(57)【要約】【課題】自システムと他のシステムの子機間同士の送信データの衝突の虞れをなくす。【解決手段】親機２にタイムスロット割当禁止部２０ｃを設ける。タイムスロット割当禁止部２０ｃは、タイムスロットテーブル（１周期Ｔ中のタイムスロットの現在の使用状況を示すテーブル）ＴＢにアクセスし、他のシステムの子機からの計測データの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定し、このビジースロットの自システムの子機への割り当てを禁止する。【選択図】  図２４
2006140821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親機と、この親機と無線によってデータの送受信を行う子機とを備えた無線通信システムにおいて、
前記親機は、
周期Ｔを時分割した１分割単位をタイムスロットとしこのタイムスロットを自己が属する無線通信システムの子機に割り当てる手段と、
他の無線通信システムの子機からのデータを受信し、そのデータの受信時点の前記タイムスロットをビジースロットに指定し、このビジースロットの自己が属する無線通信システムの子機への割り当てを禁止するタイムスロット割当禁止手段と、
自己が属する無線通信システムの子機にその子機に割り当てたタイムスロットをその子機へのデータの送信スロットとして通知する手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載された無線通信システムにおいて、
前記親機は、
自己が属する無線通信システムの子機からのデータの受信タイミングがそのデータの送信元の子機に割り当てたタイムスロット内の許容範囲にあるか否かをチェックする手段と、
前記データの受信タイミングが前記許容範囲から外れていた場合、そのデータの受信タイミングが前記許容範囲に収まるように、前記送信元の子機に対してデータの送信タイミングの調整を指示する手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された無線通信システムにおいて、
前記ビジースロットに指定しようとするタイムスロットが既に自己の無線通信システムの子機に割り当てられていた場合、その子機に前記ビジースロット以外の他の未割り当てのタイムスロットを割り当てる手段
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線によってデータの送受信を行う親機と子機との間の無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の無線通信システムとして、図２５に示すようなワイヤレスセンサシステムが用いられている（例えば、特許文献１参照）。同図において、１（１−１〜１−ｎ）は子機（送信機）、２は親機（受信機）、３はコントローラであり、子機１は親機２に無線回線によって接続される。子機１としては温度センサや湿度センサ、流量計、電力量計などのワイヤレスセンサが用いられる。親機２は、子機１からの計測データを受信し、コントローラ３に転送する。コントローラ３は、この計測データをもとに制御演算を行い、ＶＡＶ（可変風量調節ユニット）やＦＣＵ（ファンコイルユニット）などの空調設備の制御を行う。
【０００３】
このような無線通信システムでは、ハンチングのない円滑な制御を行うために、子機１から一定の周期Ｔで計測データを親機２へ送信するようにしている。すなわち、親機２に子機１−１〜１−ｎを登録し、これによって親機２と子機１−１〜１−ｎとの間に親子の接続関係（親子関係）を持たせ、子機１−１〜１−ｎから送信タイミングをずらして、計測データを定期的に親機２に送るようにしている。子機１−１〜１−ｎからの計測データの送信タイミングは親機２から指定される。すなわち、親機２は、計測データの受信タイミングが重ならないように、子機１−１〜１−ｎに対してその計測データの送信タイミングを指定する。
【０００４】
親機２はスタンドアローンのコントローラ３に接続されることが多い。すなわち、同一フロア内にスタンドアローンのコントローラ３が複数台設置され、このスタンドアローンのコントローラ３にそれぞれ親機２が接続され、これら親機２に複数台の子機１が無線回線で接続されるというシステム構成がとられることが多い。この場合、ネットワーク接続されない複数台の親機２と子機１が同一フロア内に多数存在することになる。すなわち、同一フロア内に、相互にネットワーク接続されない無線通信システムが複数存在することになる。
【０００５】
図２６に２つの無線通信システムを近接して設けた例を示す。同図において、１００は第１の無線通信システムであり、親機２Ａがスタンドアローンのコントローラ３Ａに接続され、親機２Ａに子機１Ａ１〜１Ａｎが無線回線で接続される。２００は第２の無線通信システムであり、親機２Ｂがスタンドアローンのコントローラ３Ｂに接続され、親機２Ｂに子機１Ｂ１〜１Ｂｎが無線回線で接続される。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１３０７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図２６に示した無線通信システムでは、第１の無線通信システム１００と第２の無線通信システム２００における子機１の使用周波数帯が同一である場合（通常は同一とされる）、電波障害が発生する虞れがある。
【０００８】
例えば、無線通信システム１００における子機１Ａｎが無線通信システム２００の通信エリアと重なる位置に設けられる場合、無線通信システム２００における例えば子機１Ｂ１からの計測データと無線通信システム１００における子機１Ａｎからの計測データとが衝突し、子機１Ｂ１からの計測データが親機２Ｂにおいて受信されなくなる虞れがある。
【０００９】
さらに、無線通信システム１００と２００とで子機１からの計測データの送信周期が同一であった場合、一旦送信タイミングが一致し衝突が発生すると、長期にわたって衝突が継続し、通信ができなくなるという致命的な問題が起こる。
【００１０】
無線機器の設置調整の容易化のため、無線の出力を高くし、伝送距離を長くし、アンテナの指向性の調整の問題やノイズ源からの距離を考慮した設置位置の制限などを撤廃する製品仕様を実現したいうという要望がある。このような要望に応えようとすると、より広い範囲で電波干渉が起きやすくなり、衝突の発生する確率が高くなる。
【００１１】
なお、この電波障害の発生を解決するための方法として、次のような２つの方法が考えられる。
（１）複数のシステム間で、同期をとり、一定周期でかつ衝突が発生しないようにタイミングを計って送信する。すなわち、親機同士を有線又は無線でネットワーク接続し、親機間の同期をとることで、衝突が発生しないように送信タイミングをずらす。
（２）一定の送信周期ではなく、システム毎に異なる乱数で送信周期をずらし、データ送信を行う。例えば、子機毎に異なる乱数を発生させ、その乱数をもとに送信周期にばらつきを持たせる。
【００１２】
しかしながら、上述した(１)の方法では、同期をとる以外に親機同士をネットワーク接続する意味が本質的にない場合、有線でネットワーク接続する場合と無線でネットワーク接続する場合とで次のような問題が生じる。
〔有線でネットワーク接続する場合〕
余計な配線コスト、工事コストが必要となる。
〔無線でネットワーク接続する場合〕
親機−子機間の通信に加え、親機−親機間の通信が増えるため、同一周波数帯で通信するとなると、通信するデータが増えて電波障害が発生する確率が高くなる。また、ワイヤレスの子機は、通常、電源として電池を利用するが、この方式をとると通信プロトコルが複雑になるため、電池寿命が短くなるというデメリットもある。
なお、親機−親機間の通信を親機−子機間とは異なる周波数帯で行う方法も考えられるが、無線回線が２系統必要となるため製品コストが増大する。
【００１３】
また、上述した方法(２)の場合、システム間の子機同士の送信データの衝突の継続は防止されるが、衝突が発生する可能性は零とはならない。また、再送等の冗長な処理を行う必要があり、やはり子機の電池寿命を短くするというデメリットがある。
【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、その目的とするところは、親機同士をネットワーク接続することなく、システム間の子機同士の送信データの衝突の虞れをなくすことができる無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような目的を達成するために本発明（請求項１（第１発明））は、親機と、この親機と無線によってデータの送受信を行う子機とを備えた無線通信システムにおいて、親機に、周期Ｔを時分割した１分割単位をタイムスロットとしこのタイムスロットを自己が属する無線通信システムの子機に割り当てる手段と、他の無線通信システムの子機からのデータを受信し、そのデータの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定し、このビジースロットの自己が属する無線通信システムの子機への割り当てを禁止するタイムスロット割当禁止手段と、自己が属する無線通信システムの子機にその子機に割り当てたタイムスロットをその子機へのデータの送信スロットとして通知する手段とを設けたものである。
【００１６】
この発明において、親機は、他の無線通信システム（他のシステム）の子機からのデータを受信すると、そのデータの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定し、このビジースロットの自己が属する無線通信システム（自システム）の子機への割り当てを禁止する。親機は、自システムの子機にタイムスロットを割り当てる際、ビジースロット以外のタイムスロットを子機に割り当てる。こにれより、自システムにおいて、他のシステムの子機からデータが送られてくる時点のタイムスロットの使用が避けられ、自システムと他のシステムの子機間同士の送信データの衝突の虞れがなくなる。
【００１７】
なお、親機に、自己が属する無線通信システムの子機からのデータの受信タイミングがそのデータの送信元の子機に割り当てたタイムスロット内の許容範囲にあるか否かをチェックする手段と、データの受信タイミングが許容範囲から外れていた場合、そのデータの受信タイミングが許容範囲に収まるように、送信元の子機に対してデータの送信タイミングの調整を指示する手段とを設けるようにすれば（請求項２（第２発明））、送信タイミングのずれによる自システム内の子機同士の送信データの衝突の繰り返しを防止することができるようになる。
【００１８】
また、他の無線通信システムの子機からのデータの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定しようとした場合、そのタイムスロットが既に自己の無線通信システムの子機に割り当てられている場合がある。本発明（請求項３（第３発明））では、このような場合、その子機にビジースロット以外の他の未割り当て（未使用）のタイムスロットを割り当てるようにする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、他の無線通信システムの子機からのデータを受信し、そのデータの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定し、このビジースロットの自システムの子機への割り当てを禁止するようにしたので、自システムにおいて、他の無線通信システムの子機からデータが送られてくる時点のタイムスロットの使用が避けられ、親機同士をネットワーク接続することなく、システム間の子機同士の送信データの衝突の虞れをなくすことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す無線通信システムの構成図である。同図において、図２５と同一符号は図２５を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。この実施の形態では、単純な構成として、運用開始時のシステムとして、子機１を子機１Ａ１，１Ａ２の２つとした例で説明する。
【００２１】
図２（ａ）に子機（送信機）１の要部を示す。子機１は、無線通信制御部１ａと、センサ計測部１ｂと、省電力管理部１ｃと、送信タイミング調整部１ｄとを備えている。無線通信制御部１ａは親機２との間の通信制御を司る。センサ計測部１ｂは、温度や湿度などを計測し、その計測データを無線通信制御部１ａへ送る。省電力管理部１ｃは子機１における電力消費を管理する。送信タイミング調整部１ｄは、親機２からの後述する送信タイミングの調整指示を受けて、子機１から親機２への計測データの送信タイミングを調整する。
【００２２】
図２（ｂ）に親機（受信機）２の要部を示す。親機２は、上位通信部２ａと、無線通信制御部２ｂと、計測データ管理部２ｃとを備えている。上位通信部２ａはコントローラ３との間の通信制御を司る。無線通信制御部２ｂは子機１との間の通信制御を司る。計測データ管理部２ｃは無線通信制御部２ｂを介する子機１からの計測データを管理する。
【００２３】
なお、子機１や親機２は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。
以下、図３に示すシーケンスに従って、子機１，親機２の機能を交えながら、このシステムにおける運用開始時の動作について説明する。
【００２４】
〔イニシャル処理〕
今、運用開始前の状態として、子機１Ａ１（＃１），子機１Ａ２（＃２）および親機２Ａ（＃１）は、電源がオフとされているものとする。このような状態から、親機２Ａの電源をオンとすると（図３：矢印(１)）、親機２Ａはイニシャル処理を開始する（図３：期間ｔ１〜ｔ２）。
【００２５】
このイニシャル処理において、親機２Ａは、周期Ｔの期間、自己の通信エリア内の使用周波数帯をキャリアセンスする。すなわち、周期Ｔの期間、使用周波数帯で親機２Ａと通信を行う子機（キャリア）があるか否かをチェックする。そして、このキャリアセンスの結果に基づき、周期Ｔを時分割した１分割単位をタイムスロットとするタイムスロットテーブルを作成する。
【００２６】
図４に親機２Ａが実行するイニシャル処理のフローチャートを示す。親機２Ａは、電源がオンとされると、１周期Ｔのタイマの計時を開始するにあたって、その１周期Ｔを複数のタイムスロットに分割したタイムスロットテーブル（タイムスロットの使用状況を示すテーブル）をセットする（ステップ１００）。続いて、親機２Ａは、１周期Ｔのタイマをセットし（ステップ１０１）、この１周期Ｔのタイマのタイムアウトがステップ１０３で検出されるまで、ステップ１０２におけるタイムスロットテーブルの作成処理を繰り返す。
【００２７】
図６（ａ）にこの場合のタイムスロットテーブルＴＢＡを例示する。このタイムスロットテーブルＴＢＡには、後述するように、１周期Ｔ中の各タイムスロット（Ｓ１〜Ｓ１０）に対して、そのタイムスロットの使用状況に関する情報が書き込まれる。初期状態において、タイムスロットＳ１〜Ｓ１０は、全て未使用（空）とされている。
【００２８】
図５にステップ１０２におけるタイムスロットテーブルの作成処理のフローチャートを示す。このタイムスロットテーブルの作成処理において、親機２Ａは、キャリアセンスを行い（ステップ２０１）、使用周波数帯のキャリアを検出すると（ステップ２０２のＹＥＳ）、そのキャリアが自システムの子機か否かを確認する（ステップ２０３）。自システムの子機でなければ（ステップ２０３のＮＯ）、すなわち他のシステムの子機であれば、その子機からの計測データの受信時点のタイムスロットをビジースロットとしてセット（指定）する（ステップ２０４）。自システムの子機であれば（ステップ２０３のＹＥＳ）、その子機からの計測データの受信時点のタイムスロットを使用中のタイムスロットとする（ステップ２０５）。
【００２９】
この例では、他のシステムの子機はなく、自システムの子機１−１，１−２はともに電源がオフとされているので、キャリアは検出されない。したがって、ステップ１０２で作成されるタイムスロットテーブルＴＢＡにおいて、そのタイムスロットＳ１〜Ｓ１０に書き込まれる情報は、図６（ｂ）に示すように変化しない。
【００３０】
〔通常モード〕
子機１Ａ１の電源をオンとすると（図３：矢印(２)）、子機１Ａ１は、親機２Ａへ接続要求を送る（図３：矢印(３)）。親機２Ａは、子機１Ａ１からの接続要求を受けて（図７：ステップ３０１のＹＥＳ）、子機１Ａ１が自システムの子機であることを確認のうえ（ステップ３０２のＹＥＳ）、タイムスロットテーブルＴＢＡ（図６（ｂ））中に空のタイムスロットがあるか否かをチェックする（ステップ３０３）。なお、他のシステムの子機からの接続要求であった場合は何もしない（ステップ３０２のＮＯ）。一方、他のシステムの子機からの計測データを受信した場合（ステップ３００のＮＯ）、親機２Ａはその子機からの計測データの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定する（ステップ３０８）。
【００３１】
親機２Ａは、空のタイムスロットがあれば（ステップ３０３のＹＥＳ）、任意の空のタイムスロットを子機１Ａ１に割り当て（ステップ３０４）、その割り当てたタイムスロットを子機１Ａ１へ通知する（ステップ３０５）。空のタイムスロットがなければ（ステップ３０３のＮＯ）、異常と判断し（ステップ３０６）、その旨を子機１Ａ１へ通知する（ステップ３０７）。
【００３２】
この例では、タイムスロットＳ１〜Ｓ１０の全てが空であるので、親機２Ａは、任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ２を子機１Ａ１に割り当て（図３：矢印(４)）、その割り当てたタイムスロットＳ２を子機１Ａ１へ通知する（図３：矢印(５)）。
【００３３】
この際、親機２Ａは、タイムスロットテーブルＴＢＡ中のタイムスロットＳ２に、子機１Ａ１が使用中である旨の情報を書き込む（図６（ｃ））。子機１Ａ１は、親機２ＡからのタイムスロットＳ２の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ２で計測データを親機２Ａへ送信し（図３：矢印(７)）、この計測データの送信を周期Ｔで繰り返す。
【００３４】
なお、この実施の形態において、親機２Ａから子機１Ａ１へのタイムスロットＳ２の通知は、タイムスロットＳ２の通知タイミングからの時間ｔs2によって行う。この場合、親機２Ａは、次周期のタイムスロットＳ２の中心の時刻をｔTyp とし、子機１Ａ１へのタイムスロットＳ２の通知タイミングから時刻ｔTyp までの時間ｔs2を計算し、この時間ｔs2を子機１Ａ１へ通知する。子機１Ａ１は、親機２Ａからの時間ｔs2の通知を受けて、この時間ｔs2の通知タイミングから時間ｔs2が経過した時点で計測データを送信し、この計測データの送信を周期Ｔで繰り返す。
【００３５】
子機１Ａ２の電源をオンとすると（図３：矢印(６)）、子機１Ａ２は、親機２Ａへ接続要求を送る（図３：矢印(８)）。親機２Ａは、子機１Ａ２からの接続要求を受けて（図７：ステップ３０１のＹＥＳ）、タイムスロットテーブルＴＢＡ（図６（ｃ））に空のタイムスロットがあるか否かを確認する（ステップ３０３）。
【００３６】
この場合、タイムスロットＳ２以外は全て空であるので、親機２Ａは、任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ５を子機１Ａ２に割り当て（図３：矢印(９)）、その割り当てたタイムスロットＳ５を子機１Ａ２へ通知する（図３：矢印(10)）。この際、親機２Ａは、タイムスロットテーブルＴＢＡ中のタイムスロットＳ５に、子機１Ａ２が使用中である旨の情報を書き込む（図６（ｄ））。子機１Ａ２は、親機２ＡからのタイムスロットＳ５の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ５で計測データを親機２Ａへ送信する（図３：矢印(12)）。
【００３７】
〔接続要求時に他の子機が計測データを送信中である場合〕
例えば、子機１Ａ２の電源がオンとされ（図３：矢印(６)）、子機１Ａ２から親機２Ａへ接続要求を行おうとするタイミングで（図３：矢印(８)）、運悪く、子機１Ａ１が親機２Ａへ計測データを送信している場合がある。
【００３８】
〔動作例１〕
接続要求時に他の子機が計測データを送信中である場合の動作例１を図８に示す。この動作例１では、子機１Ａ２から親機２Ａへ接続要求を送ると同時に、その時点から子機１Ａ２においてスロット待ちタイマ（ソフトタイマ）の計時を開始し、スロット待ちタイマがタイムアウトした場合、周期Ｔの経過を待ってリトライする。
【００３９】
図８の例では、子機１Ａ１からの計測データと子機１Ａ２からの接続要求が衝突し（図８：矢印(７)，(８)）、親機２Ａには子機１Ａ１からの計測データも子機１Ａ２からの接続要求も伝わらない。したがって、親機２Ａでのタイムスロットの割り当ては行われず、親機２Ａから子機１Ａ２へのタイムスロットの通知も行われない。このため、子機１Ａ２におけるスロット待ちタイマがタイムアウトする。
【００４０】
子機１Ａ２は、スロット待ちタイマがタイムアウトすると、このスロット待ちタイマがタイムアウトした時点から周期Ｔの経過を待って、親機２Ａへの接続要求を再度行う（図８：矢印(10)）。この場合、子機１Ａ２からの接続要求の送出タイミングが前回のそれよりもスロット待ちタイマの計時分だけ遅くなるので、子機１Ａ１からの計測データ（図８：矢印(９)）と子機１Ａ２からの接続要求とが衝突しなくなる。
【００４１】
親機２Ａは、子機１Ａ２からの接続要求を受けると、子機１Ａ２に任意の空のタイムスロットして例えばタイムスロットＳ５を割り当て（図８：矢印(11)）、その割り当てたタイムスロットＳ５を子機１Ａ２へ通知する（図８：矢印(12)）。子機１Ａ２は、親機２ＡからのタイムスロットＳ５の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ５で計測データを親機２Ａへ送信する（図８：矢印(14)）。
【００４２】
〔動作例２〕
接続要求時に他の子機が計測データを送信中である場合の動作例２を図９に示す。この動作例２では、子機１Ａ２から親機２Ａへ接続要求を行う前に、子機１Ａ２においてキャリアセンスを行い、キャリアを検知した場合、親機２Ａへの接続要求をキャンセルし、周期Ｔ＋αの経過を待ってリトライする。
【００４３】
図９の例では、子機１Ａ２が子機１Ａ１をキャリアとして検知するので（図９：矢印(８)）、キャリアセンス失敗となり、親機２Ａへの接続要求を行わない。したがって、子機１Ａ１からの計測データと子機１Ａ２からの接続要求とが衝突することがなく、子機１Ａ１からの計測データが親機２Ａへ伝えられる（図９：矢印(７)）。
【００４４】
子機１Ａ２は、接続要求をキャンセルすると、その時点から周期Ｔ＋αの経過を待って、親機２Ａへの接続要求を再度行う。この場合、子機１Ａ２からの接続要求の送出タイミングが前回のそれよりもαだけ遅くなるので、子機１Ａ１をキャリアとして検知しなくなり、子機１Ａ２から親機２Ａへ接続要求が送られるようになる（図９：矢印(11)）。
【００４５】
親機２Ａは、子機１Ａ２からの接続要求を受けると、子機１Ａ２に任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ５を割り当て（図９：矢印(12)）、その割り当てたタイムスロットＳ５を子機１Ａ２へ通知する（図９：矢印(13)）。子機１Ａ２は、親機２ＡからのタイムスロットＳ５の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ５で計測データを親機２Ａへ送信する（図９：矢印(15)）。
【００４６】
〔子機の追加〕
図１０に子機１Ａ１，１Ａ２の電源をオンとして運用中のシステムに子機１Ａ３（＃３）を追加する場合のシーケンスを示す。子機１Ａ３を追加し、電源をオンとすると（図１０：矢印(１)）、子機１Ａ３は親機２Ａへ接続要求を送る（図１０：矢印(３)）。
【００４７】
親機２Ａは、子機１Ａ３からの接続要求を受けて、タイムスロットテーブルＴＢＡ（図６（ｄ））中の任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ９を子機１Ａ３に割り当て（図１０：矢印(４)）、その割り当てたタイムスロットＳ９を子機１Ａ３へ通知する（図１０：矢印(５)）。この際、親機２Ａは、タイムスロットテーブルＴＢＡ中のタイムスロットＳ９に、子機１Ａ３が使用中である旨の情報を書き込む（図１２（ａ））。
【００４８】
子機１Ａ３は、親機２ＡからのタイムスロットＳ９の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ９で計測データを親機２Ａへ送信する（図１０：矢印(９)）。
なお、子機１Ａ３は、接続要求時に子機１Ａ１や１Ａ２が計測データを送信中である場合、先に説明した動作例１や動作例２と同様にして接続要求の送信タイミングをずらし、リトライする。
【００４９】
〔子機の削除〕
図１１に子機１Ａ１，１Ａ２の電源をオンとして運用中のシステムから子機１Ａ２を削除する場合のシーケンスを示す。子機１Ａ２の電源をオフとすると（図１１：矢印(５)）、親機２Ａは子機１Ａ２からの最後の計測データを受信してから時間（監視時間）ＴＣの経過を待って、子機１Ａ２へのタイムスロットの割り当てを止める。
【００５０】
図１３に親機２Ａにおける子機の削除処理のフローチャートを示す。親機２Ａは、子機１Ａ２からの計測データを受信すると（ステップ４０１のＹＥＳ）、子機削除監視タイマ（ソフトタイマ）をスタートさせる（ステップ４０２）。子機削除監視タイマがタイムアウトする前に、子機１Ａ２から次の計測データを受信すれば（ステップ４０３のＹＥＳ）、子機削除監視タイマをクリアする（ステップ４０６）。
【００５１】
子機削除監視タイマがタイムアウトすれば（ステップ４０４のＹＥＳ）、すなわち監視時間ＴＣの経過を待っても子機１Ａ２から次の計測データが受信されなければ、それまで子機１Ａ２に割り当てていたタイムスロットＳ５を空のタイムスロットとする（ステップ４０５：図１２（ｂ））。
【００５２】
〔子機からの計測データの送信タイミングの調整〕
図１４に親機２Ａにおけるデータ送信タイミング調整処理のフローチャートを示す。親機２Ａは、子機１からの計測データを受信すると（ステップ５０１）、その子機１に割り当てられているタイムスロットを特定する（ステップ５０２）。
【００５３】
本実施の形態において、タイムスロットＳ（Ｓ１〜Ｓ１０）には、図１５に示すように、許容範囲ＴＳを定めている。すなわち、タイムスロットＳの中心の時刻をｔTyp とし、この時刻ｔTypよりも前方に上限時刻ｔLim1を、後方に下限時刻ｔLim2を定めている。
【００５４】
例えば今、親機２Ａが、子機１Ａ１からの計測データを受信したとする。この場合、親機２Ａは、その時のタイムスロットテーブルＴＢＡ（図６（ｄ））より、子機１Ａ１にタイムスロットＳ２が割り当てられていることを知る。そして、子機１Ａ１からの計測データの受信時刻をチェックする。
【００５５】
親機２Ａは、子機１Ａ１からの計測データの受信時刻がタイムスロットＳ２中の上限時刻ｔLim1よりも早ければ（ステップ５０３のＹＥＳ）、子機１Ａ１からの計測データの受信時刻がタイムスロットＳ２中の中心の時刻ｔTyp となるように、子機１Ａ１に対して計測データの送信タイミングの調整を指示する（ステップ５０４）。
【００５６】
親機２Ａは、子機１Ａ１からの計測データの受信時刻がタイムスロットＳ２中の下限時刻ｔLim2よりも遅ければ（ステップ５０５のＹＥＳ）、子機１Ａ１からの計測データの受信時刻がタイムスロットＳ２中の中心の時刻ｔTyp となるように、子機１Ａ１に対して計測データの送信タイミングの調整を指示する（ステップ５０６）。
【００５７】
親機２Ａからの指示に従って、子機１Ａ１は、親機２Ａから指定された時間だけ計測データの送信タイミングを進める、あるいは遅らす事で、タイムスロットＳ２の中心時刻ｔTyp に近づける。なお、言うまでもないが、タイムスロットＳ２中の中心の時刻ｔTyp に子機１Ａ１からの計測データの受信タイミングを正確に合わせ込む必要はなく、子機１Ａ１からの計測データの受信時刻が自己に割り当てられたタイムスロットＳ２中の許容範囲ＴＳに収まりさえすればよい。この送信タイミングの調整によって、送信タイミングのずれによる無線通信システム１００内の子機１同士の送信データの衝突の繰り返しが防止される。
【００５８】
〔無線通信システムの追加〕
図１６に運用中の無線通信システム１００に対して無線通信システム２００を近接して設けた例を示す。この例では、無線通信システム１００の子機１Ａ２が無線通信システム２００の通信エリアと重なる位置に設けられ、子機１Ａ２からの計測データが無線通信システム２００の親機２Ｂでも受信されるような関係とされているものとする。なお、無線通信システム２００は、親機２Ｂ，子機１Ｂ１の電源をオフとした運用開始前の状態にあるものとする。
【００５９】
〔イニシャル処理〕
無線通信システム２００（自システム）において、親機２Ｂの電源をオンとすると（図１７：矢印(１)）、親機２Ｂはイニシャル処理を開始する（図１７：期間ｔ１〜ｔ２）。このイニシャル処理において、親機２Ｂは、周期Ｔの期間、自己の通信エリア内の使用周波数帯をキャリアセンスする。すなわち、周期Ｔの期間、使用周波数帯で親機２Ｂと通信を行う子機（キャリア）があるか否かをチェックする。そして、このキャリアセンスの結果に基づき、周期Ｔを時分割した１分割単位をタイムスロットとするタイムスロットテーブルを作成する。
【００６０】
このイニシャル処理は図４のフローチャートに従って行われる。親機２Ｂは、電源がオンとされると、１周期Ｔのタイマの計時を開始するにあたって、その１周期Ｔを複数のタイムスロットに分割したタイムスロットテーブル（タイムスロットの使用状況を示すテーブル）をセットする（ステップ１００）。続いて、親機２Ｂは、１周期Ｔのタイマをセットし（ステップ１０１）、この１周期Ｔのタイマのタイムアウトがステップ１０３で検出されるまで、ステップ１０２におけるタイムスロットテーブルの作成処理を繰り返す。
【００６１】
図１８（ａ）にこの場合のタイムスロットテーブルＴＢＢを例示する。このタイムスロットテーブルＴＢＢには、１周期Ｔ中の各タイムスロット（Ｓ１〜Ｓ１０）に対して、そのタイムスロットの使用状況に関する情報が書き込まれる。初期状態において、タイムスロットＳ１〜Ｓ１０は、全て未使用（空）とされている。
【００６２】
図５にステップ１０２におけるタイムスロットテーブルの作成処理のフローチャートを示す。このタイムスロットテーブルの作成処理において、親機２Ｂは、キャリアセンスを行い（ステップ２０１）、使用周波数帯のキャリアを検出すると（ステップ２０２のＹＥＳ）、そのキャリアが自システムの子機か否かを確認する（ステップ２０３）。自システムの子機でなければ（ステップ２０３のＮＯ）、すなわち他のシステムの子機であれば、その子機からの計測データの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定する（ステップ２０４）。自システムの子機であれば（ステップ２０３のＹＥＳ）、その子機からの計測データの受信時点のタイムスロットを使用中のタイムスロットとする（ステップ２０５）。
【００６３】
この例では、無線通信システム１００（他のシステム）の子機１Ａ２がキャリアとして検出されるので（図１７：矢印(４)）、ステップ１０２で作成されるタイムスロットテーブルＴＢＢは、図１８（ｂ）に示すように、子機１Ａ２からの計測データの受信時点のタイムスロットＳ５がビジースロットとして指定される。
【００６４】
〔通常モード〕
子機１Ｂ１の電源をオンとすると（図１７：矢印(８)）、子機１Ｂ１は、親機２Ｂへ接続要求を送る（図１７：矢印(10)）。親機２Ｂは、子機１Ｂ１からの接続要求を受けて（図７：ステップ３０１のＹＥＳ）、子機１Ｂ１が自システムの子機であることを確認のうえ（ステップ３０２のＹＥＳ）、タイムスロットテーブルＴＢＢ（図１８（ｂ））中に空のタイムスロットがあるか否かをチェックする（ステップ３０３）。なお、他のシステムの子機からの接続要求であった場合は何もしない（ステップ３０２のＮＯ）。一方、他のシステムの子機からの計測データを受信した場合（ステップ３００のＮＯ）、親機２Ｂはその子機からの計測データの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定する（ステップ３０８）。
【００６５】
親機２Ｂは、空のタイムスロットがあれば（ステップ３０３のＹＥＳ）、任意の空のタイムスロットを子機１Ｂ１に割り当て（ステップ３０４）、その割り当てたタイムスロットを子機１Ｂ１へ通知する（ステップ３０５）。空のタイムスロットがなければ（ステップ３０３のＮＯ）、異常と判断し（ステップ３０６）、その旨を子機１Ｂ１へ通知する（ステップ３０７）。
【００６６】
この例では、ビジースロットとされているタイムスロットＳ５以外、すなわちタイムスロットＳ１〜Ｓ４、Ｓ６〜Ｓ１０が空であるので、親機２Ｂは、任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ２を子機１Ｂ１に割り当て（図１７：矢印(11)）、その割り当てたタイムスロットＳ２を子機１Ｂ１へ通知する（図１７：矢印(12)）。
【００６７】
この際、親機２Ｂは、タイムスロットテーブルＴＢＢ中のタイムスロットＳ２に、子機１Ｂ１が使用中である旨の情報を書き込む（図１８（ｃ））。子機１Ｂ１は、親機２ＢからのタイムスロットＳ２の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ２で計測データを親機２Ｂへ送信し（図１７：矢印(15)）、この計測データの送信を周期Ｔで繰り返す。
【００６８】
この動作から分かるように、本実施の形態では、他のシステム１００の子機１からの計測データを受信し、その計測データの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定し、このビジースロットの自システム２００の子機１への割り当てを禁止するので、他のシステム１００の子機１から計測データが送られてくる時点のタイムスロットの使用が避けられるものとなり、親機２Ａ，２Ｂ同士をネットワークで接続することなく、システム間の子機同士の送信データの衝突の虞れをなくすことができる。
【００６９】
〔接続要求時に他のシステムの子機が計測データを送信中である場合〕
例えば、子機１Ｂ１の電源がオンとされ（図１７：矢印(８)）、子機１Ｂ１から親機２Ｂへ接続要求を行おうとするタイミングで（図１７：矢印(10)）、運悪く、他のシステム１００の子機１Ａ２が計測データを送信している場合がある。
【００７０】
〔動作例１〕
接続要求時に他のシステムの子機が計測データを送信中である場合の動作例１を図２０に示す。この動作例１では、子機１Ｂ１から親機２Ｂへ接続要求を送ると同時に、その時点から子機１Ｂ１においてスロット待ちタイマ（ソフトタイマ）の計時を開始し、スロット待ちタイマがタイムアウトした場合、周期Ｔの経過を待ってリトライする。
【００７１】
図２０の例では、他のシステム１００の子機１Ａ２からの計測データと自システム２００の子機１Ｂ１からの接続要求が衝突し（図２０：矢印(11)，(12)）、親機２Ｂには子機１Ｂ１からの接続要求が伝わらない。したがって、親機２Ｂでのタイムスロットの割り当ては行われず、親機２Ｂから子機１Ｂ１へのタイムスロットの通知も行われない。このため、子機１Ｂ１におけるスロット待ちタイマがタイムアウトする。
【００７２】
子機１Ｂ１は、スロット待ちタイマがタイムアウトすると、このスロット待ちタイマがタイムアウトした時点から周期Ｔの経過を待って、親機２Ｂへの接続要求を再度行う（図２０：矢印(16)）。この場合、子機１Ｂ１からの接続要求の送出タイミングが前回のそれよりもスロット待ちタイマの計時分だけ遅くなるので、他のシステム１００の子機１Ａ２からの計測データ（図２０：矢印(15)）と自システム２００の子機１Ｂ１からの接続要求とが衝突しなくなる。
【００７３】
親機２Ｂは、子機１Ｂ１からの接続要求を受けると、子機１Ｂ１に任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ２を割り当て（図２０：矢印(17)）、その割り当てたタイムスロットＳ２を子機１Ｂ１へ通知する（図２０：矢印(18)）。子機１Ｂ１は、親機２ＢからのタイムスロットＳ２の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ２で計測データを親機２Ｂへ送信する（図２０：矢印(19)）。
【００７４】
〔動作例２〕
接続要求時に他のシステムの子機が計測データを送信中である場合の動作例２を図２１に示す。この動作例２では、子機１Ｂ１から親機２Ｂへ接続要求を行う前に、子機１Ｂ１においてキャリアセンスを行い、キャリアを検知した場合、親機２Ｂへの接続要求をキャンセルし、周期Ｔ＋αの経過を待ってリトライする。
【００７５】
図２１の例では、子機１Ｂ１が他のシステム１００の子機１Ａ２をキャリアとして検知するので（図２１：矢印(12)）、キャリアセンス失敗となり、親機２Ｂへの接続要求を行わない。したがって、他のシステム１００の子機１Ａ２からの計測データと自システム２００の子機１Ｂ１からの接続要求とが衝突することがない（図２１：矢印(11)）。
【００７６】
子機１Ｂ１は、接続要求をキャンセルすると、その時点から周期Ｔ＋αの経過を待って、親機２Ｂへの接続要求を再度行う。この場合、子機１Ｂ１からの接続要求の送出タイミングが前回のそれよりもαだけ遅くなるので、他のシステム１００の子機１Ａ２をキャリアとして検知しなくなり、子機１Ｂ１から親機２Ｂへ接続要求が送られるようになる（図２１：矢印(17)）。
【００７７】
親機２Ｂは、子機１Ｂ１からの接続要求を受けると、子機１Ｂ１に任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ２を割り当て（図２１：矢印(18)）、その割り当てたタイムスロットＳ２を子機１Ｂ１へ通知する（図２１：矢印(19)）。子機１Ｂ１は、親機２ＢからのタイムスロットＳ２の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ２で計測データを親機２Ｂへ送信する（図２１：矢印(20)）。
【００７８】
〔子機の追加〕
図２２に子機１Ａ１，１Ａ２の電源をオンとして運用中の他のシステム１００に子機１Ａ３（＃３）を追加する場合のシーケンスを示す。なお、この子機１Ａ３は、無線通信システム２００の通信エリアとと重なる位置に設けるものとする。
【００７９】
子機１Ａ３を追加し、電源をオンとすると（図２２：矢印(１)）、子機１Ａ３は親機２Ａへ接続要求を送る（図２２：矢印(４)）。親機２Ａは、子機１Ａ３からの接続要求を受けて、タイムスロットテーブルＴＢＡ（図６（ｄ））中の任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ９を子機１Ａ３に割り当て（図２２：矢印（５））、その割り当てたタイムスロットＳ９を子機１Ａ３へ通知する（図２２：矢印(７)）。この際、親機２Ａは、タイムスロットテーブルＴＢＡ中のタイムタイムスロットＳ９に、子機１Ａ３が使用中である旨の情報を書き込む（図１２（ａ））。
【００８０】
子機１Ａ３は、親機２ＡからのタイムスロットＳ９の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ９で計測データを親機２Ａへ送信する（図２２：矢印(14)）。この他のシステム１００の子機１Ａ３からの計測データは自システム２００の親機２Ｂでも受信される。自システム２００の親機２Ｂは、他のシステム１００の子機１Ａ３からの計測データを受信すると、この計測データの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定する（図２２：矢印(16)、図１９（ａ））。
【００８１】
なお、この時、他のシステム１００の子機１Ａ３からの計測データの受信時点のタイムスロットが既に自システム２００の子機１に割り当てられている場合がある。この場合、他のシステム１００の子機１Ａ３からの計測データと自システム２００の子機１からの計測データとの衝突が発生する可能性がある。この場合、親機２Ｂはいずれのデータも受信できないので、子機１が親機２Ｂとの通信がうまく行っていないことを検出し、タイムスロットを少しずらして（キャリアセンスして）、スロットの再割り当てを要求する。
【００８２】
〔子機の削除〕
図２３に子機１Ａ１，１Ａ２の電源をオンとして運用中の他のシステム１００から子機１Ａ２を削除する場合のシーケンスを示す。
【００８３】
子機１Ａ２の電源をオフとすると（図２３：矢印(９)）、他のシステム１００の親機２Ａは、子機１Ａ２からの最後の計測データを受信してから時間（監視時間）ＴＣの経過を待って、子機１Ａ２へのタイムスロットの割り当てを止める。また、自システム２００の親機２Ｂは、子機１Ａ２からの最後の計測データを受信してから時間（監視時間）ＴＣの経過を待って、子機１Ａ２からの計測データの受信時点のタイムスロットに対するビジースロットの指定を止める。
【００８４】
すなわち、他のシステム１００の親機２Ａは、子機１Ａ２からの計測データを受信すると（図１３：ステップ４０１のＹＥＳ）、子機削除監視タイマをスタートさせる（ステップ４０２）。子機削除監視タイマがタイムアウトすれば（ステップ４０４のＹＥＳ）、すなわち監視時間ＴＣの経過を待っても子機１Ａ２から次の計測データが受信されなければ、それまで子機１Ａ２に割り当てていたタイムスロットＳ５を空のタイムスロットとする（ステップ４０５：図１２（ｂ））。
【００８５】
自システム２００の親機２Ｂは、他のシステム１００の子機１Ａ２からの計測データを受信すると（ステップ４０１のＹＥＳ）、子機削除監視タイマをスタートさせる（ステップ４０２）。子機削除監視タイマがタイムアウトすれば（ステップ４０４のＹＥＳ）、すなわち監視時間ＴＣの経過を待っても他のシステム１００の子機１Ａ２から次の計測データが受信されなければ、他のシステム１００の子機１Ａ２からの計測データの受信時点のタイムスロットとしてそれまでビジースロットとしていたタイムスロットＳ５を空のタイムスロットとする（ステップ４０５：図１９（ｂ））。
【００８６】
図２４に親機２の要部の機能ブロック図を示す。親機２の無線通信制御部２ｂは、キャリア検出部２０ａと、タイムスロット割当部２０ｂと、タイムスロット割当禁止部２０ｃと、受信タイミングチェック部２０ｄと、通知部２０ｅと、タイムスロットテーブルＴＢとを備えている。キャリア検出部２０ａは、自システムのキャリア（子機）を検出する第１のキャリア検出部２０ａ１と、他のシステムのキャリアを検出する第２のキャリア検出部２０ａ２とを備えている。
【００８７】
第１のキャリア検出部２０ａ１は、自システムの子機からの接続要求を受信すると、その接続要求をタイムスロット割当部２０ｂへ送る。タイムスロット割当部２０ｂは、タイムスロットテーブルＴＢにアクセスし、そのタイムスロットテーブルＴＢ中の任意の空のタイムスロットをその子機に割り当て、この割り当てたタイムスロットを通知部２０ｅを介してその子機に通知する。また、タイムスロットテーブルＴＢ中の割り当てたタイムスロットに、その子機が使用中である旨の情報を書き込む。
【００８８】
また、第１のキャリア検出部２０ａ１は、自システムの子機からの計測データを受信すると、その計測データの受信タイミングを受信タイミングチェック部２０ｄへ送る。受信タイミングチェック部２０ｄは、タイムスロットテーブルＴＢにアクセスし、その計測データの送信元の子機に割り当てられたタイムスロットを知る。そして、その計測データの受信タイミングが送信元の子機に割り当てられたタイムスロット内の許容範囲にあるか否かをチェックし、許容範囲から外れていた場合、その計測データの受信タイミングが許容範囲に収まるように、通知手段２０ｅを介して送信元の子機に対しデータの送信タイミングの調整を指示する。
【００８９】
第２のキャリア検出部２０ａ２は、他のシステムの子機からの計測データを受信すると、その子機からの計測データの受信タイミングをタイムスロット割当禁止部２０ｃへ送る。タイムスロット割当禁止部２０ｃは、タイムスロットテーブルＴＢにアクセスし、その子機からの計測データの受信時点のタイムスロットをビジースロットに指定し、このビジースロットの自システムの子機への割り当てを禁止する。
【００９０】
なお、この実施の形態では、電池で動作する子機１の電池寿命を延ばすために、子機１にできるだけ単方向の通信を行わせるようにしている。子機と親機との通信でタイムスロットによる同期を取る場合、通常は、親機が発するビーコン信号などに、子機が主体的に同期合わせをするということになる、しかし、これでは同期信号を受信する必要があり、低消費電力化が図られない。これに対し、本実施の形態では、子機１の同期をとるための制御は親機２が肩代わりする。親機２の指示により、子機１がタイミング調整をする必要はあるが、子機１はデータ送信の直後のみ受信回路を瞬間的にＯＮすればよく、かなりの低消費電力化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施の形態を示す無線通信システムの構成図である。
【図２】この無線通信システムに用いる親機および子機の要部を示すブロック図である。
【図３】この無線通信システムにおける運用開始時の動作を示すシーケンス図である。
【図４】運用開始時に親機が実行するイニシャル処理のフローチャートである。
【図５】タイムスロットテーブルの作成処理のフローチャートである。
【図６】タイムスロットテーブルへの書き込み情報の変化を示す図である。
【図７】通常モードにおける親機でのスロット割り当て処理のフローチャートである。
【図８】接続要求時に他の子機が計測データを送信中である場合の動作例１を示すシーケンス図である。
【図９】接続要求時に他の子機が計測データを送信中である場合の動作例２を示すシーケンス図である。
【図１０】子機を追加する場合のシーケンス図である。
【図１１】子機を削除する場合のシーケンス図である。
【図１２】子機を追加および削除した場合のタイムスロットテーブルへの書き込み情報の変化を示す図である。
【図１３】親機における子機の削除処理のフローチャートである。
【図１４】親機におけるデータ送信タイミング調整処理のフローチャートである。
【図１５】タイムスロット中に定められる計測データの受信タイミングの許容範囲を示す図である。
【図１６】運用中の無線通信システム（他のシステム）に対して別の無線通信システム（自システム）を近接して設けた例を示す図である。
【図１７】この無線通信システムにおける運用開始時の動作を示すシーケンス図である。
【図１８】自システムの親機におけるタイムスロットテーブルへの書き込み情報の変化を示す図である。
【図１９】他のシステムに子機を追加および削除した場合の自システムの親機におけるタイムスロットテーブルへの書き込み情報の変化を示す図である。
【図２０】接続要求時に他のシステムの子機が計測データを送信中である場合の動作例１を示すシーケンス図である。
【図２１】接続要求時に他のシステムの子機が計測データを送信中である場合の動作例２を示すシーケンス図である。
【図２２】他のシステムに子機を追加する場合のシーケンス図である。
【図２３】他のシステムから子機を削除する場合のシーケンス図である。
【図２４】本発明に係る無線通信システムにおける親機の要部を示す機能ブロック図である。
【図２５】従来の無線通信システムを説明する図である。
【図２６】２つの無線通信システムを近接して設けた例を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１００…無線通信システム（他のシステム）、２００…無線通信システム（自システム）、１（１Ａ１〜１Ａｎ，１Ｂ１〜１Ｂｎ）…子機（送信機）、２（２Ａ、２Ｂ）…親機（受信機）、３（３Ａ，３Ｂ）…コントローラ、１ａ…無線通信制御部、１ｂ…センサ計測部、１ｃ…省電力管理部、１ｄ…送信タイミング調整部、２ａ…上位通信部、２ｂ…無線通信制御部、２ｃ…計測データ管理部、ＴＢＡ，ＴＢＢ…タイムスロットテーブル、Ｓ１〜Ｓ１０…タイムスロット、ＴＳ…許容範囲、２０ａ…キャリア検出部、２０ａ１…第１のキャリア検出部、２０ａ２…第２のキャリア検出部、２０ｂ…タイムスロット割当部、２０ｃ…タイムスロット割当禁止部、２０ｄ…受信タイミングチェック部、２０ｅ…通知部。
【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】
2006140821.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006140821.tif 000015
【図１４】
2006140821.tif 000016
【図１５】
2006140821.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2006140821.tif 000019
【図１８】
2006140821.tif 000020
【図１９】
2006140821.tif 000021
【図２０】
2006140821.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2006140821.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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