JP7266233B2 - 通信端末、通信システム、及びプログラム - Google Patents

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Description

本開示は、通信端末、通信システム、及びプログラムに関する。より詳細には、本開示は、マルチホップ通信を行う通信端末、通信システム、及びプログラムに関する。
従来、親機と複数の子機とを含む複数の通信装置の間でマルチホップ通信を行う通信システムがあった(例えば特許文献1参照)。この通信システムでは、各子機は、ルートコストとリンクコストとの合計コストを計算し、合計コストが最小である端末を上位端末として選択し、通信している。
特開2015-115643号公報
特許文献1の通信システムでは、子機は、ルートコストとリンクコストとの合計コストが最小となる端末を上位端末として選択している。そのため、複数の子機が特定の端末(上位候補)を上位端末(上位通信端末)として選択する可能性があり、特定の上位端末(上位通信端末)に通信の負荷が集中する可能性があった。
本開示の目的は、特定の上位候補に通信の負荷が集中する可能性を低減可能な通信端末、通信システム、及びプログラムを提供することにある。
開示の一態様の通信端末は、複数の通信端末がマルチホップ通信を行う通信システムの前記通信端末である。前記通信端末は、通信部と、前記通信部を制御する制御部とを備える。前記制御部は、複数の上位候補のそれぞれに接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、前記複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を行う。前記制御部は、前記上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると前記選択処理を実行する。前記制御部は、自端末に接続されている前記下位通信端末の端末数が基準台数を超える場合、前記自端末に接続されている前記下位通信端末の前記端末数が前記基準台数以下である場合に比べて、前記判定値を高くする。
本開示の一態様の通信端末は、複数の通信端末がマルチホップ通信を行う通信システムの前記通信端末である。前記通信端末は、通信部と、前記通信部を制御する制御部とを備える。前記制御部は、複数の上位候補のそれぞれに接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、前記複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を行う。前記制御部は、前記上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると前記選択処理を実行する。前記制御部は、自端末に接続されている前記下位通信端末のホップ数が最大ホップ数に一致している場合、前記自端末に接続されている前記下位通信端末のホップ数が前記最大ホップ数よりも小さい場合に比べて、前記判定値を高くする。
本開示の一態様の通信システムは、前記通信端末を複数備える。前記複数の通信端末の間でマルチホップ通信を行う。
開示の一態様のプログラムは、コンピュータシステムを、複数の通信端末がマルチホップ通信を行う通信システムの通信端末として機能させるためのプログラムであって、前記プログラムは、前記コンピュータシステムに、複数の上位候補のそれぞれに接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、前記複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を実行させるためのプログラムである。前記上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると前記選択処理を実行させる。自端末に接続されている前記下位通信端末の端末数が基準台数を超える場合、前記自端末に接続されている前記下位通信端末の前記端末数が前記基準台数以下である場合に比べて、前記判定値を高くする。
本開示の一態様のプログラムは、コンピュータシステムを、複数の通信端末がマルチホップ通信を行う通信システムの通信端末として機能させるためのプログラムであって、前記プログラムは、前記コンピュータシステムに、複数の上位候補のそれぞれに接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、前記複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を実行させるためのプログラムである。上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると前記選択処理を実行させる。自端末に接続されている前記下位通信端末のホップ数が最大ホップ数に一致している場合、前記自端末に接続されている前記下位通信端末のホップ数が前記最大ホップ数よりも小さい場合に比べて、前記判定値を高くする。
本開示によれば、特定の上位候補に通信の負荷が集中する可能性を低減可能な通信端末、通信システム、及びプログラムを提供することができる。
図1は、本開示の一実施形態の通信端末を備える通信システムのシステム構成図である。 図2は、同上の通信端末のブロック図である。 図3は、同上の通信端末の選択処理を説明するフローチャートである。 図4は、同上の通信システムのシステム構成図である。 図5は、本開示の一実施形態の変形例1に係る通信端末の選択処理を説明する説明図である。 図6は、本開示の一実施形態の変形例4に係る通信端末の選択処理を説明する説明図である。
(実施形態)
(1)概要
図1は、本実施形態の通信端末100(図2参照)を備える通信システム600の概略図である。
本実施形態の通信システム600は、例えば、工場やオフィスビル等の施設で用いられる。施設内には親機10と複数台の子機20とが設置されており、親機10と複数台の子機20とは通信端末100によって構成されている。
親機10と複数台の子機20とはマルチホップ通信を行う。ここにおいて、子機20をホップ数で区別する場合、ホップ数が1の子機20を子機21、ホップ数が2の子機20を子機22、ホップ数が3の子機20を子機23、ホップ数が4の子機20を子機24と記載する。また、複数の子機20には、通信システム600において個々の子機20を識別するために個別の識別番号が付与されており、図1では子機20を表す円の中に識別番号を表示している。以下の説明において個別の子機20について説明する場合、例えば識別番号が「101」の子機21(20)を、子機21[101]又は子機20[101]と記載する場合もある。
また、本実施形態の通信システム600では、親機10には制御装置300が接続され、各子機20には制御装置300によって制御される機器(例えば、照明器具、空調機器等の電気機器)400が接続される。尚、図1では一部の子機20について機器400の図示を省略している。
ここで、制御装置300が出力した制御信号は、親機10から、制御対象の機器400が接続された子機20に送信されるので、制御対象の機器400を制御信号にしたがって動作させることができる。したがって、本実施形態の通信システム600では、親機10に制御装置300を接続し、子機20に制御対象の機器400を接続することで、機器400を制御する制御システムを構築することができる。尚、全ての子機20に機器400が接続されることは必須ではなく、一部の子機20に機器400が接続されていなくてもよい。機器400が接続されていない子機20は中継器(リピータ)として機能する。
図2は、本実施形態の通信端末100のブロック図である。本実施形態では、親機10と子機20とに同一の通信端末100を用いている。通信端末100は、例えば、ジャンパースイッチや切替スイッチ等の設定手段を用いて「親機」に設定されることで親機10として機能し、また「子機」に設定されることで子機20として機能する。
本実施形態の通信端末100は、複数の通信端末100がマルチホップ通信を行う通信システム600に用いられる。通信端末100は、通信部102と、通信部102を制御する制御部101とを備える。制御部101は、複数の上位候補のそれぞれに接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を行う。
本実施形態の通信システム600は、複数の通信端末100を備え、複数の通信端末100の間でマルチホップ通信を行う。
ここにおいて、通信端末100(子機20)の「上位通信端末」は、リンク500を介して当該通信端末100の上位に接続される通信端末である。図1の構成例では、子機22[106]の上位通信端末は子機21[102]である。通信端末100の「上位候補」は、当該通信端末100の上位通信端末となり得る通信端末であり、当該通信端末100よりもホップ数が1つ小さい通信端末のうち、当該通信端末100と直接通信が可能な通信端末である。例えば、子機22[106]の上位候補は、ホップ数が1の子機21のうち、子機22[106]と直接通信が可能な子機となる。また、通信端末100の「下位通信端末」は、リンク500を介して当該通信端末100の下位に接続される通信端末である。本実施形態では、通信端末100の下位通信端末が、当該通信端末100の下位に接続された全ての通信端末のうち、当該通信端末100と直接通信可能な通信端末である。図1の構成例では、子機22[106]の下位通信端末は、子機23[111]及び子機23[112]である。上位候補の下位通信端末の「稼働状況」とは、下位通信端末である1又は複数の通信端末100がどの程度稼働しているのか、つまりどの程度通信を行っているのかを表す情報である。上位候補の下位通信端末の稼働状況は、例えば、下位通信端末である1又は複数の通信端末100のうち所定の期間(例えば直前の1~数分程度の時間)内に稼働した実績、つまり通信した実績がある下位通信端末の端末数(稼働数)に関する情報である。尚、上位候補の下位通信端末の稼働状況は、下位通信端末である1又は複数の通信端末100の各々が稼働している状況を評価する指標(例えば、所定の期間内での稼働時間、稼働率、稼働する頻度、等)に関する情報でもよい。
本実施形態の通信端末100では、下位通信端末の稼働状況に基づいて複数の上位候補の中から上位通信端末を選択しているので、特定の上位候補(通信端末100)が上位通信端末として選択される可能性を低減できる。したがって、特定の上位候補(通信端末100)に集中して下位通信端末が接続される可能性を低減でき、特定の上位候補に通信の負荷が集中する可能性を低減できる。また、下位通信端末の稼働状況に基づいて上位通信端末を選択しているので、下位通信端末の稼働状況が活発ではない(例えば、稼働している下位通信端末が少ない)上位通信端末を選択できるから、特定の上位候補に通信の負荷が集中する可能性を低減できる。尚、以下の説明において、ある通信端末100の下位通信端末の端末数を下位端末数ともいう。
ここで、上位候補の下位に接続された下位通信端末と上位候補との通信頻度が低い場合、上位候補は、当該下位通信端末との通信に関する通信条件(例えば変調方式等)を記憶する必要がなく、リソースの消費を低減できる。したがって、複数の上位端末で下位通信端末の端末数が同数の場合、稼働中の下位通信端末の数が少ない上位候補ほど、リソースの消費が少なくなる。よって、通信端末100の制御部101が、稼働数情報に基づいて稼働数の少ない上位候補を選択すれば、リソースの消費量が少ない上位候補を選択できる、という利点もある。
(2)詳細
(2.1)構成
本実施形態の通信端末100は、図2に示すように、制御部101と、通信部102と、機器インターフェース103と、記憶部104とを備える。
制御部101は、通信端末100の全体の動作を制御するものであり、通信部102の通信を制御する。制御部101は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、制御部101は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが所定のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部101として機能する。プロセッサが実行するプログラムは、記憶部104に予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。
通信部102は、他の通信端末100との間で通信するための通信インターフェースである。通信部102は、一例として、電力線を通信回線として利用し電力線に信号を重畳する電力線搬送通信方式(PLC:Power Line Communication)の通信インターフェースである。本実施形態の通信端末100は施設に設置された電源コンセントに接続されて使用される。したがって、通信端末100は、施設に設置された電力線を通信回線として利用することで、施設内に設置されて電力線に接続された他の通信端末100と通信することができる。尚、通信部102は、電力線搬送通信方式で通信するものに限定されず、電力線搬送通信方式以外の有線通信方式で通信する通信インターフェースでもよいし、無線通信方式で通信する通信インターフェースでもよい。
機器インターフェース103は、通信端末100に接続される制御装置300又は機器400との間でデータを授受(入出力)するためのインターフェースである。機器インターフェース103は、例えば、イーサネット(登録商標)の規格に準拠した通信インターフェースである。
記憶部104は非一時的な記録媒体であり、ROM等の不揮発性のメモリ、EEPROM等の電気的に書換え可能な不揮発性のメモリ、RAM等の揮発性のメモリ等からなる。記憶部104は、通信ルートや通信可能な通信端末(直接通信可能な他の通信端末100)に関するリンク情報等を記憶する。記憶部104は、通信端末100を動作させるための制御プログラム等のプログラムや、プログラムの実行に必要な情報等も記憶している。
本実施形態の通信システム600では、親機10及び子機20の各々に、ユニークな識別番号が割り付けられ、各通信端末100の記憶部104には、自端末に割り付けられた識別番号も格納されている。また、各通信端末100には、シリアル番号(製造番号)やMACアドレス等の装置IDが予め割り付けられており、各通信端末100の記憶部104には、この装置IDが予め格納されている。通信端末100が送受信する通信パケットは、この装置IDが付加されることによって通信制御がなされる。
(2.2)動作
次に、本実施形態の通信システム600の動作を説明する。
親機10及び子機20は、例えば、プロアクティブ型のルーティングプロトコルにしたがって通信ルートを選択しており、親機10及び子機20の記憶部104には通信ルートの情報が記憶されている。尚、通信システム600が採用するルーティングプロトコルはプロアクティブ型に限定されず、リアクティブ型等のプロトコルでもよい。
図1の構成例では、親機10が、例えば、子機23[110]に制御データを含む送信データを送信する場合、親機10から送信された送信データは、子機21[101]と、子機22[105]とを経由して、子機23[110]に送信される。このように、親機10は、直接通信できない子機23[110]に対しても送信データを送信することができ、通信範囲を拡大できる。
親機10及び子機20は、ハローパケット(Hello Packet、以下「Hパケット」ともいう)を定期的にブロードキャスト送信し、周辺の通信端末100とリンク情報等の情報を交換する。Hパケットは、各通信端末100が、他の通信端末100に対して自端末の生存を報知する通信パケットである。また、子機20となる通信端末100が送信するHパケットには、自端末から親機10までの通信ルートを表す通信ルート情報、この通信ルートの通信品質を表すルート品質情報、等が収容される。通信ルート情報には、例えば、子機20から親機10までの通信ルートにおいて経由する通信端末100の識別番号が含まれている。ルート品質情報は、通信ルートの通信品質を表す情報であり、例えば、SN比、通信速度、ビットエラーレート、パケットエラーレート等に基づく値である。親機10及び子機20は、周辺の通信端末100から定期的に送信されるHパケットに基づいて、通信ルートを更新することができる。ここで、Hパケットには、自端末の下位に接続されている、直接通信可能な他の通信端末100(下位通信端末)のうち、所定の期間(例えば直前の1~数分間)に稼働した(例えばデータを送信又は受信した)端末数(稼働数)に関する稼働数情報が含まれている。尚、Hパケットには、自端末の下位に接続されている、直接通信可能な他の通信端末100(下位通信端末)の端末数に関する端末数情報が含まれていてもよい。
ここで、この通信システム600に、新たな子機20が参入する場合の動作について図1及び図3を参照して説明する。
新たに参入する子機20(参入後に付与される識別番号が「115」の子機20)では、通信部102が、通信可能な範囲に存在する子機20(上位候補)からブロードキャスト送信されるHパケットを受信する。制御部101は、上位候補の子機20から送信されるHパケットに含まれる稼働数情報を通信部102を介して取得する(S1)。例えば、子機20[115]が、子機22[107]及び子機22[108]と直接通信が可能な場合、子機20[115]の制御部101は、子機22[107]及び子機22[108]を上位候補として稼働数情報を取得する。
そして、子機20[115]の制御部101は、上位候補の子機22[107]及び子機22[108]から取得した稼働数情報に基づき、下位通信端末の稼働数が最も少ない子機20を上位通信端末として選択する選択処理を行う(S2)。例えば、子機22[107]に接続された下位通信端末の稼働数が20、子機22[108]に接続された下位通信端末の稼働数が10であれば、子機20[115]の制御部101は子機22[108]を上位通信端末として選択する。そして、子機20[115]の制御部101は、子機22[108]に対して、通信システム600によって構成される通信ネットワークへの参入処理を実行する(S3)。尚、本実施形態において、参入処理とは、新たな子機20が通信ネットワークに参入する場合の処理と、既に通信ネットワークに参入済みの子機20が上位通信端末を切り替えて通信ネットワークに参入し直す処理とを含む。
このように、本実施形態では、新たな子機20が通信システム600に参入する場合、子機20(通信端末100)の制御部101は、複数の上位候補(子機20)の中から、下位通信端末の稼働数が少ない上位候補を上位通信端末として選択する。したがって、特定の上位候補(通信端末100)に集中して稼働状態にある下位通信端末が接続される可能性を低減できる。よって、特定の上位候補(通信端末100)に通信の負荷が集中する可能性を低減できる。
ここで、各子機20(通信端末100)の制御部101は、複数の上位候補の中から、上位候補の下位に接続されている下位通信端末の稼働数に基づいて選択処理を行っているが、下位通信端末の稼働数は直前の所定の期間における稼働数に限定されない。例えば、各子機20(通信端末100)の制御部101は、所定の使用期間における稼働数の代表値に基づいて選択処理を行ってもよい。使用期間とは、例えば1日を区切った期間であり、数時間から十数時間程度の期間である。この場合、各子機20(通信端末100)の制御部101は、使用期間における稼働数のデータを記憶し、使用期間における稼働数の代表値(例えば最大値)に基づいて、選択処理を行う。例えば、各子機20(通信端末100)の制御部101は、複数の上位候補から、使用期間における稼働数の最大値が最も小さい上位候補を上位通信端末として選択する。尚、複数の上位候補の中で、使用期間における稼働数の最大値が最も小さいものが複数存在する場合、各子機20(通信端末100)の制御部101は、使用期間における稼働数の平均値が小さいものを優先して上位通信端末に決定すればよい。
これにより、各子機20(通信端末100)の制御部101は、上位候補の下位に接続されている下位通信端末の稼働状況をより正確に把握して上位通信端末を選択することができ、特定の上位通信端末に通信の負荷が集中する可能性を低減できる。ここで、所定の使用期間における稼働数の代表値は、最大値に限定されず、最大値、平均値、及び中央値の少なくとも1つであればよい。
また、本実施形態では、子機20(通信端末100)の制御部101が、複数の上位候補のみの下位通信端末の稼働状況に基づいて選択処理を行っているが、上位候補の下位通信端末の稼働状況以外の要素も考慮して選択処理を行ってもよい。
例えば、上記の選択処理において、子機20(通信端末100)の制御部101は、第1稼働状況と第2稼働状況とに基づいて、選択処理を行ってもよい。第1稼働状況は、自端末が直接通信可能な上位候補の下位通信端末の稼働状況(例えば、稼働数)である。第2稼働状況は、複数の上位候補のそれぞれが接続されている、当該上位候補よりもホップ数が小さい上位通信端末の下位に接続されている下位通信端末の稼働状況(例えば、稼働数)である。
図1の構成例において、子機20[115]が上位通信端末を選択する場合、上位候補である子機22[107]の上位には子機21[102]が接続され、上位候補である子機22[108]の上位には子機21[103]が接続されている。
したがって、子機20[115]の制御部101は、直接通信可能な子機22[107]及び子機22[108]の下位通信端末の稼働数(第1稼働数)と、子機21[102]及び子機21[103]の下位通信端末の稼働数(第2稼働数)とに基づいて上位通信端末を選択する。
例えば、子機20[115]の制御部101は、子機22[107]の第1稼働数と子機21[102]の第2稼働数との合計値N1と、子機22[108]の第1稼働数と子機21[103]の第2稼働数との合計値N2との大小を比較する。子機20[115]の制御部101は、例えば、合計値N1の方が合計値N2よりも小さい場合は、子機22[107]を上位通信端末として選択し、合計値N2の方が合計値N1よりも小さい場合は、子機22[108]を上位通信端末として選択する。尚、子機20[115]の制御部101は、子機22[107]の第1稼働数と子機21[102]の第2稼働数との平均値と、子機22[108]の第1稼働数と子機21[103]の第2稼働数との平均値との大小に基づいて上位通信端末を選択してもよい。また、子機20[115]の制御部101は、第1稼働数と第2稼働数とに重み付けをして求めた値を比較することで、上位通信端末を選択してもよい。例えば、αを1より小さい正の係数とした場合、子機20[115]の制御部101は[(第1稼働数)×α+(第2稼働数)×(1-α)]の値を求め、この値に基づいて上位通信端末を選択すればよい。
このように、通信端末100の制御部101が、第1稼働数と第2稼働数とに基づいて選択処理を行うことで、多くの稼働中の下位通信端末が、特定の上位通信端末に集中して接続される可能性を低減できる。よって、特定の上位通信端末に通信の負荷が集中する可能性を低減できる。
尚、上記の説明では、通信システム600に新たに子機20が参入する場合の動作について説明したが、通信システム600に参入済の子機20が、他の子機20の稼働状況等をトリガとして上位通信端末を選択する選択処理を行ってもよい。
通信端末100の制御部101は、上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると選択処理を実行する。このパラメータは、例えば、当該通信端末100の上位通信端末の下位に接続された下位通信端末の稼働数である。通信端末100の制御部101は、当該通信端末100が接続された上位通信端末の下位通信端末の稼働数が所定の上限値(判定値)を超えたことをトリガとして、選択処理を実行する。
例えば、図4に示すように、子機23[115]が子機22[108]の下位に接続されている場合に、上位通信端末である子機22[108]の下位通信端末の稼働数が所定の上限値を超えると、子機23[115]の制御部101は選択処理を実行する。子機23[115]の制御部101は、直接通信が可能な他の子機20(上位候補)から通信部102を介してHパケットを定期的に取得しており、Hパケットに含まれる稼働数情報に基づいて、複数の上位候補の中から上位通信端末を決定する。子機23[115]の制御部101は、選択処理の結果、現在の上位通信端末(子機22[108])以外の子機20を上位通信端末として選択した場合、上位通信端末として選択した子機20に対して参入処理を実行する。これにより、通信システム600に参入済みの子機20が上位通信端末を変更する場合でも、特定の上位候補に集中して下位通信端末が接続される可能性を低減できる。よって、特定の上位候補に通信の負荷が集中する可能性を低減できる。
また、本実施形態では、下位通信端末の稼働数に関する稼働数情報がHパケットに含まれており、各通信端末100(子機20)の制御部101は、複数の上位候補の各々から通信部102を介して取得した稼働数情報に基づいて選択処理を行っている。
各通信端末100(子機20)の制御部101は、上位候補から取得した稼働数情報に基づいて選択処理を行っているので、稼働している下位通信端末の数(稼働数)が少ない上位候補を確実に選択できる。
また、本実施形態では、各通信端末100(子機20)は、通信部102が直接通信が可能な他の通信端末100(子機20)との間で、下位通信端末の稼働数を表す情報(稼働数情報)を共有している。各通信端末100(子機20)の制御部101は、通信部102が直接通信が可能な他の通信端末100と共有している稼働数情報に基づいて選択処理を行うことができ、複数の上位候補について下位通信端末の稼働数をより正確に把握することができる。
また、本実施形態では、複数の上位候補の各々から送信されるHパケットに稼働数情報が含まれており、専用の通信パケットではなく、Hパケットを利用して稼働数情報を送信しているので、通信のトラフィックを低減できる。
(3)変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、通信システム600と同様の機能は、通信端末100のルート選択方法、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した非一時的な記録媒体等で具現化されてもよい。一態様に係る通信端末100のルート選択方法は、複数の上位候補のそれぞれに接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を含む。一態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、複数の上位候補のそれぞれに接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を、実行させるためのプログラムである。
以下、上記の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
本開示における通信端末100又は通信端末100のルート選択方法の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における通信端末100又は通信端末100のルート選択方法の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムで読み取り可能な非一時的な記録媒体は、メモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等である。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1又は複数の電子回路で構成される。ここでは、IC又はLSIと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムLSI、VLSI(very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれるものでもよい。LSIの製造後にプログラムされる、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、又はLSI内部の接合関係の再構成又はLSI内部の回路区画のセットアップができる再構成可能な論理デバイスも同じ使い方が可能である。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。
また、上記の実施形態では、通信端末100が1つのケースに収まる1つの装置にて実現されているが、通信端末100が備える通信部102及び制御部101のうちの少なくとも1つの機能が2つ以上の装置に分散して設けられてもよい。
上記の実施形態では、通信システム600が制御システムに用いられているが、通信システム600は制御システムに適用されるものに限定されない。通信システム600は、親機10に接続された監視装置が、子機20に接続された機器からデータを収集するデータ収集システム、子機20に接続された機器の状態を監視する監視システム等に用いられてもよい。
上記の実施形態において、下位通信端末の稼働数等の2値の比較において、「以上」としているところは「より大きい」であってもよい。つまり、2値の比較において、2値が等しい場合を含むか否かは、基準値等の設定次第で任意に変更できるので、「以上」か「より大きい」かに技術上の差異はない。同様に、「以下」としているところは「未満」であってもよい。
(3.1)変形例1
変形例1の通信端末100は、制御部101が、複数の上位候補のそれぞれとの通信の通信品質に更に基づいて上記の選択処理を行う点で上記実施形態と相違する。尚、変形例1の通信端末100及び通信システム600の構成は上記実施形態と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
子機20(通信端末100)の制御部101は、直接通信可能な範囲に存在する複数の子機20(通信端末100)からのHパケットを通信部102を介して定期的に取得する。ここで、Hパケットには、下位通信端末の稼働数に関する稼働数情報と、通信ルートの通信品質を表すルート品質情報とが含まれている。
変形例1の通信端末100では、子機20の制御部101は、上位通信端末を選択する選択処理を行う場合に、上位候補である複数の子機20から取得したルート品質情報と所定の閾値との高低を比較して一次候補を選択する。そして、子機20の制御部101は、一次候補の中から、下位通信端末の稼働数に関する稼働数情報に基づいて、上位通信端末を選択する。
例えば、図5に示すように、子機23[115]が、子機22[105]、子機22[106]、子機22[107]、子機22[108]、及び子機22[109]の中から上位通信端末を選択する場合の選択処理について説明する。図5において、子機22[105]、子機22[106]、子機22[107]、子機22[108]、及び子機22[109]と、子機23[115]とをそれぞれつなぐリンク501の横には、通信品質を表す評価値を記載している。ここでは、リンク501の横に記載した評価値が小さいほど、リンク501の通信品質が高いことを示している。
子機23[115]の制御部101は、複数の上位候補から上位通信端末を選択する選択処理を行う場合、まず、上位候補の子機20の中から通信品質が閾値以上、つまり通信品質の評価値が所定の評価基準値以下である上位候補を一次候補として選択する。例えば、子機23[115]の制御部101は、通信品質の評価値が評価基準値(例えば「10」)以下である子機22[106]、子機22[107]、及び子機22[108]を一次候補として選択する。
そして、子機23[115]の制御部101は、通信品質に基づいて選択された一次候補の中から、Hパケットに含まれる稼働数情報に基づいて、下位通信端末の稼働数が少ないものを上位通信端末として選択する。
このように、変形例1の通信端末100では、制御部101が、複数の上位候補のそれぞれとの通信の通信品質に更に基づいて、選択処理を行っているので、通信品質を考慮して上位通信端末を選択することができる。したがって、上位候補の中で通信品質が比較的悪い上位候補が上位通信端末として選択される可能性を低減できる。
ここで、変形例1の通信端末100では、制御部101が、複数の上位候補のうち通信品質が閾値以上である上位候補の中から、下位通信端末の稼働状況に基づいて、上位通信端末を選択している。換言すると、変形例1では、複数の上位候補を通信品質によってグループ分けし、複数の上位候補のうち通信品質が閾値以上である一次候補のグループから、稼働状況に基づいて上位通信端末を選択している。したがって、特定の上位通信端末に通信の負荷が集中する可能性を低減しつつ、通信品質が閾値以上である上位候補を上位通信端末として選択できる。
尚、変形例1において通信品質の閾値は1つであることに限定されない。通信端末100の制御部101は、選択処理において、上位通信端末を選択できるまで閾値を段階的に下げてもよい。
例えば、一次候補として選択された1又は複数の上位候補の中で、下位通信端末の端末数が予め設定された上限値以下のものが存在しない場合、制御部101は、通信品質の閾値を段階的に下げて、一次候補として選択される上位候補の数を増やす。そして、制御部101は、一次候補として選択された上位候補の中から、下位通信端末の端末数に基づいて、上位通信端末を選択する。これにより、通信端末100の制御部101は、下位通信端末の端末数が上限値以下で、通信品質が良好な子機20を上位通信端末として選択することができる。
(3.2)変形例2
上記実施形態の通信端末100では、制御部101は、上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると選択処理を実行している。例えば、上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが通信品質の悪化度合いである場合、通信品質の悪化度合いが判定値を超えると、制御部101は上位通信端末を変更する変更処理を実行する。
ここで、変形例2の通信端末100は、自端末に接続されている下位通信端末の端末数が基準台数を超える場合、自端末に接続されている下位通信端末の端末数が基準台数以下である場合に比べて、判定値を高くする点で上記実施形態と相違する。尚、変形例2の通信端末100及び通信システム600の構成は上記実施形態と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
下位通信端末の端末数が基準台数を超えている子機20が、上位通信端末を変更すると、変更先の上位通信端末の下位端末数及び下位通信端末の稼働状況が大きく変動する可能性があり、その影響で変更先の上位通信端末に通信の負荷が集中する可能性がある。
そこで、変形例2の通信端末100では、制御部101は、自端末の下位端末数が基準台数を超える場合は、自端末の下位端末数が基準台数以下である場合に比べて判定値を高くしており、これによって上位通信端末の選択処理が実行されにくくなる。したがって、下位通信端末の端末数が基準台数を超えている通信端末100が、上位通信端末を変更することによって、他の通信端末100に与える影響を低減できる。
尚、通信端末100の制御部101は、自端末に接続されている下位通信端末のホップ数が最大ホップ数に一致している場合、自端末に接続されている下位通信端末のホップ数が最大ホップ数よりも小さい場合に比べて、上記の判定値を高くしてもよい。ここで、最大ホップ数とは、通信システム600において許容されているホップ数の上限値であり、通信システム600のシステム構成等に応じて決定される値である。
通信端末100の制御部101が、自端末に接続されている下位通信端末のホップ数が最大ホップ数に一致している場合に、最大ホップ数よりも小さい場合に比べて判定値を高くすると、上位通信端末の選択処理が実行されにくくなる。したがって、当該通信端末100が上位通信端末を変更することによって、当該通信端末100の下位に接続された下位通信端末のホップ数が変更されにくくなり、下位通信端末のホップ数が最大ホップ数を超える可能性を低減できる。
(3.3)変形例3
変形例3の通信端末100は、制御部101が、複数の上位候補の各々について、下位通信端末の稼働数を推定し、稼働数の推定結果に基づいて選択処理を行う点で、上記実施形態と相違する。尚、変形例3の通信端末100及び通信システム600の構成は上記実施形態と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
上記実施形態の通信システム600では、通信端末100同士が電力線搬送通信方式で通信を行っている。ここで、上位候補の下位に接続されている下位通信端末の稼働数が許容数を超えると、通信品質(例えばS/N比)が良好であるにも関わらず通信速度が低速に設定される。したがって、通信端末100(子機20)の制御部101は、上位候補である他の通信端末100が定期又は不定期に送信するHパケットに含まれるルート品質情報等に基づき、通信品質から上位候補の通信速度を推定する。そして、通信端末100(子機20)の制御部101は、通信品質から推定した通信速度の推定値よりも実際の通信速度が低ければ、上位候補の下位に接続されている下位通信端末の稼働数が許容値を超えていると判断する。
そして、通信端末100の制御部101は、複数の上位候補の中から、上位候補の下位に接続されている下位通信端末の稼働数に基づいて上位通信端末を選択しており、特定の上位候補に通信の負荷が集中する可能性を低減できる。また、通信端末100の制御部101は、上位候補の通信速度と通信品質とに基づいて上位候補の下位に接続された下位通信端末の稼働数を推定しているので、上位候補から稼働数情報を取得する必要がない。よって、変形例3によれば上位候補が稼働数情報を送信する必要がなく、通信のトラフィックを低減できるという利点もある。
(3.4)変形例4
変形例4の通信端末100は、各通信端末100の制御部101が行う選択処理の内容が、上記実施形態と相違する。尚、変形例4の通信端末100及び通信システム600の構成は上記実施形態と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
例えば、図6に示すように、複数台(例えば10台)の子機23(23[201],23[202],…23[210])の電源が一斉に投入されることによって、これらの子機23が通信システム600に一斉に参入する場合の動作について説明する。
各子機23(通信端末100)が上位通信端末を選択する選択処理を行う場合、各子機23の制御部101は、複数の上位候補の中から下位通信端末の稼働状況に基づいて複数の一次候補を選択する。ここで、一次候補として子機22[107],22[108]が選択された場合、各子機23の制御部101は、複数の一次候補である子機22[107],22[108]のそれぞれに設定した選択確率に更に基づいて選択処理を行う。
例えば、各子機23の制御部101は、Hパケットに含まれるルート品質情報(ルートコスト等)に基づき、子機22[107],22[108]のルート通信品質の逆数に基づいて選択確率として設定する。これにより、複数の上位候補の中では、ルートコストが低い上位候補ほど選択確率が高くなる。各子機23の制御部101が、この選択確率に従って子機22[107],22[108]のいずれかを上位通信端末に選択することで、複数の子機23が上位通信候補として選択する子機20が選択確率に応じて分散される。よって、特定の上位候補が上位通信端末として選択される可能性を低減することができ、特定の上位候補に通信の負荷が集中する可能性を低減できる。
尚、変形例4において、各子機23(通信端末100)の制御部101は、上位通信端末の選択処理を開始するトリガとなる事象(例えば電源の投入)が発生したタイミングから所定の待ち時間が経過した後に選択処理を実行してもよい。尚、選択処理を開始するトリガとなる事象は、通信端末100の電源が投入されたことに限らず、例えば上位通信端末との通信の通信品質が悪化したり、上位通信端末との通信が不能になったことなどでもよい。
各子機23の制御部101が同じタイミングで選択処理を実行すると、各子機23の制御部101が、同一の子機22[107]を選択する可能性があり、それによって選択処理を再度実行するために、上位通信端末を決定するまでに時間がかかる可能性があった。
ここにおいて、複数の子機23のそれぞれで上記の待ち時間が異なる時間に設定されていれば、各子機23の制御部101が選択処理を実行するタイミングが分散されるから、各子機23の制御部101が上位通信端末を決定するまでの時間を短くできる。
尚、複数の子機23の制御部101は、選択処理を行って上位通信端末を決定した後に、変更先の上位通信端末の下位に接続された下位通信端末の稼働状況を再度確認して、上位通信端末に決定した上位候補への参入処理を実行するか否かを再度判定してもよい。これにより、各子機23の制御部101は、参入処理を実行する直前での下位通信端末の稼働状況を確認した上で、上位通信端末に決定した上位候補への参入処理を行うことができるから、特定の上位通信端末に通信の負荷が集中する可能性を低減できる。
ここで、上記の待ち時間は、選択中の上位通信端末との通信品質と、切替先の上位通信端末との通信品質の差に基づいて設定されるのが好ましい。
例えば、各子機23の制御部101は、選択中の上位通信端末との通信品質と、上位通信端末を切り替えた場合の切替先の上位通信端末の通信品質の差が小さいほど、待ち時間を短い時間に設定すればよい。これにより、上位通信端末を変更しても通信品質があまり変化しない子機23は、上位通信端末を早めに切り替えるので、上位通信端末を変更することで通信品質が悪化する子機23は、上位通信端末を変更しなくてもよくなる。これにより、通信システム600の全体で、各子機23(通信端末100)が、通信品質の良好な通信端末100を上位通信端末として選択することができる。
尚、上位通信端末を変更することで通信品質が大きく変化する場合、通信品質が良くなる方向に変化する子機23は、待ち時間を短い時間に設定してもよく、通信品質の良好な通信端末100を上位通信端末として選択することができる。
(3.5)変形例5
上記実施形態では、上位候補の下位通信端末が、上位候補の下位に接続された、上位候補が直接通信可能な通信端末であったが、変形例5では、上位候補の下位に接続された全ての通信端末である。例えば、図1の構成例では、子機22[106]の下位通信端末は、子機23[111]及び子機23[112]と、子機23[111]の下位に接続された子機24[120]とを含む。
各子機20(通信端末100)の制御部101は、複数の上位候補のそれぞれに接続されている下位通信端末、つまり上位候補の下位に接続された全ての通信端末の稼働状況に基づいて、複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する。したがって、各子機20の制御部101は、上位候補の下位に接続されている全ての下位通信端末の稼働状況を考慮して上位通信端末を選択することができ、特定の上位候補にが上位通信端末として選択される可能性を低減できる。
(まとめ)
以上説明したように、第1の態様の通信端末(100)は、複数の通信端末(100)がマルチホップ通信を行う通信システム(600)の通信端末(100)である。通信端末(100)は、通信部(102)と、通信部(102)を制御する制御部(101)とを備える。制御部(101)は、複数の上位候補(100)のそれぞれに接続されている下位通信端末(100)の稼働状況に基づいて、複数の上位候補(100)の中から上位通信端末(100)を選択する選択処理を行う。
この態様によれば、制御部(101)は、下位通信端末(100)の稼働状況に基づいて複数の上位候補(100)の中から上位通信端末(100)を選択しているので、特定の上位候補(100)が上位通信端末(100)として選択される可能性を低減できる。
第2の態様の通信端末(100)では、第1の態様において、制御部(101)は、複数の上位候補(100)の各々から通信部(102)を介して取得した下位通信端末(100)の稼働数を表す稼働数情報に基づいて選択処理を行う。
この態様によれば、上位候補(100)から取得した稼働数情報に基づいて選択処理を行うことで、各上位候補(100)の下位通信端末の稼働数を把握できるので、特定の上位候補(100)が上位通信端末(100)として選択される可能性を低減できる。
第3の態様の通信端末(100)では、第2の態様において、通信部(102)が直接通信可能な他の通信端末(100)との間で稼働数情報を共有する。
この態様によれば、通信部(102)が直接通信可能な他の通信端末(100)との間で稼働数情報が共有されるので、上位候補(100)の下位通信端末(100)の稼働数をより正確に把握することができる。
第4の態様の通信端末(100)では、第2の態様において、複数の上位候補(100)の各々から送信されるハローパケットに稼働数情報が含まれる。
この態様によれば、専用の通信パケットで稼働数情報を送信する場合に比べて通信のトラフィックを低減できる。
第5の態様の通信端末(100)では、第1の態様において、制御部(101)は、複数の上位候補(100)の各々について、下位通信端末(100)の稼働数を推定し、稼働数の推定結果に基づいて選択処理を行う。
この態様によれば、上位候補(100)から下位通信端末(100)の稼働状況を表す情報を受信する必要がないので、通信のトラフィックを低減できる。
第6の態様の通信端末(100)では、第2~5のいずれかの態様において、制御部(101)は、所定の使用期間における稼働数の代表値に基づいて選択処理を行う。
この態様によれば、上位候補(100)の下位に接続された下位通信端末(100)の稼働状況をより正確に把握できる。
第7の態様の通信端末(100)では、第1~6のいずれかの態様において、下位通信端末(100)は、上位候補(100)が直接通信可能な通信端末(100)である。
この態様によれば、特定の上位候補(100)が上位通信端末(100)として選択される可能性を低減できる。
第8の態様の通信端末(100)では、第1~6のいずれかの態様において、下位通信端末(100)は、上位候補(100)の下位に接続された全ての通信端末(100)である。
この態様によれば、特定の上位候補(100)が上位通信端末(100)として選択される可能性を低減できる。
第9の態様の通信端末(100)では、第1~8のいずれかの態様において、制御部(101)は、複数の上位候補(100)のそれぞれとの通信の通信品質に更に基づいて、選択処理を行う。
この態様によれば、通信品質の良好な上位候補(100)を上位通信端末(100)として選択することができる。
第10の態様の通信端末(100)では、第1~9のいずれかの態様において、制御部(101)は、所定の候補の中から、下位通信端末(100)の稼働状況に基づいて、上位通信端末(100)を選択する。所定の候補は、複数の上位候補(100)のうち通信品質が閾値以上である上位候補(100)である。
この態様によれば、通信品質の良好な上位候補(100)を上位通信端末(100)として選択することができる。
第11の態様の通信端末(100)では、第10の態様において、制御部(101)は、選択処理において、上位通信端末(100)を選択できるまで閾値を段階的に下げる。
この態様によれば、通信品質の良好な上位候補(100)を上位通信端末(100)として選択することができる。
第12の態様の通信端末(100)では、第1~11のいずれかの態様において、制御部(101)は、上位通信端末(100)の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると選択処理を実行する。制御部(101)は、自端末(100)に接続されている下位通信端末(100)の端末数が基準台数を超える場合、自端末(100)に接続されている下位通信端末(100)の端末数が基準台数以下である場合に比べて、判定値を高くする。
この態様によれば、下位通信端末(100)の端末数が基準台数を超えている通信端末(100)は選択処理を行いにくくなるので、このような通信端末(100)が上位通信端末(100)を変更することで他の通信端末(100)に与える影響を低減できる。
第13の態様の通信端末(100)では、第1~11のいずれかの態様において、制御部(101)は、上位通信端末(100)の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると選択処理を実行する。制御部(101)は、自端末(100)に接続されている下位通信端末(100)のホップ数が最大ホップ数に一致している場合、自端末(100)に接続されている下位通信端末(100)のホップ数が最大ホップ数よりも小さい場合に比べて判定値を高くする。
この態様によれば、当該通信端末(100)が上位通信端末(100)を変更することで、下位通信端末(100)のホップ数が最大ホップ数を超える可能性を低減できる。
第14の態様の通信システム(600)は、第1~13のいずれかの態様の通信端末(100)を複数備え、複数の通信端末(100)の間でマルチホップ通信を行う。
この態様によれば、特定の上位候補(100)が上位通信端末(100)として選択される可能性を低減できる。
第15の態様のプログラムは、コンピュータシステムに、複数の上位候補(100)のそれぞれに接続されている下位通信端末(100)の稼働状況に基づいて、複数の上位候補(100)の中から上位通信端末(100)を選択する選択処理を実行させる。
この態様によれば、特定の上位候補(100)が上位通信端末(100)として選択される可能性を低減できる。
上記態様に限らず、上記実施形態に係る通信端末(100)の種々の構成(変形例を含む)は、通信端末(100)のルート選択方法、(コンピュータ)プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化可能である。
第2~第13の態様に係る構成については、通信端末(100)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
100 通信端末(上位候補、上位通信端末、下位通信端末)
101 制御部
102 通信部
600 通信システム

Claims (5)

  1. 複数の通信端末がマルチホップ通信を行う通信システムの前記通信端末であって、
    通信部と、
    前記通信部を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、複数の上位候補の各々に接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、前記複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を行い、
    前記制御部は、前記上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると前記選択処理を実行し、
    前記制御部は、自端末に接続されている前記下位通信端末の端末数が基準台数を超える場合、前記自端末に接続されている前記下位通信端末の前記端末数が前記基準台数以下である場合に比べて、前記判定値を高くする、
    通信端末。
  2. 複数の通信端末がマルチホップ通信を行う通信システムの前記通信端末であって、
    通信部と、
    前記通信部を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、複数の上位候補の各々に接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、前記複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を行い、
    前記制御部は、前記上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると前記選択処理を実行し、
    前記制御部は、自端末に接続されている前記下位通信端末のホップ数が最大ホップ数に一致している場合、前記自端末に接続されている前記下位通信端末のホップ数が前記最大ホップ数よりも小さい場合に比べて、前記判定値を高くする、
    通信端末。
  3. 請求項1又は2に記載の通信端末を複数備え、
    前記複数の通信端末の間でマルチホップ通信を行う、
    通信システム。
  4. コンピュータシステムを、複数の通信端末がマルチホップ通信を行う通信システムの通信端末として機能させるためのプログラムであって、
    前記プログラムは、前記コンピュータシステムに、複数の上位候補のそれぞれに接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、前記複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を実行させるためのプログラムであり、
    前記上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると前記選択処理を実行させ、
    自端末に接続されている前記下位通信端末の端末数が基準台数を超える場合、前記自端末に接続されている前記下位通信端末の前記端末数が前記基準台数以下である場合に比べて、前記判定値を高くする、
    プログラム。
  5. コンピュータシステムを、複数の通信端末がマルチホップ通信を行う通信システムの通信端末として機能させるためのプログラムであって、
    前記プログラムは、前記コンピュータシステムに、複数の上位候補のそれぞれに接続されている下位通信端末の稼働状況に基づいて、前記複数の上位候補の中から上位通信端末を選択する選択処理を実行させるためのプログラムであり、
    上位通信端末の変更の要否に関するパラメータが判定値を超えると前記選択処理を実行させ、
    自端末に接続されている前記下位通信端末のホップ数が最大ホップ数に一致している場合、前記自端末に接続されている前記下位通信端末のホップ数が前記最大ホップ数よりも小さい場合に比べて、前記判定値を高くする、
    プログラム。
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