(57)【要約】【課題】マスタ装置から各スレーブ装置への送信時間のばらつきを抑える。【解決手段】通信システムは、メッシュ状に配置され、無線マルチホップ通信によって相互に通信可能な複数のノード装置を備える。複数のノード装置はマスタ装置１０１と複数のスレーブ装置３０１，３０２とを含む。マスタ装置１０１は、予め取得した複数のノード装置の相互の接続情報に基づいて、スレーブ装置３０１，３０２ごとに、マスタ装置１０１からスレーブ装置に至りマスタ装置１０１に戻る複数の通信経路の候補を探索する。マスタ装置１０１は、予め取得した各隣接ノード装置間の通信時間の情報に基づいて、スレーブ装置３０１，３０２ごとに、各通信経路の候補について往路の通信時間を算出する。そして、マスタ装置１０１は、予め定める第１の最適通信時間と算出した往路の通信時間との差の絶対値が最も小さくなる通信経路を最適通信経路として選択する。【選択図】図１
2018121115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッシュ状に配置され、無線マルチホップ通信によって相互に通信可能な複数のノード装置を備え、
前記複数のノード装置は、マスタ装置と複数のスレーブ装置とを含み、
前記マスタ装置は、
予め取得した前記複数のノード装置の相互の接続情報に基づいて、前記スレーブ装置ごとに、前記マスタ装置から前記スレーブ装置に至り前記マスタ装置に戻る複数の通信経路の候補を探索し、
予め取得した各隣接ノード装置間の通信時間の情報に基づいて、前記スレーブ装置ごとに、各前記通信経路の候補について往路の通信時間を算出し、
予め定める第１の最適通信時間と前記算出した往路の通信時間との差の絶対値が最も小さくなる通信経路を最適通信経路として選択するように構成され、
前記マスタ装置と各前記スレーブ装置は、選択された前記最適通信経路を利用して無線マルチホップ通信を行う、通信システム。
【請求項２】
前記マスタ装置は、
前記スレーブ装置ごとに、各前記通信経路の候補について復路の通信時間をさらに算出し、
前記第１の最適通信時間と前記算出した往路の通信時間との差の絶対値と予め定める第２の最適通信時間と前記算出した復路の通信時間との差の絶対値とを加算した加算結果が最も小さくなる通信経路を前記最適通信経路として選択するように構成される、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
メッシュ状に配置され、無線マルチホップ通信によって相互に通信可能な複数のノード装置を備え、
前記複数のノード装置は、マスタ装置と複数のスレーブ装置とを含み、
前記マスタ装置は、
予め取得した前記複数のノード装置の相互の接続情報に基づいて、前記スレーブ装置ごとに、前記マスタ装置から前記スレーブ装置に至り前記マスタ装置に戻る複数の通信経路の候補を探索し、
予め取得した各隣接ノード装置間の通信時間の情報に基づいて、前記スレーブ装置ごとに、各前記通信経路の候補について復路の通信時間を算出し、
予め定める第２の最適通信時間と前記算出した復路の通信時間との差の絶対値が最も小さくなる通信経路を最適通信経路として選択するように構成され、
前記マスタ装置と各前記スレーブ装置は、選択された前記最適通信経路を利用して無線マルチホップ通信を行う、通信システム。
【請求項４】
前記マスタ装置は、
前記スレーブ装置ごとに、前記複数の通信経路の候補のうち往復の通信時間が最小となる最短経路を決定し、
前記複数のスレーブ装置に対してそれぞれ決定された複数の最短経路のうち最大の通信時間を要する経路を決定し、
前記最大の通信時間を要する経路における往路の通信時間を前記第１の最適通信時間に設定するように構成される、請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項５】
前記マスタ装置は、
前記スレーブ装置ごとに、前記複数の通信経路の候補のうち往復の通信時間が最小となる最短経路を決定し、
前記複数のスレーブ装置に対してそれぞれ決定された複数の最短経路のうち最大の通信時間を要する経路を決定し、
前記最大の通信時間を要する経路における復路の通信時間を前記第２の最適通信時間に設定するように構成される、請求項２または３に記載の通信システム。
【請求項６】
前記複数の通信経路の候補は、隣接ノード装置間の同一リンクが往路と復路との両方で使用される通信経路を含まない、請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記マスタ装置は、前記最適通信経路の往路を介して各前記スレーブ装置にデータ取得命令を送信し、
各前記スレーブ装置は、前記データ取得命令に応答して外部からデータを取得し、前記取得したデータを、前記最適通信経路の復路を介して前記マスタ装置に送信する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項８】
マスタ装置と複数のスレーブ装置とを含む複数のノード装置を用いた通信方法であって、
前記複数のノード装置は、メッシュ状に配置され、無線マルチホップ通信によって相互に通信可能であり、
前記通信方法は、
予め取得した前記複数のノード装置の相互の接続情報に基づいて、前記スレーブ装置ごとに、前記マスタ装置から前記スレーブ装置に至り前記マスタ装置に戻る複数の通信経路の候補を探索するステップと、
予め取得した各隣接ノード装置間の通信時間の情報に基づいて、前記スレーブ装置ごとに、各前記通信経路の候補について往路の通信時間および復路の通信時間を算出するステップと、
予め定める第１の最適通信時間と前記算出した往路の通信時間との差の絶対値と予め定める第２の最適通信時間と前記算出した復路の通信時間との差の絶対値とを加算した加算結果が最も小さくなる通信経路を最適通信経路として選択するステップと、
選択された前記最適通信経路を利用して前記マスタ装置と各前記スレーブ装置との間で無線マルチホップ通信を行うステップとを備える、通信方法。
【請求項９】
前記スレーブ装置ごとに、前記複数の通信経路の候補のうち往復の通信時間が最小となる最短経路を決定するステップと、
前記複数のスレーブ装置に対してそれぞれ決定された複数の最短経路のうち最大の通信時間を要する経路を決定するステップと、
前記最大の通信時間を要する経路における往路の通信時間を前記第１の最適通信時間に設定し、前記最大の通信時間を要する経路における復路の通信時間を前記第２の最適通信時間に設定するステップとをさらに備える、請求項８に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、通信システムおよび通信方法に関し、たとえば、１つ以上の中継器を介した無線マルチホップ通信を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のノード装置がリング状に接続されたリングネットワークでは、リング状の伝送路の故障などに備えて複数のバイパス経路が設けられていることがある。特許文献１（特開２００５−２６０７０８号公報）は、リング状の伝送路に故障が生じていない場合でも、複数のバイパス経路を利用してデータ転送を行うリングネットワークシステムを開示する。
【０００３】
具体的に、特許文献１に開示されたリングネットワークシステムでは、発信ノードは、バイパス経路を含まない閉ループとバイパス経路を含んだ閉ループとを複数検出し、検出した複数の閉ループを組み合わせることによって目的とする着信ノードにデータを送信するための転送コストが最小となるような転送経路を選択する。なお、この文献の場合、隣接ノード間の転送コストを１としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６０７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１のリングネットワークシステムでは、発信ノードから受信ノードに至る複数の経路のうち転送コストが最小となる通信経路が選択されている。
【０００６】
本開示の目的は、上記と異なり、発信ノードと受信ノードとの間の通信時間と予め定められた最適通信時間との差の絶対値をできるだけ小さくするように通信経路を選択することが可能な通信システムを提供することである。この目的のため、本開示は、上記の特許文献１のリングネットワークシステムを拡張した新規な通信システムを提示する。本開示のその他の目的および新規な特徴は、以下の詳細な説明において明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態による通信システムは、メッシュ状に配置され、無線マルチホップ通信によって相互に通信可能な複数のノード装置を備える。複数のノード装置は、マスタ装置と複数のスレーブ装置とを含む。マスタ装置は、予め取得した複数のノード装置の相互の接続情報に基づいて、スレーブ装置ごとに、マスタ装置からスレーブ装置に至りマスタ装置に戻る複数の通信経路の候補を探索する。マスタ装置は、予め取得した各隣接ノード装置間の通信時間の情報に基づいて、スレーブ装置ごとに、各通信経路の候補について往路の通信時間を算出する。そして、マスタ装置は、予め定める第１の最適通信時間と算出した往路の通信時間との差の絶対値が最も小さくなる通信経路を最適通信経路として選択する。マスタ装置と各スレーブ装置は、選択された最適通信経路を利用して無線マルチホップ通信を行う。
【発明の効果】
【０００８】
上記の通信システムによれば、マスタ装置から各スレーブ装置への送信時間を第１の最適通信時間にほぼ一致させることができる。たとえば、上記の通信システムによってデータ収集システムを構築する場合、マスタ装置から各スレーブ装置にデータ取得命令を同時送信したとき、各スレーブ装置がデータ取得を行う時刻のばらつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態の通信システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１のスレーブ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１の中継器の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図１のマスタ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】図１の通信システムにおいて、複数のノード装置の相互の接続関係を表す情報を自動生成する手順を示すフローチャートである。
【図６】マスタ装置とスレーブ装置との間のネットワークの接続形態について説明するための図である。
【図７】図１の通信システムにおいてマスタ装置が各スレーブ装置からデータを収集する手順を示すフローチャートである。
【図８】図１の通信システムにおいて通信経路の候補の一部を表形式で示す図である。
【図９】図１の通信システムにおいて最短経路を示す図である。
【図１０】図１の通信システムにおいて最適化された通信経路の一例を示す図である。
【図１１】図１０の中継器２０５における転送先の設定情報を表形式で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００１１】
実施の形態１．
［通信システムの構成］
図１は、本実施の形態の通信システムの構成を模式的に示すブロック図である。図１の通信システムは、メッシュ状に配置された複数のノード装置を有する。各ノード装置は、無線通信機能を有する。送信元のノード装置と宛先となるノード装置とが見通し範囲内に存在する場合などにはノード装置間で直接通信が可能である。送信元のノード装置から宛先となるノード装置に直接通信できない場合には、他の１つ以上のノード装置を中継して通信を行う。このような通信形態を無線マルチホップ通信という。
【００１２】
図１に示すように、通信システムは、複数のノード装置として、マスタ装置１０１と、複数の中継器２０１〜２１４と、複数のスレーブ装置３０１，３０２とを含み、これらのノード装置は通常固定配置されている。マスタ装置１０１と各スレーブ装置３０１，３０２とのうち一方が送信元となり他方が宛先となる。図１では、２個のスレーブ装置３０１，３０２と１４個の中継器２０１〜２１４とが代表的に示されているが、より多くのスレーブ装置および中継器が設けられていてもよい。
【００１３】
図１において、直接通信可能な隣接ノード装置同士がリンクで接続されている。さらに、隣接ノード装置間の通信に要する片道の通信時間が各リンクに付されている。この通信時間には、各リンクの両端のノード装置での処理時間も含まれているものとする。したがって、マスタ装置１０１から中継器２０２を経由してスレーブ装置３０１に達する送信データの送信時間はＴ６＋Ｔ４によって計算できる。
【００１４】
マスタ装置１０１と各スレーブ装置３０１，３０２との間の通信経路はマスタ装置１０１によって決定される。マスタ装置１０１は、決定した通信経路上の中継器に送信信号の転送先を予め通知する。通知された転送先の情報は各スレーブ装置３０１，３０２のメモリに格納される。
【００１５】
図１では通信システムのより具体的な例として、マスタ装置１０１とスレーブ装置３０１，３０２とによってデータ収集システムが構築される例が示されている。具体的に、マスタ装置１０１は、各スレーブ装置３０１，３０２にデータ取得命令を送信する。スレーブ装置３０１，３０２は、データ取得命令に応答して対応する検出器５０１，５０２からデータを取得する。各スレーブ装置３０１，３０２は、取得したデータをマスタ装置１０１に送信する。
【００１６】
図２は、図１のスレーブ装置の構成の一例を示すブロック図である。図２では、スレーブ装置３０１の構成が代表的に示されているが、他のスレーブ装置３０２も同様の構成を有している。
【００１７】
図２を参照して、スレーブ装置３０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６３１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）６３２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）６３３と、無線通信装置６３４と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器６３５と、これらの構成要素を接続するバス６３６とを備える。
【００１８】
ＣＰＵ６３１は、スレーブ装置３０１全体を制御する。ＲＡＭ６３２は、ＣＰＵ６３１のワークメモリとして使用される。ＲＯＭ６３３は、たとえば不揮発性メモリであり、ＣＰＵ６３１を動作させるためのプログラムを格納する。ＲＯＭ６３３は、さらに、マスタ装置１０１から通知された転送先の情報を格納する。無線通信装置６３４は、隣接するノード装置に設けられた無線通信装置と通信を行う。無線通信装置６３４には図示しないアンテナが接続されている。Ａ／Ｄ変換器６３５は、検出器５０１によって検出されたアナログデータをデジタルデータに変換する。
【００１９】
上記のＣＰＵ６３１に代えて、スレーブ装置３０１は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの回路によって構成されていてもよい。また、検出器５０１にＡ／Ｄ変換器が設けられ、スレーブ装置３０１に設けられた通信装置が検出器５０１からデジタルデータを受信するように構成されてもよい。
【００２０】
図３は、図１の中継器の構成の一例を示すブロック図である。図３では、中継器２０１の構成が代表的に示されているが、他の中継器２０２〜２１４も同様の構成を有している。
【００２１】
図３を参照して、中継器２０１は、ＣＰＵ６２１と、ＲＡＭ６２２と、ＲＯＭ６２３と、無線通信装置６２４と、これらの構成要素を接続するバス６２６とを備える。
【００２２】
ＣＰＵ６２１は、中継器２０１全体を制御する。ＲＡＭ６２２は、ＣＰＵ６２１のワークメモリとして使用される。ＲＯＭ６２３は、たとえば不揮発性メモリであり、ＣＰＵ６２１を動作させるためのプログラムを格納する。ＲＯＭ６２３は、さらに、マスタ装置１０１から通知された転送先の情報を格納する。無線通信装置６２４は、隣接するノード装置に設けられた無線通信装置と通信を行う。無線通信装置６２４には図示しないアンテナが接続されている。
【００２３】
上記のＣＰＵ６２１に代えて、中継器２０１は、ＦＰＧＡなどの回路によって構成されていてもよい。
【００２４】
図４は、図１のマスタ装置の構成の一例を示すブロック図である。図４を参照して、マスタ装置１０１は、ＣＰＵ６１１と、ＲＡＭ６１２と、ＲＯＭ６１３と、無線通信装置６１４Ａ，６１４Ｂと、有線通信装置６１７と、これらの構成要素を接続するバス６１６とを備える。
【００２５】
ＣＰＵ６１１は、マスタ装置１０１全体を制御する。ＲＡＭ６１２は、ＣＰＵ６１１のワークメモリとして使用される。ＲＯＭ６１３は、たとえば不揮発性メモリであり、ＣＰＵ６１１を動作させるためのプログラムを格納する。無線通信装置６１４Ａ，６１４Ｂは、隣接したノード装置に設けられた無線通信装置と通信を行う。ここで、図５の場合には、スレーブ装置３０１との間の通信用の無線通信装置６１４Ａと，スレーブ装置３０２との間の通信用の無線通信装置６１４Ｂとが個別に設けられている。無線通信装置６１４Ａ，６１４Ｂには図示しないアンテナがそれぞれ接続されている。
【００２６】
上記のＣＰＵ６１１に代えて、マスタ装置１０１は、ＦＰＧＡなどの回路によって構成されていてもよい。
【００２７】
［接続情報および隣接ノード装置間の通信時間の情報の取得］
マスタ装置１０１は、各スレーブ装置３０１，３０２との間の通信経路を決定するために、ノード装置の相互の接続関係（すなわち、ジオメトリー）を表す情報、ならびに隣接ノード装置間の通信時間の情報を事前に取得する必要がある。このような情報は、たとえば、以下の手順に従って自動的に生成することができる。なお、以下の手順は一例であって、任意の他の公知の手法を用いて上記の情報を取得してもよい。
【００２８】
図５は、図１の通信システムにおいて、複数のノード装置の相互の接続関係を表す情報を自動生成する手順を示すフローチャートである。図５では、スレーブ装置３０１および中継器２０２，２０５が代表的に示されている。
【００２９】
ステップＳ２０１、Ｓ２０２，Ｓ２０３において、各スレーブ装置３０１，３０２および各中継器２０１〜２０４は、時間をあけて複数回、ハローメッセージをブロードキャストする。図５では図解を容易にするために１回のみ示されている。
【００３０】
ハローメッセージは、自身のアドレスおよび識別番号の情報と、隣接ノード装置のアドレスおよび識別番号の情報とを含む。隣接ノード装置のアドレスおよび識別番号の情報は、隣接ノード装置からのハローメッセージを受信することによって取得することができる。各ノード装置は、隣接ノード装置から受信したハローメッセージに自身のアドレス等の情報が含まれていれば、隣接ノード装置との間で直接通信可能であること、すなわち、隣接ノード装置とリンクされていることを認識できる。
【００３１】
さらに、ハローメッセージは、そのハローメッセージの送信時刻の情報と、隣接ノード装置からハローメッセージを受信した際の受信時刻の情報とを含む。各ノード装置に設けられたクロックがＧＰＳ（Global Positioning System）信号などに基づいて同期している場合には、ハローメッセージの受信時刻から送信時刻を減算することによって、各ノード装置は、隣接ノード装置との間の通信に要する時間を認識することができる。各ノード装置に設けられたクロックが同期していない場合には、ノード装置Ａからノード装置Ｂへのハローメッセージの送信時間Ｔａｂと、ノード装置Ｂからノード装置Ａへのハローメッセージの送信時間Ｔｂａとを平均することによって、ノード装置Ａとノード装置Ｂとの間の通信に要する時間を認識することができる。
【００３２】
上記の手順に従ってノード装置ごとに得られた隣接ノード装置との間の接続状態および通信時間の情報は、いわゆるフラッディングによってマスタ装置１０１に伝達することができる。具体的に、図５のステップＳ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１０６において、マスタ装置１０１以外の各ノード装置は自身の隣接ノード装置との間の接続状態および通信時間の情報を全ての隣接ノード装置に送信する。この情報を受信したノード装置は送信元以外の全ての隣接ノード装置に送信する。これを繰り返すことによって、マスタ装置１０１は、通信システムを構成する全てのノード装置の相互の接続情報および各隣接ノード装置間の通信に要する時間の情報を取得することができる。
【００３３】
［ネットワークの接続形態］
図６は、マスタ装置とスレーブ装置との間のネットワークの接続形態について説明するための図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）では、マスタ装置１１０１からスレーブ装置１３０１に至り再びマスタ装置１１０１に戻る通信経路の例が示されている。
【００３４】
図６（Ａ）の通信経路の例では、マスタ装置１１０１からスレーブ装置１３０１に至る往路と、スレーブ装置１３０１からマスタ装置１１０１に戻る復路とが同一の経路である場合が示されている。
【００３５】
具体的に、マスタ装置１１０１から中継器１２０１までの経路Ｒ１、中継器１２０１から中継器１２０２までの経路Ｒ２、中継器１２０２からスレーブ装置１３０１までの経路Ｒ３を順に経由して、マスタ装置１１０１からスレーブ装置１３０１にデータ取得命令が伝送される。さらに、スレーブ装置１３０１から中継器１２０２までの経路Ｒ４、中継器１２０２から中継器１２０１までの経路Ｒ５、中継器１２０１からマスタ装置１１０１までの経路Ｒ６を順に経由して、スレーブ装置１３０１からマスタ装置１１０１にスレーブ装置１３０１によって取得されたデータが伝送される。
【００３６】
図６（Ａ）の例では、経路Ｒ１と経路Ｒ６が共通であり、経路Ｒ２と経路Ｒ５が共通であり、経路Ｒ３と経路Ｒ４とが共通である。したがって、これらの共通経路のいずれかで信号伝達が不能になるとマスタ装置１１０１とスレーブ装置１３０１との間の通信ができなくなるという問題がある。このため、本実施の形態の通信システムでは、図６（Ａ）のような通信経路は採用されない。
【００３７】
図６（Ｂ）の通信経路の例では、マスタ装置１１０１からスレーブ装置１３０１に至る往路と、スレーブ装置１３０１からマスタ装置１１０１に戻る復路とが異なっている。ただし、往路と復路とで共通に使用される中継器が存在する。
【００３８】
具体的に、マスタ装置１１０１から中継器１２０１までの経路Ｒ１、中継器１２０１から中継器１２０２までの経路Ｒ２、中継器１２０２からスレーブ装置１３０１までの経路Ｒ３を順に経由して、マスタ装置１１０１からスレーブ装置１３０１にデータ取得命令が伝送される。さらに、スレーブ装置１３０１から中継器１２０１までの経路Ｒ４、中継器１２０１から中継器１２０３までの経路Ｒ５、中継器１２０３からマスタ装置１１０１までの経路Ｒ６を順に経由して、スレーブ装置１３０１からマスタ装置１１０１にスレーブ装置１３０１によって取得されたデータが伝送される。
【００３９】
上記のように、図６（Ｂ）の通信経路の例では、隣接ノード間を接続する経路が往路と復路で共通に用いられることがない。このため、隣接ノード間を接続する経路のうちの１つで信号伝達が不能になっても、マスタ装置１１０１とスレーブ装置１３０１との間の通信が可能である。たとえば、経路Ｒ５を介した信号伝達が不能になっても、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３から構成される往路を用い、往路を逆順にたどることによってスレーブ装置１３０１からマスタ装置１１０１にデータを伝達することができる。
【００４０】
図６（Ｃ）の通信経路の例では、マスタ装置１１０１からスレーブ装置１３０１に至る往路と、スレーブ装置１３０１からマスタ装置１１０１に戻る復路とが異なっている。さらに、往路と復路で共通の中継器を使用することもない。
【００４１】
具体的に、マスタ装置１１０１から中継器１２０１までの経路Ｒ１、中継器１２０１から中継器１２０４までの経路Ｒ２、中継器１２０４からスレーブ装置１３０１までの経路Ｒ３を順に経由して、マスタ装置１１０１からスレーブ装置１３０１にデータ取得命令が伝送される。さらに、スレーブ装置１３０１から中継器１２０２までの経路Ｒ４、中継器１２０２から中継器１２０３までの経路Ｒ５、中継器１２０３からマスタ装置１１０１までの経路Ｒ６を順に経由して、スレーブ装置１３０１からマスタ装置１１０１にスレーブ装置１３０１によって取得されたデータが伝送される。
【００４２】
上記のように、図６（Ｃ）の通信経路の例では、往路と復路とで共通の中継器が使用されない。このため、中継器１２０１〜中継器１２０４の１つが故障しても、マスタ装置１１０１とスレーブ装置１３０１との間の通信が可能である。たとえば、中継器１２０３が故障しても、中継器１２０１および中継器１２０４を用いる往路を用い、往路を逆順にたどることによってスレーブ装置１３０１からマスタ装置１１０１にデータを伝達することができる。
【００４３】
本実施の形態の通信システムでは、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）に示したようなリング状の通信経路を用いることによってマスタ装置と各スレーブ装置との間の通信が行われる。
【００４４】
［通信方法の詳細］
図７は、図１の通信システムにおいてマスタ装置が各スレーブ装置からデータを収集する手順を示すフローチャートである。図７の手順は主としてマスタ装置１０１のＣＰＵ６１１によって実行される。
【００４５】
図１および図７を参照して、ステップＳ２０１において、マスタ装置１０１は、各ノード装置の接続状態に関する情報および各隣接ノード装置間の通信時間に関する情報を取得する。具体的方法の一例は、既に図５を参照して説明した。
【００４６】
次のステップＳ２０２において、マスタ装置１０１は、ステップＳ１０１で取得したノード装置ごとの接続状態の情報に基づいて、マスタ装置１０１から各スレーブ装置３０１，３０２に至りマスタ装置１０１に戻る複数の通信経路の候補を探索する。この場合、図６（Ａ）に示したように、隣接ノード装置間の同一リンクが往路と復路の両方で使用される通信経路は候補に含まれない。さらに、マスタ装置１０１とスレーブ装置３０１との間の通信と、マスタ装置１０１とスレーブ装置３０２との間の通信との干渉を避けるために、たとえば、スレーブ装置３０１に対する通信経路には、マスタ装置１０１よりも右側に配置されたノード装置が含まれないようにする。スレーブ装置３０２に対する通信経路には、マスタ装置１０１よりも左側に配置されたノード装置が含まれないようにする。マスタ装置１０１は、このような制約条件を満たす全経路を探索する。
【００４７】
図８は、図１の通信システムにおいて通信経路の候補の一部を表形式で示す図である。図８では、マスタ装置１０１からスレーブ装置３０１に至りマスタ装置１０１に戻る通信経路のうち上記の制約条件を満たすものを各ノード装置の参照符号を用いて示している。ただし、図解を容易にするために、往路と復路とで間に挟む中継器の個数が同じもののみを示す、さらに、逆順の経路を省略している。図示を省略した経路は探索されないという意味ではない。図８において経路の番号（Ｎｏ．）の右肩に＊を付したものは、図６（Ｃ）に例示するように、往路と復路とで共通の中継器が使用されない通信経路を示す。
【００４８】
図７を参照して、次のステップＳ２０３において、マスタ装置１０１は、ステップＳ２０１で取得した各隣接ノード間の通信時間の情報に基づいて、探索した通信経路ごとの通信時間、具体的には往路の通信時間と復路の通信時間とを計算する。そして、マスタ装置１０１は、スレーブ装置３０１，３０２の各々に対して、往復の通信時間が最短となる最短経路を決定する。
【００４９】
具体的に図８では、各経路に対する往路の通信時間（往路時間Ｔｆ）と復路の通信時間（復路時間Ｔｂ）とが示されている。たとえば、図８の番号１の通信経路の場合には、図１に示すようにマスタ装置１０１から中継器２０２を経由してスレーブ装置３０１に至る往路の通信時間ＴｆはＴ６＋Ｔ４となる。スレーブ装置３０１から中継器２０５を経由してマスタ装置１０１に至る復路の通信時間ＴｂはＴ１２＋Ｔ１３となる。他の通信経路についても同様である。
【００５０】
図９は、図１の通信システムにおいて最短経路を示す図である。図９に示すように、マスタ装置１０１とスレーブ装置３０１との間の通信経路については、図８に番号１で示した経路、すなわち、図９の経路Ｒ１０１〜Ｒ１０４を順にたどる通信経路が最短経路となっている。マスタ装置１０１とスレーブ装置３０２との間の通信経路については、図９のＲ２０１〜Ｒ２０６を順にたどる通信経路が最短経路となっている。
【００５１】
図７を参照して、次のステップＳ２０４において、マスタ装置１０１は、マスタ装置１０１から各スレーブ装置３０１，３０２に至りマスタ装置１０１に戻る際の最適通信時間を、スレーブ装置３０１，３０２ごとに決定する。本実施の形態の場合、スレーブ装置３０１，３０２ごとに決定された最短経路のうち最大の通信時間を要する経路における往路の通信時間を第１の最適通信時間Ｔｆｏｐｔとし、復路の通信時間を第２の最適通信時間Ｔｂｏｆｔとする。なお、このように最適通信時間を決定した理由は次のステップＳ２０５で明らかになる。
【００５２】
具体的に図９の場合には、スレーブ装置３０１，３０２ごとに決定された最短経路のうち、最大の通信時間を要する経路は、経路Ｒ２０１〜Ｒ２０６を順にたどる経路である。したがって、図１および図９を参照すると、第１の最適通信時間ＴｆｏｐｔはＴ７＋Ｔ９＋Ｔ１９であり、第２の最適通信時間ＴｂｏｐｔはＴ２６＋Ｔ２５＋Ｔ１５である。
【００５３】
図７を参照して、次のステップＳ２０５において、マスタ装置１０１は、上記の第１の最適通信時間Ｔｆｏｐｔおよび第２の最適通信時間Ｔｂｏｐｔに基づいてスレーブ装置ごとの最適通信経路を決定する。最適通信経路の決定方法として以下の方法が考えられる。
【００５４】
（第１の方法）
第１の方法として、マスタ装置１０１から各スレーブ装置３０１，３０２に対して同時にデータ取得命令を発行したとき、データ取得命令が各スレーブ装置３０１，３０２に到達する時刻が揃うように最適通信経路を決定することができる。これによって、各スレーブ装置３０１，３０２がデータを取得する時刻のばらつきが抑えられる。
【００５５】
具体的に、マスタ装置１０１は、第１の最適通信時間Ｔｆｏｐｔと往路の通信時間との差の絶対値が最も小さくなるような通信経路を、スレーブ装置３０１についての最適通信経路として選択する。選択された最適通信経路が複数ある場合は、復路の通信時間が最も小さくなるような通信経路が最終的な最適通信経路として選択される。スレーブ装置３０２についての最適通信経路は既に決定した最短経路そのものである。
【００５６】
なお、スレーブ装置３０１のデータ取得時間Ｔａｑ１とスレーブ装置３０２のデータ取得時間Ｔａｑ２とが大きく異なる場合には、Ｔｆｏｐｔ＋Ｔａｑ２−Ｔａｑ１と往路の通信時間との差の絶対値が最も小さくなるような通信経路を、スレーブ装置３０１についての最適通信経路として選択してもよい。
【００５７】
(第２の方法）
第２の方法として、マスタ装置１０１から各スレーブ装置３０１，３０２に対して同時にデータ取得命令を発行したとき、データ取得命令が各スレーブ装置３０１，３０２に到達する時刻が揃うとともに、各スレーブ装置３０１，３０２によって取得されたデータがマスタ装置１０１に到達する時刻が揃うように最適通信経路を決定することができる。これによって、各スレーブ装置３０１，３０２がデータを取得する時刻のばらつきが抑えられるとともに、マスタ装置１０１がデータを収集する時刻のばらつきを抑えることができる。
【００５８】
具体的に、マスタ装置１０１は、第１の最適通信時間Ｔｆｏｐｔと往路の通信時間との差の絶対値と第２の最適通信時間Ｔｂｏｐｔと復路の通信時間との差の絶対値とを加算した加算結果が最も小さくなるような通信経路を、スレーブ装置３０１についての最適通信経路として選択する。スレーブ装置３０２についての最適通信経路は既に決定した最短経路そのものである。
【００５９】
(第３の方法）
第３の方法として、各スレーブ装置３０１，３０２が同時にデータ取得命令を受信したときに、各スレーブ装置３０１，３０２によって取得されたデータがマスタ装置１０１に到達する時刻が揃うように最適通信経路を決定することができる。これによって、マスタ装置１０１がデータを収集する時刻のばらつきを抑えることができる。
【００６０】
具体的に、マスタ装置１０１は、第２の最適通信時間Ｔｂｏｐｔと復路の通信時間との差の絶対値が最も小さくなるような通信経路を、スレーブ装置３０１についての最適通信経路として選択する。選択された最適通信経路が複数ある場合は、往路の通信時間が最も小さくなるような通信経路が最終的な最適通信経路として選択される。スレーブ装置３０２についての最適通信経路は既に決定した最短経路そのものである。
【００６１】
上記の第３の方法に従ってスレーブ装置３０１の最適通信経路を決定した場合、スレーブ装置３０１，３０２ごとに往路の通信時間が異なることになる。したがって、マスタ装置１０１は、各スレーブ装置３０１，３０２に対して発行するデータ取得命令の送信時刻をスレーブ装置３０１，３０２ごとに異ならせることによって、データ取得命令が各スレーブ装置３０１，３０２に同時に到達するように調整する。
【００６２】
図１０は、図１の通信システムにおいて最適化された通信経路の一例を示す図である。図１０では、上記の第２の方法に従ってスレーブ装置３０１に対する最適通信経路を決定した例が示されている。スレーブ装置３０１に対する最適通信経路は、図８の番号５の通信経路と示されているものである。具体的に、最適通信経路の往路は、マスタ装置１０１から中継器２０２，２０５を順に経由してスレーブ装置３０１に到達する経路（Ｒ１０１，Ｒ１０２，Ｒ１０３）である。最適通信経路の復路は、スレーブ装置３０１から中継器２１０，２０５を順に経由してマスタ装置１０１に戻る経路（Ｒ１０４，Ｒ１０５，Ｒ１０６）である。
【００６３】
図７を参照して、次のステップＳ２０６において、マスタ装置１０１は、決定した最適通信経路上の各中継器および各スレーブ装置３０１，３０２に転送先の情報を送信してメモリ（たとえば、ＲＯＭ６２３，６３３）に記憶させる。
【００６４】
図１１は、図１０の中継器２０５における転送先の設定情報を表形式で示す図である。図１１では、送信元、転送元、および転送先の情報が図１０の各ノード装置の参照番号で示されている。
【００６５】
図１０および図１１（Ａ）を参照して、送信元がマスタ装置１０１であるデータ取得命令については、中継器２０５は、中継器２０２から転送されたデータ取得命令をスレーブ装置３０１に転送するように設定される。送信元がスレーブ装置３０１である取得データについては、中継器２０５は、中継器２１０から転送された取得データをマスタ装置１０１に転送するように設定される。
【００６６】
なお、図１１（Ｂ）に示すように最適通信経路の往路のみを使用するような転送先の設定情報、および図１１（Ｃ）に示すように最適通信経路の復路のみを使用するような転送先の設定情報も、中継器２０５に記憶させるようにしてもよい。そうすると、データ取得命令を発行してから予め定める制限時間を経過してもスレーブ装置３０１からのデータを受信できない場合には、マスタ装置１０１は、通信経路上に障害があると判断し、最適通信経路の往路のみを使用するかまたは最適通信経路の復路のみを使用するように各中継器２０２，２０５，２１０に指令することができる。
【００６７】
図７を参照して、次のステップＳ２０７において、マスタ装置１０１は、各スレーブ装置３０１，３０２に対してデータ取得命令を発行する。データ取得命令は、スレーブ装置３０１，３０２ごとに決定された最適通信経路上の中継器を利用した無線マルチホップ通信によって各スレーブ装置３０１，３０２に到達する。各スレーブ装置３０１，３０２によって取得されたデータは、スレーブ装置３０１，３０２ごとに決定された最適通信経路上の中継器を利用した無線マルチホップ通信によってマスタ装置１０１に到達する。そして、次にステップＳ２０８において、マスタ装置１０１は、各スレーブ装置３０１，３０２によって取得されたデータを受信する。
【００６８】
［効果］
上記のとおり、本実施の形態の通信システムによれば、マスタ装置と各スレーブ装置との間の通信経路を最適化することによって、マスタ装置から各スレーブ装置への送信時間のばらつき、各スレーブ装置からマスタ装置への送信時間のばらつき、またはその両方のばらつきを抑えることができる。
【００６９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
１０１，１１０１  マスタ装置、２０１〜２１４，１２０１〜１２０４  中継器、３０１，３０２，１３０１  スレーブ装置、５０１，５０２  検出器、６１１，６２１，６３１  ＣＰＵ、６１４Ａ，６１４Ｂ，６２４，６３４  無線通信装置。 
【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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【図１０】
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【図１１】
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