WO2015099142A1 - 無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

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。 実施形態によれば、無線通信装置は、複数の無線通信装置を有する無線通信システムに適用可能である。無線通信装置は、無線部と、記憶部と、通信制御部と、応答確認部と、時間割修正部とを具備する。無線部は、他の無線通信装置との間で無線信号を送受信する通信タスクを実行する。記憶部は、通信タスクの実行を許可する時間を示す時間割情報を記憶する。通信制御部は、時間割情報に基づき通信タスクの実行を制御する。応答確認部は、他の無線通信装置からの受信応答を確認する。時間割修正部は、応答確認部の受信応答の結果に基づいて、時間割情報を修正する。

Description

無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法

　本発明の実施形態は、一定の周期内での所定時間において一又は複数の他の無線通信装置と無線通信する、無線通信装置、無線通信システム、及び無線通信方法に関する。

　無線通信装置同士が直接通信するだけでなく、他の無線通信装置を経由することで、より広い範囲の無線通信装置と通信出来るマルチホップ無線ネットワークが知られている。マルチホップ無線ネットワークにおいて、個々の無線通信装置が独自のタイミングで無線送信を行う場合、送信タイミングが偶然一致すると通信の衝突が生じる。通信の衝突が起こるとデータが正常に送受信されず、データの再送が必要となる。この通信の衝突を防ぐための技術として、時間割同期通信方式が知られている。

　時間割同期通信方式は、通信に参加する無線通信装置同士が、事前に取り決めた時間においてのみ送信または受信を行う方式である。この方式によれば、同じネットワーク内の無線通信装置同士の通信衝突を避ける事が可能となり、これにより、通信衝突時の再送に伴う突発的な通信所要時間の延長を抑える事が出来る。

　時間割同期通信方式は、データの更新周期に制約がある制御システム用の無線ネットワークなどの分野で、適用されてきている。

　時間割同期通信方式の一例として、特許文献１がある。特許文献１は、固定長の割当て時間に送受信タイミングを合わせて通信を行うことで、無線通信装置間で衝突の無い同期通信を可能にする技術を開示する。

　故障や通信不良による障害に対する経路切替方式の一例として、特許文献２がある。特許文献２は、無線装置の故障時や無線通信障害時に経路を切り替えてデータ欠落を防ぐ技術を開示する。

　また、ネットワークへの機器追加時に関する参加制御方式の一例として、特許文献３がある。特許文献３は、新規端末のネットワーク加入時に、処理負荷と通信消費電力を低減する技術を開示する。

特開２０１１－１７６８８８号公報 特開２００５－３５４６２６号公報 特開２００５－８０２３５号公報

　時間割同期通信方式のネットワーク全体で使用可能な無線チャネル（無線通信帯域）が一つの帯域に限定される場合、一つのマルチホップ無線ネットワーク全体では一つの時間割を共用する必要がある。この条件下でマルチホップ無線ネットワークの時間割が一周する総所要時間（１周期時間と称す）は、「１周期時間＝ネットワークの全ての通信タスク数×割当て用単位時間」で求められる。ネットワーク上の通信データは１周期時間ごとに更新されるので、データ更新周期＝１周期時間となる。

　時間割同期通信方式を採用するシステムの多くは、個々の無線通信装置が持つデータを、一定の制限時間（最大更新周期）内に、他装置に伝達し終える事を目的とする。これを達成するために、故障や電波干渉などによる通信異常時においても、異常発生前の最終通信から復旧後の最初の通信間の時間（異常時最大更新周期）を一定の制限時間に収められる仕組みが求められる。よってこの種のシステムに備えられる通信装置は、自らに故障の無い限り、一定時間内に通信を復旧させる能力を求められる。

　通信異常時には通信経路を切り替えることで通信断を解消する技術が知られている、しかし、既存の技術では、経路切替の完了時間を保証することが出来ない。

　時間割同期通信方式のシステムに新しい装置を追加する際にも、既存の通信装置は通信を停止せずに、装置追加前の最終通信から機器追加後の最初の通信間の時間、及び機器追加後の通信周期が一定の制限時間（追加時最大更新周期）に収められる仕組みが求められる。

　新規端末をシステムに追加する際に、システム全体の通信を停止させずに、また特定の端末における通信制御の為の処理負荷を少なくネットワークを再構築する技術が知られている。しかし既存の技術には、ネットワーク再構築後に定時間性を維持することが出来ないという課題がある。

　目的は、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できるようにし、これにより、無線通信装置の故障や通信不良時であっても、通信を停止する事なく、最大更新周期を一定の制限時間に収めることができる無線通信装置、無線通信システム、及び無線通信方法を提供することにある。

　実施形態によれば、無線通信装置は、複数の無線通信装置を有する無線通信システムに適用可能である。無線通信装置は、無線部と、記憶部と、通信制御部と、応答確認部と、時間割修正部とを具備する。無線部は、他の無線通信装置との間で無線信号を送受信する通信タスクを実行する。記憶部は、通信タスクの実行を許可する時間を示す時間割情報を記憶する。通信制御部は、時間割情報に基づき通信タスクの実行を制御する。応答確認部は、他の無線通信装置からの受信応答を確認する。時間割修正部は、応答確認部の受信応答の結果に基づいて、時間割情報を修正する。

図１は、第１実施形態に係る無線通信システムの一例を示す図である。 図２は、外部システムのネットワーク構成の一例を示す図である。 図３は、無線通信装置の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、無線通信装置（主装置）の一例を示す機能ブロック図である。 図５は、時間割情報の一例を示す図である。 図６は、図５に示される時間割情報に迂回ノードを追加した例を示す図である。 図７は、下り方向をブロードキャスト通信するケースにおける時間割情報の一例を示す図である。 図８は、第２実施形態に係る無線通信装置の受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図９は、第２実施形態に係る無線通信装置の送信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１０は、第２実施形態に係る経路切替処理の一例を示す図である。 図１１は、第２実施形態に係るメンテナンス端末に表示される設定画面の一例を示す図である。 図１２は、第３実施形態に係る無線通信装置の時間割修正部の作用の一例を示すフローチャートである。 図１３は、第３実施形態に係るメンテナンス端末に表示される結果画面の一例を示す図である。 図１４は、第４実施形態に係る経路切替処理の一例を示す図である。

　以下、図面を参照しながら本実施形態に係る無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法を説明する。

　（第１実施形態）　
　図１は、第１実施形態に係る無線通信装置を有する無線通信システムの一例を示す図である。この無線通信システムにおいて、複数の無線通信装置Ａ～Ｊによるマルチホップ型の無線ネットワーク（マルチホップ無線ネットワーク）が構築される。この無線通信システムは、この無線ネットワーク外の要素としての、外部ネットワーク３０、外部ネットワーク３０を経由して無線ネットワークと接続される外部システム４０、および、無線ネットワークの動作設定を行うメンテナンス端末６０、を備える。外部ネットワーク３０は、主装置として動作する無線通信装置１０Ａを介して本システムと接続される。

　図１に示すように、各無線通信装置は、互いの電波到達範囲内に存在する無線通信装置同士で、自律的に無線通信経路を構築する。ここでは、無線通信装置Ｂ～Ｊは、無線通信装置１０（後述する）であるとする。無線通信装置Ａは、無線通信装置１０Ａ（後述する）であり主装置として機能するとする。

　無線通信装置Ａを中心とするツリー型トポロジーが、図１に示される。このほかにも、各無線通信装置Ａ～Ｊが複数の通信経路で互いに接続されたメッシュ型トポロジーを適用することができる。

　図２は、外部システム４０と無線通信システムとのネットワーク構成の一例を示す。図２に示されるように、外部システム４０は１つ以上の制御装置を含むことができる。マルチホップ無線ネットワークは、例えば、社会インフラ分野の制御システム用途に用いることができる。

　例えば、センサやモータなどの入出力装置が、各無線通信装置Ａ～Ｊに接続される。

　例えば、外部システム４０の各制御装置は、外部ネットワーク３０を経由して無線通信装置Ａ～Ｊからセンサ情報を収集する。各制御装置は、収集されたセンサ情報に基づいて、モータなどを制御するための制御信号を、外部ネットワーク３０を経由して無線通信装置Ａ～Ｊに送信することができる。

　図３は、無線通信装置１０の一例を示す機能ブロック図である。無線通信装置１０は、無線部１１と、制御部１２と、時間割記憶部１３と、計時部１４と、アンテナ部１５とを有する。マルチホップ型の無線ネットワークを自律的に構築する無線ネットワーク構築機能は、制御部１２に内包されている構成としても良いし、無線通信装置１０内の他の箇所に備わる構成としても良い。

　無線部１１は、アンテナ部１５を介して、自装置の電波到達範囲内に存在する他の無線通信装置との間で無線信号を送受信する。時間割記憶部１３は、無線信号の通信タスクの実行タイミング（時間）を示す時間割情報を記憶する。

　時間割情報は、このシステムに属する無線通信装置Ａ～Ｊの間で共用される。つまり、マルチホップ無線ネットワーク内の全ての無線通信装置は、共通の時間割情報を保有する。

　計時部１４は、システム全体で用いられる共通のクロックに基づいて、無線信号の通信タスクの実行タイミングの制御に用いられ基準時間を生成する。基準時間は、このシステムに属する無線通信装置Ａ～Ｊの間で同期しているものとする。

　制御部１２は、通信制御部１２１と、時間割修正部１２３と、応答確認部１２５とを含む。通信制御部１２１は、上記時間割情報に登録された全ての通信タスクの実施に必要な１周期時間を管理し、自身に割り当てられていた時間を利用して定周期送信を行う。

　応答確認部１２５は、無線通信経路上で自装置と隣接する無線通信装置（隣接装置）との通信状態を確認するために、無線通信装置間で通信を行い、隣接装置の情報を取得する。

　時間割修正部１２３は、応答確認部１２５で取得された隣接装置の情報に基づいて、隣接装置の通信タスクを、時間割情報中の空き時間に割当て、時間割情報を修正する。

　図４は、主装置として機能する無線通信装置１０Ａの一例を示す機能ブロック図である。無線通信装置１０Ａは、時間調停手順を主導する装置として機能する。また無線通信装置１０Ａは、外部ネットワーク３０と無線ネットワークとの接続ゲートウェイ装置としても機能する。

　無線通信装置１０Ａは、無線部１１と、制御部１２と、時間割記憶部１３と、計時部１４と、アンテナ部１５とに加えて、外部ネットワーク部１７を有する。外部ネットワーク部１７は、無線ネットワークと外部ネットワーク３０との間の接続インタフェースである。外部ネットワーク部１７を有する無線通信装置１０Ａは、無線ネットワークと外部システムとの間でのデータ送受信を仲介するゲートウェイとしても機能する。

　無線通信装置１０Ａの制御部１２は、通信制御部１２１と、時間割修正部１２３と、応答確認部１２５とに加えて、設定受付部１２６を含む。設定受付部１２６は、メンテナンス端末６０等から、最大更新周期等の設定を受け付ける。最大更新周期の設定は、時間割情報に登録された全ての通信タスクの実施に必要な１周期時間の制約条件を示す。

　次に、このように構成される無線通信システムの時間調停手順について説明する。無線通信装置１０、１０Ａは、無線通信装置間で共用される時間割情報上に、各無線通信装置の通信タスクを埋め込む時間調停手順により、通信衝突の無い無線通信を行う。

　図５は、時間割情報の一例を示す図である。時間割情報５０は、本システムに属する無線通信装置１０、１０Ａにより共用される、通信タスクの実行タイミングを示す。個々の通信タスクは、時間割情報５０中の時間５１でそれぞれ実施される。別々の時間５１に割当られた通信タスクは、送信時間が独立しているので、互いの無線通信に影響を与えない。

　ここで、時間５１の「時間」とは、例えばタイムスロット、または時間帯などの、所定長さの期間に相当する。

　また、各無線通信装置１０、１０Ａは、無線ネットワーク構築機能により構築された無線通信経路を、無線ネットワーク構築機能の無線通信装置間通信により、時間調停が実施される前に把握する。主装置として機能する無線通信装置１０Ａは、無線ネットワーク中の全ての無線経路を把握している。

　例えば、図１において、無線通信装置Ａは、無線通信装置Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥのそれぞれと自らが無線通信可能である事を把握している。また無線通信装置Ａは、また無線通信装置Ｃの先に無線通信装置Ｇ、Ｈが接続され、さらに無線通信装置Ｇの先に無線通信装置Ｊが接続されている事を把握している。

　時間調停手順においては、先ず、主装置として動作する無線通信装置Ａが、時間割情報５０に対する時間５１の割当てを実施する。無線通信装置１０Ａの時間割修正部１２３は、自装置との無線通信経路を有する無線通信装置（図１の場合無線通信装置Ｂ～Ｊ）との通信タスクを、時間割情報中の未割当の時間に割当てていく。

　例えば、割当順は、無線通信装置Ａからの送信データが無線ネットワークの末端装置に伝達される下り方向では、無線通信装置Ａに経路上近い装置から順に登録される。各無線通信装置から無線通信装置Ａにデータが上がってくる上り方向では、無線通信装置Ａから経路上遠い装置から順から登録される。

　このようにすることで、各ノード間でデータをバケツリレーのように転送する無線通信システムでは、無線通信装置Ａに近いノードから順に時間が割り当てられていれば、無線通信装置Ａからの下りの（ダウンリンクの）データは、バケツリレーのように無線ネットワークの末端までスムーズに転送される。

　無線通信装置Ａに向かう上りの（アップリンクの）データは、無線通信装置Ａから遠いノードから順に時間が割り当てられていれば、無線ネットワークの末端から無線通信装置Ａまで、バケツリレーのようにスムーズに転送される。

　図５は、特に無線通信装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｇの関係に注目して、未割当の時間に、全ての無線通信装置に関する上り方向および下り方向の通信タスクを割当て終わった状態を示す。

　無線通信装置Ａは、さらに、時間割情報５０の各時間５１に対して、迂回経路に関する情報としての迂回ノード情報を割り当てる。図１に示される例では、装置Ｇから装置Ａへの経路において、装置Ｂと装置Ｃは電波到達範囲上、共に装置Ａと装置Ｇとの送受信が可能な位置にあり、共に通信経路上の上位装置が装置Ａ、下位装置が装置Ｇとなっている。このように、上位装置と下位装置とが共通する装置どうしは、通信に何らかの不具合が生じた場合の迂回ノードとして時間割情報５０に登録されることが可能な関係にある。

　図６に示されるように、無線通信装置Ａは、各時間５１に対して、その時間が下り方向通信用であれば、送信元装置の迂回ノードの関係にある装置の番号を迂回ノード情報として時間割情報５０に登録する。また無線通信装置Ａは、各時間５１に対して、その時間が上り方向通信用であれば、送信先装置の迂回ノードの関係にある装置の番号を、迂回ノード情報として時間割情報５０に登録する。

　例えば、図６における送信元＝Ｃ、送信先＝Ｇの時間には、迂回ノードとしてＢが登録されている。これは、この時間が下り方向通信であり、送信元装置Ｃと装置Ｂは、共に共通する上位装置Ａおよび下位装置Ｇを持つので、ＡからＧへの通信経路において装置Ｃが不通となった場合でも、装置Ｂを経由すればＡからＧへのデータ伝送が可能である事を意味する。

　なお、時間割情報５０への登録については、各通信が１対１通信ではなく、単一の送信元装置から電波到達範囲にある複数のノードへのブロードキャスト送信も可能とする。図７は、図１に示される構成において、下り方向通信をブロードキャスト通信とする場合の無線通信装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｇに関する時間割情報の例を示す。

　図７において、送信先＝０ｘＦＦＦＦの時間５１がブロードキャスト送信を表す。例えば、図７において、無線通信装置Ａから下り方向通信で、２段目のブロードキャスト送信をするのは無線通信装置Ｃの役割である。しかし無線通信装置Ｃが壊れた場合には、無線通信装置Ｂがブロードキャスト発行を行う。

　主装置として機能する無線通信装置１０Ａは、全ての通信タスクおよび迂回ノード情報の割当を終えると、自装置との無線通信経路を有する全ての無線通信装置に、時間割情報を伝達する。各無線通信装置１０および無線通信装置１０Ａは、一定の周期（以下、定周期と称する）でなされる定周期通信の開始後、時間割情報に記載された時間に、自らに関連する通信タスクが登録されていると、関連する送受信処理を行う。

　以上述べたように、第１実施形態によれば、マルチホップ無線ネットワークにおいて、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できるようになる。さらに迂回ノード情報を登録しておくことで、通信に何らかの不具合が生じた場合でも、迂回経路を経由することで確実にデータ伝送が行える無線通信システムを実現することが出来る。

　（第２実施形態）
　第２実施形態に係る無線通信システムは、通信経路上の中継点にある無線通信装置の故障や通信不良時にも、システム全体の定周期通信を継続するための、定時間内での経路切替機能を有する。なお第２実施形態においても、第１実施形態で説明したように、時間割情報に予め迂回ノードが登録されているものとする。

　各無線通信装置は、自身の受信動作時に、送信元装置の異常を検出する。図８は、無線通信装置１０、１０Ａにおける受信処理手順のフローチャートを示す。各無線通信装置は、受信データの読み込みを行うと（ステップＳ１１）、時間割情報の時間割通りの送信元から時間内に受信されたかどうかを判定する（ステップＳ１２）。正しく受信されていなければ（ステップＳ１２でＹｅｓ）、無線通信装置は、時間割の送信元の異常を自装置の時間割記憶部１３に登録する（ステップＳ１３）。

　図９は、無線通信装置１０、１０Ａにおける送信処理手順のフローチャートを示す。各無線通信装置は、時間割情報を参照し、自身の送信タスクの登録された時間に、送信処理を行う。その際、無線通信装置は、送信先装置が正常かどうかを判定し（ステップＳ２１）、正常であれば（ステップＳ２１でＹｅｓ）、時間割情報に従って送信先を設定し（ステップＳ２２）、送信処理を行う（ステップＳ２３）。

　一方、上記受信処理において送信先装置に異常が登録されていた場合、無線通信装置は、時間割情報において当該時間の迂回ノード情報をチェックし、迂回経路の有無を判定する（ステップＳ２４）。

　ここで、迂回ノード情報が登録されている（例えば、図６の迂回ノード情報に「０」以外が登録されている）場合、無線通信装置は、送信先装置を時間に登録された迂回ノードに変更して設定し（ステップＳ２５）、送信処理を行う（ステップＳ２３）。

　図１０に、一例として、図６に示す時間割情報５０における定周期通信中に、装置Ｃに故障が起きた際の経路切替処理の流れ（装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｇ以外の時間割は省略）を示す。ここでは、時間番号００～０５までの６つの時間を１周期とする定周期通信を行うものとする。

　２周期目の時間番号０５において、装置Ａは装置Ｃから正常な受信が無い事を把握し、装置Ｃの故障を検出する。すると装置Ａは、次の３周期目の装置Ｃを送信先装置とする時間（時間番号０１）に、本来装置Ｃに対する送信を装置Ｂに対して行う。さらに、装置Ｂは、その時間に、時間割通りでない送信元から受信があった事で、本来の送信先であった装置Ｃの故障を検出する。装置Ｂは、次の装置Ｃから装置Ｇへの送信時間（時間番号０２）に、装置Ｃの代わりに装置Ｇへの送信を行う。装置Ｇは、その時間に、時間割通りでない送信元Ｂから受信があった事で、本来の送信先であった装置Ｃの故障を検出する。このようにして装置Ｃの故障が経路上の全ノードに伝達され、経路切替が完了する。

　図１０に示すように、装置Ｇの保有データは、１周期目にＧ→Ｃ→Ａの経路で装置Ａに伝達される。装置Ｃが故障する２周期目には、装置Ｇのデータは装置Ａに到達せずに、定周期通信に失敗するが、３周期目にはＧ→Ｂ→Ａの経路で再び装置Ａに伝達される。よって前述の異常時最大更新周期は２周期となる。

　以上述べたように、第２実施形態によれば、通信経路上の中継点にある無線通信装置の故障や通信不良時においても、通信経路切替えに伴う通信停止時間を定周期伝送２周期分に収めることができる無線通信システムを実現出来る。

　（第３実施形態）　
　第３実施形態では、主装置として動作する無線通信装置１０Ａが無線ネットワーク外のメンテナンス端末６０に動作設定機能を提供する。無線通信装置１０Ａは、図４に示すように、設定受付部１２６を有しており、無線ネットワーク外のメンテナンス端末６０から異常時最大更新周期の設定を受け付ける。

　無線通信装置１０Ａは、外部ネットワーク部１７により外部ネットワーク３０を介してメンテナンス端末６０に接続される。設定受付部１２６は、メンテナンス端末６０に対し無線通信装置１０Ａの動作設定機能を提供する。動作設定機能と、第２実施形態で述べた一定時間内の経路切替機能とにより、ユーザが設定した異常時最大更新周期を超えない範囲で、本システムは無線通信装置の故障や通信不良時にも、システム全体の定周期通信を継続することが可能になる。

　設定受付部１２６は、具体的にはＨＴＴＰｄ（Ｗｅｂサーバ）やそれに類する機能として実装される。設定受付部１２６は、メンテナンス端末６０からの要求に応じて、無線通信装置１０Ａおよび無線ネットワーク全体に関する情報をメンテナンス端末６０に送信する。設定受付部１２６は、メンテナンス端末６０からの操作に連動した無線通信装置１０Ａに対する動作設定を行う。

　図１１は、設定受付部１２６からの情報を受けてメンテナンス端末６０に表示される、無線通信装置１０Ａおよび無線ネットワーク全体に関する設定画面を示す。

　図１１に示される設定画面は、最大更新周期および異常時最大更新周期に関する設定入力欄６０１を有する。本システムのユーザは、設定入力欄６０１から、本システムに属する無線通信装置１０Ａおよび無線通信装置１０に対する、システムが正常稼働している状態での最大更新周期、および、システム内の無線通信装置の故障時を含めた異常時最大更新周期を設定する事が出来る。

　最大更新周期は、無線通信装置１０、１０Ａの一台一台に着目した場合、定周期通信時における、ある装置の前回のデータ送信（あるいは受信）から、最新のデータ送信（あるいは受信）に要する総所要時間である。

　異常時最大更新周期は、通信異常などのケースを含む最大更新周期であり、システムに故障が発生する直前のある装置の最終データ送信（あるいは受信）から、定周期通信が回復して最初のデータ送信（あるいは受信）に要する最大所要時間を意味する。

　なお、第３の実施形態において、無線通信装置１０、１０Ａの時間割修正部１２３は、時間割情報の総所要時間が最大更新周期を上回るか否かを判定する。また、無線通信装置１０、１０Ａの時間割修正部１２３は、通信タスクの置き換えに要する時間を含む最大所要時間が異常時最大更新周期を上回るか否かを判定する。

　図１２に示すように、第３実施形態における各無線通信装置は、受信データの読み込みを行うと（ステップＳ３１）、時間割情報の時間割通りの送信元から時間内に受信されたかどうかを判定する（ステップＳ３２）。正しく受信されていないのであれば（ステップＳ３２でＮｏ）、無線通信装置は、異常時最大更新周期の計算値が設定値を超過しないかどうかを判定する（ステップＳ３３）。

　異常時最大更新周期の計算値が設定値を超過する場合には、無線通信装置は、時間割の送信元の異常を自装置の時間割記憶部１３に登録する（ステップＳ３４）。

　すなわち、無線通信装置１０、１０Ａの時間割修正部１２３は、経路切替処理における送信元異常の判定を、第２実施形態のように当該周期の当該時間１回の異常受信（時間に設定された送信元によらない受信あるいは受信失敗）だけで、登録するのではない。

　第３実施形態では、時間割修正部１２３は、同じ送信元からの受信失敗により予測される最大更新周期が異常時最大更新周期－１周期を超過しない範囲内において、当該周期の当該時間に異常受信が発生しても送信元異常の登録を行わないという判定を行う。ここで、最大更新周期とは、最後に受信に成功してから、今周期で仮に異常登録を行ったとして、次周期に経路切替が完了し受信に成功するまでの予想所要時間を意味する。

　つまり、第３実施形態における時間割修正部１２３は、予測される最大周期が異常時最大更新周期以下の範囲で、無線通信装置の通信異常判定に用いる通信周期数を延長する。

　以上述べたように、第３実施形態によれば、システムに異常時最大更新周期の制約が存在する場合にも、受信異常の発生から経路切替に伴う通信復旧までの所要周期時間が異常時最大更新周期を上回るまで、無線通信装置は通信異常判定を行わない。このようにすることで、一時的に通信異常が発生した装置がすぐに通信復旧した場合、経路切替を行わずに復旧後すぐに、当該装置は定周期通信に参加することが可能となる。

　これにより、最大更新周期の制約が存在するマルチホップ無線ネットワークにおいて、ユーザの異常時最大更新周期の制約に違反する事なく、短時間の通信異常に関しては異常復旧後１周期以内に定周期通信を再開できる無線通信システムを提供することが可能となる。

　また、この第３実施形態の無線通信装置１０Ａの設定受付部１２６は、図１３に示すように、ユーザが設定した最大更新周期および異常時最大更新周期と、時間割修正部１２３によって計算された異常時最大更新周期（計算値）、装置台数、１台あたりの伝送時間、正常時更新周期（計算値）、および、異常判定に要する通信周期数を、メンテナンス端末６０に送信する機能を有する。これらの情報は、結果画面に表示される。

　これにより、ユーザは、設定した最大更新周期に対し、システムの算出した更新周期が設定値の条件を下回っているか、条件を超過しているか、また異常判定に要する通信周期数などの情報を確認する事が出来る。

　従って第３実施形態によれば、最大更新周期の制約が存在するマルチホップ無線ネットワークにおいて、本システムが作成する時間割情報に基づく定周期通信が、ユーザの所望する動作環境を満たすものであるかどうかをユーザが判断する材料を提示することが可能となる。

　（第４実施形態）　
　図１４は、第４実施形態に係る経路切替処理の一例を示す図である。第４実施形態の無線通信装置１０、１０Ａの応答確認部１２５は、他の無線通信装置の故障や通信不良による経路切替後に、時間割上の冗長な時間を利用して、存在確認メッセージ（図１４の４、５周期目における時間番号００の“existence check”）を、故障した装置に発行する。この存在確認メッセージは時間割情報を含む。

　通信異常が回復した、あるいは正常な個体と交換された無線通信装置は、応答確認部１２５により存在確認メッセージを受信すると、時間割情報を取得することができる。復旧した無線通信装置の通信制御部１２１は、上記取得した時間割情報をもとに、故障前に自身に割り当てられていた時間を利用し、定周期送信を再開する。

　再開された定周期送信により送信されたデータを受信した無線通信装置は、故障していた装置の復旧を認識する（図１４の５周期目における時間番号０５の“Node Ａ detects return of Ｃ”）。そして、当該無線通信装置の時間割修正部１２３は、迂回経路上の装置に対する通信タスクを、上記復旧した装置に対する通信タスクに置き換える（図１４の６周期目における時間番号００の“Node Ａ changes Task”）。

　以上述べたように、第４実施形態によれば、故障や通信不良により通信が停止していた無線通信装置の状態が回復する際に、無線ネットワーク全体の定周期通信を停止や遅延させることなく、回復した無線通信装置を定周期通信に再参入させることが可能となる。

　なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら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。

　また、無線部１１、制御部１２、時間割記憶部１３、計時部１４、外部ネットワーク部１７、通信制御部１２１、時間割修正部１２３、応答確認部１２５、および設定受付部１２６は、集積回路などのハードウェアとして実装（インプリメント）されることが可能である。あるいは、ソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムとして実装（インプリメント）されることも可能である。

Claims (11)

1. 　複数の無線通信装置を有する無線通信システムに適用可能な前記無線通信装置であって、
   　他の無線通信装置との間で無線信号を送受信する通信タスクを実行する無線部と、
   　前記通信タスクの実行を許可する時間を示す時間割情報を記憶する記憶部と、
   　前記時間割情報に基づき前記通信タスクの実行を制御する通信制御部と、
   　前記他の無線通信装置からの受信応答を確認する応答確認部と、
   　前記応答確認部の受信応答の結果に基づいて、前記時間割情報を修正する時間割修正部とを具備することを特徴とする無線通信装置。
2. 　前記時間割修正部は、自装置との無線通信経路を有する装置との通信タスクを、前記時間割情報の時間に割当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 　前記時間割情報は、前記通信タスクを割当てる時間ごとに、前記無線通信経路上の迂回経路に関する情報をさらに含み、
   　前記時間割修正部は、前記無線通信経路上で隣接する無線通信装置の通信異常時に、前記迂回経路の情報に基づいて、前記通信異常の装置の通信タスクを、迂回経路上の装置の通信タスクに置き換えることをさらに特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 　外部ネットワークと接続するための外部ネットワーク部と、
   　前記外部ネットワークを介して、前記通信タスクの実行に関する設定機能を提供する設定受付部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
5. 　前記設定受付部は、前記時間割情報に登録された全ての通信タスクの実行に要する最大更新周期の設定を受け付け、
   　前記時間割修正部は、前記時間割情報の総所要時間が前記最大更新周期を上回るか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
6. 　前記設定受付部は、前記無線通信装置の通信異常の場合を含む最大更新周期である異常時最大更新周期の設定を受け付け、
   　前記時間割修正部は、前記無線通信経路上で隣接する無線通信装置の通信異常時に、前記通信タスクの置き換えに要する時間を含む最大所要時間が前記異常時最大更新周期を上回るか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
7. 　前記時間割修正部は、前記最大所要時間が前記異常時最大更新周期以下の範囲で、前記通信異常の判定に用いる通信周期数を延長することを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
8. 　前記設定受付部は、前記時間割修正部により計算された前記総所要時間、最大所要時間、および、前記通信異常の判定に用いられる通信周期数の少なくともいずれか１つをユーザに提示することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の無線通信装置。
9. 　前記応答確認部は、前記通信異常が発生した無線通信装置に対して通信可能状態への復旧を確認し、
   　前記時間割修正部は、前記復旧した装置により再開された定周期送信の受信に伴い、前記迂回経路上の装置に対する通信タスクを、前記復旧確認した装置に対する通信タスクに置き換えることをさらに特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
10. 　請求項１乃至９のいずれか１項に記載の無線通信装置を備えることを特徴とする無線通信システム。
11. 　複数の無線通信装置を有する無線通信システムに適用可能な前記無線通信装置に用いられる方法であって、
    　前記他の無線通信装置との間で無線信号を送受信する通信タスクを実行することと、
    　前記通信タスクの実行を許可する時間を示す時間割情報を記憶することと、
    　前記時間割情報に基づき前記無線信号の通信タスクの実行を制御することと、
    　前記他の無線通信装置からの受信応答を確認することと、
    　前記応答確認部の受信応答の結果に基づいて、前記時間割情報を修正することとを有することを特徴とする無線通信方法。

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