特許 5925148 マルチホップネットワークシステム及び無線局

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5925148

(24)【登録日】2016年4月28日

(45)【発行日】2016年5月25日

(54)【発明の名称】マルチホップネットワークシステム及び無線局

(51)【国際特許分類】

   H04W 74/04 20090101AFI20160516BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20160516BHJP

   H04W 28/04 20090101ALI20160516BHJP

【ＦＩ】

   H04W74/04

   H04W84/18 110

   H04W28/04 110

【請求項の数】9

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2013-47631(P2013-47631)

(22)【出願日】2013年3月11日

(65)【公開番号】特開2014-175894(P2014-175894A)

(43)【公開日】2014年9月22日

【審査請求日】2015年2月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000153443

【氏名又は名称】株式会社 日立産業制御ソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】特許業務法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】縄▲崎▼ 北斗

(72)【発明者】

【氏名】松崎 健二

(72)【発明者】

【氏名】山口 輝正

(72)【発明者】

【氏名】松▲崎▼ 崇夫

【審査官】 青木 健

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５１７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００４７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２８１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３２４０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｗ ４／００ − ９９／００

Ｈ０４Ｂ ７／２４ − ７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マルチホップネットワークの経路構成を管理する集約サーバと、
前記集約サーバの配下にあって、前記マルチホップネットワークを構成し、前記マルチホップネットワークで用いられるメッセージの送信又は転送を行うための所定の通信時間が規定される通信フレームを管理して、前記集約サーバと互いに通信するコンセントレータ無線局と、
前記コンセントレータ無線局が構成する前記マルチホップネットワークに所属し、前記コンセントレータ無線局との間で、前記通信フレームに規定される時間内で前記メッセージの送信又は転送を行う無線局と、を備えるマルチホップネットワークシステムにおいて、
前記コンセントレータ無線局又は前記集約サーバは、前記マルチホップネットワークに所属する各無線局が前記通信フレーム内の異なる時間でメッセージを送信するための時間の情報を前記無線局に通知し、
前記無線局は、前記通信フレームの一部を、前記無線局が自ら割り当てるタイムスロットを含む共有割当通信フレームとして管理し、前記共有割当通信フレームを、初回の前記メッセージの送信に用いる初回送信フレームと、前記初回送信フレームとは異なる前記タイムスロットの個数として前記メッセージの再送信に用いる再送信通信フレームとに分け、前記無線局に割り当てられた共有割当用番号を、前記初回送信フレーム又は前記再送信通信フレームに割り当てられた前記タイムスロットの個数で剰余した結果に基づいて、前記メッセージの送信を開始する時間を算出して、前記異なる時間の情報に基づいて決定した前記メッセージの送信を開始する時間に前記メッセージを送信し、前記メッセージを送信した後、送信した前記メッセージが経路途中で消失したことを検知すると、消失した前記メッセージの再送可否を判断し、判断した結果、消失した前記メッセージを再送することが可能である場合には、再び前記メッセージの送信を開始する時間を決定し、再び決定した前記時間で前記メッセージを再送する
マルチホップネットワークシステム。

【請求項2】

前記通信フレームには、前記メッセージの送信元から送信先までに必要とする時間、及び前記メッセージの送信元から送信先までの経路にある前記無線局が前記メッセージを転送する最大転送回数によって定まる前記時間の情報として、前記タイムスロットが割り当てられ、
前記コンセントレータ無線局又は前記集約サーバは、前記通信フレームの一部を、前記マルチホップネットワークに所属する前記無線局にそれぞれ割り当てる前記タイムスロットを含む個別割当通信フレームとして管理し、前記無線局から前記タイムスロットの割当要求を受け取ると、他の前記無線局に割り当てている前記タイムスロットとは異なるタイムスロットを、前記割当要求を行った前記無線局に割り当てて、割り当てた前記タイムスロットを特定する情報を前記無線局に通知し、
前記無線局は、前記タイムスロットを特定する情報に基づいて、前記メッセージの送信を開始する時間を決定し、前記メッセージの送信を開始する
請求項１記載のマルチホップネットワークシステム。

【請求項3】

前記初回送信フレームと前記再送信通信フレームに割り当てる前記タイムスロットの個数は、可変とする
請求項１に記載のマルチホップネットワークシステム。

【請求項4】

前記個別割当通信フレームにより送信された前記メッセージの送信元である前記無線局、又は前記メッセージを転送した前記無線局のうち、前記メッセージが消失したことを検出した無線局が、前記共有割当通信フレームを用いて前記メッセージを再送する
請求項２に記載のマルチホップネットワークシステム。

【請求項5】

前記コンセントレータ無線局は、前記共有割当用番号を、前記マルチホップネットワークに所属する前記無線局の通信経路に基づいて算出し、前記マルチホップネットワークに所属する前記無線局に通知する
請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチホップネットワークシステム。

【請求項6】

前記コンセントレータ無線局又は前記集約サーバは、定期的に前記無線局に第１の通信情報の通知又は問合せを行うために必要とする通常通信用のタイムスロットと、前記コンセントレータ無線局又は前記集約サーバが、随時、前記無線局に第２の通信情報の通知又は問合せを行うために必要とする随時通信用のタイムスロットを、前記通信フレームに割り当てる
請求項５に記載のマルチホップネットワークシステム。

【請求項7】

前記コンセントレータ無線局又は前記集約サーバが前記随時通信用のタイムスロットを用いて前記無線局に送信する随時通信用メッセージの発生頻度と、前記随時通信用メッセージを受け取った前記無線局が前記コンセントレータ無線局又は前記集約サーバに対して、前記メッセージを応答するまでの許容時間により、前記随時通信用のタイムスロットと前記通常通信用のタイムスロットの比率を変更する
請求項６に記載のマルチホップネットワークシステム。

【請求項8】

前記無線局は、前記コンセントレータ無線局又は前記集約サーバが前記随時通信用のタイムスロットを用いて前記無線局に送信する前記随時通信用メッセージに対して、前記無線局が応答した前記メッセージの消失を検出した場合に、前記共有割当通信フレームにより消失した前記メッセージの再送を行う
請求項７に記載のマルチホップネットワークシステム。

【請求項9】

マルチホップネットワークの経路構成を管理する集約サーバと、
前記集約サーバの配下にあって、前記マルチホップネットワークを構成し、前記マルチホップネットワークで用いられるメッセージの送信又は転送を行うための所定の通信時間が規定される通信フレームを管理して、前記集約サーバと通信するコンセントレータ無線局と、を備えるマルチホップネットワークシステムに含まれる無線局であって、
前記メッセージの送信が完了するまで前記メッセージを保存する送信メッセージ保存部と、
前記マルチホップネットワークに所属する他の前記無線局が前記通信フレーム内の前記メッセージを送信する時間の情報とは異なる時間の情報を保存する個別送信時間保存部と、
前記通信フレームの一部を、前記無線局が自ら割り当てるタイムスロットを含む共有割当通信フレームとして管理し、前記共有割当通信フレームを、初回の前記メッセージの送信に用いる初回送信フレームと、前記初回送信フレームとは異なる前記タイムスロットの個数として前記メッセージの再送信に用いる再送信通信フレームとに分け、前記無線局に割り当てられた共有割当用番号を、前記初回送信フレーム又は前記再送信通信フレームに割り当てられた前記タイムスロットの個数で剰余した結果に基づいて、前記メッセージの送信を開始する時間を算出して、前記個別送信時間保存部に保存された前記異なる時間の情報に基づいて、前記メッセージの送信を開始する時間を決定する送信タイミング決定部と、
前記メッセージを送信した後、送信した前記メッセージが経路途中で消失したことを検知すると、消失した前記メッセージの再送可否を判断する再送判断部と、
前記送信タイミング決定部によって決定された前記メッセージの送信を開始する時間で前記メッセージを送信し、前記メッセージが経路途中で消失し、前記再送判断部が判断した結果、消失した前記メッセージを再送することが可能である場合には、前記送信タイミング決定部に再び前記メッセージの送信を開始する時間を決定させ、決定した前記時間で前記メッセージを再送する中央制御部と、を備え、
前記コンセントレータ無線局が構成する前記マルチホップネットワークに所属し、前記コンセントレータ無線局との間で、前記通信フレームに規定される時間内で前記メッセージの送信又は転送を行う
無線局。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、マルチホップネットワークを利用した通信システムにおいて、送信元のメッセージを送信先へ届けるようにしたマルチホップネットワークシステム及び無線局に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、スマートグリッドを実現するため、ＡＭＩ（Advanced Metering Infrastructure）通信システムが検討されつつあった。ＡＭＩ通信システムは、通信機能を付加した電子式電力メーターを低圧需要家の各戸に設置し、取得した電力量等のデータを、ネットワークを介して上位系通信システムへ収集し、監視制御を行う自動検針通信システムである。このようなＡＭＩ通信システムは、集約サーバ、コンセントレータ無線局、無線局によって構成されており、全体としてマルチホップネットワークを構成している。

【0003】

マルチホップネットワークとは、アクセスポイントを用いずに、複数の無線局が多段で接続して互いに通信を行えるようにした通信システムである。マルチホップネットワークでは、複数の無線局が自律してネットワークを構成するため、運用コストの負荷を抑えることが期待されている。マルチホップネットワークを用いた従来の技術として、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

【0004】

特許文献１には、各無線局からの優先制御発生通知が可能な最小限の時間を確保した通信フレームを通常時に利用し、優先制御が必要となると、優先的に通信すべきパケットを転送する時間を確保した通信フレーム構成を一時的に利用する技術が開示されている。この技術では、優先度が高くないメッセージに関しては自由通信部においてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式で送信することが可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−２８８３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、マルチホップネットワークを構成した各無線局が任意のタイミングでメッセージを送信すると、複数の無線局から同時に送信されたメッセージが衝突しやすかった。また、メッセージの輻輳が発生したり、メッセージが消失したりして、ネットワークの通信品質が落ちることがあった。

【0007】

また、特許文献１に開示された技術では、優先制御通知部において優先制御の要求が多数の無線局から発生した場合、多くの無線局のメッセージが保留となってしまい、通常運転時に送信すべきメッセージに影響が出てしまう。また優先制御発生通知を受けられない無線局が存在した場合、メッセージの消失が多発することがあった。

【0008】

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、送信元となる複数の無線局が送信するメッセージを確実に送信先に送り届けることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、マルチホップネットワークの経路構成を管理する集約サーバと、コンセントレータ無線局と、無線局と、を備えるマルチホップネットワークシステムに関する。
コンセントレータ無線局は、集約サーバの配下にあって、マルチホップネットワークを構成し、マルチホップネットワークで用いられるメッセージの送信又は転送を行うための通信フレームを管理して、集約サーバと互いに通信するものである。
無線局は、コンセントレータ無線局が構成するマルチホップネットワークに所属し、コンセントレータ無線局との間で、通信フレームに規定される時間内でメッセージの送信又は転送を行うものである。
そして、コンセントレータ無線局又は集約サーバは、マルチホップネットワークに所属する各無線局が通信フレーム内の異なる時間でメッセージを送信するための時間の情報を無線局に通知する。
無線局は、通信フレームの一部を、無線局が自ら割り当てるタイムスロットを含む共有割当通信フレームとして管理し、共有割当通信フレームを、初回のメッセージの送信に用いる初回送信フレームと、初回送信フレームとは異なるタイムスロットの個数としてメッセージの再送信に用いる再送信通信フレームとに分け、無線局に割り当てられた共有割当用番号を、初回送信フレーム又は再送信通信フレームに割り当てられたタイムスロットの個数で剰余した結果に基づいて、メッセージの送信を開始する時間を算出して、異なる時間の情報に基づいて決定したメッセージの送信を開始する時間にメッセージを送信し、メッセージを送信した後、送信したメッセージが経路途中で消失したことを検知すると、消失したメッセージの再送可否を判断する。判断した結果、消失したメッセージを再送することが可能である場合には、再び決定したメッセージの送信を開始する時間でメッセージを再送する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、各無線局が異なる時間でメッセージの送信を開始し、経路途中でメッセージが消失したことを検知したときにメッセージを再送することで、メッセージを確実に送信先に送り届けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施の形態例に係るマルチホップネットワークの構成例を示すシステム構成図である。

【図2】本発明の一実施の形態例に係る集約サーバの構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施の形態例に係るコンセントレータ無線局の構成例を示すブロック図である。

【図4】本発明の一実施の形態例に係る無線局の構成例を示すブロック図である。

【図5】本発明の一実施の形態例に係る通信レイヤの階層図とタイムスライスの概念図を示す。

【図6】本発明の一実施の形態例に係るメッセージの送信方向によって、メッセージを分類する例を示す説明図である。

【図7】本発明の一実施の形態例に係るメッセージの送信方向によって分類した、メッセージの送受信に必要な時間とタイムスロットの例を示す説明図である。

【図8】本発明の一実施の形態例に係る基本通信フレームの構成例を示す説明図である。

【図9】本発明の一実施の形態例に係る個別割当通信フレームを用いて各無線局がメッセージを送信する例を示す説明図である。

【図10】本発明の一実施の形態例に係る個別割当通信フレームで無線局がメッセージを送信する例を示すシーケンス図である。

【図11】本発明の一実施の形態例に係る無線局の無線通信可能範囲を考慮した個別割当通信フレームのタイムスロット割当例を示すフローチャートである。

【図12】本発明の一実施の形態例に係る共有割当通信フレームを用いて、各無線局がメッセージを送信する例を示す説明図である。

【図13】本発明の一実施の形態例に係る各無線局が共有割当種別メッセージを送信するタイムスロットを算出する例を示す説明図である。

【図14】本発明の一実施の形態例に係る共有割当通信フレームを用いてメッセージを送信する例を示すシーケンス図である。

【図15】本発明の一実施の形態例に係る各無線局が共有割当通信フレームを用いてメッセージを送信する際に、他の無線局と同じＴＳ番号の送信タイムスロットを使ったために送信したメッセージが消失してしまう場合の対処例を示す説明図である。

【図16】本発明の一実施の形態例に係る各無線局が共有割当通信フレームを用いてメッセージを送信する処理の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施の形態例について、添付図面を参照して説明する。
本発明が適用されるマルチホップネットワークシステム１は、コンピュータがプログラムを実行することにより、後述する機能ブロックが連携して行う通信帯域の制御方法を実現する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

【0013】

始めに、マルチホップネットワークシステム１の構成例について説明する。
図１は、マルチホップネットワークシステム１の構成例を示すシステム構成図である。

【0014】

マルチホップネットワークシステム１は、集約サーバ１０、マルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂを利用した通信システムによって構成されている。集約サーバ１０は、マルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂの経路構成を管理しており、マルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂ内の各コンセントレータ無線局と互いに通信可能である。集約サーバ１０とコンセントレータ無線局２０Ａを結ぶ通信経路Ｒ１、及び集約サーバ１０とコンセントレータを結ぶ経路Ｒ２は、集約サーバ１０に接続する通信経路であり、無線通信である必要はない。例えば、通信帯域の広い有線の光ファイバケーブル等によって通信経路Ｒ１，Ｒ２を構成してもよい。

【0015】

コンセントレータ無線局２０Ａは、集約サーバ１０の配下にあって、マルチホップネットワーク２Ａを構成する。コンセントレータ無線局２０Ａは、マルチホップネットワーク２Ａで用いられるメッセージの送信又は転送を行うための所定の通信時間が規定される通信フレームの一例としての基本通信フレームＦ１（後述する図８を参照）を管理して、集約サーバ１０と互いに通信する。そして、マルチホップネットワーク２Ａには、コンセントレータ無線局２０Ａ、無線局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅが所属しており、コンセントレータ無線局２０Ａを上位階層とするツリー構造を形成している。無線局３０Ａ〜３０Ｅは、コンセントレータ無線局２０Ａとの間で、基本通信フレームＦ１に規定される時間内でメッセージの送信又は転送を行う。

【0016】

コンセントレータ無線局２０Ｂは、集約サーバ１０の配下にあって、マルチホップネットワーク２Ｂを構成する。コンセントレータ無線局２０Ｂは、マルチホップネットワーク２Ｂで用いられるメッセージの送信又は転送を行うための所定の通信時間が規定される基本通信フレームＦ１を管理して、集約サーバ１０と互いに通信する。そして、マルチホップネットワーク２Ｂには、コンセントレータ無線局２０Ｂ、無線局３０Ｆが所属しており、コンセントレータ無線局２０Ｂを上位階層とするツリー構造を形成している。無線局３０Ｆは、コンセントレータ無線局２０Ｂとの間で、基本通信フレームＦ１に規定される時間内でメッセージの送信又は転送を行う。

【0017】

マルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂにおいて、各無線局とコンセントレータ無線局を結ぶ通信経路ｒ１〜ｒ６は、各経路の両端に位置するコンセントレータ無線局又は無線局が互いに無線通信が可能であることを表す。

【0018】

次に、マルチホップネットワークシステム１を構成する、集約サーバ１０、コンセントレータ無線局２０Ａ、無線局３０Ａの機能ブロックの例について、図２〜図４を参照して順に説明する。

【0019】

［集約サーバの構成例］
図２は、集約サーバ１０の構成例を示すブロック図である。

【0020】

集約サーバ１０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２、外部ネットワーク接続回路１３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１４によって構成されている。ＨＤＤ１４内には、プログラム１５とネットワーク管理データ１６が格納されている。
集約サーバ１０は、マルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂに所属する各無線局が異なる時間でメッセージを送信するための時間の情報を無線局にマルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂに所属する各無線局に通知することができる。

【0021】

ＲＡＭ１１は、ＣＰＵ１２がプログラム１５を実行する際に使用する変数、ワーク領域等を一時記憶する。
ＣＰＵ１２は、ＨＤＤ１４から読み出したプログラム１５を実行し、プログラム１５の処理によって、適宜ネットワーク管理データ１６にアクセスして、所望のデータ等を読み出す。
外部ネットワーク接続回路１３は、通信経路Ｒ１，Ｒ２の端子が接続される通信インターフェースであり、コンセントレータ無線局２０Ａ，２０Ｂと通信経路Ｒ１，Ｒ２を介して接続することができる。
プログラム１５は、個別割当通信フレームＦ２（後述する図８を参照）を決定する個別割当通信フレーム決定部１５ａを内部に保存している。

【0022】

ネットワーク管理データ１６は、個別割当通信フレーム管理データ１６ａ、通信可能範囲データ１６ｂ、無線通信経路データ１６ｃを内部に保存している。
個別割当通信フレーム管理データ１６ａは、個別割当通信フレーム決定部１５ａが決定した個別割当通信フレームＦ２を管理する。
通信可能範囲データ１６ｂは、マルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂにおいて定まるＨＯＰ数から、各コンセントレータ無線局と各無線局が通信可能な範囲を管理している。
無線通信経路データ１６ｃは、マルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂに所属する各コンセントレータ無線局と各無線局の通信経路を管理している。

【0023】

［コンセントレータ無線局の構成例］
図３は、コンセントレータ無線局２０Ａの構成例を示すブロック図である。
なお、コンセントレータ無線局２０Ａと同様の構成としてあるコンセントレータ無線局２０Ｂについては、詳細な説明を省略する。

【0024】

コンセントレータ無線局２０Ａは、大きくＭＰＵ（Micro Processing Unit）２１と制御回路２２からなる２つの機能ブロックによって構成されている。

【0025】

ＭＰＵ２１は、送信メッセージ保存部２１ａと、中央制御部２１ｂと、送信タイミング決定部２１ｃと、再送判断部２１ｄと、経路管理部２１ｅと、個別送信時間管理部２１ｆとを有する。ＭＰＵ２１は、制御回路２２と繋がっている。

【0026】

送信メッセージ保存部２１ａは、コンセントレータ無線局２０Ａが集約サーバ１０、各線局に送信するメッセージを、メッセージの送信が完了するまで保存する。
中央制御部２１ｂは、ＭＰＵ２１内の各機能ブロックの動作を制御する。そして、中央制御部２１ｂは、送信タイミング決定部２１ｃによって決定されたメッセージの送信を開始する時間でメッセージを送信する。メッセージを送信した後、メッセージが経路途中で消失し、再送判断部２１ｄが再送の可否を判断する。この判断の結果、消失したメッセージを再送することが可能である場合には、送信タイミング決定部２１ｃに再びメッセージの送信を開始する時間を決定させ、メッセージを再送する制御を行う。

【0027】

送信タイミング決定部２１ｃは、個別送信時間管理部２１ｆによって管理されるＴＳ番号とメッセージの種別に基づいて、基本通信フレームＦ１内で集約サーバ１０、無線局３０Ａ，３０Ｂのいずれかにメッセージを送信する送信タイミングとして送信開始時間を決定する。メッセージの送信開始時間は、後述するように、基本通信フレームＦ１内で割り当てられたタイムスロットによって変わりうる。

【0028】

再送判断部２１ｄは、中央制御部２１ｂがメッセージを送信した後、送信したメッセージが経路途中で消失したことを検知すると、消失したメッセージの再送可否を判断する。
経路管理部２１ｅは、コンセントレータ無線局２０Ａが構成するマルチホップネットワーク２Ａ内に配置された無線局３０Ａ〜３０Ｅの通信経路ｒ１，ｒ２，ｒ４〜ｒ６のネットワーク構成、ホップ数等を管理する。
個別送信時間管理部２１ｆは、マルチホップネットワーク２Ａに所属する各無線局がメッセージを送信する時間の情報とは異なる時間の情報（例えば、タイムスロットのＴＳ番号）を管理する。送信開始時間が一致したことによりメッセージの消失が発生しないように、

【0029】

制御回路２２は、アンテナ２２ａが接続された無線アンテナ制御回路２２ｂと、電源制御回路２２ｃと、外部ネットワーク接続回路２２ｄとを備える。

【0030】

アンテナ２２ａは、ＭＰＵ２１から受け取ったデータ等を無線電波によって送信したり、無線局からデータ等を無線電波によって受信したりする。
無線アンテナ制御回路２２ｂは、接続されたアンテナ２２ａを介して、所定の通信規格に準拠した手順に基づいて、コンセントレータ無線局２０Ａの周囲にある無線局と無線通信を行う。
電源制御回路２２ｃは、外部又は内部の電源から供給される電力を、コンセントレータ無線局２０Ａ内のＭＰＵ２１、制御回路２２に振り分ける。

【0031】

外部ネットワーク接続回路２２ｄは、通信経路Ｒ１の端子が接続される通信インターフェースであり、集約サーバ１０と通信経路Ｒ１を介して接続することができる。コンセントレータ無線局２０Ａは無線局３０Ａと違って、外部ネットワーク接続回路２２ｄを有している。これは各無線局から収集したデータを、集約サーバ１０の外部ネットワーク接続回路１３を介して、集約サーバ１０に送信するためである。

【0032】

［無線局の構成例］
図４は、無線局３０Ａの構成例を示すブロック図である。
なお、無線局３０Ａと同様の構成としてある無線局３０Ｂ〜３０Ｆについては、詳細な説明を省略する。

【0033】

無線局３０Ａについても、コンセントレータ無線局２０Ａと同様に、大きくＭＰＵ３１と、制御回路３２の二つの機能ブロックによって構成されている。この無線局３０Ａは、コンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０から通知された異なる時間の情報に基づいて決定したメッセージの送信を開始する時間にメッセージを送信する。そして、送信したメッセージが経路途中で消失したことを検知すると、消失したメッセージの再送可否を判断する。この判断した結果、消失したメッセージを再送することが可能である場合には、再び決定したメッセージの送信を開始する時間でメッセージを再送することができる。

【0034】

ＭＰＵ３１は、送信メッセージ保存部３１ａと、中央制御部３１ｂと、送信タイミング決定部３１ｃと、再送判断部３１ｄと、個別送信時間保存部３１ｅを有する。ＭＰＵ３１も制御回路３２と接続されている。

【0035】

送信メッセージ保存部３１ａは、無線局３０Ａが集約サーバ１０又はコンセントレータ無線局２０Ａのいずれかに送信するメッセージを、メッセージの送信が完了するまで保存する。
中央制御部３１ｂは、ＭＰＵ３１内の各機能ブロックの動作を制御する。そして、中央制御部３１ｂは、送信タイミング決定部３１ｃによって決定されたメッセージの送信を開始する時間でメッセージを送信する。そして、メッセージを送信した後、メッセージが経路途中で消失し、再送判断部３１ｄが判断した結果、消失したメッセージを再送することが可能である場合には、送信タイミング決定部３１ｃに再びメッセージの送信を開始する時間を決定させ、メッセージを再送する。

【0036】

送信タイミング決定部３１ｃは、個別送信時間保存部３１ｅに保存されたＴＳ番号に基づいて、メッセージの送信を開始する時間を決定する。
また、再送判断部３１ｄは、送信したメッセージが経路途中で消失したことを検知すると、消失したメッセージの再送可否を判断する。
個別送信時間保存部３１ｅは、マルチホップネットワーク２Ａに所属する無線局３０Ａ以外の他の無線局がメッセージを送信する時間の情報とは異なる時間の情報（例えば、ＴＳ番号）を保存する。このＴＳ番号は、基本通信フレームＦ１内でメッセージを送信するためにコンセントレータ無線局２０Ａによって割り当てられたタイムスロットを特定するための情報となる。

【0037】

制御回路３２は、アンテナ３２ａと、無線アンテナ制御回路３２ｂと、電源制御回路３２ｃを有する。
アンテナ３２ａと、無線アンテナ制御回路３２ｂと、電源制御回路３２ｃは、それぞれ上述したアンテナ２２ａと、無線アンテナ制御回路２２ｂと、電源制御回路２２ｃと同様の動作を行う。

【0038】

［通信レイヤとタイムスライスの定義］
次に、本実施の形態例に係る通信レイヤとタイムスライスの定義について、図５を参照して説明する。
図５は、コンセントレータ無線局２０Ａと無線局３０Ａの通信レイヤの階層図と、タイムスライスの例を示す概念図である。

【0039】

通信レイヤは、アプリケーション層Ｌ１と、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）層Ｌ２と、帯域制御層Ｌ３と、無線制御ドライバ層Ｌ４によって構成される。帯域制御層Ｌ３は、タイムスロットを用いて通信帯域を制御するために用いられる。無線制御ドライバ層Ｌ４は、ＣＳＭＡ／ＣＡ層Ｌ５を含み、無線電波の衝突回避も行っている。

【0040】

ここでは、無線局３０Ａから無線局３０Ｃにメッセージを送信する例と、無線局３０Ｅが送信したメッセージを無線局３０Ｂがコンセントレータ無線局２０Ａに転送する例を示した後に、タイムスライスの概念を説明する。

【0041】

（メッセージの送信に必要な時間の定義）
まず、メッセージの送信に必要な時間ｔ１を定義する。
無線局３０Ａから無線局３０Ｃに対してメッセージを送信する時に、中央制御部３１ｂがアプリケーション層Ｌ１を通じて送信要求したメッセージを、帯域制御層Ｌ３の送信メッセージ保存部３１ａが一時的に保存する。その後、中央制御部３１ｂは、所定のタイミングで、送信メッセージ保存部３１ａから読み出したメッセージの送信を開始する（ステップＳ１）。

【0042】

無線局３０Ａの無線アンテナ制御回路３２ｂは、無線制御ドライバ層Ｌ４を通るメッセージを無線電波に変換して、アンテナ３２ａから送信する。そして、無線局３０Ｃのアンテナ３２ａが、無線局３０Ａから送信された無線電波を受信する。

【0043】

無線局３０Ｃの無線アンテナ制御回路３２ｂは、受信した無線電波を電気信号に変換して、この電気信号からメッセージを読み出す。そして、このメッセージを帯域制御層Ｌ３に受け渡し、メッセージの受信を完了する（ステップＳ２）。このように、無線局３０Ａの帯域制御層Ｌ３から送信が開始されたメッセージを、無線局３０Ｃの帯域制御層Ｌ３で受信完了するまでの時間を、「メッセージの送信に必要な時間ｔ１」と定義する。

【0044】

（メッセージの転送に必要な時間の定義）
次に、メッセージの転送に必要な時間ｔ２を定義する。
無線局３０Ｅからコンセントレータ無線局２０Ａに対してメッセージを送信する時に、中央制御部３１ｂがアプリケーション層Ｌ１を通じて送信要求したメッセージを、帯域制御層Ｌ３の送信メッセージ保存部３１ａが一時的に保存する。その後、中央制御部３１ｂは、所定のタイミングで、送信メッセージ保存部３１ａから読み出したメッセージの送信を開始する（ステップＳ３）。

【0045】

無線アンテナ制御回路３２ｂは、無線制御ドライバ層Ｌ４を通るメッセージを無線電波に変換して、アンテナ３２ａからメッセージを送信する。そして、無線局３０Ｂのアンテナ３２ａが、無線局３０Ｅから送信された無線電波を受信し、受信した無線電波を電気信号に変換して、この電気信号からメッセージを読み出す。

【0046】

メッセージを受信した無線局３０Ｂの中央制御部３１ｂは、帯域制御層Ｌ３からＴＣＰ／ＩＰ層Ｌ２にメッセージを渡した際に、このメッセージをコンセントレータ無線局２０Ａに転送することが必要かどうかを判断する。

【0047】

無線局３０Ｂの中央制御部３１ｂは、ＴＣＰ／ＩＰ層Ｌ２に渡したメッセージをコンセントレータ無線局２０Ａに転送することが必要であると判断した場合は、ＴＣＰ／ＩＰ層Ｌ２から帯域制御層Ｌ３に転送要求を行う（ステップＳ４）。

【0048】

ここで、無線局３０Ｅの帯域制御層Ｌ３が送信を開始してから、無線局３０Ｂの帯域制御層Ｌ３が転送開始を行うまでの時間を、「メッセージの転送に必要な時間ｔ２」と定義する。上述したメッセージの送信に必要な時間ｔ１と、メッセージの転送に必要な時間ｔ２の内、長い方の時間を「タイムスライス」と定義する。メッセージの送信に必要な時間ｔ１と、メッセージの転送に必要な時間ｔ２は、実測値及び理論値より定める。

【0049】

通常、メッセージの送信に必要な時間ｔ１より、メッセージの転送に必要な時間ｔ２が長くなる。ただし、送信したメッセージが通信経路の途中で消失して再送が必要となった場合には、再送時間も含めたメッセージの送信に必要な時間ｔ１が、メッセージの転送に必要な時間ｔ２より長くなることがある。

【0050】

図６は、メッセージの送信方向によって、メッセージを分類する例を示す説明図である。

【0051】

コンセントレータ無線局２０Ａが無線局３０Ａ，無線局３０Ｃ等の各無線局に対して送信するメッセージを「下りメッセージＭ１」と定義する。そして、コンセントレータ無線局２０Ａから無線局３０Ａに下りメッセージＭ１を送信する際は（ステップＳ１１）、「下りメッセージを送信する」と呼ぶ。また、無線局３０Ａが無線局３０Ｃに下りメッセージＭ１を転送する場合は（ステップＳ１２）、「下りメッセージを転送する」と呼ぶ。

【0052】

一方、無線局３０Ａ，無線局３０Ｃ等の各無線が、コンセントレータ無線局２０Ａに対して送信するメッセージを「上りメッセージＭ２」と定義する。そして、送信元である無線局３０Ｃから無線局３０Ａへ上りメッセージＭ２を送信する場合は（ステップＳ１３）、「上りメッセージを送信する」と呼ぶ。また、無線局３０Ａがコンセントレータ無線局２０Ａへ上りメッセージＭ２を転送する場合は（ステップＳ１４）、「上りメッセージを転送する」と呼ぶ。

【0053】

このようにメッセージの送信方向により分類を行うことで、基本通信フレームＦ１を管理しているコンセントレータ無線局と各無線局の送信元を区別することができる。なお、マルチホップネットワークシステム１で用いる「基本通信フレーム」には、後述する図７を参照して説明する複数のタイムスロットの集合が含まれている。

【0054】

図７は、メッセージの送信方向によって分類した、メッセージの送受信に必要な時間とタイムスロットの例を示す説明図である。図７Ａは、マルチホップネットワーク２Ｃのシステム構成図を示し、図７Ｂは、各メッセージに必要な時間を定義した例を示す。

【0055】

図７Ａに示すマルチホップネットワーク２Ｃは、コンセントレータ無線局２０Ａの下位に無線局３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｇ，３０Ｈと、無線局３０Ｂ，３０Ｅを備えて構成されている。

【0056】

コンセントレータ無線局２０Ａと無線局３０Ａは、通信経路ｒ１を介して接続される。そして、無線局３０Ａ，３０Ｃは、通信経路ｒ４を介して接続され、無線局３０Ｃ，３０Ｇは、通信経路ｒ７を介して接続され、無線局３０Ｇ，３０Ｈは、通信経路ｒ８を介して接続される。
同様に、コンセントレータ無線局２０Ａと無線局３０Ｂは、通信経路ｒ２を介して接続され、無線局３０Ｂ，３０Ｅは、通信経路ｒ６を介して接続される。

【0057】

マルチホップネットワーク２Ｃにおいて、各無線局が通信可能な範囲を求めるために、ホップ（ＨＯＰ）数の概念を用いる。このとき、コンセントレータ無線局２０Ａを０ＨＯＰとし、メッセージの転送を行う無線局が増える毎にＨＯＰ数を増やしていく。このため、コンセントレータ無線局２０Ａと直接通信可能な無線局３０Ａと無線局３０Ｂは、１ＨＯＰとなる。また、コンセントレータ無線局２０Ａが送信したメッセージを１ＨＯＰにある無線局が転送する場合に、１ＨＯＰの無線局３０Ａと直接通信可能な無線局３０Ｃ、１ＨＯＰの無線局３０Ｂと直接通信可能な無線局３０Ｅは、２ＨＯＰとなる。

【0058】

同様に、無線局３０Ｃと直接通信可能な無線局３０Ｇは、３ＨＯＰとなり、無線局３０Ｇと直接通信可能な無線局３０Ｈは、４ＨＯＰとなる。マルチホップネットワーク２Ｃにおける最大のＨＯＰ数は４ＨＯＰであるため、マルチホップネットワーク２Ｃの最大ＨＯＰ数は“４”であると表現する。

【0059】

そして、マルチホップネットワーク２Ｃにおいて、各無線局とコンセントレータ無線局２０Ａが互いに通信を行うメッセージには、片道メッセージ種別と往復メッセージ種別の２種類の種別がある。
片道メッセージ種別は、例えば、コンセントレータ無線局２０Ａから無線局３０Ｈへ下りメッセージＭ１を送信するだけで、無線局３０Ｈからコンセントレータ無線局２０Ａへの上りメッセージＭ２の送信を行う必要がないメッセージを表す。

【0060】

往復メッセージ種別は、例えば、コンセントレータ無線局２０Ａからメッセージを受け取った無線局Ｈが、コンセントレータ無線局２０Ａに応答メッセージを送信する必要があるメッセージを表す。この場合、コンセントレータ無線局２０Ａから無線局３０Ｈへの下りメッセージＭ１の送信と、無線局３０Ｈからコンセントレータ無線局２０Ａへの上りメッセージＭ２の送信とが行われる。

【0061】

コンセントレータ無線局２０Ａから無線局３０Ｈに送信する下りメッセージＭ１に必要な時間４２は、タイムスライス４３ａ〜４３ｄを足し合わせたものとなる。
タイムスライス４３ａは、０ＨＯＰから１ＨＯＰに送信するのに必要なタイムスライスである。タイムスライス４３ｂは、１ＨＯＰから２ＨＯＰに送信するのに必要なタイムスライスである。タイムスライス４３ｃは、２ＨＯＰから３ＨＯＰに送信するのに必要なタイムスライスである。タイムスライス４３ｄは、３ＨＯＰから４ＨＯＰに送信するのに必要なタイムスライスである。

【0062】

無線局３０Ｈからコンセントレータ無線局２０Ａに送信する上りメッセージＭ２に必要な時間４４は、タイムスライス４５ａ〜４５ｄを足し合わせたものとなる。
タイムスライス４５ａは、４ＨＯＰから３ＨＯＰに送信するのに必要なタイムスライスである。タイムスライス４５ｂは、３ＨＯＰから２ＨＯＰに送信するのに必要なタイムスライスである。タイムスライス４５ｃは、２ＨＯＰから１ＨＯＰに送信するのに必要なタイムスライスである。タイムスライス４５ｄは、１ＨＯＰから０ＨＯＰに送信するのに必要なタイムスライスである。

【0063】

以下の説明では、下りメッセージＭ１に必要な時間４２又は上りメッセージＭ２に必要な時間４４は、「片道メッセージ種別に必要な時間」と総称する。そして、下りメッセージＭ１に必要な時間４２は、ＯＷＴＳ（One Way Time Slot）４３と表し、上りメッセージＭ２に必要な時間４４は、ＯＷＴＳ４５と表す。

【0064】

往復のメッセージに必要な時間は、「下りメッセージＭ１に必要な時間４２」と「上りメッセージに必要な時間４４」によって構成される。この時、「下りメッセージに必要な時間４２」と「上りメッセージに必要な時間４４」に必要なタイムスライスの個数は同一となる。

【0065】

そして、コンセントレータ無線局２０Ａから無線局３０Ｈの間でメッセージを往復するために必要な時間であるＯＷＴＳ４３，４５を足し合わせて、「往復メッセージ種別に必要な時間４１」と呼ぶ。これら２つ分のＯＷＴＳを、ＲＴＴＳ（Round Trip Time Slot）４１と表す。ＯＷＴＳ４３やＲＴＴＳ４１は、下りメッセージＭ１又は上りメッセージＭ２毎に使い分ければよいので、以降の説明において、ＯＷＴＳ４３やＲＴＴＳ４１を区別する必要が無い場合は「タイムスロット」と呼ぶ。タイムスロットは、送信元の無線局がメッセージの送信を開始してから送信先の無線局又はコンセントレータ無線局がメッセージを受信するまでに必要な時間として定義される。

【0066】

これらＲＴＴＳ４１、ＯＷＴＳ４３，４５のように、コンセントレータ無線局２０Ａ及び無線局３０Ａ〜無線局３０Ｈにおける、メッセージの送信、受信、転送等のメッセージに応じた処理を含めた時間を「タイムスライス」と定義した固定の時間の集合とする。そして、メッセージ種別毎に、タイムスライスの集合であるタイムスロットを用意する。そして、無線局から送信するメッセージを、マルチホップネットワークシステム１で必要とされる要件や優先度で区分けを行う。

【0067】

さらに、タイムスロット内で必要となるタイムスライスの個数を、メッセージの種別毎に最大ＨＯＰ数で固定する。これにより、コンセントレータ無線局２０Ａが最大数の無線局３０Ａ〜３０Ｈを用いて構成したマルチホップネットワーク２Ｃの帯域使用率の試算を容易に行うことができる。

【0068】

［基本通信フレームの構成例］
図８は、基本通信フレームＦ１の構成例を示す説明図である。図８Ａは、基本通信フレームＦ１の例を示し、図８Ｂは、基本通信フレームＦ１を個別割当通信フレームＦ２と共有割当通信フレームＦ３と自由通信フレームＦ４に割り当てた例を示す。そして、図８Ｃは、個別割当通信フレームＦ２を複数のタイムスロットに割り当てた例を示す。

【0069】

図８Ａに示す「基本通信フレームＦ１」は、後述する個別割当通信フレームＦ２と共有割当通信フレームＦ３と自由通信フレームＦ４の集合である。基本通信フレームＦ１は、通信フレームの一例として用いられる。そして、基本通信フレームＦ１には、メッセージの送信元から送信先までに必要とする時間、及びメッセージの送信元から送信先までの経路にある無線局がメッセージを転送する最大転送回数によって定まる時間の情報として、タイムスロットが割り当てられている。

【0070】

図８Ａ中に括弧書きで「１０分」と書いているのは、１０分おきに各無線局が基本通信フレームＦ１にメッセージを乗せて、メッセージを送信又は転送することを表している。各無線局は、基本通信フレームＦ１の送信を一定時間（例えば、１０分間隔）毎に繰り返し、マルチホップネットワーク内の各種メッセージを送受信している。

【0071】

図８Ｂには、基本通信フレームＦ１にＣＳＭＡ／ＣＡを用いて、個別割当通信フレームＦ２の時間を３分、共有割当通信フレームＦ３の時間を６分、自由通信フレームの時間を１分とした、各無線局が通信する時間を割り当てることができる。なお、自由通信フレームＦ４には、例えば、全体配信を必要とするメッセージを無線局が送信するためのタイムスロットが割り当てられる。

【0072】

コンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０は、基本通信フレームＦ１の一部を、マルチホップネットワーク２Ａに所属する無線局にそれぞれ割り当てるタイムスロットを含む個別割当通信フレームＦ２として管理している。コンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０は、無線局からタイムスロットの割当要求を受け取ると、他の無線局に割り当てているタイムスロットとは異なるタイムスロットを、割当要求を行った無線局に割り当てる。そして、割り当てたタイムスロットを特定する情報（例えば、ＴＳ番号）を無線局に通知する。この無線局は、ＴＳ番号に基づいて、メッセージの送信を開始する時間を決定し、メッセージの送信を開始する。

【0073】

基本通信フレームＦ１を１０分とした場合、各無線局は１０分毎にメッセージの送信を繰り返して、各無線局とコンセントレータ無線局との間でメッセージの送受信を可能としている。なお、マルチホップネットワークシステム１から要求がある場合には、自由通信フレームＦ４だけではなく、全ての無線局に対して全体配信を行うメッセージの通信フレーム（不図示）にタイムスロットを割り当てることもできる。

【0074】

ただし、重要度が高く、かつ、定期的に送受信を行うべきメッセージに関しては、マルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂを管理するコンセントレータ無線局２０Ａ，２０Ｂが、各無線局に個別に割り当てたタイムスロットを用いる。このタイムスロットの割り当ては、個別割当通信フレームＦ２に対して行われ、各無線局は割り当てられた個別の送信タイムスロットでメッセージを送信するための送信開始時間を決定する。このように基本通信フレームＦ１に個別の送信タイムスロットを割り当てた集合であって、個々のタイムスロットに各無線局を割り当てた通信フレームを「個別割当通信フレーム」と呼ぶ。

【0075】

また、マルチホップネットワークシステム１では、個別割当通信フレームＦ２に割り当てられた個別の送信タイムスロットで送るメッセージとは別のメッセージを送信する必要が発生する場合がある。ここで、個別割当通信フレームＦ２に割り当てる必要が無いメッセージに関しては、個別割当通信フレームＦ２に割り当てたタイムスロットで送信するメッセージに影響が及ばないようにしなければならない。

【0076】

しかし、マルチホップネットワークシステム１の運用に際して不可欠であるものの、定期的に発生しないメッセージに対して各無線局に通信フレームを割り当てると、通信フレームに無駄が生じてしまう。そこで、個別割当通信フレームＦ２を用いて送信するメッセージ以外で、定期的には発生しないがメッセージ損失によるシステム影響が大きい優先制御すべきメッセージには、他の無線局と共有可能なタイムスロットを含む共有割当通信フレームＦ３を割り当てる。このように基本通信フレームＦ１に他の無線局と共有するタイムスロットを割り当てた集合を「共有割当通信フレーム」と呼ぶ。

【0077】

無線局は、コンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０が随時通信用のタイムスロットを用いて無線局に送信する随時通信用メッセージに対して、無線局が応答したメッセージの消失を検出する場合がある。このとき、無線局は、共有割当通信フレームＦ３により消失したメッセージの再送を行うようにしている。

【0078】

共有割当通信フレームＦ３は、後述する図１５に示すように、初回送信用通信フレームと、複数個の再送用通信フレームで構成されている。初回送信用通信フレームは、メッセージを初めて送信する際に用いられるフレームである。再送用通信フレームは、メッセージの送信に失敗した際に、このメッセージを再送するために用いられるフレームであり、再送回数に応じて、複数個の再送用通信フレームが用意されている。

【0079】

初回送信用通信フレームと再送用通信フレームに割り当ててられるタイムスロットの個数は異なっている。共有割当通信フレームＦ３内に割り当てられているメッセージの送信要求が発生した各無線局は、初回送信用通信フレーム内のタイムスロットから自律して選択した送信タイムスロットでメッセージを送信する。各無線局は、この送信したメッセージが消失した場合に、再送用通信フレームを用いてメッセージを再送し、確実にメッセージを送信先に届けるようにしている。

【0080】

図８Ｃに示す個別割当通信フレームＦ２には、通常、各無線局が送信するメッセージに対してタイムスロットが割り当てられている。コンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０は、定期的に無線局に対して、第１の通信情報の通知又は問合せを行うために必要とするタイムスロットを「通常通信用のタイムスロット」と呼んで、図中には通常５１〜５３と表す。この通信情報には、例えば、無線局のステータスを示すステータス情報等が含まれる。そして、通常通信には、例えば、定期的に送信するセンサ情報等の各フレームに割り当てている通信情報を通信する場合が含まれる。

【0081】

通常、発生するメッセージの他にも、コンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０には、随時、メッセージが発生する場合がある。随時に発生するメッセージとしては、例えば、無線局等に行われるユーザ操作等によって発生するメッセージがある。随時に発生するメッセージには、送信先の無線局等が応答するまでの時間に制限がある場合が多い。

【0082】

このため、個別割当通信フレームＦ２には、コンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０から随時に発生したメッセージを送信するためのタイムスロットが割り当てられている。コンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０が、随時、無線局に対して、第２の通信情報の通知又は問合せを行うために必要とするタイムスロットを「随時通信用のタイムスロット」と呼び、図中には随時５４と表す。このように個別割当通信フレームＦ２には、通常通信用のタイムスロット５１〜５３とは別に、随時通信用のタイムスロット５４を用意しておく。これにより、個別割当通信フレームＦ２の中に、制限時間内に応答を必要とされる随時に発生するメッセージのタイムスロットを割り当てることが可能になる。そして、随時通信には、例えば、ユーザからの要求等の発生タイミングが一定ではない通信情報を通信する場合が含まれる。

【0083】

なお、図８Ｃに示す個別割当通信フレームＦ２のタイムスロットの割り当て例では、通常通信用のタイムスロットとして、３個の通常通信用のタイムスロット５１〜５３を用意し、１個の随時通信用のタイムスロット５４を用意している。つまり、通常通信用のタイムスロットが３個であるのに対して、随時通信用のタイムスロットが１個であるため、タイムスロットの数は３：１の比率になっている。しかし、個別割当通信フレームＦ２と共有割当通信フレームＦ３に必要なタイムスロットの個数は、マルチホップネットワークの規模とメッセージの種別により、システムパラメータとして変更することができる。このため、随時に発生するメッセージへの要求に応じて、タイムスロットの数の比率を変えることも可能である。

【0084】

そして、随時通信用のタイムスロットと、通常通信用のタイムスロットとのタイムスロットの数の比率を手動又は自動で変更できるようにする。この比率の変更には、コンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０が随時通信用のタイムスロットを用いて無線局に送信する随時通信用メッセージの発生頻度が用いられる。また、随時通信用メッセージを受け取った無線局がコンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０に対して、メッセージを応答するまでの許容時間も考慮される。これにより、マルチホップネットワークに要求される性能と信頼性に基づいて、マルチホップネットワークの帯域に無駄の少ないタイムスロットを割り当てることが可能となる。

【0085】

［個別割当通信フレームの使用例］
次に、個別割当通信フレームＦ２に各無線局のタイムスロットを割り当ててメッセージを送信する処理について、図９〜図１１を参照して説明する。
図９は、各無線局が個別割当通信フレームＦ２において個別に割り当てられたタイムスロットでメッセージを送信する例を示す説明図である。

【0086】

コンセントレータ無線局２０Ａ（以下、図中では、ＣＲと略記する）は、事前に個別割当通信フレームＦ２に対して、各無線局３０Ａ〜３０Ｅが用いる送信タイムスロットを個別に割り当てておく。このようにコンセントレータ無線局２０Ａによって各無線局に割り当てられた送信タイムスロットを、「個別割当タイムスロット（「個別割当ＴＳ」とも略称する）」と呼ぶ。

【0087】

各無線局３０Ａ〜３０Ｅは、個別割当タイムスロットから算出した送信開始時間になると、メッセージの送信を開始する（ステップＳ２１〜Ｓ２５）。このように個別割当タイムスロットで送信するメッセージを「個別割当種別メッセージ」と呼ぶ。以下の説明では、個々の個別割当通信フレームＦ２に対して割り当ててあるタイムスロットに、“１”から順に数値を割り当てたものを「ＴＳ番号」として説明を行う。

【0088】

ここで、コンセントレータ無線局２０Ａは、無線局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅに、それぞれＴＳ番号“１”，“２”，“３”，“４”，“５”を割り当てたものとする。なお、メッセージを送信する必要がないコンセントレータ無線局２０Ａには、ＴＳ番号の割り当てを行わない。

【0089】

各無線局は、ＴＳ番号が“１”である無線局３０Ａから順に、無線局３０Ｅまで、割り当てられたＴＳ番号でメッセージを送信する。各無線局に一意のタイムスロットを割り当てることによって、１つのマルチホップネットワーク内で各無線局がメッセージを送信又は転送する時間が一致することはなく、メッセージの消失を避けることができる。このため、各無線局はコンセントレータ無線局２０Ａに対して、メッセージを確実に送信することが可能になる。

【0090】

［コンセントレータ無線局が無線局にＴＳ番号を割り当てる例］
図１０は、無線局がコンセントレータ無線局に対して、個別割当通信フレームＦ２でメッセージを送信する例を示すシーケンス図である。
ここでは、無線局３０Ｃがメッセージを送信し、無線局３０Ａが無線局３０Ｃから受け取ったメッセージをコンセントレータ無線局２０Ａに転送するための処理例について説明する。

【0091】

始めに、ステップＳ３１〜Ｓ３７を含む個別割当ＴＳ番号通知処理Ｓ３０について説明する。
無線局３０Ｃは、個別割当通信フレームＦ２でメッセージの送信を行うために、事前にコンセントレータ無線局２０Ａから個別に割り当てられた個別割当ＴＳが必要である。そこで無線局３０Ｃは、コンセントレータ無線局２０Ａに対して、「個別割当ＴＳ要求」を送信し（ステップＳ３１）、コンセントレータ無線局２０Ａに個別割当ＴＳの割り当てを求める。

【0092】

ただし、２ＨＯＰである無線局３０Ｃは、コンセントレータ無線局２０Ａに対して直接メッセージを送信できないため、無線局３０Ａがコンセントレータ無線局２０Ａに「個別割当ＴＳ要求」を転送する（ステップＳ３２）。

【0093】

「個別割当ＴＳ要求」を受け取ったコンセントレータ無線局２０Ａの中央制御部２１ｂは、無線局３０Ｃに個別割当ＴＳを割り当てることができる空きのタイムスロットのＴＳ番号（以下、「空きＴＳ」と呼ぶ）を検索する（ステップＳ３３）。中央制御部２１ｂは、空きＴＳを検索した結果、空いているＴＳ番号“３”を発見すると（ステップＳ３４）、無線局３０ＡにＴＳ番号“３”を通知するために、「個別割当ＴＳ応答」を送信する（ステップＳ３５）。そして、無線局３０Ａは、無線局３０Ｃに「個別割当ＴＳ応答」を転送する（ステップＳ３６）。

【0094】

「個別割当ＴＳ応答」を受け取った無線局３０Ｃは、ＴＳ番号“３”を個別送信時間保存部３１ｅに保存する（ステップＳ３７）。この「個別割当ＴＳ要求」及び「個別割当ＴＳ応答」を含む個別割当ＴＳ番号の通知処理Ｓ３０は、後述する共有割当通信フレームＦ３のＴＳ番号を求める処理において、無線局３０Ｃがコンセントレータ無線局２０Ａ又は集約サーバ１０に行うことも可能である。

【0095】

その後、無線局Ｃにおいて個別割当種別メッセージ（以下、「メッセージ」と略記する）が発生する（ステップＳ３８）。このメッセージが発生したことにより、ステップＳ３０において割り当てたＴＳ番号“３”に基づき、送信タイミング決定部３１ｃが送信タイムスロットからメッセージの送信開始時間を算出する（ステップＳ３９）。算出された送信タイムスロットまで時間に空きがある場合は、送信メッセージ保存部３１ａにメッセージを保存しておく（ステップＳ４０）。

【0096】

その後、中央制御部３１ｂは、送信タイムスロットの指定時間になるまで待つ（ステップＳ４１）。なお、メッセージが発生したステップＳ３８〜送信ＴＳを待つステップＳ４１までの間は、無線局３０Ｃによる内部処理であるため、個別割当通信フレームＦ２を用いる必要はない。このため、柔軟性のあるアプリケーション層Ｌ１の設計が可能になる。

【0097】

次に、中央制御部３１ｂは、個別割当通信フレームＦ２の送信処理Ｓ４２において、送信タイムスロットである、ＴＳ番号“３”になったことを検知すると、コンセントレータ無線局２０Ａにメッセージを送信する（ステップＳ４３）。上述したように２ＨＯＰである無線局３０Ｃは、コンセントレータ無線局２０Ａに直接、メッセージを送信できない。このため、無線局３０Ａがコンセントレータ無線局２０Ａにメッセージを転送する（ステップＳ４４）。これにより、コンセントレータ無線局２０Ａがメッセージを受信することができる。

【0098】

このように、マルチホップネットワークシステム１では、上位階層にあるコンセントレータ無線局２０Ａが、下位階層にある各無線局に対して個別割当通信フレームＦ２内のＴＳ番号を一意に割り当てる。これにより、各無線局が送信するメッセージのタイミングが重ならず、メッセージの消失が発生しないマルチホップネットワークを構築することが可能となる。

【0099】

［集約サーバが無線局にＴＳ番号を割り当てる例］
図１１は、集約サーバ１０が行う無線通信可能範囲を考慮した個別割当通信フレームＦ２のタイムスロット割当例を示すフローチャートである。

【0100】

上述したコンセントレータ無線局２０Ａは、マルチホップネットワーク２Ａの通信経路等を管理するものであり、マルチホップネットワーク２Ｂ等の他のネットワークの通信経路を管理していない。この場合、マルチホップネットワーク２Ａ内では各無線局が送信したメッセージの送信タイミングに、マルチホップネットワーク２Ｂ内の無線局が送信したメッセージの送信タイミングが重なって、メッセージが消失する可能性がある。

【0101】

しかし、コンセントレータ無線局２０Ａがマルチホップネットワーク２Ａ内の各無線局に個別割当通信フレームＦ２のタイムスロットをＴＳ番号として割り当てた処理と同様の処理を集約サーバ１０で行うことも可能である。この場合、マルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂの経路を把握している集約サーバ１０が各無線局にＴＳ番号を割り当て、メッセージの消失が発生しない送信タイムスロットを各無線局に通知する。これにより、隣り合うマルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂに所属し、同じＨＯＰ数であるノードが、同じタイミングで送信したメッセージの消失を避けることが可能となる。以下、集約サーバ１０の処理例を説明する。

【0102】

無線局３０Ｃから「個別割当ＴＳ要求」を受け取った集約サーバ１０は、プログラム１５から個別割当通信フレーム決定部１５ａを呼び出し、以下の処理を実行する。

【0103】

始めに、集約サーバ１０のＣＰＵ１２は、ネットワーク管理データ１６の無線通信経路データ１６ｃを読み出し（ステップＳ５１）、集約サーバ１０から無線局３０Ｃまでの通信経路を確認する。その後、ＣＰＵ１２は、個別割当通信フレーム管理データ１６ａを読み出し、無線局３０Ｃ以外の無線局に割り当てていない空きＴＳを検索する（ステップＳ５２）。

【0104】

ＣＰＵ１２は、空きＴＳを発見すると、通信可能範囲データ１６ｂに保存してある通信可能な各無線局がメッセージを送信するために必要な時間と、タイムスライスが一致しないことを確認する（ステップＳ５３）。この確認は、ステップＳ５１において読み出した通信経路から判明した無線局３０ＣまでのＨＯＰ数に一致する他の無線局３０Ｄ，３０Ｅが送信するメッセージが同じ送信タイミングとならないようにするために行われる。

【0105】

このようにＣＰＵ１２がタイムスライスの一致又は不一致を判断するのは以下の理由による。すなわち、図１に示したマルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂのように、異なるコンセントレータ無線局２０Ａ，２０Ｂに繋がる無線局の場合を考慮している。例えば無線局３０Ｂと無線局３０Ｆが距離的に近く、互いに通信可能である場合、個別割当通信フレームにおいて同一のタイムスライスでメッセージの送信を開始すると、メッセージの消失が発生してしまう。このため、マルチホップネットワーク２Ａ，２Ｂの経路を把握している集約サーバ１０は、無線局３０Ｃがメッセージを送信したタイミングが、他の無線局によるメッセージの送信タイミングと一致しないことを判定している。これにより、メッセージの送信に要するタイムスライスが一致しないことが判定される。

【0106】

ステップＳ５３の判断処理において、タイムスライスが一致する無線局があった場合、ＣＰＵ１２は、ステップＳ５２に戻って、再度空きＴＳを実行する。タイムスライスが一致する無線局がない場合、ＣＰＵ１２は、各無線局の経路上にメッセージを転送可能な他の無線局（以下、「転送無線局」と呼ぶ）が存在するかを判定する（ステップＳ５４）。他の転送無線局が存在している場合には、ＣＰＵ１２は、ステップＳ５３に戻って、この転送無線局がメッセージの転送に要するタイムスライスが、無線局３０Ｃがメッセージの送信に要するタイムスライスと一致するか否かを判定する。この処理で、転送無線局と無線局３０Ｃのタイムスライスが一致する場合には、さらにステップＳ５２にて空きＴＳを検査する処理が行われる。

【0107】

ステップＳ５４の処理において、ＣＰＵ１２は、転送無線局がない事を検知した場合は、ステップＳ５２で発見した個別割当ＴＳを無線局３０Ｃに送信する（ステップＳ５５）。この応答が、図１０のステップＳ３５に示した個別割当ＴＳ応答と同様の処理となる。

【0108】

また、コンセントレータ無線局２０Ａだけでなく、集約サーバ１０も無線局に対して個別割当通信フレームＦ２を割り当てることが可能であるため、マルチホップネットワークシステム１において、メッセージの消失を確実に防ぐことが可能になる。そして、集約サーバ１０は、タイムスライス単位で各無線局が行うメッセージの送信を制御し、ネットワークの帯域を効率的に使用することができる。

【0109】

［共有割当通信フレームの使用例］
図１２は、共有割当通信フレームＦ３を用いて、各無線局がメッセージを送信する例を示す説明図である。

【0110】

共有割当通信フレームＦ３では、送信する無線局を事前に知ることができないため、各無線局に時間を割り当てることはできない。このため、送信するタイムスロットを事前に決めてはおかず、各無線局で判断する。ここで、各無線局が独自に判断して自身に割り当てたタイムスロットを、「共有割当タイムスロット」と呼び、共有割当タイムスロットで送信するメッセージを「共有割当種別メッセージ」と呼ぶ。

【0111】

ここで、無線局３０Ａは、共有割当通信フレームＦ３のＴＳ番号“２”でメッセージを送信する（ステップＳ６１）。同様に、無線局３０Ｃは、共有割当通信フレームＦ３のＴＳ番号“４”でメッセージを送信する（ステップＳ６２）。無線局３０Ｅは、共有割当通信フレームＦ３のＴＳ番号“６”のタイムスロットでメッセージを送信する（ステップＳ６３）。

【0112】

図１３は、各無線局が共有割当種別メッセージを送信するタイムスロットを算出する例を示す。

【0113】

各無線局は、事前に共有割当用番号を格納しておくものとする。この共有割当用番号としては、例えば製造番号Ｎ１を用いることもできる。各無線局は、製造番号Ｎ１として、無線局３０Ａは“８”、無線局３０Ｂは“５”、無線局３０Ｃは“１０”、無線局３０Ｄは“４”、無線局３０Ｅは“１２”を個別送信時間保存部３１ｅに保存する。なお、コンセントレータ無線局２０Ａは、共有割当用番号を、マルチホップネットワーク２Ａに所属する無線局の通信経路に基づいて算出し、マルチホップネットワーク２Ａに所属する無線局に通知することもできる。

【0114】

ここで、共有割当通信フレームＦ３に割り当てているタイムスロットの個数で割った余りである剰余を算出する。割り当てているタイムスロットの個数は６個であるので、これを除数Ｎ２とし、各無線局の独自番号である製造番号Ｎ１を、除数Ｎ２である“６”のタイムスロットで割った余りの数を剰余結果Ｎ３として算出する。剰余結果Ｎ３を、共有割当時間に割り当てている送信タイムスロットを送信するＴＳ番号Ｎ４とする。
この計算は「送信タイミングの決定」と呼び、各無線局が備える送信タイミング決定部３１ｃ、又は各コンセントレータ無線局が備える送信タイミング決定部２１ｃが算出する。

【0115】

このようにして算出した除算結果は以下のようになる。
無線局３０Ａは、剰余結果Ｎ３が“２”なのでＴＳ番号Ｎ４は“２”となる。
無線局３０Ｂは、剰余結果Ｎ３が“５”なのでＴＳ番号Ｎ４も“５”となる。
無線局３０Ｃ，３０Ｄは、剰余結果Ｎ３が“４”なのでＴＳ番号Ｎ４も“４”となる。
無線局３０Ｅは、剰余結果Ｎ３が“０”なので、ＴＳ番号Ｎ４は“６”となる。

【0116】

そして、各無線局は、送信メッセージ保存部３１ａに送信したメッセージを保存しておき、送信タイミング決定部３１ｃが算出した送信タイムスロットになると、送信メッセージ保存部３１ａから読み出した送信したメッセージをアンテナ３２ａから送信する。

【0117】

なお、図１２に例示した、送信タイミング決定部３１ｃが算出したＴＳ番号は各無線局で一致していない。このため、ステップＳ６１〜Ｓ６３において、無線局３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅがそれぞれ、ＴＳ番号“２”，“４”，“６”のタイムスロットでメッセージを送信しても、メッセージは消失しない。

【0118】

図１４は、共有割当通信フレームＦ３を用いてメッセージを送信する例を示すシーケンス図である。
無線局３０Ｃの中央制御部３１ｂは、共有割当種別メッセージ（以下、「メッセージ」と略記する）が発生すると（ステップＳ７１）、送信タイミング決定部３１ｃがＴＳ番号と送信タイムスロットを算出する（ステップＳ７２）。

【0119】

そして、中央制御部３１ｂは、送信タイムスロットまで時間がある場合、送信メッセージ保存部３１ａにメッセージを保存する（ステップＳ７３）。その後、中央制御部３１ｂは、送信タイムスロットになるまで待つ（ステップＳ７４）。

【0120】

共有割当通信フレームＦ３の送信タイムスロットになると、無線局３０Ｃは、ステップＳ７５に示す共通割当種別メッセージ送信処理を行う。ここでは、無線局３０Ｃの中央制御部３１ｂがメッセージの送信を行う（ステップＳ７６）。２ＨＯＰである無線局３０Ｃは、コンセントレータ無線局２０Ａに直接メッセージを送信できないため、無線局３０Ａがメッセージの転送を行う（ステップＳ７７）。

【0121】

図１４に示すように、無線局３０Ｃは、事前にコンセントレータ無線局２０Ａから送信タイムスロットを割り当てられなくても、無線局３０Ｃが自らＴＳ番号を決定し、メッセージを送信することが可能になる。このため、優先制御すべきメッセージが発生した場合であっても、既にコンセントレータ無線局２０Ａによってタイムスロットが割り当てられた個別割当通信フレームに影響を与えることなく送信を行うことが可能になる。

【0122】

また、各無線局は、共有割当通信フレームＦ３において各無線局が送信したメッセージが消失したことを検知すれば、共有割当通信フレームＦ３においてメッセージを再送することが可能になる。

【0123】

次に、複数の無線局が個別に算出したＴＳ番号が一致した場合に、ＴＳ番号を算出し直して、メッセージを再送する処理例について説明する。ここでは、メッセージの再送時は、他の無線局とは異なる送信開始時間のＴＳ番号を設定する例を示す。なお、メッセージの送信が失敗したことは、メッセージの送信ができなかった無線局の再送判断部３１ｄが判断する。

【0124】

図１５は、各無線局が共有割当通信フレームＦ３を用いてメッセージを送信する際に、他の無線局と同じＴＳ番号の送信タイムスロットを使ったために送信したメッセージが消失してしまう場合の対処例を示す説明図である。

【0125】

無線局は、基本通信フレームＦ１の一部を、無線局が自ら割り当てるタイムスロットを含む共有割当通信フレームＦ３として管理する。個別割当通信フレームＦ２により送信されたメッセージの送信元である無線局、又はメッセージを転送した無線局のうち、メッセージが消失したことを検出した無線局が、共有割当通信フレームＦ３を用いて消失したメッセージを再送している。

【0126】

各無線局は、共有割当通信フレームＦ３を、初回のメッセージの送信に用いる初回送信フレームＦ５と、初回送信フレームＦ５とは異なるタイムスロットの個数としてメッセージの再送信に用いる再送信通信フレームとに分けている。初回送信フレームＦ５と再送信通信フレームに割り当てるタイムスロットの個数は、可変としている。図１５の例では、再送信通信フレームの一例として、再送一回目フレームＦ６、再送二回目フレームＦ７を割り当てている。

【0127】

各無線局は、無線局に割り当てられた共有割当用番号を、初回送信フレーム又は再送信通信フレームに割り当てられたタイムスロットの個数で剰余した結果に基づいて、メッセージの送信を開始する時間を算出する。そして、各無線局は、共有割当通信フレームＦ３によりメッセージの送信を行うようにしている。

【0128】

ここで、各無線局の再送判断部３１ｄがメッセージの送信失敗を検知した場合は、メッセージの送信に失敗した無線局の中央制御部３１ｂがメッセージの再送を指示し、所定のタイミングでメッセージの再送を行う。これにより、マルチホップネットワークシステム１全体としてのメッセージ送受信の成功率を高めるものとする。

【0129】

図１５に示すように、無線局３０Ａ、無線局３０Ｂ、無線局３０Ｃ、無線局３０Ｅがメッセージの送信を行うときに、各無線局には共有割当用番号が格納されているものとする。各無線局が格納する共有割当用番号は、集約サーバ１０やコンセントレータ無線局２０Ａ等がアルゴリズムを用いて求めた数値を、各無線局に対して指定することもできる。例えば、図１１で示したように、複数の無線局が送信するメッセージのタイムスライスが一致することを防止し、通信帯域を使用する共有割当用番号を効率よく算出することができる。

【0130】

初回送信フレームＦ５には、３個のタイムスロットを割り当てているので、各無線局が個別に製造番号を剰余する数値は“３”となる。送信タイミング決定部３１ｃが送信タイミングの算出を行った結果、ＴＳ番号“２”とＴＳ番号“３”に割り当てられる無線局がそれぞれ複数ある。このため、無線局３０Ａと無線局３０Ｃ、無線局３０Ｂと無線局３０Ｅが送信したメッセージの消失が発生する可能性が想定される。ただし、送信タイムスロットが一致した場合でも、送信元無線局のＨＯＰ数が異なる場合や、送信可能範囲に無線局がない場合はメッセージの消失は発生しない。

【0131】

メッセージを送信した結果、再送判断部３１ｄがメッセージの消失を検知すると、この消失したメッセージを送信した無線局は、メッセージの再送を行うために、送信タイミング決定部３１ｃが送信タイミングの再算出を行う。しかし、送信タイミングの算出に際して、除数に用いるタイムスロットの個数が以前の除数と同一である場合、再度同じ剰余結果となる。このためメッセージの再送時における各無線局の送信タイムスロットが一致し、再びメッセージの消失が発生してしまう。

【0132】

そこで、メッセージを再送する際には、初回送信フレームＦ５とは異なるタイムスロットの個数を割り当てることで、剰余が一致することを防ぐ。上述したように初回送信フレームＦ５では３個のタイムスロットの個数を割り当てていたため、再送一回目フレームＦ６では４個のタイムスロットの個数を割り当てる。そして、共有割当用番号を“４”のタイムスロットで除した剰余からＴＳ番号を算出した結果を用い、ＴＳ番号“４”〜“７”に送信タイムスロットの割当を行う。

【0133】

再送一回目フレームＦ６を用いても、実際にメッセージを送信した結果、無線局３０Ｃと無線局３０ＥがＴＳ番号“５”のタイムスロットで一致しているため、再度、メッセージの消失が発生する可能性がある。このため、再送二回目フレームＦ７では、初回送信フレームＦ５と再送一回目フレームＦ６とは異なるタイムスロットの個数である５個を割り当てる。そして、共有割当用番号を“５”のタイムスロットで除した剰余からＴＳ番号を算出した結果を用い、ＴＳ番号“８”〜“１２”に送信タイムスロットの割当を行う。
このようにして、メッセージの消失が発生する場合には、メッセージを再送するだけでなく、異なるＴＳ番号を割り当てることにより、確実にメッセージを送信することが可能となる。

【0134】

図１６は、各無線局が共有割当通信フレームＦ３を用いてメッセージを送信する処理の例を示すフローチャートである。
ここでは、図１５に示したように、メッセージの再送時に他の無線局と異なる送信開始時間を割り当てるアルゴリズムを用いて、再送回数を２回までとし、タイムスロットの個数を順に、“３”、“４”、“５”に設定した場合の例を示す。

【0135】

始めに、無線局は、共有割当通信フレームＦ３を用いるメッセージの送信要求が発生した場合、初回送信フレームＦ５で用いるタイムスロットを算出する（ステップＳ１０１）。そして、無線局は、初回送信フレームＦ５で用いるタイムスロット（初回の送信タイムスロット）まで時間がある場合は、送信したメッセージを送信メッセージ保存部３１ａに保存する（ステップＳ１０２）。その後、中央制御部３１ｂが初回の送信タイムスロットになるまで待つ（ステップＳ１０３）。

【0136】

初回の送信タイムスロットになるとメッセージを送信し（ステップＳ１０４）、再送判断部３１ｄが送信結果を判別する（ステップＳ１０５）。送信成功の場合は処理を終了する。一方、送信失敗の場合は、送信タイミング決定部３１ｃが再送一回目のタイムスロット（再送一回目の送信タイムスロット）を算出する（ステップＳ１０６）。

【0137】

そして、無線局は、再送一回目の送信タイムスロットまで時間がある場合は、送信したメッセージを送信メッセージ保存部３１ａに保存する（ステップＳ１０７）。その後、中央制御部３１ｂが再送一回目の送信タイムスロットになるまで待つ（ステップＳ１０８）。

【0138】

再送一回目の送信タイムスロットになるとメッセージを送信し（ステップＳ１０９）、再送判断部３１ｄが送信結果を判別する（ステップＳ１１０）。送信成功の場合は処理を終了する。再送一回目でも送信失敗の場合は、送信タイミング決定部３１ｃが再送二回目のタイムスロット（再送二回目の送信タイムスロット）を算出する（ステップＳ１１１）。

【0139】

そして、無線局は、再送二回目の送信タイムスロットまで時間がある場合は、送信したメッセージを送信メッセージ保存部３１ａに保存する（ステップＳ１１２）。その後、中央制御部３１ｂが再送二回目の送信タイムスロットになるまで待ち（ステップＳ１１３）、再送二回目の送信タイムスロットになるとメッセージを送信する（ステップＳ１１４）。

【0140】

このように共有割当通信フレームＦ３で規定される共有割当時間（図８Ｂでは６分と規定する）を複数個のタイムスロットで分割する。そして、各無線局は、メッセージの送信失敗を検知した場合は新たに算出したタイムスロットを用いてメッセージを再送する。このメッセージの再送時は失敗時とは割り当てるタイムスロットの個数を変更することで、各無線局が共有割当時間を共有しながらメッセージを送信することが可能になる。また再送回数及び再送時に割り当てるタイムスロットの数を変更することで、マルチホップネットワークのシステム要求に応じた、通信帯域の制御及び冗長性のある設計を行うことができる。

【0141】

上述した実施の形態例に係るマルチホップネットワークシステム１は、各無線局が自律して送信するタイムスロットを選択するようにしている。このため、コンセントレータ無線局２０Ａからの割り当てを必要としないため、初回送信用通信フレームに用意するタイムスロットの個数を少なくすることが可能になる。

【0142】

さらに、各無線局がタイムスロットを共有しているため、複数の無線局から送信したメッセージの衝突が発生した場合は、再送用通信フレーム内で再度メッセージの送信を行うことができる。なお、再送用通信フレームのタイムスロット個数は、初回送信用通信フレームと個数が異ならせることで、算出した送信タイムスロットが各無線局でできるだけ一致しないようにすることができる。

【0143】

また、初回送信用通信フレームでメッセージの送信に成功した無線局は再送しないため、再送用通信フレームにおいて再度衝突する無線局の台数を少なくすることが可能になる。重要度は高いが頻度の低いメッセージに対しても共有割当通信フレームＦ３を用意し、各無線局間での送信時間一致によるメッセージ消失を防ぐことで、マルチホップネットワークの通信帯域の無駄を抑えた制御を実現する。

【0144】

また、マルチホップネットワークシステム１では、基本通信フレームＦ１を細かく分割したタイムスロットを各無線局に割り当てて、メッセージを送信することで隠れ端末の問題を解決することができる。また、基本通信フレームＦ１内の送信開始時間帯を、他の無線局と共有することで、マルチホップネットワークシステム１内の通信帯域を圧迫せずにメッセージを送信することが可能となる。

【0145】

また、メッセージの消失が発生した場合は、再送の送信開始時間帯を時間差で変更することにより、再送時のメッセージ消失を防ぐ事で、再送したメッセージの送信成功率を向上することができる。このため、多大な無線局が存在する大規模マルチホップネットワークにおいても、高信頼な無線通信を可能とする。

【0146】

なお、本発明は、スマートグリッドシステムの技術分野の１つであるＡＭＩ通信システムに適用されうる。ＡＭＩ通信システムは、各家庭に設置された自動検針機に通信機能を持たせたＳＭ（Smart Meter）から電柱等に設置されたＧＷ（集約装置）に検針値を集め、電力会社等のＤＣ（Data Collector）に収集するものである。ＡＭＩにおいて、本実施の形態例に係る無線局をＳＭ、コンセントレータ無線局をＧＷ、集約サーバをＤＣとして適用すればよい。

【0147】

また、上述した実施の形態例における一連の処理は、ソフトウェアの代わりにハードウェアにより実行することもできる。なお、一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、又は各種の機能を実行するためのプログラムをインストールしたコンピュータにより、実行可能である。例えば汎用のパーソナルコンピュータ等に所望のソフトウェアを構成するプログラムをインストールして実行させればよい。

【0148】

また、上述した実施の形態例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給してもよい。また、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はＣＰＵ等の制御装置）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、機能が実現されることは言うまでもない。

【0149】

この場合のプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

【0150】

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態例の機能が実現される。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が実際の処理の一部又は全部を行う。その処理によって上述した実施の形態例の機能が実現される場合も含まれる。

【0151】

また、本発明は上述した実施の形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上記した実施形態例は本開示を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0152】

１…マルチホップネットワークシステム、２Ａ〜２Ｃ…マルチホップネットワーク、１０…集約サーバ、２０Ａ〜２０Ｃ…コンセントレータ無線局、３０Ａ〜３０Ｈ…無線局

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】