(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の経路を経由した無線マルチホップ通信により送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する際、併せて、第２の経路を経由した無線マルチホップ通信による該送信先の無線通信装置との通信が可能であるか否かを判定するための信号を、該第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により該送信先の無線通信装置に送信し、
前記第１の経路を介した通信が可能である場合、前記第２の経路を用いることなく前記第１の経路を介した通信を継続し、それ以外の場合、前記第１の経路を介した通信を前記第２の経路を介した通信に切り替えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記第１の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信による通信が不能となった場合において、前記第２の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信による通信が可能であるときには、前記第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により前記送信先の無線通信装置にデータ信号を送信することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記送信先の無線通信装置に対する通信パケットは、前記第１の経路を経由した無線マルチホップ通信を行う場合における次転送先の無線通信装置のアドレスと、前記第２の経路を経由した無線マルチホップ通信を行う場合における次転送先の無線通信装置のアドレスとを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記第１の経路を経由した無線マルチホップ通信を行う場合における次転送先の無線通信装置の識別子を格納した第１の経路テーブルと、
前記第２の経路を経由した無線マルチホップ通信を行う場合における次転送先の無線通信装置の識別子を格納した第２の経路テーブルとを、さらに備えていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線通信装置を備えていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
無線通信装置が、第１の経路を経由した無線マルチホップ通信により送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する工程と、
前記データ信号を送信する際、併せて、第２の経路を経由した無線マルチホップ通信による該送信先の無線通信装置との通信が可能であるか否かを判定するための信号を、該第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により該送信先の無線通信装置に送信する工程とを含み、
前記第１の経路を介した通信が可能である場合、前記第２の経路を用いることなく前記第１の経路を介した通信を継続し、それ以外の場合、前記第１の経路を介した通信を前記第２の経路を介した通信に切り替えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
前記第１の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信による通信が不能となった場合において、前記第２の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信による通信が可能であるときには、前記第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により前記送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する工程を、さらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項８】
第１の経路を経由した無線マルチホップ通信により送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する処理と、
前記データ信号を送信する際、併せて、第２の経路を経由した無線マルチホップ通信による該送信先の無線通信装置との通信が可能であるか否かを判定するための信号を、該第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により該送信先の無線通信装置に送信する処理とを、コンピュータに実行させ、
前記第１の経路を介した通信が可能である場合、前記第２の経路を用いることなく前記第１の経路を介した通信を継続し、それ以外の場合、前記第１の経路を介した通信を前記第２の経路を介した通信に切り替えることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
前記第１の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信による通信が不能となった場合において、前記第２の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信による通信が可能であるときには、前記第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により前記送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する処理を、さらにコンピュータに実行させることを特徴とする、請求項８に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法及びプログラムに関し、特に、無線マルチホップ通信に基く無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境保全や人々の暮し易さの向上を実現する手段として、都市全体の温度・湿度や大気中の成分などの自然環境や道路状況などの人為活動状況などを監視する広域モニタリングが関心を集めている。図５は、広域モニタリングシステムを概略的に示す図である。
【０００３】
図５を参照すると、都市や自然環境内に配置された温度や湿度などのセンサによって取得された情報は、無線通信装置を経由したマルチホップ通信により、環境モニタリングサーバに集約される。
【０００４】
また、自動販売機、ディジタルサイネージ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｇｅ、電子看板）等の機器に、無線通信装置を搭載して、データの遠隔集計、機器の動作の遠隔制御、コンテンツの自動配信等に利用する、Ｍ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ  ｔｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ）市場が活性化している。
【０００５】
これらのシステムにおいては、無線通信装置を任意の場所又は各種の機器に多数設置する必要がある。したがって、設置場所及び設置コストに制約がかからないように、小型電池で動作する小型、軽量、安価な無線通信装置が必要とされる。
【０００６】
無線通信装置を小型電池で長期間稼動させるためには低電力で動作させる必要があることから、無線通信装置間の距離を大きくすることができないという問題がある。そこで、個々の無線通信装置を低電力化すると同時に、障害物の電波遮蔽による通信遮断が起きないように配置するために、送信元から受信先に複数の無線通信装置を経由してデータ通信を行う、無線マルチホップ通信が実用化されつつある。
【０００７】
米国政府が進めるスマートグリッド（Ｓｍａｒｔ  Ｇｒｉｄ）施策では、各家庭における電化製品による電力消費の状況及び太陽電池パネルを用いた発電による電力生成の状況を、無線化した電力計で検針し、地域の電力供給を担う電力会社に消費電力・供給電力を通知するとともに、総電力需要が供給可能電力を上回る場合には、電力会社が各家庭に電力消費を削減するよう求めることができるような、無線マルチホップネットワークが構築されつつある（図６）。
【０００８】
図６は、自動電力検針システムを概略的に示す図である。図６を参照すると、各戸に設置された電力メータでの検針情報を無線マルチホップ通信で広域通信網に集約し、得られた情報を元に、発電、配電業者が各戸の電力使用、供給に対するメッセージを送信する。
【０００９】
無線通信装置は、非特許文献１に示す国際標準に基づく無線通信機が広く用いられている。無線通信デバイス間でネットワークを構成し、それぞれのデバイスが取得したデータをサーバ（ＰＡＮ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）に送る機構が、同文献のＦｉｇ．１に記載されている。
【００１０】
無線通信においては、必ずしも通信の安定性を確保できる訳ではなく、電波輻輳等の外部要因により、データ通信中に通信品質が劣化したり、通信が遮断したりする。そこで、従来の無線マルチホップ通信システムにおいては、無線通信を行う端末間での通信経路を適宜変更し、劣化し又は遮断した通信経路から、より高品質な通信経路に切り替えて通信を継続する方法が採用されている。
【００１１】
しかしながら、かかる方法によると、新たに無線通信経路を探索するのに時間を要することから一時的に通信が遮断し、また、新たに通信経路を確保するためにサーバとの交信が必要であることから電力及び通信遮断時間が増大し、さらに、末端の無線通信装置に制御回路及びメモリ回路が必要であることから回路規模が増大する。すなわち、従来のマルチホップ通信システムによると、システムの動作におけるオーバーヘッドが大きく、無線通信装置の回路規模も増大するという問題がある。
【００１２】
特許文献１において、データ送信元となる無線通信機器がデータ送信先となる無線通信機器まで通信データを送信するに当り、マルチホップ通信でデータの中継を行う各無線機が送信先の無線機に向けた経路情報を複数（Ｎ通り）保持し、第１の優先経路で正常な通信が行われないと判断した場合には、第２の優先経路で通信を行う方法が記載されている。
【００１３】
特許文献１において、経路選択の優先度は、
［優先度］＝α×［送信先無線機までのホップ数］
＋β×［隣接無線機とのリンク品質］
＋γ×［隣接端末のリソース残量］（α，β，γは定数）      …（１）
によって定義されている。式（１）に従って、通信経路をＮ個まで設定し、最優先の経路が通信不可能となった場合は第２、第３の経路に切り替えることにより通信を維持する。
【００１４】
特許文献２において、フラッディングによる経路探索を定期的に行い、第１の優先経路での通信が遮断された場合に用いる第２の経路の情報を各無線通信器が保持し、第２の経路を用いた通信に切り替える方法が記載されている。この方式は、第１の通信経路が遮断された場合に移行すべき第２の通信経路の通信状況把握を定期的に行うことから、自然環境、道路状況等の都市環境を定期的に観測する広域モニタリングにおいて有効となる。
【００１５】
なお、特許文献３において、メッシュ形に相互接続された光クロスコネクト装置を有するネットワークにおいて障害が発生した場合、高速に障害を復旧する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００９−１２４３０３号公報
【特許文献２】特開２００７−０４３５０４号公報
【特許文献３】特開２００５−２８６９６１号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，８０４．１５．４，Ｐａｒｔ  １５．４：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  （ＭＡＣ）  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ−Ｒａｔｅ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＬＲ−ＷＰＡＮｓ）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１に記載された方法によると、送信元無線装置から送信先無線装置までの複数の経路を定義した時点と、通信経路の遮断が発生した時点との間に時間差があることから、複数の経路を定義した時点で利用できた経路が、通信経路の切り替え時において利用できないおそれがある。
【００１９】
上記の式（１）によると、第２の優先度となる通信経路は、第１の優先度となる通信経路と殆ど同一のすぐ近隣に配置された無線機を経由することになる。例えば、通信遮断の原因が、電波輻射物による電波妨害である場合には、データ通信を中継する複数の無線装置にまたがって電波妨害が発生し得ることから、第１の優先度を有する経路が遮断されたときには、第２の優先度を有する経路も遮断されるおそれがある。
【００２０】
また、電波障害は随時的、間歇的に発生することが多く、このような場合には事前に設定した通信経路がまったく使えなくなる場合が起こり得る。特許文献１に記載された技術は、これらの無線通信システムに特有な通信遮断に対して効果を奏することができない。
【００２１】
一方、特許文献２に記載された方法は、温度、湿度等を定期的に観測する広域モニタリングにおいては有効である。しかし、この方法は、電力使用量・供給量の調整を行うシステム、及びディジタルサイネージと呼ばれる映像配信を行うシステムにおいては非効率的となる。これらのシステムにおいては、時間的な通信量の変動幅が大きく、無線機の設置場所による地域的な通信量の変動幅も大きい。
【００２２】
スマートグリッドにおいては、利用電力がピークに達する時間及び地域において、電力使用量・供給量の調整を頻繁に行う必要があるものの、利用電力が供給電力を大きく下回る場合には、これらの調整をほとんど行う必要がないからである。
【００２３】
また、映像配信を行う場合に関しても、トピックとなる事件が発生したときの映像配信の通信量は、短時間に膨大な量となる。例えば、災害警報システムにおいては、ほとんどの時間と場所で警報情報の通信は行われないものの、災害が発生した場合には災害地域を中心とする限られた地域内で短期間に膨大な量の通信データが発生する。したがって、定期的に経路探索を行う場合は、時間的・地域的に通信量をモニタリングしつつ、フラッディング間隔を設定する必要がある。
【００２４】
データ通信量の時間的・地域的な増減傾向をある程度予測することができる場合には、経路探索間隔をプログラムすることにより、フラッディングによる通信帯域圧迫、及び無線通信機の消費電力の増大を緩和することができる。しかしながら、通信量の増大が予期できない場合、又は、通信量の増大が発生する確率がまれである場合に、最大通信量に合わせて経路探索の回数を増やすと、フラッディングのために大きな通信帯域を確保する必要があり、システムの動作に大きな負荷を与える。
【００２５】
以上より、多数個の無線通信装置を用い低電力低コスト高信頼性が求められるマルチホップ無線通信において、電波障害などにより予定の通信経路が利用不可能な場合に利用する第２の通信経路（冗長経路）の設定に関し、冗長経路設定から時間が経過したために電波伝搬状況が変化し主通信経路のみならず冗長経路の利用まで不可能となる問題がある。また、冗長経路設定情報を新鮮に保つために、高い頻度で、フラッディングによる経路探索を行うために、通信帯域及び電力の消費が増大するという問題がある。
【００２６】
そこで、無線マルチホップ通信システムにおいて、通信経路を冗長経路に切り替えたときの通信の遮断を防ぐとともに、冗長経路を確認するための通信帯域及び電力の消費を抑えることが課題となる。本発明の目的は、かかる課題を解決する無線通信装置、無線通信方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の第１の視点に係る無線通信装置は、
第１の経路を経由した無線マルチホップ通信により送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する際、併せて、第２の経路を経由した無線マルチホップ通信による該送信先の無線通信装置との通信が可能であるか否かを判定するための信号を、該第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により該送信先の無線通信装置に送信する。
ここで、前記第１の経路を介した通信が可能である場合、前記第２の経路を用いることなく前記第１の経路を介した通信を継続し、それ以外の場合、前記第１の経路を介した通信を前記第２の経路を介した通信に切り替える。
【００２８】
本発明の第２の視点に係る無線通信方法は、
無線通信装置が、第１の経路を経由した無線マルチホップ通信により送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する工程と、
前記データ信号を送信する際、併せて、第２の経路を経由した無線マルチホップ通信による該送信先の無線通信装置との通信が可能であるか否かを判定するための信号を、該第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により該送信先の無線通信装置に送信する工程とを含む。
ここで、前記第１の経路を介した通信が可能である場合、前記第２の経路を用いることなく前記第１の経路を介した通信を継続し、それ以外の場合、前記第１の経路を介した通信を前記第２の経路を介した通信に切り替える。
【００２９】
本発明の第３の視点に係るプログラムは、
第１の経路を経由した無線マルチホップ通信により送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する処理と、
前記データ信号を送信する際、併せて、第２の経路を経由した無線マルチホップ通信による該送信先の無線通信装置との通信が可能であるか否かを判定するための信号を、該第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により該送信先の無線通信装置に送信する処理とを、コンピュータに実行させる。
ここで、前記第１の経路を介した通信が可能である場合、前記第２の経路を用いることなく前記第１の経路を介した通信を継続し、それ以外の場合、前記第１の経路を介した通信を前記第２の経路を介した通信に切り替える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る無線通信装置、無線通信方法及びプログラムによると、無線マルチホップ通信システムにおいて、通信経路を冗長経路に切り替えたときの通信の遮断を防ぐとともに、冗長経路を確認するための通信帯域及び電力の消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信システムにおける通信について説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線通信システムの無線通信装置に設けられた経路テーブルを一例として示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る無線通信システムにおける通信パケットの構造を一例として示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る無線通信システムにおける無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】広域モニタリングシステムを概略的に示す図である。
【図６】自動電力検針システムを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の第１の展開形態によると、上記第１の視点に係る無線通信装置が提供される。
【００３３】
本発明の第２の展開形態によると、
前記第１の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信による通信が不能となった場合において、前記第２の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信によるが可能であるときには、前記第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により前記送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する、無線通信装置が提供される。
【００３４】
本発明の第３の展開形態によると、
前記送信先の無線通信装置に対する通信パケットは、前記第１の経路を経由した無線マルチホップ通信を行う場合における次転送先の無線通信装置のアドレスと、前記第２の経路を経由した無線マルチホップ通信を行う場合における次転送先の無線通信装置のアドレスとを含む、無線通信装置が提供される。
【００３５】
本発明の第４の展開形態によると、
前記第１の経路を経由した無線マルチホップ通信を行う場合における次転送先の無線通信装置の識別子を格納した第１の経路テーブルと、
前記第２の経路を経由した無線マルチホップ通信を行う場合における次転送先の無線通信装置の識別子を格納した第２の経路テーブルとを、さらに有する、無線通信装置が提供される。
【００３６】
本発明の第５の展開形態によると、上記第１乃至第４のいずれか１の展開形態に記載の無線通信装置を有する無線通信システムが提供される。
【００３７】
本発明の第６の展開形態によると、上記第２の視点に係る無線通信方法が提供される。
【００３８】
本発明の第７の展開形態によると、
前記第１の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信による通信が不能となった場合において、前記第２の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信によるが可能であるときには、前記第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により前記送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する工程を、さらに含む、無線通信方法が提供される
【００３９】
本発明の第８の展開形態によると、上記第３の視点に係るプログラムが提供される。
【００４０】
本発明の第９の展開形態によると、
前記第１の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信による通信が不能となった場合において、前記第２の経路を経由した前記送信先の無線通信装置との無線マルチホップ通信によるが可能であるときには、前記第２の経路を経由した無線マルチホップ通信により前記送信先の無線通信装置にデータ信号を送信する処理を、さらにコンピュータに実行させる、プログラムが提供される。
【００４１】
本発明によると、無線通信装置は、第１の通信経路と第１の通信経路とは異なる第２の通信経路を含む通信経路（冗長経路）の情報を持ち、データ通信を行う第１の経路による通信を行うと同時に第２の経路による通信の可能性を確認する。送信元から送信先までの第２の経路を用いた通信が確認された時点で、第２の経路を第１の経路が通信不能となった場合の冗長経路として定義する。
【００４２】
このとき、第１の通信経路を用いた通信の遮断若しくは劣化が観測された際には、前回の通信にて正常通信が確認できた、最新かつ信頼性の高い第２の通信経路を用いた通信に切り替えることができる。
【００４３】
また、通信装置間の無線通信において、発信側の無線通信端末は、データ通信を行う相手である受信側端末に送信を行うと同時に、別の受信端末にデータの送信先までの経路確保を確認する情報のみを通信する。送信側の無線通信端末は、常に複数の受信側無線端末を指定し、ひとつの通信パケット中に複数の受信側端末アドレスを発信する。
【００４４】
マルチホップネットワークにおいての無線通信装置間通信はピア・ツー・ピア通信である。有線通信と異なり、無線通信においては送信側装置の電波が受信可能な範囲に設置された複数の受信側装置は、送信側装置の発信データを同時に受信することができる。送信側装置は通信データと経路確保のための情報を同時に複数の受信側装置に送信できるため、データ通信と同タイミングで本来のデータ通信経路ではない冗長な通信経路の通信可能性を判断することができる。
【００４５】
したがって、本発明によると、本来のデータ通信経路による通信が不可能である場合、冗長経路を用いた通信に切り替えて通信を行うまでの時間差を削減することができる。また、本発明によると、従来技術と比較して、冗長経路を利用する通信の成功可能性が増大する。
【００４６】
また、本発明によると、通信頻度が高い時間帯や場所では頻繁に冗長経路の確認を行い、通信頻度の低い場合には低頻度で冗長経路確認を行うことから、冗長経路確認に必要な帯域の消費及び通信装置の電力消費を削減することができる。
【００４７】
さらに、本発明によると、多数個の小型軽量安価な無線通信装置が任意の場所や各種機器に設置されるマルチホップ無線通信システムにおいて、送信元から多数の中継端末を経由して送信先に通信データを届ける経路が何らかの問題で通信不可能となった場合に、即座に、無線通信装置間の通信を最新の情報で送信先までの通信が確認された別の経路に置き換えることで、送信元から受信元までの無線データ通信を可能とする。
【００４８】
また、本発明の無線通信装置を用いた無線通信システムにおいては、切り替えるべき経路は通信が確認された経路であり信頼性が高い。さらに、本発明の無線通信装置によると、通信経路の変更が最小限の時間で可能となる。かかる無線通信装置は、高いデータ通信品質が要求される場合、例えば、災害時の緊急警報、災害現場の映像データの連続通信等に適している。
【００４９】
さらに、データ通信頻度に応じて冗長経路の動作確認を行うため、冗長経路の確認を定期的に行う場合に比べ、不要な電波輻射や通信端末の電力消費を抑制することができる。
【００５０】
（実施形態）
本発明の実施形態に係る無線通信システムについて図面を参照して説明する。無線マルチホップ通信ネットワークシステムは、ネットワーク全体の接続経路テーブルを、ネットワーク全体を管理するサーバ又はコーディネータ（非特許文献１におけるＰＡＮコーディネータ）に保持する。マルチホップネットワークにおいての端末間通信は基本的にピア・ツー・ピア形式であるため、直接の通信相手は自端末の上流及び下流のノードに限られる。したがって、端末がすべてのルーティングテーブルを保持する必要はない。
【００５１】
図１は、無線マルチホップ通信システムにおける通信について説明するための図である。図１を参照すると、経路Ａ及び経路Ｂは、送信元である無線通信装置Ｄ０から送信先である無線通信装置Ｄ１７への経路を示す。
【００５２】
図２は、図１に示した無線マルチホップ通信システムの無線通信装置Ｄ０に設けられた経路テーブルを一例として示す図である。図２は、無線通信装置Ｄ０の経路Ａに相当する経路テーブルを一例として示す。
【００５３】
図２に記載された経路テーブルによると、自装置をＤ０としたとき、自装置がデータの送信元となる場合であっても、通信データの中継を行う場合であっても、データの送信元（送り手）の無線通信装置に依らず、データの送信先（受け手）が無線通信装置Ｄ１７である場合には、データを無線通信装置Ｄ８に送信することが規定されており、無線通信装置Ｄ０が受信したデータは無線通信装置Ｄ８に転送され、図１の経路Ａを経由して無線通信装置Ｄ１７に配信される。
【００５４】
本実施形態においては、自装置Ｄ０は、図２に示した経路テーブルと同様の冗長経路テーブルをさらに有し、図１中の経路Ａとともに経路Ｂに沿って通信を行う。ただし、実際のデータ通信は経路Ａを経由して行い、経路Ｂには通信が可能であるか否かを判定するための小ビット数のフラグ（ｐｉｎｇに相当するもの）のみを送信する。このとき、経路Ａで送信されたデータの受信確認が送信先の通信装置から返されるのと同様に、経路Ｂに沿った通信可能確認信号の受信確認が送信先の通信装置から返送される。
【００５５】
図３は、本実施形態に係る無線通信システムにおける通信パケットの構造を一例として示す図である。図３を参照すると、通信パケットは、プリアンブルシークエンス部１、スタート・オブ・フレーム・ディリミタ部２、識別子３、アドレス部４〜８、制御コード部９、コード部１０〜１３、誤り検出フラグ部１４、ＭＡＣプロトコルデータユニット（ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）１５、及び、誤り検出フラグ部１６を含む。
【００５６】
スタート・オブ・フレーム・ディリミタ部２は、有効フレームの先頭を示す。識別子３は、ネットワークを識別するためのものである。
【００５７】
アドレス部４は、第１の通信経路の受信側通信装置を識別するためのアドレス部である。アドレス部５は、第２の第２の通信経路の受信側通信装置を識別するためのアドレス部である。
【００５８】
アドレス部６は、送られてきたパケットの発信側通信装置を示す。アドレス部７は、通信データの送信先を示す。アドレス部８は、通信データの送信元を示す。制御コード部９は、フレームの型や返信要求等の制御コードを含む。コード部１０は、通信データの細分化数や制御コードを含む。コード部１１は、無線通信装置がフレームを送信するときに付する連番を示す。コード部１２は、通信フレームの有効期限（Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｌｉｖｅ）を示す。コード部１３は、ＭＡＣプロトコルデータユニットのフレーム長を示す。誤り検出フラグ部１４は、通信フレームの１から１３までのフィールドに関する誤り検出フラグを含む。ＭＡＣプロトコルデータユニット１５は、主要データ及び制御コードを格納する。誤り検出フラグ１６は、通信パケット全体の誤り検出フラグを含む。
【００５９】
図３を参照すると、無線通信装置は、主のデータ通信経路Ａと同時に冗長経路Ｂに通信を行うように、プロトコルのヘッダ部に２つの通信装置に同時に送信するための次装置指定アドレスを２つ持つ。
【００６０】
すなわち、無線通信装置Ｄ０は、無線通信装置Ｄ１７にデータを送信する際、経路Ａに沿った次無線通信装置Ｄ８と同時に経路Ｂに沿った次無線通信装置Ｄ３に通信可能確認信号を送信し、送信先である無線通信装置Ｄ１７からの返信を持って経路Ｂの通信状態を確認することができる。
【００６１】
したがって、再度、無線通信装置Ｄ０が無線通信装置Ｄ１７を送信先とする通信を行う場合、冗長経路テーブルには前回の通信にて通信可能が確認された経路Ｂに基づくデータが保持される。冗長経路の設定は無線装置設置時に一度行われるが、上記のようにデータ通信を行う度にその通信可能性を確認することができる。
【００６２】
冗長経路Ｂに通信障害を生じた場合は、第３の通信経路（図１の例では、例えばＤ０−Ｄ９−Ｄ１０−Ｄ１７とつなぐ経路）が指定され、経路Ｂに替わる新たな冗長経路として経路テーブルに書き込まれると同時に、経路Ｂに相当する次無線通信装置Ｄ３に替わり新たな冗長経路である次無線通信装置Ｄ９がプロトコルヘッダ情報のアドレス部５に書かれる。
【００６３】
ここでは、説明の簡略化のために経路テーブルを２面とし、プロトコルヘッダに記される次装置を２つとしたが、予め冗長経路を複数有し、経路テーブル及びプロトコルヘッダ上の次装置アドレスを複数有するようにしてもよい。
【００６４】
本実施形態の無線通信装置によると、経路Ａを用いた通信が遮断又は品質劣化した場合には、即座に通信経路を経路Ｂに変更することができ、直前の通信にて情報通信の確立が確認された経路Ｂは送信元から送信先への通信が可能となる確率が従来技術と比較して高くなる。
【００６５】
また、通信を行う度にシステムを設定したときに設定された冗長経路が絶えず確認されることで、通信頻度の高い経路の品質が高く保たれ、一方で通信頻度の低い通信経路での通信経路確認は少なくなることでシステム全体の電力消費を抑制することができる。
【００６６】
例えば、図６に示した自動検針システムにおいて、電力供給線及び自動検針を行う通信経路の一部にて急激に電力使用量が増加し、電力供給線の過電流から火災の可能性が考えられるような緊急の連絡が必要な場面において、通常の通信経路が何らかの原因で通信不可能となる不測の事態が生じた場合においても、即座に別の通信経路である冗長経路への経路変更が可能となる。
【００６７】
地域的時間的に電力使用量の増大が殆ど起こらない経路については、必要最小限の電力にて通信の確保が可能となる。したがって、従来の通信方式と比較して、信頼性の高い無線マルチホップ通信システムを構築することができる。
【００６８】
図４は、本実施形態に係る無線通信装置の構成を一例として示すブロック図である。図４を参照すると、無線通信装置２１は、アンテナ部２２、周波数フィルタ部２３、スイッチ部２４、メモリ回路部２５、不揮発性メモリ部２６、中央演算処理部（ＭＣＵ：Ｍａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２７、受信回路部２８、送信回路部２９、送受信信号制御部３０、外部インタフェース回路部３１、冗長経路テーブル３２、主経路テーブル３３、電源部３４及び同期信号生成分配部３５を有する。
【００６９】
スイッチ部２４は、周波数フィルタ部２３と接続する受信回路部２８、送信回路部２９を切り替える。メモリ回路部２５は、送受信データや演算データを一時保管する。不揮発性メモリ部２６は、設定データを保持する。
【００７０】
無線通信装置２１は、第１の経路テーブルである主経路テーブル３３に加えて、第２の経路テーブルである冗長経路テーブル３２を持つ。受信回路部２８で受信した信号の送信先アドレス７を送受信信号制御部３０が解釈し、主経路テーブル３３及び冗長経路テーブル３２を参照し、次に送信する相手通信装置アドレス４及び５を付加し、送信回路部２９から送信する。
【００７１】
無線通信装置２１によると、アンテナ部２２、周波数フィルタ部２３、スイッチ部２４、受信回路部２８、送信回路部２９、送受信信号制御部３０、冗長経路テーブル３２、主経路テーブル３３、同期信号生成分配部３５及び電源部３４の動作のみで、第１の経路から冗長経路への切替が可能となる。すなわち、通信経路の切替に関し、メモリ回路部２５、不揮発性メモリ部２６、中央演算処理部２７及び外部インタフェース回路部３１の動作は必要とされない。したがって、無線通信装置２１によると、切替時における消費電力を削減することができる。
【００７２】
なお、ここでは説明を単純化するため、無線マルチホップ通信にかかわるすべての無線通信装置が冗長経路を保持する場合について述べたが、通信システムを構成する一部の無線通信装置のみが冗長経路を保持して本発明の経路切り替え方法を利用し、ほかの通信装置は冗長経路情報を保持しないようにしてもよい。かかる場合においても、十分な冗長経路を確保できる場合もある。
【００７３】
また、本発明を利用するシステムの構成又は利用形態に応じて、本発明の経路切替方法及び無線通信装置を、通信システムの一部についてのみ用いるようにしてもよい。
【００７４】
本発明は、広域モニタリングシステムなどのユビキタス無線ネットワーク用途に適した、高信頼高品質であり、低電力低コストな無線通信ネットワークシステムを提供するものであり、本発明による無線通信方式、無線通信システム、通信装置を用いた無線通信システムの活用例として、監視カメラネットワークを用いた安全確保システム、高速映像配信システム、入退場検査システムや自動検針、物流管理、医療現場での患者管理など、広範囲に使用される無線通信システム応用が挙げられる。
【００７５】
なお、上記の特許文献及び非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００７６】
１  プリアンブルシークエンス部
２  スタート・オブ・フレーム・ディリミタ部
３  識別子
４〜８  アドレス部
９  制御コード部
１０  通信データの細分化数や制御コードを示す部分
１１〜１３  コード部
１４、１６  誤り検出フラグ部
１５  ＭＡＣプロトコルデータユニット（ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）
２１、Ｄ０〜Ｄ１７  無線通信装置
２２  アンテナ部
２３  周波数フィルタ部
２４  スイッチ部
２５  メモリ回路部
２６  不揮発性メモリ部
２７  中央演算処理部（ＭＣＵ）
２８  受信回路部
２９  送信回路部
３０  送受信信号制御部
３１  外部インタフェース回路部
３２  冗長経路テーブル
３３  主経路テーブル
３４  電源部
３５  同期信号生成分配部
Ｄ０〜Ｄ１７  無線通信装置
【図１】
0005854450.tif 000002
【図２】
0005854450.tif 000003
【図３】
0005854450.tif 000004
【図４】
0005854450.tif 000005
【図５】
0005854450.tif 000006
【図６】
0005854450.tif 000007