JP6498257B2 - 通信装置、データ送信方法、及び、データ送信プログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数の通信装置が無線ネットワークで接続されて成る通信システムに関するものである。

近年、各電力需要家に無線通信端末を設置し、これらを電力事業者が保有する収集サーバと通信可能に接続し、各電力需要家における電力量計の検針データを定期的に収集する自動検針システムが実現されつつある。かかる自動検針システムの構築に際し、前記無線通信端末（ノード）を通して順次パケットを転送してゆく、いわゆるマルチホップ方式の無線ネットワークシステムの適用が検討されている。

例えば、無線通信端末をノードとしてツリー型のネットワークを構成し、検針データを上位側の無線通信装置に吸い上げて統合し、さらに上位側へと転送してゆく無線データ収集システムが提案されている（特許文献１参照）。

この技術によれば、例えば、所定数の無線通信端末ごとにツリーを構成し、各ツリーのルート（ｒｏｏｔ）となる無線通信装置に集まった検針データを収集すれば、短時間で検針データを収集することができることになる。

特開２０００−１８７７９３号公報

ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１に代表される一般的な無線ネットワークの多くは、各ノード（無線通信端末）において自律分散制御（ＤＣＦ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によるＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ
Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）の無線チャネル・アクセス方式を用いる。このＣＳＭＡ／ＣＡでは、フレームの衝突をできるだけ回避するために、無線チャネルの使用状況をみてからフレームを送信するかどうかを決定する。具体的には、フレームを送信しようとする無線通信端末は、キャリア（搬送波）の使用状況をセンス（検出）し、他の無線通信端末が送信する電波を検出している間は、チャネルが使用中であると判断して送信を見合わせる。そして、他の無線通信端末が送信する電波を検出しなくなり、一定期間未使用状態（アイドル状態）が続くとキャリアを誰も使用していないと判断して（送信権を獲得して）、フレームの送信を開始する。

つまり、各無線通信端末は、チャネルが使用中である場合は、フレームを送信することができず、更に、一定期間アイドル状態が続かなければフレームを送信することができない。

従って、電波環境の乱れや、予期せぬ送信妨害などが発生すると、無線通信端末は、なかなか送信権を獲得することができずに、送信しなければならないフレームが滞留してしまうことになる。フレームが一旦滞留すると、滞留後に送信されたとしても、その遅延フレームが伝達する情報が古くなってしまっていて、受信した無線通信端末や、無線通信端末により構成されるシステムにおいて不都合が生じる場合がある。また、遅延フレームの
発生により、再送要求のフレームや、再送フレーム等が発生することとなり、多量の滞留フレームが発生し、更には、トラフィックの輻輳にもつながる。

そこで、本発明は、マルチホップ方式の無線ネットワークシステムにおいて、無線通信端末での遅延フレームの発生をできるだけ少なくすることを目的とする。

参考例に係る通信装置は、複数の通信装置を有する無線ネットワークシステムにおいて、他の通信装置とマルチホップ通信を行う通信装置であって、前記マルチホップ通信の対象となる送信データを、ＦＩＦＯキューである送信キューにエンキューするエンキュー手段と、前記送信データの送信権を獲得した場合に、前記送信キューから、前記送信データをデキューし、デキューした送信データを前記他の通信装置に送信するデータ送信手段とを備え、前記データ送信手段は、デキューした送信データが、前記エンキュー手段によって前記送信キューにエンキューされてから所定期間経過する前の送信データである場合にのみ送信することを特徴とする。

そして、参考例に係るデータ送信方法は、複数の通信装置を有する無線ネットワークシステムにおいて、他の通信装置とマルチホップ通信を行う通信装置で用いられるデータ送信方法あって、前記マルチホップ通信の対象となる送信データを、ＦＩＦＯキューである送信キューにエンキューするエンキューステップと、前記送信データの送信権を獲得した場合に、前記送信キューから、前記送信データをデキューし、デキューした送信データを前記他の通信装置に送信するデータ送信ステップとを備え、前記データ送信ステップにおいては、デキューした送信データが、前記エンキューステップにおいて前記送信キューにエンキューされてから所定期間経過する前の送信データである場合にのみ送信することを特徴とする。

そして、参考例に係るデータ送信プログラムは、複数の通信装置を有する無線ネットワークシステムにおいて、他の通信装置とマルチホップ通信を行う通信装置で用いられるデータ送信プログラムであって、前記マルチホップ通信の対象となる送信データを、ＦＩＦＯキューである送信キューにエンキューするエンキュー手段と、前記送信データの送信権を獲得した場合に、前記送信キューから、前記送信データをデキューし、デキューした送信データを前記他の通信装置に送信するデータ送信手段としてコンピュータを機能させ、前記データ送信手段は、デキューした送信データが、前記エンキュー手段によって前記送信キューにエンキューされてから所定期間経過する前の送信データである場合にのみ送信することを特徴とする。

また、上述の通信装置において、前記送信データを前記エンキュー手段にエンキューさせ、エンキューさせた当該送信データの送信相手である他の通信装置から、当該送信データを受信したことを示すデータを、当該送信データをエンキューさせた時刻から、予め定められた再送期間が経過するまでに受信しない場合には、当該送信データを再び前記エンキュー手段にエンキューさせる通信制御手段を、更に備え、前記所定期間は、前記再送期間以上の期間であることが好ましい。

このような構成の通信装置、データ送信方法、及び、データ送信プログラムによれば、送信キューに所定期間滞留した送信データ（フレーム）は、他の通信装置に送信されないので、遅延フレームが発生することが抑止され、古い情報が他の通信装置に伝達されることを防ぐことが可能となる。また、遅延フレームに対応する再送フレームや、再送を要求するフレームが送受信されると大量のフレームがネットワークに流れることとなるが、遅延フレームを送信しないことにより、ネットワーク上に流れるフレームをできるだけ少なくすることが可能となる。

また、上述の通信装置において、前記送信データと対応付けて時刻を記憶する記憶手段を、更に備え、前記エンキュー手段は、エンキューする送信データと対応付けて、エンキューした時刻を前記記憶手段に記憶させ、前記データ送信手段は、前記送信データをデキューした時刻と、デキューした当該送信データと対応付けて記憶している時刻とに基づいて、前記所定期間経過する前の送信データであるか否かを判断することが好ましい。

この構成によれば、送信データがエンキューされてから、実際に送信されるまでの時間を正確に知ることができるので、より正確に所定期間を測定することが可能となる。

また、上述の通信装置において、前記送信キューとして、エンキューされた順に送信データを記憶し、次にデキューされる送信データを示すポインタ情報を記憶している記憶手段を、更に備え、前記データ送信手段は、前記ポインタ情報が示す送信データをデキューすると、その次にデキューする送信データを示す情報で前記ポイント情報を更新し、前記ポインタ情報が前記所定期間以上更新されない場合は、当該ポインタ情報が示す送信データの次にデキューされる送信データを示す情報によって、当該ポインタ情報を書き換えることが好ましい。

この構成によれば、ポインタ情報の更新時間をチェックするという簡便な方法で、所定期間滞留しているかを判断することが可能となる。

本発明にかかる一態様に係る無線通信装置は、複数の通信装置を有する無線ネットワークシステムにおいて、他の通信装置とマルチホップ通信を行う通信装置であって、前記マルチホップ通信の対象となる送信データを、送信キューにエンキューするエンキュー手段と、前記送信データの送信権を獲得した場合に、前記送信キューから、前記送信データをデキューし、デキューした送信データを前記他の通信装置に送信するデータ送信手段とを備え、前記送信キューは、第一送信キューと第二送信キューとを有し、前記エンキュー手段は、前記送信データを前記第一送信キューにエンキューし、前記データ送信手段は、前記第二送信キューから前記送信データをデキューし、前記送信キューは、前記第二送信キューから前記送信データがデキューされた場合に、前記第一送信キューに最初にエンキューされた前記送信データを、前記第二送信キューの最後にエンキューするように構成され、前記エンキュー手段は、前記送信キューに保持されている前記送信データの数が所定数を越えた場合に、前記送信キューにエンキューされている全ての送信データを破棄することを特徴とする。

そして、本発明の他の一態様に係るデータ送信方法は、複数の通信装置を有する無線ネットワークシステムにおいて、他の通信装置とマルチホップ通信を行う通信装置で用いられるデータ送信方法であって、前記マルチホップ通信の対象となる送信データを、送信キューにエンキューするエンキューステップと、前記送信データの送信権を獲得した場合に、前記送信キューから、前記送信データをデキューし、デキューした送信データを前記他の通信装置に送信するデータ送信ステップとを備え、前記送信キューは、第一送信キューと第二送信キューとを有し、前記エンキューステップにおいては、前記送信データを前記第一送信キューにエンキューし、前記データ送信ステップにおいては、前記第二送信キューから前記送信データをデキューし、前記送信キューは、前記第二送信キューから前記送信データがデキューされた場合に、前記第一送信キューに最初にエンキューされた前記送信データを、前記第二送信キューの最後にエンキューするように構成され、前記エンキューステップにおいては、前記送信キューに保持されている前記送信データの数が所定数を越えた場合に、前記送信キューにエンキューされている全ての送信データを破棄することを特徴とする。

そして、本発明の他の一態様に係るデータ送信プログラムは、複数の通信装置を有する無線ネットワークシステムにおいて、他の通信装置とマルチホップ通信を行う通信装置で用いられるデータ送信プログラムであって、前記マルチホップ通信の対象となる送信データを、送信キューにエンキューするエンキュー手段と、前記送信データの送信権を獲得した場合に、前記送信キューから、前記送信データをデキューし、デキューした送信データを前記他の通信装置に送信するデータ送信手段としてコンピュータを機能させ、前記送信キューは、第一送信キューと第二送信キューとを有し、前記エンキュー手段は、前記送信データを前記第一送信キューにエンキューし、前記データ送信手段は、前記第二送信キューから前記送信データをデキューし、前記送信キューは、前記第二送信キューから前記送信データがデキューされた場合に、前記第一送信キューに最初にエンキューされた前記送信データを、前記第二送信キューの最後にエンキューするように構成され、前記エンキュー手段は、前記送信キューに保持されている前記送信データの数が所定数を越えた場合に、前記送信キューにエンキューされている全ての送信データを破棄することを特徴とする。

このような構成の通信装置、無線ネットワーク制御方法、及び、無線ネットワーク制御
プログラムによれば、大量の送信データ（フレーム）が通信装置に滞留した場合に、一旦、滞留の原因となっている遅延フレームを全て破棄するので、速やかに、ネットワーク上のデータの流れを正常に戻すことか可能となる。

本発明にかかるマルチホップ方式の無線ネットワークシステムは、無線通信端末（通信装置）での遅延フレームの発生をできるだけ少なくすることができる。

電力需要家の端局から検針データ収集するための無線ネットワークシステムの使用例を示す図である。 端局Ｔの正面図の例である。 無線ネットワークシステムの概略を示す図である。 端局の機能ブロックの構成例を示す図である。 ゲートウェイＧＷの機能ブロックの構成例を示す図である。 送信キューの構成及び内容の例を示す図である。 参考例のキュー管理の第１方法を説明するための図である。 参考例のエンキュー処理のフローチャートである。 参考例の送信処理のフローチャートである。 参考例のキュー管理の第２方法を説明するための図である。 参考例のフレーム破棄処理のフローチャートである。 実施形態１のフレーム破棄処理のフローチャートである。

＜参考例＞
参考例の無線ネットワークシステムは、マルチホップ無線ネットワークであり、各電力需要家から、検針データを収集するためのシステムである。

図１は、参考例の無線ネットワークシステムの使用例を示す図である。この無線ネットワークシステムは、電力需要家Ｈ１、Ｈ２、・・・、Ｈ１２（総称するときは、電力需要家Ｈという。）、各電力需要家Ｈに設置されている電力計量器である端局Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔ１２（総称するときは、端局Ｔという。）、ゲートウェイＧＷａ、ＧＷｂ、ＧＷｃ（総称するときは、ゲートウェイＧＷという。）、ネットワーク２、サーバ装置１を備える。尚、電力需要家Ｈ、端局Ｔ、ゲートウェイＧＷ、及び、サーバ装置１の個数は、これらの数に限られない。

ネットワーク２は、電力会社等のネットワーク運営会社によって管理されているネットワークであり、有線、無線を問わない。また、ゲートウェイＧＷは、例えば、主な電柱に設けられ、ネットワーク２を介して、電力会社等によって管理されているサーバ装置１と接続される。

端局Ｔは、マルチホップを用いたネットワークのノードを構成し、何れかのゲートウェイＧＷに属している。端局Ｔは、積算電力量計としての機能を有し、それぞれの検針データは、順次、隣の端局Ｔに転送され、自装置が属するゲートウェイＧＷに集められる。各ゲートウェイＧＷに集められた検針データは、ネットワーク２を介して、サーバ装置１に送信される。端局Ｔは、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）規格での通信を行い、信号Ａ１〜４等で示すように、アドホックモードによって１対１の通信を行う。また、ゲートウェイＧＷはそれぞれ、数百程度の端局Ｔの検針データを収集する。

図２は、端局Ｔの正面図の例である。この端局Ｔは、電力需要家の宅内の各配電線が接
続される端子台６、負荷開閉器３０００、電力量計２０００、及び、通信装置１０００が配列されて構成される。電力量計２０００は、積算電力量を、予め定める周期、例えば、５分毎に検針する。その検針データは３０分毎に、通信装置１０００によって、自装置の属するゲートウェイＧＷに向けて送信される。負荷開閉器３０００は、サーバ装置１から送信されてくる制御データに応じて、開閉動作を行う。

ここで、図３に、参考例のマルチホップを用いたネットワークの概略を示す。２重円がゲートウェイＧＷを示し、円内部にはゲートウェイＧＷの識別子「ＧＷａ」等が記載されている。１重円が端局Ｔを示し、円内部には端局Ｔの識別子「Ｔ１」等が記載されている。円を結ぶ破線は、その両端の円で示すゲートウェイＧＷ又は端局Ｔ同士が、互いの存在を検出（学習）していることを示す。

サーバ装置１とゲートウェイＧＷとはネットワーク（通信回線）２によって接続され、ゲートウェイＧＷと各端局とは、マルチホップにより接続される。参考例のネットワークでは、ホップ数は、最大で数十、好ましくは十ホップ以下である。

参考例のネットワークは、例えば、マルチホップ無線ネットワークにおけるいわゆるプロアクティブ型のルーティングのプロトコルの１つであるＯＬＳＲ（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｌｉｎｋ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）によって生成される。ゲートウェイＧＷと各端局Ｔとの間の経路は、各装置（ゲートウェイＧＷ、端局Ｔ）が、周期的に、自装置の存在を伝えるとともに、経路情報を交換するためのメッセージを送受信することで、各装置が自律的に構築する。各ゲートウェイＧＷ、及び、各端局Ｔは、ネットワーク全体のトポロジー情報である経路表（ルートテーブル）、例えば、学習したネットワーク内の端局Ｔと、その端局Ｔへデータを送信するための隣接送信先である端局Ｔとを対応付けて記憶する。

各装置が自律的に、周囲の電波状況等の変化に応じて、最適な経路を構築するため、端局ＴからゲートウェイＧＷへの上りルートと、ゲートウェイＧＷから端局Ｔへの下りルートとでは、経路が異なる場合がある。

検針データは、その端局Ｔが属するゲートウェイＧＷに向けて上りルートで送信される。例えば、図３において、ハッチングがかかった識別子「Ｔ８」の端局Ｔ（以下、「端局Ｔ８」という。）の、識別子「ＧＷａ」のゲートウェイＧＷ（以下、「ゲートウェイＧＷａ」という。）への上りルートを、ゲートウェイＧＷ向きの実線矢印で示す。端局Ｔ８が送信した検針データは、端局Ｔ６を経由してゲートウェイＧＷａに到達する。

尚、参考例では、端局Ｔの宛先は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスとし、ゲートウェイＧＷの宛先は、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスとする。

また、サーバ装置１は、端局Ｔ８に制御データを送信する際には、その端局Ｔが属するゲートウェイＧＷａに制御データ（命令）を渡して、端局Ｔ８への送信を依頼する。制御データは、図３の端局Ｔ８に向かう実線矢印のルートで示す下りルートで、送信されることになる。ゲートウェイＧＷａが送信した制御データは、端局Ｔ１、端局Ｔ３、端局Ｔ５を経由して端局Ｔ８に到達する。

また、図３の各端局Ｔは、自装置が持つ情報の通知を目的として周期的に、周囲に（以下、「Ｈｅｌｌｏメッセージ」という。）を送信している。端局Ｔは、他の端局ＴからのＨｅｌｌｏメッセージを受信することで、周辺情報を収集することができる。このメッセージ（パケット）には、宛先として全宛先（ブロードキャストアドレス）、送信元として
自装置の宛先、学習ＧＷ情報として、自装置が学習している全ゲートウェイＧＷの識別子のリスト、隣接ノード情報として、隣接する端局Ｔ（隣接端局）の識別子（宛先アドレス）のリスト、他端局情報として、自装置が学習している端局Ｔの識別子と各端局Ｔに対する隣接送信先（ネクストホップ）等が含まれる。

また、ゲートウェイＧＷから、全方位に向けて時刻合わせのためのデータが送信され、このデータを受信して時刻合わせを行った端局は、自装置が保持する時刻情報データを全方位に送信し、この時刻情報データを受信した端局Ｔは時刻合わせを行い、更に、時刻情報データを全方位に送信していく。このように、全端局Ｔが、時刻同期を実施する。各端局Ｔが定時に検針データを送信したり、ネットワークの安定化を図るための処理などの予め定められた処理を、予め定められた時刻に行うためである。

このように、参考例のマルチホップ無線ネットワークでは、様々なデータが絶えず送受信され、上述したデータは一部である。そして、送受信されるデータには、例えば、検針データや、時刻情報データのように、遅延しないで送信することが望まれるデータも含まれる。

しかし、マルチホップ無線ネットワークでは、天候等や、何らかの障害等により通信環境が変化して送信権をなかなか獲得することができずに、データを送信できない状況が発生しうる。

本参考例の端局Ｔでは、ネットワーク全体において、できるだけ遅延フレームが発生しないようなフレームの管理を行うものである。

以下、本参考例を図面に基づいて説明する。

＜構成＞
図４は、端局Ｔの機能ブロックの構成例を示す図である。端局Ｔは、通信装置１０００、電力量計２０００、及び、負荷開閉器３０００を備える。破線の矢印は、ゲートウェイＧＷは、最上位の階層の端局ＴのみがゲートウェイＧＷと通信を行うことを示す。

通信装置１０００は、無線通信制御部１１００（通信制御手段）、無線通信部１２００、タイマー１３００、機内通信制御部１４００、インタフェース１４１０、インタフェース１４２０、外部インタフェース１５００、入力部１５１０、リンク情報記憶部１８００、及び、電力量情報記憶部１９００を備える。

無線通信制御部１１００は、エンキュー部１１１０、送信キュー１１２０、フレーム送信部１１３０（データ送信手段）を有し、無線通信部１２００等の各機能部を制御して、無線通信の制御を行う機能を有する。例えば、周期的に、他の端局Ｔからのメッセージを受信すると、受信内容に応じてリンク情報記憶部１８００に記憶してある経路情報等を更新するなどである。また、３０分ごとに、電力量情報記憶部１９００に記憶されている電力量を読み出して、端局Ｔが属するゲートウェイＧＷ宛の検針データのフレームを作成し、エンキュー部１１１０に指示して送信キューにエンキューさせるなどである。検針データを送信するタイミングは、タイマー１３００からの割り込みによって検知する。

また、無線通信制御部１１００は、他の通信装置にデータを送信してから、予め決められている再送期間、例えば３秒経過しても、通信相手から受信した旨のデータ、例えば、ＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）フレームを受信しない場合は、データが到達していないと判断して、そのデータを再送する。

エンキュー部１１１０は、無線通信制御部１１００からフレームを受け取り、送信キュー１１２０にエンキューさせる機能を有し、フレーム送信部１１３０は、フレームの送信権を獲得すると送信キュー１１２０からフレームをデキューし、無線通信部１２００を介してフレームを送信する機能を有する。送信キュー１１２０、エンキュー部１１１０、及び、フレーム送信部１１３０により行われるキュー管理については、＜遅延フレームの発生回避方法＞の項で説明する。

無線通信部１２００は、他の端局Ｔ（図４の「端局Ｔ’」）、又は、ゲートウェイＧＷと、無線ＬＡＮ規格によりアドホックモードでの通信を行う機能を有する。

タイマー１３００は、無線通信制御部１１００、及び、機内通信制御部１４００に時刻を通知し、また、予め定められた所定周期での割り込みを掛ける機能を有する。例えば、無線通信制御部１１００及びに３０分毎に割り込みを掛ける。機内通信制御部１４００に５分毎に割り込みを掛ける等である。無線通信制御部１１００は、割り込みのタイミングで電力量情報記憶部１９００から３０分間の検針データを読み出して送信し、機内通信制御部１４００は、割り込みのタイミングで電力量計２０００から５分間の受電電力量を取得して電力量情報記憶部１９００に記憶させる。

インタフェース１４１０は、電力量計２０００から検針データを受信するインタフェースであり、インタフェース１４２０は、負荷開閉器３０００に制御データを送信するインタフェースである。

機内通信制御部１４００は、インタフェース１４１０、及び、インタフェース１４２０を介して、電力量計２０００、及び、負荷開閉器３０００との通信を制御する機能を有する。また、機内通信制御部１４００は、電力量計２０００から受電電力量を定期的に取得して電力量情報記憶部１９００に記憶させておく機能を有する。

外部インタフェース１５００は、外部の設定ツール等と接続するインタフェースであり、端局Ｔの初期設定時等に初期値等を設定するために用いる。

入力部１５１０は、ユーザの操作を受け付け、ユーザ操作に応じて、リンク情報記憶部１８００、及び、電力量情報記憶部１９００にデータを記憶させたり、記憶されているデータを書き換えたりする機能を有する。

リンク情報記憶部１８００は、図３で示すようなネットワーク全体のトポロジー情報など、データの送受信に必要な情報を、適時更新しながら記憶しておく機能を有する。

電力量情報記憶部１９００は、機内通信制御部１４００が電力量計２０００から取得した電力量を記憶しておく機能を有する。

図５は、ゲートウェイＧＷの機能ブロックの構成例を示す図である。ゲートウェイＧＷは、無線通信制御部４１００、無線通信部１２００、タイマー１３００、外部インタフェース１５００、入力部１５１０、外部通信制御部４０００、リンク情報記憶部１８００、及び、検針データ記憶部１８５０を備える。

無線通信制御部４１００は、各機能部を制御して、無線通信の制御を行う機能と、端局Ｔから受信した検針データを検針データ記憶部１８５０に記憶させる機能とを有する。無線通信制御部４１００は、所定のタイミングで、検針データ記憶部１８５０に記憶されている検針データを読み出して、外部通信制御部４０００を介してサーバ装置１に送信し、また、外部通信制御部４０００を介して受信されたサーバ装置１からのパケットを、無線
通信部１２００を介して端局Ｔに送信する。

無線通信部１２００、タイマー１３００、外部インタフェース１５００、入力部１５１０、リンク情報記憶部１８００は、通信装置１０００の無線通信制御部１１００、無線通信部１２００、タイマー１３００、外部インタフェース１５００、入力部１５１０、リンク情報記憶部１８００と同様の機能を有する。

外部通信制御部４０００は、サーバ装置１と通信する機能を有する。

検針データ記憶部１８５０は、自装置であるゲートウェイＧＷに属する端局Ｔから送信されてきた検針データを記憶しておく機能を有する。

参考例の通信装置１０００、及び、ゲートウェイＧＷはそれぞれ、例えば、コンピュータを用いて構成可能であり、ハードディスク等の記憶部（不図示）に格納されているゲートウェイＧＷ決定方法等をプログラムしたソフトウェアを、ＣＰＵにより実行することによって上述の無線通信制御部１１００等がコンピュータに機能的に構成される。

＜遅延フレームの発生回避方法＞
ここで、フレームのキュー管理、及び、遅延フレームの発生回避方法について説明する。まず、図６を用いて、送信するフレームのキュー管理について説明する。キュー管理は、送信キュー１１２０、エンキュー部１１１０、及び、フレーム送信部１１３０により行われる。

送信キュー１１２０は、送信するフレームを一時的に記憶しておくメモリ（記憶手段）を含み、フレーム、記憶したフレームのアドレス、記憶された順序等を記憶する。そして、送信キュー１１２０は、１つのフレームを１つの要素として、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）のキューとして管理する機能を有する。

送信キュー１１２０は、アプリケーションが管理するキューであるＡＰキュー１１２１と、いわゆる無線ドライバーが管理するキューであるＤＲキュー１１２２の２つのキューを有する。図６は、ＡＰキュー１１２１、ＤＲキュー１１２２の模式図であり、１つの矩形がフレームを表し、複数の矩形が入っている箱が、１つの要素（フレーム、送信データ）を示す。また、矩形内の数値が小さい方が先にキューイングされたことを示す。つまり、「Ｆ１」が最も古いフレームであり、最初にデキューされて送信されることになる。ＤＲキュー１１２２から「Ｆ１」がデキューされて送信され、キューに空きができると、ＡＰキュー１１２１から「Ｆ７」がＤＲキュー１１２２の一番上に移動される。そして、最も新しくエンキューされるフレームは、ＡＰキュー１１２１の箱の一番上に積まれることになる。

エンキュー部１１１０は、フレームをエンキューする場合、ＡＰキュー１１２１の一番最後にエンキューする。つまり、図６でいえば、エンキュー部１１１０は、フレームをＡＰキュー１１２１の一番上に積む、つまり、キューの最後につなげる。

フレーム送信部１１３０は、フレームをデキューする場合、ＤＲキュー１１２２に最初にエンキューされたフレームを取り出す。つまり、図６でいえば、ＤＲキュー１１２２の箱の一番下のフレームを取り出す。

通常、アプリケーション側は、ＡＰキュー１１２１のみを管理する。例えば、ＡＰキュー１１２１にエンキューされているフレームのみを削除できる。また、無線ドライバーは、ＤＲキュー１１２２に空きができると、ＡＰキュー１１２１からフレームをＤＲキュー
１１２２に移動し、ＤＲキュー１１２２のみを管理する。しかし、参考例のエンキュー部１１１０、及び、送信キュー１１２０は、ＡＰキュー１１２１とＤＲキュー１１２２の双方を管理できるものとする。

参考例では、ＡＰキュー１１２１又はＤＲキュー１１２２に、３秒以上滞留したフレームは、無効データとして破棄する。尚、破棄したフレームは、必要に応じて、無線通信制御部１１００によって再送される。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂの規格に沿った通信が行われる場合、秒単位でフレームの送信が行われないことは稀である。そこで、参考例では、時刻情報等のフレームの遅延によるネットワーク全体のシステムへの影響を考慮し、また、実際のキューの時間を観測して、滞留可能な期間（所定期間）を３秒としている。この３秒は、通信装置１０００の無線通信制御部１１００が、データを他の通信装置に送信してから、再送するまでの期間である。つまり、無線通信制御部１１００は、データを送信キューにエンキューしてから３秒間待っても、通信相手から受信した旨のデータを受信しない場合は、データが到達していないと判断して、再度、同じフレームを送信キューにエンキューする（再送する）。

滞留可能な期間をこのような期間とすることで、再送されたであろうデータをネットワーク上に流すことを回避できるので、無駄なフレームをネットワーク上に流すことがなくなりトラフィックをできるだけ少なくすることが可能となる。尚、この滞留期間は、再送期間（３秒）以上であればよい。また、送信するデータの内容に応じて変えてもよい。例えば、時刻情報のような鮮度が重要となるデータ、つまり、遅延して受信した場合には、処理に影響が生じるようなデータである場合は、許容できる滞留期間を設定し、鮮度を必要としないデータには滞留期間を設けないこととしてもよい。また、フレームの優先度に応じて、許容できる滞留期間を設定してもよい。

滞留時間が３秒を超えたフレームを破棄する方法として、２つの方法を説明する。１つは、フレームをエンキューする時にタイムスタンプを付与する方法である。このタイムスタンプに基づいて、デキュー時に経過時間を算出し、３秒を超えていたら破棄し、超えていない場合には送信する。

もう１つは、送信キューを管理しているポインタの変動を周期的に観察し、変動に応じてフレームを破棄するものである。

＜１つ目の方法＞
まず、１つ目の方法について、図７を用いて説明する。図７は、１つ目の方法の送信キュー１１２０ａである、ＡＰキュー１１２１ａ、及び、ＤＲキュー１１２２ａを示す。図７のＡＰキュー１１２１ａ、及び、ＤＲキュー１１２２ａに示すように、キューイングされているフレームごとに、時間を対応付けて記憶しておく。例えば、図７のタイムスタンプ「Ｔ１」は、フレーム「Ｆ１」がエンキューされた時刻を示す。図７では、フレームと共に（に含めて）キューイングするように記載しているが、フレームとの対応が分かるように、他のメモリに記憶しておいてもよい。

そして、デキューした時に、デキューしたフレームのタイムスタンプの時刻と、現在の時刻（デキューした時の時刻）との差が、３秒を超えていた場合には、送信せずに破棄する。

ここで、図８、及び、図９を用いて、１つ目の方法でキュー管理を行う通信装置１０００の動作を説明する。図８は、エンキュー部１１１０が行うエンキュー処理のフローチャ
ートであり、図９は、フレーム送信部１１３０が行う送信処理のフローチャートである。

まず、図８を用いて、エンキュー処理について説明する。

無線通信制御部１１００は、送信するフレームをエンキュー部１１１０に渡してエンキューを依頼する。

依頼を受けたエンキュー部１１１０は、タイマー１３００から現時刻を取得して（ステップＳ１０）、無線通信制御部１１００から受け取ったフレームにタイムスタンプを付与する（ステップＳ１１）。具体的には、タイマー１３００から取得した時刻を、無線通信制御部１１００から受け取ったフレーム内の予め決められた位置に設定する。エンキュー部１１１０は、タイムスタンプを付与したフレームを、ＡＰキュー１１２１の最後尾にエンキューし（ステップＳ１２）、エンキューした旨を無線通信制御部１１００に通知する。

次に、図９を用いて、送信処理について説明する。

フレーム送信部１１３０は、常にキャリアセンスを行い、キャリアが空いたことを確認し、決められた期間アイドル状態が続くと、フレームの送信権を獲得したと判断する（ステップＳ２０）。送信権を獲得したフレーム送信部１１３０は、ＤＲキュー１１２２ａから、最初にエンキューされたフレームを読み出す（ステップＳ２１）。読み出すフレームが無かった場合は、送信処理を終了し、フレームを読み出した場合は、ＡＰキュー１１２１ａにキューイングされているフレームのうち、最も古いフレームをＤＲキュー１１２２ａの最後尾に移動する。

フレームを読み出したフレーム送信部１１３０は、タイマー１３００から現時刻を取得し（ステップＳ２２）、取得した現時刻と、読み出したフレームに付与されているタイムスタンプの時刻との差、つまり、経過時間を算出する。経過時間が、滞留可能な期間（３秒）を超えていない場合には（ステップＳ２５：Ｎｏ）、無線通信部１２００を介して送信し（ステップＳ２４）、送信処理を終了する。一方、経過時間が、滞留期間以上である場合は（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、送信せずに破棄して送信処理を終了する。

＜２つ目の方法＞
次に、２つ目の方法について、図１０を用いて説明する。図１０は、２つ目の方法の送信キュー１１２０ｂのうち、ＤＲキュー１１２２ｂを示す。図１０では、ＤＲキュー１１２２を例に説明するが、ＡＰキュー１１２１も同様である。

キューは、図１０の右側の図に示すように、１つの連続したメモリ領域からなる。ここでは、最大で６つのフレームがキューイングされる場合を説明する。「Ｂｕｆ（ｉ）」（ｉ＝０、２・・・、５）と記載された矩形は、１つのフレームが記憶される領域を示し、「Ｂｕｆ（０）」から順にフレームを記憶していき、「Ｂｕｆ（５）」の次は「Ｂｕｆ（０）」に記憶する。

メモリ領域は、２つのポインタ、ｐｔｒ１、及び、ｐｔｒ２で管理される。ｐｔｒ１（ポインタ情報）は、次にデキューされるフレームのメモリ領域の先頭アドレスを示す。ｐｔｒ２は、次にエンキューされるフレームのメモリ領域のアドレス、つまり、空領域の先頭アドレスを示す。つまり、ｐｔｒ２からｐｔｒ１までの領域は、空領域ということになる。図１０では、フレームが記憶されているＢｕｆ領域にはハッチングをかけている。

白抜き矢印の上の図で示すＤＲキュー１１２２ｂから、１つのフレームがデキューされ
、１つのフレームがエンキューされた場合を、下に示す。点線矢印は、Ｂｕｆ領域とフレームの対応を示す。例えば、上の図では、フレーム「Ｆ１」は、領域「Ｂｕｆ（３）」に記憶されており、フレーム「Ｆ２」は、領域「Ｂｕｆ（４）」に記憶されている。

白抜き矢印の上の図では、ｐｔｒ１は、次にデキューされるフレーム「Ｆ１」が記憶されている領域「Ｂｕｆ（３）」の先頭アドレスを示し、ｐｔｒ２は、空き領域の「Ｂｕｆ（１）」の先頭アドレスを示す。この状態から、フレーム「Ｆ１」がデキューされ、フレーム「Ｆ５」がエンキューされたとする。

白抜き矢印の下の図では、フレーム「Ｆ１」がデキューされたので、ｐｔｒ１は、フレーム「Ｆ２」が記憶されている領域「Ｂｕｆ（４）」の先頭アドレスを示すこととなる。また、フレーム「Ｆ５」がエンキューされたのでは、ｐｔｒ２は、フレーム「Ｆ５」が記憶されている領域「Ｂｕｆ（１）」の次の領域「Ｂｕｆ（２）」の先頭アドレスを示すことになる。

参考例の２つ目の方法では、このｐｔｒ１が示すアドレスが、３秒間変更されない場合は、次にデキューされる先頭のフレームが滞留していると判断して、先頭のフレームを破棄する。つまり、ｐｔｒ１が示すアドレスを、次の領域の先頭アドレスとする。例えば、図１０の下の図において、ｐｔｒ１が３秒以上変更されない場合は、ｐｔｒ１が示しているアドレスを、領域「Ｂｕｆ（４）」の先頭アドレスから、領域「Ｂｕｆ（５）」の先頭アドレスに書き換える（更新）する。ｐｔｒ１を更新することで、領域「Ｂｕｆ（４）」は、空き領域となる。つまり、領域「Ｂｕｆ（４）」に記憶されていたフレーム「Ｆ２」は、破棄されたことになる。

尚、上記説明では、領域「Ｂｕｆ（ｉ）」の先頭アドレスをｐｔｒ１が示す（記憶する）ものとしているが、ｐｔｒ１は、領域「Ｂｕｆ（ｉ）」のインデックス、つまり「ｉ」の値を記憶しておくものとしてもよい。

ここで、図１１を用いて、２つ目方法でキュー管理を行う通信装置１０００の動作を説明する。

フレーム送信部１１３０は、キャリアセンスを行い、フレームの送信権を獲得したと判断すると、ＤＲキュー１１２２ｂから、最初にエンキューされたフレームを読み出し、無線通信部１２００を介して送信する。フレーム送信部１１３０は、このフレームを送信する処理と並行して、フレーム破棄処理を行う。尚、エンキュー部１１１０は、無線通信制御部１１００から渡されたフレームを、ＡＰキュー１１２１の最後尾にエンキューする処理を行う。

図１１は、フレーム送信部１１３０が行うフレーム破棄処理のフローチャートである。

フレーム送信部１１３０は、図１０のｐｔｒ１、つまり、次にデキューされるフレームの先頭アドレスを示すポインタが書き換えられたかを周期的に（ステップＳ３０）、例えば０．１秒周期で確認する。

具体的には、現在のポインタが示すアドレスを取得し（ステップＳ３１）、作業メモリに記憶してあるポインタのアドレスと比較する。現在のポインタが示すアドレスと、作業メモリに記憶してあるアドレスとが異なる場合は（ステップＳ３２：Ｎｏ）、タイマー１３００から現在の時刻を取得し（ステップＳ３５）、現在のポインタと現在の時刻とを、作業メモリに記憶させ（ステップＳ３６）、ステップＳ３０に戻る。尚、作業メモリに記憶されているポインタのアドレスの初期値は０等の、正常動作でポインタが示さない値と
する。

ステップＳ３２において、現在のポインタが示すアドレスと、作業メモリに記憶してあるアドレスとが同じである場合は（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、タイマー１３００から現在の時刻を取得し、作業メモリに記憶してある時刻との差が３秒より小さい場合は（ステップＳ３３：Ｎｏ）、ステップＳ３０に戻る。また、現在の時刻と記憶してある時刻との差が３秒以上である場合は、３秒間以上ポインタが更新されていないと判断し（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、ポインタを移動、つまり、次のフレームが記憶されているアドレスで更新し（ステップＳ３４）、ステップＳ３０に戻る。

尚、上記フローチャートのステップ３６でポインタと現時刻とを記憶することとしているが、フレームをデキューした際に、新たなポインタとその時の時刻とを記憶することとしてもよい。

＜実施形態１＞
参考例では、遅延フレームの発生を回避する方法として、所定期間滞留したフレームは破棄することとしたが、実施形態１では、キューにつながれているフレームの数が所定数を超えたら、例えば、キューが溢れてエンキューできなくなった場合には、エンキューされているすべてのフレームを破棄するものである。

一旦、滞留しているフレームを破棄して新たにキューイングさせることで、ネットワーク全体のフレームの流れを良くする。つまり、１つ通信装置１０００でフレームが溢れているということは、周囲の通信装置１０００でもフレームが溢れていることが予想でき、周囲の通信装置１０００がほぼ一斉にフレームを破棄することで、トラフィックの輻輳が解消できる可能性を高めるものである。

図１２を用いて、実施形態１のキュー管理を行う通信装置１０００の動作を説明する。図１２は、エンキュー部１１１０が行うエンキュー処理のフローチャートである。
無線通信制御部１１００は、送信するフレームをエンキュー部１１１０に渡してエンキューを依頼する。

依頼を受けたエンキュー部１１１０は、現在キューイングされているフレームの数が、閾値、例えば、キューイングできるフレームの最大値である場合は（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、ＡＰキュー１１２１、及び、ＤＲキュー１１２２にキューイングされているフレームをすべて破棄する（ステップＳ４１）。そして、エンキュー部１１１０は、無線通信制御部１１００から渡されたフレームをＡＰキュー１１２１にエンキューし（ステップＳ４２）、処理を終了する。

一方、現在キューイングされているフレームの数が、閾値、例えば、キューイングできるフレームの最大値より少ない場合は（ステップＳ４０：Ｎｏ）、無線通信制御部１１００から渡されたフレームをＡＰキュー１１２１にエンキューし（ステップＳ４２）、処理を終了する。

尚、実施形態１では、キューイングされているフレームをすべて破棄することとしているが、所定数のフレームを廃棄することとしてもよい。また、所定割合の数のフレームを、破棄することとしてもよい。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する
変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

ＧＷ ゲートウェイ
Ｔ 端局
Ｈ 電力需要家
１ サーバ装置
２ ネットワーク
１０００ 通信装置
１１００ 無線通信制御部（通信制御手段）
１１１０ エンキュー部
１１２０ 送信キュー（記憶手段）
１１３０ フレーム送信部（データ送信手段）
１２００ 無線通信部
１３００ タイマー
１４００ 機内通信制御部
１５００ 外部インタフェース
１８００ リンク情報記憶部
１９００ 電力量情報記憶部
２０００ 電力量計
３０００ 負荷開閉器
４０００ 外部通信制御部

Claims (3)

1. 複数の通信装置を有する無線ネットワークシステムにおいて、他の通信装置とマルチホップ通信を行う通信装置であって、
   前記マルチホップ通信の対象となる送信データを、送信キューにエンキューするエンキュー手段と、
   前記送信データの送信権を獲得した場合に、前記送信キューから、前記送信データをデキューし、デキューした送信データを前記他の通信装置に送信するデータ送信手段とを備え、
   前記送信キューは、第一送信キューと第二送信キューとを有し、
   前記エンキュー手段は、前記送信データを前記第一送信キューにエンキューし、
   前記データ送信手段は、前記第二送信キューから前記送信データをデキューし、
   前記送信キューは、前記第二送信キューから前記送信データがデキューされた場合に、前記第一送信キューに最初にエンキューされた前記送信データを、前記第二送信キューの最後にエンキューするように構成され、
   前記エンキュー手段は、前記送信キューに保持されている前記送信データの数が所定数を越えた場合に、前記送信キューにエンキューされている全ての送信データを破棄する
   ことを特徴とする通信装置。
2. 複数の通信装置を有する無線ネットワークシステムにおいて、他の通信装置とマルチホップ通信を行う通信装置で用いられるデータ送信方法であって、
   前記マルチホップ通信の対象となる送信データを、送信キューにエンキューするエンキューステップと、
   前記送信データの送信権を獲得した場合に、前記送信キューから、前記送信データをデキューし、デキューした送信データを前記他の通信装置に送信するデータ送信ステップとを備え、
   前記送信キューは、第一送信キューと第二送信キューとを有し、
   前記エンキューステップにおいては、前記送信データを前記第一送信キューにエンキューし、
   前記データ送信ステップにおいては、前記第二送信キューから前記送信データをデキューし、
   前記送信キューは、前記第二送信キューから前記送信データがデキューされた場合に、前記第一送信キューに最初にエンキューされた前記送信データを、前記第二送信キューの最後にエンキューするように構成され、
   前記エンキューステップにおいては、前記送信キューに保持されている前記送信データの数が所定数を越えた場合に、前記送信キューにエンキューされている全ての送信データを破棄する
   ことを特徴とするデータ送信方法。
3. 複数の通信装置を有する無線ネットワークシステムにおいて、他の通信装置とマルチホップ通信を行う通信装置で用いられるデータ送信プログラムであって、
   前記マルチホップ通信の対象となる送信データを、送信キューにエンキューするエンキュー手段と、
   前記送信データの送信権を獲得した場合に、前記送信キューから、前記送信データをデキューし、デキューした送信データを前記他の通信装置に送信するデータ送信手段としてコンピュータを機能させ、
   前記送信キューは、第一送信キューと第二送信キューとを有し、
   前記エンキュー手段は、前記送信データを前記第一送信キューにエンキューし、
   前記データ送信手段は、前記第二送信キューから前記送信データをデキューし、
   前記送信キューは、前記第二送信キューから前記送信データがデキューされた場合に、前記第一送信キューに最初にエンキューされた前記送信データを、前記第二送信キューの最後にエンキューするように構成され、
   前記エンキュー手段は、前記送信キューに保持されている前記送信データの数が所定数を越えた場合に、前記送信キューにエンキューされている全ての送信データを破棄する
   ことを特徴とするデータ送信プログラム。

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