は、ノード１２ｃの除外経路を有効化する処理を行う（ステップＳ３０４）。ネットワーク制御部２２は、除外経路を有効化する処理として経路フィールドで示される経路を除外経路リストに登録し、処理を終了する。除外経路リストは、経路保存部２３が保持している（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０１において、経路設定が無効に設定されている場合、ネットワーク制御部２２は、経路保存部２３が保持する固定経路リストおよび除外経路リストを無効化する処理を行う（ステップＳ３０６）。ネットワーク制御部２２は、固定経路リストおよび除外経路リストを無効化する処理として経路保存部２３が保持する固定経路リスト及び除外経路リストを初期化し（ステップＳ３０７）、処理を終了する。

次に、ノード１２ｃが上り経路を設定する動作について説明する。
図６は、実施の形態１に係るネットワーク制御部２２の処理を示すフローチャートである。ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、ノード１２ａからＤＩＯを受信すると処理を開始する。ネットワーク制御部２２は、現在の経路設定を判定する（ステップＳ４０１）。固定経路および除外経路が無効に設定されている場合、受信したＤＩＯで通知された経路情報に基づき、ネットワーク制御部２２は上り経路を選択する。ネットワーク制御部２２は、ＲＰＬの標準プロトコルに従って上り経路を決定する。例えば、最短の中継回数で選択する方式、受信電界強度の強弱によって選択する方式がある。ネットワーク制御部２２は、上り経路として決定した隣接する上位ノードを上り経路情報の次ノードアドレスに設定する（ステップＳ４０２）。続いて、ネットワーク制御部２２は、上り経路として決定した上位ノードに対して、下り経路制御メッセージであるＤＡＯを送信する。ノード１２ａを上り経路として選択した場合、ネットワーク制御部２２は、ＤＡＯをノード１２ａに送信する。上述したように、上位ノードは、ＤＡＯを受信することでノード１２ｃへの下り経路情報を設定する（ステップＳ４０３）。

一方、ステップＳ４０１において、固定経路有効に設定されている場合、ネットワーク制御部２２は、受信したＤＩＯの送信元ネットワークアドレス（ノード１２ａ）が固定経路リストに登録されているか判定する（ステップＳ４０４）。ＤＩＯの送信元ネットワークアドレス（ノード１２ａ）が固定経路リストに登録されている場合、ネットワーク制御部２２は、ゲートウェイ１１への上り経路情報の次ノードアドレスにノード１２ａを設定し（ステップＳ４０２）、ノード１２ａにＤＡＯを送信する（ステップＳ４０３）。ＤＩＯの送信元ネットワークアドレス（ノード１２ａ）が固定経路リストに登録されていない場合、固定経路から通知されたＤＩＯではないため、ネットワーク制御部２２は、受信したＤＩＯを破棄する。ネットワーク制御部２２は、ここでは上り経路を設定せず、ＤＡＯも送信しない（ステップＳ４０５）。

また、ステップＳ４０１において、除外経路有効に設定されている場合、ネットワーク制御部２２は、受信したＤＩＯの送信元ネットワークアドレス（ノード１２ａ）が除外経路リストに登録されているか判定する（ステップＳ４０６）。受信したＤＩＯの送信元ネットワークアドレス（ノード１２ａ）が除外経路リストに登録されている場合、除外経路から通知されたＤＩＯのため、ネットワーク制御部２２は受信したＤＩＯを破棄する。ネットワーク制御部２２は、上り経路を設定せず、ＤＡＯも送信しない（ステップＳ４０５）。受信したＤＩＯの送信元ネットワークアドレス（ノード１２ａ）が除外経路リストに登録されていない場合、ネットワーク制御部２２は、ゲートウェイ１１への上り経路情報の次ノードアドレスにノード１２ａを設定し（ステップＳ４０２）、ノード１２ａにＤＡＯを送信する（ステップＳ４０３）。

次に、具体例を用いて固定経路を設定する動作について説明する。
図７は、実施の形態１に係るゲートウェイ１１がノード１２ｃに固定経路を設定する動作を示す模式図である。
ゲートウェイ１１がノード１２ｃに対してリンク１３ｃを固定経路に設定する経路設定要求を送信する場合、経路設定フィールドには固定経路有効、経路数フィールドには１、経路フィールドにはノード１２ａのネットワークアドレスが設定される。

図８は、実施の形態１に係る経路保存部２３が保持する固定経路リストの一例を示す図である。リンク１３ｃを固定経路に設定すると、ノード１２ｃの固定経路リストには、図８に示すようにノード１２ａのネットワークアドレスが設定される。
図９は、実施の形態１に係るノード１２ｃがノード１２ａおよび１２ｂからＤＩＯを受信する動作を示す模式図である。ノード１２ｃの固定経路リストにノード１２ａが登録されている場合、ノード１２ｃは、固定経路リストに登録されているノード１２ａからＤＩＯを受信すると、ノード１２ａを上り経路として選択し、ノード１２ａにＤＡＯを送信する。また、ノード１２ｃは、固定経路リストに登録されていないノード１２ｂからＤＩＯを受信すると、受信したＤＩＯを破棄する。したがって、ノード１２ｃは、固定経路として設定されたノード１２ａを経由する上り経路を設定する。

次に、具体例を用いて除外経路を設定する動作について説明する。
図１０は、実施の形態１に係るゲートウェイ１１がノード１２ｃに除外経路を設定する動作を示す模式図である。
ゲートウェイ１１がノード１２ｃに対してリンク１３ｄを除外経路に設定する経路設定要求を送信する場合、経路設定フィールドには除外経路有効、経路数フィールドには１、経路フィールドにはノード１２ｂのネットワークアドレスが設定される。

図１１は、実施の形態１に係る経路保存部２３が保持する除外経路リストの一例を示す図である。リンク１３ｄを除外経路に設定すると、ノード１２ｃの除外経路リストには、図１１に示すようにノード１２ｂのネットワークアドレスが設定される。
図１２は、実施の形態１に係るノード１２ｃがノード１２ａおよび１２ｂからＤＩＯを受信する動作を示す模式図である。ノード１２ｃの除外経路リストにノード１２ｂが登録されている場合、ノード１２ｃは、除外経路リストに登録されていないノード１２ａからＤＩＯを受信すると、ノード１２ａを上り経路として選択しノード１２ａにＤＡＯを送信する。また、ノード１２ｃは、除外経路リストに登録されているノード１２ｂからＤＩＯを受信すると、受信したＤＩＯを破棄する。したがって、ノード１２ｃは、除外経路として設定されたノード１２ｂ以外のノードを経由する上り経路を設定することになる。

次に、固定経路を変更する動作について説明する。
図１３は、実施の形態１に係るノード１２ｃが固定経路を変更する動作を示す模式図である。
図１４は、実施の形態１に係るネットワーク制御部２２の処理を示すフローチャートである。ノード１２ｃは、固定経路として指示されたノード１２ａを、ゲートウェイ１１への上り経路情報の次ノードアドレスに設定している状態とする。このとき、ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、ノード１２ｂを固定経路として設定する経路設定要求を受信すると処理を開始する。ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、固定経路リストを参照し、固定経路リストに登録されているノードがあるか判定する（ステップＳ５０１）。固定経路リストに登録されているノードがある場合、ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、登録されていたノード１２ａを固定経路リストから削除する（ステップＳ５０２）。また、ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、経路設定要求で通知されたノード１２ｂを固定経路リストに登録する（ステップＳ５０３）。

ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、登録されていたノード１２ａを上り経路として設定していたか判定する（ステップＳ５０４）。ノード１２ａがゲートウェイ１１への上り経路情報の次ノードアドレスに設定されていた場合、ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、Ｌｉｆｅｔｉｍｅ＝０が設定されたＤＡＯをノード１２ａに送信する。Ｌｉｆｅｔｉｍｅ＝０が設定されたＤＡＯを受信したノード１２ａは、ノード１２ｃの下り経路情報を保持していた場合には、ノード１２ｃの下り経路情報を削除する（ステップＳ５０５）。ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、経路設定要求で通知されたノード１２ｂにＤＡＯを送信する（ステップＳ５０６）。また、ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、経路設定要求で通知されたノード１２ｂをゲートウェイ１１への上り経路情報の次ノードアドレスに設定し（ステップＳ５０７）、処理を終了する。

なお、ステップＳ５０１において、固定経路リストに登録されているノードがない場合、処理はステップＳ５０６に進む。また、ステップＳ５０４において、ノード１２ａを上り経路として設定していない場合、処理はステップＳ５０６に進む。

また、本実施の形態において、経路リストはゲートウェイ１１への上り経路情報を保持すると記載したが、ゲートウェイ１１への上り経路情報の次ノードアドレスに設定したノード以外の他の上位ノードを経由する経路情報も保持するようにしてもよい。さらに、上位ノードへの上り経路情報を保持するようにしてもよい。

上述のように、本実施の形態では、他のノードから経路制御に関する自ノード宛のメッセージを受信するとメッセージを出力する無線通信制御部２４と、無線通信制御部から入力されたメッセージがゲートウェイに向かう上り経路として経由する第１の隣接のノードを指示する経路設定要求の場合、自ノードのアドレス情報を含む下り経路制御メッセージを経路設定要求の指示を満たす上り経路で送信するネットワーク制御部２２と、を備えたので、ＲＰＬを用いて経路を固定化することができる。

また、ネットワーク制御部２２は、経路設定要求により第１の隣接のノードを経由する上り経路を指示され、第１の隣接のノードから受信した上り経路制御メッセージが入力された場合、第１の隣接のノードを宛先とする下り経路制御メッセージを出力するので、固定経路として指示された第１の隣接のノードとの経路を確立することができる。
また、ネットワーク制御部２２は、経路設定要求により第１の隣接のノードを経由する上り経路を指示され、第２の隣接のノードから受信した上り経路制御メッセージが入力された場合、第２の隣接のノードを宛先とする下り経路制御メッセージを出力しないので、固定経路以外の第２の隣接のノードとの経路を確立しないようにすることができる。

また、ネットワーク制御部２２は、経路設定要求により第１の隣接のノードを経由する上り経路を指示された後に新たな経路設定要求により第２の隣接のノードを経由する上り経路を指示された場合、第１の隣接のノードを宛先として自ノードへの下り経路を無効にする旨の下り経路制御メッセージを出力し、無線通信制御部２４は、ネットワーク制御部から入力された下り経路制御メッセージを第１の隣接のノードに送信するので、固定経路を変更することができる。

また、ネットワーク制御部２２は、経路設定要求により第３の隣接のノードを除外する上り経路を指示され、第４の隣接のノードから受信した上り経路制御メッセージが入力された場合、第４の隣接のノードを宛先とする下り経路制御メッセージを出力するので、除外経路以外の第４の隣接のノードとの経路を確立することができる。
また、ネットワーク制御部２２は、経路設定要求により第３の隣接のノードを除外する上り経路を指示され、第３の隣接のノードから受信した上り経路制御メッセージが入力された場合、第３の隣接のノードを宛先とする下り経路制御メッセージを出力しないので、除外経路として指示された第３の隣接のノードとの経路を確立しないようにすることができる。

また、ネットワーク制御部２２は、経路設定要求により第３の隣接のノードを除外する上り経路を指示された後に新たな経路設定要求により第３の隣接のノードを除外する経路を無効にする旨を指示された場合、除外経路リストから第３の隣接のノードのアドレス情報を含む上り経路情報を削除するので、除外経路を変更することができる。

実施の形態２．
以上の実施の形態１では、経路設定要求により経路を固定化するようにしたものであるが、本実施の形態では、固定化した経路に通信障害が発生した場合の実施形態を示す。
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１５は、実施の形態２に係るノード１２ａの機能構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１のノード１２ａの機能構成との違いは、経路維持タイマ２８が追加されていることである。
図１６は、実施の形態２に係るノード１２ａのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１のノード１２ａのハードウェア構成との違いは、タイマ３６が追加されていることである。タイマ３６は、経路維持タイマ２８の機能を実現する。

まず、通信障害の検出方法について、説明する。
図１７は、実施の形態２に係るネットワーク制御部２２の処理を示すフローチャートである。ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、ノード１２ａを固定経路とする経路設定要求メッセージを受信すると、処理を開始する。ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、経路維持タイマ２８を起動する（ステップＳ６０１）。ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、固定経路に設定したノード１２ａからのＤＩＯを受信待ちする（ステップＳ６０２）。ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、固定経路に設定したノード１２ａからＤＩＯを受信したか判定する（ステップＳ６０３）。ノード１２ａからＤＩＯを受信した場合、経路維持タイマ２８をリセットする（ステップＳ６０４）。ノード１２ａからＤＩＯを受信しない場合、処理はステップＳ６０３に進む。

次に、経路維持タイマ２８がタイムアウトした場合に、経路を再設定する動作について説明する。
図１８は、実施の形態２に係るネットワーク制御部２２の処理を示すフローチャートである。経路維持タイマ２８がタイムアウトした場合、ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は処理を開始する。経路維持タイマ２８がタイムアウトした場合、ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は固定経路（ノード１２ａ）に通信障害が発生したと判定する（ステップＳ７０１）。通信障害と判定した場合、ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、固定経路以外の経路の経路情報を収集する。収集する経路情報は、例えば、経路の中継回数や受信電界強度といった、経路選択に必要な情報である（ステップＳ７０２）。ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、通信障害通知を作成する。通信障害通知には、通信障害が発生したことと、収集した経路情報が含まれる（ステップＳ７０３）。

ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、通信障害通知をゲートウェイ１１に通知するため、一時的な経路を設定する。このとき、ネットワーク制御部２２は収集した経路情報から上り経路として経由する隣接する上位ノードを選択する。ここでは、上位ノードとしてノード１２ｂを選択したものとする（ステップＳ７０４）。ノード１２ｃのネットワーク制御部２２は、ノード１２ｂを介してゲートウェイ１１に通信障害通知を送信し、処理を終了する（ステップＳ７０５）。

ゲートウェイ１１は、ノード１２ｃから受信した通信障害通知に基づき、ノード１２ｃに対して経路設定要求を送信する。ゲートウェイ１１から経路設定要求を受信することにより、ノード１２ｃは経路を再設定する。ゲートウェイ１１が送信する経路設定要求は、例えば、ノード１２ａを除外経路に設定するものでもよいし、ノード１２ｂを固定経路に設定するものでもよい。

なお、本実施の形態において、ネットワーク制御部２２は収集した経路情報から一時的な上り経路を設定すると記載したが、通信障害が発生したと判定した経路以外のノードを経由する上り経路情報を経路リストが保持していれば、保持している上り経路情報を一時的な経路として利用してもよい。

上述のように、本実施の形態では、ネットワーク制御部２２は、第１の隣接のノードを経由する上り経路を指示する経路設定要求を受信してから予め定められた時間が経過しても第１の隣接のノードから上り経路制御メッセージを受信しない場合、他の隣接のノードを介してゲートウェイに第１の隣接のノードの通信障害を通知する通信障害通知を送信するので、固定経路に通信障害が発生したかどうかを監視し、固定経路に通信障害が発生したことをゲートウェイ１１が把握することができる。ゲートウェイ１１は、固定経路に通信障害が発生したことを把握すると、新たな固定経路を設定することができる。

１０、９０ ネットワーク
１１、９１ ゲートウェイ
１２ａ〜ｅ、９２ａ〜ｃ ノード
１３ａ〜ｅ リンク
２１ アプリケーション部
２２ ネットワーク制御部
２３ 経路保存部
２４ 無線通信制御部
２５ ネットワークインタフェース制御部
２６ センサインタフェース制御部
２７ センサ
２８ 経路維持タイマ
３０ 無線アンテナ
３１ メモリ
３２ プロセッサ
３３ センサインタフェース
３４ ネットワークインタフェース
３５ 無線インタフェース
３６ タイマ

Claims (11)

1. 他の無線通信装置を介して経路制御に関するメッセージが含まれた自無線通信装置宛の無線信号を受信すると前記メッセージを出力する無線通信制御部と、
   前記無線通信制御部から入力された前記メッセージがゲートウェイに向かう上り経路として経由する隣接の無線通信装置を指示する経路設定要求の場合、自無線通信装置のアドレス情報を含む下り経路制御メッセージを前記経路設定要求の指示を満たす上り経路宛として出力するネットワーク制御部と、
   を備え、
   前記ネットワーク制御部は、前記経路設定要求により第１の隣接の無線通信装置を経由する上り経路を指示された場合、前記第１の隣接の無線通信装置から受信した上り経路制御メッセージが入力されると、前記第１の隣接の無線通信装置を宛先とする前記下り経路制御メッセージを出力し、
   前記無線通信制御部は、前記ネットワーク制御部から入力された前記下り経路制御メッセージを前記第１の隣接の無線通信装置に送信することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記ネットワーク制御部は、前記経路設定要求により前記第１の隣接の無線通信装置を経由する上り経路を指示され、第２の隣接の無線通信装置から受信した上り経路制御メッセージが入力された場合、前記第２の隣接の無線通信装置を宛先とする前記下り経路制御メッセージを出力しないことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 上り経路に関する経路情報を保持する経路保存部を備え、
   前記ネットワーク制御部は、前記経路設定要求により前記第１の隣接の無線通信装置を経由する上り経路を指示された場合、前記第１の隣接の無線通信装置のアドレス情報を含む上り経路情報を前記経路保存部の固定経路リストに登録することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記ネットワーク制御部は、前記経路設定要求により前記第１の隣接の無線通信装置を経由する上り経路を指示された後に新たな前記経路設定要求により前記第１の隣接の無線通信装置を経由する上り経路を無効にする旨を指示された場合、前記固定経路リストから前記第１の隣接の無線通信装置のアドレス情報を含む上り経路情報を削除することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記ネットワーク制御部は、前記経路設定要求により前記第１の隣接の無線通信装置を経由する上り経路を指示された後に新たな前記経路設定要求により第２の隣接の無線通信装置を経由する上り経路を指示された場合、前記第１の隣接の無線通信装置を宛先として自無線通信装置への下り経路を無効にする旨の下り経路制御メッセージを出力し、
   前記無線通信制御部は、前記ネットワーク制御部から入力された前記下り経路制御メッセージを前記第１の隣接の無線通信装置に送信することを特徴とする請求項１から４いずれか一項に記載の無線通信装置。
6. 前記ネットワーク制御部は、前記第１の隣接の無線通信装置を経由する上り経路を指示する前記経路設定要求を受信してから予め定められた時間が経過しても前記第１の隣接の無線通信装置から上り経路制御メッセージを受信しない場合、他の隣接の無線通信装置を介して前記ゲートウェイに前記第１の隣接の無線通信装置の通信障害を通知する通信障害通知を送信することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の無線通信装置。
7. 前記ネットワーク制御部は、前記経路設定要求により第３の隣接の無線通信装置を除外する上り経路を指示され、第４の隣接の無線通信装置から受信した上り経路制御メッセージが入力された場合、前記第４の隣接の無線通信装置を宛先とする前記下り経路制御メッセージを出力し、
   前記無線通信制御部は、前記ネットワーク制御部から入力された前記下り経路制御メッセージを前記第４の隣接の無線通信装置に送信することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の無線通信装置。
8. 前記ネットワーク制御部は、前記経路設定要求により前記第３の隣接の無線通信装置を除外する上り経路を指示され、前記第３の隣接の無線通信装置から受信した上り経路制御メッセージが入力された場合、前記第３の隣接の無線通信装置を宛先とする前記下り経路制御メッセージを出力しないことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
9. 上り経路に関する経路情報を保持する経路保存部を備え、
   前記ネットワーク制御部は、前記経路設定要求により前記第３の隣接の無線通信装置を除外する上り経路を指示された場合、前記第３の隣接の無線通信装置のアドレス情報を含む上り経路情報を前記経路保存部の除外経路リストに登録することを特徴とする請求項７または８に記載の無線通信装置。
10. 前記ネットワーク制御部は、前記経路設定要求により前記第３の隣接の無線通信装置を除外する上り経路を指示された後に新たな前記経路設定要求により第３の隣接の無線通信装置を除外する経路を無効にする旨を指示された場合、前記除外経路リストから前記第３の隣接の無線通信装置のアドレス情報を含む上り経路情報を削除することを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
11. 他の無線通信装置を介して経路制御に関するメッセージが含まれた自無線通信装置宛の無線信号を受信すると前記メッセージを出力する無線通信制御ステップと、
    前記無線通信制御ステップから入力された前記メッセージがゲートウェイに向かう上り経路として経由する隣接の無線通信装置を指示する経路設定要求の場合、自無線通信装置のアドレス情報を含む下り経路制御メッセージを前記経路設定要求の指示を満たす上り経路宛として出力するネットワーク制御ステップと、
    前記経路設定要求により第１の隣接の無線通信装置を経由する上り経路を指示された場合、前記第１の隣接の無線通信装置から受信した上り経路制御メッセージが入力されると、前記第１の隣接の無線通信装置を宛先とする前記下り経路制御メッセージを前記第１の隣接の無線通信装置に送信する下り経路制御メッセージ送信ステップと、
    を有する無線通信方法。

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