(57)【要約】【課題】通信装置間でマルチホップ通信を行う無線通信システムにおいて、目的装置に到達するまでの転送回数をできるだけ少なくしつつ、通信の信頼性の高い通信装置を優先的に選択した経路探索を実現できるようにすること。【解決手段】通信装置２０は、過去直近のα回分の第１ホップの通信成否を他の通信装置２０別に記録した伝送履歴６０を記憶している。そして、この伝送履歴６０に記録されている過去の通信成否に、経路表５０に基づく通信成否として１回分の通信成功を追加して算出した他の通信装置２０別の通信成功確率に基づいて次回の第１ホップ先の通信装置を選択する。【選択図】図３
2018061082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数回のホップ通信により所与のデータを所与の目標装置に送信するマルチホップ通信を行う無線通信システムを構成する通信装置であって、
１回目のホップ通信（以下「第１ホップ」という）先とする他の通信装置（以下「他装置」という）の候補を登録した第１ホップ先情報を記憶する記憶手段と、
第１ホップを行う度に、過去直近の所定回数分の第１ホップの通信成否を、前記第１ホップ先情報に登録された他装置別に記録した伝送履歴情報の更新制御を行う記録制御手段と、
前記伝送履歴情報に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置を選択する選択手段と、
を備えた通信装置。
【請求項２】
前記選択手段は、前記伝送履歴情報に基づき、前記第１ホップ先情報に登録された他装置別に、過去直近の前記所定回数分の間の通信成功確率を算出する算出手段を有し、前記通信成功確率に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置を選択する、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記第１ホップ先情報に登録された他装置別に、所定回数の第１ホップが成功したとみなすみなし成功回数を加算した上で、前記通信成功確率を算出する、
請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記第１ホップ先情報に登録された各他装置の前記目標装置までの遠近順位を判定可能な情報を記憶し、
前記選択手段は、前記通信成功確率が所定の高確率条件を満たす他装置を次回の第１ホップ先とし、前記高確率条件を満たす他装置が複数存在する場合には前記目標装置に最も近い他装置を次回の第１ホップ先として選択する、
請求項２又は３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記選択手段は、前記高確率条件を満たす他装置が存在しない場合、前記通信成功確率が最も高い他装置を次回の第１ホップ先として選択する、
請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記選択手段は、前記伝送履歴情報に基づき、前記第１ホップ先情報に登録された他装置別に、過去直近の前記所定回数分の間の通信失敗確率を算出する算出手段を有し、前記通信失敗確率に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置を選択する、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項７】
複数回のホップ通信により所与のデータを所与の目標装置に送信するマルチホップ通信を行う無線通信システムを構成する通信装置の通信制御方法であって、
前記通信装置は、１回目のホップ通信（以下「第１ホップ」という）先とする他の通信装置（以下「他装置」という）の候補を登録した第１ホップ先情報を記憶しており、
第１ホップを行う度に、過去直近の所定回数分の第１ホップの通信成否を、前記第１ホップ先情報に登録された他装置別に記録した伝送履歴情報の更新制御を行うことと、
前記伝送履歴情報に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置を選択することと、
を含む通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップ通信を行う通信システムにおける通信装置及び通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の通信装置で構成される通信システムである無線センサネットワークでは、監視対象物の各所に設置したセンサによるセンサデータを、通信装置を介したマルチホップ通信によって、所定の目的装置まで転送して集約する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０６７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような無線通信システムでは、通信毎に経由する通信装置を選択する動的な経路探索を行う場合、通信装置の省電力を目的として、目的装置に到達するまでの転送回数を少なくするため、目的装置に最も近い通信装置を優先して選択するように設計される。例えば、通信装置間の距離に応じて、選択する通信装置の優先度を設定しておき、先ずは優先度が最も高い通信装置を選択してデータを転送し、失敗したら、次に優先度が高い通信装置を選択して、再度、データの転送を行う方法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、電波環境が殆ど変化しない場合には問題とならないが、頻繁に変化する場合には、優先度が固定であるために、データの再送回数が増えて消費電力が増加するといった問題が生じる場合がある。決まった優先度に従って通信装置を順次選択してデータ送信を試行するため、電波環境の変動に対応できず、単純にデータの再送が繰り返されるからである。電波環境が変化する具体例としては、例えば、長大編成の列車の各車両にセンサを設置して各車両の状態を監視する車両監視システムが挙げられる。線路が通る山間部等の地理、トンネル等の線路構造、都市部等のノイズとなる電波が飛び交う環境か否か、等の電波環境が列車の走行に伴って大きく変動し、先頭車両と最後尾車両とでも電波環境が相違し得る。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、通信装置間でマルチホップ通信を行う無線通信システムにおいて、目的装置に到達するまでの転送回数をできるだけ少なくしつつ、通信の信頼性の高い通信装置を優先的に選択した経路探索を実現できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための第１の発明は、
複数回のホップ通信により所与のデータを所与の目標装置に送信するマルチホップ通信を行う無線通信システムを構成する通信装置であって、
１回目のホップ通信（以下「第１ホップ」という）先とする他の通信装置（以下「他装置」という）の候補を登録した第１ホップ先情報（例えば、図２の経路表５０）を記憶する記憶手段（例えば、図６の記憶部３００）と、
第１ホップを行う度に、過去直近の所定回数分の第１ホップの通信成否を、前記第１ホップ先情報に登録された他装置別に記録した伝送履歴情報（例えば、図３の伝送履歴６０）の更新制御を行う記録制御手段（例えば、図６の伝送履歴更新部２０２）と、
前記伝送履歴情報に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置を選択する選択手段（例えば、図６の第１ホップ先選択部２０４）と、
を備えた通信装置である。
【０００８】
また、他の発明として、
複数回のホップ通信により所与のデータを所与の目標装置に送信するマルチホップ通信を行う無線通信システムを構成する通信装置の通信制御方法であって、
前記通信装置は、１回目のホップ通信（以下「第１ホップ」という）先とする他の通信装置（以下「他装置」という）の候補を登録した第１ホップ先情報を記憶しており、
第１ホップを行う度に、過去直近の所定回数分の第１ホップの通信成否を、前記第１ホップ先情報に登録された他装置別に記録した伝送履歴情報の更新制御を行うことと、
前記伝送履歴情報に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置を選択することと、
を含む通信制御方法を構成しても良い。
【０００９】
この第１の発明によれば、過去直近の所定回数分の第１ホップの通信成否を他装置別に記録した伝送履歴情報に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置が選択される。これにより、例えば、過去の通信成功の比率が高い他装置や通信成功の回数が多い他装置を優先的に選択するといったことで、目的装置に到達するまでの転送回数をできるだけ少なくしつつ、通信の信頼性の高い通信装置を優先的に選択した経路探索を実現することができる。
【００１０】
第２の発明として、第１の発明の通信装置であって、
前記選択手段は、前記伝送履歴情報に基づき、前記第１ホップ先情報に登録された他装置別に、過去直近の前記所定回数分の間の通信成功確率を算出する算出手段（例えば、図６の通信成功確率算出部２０６）を有し、前記通信成功確率に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置を選択する、
通信装置を構成しても良い。
【００１１】
この第２の発明によれば、伝送履歴情報に基づいて算出した他装置別の通信成功確率に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置が選択される。これにより、例えば、通信成功確率が高いすなわち通信の信頼性が高い通信装置を優先的に選択することで、通信失敗によるデータの再送回数を抑制し、通信時間の短縮や消費電力の低減を図ることができる。
【００１２】
第３の発明として、第２の発明の通信装置であって、
前記算出手段は、前記第１ホップ先情報に登録された他装置別に、所定回数の第１ホップが成功したとみなすみなし成功回数（例えば、図３の「経路表の通信成否」）を加算した上で、前記通信成功確率を算出する、
通信装置を構成しても良い。
【００１３】
この第３の発明によれば、所定回数の第１ホップが成功したとみなすみなし成功回数を加算した上で、他装置別の通信成功確率が算出される。これにより、伝送履歴情報に通信成否が記録されていない他装置、すなわち、過去に第１ホップ先として通信が行われたことが無い他装置が含まれている場合であっても、この他装置の通信成功確率を算出することができる。
【００１４】
第４の発明として、第２又は第３の発明の通信装置であって、
前記記憶手段は、前記第１ホップ先情報に登録された各他装置の前記目標装置までの遠近順位を判定可能な情報（例えば、図６の連結情報３０４）を記憶し、
前記選択手段は、前記通信成功確率が所定の高確率条件を満たす他装置を次回の第１ホップ先とし、前記高確率条件を満たす他装置が複数存在する場合には前記目標装置に最も近い他装置を次回の第１ホップ先として選択する、
通信装置を構成しても良い。
【００１５】
この第４の発明によれば、通信成功確率が所定高確率条件を満たす他の装置のうち、目標装置に最も近い他装置が次回の第１のホップ先として選択される。つまり、通信の信頼性が高く、且つ、目的装置に近い他装置を優先的に選択することができ、これにより、通信失敗によるデータの再送回数を抑制するとともに、目的装置に到達するまでの転送回数（ホップ回数）を抑制することができ、通信時間の短縮や消費電力の低減を図ることができる。
【００１６】
第５の発明として、第４の発明の通信装置であって、
前記選択手段は、前記高確率条件を満たす他装置が存在しない場合、前記通信成功確率が最も高い通信他装置を次回の第１ホップ先として選択する、
通信装置を構成しても良い。
【００１７】
この第５の発明によれば、高確率条件を満たす他装置が存在しない場合、通信成功確率が最も高い他装置が次回の第１ホップ先として選択される。これにより、通信失敗によるデータの再送回数を抑制することができ、通信時間の短縮や消費電力の低減を図ることができる。
【００１８】
第６の発明として、第１の発明の通信装置であって、
前記選択手段は、前記伝送履歴情報に基づき、前記第１ホップ先情報に登録された他装置別に、過去直近の前記所定回数分の間の通信失敗確率を算出する算出手段を有し、前記通信失敗確率に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置を選択する、
通信装置を構成しても良い。
【００１９】
この第６の発明によれば、伝送履歴情報に基づいて算出した他装置別の通信失敗確率に基づいて、次回の第１ホップ先とする他装置が選択される。これにより、例えば、通信失敗確率が低いすなわち通信の信頼性が高い通信装置を動的に選択することで、通信失敗によるデータの再送回数を抑制し、通信時間の短縮や消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】無線通信システムの適用例。
【図２】経路表の一例。
【図３】第１ホップ先の選択の説明図。
【図４】第１ホップ先の選択の具体例。
【図５】第１ホップ先の選択の具体例。
【図６】通信装置の機能構成図。
【図７】通信制御処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［システム構成］
本実施形態の無線通信システムは、本発明を、複数車両で編成される鉄道列車において、各車両に付置したセンサによるセンサデータを列車単位で収集する車両監視システムに適用したものである。
【００２２】
図１は、車両監視システムに対する無線通信システム１の適用例である。図１に示すように、無線通信システム１は、列車の各車両１０に搭載される複数の通信装置２０を備えて構成される。通信装置２０は、無線通信機能を有しており、通信装置２０間での無線通信が可能になっている。また、通信装置２０は、自装置が搭載された車両１０に付置された各センサ３０と無線通信或いは有線通信が可能となっており、これらの各センサ３０によるセンサデータは、通信装置２０を経由して、例えば先頭車両１０に搭載された通信装置２０といった所定の目標装置に集約される。無線通信システム１における通信はマルチホップ通信により実現され、通信毎に目標装置までの経路を探索する動的な通信ネットワークである。
【００２３】
［原理］
（Ａ）経路探索
無線通信システム１において、通信の際の経路探索は、各通信装置２０が記憶している経路表に従って行われる。図２は、経路表５０の一例である。図２では、Ｎ両編成（Ｎ≧２）の列車における先頭車両１０に搭載された通信装置２０−１の経路表５０−１と、先頭からｉ番目の車両１０−ｉに搭載された通信装置２０−ｉの経路表５０−ｉとを示している。経路表５０は、宛先とする他の通信装置それぞれに、当該他の通信装置を目的装置とした通信を行う際に第１ホップ先とする通信装置の候補を対応付けて格納している。この経路表５０が、第１ホップ先情報に相当する。第１ホップ先とする通信装置の候補は、目的装置に近い順に、その識別情報が格納される。
【００２４】
経路探索では、経路表５０において、目標装置となる宛先の通信装置２０に対応付けられている第１ホップ先の候補の中から、通信装置２０が記憶している伝送履歴に基づいて、第１ホップ先とする通信装置２０が選択される。
【００２５】
図３は、第１ホップ先の選択を説明する図である。図３では、Ｎ両編成の列車における先頭からｉ番目の車両１０−ｉに搭載された通信装置２０−ｉを例として示している。通信装置２０−ｉは、他の通信装置１〜ｉ−１，ｉ＋１〜Ｎそれぞれを宛先とする経路表５０（図２の経路表５０−ｉ）を記憶しているともに、過去直近のα回分の第１ホップ先の通信装置２０との通信成否（成功及び失敗）のデータである伝送履歴６０を記憶している。
【００２６】
伝送履歴６０は、第１ホップ先となり得る他の通信装置２０、つまり、経路表５０において、何れかの宛先の第１ホップ先の候補として定められている通信装置２０それぞれとの通信成否を記録したデータである。図３では、伝送履歴６０は、経路表５０において第１ホップ先の候補として定められている通信装置ｉ−３〜ｉ−１，１＋１〜ｉ＋３それぞれとの通信成否のデータとなっている。すなわち、通信装置２０−ｉが搭載された車両１０−ｉの前後３両分の車両１０に搭載された通信装置２０を、第１ホップ先の候補としている。また、先頭車両の通信装置２０−１を目的装置として行った通信の成否、つまり、経路表５０において宛先である通信装置２０−１の第１ホップ先の候補として定められている通信装置１−３〜ｉ−１の何れかを第１ホップ先として行った通信の成否を例として示している。
【００２７】
この伝送履歴６０である過去α回分の通信成否に、経路表５０に基づく１回分のみなし通信成否を追加して、第１ホップ先の候補となる通信装置２０それぞれについて、通信回数に対する通信の成功回数の割合である通信成功確率を算出する。経路表５０は、自装置と通信可能な他の通信装置２０を第１ホップ先の候補として定めている。つまり、経路表５０において第１ホップ先の候補として定められる通信装置２０は、自装置と通信可能である。このため、経路表５０において第１ホップ先として定められている通信装置２０については通信成功（みなし成功）とみなした１回分の通信成否を、経路表５０に基づく通信成否（みなし通信成否）として追加する。実際に第１ホップ先として選択されていなければ、実際の通信成功確率がゼロとなってしまうため、みなし通信成否（みなし成功）を追加することで、通信成功確率を非ゼロとさせるのである。
【００２８】
そして、算出した他の通信装置２０別の通信成功確率に基づいて、次回の第１ホップ先の通信装置を選択する。具体的には、経路表５０において、目的装置とする通信装置２０の第１ホップ先の候補として定められている通信装置２０のうち、通信成功確率が所定の高確率条件を満たし、目的装置に最も近い通信装置２０を、次回の第１ホップ先の通信装置２０として選択する。通信成功確率が高確率条件を満たす通信装置２０が無い場合には、通信成功確率が最も高い通信装置２０を選択する。高確率条件とは、所定の閾値β以上であることである。閾値βは、０以上１以下（０≦β≦１）の範囲の値として任意に設定することができる。
【００２９】
［具体例］
図４，図５は、伝送履歴６０に基づく次回の第１ホップ先の通信装置の選択の具体例である。図４，図５では、Ｎ両編成の列車における先頭からｉ番目の車両１０−ｉに搭載された通信装置２０−ｉを対象とし、先頭車両に搭載された通信装置２０−１を目的装置とした通信を繰り返し行う場合を例として示している。また、通信装置２０−ｉの経路表５０においては、目的装置である通信装置２０−１の第１ホップ先の候補として、通信装置２０−１に近い順に、通信装置ｉ−３，ｉ−２，ｉ−１の３台が定められており、これらのうちから第１ホップ先の通信装置２０を選択することになる。このため、図４，図５では、第１ホップ先の候補である通信装置ｉ−１〜ｉ−３についてのみの通信成否を示している。また、伝送履歴６０として、過去１０回分（α＝１０）の通信成否が記憶されることとする。そして、経路表５０に基づく通信成否（みなし通信成否）は、通信装置ｉ−１〜ｉ−３の全てが成功（１）であり、これは固定である。また、閾値β＝０．９、としている。
【００３０】
図４（ａ）は、ある時点ｔ１における通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成否である。この時点ｔ１において、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成功確率は、２／３≒０．６７、６／７≒０．８６、２／３≒０．６７、である。従って、通信装置ｉ−１〜ｉ−３の通信成功確率は何れも閾値β未満であり、通信成功確率が最も高い通信装置ｉ−２が、次回の第１ホップ先として選択される。
【００３１】
図４（ｂ）は、時点ｔ１において選択された通信装置ｉ−２との通信が行われた後であって、次の通信を行おうとする時点ｔ２における、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成否である。伝送履歴６０として、時点ｔ１において最も古いα回前の通信成否のデータ（通信装置ｉ−３との通信成功）が削除され、時点ｔ１において選択された通信装置ｉ−２との通信成否（通信成功）が、過去１回前の通信成否のデータとして追加されている。この結果、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成功確率は、２／３≒０．６７、７／８≒０．８６、１／２＝０．５、となり、何れも閾値β未満であることから、次回の第１ホップ先として通信成功確率が最も高い通信装置ｉ−２が選択される。
【００３２】
図４（ｃ）は、時点ｔ２において選択された通信装置ｉ−２との通信が行われた後であって、次の通信を行おうとする時点ｔ３における、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成否である。同様に、伝送履歴６０として、時点ｔ２において最も古いα回前の通信成否のデータ（通信装置ｉ−３との通信失敗）が削除され、時点ｔ２において選択された通信装置ｉ−２との通信成否（通信失敗）が、過去１回前の通信成否のデータとして追加されている。この結果、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成功確率は、２／３≒０．６７、７／９≒０．７８、１／１＝１、となる。ここで、通信装置ｉ−３の通信成功確率が、閾値β以上となったが、閾値β以上となったのは通信装置ｉ−３のみであるため、次回の第１ホップ先として通信装置ｉ−３が選択される。
【００３３】
そして、図４（ｄ）は、時点ｔ３において選択された通信装置ｉ−３との通信が行われた後であって、次の通信を行おうとする時点ｔ４における、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成否である。同様に、伝送履歴６０として、時点ｔ３において最も古いα回前の通信成否のデータ（通信装置ｉ−２との通信成功）が削除され、時点ｔ３において選択された通信装置ｉ−３との通信成否（通信成功）が、過去１回前の通信成否のデータとして追加されている。この結果、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成功確率は、２／３≒０．６７、６／８＝０．７５、２／２＝１、となる。通信装置ｉ−３の通信成功確率が、閾値β以上となったが、閾値β以上となったのは通信装置ｉ−３のみであるため、次回の第１ホップ先として通信装置ｉ−３が選択される。
【００３４】
このように、第１ホップ先として選択した他の通信装置２０との通信毎に、その通信成否のデータが新たに追加されるとともに、最も古い通信成否のデータが削除されて伝送履歴６０が更新され、更新後の伝送履歴６０から算出された通信成功確率に基づいて、次回の第１ホップ先の通信装置２０が選択される。
【００３５】
ところで、列車では、車両の増解結（増結、解結、又はその両方のこと）に伴って経路表５０が更新されるが、この場合、それまでの伝送履歴６０はクリアし、新たな伝送履歴６０を作成する。つまり、車両の増解結によって車両編成が変更され、一本の列車に搭載される通信装置２０の組み合わせや位置関係が変更されるからである。
【００３６】
図５（ａ）は、経路表５０の新規作成直後の時点ｔ１１における通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成否である。この時点ｔ１１において、伝送履歴６０にはデータが格納されておらず、経路表５０に基づく通信成否（みなし通信成否）のみに基づいて、通信成功確率が算出される。つまり、通信装置ｉ−１〜ｉ−３の通信成功確率は全て、１＝１／１、となり、何れも閾値β以上となるため、目標装置である通信装置２０−１に最も近い通信装置ｉ−３が、次回の第１ホップ先として選択される。
【００３７】
図５（ｂ）は、時点ｔ１１以降、通信装置ｉ−３と２回の通信が行われた後の時点ｔ１２における、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成否である。伝送履歴６０として、通信装置ｉ−３との２回分の通信成否のデータが格納されている。この結果、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成功確率は、１／１＝１、１／１＝１、２／３≒０．６７、となる。閾値β以上となった通信装置ｉ−１と通信装置ｉ−２とのうち、目標装置である通信装置２０−１に最も近い通信装置ｉ−２が次回の第１ホップ先として選択される。
【００３８】
図５（ｃ）は、時点ｔ１２において選択された通信装置ｉ−２との通信が行われた後であって、次の通信を行おうとする時点ｔ１３における、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成否である。伝送履歴６０として、通信装置ｉ−３との２回分の通信成否のデータと、通信装置ｉ−２との１回分の通信成否のデータとの合計３回分の通信成否のデータが格納されている。この結果、通信装置ｉ−１〜ｉ−３それぞれの通信成功確率は、１／１＝１、２／２＝１、２／３≒０．６７、となる。閾値β以上となった通信装置ｉ−１と通信装置ｉ−２とのうち、目標装置である通信装置２０−１に最も近い通信装置ｉ−２が次回の第１ホップ先として選択される。
【００３９】
このように、第１ホップ先として選択した他の通信装置２０との通信装置が行われる度に、その通信成否のデータが伝送履歴６０に追加される。そして、α回（ここでは１０回）の通信が行われ、図５（ｄ）に示すように、伝送履歴６０として１０回分の通信成否のデータが格納された後は、図４に示したように、新たな通信が行われる度に、伝送履歴６０には、最も古い通信成否のデータが削除されるとともに新たな通信成否のデータが追加されてゆく。
【００４０】
このように、経路表５０の新規作成直後は、伝送履歴６０に通信成否のデータが未格納であることから、目標装置に最も近い通信装置２０が第１ホップ先として選択される。その後は、第１ホップ先として選択した通信装置２０との通信が成功している間は、その通信装置２０を第１ホップ先とした通信が繰り返しなされるが、通信が失敗すると、その通信装置２０の通信成功確率が低下するため、次に通信成功確率の高い別の通信装置２０や、次に目的装置に近い別の通信装置２０が次回の第１ホップ先として選択され得る。
【００４１】
更に、複数回の通信回数が行われると、過去α回分の伝送履歴６０に基づいて、通信成功確率が最も高い通信装置２０や、目的装置に最も近い通信装置２０が、第１ホップ先として選択され得る。このように、過去α回分の通信成否のデータと、経路表５０に基づく通信成否のデータとを用いることで、通信成功確率がある程度高い、すなわち通信の信頼性が高く、且つ、目標装置に近い通信装置２０を、第１ホップ先として動的に選択する通信を実現することができる。
【００４２】
［機能構成］
図６は、通信装置２０の機能構成図である。図６によれば、通信装置２０は、操作部１０２と、表示部１０４と、音出力部１０６と、無線通信部１０８と、センサデータ入力部１１０と、処理部２００と、記憶部３００とを備えて構成される一種のコンピュータ制御装置である。
【００４３】
操作部１０２は、例えばタッチパネルや各種スイッチ等の入力装置で実現される入力装置であり、管理者の操作入力に応じた操作信号を処理部２００に出力する。表示部１０４は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等で実現される表示装置であり、処理部２００からの表示信号に従った各種表示を行う。音出力部１０６は、例えばスピーカ等で実現される音声出力装置であり、処理部２００からの音声信号に従った各種音出力を行う。無線通信部１０８は、他の通信装置２０との間でマルチホップ通信による無線通信を行うための無線通信モジュール等で実現される無線通信装置である。
【００４４】
センサデータ入力部１１０は、無線通信装置或いは有線通信装置であり、通信装置２０が搭載された車両１０に付置されているセンサ３０からセンサデータを入力する。センサデータ入力部１１０によって入力されたセンサデータは、センサデータ群３０６として蓄積記憶される。
【００４５】
処理部２００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で実現される演算装置であり、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて通信装置２０を構成する各部への指示やデータ転送を行い、通信装置２０の全体制御を行う。また、処理部２００は、機能構成として区分した場合に、伝送履歴更新部２０２と、第１ホップ先選択部２０４と、通信実行制御部２０８とを有する。これらの機能部は、処理部２００がプログラムを実行することでソフトウェア的に実現されることとしてもよいし、専用のプロセッサ或いは回路で実現されることとしてもよい。本実施形態では前者として説明する。
【００４６】
伝送履歴更新部２０２は、過去直近のα回分の他の通信装置２０を第１ホップ先とした通信成否のデータを、伝送履歴６０として更新・管理する。具体的には、通信実行制御部２０８によって他の通信装置２０を第１ホップ先とした通信が行われる度に、過去のα回を超える古い通信成否データを削除するとともに、行われた通信の成否を最新の通信成否のデータとして追加して、伝送履歴６０を更新する。また、経路表５０が更新された場合には、それまでの伝送履歴６０をクリアし、更新後の経路表５０において何れかの宛先の第１のホップ先の候補として定められている通信装置２０についての伝送履歴に更新する。
【００４７】
第１ホップ先選択部２０４は、通信成功確率算出部２０６を有し、経路表５０において目的装置の第１ホップ先の候補として定められている通信装置２０のうちから、次回の第１ホップ先とする通信装置２０を選択する。
【００４８】
通信成功確率算出部２０６は、伝送履歴６０に基づいて、通信装置２０別の通信成功確率を算出する。すなわち、経路表５０において第１のホップ先の候補として定められている通信装置２０それぞれについて、伝送履歴６０に格納されている過去の通信成否と、経路表５０で定められる通信成否とをもとに、通信回数（試行回数ともいえる）に対する通信成功回数の割合を通信成功確率として算出する（図３参照）。
【００４９】
そして、第１ホップ先選択部２０４は、通信成功確率算出部２０６によって算出された通信装置別の通信成功確率をもとに、次回の第１ホップ先とする通信装置２０を選択する。すなわち、経路表５０において、目的装置の第１ホップ先の候補として定められている通信装置２０のうち、通信成功確率が所定の閾値β以上であり、且つ、目的装置に最も近い通信装置２０を、第１ホップ先として選択する。通信成功確率が所定の閾値β以上である通信装置２０が無い場合には、通信成功確率が最も高い通信装置２０を、第１ホップ先として選択する。
【００５０】
自装置を含む各通信装置と目的装置との近さ（或いは、遠さ）の程度である遠近順位は、連結情報３０４によって判断することができる。連結情報３０４は、列車を構成する各車両の連結順序に対応付けて、当該車両に搭載されている通信装置の識別情報を格納している。
【００５１】
通信実行制御部２０８は、第１ホップ先選択部２０４に第１ホップ先として選択された他の通信装置２０へセンサデータ群３０６等の自装置のデータを送信したり、他の通信装置２０から自装置を第１ホップ先としたデータを受信する等の通信を制御する。
【００５２】
記憶部３００は、例えばハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で実現される記憶装置であり、処理部２００が通信装置２０を統合的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部２００の作業領域として用いられ、処理部２００が各種プログラムに従って実行した演算結果等が一時的に格納される。記憶部３００には、通信制御プログラム３０２と、連結情報３０４と、経路表５０と、伝送履歴６０と、センサデータ群３０６と、が記憶される。
【００５３】
［処理の流れ］
図７は、通信制御処理を説明するフローチャートである。この処理は、処理部２００が通信制御プログラム３０２を実行することで実現される処理である。
【００５４】
先ず、伝送履歴更新部２０２が、経路表５０が更新されたかを判断し、更新されたならば（ステップＳ１：ＹＥＳ）、これまでの伝送履歴６０をクリアし、更新後の経路表５０において何れかの宛先の第１ホップ先の候補として定められている通信装置２０についての伝送履歴６０に更新する（ステップＳ３）。
【００５５】
次いで、予め定められた、センサデータ群３０６といった自装置のデータの送信タイミングが到来したかを判断する。自装置のデータの送信タイミングが到来していないならば（ステップＳ５：ＮＯ）、更に、他の通信装置２０から自装置を第１ホップ先とした通信によってデータを受信したかを判断する。そして、自装置のデータの送信タイミングが到来した（ステップＳ５：ＹＥＳ）、或いは、他装置からデータを受信したならば（ステップＳ７：ＹＥＳ）、通信成功確率算出部２０６が、経路表５０を参照して、目的装置の第１ホップ先の候補として定められている通信装置２０（以下、「候補装置」という）を判断し（ステップＳ９）、伝送履歴６０をもとに、これらの候補装置それぞれの通信成功確率を算出する（ステップＳ１１）。
【００５６】
次いで、第１ホップ先選択部２０４が、通信成功確率が所定の閾値β以上の候補装置が有るかを判断し、有るならば（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、通信成功確率が閾値β以上の候補装置のうち、目的装置に最も近い候補装置を、次回の第１ホップ先として選択する（ステップＳ１５）。通信成功確率が閾値β以上の候補装置が無いならば（ステップＳ１３：ＮＯ）、通信成功確率が最も高い候補装置を、次回の第１ホップ先として選択する（ステップＳ１７）。その後、通信実行制御部２０８が、第１ホップ先として選択された候補装置への通信を実行する（ステップＳ１９）。
【００５７】
そして、伝送履歴更新部２０２が、この通信が成功したかを判断して伝送履歴６０を更新する。すなわち、通信が成功したならば（ステップＳ２１：ＮＯ）、通信を実行した通信装置２０の通信成否として「成功」を追加して伝送履歴６０を更新し（ステップＳ２３）、通信が失敗したならば（ステップＳ２１：ＮＯ）、通信を実行した通信装置２０の通信成否として「失敗」を追加して伝送履歴６０を更新する（ステップＳ２５）。以上の処理を行うと、ステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００５８】
［作用効果］
このように、本実施形態の無線通信システム１によれば、マルチホップ通信によって目的装置に到達するまでの転送回数をできるだけ少なくしつつ、通信の信頼性の高い通信装置２０を優先的に選択した経路探索を実現することができる。つまり、通信装置２０は、過去直近のα回分の第１ホップの通信成否を他の通信装置２０別に記録した伝送履歴６０を記憶している。そして、この伝送履歴６０に記録されている過去の通信成否に、経路表５０に基づく通信成否として１回分の通信成功を追加して算出した他の通信装置２０別の通信成功確率に基づいて次回の第１ホップ先の通信装置２０を選択する。すなわち、経路表５０において目的装置の第１ホップ先の候補として定められている通信装置２０のうち、通信成功確率が所定の閾値β以上であり、且つ、目的装置に最も近い通信装置２０を選択する。通信成功確率が閾値β以上の通信装置が無い場合には、通信成功確率が最も高い通信装置２０を選択する。これにより、通信失敗によるデータの再送回数を抑制するとともに、目的装置に到達するまでの転送回数（ホップ回数）を抑制することができ、通信時間の短縮や消費電力の低減を図ることができる。
【００５９】
また、列車の走行に伴って電波環境は変化し得るので、古い通信成否のデータは用いないことで、より信頼性が高いと推察される適切な通信装置２０を経由した通信を行うことが可能となる。
【００６０】
また、経路表５０に基づく１回分の通信成否（みなし成功）を追加することで、最新の経路表５０に従った通信が行われていない場合であっても、通信装置２０別の通信成功確率を算出することができ、次回の第１ホップ先の通信装置２０を適切に選択することができる。
【００６１】
［変形例］
なお、本発明を適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００６２】
（Ａ）伝送履歴６０に記録する通信回数α
伝送履歴６０に通信成否を記録する通信回数αを、例えば電波環境に応じて変更することとしても良い。つまり、現時点と似たような電波環境での過去の通信成否が伝送履歴に記録されるように、通信回数αを設定する。具体的には、山間部やトンネル内、都市部、平野部といった、電波環境を大別したある程度の広さ（数ｋｍ〜数十ｋｍ程度）のエリアを予め定めておき、このエリア毎に、エリアの広さや列車の走行速度、通信装置２０の通信頻度等から、このエリアを通過する際の通信装置２０による標準の通信回数を求めておく。そして、列車の現在の走行位置に応じたエリアに対応する標準の通信回数をもとに、伝送履歴に通信成否を記録する通信回数αを設定する。
【００６３】
（Ｂ）みなし成功回数
上述の実施形態では、通信装置別の通信成功確率を算出する際に、伝送履歴６０に格納されている過去直近のα回分の通信成否に、経路表５０に基づく通信成否として１回分の通信成功、すなわち１回のみなし成功を追加することとしたが、１回分ではなく、０回としても良いし、２回分以上としても良い。
【００６４】
（Ｃ）通信失敗確率
通信成功確率ではなく、通信回数に対する通信失敗回数の比率である通信失敗確率を算出することとしても良い。この場合、通信失敗確率が所定の閾値γ以下であり、且つ、目的装置に最も近い通信装置２０を、次回の第１ホップ先として選択することができる。閾値γ以下の通信装置が無い場合には、通信失敗確率が最も低い通信装置２０を選択することができる。
【００６５】
（Ｄ）適用するシステム
上述の実施形態では、本発明を車両監視システムに適用した場合を説明したが、例えば、橋梁やトンネルといった他の監視対象物にセンサを付置して構成される監視システムにも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  無線通信システム
２０  通信装置
１０２  操作部、１０４  表示部、１０６  音出力部
１０８  無線通信部、１０  センサデータ入力部
２００  処理部
２０２  伝送履歴更新部
２０４  第１ホップ先選択部、２０６  通信成功確率算出部
２０８  通信実行制御部
３００  記憶部
３０２  通信制御プログラム
３０４  連結情報、３０６  センサデータ群
５０  経路表、６０  伝送履歴
１０  車両、３０  センサ
【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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