WO2012073578A1 - 無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法 - Google Patents

無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法 Download PDF

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WO2012073578A1
WO2012073578A1 PCT/JP2011/071118 JP2011071118W WO2012073578A1 WO 2012073578 A1 WO2012073578 A1 WO 2012073578A1 JP 2011071118 W JP2011071118 W JP 2011071118W WO 2012073578 A1 WO2012073578 A1 WO 2012073578A1
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hop
information collection
period
sink node
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PCT/JP2011/071118
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智彦 柳生
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日本電気株式会社
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    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update

Definitions

  • the present invention relates to an information collection system, a terminal, a sink node, and a communication method thereof using a wireless multihop network, and more particularly, to a wireless multihop that performs transmission control according to a message transmission schedule for periodic information collection by the wireless multihop network.
  • the present invention relates to an information collection system using a hop network, a terminal, a sink node, and a communication method thereof.
  • wireless information collection is often used because of the ease of installation and low cost.
  • sink node such as an information collection server
  • other terminals perform relaying.
  • a wireless multi-hop network that enables communication is used.
  • any terminal can communicate with any other terminal.
  • Non-Patent Documents 4 to 5 are known.
  • an information collection system in a wireless multi-hop network can be constructed.
  • path control for establishing a communication path from each terminal to the sink is performed by sequentially transferring path control messages transmitted from the sink to terminals that are sequentially away from the sink.
  • information collection information is transferred from the terminal farthest from the sink in the sink direction while collecting the information.
  • the route control message and the information collection message are transferred in opposite directions. Therefore, when there is no margin in the communication band with respect to the number of terminals, the transmission timings of the route control message and the information collection message always collide even when scheduling for collision avoidance is performed as in Non-Patent Documents 4 and 5. When such a collision between transmission of the route control message and the information collection message occurs frequently, a message transmission delay occurs, and as a result, there is a high possibility that the request time for periodic information collection cannot be satisfied.
  • the present invention solves the above-described problems, avoids a collision between a route control message and an information collection message in a wireless multi-hop network, and uses a wireless multi-hop network capable of completing information collection within a predetermined time. It is an object of the present invention to provide a collection system, a terminal, a sink node, and a communication method thereof.
  • a system terminal that periodically collects information in a wireless multi-hop network, the number of hops from a sink node constituting the wireless multi-hop network and the number of terminals per hop. And a transmission possible period of a hop-by-hop route control message for constructing a route to the sink node, and a transmission possible period of a hop-by-hop information collection message for transmitting collection information to the sink node. And calculating a period in which the routing control message collides with the information collection message based on the calculated both transmittable periods, and transmitting the routing control message while avoiding the calculated collision period.
  • a transmission period control unit that recalculates the transmission available period of the route control message, and the number corresponding to the number of hops
  • a routing control unit that creates and transmits the route control message within a transmittable period of a route control message, and creates and transmits the information collection message within a transmittable period of the information collection message according to the number of hops of the routing control message.
  • a sink node of a system for periodically collecting information in a wireless multi-hop network which is transmitted from a terminal constituting the wireless multi-hop network to the sink node
  • An information collection unit that receives an information collection message for transmitting collection information; and, from the information collection message, obtains the number of terminals per hop from the sink node, and determines the number of terminals obtained per hop as the sink node
  • a routing control unit that transmits the message in a route control message for constructing a route to the sink node.
  • a sink node of a system for periodically collecting information in a wireless multi-hop network which is transmitted from a terminal constituting the wireless multi-hop network toward the sink node
  • An information collection unit that receives an information collection message for transmitting collection information; and, from the information collection message, obtains the number of terminals per hop from the sink node, and based on the obtained number of terminals per hop, A transmission possible period of a hop-by-hop route control message for constructing a route from the terminal to the sink node, and a transmission possible period of a hop-by-hop information collection message for transmitting collection information to the sink node
  • a transmission period control unit that recalculates a transmittable period of the route control message so as to transmit the route control message while avoiding the calculated collision period, and information collection for each calculated hop
  • a sink node comprising a routing control unit that transmits a message and a transmission-enabled period of
  • a system for periodically collecting information in a wireless multi-hop network comprising a sink node and a terminal constituting the wireless multi-hop network, An information collection unit that holds an information collection message for transmitting collection information that is transmitted from the terminal to the sink node, and acquires the number of terminals per hop from the sink node from the information collection message, A routing control unit that transmits the obtained number of terminals for each hop in a route control message for constructing a route to the sink node, and the terminal includes the number of hops from the sink node and each hop. Based on the number of terminals, the transmission period of the routing control message and information collection message for each hop is calculated.
  • a transmission period control unit that recalculates a transmittable period, a routing control unit that creates and transmits the route control message within the transmittable period of the route control message according to the number of hops, and the number of hops
  • an information collection system comprising: an information transmission unit that creates and transmits the information collection message within a period in which the information collection message can be transmitted.
  • a communication method for a terminal of a system that periodically collects information in a wireless multi-hop network, the number of hops from a sink node constituting the wireless multi-hop network and each hop. Based on the number of terminals, a transmission possible period of a path control message for each hop for establishing a path to the sink node, and an information collection message for each hop for transmitting collection information to the sink node A transmission possible period is calculated, a period in which the route control message collides with the information collection message is calculated based on both calculated transmission available periods, and the route control message is transmitted while avoiding the calculated collision period.
  • the route control message is recalculated so that the route control according to the number of hops of the route control message is recalculated.
  • the route control message is generated and transmitted within a transmission period of a message, and the information collection message is generated and transmitted within a transmission period of the information collection message corresponding to the number of hops of the message.
  • a terminal communication method is provided.
  • information collection and route control are performed simultaneously by determining the transmission timing of a route control message and an information collection message based on the number of hops from a sink node and the number of terminals per hop.
  • information collection can be performed within the required time by preventing delay in information collection due to collision between the route control message and the information collection message.
  • FIG. 1 shows the structural example of the information collection system using the radio
  • surface which shows the relationship between each transmission possible period of a route control message and an information collection message, and the number of hops.
  • the information collection system shown in FIG. 1 it is a figure explaining the case where the collision with an information collection message has occurred in the schedule of the transmission timing of a route control message.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a case where an interference avoidance period is set in order to avoid a collision between the route control message and the information collection message shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a case where the transmission possible period of the route control message is recalculated after the interference avoidance period shown in FIG. 6 is set. It is a figure which shows the function structure of the sink node and terminal shown in FIG. It is a schematic flowchart explaining the calculation process of the transmission possible period of the information collection message and routing control message by the terminal shown in FIG. It is a schematic flowchart explaining transmission control of the information collection message by the terminal shown in FIG. It is a schematic flowchart explaining transmission control of the route control message by the terminal shown in FIG.
  • FIG. 1 shows an outline of the configuration of an information collection system using a wireless multi-hop network in the present embodiment.
  • 1 is a server (information collection server) that collects information from each of the terminals 21n to 28n represented by other squares in the figure.
  • Concentric circles 101 to 108 represent the number of hops 1 to 8 in wireless communication from the sink node 201, and the terminals 21m1 to 28m8 arranged on the concentric circles 101 to 108 are the number of hops indicated by the concentric circles 101 to 108 from the sink node 201. Represents a terminal group that can be reached by.
  • the terminal 21m1 existing on the concentric circle 101 is a terminal capable of directly communicating with the sink node 201 by hop number 1, that is, the sink node 201.
  • the terminal 22m2 existing on the concentric circle 102 is a terminal capable of communicating with the sink node 201 with the number of hops 2 through one or more terminals 21m1 existing on the concentric circle 101.
  • the terminal 21mn existing on the concentric circle 10n can communicate with the sink node 201 via one or more terminals 21m (n-1) on the concentric circle 10 (n-1).
  • Fig. 1 shows a wireless multi-hop network with a maximum of 8 hops.
  • the terminals 21m1 to 28m8 are arranged concentrically in order to simplify the description. However, in practice, any arrangement is possible.
  • Each of the terminals 21m1 to 28m8 needs to determine a relay terminal for performing communication with the sink node 201.
  • the sink node 201 and each of the terminals 21m1 to 28m8 periodically transmit a path control message.
  • Node ID (hereinafter abbreviated as “ID” as necessary) -Number of hops-Neighboring terminal list-Number of terminals at each hop
  • the node ID is its own ID
  • the number of hops is its own hop number
  • the adjacent terminal list is a list of IDs of adjacent terminals (or sink nodes)
  • the number of terminals at each hop represents the number of terminals at each hop.
  • the number of terminals at each hop is set by the sink node 201 based on the information on the number of hops of each terminal set in the information collection message in the periodical information collection immediately before described later.
  • the terminals other than the sink node 201 copy the received information on the number of terminals at each hop.
  • each terminal waits for a random time after first receiving the route control message, and then creates and transmits its own route control message.
  • the transmission period of the route control message is calculated from the number of hops of itself, and the route control message is generated and transmitted at random timing within the period.
  • FIG. 2 shows a sink node 201, two terminals 211 and 212 with a hop number of 1 existing on a concentric circle 101, two terminals 221 and 222 with a hop number of 2 existing on a concentric circle 102, and a concentric circle 103.
  • Two terminals 231 and 232 having a hop number of 3 are illustrated (in this example, terminals having a hop number of 4 or more are omitted for convenience).
  • the sink node 201 first transmits a route control message by broadcast.
  • the route control message transmitted by the sink node 201 has the following contents.
  • 211 and 212 are set in the neighboring terminal list. This is because the sink node 201 can receive the route control messages of the terminals 211 and 212 in the exchange of the route control messages up to the previous time.
  • the number of terminals at each hop is set to the number of terminals 2 of hop number 1, the number of terminals 2 of hop number 2, and the number of terminals 2 of hop number 3 (in this example, the number of hops 4 for convenience). The above is omitted).
  • the route control message transmitted by the sink node 201 is received by the terminals 211 and 212.
  • Each of the terminals 211 and 212 creates and transmits a route control message within a transmission possible period of hop number 1 calculated in advance, which will be described later.
  • the route control message transmitted by the terminals 211 and 212 is as follows.
  • 1 is set for each hop count.
  • the number of hops is obtained by adding 1 to the minimum number of hop numbers in the routing control message received by itself and having its own ID in the adjacent terminal list. In this case, since the number of hops 0 included in the route control message received from the sink node 201 of the terminals 211 and 212 are both the minimum number of hops, the number of hops of the terminals 211 and 212 is both 0 plus 1. The one, ie 1.
  • the adjacent terminal list is set to 201, 212, and 221 for the terminal 211, and 201, 211, and 222 for the terminal 212, respectively.
  • the terminal 211 can receive the control path messages of the sink node 201 and the terminals 212 and 221 in the exchange of the path control messages up to the previous time, and the terminal 212 can receive the control path messages of the sink node 201 and the terminals 211 and 222. Because it is possible to receive.
  • the number of terminals at each hop is copied from that included in the route control message of the sink node 201.
  • the route control messages transmitted by the terminals 221 to 232 are as follows.
  • each terminal determines a relay terminal that can be used when it transmits data to the sink node 201.
  • the relay terminal is a set of adjacent terminals that satisfy the following two conditions.
  • the relay terminal list of each terminal is as follows.
  • the best one can be selected in consideration of the reception quality of the route control message.
  • Other relay terminals can be used as alternative relay terminals when the best relay terminal is no longer available.
  • Each terminal transmits an information collection message to be described later to the relay terminal.
  • one terminal 261 with six hops existing on the concentric circle 106 one terminal 271 with seven hops existing on the concentric circle 107, and eight hops existing on the concentric circle 108 (maximum hops).
  • the number of terminals 281 and 282 is illustrated (in this example, terminals and sink nodes having a hop number of 5 or less are omitted for convenience).
  • Each terminal collects the information reported by itself and the information from the terminal of the next hop number transmitted to itself in the transmission possible period of the information collection message for each hop number calculated by the method described later. Create and send information gathering messages.
  • the information collection message includes the following information.
  • terminals 281 and 282 transmit an information collection message in a period in which a terminal with 8 hops transmits.
  • the message destination is the terminal 271 which is a relay terminal determined by the above-described route control message.
  • aaaaaaa and bbbbbb contain arbitrary information depending on the system and application.
  • route control from sink node to terminal direction In the information collection process of (2) above, route control from the sink node 201 to each terminal direction is also performed simultaneously.
  • the terminal that has received the information collection message records, as a relay terminal, the terminal that has transmitted the information collection message to the terminal included in the information of the message.
  • the terminal 261 when the terminal 261 receives data addressed to the terminals 271, 281 and 282, the terminal 261 transfers the data to the terminal 271.
  • the data transfer table of the terminal 261 is shown as an example below.
  • Destination 271 Forwarding destination 271
  • Destination 281 Forwarding destination 271
  • Destination 282 Forwarding destination 271
  • the sink node 201 can know the number of terminals at each hop, such as how many hops away from itself, from the information collection message.
  • the sink node 201 transmits the information on the number of terminals at each hop in a route control message so that all terminals can know the number of terminals at each hop.
  • Each terminal calculates the transmittable period at each hop of the route control message and the information collection message from the information on the number of terminals at each hop.
  • the transmission schedule of the information collection message and the routing message is roughly as shown in FIG.
  • the information collection cycle is expressed as T, and its start time is expressed as t0.
  • T and t0 are set in advance in the sink node 201 and each terminal.
  • g is the guard time to avoid transmission collisions between hops due to time lag between terminals.
  • J (h) (J (1) to J (8) in the example of FIG. 4) is transferred from the terminal having the hop number h to the relay terminal having the previous hop number h-1 in the information collection cycle T.
  • This is a period during which the information collection message is allowed to be transmitted, that is, a period in which the information collection message can be transmitted for each hop.
  • R (h) (R (0) to R (7) in the example of FIG. 4) is a period during which the terminal having the number of hops h is allowed to transmit a route control message in the information collection cycle T, that is, This is a period during which a routing control message can be transmitted for each hop.
  • the interference avoidance period I is a period in which transmission of the route control message is stopped in order to prevent the transfer of the information collection message and the transfer of the route control message from interfering in the information collection cycle T.
  • the information collection message is transmitted in the order of the terminals having the largest number of hops, that is, in the order of the respective terminals having the number of hops 8, 7, 6,. , J (7), J (6),..., J (1), and reaches the sink node 201.
  • the route control message is transmitted from the sink node 201 on the contrary, and can be transmitted in the direction of the terminal having a large number of hops, that is, the direction of each terminal having the number of hops 1, 2, 3,. Transferred to periods R (1), R (2), R (3),..., R (8).
  • the length of the information collection message transmission period J (h) at each hop is determined in consideration of the number of terminals at each hop, the amount of information to be transmitted, and the degree of interference. For example, the period J (h) is set longer as the number of terminals N (h) existing in the hop number h is larger. Also, the smaller the hop count h, the greater the amount of information transmitted by one terminal, so the period J (h) becomes longer. Furthermore, since the degree of interference increases as the hop number h decreases, the period J (h) is also set longer.
  • the time required to send information per terminal is m. Overhead time required for one terminal to send a message (header transmission time + CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance))
  • header transmission time + CSMA / CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
  • Jmin (h) [ ⁇ N (h) + N (h + 1) + ... + N (Hmax) ⁇ * m + N (h) * p] * (1 / s) (Formula 1)
  • correction is performed as follows, for example, according to the number of hops h.
  • the route control message sends a message of a certain size to any terminal.
  • R (0) is completed in a very short time because the sink node 201 only broadcasts one routing control message.
  • the minimum required routing control message transmission time Rmin (h) at each hop is as follows.
  • Rmin (h) N (h) * (p + q) * (1 / s) (Formula 7) Since the probability that a plurality of terminals can transmit simultaneously increases as the number of hops h increases, Rmin (h) is corrected as follows, for example, according to the number of hops h. Here, the corrected Rmin (h) is defined as Rmin ′ (h).
  • Rmin '(h) Rmin (h) * h ⁇ ( ⁇ 1/2) (Formula 8)
  • Tr (h) _end is Indicates the end time of the transmittable period R (h).
  • the period from the start time Tr (h) _start of the transmission period R (h) of the route control message with the hop count h to the end time Tr (h) _end + the guard time g is When it overlaps with the period from the start time Tj (h + 2) _start to the end time Tj (h + 2) _end of the transmission period J (h + 2) of the information collection message with the number of hops h + 2 (see overlap period a in FIG. 5) In the hop count h + 1, transmission of the information collection message and the routing control message collides.
  • the period between (h) end time Tj (h) _end + guard time g is set as an interference avoidance period I during which the transmission of the route control message is stopped.
  • the number of hops h at which the conflicting path control message is transmitted is assumed to be Hcol.
  • the transmission possible period R (h) for each hop is again set so that the transmission of the route control message does not overlap with the interference avoidance period I as shown in FIG. Recalculate.
  • the information collection message with the hop number Hmax It is allocated between the transmission possible period J (Hmax) and the transmission possible period J (Hcol + 2) of the information collection message with the number of hops Hcol + 2.
  • Tr1 J (Hmax) +... + J (Hcol + 2)
  • the transmission time Rext1 that can be allocated extra in Tr1 can be calculated as follows.
  • Rext1 Tr1-g * Hcol- ⁇ Rmin '(0) + Rmin' (1) + ... + Rmin '(Hcol-1) ⁇ (Formula 10) This Rext1 is distributed according to the weight y (h) of each hop.
  • the weight y (h) of each hop is calculated as follows.
  • R (h) Rmin '(h) + y (h) * Rext1 (Formula 12)
  • the transmission period R (Hmax) of the route control message with the hop number Hmax from the transmission period R (Hcol) of the route control message with the hop number Hcol to the transmission of the information collection message with the hop number Hcol-1.
  • the information is allocated between the possible period J (Hcol-1) and the transmission possible period J (1) of the information collection message with the number of hops 1.
  • Tr2 J (Hcol + 1) +... + J (1)
  • the transmission time Rext2 that can be allocated extra in Tr2 can be calculated as follows.
  • Rext2 Tr2-g * (Hmax-Hcol + 1)- ⁇ Rmin '(Hcol) + Rmin' (Hcol + 1) + ... + Rmin '(Hmax) ⁇ (Formula 13)
  • This Rext2 is distributed according to the weight y (h) of each hop.
  • the weight y (h) of each hop is calculated as follows.
  • each terminal can transmit the transmission period J (h) and R according to its own hop count h.
  • An information collection message and a route control message are transmitted in (h).
  • information collection and route control can be performed simultaneously, and information collection can be performed within the required time by preventing delay in information collection due to collision between the route control message and the information collection message.
  • FIG. 8 shows the functional configuration of the above sink node and terminal.
  • the wireless multi-hop network shown in FIG. 8 includes a sink node 201, a terminal 211 adjacent to the sink node 201, and a terminal 221 adjacent to the terminal 211 (other terminals are omitted for convenience). Note that since the functional configuration of terminals other than the terminal 211 in the wireless multi-hop network is the same as that of the terminal 211, only the terminal 211 will be described.
  • the sink node 201 includes a routing control unit 302, an information collection unit 305, and a wireless communication unit 304 (in addition, a known clock function (not shown) or the like is incorporated).
  • the wireless communication unit 304 transmits and receives the information collection message and the route control message described above by wireless communication with the adjacent terminal 211.
  • the information collection unit 305 receives and holds the information collection message via the wireless communication unit 304.
  • the routing control unit 302 obtains information on the number of terminals N (h) of each hop from the information collection message of the information collection unit 305, and periodically creates a route control message based on the information to create a wireless communication unit 304. To the adjacent terminal 211.
  • the route control message is created and transmitted every information collection cycle T.
  • the start time t0 of the information collection cycle T is determined based on, for example, the time of a built-in clock function.
  • the terminal 211 includes a transmission period control unit 311, a routing control unit 312, an information transmission unit 313, and a wireless communication unit 314 (in addition, a known clock function (not shown) and the like are also incorporated).
  • the wireless communication unit 314 transmits and receives the above-described information collection message and route control message by wireless communication between the sink node 201 and other adjacent terminals 221.
  • the transmission period control unit 311 acquires information on the number of hops h of its own terminal and the number of terminals N (h) for each hop from the routing control unit 312, and collects information and route control messages at each hop.
  • the transmission possible periods J (h) and R (h) are calculated and notified to the routing control unit 312 and the information transmission unit 313.
  • the routing control unit 312 determines the start time Tr (h) based on the transmittable period R (h) of the route control message according to its own hop count h notified from the transmission period control unit 311 in the information collection cycle T. ) _start to the end time Tr (h) _end, the above-described route control message is created, and the created route control message is transmitted to the adjacent terminal 221 via the wireless communication unit 304.
  • a relay terminal that can be used when transmitting the information collection message to the sink node 201 is determined, and a communication path between the sink node and the terminal and between the two terminals is constructed.
  • the start time Tr (h) _start and the end time Tr (h) _end of the route control message transmission possible period R (h) are determined based on, for example, the time of a built-in clock function.
  • the information transmission unit 313 determines the start time Tj (based on the transmission period J (h) of the information collection message according to the hop number h of the own terminal notified from the transmission period control unit 311. h) The information collection message described above is created between _start and the end time Tj (h) _end, and the created information collection message is transmitted to the relay terminal acquired from the routing control unit 312. Also, the information transmission unit 313 acquires an information collection message from the adjacent terminal 221 via the wireless communication unit 314, and puts information included in the information collection message into an information collection message to be created next time. Note that the start time Tj (h) _start and the end time Tj (h) _end of the information collection message transmission possible period J (h) are determined based on, for example, the time of a built-in clock function.
  • FIG. 9 illustrates a calculation processing flow of the transmission possible period of the information collection message and the path control message by the transmission period control unit 311 of the terminal 211.
  • the terminal 211 obtains the number of terminals at each hop from the route control message from the sink node 201 by the transmission period control unit 311 (step S1), and sets the obtained number of terminals at each hop. Based on this, a transmission possible period J (h) of the information collection message for each hop and a transmission possible period R (h) of the path control message for each hop are calculated (steps S2 and S3). And the terminal 211 sets the interference avoidance period I according to the period when a path control message collides with an information collection message based on J (h) and R (h) by the transmission period control part 311 (step S4). The route control message transmission possible period R (h) is recalculated so as not to overlap with the interference avoidance period I (step S5).
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the information collection message transmission control flow by the terminal 211.
  • the terminal 211 determines whether or not T has arrived at the start time t0 of the preset information collection cycle T (step S21), and when T arrives (step S11: YES) It is determined whether J (h) has arrived from the start time Tj (h) _start of the transmission period J (h) of the information collection message according to the number of hops h (step S22), and J (h) has arrived Then (step S22: YES), between the start time Tj (h) _start and the end time Tj (h) _end, the information transmission unit 313 creates and transmits its own information collection message (step S23). .
  • FIG. 11 illustrates a flow of transmission control of the route control message by the terminal 211.
  • the terminal 211 determines whether or not the information collection cycle T has arrived at a preset information collection start time t0 (step S21).
  • T arrives step S21: YES
  • R (h) It is determined whether or not R (h) has arrived at the start time Tr (h) _start of the transmission period R (h) of the route control message according to its own hop count h (step S22).
  • the routing control unit 312 creates and transmits its own route control message between the start time Tr (h) _start and the end time Tr (h) _end (step S23).
  • the “number of terminals at each hop” of the route control message created by the sink node 201 (the routing control unit 302 in the example of FIG. 8) is set.
  • the number of dummy (fictional) terminals may be set to a number of hops greater than the maximum number of hops (8 in the above example) recognized by the sink node 201. For example, information that 10% of the number of hops of 8 is present in the number of hops of 9 is entered as a dummy.
  • the calculation of (4) in the above embodiment may be performed by the sink node 201 instead of the terminal.
  • a functional configuration of the sink node 201 in this case a configuration further including a transmission period control unit having the same function as the transmission period control unit 311 on the terminal 211 side illustrated in the example of FIG. 8 is exemplified.
  • the route control message generated and transmitted by the sink node 201 includes the calculated information collection message for each hop and the transmission possible period J (h) of the route control message.
  • R (h) or J (h) start time Tj (h) _start, its end time Tj (h) _end, R (h) start time Tr (h) _start, its end time Tr (h) _end You may send the information.
  • each terminal transmits the information collection message and the route control message based on the transmission schedule of the received information collection message and the route control message, that is, the hop-by-hop information collection message and the route control message transmission possible period.
  • the sink node and the terminal constituting the wireless multi-hop network can be realized by hardware, software, or a combination thereof.
  • the hardware and software configurations in this case are not particularly limited, and any form can be applied as long as the functions described above can be realized.
  • a terminal of a system that periodically collects information in a wireless multi-hop network wherein the sink node is based on the number of hops from the sink node that constitutes the wireless multi-hop network and the number of terminals per hop.
  • a period during which the route control message collides with the information collection message is calculated based on both transmission possible periods, and the route control message is transmitted so as to avoid the calculated collision period.
  • a transmission period control unit for recalculating the routing control message according to the number of hops of the transmission period control unit A routing control unit that creates and transmits the route control message within a transmittable period, and an information transmission unit that generates and transmits the information collection message within the transmittable period of the information collection message according to its own hop count And a terminal.
  • the number of terminals per hop is transmitted in a route control message created by the sink node, and the transmission period control unit obtains the number of terminals per hop from the route control message.
  • the said transmission period control part calculates the transmission possible period of the route control message for every hop weighted according to the number of terminals for every said hop, and an information collection message, It is characterized by the above-mentioned The terminal described in.
  • a sink node of a system that periodically collects information in a wireless multi-hop network, for transmitting collected information transmitted from a terminal constituting the wireless multi-hop network to the sink node
  • An information collection unit that receives the information collection message, and from the information collection message, obtains the number of terminals per hop from the sink node, and constructs a route to the sink node using the obtained number of terminals per hop
  • a routing control unit that transmits the message in a path control message.
  • An information collection unit that receives the information collection message, and from the information collection message, obtains the number of terminals per hop from the sink node, and based on the obtained number of terminals per hop, from the terminal to the sink node
  • Both transmissions are calculated by calculating a transmission possible period of a route control message for each hop for constructing a route and a transmission possible period of an information collection message for each hop for transmitting collection information to the sink node. Based on the possible period, the period during which the routing message collides with the information collection message is calculated.
  • a transmission period control unit that recalculates a transmission possible period of the route control message so as to transmit the route control message while avoiding the calculated collision period, and the calculated information collection message and route control message for each hop
  • a sink node comprising: a routing control unit that transmits a transmittable period in its own route control message.
  • the transmission period control unit calculates a transmission possible period of the route control message and the information collection message for each hop weighted according to the number of terminals for each hop, and the routing control unit calculates 8.
  • a system for periodically collecting information in a wireless multi-hop network comprising a sink node and a terminal constituting the wireless multi-hop network, wherein the sink node is directed from the terminal to the sink node
  • the information collection unit that holds the information collection message for transmitting the collection information that is transmitted and the number of terminals for each hop from the sink node from the information collection message, and the number of terminals for each acquired hop
  • a routing control unit that transmits in a route control message for constructing a route to the sink node, the terminal based on the number of hops from the sink node and the number of terminals per hop, Calculate the transmission possible period of the routing control message and information collection message for each hop, and both calculated transmissions Based on the performance period, a time period during which the route control message collides with the information collection message is calculated, and the transmission possible period of the route control message is retransmitted so as to transmit the route control message while avoiding the calculated collision time period.
  • An information collection system comprising: an information transmission unit that creates and transmits the information collection message within a message transmission possible period.
  • a communication method for a terminal of a system that periodically collects information in a wireless multi-hop network, based on the number of hops from the sink node constituting the wireless multi-hop network and the number of terminals per hop, Calculating a transmission possible period of a hop-by-hop route control message for constructing a route to the sink node and a transmission period of an information collection message for each hop for transmitting collection information to the sink node Calculating a period in which the route control message collides with the information collection message based on the calculated both transmittable periods, and transmitting the route control message so as to avoid the calculated collision period.
  • the terminal communication characterized in that the route control message is created and transmitted within an active period, and the information collection message is created and transmitted within a transmittable period of the information collection message according to the number of hops of the terminal.
  • a communication method of a sink node of a system for periodically collecting information in a wireless multi-hop network wherein collected information transmitted from a terminal constituting the wireless multi-hop network to the sink node
  • Receiving an information collection message for transmission obtaining the number of terminals per hop from the sink node from the information collection message, and constructing a route to the sink node from the obtained number of terminals per hop
  • a communication method of a sink node of a system that periodically collects information in a wireless multi-hop network wherein collected information transmitted from a terminal constituting the wireless multi-hop network to the sink node
  • Receiving an information collection message for transmission obtaining the number of terminals per hop from the sink node from the information collection message, and based on the obtained number of terminals per hop, the route from the terminal to the sink node
  • the transmission possible period of the routing control message for each hop for constructing the transmission information and the transmission possible period of the information collection message for each hop for transmitting the collection information to the sink node are calculated. Based on the time period, the time period during which the routing message collides with the information collection message is calculated.
  • a sink node which is transmitted in its own routing message.
  • the present invention can be used for an information collection system, a terminal, a sink node, and a communication method using a wireless multi-hop network.
  • the present invention relates to a control message for path control in a system that periodically collects information using a wireless multi-hop network, for example, automatic meter reading by a smart meter, and an information collection system (sensor network) using a sensor. It can be used as a method for scheduling the transmission timing of messages for information collection.

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Abstract

【課題】無線マルチホップネットワークにおいて、経路制御メッセージと情報収集メッセージとの衝突を回避し、一定時間内に情報収集を完了する。 【解決手段】端末は、シンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、ホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、ホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて経路制御メッセージが情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した衝突する期間を避けて経路制御メッセージを送信するように経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、自身のホップ数に応じた経路制御メッセージの送信可能期間内に経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、自身のホップ数に応じた情報収集メッセージの送信可能期間内に情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有する。

Description

無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法
　本発明は、無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法に関し、特に無線マルチホップネットワークによる定期情報収集のためのメッセージの送信スケジュールに従い送信制御を行う無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法に関する。
　近年、スマートメーターによる自動検針や、センサを利用した情報収集システム（センサネットワーク）が注目されている。
　これらのシステムでは、敷設の簡便さやコストの安さの理由から無線による情報収集が良く用いられる。特に、情報収集サーバ等の情報収集ノード（以下、「シンク（又はシンクノード）」と呼ぶ。）から直接無線通信ができない範囲に存在する端末に対しては、他の端末が中継を行うことで通信を可能とする無線マルチホップネットワークが利用される。
　無線マルチホップネットワークでは、どの端末宛のパケットを誰に中継するかを決める経路制御が必要となる。無線マルチホップネットワークの経路制御技術に関しては、非特許文献１～３で開示されるような技術が存在する。これらの技術を用いることにより、任意の端末は、他の任意の端末と通信することが可能となる。
　また、情報収集時において、無線干渉を回避するための送信スケジューリング方法については、非特許文献４～５等に開示されている技術が知られている。
　これらの技術を組み合わせることで、無線マルチホップネットワークにおける情報収集システムを構築することができる。
K.Mase, S.Kameyama, "Multihop hello guided routing-reactive for mobile ad hoc networks", IEEE ISCAS 2005, vol.3, page 2958-2961 T. Clausen他, "Optimized Link State Routing Protocol （OLSR）", Internet Engineering Task Force (IETF) Request For Comments (RFC) 3626, 2003年10月 C.Perkins, E.Belding-Royer, and S.Das., "Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing.", IETF RFC3561. July 2003 松田隆志ほか、"定期情報収集型センサネットワークのためのRTS/CTS交換に基づくデータ送信スケジューリング"、電子情報通信学会　信学技報NS2006-7、2006年 久保祐樹ほか、"自己組織化通信タイミング制御：通信誤りに対するロバスト性の評価"、電子情報通信学会ソサイエティ大会、2005年
　無線マルチホップネットワークにおいて、各端末からシンクへと通信経路を構築するための経路制御では、シンクから送信した経路制御メッセージをシンクから順次離れた端末へと転送してゆくことで行われる。逆に、情報収集においては、シンクから最も遠い端末からシンク方向へと、情報を集約しながら転送してゆく。
　つまり、経路制御メッセージと情報収集メッセージは、互いに逆方向に転送されることとなる。そのため、端末数に対して通信帯域に余裕が無い場合、非特許文献４、５のように衝突回避のためのスケジューリングを行っても、経路制御メッセージと情報収集メッセージの送信タイミングは必ず衝突する。このような経路制御メッセージと情報収集メッセージとの送信の衝突が頻発した場合、メッセージの送信遅延が生じ、結果として定期情報収集の要求時間を満たすことができなくなる可能性が高くなる。
　本発明は、上記課題を解決し、無線マルチホップネットワークにおいて、経路制御メッセージと情報収集メッセージとの衝突を回避し、一定時間内に情報収集を完了することができる無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、及びこれらの通信方法を提供することを目的とする。
　本発明の第１の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末であって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする端末が提供される。
　本発明の第２の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードであって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取る情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有することを特徴とするシンクノードが提供される。
　本発明の第３の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードであって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取る情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、計算した前記ホップ毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間を自身の経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有することを特徴とするシンクノードが提供される。
　本発明の第４の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムであって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードおよび端末を有し、前記シンクノードは、前記端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを保持する情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有し、前記端末は、前記シンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、ホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする情報収集システムが提供される。
　本発明の第５の観点によれば、無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末の通信方法であって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算し、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信し、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信することを特徴とする端末の通信方法が提供される。
　本発明によれば、無線マルチホップネットワークにおいて、シンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて経路制御メッセージと情報収集メッセージの送信タイミングを決定することにより、情報収集と経路制御を同時に行い、かつ経路制御メッセージと情報収集メッセージとの衝突による情報収集の遅延を防ぐことで、要求時間内に情報収集を行うことができる。
本発明の実施の形態に係る無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システムの構成例を示す図である。 図１に示す情報収集システムにおいて、経路制御メッセージの伝達例を示す図である。 図１に示す情報収集システムにおいて、情報収集メッセージの伝達例を示す図である。 図１に示す情報収集システムにおいて、経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの各送信可能期間とホップ数との関係を示すスケジュール表を説明する図である。 図１に示す情報収集システムにおいて、経路制御メッセージの送信タイミングのスケジュールにおいて情報収集メッセージとの衝突が起こった場合を説明する図である。 図５に示す経路制御メッセージと情報収集メッセージとの衝突を避けるため、干渉回避期間を設定する場合を説明する図である。 図６に示す干渉回避期間設定後、経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する場合を説明する図である。 図１に示すシンクノードおよび端末の機能構成を示す図である。 図８に示す端末による情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間の計算処理を説明する概略フローチャートである。 図８に示す端末による情報収集メッセージの送信制御を説明する概略フローチャートである。 図８に示す端末による経路制御メッセージの送信制御を説明する概略フローチャートである。
　以下、本発明に係る無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１に本実施の形態における無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システムの構成概要を示す。
　図１に示す同心円１０１～１０８の中心に存在するシンクノード２０１は、図上の他の□で表わされる各端末２１ｎ～２８ｎからの情報を収集するサーバ（情報収集サーバ）である。
　同心円１０１～１０８は、シンクノード２０１からの無線通信におけるホップ数1～8を表し、同心円１０１～１０８上に配置された端末２１ｍ１～２８ｍ８は、シンクノード２０１から同心円１０１～１０８で示されるホップ数で到達可能な端末群を表す。
　例えば、同心円１０１上に存在する端末２１ｍ１は、シンクノード２０１からホップ数1、つまりシンクノード２０１と直接無線で通信可能な端末である。同心円１０２上に存在する端末２２ｍ２は、同心円１０１上に存在する１つ以上の端末２１ｍ１を介してホップ数2でシンクノード２０１と通信可能な端末である。以下同様に、同心円１０ｎ上に存在する端末２１ｍｎは、同心円１０（ｎ－１）上の１つ以上の端末２１ｍ（ｎ－１）を介してシンクノード２０１と通信できる。
　図１では、最大ホップ数8の無線マルチホップネットワークである。なお、同図の例では、説明を簡単にするため、各端末２１ｍ１～２８ｍ８を同心円状に配置しているが、実際には任意の配置が可能である。
　（１）シンクノード方向への経路制御
　各端末２１ｍ１～２８ｍ８は、シンクノード２０１への通信を行うための中継端末を決定する必要がある。その経路制御のため、シンクノード２０１および各端末２１ｍ１～２８ｍ８は、定期的に経路制御メッセージを送信する。
　この経路制御メッセージには、以下の情報が含まれている。
　・ノードＩＤ（以下必要に応じて「ＩＤ」と略称する。）
　・ホップ数
　・隣接端末リスト
　・各ホップでの端末数
　ここで、ノードＩＤは自身のＩＤ、ホップ数は自身のホップ数、隣接端末リストは、隣接する端末（又はシンクノード）のＩＤからなるリスト、各ホップでの端末数は、ホップ毎の端末数を表している。
　このうち、各ホップでの端末数は、後述する直前の定期情報収集において情報収集メッセージの中に設定された各端末のホップ数の情報からシンクノード２０１が設定する。シンクノード２０１以外の端末は、この各ホップでの端末数の情報は受信したものをコピーする。
　まず、ネットワークが稼働を始めて最初の経路制御メッセージだけは、各端末は最初に経路制御メッセージを受信してからランダム時間だけ待った後、自身の経路制御メッセージを作成して送信する。
　２回目以降の経路制御メッセージは、自身のホップ数から経路制御メッセージの送信可能期間を計算し、その期間内のランダムなタイミングで経路制御メッセージを作成して送信する。
　以下では、２回目以降の経路制御メッセージのやり取りによる経路制御方法について、図２を使い説明する。
　図２は、シンクノード２０１と、同心円１０１上に存在するホップ数1の２台の端末２１１、２１２と、同心円１０２上に存在するホップ数2の2台の端末２２１、２２２と、同心円１０３上に存在するホップ数3の2台の端末２３１、２３２を例示している（この例では、ホップ数4以上の端末は便宜上省略している）。
　図２で、まずシンクノード２０１は経路制御メッセージをブロードキャストにて送信する。シンクノード２０１が送信する経路制御メッセージは、以下の内容である。
　（ａ１）シンクノード２０１の経路制御メッセージ
　・ＩＤ：201
　・ホップ数：0
　・隣接端末リスト：211、212
　・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
　この例では、ＩＤは自身のＩＤである201、ホップ数は0がそれぞれ設定されている。
　また、隣接端末リストには、211、212と設定されている。これは、前回までの経路制御メッセージのやり取りにおいて、端末２１１および２１２の経路制御メッセージをシンクノード２０１が受信できているためである。
　さらに、各ホップでの端末数には、ホップ数1の端末数2、ホップ数2の端末数2、ホップ数3の端末数2がそれぞれ設定されている（この例では、便宜上、ホップ数4以上のものは省略している）。
　シンクノード２０１が送信した経路制御メッセージは、端末２１１および２１２が受信する。端末２１１および２１２は、後述するあらかじめ計算されたホップ数1の送信可能期間内で、それぞれ経路制御メッセージを作成して送信する。この端末２１１および２１２が送信する経路制御メッセージは、以下のようになる。
　（ａ２）端末２１１の経路制御メッセージ
　・ＩＤ：211
　・ホップ数：1
　・隣接端末リスト：201、212、221
　・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
　（ａ３）端末２１２の経路制御メッセージ
　・ＩＤ：212
　・ホップ数：1
　・隣接端末リスト：201、211、222
　・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
　この例では、ＩＤは、それぞれ自身のＩＤ211、212がそれぞれ設定されている。
　また、ホップ数は、それぞれ1が設定されている。このホップ数は、自身が受信し、かつその隣接端末リストの中に自身のＩＤが存在する経路制御メッセージに入っているホップ数の情報のうち、最小のものに１を足したものとなる。この場合、端末２１１、２１２のシンクノード２０１から受信した経路制御メッセージに入っているホップ数0がいずれも最小ホップ数となるので、端末２１１、２１２のホップ数はいずれも0に1を足したもの、すなわち1となる。
　また、隣接端末リストは、端末２１１では201、212、221、端末２１２では201、211、222がそれぞれ設定されている。これは、前回までの経路制御メッセージのやり取りにおいて、端末２１１ではシンクノード２０１および端末２１２、２２１の制御経路メッセージを受信することができ、端末２１２ではシンクノード２０１および端末２１１、２２２の制御経路メッセージを受信することができているためである。
　各ホップでの端末数は、前述したように、シンクノード２０１の経路制御メッセージに含まれるものがコピーされている。
　同様に端末２２１～２３２が送信する経路制御メッセージは、以下のようになる。
　（ａ４）端末２２１の経路制御メッセージ
　・ＩＤ：221
　・ホップ数：2
　・隣接端末リスト：211
　・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
　（ａ５）端末２２２の経路制御メッセージ
　・ＩＤ：222
　・ホップ数：2
　・隣接端末リスト：212、231、232
　・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
　（ａ６）端末２３１の経路制御メッセージ
　・ＩＤ：231
　・ホップ数：3
　・隣接端末リスト：221、222
　・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
　（ａ７）端末２３２の経路制御メッセージ
　・ＩＤ：232
　・ホップ数：3
　・隣接端末リスト：222
　・各ホップでの端末数：1(2)、2(2)、3(2)、…
　ここで、端末２２１と２３１の間では、何らかの原因により端末２２１の経路制御メッセージを端末２３１は受信できるが、端末２３１の経路制御メッセージを端末２２１は受信できないとする。そのため、端末２２１の経路制御メッセージの隣接端末リストには231は入っていない。
　上記のような経路制御メッセージのやり取りの後、各端末は、自身がシンクノード２０１へデータを送信するときに利用可能な中継端末を決定する。中継端末は、以下の２つの条件を満たす隣接端末の集合である。
　・（条件１）ホップ数が自身のものよりも小さい。
　・（条件２）相手の隣接端末リストに自身のＩＤが入っている。
　よって、各端末の中継端末リストは、以下のようになる。
　　端末211：201
　　端末212：201
　　端末221：211
　　端末222：212
　　端末231：222
　　端末232：222
　中継端末になりうる端末が複数ある場合、経路制御メッセージの受信品質などを考慮して、最良のものを選択することができる。また、それ以外の中継端末は、最良の中継端末が利用可能でなくなった場合の代替中継端末として利用することができる。
　各端末は、後述の情報収集メッセージを中継端末に対して送信する。
　（２）情報収集メッセージの送信
　次に、情報収集メッセージの送信方法について、図３を用いて説明する。
　図３では、同心円１０６上に存在するホップ数6の1台の端末２６１と、同心円１０７上に存在するホップ数7の1台の端末２７１と、同心円１０８上に存在するホップ数8（最大ホップ数）の2台の端末２８１、２８２を例示している（この例では、ホップ数5以下の端末およびシンクノードは便宜上省略している）。
　各端末は、後述の方法で計算された各ホップ数における情報収集メッセージの送信可能期間において、自身が報告する情報および自身宛に送信された１つ先のホップ数の端末からの情報をまとめて、情報収集メッセージを作成して送信する。
　情報収集メッセージには、以下の情報が含まれる。
　・情報（自身のＩＤ：ホップ数：報告情報＋自分が受信した情報収集メッセージに含まれる情報）
　図３では、まずホップ数8の端末が送信する期間で、端末２８１と２８２が情報収集メッセージを送信する。メッセージの送信先は、前述の経路制御メッセージで決定した中継端末である端末２７１である。
　以下に、端末２８１、２８２が送信する情報収集メッセージを示す。ここで、aaaaaa、bbbbbbには、システムやアプリケーションに応じて任意の情報が入る。
　（ｂ１）端末２８１が送信する情報収集メッセージ
　・情報（281：8：aaaaaa）
　（ｂ２）端末２８２が送信する情報収集メッセージ
　・情報（282：8：bbbbbb）
　端末２７１が端末２８１および２８２から情報収集メッセージを受信した後、ホップ数７の送信期間が来ると、つぎのような情報収集メッセージを作成して端末２６１に送信する。
　（ｂ３）端末２７１が送信する情報収集メッセージ
　・情報（271：7：cccccc、281：8：aaaaaa、282：8：bbbbbb）
　同様に各端末はホップ数に応じた送信可能期間内に、情報収集メッセージの送信を行う。最終的には、シンクノード２０１は全端末の報告情報とホップ数を受け取る。
　（３）シンクノードから端末方向への経路制御
　上記（２）の情報収集の過程において、シンクノード２０１から各端末方向への経路制御も同時に行われる。情報収集メッセージを受信した端末は、そのメッセージの情報に含まれる端末に対して、情報収集メッセージを送信してきた端末を中継端末として記録する。
　図３の例では、端末２６１は、端末２７１、２８１および２８２宛のデータを受信した場合、端末２７１へと転送する。
　以下に例として、端末２６１のデータ転送表を示す。
　　宛先271：転送先271
　　宛先281：転送先271
　　宛先282：転送先271
　このデータ転送表を使うことにより、シンクノード２０１と任意の端末間および任意の２端末間で通信を行うことが可能となる。ある端末宛のデータを受信した場合、転送表の宛先に一致するものがあれば、転送先へと転送を行う。なければ、シンクノード方向の中継端末へと転送を行う。
　（４）送信可能期間の計算
　シンクノード２０１は、情報収集メッセージから、自身からの何ホップ先に何台の端末が存在しているかといった各ホップでの端末数を知ることができる。シンクノード２０１は、この各ホップでの端末数の情報を経路制御メッセージに入れて送信することにより、全端末は各ホップでの端末数を知ることができる。
　各端末は、この各ホップでの端末数の情報から経路制御メッセージと情報収集メッセージの各ホップにおける送信可能期間を計算する。
　情報収集メッセージと経路制御メッセージの各送信スケジュールは、大まかには図４のようになる。
　図４において、情報収集の周期はTと表記し、その開始時刻をt0と表記する。ここでは、情報収集の周期Tおよびその開始時刻t0（例えば、毎時0分と30分など）は、あらかじめシンクノード２０１および各端末に設定されているものとする。
　また、シンクノード２０１からのホップ数はhと表記し、そのホップ数hのうちシンクノード２０１からの最大ホップ数はHmaxと表記し（h＝0、1、2、…、Hmax）、以下の説明ではその最大ホップ数Hmaxを8とする（図４の例では、h＝0、1、2、…、8）。
　ホップ数hにおける端末数は、N(h)と表記する。また、ホップ数0はシンクノード２０１のみのため、N(0)=1とする。
　端末同士の時刻ずれによるホップ間での送信衝突をさけるためのガードタイムをgとする。
　J(h)（図４の例では、J(1)～J(8)）は、情報収集の周期Tにおいて、ホップ数hの端末が１つ前のホップ数h-1の中継端末へと情報収集メッセージを送信することが許された期間、すなわちホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間である。
　R(h)（図４の例では、R(0)～R(7)）は、情報収集の周期Tにおいて、ホップ数hの端末が経路制御メッセージを送信することが許された期間、すなわちホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間である。
　干渉回避期間Iは、情報収集の周期Tにおいて、情報収集メッセージの転送と、経路制御メッセージの転送とが干渉することを防ぐため、経路制御メッセージの送信を停止する期間である。
　図４に示す情報収集の周期Tにおいて、情報収集メッセージは、ホップ数の多い端末の順、すなわちホップ数8、7、6、…、1の各端末の順にそれぞれの送信可能期間J(8)、J(7)、J(6)、…、J(1)に送信されてゆき、シンクノード２０１へと到達する。一方、経路制御メッセージは、これとは逆にシンクノード２０１から送信され、ホップ数の多い端末の方向、すなわちホップ数1、2、3、…、8の各端末の方向へとそれぞれの送信可能期間R(1)、R(2)、R(3)、…、R(8)に転送される。
　以下に、情報収集メッセージの送信可能期間J(h)、経路制御メッセージの送信可能期間R(h)および干渉回避期間Iの計算方法を説明する。
　（４－１）情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の計算
　最初に、情報収集メッセージの送信スケジュール、すなわち各ホップでの情報収集メッセージの送信可能期間J(h)を計算する。
　各ホップでの情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の長さは、各ホップの端末数、送信する情報量、干渉の度合いを考慮して決定される。例えば、ホップ数hに存在する端末数N(h)が多いほど、期間J(h)は長く設定される。また、ホップ数hが小さいほど、１つの端末が送信する情報量は多くなるため、期間J(h)は長くなる。さらにホップ数hが小さいほど干渉の度合いが大きいため、やはり期間J(h)は長く設定される。
　１端末あたりの情報を送るのに必要な時間をm、１台の端末がメッセージを送信するために必要なオーバヘッド時間（ヘッダ送信時間＋ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）等の衝突回避プロトコル制御時間）をp、平均帯域利用率をsとすると、ホップ数hで最低限必要な送信時間Jmin(h)は、以下のように計算される。
　　　Jmin(h)＝[{N(h)＋N(h＋1)＋…＋N(Hmax)}＊m＋N(h)＊p]＊(1/s)　（式１）
　ただし、ホップ数hが大きくなるほど複数の端末が同時に送信できる確率が増えるため、ホップ数hに応じて例えば以下のように補正する。
　　　Jmin'(h)＝Jmin(h)＊h^(－1/2)　（式２）
　ここから、情報収集の周期Tにおいて、全体で余分に配分できる送信時間Jextは、以下のように計算できる。
　　　Jext＝T－g＊Hmax－{Jmin'(1)＋Jmin'(2)＋…＋J'(Hmax)}　（式３）
　このJextを各ホップの重みw(h)に応じて配分する。重みw(h)は、以下のように計算する。
　　　w'(h)＝N(h)＊(1/h)＊{N(h)＋N(h＋1)＋…＋N(Hmax)}
　　　w(h)＝w'(h)／{w'(1)＋w'(2)＋…＋w'(Hmax)}　（式５）
　よって、J(h)は、以下のように計算される。
　　　J(h)＝Jmin'(h)＋w(h)＊Jext　（式６）
　ここで、情報収集の周期Tにおいて、情報収集の開始時刻をt0とすると、各ホップ数h（h＝1、…、Hmax－1、Hmax）での情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の開始時刻Tj(h)_startと、その送信可能期間J(h)の終了時刻Tj(h)_endは、つぎのようになる。
　　　Tj(Hmax)_start＝t0
　　　Tj(Hmax)_end＝t0＋J(Hmax)
　　　Tj(Hmax－1)_start＝Tj(Hmax)_end＋g
　　　Tj(Hmax－1)_end＝Tj(Hmax－1)_start＋J(Hmax－1)
　　　Tj(Hmax－2)_start＝Tj(Hmax－1)_end＋g
　　　Tj(Hmax－2)_end＝Tj(Hmax－2)_start＋J(Hmax－2)
　　　…
　　　Tj(1)_start＝Tj(2)_end＋g
　　　Tj(1)_end＝Tj(1)_start＋J(1)　（式６）
となる。
　（４－２）経路制御メッセージの送信可能期間R(h)と干渉回避期間Iの計算
　次に、経路制御メッセージの送信スケジュール、すなわち各ホップでの経路制御メッセージの送信可能期間R(h)と、干渉回避期間Iとの計算を行う。
　経路制御メッセージは、情報収集メッセージと異なり、どの端末も一定サイズのメッセージを送信する。
　また、R(0)はシンクノード２０１が１つの経路制御メッセージをブロードキャストするだけであるため、非常に短い時間で完了する。
　１つの経路制御メッセージを送信するのに必要な時間をqとすると、各ホップで最低限必要な経路制御メッセージの送信時間Rmin(h)は、以下のようになる。
　　　Rmin(h)＝N(h)＊(p＋q)＊(1／s)　（式７）
　ホップ数hが大きくなるほど複数の端末が同時に送信できる確率が増えるため、ホップ数hに応じて、Rmin(h)を例えば以下のように補正する。ここでは、補正したRmin(h)をRmin'(h)とする。
　　　Rmin'(h)＝Rmin(h)＊h^(－1／2)　（式８）
　このRmin'(h)を元に、情報収集の周期Tにおいて、その開始時刻t0から経路制御メッセージの送信可能期間を設定してゆく。すなわち、情報収集の周期Tの開始時刻をt0とすると、以下のようになる。ここで、Tr(h)_startは、各ホップ数h（h＝0、1、…、Hmax）での経路制御メッセージの送信可能期間R(h)の開始時刻、Tr(h)_endは、その送信可能期間R(h)の終了時刻を表す。
　　　Tr(0)_start＝t0
　　　Tr(0)_end＝t0＋Rmin'(0)
　　　Tr(1)_start＝Tr(0)_end＋g
　　　Tr(1)_end＝Tr(1)_start＋Rmin'(1）
　　　…
　　　Tr(Hmax)_start＝Tr(Hmax－1)_end＋g
　　　Tr(Hmax)_end＝Tr(Hmax)_start＋Rmin'(Hmax）　（式９）
　ここで、図５のように、ホップ数hでの経路制御メッセージの送信可能期間R(h)の開始時刻Tr(h)_startからその終了時刻Tr(h)_end＋ガードタイムgまでの期間が、ホップ数h＋2での情報収集メッセージの送信可能期間J(h＋2)の開始時刻Tj(h＋2)_startからその終了時刻Tj(h＋2)_endまでの期間と重なった場合（図５中の重複期間ａ参照）、ホップ数h＋1において、情報収集メッセージと経路制御メッセージの送信が衝突する。
　この衝突を避けるため、図６のように、ホップ数h＋1での情報収集メッセージの送信可能期間J(h＋1)の開始時刻Tj(h＋1)_startからホップ数hでの情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の終了時刻Tj(h)_end＋ガードタイムgまでの間を、経路制御メッセージの送信を停止する干渉回避期間Iと設定する。以下、この衝突する経路制御メッセージを送信するホップでのホップ数hをHcolとする。
　上記のように干渉回避期間Iを決定した後、図７のように経路制御メッセージの送信が干渉回避期間Iと重ならないように、ホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間R(h)を再度計算しなおす。
　まず、ホップ数0での経路制御メッセージの送信可能期間R(0)からホップ数Hcol－1での経路制御メッセージの送信可能期間R(Hcol－1)を、ホップ数Hmaxでの情報収集メッセージの送信可能期間J(Hmax)からホップ数Hcol＋2での情報収集メッセージの送信可能期間J(Hcol＋2)の間で割り当てる。
　ここで、Tr1＝J(Hmax)＋…＋J(Hcol＋2)とすると、Tr1において、余分に配分できる送信時間Rext1は、以下のように計算できる。
　　　Rext1＝Tr1－g*Hcol－{Rmin'(0)＋Rmin'(1)＋…＋Rmin'(Hcol－1)}　（式１０）
　このRext1を各ホップの重みy(h)に応じて配分する。各ホップの重みy(h)を以下のように計算する。
　　　y'(h)＝h^(1／2)
　　　y(h)＝y'(h)／{y'(0)＋y'(1)＋…＋y'(Hcol－1)}　（式１１）
　最終的にホップ数h(0～Hcol－1)での経路制御メッセージの送信可能期間R(h)(R(0)～R(Hcol－1))は、以下のように計算する。
　　　R(h)＝Rmin'(h)＋y(h)＊Rext1　（式１２）
　次に、ホップ数Hcolでの経路制御メッセージの送信可能期間R(Hcol)からホップ数Hmaxでの経路制御メッセージの送信可能期間R(Hmax)を、ホップ数Hcol－1での情報収集メッセージの送信可能期間J(Hcol－1)からホップ数1での情報収集メッセージの送信可能期間J(1)の間で割り当てる。
　ここで、Tr2＝J(Hcol＋1)＋…＋J(1)とすると、Tr2において、余分に配分できる送信時間Rext2は、以下のように計算できる。
　　　Rext2＝Tr2－g＊(Hmax－Hcol＋1)－{Rmin'(Hcol)＋Rmin'(Hcol＋1)＋…＋Rmin'(Hmax)}　（式１３）
　このRext2を各ホップの重みy(h)に応じて配分する。各ホップの重みy(h)を以下のように計算する。
　　　y'(h)＝h^(1／2)
　　　y(h)＝y'(h)／{y'(Hcol)＋y'(Hcol＋1)＋…＋y'(Hmax)}　（式１４）
　最終的にホップ数h(Hcol～Hmax)での経路制御メッセージの送信可能期間R(h)(R(Hcol)～R(Hmax))は、以下のように計算する。
　　　R(h)＝Rmin'(h)＋y(h)＊Rext2　（式１５）
　上記のとおり計算したホップ毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間J(h)、R(h)に従い、各端末は自身のホップ数hに応じた送信可能期間J(h)、R(h)内で情報収集メッセージおよび経路制御メッセージを送信する。
　これにより、情報収集と経路制御を同時に行い、かつ経路制御メッセージと情報収集メッセージの衝突による情報収集の遅延を防ぐことで、要求時間内に情報収集を行うことができる。
　図８は、上記のシンクノードおよび端末の機能構成を示す。
　図８に示す無線マルチホップネットワークは、シンクノード２０１と、シンクノード２０１に隣接する端末２１１と、この端末２１１に隣接する端末２２１とを有する（その他の端末については便宜上省略している）。なお、無線マルチホップネットワークにおける端末２１１以外の端末の機能構成については、いずれも端末２１１と同様であるため、端末２１１のみ説明する。
　（シンクノードの機能構成）
　シンクノード２０１は、ルーティング制御部３０２、情報収集部３０５および無線通信部３０４を備えている（その他、既知の時計機能（非図示）等も内蔵する）。
　無線通信部３０４は、隣接する端末２１１との間で無線通信により前述した情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送受信を行う。
　情報収集部３０５は、無線通信部３０４を介して情報収集メッセージを受け取って保持する。
　ルーティング制御部３０２は、情報収集部３０５の情報収集メッセージから各ホップの端末数N(h)の情報を取得し、その情報に基づいて、定期的に経路制御メッセージを作成して無線通信部３０４を介して隣接する端末２１１に送信する。ここでは、経路制御メッセージは、情報収集の周期T毎に作成及び送信される。この場合、情報収集の周期Tの開始時刻t0は、例えば内蔵する時計機能の時刻等により判断される。
　（端末の機能構成）
　端末２１１は、送信期間制御部３１１、ルーティング制御部３１２、情報送信部３１３および無線通信部３１４を備えている（その他、既知の時計機能（非図示）等も内蔵する）。
　無線通信部３１４は、シンクノード２０１および他の隣接する端末２２１との間で無線通信により前述した情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送受信を行う。
　送信期間制御部３１１は、前述したように、ルーティング制御部３１２から自端末のホップ数hおよびホップ毎の端末数N(h)の情報を取得し、各ホップでの情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間J(h)およびR(h)を計算し、ルーティング制御部３１２および情報送信部３１３に通知する。
　ルーティング制御部３１２は、情報収集の周期Tにおいて、送信期間制御部３１１から通知された自身のホップ数hに応じた経路制御メッセージの送信可能期間R(h)に基づき、その開始時刻Tr(h)_startからその終了時刻Tr(h)_endまでの間に、前述した経路制御メッセージを作成し、作成した経路制御メッセージを無線通信部３０４を介して隣接する端末２２１へと送信する。この経路制御メッセージのやり取りにより、前述したように、情報収集メッセージをシンクノード２０１へ送信するときに利用可能な中継端末を決定し、シンクノード－端末間および２端末間の通信経路を構築する。なお、経路制御メッセージの送信可能期間R(h)の開始時刻Tr(h)_startおよび終了時刻Tr(h)_endは、例えば内蔵する時計機能の時刻等により判断される。
　情報送信部３１３は、情報収集の周期Tにおいて、送信期間制御部３１１から通知された自端末のホップ数hに応じた情報収集メッセージの送信可能期間J(h)に基づき、その開始時刻Tj(h)_startからその終了時刻Tj(h)_endまでの間に、前述した情報収集メッセージを作成し、作成した情報収集メッセージをルーティング制御部３１２から取得した中継端末に対して送信を行う。また、情報送信部３１３は、隣接端末２２１から無線通信部３１４を介して情報収集メッセージを取得し、それらに含まれる情報を次回作成する情報収集メッセージに入れる。なお、情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の開始時刻Tj(h)_startおよび終了時刻Tj(h)_endは、例えば内蔵する時計機能の時刻等により判断される。
　図９は、端末２１１の送信期間制御部３１１による情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間の計算処理フローを説明するものである。
　図９に示すように、端末２１１は、送信期間制御部３１１により、シンクノード２０１からの経路制御メッセージから各ホップでの端末数を取得し（ステップＳ１）、取得した各ホップでの端末数に基づいて、ホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間J(h)と、ホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間R(h)とを計算する（ステップＳ２、Ｓ３）。そして、端末２１１は、送信期間制御部３１１により、J(h)およびR(h)に基づいて経路制御メッセージが情報収集メッセージと衝突する期間に応じた干渉回避期間Iを設定し（ステップＳ４）、この干渉回避期間Iと重ならないように経路制御メッセージの送信可能期間R(h)を再計算する（ステップＳ５）。
　図１０は、端末２１１による情報収集メッセージの送信制御フローを説明するものである。
　図１０に示すように、端末２１１は、予め設定された情報収集の周期Tの開始時刻t0によりTが到来した否か判断し（ステップＳ２１）、Tが到来すると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、自身のホップ数hに応じた情報収集メッセージの送信可能期間J(h)の開始時刻Tj(h)_startによりJ(h)が到来したか否か判断し（ステップＳ２２）、J(h)が到来すると（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、その開始時刻Tj(h)_startからその終了時刻Tj(h)_endまでの間に、情報送信部３１３により自身の情報収集メッセージの作成および送信を行う（ステップＳ２３）。
　図１１は、端末２１１による経路制御メッセージの送信制御フローを説明するものである。
　図１１に示すように、端末２１１は、予め設定された情報収集の開始時刻t0により情報収集の周期Tが到来した否か判断し（ステップＳ２１）、Tが到来すると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、自身のホップ数hに応じた経路制御メッセージの送信可能期間R(h)の開始時刻Tr(h)_startによりR(h)が到来したか否か判断し（ステップＳ２２）、R(h)が到来すると（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、その開始時刻Tr(h)_startからその終了時刻Tr(h)_endまでの間に、ルーティング制御部３１２により自身の経路制御メッセージの作成および送信を行う（ステップＳ２３）。
　なお、その他の実施の形態として、上記実施の形態の（１）において、シンクノード２０１（図８の例では、ルーティング制御部３０２）が作成する経路制御メッセージの”各ホップでの端末数”に、シンクノード２０１が把握する最大ホップ数（上記例では8）よりも多いホップ数にダミー（架空）の端末数を設定してもよい。例えば、ホップ数9に、ホップ数8の端末数の10％の端末が存在するという情報をダミーで入れる。
　これによれば、上記の効果に加え、経路の変更または新規端末の追加などにより最大ホップ数が変化することに対応することも可能になる。
　また、上記実施の形態の（４）の計算を、端末ではなくシンクノード２０１が代表して行う構成でもよい。この場合のシンクノード２０１の機能構成としては、図８の例に示す端末２１１側の送信期間制御部３１１と同様の機能をもつ送信期間制御部を更に備えたものが例示される。
　この構成では、シンクノード２０１（図８の例では、ルーティング制御部３０２）が作成して送信する経路制御メッセージに、計算したホップ毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間J(h)、R(h)、もしくはJ(h)の開始時刻Tj(h)_start、その終了時刻Tj(h)_end、R(h)の開始時刻Tr(h)_start、その終了時刻Tr(h)_endの情報を入れて送信してもよい。この場合、各端末は、受信した情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信スケジュール、すなわちホップ毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージ送信可能期間に基づき、情報収集メッセージおよび経路制御メッセージを送信する。
　なお、上記の無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードおよび端末は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せにより実現することができる。この場合のハードウェア、ソフトウェア構成は特に限定されるものではなく、上述した機能を実現可能なものであれば、いずれの形態でも適用可能である。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
　（付記１）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末であって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする端末。
　（付記２）前記ホップ毎の端末数は、前記シンクノードが作成する経路制御メッセージに入れて送信され、前記送信期間制御部は、前記経路制御メッセージから、前記ホップ毎の端末数を取得することを特徴とする付記１に記載の端末。
　（付記３）前記送信期間制御部は、前記ホップ毎の端末数に応じて重みづけされたホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算することを特徴とする付記１又は２に記載の端末。
　（付記４）前記情報送信部は、前記情報収集メッセージに自身のホップ数を入れて送信することを特徴とする付記１に記載の端末。
　（付記５）前記ホップ毎の端末数として、前記シンクノードにより実際の最大ホップ数よりも大きいホップ数に架空の端末数が設定されることを特徴とする付記２に記載の端末。
　（付記６）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードであって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取る情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有することを特徴とするシンクノード。
　（付記７）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードであって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取る情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、計算した前記ホップ毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間を自身の経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有することを特徴とするシンクノード。
　（付記８）前記送信期間制御部は、前記ホップ毎の端末数に応じて重みづけされたホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算し、前記ルーティング制御部は、計算した前記ホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を前記経路制御メッセージに入れて前記端末に通知することを特徴とする付記７に記載のシンクノード。
　（付記９）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムであって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードおよび端末を有し、前記シンクノードは、前記端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを保持する情報収集部と、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有し、前記端末は、前記シンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、ホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする情報収集システム。
　（付記１０）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末の通信方法であって、前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算し、自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信し、自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信することを特徴とする端末の通信方法。
　（付記１１）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードの通信方法であって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取り、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信することを特徴とするシンクノードの通信方法。
　（付記１２）無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードの通信方法であって、前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取り、前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算し、計算した前記ホップ毎の情報収集メッセージおよび前記経路制御メッセージの送信可能期間を自身の経路制御メッセージに入れて送信することを特徴とするシンクノード。
　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１０年１１月３０日に出願された日本出願特願２０１０－２６６９３５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　以上説明したように、本発明は、無線マルチホップネットワークを用いた情報収集システム、端末、シンクノード、およびこれらの通信方法に利用可能である。特に、本発明は、無線マルチホップネットワークを用いて定期的な情報収集を行うシステム、例えばスマートメーターによる自動検針や、センサを利用した情報収集システム（センサネットワーク）における経路制御のための制御メッセージおよび情報収集のためのメッセージの送信タイミングのスケジューリング方法に利用可能である。
２０１　シンクノード
２１ｍ１～２１ｍ８、２１１、２１２、２２１、２２２、２３１、２３２、２６１、２７１、２８１、２８２　端末
１０１～１０８　ホップ数1～8
３０２　ルーティング制御部（シンクノード）
３０４　情報収集部
３０５　無線通信部（シンクノード）
３１１　送信期間制御部
３１２　ルーティング制御部（端末）
３１３　情報送信部
３１４　無線通信部（端末）

Claims (10)

  1. 　無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末であって、
    　前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、
    　自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、
    　自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする端末。
  2. 　前記ホップ毎の端末数は、前記シンクノードが作成する経路制御メッセージに入れて送信され、
    　前記送信期間制御部は、前記経路制御メッセージから、前記ホップ毎の端末数を取得することを特徴とする請求項１に記載の端末。
  3. 　前記送信期間制御部は、前記ホップ毎の端末数に応じて重みづけされたホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算することを特徴とする請求項１又は２に記載の端末。
  4. 　前記情報送信部は、前記情報収集メッセージに自身のホップ数を入れて送信することを特徴とする請求項１に記載の端末。
  5. 　前記ホップ毎の端末数として、前記シンクノードにより実際の最大ホップ数よりも大きいホップ数に架空の端末数が設定されることを特徴とする請求項２に記載の端末。
  6. 　無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードであって、
    　前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取る情報収集部と、
    　前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有することを特徴とするシンクノード。
  7. 　無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムのシンクノードであって、
    　前記無線マルチホップネットワークを構成する端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを受け取る情報収集部と、
    　前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数に基づいて、前記端末から前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、
    　計算した前記ホップ毎の情報収集メッセージおよび経路制御メッセージの送信可能期間を自身の経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有することを特徴とするシンクノード。
  8. 　前記送信期間制御部は、前記ホップ毎の端末数に応じて重みづけされたホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算し、
    　前記ルーティング制御部は、計算した前記ホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を前記経路制御メッセージに入れて前記端末に通知することを特徴とする請求項７に記載のシンクノード。
  9. 　無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムであって、
    　前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードおよび端末を有し、
    　前記シンクノードは、
    　前記端末から前記シンクノードへ向けて送信される、収集情報を伝達するための情報収集メッセージを保持する情報収集部と、
    　前記情報収集メッセージから、前記シンクノードからのホップ毎の端末数を取得し、取得したホップ毎の端末数を、前記シンクノードへの経路を構築するための経路制御メッセージに入れて送信するルーティング制御部とを有し、
    　前記端末は、
    　前記シンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、ホップ毎の経路制御メッセージおよび情報収集メッセージの送信可能期間を計算し、計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算する送信期間制御部と、
    　自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信するルーティング制御部と、
    　自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信する情報送信部とを有することを特徴とする情報収集システム。
  10. 　無線マルチホップネットワークにおいて定期的に情報収集を行うシステムの端末の通信方法であって、
    　前記無線マルチホップネットワークを構成するシンクノードからのホップ数およびホップ毎の端末数に基づいて、前記シンクノードへの経路を構築するためのホップ毎の経路制御メッセージの送信可能期間と、前記シンクノードへ向けて収集情報を伝達するためのホップ毎の情報収集メッセージの送信可能期間とを計算し、
    　計算した両送信可能期間に基づいて前記経路制御メッセージが前記情報収集メッセージと衝突する期間を計算し、
    　計算した前記衝突する期間を避けて前記経路制御メッセージを送信するように前記経路制御メッセージの送信可能期間を再計算し、
    　自身のホップ数に応じた前記経路制御メッセージの送信可能期間内に前記経路制御メッセージを作成して送信し、
    　自身のホップ数に応じた前記情報収集メッセージの送信可能期間内に前記情報収集メッセージを作成して送信することを特徴とする端末の通信方法。
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