特許 7404185 通信システム、ノード、通信方法及びプログラム

(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】

(24)【登録日】2023-12-15

(45)【発行日】2023-12-25

(54)【発明の名称】通信システム、ノード、通信方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04W 72/0446 20230101AFI20231218BHJP

   H04W 72/0453 20230101ALI20231218BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20231218BHJP

   H04W 8/00 20090101ALN20231218BHJP

【ＦＩ】

H04W72/0446

H04W72/0453

H04W84/18

H04W8/00 110

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020123956

(22)【出願日】2020-07-20

(65)【公開番号】P2022020452

(43)【公開日】2022-02-01

【審査請求日】2022-08-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(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】田中 康之

【審査官】石原 由晴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２０８２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１８６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１０４２５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４－７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードを備え、
前記複数のノードから送信されるネットワーク広告パケットの送信タイミングは、前記複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールによって制御され、
前記ノードは、
前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを前記送信スケジュールに基づいて判定する判定部と、
前記ネットワーク広告パケットを前記送信タイミングで送信する無線通信制御部と、を備え、
前記送信スケジュールは、時間方向に分割された複数のスロットオフセットと、周波数方向に分割された複数のチャネルオフセットにより表され、
前記送信セルは、前記スロットオフセットと前記チャネルオフセットとにより特定され、
前記ネットワーク広告パケットの送信セルのチャネルオフセットは、前記スロットオフセットを識別するスロットオフセット番号を所定の数で割った値のチャネル数による剰余によって特定され、
前記判定部は、前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、自ノードに割り当てられた自ノード送信セルのスロットオフセットにより決定し、前記ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルを、前記自ノード送信セルのチャネルオフセットにより決定する、
通信システム。

【請求項2】

無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードを備え、
前記複数のノードから送信されるネットワーク広告パケットの送信タイミングは、前記複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールによって制御され、
前記ノードは、
前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを前記送信スケジュールに基づいて判定する判定部と、
前記ネットワーク広告パケットを前記送信タイミングで送信する無線通信制御部と、を備え、
前記送信スケジュールは、時間方向に分割された複数のスロットオフセットと、周波数方向に分割された複数のチャネルオフセットにより表され、
前記送信セルは、前記スロットオフセットと前記チャネルオフセットとにより特定され、
前記判定部は、前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、自ノードに割り当てられた自ノード送信セルのスロットオフセットにより決定し、前記ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルを、前記自ノード送信セルのチャネルオフセットにより決定し、
前記送信スケジュールは、複数の前記送信セルを含むスロットフレームの繰り返しにより表現され、
前記無線通信制御部は、前記自ノード送信セルのスロットオフセットを識別するスロットオフセット番号が、現在のスロットフレームを識別するスロットフレーム番号のチャネル数による剰余と一致するとき、前記ネットワーク広告パケットを送信する、
通信システム。

【請求項3】

前記送信スケジュールは、複数の前記送信セルを含むスロットフレームの繰り返しにより表現され、
前記無線通信制御部は、特定のスロットフレームで、前記ネットワーク広告パケットを送信する、
請求項１に記載の通信システム。

【請求項4】

前記無線通信制御部は、他ノードのネットワーク広告パケットが送信される他ノード送信セルを前記送信スケジュールに基づいて特定し、前記他ノード送信セルで前記他ノードにより送信されるネットワーク広告パケットの受信待ちをする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項5】

前記ネットワーク広告パケットの送信セルに割り当てられる前記ノードは、所定の装置からの指示によって決定される、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項6】

前記ネットワーク広告パケットの送信セルに割り当てられる前記ノードは、前記ノードを識別する識別情報に基づいて決定される、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項7】

前記ネットワーク広告パケットは、ビーコン、拡張ビーコン、及び、ルーティングプロトコルの制御パケットの少なくとも１つである、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項8】

ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールに基づいて判定する判定部と、
前記ネットワーク広告パケットを前記送信タイミングで送信する無線通信制御部と、を備え、
前記送信スケジュールは、時間方向に分割された複数のスロットオフセットと、周波数方向に分割された複数のチャネルオフセットにより表され、
前記送信セルは、前記スロットオフセットと前記チャネルオフセットとにより特定され、
前記ネットワーク広告パケットの送信セルのチャネルオフセットは、前記スロットオフセットを識別するスロットオフセット番号を所定の数で割った値のチャネル数による剰余によって特定され、
前記判定部は、前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、自ノードに割り当てられた自ノード送信セルのスロットオフセットにより決定し、前記ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルを、前記自ノード送信セルのチャネルオフセットにより決定する、
ノード。

【請求項9】

ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールに基づいて判定する判定部と、
前記ネットワーク広告パケットを前記送信タイミングで送信する無線通信制御部と、を備え、
前記送信スケジュールは、時間方向に分割された複数のスロットオフセットと、周波数方向に分割された複数のチャネルオフセットにより表され、
前記送信セルは、前記スロットオフセットと前記チャネルオフセットとにより特定され、
前記判定部は、前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、自ノードに割り当てられた自ノード送信セルのスロットオフセットにより決定し、前記ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルを、前記自ノード送信セルのチャネルオフセットにより決定し、
前記送信スケジュールは、複数の前記送信セルを含むスロットフレームの繰り返しにより表現され、
前記無線通信制御部は、前記自ノード送信セルのスロットオフセットを識別するスロットオフセット番号が、現在のスロットフレームを識別するスロットフレーム番号のチャネル数による剰余と一致するとき、前記ネットワーク広告パケットを送信する、
ノード。

【請求項10】

無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードの通信方法であって、
前記ノードが、ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、前記複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールに基づいて判定するステップと、
前記ノードが、前記ネットワーク広告パケットを前記送信タイミングで送信するステップと、を含み、
前記送信スケジュールは、時間方向に分割された複数のスロットオフセットと、周波数方向に分割された複数のチャネルオフセットにより表され、
前記送信セルは、前記スロットオフセットと前記チャネルオフセットとにより特定され、
前記ネットワーク広告パケットの送信セルのチャネルオフセットは、前記スロットオフセットを識別するスロットオフセット番号を所定の数で割った値のチャネル数による剰余によって特定され、
前記判定するステップは、前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、自ノードに割り当てられた自ノード送信セルのスロットオフセットにより決定し、前記ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルを、前記自ノード送信セルのチャネルオフセットにより決定する、
通信方法。

【請求項11】

無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードの通信方法であって、
前記ノードが、ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、前記複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールに基づいて判定するステップと、
前記ノードが、前記ネットワーク広告パケットを前記送信タイミングで送信するステップと、を含み、
前記送信スケジュールは、時間方向に分割された複数のスロットオフセットと、周波数方向に分割された複数のチャネルオフセットにより表され、
前記送信セルは、前記スロットオフセットと前記チャネルオフセットとにより特定され、
前記判定するステップは、前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、自ノードに割り当てられた自ノード送信セルのスロットオフセットにより決定し、前記ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルを、前記自ノード送信セルのチャネルオフセットにより決定し、
前記送信スケジュールは、複数の前記送信セルを含むスロットフレームの繰り返しにより表現され、
前記送信するステップは、前記自ノード送信セルのスロットオフセットを識別するスロットオフセット番号が、現在のスロットフレームを識別するスロットフレーム番号のチャネル数による剰余と一致するとき、前記ネットワーク広告パケットを送信する、
通信方法。

【請求項12】

無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードを、
ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、前記複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールに基づいて判定する判定部と、
前記ネットワーク広告パケットを前記送信タイミングで送信する無線通信制御部、として機能させ、
前記送信スケジュールは、時間方向に分割された複数のスロットオフセットと、周波数方向に分割された複数のチャネルオフセットにより表され、
前記送信セルは、前記スロットオフセットと前記チャネルオフセットとにより特定され、
前記ネットワーク広告パケットの送信セルのチャネルオフセットは、前記スロットオフセットを識別するスロットオフセット番号を所定の数で割った値のチャネル数による剰余によって特定され、
前記判定部は、前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、自ノードに割り当てられた自ノード送信セルのスロットオフセットにより決定し、前記ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルを、前記自ノード送信セルのチャネルオフセットにより決定する、
プログラム。

【請求項13】

無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードを、
ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、前記複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールに基づいて判定する判定部と、
前記ネットワーク広告パケットを前記送信タイミングで送信する無線通信制御部、として機能させ、
前記送信スケジュールは、時間方向に分割された複数のスロットオフセットと、周波数方向に分割された複数のチャネルオフセットにより表され、
前記送信セルは、前記スロットオフセットと前記チャネルオフセットとにより特定され、
前記判定部は、前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、自ノードに割り当てられた自ノード送信セルのスロットオフセットにより決定し、前記ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルを、前記自ノード送信セルのチャネルオフセットにより決定し、
前記送信スケジュールは、複数の前記送信セルを含むスロットフレームの繰り返しにより表現され、
前記無線通信制御部は、前記自ノード送信セルのスロットオフセットを識別するスロットオフセット番号が、現在のスロットフレームを識別するスロットフレーム番号のチャネル数による剰余と一致するとき、前記ネットワーク広告パケットを送信する、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は通信システム、ノード、通信方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ＴＳＣＨ（Ｔｉｍｅ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｈｏｐｐｉｎｇ：時間同期チャンネルホッピング）が、無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードの通信方式として従来から利用されている。無線マルチホップネットワークでは、自ノードの近隣に存在する近隣ノードの探索が行われる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】ＩＥＴＦ ＲＦＣ ８１８０、Ｍｉｎｉｍａｌ ＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ＴＳＣＨ Ｍｏｄｅ ｏｆ ＩＥＥＥ ８０２．１５．４ｅ （６ＴｉＳＣＨ） Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ、［令和２年６月２９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｔｏｏｌｓ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｈｔｍｌ／ｒｆｃ８１８０〉

【文献】Ｓｉｍｏｎ Ｄｕｑｕｅｎｎｏｙ、Ｂｅｓｈｒ Ａｌ Ｎａｈａｓ、Ｏｌａｆ Ｌａｎｄｓｉｅｄｅｌ、Ｔｈｏｍａｓ Ｗａｔｔｅｙｎｅ、Ｏｒｃｈｅｓｔｒａ： Ｒｏｂｕｓｔ Ｍｅｓｈ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌｙ Ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ ＴＳＣＨ、［令和２年６月２９日検索］、インターネット〈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】

しかしながら従来の技術では、近隣ノードの発見に時間がかかったり、特定の近隣ノードを発見できなかったりする問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の通信システムは、無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードを備える。前記複数のノードから送信されるネットワーク広告パケットの送信タイミングは、前記複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールによって制御される。前記ノードは、判定部と無線通信制御部とを備える。判定部は、前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを前記送信スケジュールに基づいて判定する。無線通信制御部は、前記ネットワーク広告パケットを前記送信タイミングで送信する。前記送信スケジュールは、時間方向に分割された複数のスロットオフセットと、周波数方向に分割された複数のチャネルオフセットにより表される。前記送信セルは、前記スロットオフセットと前記チャネルオフセットとにより特定される。前記ネットワーク広告パケットの送信セルのチャネルオフセットは、前記スロットオフセットを識別するスロットオフセット番号を所定の数で割った値のチャネル数による剰余によって特定される。前記判定部は、前記ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、自ノードに割り当てられた自ノード送信セルのスロットオフセットにより決定し、前記ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルを、前記自ノード送信セルのチャネルオフセットにより決定する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態の通信システムの装置構成の例を示す図。

【図2】第１実施形態のノードの機能構成の例を示す図。

【図3】第１実施形態のビーコンの送信スケジュールの例を示す図。

【図4】第１実施形態の通信方法の例を示すフローチャート。

【図5】第２実施形態のビーコンの送信スケジュールの例を示す図。

【図6】第１及び第２実施形態のノードのハードウェア構成の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

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

【0008】

従来のＴＳＣＨの通信技術として、例えばＩＥＴＦ ＲＦＣ ６５５０及びＯｒｃｈｅｓｔｒａ等がある。

【0009】

ＩＥＴＦ ＲＦＣ ６５５０では近隣ノードを早く発見するためにＤＩＳ（ＤＯＤＡＧ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｏｌｉｃｉｔａｔｉｏｎ）と呼ばれるメッセージを利用する。ＤＩＳを受信した近隣ノードはＤＩＯ（ＤＯＤＡＧ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｏｂｊｅｃｔ）と言うネットワーク広告用フレーム（パケット）の送信間隔を短縮するが、ＴＳＣＨではブロードキャスト用セル上でＤＩＯが送信される。

【0010】

一方、Ｏｒｃｈｅｓｔｒａ はＥＢ Ｓｌｏｔｆｒａｍｅという、ビーコン送信専用のスロットフレームを持つ。このスロットフレームでは各ノードがＭＡＣアドレスに基づくタイミングでビーコンを送信する。これにより、複数のノードが同時にビーコン（ネットワーク広告用フレーム）を送信することは無くなるが、近隣ノードのＭＡＣアドレスをあらかじめ知らなければそのノードが送信するビーコンを受信できない。つまり、ＥＢ Ｓｌｏｔｆｒａｍｅは未知の近隣ノードを発見する目的には適していない。

【0011】

従来のＴＳＣＨの通信技術では、ＴＳＣＨネットワークと同期をした後に近隣ノードを発見するには、ブロードキャスト用に割り当てられた送信セル（ＴＳＣＨリンク）で近隣ノードからのビーコンなどのネットワーク広告フレームを受信するしかない。しかし、通常、ブロードキャスト用セルの割り当ては限定的で、かつ、複数のノードが同時にフレームを送信しうるため、ネットワーク広告フレーム衝突の可能性が他の通信よりも大きい。そのため、近隣ノードの発見に時間がかかったり、特定の近隣ノードを発見できなかったりする問題があった。

【0012】

以下の第１実施形態では、近隣ノードをより迅速に発見できるようにする通信システム、ノード、通信方法及びプログラムについて説明する。

【0013】

（第１実施形態）
はじめに、第１実施形態の通信システムの装置構成の例について説明する。

【0014】

［装置構成の例］
図１は第１実施形態の通信システム１００の装置構成の例を示す図である。第１実施形態の通信システム１００は、ノード１０ａ～１０ｎ及びネットワーク２００を備える。

【0015】

ノード１０ａ～１０ｎは、無線マルチホップネットワークを構成する通信装置である。図１中の点線は無線リンクを表す。点線の接続関係は、ノード１０ａ～１０ｎが構築するルーティングツリーを示す。以下、ノード１０ａ～１０ｎを区別しない場合は、単にノード１０という。

【0016】

ノード１０ａは、ノード１０ａの周辺ノードとの無線リンクの他に、ネットワーク２００との接続を持つ。典型的にはネットワーク２００は、インターネットである。ノード１０ａは、ノード１０ａ～１０ｎで構成する無線マルチホップネットワークと、外部のネットワーク２００とを接続するルータ（ゲートウェイ、集約装置又はコンセントレータ）として動作する。なお、ノード１０ａがネットワーク２００との接続を持つことは必須ではない。

【0017】

第１実施形態の通信システム１００では、無線通信規格としてＩＥＥＥ ８０２．１５．４のＴＳＣＨが使用される場合を例にして説明する。なお、無線通信規格は、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４に限られず、時分割多重方式で通信する無線通信規格であれば任意でよい。例えば、無線通信規格は、ＩＥＥＥ ８０２．１１及びＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ等でもよいし、独自の通信規格でもよい。また、必ずしもチャネルホッピング（周波数ホッピング）が行われなくてよい。

【0018】

次に、第１実施形態のノード１０の機能構成の例について説明する。

【0019】

［ノードの機能構成の例］
図２は第１実施形態のノード１０の機能構成の例を示す図である。第１実施形態のノード１０は、通信処理部１１、記憶部１２、無線通信制御部１３及び対外通信制御部１４を備える。

【0020】

通信処理部１１は、判定部１１１、処理部１１２及び記憶制御部１１３を備える。

【0021】

判定部１１１は、ネットワーク広告パケットの送信タイミングと、ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルとを、複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュール（図３参照）に基づいて判定する。

【0022】

処理部１１２は、ネットワーク通信処理を行う。例えば、処理部１１２は、ノード１０ａ～１０ｎで構成される無線マルチホップネットワーク上のパケット転送処理を行う。また例えば、処理部１１２は、アプリケーションデータの生成、送信及び受信等を行う。

【0023】

記憶制御部１１３は、記憶部１２に記憶される情報の記憶制御（読み出し及び書き込み等）を行う。

【0024】

記憶部１２は、上述の送信スケジュール等を記憶する。

【0025】

無線通信制御部１３は、無線マルチホップネットワークに接続し、その無線マルチホップネットワークの一部として動作を始めると、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４のネットワーク広告パケットの送信を開始する。例えば、ネットワーク広告パケットは、ビーコン、拡張ビーコン、及び、ルーティングプロトコルの制御パケットの少なくとも１つである。ビーコンには、無線マルチホップネットワークを識別する識別子、及び、無線マルチホップネットワークのデータ通信スケジュールを示す情報などが含まれる。また上位レイヤが、ネットワーク広告パケットを送信する場合がある。例えば、ＩＥＴＦ ＲＦＣ ６５５０のＤＩＯ（ＤＯＤＡＧ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｏｂｊｅｃｔ）もネットワーク広告パケットとみなされる。

【0026】

対外通信制御部１４は、ネットワーク２００を介した通信を制御する。なお、ノード１０ｂ～１０ｎについては、対外通信制御部１４を備えていなくてもよい。また、ノード１０ａについても、ネットワーク２００を介した通信が行われない場合には、対外通信制御部１４を備えていなくてもよい。

【0027】

［送信スケジュールの例］
図３は第１実施形態のビーコンの送信スケジュールの例を示す図である。第１実施形態のビーコンの送信スケジュールは、時間方向に分割された２０個のスロットオフセットと、周波数方向に分割された５つのチャネルオフセット（チャネル）とを含むスロットフレームの繰り返しにより制御される。複数のノード１０のそれぞれは、送信スケジュール内の異なる場所にひとつの送信セル（送信機会）を持つ。送信セルは、スロットオフセットとチャネルオフセットとにより特定される。

【0028】

図３の例では、スロットオフセットは、スロットオフセットを識別するスロットオフセット番号０～１９により特定される。同様に、チャネルオフセットは、チャネルオフセットを識別するチャネルオフセット番号０～４により特定される。以下、スロットオフセット番号がｉのスロットオフセットをスロットオフセットｉと表記し、チャネルオフセット番号がｊのチャネルオフセットをチャネルオフセットｊと表記する。

【0029】

図３の送信スケジュールでは、下記式（１）によって、ビーコンの送信セルが決定される。

【0030】

ｃｈａｎｎｅｌ＿ｏｆｆｓｅｔ
＝ｉｎｔ（ｓｌｏｔ＿ｏｆｆｓｅｔ ／ α）
％ ｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ＿ｃｈａｎｎｅｌｓ ・・・（１）

【0031】

ここで、ｓｌｏｔ＿ｏｆｆｓｅｔは、現在のスロットオフセットを示す。αは、ビーコンを送信するチャネルオフセットの決定に用いられる数である。ｉｎｔは、小数点以下を切り捨て、整数部を取得する演算子である。図３の例では、α＝４である。ｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ＿ｃｈａｎｎｅｌｓは、チャネル数を示す。図３の例では、ｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ＿ｃｈａｎｎｅｌｓ＝５である。出力のｃｈａｎｎｅｌ＿ｏｆｆｓｅｔは、現在のスロットオフセットにおいてビーコン送信セルが設定されているチャネルオフセットを示す。

【0032】

上記式（１）によって、ネットワーク広告パケットの送信セルのチャネルオフセットは、スロットオフセットを識別するスロットオフセット番号を所定の数αで割った値のチャネル数５による剰余によって特定される。

【0033】

例えば、ｓｌｏｔ＿ｏｆｆｓｅｔ＝０では、ｃｈａｎｎｅｌ＿ｏｆｆｓｅｔ＝ｉｎｔ（０／４）％５＝０である。ｓｌｏｔ＿ｏｆｆｓｅｔ＝１では、ｃｈａｎｎｅｌ＿ｏｆｆｓｅｔ＝ｉｎｔ（１／４）％５＝０である。ｓｌｏｔ＿ｏｆｆｓｅｔ＝２では、ｃｈａｎｎｅｌ＿ｏｆｆｓｅｔ＝ｉｎｔ（２／４）％５＝０である。ｓｌｏｔ＿ｏｆｆｓｅｔ＝３では、ｃｈａｎｎｅｌ＿ｏｆｆｓｅｔ＝ｉｎｔ（３／４）％５＝０である。ｓｌｏｔ＿ｏｆｆｓｅｔ＝４では、ｃｈａｎｎｅｌ＿ｏｆｆｓｅｔ＝ｉｎｔ（４／４）％５＝１である。

【0034】

上述の式（１）によって、図３の送信スケジュールの例では、スロットオフセット０～３（現在時刻がスロットオフセット０～３に対応する時刻）では、チャネルオフセット０にビーコンの送信セルが設定される。スロットオフセット４～７では、チャネルオフセット１にビーコンの送信セルが設定される。スロットオフセット８～１１では、チャネルオフセット２にビーコンの送信セルが設定される。スロットオフセット１２～１５では、チャネルオフセット３にビーコンの送信セルが設定される。スロットオフセット１６～１９では、チャネルオフセット４にビーコンの送信セルが設定される。

【0035】

なお、図３の送信スケジュールでは、スロットオフセット最大値（スロットフレーム長）は、αとチャネル数との積（４×５＝２０）に等しい。

【0036】

図３に示されるように、ノード１０ａ～１０ｎは、ビーコンの送信スケジュール内の異なる場所にひとつの送信セルを有する。判定部１１１は、ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、自ノードに割り当てられた送信セル（自ノード送信セル）のスロットオフセットにより決定し、ネットワーク広告パケットの送信に使用されるチャネルを、自ノード送信セルのチャネルオフセットにより決定する。

【0037】

各ノード１０に割り当てられる送信セル（スロットオフセット及びチャネルオフセット）は、例えば各ノード１０が、無線マルチホップネットワークに接続した時に、ノード１０ａ及び外部のノード（例えばＰＣＥ：Ｐａｔｈ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎ）等の所定の装置の指示によって中央集権的に決定されてもよい。また例えば、各ノード１０に割り当てられる送信セルは、ノード１０のＭＡＣアドレス等の識別情報に基づいて決定されてもよい。

【0038】

第１実施形態では、各ノード１０はショートアドレス（１６ビットＭＡＣアドレス）を持ってもよい。そのショートアドレスには、ビーコンの送信セルに使用されるチャネルオフセットとスロットオフセットとが符号化されるかもしれない。例えば、上位８ビットにチャネルオフセットが表現され、下位８ビットにスロットオフセットが表現される。なお、チャネルオフセットとスロットオフセットとの符号化方法は、シュートアドレスから一意に送信セルが特定できれば、この表現例に限らず任意でよい。例えば、上位８ビットにスロットオフセットが表現され、下位８ビットにチャネルオフセットが表現されていてもよい。

【0039】

ショートアドレスの割り当て設定は、各ノード１０に対し静的に行われてもよいし、図１のノード１０ａ及び外部のノード（例えばＰＣＥ）等が動的に各ノード１０へショートアドレスを割り当ててもよい。

【0040】

各ノード１０の無線通信制御部１３は、上述の式（１）によって決定される送信セルのうち、自ノードに割り当てられた送信セル以外で、他ノードから送信されるビーコンの受信待ちをする。例えば、ノード１０ｃは、図３のように各ノード１０に割り当てられた送信セルのうち、スロットオフセット０、チャネルオフセット０の送信セル以外で、他ノードのビーコンの受信待ちをする。

【0041】

ＴＳＣＨの場合、図２の送信スケジュールは、複数のスロットフレームのひとつとして表現されてもよい。それぞれのスロットフレームは、スロットフレームを識別するスロットフレーム番号により識別される。以下、スロットフレーム番号がｋのスロットフレームをスロットフレームｋと表記する場合がある。

【0042】

例えば、各ノード１０の無線通信制御部１３は、スロットフレーム番号が特定の値をとる場合、当該スロットフレーム番号のスロットフレームを、ネットワーク広告パケット（例えばビーコン及びＤＩＯ等）の送信スケジュールとして用いる。この特定の値の定め方は任意でよい。

【0043】

例えば、各ノード１０は、（現在のスロットフレーム番号 ％ β）＜（チャネル数）を満たすスロットフレーム番号のスロットフレームで、ビーコンを送信する。ここで、βは、ビーコンを送信するスロットフレームの決定に用いられる数である。

【0044】

β＝２０であり、図３のようにチャネル数が５の場合について具体的に説明すると、現在のスロットフレームのスロットフレーム番号が４１ならば、（４１％２０）＝１＜５なので、各ノード１０は当該スロットフレームでビーコンを送信する。現在のスロットフレームのスロットフレーム番号が４６ならば、（４６％２０）＝６＞５なので、各ノード１０は当該スロットフレームでビーコンを送信しない。ビーコンが送信されるスロットフレームでは、各ノード１０は、自身がビーコンを送信しないスロットオフセットで、他ノードのビーコン受信待ちをする。

【0045】

スロットフレームの長さをＬとすると、現在のスロットオフセットのスロットオフセット番号は、ＡＳＮ ％ Ｌにより算出される。ここで、ＡＳＮ（Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｓｌｏｔ Ｎｕｍｂｅｒ）は、送信スケジュール（ＴＳＣＨスケジュール）内の現在時刻を示す。ここで、％は、剰余を算出する演算子である。

【0046】

また例えば、長さＬのスロットフレームのチャネルオフセットｘ、スロットオフセットｙにビーコン送信セル（ＴＳＣＨリンク）が割り当てられたノード１０は、ＡＳＮ ％ Ｌ＝＝ｘ、かつ、（ＡＳＮ ／ Ｌ） ％ β＝＝ｙの時に、ネットワーク広告フレームとしてＤＩＯを送信する。

【0047】

受信側のノード１０は、（ＡＳＮ ／ Ｌ） ％ βが有効なチャネルオフセットの時に、当該チャネルオフセットで受信待ちをし続ければ、近隣ノードからのネットワーク広告用フレーム（ＤＩＯ）を連続して受信でき、従来よりも効率よく近隣ノードを発見できる。

【0048】

［通信方法の例］
図４は第１実施形態の通信方法の例を示すフローチャートである。はじめに、判定部１１１１が、現在のスロットフレームのスロットフレーム番号に基づいて、ビーコンを送信するスロットフレームであるか否かを判定する（ステップＳ１）。ビーコンを送信するスロットフレームでない場合（ステップＳ１，Ｎｏ）、各ノード１０の処理部１１２が、当該スロットフレーム内で、アプリケーション等のデータの送受信を行う（ステップＳ６）。なお、図４では記載を省略したが、送信すべきアプリケーションが無い場合や、データ受信待ちの処理がスケジュールされていない場合は、ノード１０は何も通信処理を行わない。

【0049】

ビーコンを送信するスロットフレームである場合（ステップＳ１，Ｙｅｓ）、判定部１１１が、図３のビーコンの送信スケジュールに基づいて、現在時刻に対応するスロットオフセットでビーコンが送信されるチャネルオフセットを特定（送信セルの特定）する（ステップＳ２）。

【0050】

ステップＳ２の処理により特定された送信セルが、自ノードに割り当てられた送信セルである場合（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、無線通信制御部１３が、当該送信セルでビーコンを送信する（ステップＳ４）。ステップＳ２の処理により特定された送信セルが、自ノードに割り当てられた送信セルでない場合（ステップＳ３，Ｎｏ）、無線通信制御部１３が、他ノードにより送信されたビーコンを当該送信セルで受信する（ステップＳ５）。

【0051】

以上、説明したように、第１実施形態の通信システム１００では、複数のノード１０から送信されるネットワーク広告パケットの送信タイミングは、複数のノード１０のそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールによって制御される。各ノード１０は、ネットワーク広告パケットの送信タイミングを、図３の送信スケジュールに基づいて判定する。そして、無線通信制御部１３が、ネットワーク広告パケットを当該送信タイミングで送信する。

【0052】

これにより第１実施形態の通信システム１００によれば、近隣ノードをより迅速に発見することができる。

【0053】

（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様の説明については省略し、第１実施形態と異なる箇所について説明する。第２実施形態では、スロットフレームに含まれるスロットオフセットの数が、所定の数αと等しい場合のネットワーク広告パケットの送信制御について説明する。

【0054】

［送信スケジュールの例］
図５は第２実施形態のビーコンの送信スケジュールの例を示す図である。第２実施形態のビーコンの送信スケジュールは、４個のスロットオフセットと、５つのチャネルオフセット（チャネル）とを含むスロットフレームの繰り返しにより制御される。複数のノード１０のそれぞれは、送信スケジュール内の異なる場所にひとつの送信セル（送信機会）を持つ。送信セルは、スロットオフセットとチャネルオフセットとにより特定される。

【0055】

第２実施形態の各ノード１０の無線通信制御部１３は、自ノードに割り当てられた送信セルのスロットオフセット番号が、現在のスロットフレーム番号のチャネル数による剰余と一致するとき、ネットワーク広告パケットを送信する。

【0056】

例えば、スロットフレーム０では、０％５＝０より、チャネルオフセット０に送信セルを持つノード１０ｃ、１０ｇ、１０ｉ及び１０ｅがネットワーク広告パケットを送信する。また例えば、スロットフレーム７では、７％５＝２より、チャネルオフセット２に送信セルを持つノード１０ｍ及び１０ａがネットワーク広告パケットを送信する。

【0057】

第２実施形態の各ノード１０の無線通信制御部１３は、他ノードにより送信されるネットワーク広告パケットの送信セルを、図５の送信スケジュールと、現在のスロットフレーム番号のチャネル数による剰余とに基づいて特定し、特定された送信セルで、他ノードにより送信されるネットワーク広告パケットの受信待ちをする。

【0058】

これにより第２実施形態の通信システム１００によれば、第１実施形態と同様に、近隣ノードをより迅速に発見することができる。

【0059】

最後に、第１及び第２実施形態のノード１０のハードウェア構成の例について説明する。

【0060】

［ハードウェア構成の例］
図６は第１及び第２実施形態のノード１０のハードウェア構成の例を示す図である。第１及び第２実施形態のノード１０は、制御装置３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、表示装置３０４、入力装置３０５及び通信装置３０６を備える。制御装置３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、表示装置３０４、入力装置３０５及び通信装置３０６は、バス３１０を介して接続されている。

【0061】

制御装置３０１は、補助記憶装置３０３から主記憶装置３０２に読み出されたプログラムを実行する。主記憶装置２０２は、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリである。補助記憶装置３０３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）及びメモリカード等である。図２及び３の記憶部１２は、主記憶装置３０２及び補助記憶装置３０３に対応する。

【0062】

表示装置３０４は、ノード１０の状態等を表示する。表示装置３０４は、例えば液晶ディスプレイ等である。入力装置３０５は、ノード１０を操作するためのインタフェースである。入力装置３０５は、例えばノード１０の筐体に備えられたボタン等である。なお、表示装置３０４及び入力装置３０５は、表示機能と入力機能とを有するタッチパネル等により実現されていてもよい。また、ノード１０は、表示装置３０４及び入力装置３０５を備えていなくてもよい。

【0063】

通信装置３０６は、他のノード１０、及び、外部装置等と通信するためのインタフェースである。

【0064】

第１及び第２実施形態のノード１０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ－Ｒ及びＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されてコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供される。

【0065】

また第１及び第２実施形態のノード１０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及び第２実施形態のノード１０で実行されるプログラムをダウンロードさせずにインターネット等のネットワーク経由で提供するように構成してもよい。

【0066】

また第１及び第２実施形態のノード１０のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

【0067】

第１及び第２実施形態のノード１０で実行されるプログラムは、上述した図２のノード１０の機能ブロックのうち、プログラムによっても実現可能な機能ブロックを含むモジュール構成となっている。当該各機能ブロックは、実際のハードウェアとしては、制御装置３０１が記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、上記各機能ブロックが主記憶装置３０２上にロードされる。すなわち上記各機能ブロックは主記憶装置３０２上に生成される。

【0068】

なお上述した図２の各機能ブロックの一部又は全部をソフトウェアにより実現せずに、ＩＣ等のハードウェアにより実現してもよい。

【0069】

また複数のプロセッサを用いて各機能を実現する場合、各プロセッサは、各機能のうち１つを実現してもよいし、各機能のうち２以上を実現してもよい。

【0070】

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】

【0071】

１０ ノード
１１ 通信処理部
１２ 記憶部
１３ 無線通信制御部
１４ 対外通信制御部
１００ 通信システム
１１１ 判定部
１１２ 処理部
１１３ 記憶制御部
２００ ネットワーク
３０１ 制御装置
３０２ 主記憶装置
３０３ 補助記憶装置
３０４ 表示装置
３０５ 入力装置
３０６ 通信装置
３１０ バス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】