(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ複数の送信局および中継局と、基地局とを備え、１以上の前記中継局を介して任意の前記送信局から前記基地局に対して送信データを中継通信可能に構成され、
前記任意の送信局または任意の前記中継局から送信された前記送信データを直接受信可能な前記中継局の各々は、当該送信データを受信した後に所定の待機時間を経過したときに中継通信可能に構成され、かつ互いに異なる前記待機時間が付与される無線通信システムであって、
前記送信データを直接受信可能な前記中継局の各々は、前記基地局を中心とするＸ−Ｙ軸によって区分けされる第１象限〜第４象限のうちの同一の象限内の前記任意の送信局または前記任意の中継局から前記送信データを受信したときには、異なる象限の前記任意の送信局または前記任意の中継局から前記送信データを受信したときよりも短い前記待機時間が付与されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記待機時間は、前記基地局に対して近距離の中継局ほど短時間に設定されることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記基地局を中心とする複数の同心円における互いに隣り合う２つの同心円間に設置された複数の前記中継局についての前記待機時間は、同一の所定時間と、その複数の中継無線局の各々に対して付与される互いに異なる固有時間とに少なくとも基づいて設定されることを特徴とする請求項１または２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記中継局は、前記待機時間を決定する決定要素の少なくとも一部を前記送信局または他の前記中継局から送信された前記送信データに基づいて設定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記中継局は、所定の通信品質が得られたときに中継通信することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項６】
１以上の前記中継局を介して前記基地局から他の前記中継局または前記送信局に対して送信データを中継通信可能に構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記基地局から前記他の中継局または前記送信局に対して前記送信データを送信する際に、前記待機時間は、前記基地局に対して遠距離の前記中継局ほど短時間に設定されることを特徴とする請求項６記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記送信局および前記中継局は、前記中継通信の通信経路を特定するための通信経路データを前記送信データ内に挿入して送信することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記基地局は、前記送信データの受信後のアンサーバックデータを前記送信データの送信元である前記任意の送信局または前記任意の中継局に送信するときに、前記通信経路データによって特定される前記通信経路に従って前記１以上の中継局が中継通信可能な送信データを送信することを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記基地局は、前記送信局から送信された送信データに基づく所定の情報を公衆通信回線網を介して他の基地局または管理局に通信可能に構成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記送信局は、真空式汚水収集システムにおける異常通報装置であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記送信局の送信アンテナは、前記真空式汚水収集システム内における汚水ますに並設される吸気管に沿わせて配設されていることを特徴とする請求項１１記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中継局を介して送信局から基地局に対して送信データを送信可能に構成された無線通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、無線通信システムは、図７に示すように、１つの基地局ＳＢと、複数の送信局ＳＴ１，ＳＴ２，・・ＳＴＮ（以下、区別しないときには、「送信局ＳＴ」という）と、複数の中継局ＳＲ１，ＳＲ２・・ＳＲＭ（以下、区別しないときには、「中継局ＳＲ」という）とを備えて構成されている。このような無線通信システムＳ１１において、従来、送信局ＳＴから送信された送信データは、予め定めた通信経路に従って基地局ＳＢに中継通信されている。
【０００３】
この場合、通信経路は、机上計算と現地調査とに基づいて決定される。具体的には、図７に示す無線通信システムＳ１１において、送信局ＳＴ１から基地局ＳＢまでの通信経路を決定する場合、まず、送信局ＳＴ１の送信電波が到達する範囲を机上計算によって予測した後に現地調査を実行する。この現地調査では、送信局ＳＴ１から実際に送信電波を送信させ、予測した範囲内に設置されている各中継局ＳＲ１〜ＳＲ４における各受信電界強度を調査する。次いで、中継局ＳＲに最も近く、かつ高信頼性を得るために充分な受信電界強度となる中継局ＳＲを第１の中継局として決定する。この例では中継局ＳＲ１に決定する。
【０００４】
次いで、第２の中継局ＳＲを決定するに当たり、同様にして、まず、中継局ＳＲ１の送信電波が到達する範囲を予測し、中継局ＳＲ１から実際に送信電波を送信させ、その予測した範囲内に設置されている各中継局ＳＲのうちの最も適当な中継局ＳＲを第２の中継局ＳＲとして決定する。この例では中継局ＳＲ５に決定する。次いで、中継局ＳＲ５の送信電波が基地局ＳＢによって十分な受信電界強度となるか否かを現地調査し、十分と判定したときに、送信局ＳＴ１についての通信経路が決定される。これらの作業を他の送信局ＳＴ２〜ＳＴＮについて行い、各通信経路を決定する。この後、現地調査によって決定した通信経路に従って通信経路プログラムを作成し、その通信経路プログラムを各送信局ＳＴおよび各中継局ＳＲに組み込む。
【０００５】
上記の作業を終了して初めて中継通信が可能となる。具体的には、同図において、例えば送信局ＳＴ１と基地局ＳＢとの間で中継通信する場合、送信局ＳＴ１は、組み込まれた通信経路プログラムに従い、中継局ＳＲ１の局番号を相手先データとして挿入した送信データを送信する。次いで、送信データを受信した中継局ＳＲ１が、同じく組み込まれた通信経路プログラムに従い、中継局ＳＲ５の局番号を相手先データとして挿入した送信データを送信する。この後、中継局ＳＲ５が、組み込まれた通信経路プログラムに従い、基地局ＳＢの局番号を相手先データとして挿入した送信データを送信する。これにより、基地局ＳＢは、送信局ＳＴ１によって送信された送信データを受信することができる。
【０００６】
同様にして、送信局ＳＴ２の送信データは、組み込まれた通信経路プログラムに従い、中継局ＳＲ６、中継局ＳＲ７および中継局ＳＲ５を介して基地局ＳＢまで送信される。このように、従来の無線通信システムＳ１１では、各送信局ＳＴおよび各中継局ＳＲが予め組み込まれた通信経路プログラムに従って相手先データを挿入した送信データを送信することにより、各送信局ＳＴによって送信された送信データが基地局ＳＢまで中継通信される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の無線通信システムには、以下に述べる問題点がある。
第１に、従来の無線通信システムＳ１１では、中継通信するための通信経路が予め定められている。このため、その通信経路内の１つの中継局ＳＲに故障が発生した場合には、送信データをその先に送信することができなくなる。具体的には、上記した例では、例えば、中継局ＳＲ５に故障が発生した場合、送信局ＳＴ１から送信された送信データは、中継局ＳＲ１までは中継通信することができるが、中継局ＳＲ１と中継局ＳＲ５との間において不通となり、基地局ＳＢまで中継通信できないことになる。また、中継局ＳＲ５が他の送信局ＳＴ２についての中継局として定められている場合には、その送信局ＳＴ２の送信データも不通になる。このように、従来の無線通信システムＳ１１には、１つの中継局ＳＲの故障がシステム全体に亘って影響される結果、システム全体としての信頼性が低いという問題点がある。
【０００８】
第２に、従来の無線通信システムＳ１１では、通信経路が予め画一的に決定されているため、送信局ＳＴから基地局ＳＢにまで中継通信するために要する通信時間が固定の時間となる。ところが、机上計算においては、高信頼性を確保する必要上、各中継局ＳＲの受信電界強度に余裕を持たせざるを得ない。このため、中継局ＳＲによっては、本来的には、実用上充分な受信電界強度を得られるにも拘わらず、中継局ＳＲの対象とならないことがある。また、実際には、山の斜面や建物などによる反射電波の到達、および自然現象による電波到達距離の長距離化などに起因して、机上計算の際に対象とならなかった中継局ＳＲが、十分な受信電界強度で送信データを受信できることもある。具体的には、例えば、上記の例では、中継局ＳＲ１よりも基地局ＳＢに近距離の中継局ＳＲ４が十分な受信電界強度で送信局ＳＴ１の送信電波を受信できることがある。かかる場合、中継局ＳＲ４から基地局ＳＢに中継通信できれば、通信時間が短縮化される。しかし、従来の無線通信システムＳ１１は、予め決定された通信経路に従って中継通信せざるを得ない。このため、従来の無線通信システムＳ１１には、通信時間が長時間化しているという問題点がある。
【０００９】
第３に、従来の無線通信システムＳ１１では、通信経路を決定するために、机上計算と現地調査とが必ず必要となる。したがって、通信経路の決定までの作業が極めて煩雑で、しかも長時間化するため、通信システムのコストを上昇させる要因になっているという問題点がある。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、信頼性が高く、かつ中継通信のための通信時間の短縮およびシステムコストの低減を図り得る無線通信システムを提供することを主目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の無線通信システムは、それぞれ複数の送信局および中継局と、基地局とを備え、１以上の中継局を介して任意の送信局から基地局に対して送信データを中継通信可能に構成され、任意の送信局または任意の中継局から送信された送信データを直接受信可能な中継局の各々は、送信データを受信した後に所定の待機時間を経過したときに中継通信可能に構成され、かつ互いに異なる待機時間が付与される無線通信システムであって、送信データを直接受信可能な中継局の各々は、基地局を中心とするＸ−Ｙ軸によって区分けされる第１象限〜第４象限のうちの同一の象限内の任意の送信局または任意の中継局から送信データを受信したときには、異なる象限の任意の送信局または任意の中継局から送信データを受信したときよりも短い待機時間が付与されることを特徴とする。この場合、送信局、中継局および基地局は、固定される概念ではなく、送信局が中継局として機能してもよいし、送信局および中継局のいずれかが基地局として機能してもよい。
【００１２】
請求項２記載の無線通信システムは、請求項１記載の無線通信システムにおいて、待機時間は、基地局に対して近距離の中継局ほど短時間に設定されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の無線通信システムは、請求項１または２記載の無線通信システムにおいて、基地局を中心とする複数の同心円における互いに隣り合う２つの同心円間に設置された複数の中継局についての待機時間は、同一の所定時間と、その複数の中継無線局の各々に対して付与される互いに異なる固有時間とに少なくとも基づいて設定されることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の無線通信システムは、請求項１から３のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、中継局は、待機時間を決定する決定要素の少なくとも一部を送信局または他の中継局から送信された送信データに基づいて設定することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の無線通信システムは、請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、中継局は、所定の通信品質が得られたときに中継通信することを特徴とする。この場合、通信品質には、Ｓ／Ｎ比、ビットエラーレート、および受信信号の歪み率などが含まれる。
【００１６】
請求項６記載の無線通信システムは、請求項１から５のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、１以上の中継局を介して基地局から他の中継局または送信局に対して送信データを中継通信可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の無線通信システムは、請求項６記載の無線通信システムにおいて、基地局から他の中継局または送信局に対して送信データを送信する際に、待機時間は、基地局に対して遠距離の中継局ほど短時間に設定されることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の無線通信システムは、請求項１から７のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、送信局および中継局は、中継通信の通信経路を特定するための通信経路データを送信データ内に挿入して送信することを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の無線通信システムは、請求項８記載の無線通信システムにおいて、基地局は、送信データの受信後のアンサーバックデータを送信データの送信元である任意の送信局または任意の中継局に送信するときに、通信経路データによって特定される通信経路に従って１以上の中継局が中継通信可能な送信データを送信することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の無線通信システムは、請求項１から９のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、基地局は、送信局から送信された送信データに基づく所定の情報を公衆通信回線網を介して他の基地局または管理局に通信可能に構成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１記載の無線通信システムは、請求項１から１０のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、送信局は、真空式汚水収集システムにおける異常通報装置であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１２記載の無線通信システムは、請求項１１記載の無線通信システムにおいて、送信局の送信アンテナは、真空式汚水収集システム内における汚水ますに並設される吸気管に沿わせて配設されていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る無線通信システムを真空式汚水収集システムに適用した実施の形態について説明する。
【００２４】
最初に、真空式汚水収集システムＳ１の構成について、図６を参照して説明する。
【００２５】
同図に示すように、この真空式汚水収集システムＳ１は、家庭などに設置された汚水ます１０に排出された汚水を、真空装置が設置された真空ステーションまで吸引収集するシステムであって、各家庭などに設置された複数の送信局ＳＴと、各家庭に設置されて送信局ＳＴとしても機能する複数の中継局ＳＲと、真空ステーションとして機能する１つの基地局ＳＢとを備えて構成されている。なお、中継局ＳＲは、家庭とは別のビルの屋上などに別個独立して設置すると共に中継機能のみを持たせてもよいが、以下、送信局ＳＴを兼用する例について説明する。また、基地局ＳＢは、真空ステーションとは別の所定箇所に設置してもよいが、以下、真空ステーション内に設置される例について説明する。
【００２６】
この真空式汚水収集システムＳ１では、各送信局ＳＴおよび各中継局ＳＲには、汚水ます１０と、汚水ます１０内に設置された送受信機１１と、汚水ます１０に連結された下水管１２と、汚水ます１０内に汚水を流下させる流下管１３と、下水管１２に連結され汚水を吸引するための吸引管１４と、汚水ます１０内および外圧の気圧差によって汚水量を検出するための汚水量検出管１５と、弁の開閉によって下水管１２および吸引管１４間を連通または非連通させる真空弁１６と、真空弁１６の開閉を制御する真空弁開閉コントローラ１７と、真空弁開閉コントローラ１７内に外気を吸気するための吸気管１８と、放射効率を向上させるために、その一部が露出するように吸気管１８に沿って配設されたアンテナ１９とが設けられている。なお、吸気管１８を樹脂で形成するときには、外部に露出しないように、アンテナ１９を吸気管１８内に配設してもよい。
【００２７】
この場合、送受信機１１は、図４に示すように、送信信号ＳTRを送信する送信部３１と、中継通信のために他の送信局ＳＴから送信された送信信号ＳTRを受信信号ＳREとして受信する受信部３２と、送信部３１および受信部３２の動作を制御する制御部３３と、制御部３３の動作プログラム、後述する待機時間ＴD を決定する際のデータ、および送信信号ＳTRを作成する際の各種のデータなどを記憶するＲＯＭ３４とを備えている。なお、送信局ＳＴと中継局ＳＲとを予め区別し、送信局ＳＴに送信機能のみを持たせるときには、送信局ＳＴには受信部３２が不要となる。
【００２８】
また、送受信機１１では、ＲＯＭ３４が、送信信号ＳTRを受信した後に所定の待機時間を経過したときに中継通信を行うように、そのためのプログラムを記憶しており、その待機時間ＴD は、各中継局ＳＲによって互いに異なる時間になるように予め規定されている。このため、例えば、中継局ＳＲ１のＲＯＭ３４に時間ＴD1の待機時間が記憶され、中継局ＳＲ２のＲＯＭ３４に時間ＴD1よりも長時間である時間ＴD2の待機時間が記憶されているとした場合、図３（ａ），（ｂ）に示すように、中継局ＳＲ１と中継局ＳＲ２とが同時に受信信号ＳREを受信した際には、中継局ＳＲ１は、時間ＴD1を経過したときに、送信信号ＳTRの中継通信を開始する。同時に、中継局ＳＲ２は、時間ＴD2を経過したときに、送信信号ＳTRの中継通信を開始しようとする。この場合、中継局ＳＲの受信部３２は、この待機時間ＴD 内において、他の中継局ＳＲまたは送信局ＳＴによる送信信号ＳTRの有無をキャリアセンスによって常時監視しており、受信信号ＳREの受信電界強度が所定レベルを超えているときには、制御部３３に対してキャリアセンス信号ＳC を出力する。この際に、制御部３３は、受信部３２からキャリアセンス信号ＳC が出力されている間は、送信部３１の送信を禁止する。
【００２９】
したがって、上記の例では、中継局ＳＲ１は、待機時間ＴD1の経過後に、中継通信を開始する。一方、中継局ＳＲ２は、待機時間ＴD2の経過後に中継通信を開始しようとするが、待機時間ＴD2内に中継局ＳＲ２が送信した送信信号ＳTRを受信するため、キャリアセンスによって、その中継通信が禁止される。したがって、受信信号ＳREの受信電界強度が所定レベルを超えた中継局ＳＲのうち、待機時間ＴD がより短時間の１つの中継局ＳＲのみが優先的に中継通信を行うことになる。
【００３０】
また、送受信機１１の制御部３３は、後述するアンサーバックデータが基地局ＳＢから送信されてきた際には、そのアンサーバック信号内に挿入されている通信経路データによって特定される中継局ＳＲを介して送信元の送信局ＳＴまで中継通信が行われるように、その通信経路データを送信データに挿入して送信する。
【００３１】
一方、基地局ＳＢには、図５，６に示すように、真空ポンプ２１、集水タンク２２、送受信機２３、制御部２４、表示部２５、送受信用のアンテナ２６およびモデム２７が設置されている。この場合、送受信機２３は、図５に示すように、各送信局ＳＴまたは中継局ＳＲによって送信された送信信号ＳTRを受信信号ＳREとして受信する受信部４１と、受信信号ＳREの受信時にアンサーバック信号を送信信号ＳTRとして送信するための送信部４２とを備え、これらの受信部４１および送信部４２は、制御部２４によって制御される。また、制御部２４は、例えばＣＰＵで構成されて送受信機２３の動作を制御する制御回路４３と、制御回路４３の動作プログラムや送信データ作成の際の各種のデータを記憶するＲＯＭ４４とを備えている。
【００３２】
この真空式汚水収集システムＳ１では、真空ポンプ２１が作動することにより、集水タンク２２内が減圧され、これにより、集水タンク２２に連結する下水管１２内が減圧される。一方、各汚水ます１０では、汚水が流下管１３を介して汚水ます１０内に流下すると、汚水ます１０の内圧が上昇し、この内圧の上昇が真空弁開閉コントローラ１７によって検出される。この際には、真空弁開閉コントローラ１７が真空弁１６を所定時間開放制御することにより、吸引管１４と下水管１２とが連通し、これにより、汚水ます１０内の汚水は、吸引管１４および下水管１２を介して集水タンク２２内に吸引される。次いで、基地局ＳＢに設置されている図外のポンプが作動することにより、集水タンク２２に集水された汚水は汚水処理場に送水された後に処理される。
【００３３】
また、真空弁１６に異常が発生した場合には、真空弁１６から送受信機１１に異常信号ＳA が出力され、この際には、制御部３３が送信部３１に対して異常データＤA を挿入した送信データＤT を出力することにより、送信部３１が、その送信データＤT によって変調した送信信号ＳTRをアンテナ１９を介して送信する。この場合、送信電波は、中継局ＳＲを介して基地局ＳＢに中継通信される。この結果、基地局ＳＢの制御部２４が、送受信機２３から出力される受信データＤR に含まれている異常データＤA に基づいて異常状態の汚水ます１０を特定すると共に、その汚水ます１０が異常である旨を表示部２５に表示させる。また、基地局ＳＢは無人局であってもよく、この場合には、制御回路４３は、モデム２７および公衆通信回線網Ｎを介して異常データＤA を有人管理局ＳＭに通信する。これにより、いち早く汚水ます１０の異常が検出され、その汚水ます１０を修理することにより、汚水ます１０の詰まりや、下水管１２内の異常な減圧状態を回避することができる。さらに、制御回路４３は、公衆通信回線網Ｎおよびモデム２７を介して有人管理局ＳＭから通信される制御データに基づいて各種の制御が可能に構成されている。
【００３４】
次に、この真空式汚水収集システムＳ１における中継通信方式について説明する。なお、以下、理解を容易にするために、送信局ＳＴと中継局ＳＲとが予め区別されているのものとして説明する。したがって、この真空式汚水収集システムＳ１は、図１に示すように、基地局ＳＢを中心として、数多くの送信局ＳＴ１〜ＳＴＮが設置されると共に、各送信局ＳＴと基地局ＳＢとの間に複数の中継局ＳＲ１〜ＳＲＭが設置されているものとして表すことができる。
【００３５】
最初に、各中継局ＳＲに対する待機時間ＴD の付与方法について説明する。待機時間ＴD は、概念的には、送信局ＳＴまたは中継局ＳＲから基地局ＳＢに対して中継通信する場合には、基地局ＳＢに対して近距離の中継局ＳＲほど、短時間となるように付与される。この場合、すべての中継局ＳＲに対して、基地局ＳＢに近距離の中継局ＳＲほど短時間になるように厳密に設定する必要はない。つまり、任意の送信局ＳＴまたは任意の中継局ＳＲから送信される送信電波が到達する範囲内に存在する複数の中継局ＳＲにそれぞれ付与される待機時間ＴD が互いに異なることが重要である。また、その複数の中継局ＳＲ内において、必ずしも基地局ＳＢに近距離の中継局ＳＲほど短時間となるように厳密に設定する必要はなく、若干の距離の相違で、基地局ＳＢに対してより遠距離の中継局ＳＲの待機時間ＴD が、基地局ＳＢに対してより近距離の中継局ＳＲの待機時間ＴD よりも短時間となってもよい。また、アンサーバックデータの送信時など、基地局ＳＢが中継局ＳＲを介して送信元の送信局ＳＴに対して中継通信する場合には、基地局ＳＢに対して遠距離の中継局ＳＲほど短時間となるように付与される。
【００３６】
このように待機時間ＴD を付与することにより、任意の送信局ＳＴまたは送信局ＳＴから送信された送信信号ＳTRを、例えば、予め定めた受信電界強度を超える受信電界強度で受信した複数の中継局ＳＲのうち、最も待機時間ＴD が短時間の中継局ＳＲのみが、その送信信号ＳTRに含まれている送信データＤT を中継通信することになる。この場合、その複数の中継局ＳＲのうちの最も待機時間ＴD が短時間の中継局ＳＲに故障が発生しているときには、待機時間ＴD がその次に短時間の中継局ＳＲが、故障した中継局ＳＲに代わって中継通信する。したがって、故障した中継局ＳＲのバックアップ機能を本質的に有することになる結果、１つの中継局ＳＲに故障が発生した場合であっても真空式汚水収集システムＳ１全体に亘る影響が極めて小さくなり、これにより、システムの信頼性を向上させることができる。
【００３７】
また、予め通信経路を設定しておく従来の無線通信システムＳ１１とは異なり、基地局ＳＢに対してより近距離に設置された中継局ＳＲが中継通信するように、自動的かつダイナミックに中継局ＳＲが設定される。また、送信電波の伝搬状況に応じて通信経路が自動的に決定されるため、従来の無線通信システムＳ１１と比較して、中継回数が多いほど、送信局ＳＴから基地局ＳＢまでの中継通信に要する通信時間を短時間で行うことができる。同時に、中継回数が低減するため、例えば、中継局ＳＲが電池駆動される場合には、低消費電力化を達成することができ、これにより、長期間に亘って連続的に中継局ＳＲを作動させることができる。さらに、通信経路を決定するために受信電界強度計算などの机上計算や、現地調査が不要となるため、その分のシステムコストを低減することができると共に、通信システムを短期で構築することができる。
【００３８】
次に、待機時間ＴD の具体的な付与方法について説明する。まず、待機時間ＴD の決定の一例を下記の（１）式に示す。
ＴD ＝１．０×Ｒ＋０．２５×Ｄ＋０．０１×Ａ  （秒）・・・（１）式
【００３９】
なお、（１）式において、「Ｒ」は、距離に比例するパラメータを意味し、係数（１．０）とパラメータＲの値とを乗算した値が本発明における所定時間に相当する。この「Ｒ」は、図１に示すＲ＝０の円の内側に設置されるすべての中継局ＳＲに対して値０が付与され、同様にして、Ｒ＝０の円と隣り合うＲ＝１の同心円との間に設置されるすべての中継局ＳＲに対して値１が付与される。また、同様にして、Ｒ＝１とＲ＝２の２つの同心円の間に設置されるすべての中継局ＳＲに対して値２が付与され、Ｒ＝２とＲ＝３の２つの同心円の間に設置されるすべての中継局ＳＲに対して値３が付与される。これにより、基地局ＳＢに近距離の中継局ＳＲほど待機時間ＴD が短時間に設定される。この場合、パラメータＲの値は、各中継局ＳＲにおける送受信機１１内のＲＯＭ３４に予め記憶される。
【００４０】
さらに、（１）式における「Ｄ」は、送信先の送信局ＳＴまたは中継局ＳＲに対する受信側の中継局ＳＲの方向を示すパラメータを意味する。具体的に、同図において、例えば、送信局ＳＴ１が送信した場合を例に挙げて説明する。まず、基地局ＳＢを中心（０，０）とするＸ−Ｙ軸上に各中継局ＳＲをプロットし、かつＸ−Ｙ軸によって第１象限〜第４象限に区分けされるものとすれば、同一象限である第３象限内の各中継局ＳＲに対しては、Ｄ＝０が付与される。また、その象限の右回り方向の象限（この例では、第４象限）内の各中継局ＳＲに対しては、Ｄ＝１が付与され、その象限の左回り方向の象限（この例では、第２象限）内の各中継局ＳＲに対しては、Ｄ＝２が付与され、その象限に対向する象限（この例では、第１象限）内の各中継局ＳＲに対しては、Ｄ＝３が付与される。これにより、同一値のパラメータＲが付与された中継局ＳＲのうち、送信先である送信局ＳＴまたは中継局ＳＲと同一象限内に設置されている中継局ＳＲに対して、最も短時間の待機時間ＴD が付与される。また、送信先の送信局ＳＴまたは中継局ＳＲに対して右回り方向の位置に設置される中継局ＳＲに対して、次に短い待機時間ＴD が付与され、次いで、左回り方向の位置に設置される中継局ＳＲに次に短い待機時間ＴD が付与され、対向する象限内に設置される中継局ＳＲに対しては、最も長い待機時間ＴD が付与される。
【００４１】
この結果、中継経路は、送信先の送信局ＳＴまたは中継局ＳＲと同一象限内に設置されている中継局ＳＲを介して順に中継通信されることにより、中継回数が最も少なく、かつ通信経路が時間的および距離的に最短となる経路に決定される。また、同一象限内における中継局ＳＲに所定の受信電界強度を超える中継局ＳＲがないときには、通信経路が右回り方向となるように優先的に決定されるため、対向する象限に設置されている中継局ＳＲなど通信経路から極端に外れる中継局ＳＲによる中継通信を防止できる結果、別の通信経路を経由しての重複した中継通信を防止することができる。
【００４２】
一方、（１）式における「Ａ」は、互いに隣り合う２つの同心円間に設置された複数の中継局ＳＲに対して付与される固有のパラメータを意味し、その固有のパラメータは、互いに異なる整数に定められる。また、係数（０．０１）とパラメータＡの値とを乗算した値が本発明における固有時間に相当する。なお、上記したパラメータＲ，Ｄ，Ａの各係数は一例であって、パラメータＤに対する係数が値０．２５に設定されているのは、互いに隣り合う２つの同心円間に設置される中継局ＳＲの数が２４局以下の場合を想定しており、その同心円間に設置される中継局ＳＲの数が２４局を超える場合には、別に新たな係数を設定してもよいし、パラメータＡの値が２４を超えない範囲の正の実数に設定してもよい。なお、パラメータＡの値は、各中継局ＳＲにおける送受信機１１内のＲＯＭ３４に予め記憶される。
【００４３】
また、基地局ＳＢが中継局ＳＲを介して送信元の送信局ＳＴに対して中継通信する場合には、待機時間ＴD は、例えば、上記した（１）式に基づいて決定される。具体的には、（１）式におけるパラメータＤを、送信先である基地局ＳＢに対する受信側の中継局ＳＲの方向とし、（１）式で求めた待機時間ＴD の逆数に所定の係数を乗算することにより、実際の待機時間ＴD を簡易的に決定することができる。この方式によって決定された待機時間ＴD は、基地局ＳＢに対して遠距離の中継局ＳＲほど短時間となるのは勿論である。
【００４４】
次に、真空式汚水収集システムＳ１における通信方法について説明する。
【００４５】
例えば、送信局ＳＴ１において、真空弁１６に異常が発生すると、真空弁１６から送受信機１１に対して異常信号ＳA が出力される。この際に、送受信機１１では、異常信号ＳA を入力した制御部３３が、送信部３１に対して送信データＤT を出力すると共に送信状態に制御する。この場合、送信データＤT は、図２（ａ）に示すように、プリアンプル用データ、ビット同期用データ、フレーム同期用データ、基地局ＳＢの局番号である呼出名称データ、基地局ＳＢに対して上記した第１〜第４象限のいずれかに属するかを示す方向データ、上記した「Ｒ」の値に相当する自局の距離データ、異常内容を示す異常データＤA および自局のＩＤデータなどを含むデータ本体、中継回数を示す経路長データ、送信局ＳＴおよび中継局ＳＲの局番号が挿入され通信経路を特定するためのｎ個の経路データ、および誤り訂正符号から構成される。この場合、送信局ＳＴ１が送信する際には、同図（ａ）に示すように、送信データＤT 内の経路長データとして値１、経路１データとして値１が挿入される。次いで、送信部３１が、送信データＤT に基づいて送信信号ＳTRをアンテナ１９に出力することにより、アンテナ１９から送信電波が放射される。
【００４６】
送信局ＳＴ１によって送信信号ＳTRが送信されると、複数の中継局ＳＲによって、その送信信号ＳTRが受信される。この際に、所定の受信電界強度を超えた受信電界強度で受信信号ＳREを受信した複数の中継局ＳＲは、まず、自局の待機時間ＴD を設定する。つまり、送信データＤT に挿入されている方向データに示される象限内に位置する中継局ＳＲの制御部３３は、上記（１）式におけるパラメータＤとして値０を代入し、かつ自局に予め付与されているパラメータＲ，Ａの値を（１）式に代入することにより待機時間ＴD を演算する。また、送信局ＳＴ１に対して右回り方向の象限に設置されている中継局ＳＲの制御部３３は、同様にして、パラメータＤとしての値１、およびパラメータＲ，Ａの値を代入して待機時間ＴD を演算する。同様にして、送信局ＳＴ１に対して左回り方向の象限に設置されている中継局ＳＲの制御部３３は、パラメータＤとしての値２、およびパラメータＲ，Ａの値を代入して待機時間ＴD を演算し、送信局ＳＴ１に対して対向する象限に設置されている中継局ＳＲの制御部３３は、パラメータＤとしての値３、およびパラメータＲ，Ａの値を代入して待機時間ＴD を演算する。このように、各中継局ＳＲは、送信側の送信局ＳＴ（または中継局ＳＲ）に対する自局の方向についての情報を確実かつ容易に収集することができ、この情報に基づいて待機時間ＴD を容易に設定することができる。
【００４７】
次いで、各中継局ＳＲの制御部３３は、受信部３２から出力されるキャリアセンス信号ＳC を監視する。待機時間ＴD 内においてキャリアセンス信号ＳC が受信部３２から出力されていないと判別した中継局ＳＲの制御部３３は、受信部３２から出力された受信データＤR に基づいて作成した送信データＤT を送信部３１に出力すると共に送信部３１を送信状態に制御する。この例では、中継局ＳＲ１が送信するものとし、この場合には、図２（ｂ）に示すように、送信データＤT のうちの経路長データに値２、経路１データに値１、経路２データに自局番号である値１が挿入される。同様にして、中継局ＳＲ１から送信信号ＳTRが送信されると、上記した方法と同様にして、２番目の中継局として中継局ＳＲ４が決定され、中継局ＳＲ４は、同図（ｃ）に示すように、経路長データに値３、経路１データに値１、経路２データに値１、および経路３データに自局番号である値４を挿入した送信データＤT を送信する。なお、中継局ＳＲの制御部３３は、データ本体内に挿入されているＩＤデータが同一の送信データＤT を重複して受信したときには、再送信防止のため、その送信データＤT についての送信を禁止する。
【００４８】
次いで、中継局ＳＲ４によって送信された送信信号ＳT が基地局ＳＢの送受信機２３によって受信される。この際に、基地局ＳＢにおける制御部２４の制御回路４３は、受信部４１から出力された受信データＤR のデータ本体内に挿入されている異常データＤA に基づいて異常の内容を特定すると共にＩＤデータに基づいて送信局ＳＴの局番号を特定する。次いで、制御回路４３は、その異常内容および局番号を表示部２５に表示させる。
【００４９】
この後、制御回路４３は、送信部４２に対して、データ本体と、受信した旨を意味するＡＣＫデータと、送信データＤT 内の経路１〜ｎデータによって特定された通信経路を示す通信経路データとをアンサーバックデータＤABとして出力すると共に、送信状態に制御する。これにより、送信部４２によって送信されたアンサーバックデータＤABを受信した各中継局ＳＲは、同一のデータ本体が挿入された送信データＤT の中継通信を禁止する。この結果、中継局ＳＲによる同一内容の送信データＤT の再送信を防止することができると共に、仮に別の通信経路を迂回して送信信号ＳTRが到達した場合であっても、その送信データＤT の再送信を防止することができる。
【００５０】
また、アンサーバックデータＤAB内の通信経路データに自局番号が挿入されている中継局ＳＲの制御部３３は、その通信経路データによって特定される次の送信先の中継局ＳＲまたは送信局ＳＴに対して、アンサーバックデータＤABを挿入した送信データを中継通信する。これにより、送信局ＳＴから基地局ＳＢに対して中継通信が行われたときの通信経路とは逆向きの通信経路でアンサーバックデータＤABが中継通信される。この場合、送信局ＳＴから基地局ＳＢまで正常に中継通信が行われた直後であるため、アンサーバックデータＤABは送信元の送信局ＳＴに確実に中継通信される。これにより、中継通信の信頼性を向上させることができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記した本発明の実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、送信局ＳＴと中継局ＳＲとを兼用する例について説明したが、例えば、送信局ＳＴを電池によって駆動するような場合には、送信局ＳＴに送信機能のみを持たせることにより、送信局ＳＴを長期に亘って連続的に作動させることができる。さらに、本発明の無線通信システムは、本発明の実施の形態に示したデータ内容に限定されず、適宜追加変更することができるのは勿論である。また、送受信機１１や送受信機２３の構成についても限定されず、適宜変更が可能である。また、使用する周波数についても、単一の周波数のみならず、マルチチャンネルアクセス方式などを採用することもできる。
【００５２】
さらに、本発明における待機時間の決定方法は、本発明の実施の形態に示した決定方法に限らず、適宜変更が可能である。例えば、本発明の実施の形態では、隣り合う２つの同心円間に設置された複数の中継局ＳＲに対して同一値のパラメータＲを付与しているが、これに限らず、すべての中継局ＳＲに対して互いに異なる固有値を付与するようにしてもよい。また、パラメータＤについても、必ずしも設ける必要がないのは勿論である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の無線通信システムによれば、任意の送信局または任意の中継局から送信された送信データを直接受信可能な中継局の各々に対して互いに異なる待機時間を付与することにより、重複した中継通信を防止し、かつ、故障した中継局のバックアップ機能を本質的に備えることで、１つの中継局に故障が発生した場合であっても通信システム全体に亘る影響が極めて小さくなる結果、システムの信頼性を向上させることができる。加えて、通信経路を決定するために受信電界強度計算などの机上計算や、現地調査が不要となるため、その分のシステムコストを低減することができる。さらに、送信データを直接受信可能な中継局の各々に対して、基地局を中心とするＸ−Ｙ軸によって区分けされる第１象限〜第４象限のうちの同一の象限内の任意の送信局または任意の中継局から送信データを受信したときには、異なる象限の任意の送信局または任意の中継局から送信データを受信したときよりも短い待機時間を付与することにより、送信先である送信局または中継局と同一象限内に設置されている中継局に対して最も短時間の待機時間を付与することができる。この結果、送信先の送信局または中継局と同一象限内に設置されている中継局を介して順に中継通信されることにより、中継回数が最も少なく、かつ通信経路が時間的および距離的に最短となる経路に中継経路を決定することができる。
【００５４】
また、請求項２記載の無線通信システムによれば、基地局に対して近距離の中継局ほど短時間に設定することにより、送信電波の伝搬状況に応じて短い通信経路になるように通信経路が自動的に決定されるため、中継回数が最も少なく、かつ通信経路が時間的および距離的に最短となる経路に決定することができる。同時に、中継回数の低減により、中継局における低消費電力化を達成することができる。
【００５５】
また、請求項３記載の無線通信システムによれば、基地局を中心とする複数の同心円における互いに隣り合う２つの同心円間に設置された複数の中継局に対して、同一の所定時間と固有時間とに基づいて決定される待機時間を設定することにより、複数の中継局に対して互いに異なる待機時間を簡易かつ確実に付与することができる。
【００５６】
さらに、請求項４記載の無線通信システムによれば、待機時間を決定する決定要素の少なくとも一部を送信局または他の中継局から送信された送信データに基づいて設定することにより、中継局は、例えば、送信側の送信局または中継局に対する自局の方向についての情報を確実かつ容易に収集することができ、これにより、この方向についての情報に基づいても待機時間を設定することができる。
【００５７】
さらに、請求項５記載の無線通信システムによれば、所定の通信品質が得られたときに中継局が中継通信することにより、データの高信頼性を確保することができる。また、受信電界強度のレベルを適宜変更することにより、中継局または送信局と、これらの局から送信された送信電波を受信して中継通信する中継局との間の中継距離を任意に定めることができる。
【００５８】
また、請求項６記載の無線通信システムによれば、１以上の中継局を介して基地局から他の中継局または送信局に対して送信データを中継通信可能に構成したことにより、基地局から送信元の送信局または中継局にアンサーバック信号などを送信することができる結果、中継通信の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
また、請求項７記載の無線通信システムによれば、基地局から他の中継局または送信局に対して送信データを送信する際に、待機時間が基地局に対して遠距離の中継局ほど短時間に設定されることにより、基地局から送信局に対しても確実かつ迅速に中継通信することができ、これにより、システムの信頼性を向上させることができる。
【００６０】
さらに、請求項８記載の無線通信システムによれば、送信局および中継局が通信経路データを送信データ内に挿入して送信することにより、送信局から基地局に対して行われた中継通信の通信経路を容易に特定することができる。
【００６１】
また、請求項９記載の無線通信システムによれば、通信経路データによって特定される通信経路に従って１以上の中継局が中継通信可能な送信データを基地局が送信することにより、例えば、送信データの受信後のアンサーバックデータを送信元の送信局または中継局に確実に中継通信することができる。
【００６２】
また、請求項１０記載の無線通信システムによれば、基地局が、送信局から送信された送信データに基づく所定の情報を公衆通信回線網を介して他の基地局または管理局に通信することにより、有人の基地局や管理局に対して公衆通信回線網を利用しての中継通信も行うことができる。
【００６３】
また、請求項１１記載の無線通信システムによれば、より高い信頼性の真空式汚水収集システムを提供することができる。
【００６４】
また、請求項１２記載の無線通信システムによれば、吸気管に沿わせて送信局の送信アンテナを配設することにより、アンテナ設置用の建造物を設けることなく、アンテナの放射効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る真空式汚水収集システムＳ１における基地局、送信局および中継局の配置図である。
【図２】  （ａ）〜（ｃ）は送信データＤT のデータ内容を示すデータ構造図である。
【図３】  通信経路を決定する原理を示す図であって、（ａ）は中継局ＳＲ１の送信タイミングを示すタイミングチャート図、（ｂ）は中継局ＳＲ２の送信タイミングを示すタイミングチャート図である。
【図４】  送信局ＳＴおよび中継局ＳＲにおける送受信機１１のブロック図である。
【図５】  基地局ＳＢにおける送受信機２３、制御部２４、表示部２５およびモデム２７などのブロック図である。
【図６】  本発明の実施の形態に係る真空式汚水収集システムＳ１の構成図である。
【図７】  従来の無線通信システムＳ１１における基地局、送信局および中継局の配置図である。
【符号の説明】
１１  送受信機
１９  アンテナ
２３  送受信機
Ｓ１  真空式汚水収集システム
ＳＢ  基地局
ＳＲ  中継局
ＳＴ  送信局
【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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