(57)【要約】【課題】マルチホップ転送におけるデータ中継の効率化が図れること。【解決手段】マルチホップ転送により、複数の送信元の通信機１０１から中継の通信機１０１を介してデータ転送先の通信機１０１Ｃまでの間のデータの通信経路を決定する経路決定装置１０２は、複数の送信元の通信機１０１が送信するデータの通信経路と送信開始時刻の通信情報を収集する収集部と、送信開始時刻が同じ複数のデータと、対応する通信経路とから、特定の中継の通信機への集中を判断し、当該集中を回避する新たな通信経路を決定する制御部と、新たな通信経路を送信元の通信機に設定する設定部と、を備える。【選択図】図１
2018110332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ転送により、複数の送信元の通信機から中継の通信機を介してデータ転送先の通信機までの間のデータの通信経路を決定する経路決定装置であって、
複数の前記送信元の通信機が送信するデータの通信経路と送信開始時刻の通信情報を収集する収集部と、
前記送信開始時刻が同じ複数の前記データと、対応する前記通信経路とから、特定の前記中継の通信機への集中を判断し、当該集中を回避する新たな通信経路を決定する制御部と、
前記新たな通信経路を前記送信元の通信機に設定する設定部と、
を備えたことを特徴とする経路決定装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記通信経路のホップ数を増加させない範囲で前記新たな通信経路を決定することを特徴とする請求項１に記載の経路決定装置。
【請求項３】
前記制御部は、
収集したデータの通信経路と、送信開始時刻とに基づき、前記送信元の通信機毎の送信開始時刻と、前記通信経路との関係を時間軸で示すタイムテーブルを作成し、当該タイムテーブルを用いて前記中継の通信機への前記データの集中を判断することを特徴とする請求項１または２に記載の経路決定装置。
【請求項４】
前記収集部は、前記通信経路上の前記通信機の電池情報を収集し、
前記制御部は、電池消耗した前記通信機を回避する通信経路を含めて新たな通信経路を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【請求項５】
前記収集部は、前記通信経路の外部環境情報を収集し、
前記制御部は、前記外部環境情報が通信に影響を与える前記通信機を回避する通信経路を含めて新たな通信経路を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【請求項６】
前記収集部は、前記送信元の通信機が使用する無線チャネル情報を取得し、
前記制御部は、前記無線チャネル情報に基づき、前記通信経路上で隣接する他の通信機とデータ衝突を回避する他の無線チャネルを前記送信元の通信機に設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記収集部が収集した各情報に優先度を設定し、優先度が高い情報を優先して新たな通信経路を決定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【請求項８】
マルチホップ転送を行う、複数の送信元の通信機と、中継の通信機と、データ転送先の通信機と、データの通信経路を決定する経路決定装置とを含む経路決定システムであって、
前記送信元の通信機は、通信経路と送信開始時刻の通信情報を含めて前記データを送信し、
前記経路決定装置から配信された経路情報を有する場合には、当該経路情報に基づく通信経路で前記データを送信制御する制御部を有し、
前記経路決定装置は、
複数の前記送信元の通信機が送信するデータの通信情報から前記通信経路と前記送信開始時刻を収集する収集部と、
前記送信開始時刻が同じ複数の前記データと、対応する前記通信経路とから、特定の前記中継の通信機への集中を判断し、当該集中を回避する新たな通信経路を決定する制御部と、
前記新たな通信経路を前記送信元の通信機に配信する設定部と、
を備えたことを特徴とする経路決定システム。
【請求項９】
複数の前記送信元の通信機は、それぞれの通信機に固有の送信開始時刻を有して前記データを送信することを特徴とする請求項８に記載の経路決定システム。
【請求項１０】
前記送信元の通信機は、前記通信経路のホップ数が最も少なくなる経路選択手法により通信経路を選択して前記データを送信し、
前記経路決定装置は、複数の前記送信元の通信機によるデータ送信に基づき新たな通信経路を決定して前記送信元の通信機に配信し、
前記送信元に通信機は、前記経路決定装置から新たな通信経路が配信された場合には、当該新たな通信経路で前記データを送信する、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の経路決定システム。
【請求項１１】
マルチホップ転送により、複数の送信元の通信機から中継の通信機を介してデータ転送先の通信機までの間のデータの通信経路を決定する経路決定装置の経路決定方法であって、
前記経路決定装置は、
複数の前記送信元の通信機が送信するデータの通信経路と送信開始時刻の通信情報を収集し、
前記送信開始時刻が同じ複数の前記データと、対応する前記通信経路とから、特定の前記中継の通信機への集中を判断し、当該集中を回避する新たな通信経路を決定し、
前記新たな通信経路を前記送信元の通信機に設定する、
処理を実行することを特徴とする経路決定方法。
【請求項１２】
マルチホップ転送により、複数の送信元の通信機から中継の通信機を介してデータ転送先の通信機までの間のデータの通信経路を決定する経路決定装置の経路決定プログラムであって、
前記経路決定装置のコンピュータに、
複数の前記送信元の通信機が送信するデータの通信経路と送信開始時刻の通信情報を収集させ、
前記送信開始時刻が同じ複数の前記データと、対応する前記通信経路とから、特定の前記中継の通信機への集中を判断し、当該集中を回避する新たな通信経路を決定させ、
前記新たな通信経路を前記送信元の通信機に設定させる、
処理を実行させることを特徴とする経路決定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機間の通信経路を決定する経路決定装置、経路決定システム、経路決定方法および経路決定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線センサネットワークでは、センサを有する通信機を所定のエリアに多数配置しセンサのデータを収集する。通信機のデータ転送にキャリア回線を用いるとコスト高となるため、特定小電力無線の通信機間のマルチホップ通信により、センサで検出したデータを通信機間で転送する技術がある。マルチホップ通信は、通信機間の通信経路が固定されていないメッシュ型トポロジの接続形態である。
【０００３】
マルチホップ通信の通信経路の経路選択手法として、ＩＥＴＦによって標準化されたＲＰＬ（ＩＰｖ６  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  ｐｏｗｅｒ  ａｎｄ  Ｌｏｓｓｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）がある。ＲＰＬでは、通信機間での通信状態を常に監視し、データ送出元の送信機（エンドデバイス）のデータが、目的とするデータ送信先の送信機（コーディネータ）に到達できる通信経路（ルート）のうちホップ数が最も少なくなる通信経路を選択する。
【０００４】
従来、無線通信の通信経路を回線品質等の無線コストにおける時間相関に基づき、通信経路毎の優先順位を決め、エラー発生で次に優先順位の通信経路に切り替える技術がある（例えば、下記特許文献１参照。）。また、各中継器のバッテリの残り駆動時間に基づき、バッテリ残量が大きい中継通信経路を決定することで、特定の中継器のバッテリの残量が減ることを防止し、中継器の使用頻度を平準化する技術がある（例えば、下記特許文献２参照。）。また、センサネットワークの干渉ノイズ、温度等の伝搬環境を考慮して通信経路決定する技術がある（例えば、下記特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０６６５６８号公報
【特許文献２】特開２００３−１１５０９２号公報
【特許文献３】特開２０１５−０５６８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術では、下記の問題を解消できなかった。
１．特定小電力無線の通信では周波数帯域が狭いため、他の機器と通信が衝突する可能性が高い。そして、通信機間での通信状態、例えば、通信可能であるかをチェックするための通信によりさらに通信の衝突の可能性が高くなる。
２．マルチホップ通信で他の通信機の情報を中継している間は、自通信機の情報（センサデータ）を送信できない。マルチホップ通信は、１：１の通信と比べて元々遅延が大きく、自通信機の情報の遅延がさらに助長される。
３．特定の通信機が集中して中継に利用される傾向がある。各通信機は、固有の送信（開始）時間毎に周期的にデータ送信を行うが、複数の通信機のデータ送信が重なると特定の通信機にデータが集中し、ネットワーク全体の品質低下を招く。
【０００７】
一つの側面では、本発明は、マルチホップ転送におけるデータ中継の効率化が図れることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの案では、経路決定装置は、マルチホップ転送により、複数の送信元の通信機から中継の通信機を介してデータ転送先の通信機までの間のデータの通信経路を決定する経路決定装置であって、複数の前記送信元の通信機が送信するデータの通信経路と送信開始時刻の通信情報を収集する収集部と、前記送信開始時刻が同じ複数の前記データと、対応する前記通信経路とから、特定の前記中継の通信機への集中を判断し、当該集中を回避する新たな通信経路を決定する制御部と、前記新たな通信経路を前記送信元の通信機に設定する設定部と、を備えたことを要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
一つの実施形態によれば、マルチホップ転送におけるデータ中継の効率化が図れるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態の経路決定システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態の経路決定装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態の経路決定装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態の通信機の機能ブロック図である。
【図５】図５は、通信機が行う制御内容を示すフローチャートである。
【図６】図６は、経路決定装置が行う制御内容を示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、経路決定装置による通信経路切り替え制御を説明する図である。（その１）
【図７Ｂ】図７Ｂは、経路決定装置による通信経路切り替え制御を説明する図である。（その２）
【図７Ｃ】図７Ｃは、経路決定装置による通信経路切り替え制御を説明する図である。（その３）
【図７Ｄ】図７Ｄは、経路決定装置による通信経路切り替え制御を説明する図である。（その４）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態）
図１は、実施の形態の経路決定システムの構成例を示す図である。図１の（ａ）に示す実施の形態の経路決定システム１００は、所定のエリアに配置される複数の通信機１０１と、経路決定装置１０２と、を含む。
【００１２】
各通信機１０１は、内蔵する電池駆動によりセンサ等で収集したデータを特定小電力無線により送信する。通信機１０１は、ＲＰＬに基づき、送信データを自機に固有の送信タイミングで送信する。また、経路決定装置１０２から配信された経路情報ＲＤを有する場合には、この経路情報ＲＤが示す通信経路でデータを送信する。
【００１３】
また、各通信機１０１は、特定小電力無線ネットワーク（ホップ中継路）ＮＷ１内でマルチホップ通信により他の通信機１０１から送信されたデータをさらに他の通信機１０１に転送するルータの機能を有する。すなわち、各通信機１０１は、あるタイミングにおいて、自機のデータ送信、あるいはデータ転送のいずれかを行う。
【００１４】
通信機１０１は、特定小電力無線の法令に従い、１回に送信できる時間が定められている。例えば、一つの通信機１０１は、所定時間（６０分）のうち累計６分間のみ可能である。通信機１０１毎のデータ送信のタイミングは任意であり、所定時間（６０分）の周期で同じタイミングでデータ送信を繰り返す。ホップ中継路ＮＷ１で用いる特定小電力無線は、例えば、９２０ＭＨｚの周波数帯域の場合、１３ＭＨｚ幅の割り当て帯域、３０程度のチャネルを有する。
【００１５】
ホップ中継路ＮＷ１内において、データ送信元の各通信機１０１から送信されたデータは、データ転送先装置であるコーディネータの通信機１０１Ｃまで所定の通信経路で転送される。コーディネータの通信機１０１Ｃは、経路決定装置１０２を介して外部ネットワークＮＷ２にデータを送信する。外部ネットワークＮＷ２はクラウドや、サービスアプリケーションのサーバ等である。例えば、サーバがエリアＡ内の各通信機１０１の配置位置のセンシング情報を収集および解析する。このほか、経路決定装置１０２がデータを中継せずに、ホップ中継路ＮＷ１上のデータを収集する構成としてもよい。
【００１６】
実施の形態では、経路決定装置１０２は、各通信機１０１がＲＰＬに基づき通信を行った際の通信記録を収集および学習を行い、ホップ中継路ＮＷ１内での通信機１０１の最適な通信経路を決定し、通信経路に対応するタイムテーブルＴＢを作成する。最初に作成するタイムテーブルＴＢは、各通信機１０１がＲＰＬに基づき実際に通信を行った運用中の通信記録に基づき作成する。
【００１７】
また、最適通信経路の決定の際、通信機１０１のデータの送信タイミング、送信転送データ量、通信時間、さらには、通信機１０１に通信に影響を与える外部環境等に基づき、ホップ中継路ＮＷ１内での各通信機１０１の通信経路を動的に変更する。この通信経路の変更に伴い、所定の通信機１０１がデータ中継用として通信経路上に入るまたは外れる（送信機またはルータ動作の切り替え）。
【００１８】
経路決定装置１０２は、通信機１０１の設置環境での時間経過、場所、気象情報等、ホップ中継路ＮＷ１の通信に影響を与える要因の変動に対応して通信経路する最適な通信経路を予測し、対応して通信経路を更新する。また、各通信機１０１のデータ送信実績の学習により、ホップ中継路ＮＷ１への通信機１０１の追加時の最適な通信経路を検索し、対応して通信経路を更新する。これにより、経路決定装置１０２は、ホップ中継路ＮＷ１の通信に影響を与える要因に対応した通信経路（タイムテーブルＴＢ）を常に最新の状態で記憶部に記憶保持し、各通信機１０１にタイムテーブルＴＢに従った経路情報ＲＤを配信する。
【００１９】
そして、通信機１０１は、データ送信の際、経路決定装置１０２から配信された経路情報ＲＤを有していれば、ＲＰＬを用いずに、配信された経路情報ＲＤが示す送信先（あるいは転送先）にデータを送信する。なお、経路情報ＲＤに基づくデータ送信を行った場合においても、自機のＲＰＬに基づき最短通信経路で送信できたかを確認でき、配信された経路情報ＲＤを用いた送信が最短通信経路でなかった場合には、ＲＰＬを用いてデータ送信することができる。
【００２０】
図１の（ｂ）は、通信機１０１がデータ送信を行った時の通信記録であり、経路決定装置１０２がホップ中継路ＮＷ１上で通信機１０１の送信データを取得した内容を示す。例えば、通信機Ａ，Ｂ（１０１）は経路情報ＲＤの配信を受けておらず、自機のＲＰＬに基づきデータ送信した状態であるとする。
【００２１】
データ送信元の通信機Ａ（１０１）の通信記録は、送信開始時間が毎時「０」分、送信時間が「５」秒、送信データの通信経路Ｒ１が「Ｂ→Ｄ」である。また、データ送信元の通信機Ｂ（１０１）の通信記録は、送信開始時間が毎時「２０」分、送信時間が「１０」秒、送信データの通信経路Ｒ２が「Ｃ→Ｄ」である。
【００２２】
図１の（ｃ）は、通信記録に基づき、経路決定装置１０２が生成したタイムテーブルＴＢの例を示す。横軸は毎時（６０分）、縦軸は各通信機１０１である。図中の⇒はデータ送信元の通信機１０１、→はデータを中継（ルータ動作）した通信機１０１を示す。
【００２３】
図１の（ｃ）は、経路決定装置１０２が（ｂ）のデータ送信に対応して、通信機１０１の通信記録に基づき生成したタイムテーブルＴＢの例である。通信機Ａ（１０１）は毎時「０」分にデータを送信し、通信機Ｂ→Ｄ（１０１）を中継する通信経路Ｒ１でデータ送信された状態を示す。また、通信機Ｂ（１０１）は毎時「２０」分にデータを送信し、通信機Ｃ→Ｄ（１０１）を中継する通信経路Ｒ２でデータ送信された状態を示している。
【００２４】
タイムテーブルＴＢを用いることで、通信経路の重複を特定できる。例えば、点線で示すように、さらに別の通信機Ｃ（１０１）が毎時「０」分にデータを送信し通信機Ｄ（１０１）を中継するとする。この場合、毎時「０」分において、送信元の通信機Ａ，Ｄ（１０１）のデータが中継の通信機Ｄ（１０１）に集中することが特定できる。
【００２５】
図２は、実施の形態の経路決定装置の機能ブロック図である。経路決定装置１０２は、外部情報収集部２０１、制御部２０２、設定部２０４、を含む。これらの各機能部は、それぞれの機能実行時のデータを記憶する個別あるいは共有の記憶部を有する（図示略）。
【００２６】
外部情報収集部２０１は、ホップ中継路ＮＷ１を介して通信機１０１の情報を収集し、外部ネットワークＮＷ２を介してホップ中継路ＮＷ１の通信に影響を与える外部環境の情報をサーバ２１０等から収集する。ホップ中継路ＮＷ１は、上述した特定小電力の無線通信ネットワークであり、外部ネットワークＮＷ２は、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット等のネットワークである。
【００２７】
外部情報収集部２０１は、通信時間収集部２１１、通信経路変更調査部２１２、電池消費情報収集部２１３、外部環境情報収集部２１４を含む。
【００２８】
通信時間収集部２１１は、各通信機１０１の通信時間、例えば、データ送信の開始時間（時刻）、データを送信している期間を示す通信時間等を収集する。通信経路変更調査部２１２は、各通信機１０１のＲＰＬ実行による通信経路変更の有無を収集調査する。例えば、通信の衝突により、通信の通信経路変更を行った時間等の情報を該当する通信機１０１から収集する。
【００２９】
電池消費情報収集部２１３は、各通信機１０１の電池情報（時間経過毎の電池残量等）を収集する。外部環境情報収集部２１４は、外部のサーバ２１０が提供するオープンデータ、例えば気象情報など、ホップ中継路ＮＷ１の通信に影響を与える外部環境の各種情報を収集する。
【００３０】
制御部２０２は、マトリクス生成部２２１、マトリクス修正部２２２、通信経路設計部２２３を含む。マトリクス生成部２２１は、通信時間収集部２１１が収集した通信機１０１の通信時間（データ送信の開始時間、通信時間）と、通信経路変更調査部２１２が収集した通信の通信経路変更の時間等を取得する。そして、取得した情報に基づき、現時点で干渉や輻輳等の影響が生じる通信経路を除く通信経路を探索し、通信機１０１の通信経路を決定するためのマトリクスを作成する。このマトリクスは、図１の（ｃ）のタイムテーブルＴＢに相当する。
【００３１】
マトリクス修正部２２２は、電池消費情報収集部２１３が収集した通信機１０１の電池消費の情報と、外部環境情報収集部２１４が収集した気象情報など外部環境の各種情報を取得する。そして、取得した電池情報や気象情報等に基づき、マトリクス生成部２２１が生成したマトリクスが示す通信経路を修正する。例えば、電池消耗した（電池残量が少ない）通信機１０１や気象の影響を受けて伝搬状況が悪化する中継部分の通信機１０１を回避する通信経路を探索し、マトリクスを修正する。
【００３２】
通信経路設計部２２３は、マトリクス修正部２２２が出力するマトリクス（タイムテーブルＴＢ）を元に、各通信機１０１別の経路情報（ルーティング情報）ＲＤを作成し、設定部２０４に出力する。通信経路設計部２２３は、例えば、日単位で経路情報ＲＤを作成する。
【００３３】
設定部２０４は、通信機設定部２４１を含む。通信機設定部２４１は、通信経路設計部２２３が作成した経路情報ＲＤをホップ中継路ＮＷ１を介して各通信機１０１に配信する。通信経路設計部２２３が日単位で経路情報ＲＤを作成した場合、日単位で経路情報ＲＤを通信機１０１に配信する。
【００３４】
図２の外部情報収集部２０１と制御部２０２の間、および制御部２０２と設定部２０４の間は、それぞれインタフェースＩＦ１，ＩＦ２により接続されている。
【００３５】
上記構成の経路決定装置１０２によれば、ホップ中継路ＮＷ１の各通信機１０１によるデータ送信の運用を行いながら、タイムテーブルＴＢを作成し、通信機１０１に対し経路情報ＲＤを配信する。
【００３６】
図３は、実施の形態の経路決定装置のハードウェア構成例を示す図である。経路決定装置１０２は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、ネットワークインタフェース（ＩＦ）３０４と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路３０５、アンテナ３０６、を含む。
【００３７】
図２に記載の経路決定装置１０２の外部情報収集部２０１、制御部２０２、設定部２０４の各機能は、図３のＣＰＵ３０１がＲＯＭ３０２に格納された制御プログラムを実行し、この際、ＲＡＭ３０３の一部を作業領域に使用して実現できる。また、図２には不図示であるが、外部情報収集部２０１、制御部２０２、設定部２０４は、それぞれ処理データや設定データ等を格納保持する記憶部を有し、これら記憶部は、図３のＲＡＭ３０３やフラッシュＲＯＭ（図示略）等を用いて構成できる。
【００３８】
図３のＲＦ回路３０５、アンテナ３０６は、ホップ中継路ＮＷ１を介して通信機１０１と無線通信する機能を実現する。ネットワークＩＦ３０４は、外部ネットワークＮＷ２を介してサーバ２１０と通信接続する機能を実現する。経路決定装置１０２は、汎用のサーバを用いて構成できる。この場合、ＲＦ回路３０５、アンテナ３０６をサーバに接続すればよい。
【００３９】
図４は、実施の形態の通信機の機能ブロック図である。通信機１０１は、検出部４０１、データ処理部４０２、制御部４０３、格納部４０４、通信部４０５を含む。
【００４０】
検出部４０１は、設置個所における温度、湿度、圧力、歪等の各種変位量を検出する。データ処理部４０２は、検出部４０１の検出出力をデータ処理する。制御部４０３は、主にＲＰＬに基づくデータ送信の通信経路を決定する。格納部４０４は、経路決定装置１０２から配信された経路情報ＲＤを格納する。制御部４０３は、経路情報ＲＤを有する場合、この経路情報ＲＤに基づくデータ送信を行う。通信部４０５は、ホップ中継路ＮＷ１に対し自機が検出したデータを送信し、また、他の通信機１０１から受信したデータを転送する。また、経路決定装置１０２から経路情報ＲＤを受信した場合、格納部４０４に経路情報ＲＤを格納保持する。なお、格納部４０４は、データ処理部４０２の処理データを格納してもよい。
【００４１】
図４に示した通信機１０１についても、図３同様のハードウェア構成であり、特定小電力無線だけで通信を行う場合には、ネットワークＩＦ３０４は不要にできる。また、通信機１０１は、内蔵の電池を電源として各部を動作させる。図４に記載の通信機１０１のデータ処理部４０２、制御部４０３の各機能は、図３のＣＰＵ３０１がＲＯＭ３０２に格納された制御プログラムを実行し、この際、ＲＡＭ３０３の一部を作業領域として使用することにより実現できる。
【００４２】
また、図４に記載の検出部４０１は、各種変位量を検出するセンサを用いて構成できる。図４の通信部４０５の機能は、図３に記載のＲＦ回路３０５、アンテナ３０６を用いることで、ホップ中継路ＮＷ１を介して経路決定装置１０２と無線通信する機能を実現する。また、通信部４０５は、図３のネットワークＩＦ３０４を用いて外部ネットワークＮＷ２を介してサーバ２１０通信接続する機能を実現できる。また、図４の格納部４０４は、図３のＲＡＭ３０３やフラッシュＲＯＭ（不図示）を用いることができる。
【００４３】
図５は、通信機が行う制御内容を示すフローチャートである。図５では、主に通信機１０１の制御部４０３が行うデータ送信時の通信経路制御について記載してある。はじめに、通信機１０１は、自機の検出部４０１が検出したデータをデータ処理し、自機の固有の所定のタイミングでデータ送信処理を開始する（ステップＳ５０１）。
【００４４】
次に、通信機１０１は、格納部４０４に経路情報ＲＤが格納されているか確認する（ステップＳ５０２）。経路情報ＲＤがあれば（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０４に移行し、経路情報ＲＤがなければ（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、ＲＰＬで送信するデータの最適通信経路を探索する（ステップＳ５０３）。
【００４５】
そして、通信機１０１は、データを送信する（ステップＳ５０４）。このデータ送信時、経路情報ＲＤがあればこの経路情報ＲＤに従った通信経路でデータを送信し、経路情報ＲＤがなければＲＰＬにより探索された通信経路でデータを送信する。
【００４６】
この後、通信機１０１は、最短通信経路でデータ送信できたか判断する（ステップＳ５０５）。この判断は、自機のＲＰＬに基づき判断できる。最短通信経路でデータ送信できた場合には（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０１に戻る。また、最短通信経路でデータ送信できなかった場合には（ステップＳ５０５：Ｎｏ）、ステップＳ５０３に戻り、ＲＰＬに基づくデータ送信を行うことができる。
【００４７】
図６は、経路決定装置が行う制御内容を示すフローチャートである。図６の処理は、経路決定装置１０２の図２に示した各機能部が順次実行する。はじめに、経路決定装置１０２は、通信機１０１が送信するデータを受信すると（ステップＳ６０１）、受信データ値、すなわち受信したデータのホップ中継路ＮＷ１中での通信経路をマトリクスに反映させる（ステップＳ６０２）。この処理は、制御部２０２が行う。
【００４８】
この際、経路決定装置１０２は、外部情報収集部２０１が収集した、データ送信元の通信機１０１からの通信経路変更があったかを判断する（ステップＳ６０３）。マトリクス生成部２２１は、通信経路変更があった場合（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）、前回値に対して変更があるかを判断する（ステップＳ６０４）。前回値、すなわち、同じ通信機１０１の前回の通信経路を示す値に対して変更があれば（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、制御部２０２は、保持してある前回値データを削除し、マトリクスに反映させる（ステップＳ６０５）。通信経路変更がない場合（ステップＳ６０３：Ｎｏ）、および前回値に対する変更がない場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、ステップＳ６０６に移行する。
【００４９】
上記ステップＳ６０３の通信経路変更、およびステップＳ６０４の前回値に対する変更の制御は、例えば、後述する送信元の複数の通信機１０１が同じ通信時間（データ送信時間）でそれぞれ送信するデータが特定の通信機１０１に集中したと特定した場合に行う。特定の通信機１０１に中継するデータが集中するか否かはタイムテーブルＴＢ上での同一時間で複数の送信元の通信機１０１からのデータの重複の度合いに基づき判断できる（図１（ｃ）参照）。データが集中した通信機１０１は、データ中継の処理負荷が増えるとともに、自機のデータを送信できない状態が続くことになる。このため、経路決定装置１０２は、データが集中した通信機１０１を回避する通信経路変更の制御を行う。この通信経路変更の制御により、いずれかの送信元の通信機１０１のデータの通信経路が変更される。
【００５０】
次に、経路決定装置１０２は、外部情報収集部２０１が収集した通信経路上の各通信機１０１の電池情報のうち電池残量が十分であるか判断する（ステップＳ６０６）。電池残量が十分（例えば全容量の３０％より多い）であれば（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ６１０に移行する。
【００５１】
一方、電池残量が十分でなければ（全容量の３０％未満であれば）（ステップＳ６０６：Ｎｏ）、制御部２０２は、該当する電池残量がない通信機１０１を使用しない他の通信経路を検索する（ステップＳ６０７）。そして、検索した新通信経路が他の通信機１０１の送信データと通信経路の競合がないかを判断する（ステップＳ６０８）。競合がなければ（ステップＳ６０８：Ｙｅｓ）、新通信経路をマトリクスに反映させる（ステップＳ６０９）。競合がある場合には（ステップＳ６０８：Ｎｏ）、ステップＳ６０７に戻り競合しない通信経路を検索する。
【００５２】
この後、経路決定装置１０２は、外部情報収集部２０１が収集した気象情報（天候）がホップ中継路ＮＷ１の通信機１０１に影響を与えるかを判断する（ステップＳ６１０）。気象情報の影響がなければ（ステップＳ６１０：Ｎｏ）、ステップＳ６０１に戻る。
【００５３】
一方、気象情報の影響がある場合（ステップＳ６１０：Ｙｅｓ）、制御部２０２は、該当する通信機１０１を使用しない他の通信経路を検索する（ステップＳ６１１）。そして、検索した新通信経路が他の通信機１０１の送信データと通信経路の競合がないかを判断する（ステップＳ６１２）。競合がなければ（ステップＳ６１２：Ｙｅｓ）、新通信経路をマトリクスに反映させる（ステップＳ６１３）。競合がある場合には（ステップＳ６１２：Ｎｏ）、ステップＳ６１１に戻り競合しない通信経路を検索する。
【００５４】
上記処理で説明した新通信経路を含むマトリクス（タイムテーブルＴＢ）は、制御部２０２によって例えば、１日毎に作成され、対応して経路情報ＲＤが作成（更新）される。
【００５５】
（実施の形態による通信経路の切り替え例）
図７Ａ〜図７Ｄは、経路決定装置による通信経路切り替え制御を説明する図である。
【００５６】
はじめに、図７Ａに、経路決定装置１０２の外部情報収集部２０１が各通信機１０１から収集した各情報を示す。図７Ａ（ａ）に示すように、各通信機１０１毎の通信時間（データ送信開始時間）、使用チャネル（ＣＨ）、送信元の通信機１０１が通信可能な子機（ルータとなる通信機１０１）、通信経路、通信経路の切り替えの条件、が取得されたとする。通信可能な子機は、送信元の通信機１０１から見て電波状態がよい順に整列してある。図７の（ｂ）は、ホップ中継路ＮＷ１の各通信機１０１の配置を示す。
【００５７】
例えば、送信元の通信機Ａ（１０１）について、５分毎（毎時０分、５分、１０分、…）にデータ送信し、この際にＣＨ１を使用し、子機として通信機Ｂ，Ｅの順で通信可能なことを示す。また、通信経路は「Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→コーディネータ１０１Ｃ」、Ｄとコーディネータ１０１Ｃの間はＰＭ５時台の雨の日の通信が不可、との情報が取得できたことを示す。
【００５８】
次に、図７Ｂに示すように、経路決定装置１０２は、通信機毎に通信に影響を与える各要因を特定する。
【００５９】
まず、図７Ｂ（ａ）に示すように、経路決定装置１０２は、各通信機１０１の通信時間を参照し、毎時「０」分、「１５分」、「３０分」で競合している状態を特定する。具体的には、毎時「０」分で通信機Ａ，Ｅの通信時間が競合し、毎時「１５」分で通信機Ａ，Ｃの通信時間が競合し、「３０」分で通信機Ａ，Ｆの通信時間が競合している。
【００６０】
また、図７Ｂ（ｂ）に示すように、経路決定装置１０２は、通信機１０１が通信可能な子機の範囲で通信が競合するとデータ衝突（通信障害）が生じることを特定する。例えば、すべての通信機１０１が初期設定の無線チャネル「ＣＨ１」で通信している。
【００６１】
また、図７Ｂ（ｃ）に示すように、経路決定装置１０２は、特定の通信機１０１を通る通信経路を特定する。例えば、図７Ａ（ａ）に示したように、通信機Ａ〜Ｅはすべて特定の通信機「Ｄ」を経由している。
【００６２】
また、図７Ｂ（ｄ）に示すように、外部要因の影響を受ける通信経路を特定する。例えば、「通信経路Ｄ→コーディネータ」間の通信経路が午後５時台の雨の日は通信不能である。通信可能通信経路は日時と相関関係があることが多い。例えば、午後５時台は通信経路Ｄの通信機１０１が近隣にある工場からのノイズで通信経路が途絶する。また、通信可能通信経路は外部環境の変化と相関関係があることが多い。例えば、電波状況が悪い状態で通信が可能な通信経路Ｄの通信機１０１は、雨の日にさらに無線伝搬特性が悪くなるため通信が途絶する。
【００６３】
次に、図７Ｃに示すように、経路決定装置１０２は、図７Ｂの説明で特定した要因による影響を回避する対処の制御内容を洗い出しておく。
【００６４】
はじめに、図７Ｃ（ａ）に示すように、競合している通信時間について、毎時「０」分では、通信時間が競合する通信機Ａ，Ｅについて、競合する通信経路「Ｃ→Ｄ］を特定し、一方の通信機Ｅの通信経路「Ｃ→Ｄ」を「Ｆ」に変更する。毎時「１５」分では、通信時間が競合する通信機Ａ，Ｃについて、競合する通信経路「Ｃ→Ｄ］を特定し、一方の通信機Ａの通信経路「Ｃ→Ｄ」を「Ｅ→Ｆ」に変更する。毎時「３０」分では、通信時間が競合する通信機Ａ，Ｆについて、競合する通信経路はないため、通信経路変更は行わない。
【００６５】
また、図７Ｃ（ｂ）に示すように、通信機１０１が通信可能な子機の範囲での通信の競合を防ぐために、初期設定の無線チャネルを変更する。例えば、通信機Ａは、通信機Ｂ，Ｅと無線通信可能であるため、通信機Ａは「ＣＨ１」、通信機Ｂについては「ＣＨ２」に変更する。また、通信機Ｄ，Ｅは、通信機Ｃと通信可能であるため、通信機Ｃは「ＣＨ１」、通信機Ｅを「ＣＨ３」，通信機Ｄを「ＣＨ４」に変更する。
【００６６】
また、図７Ｃ（ｄ）に示すように、「通信経路Ｄ」を経由する通信経路が午後５時台の雨の日は通信不能であるとき、該当する「午後５時台の雨の日」を避けるように、雨の日の例えば４時５９分〜６時１分の期間は「通信経路Ｄ」を回避する通信経路に変更する。例えば、送信元の通信機Ａは、通信経路「Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→コーディネータ」を「Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｆ→コーディネータ」に変更する。
【００６７】
次に、図７Ｄに示すように、経路決定装置１０２は、図７Ｃで説明した各要因の影響を回避する変更点の選択を行う。この際、送信元の通信機Ａ〜Ｆ（１０１）毎に最適な通信経路を選択する。
【００６８】
図７Ｄ（ａ）は通信機Ａ〜Ｆ（１０１）毎の基本通信経路（図７Ａ（ａ））である。図７Ｄ（ｂ）は図７Ｃ（ｃ）に対応し、図７Ｄ（ｃ）（ｄ）は図７Ｃ（ａ）の毎時「０」分、毎時「１５分」に対応し、図７Ｄ（ｅ）は図７Ｃ（ｄ）に対応する。図７Ｃ，Ｄの図中枠線（□）で囲った部分が影響回避のための基本通信経路からの変更部分である。
【００６９】
図７Ｄでは、図７Ｃの各要因を列挙していないが、経路決定装置１０２は、（ｂ）の通信機Ｄへの集中を排除、（ｃ）、（ｄ）の毎時分の競合回避、（ｅ）に特定時間での通信不能な通信経路の回避、の各変更制御を適宜行う。ここで、（ｂ）〜（ｅ）の各変更制御に優先度を持たせて制御してもよい。例えば、（ｅ）の変更制御を行わないと通信不能になるため雨の日の午後５時台の優先度を高くする。また、（ｂ）〜（ｄ）の変更制御については、所定期間（例えば、２４時間）あたりのデータ送信元の各通信機Ａ〜Ｆのすべてのデータの子機での中継回数が平均化されるように時間毎に変更制御を切り替えるなど、各種制御が行える。
【００７０】
以上説明した実施の形態によれば、経路決定装置は、マルチホップ転送の無線ネットワーク内におけるデータを収集して、データ送信時刻が同時である複数の送信元の通信機から送信されたデータが特定の中継の通信機に集中しているかを判断する。特定の中継の通信機にデータが集中している場合、この中継の通信機にデータが集中しない他の通信経路を新たに決定する。これにより、中継の通信機における負荷集中を抑止でき、通信の遅延を防ぐことができるようになる。また、中継の通信機は自機のデータ送信が行えるようになる。
【００７１】
また、マルチホップ転送を狭周波数帯域の特定小電力無線を用いて行う場合でも、データの衝突を低減させることができる。また、送信元の通信機から実際にデータ送信を行わせた運用中のデータ取得により経路決定できる。このため、例えば、通信機間での通信状態をチェックするためのさらなる通信を不要にでき、マルチホップ転送の通信経路内に不要な通信を送出することなく経路決定できる。
【００７２】
送信元の通信機は、それぞれ自機に固有の送信開始時刻でデータを送信する。複数の送信元の通信機の送信開始時刻が異なっていても、各送信元の通信機のタイムテーブルを作成することで、上記中継の通信機に対するデータの集中を回避した新たな通信経路を簡単に決定することができる。これにより、複数の送信元の通信機がそれぞれ異なる送信開始時刻でデータ送信した場合であっても、通信経路内での干渉、輻輳を防ぐことができるようになる。
【００７３】
なお、本実施の形態で説明した経路決定方法は、例えば、予め用意された制御プログラムを対象機器（経路決定装置）等のコンピュータ（ＣＰＵ等のプロセッサ）で実行することにより実現することができる。本制御プログラムは、磁気ディスク、光ディスク、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）フラッシュメモリなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。
【００７４】
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００７５】
（付記１）マルチホップ転送により、複数の送信元の通信機から中継の通信機を介してデータ転送先の通信機までの間のデータの通信経路を決定する経路決定装置であって、
複数の前記送信元の通信機が送信するデータの通信経路と送信開始時刻の通信情報を収集する収集部と、
前記送信開始時刻が同じ複数の前記データと、対応する前記通信経路とから、特定の前記中継の通信機への集中を判断し、当該集中を回避する新たな通信経路を決定する制御部と、
前記新たな通信経路を前記送信元の通信機に設定する設定部と、
を備えたことを特徴とする経路決定装置。
【００７６】
（付記２）前記制御部は、
前記通信経路のホップ数を増加させない範囲で前記新たな通信経路を決定することを特徴とする付記１に記載の経路決定装置。
【００７７】
（付記３）前記制御部は、
収集したデータの通信経路と、送信開始時刻とに基づき、前記送信元の通信機毎の送信開始時刻と、前記通信経路との関係を時間軸で示すタイムテーブルを作成し、当該タイムテーブルを用いて前記中継の通信機への前記データの集中を判断することを特徴とする付記１または２に記載の経路決定装置。
【００７８】
（付記４）前記収集部は、前記通信経路上の前記通信機の電池情報を収集し、
前記制御部は、電池消耗した前記通信機を回避する通信経路を含めて新たな通信経路を決定することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【００７９】
（付記５）前記収集部は、前記通信経路の外部環境情報を収集し、
前記制御部は、前記外部環境情報が通信に影響を与える前記通信機を回避する通信経路を含めて新たな通信経路を決定することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【００８０】
（付記６）前記収集部は、前記送信元の通信機が使用する無線チャネル情報を取得し、
前記制御部は、前記無線チャネル情報に基づき、前記通信経路上で隣接する他の通信機とデータ衝突を回避する他の無線チャネルを前記送信元の通信機に設定することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【００８１】
（付記７）前記制御部は、前記収集部が収集した各情報に優先度を設定し、優先度が高い情報を優先して新たな通信経路を決定することを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【００８２】
（付記８）マルチホップ転送を行う、複数の送信元の通信機と、中継の通信機と、データ転送先の通信機と、データの通信経路を決定する経路決定装置とを含む経路決定システムであって、
前記送信元の通信機は、通信経路と送信開始時刻の通信情報を含めて前記データを送信し、
前記経路決定装置から配信された経路情報を有する場合には、当該経路情報に基づく通信経路で前記データを送信制御する制御部を有し、
前記経路決定装置は、
複数の前記送信元の通信機が送信するデータの通信情報から前記通信経路と前記送信開始時刻を収集する収集部と、
前記送信開始時刻が同じ複数の前記データと、対応する前記通信経路とから、特定の前記中継の通信機への集中を判断し、当該集中を回避する新たな通信経路を決定する制御部と、
前記新たな通信経路を前記送信元の通信機に配信する設定部と、
を備えたことを特徴とする経路決定システム。
【００８３】
（付記９）複数の前記送信元の通信機は、それぞれの通信機に固有の送信開始時刻を有して前記データを送信することを特徴とする付記８に記載の経路決定システム。
【００８４】
（付記１０）複数の前記送信元の通信機は、それぞれの通信機に固有のデータ送信時間を有して前記データを送信することを特徴とする付記８または９に記載の経路決定システム。
【００８５】
（付記１１）前記送信元の通信機は、前記通信経路のホップ数が最も少なくなる経路選択手法により通信経路を選択して前記データを送信し、
前記経路決定装置は、複数の前記送信元の通信機によるデータ送信に基づき新たな通信経路を決定して前記送信元の通信機に配信し、
前記送信元に通信機は、前記経路決定装置から新たな通信経路が配信された場合には、当該新たな通信経路で前記データを送信する、
ことを特徴とする付記８〜１０のいずれか一つに記載の経路決定システム。
【００８６】
（付記１２）マルチホップ転送により、複数の送信元の通信機から中継の通信機を介してデータ転送先の通信機までの間のデータの通信経路を決定する経路決定装置の経路決定方法であって、
前記経路決定装置は、
複数の前記送信元の通信機が送信するデータの通信経路と送信開始時刻の通信情報を収集し、
前記送信開始時刻が同じ複数の前記データと、対応する前記通信経路とから、特定の前記中継の通信機への集中を判断し、当該集中を回避する新たな通信経路を決定し、
前記新たな通信経路を前記送信元の通信機に設定する、
処理を実行することを特徴とする経路決定方法。
【００８７】
（付記１３）マルチホップ転送により、複数の送信元の通信機から中継の通信機を介してデータ転送先の通信機までの間のデータの通信経路を決定する経路決定装置の経路決定プログラムであって、
前記経路決定装置のコンピュータに、
複数の前記送信元の通信機が送信するデータの通信経路と送信開始時刻の通信情報を収集させ、
前記送信開始時刻が同じ複数の前記データと、対応する前記通信経路とから、特定の前記中継の通信機への集中を判断し、当該集中を回避する新たな通信経路を決定させ、
前記新たな通信経路を前記送信元の通信機に設定させる、
処理を実行させることを特徴とする経路決定プログラム。
【符号の説明】
【００８８】
１００  経路決定システム
１０１  通信機
１０１Ｃ  コーディネータ
１０２  経路決定装置
２０１  外部情報収集部
２０２  制御部
２０４  設定部
２１０  サーバ
３０１  ＣＰＵ
４０１  検出部
４０２  データ処理部
４０３  制御部
４０４  格納部
４０５  通信部
ＮＷ１  特定小電力無線ネットワーク（ホップ中継路）
ＮＷ２  外部ネットワーク
【図１】
2018110332.tif 000003
【図２】
2018110332.tif 000004
【図３】
2018110332.tif 000005
【図４】
2018110332.tif 000006
【図５】
2018110332.tif 000007
【図６】
2018110332.tif 000008
【図７Ａ】
2018110332.tif 000009
【図７Ｂ】
2018110332.tif 000010
【図７Ｃ】
2018110332.tif 000011
【図７Ｄ】
2018110332.tif 000012