説明

無線通信装置、無線通信方法、無線通信プログラム、ノード及びネットワーク修復システム

【課題】階層的な無線ネットワークでノードに故障が生じた際、複合的に生じ得るノード間の無駄な接続手続処理を回避できるようにする。
【解決手段】本発明の無線通信装置は、階層的な無線ネットワークのノードが備える無線通信装置において、他ノードと情報通信を行う情報通信手段と、他ノードから受信した故障サブネット情報を格納する故障サブネット情報格納手段と、自ノードが故障したサブネットに属す場合に、当該サブネットから離脱するネットワーク離脱手段と、サブネット離脱後、周囲の1又は複数の他ノードからノード情報を収集するノード情報収集手段と、1又は複数の他ノードのノード情報と故障サブネット情報とに基づいて、故障の生じた上記サブネットに属す他ノードへの接続要求を抑止する接続要求制御手段と、接続要求制御手段により抑止された他ノード以外の他ノードと接続処理を行う接続処理手段とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信装置、無線通信方法、無線通信プログラム、ノード及びネットワーク修復システムに関し、例えば、ツリー型マルチホップネットワークのような階層化されたネットワークを形成するノード装置が備える無線通信装置、方法、プログラム、ノード及びネットワーク修復システムに適用し得るものである。
【背景技術】
【0002】
従来、無線ネットワークを形成しているノード装置に故障が発生した場合、その故障したノード装置に接続するノード装置が、別のノード装置と新たに接続して無線ネットワークを修復する方法として種々の方法がある。
【0003】
例えば、特許文献1には、階層化された無線ネットワークにおいて、親デバイスに故障が生じた場合に、子デバイスは、故障ノードを迂回して再接続することで、ネットワークの修復を図る技術が記載されている。
【0004】
また例えば、特許文献2には、いわゆるZigBee(登録商標)ネットワークにおいて、子ノードが新しい親ノードとの間で親子関係を確立し、新しい親ノードと接続してネットワークの修復をする方法について記載されている。
【0005】
【特許文献1】特開2007−089010号公報
【非特許文献1】鄭立著,「実践入門ネットワーク ZigBee 開発ハンドブック」,株式会社リックテレコム出版,P.124−126
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記の方法による修復処理を単に実行しようとすると、故障したノードの配下にあったノードからのネットワーク参加を受諾した場合、再びそのノードと共に故障修復処理が必要となり、ノード間の無駄な接続手続処理の発生や無駄な処理が行われるという問題があった。
【0007】
そのため、階層的な無線ネットワークを構成するノードに故障が生じた場合に、複合的に生じ得るノード間の無駄な接続手続処理を回避し、ネットワーク全体における通信効率を向上させることができる無線通信装置、無線通信方法、無線通信プログラム、ノード及びネットワーク修復システムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
かかる課題を解決するために、第1の本発明の無線通信装置は、階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれが備える無線通信装置において、(1)他ノードと情報通信を行う情報通信手段と、(2)他ノードから受信した故障サブネット情報を格納する故障サブネット情報格納手段と、(3)自ノードが故障したサブネットに属す場合に、当該サブネットから離脱するネットワーク離脱手段と、(4)当該サブネット離脱後、周囲の1又は複数の他ノードからノード情報を収集するノード情報収集手段と、(5)1又は複数の他ノードのノード情報と故障サブネット情報とに基づいて、故障の生じた上記サブネットに属す他ノードへの接続要求を抑止する接続要求制御手段と、(6)接続要求制御手段により抑止された他ノード以外の他ノードと接続処理を行う接続処理手段とを備えることを特徴とする。
【0009】
第2の本発明の無線通信装置は、階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれが備える無線通信装置において、(1)他ノードと情報通信を行う情報通信手段と、(2)無線ネットワークにおける自ノードのアドレス情報を格納する自ノードアドレス情報格納手段と、(3)周囲の他ノードからノード情報収集要求を受信すると、ノード情報収集要求に含まれている故障サブネット情報と自ノードアドレス情報とに基づいて、自ノードが故障の生じたサブネットに属している場合、当該他ノードからのノード情報収集要求に対する応答を抑止する応答要求制御手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
第3の本発明の無線通信方法は、第1の本発明の無線通信装置に対応する無線通信方法である。すなわち、第3の本発明の無線通信方法は、階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれが行う無線通信方法において、(1)情報通知手段が、他ノードと情報通信を行う情報通信工程と、(2)故障サブネット情報格納手段が、他ノードから受信した故障サブネット情報を格納する故障サブネット情報格納工程と、(3)ネットワーク離脱手段が、自ノードが故障したサブネットに属す場合に、当該サブネットから離脱するネットワーク離脱工程と、(4)ノード情報収集手段が、当該サブネット離脱後、周囲の1又は複数の他ノードからノード情報を収集するノード情報収集工程と、(5)接続要求制御手段が、1又は複数の他ノードのノード情報と故障サブネット情報とに基づいて、故障の生じた上記サブネットに属す他ノードへの接続要求を抑止する接続要求制御工程と、(6)接続処理手段が、接続要求制御手段により抑止された他ノード以外の他ノードと接続処理を行う接続処理工程とを有することを特徴とする。
【0011】
第4の本発明の無線通信方法は、第2の本発明の無線通信装置に対応する無線通信方法である。すなわち、第4の本発明の無線通信方法は、階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれが行う無線通信方法において、(1)情報通信手段が、他ノードと情報通信を行う情報通信工程と、(2)自ノード位置情報格納手段が、無線ネットワークにおける自ノードのアドレス情報を格納する自ノードアドレス情報格納工程と、(3)応答要求制御手段が、周囲の他ノードからノード情報収集要求を受信すると、ノード情報収集要求に含まれている故障サブネット情報と自ノードアドレス情報とに基づいて、自ノードが故障の生じたサブネットに属している場合、当該他ノードからのノード情報収集要求に対する応答を抑止する応答要求制御工程とを有することを特徴とする。
【0012】
第5の本発明の無線通信プログラムは、階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれを機能させる無線通信プログラムにおいて、コンピュータを、(1)他ノードと情報通信を行う情報通信手段、(2)他ノードから受信した故障サブネット情報を格納する故障サブネット情報格納手段、(3)自ノードが故障したサブネットに属す場合に、当該サブネットから離脱するネットワーク離脱手段、(4)当該サブネット離脱後、周囲の1又は複数の他ノードからノード情報を収集するノード情報収集手段、(5)1又は複数の他ノードのノード情報と故障サブネット情報とに基づいて、故障の生じた上記サブネットに属す他ノードへの接続要求を抑止する接続要求制御手段、(6)接続要求制御手段により抑止された他ノード以外の他ノードと接続処理を行う接続処理手段として機能させるものである。
【0013】
第6の本発明の無線通信プログラムは、階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれを機能させる無線通信プログラムにおいて、(1)他ノードと情報通信を行う情報通信手段、(2)無線ネットワークにおける自ノードのアドレス情報を格納する自ノードアドレス情報格納手段、(3)周囲の他ノードからノード情報収集要求を受信すると、ノード情報収集要求に含まれている故障サブネット情報と自ノードアドレス情報とに基づいて、自ノードが故障の生じたサブネットに属している場合、当該他ノードからのノード情報収集要求に対する応答を抑止する応答要求制御手段として機能させるものである。
【0014】
第7の本発明のノードは、第1の本発明の無線通信装置を備えることを特徴とするものである。
【0015】
第8の本発明のノードは、第2の本発明の無線通信装置を備えることを特徴とするものである。
【0016】
第9の本発明のネットワーク修復システムは、階層的な無線ネットワークを構成する複数のノードのいずれかに故障が生じた際のネットワーク修復システムにおいて、各ノードが、第1の本発明の無線通信装置を備えることを特徴とする。
【0017】
第10の本発明のネットワーク修復システムは、階層的な無線ネットワークを構成する複数のノードのいずれかに故障が生じた際のネットワーク修復システムにおいて、各ノードが、第2の本発明の無線通信装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、階層的な無線ネットワークを構成するノードに故障が生じた場合に、複合的に生じ得るノード間の無駄な接続手続処理を回避し、ネットワーク全体における通信効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
(A)第1の実施形態
以下、本発明の無線通信装置、無線通信方法、無線通信プログラム、ノード及びネットワーク修復システムの第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0020】
第1の実施形態は、例えばツリー型マルチホップを採用した無線ネットワークを形成する複数のノードのそれぞれが、本発明の無線通信装置を備える場合について説明する。
【0021】
なお、第1の実施形態では、説明便宜上、各ノードがZigBee(登録商標)を採用している場合を例示する。もちろん、ZigBeeに限定されず、その他の無線通信装置にも適用できる。
【0022】
(A−1)第1の実施形態の構成
図2は、第1の実施形態の無線ネットワークの概略的な構成イメージを示すネットワーク構成図である。
【0023】
図2に示す無線ネットワーク20は、複数(図2では7個)のノード21〜ノード27を有し、それぞれツリー型マルチホップネットワークを形成するように無線リンクで結ばれている。
【0024】
図2において、ノード21はルートノードであり、ノード21を親ノードとする場合、ノード22及びノード23が子ノードとなる。また、ノード22を親ノードとする場合、ノード24が子ノードとなる。ノード23を親ノードとする場合、ノード25及びノード26が子ノードとなり、ノード25を親ノードとする場合、ノード27が子ノードとなる。
【0025】
各ノード21〜27には、ネットワークアドレス41が付与されている。このネットワークアドレス41は、ノード間の親子関係とネットワークデップスとを一意に決定するものであり、ネットワークの形成過程で付与されるものである。また、各ノード21〜27のネットワークアドレス41は、各ノードの情報格納部32に格納される。
【0026】
なお、上述したように、ノード間の親子関係とネットワークデップスとが一意に決まるものであれば、ネットワークアドレス41はどのような体系であってもよい。
【0027】
第1の実施形態では、次のようにして、ネットワークアドレス41を付与する。例えば、第1の実施形態では、図2に示すように、ネットワークアドレス41を3桁の数字で例示する。例えばネットワークアドレス41が「1n0」の場合、n=0のときサブネット「100」でネットワークデップス「1」の親ノードであることを示し、n≠0のときサブネット「100」でネットワークデップス「2」のn番目の子ノードであることを示す。なお、ノード21は、ルートノードであるから、ネットワークアドレス41を「000」となる。
【0028】
図3は、ノードの内部構成を示す内部構成図である。図2に示すノード21〜ノード27の全てのノードが図3に示す内部構成をそれぞれ備える。図3ではノード30と示す。
【0029】
図3において、第1の実施形態のノード30は、情報処理部31、情報格納部32、無線通信部33、を少なくとも有して構成される。
【0030】
なお、ノード30のハードウェア構成は省略するが、例えば、ノード30は、CPU、ROM、RAMその他のハードウェアで構成されており、CPUが処理に必要なデータを用いて処理プログラムを読み出し実行することにより、ノード30の機能が実現される。
【0031】
情報処理部31は、ノード30の全体の処理を制御するものである。図4は、情報処理部31の機能を示す機能ブロック図である。
【0032】
図4において、情報処理部31は、ネットワーク接続処理機能部311、故障サブネット情報通知機能部312、ネットワーク離脱処理機能部313、ノード情報収集処理機能部314、選択機能部315、故障検出機能部316として機能する。
【0033】
ネットワーク接続処理機能部311は、ネットワーク接続時に、近傍に位置するノードと所定の接続手続を行い、当該ノードとの接続を確立するものである。
【0034】
故障サブネット情報通知機能部312は、故障が生じた場合に、故障サブネット情報を含むパケットを子ノードに向けて通知するものである。
【0035】
故障サブネット情報通知機能部312は、親ノードに故障が生じた場合、親ノードのネットワークアドレス41を故障サブネット情報とし、この故障サブネット情報を有するディスアソシエーション通知パケットを形成して子ノードに通知する。
【0036】
また、故障サブネット情報通知機能部312は、親ノードからディスアソシエーション通知パケットを受信すると、受信したディスアソシエーション通知パケットに含まれている故障サブネット情報を情報格納部32に格納すると共に、自ノードに子ノードが存在する場合には、受信したディスアソシエーション通知パケットを子ノードに送信する。これにより、故障したノードが形成するサブネットに属す全てのノードに対して親ノードが故障したことを通知することができる。
【0037】
ネットワーク離脱処理機能部313は、自ノードが故障したサブネットに属す場合に、自ノードのネットワーク離脱処理を行うものである。これにより、故障が発生したネットワークから一旦離脱することができる。第1の実施形態では、ディスアソシエーション通知パケットを受信した場合、ネットワークの離脱処理を実行する。
【0038】
ノード情報収集処理機能部314は、周囲の1又は複数の他ノードからノード情報であるビーコンパケットを収集するものである。
【0039】
ノード情報収集処理機能部314は、自ノードがネットワークから離脱した場合、近傍のノードに向けて、ビーコン要求パケットを送信する。このとき、ノード情報収集処理機能部314は、自ノードのネットワークを離脱してからビーコン要求パケットを送信するまでの間、所定の遅延時間(以下、接続要求開始遅延時間ともいう)だけ遅延する。
【0040】
また、ノード情報収集処理機能部314は、ビーコン要求パケットを送信してから所定の時間だけ、近傍のノードからビーコンパケットの受信を待機する(これを、ビーコン受信待ち遅延処理ともいう)。
【0041】
なお、ビーコン要求パケット送信後、ビーコンパケット受信待機時間に、ビーコンパケットの受信がない場合、ノード情報収集処理機能部314は、ビーコン要求パケットを再度送信するようにしてもよい。
【0042】
さらに、ノード情報収集処理機能部314は、ビーコンパケットを受信すると、受信したビーコンパケット情報と送信元ノードのネットワークアドレスとを情報格納部32に格納する。
【0043】
選択機能部315は、情報格納部32のネットワーク選択情報43と故障サブネット情報42とを参照し、ビーコンパケットの送信元ノードが故障したサブネットに属すものか否かを判断して、接続するネットワークを選択するものである。
【0044】
すなわち、選択機能部315は、ビーコンパケットの送信元ノードが故障したサブネットに属しない場合、その送信元ノードは健全系親ノードであると判断して、ネットワークの参加先として選択する。また、ビーコンパケットの送信元ノードが故障したサブネットに属す場合、その送信元ノードは故障系親ノードであると判断して、ネットワークの参加先として選択しない。
【0045】
故障検出機能部316は、親ノードの故障を検出するものである。故障検出機能部316が故障を検出すると、その旨を故障サブネット情報通知機能部312に通知するものである。なお、故障検出機能部316の故障検出方法は、既存の故障検出方法を広く適用できる。
【0046】
情報格納部32は、情報処理過程で必要なワーク情報を保持するものである。図5は、情報格納部32に格納される情報を示している。図5において、情報格納部32が格納する情報の項目は、ネットワークアドレス41、故障サブネット情報42、ネットワーク選択情報43である。
【0047】
ネットワークアドレス41は、自己に付与されたネットワークアドレスを示す。ノード30は、自ノードが親ノードと接続してネットワークを形成する際に、ネットワークアドレス41が付与されると、そのネットワークアドレス41を情報格納部32に格納する。
【0048】
故障サブネット情報42は、故障が生じたサブネットを示す情報である。ノード30は、ディスアソシエーション通知パケットを受信した場合に、そのディスアソシエーション通知パケットに含まれている故障サブネット情報を情報格納部32に格納する。なお、故障サブネット情報の数は、1個の場合に限定されず、複数個の場合も適用できる。
【0049】
ネットワーク選択情報43は、近傍ノードから受信したビーコンパケットを格納するものである。
【0050】
無線通信部33は、所定の無線通信方式に従って情報を無線通信するものである。
【0051】
(A−2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態の無線ネットワークでのネットワーク修復処理の動作について図面を参照しながら説明する。
【0052】
図1は、第1の実施形態のネットワーク修復処理を示すシーケンスである。
【0053】
図1では、図2に示すノード23に故障が生じた場合の、ノード23を親ノードとするノード25と、ノード25を親ノードとするノード27とが、正常なネットワークに参加するまでの処理について説明する。
【0054】
まず、ノード23において故障が発生すると、ノード25はノード23との間の通信が途絶される(ステップS101)。ノード25の情報処理部31は、このノード23との間の通信途絶に基づいて親ノードであるノード23の故障を検出する。
【0055】
ノード25においてノード23の故障検出を行うと、ノード25の情報処理部31は、親ノードであるノード23のネットワークアドレス41(「200」)を故障サブネット情報42として情報格納部32に格納すると共に、故障サブネット情報42を含むディスアソシエーション通知パケットを子ノードに送信する(ステップS102)。
【0056】
このとき、故障が生じたノード23からディスアソシエーション通知パケットが送信されずに処理が進められる。また、ノード25では、ディスアソシエーション通知パケットの送信後、ノード23とは異なる別のノードとの接続を確立し、正常なネットワーク参加を行う。このノード25におけるネットワーク参加処理は、後述するノード27における処理と同じ処理である。
【0057】
ディスアソシエーション通知パケットがノード25からノード27に与えられると、ノード27の情報処理部31により、ディスアソシエーション通知パケットに含まれている故障サブネット情報42が情報格納部32に格納される。
【0058】
また、自ノードに子ノードが存在している場合には、受信したディスアソシエーション通知パケットを子ノードに送信する。なお、ここでの例では、ノード27に子ノードが存在していないから、ディスアソシエーション通知パケットの送信は行わない。
【0059】
ノード27では、ディスアソシエーション通知パケットの受信により、自ノードが接続しているネットワークに故障が生じたことを認識できるので、情報処理部31により、現在接続しているネットワークの離脱処理が行われる(ステップS103)。
【0060】
ノード27が現在のネットワークから離脱すると、情報処理部31により、所定時間だけ遅延時間が挿入される(ステップS104)。そして、この遅延時間経過後に、情報処理部31により、ビーコン要求パケットが近傍ノードに向けてブロードキャストで送信される(ステップS105)。
【0061】
ビーコン要求パケットが送信されると、ノード27の情報処理部31は、所定時間だけビーコンパケットの受信を待機するため、ビーコン受信待ち遅延処理を行う(ステップS106)。
【0062】
一方、ノード27が送信したビーコン要求パケットを受信したノード24では、所定のビーコン送出遅延処理が行われる(ステップS107)。そして、ノード24において、所定のランダム遅延時間経過後に、ビーコンパケットが送信される(ステップS108)。
【0063】
また、ノード26でも、同様に、ノード27からのビーコン要求パケットを受信すると、所定のビーコン送出遅延処理が行われ(ステップS109)、所定のランダム時間経過後に、ビーコンパケットが送信される(ステップS110)。
【0064】
ここで、ノード24及びノード26でのビーコン送出遅延処理は、ノード間のビーコンパケットの衝突を防ぐためであり、このビーコン送出遅延処理としては既存の方法を適用することができる。
【0065】
ノード27において、ビーコン受信待ち遅延時間内にビーコンパケットの受信がない場合、情報処理部31は、所定回数だけビーコン要求パケットの送出処理及びビーコン受信待ち遅延処理を繰り返し行うようにしてもよい(ステップS105及びS106)。
【0066】
ノード27において、ビーコン受信待ち遅延時間内に、ノード24及びノード26からのビーコンパケットが受信されると、情報処理部31により、受信したビーコンパケット情報が情報格納部32に格納される。
【0067】
そして、情報処理部31により、情報格納部32に格納されている情報に基づいて、改良ネットワークの選択処理が行われる(ステップS111)。
【0068】
図6は、改良ネットワーク選択処理の動作を示すフローチャートである。
【0069】
まず、情報処理部31は、情報格納部32に格納されているネットワーク選択情報43の中で、ネットワークアドレス41が故障サブネット情報42のサブネットに属しているビーコンパケット情報を削除する(ステップS301)。
【0070】
このとき、情報処理部31は、故障サブネット情報42のサブネットに属していないネットワークアドレスのビーコンパケット情報はそのまま保持する。
【0071】
例えば、図5では、ノード27の情報格納部32の格納内容例を示す。図5に示すように、ネットワークアドレス41はノード27自身の「211」であり、故障サブネット情報42はノード23のネットワークアドレスである「200」である。そして、図5では、ネットワーク選択情報43として、ノード24のビーコンパケット情報431とノード26のビーコンパケット情報432とが格納されている。
【0072】
このような情報が情報格納部32に格納されている状態で、情報処理部31は、ネットワーク選択状態の中から、故障サブネット情報42のサブネット「200」に属しているビーコンパケット情報432を削除し、故障サブネット情報42のサブネットに属していないビーコンパケット情報431をそのまま保持する。
【0073】
次に、情報処理部31は、ネットワーク選択情報43にそのまま保持されている情報の中から、最適なネットワーク参加先を選択する(ステップS302)。
【0074】
この場合、ネットワーク選択情報43に保持されている情報はノード24のビーコンパケット情報431だけなので、情報処理部31は、ノード24をネットワーク参加先として選択する。
【0075】
なお、ネットワーク選択情報43に複数個の情報が保持されている場合、例えば、リンク品質情報に基づいてリンク品質が高いノードを選択したり、例えば、ルートノードまでのホップ数が少ないノードを選択したりして、最適なノードを選択してもよい。例えば、リンク品質については、受信電界強度が比較的高いものをリンク品質が高いものと判断したり、パケットロスが比較的少ないものをリンク品質が高いものと判断したりする方法を適用できる。
【0076】
このようにして、ノード27においてネットワーク参加先が選択されると、ノード27の情報処理部31は、ネットワーク参加先のノード24に対して、アソシエーション要求パケットを送信する(ステップS112)。これにより、健全系親ノードであるノード24に対してネットワーク参加を要求することができる。
【0077】
ノード27からアソシエーション要求パケットが与えられると、ノード24は、アソシエーション応答パケットをノード27に対して送出する(ステップS113)。これにより、ノード27は、ノード24との接続が完了することで、ネットワーク参加ができるので、自ノード27の故障修復処理が完了する。
【0078】
なお、上述したように、ノード27の親ノードであったノード25においても、ステップS103〜ステップS113の処理を実行することにより、自ノード25の故障修復処理が完了する。
【0079】
(A−3)第1の実施形態の効果
以上のように、第1の実施形態によれば、故障検出後、子ノードが存在する場合に、故障サブネット情報を子ノードに通知すると共に、その故障サブネット情報を格納することで、故障サブネット情報を認識することができる。
【0080】
また、第1の実施形態によれば、故障サブネットの離脱後、故障サブネット情報を参照して、故障サブネットに属しないノードを新たなネットワーク参加先として選択してネットワーク参加を行うことで、複合的な故障処理を行わずにすむので、無駄なプロトコルの発生や無駄な処理を排除できる。
【0081】
(B)第2の実施形態
次に、本発明の無線通信装置、無線通信方法、無線通信プログラム、ノード及びネットワーク修復システムの第2の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0082】
(B−1)第2の実施形態の構成
第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、情報処理部31の機能である。図7は、第2の実施形態の情報処理部41の機能を説明する機能ブロック図である。
【0083】
図7に示すように、第2の実施形態の情報処理部41は、ノード情報収集処理機能部411が第1の実施形態と異なり、故障サブネット検査処理機能部412を備えることである。それ以外の機能部は第1の実施形態で説明したものと同じである。
【0084】
ノード情報収集処理機能部411は、第1の実施形態と同様に、近傍ノードとの間のビーコン信号の通信処理を行うものである。ノード情報収集処理機能部411は、自ノードのネットワーク離脱後、近傍ノードに向けて、ビーコン要求パケットを送信する。
【0085】
ここで、ノード情報収集処理機能部411は、ビーコン要求パケットに故障サブネット情報を含めて送信させる点が、第1の実施形態と異なる。このように、故障サブネット情報を含むビーコン要求パケットを近傍ノードに送信することで、近傍ノードに故障サブネット情報を認識させることができる。
【0086】
また、ノード情報収集処理機能部411は、ビーコン要求パケットを受信すると、受信したビーコン要求パケットに含まれている故障サブネット情報を、情報格納部32に格納する。
【0087】
故障サブネット検査処理機能部412は、ビーコン要求パケットの受信後、情報格納部32に格納された故障サブネット情報を参照し、自ノードが故障サブネット情報のサブネットに属しているか否かを検査するものである。
【0088】
そして、自ノードが故障サブネット情報のサブネットに属している場合、ビーコン送出遅延処理及びビーコンパケット送出処理を行わないようにする。一方、自ノードが故障サブネット情報のサブネットに属していない場合、第1の実施形態と同様に、ビーコン送出遅延処理及びビーコンパケット送出処理を行う。
【0089】
(B−2)第2の実施形態の動作
続いて、第2の実施形態の無線ネットワークでのネットワーク修復処理の動作について図面を参照しながら説明する。
【0090】
図8は、第2の実施形態のネットワーク修復処理を示すシーケンスである。
【0091】
第2の実施形態も、図2に示すノード23に故障が生じた場合の、ノード25及びノード27におけるネットワーク参加処理について説明する。
【0092】
まず、ノード23において故障が発生すると、第1の実施形態と同様に、ノード25は、ノード23との間の通信が途絶され(ステップS101)、ノード23の故障を検出する。そして、ノード25は、故障したノード23のネットワークアドレス41(「200」)を故障サブネット情報42とし、この故障サブネット情報42を含むディスアソシエーション通知パケットを、子ノードであるノード27に送信する(ステップS102)。
【0093】
故障サブネット情報42を含むディスアソシエーション通知パケットを受信したノード27では、情報処理部31により、第1の実施形態と同様に、故障サブネット情報42が情報格納部32に格納され、ネットワーク離脱処理が行われる(ステップS103)。
【0094】
また、ネットワーク離脱処理がなされると、ノード27では、情報処理部31により、接続要求開始遅延処理が行われ(ステップS104)、所定の時間経過後、ビーコン要求パケットがブロードキャストで送信される(ステップS201)。また、ノード27では、ビーコン要求パケットの送信後、近傍ノードからのビーコン受信待ち遅延処理が行われる(ステップS106)。
【0095】
このとき、ノード27は、ビーコン要求パケットに故障サブネット情報42(ノード23のネットワークアドレス「200」)を付与して送信する。これにより、ノード27の近傍に位置するノードに対して、故障したネットワークの故障サブネット情報42を認識させることができる。
【0096】
ノード27が送信したビーコン要求パケットを受信したノード24及びノード26では、故障サブネット検査処理が行われる(ステップS202及びS203)。
【0097】
図9は、第2の実施形態の故障サブネット検査処理を示す動作フローチャートである。
【0098】
図9に示すように、ビーコン要求パケットを受信したノードは、受信したビーコン要求パケットに含まれている故障サブネット情報が、自ノードの属すサブネットであるか否かを判断する(ステップS401)。
【0099】
そして、自ノードが故障したサブネットに属していないと判断すると、このサブネット検索処理を終了し、また自ノードが故障したサブネットに属していると判断すると、情報処理部31は、ビーコン送出遅延処理及びビーコン送出処理を行わず(ステップS402)、処理を終了する。
【0100】
例えば、図8では、故障サブネット情報42がノード23のネットワークアドレス「200」であるから、ノード26(ネットワークアドレス41=「220」)は、故障したサブネットに属していると判断する。つまり、ノード26は、故障したサブネットに属しているから、ビーコン送出遅延処理及びビーコン送出処理を行わない。
【0101】
一方、ノード24の場合、ネットワークアドレス41が「110」であるから、ノード24は故障したサブネットに属していないと判断する。そうすると、ノード24では、ビーコン送出遅延処理(ステップS107)によりランダム時間経過後、ビーコンパケットがノード27に送信される(ステップS108)。
【0102】
このように、故障したサブネットに属すノードはビーコンパケットの送信を行わないので、余計なプロトコル処理の実行を回避することができ、ネットワーク全体の通信効率を向上させることができる。
【0103】
次に、ノード27では、ビーコン受信待ち遅延時間内に、ビーコンパケットを受信すると、ネットワーク選択処理216が実行される(ステップS111)。
【0104】
このネットワーク選択処理216は、第1の実施形態と同様の処理を適用することができるので、詳細な説明は省略するが、第2の実施形態の場合、故障したサブネットに属すノード(この例ではノード26)からのビーコンパケットは存在しない。そのため、ネットワーク選択処理に係る負担を少なくすることができる。
【0105】
(B−3)第2の実施形態の効果
以上のように、第2の実施形態によれば、第1の実施形態で説明した効果に加えて、ビーコンパケットにネットワークアドレスを含めないロングアドレスビーコンモードでの運用でも適用可能となる。
【0106】
(C)他の実施形態
第1及び第2の実施形態の説明においても種々の変形実施形態を説明したが、その他にも、以下のような変形実施形態を適用することができる。
【0107】
第1及び第2の実施形態では、ツリー型マルチホップネットワークである場合の適用を説明したが、複数のノード間で階層的に構成されているものであれば、ツリー型ネットワークに限定されるものではなく、広く適用することができる。
【0108】
また、第1及び第2の実施形態では、故障検出したノードが、故障サブネット情報を自ノードの子ノードに対して送信するものとした。しかし、故障検出したノードが、故障サブネット情報をブロードキャスト送信し、故障サブネット情報をネットワーク全体に広く通知させるようにしてもよい。この場合、第1及び第2の実施形態に比べてネットワーク全体の通信処理の負担は大きくなるが、第1及び第2の実施形態と同様に、複合的なネットワーク修復処理を回避することができる。
【0109】
第1及び第2の実施形態では、ノード装置が無線通信装置としてZigBee(登録商標)を備える場合を例示して説明したが、ZigBee(登録商標)以外の無線通信装置にも広く適用することができる。
【0110】
第1及び第2の実施形態では、ソフトウェア処理として実現される場合を例示して説明したが、ハードウェア処理で実現可能であれば、ハードウェアで実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0111】
【図1】第1の実施形態のネットワーク修復処理を示すシーケンスである。
【図2】第1の実施形態の無線ネットワークの全体構成を示す全体構成図である。
【図3】第1の実施形態のノードの内部構成を示す内部構成図である。
【図4】第1の実施形態の情報処理部の機能を示す機能ブロック図である。
【図5】第1の実施形態の情報格納部の構成例を示す図である。
【図6】第1の実施形態のネットワーク選択処理を示す動作フローチャートである。
【図7】第2の実施形態の情報処理部の機能を示す機能ブロック図である。
【図8】第2の実施形態のネットワーク修復処理を示すシーケンスである。
【図9】第2の実施形態の故障サブネット検査処理を示す動作フローチャートである。
【符号の説明】
【0112】
20…無線ネットワーク、21〜27…ノード、30…ノード、31…情報処理部、32…情報格納部、33…無線通信部、311…ネットワーク接続処理機能部、312…故障サブネット情報通知機能部、313…ネットワーク離脱処理機能部、314、411…ノード情報収集処理機能部、315…選択機能部、316…故障検出機能部、412…故障サブネット検査処理機能部。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれが備える無線通信装置において、
他ノードと情報通信を行う情報通信手段と、
他ノードから受信した故障サブネット情報を格納する故障サブネット情報格納手段と、
自ノードが故障したサブネットに属す場合に、当該サブネットから離脱するネットワーク離脱手段と、
当該サブネット離脱後、周囲の1又は複数の他ノードからノード情報を収集するノード情報収集手段と、
上記1又は複数の他ノードのノード情報と上記故障サブネット情報とに基づいて、故障の生じた上記サブネットに属す他ノードへの接続要求を抑止する接続要求制御手段と、
上記接続要求制御手段により抑止された他ノード以外の他ノードと接続処理を行う接続処理手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項2】
上記接続要求制御手段が、上記1又は複数のノード情報に基づいて、上記故障サブネット情報の示すサブネットに属す他ノード以外の他ノードを選択し、選択した他ノードに対して接続要求を行うように制御することを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
【請求項3】
故障の生じたノードを検出した場合、この故障したノードのアドレス情報を上記故障サブネット情報として、自ノードの下層に位置する他ノードに通知させる故障サブネット情報通知手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信装置。
【請求項4】
上記ノード情報収集手段が、周囲の1又は複数の他ノードに対してノード情報の収集要求をする際に、上記故障サブネット情報も他ノードに送信することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項5】
階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれが備える無線通信装置において、
他ノードと情報通信を行う情報通信手段と、
上記無線ネットワークにおける自ノードのアドレス情報を格納する自ノードアドレス情報格納手段と、
周囲の他ノードからノード情報収集要求を受信すると、上記ノード情報収集要求に含まれている故障サブネット情報と上記自ノードアドレス情報とに基づいて、自ノードが故障の生じたサブネットに属している場合、当該他ノードからのノード情報収集要求に対する応答を抑止する応答要求制御手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項6】
階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれが行う無線通信方法において、
情報通知手段が、他ノードと情報通信を行う情報通信工程と、
故障サブネット情報格納手段が、他ノードから受信した故障サブネット情報を格納する故障サブネット情報格納工程と、
ネットワーク離脱手段が、自ノードが故障したサブネットに属す場合に、当該サブネットから離脱するネットワーク離脱工程と、
ノード情報収集手段が、当該サブネット離脱後、周囲の1又は複数の他ノードからノード情報を収集するノード情報収集工程と、
接続要求制御手段が、上記1又は複数の他ノードのノード情報と上記故障サブネット情報とに基づいて、故障の生じた上記サブネットに属す他ノードへの接続要求を抑止する接続要求制御工程と、
接続処理手段が、上記接続要求制御手段により抑止された他ノード以外の他ノードと接続処理を行う接続処理工程と
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項7】
階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれが行う無線通信方法において、
情報通信手段が、他ノードと情報通信を行う情報通信工程と、
自ノード位置情報格納手段が、上記無線ネットワークにおける自ノードのアドレス情報を格納する自ノードアドレス情報格納工程と、
応答要求制御手段が、周囲の他ノードからノード情報収集要求を受信すると、上記ノード情報収集要求に含まれている故障サブネット情報と上記自ノードアドレス情報とに基づいて、自ノードが故障の生じたサブネットに属している場合、当該他ノードからのノード情報収集要求に対する応答を抑止する応答要求制御工程と
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項8】
階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれを機能させる無線通信プログラムにおいて、
コンピュータを、
他ノードと情報通信を行う情報通信手段、
他ノードから受信した故障サブネット情報を格納する故障サブネット情報格納手段、
自ノードが故障したサブネットに属す場合に、当該サブネットから離脱するネットワーク離脱手段、
当該サブネット離脱後、周囲の1又は複数の他ノードからノード情報を収集するノード情報収集手段、
上記1又は複数の他ノードのノード情報と上記故障サブネット情報とに基づいて、故障の生じた上記サブネットに属す他ノードへの接続要求を抑止する接続要求制御手段、
上記接続要求制御手段により抑止された他ノード以外の他ノードと接続処理を行う接続処理手段
として機能させる無線通信プログラム。
【請求項9】
階層的な無線ネットワークを構成するノードのそれぞれを機能させる無線通信プログラムにおいて、
他ノードと情報通信を行う情報通信手段、
上記無線ネットワークにおける自ノードのアドレス情報を格納する自ノードアドレス情報格納手段、
周囲の他ノードからノード情報収集要求を受信すると、上記ノード情報収集要求に含まれている故障サブネット情報と上記自ノードアドレス情報とに基づいて、自ノードが故障の生じたサブネットに属している場合、当該他ノードからのノード情報収集要求に対する応答を抑止する応答要求制御手段
として機能させる無線通信プログラム。
【請求項10】
請求項1〜4のいずれかに記載の無線通信装置を備えることを特徴とするノード。
【請求項11】
請求項5に記載の無線通信装置を備えることを特徴とするノード。
【請求項12】
階層的な無線ネットワークを構成する複数のノードのいずれかに故障が生じた際のネットワーク修復システムにおいて、
上記各ノードが、請求項1〜4のいずれかに記載の無線通信装置を備えることを特徴とするネットワーク修復システム。
【請求項13】
階層的な無線ネットワークを構成する複数のノードのいずれかに故障が生じた際のネットワーク修復システムにおいて、
上記各ノードが、請求項5に記載の無線通信装置を備えることを特徴とするネットワーク修復システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2009−49500(P2009−49500A)
【公開日】平成21年3月5日(2009.3.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−211337(P2007−211337)
【出願日】平成19年8月14日(2007.8.14)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)国等の委託研究の成果に係る特許出願(平成18年度独立行政法人情報通信研究機構「民間基盤技術研究促進制度/ZigBeeを利用したユビキタスネットワーク技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第19条の適用を受けるもの)
【出願人】(000000295)沖電気工業株式会社 (6,645)
【Fターム(参考)】