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技術 通信ノード、通信方法及び無線通信システム

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 南山征慶
出願日 2015年3月31日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-071309
公開日 2016年11月10日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2016-192664
状態 特許登録済
技術分野 無線中継システム 移動無線通信システム
主要キーワード データ元 データ収集期間 各中継機 無線免許 有線通信方式 最終宛先ノード 最大送信回数 候補ノード
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年11月10日)のものです。
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図面 (11)

課題

最終宛先ノードまでデータが届くのにかかる時間を短縮することを目的とする。

解決手段

通信ノード子機10、親機20又は中継機30)の制御部は、最終宛先ノードまでの通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先ノードが決定されると、送信先のノードにユニキャストでデータを送信するように無線通信部を制御する。通信ノードの制御部は、ユニキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACK受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定する。

概要

背景

従来、基地局ノード装置と、複数台子ノード装置との間で、マルチホップ無線通信を行うネットワークシステムが提案されている(例えば特許文献1参照)。

概要

最終宛先ノードまでデータが届くのにかかる時間を短縮することを目的とする。通信ノード子機10、親機20又は中継機30)の制御部は、最終宛先ノードまでの通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先ノードが決定されると、送信先のノードにユニキャストでデータを送信するように無線通信部を制御する。通信ノードの制御部は、ユニキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACK受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定する。

目的

本発明は上記課題に鑑みてなされ、最終宛先ノードまでデータが届くのにかかる時間を短縮できる通信ノード、通信方法及び無線通信システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

無線通信を行う無線通信部と制御部とを備えて最終宛先ノードに直接又は中継ノードを介してデータを送信し、前記制御部は、前記最終宛先ノードまでの通信経路確立していない状態では、ブロードキャストでデータを送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、前記最終宛先ノードまでの通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先ノードが決定されると、前記送信先のノードにユニキャストでデータを送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、ユニキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACK受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定するように構成されたことを特徴とする通信ノード

請求項2

記憶部を更に備え、前記制御部は、前記無線通信部がブロードキャストでデータを送信した場合にACKを送信してきた全てのノードを候補ノードとして前記記憶部に記憶させ、前記制御部は、前記無線通信部から前記送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、前記記憶部に記憶された前記候補ノードのうち前記送信先のノード以外の前記候補ノードにユニキャストで前記データを送信するように前記無線通信部を制御することを特徴とする請求項1に記載の通信ノード。

請求項3

前記制御部は、前記無線通信部が前記送信先のノードにユニキャストで前記データを送信してからACKを受信するまでにかかった時間の最大時間に前記第2時間を設定するように構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の通信ノード。

請求項4

前記制御部は、前記無線通信部が前記送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、前記データを前記送信先のノードへ再送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、前記送信先のノードへ前記データを再送信する再送回数規定回数以上になると、ユニキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部をACKが受信可能な状態とする受信待ち時間を、前記第2時間よりも長く、かつ、前記第1時間よりも短い第3時間に設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の通信ノード。

請求項5

前記制御部は、前記無線通信部が前記送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、前記データを前記送信先のノードへ再送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、前記送信先のノードへ前記データを再送信する再送回数が規定回数以上になると、ユニキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、前記第1時間と同じ時間に設定するように構成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の通信ノード。

請求項6

前記制御部は、前記無線通信部が前記送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、前記データを前記送信先のノードへ再送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、前記送信先のノードへ前記データを再送信する再送回数が最大再送回数に達すると、ブロードキャストで前記データを送信するように前記無線通信部を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の通信ノード。

請求項7

前記制御部は、前記無線通信部が前記送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、前記データを前記送信先のノードへ再送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、前記送信先のノードへ前記データを再送信する回数が最大再送回数に達すると、前記データの再送処理を終了するように前記無線通信部を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の通信ノード。

請求項8

前記制御部は、前記データの再送処理を終了するように前記無線通信部を制御した場合、次回の送信時に新たなデータを送信するように前記無線通信部を制御することを特徴とする請求項7に記載の通信ノード。

請求項9

最終宛先ノードまでの通信経路が確立していない状態では無線通信部にブロードキャストでデータを送信させるステップと、最終宛先ノードまでの通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先のノードが決定されると前記無線通信部に送信先のノードへユニキャストでデータを送信させるステップと、ユニキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定するステップと、を含むことを特徴とする通信方法

請求項10

無線通信機能を有する送信元ノードと、無線通信機能を有する最終宛先ノードと、前記送信元ノードと前記最終宛先ノードとの間の無線通信を中継する機能を備えた複数台の中継ノードとを備え、前記送信元ノード及び前記中継ノードは、前記送信元ノードから前記最終宛先ノードまでデータを送信する通信経路が確立していない状態ではブロードキャストでデータを送信し、前記送信元ノード及び前記中継ノードのうち、前記通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先が決まったノードは、ユニキャストでデータを送信するように構成され、前記送信元ノード及び前記中継ノードは、ユニキャストでデータを送信した場合にACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合にACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定するように構成されたことを特徴とする無線通信システム

技術分野

0001

本発明は、通信ノード通信方法及び無線通信システムに関し、より詳細には、マルチホップ通信を行う通信ノード、通信方法及び無線通信システムに関する。

背景技術

0002

従来、基地局ノード装置と、複数台子ノード装置との間で、マルチホップ無線通信を行うネットワークシステムが提案されている(例えば特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2013−74355号公報

発明が解決しようとする課題

0004

一般に、通信ネットワークでは、あるノードが送信したデータが別のノードによって受信されると、受信側のノードは送信側のノードにACKを送信する。したがって、送信側のノードは、データを送信してから所定の受信待ち時間が経過するまでの間、無線送受信部をACKが受信可能な状態に制御しており、この間にACKを受信できなければデータを再送信している。そのため、あるノードが送信したデータが別のノードに受信されなかった場合、データの送信時点より受信待ち時間が経過してからでないと、データの再送信が行われない。よって、送信元ノードから最終宛先ノードまでの各ノードでデータの再送信が発生すると、最終宛先ノードまでデータが届くのに時間がかかっていた。

0005

本発明は上記課題に鑑みてなされ、最終宛先ノードまでデータが届くのにかかる時間を短縮できる通信ノード、通信方法及び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

0006

第1の形態の通信ノードは、無線通信を行う無線通信部と制御部とを備えて最終宛先ノードに直接又は中継ノードを介してデータを送信し、前記制御部は、前記最終宛先ノードまでの通信経路確立していない状態では、ブロードキャストでデータを送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、前記最終宛先ノードまでの通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先のノードが決定されると、前記送信先のノードにユニキャストでデータを送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、ユニキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定するように構成されたことを特徴とする。

0007

第2の形態の通信ノードは、第1の形態において、記憶部を更に備え、前記制御部は、前記無線通信部がブロードキャストでデータを送信した場合にACKを送信してきた全てのノードを候補ノードとして前記記憶部に記憶させ、前記制御部は、前記無線通信部から前記送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、前記記憶部に記憶された前記候補ノードのうち前記送信先のノード以外の前記候補ノードにユニキャストで前記データを送信するように前記無線通信部を制御することを特徴とする。

0008

第3の形態の通信ノードは、第1又は第2の形態において、前記制御部は、前記無線通信部が前記送信先のノードにユニキャストで前記データを送信してからACKを受信するまでにかかった時間の最大時間に前記第2時間を設定するように構成されたことを特徴とする。

0009

第4の形態の通信ノードは、第1〜第3のいずれか1つの形態において、前記制御部は、前記無線通信部が前記送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、前記データを前記送信先のノードへ再送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、前記送信先のノードへ前記データを再送信する再送回数規定回数以上になると、ユニキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部をACKが受信可能な状態とする受信待ち時間を、前記第2時間よりも長く、かつ、前記第1時間よりも短い第3時間に設定することを特徴とする。

0010

第5の形態の通信ノードは、第1〜第3のいずれか1つの形態において、前記制御部は、前記無線通信部が前記送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、前記データを前記送信先のノードへ再送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、前記送信先のノードへ前記データを再送信する再送回数が規定回数以上になると、ユニキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、前記第1時間と同じ時間に設定するように構成されたことを特徴とする。

0011

第6の形態の通信ノードは、第1〜第5のいずれか1つの形態において、前記制御部は、前記無線通信部が前記送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、前記データを前記送信先のノードへ再送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、前記送信先のノードへ前記データを再送信する再送回数が最大再送回数に達すると、ブロードキャストで前記データを送信するように前記無線通信部を制御することを特徴とする。

0012

第7の形態の通信ノードは、第1〜第5のいずれか1つの形態において、前記制御部は、前記無線通信部が前記送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、前記データを前記送信先のノードへ再送信するように前記無線通信部を制御し、前記制御部は、前記送信先のノードへ前記データを再送信する回数が最大再送回数に達すると、前記データの再送処理を終了するように前記無線通信部を制御することを特徴とする。

0013

第8の形態の通信ノードは、第7の形態において、前記制御部は、前記データの再送処理を終了するように前記無線通信部を制御した場合、次回の送信時に新たなデータを送信するように前記無線通信部を制御することを特徴とする。

0014

第9の形態の通信方法は、最終宛先ノードまでの通信経路が確立していない状態では無線通信部にブロードキャストでデータを送信させるステップと、最終宛先ノードまでの通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先のノードが決定されると前記無線通信部に送信先のノードへユニキャストでデータを送信させるステップと、ユニキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定するステップと、を含むことを特徴とする。

0015

第10の形態の無線通信システムは、無線通信機能を有する送信元ノードと、無線通信機能を有する最終宛先ノードと、前記送信元ノードと前記最終宛先ノードとの間の無線通信を中継する機能を備えた複数台の中継ノードとを備え、前記送信元ノード及び前記中継ノードは、前記送信元ノードから前記最終宛先ノードまでデータを送信する通信経路が確立していない状態ではブロードキャストでデータを送信し、前記送信元ノード及び前記中継ノードのうち、前記通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先が決まったノードは、ユニキャストでデータを送信するように構成され、前記送信元ノード及び前記中継ノードは、ユニキャストでデータを送信した場合にACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合にACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定するように構成されたことを特徴とする。

発明の効果

0016

本発明の通信ノード、通信方法及び無線通信システムによれば、ユニキャストでデータを送信した場合は、ブロードキャストでデータを送信した場合に比べて、ACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を短くしている。したがって、ユニキャストでデータを送信している場合に、ACKを受信できずにデータを再送信する場合、データを再送信するまでにかかる時間が短縮されるので、送信元ノードから最終宛先ノードまでデータが届くのにかかる時間を短縮できる。

図面の簡単な説明

0017

実施形態の無線通信システムによる通信手順の説明図である。
実施形態の子機ブロック図である。
実施形態の親機のブロック図である。
実施形態の中継機のブロック図である。
実施形態の無線通信システムによる別の通信手順の説明図である。
実施形態の無線通信システムによるまた別の通信手順の説明図である。
実施形態の無線通信システムの動作を説明するタイムチャートである。
実施形態の無線通信システムの別の動作を説明するタイムチャートである。
実施形態の無線通信システムのまた別の動作を説明するタイムチャートである。
実施形態の無線通信システムのさらに別の動作を説明するタイムチャートである。

実施例

0018

本発明に係る通信ノード及び無線通信システムの実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に説明する構成は本発明の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

0019

図1に本実施形態の無線通信システムの概略構成を示す。本実施形態の無線通信システムは、通信ノードとして、データの送信元である子機(送信元ノード)10と、データの最終的な送信先である親機(最終宛先ノード)20と、複数台(図1では例えば3台)の中継機(中継ノード)30とを備える。なお、本実施形態の無線通信システムでは子機10及び親機20の台数がそれぞれ1台であるが、子機10及び親機20の台数は1台に限定されず、複数台でもよい。また、本実施形態の無線通信システムは中継機30の台数が3台であるが、中継機30の台数は子機10の台数や設置場所などに応じて適宜変更が可能である。

0020

子機10と親機20と中継機30とは、それぞれ、無線免許が不要の無線通信部(例えば特定小電力無線モジュールIEEE802.15.1の規格準拠した無線通信部、IEEE802.15.4の規格に準拠した無線通信部など)を備えている。ここで、子機10と親機20とが互いの通信圏内にあり、子機10と親機20との間の通信環境が良好であれば、子機10と親機20との間で無線通信が直接行われる。しかしながら、子機10と親機20とが直接通信できないほど離れている場合や、通信可能であっても通信環境が良好でない場合、子機10と親機20との間では中継機30を介して無線通信が行われる。そのため、複数台の中継機30は、子機10と親機20の間の無線通信を中継できるように、隣接する他の中継機30が通信圏内に存在するように配置されており、子機10と親機20と複数台の中継機30で中継通信網構築されている。子機10、親機20及び複数台の中継機30は無線通信ネットワークを構成する通信ノードであり、各々の通信ノードには、無線通信ネットワーク内で個々のノードを識別するための個別のノード番号が付与されている。本実施形態の無線通信システムでは、親機20のノード番号が「0」に設定され、3台ある中継機30の各々に「1」〜「3」のノード番号がそれぞれ設定され、子機10には「11」のノード番号が設定されている。なお、図1図5図6の説明図において、子機10、親機20、中継機30のそれぞれを示す四角の箱内の数字は、子機10、親機20、中継機30のそれぞれに割り当てられたノード番号を示している。

0021

次に、子機10と親機20と中継機30の構成を図2図4に基づいて説明する。

0022

子機10は、図2に示すように、MCU(Micro Control Unit)100と、記憶部101と、無線通信部102と、アンテナ103と、有線通信部104と、操作部105と、表示部106と、電源部107と、測定部108とを備えている。子機10は、測定部108が測定したデータを親機20に一定の時間間隔無線送信する。

0023

MCU100は、記憶部101に記憶されたプログラムを実行することによって、制御部としての機能を実現する。MCU100が実行するプログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカードなどの記録媒体に記憶されて提供されてもよい。

0024

無線通信部102は例えば特定小電力無線の通信規格適合した無線モジュールからなり、アンテナ103を介して無線信号の送信又は受信を行う。また、無線通信部102は、受信信号受信信号強度を測定する機能も備える。

0025

記憶部101はROMやRAMなどを備える。記憶部101は、EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)などの電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを備えてもよい。記憶部101は、MCU100が実行するプログラムを記憶する。記憶部101は、子機10に割り当てられた識別情報アドレスやノード番号)や、測定部108による測定データや、通信経路の情報などを記憶する。また、記憶部101は、ACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数を記憶する。ここにおいて、ACKの受信待ち時間とは、データ送信後に無線通信部102をACKが受信可能な状態で動作させる時間のことをいう。本実施形態では、記憶部101は、ACKの受信待ち時間として、ブロードキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第1時間と、ユニキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第2時間及び第3時間を記憶する。第2時間は、第1時間よりも短い時間であって、無線通信部102が送信先のノードにユニキャストでデータを送信してからACKを受信するまでにかかった時間の最大時間に設定されていればよい。第3時間は、第2時間よりも長く、かつ、第1時間よりも短い時間に設定されていればよい。

0026

有線通信部104は、例えば設定器などの機器通信線を介して接続され、有線通信方式で通信を行う。

0027

操作部105は、例えば測定部108による測定範囲の下限値及び上限値や、測定間隔や、測定データの送信間隔をユーザが設定するために用いられる。操作部105は、ACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数をユーザが設定するためにも用いられる。

0028

表示部106は例えば1個又は複数個発光ダイオードからなり、MCU100によって点灯消灯が制御される。

0029

電源部107は例えば電池を電源として、子機10の内部回路に対して動作に必要な電力を供給する。

0030

測定部108は、例えば温度を測定するためのものであり、周囲温度に応じて電気抵抗が変化するサーミスタを備え、サーミスタの抵抗値を測定することによって周囲温度を測定する。なお、測定部108の測定対象は温度に限定されず、周囲の湿度照度など使用目的や用途に応じた物理量を測定すればよい。

0031

親機20は、図3に示すように、MCU200と、記憶部201と、無線通信部202と、アンテナ203と、有線通信部204と、操作部205と、表示部206と、電源部207とを備えている。

0032

MCU200は、記憶部201に記憶されたプログラムを実行することによって、親機20としての機能を実現する。MCU200が実行するプログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカードなどの記録媒体に記憶されて提供されてもよい。

0033

無線通信部202は例えば特定小電力無線の通信規格に適合した無線モジュールからなり、アンテナ203を介して無線信号の送信又は受信を行う。また、無線通信部202は、受信信号の受信信号強度を測定する機能も備える。

0034

記憶部201はROMやRAMなどを備える。記憶部201は、EEPROMなどの電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを備えてもよい。記憶部201は、MCU200が実行するプログラムを記憶する。記憶部201は、親機20に割り当てられた識別情報や、子機10から収集した測定データや、通信経路の情報などを記憶する。また、記憶部201は、親機20が送信元となってデータを送信する場合のACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数を記憶する。記憶部201には、ACKの受信待ち時間として、ブロードキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第1時間と、ユニキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第2時間及び第3時間が記憶されている。第2時間は、第1時間よりも短い時間であって、無線通信部202が送信先のノードにユニキャストでデータを送信してからACKを受信するまでにかかった時間の最大時間に設定されていればよい。第3時間は、第2時間よりも長く、かつ、第1時間よりも短い時間に設定されていればよい。

0035

有線通信部204は、例えばサーバに通信線を介して接続されており、子機10から収集したデータを有線通信方式でサーバに送信する。

0036

操作部205は、例えば親機20の動作設定をユーザが行うために使用される。操作部205は、親機20が送信元となってデータを送信する場合のACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数を設定するためにも使用される。

0037

表示部206は例えば1個又は複数個の発光ダイオードからなり、MCU200によって点灯/消灯が制御される。

0038

電源部207は、例えば商用電源から電力の供給を受け、親機20の内部回路に対して動作に必要な電力を供給する。

0039

中継機30は、子機10と親機20との間の無線通信を中継する機能を備えている。中継機30は、図4に示すように、MCU300と、記憶部301と、無線通信部302と、アンテナ303と、有線通信部304と、操作部305と、表示部306と、電源部307とを備えている。

0040

MCU300は、記憶部301に記憶されたプログラムを実行することによって、中継機30としての機能を実現する。MCU300が実行するプログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカードなどの記録媒体に記憶されて提供されてもよい。

0041

記憶部301はROMやRAMなどを備える。記憶部301は、EEPROMなどの電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを備えてもよい。記憶部301は、MCU300が実行するプログラムを記憶する。記憶部301は、自機に割り当てられた識別情報や、無線通信部302が受信したデータや、無線通信部302が過去に送信したデータや、通信経路の情報などを記憶する。また、記憶部301は、ACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数を記憶する。記憶部301には、ACKの受信待ち時間として、ブロードキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第1時間、ユニキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第2時間及び第3時間が記憶されている。第2時間は、第1時間よりも短い時間であって、無線通信部302が送信先のノードにユニキャストでデータを送信してからACKを受信するまでにかかった時間の最大時間に設定されていればよい。第3時間は、第2時間よりも長く、かつ、第1時間よりも短い時間に設定されていればよい。

0042

無線通信部302は例えば特定小電力無線の通信規格に適合した無線モジュールからなり、アンテナ303を介して無線信号の送信又は受信を行う。また、無線通信部302は、受信信号の受信信号強度を測定する機能も備える。

0043

有線通信部304は、例えば設定器などの機器に通信線を介して接続され、有線通信方式で通信を行う。

0044

操作部305は、例えば中継機30の動作設定をユーザが行うために使用される。操作部305は、ACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数をユーザが設定するためにも使用される。

0045

表示部306は例えば1個又は複数個の発光ダイオードからなり、MCU300によって点灯/消灯が制御される。

0046

電源部307は例えば電池を電源として、中継機30の内部回路に対して動作に必要な電力を供給する。中継機30は電池を電源としているので、中継機30を自由な場所に設置して使用することができる。なお、電源部307は商用電源から電力の供給を受けて、中継機30の内部回路に動作に必要な電力を供給してもよい。

0047

次に、本実施形態の無線通信システムにおいて、子機10と親機20との間の通信経路が確立されていない状態で子機10から親機20へデータ(例えば測定データ)を送信する処理について、図1図5及び図6を参照して説明する。なお、子機10、親機20、複数台の中継機30には、それぞれ別個のノード番号が付与されており、以下では複数台の中継機30を区別して説明するために、ノード番号を使用して説明する。例えば、ノード番号が「2」の中継機30は2番の中継機30と表記する。また、図1図5及び図6における矢印線はノード間の通信を示し、実線の矢印線はデータの送信処理を、点線の矢印線はACKの送信処理を示している。

0048

子機10から親機20までデータを送信する通信経路が確立されていない状態で、子機10が測定データを1回目に送信する場合の通信手順について図1を参照して説明する。

0049

子機10のMCU100は、所定のサンプリング間隔(例えば数秒から数分の間隔)でスリープモードから起動し、測定部108に温度を測定させる。MCU100は、測定部108の測定データと、送信データ割り付けた個別のシーケンス番号とを格納し、宛先アドレスブロードキャストアドレス送信元アドレス及びデータ元アドレスを自機のアドレス(例えばノード番号)とした送信データを作成する。MCU100は、作成した送信データをブロードキャストで送信するように無線通信部102を制御し、子機10から送信データがブロードキャストで無線送信される(図1の処理T1)。

0050

図1の例では子機10の通信圏内にノード番号が1番〜3番の3台の中継機30が存在し、子機10から送信されたデータは、これら3台の中継機30の無線通信部302で受信される。各中継機30のMCU300は、受信したデータから、測定データとシーケンス番号と宛先アドレス(ブロードキャストアドレス)と送信元アドレスとデータ元アドレスを取り出す。子機10からのデータを受信した1番〜3番の中継機30の各々は、送信元の子機10にACK(acknowledgement:肯定応答)を送信する。ここで、各中継機30のMCU300は、データを受信した場合にACKを送信するまでのウエイト時間をランダムな時間に設定している。1番〜3番の中継機30のMCU300は、それぞれ、データ受信時からウエイト時間の経過後に無線通信部302を制御して、送信元の子機10宛てにACKを送信させる(図1の処理T2)。なお、ウエイト時間はランダムな時間に設定されているので、複数の中継機30から同時にACKが送信される可能性が低くなり、データの衝突による通信エラーが起こりにくくなる。

0051

子機10のMCU100は、ブロードキャストでデータを送信した時点から一定の受信待ち時間が経過するまでの間は、無線通信部102がACKを受信可能な状態となるように無線通信部102を制御する。なお、子機10のMCU100は、データ送信後にいずれかの中継機30から送信されたACKを受信できれば、データの送信に成功したと判断し、データ送信時から受信待ち時間が経過する前であってもスリープモードに移行して、消費電力の低減を図る。

0052

図1の例では、1番の中継機30のウエイト時間が、他の中継機30のウエイト時間よりも短い時間となっている。そのため、1番の中継機30が、他の中継機30よりも早く、ウエイト時間の経過後に子機10にACKを送信する。ここで、子機10のMCU100は、無線通信部102が1番の中継機30からのACKを受信すると、データD1の送信に成功したと判断して、スリープモードに移行する。したがって、2番及び3番の中継機30が子機10にACKを送信した時点では、子機10はスリープモードに移行しており、子機10は2番及び3番の中継機30からのACKを受信できない。子機10は、2番及び3番の中継機30からのACKを受信できないが、1番の中継機30からのACKを受信することでデータD1の送信に成功したと判断できるから、特に問題はない。なお、子機10のMCU100は、データを送信した時点から受信待ち時間が経過するまでの間に無線通信部102がACKを受信できなければ、データの送信に失敗したと判断する。この場合、子機10のMCU100は、送信に失敗したデータの再送処理を行ってからスリープモードに移行してもよいし、スリープモードに移行して次回のデータ送信時に今回のデータを一緒に送信してもよい。

0053

各中継機30は、下位ノードからブロードキャストで送信されたデータを受信した場合、このデータに対するACKを送信する前に、同一のデータに対して他の中継機30から送信されたACKを受信すると、上位ノードへの中継送信は行わないように構成される。図1の例では1番の中継機30が子機10にACKを最初に送信しているため、1番の中継機30のみがデータの中継送信を行う。2番及び3番の中継機30は、ACKを送信する前に1番の中継機30から送信されたACKを受信するため、データの中継送信を行わず、ACKの送信のみ行う。なお、2番及び3番の中継機30は、子機10から送信されたデータを受信した後に同一のデータに対して他の中継機30から子機10に送信されたACKを受信した場合、データの中継送信も、子機10へのACKの送信も行わないようにしてもよい。すなわち、子機10から送信されたデータを中継機30が受信した場合、子機10に対して1番最初にACKを送信した中継機30のみが、子機10へのACKの送信と、上位ノードへのデータの中継送信を行うようにしてもよい。

0054

1番の中継機30のMCU300は、処理T1で子機10から送信されたデータD1を受信すると、子機10から受信した送信データから測定データとシーケンス番号と宛先アドレスと送信元アドレスとデータ元アドレスを取り込む。そして、1番の中継機30のMCU300は、測定データとシーケンス番号とを含め、宛先アドレスをブロードキャストアドレス、送信元アドレスを自機のアドレス、データ元アドレスを11番の子機10のアドレスとした送信データを作成する。そして、1番の中継機30のMCU300は、データ受信時から送信待ち時間が経過した時点で、この送信データをブロードキャストで送信するように無線通信部302を制御する(図1の処理T3)。ここで、送信待ち時間は、あらかじめ設定された一定の時間でもよいし、ランダムな時間でもよい。また、送信待ち時間は、データを受信してからACKを送信するまでのウエイト時間よりも長い時間に設定されるのが好ましく、1番の中継機30が中継送信するデータと、2番及び3番の中継機30から送信されるACKとが衝突する可能性が低下する。

0055

図1の例では、1番の中継機30の通信圏内に子機10と親機20と2番の中継機30とが存在しているので、1番の中継機30からブロードキャストで送信されたデータは、親機20の無線通信部202と、2番の中継機30の無線通信部302とに受信される。子機10は、データ送信後にスリープモードになっているので、1番の中継機30から送信されたデータは子機10では受信されない。

0056

親機20の無線通信部202が、1番の中継機30からの送信データを受信すると、親機20のMCU200は、受信したデータから測定データとシーケンス番号と宛先アドレスと送信元アドレスとデータ元アドレスを取り出す。親機20のMCU200は、1番の中継機30から送信データを受信すると、ウエイト時間を設けず、送信元である1番の中継機30に最終宛先情報を付加したACKを送信する(図1の処理T4)。最終宛先情報とは、送信元の通信ノードが親機20と通信可能な通信ノードであることを示す情報であり、本実施形態では最終宛先情報を親機20までの中継ホップ数としている。したがって、親機20は、1番の中継機30に対して親機20までの中継ホップ数であるデータの「1」を付加したACKを送信する。なお、処理T2で1番〜3番の中継機30がACKを送信する場合、1番〜3番の中継機30は上位ノードから最終宛先情報を受信していないので、1番〜3番の中継機30から送信されるACKには最終宛先情報が付加されていない。換言すれば、処理T2で1番〜3番の中継機30から送信されるACKには、中継ホップ数がゼロであることを示すデータが付加されていることになる。本実施形態では、子機10及び中継機30は、最終宛先情報が付加されたACKを上位ノード(親機20又は中継機30)から受信すれば、最終宛先情報が付加されたACKを送信してきた上位ノードを送信先のノードに決定する。

0057

また、2番の中継機30の無線通信部302が1番の中継機30からの送信データを受信すると、2番の中継機30のMCU300は、受信したデータから測定データとシーケンス番号と宛先アドレスと送信元アドレスとデータ元アドレスを取り出す。2番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30から送信データを受信すると、ウエイト時間の経過後に、送信元である1番の中継機30へACKを送信する(図1の処理T5)。

0058

ここで、1番の中継機30のMCU300は、データ送信時からACKの受信待ち時間である第1時間が経過するまでの間は無線通信部302を受信状態で動作させ、第1時間が経過するまでの間に送信されたACKを全て受信する。ここにおいて、第1時間は、中継機30の台数分のACKが連続して送信される場合に全てのACKを受信可能な時間に設定されており、本実施形態では例えば30ミリ秒に設定されている。図1の例では、1番の中継機30は、親機20から最終宛先情報が付加されたACKを受信するので、親機20を送信先ノードとして確定し、次回のデータ送信時は親機20に対してユニキャストでデータを送信する。また、1番の中継機30は、2番の中継機30からもACKを受信するので、2番の中継機30を送信先の候補ノードとして記憶部301に記憶させる。

0059

次に、子機10が測定データを2回目に送信する場合の通信手順について図5を参照して説明する。なお、図1を参照して説明した通信手順と共通する通信手順については簡単に説明する。

0060

子機10のMCU100は、次回の送信タイミングがくると、スリープモードから起動する。子機10のMCU100は、測定部108が測定した測定データとシーケンス番号とを格納した送信データを、ブロードキャストで送信するように無線通信部102を制御する(図5の処理T11)。

0061

図5の例では、1番〜3番の中継機30が子機10から送信されたデータを受信し、送信元の子機10宛てにACKを送信する(図5の処理T12)。子機10のMCU100は、データ送信後に無線通信部102を受信状態で動作させており、1番〜3番の中継機30のうち最初にACKを送信してきた1番の中継機30からのACKを受信すると、スリープモードに移行する。ここで、1番の中継機30からは最終宛先情報が付加されたACKが送信されるので、子機10は、1番の中継機30から送信された最終宛先情報を記憶部101に記憶させる。子機10は、1番の中継機30を送信先ノードとして確定し、次回のデータ送信時は1番の中継機30に対してユニキャストでデータを送信する。また、図5の例では1番の中継機30が最初にACKを送信するため、1番の中継機30のみがデータを中継送信する。2番及び3番の中継機30は、ACKを送信する前に、1番の中継機30から送信されたACKを受信したため、データの中継送信は行わず、ACKの送信のみ行う。なお、2番及び3番の中継機30は、子機10から送信されたデータを受信した後に同一のデータに対して他の中継機30から子機10に送信されたACKを受信した場合、データの中継送信も、子機10へのACKの送信も行わないようにしてもよい。

0062

1番の中継機30のMCU300は、処理T11で子機10から送信されたデータより、測定データとシーケンス番号と宛先アドレスと送信元アドレスとデータ元アドレスを取り込む。そして、1番の中継機30のMCU300は、測定データとシーケンス番号とを含め、宛先アドレスを親機20のアドレス、送信元アドレスを自機のアドレス、データ元アドレスを11番の子機10のアドレスとした送信データを作成する。そして、1番の中継機30のMCU300は、データ受信時から送信待ち時間が経過した時点で、この送信データを親機20へユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する(図5の処理T13)。

0063

1番の中継機30から親機20へユニキャストで送信されたデータは、親機20の無線通信部202で受信される。親機20の無線通信部202が1番の中継機30からの送信データを受信すると、親機20のMCU200はウエイト時間を設けずに送信元である1番の中継機30に最終宛先情報を付加したACKを送信する(図5の処理T14)。これにより、子機10から親機20へのデータの送信処理が終了する。

0064

1番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータを送信したので、ACKの受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合の第1時間よりも短い第2時間とする。1番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータを送信した時点から第2時間が経過するまでの間は、無線通信部102がACKを受信可能な状態となるように無線通信部102を制御する。ユニキャストでデータを送信する場合は送信先のノードが決まっているので、ブロードキャストでデータを送信する場合に比べて、ACKが送信されるまでの時間は短くなる。したがって、本実施形態では第2時間を第1時間よりも短い所定の時間(例えば2ミリ秒)に設定している。

0065

以上のようにして子機10から親機20までの通信経路が確立すると、以降は子機10→1番の中継機30→親機20の通信経路で子機10から親機20へとユニキャストでデータが送信される。この場合の通信処理図6にしたがって説明する。なお、図1及び図5を参照して説明した通信手順と共通する通信手順については簡単に説明する。

0066

子機10のMCU100は、次回の送信タイミングがくると、スリープモードから起動し、測定部108に温度を測定させる。子機10のMCU100は、測定部108が測定した測定データとシーケンス番号とを格納した送信データを、1番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部102を制御する(図6の処理T21)。子機10のMCU100は、データ送信後に無線通信部102がACKを受信可能な状態に無線通信部102を制御する。

0067

1番の中継機30は、子機10からユニキャストで送信されたデータを受信すると、送信元の子機10へACKを送信する(図6の処理T22)。

0068

また、1番の中継機30は、子機10から受信したデータより、測定データとシーケンス番号と宛先アドレスと送信元アドレスとデータ元アドレスを取り出す。1番の中継機30は、測定データとシーケンス番号とを含め、宛先アドレスを親機20のアドレス、送信元アドレスを自機のアドレス、データ元アドレスを子機10のアドレスとした送信データを作成する。そして、1番の中継機30は、データ受信後から送信待ち時間が経過した時点で、この送信データを親機20へユニキャストで送信させる(図6の処理T23)。

0069

親機20は、1番の中継機30からユニキャストで送信されたデータを受信すると、ウエイト時間を設けずに、送信元である1番の中継機30へACKを送信する(図6の処理T24)。これにより、子機10から親機20へのデータの送信処理が終了する。

0070

上述のように、本実施形態の中継機30は、ユニキャストでデータを送信した場合のACKの受信待ち時間である第2時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合のACKの受信待ち時間である第1時間よりも短い時間に設定している。中継機30は、ACKの受信待ち時間をブロードキャストでの通信時とユニキャストでの通信時とで変更しており、この動作を図7に基づいて説明する。

0071

図7では、下位の通信ノードである4番の中継機30が、上位の通信ノードである1番の中継機30にデータを送信する場合の動作について説明する。

0072

4番の中継機30は、送信先のノードが決定していない状態では、ブロードキャストでデータを送信しており、データ送信後のACKの受信待ち時間を第1時間DT1に設定している。4番の中継機30がデータD1をブロードキャストで送信すると、4番の中継機30から送信されたデータD1は1番〜3番の中継機30で受信される。4番の中継機30のMCU300は、ブロードキャストでデータを送信した時刻t1から第1時間DT1が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。図7の例では、4番の中継機30は、時刻t1から第1時間DT1が経過するまでの間に1番、2番、3番の中継機30からのACK(A11,A21,A31)を受信する。これにより、4番の中継機30は、1番目にACKを受信した1番の中継機30を送信先のノードに決定し、2番及び3番の中継機30を送信先の候補ノードに決定する。なお、1番の中継機30は、データD1を受信した時点から送信待ち時間が経過した時刻t2に、データD11を上位ノードに送信する。

0073

その後、4番の中継機30が、下位ノードから送信されたデータを受信すると、受信したデータをもとに作成したデータD2を1番の中継機30にユニキャストで送信する。4番の中継機30のMCU300は、データ送信時(時刻t11)から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。4番の中継機30のMCU300は、時刻t11から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACK(A12)を受信できれば、データ送信に成功したと判断し、データの中継処理を終了する。なお、1番の中継機30は、データD2を受信した時点から送信待ち時間が経過した時刻t12に、データD12を上位ノードに送信する。

0074

また、4番の中継機30が、下位ノードから送信されたデータを受信すると、受信したデータをもとに作成したデータD3を1番の中継機30にユニキャストで送信する。4番の中継機30のMCU300は、データ送信時(時刻t13)から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。4番の中継機30のMCU300は、時刻t13から第2時間DT2が経過するまでの間に無線通信部302がACKを受信できなければ、データの送信に失敗したと判断する。そして、4番の中継機30は、データ送信に失敗したと判断してから再送待ち時間が経過した時点で、1番の中継機30に対してユニキャストでデータD3を再送する。このように、ユニキャストでの通信ではACKの受信待ち時間を第2時間DT2に設定しているので、ACKの受信待ち時間が第1時間DT1に設定されている場合に比べて、データ送信に失敗した場合にデータが再送されるまでの時間が短縮される。なお、4番の中継機30は、1番の中継機30に対してユニキャストでデータD3を再送した時点(時刻t14)から第2時間DT2が経過するまでの間に、1番の中継機30からACK(A13)を受信できれば、データの再送処理を終了する。

0075

なお、本実施形態の無線通信システムにおいて、計測対象の物理量(温度、湿度、照度など)を測定するセンサが中継機30に接続されている場合、親機20が中継機30に対してセンサの測定データを要求する要求データを送信する場合もある。また、親機20が子機10にセンサの測定データを要求する要求データを送信する場合もある。この場合は親機20が送信元ノードとなって、測定データを要求する対象の中継機30又は子機10が最終宛先ノードとなる。

0076

また、本実施形態では、子機10が、データ送信後にACKを受信できればスリープモードに移行しているが、中継機30と同様に、データ送信時から受信待ち時間が経過するまでの間、無線通信部102がACKを受信可能な状態としてもよい。子機10は、ユニキャストでデータを送信した場合に無線通信部102がACKを受信可能な状態となる第2時間DT2を、ブロードキャストでデータを送信した場合に無線通信部102がACKを受信可能な状態となる第1時間より短い時間に設定してもよい。

0077

上述のように、通信ノード(子機10、親機20、中継機30)の制御部(MCU100,200,300)は、通信経路が確立していない状態ではブロードキャストでデータを送信するように無線通信部(無線通信部102,202,302)を制御する。そして、制御部は、最終宛先ノードまでの通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先のノードが決定されると、送信先のノードにユニキャストでデータを送信するように無線通信部を制御する。送信先のノードが決定した通信ノードは、送信先のノードに対してユニキャストでデータを送信するから、ブロードキャストでデータを送信する場合に比べて、送信されるACKの数が減少する。したがって、通信量が低減し、送信データが衝突する可能性が低下する。さらに、通信ノードの制御部は、ユニキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第1時間DT1よりも短い第2時間DT2に設定している。これにより、通信ノードがユニキャストでのデータ送信に失敗した場合、ブロードキャストでのデータ送信に比べてデータを再送するまでの時間が短くなり、最終宛先ノードまでデータが到達するのに要する到達時間を短くできる。特に、最終宛先ノードまでの中継ホップ数が多い場合は、各々の中継ノードでデータが再送されるまでの時間が短くなるから、最終宛先ノードまでデータが到達するのにかかる到達時間を短縮する効果が大きくなる。

0078

また、本実施形態では各通信ノードの制御部は、無線通信部がブロードキャストでデータを送信した場合にACKを送信してきた全てのノードを候補ノードとして記憶部に記憶させている。各通信ノードの制御部は、無線通信部から送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、記憶部に記憶された候補ノードのうち送信先のノード以外の候補ノードにユニキャストでデータを送信するように無線通信部を制御してもよい。

0079

ここで、1番〜4番の中継機30を備え、4番の中継機30が、1番の中継機30を送信先のノードに決定し、2番及び3番の中継機30を候補ノードとしている場合の動作を図8に基づいて説明する。

0080

4番の中継機30が、下位ノードから受信したデータD4を時刻t15に1番の中継機30に送信した場合に、1番の中継機30が通信エラーなどでデータD4の受信に失敗すると、1番の中継機30から4番の中継機30へACKが送信されなくなる。そのため、4番の中継機30の無線通信部302は、データD4の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30からのACKを受信できないため、1番の中継機30との通信に失敗したと判断し、記憶部301に記憶された候補ノード(2番及び3番の中継機30)のうちのいずれかを送信先ノードに決定する。ここで、4番の中継機30の記憶部301には候補ノードである2番及び3番の中継機30の各々について受信信号強度の測定値が記憶されている。4番の中継機30のMCU300は、記憶部301に記憶された受信信号強度をもとに、2番及び3番の中継機30のうち受信信号強度がより高いノード、例えば2番の中継機30を送信先ノードに決定する。そして、下位の中継機30のMCU300は、時刻t16において、送信に失敗したデータD4を、2番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD4を送信した後に無線通信部302が2番の中継機30からのACK(A22)を受信すると、データD4の送信に成功したと判断して、通信処理を終了する。

0081

その後、4番の中継機30のMCU300が、下位ノードからデータD5を受信すると、受信したデータD5を2番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する(時刻t17)。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD5を送信した時点から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。

0082

2番の中継機30が通信エラーなどでデータD5の受信に失敗した場合、4番の中継機30の無線通信部302は、データD4の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に2番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、2番の中継機30からのACKを受信できないため、2番の中継機30との通信に失敗したと判断し、記憶部301に記憶された候補ノードである3番の中継機30を送信先ノードに決定する。そして、4番の中継機30のMCU300は、時刻t18において、送信に失敗したデータD5を、3番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する。データD5の送信時(時刻t18)から第2時間DT2が経過するまでの間に4番の中継機30の無線通信部302が3番の中継機30からのACK(A32)を受信すると、4番の中継機30のMCU300はデータD5の送信に成功したと判断する。4番の中継機30のMCU300は、データD5の送信に成功すると、通信処理を終了する。

0083

このように、各々の通信ノード(子機10、親機20又は中継機30)は、送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、候補ノードにデータをユニキャストで送信しているので、最終宛先ノードまでの通信経路を再構築するのに要する時間を短くできる。しかも、通信ノードの制御部は、候補ノードにデータを再送信する場合もACKの受信待ち期間を第2時間T2に短縮しているので、ブロードキャストでデータを再送信する場合に比べ、データ送信に失敗した場合にデータを再送信するまでの時間が短くなる。したがって、送信元ノードから最終宛先ノードまでデータが到達するのに要する到達時間を短くできる。

0084

ところで、第2時間DT2は、無線通信部(無線通信部102,202,302)が送信先のノードにユニキャストでデータを送信してからACKを受信するまでにかかった時間の最大時間に設定されるのが好ましい。各通信ノードの制御部は、例えば数時間程度のデータ収集期間において、無線通信部が送信先のノードにユニキャストでデータを送信してからACKを受信するまでにかかった時間を記憶部(記憶部101,201,301)に記録する。そして、各通信ノードの制御部は、記憶部に記憶された時間のうちの最大時間を第2時間DT2に設定すればよい。これにより、各通信ノードから送信先のノードへのユニキャストでのデータ送信が正常に行われた場合は、送信先のノードから送信されるACKを確実に受信できる。なお、送信先のノードによってデータを送信してからACKを受信できるまでの時間が異なる場合があるので、第2時間DT2は送信先のノードごとに設定されていてもよい。

0085

また、本実施形態の無線通信システムにおいて、各通信ノードの制御部は、無線通信部が送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、データを送信先のノードへ再送信するように無線通信部を制御してもよい。そして、各通信ノードの制御部は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数が規定回数以上になると、ユニキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間を第3時間に設定してもよい。ここで、第3時間は、第2時間DT2よりも長く、かつ、第1時間DT1よりも短い時間であってもよい。

0086

例えば、4番の中継機30が、1番の中継機30を送信先のノードに設定している場合の通信処理を図8に基づいて説明する。

0087

4番の中継機30のMCU300は、下位ノードからデータを受信すると、受信したデータをもとに作成した送信データD6を1番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する(時刻t21)。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD6を送信した時点から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。

0088

ここで、1番の中継機30が通信エラーなどでデータD6の受信に失敗した場合、4番の中継機30の無線通信部302は、データD6の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30からのACKを受信できないため、1番の中継機30との通信に失敗したと判断し、1番の中継機30にデータD6をユニキャストで再送信するように無線通信部302を制御する(時刻t22)。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD6を送信した時点(時刻t22)から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。

0089

1番の中継機30が通信エラーなどでデータD6の受信に再び失敗した場合、4番の中継機30の無線通信部302は、データD6の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30からのACKを受信できないため、1番の中継機30との通信に失敗したと判断し、1番の中継機30にデータD6をユニキャストで再送信するように無線通信部302を制御する(時刻t23)。4番の中継機30のMCU300は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数をカウントしており、再送回数が規定回数(例えば2回)以上になると、受信待ち時間を第2時間DT2よりも長く、かつ、第1時間DT1よりも短い第3時間DT31に設定する。受信待ち時間を第3時間DT31に延ばしているから、4番の中継機30と1番の中継機30との間の通信経路で電波障害物に当たって反射を繰り返すことでACKが4番の中継機30に届くまでの時間が長くなったとしても、ACKを受信しやすくなる。

0090

また、各通信ノードの制御部は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数が規定回数以上になると、再送回数が増えるにつれて、ユニキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第3時間を段階的に長くしてもよい。

0091

図9の例では、4番の中継機30のMCU300は、データD6の再送回数が2回(規定回数)になると、ACKの受信待ち時間を第3時間DT31に設定する。そして、4番の中継機30のMCU300は、データD6の再送回数が3回になると、ACKの受信待ち時間を第3時間DT32(DT31<DT32<DT1)に設定する。このように、データの再送回数が規定回数以上になると、4番の中継機30のMCU300はACKの受信待ち時間を段階的に長くしている。したがって、4番の中継機30と1番の中継機30との間の通信経路で電波が障害物などに当たって反射を繰り返すことによって、ACKが4番の中継機30に届くまでの時間が長くなった場合でも、ACKを受信しやすくなる。

0092

また、各通信ノードの制御部は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数が規定回数以上になると、ユニキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、第1時間DT1と同じ時間に設定してもよい。

0093

このように、データの再送回数が規定回数以上になると、中継機30のMCU300はACKの受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信する場合のACKの受信待ち時間である第1時間DT1と同じ時間にしている。これにより、2台の中継機30の間の通信経路で電波が障害物などに当たって反射を繰り返すことで、送信元の中継機30にACKが届くまでの時間が長くなった場合でも、ACKを受信しやすくなる。なお、受信待ち時間を第1時間DT1と同じ時間にすることは、全く同一の時間にすることに限定されず、製造誤差などに起因した多少の時間差があってもよい。

0094

また、本実施形態の無線通信システムにおいて、各通信ノードの制御部は、無線通信部が送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、データを送信先のノードへ再送信するように無線通信部を制御してもよい。そして、各通信ノードの制御部は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数が最大再送回数に達すると、ブロードキャストでデータを送信するように無線通信部を制御してもよい。

0095

例えば、4番の中継機30が1番の中継機30を送信先のノードに設定している場合の通信処理を図10に基づいて説明する。

0096

4番の中継機30のMCU300は、下位ノードからデータを受信すると、受信したデータをもとに作成した送信データD7を1番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する(時刻t31)。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD7を送信した時点から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。

0097

ここで、1番の中継機30が通信エラーなどでデータD7の受信に失敗した場合、4番の中継機30の無線通信部302は、データD7の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30からのACKを受信できないため、1番の中継機30との通信に失敗したと判断し、1番の中継機30にデータD7をユニキャストで再送信するように無線通信部302を制御する(時刻t32)。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD7を送信した時点から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。

0098

1番の中継機30が通信エラーなどでデータD7の受信に再び失敗した場合、4番の中継機30の無線通信部302は、データD7の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30からのACKを受信できないため、1番の中継機30との通信に失敗したと判断し、1番の中継機30にデータD7をユニキャストで再送信するように無線通信部302を制御する(時刻t33)。

0099

ここで、4番の中継機30のMCU300は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数をカウントしており、再送回数が最大再送回数(例えば4回)に達すると、ブロードキャストでデータD7を送信するように無線通信部302を制御する(時刻t35)。図10の例では、時刻t35において子機10がデータを再送する場合、再送回数が最大再送回数に達しているので、4番の中継機30のMCU300は、ブロードキャストでデータD7を送信するように無線通信部302を制御する。4番の中継機30のMCU300は、ブロードキャストでデータを送信した時点から第1時間DT1が経過するまでの間は、無線通信部302がACKを受信可能な状態となるように無線通信部302を制御する。

0100

このように、データを再送信する再送回数が最大再送回数に達すると、各通信ノードの制御部は、ブロードキャストでデータを送信するように無線通信部を制御するから、データがいずれかの通信ノードによって受信される確率が高くなる。したがって、最終宛先ノードにデータが到達する確率が高くなり、送信元ノードから最終宛先ノードへデータをより確実に到達させることができる。

0101

なお、図10の例では再送回数が最大再送回数に達すると、各通信ノードの制御部は、ブロードキャストでデータを送信するように無線通信部を制御しているが、再送回数が最大再送回数に達すると、各通信ノードの制御部がデータの再送処理を終了してもよい。

0102

再送回数が最大再送回数に達した場合は、電波環境の悪化や送信先のノードの動作不良などで通信エラーが発生しやすい状態であると予想されるので、再送処理を終了することで、データの再送信がそれ以上繰り返される事態を回避できる。

0103

また、各通信ノードの制御部は、再送回数が最大再送回数に達したことによってデータの再送処理を終了するように無線通信部を制御した場合、次回の送信時に新たなデータを送信するように無線通信部を制御してもよい。

0104

例えば、図10に示すように、データの再送回数が最大送信回数に達した場合、4番の中継機30のM300は、ブロードキャストでデータD7を送信するように無線通信部302を制御する。そして、4番の中継機30のMCU300は、ブロードキャストでデータD7を送信した時点から第1時間DT1が経過するまでの間、無線通信部302をACKが受信可能な状態となるように無線通信部302を制御する。4番の中継機30のMCU300は、ブロードキャストでデータD7を送信した時点から第1時間DT1が経過すると、データD7の送信処理を終了する。そして、4番の中継機30のMCU300は、下位の通信ノードから新たなデータD8を受信すると、このデータD8を前回送信時の送信先のノードである1番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する(時刻t36)。

0105

このように、各通信ノードの制御部は、データの再送回数が最大再送回数に達すると、データの再送処理を終了するように無線通信部を制御しているが、データの再送処理を終了した場合、次回の送信時に新たなデータを送信するように無線通信部を制御してもよい。これにより、各通信ノードの制御部は、送付先のノードにデータを送信する処理を再開することができる。

0106

また、本実施形態の無線通信システムでは、送信元ノード及び中継ノードは、送信元ノードから最終宛先ノードまでデータを送信する通信経路が確立していない状態ではブロードキャストでデータを送信する。送信元ノード及び中継ノードのうち、通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先が決まったノードは、ユニキャストでデータを送信する。そして、送信元ノード及び中継ノードは、ユニキャストでデータを送信した場合にACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合にACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定する。なお、本実施形態において、子機10から親機20にデータを送信する場合は、子機10が送信元ノード、親機20が最終宛先ノード、中継機30が中継ノードとなる。また、親機20から子機10にデータを送信する場合は、親機20が送信元ノード、子機10が最終宛先ノード、中継機30が中継ノードとなる。

0107

このように、送信先のノードが決定した場合は送信先のノードに対してユニキャストでデータを送信するから、ブロードキャストでデータを送信する場合に比べて、送信されるACKの数が減少する。したがって、通信量が低減し、送信データが衝突する可能性が低下する。さらに、ユニキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第1時間DT1よりも短い第2時間DT2に設定している。これにより、ユニキャストでのデータ送信に失敗した場合、ブロードキャストでのデータ送信に比べてデータを再送するまでの時間が短くなり、最終宛先ノードまでデータが到達するのに要する到達時間を短くできる。特に、最終宛先ノードまでの中継ホップ数が多い場合は、各々の中継ノードでデータが再送されるまでの時間が短くなるから、最終宛先ノードまでデータが到達するのにかかる到達時間を短縮する効果が大きくなる。なお、本実施形態の無線通信システムは、上記の実施形態で説明した各通信ノードの機能を適宜採用可能である。

0108

また、本実施形態の通信方法は上記の無線通信システムが採用した通信方法であり、以下のステップ1〜3を含む。ステップ1は、最終宛先ノードまでの通信経路が確立していない状態では無線通信部(無線通信部102,202,302)にブロードキャストでデータを送信させるステップである。ステップ2は、最終宛先ノードまでの通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先のノードが決定されると無線通信部に送信先のノードへユニキャストでデータを送信させるステップである。ステップ3は、ユニキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定するステップである。

0109

このような通信方法を採用することによって、最終宛先ノードまでデータが到達するのに要する到達時間を短くできる。なお、本実施形態の通信方法は、上記の実施形態で説明した各種の通信方法を適宜採用可能である。

0110

10子機(通信ノード、送信元ノード)
20親機(通信ノード、最終宛先ノード)
30中継機(通信ノード、中継ノード)
100,200,300 MCU(制御部)
101,201,301 記憶部
102,202,302無線通信部
DT1 第1時間
DT2 第2時間
DT31,DT32 第3時間

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