(57)【要約】【課題】パケット信号の無駄な転送の発生を抑制する技術を提供する。【解決手段】無線装置１０は、フラッディング方式でパケット信号を転送するメッシュネットワークに含まれる。受信部５２は、パケット信号を受信する。設定部４２は、受信部５２において受信したパケット信号を転送するか否かを設定する。送信部５０は、設定部４２が転送を設定した場合に、パケット信号を送信する。設定部４２は、（ｉ）パケット信号の転送元である他の無線装置１０の位置から本無線装置１０の位置へ向かう第１方向と、（ｉｉ）本無線装置１０の位置からパケット信号の宛先となる他の無線装置１０の位置へ向かう第２方向とをもとに、受信したパケット信号を転送するか否かを設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラッディング方式でパケット信号を転送するメッシュネットワークに含まれる無線装置であって、
パケット信号を受信する受信部と、
前記受信部において受信した前記パケット信号を転送するか否かを設定する設定部と、
前記設定部が転送を設定した場合に、前記パケット信号を送信する送信部とを備え、
前記設定部は、（ｉ）前記パケット信号の転送元である他の無線装置の位置から本無線装置の位置へ向かう第１方向と、（ｉｉ）本無線装置の位置から前記パケット信号の宛先となる他の無線装置の位置へ向かう第２方向とをもとに、受信した前記パケット信号を転送するか否かを設定することを特徴とする無線装置。
【請求項２】
前記設定部は、前記第１方向と前記第２方向との差異がしきい値より小さい場合に転送を設定し、前記差異がしきい値以上の場合に非転送を設定することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記設定部は、本無線装置の位置と、前記パケット信号の宛先となる他の無線装置の位置との間の距離に応じてしきい値を変化させることを特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項４】
フラッディング方式でパケット信号を転送するメッシュネットワークに含まれる無線装置におけるプログラムであって、
パケット信号を受信するステップと、
受信した前記パケット信号を転送するか否かを設定するステップと、
転送を設定した場合に、前記パケット信号を送信するステップとを備え、
前記設定するステップは、（ｉ）前記パケット信号の転送元である他の無線装置の位置から本無線装置の位置へ向かう第１方向と、（ｉｉ）本無線装置の位置から前記パケット信号の宛先となる他の無線装置の位置へ向かう第２方向とをもとに、受信した前記パケット信号を転送するか否かを設定することをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信技術に関し、特にフラッディング方式でパケット信号を転送する無線装置、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の無線装置によって構成されるマルチホップ通信システムでは、１つの無線装置から送信されたパケット信号が他の無線装置によって転送され、宛先の無線装置で受信される。マルチホップ通信システムの通信経路は、例えば、複数の無線装置が網目状に結ばれたメッシュ形状に形成される。パケット信号の転送の起点となる無線装置は、パケット信号を送信する際に、中継カウント値として中継送信回数の上限値を設定する。他の無線装置は、パケット信号を中継送信する際に、中継カウント値から１を減じた値を新たな中継カウント値とする（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２０１６−０１２８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中継送信回数の上限値を設定することによって、転送の繰り返しが抑制され、トラヒックの増加が抑制される。しかしながら、無線装置から全方位的に転送がなされるので、宛先方向と反対の方向にも輻輳が発生する。明らかに関係のないような無駄な転送の発生は抑制される方が好ましい。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、パケット信号の無駄な転送の発生を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の無線装置は、フラッディング方式でパケット信号を転送するメッシュネットワークに含まれる無線装置であって、パケット信号を受信する受信部と、受信部において受信したパケット信号を転送するか否かを設定する設定部と、設定部が転送を設定した場合に、パケット信号を送信する送信部とを備える。設定部は、（ｉ）パケット信号の転送元である他の無線装置の位置から本無線装置の位置へ向かう第１方向と、（ｉｉ）本無線装置の位置からパケット信号の宛先となる他の無線装置の位置へ向かう第２方向とをもとに、受信したパケット信号を転送するか否かを設定する。
【０００７】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パケット信号の無駄な転送の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例に係る無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】実施例に係る無線通信システムによる転送の概要を示す図である。
【図３】図１および図２の無線装置の構成を示す図である。
【図４】図１および図２の無線通信システムにおいて使用されるパケット信号のフォーマットを示す図である。
【図５】図３の記憶部において記憶されるデータベースのデータ構造を示す図である。
【図６】図３の記憶部において記憶される別のデータベースのデータ構造を示す図である。
【図７】図３の無線装置による通信手順を示すフローチャートである。
【図８】図３の無線装置によるしきい値の設定手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。実施例は、複数の無線装置によって構成されるメッシュネットワークの無線通信システムに関する。各無線装置は、無線通信で制御される照明システムにおける制御機器と複数の被制御機器に搭載される。照明システムにおいて、制御機器から被制御機器までの通信距離が一定以上ある場合に、これらの間に配置される被制御機器に搭載される無線装置によるマルチホップ通信により、パケット信号が伝送される。メッシュネットワークにおいて、フラッディング方式によりマルチホップ通信を実行する場合、ネットワーク内でトラヒックが輻輳しやすいという課題がある。
【００１１】
これを防止するために、パケット信号には、転送可能回数を示すＴＴＬ（Ｔｉｍｅ  Ｔｏ  Ｌｉｖｅ）値が含まれる。パケット信号を受信した無線装置は、ＴＴＬ値が「１」以上である場合にＴＴＬ値を「１」減じてパケット信号を転送するが、ＴＴＬ値が「０」である場合にパケット信号を転送しないという転送処理を実行する。ここで、パケット信号の転送の起点となる無線装置がＴＴＬ値に対して一定値を設定する場合、ネットワーク内での最大値が設定される。そのため、パケット信号が宛先の無線装置に到達したにもかかわらず、パケット信号の転送が継続する場合も生じ、必要以上にトラヒックが発生する。
【００１２】
これに対応するために、本実施例に係る無線通信システムでは、ひとつの無線装置において、パケット信号を転送する場合と転送しない場合とが含まれる。例えば、パケット信号を受信した無線装置は、パケット信号を受信した方向を特定するとともに、パケット信号の転送の宛先となる無線装置（以下、「宛先無線装置」という）への方向も特定する。当該無線装置は、２つの方向の差異がしきい値よりも小さい場合にパケット信号を転送し、差異がしきい値以上である場合にパケット信号を転送しない。なお、宛先無線装置に対応して、パケット信号の転送の起点となる無線装置は、「起点無線装置」と呼ばれる。
【００１３】
図１は、無線通信システム１００の構成を示す。無線通信システム１００は、無線装置１０と総称される第１無線装置１０ａから第１２無線装置１０ｌを含む。なお、無線装置１０の数は「１２」に限定されない。無線通信システム１００が照明システムに使用される場合、複数の無線装置１０のうちの１つが制御機器に搭載され、残りの無線装置１０が被制御機器に搭載される。制御機器、被制御機器の少なくとも一部は天井等に固定される。複数の無線装置１０は、メッシュネットワークを形成し、フラッディング方式によりマルチホップ通信を実行する。ここでは、（１）パケット信号の送信、（２）パケット信号の受信、（３）パケット信号の転送の順に説明する。
【００１４】
（１）パケット信号の送信
いずれかの無線装置１０は、送信すべきデータが発生した場合に、当該データが含められたパケット信号を生成する。パケット信号を生成する無線装置１０が前述の起点無線装置に相当し、パケット信号の宛先となる無線装置１０が前述の宛先無線装置に相当する。パケット信号には、パケット信号の転送の起点となる無線装置１０を識別するためのＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）（以下、「起点ＩＤ」という）と、パケット信号の宛先とされる無線装置１０を識別するためのＩＤ（以下、「宛先ＩＤ」という）が含まれる。また、パケット信号には、パケット信号を転送した無線装置１０（以下、「転送元無線装置」という）を識別するためのＩＤ（以下、「転送元ＩＤ」という）も含まれる。なお、起点無線装置がパケット信号を生成した段階において、転送元ＩＤは起点ＩＤと同一である。
【００１５】
起点無線装置は、パケット信号を送信する。パケット信号は、メッシュネットワーク内のフラッディング方式によって転送される。ここで、パケット信号には、転送可能回数を示す値であるＴＴＬ値が含められる。パケット信号を受信した無線装置１０は、パケット信号に含まれた宛先ＩＤが自無線装置１０のＩＤと異なる場合、ＴＴＬ値が「１」以上であればパケット信号を転送し、ＴＴＬ値が「０」であればパケット信号を転送しない。なお、無線装置１０は、転送の際に、ＴＴＬ値を「１」減じる。
【００１６】
（２）パケット信号の受信
パケット信号を受信した無線装置１０は、パケット信号に含まれた宛先ＩＤが自無線装置１０のＩＤと同一である場合、パケット信号に対して受信処理を実行して、パケット信号に含まれたデータを取得する。この無線装置１０が前述の宛先無線装置であり、宛先無線装置を搭載した制御機器あるいは被制御機器は、データに応じた処理を実行してもよい。
【００１７】
（３）パケット信号の転送
前述のごとく、ＴＴＬ値を減算するだけの転送では、宛先方向に向かわないような無駄な転送も発生する。ここでは、このような無駄な転送の発生を抑制するための無線通信システム１００の処理を説明するために、図２を使用する。図２は、無線通信システム１００による転送の概要を示す。無線通信システム１００は、図１と同様に複数の無線装置１０を含む。
【００１８】
ここで、第１８無線装置１０ｒが起点無線装置であり、第１３無線装置１０ｍが宛先無線装置であるとする。また、起点無線装置から宛先無線装置へ向かう直線である起点−宛先線７０が示される。図２の場合、起点−宛先線７０に沿ってパケット信号が転送されると、起点無線装置から宛先無線装置へ最短経路でパケット信号が転送される。ここで、第１６無線装置１０ｐは、第１７無線装置１０ｑによって転送されたパケット信号を受信し、当該パケット信号を転送する。その際、転送元ＩＤでは、第１６無線装置１０ｐのＩＤが示される。パケット信号はブロードキャスト送信されるので、第１５無線装置１０ｏに受信されるとともに、第１１無線装置１０ｋにも受信される。
【００１９】
第１５無線装置１０ｏにおいて、転送元である第１６無線装置１０ｐから第１５無線装置１０ｏへの転送方向は到来ベクトル８０として示される。また、第１５無線装置１０ｏにおいて、第１５無線装置１０ｏから、宛先である第１３無線装置１０ｍへの転送方向は発信ベクトル８２として示される。ここでは、到来ベクトル８０と発信ベクトル８２の方向は一致するので、方向の差異は小さくなる。そのため、第１５無線装置１０ｏは、受信したパケット信号を転送する。
【００２０】
一方、第１１無線装置１０ｋにおいて、転送元である第１６無線装置１０ｐから第１１無線装置１０ｋへの転送方向は到来ベクトル８４として示される。また、第１１無線装置１０ｋにおいて、第１１無線装置１０ｋから、宛先である第１３無線装置１０ｍへの転送方向は発信ベクトル８６として示される。ここでは、到来ベクトル８４と発信ベクトル８６の方向は大きく異なるので、方向の差異は大きくなる。そのため、第１１無線装置１０ｋは、受信したパケット信号を転送しない。このように起点−宛先線７０から大きく外れた位置に存在する無線装置１０はパケット信号を転送しない。
【００２１】
各無線装置１０は、すべての無線装置１０の位置情報を予め記憶しており、受信したパケット信号から送信元無線装置の位置情報、自無線装置の位置情報、宛先無線装置の位置情報を特定する。また、無線装置１０は、特定した各位置情報をもとに、前述の方向の差異を導出して、パケット信号を転送するか否かを決定する。
【００２２】
図３は、無線装置１０の構成を示す。無線装置１０は、通信部２０、処理部２２、制御部２４、記憶部２６を含む。通信部２０は、送信部５０、受信部５２を含み、処理部２２は、パケット信号生成部３０、パケット信号処理部３２、転送処理部３４を含み、制御部２４は、取得部４０、設定部４２を含む。ここでも、（１）パケット信号の送信、（２）パケット信号の受信、（３）パケット信号の転送の順に説明する。
【００２３】
（１）パケット信号の送信
無線装置１０が起点無線装置である場合、当該無線装置１０のパケット信号生成部３０は、パケット信号を生成する。図４は、無線通信システム１００において使用されるパケット信号のフォーマットを示す。パケット信号には、既に説明した起点ＩＤ、宛先ＩＤ、転送元ＩＤ、ＴＴＬ値、送信すべきデータが含まれる。図３に戻る。パケット信号生成部３０は、パケット信号を送信部５０に出力する。送信部５０は、パケット信号生成部３０から受けつけたパケット信号を送信する。送信部５０は、フラッディング方式でパケット信号を送信する。通信部２０には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。
【００２４】
（２）パケット信号の受信
起点無線装置以外の無線装置１０における受信部５２は、パケット信号を受信する。受信部５２は、パケット信号を処理部２２に出力する。パケット信号処理部３２は、パケット信号に含まれた宛先ＩＤを抽出する。抽出した宛先ＩＤが自無線装置１０のＩＤに一致する場合、パケット信号処理部３２は、パケット信号に含まれたデータを処理する。処理には復号等が含まれるが、ここでは説明を省略する。パケット信号処理部３２は、本無線装置１０を搭載した制御機器あるいは被制御機器に処理結果を出力してもよい。
【００２５】
（３）パケット信号の転送
起点無線装置以外の無線装置１０における受信部５２は、パケット信号を受信する。受信部５２は、パケット信号を処理部２２に出力する。転送処理部３４は、パケット信号に含まれた宛先ＩＤを抽出する。転送処理部３４は、抽出した宛先ＩＤが自無線装置１０のＩＤに一致しない場合、転送元ＩＤと宛先ＩＤを制御部２４に出力する。制御部２４の処理の説明に先だって、記憶部２６に記憶されるデータベースを説明する。図５は、記憶部２６において記憶されるデータベースのデータ構造を示す。図示のごとく、各無線装置１０に対する座標が示される。ここで、座標は、図２のようにｘ軸とｙ軸によって示されるが、緯度と経度によって示されてもよい。図３に戻る。
【００２６】
取得部４０は、転送処理部３４から通知された転送元ＩＤをもとに、記憶部２６を参照することによって、転送元無線装置の座標を位置情報として取得する。また、取得部４０は、転送処理部３４から通知された宛先ＩＤをもとに、記憶部２６を参照することによって、宛先無線装置の位置情報も取得する。さらに、取得部４０は、自無線装置１０の位置情報も取得する。取得部４０は、転送元無線装置の位置情報と宛先無線装置の位置情報と自無線装置１０の位置情報を設定部４２に出力する。
【００２７】
設定部４２は、転送元無線装置の位置情報から自無線装置１０の位置情報に向かう到来ベクトルを導出する。また、設定部４２は、自無線装置１０の位置情報から宛先無線装置の位置情報に向かう発信ベクトルを導出する。設定部４２は、到来ベクトルで示される第１方向と、発信ベクトルで示される第２方向との方向の差異を導出する。これらの導出には、例えば、ベクトル演算が使用される。設定部４２は、しきい値を予め保持しており、方向の差異としきい値とを比較する。設定部４２は、方向の差異がしきい値より小さい場合に転送を設定し、方向の差異がしきい値以上の場合に非転送を設定する。つまり、設定部４２は、第１方向と第２方向とをもとに、受信したパケット信号を転送するか否かを設定する。設定部４２は、設定内容を転送処理部３４に出力する。
【００２８】
設定部４２において転送が設定された場合、転送処理部３４は、パケット信号からＴＴＬ値を抽出する。転送処理部３４は、ＴＴＬ値が「０」である場合、転送の終了を決定する。一方、転送処理部３４は、ＴＴＬ値が「１」以上である場合、転送を決定する。その際、転送処理部３４は、ＴＴＬ値から「１」を減じたＴＴＬ値をパケット信号に含める。転送処理部３４はパケット信号を送信部５０に出力し、送信部５０はパケット信号を送信する。一方、設定部４２において非転送が設定された場合、転送処理部３４は、転送の終了を決定する。
【００２９】
これまでの説明において、記憶部２６におけるデータベースは、各無線装置１０の座標を記憶する。データベースにおけるデータ構造はこれとは別の形式であってもよい。図６は、記憶部２６において記憶される別のデータベースのデータ構造を示す。図示のごとく、自無線装置１０から他の無線装置１０への方向と距離が示される。この場合、設定部４２は、転送元ＩＤと宛先ＩＤとをもとに、記憶部２６を参照することによって、転送元ＩＤに対応した方向と宛先ＩＤに対応した方向とを取得する。前者が第１方向に相当し、後者が第２方向に相当する。また、設定部４２は、これらの方向の差異を減算によって導出する。
【００３０】
これまでの説明において、設定部４２におけるしきい値は固定値とされているが、しきい値は可変であってもよい。設定部４２は、自無線装置１０の位置と宛先無線装置との間の距離が長くなるほどしきい値を大きくし、自無線装置１０の位置と宛先無線装置との間の距離が短くなるほどしきい値を小さくする。また、これらとは逆に、設定部４２は、自無線装置１０の位置と宛先無線装置との間の距離が長くなるほどしきい値を小さくし、自無線装置１０の位置と宛先無線装置との間の距離が短くなるほどしきい値を大きくしてもよい。
【００３１】
本開示における装置、システム、または方法の主体は、コンピュータを備えている。このコンピュータがプログラムを実行することによって、本開示における装置、システム、または方法の主体の機能が実現される。コンピュータは、プログラムにしたがって動作するプロセッサを主なハードウェア構成として備える。プロセッサは、プログラムを実行することによって機能を実現することができれば、その種類は問わない。プロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）、またはＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を含む１つまたは複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集積されてもよいし、複数のチップに設けられてもよい。複数のチップは１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に備えられていてもよい。プログラムは、コンピュータが読み取り可能なＲＯＭ、光ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録される。プログラムは、記録媒体に予め格納されていてもよいし、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給されてもよい。
【００３２】
以上の構成による無線通信システム１００の動作を説明する。図７は、無線装置１０による通信手順を示すフローチャートである。取得部４０は転送元の位置情報を取得し（Ｓ１００）、設定部４２は到来ベクトルを計算する（Ｓ１０２）。取得部４０は宛先の位置情報を取得し（Ｓ１０４）、設定部４２は発信ベクトルを計算する（Ｓ１０６）。到来ベクトルと発信ベクトルとの方向の差異がしきい値より小さい場合（Ｓ１０８のＹ）、転送処理部３４は転送処理を実行する（Ｓ１１０）。到来ベクトルと発信ベクトルとの方向の差異がしきい値より小さくない場合（Ｓ１０８のＮ）、転送処理部３４は破棄処理を実行する（Ｓ１１２）。
【００３３】
図８は、無線装置１０によるしきい値の設定手順を示すフローチャートである。取得部４０あるいは設定部４２は、宛先までの距離を取得する（Ｓ１５０）。距離が規定値以上であれば（Ｓ１５２のＹ）、設定部４２はしきい値を第１値に設定する（Ｓ１５４）。距離が規定値以上でなければ（Ｓ１５２のＮ）、設定部４２はしきい値を第２値に設定する（Ｓ１５６）。ここで、第１値は第２値よりも大きいとする。
【００３４】
本実施例によれば、転送元無線装置から本無線装置１０へ向かう第１方向と、本無線装置１０から宛先無線装置へ向かう第２方向とをもとに、受信したパケット信号を転送するか否かを設定するので、第１方向と第２方向を考慮した転送を実行できる。また、第１方向と第２方向との差異がしきい値より小さい場合に転送を設定し、差異がしきい値以上の場合に非転送を設定するので、パケット信号の無駄な転送の発生を抑制できる。また、パケット信号の無駄な転送の発生が抑制されるので、トラヒック量の増加を抑制できる。
【００３５】
また、フラッディングの冗長性を損なわないように転送方向を設定するので、パケット信号を指向性を持って着実に宛先に到達させることができる。また、パケット信号を指向性を持って着実に宛先に到達させるので、通信信頼性を向上できる。また、パケット信号の転送方向を限定するので、ネットワーク内に無指向にパケット信号が伝搬することを防ぎ、ネットワーク全体のトラヒック量を低減できる。また、ネットワーク全体のトラヒック量が低減されるので、消費電力を低減できる。また、照明システムに適用すると、パケット信号が宛先に到達するまでの必要最小限の転送しか行わないので、転送の的を絞った低消費な無線通信システムが実現できる。また、本無線装置１０の位置と、宛先無線装置の位置との間の距離に応じてしきい値を変化させるので、宛先無線装置との離れ方に適した転送を実行できる。
【００３６】
本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様の無線装置１０は、フラッディング方式でパケット信号を転送するメッシュネットワークに含まれる無線装置１０であって、パケット信号を受信する受信部５２と、受信部５２において受信したパケット信号を転送するか否かを設定する設定部４２と、設定部４２が転送を設定した場合に、パケット信号を送信する送信部５０とを備える。設定部４２は、（ｉ）パケット信号の転送元である他の無線装置１０の位置から本無線装置１０の位置へ向かう第１方向と、（ｉｉ）本無線装置１０の位置からパケット信号の宛先となる他の無線装置１０の位置へ向かう第２方向とをもとに、受信したパケット信号を転送するか否かを設定する。
【００３７】
設定部４２は、第１方向と第２方向との差異がしきい値より小さい場合に転送を設定し、差異がしきい値以上の場合に非転送を設定してもよい。
【００３８】
設定部４２は、本無線装置１０の位置と、パケット信号の宛先となる他の無線装置１０の位置との間の距離に応じてしきい値を変化させてもよい。
【００３９】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００４０】
１０  無線装置、  ２０  通信部、  ２２  処理部、  ２４  制御部、  ２６  記憶部、  ３０  パケット信号生成部、  ３２  パケット信号処理部、  ３４  転送処理部、  ４０  取得部、  ４２  設定部、  ５０  送信部、  ５２  受信部、  １００  無線通信システム。
【図１】
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【図２】
2019033341.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019033341.tif 000006
【図５】
2019033341.tif 000007
【図６】
2019033341.tif 000008
【図７】
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【図８】
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