(57)【要約】【課題】有線で接続された１対１の通信端末間で、再送間隔や再送回数の調整について、開示があるが、センサネットワーク全体で最適に調整することについて考慮されていない。【解決手段】無線通信によって相互に接続されている複数の通信装置を有し、各々の前記通信装置は、データの送受信を行う通信部と、他の通信装置の通信経路と通信性能と、を取得する通信経路管理部と、タイムスロットを管理し、前記通信部を通じて他の通信装置に前記タイムスロットを送信するタイミング管理制御部と、を備える。【選択図】図１
2014155133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信によって相互に接続されている複数の通信装置を有し、
各々の前記通信装置は、データの送受信を行う通信部と、
他の通信装置の通信経路と通信性能と、を取得する通信経路管理部と、
タイムスロットを管理し、前記通信部を通じて他の通信装置に前記タイムスロットを送信するタイミング管理制御部と、を有するネットワークシステム。
【請求項２】
前記無線通信は、ツリー型のアドホックネットワークであり、
前記アドホックネットワークの大元には前記複数の通信装置から送信される通信性能情報を収集する通信管理装置を備え、
前記通信管理装置は、前記他の通信装置との間の通信性能に基づいて、前記他の通信装置から取得又は前記他の通信装置に分与する、前記タイムスロットの数を決定する、タイミング算出制御部と、
前記他の通信装置との間の通信性能に基づいて、データ種別ごとの１回あたりに送信するデータ量を算出する送信データ算出管理部と、を有する
請求項１記載のネットワークシステム。
【請求項３】
前記タイミング算出制御部は、前記決定されたタイムスロットの数を前記複数の通信装置に送信し、
前記通信装置は、前記通信管理装置から送られた前記決定されたタイムスロットの数を受信し、
前記通信装置が前記他の通信装置にデータを送信する場合、前記決定されたタイムスロットの数に基づいて、通信する
請求項２記載のネットワークシステム。
【請求項４】
前記送信データ算出管理部は、データ種別ごとの１回あたりに送信するデータ量を、前記複数の通信装置に送信し、
前記通信装置は、前記通信管理装置から送られた前記データ種別ごとの１回あたりに送信するデータ量を、受信し、
前記通信装置が前記他の通信装置にデータを送信する場合、前記データ種別ごとの１回あたりに送信するデータ量に基づいて、通信する
請求項２記載のネットワークシステム。
【請求項５】
前記通信管理装置は、
前記複数の通信装置からのデータ収集よりも前記複数の通信装置のファームウェア更新を優先すべきであると判断するシステム状態管理運用部と、
前記システム状態管理運用部から、ファームウェア更新を優先すべき情報を受けた場合、前記ファームウェア更新のために、各々の前記通信装置に対して、最大送信回数およびタイムスロットを割り当てる送信タイミング算出管理部と、を有する
請求項２記載のネットワークシステム。
【請求項６】
前記送信タイミング算出管理部は、各前記通信装置の通信成功率を誤り率と、最大送信回数から算出し、
前記通信成功率が所定の通信成功率の閾値を満たしておらず、所定の規定時間内に通信が収まる場合、最大送信回数及びタイムスロットを増やし、
一方、前記所定の規定時間内に通信が収まらない場合、他の通信装置の通信成功率に基づき、他の通信装置の最大送信回数とタイムスロットを変更する
請求項５記載のネットワークシステム。
【請求項７】
前記送信タイミング算出管理部は、前記複数の通信装置のうち、第１の通信装置と第２の通信装置間の通信成功率を誤り率と、最大送信回数から算出し、
前記通信成功率が所定の通信成功率の閾値を満たしておらず、所定の規定時間内に通信が収まる場合、最大送信回数及びタイムスロットを増やし、
一方、前記所定の規定時間内に通信が収まらない場合、前記第２の通信装置と通信している第３の通信装置と、前記通信管理装置との間の最大送信回数及びタイムスロットの数を、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置との間の最大送信回数及びタイムスロットの数よりも多くする
請求項５記載のネットワークシステム。
【請求項８】
前記通信管理装置は、
前記各通信装置に割り当てられたスロット数及び、前記ツリー型のアドホックネットワークのトポロジーと、
前記ツリー型のアドホックネットワークの送信スケジュールと、
前記各通信装置のタイムスロットの割り当てと、を１の画面に表示する
請求項２記載のネットワークシステム。
【請求項９】
無線通信によって相互に接続されている複数の通信装置は、データを送受信し、
通信経路と通信性能とを取得し、
タイムスロットを管理し、前記通信部を通じて他の通信装置に前記タイムスロットを送信する、
ネットワークシステムの通信方法。
【請求項１０】
前記無線通信は、ツリー型のアドホックネットワークであり、
前記アドホックネットワークの大元である通信管理装置は、前記複数の通信装置から送信される通信性能情報を収集し、
前記他の通信装置との間の通信性能に基づいて、前記他の通信装置から取得又は前記他の通信装置に分与する、前記タイムスロットの数と、データ種別ごとの１回あたりに送信するデータ量を算出する
請求項９記載のネットワークシステムの通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種無線通信を利用したネットワークの通信制御に関する。特に、アドホックネットワークの通信制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチホップ通信のネットワークでは、物理的な環境の変動、通信回路の特性などが複雑に組み合わさり、通信品質が変動する。そのため、データの送信元から最終宛先までの通信時間や通信の成功／不成功の頻度が変動し、通信が一定の精度を保つことが困難である。このような環境下での通信精度を向上する方法として、ネットワークの性能を自動的に測定し、再送間隔、再送回数を求めて、伝送パラメタを修正する（特許文献１参照）。これにより、通信品質が変動したなかでも、通信を一定の精度を保つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２５２９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
センサネットワークでは、一定の時間内に多数の通信端末からセンサ情報を取得するために、各通信端末に割り当てられた送信タイミングでデータを送信する。また、通信品質の変動を予想し、送信タイミングや再送回数を予め余裕を持たせる。例えば、再送回数を多めに設定することや、送信タイミングをランダムに変更することで、データ送信成功率の向上を図る。
【０００５】
しかし、センサネットワークでは送信タイミングや再送回数を変更するだけでは不十分である。なぜならセンサネットワークは一定時間内に多数の通信端末からデータを所得するために、時間的な余裕が無限にない。またセンサネットワークでのデータ収集頻度や、センターからデータ送信間隔は、アプリケーションやサービスの要求により動的に変化する。このような変更に追随して送信タイミングや再送回数を変更する必要がある。
【０００６】
特許文献１では、有線で接続された１対１の通信端末間で、再送間隔や再送回数の調整について、開示があるが、上記のような条件下で、センサネットワーク全体で最適に調整することについて考慮されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、無線通信によって相互に接続されている複数の通信装置を有し、各々の前記通信装置は、データの送受信を行う通信部と、他の通信装置の通信経路と通信性能と、を取得する通信経路管理部と、タイムスロットを管理し、通信部を通じて他の通信装置にタイムスロットを送信するタイミング管理制御部とを有する。
【０００８】
また、好適な実施形態では、通信管理サーバは、アドホックネットワーク通信装置が属するネットワークに接続可能であって、データの送受信を行う通信制御部と、すべてのアドホックネットワーク通信装置の通信性能を取得し必要なタイムスロットを算出する送信タイミング算出管理部と、すべてのアドホックネットワーク通信装置の送信データ量と必要なタイムスロットから適切な送信データ量を算出する送信データ算出管理部と、システム全体でどのような通信を行うべきかを判断し制御するシステム状態管理運用部を備える。
【０００９】
また、送信タイミング算出管理部は、所定の条件に基づき、通信装置に分与するタイムスロットの数を決定してもよい。
【００１０】
このとき、所定の条件として、タイムスロットを分与する通信装置と、データを受信する所定の通信装置との通信成功率に基づいて、タイムスロットの数を決定してもよい。
【００１１】
また、所定の条件として、規定時間内にすべての送信が終了するのであれば、タイムスロットを分与する際、通信性能が低い場合は、通信性能が高い場合よりも多くのタイムスロットを分与するようにしてもよい。
【００１２】
これにより、無線マルチホップによるデータ収集において、通信成功率が増減しても、データを確実に取得できる。
【００１３】
好適な実施形態では、送信データ算出管理部は、所定の条件に基づき、通信装置が送信する送信データ量を決定してもよい。
【００１４】
このとき、所定の条件として、前記タイムスロットの分与を行ったうえ、規定の時間内にすべてのデータが送信終了しないのであれば、送信するデータ量を少なくし、規定の時間内にすべてのデータが送信できるようなデータ量に限定してもよい。
【００１５】
また、所定の条件として、規定の時間内にすべてのデータが送信終了しないのであれば、送信するデータを別の時間に振り分け、必要最小限のデータのみ送信できるようにデータ量と通信タイミングを調整してもよい。
【００１６】
これにより、無線マルチホップによるデータ収集において、通信成功率が増減しても、必要なデータを確実に取得できる。
【００１７】
好適な実施形態では、システム管理運用部と送信データ算出管理部と送信タイミング算出管理部は、所定の条件に基づき、送信するデータ種別とタイムスロットの数を決定してもよい。
【００１８】
このとき、所定の条件として、ファームウェア一斉更新などで、通常のデータ送信を省略してもよい優先するデータ送信があれば、必要な送信データ量を算出し、通信性能に基づきタイムスロットを分与してもよい。
【００１９】
これにより、システムとして優先するデータ送信を、通信成功率が増減しても、必要なデータを送信できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、無線通信環境に応じて、ネットワークのパラメタを調整し、最適なネットワークを構築することができる。
【００２１】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】アドホックネットワーク通信システムの構成例である。
【図２】アドホックネットワーク通信経路表の一例である。
【図３】送信データ管理テーブルの一例である。
【図４】送信タイミングテーブルの一例である。
【図５】通信経路表の一例である。
【図６】送信タイミング管理テーブルの一例である。
【図７】送信データ管理テーブルの一例である。
【図８】実施例に係るアドホックネットワークとネットワークトポロジとタイムスロットの一例である。
【図９】通信管理サーバと通信装置の全体の処理概要を示すフローチャートの一例である。
【図１０】通信性能を考慮したタイムスロットの分与方法の一例である。
【図１１】システム状態を考慮したタイムスロットの分与方法の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係るアドホックネットワーク通信システムについて、図面を参照して説明する。
【００２４】
なお、アドホックネットワークとは、主に各種無線通信を利用したネットワーク構築手法の一つである。アドホックネットワークは、専用の基地局又はルータ等を必要とせず、通信装置同士が自律的に接続することによって構成されるネットワークである。アドホックネットワークは、インフラストラクチャネットワークと比較すると、ルータ及び無線通信装置等においてルーティングに関する設定等を必要としない場合が多い。
【００２５】
アドホックネットワークでは、通信装置同士がお互いに無線の届かない場所に存在する場合、その通信装置同士が直接データを送受信することはできない。そこで、アドホックネットワークでは、一般的に、無線の届く範囲内に存在する通信装置が中継器の役割を果たし、いわゆるバケツリレーのようにデータを転送するマルチホップ通信を行う。
【００２６】
センサネットワークは、一般的に、アドホックネットワークによって構築され、センサを備えた多数（数百台以上）の装置が、それぞれ測定したセンシングデータを、一斉にデータを収集する通信装置（以下「データ収集装置」）に送信するようなネットワーク構成を有する。センサネットワークは、主に、所定時間内に所定のネットワークに属する多数の通信装置からデータを収集するシステムに用いられる。具体的には、例えば、工場又はビル等の遠隔監視システム、スマートグリッドシステム、住宅の各種状態を監視するシステム等に使用される。
【００２７】
上述したアドホックネットワークを用いると、例えばセンサネットワークなど、数百台単位の多数の通信端末から構成されるネットワークを構築することも容易である。一方、そうした多数の通信端末が、通信帯域が狭く通信速度が遅いネットワーク環境下にある場合、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）のような送信タイミング制御手法を適用して、通信端末間の通信データ送信タイミングを調整することになる。
【実施例１】
【００２８】
実施例１のシステム構成を説明する前に、本実施例の概要を説明する。
【００２９】
図８は、実施例１に係るアドホックネットワークのネットワークトポロジの一例である。ここでは、本実施形態に係るアドホックネットワークの動作概要を簡単に説明する。なお、ネットワークトポロジとは、データの論理的な通信経路であり、無線又は有線等によって物理的に接続されている通信経路とは異なる。
【００３０】
センサネットワークは、図８（ａ）に示すようなツリー型のネットワークトポロジで構成することができる。例えば、図８（ａ）において、通信装置８０１（ＧＷ）は、データ収集装置もしくは他のネットワーク網に対するゲートウェイ（以下「ＧＷ」）装置であるとする。通信装置８０４（Ｃ）がセンサ等によって収集したデータは、通信装置８０３（Ｂ）を経由して、通信装置８０１（ＧＷ）に送信される。以下、通信装置８０１（ＧＷ）を通信装置（ＧＷ）と、通信装置８０２（Ａ）を通信装置（Ａ）と、通信装置８０３（Ｂ）を通信装置（Ｂ）と、通信装置８０４（Ｃ）を通信装置（Ｃ）と略記する場合がある。
【００３１】
タイムスロットにはそれぞれ番号が付与されており、付与された番号の順番に実行される。各通信装置（ＧＷ）〜（Ｃ）には、それぞれ図８（ａ）に示すように、タイムスロットが分与される。
【００３２】
図示の例では、通信装置（ＧＷ）は、データを上位のサーバに送信する通信メディアは別であるため、無線送信用のタイムスロットを一つも有さない。通信装置（ＧＷ）の直下に位置する通信装置（Ａ）は三つのタイムスロット（１）（２）（３）を有する。通信装置（ＧＷ）の直下に位置し、かつ、通信装置（Ｃ）を直下に有する通信装置（Ｂ）は六つのタイムスロット（４）（５）（６）（１０）（１１）（１２）を有する。
【００３３】
通信装置（Ｂ）の直下に位置する通信装置（Ｃ）は三つのタイムスロット（７）（８）（９）を有する。
【００３４】
タイムスロットの番号は、基準時刻からの送信タイミングを示す。各通信装置（ＧＷ）〜（Ｃ）は、基準時刻を共有している。各通信装置（ＧＷ）〜（Ｃ）は、保持しているタイムスロットの番号に対応する時刻が到来すると、それまでに保持していたデータ（計測データ）を、上位の通信装置に送信する。データの最終目的地は、通信装置（Ａ）である。
【００３５】
通信装置（Ｃ）から見た上位通信装置は、通信装置（Ｂ）である。
【００３６】
タイムスロット（１）に対応する時刻が到来すると、通信装置（Ａ）は、通信装置（ＧＷ）にデータを送信できる。タイムスロット（２）、（３）に対応する時刻では、通信装置（Ａ）は、上位の通信装置（ＧＷ）に送信が失敗した場合に、同じデータを再送することができる。同様に、タイムスロット（４）に対応する時刻が到来すると、通信装置（Ｂ）は、通信装置（ＧＷ）にデータを送信できる。タイムスロット（５）、（６）に対応する時刻では、通信装置（Ｂ）は、上位の通信装置（ＧＷ）に送信が失敗した場合に、同じデータを再送することができる。
【００３７】
タイムスロット（７）に対応する時刻が到来すると、通信装置（Ｃ）は、通信装置（Ｂ）にデータを送信することができる。タイムスロット（８）、（９）に対応する時刻では、通信装置（Ｃ）は、上位の通信装置（Ｂ）に送信が失敗した場合に、同じデータを再送することができる。
【００３８】
タイムスロット（１０）に対応する時刻が到来すると、通信装置（Ｂ）は、通信装置（Ｃ）のデータを、通信装置（ＧＷ）に送信することができる。タイムスロット（１１）、（１２）に対応する時刻では、通信装置（Ｂ）は、上位の通信装置（ＧＷ）に送信が失敗した場合に、同じデータを再送することができる。
【００３９】
さらに説明を加えると、例えば、通信装置（Ｃ）が収集したデータは、図８（ｂ）に示すタイムスロット（７）８１２のタイミングで、通信装置（Ｂ）に送信される。通信装置（Ｂ）は、通信装置（Ｃ）から受け取ったデータを、タイムスロット（１１）８１３のタイミングで、通信装置（ＧＷ）に転送する。
【００４０】
これにより、通信装置（Ｃ）がセンサ等によって収集したデータを、通信装置（ＧＷ）に送信することができる。
【００４１】
また、本例では再送用のタイムスロットをそれぞれ用意しているが、再送用のタイムスロットを用意しなくてもよい。また、一つのタイムスロットですでに再送する時間帯を含ませてもよい。
【００４２】
なお、本明細書では、論理的ネットワークにおいて、データ収集装置（ＧＷ）側を上流と呼び、ツリーの末端側（Ｃ）を下流と呼ぶ。
【００４３】
ここで、例えば、センサネットワークの通信機器間の通信速度は、約４．２ｋｂｐｓであるため、無線ＬＡＮ（Local  Area  network）等と比較するとかなり遅い。従って、センサネットワークでは、１つのタイムスロットの時間間隔は、約５００ｍｓｅｃに設定される。なお、上記の数値は、説明のための例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００４４】
図１は、本発明の一実施形態に係るアドホックネットワーク通信システムの構成例である。この通信システムは、一方の通信装置１００と他方の通信装置１０１とが、無線によるアドホックネットワークを構成している。以下、通信装置１００を中心に説明する。通信装置１００は、一方のネットワーク網１３０を介して一方のサーバ１４０と接続されており、さらに、他方のネットワーク網１３１を介して他方のサーバ１４１とも接続されている。
【００４５】
アドホックネットワーク側から見ると、ネットワーク網１３０、１３１は、アドホックネットワークとは別のネットワークである。なお、ネットワーク網１３０、１３１は、例えば、携帯電話通信網、光回線網、又は公衆無線ＬＡＮネットワークなどである。
【００４６】
通信装置１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１１１、メモリ１１２、及び記憶部１１４を備える。通信装置１００が有する各種プログラムは、記憶部１１４に記憶されており、必要に応じてメモリ１１２を介してＣＰＵ１１１に読み込まれ実行される。通信装置１００は、通信部１１３を介して、ネットワーク網１３０、１３１に接続されている。
【００４７】
通信部１１３は、他の通信装置１０１とアドホックネットワーク通信を行うための第１通信インターフェイスと、ネットワーク網１３０、１３１に接続するための第２通信インターフェイスとを備える。通信部１１３は、第１通信インターフェイスを介して、ネットワーク網１３０、１３１の選択、ネットワーク網１３０、１３１との切断、パケット送受信、通信可否判定、及び通信量の測定等、様々な通信制御を行う。また、通信部１１３は、アドホックネットワーク通信を行うための第２通信インターフェイスとして、例えば、無線ＬＡＮのアドホックモード、特定小電力無線通信、又は専用のネットワーク機器を用いてもよい。
【００４８】
記憶部１１４には、通信制御部１１５、アドホックネットワーク制御部１１６、送信データ管理制御部１２１、および送信タイミング管理制御部１１７が、プログラムとして記憶されている。また各種制御に用いられるアドホックネットワーク通信経路表１１８、送信データ管理テーブル１１９、および送信タイミング管理テーブル１２０が、データとして記憶されている。
【００４９】
送信データ管理テーブル１１９は、送信データ量を管理するテーブルである。送信データ管理テーブル１２０は、データ種別とそれに基づく一回に送信するデータ量を管理する。データ種別とは通信装置１００が、通信管理サーバ１４０や、他の通信装置１０１に送信するデータの種類、センサ情報、経路制御情報、通信性能情報、通信管理サーバからの指示情報、およびファームウェア更新情報などを示す。送信データ管理テーブル１１９は、送信データ管理制御部１２１に対応する。
【００５０】
送信タイミング管理テーブル１２０は、送信タイミングを管理するテーブルである。送信タイミング管理テーブル１１９は、タイムスロットを管理する。タイムスロットとは、通信装置１００がセンサ等によって収集したデータを他の通信装置１０１に送信するタイミングに関する情報を示す。送信タイミング管理テーブル１２０は、送信タイミング間制御部１１７に対応する。
【００５１】
通信制御部１１５は、ネットワーク網１３０、１３１を介する通信管理サーバ１４０、１４１との通信を制御する。通信制御に用いられる通信プロトコルは、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ等である。ただし、他の通信プロトコルでもよい。
【００５２】
アドホックネットワーク通信制御部１１６は、アドホックネットワークを構築する場合の通信制御を担当する。アドホックネットワーク通信制御部１１６は、例えば、ＡＯＤＶ（Ad  hoc  On-Demand  Distance  Vector）、又はＯＳＬＲ（Optimized  Link  State  Routing  Protocol）等のルーティングプロトコルを用いて、他の通信装置１０１の検知、及びルーティングテーブルの構築等を行う。
【００５３】
送信データ管理制御部１２１は、通信部１１３を通じて、データ種別とそれに基づく一回に送信するデータ量を通信管理サーバ１４０から取得する。その取得したデータ種別とそれに基づく一回に送信するデータ量は、送信データ管理テーブル１１９に記憶される。送信データ管理制御部１２１は、データ種別とそれに基づく一回に送信するデータ量に基づき、該当データを規定のデータ量に加工して他の通信装置１０１に送信する。
【００５４】
送信タイミング管理制御部１１７は、通信部１１３を通じて、タイムスロットを通信管理サーバ１４０から取得する。その取得したタイムスロットは、送信タイミング管理テーブル１２０に記憶される。送信タイミング管理制御部１１７は、タイムスロットに記載された送信タイミングに基づいて、データを他の通信装置１０１に送信する。
【００５５】
本実施例では、通信制御部１１５、アドホックネットワーク制御部１１６、送信データ管理制御部１２１、および送信タイミング管理制御部１１７は、プログラムとして記憶部１１４に記憶され、ＣＰＵ１１１にて実行されている。これに代えて、これらの機能の少なくとも一部を、専用のハードウェア装置で実現しても良い。
【００５６】
通信管理サーバ１４０は、ＣＰＵ１５１、メモリ１５２、および記憶部１５４を備える。通信管理サーバ１４０が有する各種プログラムは、記憶部１５４に記憶され、必要に応じてメモリ１５２を介してＣＰＵ１５１に読み込まれて実行される。通信管理サーバ１４０は、さらに通信部１５３を備え、ネットワーク網１３０に接続している。
【００５７】
通信部１５３は、ネットワーク網１３０、１３１の選択、ネットワーク網１３０、１３１との切断、パケット送受信、通信可否判定、及び通信量の測定など、様々な通信制御を行う。
【００５８】
記憶部１５４には、通信制御部１５５、送信タイミング算出管理部１５７、送信データ算出管理部１５９、およびシステム状態管理運用部１６１が、プログラムとして記憶されている。また、各種制御に用いられる通信経路表１５６、送信タイミング管理テーブル１５８、送信データ管理テーブル１６０、およびデータベース１６２がデータとして記憶されている。
【００５９】
通信制御部１５５は、通信経路表１５６を生成する。さらに、通信制御部１５５は、ネットワーク網１３０を介して、他の装置と通信を行う際の通信制御を行う。
【００６０】
送信タイミング算出管理部１５７は、通信装置１００らから取得した通信性能情報を、システム状態管理運用部１６１と連携し、システムに最適性を確認する。確認後、通信装置ごとのタイムスロット数を算出し、送信タイミング管理テーブル１５８を生成する。送信タイミング管理テーブル１５８の情報は、通信制御部１５５を介して、各通信装置に送信される。
【００６１】
送信データ算出管理部１５９は、通信装置１００らから取得した通信性能情報と、システム状態管理運用部１６１、および通信タイミング算出管理部１５７と連携し、データ種別ごとの１回の送信データ量を算出し、送信データ管理テーブル１６０を生成する。送信タイミング管理テーブル１６０の情報は、通信制御部１５５を介して、各通信装置に送信される。
【００６２】
システム状態管理運用部１６１は、通信装置１００から取得するセンサ情報やシステム状況を取得し、データベース１６０に記録する。システム状態管理運用部１６１は、アドホックネットワークシステムが現在どのような通信データが必要か、優先すべき通信は何か、および状態制御が必要か、などを判断し、送信データ算出管理部１５９や送信タイミング算出管理部１５７にその情報を提供する。
【００６３】
なお、プログラムは、予め記憶部１５４に記憶されていても良いし、必要に応じて、記憶媒体もしくは通信ネットワークを介して取得され、記憶部１５４に記憶されてもよい。
【００６４】
送信タイミング算出管理部１５７は、通信装置１００に分与するタイムスロットの数を決定してもよい。
【００６５】
例えば、タイムスロットを分与する通信装置１０１と、データを受信する所定の通信装置１００との通信成功率に基づいて、タイムスロットの数を決定してもよい。
【００６６】
また、規定時間内にすべての送信が終了するのであれば、タイムスロットを分与する際、通信性能が低い場合は、通信性能が高い場合よりも多くのタイムスロットを分与するようにしてもよい。
【００６７】
送信データ算出管理部１５９は、通信装置１０１が送信する送信データ量を決定してもよい。
【００６８】
例えば、前記タイムスロットの分与を行ったうえ、規定の時間内にすべてのデータが送信終了しないのであれば、送信するデータ量を少なくし、規定の時間内にすべてのデータが送信できるようなデータ量に限定してもよい。
【００６９】
送信データ算出管理部１５９と送信タイミング算出管理部１５７は、規定の時間内にすべてのデータが送信終了しないのであれば、送信するデータを別の時間に振り分け、必要最小限のデータのみ送信できるようにデータ量と通信タイミングを調整してもよい。
【００７０】
システム状態管理運用部１６１と送信データ算出管理部１５９と送信タイミング算出管理部１５７は、送信するデータ種別とタイムスロットの数を決定してもよい。
【００７１】
例えば、ファームウェア一斉更新などで、通常のデータ送信を省略し、優先するデータ送信があれば、必要な送信データ量を算出し、通信性能に基づきタイムスロットを分与してもよい。
【００７２】
なお、システム状態管理運用部１６１と送信データ算出管理部１５９と送信タイミング算出管理部１５７に関する処理の詳細については、後述する。
【００７３】
図２は、アドホックネットワーク通信経路表１１８の一例である。アドホックネットワーク通信経路表１１８は、アドホックネットワーク通信経路の構成および状態を管理する。アドホックネットワーク通信系路表１１８は、通信装置名２０１、リンク状態２０２と、ランク２０３と、通信品質２０４とを保持する。
【００７４】
通信装置名２０１とは、アドホックネットワークに属する通信装置を識別する情報である。リンク状態２０２は、通信の可否および状態を示す情報である。ランク２０３は、各通信装置が通信管理サーバ、もしくは図８（ａ）のようなツリートポロジの場合に、、通信装置８０１（ＧＷ）から、ネットワークとしてどれくらい離れているのかを示す情報である。通信品質２０４は、周辺装置との通信品質を指標化した値である。アドホックネットワーク通信経路表１１８は、ＯＳＬＲやＲＰＬ等のルーティングプロトコルを用いてネットワークトポロジを構築する際に用いられる。アドホックネットワーク通信経路表１１８は、アドホックネットワークを構成している通信装置間で、通信状態及びホップ数等の情報を交換することによって作成することができる。
【００７５】
図３は、送信データ管理テーブル１１９の一例である。送信データ管理テーブル１１９は、通信端末１００を含めたすべての通信端末が、時間帯によってどのような種別のデータを送信するかの情報を管理する。送信データ管理テーブル１１９は、開始時刻３０１と、終了時刻３０２と、データ種別３０３と、許容データ量３０４とを保持する。
【００７６】
開始時刻３０１とは、データ種別３０３で規定するデータ種別のデータを送信する時刻の開始時刻を示す。終了時刻３０２とは、同終了時刻を示す。許容データ量３０４とは１回に送信するデータ量の最大値を示す。
【００７７】
図４は、送信タイミング管理テーブル１２０の一例である。送信タイミング管理テーブル１２０は、通信端末１００がどのような種別のデータをいつ送信すべきであるかの情報を管理する。送信タイミング管理テーブル１２０は、開始時刻４０１と、終了時刻４０２と、データ種別４０３と、再送回数４０４とを保持する。
【００７８】
開始時刻４０１とは、データ種別４０３で規定するデータ種別のデータを、通信端末１０１が送信する時刻の開始時刻を示す。終了時刻４０２とは、同終了時刻を示す。再送回数４０４とはデータを送信した場合に送信相手に不達だと判断した場合に、再送して良い回数の最大値を示す。
【００７９】
図５は、通信経路表１５６の一例である。通信経路表１５６は、通信管理サーバ１４０が有する通信端末１００らの通信経路の構成および状態を管理する。通信経路表１５６は、最終送信先５０１、次送信先５０２と、端末種別５０３と、到達ホップ数５０４とを保持する。
【００８０】
最終送信先５０１とは、アドホックネットワークに属する通信装置およびネットワーク網１３０、１３１らに属する装置を識別する情報であり、通信装置１００、１０１らや通信管理サーバ１４０、１４１らがデータを送信する宛先を表す。次送信先５０２とは、受信装置名５０２とは、同じくアドホックネットワークに属する通信装置およびネットワーク網１３０、１３１らに属する装置を識別する情報であり、最終送信先５０１に送信する場合に、まずどの通信装置にデータを送信すべきかを示す情報である。端末種別５０３とは通信装置名５０１の装置の種類を表す。到達ホップ数５０４とは、アドホックネットワークに属する通信装置でネットワーク網１３０、１３１らに接続できる通信装置を１とし、その通信装置から何度通信すればその通信端末にデータを送信できるかを示す。
【００８１】
図６は、送信タイミング管理テーブル１５８の一例である。送信タイミング管理テーブル１５８は、通信管理サーバ１４０が有する通信装置１００、１０１らのお互いの通信品質とそこで必要となる通信時間を管理する。送信タイミング管理テーブル１５８は、送信装置名６０１と、受信装置名６０２と、通信品質６０３と、必要スロット数６０４とを保持する。
【００８２】
送信装置名６０１とは、アドホックネットワークに属する通信装置の中でデータを送信する装置を識別する情報である。受信装置名６０２とは、同じく通信装置で前記送信装置名６０１から送信したデータを受信する装置を識別する情報である。通信品質６０３とは、送信装置名６０１と受信装置名６０２の間でデータを送信した場合の通信成功率を指標化したものである。必要スロット数６０４とは、送信装置名６０１と受信装置名６０２の間でデータを送信する場合に、通信成功と判断する指標値となるまで必要となるタイムスロット数を保持する。例えば、通信成功と判断する指標値が０．９９であり、１タイムスロットで１回送信であるとき、通信成功率が０．９５であるならば、再送１回を行えば０．９９となる。この場合のタイムスロットは２となる。
【００８３】
図７は、送信データ管理テーブル１６０の一例である。送信データ管理テーブル１６０は、通信端末１００らがどの通信端末に対してどのような種別のデータを送信するかを管理する。送信データ管理テーブル１６０は、送信装置名７０１と、受信装置名７０２と、データ種別７０３と、データ量７０４を保持する。
【００８４】
送信装置名７０１とは、アドホックネットワークに属する通信装置の中でデータを送信する装置を識別する情報である。受信装置名７０２とは、同じく通信装置で前記送信装置名６０１から送信したデータを受信する装置を識別する情報である。データ種別７０３は、送信装置名７０１が送信するデータの種別を表す情報である。データ量７０４は、送信装置名７０１が送信する１回のデータ量を表す。
【００８５】
図８は、本実施例に係るアドホックネットワークのネットワークトポロジと送信スケジュール、およびタイムスロットの一例である。
【００８６】
図８（ａ）は、ネットワークトポロジの一例であり、通信装置（Ａ）８０２と、通信装置（Ｂ）８０３と、通信装置（Ｃ）８０４と、および通信装置（ＧＷ）８０１との、４台の通信装置で構成する。通信装置（ＧＷ）８０１は、通信装置（Ａ）８０２と通信装置（Ｂ）８０３とは、お互いに通信可能である。通信装置（Ｂ）８０３は、通信装置（Ｃ）８０４とは、お互いに通信可能である。一方、通信装置（ＧＷ）は、通信装置（Ｃ）８０４とは直接は通信できない。通信装置（ＧＷ）を頂点としたツリー構造のネットワークトポロジである。
【００８７】
図８（ｂ）は、全体の送信スケジュールの一例である。全体の送信スケジュールとは特定の時間を１単位として区切り、その特定の時間内をさらに送信する内容で区切っている。例えば、１単位の時間が３０分だとしたら、そのうちの前半１５分をデータ収集枠８２１であり、後半１５分を自由通信枠８２２である。
【００８８】
図８（ｃ）は、タイムスロットの一例である。本例では、通信装置（Ａ）、通信装置（Ｂ）、通信装置（Ｃ）はそれぞれ１回のデータ送信で３タイムスロットが割り当たっている。通信装置（Ａ）はタイムスロット（１）（２）（３）であり、タイムスロット（１）が通常送信用で、タイムスロット（２）（３）が再送用である。同様に、通信装置（Ｂ）はタイムスロット（４）（５）（６）、通信装置（Ｃ）は（７）（８）（９）が割り当たっている。通信装置（Ｃ）が送るデータは、通信装置（Ｂ）がデータを中継するため、通信装置（Ｂ）での中継分も同様にタイムスロット（１０）（１１）（１２）が割り当たっている。
図９は、通信装置および通信管理サーバの全体の処理概要を示すフローチャートの一例である。本例では、通信管理サーバと、通信装置ＧＷ、通信装置Ａ、通信装置Ｂ、通信装置Ｃ、が存在する。通信装置ＧＷは通信管理サーバに接続されているため、本例では通信仮サーバと通信装置ＧＷは同様の機能を有するものとして説明する。
【００８９】
また図９のネットワークは、図８のネットワークトポロジ、送信スケジュール、およびタイムスロットで構成するものとする。
【００９０】
まず、通信装置Ａ、通信装置Ｂ、通信装置Ｃは、アドホックネットワークでの経路を作成し周辺の通信装置との通信性能を測定し、アドホックネットワーク通信経路表１１８を作成する。
【００９１】
次に、通信装置Ａは通信管理サーバに通信性能を送信する（９０１）。同様に通信装置Ｂも通信管理サーバに通信性能を送信する（９０２）。同様に通信装置Ｃも通信管理サーバに通信性能を送信する（９０３）。通信装置Ｃは図８（ａ）のネットワークトポロジのため通信装置（Ｂ）を経由して通信管理サーバに通信性能を送信する。
【００９２】
通信性能には各通信装置の現在の経路情報を送信してもよいし、経路情報は別に送信してもよいし、経路情報に変更があった場合のみ送信してもよい。
【００９３】
また、通信性能の送信は、定期的に通信装置が通信管理サーバに送信してもよいし、通信管理サーバが通信装置に問い合わせてもよいし、通信性能が変わった場合や通信スケジュールを変更したい場合のような特別な事情がある場合に、突発的に送信または問い合わせてもよい。
【００９４】
なお、本例では経路作成を通信装置が行っているが、全体の経路作成は別の装置、たとえば、通信管理サーバが経路を作成してもよい。
【００９５】
次に、通信管理サーバは全体のタイムスケジュールの変更が必要か否かを判断する（９０４）。タイムスケジュールの変更が必要と判断した場合は（９０４：Ｙｅｓ）、全体のタイムスケジュールを変更し（９０５）、次のステップ９０６に進む。一方、全体のタイムスケジュールの変更が不必要と判断した場合は（９０４：Ｎｏ）、次のステップ９０６に進む。
【００９６】
全体タイムスケジュールの変更が必要な場合とは、例えば、通信端末のファームウェア更新するために、すべてのデータ送信を停止し、ファームウェア更新のデータ送信スケジュールを優先する場合、アドホックネットワーク全体で経路を再構築する場合、特定の通信装置のデータを優先して送信する場合などである。全体タイムスケジュール変更の処理は後述する。
【００９７】
次に、通信管理サーバは送信タイミングを算出する（９０６）。送信タイミングを算出した結果、規定時間内に収まるか否かを判断する（９０７）。規定時間内に収まると判断した場合は（９０７：Ｙｅｓ）、次のステップ９０９に進む。規定時間内に収まらないと判断した場合は（９０７：Ｎｏ）、送信データ量を算出し（９０８）、次のステップ９０９に進む。
【００９８】
規定時間内に収まらない場合とは、例えば、通信装置の台数が多いため規定時間内のタイムスロット数ではすべての通信装置の通信ができない場合、各通信装置の通信性能が低いため再送を多くする必要がありその結果として規定時間内のタイムスロット数ではすべての通信装置の通信ができない場合、通信装置から通信管理サーバまでのホップ数が多いために１回のデータ送信で中継回数が多数必要でありその結果として規定時間内のタイムスロット数ではすべての通信装置が通信できない場合などである。送信タイミングの算出処理、および送信データ量の算出処理は後述する。
【００９９】
次に、通信管理サーバは送信情報を配信する（９０９）。送信情報を受信した通信装置（Ａ）、通信装置（Ｂ）、通信装置（Ｃ）は、それぞれ送信情報を設定する（９１０）。設定結果の一例が、送信データ管理テーブル１１９および送信タイミング管理テーブル１２０である。
【０１００】
図４の送信タイミング管理テーブルの一例では、送信する時刻で記録しているが、タイムスロットの番号で記録しても良い。タイムスロットの番号とは、基準時刻からの送信タイミングを示す。各通信装置（ＧＷ）〜（Ｃ）は、基準時刻を共有している。
【０１０１】
最後に、通信装置（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は設定した送信情報に基づきデータを送信する。本例は、図８（ｃ）のタイムスロットでデータを送信する。したがって、まず通信装置（Ａ）がデータを送信する（９１１）。続いて通信装置（Ｂ）も同様にデータを送信する（９１２）。続いて通信装置（Ｃ）も同様にデータを送信する（９１３）。図８（ａ）のネットワークトポロジに基づき、通信装置（Ｃ）のデータは、通信装置（Ｂ）が中継する。
【０１０２】
本実施例を実施するシステムにおいての画面イメージを図８、図１０および図１１に示す。画面ではネットワークトポロジが表示され現状のネットワークの状況とタイムスロットの割り当てが確認できる（図８（ａ）、図１０（ａ）および図１１（ａ））。また、規定時間内の通信スケジュールが視覚的に確認でき、規定時間内でどのような種別のデータ、もしくはどのような目的や状態の通信が行われるかが視覚的に確認できる（図８（ｂ）、図１０（ｂ）および図１１（ｂ））。また、その場合のタイムスロットがどうように割り当たっているかを視覚的に確認できる（図８（ｃ）、図１０（ｃ）および図１１（ｃ））。
【０１０３】
本画面は通信管理サーバ１４０が有してもよいし、通信装置１００が有してもよいし、別の監視用装置が有してもよい。
【０１０４】
図８と図１０を用いて、送信タイミング算出処理の一例を示す。
【０１０５】
まず、現在のアドホックネットワークは、図８のネットワークトポロジと送信スケジュール、およびタイムスロットで構成しているものとする。
【０１０６】
通信管理サーバ１４０は、通信装置１００、１０１らからの通信性能を収集する。
【０１０７】
収集した結果をデータベース１６２に保存し、保存したデータを呼び出すことで、送信タイミング算出管理部１５７がすべての通信装置の送信タイミングを算出する。
【０１０８】
通信装置と通信装置の通信成功率は以下の式（１）で算出することできる。
【０１０９】
（１−（誤り率）＾最大送信回数）…  式（１）
誤り率とは１から通信成功率を引いた値である。最大送信回数とは再送回数も含めて同じパケットを何度再送するかを規定する。本例では通信性能値を誤り率に変換し、通信成功率を算出する。
【０１１０】
複数の通信装置を経由する場合は、それぞれの通信装置間での通信成功率を計算し、それを乗算することで算出できる。
【０１１１】
例えば、図８のネットワークトポロジとタイムスロットにおける、通信装置（Ｃ）から通信装置（ＧＷ）との通信成功率は、以下の式（２）で算出することができる。
【０１１２】
（１−（通信装置（Ｃ）から通信装置（Ｂ）へ送信した場合の誤り率））＾３  
×  （１−（通信装置（Ｂ）から通信装置（ＧＷ）へ送信した場合の誤り率））＾３  …  式（２）
いま、通信装置（Ａ）から通信装置（ＧＷ）、通信装置（Ｂ）から通信装置（ＧＷ）、通信装置（Ｃ）から通信装置（ＧＷ）、以上３経路の通信成功率を算出した結果、通信装置（Ｃ）から通信装置（Ｂ）への通信成功率が低く、通信成功率の閾値を上回っていなかったものとする。
【０１１３】
送信タイミング算出管理部１５７は、規定時間内に収まると判断した場合は、通信成功率の閾値を上回るように、最大送信回数を増やす。最大送信回数を増やす分量だけタイムスロットを増加する。
【０１１４】
本例では、送信タイミング算出管理部１５７が、規定時間内に収まらないと判断した場合を図１０で記述する。送信タイミング算出管理部１５７は、規定時間内に収まらないと判断した場合は、他の通信装置の通信成功率を確認する。
【０１１５】
本例では、通信装置（Ａ）から通信装置（ＧＷ）の通信成功率が高く、最大送信回数が２回であれば、通信成功率の閾値を上回るものとする。また通信装置（Ｃ）から通信装置（Ｂ）の通信は、最大送信回数が４回であれば、通信成功率の閾値を上回るものとする。
【０１１６】
送信タイミング算出管理部１５７は、通信装置（Ａ）から通信装置（ＧＷ）に必要な最大送信回数を２回とし、２回分のタイムスロットを割り振る。一方、通信装置（Ｃ）から通信装置（Ｂ）に必要な最大送信回数を４回とし、４回分のタイムスロットを割り振る。
【０１１７】
以上の処理に基づき算出されたタイムスロットを図１０（ｃ）に示す。なお、ネットワークトポロジおよびタイムスケジュールは図８（ａ）（ｂ）と図１０（ａ）（ｂ）で変化はない。
【０１１８】
図１０（ｃ）では、通信装置（Ａ）はタイムスロット（１）（２）であり、タイムスロット（１）が通常送信用で、タイムスロット（２）を再送用としている。通信装置（Ｂ）はタイムスロット（３）（４）（５）となり、通信装置（Ｃ）は（６）（７）（８）（９）を割り当てる。タイムスロット（６）が通常送信用で、タイムスロット（７）（８）（９）と３回のタイムスロットを再送用とし、合計４回分の送信回数を確保している。通信装置（Ｃ）が送るデータは、通信装置（Ｂ）がデータを中継するため、通信装置（Ｂ）での中継分も同様にタイムスロット（１０）（１１）（１２）が割り当てる。
【０１１９】
上記処理を行った上でも、通信タイミング算出管理部１５７が算出した結果、規定時間内に収まらないと判断した場合は、送信データ算出管理部１５９が送信するデータ量の削減を行う。データ量を削減することでタイムスロットの時間が短くなり、短くなったタイムスロットで上記の処理を行うことで、通信成功率の閾値以上の通信を確保する。
【０１２０】
また、送信データ量の削減はデータ種別により削減量を変更してもよい。例えば、データ収集用の通信は送信データ量を半分にするが、設定情報配布用の通信はデータ量を減らさないなどである。
【０１２１】
また、送信データ量の削減は、データ種別に応じて送信する時間帯を変化させてもよい。例えば、データ収集用の通信は規定時間内に必ず送信する。一方で設定情報配布用の通信は複数の規定時間内で分割して送信するなどである。
【０１２２】
なお、データ種別毎の送信データ量の削減量や、データ種別に応じて送信時間帯を変化させることは、予め定義してもよいし、動的に変更してもよい。
【０１２３】
また、通信成功率の閾値はあらかじめ通信管理サーバ１４０が保持してもよいし、別のサーバから指令してもよいし、ユーザが直接指定してもよい。
【０１２４】
また、通信成功率の閾値はデータ種別により変更してもよい。例えば、データ収集用の通信は通信成功率９５％以上で、通信を可能の限り成功させる必要がある設定情報配布用の通信は通信成功率９９％以上とするなどである。
【０１２５】
また通信成功率が低すぎる場合は、通信管理サーバ１４０は通信装置１００に、別の経路を探索するように指示してもよい。または、通信成功率が高くなると判断できる経路情報を指示してもよい。
【０１２６】
図８と図１１を用いて、全体タイムスケジュール変更の処理の一例を示す。
【０１２７】
まず、現在のアドホックネットワークは、図８のネットワークトポロジと送信スケジュール、およびタイムスロットで構成しているものとする。
【０１２８】
通信管理サーバ１４０は、通信装置１００、１０１らからの通信性能を収集する。
【０１２９】
収集した結果をデータベース１６２に保存し、保存したデータを呼び出すことで、送信タイミング算出管理部１５７がすべての通信装置の送信タイミングを算出する。
【０１３０】
本例の図８では、ファームウェア更新のためのデータ配信は、図８（ｂ）の送信スケジュール上の自由通信枠で行われているものとする。
【０１３１】
いま、システム状態管理運用部１６１がネットワークシステム全体の運用効率を判断し、データ収集よりもファームウェア更新処理が最優先であると判断したとする。
【０１３２】
この場合は、ファームウェア更新に最適なデータを配信するための送信タイミング算出管理部１５７が通信成功率に基づく最大送信回数、およびそれに基づくタイムスロットを割り当てる。
【０１３３】
その結果、全体の送信スケジュールは図１１（ｂ）となり、規定時間内はすべてファームウェア配信枠に変更する。また、図１１（ａ）でのネットワークトポロジに変更はないが、図１１（ｃ）のようなタイムスロット構成とする。
【０１３４】
図１１（ｃ）では、通信装置（ＧＷ）と通信装置（Ａ）および通信装置（Ｂ）の通信成功率から必要な最大送信回数を３回と判断し、タイムスロット（１）（２）（３）を割り当てる。
【０１３５】
次いで、通信装置（Ｃ）は通信装置（Ｂ）が中継するため、同様に通信装置（Ｂ）と通信装置（Ｃ）の通信成功率から必要な最大送信回数を３回と判断し、タイムスロット（４）（５）（６）を割り当てる。
【０１３６】
以下、同様にタイムスロット（７）（８）（９）を通信装置（ＧＷ）に、タイムスロット（１０）（１１）（１２）を通信装置（Ｂ）に割り当てる。
【０１３７】
本実施例によれば、アドホックネットワークにおいて、通信性能が異なる場合に、通信性能に応じて通信送信回数が変更できる。また、通信種別に応じてデータ量を調整することできる。このため、本実施例では、システム全体で必要なデータを確実に通信することができる。
【０１３８】
上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。例えば、上記した実施礼は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施例の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することが可能である。
【０１３９】
また、記憶部１５４や記憶部１１４の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記憶媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１００、１０１…通信装置
１１３…通信部
１１４…記憶部
１１５…通信制御部
１１６…アドホックネットワーク通信制御部
１１７…送信タイミング管理制御部
１１８…アドホックネットワーク通信経路表
１１９…送信データ管理テーブル
１２０…送信タイミング管理テーブル
１２１…送信データ管理部
１３０、１３１…ネットワーク網
１４０、１４１…通信管理サーバ
１５３…通信部
１５４…記憶部
１５５…通信制御部
１５６…通信経路表
１５７…送信タイミング算出管理部
１５８…送信タイミング管理テーブル
１５９…送信データ算出管理テーブル
１６０…送信データ管理テーブル
１６１…システム状態管理運用部
１６２…データベース
【図１】
2014155133.tif 000003
【図２】
2014155133.tif 000004
【図３】
2014155133.tif 000005
【図４】
2014155133.tif 000006
【図５】
2014155133.tif 000007
【図６】
2014155133.tif 000008
【図７】
2014155133.tif 000009
【図８】
2014155133.tif 000010
【図９】
2014155133.tif 000011
【図１０】
2014155133.tif 000012
【図１１】
2014155133.tif 000013