JP6568549B2 - 無線通信装置、無線通信システム、および無線通信プログラム - Google Patents

無線通信装置、無線通信システム、および無線通信プログラム Download PDF

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Description

本発明の実施の形態は無線通信装置、無線通信システム、および無線通信プログラムに関する。
従来、時分割無線通信方式を用いた無線メッシュネットワークが開示されている。無線メッシュネットワークでは、各無線ノードによって送信された通信情報は、複数の無線ノードによって中継され、根ノードまで送信される。ここで、時分割無線通信を行う前に、複数の通信装置によるネットワークトポロジを構築する必要がある。例えば、無線通信システムに新たな送受信局の追加、送受信局の離脱、または、通信経路の変化、が発生する毎に、中継情報を更新することで、ネットワークトポロジを構築する技術が開示されている。
しかし、従来では、無線通信システムに新たな送受信局の追加、送受信局の離脱、または、通信経路の変化、が発生しない限り、時分割無線通信時と同じ定期的な間隔で通信を行うことで、ネットワークトポロジを構築している。このため、従来技術では、ネットワークトポロジ構築に時間を要していた。
特開２００６−２６１８７４号公報
本発明が解決しようとする課題は、ネットワークトポロジ構築時間の短縮を図ることができる、無線通信装置、無線通信システム、および無線通信プログラムを提供することである。
実施の形態の無線通信装置は、無線通信システムを構成する複数の無線通信装置のうちの一つである。無線通信装置は、ネットワークトポロジ構築モードと時分割無線通信モードを有する。無線通信装置は、通信部と、処理部と、を備える。前記ネットワークトポロジ構築モードにおける通信周期である第１周期は、前記時分割無線通信モードにおける通信周期である第２周期よりも短く、前記ネットワークトポロジ構築モードにおいて、前記第１周期ごとに、前記通信部は他の無線通信装置と通信接続情報を通信し、前記処理部は前記通信接続情報に基づいた接続先を設定する。
無線通信システムの模式図。 無線通信装置から集約装置への上り方向の通信の模式図。 時分割無線通信の説明図。 スロットの割当て方法の説明図。 通信モードの説明図。 無線通信装置の機能的構成の模式図。 表示画面の模式図。 集約装置の機能的構成の模式図。 無線通信処理のフローチャート。 表示制御処理のフローチャート。 集約処理のフローチャート。 表示制御処理のフローチャート。 ハードウェア構成図。
以下に添付図面を参照して、無線通信装置、無線通信システム、および無線通信プログラムを詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の無線通信システム１００の一例を示す模式図である。図１には、ネットワークトポロジの構築された状態の無線通信システム１００を、一例として示した。
無線通信システム１００は、集約装置２０と、複数の無線通信装置１０と、を備える。無線通信システム１００は、集約装置２０を根ノードとしたネットワークトポロジである。無線通信システム１００では、集約装置２０に対して、複数の無線通信装置１０がツリー構造に無線接続されている。無線通信システム１００は、例えば、マルチホップ無線メッシュネットワークである。
ネットワークトポロジの構築された無線通信システム１００では、無線通信装置１０および集約装置２０は、時分割無線通信により通信する。
本実施の形態の無線通信装置１０は、無線通信システム１００を構築する複数の無線通信装置１０のうちの１つである。無線通信装置１０は、無線通信によりマルチホップで情報を中継し、通信する。例えば、各無線通信装置１０が送信した情報は、他の無線通信装置１０を介して、または直接、集約装置２０へ送信される。集約装置２０は、無線通信装置１０の各々から送信された情報を集約する。集約装置２０は、例えば、無線通信機能を備えたサーバである。
図２は、各無線通信装置１０から集約装置２０への上り方向の通信の一例を示す模式図である。なお、図２において、無線通信装置１０の各々に示したアルファベットは、各無線通信装置１０のＩＤ（識別情報）の一例である。また、集約装置２０に示した“根”は、根ノードであることを示す。また、図２中の矢印は、情報の伝達方向を示す。矢印の元は情報の送信元であり、矢印の先は情報の送信先を示す。
なお、以下の説明において、不特定な無線通信装置１０を示す場合には、単に無線通信装置１０として説明する。また、特定の無線通信装置１０を示す場合には、アルファベットを付与して説明する。
本実施の形態では、無線通信装置１０が接続する他の無線通信装置１０であって、集約装置２０により近い上位側の他の無線通信装置１０を、親ノードと定義する。集約装置２０により近い、とは、集約装置２０までのホップ数が、より少ない事を示す。同様に、無線通信装置１０が接続する他の無線通信装置１０であって、集約装置２０からより遠い下位の他の無線通信装置１０を、子ノードと定義する。集約装置２０からより遠い、とは、集約装置２０までのホップ数が、より多い事を示す。
例えば、無線通信装置１０“Ｉ”の親ノードは、無線通信装置１０“Ｅ”である。また、無線通信装置１０“Ｉ”の子ノードは、無線通信装置１０“Ｌ”および無線通信装置１０“Ｍ”である。
ネットワークトポロジの構築された無線通信システム１００では、無線通信装置１０および集約装置２０は、時分割無線通信により通信する。なお、ネットワークトポロジの構築された状態とは、各無線通信装置１０および集約装置２０において、接続先情報（詳細後述）が決定された状態である。言い換えると、ネットワークトポロジの構築された状態とは、無線通信システム１００が時分割無線通信を実行可能な状態である。
無線通信システム１００では、公知の方法により、時分割無線通信を行えばよい。時分割無線通信の方法には、例えば、特開２０１６−５４３４９号公報に示される方法を用いる。
図３は、時分割無線通信の一例の説明図である。無線通信システム１００では、時分割通信時の通信周期（以下、第２周期と称する）が予め定められている。時分割無線通信時には、無線通信システム１００は、第２周期を１単位とするフレームを繰返すことにより、動作する。すなわち、無線通信システム１００に含まれる各無線通信装置１０および集約装置２０は、第２周期のフレームを同じタイミングで繰り返すことにより、時分割無線通信する。
フレームは、複数のスロットに時分割されている。各スロットには、１または複数の無線通信装置１０および集約装置２０の何れかが割当てられる。言い換えると、フレームに含まれる複数のスロットの各々は、複数の無線通信装置１０および集約装置２０の何れかが通信情報を通信する通信スロットとして割当てられる。無線通信装置１０および集約装置２０は、各フレームにおける、割当てられたスロットに応じたタイミングで、通信情報を通信する。通信情報は、時分割無線通信を実施する際に送受信する情報である。
図３に示す例では、フレームを構成する８つのスロットの内、１番目のスロットには無線通信装置１０“Ｃ”、３番目のスロットには無線通信装置１０“Ａ”、５番目のスロットには無線通信装置１０“Ｂ”が割当てられている。この場合、時分割無線通信時には、無線通信装置１０“Ｃ”は、第２周期ごとに、フレームにおける１番目のスロットに応じたタイミングで、通信情報を通信する。なお、フレームには、無線通信装置１０および集約装置２０の何れも割り当てられていないスロットが、含まれていてもよい。
図４は、無線通信システム１００におけるスロットの割当て方法の一例の説明図である。無線通信システム１００では、各無線通信装置１０および集約装置２０に対して、ランク値Ｒを設定する。ランク値Ｒは、無線通信装置１０から集約装置２０（根ノード）までのホップ数である。ランク値Ｒの設定は、集約装置２０および無線通信装置１０の各々によって行えばよい。
例えば、無線通信装置１０“Ａ”、無線通信装置１０“Ｂ”、および無線通信装置１０“Ｃ”の、集約装置２０までのホップ数は、“１”である。このため、これらの無線通信装置１０“Ａ”、無線通信装置１０“Ｂ”、無線通信装置１０“Ｃ”には、ランク値Ｒ“１”が設定される。
例えば、ネットワークトポロジの構築された無線通信システム１００における、集約装置２０までの最大ホップ数がＮ（Ｎは、２以上の整数）であると仮定する。この場合、無線通信システム１００に含まれる各無線通信装置１０には、１〜Ｎの何れかのランク値Ｒが設定される。
ここで、無線通信システム１００では、フレームを構成する複数のスロットを、複数のスロットを含むスロット群に分割する。スロット群は、複数のスロットを含む。無線通信システム１００は、スロット群に含まれるスロットに、無線通信装置１０を割当てる。
スロット群は、互いに非重複となるように設定される。１つのフレームに含まれるスロット群の数は、無線通信システム１００における最大ホップ数Ｎ個以上であればよい。
そして、本実施の形態の無線通信システム１００では、同じランク値Ｒの無線通信装置１０の群ごとに、スロット群を割当てる。
詳細には、無線通信システム１００では、スロット群の各々に対して、ランク値Ｒを割当てる。このとき、無線通信システム１００は、フレームにおける最もタイミングの遅いスロット群に、最も高いランク値“１”を割当てる。また、例えば、無線通信システム１００は、フレームにおける最もタイミングの早いスロット群に、最も低いランク値“Ｎ”を割当てる。最も低いランク値“Ｎ”は、無線通信システム１００における最大ホップ数以上の値である。
そして、無線通信システム１００では、各スロット群に、各スロット群に割当てられたランク値Ｒと同じランク値Ｒの無線通信装置１０を割当てる。すなわち、無線通信システム１００では、同じランク値Ｒの無線通信装置１０の群ごとに、無線通信装置１０の群と同じランク値Ｒのスロット群を割当てる。
例えば、図４における、ランク値“Ｎ”用のスロット群（Ｒ＝Ｎ用スロット群）に含まれるスロットは、ランク値“Ｎ”を設定された無線通信装置１０“Ｋ”、無線通信装置１０“Ｌ”、および無線通信装置１０“Ｍ”に、割当てられる。
そして、時分割無線通信時には、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０および集約装置２０は、フレームの期間である第２周期ごとに、フレームにおける割当てられた通信スロットに応じたタイミングで通信情報を通信する処理を行う。この処理により、無線通信システム１００において、時分割無線通信が行われる。
なお、時分割通信時に用いるフレーム内には、スリープ状態の時間が設けられていてもよい。スリープ状態とは、無線通信装置１０が演算処理や通信機能を停止させ、時間のカウントのみを行う状態である。スリープ状態では、情報の送受信が行われないため、無線通信装置１０の消費電力が低くなる。
ここで、時分割無線通信を行う前に、無線通信システム１００のネットワークトポロジが構築されている必要がある。ネットワークトポロジが構築されている状態、とは、上述したように、各無線通信装置１０および集約装置２０において、接続先情報が決定された状態である。
接続先情報は、ネットワークトポロジの構築された無線通信システム１００における、各無線通信装置１０の、他の無線通信装置１０に対する接続関係を示す情報である。また、集約装置２０で用いる接続先情報は、ネットワークトポロジの構築された無線通信システム１００における、無線通信装置１０に対する接続関係を示す情報である。
具体的には、無線通信装置１０で用いる接続先情報は、自装置である無線通信装置１０から集約装置２０までのホップ数と、子ノードである他の無線通信装置１０のノードＩＤ（第２識別情報）と、親ノードである他の無線通信装置１０または集約装置２０のノードＩＤ（第１識別情報）と、を含む。
ノードＩＤは、無線通信装置１０や集約装置２０の各々の識別情報である。
なお、無線通信装置１０で用いる接続先情報には、親ノードから集約装置２０までのホップ数と、子ノードの集約装置２０までのホップ数と、子ノードの各々に接続された子ノード（孫ノード）のノードＩＤ、および孫ノードの集約装置２０までのホップ数や、該孫ノードに接続された子ノードのノードＩＤおよび集約装置２０までのホップ数などを含んでいてもよい。
また、集約装置２０で用いる接続先情報は、子ノードである他の無線通信装置１０のノードＩＤを含む。なお、集約装置２０で用いる接続先情報には、子ノードの集約装置２０までのホップ数や、子ノードの各々に接続された子ノード（孫ノード）のノードＩＤ、および孫ノードの集約装置２０までのホップ数や、該孫ノードに接続された子ノードのノードＩＤおよび集約装置２０までのホップ数などを含んでいてもよい。
無線通信システム１００は、ネットワークトポロジを構築するネットワークトポロジ構築モードと、時分割無線通信を行う時分割無線通信モードと、を有する。本実施の形態の無線通信システム１００は、ネットワークトポロジを構築するネットワークトポロジ構築モードを実行することで、ネットワークトポロジを構築した後に、時分割無線通信モードを実行することで、時分割無線通信を行う。すなわち、無線通信システム１００は、ネットワークトポロジ構築モード、および、時分割無線通信モード、を含む通信モードで動作する。
図５は、本実施の形態の無線通信システム１００における通信モード３６の説明図である。なお、図５（Ｂ）については後述する。
無線通信システム１００の通信モード３６は、ネットワークトポロジ構築モード３０と、時分割無線通信モード３４と、を含む。ネットワークトポロジ構築モード３０は、第１周期Ａの通信周期で通信し、ネットワークトポロジを構築する通信モードである。時分割無線通信モード３４は、第２周期（１つのフレームに相当する期間）Ｂの通信周期で時分割無線通信する、通信モード３６である。
無線通信システム１００では、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行することにより、図１〜図２に示すようなネットワークトポロジを構築した後に、時分割無線通信モード３４を実行することで、上述した時分割無線通信を行う。
なお、これらの第１周期および第２周期は、無線通信システム１００内で統一して用いられる通信周期である。すなわち、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０および集約装置２０は、同じタイミングで第１周期の通信を繰り返すことで、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行する。また、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０および集約装置２０は、同じタイミングで第２周期の通信を繰り返すことで、時分割無線通信モード３４を実行する。すなわち、無線通信システム１００は、ネットワークトポロジ構築モード３０における通信周期を第１周期とし、時分割無線通信モード３４における通信周期を第２周期とした、無線通信システムである。
例えば、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０および集約装置２０を、互いにタイミングを同期させるための公知機構を備えた構成とすればよい。これによって、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０および集約装置２０は、同じタイミングに同じモード（ネットワークトポロジ構築モード３０、時分割無線通信モード３４）で、通信する。なお、通信、との言葉には、送信および受信が含まれる。なお、通信状況や集約装置２０までのホップ数などにより、他の無線通信装置１０が通信する第１周期の期間に、通信を行っていない無線通信装置１０が存在する場合もある。
従来では、ネットワークトポロジの構築には、多大な時間を要していた。例えば、従来では、ネットワークトポロジの構築期間に、時分割無線通信期間と同じ通信周期（具体的には、第２周期Ｂ）で通信していた。このため、無線通信システム１００に含まれる全ての無線通信装置１０を含むネットワークトポロジを構築するまでには、長い期間が必要であった。また、従来では、ネットワークトポロジの構築時に、通信品質の悪い他の無線通信装置１０に接続する無線通信装置１０が多発し、通信断絶が頻発する場合があった。
そこで、本実施の形態の無線通信システム１００では、ネットワークトポロジ構築モード３０における通信周期である第１周期Ａを、時分割無線通信モード３４における通信周期である第２周期Ｂより短い期間とする。
例えば、第１周期Ａは、１つの無線通信装置１０に対して接続可能な最大数の子ノードが接続されているときの、該無線通信装置１０と、該最大数の子ノードとの通信接続情報の送受信に要する時間と、該無線通信装置１０と親ノードとの通信接続情報の送受信に要する時間との和以下であることが好ましい。
また、例えば、第１周期Ａは、１つの無線通信装置１０と、該無線通信装置１０の親ノードとの通信接続情報の送受信に要する時間より長いことが好ましい。
通信接続情報は、ネットワークトポロジ構築モード３０において通信される情報である。通信接続情報は、上記接続先情報と、該通信接続情報の送信元の無線通信装置１０のノードＩＤと、を含む。なお、通信接続情報は、上記情報以外にも、他の情報が含まれていてもよい。例えば、通信接続情報には、無線信号の信号強度（ＲＳＳＩ）を示す信号などが含まれていてもよい。
無線通信システム１００では、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０および集約装置２０において、第１周期Ａおよび第２周期Ｂが統一して用いられ、各周期の開始タイミングおよび終了タイミングが同じタイミングとなるように、時刻同期した通信が行われる。なお、時刻同期の方法には、公知の方法を用いればよい。このようにして、無線通信システム１００では、ネットワークトポロジ構築モード３０および時分割無線通信モード３４が実行される。
次に、無線通信装置１０および集約装置２０の各々について、詳細に説明する。
図６は、無線通信装置１０の機能的構成の一例を示す模式図である。無線通信装置１０は、処理部４０と、通信部４２と、記憶部４４と、表示部４６と、入力部４８と、を含む。処理部４０と、通信部４２と、記憶部４４と、表示部４６と、入力部４８と、は、バス４９を介して接続されている。
通信部４２は、他の無線通信装置１０や集約装置２０と無線通信する。通信部４２は、例えば、通信アンテナである。
記憶部４４は、各種データを記憶する。記憶部４４は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。なお、記憶部４４を、複数の記憶媒体から構成してもよい。
本実施の形態では、記憶部４４は、接続先情報などを記憶する。接続先情報は、後述する処理によって更新される。
表示部４６は、各種情報を表示する。表示部４６は、公知のディスプレイである。本実施の形態では、表示部４６は、処理部４０で生成された表示画面を表示する。
入力部４８は、ユーザの指示を受付ける入力デバイスである。入力部４８は、例えば、マウス、キーボード、タッチペンなどである。なお、表示部４６と入力部４８とを一体的に構成してもよい。この場合、表示部４６および入力部４８は、例えば、タッチパネルである。
処理部４０は、無線通信装置１０における各種処理を実行する。
本実施の形態では、ネットワークトポロジ構築モード３０において、第１周期Ａごとに、通信部４２は他の無線通信装置１０と通信接続情報を通信する。処理部４０は、通信接続情報に基づいた接続先を設定する。そして、時分割無線通信モード３４において、通信部４２は、第２周期Ｂに含まれる複数のスロット群のうち、ネットワークトポロジ構築モード３０終了時の最新の接続先が通信情報を送信するスロット群よりも早いスロット群において、通信情報を送信する。
以下、詳細を説明する。処理部４０は、取得部４０Ａと、第１通信制御部４０Ｂと、更新部４０Ｃと、決定部４０Ｄと、第２通信制御部４０Ｅと、判断部４０Ｆと、第３通信制御部４０Ｇと、を備える。処理部４０はさらに、表示制御部４０Ｈを備えてもよい。取得部４０Ａ、第１通信制御部４０Ｂ、更新部４０Ｃ、決定部４０Ｄ、第２通信制御部４０Ｅ、判断部４０Ｆ、第３通信制御部４０Ｇ、および表示制御部４０Ｈは、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２以上を実現してもよい。
なお、本実施の形態および後述する実施の形態において用いる「プロセッサ」との文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））の回路を意味する。
プロセッサは、記憶部４４に記憶されたプログラムを読み出し実行することで、上記各部を実現する。なお、記憶部４４にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成してもよい。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで、上記各部を実現する。
取得部４０Ａは、期間情報と、第１周期情報と、第２周期情報と、を取得する。
期間情報は、無線通信システム１００におけるネットワークトポロジ構築期間Ｃ（図５（Ａ）参照）を示す、情報である。期間情報は、予め定められた期間を示す情報であってもよいし、前回の時分割無線通信時のネットワークトポロジに応じた期間であってもよい。また、期間情報として、時分割通信期間Ｄもあわせて示すことも可能である。この場合、ネットワークトポロジ構築期間Ｃが経過した後に、時分割通信期間Ｄを実行し、再びネットワークトポロジ構築期間Ｃが実行可能である。
ネットワークトポロジ構築期間Ｃは、前回の時分割無線通信時のネットワークトポロジに応じて設定することができる。たとえば、ネットワークトポロジ構築期間Ｃは、第１周期Ａと無線通信システム１００における最大ホップ数との積、または、第１周期Ａと無線通信システム１００に含まれる前記通信装置の台数との積、に基づく期間を示す情報であることが好ましい。この場合、期間情報は、前回の時分割無線通信時に集約装置２０で設定され、集約装置２０から各無線通信装置１０へ送信されるようにすればよい。
ネットワークトポロジ構築期間Ｃを示す期間情報は、ネットワークトポロジ構築期間Ｃを時間で表した情報であってもよいし、第１周期Ａの回数をタイマ値で表した情報であってもよい。期間情報を時間で表した場合、ネットワークトポロジ構築期間Ｃを示す期間情報は、例えば、ｎ秒、などを示す情報である（ｎは、０より大きい正の数）。また、期間情報をタイマ値で表した場合、該ネットワークトポロジ構築期間Ｃにおける第１周期Ａの繰返し回数を示すタイマ値は、例えば、Ｍ回、などを示す情報である（Ｍは、１より大きい正の整数）。
取得部４０Ａは、例えば、記憶部４４から期間情報を取得する。この場合、無線通信装置１０の記憶部４４に、期間情報を予め記憶すればよい。なお、無線通信システム１００に含まれる複数の無線通信装置１０および集約装置２０の各々に記憶されている期間情報は、同じ期間情報（同じ長さの期間を示す情報）であるものとする。そして、取得部４０Ａは、記憶部４４から期間情報を読取ることで、該期間情報を取得すればよい。
また、取得部４０Ａは、集約装置２０から直接、または、集約装置２０から他の無線通信装置１０を介して、期間情報を取得してもよい。この場合、例えば、各無線通信装置１０では、集約装置２０から受信した期間情報を更に含む上記通信接続情報を通信すればよい。これによって、無線通信装置１０の取得部４０Ａは、期間情報を取得すればよい。
第１周期情報は、第１周期Ａを示す情報である。第２周期情報は、第２周期Ｂを示す情報である。
取得部４０Ａは、例えば、第１周期情報および第２周期情報を、記憶部４４から読取る。これにより、取得部４０Ａは、第１周期情報および第２周期情報を取得する。この場合、無線通信装置１０の記憶部４４に、第１周期情報および第２周期情報を予め記憶すればよい。
なお、無線通信システム１００に含まれる複数の無線通信装置１０および集約装置２０の各々に記憶される第１周期情報は同じ周期（同じ長さの周期）を示す情報であり、第２周期情報も同じ周期（同じ長さの周期）を示す情報であるものとする。そして、取得部４０Ａは、記憶部４４から第１周期情報および第２周期情報を読取ることで、第１周期情報および第２周期情報を取得すればよい。
次に、第１通信制御部４０Ｂについて説明する。第１通信制御部４０Ｂは、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行するように、通信部４２および更新部４０Ｃを制御する。
ネットワークトポロジ構築モードは、ネットワークトポロジ構築期間Ｃに、第１処理を第１周期Ａごとに行う、通信モードである。第１処理は、他の無線通信装置１０との通信接続情報の通信、および、通信接続情報に基づいた接続先情報の生成、の一連の処理である。
詳細には、第１通信制御部４０Ｂは、取得部４０Ａから、第１周期Ａを示す第１周期情報および期間情報を受付ける。
そして、第１通信制御部４０Ｂは、ネットワークトポロジ構築期間Ｃに、第１周期情報によって示される第１周期Ａごとに、第１処理を行う。
図５（Ｂ）は、第１処理の模式図である。第１通信制御部４０Ｂは、第１周期Ａの間、他の無線通信装置１０からの通信接続情報の受信３０Ａと、他の無線通信装置１０への通信接続情報の送信３０Ｂと、を行う。例えば、各無線通信装置１０は、第１周期Ａにつき１回通信接続情報の送信３０Ｂを行うことができる。
第１通信制御部４０Ｂは、他の無線通信装置１０から新たな通信接続情報を受信するごとに、受信した通信接続情報を用いて、接続先情報を生成し、記憶部４４へ上書き記憶する。詳細には、第１通信制御部４０Ｂは、生成した最新の接続先情報を記憶部４４へ記憶するように、更新部４０Ｃを制御する。更新部４０Ｃは、例えば第１通信制御部４０Ｂの制御によって、接続先情報を更新する。このため、記憶部４４の接続先情報は、第１通信制御部４０Ｂの制御によって更新される。このように、ネットワークトポロジ構築モードでは、第１周期Ａごとに、通信部４２が、第１通信制御部４０Ｂの制御によって他の無線通信装置１０と通信接続情報を通信する。そして、処理部４０の更新部４０Ｃは、通信接続情報に基づいた接続先を設定する。
例えば、受信した通信接続情報に基づいて、他の無線通信装置１０のうちの一を接続先と設定することができる。例えば、ホップ数が少なく、子ノードの数が接続可能な最大数に達していない他の無線通信装置１０を接続先とすることができる。設定した接続先に基づいて、接続先情報は生成される。
第１通信制御部４０Ｂは、他の無線通信装置１０から新たな通信接続情報を受信するごとに、受信した通信接続情報を用いて、公知の方法を用いて、当該無線通信装置１０から集約装置２０までのホップ数を算出する。そして、第１通信制御部４０Ｂは、算出したホップ数を含む接続先情報を、記憶部４４へ記憶するように制御すればよい。
第１通信制御部４０Ｂは、上記第１処理を、取得部４０Ａで取得したネットワークトポロジ構築期間Ｃの間、第１周期Ａごとに繰り返えし実行するように制御する。
このため、ネットワークトポロジ構築期間Ｃの最後に上書きされた接続先情報が、無線通信装置１０で用いる接続先情報として決定され、時分割無線通信モード３４において用いられることとなる。
言い換えると、無線通信システム１００に含まれる複数の無線通信装置１０の各々において、ネットワークトポロジ構築期間Ｃに接続先情報が更新および決定されることによって、無線通信システム１００のネットワークトポロジが構築された状態となる。
なお、第１通信制御部４０Ｂは、ネットワークトポロジ構築モード３０の実行開始からの経過時間が、ネットワークトポロジ構築期間Ｃを示す時間と一致したと判断するまで、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行すればよい。また、例えば、第１通信制御部４０Ｂは、ネットワークトポロジ構築モード３０の実行開始時からの、第１周期Ａの繰返し回数が、ネットワークトポロジ構築期間Ｃを示すタイマ値（繰返し回数の最大値）と一致したと判断するまで、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行すればよい。これにより、第１通信制御部４０Ｂは、上記第１処理を、取得部４０Ａで取得したネットワークトポロジ構築期間Ｃの間、第１周期Ａごとに繰り返えし実行するように制御すればよい。
なお、第１通信制御部４０Ｂは、ネットワークトポロジ構築期間Ｃを示すタイマ値が、第１周期Ａの繰り返し回数の最大値を示す場合、第１周期Ａで第１処理を実行するごとにカウント値の初期値である“１”から１ずつカウント値をカウントアップすればよい。そして、第１通信制御部４０Ｂは、カウント値が、繰返し回数の最大値であるタイマ値と一致したときに、ネットワークトポロジ構築期間Ｃの終了と判断すればよい。
また、第１通信制御部４０Ｂは、カウント値をカウントダウンすることで、ネットワークトポロジ構築期間Ｃの終了を判断してもよい。この場合、第１通信制御部４０Ｂは、ネットワークトポロジ構築期間Ｃを示すタイマ値として、カウント値の初期値と、該初期値より小さい値の終了値と、を取得すればよい。そして、第１通信制御部４０Ｂは、第１周期Ａで第１処理を実行するごとに、カウント値の初期値から１ずつカウントダウンすればよい。そして、第１通信制御部４０Ｂは、カウント値が終了値と一致したときに、ネットワークトポロジ構築期間Ｃの終了と判断すればよい。
次に、決定部４０Ｄについて説明する。決定部４０Ｄは、ネットワークトポロジ構築期間Ｃと時分割無線通信期間Ｄとの間の決定期間Ｅ（図５（Ａ）参照）に、通信スロットの決定処理を行う。
詳細には、決定部４０Ｄは、ネットワークトポロジ構築モード３０によって得られた接続先情報に応じて、複数のスロットに時分割された第２周期Ｂのフレームに含まれるスロットの内、無線通信装置１０が通信情報を通信する通信スロットを決定する。通信スロットの決定方法には、公知の方法を用いればよい（例えば、特開２０１６−５４３４９号公報）。
例えば、決定部４０Ｄは、ネットワークトポロジ構築モード３０で得られた接続先情報に含まれる、当該無線通信装置１０から集約装置２０までのホップ数を、ランク値Ｒとして設定する。
そして、決定部４０Ｄは、フレームを複数のスロット群に分割し、スロット群へランク値Ｒを割当てる。なお、本実施の形態では、フレームを複数のスロット群に分割する処理、および、スロット群へのランク値Ｒの割当ては、例えば、集約装置２０で行う。決定部４０Ｄは、集約装置２０から直接、または他の無線通信装置１０を介して集約装置２０から、スロット群およびスロット群に割当てられたランク値Ｒを示す情報を取得すればよい。
そして、決定部４０Ｄは、フレームにおける、同じランク値Ｒのスロット群に含まれるスロットに、当該無線通信装置１０の通信スロットを割当てる。これによって、決定部４０Ｄは、無線通信装置１０が通信情報を通信する通信スロットを決定する。
第２通信制御部４０Ｅは、時分割無線通信期間Ｄに、時分割無線通信モード３４を実行する。時分割無線通信モード３４は、第２処理を第２周期Ｂごとに行う通信モード３６である。第２処理は、フレームにおける通信スロットに応じたタイミングで、通信情報を通信する処理である。通信情報は、当該無線通信装置１０のノードＩＤ、送信先の他の無線通信装置１０のノードＩＤ、通信内容を示す情報、などを含む。なお、通信内容を示す情報は、センサで取得された情報、通信品質を示す情報、などを含む。
このため、時分割無線通信モードでは、処理部４０の制御によって、通信部４２が、第２周期Ｂに含まれる複数のスロット群のうち、ネットワークトポロジ構築モード終了時の最新の接続先が通信情報を送信するスロット群よりも早いスロット群において、通信情報を送信する。
判断部４０Ｆは、時分割無線通信モード３４の実行中に、ネットワークトポロジ構築モード３０への通信モード３６の切替えを判断する。
例えば、判断部４０Ｆは、時分割無線通信モード３４の実行開始からの経過時間が所定時間を超えたとき、時分割無線通信モード３４の実行開始からの第２処理の実行回数が所定回数を超えたとき、および、切替え指示を示す切替指示情報を受信したとき、の少なくとも１つの条件を満たした時に、通信モード３６の切替えを判断する。
上記所定時間は、予め設定すればよい。例えば、記憶部４４は、上記所定時間を予め記憶すればよい。判断部４０Ｆは、記憶部４４から所定時間を読取り、時分割無線通信モード３４の実行開始からの経過時間が所定時間を超えたときに、ネットワークトポロジ構築モード３０への通信モード３６の切替えを判断すればよい。
また、第２処理の実行回数の所定回数は、予め設定すればよい。例えば、記憶部４４は、上記所定回数を予め記憶すればよい。判断部４０Ｆは、記憶部４４から所定回数を読取り、時分割無線通信モード３４の実行開始からの第２処理の実行回数が所定回数を超えたときに、ネットワークトポロジ構築モード３０への通信モード３６の切替えを判断すればよい。
また、切替指示情報は、集約装置２０から直接、または他の無線通信装置１０を介して集約装置２０から受信すればよい。通信部４２は、集約装置２０から、または、他の無線通信装置１０を介して集約装置２０から、切替指示情報を受信する。判断部４０Ｆは、通信部４２で切替指示情報を受信したときに、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０への通信モード３６の切替えを判断すればよい。
判断部４０Ｆが切替えを判断すると、第３通信制御部４０Ｇは、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０へ通信モード３６を切り替えるように、第２通信制御部４０Ｅおよび第１通信制御部４０Ｂを制御する。
このため、判断部４０Ｆが切替えを判断した場合、時分割無線通信モード３４が中断され、ネットワークトポロジ構築モード３０が再度実行されることとなる。
次に、表示制御部４０Ｈについて説明する。表示制御部４０Ｈは、各種情報を表示部４６に表示する制御を行う。本実施の形態では、表示制御部４０Ｈは、表示画面を表示部４６へ表示する制御を行う。
表示画面は、ネットワークトポロジ構築モード３０の第１処理と、時分割無線通信モード３４の第２処理と、における進行状況を示す画面である。
図７は、表示画面５０の一例を示す模式図である。例えば、表示制御部４０Ｈは、表示信号を出力し、表示部４６へ表示画面５０を表示させる制御を行う。
表示画面５０は、ネットワークトポロジ構築モード３０および時分割無線通信モード３４の進行状況を示すタイムラインを示す画像５０Ａを含む。該画像５０Ａは、該画像５０Ａの示すタイムラインにおける、現在の処理位置を示す画像５０Ｃを含む。
また、表示画面５０は、ネットワークトポロジ構築モード３０の進行状況を示す文字情報５０Ｄを含む。図７に示す例では、現在、ネットワークトポロジ構築モード３０における３フレームが経過したことを示す情報や、ネットワークトポロジ構築モード３０の終了までの残り時間を示す情報や、残りフレーム数を示す情報が、文字情報として表示されている。
また、表示画面５０は、時分割無線通信モード３４が開始されているか否かを示す情報５０Ｅを含む。
また、表示画面５０は、時分割無線通信モード３４における、無線通信システム１００のネットワーク状況を示す情報５０Ｆを含む。図７に示す例では、ネットワーク状況を示す情報５０Ｆとして、データ収集率、データ収集率の変化量、電池残量総量、電池残量総量の変化量、を示す情報が表示されている。
データ収集率とは、ネットワークトポロジ構築モード３０によって構築されたネットワークトポロジに含まれる複数の無線通信装置１０から集約装置２０への、データ収集率を示す。データ収集率の変化量は、集約装置２０によるデータ収集率の、単位時間あたりの変化量を示す。
電池残量総量は、ネットワークトポロジ構築モード３０によって構築されたネットワークトポロジに含まれる複数の無線通信装置１０の各々の電池残量の、総量を示す。電池残量総量の変化量は、電池残量総量の、単位時間あたりの変化量を示す。
これらのネットワーク状況を示す各情報は、時分割無線通信期間Ｄに時分割無線通信がなされることで、集約装置２０によって収集され、各無線通信装置１０へ配信されればよい。
次に、集約装置２０の機能的構成を説明する。図８は、集約装置２０の機能的構成の一例を示す模式図である。
集約装置２０は、処理部６０と、通信部６２と、記憶部６４と、表示部６６と、入力部６８と、を含む。処理部６０と、通信部６２と、記憶部６４と、表示部６６と、入力部６８と、は、バス６９を介して接続されている。
通信部６２は、無線通信装置１０と無線通信する。通信部６２は、例えば、通信アンテナである。記憶部６４は、各種データを記憶する。記憶部６４は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。なお、記憶部６４を、複数の記憶媒体から構成してもよい。
本実施の形態では、記憶部６４は、接続先情報などを記憶する。接続先情報は、後述する処理によって更新される。表示部６６は、各種情報を表示する。表示部６６は、公知のディスプレイである。本実施の形態では、表示部６６は、処理部６０で生成された表示画面を表示する。
入力部６８は、ユーザの指示を受付ける入力デバイスである。入力部６８は、例えば、マウス、キーボード、タッチペンなどである。なお、表示部６６と入力部６８とを一体的に構成してもよい。この場合、表示部６６および入力部６８は、例えば、タッチパネルである。
処理部６０は、集約装置２０における各種処理を実行する。処理部６０は、第４通信制御部６０Ａと、更新部６０Ｂと、第５通信制御部６０Ｃと、設定部６０Ｄと、第６通信制御部６０Ｅと、判定部６０Ｆと、第７通信制御部６０Ｇと、を備える。処理部６０は、さらに表示制御部６０Ｈを備えてもよい。第４通信制御部６０Ａ、更新部６０Ｂ、第５通信制御部６０Ｃ、設定部６０Ｄ、第６通信制御部６０Ｅ、判定部６０Ｆ、第７通信制御部６０Ｇ、および表示制御部６０Ｈは、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵなどのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣなどのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２以上を実現してもよい。
プロセッサは、記憶部６４に記憶されたプログラムを読み出し実行することで、上記各部を実現する。なお、記憶部６４にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成してもよい。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで、上記各部を実現する。
第４通信制御部６０Ａは、ネットワークトポロジ構築期間Ｃに、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行するように、通信部６２および更新部６０Ｂを制御する。
集約装置２０におけるネットワークトポロジ構築モード３０は、無線通信装置１０と同様である。すなわち、集約装置２０では、ネットワークトポロジ構築期間Ｃに、無線通信装置１０との通信接続情報の通信、および、通信接続情報に基づいた接続先情報の更新、の一連の第１処理を第１周期Ａごとに行う。
なお、第４通信制御部６０Ａでは、後述する設定部６０Ｄで設定されたネットワークトポロジ構築期間Ｃを示す期間情報から、ネットワークトポロジ構築期間Ｃを特定し、第１処理を行えばよい。
第４通信制御部６０Ａは、無線通信装置１０から新たな通信接続情報を受信するごとに、更新部６０Ｂを制御する。更新部６０Ｂは、受信した通信接続情報を用いて、接続先情報を生成し、記憶部６４へ上書き記憶する。接続先情報の生成には、公知の方法を用いればよい。すなわち、更新部６０Ｂは、第４通信制御部６０Ａの制御によって、接続先情報を更新する。このため、記憶部６４の接続先情報は、第４通信制御部６０Ａの制御によって、更新される。
第４通信制御部６０Ａは、ネットワークトポロジ構築期間Ｃの間、第１周期Ａごとに第１処理を繰り返えし実行するように、通信部６２および更新部６０Ｂを制御する。このため、ネットワークトポロジ構築期間Ｃの最後に上書きされた接続先情報が、集約装置２０の接続先情報として決定され、時分割無線通信モード３４で用いられることとなる。
すなわち、ネットワークトポロジ構築期間Ｃに、無線通信システム１００に含まれる複数の無線通信装置１０および集約装置２０の各々において接続先情報が決定されることによって、無線通信システム１００のネットワークトポロジが構築された状態となる。
次に、第５通信制御部６０Ｃについて説明する。第５通信制御部６０Ｃは、第２処理を第２周期Ｂ毎に行う、時分割無線通信モード３４を実行する。第２処理は、上述したため、ここでは説明を省略する。すなわち、第５通信制御部６０Ｃは、時分割無線通信期間Ｄに、時分割無線通信モード３４を実行する。
なお、集約装置２０の通信スロットは、予め設定されているものとする。例えば、図４に示すように、フレームにおける最も遅いスロットが、集約装置２０の通信スロットとして、予め割り当てられているものとする。
このため、集約装置２０の第５通信制御部６０Ｃは、時分割無線通信期間Ｄに、フレームにおける集約装置２０の割当てられた通信スロットに応じたタイミングで、第２周期Ｂごとに通信情報を通信する。
設定部６０Ｄは、無線通信システム１００における、ネットワークトポロジ構築期間Ｃを示す期間情報を設定する。
設定部６０Ｄは、ネットワークトポロジの構築された無線通信システム１００における、最大ホップ数を特定する。最大ホップ数とは、ネットワークトポロジの構築された無線通信システム１００における、集約装置２０までの最大のホップ数である。
例えば、設定部６０Ｄは、前回の時分割無線通信モード３４の実行時に構築されていたネットワークトポロジにおける、最大ホップ数を特定する。そして、設定部６０Ｄは、この最大ホップ数と、第１周期Ａと、の積を、次に実行されるネットワークトポロジ構築モード３０における、ネットワークトポロジ構築期間Ｃを示す期間情報として設定する。
また、例えば、設定部６０Ｄは、ネットワークトポロジの構築された無線通信システム１００に含まれる、無線通信装置１０の台数を特定する。例えば、設定部６０Ｄは、前回の時分割無線通信モード３４の実行時に構築されていたネットワークトポロジに含まれる、無線通信装置１０の台数を特定する。そして、設定部６０Ｄは、この台数と、第１周期Ａと、の積を、次に実行されるネットワークトポロジ構築モード３０における、ネットワークトポロジ構築期間Ｃを示す期間情報として設定する。
なお、設定部６０Ｄは、ネットワークトポロジ構築モード３０の終了後に、次のネットワークトポロジ構築モード３０のネットワークトポロジ構築期間Ｃを示す期間情報を、設定すればよい。例えば、設定部６０Ｄは、ネットワークトポロジ構築モード３０と時分割無線通信モード３４との間に、次のネットワークトポロジ構築モード３０のネットワークトポロジ構築期間Ｃを示す、期間情報を設定する。また、設定部６０Ｄは、時分割無線通信期間Ｄに、次のネットワークトポロジ構築モード３０のネットワークトポロジ構築期間Ｃを示す期間情報を、設定してもよい。
第６通信制御部６０Ｅは、設定部６０Ｄで設定された期間情報を、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０へ送信する。例えば、第６通信制御部６０Ｅは、設定された期間情報を含む通信接続情報を、次のネットワークトポロジ構築モード３０の実行時に、無線通信装置１０へ送信する。また、第６通信制御部６０Ｅは、設定された期間情報を第４通信制御部６０Ａへ送信する。
このため、無線通信装置１０および集約装置２０では、次のネットワークトポロジ構築モード３０の実行時には、設定部６０Ｄで設定された期間情報によって示されるネットワークトポロジ構築期間Ｃの間、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行することができる。
次に、判定部６０Ｆについて説明する。判定部６０Ｆは、無線通信システム１００のネットワーク状況に応じて、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０への切替えを実行するか否かを判定する。
ネットワーク状況とは、ネットワークトポロジの構築された無線通信システム１００に含まれる、複数の無線通信装置１０の各々の通信状態や、複数の無線通信装置１０の各々の電池残量などである。
具体的には、上述したように、ネットワーク状況は、データ収集率、データ収集率の変化量、電池残量総量、電池残量総量の変化量、などである。
例えば、判定部６０Ｆは、時分割無線通信期間Ｄに、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０からのデータ収集率が第１閾値以下となった場合に、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０への切替え実行を判定する。第１閾値は、予め定めればよい。
また、例えば、判定部６０Ｆは、時分割無線通信期間Ｄに、データ収集率の変化量が第２閾値以上となった場合に、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０への切替え実行を判定する。第２閾値は、予め定めればよい。
また、判定部６０Ｆは、無線通信装置１０の電池残量の総量が第３閾値以下となった場合に、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０への切替え実行を判定する。
電池残量の総量は、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０の各々の電池残量の総量である。この場合、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０の各々は、時分割無線通信モード３４の実行時に、無線通信装置１０の電池残量を含む通信情報を、集約装置２０へ送信すればよい。そして、判定部６０Ｆは、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０の各々から受信した通信情報に含まれる電池残量を示す情報を用いて、電池残量の総量を導出すればよい。また、第３閾値は、予め定めればよい。
また、例えば、判定部６０Ｆは、無線通信装置１０の電池残量の総量の変化量が第４閾値以上となった場合に、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０への切替え実行を判定してもよい。第４閾値は、予め設定すればよい。
第７通信制御部６０Ｇは、判定部６０Ｆでネットワークトポロジ構築モード３０から時分割無線通信モード３４への切替え実行が判定されたときに、切替え指示を示す切替指示情報を、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０へ送信する。
例えば、第７通信制御部６０Ｇは、時分割無線通信モード３４の実行時に、切替指示情報を含む通信情報を、無線通信システム１００の各無線通信装置１０へ送信すればよい。
これによって、切替指示情報を受信した各無線通信装置１０では、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０への切替えを行うことができる。
また、判定部６０Ｆによって切替え実行が判定されたときに、時分割無線通信モード３４をネットワークトポロジ構築モード３０へ切替えるように、第５通信制御部６０Ｃおよび第４通信制御部６０Ａを制御する。
詳細には、判定部６０Ｆは、時分割無線通信モード３４の実行開始からの経過時間が所定時間を超えたとき、時分割無線通信モード３４の実行開始からの第２処理の実行回数が所定回数を超えたとき、および、ネットワークトポロジ構築モード３０への切替えを判定したとき、の少なくとも１つの条件を満たした時に、ネットワークトポロジ構築モード３０へ切替えるように、第５通信制御部６０Ｃおよび第４通信制御部６０Ａを制御する。
なお、この所定時間および所定回数は、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０および集約装置２０の全てにおいて、同じ値が用いられるものとする。このため、集約装置２０においても、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０へ、無線通信装置１０と同じタイミングで通信モードが切替えられる。
なお、無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０および集約装置２０の各々の、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０への切替えは、同じタイミングとなるように、公知の同期処理などにより調整されるものとする。
次に、表示制御部６０Ｈについて説明する。表示制御部６０Ｈは、各種情報を表示部６６に表示する制御を行う。本実施の形態では、表示制御部６０Ｈは、表示画面５０を表示部６６へ表示する制御を行う。表示画面５０は、無線通信装置１０に表示される表示画面と同様である（図７参照）。
次に、無線通信装置１０が実行する通信処理の手順の一例を説明する。図９は、無線通信装置１０が実行する通信処理の手順の一例を示す、フローチャートである。
まず、取得部４０Ａが、期間情報と、第１周期情報と、第２周期情報と、を取得する（ステップＳ２００）。
次に、第１通信制御部４０Ｂが、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行するように、通信部４２および更新部４０Ｃを制御する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２では、第１通信制御部４０Ｂは、ステップＳ２００で取得した第１周期情報によって示される第１周期Ａごとに、第１処理を繰返し実行する。これにより、第１通信制御部４０Ｂは、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行する。
次に、第１通信制御部４０Ｂは、ステップＳ２０２でネットワークトポロジ構築モード３０の実行を開始してからの経過時間が、ステップＳ２００で取得した期間情報によって示されるネットワークトポロジ構築期間Ｃを経過したか否かを判断する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４で否定判断すると（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２０２へ戻る。一方、ステップＳ２０４で肯定判断すると（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０６へ進む。
ステップＳ２０６では、決定部４０Ｄが、通信スロットの決定処理を行う（ステップＳ２０６）。
次に、第２通信制御部４０Ｅが、時分割無線通信モード３４を実行する（ステップＳ２０８）。第２通信制御部４０Ｅは、ステップＳ２００で取得した第２周期情報によって示される第２周期Ｂごとに第２処理を繰返し実行する。
次に、判断部４０Ｆが、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０へ、通信モード３６を切替えるか否かを判断する（ステップＳ２１０）。上述したように、判断部４０Ｆは、時分割無線通信モード３４の実行開始からの経過時間が所定時間を超えたとき、時分割無線通信モード３４の実行開始からの第２処理の実行回数が所定回数を超えたとき、および、切替え指示を示す切替指示情報を受信したとき、の少なくとも１つの条件を満たした時に、通信モード３６を切り替えると判断する（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）。
ステップＳ２１０で肯定判断すると（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１２へ進む。ステップＳ２１２では、第３通信制御部４０Ｇが、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０へ通信モード３６を切り替えるように、第２通信制御部４０Ｅおよび第１通信制御部４０Ｂを制御する（ステップＳ２１２）。そして、上記ステップＳ２０２へ戻る。
一方、ステップＳ２１０で否定判断すると（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、ステップＳ２１４へ進む。ステップＳ２１４では、処理部４０は、通信処理を終了するか否かを判断する（ステップＳ２１４）。例えば、処理部４０は、無線通信装置１０への電力供給が遮断されたか否かを判別することで、ステップＳ２１４の判断を行う。
ステップＳ２１４で否定判断すると（ステップＳ２１４：Ｎｏ）、上記ステップＳ２０８へ戻る。一方、ステップＳ２１４で肯定判断すると（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、本ルーチンを終了する。
次に、無線通信装置１０で実行される表示制御処理を説明する。図１０は、無線通信装置１０の処理部４０が実行する、表示制御処理の手順の一例を示す、フローチャートである。
無線通信装置１０の処理部４０は、図９に示す通信処理の実行時に、表示制御処理を実行する。
まず、表示制御部４０Ｈは、表示画面５０を表示するか否かを判断する（ステップＳ３００）。例えば、ユーザは、入力部４８を操作することで、表示画面５０の表示指示を入力する。入力部４８は、表示指示を受付けると、表示指示を示す表示指示信号を処理部４０へ出力する。処理部４０の表示制御部４０Ｈは、表示指示信号を受付けたときに、表示画面５０を表示すると判断すればよい。
ステップＳ３００で否定判断すると（ステップＳ３００：Ｎｏ）、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ３００で肯定判断すると（ステップＳ３００：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０２へ進む。
ステップＳ３０２では、表示制御部４０Ｈが、表示画面５０を表示部４６へ表示する（ステップＳ３０２）。次に、表示制御部４０Ｈは、表示画面５０の表示を終了するか否かを判断する（ステップＳ３０４）。
例えば、ユーザは、入力部４８を操作し、表示画面５０の表示の終了を示す終了指示を入力する。他の画面への遷移を促す指示も終了指示に含まれる。入力部４８は、終了指示を受付けると、終了指示信号を処理部４０へ出力する。表示制御部４０Ｈは、終了指示信号を受付けたか否かを判別することで、ステップＳ３０４の判断を行う。
ステップＳ３０４で否定判断すると（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、上記ステップＳ３０２へ戻る。一方、ステップＳ３０４で肯定判断すると（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、本ルーチンを終了する。
次に、集約装置２０が実行する集約処理の手順の一例を説明する。図１１は、集約装置２０が実行する集約処理の手順の一例を示す、フローチャートである。
まず、設定部６０Ｄが、ネットワークトポロジ構築期間Ｃの期間情報を設定する（ステップＳ４００）。
次に、第４通信制御部６０Ａが、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行するように、通信部６２および更新部６０Ｂを制御する（ステップＳ４０２）。第４通信制御部６０Ａは、ステップＳ４００で設定した期間情報を含む通信接続情報を、無線通信装置１０へ送信し、ネットワークトポロジ構築モード３０を実行する。
次に、第４通信制御部６０Ａは、ステップＳ４０２でネットワークトポロジ構築モード３０の実行を開始してからの経過時間が、ステップＳ４００で設定した期間情報によって示されるネットワークトポロジ構築期間Ｃを経過したか否かを判断する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４で否定判断すると（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、ステップＳ４０２へ戻る。一方、ステップＳ４０４で肯定判断すると（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０６へ進む。
ステップＳ４０６では、第５通信制御部６０Ｃが、時分割無線通信モード３４を実行する（ステップＳ４０６）。第５通信制御部６０Ｃは、第２周期情報によって示される第２周期Ｂごとに第２処理を繰返し実行する。
次に、判定部６０Ｆが、時分割無線通信モード３４からネットワークトポロジ構築モード３０へ、通信モード３６を切替えるか否かを判断する（ステップＳ４０８）。判定部６０Ｆは、時分割無線通信モード３４の実行開始からの経過時間が所定時間を超えたとき、時分割無線通信モード３４の実行開始からの第２処理の実行回数が所定回数を超えたとき、および、ネットワークトポロジ構築モード３０への切替えを判定したとき、の少なくとも１つの条件を満たした時に、通信モード３６を切り替えると判断する（ステップＳ４０８：Ｙｅｓ）。
ステップＳ４０８で肯定判断すると（ステップＳ４０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ４１０へ進む。ステップＳ４１０では、第７通信制御部６０Ｇが、切替指示情報を、無線通信装置１０へ送信する（ステップＳ４１０）。そして、上記ステップＳ４０２へ戻る。
一方、ステップＳ４０８で否定判断すると（ステップＳ４０８：Ｎｏ）、ステップＳ４１２へ進む。ステップＳ４１２では、処理部６０は、集約処理を終了するか否かを判断する（ステップＳ４１２）。
ステップＳ４１２で否定判断すると（ステップＳ４１２：Ｎｏ）、上記ステップＳ４０６へ戻る。一方、ステップＳ４１２で肯定判断すると（ステップＳ４１２：Ｙｅｓ）、本ルーチンを終了する。
次に、集約装置２０で実行される表示制御処理を説明する。図１２は、集約装置２０の処理部６０が実行する、表示制御処理の手順の一例を示す、フローチャートである。
集約装置２０の処理部６０は、図１１に示す集約処理の実行時に、表示制御処理を実行する。
まず、表示制御部６０Ｈは、表示画面５０を表示するか否かを判断する（ステップＳ５００）。例えば、ユーザは、入力部６８を操作することで、表示画面５０の表示指示を入力する。入力部６８は、表示指示を受付けると、表示指示を示す表示指示信号を処理部６０へ出力する。処理部６０の表示制御部６０Ｈは、表示指示信号を受付けたときに、表示画面５０を表示すると判断すればよい。
ステップＳ５００で否定判断すると（ステップＳ５００：Ｎｏ）、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ５００で肯定判断すると（ステップＳ５００：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０２へ進む。
ステップＳ５０２では、表示制御部６０Ｈが、表示画面５０を表示部６６へ表示する（ステップＳ５０２）。次に、表示制御部６０Ｈは、表示画面５０の表示を終了するか否かを判断する（ステップＳ５０４）。ステップＳ５０４で否定判断すると（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、上記ステップＳ５０２へ戻る。一方、ステップＳ５０４で肯定判断すると（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、本ルーチンを終了する。
以上説明したように、本実施の形態の無線通信装置１０は、無線通信システム１００を構成する複数の無線通信装置１０のうちの一つであって、ネットワークトポロジ構築モード３０と時分割無線通信モード３４を有する。ネットワークトポロジ構築モード３０における通信周期である第１周期Ａは、時分割無線通信モード３４における通信周期である第２周期Ｂより短い。
このように、本実施の形態の無線通信装置１０は、ネットワークトポロジ構築モード３０において、時分割無線通信モード３４における通信周期である第２周期Ｂより短い第１周期Ａごとに、第１処理を実行する。このため、本実施の形態の無線通信装置１０では、時分割無線通信で用いるネットワークトポロジを構築するネットワークトポロジ構築期間Ｃの、短縮を図ることができる。
従って、本実施の形態の無線通信装置１０は、ネットワークトポロジ構築時間の短縮を図ることができる。
また、本実施の形態の無線通信システム１００では、最小限の電力消費で、ネットワークトポロジの構築を行うことができる。また、本実施の形態の無線通信システム１００では、時分割無線通信モード３４の実行開始段階における、データ収集の失敗の削減を図ることが出来る。
次に、上記実施の形態の無線通信装置１０および集約装置２０のハードウェア構成の一例を説明する。図１３は、上記実施の形態の無線通信装置１０および集約装置２０のハードウェア構成図の一例である。
上記実施の形態の無線通信装置１０および集約装置２０は、ＣＰＵ８６などの制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８８やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９０やＨＤＤ（ハードディスクドライブ）９２などの記憶装置と、各種機器とのインターフェースであるＩ／Ｆ部８２と、各種情報を出力する出力部８０と、ユーザによる操作を受付ける入力部９４と、各部を接続するバス９６とを備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
上記実施の形態の無線通信装置１０および集約装置２０では、ＣＰＵ８６が、ＲＯＭ８８からプログラムをＲＡＭ９０上に読み出して実行することにより、上記各部がコンピュータ上で実現される。
なお、上記実施の形態の無線通信装置１０および集約装置２０で実行される上記各処理を実行するためのプログラムは、ＨＤＤ９２に記憶されていてもよい。また、上記実施の形態の無線通信装置１０および集約装置２０で実行される上記各処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ８８に予め組み込まれて提供されていてもよい。
また、上記実施の形態の無線通信装置１０および集約装置２０で実行される上記処理を実行するためのプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるようにしてもよい。また、上記実施の形態の無線通信装置１０および集約装置２０で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記実施の形態の無線通信装置１０および集約装置２０で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。
なお、上記には、本発明の実施の形態および変形例を説明したが、上記実施の形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０ 無線通信装置
２０ 集約装置
４０Ｂ 第１通信制御部
４０Ｄ 決定部
４０Ｅ 第２通信制御部
４０Ｆ 判断部
４０Ｇ 第３通信制御部
４０Ｈ 表示制御部
６０Ａ 第４通信制御部
６０Ｄ 設定部
６０Ｅ 第６通信制御部
６０Ｆ 判定部
６０Ｇ 第７通信制御部
６０Ｈ 表示制御部
１００ 無線通信システム

Claims (9)

  1. 無線通信システムを構成する複数の無線通信装置のうちの一つであって、
    ネットワークトポロジ構築モードと時分割無線通信モードとを有し、
    通信部と、
    処理部と、
    を備え、
    前記ネットワークトポロジ構築モードにおける通信周期である第１周期は、前記時分割無線通信モードにおける通信周期である第２周期より短く、
    前記ネットワークトポロジ構築モードにおいて、
    前記第１周期ごとに、前記通信部は他の無線通信装置と通信接続情報を通信し、前記処理部は前記通信接続情報に基づいた接続先を設定する、
    無線通信装置。
  2. 前記時分割無線通信モードにおいて、
    前記通信部は、前記第２周期に含まれる複数のスロット群のうち、前記ネットワークトポロジ構築モード終了時の最新の前記接続先が通信情報を送信するスロット群よりも早いスロット群において通信情報を送信する、
    請求項１に記載の無線通信装置。
  3. 前記第１周期は、
    当該無線通信装置と親ノードとして接続される他の無線通信装置の前記通信接続情報の送信に要する時間より長い、
    請求項２に記載の無線通信装置。
  4. 前記処理部は、
    前記無線通信システムにおけるネットワークトポロジ構築期間を示す期間情報を取得し、
    前記期間情報に示される前記ネットワークトポロジ構築期間、前記ネットワークトポロジ構築モードを実行する、
    請求項２または請求項３に記載の無線通信装置。
  5. 前記通信接続情報に含まれる接続先情報は、当該無線通信装置から集約装置までのホップ数、当該無線通信装置の親ノードである他の無線通信装置の第１識別情報、および、当該無線通信装置の子ノードである他の無線通信装置の第２識別情報を含む、請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の無線通信装置。
  6. 前記処理部は、前記時分割無線通信モードと前記ネットワークトポロジ構築モードとの切替えを判断する、
    請求項２〜請求項５の何れか１項に記載の無線通信装置。
  7. 前記処理部は、
    前記時分割無線通信モードの実行開始からの経過時間が所定時間を超えたとき、前記時分割無線通信モードの実行開始からの、前記通信情報を通信する第２処理の実行回数が所定回数を超えたとき、および、切替え指示を示す切替指示情報を受信したとき、の少なくとも１つの条件を満たした時に、切替えを判断する、
    請求項６に記載の無線通信装置。
  8. 無線通信装置と、
    通信装置から受信した情報を集約する集約装置と、
    を備え、
    ネットワークトポロジ構築モードにおける通信周期である第１周期は、時分割無線通信モードにおける通信周期である第２周期よりも短く、
    前記無線通信装置は、
    通信部と、
    処理部と、
    を備え、
    前記ネットワークトポロジ構築モードにおいて、
    前記第１周期ごとに、前記通信部は他の無線通信装置と通信接続情報を通信し、前記処理部は前記通信接続情報に基づいた接続先を設定する、
    無線通信システム。
  9. 無線通信システムに含まれる無線通信装置で実行される通信プログラムであって、
    第１周期の通信周期でネットワークトポロジ構築モードを実行するステップと、
    前記第１周期より長い第２周期の通信周期で時分割無線通信モードを実行するステップと、
    前記ネットワークトポロジ構築モードにおいて、前記第１周期ごとに、他の無線通信装置と通信接続情報を通信し、前記通信接続情報に基づいた接続先を設定するステップと、
    をコンピュータに実行させるための無線通信プログラム。
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