(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチホップ通信の通信経路を通信機の状態変化に対応して経路変更する装置を提供する。【解決手段】経路決定装置１０２は、マルチホップ転送により、複数の子の通信機１０１から親の通信機１０１Ｇに至るホップ転送路ネットワークの通信経路を決定する。経路決定装置１０２は、ホップ転送路ネットワークを構成する通信機１０１，１０１Ｇの状態変化に基づき、ホップ転送路ネットワークと周辺の他のホップ転送路ネットワークとの間で子の通信機１０１の所属の変更を行い、各ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成する制御部を備える。【選択図】図２Ａ
2019106683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ転送により、複数の子の通信機から親の通信機に至るホップ転送路ネットワークの通信経路を決定する経路決定装置であって、
前記ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化に基づき、前記ホップ転送路ネットワークと周辺の他のホップ転送路ネットワークとの間で前記子の通信機の所属の変更を行い、各ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成する制御部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、
前記ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化を想定し、前記通信機の増減時に対応して再構成した各ホップ転送路ネットワークの経路情報を、予め前記ホップ転送路ネットワークの複数の前記子の通信機に配信しておく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、
前記ホップ転送路ネットワークの前記親の通信機の異常時に、前記ホップ転送路ネットワークに所属する前記子の通信機を、周辺の他のホップ転送路ネットワークへの所属の変更を行い、それぞれの前記ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成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】
前記制御部は、
前記再構成時に、前記ホップ転送路ネットワークに所属する複数の前記子の通信機から取得した、周辺に位置する通信可能な他の通信機の情報と、前記親の通信機が収容可能な前記子の通信機の収容可能数とに基づき、それぞれの前記ホップ転送路ネットワークの通信経路を前記収容可能数の範囲内で再構成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】
前記制御部は、
前記親の通信機の異常時に、当該親の通信機のホップ転送路ネットワークに所属する複数の前記子の通信機を、周辺の他のホップ転送路ネットワークへ所属変更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】
前記制御部は、
前記ホップ転送路ネットワークに前記子の通信機の新規参加時、前記ホップ転送路ネットワークの前記収容可能数を超える場合、前記ホップ転送路ネットワークに所属する前記子の通信機を、他のホップ転送路ネットワークへ所属変更することを特徴とする請求項４または５に記載の経路決定装置。
【請求項７】
前記制御部は、
複数の送信元の前記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配信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】
経路決定装置が複数の通信機を介した転送経路を決定するホップ転送路ネットワークに設けられる通信機において、
自機の周辺に位置し通信可能な他の通信機の情報を経路決定装置に通知し、
前記経路決定装置から配信された経路情報に基づき、前記ホップ転送路ネットワーク内の他の前記通信機にデータを転送する制御部を有することを特徴とする通信機。
【請求項９】
前記制御部は、
予め前記経路決定装置から配信された、ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化を想定して、前記通信機の増減時に対応して再構成した各ホップ転送路ネットワークにおける経路情報を保持し、
通信機の状態変化時に、前記経路情報に基づき前記データの転送先の切り替えを判断することを特徴とする請求項８に記載の通信機。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記ホップ転送路ネットワーク内のデータ転送先の親の通信機の異常検出時、前記経路情報に基づき、前記データの転送先の切り替えを判断することを特徴とする請求項９に記載の通信機。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記ホップ転送路ネットワークへ新規参加の子機の検出時、前記経路情報に基づき、前記データの転送先の切り替えを判断することを特徴とする請求項９に記載の通信機。
【請求項１２】
前記制御部は、
収容可能な前記通信機が上限を超える場合、配下の前記通信機に対し、他のホップ転送路ネットワークへの所属の変更依頼を送信することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つに記載の通信機。
【請求項１３】
マルチホップ転送を行う、複数の通信機と、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、
前記通信機は、
前記経路決定装置から配信された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備え、
前記経路決定装置は、
ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化に基づき、前記ホップ転送路ネットワークと周辺の他のホップ転送路ネットワークとの間で前記通信機の所属の変更を行い、各ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成する制御部を備えた、
ことを特徴とする経路決定システム。
【請求項１４】
マルチホップ転送を行う、複数の通信機と、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、
ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化に基づき、前記ホップ転送路ネットワークと周辺の他のホップ転送路ネットワークとの間で前記通信機の所属の変更を行い、各ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成する、
処理を実行することを特徴とする経路決定方法。
【請求項１５】
マルチホップ転送を行う、複数の通信機と、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、
ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化に基づき、前記ホップ転送路ネットワークと周辺の他のホップ転送路ネットワークとの間で前記通信機の所属の変更を行い、各ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成する、
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、通信機、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、データ送出元の通信機（子機、エンドデバイス）のデータが、目的とするデータ送信先の通信機（親機、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】
従来技術として、複数の端末と通信を行う基地局の状態変化に対応して、端末と基地局との間の通信経路を制御する技術がある。例えば、移動局が移動時、ハンドオーバ先の基地局候補の情報に基づき、基地局を切り替える制御を行う技術がある（例えば、下記特許文献１参照。）。また、新規に呼接続要求した端末がハンドオーバする際に、リソースが少ない基地局が他の基地局へのハンドオーバを指示する技術がある（例えば、下記特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／１３１９７７号
【特許文献２】特開２０１１−０６１４３６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、マルチホップ通信の経路決定後の運用時にネットワーク構成の変化や、通信機の状態変化等に対応できなかった。例えば、マルチホップ通信を行う各通信機のうち、コーディネータ（親機）が故障すると、子機が別の親機と通信を行えなくなった。また、各通信機で経路決定したネットワークに新しく子機が参加しようとしても、この子機が親機と通信できず参加できないことがあった。従来の技術では、例えば、親機が接続可能な子機の数（収容端末数）に上限を有することにより、上限を超えた親機は、他の子機と接続できず、また、子機の通信経路を他のネットワークに経路変更できない。
【０００７】
一つの側面では、本発明は、マルチホップ通信の通信経路を通信機の状態変化に対応して経路変更できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの態様では、経路決定装置は、マルチホップ転送により、複数の子の通信機から親の通信機に至るホップ転送路ネットワークの通信経路を決定する経路決定装置であって、前記ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化に基づき、前記ホップ転送路ネットワークと周辺の他のホップ転送路ネットワークとの間で前記子の通信機の所属の変更を行い、各ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成する制御部を備える。
【発明の効果】
【０００９】
一つの側面として、マルチホップ通信の通信経路を通信機の状態変化に対応して経路変更できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態にかかる経路決定システムのシステム構成例を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、既存の技術により生じるホップ中継路ＮＷの経路の課題を説明する説明図である。（その１）
【図２Ｂ】図２Ｂは、既存の技術により生じるホップ中継路ＮＷの経路の課題を説明する説明図である。（その２）
【図３】図３は、実施の形態にかかる経路決定システムによるホップ中継路ＮＷの再構成例を説明する図である。
【図４】図４は、実施の形態にかかる経路決定装置の機能ブロック図である。
【図５】図５は、実施の形態にかかる経路決定装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態にかかる通信機のハードウェア構成例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態にかかる通信機の機能ブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態にかかる通信機の制御例を示すフローチャートである。（その１）
【図９】図９は、実施の形態にかかる通信機の制御例を示すフローチャートである。（その２）
【図１０】図１０は、実施の形態にかかる通信機の制御例を示すフローチャートである。（その３）
【図１１】図１１は、実施の形態にかかる通信機の新規参加時の各装置の制御例を示すシーケンス図である。
【図１２】図１２は、実施の形態にかかる通信機（親機）の異常検出時の制御例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施の形態にかかる通信機（親機）の異常時における各装置の制御例を示すシーケンス図である。
【図１４】図１４は、実施の形態にかかる通信機が行う経路決定の制御例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、実施の形態にかかる経路決定装置が行う経路決定の制御例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、実施の形態にかかる経路決定装置が行う経路変更の制御例を示すフローチャートである。
【図１７Ａ】図１７Ａは、実施の形態にかかる経路決定装置によるホップ中継路ＮＷの経路決定および変更にかかる制御例を説明する図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａに示す経路決定装置が作成および送信する各種データ例を示す図表である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、実施の形態にかかる経路決定装置による通信経路の決定制御例を説明する図である。（その１）
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、実施の形態にかかる経路決定装置による通信経路の決定制御例を説明する図である。（その２）
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、実施の形態にかかる経路決定装置による通信経路の決定制御例を説明する図である。（その３）
【図１８Ｄ】図１８Ｄは、実施の形態にかかる経路決定装置による通信経路の決定制御例を説明する図である。（その４）
【図１９Ａ】図１９Ａは、実施の形態にかかる経路決定装置による親機の異常時の通信経路の変更制御例を説明する図である。（その１）
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、実施の形態にかかる経路決定装置による親機の異常時の通信経路の変更制御例を説明する図である。（その２）
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、実施の形態にかかる経路決定装置による親機の異常時の通信経路の変更制御例を説明する図である。（その３）
【図２０Ａ】図２０Ａは、実施の形態にかかる経路決定装置による通信機の新規参加時の通信経路の変更制御例を説明する図である。（その１）
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、実施の形態にかかる経路決定装置による通信機の新規参加時の通信経路の変更制御例を説明する図である。（その２）
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、実施の形態にかかる経路決定装置による通信機の新規参加時の通信経路の変更制御例を説明する図である。（その３）
【図２０Ｄ】図２０Ｄは、実施の形態にかかる経路決定装置による通信機の新規参加時の通信経路の変更制御例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、実施の形態にかかる経路決定システムのシステム構成例を示す図である。図１の（ａ）に示す経路決定システム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等のネットワーク制御情報ＲＤを有する場合には、ネットワーク制御情報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である、一つのホップ中継路ＮＷ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ＮＷ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ＮＷ内において、データ送信元の子の通信機（子機）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である親の通信機（親機）１０１Ｇまで所定の通信経路で転送される。以下、通信機１０１は、適宜、子機１０１、親機１０１Ｇとしても説明する。
【００１６】
コーディネータの通信機（親機）１０１Ｇは、経路決定装置１０２を介して外部ネットワークＮＷＣにデータを送信する。外部ネットワークＮＷＣ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（子機）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ＮＷ上のデータを収集する構成としてもよい。
【００１７】
経路決定装置１０２は、各通信機（子機および親機）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ＮＷ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。
【００１８】
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の通信に影響を与える外部環境等に基づき、ホップ中継路ＮＷ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）。
【００１９】
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ＮＷの通信に影響を与える要因の変動に対応して通信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ＮＷ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。
【００２０】
これにより、経路決定装置１０２は、ホップ中継路ＮＷ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に従ったネットワーク制御情報ＲＤを配信する。
【００２１】
そして、通信機１０１は、データ送信の際、経路決定装置１０２から配信されたネットワーク制御情報ＲＤを有していれば、ＲＰＬを用いずに、配信されたネットワーク制御情報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、ネットワーク制御情報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る。そして、配信されたネットワーク制御情報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。
【００２２】
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ＮＷ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）はネットワーク制御情報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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
また、上述した経路決定装置１０２は、設定した経路で運用中に、下記（１）、（２）の状態変化が生じた時には、各ホップ中継路ＮＷでの通信機１０１の通信経路を変更し、再構成する制御を行う。
（１）親機１０１Ｇの異常時
ネットワーク制御情報ＲＤの経路情報に基づき運用中の一つのホップ中継路ＮＷ内で親機１０１Ｇに故障等の異常発生時には、経路決定装置１０２は、各子機１０１が通信する通信経路を変更する制御を行う。親機１０１Ｇの異常時には、この親機１０１Ｇをデータの送信先として使用することができず、親機１０１Ｇが減少してこのホップ中継路ＮＷ内の子機１０１は親機１０１Ｇと通信できない。
【００２８】
この際、各ホップ中継路ＮＷの親機１０１Ｇに接続する子機１０１の変更等の制御を行う。例えば、経路決定装置１０２は、一つのホップ中継路ＮＷ１に隣接する他の複数のホップ中継路ＮＷ２〜ｎのＮＷ状態に基づき、ホップ中継路ＮＷ１に所属している各子機１０１を他のホップ中継路ＮＷ２〜ｎに所属を変更させる制御を行う。
【００２９】
（２）子機１０１の新規参加時
ホップ中継路ＮＷに対して新たな子機１０１が参加（申請）した際には、経路決定装置１０２は、この子機１０１が通信する親機１０１Ｇを決定する制御を行う。新規参加した子機１０１により、ホップ中継路ＮＷで収容する子機１０１が増加する。この際、ホップ中継路ＮＷの親機１０１Ｇが新規参加の子機１０１を収容できない場合がある。この場合、経路決定装置１０２は、一つのホップ中継路ＮＷ１に隣接する他の複数のホップ中継路ＮＷ２〜ｎのＮＷ状態に基づき、新規参加の子機１０１が所属するホップ中継路ＮＷをＮＷ２〜ｎのいずれかに決定する制御を行う。
【００３０】
経路決定装置１０２は、上記（１）、（２）の状態の発生を予め想定して、再構成時におけるホップ中継路ＮＷと各ホップ中継路ＮＷの親機１０１Ｇとの組み合わせを事前に経路設計し、変更先経路情報を予め子機１０１に通知しておくことができる。これにより、子機１０１は、上記（１）、（２）の状態の発生時に、経路決定装置１０２による制御を受けずに、自律して新たな通信経路に変更できる。
【００３１】
経路決定装置１０２は、上記（１）、（２）の状態に対応する制御時、各ホップ中継路ＮＷの親機１０１Ｇの変更の有無を判断し、必要時には各ホップ中継路ＮＷの親機１０１Ｇを変更する制御を行う。この際、経路決定装置１０２は、各通信機１０１に対して変更先経路情報を配信する。
【００３２】
また、経路決定装置１０２は、この親機１０１Ｇの変更に伴い、各ホップ中継路ＮＷに所属する子機１０１の配置の入れ替えを行う。この際、経路決定装置１０２は、異なるホップ中継路ＮＷ間で互いに通信機１０１を入れ替える変更、すなわち、ホップ中継路ＮＷに所属する子機の再構成を行う。そして、経路決定装置１０２は、各通信機（子機）１０１に対して現在通信中の子機１０１と異なる他の子機１０１と通信可能な変更可能通信機情報を配信する。
【００３３】
ここで、親機１０１Ｇは、一つのホップ中継路ＮＷ内で収容可能な子機１０１の数の上限を有している。上記（１）、（２）の状態の発生時に、一つのホップ中継路ＮＷの親機１０１Ｇが収容可能な子機１０１の数の上限を超えることがある。親機１０１Ｇが収容可能な子機１０１の数を超えた場合、経路決定装置１０２は、ホップ中継路ＮＷの再構成（親機）を行う。
【００３４】
（既存の技術により生じるホップ中継路ＮＷの経路課題の説明）
図２Ａ，図２Ｂは、既存の技術により生じるホップ中継路ＮＷの経路の課題を説明する説明図である。はじめに、上記（１）親機１０１Ｇの故障時に生じる課題を説明しておく。
【００３５】
図２Ａに示すように、３つのホップ中継路ＮＷ１〜３が構築されていたとする。ホップ中継路ＮＷ１〜３の各親機１０１Ｇは、複数の通信機１０１を介して経路決定装置１０２と通信接続される。各ホップ中継路ＮＷ１〜３の子機１０１には、それぞれ１０１ａ〜１０１ｈの符号を付している。
【００３６】
ここで、ホップ中継路ＮＷ３の親機１０１Ｇが故障したとする。この場合、ホップ中継路ＮＷ３の各子機１０１ｅ〜１０１ｈは、ＲＰＬ方式に従って隣接する通信機１０１を探し、マルチホップ通信の経路が再構成される。ここで、各親機１０１Ｇが収容可能な子機１０１の数（収容端末数）の上限が５であるとする。
【００３７】
そして、ＲＰＬ方式により隣接する通信機１０１を検索すると、ある親機１０１Ｇに子機１０１の通信が集中してしまう。この際、親機１０１Ｇが収容端末数の上限（５）に達すると、どの親機１０１Ｇにも参加（所属）できない子機１０１が発生してしまう。
【００３８】
図２Ｂでは、ホップ中継路ＮＷ２の親機１０１Ｇには、ホップ中継路ＮＷ２およびホップ中継路ＮＷ３に所属していた子機１０１ｃ〜１０１ｈがアクセスした結果、ホップ中継路ＮＷ２の親機１０１Ｇの収容端末数が上限５に達する。これにより、子機１０１ｈがホップ中継路ＮＷ２に参加できない状態となる。なお、図２Ｂに示す状態で、子機１０１ｈはホップ中継路ＮＷ１の親機１０１Ｇと距離が離れており、ホップ中継路ＮＷ１にも参加できない。
【００３９】
図３は、実施の形態にかかる経路決定システムによるホップ中継路ＮＷの再構成例を説明する図である。実施の形態では、上述したＲＰＬ方式により経路探索を行うのではなく、経路決定装置１０２は、親機１０１Ｇの故障等を想定して、各子機１０１が通信接続可能な通信機１０１の組み合わせを事前に設計した変更先経路情報を予め子機１０１に通知しておく。この際の経路情報は、各親機１０１Ｇの収容端末数を上限以下に抑えて、特定のホップ中継路ＮＷの親機１０１Ｇに通信が集中することを防ぐ。
【００４０】
図３の例では、ホップ中継路ＮＷ１の親機１０１Ｇには、ホップ中継路ＮＷ１に所属していた子機１０１ａ，１０１ｂに加えて、以前のホップ中継路ＮＷ２に所属していた子機１０１ｃと、以前のホップ中継路ＮＷ３に所属していた子機１０１ｅが通信接続する。また、ホップ中継路ＮＷ２の親機１０１Ｇには、ホップ中継路ＮＷ２に所属していた子機１０１ｄと、以前のホップ中継路ＮＷ３に所属していた子機１０１ｆ〜１０１ｈが通信接続する。この再構成例ではいずれの親機１０１Ｇも収容端末数の上限（５）以下となる。
【００４１】
また、上記（２）新たな子機１０１の参加時においても、既存の技術では、新たな子機１０１が通信可能な親機１０１Ｇの収容端末数が上限に達していた場合、この親機１０１Ｇのホップ中継路ＮＷに参加することができない。
【００４２】
この（２）新たな子機１０１の参加時、経路決定装置１０２は、子機１０１が通信可能な親機１０１Ｇのホップ中継路ＮＷの状態を確認し、例えば親機１０１Ｇの収容条件数が上限に達していれば、参加する子機１０１の親機１０１Ｇを変更する制御を行う。
【００４３】
このため、経路決定装置１０２は、例えば、定期的に各ホップ中継路ＮＷの親機１０１Ｇに隣接する他のホップ中継路ＮＷに移動可能な子機１０１の情報を通知する。そして、親機１０１Ｇは、収容端末数が上限の時に、新たに参加してきた子機１０１から参加申請を受信した場合、この親機１０１Ｇは、子機１０１に対し、親機変更依頼を通知する。この際、経路決定装置１０２は関与しない。これにより、新たな子機１０１は、指定された親機１０１Ｇとの間で通信を行い、この親機１０１Ｇのホップ中継路ＮＷに所属する。
【００４４】
図４は、実施の形態にかかる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４０１、収集情報分析部４０２、制御部４０３、外部制御部４０４、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）。
【００４５】
外部情報収集部４０１は、複数（１〜ｎ）のホップ中継路ＮＷ（ＮＷ１〜ＮＷｎ）を介して通信機１０１の情報を収集し、外部ネットワークＮＷＣを介してホップ中継路ＮＷの通信に影響を与える外部環境の情報をサーバ４５０等から収集する。ホップ中継路ＮＷ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ＮＷＣは、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット等のネットワークである。
【００４６】
外部情報収集部４０１は、通信時間収集部４１１、通信経路変更調査部４１２、電池消費情報収集部４１３、端末情報収集部４１４、外部環境情報収集部４１５を含む。
【００４７】
通信時間収集部４１１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４１２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（経路変更時間）等の情報を該当する通信機１０１から収集する。
【００４８】
電池消費情報収集部４１３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。端末情報収集部４１４は、通信機１０１のうち親機１０１Ｇが現在収容している子機１０１の数（収容数）および上限収容数、隣接する通信機１０１、の各情報を各通信機（子機および親機）１０１から収集する。外部環境情報収集部４１５は、外部のサーバ４５０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。
【００４９】
収集情報分析部４０２は、中継機器集中状況分析部４２１、端末収容数分析部４２２、上限値適正化部４２３、マトリクス分析部４２４を含む。
【００５０】
中継機器集中状況分析部４２１は、通信時間収集部４１１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４１２が調査した経路変更時間を集計する。そして、中継機器集中状況分析部４２１は、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。
【００５１】
端末収容数分析部４２２は、端末情報収集部４１４が収集した親機１０１Ｇの現在の収容数と上限収容数、通信機（子機）１０１が隣接している通信機１０１の情報を分析し、分析したリストを生成する。
【００５２】
上限値適正化部４２３は、端末収容数分析部４２２が分析したリストに基づき、親機１０１Ｇが収容できる子機１０１の数を決定する。
【００５３】
マトリクス分析部４２４は、電池消費情報収集部４１３および外部環境情報収集部４１５が収集した気象予報情報、電池残量の傾向情報、通信経路品質を分析し、中継機器集中状況分析部４２１が作成したマトリクスが最適となるマトリクス表を生成する。このマトリクス分析部４２４は、取得した電池情報や外部環境情報（気象情報）等に基づき、中継機器集中状況分析部４２１が作成したマトリクスが示す通信経路を修正する機能を有する。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。
【００５４】
制御部４０３は、変更先親機選択部４３１と、通信経路設計部４３２と、タイムスケジューリング部４３３を含む。
【００５５】
変更先親機選択部４３１は、端末収容数分析部４２２が生成したリストを基に、親機１０１Ｇの変更時、決定した変更先経路情報を外部制御部４０４に出力する。
【００５６】
タイムスケジューリング部４３３は、マトリクス分析部４２４が出力するマトリクスに基づき、通信機１０１の送信条件（時間）を規定したタイムスケジューリングテーブルを作成する（図１のタイムテーブルＴＢに相当）。
【００５７】
通信経路設計部４３２は、タイムスケジューリング部４３３が作成したタイムスケジュールを元に、各通信機１０１別の経路情報（ルーティング情報）ＲＤを作成し、外部制御部４０４に出力する。通信経路設計部４３２は、例えば、日単位でネットワーク制御情報ＲＤを作成する。この通信経路設計部４３２は、上限値適正化部４２３の出力に基づき、親機１０１Ｇが収容する子機１０１の数が上限収容数を超えない経路情報（ルーティング情報）ＲＤを作成する。
【００５８】
外部制御部４０４は、通信機制御部４４１を含む。通信機制御部４４１は、通信経路設計部４３２が作成したネットワーク制御情報ＲＤを該当するホップ中継路ＮＷの各通信機１０１に配信する。例えば、通信経路設計部４３２が日単位でネットワーク制御情報ＲＤを作成した場合、日単位でネットワーク制御情報ＲＤを通信機１０１に配信する。
【００５９】
図４の外部情報収集部４０１と収集情報分析部４０２の間は、インタフェースＩＦ１で接続されている。また、収集情報分析部４０２と制御部４０３の間は、インタフェースＩＦ２で接続されている。また、制御部４０３と外部制御部４０４の間は、インタフェースＩＦ３で接続されている。
【００６０】
上記構成の経路決定装置１０２によれば、ホップ中継路ＮＷ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に対しネットワーク制御情報ＲＤを配信できる。
【００６１】
なお、上述したように、経路決定装置１０２は、（１）親機１０１Ｇの故障や、（２）子機１０１の新規参加を想定し、ホップ転送路ＮＷの再構成用の変更後経路情報を、通信機１０１の状態変化が生じる以前の時期に、予め各通信機（子機）１０１に配信しておく。
【００６２】
図５は、実施の形態にかかる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、ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、ネットワークインタフェース（ＩＦ）５０４と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路５０５、アンテナ５０６、を含む。
【００６３】
図４に記載の経路決定装置１０２の外部情報収集部４０１、収集情報分析部４０２、制御部４０３、外部制御部４０４の各機能は、図５のＣＰＵ５０１がＲＯＭ５０２に格納された制御プログラムを実行する。この際、ＲＡＭ５０３の一部を作業領域に使用して実現できる。また、図５には不図示であるが、外部情報収集部４０１、収集情報分析部４０２、制御部４０３、外部制御部４０４は、それぞれ処理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５のＲＡＭ５０３やフラッシュＲＯＭ（図示略）等を用いて構成できる。
【００６４】
図５のＲＦ回路５０５、アンテナ５０６は、ホップ中継路ＮＷ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ＩＦ５０４は、外部ネットワークＮＷＣを介してサーバ４５０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５０５、アンテナ５０６をサーバに接続すればよい。
【００６５】
図６は、実施の形態にかかる通信機のハードウェア構成例を示す図である。通信機１０１としての子機１０１および親機１０１Ｇは、いずれも図６に示すハードウェアで構成できる。通信機１０１は、検出センサ６０１、データＩＦ６０２、ＣＰＵ６０３、メモリ６０４、通信ＩＦ６０５を含む。
【００６６】
検出センサ６０１は、通信機１０１の設置個所における温度、湿度、圧力、歪等の各種変位量をセンサ検出する。データＩＦ６０２は、検出センサ６０１が検出したアナログ出力をデジタルデータにデータ処理する。
【００６７】
ＣＰＵ６０３は、データ送信の通信経路を例えばＲＰＬに基づき決定する。メモリ６０４は、ＣＰＵ６０３の制御実行用プログラムおよびネットワーク制御情報ＲＤを格納し、また、データＩＦを介して入力される検出センサ６０１の処理データを格納する。ＣＰＵ６０３は、経路決定装置１０２から配信されたネットワーク制御情報ＲＤを有する場合、このネットワーク制御情報ＲＤに基づくデータ送信制御を行う。
【００６８】
通信ＩＦ６０５は、ＲＦ回路とアンテナを含み、ホップ中継路ＮＷの他の通信機１０１との間で無線通信を行い、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、通信ＩＦ６０５は、経路決定装置１０２から配信されるネットワーク制御情報ＲＤ等の各種情報を受信する。
【００６９】
そして、通信ＩＦ６０５は、経路決定装置１０２からネットワーク制御情報ＲＤを受信した場合、ＣＰＵ６０３の制御により、メモリ４０４にネットワーク制御情報ＲＤを格納保持する。このほか、通信ＩＦ６０５は、経路決定装置１０２から受信する変更先経路情報、変更可能通信機情報、収容上限数、収容通信機数をそれぞれＣＰＵ６０３の制御によりメモリ６０４に格納する。
【００７０】
ここで、収容上限数、収容通信機数の情報は、通信機１０１のうち親機１０１Ｇの制御で用いる情報であり、親機１０１ＧのＣＰＵ６０３は、これら収容上限数、収容通信機数の情報をメモリ６０４に格納する。
【００７１】
ここで、通信機１０１は、例えば、内蔵の電池を電源として各部を動作させる。
【００７２】
図７は、実施の形態にかかる通信機の機能ブロック図である。図７には、上記（１）親機１０１Ｇの故障時、および（２）子機１０１のホップ中継路ＮＷへの参加時の制御にかかる構成について示してある。通信機１０１（親機１０１Ｇおよび子機１０１）は、隣接通信機調査部７０１と、参加申請送信部７０２の機能を有する。また、通信機１０１のうち、親機１０１Ｇは親機機能７０３を有し、子機１０１は子機機能７０４を有する。
【００７３】
隣接通信機調査部７０１は、自機に隣接する通信機１０１を探索する。参加申請送信部７０２は、自機１０１が新たなホップ中継路ＮＷに参加した際に、参加申請をホップ中継路ＮＷにブロードキャストする。
【００７４】
親機機能７０３の変更依頼指示部７１１は、自機（親機１０１Ｇ）が所属するホップ中継路ＮＷの通信機数が上限の時、通信機Ａ（子機１０１）から参加申請を受信した場合に機能する。この際、変更依頼指示部７１１は、経路決定装置１０２から事前に通知されている通信機Ｂ（子機１０１）に対してホップ中継路ＮＷの変更依頼を送信する。
【００７５】
子機機能７０４は、通信不可状態検知部７２１、送信元宛経路作成部７２２、参加許可破棄部７２３の各機能を含む。通信不可状態検知部７２１は、データを送信した宛先の通信機（親機１０１Ｇ）から一定時間応答（Ａｃｋ）が返ってこなかった場合、宛先の通信機（親機１０１Ｇ）の故障を検知する。
【００７６】
送信元宛経路作成部７２２は、他の通信機１０１から参加許可の受信時に、参加許可の送信元の通信機１０１に向けたルーティングテーブルを作成する。参加許可破棄部７２３は、他の通信機１０１からの参加許可を受信時、既にルーティングテーブルを所持していた場合、受信した参加許可を破棄する。
【００７７】
図８〜図１０は、実施の形態にかかる通信機の制御例を示すフローチャートである。図８〜図１０を用いて子機１０１が新規にホップ中継路ＮＷに参加した場合の各装置の制御動作内容を説明する。図８は、新規に参加した子機１０１が実行する制御処理例を示し、図９は、図８の処理後に親機１０１Ｇが実行する制御処理例を示し、図１０は、図８の処理後に子機１０１が実行する制御処理例を示す。
【００７８】
これらの図において、「宛先１」は経路決定装置１０２から通知されたｎｅｘｔｈｏｐ（ホップ中継路ＮＷ上の通信機（親機１０１Ｇ））を示す。「宛先２」は通信機１０１のパケット転送時に学習したルーティングテーブルが示す通信機（親機１０１Ｇ）である。
【００７９】
図８に示すように、新規参加した子機１０１は、参加申請をホップ中継路ＮＷにブロードキャストし（ステップＳ８０１）、参加許可の受信を待つ（ステップＳ８０２：Ｎｏのループ処理）。参加許可を受信すると（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、子機１０１は、参加許可の送信元を宛先１として追加する（ステップＳ８０３）。そして、子機１０１は、自機周辺の隣接通信機１０１を探索し（ステップＳ８０４）、宛先１に隣接通信機情報を通知し（ステップＳ８０５）、以上の処理を終了する。
【００８０】
図９に示すように、親機１０１Ｇは、新規参加した子機１０１から参加申請を受信すると（ステップＳ９０１）、収容端末数が上限に達したか判断する（ステップＳ９０２）。収容端末数が上限に達していれば（ステップＳ９０２：Ｙｅｓ）、親機１０１Ｇは、ステップＳ９０３の処理に移行し、収容端末数が上限に達していなければ（ステップＳ９０２：Ｎｏ）、ステップＳ９０５の処理に移行する。
【００８１】
ステップＳ９０３では、親機１０１Ｇは、事前に経路決定装置１０２から通知されたホップ中継路ＮＷが変更可能な通信機１０１に向けて変更依頼を送信する（ステップＳ９０３）。次に、親機１０１Ｇは、ステップＳ９０３で変更可能な該当する通信機に変更依頼を送信したことを経路決定装置１０２に伝える（ステップＳ９０４）。この後、親機１０１Ｇは、参加申請した送信元（新規参加）の通信機１０１に参加許可を送信し（ステップＳ９０５）、以上の処理を終了する。
【００８２】
図１０に示すように、新規参加した子機１０１は、図８の処理後、他の通信機１０１（親機１０１Ｇまたは子機１０１）から参加許可の受信を待つ。参加許可を受信すれば（ステップＳ１００１：Ｙｅｓ）、子機１０１は、宛先２に参加許可を転送し（ステップＳ１００２）、ステップＳ１００１の処理に戻る。一方、参加許可を受信しなければ（ステップＳ１００１：Ｎｏ）、子機１０１は、変更依頼の受信であるか判断する（ステップＳ１００３）。
【００８３】
受信が変更依頼であれば（ステップＳ１００３：Ｙｅｓ）、子機１０１は、ステップＳ１００４の処理に移行し、受信が変更依頼でなければ（ステップＳ１００３：Ｎｏ）、ステップＳ１００６の処理に移行する。ステップＳ１００４では、変更依頼の依頼先が自機であるか判断する（ステップＳ１００４）。
【００８４】
変更依頼の依頼先が自機であれば（ステップＳ１００４：Ｙｅｓ）、子機１０１は、経路決定装置１０２から事前に通知されている経路に変更し（ステップＳ１００５）、変更依頼を宛先１に転送し（ステップＳ１００６）、ステップＳ１００１の処理に戻る。また、変更依頼の依頼先が自機でなければ（ステップＳ１００４：Ｎｏ）、子機１０１は、変更依頼を宛先２に転送し（ステップＳ１００７）、ステップＳ１００１の処理に戻る。
【００８５】
図１１は、実施の形態にかかる通信機の新規参加時の各装置の制御例を示すシーケンス図である。新規に子機１０１がホップ中継路ＮＷ１へ参加申請した場合の制御例について説明する。
【００８６】
はじめに、新規参加の通信機（子機）１０１は、参加申請をブロードキャストする（ステップＳ１１０１）。図１１に示すように、参加申請は、新規参加の通信機１０１の周囲の複数のホップ中継路ＮＷ１，２にブロードキャストされる。
【００８７】
ステップＳ１１０１で示した新規参加の通信機１０１による参加申請後は、パターン１に示すように、一番はじめに参加許可を受信したホップ中継路ＮＷが参加を許可する。図１の例に示すように、ホップ中継路ＮＷ１（親機１０１Ｇ）がホップ中継路ＮＷ２（親機１０１Ｇ）よりも早い時期に新規参加の通信機（子機）から参加申請を受信したとする。ホップ中継路ＮＷ１，２の親機１０１Ｇは、それぞれ参加許可を通信機１０１に送信する（ステップＳ１１０２）。
【００８８】
この場合、新規参加の通信機（子機）１０１は、ホップ中継路ＮＷ１の親機１０１Ｇからの参加許可（ステップＳ１１０２）の受信時に、送信元をルーティングテーブルに加える（ステップＳ１１０３）。そして、この後受信する、ホップ中継路ＮＷ２の親機１０１Ｇからの参加許可は、既にルーティングテーブルが作成されているため、破棄する（ステップＳ１１０４）。
【００８９】
また、ステップＳ１１０１で示した新規参加の通信機１０１によるステップＳ１１０１の参加申請時、ホップ中継路ＮＷ１の収容端末数が上限に達している時には、該当するホップ中継路ＮＷ１の親機１０１Ｇはパターン２に示す制御を行う。この際、ホップ中継路ＮＷ２の親機１０１Ｇは、収容端末数が上限に達しているため、現在所属しているホップ中継路ＮＷ１から他のホップ中継路ＮＷ（例えばＮＷ２）を変更可能な通信機１０１に対して変更依頼を送信し（ステップＳ１１０５）。経路決定装置１０２には通信機１０１に変更依頼を送信したことを通知する（ステップＳ１１０６）。
【００９０】
そして、ホップ中継路ＮＷ１の親機１は、新規参加の通信機（子機１０１）に対してホップ中継路ＮＷ１への参加許可を送信する（ステップＳ１１０７）。これにより、新規参加の通信機（子機１０１）は、参加許可の受信時に送信元をルーティングテーブルに加える（ステップＳ１１０８）。
【００９１】
次に、新規参加の通信機（子機）１０１は、隣接する通信機１０１を探索し（ステップＳ１１０９）、ホップ中継路ＮＷ１，２の隣接する他の通信機１０１からそれぞれ応答（Ａｃｋ）を受信する（ステップＳ１１１０）。これにより、新規参加の通信機（子機）１０１は、自身が所属するホップ中継路ＮＷ１以外のホップ中継路ＮＷ２の親機１０１Ｇに対して、隣接通信機情報を送信する（ステップＳ１１１１）。
【００９２】
図１２は、実施の形態にかかる通信機（親機）の異常検出時の制御例を示すフローチャートである。通信機（子機）１０１は、パケット転送する宛先（親機１０１Ｇ）の故障を検出すると、隣接通信機（子機１０１および親機１０１Ｇ）の探索を行うとともに、経路決定装置１０２から送信された変更先経路情報が示す宛先に変更する。
【００９３】
はじめに、通信機（子機）１０１は、宛先の親機１０１Ｇが故障またはバッテリー切れ等を要因とする宛先の故障を検知する（ステップＳ１２０１）。例えば、宛先へのパケット送信に対する応答（Ａｃｋ）がない場合等に宛先（親機１０１Ｇ）に異常が発生したと判断する。
【００９４】
次に、通信機（子機）１０１は、隣接通信機を探索し（ステップＳ１２０２）、経路決定装置１０２により事前に設定された変更先経路情報が示す変更先経路に宛先を変更する（ステップＳ１２０３）。そして、隣接通信機情報を変更先経路、すなわち変更後のホップ中継路ＮＷの親機２（１０１Ｇ）に向けて送信し（ステップＳ１２０４）、ステップＳ１２０１の処理に戻る。隣接通信機情報は、変更後のホップ中継路ＮＷの親機２（１０１Ｇ）を介して経路決定装置１０２に送信される。
【００９５】
図１３は、実施の形態にかかる通信機（親機）の異常時における各装置の制御例を示すシーケンス図である。図１３の例では、子機１（１０１）と親機１（１０１Ｇ）はホップ中継路ＮＷ１に所属し、子機２（１０１）と親機２（１０１Ｇ）はホップ中継路ＮＷ２に所属しているとする。子機２は子機１（１０１）の周辺の通信機であり、ホップ中継路ＮＷ１に所属しているものも含む。
【００９６】
ホップ中継路ＮＷ１の子機１（１０１）が親機１（１０１Ｇ）へデータ送信（ステップＳ１３０１）したとする。そして、このデータ送信に対する応答（Ａｃｋ）の返答がない場合（ステップＳ１３０２）、子機１（１０１）は親機１（１０１Ｇ）がバッテリー切れや故障等で異常発生したと検出する（ステップＳ１３０３）。そして、ホップ中継路ＮＷ１の子機１（１０１）は、隣接通信機探索を行う（ステップＳ１３０４）。
【００９７】
これにより、ホップ中継路ＮＷ１の子機１（１０１）に隣接する他の通信機１０１が隣接通信機探索に対する応答（Ａｃｋ）を返答する（ステップＳ１３０５）。図１３の例では、ホップ中継路ＮＷ２の子機２（１０１）と親機２（１０１Ｇ）がＡｃｋを返答している。これにより、ホップ中継路ＮＷ１の子機１（１０１）は、変更先経路のテーブル情報を基に、隣接通信機情報を親機２（１０１Ｇ）を介して経路決定装置１０２に送信する（ステップＳ１３０６）。
【００９８】
（一つのホップ伝送路の経路決定にかかる制御処理例）
次に、一つのホップ伝送路の経路決定にかかる制御処理例を説明する。図１４は、実施の形態にかかる通信機が行う経路決定の制御例を示すフローチャート、図１５は、実施の形態にかかる経路決定装置が行う経路決定の制御例を示すフローチャートである。
【００９９】
図１４には、主に通信機１０１のＣＰＵ６０３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６０１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Ｓ１４０１）。
【０１００】
次に、通信機１０１は、メモリ６０４にネットワーク制御情報ＲＤの経路情報が格納されているか確認する（ステップＳ１４０２）。経路情報があれば（ステップＳ１４０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４０４に移行し、経路情報がなければ（ステップＳ１４０２：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Ｓ１４０３）。
【０１０１】
そして、通信機１０１は、データを送信する（ステップＳ１４０４）。このデータ送信時、経路情報があれば、この経路情報に従った通信経路でデータを送信する。一方、経路情報がなければＲＰＬにより探索された通信経路でデータを送信する。
【０１０２】
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Ｓ１４０５）。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Ｓ１４０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４０１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Ｓ１４０５：Ｎｏ）、ステップＳ１４０３に戻り、ＲＰＬに基づくデータ送信を行うことができる。
【０１０３】
次に、図１５に示す制御は、経路決定装置１０２の主にＣＰＵ５０１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Ｓ１５０１）、受信データ値、すなわち受信したデータのホップ中継路ＮＷ中での通信経路をマトリクスに反映させる（ステップＳ１５０２）。
【０１０４】
この際、経路決定装置１０２は、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Ｓ１５０３）。そして、通信経路変更があった場合（ステップＳ１５０３：Ｙｅｓ）、前回値に対して変更があるかを判断する（ステップＳ１５０４）。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Ｓ１５０４：Ｙｅｓ）、経路決定装置１０２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Ｓ１５０５）。通信経路変更がない場合（ステップＳ１５０３：Ｎｏ）、および前回値に対する変更がない場合（ステップＳ１５０４：Ｎｏ）、ステップＳ１５０６の処理に移行する。
【０１０５】
上記ステップＳ１５０３の通信経路変更、およびステップＳ１５０４の前回値の変更の制御は、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に集中したと判断した場合に行う。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）。
【０１０６】
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。
【０１０７】
次に、経路決定装置１０２は、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Ｓ１５０６）。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Ｓ１５０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１５１０に移行する。
【０１０８】
一方、電池残量が十分でなければ（全容量の３０％以下であれば）（ステップＳ１５０６：Ｎｏ）、経路決定装置１０２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Ｓ１５０７）。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Ｓ１５０８）。競合がなければ（ステップＳ１５０８：Ｙｅｓ）、新通信経路をマトリクスに反映させる（ステップＳ１５０９）。競合がある場合には（ステップＳ１５０８：Ｎｏ）、ステップＳ１５０７に戻り競合しない通信経路を検索する。
【０１０９】
この後、経路決定装置１０２は、収集した気象情報（天候）がホップ中継路ＮＷの通信機１０１に影響を与えるかを判断する（ステップＳ１５１０）。気象情報の影響がなければ（ステップＳ１５１０：Ｎｏ）、ステップＳ１５０１に戻る。
【０１１０】
一方、気象情報の影響がある場合（ステップＳ１５１０：Ｙｅｓ）、経路決定装置１０２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Ｓ１５１１）。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Ｓ１５１２）。競合がなければ（ステップＳ１５１２：Ｙｅｓ）、新通信経路をマトリクスに反映させる（ステップＳ１５１３）。競合がある場合には（ステップＳ１５１２：Ｎｏ）、ステップＳ１５１１に戻り、競合しない通信経路を検索する。
【０１１１】
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、経路決定装置１０２が例えば、１日毎に作成し、対応してネットワーク制御情報ＲＤの経路情報として作成（更新）される。
【０１１２】
図１６は、実施の形態にかかる経路決定装置が行う経路変更の制御例を示すフローチャートである。経路決定装置１０２は、上記（１）親機１０１Ｇの異常や、（２）子機１０１の新規参加時に、以下の処理を実行して、変更後経路に関する情報を各通信機（子機）１０１に配信する。
【０１１３】
はじめに、経路決定装置１０２は、受信した隣接通信機情報が前回値と異なるか判断する（ステップＳ１６０１）。受信した隣接通信機情報が前回値と異なれば（ステップＳ１６０１：Ｙｅｓ）、経路決定装置１０２は、前回値データを削除し、隣接通信機のリストに反映させ（ステップＳ１６０２）、ステップＳ１６０３の処理に移行する。一方、受信した隣接通信機情報が前回値と同じであれば（ステップＳ１６０１：Ｎｏ）、ステップＳ１６０３の処理に移行する。
【０１１４】
ステップＳ１６０３では、経路決定装置１０２は、隣接通信機１０１がリストに存在するかを判断する（ステップＳ１６０３）。隣接通信機１０１が存在すれば（ステップＳ１６０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６０４の処理に移行し、隣接通信機１０１が存在しなければ（ステップＳ１６０３：Ｎｏ）、ステップＳ１６０９の処理に移行する。
【０１１５】
ステップＳ１６０４では、経路決定装置１０２は、隣接通信機の収容端末数が上限であるか判断する（ステップＳ１６０４）。隣接通信機の収容端末数が上限に達していなければ（ステップＳ１６０４：Ｎｏ）、ステップＳ１６０５の処理に移行し、隣接通信機の収容端末数が上限に達していれば（ステップＳ１６０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６０８の処理に移行する。
【０１１６】
ステップＳ１６０５では、経路決定装置１０２は、変更先経路が既にリストに登録されているか判断する（ステップＳ１６０５）。変更先経路が既にリストに登録されていれば（ステップＳ１６０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６０６の処理に移行し、変更先経路がリストに登録されていなければ（ステップＳ１６０５：Ｎｏ）、ステップＳ１６０７の処理に移行する。
【０１１７】
ステップＳ１６０６では、経路決定装置１０２は、リストに登録されている通信機よりも収容可能端末数が多いかを判断する（ステップＳ１６０６）。リストに登録されている通信機よりも収容可能端末数が多ければ（ステップＳ１６０６：Ｙｅｓ）、経路決定装置１０２は、ステップＳ１６０７の処理に移行する。一方、リストに登録されている通信機よりも収容可能端末数が少なければ（ステップＳ１６０６：Ｎｏ）、ステップＳ１６０８の処理に移行する。
【０１１８】
ステップＳ１６０７では、経路決定装置１０２は、変更先経路を更新する（ステップＳ１６０７）。この後、ステップＳ１６０８では、経路決定装置１０２は、全ての隣接通信機に対する以上の処理を確認したか判断する（ステップＳ１６０８）。隣接通信機のうち未確認分の隣接通信機があれば（ステップＳ１６０８：Ｎｏ）、ステップＳ１６０４の処理に戻り、全ての隣接通信機に対する処理が確認されれば（ステップＳ１６０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６０９の処理に移行する。
【０１１９】
ステップＳ１６０９では、経路決定装置１０２は、変更先通信機と変更可能通信機の情報を通信機１０１に通知し（ステップＳ１６０９）、以上の処理を終了する。
【０１２０】
図１６に示した処理について、経路決定装置１０２は、子機１０１から隣接通信機情報、親機１０１Ｇの収容端末数を、上記（１）、（２）の状態変化に変更がある前に取得し、各通信機１０１に配信しておくことができる。これにより、ホップ中継路ＮＷの各子機１０１は、上記（１）、（２）の状態変化が生じた際に、経路決定装置１０２の制御を受けずとも自律して新たに所属するホップ中継路ＮＷの制御が行えるようになる。
【０１２１】
図１７Ａは、実施の形態にかかる経路決定装置によるホップ中継路ＮＷの経路決定および変更にかかる制御例を説明する図である。図１７Ｂは、図１７Ａに示す経路決定装置が作成および送信する各種データ例を示す図表である。これら図１７Ａ，図１７Ｂを用いてホップ中継路ＮＷの経路決定と変更について説明する。
【０１２２】
ホップ中継路ＮＷ内の各通信機１０１は、経路決定装置１０２から配信されたネットワーク制御情報ＲＤの経路情報に従い、図１７Ｂ（ａ）に示す隣接通信機のデータ（ＤＡＴＡ１）を経路決定装置１０２に送信する。例えば、通信機ａ（子機）１０１は、ＤＡＴＡ１として隣接する通信機ｂ，ｃ，ｄ，ｅ（１０１）の情報を経路決定装置１０２に送信する。
【０１２３】
経路決定装置１０２は、各通信機１０１から送信された情報を分析することで、変更先経路や変更可能通信機を決定し、図１７Ｂ（ｂ）に示すリストを作成し、各通信機１０１を管理する。
【０１２４】
図１７Ｂ（ｂ）のリストは、各通信機１０１毎の情報として、例えば、子機ａ（１０１）のリストは、所属する親機Ａ（１０１Ｇ）、隣接通信機ｂ，ｃ，ｄ，ｅ（１０１）、変更先経路ｅを含む。変更先経路ｅは、子機ａ（１０１）の経路変更時に通信可能な通信機（子機）１０１であり、図示の例では、ホップ中継路ＮＷ２の子機ｅ（１０１）を示す。
【０１２５】
また、例えば、親機Ａ（１０１Ｇ）のリストは、収容端末数の上限の値「７」、収容端末数「４」、変更可能通信機「ａ，ｄ」を含む。収容端末数は、親機Ａ（１０１Ｇ）が現在収容している通信機（子機）１０１の数であり、変更可能通信機は、他のホップ中継路ＮＷ（ＮＷ２）に所属を変更可能な２台の通信機（子機）１０１「ａ，ｄ」を示す。これら子機ａ，ｄ（１０１）は、隣接する他のホップ中継路ＮＷ２に位置が近く、ホップ中継路ＮＷ２の通信機（親機または子機）１０１と通信可能であることを示す。
【０１２６】
また、経路決定装置１０２は、図１７Ｂ（ｂ）のリスト（親機）に基づき、通信機（親機１０１Ｇ）に対して、図１７Ｂ（ｃ）に示すデータ（ＤＡＴＡ２）として、予め定めた収容上限数「７」、現在の端末収容数「４」、変更可能通信機「ａ，ｄ」を通知する。
【０１２７】
また、経路決定装置１０２は、図１７Ｂ（ｂ）のリスト（子機）に基づき、通信機ａ（子機）１０１に対して、図１７Ｂ（ｄ）に示すデータ（ＤＡＴＡ３）として、子機ａが変更先経路「ｅ」に経路変更可能なことを通知する。
【０１２８】
（一つのホップ中継路の通信経路の決定制御例）
図１８Ａ〜図１８Ｄは、実施の形態にかかる経路決定装置による通信経路の決定制御例を説明する図である。経路決定装置１０２による一つのホップ中継路ＮＷ１の通信経路の決定例を説明する。
【０１２９】
はじめに、図１８Ａに、経路決定装置１０２が各通信機１０１から収集した各情報を示す。図１８Ａ（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良い順に整列してある。図１８Ａの（ｂ）は、ホップ中継路ＮＷ１の各通信機１０１の配置を示す。
【０１３０】
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（親機）」、Ｄとコーディネータ（親機）１０１Ｇ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。
【０１３１】
次に、図１８Ｂ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。
【０１３２】
まず、図１８Ｂ（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。
【０１３３】
また、図１８Ｂ（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、全ての通信機１０１が初期設定の無線チャネル「ＣＨ１」で通信している。
【０１３４】
また、図１８Ｂ（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１８Ａ（ａ）に示したように、通信機Ａ〜Ｅは全て特定の通信機「Ｄ」を経由している。
【０１３５】
また、図１８Ｂ（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（親機）」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。
【０１３６】
次に、図１８Ｃに示すように、経路決定装置１０２は、図１８Ｂ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抽出しておく。
【０１３７】
はじめに、図１８Ｃ（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。
【０１３８】
また、図１８Ｃ（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。
【０１３９】
また、図１８Ｃ（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時、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（親機）」を「Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｆ→コーディネータ（親機）」に変更する。
【０１４０】
次に、図１８Ｄに示すように、経路決定装置１０２は、図１８Ｃ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。
【０１４１】
図１８Ｄ（ａ）は通信機Ａ〜Ｆ（１０１）毎の基本通信経路（図１８Ａ（ａ））である。図１８Ｄ（ｂ）は図１８Ｃ（ｃ）に対応し、図１８Ｄ（ｃ）（ｄ）は図１８Ｃ（ａ）の毎時「０」分、毎時「１５分」に対応し、図１８Ｄ（ｅ）は図１８Ｃ（ｄ）に対応する。図１８Ｃ，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。
【０１４２】
図１８Ｄでは、図１８Ｃ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の全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。
【０１４３】
（親機の異常時の通信経路の変更制御例）
図１９Ａ〜図１９Ｃは、実施の形態にかかる経路決定装置による親機の異常時の通信経路の変更制御例を説明する図である。これらの図には、複数のホップ中継路ＮＷ１〜ＮＷ３を記載してある。
【０１４４】
図１９Ａに示すように、ホップ中継路ＮＷ１〜ＮＷ３は、経路決定装置１０２が決定した通信経路に基づき、複数の通信機（子機）１０１がそれぞれ図示の経路（図中の無線リンク）で他の子機１０１を介して親機Ａ，Ｂ，Ｃ（１０１Ｇ）に通信接続されている。また、各通信機（子機）１０１は、経路決定装置１０２から事前に所属するホップ中継路ＮＷの親機１０１Ｇの異常時の際の変更先経路が配信されているものとする。そして、各ホップ中継路ＮＷ１〜ＮＷ３の親機Ａ，Ｂ，Ｃ（１０１Ｇ）は、それぞれ収容端末数の上限が６であるとする。
【０１４５】
ここで、図１９Ｂに示すように、ホップ中継路ＮＷ２の親機Ｂ（１０１Ｇ）の故障で異常が発生したとする。この場合、ホップ中継路ＮＷ２に所属していた子機ｄ（１０１）は、事前に通知されている変更先経路の情報に基づき、子機ｇ（１０１）を宛先に設定し、ホップ中継路ＮＷ３（親機Ｃ）の所属に変更する。また、ホップ中継路ＮＷ２に所属していた子機ａ（１０１）は、事前に通知されている変更先経路の情報に基づき、子機ｅ（１０１）を宛先に設定し、ホップ中継路ＮＷ３（親機Ｃ）の所属に変更する。
【０１４６】
また、ホップ中継路ＮＷ２に所属していた子機ｃ（１０１）は、事前に通知されている変更先経路の情報に基づき、子機ｊ（１０１）を宛先に設定し、ホップ中継路ＮＷ１（親機Ａ）の所属に変更する。また、ホップ中継路ＮＷ２に所属していた子機ｂ（１０１）は、事前に通知されている変更先経路の情報に基づき、子機ｉまたはｊ（１０１）を宛先に設定し、ホップ中継路ＮＷ１（親機Ａ）の所属に変更する。
【０１４７】
この後、図１９Ｃに示すように、各通信機（子機）１０１は、変更先経路に向けて隣接通信機情報を送信することで、経路決定装置１０２に経路の変更があったことを通知する。経路決定装置１０２は、再度各通信機（子機）１０１から収集した隣接通信機情報に基づき、経路情報を算出し、更新が必要な通信機（子機）１０１に向けて経路情報を配信する。この際、経路情報は、該当する通信機（子機）１０１が経路の変更を通知した際の経路の逆の経路を辿って通信機（子機）１０１まで配信される。
【０１４８】
例えば、通信機（子機ｄ）１０１は、隣接通信機として、通信機ｃ，ａ，ｇの隣接通信機情報を通信機（子機ｇ）１０１〜親機Ｃ（１０１Ｇ）の経路で経路決定装置１０２に通知する。そして、経路決定装置１０２は、変更後の経路情報を親機Ｃ（１０１Ｇ）〜通信機（子機ｇ）１０１の経路で通信機（子機ｇ）に配信する。
【０１４９】
以上により、ホップ中継路ＮＷ２の親機Ｂ（１０１Ｇ）が故障等の異常が発生した場合、このホップ中継路ＮＷ２に所属している複数の子機ａ〜ｄ（１０１）は、それぞれ隣接する他のホップ中継路ＮＷ１，ＮＷ３に経路変更して所属できるようになる。
【０１５０】
（通信機の新規参加時の通信経路の変更制御例）
図２０Ａ〜図２０Ｄは、実施の形態にかかる経路決定装置による通信機の新規参加時の通信経路の変更制御例を説明する図である。これらの図には、複数のホップ中継路ＮＷ１〜ＮＷ３を記載してある。各ホップ中継路ＮＷ１〜ＮＷ３の親機Ａ，Ｂ，Ｃ（１０１Ｇ）は、それぞれ収容端末数の上限が６であるとする。
【０１５１】
図２０Ａに示すように、ホップ中継路ＮＷ１〜ＮＷ３は、経路決定装置１０２が決定した通信経路に基づき、複数の通信機（子機）１０１がそれぞれ図示の経路（図中の無線リンク）で他の子機１０１を介して親機Ａ，Ｂ，Ｃ（１０１Ｇ）に通信接続されている。
【０１５２】
図２０Ａは、運用中のホップ中継路ＮＷ１、ＮＷ２の間に通信機（子機ｍ）１０１が図示の配置位置に設置されて新規参加したことを想定した図である。図２０Ａの場合、経路決定装置１０２は、ホップ中継路ＮＷ２の親機Ｂ（１０１Ｇ）には、事前に経路変更可能な通信機（子機ｃ）の情報が配信されているとする。そして、ホップ中継路ＮＷ２の親機Ｂ（１０１Ｇ）は、収容端末数が上限（６）に達しているとする。
【０１５３】
そして、図２０Ｂに示すように、新規参加した通信機（子機ｍ）１０１は、（１）参加申請をブロードキャストする。例えば、子機ｍがブロードキャストした参加申請は、ホップ中継路ＮＷ２では子機ｄ〜子機ｅ〜親機Ｂに送信され、ホップ中継路ＮＷ１では子機ｌ〜子機ｊ〜親機Ａに送信される。
【０１５４】
この後、図２０Ｃに示すように、参加申請を受信したホップ中継路ＮＷ２の親機Ｂ（１０１Ｇ）は、収容端末数が上限であるため、経路変更可能な通信機（子機）１０１に対し、（２）変更依頼を送信する。図２０Ｃの例では、変更依頼を子機ｆを介して通信機（子機ｃ）１０１に対して送信する。子機ｃ（１０１）は、データの送信先である宛先をホップ中継路ＮＷ３（親機Ｃ）１０１Ｇとして変更先経路を変更する。
【０１５５】
そして、ホップ中継路ＮＷ２の親機Ｂ（１０１Ｇ）は、新規参加の子機ｍ（１０１）に対し、（３ａ）参加許可を子機ｅ〜子機ｄを介して送信する。また、参加申請を受信した親機Ａ（１０１Ｇ）は収容端末数が４であり上限に達していないため、新規参加の子機ｍ（１０１）に対し、（３ｂ）参加許可を送信する。なお、参加許可の通知経路は、それぞれ参加申請時の通知経路の逆の経路となる。
【０１５６】
そして、図２０Ｄに示すように、新規参加の子機ｍ（１０１）は、一番はじめにホップ中継路ＮＷ１の親機Ａ（１０１Ｇ）から、（３ｂ）参加許可を受信したとする。そして、ホップ中継路ＮＷ１の親機Ａ（１０１Ｇ）から、（３ｂ）参加許可を受信した新規参加の子機ｍ（１０１）は、（３ｂ）参加許可の送信元である子機ｌ（１０１）を自身のルーティングテーブルに追加し、参加許可されたホップ中継路ＮＷ１に所属する。
【０１５７】
その後、新規参加の子機ｍ（１０１）は、ホップ中継路ＮＷ２の親機Ｂ（１０１Ｇ）から（３ａ）参加許可を受信するが、この（３ａ）参加許可は破棄する。新規参加の子機ｍ（１０１）は、隣接通信機の探索を行い、隣接通信機の情報をルーティングテーブルを基に送信することで、経路決定装置１０２に対し、所属したホップ中継路ＮＷ１の情報を伝える。
【０１５８】
以上により、運用中のホップ中継路ＮＷ１〜３に、子機ｍ（１０１）が新規参加した場合、新規参加の子機ｍ（１０１）を収容可能なホップ中継路ＮＷ１，ＮＷ２のいずれかに所属することができる。
【０１５９】
以上説明した実施の形態によれば、経路決定装置は、あるホップ中継路ＮＷの親機が故障等の異常時、親機のホップ中継路ＮＷに所属する複数の子機が他のホップ中継路に所属を変更させる。これにより、親機の異常時に子機が通信できなくなる等の不具合が生じることがなく、ホップ中継路ＮＷのネットワーク品質の低下を防ぐことができる。
【０１６０】
子機は、通信可能な隣接する他の子機の情報を経路決定装置に送信し、経路決定装置は、子機に対し、通信接続可能な他の子機の情報を送信することで、ホップ中継路ＮＷに所属する複数の子機を他のホップ中継路に所属を変更制御する。
【０１６１】
例えば、経路決定装置は、子機に隣接する他の子機の隣接通信機情報と、親機が収容している収容端末数と収容端末数の上限の情報を収集する。そして、親機の故障等の異常を想定して親機が故障する以前の時期に予め、親機の異常時の変更先経路情報を子機に配信しておくことができる。そして、子機は、親機の異常検出時に、予め経路決定装置から配信されていた変更先経路情報により異なる親機のホップ中継路ＮＷとの通信に切り替えることができ、この際、子機は経路決定装置の制御を受けずに自律的に経路切り替えを行える。
【０１６２】
また、新規参加する子機は、ホップ中継路ＮＷに参加申請をブロードキャストし、親機が収容端末数に基づき子機の参加の許可を判断し、収容端末数を超えていれば変更可能な子機に経路切り替えの変更依頼を送信して、新規参加する子機を参加許可する。新規参加するホップ中継路ＮＷの親機の収容端末数が上限に達していなければ、この親機のホップ中継路ＮＷに直ちに所属できる。これにより、既存のホップ中継路ＮＷに子機が新規参加する場合に、新規参加の子機がホップ中継路ＮＷと通信できない状態を防ぎいずれかのホップ中継路ＮＷに所属できるようになる。
【０１６３】
また、経路決定装置は、ホップ中継路ＮＷ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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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（経路決定装置や通信機）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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
（付記１）マルチホップ転送により、複数の子の通信機から親の通信機に至るホップ転送路ネットワークの通信経路を決定する経路決定装置であって、
前記ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化に基づき、前記ホップ転送路ネットワークと周辺の他のホップ転送路ネットワークとの間で前記子の通信機の所属の変更を行い、各ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成する制御部を備えたことを特徴とする経路決定装置。
【０１６９】
（付記２）前記制御部は、
前記ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化を想定し、前記通信機の増減時に対応して再構成した各ホップ転送路ネットワークの経路情報を、予め前記ホップ転送路ネットワークの複数の前記子の通信機に配信しておくことを特徴とする付記１に記載の経路決定装置。
【０１７０】
（付記３）前記制御部は、
前記ホップ転送路ネットワークの前記親の通信機の異常時に、前記ホップ転送路ネットワークに所属する前記子の通信機を、周辺の他のホップ転送路ネットワークへの所属の変更を行い、それぞれの前記ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成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。
【０１７１】
（付記４）前記制御部は、
前記再構成時に、前記ホップ転送路ネットワークに所属する複数の前記子の通信機から取得した、周辺に位置する通信可能な他の通信機の情報と、前記親の通信機が収容可能な前記子の通信機の収容可能数とに基づき、それぞれの前記ホップ転送路ネットワークの通信経路を前記収容可能数の範囲内で再構成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。
【０１７２】
（付記５）前記制御部は、
前記親の通信機の異常時に、当該親の通信機のホップ転送路ネットワークに所属する複数の前記子の通信機を、周辺の他のホップ転送路ネットワークへ所属変更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。
【０１７３】
（付記６）前記制御部は、
前記ホップ転送路ネットワークに前記子の通信機の新規参加時、前記ホップ転送路ネットワークの前記収容可能数を超える場合、前記ホップ転送路ネットワークに所属する前記子の通信機を、周辺の他のホップ転送路ネットワークへ所属変更することを特徴とする付記４または５に記載の経路決定装置。
【０１７４】
（付記７）前記制御部は、
複数の送信元の前記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配信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。
【０１７５】
（付記８）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７に記載の経路決定装置。
【０１７６】
（付記９）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７または８に記載の経路決定装置。
【０１７７】
（付記１０）前記制御部は、
前記通信経路上の前記通信機の電池情報を収集し、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７〜９のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【０１７８】
（付記１１）前記制御部は、
前記通信経路の外部環境情報を収集し、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７〜１０のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【０１７９】
（付記１２）前記制御部は、
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７〜１１のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【０１８０】
（付記１３）前記制御部は、
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７〜１２のいずれか一つに記載の経路決定装置。
【０１８１】
（付記１４）経路決定装置が複数の通信機を介した転送経路を決定するホップ転送路ネットワークに設けられる通信機において、
自機の周辺に位置し通信可能な他の通信機の情報を経路決定装置に通知し、
前記経路決定装置から配信された経路情報に基づき、前記ホップ転送路ネットワーク内の他の前記通信機にデータを転送する制御部を有することを特徴とする通信機。
【０１８２】
（付記１５）前記制御部は、
予め前記経路決定装置から配信された、ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化を想定して、前記通信機の増減時に対応して再構成した各ホップ転送路ネットワークにおける経路情報を保持し、
通信機の状態変化時に、前記経路情報に基づき前記データの転送先の切り替えを判断することを特徴とする付記１４に記載の通信機。
【０１８３】
（付記１６）前記制御部は、
前記ホップ転送路ネットワーク内のデータ転送先の親の通信機の異常検出時、前記経路情報に基づき、前記データの転送先の切り替えを判断することを特徴とする付記１５に記載の通信機。
【０１８４】
（付記１７）前記制御部は、
前記ホップ転送路ネットワークへ新規参加の子機の検出時、前記経路情報に基づき、前記データの転送先の切り替えを判断することを特徴とする付記１５に記載の通信機。
【０１８５】
（付記１８）前記制御部は、
収容可能な前記通信機が上限を超える場合、配下の前記通信機に対し、他のホップ転送路ネットワークへの所属の変更依頼を送信することを特徴とする付記１４〜１７のいずれか一つに記載の通信機。
【０１８６】
（付記１９）マルチホップ転送を行う、複数の通信機と、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、
前記通信機は、
前記経路決定装置から配信された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備え、
前記経路決定装置は、
ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化に基づき、前記ホップ転送路ネットワークと周辺の他のホップ転送路ネットワークとの間で前記通信機の所属の変更を行い、各ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成する制御部を備えた、
ことを特徴とする経路決定システム。
【０１８７】
（付記２０）マルチホップ転送を行う、複数の通信機と、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、
ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化に基づき、前記ホップ転送路ネットワークと周辺の他のホップ転送路ネットワークとの間で前記通信機の所属の変更を行い、各ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成する、
処理を実行することを特徴とする経路決定方法。
【０１８８】
（付記２１）マルチホップ転送を行う、複数の通信機と、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、
ホップ転送路ネットワークを構成する前記通信機の状態変化に基づき、前記ホップ転送路ネットワークと周辺の他のホップ転送路ネットワークとの間で前記通信機の所属の変更を行い、各ホップ転送路ネットワークの通信経路を再構成する、
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】
【０１８９】
１００  経路決定システム
１０１  通信機（子機）
１０１Ｇ  コーディネータ（親機）
１０２  経路決定装置
４０１  外部情報収集部
４０２  収集情報分析部
４０３  制御部
４０４  外部制御部
５０１，６０３  ＣＰＵ
５０２  ＲＯＭ
５０３  ＲＡＭ
５０４  ネットワークインタフェース（ＩＦ）
５０５  ＲＦ回路
６０１  検出センサ
６０２  データＩＦ
６０４  メモリ
６０５  通信ＩＦ
７０１  隣接通信機調査部
７０２  参加申請送信部
７０３  親機機能
７０４  子機機能
７１１  変更依頼指示部
７２１  通信不可状態検知部
７２２  送信元宛経路作成部
７２３  参加許可破棄部
ＮＷ，ＮＷ１〜ＮＷ３  特定小電力無線ネットワーク（ホップ中継路ネットワーク）
ＮＷＣ  外部ネットワーク
ＲＤ  ネットワーク制御情報
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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