通信方法、通信设备及通信系统.pdf

本发明提供了通信方法、通信设备及通信系统。通信方法用于使包括在网络中的通信设备执行处理。该方法包括：使用作为与通信设备相邻的设备的相邻设备的数量以及每个相邻设备的相邻设备的数量来指定通信设备在网络中的布置；使用次数信息来确定广播帧的广播次数，在次数信息中，通信设备在网络中的候选布置与通信设备对帧进行广播的次数相关联；以及将广播帧广播所确定的次数。

权利要求书1.  一种用于使包括在网络中的通信设备执行处理的通信方法，所述通信方法包括：使用作为与所述通信设备相邻的设备的相邻设备的数量以及每个所述相邻设备的相邻设备的数量来指定所述通信设备在所述网络中的布置；使用次数信息来确定广播帧的广播次数，在所述次数信息中，所述通信设备在所述网络中的候选布置与所述通信设备对帧进行广播的次数相关联；以及将所述广播帧广播所确定的次数。2.  根据权利要求1所述的通信方法，其中，所述通信设备执行：当所述通信设备被布置在设备被密集地设置以至于不能忽略发生拥塞的可能性的密集区域中时，对作为被选择为发送所述广播帧的设备的概率的选择概率进行设置；确定所述通信设备是否被选择为发送所述广播帧的设备；以及如果所述通信设备被选择为发送所述广播帧的设备，则将所述广播帧广播所述次数信息中的与所述密集区域相关联的次数。3.  根据权利要求2所述的通信方法，其中，所述广播帧包括用于标识所述广播帧的帧标识符，并且其中，所述通信设备：如果所述帧标识符是第一值的广播帧的接收数量超过作为能够被接受为所述接收数量的值的上限的上阈值时，则减小被选择为对分配有大于所述第一值的第二值作为所述帧标识符的广播帧进行发送的设备的概率；并且如果所述接收数量小于作为能够被接受为所述接收数量的值的下限的下阈值时，则增大被选择为对分配有所述第二值作为所述帧标识符的广播帧进行发送的设备的概率。4.  根据权利要求2或3所述的通信方法，其中，设置所述次数信息以使得所述广播帧的所述广播次数随着路径的品质变差而增加，并且其中，所述通信设备：当所述通信设备位于设备被稀疏地布置以至于不发生拥塞的分散区域中或位于所述密集区域与所述分散区域之间的边界中时，对从所述相邻设备中的具有与所述通信设备的相对地较差的通信状态的设备至所述通信设备的路径的通信品质进行计算；并且将所述广播帧广播所述次数信息中的与所述通信设备的布置和所述通信品质相关联的次数。5.  根据权利要求2或3所述的通信方法，其中，设置所述次数信息以使得所述广播帧的所述广播次数随着路径的品质变差而增加，并且其中，所述通信设备：对寻址至包括在所述广播帧中的数据的分发源的数据帧的发送源进行指定，当所述通信设备位于设备被稀疏地设置以至于不发生拥塞的分散区域中或位于所述密集区域与所述分散区域之间的边界中时，对从所述发送源中的具有与所述通信设备的相对地较差的通信状态的设备至所述通信设备的路径的通信品质进行计算，将所述广播帧广播所述次数信息中的与所述通信设备的布置和所述通信品质相关联的次数。6.  根据权利要求1至5中任一项所述的通信方法，其中，当指定所述通信设备在所述网络中的布置时，所述通信方法：当所述相邻设备的数量低于第一阈值时，确定所述通信设备被布置在设备被稀疏地设置以至于不发生拥塞的分散区域中，当所述相邻设备的数量等于或大于所述第一阈值并且每个所述相邻设备的相邻设备的数量等于或大于第二阈值时，确定所述通信设 备被布置在设备被密集地设置以至于不能忽略发生拥塞的可能性的密集区域中，以及当所述相邻设备的数量等于或大于所述第一阈值并且所述相邻设备中的至少一个相邻设备的相邻设备的数量小于所述第二阈值时，确定所述通信设备被布置在所述密集区域与所述分散区域之间的边界中。7.  根据权利要求1至3中任一项所述的通信方法，其中，所述通信设备：生成作为目的地被指定成包括在所述广播帧中的数据的分发源的帧的发送源的列表的第一列表，生成作为所述分发源是源的帧的发送源的列表的第二列表，当所述相邻设备的数量等于或大于所述第一阈值并且能够与包括在所述第一列表中的至少一个设备通信的设备的数量小于第二阈值时，所述通信设备：确定所述广播帧被从设备被密集地设置以至于不能忽略发生拥塞的可能性的密集区域发送至设备被稀疏地布置以至于不发生拥塞的分散区域，将包括在所述第一列表中的设备中的具有与所述通信设备的相对地较差的通信状态的设备设置成作为用于确定所述广播次数的指标的指标设备，以及将所述次数信息中的与所述密集区域与所述分散区域之间的边界的布置相关联的次数中的与所述指标设备以及与所述通信设备的通信品质相关联的次数确定为所述通信设备对所述广播帧进行广播的次数，以及当所述相邻设备的数量等于或大于第一阈值并且能够与包括在所述第二列表中的至少一个设备通信的设备的数量小于所述第二阈值时，所述通信设备：确定从所述分散区域发送至所述密集区域的所述广播次数，并且将所述广播帧广播至少一次。8.  根据权利要求1至7中任一项所述的通信方法，其中，当在预定时间段或大于所述预定时间段的时间段上未对目的地是包括在所述广播帧中的数据的所述分发源的帧进行中继时，所述通信设备不广播所述广播帧。9.  一种包括在网络中的通信设备，所述通信设备包括：存储单元，被配置成：与所述通信设备在所述网络中的候选布置相关联地存储广播帧的广播次数；指定单元，被配置成：使用作为与所述通信设备相邻的设备的相邻设备的数量以及每个所述相邻设备的相邻设备的数量来指定所述通信设备在所述网络中的布置；控制单元，被配置成：执行控制以将所述广播帧广播与所指定的布置和相同的候选布置相关联的次数；以及发送单元，被配置成：广播所述广播帧。10.  根据权利要求9所述的通信设备，还包括：设置单元，被配置成：当确定所述通信设备被布置在设备被密集地设置以至于不能忽略发生拥塞的可能性的密集区域中时，对作为被选择为发送所述广播帧的设备的可能性的选择可能性进行设置；以及确定单元，被配置成：确定所述通信设备是否被选择为发送所述广播帧的设备；其中，如果所述通信设备被选择为发送所述广播帧的设备，则所述控制单元使所述发送单元将所述广播帧广播所述存储单元中的与所述密集区域相关联的次数。11.  根据权利要求10所述的通信设备，其中，所述广播帧包括用于标识所述广播帧的帧标识符，并且其中，所述设置单元：如果所述帧标识符是第一值的广播帧的接收数量超过作为能够被接受为所述接收数量的值的上限的上阈值，则减小被选择为对分配有大于第一值的第二值作为所述帧标识符的广播帧进行发送的设备的概率，并且如果所述接收数量小于作为能够被接受为所述接收数量的值的下限的下阈值时，则增大被选择为对分配有所述第二值作为所述帧标识符的广播帧进行发送的设备的概率。12.  根据权利要求10或11所述的通信设备，其中，所述存储单元设置所述广播次数以随着路径的品质变差而增加所述广播次数，其中，当确定所述通信设备位于设备被稀疏地设置以至于不发生拥塞的分散区域中或位于所述密集区域与所述分散区域之间的边界中时，所述控制单元对从所述相邻设备中的具有与所述通信设备的相对地较差的通信状态的设备至所述通信设备的路径的通信品质进行计算，并且其中，所述控制单元将所述广播帧广播与所述通信设备的布置和所述通信品质相关联的次数。13.  根据权利要求10或11所述的通信设备，还包括：发送处理单元，被配置成：发送另外的通信设备寻址帧，其中，所述发送处理单元对目的地是包括在所述广播帧中的数据的目的地源的数据帧的发送源进行指定，其中，所述存储单元将路径的品质与所述广播次数相关联以随着路径的品质变差而增加所述广播次数，并且其中，所述控制单元：当指定所述通信设备位于设备被稀疏地设置以至于不发生拥塞的分散区域中或位于所述密集区域与所述分散区域之间的边界中时，对从所述发送源中的具有与所述通信设备的相对地较差的通信状态的设备至所述通信设备的路径的通信品质进行计算，以及执行以下处理：将所述广播帧广播与所述通信设备的布置和所述 通信品质相关联的次数。14.  根据权利要求9至11中任一项所述的通信设备，还包括：发送处理单元，被配置成：发送另外的通信设备寻址帧，其中，所述存储单元将路径的品质与所述广播次数相关联以随着路径的品质变差而增加所述广播次数，并且其中，所述发送处理单元：生成作为目的地被指定成包括在所述广播帧中的数据的分发源的帧的发送源的列表的第一列表，生成作为所述分发源是源的帧的发送源的列表的第二列表，当所述相邻设备的数量等于或大于所述第一阈值并且能够与包括在所述第一列表中的至少一个设备通信的设备的数量小于第二阈值时：所述指定单元将所述通信设备的布置确定成以下布置：其中所述广播帧被从设备被密集地设置以至于不能忽略发生拥塞的可能性的所述密集区域发送至设备被稀疏地布置以至于不发生拥塞的所述分散区域，所述控制单元执行以下处理：将所述广播帧广播与至包括在所述第一列表中的设备中的具有与所述通信设备的相对地较差的通信状态的设备的路径的品质相关联的次数，以及当所述相邻设备的数量等于或大于所述第一阈值并且能够与包括在所述第二列表中的至少一个设备通信的设备的数量小于所述第二阈值时，所述指定单元将所述通信设备的布置确定成所述广播帧被从所述分散区域发送至所述密集区域的布置，以及所述控制单元执行控制以将所述广播帧广播至少一次。15.  根据权利要求9至14中任一项所述的通信设备，其中，当目的地是包括在所述广播帧中的数据的所述分发源的帧在预定时间段或大于所述预定时间段的时间段上未被中继时，所述控制单元不执行广播所述广 播帧的处理。16.  一种包括网络的通信系统，所述网络包括多个通信设备，其中，所述网络中的第一通信设备：接收从第二通信设备发送的广播帧；使用作为与所述第一通信设备相邻的设备的相邻设备的数量以及每个所述相邻设备的相邻设备的数量来指定所述第一通信设备在所述网络中的布置；使用次数信息来确定所述广播帧的广播次数，在所述次数信息中，所述第一通信设备在所述网络中的候选布置与所述广播次数相关联；以及将所述广播帧广播所确定的次数。

说明书通信方法、通信设备及通信系统
技术领域
本文所讨论的实施方式涉及在包括多个通信设备的网络中进行的通信。
背景技术
Ad Hoc网络在即使当添加或移除参与网络的通信设备时仍动态地形成并且因此非常方便。因此，Ad Hoc网络可以应用于传感器网络。然而，在Ad Hoc网络形成之后，在一些情况下如当更新通信设备中所使用的程序文件时或当改变设置时，信息被发送至参与Ad Hoc网络的所有通信设备。在这种情况下，更新了的程序和信息如设置值被下载至Ad Hoc网络中的操作为网关的通信设备。在下面的描述中，将Ad Hoc网络中的操作为网关的通信设备简单地描述为“网关”。网关对所下载的信息进行广播。此外，接收了广播帧的通信设备对包括被包括在所接收的广播帧中的信息的帧进行广播。
作为相关技术，提出了以下广播通信系统：仅当针对一个或更多个数据帧接收预定数量的否定应答时，该广播通信系统才对帧进行重发。
国际专利申请No.2004-535124的日本国家公布是相关技术的示例。
如背景技术所描述的，如果对网关所下载了的信息进行广播，则接收广播帧的通信设备也进行广播而使得通过网络被发送和接收的帧的数量变得巨大。因此，如果试图通过广播将信息发送至网络中的所有通信设备，则在网络中很可能发生拥塞。此外，如果试图频繁地进行广播而使得不出现拥塞，则增大帧的发送间隔并且因此数据块到达Ad Hoc网络中的所有通信设备需要很长的时间。
即使应用被描述为相关技术的重发方法，但仍不能避免网络中由于除了重发帧以外帧而发生的拥塞。此外，由于接收广播帧的通信设备不向源发送应答，所以不将已经被描述为相关技术的系统应用于Ad Hoc网络中的广播发送。
实施方式的目的是提供抑制网络中发生拥塞的通信方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于使包括在网络中的通信设备执行处理的通信方法。该方法包括：使用作为与该通信设备相邻的设备的相邻设备的数量以及每个上述相邻设备的相邻设备的数量来指定通信设备在网络中的布置；使用次数信息来确定广播帧的广播次数，在该次数信息中，该通信设备在网络中的候选布置与该通信设备对帧进行广播的次数相关联；以及将广播帧广播所确定的次数。
可以借助于在权利要求中具体指出的要素和组合来实现和获得本发明的目的和优点。应当理解，前面的概述和下面的详细描述两者都为示例性和说明性，并且不限制所要求保护的本发明。
附图说明
图1是示出了根据实施方式的通信方法的示例的图；
图2是示出了通信设备的配置的示例的图；
图3是示出了通信设备的硬件配置的示例的图；
图4是示出了帧的格式的示例的图；
图5是示出了链接表的示例的图；
图6是示出了路由表的示例的图；
图7是示出了广播接收表的示例的图；
图8是示出了通信设备的布置的示例的图；
图9是示出了布置指定方法的示例的流程图；
图10是示出了被布置在分散区域中的通信设备之间的通信的示例的图；
图11是示出了次数信息的示例的图；
图12是示出了乘法器确定的示例的流程图；
图13是示出了广播次数的确定方法的示例的流程图；
图14是示出了密集区域的示例的图；
图15是示出了在网络上进行的通信的示例的图；
图16是示出了网关寻址数据接收记录的示例的图；
图17是示出了第二实施方式中的布置指定方法的流程图；
图18是示出了第二实施方式中的广播次数的确定方法的示例的流程图；
图19是示出了在网络上进行的通信的示例的图；
图20是示出了在第三实施方式中使用的网关寻址帧接收的示例的图；
图21是示出了第三实施方式中的控制单元的处理的示例的流程图；
图22是示出了网关寻址帧接收记录和中继信息的示例的图；
图23是示出了链接表的示例的图；
图24是示出了第四实施方式中的布置指定方法的示例的流程图；
图25是示出了第四实施方式中的广播次数的确定方法的示例的流程图；
图26是示出了网络的示例的图；
图27是示出了所执行的广播次数的仿真结果的示例的图；
图28是示出了通过广播获取数据的通信设备的比例的示例的图；以及
图29是示出了通信设备接收相同的广播帧的次数的仿真结果的示例的图。
具体实施方式
图1示出了根据实施方式的通信方法的示例。在图1中，用圆圈表示参与Ad Hoc网络的通信设备(节点设备)。使用相邻通信设备的数量以及能够与每个相邻通信设备通信的通信设备的数量来确定通信设备在网络中的布置状态。在以下描述中，假定与某个通信设备“相邻”的通信设备表示位于通信设备能够接收从该某个通信设备发送的帧的范围内的通信设备。此外，将位于通信设备能够接收从该某个通信设备发送的帧的范 围内的通信设备描述为通信设备的“相邻设备”。另外，能够不通过另外的通信设备而直接与该某个通信设备通信的通信设备是通信设备的相邻设备。在下文中，为了便于区分通信设备10，当指定通信设备10时，使用通过将用于标识每个通信设备10的数字附加至字符串“节点N”或字母N而获得的字符串。
通信设备通过与相邻设备通信来指定相邻设备的总数量。此外，通信设备还从每个相邻设备获得能够与每个相邻设备直接通信的通信设备的数量。例如，图1的节点N1能够直接与节点N10至N17进行发送和接收帧，并且节点N12能够直接与节点N1、N11、N13、N18、N2和N20进行发送和接收帧。则节点N1将节点N1的相邻设备指定为8个节点N10至N17。同时，节点N12的相邻设备是N1、N11、N13、N18、N2和N20这6个节点。因此，节点N12向节点N12的相邻设备通知节点N12的相邻设备的数量为6。则节点N1确定节点N12的相邻设备的数量为6。类似地，节点N10、N11、N13至N17也相应地向相邻通信设备通知相邻设备的总数量，并且因此节点N1能够针对每个相邻设备指定能够不通过另外的通信设备与每个相邻设备通信的通信设备的数量。类似于节点N1，包括节点N2和N3的其他通信设备指定相邻设备的总数量以及能够直接与每个相邻设备通信的通信设备的数量。
假定每个通信设备预先存储阈值Th1和Th2。阈值Th1用于确定通信设备是否位于以下区域：许多通信设备被设置在附近以至于由于广播而发生拥塞的风险不能被忽略。阈值Th2用于确定能够直接与每个相邻设备通信的设备的数量是否小至发生信息可达性被降低的风险。
当相邻设备的数量小于阈值Th1时，有少量的通信设备位于附近，并且因此确定通信设备被布置在不太可能发生由于广播的拥塞的区域中。通信设备则将广播帧的发送频繁地重复根据与相邻设备的通信状态而确定的数量。例如，阈值Th1被设置成4。在这种情况下，节点N3的相邻设备是节点N21和N22，并且因此相邻设备的数量为2。因此，如果通信设备N3接收广播帧，则通信设备N3将所接收的帧频繁地广播根据与节点N21和N22通信品质而确定的次数。
相比之下，当相邻设备的数量等于或大于阈值Th1时，通信设备确定其被布置在有很多通信设备位于附近的区域中。然后，通信设备确定是否存在以下相邻设备：能够与该相邻通信设备通信的通信设备的数量小于阈值Th2。如果该相邻设备—能够直接与该相邻设备通信的通信设备的数 量小于阈值Th2—未能接收广播帧，则担心数据未到达整个网络。因此，通信设备将帧频繁地广播根据与相邻设备的通信品质而确定的次数。例如，节点N2的相邻设备是N12、N18至N20这4个节点，针对每个相邻设备，节点N2将阈值Th2与能够和每个相邻设备通信的通信设备的数量进行比较。在此，假定阈值Th2为3，并且能够与节点N19通信的通信设备为N2和N21这2个节点。在这种情况下，如果通信设备N2接收广播帧，则通信设备N2将所接收的广播帧频繁地广播根据与节点N2的相邻设备的通信品质而确定的次数，并且因此增大帧被发送至节点N19的概率。
当能够与任意相邻设备通信的通信设备的数量等于或大于阈值Th2时，确定通信设备被布置在通信设备被密集地设置的区域中。然后，如果该通信设备被选择为要对帧进行广播的通信设备，则该通信设备将帧广播一次，然而，如果该通信设备未被选择为要对帧进行广播的通信设备，则该通信设备不进行广播。例如，如果确定节点N1被选择为要对帧进行广播的通信设备，则节点N1将帧广播一次。另外，随后将描述用于选择要对帧进行广播的设备的方法。
在根据该实施方式的方法中，以此方式每个通信设备通过使用相邻设备的数量以及能够与每个相邻设备通信的通信设备的数量来确定位于附近的通信设备的布置状态，并且根据确定结果在0或大于0的范围内改变广播次数。因此可以在确保数据可达性的同时避免网络的拥塞。
另外在本说明书中，为了便于可读性，将用于表达要在网络中发送和接收的信息单元的词语仅统称为“帧”。因此，假定取决于实现在适当时可以将词语“帧”替换成“包”。
设备配置
通信设备10包括发送单元11、接收单元12、帧处理单元20和存储单元40。帧处理单元20包括呼叫帧生成单元21、帧标识符(FID)管理单元22、帧分发单元23、呼叫帧处理单元24、发送处理单元25和应用程序处理单元26。呼叫帧包括发送通信装置的信息以及存储在发送通信装置中的路径信息的一部分。将要参加Ad Hoc网络的装置可以通过使用呼叫帧交换网络的信息来确定路径。帧处理单元20还包括广播处理单元30。广播处理单元30包括控制单元31、布置状态指定单元32和乘法器确定处理单元33。乘法器确定处理单元33包括设置单元34和确定单元35。存储单元40包括链接表41、路由表42、次数信息43和广播接收表 44。
呼叫帧生成单元21以预先确定的预定周期生成呼叫帧，并且将所生成的呼叫帧发送至发送单元11。发送单元11将从呼叫帧生成单元21输入的呼叫帧发送至相邻通信设备10。此外，发送单元11将从发送处理单元25、应用程序处理单元26、控制单元31等输入的帧发送至帧的局部目的地。在此，“局部目的地(LD)”表示当为了将帧发送至最终目的地而进行的单跳传输时被指定为目的地的通信设备10。此外，可以将帧的最终目的地称作“全局目的地(GD)”。与其有关地，可以将生成了帧的通信设备10称作“全局源(GS)”。此外，可以将作为当帧经历单跳传输时的传输源的通信设备10称作“局部源(LS)”。
接收单元12接收从通信设备10发送的帧。接收单元12将所接收的帧输出至FID管理单元22。当输入帧为广播帧时，FID管理单元22提取广播帧的FID。FID管理单元22将在预定周期内发送和接收的广播帧的FID和帧的接收数量记录在广播接收表44中。如果从接收单元12输入的广播帧的FID与在先前时间中先前发送和接收的广播帧的FID匹配，则FID管理单元22丢弃从接收单元12输入的广播帧。相比之下，如果从接收单元12输入的广播帧的FID与在先前时间中先前发送和接收的广播帧的FID不匹配，则FID管理单元22将输入帧输出至帧分发单元23。另外，FID管理单元22可以通过任意方法指定广播帧。例如，FID管理单元22可以将全局目的地地址为广播地址的帧视为广播帧。
帧分发单元23对包括在输入帧中的Ad Hoc报头中的帧类型进行检查。帧类型的值因帧类型而异，并且例如呼叫帧和数据帧具有不同的值。帧分发单元23能够预先存储与通信设备10可以接收的帧的每种类型对应的帧类型的值，并且能够从存储单元40适当地获取帧类型。帧分发单元23将呼叫帧输出至呼叫帧处理单元24。当输入数据帧时，帧分发单元23对全局目的地进行检查。帧分发单元23将分发给通信设备10的地址或其中广播地址被指定为全局目的地的帧输出至应用程序处理单元26。相比之下，将其中另外的通信设备10被指定为全局目的地的数据帧输出至发送处理单元25。
呼叫帧处理单元24将从呼叫帧获取的信息记录在链接表41和路由表42中。呼叫帧处理单元24使用呼叫帧的接收强度等来计算至相邻通信设备10的路径的品质。呼叫帧处理单元24将关于相邻通信设备的信息和至相邻通信设备10的路径的品质记录在链接表41中。相比之下，呼叫帧处 理单元24通过与帧的全局目的地的通信设备相关联地记录帧的发送目的地(局部目的地)的通信设备来将路径信息记录在路由表42中。随后将对链接表41和路由表42的示例、使用方法等进行描述。
发送处理单元25根据从帧分发单元23输入的帧的全局目的地确定局部目的地以确定Ad Hoc报头。当确定局部目的地时，发送处理单元25参照路由表42。发送处理单元25改变要处理的帧的Ad Hoc报头并且将Ad Hoc报头输出至发送单元11。
应用程序处理单元26对从帧分发单元23输入的帧进行处理。当对广播帧进行处理时，应用程序处理单元26将要广播的数据输出至控制单元31。
如果从应用程序处理单元26输入数据，则控制单元31确定请求广播包括所输入的数据的帧。控制单元31向布置状态指定单元32请求指定通信设备10的布置状态。布置状态指定单元32参照链接表41指定通信设备10的相邻设备的数量。在此，相邻设备的数量是与链接表41的条目的数量相同的值。此外，通信设备10针对每个相邻设备指定与相邻设备相邻的通信设备10的数量。布置状态指定单元32使用通信设备10的相邻设备的数量以及每个相邻设备的链接表41的条目的数量来指定通信设备10的布置。随后将对布置指定方法进行描述。
布置状态指定单元32向控制单元31通知所指定的布置。控制单元31确定广播次数。此时，控制单元31适当地参照次数信息43。当通信设备10位于设置有少量的通信设备10的区域中并且与具有能够直接与通信设备10通信的少量设备的通信设备10相邻时，控制单元31使用次数信息43确定广播次数。相比之下，当通信设备10位于设置有大量的通信设备10的区域中时，通信设备10向乘法器确定处理单元33做出关于通信设备10是否要对帧进行广播的确定请求。设置单元34参照广播接收表44适当地确定用于计算通信设备10被选择为进行广播的通信设备10的概率的变量的值。关于广播帧的每个FID的广播帧的接收数量被记录在广播接收表44中。确定单元35利用使用被设置在设置单元34中的值而计算的概率进行乘法器确定，并且通知控制单元31通信设备10要对帧进行广播。随后将对设置单元34和确定单元35中的处理进行描述。
图3是示出了通信设备10的硬件配置的示例的图。通信设备10包括处理器100、总线101(101a至101c)、计时器IC 104、动态随机存取存储器(DRAM)106、闪存107和无线模块108。作为一个选项，通信设 备10可以包括PHY芯片102。总线101a至101c被连接以使得处理器100、PHY芯片102、计时器IC 104、DRAM 106、闪存107和无线模块108能够输入和输出数据。
处理器100是如微处理单元(MPU)的某个处理电路。处理器100读取存储在闪存107中的程序如固件，并且执行处理。此时，处理器100可以将DRAM 106用作工作存储器。在通信设备10中，处理器100操作为帧处理单元20。在通信设备10中，DRAM 106操作为存储单元40。在通信设备10中，无线模块108操作为发送单元11和接收单元12。PHY芯片102用于有线通信。例如，操作为在Ad Hoc网络与另外网路中的设备之间中继通信的网关的通信设备10能够通过PHY芯片102与上述另外的网络中的设备通信。
计时器IC 104用于：获取时间信息；测量呼叫帧的发送间隔；测量来自相邻通信设备10的呼叫帧的接收间隔；测量自帧的接收起所经过的时间，等等。换言之，计时器IC 104操作为呼叫帧生成单元21、呼叫帧处理单元24、发送处理单元25、应用程序处理单元26等的一部分。
另外，程序如固件被提供同时被存储在计算机可读记录介质中，并且可以被安装在通信设备10中。此外，可以通过经由PHY芯片102或无线模块108从网络下载该程序来将该程序安装在通信设备10中。此外，取决于实施方式，可以使用除了DRAM 106和闪存107之外类型的存储介质。此外，通信设备10可以由计算机实现。
第一实施方式
在下文中，参照第一实施方式，将单独对关于相邻通信设备10的信息的获取、广播帧的接收处理、布置的指定以及广播次数的确定进行描述。在下面的描述中，为了容易地区分每个通信设备10的操作，附图标记可以后跟下划线和分配给执行操作的通信设备10的数字。在此，将分配给通信设备10的数字假定为跟在字母N后的数字。因此，例如，可以将包括在节点N1中的呼叫帧生成单元21描述为呼叫帧生成单元21_1。
关于相邻通信设备的信息的获取
首先将描述以下方法：其中，通信设备10获取相邻设备的数量以及每个相邻通信设备10所保存的链接表41的条目数量的信息。另外，链接表41的条目数量是与保存链接表41的通信设备10相邻的通信设备10的数量。
Ad Hoc网络中的每个通信设备10将包括通信设备10所保存的路径信息的呼叫帧发送至相邻通信设备10。例如，当图1所示的节点N10的相邻设备是节点N1、N11、N17和N27时，节点N10将呼叫帧发送至节点N1、N11、N17和N27。
图4示出了帧的格式的示例。图4示出了呼叫帧200和数据帧300的示例。随后将对数据帧300进行描述。呼叫帧200包括Ad Hoc报头201、时间信息202、呼叫消息报头203、呼叫报头204、签名信息和填充符。Ad Hoc报头201包括如局部目的地地址、局部源地址、帧类型和帧大小的信息。另外，Ad Hoc报头还涵盖除了呼叫帧之外的帧，并且该类型的帧用类型的值来标识。例如，在数据帧中，设置类型＝1；而在呼叫帧中，设置类型＝0。时间信息202表示生成呼叫帧的时间。在呼叫帧中，分配给生成呼叫帧的通信设备10的地址被设置成局部源地址。此外，将表示至所有相邻通信设备10的发送的广播地址设置成呼叫帧的局部目的地地址。
呼叫消息报头203包括呼叫信息、偏离和装置激活经过时间计数器。装置激活经过时间计数器表示在激活生成了呼叫帧的通信设备10之后所经过的时间。呼叫信息包括网关(GW)信息、保留区域和呼叫报头的数量。网关信息表示生成了呼叫帧的通信设备10是否操作为网关。例如。“网关信息＝1”表示生成了呼叫帧的通信设备10操作为网关，而“网关信息＝0”表示生成了呼叫帧的通信设备10不操作为网关。呼叫报头的数量是包括在呼叫帧中的呼叫报头的数量以及用呼叫帧通知的路径信息的数量。
呼叫报头204用于通知生成了呼叫帧的通信设备10所保存的路径信息。在图4的示例中，呼叫报头204包括全局目的地地址、跳的数量、路径品质权重和条目数量。全局目的地地址是作为用呼叫报头通知的路径信息的最终目的地的通信设备10的地址。跳的数量是从生成了呼叫帧的通信设备10至全局目的地的跳的数量。路径品质权重是表示从生成了呼叫帧的通信设备10至全局目的地的路径的品质的值。当关于引向生成了呼叫帧的通信设备10的路径的信息被存储在呼叫报头中时，条目数量有效并且是生成了呼叫帧的通信设备10所保存的链接表41的条目数量。
例如，图1所示的节点N10将节点N10所保存的链接表41_10的条目数量记录在节点N10为全局目的地的呼叫报头中。将对包括在由呼叫帧生成单元21_10生成的呼叫帧200_10中的信息元素的示例进行讨论。
局部源地址：节点N10
局部目的地地址：所有相邻通信设备10
类型：呼叫帧
时间：12:00:00
呼叫报头的数量：3
呼叫报头1
全局目的地地址：节点N10
跳的数量：0
条目的数量：4
呼叫报头2
全局目的地地址：节点N27
跳的数量：1
呼叫报头3
全局目的地地址：GW
跳的数量：3
呼叫帧生成单元21_10将呼叫帧200_10输出至发送单元11_10。节点N10的发送单元11_10将呼叫帧200_10发送至与节点N10相邻的所有通信设备10。
如果节点N1的接收单元12_1接收呼叫帧200_10，则将呼叫帧200_10输出至FID管理单元22_1。FID管理单元22_1将呼叫帧200_10输出至帧分发单元23_1。由于输入帧的帧类型是呼叫帧，所以帧分发单元23_1将呼叫帧200_10输出至呼叫帧处理单元24_1。呼叫帧处理单元24_1使用呼叫帧200_10来更新路由表42_1和节点N1所保存的链接表41_1。
图5示出了节点N1所保存的链接表41的示例。在图5的示例中，将至相邻设备的路径的通信品质以及相邻设备所保存的链接表41中的条目数量与作为呼叫帧的源的相邻设备的标识符相关联地记录在链接表41中。呼叫帧处理单元24_1提取包括在呼叫帧200_10中的信息，并且将呼叫帧的源和源中的条目数量记录在链接表41_1中。
使用接收间隔的平均值、接收间隔的离散值、接收强度的平均值、接 收强度的离散值等来计算通信品质。随着呼叫帧的接收间隔向正确值的接近，呼叫帧处理单元24_1越好地设置通信品质设置，并且随着呼叫帧的接收强度变大，呼叫帧处理单元24_1将通信品质设置成良好的值。此外，随着呼叫帧的接收间隔的离散值或接收强度的离散值中任一变小，呼叫帧处理单元24_1可以将通信品质设置成良好的值。另外，在此所描述的通信品质的计算方法是一个示例，并且通信品质的计算方法可以因实现而异。呼叫帧处理单元24_1对呼叫帧200_10进行处理，并且因此将图5中的编号1的信息记录在链接表41_1中。
图6示出了路由表42的示例。路由表42可以针对一个全局目的地记录一个或更多个局部目的地。图6所示的路由表42可以针对一个全局目的地记录下面三个局部目的地。呼叫帧处理单元24将路由表42中的呼叫帧的源的通信设备10记录为呼叫报头的全局目的地的局部目的地。例如，当节点N1从节点N10接收上述呼叫帧时，呼叫帧处理单元24_1记录路由表42_1的编号1-3、编号2-1和编号3-1的条目。
尽管在前面的描述中详细描述了节点N1的处理，但是如果节点N11、N17和N27也从节点N10接收呼叫帧，则执行与节点N1的处理相同的处理。此外，网络中的任何通信设备10也以预定时间间隔将呼叫帧发送至相邻通信设备10。因此，网络中的所有通信设备10可以指定相邻通信设备10以及每个相邻设备所保存的链接表41的条目数量。
广播帧的接收处理
接下来，将对广播帧的格式以及当通信设备10接收广播帧时所进行的处理的示例进行描述。
由于广播帧是一种类型的数据帧，所以广播帧具有图4的数据帧300中示出的格式。因此，广播帧包括Ad Hoc报头201、数据报头301、数据有效载荷、签名和填充符。数据帧中的Ad Hoc报头201与包括在呼叫帧中的Ad Hoc报头201相同。数据报头301包括全局目的地地址、全局源地址、帧标识符(FID)和HTL(存活的跳)。
在广播帧中，广播地址被指定为数据报头301中的全局目的地地址，并且生成了数据帧中的数据有效载荷的通信设备10的地址被设置为全局源地址。因此，在广播帧的情况下，开始了数据的分发的通信设备10的地址被指定为数据报头301中的全局源地址。例如，当网关将版本升级的数据分发至Ad Hoc网络中的每个通信设备10时，网关的地址被设置为 全局源地址。帧标识符是分配给每个数据帧的标识号。HTL是表示数据帧的到期日的值。当通过发送处理单元25将帧发送至另外的通信设备10时，将HTL的值增加1。另外，如果HTL＝0，则丢弃数据帧。
假定图1所示的网络中的节点N1接收了广播帧。然后，接收单元12_1将广播帧输出至FID管理单元22_1。FID管理单元22_1提取广播帧中的帧标识符，并且参照广播接收表44。关于到那时为止所接收的广播帧当中的最后一个帧的帧标识符以及接收数量被记录在广播接收表44中。图7示出了广播接收表44的示例。例如，节点N1所接收的广播帧当中的最后一个帧的帧标识符为14，并且假定节点N1接收“帧标识符＝14”的五个帧。在这种情况下，节点N1保存广播接收表44_1a(图7)。
FID管理单元22_1通过将广播帧中的帧标识符的值与广播接收表44_1a中的帧标识符的值进行比较来丢弃包括与已经接收的帧中的数据相同的数据的广播帧。另外，当广播帧中的帧标识符与广播接收表44_1a中的帧标识符匹配时，FID管理单元22_1将广播接收表44中的接收数量增加1。例如，如果所输入的广播帧的FID为14，则FID管理单元22_1丢弃该广播帧并且将广播接收表44_1a中的接收数量从5变成6。
相比之下，当所输入的广播帧是首次接收的帧时，FID管理单元22_1将该广播帧输出至帧分发单元23_1。此外，FID管理单元22_1改变广播帧中的帧标识符的值并且将接收数量设置成1。此时，FID管理单元22_1将广播接收表44_1被更新之前的接收数量和FID输出至设置单元34_1。例如，如果节点N1接收“帧标识符＝15”的广播帧，则FID管理单元22_1使用广播接收表44_1b代替广播接收表44_1a。此外，FID管理单元22_1通知设置单元34_1“FID＝14”的帧的接收数量为5。
帧分发单元23_1将从FID管理单元22_1输入的广播帧输出至应用程序处理单元26_1。如果输入广播帧，则应用程序处理单元26_1对输入帧的数据有效载荷进行处理。此外，应用程序处理单元26_1将广播帧输出至控制单元31_1以对所输入的广播帧进行广播。
如果从应用程序处理单元26_1输入广播帧，则控制单元31_1确定请求对输入帧进行广播，并且向布置状态指定单元32_1请求指定节点N1的布置状态。随后将对布置状态指定单元32_1的处理进行描述。尽管在下面的描述中将节点N1的处理描述为示例，但是接收了广播帧的任何通信设备10以与节点N1中的方式相同的方式对广播帧进行处理。
布置的指定
图8示出了通信设备10的布置的示例。通信设备10的布置可以分为三类：至分散区域的布置、至密集区域的布置以及至分散区域与密集区域之间的边界的布置。在下文中，将使用阈值Th1和阈值Th2对布置的指定方法的示例进行描述。阈值Th1是要与相邻设备的数量比较的阈值，并且阈值Th2是要与相邻设备所保存的链接表的条目数量比较的阈值。阈值Th1是在网络中的某个区域中不能忽略因广播而发生的拥塞时相邻设备的数量的最小值。阈值Th2是一些通信设备10不进行至相邻设备的广播时不会导致降低信息可达性的相邻设备的数量的下限。尽管在下面的描述中已经将用于布置的确定的阈值设置为“Th1＝4并且Th2＝3”的情况描述为示例，但是可以根据实现任意地设置阈值Th1和阈值Th2的值。
“分散区域”是通信设备10被稀疏地设置以至于甚至当发送广播帧时仍不发生拥塞的区域。在下面的描述中，将相邻设备的数量小于阈值Th1的通信设备10称作被布置在“分散区域”中的通信设备10。在分散区域中，如图8的布置L1中所示，通信设备10之间的密度相对地低。布置L1中的虚线(H1至H3)分别表示从通信设备10a发送的帧通过相同数量的跳到达的布置L1中的区域。例如，帧从通信设备10a通过一跳到达位于H1圆圈内部的三个通信设备10。相比之下，将帧从通信设备10a通过两跳发送至包括在H1圆圈与H2圆圈之间的通信设备10，并且将帧从通信设备10a通过三跳发送至在H3圆圈上的通信设备10。换言之，在布置L1的示例中，通信设备10a的相邻设备是位于H1圆圈内部的三个通信设备10。在此，由于阈值Th1＝4，所以通信设备10a包括在分散区域中。
“密集区域”是当其中所有通信设备10都进行广播时发生拥塞的区域。在下面的描述中，将相邻设备的数量等于或大于阈值Th1并且能够与所有相邻设备通信的设备的数量等于或大于阈值Th2的通信设备10称作被布置在“密集区域”中的通信设备10。在该密集区域中，如图8的布置L2中所示，被布置在网络中的通信设备10之间的密度相对地高。布置L2中的虚线(H4至H6)分别表示从通信设备10b发送的帧通过相同数量的跳到达的布置L2中的区域。H4表示从通信设备10b的一跳，H5表示从通信设备10b的两跳以及H6表示从通信设备10b的三跳。在布置L2的示例中，通信设备10b的相邻设备为位于H4圆圈内部的8个通信设备10。因此，当阈值Th1＝4并且能够直接与通信设备10b的每个 相邻设备通信的通信设备10b的数量超过阈值Th2时，将具有步骤L2的区域确定为密集区域。在该密集区域中，为了避免拥塞，从密集区域中的通信设备10中选择通信设备10进行广播。随后将对进行广播的通信设备10的选择进行描述。
图8的布置L3是包括分散区域与密集区域之间的边界的布置。在位于“分散区域与密集区域之间的边界”的通信设备10中，相邻设备的数量满足密集区域的标准，但是能够直接与相邻设备中至少之一在不通过另外设备的情况下进行通信的通信设备10的数量小于阈值Th2。
在布置L3中，为了清楚地表达每个通信设备10的相邻设备，彼此相邻的通信设备10用实线链接。由于通信设备10c的相邻设备的数量为4，则通信设备10c关于相邻设备的数量满足密集区域的标准。然而，由于作为通信设备10c的相邻设备的通信设备10d的相邻设备的数量为2，通信设备10d不能从除了通信设备10c之外的设备接收从包括通信设备10c的区域发送的信息。因此，例如，如果通信设备10c不发送从通信设备10g递送的数据，则所递送的数据不会到达通信设备10d。因此，通信设备10c作为位于密集区域与分散区域之间的边界的通信设备10来进行广播。
甚至在通信设备10f中，类似于通信设备10c，由于相邻设备的数量等于或大于阈值Th1，所以相邻设备的数量满足密集区域的标准。然而，如果通信设备10f不广播从通信设备10e接收的帧，则包括在通信设备10f从通信设备10e接收的帧中的数据不会被递送至通信设备10f的相邻设备中的除了通信设备10e之外的设备。因此，通信设备10f也作为位于密集区域与分散区域之间的边界中的通信设备来进行广播。
图9是示出了布置指定方法的示例的流程图。参照图9，将对其中布置状态指定单元32指定通信设备10的布置的方法的示例进行描述。当指定布置时，布置状态指定单元32除了使用阈值Th1和阈值Th2以外还使用整数M和变量m。整数M表示执行图9所示的处理的通信设备10的相邻设备的数量。变量m用于对将阈值Th2与链接表41中的条目数量比较的相邻设备的数量进行计数。
如果由控制单元31请求布置的指定，则布置状态指定单元32获取包括在通信设备10所保存的链接表41中的条目的数量M(步骤S1)。包括在链接表41中的条目数量是通信设备10的相邻设备的数量。布置状态指定单元32将阈值Th1与相邻设备的数量M进行比较(步骤S2)。当相邻 设备的数量M小于阈值Th1时，预测即使进行广播也不会出现拥塞。因此当相邻设备的数量M小于阈值Th1时，布置状态指定单元32确定通信设备10被布置在分散区域中(步骤S2中为“否”，步骤S3)。
当相邻设备的数量M等于或大于阈值Th1时，存在由于广播而发生拥塞的风险。从而，布置状态指定单元32执行处理以确定通信设备10是否被布置在密集区域与分散区域之间的边界中。布置状态指定单元32将变量m设置成1(步骤S2中为“是”，步骤S4)。布置状态指定单元32参照链接表41将阈值Th2与第m个相邻设备所保存的链接表41的条目数量进行比较(步骤S5)。换言之，布置状态指定单元32将阈值Th2与能够在不通过另外设备的情况下与第m个相邻设备通信的通信设备10的数量进行比较。当第m个相邻设备所保存的链接表41的条目数量小于阈值Th2时，布置状态指定单元32确定通信设备10被布置在密集区域与分散区域之间的边界中(步骤S5中为“否”，步骤S6)。
相比之下，当第m个相邻设备所保存的链接表41的条目数量等于或大于阈值Th2时，布置状态指定单元32将变量m增加1，并且将变量m与相邻设备的数量M进行比较(步骤S5中为“是”，步骤S7和S8)。布置状态指定单元32重复步骤S5至S8，直到变量m变得大于相邻设备的数量M的值为止(步骤S8中为“否”)。如果变量m变得大于相邻设备的数量M的值，由于链接表41的条目数量等于或大于阈值Th2，所以即使在任何相邻设备中，布置状态指定单元32都确定通信设备10被布置在密集区域中(步骤S8中为“是”，步骤S9)。布置状态指定单元32向控制单元31通知所指定的布置。
广播次数的确定
如果由布置状态指定单元32通知通信设备10的布置，则控制单元31根据该布置以预定概率或大于该预定概率的比例确定针对数据成功传播要将帧广播多少次。例如，当在分散区域中通过具有差的通信品质的路径发送帧时，控制单元31通过增加广播次数来重复广播相同的帧。相比之下，当在密集区域中发送帧或当通过具有好的通信品质的路径发送帧时，控制单元31通过减少广播的次数来尽可能多地减少在网络中发送和接收帧的数量。
在下文中，对其中通信设备10的控制单元31根据布置确定广播次数的方法的示例进行描述。
(1)位于分散区域以及位于密集区域与分散区域之间的边界中的通信设备
图10示出了被安装在分散区域中的通信设备10之间的通信的示例。图10示出了在状态C1和状态C2中每一种下进行的通信的示例。假定在状态C1或状态C2下节点N41至节点N45包括在分散区域中。在图10中，范围A41表示可以接收从节点N41发送的帧的范围，而范围A44表示可以接收从节点N44发送的帧的范围。节点N41的相邻设备是包括在范围A41中的通信设备10，而节点N44的相邻设备是包括在范围A44中的通信设备10。因此，即使在状态C1或状态C2下，节点N41的相邻设备是节点N42至N44，而节点N44的相邻设备是节点N41、N43和N45。
假定：由布置状态指定单元31_41通知节点N41的控制单元31_41节点N31被布置在分散区域中。则控制单元31_41指定节点N41与节点N41的相邻通信设备10之间的通信品质，以确定要广播来自节点N41的帧的次数。此时，控制单元31_41参照链接表41_41。在图10中的状态C1的示例中，相应的通信设备10之间的通信品质如下：
节点N41与节点N42之间的通信品质：Va
节点N41与节点N43之间的通信品质：Vb
节点N41与节点N44之间的通信品质：Vc。
接下来，控制单元31_41参照次数信息43_41以获得广播次数。
图11示出了次数信息43的示例。在次数信息43中，通信设备10的布置和通信品质与通信设备10对帧进行广播的次数相关联。假定在网络所包括的通信设备10之间关于次数信息43设置共用值。如参照图5所描述的，通信品质的计算方法可以因实现而异，但在图11的示例中，当通信品质的值较小时，假定通信品质良好。每个级处的广播次数是帧的发送次数，这要关于通过被分类在该级中的通信品质的路径通信的节点设备而被获得以将成功发送帧的概率设置成预定值或大于该预定值。
例如，在图11中示出的次数信息43中，当通信设备10被布置在分散区域中时，使用阈值G1至G9将通信品质分类成10级，并且广播次数与每个级相关联。在图11的示例中，当路径的通信品质优于用阈值G1表示的通信品质时，即使帧的广播次数为1，成功发送帧的概率仍等于或大于预定值。同时，路径的通信品质低于用阈值G8表示的通信品质而优于用阈值G9表示的通信品质时，通信设备10将帧广播9次，以将成功 发送帧的概率设置成预定值或大于预定值。
控制单元31_41获得与和相应的相邻设备通信的品质对应的广播次数。例如，如果将Va至Vc的值与阈值G1至G9的大小进行比较，则成立：
G9<Va，
Vb<G1，以及
G1<Vc<G2。
然后，控制单元31_41基于与节点N42通信的品质来确定用于将成功发送帧的概率设置成预定值或大于该预定值的广播次数为10。类似地，根据次数信息43，控制单元31_41基于与节点N43通信的品质指定广播次数可以是1，并且基于与节点N44的通信的品质指定广播次数可以是2。控制单元31_41采用使用与每个相邻设备通信的品质而获得的广播次数中的最大值。因此，在状态C1的示例中，控制单元31_41确定将帧广播10次。
以此方式，控制单元31根据与相邻通信设备10通信的路径的通信品质确定要对帧进行广播的次数。因此，当与所有相邻通信设备10通信的品质良好时，通信设备10可以将广播次数设置得小。
例如，在图10中的状态C2下，假定节点N44与相邻设备之间的通信品质如下：
节点N44与节点N41之间的通信品质：Vc，
节点N44与节点N43之间的通信品质：Vd，
节点N44与节点N45之间的通信品质：Ve。
在此，假定Vd小于阈值G1，G1＜Vc＜G2并且G1＜Ve＜G2。则控制单元31_44使用次数信息43基于与节点N43通信的品质指定广播次数可以是1，并且基于与节点N41和N45通信的品质指定广播次数可以是2(图11)。因此控制单元31_44将从节点N44广播的次数确定为2。换言之，位于分散区域中的通信设备10能够改变与和相邻设备通信的路径中的具有相对地差的通信品质的路径的品质对应的广播次数。
如果确定广播次数，则控制单元31将从应用程序处理单元26输入的广播帧输出至发送单元11预定次数。发送单元11广播从控制单元31输入的帧。
另外，在此描述了以下情况：控制单元31基于与每个相邻设备通信的品质获得广播次数并且将所获得的次数中的最大值设置成由通信设备10进行的广播次数，但是该情况仅为示例。例如，如果获取与相邻设备通信的品质，则控制单元31可以将通信品质的最差情况确定为用于确定广播次数的标准。例如，在状态C1的示例中，控制单元34_41将节点N41与N42之间的通信品质用作用于获得从节点N41广播帧的次数的标准。控制单元31可以参照次数信息43使用所确定的标准将与作为标准的通信品质相关联的次数确定为通信设备10的广播次数。
位于密集区域与分散区域之间的边界中的通信设备10的控制单元31也通过与被布置在分散区域中的通信设备10的控制单元的方法相同的方法来确定帧的广播次数。因此，位于密集区域与分散区域之间的边界中的通信设备10也能够改变与具有相对地差的通信品质的路径的品质对应的广播次数。此外，控制单元31将广播帧输出至发送单元11所确定的次数，并且因此帧被广播由控制单元31确定的次数。因此，即使在密集区域与分散区域之间的边界中仍确保了数据的可达性。
(2)被布置在密集区域中的通信设备
如果通知通信设备被布置在密集区域中，则控制单元31意识到：即使通信设备10自身不广播帧，但是数据仍可能通过从相邻设备的广播而被传播至网络。换言之，在密集区域中，可以通过所选择的进行广播的通信设备10将数据传播到网络中的所有通信设备。因此如果通知通信设备10位于密集区域中，则控制单元31将从应用程序处理单元26输入的广播帧中的帧标识符以及乘法器确定的请求输出至设置单元34。
图12是示出了乘法器确定的示例的流程图。在图12中所描述的处理中，在计算被选为用于进行广播的通信设备10的概率中，使用变量c。此外，设置单元34使用阈值Th3和Th4以调整变量c的值。阈值Th3是关于一个广播帧的接收次数的可接受的上限。阈值Th3是一个通信设备10能够在未预测到在网络中发生拥塞的范围内接收相同的广播帧的次数的上限。相比之下，阈值Th4是关于一个广播帧的接收次数的可接受的下限。换言之，当频繁地发送广播帧以至于信息可以被传播至整个网络时，阈值Th4是一个通信设备10接收相同的广播帧的次数的下限。
设置单元34等待直到由控制单元31请求乘法器确定为止(步骤S21中为“否”)。如果请求了乘法器确定，则设置单元34获取通信设备10所接收的广播帧的帧标识符(FID)(步骤S21中为“是”，步骤S22)。设 置单元34确定：存在包括与要处理的广播帧的FID不同的FID的广播帧的接收历史(步骤S23)。如果存在具有与要处理的广播帧的FID不同的FID的值的广播帧的接收历史，则当更新广播接收表44时，FID管理单元22向设置单元34通知更新之前的FID和接收数量。因此当未由FID管理单元34通知FID和接收数量时，设置单元34确定通信设备10首次接收广播帧(步骤S23中为“否”)。因此设置单元34将整数c设置成0(步骤S24)。
同时，当由FID管理单元22通知的FID与由控制单元31通知的FID不同时，设置单元34确定存在附加有与要处理的帧的FID不同的FID的广播帧的接收历史(步骤S23中为“是”)。然后，设置单元34将阈值Th3与由FID管理单元22通知的接收数量进行比较(步骤S25)。当接收数量大于阈值Th3时，通信设备10将一个广播帧接收大于被允许作为相同广播帧的接收次数的次数(步骤S25中为“是”)。因此设置单元34确定存在发生拥塞的高可能性，并且将变量c增加1以降低通信设备10对帧进行广播的概率(步骤S26)。
当广播接收表44中记录的接收数量等于或小于阈值Th3时，设置单元34确定不能忽略发生拥塞的可能性(步骤S25中的“否”)。因此接下来，设置单元34将接收数量与阈值Th4进行比较，以确定是否在不损害数据的传播的程度上进行通信(步骤S27)。当接收数量小于阈值Th4时，通信设备10接收一个广播帧的次数未到达确保数据的传输而获得的次数(步骤S27中为“是”)。因此设置单元34确定存在数据可能不被传播到整个网络的风险，并且将变量c减小1以增大通信设备10对帧进行广播的概率(步骤S28)。另外，当接收数量等于或大于Th4时，在网络中被发送和接收的广播帧的数量多至不至于发生拥塞，并且具有足以确保数据可传性的量(步骤S27中为“否”)。因此，当阈值Th4≤接收数量≤阈值Th3成立时乘法器确定处理单元33不改变变量c。
如果变量c的设置结束，则确定单元35生成在1的c次幂与2的c次幂之间的范围内的随机数(步骤S29)。在图12的示例中，当所生成的随机数为1时，确定单元35确定通信设备10自身被选择为广播帧的通信设备10(步骤S30中为“是”，步骤S31)。相比之下，当所生成的随机数不为1时，确定单元35确定通信设备10未被选择为广播帧的通信设备10(步骤S30中为“否”，步骤S32)。
确定单元35通知控制单元31通信设备10是否被选择为对帧进行广 播的通信设备10作为乘法器确定的结果。如果从确定单元35接收未被选择为对帧进行广播的设备的通知，则控制单元31不广播帧并且丢弃帧。相比之下，如果从确定单元35接收被选择为对帧进行广播的设备的通知，则控制单元31参照次数信息43将与包括在密集区域中的通信设备10相关联的次数确定为广播次数。在图11的示例中，如果被布置在密集区域中的通信设备10被选择为广播帧的设备，则其被设置成将帧广播一次。因此被选择为布置在密集区域中的通信设备10中的广播帧的通信设备10的控制单元31将广播帧输出至发送单元11一次。因此由所选择的通信设备10广播帧一次。
另外，在图12中，作为示例来对具有所生成的随机数1的通信设备10进行广播的情况进行描述，但其仅是示例。换言之，用于确定通信设备10是否被选择为进行广播的设备的值可以是1的c次幂至2的c次幂之间的任意值。
如参照图12所描述的，设置单元34使用记录在广播接收表44中的接收数量与阈值Th3和Th4的比较结果来调整通信设备10对帧进行广播的概率的大小。在此，记录在广播接收表44中的接收数量是通信设备10从相邻设备接收相同广播帧的次数。因此，随着通信设备10从相邻设备接收相同的广播帧的次数变大，设置单元34确定：即使通信设备10自身不进行广播以使得存在不进行广播的高可能性，但仍存在发送数据的高可能性。因此，很有可能避免网络中的拥塞。
图13是描述了广播次数的确定方法的示例的流程图。控制单元31确定布置状态设备单元32是否通知通信设备10被布置在分散区域中(步骤S41)。当通信设备10被布置在分散区域中时，控制单元31从链接表41获取通信设备10的相邻设备之间的路径中的具有相对地差的通信品质的路径的品质(步骤S41中为“是”，步骤S42)。控制单元31从次数信息43获取与具有相对地差的通信品质的路径的品质相关联的次数，并且将来自发送单元11的广播帧发送所获取的次数(步骤S43)。
当通信设备10不被布置在分散区域中时，控制单元31确定布置状态指定单元32是否通知通信设备10被布置在密集区域与分散区域之间的边界中(步骤S44)。当通知通信设备10被布置在密集区域与分散区域之间的边界中时，控制单元31执行步骤S42和S43中的处理(步骤S44中为“是”，步骤S42和S43)。
当通信设备10不被布置在分散区域以及密集区域与分散区域之间的 边界中时，控制单元31确定布置状态指定单元32是否通知通信设备10被布置在密集区域中(步骤S44中为“否”，步骤S45)。当通信设备10不被布置在密集区域中时，控制单元31不广播帧，并且结束处理(步骤S45中的“否”，步骤S49)。
当通信设备10不被布置在密集区域中时，控制单元31向设置单元34请求用于确定通信设备10是否被选择为广播帧的通信设备10的处理(步骤S46)。另外，步骤S46中执行的处理与参照图12所描述的处理相同。确定单元35确定通信设备10是否被选择为广播帧的设备(步骤S47)。当通信设备10被选择为广播帧的设备时，控制单元31进行控制使得要进行一次广播(步骤S47中为“是”，步骤S48)。相比之下，当通信设备10未被选择为广播帧的设备时，控制单元31不将广播帧输出至发送单元11，并且丢弃广播帧(步骤S47中为“否”，步骤S49)。
图14示出了密集区域的示例。将参照图14对第一实施方式中发送和接收的帧的数量的减少效果的示例进行描述。节点N51至N68包括在图14所示的密集区域中。在图14中，范围A51表示从节点N51发送的帧到达的范围。类似地，范围A53表示从节点N53发送的帧到达的范围，而范围A59表示从节点N59发送的帧到达的范围。因此，节点N51的相邻设备为节点N52至N59。节点N53的相邻设备为节点N51、N52、N54、N55以及N59至N64。此外，节点N59的相邻设备为节点N51至N53、N57、N58、N60以及N65至N68。
例如，假定节点N53和N59被选择为广播由节点N51广播了的帧的通信设备10。则由于节点N51接收节点N51自身所广播的帧，所以节点N51从节点N53和N59接收已经被发送两次的广播帧。同时，当广播帧的通信设备10甚至未被选择在密集区域中时，节点N51从节点N52至N59的所有相邻设备重新接收节点N51自身所广播了的帧。则节点N51将节点N51自身所发送了的广播帧接收八次。以此方式，在第一实施方式中，可以限制所发送和接收的广播帧的数量以避免拥塞。
此外，在根据第一实施方式的方法中，在被布置在分散区域中或在密集区域与分散区域之间的边界中的通信设备10中，可以增加广播的次数以使得在所有相邻设备中成功发送帧的概率为某个值或大于该某个值。
以此方式，可以通过根据布置调整每个通信设备10的广播次数来确保数据的可达性同时限制在网络中发送和接收的帧的数量。因此，可以避免网络中出现拥塞，同时保持数据可靠地到达网络中的所有通信设备10 的状态。
第二实施方式
在第二实施方式中，将对其中鉴于除了通信设备10的布置之外沿其递送数据的通信路径而减少广播帧的情况进行描述。另外，在第二实施方式中，假定在网络中的每个通信设备10中已经识别了可以作为广播帧的分发源的通信设备10。在下面的示例中，作为示例将对广播帧的分发源是网关(GW)的情况进行描述。
图15示出了在网络中进行的通信的示例。在网络中的每个通信设备10中，建立了至操作为GW的通信设备10的通信路径。图15示出了当网络中的通信设备10将数据发送至GW时的传输路径。在图15的示例中，节点N74通过节点N73和N72将帧发送至GW。类似地，节点N77通过节点N72将帧发送至GW，并且节点N75通过节点N71将帧发送至GW。此外，节点N76、N71和N72将帧直接发送至GW。
当如图15使用通信路径时，假定从GW到每个通信设备10的通信路径为沿与图15中的箭头的相反方向的路径。例如，GW能够通过节点N72和N73将帧发送至节点N74。在此情况下，存在以下可能性：节点N72从GW接收的帧的最终目的地是节点N72至N74和N77中的任一个。同时，在位于GW寻址帧的通信路径的终点处的通信设备10中，要被发送至另外的通信设备10的帧不被包括在GW为全局源的接收帧中。即，由于其中全局源被设置成GW的帧沿图15所示的路径的相反方向被发送，例如，节点N74所接收的帧限于节点N74被设置成最终目的地的帧。类似地，节点N75至N77不将全局源是GW的接收帧发送至另外的通信设备10。换言之，即使位于GW寻址帧的通信路径的终点的通信设备10不将全局源是GW的帧发送至另外的通信设备10，但是仍可以传播从GW向网络中的所有通信设备10通知的信息。
因此在第二实施方式中，确定每个通信设备10是否中继GW寻址帧，并且不中继GW寻址帧的通信设备10不广播包括从GW递送的信息的帧。在第二实施方式中，类似于第一实施方式，由于通过布置调整广播次数并且然后位于至GW的通信路径的终点处的通信设备10不进行广播，所以可以进一步减少网络中发送和接收的帧的数量。
在下文中，将对第二实施方式中的通信设备10的处理的示例进行描述。即使在第二实施方式中，通信设备10的配置与第一实施方式中的配 置相同，但是存储单元40还保存GW寻址帧接收记录45。
如果帧从帧分发单元23输入，则发送处理单元25参照路由表42适当地指定帧的发送目的地。此时，发送处理单元25除了指定发送目的地之外还确定全局目的地是否是GW。如果经历发送处理的帧的全局目的地是GW，则发送处理单元25生成或更新GW寻址帧接收记录45。发送处理单元25将帧发送至指定的目的地。
在图16中示出了GW寻址帧接收记录45的示例。在GW寻址帧接收记录45中记录使用广播帧传播的数据的分发源是网关的事实、网关寻址帧的发送执行的存在或不存在、以及执行发送之后所经过的时间。无论何时接收分发源寻址(GW寻址)帧，发送处理单元25都将经过的时间设置成零。如果经过的时间超过预定阈值，则发送处理单元25取消发送执行。例如，如果阈值为24小时并且在最后一个发送GW寻址帧之后经过了24个小时，则发送处理单元25将GW寻址帧接收记录45中的发送执行的值从“存在”变成“不存在”，然后初始化经过的时间。另外，图16示出了GW寻址帧接收记录45的示例，并且例如可以将发送GW寻址帧的时间而非经过的时间记录在GW寻址帧接收记录45中。在这种情况下，如果自GW寻址帧的发送时间起经过了预定时间，则可以取消至分发源的发送执行。
寻址至通信设备10自身的帧的处理以及广播帧的接收处理与第一实施方式中的这些处理相同。因此，类似于第一实施方式，接收广播帧的通信设备10中的应用程序处理单元26将广播帧输出控制单元31。类似于第一实施方式，如果输入广播帧，则控制单元31向布置状态指定单元32请求布置指定。
图17是示出了第二实施方式中的布置指定方法的示例的流程图。如果请求指定布置，则布置状态指定单元32确定是否执行发送寻址至广播帧的全局源(分发源)的帧(步骤S61)。在此，由于作为广播帧的全局源的设备为网关，所以布置状态指定单元32使用GW寻址帧接收记录45确定是否发送网关寻址帧。当不发送网关寻址帧时，布置状态指定单元32确定通信设备10被布置在通信路径的终点，并且向控制单元31通知确定结果(步骤S62)。相比之下，当发送网关寻址帧时，布置状态指定单元32执行步骤S63至S71的处理。步骤S63至S71的处理与参照图9所描述的步骤S1至S9的处理相同。换言之，在第二实施方式中，布置状态指定单元32将通信设备10的布置分类成四种类型，包括：通信路径的 终点、分散区域、密集区域以及分散区域与密集区域之间的边界。
图18是描述第二实施方式中的广播次数的确定方法的示例的流程图。如果从布置状态指定单元32通知布置，则控制单元31按照图18所示的顺序确定广播次数。控制单元31确定通信设备10是否被布置在通信路径的终点中(步骤S81)。当通信设备10被布置在通信路径的终点时，控制单元31不广播帧而是代替广播丢弃帧(步骤S81中为“是”，步骤S82)。当确定通信设备10不被布置在通信路径的终点时，执行步骤S83至S91的处理。步骤S83至S91的处理与参照图13所描述的步骤S41至S49的处理相同。因此，根据第二实施方式，位于通信路径的终点的通信设备10以及密集区域中未被选择为广播帧的设备的通信设备10不广播帧。
在第二实施方式中，即使通信设备10被布置在网络中的任何位置中，如果通信设备10不对寻址至广播数据的分发源的帧进行中继，则通信设备10不广播帧。因此，例如，即使通信设备10位于GW附近或通信设备10具有大量的相邻设备如图15中的节点N76，在一些情况下，通信设备10不广播帧。因此，可以减少网络中发送和接收的帧的数量同时保持数据的可达性。
第三实施方式
在第三实施方式中，将对其中鉴于要广播的数据的传播方向而进一步减少发送和接收的广播帧的数量的情况进行描述。此外，即使在第三实施方式，类似于第二实施方式，假定网络中的每个通信设备10预先意识到包括在广播帧中的数据的分发源为网关。另外，即使在第三实施方式中，寻址至通信设备10自身的帧以及对广播帧的处理与第一实施方式中的相同。
图19示出了在网络中的分散区域中执行的通信的示例。范围A81表示从节点N81发送的帧被接收的范围，而范围A84表示从节点N84发送的帧被接收的范围。因此，节点N81的相邻设备是包括在范围A81中的通信设备10，并且节点N84的相邻设备是包括在范围A84中的通信设备10。换言之，节点N81的相邻设备为节点N82至N84，而节点N84的相邻设备是节点N81、N85和N86。此外，在图19中，虚线箭头表示当节点N81至N86将数据帧发送至网关时所使用的路径的示例。实线箭头为沿与虚线箭头相反方向的路径，并且在当网关将数据发送至节点N81至N86时被使用。另外，如果每个通信设备10用于获取数据的帧沿图19的 实线所示的路径被发送，则帧能够到达网络中的所有通信设备10。
在第三实施方式中，当要被发送的帧的全局目的地是网关时，发送处理单元25指定发送目的地并且还提取要被发送的帧的局部源(LS)。将所提取的局部源和网关寻址帧的接收历史记录在GW寻址帧接收记录46中。
图20示出了在第三实施方式中使用的GW寻址帧接收记录46的示例。如图20中所示，在第三实施方式中，假定通信设备10包括GW寻址帧接收记录46而非GW寻址帧接收记录45(图16)。例如，如果节点N81接收来自节点N84的网关寻址数据帧，则生成GW寻址帧接收记录46_81的编号1的条目。类似地，如果节点N 81接收来自节点N82的网关寻址数据帧，则生成GW寻址帧接收记录46_81的编号2的条目。发送处理单元25执行帧的发送处理同时生成GW寻址帧接收记录45。节点N84也以与节点N81相同的方式处理接收帧。因此，节点N84使用从节点N85和节点N86中的每一个接收的网关寻址数据帧来生成GW寻址帧接收记录46_84。另外，假定：当生成条目时，即使在任何条目中，都将自接收GW寻址帧之后经过的时间设置成0。
由于当通信设备10接收广播帧时的处理与第一和第二实施方式中的相同，所以由应用程序处理26向控制单元31请求关于广播帧的发送的处理。如果布置状态指定单元32通知通信设备10被布置在分散区域中，则控制单元31指定那时已被中继的网关寻址帧的局部源，以确定帧的广播次数。在此，作为由通信设备10中继的网关寻址帧的局部源的设备使用通过通信设备10的路径，以与网关进行通信。换言之，如果作为由通信设备10中继的网关寻址帧的局部源的设备不从通信设备10接收广播帧，则存在不能从其他路径接收广播帧的可能性。从而，在第三实施方式中，控制单元31根据那时已被中继的网关寻址帧的局部源中的至其中至通信设备10的路径的通信品质相对地差的路径的品质确定帧的广播次数。
例如，通知控制单元31_81图19的节点N81被布置在分散区域中。则控制单元31_81指定至记录在GW寻址帧接收记录46_81(图20)中的相邻设备中的作为网关寻址帧的LS的节点N81的具有最差品质的路径，以确定广播次数。换言之，控制单元31_81通过参照GW寻址帧接收记录46_81和链接表41_81确定至节点N81的相邻设备中的节点N82和N84中的任一个的路径的品质是否较差。在此，假定节点N81与节点N84之间的路径的品质与节点N81与节点N82之间的路径的品质相比较 差。则控制单元31_81根据通过将节点N81与节点N84之间的路径的品质与包括在次数信息43(图11)中的阈值G1至G9进行比较而获得的结果来确定广播次数。
接下来，描述了节点N84中的处理的示例。假定布置状态指定单元32_84确定节点N84被布置在分散区域中。则控制单元31_84通过参照GW寻址帧接收记录46_84(图20)指定节点N84所中继了的网关寻址帧的发送源(LS)为节点N85和N86。从而，控制单元31_84根据节点N84与N85之间的路径以及节点N84与节点N86之间的路径中的较差路径确定节点N84的广播次数。
在图19所示的示例中，节点N84与节点N84的相邻设备之间的路径中的具有最差通信品质的路径是节点N81与节点N84之间的路径。然而，由于在GW寻址帧接收记录46_84(图20)中没有节点N81，所以控制单元31_81确定节点N84不包括在节点N81与网关之间的通信路径中。从而，控制单元31_84能够确定广播次数，而不受节点N81与节点N84之间的路径的状态的影响。即，控制单元31_84能够根据至网络的通信路径中的至包括节点N84的通信设备10的路径的品质来确定广播次数。
尽管参照图19和图20描述了被布置在分散区域中的通信设备10中的处理，但是，被布置在分散区域与密集区域之间的边界中的通信设备10也类似于被布置在分散区域中的通信设备10来确定广播的次数。
图21是示出了第三实施方式中的控制单元31的处理的示例的流程图。控制单元31确定由布置状态指定单元32通知的布置是否是分散区域或分散区域与密集区域之间的边界(步骤S101)。当通信设备未被布置在分散区域中并且也未被布置在分散区域与密集区域之间的边界中时，控制单元31执行以下处理：按照通信设备10被布置在密集区域中或通信路径的终点处来对通信设备进行处理(步骤S101中为“否”，步骤S102)。另外，针对位于密集区域或通信路径的终点的通信设备10确定广播次数的方法与第一和第二实施方式的方法相同。
当通信设备被布置在分散区域与密集区域之间的边界中时，控制单元31使用GW寻址帧接收记录46获取先前中继了的网关寻址帧的局部源的信息(步骤S101中为“是”，步骤S103)。控制单元31从至作为先前中继了的网关寻址帧的局部源的通信设备10的路径中选择具有相对地较差的通信品质的路径(步骤S104)。控制单元31通过将所选择的路径的通信品质与包括在次数信息43中的阈值进行比较来获取与所选择的路径的 通信品质相关联的广播次数(步骤S105)。控制单元31将帧广播所获取的次数。
以此方式，根据第三实施方式，位于分散区域或分散区域与密集区域之间的边界中的通信设备10调整广播的次数，以将广播帧发送至中继网关寻址帧的通信设备10。因此，当通信设备10不包括在相邻设备与网关之间的通信路径中时，通信设备10能够确定广播的次数，而不受到相邻设备的路径的状态影响。换言之，当通信设备10不包括在相邻设备与网关之间的通信路径中时，即使相邻设备与通信设备10之间的通信路径的品质差，如果另外路径的状态良好，则通信设备10不增加广播次数。因此，降低了在网络中发送和接收的广播帧的数量。
第四实施方式
在第四实施方式中，将对针对以下情况优化广播次数的方法进行描述：其中数据帧的发送和接收用于从网关寻址至网络中的通信设备10的通信以及从每个通信设备10寻址至网关的通信。在第四实施方式中，被布置在分散区域与密集区域之间的边界中的通信设备10被分类成两组，包括：将广播帧从密集区域发送至分散区域的设备以及将广播帧从分散区域发送至密集区域的设备。在下文中，关于第四实施方式，将对用于确定布置的信息的获取、布置的确定以及广播次数的确定单独进行描述。
用于确定布置的信息的获取
在第四实施方式中，通信设备10除了保存GW寻址帧接收记录46以外还保存中继信息47。中继信息47包括通信设备10已经发送至除了网关之外的通信设备10的数据帧的局部源以及自通信设备10最后一次中继由局部源发送的帧的时间起所经过的时间。在第四实施方式中，发送处理单元25不仅指定关于要发送的帧的发送目的地，而且还提取要发送的帧的局部源(LS)。发送处理单元25将关于从其中全局目的地是网关的帧提取的局部源的信息以及网关寻址帧的接收历史记录在GW寻址帧接收记录46中。相比之下，发送处理单元25将关于从其全局目的地不是网关的帧提取的局部源的信息记录在中继信息47中。换言之，可以说中继信息47是能够将包括从网关通知的信息的帧发送至通信设备10的相邻设备的列表。另外，可以说，GW寻址帧接收记录46是通信设备10将包括从网关通知的信息的帧发送至的设备的相邻设备的列表。因此，不包括通信设备10与GW寻址帧接收记录46或中继信息47中记录的局部源中任一个局部源之间的路径的路径不用于发送和接收数据帧。
图22示出了GW寻址帧接收记录46和中继信息47的示例。例如，图22的情况C3中所示的网络中的节点N93从节点N94接收网关寻址数据帧。此时，在被设置在节点N93从节点N94接收的数据帧中的地址中，网关被设置为全局目的地，并且节点N94被设置为局部源。因此节点N93的发送处理单元25_93基于从节点N94接收的数据帧的地址信息和接收时间来生成GW寻址帧接收记录46_93(图22)。此外，假定节点N93接收数据帧F1至F3。此外，假定数据帧F1至F3的地址信息如下：
数据帧F1
全局源地址：GW
全局目的地地址：节点N97
局部源地址：节点N90
数据帧F2
全局源地址：GW
全局目的地地址：节点N98
局部源地址：节点N92
数据帧F3
全局源地址：GW
全局目的地地址：节点N99
局部源地址：节点N91
当发送数据帧F1时，发送处理单元25_93意识到数据帧F1的最终目的地是节点N97并且数据帧F1的发送源是节点N90。因此发送处理单元25_93基于节点N93与节点N90之间的路径用于发送和接收数据帧的事实生成中继信息47_93的编号1的条目。类似地，发送处理单元25_93基于数据帧F2生成中继信息47_93的编号2的条目并且基于数据帧F3生成中继信息47_93的编号3的条目。
相比之下，假定节点N96从节点N98和节点N99接收网关寻址数据帧，并且节点N99从节点N95接收被指定成全局目的地的数据帧。则发送处理单元25_96基于网关寻址数据帧生成GW寻址帧接收记录46_96。此外，发送处理单元25_96使用其中节点N99被指定成全局目的地的数据帧生成中继信息47_96的编号1的条目。
类似于节点N93和N96，其他通信设备10也生成GW寻址帧接收记录46和中继信息47。另外，假定如果在最后一次中继从与条目相关联的局部源接收的帧之后经过了预定时间，则由发送处理单元25移除中继信息47的信息。
此外，类似于第一实施方式，网络中的任何通信设备10也生成链接表41和路由表42。图23示出了节点N93所保存的链接表41_93以及节点N96所保存的链接表41_96的示例。
布置的确定
在下文中，将对关于被确定成既不会被布置在路径的终点也不会布置在分散区域中的通信设备10的布置的确定方法进行描述。另外，即使在第四实施方式中，位于路径的终点处的通信设备10的指定方法与第二实施方式中的相同。此外，位于分散区域中的通信设备10的指定方法与第一和第二实施方式中的相同。
当进行网关寻址帧的中继并且相邻设备的数量超过阈值Th1时，布置状态指定单元32获取包括在GW寻址帧接收记录46中的局部目的地的列表。在此，包括在GW寻址帧接收记录46中的局部目的地是以下相邻设备：通信设备10将从网关递送的数据提供至上述相邻设备。例如，节点N93的布置状态指定单元32_93通过参照GW寻址帧接收记录46_93指定节点N93将数据从网关提供至节点N94。
接下来，布置状态指定单元32从链接表41获取作为从网关递送的数据的提供目的地的通信设备10的相邻设备的数量。当从网关递送的数据的提供目的地的相邻设备的数量小于阈值Th2时，布置状态指定单元32确定通信设备10将从网关递送的数据发送至分散区域。当存在从网关递送的数据的多个提供目的地时，如果甚至一个提供目的地中的相邻设备的数量小于阈值Th2，则布置状态指定单元32确定来自网关的帧被发送至分散区域。例如，在节点N93的情况下，通过参照链接表41_93指定节点N94的相邻设备的数量为2。在此，在“阈值Th2＝3”的情况下，布置状态指定单元32_93确定节点N93是将从网关递送的数据发送至分散区域的通信设备10。
同时，在节点N96的情况下，布置状态指定单元32_96通过参照GW寻址帧接收记录46_96指定节点N96将从网关递送的数据提供至节点N99和节点N98。此外，节点N98和N99中任一个的通信设备10也参照链接 表41_96(图23)指定相邻设备的数量超过阈值Th2。则布置状态指定单元32_96确定节点N96不将从网关递送的数据发送至布置在分散区域中的设备。
如果确定节点N94不是将从网关递送的数据发送至分散区域的通信设备10，则布置状态指定单元32获取包括在中继信息47中的局部目的地的列表。在此，包括在中继信息47中的局部目的地是将从网关递送的数据提供至通信设备10的相邻设备。例如，布置状态指定单元32_96通过参照中继信息47_96(图22)指定节点N95将从网关递送的数据提供至节点N96。
接下来，布置状态指定单元32从链接表41获取发送了从网关递送的数据的设备的相邻设备的数量。当发送了从网关递送的数据的设备的相邻设备的数量小于阈值Th2时，布置状态指定单元32指定通信设备10从分散区域中的设备接收来自网关的数据，并且将该数据发送到密集区域。另外，如果在发送了从网关递送的数据的设备中的至少一个设备中相邻设备的数量小于阈值Th2，则布置状态指定单元32确定通信设备10从布置在分散区域中的设备接收从网关递送的数据，并且将该数据发送至布置在密集区域中的设备。例如，在节点N96的情况下，通过参照链接表41_96(图23)将节点N96的相邻设备的数量指定为2。由于阈值Th2＝3，所以布置状态指定单元32_96确定节点N96是从被布置在分散区域中的设备获取从网关递送的数据并且将该数据发送至被布置在密集区域中的设备的通信设备10。
另外，布置状态指定单元32确定以下通信设备10：上述通信设备10既不是将从网关递送的数据发送至分散区域的通信设备10，也不是将从被布置在分散区域中的设备获取的数据发送至被布置在密集区域中的设备的通信设备10。
图24是示出了第四实施方式中的布置的指定方法的示例的流程图。在图24的示例中，使用整数X、Y和变量x、y。整数X是包括在GW寻址帧接收记录46中的局部源(LS)的数量，整数Y是包括在中继信息47中的局部源的数量。变量x、y用于要处理的局部源的数量的系数。另外，图24是布置的指定方法的示例，并且例如可以改变处理的顺序以使得在步骤S117至S120之前执行步骤S121至S125的处理。此外，可以互换步骤S115和步骤S116的次序。
如果由控制单元31请求布置的指定，则布置状态指定单元32通过参 照GW寻址帧接收记录46确定是否存在对全局目的地为网关的帧进行中继的通信设备(步骤S111)。当不存在对全局目的地为网关的帧进行中继的通信设备时，布置状态指定单元32确定通信设备是位于通信路径的终点处的通信设备10(步骤S111中为“否”，步骤S112)。当存在对全局目的地为网关的帧进行中继的通信设备时，布置状态指定单元32确定链接表41中的条目数量M是否等于或大于阈值Th1(步骤S111中为“是”，步骤S113)。当链接表41中的条目数量M小于阈值Th1时，布置状态指定单元32确定通信设备10位于分散区域中(步骤S113中为“否”，步骤S114)。
当链接表41中的条目数量M等于或大于阈值Th1时，布置状态指定单元32参照GW寻址帧接收记录46获取被中继了的网关寻址帧的局部源的数量X(步骤S113中为“是”，步骤S115)。布置状态指定单元32将变量x、y设置成1(步骤S116)。布置状态指定单元32确定第x个局部源所保存的GW寻址帧接收记录46中的链接表41中的条目数量是否等于或大于阈值Th2(步骤S117)。此时，假定布置状态指定单元32从链接表41获取关于GW寻址帧接收记录46中的第x个局部源的信息。当第x个局部源所保存的链接表41中的条目数量小于阈值Th2时，布置状态指定单元32确定从网关递送的数据被发送至分散区域(步骤S117中为“否”，步骤S120)。
相比之下，当GW寻址帧接收记录46中的第x个局部源所保存的链接表41中的条目数量等于或大于阈值Th2时，布置状态指定单元32将变量x增加1(步骤S117中为“是”，步骤S118)。此后，布置状态指定单元32确定变量x是否大于整数X并且重复步骤S117至S120的处理直到变量x超过整数X为止(步骤S119中为“否”)。当变量x大于整数X时，甚至在GW寻址帧接收记录46中的任何局部源中，相邻设备的数量等于或大于阈值Th2(步骤S119中为“是”)。换言之，当变量x大于整数X时，通信设备10不将数据发送至被布置在分散区域中的通信设备10。
当甚至在GW寻址帧接收记录46中的任何局部源中相邻设备的数量等于或大于阈值Th2时，布置状态指定单元32获取被记录在中继信息47中的局部源的数量Y(步骤S121)。布置状态指定单元32确定第y个局部源保存在中继信息47中的链接表41的条目数量是否等于或大于阈值Th2(步骤S122)。另外，布置状态指定单元32从链接表41获取关于中继信息47中的第y个局部源的信息。当第y个局部源所保存的链接表41 中的条目数量小于阈值Th2时，布置状态指定单元32确定从被布置在分散区域中的设备接收的帧被发送至密集区域(步骤S122中为“否”，步骤S125)。另外，从网关递送的数据被包括在通信设备10从被布置在分散区域中的设备接收的帧中。
相比之下，当第y个局部源保存在中继信息47中的链接表41中的条目的数量等于或大于阈值Th2时，布置状态指定单元32将变量y增加1(步骤S122中为“是”，步骤S123)。此后，布置状态指定单元32确定变量y是否大于整数Y并且重复步骤S122至S125的处理直到变量y超过整数Y为止(步骤S124)。当变量y大于整数Y时，甚至在中继信息47中的任何局部源中相邻设备的数量等于或大于阈值Th2(步骤S214中为“是”)。换言之，当变量y大于整数Y时，通信设备10不是将从被布置在分散区域中的设备接收的帧发送至被布置在密集区域中的设备的通信设备10。从而，布置状态指定单元32确定通信设备10被布置在密集区域中(步骤S126)。
广播次数的确定
如果从布置状态指定单元32获取布置确定结果，则控制单元31根据通信设备10的布置确定广播次数。在当通信设备10被布置在分散区域中的情况下以及在当通信设备10被布置在密集区域中的情况下广播次数的确定方法与第一至第三实施方式中的相同。此外，当通信设备10位于通信路径的终点处时，通信设备10不以与第二实施方式中相同的方式进行广播。
当确定通信设备10是将从网关递送的数据发送至分散区域的通信设备10时，控制单元31指定通信设备10的相邻设备中的被包括在分散区域中的设备中的具有相对地较差的通信状态的设备。控制单元31使用次数信息43确定广播次数，以使得将帧成功发送至指定设备的概率等于或大于预定阈值。换言之，控制单元31确定次数信息43中的与至指定设备的通信路径的品质相关联的次数。
相比之下，当确定通信设备10是将从被布置在分散区域中的设备接收的帧发送至被布置在密集区域中的设备的通信设备10时，控制单元31将广播次数设置成1。这是因为：在将从被布置在分散区域中的设备接收的帧发送至被布置在密集区域中的设备的通信设备10中，如果不广播帧，则存在帧未到达被布置在密集区域中的通信设备10中的任何通信设备10的可能性。例如，如果图22的节点N96不广播帧，则节点N96从节点 N95接收的帧不到达节点N97至N99。因此，如果节点N96不广播帧，则帧未被发送至被布置在包括节点N97至N99的密集区域中的通信设备10中的任何通信设备10。然而，如果作为与密集区域接触的节点N96的通信设备10进行广播一次，则存在位于密集区域中的一个通信设备10可以接收帧的高可能性。因此，控制单元31_96将从节点N96广播的次数设置成1。
图25是示出了确定第四实施方式中的广播次数的示例的流程图。图25中的步骤S131至S134以及步骤S137与参照图18所描述的步骤S81至S85相同。
当通信设备10既不是位于路径的终点处的通信设备10也不是被布置在分散区域中的通信设备10时，控制单元31确定通信设备10是否是将从网关递送的数据发送至分散区域的设备(步骤S135)。当从网关递送的数据被发送至分散区域中时，控制单元31从链接表41获取至分散区域中的相邻设备的路径中的具有相对地较差的通信品质的路径的品质(步骤S135中为“是”，步骤S136)。控制单元31从次数信息43获取与指定路径的品质相关联的次数，并且将广播帧发送至发送单元11所获取的次数(步骤S137)。
当递送的数据未被发送至分散区域时，控制单元31确定通信设备10是否通过被布置在分散区域中的设备接收从网关递送的数据，并且将该数据发送至被布置在密集区域中的设备(步骤S135中为“否”，步骤S138)。当通信设备10通过被布置在分散区域中的设备接收从网关递送的数据时并且将该数据发送至被布置在密集区域中的设备时，控制单元31将广播的次数设置成1(步骤S138中为“否”，步骤S142)。步骤S139至S143的处理与参照图13所描述的步骤S45至S49以及图18的步骤S87至S91相同。
以此方式，鉴于数据帧的递送方向，甚至在位于密集区域与分散区域之间的边界中的通信设备10中，仍可以通过关于所递送的信息是要被布置在密集区域还是要被布置在分散区域的确定来调整广播次数。因此，在网络中发送和接收的帧的数量被优化。
仿真结果
在下文中，将参照图26至图29对第四实施方式中的仿真结果的示例进行描述。
图26示出了网络的示例。图26所示的网络包括组G1至G3。在图26的示例中，假定组G1至G3中的每个组包括165个通信设备10。此外，组G1和组G2通过三个通信设备10连接，并且组G2和组G3通过6个通信设备10连接。在此，一个组是从包括在组中的通信设备10发送的帧能够被接收的范围。例如，如果所有通信设备10之间的路径的状态良好，则包括在组G1中的所有其他通信设备10能够接收组G1中的某个通信设备10发送了的帧。同样适用于组G2和G3。在图26的示例中，假定网关包括在组G1中。换言之，组G1除了包括网关之外还包括164个通信设备10。因此，图26所示的网络中包括的通信设备10的数量为165+3+165+6+165＝504。另外，图26是网络的示例，并且可以任意改变应用根据实施方式的通信方法的网络中所包括的通信设备10的数量、组的数量、组中的通信设备10的数量以及连接组的通信设备10的数量。
图27示出了所进行的广播的次数的仿真结果的示例。图27是当假定在图26中示出的网络中网络的通信设备10有1％至99％的概率未能接收帧时的仿真结果。在该仿真中，未能接收帧的概率被随机分配给网络中的通信设备10。此外，假定未能接收帧的概率的分配因FID而异。在图27的示例中，通过从网关发送FID＝1至30的帧，针对每个FID示出了网络中的相应的通信设备10的在网络中执行的广播的次数的总数。另外，示出了：FID的值越大，从网关发送帧越晚。例如，网关在广播FID＝1的帧之后广播FID＝2的帧。
在此，广播次数的总数是网络的通信设备10进行的广播的总数。例如，当网络中的所有通信设备10包括网关分别执行广播一次时，如下计算网络中的广播次数的总数：
当存在执行广播总数＝165×1+3×1+165×1+6×1+165×1＝504次，此外还有多次的通信设备10时，在计算总数时，由通信设备10广播的次数等于或大于1。例如，假定节点N1将帧广播4次。在这种情况下，在计算总数时节点N1的广播次数为4。相比之下，由于未能接收广播帧的通信设备10和确定不执行广播的通信设备10不执行广播，所以将广播次数设置成0。
图27中的曲线A是当第四实施方式应用于图26中的网络时通过描绘与FID相关联的广播次数的总数而获得的结果。相比之下，曲线B是当成功接收广播帧的通信设备10分别将接收帧广播至图26中的网络中一次时通过描绘与FID相关联的广播次数的总数而获得的结果。另外，对 于每个通信设备10未能接收帧的概率的设置在曲线A和曲线B中相同。在曲线A中，对于FID＝5之后的帧，广播总数低于曲线B的广播总数。
图28示出了通过广播获取了数据的通信设备10的比例的示例。图28示出了当将广播执行图27所示的次数时图26中的网络中包括的通信设备10中的成功接收了广播帧的通信设备10的比例。通过将第四实施方式应用于图26中的网络，曲线C示出了当执行广播曲线A(图27)中示出的次数时接收了数据的通信设备10的比例。相比之下，通过其中成功接收广播帧的通信设备10分别广播接收帧一次的方法，曲线D示出了当执行广播曲线B(图27)中示出的次数时获取了数据的通信设备10的比率。另外，每个通信设备10的未能接收帧的概率的设置对于图27和图28中每个FID相同。
如曲线C中所示，当第四实施方式应用于图26中的网络时，除了FID＝2之外的帧到达所有通信设备10。相比之下，如曲线D中所示，在其中成功接收广播帧的通信设备10一次广播一个接收帧的方法中，除了FID＝8、21和29之外的帧未到达所有通信设备10。因此，在根据第四实施方式的方法中，根据图27和图28可以确定可以减少网络中的帧的数量同时保证帧的可达性接近100％。在如图26的网络中，即使连接组的通信设备10之一未能接收广播帧，但是包括在与未能接收的通信设备10的从网关的跳数相比具有较大的从网关的跳数的通信设备10的组中的通信设备10不能够接收广播帧。因此，例如，如FID＝6、7等，当在曲线D中接收了广播帧的通信设备的比率为约33％时，考虑组G1与组G2之间的通信设备10之间的通信状态变差。相反，如FID＝9、10等，当在曲线D中接收了广播帧的通信设备10的比例为约66％时，考虑组G2与组G3之间的通信设备10之间的通信状态变较差。然而，在根据第四实施方式的方法中，如参照图11等所描述的，在通信状态变差的路径上，增加广播的次数，并且因此容易成功接收广播帧。因此，如FID＝6、7、910等，甚至在其中接收了广播帧的通信设备10的比例为曲线D中的约33％时的状态下，帧的可达性保持在曲线C中的高可能性处。
图29示出了一个通信设备10接收相同广播帧的次数的仿真结果的示例。当将广播执行图27的曲线A中示出的次数时，曲线E将网络的通信设备10接收的广播帧的平均数量描绘为FID的函数。当将广播执行图27中的曲线A中示出的次数时，曲线F将网络中最频繁地接收广播帧的通信设备10中的广播帧的接收的数量描绘为FID的函数。另外，曲线E或 F是对于其中在图26中示出的网络中执行根据第四实施方式的通信方法的情况可以获得的曲线。
相比之下，曲线G和H是在图26中示出的网络中利用其中成功接收广播帧的通信设备一次广播一个接收帧的方法的情况下的曲线。当将广播执行图27中的曲线B中示出的次数时，曲线G将网络中的通信设备10接收广播帧的平均数表示为FID的函数。当将广播执行图27中的曲线B中示出的次数时，曲线H将在网络中最频繁接收广播帧的通信设备10中的广播帧的接收的数量表示为FID的函数。
如果将图29中的曲线E和曲线G进行比较，则在FID＝4之后，曲线E的值低于曲线G的值。因此，在第四实施方式中，与其中成功接收广播帧的通信设备一次广播一个接收帧的方法相比，可以说网络中的每个通信设备10接收的帧的数量被减少。此外，如果将曲线F和曲线H进行比较，则在所有帧中曲线F的值低于曲线H的值。因此，在利用第四实施方式的情况下，与其中成功接收广播帧的通信设备一次广播一个接收帧的情况相比，在网络中最频繁接收广播帧的设备的接收的数量较小。因此，在第四实施方式中，可以说，与其中成功接收广播帧的通信设备一次广播一个接收帧的方法相比，通信设备10的处理负荷下降。
根据参照图26至图29所描述的仿真结果，如果使用第四实施方式，则确定可以提高广播帧的可达性同时减少网络中发送和接收的帧的数量。
如第四实施方式中所描述的，其中将测量值从设施的传感器或仪表通知给网关等的网络等被视为其中网络中的网关与通信设备10之间执行的数据帧的发送和接收的情况。当设施的传感器和仪表的测量点密集地被设置时，可以存在以下可能性：如图26中所示，一个通信设备10的相邻设备的数量变得巨大。在第四实施方式中，在使用GW寻址帧接收记录46和中继信息47指定通信路径中使用的通信设备10之后，将帧发送到分散区域和密集区域的通信设备10选自通信路径中所使用的通信设备10。因此，即使相邻设备的数量变得巨大，仍可以指定将帧发送到分散区域和密集区域的通信设备10。可以根据所指定的布置来指定广播的适当的数量。
其他
另外，实施方式不限于上面的实施方式，并且可以以各种方式被修改。在下文中，将描述示例。
可以根据通信设备10的安装情形修改实施方式，以便调整具体类型 的布置的通信设备10的广播次数。例如，在其中分散区域中的通信设备10的影响可忽略的系统中，仅密集区域可以经历广播次数的调整。在这种情况下，在密集区域中，如第一实施方式中所描述的被选择的通信设备10执行广播，并且未被选择的通信设备10不执行广播。此外，如第二实施方式中所描述的，可以设置使得在其他布置如密集区域和分散区域中不执行广播次数的调整同时设置使得被布置在通信路径的终点处的通信设备10不执行广播。此外，在在被布置在密集区域中的通信设备10中调整广播次数之后，被布置在通信路径的终点处的通信设备10不执行广播，但可以不调整分散区域等中的广播次数。
在第四实施方式中，已将描述了其中在网关与通信设备10之间执行数据帧的发送和接收的情况，但是甚至在其中在其他通信设备10之间执行数据帧的发送和接收的系统中可以使用第四实施方式。在这种情况下，发送处理单元25在发送处理时检查数据帧的全局源。当全局源是包括在广播帧中的数据的分发源时，发送处理单元25将数据帧的局部源记录在中继信息47中。
应用程序处理单元26可以将要经历广播的数据以及向控制单元31通知广播帧的接收的信号输出至控制单元31。在这种情况下，当由通知广播帧的接收的信号的输入触发时，控制单元31向布置状态指定单元32请求指定布置状态。
此外，通信设备10可以在呼叫帧的呼叫消息报头而非呼叫报头中包括通信设备10所保存的链接表41中包括的条目的数量。当链接表41的条目的数量包括在呼叫报头中时，用于记录条目的数量的区域不包括在每个呼叫报头中，并且因此可以减小呼叫帧的大小。
在第二至第四实施方式中，已经将其中广播帧的分发源为网关的情况描述为示例，但是广播帧的分发源不限于网关。当除了网关之外的设备为广播帧的分发源时，与作为广播帧的分发源的通信设备10的标识符而非GW寻址帧接收记录45相关联地记录如分发源寻址帧的发送执行的信息。