JP6581058B2 - 無線通信装置、無線通信システムおよびプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、無線通信装置、無線通信システムおよびプログラムに関する。

近年、ビルなどの屋内に設置された空調機や照明といったインフラ機器の利用状況に関するデータを収集し、得られたデータを利用してインフラ機器を適切に制御することで省エネを実現するＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）などの導入が活発に行われている。こうしたＢＥＭＳなどの屋内システムにおいて、インフラ機器に対するデータ収集や制御のフィードバックについては、現在、有線ネットワークを利用して実現することが主流である。しかし、有線ネットワークは設置コストが高く、また既存のシステムの置き換えなどであれば設置場所に制限がかかる。このため、インフラ機器に対するデータ収集や制御のフィードバックを、無線ネットワークを利用して実現することが求められている。

ここで、ＢＥＭＳなどの屋内システムにおいて無線ネットワークを利用する場合の無線通信環境の特徴としては、ノードとなるインフラ機器の位置が固定されている、つまり静的環境であることが挙げられる。また、ＢＥＭＳを導入するビルなどの種類によっては、ノードとなるインフラ機器の数が膨大である、つまり高密度環境であることが挙げられる。このような静的高密度環境下で各インフラ機器に無線通信機能を持たせる場合、コストの観点から、ネットワークコントローラには単純な原理で動作する８ビットマイコンのような低性能コントローラを利用することが望まれる。また、無線通信機能を有するインフラ機器のすべてがデータ収集元となる機器に直接接続できないことを考慮すると、マルチホップ通信によるデータ伝送が必要となる。

しかし、従来技術では、低性能コントローラを利用した静的高密度環境下での適切なマルチホップ通信を実現することが難しい。

特許第５１６９３８８号公報

Ｔ．Ｗｉｎｔｅｒ，ｅｔ ａｌ．"ＲＰＬ：ＩＰｖ６ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｌｏｓｓｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"，ＩＥＴＦ，ＲＦＣ６５５０，Ｍａｒｃｈ ２０１２

本発明が解決しようとする課題は、低性能コントローラを利用した静的高密度環境下での適切なマルチホップ通信を実現することができる無線通信装置、無線通信システムおよびプログラムを提供することである。

実施形態の無線通信装置は、送受信部と、宛先グループ判定部と、を備える。送受信部は、一または複数の無線通信装置を含む宛先グループを示す情報と、送信元装置を示す情報と、宛先装置を示す情報とを含むパケットを受信する。宛先グループ判定部は、前記宛先グループに自装置が含まれるか否かを判定する。前記送受信部は、受信した第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置でなければ、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置であれば、前記第１パケットを送信せず、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、第１優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、前記第１優先度よりも優先度が低い第２優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信しない。

実施形態の無線通信システムの概要を説明する模式図。 送受信されるパケットのデータフォーマットの一例を示す図。 再送条件情報の構成例を示す図。 実施形態の無線通信装置のハードウェア構成例を示すブロック図。 実施形態の無線通信装置の機能的な構成例を示すブロック図。 宛先グループ判定部の処理手順を示すフローチャート。 グループ内再送決定部の処理手順を示すフローチャート。 グループ外再送決定部の処理手順の一例を示すフローチャート。 再送条件情報の他の構成例を示す図。 グループ外再送決定部の処理手順の他の例を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照しながら、実施形態の無線通信装置、無線通信システムおよびプログラムについて詳細に説明する。以下で示す実施形態では、屋内に設置された多数のインフラ機器などがマルチホップ通信によりデータ伝送を行う屋内システムへの適用例を想定するが、適用可能なシステムはこれに限らない。本発明は、位置が固定された多数のノード間で無線通信を行うシステム、すなわち、静的高密度環境で無線通信を行うあらゆる無線通信システムに対して有効に適用可能である。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態の無線通信システムの概要を説明する模式図である。本実施形態の無線通信システムは、例えば屋内に設置された多数のインフラ機器などに各々設けられた無線通信装置１００を無線ネットワークのノードとし、これら無線通信装置１００間でマルチホップ通信によりデータ伝送を行うシステムである。本実施形態の無線通信システムを構成する各無線通信装置１００は、インフラ機器の設置位置（例えば部屋ごと、エリアごとなど）に応じて設定された複数のグループにグループ分けされている。すなわち、無線ネットワークのノードとなる各無線通信装置１００は、予め定められた複数のグループのうちのいずれかに属しており、自身の装置識別子（自装置の識別子）とともに自身が属するグループ（以下、「自グループ」と呼ぶ）のグループ識別子を記憶している。図１では、各無線通信装置１００が、グループＧ１、グループＧ２、およびグループＧ３の３つのグループのいずれかに属する例を示している。

本実施形態の無線通信システムでは、無線ネットワークのノードとなる各無線通信装置１００がブロードキャストパケットを送受信することで、パケットの送信元となる無線通信装置１００（以下、「送信元装置」と呼ぶ）からパケットの宛先となる無線通信装置１００（以下、「宛先装置」と呼ぶ）へとデータを伝送する。すなわち、送信元装置が宛先装置に直接無線接続できない場合、送信元装置と宛先装置の間の無線通信装置１００が受信したパケットの送信（以下、これをパケットの「再送」と呼ぶ）を行うことで、送信元装置から宛先装置までバケツリレー式にデータの伝送を行う。ここで、特に本実施形態の無線通信システムでは、送信元装置と宛先装置の間の無線通信装置１００がパケットの再送を行うか否かを、受信したパケット（第１パケット）の宛先グループに基づいて判断する。パケットの宛先グループとは、パケットの宛先装置が属するグループである。

本実施形態の無線通信システムにおいて、無線通信装置１００間で送受信されるパケットは、例えばデータリンク層のヘッダに続くデータ部分（ペイロード）に、当該パケットの宛先グループを示す宛先グループ識別子と、当該パケットの送信元装置を示す送信元装置識別子と、当該パケットの宛先装置を示す宛先装置識別子とを含む。

無線通信装置１００間で送受信されるパケットのデータフォーマットの一例を図２に示す。図２に示す例は、ＩＥＥＥ８０２．１１の無線規格に準拠したデータフォーマットの例であり、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ヘッダに続くデータ部分の冒頭で、宛先グループ識別子、送信元装置識別子、および宛先装置識別子が指定されている。当該パケットはブロードキャストパケットであるため、ＭＡＣヘッダの宛先ＭＡＣアドレスはすべてのビットが１となっている。また、データの後方にはＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）などのチェックサム符号が付加されている。なお、ＩＥＥＥ８０２．１１の無線規格ではパケットに相当するデータ単位をフレームと呼んでいるが、本明細書では混同を避けるため、無線通信装置１００間で送受信されるデータ単位をすべてパケットと呼ぶ。

なお、無線通信装置１００間で送受信されるパケットのデータフォーマットは、宛先グループ、送信元装置、および宛先装置が分かる構成であればよく、図２の例に限らない。例えば独自のプロトコルに従ったデータフォーマットを定めてもよい。

本実施形態の無線通信システムを構成する各無線通信装置１００は、例えば図２に示すデータフォーマットのブロードキャストパケットを受信すると、受信したパケット（以下、「受信パケット」と呼ぶ）のデータ部分を参照することで、受信パケットの宛先グループ、送信元装置、および宛先装置を認識することができる。そして、各無線通信装置１００は、受信パケットの宛先グループが自グループである場合、受信パケットの宛先装置が自装置であれば（宛先装置識別子が自身の装置識別子と一致していれば）受信パケットの再送を行わず、受信パケットの宛先装置が自装置でなければ受信パケットの再送を行う。

ここで、無線通信装置１００が自グループを宛先グループとする受信パケットの再送を行う場合（つまり、宛先グループが自グループであり、宛先装置が自装置でない場合）、自グループ内の宛先装置に対して受信パケットが確実に届き、かつ、自グループ内で重複したパケットの送受信が無制限に行われないようにするため、例えば、Ｔｒｉｃｋｌｅ Ａｉｌｇｏｒｉｔｈｍに従ったパケット再送判断を行うようにしてもよい。Ｔｒｉｃｋｌｅ Ａｉｌｇｏｒｉｔｈｍは、受信パケットを受信してからランダムな待ち時間の間に受信パケットとコンシステントなパケットを受信した回数が所定の閾値未満であれば、受信パケットを再送するというものである。ここで、受信パケットとコンシステントなパケットとは、受信パケットを少なくとも一部に含むパケットである。

また、本実施形態の無線通信システムを構成する各無線通信装置１００は、自グループ以外の他のグループを宛先グループとするパケットの再送を行う条件を示す再送条件情報を保持する。再送条件情報の構成例を図３に示す。図３に例示する再送条件情報ＲＣは、自装置が再送すべきパケットの宛先グループ（自グループ以外）と送信元装置との組み合わせを複数格納している。すなわち、再送条件情報ＲＣの各エントリは、図３に示すように、宛先グループ識別子と送信元装置識別子との組み合わせを格納し、これと一致する宛先グループ識別子と送信元装置識別子とを含む受信パケットを再送すべきことを示している（第１条件の一例）。

本実施形態の無線通信システムを構成する各無線通信装置１００は、受信パケットの宛先グループが自グループでない場合、自装置が保持する再送条件情報ＲＣを参照する。そして、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが再送条件情報ＲＣのエントリに含まれていなければ受信パケットの再送を行わず、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが再送条件情報ＲＣのエントリに含まれていれば受信パケットの再送を行う。

各無線通信装置１００それぞれの再送条件情報ＲＣは、例えば、事前に各無線通信装置１００間の通信状態を計測してその計測結果に基づいて作成され、各無線通信装置１００に保持される。事前の計測では、例えば、各無線通信装置１００が計測用パケットを送受信した結果に基づいて、無線通信装置１００間の通信状態を計測する。計測用パケットは、各無線通信装置１００の識別子が含まれていればよい。無線通信装置１００間の通信状態は、通信の良し悪しが分かるものであれば何を用いて計測してもよく、例えば受信信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、受信電力のデシベル値または真値、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｅ）といったもののいずれか、もしくは複数を組み合わせて用いてもよい。また、ある無線通信装置１００とその無線通信装置１００の通信可能範囲外に位置する他の無線通信装置１００との間の通信状態を計測する場合、これら２つの無線通信装置１００の間に位置する１以上の無線通信装置１００を経由して計測用パケットを送受信し、上述した値の累積値に基づいて通信状態を計測してもよい。

各無線通信装置１００が保持する再送条件情報ＲＣは、以上のようにして事前に計測された無線通信装置１００間の通信状態に基づいて、送信元装置から宛先装置に対して確実にデータが伝送されるように作成される。この再送条件情報ＲＣは、データ伝送に用いるブロードキャストパケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせがエントリに登録され、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせに一致するエントリが存在すると受信パケットを再送するという条件を示している。同じエントリが別々の無線通信装置１００の再送条件情報ＲＣに含まれていてもよい。ただし、宛先グループと送信元装置とのあらゆる組み合わせが、いずれかの無線通信装置１００の再送条件情報ＲＣのエントリとして存在する。なお、通信状態の計測結果に基づく再送条件情報ＲＣの作成は、各無線通信装置１００が行ってもよいし、無線通信システム全体を管理するサーバ装置などの他の装置が行ってもよい。また、各無線通信装置１００間の通信状態を計測した結果に基づいて、人手で再送条件情報ＲＣを作成して各無線通信装置１００に保持させるようにしてもよい。

各無線通信装置１００が保持する再送条件情報ＲＣは、一般的なメッシュネットワークにおける経路表に相当する情報であるが、宛先の指定は個別の機器ではなくグループとなっている。また、本実施形態の無線通信システムは静的環境（各無線通信装置１００の位置が変動しない）を想定するため、各無線通信装置１００それぞれの再送条件情報ＲＣは事前に作成して各無線通信装置１００に保持させておけばよく、一般的なメッシュネットワークにおける経路表のように各ノード間の通信状態を随時計測して更新する必要がない。インフラ機器の追加や撤去、移動などに応じて無線ネットワークの構成が変化した場合は、そのときに各無線通信装置１００間の通信状態を再度計測し、その計測結果に基づいて各無線通信装置１００それぞれの再送条件情報ＲＣを再度作成し、各無線通信装置１００に保持させればよい。

本実施形態の無線通信システムを構成する各無線通信装置１００は、受信パケットの宛先グループが自グループでない場合にその受信パケットを再送するか否かを、その受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが再送条件情報ＲＣのエントリに含まれているか否かで判断するといった単純な処理で決定することができる。また、再送条件情報ＲＣは、一般的なメッシュネットワークにおける経路表と異なり、宛先グループと送信元装置との組み合わせを受信パケットの再送の条件として示す情報となっているため、高密度環境（無線通信装置１００の数が多い）であっても各無線通信装置１００に大容量のメモリ資源が求められることがない。さらに、再送条件情報ＲＣは事前に作成されたものを保持していればよく、無線ネットワークの構成が変化しない限り新規に作成する必要がない。したがって、本実施形態の無線通信システムを構成する各無線通信装置１００は、例えば８ビットマイコンなどの低性能コントローラを用いて実現可能である。

ここで再度図１を参照し、本実施形態の無線通信システムの動作概要を説明する。図１では、無線通信システムを構成する各無線通信装置１００がグループＧ１、グループＧ２、グループＧ３の３つのグループのいずれかにグループ分けされ、グループＧ１に属する無線通信装置１００（Ｎ１）から、グループＧ３に属する無線通信装置１００（Ｎ４）に対して、マルチホップ通信によりデータ伝送を行う例を示している。グループＧ２に属する無線通信装置１００（Ｎ２）は、グループＧ３を宛先グループとし、無線通信装置１００（Ｎ１）を送信元装置とするエントリを含む再送条件情報ＲＣを保持しているものとする。なお、図１中のＡ１は無線通信装置１００（Ｎ１）の通信可能範囲を示し、Ａ２は無線通信装置１００（Ｎ２）の通信可能範囲を示し、Ａ３はグループＧ３に属する無線通信装置１００（Ｎ３）の通信可能範囲を示している。

この場合、まず、無線通信装置１００（Ｎ１）が、グループＧ３を宛先グループとし、無線通信装置１００（Ｎ１）を送信元装置とするブロードキャストパケットを送信する。このパケットは、無線通信装置１００（Ｎ１）の通信可能範囲Ａ１内の各無線通信装置１００により受信される。

無線通信装置１００（Ｎ１）が送信したパケットを受信した各無線通信装置１００は、まず、受信パケットの宛先グループが自グループか否かを判定する。ここでは、パケットを受信した各無線通信装置１００はいずれも受信パケットの宛先グループであるグループＧ３に属さないため、各無線通信装置１００は、次に、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが、自身が保持する再送条件情報ＲＣに含まれているか否かを判定する。ここでは、無線通信装置１００（Ｎ２）が保持する再送条件情報ＲＣに、グループＧ３を宛先グループとし、無線通信装置１００（Ｎ１）を送信元装置とするエントリが含まれているため、無線通信装置１００（Ｎ２）は、受信したパケットを再送する。無線通信装置１００（Ｎ２）が再送したパケットは、無線通信装置１００（Ｎ２）の通信可能範囲Ａ２内の各無線通信装置１００により受信される。

無線通信装置１００（Ｎ２）が再送したパケットを受信した各無線通信装置１００は、受信パケットの宛先グループが自グループか否かを判定する。ここでは、無線通信装置１００（Ｎ３）が受信パケットの宛先グループであるグループＧ３に属している。このため、無線通信装置１００（Ｎ３）は、次に、受信パケットの宛先装置が自装置か否かを判定する。ここでは、受信パケットの宛先装置は無線通信装置１００（Ｎ４）であり、自装置ではないため、無線通信装置１００（Ｎ３）は、受信したパケットを再送する。無線通信装置１００（Ｎ３）が再送したパケットは、無線通信装置１００（Ｎ３）の通信可能範囲Ａ３内の各無線通信装置１００により受信される。パケットの宛先装置である無線通信装置１００（Ｎ４）は、無線通信装置１００（Ｎ３）の通信可能範囲Ａ３内である。したがって、無線通信装置１００（Ｎ１）が送信したパケットが、無線通信装置１００（Ｎ２）と無線通信装置１００（Ｎ３）とを経由するマルチホップ通信により無線通信装置１００（Ｎ４）に受信され、無線通信装置１００（Ｎ１）から無線通信装置１００（Ｎ４）にデータが伝送される。

以上のように、本実施形態の無線通信システムにおいては、受信パケットの宛先グループに属さない無線通信装置１００は、受信パケットが再送条件情報ＲＣで示される条件に適合している、つまり受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが再送条件情報ＲＣのエントリに含まれていれば受信パケットを再送し、受信パケットの宛先グループに属する無線通信装置１００は、受信パケットの宛先装置が自装置でなければ受信パケットを再送する。これにより、静的高密度環境下での適切なマルチホップ通信が実現される。

次に、個別の無線通信装置１００の具体的な構成例について説明する。無線通信装置１００は、例えば、８ビットマイコンなどの低性能コントローラと無線モジュールとを含むハードウェアと、低性能コントローラで実行されるプログラム（ソフトウェア）との協働により実現することができる。

図４は、無線通信装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。無線通信装置１００は、例えば図４に示すように、プログラムを実行するＣＰＵなどのハードウェアプロセッサ１０１と、ハードウェアプロセッサ１０１がプログラムを実行する際の作業領域として利用されるＲＡＭ１０２と、プログラムや各種データが格納されたＲＯＭ１０３と、上述の再送条件情報ＲＣを記憶するフラッシュメモリなどの記憶装置１０４と、所定のプロトコルに従って動作する無線モジュール１０５とを備え、これらがバス１０６で接続された構成とされる。

なお、ハードウェアプロセッサ１０１が実行するプログラムは、ＲＯＭ１０３に予め格納された形態ではなく、例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体を含むプログラムプロダクトの形態で提供され、記憶装置１０４に格納（インストール）されてもよい。また、無線通信装置１００がネットワーク上のサーバ装置などからネットワーク経由でプログラムをダウンロードし、記憶装置１０４に格納（インストール）する形態であってもよい。

図５は、無線通信装置１００の機能的な構成例を示すブロック図である。無線通信装置１００は、受信パケットの再送に関わる機能的な構成要素として、例えば図５に示すように、通信部１１０（送受信部の一例）と、宛先グループ判定部１２０と、再送決定部１３０と、再送条件情報保持部１４０とを備える。通信部１１０は、受信部１１１および再送部１１２を含む。再送決定部１３０は、グループ内再送決定部１３１およびグループ外再送決定部１３２を含む。

図５に示す無線通信装置１００の機能的な構成要素は、上述のように、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される。例えば通信部１１０は、ハードウェアプロセッサ１０１がプログラムに従って無線モジュール１０５の動作を制御することで実現される。宛先グループ判定部１２０および再送決定部１３０は、ハードウェアプロセッサ１０１がプログラムを実行することで実現される。再送条件情報保持部１４０は、記憶装置１０４を用いて実現される。なお、本実施形態の無線通信装置１００の機能的な構成要素は、その一部を、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの専用のハードウェアにより実現することもできる。

受信部１１１は、例えば図２に示したデータフォーマットのパケット、つまり宛先グループ識別子と送信元装置識別子と宛先装置識別子とを含むブロードキャストパケットを受信する。そして受信部１１１は、このようなパケットを受信すると、宛先グループ判定部１２０を呼び出す。

宛先グループ判定部１２０は、受信部１１１が受信したパケット（受信パケット）の宛先グループが自グループであるか否か、つまり、受信パケットの宛先グループに自装置が含まれるか否かを判定する。図６は、宛先グループ判定部１２０の処理手順を示すフローチャートである。宛先グループ判定部１２０は、受信部１１１により呼び出されると、まず、受信パケットの宛先グループ識別子が格納されたフィールドの値を参照して、受信パケットの宛先グループが自グループであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、宛先グループ判定部１２０は、受信パケットの宛先グループが自グループであれば（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、グループ内再送決定部１３１を呼び出し（ステップＳ１０２）、受信パケットの宛先グループが自グループでなければ（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、グループ外再送決定部１３２を呼び出す（ステップＳ１０３）。

グループ内再送決定部１３１は、受信パケットの宛先グループが自グループである場合に呼び出され、受信パケットの宛先装置に基づいて自グループ宛の受信パケットを再送するか否かを決定する。すなわち、グループ内再送決定部１３１は、受信パケットの宛先装置が自装置でない場合に、その受信パケットを再送することを決定する。このときグループ内再送決定部１３１は、すぐに受信パケットの再送を決定するのではなく、例えば、上述のＴｒｉｃｋｌｅ Ａｉｌｇｏｒｉｔｈｍに従ったパケット再送判断を行うようにしてもよい。

図７は、グループ内再送決定部１３１の処理手順を示すフローチャートであり、上述のＴｒｉｃｋｌｅ Ａｉｌｇｏｒｉｔｈｍを利用する場合の例を示している。グループ内再送決定部１３１は、宛先グループ判定部１２０により呼び出されると、まず、受信パケットの宛先装置識別子が格納されたフィールドの値を参照して、受信パケットの宛先装置が自装置であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。そして、受信パケットの宛先装置が自装置であれば（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、そのまま処理を終了する。すなわち、この場合は受信パケットの再送は行われない。

一方、受信パケットの宛先装置が自装置でなければ（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、グループ内再送決定部１３１は、受信パケットを受信してからの待ち時間としてランダムな時間（第１時間の一例）を設定し、この待ち時間が経過するまで待機する（ステップＳ２０２）。その後、グループ内再送決定部１３１は、待機中に受信パケットとコンシステントなパケット（以下、これを「同一パケット」と呼ぶ）を受信した回数（第１回数の一例）が第１閾値未満か否かを判定する（ステップＳ２０３）。そして、待機中に同一パケットを受信した回数が第１閾値以上であれば（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。一方、待機中に同一パケットを受信した回数が第１閾値未満であれば（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、受信パケットを再送することを決定する（ステップＳ２０４）。

上述の第１閾値は１以上の整数であればよいが、同一グループ内の無線通信装置１００間の通信状態の良し悪しに基づいて、上述の第１閾値の値を決定することが望ましい。例えば、ある無線通信装置１００について、同一グループに属する他の多くの無線通信装置１００との間の通信状態が良い場合、同一グループに属する他の多くの無線通信装置１００に対して１回の通信でデータを確実に到達させることができると考えられる。この場合、同一グループ内でパケットを再送する無線通信装置１００が何台も出現すると無線帯域を混雑させるため、上述の第１閾値は比較的小さい値を選択する方が望ましい。一方、同一グループに属する他の多くの無線通信装置１００との通信状態が悪い場合、パケットの再送を何度か繰り返さないと宛先装置である無線通信装置１００にデータを到達させることができない可能性がある。したがって、この場合は、上述の第１閾値を比較的大きな値に設定することが望ましい。

なお、本実施形態では、すべての無線通信装置１００がグループ内再送決定部１３１を備えることを想定するが、グループ内再送決定部１３１を備えない無線通信装置１００が含まれていてもよい。すなわち、同一グループ内のいずれかの無線通信装置１００が、宛先装置が自装置か否かに関わらず、自グループを宛先グループとするパケットの再送を行わない構成であってもよい。

再送条件情報保持部１４０は、例えば図３に例示した形式の再送条件情報ＲＣを保持する。再送条件情報ＲＣは、上述のように無線通信装置１００間の通信状態の計測結果に基づいて事前に作成され、再送条件情報保持部１４０に格納される。

グループ外再送決定部１３２は、受信パケットの宛先グループが自グループでない場合に呼び出され、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせに基づいて、他グループ宛の受信パケットを再送するか否かを決定する。すなわち、グループ外再送決定部１３２は、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが、再送条件情報保持部１４０が保持する再送条件情報ＲＣのエントリに含まれている場合に、その受信パケットを再送することを決定する。

図８は、グループ外再送決定部１３２の処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ外再送決定部１３２は、宛先グループ判定部１２０により呼び出されると、まず、受信パケットの宛先グループ識別子および送信元装置識別子が格納されたフィールドの値を参照して、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが、再送条件情報保持部１４０が保持する再送条件情報ＲＣのエントリに含まれているか否かを判定する（ステップＳ３０１）。そして、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが再送条件情報ＲＣのエントリに含まれていれば（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、受信パケットを再送することを決定する（ステップＳ３０２）。一方、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが再送条件情報ＲＣのエントリに含まれていなければ（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。すなわち、この場合は受信パケットの再送は行われない。

再送部１１２は、再送決定部１３０により再送が決定された受信パケットを再送する。すなわち再送部１１２は、受信パケットの宛先グループが自グループであれば、グループ内再送決定部１３１により受信パケットの再送が決定された場合に、その受信パケットを再送する。また、再送部１１２は、受信パケットの宛先グループが自グループでなければ、グループ外再送決定部１３２により受信パケットの再送が決定された場合に、その受信パケットを再送する。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の無線通信システムでは、各無線通信装置１００が、受信パケットに含まれる宛先グループ識別子、送信元装置識別子、および宛先装置識別子に基づいて、受信パケットの再送要否を判断する。すなわち、受信パケットの宛先グループが自グループであれば、受信パケットの宛先装置が自装置でない場合にその受信パケットを再送し、受信パケットの宛先グループが他グループであれば、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが再送条件情報ＲＣのエントリに含まれている場合にその受信パケットを再送する。このように、各無線通信装置１００は単純な原理でパケットの再送を判断できるため、各無線通信装置１００の処理負荷が小さい。また、他グループ宛のパケットの再送判断に用いる再送条件情報ＲＣは事前に作成しておけばよく、随時更新する必要がないので、この点からも各無線通信装置１００の処理負荷が小さい。さらに、再送条件情報ＲＣは宛先グループと送信元装置との組み合わせをパケット再送の条件として示すものであるため、個別の宛先装置ごとにエントリを持つ必要がなく、大容量のメモリ資源が要求されることがない。したがって、本実施形態によれば、各無線通信装置１００の通信制御に例えば８ビットマイコンなどの低性能コントローラを利用しながら、静的高密度環境下での適切なマルチホップ通信を実現することができる。

また、本実施形態では、各無線通信装置１００が自グループ内の他の無線通信装置１００を宛先とする受信パケットを再送する際に、Ｔｒｉｃｋｌｅ Ａｉｌｇｏｒｉｔｈｍに従ったパケット再送判断を行うようにすることで、自グループ内の宛先装置に対して受信パケットを確実に届かせるようにしながら、自グループ内で重複したパケットの送受信が無制限に行われことを有効に防止することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、受信パケットの宛先グループが自グループでない場合に受信パケットの再送要否を判断するグループ外再送決定部１３２の動作が第１実施形態と異なるものである。すなわち、本実施形態では、再送条件情報保持部１４０が保持する再送条件情報ＲＣの各エントリに、少なくとも第１優先度と第２優先度（第１優先度＞第２優先度）のいずれかの値をとる再送優先度が付与されている。すなわち、再送条件情報ＲＣで示される宛先グループと送信元装置との組み合わせが、第１優先度の組み合わせと第２優先度の組み合わせとのいずれかに分類されている。そして、グループ外再送決定部１３２は、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが再送条件情報ＲＣのエントリに含まれている場合に、その組み合わせが第１優先度の組み合わせであればすぐに受信パケットの再送を決定し、第２優先度の組み合わせであれば上述のＴｒｉｃｋｌｅ Ａｉｌｇｏｒｉｔｈｍに従ったパケット再送判断を行う。なお、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが第２優先度の組み合わせであれば、受信パケットの再送を行わないように構成してもよい。

なお、本実施形態の無線通信装置１００の基本的な装置構成やグループ外再送決定部１３２以外の動作は第１実施形態と同様であるため、以下では、同一もしくは対応する構成要素に同一の符号を付して、重複した説明を適宜省略する。

図９は、本実施形態の無線通信装置１００において、再送条件情報保持部１４０が保持する再送条件情報ＲＣの構成例を示す図である。図９では、本実施形態における再送条件情報ＲＣを再送条件情報ＲＣ’と表記し、第１実施形態における再送条件情報ＲＣと区別している。本実施形態における再送条件情報ＲＣ’では、図９に示すように、各エントリに宛先グループ識別子と送信元装置識別子と再送優先度とのセットが格納されている。本実施形態では、再送優先度は第１優先度と第２優先度のいずれかであることを想定するが、より多くの値をとる再送優先度が定められていてもよい。この場合、第２優先度がさらに細分化されていると捉えればよい。

再送優先度は、例えば、上述のように事前の計測に基づいて再送条件情報ＲＣ’を作成する際に、同一グループ内の各無線通信装置１００間で、再送条件情報ＲＣ’のエントリに含める宛先グループと送信元装置との組み合わせを、上述の通信状態を示す情報とともに交換することで設定することができる。すなわち、同一グループ内の複数の無線通信装置１００が共通の組み合わせを再送条件情報ＲＣ’のエントリに含める場合、それらのうち通信状態が最良となる無線通信装置１００の再送条件情報ＲＣ’のエントリに対して第１優先度を与え、それ以外の無線通信装置１００の再送条件情報ＲＣ’のエントリに対して第２優先度を与える。ある宛先グループと送信元装置との組み合わせが１つの無線通信装置１００の再送条件情報ＲＣ’のみに含まれる場合は、そのエントリに第１優先度を与えればよい。また、上述のように再送優先度を多値化する場合は、通信状態が良いほど再送優先度が高くなる設定とすればよい。

図１０は、本実施形態におけるグループ外再送決定部１３２の処理手順の他の例を示すフローチャートである。本実施形態におけるグループ外再送決定部１３２は、第１実施形態と同様に、宛先グループ判定部１２０により呼び出されると、まず、受信パケットの宛先グループ識別子および送信元装置識別子が格納されたフィールドの値を参照して、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが、再送条件情報保持部１４０が保持する再送条件情報ＲＣ’のエントリに含まれているか否かを判定する（ステップＳ４０１）。そして、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが再送条件情報ＲＣ’のエントリに含まれていなければ（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。すなわち、この場合は受信パケットの再送は行われない。

一方、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせが再送条件情報ＲＣ’のエントリに含まれていれば（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、グループ外再送決定部１３２は、次に、その組み合わせの再送優先度が第１優先度か否かを判定する（ステップＳ４０２）。そして、再送優先度が第１優先度であれば（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、すぐに受信パケットを再送することを決定する（ステップＳ４０５）。

一方、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせの再送優先度が第２優先度であれば（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、グループ外再送決定部１３２は、受信パケットを受信してからの待ち時間としてランダムな時間（第２時間の一例）を設定し、この待ち時間が経過するまで待機する（ステップＳ４０３）。その後、グループ外再送決定部１３２は、待機中に同一パケットを受信した回数（第２回数の一例）が第２閾値未満か否かを判定する（ステップＳ４０４）。そして、待機中に同一パケットを受信した回数が第２閾値以上であれば（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。すなわち、この場合は受信パケットの再送は行われない。一方、待機中に同一パケットを受信した回数が第２閾値未満であれば（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、受信パケットを再送することを決定する（ステップＳ４０５）。

受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせの再送優先度が第２優先度である場合、ランダムに設定された待ち時間の間に、受信パケットの宛先グループと送信元装置との組み合わせの再送優先度が第１優先度に設定されている他の無線通信装置１００が先に受信パケットを再送し、このパケットを受信した別の無線通信装置１００が受信パケットをさらに再送していることが考えられる。このため、上述の第２閾値は２以上の整数とする。なお、上述のように再送優先度を多値化する場合は、再送優先度が高いほど第２閾値を大きい値に設定する、あるいは待ち時間を短い値に設定するなど、再送優先度が高いほど再送が行われやすい設定とすればよい。

再送条件情報ＲＣ（ＲＣ’）は各無線通信装置１００が独立して保持するため、複数の無線通信装置１００が共通のエントリを持つ再送条件情報ＲＣ（ＲＣ’）を保持することが想定される。この際、第１実施形態の構成では、複数の無線通信装置１００が同一パケットを同時に再送するため、無線通信の衝突が発生してデータ到達が不安定になる可能性が残る。これに対して本実施形態では、複数の無線通信装置１００が同一パケットを再送する場合の無線通信の衝突を回避しやすくなり、データ到達率の向上および再送回数の削減による無線帯域の利用効率化が見込める。

以上述べた少なくとも一つの実施形態によれば、低性能コントローラを利用した静的高密度環境下での適切なマルチホップ通信を実現することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、ここで説明した実施形態は、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。ここで説明した新規な実施形態は、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。ここで説明した実施形態やその変形は、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。

１００ 無線通信装置
１１１ 受信部
１１２ 再送部
１２０ 宛先グループ判定部
１３１ グループ内再送決定部
１３２ グループ外再送決定部
１４０ 再送条件情報保持部
ＲＣ（ＲＣ’） 再送条件情報

Claims (8)

1. 一または複数の無線通信装置を含む宛先グループを示す情報と、送信元装置を示す情報と、宛先装置を示す情報とを含むパケットを受信する送受信部と、
   前記宛先グループに自装置が含まれるか否かを判定する宛先グループ判定部と、
   を備え、
   前記送受信部は、受信した第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置でなければ、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置であれば、前記第１パケットを送信せず、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、第１優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、前記第１優先度よりも優先度が低い第２優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信しない、
   無線通信装置。
2. 一または複数の無線通信装置を含む宛先グループを示す情報と、送信元装置を示す情報と、宛先装置を示す情報とを含むパケットを受信する送受信部と、
   前記宛先グループに自装置が含まれるか否かを判定する宛先グループ判定部と、
   を備え、
   前記送受信部は、受信した第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置でない場合に、第１時間に前記第１パケットを少なくとも一部に含むパケットを受信した第１回数が第１閾値未満であれば前記第１パケットを送信し、前記第１回数が前記第１閾値以上であれば前記第１パケットを送信せず、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、第１優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、前記第１優先度よりも優先度が低い第２優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信しない、
   無線通信装置。
3. 一または複数の無線通信装置を含む宛先グループを示す情報と、送信元装置を示す情報と、宛先装置を示す情報とを含むパケットを受信する送受信部と、
   前記宛先グループに自装置が含まれるか否かを判定する宛先グループ判定部と、
   を備え、
   前記送受信部は、受信した第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置でなければ、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置であれば、前記第１パケットを送信せず、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、第１優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、前記第１優先度よりも優先度が低い第２優先度の組み合わせに一致する場合は、第２時間に前記第１パケットを少なくとも一部に含むパケットを受信した第２回数が第２閾値未満であれば前記第１パケットを送信し、前記第２回数が前記第２閾値以上であれば前記第１パケットを送信しない、
   無線通信装置。
4. 一または複数の無線通信装置を含む宛先グループを示す情報と、送信元装置を示す情報と、宛先装置を示す情報とを含むパケットを受信する送受信部と、
   前記宛先グループに自装置が含まれるか否かを判定する宛先グループ判定部と、
   を備え、
   前記送受信部は、受信した第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置でない場合に、第１時間に前記第１パケットを少なくとも一部に含むパケットを受信した第１回数が第１閾値未満であれば前記第１パケットを送信し、前記第１回数が前記第１閾値以上であれば前記第１パケットを送信せず、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、第１優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、前記第１優先度よりも優先度が低い第２優先度の組み合わせに一致する場合は、第２時間に前記第１パケットを少なくとも一部に含むパケットを受信した第２回数が第２閾値未満であれば前記第１パケットを送信し、前記第２回数が前記第２閾値以上であれば前記第１パケットを送信しない、
   無線通信装置。
5. 複数の宛先グループにグループ分けされた複数の無線通信装置を含む無線通信システムであって、
   前記複数の無線通信装置に含まれ、前記複数の宛先グループに含まれる一の宛先グループを示す情報と、送信元装置を示す情報と、宛先装置を示す情報とを含む第１パケットを送受信する第１無線通信装置と、
   前記複数の無線通信装置に含まれ、前記第１パケットを受信する第２無線通信装置であって、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置でなければ、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置であれば、前記第１パケットを送信しない第２無線通信装置と、
   を含み、
   前記第２無線通信装置は、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、第１優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、前記第１優先度よりも優先度が低い第２優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信しない、無線通信システム。
6. 複数の宛先グループにグループ分けされた複数の無線通信装置を含む無線通信システムであって、
   前記複数の無線通信装置に含まれ、前記複数の宛先グループに含まれる一の宛先グループを示す情報と、送信元装置を示す情報と、宛先装置を示す情報とを含む第１パケットを送受信する第１無線通信装置と、
   前記複数の無線通信装置に含まれ、前記第１パケットを受信する第２無線通信装置であって、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置でなければ、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置であれば、前記第１パケットを送信しない第２無線通信装置と、
   を含み、
   前記第２無線通信装置は、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、第１優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、前記第１優先度よりも優先度が低い第２優先度の組み合わせに一致する場合は、第２時間に前記第１パケットを少なくとも一部に含むパケットを受信した第２回数が第２閾値未満であれば前記第１パケットを送信し、前記第２回数が前記第２閾値以上であれば前記第１パケットを送信しない、無線通信システム。
7. 無線通信装置に、
   一または複数の無線通信装置を含む宛先グループを示す情報と、送信元装置を示す情報と、宛先装置を示す情報とを含むパケットを受信する機能と、
   前記宛先グループに自装置が含まれるか否かを判定する機能と、
   受信した第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置でなければ、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置であれば、前記第１パケットを送信せず、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、第１優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、前記第１優先度よりも優先度が低い第２優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信しないように制御する機能と、
   を実現させるためのプログラム。
8. 無線通信装置に、
   一または複数の無線通信装置を含む宛先グループを示す情報と、送信元装置を示す情報と、宛先装置を示す情報とを含むパケットを受信する機能と、
   前記宛先グループに自装置が含まれるか否かを判定する機能と、
   受信した第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置でなければ、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれ、かつ、前記宛先装置が自装置であれば、前記第１パケットを送信せず、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、第１優先度の組み合わせに一致する場合は、前記第１パケットを送信し、前記第１パケットの前記宛先グループに自装置が含まれず、かつ、前記第１パケットの前記宛先グループと前記送信元装置との組み合わせが、前記第１優先度よりも優先度が低い第２優先度の組み合わせに一致する場合は、第２時間に前記第１パケットを少なくとも一部に含むパケットを受信した第２回数が第２閾値未満であれば前記第１パケットを送信し、前記第２回数が前記第２閾値以上であれば前記第１パケットを送信しないように制御する機能と、
   を実現させるためのプログラム。

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