WO2017138136A1 - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

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WO2017138136A1
WO2017138136A1 PCT/JP2016/054066 JP2016054066W WO2017138136A1 WO 2017138136 A1 WO2017138136 A1 WO 2017138136A1 JP 2016054066 W JP2016054066 W JP 2016054066W WO 2017138136 A1 WO2017138136 A1 WO 2017138136A1
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WO
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message
communication
control message
control
unit
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Application number
PCT/JP2016/054066
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English (en)
French (fr)
Inventor
幸太朗 渡辺
義浩 大塚
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H04W40/30—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update for proactive routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Definitions

  • the present invention relates to a technique for controlling transmission of a response message to a control message transmitted for establishing a communication path.
  • RPL Ring Protocol for Low Power and
  • Lossy Networks is used.
  • RPL is a routing protocol intended to use a low power consumption, low resource terminal such as a wireless sensor in an unstable communication environment, and is standardized by RFC 6550 of IETF (Non-patent Document 1).
  • RPL is DODAG (Destination Oriented Directed It is formed by a tree structure called “Acrylic Graph”.
  • control messages called DIO (DODAG Information Object) and DIS (DODAG Information Solicitation) are used to construct a path in the upward direction.
  • DAO Destination Advertisement Object
  • the main object of the present invention is to solve such a problem, and it is a main object of the present invention to avoid a situation where communication of application data is hindered by transmission of a response message to a control message.
  • the communication device is A message control unit that sets a waiting time from reception of a control message broadcasted for establishing a communication path to transmission of a response message to the control message using a random number; A message communication unit that receives the control message transmitted by broadcast and transmits the response message to the transmission source of the control message when the waiting time set by the message control unit has elapsed since the reception of the control message And have.
  • a waiting time from the reception of the control message to the transmission of the response message is set using a random number, and when the waiting time has elapsed since the reception of the control message, the response message is transmitted to the transmission source of the control message. . Therefore, a large number of response messages are not transmitted all at once, and it is possible to avoid a situation in which communication of application data is hindered by the transmission of response messages.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration example of a master station device and a slave station device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a hardware configuration example of a master station device and a slave station device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation example when a communication path is constructed by the master station device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a communication sequence example between a master station device and a slave station device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a functional configuration example of a slave station device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a timer value determination table according to the second embodiment.
  • FIG. *** Explanation of configuration *** FIG. 1 shows a master station device 100 and a slave station device 200 included in the communication system according to the present embodiment.
  • FIG. 1 shows a communication path construction procedure performed between the master station device 100 and the slave station device 200.
  • FIG. 1 shows an example in which there are two slave station devices 200.
  • the master station device 100 is a computer that manages the slave station device 200.
  • the slave station device 200 is a computer managed by the master station device 100.
  • the master station device 100 and the slave station device 200 constitute a star network centered on the master station device 100.
  • the master station device 100 and the slave station device 200 may form a tree-type network.
  • Type network may be configured.
  • the communication path of application data from each slave station device 200 to the master station device 100 is called an uplink communication route
  • the communication route of application data from the master station device 100 to each slave station device 200 is downlink communication. It is called a route.
  • a communication path of application data from the slave station apparatus 200 in the lowest hierarchy to the master station apparatus 100 in the highest hierarchy through the slave station apparatus 200 in the intermediate hierarchy is called an uplink communication path.
  • a communication path of application data from the master station apparatus 100 in the highest hierarchy to the slave station apparatus 200 in the lowest hierarchy through the slave station apparatus 200 in the intermediate hierarchy is referred to as a downlink communication path.
  • the upstream communication path is also referred to as an upstream path
  • the downstream communication path is also referred to as a downstream path.
  • Each slave station device 200 corresponds to an example of a communication device. Further, the operation performed in each slave station device 200 corresponds to an example of a communication method.
  • FIG. 1 and FIG. 1 and 2 show a communication path construction procedure in a star type network.
  • the master station device 100 first broadcasts an uplink route notification.
  • Each slave station device 200 that receives the uplink route notification transmits a downlink route notification to the master station device 100.
  • an upstream communication path and a downstream communication path are established between the master station device 100 and each slave station device 200.
  • each slave station device 200 first broadcasts an uplink route information request.
  • the master station device 100 that has received the uplink route information request broadcasts an uplink route notification.
  • Each slave station device 200 that receives the uplink route notification transmits a downlink route notification to the master station device 100.
  • an upstream communication path and a downstream communication path are established between the master station device 100 and each slave station device 200.
  • the uplink route notification is a control message for establishing a downlink communication route. That is, the uplink route notification is a control message for notifying the other station devices in the vicinity that the master station device 100 or the slave station device 200 has established the communication route.
  • the uplink route notification is also a control message for the lower station device of the master station device 100 or the slave station device 200 to recognize an uplink route candidate.
  • the downlink route notification is a response message to the uplink route notification. That is, the downlink notification is a control message notifying that the slave station device 200 enters the downlink of the higher station device that is the transmission source of the uplink notification.
  • the uplink route information request is a control message for establishing an uplink communication route.
  • the uplink route information request is a control message for the slave station device 200 to search for its own higher station device, and is a control message that requests the higher station device of its own station to transmit an uplink route notification.
  • upstream route notification is called DIO
  • downstream route notification is called DAO
  • upstream route information request is called DIS.
  • a control message when there is no need to distinguish between an uplink route notification, a downlink route notification, and an uplink route information request, these notifications are collectively referred to as a control message.
  • the uplink route notification corresponds to an example of a first control message
  • the uplink route information request corresponds to an example of a second control message.
  • each slave station device 200 that has received the upstream path notification distributes the transmission timing when transmitting the downstream path notification to the parent station apparatus 100. This avoids a situation in which a large number of downstream route notifications are transmitted simultaneously.
  • a communication path is constructed by one of the combinations.
  • the master station device 100 broadcasts an uplink route notification.
  • one of the slave station devices 200 (slave station device 200 that is an intermediate layer) that has received the uplink route notification transmits a downlink route notification to the master station device 100.
  • an upstream communication path and a downstream communication path are established between the master station apparatus 100 and the slave station apparatus 200 in the intermediate hierarchy.
  • One slave station device 200 (slave station device 200 in the middle layer) first broadcasts an uplink route information request.
  • the master station device 100 that has received the uplink route information request broadcasts an uplink route notification.
  • the one slave station device 200 that has received the uplink route notification transmits a downlink route notification to the master station device 100.
  • an upstream communication path and a downstream communication path are established between the master station apparatus 100 and the slave station apparatus 200 in the intermediate hierarchy.
  • One slave station device 200 (slave station device 200 that is an intermediate layer) broadcasts an uplink route notification.
  • the other slave station device 200 (the slave station device 200 that is the lowest layer) that has received the uplink route notification transmits the downlink route notification to the one slave station device 200.
  • an uplink communication path and a downlink communication path are established between the slave station apparatus 200 in the intermediate hierarchy and the slave station apparatus 200 in the lowest hierarchy.
  • the other slave station device 200 (slave station device 200 at the lowest level) broadcasts an uplink route information request.
  • the one slave station device 200 (slave station device 200 in the middle layer) that has received the uplink route information request broadcasts an uplink route notification.
  • the other slave station device 200 that has received the uplink route notification transmits a downlink route notification to the one slave station device 200.
  • an uplink communication path and a downlink communication path are established between the slave station apparatus 200 in the intermediate hierarchy and the slave station apparatus 200 in the lowest hierarchy.
  • FIG. 3 shows a functional configuration example of the master station device 100 and the slave station device 200 according to the present embodiment.
  • master station device 100 and slave station device 200 have the same functional configuration.
  • an antenna 110 is an antenna for realizing wireless communication.
  • the radio transmission / reception unit 120 modulates the control message after being converted by the signal processing unit 130 described later, and transmits the modulated signal via the antenna 110. Further, the wireless transmission / reception unit 120 receives the modulation signal of the control message via the antenna 110 and demodulates the modulation signal. More specifically, the radio transmission / reception unit 120 of the master station device 100 transmits a modulated signal for uplink route notification. In addition, the wireless transmission / reception unit 120 of the master station device 100 receives the modulated signal for downlink notification or the modulated signal for uplink information request. Further, the wireless transmission / reception unit 120 of the master station device 100 transmits a modulation signal of application data and receives a modulation signal of application data.
  • the radio transmission / reception unit 120 of the slave station device 200 transmits a modulated signal for downlink notification or a modulated signal for uplink route information request. In addition, the radio transmission / reception unit 120 of the slave station device 200 receives the modulated signal for uplink route notification. Further, the radio transmission / reception unit 120 of the slave station device 200 transmits a modulation signal of application data and receives a modulation signal of application data.
  • the wireless transmission / reception unit 120 of the slave station device 200 corresponds to an example of a message communication unit.
  • the signal processing unit 130 converts a control message generated by the message control unit 140 described later into a signal that can be modulated by the wireless transmission / reception unit 120. Further, the signal processing unit 130 converts the signal demodulated by the wireless transmission / reception unit 120 into a control message that can be processed by the message control unit 140.
  • the message control unit 140 identifies the type of received data, and transfers the received data to an external device if the received data is application data addressed to the local station. Further, if the received data is a control message addressed to the own station, the message control unit 140 performs processing for each type of control message. More specifically, the message control unit 140 of the master station device 100 generates an uplink route notification when an uplink route information request is received. When the message control unit 140 of the master station device 100 receives the downlink route notification, the message control unit 140 causes the route management unit 160 (to be described later) to update the downlink route list.
  • the message control unit 140 of the slave station device 200 when receiving the uplink route notification, sets a waiting time from reception of the uplink route notification to transmission of the downlink route notification using a random number. Then, the message control unit 140 of the slave station device 200 generates a downlink route notification when a waiting time has elapsed from the reception of the uplink route notification. For this reason, the radio transmission / reception unit 120 of the slave station device 200 transmits a downlink route notification to the master station device 100 when the waiting time has elapsed after receiving the modulated signal for the uplink route notification. Further, when the message control unit 140 of the slave station device 200 receives a response signal to the downlink route notification, the message control unit 140 causes the route management unit 160 described later to update the uplink route list.
  • the message control unit 140 of the slave station device 200 when the message control unit 140 of the slave station device 200 receives the uplink route information request, the message control unit 140 generates an uplink route notification when it becomes a higher station device of the slave station device 200 that is the transmission source of the uplink route information request. . Further, when the message control unit 140 of the slave station device 200 receives the downlink notification, the message control unit 140 causes the route management unit 160 to update the downlink route list.
  • the time management unit 150 manages the time.
  • the message control unit 140 controls the timing for transmitting the control message using the time information generated by the time management unit 150.
  • the route management unit 160 manages the destination of the control message. More specifically, the route management unit 160 of the master station device 100 registers the downlink route transmission source in the route information storage unit 180 as the communication destination in the downlink communication route. Further, the route management unit 160 of the slave station device 200 registers the transmission source of the uplink route notification in the route information storage unit 180 as the communication destination in the uplink communication route. Furthermore, the path management unit 160 of the slave station device 200 registers the transmission source of the downlink path notification in the path information storage unit 180 as a communication destination in the downlink communication path.
  • the path information storage unit 180 stores the communication destination of the uplink communication path or the communication destination of the downlink communication path. More specifically, the route information storage unit 180 of the master station device 100 stores a communication destination on the downlink communication route. Further, the route management unit 160 of the slave station device 200 stores the communication destination of the uplink communication route. In addition, the path management unit 160 of the intermediate-layer slave station device 200 included in the tree-shaped network stores the communication destination of the downlink communication path.
  • the state management unit 190 manages whether the own station is in a state where a communication path is being constructed or a state in which the construction of the communication path has been completed.
  • FIG. 4 shows a hardware configuration example of the master station device 100 and the slave station device 200 according to the first embodiment.
  • the master station device 100 and the slave station device 200 include an antenna 110, an RF (Radio Frequency) circuit 220, a PHY control circuit 230, a CPU (Central Processing Unit) 240, an oscillator 250, a RAM (Random Access Memory). ) 260 and an auxiliary storage device 270.
  • the antenna 110 is the same as that shown in FIG.
  • the RF circuit 220 is a circuit that performs wireless communication.
  • the PHY control circuit 230 is a circuit that controls the PHY layer.
  • the CPU 240 is a processor that executes a program.
  • the oscillator 250 is a circuit that generates clock pulses.
  • the RAM 260 is a volatile storage element.
  • the auxiliary storage device 270 is a nonvolatile storage element, such as an HDD (Hard Disk Drive), a flash memory, or the like.
  • the wireless transmission / reception unit 120 is realized by the RF circuit 220.
  • the signal processing unit 130 is realized by a PHY control circuit 230.
  • the time management unit 150 is realized by the oscillator 250.
  • the peripheral terminal information storage unit 170 and the route information storage unit 180 are realized by the RAM 260 or the auxiliary storage device 270.
  • the message control unit 140, the state management unit 190, and the route management unit 160 are realized by the CPU 240 executing a program.
  • the CPU 240 executes a program that realizes the functions of the message control unit 140, the state management unit 190, and the route management unit 160.
  • Programs for realizing the functions of the message control unit 140, the state management unit 190, and the route management unit 160 are stored in the auxiliary storage device 270.
  • a program that realizes the functions of the message control unit 140, the state management unit 190, and the path management unit 160 is loaded into the RAM 260 at the time of execution and executed by the CPU 240.
  • the master station device 100 can perform wireless communication by wireless activation (step S100). After wireless activation, the message control unit 140 activates the uplink route notification timer using the time management unit 150 (step S110).
  • the uplink route notification timer is a timer for adjusting the timing for transmitting the uplink route notification.
  • the uplink route notification waiting timer is a timer for adjusting the timing for transmitting an uplink route notification when an uplink route information request is received before the uplink route notification timer expires.
  • the message control unit 140 when the uplink route notification timer has expired without receiving the uplink route information request (YES in step S130), the message control unit 140 generates an uplink route notification, and the signal processing unit 130, the radio transceiver unit 120, An uplink route notification is broadcasted via the antenna 110 (step S180). In addition, after transmitting the uplink route notification, the message control unit 140 initializes the uplink route notification timer (step S190). As an initialization method, for example, trickle timer shown in Non-Patent Document 1 is used.
  • the route management unit 160 updates the downlink route list (step S150). Specifically, the message control unit 140 recognizes the destination of the received downlink route notification. When the destination of the downlink route notification is the local station, the message control unit 140 notifies the route management unit 160 of the transmission source of the downlink route notification. The route management unit 160 registers the transmission source of the downlink route notification in the route information storage unit 180 as a communication destination in the downlink communication route.
  • step S140 the message control unit 140 waits for reception of an uplink route information request or downlink route notification until the uplink route notification timer expires (steps S120 to S140). .
  • the slave station device 200 can perform wireless communication by wireless activation (step S200).
  • the message control unit 140 activates an uplink route information request timer and an uplink route notification timer using the time management unit 150 (steps S201 and S202).
  • the uplink route notification timer is as described above.
  • the uplink path information request timer is a timer for adjusting the timing for transmitting the uplink path information request. If the upstream route information request is received before the upstream notification timer expires (YES in step S203), the downstream route entry completion procedure in step S204 is performed. Details of the downlink entry completion procedure will be described later with reference to FIG.
  • Step S205 When the uplink route information request timer expires in step S205, the message control unit 140 generates an uplink route information request and broadcasts the uplink route information request via the signal processing unit 130, the radio transceiver 120, and the antenna 110.
  • Step S206 Steps S207 to S214 are the same as the operations of steps S120 to S190 that are operations of the master station device 100. Therefore, the description of steps S207 to S214 is omitted.
  • step S310 the message control unit 140 determines the number of waiting slots (N_wait) for the downstream route notification.
  • the number of waiting slots (N_wait) is an integer.
  • the message control unit 140 determines the number of waiting slots (N_wait) using a random number having a uniform distribution between 1 and N_wait_max with respect to a predetermined maximum number of slots N_wait_max.
  • step S320 the message control unit 140 starts the downlink notification timer using the time management unit 150.
  • the downlink route notification timer is a timer for adjusting the timing for transmitting the downlink route notification. For example, the message control unit 140 multiplies a preset slot time (T_wait) by the number of waiting slots (N_wait) determined in step S310, and sets the time of the multiplication value (T_wait ⁇ N_wait) as the timer expiration time. Set. That is, the message control unit 140 sets a waiting time from reception of the uplink notification to transmission of the downlink notification using a random number.
  • step S330 the message control unit 140 waits until the downlink notification timer expires. During step S330, the message control unit 140 may be paused or may perform an operation unrelated to the operation flow of FIG.
  • step S340 the message control unit 140 generates a downlink route notification, and sends the downlink route to the transmission source of the uplink route notification via the signal processing unit 130, the wireless transmission / reception unit 120, and the antenna 110. Send notifications.
  • step S350 when the response signal for the downlink notification is received for a certain period after the transmission of the downlink notification, the route management unit 160 updates the uplink route list (step S1360). Specifically, the route management unit 160 registers the transmission source of the response signal, that is, the transmission source of the uplink route notification, in the route information storage unit 180 as the communication destination in the uplink communication route.
  • the response signal may be any signal. For example, an ACK in a MAC (Media Access Control) layer is assumed.
  • step S350 if the response signal cannot be received within a certain period after the transmission of the downlink notification, the process returns to step S310.
  • FIG. 9 shows an example of a communication sequence between master station device 100 and slave station device 200 according to the present embodiment.
  • the master station # 1 corresponds to the master station device 100.
  • the slave station device 200 there are a slave station # 1, a slave station # 2, and a slave station # 3.
  • FIG. 9 shows an example of a communication sequence when the master station # 1, the slave station # 1, the slave station # 2, and the slave station # 3 construct a star-type communication path.
  • the upstream route notification timer expires at the parent station # 1, and the upstream route notification is broadcast from the parent station # 1.
  • Each of the slave station # 1, the slave station # 2, and the slave station # 3 receives the uplink route notification and starts the downlink route notification timer.
  • the slave station # 1, the slave station # 2, and the slave station # 3 each determine a waiting time using a random number, and therefore the times when the downlink notification timer expires are different.
  • the downlink route notification timer of the slave station # 1 expires earliest.
  • the downlink route notification timer of the slave station # 2 expires.
  • the downlink route notification timer of the slave station # 3 expires.
  • FIG. 9 only the expiration of the uplink route notification timer and the transmission of the uplink route notification immediately after the radio activation of the master station # 1 is illustrated for simplicity of explanation, but in the master station # 1, FIG.
  • the repeated uplink notification timer is started and the repeated uplink notification is broadcast.
  • the transmission of the uplink route information request is not shown because each slave station receives the uplink route notification from the master station # 1 before sending the uplink route information request.
  • FIG. 6 to FIG. 8 when each slave station does not receive the uplink route notification from the master station # 1, it broadcasts an uplink route information request.
  • each slave station apparatus determines the transmission timing of downlink path notification based on a predetermined slot time (T_wait) and the number of waiting slots (N_wait) determined by a random number.
  • each slave station apparatus estimates the number of slave station apparatuses existing around each slave station apparatus, and transmits a downlink route notification based on the estimated number of peripheral station apparatuses and random numbers. Determine timing.
  • FIG. 10 shows a functional configuration example of the slave station device 200 according to the present embodiment.
  • a peripheral terminal information storage unit 170 is added in FIG. 10.
  • the peripheral terminal information storage unit 170 stores the number of received messages in order to grasp the number of slave station devices 200 existing in the vicinity.
  • the functional configuration of base station apparatus 100 according to the present embodiment is the same as that shown in FIG.
  • the hardware configuration of the master station device 100 and the slave station device 200 according to the present embodiment is the same as that shown in FIG.
  • differences from the first embodiment will be mainly described. Matters not described below are the same as those in the first embodiment.
  • FIG. 11 shows an operation example of slave station apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the radio transceiver 120 measures the received power
  • the message control unit 140 compares the measured received power with a predetermined threshold value (step S401). If the measured received power is greater than or equal to the threshold value, the message control unit 140 increments the number of received messages in the peripheral terminal information storage unit 170. That is, when the received power is equal to or greater than the threshold, the message control unit 140 estimates that there are other slave station devices 200 in the vicinity, and the peripheral terminal information storage unit 170 estimates the number of peripheral slave station devices 200 Remember.
  • message control section 140 estimates the number of peripheral slave station devices 200 using received power, but may estimate the number of peripheral slave station devices 200 using other parameters. Good. Further, the message control unit 140 may perform the same operation when receiving application data in addition to the uplink route notification and the uplink route information request, and may estimate the number of peripheral child station devices 200.
  • FIG. 12 shows an operation example after reception of uplink route notification in slave station apparatus 200 according to the present embodiment.
  • step S510 compared with the operation flow of FIG. 8, only step S510 is different, and S300 and S320 to S360 are the same. Only step S510 will be described below.
  • step S510 the message control unit 140 selects the downlink route notification timer from the timer value candidates described in the timer value determination table of FIG. 13 according to the number of received messages stored in the peripheral terminal information storage unit 170. Determine the timer value to be set to.
  • timer value candidates are defined for each range of the number of received messages. For example, if the number of received messages stored in the peripheral terminal information storage unit 170 is in the range of “0 to N1”, the message control unit 140 selects any one of “T0 to T100” that are timer value candidates. These timer value candidates are selected as timer values.
  • the timer value candidates “T0 to T100”, “T101 to T200”, etc. may be ordered values or random values. Each slave station device is independent and selects one of the timer value candidates with a random number. Then, the message control unit 140 sets the value selected in step S510 in the downlink route notification timer.
  • a specific time (second) is defined as a timer value candidate, but for each range of the number of received messages, a slot number (N_wait) is defined as a timer value candidate. May be.
  • the message control unit 140 multiplies the number of slots (N_wait) selected from the timer value determination table by the slot time (T_wait), and sets the multiplied value in the downlink notification timer. .
  • the auxiliary storage device 270 stores an OS (Operating System). Then, at least a part of the OS is executed by the CPU 240. When the CPU 240 executes the OS, task management, memory management, file management, communication control, and the like are performed. Although one CPU 240 is illustrated in FIG. 4, the master station device 100 or the slave station device 200 may include a plurality of CPUs 240.
  • units information, data, signal values, and variable values indicating processing results of the message control unit 140, the state management unit 190, and the route management unit 160 (hereinafter collectively referred to as “units”) are stored in the RAM 260, the auxiliary storage device, and the like. 270 or a register in the CPU 240 or a cache memory.
  • the program for realizing the function of “unit” may be stored in a portable storage medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a Blu-ray (registered trademark) disk, or a DVD.
  • “part” may be read as “circuit” or “process” or “procedure” or “processing”.
  • the master station device 100 and the slave station device 200 include a logic IC (Integrated Circuit), a GA (Gate Array), and an ASIC (Application). It may be realized by an electronic circuit such as a specific integrated circuit (FPGA) or a field-programmable gate array (FPGA). In this case, each “unit” is realized as part of an electronic circuit.
  • the CPU 240 and the electronic circuit are also collectively referred to as a processing circuitry.
  • master station device 110 antenna, 120 wireless transmission / reception unit, 130 signal processing unit, 140 message control unit, 150 time management unit, 160 route management unit, 170 peripheral terminal information storage unit, 180 route information storage unit, 190 state management unit 200 slave station device, 220 RF circuit, 230 PHY control circuit, 240 CPU, 250 oscillator, 260 RAM, 270 auxiliary storage device.

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Abstract

メッセージ制御部（１４０）は、通信経路構築用にブロードキャスト送信される制御メッセージの受信から制御メッセージに対する応答メッセージの送信までの待ち時間を、乱数を用いて設定する。無線送受信部（１２０）は、ブロードキャスト送信された制御メッセージを受信し、制御メッセージの受信からメッセージ制御部（１４０）により設定された待ち時間が経過したときに、制御メッセージの送信元に応答メッセージを送信する。

Description

通信装置及び通信方法
　本発明は、通信経路構築用に送信される制御メッセージに対する応答メッセージの送信を制御する技術に関する。
　各種オートメーション情報や各種センサ情報を無線で収集することを目的とした、複数の無線機で構成される無線メッシュネットワークでは、ルーティングプロトコルの一つであるＲＰＬ（Ｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｏｒ　Ｌｏｗ　Ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ
　Ｌｏｓｓｙ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）が用いられる。
　ＲＰＬは、無線センサなどの低消費電力、低リソースの端末を不安定な通信環境下での利用することを目的としたルーティングプロトコルであり、ＩＥＴＦのＲＦＣ　６５５０で標準化されている（非特許文献１）。
　ＲＰＬはＤＯＤＡＧ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ　Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｄｉｒｅｃｔｅｄ
　Ａｃｙｃｌｉｃ　Ｇｒａｐｈ）と呼ばれるツリー構成で形成される。そして、ＲＰＬでは、上り方向の経路構築にＤＩＯ（ＤＯＤＡＧ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｏｂｊｅｃｔ）と、ＤＩＳ（ＤＯＤＡＧ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｏｌｉｃｉｔａｔｉｏｎ）と呼ばれる制御メッセージが用いられる。また、ＲＰＬでは、下り方向の経路構築にＤＡＯ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ　Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ　Ｏｂｊｅｃｔ）と呼ばれる制御メッセージが用いられる。　ＲＰＬプロトコルの課題の一つとして、ノード数が増加すると共に、制御メッセージが無線ネットワークの帯域を占有してしまい、アプリケーションメッセージの配信率がチャネルビジーや衝突が原因で低下してしまうことが非特許文献２及び非特許文献３で報告されている。
"ＲＰＬ：ＩＰｖ６　Ｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｏｒ　Ｌｏｗ－Ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　Ｌｏｓｓｙ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"，ＩＥＴＦ，ＲＦＣ　６５５０，Ｍａｒｃｈ，２０１２． Ｎ．Ａｃｃｅｔｔｕｒａ，ｅｔ　ａｌ，"Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＲＰＬ　Ｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ．"，ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｓｔａｎｂｕｌ，Ｔｕｒｋｅｙ，Ａｐｒｉｌ　１３－１５，２０１１． Ｋ．Ｈｅｕｒｔｅｆｅｕｘａｎｄ　Ｈ．Ｍｅｎｏｕａｒ，"Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｏｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ：ＲＰＬ　ｕｎｄｅｒ　ｓｔｕｄｙ"，ＩＥＥＥ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ａｎｄ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，　２０１３　６ｔｈ　Ｊｏｉｎｔ　ＩＦＩＰ，２０１３．
　非特許文献１に記述されている、従来のＲＰＬを用いた無線メッシュネットワークでは、同一カバレッジに複数の端末が存在する場合に、制御メッセージが無線トラフィックの密度を上昇させてしまい、アプリケーションデータの遅延が生じる。
　多数の端末が存在する場合に、ＲＰＬのように通信経路構築用の制御メッセージがブロードキャストで送信されると、制御メッセージに対する応答メッセージが多数の端末から一斉に送信される。このため、応答メッセージのトラフィックが急増し、アプリケーションデータの通信が阻害されるという課題がある。
　本発明は、このような課題を解決することを主な目的としており、制御メッセージに対する応答メッセージの送信によってアプリケーションデータの通信が阻害されるという事態を回避することを主な目的とする。
　本発明に係る通信装置は、
　通信経路構築用にブロードキャスト送信される制御メッセージの受信から前記制御メッセージに対する応答メッセージの送信までの待ち時間を、乱数を用いて設定するメッセージ制御部と、
　ブロードキャスト送信された前記制御メッセージを受信し、前記制御メッセージの受信から前記メッセージ制御部により設定された前記待ち時間が経過したときに、前記制御メッセージの送信元に前記応答メッセージを送信するメッセージ通信部とを有する。
　本発明では、制御メッセージの受信から応答メッセージの送信までの待ち時間を、乱数を用いて設定し、制御メッセージの受信から待ち時間が経過したときに、制御メッセージの送信元に応答メッセージを送信する。このため、多数の応答メッセージが一斉に送信されることはなく、応答メッセージの送信によってアプリケーションデータの通信が阻害されるという事態を回避することができる。
実施の形態１に係る親局装置と子局装置との間の通信経路構築手順の例を示す図。 実施の形態１に係る親局装置と子局装置との間の通信経路構築手順の例を示す図。 実施の形態１に係る親局装置及び子局装置の機能構成例を示す図。 実施の形態１に係る親局装置及び子局装置のハードウェア構成例を示す図。 実施の形態１に係る親局装置の通信経路構築時の動作例を示すフローチャート図。 実施の形態１に係る子局装置の通信経路構築時の動作例を示すフローチャート図。 実施の形態１に係る子局装置の通信経路構築時の動作例を示すフローチャート図。 実施の形態１に係る子局装置の経路参入完了手順の動作例を示すフローチャート図。 実施の形態１に係る親局装置と子局装置との間の通信シーケンス例を示す図。 実施の形態２に係る子局装置の機能構成例を示す図。 実施の形態２に係る子局装置の受信メッセージの計数時の動作例を示すフローチャート図。 実施の形態２に係る子局装置の経路参入完了手順の動作例を示すフローチャート図。 実施の形態２に係るタイマ値決定テーブルの例を示す図。
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１は、本実施の形態に係る通信システムに含まれる親局装置１００及び子局装置２００を示す。また、図１は、親局装置１００及び子局装置２００の間で行われる、通信経路の構築手順を示す。図１は、子局装置２００が２台の例を示している。
　親局装置１００は、子局装置２００を管理するコンピュータである。また、子局装置２００は親局装置１００により管理されるコンピュータである。
　親局装置１００及び子局装置２００は、例えば、親局装置１００を中心とするスター型のネットワークを構成する。また、親局装置１００及び子局装置２００は、ツリー型のネットワークを構成してもよい。つまり、親局装置１００を最上位階層とし、子局装置２００のうちの一方の子局装置２００を中間階層とし、子局装置２００のうちの他方の子局装置２００を最下位階層とするツリー型のネットワークを構成してもよい。
　スター型のネットワークでは、各子局装置２００から親局装置１００へのアプリケーションデータの通信経路を上り通信経路といい、親局装置１００から各子局装置２００へのアプリケーションデータの通信経路を下り通信経路という。
　また、ツリー型のネットワークでは、最下位階層の子局装置２００から中間階層の子局装置２００を経て最上位階層の親局装置１００に至るアプリケーションデータの通信経路を上り通信経路という。また、最上位階層の親局装置１００から中間階層の子局装置２００を経て最下位階層の子局装置２００に至るアプリケーションデータの通信経路を下り通信経路という。
　なお、以下では、上り通信経路を上り経路ともいい、下り通信経路を下り経路ともいう。
　また、各子局装置２００は、通信装置の例に相当する。また、各子局装置２００で行われる動作は、通信方法の例に相当する。
　親局装置１００と子局装置２００との間の通信経路構築手順として、図１に示す手順と図２に示す手順とがある。
　図１及び図２では、スター型のネットワークにおける通信経路構築手順を示している。
　図１の通信経路構築手順では、親局装置１００が先ず上り経路通知をブロードキャスト送信する。そして、上り経路通知を受信した各子局装置２００が親局装置１００に下り経路通知を送信する。これにより、親局装置１００と各子局装置２００との間に上り通信路と下り通信路が構築される。
　図２の通信経路構築手順では、各子局装置２００が先ず上り経路情報要求をブロードキャスト送信する。次に、上り経路情報要求を受信した親局装置１００が上り経路通知をブロードキャスト送信する。そして、上り経路通知を受信した各子局装置２００が親局装置１００に下り経路通知を送信する。これにより、親局装置１００と各子局装置２００との間に上り通信路と下り通信路が構築される。
　上り経路通知は、下り通信経路構築用の制御メッセージである。つまり、上り経路通知は、親局装置１００又は子局装置２００が通信経路構築済みであることを周辺の他局装置に対して周知するための制御メッセージである。また、上り経路通知は、親局装置１００又は子局装置２００の下位局装置が上り経路の候補を認識するための制御メッセージでもある。
　下り経路通知は、上り経路通知に対する応答メッセージである。つまり、下り経路通知は、子局装置２００が上り経路通知の送信元の上位局装置の下り経路に参入することを通知する制御メッセージである。
　上り経路情報要求は、上り通信経路構築用の制御メッセージである。つまり、上り経路情報要求は、子局装置２００が自局の上位局装置を探索するための制御メッセージであり、自局の上位局装置に上り経路通知の送信を要求する制御メッセージである。。
　例えば、非特許文献１では、上り経路通知はＤＩＯ、下り経路通知はＤＡＯ、上り経路情報要求はＤＩＳと呼ばれている。
　以下では、上り経路通知、下り経路通知及び上り経路情報要求を区別する必要がないときは、これら通知を総称して制御メッセージという。
　なお、上り経路通知は第１の制御メッセージの例に相当し、上り経路情報要求は第２の制御メッセージの例に相当する。
　本実施の形態では、図１及び図２の通信経路構築手順において、上り経路通知を受信した各子局装置２００が親局装置１００に下り経路通知を送信する際の送信タイミングを分散させることにより、多数の下り経路通知が一斉に送信される事態を回避する。
　また、ツリー型のネットワークでは、以下の（１）と（３）との組合せ、（１）と（４）との組合せ、（２）と（３）との組合せ、（２）と（４）との組合せのいずれかにより通信経路が構築される。
（１）親局装置１００が上り経路通知をブロードキャスト送信する。そして、上り経路通知を受信した一方の子局装置２００（中間階層になる子局装置２００）が親局装置１００に下り経路通知を送信する。これにより、親局装置１００と中間階層の子局装置２００との間に上り通信路と下り通信路が構築される。
（２）一方の子局装置２００（中間階層になる子局装置２００）が先ず上り経路情報要求をブロードキャスト送信する。次に、上り経路情報要求を受信した親局装置１００が上り経路通知をブロードキャスト送信する。そして、上り経路通知を受信した一方の子局装置２００が親局装置１００に下り経路通知を送信する。これにより、親局装置１００と中間階層の子局装置２００との間に上り通信路と下り通信路が構築される。
（３）一方の子局装置２００（中間階層になる子局装置２００）は、上り経路通知をブロードキャスト送信する。そして、上り経路通知を受信した他方の子局装置２００（最下位階層になる子局装置２００）が一方の子局装置２００に下り経路通知を送信する。これにより、中間階層の子局装置２００と最下位階層の子局装置２００との間に上り通信路と下り通信路が構築される。
（４）他方の子局装置２００（最下位階層になる子局装置２００）が上り経路情報要求をブロードキャスト送信する。次に、上り経路情報要求を受信した一方の子局装置２００（中間階層になる子局装置２００）が上り経路通知をブロードキャスト送信する。そして、上り経路通知を受信した他方の子局装置２００が一方の子局装置２００に下り経路通知を送信する。これにより、中間階層の子局装置２００と最下位階層の子局装置２００との間に上り通信路と下り通信路が構築される。
　図３は、本実施の形態に係る親局装置１００及び子局装置２００の機能構成例を示す。
　本実施の形態では、親局装置１００及び子局装置２００は同じ機能構成を備える。
　図３において、アンテナ１１０は、無線通信を実現するためのアンテナである。
　無線送受信部１２０は、後述の信号処理部１３０により変換された後の制御メッセージを変調し、変調信号をアンテナ１１０を介して送信する。また、無線送受信部１２０はアンテナ１１０を介して制御メッセージの変調信号を受信し、変調信号を復調する。
　より具体的には、親局装置１００の無線送受信部１２０は、上り経路通知の変調信号を送信する。また、親局装置１００の無線送受信部１２０は、下り経路通知の変調信号又は上り経路情報要求の変調信号を受信する。更に、親局装置１００の無線送受信部１２０は、アプリケーションデータの変調信号を送信し、また、アプリケーションデータの変調信号を受信する。
　また、子局装置２００の無線送受信部１２０は、下り経路通知の変調信号又は上り経路情報要求の変調信号を送信する。また、子局装置２００の無線送受信部１２０は、上り経路通知の変調信号を受信する。更に、子局装置２００の無線送受信部１２０は、アプリケーションデータの変調信号を送信し、また、アプリケーションデータの変調信号を受信する。
　子局装置２００の無線送受信部１２０は、メッセージ通信部の例に相当する。
　信号処理部１３０は、後述するメッセージ制御部１４０で生成された制御メッセージを無線送受信部１２０で変調可能な信号に変換する。また、信号処理部１３０は、無線送受信部１２０で復調された信号をメッセージ制御部１４０で処理可能な制御メッセージに変換する。
　メッセージ制御部１４０は、受信したデータの種別を識別し、受信したデータが自局宛のアプリケーションデータであれば外部機器へ転送する。また、メッセージ制御部１４０は、受信したデータが、自局宛の制御メッセージであれば、制御メッセージの種別ごとの処理を行う。
　より具体的には、親局装置１００のメッセージ制御部１４０は、上り経路情報要求を受信した場合は、上り経路通知を生成する。また、親局装置１００のメッセージ制御部１４０は、下り経路通知を受信した場合は、後述する経路管理部１６０に下り経路リストの更新を行わせる。
　また、子局装置２００のメッセージ制御部１４０は、上り経路通知を受信した場合は、上り経路通知の受信から下り経路通知の送信までの待ち時間を、乱数を用いて設定する。そして、子局装置２００のメッセージ制御部１４０は、上り経路通知の受信から、待ち時間を経過したときに、下り経路通知を生成する。このため、子局装置２００の無線送受信部１２０は、上り経路通知の変調信号を受信してから待ち時間が経過したときに、下り経路通知を親局装置１００に送信する。また、子局装置２００のメッセージ制御部１４０は、下り経路通知に対する応答信号を受信した場合は、後述する経路管理部１６０に上り経路リストの更新を行わせる。また、子局装置２００のメッセージ制御部１４０は、上り経路情報要求を受信した場合は、上り経路情報要求の送信元の子局装置２００の上位局装置になる場合は、上り経路通知を生成する。また、子局装置２００のメッセージ制御部１４０は、下り経路通知を受信した場合は、経路管理部１６０に下り経路リストの更新を行わせる。
　時刻管理部１５０は時刻を管理する。メッセージ制御部１４０は、時刻管理部１５０により生成された時刻情報を用いて制御メッセージを送信するタイミングを制御する。
　経路管理部１６０は、制御メッセージの宛先を管理する。
　より具体的には、親局装置１００の経路管理部１６０は、下り経路通知の送信元を下り通信経路における通信先として経路情報保存部１８０に登録する。
　また、子局装置２００の経路管理部１６０は、上り経路通知の送信元を上り通信経路における通信先として経路情報保存部１８０に登録する。更に、子局装置２００の経路管理部１６０は、下り経路通知の送信元を下り通信経路における通信先として経路情報保存部１８０に登録する。
　経路情報保存部１８０は、上り通信経路の通信先又は下り通信経路の通信先を記憶する。
　より具体的には、親局装置１００の経路情報保存部１８０は、下り通信経路における通信先を記憶する。
　また、子局装置２００の経路管理部１６０は、上り通信経路の通信先を保存する。また、ツリー形状のネットワークに含まれる中間階層の子局装置２００の経路管理部１６０は、下り通信経路の通信先を記憶する。
　状態管理部１９０は、自局が通信経路の構築中の状態なのか、通信経路の構築が完了した状態なのかを管理する。
　図４は、実施の形態１に係る親局装置１００及び子局装置２００のハードウェア構成例を示す。
　図４に示すように、親局装置１００及び子局装置２００は、アンテナ１１０、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路２２０、ＰＨＹ制御回路２３０、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２４０、発振器２５０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２６０、補助記憶装置２７０で構成される。
　アンテナ１１０は、図３に示したものと同じである。ＲＦ回路２２０は、無線通信を行う回路である。ＰＨＹ制御回路２３０は、ＰＨＹ層の制御を行う回路である。ＣＰＵ２４０はプログラムを実行するプロセッサである。発振器２５０は、クロックパルスを生成する回路である。ＲＡＭ２６０は揮発性の記憶素子である。補助記憶装置２７０は、不揮発性の記憶素子であり、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等である。
　無線送受信部１２０はＲＦ回路２２０で実現される。信号処理部１３０はＰＨＹ制御回路２３０で実現される。時刻管理部１５０は発振器２５０で実現される。周辺端末情報保存部１７０、経路情報保存部１８０はＲＡＭ２６０又は補助記憶装置２７０で実現される。メッセージ制御部１４０、状態管理部１９０、経路管理部１６０はＣＰＵ２４０がプログラムを実行することにより実現される。
　つまり、ＣＰＵ２４０は、メッセージ制御部１４０、状態管理部１９０、経路管理部１６０の機能を実現するプログラムを実行する。メッセージ制御部１４０、状態管理部１９０、経路管理部１６０の機能を実現するプログラムは補助記憶装置２７０で記憶されている。そして、メッセージ制御部１４０、状態管理部１９０、経路管理部１６０の機能を実現するプログラムは、実行時にＲＡＭ２６０にロードされ、ＣＰＵ２４０により実行される。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
　先ず、図５を用いて親局装置１００の通信経路構築時の動作例を説明する。
　親局装置１００では、無線起動（ステップＳ１００）により無線通信が可能となる。
　無線起動後に、メッセージ制御部１４０が時刻管理部１５０を用いて上り経路通知タイマを起動させる（ステップＳ１１０）。上り経路通知タイマは、上り経路通知を送信するタイミングを調整するためのタイマである。
　上り経路通知タイマが満了する前に上り経路情報要求を受信した場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）は、メッセージ制御部１４０は、時刻管理部１５０を用いて、上り経路通知待機タイマを起動させる（ステップＳ１６０）。上り経路通知待機タイマは、上り経路通知タイマが満了する前に上り経路情報要求を受信した場合に上り経路通知を送信するタイミングを調整するためのタイマである。
　一方、上り経路情報要求を受信せずに上り経路通知タイマが満了した場合（ステップＳ１３０でＹＥＳ）は、メッセージ制御部１４０は、上り経路通知を生成し、信号処理部１３０、無線送受信部１２０及びアンテナ１１０を経由して上り経路通知をブロードキャスト送信する（ステップＳ１８０）。
　また、上り経路通知を送信した後に、メッセージ制御部１４０は上り経路通知タイマを初期化する（ステップＳ１９０）。なお、初期化方法は例えば非特許文献１で示される、Ｔｒｉｃｋｌｅ　ｔｉｍｅｒを使う。
　下り経路通知を受信した場合（ステップＳ１４０でＹＥＳ）は、経路管理部１６０が下り経路リストを更新する（ステップＳ１５０）。具体的には、メッセージ制御部１４０が、受信した下り経路通知の宛先を認識する。そして、メッセージ制御部１４０は、下り経路通知の宛先が自局であった場合は、経路管理部１６０に下り経路通知の送信元を通知する。経路管理部１６０は、下り経路通知の送信元を下り通信経路における通信先として経路情報保存部１８０に登録する。
　一方、ステップＳ１４０で下り経路通知を受信しなければ、メッセージ制御部１４０は、上り経路通知タイマが満了になるまで、上り経路情報要求、または、下り経路通知の受信を待つ（ステップＳ１２０～Ｓ１４０）。
　次に、図６、図７、図８を用いて、本実施の形態に係る子局装置２００の通信経路構築時の動作例を説明する。
　子局装置２００では、無線起動（ステップＳ２００）により無線通信が可能となる。
　無線起動後に、メッセージ制御部１４０が時刻管理部１５０を用いて上り経路情報要求タイマと上り経路通知タイマを起動する（ステップＳ２０１、Ｓ２０２）。
　上り経路通知タイマは、前述したとおりである。上り経路情報要求タイマは、上り経路情報要求を送信するタイミングを調整するためのタイマである。
　上り通知タイマが満了する前に上り経路情報要求を受信した場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）は、ステップＳ２０４の下り経路参入完了手順が行われる。下り経路参入完了手順の詳細は図８を参照して後述する。
　ステップＳ２０５で上り経路情報要求タイマが満了したら、メッセージ制御部１４０は、上り経路情報要求を生成し、信号処理部１３０、無線送受信部１２０、アンテナ１１０を経由して上り経路情報要求をブロードキャスト送信する（ステップＳ２０６）。
　ステップＳ２０７～Ｓ２１４は、親局装置１００の動作であるステップＳ１２０～Ｓ１９０の動作と同じである。このため、ステップＳ２０７～Ｓ２１４の説明は省略する。
　次に、図８を参照して、図６のステップＳ２０４の下り経路参入完了手順の詳細を説明する。
　上り経路通知受信（ステップＳ３００）後、ステップＳ３１０で、メッセージ制御部１４０が下り経路通知の待ちスロット数（Ｎ＿ｗａｉｔ）を決める。待ちスロット数（Ｎ＿ｗａｉｔ）は整数である。メッセージ制御部１４０は、例えば、予め定められた最大スロット数Ｎ＿ｗａｉｔ＿ｍａｘに対して、１～Ｎ＿ｗａｉｔ＿ｍａｘの間で一様分布となる乱数を用いて、待ちスロット数（Ｎ＿ｗａｉｔ）を決定する。
　ステップＳ３２０で、メッセージ制御部１４０は時刻管理部１５０を用いて下り経路通知タイマを起動する。下り経路通知タイマは、下り経路通知を送信するタイミングを調整するためのタイマである。
　メッセージ制御部１４０は、例えば、予め設定されたスロット時間（Ｔ＿ｗａｉｔ）に対して、ステップＳ３１０で決定した待ちスロット数（Ｎ＿ｗａｉｔ）を乗算し、乗算値（Ｔ＿ｗａｉｔ×Ｎ＿ｗａｉｔ）の時間をタイマ満了時間として設定する。つまり、メッセージ制御部１４０は、上り経路通知の受信から下り経路通知の送信までの待ち時間を、乱数を用いて設定する。
　ステップＳ３３０で、メッセージ制御部１４０は下り経路通知タイマが満了するまで待機する。ステップＳ３３０の間、メッセージ制御部１４０は休止していてもよいし、図８の動作フローとは無関係の動作を行ってもよい。
　下り経路通知タイマが満了したら、ステップＳ３４０で、メッセージ制御部１４０は下り経路通知を生成し、信号処理部１３０、無線送受信部１２０、アンテナ１１０を経由して、上り経路通知の送信元に下り経路通知を送信する。
　ステップＳ３５０で、下り経路通知の送信後一定期間の間に下り経路通知に対する応答信号を受信した場合は、経路管理部１６０が上り経路リストを更新する（ステップＳ１３６０）。具体的には、経路管理部１６０は、応答信号の送信元、つまり、上り経路通知の送信元を上り通信経路における通信先として経路情報保存部１８０に登録する。
　なお、応答信号はどのような信号でもよく、例えば、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）層のＡＣＫが想定される。
　また、ステップＳ３５０において、下り経路通知の送信後一定期間の間に応答信号を受信できなければ、処理がステップＳ３１０に戻る。
　図９は、本実施の形態に係る親局装置１００と子局装置２００との間の通信シーケンスの例を示す。図９では、親局＃１が親局装置１００に相当する。また、子局装置２００として、子局＃１、子局＃２、子局＃３が存在する。
　また、図９では、親局＃１と、子局＃１、子局＃２、子局＃３とがスター型の通信経路を構築する際の通信シーケンスの例を示す。
　図９では、親局＃１が無線起動した後、親局＃１において上り経路通知タイマが満了し、親局＃１から上り経路通知がブロードキャストされる。
　子局＃１、子局＃２、子局＃３は、それぞれ、上り経路通知を受信し、下り経路通知タイマを起動する。子局＃１、子局＃２、子局＃３は、それぞれ、乱数を用いて待ち時間を決定するため、下り経路通知タイマが満了する時刻が異なる。
　図９の例では、子局＃１の下り経路通知タイマが最も早くに満了する。次に、子局＃２の下り経路通知タイマが満了する。最後に、子局＃３の下り経路通知タイマが満了する。
　このように、本実施の形態では、乱数を用いることで、下り経路通知の送信時刻を子局ごとにずらすことが可能である。
　なお、図９では、説明の簡明化のため、親局＃１の無線起動直後の上り経路通知タイマの満了及び上り経路通知の送信のみが図示されているが、親局＃１では、図５に示したように、繰り返し上り経路通知タイマが起動され、繰り返し上り経路通知がブロードキャストされる。
　また、各子局でも図６～図８に示したように、繰り返し上り経路通知タイマが起動され、繰り返し上り経路通知がブロードキャストされるが、説明の簡明化のために図示を省略している。
　また、図９では、各子局が上り経路情報要求を送信する前に親局＃１からの上り経路通知を受信しているため上り経路情報要求の送信は図示されていない。図６～図８に示したように、各子局は親局＃１から上り経路通知を受信しない場合は、上り経路情報要求をブロードキャスト送信する。
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
　以上、本実施の形態によれば、複数の子局装置から下り経路通知が一斉に送信されることがない。このため、下り経路通知の送信によってアプリケーションデータの通信が阻害されるという事態を回避することができる。
実施の形態２．
　実施の形態１では、各子局装置が、予め定められたスロット時間（Ｔ＿ｗａｉｔ）と、乱数によって決定された待ちスロット数（Ｎ＿ｗａｉｔ）とに基づき、下り経路通知の送信タイミングを決定する。
　実施の形態２では、各子局装置が、各子局装置の周辺に存在する子局装置の数を推定し、推定した周辺の子局装置の数と乱数とに基づき、下り経路通知の送信タイミングを決定する。
＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１０は、本実施の形態に係る子局装置２００の機能構成例を示す。図３の機能構成例と比べると、図１０では周辺端末情報保存部１７０が追加されている。
　周辺端末情報保存部１７０は、周辺に存在する子局装置２００の数の把握のため、受信メッセージ数を記憶する。
　本実施の形態に係る親局装置１００の機能構成は、図３に示したものと同じである。
　また、本実施の形態に係る親局装置１００及び子局装置２００のハードウェア構成は図４に示したもとの同じである。
　以下では、主に実施の形態１との差異を説明する。以下で説明していない事項は、実施の形態１と同じである。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
　親局装置１００の動作手順は図５に示したものと同じである。
　図１１は、本実施の形態に係る子局装置２００の動作例を示す。
　本実施の形態では、子局装置２００は、図６のステップＳ２０３、Ｓ２０７において、上り経路通知、上り経路情報要求を受信する度に（ステップＳ４００）、無線送受信部１２０が受信電力を計測し、メッセージ制御部１４０が、計測された受信電力を、予め定められているしきい値と比較する（ステップＳ４０１）。計測された受信電力がしきい値以上であれば、メッセージ制御部１４０が周辺端末情報保存部１７０の受信メッセージ数をインクリメントする。つまり、メッセージ制御部１４０は、受信電力がしきい値以上である場合は、周辺に他の子局装置２００が存在すると推定し、周辺端末情報保存部１７０に周辺の子局装置２００の推定数を記憶させる。
　なお、ここでは、メッセージ制御部１４０は、受信電力を用いて周辺の子局装置２００の数を推定しているが、他のパラメータを用いて周辺の子局装置２００の数を推定してもよい。
　また、メッセージ制御部１４０は、上り経路通知、上り経路情報要求だけでなく、アプリケーションデータを受信した際にも同様の動作を行って、周辺の子局装置２００の数を推定してもよい。
　図１２は、本実施の形態に係る子局装置２００における上り経路通知受信後の動作例を示す。
　図１２では、図８の動作フローと比較して、ステップＳ５１０のみが異なり、Ｓ３００、Ｓ３２０～Ｓ３６０は同じである。以下ではステップＳ５１０のみを説明する。
　ステップＳ５１０では、メッセージ制御部１４０は、周辺端末情報保存部１７０で保存されている受信メッセージ数に応じて、図１３のタイマ値決定テーブルに記述されているタイマ値候補の中から下り経路通知タイマに設定するタイマ値を決定する。図１３のタイマ値決定テーブルでは、受信メッセージ数の範囲ごとに、タイマ値候補が定義されている。例えば、周辺端末情報保存部１７０で保存されている受信メッセージ数が「０～Ｎ１」の範囲内であれば、メッセージ制御部１４０は、タイマ値候補である「Ｔ０～Ｔ１００」の中から、いずれかのタイマ値候補をタイマ値として選択する。なお、タイマ値候補の「Ｔ０～Ｔ１００」、「Ｔ１０１～Ｔ２００」等は、順序付けられた値でも、乱数値でもよい。各子局装置が独立で、タイマ値候補の中から一つを乱数で選択する。
　そして、メッセージ制御部１４０は、ステップＳ５１０で選択した値を、下り経路通知タイマに設定する。
　なお、図１３のタイマ値決定テーブルでは、具体的な時間（秒）がタイマ値候補として定義されているが、受信メッセージ数の範囲ごとに、タイマ値候補としてスロット数（Ｎ＿ｗａｉｔ）が定義されていてもよい。この場合は、メッセージ制御部１４０は、実施の形態１と同様に、タイマ値決定テーブルから選択したスロット数（Ｎ＿ｗａｉｔ）にスロット時間（Ｔ＿ｗａｉｔ）を乗算し、乗算値を下り経路通知タイマに設定する。
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
　実施の形態２では、周辺の子局装置の数に応じて、下り経路通知の送信待ち時間を決定するため、実施の形態１により得られる効果に加え、必要以上に長い間下り経路通知の送信を待たなければならない機会を減少させることができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、これら２つの実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。
　あるいは、これら２つの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。
　あるいは、これら２つの実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
　なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
＊＊＊ハードウェア構成の説明＊＊＊
　最後に、ハードウェア構成の補足説明を行う。
　補助記憶装置２７０には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）が記憶されている。そして、ＯＳの少なくとも一部がＣＰＵ２４０により実行される。
　ＣＰＵ２４０がＯＳを実行することで、タスク管理、メモリ管理、ファイル管理、通信制御等が行われる。
　図４では、１つのＣＰＵ２４０が図示されているが、親局装置１００又は子局装置２００が複数のＣＰＵ２４０を備えていてもよい。
　また、メッセージ制御部１４０、状態管理部１９０、経路管理部１６０（以下、これらをまとめて「部」という）の処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値が、ＲＡＭ２６０、補助記憶装置２７０、又は、ＣＰＵ２４０内のレジスタ又はキャッシュメモリに記憶される。
　また、「部」の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ等の可搬記憶媒体に記憶されてもよい。
　また、「部」を、「回路」又は「工程」又は「手順」又は「処理」に読み替えてもよい。
　また、親局装置１００及び子局装置２００は、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＡ（Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）といった電子回路により実現されてもよい。
　この場合は、「部」は、それぞれ電子回路の一部として実現される。
　なお、ＣＰＵ２４０及び上記の電子回路を総称してプロセッシングサーキットリーともいう。
　１００　親局装置、１１０　アンテナ、１２０　無線送受信部、１３０　信号処理部、１４０　メッセージ制御部、１５０　時刻管理部、１６０　経路管理部、１７０　周辺端末情報保存部、１８０　経路情報保存部、１９０　状態管理部、２００　子局装置、２２０　ＲＦ回路、２３０　ＰＨＹ制御回路、２４０　ＣＰＵ、２５０　発振器、２６０　ＲＡＭ、２７０　補助記憶装置。

Claims (8)

  1. 　通信経路構築用にブロードキャスト送信される制御メッセージの受信から前記制御メッセージに対する応答メッセージの送信までの待ち時間を、乱数を用いて設定するメッセージ制御部と、
    　ブロードキャスト送信された前記制御メッセージを受信し、前記制御メッセージの受信から前記メッセージ制御部により設定された前記待ち時間が経過したときに、前記制御メッセージの送信元に前記応答メッセージを送信するメッセージ通信部とを有する通信装置。
  2. 　前記メッセージ制御部は、
    　下り通信経路構築用にブロードキャスト送信される制御メッセージである第１の制御メッセージの受信から前記第１の制御メッセージに対する応答メッセージの送信までの待ち時間を、乱数を用いて設定し、
    　前記メッセージ通信部は、
    　ブロードキャスト送信された前記第１の制御メッセージを受信し、前記第１の制御メッセージの受信から前記メッセージ制御部により設定された前記待ち時間が経過したときに、前記第１の制御メッセージの送信元に前記応答メッセージを送信する請求項１に記載の通信装置。
  3. 　前記メッセージ制御部は、
    　前記メッセージ通信部により前記第１の制御メッセージが受信されたときに前記待ち時間を設定し、
    　前記メッセージ通信部は、
    　前記第１の制御メッセージの受信から前記メッセージ制御部により設定された前記待ち時間が経過したときに、前記第１の制御メッセージの送信元に前記応答メッセージを送信する請求項２に記載の通信装置。
  4. 　前記通信装置は、更に、
    　前記第１の制御メッセージの送信元を上り通信経路における通信先として登録する経路管理部を有する請求項２に記載の通信装置。
  5. 　前記メッセージ通信部は、
    　前記第１の制御メッセージを受信しない場合に、上り通信経路構築用の制御メッセージである第２の制御メッセージをブロードキャスト送信し、前記第２の制御メッセージの受信先が前記第２の制御メッセージに応答してブロードキャスト送信した前記第１の制御メッセージを送信し、
    　前記メッセージ制御部は、
    　前記メッセージ通信部により前記第１の制御メッセージが受信されたときに前記待ち時間を設定し、
    　前記メッセージ通信部は、
    　前記第１の制御メッセージの受信から前記メッセージ制御部により設定された前記待ち時間が経過したときに、前記第１の制御メッセージの送信元に前記応答メッセージを送信する請求項２に記載の通信装置。
  6. 　前記メッセージ通信部は、
    　前記第１の制御メッセージをブロードキャスト送信し、前記第１の制御メッセージに対する応答メッセージを前記第１の制御メッセージの送信先から受信し、
    　前記通信装置は、更に、
    　前記応答メッセージの送信元を下り通信経路における通信先として登録する経路管理部を有する請求項２に記載の通信装置。
  7. 　前記メッセージ制御部は、
    　前記通信装置の周辺に存在する他の通信装置の数を推定し、
    　推定した前記他の通信装置の数と乱数とを用いて前記待ち時間を設定する請求項１に記載の通信装置。
  8. 　コンピュータが、通信経路構築用にブロードキャスト送信される制御メッセージの受信から前記制御メッセージに対する応答メッセージの送信までの待ち時間を、乱数を用いて設定し、
    　前記コンピュータが、ブロードキャスト送信された前記制御メッセージを受信し、前記制御メッセージの受信から、設定された前記待ち時間が経過したときに、前記制御メッセージの送信元に前記応答メッセージを送信する通信方法。
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