(57)【要約】  本発明は、複数のアンテナ５０を備え、複数のアンテナ５０を順番に使用して周囲の他の無線端末装置である隣接端末と通信を行うとともに、各隣接端末からゲートウェイまでの中継経路が無線通信環境の変化に応じ自動的に変更されるメッシュネットワークを形成する無線端末装置であって、各アンテナ５０を使用した場合のそれぞれにおける、各隣接端末からゲートウェイまでのホップ数の情報を各隣接端末から取得するとともに各隣接端末との間の通信品質を測定する情報取得部（通信制御部５７，通信品質測定部６１）と、使用するアンテナを切り替えるアンテナスイッチ５１と、ホップ数情報及び通信品質に基づいて受信時に使用するアンテナを決定し、決定したアンテナをアンテナスイッチ５１に選択させる使用アンテナ決定部（通信制御部５７）と、を備える。
2013054722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを備え、前記複数のアンテナを順番に使用して周囲の他の無線端末装置である隣接端末と通信を行うとともに、前記各隣接端末からゲートウェイまでの中継経路が無線通信環境の変化に応じ自動的に変更されるメッシュネットワークを形成する無線端末装置であって、
各アンテナを使用した場合のそれぞれにおける、各隣接端末から前記ゲートウェイまでのホップ数の情報を各隣接端末から取得するとともに各隣接端末との間の通信品質を測定する情報取得部と、
使用するアンテナを切り替えるアンテナスイッチと、
前記ホップ数情報及び前記通信品質に基づいて受信時に使用するアンテナを決定し、決定したアンテナを前記アンテナスイッチに選択させる使用アンテナ決定部と、
を備えることを特徴とする無線端末装置。
【請求項２】
前記情報取得部は、前記通信品質として電界強度を測定することを特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
【請求項３】
前記情報取得部は、前記ホップ数情報を取得するための通信で隣接端末から受信した信号の電界強度を測定することを特徴とする請求項２に記載の無線端末装置。
【請求項４】
メッシュネットワークに参入済みの状態において、
前記情報取得部は、定期的に、前記ホップ数情報を取得する処理および通信品質を測定して通信品質情報を取得する処理を実行し、
前記使用アンテナ決定部は、前記情報取得部により前記ホップ数情報および前記通信品質情報が新たに取得されるごとに、当該新たに取得されたホップ数情報および通信品質情報に基づいて、メッシュネットワーク内での通信で使用するアンテナを再決定することを特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
【請求項５】
前記情報取得部は、前記ホップ数情報を取得するための通信では、通信品質の下限値およびホップ数の上限値の少なくとも一方を応答条件として隣接端末に通知し、応答条件を満たしている端末のみからホップ数情報を送信させることを特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
【請求項６】
メッシュネットワークに参入済みの状態において、
隣接端末から通信品質の下限値およびホップ数の上限値の少なくとも一方を応答条件として通知されつつ前記ゲートウェイまでのホップ数の問い合わせを受けた場合、当該応答条件を満たしていれば、前記ゲートウェイまでのホップ数の情報を返送することを特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の無線端末装置と、
前記無線端末装置を収容するゲートウェイと、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
需要家に設置された電力メータによる電力測定データを収集する管理サーバをさらに備え、
前記無線端末装置は、電力メータを接続して電力測定データを取得する機能を有し、取得した電力測定データを前記管理サーバに向けて、前記ゲートウェイ経由で送信する、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ネットワークシステムを構成する無線端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の移動型通信装置のネットワークの一つとして、直接通信できない無線端末装置同士は中継装置（通信を中継する無線端末装置）を介して通信することによって、多数の無線端末装置同士の相互通信を可能にする無線メッシュネットワークの技術が開発されている。このような無線ネットワークは一般にメッシュネットワークと呼ばれ、基地局や固定局、移動局関係なく、無線端末装置間のデータ通信は途中で複数の無線端末装置を中継することにより行うネットワークとなっている。【０００３】
以上のように構成したネットワークシステムでは、送信元の無線端末装置から送信されたデータは、無線端末装置間の通信品質を基に構築された中継経路上の無線端末装置により中継（ホップ）され、最終宛先の無線端末装置まで届けられる。このようなネットワークシステムにおいて、通信信頼性をさらに向上させるための技術が特許文献１や特許文献２に記載されている。【０００４】
具体的には、特許文献１には、無線端末装置が複数のアンテナを保有し、周囲の複数の無線端末装置それぞれとの通信で使用するアンテナとして、受信時に無線品質が最も良いアンテナを選択することにより通信信頼性を向上させる技術が記載されている。【０００５】
また、特許文献２には、アンテナの指向性毎の通信品質を中継経路毎に計算した親和度と、ホップ数に基づいて中継経路を選択してデータ送信を行うことにより、通信信頼性を向上させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９８５９５号公報
【特許文献２】特開２００４−２８２２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、特許文献１に記載の技術では、複数のアンテナの中から受信品質が最良のアンテナを選択して使用することとしている。しかしながら、送信元から最終宛先の無線端末装置までの途中において信号を中継する回数（ホップ数）が多くなると、システム全体としての通信の信頼性が低下してしまうため、隣接している無線端末装置との間の通信品質を考慮してアンテナを選択した場合、中継経路全体としてみた場合に最適なアンテナを選択できないという問題があった。【０００８】
また、特許文献２に記載の技術では、ゲートウェイや各無線端末装置において無線端末装置間の通信品質に基づいて中継経路が構築され、各無線端末装置が経路情報を持つ。このため、送信元から最終宛先までの中継経路の途中で周囲環境の変化などにより電波が届かなくなると自動的に迂回経路へ中継経路が変更される自立ネットワークにおいては、各無線端末装置において、保持している中継経路の情報とは異なる周囲の無線端末装置からデータを受信する可能性がある。そうすると、中継経路毎に計算した親和度とホップ数に基づいて中継経路を選択し、この中継経路に基づいて複数のアンテナの中から特定の隣接する無線端末装置に対して無線品質が最も良いアンテナを選択しデータの受信待機をしていると、選択中のアンテナが必ずしも最適な受信用のアンテナになるとは限らず、すなわち、最適なアンテナで受信することができず、受信待機時の通信の信頼性が低下するという問題があった。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無線メッシュネットワークにおいて、保有している複数アンテナのうち、中継経路となり得る可能性のある隣接した複数の無線端末装置との電波状態が総合的に良い条件となるアンテナを選択することにより、信頼性の高い通信を提供する無線端末装置、および無線通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のアンテナを備え、前記複数のアンテナを順番に使用して周囲の他の無線端末装置である隣接端末と通信を行うとともに、前記各隣接端末からゲートウェイまでの中継経路が無線通信環境の変化に応じ自動的に変更されるメッシュネットワークを形成する無線端末装置であって、各アンテナを使用した場合のそれぞれにおける、各隣接端末から前記ゲートウェイまでのホップ数の情報を各隣接端末から取得するとともに各隣接端末との間の通信品質を測定する情報取得部と、使用するアンテナを切り替えるアンテナスイッチと、前記ホップ数情報及び前記通信品質に基づいて受信時に使用するアンテナを決定し、決定したアンテナを前記アンテナスイッチに選択させる使用アンテナ決定部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる無線端末装置は、送信元から最終宛先までのデータ中継の途中で無線通信環境の変化などにより電波が届かなくなると中継経路が自動的に迂回経路へ変更される自立ネットワークにおいても、より信頼性の高い通信を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明にかかる無線端末装置を含む無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、ゲートウェイの構成例を示す図である。
【図３】図３は、ゲートウェイが備えている無線処理部の構成例を示す図である。
【図４】図４は、無線端末の構成例を示す図である。
【図５】図５は、メッシュネットワークに無線端末が参入する場合の一例を示すシーケンス図である。
【図６】図６は、無線端末が使用アンテナを変更する動作の一例を示す図である。
【図７】図７は、通信品質情報の一例を示す図である。
【図８】図８は、無線端末が使用するアンテナを決定する際に参照する情報の一例を示す図である。
【図９】図９は、図８に示した情報（隣接端末情報）を保持している無線端末が使用アンテナを決定する手順の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる無線端末装置および無線通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる無線端末装置（以下、無線端末と記載する）を含む無線通信システムの構成例を示す図である。図示したように、この無線通信システムは、管理サーバ１と、ゲートウェイ２と、無線端末５Ａ〜５Ｈと、を含んで構成されている。なお、これ以降においては、無線端末５Ａ〜５Ｈに共通の事項（装置構成、機能、動作など）を説明する場合、無線端末５Ａ〜５Ｈをまとめて無線端末５と記載する。
【００１５】
管理サーバ１とゲートウェイ２は広域ネットワーク網３経由で通信するように配置されており、管理サーバ１およびゲートウェイ２は、例えば光ケーブルである通信ケーブル４により広域ネットワーク網３に接続されている。ゲートウェイ２および無線端末５は複数のアンテナを備えており、信号の送受信時には１つのアンテナを使用する。また、無線端末５には電力量などを計測する電力メータ６が有線または無線で接続されており、無線端末５は、電力メータ６での測定データをゲートウェイ２経由で管理サーバ１へ送信する。このとき、ゲートウェイ２と直接通信することができない無線端末５は、他の無線端末５経由でゲートウェイ２まで測定データを送信する。図１の例では、無線端末５Ｃ〜５Ｈはゲートウェイ２と直接通信することができない場所に位置しており、他の無線端末５経由で測定データを送信する。
【００１６】
図１に示した無線通信システムを構成している各装置の詳細について説明する。
【００１７】
図示は省略しているが、管理サーバ１は、システムの機能を制御する中央制御部と、広域ネットワーク網３を介してゲートウェイ２および無線端末５と通信を行うための通信制御部と、ゲートウェイ２および無線端末５を介して取得した電力量などの測定データを保持する記憶装置とを備えている。この管理サーバ１は、無線端末５と通信を行い、需要家などに設置されている電力メータ６で測定された測定データ（使用電力量など）を収集する。
【００１８】
図２は、ゲートウェイ２の構成例を示す図である。図示したように、ゲートウェイ２は、中央制御部２１、無線処理部２２、通信制御部２３および光入出力部２４を備えている。中央制御部２１は、管理サーバ１または無線端末５とのデータ処理を行う。無線処理部２２は、無線端末５と無線ネットワーク通信を行うための無線通信制御を行う。通信制御部２３は、管理サーバ１と有線ネットワーク通信を行うための有線通信制御を行う。光入出力部２４は、光ケーブル４経由で広域ネットワーク網３へ接続するための処理（電気信号から光信号への変換処理，光信号から電気信号への変換処理）を行う。
【００１９】
また、無線処理部２２は、図３に示したように、複数のアンテナ２２０を切り替えるアンテナスイッチ２２１と、無線変復調処理を行うとともに、図示した通信品質測定部２２７で無線端末５との間の通信品質（例えば受信電界強度）を測定する無線部２２２と、無線Ｉ／Ｆ（インタフェース（Interface））部２２３と、無線端末５の無線ネットワークの生成および構成管理を行う無線ネットワーク制御部２４４と、管理サーバ１から無線端末５宛に送信された信号を受信した場合の転送先が記載されたルーティングテーブル２２５と、無線処理部２２の全ての機能を制御し、中央制御部２１との間のデータ処理を行うとともにアンテナスイッチ２２１の制御を行う無線通信制御部２２６とを備えている。なお、図３ではアンテナ２２０を２本としているが３本以上としてもよい。
【００２０】
このような構成のゲートウェイ２は、メッシュネットワークの一部を形成し、無線処理部２２は、無線端末５と通信を行う。
【００２１】
無線処理部２２において、無線ネットワーク制御部２２４は、アンテナ２２０および無線部２２２を介して無線端末５と通信を行う。また、すべての無線端末５に対するアドレス割当、無線端末５のメッシュネットワークへの登録処理およびメッシュネットワークの管理を行う。
【００２２】
また、ゲートウェイ２において、中央制御部２１は、管理サーバ１から光入出力部２４および通信制御部２３を経由して要求データ（電力メータ６における測定データの送信要求）を受信すると、無線処理部２２内の無線ネットワーク制御部２２４へ転送する。無線ネットワーク制御部２２４は、中央制御部２１によって転送された要求データを受け取ると、要求データを解析して管理サーバ１から指定された宛先の無線端末５を把握する。そして、ルーティングテーブル２２５に従って、無線Ｉ／Ｆ部２２３、無線部２２２、アンテナスイッチ２２１およびアンテナ２２０を介して要求データを送信（転送）する。
【００２３】
図４は、無線端末５の構成例を示す図である。図示したように、無線端末５は、ゲートウェイ２や他の無線端末５との無線通信で使用する複数のアンテナ５０と、複数のアンテナ５０を切り替えるアンテナスイッチ５１と、無線変復調処理を行うとともに、通信品質測定部６１でゲートウェイ２や他の無線端末５との間の受信電界強度を測定する無線部５２と、無線Ｉ／Ｆ部５３と、ゲートウェイ２や他の無線端末５から受信したデータのうち、自身宛ではないデータを他の無線機器（ゲートウェイ２または他の無線端末５）へ転送するデータ中継処理部５４と、自身宛ではないデータ（ゲートウェイ２または他の無線端末５が宛先のデータ）の転送先が記載されているルーティングテーブル５５と、周辺にある無線機器（ゲートウェイ２または他の無線端末５）との間の電界強度、および周辺の各無線端末５からゲートウェイ２までのホップ数の情報を保持する隣接端末情報テーブル５６と、アンテナスイッチ５１を制御して複数のアンテナ５０の中から受信待機時に使用するアンテナを選択決定する使用アンテナ決定部としての機能を有するとともに自身宛のデータを処理する機能を有する通信制御部５７と、定期的に前記情報（電界強度、ホップ数情報）を取得するために使用するタイマ部５８と、電力メータ６から取得した測定データを記憶する記憶部５９と、電力メータ６と通信を行うためのメータ通信処理部６０とを備えている。なお、図４ではアンテナ５０を２本としているが３本以上としてもよい。
【００２４】
このような構成の無線端末５は、ゲートウェイ２または他の無線端末５との間でデータを送受信する。無線端末５がデータを受信すると、データ中継処理部５４は、自身宛のデータか否かを確認し、自身宛の場合、通信制御部５７へ転送し、通信制御部５７において処理する。一方、自身宛ではない場合、データ中継処理部５４は、ルーティングテーブル５５に基づいて中継先を決定し、無線Ｉ／Ｆ部５３、無線部５２、アンテナスイッチ５１およびアンテナ５０を介してデータを中継する。なお、受信したデータ内にルーティング情報がある場合は、データ中継処理部５４は、ルーティングテーブル５５ではなくルーティング情報に基づいてデータ中継処理を行う。また、管理サーバ１からの測定データ送信要求に対する応答データを送信する場合、応答データ（測定データ）をデータ中継処置部５４へ転送し、データ中継処理部５４において、ルーティングテーブル５５に基づいて中継先を決定し、無線Ｉ／Ｆ部５３、無線部５２、アンテナスイッチ５１およびアンテナ５０を介して応答データを送信する。
【００２５】
通信制御部５７は、メータ通信処理部６０を介して電力メータ６から測定データを取得する。取得した測定データは記憶部５９に格納して保持しておく。
【００２６】
タイマ部５８は、所定の条件を満たすと計時を開始し、その後、所定時間が経過すると、通信制御部５７へ通知する。この通知を受けた通信制御部５７は、周辺の他の無線端末５に対して情報データ（詳細は後述する）の要求を送信し、これに対する応答信号である情報データ応答を受信すると、受信した情報データ応答に含まれている情報データを抽出する。また、このとき、無線部５２では、通信品質測定部６１が、情報データ応答受信の際の電界強度測定を行う。通信制御部５７によって抽出された上記情報データ、および通信品質測定部６１によって測定された電界強度は、隣接端末情報テーブル５６へ格納される。なお、通信制御部５７および通信品質測定部６１は、情報データおよび通信品質情報を取得する情報取得部を形成する。
【００２７】
次に、本実施の形態の無線通信システムの動作について図５〜図９を用いて説明する。まず、図５に示した動作、すなわち、ゲートウェイ２および無線端末５Ａ〜５Ｆにより形成されているメッシュネットワークに無線端末５Ｇが新たに参入する場合の動作の一例について説明する。なお、無線端末５Ｇは、無線端末５Ａ〜５Ｆのいずれとも直接通信が可能であるが、ゲートウェイ２とは直接通信が不可能な位置に新たに設置されるものとする。無線端末５Ｇは複数のアンテナ（ここではアンテナ＃１，＃２の２本として説明する）を備えており、メッシュネットワークに参入する際、複数のアンテナの中から受信待機時に使用する１つのアンテナを選択するものとする。
【００２８】
無線端末５Ｇが新規設置されると（ステップＳ１１）、無線端末５Ｇは、まず、メッシュネットワーク参入後に使用するアンテナを選択するために、直接通信が可能な他の無線端末５（以下、隣接端末と称する）より情報データを取得する条件（アンテナ選択条件）として、ゲートウェイ２までのホップ数（上限値）および隣接端末との間の電界強度の閾値（下限値）を設定する（ステップＳ１２）。新規設置の場合、多くの情報データを取得して使用するアンテナを選択するのが望ましい。そのため、例えば、ゲートウェイまでのホップ数＝無線通信システムで許容される最大ホップ数、電界強度閾値＝最低受信電界強度とする。図５に示した例では無線端末５Ａ〜５Ｆが隣接端末となる。
【００２９】
無線端末５Ｇは、次に、複数のアンテナのうちの１つであるアンテナ＃１を選択し（ステップＳ１３）、このアンテナ＃１を使用して、上記ステップＳ１２で設定したアンテナ選択条件（ゲートウェイ２までのホップ数および隣接端末と間の電界強度閾値）を挿入した情報データ要求をブロードキャストにて送信する（ステップＳ１４）。
【００３０】
情報データ要求を受信した隣接端末（無線端末５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ）は、情報データ要求内のアンテナ選択条件（ゲートウェイ２までのホップ数および隣接端末との間の電界強度閾値）を取得する。なお、情報データ要求を受信する際には電界強度を測定し、測定結果を保持しておく。受信した情報データ要求を他の無線端末５へ転送することはしない。
【００３１】
また、情報データ要求を受信した無線端末５Ａ〜５Ｆは、ゲートウェイ２までのホップ数、および情報データ要求受信時に測定した電界強度（無線端末５Ｇとの間の通信品質を示す）を、情報データ要求より取得したアンテナ選択条件と比較し、アンテナ選択条件を満たしている場合には、ゲートウェイ２までのホップ数の情報を情報データとして含んだ情報データ応答を返送する（ステップＳ１５）。すなわち、「ゲートウェイ２までのホップ数≦アンテナ選択条件が示すホップ数」および「情報データ要求受信時に測定した電界強度≧アンテナ選択条件が示す電界強度閾値」がともに成立している場合、情報データ応答を返送する。このようにした場合、無線トラフィックが不必要に増大するのを防止できるとともに、消費電力を抑えることができる。なお、無線端末５Ｇは、情報データ応答を受信する際に電界強度を測定し、測定結果を保持しておく。
【００３２】
無線端末５Ｇは、ステップＳ１４で情報データ要求を送信してから一定時間が経過した後、各隣接端末（無線端末５Ａ〜５Ｆ）より受信した情報データ応答に含まれている情報データ（ゲートウェイ２までのホップ数の情報）、および情報データ応答受信時に測定した電界強度をアンテナ＃１の情報（アンテナ情報）として保持しておく。
【００３３】
無線端末５Ｇは、次に、アンテナ＃２を選択し（ステップＳ１６）、このアンテナ＃２を使用して、上記のステップＳ１４と同様に、上記ステップＳ１２で設定したアンテナ選択条件を挿入した情報データ要求をブロードキャストにて送信する（ステップＳ１７）。
【００３４】
情報データ要求を受信した各隣接端末（無線端末５Ａ〜５Ｆ）は、上記のステップＳ１４で情報データ要求を受信した場合と同様に、ゲートウェイ２までのホップ数、およびステップＳ１７での情報データ要求受信時に測定した電界強度を、情報データ要求より取得したアンテナ選択条件と比較し、アンテナ選択条件を満たしている場合には、ゲートウェイ２までのホップ数の情報を含んだ情報データ応答を返送する（ステップＳ１８）。
【００３５】
無線端末５Ｇは、ステップＳ１７で情報データ要求を送信してから一定時間が経過した後、各隣接端末より受信した情報データ応答に含まれているゲートウェイ２までのホップ数の情報、および情報データ応答受信時に測定した電界強度をアンテナ＃２の情報として保持しておく。なお、ある隣接端末からゲートウェイ２までのホップ数は、無線端末５Ｇが選択したアンテナによらず一定であるため、アンテナ＃２を選択した状態での情報データ応答受信時にはホップ数情報を抽出しないようにして処理負荷を低減するようにしてもよい。
【００３６】
無線端末５Ｇがアンテナを３本以上備えている場合には、上記ステップＳ１８を実行後、別のアンテナを選択して同様の処理（ステップＳ１４およびＳ１５と同様の処理）を繰り返す。
【００３７】
無線端末５Ｇは、備えている各アンテナそれぞれを選択して（使用して）情報データ要求の送信および情報データ応答の受信を行い、アンテナ情報の収集が完了すると、収集したアンテナ情報に基づいて、使用するアンテナを決定する（ステップＳ１９）。このステップＳ１９の処理の詳細については別途説明する。
【００３８】
無線端末５Ｇは、使用するアンテナを決定すると、決定したアンテナを使用して、最終宛先をゲートウェイ２に設定したネットワーク参入要求をゲートウェイ２へ直接または隣接端末経由で送信する（ステップＳ２０，Ｓ２１）。図５の例では、無線端末５Ｇから送信されたネットワーク参入要求は無線端末５Ｂ経由でゲートウェイ２に到達する。
【００３９】
ネットワーク参入要求を受信したゲートウェイ２は、要求元の無線端末５Ｇをメッシュネットワークに参入させるための処理を実行した後、ネットワーク参入応答を返送する（ステップＳ２２，Ｓ２３）。
【００４０】
無線端末５Ｇがゲートウェイ２から送信されたネットワーク参入応答を直接または隣接端末経由で受信すると、ネットワーク参入処理が完了となる。
【００４１】
以上のような手順により、無線端末５Ｇは、メッシュネットワークに参入する際に、受信待機時に使用するアンテナを決定する。
【００４２】
つづいて、メッシュネットワークに参入済みの無線端末（無線端末５Ｇとする）が使用アンテナの変更必要性を定期的に確認し、必要と判断した場合にはアンテナを変更する動作について、図６を用いて説明する。この動作は必須ではないが、無線通信は有線通信と比較して状態（通信品質）が不安定であること、他の無線端末５がメッシュネットワークに新たに参入する、メッシュネットワークから離脱する、などの無線端末５の周囲の無線通信環境が変化に応じ自動的に中継経路が変更される可能性があることから、実施するのが望ましい。
【００４３】
メッシュネットワークへの参入が完了すると、無線端末５Ｇは、受信待機時に使用するアンテナの変更必要性判断（アンテナ変更必要性判断）を定期的に起動するタイマ値の設定（初期化）を行う（ステップＳ３１）。例えば、アンテナ変更必要性判断を１時間に１回行う場合は、タイマ値を１時間に設定する。タイマ値の設定は、例えば通信制御部５７が行う。その後、ステップＳ３１で設定した時間が経過したかどうかを監視し（ステップＳ３２）、設定した時間が経過するまで監視を継続する（ステップＳ３２：Ｎｏ）。
【００４４】
ステップＳ３１で設定した時間が経過した場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、無線端末５Ｇは、使用するアンテナの変更が必要かどうかの判断で使用する情報データを隣接端末から収集するために、隣接端末から情報データを取得する条件（アンテナ選択条件）として、ゲートウェイ２までのホップ数（上限値）および隣接端末との間の電界強度の閾値（下限値）を設定する（ステップＳ３３）。このステップＳ３３は、上述したステップＳ１２と同様の処理である。ネットワークに参入した後の定期的な処理の場合、混信（他の通信への干渉）を避けるために、隣接端末が応答する条件を制約し、例えば、ゲートウェイ２までのホップ数＝３、電界強度閾値＝９０ｄＢμＶとする。なお、ホップ数と電界強度閾値のいずれか一方のみを設定するようにしてもよい。
【００４５】
無線端末５Ｇは、次に、複数のアンテナのうちの１つであるアンテナ＃１を選択し（ステップＳ３４）、このアンテナ＃１を使用して、上記ステップＳ３３で設定したアンテナ選択条件（ゲートウェイ２までのホップ数および電界強度閾値）を挿入した情報データ要求をブロードキャストにて送信する（ステップＳ３５）。このステップＳ３５は、上述したステップＳ１４と同様の処理である。
【００４６】
無線端末５Ｇは、一定時間内において、隣接端末より情報データ応答を受信したかどうかを確認し、情報データ応答受信時には電界強度測定を行って測定値を保持しておくとともに、情報データ応答が示すホップ数（ゲートウェイ２までのホップ数）を保持しておく（ステップＳ３６，Ｓ３７，Ｓ３８）。ステップＳ３５で情報データ要求を送信してから一定時間が経過していない状態であれば（ステップＳ３９：Ｎｏ）、ステップＳ３６〜Ｓ３８を繰り返す。一方、一定時間が経過した場合には（ステップＳ３９：Ｙｅｓ）、全アンテナの選択が完了したかどうか、すなわち、備えている全てのアンテナそれぞれを使用して上記ステップＳ３５〜Ｓ３９を実行したかどうかを確認する（ステップＳ４０）。全アンテナの選択が完了していない場合（ステップＳ４０：Ｎｏ）、未選択のアンテナに切り替えて（ステップＳ４１）、上記ステップＳ３５〜Ｓ３９を再度実行する。全アンテナの選択が完了した場合には（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、上述したステップＳ３５〜Ｓ３８の処理を繰り返し実行して得られた情報であるアンテナ情報に基づいて、使用アンテナを決定する（ステップＳ４２）。使用アンテナの決定方法は、上述したネットワーク参入動作における使用アンテナ決定方法と同様である。
【００４７】
使用アンテナを決定した後、無線端末５Ｇは、自身からゲートウェイ２までのホップ数を更新する（ステップＳ４３）。ステップＳ４３が終了すると、上述したステップＳ３１に戻ってタイマ値の設定を行う。以降、上述した動作を継続する。
【００４８】
つづいて、無線端末５が、情報データ要求の送信および情報データ応答の受信を行うことにより収集したアンテナ情報（隣接端末からゲートウェイ２までのホップ数および情報データ応答受信時の電界強度）に基づいて使用アンテナを決定する動作（上述したステップＳ１９，Ｓ４２の動作）の一例について、図７〜図９を用いて説明する。
【００４９】
図７は、無線端末５と隣接端末との間の電界強度を示す通信品質情報の一例を示す図である。図示した例では、電界強度に応じた品質ランクを通信品質情報としている。「１」が最高品質となる。
【００５０】
図８は、無線端末５が使用アンテナを決定する際に参照する情報を示す図であり、一例として、上述した無線端末５Ｇが参照する（保持している）情報を示している。この情報は、無線端末５Ｇが他の無線端末（無線端末５Ａ〜５Ｈ）から情報データ応答を受信することにより得られる。また、隣接端末情報テーブル５６として保持される。
【００５１】
図８において、「端末番号」は、周囲の無線端末５それぞれを一意に示す情報（識別子）である。図８では、説明の便宜上、端末番号に対応する無線端末を記載している。「他無線端末より取得したゲートウェイまでのホップ数」は、端末番号に対応する他の無線端末（情報データ応答の送信元）からゲートウェイ２までのホップ数を示す情報（ホップ数情報）であり、受信した情報データ応答から抽出される。「周辺にある無線端末との品質ランク」は、備えている各アンテナ（図示した例ではアンテナ＃１，＃２）での情報データ応答受信時の電界強度（通信品質）示す情報である。情報量を削減するために、電界強度を図７に示した表（電界強度と品質ランクの対応表）に基づいて品質ランクに変換した情報を「周辺にある無線端末との品質ランク」としている。図８の例では、無線端末５Ｇと無線端末５Ａおよび５Ｈとの間の通信が不安定であり、無線端末５Ｇは無線端末５Ａおよび５Ｈからの情報データ応答を受信できなかったものとしている。そのため、無線端末５Ａおよび５Ｈに対応する情報（他無線端末より取得したゲートウェイまでのホップ数，周辺にある無線端末との品質ランク）は「応答なし」となっている。「ホップ数と品質ランクの乗算値」は、「他無線端末より取得したゲートウェイまでのホップ数」と「周辺にある無線端末との品質ランク」の乗算結果である。
【００５２】
図９は、図８に示した情報（隣接端末情報）を保持している無線端末５Ｇが受信待機時に使用するアンテナを決定する手順の一例を示す図であり、図９に記載しているアンテナ選択条件に基づいて受信待機時に使用するアンテナを決定する場合の動作を示している。アンテナ選択条件は条件１〜条件３からなり、条件１では、「ゲートウェイまでのホップ数」を「３以下」としている。条件２では、「品質ランク」を「５以上」としている。条件３では、「ホップ数と品質ランクの乗算値」を「８以下」としている。
【００５３】
無線端末５Ｇは、受信待機時に使用するアンテナを決定する動作において、まず、条件１を満たす無線端末５を特定する。図９に示した例では、条件１を満たす端末として無線端末５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅが特定される。次に、条件２を満たす無線端末５をアンテナ毎に特定する。図９に示した例では、アンテナ＃１を使用した場合に条件２を満たす端末として無線端末５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆが特定され、アンテナ＃２を使用した場合に条件２を満たす端末として無線端末５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆが特定される。さらに、条件３を満たす無線端末５をアンテナ毎に特定する。図９に示した例では、アンテナ＃１を使用した場合に条件３を満たす端末として無線端末５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｆが特定され、アンテナ＃２を使用した場合に条件３を満たす端末として無線端末５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｆが特定される。
【００５４】
条件１，条件２，条件３をそれぞれ満たす端末の特定が完了すると、無線端末５Ｇは、次に、条件１〜３を満たす無線端末５をアンテナ毎に抽出する（図９の例では、アンテナ＃１使用時およびアンテナ＃２使用時のいずれの場合にも無線端末５Ｂ，５Ｃ，５Ｄが抽出される）。そして、抽出した無線端末５の「ホップ数と品質ランクとの乗算値」の平均値をアンテナごとに算出する。すなわち、アンテナ＃１使用時に条件１〜３を満たす無線端末５の「ホップ数と品質ランクとの乗算値」の平均値と、アンテナ＃２使用時に条件１〜３を満たす無線端末５の「ホップ数と品質ランクとの乗算値」の平均値とを算出する。このようにして算出した結果に基づいて、使用するアンテナを決定する。具体的には、算出した平均値がより小さいアンテナを使用アンテナに決定する。図示した例ではアンテナ＃１使用時の平均値＝５、アンテナ＃２使用時の平均値＝６．６であるから、アンテナ＃１を使用アンテナに決定する。
【００５５】
なお、無線端末５は、使用するアンテナを決定する処理を実行した後には、自身からゲートウェイ２までのホップ数の情報を更新する。具体的には、決定したアンテナを使用した場合に「ホップ数と品質ランクとの乗算値」が最小となる無線端末５からゲートウェイ２までのホップ数に１加算したものを、自身からゲートウェイ２までのホップ数として設定する。図示した例では、決定したアンテナ＃１使用時に「ホップ数と品質ランクとの乗算値」が最小となる無線端末５は無線端末５Ｂである。そして、この無線端末５Ｂからゲートウェイ２までのホップ数は１であるから、自身からゲートウェイ２までのホップ数を２に設定（更新）する。
【００５６】
以上のようにして、無線端末５は、メッシュネットワークへ参入する際（起動時）、および参入済みの状態において定期的に、隣接端末に対して情報データ要求を送信してゲートウェイ２までのホップ数、および他の無線端末との間の通信品質（電界強度）情報を収集し、受信待機時に使用するアンテナの決定（または再決定）を行う。
【００５７】
受信待機時に使用するアンテナを決定する場合の動作について説明したが、無線端末５は、隣接端末（使用するアンテナを決定しようとしている無線端末）から情報データ要求を受信した場合には、ゲートウェイ２までのホップ数を挿入した情報データ応答を送信元の無線端末５へ返送する。
【００５８】
このように、本実施の形態の無線通信システムは、電力メータ近辺に固定設置された少なくとも１つの無線端末と、電力メータで計測したデータなどを無線で中継する少なくとも１つの無線端末とを含んで構成され、無線端末は、複数のアンテナを保有し、起動時（メッシュネットワークへの参入時）およびメッシュネットワークへ参入済みの状態において定期的に、各アンテナを順次選択・使用して、周辺に設置された他の無線端末が保持しているゲートウェイまでのホップ数を取得するとともに、他の無線端末との間の通信品質（電界強度）を測定し、通信品質およびホップ数に基づいて、使用するアンテナを決定することとした。これにより、通信品質への影響が大きいゲートウェイまでのホップ数および隣接する無線端末との間の電界強度を考慮して、複数のアンテナのうち最も良好な通信品質が得られるアンテナを使用して通信することが可能となる。この結果、送信元から最終宛先までのデータ中継の途中で無線通信環境の変化などにより電波が届かなくなると中継経路が自動的に迂回経路へ変更される自立ネットワークにおいても、より信頼性の高い通信を実現できる。
【００５９】
また、無線端末は、他の無線端末にゲートウェイまでのホップ数の情報を要求するための情報データ要求に対し、ゲートウェイまでのホップ数および情報データ要求の受信品質（電界強度）の閾値を示すアンテナ選択条件を設定して送信し、一方、情報データ要求を受信した場合には、設定されているアンテナ選択条件を満たす場合にのみ、要求に対する応答である情報データ応答を返送することとした。これにより、情報データ要求を受信した無線端末は、ゲートウェイまでのホップ数がアンテナ選択条件で指定されているホップ数以下であり、かつ情報データ要求受信時の電界強度がアンテナ選択条件で指定されている電界強度閾値以上の場合に情報データ応答を送信するので、アンテナ選択のための情報データ取得にかかる通信と他の通信との混信を抑制できる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、通信品質として隣接する無線端末との間の電界強度を使用した例で説明したが、通信品質としては、隣接する無線端末との通信成功率、もしくは一定時間内に発生した再送回数の逆数を使用してもよい。
【００６１】
また、本実施の形態における中継経路の選択方法としては、ゲートウェイまでのホップ数と各隣接端末との間の電界強度をもとに決定されるメッシュネットワークを前提としている。
【００６２】
また、送信時に使用するアンテナの選択は、無線端末が保持している中継経路の情報をもとに送信先に応じ、例えば、自分が直接送信する隣接する無線端末との電界強度が高いアンテナに決定するものとする。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明にかかる無線端末装置は、複数のアンテナの中から１つのアンテナを選択して通信を行う無線端末装置として有用であり、特に、メッシュネットワークを形成する無線通信端末に適している。
【符号の説明】
【００６４】
１  管理サーバ、２  ゲートウェイ、３  広域ネットワーク網、４  通信ケーブル、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ  無線端末装置、６  電力メータ、２１  中央制御部、２２  無線処理部、２３，５７  通信制御部、２４  光入出力部、５０，２２０  アンテナ、５１，２２１  アンテナスイッチ、５２，２２２  無線部、５３，２２３  無線Ｉ／Ｆ部、５４  データ中継処理部、５５，２２５  ルーティングテーブル、５６  隣接端末情報テーブル、５８  タイマ部、５９  記憶部、６０  メータ通信処理部、６１，２２７  通信品質測定部、２２４  無線ネットワーク制御部、２２６  無線通信制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年11月26日(2013.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを備え、前記複数のアンテナを順番に使用して周囲の他の無線端末装置である隣接端末と通信を行うとともに、前記各隣接端末からゲートウェイまでの中継経路が無線通信環境の変化に応じ自動的に変更されるメッシュネットワークを形成する無線端末装置であって、
各アンテナを使用した場合のそれぞれにおける、各隣接端末から前記ゲートウェイまでのホップ数の情報を各隣接端末から取得するとともに各隣接端末との間の通信品質を測定するものであって、
前記各隣接端末のうち、前記ホップ数の情報を取得するために前記各アンテナが送信した情報データ要求を受信した隣接端末が、
前記情報データ要求を受信することで得た通信品質の値と、前記情報データ要求から取得した通信品質の下限値とを比較して、前記情報データ要求を受信することで得た通信品質の値が前記下限値以上である場合、かつ、
前記情報データ要求から取得したホップ数と、前記情報データ要求を受信した隣接端末自身の前記ホップ数とを比較して、前記情報データ要求を受信した隣接端末自身の前記ホップ数が、前記情報データ要求から取得したホップ数以下である場合に送信する、
前記情報データ要求を受信した隣接端末のホップ数の情報を有する情報データ応答から、
前記情報データ要求を受信した隣接端末自身のホップ数の取得、及び、前記情報データ要求を受信した隣接端末から送られた前記情報データ応答の通信品質の測定を行う情報取得部と、
使用するアンテナを切り替えるアンテナスイッチと、
前記情報取得部が前記情報データ応答から得た前記ホップ数の情報、及び、前記情報データ応答の前記通信品質に基づいて、前記メッシュネットワークに参入する際に、前記各アンテナの中から使用するアンテナを決定し、決定したアンテナを前記アンテナスイッチに選択させる使用アンテナ決定部と、
を備えることを特徴とする無線端末装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線端末装置と、
前記無線端末装置を収容するゲートウェイと、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
需要家に設置された電力メータによる電力測定データを収集する管理サーバをさらに備え、
前記無線端末装置は、電力メータを接続して電力測定データを取得する機能を有し、取得した電力測定データを前記管理サーバに向けて、前記ゲートウェイ経由で送信する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【国際調査報告】
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