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特開2024-104597通信装置、通信方法、通信プログラム、および通信システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024104597
(43)【公開日】2024-08-05
(54)【発明の名称】通信装置、通信方法、通信プログラム、および通信システム
(51)【国際特許分類】
H04W 72/0453 20230101AFI20240729BHJP
H04W 72/0446 20230101ALI20240729BHJP
H04W 84/18 20090101ALI20240729BHJP
【ＦＩ】
H04W72/0453
H04W72/0446
H04W84/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023008899
(22)【出願日】2023-01-24
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】工藤 浩喜
(72)【発明者】
【氏名】田中 康之
(72)【発明者】
【氏名】金 瑞旭
(72)【発明者】
【氏名】西尾 真貴
(72)【発明者】
【氏名】小林 崇裕
【テーマコード（参考）】
5K067
【Ｆターム（参考）】
5K067AA21
5K067BB27
5K067EE02
5K067EE25
5K067GG03
(57)【要約】
【課題】データ通信の遅延を抑制する。
【解決手段】決定部は、第１ホップ数を用いた決定規則に基づいてデータ通信のタイミングとデータ通信に用いる無線の周波数とを決定する。通信制御部は、決定されたタイミングで決定された周波数の無線によるデータ通信を制御する。決定部は、第１条件を満たす場合、第１ホップ数を用いた決定規則に基づいて、自装置から１ホップ先の他の通信装置である第１通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。決定部は、第２条件を満たす場合、第１ホップ数と自装置から２ホップ以上先の第２通信宛先のコンセントレータからの第２ホップ数とを用いた決定規則に基づいて、第２通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。
【選択図】図９
【解決手段】決定部は、第１ホップ数を用いた決定規則に基づいてデータ通信のタイミングとデータ通信に用いる無線の周波数とを決定する。通信制御部は、決定されたタイミングで決定された周波数の無線によるデータ通信を制御する。決定部は、第１条件を満たす場合、第１ホップ数を用いた決定規則に基づいて、自装置から１ホップ先の他の通信装置である第１通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。決定部は、第２条件を満たす場合、第１ホップ数と自装置から２ホップ以上先の第２通信宛先のコンセントレータからの第２ホップ数とを用いた決定規則に基づいて、第２通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
時分割多重の通信システムに含まれる複数の通信装置のうち特定の通信装置からの第１ホップ数を用いた、複数の前記通信装置に共通の予め定められた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、前記データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する決定部と、
決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による前記データ通信を制御する通信制御部と、
を備え、
前記決定部は、
第１条件を満たす場合、前記第１ホップ数を用いた前記決定規則に基づいて、１ホップ先の第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
第２条件を満たす場合、前記第１ホップ数と、２ホップ以上先の第２通信宛先の前記特定の通信装置からの第２ホップ数と、を用いた前記決定規則に基づいて、前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
通信装置。
決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による前記データ通信を制御する通信制御部と、
を備え、
前記決定部は、
第１条件を満たす場合、前記第１ホップ数を用いた前記決定規則に基づいて、１ホップ先の第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
第２条件を満たす場合、前記第１ホップ数と、２ホップ以上先の第２通信宛先の前記特定の通信装置からの第２ホップ数と、を用いた前記決定規則に基づいて、前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
通信装置。
【請求項2】
前記決定部は、
前記第１ホップ数と、スケジューリングの単位であるスロットフレームに含まれる、前記データ通信の前記タイミングを表す複数のスロットの個数であるスロット数と、を用いた前記決定規則に基づいて、複数の前記スロットの各々に対して、データ送信に用いる送信スロット、データ受信に用いる受信スロット、およびデータ送受信を行わないスリープスロットの何れかを割り当てることによって、前記データ通信の前記タイミングを決定し、
前記第１条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記第１ホップ数と使用可能な複数の周波数の個数であるチャネル数とを用いた前記決定規則に基づいて、複数の前記周波数の何れかを前記第１通信宛先への前記データ通信に用いる周波数として決定し、
前記第２条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記第１ホップ数と前記第２ホップ数と前記チャネル数とを用いた前記決定規則に基づいて、複数の前記周波数の何れかを前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる周波数として決定する、
請求項１に記載の通信装置。
前記第１ホップ数と、スケジューリングの単位であるスロットフレームに含まれる、前記データ通信の前記タイミングを表す複数のスロットの個数であるスロット数と、を用いた前記決定規則に基づいて、複数の前記スロットの各々に対して、データ送信に用いる送信スロット、データ受信に用いる受信スロット、およびデータ送受信を行わないスリープスロットの何れかを割り当てることによって、前記データ通信の前記タイミングを決定し、
前記第１条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記第１ホップ数と使用可能な複数の周波数の個数であるチャネル数とを用いた前記決定規則に基づいて、複数の前記周波数の何れかを前記第１通信宛先への前記データ通信に用いる周波数として決定し、
前記第２条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記第１ホップ数と前記第２ホップ数と前記チャネル数とを用いた前記決定規則に基づいて、複数の前記周波数の何れかを前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる周波数として決定する、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項3】
前記決定部は、
前記スロット数に基づいて前記第２ホップ数を算出する、
請求項２に記載の通信装置。
前記スロット数に基づいて前記第２ホップ数を算出する、
請求項２に記載の通信装置。
【請求項4】
前記決定規則は、
子ノードから親ノード方向へデータを通信する上り方向または親ノードから子ノード方向へデータを通信する下り方向である通信規則方向を表す規則を含み、
前記決定部は、
現在の前記スロットに前記送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが前記通信規則方向へ送信する送信データである前記第１条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記決定規則に基づいて前記第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
現在の前記スロットに前記送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが前記通信規則方向の逆方向へ送信する送信データである前記第２条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記決定規則に基づいて前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
請求項２に記載の通信装置。
子ノードから親ノード方向へデータを通信する上り方向または親ノードから子ノード方向へデータを通信する下り方向である通信規則方向を表す規則を含み、
前記決定部は、
現在の前記スロットに前記送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが前記通信規則方向へ送信する送信データである前記第１条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記決定規則に基づいて前記第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
現在の前記スロットに前記送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが前記通信規則方向の逆方向へ送信する送信データである前記第２条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記決定規則に基づいて前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
請求項２に記載の通信装置。
【請求項5】
前記決定部は、
現在の前記スロットに前記送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが前記通信規則方向または前記通信規則方向の逆方向へ送信する送信データであり、前記通信対象のデータが未送信である前記第１条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記決定規則に基づいて前記第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
現在の前記スロットに前記送信スロットが割り当てられ、前記通信対象のデータが前記逆方向へ送信する送信データであり、前記通信対象のデータが前記第１条件を満たした場合に決定された前記周波数による送信済である前記第２条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記決定規則に基づいて前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
請求項４に記載の通信装置。
現在の前記スロットに前記送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが前記通信規則方向または前記通信規則方向の逆方向へ送信する送信データであり、前記通信対象のデータが未送信である前記第１条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記決定規則に基づいて前記第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
現在の前記スロットに前記送信スロットが割り当てられ、前記通信対象のデータが前記逆方向へ送信する送信データであり、前記通信対象のデータが前記第１条件を満たした場合に決定された前記周波数による送信済である前記第２条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記決定規則に基づいて前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
請求項４に記載の通信装置。
【請求項6】
前記決定部は、
現在の前記スロットに前記送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが前記逆方向へ送信する送信データであり、前記第２通信宛先がデータ通信中ではない前記第２条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記決定規則に基づいて前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
請求項４に記載の通信装置。
現在の前記スロットに前記送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが前記逆方向へ送信する送信データであり、前記第２通信宛先がデータ通信中ではない前記第２条件を満たす場合、現在の前記スロットに対して、前記決定規則に基づいて前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
請求項４に記載の通信装置。
【請求項7】
前記通信制御部は、
送信済のデータを記憶部から削除する、
請求項１に記載の通信装置。
送信済のデータを記憶部から削除する、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項8】
前記通信制御部は、
前記第１通信宛先または前記第２通信宛先である通信宛先に無線によりデータが到達可能な送信電力、変調方式、および誤り訂正方式の少なくとも１つを用いて、前記データ通信を制御する、
請求項１に記載の通信装置。
前記第１通信宛先または前記第２通信宛先である通信宛先に無線によりデータが到達可能な送信電力、変調方式、および誤り訂正方式の少なくとも１つを用いて、前記データ通信を制御する、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項9】
前記通信制御部は、
前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる周波数の無線による前記データ通信を制御する場合、現在の前記スロット内における予め定められた時期とは異なる時期に送信データの送信を制御する、
請求項２に記載の通信装置。
前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる周波数の無線による前記データ通信を制御する場合、現在の前記スロット内における予め定められた時期とは異なる時期に送信データの送信を制御する、
請求項２に記載の通信装置。
【請求項10】
複数の前記通信装置のうち１つ以下の前記通信装置を親ノードとするように、複数の前記通信装置とマルチホップネットワークを構成する、
請求項１に記載の通信装置。
請求項１に記載の通信装置。
【請求項11】
複数の前記通信装置のうち１つ以下の前記通信装置を子ノードとするように、複数の前記通信装置とマルチホップネットワークを構成する、
請求項１に記載の通信装置。
請求項１に記載の通信装置。
【請求項12】
前記通信制御部は、
前記第１ホップ数が同じ他の通信装置との間で相互に異なる時刻に前記データ通信するように、決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による通信を制御する、
請求項１に記載の通信装置。
前記第１ホップ数が同じ他の通信装置との間で相互に異なる時刻に前記データ通信するように、決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による通信を制御する、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項13】
複数の前記通信装置は、相互に複数の通信経路により接続され、
複数の前記通信経路は、相互に異なる範囲の周波数が割り当てられ、
前記決定部は、複数の前記通信経路それぞれについて、割り当てられた周波数の範囲に含まれる周波数のうち、前記データ通信に用いる周波数を決定する、
請求項１に記載の通信装置。
複数の前記通信経路は、相互に異なる範囲の周波数が割り当てられ、
前記決定部は、複数の前記通信経路それぞれについて、割り当てられた周波数の範囲に含まれる周波数のうち、前記データ通信に用いる周波数を決定する、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項14】
コンピュータに実行させるための通信プログラムであって、
時分割多重の通信システムに含まれる複数の通信装置のうち特定の通信装置からの第１ホップ数を用いた、複数の前記通信装置に共通の予め定められた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、前記データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する決定ステップと、
決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による前記データ通信を制御する通信制御ステップと、
を含み、
前記決定ステップは、
第１条件を満たす場合、前記第１ホップ数を用いた前記決定規則に基づいて、１ホップ先の第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
第２条件を満たす場合、前記第１ホップ数と、２ホップ以上先の第２通信宛先の前記特定の通信装置からの第２ホップ数と、を用いた前記決定規則に基づいて、前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
通信プログラム。
時分割多重の通信システムに含まれる複数の通信装置のうち特定の通信装置からの第１ホップ数を用いた、複数の前記通信装置に共通の予め定められた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、前記データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する決定ステップと、
決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による前記データ通信を制御する通信制御ステップと、
を含み、
前記決定ステップは、
第１条件を満たす場合、前記第１ホップ数を用いた前記決定規則に基づいて、１ホップ先の第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
第２条件を満たす場合、前記第１ホップ数と、２ホップ以上先の第２通信宛先の前記特定の通信装置からの第２ホップ数と、を用いた前記決定規則に基づいて、前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
通信プログラム。
【請求項15】
複数の通信装置を備える通信システムであって、
複数の前記通信装置それぞれは、
時分割多重の通信システムに含まれる複数の前記通信装置のうち特定の通信装置からの第１ホップ数を用いた、複数の前記通信装置に共通の予め定められた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、前記データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する決定部と、
決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による前記データ通信を制御する通信制御部と、
を備え、
前記決定部は、
第１条件を満たす場合、前記第１ホップ数を用いた前記決定規則に基づいて、１ホップ先の第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
第２条件を満たす場合、前記第１ホップ数と、２ホップ以上先の第２通信宛先の前記特定の通信装置からの第２ホップ数と、を用いた前記決定規則に基づいて、前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
通信システム。
複数の前記通信装置それぞれは、
時分割多重の通信システムに含まれる複数の前記通信装置のうち特定の通信装置からの第１ホップ数を用いた、複数の前記通信装置に共通の予め定められた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、前記データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する決定部と、
決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による前記データ通信を制御する通信制御部と、
を備え、
前記決定部は、
第１条件を満たす場合、前記第１ホップ数を用いた前記決定規則に基づいて、１ホップ先の第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
第２条件を満たす場合、前記第１ホップ数と、２ホップ以上先の第２通信宛先の前記特定の通信装置からの第２ホップ数と、を用いた前記決定規則に基づいて、前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
通信システム。
【請求項16】
通信装置で実行される通信方法であって、
時分割多重の通信システムに含まれる複数の通信装置のうち特定の通信装置からの第１ホップ数を用いた、複数の前記通信装置に共通の予め定められた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、前記データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する決定ステップと、
決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による前記データ通信を制御する通信制御ステップと、
を含み、
前記決定ステップは、
第１条件を満たす場合、前記第１ホップ数を用いた前記決定規則に基づいて、１ホップ先の第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
第２条件を満たす場合、前記第１ホップ数と、２ホップ以上先の第２通信宛先の前記特定の通信装置からの第２ホップ数と、を用いた前記決定規則に基づいて、前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
通信方法。
時分割多重の通信システムに含まれる複数の通信装置のうち特定の通信装置からの第１ホップ数を用いた、複数の前記通信装置に共通の予め定められた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、前記データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する決定ステップと、
決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による前記データ通信を制御する通信制御ステップと、
を含み、
前記決定ステップは、
第１条件を満たす場合、前記第１ホップ数を用いた前記決定規則に基づいて、１ホップ先の第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、
第２条件を満たす場合、前記第１ホップ数と、２ホップ以上先の第２通信宛先の前記特定の通信装置からの第２ホップ数と、を用いた前記決定規則に基づいて、前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する、
通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、通信装置、通信方法、通信プログラム、および通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
時分割多重の無線通信では、同一時刻に複数のノード（通信装置）がデータ送信を行うことによる干渉を抑制することが望ましい。例えば、ネットワークの規模に合わせて通信スケジュールの単位であるスロットフレームの時間を事前に調整することで、ネットワーク内の干渉を抑える技術が提案されている。また、ホップ数を使ってデータ通信を行うタイミングを決定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】S. Duquennoy, ”Orchestra: Robust Mesh Networks Through Autonomously Scheduled TSCH”, ＜URL：https://dl.acm.org/doi/10.1145/2809695.2809714＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来技術では、データ通信に遅延が生じる場合があった。
【0005】
本発明は、データ通信の遅延を抑制することができる、通信装置、通信方法、通信プログラム、および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】
実施形態の通信装置は、決定部と、通信制御部と、を備える。決定部は、時分割多重の通信システムに含まれる複数の通信装置のうち特定の通信装置からの第１ホップ数を用いた、複数の前記通信装置に共通の予め定められた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、前記データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する。通信制御部は、決定された前記タイミングで、決定された前記周波数の無線による前記データ通信を制御する。決定部は、第１条件を満たす場合、前記第１ホップ数を用いた前記決定規則に基づいて、１ホップ先の第１通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定し、前記第１条件とは異なる第２条件を満たす場合、前記第１ホップ数と、２ホップ以上先の第２通信宛先の前記特定の通信装置からの第２ホップ数と、を用いた前記決定規則に基づいて、前記第２通信宛先への前記データ通信に用いる無線の周波数を決定する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１の実施形態の通信システムの構成例を示す図。
【図2】コンセントレータの機能構成のブロック図。
【図3】スケジューリングの単位を示す図。
【図4】ノードの機能構成を示すブロック図。
【図5】スロットフレームに決定されたタイミングを示す図。
【図6】スロットフレームに決定されたタイミングを示す図。
【図7A】通信スケジュールを示す図。
【図7B】通信スケジュールを示す図。
【図8】データ送信の説明図。
【図9】通信スケジュールを示す図。
【図10】通信スケジュールを示す図。
【図11】通信処理の流れを示すフローチャート。
【図12】第２の本実施形態の通信システムの構成例を示す図。
【図13】ノードの構成を示すブロック図。
【図14】第３の実施形態の通信システムの構成例を示す図。
【図15】コンセントレータの機能構成を示すブロック図。
【図16】ノードの構成を示すブロック図。
【図17】ハードウェア構成例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に添付図面を参照して、通信装置、通信方法、通信プログラム、および通信システムの好適な実施形態を詳細に説明する。
【0009】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の通信システム１の構成例を示す図である。
図１は、本実施形態の通信システム１の構成例を示す図である。
【0010】
本実施形態の通信システムは、コンセントレータ２００と、複数のノード１００１～１００５と、ネットワーク３００と、を備える。ノード１００１～１００５は同様の構成を備えるため、区別する必要がない場合には単にノード１００という。ノード１００およびコンセントレータ２００は、通信装置の一例である。また、ノード１００およびコンセントレータ２００を総称して区別なく説明する場合、通信装置と称して説明する場合がある。
【0011】
通信システム１に含まれる各通信装置であるコンセントレータ２００およびノード１００は、時分割多重の無線通信を行う。時分割多重の無線通信は、マルチホップ無線通信と称される場合がある。すなわち、通信システム１は、コンセントレータ２００および複数のノード１００によって構成される無線マルチホップネットワークである。
【0012】
コンセントレータ２００は、ノード１００１～１００５とともに無線マルチホップネットワークを構成する。無線マルチホップネットワークで使用する無線通信方式は、ＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、および、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４などである。また、無線マルチホップネットワークの制御方法は、ＣＴＰ（Collection Tree Protocol）、および、ＲＰＬ（IETF RFC 6550）などである。無線通信方式および無線マルチホップネットワークの制御方法はこれらに限られない。
【0013】
コンセントレータ２００は、時分割多重の通信システムに含まれる複数の通信装置のうち特定の通信装置に相当する。コンセントレータ２００は、無線マルチホップネットワークのなかで様々な制御や、データ集約を行う通信装置である。コンセントレータ２００は、ルートノードと称される場合がある。
【0014】
コンセントレータ２００が無線マルチホップネットワークを構成するノード１００の個数（ノード数）は１つ以上である。ノード数の上限は、採用する無線通信方式、その無線通信方式の上位層のプロトコルの制限、および、ノード１００が電池駆動であれば消費電力などの要件によって決まる。図１には、一例として、ノード１００１～１００５の５つのノード１００を示す。しかし、無線マルチホップネットワークを構成するノード１００の個数は、５つに限定されない。
【0015】
コンセントレータ２００は、ネットワーク３００を含む、無線マルチホップネットワークとは別の外部ネットワークに接続してもよい。外部ネットワークは２つ以上であってもよい。コンセントレータ２００は外部ネットワークに接続していなくてもよい。ネットワーク３００は、ローカルネットワーク、フィールドエリアネットワーク、および、インターネットなどの、どのようなネットワークであってもよい。ネットワーク３００への接続形態は、有線、無線、および、有線と無線とが混在した形態のいずれであってもよい。
【0016】
図１には、無線マルチホップネットワークのトポロジが、ルートノードであるコンセントレータ２００からリーフノードとなるノード１００まで一本の経路となるリニアトポロジである形態を一例として示す。リーフノードとは、コンセントレータ２００から最も遠いノード１００であり、図１ではノード１００５がリーフノードに相当する。
【0017】
リニアトポロジでは、各ノード１００は、１つ以下の他のノード１００を親ノードとするように無線マルチホップネットワークを構成する。例えばノード１００１は、コンセントレータ２００が親ノードとなるため、他のノード１００を親ノードとしないが、ノード１００２～１００５は、それぞれ他の１つのノード１００を親ノードとする。
【0018】
また、各ノード１００は、１つ以下の他のノード１００を子ノードとするように無線マルチホップネットワークを構成する。例えばノード１００５は、リーフノードとなるため、他のノード１００を子ノードとしないが、ノード１００１～ノード１００４は、それぞれ他の１つのノード１００を子ノードとする。
【0019】
リーフノードには、例えば、センサやアクチュエータが搭載されている。リーフノードは、センサにより取得したセンサデータを親ノードへマルチホップ通信により送信することで、コンセントレータ２００へ送信する。この場合、コンセントレータ２００は、リーフノードで取得したセンサデータを収集する。また、コンセントレータ２００は、リーフノードに搭載されたセンサやアクチュエータの制御情報、およびパラメータの設定情報などを、子ノードへマルチホップ送信することで、リーフノードへ向かって送信する。これらの処理により、コンセントレータ２００は、リーフノードを制御可能に構成されている。例えば、リーフノードがダム管理に用いられる場合、コンセントレータ２００によってダムに設けられた水門の開閉などの制御が行われる。
【0020】
次に、コンセントレータ２００の機能構成例について説明する。
【0021】
図２は、コンセントレータ２００の機能構成の一例を示すブロック図である。コンセントレータ２００は、記憶部２０Ａと、通信部２０Ｂと、通信部２０Ｃと、アプリケーション２０Ｄと、決定部２０Ｅと、通信制御部２０Ｆと、を備える。
【0022】
上記各部（アプリケーション２０Ｄ、決定部２０Ｅ、通信制御部２０Ｆ）は、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣ（Integrated Circuit）などのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２つ以上を実現してもよい。
【0023】
記憶部２０Ａは、コンセントレータ２００で用いられる各種データを記憶する。
【0024】
例えば、記憶部２０Ａは、ノード情報を記憶する。ノード情報は、接続されるノード１００に関する情報である。例えば、ノード情報は、無線マルチホップネットワーク内のノード１００すべてに対し、そのノード１００の接続先であるノード１００またはコンセントレータ２００（親ノード）の情報、接続先との間の平均ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）、および、電池残量を含む。ノード情報は、各接続先について他の情報を更に含んでいてもよく、また、接続先と平均ＲＳＳＩと電池残量の内の一部の情報を含むものであってよい。
【0025】
記憶部２０Ａは、コンセントレータ２００に直接接続するノード１００（図１の例ではノード１００１）のノード情報を少なくとも記憶すればよい。記憶部２０Ａは、コンセントレータ２００に直接するノード１００の他に、無線マルチホップネットワーク内のすべてまたは一部のノード１００の情報を記憶してもよい。
【0026】
これらのノード情報は、例えば、後述する通信制御部２０Ｆが記憶部２０Ａへ記憶する。死活確認等によりノード１００の切断が確認された場合、通信制御部２０Ｆは、記憶部２０Ａに記憶されている切断確認されたノード１００のノード情報を削除してもよい。
【0027】
記憶部２０Ａは、フラッシュメモリ、メモリカード、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、および、光ディスクなどの一般的に利用されているあらゆる記憶媒体により構成することができる。
【0028】
通信部２０Ｂは、無線マルチホップネットワーク内の他のノード１００と通信する。通信部２０Ｃは、ネットワーク３００との間の通信に用いられる。
【0029】
通信部２０Ｃは、ネットワーク３００に接続するための通信機能である。通信部２０Ｃは、主にネットワーク３００との間のアプリケーションデータの送受信、および、ネットワーク３００との接続維持のための通信を行う。コンセントレータ２００がネットワーク３００に接続しない構成である場合、コンセントレータ２００は通信部２０Ｃを備えない構成であってよい。
【0030】
アプリケーション２０Ｄは、予め定められたアプリケーション処理を実行する。アプリケーション処理はどのような処理であってもよい。アプリケーション処理は、例えばセンサデータの取得および送信、アクチュエータの制御、並びに、他のデバイスへのメッセージの転送などである。
【0031】
例えばアプリケーション２０Ｄは、無線マルチホップネットワーク内のノード１００宛のアプリケーションデータ、および、ネットワーク３００宛のアプリケーションデータを生成し、送信する。またアプリケーション２０Ｄは、ノード１００からのアプリケーションデータを受信してもよい。例えば、アプリケーション２０Ｄは、ノード１００が備えるアクチュエータの操作、およびノード１００の設定変更のために、アプリケーションデータを生成して送信してもよい。また、例えばアプリケーション２０Ｄは、ノード１００が備えるセンサが取得したセンサデータを受信し、センサデータをまとめてネットワーク３００へ送信してもよい。
【0032】
決定部２０Ｅは、時分割多重の通信システム１に含まれる複数の通信装置（ノード１００、コンセントレータ２００）のうちコンセントレータ２００からの第１ホップ数を用いた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する。
【0033】
決定部２０Ｅによるタイミングの決定処理および周波数の決定処理の詳細は、ノード１００の決定部による処理と同様であるため、詳細を後述する。
【0034】
通信制御部２０Ｆは、通信部２０Ｂおよび通信部２０Ｃを用いた通信を制御する。例えば通信制御部２０Ｆは、無線マルチホップネットワークの構成、管理、および維持を行う。無線マルチホップネットワークを構成するため、通信制御部２０Ｆは、定期的に、ランダムに、または、ある一定のルールもしくは手動での操作によって、無線マルチホップネットワークを周辺のノード１００（以下、周辺ノード）に広告する。この広告は、ビーコンと呼ばれるデータ、または、制御メッセージの送信により行われる。
【0035】
また、通信制御部２０Ｆは、周辺ノードから無線マルチホップネットワークへの接続要求を受信すると、所定の手続きに従って周辺ノードの接続を制御する。通信制御部２０Ｆは、この接続処理時に周辺ノードとの間で認証処理を行い、認証が成功した時に周辺ノードの接続を許可してよい。通信制御部２０Ｆは、接続したノード１００に対しては、所定のタイミングでビーコンまたは制御メッセージ等を送信し、コンセントレータ２００とノード１００がそれぞれ有する内部クロックの同期を維持したり、お互いの死活確認をしたりする。
【0036】
通信制御部２０Ｆは、コンセントレータ２００に直接接続するノード１００（図１の例ではノード１００１）のノード情報を記憶部２０Ａに記憶する。死活確認等により、当該ノード１００の切断が確認されれば、通信制御部２０Ｆは、記憶部２０Ａに記憶されていた情報を削除してもよい。また、コンセントレータ２００に直接接続するノード１００の他に、無線マルチホップネットワーク内のすべてまたは一部のノード１００のノード情報を記憶部２０Ａに記憶してもよい。
【0037】
通信制御部２０Ｆは、時分割多重方式で無線通信を制御する。無線通信方式がＩＥＥＥ ８０２．１５．４の場合は、時分割多重方式は、ＴＳＣＨ（Time-Slotted Channel Hopping）が考えられるが、これ以外の制御方式であってもよい。通信システム１には、時分割多重における通信スケジュールのスケジューリングの単位が事前に設定されている。通信制御部２０Ｆは、スケジューリングの単位を周期的に繰り替えすことで、データ通信を行う。
【0038】
図３は、スケジューリングの単位の例を示す図である。図３は、スロットフレームをスケジューリングの単位とする例である。スロットフレームとは、時分割多重におけるスケジューリングの単位の一例である。スケジューリングの単位はこれに限られない。例えばスケジューリングの単位は、一定数のスロットフレームを含むスーパーフレームであってもよい。
【0039】
スロットフレームは、複数のスロットを含む。スロットは、データ通信のタイミングを表す。
【0040】
図３には、３つの連続するスロットＳＬ０、ＳＬ１、ＳＬ２からなるスロットフレームをスケジューリングの単位とした例を一例として示す。スロットの長さは決まった時間長である。スロットの時間長は、例えば、１０ミリ秒、５０ミリ秒、または、１００ミリ秒など、どのような長さであってもよい。但し、スロットフレーム内のスロットの長さは互いに等しいものとする。すなわち先頭のスロットの長さが１０ミリ秒であれば残りのスロットの長さもそれぞれ１０ミリ秒となる。図３ではスロットフレーム内に連続する３つのスロットが含まれるが、１つのスロットフレーム内に含まれるスロットの個数は３に限られない。スロットフレームには、少なくとも２つのスロットが含まれていればよい。
【0041】
通信システム１で用いるスロットフレームの構成は、通信システム１に含まれるコンセントレータ２００およびノード１００間で共通であるものとする。本実施形態では、スロットフレームには、連続する３つのスロットが含まれる形態を一例として説明する。コンセントレータ２００および後述するノード１００では、スロットフレームに含まれる３つの連続するスロットを周期的に繰り返すことでデータ通信を行う。
【0042】
スロットフレームに含まれる各スロットには、決定部２０Ｅによって送信スロット、受信スロット、およびスリープスロットの何れかが割り当ててられる。この割り当て処理によって、データ通信のタイミングが決定される。また、決定部２０Ｅによって各スロットに用いられる周波数が決定される。通信制御部２０Ｆは、決定部２０Ｅにより決定されたタイミングで、決定された周波数の無線によるデータ通信を制御する。
【0043】
通信制御部２０Ｆによる、決定部２０Ｅにより決定されたタイミングおよび周波数を用いたデータ通信の制御処理は、ノード１００の通信制御部によるタイミングおよび周波数を用いたデータ通信の制御処理と同様である。このため、通信制御部２０Ｆによる、決定部２０Ｅにより決定されたタイミングおよび周波数を用いたデータ通信の制御処理については詳細を後述する。
【0044】
次に、ノード１００の構成について説明する。
【0045】
図４は、ノード１００の機能構成の一例を示すブロック図である。
【0046】
ノード１００は、記憶部１０Ａと、通信部１０Ｂと、アプリケーション１０Ｄと、決定部１０Ｅと、通信制御部１０Ｆと、を備える。
【0047】
上記各部（アプリケーション１０Ｄ、決定部１０Ｅ、通信制御部１０Ｆ）は、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵなどのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣなどのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２つ以上を実現してもよい。
【0048】
なお、ノード１００は、センサやアクチュエータ等を更に搭載した構成であってもよい。
【0049】
記憶部１０Ａは、ノード１００で用いられる各種データを記憶する。例えば記憶部１０Ａは、接続される他の装置（コンセントレータ２００、他のノード１００）に関する情報を記憶する。記憶部１０Ａは、フラッシュメモリ、メモリカード、ＲＡＭ、ＨＤＤ、および、光ディスクなどの一般的に利用されているあらゆる記憶媒体により構成することができる。
【0050】
通信部１０Ｂは、無線マルチホップネットワーク内の他のノード１００、または、コンセントレータ２００と通信する。
【0051】
アプリケーション１０Ｄは、予め定められたアプリケーション処理を実行する。アプリケーション１０Ｄによるアプリケーション処理はどのような処理であってもよい。例えば、アプリケーション１０Ｄによるアプリケーション処理は、コンセントレータ２００のアプリケーション２０Ｄに対応する処理である。具体的には、アプリケーション１０Ｄによるアプリケーション処理は、センサデータの取得および送信、アクチュエータの制御、並びに、他の通信装置へのメッセージの転送、等である。
【0052】
決定部１０Ｅは、コンセントレータ２００の決定部２０Ｅと同様に、時分割多重の通信システム１に含まれる複数の通信装置（ノード１００、コンセントレータ２００）のうちコンセントレータ２００からの第１ホップ数を用いた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する。
【0053】
通信制御部１０Ｆは、通信部１０Ｂを用いた通信を制御する。例えば、通信制御部１０Ｆは、ビーコン等を受信するなどして無線マルチホップネットワークの存在を認識すると、無線マルチホップネットワーク内の他のノード１００に対して接続要求を送信する。接続処理は、使用している無線通信方式や無線マルチホップネットワークの制御方法によって異なる。例えば、通信制御部１０Ｆは、いくつかの制御メッセージの送受信、および、場合によっては認証処理を行い、それらが成功すると無線マルチホップネットワークの中のいずれかの装置（ノード１００、コンセントレータ２００）に接続できる。ノード１００は、コンセントレータ２００に直接接続してもよいし、他のノード１００に接続してもよい。
【0054】
ノード１００が無線マルチホップネットワークに接続する際に送受信する制御メッセージにより、ノード１００は自身が無線マルチホップネットワークの中のどの位置に位置するかを認識する。
【0055】
例えば図１のノード１００１は、コンセントレータ２００に直接接続すること、および、コンセントレータ２００から見て無線マルチホップネットワーク内の１ホップ目に位置することを認識する。また、ノード１００５は、ノード１００４に接続すること、および、コンセントレータ２００から見て無線マルチホップネットワーク内の５ホップ目に位置することを認識する。このような無線マルチホップネットワークの接続に関わる情報は、例えば記憶部１０Ａに記憶される。例えば、ノード１００２は、以下のような情報を記憶部１０Ａに記憶する。
【0056】
・接続先ノード（親ノード）：ノード１００１
・コンセントレータ２００を起点とした距離（第１ホップ数）：２
・接続先との直近の平均ＲＳＳＩ：－６５ｄＢｍ
・コンセントレータ２００を起点とした距離（第１ホップ数）：２
・接続先との直近の平均ＲＳＳＩ：－６５ｄＢｍ
【0057】
通信制御部１０Ｆは、記憶部１０Ａが記憶する情報のすべてまたは一部を制御メッセージ等で接続先に送信する。また、通信制御部１０Ｆは、自身に接続するノード１００から同様の情報を受信する。受信した情報はさらに自身の接続先へ送信されてもよい。
【0058】
通信制御部１０Ｆは、受信した制御メッセージ、または、手動による設定により、無線マルチホップネットワークで使用されている通信スケジュールのスケジューリングの単位であるスロットフレームを認識する。そして、通信制御部１０Ｆは、コンセントレータ２００の通信制御部２０Ｆと同様に、ノード１００の決定部１０Ｅで決定されたタイミングで、決定部１０Ｅで決定された周波数の無線によるデータ通信を制御する。
【0059】
まず、コンセントレータ２００の決定部２０Ｅおよびノード１００の決定部１０Ｅによる、タイミングおよび周波数の決定処理の詳細を説明する。
【0060】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、時分割多重の通信システム１に含まれる複数の通信装置（ノード１００、コンセントレータ２００）のうちコンセントレータ２００からの第１ホップ数を用いた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する。
【0061】
第１ホップ数とは、コンセントレータ２００から自装置までのホップ数である。自装置がコンセントレータ２００である場合、第１ホップ数は、ホップ数０（ゼロ）となる。自装置がノード１００である場合、第１ホップ数は、各ノード１００のホップ数となる。
【0062】
決定規則とは、通信システム１に含まれる全ての複数の通信装置に共通の予め定められた規則である。
【0063】
決定規則には、通信規則方向を表す規則が含まれる。通信規則方向とは、子ノードから親ノード方向へデータを通信する上り方向、または、親ノードから子ノード方向へデータを通信する下り方向、の何れかの方向である。すなわち、決定規則には、上り方向および下り方向の何れか一方の通信規則方向を表す規則が含まれる。通信規則方向として上り方向を表す規則を含む決定規則は、上り方向のデータ通信特有の規則である。通信規則方向として下り方向を表す規則を含む決定規則は、下り方向のデータ通信特有の規則である。
【0064】
また、決定規則には、更に、タイミング決定のための規則および周波数の決定のための規則が含まれる。決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定規則に基づいて、タイミングおよび周波数を決定する。
【0065】
まず、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅによるデータ通信のタイミングの決定処理について説明する。
【0066】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第１ホップ数と、スロットフレームに含まれる、データ通信のタイミングを表す複数のスロットの個数であるスロット数と、を用いた決定規則に基づいて、データ通信のタイミングを決定する。
【0067】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定規則に基づいて、スロットフレームに含まれる複数のスロットの各々に対して、データ送信に用いる送信スロット、データ受信に用いる受信スロット、およびデータ送受信を行わないスリープスロット、の何れか１つを割り当てることによって、データ通信のタイミングを決定する。
【0068】
すなわち、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第１ホップ数と、スロットフレームに含まれるスロット数と、を用いた決定規則に基づいて、スロットフレームに含まれる複数のスロットの各々に対して、送信スロット、受信スロット、およびスリープスロットの何れかを割り当てることで、データ通信のタイミングを決定する。
【0069】
詳細には、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、スロットフレームに含まれる複数のスロットの内、送信スロットとするスロットのスロット番号、受信スロットとするスロットのスロット番号、スリープスロットとするスロットのスロット番号をそれぞれ決定することで、タイミングを決定する。
【0070】
スロット番号とは、スロットフレーム内での各スロットの位置を表す情報である。以下では、０、１、・・・、Ｎ－１のように、０から始まるスロット番号でスロットの位置が表されるものとする。Ｎは、スロット数を表す。
【0071】
図３を用いて説明したように、本実施形態では、３つの連続するスロットＳＬ０、ＳＬ１、ＳＬ２からなるスロットフレームをスケジューリングの単位とした例を一例として説明する。スロットＳＬ０のスロット番号は「０」、スロットＳＬ１のスロット番号は「１」、スロットＳＬ２のスロット番号は「２」を表す。
【0072】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定規則に示される通信規則方向を表す規則に応じて、スロット番号を決定する。
【0073】
まず、決定規則に含まれる通信規則方向を表す規則が「上り方向」を表す場合のタイミングの決定処理について説明する。この場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、下記式（１）により、送信スロットのスロット番号を決定する。
【0074】
（Ｈ＋ＳＬＳ） ｍｏｄ Ｎ＝Ｎ－１ ・・・式（１）
【0075】
式（１）中、Ｈは第１ホップ数を表す。自装置がコンセントレータ２００である場合、第１ホップ数は、ホップ数０（ゼロ）となる。自装置がノード１００である場合、第１ホップ数Ｈは、該ノード１００のコンセントレータ２００からのホップ数となる。式（１）中、Ｎは、スロット数を表す。本実施形態では、図３に示すように、スロットフレームに含まれるスロットの個数は３である場合を一例として説明する。このため、本実施形態ではＮは「３」を表す。ＳＬＳは、送信スロットのスロット番号を表す。図３に示すように、本実施形態では、スロット番号は、スロットＳＬ０を表す「０」、スロットＳＬ１を表す「１」、スロットＳＬ２を表す「２」の何れかとなる。
【0076】
そして、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定した送信スロットの１つ前のスロットを、１ホップ数多い子ノードからの受信スロットとして決定する。また、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定した送信スロットの１つ後ろのスロットを、１ホップ数少ない親ノードからの受信スロットとして決定する。
【0077】
詳細には、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定した送信スロットのスロット番号を用いて、２つの受信スロットのスロット番号ＳＬＲ１、ＳＬＲ２を下記式（２）および（３）により決定する。
【0078】
ＳＬＲ１＝（ＳＬＳ－１） ｍｏｄ Ｎ ・・・式（２）
ＳＬＲ２＝（ＳＬＳ＋１） ｍｏｄ Ｎ ・・・式（３）
ＳＬＲ２＝（ＳＬＳ＋１） ｍｏｄ Ｎ ・・・式（３）
【0079】
式（２）および式（３）中、ＳＬＳは送信スロットのスロット番号を表す。Ｎは、上記式（１）と同様である。
【0080】
このように、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第１ホップ数とスロット数から送信スロットのスロット番号を計算する。また、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、送信スロットのスロット番号から受信スロットのスロット番号ＳＬＲ（ＳＬＲ１、ＳＬＲ２）を計算する。
【0081】
スロット数が「３」である場合、リーフノード以外のノード１００では、スロットフレーム内に１つの送信スロット（スロット番号）と２つの受信スロット（スロット番号ＳＬＲ１、スロット番号ＳＬＲ２）とを有することとなる。コンセントレータ２００は親ノードを有さないため、スロットフレーム内に１つの送信スロット（スロット番号ＳＬＲ）と１つの受信スロット（スロット番号ＳＬＲ１）とを有することととなる。リーフノードであるノード１００は子ノードを有さないため、スロットフレーム内に１つの送信スロット（スロット番号）と１つの受信スロット（スロット番号ＳＬＲ）とを有することととなる。
【0082】
そして、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、スロットフレームに含まれるスロットの内、送信スロットまたは受信スロットの割り当てられないスロットを、スリープスロットとして決定する。スリープスロットとは、自装置全体をスリープ状態にして消費電力を抑えるスロットである。
【0083】
この場合の法定規則に含まれるタイミング決定のための規則は、通信規則方向「上り方向」について、第１ホップ数と、スロット数と、を用いてタイミングを決定する規則である。
【0084】
【0085】
図５に示す例では、コンセントレータ２００のスロットフレームにおけるスロットＳＬ０にはスリープスロットが割り当てられている。このため、現在のタイミングである現在のスロットがスロットＳＬ０である場合、コンセントレータ２００の通信制御部２０Ｆはデータの送受信を行わず、コンセントレータ２００全体をスリープ状態にして消費電力を抑える。
【0086】
また、図５に示す例では、コンセントレータ２００のスロットフレームにおけるスロットＳＬ１には、受信スロットが割り当てられている。このため、現在のタイミングである現在のスロットがスロットＳＬ１である場合、コンセントレータ２００の通信制御部２０Ｆは、通信部２０Ｂをデータの受信待ち状態にする。コンセントレータ２００に接続するノード１００がスロットＳＬ１でデータを送信すると、コンセントレータ２００の通信制御部２０ＦはスロットＳＬ１でデータを受信できる。スロットＳＬ１の中でデータが受信されないことが判断できれば、通信制御部２０Ｆは、その時点で通信部２０Ｂの受信待ち状態を解除し、消費電力を抑えるように制御してよい。例えばスロットＳＬ１の一定の区間（例えば開始から３ミリ秒の間）に何も受信できなければ、通信制御部２０Ｆは、通信部２０Ｂの受信待ち状態を解除してよい。
【0087】
また、図５に示す例では、コンセントレータ２００のスロットフレームにおけるスロットＳＬ２には、送信スロットが割り当てられている。このため、現在のタイミングである現在のスロットがスロットＳＬ２である場合、通信制御部２０Ｆは、送信待ちの送信データを通信部２０Ｂに送信させる。
【0088】
ノード１００についても同様に、ノード１００の決定部１０Ｅが決定規則に示される通信規則方向「上り方向」を表す規則に応じて、スロット番号を決定する。
【0089】
次に、決定規則に含まれる通信規則方向を表す規則が「下り方向」を表す場合のタイミング決定処理について説明する。この場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、下記式（４）により、送信スロットのスロット番号を決定する。
【0090】
（Ｈ－Ｓ） ｍｏｄ Ｎ＝０ ・・・式（４）
【0091】
式（２）中、Ｈ、Ｓ、およびＮの意味は、上記式と同様である。
【0092】
そして、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定した送信スロットの１つ前のスロットを、１ホップ数少ない親ノードからの受信スロットとして決定する。また、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定した送信スロットの１つ後ろのスロットを、１ホップ数多い子ノードからの受信スロットとして決定する。そして、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、スロットフレームに含まれるスロットの内、送信スロットまたは受信スロットの割り当てられないスロットを、スリープスロットとして決定する。
【0093】
この場合の法定規則に含まれるタイミングの決定のための規則は、通信規則方向「下り方向」について、第１ホップ数と、スロット数と、を用いてタイミングを決定する規則である。
【0094】
【0095】
【0096】
ノード１００についても同様に、ノード１００の決定部１０Ｅが、決定規則に示される通信規則方向「下り方向」を表す規則に応じて、スロット番号を決定する。
【0097】
次に、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅによるデータ通信に用いる無線の周波数の決定処理について説明する。
【0098】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第１条件を満たす場合、第１ホップ数を用いた決定規則に基づいて、第１通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。また、決定部２０Ｅは、第１条件とは異なる第２条件を満たす場合、第１ホップ数と、第２通信宛先の第２ホップ数と、を用いた決定規則に基づいて、第２通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。
【0099】
第１通信宛先とは、自装置から１ホップ先の他の通信装置である。１ホップ先の他の通信装置とは、自装置からのホップ数が１ホップ離れた地点に位置する他の通信装置を表す。
【0100】
第２通信宛先とは、自装置から２ホップ以上先の他の通信装置である。２ホップ以上先の他の通信装置とは、自装置からのホップ数が２ホップ以上離れた地点に位置する他の通信装置を意味する。第２ホップ数とは、自装置から２ホップ以上離れた他の通信装置の、コンセントレータ２００からのホップ数である。
【0101】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のタイミングである現在のスロットに対して、第１条件および第２条件の何れかを満たすかの判断に応じた決定規則に基づいて、データ通信に用いる無線の周波数を決定する。
【0102】
すなわち、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第１条件を満たすか第２条件を満たすかに応じて、１ホップ隣の他の通信装置へデータを送信するための周波数、または２ホップ以上離れた他の通信装置へデータを直接送信するための周波数、の何れかを現在のスロットに用いる周波数として決定する。
【0103】
第１条件を満たす場合とは、少なくとも、現在のタイミングである現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、且つ、通信対象のデータが決定規則に規定された通信規則方向へ送信する送信データである場合である。
【0104】
第２条件を満たす場合とは、少なくとも、現在のタイミングである現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、且つ、通信対象のデータが決定規則に規定された通信規則方向の逆方向へ送信する送信データである場合である。
【0105】
上述したように、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定規則に示される通信規則方向に応じて、スロットフレームに含まれる複数のスロットの内、送信スロットとするスロットのスロット番号、受信スロットとするスロットのスロット番号、スリープスロットとするスロットのスロット番号をそれぞれ決定することで、タイミングを決定する。そして、コンセントレータ２００の通信制御部２０Ｆおよびノード１００の通信制御部１０Ｆでは、スロットフレームに含まれる３つの連続するスロットを周期的に繰り返すことでデータ通信を行う。
【0106】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、周期的に繰り返されることで順次変化する現在のスロットが送信スロットであり、通信対象のデータが通信規則方向と同じ方向へ送信する送信データである場合、第１条件を満たすと判断する。
【0107】
第１条件を満たすと判断した場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットに対して、決定規則に基づいて第１通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。すなわち、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第１条件を満たす場合、１ホップ先の他の通信装置へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。言い換えると、第１条件を満たす場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、１ホップ隣の他の通信装置の現在の受信スロットの周波数と同じ周波数を、送信スロットに用いる周波数として決定する。
【0108】
詳細には、第１条件を満たすと判断した場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットに対して、第１ホップ数とチャネル数とを用いた決定規則に基づいて、複数の周波数の何れかを第１通信宛先へのデータ通信に用いる周波数として決定する。
【0109】
具体的には、第１条件を満たす場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、下記式（５）により、現在のスロットである送信スロットに用いる周波数として、決定規則に基づいて、通信規則方向と同じ方向の１ホップ先の他の通信装置である第１通信宛先へのデータ通信に用いる、周波数のチャネル番号を決定する。チャネル番号とは、周波数を識別する番号である。
【0110】
ＣＨＳ＝Ｈ ｍｏｄ Ｃ ・・・（５）
【0111】
式（５）中、ＣＨＳは、送信スロットで使用する周波数のチャネル番号を表す。Ｈは、第１ホップ数である。Ｃは、チャネル数である。チャネル数とは、使用可能な周波数の個数である。
【0112】
この場合の法定規則に含まれる周波数決定のための規則は、通信規則方向と同じ方向への通信について、第１ホップ数と、チャネル数と、を用いて送信スロットの周波数を決定する規則である。
【0113】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、記憶部（記憶部２０Ａ，記憶部１０Ａ）に予め記憶された周波数情報を用いて、チャネル番号に対応する周波数を決定することができる。周波数情報は、チャネル番号と周波数とを対応づけた情報である。コンセントレータ２００の記憶部２０Ａには、予め周波数情報を記憶すればよい。また、ノード１００の記憶部１０Ａには、コンセントレータ２００がノード１００に対して周波数情報を予め報知し、該報知された周波数情報を予め記憶すればよい。
【0114】
上述したように、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第１ホップ数とスロット数とを用いた決定規則に基づいて、スロットフレームに含まれる複数のスロットの各々に、送信スロット、受信スロット、またはスリープスロットを割り当てる。このため、通信システム１に含まれるスロット数に一致するホップ数分離れた２つの通信装置間で、同じタイミングのスロットが、送信スロットまたは受信スロットに割り当てられる場合がある。このため、これらの２つの通信装置が同じスロット（タイミング）で送信または受信を行うと、これらのスロットで同じ周波数を用いている場合には干渉が発生する場合がある。
【0115】
そこで、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅが、上記式（５）により、第１ホップ数に応じて周波数を決定することで、第１ホップ数に応じて異なる周波数を決定することができ、干渉を抑制することができる。
【0116】
なお、式（５）を用いて決定された周波数は、接続関係が変更されず第１ホップ数に変更が無い場合には各通信装置（コンセントレータ２００、ノード１００）において送信スロットに対して同じ周波数が決定される。
【0117】
このため、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、送信スロットのスロット番号を更に用いて周波数を決定してもよい。この場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第１条件を満たす場合、下記式（６）により、現在のスロットである送信スロットに用いる周波数として、決定規則に基づいて、第１通信宛先へのデータ通信に用いる周波数のチャネル番号を決定してよい。
【0118】
ＣＨＳ＝（Ｓ＋Ｈ） ｍｏｄ Ｃ ・・・（６）
【0119】
式（６）中、ＣＨＳ、Ｈ、およびＣは、式（５）と同様である。Ｓは、現在のスロットである送信スロットのスロット番号である。
【0120】
次に、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅによる受信スロットに用いる周波数の決定処理について説明する。
【0121】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットが受信スロットである場合には、第１条件および第２条件を満たすか否かに拘わらず、以下の処理により受信スロットの周波数を決定すればよい。
【0122】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットが受信スロットであり、決定規則に示される通信規則方向が「上り方向」である場合、下記式（７）および（８）を用いて、受信スロットで用いる周波数のチャネル番号を決定する。
【0123】
ＣＨＲ１＝（Ｈ＋１） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（７）
ＣＨＲ２＝（Ｈ－１） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（８）
ＣＨＲ２＝（Ｈ－１） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（８）
【0124】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットが受信スロットであり、決定規則に示される通信規則方向が「下り方向」である場合、下記式（９）および式（１０）を用いて、受信スロットで用いる周波数のチャネル番号を決定する。
【0125】
ＣＨＲ１＝（Ｈ－１） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（９）
ＣＨＲ２＝（Ｈ＋１） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（１０）
ＣＨＲ２＝（Ｈ＋１） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（１０）
【0126】
式（７）～式（１０）中、ＣＨＲ１、ＣＨＲ２、Ｈ、およびＣは、上記式と同様である。
【0127】
なお、式（７）～式（１０）は、第１通信宛先へのデータ通信に用いる周波数のチャネル番号を、式（５）を用いて決定する場合の、受信スロットで用いる周波数のチャネル番号を決定する場合の式である。
【0128】
第１通信宛先へのデータ通信に用いる周波数のチャネル番号を、式（６）を用いて決定する場合には、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、下記式（７’）～式（１０’）を用いて、受信スロットで用いる周波数のチャネル番号を決定すればよい。
【0129】
詳細には、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットが受信スロットであり、決定規則に示される通信規則方向が「上り方向」である場合、下記式（７’）および（８’）を用いて、受信スロットで用いる周波数のチャネル番号を決定する。
【0130】
ＣＨＲ１＝（Ｓｔ＋１＋Ｈ） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（７’）
ＣＨＲ２＝（Ｓｔ－１＋Ｈ） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（８’）
ＣＨＲ２＝（Ｓｔ－１＋Ｈ） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（８’）
【0131】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットが受信スロットであり、決定規則に示される通信規則方向が「下り方向」である場合、下記式（９’）および式（１０’）を用いて、受信スロットで用いる周波数のチャネル番号を決定する。
【0132】
ＣＨＲ１＝（Ｓｔ－１＋Ｈ） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（９’）
ＣＨＲ２＝（Ｓｔ＋１＋Ｈ） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（１０’）
ＣＨＲ２＝（Ｓｔ＋１＋Ｈ） ｍｏｄ Ｃ ・・・式（１０’）
【0133】
式（７’）～式（１０’）中、ＣＨＲ１、ＣＨＲ２、Ｈ、およびＣは、上記式と同様である。Ｓｔ－１は、現在の一つ前のスロットである送信スロットのスロット番号である。Ｓｔ＋１は、現在の一つ次のスロットである送信スロットのスロット番号である。
【0134】
以上のような周波数の決定処理をコンセントレータ２００の決定部２０Ｅおよび複数のノード１００の各々の決定部１０Ｅでそれぞれ独立に行うことにより、決定規則に示される通信規則方向が「上り方向」であり、送信スロットが第１条件を満たす場合には、無線マルチホップネットワーク全体では図７Ａに示すような通信スケジュールで通信を行うことができる。図７Ａは、通信スケジュールの一例を示す図である。
【0135】
また、以上のような周波数決定処理をコンセントレータ２００の決定部２０Ｅおよび複数のノード１００の各々の決定部１０Ｅでそれぞれ独立に行うことにより、決定規則に示される通信規則方向が「下り方向」である場合には、無線マルチホップネットワーク全体では図７Ｂに示すような通信スケジュールで通信を行うことができる。図７Ｂは、通信スケジュールの一例を示す図である。
【0136】
図７Ａおよび図７Ｂの例では、スロット数は３、チャネル数は７以上である。図７Ａおよび図７Ｂおよび後述する図中、ｃｈ０～ｃｈ６のｃｈの後に続く数字は、チャネル番号を表す。図７Ａおよび図７Ｂおよび後述する図中、「ホップ数」は、第１ホップ数を表す。
【0137】
各ノード１００は、第１ホップ数に応じてスロット番号および周波数を決定する共通の決定規則を用いる。このため、各ノード１００は、他の装置との間で制御メッセージのやり取り（ネゴシエーション）を実行することなく、無線マルチホップネットワーク内での干渉を回避したスケジューリングを行うことができる。
【0138】
スロット数がノード数より小さい場合には、同じスロットで複数のノード１００がデータ通信することとなる。しかし、本実施形態では、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅが、異なる周波数を用いるようにスケジューリングするため、干渉を抑制できる。また周波数が不足することにより、同じ周波数で複数のノード１００がデータ通信する場合が生じうる。しかし、本実施形態の通信システム１では、周波数の個数であるチャネル数分のホップ数の差のあるノード１００間で同一の周波数が用いられるようなスケジューリング、すなわち、ネットワーク上では距離が離れたノード１００間で同一の周波数が用いられるようなスケジューリングとすることができる。このため、本実施形態の通信システム１では、同一ネットワーク内の干渉を抑制することができる。
【0139】
次に、通信制御部２０Ｆの決定部２０Ｅにより決定されたタイミングおよび周波数を用いたデータ通信の制御処理と、通信制御部１０Ｆの決定部１０Ｅにより決定されたタイミングおよび周波数を用いたデータ通信の制御処理について説明する。
【0140】
通信制御部２０Ｆは、決定部２０Ｅにより決定されたタイミングで、決定された周波数の無線によるデータ通信を制御する。
【0141】
通信制御部２０Ｆは、現在のタイミングである現在のスロットに送信スロットが割り当てられている場合、送信待ちの送信データを該送信スロットに対して決定された周波数で通信部２０Ｂに送信させる。
【0142】
通信制御部２０Ｆは、現在のタイミングである現在のスロットに受信スロットが割り当てられている場合、通信部２０Ｂを、該受信スロットに対して決定された周波数によるデータの受信待ち状態にする。コンセントレータ２００に接続するノード１００がスロットで該周波数により送信データを送信すると、コンセントレータ２００は該受信スロットでデータを受信できる。受信スロットの中でデータが受信されないことが判断できれば、通信制御部２０Ｆは、その時点で通信部２０Ｂの受信待ち状態を解除し、消費電力を抑えるように制御してよい。
【0143】
通信制御部２０Ｆは、現在のタイミングである現在のスロットにスリープスロットが割り当てられている場合、データの送受信を行わず、コンセントレータ２００全体をスリープ状態にして消費電力を抑える。
【0144】
通信制御部１０Ｆは、通信制御部２０Ｆと同様にしてデータ通信を制御する。
【0145】
詳細には、通信制御部１０Ｆは、決定部１０Ｅにより決定されたタイミングで、決定された周波数の無線によるデータ通信を制御する。
【0146】
通信制御部１０Ｆは、現在のタイミングである現在のスロットに送信スロットが割り当てられている場合、送信待ちの送信データを該送信スロットに対して決定された周波数で通信部１０Ｂに送信させる。
【0147】
通信制御部１０Ｆは、現在のタイミングである現在のスロットに受信スロットが割り当てられている場合、通信部１０Ｂを、該受信スロットに対して決定された周波数によるデータの受信待ち状態にする。受信スロットの中でデータが受信されないことが判断できれば、通信制御部１０Ｆは、その時点で通信部１０Ｂの受信待ち状態を解除し、消費電力を抑えるように制御してよい。
【0148】
通信制御部１０Ｆは、現在のタイミングである現在のスロットにスリープスロットが割り当てられている場合、データの送受信を行わず、ノード１００全体をスリープ状態にして消費電力を抑える。
【0149】
ここで、上述したように、決定規則には、上り方向および下り方向の何れか一方の通信規則方向を表す規則が含まれる。
【0150】
このため、ノード１００およびコンセントレータ２００では、決定規則に示される通信規則方向とは逆方向にデータを通信する場合であっても、該通信規則方向に基づいて決定された通信スケジュールに沿ってデータ通信を行うこととなる。
【0151】
図８は、決定規則に示される通信規則方向「上り方向」に基づいて決定された通信スケジュールに沿って、通信規則方向の逆方向である「下り方向」にデータを送信する場合の一例の説明図である。
【0152】
図７Ａに示すように、決定規則に示される通信規則方向「上り方向」に基づいて決定された通信スケジュールに沿って、通信規則方向である「上り方向」にデータを送信する場合を想定する。この場合には、下流側のノード１００からコンセントレータ２００へ向かって、連続する１スロットごとに順次１ホップずつデータが送信されていく。
【0153】
具体的には、ノード１００２から送信スロットであるスロットＳＬ０でｃｈ２のチャネル番号の周波数により上り方向に送信されたデータは、ノード１００２の親ノードであるノード１００１の受信スロットであるｃｈ２のチャネル番号の周波数のスロットＳＬ０で受信される。そして、ノード１００１はスロットＳＬ０で受信したデータを、連続する次のスロットであり送信スロットとして割り当てられたスロットＳＬ１でｃｈ１のチャネル番号の周波数により親ノードであるコンセントレータ２００へ向かって送信する。ノード１００１から送信スロットであるスロットＳＬ１でｃｈ１のチャネル番号の周波数により上り方向に送信されたデータは、ノード１００１の親ノードであるコンセントレータ２００の受信スロットであるｃｈ１のチャネル番号の周波数の該スロットＳＬ１で受信される。
【0154】
このように、決定規則に示される通信規則方向に基づいて決定された通信スケジュールに沿って通信規則方向にデータを送信する場合には、連続する１スロットごとに順次１ホップずつデータが送信されていく。
【0155】
一方、決定規則に示される通信規則方向に基づいて決定された通信スケジュールに沿って、通信規則方向の逆方向にデータを送信する場合を想定する。具体的には、図８に示すように、決定規則に示される通信規則方向「上り方向」に基づいて決定された通信スケジュールに沿って、通信規則方向の逆方向である「下り方向」にデータを送信する場合を想定する。
【0156】
決定規則に示される通信規則方向の逆方向にデータを送信する場合、連続する１スロットごとではなく、連続する２以上のスロットごとに、順次１ホップずつデータが送信されることとなる。例えば、スロット数が「３」である場合には、図８に示すように、通信規則方向の逆方向にデータを送信する場合、２スロットおきに１ホップ先にデータが送信されることとなる。このため、通信規則方向の逆方向にデータを送信する場合、通信規則方向にデータを送信する場合に比べて２倍の通信時間を要することとなる。すなわち、この場合、データ通信の遅延が発生する。
【0157】
そこで、本実施形態の決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第２条件を満たすと判断した場合、現在のスロットに対して、決定規則に基づいて第２通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。
【0158】
上述したように、第２条件を満たす場合とは、少なくとも、現在のタイミングである現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、且つ、通信対象のデータが決定規則に規定された通信規則方向の逆方向へ送信する送信データである場合である。また、第２通信宛先とは、自装置から２ホップ以上先の他の通信装置である。
【0159】
すなわち、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第２条件を満たす場合、２ホップ以上先の他の通信装置へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。言い換えると、第２条件を満たす場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、２ホップ以上先の他の通信装置の現在の受信スロットの周波数と同じ周波数を、送信スロットに用いる周波数として決定する。
【0160】
詳細には、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第２条件を満たす場合、現在のスロットに対して、第１ホップ数と、第２ホップ数と、チャネル数と、を用いた決定規則に基づいて、複数の周波数の何れかを第２通信宛先へのデータ通信に用いる周波数として決定する。
【0161】
第２ホップ数とは、自装置から２ホップ以上離れた他の通信装置の、コンセントレータ２００からのホップ数である。
【0162】
具体的には、第２条件を満たす場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、下記式（１１）により、現在のスロットである送信スロットに用いる周波数として、決定規則に基づいて、通信規則方向の逆方向の２ホップ以上先の他の通信装置である第２通信宛先へのデータ通信に用いる、周波数のチャネル番号を決定する。
【0163】
ＣＨＳ＝（Ｈ+αＮ） ｍｏｄ Ｃ ・・・（１１）
【0164】
式（１１）中、ＣＨＳ、Ｈ、Ｎ、およびＣの意味は、上記式と同様である。式（１１）中、αは、１以上の整数である。αＮは第２ホップ数を表す。
【0165】
式（１１）に示す場合の法定規則に含まれる周波数決定のための規則は、通信規則方向の逆方向への通信について、第１ホップ数と、第２ホップ数と、チャネル数と、を用いて送信スロットの周波数を決定する規則である。
【0166】
すなわち、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第２条件を満たす場合、現在のスロットに対して、第１ホップ数と第２ホップ数とチャネル数とを用いた決定規則に基づいて、複数の周波数の何れかを第２通信宛先へのデータ通信に用いる周波数として決定する。
【0167】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、スロット数に基づいて第２ホップ数を算出すればよい。すなわち、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、スロット数（Ｎ）とαとの乗算値を、第２ホップ数として算出すればよい。αの値は、１以上の整数であり、且つ、αとスロット数（Ｎ）との乗算値によって表される第２ホップ数の通信装置に向かって、自装置が直接データを通信可能な値であればよい。このため、αの値は、通信システム１に含まれる全ての通信装置に共通する値であってもよいし、一部の通信装置において異なる値であってもよい。
【0168】
αが「１」である場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、Ｎ－１ホップ先またはＮ－１ホップ先の通信装置に向かって直接データを通信可能な周波数を決定することができる。αが「２」である場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、２Ｎ－１ホップ先または２Ｎ+１ホップ先の通信装置に向かって直接データを通信可能な周波数を決定することができる。
【0169】
αの値は、記憶部１０Ａおよび通信部２０Ｂの各々に予め記憶しておけばよい。また、αの値として、通信システム１に含まれる全ての通信装置に共通する値を用いる場合、コンセントレータ２００から各ノード１００へビーコン等を介して通知してもよい。
【0170】
なお、式（１１）を用いて決定された周波数は、接続関係が変更されず第１ホップ数Ｈおよび第２ホップ数αＮに変更が無い場合には各通信装置（コンセントレータ２００、ノード１００）において送信スロットに対して同じ周波数が決定される。
【0171】
このため、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、送信スロットのスロット番号を更に用いて周波数を決定してもよい。この場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第２条件を満たす場合、下記式（１２）により、現在のスロットである送信スロットに用いる周波数として、決定規則に基づいて、第２通信宛先へのデータ通信に用いる周波数のチャネル番号を決定してよい。
【0172】
ＣＨＳ＝（Ｓ＋Ｈ＋αＮ） ｍｏｄ Ｃ ・・・（１２）
【0173】
式（１２）中、ＣＨＳ、Ｈ、α、Ｎ、αＮ、およびＣは、上記式と同様である。Ｓは、上記式と同様に、現在のスロットである送信スロットのスロット番号である。
【0174】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットが受信スロットである場合には、上述したように、第１条件および第２条件を満たすか否かに拘わらず、上述した処理により受信スロットの周波数を決定すればよい。
【0175】
このように、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第１条件を満たすか第２条件を満たすかに応じて、１ホップ隣の他の通信装置へデータを送信するための周波数、または数ホップ離れた他の通信装置へデータを直接送信するための周波数、の何れかを現在のスロットである送信スロットに用いる周波数として決定する。また、上述したように、第１条件を満たす場合とは、少なくとも、現在のタイミングである現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、且つ、通信対象のデータが決定規則に規定された通信規則方向へ送信する送信データである場合である。また、上述したように、第２条件を満たす場合とは、少なくとも、現在のタイミングである現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、且つ、通信対象のデータが決定規則に規定された通信規則方向の逆方向へ送信する送信データである場合である。
【0176】
このため、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定規則に規定された通信規則方向へ送信データを送信する第１条件を満たす場合、該送信データを送信する送信スロットに、１ホップ先の他の通信装置である第１通信宛先へ直接送信可能な周波数を決定する。言い換えると、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定規則に規定された通信規則方向へ送信データを送信する第１条件を満たす場合、該送信データを送信する送信スロットに、１ホップ隣の他の通信装置の現在の受信スロットの周波数と同じ周波数を、現在の送信スロットに用いる周波数として決定する。
【0177】
一方、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、決定規則に規定された通信規則方向の逆方向へ送信データを送信する第２条件を満たす場合、２ホップ以上先の他の通信装置へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。言い換えると、第２条件を満たす場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、２ホップ以上先の他の通信装置の現在の受信スロットの周波数と同じ周波数を、現在の送信スロットに用いる周波数として決定する。
【0178】
すなわち、本実施形態のコンセントレータ２００およびノード１００は、送信スロットに対して同一のタイミングのスロットに受信スロットを割り当てられた２ホップ以上先の他の通信装置の該受信スロットについて、該受信スロットに決定された周波数と同じ周波数を用いて、該他の通信装置へ直接データを送信する。
【0179】
このため、本実施形態のコンセントレータ２００およびノード１００は、決定規則に示される通信規則方向に基づいて決定された通信スケジュールに沿って、通信規則方向の逆方向にデータを送信する場合、数ホップ先の他の通信装置に直接データを送信することができる。言い換えると、本実施形態のコンセントレータ２００およびノード１００は、１度の送信機会で２ホップ以上先の他の通信装置へ送信データを直接送信することができる。よって、本実施形態のコンセントレータ２００およびノード１００は、データ通信の遅延を抑制することができる。
【0180】
なお、第１条件を満たす場合とは、少なくとも、現在のタイミングである現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、且つ、通信対象のデータが決定規則に規定された通信規則方向へ送信する送信データである場合であればよく、更に他の要素を含んでいてもよい。同様に、第２条件を満たす場合とは、少なくとも、現在のタイミングである現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、且つ、通信対象のデータが決定規則に規定された通信規則方向の逆方向へ送信する送信データである場合であればよく、更に他の要素を含んでいてもよい。
【0181】
例えば、第１条件を満たす場合とは、現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが通信規則方向または通信規則方向の逆方向へ送信する送信データであり、通信対象のデータが未送信である場合であってよい。この場合、第２条件を満たす場合とは、現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが通信規則方向の逆方向へ送信する送信データであり、且つ、通信対象のデータが第１条件を満たした場合に決定された周波数による送信済である場合であればよい。
【0182】
この場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが通信規則方向または通信規則方向の逆方向へ送信する送信データであり、通信対象のデータが第１条件を満たした場合に決定された周波数による送信が行われていない場合、第１通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。そして、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが通信規則方向の逆方向へ送信する送信データであり、且つ、通信対象のデータが第１条件を満たした場合に決定された周波数による送信済である場合、第２通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。
【0183】
第１条件および第２条件をこのような条件とすることで、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、通信対象のデータが通信規則方向の逆方向へ送信する送信データである場合、１ホップ先の第１通信宛先と２ホップ以上先の第２通信宛先の双方へ、データを直接送信することができる。無線マルチホップネットワークでは、数ホップ先の他の通信装置へデータを直接送信する場合に比べて、１ホップずつ通信装置へデータを送信する場合の方が、より確実に送信データを送信することが可能となる。このため、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅが、１ホップ先の第１通信宛先と２ホップ以上先の第２通信宛先の双方へ、データを直接送信するように周波数を決定することで、より確実にデータを通信宛先へと送信することが可能となる。
【0184】
なお、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが通信規則方向または通信規則方向の逆方向へ送信する送信データであり、通信対象のデータが第２条件を満たした場合に決定された周波数による送信が送信済である場合、第２通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定してもよい。
【0185】
また、第２条件を満たす場合とは、現在のスロットに送信スロットが割り当てられ、通信対象のデータが通信規則方向の逆方向へ送信する送信データであり、且つ、第２通信宛先がデータ通信中ではない場合であってもよい。
【0186】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第２通信宛先がデータ通信中であるか否かを、通信規則方向へ送信されたデータ等から類推すればよい。具体的には、通信規則方向に送信され他の通信装置から受信したデータに、データ送信を継続するフラグが含まれている場合、または該フラグが有効である場合、第２通信宛先がデータ通信中であると判断すればよい。また、これらの条件を満たさない場合、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第２通信宛先がデータ通信中ではないと判断すればよい。
【0187】
また、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第２通信宛先が定期的に送信するデータの定期送信間隔を用いて、第２通信宛先が次に送信するデータの送信タイミングを類推することで、第２通信宛先がデータ通信中であるか否かを判断してよい。
【0188】
第２条件をこのような条件とすることで、決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅは、第２通信宛先がデータを受信可能なタイミングで送信データが該第２通信宛先に送信されるように、該第２通信宛先の周波数を決定することができ、干渉を回避することができる。
【0189】
以上のような第１条件および第２条件をそれぞれ満たす場合の送信スロットの周波数の決定処理は、コンセントレータ２００の決定部２０Ｅおよび複数のノード１００の各々の決定部１０Ｅでそれぞれ独立に行ってよい。
【0190】
また、通信システム１に含まれる少なくとも１つの通信装置が、第１条件および第２条件をそれぞれ満たす場合の送信スロットの周波数の決定処理を行い、他の通信装置は、第１条件および第２条件を満たすか否かに拘わらず、送信スロットについて、第１条件を満たした場合の周波数の決定処理を行ってもよい。
【0191】
通信システム１に含まれる少なくとも１つの通信装置が、第１条件および第２条件をそれぞれ満たす場合の送信スロットの周波数の決定処理を行うことで、通信規則方向の逆方向に送信する送信データを、より先のホップ数の通信装置へより早く送信することができる。このため本実施形態のコンセントレータ２００およびノード１００は、通信規則方向の逆方向へ送信データを送信する場合であっても、末端のノード１００または末端のコンセントレータ２００までより早く送信データを送信することができる。
【0192】
なお、通信システム１に含まれる複数の通信装置の内、少なくともコンセントレータ２００の決定部２０Ｅが、第１条件および第２条件をそれぞれ満たす場合の送信スロットの周波数の決定処理の双方を行うことが好ましい。そして、他の通信装置については、第１条件および第２条件を満たすか否かに拘わらず、送信スロットについて、第１条件を満たした場合の周波数の決定処理を行ってよい。
【0193】
次に、コンセントレータ２００およびノード１００による無線マルチホップネットワーク全体の通信の具体例について説明する。
【0194】
上述した第１条件および第２条件をそれぞれ満たす場合の周波数の決定処理の双方を、コンセントレータ２００の決定部２０Ｅが行った場合を想定する。また、複数のノード１００の各々の決定部１０Ｅは、第１条件および第２条件を満たすか否かに拘わらず、第１条件を満たした場合の周波数の決定処理を行った場合を想定する。
【0195】
この場合、決定規則に示される通信規則方向が「上り方向」であり、通信規則方向の逆方向である「下り方向」にデータを送信する場合には、無線マルチホップネットワーク全体では図９に示すような通信スケジュールで通信を行うことができる。
【0196】
図９は、通信スケジュールの一例を示す図である。図９は、決定規則に示される通信規則方向「上り方向」に基づいて決定された通信スケジュールに沿って、通信規則方向の逆方向である「下り方向」にデータを送信する場合の一例の説明図である。また、図９には、コンセントレータ２００の決定部２０Ｅが、第２条件を満たす場合の送信スロットの周波数の決定処理を行う場合を示す。
【0197】
図８に示すように、決定規則に示される通信規則方向の逆方向に１ホップ先の第１通信宛先に向かってデータを送信する場合、連続する１スロットごとではなく、連続する２以上のスロットごとに、順次１ホップずつデータが送信されることとなる。例えば、スロット数が「３」である場合には、図８に示すように、通信規則方向の逆方向にデータを送信する場合、２スロットおきに１ホップ先にデータが送信されることとなり、データ通信の遅延が発生する。
【0198】
一方、コンセントレータ２００の決定部２０Ｅが第２条件を満たす場合の周波数の決定処理を行った場合を想定する。
【0199】
この場合、図９に示すように、スロットフレーム１においてコンセントレータ２００から「下り方向」の１ホップ先のホップ数１のノード１００１に送信された送信データは、スロットフレーム２においてノード１００１から「下り方向」の１ホップ先のホップ数２のノード１００２へ送信される。コンセントレータ２００の決定部２０Ｅは、スロットフレーム２のスロットＳＬ２に対して、２ホップ以上先の第２通信装置である第１ホップ数２のノード１００２および第１ホップ数４のノード１００４の受信スロットに決定されるチャネル番号３の周波数と同じ周波数のチャネル番号３を決定する。
【0200】
このため、コンセントレータ２００の通信制御部２０Ｆは、スロットフレーム２の送信スロットのタイミングで、２ホップ先のノード１００２および４ホップ先のノード１００４の各々で受信可能な周波数の送信データを送信する。よって、コンセントレータ２００からスロットフレーム２の送信スロットのタイミングで送信された送信データを、２ホップ先のノード１００２および４ホップ先のノード１００４の各々で受信することができる。
【0201】
このため、本実施形態の通信装置は、１つのタイミング（スロット）で２ホップ以上先のノード１００へ送信データを直接送信することができ、データ通信の遅延を抑制することができる。
【0202】
図１０は、通信スケジュールの一例を示す図である。図１０は、決定規則に示される通信規則方向「上り方向」に基づいて決定された通信スケジュールに沿って、通信規則方向の逆方向である「下り方向」にデータを送信する場合の一例の説明図である。また、図１０には、コンセントレータ２００の決定部２０Ｅが、第２条件を満たす場合の送信スロットの周波数の決定処理を行う場合を示す。また、図１０には、コンセントレータ２００から５ホップ先および７ホップ先のノード１００へ送信データを直接送信する例を示す。
【0203】
図１０に示すように、スロットフレーム１においてコンセントレータ２００から「下り方向」の１ホップ先のホップ数１のノード１００１に送信された送信データは、スロットフレーム２においてノード１００１から「下り方向」の１ホップ先のホップ数２のノード１００２へ送信される。コンセントレータ２００の決定部２０Ｅは、スロットフレーム２のスロットＳＬ２に対して、２ホップ以上先の第２通信装置である第１ホップ数５のノード１００５および第１ホップ数７のノード１００７の受信スロットに決定されるチャネル番号６の周波数と同じ周波数のチャネル番号６を決定する。
【0204】
このため、コンセントレータ２００の通信制御部２０Ｆは、スロットフレーム２の送信スロットのタイミングで、５ホップ先のノード１００５および７ホップ先のノード１００７の各々で受信可能な周波数の送信データを送信する。よって、コンセントレータ２００からスロットフレーム２の送信スロットのタイミングで送信された送信データを、５ホップ先のノード１００５および７ホップ先のノード１００７の各々で受信することができる。
【0205】
このため、本実施形態の通信装置は、１つのタイミング（スロット）で２ホップ以上先のノード１００へ送信データを直接送信することができ、データ通信の遅延を抑制することができる。
【0206】
次に、本実施形態のコンセントレータ２００およびノード１００の各々で実行する通信処理の一例を説明する。
【0207】
図１１は、コンセントレータ２００が実行する通信処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、ノード１００が実行する通信処理の流れも、図１１に示すフローチャートと同様であるため、コンセントレータ２００の場合を一例として説明する。なお、図１１には、コンセントレータ２００の決定部２０Ｅが、第１ホップ数とスロット数とを用いた決定規則に基づいて、複数のスロットの各々に対して、送信スロット、受信スロット、スリープスロットの何れかを割り当てることによって、データ通信のタイミングを決定済であるものとして説明を行う。
【0208】
コンセントレータ２００の決定部２０Ｅは、決定規則に示される通信規則方向を特定する（ステップＳ３００）。次に、決定部２０Ｅは、現在のスロットに、受信スロット、送信スロット、スリープスロット、の何れが割り当てられているかを判断する（ステップＳ３０２）。
【0209】
現在のスロットに送信スロットが割り当てられている場合、決定部２０Ｅは、ステップＳ３００で特定した通信規則方向の逆方向へ送信する送信データがあるか否かを判断する（ステップＳ３０４）。例えば、決定部２０Ｅは、該逆方向へ送信するための送信データが記憶部２０Ａに記憶されているか否かを判別することで、ステップＳ３０４の判断を行う。決定部２０Ｅは、例えば、自装置に対して通信規則方向側に接続された他の通信装置から受信し宛先を逆方向側の他の通信装置とするデータが記憶部２０Ａに記憶されているか否かを判別することで、該逆方向へ送信するための送信データが記憶部２０Ａに記憶されているか否かを判別すればよい。
【0210】
逆方向へ送信する送信データがある場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６へ進む。ステップＳ３０６では、決定部２０Ｅは、該送信データが第１条件を満たす場合に決定された周波数による送信済であるか否かを判断する（ステップＳ３０６）。例えば、決定部２０Ｅは、該送信データに、送信済を表すフラグが付与されているか否かを判別することで、ステップＳ３０６の判断を行う。
【0211】
決定部２０Ｅは、ステップＳ３０６で否定判断すると（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、後述するステップＳ３１６へ進む。決定部２０Ｅは、ステップＳ３０６で肯定判断すると（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、第２通信宛先がデータ通信中であるか否かを判断する（ステップＳ３０８）。決定部２０Ｅは、スロット数とαとの乗算値であるＮαを、第２通信宛先の第２ホップ数として特定する。そして、決定部２０Ｅは、特定した第２ホップ数の第２通信宛先が、データ通信中であるか否かを判断する。例えば、決定部２０Ｅは、第２通信宛先がデータ送信中であるか否かを上述した方法により類推することで、データ通信中であるか否かを判断する。
【0212】
決定部２０Ｅは、第２通信宛先がデータ通信中であると判断した場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、後述するステップＳ３２０へ進む。決定部２０Ｅは、第２通信宛先がデータ通信中ではないと判断した場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、ステップＳ３１０へ進む。
【0213】
ステップＳ３１０では、決定部２０Ｅは、第２通信宛先へのデータ通信に用いる周波数を、現在のスロットである送信スロットに用いる周波数として決定する（ステップＳ３１０）。詳細には、決定部２０Ｅは、上記式（１１）または式（１２）を用いて、周波数を決定する。
【0214】
そして、通信制御部２０Ｆは、現在の送信スロットについてステップＳ３１０で決定された周波数で送信データを送信するように、通信部２０Ｂを制御する（ステップＳ３１２）。なお、通信制御部２０Ｆは、ステップＳ３１２で送信制御した送信済の送信データを、記憶部１０Ａから削除してよい。また、通信制御部２０Ｆは、該送信データに付与されている送信済を表すフラグを無効にしてもよい。そして、本ルーチンを終了する。
【0215】
一方、上記ステップＳ３０４で逆方向へ送信する送信データが無いと判断した場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、ステップＳ３１４へ進む。ステップＳ３１４では、決定部２０Ｅは、ステップＳ３００で特定した通信規則方向へ送信する送信データがあるか否かを判断する（ステップＳ３１４）。例えば、決定部２０Ｅは、該通信規則方向へ送信するための送信データが記憶部２０Ａに記憶されているか否かを判別することで、ステップＳ３１４の判断を行う。決定部２０Ｅは、例えば、自装置に対して該通信規則方向の逆方向側に接続された他の通信装置から受信し宛先を該通信規則方向側の他の通信装置とするデータが記憶部２０Ａに記憶されているか否かを判別することで、該通信規則方向へ送信するための送信データが記憶部２０Ａに記憶されているか否かを判別すればよい。
【0216】
通信規則方向へ送信する送信データが無いと判断した場合（ステップＳ３１４：Ｎｏ）、後述するステップＳ３２０へ進む。通信規則方向へ送信する送信データがあると判断した場合（ステップＳ３１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ３１６へ進む。
【0217】
ステップＳ３１６では、決定部２０Ｅは、第１通信宛先へのデータ通信に用いる周波数を、現在のスロットである送信スロットに用いる周波数として決定する（ステップＳ３１６）。詳細には、決定部２０Ｅは、上記式（５）または式（１６）を用いて、周波数を決定する。
【0218】
そして、通信制御部２０Ｆは、現在の送信スロットについてステップＳ３１６で決定された周波数で送信データを送信するように、通信部２０Ｂを制御する（ステップＳ３１８）。そして、通信制御部２０Ｆは、送信した該送信データに送信済を表すフラグを付与し記憶部１０Ａに記憶する。そして、本ルーチンを終了する。
【0219】
一方、ステップＳ３０２で、現在のスロットにスリープスロットが割り当てられていると判断した場合、通信制御部２０Ｆはデータの送受信を行わず、コンセントレータ２００全体をスリープ状態にして消費電力を抑える（ステップＳ３２０）。そして、本ルーチンを終了する。
【0220】
一方、ステップＳ３０２で、現在のスロットに受信スロットが割り当てられていると判断した場合、決定部２０Ｅは、ステップＳ３００で特定した通信規則方向の上流側に１ホップ先の第１通信宛先の通信装置の送信スロットの周波数を、該受信スロットの周波数として決定する（ステップＳ３２２）。詳細には、決定部２０Ｅは、ステップＳ３００で特定した通信規則方向が「上り方向」である場合には上記式（７）および式（８）を用いて周波数を決定する。また、決定部２０Ｅは、ステップＳ３００で特定した通信規則方向が「下り方向」である場合には上記式（９）または式（１０）を用いて周波数を決定する。
【0221】
そして、通信制御部２０Ｆは、受信待機および受信処理を行う（ステップＳ３２４）。ステップＳ３２４では、通信制御部２０Ｆは、現在の受信スロットの期間、通信部２０Ｂの周波数をステップＳ３２２で決定された周波数とし、データの受信待ち状態にする。コンセントレータ２００に接続するノード１００が該スロットでデータを送信すると、コンセントレータ２００の通信制御部２０Ｆは該スロットでデータを受信できる。該スロットの中で一定時間データが受信されないことが判断できれば、通信制御部２０Ｆは、その時点で通信部２０Ｂの受信待ち状態を解除し、消費電力を抑えるように制御してよい。そして、本ルーチンを終了する。
【0222】
以上説明したように、本実施形態のコンセントレータ２００は、決定部２０Ｅと通信制御部２０Ｆとを備える。また、本実施形態のノード１００は、決定部１０Ｅと通信制御部１０Ｆとを備える。
【0223】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅの少なくとも一方は、時分割多重の通信システム１に含まれる複数の通信装置（ノード１００，コンセントレータ２００）のうち特定の通信装置（コンセントレータ２００）からの第１ホップ数を用いた、複数の通信装置に共通の予め定められた決定規則に基づいて、時分割多重によるデータ通信のタイミングと、データ通信に用いる無線の周波数と、を決定する。通信制御部２０Ｆおよび通信制御部１０Ｆは、決定されたタイミングで、決定された周波数の無線によるデータ通信を制御する。
【0224】
決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅの少なくとも一方は、第１条件を満たす場合、第１ホップ数を用いた決定規則に基づいて、自装置から１ホップ先の他の通信装置である第１通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。決定部２０Ｅおよび決定部１０Ｅの少なくとも一方は、第２条件を満たす場合、第１ホップ数と自装置から２ホップ以上先の第２通信宛先のコンセントレータ２００からの第２ホップ数と、を用いた決定規則に基づいて、第２通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。
【0225】
このように、本実施形態の通信装置（ノード１００、コンセントレータ２００）は、第１条件および第２条件に応じて、自装置から１ホップ先の第１通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数、または、自装置から２ホップ以上先の第２通信宛先へのデータ通信に用いる無線の周波数を決定する。
【0226】
このため、本実施形態の通信装置は、条件に応じて、数ホップ先の通信宛先へ直接データを送信することができる。すなわち、本実施形態の通信装置は、リーフノードまたはコンセントレータ２００に向かって高速にデータを送信することでき、データ通信の遅延を抑制することができる。
【0227】
従って、本実施形態の通信装置は、データ通信の遅延を抑制することができる。
【0228】
なお、本実施形態に係る通信システム１は、時分割多重の無線通信制御において、ホップ数を基にした自立型の通信スケジューリングアルゴリズム（autonomous scheduling）、および中央型の通信スケジューリングアルゴリズム、のいずれも採用する事ができる。
【0229】
自立型の通信スケジューリングアルゴリズムとは、例えば、通信に用いるスロットを通知するための通信相手との間の制御メッセージのやり取りであるネゴシエーションを行う必要のないアルゴリズムである。自立型の通信スケジューリングアルゴリズムは、実装が容易であり、制御オーバヘッドを抑制できる。制御オーバヘッドを抑制することで、ネゴシエーションの負荷を軽減することができる。
【0230】
一方、中央型の通信スケジューリングアルゴリズムには制御オーバヘッドがある。しかし、中央型の通信スケジューリングアルゴリズムは、経路制御をコンセントレータと呼ばれる装置で管理することができるため、様々な通信環境に対して柔軟に対応することができる。
【0231】
仮に同一スロット（時刻）に複数のノード１００がデータ送信を行った場合を想定する。この場合、複数のノード１００それぞれの送信信号が干渉しあい、データ欠損などを引き起こす場合がある。自立型の通信スケジューリングアルゴリズムおよび中央型の通信スケジューリングアルゴリズムでは、このような同一ネットワーク内での干渉を回避するようにスケジューリングを行う必要がある。
【0232】
本実施形態では、無線マルチホップネットワークのルートノードであるコンセントレータ２００からリーフノードまで一本の経路が構成されるリニアトポロジを採用する。各ノード１００は、無線マルチホップネットワークに接続するとコンセントレータ２００からの自ノードまでの間のホップ数である第１ホップ数を認識する。各ノード１００は、この第１ホップ数を用いて、データ通信を行うタイミングであるスロットおよび周波数を決定する。各ノード１００は、自ノードへデータを送信する他のノード１００（リニアトポロジなので親ノードと子ノードは１個ずつ）がデータ送信するスロットではデータ受信処理を行う。
【0233】
本実施形態の通信システム１では、同一スロットで複数のノード１００がデータ送信をしても異なる周波数を用いる、または、同一周波数を用いる場合であってもネットワーク上では距離が離れるように構成できる。このため、本実施形態の通信システムでは、上記効果に加えて、同一ネットワーク内の干渉を抑制することができる。
【0234】
（変形例１）
通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆは、第１通信宛先または第２通信宛先である通信宛先に無線によりデータが到達可能な送信電力、変調方式、および誤り訂正方式の少なくとも１つを用いて、データ通信を制御することが好ましい。
通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆは、第１通信宛先または第２通信宛先である通信宛先に無線によりデータが到達可能な送信電力、変調方式、および誤り訂正方式の少なくとも１つを用いて、データ通信を制御することが好ましい。
【0235】
例えば、決定部１０Ｅおよび決定部２０Ｅによって１ホップ先の第１通信宛先への通信に用いる無線の周波数が決定された場合を想定する。この場合、通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆは、第１通信宛先に無線によりデータが到達可能な予め定められた送信電力、変調方式、及び誤り訂正方式を用いて、データ通信を制御する。
【0236】
また、例えば、決定部１０Ｅおよび決定部２０Ｅによって２ホップ以上先の第２通信宛先への通信に用いる無線の周波数が決定された場合を想定する。この場合、通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆは、２ホップ以上先の第２通信宛先へ到達可能となるように、予め定められた送信電力、変調方式、及び誤り訂正方式の少なくとも１つを変更し、データ通信を制御すればよい。
【0237】
通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆによるこれらの制御により、より高い確率で誤りなくデータを通信宛先へ送信することが可能となる。
【0238】
（変形例２）
通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆは、第２通信宛先へのデータ通信に用いる周波数の無線によるデータ通信を制御する場合、現在の前記スロット内における予め定められた時期とは異なる時期に送信データの送信を制御することが好ましい。
通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆは、第２通信宛先へのデータ通信に用いる周波数の無線によるデータ通信を制御する場合、現在の前記スロット内における予め定められた時期とは異なる時期に送信データの送信を制御することが好ましい。
【0239】
通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆは、１つのスロット内における予め定められた時期にデータ送信を開始する。例えば、１スロットの時間長が１００ミリ秒である場合を想定する。この場合、１スロット内における例えばスロットの先頭から３０ミリ秒の時期からデータ送信を開始することが予め定められている。
【0240】
そこで、通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆは、２ホップ以上先の他の通信装置である第２通信宛先へのデータ通信に用いる周波数の無線によるデータ通信を制御する場合、送信スロット内における予め定められた時期より早いタイミングで送信データの送信を制御する。例えば、通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆは、２ホップ以上先の他の通信装置である第２通信宛先へのデータ通信に用いる周波数の無線によるデータ通信を制御する場合、１スロット内における、例えば、予め定められた時期（例えばスロットの先頭から３０ミリ秒の時期）より早い、スロットの先頭から１０ミリ秒の時期からデータ送信を開始する。
【0241】
通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆが、送信スロット内における予め定められた時期より早いタイミングで送信データの送信を制御することで、よりホップ数の多い２ホップ以上先の他の通信装置へ直接送信する送信データを、１ホップ先の他の通信装置へ直接送信する送信データに比べて、より優先して送信することができる。このため、通信制御部１０Ｆおよび通信制御部２０Ｆは、より高い確率で、通信規則方向の逆方向に向かって送信データを送信することが可能となる。
【0242】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、２つ以上の他のノードに接続されるノードを含む構成について説明する。コンセントレータが２つ以上のノードに接続されてもよい。
第２の実施形態では、２つ以上の他のノードに接続されるノードを含む構成について説明する。コンセントレータが２つ以上のノードに接続されてもよい。
【0243】
図１２は、第２の本実施形態の通信システム１Ｂの構成例を示す図である。図１２に示すように、本実施形態の通信システム１Ｂは、コンセントレータ２００－２と、複数のノード１００－２１～ノード１００－２５、ノード１００－２ａ～ノード１００－２ｄと、ネットワーク３００と、を備える。ノード１００－２１～ノード１００－２５、ノード１００－２ａ～ノード１００－２ｄは同様の構成を備えるため、区別する必要がない場合は単にノード１００－２という。コンセントレータ２００－２は、ノード１００１に替えてノード１００－２１に接続されている点以外は上記実施形態のコンセントレータ２００と同様である。
【0244】
図１２に示すように、ノード１００－２２はノード１００－２３とノード１００－２ａに接続されている。また、ノード１００－２４はノード１００－２５とノード１００－２ｃとノード１００－２ｄに接続されている。このように、本実施形態の通信システム１Ｂは、２つ以上の他のノード１００－２に接続されるノード１００－２２、ノード１００－２４を含む。
【0245】
図１３は、第２の実施形態のノード１００－２の構成の一例を示すブロック図である。図１３に示すように、ノード１００－２は、記憶部１０Ａと、通信部１０Ｂと、アプリケーション１０Ｄと、決定部１０Ｅと、通信制御部１２Ｆと、を備える。
【0246】
ノード１００－２は、通信制御部１０Ｆに替えて通信制御部１２Ｆを備える点以外は、上記実施形態のノード１００と同様である。
【0247】
決定部１０Ｅの機能は上記実施形態と同様である。このため、例えば、例えば第１ホップ数が同じであるノード１００－２５、ノード１００－２ｃ、ノード１００－２ｄには、同じスロットおよび周波数が決定される場合がある。
【0248】
そこで、本実施形態では、通信制御部１２Ｆは、第１ホップ数が同じ他の通信装置との間で相互に異なる時刻にデータ通信するように、決定されたタイミングで、決定された周波数の無線による通信を制御する。
【0249】
詳細には、通信制御部１２Ｆは、第１ホップ数が同じ他のノード１００－２が存在する場合、当該他のノード１００－２との間でデータを生成または送信するタイミングを調整し、複数のノード１００－２が同じタイミングでデータを送信しないようにする。なお、このような調整をアプリケーション１０Ｄが実行してもよい。以下では、通信制御部１２Ｆがこのような調整を行う場合を例に説明する。
【0250】
図１２では、例えばノード１００－２３とノード１００－２ａはホップ数が同じであるため、同じスロットで送信スロットを持つ。これら２つのノード１００－２が同時にデータを送信しないよう、予めデータ送信可能な時刻または時間帯を分離しておく。
【0251】
例えば通信制御部１２Ｆは、無線マルチホップネットワークに接続したときに得られる情報などから、第１ホップ数が同じ他のノード１００－２が存在するか否かを特定する。第１ホップ数が同じ他のノード１００－２が存在する場合、通信制御部１２Ｆは、ホップ数が同じ他のノード１００－２との間で相互に異なる時刻でデータ通信するように通信を制御する。例えば通信制御部１２Ｆは、予め指定された、他のノード１００－２と異なる時刻または時間帯にデータ通信するように制御する。
【0252】
時刻または時間帯はどのような指定方法で指定されてもよいが、例えば、絶対時刻を用いる方法、および、時間の経過とともに単調増加するよう管理されているスロット番号またはスロットフレーム番号を用いた方法を適用できる。
【0253】
通信制御部１２Ｆは、予め定められた規則（時刻決定規則）に従い、他のノード１００－２と異なる時刻または時間帯にデータ通信するように制御してもよい。この規則は、例えば、ノード１００－２に割り当てられたノード１００－２の識別情報、インタフェースのアドレス、および、ネットワークアドレスなどからデータ送信が可能な時刻または時間帯を計算する規則である。例えば、通信制御部１２Ｆは、ノード１００－２の識別情報を６０で割った余りが１０の場合は毎時１０分台にデータが送信できるように、またノード１００－２の識別情報を６０で割った余りが３５の場合は毎時３５分台にデータが送信できるように制御してもよい。
【0254】
このように、第２の実施形態では、２つ以上の他のノードに接続されるノードが含まれる場合であっても、ネットワーク内の干渉を抑制できる。
【0255】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、通信装置（コンセントレータ、ノード）間で複数の通信経路が構成される例を説明する。
第３の実施形態では、通信装置（コンセントレータ、ノード）間で複数の通信経路が構成される例を説明する。
【0256】
図１４は、第３の実施形態の通信システム１Ｃの構成例を示す図である。図１４に示すように、本実施形態の通信システム１Ｃは、コンセントレータ２００－３と、複数のノード１００－３１～１００－３５と、ネットワーク３００と、を備えている。ノード１００－３１～１００－２５は同様の構成を備えるため、区別する必要がない場合は単にノード１００－３という。
【0257】
図１４に示すように、本実施形態では、コンセントレータ２００－３とノード１００－３は、２つの通信経路で接続されるように、無線マルチホップネットワークを構成する。すなわち、本実施形態では、コンセントレータ２００－３およびノード１００－３は、２つの通信部を用いて２つの通信経路を有する。一方の通信経路は、コンセントレータ２００－３の通信部２０Ｂと各ノード１００－３の通信部１０Ｂで構成される通信経路ＰＡである。他方は、コンセントレータ２００－３の通信部２３Ｇ（後述）と各ノード１００－３の通信部１３Ｇ（後述）で構成される通信経路ＰＢである。
【0258】
本実施形態では、２つの通信経路に対して、相互に異なる範囲の周波数が割り当てられる。例えば通信経路ＰＡに対しては、使用可能な複数の周波数のうち、チャネル番号が前半の周波数が割り当てられ、通信経路ＰＢに対しては、使用可能な周波数のうち、チャネル番号が後半の周波数を割り当てられる。周波数の割り当て方法はこれに限られない。例えば、チャネル番号が偶数および奇数である周波数が、それぞれ通信経路ＰＡと通信経路ＰＢに割り当てられてもよい。
【0259】
割り当てられた周波数の範囲内で、各ノード１００－３が用いる周波数が、上記実施形態と同様の手法で決定される。
【0260】
図１５は、第３の実施形態のコンセントレータ２００－３の機能構成の一例を示すブロック図である。図１５に示すように、コンセントレータ２００－３は、記憶部２０Ａと、通信部２０Ｂと、通信部２０Ｃと、通信部２３Ｇと、通信制御部２３Ｆと、決定部２０Ｅと、アプリケーション２０Ｄと、を備える。
【0261】
第３の実施形態のコンセントレータ２００－３は、通信部２３Ｇを更に備え、通信制御部２０Ｆに替えて通信制御部２３Ｆを備える点以外は、上記第１の実施形態のコンセントレータ２００と同様である。
【0262】
通信部２３Ｇは、通信部２０Ｂと同様に、無線マルチホップネットワーク内の他のノード１００－３と通信する。上記のように、通信部２０Ｂは通信経路ＰＡで用いられ、通信部２３Ｇは通信経路ＰＢで用いられる。
【0263】
なお、本実施形態では、決定部２０Ｅは、２つの通信経路ＰＡ、ＰＢそれぞれについて、割り当てられた周波数の範囲内で、使用する周波数を決定する。例えば決定部２０Ｅは、通信経路ＰＡについては、通信経路ＰＡに対して割り当てられた周波数の個数をＣとして、上記実施形態と同様の手順により、周波数を決定する。同様に、決定部２０Ｅは、通信経路ＰＢについては、通信経路ＰＢに対して割り当てられた周波数の個数をＣとして、上記実施形態と同様の手順により、周波数を決定する。
【0264】
通信制御部２３Ｆは、通信部２０Ｂ、通信部２０Ｃに加え、通信部２３Ｇを用いた通信を制御する。
【0265】
図１６は、第３の実施形態のノード１００－３の構成の一例を示すブロック図である。図１６に示すように、ノード１００－３は、記憶部１０Ａと、通信部１０Ｂと、アプリケーション１０Ｄと、決定部１０Ｅと、通信制御部１３Ｆと、通信部１３Ｇと、を備える。
【0266】
第３の実施形態のノード１００－３は、通信制御部１０Ｆに替えて通信制御部１３Ｆを備え、通信部１３Ｇを更に備える点以外は、上記第１の実施形態のノード１００と同様である。
【0267】
通信部１３Ｇは、通信部１０Ｂと同様に、無線マルチホップネットワーク内の他のノード１００－３、または、コンセントレータ２００－３と通信する。上記のように、通信部１０Ｂは通信経路ＰＡで用いられ、通信部１３Ｇは通信経路ＰＢで用いられる。
【0268】
なお、決定部１０Ｅは、２つの通信経路ＰＡ、ＰＢそれぞれについて、割り当てられた周波数の範囲内で、使用する周波数を決定する。例えば決定部１０Ｅは、通信経路ＰＡについては、通信経路ＰＡに対して割り当てられた周波数の個数をＣとして、上記実施形態と同様の手順により、周波数を決定する。同様に、決定部１０Ｅは、通信経路ＰＢについては、通信経路ＰＢに対して割り当てられた周波数の個数をＣとして、上記実施形態と同様の手順により、周波数を決定する。
【0269】
通信制御部１３Ｆは、通信部１０Ｂに加え、通信部１３Ｇを用いた通信を制御する。
【0270】
本実施形態では、このようにして周波数を使い分け、第１の実施形態のような通信制御が実行される。なお、コンセントレータ２００－３およびノード１００－３が有する通信経路は３個以上でもよい。コンセントレータ２００－３およびノード１００－３は、通信経路の数に合わせた個数の通信部を備えればよい。
【0271】
このように、第３の実施形態では、装置間で複数の通信経路を備える構成についても、ネットワーク内の干渉を抑制できる。
【0272】
【0273】
第１から第３の実施形態にかかる通信装置は、ＣＰＵ５１などの制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２やＲＡＭ５３などの記憶装置と、ネットワークに接続して通信を行う通信Ｉ／Ｆ５４と、各部を接続するバス６１を備えている。
【0274】
第１から第３の実施形態にかかる通信装置で実行されるプログラムは、ＲＯＭ５２等に予め組み込まれて提供される。
【0275】
第１から第３の実施形態にかかる通信装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ（Compact Disk Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるように構成してもよい。
【0276】
さらに、第１から第３の実施形態にかかる通信装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、第１から第３の実施形態にかかる通信装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
【0277】
第１から第３の実施形態にかかる通信装置で実行されるプログラムは、コンピュータを上述した通信装置の各部として機能させうる。このコンピュータは、ＣＰＵ５１がコンピュータ読取可能な記憶媒体からプログラムを主記憶装置上に読み出して実行することができる。
【0278】
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。
【符号の説明】
【0279】
１００、１００－２、１００－３ ノード
２００、２００－３ コンセントレータ
１０Ａ、２０Ａ 記憶部
１０Ｂ、１３Ｇ、２０Ｂ、２０Ｃ、２３Ｇ 通信部
１０Ｄ、２０Ｄ アプリケーション
１０Ｅ、２０Ｅ 決定部
１０Ｆ、１２Ｆ、１３Ｆ、２０Ｆ、２３Ｆ 通信制御部
２００、２００－３ コンセントレータ
１０Ａ、２０Ａ 記憶部
１０Ｂ、１３Ｇ、２０Ｂ、２０Ｃ、２３Ｇ 通信部
１０Ｄ、２０Ｄ アプリケーション
１０Ｅ、２０Ｅ 決定部
１０Ｆ、１２Ｆ、１３Ｆ、２０Ｆ、２３Ｆ 通信制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】