(57)【要約】  【課題】  スーパーフレームの利用効率を向上することのできる無線通信システムを提供する。  【解決手段】  無線通信システム１は、複数の無線ノード２とゲートウェイ３で構成され、複数の無線ノード２間では相互に情報交換が可能であり、無線ノード２に蓄積された履歴情報が無線ノード２からゲートウェイ３へ送信される。無線ノード２は、要求した送信スーパーフレームが割り当てられなかったと判定した場合には、ゲートウェイ３への履歴情報の送信に用いられていない空きスーパーフレームを検出し、その空きスーパーフレームの中から履歴情報のデータ量に応じて選択されたスーパーフレームを用いて、蓄積された履歴情報をゲートウェイ３へ送信する。【選択図】  図１
2010166377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線ノードとゲートウェイで構成され、前記複数の無線ノード間では相互に情報交換が可能であり、前記無線ノードに蓄積された情報が前記無線ノードから前記ゲートウェイへ送信される無線通信システムにおいて、
前記ゲートウェイは、
前記無線ノードからの要求に基づいて、前記無線ノードに蓄積された情報の送信に用いられる送信スーパーフレームの割当て処理を行う割当て処理手段と、
前記割当て処理の結果を、前記複数の無線ノードに通知する結果通知手段と、
を備え、
前記無線ノードは、
前記ゲートウェイからの通知に基づいて、要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられたか否かを判定する割当て判定手段と、
要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられなかったと判定された場合に、前記ゲートウェイへの情報の送信に用いられていない空きスーパーフレームを検出する空きスーパーフレーム検出手段と、
検出された前記空きスーパーフレームの中から前記蓄積された情報のデータ量に応じて選択されたフレームを用いて、前記蓄積された情報を前記ゲートウェイへ送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記無線ノードは、前記蓄積された情報のデータ量を通知して、前記ゲートウェイに対して前記送信スーパーフレームの割当てを要求する割当て要求手段を備え、
前記ゲートウェイの前記割当て処理手段は、通知された前記データ量に基づいて、前記送信スーパーフレームの割当て処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記ゲートウェイは、前記無線ノードから前記蓄積された情報を受信したときに、前記無線ノードに対して受信確認を通知する受信確認通知手段を備え、
前記無線ノードは、前記受信確認の通知に基づいて、前記蓄積された情報を削除する削除手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
複数の無線ノードとゲートウェイで構成され、前記複数の無線ノード間では相互に情報交換が可能であり、前記無線ノードに蓄積された情報が前記無線ノードから前記ゲートウェイへ送信される無線通信システムで用いられる無線ノードであって、
前記蓄積された情報を前記ゲートウェイへ送信するために用いる送信スーパーフレームの割当てを、前記ゲートウェイに対して要求する割当て要求手段と、
前記要求に基づいて行われた前記送信スーパーフレームの割当て処理の結果が前記ゲートウェイから通知されたときに、前記ゲートウェイからの通知に基づいて、要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられたか否かを判定する割当て判定手段と、
要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられなかったと判定された場合に、前記ゲートウェイへの情報の送信に用いられていない空きスーパーフレームを検出する空きスーパーフレーム検出手段と、
検出された前記空きスーパーフレームの中から前記蓄積された情報のデータ量に応じて選択されたフレームを用いて、前記蓄積された情報を前記ゲートウェイへ送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする無線ノード。
【請求項５】
前記蓄積された情報のデータ量を通知して、前記ゲートウェイに対して前記送信スーパーフレームの割当てを要求する割当て要求手段を備え、
前記ゲートウェイでは、通知された前記データ量に基づいて、前記送信スーパーフレームの割当て処理が行われることを特徴とする請求項４に記載の無線ノード。
【請求項６】
前記無線ノードから前記蓄積された情報を受信したことを示す受信確認が前記ゲートウェイから通知されたときに、前記受信確認の通知に基づいて、前記蓄積された情報を削除する削除手段を備えたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の無線ノード。
【請求項７】
複数の無線ノードとゲートウェイで構成され、前記複数の無線ノード間では相互に情報交換が可能であり、前記無線ノードに蓄積された情報が前記無線ノードから前記ゲートウェイへ送信される無線通信システムで用いられる無線通信方法であって、
前記無線ノードが、前記蓄積された情報を前記ゲートウェイへ送信するための送信スーパーフレームの割当てを、前記ゲートウェイに対して要求することと、
前記無線ノードからの要求に基づいて、前記ゲートウェイが前記送信スーパーフレームの割当て処理を行うことと、
前記割当て処理の結果を、前記ゲートウェイから前記複数の無線ノードに通知することと、
前記ゲートウェイからの通知に基づいて、前記無線ノードが、要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられたか否かを判定することと、
要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられなかったと判定された場合に、前記ゲートウェイへ情報の送信に用いられていない空きスーパーフレームを検出することと、
検出された前記空きスーパーフレームの中から前記蓄積された情報のデータ量に応じて選択されたフレームを用いて、前記蓄積された情報を前記無線ノードから前記ゲートウェイへ送信することと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線ノードとゲートウェイで構成され、無線ノードに蓄積された情報がゲートウェイへ送信される無線通信システムに関し、特に、情報を送信するときのフレームの利用効率を向上する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、双方向通信可能なスマートタグ（無線ノード）を利用して、人や物の行動履歴の情報を収集するシステムが提案されている（例えば非特許文献１参照）。このシステムでは、人や物がすれ違ったときに、それぞれが所持している無線ノード間でデータ交換が行われる。そして、無線ノードを所持した人や物が、所定の箇所に設置されたゲートウェイの通信範囲に入ると、無線ノードに蓄積された情報（行動履歴の情報）がゲートウェイへフレーム送信され、人や物の行動履歴の情報が収集される。このシステムは、例えば、災害時の被災者の情報収集などに利用することができる。
【非特許文献１】川上哲也、他３名、「双方向通信可能なスマートタグを用いた実物系ネットワーク」、電子情報通信学会  ＮＳ（ネットワークシステム）研究会  ３月研究会、２００７年３月６日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のシステムでは、ゲートウェイの通信範囲内に多数の無線ノードが存在する（無線ノードの密度が高い）場合には、ゲートウェイへのフレーム送信が輻輳しやすくなる。ゲートウェイへの送信が輻輳すると、無線ノードに蓄積された履歴情報をゲートウェイへ送信しようとしたときに、送信スーパーフレームが割り当てられず、その無線ノードは次のアクティブ期間まで履歴情報を送信する機会が得られない。
【０００４】
ところで、無線ノードが送信しようとする履歴情報のデータ量は、通常、各無線ノードによって異なる（つまり、無線ノードのメモリの使用量は、無線ノードごとに異なる）が、従来のシステムでは、すべての無線ノードに対して、同じフレーム数の送信スーパーフレーム（例えば、４つのスーパーフレーム）が割り当てられていた。したがって、無線ノードが送信しようとする履歴情報のデータ量が少ない場合には、その無線ノードに割り当てられた送信スーパーフレームの一部（例えば、２つのスーパーフレーム）を使用すれば十分である。そのような場合には、残りの送信スーパーフレーム（残り２つのスーパーフレーム）は利用されないことになり、フレームの利用効率が低下するという問題があった。
【０００５】
また、この無線ノードは、例えば小型の電池式ノードであり、消費電力の低減が重要な要求の一つであるところ、従来のシステムでは、利用していない送信スーパーフレーム（残り２つのスーパーフレーム）でも、無線ノードがアクティブ状態になるため、無駄な電力を消費することになるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、スーパーフレームの利用効率を向上することのできる無線通信システ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】
【０００７】
本発明の無線通信システムは、複数の無線ノードとゲートウェイで構成され、前記複数の無線ノード間では相互に情報交換が可能であり、前記無線ノードに蓄積された情報が前記無線ノードから前記ゲートウェイへ送信される無線通信システムにおいて、前記ゲートウェイは、前記無線ノードからの要求に基づいて、前記無線ノードに蓄積された情報の送信に用いられる送信スーパーフレームの割当て処理を行う割当て処理手段と、前記割当て処理の結果を、前記複数の無線ノードに通知する結果通知手段と、を備え、前記無線ノードは、前記ゲートウェイからの通知に基づいて、要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられたか否かを判定する割当て判定手段と、要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられなかったと判定された場合に、前記ゲートウェイへの情報の送信に用いられていない空きスーパーフレームを検出する空きスーパーフレーム検出手段と、検出された前記空きスーパーフレームの中から前記蓄積された情報のデータ量に応じて選択されたフレームを用いて、前記蓄積された情報を前記ゲートウェイへ送信する送信手段と、を備えた構成を有している。
【０００８】
この構成により、無線ノードが蓄積した情報（例えば行動履歴の情報など）をゲートウェイに送信しようとして送信スーパーフレームの割当てを要求した場合に、輻輳が発生して送信スーパーフレームが割り当てられなかったときには、無線ノードが自律的に空きスーパーフレームの検出を行い、その空きスーパーフレームの中から蓄積された情報（送信予定の情報）のデータ量に応じて選択されたフレームを用いて情報の送信が行われる。このように、送信スーパーフレームが割り当てられなかった無線ノードでも、送信する情報のデータ量に応じて空きスーパーフレームを選択して情報送信を行うので、スーパーフレームの利用効率が向上する。したがって、無線ノードが情報を送信できるまでの待ち時間が短縮され、ゲートウェイは多くの無線ノードから効率よく情報を収集することが可能になる。
【０００９】
また、本発明の無線通信システムでは、前記無線ノードは、前記蓄積された情報のデータ量を通知して、前記ゲートウェイに対して前記送信スーパーフレームの割当てを要求する割当て要求手段を備え、前記ゲートウェイの前記割当て処理手段は、通知された前記データ量に基づいて、前記送信スーパーフレームの割当て処理を行う構成を有している。
【００１０】
この構成により、無線ノードは、送信スーパーフレームの割当てを要求するときに、蓄積された情報（送信予定の情報）のデータ量をゲートウェイに通知する。ゲートウェイでは、通知されたデータ量に基づいて送信スーパーフレームの割当て（スーパーフレーム数およびスーパーフレーム番号の決定など）が行われる。このようにして、データ量を考慮した送信スーパーフレームの割当てが行われるので、スーパーフレームの利用効率が向上し、無線ノードの無駄な電力消費を抑えることが可能になる。
【００１１】
また、本発明の無線通信システムでは、前記ゲートウェイは、前記無線ノードから前記蓄積された情報を受信したときに、前記無線ノードに対して受信確認を通知する受信確認通知手段を備え、前記無線ノードは、前記受信確認の通知に基づいて、前記蓄積された情報を削除する削除手段を備えた構成を有している。
【００１２】
この構成により、ゲートウェイは無線ノードから情報を受信すると、その無線ノードに対して受信確認を通知する。無線ノードは、この受信確認を受け取ると、蓄積された情報（ゲートウェイに送信した情報）を削除する。これにより、蓄積しておく必要のない情報（送信済みの情報）によって、無線ノードのメモリ領域（情報を蓄積するための領域）が占められるを防ぐことができる。
【００１３】
本発明の無線ノードは、複数の無線ノードとゲートウェイで構成され、前記複数の無線ノード間では相互に情報交換が可能であり、前記無線ノードに蓄積された情報が前記無線ノードから前記ゲートウェイへ送信される無線通信システムで用いられる無線ノードであって、前記蓄積された情報を前記ゲートウェイへ送信するために用いる送信スーパーフレームの割当てを、前記ゲートウェイに対して要求する割当て要求手段と、前記要求に基づいて行われた前記送信スーパーフレームの割当て処理の結果が前記ゲートウェイから通知されたときに、前記ゲートウェイからの通知に基づいて、要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられたか否かを判定する割当て判定手段と、要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられなかったと判定された場合に、前記ゲートウェイへの情報の送信に用いられていない空きスーパーフレームを検出する空きスーパーフレーム検出手段と、検出された前記空きスーパーフレームの中から前記蓄積された情報のデータ量に応じて選択されたスーパーフレームを用いて、前記蓄積された情報を前記ゲートウェイへ送信する送信手段と、を備えた構成を有している。
【００１４】
この構成によっても、上記と同様に、送信スーパーフレームが割り当てられなかった無線ノードでも、送信する情報のデータ量に応じて空きスーパーフレームを選択して情報送信を行うので、スーパーフレームの利用効率が向上する。したがって、無線ノードが情報を送信できるまでの待ち時間が短縮され、ゲートウェイは多くの無線ノードから効率よく情報を収集することが可能になる。
【００１５】
また、本発明の無線ノードは、前記蓄積された情報のデータ量を通知して、前記ゲートウェイに対して前記送信スーパーフレームの割当てを要求する割当て要求手段を備え、前記ゲートウェイでは、通知された前記データ量に基づいて、前記送信スーパーフレームの割当て処理が行われる構成を有している。
【００１６】
この構成によっても、上記と同様に、データ量を考慮した送信スーパーフレームの割当てが行われるので、スーパーフレームの利用効率が向上し、無線ノードの無駄な電力消費を抑えることが可能になる。
【００１７】
また、本発明の無線ノードは、前記無線ノードから前記蓄積された情報を受信したことを示す受信確認が前記ゲートウェイから通知されたときに、前記受信確認の通知に基づいて、前記蓄積された情報を削除する削除手段を備えた構成を有している。
【００１８】
この構成によっても、上記と同様に、蓄積しておく必要のない情報（送信済みの情報）によって、無線ノードのメモリ領域（情報を蓄積するための領域）が占められるを防ぐことができる。
【００１９】
本発明の無線通信方法は、複数の無線ノードとゲートウェイで構成され、前記複数の無線ノード間では相互に情報交換が可能であり、前記無線ノードに蓄積された情報が前記無線ノードから前記ゲートウェイへ送信される無線通信システムで用いられる無線通信方法であって、前記無線ノードが、前記蓄積された情報を前記ゲートウェイへ送信するための送信スーパーフレームの割当てを、前記ゲートウェイに対して要求することと、前記無線ノードからの要求に基づいて、前記ゲートウェイが前記送信スーパーフレームの割当て処理を行うことと、前記割当て処理の結果を、前記ゲートウェイから前記複数の無線ノードに通知することと、前記ゲートウェイからの通知に基づいて、前記無線ノードが、要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられたか否かを判定することと、要求した前記送信スーパーフレームが割り当てられなかったと判定された場合に、前記ゲートウェイへ情報の送信に用いられていない空きスーパーフレームを検出することと、検出された前記空きスーパーフレームの中から前記蓄積された情報のデータ量に応じて選択されたスーパーフレームを用いて、前記蓄積された情報を前記無線ノードから前記ゲートウェイへ送信することと、を含んでいる。
【００２０】
この方法によっても、上記と同様に、送信スーパーフレームが割り当てられなかった無線ノードでも、送信する情報のデータ量に応じて空きスーパーフレームを選択して情報送信を行うので、スーパーフレームの利用効率が向上する。したがって、無線ノードが情報を送信できるまでの待ち時間が短縮され、ゲートウェイは多くの無線ノードから効率よく情報を収集することが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、要求した送信スーパーフレームが割り当てられなかったと判定された場合に空きスーパーフレームを検出し、情報のデータ量に応じて空きスーパーフレームの中から選択されたスーパーフレームを用いて情報をゲートウェイへ送信することにより、スーパーフレームの利用効率が向上するという効果を有する無線通信システムを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムについて、図面を用いて説明する。本実施の形態では、例えば、災害時の被災者の情報収集などに用いられる無線通信システムの場合を例示する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の無線通信システムの構成を、図１〜図３を用いて説明する。図１は、無線ノードの構成を示すブロック図であり、図２は、ゲートウェイの構成を示すブロック図である。また、図３は、無線通信システムの説明図である。ここでは、まず図３を参照して、無線通信システムの全体の構成について説明する。
【００２４】
図３に示すように、本実施の形態の無線通信システム１は、複数の無線ノード２（無線ノードＡ〜Ｅ）とゲートウェイ３（ＧＷ）で構成されている。無線ノード２のタイプには、ユーザによって所持される移動タイプの無線ノード２と、所定の場所に設置される固定タイプの無線ノード２がある。図３の例では、移動タイプの無線ノード２（無線ノードＢ、Ｃ、Ｄ）が移動する方向が矢印によって図示されている。なお、図では、説明の便宜のため、５つの無線ノード２が図示されているが、無線ノード２の数はこれに限定されるものではない。
【００２５】
また、これらの無線ノード２は、無線通信によって相互に情報交換を行う機能を備えている。例えば、無線ノード２は、他の無線ノード２とすれ違ったときに互いのＩＤ情報（交差履歴情報）を交換し、自ノードのメモリに蓄積しておく機能を備えている。図３では、無線ノード２に記憶された交差履歴情報が、吹き出しの中に模式的に図示されている。なお、この無線ノード２は、双方向にデータをやり取りすることが可能であり、Ｐ２Ｐタグであるともいえる。
【００２６】
このように、移動タイプの無線ノード２がシステム内を移動して、すれ違った無線ノード２が互いにＩＤ情報を交換・蓄積することによって、お互いの交差履歴（すれ違い履歴ともいえる）が各無線ノード２に保持される。その結果、移動タイプの無線ノード２には、その無線ノード２を所持するユーザの行動履歴が蓄積される。また、固定タイプの無線ノード２には、その無線ノード２が設置された地点におけるユーザの通過履歴が蓄積される。
【００２７】
また、無線通信システム１のゲートウェイ３は、外部ネットワーク４（例えばインターネット）と通信（有線通信または無線通信）する機能を備えている。このゲートウェイ３は、システムの同期タイミングの基準となる基準クロック（図示せず）を備えており、また、無線ノード２に電力を供給する機能も備えている。
【００２８】
例えば、本実施の形態の無線通信システム１の具体的なアプリケーションの一例として、街中での人々の行動や交差履歴を取得するシステム等が挙げられる。そのようなアプリケーションでは、外部ネットワーク４への接続と電源を確保できる場所にゲートウェイ３を設置し、街中の各所に多数の固定タイプの無線ノード２を設置し、移動タイプの無線ノード２を人々に所持させると、街中での人々の行動や交差履歴を取得することができる。
【００２９】
また、無線ノード２によって自己のＩＤ情報を単に交換し、交差履歴を残しておくというアプリケーションの場合には、送信側の無線ノード２が受信側の無線ノード２を特定する必要がない。したがって、そのような場合には、それぞれの無線ノード２が、自己のＩＤをブロードキャストして、それを受信した他の無線ノード２がその情報を蓄積しておけばよい。
【００３０】
つぎに、図１に戻って、無線ノード２の構成について詳しく説明する。図１に示すように、無線ノード２は、送信器５と受信器６を有する無線部７と、各部の動作を制御するための制御部８と、他の無線ノード２から受信したデータ（ノードＩＤ）を履歴情報として蓄積するメモリである受信データ蓄積部９と、メモリの使用状態を監視するメモリ使用状態監視部１０と、ゲートウェイ３へ送信する履歴情報送信要求フレームを生成するための履歴情報送信要求フレーム生成部１１を備えている。本実施の形態の履歴情報送信要求フレーム生成部１１では、メモリ使用量を付加した送信要求フレームが生成される。
【００３１】
また、無線ノード２は、ゲートウェイ３からの履歴情報要求応答を解析する履歴情報要求応答解析部１２と、履歴情報を送信するための処理を行う履歴情報送信部１３と、ＣＳＭＡ（キャリアセンス・マルチプルアクセス）で送信を行うための処理を行うＣＳＭＡ実行部１４を備えている。この履歴情報要求応答解析部１２は、ゲートウェイ３からの履歴情報要求応答に基づいて、要求した送信用のスーパーフレーム（送信スーパーフレーム）が割り当てられたか否かを判定する機能を備えている。また、この履歴情報要求応答解析部１２は、要求した送信スーパーフレームが割り当てられなかったと判定された場合に、履歴情報の送信に使用されていないスーパーフレーム（空きスーパーフレーム）を検出する機能を備えている。履歴情報送信部１３は、要求した送信スーパーフレームが割り当てられた場合には、その送信スーパーフレームで履歴情報を送信し、要求した送信スーパーフレームが割り当てられなかった場合には、検出された空きスーパーフレームで履歴情報を送信するように制御を行う。
【００３２】
また、この無線ノード２は、履歴情報を送信した後に、ゲートウェイ３からの履歴情報受信ＡＣＫを解析する履歴情報受信ＡＣＫ解析部１５と、履歴情報受信ＡＣＫの解析の結果、履歴情報の受信が確認されたときに、受信データ蓄積部９から履歴情報を削除する履歴情報削除部１６を備えている。
【００３３】
つづいて、図２を参照して、ゲートウェイ３の構成について詳しく説明する。図２に示すように、ゲートウェイ３は、送信器１７と受信器１８を有する無線部１９と、各部の動作を制御するための制御部２０と、各無線ノード２から受信したデータ（ノードＩＤ）を履歴情報として蓄積する大容量メモリである受信データ蓄積部２１と、無線ノード２から受信した履歴情報送信要求フレームを解析する履歴情報送信要求フレーム解析部２２を備えている。
【００３４】
また、ゲートウェイ３は、無線ノード２から受信した履歴情報送信要求フレームに基づいて、履歴情報を送信するためのスーパーフレーム（ＳＦ）を無線ノード２に割り当てる処理を行う履歴情報送信ＳＦ割当部２３と、割当ての結果を無線ノード２に通知する履歴情報要求応答を生成する履歴情報要求応答生成部２４を備えている。本実施の形態の履歴情報送信ＳＦ割当部２３では、無線ノード２ごとに、メモリ使用量に応じたスーパーフレーム数のスーパーフレームが割り当てられる。具体的には、履歴情報の送信に使用するスーパーフレームの「スーパーフレーム数」と「スーパーフレーム番号」が決定される。
【００３５】
また、このゲートウェイ３は、無線ノード２から履歴情報を受信するための処理を行う履歴情報受信部２５と、ＣＳＭＡ（キャリアセンス・マルチプルアクセス）で受信を行うための処理を行うＣＳＭＡ実行部２６と、履歴情報を受信したことを無線ノード２に通知する履歴情報受信ＡＣＫを生成する履歴情報受信ＡＣＫ生成部２７を備えている。
【００３６】
ここで、図４を参照して、履歴情報の送信に使用するスーパーフレームの構成について説明する。図４に示すように、無線通信の通信単位には、複数のデューティーサイクル（duty cycle）を持ち、各デューティーサイクルには、複数のスーパーフレーム（ＳＦ）が含まれている。この図４の例では、最初のスーパーフレームが、アクティブ期間であり、残りのスーパーフレームが、スリープ期間である。つまり、各デューティーサイクルには、アクティブ期間とスリープ期間が含まれているともいえる。各スーパーフレームには、複数のタイムスロット（ＴＳ）が含まれており、このタイムスロットでフレームの送受信が行われる。
【００３７】
以上のように構成された無線通信システム１について、図５を用いてその動作を説明する。
【００３８】
図５は、本実施の形態の無線通信システム１における履歴情報の送受信の動作を説明するためのシーケンス図である。なお、図５では、ゲートウェイ３の通信範囲内に、２６個の無線ノード２（無線ノード２Ａ〜２Ｚ）が含まれており、これらの無線ノード２からの履歴情報の送信要求に対して４つの無線ノード２（無線ノード２Ａ〜２Ｄ）にだけ送信スーパーフレームが割り当てられた場合が例示されているが、無線ノード２の数がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００３９】
図５に示すように、この無線通信システム１では、まず、アクティブ期間に含まれる所定のタイムスロット（例えば、アクティブ期間のＳＦのＴＳ２）で、ゲートウェイ３から無線ノード２Ａ〜２Ｚに対してブロードキャスト方式でフレーム送信(ビーコン送信)が行われる。無線ノード２Ａ〜２Ｚは、このビーコンをゲートウェイ３から受信することによって、スーパーフレームの開始タイミングの同期（同期処理）をとることができる。なお、ゲートウェイ３と無線ノード２の間の通信方式はブロードキャストに限定されず、ユニーキャストもマルチキャストでもかまわない。
【００４０】
そして、スーパーフレームの開始タイミングの同期をとった後の所定のスーパーフレーム（例えばＳＦ１のＴＳ２）で、ゲートウェイ３から無線ノード２Ａ〜２Ｚに対してブロードキャスト方式でビーコン送信が行われると、その後のタイムスロット（例えばＳＦ１のＴＳ３〜１２）で、無線ノード２Ａ〜２Ｚから履歴情報送信要求フレームが送信される。各無線ノード２Ａ〜２Ｚは、この履歴情報送信要求フレームを用いて、それぞれのメモリ使用量をゲートウェイ３に通知する。
【００４１】
ゲートウェイ３は、無線ノード２から履歴情報送信要求フレームを受信すると、各無線ノード２のメモリ使用量に応じて、送信スーパーフレームの割当てを行う（割り当てるＳＦのフレーム数とフレーム番号を決定する）。その後、ゲートウェイ３は、履歴情報要求応答フレームをブロードキャスト送信して、無線ノード２Ａ〜２Ｚに対して割当て結果を通知する（履歴情報の送信が許可された無線ノード２のＩＤと、割り当てられたＳＦを通知する）。
【００４２】
無線ノード２Ａ〜２Ｄは、履歴情報要求応答フレームを解析して、要求した送信スーパーフレームが割り当てられたことを確認すると、それぞれの送信スーパーフレームで履歴情報を送信する。ゲートウェイ３は、各無線ノード２Ａ〜２Ｄから履歴情報を受信すると、それぞれの無線ノード２Ａ〜２Ｄに履歴情報受信ＡＣＫを送信する。無線ノード２Ａ〜２Ｄは、この履歴情報受信ＡＣＫを受信して、送信した履歴情報が受信されたことを確認すると、送信済みの履歴情報を削除する。
【００４３】
無線ノード２Ｅ〜２Ｚは、履歴情報要求応答フレームを解析して、要求した送信スーパーフレームが割り当てられなかったことを確認すると、それぞれのメモリ使用量（送信しようとする履歴情報のデータ量）を計算するとともに、空きスーパーフレームの検出を行う。空きスーパーフレームが検出されると、その中から、送信しようとする履歴情報のデータ量に応じて（履歴情報を送信できるような）空きスーパーフレームを選択し、その空きスーパーフレームで履歴情報を送信する。ゲートウェイ３は、各無線ノード２Ｅ〜２Ｚから履歴情報を受信すると、それぞれの無線ノード２Ｅ〜２Ｚに履歴情報受信ＡＣＫを送信する。無線ノード２Ｅ〜２Ｚは、この履歴情報受信ＡＣＫを受信して、送信した履歴情報が受信されたことを確認すると、送信済みの履歴情報を削除する。
【００４４】
このような第１の実施の形態の無線通信システム１によれば、要求した送信スーパーフレームが割り当てられなかったと判定された場合には空きスーパーフレームを検出し、履歴情報のデータ量に応じて空きスーパーフレームの中から選択されたスーパーフレームを用いて履歴情報をゲートウェイ３へ送信することにより、スーパーフレームの利用効率を向上させることができる。
【００４５】
すなわち、本実施の形態では、無線ノード２が蓄積した情報（例えば行動履歴の情報など）をゲートウェイ３に送信しようとして送信スーパーフレームの割当てを要求した場合に、輻輳が発生して送信スーパーフレームが割り当てられなかったときには、無線ノード２が自律的に空きスーパーフレームの検出を行い、その空きスーパーフレームの中から蓄積された情報（送信予定の情報）のデータ量に応じて選択されたスーパーフレームを用いて情報の送信が行われる。例えば、ある無線ノード２が、２スーパーフレーム分のデータ量（送信するのに２スーパーフレームを要するデータ量）の情報を送信しようとして送信スーパーフレームの割当てを要求した場合、要求した送信スーパーフレーム（２スーパーフレーム分の送信スーパーフレーム）が割り当てられなかったときであっても、無線ノード２が自律的に空きスーパーフレームの検出を行う。そして、検出された空きスーパーフレームの中に２スーパーフレーム分の送信スーパーフレームが含まれているような場合（例えば、３スーパーフレーム分の空きスーパーフレームが１つ検出された場合、または、１スーパーフレーム分の空きスーパーフレームが２つ検出された場合など）には、その中から選択した２スーパーフレーム分の空きスーパーフレームを用いて情報の送信が行われる。このようにして、送信スーパーフレームが割り当てられなかった無線ノード２でも、送信する情報のデータ量に応じて空きスーパーフレームを選択して情報送信を行うので、スーパーフレームの利用効率が向上する。したがって、無線ノード２が情報を送信できるまでの待ち時間が短縮され、ゲートウェイ３は多くの無線ノード２から効率よく情報を収集することが可能になる。
【００４６】
また、本実施の形態では、無線ノード２は、送信スーパーフレームの割当てを要求するときに、蓄積された情報（送信予定の情報）のデータ量をゲートウェイ３に通知する。ゲートウェイ３では、通知されたデータ量に基づいて送信スーパーフレームの割当て（スーパーフレーム数およびスーパーフレーム番号の決定など）が行われる。例えば、無線ノード２から通知されたデータ量が「２スーパーフレーム分」であった場合を仮定する。この場合、要求された送信スーパーフレームの割当てが行われると、その要求に応じたスーパーフレーム数（２スーパーフレーム）とスーパーフレーム番号（第２２番および第２３番など）が決定される。このようにして、データ量を考慮した送信スーパーフレームの割当てが行われる。一方、データ量を考慮せずに送信スーパーフレームの割当てが行われると、データ量が少ない（例えば２スーパーフレーム分のデータ量しかない）にも関わらず、画一的に送信スーパーフレームが割り当てられる（例えば、常に４スーパーフレーム分の送信スーパーフレームが割り当てられる）。そうすると、送信に利用する必要のないスーパーフレームまで割り当てられることになり、スーパーフレームの利用効率が低下する。また、無線ノード２は、送信に利用する必要のないスーパーフレームであってもアクティブ状態になるように制御されるため、結果として無駄な電力を消費することになる。これに対して、本発明では、データ量を考慮した送信スーパーフレームの割当てが行われるので、フレームの利用効率が向上し、無線ノード２の無駄な電力消費を抑えることが可能になる。
【００４７】
また、本実施の形態では、ゲートウェイ３は無線ノード２から情報を受信すると、その無線ノード２に対して受信確認を通知する。無線ノード２は、この受信確認を受け取ると、蓄積された情報（ゲートウェイ３に送信した情報）を削除する。これにより、蓄積しておく必要のない情報（送信済みの情報）によって、無線ノード２のメモリ領域（情報を蓄積するための領域）が占められるを防ぐことができる。
【００４８】
また、ゲートウエイ３の処理フローを図６に示す。ゲートウエイ３は図５でも示したように、アクティブ期間のＳＦ２でビーコンを送信する（Ｓ６１）。ここで時刻同期のとれた無線ノード２に対してさらに履歴情報の送信を要求し（Ｓ６２）、スーパーフレームを各無線ノードに割り当て（Ｓ６３）、履歴を受信した場合には（Ｓ６４）、各無線ノードにＡＣＫ信号を送信する（Ｓ６５）。
【００４９】
また、図７に各無線ノードの処理フローを示す。無線ノード２は同期処理を開始すると（Ｓ７１）、まずＧＷ３からのビーコンを受信する（Ｓ７２）。ＧＷ３からのビーコンを受信して、履歴情報がある場合には（Ｓ７３）、履歴情報送信要求をＧＷ３へ送信する（Ｓ７４）。一方、履歴情報が無い場合には、ＩＤ情報のみを送信する（Ｓ７５）。履歴情報送信要求の応答を受信したときに（Ｓ７６）、履歴情報送信要求について送信許可がＧＷ３から帰ってきたときは（Ｓ７７）、割り当てられたスーパーフレームで履歴情報を送信し（Ｓ７８）、ＧＷ３から返信されたＡＣＫ信号で受信されたことを確認して（Ｓ７９）、履歴情報を削除する（Ｓ８０）。一方、送信許可が無かったときには、履歴情報がある場合に（Ｓ８１）、空きスーパーフレームを確認し（Ｓ８２）、対応できるスーパーフレームで履歴情報を送信した後（Ｓ８３）、ＡＣＫ信号を確認して（Ｓ７９）、履歴情報を削除する（Ｓ８０）。
【００５０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の無線通信システム１について説明する。ここでは、本実施の形態が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。したがって、ここで特に言及しない限り、第２の実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００５１】
本実施の形態では、無線ノード２が、履歴情報送信要求フレームで、メモリ使用量をゲートウェイ３に通知しない点が第１の実施の形態と異なる。具体的には、本実施の形態では、無線ノード２の履歴情報送信要求フレーム生成部１１では、メモリ使用量を付加しない送信要求フレームが生成され、そして、ゲートウェイ３の履歴情報送信ＳＦ割当部２３では、すべての無線ノード２に対して、同じスーパーフレーム数（例えば２つ）のスーパーフレームが割り当てられる。
【００５２】
このような本発明の第２の実施の形態の無線通信システム１によっても、第１の実施の形態と同様に、スーパーフレームの利用効率が向上するという効果が得られる。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明にかかる無線通信システムは、フレームの利用効率が向上するという効果を有し、災害時の被災者の情報収集システムなどに用いられ、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施の形態における無線ノードのブロック図
【図２】本実施の形態におけるゲートウェイのブロック図
【図３】本実施の形態における無線通信システムの説明図
【図４】本実施の形態における送信単位の説明図
【図５】本実施の形態における無線通信システムの動作を説明するためのシーケンス図
【図６】本実施の形態におけるゲートウエイの処理フローを示す図
【図７】本実施の形態における無線ノードの処理フローを示す図
【符号の説明】
【００５６】
１  無線通信システム
２  無線ノード
３  ゲートウェイ
４  外部ネットワーク
９  受信データ蓄積部
１０  メモリ使用状態監視部
１１  履歴情報送信要求フレーム生成部
１２  履歴情報要求応答解析部
１３  履歴情報送信部
１４  ＣＳＭＡ実行部
１５  履歴情報受信ＡＣＫ解析部
１６  履歴情報削除部
２１  受信データ蓄積部
２２  履歴情報送信要求フレーム解析部
２３  履歴情報要求応答生成部
２４  履歴情報送信ＳＦ割当部
２５  履歴情報受信部
２６  ＣＳＭＡ実行部
２７  履歴情報受信ＡＣＫ生成部
【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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