JP6707570B2 - 無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法及びプログラムに関する。

集約装置の下に階層構造を有する複数の無線通信装置が接続された無線通信システムが従来から知られている。無線通信システムで使用される無線通信装置は、バッテリ等の限られた電力で駆動されることが多く、無線通信システムの消費電力を低減させるための技術が求められている。

特開２０１６−５４３４９号公報 特許第４５１７８８５号公報

しかしながら、従来の技術では、無線通信システムの消費電力を更に低減させることが難しかった。

実施形態の無線通信装置は、マルチホップネットワークに接続される無線通信装置であって、通信部と判定部とを備える。通信部は、前記無線通信装置の第１の親ノード、及び、前記無線通信装置の子ノードと無線通信する。判定部は、前記第１の親ノードと接続されているか否かを、前記第１の親ノードから送信されたデータに基づいて判定する。前記通信部は、前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、所定の通信処理を繰り返しながら、第２の親ノードの候補を探索する探索処理を行う。前記所定の通信処理は、前記第１の親ノードへデータを送信する第１の親ノードデータ送信処理、前記子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、前記子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である。

第１実施形態の無線通信システムの装置構成の例を示す図。 図１の無線通信システムをネットワークトポロジーの形態で示した模式図。 第１実施形態の無線通信装置の機能構成の例を示す図。 第１実施形態の無線通信方法の例を示すフローチャート。 第２実施形態の無線通信装置の機能構成の例を示す図。 第２実施形態の無線通信方法の例を示すフローチャート。 第３実施形態の無線通信装置の機能構成の例を示す図。 第３実施形態の無線通信方法の例を示すフローチャート。 第４実施形態の無線通信装置の機能構成の例を示す図。 第４実施形態の無線通信方法の例を示すフローチャート。 第５実施形態の無線通信装置の機能構成の例を示す図。 第５実施形態の無線通信方法の例を示すフローチャート。 第１乃至第５実施形態の無線通信装置及び集約装置のハードウェア構成の例１を示す図。 第１乃至第５実施形態の無線通信装置及び集約装置のハードウェア構成の例２を示す図。

以下に添付図面を参照して、無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
はじめに、第１実施形態の無線通信システムの装置構成について説明する。

［装置構成の例］
図１は第１実施形態の無線通信システム１００の装置構成の例を示す図である。第１実施形態の無線通信システム１００は、無線通信装置１０Ａ〜１０Ｐ、及び、集約装置２０を備える。以下、無線通信装置１０Ａ〜１０Ｐを区別しない場合は、単に無線通信装置１０という。

無線通信システム１００では、所定の範囲内に配置された無線通信装置１０及び集約装置２０は、互いに無線通信が可能である。各無線通信装置１０により送信されたデータは、他の無線通信装置１０を介して、または、直接、集約装置２０に送信される。集約装置２０は、各無線通信装置１０から送信されたデータを集約する。

図２は、図１の無線通信システム１００をネットワークトポロジーの形態で示した模式図である。アルファベットは無線通信装置１０（無線ノード）を示し、根は集約装置２０（根ノード）を示す。また、矢印は情報の伝送経路を示す。矢印の元は情報の送信元（子ノード）を示し、矢印の先は情報の送信先（親ノード）を示す。

第１実施形態の無線通信システム１００は、マルチホップネットワークを構成する。なお無線通信システム１００の通信方式は任意でよい。無線通信システム１００の具体的な通信方式の例として、通信方式が時分割方式である場合の例を第４実施形態で説明する。

次に第１実施形態の無線通信装置１０の機能構成の例について説明する。

［機能構成の例］
図３は第１実施形態の無線通信装置１０の機能構成の例を示す図である。第１実施形態の無線通信装置１０は、通信部１、判定部２及び制御部３を備える。

通信部１は、無線通信装置１０の親ノード、及び、無線通信装置１０の子ノードとの間で電波を送受信することにより無線通信する。例えば図１の例では、無線通信装置１０Ａの親ノードは、集約装置２０であり、無線通信装置１０Ａの子ノードは、無線通信装置１０Ｃ及び１０Ｅである。また例えば、無線通信装置１０Ｅの親ノードは、無線通信装置１０Ａであり、無線通信装置１０Ｅの子ノードは、無線通信装置１０Ｇである。

判定部２は、親ノードと接続されているか否かを、親ノードから送信されたデータに基づいて判定する。判定部２は、例えば親ノードからのデータを受信するタイミングで、親ノードのデータ（無線信号）を受信できなかった場合、親ノードとの接続が切断されたと判定する。

親ノードとの接続が切断された場合、通信部１は、所定の通信処理を繰り返す。

所定の通信処理は任意でよい。所定の通信処理は、例えば親ノードとの接続が切断される前に行われていた処理と同じ処理である。具体的には、所定の通信処理は、例えば親ノード（第１の親ノード）から送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理である。また例えば、所定の通信処理は、親ノードへデータを送信する親ノードデータ送信処理である。また例えば、所定の通信処理は、子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である。また例えば、所定の通信処理は、親ノードデータ送信処理、親ノードデータ受信処理、子ノードデータ送信処理及び子ノードデータ受信処理の任意の組み合わせである。

制御部３は、所定の期間が経過した場合、通信部１により実行されている所定の通信処理を停止させる。制御部３は、例えば所定の周期を計測し、所定の周期が所定の回数、経過した場合、通信部１により実行されている所定の通信処理を停止させる。

所定の周期は、例えば無線通信装置１０がデータを生成するタイミングを示す周期である。また例えば、所定の周期は、無線通信装置１０がデータを送信するタイミングを示す周期である。また例えば、所定の周期は、無線通信装置１０がデータを受信するタイミングを示す周期である。また例えば、所定の周期は、事前に設定された周期である。

次に第１実施形態の無線通信方法の例について説明する。

［無線通信方法の例］
図４は第１実施形態の無線通信方法の例を示すフローチャートである。はじめに、通信部１が、親ノード（第１の親ノード）から送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理を行う（ステップＳ１）。

次に、判定部２が、ステップＳ１の親ノードデータ受信処理の結果に基づいて、親ノードと接続されているか否かを判定する（ステップＳ２）。判定部２は、例えば親ノードからのデータを受信するタイミングで、親ノードのデータ（無線信号）を受信できなかった場合、親ノードとの接続が切断されたと判定する。

親ノードと接続されている場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、処理は終了する。

親ノードと接続されていない場合（ステップＳ２，Ｎｏ）、制御部３が、所定の期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。所定の期間の経過は、例えば所定の周期がｊ回（ｊは１以上の整数）計測されたか否かにより判定される。

所定の期間が経過した場合（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、処理は終了する。所定の期間が経過していない場合（ステップＳ３，Ｎｏ）、通信部１が、所定の通信処理を繰り返す（ステップＳ４）。所定の通信処理は、例えば親ノードから送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理、親ノードへデータを送信する親ノードデータ送信処理、子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である。

以上説明したように、第１実施形態の無線通信装置１０は、通信部１が、無線通信装置１０の親ノード、及び、無線通信装置１０の子ノードと無線通信する。判定部２が、親ノードと接続されているか否かを、親ノードから送信されたデータに基づいて判定する。そして、通信部１が、親ノードとの接続が切断された場合、所定の通信処理を繰り返す。

従来の技術では、上述の図２で示すようなネットワークトポロジーの場合、例えばノードＦが、ノードＦの親ノードであるノードＤとの切断を検知した場合に、ノードＦが親ノードの探索処理を行うと、ノードＨ及びＪは、ノードＦとデータの送受信ができなくなる。したがってノードＨ及びＪでも、親ノードの切断が検知され、親ノードの探索処理が行われる。これにより、ノードＦの下位ノードで連鎖的に通信の切断が発生する。ノードＦの下位ノードで連鎖的に通信の切断が発生すると、通信が維持されていた場合に比べて、無線通信システム１００の消費電力が大きくなる。具体的には、例えば、下位ノードで連鎖的に行われる親ノードの探索処理、及び、通信の切断により送信できなかったデータの再取得処理及び再送信処理等の影響で、無線通信システム１００の消費電力が大きくなる。

第１実施形態の無線通信装置１０によれば、親ノードとの接続が切断されたタイミングで、当該親ノードを探索する探索処理を行わないので、無線通信装置１０の子ノードとの接続を維持することができる。これにより、第１実施形態の無線通信装置１０によれば、無線通信システム１００の消費電力を更に低減させることができる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様の説明については省略し、第１実施形態と異なる箇所について説明する。

［機能構成の例］
図５は第２実施形態の無線通信装置１０−２の機能構成の例を示す図である。第２実施形態の無線通信装置１０−２は、通信部１−２、判定部２、選択部４及び生成部５を備える。

通信部１−２は、親ノード（第１の親ノード）との接続が切断された場合、所定の通信処理を繰り返しながら、新たな親ノード（第２の親ノード）の候補を探索する探索処理を行う。なお、新たな親ノードが、接続が切断される前と同じ親ノードになってもよい。所定の通信処理の説明は、第１実施形態の説明と同じなので省略する。

判定部２の説明は、第１実施形態の説明と同じなので省略する。

選択部４は、上述の探索処理の結果に基づいて、予め定められた親ノード選択法を使用して親ノードを選択する。選択部４の処理の詳細は、図６のフローチャートを参照して後述する。

生成部５は、パラメータ情報（第２のパラメータ情報）を生成する。パラメータ情報は、無線通信装置が通信を行うために必要な情報である。パラメータ情報は、例えばマルチホップネットワークを構成する無線通信装置１０−２のホップ数を含む。ホップ数は、集約装置２０との接続関係に基づいて決定される。例えば、集約装置２０と直接接続されている無線通信装置１０−２のホップ数は１である。無線通信装置１０−２のホップ数が変更された場合、例えば当該無線通信装置１０−２が送受信処理を行うタイミングが変更される。

次に第２実施形態の無線通信方法の例について説明する。

［無線通信方法の例］
図６は第２実施形態の無線通信方法の例を示すフローチャートである。はじめに、通信部１−２が、親ノード（第１の親ノード）から送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理を行う（ステップＳ１１）。

次に、判定部２が、ステップＳ１１の親ノードデータ受信処理の結果に基づいて、親ノードと接続されているか否かを判定する（ステップＳ１２）。判定部２は、例えば親ノードからのデータを受信するタイミングで、親ノードのデータ（無線信号）を受信できなかった場合、親ノードとの接続が切断されたと判定する。

親ノードと接続されている場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、処理は終了する。

親ノードと接続されていない場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、通信部１−２は、所定の通信処理を繰り返しながら、新たな親ノードの候補を探索する探索処理を行う（ステップＳ１３）。所定の通信処理は、例えば親ノード（第１の親ノード）へデータを送信する親ノードデータ送信処理、子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である。なお、通信部１−２は、ステップＳ１３の探索処理で新たな親ノード候補を１台も受信できない場合は、もう一度新たな親ノードの候補ノードの受信を行う。また、通信部１−２は、親ノードの候補ノード受信に失敗し、もう一度受信を行う際に、子ノードに対する送受信処理を継続する回数を事前に設定してもよい。

次に、選択部４が、ステップＳ１３の探索処理の結果に基づいて、予め定められた親ノード選択法を使用して親ノードを選択する（ステップＳ１４）。探索処理の結果は、例えば親ノード候補から受信されたデータを含む。選択部４は、例えば通信品質、受信信号強度及び受信成功確率等に基づいて、新たな親ノードを選択する。受信成功確率は、例えば受信予定のデータの量と、実際に受信が成功したデータの量との比等に基づいて算出される。なお新たな親ノードとして、切断前と同じ親ノードが選択されてもよい。

次に、生成部５が、ステップＳ１４の処理により選択された新たな親ノードに基づいて、パラメータ情報を生成する（ステップＳ１５）。生成部５は、例えば変更されたホップ数を含むパラメータ情報を生成する。なお、パラメータ情報は、時刻情報、ホップ数の差（変化量）、周波数情報、及び、接続先情報等を含んでいてもよい。

時刻情報は、例えば無線通信装置１０−２が送受信するタイミングを示す時刻を含む。ホップ数の差は、無線通信装置１０−２の通信切断前までのホップ数と新たなホップ数との差を示す。周波数情報は、通信に使用される周波数を示す。接続先情報は、例えば無線通信装置１０−２の親ノードを識別する識別情報、及び、無線通信装置１０−２の子ノードを識別する識別情報を含む。

次に、通信部１−２が、ステップＳ１５の処理により生成されたパラメータ情報に基づく通信処理を行う（ステップＳ１６）。具体的には、通信部１−２は、接続していた子ノードに対する送受信処理と、新たに選択された親ノードに対する送受信処理とを行う。また、通信部１−２は、変更されたホップ数を子ノードに送信する。無線通信装置１０−２は、親ノードにホップ数の変更があり、ホップ数を親ノードから受信した場合、当該ホップ数に基づいて親ノードに対する送受信処理を行い、自身に接続する子ノードに対して、更にホップ数を送信する。これにより、マルチホップネットワークを構成する無線通信システム１００に含まれる無線通信装置１０−２のホップ数が更新される。

以上説明したように、第２実施形態の無線通信装置１０−２は、親ノードとの通信切断後も、子ノードとの動作を継続し、更に新たな親ノードの探索を行う。第２実施形態の無線通信装置１０−２によれば、下位ノードとの通信切断を発生させずに動作を継続できるとともに、通信品質が良好な新たな親ノードに接続することが可能である。これにより、無線通信システム１００の消費電力を更に低減させることができる。

なお、第２実施形態の無線通信装置１０−２では、通信部１−２は、新たな親ノード（第２の親ノード）から、当該親ノードとの送信処理及び受信処理に使用されるパラメータ情報（第１のパラメータ情報）を受信した場合、当該パラメータ情報に基づいて、親ノードデータ送信処理及び親ノードデータ受信処理を繰り返す。

（第３実施形態）
次に第３実施形態について説明する。第３実施形態の説明では、第１及び第２実施形態と同様の説明については省略し、第１及び第２実施形態と異なる箇所について説明する。

［機能構成の例］
図７は第３実施形態の無線通信装置１０−３の機能構成の例を示す図である。第３実施形態の無線通信装置１０−３は、通信部１−３、判定部２、制御部３、選択部４、生成部５、計測部６及び指示部７を備える。

通信部１−３は、親ノード（第１の親ノード）との接続が切断された場合、指示部７の指示に基づいて、所定の通信処理を繰り返す。又は、通信部１−３は、親ノード（第１の親ノード）との接続が切断された場合、指示部７の指示に基づいて、所定の通信処理を繰り返しながら新たな親ノード（第２の親ノード）の候補を探索する探索処理を行う。所定の通信処理の説明は、第１実施形態の説明と同じなので省略する。なお、新たな親ノードが、接続が切断される前と同じ親ノードになってもよい。

判定部２及び制御部３の説明は、第１実施形態の説明と同じなので省略する。選択部４及び生成部５の説明は、第２実施形態の説明と同じなので省略する。

計測部６は、通信部１−３による無線通信の統計情報を計測する。統計情報は、例えば親ノード（第１の親ノード）との通信の切断回数、親ノード（第１の親ノード）と最後に通信してから経過したフレーム数、親ノード（第１の親ノード）から受信されたデータの受信信号強度、及び、親ノード（第１の親ノード）から受信されたデータの平均受信信号強度の少なくとも１つを含む。

指示部７は、親ノード（第１の親ノード）との接続が切断された場合、統計情報に基づいて、例えば通信部１−３に所定の通信処理を繰り返させる指示を行う。また例えば、指示部７は、親ノード（第１の親ノード）との接続が切断された場合、統計情報に基づいて、通信部１−３に新たな親ノード（第２の親ノード）の候補を探索する探索処理を実行させる指示と、所定の通信処理を繰り返させる指示とを行う。

次に第３実施形態の無線通信方法の例について説明する。

［無線通信方法の例］
図８は第３実施形態の無線通信方法の例を示すフローチャートである。図８の例では、計測部６により計測される統計情報として、親ノード（第１の親ノード）との通信の切断回数が使用される場合について説明する。

はじめに、通信部１−３が、親ノード（第１の親ノード）から送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理を行う（ステップＳ２１）。

次に、判定部２が、ステップＳ２１の親ノードデータ受信処理の結果に基づいて、親ノードと接続されているか否かを判定する（ステップＳ２２）。判定部２は、例えば親ノードからのデータを受信するタイミングで、親ノードのデータ（無線信号）を受信できなかった場合、親ノードとの接続が切断されたと判定する。

親ノードと接続されている場合（ステップＳ２２，Ｙｅｓ）、処理は終了する。

親ノードと接続されていない場合（ステップＳ２２，Ｎｏ）、計測部６が、当該親ノードとの通信の切断回数を加算する（ステップＳ２３）。計測部６は、例えば切断回数を１増やす。

次に、指示部７が、切断回数が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。切断回数の閾値判定をする理由は、例えば切断回数が多いほど、親ノード（第１の親ノード）との接続が復活する可能性が低いことが想定されるためである。

切断回数が閾値以上でない場合（ステップＳ２４，Ｎｏ）、通信部１−３は、指示部７の指示により、所定の通信処理を繰り返す（ステップＳ２５）。所定の通信処理は、例えば親ノードから送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理、親ノードへデータを送信する親ノードデータ送信処理、子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である。

切断回数が閾値以上である場合（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、通信部１−３は、指示部７の指示により、新たな親ノード（第２の親ノード）の候補を探索する探索処理と所定の通信処理を実行する（ステップＳ２６）。所定の通信処理は、例えば親ノードから送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理、親ノードへデータを送信する親ノードデータ送信処理、子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である。

以上説明したように、第３実施形態の無線通信装置１０−３では、通信部１−３による無線通信の統計情報に応じて、接続していた親ノードとの通信を継続するか、又は、接続していた親ノードとの通信を継続しながら新たな親ノードの探索も行うかを変更できる。これにより、接続が復活する可能性が低い場合、探索処理により新たに発見された新たな親ノードにデータを伝送することができる。その一方で、接続が復活する可能性が高い場合は、消費電力の高い探索処理を実行せずに、省電力な動作を継続することができる。したがって、第３実施形態の無線通信装置１０−３によれば、無線通信システム１００の消費電力を更に低減させることができる。

（第４実施形態）
次に第４実施形態について説明する。第４実施形態の説明では、第１実施形態と同様の説明については省略し、第１実施形態と異なる箇所について説明する。第４実施形態では、無線通信システム１００の具体的な通信方式の例として、通信方式が時分割方式である場合について説明する。

［機能構成の例］
図９は第４実施形態の無線通信装置１０−４の機能構成の例を示す図である。第４実施形態の無線通信装置１０−４は、通信部１−４、判定部２及び設定部８を備える。

通信部１−４は、親ノード（第１の親ノード）との接続が切断された場合、設定部８により設定されたタイムスロットに従って、所定の通信処理を繰り返す。タイムスロットは、所定の通信処理を実行するタイミングを示す。所定の通信処理の説明は、第１実施形態の説明と同じなので省略する。

判定部２は、親ノードと接続されているか否かを、親ノードから送信されたデータに基づいて判定する。判定部２は、例えば親ノードの送信に割り当てられたタイムスロットで、親ノードから送信されたデータ（無線信号）を受信できなかった場合、親ノードとの接続が切断されたと判定する。

設定部８は、親ノードとの接続が切断された場合、所定の通信処理を実行するタイミングを示すタイムスロットを設定する。

次に第４実施形態の無線通信方法の例について説明する。

［無線通信方法の例］
図１０は第４実施形態の無線通信方法の例を示すフローチャートである。はじめに、通信部１−４が、親ノード（第１の親ノード）から送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理を行う（ステップＳ３１）。

次に、判定部２が、ステップＳ３１の親ノードデータ受信処理の結果に基づいて、親ノードと接続されているか否かを判定する（ステップＳ３２）。判定部２は、例えば親ノードの送信に割り当てられたタイムスロットで、親ノードから送信されたデータ（無線信号）を受信できなかった場合、親ノードとの接続が切断されたと判定する。

親ノードと接続されている場合（ステップＳ３２，Ｙｅｓ）、処理は終了する。

親ノードと接続されていない場合（ステップＳ３２，Ｎｏ）、設定部８が、所定の通信処理を実行するタイミングを示すタイムスロットを設定する（ステップＳ３３）。所定の通信処理は、例えば親ノードから送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理である。

なお、所定の通信処理として、親ノードへデータを送信する親ノードデータ送信処理、子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理を更に行うタイムスロットが設定されてもよい。また、設定部８は、ステップＳ３３の処理で、新たな親ノードを探索するための受信タイムスロット、及び、新たな子ノードと接続するための接続受付タイムスロットを設定してもよい。

通信部１−４が、ステップＳ３３の処理により設定されたタイムスロットに従って、所定の通信処理を繰り返す（ステップＳ３４）。

以上説明したように、第４実施形態の無線通信装置１０−４によれば、無線通信システム１００の通信方式が時分割方式である場合でも、所定の通信処理を継続することができる。これにより、第４実施形態の無線通信装置１０−４によれば、無線通信システム１００の通信方式が時分割方式である場合でも、無線通信システム１００の消費電力を更に低減させることができる。

（第５実施形態）
次に第５実施形態について説明する。第５実施形態の説明では、第１実施形態と同様の説明については省略し、第１実施形態と異なる箇所について説明する。

［機能構成の例］
図１１は第５実施形態の無線通信装置１０−５の機能構成の例を示す図である。第５実施形態の無線通信装置１０−５は、通信部１、判定部２−２及び制御部３−２を備える。

通信部１は、親ノード（第１の親ノード）との接続が切断された場合、所定の通信処理を、所定の周期が待機回数（繰り返し回数）、経過するまで繰り返す、所定の通信処理の説明は、第１実施形態の説明と同じなので省略する。

待機回数は、判定部２−２により決定される。待機回数は、無線通信装置１０−５の電源投入前に設定される値、無線通信装置１０−５から送信されたデータを集約する集約装置２０から通知される値、及び、親ノード（第１の親ノード）との通信品質の少なくとも１つに基づいて決定される。

親ノード（第１の親ノード）との通信品質は、例えば当該親ノードとの通信品質が閾値以下であった回数、当該親ノードとの通信品質が閾値以上であった回数、当該親ノードとの受信信号強度、及び、当該親ノードとの切断回数等により表される。

判定部２−２は、親ノードと接続されているか否かを、親ノードから送信されたデータに基づいて判定する。判定部２−２は、例えば親ノードからのデータを受信するタイミングで、親ノードのデータ（無線信号）を受信できなかった場合、親ノードとの接続が切断されたと判定する。

判定部２−２は、親ノード（第１の親ノード）との接続が切断された場合、待機回数を決定する。待機回数は、対象の親ノード毎に異なる値でもよいし、電源投入前に設定された値等の一律な値でもよい。更に、判定部２−２は、親ノード毎に、当該親ノードとの接続が切断された切断回数を記憶し、待機回数から切断回数を減算することにより、待機回数を更新する。判定部２−２は、待機回数を制御部３−２に通知する。

制御部３−２は、所定の周期を計測し、所定の周期が、上述の待機回数、経過した場合、通信部１により実行されている所定の通信処理を停止させる。所定の周期の説明は、第１実施形態の説明と同じなので省略する。

次に第５実施形態の無線通信方法の例について説明する。

［無線通信方法の例］
図１２は第５実施形態の無線通信方法の例を示すフローチャートである。はじめに、通信部１が、親ノード（第１の親ノード）から送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理を行う（ステップＳ４１）。

次に、判定部２−２が、ステップＳ４１の親ノードデータ受信処理の結果に基づいて、親ノードと接続されているか否かを判定する（ステップＳ４２）。判定部２−２は、例えば親ノードからのデータを受信するタイミングで、親ノードのデータ（無線信号）を受信できなかった場合、親ノードとの接続が切断されたと判定する。

親ノードと接続されている場合（ステップＳ４２，Ｙｅｓ）、処理は終了する。

親ノードと接続されていない場合（ステップＳ４２，Ｎｏ）、判定部２−２が、当該親ノードとの接続が切断された切断回数をインクリメントして記憶する（ステップＳ４３）。次に、判定部２−２は、待機回数ｊから、ステップＳ４３の処理により記憶された切断回数を減算することにより、待機回数ｊを更新する（ステップＳ４４）。

次に、判定部２−２が、ステップＳ４４の処理により更新された待機回数ｊが０以下であるか否かを判定する（ステップＳ４５）。待機回数ｊが０以下である場合（ステップＳ４５，Ｙｅｓ）、待機回数ｊを０とし（ステップＳ４８）、処理は終了する。

待機回数ｊが０以下でない場合（ステップＳ４５，Ｎｏ）、通信部１が、所定の周期に１回のタイミングで所定の通信処理を行う（ステップＳ４６）。所定の周期は、例えば無線通信装置１０−５がデータを生成するタイミングを示す周期である。また、所定の通信処理は、例えば親ノードから送信されたデータを受信する親ノードデータ受信処理、親ノードへデータを送信する親ノードデータ送信処理、子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である。

次に、制御部３−２が、所定の周期が待機回数ｊ（ｊは１以上の整数）、繰り返されたか否かを判定する（ステップＳ４７）。

所定の周期が待機回数ｊ、繰り返された場合（ステップＳ４７，Ｙｅｓ）、処理は終了する。

所定の周期が待機回数ｊ、繰り返されていない場合（ステップＳ４７，Ｎｏ）、処理はステップＳ４６に戻る。

以上説明したように、第５実施形態の無線通信装置１０−５によれば、親ノードとの接続が切断されたタイミングで、当該親ノードを探索する探索処理を行わないので、切断前の動作（所定の通信処理）を継続することができる。これにより、第５実施形態の無線通信装置１０−５によれば、無線通信システム１００の消費電力を更に低減させることができる。

また、第５実施形態の無線通信装置１０−５では、判定部２−２が、親ノード（第１の親ノード）との切断回数に応じて、待機回数（繰り返し回数）を変更する。一般に、親ノードとの切断回数が多いほど、当該親ノードとの接続が不安定であると考えられる。判定部２−２が、上述のステップＳ４４の処理のように、待機回数を変更することにより、親ノードとの切断回数が多いほど、当該親ノードに対して行われる所定の通信処理を繰り返す回数が削減される。なお、待機回数が０になった場合は、例えば、通信部１が、新たな親ノード（第２の親ノード）を探索する探索処理を行う。

最後に第１乃至第５実施形態の無線通信装置１０及び集約装置２０のハードウェア構成の例について説明する。

［ハードウェア構成の例１］
図１３は実施形態の無線通信装置１０及び集約装置２０のハードウェア構成の例１を示す図である。図１３の例１では、無線通信装置１０及び集約装置２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、主記憶装置１０２、外部記憶装置１０３、通信インターフェース１０４及び無線装置１０５を備える。ＣＰＵ１０１、主記憶装置１０２、外部記憶装置１０３、通信インターフェース１０４及び無線装置１０５は、バス１２０により接続されている。

ＣＰＵ１０１は、外部記憶装置１０３等の記憶媒体からプログラムを読み出し、当該プログラムを主記憶装置１０２上で実行する。

主記憶装置１０２は、プログラム、当該プログラムの実行に必要なデータ、及び、当該プログラムの実行により生成されたデータ等を記憶する。主記憶装置１０２は任意でよい。主記憶装置１０２は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等である。

主記憶装置１０２は、プログラム、中継情報、フレーム情報、ノードＩＤ、ホップ数、親ノード及び子ノード等の情報を記憶する。中継情報は、例えば他のノードから受信したデータである。具体的には、中継情報は、例えば他のノードにより取得されたセンサ情報等である。親ノードは、自ノードよりもホップ数が１小さいノードで、自ノードの送信先ノードである。子ノードは、自ノードよりもホップ数が１大きいノードで、送信先ノードを自ノードに決定しているノードである。

また、主記憶装置１０２は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、及び、各種のミドルウェア等を記憶してもよい。

外部記憶装置１０３は、プログラム、当該プログラムの実行に必要なデータ、及び、当該プログラムの実行により生成されたデータ等を記憶する。これらのプログラム及びデータは、当該プログラムの実行の際に、主記憶装置１０２に展開される。外部記憶装置１０３は任意でよい。外部記憶装置１０３は、例えばハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリ及び磁気テープ等である。外部記憶装置１０３は、プログラム、中継情報、フレーム情報、ノードＩＤ、ホップ数、親ノード及び子ノード等の情報を記憶する。

なお、無線通信装置１０及び集約装置２０で実行されるプログラムは、例えば外部記憶装置１０３に予めインストールされていてもよい。また例えば、外部記憶装置１０３が、別の有線又は無線ネットワークにより他の装置から集約装置２０に送信されたプログラムを記憶することにより、外部記憶装置１０３に当該プログラムをインストールしてもよい。

通信インターフェース１０４は、外部のデバイスと通信するための汎用Ｉ／Ｆである。通信インターフェース１０４は、例えばＵＡＲＴ、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＣＡＮ、ＲＳ２３２及びＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ポート等である。

無線装置１０５は、無線通信装置１０及び集約装置２０が、他の装置と無線通信するための装置である。また、無線通信装置１０及び集約装置２０は、複数の無線装置１０５を備えていてもよい。無線通信装置１０及び集約装置２０が、例えば２つの無線装置１０５を備える場合、第２の無線装置１０５が、第１の無線装置１０５により収集されたデータを送信してもよい。なお、第２の無線装置１０５は、第１の無線装置１０５と異なる無線周波数を使用する装置であれば任意でよい。第２の無線装置１０５は、例えばセルラー通信及びＷｉ−Ｆｉ等である。

次に実施形態の無線通信装置１０及び集約装置２０のハードウェア構成の例２について説明する。

［ハードウェア構成の例２］
図１４は実施形態の無線通信装置１０及び集約装置２０のハードウェア構成の例２を示す図である。図１４の例２では、無線通信装置１０及び集約装置２０は、ＣＰＵ１０１、主記憶装置１０２、外部記憶装置１０３、通信インターフェース１０４、入力インターフェース１０６及びグラフィック処理装置１０７を備える。ＣＰＵ１０１、主記憶装置１０２、外部記憶装置１０３、通信インターフェース１０４、入力インターフェース１０６及びグラフィック処理装置１０７は、バス１２０を介して接続されている。

また、図１４の例２では、センサ１０８及び無線通信モジュール１０９が、通信インターフェース１０４に接続されている。入力装置１１０が、入力インターフェース１０６に接続されている。また、ディスプレイ１１１が、グラフィック処理装置１０７に接続されている。

ＣＰＵ１０１、主記憶装置１０２、外部記憶装置１０３及び通信インターフェース１０４の説明は、上述の図１３と同じなので省略する。

入力インターフェース１０６は、入力装置１１０により受け付けられた入力操作に応じた操作信号を、入力装置１１０から受け付ける。入力装置１１０は任意でよい。入力装置１１０は、例えばキーボード及びマウス等である。

グラフィック処理装置１０７は、ＣＰＵ１０１により生成された映像信号及び画像信号等に基づいて、ディスプレイ１１１に映像又は画像を表示させる装置である。ディスプレイ１１１は任意でよい。ディスプレイ１１１は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＣＲＴ（ブラウン管）、及び、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）等である。

センサ１０８は任意でよい。センサ１０８は、例えば照度センサ、温湿度センサ、加速度センサ及び角速度センサ等である。また、センサ１０８は、擬似的なセンサでもよい。疑似的なセンサは、例えばデータを出力する別のコンピュータ装置である。なお、集約装置２０は、無線通信装置１０からのデータを集約する装置なので、センサ１０８を備えていなくてもよい。

無線通信モジュール１０９は、上述の図１３の無線装置１０５の役割を果たす。無線通信モジュール１０９は、必ずしも上述の無線装置１０５とハードウェア構成が同一ではない。また、無線通信装置１０及び集約装置２０は、図１３の無線装置１０５と同様に、無線通信モジュール１０９を複数備えていてもよい。

なお上述の図１３及び図１４のハードウェアの電源は任意でよい。上述の図１３及び図１４のハードウェアの電源は、例えばバッテリ、発電機、発電モジュール及び商用電源等である。

ただし、無線通信装置１０の電源は、無線通信装置１０の省電力性に係わるため、バッテリ及び発電素子等によるエネルギー供給で駆動することを主に想定している。しかしながら無線通信装置１０の電源が、商用電源であっても、上述の第１乃至第５実施形態の無線通信方法により、消費電力を抑制する効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 通信部
２ 判定部
３ 制御部
４ 選択部
５ 生成部
６ 計測部
７ 指示部
８ 設定部
１０ 無線通信装置
２０ 集約装置
１００ 無線通信システム

Claims (16)

1. マルチホップネットワークに接続される無線通信装置であって、
   前記無線通信装置の第１の親ノード、及び、前記無線通信装置の子ノードと無線通信する通信部と、
   前記第１の親ノードと接続されているか否かを、前記第１の親ノードから送信されたデータに基づいて判定する判定部と、を備え、
   前記通信部は、前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、所定の通信処理を繰り返しながら、第２の親ノードの候補を探索する探索処理を行い、
   前記所定の通信処理は、前記第１の親ノードへデータを送信する第１の親ノードデータ送信処理、前記子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、前記子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である、
   無線通信装置。
2. 前記通信部は、前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、前記所定の通信処理を、所定の周期が所定の回数、経過するまで繰り返す、
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記所定の周期は、前記無線通信装置がデータを生成するタイミングを示す周期、前記無線通信装置がデータを送信するタイミングを示す周期、前記無線通信装置がデータを受信するタイミングを示す周期、又は、事前に設定された周期である、
   請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記探索処理に基づいて前記第２の親ノードを選択する選択部を更に備え、
   前記通信部は、前記第１の親ノードとの接続が切断され、かつ、前記第２の親ノードが選択された場合、前記子ノードデータ受信処理、前記子ノードデータ送信処理、前記第２の親ノードから送信されたデータを受信する第２の親ノードデータ受信処理、及び、前記第２の親ノードへデータを送信する第２の親ノードデータ送信処理を繰り返す、
   請求項１に記載の無線通信装置。
5. 前記通信部は、前記第２の親ノードから、前記第２の親ノードとの送信処理及び受信処理に使用される第１のパラメータ情報を受信し、前記第１のパラメータ情報に基づいて、前記第２の親ノードデータ送信処理、及び、前記第２の親ノードデータ受信処理を繰り返す、
   請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記子ノードデータ送信処理及び前記子ノードデータ受信処理に使用される第２のパラメータ情報を生成する生成部を更に備え、
   前記通信部は、前記第２のパラメータ情報を前記子ノードに送信し、前記第２のパラメータ情報に基づいて、前記子ノードデータ送信処理、及び、前記子ノードデータ受信処理を繰り返す、
   請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記第１及び第２のパラメータ情報は、前記無線通信装置が送受信するタイミングを示す時刻情報、前記無線通信装置から送信されたデータを集約する集約装置からのホップ数、前記第１の親ノードとの接続が切断される前までのホップ数と新たなホップ数との差、通信に使用される周波数、及び、前記無線通信装置の接続先情報の少なくとも１つを含む、
   請求項６に記載の無線通信装置。
8. マルチホップネットワークに接続される無線通信装置であって、
   前記無線通信装置の第１の親ノード、及び、前記無線通信装置の子ノードと無線通信する通信部と、
   前記第１の親ノードと接続されているか否かを、前記第１の親ノードから送信されたデータに基づいて判定する判定部と、
   前記通信部による無線通信の統計情報を計測する計測部と、
   前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、前記統計情報に基づいて、前記通信部に第２の親ノードの候補を探索する探索処理の実行と所定の通信処理を繰り返させる指示を行う指示部と、を備え、
   前記通信部は、前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、前記所定の通信処理を繰り返す、
   無線通信装置。
9. 前記統計情報は、前記第１の親ノードとの接続の切断回数、前記第１の親ノードと最後に通信してから経過したフレーム数、前記第１の親ノードから受信されたデータの受信信号強度、及び、親ノードから受信されたデータの平均受信信号強度の少なくとも１つを含む、
   請求項８に記載の無線通信装置。
10. 前記マルチホップネットワークの通信方式は、時分割方式であり、
    前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、前記所定の通信処理を実行するタイミングを示すタイムスロットを設定する設定部を更に備え、
    前記通信部は、前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、前記タイムスロットに従って、前記所定の通信処理を繰り返す、
    請求項１に記載の無線通信装置。
11. 前記判定部は、前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、待機回数を決定し、
    前記通信部は、前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、所定の通信処理を、所定の周期が前記待機回数、経過するまで繰り返す、
    請求項２に記載の無線通信装置。
12. 前記待機回数は、前記無線通信装置の電源投入前に設定される値、前記無線通信装置から送信されたデータを集約する集約装置から通知される値、及び、前記第１の親ノードとの通信品質の少なくとも１つに基づいて決定される、
    請求項１１に記載の無線通信装置。
13. 前記判定部は、前記第１の親ノード毎に、前記第１の親ノードとの接続が切断された切断回数を記憶し、前記待機回数から前記切断回数を減算することにより、前記待機回数を更新する、
    請求項１１に記載の無線通信装置。
14. 複数の無線通信装置と、前記複数の無線通信装置から送信されたデータを集約する集約装置と、によりマルチホップネットワークを構成する無線通信システムであって、
    前記無線通信装置は、
    前記無線通信装置の第１の親ノード、及び、前記無線通信装置の子ノードと無線通信する通信部と、
    前記第１の親ノードと接続されているか否かを、前記第１の親ノードから送信されたデータに基づいて判定する判定部と、を備え、
    前記通信部は、前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、所定の通信処理を繰り返しながら、第２の親ノードの候補を探索する探索処理を行い、
    前記所定の通信処理は、前記第１の親ノードへデータを送信する第１の親ノードデータ送信処理、前記子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、前記子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である、
    無線通信システム。
15. マルチホップネットワークに接続される無線通信装置の無線通信方法であって、
    前記無線通信装置の第１の親ノード、及び、前記無線通信装置の子ノードと無線通信するステップと、
    前記第１の親ノードと接続されているか否かを、前記第１の親ノードから送信されたデータに基づいて判定するステップと、
    前記無線通信するステップは、前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、所定の通信処理を繰り返しながら、第２の親ノードの候補を探索する探索処理を行い、
    前記所定の通信処理は、前記第１の親ノードへデータを送信する第１の親ノードデータ送信処理、前記子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、前記子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である、
    無線通信方法。
16. マルチホップネットワークに接続される無線通信装置を、
    前記無線通信装置の第１の親ノード、及び、前記無線通信装置の子ノードと無線通信する通信部と、
    前記第１の親ノードと接続されているか否かを、前記第１の親ノードから送信されたデータに基づいて判定する判定部として機能させ、
    前記通信部は、前記第１の親ノードとの接続が切断された場合、所定の通信処理を繰り返しながら、第２の親ノードの候補を探索する探索処理を行い、
    前記所定の通信処理は、前記第１の親ノードへデータを送信する第１の親ノードデータ送信処理、前記子ノードから送信されたデータを受信する子ノードデータ受信処理、及び、前記子ノードへデータを送信する子ノードデータ送信処理である、
    プログラム。

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