JP2009081585A - ネットワークシステム、通信方法、従属無線装置及び制御無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチホップ型のネットワークに属する休止した各無線通信装置を再起動させて、元のネットワークトポロジーを復元できるようにする。
【解決手段】制御局は、複数の従属局を休止モードから他の動作モードへ移行させるための起動コマンドを送信する。各従属局は、受信手段、モード制御手段及び起動コマンド中継手段を備える。受信手段は、休止コマンドを受信すると間欠的に受信を行なう。モード制御手段は、起動コマンドが受信されると休止モードから他の動作モードへと受信手段を移行させるよう制御する。起動コマンドを受信することで再起動した従属局に対してさらに従属した他の従属局が存在する場合、再起動した従属局から他の従属局へ起動コマンドを中継する。
【選択図】図７

Description

本発明は、マルチホップ型のネットワークシステム、通信方法、従属無線装置及び制御無線装置に関する。

従来、リビングルームに設置されたホームゲートウェイと、書斎に置かれたパソコンとを無線ＬＡＮにより接続し、ホームゲートウェイからのビデオデータを鑑賞する方法が提案されている（特許文献１）。この方法によれば、鑑賞が終了すると、ホームゲートウェイをスタンバイモードへ移行するようパソコンが指示する。
特開２００４−３２５４６号公報

特許文献１では、複数の無線通信装置が１対１で通信するネットワークに関するものであるが、近年は、ポイント・ツー・マルチポイント型のネットワークが登場している。さらに、その発展形として、マルチホップ型のネットワークやメッシュ型のネットワークも提案されている。マルチホップ型のネットワークでは、複数の無線通信装置のうち、一部が中継装置としても機能することで、直接通信できない無線通信装置間でも間接的に通信することができる。マルチホップ型のネットワークの一例であるメッシュ型のネットワークでは、複数の中継経路を確保することができる。そのため、無線通信装置は、異なる中継経路から受信した信号のうち、より誤りの少ない信号を選択できるようになる。

ところで、このようなマルチホップ型やメッシュ型のネットワークにおいても、ネットワークに属する無線通信装置をスタンバイモードへ移行させたいという要望がある。これを実現するには、スタンバイモードへ移行させるためのマスタ装置からの指示を、直接又は中継装置を介してスレーブ装置としての各無線通信装置へ送信することが考えられる。これにより、コマンドを受信した各無線通信装置では、送信部などが休止し、受信部だけが間欠的に受信を実行するようになる。

一方で、休止している各無線通信装置を再起動させるには、マスタ装置から各スレーブ装置へ復帰コマンドを送信することが考えられる。よって、この復帰コマンドを受信できた無線通信装置は無事に再起動する。

しかしながら、マルチホップ型のネットワークでは、中継装置の役割を果たす無線通信装置の送信部が休止してしまうため、復帰コマンドが中継されない。そのため、マスタ装置から直接的に復帰コマンドを受信できない無線通信装置（例：あるスレーブ装置に従属している他のスレーブ装置など）は再起動できない。これでは、元のネットワークトポロジーを復元することができなくなってしまう。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。例えば、本発明は、マルチホップ型のネットワークに属する休止した無線通信装置を再起動させて、元のネットワークトポロジーを復元できるようにすることを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

本発明は、例えば、制御無線装置と複数の従属無線装置とを含むマルチホップ型のネットワークシステムに適用できる。制御無線装置は、複数の従属無線装置を間欠的な受信動作を行なう休止モードへ移行させるための休止コマンドを送信するコマンド送信手段を備える。また、コマンド送信手段は、複数の従属無線装置を休止モードから他の動作モードへ移行させるための起動コマンドを送信する。複数の従属無線装置のそれぞれは、受信手段、モード制御手段及び起動コマンド中継手段を備える。受信手段は、休止コマンドを制御無線装置から又は他の従属無線装置を経由して受信すると、間欠的に受信を行なう。モード制御手段は、休止コマンドが受信されると他の動作モードから休止モードへと受信手段を移行させる。また、モード制御手段は、起動コマンドが受信されると休止モードから他の動作モードへと受信手段を移行させるよう制御する。起動コマンドを受信することで再起動した従属無線装置に対してさらに従属した他の従属無線装置が存在する場合、再起動した従属無線装置から他の従属無線装置へ起動コマンドを中継する。

本発明によれば、マルチホップ型のネットワークに属する休止した各無線通信装置をすべて再起動させて、元のネットワークトポロジーを復元できるようになる。なお、無線通信装置の故障や地理的な離脱についてはこの限りではない。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

＜実施形態１＞
本実施形態の制御無線装置（以下、制御局と称す。）、従属無線装置（以下、従属局と称す。）の構成および動作について説明する。なお、制御局も従属局も無線通信装置である。各無線通信装置が、制御局として機能したり、従属局として機能したり、あるいは、同時に制御局及び従属局として機能したりしてもよい。なお、制御局は、マスタ装置と呼ばれることもある。また、従属局は、スレーブ装置と呼ばれることもある。

図１は、実施形態に係るネットワークシステムの一例を示す図である。なお、ネットワークシステムは、無線通信システムと呼ばれてもよい。制御局１００は、従属局１０１、１０２、１０３、１０４、１０５とともにメッシュ状のネットワークを構成している。制御局１００は、各従属局に対してデータをブロードキャスト送信する。

しかし、図１に示した例では、制御局１００からの送信信号が従属局１０３、１０４に直接的には到達しない。これは、通常、制御局と、従属局１０３、１０４との間の物理的な距離が遠すぎることが原因である。

本実施形態では、この問題を解決するために、いずれかの従属局が中継装置としても機能する。例えば、従属局１０３は、従属局１０１、１０２により中継された信号を受信できる。従属局１０３は、従属局１０５により中継された信号を受信できる。さらに、従属局１０３は、従属局１０５及び１０４により中継された信号を受信できる。このように、各従属局は、受信した信号を自ら使用するとともに、中継信号として再送信する。

従属局１０４は、他の従属局１０３及び１０５から信号を受信できるが、実際には、従属局１０４は、従属局１０３からのみ信号を受信する。なぜなら、制御局１００が、予め従属局１０３からのみ信号を受信する従属局１０４に指示しているからである。制御局１００が、各従属局まで利用可能な通信経路（通信パス）について通信状態を取得し、良好な通信状態の通信経路を１つ以上選択する。複数の通信経路が選択された場合、従属局は、複数の通信経路からそれぞれ信号を受信し、より品質の良い信号を選択する。各通信経路の通信状態が変化すれば、制御局は、各従属局までの通信経路を変更してもよい。例えば、従属局１０３までの通信経路として、従属局１０５のみを経由するルートと、従属局１０４を経由するルートとがあった場合、制御局１００は、従属局１０４と１０５の送信順を入れ替えてもよい。

図２は、各従属局が通常動作状態から休止状態ヘ移行するまでの処理を説明するための例示的なシーケンス図である。制御局１００が送信したデータ２１０を、従属局１０１、１０２、１０５は直接的に受信できるが、従属局１０３、１０４は直接的に受信できない。

ところで、制御局１００と各従属局とが、複数のタイムスロットからなる１フレームを使用して送信する場合、制御局１００は、予め各従属局の送信順番を割り当てる。例えば、送信順番は、従属局１０１、１０２、１０３、１０４、１０５の順であると仮定する。この場合、制御局１００から送信されたデータ２１０の受信に成功した従属局１０１は、制御局により予め決められた送信タイミングでデータ２１０をデータ２１１として送信する。

図２から分るように、従属局１０１が送信したデータ２１１は、従属局１０２、１０３、１０５によって受信される。さらに、次の送信順番が割り当てられている従属局１０２は、制御局１００及び従属局１０１から受信した２つのたデータ２１０、２１１のうち、より信頼性の高いデータを選択する。自己に割り当てられた送信タイミングが到来すると、従属局１０２は、選択したデータをデータ２１２として送信する。

従属局１０２が送信したデータ２１２は、従属局１０３、１０５、１０１により受信される。従属局１０３は、従属局１０１、１０２から受信したデータ２１１、２１２のうち、より信頼性の高いデータを選択する。自己に割り当てられた送信タイミングが到来すると、従属局１０３は、選択したデータをデータ２１３として送信する。

以下、同様な手順で、従属局１０４はデータ２１４を送信し、従属局１０５はデータ２１５を送信する。これにより、すべての従属局に対して信頼性の高いデータを送信できるようになる。

各従属局を通常動作状態から休止状態へ移行させるには、制御局１００が、休止コマンド（休止状態移行コマンド）を送信する。休止コマンドは、上述したデータ２１０として各従属局へ伝達される。各従属局は、休止コマンドを受信すると、必要に応じて休止コマンドを転送（中継）し、その後、休止状態（休止モード）ヘ移行する。このようにして、すべての従属局が休止状態となる。

図３Ａは、実施形態に係る制御局及び従属局の一例を示すブロック図である。無線通信装置３００は、上述した制御局１００及び従属局である。送信アンテナ３１０及び受信アンテナ３０９は、フェイズドアレイアンテナなど、指向性を調整可能なアンテナである。アンテナ制御部３１３は、送信アンテナ３１０及び受信アンテナ３０９の指向性や主ビームの方向を制御する制御回路である。なお、送受信を切り替えるデュープレクサを追加すれば、単一のアンテナを、送信アンテナ３１０及び受信アンテナ３０９として使用できる。

無線受信部３０８は、受信アンテナ３０９により受信された受信信号を復調する回路である。無線送信部３１１は、送信対象データを変調し、送信アンテナ３１０へ出力する回路である。

無線通信装置３００には、データ入出力インターフェイス３０２を介してパーソナルコンピュータ、プリンタなどの周辺装置など、各種の情報処理装置を接続できる。これらの外部装置からのデータは、データ入出力インターフェイス３０２において受け付けられる。また、受信されたデータは、データ入出力インターフェイス３０２から外部装置へ出力される。

データ入出力インターフェイス３０２により受け付けられたデータは、送信データ処理部３１２へ送出される。送信データ処理部３１２は、当該データを、１フレーム内の特定のタイムスロットへ挿入するなどして送信対象データを作成する。送信対象データは、無線送信部３１１により変調され、送信アンテナ３１０から送信される。

受信アンテナ３０９により受信された受信信号は、無線受信部３０８により復調され、受信データ処理部３１４により元のデータにリアッセンブルされる。複数の通信パスを経由してそれぞれ同一のデータを受信したときは、受信データ処理部３１４が、これらのデータの品質を測定し、より良好な品質のデータを選択する。品質としては、例えば、ビット誤り率、フレーム誤り率、信号強度、信号対雑音比、信号対干渉比などがあるが、これらは単なる例示に過ぎない。このようにして復元された元のデータは、データ入出力インターフェイス３０２から外部装置へ出力される。

中継処理部３０１は、受信したデータのうち、下位に従属している他の従属局や、より上位の従属局若しくは制御局へ中継すべきデータを抽出し、中継用のデータを作成して、送信データ処理部３１２へ送出する。このように、中継処理部３０１は、起動コマンドを受信することで再起動した従属局に対してさらに従属した他の従属局が存在する場合に、他の従属局へ起動コマンドを中継する起動コマンド中継手段の一例である。

主制御部３０６は、ＣＰＵなどの制御回路である。無線通信装置３００が従属局として動作する場合、主制御部３０６は、受信データを解析し、休止コマンド、起動コマンド又は中継コマンドのいずれであるかどうかを判定する。受信データが休止コマンドであれば、主制御部３０６は、間欠受信制御部３０７に休止モードへ移行するよう指示する。これにより、間欠受信制御部３０７は、休止モードへ移行し、間欠的に無線受信部３０８及び受信データ処理部３１４を起動して信号の受信処理を実行する。よって、間欠受信制御部３０７、無線受信部３０８及び受信データ処理部３１４は、休止コマンドを制御局から又は他の従属局を経由して受信すると間欠的に受信を行なう受信手段の一例である。なお、休止モードにおいては、中継処理部３０１、送信データ処理部３１２及び無線送信部３１１には通電されない。これにより、省電力化が図られている。

間欠受信によって起動コマンドが受信されると、主制御部３０６は、間欠受信制御部３０７へ再起動するよう指示する。これにより、間欠受信制御部３０７は、通常の動作モードへ移行する。また、主制御部３０６は、休止している各ユニット（例：無線送信部３１１や送信データ処理部３１２）への通電を再開する。

一方、無線通信装置３００が制御局１００として動作する場合、主制御部３０６は、トポロジーマップを作成し、メモリ３０５に記憶する。トポロジーマップには、各従属局のデバイスＩＤ（又はデバイスアドレスなど）、従属局間の従属関係が格納される。トポロジーマップは、いわゆるルーティングテーブルとして機能する。また、主制御部３０６は、制御局から各従属局までにある１つ又は複数の通信経路の通信状態（例：誤り率、信号強度、信号対雑音比など）を取得し、通信状態管理テーブルを作成する。通信状態管理テーブルは、トポロジーマップに統合されてもよい。また、主制御部３０６は、各従属局の送信順番（例：送信タイミングや送信タイムスロット）を決定し、送信順番管理テーブルを作成する。これらのテーブルもメモリ３０５に記憶されるものとする。

休止モードを解除する際に、制御局の主制御部３０６は、トポロジーマップに登録されている通信パスの情報を読み出して、各通信パスの復元に成功したか否かを判定する。復元されていない通信パスが存在すれば、主制御部３０６は、対応する従属局に対して起動コマンドをより下位の従属局へ中継（転送、代理送信）するよう中継コマンドを送信する。それでも復元できない通信パスが残存していれば、主制御部３０６は、新たな通信パスの確立を試行する。なお、タイマー３０４は、各コマンドを送信してから、対応するレスポンスを受信するまでの時間を計時するための計時回路である。

図３Ｂは、実施形態に係るトポロジーマップの一例を示す図である。トポロジーマップは、一種のテーブル又はデータベースであり、ファイルとしてメモリ３０５に記憶される。主制御部３０６は、一定期間使用されていない通信パスや通信状態が相対的に劣化した通信パスをトポロジーマップから削除してもよい。トポロジーマップには、各通信パスを識別するための通信パスＩＤが含まれている。また、中継局となる従属局を識別するための中継局ＩＤ、最終的な宛先となる従属局を識別するための宛先従属局ＩＤ、その通信パスの品質を表す通信状態もトポロジーマップに登録されてもよい。このように、メモリ３０５は、トポロジー情報を記憶したトポロジー記憶手段の一例である。また、トポロジー情報は、各従属局が休止モード移行する前にネットワークシステムに属していた各従属局の識別情報と、ネットワークシステムにおける複数の従属局の接続関係を表す情報である。よって、トポロジーマップは、トポロジー情報の一例である。

［休止モードへの移行］
図４は、実施形態における制御局の休止モード移行処理を示したフローチャートである。ここでは、当初、休止モードとは異なる他の動作モード（例：通常動作モード［Ｓ４０１乃至Ｓ４０４］）で制御局１００が動作しているものとする。

ステップＳ４０１で、主制御部３０６は、データ入出力インターフェイス３０２において外部装置から受信したデータ又はメモリ３０５から読み出したデータに基づいて送信用データを送信データ処理部３１２に作成させる。

ステップＳ４０２で、無線送信部３１１は、作成された送信用データを、送信アンテナ３１０から送信する。ステップＳ４０３で、無線受信部３０８は、従属局から送信されてきたデータ（レスポンス）を受信アンテナ３０９により受信する。受信データ処理部３１４は、受信したレスポンスを主制御部３０６に送出する。

ステップＳ４０５で、主制御部３０６は、不図示の操作部などから休止要求が入力されたか否かを判定する。休止要求は、休止モードへの移行を要求するための指示である。休止要求が入力されていなければ、ステップＳ４０１へ戻り、主制御部３０６は、通常動作モードを継続する。一方で、休止モードが入力された場合は、ステップＳ４０６へ進む。

ステップＳ４０６で、主制御部３０６は、従属局を休止させるための休止コマンドを生成する。ステップＳ４０７で、主制御部３０６は、生成した休止コマンドを送信データ処理部３１２及び無線送信部３１１を用いて送信する。なお、休止コマンドは、ブロードキャスト又はマルチキャストにより送信される。このように、主制御部３０６、送信データ処理部３１２及び無線送信部３１１は、複数の従属局を間欠的な受信動作を行なう休止モードへ移行させるための休止コマンドを送信するコマンド送信手段の一例である。

ステップＳ４０８で、主制御部３０６は、従属局から送信されてきたレスポンスを、無線受信部３０８及び受信データ処理部３１４を用いて受信する。ステップＳ４０９で、主制御部３０６は、受信したレスポンスを解析し、レスポンスの送信元である従属局を確認する。

ステップＳ４１０で、主制御部３０６は、トポロジーマップに登録されているすべての従属局からレスポンスを受信できたか否か、すなわち、すべての従属局が休止したか否かを判定する。まだ、休止していない従属局が残存していれば、ステップＳ４１１に進み、主制御部３０６は、タイマー３０４を起動する。なお、すでに起動されているときは、ステップＳ４１１はスキップされる。

ステップＳ４１２で、主制御部３０６は、タイマー３０４がタイムアウトしたか否かを判定する。タイムアウトを判定するのは、従属局が故障したか、地理的に離脱したことにより、レスポンスを返信できない事態を検出するためである。タイムアウトしたときは、主制御部３０６が、タイムアウト処理を実行する。一方、タイムアウトしていなければ、ステップＳ４０７に戻り、休止コマンドの再送を実行する。

このようにして、すべての従属局が休止すると、ステップＳ４１３で、主制御部３０６は、電源回路による電源の供給をＯＦＦにする。これにより、主制御部３０６も休止モードへ移行する。

図５は、実施形態における従属局の休止モード移行処理を示したフローチャートである。ステップＳ５０１で、従属局の主制御部３０６は、従属局から送信されてきたデータ（又はコマンド）を受信アンテナ３０９により受信する。受信データ処理部３１４は、受信したデータ又はコマンドを主制御部３０６に送出する。

ステップＳ５０２で、主制御部３０６は、無線送信部３１１及び送信アンテナ３１０を用いて、レスポンスを送信する。なお、自己が中継局として機能している場合、ステップＳ５０３で、中継処理部３０１は、受信したコマンドやデータを受信データ処理部３１４から送信データ処理部３１２へと折り返すことで、コマンドやデータを、さらに従属している他の従属局へと送信する。このようにして、より下位の従属局へとコマンドやデータが中継されて行く。

ステップＳ５０４で、主制御部３０６は、受信したコマンドが休止コマンドであるか否かを判定する。休止コマンドでなければ、ステップＳ５０１へ戻り、主制御部３０６は、通常動作モードを継続する。休止コマンドであれば、ステップＳ５０５へ進む。

ステップＳ５０５で、主制御部３０６は、休止コマンドを受領したこと（すなわち、これから休止モードを移行すること）を示すレスポンスを、無線送信部３１１及び送信アンテナ３１０を用いて送信する。ステップＳ５０６で、主制御部３０６は、休止コマンドを中継する。なお、すでに、ステップＳ５０３で休止コマンドの中継が実行されていればステップＳ５０６はスキップされる。

ステップＳ５０７で、主制御部３０６は、他の従属局から送信されてきたレスポンスを受信アンテナ３０９及び無線受信部３０８により受信する。ステップＳ５０８で、主制御部３０６は、中継処理部３０１、無線送信部３１１及び送信アンテナ３１０を用いて、このレスポンスを送信（中継）する。

ステップＳ５０９で、主制御部３０６は、休止モードへ移行する。例えば、主制御部３０６は、電源回路から中継処理部３０１、送信データ処理部３１２及び無線送信部３１１などへの電源の供給を停止させる。また、主制御部３０６は、間欠受信制御部３０７に休止モードへの移行を指示する。このように、主制御部３０６は、休止コマンドが受信されると他の動作モードから休止モードへと受信手段を移行させるモード制御手段の一例である。

ステップＳ５１０で、間欠受信制御部３０７は、この指示にしたがい、定期的に、受信データ処理部３１４や無線受信部３０８など、受信処理に必要となるユニットに電源を供給することで、間欠受信を実行させる。

［休止モードからの復帰］
図６は、本発明の課題を説明するための図である。ネットワークに属している休止中の従属局を再起動させる場合に、従来であれば、制御局１００からの電波を直接受信できる範囲内に位置する従属局１０１、１０２及び１０５だけが再起動できた。すなわち、図１に示されているように休止前に確保されていたメッシュ状の通信パスが存在しないため、起動コマンドが従属局１０３、１０４には伝達されなかった。それゆえ、マルチホップ型のネットワークでは、無線通信装置が休止モードへ移行してしまうと、元のネットワークトポロジーが復元されない課題があった。

図７は、実施形態に係る休止モードから動作モードへの移行処理の一例を示したシーケンス図である。ここでは、上述した各従属局が休止モード（休止状態）に移行しているものとする。

制御局１００は、広い指向性を用いて起動コマンド７１０を休止状態の各従属局に対して相対的に送信する。起動コマンド７１０を受信できた従属局１０１、１０２、１０５は、再起動する。再起動した従属局１０１、１０２、１０５は、起動したことを示すレスポンス（ＡＣＫ）を制御局１００に宛てに送信する。なお、この時点では、従属局１０３、１０４は、起動コマンドを受信できていないため、休止状態のままである。

制御局１００は、送り返されてきたレスポンスから、起動していない従属局１０３、１０４の存在を検出する。制御局１００は、休止状態に移行する前の通信状態及び通信パスをトポロジーマップから取得する。制御局１００は、複数の通信経路のうち、休止モードへ移行する前における通信状態が相対的に良好であった通信経路を特定し、特定された通信経路に属した上位の従属局を選択する。例えば、制御局１００は、取得した通信状態及び通信パスに基づいて、動作中の従属局のうち、起動コマンドを中継すべき最適な従属局を選択する。通常、最適な従属局は、通信状態が最良であった通信パスに位置した従属局である。通信状態が相対的に良好であった（所定の基準値を超える）通信経路であれば、最良でない通信経路が選択されても良い。複数の候補が存在する場合、制御局１００は、乱数等により決定してもよい。なお、起動していない従属局１０３、１０４に対して通信可能な他の従属局（例：従属局１０５）を最適な従属局として選択してもよい。

制御局１００は、選択した従属局１０５に対し、起動コマンドを中継又は代理送するよう要求するための中継コマンド７２０を送信する。この中継コマンド７２０を受信した従属局１０５は、制御局に代わり、起動コマンド７２１を送信する。さらに、従属局１０５は、従属局１０３、１０４からのレスポンス（ＡＣＫ）を予め定められた時間だけ待ち受ける。起動コマンド７２１を受信した従属局１０３、１０４は再起動し、再起動したことを示すレスポンスを従属局１０５へ送信する。

従属局１０３、１０４からレスポンスを受信した従属局１０５は、制御局１００へこれらのレスポンスを中継する。このようにして、すべての従属局が休止モードから復帰することができる。

図８は、実施形態に係る制御局が実行する復帰処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ８０１で、操作部から起動要求が入力されると、電源回路が各ユニットへの電源の供給を開始する。

ステップＳ８０２で、主制御部３０６は、メモリ３０５から休止前のトポロジーマップを読み込む。ステップＳ８０３で、主制御部３０６は、トポロジーマップの内容を解析し、中継の必要な従属局が存在するか否かを判定する。例えば、図３Ｂのトポロジーマップによれば、通信パスＩＤが’０６’である通信パスに関しては中継が不要であるが、他の通信パスに関しては、中継局ＩＤが登録されているので、主制御部３０６は、中継が必要と判定する。中継が必要なければ、ステップＳ８０６へスキップする。一方、中継が必要であれば、ステップＳ８０４へ進む。

ステップＳ８０４で、主制御部３０６は、トポロジーマップにしたがって中継局として機能すべき従属局を決定する。例えば、通信パスＩＤが’０１’である通信パスに関しては、従属局１０５が中継局として決定される。なお、複数の通信パスが存在する場合は通信状態が最良の通信パスが選択される。このように、主制御部３０６は、要求コマンドを送信するために、各従属局が休止モードへ移行する前の通信状態が相対的に良好な通信経路を特定し、特定した通信経路に属した従属局を選択する選択手段の一例である。また、メモリ３０５は、制御局から各従属局までにある１つ又は複数の通信経路の通信状態を表す状態情報を記憶する状態記憶手段の一例である。

ステップＳ８０５で、主制御部３０６は、従属局１０５に対して従属局１０３、１０４への中継を要求するための要求コマンドである中継コマンドを生成する。ステップＳ８０６で、主制御部３０６は、従属局１０３、１０４へ伝達されるべき起動コマンドを生成する。

ステップＳ８０７で、主制御部３０６は、送信データ処理部３１２及び無線送信部３１１を用いて中継コマンド及び起動コマンドを送信する。このように、主制御部３０６、送信データ処理部３１２及び無線送信部３１１は、複数の従属局を休止モードから他の動作モードへ移行させるための起動コマンドを送信するコマンド送信手段の一例である。このように、主制御部３０６、送信データ処理部３１２及び無線送信部３１１は、他の従属局がレスポンスを送信してこない場合に、他の従属局が従属している上位の従属局に対して要求コマンドを送信する要求コマンド送信手段の一例である。上述した中継コマンドは、起動コマンドを他の従属局へ中継するよう、当該他の従属局が従属している上位の従属局に要求するための要求コマンドの一例である。

ステップＳ８０８で、主制御部３０６は、無線受信部３０８及び受信データ処理部３１４を用いて各従属局からのレスポンスを受信する。ステップＳ８０９で、主制御部３０６は、レスポンスの確認処理を実行する。例えば、主制御部３０６は、レスポンスを解析し、レスポンスを送信してきた従属局を特定する。レスポンスには、送信元の従属局に割り当てられているデバイスＩＤ（デバイスアドレス）が含まれているものとする。

ステップＳ８１０で、主制御部３０６は、起動した従属局のＩＤをトポロジーマップに登録されている従属局のＩＤとを比較することで、どの従属局が起動し、どの従属局が起動していないかを確認する。

ステップＳ８１１で、主制御部３０６は、すべての従属局が起動したか否かを判定する。すべて起動したのであれば、主制御部３０６は、通常動作モードヘ移行する。一方、起動してない従属局が残存していれば、ステップＳ８１２へ進む。このように、主制御部３０６は、他の従属局からのレスポンスを受信できたか否かを判定する判定手段の一例である。また、主制御部３０６は、すべての従属局が再起動したか否かを判定する再起動判定手段の一例である。これにより、各従属局が休止モード移行する前にネットワークシステムに属していたすべての従属局が再起動するまで起動コマンドを送信できるようになる。

ステップＳ８１２に進み、主制御部３０６は、タイマー３０４を起動する。なお、すでに起動されているときは、ステップＳ８１２はスキップされる。ステップＳ８１３で、主制御部３０６は、タイマー３０４がタイムアウトしたか否かを判定する。タイムアウトを判定するのは、従属局が故障したり、地理的に離脱したりしたことにより、レスポンスを返信できない事態を検出するためである。タイムアウトしたときは、主制御部３０６が、タイムアウト処理を実行する。一方、タイムアウトしていなければ、ステップＳ８０４に戻り、休止コマンドの再送を実行する。

図９は、実施形態に係る従属局が実行する休止モードからの復帰処理の一例を示したフローチャートである。ここでは、各従属局は、休止状態にある。

ステップＳ９０１で、間欠受信制御部３０７は、定期的なタイミングで受信データ処理部３１４及び無線受信部３０８を起動し、起動コマンドの受信を試行する。ステップＳ９０２で、間欠受信制御部３０７は、起動コマンドを受信したか否かを判定する。起動コマンドを受信したのでなければ、間欠受信制御部３０７は、休止モードを継続する。一方、起動コマンドを受信したのであれば、ステップＳ９０３に進む。

ステップＳ９０３で、間欠受信制御部３０７は、受信した起動コマンドを解析する。例えば、間欠受信制御部３０７は、受信した起動コマンドが、自局が所属するネットワークシステム内で有効なコマンドであるか否かを確認する。自局が所属するネットワークシステム内で有効なコマンドあれば、ステップＳ９０４で、間欠受信制御部３０７は、各ユニットへ電源を供給するよう電源回路に指示する。これにより、各ユニットが再起動する（すなわち、通常動作モードへ移行する）。このように、間欠受信制御部３０７は、起動コマンドが受信されると休止モードから他の動作モードへと受信手段を移行させるよう制御するモード制御手段の一例である。

ステップＳ９０５で、主制御部３０６は、起動したことを示すレスポンスを生成し、送信データ処理部３１２及び無線送信部３１１を用いて、制御局１００宛てに送信する。このように、主制御部３０６などは、起動コマンドを受信することで再起動すると、再起動したことを通知するためのレスポンスを送信するレスポンス送信手段の一例である。

ステップＳ９０６で、主制御部３０６は、下位に従属した他の従属局への起動コマンドの中継を要求する中継コマンドを受信したか否かを判定する。中継コマンドを受信したのでなければ、通常動作モードを継続する。一方、中継コマンドを受信したのであれば、ステップＳ９０７に進む。

ステップＳ９０７で、主制御部３０６は、中継コマンドに対するレスポンスを送信する。ステップＳ９０８で、主制御部３０６は、中継処理部３０１を用いて、データやコマンド（特に起動コマンド）の中継を実行する。ステップＳ９０９で、主制御部３０６は、他の従属局からのレスポンスを一定期間にわたり待ち受ける。他の従属局からのレスポンスを受信すると、ステップＳ９１０に進む。

ステップＳ９１０で、中継処理部３０１は、受信データ処理部３１４から入力された他の従属局からのレスポンスを送信データ処理部３１２へ折り返すことで、レスポンスの中継処理を実行する。このように、中継処理部３０１などは、さらに従属した他の従属局が送信してきたレスポンスを制御局へ中継するレスポンス中継手段の一例である。

本実施形態によれば、マルチホップ型のネットワークに属する各無線通信装置を休止させても、すべて再起動させることが可能となる。よって、休止前に構築されていた元のネットワークトポロジーを復元できるようになる。

具体的には、いずれかの上位の従属局を通じて対象となる下位への従属局へ起動コマンドを中継する。故障した従属局や地理的に離脱した従属局については、再起動させることはできないが、中継可能な範囲に存在する正常な従属局については再起動可能である。なお、上位とは、ある通信経路において、制御局に対して相対的に近いことを意味し、下位とは、相対的に遠いことを意味する。

なお、休止モード移行する前の通信状態が相対的に良好な通信経路に位置する従属局を中継局として選択することで、ネットワークトポロジーの復旧が迅速かつ確実となりうる。特に、制御局と従属局の位置関係や無線環境に変化が無い場合に、このような効果が期待される。

＜実施形態２＞
図１０は、実施形態に係る休止モードから動作モードへ移行処理の一例を示したシーケンス図である。ここでは、制御局１００と従属局１０１、６０２及び６０５が直接通信できるものとする。

ステップＳ１００１で、制御局１００は、起動コマンド１０１０を送信する。従属局１０１、１０２、１０５は、起動コマンド１０１０を受信し、通常動作モードへと復帰する。ステップＳ１００２で、再起動した従属局１０１、１０２、１０５は、レスポンス（ＡＣＫ）を制御局１００に対して送信する。

ステップＳ１００３で、制御局１００は、レスポンス（ＡＣＫ）を送信してこなかった従属局１０３、１０４を起動するために、中継コマンド１０１６を送信する。これにより、従属局１０１、１０２，１０５に対して起動コマンドの中継又は代理送信が委託される。

ステップＳ１００４で、中継コマンドを受信した従属局１０１は、起動コマンド１０１７を送信（中継）し、一定期間だけレスポンスを待ち受ける。この起動コマンド１０１７を従属局１０３は受信できるが、従属局１０４は受信できない。起動コマンド１０１７を受信した従属局１０３は、再起動する。ステップＳ１００５で、再起動した従属局１０３レスポンスを送信する。従属局１０１は、従属局１０３からのレスポンスを制御局１００へ中継する。これにより、制御局１００は、従属局１０３が起動したことを認識する。

ステップＳ１００６で、従属局１０２は、起動コマンド１０１８を送信（中継）し、レスポンスを待ち受ける。しかし、従属局１０４は、起動コマンド１０１８を受信できないため、休止モードを継続する。一方で、従属局１０３は、従属局１０２からの起動コマンド１０１８を受信する。

ステップＳ１００７で、起動コマンド１０１８を受信した従属局１０３は、起動コマンド１０１９を送信し、レスポンスを待ち受ける。従属局１０３からの起動コマンド１０１９を受信した従属局１０４は、再起動する。

ステップＳ１００８で、従属局１０４は、レスポンスを送信する。従属局１０４からレスポンスを受信した従属局１０３は、このレスポンスを従属局１０１へ中継する。さらに、このレスポンスを従属局１０１が制御局１００へ中継する。これにより、すべての従属局が再起動する。

本実施形態によれば、第１フェーズで起動した従属局１０１が起動コマンドを中継し、第２フェーズで起動した従属局１０３も起動コマンドを中継する。このように、新たに起動した従属局が起動コマンドを中継することで、すべての従属局が起動できるようになる。

＜実施形態３＞
本実施形態では、休止モードに移行するとアンテナの指向性を相対的に広くし、他の動作モードに移行するとアンテナの指向性を狭くする指向性調整手段の一例について説明する。

図１１は、実施形態に係る休止モードから他の動作モードへと復帰する処理の一例を示す図である。通常動作モードでは、従属局のアンテナ制御部３１３は、受信アンテナ３０９の指向性パターンを狭指向性（高利得）１１０７に設定する。一方で、休止モードへ移行する際に、従属局１０１のアンテナ制御部３１３は、受信アンテナ３０９の指向性パターンを広指向性（低利得）に変更する。これにより、各従属局は、制御局１００との相対的な位置関係が変化したとしても、制御局１００からの起動コマンドを受信しやすくなる。

一方で、起動コマンドを送信する際に、制御局１００のアンテナ制御部３１３は、受信アンテナ３０９の指向性パターンを狭指向性（高利得）１１０７に設定する。さらに、受信アンテナ３０９の指向性の主ビームが指す方向（放射方向）を順次切り替えながら（すなわちスキャンしながら）、起動コマンドの送信とレスポンスの待ち受けとを実行する。

図１２は、実施形態に係る制御局が実行する復帰処理の一例を示すフローチャートである。なお、すでに説明した個所には同一の参照符号が付与されている。とりわけ、実施形態３では、ステップＳ８０６とＳ８０７との間に、ステップＳ１２０１及びＳ１２０２が追加されている。さらに、ステップＳ８１０とＳ８１１との間に、ステップＳ１２０３が追加されている。

ステップＳ１２０１において、主制御部３０６は、中継局として選択された従属局と通信するための送信アンテナの設定角度をトポロジーマップなどから読み込む。メモリ３０５には、休止前に通信していた従属局ごとに、送信アンテナの設定角度（主ビームの指す方向）が記憶されているものとする。

ステップＳ１２０２で、主制御部３０６は、読み込んだ送信アンテナの設定角度を、アンテナ制御部３１３に設定する。アンテナ制御部３１３は、送信アンテナの設定角度にしたがって、送信アンテナ３１０の放射角を設定する。同様に受信アンテナ３０９についても送信アンテナ３１０に連動した放射角が設定されてもよい。その後、ステップＳ８０７乃至Ｓ８１０が実行され、ステップＳ１２０３に進む。

ステップＳ１２０３で、主制御部３０６は、送信アンテナ３１０に対して設定可能なすべての角度について起動コマンドの送信を完了したか否かが判定される。完了していなければ、次の角度を設定して起動コマンドを送信すべく、ステップＳ１２０２に戻る。なお、選択された従属局からレスポンスを受信できた場合は、ステップＳ８１０からステップＳ８１１にスキップする。

本実施形態によれば、従属局は、広指向性の指向パターンで起動コマンドを待ち受け、制御局は、狭指向性の指向パターンで起動コマンドを送信する。さらに、制御局は、指向性の主ビームの指す方向（放射方向）を順次変えながら、起動コマンドの送信とレスポンスの待ち受けを実行する。このようにアンテナを走査することで、休止モードへの移行時と復帰時とで制御局と従属局との位置関係に多少の変化があっても、従属局を再起動させやすなる。

＜他の実施形態＞
制御局が中継局となる従属局を選択する際に、主制御部３０６は、休止モード移行する前の通信状態にしたがって従属局に優先順位を決定してもよい。例えば、主制御部３０６は、通信状態が良好であった順にしたがって各従属局の優先順位を決定する。この場合、主制御部３０６は、他の従属局からのレスポンスを受信するまで、他の従属無線局への通信経路に属した上位の従属局を優先順位にしたがって順番に選定することになる。よって、主制御部３０６は、優先順位決定手段や選定手段の一例といえる。とりわけ、通信状態が良好な順に各従属局の優先順位を決定すれば、相対的に少ない手順によって、従属局を復帰できよう。

上述した実施形態では、制御局からの中継を要求するコマンドにしたがって、従属局が起動コマンドを中継していた。しかし、従属局は、中継コマンドを受信せずとも、自律的に、起動コマンドを送出してもよい。これにより、制御局が中継コマンドを送信する必要がなくなる利点が生じる。なお、従属局の主制御部３０６や中継処理部３０１は、制御局からの要求とは無関係に、起動コマンドをさらに従属した他の従属局へ中継する自律的中継手段の一例である。この場合に、起動コマンドを送信した従属局が、他の従属局が送信してきたレスポンスを制御局やより上位の従属局へ中継することになろう。

実施形態３では、制御局がアンテナの指向性における主ビームを走査するものとして説明した。しかし、中継局として動作する従属局も同様に、さらに従属した他の従属局へ起動コマンドを中継すると、アンテナの指向性における主ビームを走査してもよい。この場合、従属局のアンテナ制御部３１３は、受信アンテナの指向性の主ビームを走査することで他の従属局から送信されるレスポンスの受信を試行することになる。

実施形態に係るネットワークシステムの一例を示す図である。 各各従属局が通常動作状態から休止状態ヘ移行するまでの処理を説明するための例示的なシーケンス図である。 実施形態に係る制御局及び従属局の一例を示すブロック図である。 実施形態に係るトポロジーマップの一例を示す図である。 実施形態における制御局の休止モード移行処理を示したフローチャートである。 実施形態における従属局の休止モード移行処理を示したフローチャートである。 本発明の課題を説明するための図である。 実施形態に係る休止モードから動作モードへ移行処理の一例を示したシーケンス図である。 実施形態に係る制御局が実行する復帰処理の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る従属局が実行する休止モードからの復帰処理の一例を示したフローチャートである。 実施形態に係る休止モードから動作モードへ移行処理の一例を示したシーケンス図である。 実施形態に係る休止モードから他の動作モードへと復帰する処理の一例を示す図である。 実施形態に係る制御局が実行する復帰処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００…制御無線装置（制御局）
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５…従属無線装置（従属局）

Claims (11)

1. 制御無線装置と複数の従属無線装置とを含むマルチホップ型のネットワークシステムであって、
   前記制御無線装置は、
   前記複数の従属無線装置を間欠的な受信動作を行なう休止モードへ移行させるための休止コマンドを送信するとともに、前記複数の従属無線装置を前記休止モードから他の動作モードへ移行させるための起動コマンドを送信するコマンド送信手段
   を備え、
   前記複数の従属無線装置のそれぞれは、
   前記休止コマンドを前記制御無線装置から又は他の従属無線装置を経由して受信すると、間欠的に受信を行なう休止モードへ移行する受信手段と、
   前記休止コマンドが受信されると他の動作モードから休止モードへと前記受信手段を移行させ、前記起動コマンドが受信されると前記休止モードから他の動作モードへと前記受信手段を移行させるよう制御するモード制御手段と、
   前記起動コマンドを受信することで再起動した従属無線装置に対してさらに従属した他の従属無線装置が存在する場合に、該再起動した従属無線装置から該他の従属無線装置へ起動コマンドを中継する起動コマンド中継手段と
   を備えることを特徴とするネットワークシステム。
2. 前記複数の従属無線装置のそれぞれは、
   前記起動コマンドを受信することで再起動すると、再起動したことを通知するためのレスポンスを送信するレスポンス送信手段と、
   前記さらに従属した他の従属無線装置が存在する場合に、該他の従属無線装置が送信してきたレスポンスを前記制御無線装置へ中継するレスポンス中継手段と
   を備え、
   前記制御無線装置は、
   前記他の従属無線装置からの前記レスポンスを受信できたか否かを判定する判定手段と、
   前記他の従属無線装置が前記レスポンスを送信してこない場合に、前記起動コマンドを該他の従属無線装置へ中継するよう該他の従属無線装置が従属している上位の従属無線装置に要求するための要求コマンドを送信する要求コマンド送信手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
3. 前記制御無線装置は、
   前記制御無線装置から各従属無線装置までにある複数の通信経路の通信状態を表す状態情報を記憶する状態記憶手段と、
   前記要求コマンドを送信するために、前記複数の通信経路のうち、各従属無線装置が休止モードへ移行する前における通信状態が相対的に良好であった通信経路を特定し、特定された通信経路に属した従属無線装置を選択する選択手段と
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のネットワークシステム。
4. 前記選択手段は、
   前記通信状態にしたがって前記従属無線装置の優先順位を決定する優先順位決定手段と、
   前記他の従属無線装置からのレスポンスを受信するまで、該他の従属無線装置への通信経路に属した従属無線装置を前記優先順位にしたがって順番に選定する選定手段と
   を含むことを特徴とする請求項３に記載のネットワークシステム。
5. 前記制御無線装置は、
   各従属無線装置が休止モードへ移行する前に前記ネットワークシステムに属していた各従属無線装置の識別情報と、前記ネットワークシステムにおける前記複数の従属無線装置の接続関係を表すトポロジー情報を記憶したトポロジー記憶手段と、
   各従属無線装置が休止モードへ移行する前に前記ネットワークシステムに属していたすべての前記従属無線装置が再起動するまで前記起動コマンドを送信すべく、該すべての従属無線装置が再起動したか否かを判定する再起動判定手段と
   を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項にネットワークシステム。
6. 前記起動コマンド中継手段は、
   前記制御無線装置からの要求とは無関係に、前記起動コマンドをさらに従属した他の従属無線装置へ中継する自律的中継手段であり、
   前記制御無線装置は、
   前記起動コマンドを受信することで再起動すると、再起動したことを通知するためのレスポンスを送信するレスポンス送信手段と、
   前記さらに従属した他の従属無線装置が存在する場合に、該他の従属無線装置が送信してきたレスポンスを前記制御無線装置へ中継するレスポンス中継手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
7. 前記複数の従属無線装置は、
   指向性を調整可能なアンテナと、
   前記休止モードに移行すると前記アンテナの指向性を相対的に広くし、前記他の動作モードに移行すると前記アンテナの指向性を狭くする指向性調整手段と
   を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のネットワークシステム。
8. 前記従属無線装置は、
   前記さらに従属した他の従属無線装置へ前記起動コマンドを中継すると、前記アンテナの指向性における主ビームを走査することで前記他の従属無線装置から送信されるレスポンスの受信を試行することを特徴とする請求項７に記載のネットワークシステム。
9. 制御無線装置と複数の従属無線装置とを含むマルチホップ型のネットワークシステムにおける通信方法であって、
   前記制御無線装置が、
   前記複数の従属無線装置を間欠的な受信動作を行なう休止モードへ移行させるための休止コマンドを送信するステップと、
   前記複数の従属無線装置を前記休止モードから他の動作モードへ移行させるための起動コマンドを送信するステップと
   を実行し、
   前記複数の従属無線装置のそれぞれが、
   前記休止コマンドを前記制御無線装置から又は他の従属無線装置を経由して受信すると間欠的に受信を行なう休止モードへ移行するステップと、
   前記休止コマンドが受信されると他の動作モードから休止モードへと前記従属無線装置を移行させ、前記起動コマンドが受信されると前記休止モードから他の動作モードへと移行するステップと、
   前記起動コマンドを受信することで再起動した従属無線装置に対してさらに従属した他の従属無線装置が存在する場合に、該再起動した従属無線装置から該他の従属無線装置へ起動コマンドを中継するステップと
   を実行することを特徴とする通信方法。
10. マルチホップ型のネットワークシステムにおいて、複数の従属無線装置を間欠的な受信動作を行なう休止モードへ移行させるための休止コマンドを送信するとともに、前記複数の従属無線装置を前記休止モードから他の動作モードへ移行させるための起動コマンドを送信する制御無線装置と通信する従属無線装置であって、
    前記休止コマンドを前記制御無線装置から又は他の従属無線装置を経由して受信すると間欠的に受信を行なう休止モードへ移行する受信手段と、
    前記休止コマンドが受信されると他の動作モードから休止モードへと前記受信手段を移行させ、前記起動コマンドが受信されると前記休止モードから他の動作モードへと前記受信手段を移行させるよう制御するモード制御手段と、
    前記起動コマンドを受信することで再起動した前記従属無線装置に対してさらに従属した他の従属無線装置が存在する場合に、該再起動した従属無線装置から該他の従属無線装置へ起動コマンドを中継する起動コマンド中継手段と
    を備えることを特徴とする従属無線装置。
11. マルチホップ型のネットワークシステムにおいて、複数の従属無線装置を間欠的な受信動作を行なう休止モードへ移行させるための休止コマンドを送信するとともに、前記複数の従属無線装置を前記休止モードから他の動作モードへ移行させるための起動コマンドを送信する制御無線装置であって、
    前記複数の従属無線装置のうち、いずれかの従属無線装置に従属している他の従属無線装置からのレスポンスを受信できたか否かを判定する判定手段と、
    前記他の従属無線装置が前記レスポンスを送信してこない場合に、該他の従属無線装置が従属している上位の従属無線装置に対して前記起動コマンドを該他の従属無線装置へ中継するよう要求するための要求コマンドを送信する要求コマンド送信手段と
    を備えることを特徴とする制御無線装置。

Images