JP7315869B2

JP7315869B2 - ノード、通信システム、及び、通信方法

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Publication number: JP7315869B2
Application number: JP2021551325A
Authority: JP
Inventors: 欣之増田; チャンウェントク，
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2040-09-29
Also published as: JPWO2021065932A1; EP4040856B1; CN114531961A; US20220217609A1; EP4040856A4; EP4040856A1; WO2021065932A1

Description

マルチホップ通信を行うノード、マルチホップ通信を行うノードを備えた通信システム、及び、通信システムの通信方法。

非特許文献１（ＩＴＵ－ＴＧ．９９０５）には、マルチホップ通信を行う通信システムにおいて、各ノードから宛先のノードまで情報を送信する通信処理の方法が開示されている。非特許文献１の通信システムにおいては、各ノードが宛先のノードまでの通信経路の情報を有していない場合、各ノードからマスターノードまでの通信のコストが最も小さい通信経路を決定して、情報を送信する。

各ノードがマスターノードまでの通信のコストが最も小さい通信経路を決定した場合、宛先のノードまでに中継するノードが多くなり、通信処理を完了するまでの通信のコストがかえって大きくなることがある。

第１観点のノードは、マルチホップ通信を行うノードである。ノードは、中継ノード決定部を備える。中継ノード決定部は、中継ノード候補から、実際に中継を行う中継ノードを決定する。中継ノード候補は、中継ノード候補からマスターノードまでの経路情報を有する。中継ノード決定部は、少なくとも中継ノード候補の通信頻度が所定範囲にある場合、通信頻度が多い方が少ない方よりも中継ノードに決定される確率が高くなるように、中継ノードを決定する。

これによって、宛先のノードまでに中継するノードの数を抑制することに寄与し、通信処理を完了するまでの通信のコストを抑制することが可能である。

第２観点のノードは、第１観点のノードであって、通信頻度は、中継ノード候補の下位ノード数に基づいて決定される。中継ノード決定部は、少なくとも中継ノード候補の前記下位ノード数が所定範囲にある場合、下位ノード数が多い方が少ない方よりも中継ノードに決定される確率が高くなるように、中継ノードを決定する。

第３観点のノードは、第１観点又は第２観点のノードであって、第１コスト、第２コスト、第３コストを取得するコスト取得部をさらに備える。第１コストは、ノードから中継ノード候補までのコストである。第２コストは、中継ノード候補の下位ノード数に基づいて調整されたコストである。また、第２コストは、中継ノード候補からマスターノードまでのコストである。第３コストは、第１コストと第２コストとに基づいて決められる、ノードからマスターノードまでのコストである。中継ノード決定部は、第３コストに基づいて中継ノードを決定する。

これによって、ノードは、下位ノードに基づいて中継ノードを選択することが可能であり、宛先のノードまでに中継するノードの数を抑制することに寄与する。

第４観点のノードは、第３観点のノードであって、第２コストは、中継ノード候補が記憶している中継ノード候補からマスターノードまでのコストに所定の重み付け係数を掛け合わせることによって調整されたコストである。重み付け係数は、中継ノード候補の下位ノード数が所定範囲にある場合、第２コストが小さくなる係数である。

これによって、ノードは、下位ノードに基づいて中継ノードを選択することが可能である。

第５観点のノードは、第３観点又は第４観点のノードであって、第３コストが同じ中継ノード候補が複数ある場合、中継ノード決定部は、第２コストが最も小さくなる中継ノード候補を中継ノードとして決定する。

これによって、宛先のノードまでに中継するノードの数を抑制することに寄与する。

第６観点のノードは、第２観点から第５観点のいずれかのノードであって、経路情報生成部と、経路情報受信部と、経路情報送信部と、をさらに備える。経路情報生成部は、ノードから、中継ノードを介して、マスターノードまでの経路情報を生成する。経路情報受信部は、ノードの下位ノードからマスターノードまでの経路情報を、下位ノードから受信する。経路情報送信部は、経路情報生成部において生成した経路情報と、経路情報受信部において受信した経路情報と、を中継ノードに送信する。中継ノード候補の下位ノード数は、中継ノード候補が受信した経路情報の数に基づいて決められる。

これによって、ノードは、中継ノード候補の下位ノード数を決定することが可能であり、下位ノードに基づいて中継ノードを選択することが可能である。

第７観点のノードは、第２観点から第６観点のいずれかのノードであって、中継ノード決定部は、中継ノード候補の下位ノード数が所定範囲でない場合、中継ノードに決定される確率が低くなるように、中継ノードを決定する。

これによって、ノードは、特定の中継ノード候補への負荷の集中を抑制することに寄与する。

第８観点のノードは、第１観点のノードであって、通信頻度は、中継ノード候補の通信頻度予測値に基づいて決定される。中継ノード決定部は、少なくとも中継ノード候補の通信頻度予測値が所定範囲にある場合、通信頻度予測値が高い方が低い方よりも中継ノードに決定される確率が高くなるように、中継ノードを決定する。

第９観点のノードは、第１観点のノードであって、通信頻度は、前記中継ノード候補の通信頻度実績値に基づいて決定される。中継ノード決定部は、少なく中継ノード候補の通信頻度実績値が所定範囲にある場合、通信頻度実績値が高い方が低い方よりも中継ノードに決定される確率が高くなるように、中継ノードを決定する。

第１０観点のノードは、第８観点又は第９観点のノードであって、ノード情報が設定される。ノード情報は、少なくとも、ノード１の識別情報と、ノード１が属する系統識別情報と、ノード１の種別情報と、を含む。

これによって、中継ノード決定部は、ノード情報に基づいて中継ノードを決定することができる。

第１１観点のノードは、第８観点から第１０観点のいずれかのノードであって、中継ノード候補は、中継ノード候補が中継ノードに決定される優先順位に関する情報を含む。

これによって、中継ノード決定部は、優先順位に関する情報に基づいて中継ノードを決定することができる。

第１２観点のノードは、第８観点から第１１観点のいずれかのノードであって、中継ノード決定部は、ノード１と同一系統の他のノードであって、他のノードの識別情報がノード１の親機である他のノードが中継ノード候補に含まれる場合、その他のノードを優先して中継ノードに決定する。

第１３観点のノードは、第８観点から第１２観点のいずれかのノードであって、中継ノード決定部は、ノード１と同一系統の他のノードであって、他のノードの識別情報がノード１の親機である他のノードが中継ノード候補に含まれる場合、最も優先順位が高い同一系統のマスターノード以外の中継ノード候補を優先して中継ノードに決定する。

第１４観点のノードは、第８観点から第１３観点のいずれかのノードであって、中継ノード決定部は、ノードと同一系統のノードが、中継ノード候補に含まれない場合、中継ノード候補の優先順位に基づいて中継ノードを決定する。

第１５観点のノードは、第８観点から第１４観点のいずれかのノードであって、ノードは、空調機の室外機または室内機である。

第１６観点のノードは、第８観点から第１５観点のいずれかのノードであって、通信頻度実績値は、中継ノード候補の信号発信頻度に基づいて決定される。

第１７観点のノードは、第１観点から第１６観点のいずれかのノードであって、中継ノード決定部は、中継ノード候補の通信頻度が所定の閾値以上の場合、中継ノードに決定される確率が低くなるように、中継ノードを決定する。

第１８観点の通信システムは、マルチホップ通信を行う通信システムである。通信システムは、第１観点から第１７観点のいずれかに記載のノードを備える。

これによって、通信システムは、通信処理を完了するまでの通信のコストを抑制することが可能である。

第１９観点の通信方法は、マルチホップ通信を行う通信システムの通信方法である。通信方法は、中継ノード決定ステップを備える。中継ノード決定ステップは、マスターノードまでの経路情報を有する中継ノード候補から、実際に中継を行う中継ノードを決定する。また、中継ノード決定ステップは、少なくとも中継ノード候補の下位ノード数が所定範囲にある場合、中継ノード候補の下位ノード数が多いほうが少ないよりも中継ノードに決定される確率が高くなるように中継ノードを決定する。

この方法によって、通信システムは、通信処理を完了するまでの通信のコストを抑制することが可能である。

従来の通信システムを示す図である。ノードの構成を示す図である。通信システムを示す図である。ノードテーブル、及び、隣接ノードテーブルの一例を示す図である。通信経路の確立、及び、経路情報を生成する処理の方法を示すフローチャートである。通信処理の方法を示すフローチャートである。

（１）従来の通信システム２００における通信処理の概要
図１は、従来のノード２を複数備える通信システム２００の模式図である。ここで、ノード２は特に限定されるものではないが、少なくともマルチホップルーティングプログラムを利用して、通信を行う通信機器である。なお、複数のノード２は、説明の便宜上、添え字Ｍ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｘ，Ｙを付すことによって区別する。以下、従来の通信システム２００において、ノード２Ｘからノード２Ｙに情報を送信する通信処理の概要について説明する。

図１に示す複数のノード２Ｍ，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｘ，２Ｙのうち、ノード２Ｍは、マスターノードである。ノード２Ｍ以外のノード２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｘ，２Ｙは、スレーブノードである。図１において、各ノード２Ｍ，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｘ，２Ｙを接続する線は、１ホップで通信可能な通信経路を示している。通信システム２００において、スレーブノードである複数のノード２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｘ，２Ｙは、それぞれノード２Ｍまでの通信経路をすでに確立しているものとする。なお、通信経路を確立する処理については、後述する通信システム１００において説明する。

通信経路を確立したノード２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｘ，２Ｙは、それぞれ確立した通信経路の情報を自身の経路情報として記憶している。経路情報には、マスターノードのアドレス、マスターノードまでに中継する中継ノードのアドレス、マスターノードまでのホップ数、及びマスターノードまでの通信コスト、等の情報が含まれる。なお、本開示において、通信コストとは、各ノード間の通信品質を表す値であって、通信コストが小さいほど各ノード間の通信品質が高いことを示している。通信コストは、各ノード間の通信強度等によって設定される値である。各ノードは、最も通信コストが小さくなるように通信処理を行うことが好ましい。各ノード間の通信コストは、図１に示すように、各ノードを接続する線の近傍の数字によって示している。例えば、ノード２Ｍとノード２Ａとの通信コストは６である。

本開示において以下の説明では、それぞれのノードの通信経路において、マスターノードからのホップ数が少ないノードを上位ノード、マスターノードからのホップ数が多いノードを下位ノードとする。また、マスターノードは自身のスレーブノードの経路情報をすべて記憶しているものとし、スレーブノードは自身の下位ノードの経路情報をすべて記憶しているものとする。具体的に、図１においては、マスターノードであるノード２Ｍは、スレーブノードであるノード２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｘ，２Ｙの経路情報を記憶している。スレーブノードである各ノード２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｘ，２Ｙは、それぞれ、自身の経路情報と、自身の下位ノードの経路情報と、を記憶している。

ノード２Ｘは、ノード２Ｙに送る情報を保持している送信元ノードである。ノード２Ｙは、ノード２Ｘからの情報を受け取る宛先ノードである。

ノード２Ｘはノード２Ｙに情報を送信する場合、まず、自身の経路情報または下位ノードの経路情報にノード２Ｙまでの通信経路の情報が存在するか否かを判断する。ここで、ノード２Ｘが記憶している経路情報には、ノード２Ｙまでの通信経路の情報が存在しない。そのため、ノード２Ｘは、自身の経路情報に従って、ノード２Ｂに情報を送信する（通信コスト５）。

なお、ノード２Ｘは、通信経路の情報として、ノード２Ａを介してノード２Ｍと通信を行う旨の通信経路の情報と、ノード２Ｂを介してノード２Ｍと通信を行う旨の通信経路の情報と、を記憶している。このとき、ノード２Ａを介する通信経路はノード２Ｍまでの通信コストが９であって、ノード２Ｂを介する通信経路はノード２Ｍまでの通信コストが７である。そのため、ノード２Ｘは、より通信コストの小さいノード２Ｂを介してノード２Ｍと通信を行う通信経路の情報を自身の経路情報として選択し、情報を送信する。

ノード２Ｘから情報を受信したノード２Ｂは、ノード２Ｘと同様に、自身が記憶している経路情報にノード２Ｙまでの通信経路の情報が存在するか否かを判断する。ノード２Ｂは、自身が記憶している経路情報にノード２Ｙまでの通信経路の情報が存在しないため、自身の経路情報に従ってノード２Ｍに情報を送信する（通信コスト２）。

ノード２Ｂから情報を受信したノード２Ｍは、自身の記憶している経路情報にノード２Ｙまでの通信経路の情報が存在するため、ノード２Ｙまでの経路情報に従ってノード２Ａ、ノード２Ｃを介してノード２Ｙに情報を送信する（通信コスト６＋３＋３）。

以上によって、ノード２Ｘからノード２Ｙに情報を送信する通信処理が完了する。なお、この処理が完了するのに要した通信コストは１９である。

従来の通信システム２００は、自身の記憶している経路情報に宛先ノードまでの通信経路の情報が存在するか否かによって情報を送信するノードを選択している。しかしながら、例えば、ノード２Ｘがノード２Ａに情報を送信していた場合、情報はノード２Ｘからノード２Ａ、及び、ノード２Ｃを介してノード２Ｙに送信されることによって通信処理が完了する。このとき、処理が完了するのに要する通信コストは９であって、上述した従来の通信システム２００よりも小さい通信コストによって情報処理を完了することが可能である。

そこで、本開示に示す通信システム１００は、以下に示す特徴を備えるノード１を用いて通信処理を行うことによって、宛先ノードまでに中継するノードの数を抑制することに寄与し、通信処理を完了するまでの通信コストを抑制する。

（２）ノード１の構成
図２は、本開示に示すノード１の構成を示す図である。ノード１は特に限定されるものではないが、少なくともマルチホップルーティングプログラムを利用して、通信を行う通信機器である。通信機器とは、例えば、空調装置の室外機または室内機、換気装置、あるいは、各種センサ等である。図３は、本開示に示すノード１を複数備える通信システム１００の模式図である。なお、図３に示す複数のノード１には、説明の便宜上、添え字Ｍ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｘ，Ｙを付している。また、図３に示すノード１Ｍ，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｙは、ノード１と同一の構成であるため、同様の機能部を有する複数のノード１から、一のノードを区別して説明するときには添え字ｍ，ａ，ｂ，ｃ，ｘ，ｙを付して説明する。

図２に示すノード１は、主として、通信部１０と、処理部２０と、記憶部３０と、を備える。

（２－１）通信部１０
ノード１は、通信部１０を介して通信システム１００の他のノードと無線信号を用いたマルチホップ無線通信を行う事が可能である。無線信号には複数の情報が含まれ、通信部１０は通信を行うによって、コスト情報通信部１１，１２、又は、経路情報通信部１３，１４、として機能することが可能である。

なお、通信部１０は、後述する自身の経路情報を有している場合、所定の時間間隔において無線信号をブロードキャスト送信し、１ホップで通信可能な他のノード（隣接ノード）の探索を行う。また、通信部１０は、隣接ノードからブロードキャスト送信された無線信号を受信することによって、隣接ノードの存在を認識し、隣接ノードとの通信経路を確立することが可能である。

（２－１―１）コスト情報通信部１１，１２
コスト情報通信部（コスト取得部）１１，１２は、他のノードから通信コストに関する情報を受信するコスト情報受信部１１と、他のノードへ通信コストに関する情報を送信するコスト情報送信部１２と、を含む。

ここで、通信コストは、通信システム１００における各ノード間の通信品質であって、第１コスト、第２コスト、及び、第３コストを含む。第１コストは、あるノードからの後述する中継ノード候補までの通信コストである。第２コストは、中継ノード候補からマスターノードまでの通信コストである。なお、第２コストは、他のノードのコスト補正部２４において補正された通信コストであってもよい。コスト補正部２４については後で詳述する。第３コストは、第１コストと第２コストとの和であって、あるノードからマスターノードまでの通信コストである。

具体的に図３に示す通信システム１００システムにおいて、例えば、ノード１Ｘの中継ノード候補がノード１Ａである場合、ノード１Ｘのコスト情報受信部１１ｘは、第２コストとしてノード１Ａからノード１Ｍまでの通信コストを取得する。一方で、このとき、ノード１Ａのコスト情報送信部１２ａは、無線信号に自身の第３コストの情報を含めて送信している。言い換えると、中継ノード候補としてのノード１Ａの第３コストは、ノード１Ｘにおいては第２コストとして取得される。

また、第１コストは、ノード１Ｘの通信部１０ｘと、ノード１Ａの通信部１０ａとが無線信号の交換を行うことによって、算出される。

コスト情報通信部１１，１２によって取得された第１コスト、及び、第２コストは、後述する記憶部３０の隣接ノードテーブル３２に格納される。また、第１コスト、及び、第２コストに基づいて算出された第３コストは、記憶部３０のノードテーブル３１に格納される。

（２－１―２）経路情報通信部１３，１４
経路情報通信部１３，１４は、他のノードから経路情報に関する情報を受信する経路情報受信部１３と、他のノードへ経路情報に関する情報を送信する経路情報送信部１４と、を含む。

経路情報は、あるノードからマスターノードまでの通信経路の情報であって、マスターノードのアドレス、マスターノードまでに中継する中継ノードのアドレス、マスターノードまでのホップ数、及びマスターノードまでの通信コスト、等の情報が含まれる。

経路情報受信部１３は、他のノードから、他のノードの経路情報と、他のノードの下位ノードの経路情報と、を受信する。

経路情報送信部１４は、後述する処理部２０の経路情報生成部２３において生成された自身の経路情報と、自身の下位ノードの経路情報とを、他のノードに送信する。

（２－２）処理部２０
処理部２０は、中継ノード候補決定部２１、中継ノード決定部２２、経路情報生成部２３、コスト補正部２４、等の機能部を備える。処理部２０は、中央演算装置（ＣＰＵ）等を含む集積回路からなり、例えば、処理部２０が予めインストールしたコンピュータプログラムを実行することにより、各機能部が構成される。以下において、各機能部について説明する。

（２－２－１）中継ノード候補決定部２１
中継ノード候補決定部２１は、通信部１０が受信した無線信号に基づいて隣接ノードを中継ノード候補として決定する処理を行う。中継ノード候補は、ノード１と１ホップで通信可能なノードのうち、マスターノードであるか、あるいは、マスターノードまでの通信経路の情報（経路情報）を有しているノードのことである。

（２－２－２）中継ノード決定部２２
中継ノード決定部２２は、中継ノード候補決定部２１が決定した中継ノード候補から、実際に中継を行う中継ノードを決定する処理を行う。

中継ノード決定部２２は、中継ノード候補決定部２１が決定した中継ノード候補が複数ある場合、少なくとも中継ノード候補の通信頻度が所定範囲にある場合、通信頻度が多い方が少ない方よりも中継ノードに決定される確率が高くなるように、中継ノードを決定する。

中継ノード候補の通信頻度は、例えば、中継ノード候補の下位ノード数に基づいて決定される。具体的には、中継ノード候補は、下位ノード数が所定範囲にある場合、下位ノード数が多い方が少ない方よりも中継ノードに決定される確率が高い。そのため、中継ノード候補の通信頻度は、下位ノード数が所定範囲にある場合、下位ノード数が多い方が少ない方よりも通信頻度が多く、中継ノード候補が中継ノードに決定される確率が高くなる。なお、中継ノード決定部２２は、通信頻度以外の情報を用いて中継ノードを決定してもよい。例えば、中継ノード決定部２２は、後述するように通信コスト（第３コスト）に基づいて中継ノードを決定してもよい。

中継ノード決定部２２において中継ノードが決定されると、後述する経路情報生成部２３が中継ノード決定部２２の決定に基づいて自身の経路情報を生成する。

（２－２－３）経路情報生成部２３
経路情報生成部２３は、中継ノード決定部２２において中継ノードが決定されると、自身の経路情報を生成する。経路情報生成部２３において生成された経路情報は、後述する記憶部３０のノードテーブル３１に格納される。また、生成した経路情報は、中継ノードを介してマスターノードに送信される。これにより、マスターノードと、自身とマスターノードとの間の中継ノードとは、ノード１の経路情報を取得できる。

（２－２－４）コスト補正部２４
コスト補正部２４は、経路情報受信部１３を介して、他のノードから自身を中継ノードとする経路情報を受信した場合、自身からマスターノードまでの通信コストである第３コストの補正を行う。

具体的に、コスト補正部２４は、自身の下位ノード数に基づいて、第３コストに所定の重み付け係数を掛け合わせることによって補正を行う。重み付け係数は、自身の下位ノード数が所定範囲にある場合、下位ノード数が多い方が少ない方よりも中継ノードに決定される確率が高くなる係数である。具体的に、例えば、重み付け係数は、以下の式（１）によって算出される。なお、式（１）において、ｘには、自身の下位ノード数が代入される。

自身の下位ノード数は、経路情報受信部１３が受信した下位ノードの経路情報の数に基づいて決められる。

コスト補正部２４において補正された第３コストは、ノードテーブル３１に格納される。

以下、具体的に、図３に示す通信システム１００において、ノード１Ａ、及び、ノード１Ｂにおいて経路情報が生成された場合について説明する。なお、ここで、通信システム１００においてノード１Ｘと、ノード１Ａ及びノード１Ｂと、の通信経路は確立されていないものとする。

まず、ノード１Ａとノード１Ｍとの通信経路が確立され、通信情報が生成された場合について説明する。ノード１Ａにおける第３コスト（ノード１Ａとノード１Ｍとの通信コスト）は、図３に示すように６である。ノード１Ａの下位ノード数は、ノード１Ｃ及びノード１Ｙの２つであるため、上記の式（１）のｘに２を代入すると、重み付け係数は、０．６４である。これによって、第３コストに重み付け係数を掛け合わせると、補正後のノード１Ａの第３コストは、３．８４となる。

次に、ノード１Ｂとノード１Ｍとの通信経路が確立され、通信情報が生成された場合について説明する。ノード１Ｂにおける第３コスト（ノード１Ｂとノード１Ｍとの通信コスト）は、図３に示すように２である。ノード１Ｂの下位ノード数は、０であるため、上記の式（１）のｘに０を代入すると、重み付け係数は、１となる。これによって、第３コストに重み付け係数を掛け合わせると、補正後のノード１Ｂの第３コストは、２となる。

（２－３）記憶部３０
記憶部３０は、ノード１が中継ノードを決定するための各種情報を記憶している。例えば、ノード１の記憶部３０は、ノード１のノード情報と、ノード１が中継ノード候補となった場合の通信頻度に関する情報と、ノード１が中継ノード候補となった場合の優先順位に関する情報と、を記憶している。

ノード１のノード情報は、少なくとも、ノード１の識別情報と、ノード１が属する系統識別情報と、ノード１の種別情報と、を含む。ノード１の識別情報は、複数のノードそれぞれを識別するためにあらかじめ設定された情報である。ノード１の系統識別情報は、ノード１が属する系統を識別するためにあらかじめ設定された情報である。各系統には、１又は複数のノードが含まれている。ノード１の種別情報は、例えば、ノード１がマスターノードであるか否か、ノード１が親機であるか否か、等の種別に関する情報を示す情報である。

ノード１が中継ノード候補となった場合の通信頻度に関する情報は、ノード１の通信頻度実績値、又は、通信頻度予測値である。通信頻度実績値または通信頻度予測値は、例えば、中継ノード候補の下位ノード数に基づいて算出されてもよいし、中継ノード候補の信号発信頻度に基づいて算出されてもよいし、従来より行われている所定の方法を用いて算出されてもよい。

ノード１が中継ノード候補となった場合の優先順位に関する情報は、例えば、ノード情報、通信頻度に関する情報、又は、第３コスト、等に基づいて決定された情報であって、ノード１が中継ノードに決定される優先順位に関する情報である。

さらに、記憶部３０は、自身に関する情報を記憶するノードテーブル３１と、自身の隣接ノードに関する情報を記憶する隣接ノードテーブル３２と、を有している。なお、隣接ノードテーブル３２は、自身の隣接ノードが複数ある場合、それぞれの隣接ノードごとに作成される。例えば、通信システム１００におけるノード１Ｘのノードテーブル３１ｘ及び隣接ノードテーブル３２ｘは、図４に示すものである。

ノード１のノードテーブル３１には、例えば、自身の経路情報、自身からマスターノードまでの通信コスト（第３コスト）等の情報が格納されている。

ノード１の隣接ノードテーブル３２には、例えば、ノード１の隣接ノードの経路情報、隣接ノードから自身までの通信コスト（第１コスト）、隣接ノードからマスターノードまでの通信コスト（第２コスト）、自身からマスターノードまでの通信コスト（第３コスト）、等の情報が含まれている。なお、隣接ノードからマスターノードまでの通信コスト（第２コスト）は、隣接ノードにおける第３コストの情報であって、隣接ノードのコスト補正部において補正された値である。

ノードテーブル、及び隣接ノードテーブルには、これ以外の情報が含まれていてもよい。

（３）ノード１Ｘが隣接ノードとの通信経路を確立する処理
以下に、図３及び図５を用いて、本開示の通信システム１００においてノード１Ｘが隣接ノードとの通信経路を確立する処理について説明する。図５は、通信システム１００における処理方法を示すフローチャートである。なお、ここで、ノード１Ｘの隣接ノードとしてノード１Ａとノード１Ｂとが存在し、ノード１Ｘとノード１Ａ、及び、ノード１Ｘとノード１Ｂ、以外の通信経路はすでに確立されているものとする。

まず、ステップＳ１１において、ノード１Ｘの通信部１０ｘは、ノード１Ａ及びノード１Ｂから送信された無線信号を受信する。なお、ノード１Ａ及びノード１Ｂは、それぞれ自身からノード１Ｍまでの経路情報を有しており、所定の時間間隔において無線信号をブロードキャスト送信している。ノード１Ａ及びノード１Ｂが送信した無線信号には、それぞれ、自身（ノード１Ａ、又は、ノード１Ｂ）からノード１Ｍまでの経路情報と、自身からノード１Ｍまでの通信コスト（ノード１Ａにおける第３コスト、又は、ノード１Ｂにおける第３コスト）の情報が含まれる。なお、ここで、ノード１Ａにおける第３コスト、及び、ノード１Ｂにおける第３コストは、上述したコスト補正部２４（２４ａ，２４ｂ）において補正された通信コストであってもよい。ノード１Ｘは、無線信号を受信することによって、自身の隣接ノードとしてノード１Ａ及びノード１Ｂが存在することを認識する。

ステップＳ１２において、ノード１Ｘの中継ノード候補決定部２１ｘは、ノード１Ａ及びノード１Ｂを中継ノード候補として決定し、隣接ノードテーブル３２ｘを作成する。ここで、隣接ノードテーブル３２ｘは、図４に示すようにノード１Ａ及びノード１Ｂのそれぞれに対して作成される。

図４に示すように、ノード１Ａの隣接ノードテーブル３２ｘには、ステップＳ１１において受信した情報に基づいて、ノード１Ａの経路情報と、ノード１Ａからノード１Ｍまでの通信コスト（ノード１Ａにおける第３コスト）とが、格納される。なお、ノード１Ａからノード１Ｍまでの通信コスト（ノード１Ａにおける第３コスト）は、ノード１Ｘの第２コストとして格納される。

ノード１Ｂの隣接ノードテーブル３２ｘにも同様に、ステップＳ１１において受信したノード１Ｂの情報が格納される。

ステップＳ１３において、ノード１Ｘのコスト情報通信部１１ｘ，１２はｘ、ノード１Ａ及びノード１Ｂと無線信号を交換することによって、それぞれの第１コストを取得する。コスト情報通信部１１，１２において取得された第１コストは、それぞれ、隣接ノードテーブル３２ｘの第１コストを記憶する領域に格納される。

ステップＳ１４において、ノード１Ｘは、隣接ノードテーブル３２ｘに格納されたノード１Ａの第１コスト及び第２コストと、ノード１Ｂの第１コスト及び第２コストと、に基づいてそれぞれの第３コストを算出し、隣接ノードテーブル３２ｘに格納する。

ステップＳ１５において、ノード１Ｘの中継ノード決定部２２ｘは、隣接ノードテーブルに格納されたノード１Ａとノード１Ｂの第３コストに基づいて、中継ノードを決定する。中継ノード決定部２２ｘは、第３コストが最も小さい中継ノード候補を中継ノードとして決定する。ここでは、中継ノード決定部２２ｘは、ノード１Ａをノード１Ｘの中継ノードとして決定する。

ステップＳ１６において、ノード１Ｘの経路情報生成部２３ｘは、ステップＳ１５における中継ノード決定部２２ｘの決定に基づいて自身（ノード１Ｘ）の経路情報を作成する。経路情報生成部２３ｘにおいて作成された経路情報は、記憶部３０ｘのノードテーブル３１ｘに記憶される。

ステップＳ１７において、ステップＳ１６において作成されたノード１Ｘの経路情報は、ノード１Ａを介してノード１Ｍに送信される。これによって、ノード１Ａ及びノード１Ｍは、ノード１Ｘの経路情報を取得する。

ステップＳ１７においてノード１Ａがノード１Ｘの経路情報を取得すると、ステップＳ１８において、ノード１Ａのコスト補正部２４ａが自身の第３コストを補正する。コスト補正部２４ａによる補正は、上述したように、ノード１Ａの第３コストに所定の重み付け係数を掛け合わせることで算出される。本実施形態において、重み付け係数は、式（１）に自身の下位ノード数を代入することによって算出される。ノード１Ａのコスト補正部２４ａにおいて補正された第３コストは、自身（ノード１Ａ）からノード１Ｍまでの通信コスト（第３コスト）として、ノードテーブル３１ａに格納される。また、ノードテーブル３１ａに記憶された下位ノード数は１に更新される。

これによって、ノード１Ｘが隣接ノードとの通信経路を確立する処理が完了し、ノード１Ｘとノード１Ａとの通信経路が確立される。

（４）経路情報に基づいて情報を送信する通信処理
次に、上記のステップＳ１１からステップＳ１６において確立されたノード１Ｘの経路情報を利用して、ノード１Ｘからノード１Ｙに情報を送信する処理について説明する。図６は、経路情報に基づいて情報を送信する処理の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２１において、ノード１Ｘは、記憶部３０ｘに記憶されている自身の経路情報、又は、下位ノードの経路情報、にノード１Ｙまでの通信経路の情報が存在するか否かを判断する。

ステップＳ２１の判断の結果、ノード１Ｘが記憶部３０ｘに記憶している経路情報にはノード１Ｙまでの通信経路の情報が存在しない場合、ステップＳ２２において、ノード１Ｘは、ステップＳ１６において生成された自身の経路情報に従ってノード１Ａに情報を送信する。このとき、ノード１Ｘからノード１Ａまでの通信コストは３である。

なお、例えば、ステップＳ２１の判断の結果、ノード１Ｘが記憶部３０に記憶している経路情報にノード１Ｙまでの通信経路の情報を記憶している場合、ノード１Ｘは、ノード１Ｙまで経路情報に従って情報を送信する。

次に、ステップＳ２３において、情報を受信したノード１Ａは、記憶部３０ａに記憶されている自身の経路情報、又は、下位ノードの経路情報、にノード１Ｙまでの通信経路の情報が存在するか否かを判断する。

ここで、ノード１Ａは、自身の記憶している経路情報にノード１Ｙまでの経路が存在するため、ステップＳ２４において、ノード１Ｙまで経路情報に従ってノード１Ｃを介してノード１Ｙに情報を送信する。このとき、ノード１Ａからノード１Ｃまでの通信コストは３であって、ノード１Ｃからノード１Ｙまでの通信コストは３である。

以上によって、ノード１Ｘからノード１Ｙに情報を送信する通信処理が完了する。なお、この通信処理に要した通信コストは、９である。

（５）特徴
（５－１）
本開示に示すノード１は、マルチホップ通信を行うノード１である。本開示に示す通信システムは、マルチホップ通信を行う通信システムであって、本開示に示すノード１を備える。ノード１は、中継ノード決定部２２を備える。中継ノード決定部２２は、中継ノード候補から、実際に中継を行う中継ノードを決定する。中継ノード候補は、中継ノード候補からマスターノードまでの経路情報を有する。中継ノード決定部２２は、少なくとも中継ノード候補の下位ノード数が所定範囲にある場合、下位ノード数が多い方が少ない方よりも中継ノードに決定される確率が高くなるように、中継ノードを決定する。

また、本開示のノード１は、第１コスト、第２コスト、第３コストを取得するコスト取得部としてのコスト情報受信部・送信部１１，１２をさらに備える。第１コストは、ノードから中継ノード候補までのコストである。第２コストは、中継ノード候補の下位ノード数に基づいて調整されたコストである。また、第２コストは、中継ノード候補からマスターノードまでのコストである。第３コストは、第１コストと第２コストとに基づいて決められる、ノードからマスターノードまでのコストである。中継ノード決定部２２は、第３コストに基づいて中継ノードを決定する。

なお、第２コストは、中継ノード候補が記憶している中継ノード候補からマスターノードまでのコストに所定の重み付け係数を掛け合わせることによって調整されたコストである。重み付け係数は、中継ノード候補の下位ノード数が所定範囲にある場合、第２コストが小さくなる係数である。

本開示に示すノード１は、上述した特徴を備え、下位ノードの数に基づく重み付け係数によって中継ノードを選択する。これによって、ノード１は、下位ノード数が多い方が少ない方よりも中継ノードに決定される確率が高くなるように、中継ノードを決定することが可能であって、宛先のノードまでに中継するノードの数を抑制することに寄与する。そのため、ノード１を備える通信システム１００において通信処理を完了するまでに要する通信コストを抑制することが可能である。

（５－２）
本開示に示すノード１は、経路情報生成部２３と、経路情報受信部１３と、経路情報送信部１４と、をさらに備える。経路情報生成部２３は、ノード１から、中継ノードを介して、マスターノードまでの経路情報を生成する。経路情報受信部１３は、ノード１の下位ノードからマスターノードまでの経路情報を、下位ノードから受信する。経路情報送信部１４は、経路情報生成部２３において生成した経路情報と、受信部１１において受信した経路情報と、を中継ノードに送信する。中継ノード候補の下位ノード数は、中継ノード候補が受信した経路情報の数に基づいて決められる。

これによって、ノード１は、中継ノード候補の下位ノード数を決定することが可能であり、下位ノード数に基づいて中継ノードを選択することが可能である。

（５－３）
本開示に示すノード１の中継ノード決定部２２は、中継ノード候補の下位ノード数が所定範囲でない場合、中継ノードに決定される確率が低くなるように、中継ノードを決定する。

本開示に示すノード１のコスト補正部２４は式（１）に基づく重み付け係数によって、第２コストを補正する。式（１）は、中継ノード候補の下位ノード数が所定範囲にある場合、第２コストが小さくなる重み付け係数を算出する関数である。一方で、式（１）は、中継ノード候補の下位ノード数が所定範囲でない場合、第２コストが大きくなる重み付け係数を算出する関数である。中継ノード決定部２２は、コスト補正部２４によって補正された第２コストに基づいて算出された第３コストを利用して中継ノードを決定する。

これによって、ノード１は、下位ノード数が所定範囲にない場合、中継ノードに決定される確率が低くなるように中継ノードを決定することによって、特定の中継ノード候補への負荷の集中を抑制することに寄与する。

（５－４）
本開示に示す通信方法は、マルチホップ通信を行う通信システム１００の通信方法である。通信方法は、中継ノード決定ステップＳ１５を備える。中継ノード決定ステップＳ１５は、マスターノードまでの経路情報を有する中継ノード候補から、実際に中継を行う中継ノードを決定する。また、中継ノード決定ステップＳ１５は、少なくとも中継ノード候補の下位ノード数が所定範囲にある場合、中継ノード候補の下位ノード数が多いほうが少ないよりも中継ノードに決定される確率が高くなるように中継ノードを決定する。

通信システム１００は、上述したノード１を用いて通信処理を行うことによって、上記の通信方法を実現することが可能である。この方法によって、ノード１は、下位ノード数が多い方が少ない方よりも中継ノードに決定される確率が高くなるように、中継ノードを決定することが可能であって、宛先のノードまでに中継するノードの数を抑制することに寄与する。そのため、ノード１を備える通信システム１００において通信処理を完了するまでに要する通信コストを抑制することが可能である。

（６）変形例
（６－１）
本開示に示すノード１の中継ノード決定部２２は、第３コストが同じ中継ノード候補が複数ある場合、第２コストが最も小さくなる中継ノード候補を中継ノードとして決定してもよい。

第３コストが同じ中継ノード候補が複数ある場合、第２コストが小さい中継ノード候補を中継することで、宛先ノードまでに中継するノードの数を抑制することに寄与する。これによって、効率よく通信を行う事が可能である。

（６－２）
本開示に示すノード１の中継ノード決定部２２は、中継ノード候補の通信頻度が所定の閾値以上の場合、中継ノードに決定される確率が低くなるように、中継ノードを決定する。

具体的に、本開示に示すノード１は、所定の重み付け係数を用いて、通信頻度が所定の閾値以上の場合、中継ノードに決定される確率が低くなるように中継ノードを決定してもよい。

これによって、ノード１は、特定の中継ノード候補への負荷の集中を抑制することに寄与することが可能である。

（６－３）
本開示に示す通信システム１００に含まれるノードは、説明の便宜上、すべてノード１である。しかし、通信システム１００は、その一部にノード１とは異なる特徴を有するノードを含んでいてもよい。例えば、通信システム１００は、その一部にノード２を含んでいてもよい。

（６－４）
本開示に示す通信システム１００はマルチホップ通信を行う通信システムであるが、通信システム１００はこれ以外の通信方法を兼ね備えていてもよい。例えば、ノード１は、電力線通信等の有線による通信手段を兼ね備えていてもよい。

（６－５）
上述した通信経路を確立する処理では、中継ノード決定部２２は、通信コスト（第３コスト）に基づいて中継ノードを決定しているが、中継ノード決定部２２は、少なくとも中継ノード候補の通信頻度予測値が所定範囲にある場合、通信頻度予測値が高い方が低い方よりも中継ノードに決定される確率が高くなるように、中継ノードを決定してもよい。また、中継ノード決定部２２は、少なくとも中継ノード候補の通信頻度実績値が所定範囲にある場合、通信頻度実績値が高い方が低い方よりも中継ノードに決定される確率が高くなるように、中継ノードを決定してもよい。

ここで、処理部２０は、通信頻度予測値、又は、通信頻度実績に値所定の重み付け係数を掛け合わせることによって、中継ノード候補の通信頻度予測値が所定範囲にない場合に中継ノードに決定される確率が低くなるように補正する処理を行ってもよい。

これによって、特定の中継ノード候補への負荷の集中を抑制することに寄与することが可能である。

（６－６）
さらに、本開示に示すノード１は、中継ノードに決定される優先順位に関する情報を含む。

優先順位に関する情報には、ノード情報、通信頻度に関する情報、又は、第３コスト、等に基づいて決定された情報であって、中継ノード決定部２２は、優先順位に関する情報に基づいて中継ノードを決定してもよい。

例えば、マスターノードの優先順位を最も高く設定することが可能である。また、例えば、ノード１と同一系統の他のノードであって、他のノードの識別情報がノード１の親機であって、他のノードが中継ノード候補に含まれる場合、他のノードの優先順位を高く設定してもよい。

このように、優先順位を設定することによって、中継ノード決定部２２が優先順位に基づいて中継ノードに決定することが可能になる。

（７）
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１ノード
１１，１２コスト取得部
１３経路情報受信部
１４経路情報送信部
２２中継ノード決定部
２３経路情報生成部
１００通信システム
Ｓ１５決定ステップ

ＩＴＵ－ＴＧ．９９０５（２０１３）ａｍｅｎｄｍｅｎｔ１

Claims

マルチホップ通信を行うノード（１）であって、
マスターノードまでの経路情報を有する中継ノード候補から、実際に中継を行う中継ノードを決定する中継ノード決定部（２２）を備え、
前記中継ノード決定部（２２）は、少なくとも前記中継ノード候補の通信頻度が所定範囲にある場合、前記通信頻度が多い方が少ない方よりも前記中継ノードに決定される確率が高くなるように、前記中継ノードを決定し、
前記通信頻度は、前記中継ノード候補の下位ノード数、前記中継ノード候補の通信頻度予測値、又は前記中継ノード候補の通信頻度実績値に基づいて決定され、
前記中継ノード決定部（２２）は、
少なくとも前記中継ノード候補の前記下位ノード数が所定範囲にある場合、前記下位ノード数が多い方が少ない方よりも前記中継ノードに決定される確率が高くなるように、前記中継ノードを決定し、
少なくとも前記中継ノード候補の前記通信頻度予測値が所定範囲にある場合、前記通信頻度予測値が高い方が低い方よりも前記中継ノードに決定される確率が高くなるように、前記中継ノードを決定し、
少なくとも前記中継ノード候補の前記通信頻度実績値が所定範囲にある場合、前記通信頻度実績値が高い方が低い方よりも前記中継ノードに決定される確率が高くなるように、前記中継ノードを決定する、
ノード（１）。
第１コスト、第２コスト、第３コストを取得するコスト取得部（１１，１２）を備え、
前記第１コストは、前記ノードから前記中継ノード候補までのコストであって、
前記第２コストは、前記中継ノード候補の前記下位ノード数に基づいて調整された、前記中継ノード候補から前記マスターノードまでのコストであって、
前記第３コストは、前記第１コストと前記第２コストとに基づいて決められる、前記ノード（１）から前記マスターノードまでのコストであって、
前記中継ノード決定部（２２）は、前記第３コストに基づいて前記中継ノードを決定する、
請求項１に記載のノード（１）。
前記第２コストは、前記中継ノード候補が記憶している前記中継ノード候補から前記マスターノードまでのコストに所定の重み付け係数を掛け合わせたコストであって、
前記重み付け係数は、前記中継ノード候補の前記下位ノード数が所定範囲にある場合、前記第２コストが小さくなる係数である、
請求項２に記載のノード（１）。
前記中継ノード決定部（２２）は、前記第３コストが同じ前記中継ノード候補が複数ある場合、前記第２コストが最も小さくなる前記中継ノード候補を前記中継ノードとして決定する、
請求項２又は３に記載のノード（１）。
前記ノード（１）から、前記中継ノードを介して、前記マスターノードまでの前記経路情報を生成する経路情報生成部（２３）と、
前記ノード（１）の下位ノードから前記マスターノードまでの前記経路情報を、前記下位ノードから受信する経路情報受信部（１３）と、
前記経路情報生成部（２３）において生成した前記経路情報と、前記経路情報受信部（１３）において受信した前記経路情報と、を前記中継ノードに送信する経路情報送信部（１４）と、
をさらに備え、
前記中継ノード候補の前記下位ノード数は、前記中継ノード候補が受信した前記経路情報の数に基づいて決められる、
請求項１から４のいずれかに記載のノード（１）。
前記中継ノード決定部（２２）は、前記中継ノード候補の前記下位ノード数が所定範囲にない場合、前記中継ノードに決定される確率が低くなるように、前記中継ノードを決定する、
請求項１から５のいずれかに記載のノード（１）。
前記ノード（１）には、ノード情報が設定され、
前記ノード情報は、少なくとも、前記ノード（１）の識別情報と、前記ノード（１）が属する系統識別情報と、前記ノード（１）の種別情報と、を含む、
請求項１に記載のノード（１）。
前記中継ノード候補は、前記中継ノード候補が前記中継ノードに決定される優先順位に関する情報を含む、
請求項１又は７に記載のノード（１）。
前記中継ノード決定部（２２）は、
前記ノード（１）と同一系統の他のノードであって、前記他のノードの識別情報が前記ノード（１）の親機である前記他のノードが前記中継ノード候補に含まれる場合、その前記他のノードを優先して前記中継ノードに決定する、
請求項１、７又は８に記載のノード（１）。
前記中継ノード決定部は、
前記ノード（１）と同一系統の他のノードであって、前記他のノードの識別情報が前記ノード（１）の親機である前記他のノードが前記中継ノード候補に含まれる場合、最も優先順位が高い同一系統の前記マスターノード以外の前記中継ノード候補を優先して前記中継ノードに決定する、
請求項１、７から９のいずれかに記載のノード（１）。
前記中継ノード決定部（２２）は、
前記ノードと同一系統の前記ノードが、前記中継ノード候補に含まれない場合、前記中継ノード候補の優先順位に基づいて中継ノードを決定する、
請求項１、７から１０のいずれかに記載のノード（１）。
前記ノード（１）は、空調機の室外機または室内機である、
請求項１、７から１１のいずれかに記載のノード（１）。
前記通信頻度実績値は、前記中継ノード候補の信号発信頻度に基づいて決定される、
請求項１、７から１２のいずれかに記載のノード（１）。
前記中継ノード決定部（２２）は、前記中継ノード候補の通信頻度が所定の閾値以上の場合、前記中継ノードに決定される確率が低くなるように、前記中継ノードを決定する、
請求項１から１３のいずれかに記載のノード（１）。
マルチホップ通信を行う通信システム（１００）であって、
請求項１から１４のいずれかに記載のノード（１）を備える、
通信システム（１００）。
マルチホップ通信を行う通信システム（１００）の通信方法であって、
マスターノードまでの経路情報を有する中継ノード候補から、実際に中継を行う中継ノードを決定する中継ノード決定ステップ（Ｓ１５）を備え、
前記中継ノード決定ステップ（Ｓ１５）は、少なくとも前記中継ノード候補の下位ノード数が所定範囲にある場合、前記中継ノード候補の前記下位ノード数が多い方が少ない方よりも前記中継ノードに決定される確率が高くなるように前記中継ノードを決定する、
通信方法。