JP7328007B2 - 無線通信ノードおよび無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信が失敗した複数の通信データを効率よく集約して代理通信できるようにするために、通信データが発生した無線通信ノードの送信タイミングを制御することが可能な無線通信ノードおよび無線通信システムに関する。

複数の無線通信ノードを含むメッシュネットワークにおいては、中継ノード（以下、代理通信ノードとも称する）が保有する複数の通信データをまとめることにより、通信量を少なくすることが好ましい。また、通信データの発生ノードでは、中継ノードに通信データが集まりやすくなるように、通信タイミングを制御し、通信データをまとめる効果が得られるようにすることが好ましい。特に、中継ノードで通信データを集約するために、通信データの送信ノードが確実に素早く通信データの送信を行うようにすることが好ましい。

例えば、特許文献１および特許文献２では、必要とされるデータをインターフェースから定期的に取得し、同じ宛先に向かって前記データを通信データとして無線送信する無線通信ノードの構成が開示されている。無線送信するべき通信データはネットワーク内の他のノードでも発生するので、ネットワークの全トラフィックを抵減するために、中継ノードでこれらの通信データをまとめる構成が開示されている。そして、中継ノードに通信データが集まりやすくするために、直前の送信ノードの無線通信の成否に基づいて、次のノードの送信タイミングを変更する構成が開示されている。

特許文献１に基づく、従来技術の構成を図６および図７を参照して説明する。ノードの送信順序は予め規定され、送信順序が直前のノードの通信が失敗した場合には、送信順序が次のノードは通信が失敗した直後に無線通信を行う。

図６の例では、集約数（アグリゲート数）を３としており、ノードＮ’１がノードＮ’５に向けて通信データを送信する。この通信を、ノードＮ’２、ノードＮ’３、ノードＮ’４がオーバーヒア（傍受）しており、ノードＮ’５がノードＮ’１の通信データを受信できないことを確認した場合に、ノードＮ’４は、ノードＮ’１からの通信データをキューイングする。

ノードＮ’２は、ノードＮ’１の通信が失敗したことを検知できるので、ノードＮ’１の通信の直後にノードＮ’５に向けて自身が保有する通信データを送信する。ノードＮ’２の通信もノードＮ’３、ノードＮ’４はオーバーヒアする。

ノードＮ’２の通信データもノードＮ’５に届かずに通信が失敗した場合には、ノードＮ’４はノードＮ’２の通信データをキューイングし、先にキューに積まれているノードＮ’１からの通信データを確認し、同一の宛先であることを確認すると、２つの通信データを集約する。

ノードＮ’３は、ノードＮ’２の通信が失敗したので、ノードＮ’２の通信の直後にノードＮ’５に向けて自身の保有する通信データを送信する。ノードＮ’３の通信はノードＮ’４がオーバーヒアする。

ノードＮ’３の通信データもノードＮ’５に届かずに通信が失敗した場合には、ノードＮ’４はノードＮ’３の通信データをキューイングし、先にキューイングしているノードＮ’１，ノードＮ’２の通信データを確認し、同一の宛先であることを確認すると、３つの通信データを集約する。

ノードＮ’４では、３つの通信データが集約されたので、集約数の条件が満足されたのでノードＮ’５に向けて代理通信（特許文献３）を行う。なお、特許文献３は代理通信について説明した先行技術文献である。

特願２０１８－０１０５４２号 特願２０１８－１３１６４８号 特開２０１４―２２５８５９号公報

しかし、特許文献１および２の構成によれば、データ発生ノードの一部が通信に成功すると、通信の成功後には通信データを集約するための通信タイミングの変更が機能しない場合があるという問題がある。

具体的には、図７において、ノードＮ’１からノードＮ’５への通信が失敗すると、直後に通信タイミングを変更したノードＮ’２が自身の通信データをノードＮ’５に送信する。ノードＮ’２からノードＮ’５への通信が成功した場合には、ノードＮ’３は通信タイミングを変更しないので、ノードＮ’４が一定時問待機したのちに、代理通信を行うという事態が起こる場合がある。この場合には、ノードＮ’４の通信後にノードＮ’３が通信を開始するので、ノードＮ’４で通信データの集約が起こらない。
そこで、本発明はこのような課題を解決する手段を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。
すなわち、請求項１に係る無線通信ノードの発明は、
送信順番があらかじめ定められた送信順番情報を記憶し、送信ノード、代理通信ノード、および、受信ノードとして機能する無線通信ノードであって、
他の無線通信ノードから自ノード宛てではない通信データを受信する無線受信部と、
前記他の無線通信ノードから受信した自ノード宛てではない前記通信データの通信の成否を判定し、通信成否情報を生成する通信成否判定部と、
前記他の無線通信ノードから受信した自ノード宛てではない複数の前記通信データ、および、前記複数の通信データの前記通信成否情報を対応付けて記憶するオーバーヒア通信データ記憶部と、
前記オーバーヒア通信データ記憶部に記憶された前記複数の通信データの送信ノード情報および前記通信成否情報、並びに、前記送信順番情報に基づいて、送信タイミングを演算する通信タイミング管理部を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、データ発生ノードの一部が通信に成功した場合においても、通信の成功後に通信データを集約するための通信タイミングの変更機能が適正に動作することが可能となる。

上記課題を解決するために、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の無線通信ノードにおいて、前記通信タイミング管理部は、自ノードの直前の送信順番である無線通信ノードの無線通信が失敗した場合には、失敗した無線通信の直後に通信データを送信するように送信タイミングを変更し、失敗した無線通信が直前の送信順番である無線通信ノードの無線通信ではない場合には、当該無線通信ノードの送信タイミングを失敗した無線通信の直後に通信データを送信するように送信タイミングを変更し、前記変更された送信タイミングから通信フレームが隣接するように自ノードの送信タイミングを変更することを特徴とする。

上記構成によれば、直前のノードが通信に失敗した場合には、失敗した通信の直後に次のノードが通信データを送信し、直前よりも前のノードが通信に失敗した場合には、失敗した直後の通信フレームが隣接するようにタイミングを変更することができるので、通信の履歴情報に基づいて通信データの集約が効率化されるように、送信タイミングが変更されることが可能になる。

上記課題を解決するために、請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の無線通信ノードにおいて、前記通信タイミング管理部は、オーバーヒアできなかった通信データが存在する場合にも、あらかじめ定められた通信フレーム長で通信データが送信されたとして、自ノードの送信タイミングを演算することを特徴とする。

上記構成によれば、オーバーヒアできなかった通信データが存在する場合にも、オーバーヒア通信データ記憶部に記憶された過去の通信データおよび送信順番情報から自ノードが通信データを送信するべきタイミングを適切に演算することが可能となる。

上記課題を解決するために、請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線通信ノードにおいて、
自ノードに送信するべきデータが無い場合に、自ノード宛てではない通信データであって、通信が失敗した通信データを記憶する代理通信データ記憶部と、
代理通信データ記憶部に記憶された通信データが複数ある場合に、宛先情報が同一である通信データを集約し、１つの通信データとする通信データ合成部とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、自ノードに送信するべきデータが無い場合には無線通信ノードが代理通信ノードとして機能することが可能になる。このように、無線通信ノードは、自ノードに送信するべきデータがある場合には送信ノードとして機能し、自ノードに送信するべきデータが無い場合には代理通信ノードとして機能する。

上記課題を解決するために、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の無線通信ノードにおいて、前記通信タイミング管理部は、集約条件が満たされると、代理通信データ記憶部に記憶された通信データを無線送信部から送信させ、前記集約条件は、集約される自ノード宛てではない通信が失敗した通信データの集約個数、または、自ノード宛てではない通信が失敗した通信データが集約される集約時間であることを特徴とする。

上記構成によれば、無線通信ノードが代理通信ノードとして機能する場合には、集約条件が満たされる前の通信が失敗した通信データを効率よく集約してから、集約条件が満たされると直ちに代理通信を実行することが可能になる。

上記課題を解決するために、請求項６に係る無線通信システムの発明は、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の送信機能を有する複数の無線通信ノードと、
請求項５に記載の代理通信機能を有する少なくとも1つの無線通信ノードと、
を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、データ発生ノードの一部が通信に成功した場合においても、通信の成功後に通信データを集約するための通信タイミングの変更機能が適正に動作することが可能となる。

上記課題を解決するために、請求項７に係る発明は、請求項６に記載の無線通信システムにおいて、前記無線通信システムには、無線通信ノードの動作タイミングを一元管理するコントローラは存在せず、各無線通信ノードは自無線通信ノードの前記通信タイミング管理部に基づいて通信データを送信することを特徴とする。

上記構成によれば、無線通信ノードの動作タイミングを一元管理するコントローラが存在しないシンプルな無線通信システムにおいて、例えばＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）等のプロトコルを採用して単純な構成で効率的なシステムを構築することが可能となる。

上記課題を解決するために、請求項８に係る発明は、請求項６または７に記載の無線通信システムにおいて、前記無線通信システムは車両に搭載され、前記通信データは前記車両に備えられる電子機器から出力されるデータであることを特徴とする。

上記構成によれば、車両においては、多数のセンサーやＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等が配置され、多量のデータが発生し、ネットワークにけるトラフィックの増大が懸念されるが、上記構成による無線通信システムを使用することによって、ネットワークにおけるトラフィックの増大を抑制し、通信の遅延を抑制することが可能となる。

本発明によれば、データ発生ノードの一部が通信に成功した場合においても、通信の成功後に通信データを集約するための通信タイミングの変更機能が適正に動作することが可能となる。

無線通信システムを構成する無線ネットワークの構成の一例を示す模式図である。 無線ネットワークを構成する各ノードの主要な構成要素の一例を示すブロック図である。 ノードに含まれるオーバーヒア通信データ記憶部の記憶要素の一例を説明するための模式図である。 ノードに含まれる代理通信データ記憶部の記憶要素の一例を説明するための模式図である。 図２に示すノードの動作例を示すフローチャートである。 従来技術に係わる無線通信システムを構成する無線ネットワークの構成の一例を示す模式図である。 図６の無線ネットワークを構成する各ノードの動作例を示すタイムチャートである。

（無線通信システムの概要）
本実施形態では無線通信システムは複数の無線通信ノードを含み、各無線通信ノードは送信ノード、中継ノード（以下、代理通信ノードと称する場合もある）、受信ノードとして機能することができる。すなわち、各無線通信ノードは、受信した通信データが自ノード宛ての場合には受信ノードとして機能し、自ノード宛てではない場合であって、送信するべき通信データを有していない場合には、代理通信ノードとして機能する。また、各無線通信ノードは、受信した通信データが自ノード宛てではない場合であって、送信するべき通信データを有している場合には、送信ノードとして機能する。なお、各無線通信ノードには送信順番情報が記憶されており、自ノードの送信順番を判定することができる。

送信ノードとして機能する場合には、自ノード宛てではない受信した通信データを集約するようには機能しない。すなわち、送信ノードとして機能する場合には、自ノード宛てではない受信した通信データを、後述する代理通信データ記憶部２０６に記憶しない。しかし、自ノード宛てではない受信した通信データは、当該通信データに含まれる送信ノード情報、および、当該通信データの通信が成功したか失敗したかを示す通信成否情報とともに、後述するオーバーヒア通信データ記憶部２０９に記憶される。

したがって、送信ノードとして機能する場合には、送信順番情報、送信ノード情報および通信成否情報に基づいて、自ノードの送信タイミングを演算する。通信成否情報に通信の失敗情報が含まれる場合には、自ノードの送信タイミングを変更する。通信成否情報に通信の失敗情報が含まれない場合には、通信データを送受信する通信フレームは固定長であるために、自ノードの送信タイミングの変更は発生しない。なお、直前の通信データの通信が失敗している場合には、次のノードの通信データは失敗と判断された直後に送信される。その結果、通信成否情報に通信の失敗情報が含まれる場合には、その失敗の回数に応じて、その後の送信タイミングが早くなるように変更される。

従来技術では、直前の送信ノードの通信が失敗した場合にだけ、次の送信ノードの送信タイミングを通信が失敗した直後に変更していたので、直前の送信ノードの通信が成功した場合には、その後のノードの送信タイミングが前後、または、間隔が空いてしまう場合があった。しかし、上記本実施形態によれば、複数の送信履歴に基づいて、後続のノードの送信タイミングが隣接して設定されるので、送信タイミングが適切に設定される可能性が高まり、集約機能が効率よく働く可能性が高まる。

また、代理通信ノードとして機能する場合には、受信した通信データを集約するように機能する。すなわち、代理通信ノードとして機能する場合には、受信した通信データを後述する代理通信データ記憶部２０６に記憶し、宛先が同一の通信データを集約し、集約条件が満たされた場合に、代理通信を実行する。集約条件は集約数または集約時間のいずれかであり、集約数および集約時間は無線通信システムが任意の値に設定することが可能である。また、集約時間は無線通信システムが動作中に変動する値である場合もある。

以上の説明による本実施形態に係わる無線通信システムは車両等の移動体に搭載されることができる。この場合には、送信ノードが送信する通信データは、移動体の状況を検知するセンサーの情報、移動体を制御する情報、移動体に搭載された電子機器の情報等の情報である場合がある。

なお、本実施形態に係わる無線通信システムには、各ノードの送受信タイミングを制御するコントローラは存在せず、例えばＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）等のプロトコルを採用する。

（無線通信システムの動作例）
図１を参照して無線通信システムの動作例について説明する。

図１においてはノードＮ１、ノードＮ２、ノードＮ３、ノードＮ４およびノードＮ５を含む無線通信システムが示されている。以下の動作例の説明では、ノードＮ１、ノードＮ２およびノードＮ３は送信すべき通信データを有しているので送信ノードとなり、ノードＮ４は送信すべき通信データを有していないので中継ノードとなる。また、ノードＮ１、ノードＮ２およびノードＮ３はノードＮ５を宛先として当該通信データを送信しようとしている。また、送信順番はあらかじめ送信順番情報として定められており、ノードＮ１、ノードＮ２、ノードＮ３、ノードＮ４およびノードＮ５が当該送信順番情報を記憶している。本実施形態における送信順番情報は、ノードＮ１→ノードＮ２→ノードＮ３→ノードＮ４→ノードＮ５の順番となっている。

最初に、図１においてノードＮ１がノードＮ５を宛先として通信データを送信する。ノードＮ１が送信した通信データはノードＮ２、ノードＮ３およびノードＮ４がオーバーヒアする。

ノードＮ５がノードＮ１からの通信データを正常に受信できなかったことをノードＮ２、ノードＮ３およびノードＮ４が確認すると、ノードＮ４は通信データをキューイングする。すなわち、ノードＮ４は代理通信データ記憶部２０６に、ノードＮ１からの通信データ、および、当該通信データの宛先情報を記憶する。この場合の宛先情報はノードＮ５の識別情報である。なお、ノードＮ１は通信が失敗した通信データを再送するための再送フラグを設定する場合がある。

ノードＮ３は、ノードＮ２の次に通信するべきノードであるので、オーバーヒア通信データ記憶部２０９にノードＮ１の通信データ、当該通信データの送信ノード情報、および、当該通信データの通信が失敗したという情報を示すように通信成否情報を記憶する。ノードＮ１の通信データは図３の（Ｎ－２）の部分に記憶される（Ｎは自ノードの通信順番である）。次に、ノードＮ３は自ノードの送信タイミングを演算する。この場合には、ノードＮ１の通信の次にノードＮ２の通信が入るべきであるので、ノードＮ１の通信が失敗した直後にノードＮ２用に１通信フレームを設けて、ノードＮ３の通信タイミングを通信タイミング管理部２０８が決定する。なお、１通信フレームは固定長であって、無線通信システムが当該固定長を任意の長さに設定することができる。

ノードＮ２は、ノードＮ１の次に通信するべきノードであるので、ノードＮ１の通信の失敗の直後にノードＮ２が有する通信データを、ノードＮ５を宛先として送信する。

ノードＮ２の通信データもノードＮ３およびノードＮ４はオーバーヒアする。

ノードＮ２の通信データがノードＮ５で正常に受信され、ノードＮ５からの肯定応答（ＡＣＫ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ））がノードＮ３およびノードＮ４でオーバーヒアされた場合には、ノードＮ４はノードＮ２の通信データを破棄する。

ノードＮ３は、ノードＮ２の次に通信すべきノードであるので、オーバーヒア通信データ記憶部２０９にノードＮ２の通信データ、当該通信データの送信ノード情報、および、当該通信データの通信が成功したという情報を示す通信成否情報を記憶する。ノードＮ２の通信データは図３の（Ｎ－１）の部分に記憶される（Ｎは自ノードの通信順番である）。次に、ノードＮ３は自ノードの送信タイミングを演算する。ノードＮ３の通信データの送信タイミングはノードＮ２の通信の直後に設定される。

ノードＮ３の通信データもノードＮ４はオーバーヒアする。

ノードＮ５がノードＮ３からの通信データを正常に受信できなかったことをノードＮ４が確認すると、ノードＮ４は通信データをキューイングする。すなわち、ノードＮ４は代理通信データ記憶部２０６に、ノードＮ３からの通信データ、および、当該通信データの宛先情報を記憶する。この場合の宛先情報はノードＮ５の識別情報である。ノードＮ４は、先にキューイングされたノードＮ１の通信データを確認し、同一の宛先（この場合はノードＮ５）であることを確認すると、ノードＮ１の通信データとノードＮ３の通信データを集約し、1つのパケットとした１つの通信データにする。

ノードＮ４では、通信データの集約数は２であるが、ノードＮ１の通信データをキューイングしてから、あらかじめ定められた時間である集約待ち時間が経過していれば、ノードＮ５を宛先として集約したパケットをノードＮ５に直ちに送信する。

（無線通信ノードの構成例）
上述の機能を実現するための無線通信ノード２００（以下単にノードと称する場合がある）の主な機能について図２のブロック図を参照して説明する。

ノードは、アンテナＡＮＴ、無線受信部２０２、無線送信部２０３、宛先判定部２０４、通信成否判定部２０５、代理通信データ記憶部２０６、通信データ合成部２０７、通信タイミング管理部２０８、オーバーヒア通信データ記憶部２０９、Ｉ／Ｆ部２１０、２１１を含んで構成される。なお、ノードは送受信切り替え部２０１を含んで構成される場合もある。

無線受信部２０２は、他のノードから送信された通信データを受信する機能を有する。当該通信データは自ノード宛ての通信データである場合と、自ノード宛ての通信データではない場合がある。自ノード宛てではない通信データを受信することをオーバーヒア（傍受）すると称する。

無線送信部２０３は、ノードから通信データを送信する機能を有する。当該通信データは自ノードで発生したデータである場合と、オーバーヒアした自ノード宛てではない通信が失敗した通信データであって、代理通信する通信データである場合がある。

宛先判定部２０４は、無線受信部２０２で受信した通信データの宛先情報を参照して、自ノード宛ての通信データと他のノード宛ての通信データとを区別する機能を有する。一例として宛先情報はノードの識別情報であって、ヘッダに含まれる情報として参照可能な情報である。

通信成否判定部２０５は、他のノード宛ての通信データをオーバーヒアした場合に、当該他のノード宛ての通信データの通信が成功したか否かを判定する機能を有する。例えば、他のノード宛ての通信データに対する肯定応答（ＡＣＫ）をオーバーヒアできた場合には、通信成否判定部２０５は当該通信データの通信が成功したと判定することができる。また、例えば、他のノード宛ての通信データに対する否定応答（ＮＡＣＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ））をオーバーヒアできた場合、または、肯定応答（ＡＣＫ）および否定応答（ＮＡＣＫ）をオーバーヒアできない場合には、通信成否判定部２０５は当該通信データの通信が失敗したと判定することができる。通信の成否は通信成否情報として後述するオーバーヒア通信データ記憶部２０９に記憶される。

代理通信データ記憶部２０６は、オーバーヒアした他のノード宛ての通信データであって通信が失敗した通信データを一時的に記憶する機能を有する。また、当該通信データに含まれる当該通信データの宛先のノードを示す宛先情報も記憶する。例えば、通信順序（Ｎ－２）のノードの通信が失敗した場合には、通信順序（Ｎ－２）の通信データと、当該通信順序（Ｎ－２）の通信データが送信されるべきノードの識別情報（例えばノードＸ）としての宛先情報が記憶される（図４参照、Ｎは自ノードの通信順序）。さらに、図４では、通信順序（Ｎ－ｎ）のノードの通信が失敗した場合に、通信順序（Ｎ－ｎ）の通信データと、当該通信順序（Ｎ－ｎ）の通信データが送信されるべきノードの識別情報（例えばノードＸ）としての宛先情報が記憶されることも示されている（ｎは集約数）。

通信データ合成部２０７は、無線通信のオーバーヒアにより自ノード宛てではない通信が失敗した通信データが代理通信データ記憶部２０６に複数存在する場合に、宛先が同じ複数の通信データを合成（アグリゲート）して1つのパケットに一体化する機能を有する。すなわち、合成により送信される総パケット数を低減することが可能になる。

通信タイミング管理部２０８は、オーバーヒア通信データ記憶部２０９に記憶された通信データから自ノードが通信する通信タイミングを決定する機能を有する。各ノードは固定長の通信フレームで通信データを順番に送信するが、直前のノードの通信が失敗した場合にはその直後に次のノードが通信データを送信する。オーバーヒア通信データ記憶部２０９には通信が失敗または成功したという通信成否情報の履歴が記憶されているので、各ノードは当該通信成否情報に基づいて、自ノードの通信タイミングを調節することが可能になる。

より具体的には、通信タイミング管理部２０８は、オーバーヒア通信データ記憶部２０９に記憶された前記複数の通信データの送信ノード情報および通信成否情報、並びに、送信順番情報に基づいて、送信タイミングを演算する。送信ノード情報は通信データに含まれる情報である。送信順番情報は各ノードに記憶されている情報であり、ノードの識別情報が送信順番に対応して記憶されている情報である。

詳細には、通信タイミング管理部２０８は、自ノードの直前の送信順番である無線通信ノードの無線通信が失敗した場合には、失敗した無線通信の直後に通信データを送信するように送信タイミングを変更し、失敗した無線通信が直前の送信順番である無線通信ノードの無線通信ではない場合には、当該無線通信ノードの送信タイミングを失敗した無線通信の直後に通信データを送信するように送信タイミングを変更し、前記変更された送信タイミングから通信フレームが隣接するように自ノードの送信タイミングを変更する。

オーバーヒア通信データ記憶部２０９は、無線通信のオーバーヒアにより他のノードから取得した自ノード宛てではない通信データであって通信が失敗した通信データ、当該通信データの通信の成功または失敗を示す通信成否情報、および、当該通信データの送信ノードを示す送信ノード情報を対応づけて記憶する機能を有する。また、オーバーヒア通信データ記憶部２０９の詳細は、図３に示される。

Ｉ／Ｆ（インターフェース：ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）部２１０は、受信された自ノード宛ての通信データを自ノードに接続された車載電子機器（ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等）などの電子機器に対して出力する機能を有する。なお、電子機器は車両に搭載された電子機器に限定されるわけではない。

Ｉ／Ｆ（インターフェース：ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）部２１１は、自ノードに接続された車載機器（例えばスイッチやセンサー）などの電子機器から出力されるデータ情報を入力し、通信データを生成し、通信タイミング管理部２０８に出力する機能を有する。一例として、センサーは車両の走行速度を検出するセンサーであったり、エンジンの回転速度を検出するセンサーであったりする場合がある。しかし、上述したように、電子機器は車両に搭載された電子機器に限定されるわけではない。

オプションとしての送受信切り替え部２０１は、アンテナＡＮＴと無線受信部２０２との接続、および、アンテナＡＮＴと無線送信部２０３との接続を切り替える機能を有する。すなわち、送受信切り替え部２０１は通信データを受信する場合にはアンテナＡＮＴと無線受信部２０２とを接続し、通信データを送信する場合にはアンテナＡＮＴと無線送信部２０３とを接続する機能を有する。

しかし、オプションとしての送受信切り替え部２０１を備えないノードの場合には、無線受信部２０２にアンテナＡＮＴ１（図示せず）を固定的に接続し、無線送信部２０３にアンテナＡＮＴ２（図示せず）を固定的に接続する構成とすることもできる。また、アンテナＡＮＴ、ＡＮＴ１、ＡＮＴ２はノードの内部または外部に配置することが可能である。

（無線通信ノードの動作例のフローチャート）
以上の構成を有する無線通信ノード２００の動作例のフローチャートについて図５を用いて説明する。

ステップＳ５０１において、ノードの無線受信部２０３は通信データの受信の有無を確認する。通信データの受信があった場合（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）には、ノードはステップＳ５０２に進み、通信データの受信が無かった場合（ステップＳ５０１：ＮＯ）には、ノードはステップＳ５１７に進む。

ステップＳ５０２において、ノードの宛先判定部２０４は受信した通信データが自ノード宛ての通信データであるか否かを確認する。受信した通信データが自ノード宛ての通信データである場合（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）には、ノードはステップＳ５０３に進み、受信した通信データが自ノード宛てのデータではない場合（ステップＳ５０２：ＮＯ）には、ノードはステップＳ５０４に進む。ノードがステップＳ５０３に進んだ場合には、当該ノードは受信ノードとして機能する。

ステップＳ５０３において、ノードは受信した通信データが自ノード宛ての通信データであるので、通信データを送信した他のノードに受信が成功したことを示す肯定応答ＡＣＫを送信して処理を終了する。ただし、通信データを正常に受信できなかった場合には、否定応答ＮＡＣＫを送信して処理を終了する。

ステップＳ５０４において、受信（オーバーヒア）した通信データが自ノード宛てではないので、ノードは自ノードに送信するべき通信データがあるか否かを確認する。自ノードに送信するべき通信データがある場合（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）には、ノードはステップＳ５０５に進み、自ノードに送信するべき通信データがない場合（ステップＳ５０４：ＮＯ）には、ノードはステップＳ５１２に進む。

ノードがステップＳ５０５に進んだ場合には、当該ノードは送信ノードとして機能する。送信ノードとして機能する場合には、通信データの集約機能は働かない。ノードがステップＳ５１２に進んだ場合には、当該ノードは代理通信ノードとして機能する。代理通信ノードとして機能する場合には、通信データの集約機能が働く。

ステップＳ５０５において、ノードはオーバーヒア通信データ記憶部２０９にオーバーヒアした通信データを記憶する。次にノードはステップＳ５０６に進む。

ステップＳ５０６において、ノードはオーバーヒアした通信データの通信が成功したか否かをオーバーヒアして確認する。オーバーヒアした通信データの通信が成功した場合には、当該通信データのＡＣＫをノードはオーバーヒアすることができ、オーバーヒアした通信データの通信が失敗した場合には、当該通信データのＡＣＫをノードはオーバーヒアすることができない。オーバーヒアした通信データの通信が成功した場合（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）には、ノードはステップＳ５０７に進み、オーバーヒアした通信データの通信が失敗した場合（ステップＳ５０６：ＮＯ）には、ノードはステップＳ５０８に進む。

ステップＳ５０７において、ノードはオーバーヒアした通信データの通信が成功したことを示す情報をオーバーヒア通信データ記憶部２０９に記憶して、処理を終了する。オーバーヒアした通信データの通信が成功したことを示す情報は、一例として１ビットパターンで記憶することができる。具体的には、一例として、通信が成功したことを示す情報は「１」または「０」で示され、通信が失敗したことを示す情報は「０」または「１」で示され、オーバーヒアした通信データと対応付けられて、オーバーヒア通信データ記憶部２０９に記憶される。すなわち、一例として、通信成否情報は１ビットで表現されることができる。

ステップＳ５０８において、ノードはオーバーヒアした通信データの通信が失敗したことを示す情報をオーバーヒア通信データ記憶部２０９に記憶して、ステップＳ５０９に進む。上述したように、オーバーヒアした通信データの通信が失敗したことを示す情報は、一例として１ビットパターンで記憶することができる。

ステップＳ５０９において、ノードはオーバーヒアした通信データが自ノードの1つ前、すなわち直前のノードが送信した通信データであるか否かを確認する。各ノードが送信する順番は、送信順番情報として、各ノードが記憶している。オーバーヒアした通信データが直前のノードが送信した通信データである場合（ステップＳ５０９：ＹＥＳ）には、ノードはステップＳ５１０に進む。オーバーヒアした通信データが直前のノードが送信した通信データではない場合（ステップＳ５０９：ＮＯ）には、ノードはステップＳ５１１に進む。

ステップＳ５１０において、自ノードが送信を行う順番であるので、対応するノードは送信するべきデータを通信データとして、無線通信部２０４から送受信切り替え部２０２およびアンテナ２０１を介して送信して、処理を終了する。このように、オーバーヒアした通信データが直前のノードが送信した通信データである場合であって、当該通信が失敗している場合には、次の送信順番のノードが失敗した通信の直後に通信を開始できる。

ステップＳ５１１において、ノードはオーバーヒアした通信データが自ノードの1つ前、すなわち直前のノードが送信した通信データではないので、オーバーヒア通信データ記憶部２０９に記憶されている通信データの履歴を参照して、送信タイミングを算出する。送信タイミングの算出方法については、前述したのでここでは説明を省略する。

ステップＳ５１２において、ノードは代理通信ノードとして機能するので、当該ノードはオーバーヒアした通信データを代理通信データ記憶部２０６に記憶する。すなわち、当該オーバーヒアした通信データが自ノード宛ての通信データではなく、自ノードに送信するべき通信データがない場合には、オーバーヒアした通信データは代理通信データ記憶部２０６に記憶される。次に、ノードはステップＳ５１９に進む。

ステップＳ５１９において、ノードはオーバーヒアした通信データの通信が成功したか否かをオーバーヒアして確認する。オーバーヒアした通信データの通信が成功した場合には、当該通信データのＡＣＫをノードはオーバーヒアすることができ、オーバーヒアした通信データの通信が失敗した場合には、当該通信データのＡＣＫをノードはオーバーヒアすることができない。オーバーヒアした通信データの通信が成功した場合（ステップＳ５１９：ＹＥＳ）には、ノードはステップＳ５２０に進み、オーバーヒアした通信データの通信が失敗した場合（ステップＳ５１９：ＮＯ）には、ノードはステップＳ５１３に進む。

ステップＳ５１９において、ノードはオーバーヒアした通信データの通信が成功したので、代理通信データ記憶部２０６に記憶された当該通信データを破棄する。つまり、ノードは当該通信データを代理通信データ記憶部２０６から削除する。通信が成功した通信データは代理通信する必要がないからである。次にノードはステップＳ５１３に進む。

ステップＳ５１３において、ノードは集約待ちタイマを更新する。例えば、集約待ちタイマは、オーバーヒアした通信データが自ノード宛ての通信データではなく、自ノードに送信するべき通信データがない場合に、カウントアップされる。この場合には集約待ちタイマはカウンタとして機能する。すなわち、ノードが代理通信ノードとして機能する場合には、通信データを受信するたびに集約待ちタイマはカウントアップされる。次に、ノードはステップＳ５１４に進む。

ステップＳ５１４において、ノードの通信データ合成部２０７は代理通信データ記憶部２０６に記憶された通信データの中で宛先が同じ通信データを集約し、１つの通信データとする。次に、ノードはステップＳ５１５に進む。

ステップＳ５１５において、ノードは集約した通信データを代理通信する集約条件が満たされているか否かを確認する。集約条件は、集約数と集約待ちタイマによって規定される条件であるが、いずれかの条件が満たされているか否かをノードが確認する。集約条件が満たされている場合（ステップＳ５１５：ＹＥＳ）には、ノードはステップＳ５１６に進み、集約条件が満たされていない場合（ステップＳ５１５：ＮＯ）には、ノードは処理を終了する。集約数は、代理通信データ記憶部２０６に記憶された通信データがいくつ集約されたかを示す数字である。

ステップＳ５１６において、ノードは代理通信データ記憶部２０６に記憶された通信データを代理通信し、または、自ノードにおいて発生した通信データを送信し、処理が終了する。

ステップＳ５１７において、ノードの通信タイミング管理部２０８は自ノードの送信タイミングが到来したか否かを判定する。自ノードの送信タイミングである場合（ステップＳ５１７：ＹＥＳ）には、ノードはステップＳ５１６に進み、自ノードの送信タイミングではない場合（ステップＳ５１７：ＮＯ）には、ノードはステップＳ５２１に進む。

ステップＳ５２１において、ノードは自ノードに送信するべき通信データがあるか否かを確認する。すなわち、送信するべき通信データがあるノードは送信ノードとして機能し、送信するべき通信データがないノードは代理通信ノードとして機能するので、場合分けをする。自ノードに送信するべき通信データがある場合（ステップＳ５２１：ＹＥＳ）には、ノードは通信ノードとしての処理を終了し、自ノードに送信するべき通信データがない場合（ステップＳ５２１：ＮＯ）には、ノードは代理通信ノードとしてステップＳ５１８に進む。

ステップＳ５１８において、ノードは集約待ちタイマを更新する。

（ノードの動作の変形例１）
以上の実施形態の説明では、ノードＮ１が通信に失敗し、ノードＮ２が通信に成功した事例を説明したが、ノードＮ１が通信に成功し、ノードＮ２が通信に失敗した場合も同様の動作になる。

具体的には、ノードＮ３において、ノードＮ１の通信データをオーバーヒア通信データ記憶部２０９に記憶する。ノードＮ１の通信は成功しているので、ノードＮ３は通信タイミングを変更する計算を行わない。その次に、ノードＮ２の通信が発生し、ノードＮ３はノードＮ２の通信データをオーバーヒアし、当該通信データをオーバーヒア通信データ記憶部２０９に記憶する。ノードＮ２の通信はノードＮ３の直前の通信なので、ノードＮ３は通信タイミングを変更し、ノードＮ２の通信の失敗の直後に自身の保有する通信データをノードＮ５に送信する。しかし、上述したようにノードＮ３の通信は失敗する。

ノードＮ４は、通信が失敗したノードＮ２およびノードＮ３の通信データをオーバーヒアしてキューイングする。すなわち、ノードＮ４は、代理通信記憶部２０６にノードＮ２およびノードＮ３の通信データを記憶し、集約し、集約された通信データをノードＮ５に向けて送信する。

（ノードの動作の変形例２）
別の例として、ノードＮ１、ノードＮ２ともに通信が成功した場合には、ノードＮ３は、オーバーヒア通信データ記憶部２０９にこれらの通信データを記憶するが、いずれの通信も成功しているので、通信タイミングの変更を行わない。

また、ノードＮ３がノードＮ２の通信をオーバーヒアできない場合には、ノードＮ１の通信が失敗していることを確認できれば、そこから計算されるタイミングで、自身の保有する通信データを送信することが可能となる。

実施形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明したが、以上の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、上記に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

本発明は、無線通信が失敗した複数の通信データを効率よく集約して代理通信できるようにするために、通信データが発生した無線通信ノードの送信タイミングを制御することが可能な無線通信ノードおよび無線通信システムに用いて、極めて有用である。

ＡＮＴ・・・アンテナ
２００・・・無線通信ノード
２０１・・・送受信切り替え部
２０２・・・無線受信部
２０３・・・無線送信部
２０４・・・宛先判定部
２０５・・・通信成否判定部
２０６・・・代理通信データ記憶部
２０７・・・データ合成部
２０８・・・通信タイミング管理部
２０９・・・オーバーヒア通信データ記憶部
２１０、２１１・・・Ｉ／Ｆ部

Claims (8)

1. 送信順番があらかじめ定められた送信順番情報を記憶し、送信ノード、代理通信ノード、および、受信ノードとして機能する無線通信ノードであって、
   他の無線通信ノードから自ノード宛てではない通信データを受信する無線受信部と、
   前記他の無線通信ノードから受信した自ノード宛てではない前記通信データの通信の成否を判定し、通信成否情報を生成する通信成否判定部と、
   前記他の無線通信ノードから受信した自ノード宛てではない複数の前記通信データ、および、前記複数の通信データの前記通信成否情報を対応付けて記憶するオーバーヒア通信データ記憶部と、
   前記オーバーヒア通信データ記憶部に記憶された前記複数の通信データの送信ノード情報および前記通信成否情報、並びに、前記送信順番情報に基づいて、送信タイミングを演算する通信タイミング管理部を備えることを特徴とする無線通信ノード。
2. 前記通信タイミング管理部は、自ノードの直前の送信順番である無線通信ノードの無線通信が失敗した場合には、失敗した無線通信の直後に通信データを送信するように送信タイミングを変更し、
   前記通信タイミング管理部は、無線通信が失敗した無線通信ノードの次の次の送信順番の無線通信ノードが自ノードである場合には、自ノードの直前の送信順番である無線通信ノードが変更した変更後の送信タイミングから通信フレームが隣接するように自ノードの送信タイミングを変更することを特徴とする請求項１に記載の無線通信ノード。
3. 前記通信タイミング管理部は、オーバーヒアできなかった通信データが存在する場合にも、あらかじめ定められた通信フレーム長で通信データが送信されたとして、自ノードの送信タイミングを演算することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信ノード。
4. 自ノードに送信するべきデータが無い場合に、自ノード宛てではない通信データであって、通信が失敗した通信データを記憶する代理通信データ記憶部と、
   代理通信データ記憶部に記憶された通信データが複数ある場合に、宛先情報が同一である通信データを集約し、１つの通信データとする通信データ合成部とを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線通信ノード。
5. 前記通信タイミング管理部は、集約条件が満たされると、代理通信データ記憶部に記憶された通信データを無線送信部から送信させ、
   前記集約条件は、集約される自ノード宛てではない通信が失敗した通信データの集約個数、または、自ノード宛てではない通信が失敗した通信データが集約される集約時間であることを特徴とする請求項４に記載の無線通信ノード。
6. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の前記無線通信ノードであって、送信機能を有する複数の前記無線通信ノードと、
   請求項５に記載の前記無線通信ノードであって、代理通信機能を有する少なくとも1つの前記無線通信ノードと、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
7. 前記無線通信システムには、無線通信ノードの動作タイミングを一元管理するコントローラは存在せず、各無線通信ノードは自無線通信ノードの前記通信タイミング管理部に基づいて通信データを送信することを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
8. 前記無線通信システムは車両に搭載され、前記通信データは前記車両に備えられる電子機器から出力されるデータであることを特徴とする請求項６または７に記載の無線通信システム。

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