(57)【要約】【課題】選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信するメッシュネットワークにおいて適切な送信先装置を選択するためのルートコストを計算する通信装置を提供する。【解決手段】通信装置５が直接通信可能な隣接装置とパケットの宛先装置との間で選択可能な全ての通信ルートを用いても隣接装置から宛先装置にパケットが到達しないパケットロス率である隣接装置毎のルートコストと、通信装置と隣接装置との間の通信リンクにおいて通信装置５から隣接装置にパケットが到達しないパケットロス率である通信リンク毎のリンクコストとを用いて、宛先装置に対する通信装置５のルートコストを計算するルートコスト計算部５２２１を備えて通信装置５を構成する。【選択図】図８
2019068126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信装置が直接通信可能な隣接装置とパケットの宛先装置との間で選択可能な全ての通信ルートを用いても前記隣接装置から宛先装置に前記パケットが到達しないパケットロス率である前記隣接装置毎のルートコストと、前記通信装置と前記隣接装置との間の通信リンクにおいて前記通信装置から前記隣接装置に前記パケットが到達しないパケットロス率である前記通信リンク毎のリンクコストとを用いて、前記宛先装置に対する前記通信装置の前記ルートコストを計算するルートコスト計算部を備える通信装置。
【請求項２】
前記隣接装置毎の前記ルートコストの中で前記宛先装置に対する前記ルートコストが小さい順に前記隣接装置を、前記通信装置が前記パケットを直接送信する送信先装置に選択する送信先装置選択部を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記隣接装置が前記通信装置へ送信した送信パケット数と、前記通信装置が前記隣接装置から受信した受信パケット数とを用いて前記通信リンク毎の前記リンクコストを計算するリンクコスト計算部を更に備える、請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記通信装置が前記隣接装置から受信したパケットの受信電力に対応するパケットロス率を前記通信リンク毎の前記リンクコストとして取得するリンクコスト計算部を更に備える、請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項５】
前記通信装置が前記隣接装置から受信したパケットの受信電力に対応するビットエラーレートと、パケットサイズと、パケットの送信リトライ回数とを用いて前記通信リンク毎の前記リンクコストを計算するリンクコスト計算部を更に備える、請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項６】
前記通信リンク毎の前記リンクコストが格納されたリンクコストテーブルと、前記通信装置が前記宛先装置に選択可能な宛先候補装置毎の前記ルートコストが格納されたルートコストテーブルとを記憶する記憶部を更に備え、
前記ルートコスト計算部は、前記隣接装置から取得したルートコストテーブルと、前記記憶部が記憶する前記リンクコストテーブルとを用いて前記宛先候補装置毎の前記ルートコストを計算する、
請求項１〜５の何れか一項に記載の通信装置。
【請求項７】
通信装置と前記通信装置と直接通信可能な隣接装置との間の通信リンクにおいて前記通信装置から前記隣接装置に前記パケットが到達しないパケットロス率である前記通信リンク毎のリンクコストを格納するリンクコストテーブルを記憶する通信装置と、
前記複数の通信装置から集約した前記リンクコストテーブルが格納する前記リンクコストを用いて、前記通信装置と、前記通信装置が送信するパケットの宛先候補装置との間での選択可能な全ての通信ルートを用いても前記通信装置から前記宛先候補装置へ前記パケットが到達しないパケットロス率である前記宛先候補装置毎のルートコストを前記通信装置毎に計算するルートコスト計算装置と
を備える通信システム。
【請求項８】
前記通信装置は、前記通信装置と直接通信可能な隣接装置毎の前記ルートコストと、前記通信装置と前記隣接装置との間の通信リンク毎の前記リンクコストとを用いて前記通信装置の前記ルートコストを計算する、
請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
通信装置が直接通信可能な隣接装置とパケットの宛先装置との間で選択可能な全ての通信ルートを用いても前記隣接装置から宛先装置に前記パケットが到達しないパケットロス率である前記隣接装置毎のルートコストと、前記通信装置と前記隣接装置との間の通信リンクにおいて前記通信装置から前記隣接装置に前記パケットが到達しないパケットロス率である前記通信リンク毎のリンクコストとを用いて、前記宛先装置に対する前記通信装置の前記ルートコストを計算する
ことをコンピュータが実行するルートコスト計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、通信システム、及びルートコスト計算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチホップ型の無線通信ネットワークにおいてパケットの送信元の通信装置から宛先の通信装置までの通信ルートを構築する方法としては、例えば、特許文献１に記載の以下のような方法が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の通信ネットワークは、１台の親機と複数台の子機とで構成され、親機と各子機との間ではマルチホップ通信により信号を送受している。各子機は、直接通信可能な隣接端末を探索する処理を行っており、親機は、各子機から当該子機が直接通信可能な隣接端末に関するリンク情報を受信する。親機は、受信したリンク情報を基に、始点側の通信端末の端末ＩＤ、終点側の通信端末の端末ＩＤ、及び両端末間の通信品質レベルを示すリンクコストを一次元のデータテーブルからなるトポロジーテーブルに記録させる。そして、親機は、トポロジーテーブルに記録されたリンク情報を基に、ダイクストラアルゴリズムを用いて各子機への通信ルートを求めるルート探索処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０１２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信するメッシュネットワークでは、パケットの送信元装置から該パケットの宛先装置までの通信ルートは複数存在し得る。そこで、こうしたメッシュネットワークでは、パケットを送信する通信装置（送信元装置及び中継装置）は、宛先装置までの通信ルートが複数存在し得る隣接装置の中から、宛先装置へのパケットの送信に成功する可能性が高い適切な送信先装置を選択することが望まれる。隣接装置とは、パケットを送信する通信装置と通信リンクにより繋がる通信装置であり、パケットを送信する通信装置が直接通信可能な通信装置を指す。また、送信先装置とは、パケットを送信する通信装置が該パケットを直接送信する通信装置として選択した隣接装置を指す。
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１が通信ルートの構築方法に用いるダイクストラアルゴリズムは、最短経路を探索するためのアルゴリズムであり、特許文献１に記載の方法は、子機と親機とをつなぐ一本道の通信ルートを探索するにすぎない。このため、特許文献１に記載の方法は、上述したようなメッシュネットワークには利用できない。
【０００７】
本発明の一側面に係る目的は、選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信するメッシュネットワークにおいて適切な送信先装置を選択するためのルートコストを計算する通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る一つの形態である通信装置はルートコスト計算部を備える。ルートコスト計算部は、隣接装置毎のルートコストと通信リンク毎のリンクコストとを用いて、宛先装置に対する通信装置のルートコストを計算する。隣接装置毎のルートコストは、通信装置が直接通信可能な隣接装置とパケットの宛先装置との間で選択可能な全ての通信ルートを用いても隣接装置から宛先装置にパケットが到達しないパケットロス率である。通信リンク毎のリンクコストは、通信装置と隣接装置との間の通信リンクにおいて通信装置から隣接装置にパケットが到達しないパケットロス率である。
【発明の効果】
【０００９】
一実施形態に従った通信装置によれば、選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信するメッシュネットワークにおいて適切な送信先装置を選択するためのルートコストを計算できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に従った通信システムの構成例を示す図である。
【図２】実施形態に従ったリンクコスト及びルートコストの説明図である。
【図３】実施形態に従ったリンクコストの計算方法の一例を説明する図である。
【図４】実施形態に従ったルートコストの計算方法の一例を説明する図である。
【図５】図４（Ｃ）に示したネットワーク構成でのルートコストの収束計算の一例を示す図である。
【図６】実施形態に従った通信装置が行うルートコストの計算方法の一例を説明する図である。
【図７】実施形態に従った通信装置の通信手順の一例を説明する図である。
【図８】実施形態に従ったノード装置の構成例を示す図である。
【図９】実施形態に従った集約器の構成例を示す図である。
【図１０】実施形態に従った監視装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
＜通信システムの構成例＞
図１は、実施形態に従った通信システムの構成例を示す図である。図１に示す構成例では、通信システム１は、監視装置２及び無線通信ネットワーク３を備える。なお、図１に示す一例では、通信システム１は１つの無線通信ネットワーク３を備えるが、通信システム１は複数の無線通信ネットワーク３を備えてもよい。
【００１２】
無線通信ネットワーク３は、例えば、センサネットワークである。無線通信ネットワーク３は、集約器４と複数のノード装置５（５−１〜５−３）とを備える。なお、図１に示す一例では、無線通信ネットワーク３は３つのノード装置５−１〜５−３を備えるが、無線通信ネットワーク３は任意の数のノード装置５を備えてもよい。
【００１３】
ノード装置５は、無線通信を用いて集約器４との間でデータを送受信する装置である。また、ノード装置５は、無線通信を用いて他のノード装置５との間でデータを送受信し得る。例えば、無線通信ネットワーク３がセンサネットワークである場合、ノード装置５は、センサノードである。
【００１４】
集約器４は、無線通信ネットワーク３と広域ネットワーク６とを接続する中枢ノード（例えば、ゲートウェイ）である。広域ネットワーク６は、インターネットといった有線又は無線の通信ネットワークである。例えば、図１に示す構成例では、集約器４は、配下のノード装置５−１〜５−３から受信したデータを、広域ネットワーク６を介して監視装置２へ送信する。
【００１５】
監視装置２は、無線通信ネットワーク３の状態を集約器４との通信を通じて監視する装置である。図１に示した一例では、監視装置２と集約器４とは広域ネットワーク６を介して接続する。
【００１６】
集約器４及びノード装置５は、実施形態に従った通信装置の一例である。また、監視装置２は、実施形態に従ったルートコスト計算装置の一例である。なお、実施形態によっては、集約器４は、実施形態に従ったルートコスト計算装置の一例であってもよい。
【００１７】
無線通信ネットワーク３は、マルチホップ型の無線通信ネットワークである。図１に示すように、無線通信ネットワーク３は、集約器４と直接通信するノード装置５だけでなく、中継する他のノード装置５を介して集約器４と通信するノード装置５を備える。例えば、複数のノード装置５の内、ノード装置５−１及びノード装置５−２は集約器４と直接通信する。一方、ノード装置５−３は、ノード装置５−１又はノード装置５−２を介して集約器４と通信する。
【００１８】
また、無線通信ネットワーク３は、選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信するメッシュネットワークである。例えば、ノード装置５−１は、直接通信可能な集約器４及びノード装置５−３の内、一方の隣接装置へのパケットの送信に失敗した場合には、他方の隣接装置へパケットを送信する。また、例えば、ノード装置５−３は、直接通信可能なノード装置５−１及びノード装置５−２の内、一方の隣接装置へのパケットの送信に失敗した場合には、他方の隣接装置へパケットを送信する。前述したように、隣接装置とは、パケットを送信する通信装置（パケットの送信元装置又は中継装置）と通信リンクにより繋がる通信装置であり、パケットを送信する通信装置が直接通信可能な通信装置を指す。
【００１９】
＜リンクコスト及びルートコスト＞
無線通信ネットワーク３では、パケットを送信する通信装置（パケットの送信元装置及び中継装置）は、複数の隣接装置が存在する場合には、隣接装置毎のルートコストの中で宛先装置に対するルートコストが小さい順に隣接装置を送信先装置に選択する。送信先装置とは、パケットを送信する通信装置が該パケットを直接送信する隣接装置を指す。また、ルートコストとは、パケットを送信する通信装置と該パケットの宛先装置との間で選択可能な全ての通信ルートを用いても該通信装置から該宛先装置へ該パケットが到達しないパケットロス率を指す。例えば、隣接装置のルートコストは、隣接装置と宛先装置との間で選択可能な全ての通信ルートを用いても隣接装置から宛先装置へパケットが到達しないパケットロス率である。
【００２０】
＜ルートコスト及びリンクコスト＞
図２は、実施形態に従ったリンクコスト及びルートコストの説明図である。図２において、各通信装置（集約器４及びノード装置５）付近に括弧書きで示した数字は、集約器４をパケットの宛先装置とした場合の各通信装置のルートコストを表す。図２に示した一例では、集約器４のルートコストは０であり、ノード装置５−１のルートコストは０．０１４であり、ノード装置５−２のルートコストは０．０１７であり、ノード装置５−３のルートコストは０．０２５である。
【００２１】
例えば、ノード装置５−１の隣接装置である集約器４及びノード装置５−３では、ノード装置５−３のルートコストよりも集約器４のルートコストが小さい。そこで、ノード装置５−１は、隣接装置である集約器４及びノード装置５−３の内、集約器４を送信先装置にまず選択し、ノード装置５−１から集約器４へのパケット送信に失敗した場合にはノード装置５−３を送信先装置に次に選択する。また、ノード装置５−３の隣接装置であるノード装置５−１及びノード装置５−２では、ノード装置５−２のルートコストよりもノード装置５−１のルートコストが小さい。そこで、ノード装置５−３は、ノード装置５−１を送信先装置にまず選択し、ノード装置５−３からノード装置５−１へのパケット送信に失敗した場合にはノード装置５−２を送信先装置に次に選択する。
【００２２】
後述するように、各通信装置のルートコストは、リンクコストを用いて各通信装置（集約器４及びノード装置５）或いはルートコスト計算装置（監視装置２又は集約器４）が計算する。リンクコストとは、パケットを送信する通信装置と隣接装置との間の通信リンクにおいて該通信装置から隣接装置にパケットが到達しないパケットロス率を指す。図２において、通信装置間を繋ぐ通信リンクＬ１〜Ｌ４付近に記載された数字は、該通信リンクＬ１〜Ｌ４のリンクコストを指す。例えば、通信リンクＬ１のリンクコスト０．１は、ノード装置５−１と集約器４との間ではパケットの送信が１０回の内１回の確率で失敗することを示す。なお、図２には、各通信装置の通信性能（送信性能及び受信性能）が同じである場合を一例として示したが、各通信装置の通信性能は異なってもよい。
【００２３】
実施形態に従ったリンクコスト及びルートコストの計算方法の一例を以下に説明する。
【００２４】
＜＜リンクコストの計算例＞＞
各通信リンクのリンクコストは、各通信リンクを繋ぐ通信装置（集約器４及びノード装置５）が計算する。
【００２５】
例えば、図３に示すように、通信装置（集約器４及びノード装置５）は、隣接装置が通信装置へ送信した送信パケット数と、通信装置が隣接装置から受信した受信パケット数とを用いて、通信装置と隣接装置との間の通信リンクのリンクコストを計算してもよい。図３は、実施形態に従ったリンクコストの計算方法の一例を説明する図である。
【００２６】
図３に示した一例では、送信側の通信装置Ａは、送信側の通信装置Ａと繋がる通信リンクにおいて送信側の通信装置Ａからパケットを受信する受信側の通信装置毎に、送信パケット数をカウントする。例えば、送信側の通信装置Ａは、受信側の通信装置Ｂに対する送信パケット数をカウントし、受信側の通信装置Ｂへパケットを新たに送信する度に受信側の通信装置Ｂに対する送信パケット数を更新する。そして、送信側の通信装置Ａは、送信側の通信装置Ａの識別子と更新した送信パケット数とを含むパケットを受信側の通信装置Ｂへ送信する。受信側の通信装置Ｂへ送信するパケットは、リンクコストを計算するための専用パケットでもよいし、所要のデータを送受信するためのパケットでもよい。
【００２７】
受信側の通信装置Ｂは、受信側の通信装置Ｂと繋がる通信リンクにおいて受信側の通信装置Ｂへパケットを送信した送信側の通信装置毎に、受信パケット数をカウントする。例えば、受信側の通信装置Ｂは、送信側の通信装置Ａに対する受信パケット数をカウントし、送信側の通信装置Ａからパケットを新たに受信する度に送信側の通信装置Ａに対する受信パケット数を更新する。そして、受信側の通信装置Ｂは、送信側の通信装置Ａに対する受信パケット数と、送信側の通信装置Ａから受信したパケットが含む送信パケット数とを用いて、送信側の通信装置Ａと受信側の通信装置Ｂとを繋ぐ通信リンクのリンクコストを次の式（１）により計算する。
【００２８】
【数１】
2019068126.tif 000003
【００２９】
例えば、送信側の通信装置Ａが受信側の通信装置Ｂへ送信した送信パケット数がＸであり、受信側の通信装置Ｂが送信側の通信装置Ａから受信した受信パケット数がＹであると仮定する。この仮定では、送信側の通信装置Ａと受信側の通信装置Ｂとを繋ぐ通信リンクのリンクコストは、１−（Ｙ／Ｘ）である。
【００３０】
図３に示すように、受信側の通信装置Ｂは、送信側の通信装置Ａの識別子、受信パケット数、及びリンクコストを対応付けてリンクコストテーブルに記憶する。このように、各通信装置は、隣接装置と繋ぐ通信リンク毎のリンクコストを計算し、計算したリンクコストを隣接装置の識別子と対応付けてリンクコストテーブルに記憶する。
【００３１】
なお、図３を参照しながら上述したリンクコストの計算方法は、一例であって、その他の方法が用いられてもよい。
【００３２】
例えば、通信装置（集約器４及びノード装置５）は、隣接装置から受信したパケットの受信電力に対応するパケットロス率を通信リンク毎のリンクコストとして取得してもよい。具体的には、例えば、通信装置は、受信電力とパケットロス率との関係を通信装置の受信性能として予め測定し、測定結果を受信電力対パケットロス率テーブルに記憶する。そして、通信装置は、隣接装置からパケットを受信した時に受信電力対パケットロス率テーブルを参照し、受信したパケットの受信電力に対応するパケットロス率を、通信装置と該隣接装置との間の通信リンクのリンクコストとして取得する。
【００３３】
また、通信装置（集約器４及びノード装置５）は、隣接装置から受信したパケットの受信電力に対応するビットエラーレートと、パケットサイズと、パケットの送信リトライ回数とを用いて、通信リンク毎のリンクコストを計算してもよい。具体的には、例えば、通信装置は、受信電力とビットエラーレートとの関係を通信装置の受信性能として予め測定し、測定結果を受信電力対ビットエラーレートテーブルに記憶する。通信装置は、隣接装置からパケットを受信した時に受信電力対ビットエラーレートテーブルを参照し、受信したパケットの受信電力に対応するビットエラーレートを取得する。そして、通信装置は、取得したビットエラーレートと、受信したパケットのサイズと、通信規約として予め定められた送信リトライ回数とから、パケットを送信した隣接装置との通信リンクのパケットロス率を計算する。
【００３４】
＜＜ルートコストの計算例＞＞
各通信装置（集約器４及びノード装置５）のルートコストは、各通信装置が計算したリンクコストを用いて、各通信装置或いはルートコスト計算装置（監視装置２又は集約器４）が計算する。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、実施形態に従ったルートコストの計算方法の一例を説明する図である。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示す一例では、パケットの送信元装置及び中継装置はノード装置５であり、該パケットの宛先装置は集約器４である。すなわち、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、集約器４を宛先装置とするパケットをノード装置５が送信するケースを一例として示す。
【００３５】
まず、図４（Ａ）は、パケットの送信元装置と該パケットの宛先装置とが通信リンクにより繋がるケースの一例を示す。具体的には、ノード装置５−１と集約器４とは通信リンクＬ１により繋がり、ノード装置５−２と集約器４とは通信リンクＬ２により繋がる。このように、送信元装置と宛先装置とが、両通信装置の間でパケットを中継する中継装置を介さずに直接繋がるケースでは、各通信装置のルートコストを次のように計算する。
【００３６】
宛先装置は、受信したパケットを保持し、該パケットを他の通信装置へ送信しない。このため、宛先装置のルートコストは０である。したがって、図４（Ａ）に示す一例では、集約器４のルートコストは０である。
【００３７】
送信元装置が宛先装置へ通信リンクを介して直接送信する場合には、中継によるパケットロスがない。このため、送信元装置のルートコストは、送信元装置と宛先装置とを繋ぐ通信リンクのリンクコストと同じである。したがって、図４（Ａ）に示す一例では、ノード装置５−１のルートコストは、ノード装置５−１と集約器４とを繋ぐ通信リンクＬ１のリンクコストと同じ０．１である。また、ノード装置５−２のルートコストは、ノード装置５−２と集約器４とを繋ぐ通信リンクＬ２のリンクコストと同じ０．１５である。
【００３８】
次に、図４（Ｂ）は、送信元装置と宛先装置とが中継装置を介して繋がるケースの一例を示す。具体的には、ノード装置５−３と集約器４とはノード装置５−１を介して繋がる。また、図４（Ｂ）は、送信元装置から宛先装置までを繋ぐ通信ルートが１本であるケースの一例を示す。具体的には、ノード装置５−１から集約器４までを繋ぐ通信ルートは、通信リンクＬ３及び通信リンクＬ１から構成される１本の通信ルートである。このように、送信元装置と宛先装置とが中継装置を介して１本道の通信ルートで繋がるケースでは、各通信装置のルートコストを次のように計算する。
【００３９】
宛先装置のルートコストは、図４（Ａ）を参照しながら前述したとおり０である。したがって、図４（Ｂ）に示す一例では、集約器４のルートコストは０である。
【００４０】
宛先装置と通信リンクを介して繋がる中継装置のルートコストは、図４（Ａ）で説明した送信元装置のルートコストと同様に、宛先装置と中継装置とを繋ぐ通信リンクのリンクコストと同じである。したがって、図４（Ｂ）に示した一例では、ノード装置５−１のルートコストは、ノード装置５−１と集約器４とを繋ぐ通信リンクＬ１のリンクコストと同じ０．１である。
【００４１】
中継装置と通信リンクを介して繋がる送信元装置のルートコストは、送信元装置と中継装置との間の通信リンク、及び中継装置と宛先装置との間の通信ルートの何れかにおいてパケットがロスする確率である。中継装置と宛先装置との間の通信ルートにおいてパケットがロスする確率は、中継装置のルートコストを指す。したがって、図４（Ｂ）で示した一例では、ノード装置５−３のルートコストは、ノード装置５−３がノード装置５−１にパケットを送信できない確率と、ノード装置５−３からノード装置５−１へパケットを送信したがノード装置５−１において集約器４へのパケット送信に失敗する確率との総和である。すなわち、ノード装置５−３のルートコストは、０．１２＋（１−０．１２）×０．１＝０．２０８である。
【００４２】
なお、図４（Ｂ）に示した一例では、送信元装置と宛先装置とが１つの中継装置を介して繋がるが、送信元装置と宛先装置とが複数の中継装置を介して繋がる場合においても、上述と同様の計算方法により各通信装置のルートコストを計算できる。
【００４３】
さらに、図４（Ｃ）は、送信元装置と宛先装置とが中継装置を介して繋がるケースの一例を示す。具体的には、ノード装置５−３と集約器４とはノード装置５−１又はノード装置５−２を介して繋がる。また、図４（Ｃ）は、送信元装置から宛先装置までを繋ぐ通信ルートが複数本であるケースの一例を示す。具体的には、ノード装置５−３から集約器４までを繋ぐ通信ルートには、通信リンクＬ３及び通信リンクＬ１から構成される第１の通信ルートと、通信リンクＬ４及び通信リンクＬ２から構成される第２の通信ルートとがある。また、ノード装置５−３から集約器４までを繋ぐ通信ルートには、ノード装置５−３からパケットを受信したノード装置５−１が該パケットをノード装置５−３へ返送した場合の通信ルートとして、通信リンクＬ３、通信リンクＬ４、及び通信リンクＬ２から構成される第３の通信ルートもある。さらに、ノード装置５−３から集約器４までを繋ぐ通信ルートには、ノード装置５−３からパケットを受信したノード装置５−２が該パケットをノード装置５−３へ返送した場合の通信ルートとして、通信リンクＬ４、通信リンクＬ３、及び通信リンクＬ１から構成される第４の通信ルートもある。このように、送信元装置と宛先装置とが中継装置を介して複数本の通信ルートで繋がるケースでは、各通信装置のルートコストを次のように計算する。
【００４４】
宛先装置のルートコストは、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）と同様に０である。したがって、図４（Ｃ）に示した一例では、集約器４のルートコストは０である。
【００４５】
宛先装置と通信リンクを介して繋がる中継装置のルートコストは、図４（Ｂ）と同様に、宛先装置と中継装置とを繋ぐ通信リンクのリンクコストと同じである。したがって、図４（Ｃ）に示した一例では、ノード装置５−１のルートコストは０．１であり、ノード装置５−２のルートコストは０．１５である。
【００４６】
複数の中継装置と通信リンクを介して繋がる送信元装置のルートコストは、次のように計算する。前述したように、無線通信ネットワーク３では、各通信装置は、選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信する。また、パケットを送信する通信装置は、複数の隣接装置が存在する場合には、隣接装置毎のルートコストの中で宛先装置に対するルートコストが小さい順に隣接装置を送信先装置に選択する。そこで、こうしたメッシュネットワークでは、パケットを送信する装置（送信元装置又は中継装置）のルートコストを、次の式(2)のように確率Ａ及び確率Ｂの総和により計算する。
【００４７】
【数２】
2019068126.tif 000004
【００４８】
ここで、確率Ａは、パケットを送信する通信装置と隣接装置との間の全ての通信リンクでパケットがロスする確率である。また、確率Ｂは、選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信する通信装置が宛先装置に対するルートコストが小さい順に選択した隣接装置と宛先装置との間の通信ルートでパケットがロスする確率の和である。
【００４９】
図４（Ｃ）に示した一例では、確率Ａは、ノード装置５−３がノード装置５−１及びノード装置５−２の何れにもパケットを送信できない確率であり、０．１２×０．０９である。また、確率Ｂは、ノード装置５−３からノード装置５−１へパケットを送信したがノード装置５−１において集約器４へのパケット送信に失敗する確率と、ノード装置５−１へのパケットの送信が失敗したため、ノード装置５−３がノード装置５−２へパケットを送信したが、ノード装置５−２において集約器４へのパケット送信に失敗する確率との和であり、（１−０．１２）×０．１＋０．１２×（１−０．０９）×０．１５である。したがって、ノード装置５−３のルートコストは、確率Ａ及び確率Ｂの和である約０．１１５である。
【００５０】
このように、宛先装置、中継装置、及び送信元装置のルートコストを上述のようにまず計算する。しかしながら、中継装置と宛先装置との間の通信ルートには、送信元装置が存在することで、上述の計算で用いた通信ルートの他に、中継装置が送信元装置を介して宛先装置へパケットを送信する通信ルートがある。具体的には、ノード装置５−１と集約器４との通信ルートには、ノード装置５−１と集約器４とを直接繋ぐ通信ルートの他に、ノード装置５−３及びノード装置５−２を介してノード５−１と集約器４とを繋ぐ通信ルートがある。また、ノード装置５−２と集約器４との通信ルートには、ノード装置５−２と集約器４とを直接繋ぐ通信ルートの他に、ノード装置５−３及びノード装置５−１を介してノード装置５−２と集約器４とを繋ぐ通信ルートがある。そこで、送信元装置を介した通信ルートを考慮して、中継装置のルートコストを上述した式(2)により再計算する。
【００５１】
図４に示した一例では、ノード装置５−１のルートコストは、０．１×０．１２（確率Ａ）と０．１×（１−０．１２）×０．１１５（確率Ｂ）との総和により約０．２２と再計算できる。また、ノード装置５−２のルートコストは、０．１５×０．０９（確率Ａ）と０．１５×（１−０．０９）×０．１１５（確率Ｂ）との総和により約０．０２９と再計算できる。
【００５２】
中継装置のルートコストを上述のように再計算した結果、中継装置のルートコストが変わると、送信元装置のルートコストも変わり得る。そこで、再計算後の中継装置のルートコストを用いて、送信元装置のルートコストを再計算する。同様に、送信元装置のルートコストを上述のように再計算した結果、送信元装置のルートコストが変わると、中継装置のルートコストも変わり得る。そこで、再計算後の送信元装置のルートコストを用いて、送信元装置のルートコストを再計算する。こうして、送信元装置及び中継装置のルートコストの計算を繰り返す。図５は、図４（Ｃ）に示したネットワーク構成でのルートコストの収束計算の一例を示す図である。図５に示すように、各通信リンクのリンクコストが変わらない限り、送信元装置及び中継装置のルートコストの計算を数回繰り返すことで計算結果は収束し得る。この結果、図２に示すような各通信装置のルートコストを得ることができる。
【００５３】
なお、図４（Ｃ）に示した一例では、送信元装置と宛先装置とが１つの中継装置を介して繋がるが、送信元装置と宛先装置とが複数の中継装置を介して繋がる場合においても、上述と同様の計算方法により各通信装置のルートコストを計算できる。また、上述の説明では、全ての通信装置のルートコストが一定値に収束するまで計算する場合を一例として説明したが、各通信装置のルートコストを一定値に収束するまで計算しなくてもよい。正確な値でなくても任意の値のルートコストを各通信装置が所持すれば、各通信装置はルートコストの小さい順に隣接装置を宛先装置に選択し得るからである。
【００５４】
また、上述では、無線通信ネットワーク３を構成する各通信装置のルートコストを初めて計算する場合の一例を図４を参照しながら説明した。しかしながら、無線通信ネットワークの運用中に通信リンクのリンクコストが変化した場合においても、各通信装置のルートコストを同様の方法により再計算し得る。また、無線通信ネットワーク３に新たに追加されたノード装置５のルートコストを計算済みのその他の通信装置のルートコストを用いて計算する場合にも、同様の方法により計算し得る。
【００５５】
＜ルートコストの計算方法＞
図４を参照しながら上述したようなルートコストの計算は、通信装置（集約器４及びノード装置５）が行ってもよい。
【００５６】
具体的には、例えば、図６に示すように、各通信装置は、宛先装置毎に通信装置のルートコストを記録するルートコストテーブルを保持し、ルートコストテーブルを隣接装置と交換することで当該通信装置のルートコストを計算してもよい。図６は、実施形態に従った通信装置が行うルートコストの計算方法の一例を説明する図である。
【００５７】
図６に示す一例では、送信側の通信装置Ａは、パケットの宛先装置毎に送信側の通信装置Ａのルートコストが記録されたルートコストテーブルを保持する。同様に、受信側の通信装置Ｂは、パケットの宛先装置毎に受信側の通信装置Ｂのルートコストが記録されたルートコストテーブルを保持する。
【００５８】
また、図３を参照しながら前述したように、各通信装置は、隣接装置と繋ぐ通信リンク毎のリンクコストを計算し、計算したリンクコストを隣接装置の識別子と対応付けてリンクコストテーブルに記憶する。図６に示す一例では、受信側の通信装置Ｂは、送信側の通信装置Ａと繋ぐ通信リンクのリンクコストを含むリンクコストテーブルを保持する。
【００５９】
各通信装置は、保持するルートコストテーブルを隣接装置と交換する。そして、各通信装置は、保持するリンクコストテーブルと、交換したルートコストテーブルとを用いて、宛先装置毎のルートコストを式(2)により計算する。図６に示す一例では、受信側の通信装置Ｂは、互いが保持するルートコストテーブルを送信側の通信装置Ａと交換する。そして、受信側の通信装置Ｂは、受信側の通信装置Ｂが保持するリンクコストテーブルと、交換により取得した送信側の通信装置Ａのルートコストテーブルとを用いて、第３の通信装置Ｃ（例えば、集約器４）を宛先装置とする受信側の通信装置Ｂのルートコストを計算する。
【００６０】
このように、実施形態に従った通信装置によれば、選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信するメッシュネットワークにおいて適切な送信先装置を選択するためのルートコストを計算できる。
【００６１】
また、図４を参照しながら上述したルートコストの計算は、ルートコスト計算装置（集約器４又は監視装置２）が行ってもよい。
【００６２】
具体的には、各通信装置（集約器４及びノード装置５）は、保持するリンクコストテーブルをルートコスト計算装置へ送信する。ルートコスト計算装置は、受信した各リンクコストテーブルが記録する通信リンク毎のリンクコストを用いて、特定の通信装置或いは全ての通信装置を宛先装置として各通信装置のルートコストを計算する。ルートコスト計算装置は、計算結果を対応する通信装置へ送信し、各通信装置は、受信した宛先装置毎のルートコストをルートコストテーブルに記憶する。
【００６３】
このように、実施形態に従ったルートコスト計算装置によれば、選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信するメッシュネットワークにおいて適切な送信先装置を選択するためのルートコストを計算できる。
【００６４】
＜送信先装置の選択方法＞
前述したように、各通信装置（集約器４及びノード装置５）は、宛先装置へパケットを送信する場合に、隣接装置毎のルートコストの中で宛先装置に対するルートコストが小さい順に隣接装置を送信先装置に選択する。例えば、各通信装置は、図７に示すような通信手順に従って送信先装置を選択してもよい。図７は、実施形態に従った通信装置の通信手順の一例を説明する図である。
【００６５】
例えば、集約器４宛のデータが発生したノード装置５−３は、隣接するノード装置５−１及びノード装置５−２へパケットの送信要求を同報送信する。送信要求を受信したノード装置５−１及びノード装置５−２は、データ要求をノード装置５−３へ返す。ノード装置５−３は、データ要求を受信したノード装置５−１及びノード装置５−２の内、集約器４に対するルートコストが小さいノード装置５−１を送信先装置に選択し、データを含むパケットをノード装置５−１へ送信する。なお、送信先装置を選択する際に、ノード装置５−３は、ルートコストテーブルに記憶しているノード装置５−１及びノード装置５−２のルートコストを使用してもよい。或いは、ノード装置５−３は、データ要求に付加してノード装置５−１及びノード５−２から通知されたルートコストを使用してもよい。
【００６６】
ノード装置５−２は、データパケットをノード装置５−３から受信すると、受信応答をノード装置５−３へ返す。そして、ノード装置５−２は、同様の方法でデータパケットを集約器４へ送信する。
【００６７】
このように、実施形態に従った通信装置によれば、隣接装置のルートコストを参照することで、宛先装置までの通信ルートが複数存在し得る隣接装置の中から、宛先装置へのパケットの送信に成功する可能性が高い適切な送信先装置を選択することができる。
【００６８】
＜各装置の構成例＞
＜＜ノード装置＞＞
ノード装置５は、実施形態に従った通信装置の一例である。図８は、実施形態に従ったノード装置の構成例を示す図である。図８に示す構成例では、ノード装置５は、センサノードであり、計測部５１及び無線通信部５２を含む。
【００６９】
計測部５１は、例えば、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、雨量センサ、音量センサ、及び／又は圧力センサ等の各種センサである。計測部５１は、該計測部５１が設置された位置において対象物を所定周期又は任意のタイミングで計測し、計測データを無線通信部５２へ出力する。
【００７０】
無線通信部５２は、計測部５１による計測データ等のデータを集約器４と送受信する。無線通信部５２は、記憶部５２１、制御部５２２、送信部５２３、及び受信部５２４を含む。
【００７１】
記憶部５２１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等により構成される。記憶部５２１は、当該ノード装置５の識別子や集約器４の識別子等を記憶する。また、記憶部５２１は、ノード装置５と隣接装置とを繋ぐ通信リンク毎のリンクコストが格納されたリンクコストテーブル（図３参照）を記憶する。さらに、記憶部５２１は、ノード装置５が宛先装置に選択可能な宛先候補装置毎のルートコストが格納されたルートコストテーブル（図６参照）を記憶する。なお、実施形態によっては、記憶部５２１は、前述したような受信電力対パケットロス率テーブルや受信電力対ビットエラーレートテーブルを更に記憶し得る。
【００７２】
制御部５２２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）等）等により構成される。制御部５２２は、リンクコスト計算部５２２１、ルートコスト計算部５２２２、及び送信先装置選択部５２２３を備える。制御部５２２は、例えば、以下に説明するような処理を実行する。
【００７３】
リンクコスト計算部５２２１は、図３等を参照しながら前述したような計算方法を用いてリンクコストを計算する。具体的には、例えば、リンクコスト計算部５２２１は、隣接装置がノード装置５へ送信した送信パケット数と、ノード装置５が隣接装置から受信した受信パケット数とを用いて通信リンク毎のリンクコストを計算してもよい。また、例えば、リンクコスト計算部５２２１は、隣接装置から受信したパケットの受信電力を測定し、測定した受信電力に対応するパケットロス率を通信リンク毎のリンクコストとして取得してもよい。さらに、例えば、リンクコスト計算部５２２１は、隣接装置から受信したパケットの受信電力を測定し、測定した受信電力に対応するビットエラーレートと、パケットサイズと、パケットの送信リトライ回数とを用いて通信リンク毎のリンクコストを計算してもよい。
【００７４】
ルートコスト計算部５２２２は、図４〜図６等を参照しながら前述したような計算方法を用いてルートコストを計算する。具体的には、例えば、ルートコスト計算部５２２２は、隣接装置毎のルートコストと通信リンク毎のリンクコストとを用いて、宛先装置に対するノード装置５のルートコストを計算する。前述したように、ルートコストとは、ノード装置５が直接通信可能な隣接装置とパケットの宛先装置との間で選択可能な全ての通信ルートを用いても隣接装置から宛先装置にパケットが到達しないパケットロス率を指す。また、リンクコストとは、ノード装置５と隣接装置との間の通信リンクにおいてノード装置５から隣接装置にパケットが到達しないパケットロス率を指す。例えば、図６を参照しながら前述したように、ルートコスト計算部５２２２は、隣接装置から取得したルートコストテーブルと、記憶部５２１が記憶するリンクコストテーブルとを用いて宛先候補装置毎のルートコストを計算してもよい。
【００７５】
送信先装置選択部５２２３は、図７等を参照しながら前述したように、隣接装置毎のルートコストの中で宛先装置に対するルートコストが小さい順に隣接装置を送信先装置に選択する。
【００７６】
制御部５２２は、計測部５１による計測データを含むパケットを生成する。生成するパケットのヘッダは、当該ノード装置５の識別子と、パケットの宛先装置（例えば、集約器４）の識別子とを含む。送信部５２３は、生成されたパケットを、図７に示したような通信手順に従って送信先装置へ送信する。送信部５２３は、例えば、無線送信機等により構成される。
【００７７】
また、制御部５２２は、受信部５２４が受信したパケットの宛先を判別する。受信部５２４は、例えば、無線受信機等により構成される。受信したパケットの宛先が当該ノード装置５である場合、制御部５２２は、受信したパケットのデータに従った処理を実行する。パケットの宛先が他の通信装置である場合、送信部５２３は、受信したパケットを、図７に示したような通信手順に従って送信先装置へ送信する。
【００７８】
このように、実施形態に従った通信装置によれば、選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信するメッシュネットワークにおいて適切な送信先装置を選択するためのルートコストを計算できる。
【００７９】
また、実施形態に従った通信装置によれば、隣接装置のルートコストを参照することで、宛先装置までの通信ルートが複数存在し得る隣接装置の中から、宛先装置へのパケットの送信に成功する可能性が高い適切な送信先装置を選択することができる。
【００８０】
＜集約器＞
集約器４は、実施形態に従った通信装置の一例である。また、集約器４は、実施形態によってはルートコスト計算装置の一例であってもよい。図９は、実施形態に従った集約器の構成例を示す図である。図９に示す構成例では、集約器４は、無線通信部４１及び情報処理部４２を含む。
【００８１】
無線通信部４１は、無線通信を用いてノード装置５との間でデータを送受信する。無線通信部４１は、記憶部４１１、制御部４１２、送信部４１３、及び受信部４１４を含む。
【００８２】
記憶部４１１は、例えば、ＲＡＭやＲＯＭ等により構成される。記憶部４１１は、集約器４の識別子等を記憶する。また、記憶部４１１は、集約器４と隣接装置とを繋ぐ通信リンク毎のリンクコストが格納されたリンクコストテーブル（図３参照）を記憶する。さらに、記憶部４１１は、集約器４が宛先装置に選択可能な宛先候補装置毎のルートコストが格納されたルートコストテーブル（図６参照）を記憶する。なお、実施形態によっては、記憶部４１１は、前述したような受信電力対パケットロス率テーブルや受信電力対ビットエラーレートテーブルを更に記憶し得る。
【００８３】
制御部４１２は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡやＰＬＤ等）等により構成される。制御部４１２は、リンクコスト計算部４１２１、ルートコスト計算部４１２２、及び送信先装置選択部４１２３を備える。
【００８４】
リンクコスト計算部４１２１は、前述したリンクコスト計算部５２２１と同様の処理を行い得る。ルートコスト計算部４１２２は、前述したルートコスト計算部５２２２と同様の処理を行い得る。送信先装置選択部４１２３は、前述した送信先装置選択部５２２３と同様の処理を行い得る。
【００８５】
制御部４１１は、ノード装置５へ送信するパケットを生成し、生成したパケットを、送信部４１２を介して送信先装置へ送信する。送信部４１２は、例えば、無線送信機等により構成される。また、制御部４１１は、ノード装置５から送信されたパケットを、受信部４１３を介して受信し、受信したパケットを処理する。受信部４１３は、例えば、無線受信機等により構成される。例えば、受信したパケットのデータがノード装置５による計測データある場合、制御部４１１は、受信したパケットのデータを情報処理部４２へ出力する。
【００８６】
情報処理部４２は、例えば、広域ネットワーク６を介して監視装置２とデータを送受信する。情報処理部４２は、例えば、ボードコンピュータ等により構成される。情報処理部４２は、処理部４２１、記憶部４２２、及び通信部４２３を含む。
【００８７】
処理部４２１は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡやＰＬＤ等）等により構成される。記憶部４２２は、例えば、ＲＡＭやＲＯＭ等により構成される。通信部４２３は、例えば、有線及び／又は無線の通信インタフェース装置等により構成される。
【００８８】
処理部４２１は、無線通信部４１を介してノード装置５と送受信するデータや、通信部４２３を介して監視装置２と送受信するデータを処理する。例えば、処理部４２１は、ノード装置５による計測データを制御部４１２を介して受信し、受信した計測データを通信部４２３を介して監視装置２へ送信する。
【００８９】
また、集約器４が実施形態に従ったルートコスト計算装置として機能する場合、処理部４２１は、各通信装置が記憶するリンクコストテーブルを無線通信部４１を介して集約する。すなわち、処理部４２１は、各ノード装置５が記憶するリンコストテーブルを各ノード装置５から無線通信部４１を介して受信し、記憶部４１１が記憶するリンコストテーブルを制御部４１１を介して受信する。処理部４２１は、集約したリンクコストテーブルが格納するリンクコストを用いて宛先候補装置毎のルートコストを通信装置毎に計算する。宛先候補装置毎のルートコストとは、通信装置と、通信装置が送信するパケットの宛先候補装置との間での選択可能な全ての通信ルートを用いても通信装置から宛先候補装置へパケットが到達しないパケットロス率を指す。処理部４２１は、計算したルートコストを対応する通信装置へ無線通信部４１を介して送信する。
【００９０】
このように、実施形態に従ったルートコスト計算装置によれば、選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信するメッシュネットワークにおいて適切な送信先装置を選択するためのルートコストを計算できる。
【００９１】
＜監視装置＞
監視装置２は、実施形態に従ったルートコスト計算装置の一例である。監視装置２は、例えば、コンピュータである。図１０は、実施形態に従った監視装置の構成例を示す図である。図１０に示す構成例では、監視装置２は、記憶部２１、処理部２２、入力部２３、出力部２４、通信部２５、及び記憶媒体読み書き部２６を含む。
【００９２】
記憶部２１は、例えば、ＲＡＭやＲＯＭ等により構成される。処理部２２は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡやＰＬＤ等）等により構成される。入力部２３は、例えば、キーボード、マウス、及びタッチパッド等により構成される。出力部２４は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等により構成される。通信部２５は、例えば、有線及び／又は無線の通信インタフェース装置等により構成される。記憶媒体読み書き部２６は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又はフラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体からデータを読み取り、該可搬型記憶媒体にデータを書き込む装置により構成される。
【００９３】
処理部２２は、各ノード装置５の計測データを通信部２５を介して受信する。処理部２２は、受信した計測データを出力部２４に表示させてもよい。
【００９４】
また、処理部２２は、各通信装置（集約器４及びノード装置５）のリンクコストを計算する。具体的には、例えば、処理部２２は、各通信装置が記憶するリンクコストテーブルを通信部２５を介して集約する。処理部２２は、集約したリンクコストテーブルが格納するリンクコストを用いて宛先候補装置毎のルートコストを通信装置毎に計算する。宛先候補装置毎のルートコストとは、通信装置と、通信装置が送信するパケットの宛先候補装置との間での選択可能な全ての通信ルートを用いても通信装置から宛先候補装置へパケットが到達しないパケットロス率を指す。処理部２２は、計算したルートコストを対応する通信装置へ通信部２５を介して送信する。
【００９５】
このように、実施形態に従ったルートコスト計算装置によれば、選択した通信リンクでのパケットの送信に失敗した場合には別の通信リンクを再選択してパケットを送信するメッシュネットワークにおいて適切な送信先装置を選択するためのルートコストを計算できる。
【００９６】
本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１      通信システム
２      監視装置
３      無線通信ネットワーク
４      集約器
５、５−１〜５−３      ノード装置
６      広域ネットワーク
２１      記憶部
２２      処理部
２３      入力部
２４      出力部
２５      通信部
２６      記憶媒体読み書き部
４１      無線通信部
４２      情報処理部
５１      計測部
５２      無線通信部
４１１      記憶部
４１２      制御部
４１３      送信部
４１４      受信部
４２１      処理部
４２２      記憶部
４２３      通信部
５２１      記憶部
５２２      制御部
５２３      送信部
５２４      受信部
４１２１      リンクコスト計算部
４１２２      ルートコスト計算部
４１２３      送信先装置選択部
５２２１      リンクコスト計算部
５２２２      ルートコスト計算部
５２２３      送信先装置選択部
Ａ、Ｂ      通信装置
Ｌ１〜Ｌ４      通信リンク
【図１】
2019068126.tif 000005
【図２】
2019068126.tif 000006
【図３】
2019068126.tif 000007
【図４】
2019068126.tif 000008
【図５】
2019068126.tif 000009
【図６】
2019068126.tif 000010
【図７】
2019068126.tif 000011
【図８】
2019068126.tif 000012
【図９】
2019068126.tif 000013
【図１０】
2019068126.tif 000014