(57)【要約】【課題】フレームの周期が長くなっても（フレームの伝送速度が低くなっても）、時刻同期を精度よく行う。【解決手段】無線ネットワークシステム１０において、基幹装置１２及び各無線装置１６ａ〜１６ｃは、カウンタ２０、２２ａ〜２２ｃをそれぞれ有し、カウンタ２０、２２ａ〜２２ｃは、基幹装置１２と無線装置１６ａ、１６ｃとの間で、あるいは、無線装置１６ａ、１６ｂ間でパケットを送受信するフレームの時間及びスロットの時間よりも短い時間間隔でそれぞれカウントを行い、基幹装置１２及び各無線装置１６ａ〜１６ｃは、それぞれ、自己のカウンタ２０、２２ａ〜２２ｃでカウントしたフレームの開始時刻からの経過時間を示すカウント値をパケットに設定し、設定したパケットを前記スロットで同報送信する。【選択図】図１
2010233071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基幹装置を根元として複数の無線装置によりツリー状に形成されたマルチホップ無線ネットワーク方式の無線ネットワークシステムにおいて、
前記基幹装置及び前記各無線装置は、計時部をそれぞれ有し、
前記各計時部は、前記基幹装置と前記無線装置との間で、あるいは、前記各無線装置間でパケットを送受信するフレームの時間及び該フレームを構成するスロットの時間よりも短い時間間隔でそれぞれ計時を行い、
前記基幹装置及び前記各無線装置は、それぞれ、自己の計時部で計時した前記フレームの開始時刻からの経過時間を示す経過時間情報を前記パケットに設定し、設定した前記パケットを前記スロットで前記無線ネットワークシステム内の他の無線装置に送信する
ことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記基幹装置は、該基幹装置の計時部で計時した前記フレームの開始時刻からの経過時間を示す第１の経過時間情報を第１のパケットに設定し、設定した前記第１のパケットを前記フレーム中の第１のスロットで前記各無線装置に送信し、
前記第１のパケットを受信した無線装置の計時部は、計時している時間を前記第１の経過時間情報の示す経過時間に変更し、変更した時間より計時を再開する
ことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムにおいて、
前記第１のパケットを受信した無線装置は、該無線装置の計時部が前記変更後の時間より計時した前記フレームの開始時刻からの経過時間を示す第２の経過時間情報を第２のパケットに設定し、設定した前記第２のパケットを前記フレーム中の第２のスロットで前記他の無線装置に中継する
ことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、
前記他の無線装置に中継する無線装置は、中継前にキャリアセンス処理を行い、該キャリアセンス処理の結果、前記第２のスロットでの中継を中止し、該第２のスロットの中継時刻から所定時間経過後の前記フレーム中の第３のスロットで再送する必要がある場合に、前記第２経過時間情報の示す経過時間に、該無線装置の計時部が計時した前記中継時刻から前記第３のスロットの再送時刻までの時間を加算して第３の経過時間情報を生成し、生成した前記第３の経過時間情報を第３のパケットに設定して、設定した前記第３のパケットを前記第３のスロットで前記他の無線装置に再送する
ことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載のシステムにおいて、
前記基幹装置は、前記第１のパケットの送信後にキャリアセンス処理を行い、該キャリアセンス処理の結果、前記第１のパケットの送信後の第４のスロットにおける第４のパケットの送信を中止し、前記第４のスロットの送信時刻から所定時間経過後の第５のスロットで再送する必要がある場合に、前記フレームの開始時刻より前記第４のスロットの送信時刻までの経過時間に、該基幹装置の計時部が計時した前記第４のスロットの送信時刻から前記第５のスロットの再送時刻までの時間を加算して第４の経過時間情報を生成し、生成した前記第４の経過時間情報を第５のパケットに設定して、設定した前記第５のパケットを前記第５のスロットで前記各無線装置に再送する
ことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基幹装置を根元として複数の無線装置によりツリー状に形成されたマルチホップ無線ネットワーク方式の無線ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の無線端末（基幹装置及び複数の無線装置）によりツリー状の無線ネットワークを構築し、該無線ネットワーク内の隣接する無線端末間でパケットを中継することにより、電波が直接届かない無線端末間での通信を実現するマルチホップ無線ネットワーク方式の無線ネットワークシステムが提案されている。
【０００３】
特許文献１には、無線ネットワークに参加する無線装置の数が多くなることに起因したパケットの衝突を抑制するために、各無線装置は、それぞれ、時刻に関する精度情報を複数の無線装置から取得し、取得した複数の精度情報のうち、最も精度の高い精度情報の示す時刻にて時刻同期を行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２８１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した無線ネットワークシステムでは、パケットを送受信するフレーム中の所定のスロットで当該パケットを中継することにより、無線端末間でのパケットの中継が行われる。従って、精度情報を前記パケットに設定し、設定した前記パケットを前記スロットで送信することにより、各無線装置は、前記精度情報を取得することが可能となる。
【０００６】
ところで、所定時間間隔でフレームが繰り返される場合に、該フレームの周期が長ければ（前記フレームの伝送速度が低ければ）、中継する毎にフレームが遅延し、この結果、各無線装置が前記パケットを受信し、該パケット中の前記精度情報に示される時刻で時刻同期を行っても、該時刻同期を精度よく行えないことが懸念されている。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、フレームの周期が長くなっても（フレームの伝送速度が低くなっても）、時刻同期を精度よく行うことができる無線ネットワーク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】
【０００８】
本発明に係る無線ネットワークシステムは、基幹装置を根元として複数の無線装置によりツリー状に形成されたマルチホップ無線ネットワーク方式の無線ネットワークシステムであって、
前記基幹装置及び前記各無線装置は、計時部をそれぞれ有し、
前記各計時部は、前記基幹装置と前記無線装置との間で、あるいは、前記各無線装置間でパケットを送受信するフレームの時間及び該フレームを構成するスロットの時間よりも短い時間間隔でそれぞれ計時を行い、
前記基幹装置及び前記各無線装置は、それぞれ、自己の計時部で計時した前記フレームの開始時刻からの経過時間を示す経過時間情報を前記パケットに設定し、設定した前記パケットを前記スロットで前記無線ネットワークシステム内の他の無線装置に送信することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フレームやスロットの時間よりも短い時間間隔で計時部が計時を行い、基幹装置及び各無線装置は、自己の計時部で計時したフレームの開始時刻からの経過時間を示す経過時間情報をパケットに設定して他の無線装置に送信する。これにより、フレームの周期が長くなっても（該フレームの伝送速度が低くなっても）、前記パケットを受信した他の無線装置は、前記経過時間情報の示す前記経過時間を用いて精度よく時刻同期を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る無線ネットワークシステムの概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る無線ネットワークシステムを構成するクラスタの概略構成図である。
【図３】図１及び図２の無線装置のブロック図である。
【図４】スーパーフレームの基本構成を示す説明図である。
【図５】制御フレームの構成を示す説明図である。
【図６】パケットの構成を示す説明図である。
【図７】基幹装置と各無線装置との間での時刻同期処理を説明するためのタイムチャートである。
【図８】図７の時刻同期処理の流れを説明するためのシーケンス図である。
【図９】キャリアセンス処理を行ったときの基幹装置と各無線装置との間での時刻同期処理を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】図９の時刻同期処理の流れを説明するためのシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る無線ネットワークシステムの好適な実施形態について、図１〜図１０を参照しながら説明する。
【００１２】
本実施形態に係る無線ネットワークシステム１０は、図１に示すように、基本的には、基幹装置１２を根元として、複数の無線装置（図１では、第１〜第３無線装置１６ａ〜１６ｃのみ図示）によりツリー状に形成されたマルチホップ無線ネットワーク方式の無線ネットワークシステムである。この場合、基幹装置１２は、無線１４を介して第１無線装置１６ａ及び第３無線装置１６ｃと接続され、第１無線装置１６ａは、無線１８を介して第２無線装置１６ｂと接続されている。なお、参照符号の１３は、基幹装置１２のアンテナであり、参照符号の１５ａ〜１５ｃは、第１〜第３無線装置１６ａ〜１６ｃのアンテナである。さらに、基幹装置１２は、カウンタ（計時部）２０を有し、第１〜第３無線装置１６ａ〜１６ｃは、カウンタ（計時部）２２ａ〜２２ｃをそれぞれ有する。
【００１３】
また、図２に示すように、無線ネットワークシステム１０は、実際には、１つの基幹装置１２及び複数の無線装置１６を備え、これらが所定の間隔ｄで配置されたクラスタ２４（図２参照）を複数備えており、１つのクラスタ２４では、基幹装置１２を根元に、無線１４、１８を介して、各無線装置１６がツリー状に形成されている。これにより、基幹装置１２から無線１４、１８を介して各無線装置１６の方向（下り方向）にパケットを送信し、一方で、各無線装置１６から無線１８、１４を介して基幹装置１２の方向（上り方向）にパケットを送信することで、電波が直接届かない無線端末間での通信が可能となる。
【００１４】
なお、図２において、１つのクラスタ２４は、１６個の無線端末（１つの基幹装置１２及び１５個の無線装置１６）から構成されているが、１つのクラスタ２４に収容される無線端末の個数は、図２に示す個数に限定されないことは勿論である。また、各無線装置１６（第１〜第３無線装置１６ａ〜１６ｃ）は、図３に示すように、カウンタ２２（２２ａ〜２２ｃ）、受信部２８、解析部３０、タイミング割当部３２、記憶部３４、タイミング設定部３６、送信制御部３８、送信部４０、センサ４２、及び、同期制御部４６をそれぞれ有する。この場合、各無線装置１６は、センサ４２が検出したセンサ情報を、該センサ情報を検出した時刻（絶対時刻）と共に基幹装置１２に向けて送信するセンサノードとして機能し、基幹装置１２は、各センサノードからのセンサ情報及び絶対時刻を収集するゲートノードとして機能する。従って、無線ネットワークシステム１０は、各センサノードから収集したセンサ情報及び絶対時刻に基づき、各センサノードの設置場所の状況（例えば、地滑り、地震）を観測するセンサネットワークシステムに適用される。
【００１５】
上述したカウンタ２０、２２、２２ａ〜２２ｃを除く無線ネットワークシステム１０の基本構成及び機能や、基幹装置１２と各無線装置１６との間、及び、各無線装置１６間での無線によるパケットの送受信に関わる基本的な動作については、特許文献１に開示されているので、これらの詳細については、説明を省略する。
【００１６】
本実施形態に係る無線ネットワークシステム１０において、基幹装置１２及び各無線装置１６間でのパケットの送受信、及び、各無線装置１６間でのパケットの送受信は、該パケットをフレーム中の所定のスロットで送信（中継）することにより行われる。
【００１７】
図４は、パケットを送受信するスーパーフレーム５０の基本構成を示す説明図であり、図５は、スーパーフレーム５０中の制御フレーム５４の構成を示す説明図であり、図６は、制御フレーム５４中のタイムスロット６２及びサブスロット６６で下り方向に送信されるパケット７２の構成を示す説明図である。
【００１８】
スーパーフレーム５０は、図４に示すように、所定時間間隔で繰り返されるフレームであり、１つのスーパーフレーム５０は、Ｌ個のフレーム５２から構成される。この場合、１つのスーパーフレーム５０中の最初のフレーム５２は、基幹装置１２と無線装置１６との間、及び、各無線装置１６間で、各無線装置１６を制御するパケットを送受信するための制御フレーム５４として割り当てられる。一方、制御フレーム５４以降の２番目からＬ番目までの（Ｌ−１）個のフレーム５２は、基幹装置１２と各無線装置１６との間、及び、各無線装置１６間でデータ（例えば、センサ４２が検出したセンサ情報及び絶対時刻）を送受信するためのデータフレーム５６として割り当てられる。
【００１９】
制御フレーム５４は、図５に示すように、基幹装置１２から各無線装置１６の方向（下り方向）へのパケットの通信に用いられる下り通信時間領域５８と、各無線装置１６から基幹装置１２の方向（上り方向）へのパケットの通信に用いられる上り通信時間領域６０とに時分割される。
【００２０】
下り通信時間領域５８は、複数のタイムスロット６２、６４に時分割される。この場合、１番目のタイムスロット６２は、基幹装置１２がパケットを下り方向に送信（例えば、基幹装置１２から無線１４を介して第１無線装置１６ａ及び第３無線装置１６ｃに送信）するためのタイムスロットとして割り当てられている。また、各タイムスロット６４は、ホップ数（基幹装置１２からの中継回数）に対応する無線端末がパケットを下り方向に送信するためのスロットとして割り当てられている。
【００２１】
具体的に、２番目のタイムスロット６４（スロット２）は、ホップ数が０（０ホップ）の無線装置１６から下り方向にパケットを送信するためのタイムスロット（例えば、第１無線装置１６ａから無線１８を介して第２無線装置１６ｂに送信するためのタイムスロット）として割り当てられている。また、３番目からｎ番目のタイムスロット６４（スロット３〜ｎ）は、１ホップ〜（ｎ−２）ホップの無線装置１６から下り方向にパケットを送信するためのタイムスロットとして割り当てられている。
【００２２】
さらに、各タイムスロット６４は、複数のサブスロット６６（図５では１〜ｍのサブスロット）にそれぞれ時分割されている。この場合、クラスタ２４内の無線装置１６毎に１つのサブスロット６６が割り当てられている。これにより、各無線装置１６は、自己のホップ数に応じたタイムスロット６４中、パケットの送信先の無線装置１６に割り当てられたサブスロット６６にて前記パケットを中継する。
【００２３】
一方、上り通信時間領域６０は、複数のタイムスロット６８、７０に時分割されている。この場合、サブスロット６６と同様に、クラスタ２４内の無線装置１６毎に１つのタイムスロット６８（ＳＮ１〜ＳＮｍのうちの１つ）が割り当てられている。従って、無線装置１６は、自己に割り当てられたタイムスロット６８にてパケットを上り方向に中継する。また、タイムスロット７０（ＳＮｍ＋１〜ＳＮｍ＋ｘ）は、これからクラスタ２４に参加する無線装置１６、あるいは、タイムスロット６８がまだ割り当てられていない無線装置１６における上り方向へのパケット送信のためのタイムスロットである。
【００２４】
下り通信時間領域５８のタイムスロット６２及びサブスロット６６で下り方向に送信されるパケット７２は、図６に示すように、ヘッダ部７４と、パケット７２の送信元の無線端末から送信先の無線端末に実際に送信したい情報が設定されるネットワーク情報部７６と、パケット全体に対する巡回冗長符号の計算結果が設定されたチェックサム７８とから構成される。
【００２５】
ヘッダ部７４には、クラスタ２４の識別情報が格納されるシステム識別子格納部８０と、パケット７２を送信する無線端末の識別情報が格納される送信側ノード識別子格納部８２と、パケット７２を受信する無線端末の識別情報が格納される受信側ノード識別子格納部８４とが順に配置されている。なお、後述する同報送信の場合に、受信側ノード識別子格納部８４には、基幹装置１２の識別情報が記憶される。
【００２６】
また、ネットワーク情報部７６には、基幹装置１２からのホップ数が格納されるホップ数格納部８６と、１ホップ手前の無線装置１６（自端末に対して上り方向に接続される無線装置１６であり、例えば、第２無線装置１６ｂに対する第１無線装置１６ａ）の識別情報が格納される従属先格納部８８と、クラスタ２４に所属する無線装置１６の個数が格納される所属局数格納部９０と、図示しないＧＰＳ衛星から取得した絶対時刻が格納される時刻補正情報格納部９２と、送信先の無線装置１６に実際に伝達したい情報（例えば、基幹装置１２で割り当てたタイムスロット６２、６４、６８、７０やサブスロット６６の番号）が格納される所属局情報格納部９４と、スーパーフレーム５０の開始時刻からの経過時間に応じたカウンタ２０、２２ａ〜２２ｃのカウント値が格納されるスロット同期格納部９６とが順に配置されている。なお、所属局情報格納部９４は、送信先の無線装置１６毎の情報が設定される複数の所属局情報部９８から構成されている。
【００２７】
ところで、各無線装置１６は、パケット７２を中継（同報送信）する際に、送信側ノード識別子格納部８２、ホップ数格納部８６、従属先格納部８８、時刻補正情報格納部９２及びスロット同期格納部９６に設定される各情報を適宜変更することができる。
【００２８】
例えば、基幹装置１２を送信元とし、第２無線装置１６ｂを送信先とした場合に、基幹装置１２から第１無線装置１６ａが受信したパケット７２中、送信側ノード識別子格納部８２には基幹装置１２の識別情報が格納され、ホップ数格納部８６には０が格納され、従属先格納部８８には基幹装置１２の識別情報が格納されているため、第１無線装置１６ａの解析部３０は、送信側ノード識別子格納部８２の内容を基幹装置１２から第１無線装置１６ａに変更し、ホップ数格納部８６の内容を０から１に変更し、さらに、従属先格納部８８の内容を基幹装置１２から第１無線装置１６ａに変更する。そして、送信部４０は、アンテナ１５ａ及び無線１８を介して第２無線装置１６ｂに、変更後のパケット７２を同報送信する。
【００２９】
次に、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１０の動作（時刻同期処理）及び効果について、図７〜図１０を参照しながら説明する。
【００３０】
図７は、基幹装置１２と各無線装置１６（第１無線装置１６ａ、第２無線装置１６ｂ）との間での時刻同期処理を説明するためのタイムチャートであり、図８は、前記時刻同期処理の流れを説明するためのシーケンス図である。
【００３１】
ここでは、クラスタ２４に新たに第２無線装置１６ｂが参加した際のタイムスロット６４、６８及びサブスロット６６の割当処理と、その後の基幹装置１２、第１無線装置１６ａ及び第２無線装置１６ｂ間での時刻同期処理とについて説明する。なお、図７において、タイムスロット６２及びサブスロット６６は、同一の時間間隔に設定されている。
【００３２】
基幹装置１２が起動すると（ステップＳ１）、カウンタ２０がカウントを開始し（ステップＳ２）、一方で、第１無線装置１６ａ及び第２無線装置１６ｂが起動すると（ステップＳ３、Ｓ５）、カウンタ２２ａ、２２ｂもそれぞれカウントを開始する（ステップＳ４、Ｓ６）。なお、基幹装置１２、第１無線装置１６ａ及び第２無線装置１６ｂが同時に起動してカウンタ２０、２２ａ、２２ｂが一斉にカウントを開始する場合もあり得るが、通常、それぞれの無線端末（基幹装置１２、第１無線装置１６ａ及び第２無線装置１６ｂ）は、互いに異なる時刻に起動してカウントを開始する。
【００３３】
カウンタ２２ｂによるカウント開始後、第２無線装置１６ｂのタイミング割当部３２は、タイムスロット６４、６８及びサブスロット６６の割り当てを基幹装置１２に要求するためのパケット（割当要求）を生成し、送信部４０は、送信制御部３８からの制御に従って、タイミング設定部３６が指定した所定のタイミング（例えば、未割当のタイムスロット７０）で、アンテナ１５ｂから無線１８を介して前記割当要求を第１無線装置１６ａに送信する（ステップＳ７）。
【００３４】
第１無線装置１６ａでは、受信部２８がアンテナ１５ａを介して前記割当要求を受信すると、解析部３０は、タイミング割当部３２を介して記憶部３４に前記割当要求を記憶する。また、タイミング割当部３２は、基幹装置１２により予め第１無線装置１６ａに割り当てられたタイムスロット６８をタイミング設定部３６及び送信制御部３８に通知し、タイミング設定部３６は、タイムスロット６８を前記割当要求の送信タイミングとして設定する（ステップＳ８）。
【００３５】
これにより、第１無線装置１６ａの送信部４０は、送信制御部３８からの制御に従って、タイミング設定部３６が指定したタイムスロット６８にて、アンテナ１５ａから無線１４を介して前記割当要求を基幹装置１２に中継する（ステップＳ９）。
【００３６】
基幹装置１２は、受信した前記割当要求に基づいて、第２無線装置１６ｂに割り当てるタイムスロット６４、６８及びサブスロット６６を決定し（ステップＳ１０）、決定したタイムスロット６４、６８及びサブスロット６６の番号をパケットに設定して（ステップＳ１１）、設定した前記パケットをタイムスロット６２でアンテナ１３から無線１４を介して第１無線装置１６ａに送信する（ステップＳ１２）。
【００３７】
第１無線装置１６ａでは、受信部２８がアンテナ１５ａを介して前記パケットを受信すると、解析部３０は、タイミング割当部３２を介して記憶部３４に前記パケット中のタイムスロット６４、６８及びサブスロット６６の番号を記憶する。また、タイミング割当部３２は、タイムスロット６４（スロット２）中の第２無線装置１６ｂに割り当てられたサブスロット６６を、タイミング設定部３６及び送信制御部３８に通知する。タイミング設定部３６は、サブスロット６６を前記パケットの送信タイミングに設定する（ステップＳ１３）。
【００３８】
これにより、第１無線装置１６ａの送信部４０は、送信制御部３８からの制御に従って、タイミング設定部３６が指定したサブスロット６６で、アンテナ１５ａから無線１８を介して前記パケットを第２無線装置１６ｂに中継する（ステップＳ１４）。
【００３９】
第２無線装置１６ｂでは、受信部２８がアンテナ１５ｂを介して前記パケットを受信すると、解析部３０は、タイミング割当部３２を介して記憶部３４に前記パケット中のタイムスロット６４、６８及びサブスロット６６の番号を記憶する（ステップＳ１５）。この結果、基幹装置１２、第１無線装置１６ａ及び第２無線装置１６ｂ間の通信が確立される。
【００４０】
基幹装置１２、第１無線装置１６ａ及び第２無線装置１６ｂ間での通信が確立された状態で、基幹装置１２は、カウンタ２０のカウント値を設定したパケット７２を、タイムスロット６２でアンテナ１３から無線１４を介して同報送信を行う（ステップＳ１６）。
【００４１】
具体的には、図７に示すように、タイムスロット６２が基幹装置１２（ＧＢ）によりパケット７２（第１のパケット）を送信するためのタイムスロット（第１のスロット）として割り当てられ、４番目のサブスロット６６（第２のスロット）が第１無線装置１６ａ（ＳＮ１）によりパケット７２（第２のパケット）を送信するためのサブスロットとして割り当てられ、８番目のサブスロット６６が第２無線装置１６ｂ（ＳＮ２）によりパケット７２を送信するためのサブスロットとして割り当てられている場合に、各カウンタ２０、２２ａ、２２ｂは、タイムスロット６２、６４、６８、７０及びサブスロット６６の各時間間隔よりも短い時間間隔でカウントを行っている。
【００４２】
この場合、カウンタ２０のカウント値が０の時点でスーパーフレーム５０が開始されると、基幹装置１２は、タイムスロット６２の時間帯でカウンタ２０がカウントしたカウント値１（第１の経過時間情報）をパケット７２のスロット同期格納部９６に設定し、図示しないＧＰＳ衛星から取得した絶対時刻を時刻補正情報格納部９２に設定し、さらに、パケット７２中の他の格納部に所定の情報を設定する。次に、基幹装置１２は、設定後のパケット７２をアンテナ１３から無線１４を介して同報送信を行う。
【００４３】
なお、カウント値０でスーパーフレーム５０が開始され、タイムスロット６２の時間帯におけるカウント値１をパケット７２に設定するので、基幹装置１２は、スーパーフレーム５０の開始時刻からの経過時間に応じたカウント値１を同報送信するものとみなすことができる。
【００４４】
前述したように、基幹装置１２と第１無線装置１６ａとの間では通信が確立されているので、第１無線装置１６ａの受信部２８は、無線１４及びアンテナ１５ａを介して同報送信されたパケット７２を受信して解析部３０に出力する。
【００４５】
この場合、第１無線装置１６ａにおいて、カウンタ２２ａは、図７に示すように、カウンタ２０とは時刻同期していない状態でカウントを行っているので（例えば、カウンタ２０のカウント値が０のときに、カウンタ２２ａのカウント値はｉ）、解析部３０は、スロット同期格納部９６中に設定されたカウント値１をカウンタ２２ａに出力して、カウンタ２２ａのカウント値を（ｉ＋１）から１に変更させる（ステップＳ１７）。これにより、カウンタ２２ａは、変更後のカウント値１からカウントを再開することになり、カウンタ２０、２２ａ間でのカウンタ値の同期、すなわち、基幹装置１２と第１無線装置１６ａとの間での相対時刻の同期（時刻同期、従属同期）を取ることができる。また、同期制御部４６は、変更後のカウント値に応じた相対時刻に従って、第１無線装置１６ａ内の各ブロックが動作するように制御する。
【００４６】
さらに、第１無線装置１６ａの解析部３０は、時刻補正情報格納部９２に設定された絶対時刻を同期制御部４６に出力すると共に、パケット７２中の他の格納部に設定された各情報をタイミング割当部３２を介して記憶部３４に記憶する処理も行う。また、解析部３０は、パケット７２を第２無線装置１６ｂに中継するために、ホップ数格納部８６の内容を０から１に変更すると共に、送信側ノード識別子格納部８２及び従属先格納部８８の各識別情報を基幹装置１２から第１無線装置１６ａに変更する。さらにまた、同期制御部４６は、スロット同期格納部９６に設定されているカウント値１を、４番目のサブスロット６６の時間帯でカウンタ２２ａがカウントしたカウント値９（第２の経過時間情報）に変更する。
【００４７】
一方、タイミング割当部３２は、第１無線装置１６ａに割り当てられた４番目のサブスロット６６をタイミング設定部３６及び送信制御部３８に通知し、タイミング設定部３６は、４番目のサブスロット６６を第２無線装置１６ｂにパケット７２を中継するための送信タイミングに設定する。
【００４８】
送信部４０は、上述のように設定内容が変更されたパケット７２を、送信制御部３８からの制御に従って、タイミング設定部３６が指定した４番目のサブスロット６６でアンテナ１５ａから無線１８を介して同報送信を行う（ステップＳ１８）。なお、カウント値０でスーパーフレーム５０が開始され、４番目のサブスロット６６の時間帯におけるカウント値９をパケット７２に設定するので、第１無線装置１６ａは、スーパーフレーム５０の開始時刻からの経過時間に応じたカウント値９を同報送信するものとみなすことができる。
【００４９】
前述したように、第１無線装置１６ａと第２無線装置１６ｂとの間でも通信が確立されているので、第２無線装置１６ｂの受信部２８は、無線１８及びアンテナ１５ｂを介して同報送信されたパケット７２を受信して解析部３０に出力する。
【００５０】
この場合、第２無線装置１６ｂのカウンタ２２ｂでも、カウンタ２０、２２ａとは時刻同期していない状態でカウントを行っているので（例えば、カウンタ２０、２２ａのカウント値がそれぞれ０、ｉのときに、カウンタ２２ｂのカウント値はｊ）、解析部３０は、スロット同期格納部９６中に設定されたカウント値９をカウンタ２２ｂに出力して、カウンタ２２ｂのカウント値を（ｊ＋９）から９に変更させる（ステップＳ１９）。これにより、カウンタ２２ｂは、変更後のカウント値９からカウントを再開することになり、カウンタ２０、２２ａ、２２ｂ間でのカウンタ値の同期や、基幹装置１２、第１無線装置１６ａ及び第２無線装置１６ｂ間での相対時刻の同期（従属同期）を取ることができる。そのため、同期制御部４６は、変更後のカウント値に応じた時刻に従って、第２無線装置１６ｂ内の各ブロックが動作するように制御することが可能となる。
【００５１】
また、第２無線装置１６ｂにおいても、解析部３０は、時刻補正情報格納部９２に設定された絶対時刻を同期制御部４６に出力すると共に、パケット７２中の他の格納部に設定された各情報をタイミング割当部３２を介して記憶部３４に記憶する処理も行う。さらに、解析部３０は、パケット７２を他の無線装置１６に中継するために、ホップ数格納部８６の内容を１から２に変更すると共に、送信側ノード識別子格納部８２及び従属先格納部８８の各識別情報を第１無線装置１６ａから第２無線装置１６ｂに変更する。同期制御部４６は、スロット同期格納部９６に設定されているカウント値９を、８番目のサブスロット６６の時間帯でカウンタ２２ｂがカウントしたカウント値１７に変更する。
【００５２】
一方、タイミング割当部３２は、第２無線装置１６ｂに割り当てられた８番目のサブスロット６６をタイミング設定部３６及び送信制御部３８に通知し、タイミング設定部３６は、８番目のサブスロット６６を下り方向の他の無線装置１６にパケット７２を中継するための送信タイミングに設定する。
【００５３】
送信部４０は、上述のように設定内容が変更されたパケット７２を、送信制御部３８からの制御に従って、タイミング設定部３６が指定した８番目のサブスロット６６でアンテナ１５ｂから無線１８を介して下り方向に同報送信を行う。なお、カウント値０でスーパーフレーム５０が開始され、８番目のサブスロット６６の時間帯におけるカウント値１７をパケット７２に設定するので、第２無線装置１６ｂは、スーパーフレーム５０の開始時刻からの経過時間に応じたカウント値１７を同報送信するものとみなすことができる。
【００５４】
以上が、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１０の動作であるが、該無線ネットワークシステム１０では、図７及び図８の動作に代えて、図９及び図１０の動作（変形例）を行うことも可能である。
【００５５】
図９及び図１０に示す変形例は、第１無線装置１６ａにおいてキャリアセンス処理を行う場合であり、キャリアセンス処理は、例えば、中継を行う直前の３番目のサブスロット６６の時間帯に行われる。
【００５６】
具体的には、第１無線装置１６ａにおいて、カウンタ２２ａのカウント値が７から８までの時間帯において、解析部３０は、アンテナ１５ａを介して受信部２８が他の無線装置１６（例えば、第３無線装置１６ｃ）からのパケットを受信できるか否かを判定する（ステップＳ２０）。
【００５７】
キャリアセンス処理の結果、他の無線装置１６からのパケットを受信できない場合に、第１無線装置１６ａの解析部３０は、３番目のサブスロット６６の時間帯では、他の無線装置１６からのパケットの受信はないので、４番目のサブスロット６６の時間に第１無線装置１６ａからパケット７２を同報送信してもパケットの衝突は発生しないものと判断し、次に、第１無線装置１６ａは、図７及び図８のステップＳ１８による同報送信を行う。
【００５８】
一方、キャリアセンス処理の結果、第３無線装置１６ｃからのパケットを受信した場合に、第１無線装置１６ａの解析部３０は、第３無線装置１６ｃからのパケットが遅延すれば、４番目のサブスロット６６で第１無線装置１６ａからパケット７２を同報送信したときに、パケットの衝突が発生する可能性があると判断し、次に、４番目のサブスロット６６での同報送信を中止して、６番目のサブスロット６６（第３のスロット）での同報送信に変更することを決定する。
【００５９】
この場合、解析部３０は、パケット７２を第２無線装置１６ｂに中継するために、ホップ数格納部８６の内容を０から１に変更すると共に、送信側ノード識別子格納部８２及び従属先格納部８８の各識別情報を基幹装置１２から第１無線装置１６ａに変更する。また、タイミング割当部３２は、６番目のサブスロット６６をタイミング設定部３６及び送信制御部３８に通知する。
【００６０】
また、同期制御部４６は、スロット同期格納部９６に設定されているカウント値１を、サブスロット６６の時間帯でカウンタ２２ａがカウントしたカウント値１３（第３の経過時間情報）に変更する（ステップＳ２１）。前述したように、第１無線装置１６ａでは、パケット７２の送信タイミングを４番目のサブスロット６６から６番目のサブスロット６６に変更するので、スロット同期格納部９６に再設定されたカウント値１３は、パケット７２を本来送信すべき４番目のサブスロット６６でのカウント値９に対して、該４番目のサブスロット６６から６番目のサブスロット６６までのカウント値４を加算したものとみなすことができる。
【００６１】
一方、タイミング設定部３６は、６番目のサブスロット６６をパケット７２の送信タイミングに設定する。これにより、送信部４０は、上述のように設定内容が変更されたパケット７２（第３のパケット）を、送信制御部３８からの制御に従って、タイミング設定部３６が指定した６番目のサブスロット６６でアンテナ１５ａから無線１８を介して同報送信を行う（ステップＳ２２）。
【００６２】
第２無線装置１６ｂの受信部２８は、無線１８及びアンテナ１５ｂを介して同報送信された前記パケットを受信して解析部３０に出力し、解析部３０は、スロット同期格納部９６中に設定されたカウント値１３をカウンタ２２ｂに出力して、カウンタ２２ｂのカウント値を（ｊ＋１３）から１３に変更させる（ステップＳ２３）。これにより、カウンタ２２ｂは、変更後のカウント値１３からカウントを再開することになる。従って、第２無線装置１６ｂは、８番目のサブスロット６６において、カウント値１７を含むパケット７２をアンテナ１５ｂから無線１８を介して下り方向に同報送信を行うことができる。
【００６３】
なお、上述したステップＳ２０のキャリアセンス処理や、ステップＳ２１での同報送信の時刻及びカウント値の各変更処理は、図７及び図８で説明した動作にも適用することができる。
【００６４】
図７及び図８に戻り、基幹装置１２は、ステップＳ１６の同報送信後に、ステップＳ２０と同様のキャリアセンス処理（ステップＳ２４）と、ステップＳ２１と同様の同報送信の時刻及びカウント値の各変更処理（ステップＳ２５）とをそれぞれ行う。この場合、基幹装置１２は、ステップＳ２４の結果、ステップＳ１６の同報送信後の所定のスロット（第４のスロット）におけるパケット７２（第４のパケット）の送信を中止して、該パケット７２の送信時刻から所定時間経過後のスロット（第５のスロット）で再送する必要があると判定する。次に、基幹装置１２は、ステップＳ２５にて、スーパーフレーム５０の開始時刻より前記第４のスロットの送信時刻までの経過時間を示すカウント値に、カウンタ２０がカウントした前記第４のスロットの送信時刻から前記第５のスロットの再送時刻までのカウント値を加算し、加算後のカウント値（第４の経過時間情報）をパケット７２に設定して、設定したパケット７２を前記第５のスロットで第１無線装置１６ａに再送する。
【００６５】
また、第１無線装置１６ａにおいても、ステップＳ１８の同報送信後に、ステップＳ２０と同様のキャリアセンス処理（ステップＳ２６）と、ステップＳ２１と同様の同報送信の時刻及びカウント値の各変更処理（ステップＳ２７）とをそれぞれ行うことが可能である。
【００６６】
なお、上述した基幹装置１２でのステップＳ２４、Ｓ２５の処理は、図７及び図８の例に限定されることはなく、図９及び図１０の変形例においても実施することが可能である。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１０において、基幹装置１２及び各無線装置１６、１６ａ〜１６ｃは、カウンタ２０、２２ａ〜２２ｃをそれぞれ有し、カウンタ２０、２２ａ〜２２ｃは、基幹装置１２と無線装置１６との間で、あるいは、各無線装置１６間でパケット７２を送受信するスーパーフレーム５０、フレーム５２（制御フレーム５４、データフレーム５６）、タイムスロット６２、６４、６８、７０、サブスロット６６の各時間よりも短い時間間隔でそれぞれカウントを行っている。そして、基幹装置１２及び各無線装置１６は、それぞれ、自己のカウンタ２０、２２ａ〜２２ｃでカウントしたスーパーフレーム５０の開始時刻からの経過時間に応じたカウント値をパケット７２に設定し、設定したパケット７２を所定のタイムスロット６２又はサブスロット６６で無線ネットワークシステム１０に同報送信する。
【００６８】
これにより、無線ネットワークシステム１０の仕様によって、上述した各フレームの周期が長くなっても（該各フレームの伝送速度が低くなっても）、パケット７２を受信した無線装置１６は、カウンタ値を用いて精度よく時刻同期を行うことができる。すなわち、絶対時刻（観測時刻）の同期の精度や、スーパーフレーム５０、フレーム５２、タイムスロット６２、６４、６８、７０及びサブスロット６６の送信タイミングの同期の精度を向上させることができる。
【００６９】
この場合、基幹装置１２は、カウンタ２０でカウントしたスーパーフレーム５０の開始時刻からの経過時間に応じたカウント値をパケット７２中のスロット同期格納部９６に設定し、設定したパケット７２をタイムスロット６２で同報送信し、第１無線装置１６ａのカウンタ２２ａは、カウントしているカウント値をスロット同期格納部９６中に設定されたカウント値に変更し、変更したカウント値からカウントを再開する。これにより、基幹装置１２と第１無線装置１６ａとの時刻同期を正確且つ確実に行うことができる。
【００７０】
また、第１無線装置１６ａは、変更後のカウント値よりカウンタ２２ａがカウントしたカウント値をパケット７２中のスロット同期格納部９６に再設定し、再設定したパケット７２をサブスロット６６で同報送信（中継）する。これにより、パケット７２を受信した第２無線装置１６ｂにおいて、カウンタ２２ｂは、カウントしているカウント値をスロット同期格納部９６中に設定されたカウント値に変更し、変更したカウント値からカウントを再開することになるので、基幹装置１２、第１無線装置１６ａ及び第２無線装置１６ｂ間での時刻同期も正確且つ確実に行うことができる。
【００７１】
さらに、第１無線装置１６ａは、中継前にキャリアセンス処理を行い、該キャリアセンス処理の結果、自己に割り当てられたサブスロット６６でのパケット７２の中継を中止し、他のサブスロット６６で再送する必要があると判断した場合には、再送時のカウンタ値をスロット同期格納部９６に再設定し、再設定したスロット同期格納部９６を含むパケット７２を再送する。これにより、再送するパケット７２に設定されたカウント値の精度が向上するので、この場合でも、絶対時刻の同期の精度や、スーパーフレーム５０、フレーム５２、タイムスロット６２、６４、６８、７０及びサブスロット６６の送信タイミングの同期の精度を向上させることができる。
【００７２】
さらにまた、基幹装置１２は、ステップＳ１６の同報送信後にキャリアセンス処理（ステップＳ２４）を行い、該キャリアセンス処理の結果、ステップＳ１６の同報送信後での第４のスロットにおけるパケット７２の送信を中止し、前記第４のスロットの送信時刻から所定時間経過後の第５のスロットで再送する必要がある場合には、スーパーフレーム５０の開始時刻より前記第４のスロットの送信時刻までのカウント値に、カウンタ２０がカウントした前記第４のスロットの送信時刻から前記第５のスロットの再送時刻までのカウント値を加算し、加算したカウント値をパケット７２に設定して、設定したパケット７２を前記第５のスロットで再送する。この場合でも、再送するパケット７２に設定されたカウント値の精度が向上して、絶対時刻の同期の精度や、スーパーフレーム５０、フレーム５２、タイムスロット６２、６４、６８、７０及びサブスロット６６の送信タイミングの同期の精度を向上させることができる。
【００７３】
上記の説明では、基幹装置１２、第１無線装置１６ａ及び第２無線装置１６ｂ間での時刻同期処理について説明したが、基幹装置１２及び第３無線装置１６ｃ間、基幹装置１２及び他の無線装置１６間、第１無線装置１６ａ及び他の無線装置１６間、第３無線装置１６ｃ及び他の無線装置１６間でも同様の時刻同期処理を行うことが可能である。
【００７４】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７５】
１０…無線ネットワークシステム        １２…基幹装置
１４、１８…無線                      １６、１６ａ〜１６ｃ…無線装置
２０、２２、２２ａ〜２２ｃ…カウンタ  ２４…クラスタ
３０…解析部                          ４６…同期制御部
５０…スーパーフレーム                ５４…制御フレーム
５８…下り通信時間領域
６２、６４、６８、７０…タイムスロット
６６…サブスロット                    ７２…パケット
７６…ネットワーク情報部              ９６…スロット同期格納部
【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】
2010233071.tif 000009
【図８】
2010233071.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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