(57)【要約】【課題】本発明は、子機無線機における消費電力を低減することが可能な無線通信システムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明による無線通信システムは、親機無線機１と、当該親機無線機１と無線通信回線を介してマルチホップ無線通信が可能な複数の子機無線機８とを備える無線通信システムであって、親機無線機１は、各子機無線機８が通信可能な他の子機無線機に関する情報である隣接情報を各子機無線機８から収集する隣接情報収集部４と、隣接情報収集部４が収集した隣接情報に基づいて、親機無線機１および各子機無線機８の各々におけるマルチホップ無線通信時のデータの宛先および送信先を示すルーティングテーブルを作成するルーティングテーブル作成部５とを備える。【選択図】図１
2017195523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親機無線機と、当該親機無線機と無線通信回線を介してマルチホップ無線通信が可能な複数の子機無線機とを備える無線通信システムであって、
前記親機無線機は、
各前記子機無線機が通信可能な他の前記子機無線機に関する情報である隣接情報を各前記子機無線機から収集する隣接情報収集部と、
前記隣接情報収集部が収集した前記隣接情報に基づいて、前記親機無線機および各前記子機無線機の各々における前記マルチホップ無線通信時のデータの宛先および送信先を示すルーティングテーブルを作成するルーティングテーブル作成部と、
を備える、無線通信システム。
【請求項２】
前記ルーティングテーブルに基づく前記マルチホップ無線通信が不可能な前記子機無線機が発生した場合において、
前記ルーティングテーブル作成部は、前記マルチホップ無線通信が不可能な前記子機無線機を避けて前記マルチホップ無線通信が可能なように、前記隣接情報に基づいて前記ルーティングテーブルを変更することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記隣接情報は、他の前記子機無線機に対応付けられた無線機番号を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記隣接情報は、他の前記子機無線機の電池残量を含み、
前記ルーティングテーブル作成部は、前記電池残量に基づいて前記ルーティングテーブルを変更することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記ルーティングテーブルに存在しない新たな前記子機無線機が前記無線通信回線に追加された場合において、
前記隣接情報収集部は、新たな前記子機無線機から前記隣接情報を収集し、かつ当該新たな前記子機無線機と通信可能な少なくとも１つの前記子機無線機からも前記隣接情報を収集し、
前記ルーティングテーブル作成部は、前記隣接情報収集部が収集した前記隣接情報に基づいて前記ルーティングテーブルを変更することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、例えばマルチホップ無線通信を行う複数の無線機で構成される特定小電力無線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特定小電力無線システムは、ネットワークトポロジーの上位ノードである親機無線機と、当該親機無線機と無線回線を介して通信を行う下位ノードである複数の子機無線機とによって構成されている。特定小電力無線システムを構成するネットワークトポロジーとしては、例えばスター型ネットワーク、クラスタツリーネットワーク、およびメッシュネットワークなどが挙げられる。
【０００３】
親機無線機は、例えば通信回線を介して通信可能に接続された端末網制御装置（Network Control Unit：ＮＣＵ）に接続され、端末網制御装置から電源が供給される非電池仕様である場合が多いが、内蔵した電池を電源として動作する場合もある。一方、子機無線機は、他の装置から電源が供給されない場所に設置される場合は、内蔵した電池を電源として動作する。
【０００４】
親機無線機および子機無線機は、待機時に他の無線機からの呼出しに応答する動作を行う場合において、内蔵した電池の無駄な消耗を防止するために、間欠的な信号である間欠信号を送信する間欠通信を行う。当該間欠通信は、各無線機が一定周期で間欠信号を送信することにより行われる。例えば、ある無線機が他の無線機にデータを送信する場合において、データを送信する無線機は、周囲の他の無線機から送信された間欠信号を受信するために、間欠信号を送信する動作から間欠信号を受信する動作に遷移する。受信動作を行う無線機は、周囲の他の無線機から間欠信号を受信し、受信した間欠信号に含まれる他の無線機に関する情報に基づいて通信経路中継する他の無線機を選択してデータの送信を行う。データを送信した無線機は、間欠信号を送信する動作に遷移する。一方、データを受信した無線機は、当該データを他の無線機に送信する必要がある場合は、周囲の他の無線機から送信された間欠信号を受信するために、間欠信号を送信する動作から間欠信号を受信する動作に遷移する。このように、無線機を中継してデータを伝送する場合は、中継する無線機において上記の動作が行われる。
【０００５】
保守の観点から、特定小電力無線システムで用いられる無線機は、初期設置時の電池によって特定小電力無線システムで想定される無線機の使用年数の期間動作することが求められる。しかし、電池を内蔵する子機無線機では、通信経路の中継として使用した場合は電池の消費電力の消耗が早くなり、子機無線機に内蔵するメモリ容量が大きい場合は消費電力の消耗が早くなる。すなわち、子機無線機に初期設置された電池の寿命は、特定小電力無線システムで想定される無線機の使用年数よりも短くなる。
【０００６】
また、特定小電力無線システムをメッシュネットワークなどで構成した場合において、通信経路の中継として使用される子機無線機、特に通信経路の中継として頻繁に使用される親機無線機に近い子機無線機などは、電池の消耗が早くなる。
【０００７】
上記の特定小電力無線システムにおいて、通信経路で通信障害が生じた場合は通信経路を再度検索する必要がある。従来、通信障害を検出した子機無線機である無線ノード装置から離脱要求を受信した他の無線ノード装置が、親機無線機である無線アクセスポイントと通信可能な経路を検索する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１７９５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、無線ノード装置には、無線アクセスポイントと通信可能な経路を検索して選択する高機能なアルゴリズムが必要である。高機能なアルゴリズムの場合は、プログラムの容量が増加し、当該プログラムを保持するメモリの容量を確保する必要がある。また、無線ノード装置に保持しておく情報、具体的には無線アクセスポイントと通信可能な経路を検索するために必要な情報が多くなることによって、これらの情報を保持するメモリの容量を確保する必要がある。このように、高機能なアルゴリズムを実行するプログラム処理を行ったり、多くのデータをメモリに保持したりするため、無線ノード装置に内蔵している電池の消耗が早くなるという問題がある。
【００１０】
また、無線ノード装置は、無線アクセスポイントと通信可能な経路を検索して選択するために、他の無線ノード装置との間でメッセージを何度もやり取りする必要がある。従って、通信頻度の増加に伴って無線ノード装置で消費される電力は増加するため、無線ノード装置内に内蔵している電池の消耗が早くなるという問題がある。
【００１１】
また、メッシュネットワークのように動的なルーティング設定を行っている場合は、通信障害時における迂回路は保証されるが、事前に親機無線機および複数の子機無線機との間で無線通信を介して隣接ノード情報をやり取りする必要があるため、初期設置時に電池が消耗するという問題がある。
【００１２】
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、子機無線機における消費電力を低減することが可能な無線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】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明による無線通信システムは、親機無線機と、当該親機無線機と無線通信回線を介してマルチホップ無線通信が可能な複数の子機無線機とを備える無線通信システムであって、親機無線機は、各子機無線機が通信可能な他の子機無線機に関する情報である隣接情報を各子機無線機から収集する隣接情報収集部と、隣接情報収集部が収集した隣接情報に基づいて、親機無線機および各子機無線機の各々におけるマルチホップ無線通信時のデータの宛先および送信先を示すルーティングテーブルを作成するルーティングテーブル作成部とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、無線通信システムは、親機無線機と、当該親機無線機と無線通信回線を介してマルチホップ無線通信が可能な複数の子機無線機とを備える無線通信システムであって、親機無線機は、各子機無線機が通信可能な他の子機無線機に関する情報である隣接情報を各子機無線機から収集する隣接情報収集部と、隣接情報収集部が収集した隣接情報に基づいて、親機無線機および各子機無線機の各々におけるマルチホップ無線通信時のデータの宛先および送信先を示すルーティングテーブルを作成するルーティングテーブル作成部とを備えるため、子機無線機における消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１による親機無線機の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１による子機無線機の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるクラスタツリーネットワークの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１による隣接情報の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１によるルーティングテーブルの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１によるクラスタツリーネットワークにおける通信経路の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１による下りデータ伝送時に通信障害が生じた場合の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１による経路変更後のルーティングテーブルの一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１による変更後のルーティングテーブルを子機無線機に送信する一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１による上りデータ伝送時に通信障害が生じた場合の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１による経路変更後のルーティングテーブルの一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１による変更後のルーティングテーブルを子機無線機に送信する一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２によるクラスタツリーネットワークの一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２による隣接情報の一例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態２によるルーティングテーブルの一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態２によるクラスタツリーネットワークにおける通信経路の一例を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態２による下りデータ伝送時に通信障害が生じた場合の一例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態２による経路変更後のルーティングテーブルの一例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態２による変更後のルーティングテーブルを子機無線機に送信する一例を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態２による上りデータ伝送時に通信障害が生じた場合の一例を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態２による経路変更後のルーティングテーブルの一例を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態２による変更後のルーティングテーブルを子機無線機に送信する一例を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態３によるクラスタツリーネットワークの一例を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態３によるルーティングテーブルの一例を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態３による新たな子機無線機が追加された場合の一例を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態３による隣接情報の一例を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態３による経路変更後のルーティングテーブルの一例を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態３による変更後のルーティングテーブルを子機無線機に送信する一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態１による親機無線機１の構成の一例を示すブロック図である。図２は、本実施の形態１による子機無線機８の構成の一例を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、親機無線機１は、通信部２と、制御部３と、隣接情報記憶部６と、ルーティングテーブル記憶部７とを備えている。また、制御部３は、隣接情報収集部４と、ルーティングテーブル作成部５とを備えている。
【００１９】
通信部２は、子機無線機８と無線通信を行う。制御部３は、親機無線機１における種々の動作を制御する。隣接情報収集部４は、通信部２を介して子機無線機８から隣接情報を収集する。ルーティングテーブル作成部５は、隣接情報収集部４が収集した隣接情報に基づいてルーティングテーブルを作成する。
【００２０】
隣接情報記憶部６は、隣接情報収集部４が収集した隣接情報を記憶する。ルーティングテーブル記憶部７は、ルーティングテーブル作成部５が作成したルーティングテーブルを記憶する。隣接情報記憶部６およびルーティングテーブル記憶部７は、例えばハードディスク（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）または半導体メモリなどの記憶装置から構成されている。
【００２１】
図２に示すように、子機無線機８は、通信部９と、制御部１０と、隣接情報記憶部１２と、ルーティングテーブル記憶部１３とを備えている。また、制御部１０は、隣接情報取得部１１を備えている。
【００２２】
通信部９は、親機無線機１または他の子機無線機８と無線通信を行う。制御部１０は、子機無線機８における種々の動作を制御する。隣接情報取得部１１は、無線通信可能な他の子機無線機８から隣接情報を取得する。
【００２３】
隣接情報記憶部１２は、隣接情報取得部１１が取得した隣接情報を記憶する。ルーティングテーブル記憶部１３は、親機無線機１から受信したルーティングテーブルを記憶する。隣接情報記憶部１２およびルーティングテーブル記憶部１３は、例えばハードディスクまたは半導体メモリなどの記憶装置から構成されている。
【００２４】
図３は、本実施の形態１によるクラスタツリーネットワークの一例を示す図である。本実施の形態１では、特定小電力無線システムがクラスタツリーネットワークで構成される場合を一例として説明する。
【００２５】
図３に示す第１の無線機１４は親機無線機であり、図１に示す親機無線機１に対応している。図３に示す第２の無線機１５、第３の無線機１６、第４の無線機１７、第５の無線機１８、第６の無線機１９、第７の無線機２０、および第８の無線機２１の各々は子機無線機であり、図２に示す子機無線機８に対応している。
【００２６】
図３において、第１の無線機１４は、最も通信上位に配置されており、第１の無線機１４から遠ざかるにつれて通信下位となる。例えば、第４の無線機１７は、第２の無線機１５よりも通信下位であるが、第７の無線機２０よりも通信上位である。親機無線機および子機無線機は、無線通信回線を介してマルチホップ無線通信を行う。
【００２７】
親機無線機は、通信経路構築の初期時において、無線通信可能な他の子機無線機と無線通信を行い、他の子機無線機から当該他の子機無線機に対応付けられた無線機番号を隣接情報として取得する。具体的には、図１に示す隣接情報収集部４が隣接情報を取得する。隣接情報収集部４が取得した隣接情報は、隣接情報記憶部６に記憶される。
【００２８】
各子機無線機は、通信経路構築の初期時において、無線通信可能な親機無線機または他の子機無線機と通信を行い、親機無線機または他の子機無線機から当該親機無線機または他の子機無線機に対応付けられた無線機番号を隣接情報として取得する。具体的には、図２に示す隣接情報取得部１１が隣接情報を取得する。隣接情報取得部１１が取得した隣接情報は、隣接情報記憶部１２に記憶される。
【００２９】
図４は、隣接情報の一例を示す図である。
【００３０】
図４において、無線機番号１〜８は、親機無線機および子機無線機の各々に対応している。具体的には、無線機番号１は第１の無線機１４に対応し、無線機番号２は第２の無線機１５に対応し、無線機番号３は第３の無線機１６に対応し、無線機番号４は第４の無線機１７に対応し、無線機番号５は第５の無線機１８に対応し、無線機番号６は第６の無線機１９に対応し、無線機番号７は第７の無線機２０に対応し、無線機番号８は第８の無線機２１に対応している。
【００３１】
図４に示すように、第１の無線機１４は、無線機番号２，３を隣接情報２２として取得する。第２の無線機１５は、無線機番号１，３，４，５を隣接情報２３として取得する。第３の無線機１６は、無線機番号１，２，５，６を隣接情報２４として取得する。第４の無線機１７は、無線機番号２，５，７を隣接情報２５として取得する。第５の無線機１８は、無線機番号２，３，４，６，７，８を隣接情報２６として取得する。第６の無線機１９は、無線機番号３，５，８を隣接情報２７として取得する。第７の無線機２０は、無線機番号４，５を隣接情報２８として取得する。第８の無線機２１は、無線機番号５，６を隣接情報２９として取得する。
【００３２】
親機無線機は、全ての子機無線機から隣接情報を収集する。具体的には、図１に示す隣接情報収集部４が全ての子機無線機から隣接情報を収集する。従って、隣接情報記憶部６には、図４に示す隣接情報２２〜２９が記憶される。
【００３３】
親機無線機は、全ての子機無線機から収集した隣接情報に基づいて、図３に示すクラスタツリーネットワークにおけるルーティングテーブルを作成する。具体的には、図１に示すルーティングテーブル作成部５が、図５に示すようなルーティングテーブル３０〜３７を作成する。ルーティングテーブル作成部５が作成したルーティングテーブル３０〜３７は、ルーティングテーブル記憶部７に記憶される。なお、図５において、宛先および通信先として記されている数字は、無線機番号を示している。
【００３４】
また、親機無線機は、作成したルーティングテーブルを各子機無線機に通知する。具体的には、図１に示すルーティングテーブル作成部５が作成した図５に示すルーティングテーブル３０〜３７は、通信部２を介して各子機無線機に通知される。各子機無線機では、図２に示す通信部９を介してルーティングテーブル３０〜３７を受信し、受信したルーティングテーブル３０〜３７をルーティングテーブル記憶部１３に記憶する。
【００３５】
図６は、図５に示すルーティングテーブル３０〜３７に基づく、クラスタツリーネットワークにおける通信経路の一例を示す図である。なお、図中の太線は、クラスタツリーネットワークにおいて選択された通信経路を示している。図中の破線は、クラスタツリーネットワークにおいて非選択の通信経路を示している。
【００３６】
図６に示すように、例えば、第１の無線機１４と第７の無線機１０との通信は、第２の無線機１５および第４の無線機１７を経由して行われる。また、第１の無線機１４と第５の無線機１８との通信は、第２の無線機１５を経由して行われる。
【００３７】
次に、図６に示すクラスタツリーネットワークにおいて通信障害が生じた場合について説明する。
【００３８】
図７は、下りデータ伝送時に通信障害が生じた場合の一例を示す図である。なお、図７では、例えば、第１の無線機１４が第７の無線機２０に対してデータ通信したときに、第２の無線機１５が当該第２の無線機１５と第４の無線機１７との間で通信障害を検出した場合について示している。すなわち、ルーティングテーブルに基づくマルチホップ無線通信が不可能な第４の無線機１７が発生した場合について示している。
【００３９】
第２の無線機１５は、第４の無線機１７とのデータ通信ができなかったことを受け、第４の無線機１７を指定した経路疎通通知を第１の無線機１４に送信する。第１の無線機１４は、第２の無線機１５から経路疎通通知を受信すると、隣接情報に基づいて通信経路を変更する。具体的には、図１に示すルーティングテーブル作成部５は、隣接情報記憶部６に記憶している隣接情報に基づいて、第４の無線機１７を避けた通信経路となるように、図５に示すルーティングテーブル３０〜３７を図８に示すルーティングテーブル３８〜４５に変更する。図８において、ルーティングテーブル３８，３９，４１，４２，４４の太字部分は変更箇所を示している。
【００４０】
第１の無線機１４は、図９に示すように、ルーティングテーブルの変更が必要な無線機に対してルーティングテーブル更新通知を行い、変更後のルーティングテーブル３８〜４５をルーティングテーブルの変更が必要な無線機に送信する。図９の例では、第１の無線機１４は、変更後のルーティングテーブル３８〜４５を第２の無線機１５、第５の無線機１８、および第７の無線機２０に送信する。変更後のルーティングテーブル３８〜４５を受信した第２の無線機１５、第５の無線機１８、および第７の無線機２０は、以後、変更後のルーティングテーブル３８〜４５に従って通信経路の選択を行う。
【００４１】
図１０は、上りデータ伝送時に通信障害が生じた場合の一例を示す図である。なお、図１０では、例えば、第７の無線機２０が第１の無線機１４に対してデータ通信したときに、第７の無線機２０が当該第７の無線機２０と第４の無線機１７との間で通信障害を検出した場合について示している。
【００４２】
第７の無線機２０は、第４の無線機１７とのデータ通信ができなかったことを受け、無線の電波強度が強く、かつ第７の無線機２０が保持している隣接情報に含まれている第５の無線機１８に対して、第４の無線機１７を指定した経路疎通通知を第１の無線機１４宛てに送信する。第５の無線機１８は、当該第５の無線機１８が保持しているルーティングテーブルに基づいて、経路疎通通知を第２の無線機１５に送信する。第２の無線機１５は、当該第２の無線機１５が保持しているルーティングテーブルに基づいて、経路疎通通知を第１の無線機１４に送信する。
【００４３】
第１の無線機１４は、第２の無線機１５から経路疎通通知を受信すると、隣接情報に基づいて通信経路を変更する。具体的には、図１に示すルーティングテーブル作成部５は、隣接情報記憶部６に記憶している隣接情報に基づいて、第４の無線機１７を避けた通信経路となるように、図５に示すルーティングテーブル３０〜３７を図１１に示すルーティングテーブル４６〜５３に変更する。図１１において、ルーティングテーブル４６，４７，４９，５０，５２の太字部分は変更箇所を示している。
【００４４】
第１の無線機１４は、図１２に示すように、ルーティングテーブルの変更が必要な無線機に対してルーティングテーブル更新通知を行い、変更後のルーティングテーブル４６〜５３をルーティングテーブルの変更が必要な無線機に送信する。図１２の例では、第１の無線機１４は、変更後のルーティングテーブル４６〜５３を第２の無線機１５、第５の無線機１８、および第７の無線機２０に送信する。変更後のルーティングテーブル４６〜５３を受信した第２の無線機１５、第５の無線機１８、および第７の無線機２０は、以後、変更後のルーティングテーブル４６〜５３に従って通信経路の選択を行う。
【００４５】
以上のことから、本実施の形態１によれば、親機無線機は、各子機無線機から収集した隣接情報に基づいてルーティングテーブルを作成しているため、子機無線機での消費電力を低減することができる。また、通信経路に通信障害が生じた場合において、親機無線機は、各子機無線機から隣接情報を再度収集することなく通信経路を変更することができる。また、各子機無線機は、通信経路を検索するアルゴリズムが不要であり、親機無線機からルーティングテーブル更新通知を受信するといった最小限の通信で済むため、内蔵するメモリの容量を低減し、かつ消費電力を低減することが可能となる。
【００４６】
また、各無線機間では、通信経路構築の初期時のみでなく、通信経路構築後の運用中も間欠信号のやり取りを行っている。各子機無線機は、間欠信号のやり取り時に隣接情報も取得しているため、各子機無線機には最新の隣接情報が保持されている。通信経路の運用中において、子機無線機が取得する隣接情報に変化があった場合は、当該子機無線機は親機無線機に隣接情報を送信する。親機無線機は、子機無線機から隣接情報を受信するとルーティングテーブルを変更し、変更後のルーティングテーブルをルーティングテーブルの変更が必要な無線機に送信する。
【００４７】
＜実施の形態２＞
図１３は、本発明の実施の形態２によるクラスタツリーネットワークの一例を示す図である。本実施の形態１では、特定小電力無線システムがクラスタツリーネットワークで構成される場合を一例として説明する。
【００４８】
図１３に示す第１の無線機１４は親機無線機であり、図１に示す親機無線機１に対応している。図１３に示す第２の無線機１５、第３の無線機１６、第４の無線機１７、および第５の無線機１８の各々は子機無線機であり、図２に示す子機無線機８に対応している。なお、各無線機の構成および基本的な動作については、実施の形態１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４９】
図１４は、隣接情報の一例を示す図である。
【００５０】
図１４において、無線機番号１〜５は、親機無線機および子機無線機の各々に対応している。具体的には、無線機番号１は第１の無線機１４に対応し、無線機番号２は第２の無線機１５に対応し、無線機番号３は第３の無線機１６に対応し、無線機番号４は第４の無線機１７に対応し、無線機番号５は第５の無線機１８に対応している。本実施の形態２では、隣接情報は、無線機番号および電池残量を含んでいることを特徴としている。ここで、電池残量とは、隣接情報の取得対象である他の無線機の電池残量のことをいう。
【００５１】
図１４に示すように、第１の無線機１４は、無線機番号２および電池残量６５％、無線機番号３および電池残量７０％、無線機番号４および電池残量８０％を隣接情報５４として取得する。第２の無線機１５は、無線機番号１および電池残量１００％、無線機番号３および電池残量７０％、無線機番号５および電池残量７０％を隣接情報５５として取得する。第３の無線機１６は、無線機番号１および電池残量１００％、無線機番号２および電池残量６５％、無線機番号４および電池残量８０％、無線機番号５および電池残量７０％を隣接情報５６として取得する。第４の無線機１７は、無線機番号１および電池残量５０％、無線機番号３および電池残量７０％、無線機番号５および電池残量７０％を隣接情報５７として取得する。第５の無線機１８は、無線機番号２および電池残量６５％、無線機番号３および電池残量７０％、無線機番号４および電池残量８０％を隣接情報５８として取得する。
【００５２】
親機無線機は、全ての子機無線機から隣接情報を収集する。具体的には、図１に示す隣接情報収集部４が全ての子機無線機から隣接情報を収集する。従って、隣接情報記憶部６には、図１４に示す隣接情報５４〜５８が記憶される。
【００５３】
親機無線機は、全ての子機無線機から収集した隣接情報に基づいて、図１３に示すクラスタツリーネットワークにおけるルーティングテーブルを作成する。具体的には、図１に示すルーティングテーブル作成部５が、図１５に示すようなルーティングテーブル５９〜６３を作成する。ルーティングテーブル作成部５が作成したルーティングテーブル５９〜６３は、ルーティングテーブル記憶部７に記憶される。なお、図１５において、宛先および通信先として記されている数字は、無線機番号を示している。
【００５４】
また、親機無線機は、作成したルーティングテーブルを各子機無線機に通知する。具体的には、図１に示すルーティングテーブル作成部５が作成した図１５に示すルーティングテーブル５９〜６３は、通信部２を介して各子機無線機に通知される。各子機無線機では、図２に示す通信部９を介してルーティングテーブル５９〜６３を受信し、受信したルーティングテーブル５９〜６３をルーティングテーブル記憶部１３に記憶する。
【００５５】
図１６は、図１５に示すルーティングテーブル５９〜６３に基づく、クラスタツリーネットワークにおける通信経路の一例を示す図である。なお、図中の太線は、クラスタツリーネットワークにおいて選択された通信経路を示している。図中の破線は、クラスタツリーネットワークにおいて非選択の通信経路を示している。
【００５６】
図１６に示すように、例えば、第１の無線機１４と第５の無線機１８との通信は、第３の無線機１６を経由して行われる。
【００５７】
次に、図１６に示すクラスタツリーネットワークにおいて通信障害が生じた場合について説明する。
【００５８】
図１７は、下りデータ伝送時に通信障害が生じた場合の一例を示す図である。なお、図１７では、例えば、第１の無線機１４が第５の無線機１８に対してデータ通信したときに、第１の無線機１４が当該第１の無線機１４と第３の無線機１６との間で通信障害を検出した場合について示している。
【００５９】
第１の無線機１４は、第３の無線機１６とのデータ通信ができなかったことを受け、隣接情報に基づいて通信経路を変更する。なお、ここでは第１の無線機１４が通信障害を直接検出したため、経路疎通通知を送信する必要はない。
【００６０】
具体的には、図１に示すルーティングテーブル作成部５は、隣接情報記憶部６に記憶している隣接情報である無線機番号および電池残量に基づいて、第３の無線機１６を避けた通信経路となるように通信経路を変更する。
【００６１】
より具体的には、第１の無線機１４は、無線機番号２および電池残量６５％、無線機番号３および電池残量７０％、無線機番号４および電池残量８０％を隣接情報５４として保持している。ルーティングテーブル作成部５は、第１の無線機１４と第３の無線機１６との間で通信障害が検出されているため、第３の無線機１６を通信経路として選択しない。従って、第１の無線機１４から通信経路としては、第２の無線機１５または第４の無線機１７が選択の対象となる。ルーティングテーブル作成部５は、隣接情報に含まれる電池残量に基づいて、２つの通信経路のうちのいずれの無線機を通信経路として選択するのか判断する。図１４を参照すると、第２の無線機１５よりも第４の無線機１７の方が、電池残量が多い。従って、ルーティングテーブル作成部５は、第４の無線機１７を通信経路として選択する。
【００６２】
上記より、ルーティングテーブル作成部５は、図１５に示すルーティングテーブル５９〜６３を図１８に示すルーティングテーブル６４〜６８に変更する。図１８において、ルーティングテーブル６４，６６，６７，６８の太字部分は変更箇所を示している。
【００６３】
第１の無線機１４は、図１９に示すように、ルーティングテーブルの変更が必要な無線機に対してルーティングテーブル更新通知を行い、変更後のルーティングテーブル６４〜６８をルーティングテーブルの変更が必要な無線機に送信する。図１９の例では、第１の無線機１４は、変更後のルーティングテーブル６４〜６８を第４の無線機１７および第５の無線機１８に送信する。変更後のルーティングテーブル６４〜６８を受信した第４の無線機１７および第５の無線機１８は、以後、変更後のルーティングテーブル６４〜６８に従って通信経路の選択を行う。
【００６４】
図２０は、上りデータ伝送時に通信障害が生じた場合の一例を示す図である。なお、図２０では、例えば、第５の無線機１８が第１の無線機１４に対してデータ通信したときに、第５の無線機１８が当該第５の無線機１８と第３の無線機１６との間で通信障害を検出した場合について示している。
【００６５】
第５の無線機１８は、第３の無線機１６とのデータ通信ができなかったことを受け、第５の無線機１８が保持している隣接情報に含まれる無線機番号および電池残量に基づいて経路疎通通知を送信する相手を選択する。
【００６６】
具体的には、第５の無線機１８は、隣接情報に基づいて、第２の無線機１５または第４の無線機１７のいずれかを通信経路として選択する。第５の無線機１８は、図１４に示すように、無線機番号２および電池残量６５％、無線機番号４および電池残量８０％を隣接情報５８として保持しており、電池残量がより多い無線機番号４、すなわち第４の無線機１７を通信経路として選択する。
【００６７】
第５の無線機１８は、第４の無線機１７に対して、第３の無線機１６を指定した経路疎通通知を第１の無線機１４宛てに送信する。第４の無線機１７は、当該第４の無線機１７が保持しているルーティングテーブルに基づいて、経路疎通通知を第１の無線機１４に送信する。
【００６８】
第１の無線機１４は、第４の無線機１７から経路疎通通知を受信すると、隣接情報に基づいて通信経路を変更する。具体的には、図１に示すルーティングテーブル作成部５は、隣接情報記憶部６に記憶している隣接情報に基づいて、第３の無線機１６を避けた通信経路となるように通信経路を変更する。
【００６９】
より具体的には、第１の無線機１４は、無線機番号２および電池残量６５％、無線機番号３および電池残量７０％、無線機番号４および電池残量８０％を隣接情報５４として保持している。ルーティングテーブル作成部５は、第１の無線機１４と第３の無線機１６との間で通信障害が検出されているため、第３の無線機１６を通信経路として選択しない。従って、第１の無線機１４から通信経路としては、第２の無線機１５または第４の無線機１７が選択の対象となる。ルーティングテーブル作成部５は、隣接情報に含まれる電池残量に基づいて、２つの通信経路のうちのいずれの無線機を通信経路として選択するのか判断する。図１４を参照すると、第２の無線機１５よりも第４の無線機１７の方が、電池残量が多い。従って、ルーティングテーブル作成部５は、第４の無線機１７を通信経路として選択する。
【００７０】
上記より、ルーティングテーブル作成部５は、図１５に示すルーティングテーブル５９〜６３を図２１に示すルーティングテーブル６９〜７３に変更する。図２１において、ルーティングテーブル６９，７１，７２，７３の太字部分は変更箇所を示している。
【００７１】
第１の無線機１４は、図２２に示すように、ルーティングテーブルの変更が必要な無線機に対してルーティングテーブル更新通知を行い、変更後のルーティングテーブル６９〜７３をルーティングテーブルの変更が必要な無線機に送信する。図２２の例では、第１の無線機１４は、変更後のルーティングテーブル６９〜７３を第４の無線機１７および第５の無線機１８に送信する。変更後のルーティングテーブル６９〜７３を受信した第４の無線機１７および第５の無線機１８は、以後、変更後のルーティングテーブル６９〜７３に従って通信経路の選択を行う。
【００７２】
以上のことから、本実施の形態２によれば、通信経路に通信障害が生じた場合において、親機無線機は、各子機無線機から隣接情報を再度収集することなく通信経路を変更することができる。また、各子機無線機は、通信経路を検索するアルゴリズムが不要であり、親機無線機からルーティングテーブル更新通知を受信するといった最小限の通信で済むため、内蔵するメモリの容量を低減し、かつ消費電力を低減することが可能となる。
【００７３】
また、各無線機間では、通信経路構築の初期時のみでなく、通信経路構築後の運用中も間欠信号のやり取りを行っている。各子機無線機は、間欠信号のやり取り時に隣接情報も取得しているため、各子機無線機には最新の隣接情報が保持されている。通信経路の運用中において、子機無線機が取得する隣接情報に変化があった場合は、当該子機無線機は親機無線機に隣接情報を送信する。ここで、隣接情報が変化する場合としては、無線機番号が変化する場合、または電池残量が１００％、９０％、８０％、・・・、１０％と１０％ステップで変化する場合などが挙げられる。親機無線機は、子機無線機から隣接情報を受信するとルーティングテーブルを変更し、変更後のルーティングテーブルをルーティングテーブルの変更が必要な無線機に送信する。
【００７４】
＜実施の形態３＞
図２３は、本発明の実施の形態３によるクラスタツリーネットワークにおける通信経路の一例を示す図である。本実施の形態３では、特定小電力無線システムがクラスタツリーネットワークで構成される場合を一例として説明する。
【００７５】
図２３に示す第１の無線機１４は親機無線機であり、図１に示す親機無線機１に対応している。図２３に示す第２の無線機１５、第３の無線機１６、第４の無線機１７、第５の無線機１８、第６の無線機１９、第７の無線機２０、および第８の無線機２１の各々は子機無線機であり、図２に示す子機無線機８に対応している。なお、各無線機の構成および基本的な動作については、実施の形態１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７６】
図２３に示すように、各無線機は、図２４に示すルーティングテーブル７４〜８１に基づいて通信を行っている。例えば、第１の無線機１４と第７の無線機２０との通信は、第２の無線機１５および第４の無線機１７を経由して行われる。なお、図２３中の太線は、クラスタツリーネットワークにおいて選択された通信経路を示している。図２３中の破線は、クラスタツリーネットワークにおいて非選択の通信経路を示している。
【００７７】
図２５は、図２３に示すクラスタツリーネットワークで運用中に、新たな子機無線機として第９の無線機８２が追加された場合の一例を示す図である。すなわち、図２５は、ルーティングテーブルに存在しない第９の無線機８２が新たに追加された場合について示している。
【００７８】
上述の通り、各無線機間では、通信経路構築の初期時のみでなく、通信経路構築後の運用中も間欠信号のやり取りを行っている。各子機無線機は、間欠信号のやり取り時に隣接情報も取得しているため、各子機無線機には最新の隣接情報が保持されている。通信経路の運用中において、子機無線機が取得する隣接情報に変化があった場合は、当該子機無線機は親機無線機に隣接情報を送信する。親機無線機は、子機無線機から隣接情報を受信するとルーティングテーブルを変更し、変更後のルーティングテーブルをルーティングテーブルの変更が必要な無線機に送信する。
【００７９】
図２５に示すように、第９の無線機８２が新たに追加されると、第７の無線機２０、第８の無線機２１、および第９の無線機８２の各々は隣接情報を取得する。具体的には、図２６に示すように、第７の無線機２０は、無線機番号４，５，９を隣接情報８９として取得する。第８の無線機２１は、無線機番号５，６，９を隣接情報９０として取得する。第９の無線機８２は、無線機番号７，８を隣接情報９１として取得する。そして、第７の無線機２０、第８の無線機２１、および第９の無線機８２の各々は、取得した隣接情報８９〜９１を第１の無線機１４に送信する。このとき、第９の無線機８２については通信経路が確立されていないが、間欠信号の無線の電波強度がより強い方を選択して隣接情報を送信する。図２５の例では、第８の無線機２１よりも第７の無線機２０の方が、間欠信号の無線の電波強度が強いことを示している。
【００８０】
第１の無線機１４は、第７の無線機２０、第８の無線機２１、および第９の無線機８２の各々から収集した隣接情報に基づいて、図２７に示すルーティングテーブル９２〜１００を作成する。
【００８１】
第１の無線機１４は、図２８に示すように、ルーティングテーブルの変更が必要な無線機に対してルーティングテーブル更新通知を行い、変更後のルーティングテーブル９２〜１００をルーティングテーブルの変更が必要な無線機に送信する。図２８の例では、第１の無線機１４は、変更後のルーティングテーブル９２〜１００を第７の無線機２０、第８の無線機２１、および第９の無線機８２に送信する。変更後のルーティングテーブル９２〜１００を受信した第７の無線機２０、第８の無線機２１、および第９の無線機８２の各々は、以後、変更後のルーティングテーブル９２〜１００に従って通信経路の選択を行う。
【００８２】
以上のことから、本実施の形態３によれば、新たに子機無線機が追加された場合において、親機無線機は、各子機無線機から隣接情報を再度収集することなく通信経路を変更することができる。また、各子機無線機は、通信経路を検索するアルゴリズムが不要であり、親機無線機からルーティングテーブル更新通知を受信するといった最小限の通信で済むため、内蔵するメモリの容量を低減し、かつ消費電力を低減することが可能となる。
【００８３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１  親機無線機、２  通信部、３  制御部、４  隣接情報収集部、５  ルーティングテーブル作成部、６  隣接情報記憶部、７  ルーティングテーブル記憶部、８  子機無線機、９  通信部、１０  制御部、１１  隣接情報取得部、１２  隣接情報記憶部、１３  ルーティングテーブル記憶部、１４  第１の無線機、１５  第２の無線機、１６  第３の無線機、１７  第４の無線機、１８  第５の無線機、１９  第６の無線機、２０  第７の無線機、２１  第８の無線機、２２〜２９  隣接情報、３０〜５３  ルーティングテーブル、５４〜５８  隣接情報、５９〜８１  ルーティングテーブル、８２  第９の無線機、８３〜９１  隣接情報、９２〜１００  ルーティングテーブル。
【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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【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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