JP6863180B2 - 通信制御装置、プログラム及び方法、並びに、通信装置 - Google Patents

Description

この発明は、通信制御装置、プログラム及び方法、並びに、通信装置に関し、例えば、無線ネットワークにおいて、電波干渉等による通信衝突を回避するために、各無線通信装置の通信タイミングを制御する装置に適用し得るものである。

例えばマルチホップ無線ネットワークでは、各無線通信装置が、経路情報を参照して、送信先に向けた次の無線通信装置にデータ信号を逐次転送していき、最終的にデータ信号を送信先に届けている。

このようなマルチホップ無線ネットワークでは、無線通信装置同士で送受信期間が一致すると、通信の衝突が生じてしまうので、各無線通信装置の送受信期間を制御することが必要となる。

特許文献１には、ネットワーク内の通信衝突を回避した送受信スケジュールを自律的に作成するため、主調停装置として動作する無線通信装置が、電波干渉による再送等を考慮した最大通信時間×総タスク数で、時間割情報を算出することが記載されている。

特開２０１５−１２６４３５号公報

しかしながら、上述した特許文献１の記載技術は、電波干渉等の通信異常時を考慮した最悪条件での最大通信時間を元に時間割情報を算出するものである。そのため、通信異常の影響を受けない子機（無線通信装置）が分散して配置されているような場合、必ずしも最悪条件に至ることはなく、このような子機ににも、過大な時間割り当ててしまうと、スループットの低下が考えられる。

そこで、本発明は、過大なデータ送信間隔の時間割り当てを行わず、トポロジに応じた適切なデータ送信タイミングを各無線通信装置に割り当てることができる通信制御装置、プログラム及び方法、並びに、通信装置を提供しようとするものである。

かかる課題を解決するために、第１の本発明に係る通信制御装置は、所定の送信周期時間内で、マルチホップ通信ネットワークに接続する複数の無線通信装置のそれぞれの送信タイミングを制御する通信制御装置において、（１）所定の送信周期時間と、複数の無線通信装置の上り方向のホップ数に応じた期待遅延時間とに基づく送信間隔時間を、マルチホップ通信ネットワークへの接続数で按分し、送信許容時間を求める送信許容時間導出手段と、（２）複数の無線通信装置のうち、いずれかの無線通信装置の送信タイミングを基準として、残りの無線通信装置について、逐次、上り方向のホップ数に応じた送信に要する時間と送信許容時間を加算していき、各無線通信装置の送信オフセットを導出する送信オフセット導出手段とを備えることを特徴とする。

第２の本発明に係る通信制御プログラムは、所定の送信周期時間内で、マルチホップ通信ネットワークに接続する複数の無線通信装置のそれぞれの送信タイミングを制御する通信制御プログラムにおいて、コンピュータを、（１）所定の送信周期時間と、複数の無線通信装置の上り方向のホップ数に応じた期待遅延時間とに基づく送信間隔時間を、マルチホップ通信ネットワークへの接続数で按分し、送信許容時間を求める送信許容時間導出手段と、（２）複数の無線通信装置のうち、いずれかの無線通信装置の送信タイミングを基準として、残りの無線通信装置について、逐次、上り方向のホップ数に応じた送信に要する時間と送信許容時間を加算していき、各無線通信装置の送信オフセットを導出する送信オフセット導出手段として機能させることを特徴とする。

第３の本発明に係る通信制御方法は、所定の送信周期時間内で、マルチホップ通信ネットワークに接続する複数の無線通信装置のそれぞれの送信タイミングを制御する通信制御方法において、（１）送信許容時間導出手段が、所定の送信周期時間と、複数の無線通信装置の上り方向のホップ数に応じた期待遅延時間とに基づく送信間隔時間を、マルチホップ通信ネットワークへの接続数で按分し、送信許容時間を求め、（２）送信オフセット導出手段が、複数の無線通信装置のうち、いずれかの無線通信装置の送信タイミングを基準として、残りの無線通信装置について、逐次、上り方向のホップ数に応じた送信に要する時間と送信許容時間を加算していき、各無線通信装置の送信オフセットを導出することを特徴とする。

第４の本発明に係る通信装置は、第１の本発明の通信制御装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、トポロジに応じた適切なデータ送信タイミングを各無線通信装置に割り当てることができる。

実施形態に係るゲートウェイ装置の内部構成を示す内部構成図である。 実施形態に係るマルチホップ無線ネットワークの全体イメージを示す構成図である。 実施形態に係る基地局及び各無線通信装置の内部構成を示す内部構成図である。 実施形態に係るマルチホップ無線ネットワークの経路情報の一例を示す図である。 実施形態に係るゲートウェイ装置が格納するテーブルの構成例を示す構成図である。 実施形態に係るゲートウェイ装置における通信時間制御処理の動作を示すフローチャートである。

（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明に係る通信制御装置、プログラム及び方法、並びに、通信装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施形態では、マルチホップ無線ネットワークを構成するゲートウェイ装置に、本発明を適用する場合を例示する。

（Ａ−１）実施形態の構成
（Ａ−１−１）全体構成
図２は、実施形態に係るマルチホップ無線ネットワークの全体イメージを示す構成図である。

図２において、マルチホップ無線ネットワーク１０は、ゲートウェイ装置１、親機としての基地局２、子機としての複数の無線通信装置３（３−１〜３−ｎ；ｎは正の整数）を有する。

マルチホップ無線ネットワーク１０は、基地局２及び複数の無線通信装置３−１〜３−ｎが電波でバケツリレー方式に多段中継してデータ信号を伝送する方式である。この方式によれば、基地局２から直接電波の届かない位置に無線通信装置３が存在していても、電波の届く位置に他の無線通信装置３が存在していれば、他の無線通信装置３を中継して、基地局２とデータ通信を行なうことができる。

マルチホップ無線ネットワーク１０は、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４／ＺｉｇＢｅｅ等（ＺｉｇＢｅｅは登録商標）を適用することができる。またマルチホップ無線ネットワーク１０は、例えば９２０ＭＨｚ帯の無線周波数を使用することができるが、無線周波数は特に限定されるものではなく、例えば２．４ＧＨｚ帯、４２９ＭＨｚ帯等を使用するようにしてもよい。９２０ＭＨｚ帯は、電波の到達性が良好であり、通信の伝送速度が比較的速く、マルチホップのルーチング制御に適している。

基地局２及び複数の無線通信装置３で構成されるマルチホップ無線ネットワーク１０のネットワークトポロジ（以下、「トポロジ」とも呼ぶ。）は、例えばツリー構造、メッシュ構造などとしてもよい。トポロジは特に限定されるものではない。

ゲートウェイ装置１は、基地局２と有線接続しており、又他のネットワーク（上位システム）とも接続することができる。ゲートウェイ装置１は、基地局２を介して、センサを搭載している各無線通信装置３からセンサ情報を取得し、必要に応じて上位システムに各センサ情報を与える。

基地局２は、子機としての各無線通信装置３に対して、親機として動作する。各無線通信装置３において獲得されたセンサ情報を含むパケットは基地局２に向けて送信され、基地局２は、受信した各センサ情報をゲートウェイ装置１に与える。基地局２は、ゲートウェイ装置１と、各無線通信装置３との間で情報交換を行うためにメディア変換機能を有する。

なお、この実施形態では、ゲートウェイ装置１と基地局２とがそれぞれ物理的に異なる装置であるものとして説明するが、ゲートウェイ装置１が基地局２を搭載するようにしてもよい。

各無線通信装置３（３−１〜３−ｎ）は、親機としての基地局２に対して、子機として動作する。各無線通信装置３は後述するようにセンサを有しており、各無線通信装置３は、センサが検知したセンサ情報を含むパケットを、間欠的（周期的）にマルチホップで無線送信し、センサ情報を含むパケットは最終的に基地局２に与えらえる。各無線通信装置３は、固定的に配置されるようにしてもよいし、移動体に搭載されて移動可能であってもよい。

なお、基地局２と各無線通信装置３が搭載するマルチホップ無線通信に関する構成は、基本的には同じである。基地局２及び各無線通信装置３は、電波の受信機能をオフにするスリープ状態と、電波の受信可能なアクティブ状態とを間欠的に繰り返す。これにより消費電力を低減することができる。また、基地局２及び各無線通信装置３は時刻同期している。従って、データを送信する無線通信装置３は、受信する無線通信装置３がアクティブ状態となるタイミングに合わせて送信する。

基地局２及び各無線通信装置３は、所定のルーティングプロトコルにより、基地局２及び各無線通信装置３のＩＤや、基地局２までのホップ数や、基地局２までの経路情報等を有している。ルーティングプロトコルは、様々なプロトコルを広く適用することができ、例えば、ＡＯＤＶ（Ａｄ Ｈｏｃ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ａｌｇｏｒｉｚｍ）、ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｏｕｒｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＯＳＬＲ（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｌｉｎｋ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などを適用することができる。

（Ａ−１−２）ゲートウェイ装置１の内部構成
図１は、実施形態に係るゲートウェイ装置１の内部構成を示す内部構成図である。

図１において、ゲートウェイ装置１は、ＣＰＵ１１、主記憶部１２、不揮発性記憶部１３、外部出力インタフェース部１４、第１通信インタフェース部１５、第２通信インタフェース部１６を有する。

ＣＰＵ１１は、主記憶部１２に格納されている処理プログラム（例えば、通信期間制御プログラム等）を読み出して、ゲートウェイ装置１の各種機能に関する演算処理を行う演算処理装置である。

図１には、ＣＰＵ１１が実行する各種機能のうち、マルチホップ無線ネットワークを構成する基地局２及び各無線通信装置３のデータ送信期間を決定する通信期間制御処理の機能ブロックを示している。

通信期間制御部１１１は、通信衝突を回避するために、所定の周期時間において、基地局２及び複数の無線通信装置３のそれぞれのデータ送信期間を導出する。通信期間制御部１１１により導出された基地局２及び各無線通信装置３のデータ送信期間は、基地局２に与えられ、基地局２が全ての無線通信装置３に行き渡るように送信する。これにより、基地局２及び各無線通信装置３は、自装置のデータ送信期間でデータ送信を行うことができる。

図１において、通信期間制御部１１１は、期待送信遅延時間算出部２１、マージン算出部２２、送信オフセット算出部２３を有する。

期待送信遅延時間算出部２１は、マルチホップ無線ネットワーク１０に接続している複数の無線通信装置３の上り方向のホップ数と、１ホップ当たりのデータ送信に要する時間とに基づいて、期待送信総遅延時間を導出する。期待送信総遅延時間の導出方法の詳細な説明は、後述する動作の欄で行うが、各無線通信装置３のうち１台ずつの上り方向のホップ数に、１ホップ当たりのデータ送信に要する時間を乗算して得た値（時間）を全て加算した値（時間）を期待送信総遅延時間とする。なお、ネットワークに接続している全ての無線通信装置３の総ホップ数に、１ホップ当たりのデータ送信に要する時間を乗算して得た値（時間）を期待送信総遅延時間としてもよい。

マージン算出部２２は、所定の送信周期時間と、上記期待送信総遅延時間とに基づく送信間隔時間を、マルチホップ無線ネットワーク１０に接続している接続数で按分してマージン値（ここで、マージン値を「送信許容時間」とも呼ぶ。）を導出する。これにより、ネットワークの接続数やＨＯＰ数に応じたデータの送信間隔時間を、各無線通信装置３に対して、平均的に分散させることができる。

送信オフセット算出部２３は、複数の無線通信装置のうち、いずれかの無線通信装置の送信タイミングを基準として、残りの無線通信装置について、逐次、上り方向のホップ数に応じた送信に要する時間と送信許容時間を加算していき、各無線通信装置の送信オフセットを導出する。各無線通信装置の送信オフセット値の導出方法の詳細な説明は、後述する動作の欄で行う。

主記憶部１２は、ＲＡＭに相当する記憶部であり、各種プログラムを格納する記憶領域である。

不揮発性記憶部１３は、例えば、フラッシュメモリに代表されるＥＥＰＲＯＭ等を適用することができ、ＢＯＯＴ（起動プログラム）や各種プログラムのバックアップを格納する記憶領域である。

外部出力インタフェース部１４は、外部出力を行なう際に、外部装置と接続するシリアルポート等とすることができる。

第１通信インタフェース部１５は、基地局２と有線接続する通信インタフェースである。第１通信インタフェース部１５は、例えばＵＳＢケーブルを通じて基地局２と接続するするＵＳＢインタフェースを適用することができる。

第１通信インタフェース部１５は、ＣＰＵ１１で導出した、各無線通信装置３の送信オフセット値を、対応する無線通信装置３に通知する送信オフセット通知手段として機能する。

第２通信インタフェース部１６は、例えばデバッグ等が生じたときなどに、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）と接続する際に使用されるインタフェースである。

（Ａ−１−３）基地局２及び各無線通信装置３の内部構成
図３は、実施形態に係る基地局２及び各無線通信装置３の内部構成を示す内部構成図である。

図３において、基地局２又は各無線通信装置３は、ＣＰＵ５１、主記憶部５２、不揮発性記憶部５３、外部出力インタフェース部５４、通信インタフェース部５５、無線部５６、センサ５７を有する。

ＣＰＵ５１は、主記憶部５２に格納されている処理プログラムを読み出して、基地局２又は各無線通信装置３の各種機能に関する演算処理を行う演算処理装置である。ＣＰＵ５１は、マルチホップ無線通信に関するルーティング処理を制御する。また、ＣＰＵ５１は、ゲートウェイ装置１により導出されたデータ送信期間に関する情報を取得し、そのデータ送信期間に関する情報を参照して、スリープ状態又はアクティブ状態を制御する。さらに、ＣＰＵ５１は、センサ５７からのセンサ情報を基地局２に向けて無線通信したり、経路情報を参照して次のホップ先にパケットを転送する転送処理などを行なう。

主記憶部５２は、ＲＡＭに相当する記憶部であり、各種プログラムを格納する記憶領域である。また、主記憶部５２は、経路情報、ゲートウェイ装置１により導出されたデータ送信期間に関する情報などを格納する。

不揮発性記憶部５３は、例えば、フラッシュメモリに代表されるＥＥＰＲＯＭ等を適用することができる。不揮発性記憶部５３は、ＢＯＯＴ（起動プログラム）や各種プログラムのバックアップを格納する。

外部出力インタフェース部５４は、外部出力を行なう際に、外部装置と接続するシリアルポート等とすることができる。

通信インタフェース部５５は、ゲートウェイ装置１と有線接続する通信インタフェースである。従って、基地局２は、ゲートウェイ装置１と情報を授受するため、通信インタフェース部５５を使用する。しかし、各無線通信装置３は、通信インタフェース部５５を使用しないようにしても良い。

無線部５６は、ＣＰＵ５１の制御に従って、センサ情報を含むパケットを形成して当該パケットを無線送信したり、捕捉した電波を変調してパケットを受信したり、次のホップ先に転送したりする。

センサ５７は、目的に応じたデータを検知するセンサである。センサ５７の種類はセンシングする目的や対象に応じて様々なものを適用することができる。例えば、センサ５７は、温度湿度センサ、荷重センサ、電気量（電圧値、電流値、電力値を含む電気量）検出センサ、流量センサなどの様々なセンサを適用できる。基地局２はセンサ５７を使用するようにしても良いし、使用しないようにしてもよい。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、この実施形態に係るゲートウェイ装置１における通信時間制御処理の動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。

例えばＩＥＥＥ ８０２．１５．４／ＺｉｇＢｅｅ等で定義されるマルチホップ環境において、基地局２及び各無線通信装置３は、所定のルーティングプロトコルに従って経路検索を行い、これにより得られた経路情報を授受している。ゲートウェイ装置１は、基地局２を通じて、各無線通信装置３から基地局に向けた上り方向の通信経路に関する経路情報を取得している。

図４は、実施形態に係るマルチホップ無線ネットワーク１０の経路情報の一例を示す図である。

図４では、説明を容易にするため、ゲートウェイ装置１が基地局２を搭載しているものとする。また、図４では、７台の無線通信装置３を設置した場合を例示している。

図４に示す「丸」は無線通信装置３を示しており、「丸」の中の数字は、各無線通信装置３に対して設定する識別情報（ＩＤ）である。この識別情報（ＩＤ）の詳細な説明は後述する。図４に示す実線は上り方向の通信経路を示している。

基地局２及び各無線通信装置３の間のマルチホップ通信においては、ＨＯＰ数分の無線通信にてパケットの通信を行なう。例えば、「ＩＤ４」の無線通信装置３がパケットを基地局２に向けて送信する場合、「４」→「１」→「０」→「ＧＷ（基地局２）」の３ＨＯＰの経路で通信が行なわれる。

ゲートウェイ装置１は、基地局２を通じて、取得した経路情報及び各無線通信装置３間で定期的に実施されるパケットに含まれる情報(ヘッダ情報)に基づいて、図５に例示するテーブルを作成する。このテーブルは、ゲートウェイ装置１の主記憶部１２に格納される。

図５に例示するテーブルは、各無線通信装置３の「識別情報（ＩＤ）」、「ＨＯＰ数」、「送信平均時間（ｍ秒）」「マージン値（ｍ秒）」、「送信オフセット値（ｍ秒）」、「経路情報」を項目とし、各項目の値がゲートウェイ装置１に導出されて記載される。

「識別情報（ＩＤ）」、「ＨＯＰ数」、「経路情報」には、各無線通信装置３の間で定期的に実施する所定のルーティングプロトコルにより得られた値を記載するようにしてもよい。従って、ルーティング処理により、「識別情報（ＩＤ）」、「ＨＯＰ数」、「経路情報」が更新された場合、ゲートウェイ装置１は、逐次、これらの値を更新する。

「識別情報（ＩＤ）」は、例えば、各無線通信装置３のＭＡＣアドレス等のような識別情報としてもよい。また、ゲートウェイ装置１が、適宜、各無線通信装置３に割り当てた（設定した）値を「識別情報（ＩＤ）」としてもよい。図４では、ゲートウェイ装置１に近い無線通信装置３から順（すなわち、ＨＯＰ数の少ないものから順）に「０」、「１」、「２」、…等のようにＩＤを付与する場合を示しているが、ゲートウェイ装置１から遠いものから順（すなわち、ＨＯＰ数の大きいもから順）に「０」、「１」、「２」、…等のようにＩＤを付与してもよい。「識別情報（ＩＤ）」の付与の仕方について、ゲートウェイ装置１が各無線通信装置３を特定できるのであれば、ＨＯＰ数に関係なく、任意に付与するようにしてもよい。

「送信平均時間」は、各無線通信装置３から基地局２（この例の場合、ゲートウェイ装置１）までの上り方向のデータ通信に要する時間である。

「マージン値」は、所定のデータ送信周期内で、各無線通信装置３のデータ送信期間を設定する際に、通信衝突を回避するための送信許容時間である。言い換えれば、あるデータ送信期間で送信されるパケットと、その直後のデータ送信期間で送信されるパケットの衝突を回避するために、データ送信時間に余裕を持たせるための時間である。マージン値は、無線通信装置３の台数や、通信環境に応じたデータ送信時間等によって影響を受ける。従って、ゲートウェイ装置１は、無線通信装置３の台数や、通信環境等を考慮して、マージン値を導出する。なお、マージン値の導出方法の詳細な説明は後述する。

「送信オフセット値」は、所定のデータ送信周期内で、各無線通信装置３に割り当てる、基準時からの送信遅延時間である。基準時から送信遅延時間を各無線通信装置３に割り当てることで、各無線通信装置３間で重複しないデータ送信期間を割り当てることができる。言い換えれば、所定のデータ送信周期内で、データ送信期間の時間割を設定できる。ゲートウェイ装置１は、各無線通信装置３のＨＯＰ数に応じたデータ送信時間やマージン値等を考慮して、各無線通信装置３の送信オフセット値を導出する。なお、送信オフセット値の導出方法の詳細な説明は後述する。

図６は、実施形態に係るゲートウェイ装置１における通信時間制御処理の動作を示すフローチャートである。

図６に示す動作は、基地局２（又はゲートウェイ装置１）の起動時、各無線通信装置３の接続台数の変化時、ルーティング処理によりＨＯＰ数、経路情報等の変化時（すなわち、トポロジの変化時）等に開始される。ここでは、説明を簡単にするために、基地局２の起動時を例示して説明する。

［Ｓ１０１］ゲートウェイ装置１において、ＣＰＵ１１は、基地局２が起動したか否かを確認する。基地局２の起動を確認するとＳ１０２に移行し、そうでないときＳ１０４に移行する。

［Ｓ１０２］基地局２の起動時間が、予め決定されている最大接続時間を超えているか否かを確認する。これは、消費電力の削減のために、スリープ状態への遷移に係る最大接続時間が予め定められており、基地局２がスリープ状態に遷移すべきか否かを確認している。基地局２の起動時間が最大接続時間を超えているときＳ１０３に移行し、そうでないときにＳ１０４に移行する。

［Ｓ１０３］基地局２の起動時間が最大接続時間を超えている場合、基地局２はスリープ状態となる。このとき、スリープ時間は予め決められており、所定時間経過後、基地局２は、再度Ｓ１０２に移行する。

［Ｓ１０４］Ｓ１０１でＮＯの場合、又はＳ１０２でＹＥＳの場合、ＣＰＵ１１では、期待送信遅延時間算出部２１は、主記憶部１２に格納されている「接続数」及び「期待遅延総時間」の値（変数値）を初期化する。

ここで、「接続数」は、無線通信装置３のＩＤを示す変数である。「期待遅延総時間」は、全ての無線通信装置３から基地局２までのデータ送信に要する時間を遅延時間とし、その総和に関する変数である。以降では、接続数を初期化し、１台ずつのデータ送信に要する時間（遅延時間）を加算していき期待遅延総時間を導出する。

［Ｓ１０５］期待送信遅延時間算出部２１は、全ての子機（無線通信装置３）のデータ送信時間について処理を終えたか否かを確認する。全ての子機について処理が終了した場合、Ｓ１０８に移行し、そうでない場合、Ｓ１０６に移行する。

［Ｓ１０６］期待送信遅延時間算出部２１は、前回までの期待遅延総時間（変数値）に、当該ＩＤの無線通信装置３のホップ数にＳ値を乗算した値を加算する。ここで、Ｓ値は、１ＨＯＰのデータ送信に要する時間を意味する。例えば、Ｓ値は、基地局２と１ＨＯＰ目の無線通信装置３との間の送信平均時間とすることができる。より具体的には、Ｓ値は所定のスリープ時間の１／２の時間としてもよい。例えば、スリープ時間が１００ｍ秒で設定されている場合、Ｓ値は５０ｍ秒とすることができる。

［Ｓ１０７］期待送信遅延時間算出部２１は、接続数の値をインクリメントして、次の無線通信装置３について処理を行う。全ての無線通信装置３について、Ｓ１０６及びＳ１０７の処理を繰り返し行う（Ｓ１０５）。期待送信遅延時間算出部２１は、導出した期待遅延総時間を図５のテーブルに格納する。

［Ｓ１０８］次に、マージン算出部２２は、式（１）を用いてマージン値を導出する。そして、マージン算出部２２は、導出したマージン値を図５のテーブルに格納する。
マージン値＝（データの送信間隔−期待遅延総時間）／接続台数 …（１）

式（１）において、「データ送信間隔」は、所定の送信周期に係る時間である。つまり、各無線通信装置３のデータ送信期間の時間割を決定する際のデータ送信の周期時間である。データ送信間隔の値は、予め決定しておくようにしてもよい。例えば、７台の無線通信装置３が配置されているマルチホップ無線ネットワーク１０で、１０秒間隔でデータ送信すると定めるとき、データ送信間隔を１００００ｍ秒（＝１０秒）とすることができる。また、Ｓ１０５〜Ｓ１０７の処理で、期待送信遅延時間算出部２１が導出した期待遅延総時間が８００ｍ秒であるとすると、マージン算出部２２は、マージン値として１３１４．２９（＝（１００００−８００）／７）を導出する。

［Ｓ１０９］送信オフセット算出部２３は、送信オフセットの導出対象とする無線通信装置３の識別情報（ＩＤ）の変数である「Ｉｄｘ」と、当該無線通信装置３に割り当てる送信オフセットの変数である「送信オフセット値」を初期化する。

ここで、送信オフセット算出部２３は、ＩＤ＝０の無線通信装置３の送信オフセット値を基準とする。つまり、複数（この例では７台）の無線通信装置３のうち、いずれかの無線通信装置３のデータ送信タイミングを基準とし、その基準時に対して、各無線通信装置３の送信オフセット値を決定することになる。これにより、所定の送信周期（データ送信間隔）内で、基準時に対する各無線通信装置３の送信オフセット値が定まる。なお、Ｓ１０９では、ＩＤ＝０の無線通信装置３の送信オフセット値が基準である場合を例示したが、他のＩＤの無線通信装置３の送信オフセット値を基準としてもよい。

［Ｓ１１０］送信オフセット算出部２３は、全ての子機（無線通信装置３）の送信オフセットを算出したか否かを確認する。全ての子機について処理が終了した場合、処理を終了し、そうでない場合、Ｓ１１１に移行する。

［Ｓ１１１］送信オフセット算出部２３は、Ｉｄｘの値をインクリメントして、次のＩＤの無線通信装置３の送信オフセット値を導出する。このとき、送信オフセット算出部２３は、式（２）に従って、送信オフセット値を導出する。
送信オフセット値＝（（Ｉｄｘ−１）のホップ数×Ｓ値）＋マージン値＋（前回までの送信オフセット値） …（２）

［Ｓ１１２］Ｓ１１１において、送信オフセット算出部２３が、今回のＩＤの無線通信装置３の送信オフセット値を導出すると、その送信オフセット値を図５のテーブルに格納する。そして、ゲートウェイ装置１は、対応する無線通信装置３宛に、送信オフセット値を含むパケットを送信する。

（Ａ−３）実施形態の効果
以上のように、実施形態によれば、ＨＯＰ数から送信に必要な平均処理時間を加算した結果から得られる送信オフセット値を、トポロジが変化する際に子機に通知することで、過大なデータ送信間隔の時間割り当てを実施せずに、各子機に応じたデータ送信間隔を通知することができる。その結果、親機へのフレーム到達率の向上が見込める。

また、実施形態によれば、送信オフセット値を計算することで、ネットワークの接続台数やＨＯＰ数に応じて、最適なマージン値を導出でき、データの送信間隔を平均的に分散させた時間配分が実現できる。

（Ｂ）他の実施形態
上述した実施形態においても本発明の種々の変形実施形態を言及したが、本発明は、以下の変形実施形態にも適用できる。

（Ｂ−１）上述した実施形態では、ＨＯＰ数毎の平均的なデータ送信時間（すなわち遅延時間）が５０ｍ秒として送信オフセット値を導出する場合を例示した。しかし、マルチホップ無線ネットワークを構成する各無線通信装置の通信処理に係る特性により、適切な値を設定するようにしてもよい。

（Ｂ−２）上述した実施形態では、マルチホップ無線ネットワークにおけるマージン値を導出した後に、各無線通信装置の送信オフセット値を導出する場合を例示した。

しかし、マージン値を導出する方法はこれに限定されるものではない。例えば、ゲートウェイ装置１が、接続台数及び又はＨＯＰ数に対応するマージン値を決定するマージン値対応テーブルを有し、接続台数とＨＯＰ数（例えば、総ＨＯＰ数）のいずれか又は両方に基づいて、対応するマージン値を決定するようにしてもよい。このように、予め設定したマージン値対応テーブルを参照して、ゲートウェイ装置がマージン値を設定することで、送信オフセット値の導出に係る処理の負荷を軽減することができる。

（Ｂ−３）上述した実施形態では、ゲートウェイ装置が、期待送信遅延時間、マージン値、各無線通信装置の送信オフセット値を導出する場合を例示した。

しかし、上記期待送信遅延時間、マージン値、各無線通信装置の送信オフセット値を導出する装置を分散配置させて、各装置が、期待送信遅延時間、マージン値、各無線通信装置の送信オフセット値を導出するようにしてもよい。つまり、ゲートウェイ装置のような１台の装置が、期待送信遅延時間、マージン値、各無線通信装置の送信オフセット値の全部を導出することに限定されず、各処理を分散配置してもよい。

１０…マルチホップ無線ネットワーク、１…ゲートウェイ装置、１１…ＣＰＵ、１１１…通信期間制御部、２１…期待送信遅延時間算出部、２２…マージン算出部、２３…送信オフセット算出部、１２…主記憶部、１３…不揮発性記憶部、２…基地局、３（３−１〜３−ｎ）…無線通信装置。

Claims (7)

1. 所定の送信周期時間内で、マルチホップ通信ネットワークに接続する複数の無線通信装置のそれぞれの送信タイミングを制御する通信制御装置において、
   上記所定の送信周期時間と、上記複数の無線通信装置の上り方向のホップ数に応じた期待遅延時間とに基づく送信間隔時間を、上記マルチホップ通信ネットワークへの接続数で按分し、送信許容時間を求める送信許容時間導出手段と、
   上記複数の無線通信装置のうち、いずれかの無線通信装置の送信タイミングを基準として、残りの無線通信装置について、逐次、上り方向のホップ数に応じた送信に要する時間と上記送信許容時間を加算していき、上記各無線通信装置の送信オフセットを導出する送信オフセット導出手段と
   を備えることを特徴とする通信制御装置。
2. 上記マルチホップ通信ネットワークに接続している上記複数の無線通信装置の上り方向の総ホップ数と、１ホップ当たりの送信に要する時間とに基づいて、上記期待遅延時間を導出する期待遅延時間導出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。
3. 上記送信間隔時間が、上記所定の送信周期時間から上記期待遅延時間を減算して得られたものであり、
   上記送信許容時間が、上記送信間隔時間を接続数で除して得られたものである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信制御装置。
4. 上記各無線通信装置の上記送信オフセットを、対応する無線通信装置に通知する送信オフセット通知手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信制御装置。
5. 所定の送信周期時間内で、マルチホップ通信ネットワークに接続する複数の無線通信装置のそれぞれの送信タイミングを制御する通信制御プログラムにおいて、
   コンピュータを、
   上記所定の送信周期時間と、上記複数の無線通信装置の上り方向のホップ数に応じた期待遅延時間とに基づく送信間隔時間を、上記マルチホップ通信ネットワークへの接続数で按分し、送信許容時間を求める送信許容時間導出手段と、
   上記複数の無線通信装置のうち、いずれかの無線通信装置の送信タイミングを基準として、残りの無線通信装置について、逐次、上り方向のホップ数に応じた送信に要する時間と上記送信許容時間を加算していき、上記各無線通信装置の送信オフセットを導出する送信オフセット導出手段と
   して機能させることを特徴とする通信制御プログラム。
6. 所定の送信周期時間内で、マルチホップ通信ネットワークに接続する複数の無線通信装置のそれぞれの送信タイミングを制御する通信制御方法において、
   送信許容時間導出手段が、上記所定の送信周期時間と、上記複数の無線通信装置の上り方向のホップ数に応じた期待遅延時間とに基づく送信間隔時間を、上記マルチホップ通信ネットワークへの接続数で按分し、送信許容時間を求め、
   送信オフセット導出手段が、上記複数の無線通信装置のうち、いずれかの無線通信装置の送信タイミングを基準として、残りの無線通信装置について、逐次、上り方向のホップ数に応じた送信に要する時間と上記送信許容時間を加算していき、上記各無線通信装置の送信オフセットを導出する
   ことを特徴とする通信制御方法。
7. 請求項１〜４のいずれかに記載の通信制御装置を備えることを特徴とする通信装置。

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