(57)【要約】【課題】マルチホップ通信システムにおける通信経路を迅速に確立することを目的とする。【解決手段】親無線機はパケットを送受信する通信周波数を決定する。親無線機は、子無線機から送信された要求パケットを通信周波数において受信した場合に、その子無線機に対して通信経路の確立を許可するときは、応答パケットを通信周波数で送信する。子無線機は、応答パケットが受信された場合には、その応答パケットが受信された周波数を通信周波数として認識する。子無線機は、応答パケットが受信されない場合には、応答パケットが受信されるまで、周波数を変更して要求パケットを繰り返し送信する。子無線機は、応答パケットが受信されたときに、その応答パケットが受信された周波数を通信周波数として認識し、親無線機に至る通信経路を確立する。【選択図】図１
2014204141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ通信を行う複数の無線機のうちの１つとして用いられるマルチホップ無線機において、
通信経路の確立を要求する要求パケットを他の無線機に対して送信する要求パケット送信部と、
前記要求パケットの周波数と同一の周波数を有する応答パケットが、前記要求パケットに対して他の無線機から送信された場合に、当該応答パケットを受信する応答パケット受信部と、
前記応答パケットが受信された場合に、前記応答パケットを送信した他の無線機を、通信経路における基幹側のネクストホップ無線機として決定する基幹側ネクストホップ決定部と、
を備え、
前記要求パケット送信部は、前記応答パケットが受信されなかった場合に、送信周波数を変更して前記要求パケットを再び送信することを特徴とするマルチホップ無線機。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチホップ無線機において、
前記応答パケットが受信された場合に、前記応答パケットの周波数を前記マルチホップ通信で用いられる通信周波数として認識する周波数認識部と、
他の無線機から送信され、前記通信周波数と同一の周波数を有し、通信経路の確立を要求する第２要求パケットを受信する要求パケット受信部と、
基幹側のネクストホップ無線機が決定された後に、前記第２要求パケットが受信された場合に、前記第２要求パケットを送信した他の無線機を、通信経路における末端側のネクストホップ無線機として決定する末端側ネクストホップ決定部と、
を備えることを特徴とするマルチホップ無線機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のマルチホップ無線機において、
通信経路の状況を示す確認パケットであって、基幹側のネクストホップ無線機から送信された確認パケットを受信する確認パケット受信部と、
前記確認パケットが所定の時間に亘って受信されなかった場合に、基幹側のネクストホップ無線機となる無線機を再決定する基幹側ネクストホップ再決定部と、
を備え、
前記基幹側ネクストホップ再決定部は、
前記要求パケット送信部、前記応答パケット受信部、および前記基幹側ネクストホップ決定部によって、基幹側のネクストホップ無線機となる無線機を再決定することを特徴とするマルチホップ無線機。
【請求項４】
請求項３に記載のマルチホップ無線機において、
前記確認パケットが所定の時間に亘って受信されなかった場合に、他の無線機に対し基幹側のネクストホップ無線機となる無線機の再決定を行わせる経路確立指令情報をブロードキャストするブロードキャスト部、
を備えることを特徴とするマルチホップ無線機。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のマルチホップ無線機において、
基幹側のネクストホップ無線機となる無線機の再決定を指令する経路確立指令情報を受信する経路確立指令受信部と、
前記経路確立指令情報が受信された場合に、基幹側のネクストホップ無線機となる無線機を再決定する基幹側ネクストホップ再決定部と、
を備え、
前記基幹側ネクストホップ再決定部は、
前記要求パケット送信部、前記応答パケット受信部、および前記基幹側ネクストホップ決定部によって、前記基幹側のネクストホップ無線機となる無線機を再決定することを特徴とするマルチホップ無線機。
【請求項６】
マルチホップ通信を行う複数の無線機のうちの１つとして用いられ、前記マルチホップ通信は、前記複数の無線機のうちの１つを基幹の無線機とする通信である、マルチホップ無線機において、
通信経路の状況を示す確認パケットであって、基幹側のネクストホップ無線機として決定されている無線機から送信された確認パケットを受信する確認パケット受信部と、
前記確認パケットが所定の時間に亘って受信されなかった場合に、基幹側のネクストホップ無線機となる無線機を再決定する基幹側ネクストホップ再決定部と、
前記確認パケットが所定の時間に亘って受信されなかった場合に、他の無線機に対し基幹側のネクストホップ無線機となる無線機の再決定を行わせる経路確立指令情報をブロードキャストするブロードキャスト部と、
を備えることを特徴とするマルチホップ無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップ無線機に関し、特に、通信経路を確立する処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の無線機の中継送信によってパケットを伝送するマルチホップ通信システムが広く用いられている。マルチホップ通信システムの通信経路には、複数の無線機のうちいずれかを基幹ノードとし、その他の無線機を分岐ノードまたは末端ノードとするツリー形状のものがある。基幹ノードはツリー形状の根幹をなす。分岐ノードはツリー形状における分岐点または分岐のない中継点をなし、末端ノードはツリー形状における末端をなす。
【０００３】
マルチホップ通信システムの通信経路を規定する経路情報は、各ノードの無線機に記憶されている。基幹ノードの無線機は、末端ノード側に隣接する無線機のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を経路情報として記憶している。また、分岐ノードの無線機は、基幹ノード側に隣接する無線機のＩＤ、および、末端ノード側に隣接する無線機のＩＤを経路情報として記憶している。そして、末端ノードの無線機は、基幹ノード側に隣接する無線機のＩＤを経路情報として記憶している。各無線機は、自らが記憶している経路情報に従い、通信経路において隣接する他の無線機との間でパケットの送受信を行う。また、基幹ノードの無線機は、ツリー形状の通信経路全体に関する情報を記憶しており、その情報に従って他の複数の無線機に対しパケットの送信先についての指示を与える。
【０００４】
なお、特許文献１には無線通信システムが記載されている。このシステムでは、基地局と、複数の移動局との間で無線通信が行われる他、複数の移動局の間で無線通信が行われる。基地局は、システムに与えられた複数の周波数チャネルの中から、一つの周波数チャネルを自局が用いる周波数チャネルとして選択する。そして、その周波数チャネルを用いて各移動局との間で無線通信を行う。また、複数の移動局同士は、基地局との間の無線通信に用いられる周波数チャネルと同一の周波数チャネルを用いて無線通信を行う。
【０００５】
特許文献２には、マルチホップ通信システムが記載されている。このシステムでは、通信経路を規定する情報が親ノードによって生成される。子ノードから親ノードに至る通信経路は複数通りあり、その中から通信状況が良好なものが選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−６６１４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２３４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マルチホップ通信システムにおいては、パケットの送受信が行われる前に、通信経路が確立される。各無線機は、通信経路を確立するための無線通信を他の無線機との間で行い、隣接する無線機を決定する。しかし、複数の無線機が同時に、通信経路を確立するための無線通信を行うことによって、各無線機において輻輳が生じ、各無線機における処理が滞るという問題があった。
【０００８】
本発明は、マルチホップ通信システムにおける通信経路を迅速に確立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、マルチホップ通信を行う複数の無線機のうちの１つとして用いられるマルチホップ無線機において、通信経路の確立を要求する要求パケットを他の無線機に対して送信する要求パケット送信部と、前記要求パケットの周波数と同一の周波数を有する応答パケットが、前記要求パケットに対して他の無線機から送信された場合に、当該応答パケットを受信する応答パケット受信部と、前記応答パケットが受信された場合に、前記応答パケットを送信した他の無線機を、通信経路における基幹側のネクストホップ無線機として決定する基幹側ネクストホップ決定部と、を備え、前記要求パケット送信部は、前記応答パケットが受信されなかった場合に、送信周波数を変更して前記要求パケットを再び送信することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るマルチホップ無線機は、望ましくは、前記応答パケットが受信された場合に、前記応答パケットの周波数を前記マルチホップ通信で用いられる通信周波数として認識する周波数認識部と、他の無線機から送信され、前記通信周波数と同一の周波数を有し、通信経路の確立を要求する第２要求パケットを受信する要求パケット受信部と、基幹側のネクストホップ無線機が決定された後に、前記第２要求パケットが受信された場合に、前記第２要求パケットを送信した他の無線機を、通信経路における末端側のネクストホップ無線機として決定する末端側ネクストホップ決定部と、を備える。
【００１１】
また、本発明に係るマルチホップ無線機は、望ましくは、通信経路の状況を示す確認パケットであって、基幹側のネクストホップ無線機から送信された確認パケットを受信する確認パケット受信部と、前記確認パケットが所定の時間に亘って受信されなかった場合に、基幹側のネクストホップ無線機となる無線機を再決定する基幹側ネクストホップ再決定部と、を備え、前記基幹側ネクストホップ再決定部は、前記要求パケット送信部、前記応答パケット受信部、および前記基幹側ネクストホップ決定部によって、基幹側のネクストホップ無線機となる無線機を再決定する。
【００１２】
また、本発明に係るマルチホップ無線機は、望ましくは、前記確認パケットが所定の時間に亘って受信されなかった場合に、他の無線機に対し基幹側のネクストホップ無線機となる無線機の再決定を行わせる経路確立指令情報をブロードキャストするブロードキャスト部、を備える。
【００１３】
また、本発明に係るマルチホップ無線機は、望ましくは、基幹側のネクストホップ無線機となる無線機の再決定を指令する経路確立指令情報を受信する経路確立指令受信部と、前記経路確立指令情報が受信された場合に、基幹側のネクストホップ無線機となる無線機を再決定する基幹側ネクストホップ再決定部と、を備え、前記基幹側ネクストホップ再決定部は、前記要求パケット送信部、前記応答パケット受信部、および前記基幹側ネクストホップ決定部によって、前記基幹側のネクストホップ無線機となる無線機を再決定する。
【００１４】
また、本発明は、マルチホップ通信を行う複数の無線機のうちの１つとして用いられ、前記マルチホップ通信は、前記複数の無線機のうちの１つを基幹の無線機とする通信である、マルチホップ無線機において、通信経路の状況を示す確認パケットであって、基幹側のネクストホップ無線機として決定されている無線機から送信された確認パケットを受信する確認パケット受信部と、前記確認パケットが所定の時間に亘って受信されなかった場合に、基幹側のネクストホップ無線機となる無線機を再決定する基幹側ネクストホップ再決定部と、前記確認パケットが所定の時間に亘って受信されなかった場合に、他の無線機に対し基幹側のネクストホップ無線機となる無線機の再決定を行わせる経路確立指令情報をブロードキャストするブロードキャスト部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マルチホップ通信システムにおける通信経路を迅速に確立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る通信システムを示す図である。
【図２】親無線機および子無線機の構成を示す図である。
【図３】経路情報を概念的に示す図である。
【図４】パケットの構成例を示す図である。
【図５】親機・経路確立処理のフローチャートである。
【図６】子機・経路確立処理のフローチャートである。
【図７】末端側ＩＤ取得処理のフローチャートである。
【図８】情報回収・親無線機の構成を示す図である。
【図９】センサ・子無線機の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（１）マルチホップ通信システムの構成
図１には、本発明の実施形態に係る通信システムが示されている。通信システムは、マルチホップ通信システム１０および１２を備える。マルチホップ通信システム１０および１２のそれぞれは、複数の無線機によるマルチホップ通信を行う。マルチホップ通信システム１０および１２は、ホストコンピュータＨを備える通信ネットワーク１４に接続され、互いにパケットの送受信を行う。
【００１８】
マルチホップ通信システム１０は、親無線機Ａ０、および子無線機Ｂ１〜Ｂ８を備える。親無線機Ａ０は、通信ネットワーク１４に接続され、基幹ノードとして動作する。各無線機の間を結ぶ直線は、その直線の両端の無線機の間で無線通信が行われることを意味する。図１には、子無線機Ｂ１、Ｂ４およびＢ７が分岐ノードとして動作し、子無線機Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ６およびＢ８が末端ノードとして動作している状態が示されている。
【００１９】
マルチホップ通信システム１２は、親無線機Ａ１、および子無線機Ｂ９〜Ｂ１２を備える。親無線機Ａ１は通信ネットワーク１４に接続され、基幹ノードとして動作する。図１には、子無線機Ｂ１０が分岐ノードとして動作し、子無線機Ｂ９、Ｂ１１およびＢ１２が末端ノードとして動作している状態が示されている。
【００２０】
各マルチホップ通信システムにおいては、通信周波数が異なる複数のチャネルが規定されている。ここでは、周波数ｆ１〜ｆｎを通信周波数とするｎ個のチャネルが規定されているものとする。各無線機は、自らが属するマルチホップ通信システムで定められた通信周波数を有する無線信号によってパケットを送受信する。各マルチホップ通信システムの通信周波数、および、いずれの子無線機が分岐ノードとなり、いずれの子無線機が末端ノードとなるかは、後述の経路確立処理によって定められる。
【００２１】
親無線機Ａ０およびＡ１、ならびに、子無線機Ｂ１〜Ｂ１２は、同様のハードウエアによって構成される。図２（Ａ）には親無線機の構成が示されている。また、図２（Ｂ）には子無線機の構成が示されている。親無線機は、送信／受信部１６ｐ、制御部１８ｐ、および記憶部２０ｐを備える。制御部１８ｐは、通信ネットワーク１４に接続されている。
【００２２】
制御部１８ｐは、記憶部２０ｐに記憶されている情報に基づいて、マルチホップ通信で伝送されるパケットを生成する。制御部１８ｐは、そのパケットを送信／受信部１６ｐに出力する。送信／受信部１６ｐは、制御部１８ｐの制御に従ってパケットを送信する。パケットは、他の無線機によるマルチホップ通信によって宛先の無線機に送信される。
【００２３】
また、送信／受信部１６ｐは、他の無線機から送信されたパケットを受信し、そのパケットを制御部１８ｐに出力する。制御部１８ｐは、記憶部２０ｐに記憶されている情報に基づいて、送信／受信部１６ｐから出力されたパケットに対する処理を実行する。すなわち、送信／受信部１６ｐを制御して、そのパケットについての中継送信を行い、あるいは、パケットに含まれる情報を取得する。制御部１６ｐは、マルチホップ通信に関する制御を行う他、通信ネットワーク１４における通信を行う。
【００２４】
子無線機は、送信／受信部１６ｃ、制御部１８ｃ、および記憶部２０ｃを備える。送信／受信部１６ｃおよび記憶部２０ｃは、それぞれ、親無線機が備える送信／受信部１６ｐおよび記憶部２０ｐと同様の機能を有する。また、制御部１８ｃは、通信ネットワーク１４における通信を行う機能を除き、親無線機の制御部１８ｐと同様の機能を有する。  
【００２５】
（２）マルチホップ通信
各無線機に記憶されている経路情報およびルーティング情報を用いたマルチホップ通信について説明する。経路情報は、通信周波数、基幹側ＩＤおよび末端側ＩＤを含む。基幹側ＩＤは、基幹ノード側に隣接するネクストホップ無線機のＩＤである。末端側ＩＤは、末端ノード側に隣接するネクストホップ無線機のＩＤである。なお、親無線機には、基幹側ＩＤは記憶されず、末端ノードとして動作する子無線機には、末端側ＩＤは記憶されない。図３には、経路情報の例として、親無線機Ａ０、子無線機Ｂ１およびＢ３の記憶部にそれぞれ記憶されている、経路情報ａ０、ｂ１、およびｂ３が概念的に示されている。
【００２６】
また、各無線機に記憶されているルーティング情報は、パケットの宛先ＩＤに対してネクストホップ無線機のＩＤを得るための情報であり、複数の無線機の間の通信により予め生成され、各無線機の記憶部に記憶されている。
【００２７】
ここでは、親無線機Ａ０が、無線機Ｂ２を宛先としてパケットを送信する例について説明する。図４には、パケットの構成例が示されている。パケットは、宛先ＩＤ部、ネクストホップＩＤ部、およびペイロード部を含む。宛先ＩＤ部には、宛先の無線機のＩＤが記述される。ネクストホップＩＤ部には、ネクストホップ無線機のＩＤが記述される。ペイロード部には、送信対象となる実体的な情報（送信対象情報）が記述される。
【００２８】
親無線機Ａ０は、送信対象情報をペイロード部に記述したパケットを生成する。また、親無線機Ａ０は、宛先とする子無線機のＩＤとして「Ｂ２」を宛先ＩＤ部に記述する。さらに、親無線機Ａ０は、宛先ＩＤ、自らが記憶する経路情報およびルーティング情報に基づいて、ネクストホップ無線機のＩＤとして「Ｂ１」を取得してネクストホップＩＤ部に記述する。親無線機Ａ０は、自らが記憶する経路情報に従う通信周波数でパケットを送信する。
【００２９】
子無線機Ｂ１を除く子無線機は、パケットを受信した場合、受信されたパケットのネクストホップＩＤと自らのＩＤとが一致しないことを認識し、そのパケットに対する処理を終了する。他方、子無線機Ｂ１は、パケットを受信し、受信されたパケットのネクストホップＩＤと自らのＩＤとが一致し、さらに、宛先ＩＤが自らのＩＤとが一致しないことを認識すると次のような中継送信を実行する。
【００３０】
子無線機Ｂ１は、宛先ＩＤ、自らが記憶する経路情報およびルーティング情報から、ネクストホップ無線機のＩＤとして「Ｂ２」を取得する。そして、ネクストホップＩＤ部の記述を「Ｂ１」から「Ｂ２」に書き換える。子無線機Ｂ１は、自らが記憶する経路情報に従う通信周波数でパケットを無線送信する。
【００３１】
子無線機Ｂ２を除く子無線機は、パケットを受信した場合、受信されたパケットのネクストホップＩＤと自らのＩＤとが一致しないことを認識し、そのパケットに対する処理を終了する。他方、子無線機Ｂ２は、パケットを受信し、受信されたパケットのネクストホップＩＤと自らのＩＤとが一致し、さらに、宛先ＩＤが自らのＩＤと一致することを認識すると、ペイロード部に記述されている送信対象情報を取得する。これによって、パケットに含まれる送信対象情報は、親無線機Ａ０、子無線機Ｂ１、およびＢ２の順に伝送され、子無線機Ｂ２において取得される。
【００３２】
このように、パケットの送信源の無線機は、宛先ＩＤ、ネクストホップＩＤ、および送信対象情報を記述したパケットを送信する。各無線機は、受信したパケットのネクストホップＩＤと自らのＩＤとが一致しない場合には、そのパケットに対する処理を終了する。また、各無線機は、受信したパケットのネクストホップＩＤと自らのＩＤとが一致し、宛先ＩＤが自らのＩＤと一致しない場合には、ネクストホップＩＤを書き換え、パケットを中継送信する。さらに、各無線機は、受信したパケットのネクストホップＩＤと自らのＩＤとが一致し、宛先ＩＤが自らのＩＤと一致する場合には、ペイロード部に記述されている送信対象情報を取得する。これによって、パケットは、送信源の無線機から宛先の無線機へマルチホップ通信によって伝送される。
【００３３】
ここでは、各無線機がルーティング情報を記憶している場合の処理について説明した。このような処理の他、パケットのペイロード部にルーティング情報を含ませ、各無線機がそのルーティング情報を参照して、パケットを送信する処理が実行されてもよい。この場合、送信源の無線機が、マルチホップ通信システム全体の通信経路の情報を有するものとする。ルーティング情報は、例えば、パケットが伝送される順序を示すものとする。親無線機Ａ０から子無線機Ｂ５にパケットが伝送される場合には、ルーティング情報は、（Ａ０，Ｂ１，Ｂ４，Ｂ５）のように表される。
【００３４】
また、宛先ＩＤは、総ての無線機を宛先とする同報ＩＤであってもよい。この場合、ネクストホップＩＤが自らのＩＤと一致する分岐ノードの無線機は、中継送信を行う他、ペイロード部に記述されている送信対象情報を取得する。さらに、ペイロード部には、宛先の無線機を制御するコマンドを記述してもよい。例えば、送信源の無線機は、パケットの返信を要求する返信コマンドをペイロード部に記述してもよい。パケットから返信コマンドを取得した宛先の無線機は、パケットの送信源の無線機を宛先として返信用のパケットを送信する。
【００３５】
なお、親無線機Ａ０およびＡ１は、通信ネットワーク１４で定められている通信プロトコルに従い、ホストコンピュータＨを介して、または、直接、パケットの送受信を行う。
【００３６】
（３）経路確立処理
経路確立処理は、複数の無線機が通信経路確立用のパケットを互いに送受信することで、通信経路を確立する処理である。通信経路確立用のパケットには、他の無線機に対し通信経路の確立を要求する要求パケット、および、要求パケットを送信した無線機に対し通信経路の確立を許可する応答パケットがある。
【００３７】
経路確立処理に際して、親無線機および各子無線機は次のような処理を実行する。初めに、親無線機はパケットを送受信する通信周波数を決定する。通信周波数の決定は、例えば、ユーザの操作によって行われる。また、親無線機が無作為に通信周波数を決定してもよい。親無線機は、子無線機から送信された要求パケットを通信周波数において受信した場合に、その子無線機に対して通信経路の確立を許可するときは、応答パケットを通信周波数で送信する。応答パケットを受信した子無線機は、その応答パケットが受信された周波数を通信周波数として認識する。
【００３８】
上述のように、親無線機は自らが決定した通信周波数において要求パケットを受信する。したがって、子無線機から送信された要求パケットの周波数が通信周波数に一致しない場合には、その要求パケットは親無線機で受信されない。この場合、親無線機からは応答パケットが送信されず、子無線機において応答パケットは受信されない。そこで、子無線機は、応答パケットが受信されない場合には、応答パケットが受信されるまで、周波数を変更して要求パケットを繰り返し送信する。子無線機は、応答パケットが受信されたときに、その応答パケットが受信された周波数を通信周波数として認識し、親無線機に至る通信経路を確立する。
【００３９】
通信周波数を認識した子無線機（第１の子無線機）は、他の子無線機（第２の子無線機）から送信された要求パケットを通信周波数において受信した場合に、第２の子無線機に対して通信経路の確立を許可するときは、応答パケットを通信周波数で送信する。応答パケットを受信した第２の子無線機は、その応答パケットが受信された周波数を通信周波数として認識する。第１の子無線機と同様に、第２の子無線機は、応答パケットが受信されない場合には、応答パケットが受信されるまで、周波数を変更して要求パケットを繰り返し送信する。第２の子無線機は、応答パケットが受信されたときに、その応答パケットが受信された周波数を通信周波数として認識し、親無線機に至る通信経路を確立する。このような処理によって、第２の子無線機は、親無線機で決定された通信周波数を認識し、親無線機に至る通信経路を確立する。
【００４０】
同様に、通信周波数を認識した第Ｎの子無線機と、他の子無線機（第Ｎ＋１の子無線機）は、通信経路確立用のパケットを互いに送受信する。これによって、第Ｎ＋１の子無線機は、親無線機で決定された通信周波数を認識し、親無線機に至る通信経路を確立する。
【００４１】
なお、要求パケットおよび応答パケットには、送信元の無線機のＩＤが含まれている。親無線機および各子無線機は、要求パケットに含まれるＩＤを末端側ＩＤとして取得する。また、各子無線機は応答パケットに含まれるＩＤを基幹側ＩＤとして取得する。
【００４２】
このような処理によれば、基幹ノードから末端ノードに向かって順に通信経路が確立され、各無線機においてネクストホップ無線機が決定される。通信周波数は親無線機で決定され、通信経路の確立と共に各子無線機において認識される。そのため、各子無線機において予め通信周波数を設定しておかなくてもよい。また、子無線機は、他の子無線機の処理から独立して、周波数を変更しながら要求パケットを繰り返し送信する。そのため、親無線機または子無線機において、周波数が同一の複数の要求パケットが受信される頻度が低減される。これによって、親無線機または子無線機が実行する処理の負担が軽減され、通信経路を確立する処理が迅速に行われる。さらに、各子無線機が自律的に通信経路を確立する処理を実行するため、親無線機における処理量が低減される。
【００４３】
次に、親無線機および各子無線機で実行される具体的な処理について説明する。経路確立処理には、親無線機が実行する親機・経路確立処理、および、子無線機が実行する子機・経路確立処理がある。
【００４４】
図５には親機・経路確立処理のフローチャートが示されている。ここでは、図２（Ａ）および図５を参照して、親無線機が備える制御部１８ｐおよび送信／受信部１６ｐが実行する処理について説明する。
【００４５】
制御部１８ｐは、予め定められたｎ種類の周波数ｆ１〜ｆｎのうち１つを通信周波数として決定する（Ｓ１０１）。通信周波数の決定は、例えば、ユーザの操作によって行われる。また、制御部１８ｐが無作為に通信周波数を決定してもよい。制御部１８ｐは、決定した通信周波数を記憶部２０ｐに記憶する（Ｓ１０２）。そして、送信／受信部１８ｐがパケットを送受信する周波数（送受信周波数）を通信周波数に設定する（Ｓ１０３）。この後、親無線機は、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の処理を含む末端側ＩＤ取得処理ＳＡを実行する。
【００４６】
制御部１８ｐは、送信／受信部１６ｐで要求パケットが受信されたか否かを判定する（Ｓ１０４）。この判定は、例えば、所定時間内に要求パケットが受信されたか否かに基づいて行われる。制御部１８ｐは、要求パケットが受信されなかったと判定した場合には親無線機・経路確立処理を終了する。他方、要求パケットが受信されたと判定した場合は、要求パケットに含まれるＩＤを末端側ＩＤとして取得し、記憶部２０ｐに記憶する（Ｓ１０５）。制御部１８ｐは応答パケットを生成し（Ｓ１０６）、送信／受信部１６ｐに出力する。送信／受信部１６ｐは、通信周波数で応答パケットを送信し（Ｓ１０７）、ステップＳ１０４の処理に戻る。
【００４７】
このような処理によって、親無線機は、通信周波数を決定すると共に、子無線機から要求パケットを受信した場合には、要求パケットに含まれるＩＤを末端側ＩＤとして取得する。また、親無線機は、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の処理ループにより、複数の子無線機から送信された複数の要求パケットを受信した場合には、各要求パケットに含まれるＩＤを末端側ＩＤとして取得する。これによって、親無線機は、末端ノード側の１つまたは複数のネクストホップ無線機を決定する。
【００４８】
図６には、子機・経路確立処理のフローチャートが示されている。ここでは、図２（Ｂ）および図６を参照して、子無線機が備える制御部１８ｃおよび送信／受信部１６ｃが実行する処理について説明する。
【００４９】
制御部１８ｃは、要求パケットを生成し（Ｓ２０１）、送信／受信部１６ｃに出力する。制御部１８ｃは、予め定められたｎ種類の周波数ｆ１〜ｆｎのうち１つを無作為に選択し、選択した周波数を仮周波数として決定する（Ｓ２０２）。制御部１８ｃは、送信／受信部１６ｃの送受信周波数を仮周波数に設定する（Ｓ２０３）。送信／受信部１６ｃは、仮周波数で要求パケットを送信する（Ｓ２０４）。
【００５０】
親無線機は、上述の末端側ＩＤ取得処理ＳＡを実行する（Ｓ２０５）。親無線機は、子無線機に対して通信経路の確立を許可するときは、応答パケットを送信する。また、他の子無線機は、親無線機と同様、末端側ＩＤ取得処理を実行する（Ｓ２０５）。他の子無線機は、通信経路の確立を許可するときは、応答パケットを送信する。
【００５１】
制御部１８ｃは、送信／受信部１６ｃで応答パケットが受信されたか否かを判定する（Ｓ２０６）。制御部１８ｃは、応答パケットが受信されなかったと判定した場合には、仮周波数を変更する。すなわち、制御部１８ｃは、周波数ｆ１〜ｆｎのうち先に仮周波数としていないものに仮周波数を変更する（Ｓ２０７）。例えば、先の仮周波数がｆｊであり、ｊ＋１がｎ以下の値であれば、変更後の仮周波数ｆをｆｊ＋１とする。ｊ＋１がｎを超えた場合には、変更後の仮周波数をｆ１とする。また、周波数ｆ１〜ｆｎのうち先に仮周波数としていないものを無作為に選択し、変更後の仮周波数としてもよい。制御部１８ｃは、ステップＳ２０７で仮周波数を変更した後、ステップＳ２０３の処理に戻る。
【００５２】
制御部１８ｃは、ステップＳ２０６において、送信／受信部１６ｃで応答パケットが受信されたと判定した場合、応答パケットに含まれるＩＤを基幹側ＩＤとして取得し、記憶部２０ｃに記憶する（Ｓ２０９）。また、この時点における仮周波数を通信周波数として、記憶部２０ｃに記憶する（Ｓ２１０）。
【００５３】
このような処理によって、子無線機は、他の無線機から送信された応答パケットが受信されるまで、仮周波数を変更しながら要求パケットを繰り返し送信する。そして、要求パケットに対する応答パケットが受信された場合には、その応答パケットから基幹側ＩＤを取得すると共に、その時点の仮周波数を通信周波数として取得する。すなわち、子無線機は、基幹ノード側のネクストホップ無線機を決定すると共に、自らが属するマルチホップ通信システムの通信周波数を認識する。
【００５４】
基幹側ＩＤおよび通信周波数を記憶部２０ｃに記憶した後、制御部１８ｃは、末端側ＩＤ取得処理を実行する（Ｓ２１１）。図７には、末端側ＩＤ取得処理のフローチャートが示されている。この処理は、図５に示された末端側ＩＤ取得処理ＳＡと同一である。ステップＳ３０１〜Ｓ３０４は、それぞれ、図５に示されたステップＳ１０４〜Ｓ１０７に対応する。
【００５５】
制御部１８ｃは、送信／受信部１６ｃで要求パケットが受信されたか否かを判定する（Ｓ３０１）。制御部１８ｃは、要求パケットが受信されなかったと判定した場合には末端側ＩＤ取得処理を終了し、さらに、子機・経路確立処理を終了する。他方、要求パケットが受信されたと判定した場合は、要求パケットに含まれるＩＤを末端側ＩＤとして取得し、記憶部２０ｃに記憶する（Ｓ３０２）。制御部１８ｃは、応答パケットを生成し（Ｓ３０３）、送信／受信部１６ｃに出力する。送信／受信部１６ｃは、応答パケットを通信周波数で送信し（Ｓ３０４）、ステップＳ３０１の処理に戻る。
【００５６】
このような処理によって、末端側ＩＤ取得処理を実行する子無線機は、他の子無線機から要求パケットを受信した場合には、要求パケットに含まれるＩＤを末端側ＩＤとして取得する。また、末端側ＩＤ取得処理を実行する子無線機は、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４の処理ループにより、他の複数の子無線機から送信された複数の要求パケットを受信した場合には、各要求パケットに含まれるＩＤを末端側ＩＤとして取得する。すなわち、末端側ＩＤ取得処理を実行する子無線機は、末端ノード側の１つまたは複数のネクストホップ無線機を決定する。
【００５７】
なお、各子無線機は、経路情報を記憶した後、基幹ノード側のネクストホップ無線機を介して、自らの経路情報を親無線機に送信してもよい。これによって、親無線機は、マルチホップ通信システム全体の通信経路の情報を取得し、マルチホップ通信におけるルーティング情報を生成することができる。
【００５８】
（４）経路再確立処理
本実施形態に係る親無線機は、上述のマルチホップ通信により、宛先ＩＤを同報ＩＤとした確認パケットを所定の時間間隔で送信する。親無線機と子無線機との間の通信経路に問題がない場合には、子無線機において確認パケットが受信される。子無線機は、親無線機から送信された確認パケットを受信することで、親無線機から自らに至るまでの通信経路に問題がないことを認識する。しかし、障害物の出現や、妨害波の発生により、親無線機と子無線機との間の通信経路に問題が生じた場合には、子無線機において確認パケットが受信されないことがある。確認パケットは、子無線機に対して、通信経路の状況が良好であることを示すパケットであるといえる。
【００５９】
各子無線機は、所定の時間以上に亘って確認パケットが受信されない場合には、経路再確立処理を実行する。経路再確立処理は、現時点で自らが記憶する経路情報を無効にし、図６および図７に示される子機・経路確立処理を実行すると共に、経路確立指令情報をブロードキャストする処理である。ここで、経路確立指令情報は、他の子無線機に対し、現時点の経路情報を無効にして子機・経路確立処理を実行することを指令する情報である。ブロードキャストは、マルチホップ通信の通信経路に従わず、予め定められた周波数で不特定の子無線機に対し情報を送信する処理である。経路確立指令情報を受信した子無線機は、現時点で自らが記憶する経路情報を無効にし、子機・経路確立処理を実行する。
【００６０】
このような処理によれば、所定時間以上に亘って確認パケットが受信されない子無線機は、新たに通信経路を確立する処理を実行すると共に、他の子無線機に対し、新たに通信経路を確立する処理の実行を促す。これによって、障害物の出現や妨害波の発生等によって通信状況が悪化し、親無線機に至るまでの通信経路が途切れるといった、いわゆる、親機ロストが生じた場合であっても、通信経路を確立する処理が再度実行される。
【００６１】
経路再確立処理を実行する各子無線機は、親無線機から独立して自律的に通信経路を確立する。したがって、各子無線機が親無線機との間で通信を行う必要がなく、迅速に通信経路が確立される。
【００６２】
（５）親無線機による通信周波数の変更
親無線機は、通信経路の状況に応じて通信周波数を変更する処理を実行してもよい。この場合、親無線機は、子無線機との間のパケットの送受信によって、子無線機に至る通信経路の状況が良好であるか否かを判定する。親無線機は、子無線機に至る通信経路が良好でないと判定した場合には通信周波数を変更する。
【００６３】
親無線機が通信周波数を変更した場合、各子無線機では、所定時間以上に亘って確認パケットが受信されないこととなる。これによって、各子無線機は、上述の経路再確立処理を実行し、親無線機に至る通信経路を確立する。
【００６４】
このような処理によれば、親無線機が通信状況に応じて通信周波数を変更した場合であっても、各子無線機によって自律的に通信経路が確立される。
【００６５】
（６）マルチホップ通信システムの応用例
（６−１）情報回収システムの構成
本発明に係るマルチホップ通信システムは、情報回収システムに用いることができる。情報回収システムは、情報回収・親無線機、および、複数のセンサ・子無線機を備える。情報回収・親無線機は上述の親無線機に相当し、センサ・子無線機は上述の子無線機に相当する。
【００６６】
各センサ・子無線機には、温度、湿度等を検出するセンサが設けられる。センサ・子無線機は、例えば、海、湖沼、河川等に配置されたブイや、品質管理が行われる倉庫に設けられる。また、センサは、集合住宅の各家庭に設けられた電力量メータ、ガスメータ等であってもよい。この場合、センサ・子無線機は各家庭に設置される。情報回収・親無線機は、マルチホップ通信により、各センサ・子無線機から検出データを回収する。情報回収・親無線機およびセンサ・子無線機で用いられる通信周波数は、例えば、４００ＭＨ帯、標準規格ＡＲＩＢ−ＳＴＤ  Ｔ１０８で定められている９２０ＭＨｚ帯とする。
【００６７】
図８には、情報回収・親無線機２２の構成例が示されている。図２（Ａ）に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付する。情報回収・親無線機２２は、コンピュータ２４、および本体部２５を備える。コンピュータ２４としては、例えば、パーソナルコンピュータや、業務用の大型コンピュータが用いられる。コンピュータ２４は、通信ネットワーク１４に接続されている。
【００６８】
本体部２５は、インターフェース２６、親無線機プロセッサ２８、送信／受信部１６ｐ、および電源部３０を備える。これらの構成要素は、同一の筐体に収容されていてもよい。インターフェース２６は、親無線機プロセッサ２８をコンピュータ２４に接続する。親無線機プロセッサ２８は、コンピュータ２４からの指令、あるいは、自らが記憶するプログラムに基づいて送信／受信部１６ｐとの間のパケットの授受、または送信／受信部１６ｐの制御を行う。電源部３０は、親無線機プロセッサ２８および送信／受信部１６ｐに電源電力を供給する。電源部３０は、電池を備えるものであってもよいし、商用電源から電力が供給されるものであってもよい。
【００６９】
コンピュータ２４、インターフェース２６、および、親無線機プロセッサ２８は、図２（Ａ）に示される親無線機の制御部１８ｐと同様の機能を有する。また、コンピュータ２４が備えるメモリ３２は、図２（Ａ）に示される記憶部２０ｐと同様の機能を有する。
【００７０】
図９には、センサ・子無線機３４の構成例が示されている。図２（Ｂ）に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付する。センサ・子無線機３４は、センサ３６、情報入力部３８、子無線機プロセッサ４０、メモリ４２、送信／受信部１６ｃおよび電源部４４を備える。これらの構成要素は、同一の筐体に収容されていてもよい。センサ３６は、情報入力部３８によって子無線機プロセッサ４０に接続されている。
【００７１】
センサ３６は、温度、湿度等を検出し、検出データを情報入力部３８を介して子無線機プロセッサ４０に出力する。子無線機プロセッサ４０は、メモリ４２または自らが記憶するプログラムに基づいて、送信／受信部１６ｃとの間のパケットの授受、または送信／受信部１６ｃの制御を行う。電源部４４は、子無線機プロセッサ４０および送信／受信部１６ｃに電源電力を供給する。電源部４４は、電池を備えるものであってもよいし、商用電源から電源電力が供給されるものであってもよい。海、湖沼、河川等に配置されたブイ等、商用電源から電力を取得することが困難な場合には、電池が用いられる。電池にはリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等、繰り返し充放電が可能な二次電池が用いられてもよいし、太陽電池が用いられてもよい。
【００７２】
子無線機プロセッサ４０は、図２（Ｂ）に示される子無線機の制御部１８ｃと同様の機能を有する。また、メモリ４２は、図２（Ｂ）に示される記憶部２０ｃと同様の機能を有する。
【００７３】
（６−２）情報回収システムが実行する処理
情報回収・親無線機２２が、センサ・子無線機３４から検出データを回収する処理について説明する。情報回収・親無線機２２は、検出データ回収先のセンサ・子無線機３４のＩＤを宛先ＩＤ部に記述し、ぺイロード部に情報回収コマンドを記述した情報回収パケットを生成する。ここで、情報回収コマンドは、検出データを含むパケットを返信すべきことを指令するコマンドである。情報回収・親無線機２２は、マルチホップ通信によって、宛先のセンサ・子無線機３４に情報回収パケットを送信する。
【００７４】
宛先のセンサ・子無線機３４は、ペイロード部に記述されている情報回収コマンドに従い、検出データ返信パケットを生成する。検出データ返信パケットは、情報回収・親無線機のＩＤを宛先ＩＤ部に記述し、センサ３６によって取得された検出データをペイロード部に記述したパケットである。
【００７５】
センサ・子無線機３４は、マルチホップ通信によって、検出データ返信パケットを情報回収・親無線機２２に送信する。情報回収・親無線機２２は、検出データ返信パケットを受信すると、そのペイロード部から検出データを取得する。このような処理によって、情報回収・無線機２２は、検出データ回収先のセンサ・子無線機３４から検出データを取得する。
【００７６】
情報回収システムによれば、散在して配置された複数のセンサ・子無線機３４のそれぞれから、情報回収・親無線機２２によって検出データを回収し、各センサ・子無線機３４が配置された場所における検出データを１箇所で取得することできる。
【符号の説明】
【００７７】
１０，１２  マルチホップ通信システム、１４  通信ネットワーク、１６ｐ，１６ｃ  送信／受信部、１８ｐ，１８ｃ  制御部、２０ｐ，２０ｃ  記憶部、２２  情報回収・親無線機、２４  コンピュータ、２５  本体部、２６  インターフェース、２８  親無線機プロセッサ、３０，４４  電源部、３２，４２  メモリ、３４  センサ・子無線機、３６  センサ、３８  情報入力部、４０  子無線機プロセッサ。  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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