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(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】P2024117497
(43)【公開日】2024-08-29
(54)【発明の名称】通信装置、プログラムおよび通信方法
(51)【国際特許分類】
H04W 24/04 20090101AFI20240822BHJP
H04W 84/18 20090101ALI20240822BHJP
【ＦＩ】
H04W24/04
H04W84/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023023628
(22)【出願日】2023-02-17
(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】井原 聖也
(72)【発明者】
【氏名】野上 侑馬
(72)【発明者】
【氏名】小堺 康之
(72)【発明者】
【氏名】米山 清二郎
【テーマコード（参考）】
5K067
【Ｆターム（参考）】
5K067AA26
5K067DD24
5K067DD30
5K067EE02
5K067EE25
5K067LL08
(57)【要約】
【課題】無線マルチホップネットワークを構成する通信装置間における障害箇所を正確に検知することができる通信装置、プログラムおよび通信方法を提供することである。
【解決手段】通信タイミングを同期する通信装置であって、前記通信タイミングを示す通し番号と送受信時刻とを含むパケットを送信する送信部と、通信相手から送信された前記パケットを受信する受信部と、受信した前記パケットおよび受信した前記通し番号と送信時刻を基に、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する計算部と、前記通信相手との間の応答時間の理論値を算出する理論値計算部と、前記応答時間の測定値と前記応答時間の理論値とを比較し、前記通信相手との間の通信状態の異常を検知する異常検知部と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】通信タイミングを同期する通信装置であって、前記通信タイミングを示す通し番号と送受信時刻とを含むパケットを送信する送信部と、通信相手から送信された前記パケットを受信する受信部と、受信した前記パケットおよび受信した前記通し番号と送信時刻を基に、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する計算部と、前記通信相手との間の応答時間の理論値を算出する理論値計算部と、前記応答時間の測定値と前記応答時間の理論値とを比較し、前記通信相手との間の通信状態の異常を検知する異常検知部と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信タイミングを同期する通信装置であって、
前記通信タイミングを示す通し番号と送受信時刻とを含むパケットを送信する送信部と、
通信相手から送信された前記パケットを受信する受信部と、
受信した前記パケットおよび受信した前記通し番号と送信時刻を基に、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する計算部と、
前記通信相手との間の応答時間の理論値を算出する理論値計算部と、
前記応答時間の測定値と前記応答時間の理論値とを比較し、前記通信相手との間の通信状態の異常を検知する異常検知部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
前記通信タイミングを示す通し番号と送受信時刻とを含むパケットを送信する送信部と、
通信相手から送信された前記パケットを受信する受信部と、
受信した前記パケットおよび受信した前記通し番号と送信時刻を基に、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する計算部と、
前記通信相手との間の応答時間の理論値を算出する理論値計算部と、
前記応答時間の測定値と前記応答時間の理論値とを比較し、前記通信相手との間の通信状態の異常を検知する異常検知部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項2】
前記送信部は、ブロードキャストで前記パケットを送信し、
前記受信部は、通信相手がブロードキャストした前記パケットを受信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記受信部は、通信相手がブロードキャストした前記パケットを受信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項3】
前記パケットの送信時に、通し番号と送信時刻を記憶しておく記憶部を更に備え、
前記計算部は、受信した前記パケットおよび前記記憶部に記憶した通し番号と送信時刻を基に、通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記計算部は、受信した前記パケットおよび前記記憶部に記憶した通し番号と送信時刻を基に、通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項4】
前記理論値計算部は、過去に測定した前記応答時間の測定値を、前記応答時間の理論値とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項5】
前記送信部は、前記パケットを上りと下りの両方向に送出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項6】
前記送信部が前記パケットを上りと下りの両方向に送出する場合において、前記計算部は、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項7】
前記送信部が前記パケットを上りと下りの両方向に送出する場合において、root通信装置である場合に、前記計算部は、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項8】
通信タイミングを同期する通信装置であって、
前記通信タイミングを示す通し番号と送受信時刻とを含むパケットを送信する送信部と、
通信相手から送信された前記パケットを受信する受信部と、
を備える通信装置を制御するコンピュータを、
受信した前記パケットおよび受信した前記通し番号と送信時刻を基に、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する計算部と、
前記通信相手との間の応答時間の理論値を算出する理論値計算部と、
前記応答時間の測定値と前記応答時間の理論値とを比較し、前記通信相手との間の通信状態の異常を検知する異常検知部と、
として機能させることを特徴とするプログラム。
前記通信タイミングを示す通し番号と送受信時刻とを含むパケットを送信する送信部と、
通信相手から送信された前記パケットを受信する受信部と、
を備える通信装置を制御するコンピュータを、
受信した前記パケットおよび受信した前記通し番号と送信時刻を基に、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する計算部と、
前記通信相手との間の応答時間の理論値を算出する理論値計算部と、
前記応答時間の測定値と前記応答時間の理論値とを比較し、前記通信相手との間の通信状態の異常を検知する異常検知部と、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項9】
通信タイミングを同期する通信装置における通信方法であって、
送信部が、前記通信タイミングを示す通し番号と送受信時刻とを含むパケットを送信する送信ステップと、
受信部が、通信相手から送信された前記パケットを受信する受信ステップと、
計算部が、受信した前記パケットおよび受信した前記通し番号と送信時刻を基に、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する計算ステップと、
理論値計算部が、前記通信相手との間の応答時間の理論値を算出する理論値計算ステップと、
異常検知部が、前記応答時間の測定値と前記応答時間の理論値とを比較し、前記通信相手との間の通信状態の異常を検知する異常検知ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
送信部が、前記通信タイミングを示す通し番号と送受信時刻とを含むパケットを送信する送信ステップと、
受信部が、通信相手から送信された前記パケットを受信する受信ステップと、
計算部が、受信した前記パケットおよび受信した前記通し番号と送信時刻を基に、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する計算ステップと、
理論値計算部が、前記通信相手との間の応答時間の理論値を算出する理論値計算ステップと、
異常検知部が、前記応答時間の測定値と前記応答時間の理論値とを比較し、前記通信相手との間の通信状態の異常を検知する異常検知ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
【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、プログラムおよび通信方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、長距離通信可能で省電力な無線マルチホップネットワークを実現できる通信装置が社会のニーズとして高まっている。この技術は、センサデータなどを通信装置間においてバケツリレー方式で伝送し、遠隔地のデータを収集可能にするものである。この技術は、電源や電力線、通信線がない場所でもデータを収集できる点で優れている。このような、通信装置においては、二者間通信で受領応答の確認機能を備えることが求められる。
【0003】
特許文献１には、二者間通信において、通信装置が受領応答の確認機能を利用して計算機にかかる負荷を軽減しつつ、輻輳制御を行う通信装置が開示されている。特許文献２には、無線マルチホップネットワークにおいて、上下両方向のデータ送信の際、適切なＡＣＫビットを通知する通信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００６－２５４３８３号公報
【特許文献2】特開２０２０－３９０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ＴＳＣＨ（Time Synchronized Channel Hopping：時間同期チャンネルホッピング）技術や高い省電力性が求められる通信装置は、通信経路によって通信所要時間が大きく異なる。したがって、どの通信装置間でいつ障害が発生したかを正確に検知することが困難である。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無線マルチホップネットワークを構成する通信装置間における障害箇所を正確に検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態の通信装置は、通信タイミングを同期する通信装置であって、前記通信タイミングを示す通し番号と送受信時刻とを含むパケットを送信する送信部と、通信相手から送信された前記パケットを受信する受信部と、受信した前記パケットおよび受信した前記通し番号と送信時刻を基に、前記通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、前記通信相手からの応答時間の測定値を算出する計算部と、前記通信相手との間の応答時間の理論値を算出する理論値計算部と、前記応答時間の測定値と前記応答時間の理論値とを比較し、前記通信相手との間の通信状態の異常を検知する異常検知部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の通信システムの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態の通信システムは、コンセントレータ２００（集約装置の一例）と、複数の通信装置１００１～１００１３と、を備えている。
図１は、第１の実施の形態の通信システムの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態の通信システムは、コンセントレータ２００（集約装置の一例）と、複数の通信装置１００１～１００１３と、を備えている。
【0010】
複数の通信装置１００１～１００１３は、それぞれ、データロガーを介して接続されるセンサ（または内蔵されるセンサ）により取得されたセンサデータをコンセントレータ２００に送信する。複数の通信装置１００１～１００１３は同様の構成とすることができるため、区別する必要がない場合は単に通信装置１００という場合がある。通信装置１００の個数は１３に限られず、いくつであってもよい。
【0011】
コンセントレータ２００は、複数の通信装置１００のそれぞれから送信されたセンサデータを集約する装置（集約装置）である。
【0012】
コンセントレータ２００と通信装置１００１～１００１３とは、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内の通信は、例えば時分割多重方式で制御される。無線通信方式は、どのような方式でもよいが、例えばＩＥＥＥ ８０２．１１、および、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４などの無線通信方式を適用できる。
【0013】
コンセントレータ２００は、無線マルチホップネットワークに加えて、ネットワーク３００に接続されてもよい。ネットワーク３００は、どのようなネットワーク形態であってもよいが、例えば、インターネットのような広域ネットワーク、広域の閉域ネットワーク、または、企業内ネットワークなどのローカルネットワークである。
【0014】
コンセントレータ２００とネットワーク３００との間の接続は、イーサネット（登録商標）ケーブルまたは光ファイバ等を用いた有線接続でもよいし、携帯電話網または衛星回線を用いた無線接続でもよい。ネットワーク３００への接続は必須ではなく、コンセントレータ２００と通信装置１００１～１００１３とにより構成される無線マルチホップネットワークのみで通信システムが構成されてもよい。
【0015】
なお、ネットワーク３００は、例えば複数のコンセントレータ２００からセンサデータを収集し、収集したセンサデータを用いた処理を実行するサーバ装置などに接続されてもよい。
【0016】
ここで、本実施形態の通信システムによるセンサデータの収集処理の概要を説明する。
【0017】
通信装置１００にはデータロガーが接続される。データロガーにはさらにセンサが接続される。通信装置１００は、例えばポーリングなどの方法でデータロガーから新しいセンサデータを得る。このとき、通信装置１００は、センサデータ自体と、そのセンサデータのセンシング時刻のデータとを得る。センシング時刻は、例えばセンサデータがデータロガーに記憶された時刻であるが、これに限られない。例えばセンサのプリヒートが行われる場合は、センシング時刻は、プリヒートを開始した時刻であってもよい。プリヒートは、例えば、センサからデータを得る前に、センサに電源を供給した状態で一定時間センサを暖める処理である。例えば、プリヒートの開始が10:00:00であり、プリヒートの完了が10:00:20であり、データロガーにセンサデータが記憶された時刻が10:00:20であったとする。この場合、データロガーには、10:00:00がセンシング時刻として記憶される。
【0018】
通信装置１００は、これらの２つのデータ（センサデータ、センシング時刻）に相当するデータを無線により送信する必要があるが、可能な限りデータ量を減らすことが望ましい。例えば、センシング時刻を示すデータのデータ量を減らすことが望ましい。なお、以下では例えば“2021/08/23 11:30:00.000”などのように、日常生活で用いる時刻（後述の実時刻）を表す形式のデータを時刻データという場合がある。
【0019】
本実施形態の通信装置１００は、時刻データの代わりに、時分割多重方式の通信を実現するために既に無線マルチホップネットワーク内で使用している通し番号（通信タイミングを示す番号）を、センシング時刻を示すデータとして送信する。
【0020】
時分割多重方式としては、例えば、ＴＳＣＨ（Time-Slotted Channel Hopping）などが適用できる。通信タイミングを示す通し番号は、例えば、タイムスロット番号（ＡＳＮ：Absolute Slot Number）、スロットフレーム番号、および、スーパーフレーム番号などである。
【0021】
例えば通信装置１００は、毎タイムスロットの始端でデータロガーに対してポーリングを行い、新しいセンサデータが得られているかを確認する。新しいデータが存在する場合は、通信装置１００は、得られたセンサデータを現在の通し番号とともに無線で送信する。
【0022】
また、他の通信装置１００（外部通信装置の一例）から送信されたセンサデータをコンセントレータ２００に中継する場合は、通信装置１００は、同じ通し番号のセンサデータをまとめて送信してもよい。具体的には、無線で送信するメッセージの中に通し番号は１回のみ入れ、その通し番号に対して複数のセンサデータを対応づけたメッセージを生成する。これにより、送信するデータ量をさらに減らすことができる。
【0023】
何らかの理由でデータロガーの時刻が大きくずれた場合、時刻データをそのまま送信する構成では、センサデータが記憶された正しい時刻が不明確になる可能性がある。本実施形態のように、センシング時刻を表すデータとして通し番号を送信する構成であれば、受信した通し番号を時刻に変換することにより、センサデータが記憶された正しい時刻を知ることができる。
【0024】
例えば、データロガーは、毎正時０分および３０分にセンシングを行い、センサデータを内部に備えられる記憶媒体（以下、内部メモリ）に記憶するように設定されているものとする。データロガーが管理する時刻が２分ずれたことにより、実際には毎正時２分と３２分にセンシングをしていたとしても、データロガーは時刻がずれたことを知ることはできない。このため、データロガーは、毎正時０分または３０分を示す時刻データをセンサデータに対応づけて送信する。毎正時０分または３０分を示す時刻データが対応づけられたセンサデータを受信した装置は、実際のセンシング時刻が毎正時２分または３２分であることを知ることはできない。
【0025】
一方、本実施形態によれば、無線マルチホップネットワークで使用する通信方式による通信タイミングを示す通し番号が、時刻データの代わりに送信される。従って、ポーリング間隔（指定された時間間隔の一例）、または、通信タイミングを示す通し番号が表す時間間隔（例えばタイムスロット長）が適切に設定されれば、通し番号に対応する時刻と、実際のセンシングの時刻との誤差を最小限にすることができる。例えばポーリング間隔または通信タイミングを示す通し番号が表す時間間隔が３０秒である場合、実際のセンシング時刻に対する送信したセンシング時刻の誤差は、３０秒以内とすることができる。
【0026】
次に、通信装置１００の機能構成について説明する。
【0027】
【0028】
送信部１０１は、所定の通信インタフェースを用いて他の通信装置１００やコンセントレータ２００との間でデータ送信を行なう。送信部１０１は、通し番号と送受信時刻とを含むパケットを、通信相手となる他の通信装置１００やコンセントレータ２００に対して送信する。加えて、送信部１０１は、ネットワーク情報（通信装置１００のＩＤなど）やセンサデータなどの付加情報も併せて送信する。
【0029】
受信部１０２は、所定の通信インタフェースを用いて他の通信装置１００から送信されたデータを受信する。受信部１０２は、通信相手となる他の通信装置１００から送信されたパケットを受信する。
【0030】
所定の通信インタフェースは、９２０ＭＨｚ帯の無線通信方式やＰＬＣ通信方式、４Ｇ/ＬＴＥ通信方式、５Ｇ通信方式、ＷｉＭＡＸ通信方式などのうち少なくともひとつを含む通信方式を具備する無線マルチホップネットワークを介して通信する通信インタフェースである。所定の通信インタフェースは、例えば、無線チップによって実現される。所定の通信インタフェースは、通信装置１００と、他の通信装置１００やコンセントレータ２００との通信を可能にする。
【0031】
記憶部１０３は、各種情報（各種プログラム、各種データ）を記憶し、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク等によって実現される。この記憶部１０３は、送信部１０１が送信する時に、通し番号と送信時刻とを記憶する。また、記憶部１０３は、通信装置１００のプログラムを記憶する。
【0032】
制御部１０７は、各種演算処理を実行し、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実現される。制御部１０７は、ＣＰＵがプログラムに従って動作することによって、機能構成として、例えば、計算部１０４と、理論値計算部１０５と、異常検知部１０６と、を備える。
【0033】
計算部１０４は、受信したパケットおよび記憶部１０３に記憶されているデータを基に、通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間、通信装置１００の内部処理時間の３つを計算して、通信相手からの応答時間の測定値を算出する。
【0034】
理論値計算部１０５は、応答時間の理論値を算出する。
【0035】
異常検知部１０６は、応答時間の理論値と応答時間の測定値とを比較し、応答時間の理論値と応答時間の測定値とが例えば大きくずれていた場合に、通信状態に何らかの異常が生じていると検知する。
【0036】
次に、通信装置１００間のパケット通信にかかる異常検知処理の流れについて説明する。
【0037】
図３は、通信装置１００間のパケット通信にかかる異常検知処理の流れを示すシーケンス図である。図３は、一例として、root通信装置となる通信装置１００２と、通信装置１００６と、の間におけるシーケンスを示したものである。
【0038】
まず、root通信装置となる通信装置１００２は、通信装置１００６に対して、通し番号１を含むパケット１を送信する（ステップＳ２０１）。なお、ステップＳ２０１では、通信装置１００２は、通し番号１の他にネットワーク情報（通信装置１００のＩＤなど）やセンサデータなどの付加情報も併せて送信する。
【0039】
通信装置１００２は、パケット１の送信前あるいは送信後に、通し番号１と送信時刻ｔ０とを紐づけた状態で、通信装置１００２の記憶部１０３に記憶する（ステップＳ２０２）。なお、パケット１の送信タイミングは、例えば特許文献２で開示されているように、各通信装置１００が互いに示し合わせたタイミング（スロット）であってもよい。
【0040】
通信装置１００６は、通信装置１００２からパケット１を受信すると、通し番号１と通信装置１００６の受信時刻ｔ１と送信時刻ｔ２とのデータを含めたパケット２を作成し、通信装置１００２に対して、送信する（ステップＳ２０３）。なお、ステップＳ２０３では、通信装置１００６は、通し番号１の他にネットワーク情報（通信装置１００のＩＤなど）やセンサデータなどの付加情報も併せて送信する。
【0041】
通信装置１００６は、パケット２の送信前あるいは送信後に、通し番号１と通信装置１００６の送信時刻ｔ２とを、通信装置１００６の記憶部１０３に記憶する（ステップＳ２０４）。
【0042】
通信装置１００２は、通信装置１００６からパケット２を受信すると、異常検知処理を実行する（ステップＳ３０）。
【0043】
次に、ステップＳ３０における異常検知処理の流れについて説明する。
【0044】
図４は、ステップＳ３０における異常検知処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すように、root通信装置となる通信装置１００２は、通信装置１００６からパケット２を受信すると、図４に示す処理フローを開始する（ステップＳ３０１）。
【0045】
通信装置１００２の計算部１０４は、受信後、通信装置１００２の記憶部１０３から通し番号１に紐づく送信時刻ｔ０を取得する（ステップＳ３０２）。
【0046】
通信装置１００２の計算部１０４は、送信時刻ｔ０の取得に成功した場合（ステップＳ３０２のＹｅｓ）、通信装置１００６の受信時刻ｔ１と送信時刻ｔ２から通信装置１００６の内部処理時間ｄ０（ｄ０＝ｔ２－ｔ１）を求める（ステップＳ３０３）。
【0047】
なお、通信装置１００２の計算部１０４は、送信時刻ｔ０の取得に失敗した場合（ステップＳ３０２のＮｏ）、ステップＳ３０における処理を終了する。
【0048】
次に、通信装置１００２の計算部１０４は、取得した送信時刻ｔ０と通信装置１００６からの受信時刻ｔ１とを用いて、下り通信時間ｄ１（ｄ１＝ｔ１－ｔ０）を計算する（ステップＳ３０４）。
【0049】
また、通信装置１００２の計算部１０４は、通信装置１００６の送信時刻ｔ２と通信装置１００６からパケット２を受信した時刻ｔ３を用いて、上り通信時間ｄ２（ｄ２＝ｔ３－ｔ２）を計算する（ステップＳ３０５）。
【0050】
そして、通信装置１００２の計算部１０４は、計算した下り通信時間ｄ１と上り通信時間ｄ２と通信装置１００６の内部処理時間ｄ０とを合計することで、通信装置１００２と通信装置１００６との間の応答時間の測定値ｒ０（ｒ０＝ｄ０＋ｄ１＋ｄ２）を計算する（ステップＳ３０６）。
【0051】
その後、通信装置１００２の理論値計算部１０５は、通信装置１００２と通信装置１００６との間の応答時間の理論値ｓ０を計算する（ステップＳ３０７）。
【0052】
最後に、通信装置１００２の異常検知部１０６は、応答時間の理論値ｓ０と応答時間の測定値ｒ０とを比較する（ステップＳ３０８）。
【0053】
通信装置１００２の異常検知部１０６は、応答時間の理論値ｓ０と応答時間の測定値ｒ０とを比較することで、例えば大きくずれていた場合に通信状態に何らかの異常が生じていると検知することができる。
【0054】
このように、第１の実施の形態の通信装置によれば、送信するタイミングを一意に定められる通信装置であれば、あらかじめ応答時間の理論値ｓ０を計算することができるため、算出した応答時間の測定値ｒ０と比較することで、例えば大きくずれていた場合に通信状態に何らかの異常が生じていると検知できる。すなわち、本実施形態によれば、無線マルチホップネットワークを構成する通信装置間における障害箇所を正確に検知することができる。
【0055】
なお、本実施形態においては、応答時間の理論値ｓ０を計算するようにしたが、これに限るものではなく、応答時間の理論値ｓ０の代わりに過去に測定した応答時間の測定値と算出した応答時間の測定値ｒ０とを比較するようにしてもよい。これによっても、通信状況の変化を検知することができる。
【0056】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。
次に、第２の実施の形態について説明する。
【0057】
第２の実施の形態は、上下方向通信（ホップ数が２つの場合）に適用するシーケンスである点が、二者間通信（ホップ数が１の場合）でのシーケンスである第１の実施の形態と異なる。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0058】
図５は、第２の実施の形態における通信装置１００間のパケット通信にかかる異常検知処理の流れを示すシーケンス図である。図５は、一例として、root通信装置となる通信装置１００２と、通信装置１００６と、通信装置１００１０と、の間におけるシーケンスを示したものである。なお、本実施形態においては、ホップ数が２つの場合について説明するが、ホップ数は２つ以上であってもよい。
【0059】
まず、root通信装置となる通信装置１００２は、第１の実施の形態と同様に、通信装置１００６に対して、通し番号１を含むパケット１を送信する（ステップＳ２０１）。なお、ステップＳ２０１では、通信装置１００２は、通し番号１の他にネットワーク情報（通信装置１００のＩＤなど）やセンサデータなどの付加情報も併せて送信する。
【0060】
通信装置１００２は、第１の実施の形態と同様に、パケット１の送信前あるいは送信後に、通し番号１と送信時刻ｔ０とを紐づけた状態で、通信装置１００２の記憶部１０３に記憶する（ステップＳ２０２）。なお、パケット１の送信タイミングは、例えば特許文献２で開示されているように、各通信装置１００が互いに示し合わせたタイミング（スロット）であってもよい。
【0061】
通信装置１００６は、通信装置１００２からパケット１を受信すると、通し番号１と通信装置１００６の受信時刻ｔ１と送信時刻ｔ２とのデータを含めたパケット２を作成し、通信装置１００２および通信装置１００１０に対して、送信する（ステップＳ２０３）。なお、ステップＳ２０３では、通信装置１００６は、通し番号１の他にネットワーク情報（通信装置１００のＩＤなど）やセンサデータなどの付加情報も併せて送信する。
【0062】
第１の実施の形態と同様に、通信装置１００６は、パケット２の送信前あるいは送信後に、通し番号１と通信装置１００６の送信時刻ｔ２とを、通信装置１００６の記憶部１０３に記憶する（ステップＳ２０４）。
【0063】
通信装置１００２は、第１の実施の形態と同様に、通信装置１００６からパケット２を受信すると、異常検知処理を実行する（ステップＳ３０）。なお、ステップＳ３０における異常検知処理は、第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0064】
一方、通信装置１００１０は、通信装置１００６からパケット２を受信すると、通し番号１と通信装置１００１０の受信時刻ｔ４と送信時刻ｔ５とのデータを含めたパケット３を作成し、通信装置１００６に対して、送信する（ステップＳ４０１）。なお、ステップＳ４０１では、通信装置１００１０は、通し番号１の他にネットワーク情報（通信装置１００のＩＤなど）やセンサデータなどの付加情報も併せて送信する。
【0065】
通信装置１００１０は、パケット３の送信前あるいは送信後に、通し番号１と通信装置１００１０の送信時刻ｔ５とを、通信装置１００１０の記憶部１０３に記憶する（ステップＳ４０２）。
【0066】
通信装置１００６は、通信装置１００１０からパケット３を受信すると、受信処理を実行する（ステップＳ５０）。
【0067】
次に、ステップＳ５０における受信処理の流れについて説明する。
【0068】
図６は、ステップＳ５０における受信処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、通信装置１００６は、通信装置１００１０からパケット３を受信すると、図６に示す処理フローを開始する（ステップＳ５０１）。
【0069】
通信装置１００６の計算部１０４は、受信後、通信装置１００６の記憶部１０３から通し番号１に紐づく送信時刻ｔ２を取得する（ステップＳ５０３）。
【0070】
通信装置１００６の計算部１０４は、送信時刻ｔ２の取得に成功した場合（ステップＳ５０２のＹｅｓ）、通信装置１００１０の受信時刻ｔ４と送信時刻ｔ５から通信装置１００１０の内部処理時間ｄ３（ｄ３＝ｔ５－ｔ４）を求める（ステップＳ５０３）。
【0071】
なお、通信装置１００６の計算部１０４は、送信時刻ｔ２の取得に失敗した場合（ステップＳ５０２のＮｏ）、ステップＳ５０における受信処理を終了する。
【0072】
次に、通信装置１００６の計算部１０４は、取得した送信時刻ｔ２と通信装置１００１０からの受信時刻ｔ４とを用いて、下り通信時間ｄ４（ｄ４＝ｔ４－ｔ２）を計算する（ステップＳ５０４）。
【0073】
また、通信装置１００６の計算部１０４は、通信装置１００１０の送信時刻ｔ５と通信装置１００１０からパケット３を受信した時刻ｔ６とを用いて、上り通信時間ｄ５（ｄ５＝ｔ６－ｔ５）を計算する（ステップＳ５０５）。
【0074】
そして、通信装置１００６の計算部１０４は、計算した通信装置１００１０の内部処理時間ｄ３と下りの通信時間ｄ４、上りの通信時間ｄ５を合計することで、通信装置１００６と通信装置１００１０との間の応答時間の測定値ｒ１（ｒ１＝ｄ３＋ｄ４＋ｄ５）を計算し（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０における処理を終了する。
【0075】
図５に戻り、通信装置１００６は、ステップＳ５０における処理を終了すると、通し番号１と通信装置１００１０からの受信時刻ｔ６、通信装置１００６の送信時刻ｔ７、通信装置１００１０の受信時刻ｔ４、通信装置１００１０の送信時刻ｔ５、応答時間ｒ１をパケット２－１に含ませてブロードキャストし、root通信装置である通信装置１００２に送信する（ステップＳ４０３）。
【0076】
通信装置１００６は、パケット２－１の送信前あるいは送信後に、通し番号１と通信装置１００６の送信時刻ｔ７とを、通信装置１００６の記憶部１０３に記憶する（ステップＳ４０４）。
【0077】
なお、通信装置１００１０は、通信装置１００６からパケット２－１を受信する。しかし、通信装置は、ネットワーク情報に基づいて自身が作成した受信パケットであるか否か、すなわち自身宛であるかを判断している。そのため、通信装置１００１０は、パケット２－１が自身宛ではないと判断するため、処理は行わない。
【0078】
一方、通信装置１００２は、通信装置１００６からパケット２－１を受信すると、異常検知処理を実行する（ステップＳ６０）。
【0079】
次に、ステップＳ６０における異常検知処理の流れについて説明する。
【0080】
図７は、ステップＳ６０における異常検知処理の流れを示すフローチャートである。図７に示すように、root通信装置となる通信装置１００２は、通信装置１００６からパケット２－１を受信すると、図７に示す処理フローを開始する（ステップＳ６０１）。
【0081】
通信装置１００２の計算部１０４は、受信後、通信装置１００２の記憶部１０３から通し番号１に紐づく送信時刻ｔ０を取得する（ステップＳ６０２）。
【0082】
通信装置１００２の計算部１０４は、送信時刻ｔ０の取得に成功した場合（ステップＳ６０２のＹｅｓ）、通信装置１００１０の受信時刻ｔ４と通信装置１００１０の送信時刻ｔ５とｔ５から通信装置１００１０の内部処理時間ｄ３（ｄ３＝ｔ５－ｔ４）を求める（ステップＳ６０３）。
【0083】
なお、通信装置１００２の計算部１０４は、送信時刻ｔ０の取得に失敗した場合（ステップＳ６０２のＮｏ）、ステップＳ６０における処理を終了する。
【0084】
次に、通信装置１００２の計算部１０４は、取得した送信時刻ｔ０と通信装置１００１０からの受信時刻ｔ４とを用いて、下り通信時間ｄ６（ｄ６＝ｔ４－ｔ０）を計算する（ステップＳ６０４）。
【0085】
また、通信装置１００２の計算部１０４は、通信装置１００１０の送信時刻ｔ５と通信装置１００１０の情報を含むパケット２－１を受信した時刻ｔ８とを用いて、上り通信時間ｄ７（ｄ７＝ｔ８－ｔ５）を計算する（ステップＳ６０５）。
【0086】
そして、通信装置１００２の計算部１０４は、計算した下り通信時間ｄ６と上り通信時間ｄ７、通信装置１００１０の内部処理時間ｄ３を合計することで、root通信装置である通信装置１００２と通信装置１００１０との間の応答時間の測定値ｒ２（ｒ２＝ｄ３＋ｄ６＋ｄ７）を計算する（ステップＳ６０６）。
【0087】
その後、通信装置１００２の理論値計算部１０５は、通信装置１００２と通信装置１００１０との間の応答時間の理論値ｓ２を計算する（ステップＳ６０７）。
【0088】
そして、通信装置１００２の異常検知部１０６は、応答時間の理論値ｓ２と応答時間の測定値ｒ２とを比較する（ステップＳ６０８）。
【0089】
通信装置１００２の異常検知部１０６は、応答時間の理論値ｓ２と応答時間の測定値ｒ２とを比較することで、例えば大きくずれていた場合に通信状態に何らかの異常が生じていると検知することができる。
【0090】
また、通信装置１００２の計算部１０４は、通信装置１００６と通信装置１００１０との間の応答時間の理論値ｓ１を計算する（ステップＳ６０９）。
【0091】
最後に、通信装置１００２の異常検知部１０６は、応答時間の理論値ｓ１と応答時間の測定値ｒ１とを比較する（ステップＳ６１０）。
【0092】
通信装置１００２の異常検知部１０６は、応答時間の理論値ｓ１と応答時間の測定値ｒ１とを比較することで、例えば大きくずれていた場合に通信状態に何らかの異常が生じていると検知することができる。
【0093】
このように、第２の実施の形態の通信装置によれば、送信するタイミングを一意に定められる通信装置であれば、あらかじめ応答時間の理論値ｓ０を計算することができるため、算出した応答時間の測定値ｒ０と比較することで、例えば大きくずれていた場合に通信状態に何らかの異常が生じていると検知できる。すなわち、本実施形態によれば、無線マルチホップネットワークを構成する通信装置間における障害箇所を正確に検知することができる。
【0094】
なお、本実施形態においては、応答時間の理論値ｓ０を計算するようにしたが、これに限るものではなく、応答時間の理論値ｓ０の代わりに過去に測定した応答時間の測定値と算出した応答時間の測定値ｒ０とを比較するようにしてもよい、これによっても、通信状況の変化を検知することができる。
【0095】
また、本実施形態においては、通信装置１００６はパケットを上りと下りの両方向に送出したことで、root通信装置である通信装置１００２と通信装置１００１０との両方にパケットが届くことになる。このように送信部１０１がパケットを上りと下りの両方向に送出する場合において、計算部１０４は、通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、通信相手からの応答時間の測定値を算出する。すなわち、root通信装置である通信装置１００２が、届いたパケットを活用して、速やかに通信装置１００２と通信装置１００６との間の上りと下りの通信時間と通信装置１００６の内部処理時間とを計算することができる。
【0096】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。
次に、第３の実施の形態について説明する。
【0097】
第３の実施の形態は、上りと下りの通信時間、内部処理時間を計算し、応答時間の測定値を求める処理をroot通信装置のみで行う点が、第２の実施の形態と異なる。以下、第３の実施の形態の説明では、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態または第２の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0098】
図８は、第３の実施の形態における通信装置１００間のパケット通信にかかる異常検知処理の流れを示すシーケンス図である。図８は、一例として、root通信装置となる通信装置１００２と、通信装置１００６と、通信装置１００１０と、の間におけるシーケンスを示したものである。なお、本実施形態においては、ホップ数が２つの場合について説明するが、ホップ数は２つ以上であってもよい。
【0099】
図８に示すように、本実施形態においては、通信装置１００６は、通信装置１００１０からステップＳ４０１において送信されたパケット３を受信しても、第２の実施の形態で説明したステップＳ５０の処理は実行せずに、ステップＳ４０３に進む。
【0100】
また、本実施形態においては、root通信装置となる通信装置１００２は、通信装置１００６からパケット２－１を受信すると、異常検知処理を実行する（ステップＳ８０）。
【0101】
次に、ステップＳ８０における異常検知処理の流れについて説明する。
【0102】
図９は、ステップＳ８０における異常検知処理の流れを示すフローチャートである。図９に示すように、root通信装置となる通信装置１００２は、通信装置１００６からパケット２－１を受信すると、図９に示す処理フローを開始する（ステップＳ６０１）。
【0103】
通信装置１００２の計算部１０４は、受信後、通信装置１００２の記憶部１０３から通し番号１に紐づく送信時刻ｔ０を取得する（ステップＳ６０２）。
【0104】
通信装置１００２の計算部１０４は、送信時刻ｔ０の取得に成功した場合（ステップＳ６０２のＹｅｓ）、通信装置１００１０の受信時刻ｔ４と通信装置１００１０の送信時刻ｔ５とｔ５から通信装置１００１０の内部処理時間ｄ３（ｄ３＝ｔ５－ｔ４）を求める（ステップＳ６０３）。
【0105】
なお、通信装置１００２の計算部１０４は、送信時刻ｔ０の取得に失敗した場合（ステップＳ６０２のＮｏ）、ステップＳ６０における処理を終了する。
【0106】
次に、通信装置１００２の計算部１０４は、第２の実施の形態の図６で説明したステップＳ５０４の処理と同様に、取得した通信装置１００６の送信時刻ｔ２と通信装置１００１０からの受信時刻ｔ４とを用いて、下り通信時間ｄ４（ｄ４＝ｔ４－ｔ２）を計算する（ステップＳ８０４）。
【0107】
また、通信装置１００６の計算部１０４は、第２の実施の形態の図６で説明したステップＳ５０５の処理と同様に、通信装置１００１０の送信時刻ｔ５と通信装置１００１０からパケット３を受信した時刻ｔ６とを用いて、上り通信時間ｄ５（ｄ５＝ｔ６－ｔ５）を計算する（ステップＳ８０５）。
【0108】
そして、通信装置１００６の計算部１０４は、第２の実施の形態の図６で説明したステップＳ５０６の処理と同様に、計算した通信装置１００１０の内部処理時間ｄ３と下りの通信時間ｄ４、上りの通信時間ｄ５を合計することで、通信装置１００６と通信装置１００１０との間の応答時間の測定値ｒ１（ｒ１＝ｄ３＋ｄ４＋ｄ５）を計算する（ステップＳ８０６）。
【0109】
以降のステップＳ６０４～６１０の処理は、第２の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0110】
このように、第３の実施の形態の通信装置によれば、送信するタイミングを一意に定められる通信装置であれば、あらかじめ応答時間の理論値ｓ０を計算することができるため、算出した応答時間の測定値ｒ０と比較することで、例えば大きくずれていた場合に通信状態に何らかの異常が生じていると検知できる。
【0111】
なお、本実施形態においては、応答時間の理論値ｓ０を計算するようにしたが、これに限るものではなく、応答時間の理論値ｓ０の代わりに過去に測定した応答時間の測定値と算出した応答時間の測定値ｒ０とを比較するようにしてもよい、これによっても、通信状況の変化を検知することができる。すなわち、本実施形態によれば、無線マルチホップネットワークを構成する通信装置間における障害箇所を正確に検知することができる。
【0112】
また、本実施形態においては、通信装置１００６はパケットを上りと下りの両方向に送出したことで、root通信装置である通信装置１００２と通信装置１００１０との両方にパケットが届くことになる。このように送信部１０１がパケットを上りと下りの両方向に送出する場合であって、root通信装置である場合に、計算部１０４は、通信相手に対する上りの通信時間と下りの通信時間と内部処理時間とを計算して、通信相手からの応答時間の測定値を算出する。すなわち、root通信装置である通信装置１００２が、届いたパケットを活用して、速やかに通信装置１００２と通信装置１００６との間の上りと下りの通信時間と通信装置１００６の内部処理時間とを計算することができる。
【0113】
また、本実施形態によれば、第１の実施の形態または第２の実施の形態に比べて、パケットに含ませる情報量が少ないため、トラフィック量を減らすことができる。
【0114】
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】
【0115】
１００ 通信装置
１０１ 送信部
１０２ 受信部
１０３ 記憶部
１０４ 計算部
１０５ 理論値計算部
１０６ 異常検知部
１０１ 送信部
１０２ 受信部
１０３ 記憶部
１０４ 計算部
１０５ 理論値計算部
１０６ 異常検知部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】