(57)【要約】      （修正有）【課題】ノード間で送受信される各データの衝突を回避し、周波数利用効率の低下を防ぐ。【解決手段】無線網複数経路通信運用システムにおいて、データのデータフレームに、データフレームの種別を示す識別子を付記する識別子付記手段と、識別子付記手段により付記された識別子に応じて、データを送受信するための複数の経路を切り替える経路切替手段と、経路切替手段を実現するための、ネットワークに１以上のデバイス（ノード３−３）を非中継デバイスとして設定する設定手段と、設定された非中継デバイス（ノード３−３）を中継しない他の経路により前記データの送受信を行う送受信手段と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収集制御局と、前記収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノードと、を含む複数のデバイス間におけるデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線網複数経路通信運用システムであって、
前記データのデータフレームに、前記データフレームの種別を示す識別子を付記する識別子付記手段と、
前記識別子付記手段により付記された前記識別子に応じて、前記データを送受信するための複数の経路を切り替える経路切替手段と、
前記経路切替手段を実現するための、ネットワークに１以上のデバイスを非中継デバイスとして設定する設定手段と、
前記設定された非中継デバイスを中継しない他の経路により前記データの送受信を行う送受信手段と、
を備えること
を特徴とする無線網複数経路通信運用システム。
【請求項２】
前記識別子は、前記データが送受信される複数の経路に関する経路情報、又は前記データに関する種別情報であること
を特徴とする請求項１記載の無線網複数経路通信運用システム。
【請求項３】
前記設定手段は、前記識別子に基づき１以上の前記デバイスを、複数のデバイス間で前記データの送受信を行う中継デバイス、又は前記非中継デバイスとすること
を特徴とする請求項１又は２記載の無線網複数経路通信運用システム。
【請求項４】
前記送受信手段は、前記非中継デバイス内で取得したデータを、前記ネットワーク内の通過点から一つ前に配置されるデバイスに送信し、又は前記通過点から一つ前に配置されるデバイスからのデータを、前記通過点から一つ後に配置されるデバイスに送信すること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の無線網複数経路通信運用システム。
【請求項５】
前記送受信手段は、前記識別子に応じて、前記中継デバイスの周囲のノードに配置される複数のデバイスに対して、非中継デバイスであることを通知すること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の無線網複数経路通信運用システム。
【請求項６】
収集制御局と、前記収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノードと、を含む複数のデバイス間におけるデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線網複数経路通信運用方法であって、
前記データのデータフレームに、前記データフレームの種別を示す識別子を付記する識別子付記ステップと、
前記識別子付記ステップにより付記された前記識別子に応じて、前記データを送受信するための複数の経路を切り替える経路切替ステップと、
前記経路切替ステップを実現するための、ネットワークに１以上の複数デバイスを非中継デバイスとして設定する設定ステップと、
前記設定ステップにより設定された前記非中継デバイスを中継しない他の経路により前記データの送受信を行う送受信手ステップと、
を有すること
を特徴とする無線網複数経路通信運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収集制御局と、収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノードと、を含む複数のデバイス間におけるデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線網複数経路通信運用システム、及び無線網複数経路通信運用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ワイヤレスネットワークにおいて、小型で安価であり、かつ低出力のデジタル無線通信を行うことのできる、IEEE802.15.4の規格に準拠する通信デバイスが用いられている。IEEE802.15.4の規格に準拠するネットワークでは、例えば図５に示すように、収集制御局であるＣＳ（Collection station）７１と、１つ以上のノード７２（図６ではノード７２−１〜７２−４）とを含む複数のデバイスにより構成されたツリー型のトポロジが採用されている。ツリー型トポロジでは、より下位のノード７２が、より上位のノード７２やＣＳ７１に向けて、必要に応じてデータを伝送することが行われている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
図６は、下位のノード７２−３、７２−４からのデータをＣＳ７１へ送信する場合におけるタイムチャートの例を示している。ＣＳ７１及び各ノード７２は、それぞれ基本間隔Ｔ（単位：時間ｔ）内においてアクティブ期間（通信期間Ｔ１（単位：時間ｔ））と、スリープ期間Ｔ２（単位：時間ｔ）とを含むスーパーフレーム構造が割り当てられている。通信期間Ｔ１においては、無線通信を行うことが可能となり、スリープ期間Ｔ２においては、受信側がスリープ状態に移行することで、無線通信を行うことができなくなる。あえて基本間隔Ｔ内においてスリープ期間Ｔ２を設けることにより消費電力を節減することができ、ひいてはシステム全体の使用電力を抑えること可能となる。
【０００４】
例えばノード７２−３からＣＳ７１に向けてデータを送信する場合には、ノード７２−３からノード７２−１を介してＣＳ７１に送信される経路となる。かかる場合には、ノード７２−３とこれよりも上位にあるノード７２−１との間では、上位のノード７２−１がマスター、下位のノード７２−３がスレーブの関係となる。同様に、ノード７２−１とＣＳ７１との間では、上位のノードとしてのＣＳ７１がマスター、下位のノード７２−１がスレーブの関係となる。このようなマスターとスレーブとの関係において、より上位のマスターが基本間隔Ｔにおける通信期間Ｔ１のタイミングを決定し、より下位のスレーブが、このマスター側において決定された通信期間Ｔ１のタイミングに合わせてデータを送信する。
【０００５】
このような規則の下で、図６において先ずノード７２−３は、タイミングｔ９１において生成したデータＤ８１を、タイミングｔ９２において開始するマスターとしてのノード７２−１の通信期間Ｔ１に合わせて送信する。このデータＤ８１を受信したノード７２−１は、タイミングｔ９３において開始するマスターとしてのＣＳ７１の通信期間Ｔ１に合わせて当該データＤ８１を送信する。これによりＣＳ７１は、このデータＤ８１を自ら設定した通信期間Ｔ１内において受信することが可能となる。
【０００６】
同様に、ノード７２−４からＣＳ７１に向けてデータを送信する場合には、ノード７２−４からノード７２−１を中継させてＣＳ７１の経路となる。ノード７２−４は、タイミングｔ９４において生成したデータＤ８２を、タイミングｔ９５において開始するマスターとしてのノード７２−１の通信期間Ｔ１に合わせて送信する。このデータＤ８２を受信したノード７２−１は、タイミングｔ９６において開始するマスターとしてのＣＳ７１の通信期間Ｔ１に合わせて当該データＤ８２を送信する。これによりＣＳ７１は、このデータＤ８２を自ら設定した通信期間Ｔ１内において受信することが可能となる。
【０００７】
ＣＳ７１は、上述した無線通信の処理動作方法に基づいて、ツリー型ネットワークにおける各ノード７２からのデータを全て収集することが可能となる。
【０００８】
上記のような無線通信技術は、ＩｏＴ時代において様々な分野で注目を集めている。例えば農業分野では、上記技術を用いることで、水管理業務の効率向上等が期待されている。農場等の広大なサービスエリアを確保するために、ＳＵＮ（Smart Utility Network）システムで活用されている無線電波を多段中継するマルチホップ通信は、本分野への適用形態として重要な技術のひとつである。
【０００９】
ＳＵＮは、ガス、水道、電気メータ等の検針データの収集を、それぞれのメータに取り付けられた無線機による無線通信を介して、効率的に行う技術である。例えば戸建て、又は集合住宅の各戸に上記無線通信型のメータが取り付けられ、それぞれの無線機から送信された検針データが、ＳＵＮサービスエリア内で収集制御局（ＣＳ７１）に集約される。
【００１０】
ＳＵＮの効用として、例えば従来の検針作業コストの軽減が考えられるが、自動化によって取りこぼしのない確実な検針プロセスが遂行されること、治安上の改善効果をもたらすこと等の効果も注目されている。さらには、ＳＵＮを双方向通信インフラとして活用することにより、消費量マネージメント等の付加的サービスを含む、より汎用的なネットワークマネジメントを支える手段として機能することも期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１５−１９８３３３号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３０８５号公報
【特許文献３】特開２０１４−１０３５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、上述した特許文献１〜３を含む従来のツリー型トポロジでは、マルチホップ通信網内で同一の周波数チャネルを用いる。このため、各ノード７２間で送受信される各データの衝突による周波数利用効率の低下が懸念として挙げられている。
【００１３】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ノード間で送受信される各データの衝突を回避し、周波数利用効率の低下を防ぐことができる無線網複数経路通信運用システム、及び無線網複数経路通信運用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上述した問題点を解決するために、収集制御局と、前記収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノードと、を含む複数のデバイス間におけるデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線網複数経路通信運用システムであって、識別子付記手段は、前記データのデータフレームに、前記データフレームの種別を示す識別子を付記する。経路切替手段は、前記識別子付記手段により付記された前記識別子に応じて、前記データを送受信するための複数の経路を切り替える。設定手段は、前記経路切替手段を実現するための、ネットワークに１以上のデバイスを非中継デバイスして設定する。
【００１５】
請求項１に記載の無線網複数経路通信運用システムは、収集制御局と、前記収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノードと、を含む複数のデバイス間におけるデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線網複数経路通信運用システムであって、前記データのデータフレームに、前記データフレームの種別を示す識別子を付記する識別子付記手段と、前記識別子付記手段により付記された前記識別子に応じて、前記データを送受信するための複数の経路を切り替える経路切替手段と、前記経路切替手段を実現するための、ネットワークに１以上のデバイスを非中継デバイスとして設定する設定手段と、前記設定された非中継デバイスを中継しない他の経路により前記データの送受信を行う送受信手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の無線網複数経路通信運用システムは、請求項１記載の発明において、前記識別子は、前記データが送受信される複数の経路に関する経路情報、又は前記データに関する種別情報であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の無線網複数経路通信運用システムは、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記設定手段は、前記識別子に基づき１以上の前記デバイスを、複数のデバイス間で前記データの送受信を行う中継デバイス、又は前記非中継デバイスとすることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の無線網複数経路通信運用システムは、請求項１〜３の何れかの１項記載の発明において、前記送受信手段は、前記非中継デバイス内で取得したデータを、前記ネットワーク内の通過点から一つ前に配置されるデバイスに送信し,又は前記通過点から一つ前に配置されるデバイスからのデータを、前記通過点から一つ後に配置されるデバイスに送信することを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の無線網複数経路通信運用システムは、請求項１〜４の何れか１項記載の発明において、前記送受信手段は、前記識別子に応じて、前記中継デバイスの周囲のノードに配置される複数のデバイスに対して、非中継デバイスであることを通知することを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の無線網複数経路通信運用方法は、ータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線網複数経路通信運用方法であって、前記データのデータフレームに、前記データフレームの種別を示す識別子を付記する識別子付記ステップと、前記識別子付記ステップにより付記された前記識別子に応じて、前記データを送受信するための複数の経路を切り替える経路切替ステップと、前記経路切替ステップを実現するための、ネットワークに１以上の複数デバイスを非中継デバイスとして設定する設定ステップと、前記設定ステップにより設定された前記非中継デバイスを中継しない他の経路により前記データの送受信を行う送受信手ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
第１発明〜第５発明によれば、識別子付記手段は、複数のデバイス間で送受信されるデータのデータフレームに、データの種別を示す識別子を付記する。経路切替手段は、識別子付記手段により付記された前記識別子に応じて、データを送受信するための複数の経路を切り替える。このため、データのデータフレームに付記された識別子に応じて、データが送受信される無線網構造内の複数の経路を切り替え、データの送受信を行うことができる。また、データフレームに付記された識別子を判別し、各デバイス間においてデータを送受信することができる。これにより、各データの識別子に応じて通信方向の経路を複数経路に切り替えることができ、送受信する各データの衝突を回避し、周波数利用効率の低下を防ぐことが可能となる。
【００２２】
特に、第２発明によれば、識別子は、データが送受信される複数の経路に関する経路情報、又は前記データに関する種別情報である。このため、複数のデバイス間において、自デバイスの状態に適した識別子を設定することができる。これにより、ノード間で送受信される各データの衝突を回避し、周波数利用効率の低下を防ぐことが可能となる。
【００２３】
特に、第３発明によれば、設定手段は、設定手段は、識別子に基づき１以上のデバイスを、複数のデバイス間でデータの送受信を行う中継デバイス、又は非中継デバイスとすることができる。このため、データの送受信を行う中継デバイスを増やす、又は非中継デバイスを増やすことができる。これにより、ノード間で送受信される各データの衝突を回避し、周波数利用効率の低下を防ぐことが可能となる。
【００２４】
特に、第４発明によれば、送受信手段は、非中継デバイス内で取得したデータを、ネットワーク内の通過点から一つ前に配置されるデバイスに送信し、又は通過点から一つ前に配置されるデバイスからのデータを、通過点から一つ後に配置されるデバイスに送信する。このため、自デバイスで取得したデータを上位のノードに配置されるデバイスに送信し、自デバイスより下位のノードに配置されるデバイスからのデータの中継を他のデバイスに回避させることができる。これにより、ノード間で送受信される各データの経路を一方向とすることで衝突を回避し、周波数利用効率の低下を防ぐことが可能となる。
【００２５】
特に、第５発明によれば、送受信手段は、識別子に応じて、中継デバイスの周囲のノードに配置される複数のデバイスに対して、非中継デバイスであることを通知する。このため、周囲のデバイスは、どのノードに非中継デバイスが存在するか確認できる。これにより、ノード間で送受信される各データの経路を一方向とすることで衝突を回避し、周波数利用効率の低下を防ぐことが可能となる。
【００２６】
第６発明によれば、識別子付ステップは、複数のデバイス間で送受信されるデータのデータフレームに、データフレームの種別を示す識別子を付記する。送受信ステップは、設定ステップにより設定された前記非中継デバイスを中継しない他の経路により前記データの送受信を行う。このため、データフレームに付記された識別子を判別し、各デバイス間においてデータを送受信することができる。これにより、各データの識別子に応じて通信方向の経路を複数経路に切り替えることができ、送受信する各データの衝突を回避し、周波数利用効率の低下を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明が適用される無線網複数経路通信運用システムの例を示す模式図である。
【図２】図２は、データフレームに設定される識別子のデータテーブルの例を示す図である。
【図３】図３は、一のノードを非中継デバイスとして割り当てた場合におけるデータ通信の一例を示す模式図である。
【図４】図４は、本実施形態における非中継デバイスの送受信手段の送受信の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、IEEE802.15.4の規格に準拠するネットワークの例を示す図である。
【図６】図６は、従来技術について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態としての無線網複数経路通信運用システム１について詳細に説明する。図１は、本実施形態の無線網複数経路通信運用システム１の例を示す模式図である。無線網複数経路通信運用システム１は、収集制御局（Collection Station：以下ＣＳという。）２と、ＣＳ２を根として２以上に亘り配置された無線端末のノード３（３−１、３−２、・・・３−ｎ（ｎは整数））とを含む複数のデバイスを備え、いわゆるツリー型のトポロジ（ツリー型ネットワーク）が採用されている。この無線網複数経路通信運用システム１では、より下位のノード３が、より上位のノード３やＣＳ２に向けて上りデータ通信を行う。また無線網複数経路通信運用システム１では、より上位のノード３やＣＳ２が、より下位のノード３に向けて下りデータ通信する。
【００２９】
ＣＳ２は、最上位のマスターデバイスであり、各ノード３から上りデータ通信により送信されてくるデータを収集する。また、ＣＳ２は、この無線網複数経路通信運用システム１全体を制御するための中央制御部としての役割も担い、ある特定のノード３に対して制御系のデータを下りデータ通信する。
【００３０】
ノード３は、データの発信や中継等を始めとしたデータの送受信を行うことが可能なデバイスの総称であり、例えばIEEE802.15.4の規格に準拠する通信デバイスである。ノード３は、所定のデータをセンシングしてこれを無線により送信するセンサとして具現化されるほか、例えば携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末、ノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のような無線通信が可能な端末装置として具現化されてもよい。またこのノード３はアクチュエータのような制御系を含むものでもよい。かかる場合には、例えば農業等の分野において、バルブを停止する制御を行ったり、ロボットの制御を行ったり、ガスを停止するための制御を行うことを可能とするデバイスとして具現化される。ノード３が制御系を含むアクチュエータ等として具現化されるものであれば、ＣＳ２から他のノード３を介して下りデータ通信されてくる制御用のデータに基づき、各種制御動作を実行していくこととなる。
【００３１】
本実施形態においては、図１に示す無線網複数経路通信運用システム１において、ＣＳ２の下に複数のノード３（図１ではノード３−１、３−２、３−３、３−４、３−５）が配置されている場合を例にとり説明をする。なお、ＣＳ２の下位リンクに配置されるノード３は、ＣＳ２にデータを収集させるものであれば、いかなる枝分かれのパターンで構成されるツリー構造とされてもよく、また１以上のいかなる数のノード３で構成されてもよい。
【００３２】
図１に示す無線網複数方向通信システム１では、複数のノード３間では、各々のノードの間でデータを送受信するための複数の経路が存在する。各ノードの複数の経路では、例えばＣＳ２への上りデータ通信と、ＣＳ２からノード３への下りデータ通信を行う経路があり、送受信されるデータは、各々の中継デバイスの複数の経路を介して中継される。
【００３３】
中継デバイスは、例えば各ノードからＣＳ２への上りデータ通信を行う複数の経路、並びにＣＳ２から各ノードへの下りデータ通信を行う複数の経路をそれぞれ中継する。非中継デバイスは、例えば自らデータの中継が困難と判断されれば、自らのデータフレームに非中継を示す識別子を付記し、ネットワーク間の他のデバイスに通知する。通知された他のデバイスは、非中継デバイスのデータフレームに付記された非中継を示す識別子に基づいて、複数の経路を、非中継デバイスを中継しない経路に切り替え、他の中継デバイスを介して上りデータ通信及び下りデータ通信を行う。
【００３４】
図２に、ノード３のデータフレームに設定される識別子のデータテーブルの例を示す。データフレームに付記される識別子は、例えば図２に示すようなデータテーブルに登録される。データテーブルは、各デバイスに予め記憶されており、ＣＳ２または管理者の設定に応じて、適宜に登録、及び更新がされてもよい。データフレームに付記する識別子として、例えば各々のノード間で接続される複数の経路情報（経路１：「ａａａ」、経路２：「ｂｂｂ」）に関する情報の他、例えばデータサイズ（ｎｎ１〜ｎｎ２：「００１」、ｎｎ３〜ｎｎ４：「００２」等、ｎｎは数値であり、ｎｎ１〜ｎｎ２＜ｎｎ３〜ｎｎ４とする）のデータの種別に関する情報であってもよい。
【００３５】
中継デバイスとして設定されるデバイスは、上述の通り、各ノードからＣＳ２への上りデータ通信を行う複数の経路、並びにＣＳ２から各ノードへの下りデータ通信を行う複数の経路において送受信されるデータを中継する。これに対して、非中継デバイスとして設定されるデバイスは、例えば自らデータの中継状況に基づいて中継の可否を判断し、その判断結果に基づいてデータの中継が不可能と判断した場合には、非中継を示す識別子を当該データフレームに付記し、送受信するデータの経路を切り替える。
【００３６】
非中継デバイスは、自デバイスを非中継デバイスとしても、例えばＣＳ２から送信される制御系データ等であれば、容量の大きいデータの送受信は中継しない経路を識別子として付記するとともに、容量の小さい制御系のデータであれば、下位ノードに送信する経路を選択し、データフレームの識別子として付記するようにしてもよい。
【００３７】
非中継デバイス（ノード３−３）のデータフレームに付記された識別子は、例えば各々の各ノードにおける通信開始のタイミングに合わせて送信されるようにしてもよい。識別子が付記されたデータフレームを受信したデバイスは、データフレームに付記される識別子に基づいて、受信元のデバイスとデータの中継、又は非中継の設定が行われる。非中継デバイスの設定は、データテーブルで設定される識別子「経路情報」は、例えばノード３のデバイスにおけるデータの送受信の複数の経路の種別が設定される。
【００３８】
データフレームに付記される識別子は、例えばノード３の各々のデバイスにおいて複数に設定される。識別子「経路情報」は、中継デバイスを非中継デバイスとして設定する場合は、上り方向のデータ通信を示す識別子「経路１：ａａａ（上りのデータ通信）」がデータフレームの識別子として付記される。また、下り方向のデータ通信としたい場合には、識別子「経路情報」は、例えば「経路２：ｂｂｂ（下りのデータ通信）」がデータフレームの識別子として付記される。
【００３９】
これにより、例えば、複数のノード３及び複数のデバイス間では、例えばノード３−３におけるデータの送受信の経路を複数に切り替えることが可能であり、データの送受信される方向を上り方向、又は下り方向の一方向として切り替えることが可能となる。これにより、ノード３−３におけるデバイスでは、複数ノード間におけるデータの送受信の経路を切り替え、データの衝突を回避することができる。
【００４０】
なお、データフレームに付記される識別子「データサイズ」は、例えば各々のノード３にデバイス間で送受信されるデータ量、又は送受信データの集中の度合い等により、データが送受信される複数の経路を、データ送受信の容量が多い場合に複数の経路のうち、データの送受信の容量やトラヒックなどが少ないノードのデバイス（中継デバイス）を含む経路に変換するようにしてもよい。
【００４１】
データフレームに付記される識別子「データサイズ」は、例えばノード３−３におけるデバイスで送受信されるデータ量に応じて設定されるようにしてもよい。識別子「データサイズ」は、例えば「００１：ｎｎ１〜ｎｎ２」、「００２：ｎｎ３〜ｎｎ４」として、データフレームに付記される。
【００４２】
次に、図３に、ノード３−３のデバイスを非中継デバイスとして識別子を付記した場合におけるデータ通信の一例を示す。図３は、図２のデータテーブルで設定される識別子が、ノード３−３に配置されるデバイスのデータフレームに付記された例である。ノード３−３のデバイスは、データフレームに付記された識別子により、非中継デバイスとして動作する。この識別子によりノード３−３と接続する他のデバイスは、ノード３−３のデータフレームに付記された識別子が、ノード３−３に接続される他の中継デバイスに送信されることで、上りデータ通信又は下りデータ通信の複数の経路を、ノード３−３を非中継デバイスとする経路に切り替えて、他のデバイスとのデータの送受信を行う。
【００４３】
図３に示す例では、ノード３−３に配置されるデバイスには、複数の経路（例えば経路１〜５）が設定されているものとする。ノード３−３の上り方向（経路１）では、ノード３−３におけるデータフレームの識別子として、例えば「経路１（ａａａ）」が記載される。この場合は、自デバイスで取得したデータのみをノード３−１（経路１）に送信し、例えばノード３−４（経路５）に配置される各デバイスからのデータは受信しない。そのため、ノード３−４に配置される各デバイスは、データの送信の経路を、それぞれノード３−１（経路５→経路６）に切り替えて送信する。これにより、ノード３−３におけるデバイスでは、複数のノード間におけるデータの衝突を回避することができる。これにより、例えば同一ネットワーク内で一方向のメッシュ（図２では、上りデータ通信）の方向において、他のメッシュとは異なる経路の選択が実現できる。
【００４４】
（実施形態：無線網複数方向通信システム１の動作）
次に、本実施形態における無線網複数方向通信システム１の動作の一例について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態における無線網複数方向通信システム１におけるタイミングチャートの一例を示す。
【００４５】
図４に示する無線網複数方向通信システム１におけるタイミングチャートの一例では、無線網複数方向通信システム１は、識別子付記手段Ｓ１１０と、経路切替手段Ｓ１２０と、設定手段Ｓ１３０、送受信手段Ｓ４０とを備える。以下の説明では、ノード３−３の上位の経路に配置される経路のデバイスとして、ノード３−１及びＣＳ２として説明する。また、ノード３−３の下位の経路に配置される下位デバイスとして、ノード３−４として説明する。ここで、ノード３−３は非中継デバイスとしてデータフレームに識別子が付与され、ノード３-１及びノード３−４との通信要求時に送信される。
【００４６】
無線網複数方向通信システム１の動作は、上述の図３に示すように、例えばＣＳ２の下位のノードに配置される複数のデバイス（ノード３−１、ノード３−２、ノード３−３、ノード３−４、ノード３−５）は間で行われる。複数のデバイス、例えば通常は各々が中継デバイスとして動作するが、ある任意のデバイスが非中継デバイスとして動作する。非中継デバイスをノード３−３とする場合、ノード３−３のデバイスは、自らのデータ中継を判別し、図２に設定されるデータテーブルを参照し、データフレームに識別子を付記する。
【００４７】
＜識別子付記ステップＳ１１０＞
識別子付記ステップＳ１１０では、データのデータフレームに、データフレームの種別を示す識別子を付記する（識別子付記ステップＳ１１０）。識別子付記ステップＳ１１０ではデ、ータフレームには、ノード３−３におけるデータフレームに識別子を付記する。識別子付記ステップＳ１１０は、例えばノード３−３からノード３−１、及びノード３−４の各々の経路を介して接続の要求として送信され、その際にデータフレームに付記された識別子が識別され、ノード３−１及びノード３−４に対して設定されるようにしてもよい。
【００４８】
＜経路切替ステップＳ１２０＞
経路切替ステップＳ１２０では、識別子付記ステップＳ１１０により付記された識別子に応じて、データを送受信するための複数の経路を切り替える（経路切替ステップＳ１２０）。ノード３−３のデバイスは、自らデータの中継の可否を判断し、その判断結果に基づいてデータの中継が不可能と判断した場合には、非中継を示す識別子を当該データフレームに付記する。ノード３−３のデバイスは、例えば接続の要求としてノード３−１及びノード３−４の経路で接続される他のデバイスに接続の要求、又は識別子が付記されたデータフレームを送信する。
【００４９】
＜設定ステップＳ１３０＞
送受信ステップＳ１３０では、経路切替ステップＳ１１０を現するための、ネットワークに１以上のデバイスを非中継デバイスとして設定する。また、設定手段は、識別子に基づき１以上のデバイスを、複数のデバイス間でデータの送受信を行う中継デバイス、又は非中継デバイスとする設定を行う。
【００５０】
＜送受信ステップＳ１４０＞
送受信ステップＳ１４０では、設定された非中継デバイスを中継しない他の経路によりデータの送受信を行う。また、送受信手段は、非中継デバイス内で取得したデータを、ネットワーク内の通過点から一つ前に配置されるデバイスに送信し、又は通過点から一つ前に配置されるデバイスからのデータを、通過点から一つ後に配置されるデバイスに送信する。また、送受信手段は、データフレームに付記された識別子に応じて、中継デバイスの周囲のノードに配置される複数のデバイスに対して、非中継デバイスであることを通知する。
【００５１】
＜識別子＞
識別子は、例えばノード３−３のデバイスによってデータフレーム付記され、データが送受信される複数の経路に関する経路情報、又はデータに関する種別情報が付記される。識別子が付与されたデータフレームは、ノード３を形成するＣＳ２、複数のデバイス間でやり取りがなされ、データフレームの識別子によって、各ノードのデバイスが制御される。
【００５２】
識別子は、例えばノード３−３は、受信したデータフレームに付記された識別子を判別し、ノード３−３のデバイスが非中継となるのか、又は中継となるのかを判別する。ノード３−３が非中継デバイスと設定された場合は、ノード３−４からの経路で、上り方向のデータは送信されない。そのため、ノード３−４のデバイスは、他の経路に切り替え、他のノード３（例えば、ノード３−１）を介して自デバイスで取得したデータを上りデータ通信を経由して行う。
【００５３】
また、ノード３−１のデバイスは、ノード３−４と同様にノード３−３から受信したデータフレームに付記される識別子を判別し、ノード３−３のデバイスが非中継となるのか、又は中継となるのかを判別する。ノード３−３が非中継デバイスと設定された場合は、ノード３−１への経路で、ノード３−３からの上り方向のデータは送信される。
【００５４】
なお、データ３−３は、非中継デバイスとして動作するが、例えば、識別子として設定されたデータの種別であるデータサーズに基づいて、ＣＳ２から送信される制御系のデータのデータ種別は、下りの経路を経由して送受信するようにしてもよい。
【００５５】
さらに、ノード３−３の非中継デバイスに接続されるノード３−１は、ノード３−３から送信されたデータフレームに含まれる識別子を判別し、ＣＳ２からの送信されるデータが制御系データ等である場合には、ノード３−３の経路を経由して下位に配置されるノード３−４等を介して中継される。
【００５６】
図３に示す例では、ノード３−３に配置されるデバイスには、複数の経路（例えば経路１~５）が設定されているものとする。ノード３−３の上り方向（経路１）では、ノード３−３におけるデータフレームの識別子として、例えば「経路１（ａａａ）」が記載される。この場合は、自デバイスで取得したデータのみをノード３−１（経路１）に送信し、例えばノード３−４（経路５）に配置される各デバイスからのデータは受信しない。そのため、ノード３−４に配置される各デバイスは、データの送信の経路を、それぞれノード３−１（経路５→経路６）に切り替えて送信する。これにより、ノード３−３におけるデバイスでは、複数のノード間におけるデータの衝突を回避することができる。これにより、例えば同一ネットワーク内で一方向のメッシュ（図２では、上りデータ通信）の方向において、他のメッシュとは異なる経路の選択が実現できる。
【００５７】
（実施形態：無線網複数方向通信システム１の動作）
次に、本実施形態における無線網複数方向通信システム１の動作の一例について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態における無線網複数方向通信システム１におけるタイミングチャートの一例を示す。
【００５８】
図４に示する無線網複数方向通信システム１におけるタイミングチャートの一例では、無線網複数方向通信システム１は識別子付記手段Ｓ１１０と、経路切替手段Ｓ１２０、設定手段Ｓ１３０、送受信手段Ｓ１４０に対応する手段を備える。以下の説明では、ノード３−３の上位の経路に配置される経路のデバイスとして、ノード３−１及びＣＳ２として説明する。また、ノード３−３の下位の経路に配置される下位デバイスとして、ノード３−４として説明する。ここで、ノード３−３は非中継デバイスとしてデータフレームに識別子が付与され、ノード３-１及びノード３−４との通信要求時に送信される。
【００５９】
＜識別子付記ステップＳ１１０＞
無識別子付記ステップＳ１１０では、データのデータフレームに、前記データフレームの種別を示す識別子を付記する。無識別子付記ステップＳ１１０では、線網複数方向通信システム１の動作は、上述の図３に示すように、例えばＣＳ２の下位のノードに配置される複数のデバイス（ノード３−１、ノード３−２、ノード３−３、ノード３−４、ノード３−５）は間で行われる。複数のデバイス、例えば通常は各々が中継デバイスとして動作するが、ある任意のデバイスが非中継デバイスとして動作する。非中継デバイスをノード３−３とする場合、ノード３−３のデバイスは、自らのデータ中継を判別し、図２に設定されるデータテーブルを参照し、データフレームに識別子を付記する。ノード３−３におけるデータフレームに付記された識別子は、例えばノード３−３からノード３−１、及びノード３−４の各々の経路を介して接続の要求として送信され、その際にデータフレームに付記された識別子が識別され、ノード３−１及びノード３−４に対して設定されるようにしてもよい。
【００６０】
＜経路切替ステップＳ１２０＞
経路切替ステップＳ１２０では、識別子付記手段により付記された識別子に応じて、データを送受信するための複数の経路を切り替える。経路切替ステップＳ１２０では、中継デバイスは、自らデータの中継の可否を判断し、その判断結果に基づいてデータの中継が不可能と判断した場合には、非中継を示す識別子を当該データフレームに付記し、例えば接続の要求としてノード３−１及びノード３−４の経路で接続される他のデバイスに送信する。
【００６１】
他のデバイスは、ノード３−３から受信したデータフレームに付記される識別子を判別し、ノード３−３のデバイスが非中継となるのか、又は中継となるのかを判別する。ノード３−３が非中継デバイスと設定された場合は、ノード３−４からの経路で、上り方向のデータは送信されない。ノード３−４のデバイスは、他の経路に切り替え、他のノード３（例えば、ノード３−１）を介して自デバイスで取得したデータを上りデータ通信を経由して行う。
【００６２】
＜設定ステップＳ１３０＞
設定ステップＳ１３０は、経路切替手段を実現するための、ネットワークに１以上のデバイスを非中継デバイスとして設定する。設定ステップＳ１３０は、例えばノード３−１のデバイスは、ノード３−４と同様にノード３−３から受信したデータフレームに付記される識別子を判別し、ノード３−３のデバイスが非中継となるのか、又は中継となるのかを判別する。ノード３−３が非中継デバイスと設定された場合は、ノード３−１への経路で、ノード３−３からの上り方向のデータは送信される。
【００６３】
なお、データ３−３は、非中継デバイスとして動作するが、例えば、識別子として設定されたデータの種別であるデータサーズに基づいて、ＣＳ２から送信される制御系のデータのデータ種別は、下りの経路を経由して送受信するようにしてもよい。
【００６４】
さらに、ノード３−３の非中継デバイスに接続されるノード３−１は、ノード３−３から送信されたデータフレームに含まれる識別子を判別し、ＣＳ２からの送信されるデータが制御系データ等である場合には、ノード３−３の経路を経由して下位に配置されるノード３−４等を介して中継される。
【００６５】
＜送受信ステップＳ１４０＞
ノ送受信ステップＳ１４０では、ード３−３の非中継デバイスと、ノード３−３で接続される他のデバイス（例えばノード３−１、ノード３−４等）間において、データ送受信の経路を複数に切り替え、各々のデータの送受信を行う。
【００６６】
送受信ステップＳ１４０では、ノード３−３におけるデバイスのデータフレームに付記された識別子を判別し、経路情報の識別子「ａａａ（上方向）」、データサイズの識別子「００１（ｎｎ１〜ｎｎ２）」の場合は、ノード３−３よりも上位ノードに配置されるノード３−１の通信方向にデータ送受信の経路を複数に切り替える。そして、識別子「００１（ｎｎ１〜ｎｎ２）」に応じて、ノード３−３におけるデバイスで取得されたデータサイズの大きいセンシングデータ（データサイズ：ｎｎ１〜ｎｎ２）がノード３−１に送信される。
【００６７】
＜データフレームへの識別子の判別＞
他のデバイス（ノード３−１、ノード３−４等）は、非中継デバイスから送信されたデータフレームに付記される判別し、データフレームに付記された非中継を示す識別子に基づいて、非中継デバイスとの経路の選択を切り替える。データフレームに付記された識別子に、経路を示す情報の識別子として、例えば識別子「ｂｂｂ（下方向）」、データサイズの識別子「００２（ｎｎ３〜ｎｎ４）」が付記された場合は、ノード３−３よりも下位ノードに配置されるノード３−４及びノード３−５のデバイスは、ノード３−３のデバイスを中継しないように経路の設定を変更する。
【００６８】
また、ノード３−３は、自デバイスで付記した識別子に基づいて、ノード３−３よりも上位の経路に位置するノード３−１、及びノード３−２から送信されたデータ（例えば制御系データ等）を、下位の経路に配置されるノード３−４、及びノード３−５のデバイスに各々に送信する。これにより、自デバイス取得されたセンシングデータ等は、データフレームに付記される識別子に応じて、複数の経路で接続されるノード３−３におけるデータの送信を、上位の経路に位置するノード３−１のデバイス、ＣＳ２に経路を切り替えて送信することができる。
【００６９】
また、非中継デバイスは、データフレームに付記された識別子に基づいて、下位の経路に配置されるノード３−４、及びノード３−５の各デバイスからのデータ受信を中継しない設定する。例えば上述のデータフレームに付記される識別子に応じて、下位の経路に配置されるノード（ノード３−４、及びノード３−５）は、ノード３−３に対してデータを送信しない。これにより、例えば下位の経路に配置されるノードス（ノード３−４、及びノード３−５）は、接続される他の上位ノードにデータ送信の経路を複数に切り替えて送信する。設定手段は、自デバイスで取得したセンシングデータに関してのみ、例えば上位ノードに配置されるデバイス（ノード３−１）に送信する。
【００７０】
また、設定ステップ１３０では、上位ノード（ノード３−１、ノード３−２）に配置されるデバイスからのデータを中継する中継端末として設定された場合は、例えばＣＳ２から下位ノードに送信される制御系データ等を、下位ノードで接続されるデバイス（ノード３−４、及びノード３−５）に送信する。これにより、データフレームに付記される識別子に応じて、ノード３−３におけるデータの送受信の経路を複数に切り替えることが可能となり、複数のノード間におけるデータの衝突を回避できる。
【００７１】
以上により、本実施形態における無線網複数方向通信システム１の通常操作の動作が終了する。
【００７２】
特に本実施形態によれば、無線網複数方向通信システム１は、データテーブルに設定（登録）される識別子は、例えば図示しない管理者等により、被制御端末、又はノード３−３に配置されるデバイスを介して、各種の設定（追加、削除、更新等）が行われるようにしてもよい。この場合、データテーブルの設定、およびデータフレームへの識別子の付記は、例えばデータフレームに対応するノード３−３のデバイスにおけるデータの送受信の頻度、データ量、データ特性等の状況に基づいて、自動的に付記されるようにしてもよい。
【００７３】
特に、本実施形態によれば、データフレームに付記された識別子に基づき、２以上の中継デバイスとすることで、効率の良いデータの送受信を可能とする。中継デバイスは、デバイス間のデータのトラフィック量を計測し、計測した結果に応じて、データの送受信を中継する中継デバイス、又は自デバイスより下位に配置されるノードからのデータ受信を停止させる非中継デバイスとして設定してもよい。
【００７４】
特に、本実施形態によれば、例えばＣＳ２が、ネットワーク間の複数のデバイス間におけるトラフィック等を計測し、複数のデバイス間に設定されたデータフレームの識別子を変更するようにしてもよい。これにより、例えばデバイス間のトラフィックがビジーの状況の場合等は、複数のネットワーク間でデータを中継する中継デバイスを増やす（非中継デバイスを減らす）ことが可能となる。また、例えばデバイス間のトラフィックが空いている状況等の場合は、複数のネットワーク間でデータを非中継する非中継デバイスを増やす（中継デバイスを減らす）ようにしてもよい。
【００７５】
また、本実施形態によれば、無線網複数方向通信システム１は、データフレームに付記される識別子は、例えばノード３−３におけるデバイスのデータの送受信の状況や履歴に応じて、適宜に更新、識別子の追加等が行われるようにしてもよい。これにより、例えば閾値、基準値等の各種の数値との差異に応じて設定され、自デバイス又はＣＳ２によりデータフレームに付記されるようにしてもよい。データフレームに付記される識別子は、例えば経路情報、データの種別の他に、他の属性等の情報に基づいて識別子が付記されてもよく、識別子の付記数や種別の条件や数値等の設定は任意である。
【００７６】
また、本実施形態によれば、無線網複数方向通信システム１は、データフレームに付記した識別子に応じて、データの送受信の経路を複数に切り替えることがとなる。例えば属性情報として、所定の周波数帯やデータ送受信される時間、送信者・受診者等の情報であってもよい。これにより、ノード間で送受信される各データの衝突を回避し、周波数利用効率の低下を防ぐことができる。
【００７７】
また、本実施形態の無線網複数方向通信運法として、各ステップを備えることで、上述した効果を得ることもできる。
【００７８】
なお、上述した各デバイス２、３として、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、保存部と、送受信部とを備え、各構成が内部バスに接続される公知の電子機器が用いられてもよい。ＣＰＵは、デバイス２、３における動作や、設定されたスーパーフレームＳＦに基づくデータＤの送受信等を制御する。ＲＯＭは、ＣＰＵの動作コードを格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵの動作時に使用される作業領域である。保存部は、データＤ等の各種情報が保存される。保存部として、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）や、ＳＳＤ（solid state drive）等の公知の記憶媒体が用いられる。送受信部は、アンテナ等を介して他のデバイス２、３に対してデータＤを送受信する。各デバイスに２、３より実行される送受信部等の各機能は、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、保存部等に記憶されたプログラムを実行することにより実現することができる。
【００７９】
本発明の実施形態を説明したが、こ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。
【符号の説明】
【００８０】
１  無線網複数経路通信運用システム
２，７１  ＣＳ
３，７２  ノード
３−１，３−２  上位ノード
３−４，３−５  下位ノード
Ｄ  データ
Ｔ  基本間隔
Ｔ１  通信期間
Ｔ２  スリープ期間
【図１】
2020167647.tif 000003
【図２】
2020167647.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020167647.tif 000007
【図６】
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