(57)【要約】【課題】レイヤ構造の上位層をＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に準拠させ、下位層をイーサネット（登録商標）に準拠させた光通信を適用するとともに、予め用意されたネットワーク構成を優先的に構築できるようにすることで、低消費電力で冗長性を有しかつ安定した高速通信が可能なマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムを提供する。【解決手段】各ルータ１２０は、それに接続されている通信経路毎のパスコストの値をた記憶部１２６にあらかじめ記憶している。各ルータ１２０でルーティング処理を行うときは、初めに記憶部１２６からパスコストを読み出し、該ルータ１２０に接続されている複数の通信経路のうちパスコストの最も小さい通信経路を選択する。【選択図】図１
2012120070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イーサネット（登録商標）の物理層に準拠してケーブルを接続する２以上のトランシーバポートと、
前記トランシーバポートに接続されてイーサネット（登録商標）のデータリンク層に準拠する処理を行う送受信処理部と、
前記送受信処理部に接続されてＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のネットワーク層及びＡＰＳ層に準拠する処理を行うＺＢ処理部と、
信号送信に用いる前記トランシーバポートを判定するための前記トランシーバポート毎のパスコストを保存する保存部と、を備え、
前記送受信処理部は、前記パスコストの小さい前記トランシーバポートを信号送信用に優先的に選択する
ことを特徴とするマルチホップ通信装置。
【請求項２】
前記ＺＢ処理部は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に規定されるルータのルーティング処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチホップ通信装置。
【請求項３】
１以上のトランシーバポートを備える１つのコーディネータと、
請求項１または２に記載の２以上のマルチホップ通信装置と、
前記コーディネータのトランシーバポートと１以上の前記マルチホップ通信装置のトランシーバポートとの間、及び２以上の前記マルチホップ通信装置のトランシーバポートの間、をそれぞれ接続して通信経路を形成するケーブルと、を備える
ことを特徴とするマルチホップ通信システム。
【請求項４】
前記パスコストが前記通信経路毎に設定されており、
前記マルチホップ通信装置は、それぞれに接続されている前記２以上の通信経路の前記パスコストを前記記憶部に保存している
ことを特徴とする請求項３に記載のマルチホップ通信システム。
【請求項５】
前記マルチホップ通信装置は、それぞれに接続されている前記２以上の通信経路に独自に前記パスコストを設定して前記記憶部に保存している
ことを特徴とする請求項３に記載のマルチホップ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノードを経由して通信が行われるマルチホップ型の通信システム等に関し、特にノード間をケーブルで接続して通信するマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高速大容量な通信システムとして、ＦＴＴＨ、ＣＡＴＶ等の光ネットワークが知られており、ここではセンタに接続される光伝送路を受動型スプリッタにより分岐して複数の加入者宅まで光伝送路を敷設するＰＯＮ(Passive Optical Network)型の光伝送システムが使用されている。ＰＯＮ型光伝送システムに接続される端末（ノード）は、図６に示すように、ＯＳＩ参照モデルの物理層１０とデータリンク層１１にイーサネット（登録商標）規格が適用され、ネットワーク層１２及びトランスポート層１３にはＴＣＰ／ＩＰが適用される。
【０００３】
一方、短距離無線通信規格としてＺｉｇＢｅｅ（登録商標）が知られている。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ−Ｓｃｉｅｎｃｅ−Ｍｅｄｉｃａｌ）として開放されている２．４ＧＨｚ帯等を用いた無線通信を採用しており、低価格でかつ低消費電力であることを特徴としている。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のレイヤ構造は、図７に示すように、物理層２０、ＭＡＣ層２１、ネットワーク層２２、ＡＰＳ層（アプリケーション副層）２３、及びＡＰＬ層（アプリケーション層）２４の５層に分類される。このうち、物理層２０とＭＡＣ層２１はＩＥＥＥ８０２．１５．４で標準化されており、ネットワーク層２２及びＡＰＳ層２３はＺｉｇＢｅｅ（登録商標）  Ａｌｌｉａｎｃｅにより仕様が標準化されている。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のレイヤ構造では、ネットワーク層２２とアプリケーション層２４との間に、ＯＳＩ参照モデルが有するトランスポート層１３、セッション層１４、及びプレゼンテーション１５が設けられていない。
【０００４】
ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）により構成されたネットワークの一例を図８に示す。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、複数のノードを経由して信号伝送（中継処理）が行われるマルチホップ通信技術の一つであり、メッシュ型（図８（ａ））やツリー型（図８（ｂ））のネットワークを構成することができる。各ノードは、その上位に相当するノードを探索してこれと接続するための処理、すなわちルーティング処理の機能を有している。このルーティング処理の機能により、各ノードがそれぞれの上位ノードを探索して接続することができ、ネットワークが自律的に形成される。また、接続先の上位ノードが停止したときには、ルーティング処理機能により別の上位ノードを探索してそれと接続することができ、冗長的なネットワークが構成される。
【０００５】
ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のネットワークを構成するノードには、ネットワーク内に１台だけ存在するコーディネータ９２１と、中継処理を行うルータ９２２と、中継処理の機能を有さないノード９２３の３種類がある。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）では、コーディネータ９２１が必ず１つ設けられ、これを基点にルータ９２２及び中継処理しないノード９２３がルーティング処理を行うことにより自動的にネットワークを構築していく。このようなネットワークプロトコルは、各ノードのネットワーク層２２に設定されている。
【０００６】
ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を適用した従来例として、例えば特許文献１には、デジタルテレビに接続された親機、及びこれと無線通信する複数の子機を備えたモニタシステムが記載されている。各子機は、温度センサ等の接続先からデータを取得し、これを無線通信で親機に送信する構成となっており、各子機から送信されたデータをデジタルテレビに出力する。また、親機から各子機に無線送信頻度を変更する命令を送信し、これに従って各子機が無線送信頻度を変更することで、消費電力を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２７３０１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に例示するような従来のＺｉｇＢｅｅ（登録商標）では、小型化や低消費電力化が図れるものの、通信速度が非常に遅いといった問題がある。また、無線通信が常に確保されているとは言えず、安定性にも問題がある。そのため、適用可能な用途が家庭向け等に限定されており、安定した高速通信が必要となるような用途に適用することはできなかった。
【０００９】
これに対し、従来の光イーサネット（登録商標）を適用したネットワークでは、安定した高速通信が可能となるが、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のような冗長的なネットワークを構成しようとすると、ＴＣＰ／ＩＰの負荷が大きいために消費電力が大きくなり、装置としても大型化してしまう。そのため、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に比べて高コストとなり、保守性の面でも劣る。
【００１０】
そこで、上位のレイヤ構造をＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に準拠させる一方、下位レイヤを、無線通信を行うＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の物理層２０、ＭＡＣ層２１に代えて光通信を行うイーサネット（登録商標）の物理層１０、データリンク層１１に置き換えることで、低消費電力で安定した高速通信を実現することができる。しかし、上位のレイヤ構造をＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に準拠させただけでは、ネットワーク構成がＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のルーティング処理機能により自律的に決定されてしまい、必ずしも望ましい構成とはならない。特に、ネットワークの初期構成を事前に立案されたものに構築したいと思っても、これを用いてネットワークを構成することはできない。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、レイヤ構造の上位層をＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に準拠させ、下位層をイーサネット（登録商標）に準拠させた光通信を適用するとともに、予め用意されたネットワーク構成を優先的に構築できるようにすることで、低消費電力で冗長性を有しかつ安定した高速通信が可能なマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のマルチホップ通信装置の第１の態様は、イーサネット（登録商標）の物理層に準拠してケーブルを接続する２以上のトランシーバポートと、前記トランシーバポートに接続されてイーサネット（登録商標）のデータリンク層に準拠する処理を行う送受信処理部と、前記送受信処理部に接続されてＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のネットワーク層及びＡＰＳ層に準拠する処理を行うＺＢ処理部と、信号送信に用いる前記トランシーバポートを判定するための前記トランシーバポート毎のパスコストを保存する保存部と、を備え、前記送受信処理部は、前記パスコストの小さい前記トランシーバポートを信号送信用に優先的に選択することを特徴とする。
【００１３】
本発明のマルチホップ通信装置の他の態様は、前記ＺＢ処理部は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に規定されるルータのルーティング処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明のマルチホップ通信システムの第１の態様は、１以上のトランシーバポートを備える１つのコーディネータと、請求項１または２に記載の２以上のマルチホップ通信装置と、前記コーディネータのトランシーバポートと１以上の前記マルチホップ通信装置のトランシーバポートとの間、及び２以上の前記マルチホップ通信装置のトランシーバポートの間、をそれぞれ接続して通信経路を形成するケーブルと、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明のマルチホップ通信システムの他の態様は、前記パスコストが前記通信経路毎に設定されており、前記マルチホップ通信装置は、それぞれに接続されている前記２以上の通信経路の前記パスコストを前記記憶部に保存していることを特徴とする。
【００１６】
本発明のマルチホップ通信システムの他の態様は、前記マルチホップ通信装置は、それぞれに接続されている前記２以上の通信経路に独自に前記パスコストを設定して前記記憶部に保存していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レイヤ構造の上位層をＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に準拠させ、下位層をイーサネット（登録商標）に準拠させた光通信を適用するとともに、予め用意されたネットワーク構成を優先的に構築できるようにすることで、低消費電力で冗長性を有しかつ安定した高速通信が可能なマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態のマルチホップ通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のマルチホップ通信システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るマルチホップ通信装置のレイヤ構造を示す図である。
【図４】第１実施形態のマルチホップ通信システムを構築する方法を説明するフローチャートである。
【図５】第２実施形態のマルチホップ通信システムの構成を示す図である。
【図６】従来のＯＳＩ参照モデルのレイヤ構造を示す図である。
【図７】従来のＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のレイヤ構造を示す図である。
【図８】従来のＺｉｇＢｅｅ（登録商標）により構成されるネットワークを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態におけるマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムについて詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２０】
本発明の第１の実施の形態に係るマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムを、それぞれ図１、図２に示す。また、本実施形態のマルチホップ通信装置のレイヤ構造を図３に示す。本実施形態のマルチホップ通信装置は、下位レイヤに光イーサネット（登録商標）の物理層１０及びデータリンク層１１を用い、上位レイヤにＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のネットワーク層２２及びＡＰＳ層２３を用いている。そして、ＡＰＳ層２３の上にユーザが規定するＡＰＬ層２４を設けている。レイヤ構造の上位に、ルーティング処理の機能を有して冗長的なネットワークを構成できるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の仕様を適用し、レイヤ構造の下位に、安定した高速通信が可能な光イーサネット（登録商標）を適用することで、低消費電力で冗長性を有し、安定した高速通信が可能な通信システムを構築することができる。
【００２１】
本実施形態のマルチホップ通信システム１００は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の仕様に従って、本実施形態のマルチホップ通信装置である１つのコーディネータ１１０と複数のルータ１２０で構成されている。図２では、ルータ１２０として１２０ａ〜１２０ｆの６個を接続した例を示している。なお、本実施形態のマルチホップ通信システム１００は、さらに中継処理しないノードを接続することも可能である。
【００２２】
コーディネータ１１０及びルータ１２０の各ノードは、相互に光ファイバ１３０で接続されて通信経路を形成している。ここでは、各ノードが他の一部のノード（例えば比較的近距離に配置されているノード）と光ファイバで接続されるものとしている。また、図２では光ファイバの通信経路を実線と破線で示しているが、実線で示した通信経路が通信可能状態にあり、破線で示した通信経路が通信停止状態にあることを示している。ここで、通信可能状態とは、通信経路で接続されている２つのノードのいずれか一方が他方の上位ノードに選択されている状態であり、通信停止状態とは、２つのノードのいずれもが他方の上位ノードに選択されていない状態である。
【００２３】
本実施形態のマルチホップ通信システム１００は、コーディネータ１１０が２つのルータ１２０ａ、１２０ｂと光ファイバ１３０で接続され、ルータ１２０ａ〜１２０ｆがそれぞれ３つのポートを有してコーディネータ１１０または他のルータ１２０と光ファイバ１３０で接続されている。コーディネータ１１０及びルータ１２０は、上記に限らずさらに多くのポートを有して別のルータ１２０等に接続されていてもよい。また、ルータ１２０は、ノード毎にポートの個数が異なっていてもよい。
【００２４】
本実施形態のマルチホップ通信装置であるルータ１２０は、図１に示すように、３つのポート(トランシーバポート)に光トランシーバ１２１（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃとする）が設けられており、それぞれに光ファイバ１３０が接続される。各光トランシーバ１２１は送受信処理部１２２に接続されており、送受信処理部１２２との間で所定の信号入出力が可能となっている。なお、光トランシーバ１２１の個数は３に限定されるものではなく、またノード毎に光トランシーバ１２１の個数が異なっていてよい。各ルータ１２０に冗長性を持たせたり、マルチホップ通信システム１００をメッシュ型に形成できるようにするためには、ルータ１２０が２以上の光トランシーバ１２１を有する必要がある。      
【００２５】
送受信処理部１２２は、さらにＺＢ処理部１２３及びＡＣＫ処理部１２４に接続されている。送受信処理部１２２は、信号の入出力先の光トランシーバ１２１を判別して所定の信号処理を行うために、上位のノードに接続された光トランシーバ１２１及び下位のノードに接続された光トランシーバ１２１の情報（以下では接続情報と称する）を有している。但し、マルチホップ通信装置がコーディネータ１１０の場合には、信号の送信先である上位ノードに接続される光トランシーバは存在しない。
【００２６】
送受信処理部１２２における信号処理として、下位ノードに接続された光トランシーバ１２１から信号を入力すると、これをＺＢ処理部１２３及びＡＣＫ処理部１２４に出力する。また、上位ノードに接続された光トランシーバ１２１からＡＣＫの信号を入力すると、これをＡＣＫ処理部１２４に出力する。ＡＣＫは、データ通信が正常に行われたことを確認できるように、受信側ノードから送信側ノードに返送される信号である。一方、ＺＢ処理部１２３から所定のデータが書き込まれた信号を入力すると、送受信処理部１２２はこれを上位ノードに接続された光トランシーバ１２１に出力する。さらに、ＡＣＫ処理部１２４からＡＣＫ信号を入力すると、これを下位ノードに接続された光トランシーバ１２１に出力する。
【００２７】
ＡＣＫ処理部１２４で行われるＡＣＫ返送に係る処理は、レイヤ構造のＡＣＫ処理層３０で規定される。ＡＣＫ処理層３０は、光イーサネット（登録商標）のデータリンク層１１とＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のネットワーク層２２との間に設けられる。
【００２８】
ＺＢ処理部１２３は、ルーティング処理、中継処理、及び自ノード宛の信号処理、の３つの処理機能を有している。まず、ルーティング処理では、自ノードの接続先である上位ノードが未定のとき、あるいは上位ノードが正常に動作していないと判定されるとき、接続可能な上位ノードを探索してこれとの接続処理を行う。図２に示すマルチホップ通信システム１００では、上位ノードに選択されたノードとの間が通信可能状態であることを示すためにその間の光ファイバを実線で示し、上位ノードに選択されなかったノードとの間が通信停止状態であることを示すためにその間の光ファイバを破線で示している。
【００２９】
中継処理及び自ノード宛の信号処理は、上位ノードとの接続が完了した後に行われる。ＺＢ処理部１２３は、送受信処理部１２２から入力した信号が自ノード宛かそれ以外かを判定し、判定結果に従って自ノード宛の信号処理または中継処理を行う。すなわち、ＺＢ処理部１２３が入力信号を自ノード以外の宛先の信号と判定すると、中継処理としてこれをそのまま送受信処理部１２２に返送する処理を行う。これにより、送受信処理部１２２が、返送された信号を上位ノードに接続された光トランシーバ１２１に出力する。また、ＺＢ処理部１２３が入力信号を自ノード宛の信号と判定すると、該信号からデータを取り出してアプリケーション処理部１２５に出力する。
【００３０】
一方、ＺＢ処理部１２３がアプリケーション処理部１２５からデータを入力すると、これを所定フォーマットの信号に変換して送受信処理部１２２に出力する。送受信処理部１２２は、ＺＢ処理部１２３から入力した信号を上位ノードに接続された光トランシーバ１２１に出力する。
【００３１】
上記では、図１を用いてルータ１２０の構成を説明したが、コーディネータ１１０についても、基本構成はルータ１２０と同様である。但し、送受信処理部１２２、ＺＢ処理部１２３、及びＡＣＫ処理部１２４の処理のうち、上位ノードに信号を送信する部分は不要となる。また、光トランシーバについても、ルータ１２０と異なる個数であってよく、１個または２個であってもよい。
【００３２】
本実施形態のマルチホップ通信システム１００は、各ルータ１２０のＺＢ処理部１２３が有するルーティング処理機能を用いて構築される。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の仕様に従うルーティング処理機能では、自ノードの接続先である上位ノードが未定のとき、あるいは上位ノードが正常に動作していないと判定されるとき、自ノードと光ファイバ１３０で接続されているノードの中から上位ノードに選択できるノードを探索する。従来のＺｉｇＢｅｅ（登録商標）仕様では、光ファイバ１３０で接続されている複数のノードを特に区別することなく上位ノードの探索を行っており、最初に選択可能と判定されたノードを上位ノードに選択していた。
【００３３】
これに対し、本実施形態のマルチホップ通信装置である各ルータ１２０には、光ファイバ１３０で接続された各通信経路に優先度を与えるためのパスコストが予め設定されている。パスコストは、消費電力等の費用コストだけでなく、通信時間、通信エラー数、輻輳時間等の品質も含めて決定することができ、その値が小さい（コストが低い）ほど優先度が高いことを示している。図２では、通信経路毎にパスコスト（ＰＣ）を設定しており、一例として優先度が最も高い通信経路にはＰＣ＝1が設定され、優先度の低い通信経路にはＰＣ＝５０または１００が設定されている。
【００３４】
各ルータ１２０は、それに接続されている通信経路毎のパスコストの値を、当該ルータ１２０に備えられた記憶部１２６にあらかじめ記憶している。所定のパスコストの値（Ｃとする）が設定された通信経路の両端に接続される２つのノードは、それぞれの記憶部１２６に当該通信経路に対するパスコストの値Ｃを保存している。各ルータ１２０でルーティング処理を行うときは、初めに記憶部１２６からパスコストを読み出し、該ルータ１２０に接続されている複数の通信経路のうちパスコストの最も小さい通信経路を選択する。
【００３５】
通信経路が選択されると、その接続先ノードが該ルータ１２０の上位ノードに選択可能かを判定する。この判定は、接続先ノードに所定の接続要求信号を送信し、送信先ノードから接続許可信号が返送されると、この送信先ノードは上位ノードに選択可能であると判定する。接続要求信号を受信した接続先ノードは、コーディネータであるか、あるいは該ノードの上位ノードが既に選択されているときは（接続可能状態）、接続許可を送信元のルータ１２０に返送する。これに対し、接続先ノードが上位ノードの選択を完了していないときは（接続不可状態）、接続不可信号を返送する。
【００３６】
一方、送信先ノードから接続不可信号が返送されると、この送信先ノードを上位ノードに選択することはできない。但し、その後に接続先ノードが上位ノードを選択して接続可能状態になる可能性があることから、パスコストの最も小さい通信経路の接続先ノードについては、上記の通信経路の選択から所定時間経過するまでは、上位ノードに選択可能かの判定を繰り返し行う。そして、所定時間経過しても接続先ノードが接続可能状態にならずに上位ノードに選択できないときは、次にパスコストの小さい通信経路を選択する。以下同様にして、選択された通信経路の接続先ノードが上位ノードに選択可能かの判定を行い、できるだけパスコストの小さい通信経路の接続先ノードを上位ノードに選択する。
【００３７】
本実施形態のマルチホップ通信システム１００では、信号を上位ノードに送信すると、上位ノードからＡＣＫが返送される。このようなＡＣＫの返送処理を利用することで、上位ノードが正常に動作しているかを下位ノードのルータ１２０で容易に判定することができる。すなわち、上位ノードが正常に動作しなくなると、上位ノードに信号を送信してもＡＣＫが返送されないことから、ＡＣＫが返送されるか否かで上位ノードが正常か否かを判定することができる。そして、上位ノードが正常でないと判定されると、ＺＢ処理部１２３におけるルーティング処理により別の上位ノードが探索される。この場合も、できるだけパスコストの小さい通信経路から探索を開始し、接続族可能状態の接続先ノードを上位オードに選択する。
【００３８】
次に、本実施形態におけるマルチホップ通信システム１００の構築方法を、図１、２及び図４を用いて以下に説明する。図４は、ルータ１２０のルーティング処理機能によりマルチホップ通信システム１００を構築する方法を説明するフローチャートである。
【００３９】
図４に示すマルチホップ通信システム１００の構築方法では、まずステップＳ１において、コーディネータ１１０が、ルータ１２０からの接続要求を許可する接続可能状態に設定される。その後、各ルータ１２０が上位ノードの探索を開始する。図４に示す１点鎖線内のステップＳ２〜Ｓ９の処理は、ルータ１２０ａ〜１２０ｆのそれぞれで行われる。なお、各ルータ１２０は、上位ノードが選択されるまでは接続不可状態に設定されている。
【００４０】
各ルータ１２０は、ステップＳ２においてそれぞれの記憶部１２６からパスコストデータを読み出す。そして、ステップＳ３において、コーディネータ１１０または別のルータ１２０（接続先ノード）に接続される通信経路のうちパスコストの最も低い通信経路を選択する。ステップＳ４では、選択された通信経路の接続先ノードに対して接続要求の信号を送信する。接続要求信号を受信した接続先ノードは、接続可能状態か否かを判定し、接続可能状態のときは接続許可信号を、また接続不可状態のときは接続不可信号を、接続要求信号の送信元のルータ１２０に返送する。ステップＳ５では、接続先ノードから返送された接続許可信号または接続不可信号を受信する。
【００４１】
ステップＳ６では、接続先ノードから入力した信号が接続許可信号か否かを判定し、接続許可信号であると判定されると、ステップＳ８で接続先ノードを上位ノードに選択し、ステップＳ９で当該ルータ１２０を接続可能状態に設定する。一方、ステップＳ６で接続許可信号でないと判定されるとステップＳ７に進み、ステップＳ３において通信経路を選択してからの経過時間が所定時間以下かを判定する。そして、該経過時間が所定時間以下のときは、通信経路を変えずにステップＳ４に戻り、ステップＳ４〜Ｓ６の処理を行う。これに対し、ステップＳ７で上記の経過時間が所定時間を経過していると判定されると、ステップＳ３に戻って次にパスコストの低い別の通信経路を選択する。以下同様に、ステップＳ４〜Ｓ６の処理が行われる。
【００４２】
上記のルータ１２０毎の処理は、上位ノードが探索されるまで、通信経路に接続されている接続先ノードに対し順次行われる。コーディネータ１１０に接続されているルータ１２０から順次接続可能状態となることから、上位ノードに選択できなかった接続先ノードがその後接続可能状態になって上位ノードに選択できる可能性がある。そして、ステップＳ１０において、すべてのルータ１２０が上位ノードの選択を完了したかを判定し、これを完了するとマルチホップ通信システム１００の構築を終了する。また、上位ノードの選択を完了していないルータ１２０が存在するときは、次の演算周期まで待機して再びステップＳ１０の判定を行う。ステップＳ１とＳ１０の処理は、コーディネータ１１０で行わせることができる。なお、別の所定時間経過しても上位ノードの選択を完了しないルータ１２０があるときは、これを異常と判定してルーティング処理を終了するようにしてもよい。
【００４３】
図４に示した処理の流れによれば、コーディネータ１１０が接続可能状態に設定された後、ステップＳ２〜Ｓ９のルータ１２０毎の処理において、まずルータ１２０ａ、１２０ｂが上位ノードとしてパスコストの低い通信経路に接続されたコーディネータ１１０を選択する（ステップＳ８）。それとともに、ルータ１２０ａ、１２０ｂが接続可能状態に設定される（ステップＳ９）。ルータ１２０ａ、１２０ｂは、相互に通信経路で接続されるとともに、それぞれルータ１２０ｃ、１２０ｄにも接続されているが、相互を接続する通信経路のパスコストが高いため、コーディネータ１１０より先に上位ノードに選択されることはない。また、ルータ１２０ｃ、１２０ｄは、接続可能状態になっていないため上位ノードに選択されることはない。
【００４４】
ルータ１２０ａ、１２０ｂが接続可能状態に設定されると、次に、ルータ１２０ａ、１２０ｂにそれぞれ接続されたルータ１２０ｃ、１２０ｄが、上位ノードとしてそれぞれルータ１２０ａ、１２０ｂを選択することができる（ステップＳ８）。それとともに、ルータ１２０ｃ、１２０ｄが接続可能状態に設定される（ステップＳ９）。以下、同様にしてルータ１２０ｅ、１２０ｆが、上位ノードとしてそれぞれルータ１２０ｃ、１２０ｄを選択し（ステップＳ８）、それぞれが接続可能状態に設定される（ステップＳ９）。
【００４５】
図２に示すようなパスコストを各通信経路に設定した場合には、高いパスコストが設定された通信経路は、パスコストの低い通信経路の接続先ノードが不具合にならない限り選択されることはない。なお、ルータ１２０ｅと１２０ｆとの間の通信経路が、パスコストが低いにもかかわらず通信停止状態となっているが、これは、ルータ１２０ｅ、１２０ｆのそれぞれがルータ１２０ｃ、１２０ｄを上位ノードに先に選択しているためである。ルータ１２０ｅと１２０ｆのそれぞれのルーティング処理のタイミングによっては、例えばルータ１２０ｆの上位ノードとして、ルータ１２０ｄに代わってルータ１２０ｅが選択される可能性がある。この場合には、ルータ１２０ｄと１２０ｆとの間の通信経路が通信停止状態となる。
【００４６】
本実施形態のマルチホップ通信システム１００は、コーディネータ１１０及びルータ１２０が物理的には光ファイバ１３０でメッシュ構造に接続されているが、上記説明のように、各ルータ１２０が上位ノードを１つだけ探索することから、論理的にはツリー構造になる。
【００４７】
上記説明のように、本実施形態によれば、レイヤ構造の上位にＺｉｇＢｅｅ（登録商標）仕様を適用し、下位にイーサネット（登録商標）に準拠した光通信仕様を適用するとともに、ノード間を接続する通信経路にパスコストを設定することにより、望ましいネットワーク構成を優先的に構築できるとともに、低消費電力で冗長性を有しかつ安定した高速通信が可能なマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムを提供することができる。望ましいネットワーク構成があらかじめ用意されている場合には、このネットワークの通信経路に対して最も小さいパスコストを設定することにより、用意されたネットワーク構成を優先的に構築させることが可能となる。
【００４８】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施の形態に係るマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムを以下に説明する。第１実施形態では、パスコストを通信経路毎に設定しており、各通信経路に接続される２つのノードのそれぞれの記憶部１２６には、当該通信経路に対するパスコストとして同じ値が保存されていた。この場合には、上記２つのノードのいずれもが、同じ優先度で他方を上位ノードに選択することができる。
【００４９】
これに対し本実施形態では、各通信経路に接続される２つのノードの一方が他方を上位ノードに選択する優先度、及び他方が一方を上位ノードに選択する優先度として、それぞれのノードで独自にパスコストを設定できるようにしている。ノード毎に独自にパスコストを設定した本実施形態のマルチホップ通信システム２００の一例を図５に示す。同図において、例えばルータ１２０ａとルータ１２０ｃとを結ぶ通信経路に対し、ルータ１２０ａではパスコストＰＣａ２＝１００を設定している。これに対し、ルータ１２０ｃでは、同じ通信経路に対してＰＣｃ１＝１を設定している。これにより、ルータ１２０ａにおけるルーティング処理では、当該通信経路に対する優先度が非常に低くなり、ルータ１２０ｃを上位ノードに選択する可能性は非常に低くなる。
【００５０】
一方、ルータ１２０ｃにおけるルーティング処理では、当該通信経路に対する優先度が最も高くなり、最優先でルータ１２０ａを上位ノードに選択する。このように、本実施形態によれば、通信経路で接続されている２つのノードのいずれを優先的に上位ノードとするかの設定を行うことが可能となり、マルチホップ通信システム２００を望ましいネットワーク構成に構築することがさらに容易となる。
【００５１】
上記の第１実施形態または第２実施形態に係るマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムは、多数の需要家に電力を安定的に供給する必要のある配電電力網の監視制御に好適なシステムである。配電電力網は、変配電所内の変圧器から配電線を用いて多数の需要家に配電するものであるが、配電線の途中で地絡や短絡等の事故が発生したときの影響をできるだけ限定するために、配電線の途中に複数の開閉器を配置して配電線を区分した構成となっている。このような配電電力網における事故等を監視してこれを適切に処理するために、開閉器の配置等に対応して複数配置された子局と、各子局を統括管理するセンタ装置とを備えた監視制御システムが設けられている。
【００５２】
配電電力網は、需要家の分布状態に応じて配電線や開閉器が複雑に配置されることから、これを監視制御する子局及び子局間を接続するケーブルも複雑に配置されて複雑なループを形成している。また、配電電力網では、地絡等の事故が発生したとき事故区間を隔離してそれ以外にできるだけ早く配電を再開できるように、電力網の冗長性が要求される。本発明のマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムは、複雑なループを形成しかつ冗長性が要求される配電電力網の監視制御システムにも容易に適用することができる。そして、事故発生後の処理を高速に行えるようにすることができるとともに、配電電力網に要求される冗長性を容易に実現することができる。配電電力網の監視制御システムでは、センタ装置をコーディネータとし子局をルータとすることで、本発明のマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムを適用することができる。
【００５３】
本発明のマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムでは、子局やその間を接続するケーブル等に不具合が生じても、別の通信経路を自発的に速やかに検索することで、監視制御システムの機能を低下させないようにすることができる。また、配電電力網では需要家の変動等によって配電線や開閉器を増減させたり変更したりする必要が生じるが、本発明のマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムを適用した場合には、配電電力網の変更に対応して子局の追加や通信ケーブルの変更を容易に行うことができる。
【００５４】
なお、上記では光ファイバを用いた光信号による通信の場合について説明したが、これに限定されず、メタルケーブルを用いた電気信号による通信の場合にも適用可能である。本実施の形態における記述は、本発明に係るマルチホップ通信装置及びマルチホップ通信システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるマルチホップ通信装置等の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１００、２００    マルチホップ通信システム
１１０    コーディネータ
１２０    ルータ
１２１    光トランシーバ
１２２    送受信処理部
１２３    ＺＢ処理部
１２４    ＡＣＫ処理部
１２５    アプリケーション処理部
１２６    記憶部
１３０    光ファイバ
【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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