(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いにビーコン信号を通信する複数の無線通信装置を含む無線通信システムに用いられ、かつ、前記ビーコン信号の送信および受信の少なくとも一方を行うように構成され、
無線通信を行う無線通信部と、
前記ビーコン信号を間欠的に通信するために、前記無線通信部の動作タイミングを制御する通信制御部と、を備える無線通信装置であって、
前記ビーコン信号として、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の送信を行うように構成され、
前記通信制御部は、前記第１ビーコン信号を、予め設定されているタイミングパターンＰ１で送信させるとともに、
前記第２ビーコン信号を、前記タイミングパターンＰ１より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒが経過すると同時に送信させるように、前記無線通信部の動作を制御することを特徴とする、無線通信装置。
【請求項２】
時間間隔を規定するタイミングパルスを周期的に発生するクロック部をさらに備え、
前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号は、前記他の無線通信装置との間で、前記クロック部の動作を互いに同期させる制御に用いられることを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号の受信を行うように構成され、
前記通信制御部は、前記第１ビーコン信号の受信を、予め設定されているタイミングパターンＰ２で試行させるとともに、
前記第２ビーコン信号の受信を、前記タイミングパターンＰ２より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒの経過に合わせて試行させるように、前記無線通信部の動作を制御することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記通信制御部は、前記タイミングパターンＰ１またはＰ２を、送受信の毎回のタイミングが一定の周期である周期パターン、または、送受信の毎回のタイミングが一定の周期ではないランダムパターンとして設定していることを特徴とする、請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記第２ビーコン信号は、前記遅延時間Ｒの長さを示す情報を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記タイミングパターンＰ１およびＰ２が周期パターンであるときに、
前記通信制御部は、前記他の無線通信装置から前記第１ビーコン信号が送信される周期の整数倍の周期で、当該第１ビーコン信号の受信を試行させるとともに、当該第１ビーコン信号の受信が成功しない場合のみ、前記第２ビーコン信号を受信させるように、前記無線通信部の動作を制御することを特徴とする、請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記通信制御部は、前記無線通信部による前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号の受信の試行を、予め設定された受信試行上限時間内で行わせるように、前記無線通信部の動作を制御するとともに、
前記受信試行上限時間は、前記第１ビーコン信号の受信を試行する場合と前記第２ビーコン信号の受信を試行する場合とで、それぞれ異なっていることを特徴とする、請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の無線通信装置を通信端末として含むことを特徴とする、無線通信システム。
【請求項９】
前記無線通信装置のうち、前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号を送信する前記無線通信装置が、データ収集を行う親無線端末であり、
前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号を受信する前記無線通信装置が、前記親無線端末へ送信するためのデータを取得する子無線端末であることを特徴とする、請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
複数の前記無線通信装置のうち、前記親無線端末から送信される前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号を受信するとともに、前記子無線端末へ前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号を送信する前記無線通信装置が、前記親無線端末および前記子無線端末の間の通信を中継する中継無線端末であることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記子無線端末は、流体の流量を計測する流量計から流量データを取得する流量取得部をさらに備え、
前記親無線端末は、前記子無線端末から前記流量データを受信して収集する流量収集部をさらに備えていることを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
ビーコン信号を間欠的に送信する無線通信装置を親無線端末として備え、前記ビーコン信号を間欠的に受信する無線通信装置を子無線端末として備えている、無線通信システムに用いられる無線通信方法であって、
前記親無線端末から、第１ビーコン信号を、予め設定されているタイミングパターンＰ１で送信するステップと、
前記子無線端末において、前記第１ビーコン信号の受信を、予め設定されているタイミングパターンＰ２で試行するステップと、
前記親無線端末から、第２ビーコン信号を、前記タイミングパターンＰ１より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒが経過すると同時に送信するステップと、
前記子無線端末において、前記第２ビーコン信号の受信を、前記タイミングパターンＰ２より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒの経過に合わせて試行するステップと、を含むことを特徴とする、無線通信方法。
【請求項１３】
ビーコン信号を送信する無線通信装置を親無線端末として備え、前記ビーコン信号を受信する無線通信装置を子無線端末として備えている、無線通信システムにおいて、前記ビーコン信号の送受信処理を前記無線通信装置が備えるコンピュータ上で実行するように、コンピュータ読取可能な形式で記述されたプログラムであって、
前記ビーコン信号として、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号が間欠的に送受信されるように、前記無線通信装置が構成され、
前記無線通信装置が前記親無線端末である場合には、前記第１ビーコン信号を、予め設定されているタイミングパターンＰ１で送信するステップと、前記第２ビーコン信号を、前記タイミングパターンＰ１より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒが経過すると同時に送信するステップと、を前記コンピュータに実行させ、
前記無線通信装置が前記子無線端末である場合には、前記第１ビーコン信号の受信を、予め設定されているタイミングパターンＰ２で試行するステップと、前記第２ビーコン信号の受信を、前記タイミングパターンＰ２より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒの経過に合わせて試行するステップと、を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法、並びに、この無線通信方法を実行させるプログラムに関し、特に、複数の無線通信装置の間でビーコン信号を送受信することにより、各無線通信装置の時間を同期させる無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法と、この無線通信方法を実行させるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムとしては、無線ＬＡＮ、モバイル通信、構内無線通信網、交通機関用無線、防災行政無線網等のさまざまな形態が開発され、また実用化されている。最近では、新たな無線通信システムの一例として、例えば、ガス、水道、電力等のメータと通信することにより、これらの利用量を計測するメータ無線検針システムも提案されている。【０００３】
前記無線通信システムにおいては、一般に、当該無線通信システムを構成する複数の無線通信装置の間でビーコン信号の送受信が行われる。ビーコン信号の送受信により、それぞれの無線通信装置の間で同期が取られるので、各種データの送受信のタイミングを制御することができる。【０００４】
ところで、無線通信システムを構成する全ての無線通信装置が、クロック回路に加えて標準電波時計機能を備えていれば、当該全ての無線通信装置おいて、そのクロック回路が標準電波に適合した時刻に随時補正されるので、各無線通信装置の間で同期が取られることになる。ただし、標準電波時計機能は回路規模を大きくするため、コストアップを招く。そこで、従来から、特定の無線通信装置のみが標準電波時計機能を備え、他の無線通信装置は、前記ビーコン信号を受信することで、前記特定の無線通信装置に同期する技術が提案されている。具体的には、例えば、特許文献１に開示される無線通信システムが挙げられる。【０００５】
この無線通信システムは、無線ＬＡＮに関する技術であり、電波時計回路を内蔵する無線アクセスポイントと、無線通信端末と、を備える構成となっている。前記無線アクセスポイントは、標準電波送信所から送信される標準電波を受信し、標準時刻の時刻データを取得し、この標準時刻データに基づき、標準時刻に同期した時刻を基点に１００ｍｓごとの間隔でビーコン信号を送信する。無線通信端末は、前記取得した標準時刻データに基づき、前記無線アクセスポイントが送信するビーコン信号の時間に同期して間欠受信を行い、ビーコン信号を受信する。【０００６】
この無線通信システムにおいては、無線アクセスポイントが複数存在しており、全ての無線アクセスポイントは標準時刻に同期しているので、同一のタイミングでビーコン信号を送信する。したがって、無線通信端末が、ある無線アクセスポイントＡの通信圏外に移動した場合、当該無線通信端末は、無線アクセスポイントＡのビーコン信号を受信できなくなるが、連続受信動作に移行せずに、そのまま標準時刻に同期した間欠受信タイミングで間欠受信を継続する。そして、別の無線アクセスポイントＢの圏内に入った場合、当該無線アクセスポイントＢは、前記無線アクセスポイントＡと同じタイミングでビーコン信号を送信している。そのため、前記無線通信端末が、無線アクセスポイントＢの圏内に移動すれば、無線アクセスポイントＢのビーコン信号を受信することができる。【０００７】
また、複数の無線通信装置の間で同期を取る技術としては、特許文献２に開示される自動検針システムのように、妨害信号への対処が可能な技術も知られている。この自動検針システムは、ガスメータや水道メータ、電力メータ等の流量計の自動検針システムに関する技術であり、流量計により計測された検針値を取得する第一の無線通信装置と、当該第一の無線通信装置から検針値データを受信する第二の無線通信装置とを含んでいる。【０００８】
自動検針システムは、電源として電池駆動が求められるので、消費電流を削減するために第一および第二の無線通信装置は間欠動作方式を採用している。そして、間欠動作のタイミングの同期は、これら無線通信装置の間で同期合わせ信号を送受信することで行われている。ただし、同期合わせ信号の送受信タイミングに妨害信号が存在すれば、同期合わせ信号の適切な送受信ができない。そこで、前記無線通信装置は、キャリア検出手段により妨害信号が生じたことを検出し、必要に応じて間欠動作タイミングを変更させる制御を行うよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−７２６７７号公報
【特許文献２】特開平０７−２８４１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の技術では、複数の無線通信装置の間で時間を同期させるためには、ビーコン信号の衝突という事態に十分対応できないという課題が生ずる。【００１１】
例えば、説明の便宜上、ビーコン信号を送信する側の無線通信装置を「ビーコン送信端末」と称し、ビーコンを受信する側の無線通信装置を「ビーコン受信端末」と称すれば、特許文献１に開示の技術では、複数のビーコン送信端末（無線アクセスポイント）は、それぞれのビーコン信号の通信範囲が重ならないように配置されることが前提となっている。そのため、それぞれのビーコン送信端末の位置が、互いのビーコン信号が衝突する位置に固定せざるを得ない場合には対応できない。さらに、無線通信システムが、ビーコン受信端末の位置を固定し、ビーコン送信端末を移動可能とする構成であれば、複数のビーコン送信端末が移動することで、それぞれのビーコン信号が衝突するリスクは増大する。【００１２】
また、特許文献２に開示の技術では、妨害信号の存在が短時間であるという前提となっている。そのため、送受信の動作タイミングをずらすことで、複数回受信のうちのいずれかの受信タイミングで同期合わせ信号を受信しているが、複数のビーコン信号同士の衝突が比較的長い時間発生する場合には対応できない。【００１３】
また、ビーコン信号の衝突を回避すべく、例えば、ビーコン受信端末に標準電波時計機能を備えさせると、前述したとおり、回路規模が大きくなってコストアップを招くことになる。【００１４】
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、無線通信システムにおいて、複数の無線通信装置からビーコン信号が送信される場合であっても、コストの増加を抑えてビーコン信号の衝突を有効に回避することができる技術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】
【００１５】
本発明に係る無線通信装置は、前記の課題を解決するために、互いにビーコン信号を通信する複数の無線通信装置を含む無線通信システムに用いられ、かつ、前記ビーコン信号の送信および受信の少なくとも一方を行うように構成され、無線通信を行う無線通信部と、前記ビーコン信号を間欠的に通信するために、前記無線通信部の動作タイミングを制御する通信制御部と、を備える無線通信装置であって、前記ビーコン信号として、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の送信を行うように構成され、前記通信制御部は、前記第１ビーコン信号を、予め設定されているタイミングパターンＰ１で送信させるとともに、前記第２ビーコン信号を、前記タイミングパターンＰ１より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒが経過すると同時に送信させるように、前記無線通信部の動作を制御する構成である。
【００１６】
また、本発明に係る無線通信装置は、前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号の受信を行うように構成され、前記通信制御部は、前記第１ビーコン信号の受信を、予め設定されているタイミングパターンＰ２で試行させるとともに、前記第２ビーコン信号の受信を、前記タイミングパターンＰ２より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒの経過に合わせて試行させるように、前記無線通信部の動作を制御する構成も含まれる。
【００１７】
また、本発明に係る無線通信システムは、前記構成の無線通信装置を通信端末として含む構成である。【００１８】
また、本発明に係る無線通信方法は、前記の課題を解決するために、ビーコン信号を間欠的に送信する無線通信装置を親無線端末として備え、前記ビーコン信号を間欠的に受信する無線通信装置を子無線端末として備えている、無線通信システムに用いられる無線通信方法であって、前記親無線端末から、第１ビーコン信号を、予め設定されているタイミングパターンＰ１で送信するステップと、前記子無線端末において、前記第１ビーコン信号の受信を、予め設定されているタイミングパターンＰ２で試行するステップと、前記親無線端末から、前記第２ビーコン信号を、前記タイミングパターンＰ１より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒが経過すると同時に送信するステップと、前記子無線端末において、前記第２ビーコン信号の受信を、前記タイミングパターンＰ２より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒの経過に合わせて試行するステップと、を含む方法である。
【００１９】
また、本発明に係る無線通信方法を実行させるプログラムは、ビーコン信号を送信する無線通信装置を親無線端末として備え、前記ビーコン信号を受信する無線通信装置を子無線端末として備えている、無線通信システムにおいて、前記ビーコン信号の送受信処理を前記無線通信装置が備えるコンピュータ上で実行するように、コンピュータ読取可能な形式で記述されたプログラムであって、前記ビーコン信号として、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号が間欠的に送受信されるように、前記無線通信装置が構成され、前記無線通信装置が前記親無線端末である場合には、前記第１ビーコン信号を、予め設定されているタイミングパターンＰ１で送信するステップと、前記第２ビーコン信号を、前記タイミングパターンＰ１より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒが経過すると同時に送信するステップと、を前記コンピュータに実行させ、前記無線通信装置が前記子無線端末である場合には、前記第１ビーコン信号の受信を、予め設定されているタイミングパターンＰ２で試行するステップと、前記第２ビーコン信号の受信を、前記タイミングパターンＰ２より短い時間であって、予め所定の長さとして設定される設定値である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間であって、長さが一定ではないランダム値である遅延時間Ｒの経過に合わせて試行するステップと、を前記コンピュータに実行させる構成である。
【００２０】
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】
【００２１】
以上のように、本発明では、無線通信システムにおいて、複数の無線通信装置からビーコン信号が送信される場合であっても、コストの増加を抑えてビーコン信号の衝突を有効に回避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】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るビーコン送信側無線通信装置であって、図１に示す無線通信システムに用いられる無線通信装置の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るビーコン受信側無線通信装置であって、図１に示す無線通信システムに用いられる無線通信装置の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は、図１に示す無線通信システムにおいて、無線通信装置の間で行われるビーコン信号の送受信とタイムスロット構成との一例を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す模式図におけるタイムスロットの構成の一例を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、図１に示す無線通信システムにおいて、無線通信装置の間で送受信されるビーコン信号の信号フォーマットの一例を示す模式図であり、（ｂ）は、無線通信装置の間で送受信されるポーリング信号または子機発呼信号の信号フォーマットの一例を示す模式図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示す信号フォーマット中に含まれる繰り返しヘッダーの構成要素の一例を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、図２に示すビーコン送信側無線通信装置において、ビーコン信号の周期的な送信の一例を示すタイムチャートであり、（ｂ）は、図２に示すビーコン送信側無線通信装置がビーコン送信を送信するタイミングと、図３に示すビーコン受信側無線通信装置がビーコン信号を受信するタイミングとの関係を示す模式図であり、（ｃ）は、図５（ａ）に示すビーコン信号の信号フォーマットに対するビーコン信号の受信タイミングとの関係を説明する模式図である。
【図７】図２に示すビーコン送信側無線通信装置で行われるビーコン信号の送信制御の一例を示すフローチャートである。
【図８】図３に示すビーコン受信側無線通信装置で行われるビーコン信号の受信試行制御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２に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るビーコン送信側無線通信装置であって、図９に示す無線通信システムに用いられる無線通信装置の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係るビーコン受信側無線通信装置であって、図９に示す無線通信システムに用いられる無線通信装置の要部構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
まず、本発明に係る無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、およびコンピュータ読取可能な形式で記述されたプログラムの基本的な構成について説明する。
【００２５】
本発明に係る無線通信装置は、互いにビーコン信号を通信する複数の無線通信装置を含む無線通信システムに用いられ、かつ、前記ビーコン信号の送信および受信の少なくとも一方を行うように構成され、無線通信を行う無線通信部と、前記ビーコン信号を間欠的に通信するために、前記無線通信部の動作タイミングを制御する通信制御部と、を備える無線通信装置であって、前記ビーコン信号として、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の送信を行うように構成され、前記通信制御部は、前記第１ビーコン信号を、予め設定されているタイミングパターンＰ１で送信させるとともに、前記第２ビーコン信号を、前記タイミングパターンＰ１より短い時間である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間である遅延時間Ｒが経過すると同時に送信させるように、前記無線通信部の動作を制御するように構成されている。
【００２６】
前記無線通信装置においては、時間間隔を規定するタイミングパルスを周期的に発生するクロック部をさらに備え、前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号は、前記他の無線通信装置との間で、前記クロック部の動作を互いに同期させる制御に用いられる構成であることが好ましい。
【００２７】
前記構成の無線通信装置においては、前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号の受信を行うように構成され、前記通信制御部は、前記第１ビーコン信号の受信を、予め設定されているタイミングパターンＰ２で試行させるとともに、前記第２ビーコン信号の受信を、前記タイミングパターンＰ２より短い時間である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間である遅延時間Ｒの経過に合わせて試行させるように、前記無線通信部の動作を制御する構成であることが好ましい。
【００２８】
前記構成の無線通信装置においては、前記通信制御部は、前記タイミングパターンＰ１またはＰ２を、送受信の毎回のタイミングが一定の周期である周期パターン、または、送受信の毎回のタイミングが一定の周期ではないランダムパターンとして設定している構成であればよい。
【００２９】
前記構成の無線通信装置においては、前記待機時間Ｑは、予め所定の長さとして設定される設定値であり、前記遅延時間Ｒは、長さが変化可能なランダム値である構成であればよい。
【００３０】
前記構成の無線通信装置においては、前記第２ビーコン信号は、前記遅延時間Ｒの長さを示す情報を含む構成であればよい。
【００３１】
前記構成の無線通信装置においては、前記タイミングパターンＰ１およびＰ２が周期パターンであるときに、前記通信制御部は、前記他の無線通信装置から前記第１ビーコン信号が送信される周期の整数倍の周期で、当該第１ビーコン信号の受信を試行させるとともに、当該第１ビーコン信号の受信が成功しない場合のみ、前記第２ビーコン信号を受信させるように、前記無線通信部の動作を制御する構成であればよい。
【００３２】
前記構成の無線通信装置においては、前記通信制御部は、前記無線通信部による前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号の受信の試行を、予め設定された受信試行上限時間内で行わせるように、前記無線通信部の動作を制御するとともに、前記受信試行上限時間は、前記第１ビーコン信号の受信を試行する場合と前記第２ビーコン信号の受信を試行する場合とで、それぞれ異なっている構成であればよい。
【００３３】
本発明に係る無線通信システムは、前記構成の無線通信装置を通信端末として含むものであればよいが、前記無線通信装置のうち、前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号を送信する前記無線通信装置が、データ収集を行う親無線端末であり、前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号を受信する前記無線通信装置が、前記親無線端末へ送信するためのデータを取得する子無線端末であると好ましい。
【００３４】
また、前記無線通信システムにおいては、前記親無線端末から送信される前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号を受信するとともに、前記子無線端末へ前記第１ビーコン信号および前記第２ビーコン信号を送信する前記無線通信装置が、前記親無線端末および前記子無線端末の間の通信を中継する中継無線端末であればよい。
【００３５】
また、前記無線通信システムにおいては、前記子無線端末は、流体の流量を計測する流量計から前記流量データを取得する流量取得部をさらに備え、前記親無線端末は、前記子無線端末から前記流量データを受信して収集する流量収集部をさらに備えている構成であってもよい。
【００３６】
また、本発明に係る無線通信方法は、ビーコン信号を間欠的に送信する無線通信装置を親無線端末として備え、前記ビーコン信号を間欠的に受信する無線通信装置を子無線端末として備えている、無線通信システムに用いられる無線通信方法であって、前記親無線端末から、第１ビーコン信号を、予め設定されているタイミングパターンＰ１で送信するステップと、前記子無線端末において、前記第１ビーコン信号の受信を、予め設定されているタイミングパターンＰ２で試行するステップと、前記親無線端末から、前記第２ビーコン信号を、前記タイミングパターンＰ１より短い時間である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間である遅延時間Ｒが経過すると同時に送信するステップと、前記子無線端末において、前記第２ビーコン信号の受信を、前記タイミングパターンＰ２より短い時間である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間である遅延時間Ｒの経過に合わせて試行するステップと、を含む方法である。
【００３７】
また、本発明に係る無線通信方法を実行させるプログラムは、ビーコン信号を送信する無線通信装置を親無線端末として備え、前記ビーコン信号を受信する無線通信装置を子無線端末として備えている、無線通信システムにおいて、前記ビーコン信号の送受信処理を前記無線通信装置が備えるコンピュータ上で実行するように、コンピュータ読取可能な形式で記述されたプログラムであって、前記ビーコン信号として、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号が間欠的に送受信されるように、前記無線通信装置が構成され、前記無線通信装置が前記親無線端末である場合には、前記第１ビーコン信号を、予め設定されているタイミングパターンＰ１で送信するステップと、前記第２ビーコン信号を、前記タイミングパターンＰ１より短い時間である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間である遅延時間Ｒが経過すると同時に送信するステップと、を前記コンピュータに実行させ、前記無線通信装置が前記子無線端末である場合には、前記第１ビーコン信号の受信を、予め設定されているタイミングパターンＰ２で試行するステップと、前記第２ビーコン信号の受信を、前記タイミングパターンＰ２より短い時間である待機時間Ｑが経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間である遅延時間Ｒの経過に合わせて試行するステップと、を前記コンピュータに実行させる構成である。
【００３８】
以下、前記構成の無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、およびプログラムについて、具体的な実施の形態の一例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る無線通信システムは、本発明に係る無線通信装置として、親無線端末、中継無線端末、および子無線端末を含む近距離無線通信ネットワークとなっている。以下、本実施の形態に係る無線通信システムおよび無線通信装置について、図面を参照して具体的に説明する。
【００４０】
［無線通信システムの構成］
図１に示すように、本実施の形態に係る無線通信システムは、無線通信装置として、親無線端末１０１、中継無線端末１１１，１２１，１３１および子無線端末１０２〜１０４，１１２〜１１４，１２２〜１２４を含んでいる。なお、図１では、説明の便宜上、親無線端末を１台、中継無線端末を３台、子無線端末を９台図示しているが、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、これら無線通信装置は、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。
【００４１】
親無線端末１０１および中継無線端末１１１，１２１，１３１は、後述するように、ビーコン信号を送信する側の無線通信装置（便宜上、ビーコン送信側無線通信装置と称する。）である。また、子無線端末１０２〜１０４，１１２〜１１４，１２２〜１２４は、後述するように、ビーコン信号を受信する側の無線通信装置（便宜上、ビーコン受信側無線通信装置と称する。）である。さらに、中継無線端末１１１，１２１，１３１もビーコン受信側無線通信装置である。したがって、中継無線端末１１１，１２１，１３１は、ビーコン信号を送受信できる無線通信装置である。
【００４２】
親無線端末１０１は、子無線端末１０２〜１０４および中継無線端末１１１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１１１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１においては、これら無線通信装置の間を、双方向の点線の矢印で結んでいる。親無線端末１０１、子無線端末１０２〜１０４および中継無線端末１１１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。
【００４３】
また中継無線端末１１１は、子無線端末１１２〜１１４および中継無線端末１２１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１１２〜１１４および中継無線端末１２１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１１１は、親無線端末１０１から見れば広義の「子無線端末」となるが、子無線端末１１２〜１１４および中継無線端末１２１から見れば広義の「親無線端末」となるので、中継無線端末１１１、子無線端末１１２〜１１４および中継無線端末１２１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。
【００４４】
同様に、中継無線端末１２１は、子無線端末１２２〜１２４および中継無線端末１３１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１２２〜１２４および中継無線端末１３１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１２１は、中継無線端末１１１から見れば広義の「子無線端末」となるが、子無線端末１２２〜１２４および中継無線端末１３１から見れば広義の「親無線端末」となるので、中継無線端末１２１、子無線端末１２２〜１２４および中継無線端末１３１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。
【００４５】
さらに中継無線端末１３１は、図示されない複数の子無線端末および中継無線端末、あるいは複数の子無線端末に対してビーコン信号を送信可能であるとともに、これら無線通信装置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１３１と図示されない子無線端末および中継無線端末とは、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とともに、図示されない中継無線端末を広義の「親無線端末」として第五階層の以降のネットワークが形成可能である。なお、第四階層のネットワークに中継無線端末が含まれていなければ、図１に示す無線通信システムは、第一〜第四階層のネットワークのみで構成されていることになる。
【００４６】
親無線端末１０１および中継無線端末１１１，１２１，１３１は、これらを広義の「親無線端末」とする広義の「子無線端末」（同一階層を構成するネットワークに属する無線通信装置）に対してビーコン信号を間欠的に送信することで、当該広義の「子無線端末」のクロック部を広義の「親無線端末」のクロック部に同期させることができる。また、広義の各「子無線端末」は、広義の「親無線端末」がビーコン信号を送信するタイミングに合わせて、当該ビーコン信号の間欠受信が行われ、当該ビーコン信号を受信するタイミングで、発呼通信を行うことができる。
【００４７】
親無線端末１０１，中継無線端末１１１，１２１，１３１および子無線端末１０２〜１０４，１１２〜１１４，１２２〜１２４は、本実施の形態では、それぞれ近距離無線通信ネットワークの親局、中継局および子局であり、これら局は、さらにパーソナルコンピュータ、プリンタ、スキャナ、サーバ等の情報端末等に接続されている。
【００４８】
［無線通信装置の構成］
次に、前述した各無線通信装置は、本実施の形態に係る無線通信装置であるが、これらについて、ビーコン信号の送受信に関係する構成を中心に、図２および図３を参照して具体的に説明する。
【００４９】
前記のとおり、親無線端末１０１、中継無線端末１１１，１２１，１３１は広義の「親無線端末」に相当するが、これら広義の「親無線端末」は、図２に示すように、ビーコン信号を広義の「子無線端末」に送信する機能を有する無線通信装置３０Ａである。以下、この無線通信装置３０Ａを、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａと称する。
【００５０】
図２に示すように、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａは、無線通信に関する要部構成として、無線通信部３１、ビーコンタイミング制御部３２、スロット制御部３３、およびクロック部３４を備えている。無線通信部３１は、アンテナ３１１、送受信部３１２、ビーコン生成部３１３、ポーリング通信部３１４、および子機発呼通信部３１５から構成されている。なお、図示しないが、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａは、近距離無線通信ネットワークの親局（基地局）として機能するためのさまざまな構成を備えている。
【００５１】
無線通信部３１は広義の「子無線端末」との間で無線通信を行うものであり、特に、ビーコン信号を送信するように構成されている。まず、無線通信部３１を構成するアンテナ３１１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、近距離無線通信ネットワークにおいては、典型的には、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等の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。
【００５２】
送受信部３１２は、アンテナ３１１から空中へ電波を送信したり、空中を伝わってきた電波を受信したりするために、データ信号を所定の帯域の信号に変調したり、所定の帯域の信号をデータ信号に復調したりする高周波回路（ＲＦ）である。その具体的な構成は特に限定されず、近距離無線通信ネットワークにおいては、当該分野で公知のＲＦ回路が用いられる。
【００５３】
ビーコン生成部３１３は、ビーコン信号を生成して送受信部３１２に出力するものであり、後述するように、ビーコンタイミング制御部３２により、ビーコン信号の生成および出力のタイミングが制御される。ビーコン生成部３１３の具体的な構成は特に限定されず、ビーコン信号を生成可能な公知の無線通信回路が用いられる。なお、後述するように、本発明では、ビーコン信号は１種類のみではなく、２種類生成される。
【００５４】
ポーリング通信部３１４は、広義の「子無線端末」との間でポーリング通信を行うために、ポーリング信号を生成して送受信部３１２に出力し、また広義の「子無線端末」から受信した信号を送受信部３１２から取得するものである。その具体的な構成は特に限定されず、ポーリング通信の分野で公知の無線通信回路が用いられる。
【００５５】
子機発呼通信部３１５は、広義の「子無線端末」に対する子機発呼信号を生成して送受信部３１２に出力し、また子機発呼信号を受信した広義の「親無線端末」から送信された接続許可信号を送受信部３１２から取得するものである。その具体的な構成は特に限定されず、子機発呼通信の分野で公知の無線通信回路が用いられる。
【００５６】
無線通信部３１は、前述した各機能ユニット（functional unit）以外の構成を備えていてもよい。また、前記機能ユニットは、それぞれ単独の回路として構成されてもよいが、単一の回路基板または集積回路にまとめられてもよい。
【００５７】
ビーコンタイミング制御部３２は、ビーコン生成部３１３によるビーコン信号の生成および送受信部３１２へのビーコン信号の出力のタイミングを制御する。したがって、ビーコンタイミング制御部３２によって、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａからのビーコン信号の送信タイミングが制御される。なお、ビーコンタイミング制御部３２は、常時動作してもよいが、本実施の形態では、スロット制御部３３の制御により、ビーコン信号を送信するタイミングに合わせて起動する構成となっている。
【００５８】
スロット制御部３３は、無線通信部３１において送受信されるデータフレームに割り当てられるタイムスロットの生成と、そのタイミング制御とを行うとともに、無線通信部３１およびビーコンタイミング制御部３２の動作制御も行う。また、図２から明らかなように、スロット制御部３３は、ビーコンタイミング制御部３２の動作を制御することで、間接的にビーコン生成部３１３の動作も制御していることになる。
【００５９】
ビーコンタイミング制御部３２およびスロット制御部３３は、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａが備える演算部としてのＣＰＵ（図示せず）が、記憶部（図示せず）に格納されるプログラムにしたがって動作することにより実現される機能構成であるが、これに限定されず、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。
【００６０】
なお、ビーコンタイミング制御部３２の動作はスロット制御部３３の制御に連係していることから、ビーコンタイミング制御部３２およびスロット制御部３３は、まとめて「通信制御部」を構成していることになる。したがって、ビーコンタイミング制御部３２およびスロット制御部３３は、統合された単一の機能ユニットとしての「通信制御部」を構成してもよい。また、「通信制御部」の構成は、ビーコンタイミング制御部３２およびスロット制御部３３の組合せに限定されず、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａの具体的な構成に合わせて他の機能構成を含んでもよい。
【００６１】
クロック部３４は、時間間隔を規定するタイミングパルスを周期的に発生する。スロット制御部３３は、このタイミングパルスに合わせて動作する。また、説明の便宜上、矢印を示さないが、図２に示す要部構成においては、無線通信部３１を構成する各機能ユニットもクロック部３４のタイミングパルスに合わせて動作する。クロック部３４としては、公知のクロック発振回路が用いられる。
【００６２】
次に、子無線端末１０２〜１０４，１１２〜１１４，１２２〜１２４および中継無線端末１１１，１２１，１３１は広義の「子無線端末」に相当するが、これら広義の「子無線端末」は、図３に示すように、広義の「親無線端末」からビーコン信号を受信する機能を有する無線通信装置４０Ａである。以下、この無線通信装置４０Ａを、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａと称する。
【００６３】
図３に示すように、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、無線通信に関する要部構成として、無線通信部４１、ビーコンタイミング制御部４２、スロット制御部４３、クロック部４４、および時間同期部４５を備えている。無線通信部４１は、アンテナ４１１、送受信部４１２、ビーコン受信確認部４１３、ポーリング通信部４１４、および子機発呼通信部４１５から構成されている。なお、図示しないが、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、近距離無線通信ネットワークの子局として機能するためのさまざまな構成を備えている。
【００６４】
無線通信部４１は広義の「親無線端末」との間で無線通信を行うものであり、特に、ビーコン信号を受信するように構成されている。無線通信部４１の構成は、基本的には無線通信部３１の構成と同様であり、図３に示す要部構成においては、無線通信部３１が備えるビーコン生成部３１３がビーコン受信確認部４１３に置き換わっている。
【００６５】
ビーコン受信確認部４１３は、広義の「親無線端末」から送信されたビーコン信号をアンテナ４１１および送受信部４１２を介して受信しているか否かを確認するものである。より具体的には、アンテナ４１１および送受信部４１２によるビーコン信号の受信を試行し、ビーコン信号の受信に成功したことを確認すれば、受信したビーコン信号を時間同期部４５へ出力する。ビーコン受信確認部４１３の具体的な構成は特に限定されず、送受信部４１２から出力される受信信号の中からビーコン信号を選別して確認する、公知の無線通信回路が用いられる。
【００６６】
ビーコン受信確認部４１３は、常時、ビーコン信号の受信を試行してもよいが、本実施の形態では、消費電力を低減する観点から、広義の「親無線端末」からビーコン信号が送信されるタイミングに合わせて受信の試行を行うように構成されている。したがって、ビーコン受信確認部４１３は、ビーコンタイミング制御部４２によって、ビーコン信号の受信を試行する動作のタイミングが制御される。
【００６７】
ここで、図１に示す中継無線端末１１１，１２１，１３１は、広義の「親無線端末」であるとともに広義の「子無線端末」であることから、当該中継無線端末１１１，１２１，１３１は、無線通信部３１（あるいは無線通信部４１）がビーコン生成部３１３およびビーコン受信確認部４１３を両方備えている構成となる。この場合、ビーコン生成部３１３およびビーコン受信確認部４１３は、それぞれ単独の無線通信回路であってもよいが、単一の無線通信回路としてまとめられてもよい。このように、ビーコン生成部３１３およびビーコン受信確認部４１３が単一の機能ユニットとして構成されていれば、当該機能ユニットは「ビーコン通信部」として機能することになる。
【００６８】
時間同期部４５は、ビーコン受信確認部４１３から入力されるビーコン信号に基づいて、クロック部４４が発生するタイミングパルスを補正する。前述のとおり、ビーコン信号は広義の「親無線端末」すなわちビーコン送信側無線通信装置３０Ａから送信されるので、広義の「子無線端末」に相当するビーコン受信側無線通信装置４０Ａのクロック部４４は、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａのクロック部３４と同期することになる。
【００６９】
時間同期部４５は、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａが備える演算部としてのＣＰＵ（図示せず）が、記憶部（図示せず）に格納されるプログラムにしたがって動作することにより実現される機能構成であるが、これに限定されず、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。
【００７０】
なお、無線通信部４１のうちビーコン受信確認部４１３以外の構成は、前述した無線通信部３１の構成と同様であるので、その説明を省略する。また、ビーコンタイミング制御部４２、スロット制御部４３、およびクロック部４４の構成も、前述したビーコンタイミング制御部３２、スロット制御部３３、およびクロック部３４の構成と同様であるので、その説明を省略する。また、中継無線端末１１１，１２１，１３１は、前述したように、ビーコン生成部３１３およびビーコン受信確認部４１３を両方備えているか、これらがまとまった「ビーコン通信部」を備えていればよいが、また、クロック部３４またはクロック部４４のタイミングパルスを補正する時間同期部４５は必ず備えていることになる。
【００７１】
［無線通信システムおよび無線通信装置の動作］
次に、本実施の形態に係る無線通信システムと、これを構成する無線通信装置３０Ａおよび４０Ａの動作について、図４（ａ），（ｂ）および図５（ａ）〜（ｃ）を参照して具体的に説明する。
【００７２】
本実施の形態では、無線通信装置３０Ａおよび４０Ａは、無線通信部３１または４１に、ビーコン通信部（ビーコン生成部３１３またはビーコン受信確認部４１３）と、ポーリング通信部３１４または４１４と、子機発呼通信部３１５または４１５を含んでいるので、以下、ビーコン通信、ポーリング通信、および子機発呼通信の順で、無線通信の動作を具体的に説明する。
【００７３】
まず、ビーコン通信について説明する。本実施の形態においては、無線通信装置３０Ａおよび４０Ａのいずれにおいても、無線通信部３１または４１から第１ビーコン信号および第２ビーコン信号という２種類のビーコン信号をそれぞれ異なるチャネルで送受信するように構成されている。これらビーコン信号の送受信により、無線通信装置３０Ａおよび４０Ａの間でそれぞれのクロック部３４および４４の同期が取られる。なお、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号は同じチャネルで送受信されてもよい。
【００７４】
前記２種類のビーコン信号のうち、第１ビーコン信号は主たるビーコン信号であり、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａから例えば第１チャネルで間欠的に送信される。ビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいては、基本的に、この第１ビーコン信号について間欠的な受信が常に試みられる。
【００７５】
一方、第２ビーコン信号は、副たるビーコン信号であり、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａから、例えば第１チャネルとは異なる第２チャネルで間欠的に送信される。ビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいては、第１ビーコン信号の受信が成功しなかった場合に対応すべく、この第２ビーコン信号についても間欠的に受信が試みられる。なお、第２ビーコン信号の受信は、常に試みられてもよいし、第１ビーコン信号の受信が成功しなかった場合のみに試みられてもよい。
【００７６】
ここで、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａにおいては、ビーコンタイミング制御部３２は、主たる第１ビーコン信号を周期的に送信するために、無線通信部３１（より具体的には、ビーコン生成部３１３）を周期的に動作させる「第１通信動作制御」を行う。さらに、副たる第２ビーコン信号については、ランダムに送信するか、または、第１ビーコン信号の送信の周期から遅らせて送信するために、無線通信部３１（ビーコン生成部３１３）を第１通信動作制御の動作タイミングから時間的にずらせて動作させる「第２通信動作制御」を行う。
【００７７】
また、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいては、ビーコンタイミング制御部４２は、第１ビーコン信号を受信するために、当該第１ビーコン信号の周期的な送信に合わせて、無線通信部４１（より具体的には、ビーコン受信確認部４１３）を周期的に動作させる「第１通信動作制御」を行う。さらに、第２ビーコン信号の受信においては、無線通信部４１（ビーコン受信確認部４１３）の第１通信動作制御の動作タイミングから時間的にずらせて動作させる「第２通信動作制御」を行う。また、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の間欠的な受信に対応して、当該ビーコン信号を送信してきたビーコン送信側無線通信装置３０Ａに対して、所定のタイミングで端末発呼通信を行うことができる。
【００７８】
前述した無線通信装置３０Ａおよび４０Ａの基本的な動作について、図１に示す親無線端末１０１および中継無線端末１１１，１２１，１３１の間でビーコン信号が送受信される例を挙げて、より具体的に説明する。
【００７９】
図４（ａ）に示すように、親無線端末１０１および中継無線端末１１１，１２１，１３１においては、例えば１フレームが４つのタイムスロットを有する構成となっている。これらタイムスロットには、上位用スロットおよび下位用スロットの２種類のスロットが交互に設定されている。上位用スロットは、上位の無線通信装置との間で通信を行うスロットであり、下位用スロットは、下位の無線通信装置との間で通信を行うためのスロットである。なお、親無線端末１０１は最上位の無線通信装置であるので、上位用スロットは設定されておらず、該当するタイムスロットは未使用となっている。これらタイムスロットは、スロット制御部３３またはスロット制御部４３により生成され、タイミングが制御される。
【００８０】
第一階層に属する親無線端末１０１においては、下位用スロットで通信を行う無線通信装置は、同一の階層に属する中継無線端末１１１および子無線端末１０２〜１０４である（図１参照）。それゆえ、親無線端末１０１の下位用スロットには、中継無線端末１１１の上位用スロットが同期しているとともに、図４（ａ）には図示しないが、子無線端末１０２〜１０４の上位用スロットも同期している。
【００８１】
また、中継無線端末１１１は第一階層における広義の「子無線端末」であるとともに、第二階層における広義の「親無線端末」である。したがって、中継無線端末１１１の下位用スロットで通信を行う無線通信装置は、中継無線端末１２１および子無線端末１１２〜１１４である（図１参照）。それゆえ、中継無線端末１１１の下位用スロットには、中継無線端末１２１の上位用スロットが同期しているとともに、図示されない子無線端末１１２〜１１４の上位用スロットが同期している。
【００８２】
なお、中継無線端末１２１および中継無線端末１３１についても同様に下位用スロットおよび上位用スロットが同期しているので、その説明は省略する。
【００８３】
上位用スロットおよび下位用スロットはいずれも、図４（ｂ）に示すように、ビーコンスロット、子機発呼スロット、およびポーリングスロットから構成されている。これらスロットもスロット制御部３３またはスロット制御部４３により生成され、タイミングが制御される。
【００８４】
図４（ｂ）に示す構成では、１つの上位用スロットまたは下位用スロットのスロット長は例えば２秒（２ｓ）であり、ビーコンスロットのスロット長は例えば１００ミリ秒（１００ｍｓ）であり、子機発呼スロットのスロット長は例えば９００ミリ秒（９００ｍｓ）であり、ポーリングスロットのスロット長は例えば１，０００ミリ秒（１，０００ｍｓ）である。第１ビーコン信号および第２ビーコン信号は、下位用スロットのビーコンスロットから送信され、上位用スロットのビーコンスロットで受信される。
【００８５】
ビーコンスロットにおける第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の送信（および受信）は、前述した第１通信動作制御および第２通信動作制御に従う。つまり、第１ビーコン信号は、ビーコンスロットの先頭で送信されるため、下位用スロットの先頭になるタイミングで周期的に送信されることになる（第１通信動作制御）。一方、第２ビーコン信号は、ビーコンスロットのスロット長である１００ミリ秒の間で、例えば、ランダムなタイミングで送信される。ここで、下位用スロットにおけるビーコン信号の送信は１回のみであるので、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号は交互に送信される。それゆえ、第２ビーコン信号は、第１ビーコン信号の送信タイミングから時間的にずらされた状態で送信されることになる（第２通信動作制御）。
【００８６】
第１ビーコン信号および第２ビーコン信号が送信されるタイミングを、より具体的に説明する。図４（ａ）に示すように、例えば、第一階層の親無線端末１０１が下位用スロットで第１ビーコン信号を送信すると、第二階層の中継無線端末１１１は、その上位用スロットで第１ビーコン信号を受信する。当該中継無線端末１１１においては、時間同期部４５により、自身のクロック部４４を、親無線端末１０１が備えるクロック部３４に同期させ、スロット制御部４３は、タイムスロットのタイミングを補正する。
【００８７】
次に、第二階層の中継無線端末１１１は、次の下位用スロットで第１ビーコン信号を送信すると、第三階層の中継無線端末１２１は、その上位用スロットで第１ビーコン信号を受信し、クロック部４４の同期とタイミングの補正とを行う。また、中継無線端末１２１は、さらに下位（第四階層）の中継無線端末１３１に対して、第１ビーコン信号の送信を行う。
【００８８】
ここで、第二階層の中継無線端末１１１において、第１ビーコン信号の受信に失敗した場合には、親無線端末１０１は、次の下位用スロットにおいて第２ビーコン信号を送信する。この第２ビーコン信号は、ビーコンスロットの期間内でランダムなタイミングで送信されるので、中継無線端末１１１は、対応する上位用スロットのビーコンスロットの期間内で、ランダムなタイミングに合わせて第２ビーコン信号を受信する。このような第２ビーコン信号の送受信は、中継無線端末１１１および１２１の間、あるいは、中継無線端末１２１および１３１の間でも行われる。
【００８９】
次に、ポーリング通信について説明する。親無線端末１０１は、ポーリング通信部３１４により、下位用スロットのポーリングスロットの先頭でポーリング信号の送信を開始する。中継無線端末１１１および子無線端末１０２〜１０４は、親無線端末１０１から送信されたポーリング信号を受信できるように、ポーリング通信部４１４により、上位用スロットのポーリングスロットの先頭で、ポーリング信号が送信されるタイミングに合わせて間欠的に受信を試行する。ポーリング通信部４１４は、ポーリング信号が送信されていなと判断した場合には即座に受信を中止する。ポーリング信号を受信した中継無線端末１１１は、下位用スロットのポーリングスロットの先頭でポーリング信号の送信を開始する。同様に、中継無線端末１２１，１３１も同様にしてポーリング通信を行う。
【００９０】
次に、子機発呼通信について説明する。例えば、第一階層の子無線端末１０２〜１０４において発呼が生じ、データを親無線端末１０１に送信したい場合には、子機発呼通信部４１５により、下位用スロットの子機発呼スロットの先頭で子機発呼信号の送信を開始する。親無線端末１０１は、子無線端末１０２〜１０４から子機発呼信号を受信できるように、子機発呼通信部３１５により、下位用スロットの子機発呼スロットの先頭で、送信された子機発呼信号が送信されるタイミングに合わせて間欠的に受信を試行する。子機発呼通信部３１５は、子機発呼信号が送信されていないと判断した場合には即座に受信を中止する。
【００９１】
また、例えば、第二階層の子無線端末１１２〜１１４において発呼が生じた場合には、中継無線端末１１１に対して前記と同様の子機発呼通信が行われる。さらに中継無線端末１１１は、子機発呼通信部３１５により、子無線端末１１２〜１１４より受信した子機発呼信号を、上位用スロットの子機発呼スロットの先頭で親無線端末１０１に送信する。同様に、第三階層の子無線端末１２２〜１２４、あるいは第四階層以降の子無線端末において発呼が生じた場合には、中継無線端末１１１，１２１，１３１を介して親無線端末１０１にデータが送信される。
【００９２】
前述したビーコン通信、前記ポーリング通信および子機発呼通信に用いられる信号の構成について説明すると、まず、ビーコン信号は、図５（ａ）に示すように、当該ビーコン信号より先に冗長ビット信号が存在し、また当該ビーコン信号の後にＣＲＣ信号が存在する構成となっている。冗長ビット信号は“１０１０・・・・・”の繰り返しからなる信号であり、ＣＲＣ信号は、巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check）信号である。また、ビーコン信号は、ビット同期信号、フレーム同期信号、制御信号および上位（送信元）の識別符号から構成されている。ビット同期信号は“１０１０・・・・・”の繰り返しからなる信号であり、フレーム同期信号はデータの先頭を見つけるための信号であり、制御信号はクロック部４４の同期を取るための信号である。なお、識別符号を以下ＩＤと称する。また、ビット同期信号およびフレーム同期信号はプリアンブルである。
【００９３】
また、ポーリング信号および子機発呼信号は、図５（ｂ）に示すように、繰り返しヘッダー、ビット同期信号、フレーム同期信号、およびデータから構成されている。当該データには、制御信号および上位または下位（送信元または送信先）のＩＤ等も含まれている。前記繰り返しヘッダーは、図５（ｃ）に示すように、ビット同期信号、フレーム同期信号、および簡易ＩＤを１組の構成要素とし、当該構成要素を複数回繰り返してなる構成である。簡易ＩＤは、標準ＩＤを簡略化して短縮したものである。例えば、標準ＩＤは４８ビットであり、簡易ＩＤは、標準ＩＤの下１バイトを取った８ビットである。
【００９４】
前記繰り返しヘッダーは、広義の「親無線端末」と「子無線端末」との間でキャリア検出を適切に実行するために用いられる。
【００９５】
すなわち、子無線端末１０２〜１０４，１１２〜１１４，１２２〜１２４にとって、第１ビーコン信号の受信は、送信された全ての第１ビーコン信号を受信するのではなく、複数回に１回ごとの受信となる。第１ビーコン信号の受信は、クロック部４４の同期のためであるので、それほど頻繁に受信を行う必要はない。例えば、第１ビーコン信号の送信周期を８秒として、第１ビーコン信号が１００回送信される毎に当該第１ビーコン信号を受信した場合、８００秒毎の受信となる（この点については後述する）。これに対して、例えばポーリング信号の受信は、リアルタイム性を考慮した場合、間欠的な受信の周期をできるだけ短くすることが好ましい。それゆえ、上位用スロット毎のタイミングである４秒周期でポーリング信号を受信する。
【００９６】
ここで、子無線端末１０２〜１０４，１１２〜１１４，１２２〜１２４の電源は、ＡＣ電源ではなく電池が用いられる場合もある。この場合、これらの電力消費を抑えることが重要となる。この場合、４秒周期の受信においてキャリア検出動作を行い、キャリアがないときには即座に受信を中断することが好ましい。しかしながら、親無線端末１０１または上位の中継無線端末１１１，１２１，１１３との間で、クロック部３４およびクロック部４４の間に誤差が生じていると、キャリア検出動作を行ったタイミングがポーリング信号の送信タイミングとずれている場合がある。このようなタイミングのずれは、キャリア検出ができないという事態を招き、通信を失敗させることにつながる。繰り返しヘッダーは、このような事態を回避することが目的で用いられる。
【００９７】
クロック部４４を同期させるためにビーコン信号を受信する周期は、前記のとおり、例えば８００秒であるが、繰り返しヘッダーの長さは、この８００秒における最大クロック誤差（後述）より長く設定される。そして、クロック誤差がない状態においては、繰り返しヘッダーの真ん中でキャリア検出するように受信タイミングが設定されている。このように設定することで、最大クロック誤差が発生しても、繰り返しヘッダーのいずれかにおいてキャリア検出を行うことができる。それゆえ、簡易ＩＤにより概略的に受信すべき信号かどうかを判断することが可能となる。
【００９８】
なお、親無線端末１０１および中継無線端末１１１，１２１，１３１の電源としては、一般にＡＣ電源が用いられるため、消費電力を気にする必要はないが、前記と同様に、繰り返しヘッダーにおいてキャリア検出を行うように構成されていると好ましい。
【００９９】
［ビーコン信号の送受信によるクロック部の同期］
次に、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の送受信によるクロック部４４の同期について、図６（ａ），（ｂ）、図７および図８を参照して具体的に説明する。
【０１００】
ビーコン送信側無線通信装置３０Ａ、例えば親無線端末１０１は、図６（ａ）に示すように、Ｔ１秒毎に第１ビーコン信号および第２ビーコン信号を交互に送信する。この時間Ｔ１を「ビーコン送信間隔時間」と称する。第１ビーコン信号は、ビーコン送信間隔時間の２倍、すなわち２×Ｔ１秒毎のタイミングで即座に送信される。
【０１０１】
一方、第２ビーコン信号は、直前の第１ビーコン信号が送信されたタイミングからＴ１秒経過後のタイミングを基点として、さらにランダムな時間であるＴ３秒経過してから送信される。つまり、第２ビーコン信号は、ビーコン送信間隔時間からさらにＴ３秒遅延してから送信されるので、この時間Ｔ３を「ランダム遅延時間」と称する。ランダム遅延時間には最大値（上限値）Ｔ２秒が設定されているので、この時間Ｔ２を「最大遅延時間」と称する。
【０１０２】
ビーコン送信間隔時間Ｔ１、最大遅延時間Ｔ２、およびランダム遅延時間Ｔ３の長さを比較すると、Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ１となる。一例として、Ｔ１＝４秒、Ｔ２＝１００ミリ秒、Ｔ３＝１０ミリ秒×ｎ（ただしｎは０〜９のいずれか整数でランダムに選ばれる）を挙げることができる。また第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の送信時間（ビーコン信号の長さ）は１０ミリ秒以下に設定されている。
【０１０３】
ビーコン受信側無線通信装置４０Ａ、例えば、第１階層の中継無線端末１１１および子無線端末１０２〜１０４は、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号を受信する。ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、当初は、どのようなタイミングで第１ビーコン信号および第２ビーコン信号が送信されるか明らかではないため、ビーコン信号の受信動作を、ビーコン送信間隔時間Ｔ１秒以上にわたって継続する。なお、ビーコン信号を受信するために無線通信部４１に受信動作を行わせることを「ビーコン信号の受信の試行」と称する。受信の試行をＴ１秒以上継続すれば、第１ビーコン信号または第２ビーコン信号は必ず受信される。
【０１０４】
なお、Ｔ１秒以上にわたって受信動作を継続すれば、第一階層以外のビーコン送信側無線通信装置３０Ａである中継無線端末１２１または１３１からビーコン信号を受信する場合もあり得る。ビーコン受信側無線通信装置４０Ａが複数のビーコン信号を受信した場合には、ビーコン信号のレベルが所定レベル以上であって、かつ、中継段数の最も少ない無線通信装置３０Ａのビーコン信号を選択して、クロック部４４の同期に用いる。例えば、図１に示す無線通信システムの構成では、中継無線端末１３１、中継無線端末１２１、中継無線端末１１１、および親無線端末１０１の順で中継段数が少なくなる（親無線端末１０１は中継段数０でありもっとも中継段数が少ない）。
【０１０５】
ところで、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、第１ビーコン信号を受信できない場合には、第２ビーコン信号を可能な限り受信することが求められる。ここで第２ビーコン信号はランダムな送信タイミングで送信されるため、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、第２ビーコン信号の受信の試行に要する時間（受信待受け時間）を、少し長めに設定しておくことが好ましい。ただし、受信待受け時間を延長すると電力消費が大きくなる。そこで、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａおよびビーコン受信側無線通信装置４０Ａの間では、第２ビーコン信号を送信するランダム遅延時間Ｔ３の生成パターンを共有してもよい。
【０１０６】
例えば前述したように、ランダム遅延時間Ｔ３＝１０ミリ秒×ｎ（ただしｎは０〜９のいずれか整数でランダムに選ばれる）である場合について説明すると、第２ビーコン信号の送信タイミングにおける前記「ｎ」の値を、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａおよびビーコン受信側無線通信装置４０Ａの間で共有しておく。例えば、特定の親無線端末１０１のビーコン生成部３１３は、第２ビーコン信号の毎回の送信タイミングにおいて、ｎが３，７，１，５，８，２，０，９，４の順で変化するように、ｎの変化データを設定しておく。
【０１０７】
上記の例では、１回目の送信タイミングではｎ＝３であるので、ランダム遅延時間Ｔ３＝３０ミリ秒となり、２回目の送信タイミングではｎ＝７であるので、ランダム遅延時間Ｔ３＝７０ミリ秒となり、３回目の送信タイミングではｎ＝１であるので、ランダム遅延時間Ｔ３＝１０ミリ秒である（以降省略）。
【０１０８】
前記ｎの変化データは、親無線端末１０１と同一の階層に属する広義の「子無線端末」（子無線端末１０２〜１０４および中継無線端末１１１）が備えるビーコン受信確認部４１３においても共有している。それゆえ、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいては、送信される第２ビーコン信号のランダム遅延時間Ｔ３の長さを予測することができ、それゆえ、受信待受け時間を可能な限り短く設定することができるので、消費電力を抑えることが可能となる。
【０１０９】
なお、無線通信システムにおいては、前記ｎの変化データは、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａそれぞれで異ならせるように設定しておけばよい。また、ランダム遅延時間Ｔ３の代わりに、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａに予め設定された時間を待機してから第２ビーコン信号を送信するように構成してもよい。予め設定された時間の例としては、端末番号に関連した値等が挙げられる。
【０１１０】
ここで、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号がビーコン送信側無線通信装置３０Ａから送信される毎に、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａで受信を試行してもよいが、例えば、第１ビーコン信号が送信される周期（２×Ｔ１）の整数倍の周期で受信を試行することが好ましい。これは前述したように、ビーコン信号の送受信はクロック部４４の同期を目的としているため、受信の試行を頻繁に行う必要がないためである。
【０１１１】
なお、以下の説明では、第１ビーコン信号が送信される周期を「ビーコン送信周期」と称し、第１ビーコン信号が受信される周期を「ビーコン受信周期」と称するとともに、ビーコン送信周期の代数をＣＳ（秒）、ビーコン受信周期の代数をＣＲ（秒）と設定すれば、ビーコン送信周期ＣＳ＝２×Ｔ１であり、ビーコン受信周期ＣＲ＝ＣＳ×Ｎ（ただしＮは２以上の正の整数）であることが好ましい。もちろんＣＲ＝ＣＳ（すなわちＮ＝１）であってもよい（つまりＮは１以上の正の整数であればよい）。
【０１１２】
ビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおけるビーコン受信周期について具体的に説明する。例えば、図６（ｂ）の「（１）ビーコン送信」に示すように、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａは、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号（図中、「１」が第１ビーコン信号を、「２」が第２ビーコン信号を示す。）を、ビーコン送信間隔時間Ｔ１秒毎に交互に送信する。このとき、第１ビーコン信号はビーコン送信周期ＣＳ＝２×Ｔ１秒で送信されている。一方、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、第１ビーコン信号の受信をビーコン受信周期ＣＲ＝ＣＳ×Ｎで試行する。図６（ｂ）の「（２）ビーコン受信」に示す例では、ビーコン送信周期ＣＳ（２×Ｔ１秒）の４倍（Ｎ＝４）であるので、ＣＲ＝４×（２×Ｔ１）秒の周期で、第１ビーコン信号の受信を間欠的に試行している。
【０１１３】
そして、図６（ｂ）の「（３）受信可否」に示すように、例えば、図中１回目の受信の試行において第１ビーコン信号の受信に成功した場合（図中「○」で表示。）には、ビーコン受信周期ＣＲ＝４×ＣＳの受信タイミングで、第１ビーコン信号の受信の試行を行う。このとき、第１ビーコン信号の受信が成功しなかった（図中「×」で表示。）場合には、直後の第２ビーコン信号の受信タイミングで、当該第２ビーコン信号を受信する。この第２ビーコン信号の受信タイミングは、図６（ａ）に示すように、ランダム遅延時間Ｔ３秒の遅延が生じた状態である。
【０１１４】
ここで、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいては、第１ビーコン信号の受信の試行タイミング（ビーコン受信周期ＣＲ）を第１ビーコン信号の送信タイミング（ビーコン送信周期ＣＳ）に同期させるため（すなわちクロック部４４の同期を取るため）には、ランダム遅延時間Ｔ３の長さが判明している必要がある。つまり、ランダム遅延時間Ｔ３の長さは明らかでなければ、ビーコン送信間隔時間Ｔ１に基づくビーコン送信周期ＣＳおよびビーコン受信周期ＣＲの基点を確定させることができない。そこで、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａは、第２ビーコン信号の信号フォーマットの中に、ランダム遅延時間Ｔ３の長さデータを挿入した上で、当該第２ビーコン信号を送信する。
【０１１５】
ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、第２ビーコン信号を受信すると、時間同期部４５において受信した第２ビーコン信号に含まれるランダム遅延時間Ｔ３の長さデータを取得し、クロック部４４のタイミングパルスをＴ３秒補正する。これにより、クロック部４４は、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａのクロック部３４に同期するため、第１ビーコン信号の送信周期の基準となるビーコン送信間隔時間Ｔ１の起点を確定することができる。そして、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａのビーコンタイミング制御部４２は、第１ビーコン信号の送信タイミング（ビーコン送信周期ＣＳ）に合わせて、ビーコン受信確認部４１３においてビーコン受信周期ＣＲで受信の試行を間欠的に行う。これによって、ビーコン受信周期で第１ビーコン信号の受信に失敗して第２ビーコン信号を受信した場合でも、改めて第１ビーコン信号を受信することができる。
【０１１６】
ところで、状況によっては、複数の無線通信システムが互いに近接した領域または重複した領域に設置されている場合があり得るが、各無線通信システムに含まれる無線通信装置は互いに同期しているとは限らず、各無線通信システムにおいて送受信されるビーコン信号も非同期状態となる可能性がある。この状況で、各無線通信システムに含まれる親無線端末１０１が、互いに近傍に位置していれば、それぞれの親無線端末１０１から、全ての「子無線端末」に対して、ビーコン送信周期ＣＳが互いにずれたビーコン信号が送信される可能性がある。
【０１１７】
ただし、ビーコン送信間隔時間Ｔ１は例えば４秒であり、ビーコン信号そのものの長さ（ビーコン信号の送信時間）は例えば１０ミリ秒であれば、ビーコン信号の送信におけるデューティ比は１／４００となる。したがって、各無線通信システムから送信されるビーコン信号同士が非同期であっても衝突する確率は低くなる。しかしながら、各無線通信システムにおいて設定されるビーコン送信間隔時間Ｔ１には若干のクロック誤差（後述）が含まれるので、ビーコン信号の送受信が長期化するとともに、各無線通信システムにおいてビーコン送信周期にクロック誤差があるため、ビーコン送信タイミングが徐々にずれていき、結果的に、互いのビーコン送信周期ＣＳが一致してしまうことがあり得る。
【０１１８】
ビーコン送信周期ＣＳがひとたび一致すると、クロック誤差により当該ビーコン送信周期が再びずれていくまでには長時間を要する。この場合、第１ビーコン信号は長時間にわたって衝突状態となるので、各無線通信システムに含まれるビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいては、第１ビーコン信号を受信できなくなる。これに対して、第２ビーコン信号は、ビーコン送信周期ＣＳの基準となるビーコン送信間隔時間Ｔ１からランダム遅延時間Ｔ３だけ遅延して送信されるので、第２ビーコン信号の送信タイミングは常に第１ビーコン信号の送信タイミングからずれることになる。
【０１１９】
もちろん第２ビーコン信号同士が衝突する可能性はあり得るが、ランダム遅延時間Ｔ３の長さは各無線通信システムにおいて独自に決定され、かつ、最大遅延時間Ｔ２を上限として乱数的に決定される。したがって、仮に、２つの無線通信システムにおいてランダム遅延時間Ｔ３が一致して第２ビーコン信号が１回衝突したとしても、次回の送信タイミングでランダム遅延時間Ｔ３が一致する可能性は極めて低くなる。それゆえ、第２ビーコン信号同士が衝突する確率は、基本的に低い上に、連続して衝突する確率はもっと低くなる。
【０１２０】
その結果、複数の無線通信システムにおいて、第１ビーコン信号の送信タイミング（ビーコン送信周期ＣＳ）が一致してしまい、当該第１ビーコン信号が衝突して受信できない状態が継続したとしても、第２ビーコン信号が複数回連続して衝突する可能性はほとんど無い。それゆえ、各無線通信システムにおいては、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは第２ビーコン信号を受信することによって、クロック部４４の同期を取ることができる。
【０１２１】
前述した第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の送受信を、より包括的に説明すれば、まず、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａにおいては、スロット制御部３３（およびビーコンタイミング制御部３２）は、第１ビーコン信号を、予め設定されている周期Ｐ１（すなわちビーコン送信周期ＣＳ＝２×Ｔ１）で送信させるとともに、第２ビーコン信号を、周期Ｐ１より短い時間である待機時間Ｑ（ビーコン送信周期ＣＳの１／２＝ビーコン送信間隔時間Ｔ１）が経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間である遅延時間Ｒ（ランダム遅延時間Ｔ３）が経過すると同時に送信させるように、無線通信部３１の動作を制御する構成となっている。
【０１２２】
また、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいては、スロット制御部４３（およびビーコンタイミング制御部４２）は、第１ビーコン信号の受信を周期Ｐ２（ビーコン受信周期ＣＲ）で試行させるとともに、第２ビーコン信号の受信を、周期Ｐ２より短い時間である待機時間Ｑ（ビーコン送信間隔時間Ｔ１）が経過した後に、当該待機時間Ｑよりも短い時間である遅延時間Ｒ（ランダム遅延時間Ｔ３）が経過すると同時に試行させるように、無線通信部４１の動作を制御する構成となっている。
【０１２３】
ここで、周期Ｐ１＝周期Ｐ２＝ビーコン送信周期ＣＳでもよいが、前述したように、周期Ｐ２＝ビーコン受信周期ＣＲである方が、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａの消費電力を抑えることができるため好ましい。また、待機時間Ｑ＝ビーコン送信間隔時間Ｔ１でなくてもよく、第２ビーコン信号をランダムに送受信させるか、または、第１ビーコン信号の送受信の送信タイミング（周期Ｐ１または周期Ｐ２のタイミング）から遅らせて送受信させることができれば、ビーコン送信間隔時間Ｔ１を超えてもよいし、Ｔ１未満であってもよい。
【０１２４】
また、遅延時間Ｒは、最大遅延時間Ｔ２以下となるランダム遅延時間Ｔ３であればよいが、ランダムな長さでなく所定の長さであってもよい。例えば、遅延時間Ｒとして、予め設定時間Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３が設定されており、第２ビーコン信号の送受信時に、この設定時間Ｔ３１〜Ｔ３３が周期的に変更される構成であってもよい。この構成であれば、第１ビーコン信号の送受信の送信タイミング（周期Ｐ１または周期Ｐ２のタイミング）から遅らせて第２ビーコン信号を送受信できるだけでなく、例えば、複数の無線通信システムが近接または重複した領域に設置されている場合でも、第２ビーコン信号の連続的な衝突を回避できる。
【０１２５】
前述したビーコン信号の送受信によるクロック部の同期方法を、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａのスロット制御部３３（通信制御部）と、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａのスロット制御部４３（通信制御部）と、による制御方法あるいは無線通信方法として見れば、図７および図８に示す制御フローを例示することができる。
【０１２６】
まず、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａにおいては、図７に示すように、電源が投入されてスロット制御部３３による通信制御が開始されれば、当該スロット制御部３３は、クロック部３４のタイミングパルスから第１ビーコン信号の送信タイミング（ビーコン送信周期ＣＳ）に達しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。送信タイミングに達していなければ（ステップＳ１０１でＮＯ）、送信タイミングに達するまで判定を繰り返す。送信タイミングに達していれば（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、ビーコンタイミング制御部３２を起動させ（ステップＳ１０２）、当該ビーコンタイミング制御部３２は、ビーコン生成部３１３に第１ビーコン信号を生成させ（ステップＳ１０３）、送受信部３１２およびアンテナ３１１を介して第１ビーコン信号を送信させる（ステップＳ１０４）。
【０１２７】
次に、スロット制御部３３は、第２ビーコン信号の送信タイミングに達しているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。送信タイミングに達していなければ（ステップＳ１０５でＮＯ）、送信タイミングに達するまで判定を繰り返す。送信タイミングに達していれば（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ビーコンタイミング制御部３２を起動させ（ステップＳ１０６）、当該ビーコンタイミング制御部３２は、ビーコン生成部３１３に第２ビーコン信号を生成させ（ステップＳ１０７）、送受信部３１２およびアンテナ３１１を介して第２ビーコン信号を送信させる（ステップＳ１０８）。その後、第１ビーコン信号の送信タイミングの判定（ステップＳ１０１）へ戻る。ビーコン送信側無線通信装置３０Ａの電源が遮断されるまで、この制御は繰り返される。
【０１２８】
また、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいては、図８に示すように、電源が投入されてスロット制御部４３による通信制御が開始されれば、当該スロット制御部４３は、クロック部４４のタイミングパルスから第１ビーコン信号の受信タイミング（ビーコン受信周期ＣＲ）に達しているか否かを判定する（ステップＳ２０１）。受信タイミングに達していなければ（ステップＳ２０１でＮＯ）、受信タイミングに達するまで判定を繰り返す。受信タイミングに達していれば（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、ビーコンタイミング制御部４２を起動させ（ステップＳ２０２）、当該ビーコンタイミング制御部４２は、ビーコン受信確認部４１３に第１ビーコン信号の受信を試行させる（ステップＳ２０３）。
【０１２９】
その後、ビーコンタイミング制御部４２は、ビーコン受信確認部４１３に第１ビーコン信号の受信に成功したか否かを判定させる（ステップＳ２０４）。第１ビーコン信号の受信に成功すれば（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、ビーコンタイミング制御部４２は、時間同期部４５にクロック部４４のタイミングパルスを補正する（ステップＳ２０９）。これにより、クロック部４４は、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａのクロック部３４に同期する。
【０１３０】
一方、第１ビーコン信号の受信に成功していなければ（ステップＳ２０４でＮＯ）、スロット制御部４３は、クロック部４４のタイミングパルスから第２ビーコン信号の受信タイミングに達しているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。受信タイミングに達していなければ（ステップＳ２０５でＮＯ）、受信タイミングに達するまで判定を繰り返す。受信タイミングに達していれば（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、ビーコンタイミング制御部４２を起動させ（ステップＳ２０６）、当該ビーコンタイミング制御部４２は、ビーコン受信確認部４１３に第２ビーコン信号の受信を試行させる（ステップＳ２０７）。
【０１３１】
ビーコン受信確認部４１３が第２ビーコン信号の受信に成功しなければ（ステップＳ２０８でＮＯ）、再び第１ビーコン信号の受信タイミングの判定（ステップＳ２０１）に戻る。一方、第２ビーコン信号の受信に成功すれば（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、ビーコンタイミング制御部４２は、時間同期部４５にクロック部４４のタイミングパルスを補正する（ステップＳ２０９）。これにより、クロック部４４は、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａのクロック部３４に同期する。その後、再び第１ビーコン信号の受信タイミングの判定（ステップＳ２０１）に戻る。ビーコン受信側無線通信装置４０Ａの電源が遮断されるまで、この制御は繰り返される。
【０１３２】
なお、前記構成の無線通信方法は、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａおよびビーコン受信側無線通信装置４０Ａを備えている無線通信システムにおいて、無線通信装置３０Ａおよび４０Ａが備える演算装置（マイクロコンピュータ等）上で実行するように、コンピュータ読取可能な形式で記述されたプログラムとして調製することができる。
【０１３３】
このように、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａが何らかの事情で第１ビーコン信号の受信に成功しなかった場合（例えば、親無線端末１０１の近傍に非同期の無線通信システムが存在し、たまたまビーコン送信周期が一致してしまった場合等）であっても、第２ビーコン信号を受信することができるため、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａのクロック部４４と、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａのクロック部３４とは、同期を取ることができる。また、第１ビーコン信号を適切に受信できる状態であれば、一定のビーコン送信周期ＣＳ（２×Ｔ１）で送信される第１ビーコン信号を、ビーコン受信周期ＣＲで間欠的に受信することにより、クロック部３４およびクロック部４４の同期を取ることができるので、特にビーコン受信側無線通信装置４０Ａの起動時間を短くして電力消費を抑えることができる。すなわち、本実施の形態によれば、ビーコン信号の妨害に対して有効に対応できるとともに、電力消費を抑えることの両立を図ることができる。
【０１３４】
［ビーコン信号の受信試行上限時間］
ここで、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいては、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の受信の試行に際して、クロック誤差の発生を考慮に入れて試行を開始するように構成されていることが特に好ましい。この点について、図６（ｃ）を参照して具体的に説明する。
【０１３５】
まず、前記クロック誤差について説明する。一般的な無線通信装置が備えるクロック部は、基準発振源として水晶振動子を用いて水晶発振信号を発振させる構成である。この水晶発振信号の周波数に生じる誤差（周波数誤差）は、温度変化等を考慮すれば最大±１００ｐｐｍである。
【０１３６】
そして、無線通信システムにおいては、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａおよびビーコン受信側無線通信装置４０Ａのいずれも、それぞれ独自にクロック部３４またはクロック部４４を備えている。ここで、クロック部３４における周波数誤差が最大±１００ｐｐｍであり、クロック部４４における周波数誤差が最大±１００ｐｐｍであるとすれば、相対的な周波数誤差は、最大で±２００ｐｐｍとなる。このように、クロック部３４およびクロック部４４の間で生じる相対的な周波数誤差を、本明細書では「クロック誤差」と称する。
【０１３７】
前述したようにビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいて、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａから送信される第１ビーコン信号の受信に成功して、クロック部４４を同期させることができたとしても、次の第１ビーコン信号を受信するまでの時間で当該クロック部４４とクロック部３４との間に、無視し得ないクロック誤差が生じる。
【０１３８】
例えば、前述したようにビーコン送信間隔時間Ｔ１＝４秒であれば、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａは、ビーコン送信周期ＣＳ＝２×Ｔ１＝８秒毎に第１ビーコン信号を送信し、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、ビーコン受信周期ＣＲ＝４×（２×Ｔ１）＝８×Ｔ１＝３２秒毎に第１ビーコン信号の受信を試行する（図６（ｂ）参照）。それゆえ、ビーコン受信周期ＣＲ＝３２秒の間では、クロック部３４およびクロック部４４のクロック誤差は、最大で、±２００ｐｐｍ×３２秒＝±６．４ミリ秒となる。前記のとおり、ビーコン信号の長さ（送信時間）は１０ミリ秒以下であるので、このクロック誤差は、ビーコン信号の受信に影響する。
【０１３９】
そこで本実施の形態では、クロック誤差によるビーコン信号の受信の失敗を回避するために、ビーコン受信確認部４１３による受信の試行に際して、図６（ｃ）に示すように、予め受信試行上限時間（あるいは受信タイムアウト時間）Ｔ６またはＴ７を設定しておく。受信試行上限時間Ｔ６は、ビーコン送信周期ＣＳ＝２×Ｔ１で送信される第１ビーコン信号を受信するために設定され、受信試行上限時間Ｔ７は、ビーコン送信周期ＣＳの後にランダム遅延時間Ｔ３経過（待機）してから送信される第２ビーコン信号を受信するために設定されている。
【０１４０】
具体的には、図６（ｃ）の「（１）ビーコン送信」に示すように、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号は、当該ビーコン信号に先立って冗長ビット信号が存在している（図５（ａ）も参照）。それゆえ、図６（ｃ）の「（２）ビーコン受信」に示すように、受信試行上限時間Ｔ６またはＴ７は、この冗長ビット信号を含めたビーコン信号の長さ以上となるように設定される。なお、図６（ｃ）の「（２）ビーコン受信」に示すように、ビーコン信号の受信動作は、ビーコン信号の長さよりも少し長い時間となる。
【０１４１】
さらに、ビーコン信号の送信タイミングの起点ＰＳと、受信タイミングの起点ＰＲとは、通常であれば一致すべきであるが、クロック誤差が生じれば大きくずれることになる。例えば、図６（ｃ）の「（２）ビーコン受信」に示すように、最大クロック誤差の代数をＸ（秒）と設定すれば、送信タイミングの起点ＰＲは、受信タイミングの起点ＰＳよりも最大でＸ秒前にシフトする。
【０１４２】
つまり、最大クロック誤差Ｘは、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａがビーコン受信周期ＣＲに応じて変化する。ビーコン受信周期ＣＲ＝ＣＳ×Ｎ（ただしＮは１以上の正の整数）であるので、最大クロック誤差Ｘ＝（２×Ｔ１）×Ｎ×２００ｐｐｍで計算される。したがって、ビーコン受信周期ＣＲを考慮すれば、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、受信の試行を、第１ビーコン信号の送信タイミングの起点ＰＳよりもＸ秒だけ早めに開始すればよい。したがって、受信試行上限時間Ｔ６またはＴ７は、冗長ビット信号の長さ、ビーコン信号の長さおよび最大ロック誤差Ｘを加算した長さと略等しくなるように設定される。
【０１４３】
なお、図６（ｃ）に示す模式図は、冗長ビット信号およびビーコン信号を強調したものであり、実際の時間の長さを反映させたものではない。前述したように、ビーコン送信間隔時間Ｔ１＝４秒の例であれば、ビーコン信号の長さ（送信時間）は１０ミリ秒以下に設定されるが、最大クロック誤差Ｘは６．４ミリ秒となり得る。したがって、受信試行上限時間Ｔ６またはＴ７の長さの上限は、最大クロック誤差Ｘが、起点ＰＳよりも先（−Ｘ）ではなく後に生じる（＋Ｘ）ことも考慮して、最大クロック誤差Ｘの２倍とすればよい。したがって、ビーコン信号の長さをＴ８とすれば、受信試行上限時間Ｔ６は、（Ｘ＋Ｔ４＋Ｔ８）＜Ｔ６＜２×Ｘとなる。また、受信試行上限時間Ｔ７は、最大クロック誤差Ｘに加えて、最大遅延時間Ｔ２も考慮する必要があるので、（Ｘ＋Ｔ２＋Ｔ４＋Ｔ８）＜Ｔ７＜（２×Ｘ＋Ｔ２）となる。
【０１４４】
ここで、ビーコン受信確認部４１３によるビーコン信号の受信の試行では、冗長ビット信号を検出できれば、それに続くビーコン信号を受信することができる。それゆえ、受信試行上限時間Ｔ６またはＴ７の間では、ビーコン信号の受信の試行を開始する前に、最初に冗長ビット信号の検出を試みる。図６（ｃ）の「（１）ビーコン送信」に示すように、冗長ビット信号の長さはＴ４であるが、当該冗長ビット信号の構成は、前述したように“１０１０・・・・・”の繰り返しからなるので、冗長ビット信号の検出を試行する冗長ビット検出試行時間Ｔ５は、冗長ビット信号の長さＴ４を超えない範囲で、前記の繰り返しが確認できる程度の長さに設定されればよい（Ｔ５＜Ｔ４）。
【０１４５】
ビーコン受信側無線通信装置４０Ａが、受信試行上限時間Ｔ６またはＴ７において、冗長ビット信号の検出を試行する動作について、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の受信の試行とともに、具体的に説明する。
【０１４６】
まず、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａのビーコン受信確認部４１３においては、最大クロック誤差±Ｘを考慮して受信試行上限時間Ｔ６およびＴ７が予め設定され、かつ、冗長ビット検出試行時間Ｔ５が予め設定されている。それゆえ、ビーコンタイミング制御部４２は、最大クロック誤差Ｘを吸収するために、第１ビーコン信号の送信タイミング（起点ＰＳ）よりＸ秒だけ早め（起点ＰＲ）に、ビーコン受信確認部４１３に冗長ビット信号の検出動作を開始させる。この検出動作は、受信試行上限時間Ｔ６秒の間に、冗長ビット検出試行時間Ｔ５の間隔で検出の試行を複数回繰り返すことにより行われる。
【０１４７】
このように検出の試行を繰り返すことで、受信試行上限時間Ｔ６内に冗長ビット信号を必ず検出することができるので、第１ビーコン信号を適切に受信することができる。そして、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、冗長ビット信号を検出すると、受信試行上限時間Ｔ６をキャンセルして、第１ビーコン信号の受信を継続すればよい。
【０１４８】
次に、第１ビーコン信号が受信できず、第２ビーコン信号を受信する場合について説明すると、第２ビーコン信号の冗長ビット信号もＴ４の長さであるので、最大クロック誤差Ｘを吸収するために、第１ビーコン信号の送信タイミングよりＸ秒だけ早めに、ビーコン受信確認部４１３に冗長ビット信号の検出動作を開始させる。このとき、受信試行上限時間Ｔ７が予め設定されているので、前記検出動作は、受信試行上限時間Ｔ７秒の間に、冗長ビット検出試行時間Ｔ５の間隔で検出の試行を複数回繰り返すことにより行われる。
【０１４９】
このように検出の試行を繰り返すことにより、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、受信試行上限時間Ｔ７内に冗長ビットを必ず検出することができるので、第２ビーコン信号を適切に受信することができる。そして、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、冗長ビット信号を検出すると、受信試行上限時間Ｔ７をキャンセルして、第２ビーコン信号の受信を継続すればよい。
【０１５０】
ここで、受信試行上限時間Ｔ６およびＴ７の具体的な長さの一例を挙げれば、まず、受信試行上限時間Ｔ６は、第１ビーコン信号の長さ１０ミリ秒のせいぜい２倍までに設定すればよい。その理由は、本実施の形態の一例では、第１ビーコン信号は１０ミリ秒程度であり、消費電流を考慮しても最大クロック誤差Ｘは、一般に、第１ビーコン信号の長さ１０ミリ秒より小さく算出されることによる。また、受信試行上限時間Ｔ７は、１１０ミリ秒より少し大きな値に設定すればよい。その理由は、本実施の形態の一例では、最大遅延時間Ｔ２は最大９０ミリ秒であり、最大ロック誤差Ｘは前記のとおり１０ミリ秒程度であることによる。それゆえ、ビーコン信号の受信に際して受信試行上限時間Ｔ６およびＴ７を設定しても、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａの消費電力に与える影響は微々たるものとなる。
【０１５１】
なお、図６（ｃ）に示す「（１）ビーコン送信」における冗長ビット信号およびビーコン信号の送信時間と、「（２）ビーコン受信」におけるビーコン信号の受信時間とは、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａのクロック部３４と、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａのクロック部４４との間で、クロック誤差が生じていない理想的な状態を示している。実際にクロック誤差が生じた場合には、冗長ビット信号およびビーコン信号の送信期間は、ビーコン信号の受信時間に対して、最大クロック誤差±Ｘの範囲内で前後にずれることになる。
【０１５２】
このように、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａは、最大クロック誤差±Ｘより少し長い受信試行上限時間Ｔ６の間、冗長ビット検出試行時間Ｔ５毎に、第１ビーコン信号の冗長ビット信号について検出の試行を繰り返せばよい。これによって、第１ビーコン信号同士の衝突等がない限り、当該第１ビーコン信号を適切に検出することができる。そのため、第１ビーコン信号を受信するために、ビーコン受信確認部４１３およびビーコンタイミング制御部４２の起動時間をより短くすることができ、それゆえ、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａの電力の消費を抑えることができる。
【０１５３】
そして、第１ビーコン信号が検出できなかったときには、最大クロック誤差±Ｘに最大遅延時間Ｔ２を加えた時間よりも少し長い受信試行上限時間Ｔ７の間、冗長ビット検出試行時間Ｔ５毎に、第２ビーコン信号の冗長ビット信号について検出の試行を繰り返せばよい。これによって、第２ビーコン信号も適切に検出することができる。ここで、第２ビーコン信号の受信を試行する回数は、第１ビーコン信号の受信を試行する回数に比べ非常に小さい。さらに、第２ビーコン信号を受信する場合であっても、その前に冗長ビット信号の検出をＴ５毎に試行するため、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａ全体の電力消費に与える第２ビーコン信号の受信の影響は微々たるものである。
【０１５４】
以上のように、本実施の形態によれば、広義の「親無線端末」および広義の「子無線端末」のいずれにおいても標準電波時計機能を有する必要がないので、回路規模が大きくなることが回避され、それゆえコストの増大も回避できる。さらに、広義の「親無線端末」同士の通信範囲が重なり、それぞれの「親無線端末」から送信されるビーコン信号同士が衝突して干渉が発生しても、無線通信システムがダウンすることなくクロック部の同期を取ることができる。
【０１５５】
［変形例］
本実施の形態では、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号は交互に送信されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第１ビーコン信号を１回のみ送信し、かつ、第２ビーコン信号を複数回（例えば４回）送信する構成としてもよいし、第１ビーコン信号を複数回（例えば４回）送信し、かつ、第２ビーコン信号を１回のみ送信する構成であってもよい。さらに、状況に応じて第２ビーコン信号のみを送信するように構成してもよい。なお、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の送信比率は、電力消費とビーコン信号が妨害を受けたときの耐性との兼ね合いから決定されればよい。
【０１５６】
また、本実施の形態では、ビーコン送信側無線通信装置３０Ａにおいて、第１ビーコン信号を、予め設定されている周期Ｐ１（ビーコン送信周期ＣＳ）で送信させ、また、ビーコン受信側無線通信装置４０Ａにおいて、第１ビーコン信号の受信を、予め設定されている周期Ｐ２（ビーコン受信周期ＣＲ）で試行させる構成となっている。つまり、本実施の形態では、ビーコン信号の送受信のタイミングは周期的なパターン（周期パターン）となっているが、本発明はこれに限定されず、さまざまなタイミングパターンで送受信を行うことができる。
【０１５７】
すなわち、本発明に係る無線通信装置においては、第１ビーコン信号の送受信のタイミングパターンＰ１またはＰ２は、（１）送受信の毎回のタイミングが一定の周期である周期パターンであればよいが、（２）送受信の毎回のタイミングが一定の周期ではないランダムパターン（非周期パターン）であってもよい。このランダムパターンとしては、送受信の毎回のタイミングが異なる間隔となる完全ランダムパターン、送受信の複数回毎のタイミングが異なる間隔となる準ランダムパターン（すなわち送受信の複数回のタイミングでは一定の周期となるパターン）、あるいはこれらを組み合せたパターン等が挙げられる。さらに、前記（１）または（２）以外の他のパターンであってもよい。すなわち、本発明においては、ビーコン送信側無線通信装置およびビーコン受信側無線通信装置の間でタイミングパターンを共有していればよい。
【０１５８】
また、前記構成においては、無線通信システムの一例として近距離無線通信ネットワークを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、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、ガス、水道、電力等のメータ用無線検針システム等にも適用することができる。なお、無線検針システムについては、実施の形態２で具体的に説明する。
【０１５９】
また、本発明には、次に説明する構成の無線通信装置等も含まれる。すなわち、本発明に係る無線通信装置は、ビーコン生成手段と、前記ビーコン生成手段を起動してビーコンを定期的に送信するタイミングを制御するスロット制御手段とを有し、前記スロット制御手段は予め決められたビーコン送信回数ごとのビーコン送信タイミングＩＩにおいてはランダム或いは予め決められた時間遅らせて前記ビーコン生成手段を起動して第２ビーコン信号を送信し、前記スロット制御手段は前記ビーコン送信タイミングＩＩ以外のビーコン送信タイミングＩにおいては即座に前記ビーコン生成手段を起動して第１ビーコン信号を送信する構成とした無線通信装置である。
【０１６０】
また、本発明に係る他の無線通信装置は、ビーコン生成手段と、前記ビーコン生成手段を起動してビーコンを定期的に送信するタイミングを制御するスロット制御手段とを有し、前記スロット制御手段は予め決められたビーコン送信回数ごとのビーコン送信タイミングＩＩにおいてはランダム或いは予め決められた時間遅らせて前記ビーコン生成手段を起動して第２ビーコン信号を送信し、前記スロット制御手段は前記ビーコン送信タイミングＩＩ以外のビーコン送信タイミングＩにおいては即座に前記ビーコン生成手段を起動して第１ビーコン信号を送信する構成とした無線通信装置より送信される前記第１ビーコン信号或いは第２ビーコン信号を受信する無線通信装置であって、ビーコン受信手段と、前記ビーコン受信手段を起動してビーコンを定期的に受信するタイミングを制御するスロット制御手段と、を有し、前記スロット制御手段は前記ビーコン受信手段を起動して前記第１ビーコン信号を受信させ、前記第１ビーコン信号の受信状況により前記第２ビーコン信号が送信されるタイミングで前記ビーコン受信手段を起動するかどうか判断する構成とした無線通信装置である。
【０１６１】
前記無線通信装置においては、前記ビーコン送信タイミングＩと前記ビーコン送信タイミングＩＩが交互に起動される構成としたスロット制御手段であって、前記第１ビーコン信号と前記第２ビーコン信号を交互に出力する構成であってもよい。
【０１６２】
前記無線通信装置においては、前記ビーコン送信タイミングＩＩだけのタイミングで動作するスロット制御手段である構成であってもよい。
【０１６３】
前記無線通信装置においては、前記スロット制御手段は、前記第１ビーコン信号が送信されるタイミングの整数倍の周期で前記ビーコン受信手段を起動し、前記ビーコン受信手段で前記第１ビーコン信号が受信できなかったときのみ次の第２ビーコン信号が送信されるタイミングで前記ビーコン受信手段を起動するように構成であってもよい。
【０１６４】
前記無線通信装置においては、前記スロット制御手段は、前記第１ビーコン信号を受信するときと前記第２ビーコン信号を受信するときで前記ビーコン受信手段の受信タイムアウト時間を変更する構成であってもよい。
【０１６５】
前記無線通信装置においては、前記構成の無線通信装置の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、等のハードリソースを協働させて本発明の少なくとも一部を簡単なハードウェアで実現できる。また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、プログラムの配布または更新、あるいはそのインストール作業が簡単にできる。
【０１６６】
本発明に係る無線通信方法は、ビーコン生成手段と、前記ビーコン生成手段を起動してビーコンを定期的に送信するタイミングを制御するスロット制御手段とを有し、前記スロット制御手段は予め決められたビーコン送信回数ごとのビーコン送信タイミングＩＩにおいてはランダム或いは予め決められた時間遅らせて前記ビーコン生成手段を起動して第２ビーコン信号を送信し、前記スロット制御手段は前記ビーコン送信タイミングＩＩ以外のビーコン送信タイミングＩにおいては即座に前記ビーコン生成手段を起動して第１ビーコン信号を送信する無線通信方法である。
【０１６７】
本発明の無線通信装置、無線通信方法、及びプログラムを用いることにより、複数の通信システムが近傍に存在してもビーコン信号のお互いの干渉を防止し通信システムがダウンすることを防ぐことができる。
【０１６８】
また、本発明に係る無線通信システムは、互いにビーコン信号を送受信する複数の無線通信装置を含む無線通信システムであって、前記ビーコン信号として、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の２種類が用いられ、前記第１ビーコン信号を周期的に送信するとともに、前記第２ビーコン信号を、前記第１ビーコン信号の送信タイミングから時間的にずらせて送信する、ビーコン送信側無線通信装置と、前記第１ビーコン信号の受信を、当該第１ビーコン信号の送信の周期に合わせて、周期的に試行するとともに、前記第２ビーコン信号の受信を、当該第２ビーコン信号の送信のタイミングに合わせて試行するビーコン受信側無線通信装置と、を含む構成であるということができる。
【０１６９】
あるいは、本発明に係る無線通信装置は、互いにビーコン信号を送受信する複数の無線通信装置を含む無線通信システムに用いられ、かつ、前記ビーコン信号の送信および受信の少なくとも一方を行うように構成され、無線通信を行う無線通信部と、前記ビーコン信号を間欠的に送受信するために、前記無線通信部の動作タイミングを制御する通信制御部と、を備える無線通信装置であって、前記無線通信部は、前記ビーコン信号として、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号を送受信するよう構成され、前記通信制御部は、前記第１ビーコン信号を周期的に送受信させるために、前記無線通信部を周期的に動作させる第１通信動作制御と、前記第２ビーコン信号を、前記第１ビーコン信号の送受信タイミングから時間的にずらせて送受信させるために、前記無線通信部を、前記第１通信動作制御の動作タイミングから時間的にずらせて動作させる第２通信動作制御と、双方を行うように構成されている構成であるということができる。
【０１７０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る無線通信システムおよび無線通信装置は、ガスメータ用無線検針システムに適用されたものである。本実施の形態に係る無線通信システムおよび無線通信装置について、図９ないし図１１を参照して具体的に説明する。
【０１７１】
図９に示すように、本実施の形態に係る無線通信システムは、無線親機２０１、中継無線端末２１１，２２１，２３１、並びに、無線子機２０２〜２０４，２１２〜２１４，２２２〜２２４から構成されている。無線親機２０１が実施の形態１における親無線端末１０１に対応し、中継無線端末２１１，２２１，２３１が実施の形態１における中継無線端末１１１，１２１，１３１に対応し、無線子機２０２〜２０４，２１２〜２１４，２２２〜２２４が実施の形態１における子無線端末１０２〜１０４，１１２〜１１４，１２２〜１２４に対応する。また、無線子機２０２〜２０４，２１２〜２１４，２２２〜２２４には、それぞれガスメータ５０２〜５０４，５１２〜５１４，５２２〜５２４が接続されている。
【０１７２】
このガスメータ用無線検針システムにおいては、無線親機２０１からのポーリング通信により、無線子機２０２〜２０４，２１２〜２１４，２２２〜２２４に接続されたガスメータ５０２〜５０４，５１２〜５１４，５２２〜５２４のガス検針データを、無線親機２０１に収集する。収集されたガス検針データは、例えば無線親機２０１に接続された公衆回線を利用してデータセンタに送信する。なお、中継無線端末２１１，２２１，２３１は、ガス検針データを中継する機能だけでもよいが、「無線子機」の機能も有してもよい。この場合、これら中継無線端末２１１，２２１，２３１にもガスメータが接続される。
【０１７３】
また、無線親機２０１，中継無線端末２１１，２２１，２３１は、図１０に示すビーコン送信側無線通信装置３０Ｂに対応し、無線子機２０２〜２０４，２１２〜２１４，２２２〜２２４および中継無線端末２１１，２２１，２３１は、図１１に示すビーコン受信側無線通信装置４０Ｂに対応する。
【０１７４】
ビーコン送信側無線通信装置３０Ｂの構成は、基本的には、前記実施の形態１におけるビーコン送信側無線通信装置３０Ａと同様であるが、ガスメータ５０２〜５０４，５１２〜５１４，５２２〜５２４から取得されビーコン受信側無線通信装置４０Ｂから送信されるガス検針データ（つまり、ガスの流量データ）を、送受信部３１２で受信して収集するための流量収集部３５を備えている。また、ビーコン受信側無線通信装置４０Ｂの構成も、基本的には、前記実施の形態１におけるビーコン送信側無線通信装置３０Ａと同様であるが、それぞれのガスメータ５０２〜５０４，５１２〜５１４，５２２〜５２４からガス検針データ（ガスの流量データ）を取得して送受信部４１２に出力する流量取得部４６を備えている。
【０１７５】
また、ビーコン送信側無線通信装置３０Ｂおよびビーコン受信側無線通信装置４０Ｂにおいて、ポーリング通信部３１４，４１４で行われるポーリング通信は、ガスメータ５０２〜５０４，５１２〜５１４，５２２〜５２４からのガス検針データを無線親機２０１に収集するために、当該無線親機２０１からポーリング信号を送信するための通信である。また、子機発呼通信部３１５，４１５で行われる子機発呼通信は、無線子機２０２〜２０４，２１２〜２１４，２２２〜２２４に接続されたガスメータ５０２〜５０４，５１２〜５１４，５２２〜５２４から信号を受け、無線親機２０１，中継無線端末２１１，２２１，２３１に送信するための通信である。つまり、ビーコン受信側無線通信装置４０Ｂが備える子機発呼通信部４１５は、流量取得部４６で得られたガス検針データを子機発呼通信として送信する。
【０１７６】
次に、典型的な無線通信システムではなく、ガスメータ用無線検針システムに独自の課題に関して具体的に説明する。
【０１７７】
ガスメータは１０年間交換なしに電池電源で動作するよう構成され、ＡＣ電源を備える構成はほとんど存在しない。そのため、ガスメータに取り付けられる無線通信装置は、電池駆動で１０年間電池交換なしに動作する必要がある。それゆえ、無線通信装置は、所定の周期で間欠的に受信動作を行い、自局あての電波が検出できなければ、すぐに受信（受信の試行）を中止し待機状態になるという間欠受信動作を行っている。また、ガスメータの検針は、頻繁に測定する必要はなく、せいぜい１日１回程度であり、それゆえ無線通信の頻度は大きくない。
【０１７８】
そこで、通信頻度の観点から、典型的なガスメータ用無線検針システムでは、いわゆる非同期方式という方式が用いられている。非同期方式とは、送信したい情報（送信情報）が発生した時だけ、通信相手の間欠受信周期よりも長いヘッダー信号をつけて、前記送信情報を送信する方法である。通信相手は間欠受信周期よりも長いヘッダー信号を検出することができ、当該ヘッダー信号を検出すると、受信を継続してヘッダー信号に続いて送られてくる前記送信情報を受信することができる。具体的な間欠受信周期としては、電池消耗を抑えるために、通常、２０秒という長めの時間が設定されている。
【０１７９】
ここで、近年では、コスト削減を目的として、単一の無線親機で多数のガスメータの検針値を収集しようとする一対複数の無線通信システムが検討されている。さらに無線親機でデータ収集ができるガスメータの数を増やすために、中継機能を有する一対複数の無線通信システムも検討されている。このような一対複数の無線通信システムでは、当該無線通信システム全体での通信回数が多くなる。その結果、従来の非同期方式では、１回の通信あたり、間欠受信周期として２０秒以上の長さのヘッダー信号を送信する必要が生じる。
【０１８０】
そのため、従来のガスメータ用無線検針システムであれば、無線通信システム全体のトラフィックが悪化するとともに、自局宛でないヘッダー信号を受信する回数も多くなり、消費電流が増大する傾向にあった。また、無線親機および無線子機それぞれが装備するクロック部を基準とし、さらに同期合わせ信号が定期的に受信できずに時間がかかった場合、送受信タイミングの誤差が大きくなり、間欠受信のタイミングで受信している時間が長くなり消費電力が大きくなる傾向にあった。
【０１８１】
これに対して、本実施の形態に係るガスメータ用無線検針システムは、前記実施の形態１で説明したように、回路規模が大きくなることが回避され、それゆえコストの増大も回避できるものとなっている。さらに、第１ビーコン信号同士が衝突して干渉が発生しても、第２ビーコン信号の送受信により、無線通信システムがダウンすることなくクロック部の同期を取ることができ、しかも、第１ビーコン信号および第２ビーコン信号の送受信は非常に効率的に行われるので、消費電力の増大を有効に抑制することができる。
【０１８２】
なお、本実施の形態では、ガスメータからガス流量データ（ガス検針データ）を自動収集する構成を例示しているが、本発明はこれに限定されず、水道、電気などの流量を検針するシステムであってもよいことはいうまでもない。
【０１８３】
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】
【０１８４】
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通信装置の分野に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１８５】
３０Ａ    ビーコン送信側無線通信装置（親無線端末）
３１    無線通信部
３２    ビーコンタイミング制御部（通信制御部）
３３    スロット制御部（通信制御部）
３４    クロック部
４０Ａ    ビーコン受信側無線通信装置（子無線端末）
４１    無線通信部
４２    ビーコンタイミング制御部（通信制御部）
４３    スロット制御部（通信制御部）
４４    クロック部
４５    時間同期部
１０１    親無線端末（無線通信装置）
１０２〜１０４    子無線端末（無線通信装置）
１１１    中継無線端末（無線通信装置）
１１２〜１１４    子無線端末（無線通信装置）
１２１    中継無線端末（無線通信装置）
１２２〜１２４    子無線端末（無線通信装置）
１３１    中継無線端末（無線通信装置）
【図１】
0005491507.tif 000002
【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】
0005491507.tif 000009
【図９】
0005491507.tif 000010
【図１０】
0005491507.tif 000011
【図１１】
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