(57)【要約】  本発明に係る無線通信システムは、親無線端末（１０１）および中継無線端末（２０１，３０１，４０１，５０１，６０１）は、親無線端末（１０１）との通信を実施するために経由する中継段数を示す情報である中継段数情報を含んだビーコン信号を送信するよう構成されており、この無線通信システムに新規参入する無線端末は、受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定する受信レベル測定部（１００２）と、受信したビーコン信号それぞれから中継段数情報を取得する中継段数解析部（１００１）と、測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であると判定されかつ、取得された中継段数情報に基づき、中継段数が最も少ないビーコン信号の発信元となる無線端末を接続先に決定する所属無線端末決定部（１００３）とを備える。
2012147353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムであって、
前記親無線端末および前記中継無線端末は、該親無線端末との通信を実施するために経由する他の中継無線端末数を示す情報である中継無線端末数情報を含んだビーコン信号を送信するよう構成されており、
当該無線通信システムに新規参入する無線端末は、
受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定する測定手段と、
受信したビーコン信号それぞれから前記中継無線端末数情報を取得する取得手段と、
前記測定手段により測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であると判定された結果、ならびに前記情報取得手段により取得された中継無線端末数情報に基づき、前記中継無線端末数が最も少ないビーコン信号の発信元となる無線端末を接続先に決定する決定手段とを備える無線通信システム。
【請求項２】
前記決定手段は、前記測定手段により測定された各ビーコン信号の受信レベルが全て所定値未満であるときは、各ビーコン信号の中で最も受信レベルが大きいビーコン信号の発信元となる無線端末を接続先に決定する請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記所定値は、当該無線通信システムが構築される一般的な環境下における雑音レベルを考慮して決められた第一所定値と、該第一所定値よりも大きい値となるように設定された第二所定値とを含んでおり、
前記決定手段は、前記中継無線端末数がゼロから所定数以下となるビーコン信号に対してはその受信レベルが前記第一所定値以上か否か確認し、前記中継無線端末数が該所定数より大きくなるビーコン信号に対してはその受信レベルが前記第二所定値以上か否か確認し、ビーコン信号の受信レベルが所定値以上であるか否か判定する請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記所定値は、当該無線通信システムが構築される一般的な環境下における雑音レベルを考慮して決められた第一所定値と、該第一所定値よりも大きい値となるように設定された第二所定値とを含んでおり、
当該無線通信システムに新規参入する無線端末が子無線端末の場合、前記決定手段は、受信したビーコン信号の受信レベルが前記第一所定値以上か否か判定し、
当該無線通信システムに新規参入する無線端末が中継無線端末の場合、前記決定手段は、受信したビーコン信号の受信レベルが前記第二所定値以上か否か判定する請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムであって、
前記親無線端末および前記中継無線端末は、該親無線端末との通信を実施するために経由する他の中継無線端末数を示す情報である中継無線端末数情報を含んだビーコン信号を送信するよう構成されており、
当該無線通信システムに新規参入する無線端末は、
受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定する測定手段と、
受信したビーコン信号それぞれから前記中継無線端末数情報を取得する取得手段と、
接続先とする無線端末を決定する決定手段と、を備え、
前記決定手段は、前記情報取得手段により取得された中継無線端末数情報に基づき、中継無線端末数がゼロであり、かつ前記測定手段により測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であるビーコン信号がある場合、接続先とする無線端末を前記親無線端末に決定し、
前記中継無線端末数がゼロでない場合、前記測定手段により測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上でかつ、前記情報取得手段により取得された中継無線端末数情報に基づき、前記中継無線端末数が最も少ないビーコン信号の発信元となる無線端末を接続先に決定する無線通信システム。
【請求項６】
複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムであって、
前記ビーコン信号は上位機器となる無線端末から下位機器となる無線端末へと定期的に送信されており、
当該無線通信システムへの新規参入時に下位機器となる無線端末が、接続先として決定した上位機器の無線端末から受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＡとし、
前記上位機器の無線端末から定期的に受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＢとし、
前記受信レベルＡから受信レベルの低下が許容される範囲で設定された値を所定レベルＣとしたとき、
前記下位機器となる無線端末は、
受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったか否か判定する受信レベル判定手段と、
前記受信レベル判定手段により、受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったと判定された場合、接続先とする上位機器となる無線端末を再度決定する再接続先決定手段と、をさらに備える無線通信システム。
【請求項７】
前記再接続先決定手段は、定期的に受信したビーコン信号の受信レベルＢが、連続して所定回数にわたり、前記受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったと判定された場合、接続先とする上位機機器の無線端末を再度決定する請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記再接続先決定手段は、定期的に送信されたビーコン信号の受信レベルＢが前記受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となった、所定期間での比率が所定値を超えた場合、接続先とする無線端末を再度決定する請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記所定レベルＣは、前記受信レベルＡの値に応じて設定された値である請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムに新規参入する無線端末であって、
前記親無線端末および前記中継無線端末は、該親無線端末との通信を実施するために経由する他の中継無線端末数を示す情報である中継無線端末数情報を含んだビーコン信号を送信するよう構成されており、
受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定する測定手段と、
受信したビーコン信号それぞれから前記中継無線端末数情報を取得する取得手段と、
前記測定手段により測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であり、かつ、前記情報取得手段により取得された中継無線端末数情報に基づき、前記中継無線端末数が最も少ないビーコン信号の発信元となる無線端末を、接続先に決定する決定手段と、を備える無線端末。
【請求項１１】
複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムに参入している無線端末であって、
前記無線通信システムに参入している無線端末では、前記ビーコン信号が上位機器となる無線端末から下位機器となる無線端末へと定期的に送信されており、
当該無線通信システムへの新規参入時に下位機器となる無線端末が、接続先として決定した上位機器の無線端末から受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＡとし、
前記上位機器の無線端末から定期的に受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＢとし、
前記受信レベルＡから受信レベルの低下が許容される範囲で設定された値を所定レベルＣとしたとき、
前記下位機器として機能する無線端末は、
受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったか否か判定する受信レベル判定手段と、
前記受信レベル判定手段により、受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったと判定された場合、接続先とする上位機器となる無線端末を再度決定する再接続先決定手段と、をさらに備える無線端末。
【請求項１２】
複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムに新規参入する無線端末の制御方法であって、
前記親無線端末および前記中継無線端末は、該親無線端末との通信を実施するために経由する他の中継無線端末数を示す情報である中継無線端末数情報を含んだビーコン信号を送信するよう構成されており、
受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定するステップと、
受信したビーコン信号それぞれから前記中継無線端末数情報を取得するステップと、
測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であり、かつ、取得された中継無線端末数情報に基づき、該中継無線端末数が最も少ないビーコン信号の発信元となる無線端末を、接続先に決定するステップと、を含む無線端末の制御方法。
【請求項１３】
複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムに参入し、下位機器として機能する無線端末の制御方法であって、
前記無線通信システムに参入している無線端末では、前記ビーコン信号が上位機器となる無線端末から下位機器となる無線端末へと定期的に送信されており、
前記無線通信システムへの新規参入時に下位機器となる無線端末が、接続先として決定した上位機器の無線端末から受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＡとし、
前記上位機器の無線端末から定期的に受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＢとし、
前記受信レベルＡから受信レベルの低下が許容される範囲で設定された値を所定レベルＣとしたとき、
受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったか否か判定するステップと、
受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったと判定された場合、接続先とする上位機器となる無線端末を再度決定するステップと、を含む無線端末の制御方法。
【請求項１４】
コンピュータを請求項１０または１１に記載の無線端末の各手段として機能させるための無線端末の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親無線端末、中継無線端末、および子無線端末から少なくとも構成される無線通信システムに関する。特に、親無線端末および中継無線端末がビーコン信号を送信可能とする構成となっており、他の中継無線端末および子無線端末が、親無線端末または中継無線端末から送信されたビーコン信号を受信して、送信元の無線端末との時間を同期させることが可能な無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
親無線端末から多数の子無線端末に対して無線通信が可能な無線通信システムにおいて、子無線端末が内蔵電池を電源として動作する場合、電池交換の頻度を低減させるために、この子無線端末の電力消費を抑える必要がある。そこで、一般的には、子無線端末は、電力消費の抑制のために、親無線端末または中継無線端末からの無線信号の受信を間欠的に待ち受ける、いわゆる間欠受信待ち受けするように構成されている。子無線端末が間欠受信待ち受けする無線通信システムとして、親無線端末が定期的にビーコン信号を送信し、このビーコン信号を子無線端末が定期的に受信する無線通信システムがある。この無線通信システムでは、子無線端末は、受信したビーコンによって、親無線端末の時計に自局の時計を合わせ、同期させる。そして、子無線端末は、所定のタイミングで親無線端末からのポーリングデータを受信待ち受けする同期方式を採用している。この同期方式は、一般に子無線端末の省電力化に有効である。【０００３】
また、このような同期方式を採用する無線通信システムにおいて、子無線端末が設置される場所によっては、親無線端末と子無線端末との間で直接通信が出来ないことがある。このような場合、無線信号を中継伝送する中継無線端末が用いられる。中継無線端末は、親無線端末と任意の子無線端末との間で１台のみを介する場合もあれば、２台以上を介する場合もある。【０００４】
このような中継無線端末を備え、親無線端末と子無線端末との間で無線信号を中継伝送する無線通信システムでは、中継無線端末を介して親無線端末と子無線端末との間で通信を行うための通信ルートの管理方法が重要となる。無線通信システムにおける通信ルートの管理方法としては、例えば、特許文献１に示す無線ネットワーク中継管理方法がある。特許文献１に開示された無線ネットワーク中継管理方法では、各無線端末間をつなぐ中継ルートを含んだ複数の通信ルートを管理する管理装置を備え、管理装置にて管理されている複数の通信ルートから所望の通信要求条件を満足する通信ルートを選択する。より具体的には、各無線端末は、電界強度測定のための電界強度測定信号を定期的に送信している。また、各無線端末は、他の無線端末が送信した電界強度測定信号を受信すると、受信レベル情報を管理装置に無線により送信する。一方、管理装置は、各無線端末から伝送された受信レベルに基づき各無線端末間のつながりを示す中継ルートテーブルを作成する。各無線端末は管理装置が作成したこの中継ルートテーブルに基づき通信相手先までの通信ルートを決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６８５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、場所的制約を受けることなく簡易な構成で信頼性の高い、無線端末間の中継ルートを管理できる無線通信システムを構築することができないという問題がある。【０００７】
具体的には、特許文献１の無線ネットワーク中継管理方法では、中継ルートを管理するにあたって以下（１）から（３）の問題がある。このため、新たな無線端末を無線ネットワークに追加する場合、場所的制約を受けることなく簡易な構成で信頼性の高い無線通信システムを提供することができない。【０００８】
（１）中継ルートを管理するための管理装置が必要でありシステムが複雑となるとともに、システムの構築にコストがかかるという問題がある。【０００９】
（２）管理装置はすべての無線端末からの受信レベル情報を取得する必要があるため、この管理装置はすべての無線端末と無線接続できる場所に設置しなければならないというシステム構築時に場所的制約が生じるという問題がある。【００１０】
（３）すべての無線端末は他の無線端末に対して電界強度測定用信号を定期的に送信する必要がある。さらにすべての無線端末は他の無線端末が送信した電界強度測定用信号をすべて受信する必要がある。このため中継ルート作成のために各無線端末間で実施される信号の送受信回数が多くなり各無線端末で消費される電力が大きくなるという問題がある。さらには、トラフィックが増大するためシステムの信頼性が低下するという問題がある。【００１１】
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あって、新たに無線端末が追加される場合であっても、場所的制約を受けることなく簡易な構成で信頼性の高い無線通信システムを提供することを目的とする。さらにまた、場所的制約を受けることなく簡易な構成で、無線通信システムの高い信頼性を確保しつつ、該無線通信システムに新たに参入することができる無線端末、無線端末の制御方法、および無線端末の制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る無線通信システムは、前記の課題を解決するために、複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムであって、前記親無線端末および前記中継無線端末は、該親無線端末との通信を実施するために経由する他の中継無線端末数を示す情報である中継無線端末数情報を含んだビーコン信号を送信するよう構成されており、当該無線通信システムに新規参入する無線端末は、受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定する測定手段と、受信したビーコン信号それぞれから前記中継無線端末数情報を取得する取得手段と、前記測定手段により測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であると判定されかつ、前記情報取得手段により取得された中継無線端末数情報に基づき、前記中継無線端末数が最も少ないビーコン信号の発信元となる無線端末を接続先に決定する決定手段とを備える。【００１３】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明では、場所的制約を受けることなく簡易な構成で信頼性の高い無線通信システムを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの通信エリア構成を示す一例である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの階層構造の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて各無線端末間で送信されるビーコン信号のフレーム構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る親無線端末として機能する無線端末の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る中継無線端末として機能する無線端末の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る子無線端末として機能する無線端末の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る無線端末のビーコン受信部の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る中継無線端末および子無線端末による接続先決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１に係る中継無線端末および子無線端末による接続先決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る無線端末で管理するスロット構成の一例を示す図である。
【図１１】図１０に示すスロット（基本スロット）に含まれるリンク接続スロットの一例を示す図である。
【図１２】各無線端末で管理する、図１０に示すタイムスロット（基本スロット）の位置関係の一例を示す図である。
【図１３】各無線端末で管理する、図１０に示すタイムスロット（基本スロット）の位置関係の一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、無線端末間で送信されるリンク接続信号の信号フォーマットの一例を示す図である。
【図１５】図１４に示すリンク接続信号中に含まれる繰り返しフレームのフレーム構成の一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、各無線端末間で送受信されるデータ通信用信号の信号フォーマットの一例を示す図である。
【図１７】図１６に示すデータ通信用信号に含まれるネットワーク層フレームのフレーム構成の一例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態１に係るルート情報の構成の一例を示す図である。
【図１９】図１８に示すルート情報に含まれる中継無線端末情報のビット構成を示す図である。
【図２０】図１８に示すルート情報に含まれるスロット位置情報のビット構成を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態２に係る中継無線端末または子無線端末が備えるビーコン受信部の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図２２】本発明の実施の形態２に係る無線通信システムにおける下位機器での再接続決定処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明では以下に示す態様を提供することができる。
【００１７】
本発明の第１の態様によれば、無線通信システムは、複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムであって、前記親無線端末および前記中継無線端末は、該親無線端末との通信を実施するために経由する他の中継無線端末数を示す情報である中継無線端末数情報を含んだビーコン信号を送信するよう構成されており、当該無線通信システムに新規参入する無線端末は、受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定する測定手段と、受信したビーコン信号それぞれから前記中継無線端末数情報を取得する取得手段と、前記測定手段により測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であると判定された結果、ならびに前記情報取得手段により取得された中継無線端末数情報に基づき、前記中継無線端末数が最も少ないビーコン信号の発信元となる無線端末を接続先に決定する決定手段とを備える。
【００１８】
ここで、受信レベルとは例えば電界強度である。
【００１９】
上記した構成によると本発明に係る無線通信システムに新規参入する無線端末は、測定手段を備えるため、無線通信システムを構築している親無線端末または中継無線端末から受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定することができる。
【００２０】
また、取得手段を備えているため、新規参入した無線端末は、ビーコン信号の発信元それぞれの前記中継無線端末数を把握することができる。
【００２１】
さらにまた、決定手段を備えるため、受信レベルが所定値以上であり、かつ中継無線端末数が最も小さいビーコン信号の発信元となる無線端末を接続先に決定することができる。
【００２２】
このように、受信するビーコン信号の受信レベル（電界強度）が所定値以上であることを保障しつつ、親無線端末と通信するにあたり経由すべき中継無線端末数が最も少ないルートを確立できる相手を接続先とすることができる。
【００２３】
このように、本発明に係る無線通信システムでは新規参入する無線端末側で適切な接続先を決定することができる。このため、従来技術のように中継ルートを管理する管理装置を必要とせず、簡易な構成とすることができる。また、従来技術のように管理装置を必要としないため、管理装置と無線接続できる場所にしか新たな無線端末を設置できないといった場所的制約も受けることがない。また、親無線端末および中継無線端末がビーコン信号を送信するだけでよく、従来技術のように、すべての無線端末は他の無線端末に対して電界強度測定用信号を定期的に送信する必要がない。このため、各無線端末間で実施される信号の送受信回数が多くなり各無線端末で消費される電力が大きくなることを防ぐことができる。それ故、トラフィックが増大しシステムの信頼性が低下することを防ぐことができる。
【００２４】
よって、本発明の第１の態様に係る無線通信システムは、新たに無線端末が追加される場合であっても、場所的制約を受けることなく簡易な構成で信頼性の高い無線通信システムを提供することができるという効果を奏する。
【００２５】
また、本発明の第２の態様によれば、無線通信システムは、前記決定手段は、前記測定手段により測定された各ビーコン信号の受信レベルが全て所定値未満であるときは、各ビーコン信号の中で最も受信レベルが大きいビーコン信号の発信元となる無線端末を接続先に決定する。
【００２６】
また、本発明の第３の態様によれば、無線通信システムは、前記所定値は、当該無線通信システムが構築される一般的な環境下における雑音レベルを考慮して決められた第一所定値と、該第一所定値よりも大きい値となるように設定された第二所定値とを含んでおり、前記決定手段は、前記中継無線端末数がゼロから所定数以下となるビーコン信号に対してはその受信レベルが前記第一所定値以上か否か確認し、前記中継無線端末数が該所定数より大きくなるビーコン信号に対してはその受信レベルが前記第二所定値以上か否か確認し、ビーコン信号の受信レベルが所定値以上であるか否か判定する。
【００２７】
上記した構成によると、親無線端末との通信を実施するために経由する他の中継無線端末数がゼロから所定数までの場合と、所定数よりも大きくなる場合とで前記所定値を異ならせて設定することができる。このため、例えば、前記第一所定値よりも前記第二所定値の方が大きい値とすることで、中継無線端末数が多くなることによる通信回数の増加に伴う通信信頼性の劣化を防止することができる。
【００２８】
また、本発明の第４の態様によれば、無線通信システムは、前記所定値は、当該無線通信システムが構築される一般的な環境下における雑音レベルを考慮して決められた第一所定値と、該第一所定値よりも大きい値となるように設定された第二所定値とを含んでおり、当該無線通信システムに新規参入する無線端末が子無線端末の場合、前記決定手段は、受信したビーコン信号の受信レベルが前記第一所定値以上か否か判定し、当該無線通信システムに新規参入する無線端末が中継無線端末の場合、前記決定手段は、受信したビーコン信号の受信レベルが前記第二所定値以上か否か判定する。
【００２９】
また、本発明の第５の態様によれば、無線通信システムは、複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムであって、前記親無線端末および前記中継無線端末は、該親無線端末との通信を実施するために経由する他の中継無線端末数を示す情報である中継無線端末数情報を含んだビーコン信号を送信するよう構成されており、当該無線通信システムに新規参入する無線端末は、受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定する測定手段と、受信したビーコン信号それぞれから前記中継無線端末数情報を取得する取得手段と、接続先とする無線端末を決定する決定手段と、を備え、前記決定手段は、前記情報取得手段により取得された中継無線端末数情報に基づき、中継無線端末数がゼロであり、かつ前記測定手段により測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であるビーコン信号がある場合、接続先とする無線端末を前記親無線端末に決定し、前記中継無線端末数がゼロでない場合、前記測定手段により測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上でかつ、前記情報取得手段により取得された中継無線端末数情報に基づき、前記中継無線端末数が最も少ないビーコン信号の発信元となる無線端末を接続先に決定する。
【００３０】
上記した構成によると、前記測定手段により測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であるビーコン信号において、決定手段は、中継無線端末数がゼロの場合と、それ以外の場合とに分けて無線端末の接続先を決定することができる。すなわち、接続先が親無線端末となる場合とそれ以外との場合に分けて、新規参入する無線端末の接続先を決定することができる。
【００３１】
このため、接続先が親無線端末となるか否か決定する場合と、接続先がそれ以外、すなわち中継無線端末となるか否か決定する場合とで、ビーコン信号の受信レベルを判定する前記所定値を、例えば、前者よりも後者の方が大きくなるように設定するなど異ならせることができる。このため、中継無線端末数が多くなることによる通信回数の増加に伴う通信信頼性の劣化を防止することができる。
【００３２】
したがって、新たに無線端末が追加される場合であっても、簡易な構成で信頼性の高い無線通信システムを提供することができるという効果を奏する。
【００３３】
また、本発明の第６の態様によれば、無線通信システムは、複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムであって、前記ビーコン信号は上位機器となる無線端末から下位機器となる無線端末へと定期的に送信されており、当該無線通信システムへの新規参入時に下位機器となる無線端末が、接続先として決定した上位機器の無線端末から受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＡとし、前記上位機器の無線端末から定期的に受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＢとし、前記受信レベルＡから受信レベルの低下が許容される範囲で設定された値を所定レベルＣとしたとき、前記下位機器となる無線端末は、受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったか否か判定する受信レベル判定手段と、前記受信レベル判定手段により、受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったと判定された場合、接続先とする上位機器となる無線端末を再度決定する再接続先決定手段と、をさらに備える。
【００３４】
上記した構成によると、受信レベル判定手段を備えるため、例えば、下位機器となる無線端末は、自局（自身）を取り巻く電波状況が変化し、上位機器となる無線端末から定期的に受信するビーコン信号の受信レベルが低下したか否か判定することができる。特に、受信レベル判定手段は、受信レベルの低下が受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となるものかどうか判定することができる。このため、定期的に上位機器となる無線端末から受信するビーコン信号の受信レベルが、受信レベルＡの値から低下が許容される範囲を超えて大きく低下したか否か判定することができる。
【００３５】
また、再接続先決定手段を備えるため、定期的に受信するビーコン信号の受信レベルが、受信レベルＡの値から低下が許容される範囲を超えて大きく低下した場合に、接続先とする上位機器の無線端末を再度決定することができる。
【００３６】
このため、無線通信システムでは、定期的に受信するビーコン信号の受信レベルの変動に応じて、頻繁に接続先の見直しを行なうことがなく、受信したビーコン信号の受信レベルが所望の通信品質を満たさなくなるような場合にのみ接続先の見直しを行うことができる。そして、接続先となる無線端末を再度、決定しなおして親無線端末までのルート変更を行うことができる。このため、従来技術のように中継ルートの変更を行うために、すべての無線端末が他の無線端末に対して電界強度測定用信号を定期的に送信したり、すべての無線端末が他の無線端末が送信した電界強度測定用信号をすべて受信したりする必要がない。すなわち、従来技術のように中継ルートを変更させるために各無線端末間で実施される信号の送受信回数が多くなることがないため、トラフィックが増大するという問題や電力消費が大きくなるという問題を防ぐことができる。
【００３７】
また、本発明の第７の態様によれば、無線通信システムは、前記再接続先決定手段は、定期的に受信したビーコン信号の受信レベルＢが、連続して所定回数にわたり、前記受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったと判定された場合、接続先とする上位機器の無線端末を再度決定する。
【００３８】
上記した構成によると、前記受信レベルＢが、連続して所定回数にわたり、前記受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったと判定された場合、接続先とする無線端末を再度決定することができる。このため、たまたま、瞬間的に受信レベルＢが受信レベルＡの値から低下が許容される範囲を超えて大きく低下した場合などでは、接続先とする無線端末の再度の決定を行なわないようにすることができ、頻繁に接続先の見直しを行なってしまうような状態を防ぐことができる。
【００３９】
また、本発明の第８の態様によれば、無線通信システムは、前記再接続先決定手段は、定期的に送信されたビーコン信号の受信レベルＢが前記受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となった、所定期間での比率が所定値を超えた場合、接続先とする上位機器の無線端末を再度決定する。
【００４０】
上記した構成によると、前記受信レベルＢが、前記受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となった、所定期間での比率が所定値を超えたと判定された場合、接続先とする無線端末を再度決定することができる。このため、たまたま、瞬間的に受信レベルＢが受信レベルＡの値から低下が許容される範囲を超えて大きく低下した場合などでは、接続先とする無線端末の再度の決定を行なわないようにすることができ、頻繁に接続先の見直しを行なってしまうような状態を防ぐことができる。
【００４１】
また、本発明の第９の態様によれば、無線通信システムは、前記所定レベルＣは、前記受信レベルＡの値に応じて設定された値である。
【００４２】
上記した構成によると所定レベルＣの値を受信レベルＡの値に応じて設定できるため、受信レベルＡごとに最適な値を所定レベルＣとして設定することができる。
【００４３】
ところでこの所定レベルＣの値により、接続先を再度決定する処理の頻度、ならびに無線通信システムにおける通信品質が左右される。ここで所定レベルＣを受信レベルＡに応じて最適な値とすることができるため、接続先とする無線端末を再度決定する処理の頻度が過剰とならないように抑制することができるとともに、無線通信システムにおける通信品質を確保することができる。
【００４４】
また、本発明の第１０の態様によれば、無線端末は、複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムに新規参入する無線端末であって、前記親無線端末および前記中継無線端末は、該親無線端末との通信を実施するために経由する他の中継無線端末数を示す情報である中継無線端末数情報を含んだビーコン信号を送信するよう構成されており、受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定する測定手段と、受信したビーコン信号それぞれから前記中継無線端末数情報を取得する取得手段と、前記測定手段により測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であり、かつ、前記情報取得手段により取得された中継無線端末数情報に基づき、前記中継無線端末数が最も少ないビーコン信号の発信元となる無線端末を、接続先に決定する決定手段と、を備える。
【００４５】
ここで、受信レベルとは例えば電界強度である。
【００４６】
上記した構成によると無線端末は、測定手段を備えるため、無線通信システムを構築している親無線端末または中継無線端末から受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定することができる。
【００４７】
また、取得手段を備えているため、新規参入した無線端末は、ビーコン信号の発信元それぞれの前記中継無線端末数を把握することができる。
【００４８】
さらにまた、決定手段を備えるため、受信レベルが所定値以上であり、かつ中継無線端末数が最も小さいビーコン信号の発信元となる無線端末を接続先に決定することができる。
【００４９】
このように、受信するビーコン信号の受信レベル（電界強度）が所定値以上であることを保障しつつ、親無線端末と通信するにあたり経由すべき中継無線端末数が最も少ないルートを確立できる相手を接続先とすることができる。
【００５０】
このように、新規参入する無線端末の側にて適切な接続先を決定することができる。このため、従来技術のように中継ルートを管理する管理装置を必要とせず、簡易な構成とすることができる。また、従来技術のように管理装置を必要としないため、管理装置と無線接続できる場所にしか新たな無線端末を設置できないといった場所的制約も受けることがない。また、親無線端末および中継無線端末がビーコン信号を送信するだけでよく、従来技術のように、すべての無線端末は他の無線端末に対して電界強度測定用信号を定期的に送信する必要がない。このため、各無線端末間で実施される信号の送受信回数が多くなり各無線端末で消費される電力が大きくなることを防ぐことができる。それ故、トラフィックが増大しシステムの信頼性が低下することを防ぐことができる。
【００５１】
よって、本発明の第１０の態様に係る無線端末は、場所的制約を受けることなく簡易な構成で、無線通信システムの高い信頼性を確保しつつ、該無線通信システムに新たに参入することができる。
【００５２】
また、本発明の第１１の態様によれば、無線端末は、複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムに参入している無線端末であって、前記無線通信システムに参入している無線端末では、前記ビーコン信号が上位機器となる無線端末から下位機器となる無線端末へと定期的に送信されており、当該無線通信システムへの新規参入時に下位機器となる無線端末が、接続先として決定した上位機器の無線端末から受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＡとし、前記上位機器の無線端末から定期的に受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＢとし、前記受信レベルＡから受信レベルの低下が許容される範囲で設定された値を所定レベルＣとしたとき、前記下位機器として機能する無線端末は、受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったか否か判定する受信レベル判定手段と、前記受信レベル判定手段により、受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったと判定された場合、接続先とする上位機器となる無線端末を再度決定する再接続先決定手段と、をさらに備える。
【００５３】
上記した構成によると、受信レベル判定手段を備えるため、例えば、下位機器として機能する無線端末は、自局（自身）を取り巻く電波状況が変化し、上位機器となる無線端末から定期的に受信するビーコン信号の受信レベルが低下したか否か判定することができる。特に、受信レベル判定手段は、受信レベルの低下が受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となるものかどうか判定することができる。このため、定期的に上位機器となる無線端末から受信するビーコン信号の受信レベルが、受信レベルＡの値から低下が許容される範囲を超えて大きく低下したか否か判定することができる。
【００５４】
また、再接続先決定手段を備えるため、定期的に受信するビーコン信号の受信レベルが、受信レベルＡの値から低下が許容される範囲を超えて大きく低下した場合に、接続先とする上位機器の無線端末を再度決定することができる。
【００５５】
このため、本発明の第１１の態様に係る無線端末では、定期的に受信するビーコン信号の受信レベルの変動に応じて、頻繁に接続先の見直しを行なうことがなく、受信したビーコン信号の受信レベルが所望の通信品質を満たさなくなるような場合にのみ接続先の見直しを行うことができる。そして、接続先となる無線端末を再度、決定しなおして親無線端末までのルート変更を行うことができる。このため、従来技術のように中継ルートの変更を行うために、すべての無線端末が他の無線端末に対して電界強度測定用信号を定期的に送信したり、すべての無線端末が他の無線端末が送信した電界強度測定用信号をすべて受信したりする必要がない。すなわち、従来技術のように中継ルートを変更させるために各無線端末間で実施される信号の送受信回数が多くなることがないため、トラフィックが増大するという問題や電力消費が大きくなるという問題を防ぐことができる。
【００５６】
また、本発明の第１２の態様によれば、無線端末の制御方法は、複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムに新規参入する無線端末の制御方法であって、前記親無線端末および前記中継無線端末は、該親無線端末との通信を実施するために経由する他の中継無線端末数を示す情報である中継無線端末数情報を含んだビーコン信号を送信するよう構成されており、受信したビーコン信号それぞれの受信レベルを測定するステップと、受信したビーコン信号それぞれから前記中継無線端末数情報を取得するステップと、測定されたビーコン信号の受信レベルが所定値以上であり、かつ、取得された中継無線端末数情報に基づき、該中継無線端末数が最も少ないビーコン信号の発信元となる無線端末を、接続先に決定するステップと、を含む。
【００５７】
また、本発明の第１３の態様によれば、無線端末の制御方法は、複数の無線端末から構成され、該無線端末として、最下位となる複数の子無線端末と、これら子無線端末との間で無線通信を行う最上位の親無線端末と、前記子無線端末および親無線端末の間に介在し、これらの間で無線通信の中継を行う中継無線端末とを備えている無線通信システムに参入し、下位機器として機能する無線端末の制御方法であって、前記無線通信システムに参入している無線端末では、前記ビーコン信号が上位機器となる無線端末から下位機器となる無線端末へと定期的に送信されており、前記無線通信システムへの新規参入時に下位機器となる無線端末が、接続先として決定した上位機器の無線端末から受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＡとし、前記上位機器の無線端末から定期的に受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＢとし、前記受信レベルＡから受信レベルの低下が許容される範囲で設定された値を所定レベルＣとしたとき、受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったか否か判定するステップと、受信レベルＢが受信レベルＡから所定レベルＣを引いた値以下となったと判定された場合、接続先とする上位機器となる無線端末を再度決定するステップと、を含む。
【００５８】
なお、上記無線端末は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記無線端末をコンピュータにて実現させる無線端末の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【００５９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００６０】
（実施の形態１）
［無線通信システムの概略構成］
本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成について図１および図２を参照しながら説明する。
【００６１】
図１は本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの通信エリア構成を示す一例である。図２は本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの階層構造の一例を示す図である。
【００６２】
図１および図２に示すように、実施の形態１に係る無線通信システムは、無線端末として、親無線端末１０１、中継無線端末２０１，３０１，４０１，５０１，６０１、および子無線端末１０２〜１０４，２０２〜２０４，３０２〜３０４，４０２〜４０４，５０２〜５０４を備えてなる構成である。なお、図２では、説明の便宜上、親無線端末を１台、中継無線端末を５台（中継無線端末２０１，３０１，４０１，５０１，６０１）、子無線端末を１５台（子無線端末１０２〜１０４，２０２〜２０４，３０２〜３０４，４０２〜４０４，５０２〜５０４）を図示している。しかしながら、無線通信システムの構成はこれに限定されるものではなく、これら無線端末は、図示されている台数を超えて含まれてもよいし、図示されている台数未満であってもよい。無線通信システムを構築する目的に応じて適宜、中継無線端末および子無線端末が備えられる。
【００６３】
なお、親無線端末１０１、中継無線端末２０１，３０１，４０１，５０１，６０１、および子無線端末１０２〜１０４，２０２〜２０４，３０２〜３０４，４０２〜４０４，５０２〜５０４を特に区別して説明する必要がない場合、単に無線端末と称するものとする。
【００６４】
親無線端末１０１および中継無線端末２０１，３０１，４０１，５０１は、ビーコン信号を送信する側の無線端末であり、また、中継無線端末２０１，３０１，４０１，５０１と、子無線端末１０２〜１０４，２０２〜２０４，３０２〜３０４，４０２〜４０４，５０２〜５０４は、ビーコン信号を受信する側の無線端末である。つまり、中継無線端末２０１，３０１，４０１，５０１は、ビーコン信号を送受信できる無線端末であると言える。
【００６５】
無線通信システムでは、例えば、図２に示すように、子無線端末１０２〜１０４は、直接、親無線端末１０１と通信することができる。より具体的には、親無線端末１０１は、子無線端末１０２〜１０４および中継無線端末２０１それぞれに対してビーコン信号を送信可能であるとともに、子無線端末１０２〜１０４および中継無線端末２０１との間で、それぞれ無線によるデータ通信が可能となっている。したがって、図２においては、これら無線端末間を、双方向の矢印で結んでいる。また、これら親無線端末１０１、子無線端末１０２〜１０４、および中継無線端末２０１は、無線通信システムの第一階層のネットワークを構成している。なお、親無線端末１０１は子無線端末１０２〜１０４、および中継無線端末２０１から見て「上位機器」となる。逆に、親無線端末１０１から見て子無線端末１０２〜１０４、および中継無線端末２０１は、「下位機器」となる。
【００６６】
子無線端末２０２〜２０４は、中継無線端末２０１を介して親無線端末１０１との間で通信を確立する。より具体的には、中継無線端末２０１は、子無線端末２０２〜２０４、および中継無線端末３０１それぞれに対して、ビーコン信号を送信可能であるとともに、子無線端末２０２〜２０４および中継無線端末３０１との間でそれぞれデータ通信が可能となっている。それゆえ、中継無線端末２０１は、親無線端末１０１から見れば「下位機器」となるが、子無線端末２０２〜２０４および中継無線端末３０１から見れば「上位機器」となる。これら中継無線端末２０１、子無線端末２０２〜２０４および中継無線端末３０１は、無線通信システムの第二階層のネットワークを構成している。
【００６７】
子無線端末３０２〜３０４は、中継無線端末３０１、２０１を介して親無線端末１０１との間で通信を確立する。より具体的には、中継無線端末３０１は、子無線端末３０２〜３０４、および中継無線端末４０１それぞれに対して、ビーコン信号を送信可能であるとともに、子無線端末３０２〜３０４および中継無線端末４０１との間でそれぞれデータ通信が可能となっている。それゆえ、中継無線端末３０１は、中継無線端末２０１から見れば「下位機器」となるが、子無線端末３０２〜３０４および中継無線端末４０１から見れば「上位機器」となる。これら中継無線端末３０１、子無線端末３０２〜３０４および中継無線端末４０１は、無線通信システムの第三階層のネットワークを構成している。
【００６８】
さらに、子無線端末４０２〜４０４は、中継無線端末４０１，３０１、２０１を介して、子無線端末５０２〜５０４は、中継無線端末５０１，４０１，３０１、２０１を介して、親無線端末１０１との間でそれぞれ通信する。つまり、中継無線端末４０１は、子無線端末４０２〜４０４および中継無線端末５０１に対してビーコン信号を送信可能であるとともに、これら無線端末（無線端末４０２〜４０４，中継無線端末５０１）との間でそれぞれデータ通信が可能となっている。そして、これら中継無線端末４０１と子無線端末４０２〜４０４および中継無線端末５０１とは、無線通信システムの第四階層のネットワークを構成している。また、中継無線端末５０１は、子無線端末５０２〜５０４および中継無線端末６０１に対してビーコン信号を送信可能であるとともに、これら無線端末（子無線端末５０２〜５０４，中継無線端末６０１）との間でそれぞれデータ通信が可能となっている。そして、これら中継無線端末５０１と子無線端末５０２〜５０４および中継無線端末６０１とは、無線通信システムの第四階層のネットワークを構成している。
【００６９】
このように、無線通信システムは、上位機器となる無線端末と、下位機器となる無線端末とによって多階層のネットワークを構築できるようになっている。なお、中継無線端末を１台介して親無線端末と接続する場合を中継段数一段、中継無線端末をｎ台介して親無線端末と接続する場合を中継段数ｎ段と称するものとする。
【００７０】
次に、図１を参照しながら、実施の形態１に係る無線通信システムにおける通信エリアについて説明する。エリアＳ−１は、親無線端末１０１と所定の通信品質で通信できるエリアを示している。すなわちエリアＳ−１の範囲は親無線端末１０１からの電波（ビーコン信号を搬送する電波）の受信レベル、すなわち電界強度が第一所定値以上となる範囲である。第一所定値とは、例えば、熱雑音レベル等を含む、一般的な環境下において情報を伝える信号に妨害を与える雑音レベルを考慮して決めることができる。実施の形態１では、この第一所定値を、例えば−１００ｄＢｍに設定する。
【００７１】
エリアＳ−２、Ｓ−３、Ｓ−４それぞれは、中継無線端末２０１、３０１、４０１と所定の通信品質で通信できるエリアを示している。すなわちエリアＳ−２、Ｓ−３、Ｓ−４の範囲は各中継無線端末からの電波の受信レベルが第二所定値以上となる範囲である。第二所定値は、第一所定値と同じであっても良いし、例えば−９０ｄＢｍのように第一所定値（−１００ｄＢｍ）よりも大きな値に設定しても良い。第二所定値は、例えば、無線通信システムが実際に設置される環境下での人の動き、または壁等の障害物の有無を考量し、第一所定値よりもマージンをとった値とすることが好ましい。なぜならば、中継段数ｎが大きくなると通信エリア１つあたりの通信品質が所望の通信品質以上であってもシステム全体の通信品質でみると劣化し、所望の通信品質以下になってしまう可能性があるからである。従って中継無線端末によってカバーできる通信エリアは親無線端末１０１によってカバーできる通信エリアよりも通信品質を高めに設定することが望ましい。
【００７２】
なお、無線通信システムにおける中継段数によっては、第二所定値をさらに細かく分けて、複数の閾値としても良い。また、上記では親無線端末１０１によってカバーできる通信エリアを、親無線端末１０１から送信された電波の受信レベルが第一所定値以上となる範囲として定めていた。しかしながら、中継段数ｍ未満に属する親無線端末１０１および中継無線端末２０１・・・までは、そのカバーできる通信エリアを、上述した第一所定値以上となる範囲として定めてもよい。
【００７３】
ところで、図１では、例えば、子無線端末１０２は親無線端末１０１の通信エリアＳ−１、中継無線端末２０１の通信エリアＳ−２、および中継無線端末３０１の通信エリアＳ−３の３つのエリアに入っている。すなわち子無線端末１０２は、親無線端末１０１から送信された電波を第一所定値以上の受信レベルで受信できる状態にある。さらに子無線端末１０２は、中継無線端末２０１および中継無線端末３０１から送信された電波を第二所定値以上の受信レベルで受信できる状態にもある。また、子無線端末１０２は、物理的には、中継無線端末２０１と最も近接しており、中継無線端末２０１から送信された電波の受信レベルが一番大きい。
【００７４】
このような状態において、実施の形態１では、子無線端末１０２は、距離的に最も近接する中継無線端末２０１を接続先に選択するのではなく、接続先の中で中継段数の最も小さい無線端末、すなわち図１の例では親無線端末１０１を接続先とする。
【００７５】
なお、子無線端末１０２は、接続先とできる無線端末（親無線端末１０１および中継無線端末２０１，３０１）が複数ある場合、それぞれの無線端末からビーコン信号に重畳されて受信した、後述する中継段数情報（中継無線端末数情報）に基づき中継段数の大小を判断し、中継段数の最も小さい無線端末を接続先とすることができる。
【００７６】
すなわち、中継段数情報はビーコン信号に重畳されているため、子無線端末１０２は、ビーコン信号を受信すれば該ビーコン信号を送信している無線中継端末の中継段数を知ることができる。したがって、子無線端末１０２は無線通信システムへの参入時に複数のビーコン信号を受信すると、受信したビーコン信号の受信レベルが第一所定値または第二所定値以上であるか否か判断する。さらに、受信したビーコン信号に重畳された中継段数情報より接続先とすべき無線端末を選択する。
【００７７】
また、子無線端末２０２、３０２も同様に複数の中継無線端末の通信エリアに属しているが、中継段数の最も少ない中継無線端末を接続先として選択する。その結果、子無線端末２０２は中継無線端末２０１を接続先とし、子無線端末３０２は中継無線端末３０１を接続先とする。すなわち、図２に示すツリー構造で表現すると、子無線端末２０２は中継無線端末２０１の下に、子無線端末３０２は中継無線端末３０１の下にそれぞれ従属した状態にあると言える。
【００７８】
なお、子無線端末４０２のように、１つの中継無線端末（中継無線端末４０１）の通信エリアだけに属している場合は、中継無線端末４０１を接続先とする。すなわち、子無線端末４０２は、中継無線端末４０１の下に従属する。
【００７９】
一方、子無線端末３０３のように、親無線端末１０１および中継無線端末２０１，３０１，４０１のいずれの通信エリアにも属さない場合は、子無線端末３０３は、最も大きな受信レベルで通信ができる親無線端末１０１あるいは中継無線端末２０１，３０１，４０１を接続先とする。例えば、中継無線端末３０１から受信した電波の受信レベルが最も大きい場合、子無線端末３０３は、中継無線端末３０１を接続先とし、この中継無線端末３０１の下に従属する。
【００８０】
ここで、各無線端末間で送信されるビーコン信号について詳細に説明する。ビーコン信号の信号フォーマットは図３に示すフレーム構成となっている。図３は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて各無線端末間で送信されるビーコン信号のフレーム構成の一例を示す図である。
【００８１】
すなわち、ビーコン信号のフレーム構成は、ビット同期信号５８、フレーム同期信号５９、制御信号６０、およびビーコンＩＤ６２から構成されている。なお、ビーコン信号のフレーム長はＴ６となる。
【００８２】
ビット同期信号５８は、ビットのサンプリング位置を決定するための信号であり、フレーム同期信号５９は、ビーコン信号に含まれるデータの先頭を検出するための信号である。また、制御信号６０は、各種制御情報が記録された信号であり、中継段数情報、およびビーコンＩＤに関する情報等が含まれる。ビーコンＩＤは、ビーコン信号を送信している無線端末（親無線端末１０１または中継無線端末２０１，３０１，４０１，５０１）を識別するための識別子である。ビーコン信号を受信した無線端末は、このビーコンＩＤを解析することによりビーコン信号の送信元となる無線端末を特定することができる。
【００８３】
［無線端末の構成］
以上説明した無線通信システムが備える無線端末それぞれの構成について図４〜６を参照して説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る親無線端末として機能する無線端末の要部構成の一例を示すブロック図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る中継無線端末として機能する無線端末の要部構成の一例を示すブロック図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る子無線端末として機能する無線端末の要部構成の一例を示すブロック図である。
【００８４】
まず、図４を参照して、実施の形態１に係る親無線端末１０１の構成について説明する。親無線端末１０１は、アンテナ１、送受信部２、制御部７、記憶部８、ビーコン送信部３、リンク接続部４、ルート情報解析作成部５、およびタイミング情報送信部６を備えている。
【００８５】
アンテナ１は、所定の帯域の電波を送受信できるものであれば特に限定されず、各種公的な規格で定められている帯域の電波を送受信可能な公知のアンテナが用いられる。
【００８６】
送受信部２は、アンテナ１を介して電波を送受信する際に、データを所定の帯域の無線信号に変調したり、所定の帯域の無線信号をデータに復調したりする無線送受信回路として構成されている。その具体的な構成は特に限定されず、無線通信ネットワークの分野で公知の高周波回路（ＲＦ回路）が用いられる。
【００８７】
制御部７は、例えば、ＣＰＵで構成され、親無線端末１０１（無線端末）の動作、特に無線通信動作に関する種々の制御を行う。なお、無線通信動作に関する種々の制御とは、例えば、ビーコン送信部３、リンク接続部４、ルート情報解析作成部５、およびタイミング情報送信部６などの各部に対する制御指示が挙げられる。
【００８８】
記憶部８は、読み書き可能な記録媒体であって、例えば、ＣＰＵの内部メモリ、あるいは独立した記憶装置等として構成することができる。記憶部８には、ルート情報テーブルとこれに関する種々の付随情報が記憶されている。なお、ルート情報テーブルには、無線通信システムを構築する全ての無線端末同士のつながりが分かるように、各機器の機器ＩＤの情報が記録されている。つまり、親無線端末１０１の下位に従属する各無線端末までのつながりが分かるように、目的の無線端末までに経由する機器の機器ＩＤが記録されている。例えば、親無線端末１０１から中継無線端末２０１、中継無線端末３０１を経由して繋がる子無線端末３０２については、中継無線端末２０１の機器ＩＤ、中継無線端末３０１の機器ＩＤ、子無線端末３０２の機器ＩＤがそれぞれのつながり（従属関係）が分かるようにテーブルとして記録されている。
【００８９】
ビーコン送信部３は、制御部７からの制御指示に応じて、他の無線端末（後述する中継無線端末２０１、子無線端末１０２〜１０４）に対してビーコン信号を送信するものである。
【００９０】
リンク接続部４は、制御部７からの制御指示に応じて、他の無線端末に対してリンク接続信号５０を送信し、無線リンクの接続動作（リンク接続動作）を行なうものである。リンク接続信号５０の詳細については後述する。
【００９１】
ルート情報解析作成部５は、制御部７からの制御指示に応じて、中継要求のあった中継無線端末２０１に関する情報（中継無線端末情報９０）を含むルート情報８７の解析および作成を行うものである。
【００９２】
タイミング情報送信部６は、制御部７からの制御指示に応じて、子無線端末１０２等、自身（自局）にとって下位機器となる子無線端末における間欠受信タイミングを特定する情報（間欠受信タイミング情報）の作成および送信を行うものである。
【００９３】
なお、間欠受信タイミング情報は、後述するスロット位置情報９１として示される情報である。また、ルート情報８７には、中継無線端末情報９０に加えてこのスロット位置情報９１も含まれている。なお、中継無線端末情報９０、スロット位置情報９１の詳細については後述する。
【００９４】
ビーコン送信部３、リンク接続部４、ルート情報解析作成部５、およびタイミング情報送信部６の具体的な構成は特に限定されず、公知のスイッチング素子、減算器、比較器等による論理回路等として構成されてもよい。あるいは、制御部７としてのＣＰＵが、例えば記憶部１４または不図示のメモリに格納されているプログラムを読み出し実行することにより実現されるものであってもよい。
【００９５】
次に、図５を参照して中継無線端末の構成について説明する。なお、ここでは説明の便宜上、複数の中継無線端末のうち中継無線端末２０１を代表させて、その構成について説明する。中継無線端末２０１は、アンテナ１１、送受信部１２、ビーコン送信部１３、ビーコン受信部１４、リンク接続部１５、タイミング情報解析部１６、および制御部１７を備えている。
【００９６】
中継無線端末２０１が備える部材のうちアンテナ１１、送受信部１２、制御部１７、ビーコン送信部１３、リンク接続部１５については、その具体的な構成は親無線端末１０１が備えるアンテナ１、送受信部２、制御部７、ビーコン送信部３、リンク接続部４の構成と同様である。このため、これらの部材についての説明は省略するものとする。ただし、リンク接続部１５は、中継無線端末２０１が親無線端末１０１から送信されたリンク接続信号５０を受信することにより、リンク接続動作を行っている点でリンク接続部４と異なる。
【００９７】
ビーコン受信部１４は、例えば親無線端末１０１など自身（自局）よりも上位機器から送信されたビーコン信号に基づき、当該中継無線端末２０１の接続先となる無線端末を決定するものである。より具体的にはビーコン受信部１４は、図７に示すように中継段数解析部（取得手段）１００１、受信レベル測定部（測定手段）１００２、および所属無線端末決定部（決定手段）１００３を有する。図７は、本発明の実施の形態１に係る無線端末のビーコン受信部１４の構成の一例を示すブロック図である。これら中継段数解析部１００１、受信レベル測定部１００２、および所属無線端末決定部１００３は、ビーコン受信部１４で実現する機能の一部であり、これらの部材によって、接続先とする無線端末を決定する。
【００９８】
中継段数解析部１００１は、受信したビーコン信号を解析して、中継段数を把握するものである。すなわち、中継段数解析部１００１は、ビーコン信号を解析して、このビーコン信号の送信元である無線端末を介して親無線端末１０１と通信を行った場合の中継段数を把握する。
【００９９】
受信レベル測定部１００２は、受信したビーコン信号の受信レベルを測定するものである。
【０１００】
所属無線端末決定部１００３は、中継段数解析部１００１によって解析された結果と、受信レベル測定部１００２によって測定された受信レベルの結果とに基づき、中継無線端末２０１の接続先となる無線端末を決定し、その結果を制御部１７に通知するものである。
【０１０１】
すなわち、中継無線端末２０１が電源ＯＮされ、無線通信システムに新たに参加すると、所定期間でビーコン信号をビーコン受信部１４が受信するように構成されている。そして、所定期間で受信した全てのビーコン信号に対して、中継段数解析部１００１は、ビーコン信号に含まれる中継段数情報より該ビーコン信号を送信した無線端末を介して接続を行なったときの中継段数を求める。一方、受信レベル測定部１００２は、受信したすべてのビーコン信号の受信レベルを測定する。そして、所属無線端末決定部１００３が、中継段数解析部１００１による解析結果と、受信レベル１００２による測定結果とに基づき、接続先とする無線端末を決定し、その決定した内容を制御部１７に通知する。
【０１０２】
タイミング情報解析部１６は、制御部１７からの制御指示に応じて、スロット位置情報を含むルート情報８７の解析および作成を行うものである。
【０１０３】
なお、これらビーコン受信部１４およびタイミング情報解析部１６も論理回路等として構成されてもよいし、制御部１７が不図示のメモリ等からプログラムを読み出し、実行することで実現されるものであってもよい。
【０１０４】
次に、図６を参照して子継無線端末の構成について説明する。なお、ここでは説明の便宜上、複数の子無線端末のうち子無線端末１０２を代表させて、その構成について説明する。子無線端末１０２は、アンテナ２１、送受信部２２、制御部２６、記憶部２７、ビーコン受信部２３、リンク接続部２４、およびタイミング情報送信部２５を備えている。アンテナ２１、送受信部２２、制御部２６、記憶部２７、リンク接続部２４、およびタイミング情報送信部２５の具体的な構成は親無線端末１０１が備えるアンテナ１、送受信部２、制御部７、記憶部８、リンク接続部４、およびタイミング情報送信部６と同様であるため、その説明は省略する。また、ビーコン受信部２３については、中継無線端末２０１が備えるビーコン受信部１４の構成と同様であるため、その説明は省略するものとする。
【０１０５】
また、図４〜図６に示す無線端末は、後述するように時間軸上を複数のスロットに分割して通信を行う構成となっている。そして、ビーコン送信用に用意されたスロット（ビーコン送信用スロット３１）で、ビーコン送信部３またはビーコン送信部１３を用いてビーコン送信を行う。また、ビーコン受信用に用意されたスロット（ビーコン受信用スロット３４）で、ビーコン受信部１４またはビーコン受信部２３を用いてビーコン受信を行う。さらには、リンク接続用のスロット（リンク接続用スロット３２，３５）で、リンク接続部４、リンク接続部１５、またはリンク接続部２４を用いてリンク接続動作が実施される。
【０１０６】
（接続先決定処理）
次に上述した構成を有する中継無線端末または子無線端末による接続先決定処理について図８を参照して説明する。図８は本発明の実施の形態１に係る中継無線端末および子無線端末による接続先決定処理の一例を示すフローチャートである。
【０１０７】
実施の形態１では、無線端末（中継無線端末または子無線端末）が新たに無線通信システムに配置された場合、新たに配置された無線端末は、自局の接続先となる他の無線端末を決定するように構成されている。
【０１０８】
具体的には、無線端末は以下のようにして接続先となる他の無線端末を決定する。なお、以下では、説明の便宜上、図１に示す無線通信システムにおいて子無線端末３０２が新たに配置されたものとして説明する。
【０１０９】
まず、子無線端末３０２では、ビーコン受信部２３が、自身（自局）よりも上位機器から送信されたビーコン信号を受信する（ステップＳ１１）。ビーコン信号を受信すると、ビーコン受信部２３の有する受信レベル測定部１００２が、受信したビーコン信号の中で、受信レベルが所定値以上となるビーコン信号があるか否か判定する（ステップＳ１２）。実施の形態１に係る子無線端末３０２では、受信レベル測定部１００２が、受信したビーコン信号の中で、受信レベルが上述した第２所定値以上となるビーコン信号があるか否か判定する。
【０１１０】
ここで、受信レベルが所定値以上となるビーコン信号があると判定した場合、ビーコン受信部２３では、受信レベルが所定値以上となるビーコン信号のうち、中継段数が最小のビーコン信号を抽出する（ステップＳ１３）。上述したように各ビーコン信号には中継段数情報が重畳されている。そこで、中継段数解析部１００１は、受信レベルが所定値以上となるビーコン信号それぞれについて、中継段数情報を確認し、中継段数が最小となるビーコン信号を抽出する。そして、所属無線端末決定部１００３は、中継段数解析部１００１によって抽出されたビーコンの発信元の無線端末を接続先に決定する（ステップＳ１４）。
【０１１１】
なお、実施の形態１では、子無線端末３０２の受信レベル測定部１００２により受信レベルが所定値以上となると判定されたビーコン信号は、中継無線端末３０１から送信されたビーコン信号と中継無線端末４０１から送信されたビーコン信号となる。この中で、中継段数解析部１００１により中継段数が最小であると判定されたビーコン信号は、中継無線端末３０１から送信されたビーコン信号である。
【０１１２】
そこで、所属無線端末決定部１００３は、中継段数解析部１００１によって抽出されたビーコン信号の発信元である中継無線端末３０１を接続先に決定する。
【０１１３】
一方、ステップＳ１２においてＮＯの場合、すなわち、受信レベル測定部１００２が、受信レベルが所定値以上となるビーコン信号がないと判定した場合、受信したビーコン信号の中で受信レベルが最大となるビーコン信号の発信元を接続先に決定する（ステップＳ１５）。
【０１１４】
以上のようにして無線通信システムにおいて新たに設置された無線端末は、自身（自局）の接続先を決定し、自身が直接、所属する上位機器を決定することができる。
【０１１５】
なお、実施の形態１では、無線端末が受信したビーコン信号の発信元が親無線端末１０１の場合、そのビーコン信号の受信レベルが第一所定値以上であるのか否か受信レベル測定部１００２が判定する。一方、無線端末が受信したビーコン信号の発信元が、親無線端末１０１よりも下位にある中継無線端末からの場合、そのビーコン信号の受信レベルが第二所定値以上であるのか否かを受信レベル測定部１００２が判定するように構成されている。このように、ビーコン信号の発信元が親無線端末であるのか、中継無線端末であるのかに応じて、ビーコン信号の受信レベルを判定する閾値を変える構成の場合、以下の図９に示すように事前に接続先が親無線端末となるのかそれ以外の無線端末（中継無線端末）となるのか判断した上で、上記した接続先決定処理を実施するように構成されていてもよい。なお、図９は、本発明の実施の形態１に係る中継無線端末および子無線端末による接続先決定処理の一例を示すフローチャートである。
【０１１６】
より具体的には、子無線端末３０２において、ビーコン受信部２３は、新たに無線通信システムに配置され、所定期間内に受信できたビーコン信号があるか否か判定する（ステップＳ２１）。ここで、ビーコン受信部２３がビーコン信号を受信できなかった場合（ステップＳ２１において「ＮＯ」）、子無線端末３０２の無線通信システムへの参入が不可であると判断する（ステップＳ２５）。
【０１１７】
一方、ステップＳ２１において「ＹＥＳ」の場合、中継段数解析部１００１が、受信したビーコン信号のうち、中継段数が“０”となるビーコン信号の有無を確認する（ステップＳ２２）。ここで、中継段数解析部１００１は、中継段数が“０”となるビーコン信号があると判断した場合（ステップＳ２２において「ＹＥＳ」）、このビーコン信号の受信レベルが第一所定値以上であるか否か受信レベル測定部１００２が判定する（ステップＳ２３）。ここで、受信レベル測定部１００２がビーコン信号の受信レベルが第一所定値以上であると判定した場合（ステップＳ２３において「ＹＥＳ」）、所属無線端末決定部１００３は、親無線端末１０１を接続先に決定する（ステップＳ２４）。
【０１１８】
一方、ステップＳ２２において「ＮＯ」の場合、すなわち、受信したビーコン信号の中に中継段数“０”のビーコン信号がない場合、受信レベル測定部１００２は、受信したビーコン信号のうち、受信レベルが第二所定値以上となるビーコン信号があるか否か判定する（ステップＳ２６）。また、ステップＳ２３において「ＮＯ」の場合、すなわち、受信した中継段数“０”のビーコン信号の受信レベルが第一所定値以上ではないと受信レベル測定部１００２が判定した場合も、ステップＳ２６にすすむ。
【０１１９】
ステップＳ２６で、受信レベル測定部１００２が、受信レベルが第二所定値以上となるビーコン信号があると判定した場合（ステップＳ２６において「ＹＥＳ」）、ステップＳ２７に進む。一方、受信レベル測定部１００２が、受信レベルが第二所定値以上となるビーコン信号がないと判定した場合（ステップＳ２６において「ＮＯ」）、ステップＳ２９に進む。これ以降のステップＳ２７からステップＳ２９までの処理は、図８に示すステップＳ１３からステップＳ１５までの処理と同様であるため説明は省略する。
【０１２０】
［無線通信システムにおける各無線端末の動作］
次に、再度、図２を参照しながら、無線通信システム全体における各無線端末の動作の概要について詳しく説明する。親無線端末１０１は子無線端末１０２〜１０４とは直接、接続することができるが、子無線端末２０２〜２０４，３０２〜３０４，４０２〜４０４，５０２〜５０４とは電波状況が悪く直接、接続して通信を確立させることができないものとする。そこで、親無線端末１０１は、中継無線端末２０１，３０１，４０１，５０１等を介して子無線端末２０２〜２０４，３０２〜３０４，４０２〜４０４，５０２〜５０４と接続するように構成されている。
【０１２１】
また、上位機器である親無線端末１０１からはビーコン信号（時計あわせのための信号を含む）が定期的に送信されている。そして、親無線端末１０１と直接、接続している子無線端末１０２〜１０４、および中継無線端末２０１の下位機器は、このビーコン信号を定期的に捕捉し、親無線端末１０１の時計と同期を取る。
【０１２２】
一方、子無線端末２０２〜２０４および中継無線端末３０１に対しては、中継無線端末２０１が上位機器として働き、ビーコン信号をこれら子無線端末２０２〜２０４および中継無線端末３０１に定期的に送信する。中継無線端末２０１に直接、接続している子無線端末２０２〜２０４および中継無線端末３０１の下位機器は、このビーコン信号を定期的に捕捉し、中継無線端末２０１の時計と同期を取る。以下同様に、子無線端末３０2〜３０４および中継無線端末４０１に対しては、中継無線端末３０１が上位機器として働き、子無線端末４０２〜４０４および中継無線端末５０１に対しては、中継無線端末４０１が上位機器として働き、子無線端末５０２〜５０４に対しては、中継無線端末５０１が上位機機器として働く。そして、各中継無線端末３０１，４０１，５０１の下位機器となる無線端末は、それぞれ自身の上位機器から定期的に送信されるビーコン信号を定期的に補足し、この上位機器の時計と同期を取る。
【０１２３】
［無線端末のスロット構成およびスロット位置関係］
ここで、子無線端末が中継無線端末あるいは親無線端末を接続先とし、中継無線端末あるいは親無線端末に対する下位機器として従属する方法についてより具体的に説明する。子無線端末が下位機器として他の無線端末に従属する方法について説明する前に各無線端末で管理するスロット構成について図１０および図１１を参照して説明する。図１０は本発明の実施の形態１に係る無線端末で管理するスロット構成の一例を示す図である。また、図１１は、図１０に示すスロット（基本スロット４０）に含まれるリンク接続スロット３２，３５の一例を示す図である。
【０１２４】
本実施の形態に係る無線通信システムでは、「上位機器」の無線端末と「下位機器」の無線端末との間で時分割多重方式によりデータ通信を行っている。そのため、無線通信の１周期は複数のタイムスロット（基本スロット４０）に分割され、各タイムスロット（基本スロット４０）には所定の通信データ（無線信号）が割り当てられて通信されることになる。
【０１２５】
（タイムスロットの基本構成）
時分割多重方式においては、無線通信を予め設定される所定時間毎に区切り、この所定時間（１周期）をさらに複数のタイムスロットに区分する。図１０に示すように、基本となるタイムスロット（基本スロット４０）は、その長さ（スロット長）がＴ１秒（例えばＴ１＝２秒）に設定され、通信時には、この基本スロット４０が１周期の時間軸上で繰り返されることになる。実施の形態１では、１周期を２５６個の基本スロット４０で構成しており、この２５６個の基本スロット４０が周期ごとに繰り返される。
【０１２６】
基本スロット４０は、さらに下位スロット４１および上位スロット４２の２つのタイムスロットで構成されている。下位スロット４１および上位スロット４２のそれぞれのスロット長は、基本スロット４０のスロット長であるＴ１の半分（１／２×Ｔ１）に設定されている。下位スロット４１は下位機器と通信するためのタイムスロットであり、上位スロット４２は上位機器と通信するためのタイムスロットである。
【０１２７】
下位スロット４１は、さらにビーコン送信用スロット３１（図中ＢＴ）、リンク接続用スロット３２（図中Ｌ）、およびデータ通信用スロット３３（図中Ｄ）の３つのタイムスロットに分割されている。同様に上位スロット４２も、ビーコン受信用スロット３４（図中ＢＲ）、リンク接続用スロット３５（図中Ｌ）、およびデータ通信用スロット３６（図中Ｄ）の３つのタイムスロットに分割されている。
【０１２８】
ここで、無線端末が上位機器として振舞う場合、ビーコン送信部３，１３（図４，５参照）が、ビーコン送信用スロット３１で下位機器に対して定期的にビーコン信号を送信する。ビーコン信号は、ビーコン送信用スロット３１で必ず送信されてもよいし、複数回に１回毎のビーコン送信用スロット３１で送信されてもよい。例えば、ビーコン送信部３，１３は、ビーコン信号を、２回に１回毎のビーコン送信用スロット３１で送信する（２スロット毎で送信する）ように設定した場合、Ｔ１＝２秒であればビーコン信号の送信間隔は４秒となる。
【０１２９】
また、無線端末が下位機器であれば、ビーコン受信部１４，２３（図５，６参照）が、ビーコン受信用スロット３４で定期的に上位機器からのビーコン信号を受信する。ビーコン信号の受信間隔は、当該ビーコン信号の送信間隔の整数倍に設定することができる。例えば、送信間隔が２秒であって受信間隔を送信間隔の２５６倍に設定すれば、当該受信間隔＝８分３２秒となる。
【０１３０】
また、無線端末が上位機器であっても下位機器であっても、リンク接続部４，１５，２４（図４〜６参照）が、リンク接続用スロット３２，３５でリンク接続動作を行う。なお、実施の形態１に係る無線通信システムでは、無線端末間でデータ通信を行うことができる構成であるが、このデータ通信はリンク接続動作の後に行われる。つまり、リンク接続用スロット３２，３５に続くデータ通信用スロット３３，３６でデータ通信（データのやり取り）を行っている。
【０１３１】
ここで、リンク接続用スロット３２，３５は、図１１に示すように、下位発呼用スロット３７および上位応答／上位発呼用スロット３８の２つのタイムスロットから構成されている。下位発呼用スロット３７は、下位機器から上位機器にリンク接続したいときに当該下位機器がリンク接続信号５０を送信するためのタイムスロットである。また、上位応答／上位発呼用スロット３８は、下位機器からのリンク接続信号５０に対して上位機器が応答を返すためのタイムスロット、あるいは上位機器から下位機器にリンク接続したいときに当該上位機器からリンク接続信号５０を送信するためのタイムスロットである。
【０１３２】
なお、リンク接続用スロット３２，３５のスロット長は特に限定されない。図１１に示す例では、下位発呼用スロット３７のスロット長がＴ２に設定され、上位応答／上位発呼用スロット３８のスロット長がＴ３に設定されている。そして、図面上では、スロット長Ｔ２とスロット長Ｔ３とがほぼ同じ長さ（Ｔ２＝Ｔ３）となっているが、もちろんこれに限定されず、リンク接続信号５０の送信または応答に応じて適切なスロット長が設定されればよい。
【０１３３】
（タイムスロットの位置関係）
次に、本実施の形態に係る無線通信システムにおいて、上位機器および下位機器の間でのタイムスロットの位置関係を、図１２を参照して具体的に説明する。図１２は、各無線端末で管理する、図１０に示すタイムスロット（基本スロット４０）の位置関係の一例を示す図である。図１２では、図２に示す無線通信システムにおいて、親無線端末１０１と第三階層の子無線端末３０２，３０３との間に、２台の中継無線端末２０１，３０１が介在し、親無線端末１０１と第四階層の子無線端末４０２との間に、３台の中継無線端末２０１，３０１，４０１が介在している場合を例に挙げて、各無線端末の１周期内でのタイムスロットの位置関係を説明している。
【０１３４】
また、図１２に示す基本スロット４０において、下位スロット４１を図中で「下」と記載し、上位スロット４２を図中で「上」と記載するものとする。また、「上」、「下」に対応付けられその上段に付された番号は、基本スロット４０のスロット番号を示している。
【０１３５】
図１２に示す例では、親無線端末１０１、中継無線端末２０１，３０１，４０１、および子無線端末３０２，３０３，４０２においては、１周期が２５６個の基本スロット４０に分割され、各基本スロット４０は、１から２５６までのスロット番号が付与されている。そして、最後のスロット番号２５６の基本スロット４０の次には、最初のスロット番号１の基本スロット４０が位置することになる。
【０１３６】
なお、以下の説明では、便宜上、スロット番号Ｘの基本スロット４０を「Ｎｏ．Ｘ−基本スロット４０」と記載する。
【０１３７】
また、図１２においては、親無線端末１０１と中継無線端末２０１との間では、定期的に第一階層のビーコン信号Ｂｉが送信され、中継無線端末２０１と中継無線端末３０１との間では、第二階層のビーコン信号Ｂｉｉが送信され、中継無線端末３０１と子無線端末３０２，３０３、および中継無線端末４０１それぞれとの間では、第三階層のビーコン信号Ｂｉｉｉが送信されている。
【０１３８】
なお、図１２では、中継無線端末３０１から送信されるビーコン信号Ｂｉｉｉのうち、子無線端末３０２に送信されるビーコン信号Ｂｉｉｉの流れについては実線で、子無線端末３０３および中継無線端末４０１に送信されるビーコン信号Ｂｉｉｉの流れについては破線で示されている。また、中継無線端末４０１と子無線端末４０２との間では、第四階層のビーコン信号Ｂｉｖが送信されている。
【０１３９】
また、図１２においてＣ１〜Ｃ６の矢印で示される信号は、後述するが無線端末が無線通信システムに参入する際に送信する信号（参入要求信号）を示している。
【０１４０】
上位機器から下位機器に向かって送信されたビーコン信号Ｂｉ〜Ｂｉｖを、下位機器は、１周期毎に１回受信するように構成されている。この１周期の長さ（周期長）をＴ４とすれば、図１２に示す例では、Ｔ４＝２５６×Ｔ１となる。例えば、Ｔ１＝２秒であれば、Ｔ４＝５１２秒（８分３２秒）となる。また、ビーコン信号Ｂｉ〜Ｂｉｖは、２回に１回毎（１回置き）のビーコン送信用スロット（ＢＴ）３１の周期で上位機器から送信される。したがって、２つの基本スロット４０で１回の周期でビーコン信号Ｂｉ〜Ｂｉｉｉが送信されることになり、ビーコン信号Ｂｉ〜Ｂｉｉｉの送信間隔Ｔ５＝２×Ｔ１となる。例えば、Ｔ１＝２秒であれば、Ｔ５＝４秒となる。
【０１４１】
なお、図１２においては、１周期内で送受信されるビーコン信号Ｂｉ〜Ｂｉｉｉの序数を括弧書きで示している。例えば、中継無線端末２０１から中継無線端末３０１に送信される第二階層のビーコン信号Ｂｉｉについて見れば、Ｎｏ．１−基本スロット４０で送信される１番目のビーコン信号Ｂｉｉは「Ｂｉｉ（１）」と記載し、Ｎｏ．３−基本スロット４０で送信される２番目のビーコン信号Ｂｉｉは「Ｂｉｉ（２）」と記載し、Ｎｏ．２５５−基本スロット４０で送信されるｍ番目のビーコン信号Ｂｉｉは「Ｂｉｉ（ｍ）」と記載している。
【０１４２】
以上のように、例えば、親無線端末１０１より送信されるビーコン信号は中継無線端末２０１によって定期的に受信される。また、実施の形態１に係る無線通信システムでは、中継無線端末２０１は親無線端末１０１のスロット番号１から送信されるビーコン信号Ｂｉ（１）を受信するように構成されている。スロット番号１から送信されるビーコン信号Ｂｉ（１）にはビーコン番号１の情報が含まれている。そして、中継無線端末２０１でビーコン番号１のビーコン信号Ｂｉ（１）を受信すると親無線端末１０１の基本スロット番号１の下位スロットの先頭位置を中継無線端末２０１の基本スロット番号２５５の上位スロットの先頭位置となるようにスロットを構成しなおす。そして、中継無線端末２０１は親無線端末１０１と同様に奇数番目の基本スロット番号でビーコン信号を送信する。以下同様の動作で下位機器は上位機器の基本スロット番号１から送信されるビーコン信号を受信し、上位機器のタイミングに同期して自局のスロットを構成しなおす。なお、下位機器が上位機器のビーコン信号を受信する間隔は基本スロット２５６個ごとであるので、受信間隔＝８分３２秒である。
【０１４３】
［ビーコン信号の送受信動作］
以下において、上記した図１２に加え図１３を参照して、上位機器から下位機器に対するビーコン信号Ｂｉ〜Ｂｉｖの送信動作と、下位機器におけるビーコン信号Ｂｉ〜Ｂｉｖの受信動作とについてより具体的に説明する。図１３は、各無線端末で管理する、図１０に示すタイムスロット（基本スロット４０）の位置関係の一例を示す図である。なお、図１３では、各基本スロット４０を構成する下位スロット４１および上位スロット４２を、それぞれ図１０に示す３つのタイムスロットに区分して記載している以外は、図１２と同様の位置関係を示している。ただし、図１３では、説明の便宜上、図１２に示した中継無線端末２０１，３０１，４０１のうち、中継無線端末２０１，３０１を図示している。さらに、子無線端末３０２，３０３，４０２のうち子無線端末３０２のみを図示している。
【０１４４】
図１２および図１３に示す例では、最上位の上位機器は親無線端末１０１であり、親無線端末１０１からはＴ５＝２×Ｔ１の周期で定期的に第一階層のビーコン信号Ｂｉが下位機器に対して送信される。また、上位機器（親無線端末１０１）はＮｏ．１−基本スロット４０の下位スロット４１に含まれるビーコン送信用スロット３１から１番目のビーコン信号Ｂｉ（１）を送信する。２番目に下位機器に向かって送信されるビーコン信号Ｂｉ（２）は、Ｎｏ．３−基本スロット４０で送信され、３番目のビーコン信号Ｂｉ（３）は、Ｎｏ．５−基本スロット４０から送信され、４番目のビーコン信号Ｂｉ（４）は、Ｎｏ．７−基本スロット４０から送信される（ビーコン信号Ｂｉ（４）は図１３には図示せず）。その後、奇数のスロット番号の基本スロット４０から順次ビーコン信号Ｂｉが送信され、再びＮｏ．１−基本スロット４０に戻ると、１番目のビーコン信号Ｂｉ（１）が送信される。
【０１４５】
一方、親無線端末１０１の直下に属する下位機器は中継無線端末２０１であるが、この中継無線端末２０１は、親無線端末１０１から送信されるビーコン信号Ｂｉを定期的に受信している。すなわち、中継無線端末２０１は、ビーコン信号Ｂｉを１周期ごとに受信しており、図１２に示す例では、中継無線端末２０１は、親無線端末１０１から１番目のビーコン信号Ｂｉ（１）が送信されるたびに、このビーコン信号Ｂｉ（１）を基本スロット４０の上位スロット４２に含まれるビーコン受信用スロット３４で受信する。中継無線端末２０１は、ビーコン信号Ｂｉ（１）を受信すると、親無線端末１０１のＮｏ．１−基本スロット４０のスロット位置に、当該中継無線端末２０１のＮｏ．２５５−基本スロット４０のスロット位置を合わせる。
【０１４６】
具体的には、図１３に示すように、中継無線端末２０１は、Ｎｏ．１−基本スロット４０の下位スロット４１の先頭位置であるビーコン送信用スロット３１（図中ＢＴ）が、Ｎｏ．２５５−基本スロット４０の上位スロット４２の先頭位置であるビーコン受信用スロット３４（図中ＢＲ）に対応するように、自局のタイムスロットを構成し直す。つまり、中継無線端末２０１は、Ｎｏ．２５５−基本スロット４０のビーコン受信用スロット３４のスロット位置を、親無線端末１０１のＮｏ．１−基本スロット４０のビーコン送信用スロット４１１のスロット位置に合わせるように時計合わせする。
【０１４７】
なお、図１２では、ビーコン信号Ｂｉ〜Ｂｉｖを受信するタイムスロットを黒く塗りつぶしている。すなわち、図１２では、下位機器のＮｏ．２５５−基本スロット４０の上位スロット４２を黒く塗りつぶして示している。また、図１３では、下位機器が位置合わせ（時計合わせ）したビーコン受信用スロット４２１を網掛けで示している。
【０１４８】
ここで、中継無線端末２０１は、親無線端末１０１等とともに第一階層を構成するとともに、中継無線端末３０１等とともに第二階層を構成している（図２参照）。このため、中継無線端末２０１から見て中継無線端末３０１は直下に属する下位機器となる。そして、中継無線端末２０１からは、奇数のスロット番号の基本スロット４０から第二階層のビーコン信号Ｂｉｉが下位機器に対して送信される。中継無線端末３０１は、上位機器である中継無線端末２０１のビーコン信号Ｂｉｉのうち、１番目のビーコン信号Ｂｉｉ（１）を受信して、中継無線端末２０１のＮｏ．１−基本スロット４０と中継無線端末３０１のＮｏ．２５５−基本スロット４０とのスロット位置を合わせるよう、自局のタイムスロットを再構成する。
【０１４９】
また、中継無線端末３０１は、子無線端末３０２等とともに第三階層を構成している（図２参照）ので、中継無線端末３０１から子無線端末３０２に対しても、Ｔ５の間隔で、奇数のスロット番号の基本スロット４０から第三階層のビーコン信号Ｂｉｉｉが送信される。子無線端末３０２は、中継無線端末２０１および中継無線端末３０１と同様に、１番目のビーコン信号Ｂｉｉｉ（１）を受信して、中継無線端末３０１のＮｏ．１−基本スロット４０と子無線端末３３１のＮｏ．２５５−基本スロット４０とのスロット位置を合わせるよう、自局のタイムスロットを再構成する。
【０１５０】
図１２および図１３に示す例では、下位機器は、上位機器が２番目のビーコン信号を送信する直前のスロット位置で、１番目のビーコン信号を送信するよう構成されている。また、下位機器は、上位機器が奇数のスロット番号ごとにビーコン信号送信するたびに、このビーコン信号を受信し、上述した時計合わせを行なうのではなく、上位機器が送信するビーコン信号を１周期（Ｔ４）ごとに受信し（図１２に示す例では、５６個の基本スロット４０毎に受信し）、時計合わせを行う。
【０１５１】
なお、上位機器から下位機器に向かう通信（下方向通信）では、中継無線端末は、全ての上位スロット４２のリンク接続用スロット３５で間欠的な受信待ち受け（受信キャリアセンス動作）を行い、上位機器からの無線信号を待ち受ける。一方、上位機器は、ビーコン信号を送信した直後のリンク接続用スロット３２だけでなく、全ての下位スロット４１のリンク接続用スロット３２でリンク接続のための無線信号を送信することができる。ここで、受信キャリアセンス動作とは、より具体的には、中継無線端末は、上位機器から受信した電波の受信レベルが所定レベル（第一所定値または第二所定値）以上であるかどうかを検出する。そして、所定のレベル未満であれば待機状態として無線通信を行わず、所定レベル以上であれば上位機器からの後述するリンク接続信号５０を受信するという動作である。
【０１５２】
また、下位機器から上位機器に向かう通信（上方向通信）では、下位機器は、通信の必要性が生じたときに、直近で送信される上位機器からのビーコン信号を上位スロット４２のビーコン受信用スロット３４で受信する。そして、次に続くリンク接続用スロット３５と上位機器の下位スロット４１のリンク接続用スロット３２のタイミングを合わせ、リンク接続用スロット３５でリンク接続のための無線信号を送信する。一方、上位機器はビーコン信号を送信した直後のリンク接続用スロット３２で間欠的な受信待ち受けを行う。
【０１５３】
［子無線端末の無線通信システムへの参入］
次に、子無線端末３０２が無線通信システムに参入する場合の動作について説明する。例えば図１２に示すように、無線通信システムが、親無線端末１０１、中継無線端末２０１、および中継無線端末３０１を含む構成であり、この構成の無線通信システムにおいて、例えば子無線端末３０２を新規に参入させるとする。子無線端末３０２の電源をＯＮすれば、この子無線端末３０２は、受信動作を所定時間行う。すなわち、子無線端末３０２はビーコン送信間隔Ｔ５よりも長い期間連続受信状態でビーコン信号の受信動作を行う。この動作を図１２に示すようにサーチモードと称する。
【０１５４】
このサーチモードの期間に親無線端末１０１及び中継無線端末２０１、３０１、４０１は必ず１回以上ビーコン信号を送信するように構成されている。ここで子無線端末３０２がこのサーチモードの期間内に複数のビーコン信号を受信した場合、所定の判断条件に従って、接続先となる無線端末を決定し、自局の時計合わせを行う。このときの判断条件としては、受信したビーコン信号の受信レベル、受信したビーコン信号の送信元の中継無線端末２０１の中継段数情報となる。
【０１５５】
例えば、通信エリアが図１に示す状態となっているとすると、子無線端末３０２は、中継無線端末３０１と中継無線端末４０１とからのビーコン信号Ｂｉｉｉ、Ｂｉｖの受信レベルが第二所定値以上であると判定する。そして子無線端末３０２は、ビーコン信号の受信レベルが第二所定値以上である中継無線端末３０１および中継無線端末４０１のうち、中継段数の少ない中継無線端末３０１を接続先に決定する。
【０１５６】
そして、子無線端末３０２は、中継無線端末３０１からの第三階層のビーコン信号Ｂｉｉｉを受信して時計合わせを行い、後述するリンク接続要求信号５０を中継無線端末３０１に送信してリンク接続処理を実施する。例えば、子無線端末３０２が、ビーコン信号Ｂｉｉｉを、Ｎｏ．Ｘ−基本スロット４０の上位スロット４２のビーコン受信用スロット３４で受信した場合、これに続くリンク接続用スロット３５中の下位発呼用スロット３７でリンク接続要求信号５０を送信する。そして、子無線端末３０２は、下位発呼用スロット３７に続く上位応答／上位発呼用スロット３８で、中継無線端末３０１から、リンク接続を許可する応答信号を受信する。これにより、中継無線端末３０１と子無線端末３０２との間で無線リンクの接続が確立される。
【０１５７】
次に、子無線端末３０２は、中継無線端末３０１の下に従属するために、Ｎｏ．２５３−基本スロット４０の上位スロットで参入要求信号Ｃ１を中継無線端末３０１宛てに送信し、中継を依頼する。子無線端末３０２は、この参入要求信号Ｃ１を、無線リンク接続を確立させる際に応答信号を受信したリンク接続用スロット３５（上位応答／上位発呼用スロット３８）に続くデータ通信用スロット３６で送信する。
【０１５８】
なお、この参入要求信号Ｃ１には、最終宛先まで中継伝送するためのフレーム信号（後述するネットワーク層（レイヤ３）フレーム）と、子無線端末３０２から親無線端末１０１までのルート情報８７とが含まれている。また、この参入要求信号Ｃ１の最終宛先は、親無線端末１０１となっている。このため、中継無線端末２０１は、子無線端末３０２から参入要求信号Ｃ１を受信すると、自身（自局）の上位機器である中継無線端末２０１に子無線端末３０２からの参入要求信号を中継する中継信号Ｃ２を送信する。
【０１５９】
また、中継無線端末２０１が中継無線端末３０１から中継信号Ｃ２を受信すると、参入要求信号を中継する中継信号Ｃ３を親無線端末１０１に送信する。親無線端末１０１は中継信号Ｃ３を受信すると、子無線端末３０２から送信された参入要求信号Ｃ１を中継した中継信号Ｃ３に基づいて参入許可信号を作成し、中継信号Ｃ４，Ｃ５、Ｃ６を介して子無線端末３０２宛てに参入許可信号を送信する。以上述べた動作により子無線端末３０２は中継無線端末３０１の下に従属することになる。
【０１６０】
上述したように、参入要求信号、参入許可信号、および中継信号であるＣ１〜Ｃ６は、図１０に示す基本スロット４０に含まれるリンク接続用スロット３２、３５を用いて無線リンクの接続を確立させた後、データ通信用スロット３３、３６を用いて送受信されている。
【０１６１】
ここで、リンク接続用スロットで送受信されるリンク接続信号５０の信号フォーマットについて図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、無線端末間で送信されるリンク接続信号５０の信号フォーマットの一例を示す図である。また、図１５は、図１４に示すリンク接続信号５０中に含まれる繰り返しフレームのフレーム構成の一例を示す図である。
【０１６２】
すなわち、図１４に示すように、リンク接続信号５０はｎ個の繰返しフレーム５１と本体フレーム５２より構成されている。このうちｎ個の繰返しフレーム５１は、それぞれフレーム番号が１〜ｎまで付与されている。そして、１つの繰返しフレーム５１は、図１５に示すように、ビット同期信号５８、フレーム同期信号５９、制御信号６０、および簡易ＩＤ６１から構成されている。なお、繰返しフレーム５１のフレーム長はＴ６であるので、ｎ個の繰返しフレーム５１のフレーム長（繰返し時間）Ｔ７＝ｎ×Ｔ６となる。
【０１６３】
繰返しフレーム５１を構成するビット同期信号５８は、ビットのサンプリング位置を決定するための信号であり、フレーム同期信号５９は、繰返しフレーム５１に含まれるデータの先頭を検出するための信号である。また、制御信号６０は、各種制御情報が記録された信号である。また、簡易ＩＤ６１は送信先の機器を識別する識別符号（ＩＤ）を短縮したものである。短縮していない元のＩＤのビットサイズが６４ビットであれば、簡易ＩＤ６１は元のＩＤを４分割して得られる１６ビットの情報となる。なお、簡易ＩＤ６１は発信元の機器を識別する識別符号（ＩＤ）を短縮したものとすることもできる。
【０１６４】
制御信号６０に記載されている制御情報には、簡易ＩＤ６１に関する情報、繰返しフレーム５１のフレーム番号等が含まれる。例えば、簡易ＩＤ６１に関する情報とは、元のＩＤを４分割したうちの何れの情報が簡易ＩＤ６１となっているか、という情報である。また、ｎ個の繰返しフレーム５１にそれぞれ付与されているフレーム番号も、制御情報として制御信号６０に記載されている。図１４に示すように、繰返しフレーム５１は、フレーム番号の大きいもの（最大のフレーム番号がｎ）からフレーム番号が小さくなる順に送信されており、本体フレーム５２の直前の繰返しフレーム５１のフレーム番号は１となる。
【０１６５】
ところで、上述したように上位機器と下位機器との間で送信されるリンク接続要求信号を受信するために、各無線端末は、受信キャリアセンス動作を実施していた。この受信キャリアセンス動作では、上位機器および下位機器がそれぞれ備える内部時計（クロック部）の時間がずれていることを考慮する必要がある。
【０１６６】
例えば、上位機器と下位機器の時計の最大相対誤差を±１００ｐｐｍとし、下位機器が前述したようにビーコン受信間隔＝８分３２秒で上位機器と時計同期を取っている場合、上位機器と下位機器とは最大±５１．２ｍｓ、お互いの時計がずれることになる。従って、リンク接続信号５０における繰り返しフレーム長（繰り返し時間）をＴ７とすると、Ｔ７＞＝５１．２ｍｓ×２＝１０２．４ｍｓになるようにリンク接続信号５０の繰返しフレーム送信回数ｎを設定すれば、必ず繰返しフレーム５１のところで受信待ちを行うことができる。すなわち、リンク接続要求信号の受信に失敗することは回避される。
【０１６７】
（データ通信用信号）
また、上述のようにリンク接続が完了すると子無線端末３０２は、最終宛先として親無線端末１０１宛の参入要求信号Ｃ１を、図１０に示すデータ通信用スロット３６でリンク接続が確立している中継無線端末３０１宛に送信し中継を依頼する構成であった。以下に、上位機器と下位機器との間において、データ通信用スロット３６で送受信されるデータ通信用信号６０（例えば、参入要求信号Ｃ１等）のフォーマットを図１６および図１７に示す。図１６は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、各無線端末間で送受信されるデータ通信用信号６０の信号フォーマットの一例を示す図である。図１７は、図１６に示すデータ通信用信号６０に含まれるネットワーク層（レイヤ３）フレーム８５のフレーム構成の一例を示す図である。
【０１６８】
図１６に示すように、データ通信用信号６０は、ビット同期信号８０、フレーム同期信号８１、制御信号８２、リンク相手のＩＤ８３、自局ＩＤ８４、およびネットワーク層フレーム８５から構成されている。
【０１６９】
ビット同期信号８０は、ビットのサンプリング位置を決定するための信号である。また、フレーム同期信号８１は、データ通信用信号６０に含まれるデータの先頭位置を検出するための信号である。また、制御信号８２は、各種制御情報が格納された信号である。なお、制御信号８２には、リンク相手のＩＤ８３の先頭からネットワーク層フレーム８５の末尾までの区間の信号長を示す情報も含まれている。このため、例えば、データ通信用信号６０を下位機器から上位機器が受信した場合、上位機器は、この制御信号８２を解析することにより、このデータ通信用信号６０をどこまで受信したらよいか把握することができる。
【０１７０】
リンク相手のＩＤ８３は、データ通信用信号６０を送信する相手先、すなわち無線リンクによる接続を確立させた相手先の機器を特定するＩＤである。例えば、データ通信用信号６０を子無線端末３０２から、その上位機器である中継無線端末３０１に向かって送信する場合、このリンク相手のＩＤ８３は、中継無線端末３０１を特定するＩＤとなる。また、自局ＩＤ８４は、データ通信用信号６０を送信する機器（送信元機器）を特定するＩＤである。例えば、データ通信用信号６０の送信元が子無線端末３０２である場合、自局ＩＤ８４は、子無線端末３０２を特定するＩＤとなる。
【０１７１】
ネットワーク層フレーム８５は、データ通信用信号６０を最終宛先まで中継伝送するためのフレーム信号である。つまり、データ通信用信号６０を構成する他の信号およびＩＤは、当該データ通信用信号６０を送受信する下位機器および上位機器の組合せに応じて作成されて送信される。これに対して、ネットワーク層フレーム６６は、発信元（最初の送信元）である子無線端末３０２から、中継無線端末２０１および中継無線端末３０１を経由して最終宛先である親無線端末１０１まで送信される。
【０１７２】
ネットワーク層フレーム６６は、図１７に示すように、認証コード８６、ルート情報８７、ネットワーク層ＩＤ８８、およびアプリケーションデータ８９から構成されている。
【０１７３】
認証コード８６は、データ通信用信号６０の受信側において、ネットワーク層フレーム８５が正規のフレームデータであるか否かをチェックするためのコードである。
【０１７４】
ルート情報８７は、例えば、子無線端末３０２から親無線端末１０１までの中継ルートに関する情報である。より具体的には、子無線端末３０２と親無線端末１０１との間に介在する中継無線端末（中継無線端末２０１，３０１）に関する情報であり、ネットワーク層フレーム８５に組み込まれる。このルート情報８７は、例えば、子無線端末３０２から親無線端末１０１に至るまでに経由する各中継無線端末（中継無線端末２０１，３０１）で作成され、ネットワーク層フレーム８５に組み込まれる。
【０１７５】
ネットワーク層ＩＤ８８は、データ通信用信号６０の発信元である無線端末を示すＩＤである。例えば、データ通信用信号６０の発信元が子無線端末３０２である場合、ネットワーク層ＩＤは、子無線端末３０２を示すＩＤとなる。
【０１７６】
アプリケーションデータ８９は、データ通信用信号６０の最終宛先となる無線端末に伝送するアプリケーションに関するデータである。
【０１７７】
次に、ネットワーク層フレーム６６に含まれるルート情報８７について図１８から図２０を参照してより具体的に説明する。図１８は、本発明の実施の形態１に係るルート情報８７の構成の一例を示す図である。図１９は、図１８に示すルート情報８７に含まれる中継無線端末情報９０のビット構成を示す図である。図２０は、図１８に示すルート情報８７に含まれるスロット位置情報のビット構成を示す図である。
【０１７８】
図１８に示すように、ルート情報８７は例えば８バイトで構成されている。そして、最初の１バイト目から７バイト目までは子無線端末３０２から親無線端末１０１までの中継ルート上にある中継無線端末２０１，３０１の情報（中継無線端末情報９０）が入っている。一方、８バイト目には、スロット位置情報９１が格納されている。
【０１７９】
例えば、最上位機器を親無線端末１０１とし、最下位機器を子無線端末３０２とし、両者の間に中継無線端末２０１，３０１が介在するような無線通信システムでは、子無線端末３０２は、自身（自局）の属する中継無線端末３０１、すなわち、自身が直接接続を確立させる接続先の中継無線端末３０１宛にデータ通信用信号６０を送信するように構成されている。そして、ルート情報８７における中継無線端末情報９０には、データ通信用信号の発信元である子無線端末３０２から最終宛先である親無線端末１０１までの中継ルート上に存在する中継無線端末２０１，３０１に関する８ビットの情報が格納されている。ここでは、中継無線端末２０１および中継無線端末３０１の２台に関する情報が中継無線端末情報９０としてルート情報８７の１段目および２段目にそれぞれ格納される。なお、ルート情報８７には、最大７段目までの中継無線端末情報９０を格納することができるようになっている。
【０１８０】
ここで中継無線端末情報９０のビット構成について具体的に説明すると、図１９に示すように、ルート情報８７が上位機器から下位機器に送信される場合と、下位機器から上位機器に送信される場合とでは一部のビット構成が異なることとなる。
【０１８１】
図１９の上段に示す中継無線端末情報９０は、下位機器から上位機器に送信される場合に対応している。そして、中継無線端末情報９０のデータビットＤ７は、例えば、中継無線端末２０１など各段の中継無線端末が管理するテーブルが限界に達しているか否かを識別する識別子となっている。つまり、中継無線端末（例えば、中継無線端末２０１）は、自局の直下に属する、下位機器の中継無線端末（例えば、中継無線端末３０１）をテーブルにより管理するように構成されている。そこで、中継無線端末において管理対象となる下位の中継無線端の数が上限に達しているか否かを、識別子により示している。
【０１８２】
一方、図１９の下段に示す中継無線端末情報９０は、上位機器から下位機器に送信される場合に対応している。そして、中継無線端末情報９０のデータビットＤ７は、中継無線端末２０１など各段の中継無線端末がそれぞれ保有するテーブル番号の削除要求があるか否かを示している。なお、この削除要求は親無線端末１０１が自身（自局）の下位機器となる中継無線端末に対して行う。つまり、中継無線端末が保有するテーブルは、テーブル番号と管理対象の中継無線端末（下位機器）のＩＤとの対応が取れるように構成されているが、親無線端末１０１の要求によりテーブル番号を削除して、特定の中継無線端末２０１（下位機器）を管理対象から外すか否かを、識別子で識別することができる。
【０１８３】
また、上段の中継無線端末情報９０のデータビットＤ６は、直下に属する中継無線端末（下位機器）がテーブルに登録されておらず、今回、初めてテーブルに登録された中継無線端末であるか否かを識別する識別子となっている。一方、下段の中継無線端末情報９０のデータビットＤ６は「０」に固定されている。
【０１８４】
次に、上段の中継無線端末情報９０および下段の中継無線端末情報９０のいずれにおいても、そのデータビットＤ５〜Ｄ０には、中継ルートに介在する中継無線端末が自身（自局）の管理対象とする中継無線端末（下位機器）を示すテーブル番号が格納されている。実施の形態１では、管理できるテーブル番号は「６３」までとなっている。すなわち、各中継無線端末は、テーブル番号「０」を除いて、テーブル番号「１」〜「６３」までの６３個の下位機器となる中継無線端末を管理することができる。
【０１８５】
より具体的には、例えば、親無線端末１０１、その下位機器となる中継無線端末２０１、この中継無線端末２０１の下位機器となる中継無線端末３０１、この中継無線端末３０１、中継無線端末２０１を介して親無線端末１０１と通信を行う子無線端末３０２とを有するシステムを例に挙げるとルート情報８７には以下の情報が格納される。すなわち、ルート情報８７の１バイト目には中継無線端末２０１のテーブル番号が格納され、２バイト目には中継無線端末３０１のテーブル番号が格納される。そして、３バイト目にはテーブル番号として「０」が格納される。これは、中継無線端末３０１には、これ以上下位機器となる中継無線端末がないためである。なお、４バイト目以降についてもテーブル番号として「０」が格納される。
【０１８６】
言い換えれば、無線通信システムがｗ階層（ｗ：自然数）で構成されていれば、当該無線通信システムに含まれる中継無線端末の台数（すなわち中継段数）もｗとなる。このため、ルート情報８７の１〜７バイト目のうち１〜ｗ−１バイト目までは、１〜ｗ−１段目までの中継無線端末のテーブル番号が格納される。そして、ｗバイト目には、ｗ段目の中継無線端末のテーブル番号が格納されることになるが、当該ｗ段目の中継無線端末は「中継器として最下位」でありテーブル番号が不要なので、テーブル番号として「０」が格納される。
【０１８７】
また、ルート情報８７の１〜７バイト目には中継無線端末情報９０が格納されるが、８バイト目は、前述したようにスロット位置情報９１が格納されている。このスロット位置情報９１とは、例えば、データ通信用信号の発信元が子無線端末３０２の場合、自身の直上に位置する中継無線端末３０１からの無線信号の受信を待ち受けるスロット番号（スロット位置）を意味する。前述したように子無線端末は、消費電力を削減するために、受信キャリアセンス動作を間引いて行っている。そこで、８バイト目には、子無線端末にて受信キャリアセンス動作を行うスロット位置情報９１が格納される。このスロット位置情報９１のサイズも８ビットである。
【０１８８】
スロット位置情報９１のビット構成について具体的に説明する。図２０に示すように、スロット位置情報９１は、中継無線端末情報９０とは異なり、ルート情報８７が上位機器から下位機器に送信される場合であっても、下位機器から上位機器に送信される場合であっても、ビット構成は基本的に同じとなる。
【０１８９】
つまり、スロット位置情報９１においては、そのデータビットＤ７およびＤ６は「０」固定となっている。また、データビットＤ５およびＤ４は、下位機器における間欠受信周期ｍを示している。この間欠受信周期ｍとは、下位機器が上位機器に対する受信キャリアセンス動作を行う周期である。例えば、下位機器が中継無線端末２０１であれば、通常、中継無線端末２０１は毎回の基本スロット４０で受信キャリアセンス動作を行っているので、間欠受信周期ｍ＝１となる。一方、前述した子無線端末３０２のように、２スロット毎に受信キャリアセンス動作を行っている場合には、間欠受信周期ｍ＝２となる。
【０１９０】
なお、ルート情報８７が上位機器から下位機器に送信される場合には、データビットＤ５およびＤ４の間欠受信周期ｍは、「上位機器から見て最終宛先となる下位機器の間欠受信周期ｍ」を示すことになる。一方、ルート情報８７が下位機器から上位機器に送信される場合には、データビットＤ５およびＤ４の間欠受信周期ｍは、「発呼元である下位機器の間欠受信周期ｍ」を示すことになる。
【０１９１】
またスロット位置情報９１のデータビットＤ３〜Ｄ０は、センターポーリングを行っているスロット位置番号ｘを示している。センターポーリングを行っているスロット位置番号ｘとは、例えば、上位機器となる中継無線端末３０１からの無線信号の受信を間欠的に待ち受けている（受信キャリアセンス動作を行っている）子無線端末３０２のスロット位置番号ｘを意味する。このスロット位置番号ｘとは、以下に定義する基準スロット番号から数えて（ｘ−１）番目の基準スロット４０であることを示している。ここで、ｘ＝１〜間欠受信周期ｍの範囲となる。また、基準スロット番号は以下の式（１）で定義される。なお、式（１）におけるＡは、０からスロット数２５５（すなわちｎ−１）を間欠受信周期ｍで除した数までの整数（すなわち、Ａ＝０〜（ｎ−１）／ｍのいずれかの整数）である。
【０１９２】
基準スロット番号＝Ａ×ｍ＋１  ・・・（１）
より具体的には、基準スロット番号は、図１２に示すスロット番号１、ｍ＋１、２ｍ＋１、３ｍ＋１・・・となり、ｍスロット毎に存在することになる。それゆえ、待ち受けスロット番号ｙ、すなわち、実際に受信待ち受け状態にある基本スロット４０のスロット番号は、次に示す式（２）で表すことができる。ただし、ｘは前記の通り１〜ｍのいずれかの整数である。
【０１９３】
待ち受けスロット番号ｙ＝基準スロット番号＋スロット位置番号（ｘ−１）  ・・・（２）
なお、親無線端末１０１は、子無線端末３０２の間欠受信周期ｍとスロット位置番号ｘとの２つの情報を受信すれば、自局から子無線端末３０２までのルート情報８７のテーブルを作成する。ここで、間欠受信周期ｍは、無線通信システムを構成する各無線端末に共通の値を用いることが望ましいが、それぞれの子無線端末３０２で異なる値であってもかまわない。また、スロット位置番号ｘはそれぞれの子無線端末３０２で任意に設定することができる。例えば、子無線端末３０２で作成されたルート情報８７は、この時点では１台も中継無線端末を経由していないため、８バイト目のスロット位置情報９１のみであり、１バイト目から７バイト目までの中継無線端末情報９０には「０ｘ００」が挿入される。
【０１９４】
上述したように、無線通信システムへの参入時に、子無線端末３０２がスロット位置を決定する利点は、以下の点である。すなわち、子無線端末３０２が親無線端末１０１宛に参入要求信号Ｃ１を送信した後、この参入要求信号Ｃ１に対する親無線端末１０１からの参入許可信号、すなわち中継無線端末３０１から送信される参入許可信号Ｃ６を受信する間欠受信待ち受けスロットを自身で決めることができる。このため、子無線端末３０２は、自身で決めた間欠受信待ち受けスロットまで待機状態で待つことができる。
【０１９５】
なお、子無線端末は、ルート情報８７において、自局の属する中継無線端末のスロット位置情報だけを管理する。例えば、子無線端末３０２は、ルート情報８７において自局が属する中継無線端末３０１のスロット位置情報だけを管理する。
【０１９６】
一方、中継無線端末は自局の直下にいる中継無線端末だけをテーブルとして管理し、テーブル番号と前記自局の直下にいる中継無線端末との対応が取れるように管理している。例えば、中継無線端末２０１の場合では、ルート情報８７において、自局の直下にいる中継無線端末３０１だけをテーブルとして管理している。
【０１９７】
親無線端末１０１は子無線端末のスロット位置情報及びこの子無線端末までのルートに存在する中継無線端末のテーブル番号情報を、ルート情報テーブルとして管理している。例えば、子無線端末３０２までのルート情報８７を保持する場合、このルート情報には、子無線端末３０２のスロット位置情報、およびこの子無線端末３０２までのルートに存在する中継無線端末２０１，３０１に対応付けられたテーブル番号情報が記録されている。
【０１９８】
ここで、ルート情報８７を含むデータ通信用信号６０の送受信について、図１２に示す信号Ｃ１〜Ｃ６の流れに沿って具体的に説明する。
【０１９９】
まず、子無線端末３０２がデータ通信用信号６０として参入要求信号Ｃ１を中継無線端末３０１に送信する。子無線端末３０２で作成されたルート情報８７は、データ通信用信号６０（参入要求信号Ｃ１）に組み込まれて中継無線端末３０１に送信される。中継無線端末３０１は、子無線端末３０２からデータ通信用信号６０（参入要求信号Ｃ１）を受信すると、これに含まれるルート情報８７を解析する。具体的には、ルート情報８７における自局の段数に相当するバイトを解析する。中継無線端末３０１は親無線端末１０１から見て２段目となるので、ルート情報８７の２バイト目（図１８参照）を解析する。解析結果が「０ｘ００」であれば、中継無線端末３０１は、データ通信用信号６０（参入要求信号Ｃ１）の送信元は、自局に属する子無線端末３０２〜３０４のいずれかからの中継要求であると解釈する。一方、この解析結果が、「０ｘＦＦ」であれば、中継無線端末３０１は、データ通信用信号６０の送信元は、自局に属する中継無線端末４０１であると解釈する。
【０２００】
そして、子無線端末３０２〜３０４のいずれかからの中継要求であると解釈した場合、中継無線端末３０１は、自局が属する段数目のバイトにテーブル番号「０」を設定する。中継無線端末３０１は、前記の通り２段目であるため、２バイト目のデータビットＤ５〜Ｄ０（図１９の上段参照）にテーブル番号「０」を設定する。図１２に示す例では、子無線端末３０２からの中継要求であるため、上述したように、２バイト目の中継無線端末情報９０におけるデータビットＤ５〜Ｄ０にテーブル番号「０」を設定する。また、中継無線端末３０１は、自局が属する段数よりも１段上の段数目のバイトに「０ｘＦＦ」を設定する。
【０２０１】
仮に、解析結果が「０ｘＦＦ」の場合、中継無線端末３０１は、中継無線端末４０１からの中継要求であると解釈し、中継無線端末４０１に対応するテーブル番号を、自局の属する段数目のバイト（２バイト目）の中継無線端末情報９０におけるデータビットＤ５〜Ｄ０に設定する。ここで、中継無線端末３０１は、管理しているテーブルに中継無線端末４０１の中継無線端末情報９０が無い場合、このテーブルに中継無線端末４０１の中継無線端末情報９０を登録し、登録したテーブル番号を自局が属する段数目のバイトの中継無線端末情報９０におけるデータビットＤ５〜Ｄ０に設定する。
【０２０２】
このように、中継無線端末３０１で解析されて作成されたルート情報は、データ通信用信号６０に組み込まれて中継無線端末２０１に送信される。そして、中継無線端末２０１においても中継無線端末３０１と同様にしてルート情報の解析と作成とが行われる。中継無線端末２０１は、自局が属する段数が１段目であるため、１バイト目の中継無線端末情報９０を解析する。このとき、ルート情報８７における１バイト目が「０ｘＦＦ」である場合、中継無線端末２０１は、自局に属する下位機器のうち中継無線端末３０１から中継要求があったと解釈する。そして、中継無線端末２０１は、自局が属する段数目のバイト（ルート情報８７の１バイト目）のデータビットＤ５〜Ｄ０に中継無線端末３０１に対応するテーブル番号を設定する。
【０２０３】
このようにして、中継無線端末２０１で解析されて作成されたルート情報８７は、データ通信用信号６０に組み込まれて親無線端末１０１に送信される。
【０２０４】
親無線端末１０１ではルート情報８７を解析することにより、子無線端末３０２までの中継ルートを確認することができる。すなわち、ルート情報８７の１バイト目には、中継無線端末２０１が管理する中継無線端末３０１のＩＤに対応したテーブル番号が格納されており、ルート情報８７の２バイト目には、テーブル番号「０」が格納されている。このため、親無線端末１０１は、データ通信用信号６０の発信元が、中継無線端末３０１の下位機器となる子無線端末３０２〜３０４のいずれであることが分かる。
【０２０５】
さらにルート情報８７の８バイト目には、発信元である子無線端末３０１の間欠受信周期ｍとスロット位置番号ｘが格納されている。また、発信元である子無線端末３０２のＩＤは、ネットワーク層ＩＤ８５から知ることができる。
【０２０６】
このように、親無線端末１０１は、例えば図２に示す無線通信システムに属するすべての子無線端末までのルート情報８７を子無線端末が参入時に親無線端末１０１に送信するデータ通信用信号６０（参入要求信号Ｃ１）に含まれるルート情報８７から知ることができ、ルート情報８７のテーブルを作成することができる。
【０２０７】
すなわち、親無線端末１０１は、子無線端末から発信されるデータ通信用信号６０により、子無線端末までの中継ルートを把握することができる。データ通信用信号６０は、子無線端末が新規に参入した時点で親無線端末１０１に送信されるので、親無線端末１０１と子無線端末との間で何度も中継伝送（中継通信）をする必要がなく、親無線端末１０１は、初回の通信で中継ルートを確認することができる。また、データ通信用信号６０に含まれるルート情報８７は、前述した構成を有しているので、親無線端末１０１は、ルート情報を解析することにより、中継ルートを適切に確認することができる。
【０２０８】
［ポーリング信号の送信］
次に、親無線端末１０１から子無線端末３０２に対してポーリングデータを送信する場合を例に挙げ、実施の形態１に係る無線通信システムにおける各端末間でのデータ通信について具体的に説明する。
【０２０９】
具体的には、図２に示すツリー構造のシステムにおいて、親無線端末１０１から子無線端末３０２に対してポーリング信号を送信する場合を例に挙げ説明する。
【０２１０】
親無線端末１０１は、例えば子無線端末３０２に対するポーリング信号の送信要求が発生すれば、自局の有するルート情報テーブルを参照し、子無線端末３０２までの中継ルートおよび子無線端末３０２の間欠受信周期ｍおよびスロット位置番号ｘを含むルート情報８７を作成する。そして、親無線端末１０１は、ポーリング信号（データ通信用信号６０）のネットワーク層（レイヤ３）フレーム６６にこのルート情報８７を組み込む。
【０２１１】
次に、親無線端末１０１は、下位スロット４１のリンク接続用スロット３２中の上位応答／上位発呼用スロット３８で中継無線端末２０１宛にリンク接続信号５０を送信する。ここで、中継無線端末２０１は全ての上位スロット４２（具体的には、上位応答／上位発呼用スロット３８）で受信キャリアセンス動作を行っている。このため、中継無線端末２０１は、親無線端末１０１から受信したリンク接続信号５０の受信レベルが第一所定値以上であるならば、どの上位スロット４２においても受信することができる。このようにして親無線端末１０１と中継無線端末２０１との間で接続を確立させる。
【０２１２】
その後、中継無線端末２０１は、上位スロット４２のデータ通信用スロット３６で親無線端末１０１から送信されるポーリング信号（データ通信用信号６０）を受信し、該ポーリング信号のネットワーク層フレーム６６に含まれるネットワーク層ＩＤ８８を確認し、自局宛のポーリング信号であるか否かを判定する。自局宛でなければ中継要求であると判定し、ルート情報８７の１バイト目（図１８参照）を解析する。
【０２１３】
ここで、中継無線端末２０１によるルート情報８７の解析の結果、１バイト目のデータビットＤ５〜Ｄ０に格納されているテーブル番号が「０」である場合、受信したポーリング信号は中継無線端末２０１の直下に属する子無線端末２０２〜２０４のいずれか宛であることを示す。しかしながら、今回のポーリング信号は、さらに下の階層にある子無線端末３０２宛であるため、１バイト目のＤ５〜Ｄ０ビットに書かれているテーブル番号は中継無線端末３０１のＩＤが記載されているテーブル番号となる。そこで、中継無線端末２０１は、１バイト目のデータビットＤ５〜Ｄ０格納されているテーブル番号から、自局の保有するテーブルを参照し、次の中継先である中継無線端末３０１のＩＤを把握する。そして中継無線端末２０１は親無線端末１０１と同様な手順で中継無線端末３０１とリンク接続を行う。なお、中継無線端末３０１は、中継無線端末２０１から受信したリンク接続信号５０の受信レベルが第二所定値以上であるならば、このリンク接続信号５０を受信し、接続を確立させる。このようにして、中継無線端末２０１と中継無線端末３０１との間で接続が確立されると、中継無線端末２０１は、中継無線端末３０１に対してポーリング信号を中継送信する。
【０２１４】
中継無線端末３０１は上記説明した中継無線端末２０１と同様にして、該中継無線端末２０１から受信したポーリング信号の解析を行なう。すなわち、中継無線端末３０１は、ポーリング信号に含まれるルート情報８７の２バイト目のＤ５〜Ｄ０ビットに書かれているテーブル番号を確認する。今回は２バイト目のＤ５〜Ｄ０ビットに書かれているテーブル番号は「０」となるため、中継無線端末３０１は、受信したポーリング信号が自局の直下に属する子無線端３０２〜３０４宛であると認識する。なお、ポーリング信号の宛先が、自局の直下の子無線端末３０２〜３０４のうちいずれであるのかについては、ポーリング信号（データ通信用信号６０）中に含まれるネットワーク層ＩＤ８８から把握することができる。ここでは、ネットワーク層ＩＤ８８には最終宛先である子無線端末３０２のＩＤが書かれることとなる。
【０２１５】
さらに中継無線端末３０１は、ルート情報８７の８バイト目のスロット位置情報９１を解析し、子無線端末３０２の間欠受信周期ｍ及びスロット位置番号ｘを把握する。すでに説明したように、中継無線端末３０１は、間欠受信周期ｍ及びスロット位置番号ｘより子無線端末３０２が間欠受信待ち受けしているスロットを計算する。そして、そのスロットにあわせて中継無線端末３０１は、リンク接続信号５０を送信し、子無線端末３０２とリンク接続を行う。また、中継無線端末３０１と子無線端末３０２との間で接続が確立されると、中継無線端末３０１は子無線端末３０２に対してポーリング信号（データ通信用信号６０）を中継送信する。
【０２１６】
なお、ネットワーク層フレーム８５に格納されたデータは、中継無線端末２０１及び３０１では何ら変更されずに、親無線端末１０１で作成されたデータのまま子無線端末３０２に伝送されている。このため、子無線端末３０２は、親無線端末１０１から伝送されたネットワーク層フレーム中にあるアプリケーションデータ８９をそのまま受け取ることができる。
【０２１７】
また、本実施の形態１では、子無線端末における間欠受信タイミングに対応する基本スロット４０のスロット番号は、親無線端末との通信時に子無線端末から無線信号に組み込まれて送信される。それゆえ、例えば、中継無線端末２０１は、自局の直下に属する中継無線端末３０１（下位機器）のみを管理するテーブルを保有するだけでよく、自局の直下に属する子無線端末（子無線端末２０２〜２０４）の情報を一切保有する必要がない。したがって、実施の形態１に係る中継無線端末（例えば、中継無線端末２０１）は、自局の直下に属する子無線端末（子無線端末２０２〜２０４）の数に制限を設ける必要がなく、従来よりも多くの子無線端末を中継することができる。言い換えれば、本実施の形態に係る中継無線端末は、従来と同じ数の子無線端末を中継しても、自局が保有するテーブルのサイズ（データ量）を小さくすることができる。
【０２１８】
さらに、親無線端末においても、該親無線端末から子無線端末までのルート情報を格納するルート情報テーブルのデータ量を小さくすることができる。例えば、親無線端末１０１は、自局の直下の中継無線端末２０１のＩＤを管理する必要はあるが、自局の直下でない中継無線端末３０１のＩＤを直接管理する代わりに、中継無線端末２０１が管理している中継無線端末３０１のテーブル番号を管理するようにしてもよい。また、例えば、各中継無線端末において管理できる最大の中継無線端末数を６３とした場合、各中継無線端末において必要となるテーブル数、すなわち管理すべき無線端末のＩＤは６３であるが、これらのＩＤに対応付けられているテーブル番号は６ビットの情報で充分、表現できる。従って中継無線端末一つあたり、６４ビットの情報を６ビットの情報で管理することになる。
【０２１９】
また、データ通信用信号６０に乗せられるルート情報８７として中継ルートの中継無線端末のＩＤではなく前記ＩＤに対応したテーブル番号であるため、ルート情報のバイト数を小さくできる。例えば、各中継無線端末が管理する最大の中継無線端末数を６３とすれば６ビットの情報で１段あたりの中継ルートを設定できる。一般に無線端末を指定するためのＩＤは６４ビットのように多くのビット数を必要とする。従ってルート情報８７として中継ルートの中継無線端末のＩＤを送る方法ではルート情報８７が非常に大きくなり通信に無駄が生じる。これに対して実施の形態１で示したテーブル番号をルート情報８７として伝送する方法によればルート情報８７を小さくでき、効率的な通信を行うことができる。
【０２２０】
実施の形態１では親無線端末１０１が子無線端末のスロット位置情報を記憶管理しているが、中継無線端末が管理するように構成してもよい。そのように構成される場合、中継無線端末のテーブルのデータ量が大きくなるが、ルート情報８７の８バイト目のスロット位置情報が不要となる利点がある。
【０２２１】
なお、本実施例の説明において、親無線端末、中継無線端末、子無線端末と３種類の端末を前提に説明したが、子無線端末と中継無線端末とだけで両者の関係で見れば、中継無線端末は子無線端末にとって親無線端末であると言える。
【０２２２】
［実施の形態２］
ところで、無線通信システムにおいて新たに無線端末を設置すると、上述した「接続先決定処理」を実施し、新たに設置された無線端末の接続先を決定していた。そして、接続先となる無線端末を決定すると、接続先として決定した無線端末との接続を確立し、参入要求信号を親無線端末１０１に向かって送信する構成であった。そして、この参入要求信号に対する参入許可信号を親無線端末１０１から受信すると、新たに設置された無線端末は、無線通信システムに参入することができる構成であった。
【０２２３】
無線端末が無線通信システムに参入した後、この無線端末が従属している親無線端末あるいは中継無線端末との間に建物など障害物が建設されるなど、新たに参入した無線端末を取り巻く状況が変化する場合がある。このように状況が変化した場合、無線端末が従属している親無線端末または中継無線端末から受信したビーコン信号の受信レベルが低くなる場合がある。そこで、実施の形態２では、子無線端末または中継無線端末等の下位機器がこのような状況変化に対応することができるように構成されている。
【０２２４】
例えば、図１に示す子無線端末３０２が無線通信システムにおいて新たに設置されたとする。このとき子無線端末３０２は、受信したビーコン信号のうち受信レベルが第二所定値以上で、最も小さい中継段数となるビーコン信号の発信元を接続先とする。図１の例では子無線端末３０２の接続先は中継無線端末３０１となる。ここで、子無線端末３０２は、中継無線端末３０１から受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＡとして後述する受信レベル記憶部１００５に記憶しておく。すなわち、子無線端末３０２は、接続先を決定した際、接続先となる無線端末（中継無線端末３０１）から受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＡとして記憶しておく。また、子無線端末３０２が無線通信システムに参入した後、この子無線端末３０２に対して、接続先である中継無線端末３０１から定期的にビーコン信号が送信されるようになっている。ここで、子無線端末３０２が定期的に中継無線端末３０１から受信したビーコン信号の受信レベルは、フェージングなどの影響により受信ごとに変化する。しかしながら、子無線端末３０２と中継無線端末３０１との間に建物などの障害物が建設されるなど、恒常的にビーコン信号の伝送を妨げる要因が無い限り、子無線端末３０２が受信したビーコン信号の受信中央値にほぼ変動は見られない。なお、ここで受信中央値とは、例えば、子無線端末３０２が中継無線端末３０１からビーコン信号を１０回受信したとする。この受信したビーコン信号を受信レベルが低い順に並べたとき中央に位置する値である。
【０２２５】
逆に、子無線端末３０２と中継無線端末３０１との間に障害物が存在すると、子無線端末３０２が受信した受信中央値に大きな変動が見られる。そこで、実施の形態２に係る子無線端末３０２では、定期的に受信したビーコン信号の受信レベルＢが上述した受信レベルＡより所定レベルＣ以上、下がった場合には、無線通信システムへの参入後に建物が建設されるなどの大きな状況変化があったと判断する。そして、子無線端末３０２は、「接続先決定処理」を実施し、新たな接続先を決定し、無線通信システムへの参入動作を再度実施する。なお、再度の参入動作を再参入動作と称する。
【０２２６】
以上のように、実施の形態２に係る下位機器（中継無線端末または子無線端末）は、新たな接続先を決定し、再参入動作を実施することができる点で実施の形態１に係る下位機器（中継無線端末または子無線端末）とは異なる。また、実施の形態２に係る下位機器（中継無線端末または子無線端末）において実施される再参入動作は、無線通信システムへの、最初の参入動作と比較して、新たな接続先を決定する「再接続決定処理」を行なう点で異なる。
【０２２７】
［無線端末の構成］
以下において、実施の形態２に係る無線端末（親無線端末、子無線端末、中継無線端末）の構成について説明する。なお、本発明の実施の形態２に係る親無線端末として機能する無線端末の要部構成は、図４に示す親無線端末１０１と同じ構成であるため、特に図示せず、またその説明は省略する。同様に、本発明の実施の形態２に係る中継無線端末として機能する無線端末の要部構成は、図５に示す中継無線端末２０１と同じ構成であり、本発明の実施の形態２に係る子無線端末として機能する無線端末の要部構成は、図６に示す子無線端末１０２と同様の構成となるため特に図示しない。ただし、実施の形態２に係る中継無線端末２０１が備えるビーコン受信部１４および子無線端末１０２が備えるビーコン受信部２３の構成が、実施の形態１に係る中継無線端末２０１および子無線端末１０２と異なる。
【０２２８】
そこで、ビーコン受信部１４，２３の構成について図２１を参照して説明する。図２１は、本発明の実施の形態２に係る中継無線端末２０１または子無線端末１０２が備えるビーコン受信部１４，２３の要部構成の一例を示すブロック図である。
【０２２９】
図２１に示すようにビーコン受信部１４，２３は、中継段数解析部１００１，受信レベル測定部１００２，所属無線端末決定部１００３，受信レベル比較部１００４，受信レベル記憶部１００５，および再参入判定部１００６を備えてなる構成である。
【０２３０】
実施の形態１に係るビーコン受信部１４，２３と比較して、実施の形態２に係るビーコン受信部１４，２３は、受信レベル比較部（受信レベル判定手段）１００４，受信レベル記憶部１００５，および再参入判定部（再接続先決定手段）１００６をさらに備える点で異なる。また、実施の形態２では、受信レベル測定部１００２が、無線端末の接続先を最初に決定した際、この接続先から受信したビーコン信号の受信レベルを受信レベルＡとして受信レベル記憶部１００５に記憶する点で実施の形態１と異なる。さらに、実施の形態２では、受信レベル測定部１００２が、定期的に接続先の無線端末から受信したビーコン信号の受信レベルを測定し、受信レベル比較部１００４に通知している点でも異なる。
【０２３１】
受信レベル比較部１００４は、定期的に受信したビーコン信号の受信レベルＢについて、上述した受信レベルＡから所定レベルＣを差し引いた値よりも小さいか否か判定するものである。ここで所定レベルＣは、予め決められた値である。所定レベルＣは固定値であってもよいし、受信レベルＡの値に応じて決定さる可変値であってもよい。例えば、受信レベルＡが−７０ｄＢｍのときは、所定レベルＣ＝３０ｄＢ、受信レベルＡが−８０ｄＢｍのときは所定レベルＣ＝２５ｄＢのように受信レベルＡに応じて決定される可変値であってもよい。このように可変値とする場合、受信レベルＡと所定レベルＣとの対応関係を示すテーブル情報をあらかじめ保持しておく。なお、所定レベルＣは、受信レベルＡからこれ以上下がると通信が途絶える等弊害が生じる可能性があるレベルよりも小さい範囲で適宜決定される。
【０２３２】
すなわち、設定した受信レベルＡが大きい場合、フェージングなどに起因する状況変化により、定期的に受信したビーコン信号の受信レベルBが多少、受信レベルＡの値から下がった値となっても通信に支障のない充分な受信レベルを確保できる。しかしながら、この受信レベルＡが小さい場合、定期的に受信したビーコン信号の受信レベルBの値がちょっとでも受信レベルＡの値から下がると通信に支障が出てしまうことがある。従って受信レベルＡの大きさに応じて所定レベルＣの値を可変とし、受信レベルＡが大きい時には所定レベルＣを大きくして多少の状況変化が生じても、すなわち、受信レベルが多少下がっても再参入動作を行わないようにすることができる。
【０２３３】
受信レベル記憶部１００５は、受信レベル測定部１００２によって測定された受信レベルＡの値を記憶するものである。受信レベル記憶部１００５は読み書き可能な記録媒体である。
【０２３４】
再参入判定部１００６は、受信レベル比較部１００４による比較結果に基づき、子無線端末１０２または中継無線端末２０１の無線通信システムへの再参入動作を実行するか否かを判定するものである。再参入判定部１００は、子無線端末１０２または中継無線端末２０１の無線通信システムへの再参入動作を実行すると判定した場合、中継段数解析部１００１および受信レベル測定部１００２に「再接続先決定処理」を指示する。
【０２３５】
（再接続決定処理）
次に、上記した構成を有する子無線端末または中継無線端末などの下位機器における「再接続先決定処理」について図２２を参照して説明する。ここでは、説明の便宜上、図１に示す子無線端末３０２にてこの「再接続決定処理」が実施されるものとして説明する。図２２は、本発明の実施の形態２に係る無線通信システムにおける下位機器での再接続決定処理の一例を示すフローチャートである。
【０２３６】
まず、前提として、子無線端末３０２が無線通信システムに参入しており、定期的にその上位機器、すなわち、中継無線端末３０１からビーコン信号を受信しているものとする。また、受信レベル記憶部１００５には、前記した受信レベルＡが記憶保持されているものとする。
【０２３７】
まず、子無線端末３０２が中継無線端末３０１から定期的にビーコン信号を受信し、受信レベル測定部１００２がその受信レベルＢを測定する（ステップＳ３１）。受信レベル測定部１００２は、測定した受信レベルＢを受信レベル比較部１００４に通知する。
【０２３８】
受信レベル比較部１００４は、ステップＳ３１で測定した受信レベルＢが、Ｂ＜（受信レベルＡ−所定レベルＣ）の関係を満たすか否か判定する（ステップＳ３２）。
【０２３９】
ステップＳ３２においてＢ＜（受信レベルＡ−所定レベルＣ）の関係を満たさないと受信レベル比較部１００４が判定した場合（ステップＳ３２おいて「ＮＯ」の場合）、受信レベル比較部１００４はレジスタＸに格納している値を初期化して０にし（ステップＳ３３）、ステップ３１に戻る。そして、受信レベル比較部１００４は、受信レベル測定部１００２に対して、定期的に送信されるビーコン信号の受信を指示する。
【０２４０】
再度、ステップＳ３１、Ｓ３２を繰り返して、受信レベル比較部１００４がＢ＜（受信レベルＡ−所定レベルＣ）の関係を満たすと判定した場合、レジスタＸに値を１つインクリメントする（ステップＳ３４）。
【０２４１】
このようにレジスタの値がインクリメントされると、再参入判定部１００６が、レジスタＸについて、Ｘ＞所定値Ｙの関係を満たすか否か判定を行う（ステップＳ３５）。なお、所定値Ｙは、Ｂ＜（受信レベルＡ−所定レベルＣ）の関係を満たすビーコン信号の受信レベルが何回発生したかを示す回数であり、適宜設定される値である。実施の形態２ではＹ＝４となるように設定されている。
【０２４２】
ステップＳ３５において、再参入判定部１００６がレジスタＸについてＸ＞所定値Ｙでなければ、ステップＳ３１に戻る。
【０２４３】
一方、ステップＳ３５において、再参入判定部１００６がレジスタＸについてＸ＞所定値Ｙであると判定した場合、再参入動作の実行を決定する（ステップＳ３６）。すなわち、レジスタＸの値が所定値Ｙを超えるまでは、再参入判定部１００６は、再参入動作の実行を決定しないように構成されている。再参入判定部１００６は、再参入動作の実行を決定すると、中継段数解析部１００１および受信レベル測定部１００２に指示して接続先決定処理を再度、実施させる。
【０２４４】
以上、説明した動作により、子無線端末３０２などの下位機器では、自局の上位機器から定期的に送信されたビーコンを受信し、その受信レベルＢが連続して所定回数Ｙを超えてＢ＜（Ａ−Ｃ）となった場合に再参入動作を行うことになる。再参入動作とは再度電源ＯＮ時と同じように所属すべき親無線端末或いは中継無線端末を決定する動作のことである。
【０２４５】
このように実施の形態２に係る無線端末（例えば子無線端末）では、定期的なビーコン受信において所定回数（Ｙ回）連続して、受信レベルＢがＢ＜（Ａ−Ｃ）となった場合に参入動作時から建物が建設されるなどの大きな状況変化があったと判断する。そして、再度、参入動作を開始し、新たな接続先となる無線端末を選択する構成であった。このように、再参入動作の開始を決定する基準は、受信レベルＡより所定レベルＣ以上下がった値となる受信レベルＢの回数であったが、これに限定されるものではない。例えば、複数回、ビーコン信号を受信し、そのビーコン信号の受信レベルＢの受信中央値が所定値以下となる場合を、再参入動作の開始を決定する基準としてもよい。なお、この場合、定期的に送信されたビーコ信号の受信レベルＢを受信レベル測定部１００２が測定し、その測定結果を受信レベルＢの履歴情報として受信レベル記憶部１００５に記憶させる。そして、受信レベル比較部１００４が、受信レベル記憶部１００５に記憶された受信レベルＢの履歴情報から受信中央値を求める。そして、所定期間に求められた受信レベルＢの受信中央値が、所定値以下となった場合、参入判定部１００６は、再参入動作を行うように決定するように構成されていてもよい。
【０２４６】
しかしながら実施の形態２に係る無線端末（下位機器）のように受信レベルＡより所定レベルＣ以上下がった値となる受信レベルＢの回数に応じて再参入動作の開始を決定する構成の方が、受信レベルＢの受信中央値が所定値以下か否かで再参入動作の開始を決定する構成よりも処理が簡単となる点で有利である。
【０２４７】
また、定期的なビーコン受信において所定期間にビーコン信号の受信レベルＢが「受信レベルＡ−所定レベルＣ」という条件以下になる比率が所定値、例えば０．３を超えた時、再参入動作を開始し、新たな従属すべきビーコン信号を選択する動作を行うようにしても良い。なお、ここで言う比率とは、所定期間の間に受信したビーコン信号の受信レベルＢにおいて、「受信レベルＡ−所定レベルＣ」という条件以下になる受信レベルＢの割合である。
【０２４８】
すなわち、定期的なビーコン受信において所定期間にビーコン信号の受信レベルＢが（前記受信レベルＡ−所定レベルＣ）以下になる比率が所定値、例えば０．３を超えた時、参入動作時から建物が建設されるなどの大きな状況変化があったと判断する。そして、下位機器は再度、参入動作を開始し、新たな接続先となる上位機器を選択する。建物が建設されるなどの状況変化がない場合でも、フェージングにより所定期間に、受信レベルＡ−所定レベルＣ以下（＝受信レベルＢ）となる場合がある。なお、フェージングに起因して受信レベルＢが受信レベルＡ−所定レベルＣ以下となる確率はフェージングの分布により決まる。建物が建設されるなどの状況変化により受信中央値が下がる場合は、当然のことながら受信したビーコン信号の受信レベルＢが受信レベルＡ−所定レベルＣ以下となる確率はフェージングに起因する場合よりも高くなる。
【０２４９】
以上説明したように、実施の形態２に係る無線通信システムでは、下位機器は、自身を取り巻く電波状況が変化し、上位機器から定期的に受信するビーコン信号の受信レベルが所定のレベル以上に大きく変動（低下）した時にのみ再参入動作を行う構成である。そして、下位機器は接続先となる無線端末を新たに選択し親無線端末までのルート変更を行うことができる。このため、従来技術のように中継ルートの変更を行うために、すべての無線端末が他の無線端末に対して電界強度測定用信号を定期的に送信したり、すべての無線端末が他の無線端末が送信した電界強度測定用信号をすべて受信したりする必要がない。すなわち、従来技術のように中継ルート作成のために各無線端末間で実施される信号の送受信回数が多くなることがないため、トラフィックが増大するという問題や電力消費が大きくなるという問題を防ぐことができる。
【０２５０】
［変形例、代表的な用途等］
ここで、前述した実施の形態１、２は、一般的な無線端末または無線通信システムに適用可能であり、それゆえ、無線端末または無線通信システムの具体的な構成は、上述した構成に限定されず、公知のさまざまな構成の無線端末または無線通信システムに適用可能である。
【０２５１】
また、実施の形態１、２では、無線通信システムを構成する無線端末として、親無線端末、中継無線端末および子無線端末の３種類を用いる例を説明しているが、これに限定されず、無線通信システムは、親無線端末および子無線端末の２種類から構成されてもよい。
【０２５２】
また、親無線端末、中継無線端末および子無線端末による通信動作は、コンピュータを動作させるためのプログラムによって実現可能であり、電気機器、情報機器、および／またはコンピュータ等のハードリソースと協働して実現することができる。また、このようなプログラムを記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることで、プログラムの配布および更新、プログラムのインストール作業等を簡単に行うことができる。
【０２５３】
さらに、実施の形態１、２に係る無線端末では、ルート情報に含まれる間欠受信タイミング情報としては、受信を間欠的に待ち受けるスロット番号である「スロット位置情報」を用いているが、本発明はこれに限定されず、間欠受信タイミング（受信の間欠的な待ち受けタイミング）を特定することができれば、スロット番号に限定されず、公知の他の形式の情報を用いることができる。
【０２５４】
また、実施の形態１、２に係る無線端末では、新規参入した無線端末の接続先が親無線端末となる場合、すなわちビーコン信号に含まれる中継段数がゼロの場合は、このビーコン信号は第一所定値レベル以上か否かが、接続先を決定する条件の１つとなっていた。一方、新規参入した無線端末の接続先が中継無線端末となる場合、すなわち、ビーコン信号に含まれる中継段数がゼロより大きい自然数となる場合は、このビーコン信号は第二所定値レベル以上か否かが、接続先を決定する条件の１つとなっていた。
【０２５５】
しかしながら、新規参入した無線端末の接続先を決定する条件の１つはこれに限定されるものではない。
【０２５６】
例えば、新規参入した無線端末が子無線端末の場合は、接続先を決定する条件の１つを、受信したビーコン信号が第一所定値以上であるか否かとし、新規参入した無線端末が中継無線端末の場合は、接続先を決定する条件の１つを、受信したビーコン信号が第二所定値以上であるか否かとしてもよい。つまり、無線通信システムに新規参入した無線端末が子無線端末、あるいは中継無線端末に応じて受信レベルに対する所定値を変更させてもよい。
【０２５７】
また、このように構成される場合、無線通信システムに新規参入した中継無線端末では、受信したビーコン信号の中に第二所定値以上となるビーコン信号が含まれていないとき、所属無線端末決定部１００３は、接続先となる無線端末が存在しないと決定する構成であってもよい。
【０２５８】
また、実施の形態２に係る無線端末では、受信レベルＢを求めるために受信レベルＡから差し引く所定レベルＣを固定値としてもよく、可変値としてもよい構成であった。また、この所定レベルＣが可変値の場合は、下位機器となる無線端末が無線通信ネットワークに参入する際に設定した受信レベルＡに基づきその値を決定することができる構成であった。すなわち、所定レベルＣが可変値の場合は、下位機器となる無線端末が無線通信ネットワークに参入した際に決定されていた。しかしながら、所定レベルＣを可変値とする場合、必ずしも下位機器となる無線端末が無線通信ネットワークに参入した時点に限定されるものではない。例えば、下位機器となる無線端末が無線通信ネットワークに参入した後、一定期間の経過後に、受信するビーコン信号の受信レベルの変動が大きい、もしくは、受信レベルＡよりも下回る回数が多い場合、再度、受信レベルＡの値を見直し変更させる。そして、この変更後の受信レベルＡの値に応じて所定レベルＣを可変としてもよい。
【０２５９】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０２６０】
以上のように本発明は、近距離無線通信ネットワーク、モバイル通信、構内無線通信網、交通機関用無線、防災行政無線網、無線ＬＡＮ、ガス、水道、電力等のメータ用無線検針システム等の無線通信システムおよびこれらに用いられる無線端末の分野に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０２６１】
１      アンテナ
２      送受信部
３      ビーコン送信部
４      リンク接続部
５      ルート情報解析作成部
６      タイミング情報送信部
７      制御部
８      記憶部
１１    アンテナ
１２    送受信部
１３    ビーコン送信部
１４    ビーコン受信部
１５    リンク接続部
１６    タイミング情報解析部
１７    制御部
２１    アンテナ
２２    送受信部
２３    ビーコン受信部
２４    リンク接続部
２５    タイミング情報送信部
２６    制御部
２７    記憶部
３２    リンク接続スロット
３５    リンク接続スロット
４０    基本スロット
４１    下位スロット
４２    上位スロット
５０    リンク接続信号
５１    繰り返しフレーム
５８    ビット同期信号
５９    フレーム同期信号
６０    制御信号（中継段数情報）
６２    ビーコンＩＤ
８７    ルート情報
９０    中間無線端末情報
９１    スロット位置情報
１０１    親無線端末（無線端末）
１０２〜１０４  子無線端末（無線端末）
２０１    中継無線端末（無線端末）
２０２〜２０４  子無線端末（無線端末）
３０１    中継無線端末（無線端末）
３０２〜３０４  子無線端末（無線端末）
４０１    中継無線端末（無線端末）
４０２〜４０４  子無線端末（無線端末）
５０１    中継無線端末（無線端末）
５０２〜５０４  子無線端末（無線端末）
６０１    中継無線端末（無線端末）
１００１    中継段数解析部
１００２    受信レベル測定部
１００３    所属無線端末決定部
１００４    受信レベル比較部
１００５    受信レベル記憶部
１００６    再参入判定部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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