JP2010206588A - 無線通信デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナの切り替え回数を多くすることなく、またＡＣＫの受信確認時間を長くすることなく、一時的に変動するマルチパスフェージングの影響により通信不能に陥った場合の性急なルート探索を回避する。
【解決手段】送信元ノードＳＬ１は、アンテナＡＮＴ１から宛先ノードＭＳを指定してリクエストメッセージを送信し、隣接ノードからのＡＣＫを所定時間Ｔ１（１ｍｓ程度）内に受信できない場合、次のアンテナＡＮＴ２に切り替えてリクエストメッセージの再送信を行う（短周期リトライ）。リクエストメッセージの送信後、所定時間Ｔ２（数１０ｍｓ）内に宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージを受信できない場合、所定時間Ｔ３（数１００ｍｓ）待って、アンテナを先頭アンテナＡＮＴ１に戻して、リクエストメッセージの再送信を行う（長周期リトライ）。なお、所定時間Ｔ２を数１００ｍｓとし、所定時間Ｔ３を待たずに、長周期リトライを行ってもよい。
【選択図】 図１０

Description

この発明は、メッシュネットワーク構造の無線通信システムに用いて好適な無線通信デバイスに関するものである。

近年、無線通信を利用して、環境計測・監視・制御などを行うシステムが増加している。この環境計測・監視・制御などを行う無線通信システムでは、対象エリアが比較的広い、又は、対象エリア内に無線通信の障害物が多々存在する場合が多い。このような場合、対象エリアをカバーするためには、受信器と送信器の設置位置や電波状況等の環境により直接通信できなくても、他のデバイスを中継して通信を行うことができる無線通信ネットワークを利用することが有利である。

この種の無線通信ネットワークとして、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））プロトコルを利用した無線通信ネットワーク（例えば、特許文献１、２参照）など、メッシュネットワークが提案されている。このメッシュネットワークでは、マスタノード（宛先ノード）とスレーブノード（送信元ノード）との間の双方向の通信を直接通信圏内にある他のスレーブノード（中継ノード）を中継して行うもので、１つの通信経路がマルチパスフェージングの影響を受けて通信不能に陥ったとしても、他の通信経路を探索して通信を継続することができる技術である。なお、マルチパスフェージングとは、複数の通信電波反射経路の間に発生する位相差により受信電波が打ち消され、受信ができなくなる現象をいう。

特許文献３には、メッシュネットワークにおいて各ノードが複数のアンテナを有し、１つのアンテナで他のノードとの通信が不可能になった場合に他のアンテナに切り替え、それでもなお通信が不可能な場合には他の通信経路を探索して通信を継続する技術について記載されている。

特許文献３に記載された技術の概要について図１７にその最小構成を示して説明する。同図において、ＭＳ’は宛先ノード、ＳＬ１’は送信元ノード、ＳＬ２’は中継ノードであり、これらのノードＭＳ’、ＳＬ１’、ＳＬ２’は２つの送受信アンテナ（以下、単にアンテナと呼ぶ）ＡＮＴ１，ＡＮＴ２を備えている。この例では、宛先ノードＭＳ’と送信元ノードＳＬ１’との間にダイレクトに通信経路が確立されており、宛先ノードＭＳ’と送信元ノードＳＬ１’とは互いのアンテナＡＮＴ１を用いて通信を行っているものとする。

この場合、送信元ノードＳＬ１’は宛先ノードＭＳ’を指定してリクエストメッセージを送信し（図１８：矢印(１)）、リクエストメッセージを受信した宛先ノードＭＳ’は受信確認通知としてＡＣＫを送信元ノードＳＬ１’に返す（図１８：矢印(２)）。送信元ノードＳＬ１’は、宛先ノードＭＳ’からのＡＣＫを所定時間（例えば、１ｍｓ程度）内に受信できなかった場合、アンテナをアンテナＡＮＴ２に切り替えて、宛先ノードＭＳ’を指定してのリクエストメッセージの送信を再度行う（図１９：矢印(３)）。送信元ノードＳＬ１’は、このアンテナを切り替えてのリクエストメッセージの再送信でも宛先ノードＭＳ’からＡＣＫを受信できなければ（図１９：矢印(４)）、宛先ノードＭＳ’との間の他の通信経路を探索する。この通信経路の探索（ルート探索）はブロードキャストで行われる。

送信元ノードＳＬ１’は、通信経路の探索に成功すると、その成功した通信経路に切り替えて、宛先ノードＭＳ’との間の通信を継続する。例えば、図２０に示すように、中継ノードＳＬ２’を間に入れて、宛先ノードＭＳ’との間の通信を継続する。

特開２００６−５９２８号公報 特開２００６−４２３７０号公報 特開２００６−３５２４３６号公報

しかしながら、上述した特許文献３に記載された技術によると、定常的なマルチパスフェージングにより片方のアンテナが通信不能に陥っている場合などには有効であるが、人の移動などにより、一時的に変動するマルチパスフェージングの影響により通信不能に陥った場合には、あまりにも性急にルート探索が行われるため、一時的にネットワーク内の通信負荷が高まり、ネットワークに悪影響を与えてしまうという問題がある。

なお、一時的に変動するマルチパスフェージングの影響により通信不能に陥った場合に性急にルート探索が行われないようにするめの方法として、アンテナの切り替えを繰り返させ、所定回数切り替えても通信不能であった場合に、ルート探索を行うという方法が考えられる。しかしながら、一時的に変動するマルチパスフェージングの影響を考慮した場合、人の移動などがなくなる時間として例えば数１００ｍｓ程度の長い時間が見込まれ、ＡＣＫの受信確認時間を１ｍｓ程度とした場合、数１００回のアンテナの切り替えを行わなければならず、全く無駄な通信が大量に発生し、通信帯域を圧迫すると共に、消費電力も大きくなる。

また、ＡＣＫの受信確認時間を長くすることも考えられるが、ＡＣＫの受信確認時間を長くすると、電波状況が悪いためＡＣＫが受信できず、即時にアンテナを切り替えることによって通信が可能となるような状況下でも、長時間の待ち時間をおいてアンテナの切り替えが行われることになり、システム全体の通信性能が悪化してしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アンテナの切り替え回数を多くすることなく、またＡＣＫの受信確認時間を長くすることなく、一時的に変動するマルチパスフェージングの影響により通信不能に陥った場合の性急なルート探索を回避することが可能な無線通信デバイスを提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、複数の送受信アンテナと、これら送受信アンテナの何れか１つを先頭アンテナとしこの先頭アンテナより宛先デバイスを指定してリクエストメッセージを送信するリクエストメッセージ送信手段と、宛先デバイスを指定して送信したリクエストメッセージに対する受信確認通知が第１の所定時間内に受信されるか否かを監視する受信確認通知監視手段と、受信確認通知監視手段が第１の所定時間内に受信確認通知の受信を確認することができなかった場合、送受信アンテナを切り替えてリクエストメッセージの送信を再度行わせる第１のリトライ手段と、リクエストメッセージの送信後、この送信したリクエストメッセージを受信した宛先デバイスより返送されてくるレスポンスメッセージが第１の所定時間よりも長い第２の所定時間内に受信されるか否かを監視するレスポンスメッセージ監視手段と、レスポンスメッセージ監視手段が第２の所定時間内にレスポンスメッセージの受信を確認することができなかった場合、リクエストメッセージ送信手段に先頭アンテナからのリクエストメッセージの送信を再度行わせる第２のリトライ手段とを設けたものである。

本発明の無線通信デバイスは、例えばメッシュネットワーク構造の無線通信システムにおける送信元デバイス（送信元ノード）として用いられ、複数の送受信アンテナの何れか１つを先頭アンテナとし、この先頭アンテナから宛先デバイス（宛先ノード）を指定してリクエストメッセージを送信する。このリクエストメッセージは通信経路の最初のデバイス（隣接デバイス）で受信される。例えば、宛先デバイスとの間にダイレクトに通信経路が確立されていれば、隣接デバイスとして宛先デバイスで受信される。宛先デバイスとの間に中継デバイス（中継ノード）が入っていれば、隣接デバイスとして中継デバイスで受信される。このリクエストメッセージを受信した隣接デバイスは本発明のデバイス（送信元デバイス）に受信確認通知（ＡＣＫ）を返す。

本発明のデバイス（送信元デバイス）は、隣接デバイスからのＡＣＫの受信を監視し、このＡＣＫを第１の所定時間（例えば、１ｍｓ程度）内に受信できなかった場合、送受信アンテナを切り替えてリクエストメッセージの送信を再度行う。この送受信アンテナの切り替えてのリクエストメッセージの再送信（以下、短周期リトライと呼ぶ）は、ＡＣＫの受信を確認することができない場合、最終アンテナまで繰り返される。

一方、本発明のデバイス（送信元デバイス）は、リクエストメッセージの送信後、このリクエストメッセージを受信した宛先デバイスより返送されてくるレスポンスメッセージの受信を監視し、このレスポンスメッセージを第２の所定時間（例えば、数１０ｍｓ）内に受信できなかった場合、リクエストメッセージの送信を先頭アンテナから再度行う。例えば、数１００ｍｓ待って、リクエストメッセージの送信を先頭アンテナから再度行う。この先頭アンテナからのリクエストメッセージの再送信（以下、長周期リトライと呼ぶ）は、宛先デバイスからのレスポンスメッセージの受信を確認することができない場合、繰り返される。

このようにして、本発明では、全体として短周期リトライと長周期リトライの２重のリトライ構造となり、短周期リトライによってアンテナの切り替えが非常に短い間隔で行われ、長周期リトライにより比較的長い時間をおいて、アンテナの切り替えが先頭アンテナから再度始められるものとなる。

本発明では、宛先デバイスからのレスポンスメッセージの受信を確認することができない場合、長周期リトライが繰り返される。ここで、長周期リトライが所定回数に達した場合、宛先デバイスとの間の他の通信経路を探索するようにする。すなわち、長周期リトライが所定回数に達した場合、一時的に変動するマルチパスフェージングの影響による通信不能ではなく、定常的なマルチパスフェージングによる通信不能であると判断し、宛先デバイスとの間の他の通信経路を探索し、探索に成功した他の通信経路で、リクエストメッセージの送信を行うようにする。

なお、本発明において、第１の所定時間内にＡＣＫの受信を確認することができた場合、このＡＣＫの元となるリクエストメッセージを送信した送受信アンテナを先頭アンテナとして登録するようにしてもよい。このようにすると、例えば、最初の先頭アンテナが定常的なマルチパスフェージングにより通信不能に陥っていたような場合、通信可能な別の送受信アンテナが先頭アンテナとして登録されるものとなり、長周期リトライ時の最初のアンテナでの通信の失敗の可能性を低減することができる。

本発明によれば、宛先デバイスを指定して送信したリクエストメッセージに対する受信確認通知が第１の所定時間内に受信されるか否かを監視し、第１の所定時間内に受信確認通知の受信を確認することができなかった場合、送受信アンテナを切り替えてリクエストメッセージの送信を再度行わせるようにする一方、リクエストメッセージを受信した宛先デバイスより返送されてくるレスポンスメッセージが第１の所定時間よりも長い第２の所定時間内に受信されるか否かを監視し、第２の所定時間内にレスポンスメッセージの受信を確認することができなかった場合、先頭アンテナからのリクエストメッセージの送信を再度行わせるようにしたので、全体として短周期リトライと長周期リトライの２重のリトライ構造とし、アンテナの切り替え回数を多くすることなく、またＡＣＫの受信確認時間を長くすることなく、一時的に変動するマルチパスフェージングの影響により通信不能に陥った場合の性急なルート探索を回避することが可能となる。

本発明に係る無線通信デバイスを用いた無線通信システムの一実施の形態（実施の形態１）を示す構成図である。 この無線通信システムにおける送信元ノードからリクエストメッセージを送信した状態を示す図である。 この無線通信システムにおける送信元ノードからアンテナを切り替えてリクエストメッセージを送信した状態（短周期リトライ）を示す図である。 この無線通信システムにおける送信元ノードからアンテナを先頭アンテナに戻してリクエストメッセージを送信した状態（長周期リトライ）を示す図である。 ルート探索によって送信元ノードと宛先ノードとの間の通信経路を切り替えた例を示す図である。 実施の形態１の無線通信システムにおける送信元ノードの要部の機能ブロック図である。 本発明に係る無線通信デバイスを用いた無線通信システムの他の実施の形態（実施の形態２）を示す図である。 実施の形態２の無線通信システムにおける送信元ノードでの処理動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２の無線通信システムにおける宛先ノードおよび中継ノードでの処理動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２の無線通信システムにおける送信元ノードから宛先ノードへのリクエストメッセージの送信および宛先ノードから送信元ノードへのレスポンスメッセージの返信に際して行われる短周期リトライおよび長周期リトライを説明する図である。 ルート探索によって送信元ノードと宛先ノードとの間の通信経路を切り替えた例を示す図である 実施の形態２において使用するノード（宛先ノード、送信元ノード、中継ノード）の機能ブロック図である。 このノードが送信元ノードとして動作する場合を示す図である。 このノードが中継ノードとして動作する場合を示す図である。 このノードが宛先ノードとして動作する場合を示す図である。 実施の形態２において隣接するノード毎に送信するアンテナを決めておくようする場合のメリットを説明する図である。 特許文献３に記載された技術の概要を説明するための無線通信システムの最小構成を示す図である。 この無線通信システムにおける送信元ノードからリクエストメッセージを送信した状態を示す図である。 この無線通信システムにおける送信元ノードからアンテナを切り替えてリクエストメッセージを送信した状態（リトライ）を示す図である。 ルート探索によって送信元ノードと宛先ノードとの間の通信経路を切り替えた例を示す図である。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明に係る無線通信デバイスを用いた無線通信システムの一実施の形態を示す構成図である。同図において、図１７と同一符号は図１７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。なお、この無線通信システムについても、図１７に示した従来の無線通信システムと同様、最も単純な例として最小構成を示している。

この無線通信システムにおいて、宛先ノードＭＳ、送信元ノードＳＬ１および中継ノードＳＬ２はそれぞれ同一の機能を有しており、宛先ノードＭＳが送信元ノードＳＬ１や中継ノードＳＬ２になることもできるし、送信元ノードＳＬ１が宛先ノードＭＳや中継ノードＳＬ２になることもできるし、中継ノードＳＬ２が宛先ノードＭＳや送信元ノードＳＬ１になることもできる。

この例では、ＭＳを宛先ノード、ＳＬ１を送信元ノード、ＳＬ２を中継ノードとし、宛先ノードＭＳと送信元ノードＳＬ１との間にダイレクトに通信経路が確立されており、宛先ノードＭＳと送信元ノードＳＬ１とは互いのアンテナＡＮＴ１を用いて通信を行っているものとする。

〔送信元ノードからのリクエストメッセージの送信〕
送信元ノードＳＬ１は、アンテナＡＴ１を先頭アンテナとし、この先頭アンテナＡＴ１から宛先ノードＭＳを指定してリクエストメッセージを送信する（図２：矢印（１））。送信元ノードＳＬ１からのリクエストメッセージを受信した宛先ノードＭＳは送信元ノードＳＬ１にＡＣＫを返す（図２：矢印（２））。

〔短周期リトライ〕
送信元ノードＳＬ１は、宛先ノードＭＳからのＡＣＫを所定時間Ｔ１（この例では、１ｍｓ程度）内に受信できなかった場合、アンテナをアンテナＡＮＴ２に切り替えて、宛先ノードＭＳを指定してのリクエストメッセージの送信を再度行う（図３：矢印（３））。本実施の形態では、このアンテナを切り替えてのリクエストメッセージの再送信を短周期リトライと呼ぶ。送信元ノードＳＬ１からのリクエストメッセージを受信した宛先ノードＭＳは送信元ノードＳＬ１にＡＣＫを返す（図３：矢印（４））。

送信元ノードＳＬ１は、アンテナＡＮＴ２に切り替えてのリクエストメッセージの再送信でも宛先ノードＭＳからのＡＣＫを所定時間Ｔ１内に受信できなかった場合、アンテナの切り替えを一旦終了する。この場合、アンテナＡＮＴ２が最終アンテナとなる。

〔長周期リトライ〕
一方、送信元ノードＳＬ１は、宛先ノードＭＳを指定してのリクエストメッセージの送信後、このリクエストメッセージを受信した宛先ノードＭＳより返送されてくるレスポンスメッセージの受信を監視する。

送信元ノードＳＬ１は、宛先ノードＭＳを指定してのリクエストメッセージの送信後、このレスポンスメッセージを所定時間Ｔ２（例えば、数１０ｍｓ）内に受信できなかった場合（図４：矢印（５））、所定の待ち時間Ｔ３（例えば、数１００ｍｓ）の経過を待って、リクエストメッセージの送信を先頭アンテナＡＴ１から再度行う（図４：矢印（６））。本実施の形態では、この先頭アンテナからのリクエストメッセージの再送信を長周期リトライと呼ぶ。

送信元ノードＳＬ１は、宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージの受信を確認することができない場合、この長周期リトライを繰り返す。

このようにして、本実施の形態では、全体として短周期リトライと長周期リトライの２重のリトライ構造となり、短周期リトライによってアンテナの切り替えが非常に短い間隔（１ｍｓ程度）で行われ、長周期リトライにより比較的長い時間（数１００ｍｓ）をおいて、アンテナの切り替えが先頭アンテナから再度始められるものとなる。

人が移動することにより、マルチパスフェージングの状態は１００ｍｓ単位の時間で動的に変動する。そのため、このように数１００ｍｓの間隔をおいてリトライを行うことで、アンテナを切り替えたときに全てのアンテナ間でマルチパスフェージングの影響を受けていたとしても、再送時にはマルチパスフェージングの状態が定常状態に戻っているため、再送に成功することが可能となる

〔通信経路の切り替え〕
送信元ノードＳＬ１は、長周期リトライの回数が予め定められている所定回数（最大リトライ回数）Ｎに達した場合、一時的に変動するマルチパスフェージングの影響による通信不能ではなく、定常的なマルチパスフェージングによる通信不能であると判断し、宛先ノードＭＳとの間の他の通信経路を探索する。この通信経路の探索（ルート探索）はブロードキャストで行われる。

この場合の最大リトライ回数Ｎは、メッセージの重要性と、リトライにより見込まれる通信量の増大のバランスから、送信するメッセージの種別毎にあらかじめ任意に定めておけばよい。

送信元ノードＳＬ１は、通信経路の探索に成功すると、その成功した通信経路に切り替えて、宛先ノードＭＳとの間の通信を継続する。例えば、図５に示すように、中継ノードＳＬ２を間に入れて、宛先ノードＭＳとの間の通信を継続する。

このようにして、本実施の形態では、全体として短周期リトライと長周期リトライの２重のリトライ構造とし、アンテナの切り替え回数を多くすることなく、またＡＣＫの受信確認時間を長くすることなく、一時的に変動するマルチパスフェージングの影響により通信不能に陥った場合の性急なルート探索を回避することができるようになる。

なお、この実施の形態では、所定時間Ｔ２を数１０ｍｓとし、数１００ｍｓの待ち時間Ｔ３を設けて長周期リトライを行うものとしたが、所定時間Ｔ２を数１００ｍｓとし、待ち時間Ｔ３を設けずに、長周期リトライを行うようにしてもよい。

また、この実施の形態において、所定時間Ｔ１内にＡＣＫの受信を確認することができた場合、このＡＣＫの元となるリクエストメッセージを送信したアンテナを先頭アンテナとして登録するようにしてもよい。このようにすると、例えば、先頭アンテナＡＴ１が定常的なマルチパスフェージングにより通信不能に陥っていたような場合、通信可能なアンテナＡＴ２が先頭アンテナとして登録されるものとなり、初回送信および長周期リトライ時の最初のアンテナでの通信の失敗の可能性を低減することができる。

図６にこの実施の形態１における送信元ノードＳＬ１の要部の機能ブロック図を示す。送信元ノードＳＬ１は、送受信アンテナＡＴ１，ＡＴ２と、送受信アンテナＡＴ１を先頭アンテナとしこの先頭アンテナより宛先ノードを指定してリクエストメッセージを送信するリクエストメッセージ送信部１Ａと、宛先ノードを指定して送信したリクエストメッセージに対するＡＣＫが所定時間Ｔ１内に受信されるか否かを監視する受信確認通知監視部１Ｂと、受信確認通知監視部１Ｂが所定時間Ｔ１内にＡＣＫの受信を確認することができなかった場合、アンテナを切り替えてリクエストメッセージ送信部１Ａからのリクエストメッセージの送信を再度行わせる短周期リトライ部１Ｃとを備えている。

また、リクエストメッセージの送信後、この送信したリクエストメッセージを受信した宛先ノードより返送されてくるレスポンスメッセージが所定時間Ｔ２内に受信されるか否かを監視するレスポンスメッセージ監視部１Ｄと、レスポンスメッセージ監視部１Ｄが所定時間Ｔ２内にレスポンスメッセージの受信を確認することができなかった場合、所定時間Ｔ３の経過を待ってリクエストメッセージ送信部１Ａに先頭アンテナＡＴ１からのリクエストメッセージの送信を再度行わせる長周期リトライ部１Ｅと、長周期リトライ部１Ｅによるリクエストメッセージの送信回数を長周期リトライ回数としてカウントする長周期リトライ回数カウント部１Ｆと、長周期リトライ回数カウント部１Ｆがカウントする長周期リトライ回数が最大リトライ回数Ｎに達した場合、宛先ノードとの間の他の通信経路を探索する通信経路探索部１Ｇとを備えている。

（実施の形態２）
図７に本発明に係る無線通信デバイスを用いた無線通信システムの他の実施の形態を示す。この無線通信システムでは、送信元ノードＳＬ１と宛先ノードＭＳとの間に中継ノードＳＬ２が位置し、送信元ノードＳＬ１と宛先ノードＭＳとの間に中継ノードＳＬ２を介する通信経路が確立されている。

なお、送信元ノードＳＬ４と宛先ノードＭＳとの間にも中継ノードＳＬ３を介して通信経路が確立されているが、以下では、送信元ノードＳＬ１と宛先ノードＭＳとの間に確立された通信経路側を代表して説明する。また、送信元ノードＳＬ１と中継ノードＳＬ２、中継ノードＳＬ２と宛先ノードＭＳは、互いのアンテナＡＮＴ１を使用して通信を行っているものとする。

この実施の形態において、送信元ノードＳＬ１、中継ノードＳＬ２、宛先ノードＭＳは、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能として短周期リトライ機能や長周期リトライ機能を有している。

以下、図８に示すフローチャートに従って送信元ノードＳＬ１で実行される本実施の形態特有の処理動作について説明し、図９に示すフローチャートに従ってマスタノードＭＳおよび中継ノードＳＬ２で実行される本実施の形態特有の処理動作について説明する。

〔送信元ノードからのリクエストメッセージの送信〕
送信元ノードＳＬ１は、宛先ノードＭＳへのリクエストメッセージを作成し（図８：ステップＳ１０１）、アンテナＡＴ１を先頭アンテナとし（ステップＳ１０２）、この先頭アンテナＡＴ１から宛先ノードＭＳを指定してリクエストメッセージを送信する（図１０（ａ）：矢印（１）、ステップＳ１０３）。このリクエストメッセージの送信は、予め定められているルーティングテーブルに従い、隣接する中継ノードＳＬ２に対して行う。そして、中継ノードＳＬ２からのＡＣＫの受信を待つ（ステップＳ１０４）。

中継ノードＳＬ２は、送信元ノードＳＬ１から宛先ノードＭＳを指定してのリクエストメッセージが送られてくると（図９：ステップＳ２０２のＹＥＳ）、送信元ノードＳＬ１にＡＣＫを返す（図１０（ａ）：矢印（２）、ステップＳ２０３）。

〔送信元ノードでの短周期リトライ〕
送信元ノードＳＬ１は、所定時間Ｔ１（例えば、１ｍｓ程度）内に中継ノードＳＬ２からのＡＣＫを受信すると（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージを待つ（ステップＳ１０９）。

所定時間Ｔ１内に中継ノードＳＬ２からのＡＣＫを受信できなかった場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、送信元ノードＳＬ１は、送信アンテナを次のアンテナＡＴ２とし（ステップＳ１０８）、アンテナＡＴ２から宛先ノードＭＳを指定してリクエストメッセージを再送信する（図１０（ａ）：矢印（１）、ステップＳ１０３）。そして、このアンテナを切り替えてのリクエストメッセージの再送信後、中継ノードＳＬ２からのＡＣＫの受信を待つ（ステップＳ１０４）。

送信元ノードＳＬ１は、このアンテナを切り替えてのリクエストメッセージの再送信後（短周期リトライ後）、所定時間Ｔ１内に中継ノードＳＬ２からのＡＣＫを受信すると（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージを待つ（ステップＳ１０９）。

所定時間Ｔ１内に中継ノードＳＬ２からのＡＣＫを受信できなかった場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、送信元ノードＳＬ１は、全アンテナでの送信が完了したと判断し（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージを待つ（ステップＳ１０９）。すなわち、アンテナＡＴ２を最終アンテナとして、アンテナの切り替えを一旦終了し、後述する長周期リトライに備える。

〔中継ノードでのリクエストメッセージの転送〕
一方、中継ノードＳＬ２は、送信元ノードＳＬ１からの宛先ノードＭＳを指定してのリクエストメッセージを受信すると（ステップＳ２０２のＮＯ）、この受信したリクエストメッセージを宛先ノードＭＳ宛の送信メッセージとし（ステップＳ２０５）、アンテナＡＴ１を先頭アンテナとして（ステップＳ２０７）、この先頭アンテナＡＴ１から送信元ノードＳＬ１からのリクエストメッセージを転送する（図１０（ａ）：矢印（３）、ステップＳ２０８）。このリクエストメッセージの転送は、予め定められているルーティングテーブルに従い、宛先ノードＭＳに対して行う。そして、宛先ノードＭＳからのＡＣＫの受信を待つ（ステップＳ２０９）。

宛先ノードＭＳは、中継ノードＳＬ２より送信元ノードＳＬ１からのリクエストメッセージが転送されてくる（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、中継ノードＳＬ２にＡＣＫを返す（図１０（ａ）：矢印（４）、ステップＳ２０３）。

〔中継ノードでの短周期リトライ〕
中継ノードＳＬ２は、所定時間Ｔ１内に宛先ノードＭＳからのＡＣＫを受信すると（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、中継成功として処理を終了する（ステップＳ２１４）。所定時間Ｔ１内に宛先ノードＭＳからのＡＣＫを受信できなかった場合（ステップＳ２１１のＹＥＳ）、中継ノードＳＬ２は、送信アンテナを次のアンテナＡＴ２とし（ステップＳ２１３）、アンテナＡＴ２から送信元ノードＳＬ１からのリクエストメッセージを再送信する（図１０（ａ）：矢印（３）、ステップＳ２０８）。そして、このアンテナを切り替えての送信メッセージの再送信後、宛先ノードＭＳからのＡＣＫの受信を待つ（ステップＳ２０９）。

中継ノードＳＬ２は、このアンテナを切り替えてのリクエストメッセージの再送信後（短周期リトライ後）、宛先ノードＭＳからのＡＣＫを受信すると（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、中継成功として処理を終了する（ステップＳ２１４）。所定時間Ｔ１内に宛先ノードＭＳからのＡＣＫを受信できなかった場合（ステップＳ２１１のＹＥＳ）、中継ノードＳＬ２は、全アンテナでの送信が完了したと判断し（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、中継失敗として処理を終了する（ステップＳ２１５）。

〔宛先ノードからのレスポンスメッセージの返送〕
宛先ノードＭＳは、中継ノードＳＬ２から自分宛の送信メッセージ（送信元ノードＳＬ１からのリクエストメッセージ）が送られてくると（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、送信元ノードＳＬ１へのレスポンスメッセージを作成し（ステップＳ２０６）、アンテナＡＴ１を先頭アンテナとして（ステップＳ２０７）、この先頭アンテナＡＴ１から送信元ノードＳＬ１を指定してレスポンスメッセージを送信する（図１０（ｂ）：矢印（５）、ステップＳ２０８）。このレスポンスメッセージの送信は、予め定められているルーティングテーブルに従い、隣接する中継ノードＳＬ２に対して行う。そして、中継ノードＳＬ２からのＡＣＫの受信を待つ（ステップＳ２０９）。

中継ノードＳＬ２は、宛先ノードＭＳから送信元ノードＳＬ１を指定してのリレスポンスメッセージが送られてくると（図９：ステップＳ２０２のＹＥＳ）、宛先ノードＭＳにＡＣＫを返す（図１０（ｂ）：矢印（６）、ステップＳ２０３）。

〔宛先ノードでの短周期リトライ〕
宛先ノードＭＳは、所定時間Ｔ１内に中継ノードＳＬ２からのＡＣＫを受信すると（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、応答成功として処理を終了する（ステップＳ２１４）。所定時間Ｔ１内に中継ノードＳＬ２からのＡＣＫを受信できなかった場合（ステップＳ２１１のＹＥＳ）、宛先ノードＭＳは、送信アンテナを次のアンテナＡＴ２とし（ステップＳ２１３）、アンテナＡＴ２から送信元ノードＳＬ１を指定してレスポンスメッセージを再送信する（図１０（ｂ）：矢印（５）、ステップＳ２０８）。そして、このアンテナを切り替えてのレスポンスメッセージの再送信後、中継ノードＳＬ２からのＡＣＫの受信を待つ（ステップＳ２０９）。

宛先ノードＭＳは、このアンテナを切り替えてのリクエストメッセージの再送信後（短周期リトライ後）、所定時間Ｔ１内に中継ノードＳＬ２からのＡＣＫを受信すると（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、応答成功として処理を終了する（ステップＳ２１４）。所定時間Ｔ１内に中継ノードＳＬ２からのＡＣＫを受信できなかった場合（ステップＳ２１１のＹＥＳ）、宛先ノードＭＳは、全アンテナでの送信が完了したと判断し（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、応答失敗として処理を終了する（ステップＳ２１５）。

〔中継ノードでのレスポンスメッセージの転送〕
一方、中継ノードＳＬ２は、宛先ノードＭＳからの送信元ノードＳＬ１を指定してのレスポンスメッセージを受信すると（ステップＳ２０４のＮＯ）、このレスポンスメッセージを送信元ノードＳＬ１宛の送信メッセージとし（ステップＳ２０５）、アンテナＡＴ１を先頭アンテナとし（ステップＳ２０７）、この先頭アンテナＡＴ１から宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージを転送する（図１０（ｂ）：矢印（７）、ステップＳ２０８）。このレスポンスメッセージの転送は、予め定められているルーティングテーブルに従い、送信元ノードＳＬ１に対して行う。そして、送信元ノードＳＬ１からのＡＣＫの受信を待つ（ステップＳ２０９）。

送信元ノードＳＬ１は、宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージの受信を待ち（ステップＳ１０９）、中継ノードＳＬ２より宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージが転送されてくる（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、中継ノードＳＬ２にＡＣＫを返し（図１０（ｂ）：矢印（８）、ステップＳ１１５）、通信成功として処理を終了する（ステップＳ１１６）。

〔中継ノードでの短周期リトライ〕
中継ノードＳＬ２は、所定時間Ｔ１内に送信元ノードＳＬ１からのＡＣＫを受信すると（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、中継成功として処理を終了する（ステップＳ２１４）。所定時間Ｔ１内に送信元ノードＳＬ１からのＡＣＫを受信できなかった場合（ステップＳ２１１のＹＥＳ）、中継ノードＳＬ２は、送信アンテナを次のアンテナＡＴ２とし（ステップＳ２１３）、アンテナＡＴ２から宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージを再送信する（図１０（ｂ）：矢印（７）、ステップＳ２０８）。そして、このアンテナを切り替えてのレスポンスメッセージの再送信後、送信元ノードＳＬ１からのＡＣＫの受信を待つ（ステップＳ２０９）。

中継ノードＳＬ２は、このアンテナを切り替えてのレスポンスメッセージの再送信後（短周期リトライ後）、送信元ノードＳＬ１からのＡＣＫを受信すると（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、中継成功として処理を終了する（ステップＳ２１４）。所定時間Ｔ１内に送信元ノードＳＬ１からのＡＣＫを受信できなかった場合（ステップＳ２１１のＹＥＳ）、中継ノードＳＬ２は、全アンテナでの送信が完了したと判断し（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、中継失敗として処理を終了する（ステップＳ２１５）。

〔送信元ノードでの長周期リトライ〕
送信元ノードＳＬ１は、宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージの受信を待ち（ステップＳ１０９）、所定時間Ｔ２（例えば、数１０ｍｓ）内に宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージを受信できなかった場合（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、リトライ回数を１として（ステップＳ１１３）、所定の待ち時間Ｔ３（例えば、数１００ｍｓ）の経過後（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０２の処理へと戻り、リクエストメッセージの送信を先頭アンテナＡＴ１から再度行う（図１０：矢印（９））。すなわち、アンテナを先頭アンテナＡＴ１に戻して、長周期リトライを行う。

送信元ノードＳＬ１は、所定時間Ｔ２内に宛先ノードＭＳからのレスポンスメッセージを受信することができない場合（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、そのリトライ回数をカウントしながら（ステップＳ１１３）、長周期リトライを繰り返す。

このようにして、この実施の形態２でも、全体として短周期リトライと長周期リトライの２重のリトライ構造となり、短周期リトライによってアンテナの切り替えが非常に短い間隔（１ｍｓ程度）で行われ、長周期リトライにより比較的長い時間（数１００ｍｓ）をおいて、アンテナの切り替えが先頭アンテナから再度始められるものとなる。

〔通信経路の切り替え〕
送信元ノードＳＬ１は、長周期リトライの回数が所定回数（最大リトライ回数）Ｎに達した場合（ステップＳ１１２のＹＥＳ）、一時的に変動するマルチパスフェージングの影響による通信不能ではなく、定常的なマルチパスフェージングによる通信不能であると判断し、宛先ノードＭＳとの間の他の通信経路を探索する（ステップＳ１１７）。この通信経路の探索（ルート探索）はブロードキャストで行われる。

送信元ノードＳＬ１は、通信経路の探索に成功すると、その成功した通信経路に切り替えて、宛先ノードＭＳとの通信を継続する。例えば、図１１に示すように、中継ノードＳＬ３側の迂回経路に切り替えて、宛先ノードＭＳとの間の通信を継続する。

この実施の形態２においても、実施の形態１と同様、最大リトライ回数Ｎは、メッセージの重要性と、リトライにより見込まれる通信量の増大のバランスから、送信するメッセージの種別毎にあらかじめ任意に定めておけばよく、所定時間Ｔ２を数１００ｍｓとし、待ち時間Ｔ３を設けずに、長周期リトライを行うようにしてもよい。

図１２にこの実施の形態２において使用するノード１の機能ブロック図を示す。このノード１は、宛先ノード、送信元ノード、中継ノードとしての機能を全て有しており、通信時にその通信経路上で振る舞う役割に応じて、宛先ノードＭＳ、送信元ノードＳＬ１、中継ノードＳＬ２として動作する。

このノード１は、送受信アンテナＡＴ１，ＡＴ２と、通信送信部１−１と、通信受信部１−２と、アンテナ切替部１−３と、メッセージ宛先判定部１−４と、リクエストメッセージ送信管理部１−５と、リクエストメッセージ受信管理部１−６と、ルーティングテーブル１−７とを備えている。

図１３に送信元ノードＳＬ１として動作する場合を示す。送信元ノードＳＬ１として動作する場合、リクエストメッセージ受信管理部１−６は機能しない。図１４に中継ノードＳＬ２として動作する場合を示す。中継ノードＳＬ２として動作する場合、リクエストメッセージ送信管理部１−５およびリクエストメッセージ受信管理部１−６は機能しない。図１５に宛先ノードＭＳとして動作する場合を示す。宛先ノードＭＳとして動作する場合、リクエストメッセージ送信管理部１−５は機能しない。

〔先頭アンテナについて〕
実施の形態１，２では、説明を簡単とするために、使用するアンテナを２つとしたが、使用するアンテナは２つに限られるものではなく、さらに多くのアンテナを設けてもよい。この場合、隣接ノードへの送信を行う時に、どのアンテナを最初に選択するかについては、常に決まったアンテナを使用してもよいし、隣接するノード毎に送信するアンテナを決めておいても良い。

常に決まったアンテナを使用する場合、必要なリソース（ＲＡＭ）が少なく、単純に実装することができるというメリットがある。一方、隣接ノード毎に最初に送信するアンテナを決めておく場合、各ノードは隣接ノード毎に、最初に送信するアンテナを記憶しておかなければならないため必要なリソースが多くなるが、以下のような場合にメリットがある。

例えば、図１６に示すように、ノードＳＬＸが複数の通信経路の中継ノードとして位置しており、通信経路Ａでは、中継ノードＳＬＸはアンテナａのみ通信可能であるが、通信経路Ｂでは、中継ノードＳＬＸはアンテナｂのみ通信可能であるとする。この場合、最初に送信するアンテナ（先頭アンテナ）をたとえば常にａとしておくと、通信経路Ｂを使った通信のときは、必ず毎回送信リトライが１回発生してしまい、余計な通信が発生してしまう。このようなことを防ぐために、通信経路Ｂでは、先頭アンテナをｂにすることが望ましい。

なお、通信経路毎に先頭アンテナを決めるためには、中継を行ったときに、その中継先に対して送信に成功したアンテナの番号を中継先アドレスに対応して保存しておけばよい。

本発明の無線通信デバイスは、通信幹線を無線化したメッシュネットワーク構造の中規模、大規模の監視制御システムなど様々な分野で利用することが可能である。具体的には、ＶＡＶ（可変風量調節）による居室内空調システムへの利用などが考えられる。

ＭＳ…宛先ノード、ＳＬ１…送信元ノード、ＳＬ２…中継ノード、ＡＴ１，ＡＴ２…送受信アンテナ、１Ａ…リクエストメッセージ送信部、１Ｂ…受信確認通知監視部、１Ｃ…短周期リトライ部、１Ｄ…レスポンスメッセージ監視部、１Ｅ…長周期リトライ部、１Ｆ…長周期リトライ回数カウント部、１Ｇ…通信経路探索部、１−１…通信送信部、１−２…通信受信部、１−３…アンテナ切替部、１−４…メッセージ宛先判定部、１−５…リクエストメッセージ送信管理部、１−６…リクエストメッセージ受信管理部、１−７…ルーティングテーブル。

Claims (3)

1. 複数の送受信アンテナと、
   これら送受信アンテナの何れか１つを先頭アンテナとしこの先頭アンテナより宛先デバイスを指定してリクエストメッセージを送信するリクエストメッセージ送信手段と、
   前記宛先デバイスを指定して送信したリクエストメッセージに対する受信確認通知が第１の所定時間内に受信されるか否かを監視する受信確認通知監視手段と、
   前記受信確認通知監視手段が前記第１の所定時間内に前記受信確認通知の受信を確認することができなかった場合、前記送受信アンテナを切り替えて前記リクエストメッセージの送信を再度行わせる第１のリトライ手段と、
   前記リクエストメッセージの送信後、この送信したリクエストメッセージを受信した前記宛先デバイスより返送されてくるレスポンスメッセージが前記第１の所定時間よりも長い第２の所定時間内に受信されるか否かを監視するレスポンスメッセージ監視手段と、
   前記レスポンスメッセージ監視手段が前記第２の所定時間内に前記レスポンスメッセージの受信を確認することができなかった場合、前記リクエストメッセージ送信手段に前記先頭アンテナからのリクエストメッセージの送信を再度行わせる第２のリトライ手段と
   を備えることを特徴とする無線通信デバイス。
2. 請求項１に記載された無線通信デバイスにおいて、
   前記第２のリトライ手段による前記リクエストメッセージの送信回数が予め定められた所定回数に達した場合、前記宛先デバイスとの間の他の通信経路を探索する通信経路探索手段
   を備えることを特徴とする無線通信デバイス。
3. 請求項１又は２に記載された無線通信デバイスにおいて、
   前記受信確認通知監視手段が前記第１の所定時間内に前記受信確認通知の受信を確認することができた場合、この受信確認通知の元となる前記リクエストメッセージを送信した送受信アンテナを前記先頭アンテナとして登録する先頭アンテナ登録手段
   を備えることを特徴とする無線通信デバイス。

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