(57)【要約】【課題】高トラフィックであっても信頼性の高い無線通信を行うことができる無線アクセスシステム、無線機及び無線通信方法を提供することである。【解決手段】実施形態の無線アクセスシステムは、第一無線機と、第二無線機とを持つ。第二無線機はそれぞれ、所定周期を分割したタイムスロットがそれぞれ割当てられた複数のグループのいずれかに属する。第二無線機は、第二無線インタフェース部と、送信タイミング生成部と、送信制御部とを持つ。送信タイミング生成部は、タイムスロットの一部期間において第二無線機からの無線信号の送信タイミングが正規分布となるように自機について決められた送信タイミングで送信トリガを出力する。送信制御部は、送信トリガ信号に従って第二無線インタフェース部から無線信号を送信し、送信が失敗した場合は、割当てられたタイムスロットにおいて所定の再送間隔を空けて再送を繰り返すよう制御する。【選択図】図１
2018157428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一無線機と、１台以上の第二無線機とを有する無線アクセスシステムであって、
前記第二無線機はそれぞれ、所定周期を複数に分割したタイムスロットのいずれかが割当てられた複数のグループのうちいずれかの前記グループに属しており、
前記第一無線機は、
前記第二無線機から送信された無線信号を受信する第一無線インタフェース部を備え、
前記第二無線機は、
無線信号を送信する第二無線インタフェース部と、
自機が属する前記グループに割当てられた前記タイムスロットの一部期間において、自機と同じ前記グループに属する前記第二無線機からの無線信号の送信タイミングが正規分布となるように自機について決められた送信タイミングで送信トリガを出力する送信タイミング生成部と、
前記送信タイミング生成部が出力した前記送信トリガに従って前記第二無線インタフェース部から無線信号を送信し、前記無線信号の送信が失敗した場合は、割当てられた前記タイムスロットにおいて所定の再送回数を限度として送信が成功するまで、所定の再送間隔を空けて前記第二無線インタフェース部から前記無線信号の再送を繰り返すよう制御する送信制御部とを備える、
無線アクセスシステム。
【請求項２】
前記送信タイミングは、前記タイムスロットを所定数に分割した期間のうち最初の期間内に含まれ、
前記送信制御部は、前記タイムスロットを所定数に分割した前記期間のうち最初の期間を除く各期間において前記無線信号の再送を行うよう制御する、
請求項１に記載の無線アクセスシステム。
【請求項３】
少なくとも最初の前記再送間隔は、前記正規分布の標準偏差よりも大きい値である、
請求項１又は請求項２に記載の無線アクセスシステム。
【請求項４】
前記再送間隔は、再送回数が大きいほど所定の閾値を限度として短くなる、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線アクセスシステム。
【請求項５】
前記送信タイミング生成部は、前記第一無線機からの同期制御信号を受信したタイミングを基準として前記送信タイミングを生成する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線アクセスシステム。
【請求項６】
前記第一無線インタフェース部は、前記所定周期の先頭のタイミングにおいて、前記同期制御信号をブロードキャストで送信する、
請求項５に記載の無線アクセスシステム。
【請求項７】
前記第一無線インタフェース部は、前記第二無線機に対して、少なくとも前記所定周期の情報と、前記第二無線機の送信タイミングの情報と、前記再送回数の情報と、前記再送間隔の情報と、前記第二無線機の識別情報とを含む送信制御情報をユニキャストで送信し、
前記第二無線機は、前記送信制御情報に基づいて前記送信タイミングと再送のタイミングとを設定する設定部をさらに備える、
請求項６に記載の無線アクセスシステム。
【請求項８】
前記第一無線インタフェース部は、前記第二無線機に対して、少なくとも前記所定周期の情報と、前記グループの数の情報と、前記タイムスロットの期間の情報と、前記タイムスロット内における平均送信開始タイミングの情報と、前記正規分布における標準偏差の情報と、前記再送回数の情報と、前記再送間隔の情報と、前記グループと前記グループに所属する前記第二無線機との関係を示す情報を含む送信制御情報をブロードキャストで送信し、
前記第二無線機は、前記送信制御情報に設定されている前記情報に基づいて前記送信タイミングと再送のタイミングとを設定する設定部をさらに備える、
請求項６に記載の無線アクセスシステム。
【請求項９】
前記第一無線インタフェース部は、前記タイムスロットの先頭のタイミングにおいて、当該タイムスロットにおいて送信を行う前記第二無線機の識別情報を付加した前記同期制御信号をブロードキャストで送信し、
前記送信タイミング生成部は、自機の識別情報が設定された前記同期制御信号を受信したタイミングを基準として前記送信タイミングを生成する、
請求項５に記載の無線アクセスシステム。
【請求項１０】
前記第一無線インタフェース部は、前記第二無線機に対して、少なくとも前記所定周期の情報と、前記グループの数の情報と、前記タイムスロットの期間の情報と、前記タイムスロット内における平均送信開始タイミングの情報と、前記再送回数の情報と、前記再送間隔の情報とを設定した送信制御情報をブロードキャストで送信し、
前記第二無線機は、前記送信制御情報に設定されている前記情報に基づいて前記送信タイミングと再送のタイミングとを設定する設定部をさらに備える、
請求項９に記載の無線アクセスシステム。
【請求項１１】
前記第一無線インタフェース部が前記第二無線機への信号の送信を開始するタイミングは、前記タイムスロットにおける前記第二無線機の前記送信タイミングよりも後である、
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の無線アクセスシステム。
【請求項１２】
前記第二無線インタフェース部は、ＣＳＭＡ−ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）により無線信号を送信し、
前記第二無線インタフェース部がイベント通信の信号を無線信号で送信するときのＣＳＭＡ−ＣＡのバックオフ回数は、前記第二無線インタフェース部が前記所定周期で発生する定周期通信の信号を無線信号で送信するときのＣＳＭＡ−ＣＡのバックオフ回数よりも多く、
前記イベント通信の無線信号の前記再送間隔は、前記定周期通信の無線信号の再送間隔よりも短い、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の無線アクセスシステム。
【請求項１３】
無線信号を送信する無線インタフェース部と、
所定周期を複数に分割したタイムスロットのいずれかが割当てられた無線機のグループのうち自機が属する前記グループに割当てられた前記タイムスロットの一部期間において、自機と同じ前記グループに属する無線機からの無線信号の送信タイミングが正規分布となるように自機について決められた送信タイミングで送信トリガを出力する送信タイミング生成部と、
前記送信タイミング生成部が出力した前記送信トリガに従って前記無線インタフェース部から無線信号を送信し、前記無線信号の送信が失敗した場合は、割当てられた前記タイムスロットにおいて所定の再送回数を限度として送信が成功するまで、所定の再送間隔を空けて前記無線インタフェース部から前記無線信号の再送を繰り返すよう制御する送信制御部と、
を備える無線機。
【請求項１４】
第一無線機と、１台以上の第二無線機とを有する無線アクセスシステムが実行する無線通信方法であって、
前記第二無線機はそれぞれ、所定周期を複数に分割したタイムスロットのいずれかが割当てられた複数のグループのうちいずれかの前記グループに属しており、
前記第二無線機は、
自機が属する前記グループに割当てられた前記タイムスロットの一部期間において、自機と同じ前記グループに属する前記第二無線機からの無線信号の送信タイミングが正規分布となるように自機について決められた送信タイミングで送信トリガを出力する送信タイミング生成ステップと、
前記送信タイミング生成ステップにおいて出力された前記送信トリガに従って無線信号を送信する無線信号送信ステップと、
前記無線信号の送信が失敗した場合は、割当てられた前記タイムスロットにおいて所定の再送回数を限度として送信が成功するまで、所定の再送間隔を空けて前記無線信号の再送を繰り返す再送ステップと、
前記第一無線機が、
前記第二無線機から送信された前記無線信号を受信する無線受信ステップと、
を有する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線アクセスシステム、無線機及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ものとインターネットをつなぐＩｏＴ（Internet of Things）では、さまざまなセンサデータをネットワーク経由でサーバに収集する必要がある。センサデータを送信する通信機をネットワークに接続するには、配線敷設コストの低減から、無線による接続が有効である。近年では、ローパワーで比較的低速の無線アクセスデバイスが開発されている。この従来の無線アクセスデバイスを用いたネットワークは、屋外の広い範囲において比較的デバイスの設置密度が低く、かつ、トラフィックが非常に低い状態を前提として構築されている。しかし、ビルや工場などの屋内環境においては、センサの設置密度が高い場合がある。また、センサシステムによっては、分単位などの短い時間間隔でセンサによるデータ取得が必要な場合がある。さらには、定周期の同じタイミングでデータ送信が開始されると、短時間に高トラフィックな状況になる場合がある。このような状況では、センサデータを無線送信できずに、データの欠落や遅延が発生することがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１９２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、高トラフィックであっても信頼性の高い無線通信を行うことができる無線アクセスシステム、無線機及び無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の無線アクセスシステムは、第一無線機と、１台以上の第二無線機とを持つ。第二無線機はそれぞれ、所定周期を複数に分割したタイムスロットのいずれかが割当てられた複数のグループのうちいずれかのグループに属している。第一無線機は、第一無線インタフェース部を持つ。第一無線インタフェース部は、第二無線機から送信された無線信号を受信する。第二無線機は、第二無線インタフェース部と、送信タイミング生成部と、送信制御部とを持つ。第二無線インタフェース部は、無線信号を送信する。送信タイミング生成部は、自機が属するグループに割当てられたタイムスロットの一部期間において、自機と同じグループに属する第二無線機からの無線信号の送信タイミングが正規分布となるように自機について決められた送信タイミングで送信トリガを出力する。送信制御部は、送信タイミング生成部が出力した送信トリガに従って第二無線インタフェース部から無線信号を送信し、無線信号の送信が失敗した場合は、割当てられたタイムスロットにおいて所定の再送回数を限度として送信が成功するまで、所定の再送間隔を空けて第二無線インタフェース部から無線信号の再送を繰り返すよう制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態による無線アクセスシステムの構成図。
【図２】第１の実施形態による第一無線機の構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態による第二無線機の構成を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態による第二無線機の送信タイミングを説明する図。
【図５】第１の実施形態による第二無線機のグループにおける送信開始タイミングを説明するための図。
【図６】第１の実施形態による第一無線機と第二無線機の送信動作を説明する図。
【図７】第１の実施形態による無線アクセスシステムのシミュレーション結果を示す図。
【図８】第４の実施形態による第二無線機における基準信号生成方法を説明する図。
【図９】第４の実施形態による第二受信選別部の詳細な構成を示すブロック図。
【図１０】第５の実施形態による送信制御情報の例を示す図。
【図１１】第５の実施形態による第一無線機の動作を示すフロー図。
【図１２】第５の実施形態による第二無線機の動作を示すフロー図。
【図１３】第５の実施形態による第二送信制御部の詳細な構成を示すブロック図。
【図１４】第５の実施形態による第二無線機における送信制御情報設定処理の動作を示すフロー図。
【図１５】第５の実施形態による第二無線機における送信制御情報設定処理の動作を示すフロー図。
【図１６】第６の実施形態による送信制御情報の例を示す図。
【図１７】第６の実施形態による第一無線機の動作を示すフロー図。
【図１８】第６の実施形態による第二無線機の動作を示すフロー図。
【図１９】第７の実施形態による送信制御情報の例を示す図。
【図２０】第７の実施形態による第一無線機の動作を示すフロー図。
【図２１】第７の実施形態による第二無線機の動作を示すフロー図。
【図２２】第８の実施形態による第一無線機から第二無線機への送信期間を示す図。
【図２３】第８の実施形態による第一無線機の構成を示すブロック図。
【図２４】第９の実施形態による第二無線機の構成を示すブロック図。
【図２５】第９の実施形態による第二送信制御部の詳細な構成を示すブロック図。
【図２６】第９の実施形態による無線アクセスシステムのシミュレーション結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の無線アクセスシステム、無線機及び無線通信方法を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による無線アクセスシステム１００の構成図である。無線アクセスシステム１００は、第一無線機１０１と、複数の第二無線機１０２とを備える。第一無線機１０１は、１台以上の第二無線機１０２と無線通信を行う。第一無線機１０１は、図示しない制御装置や他のネットワークと接続している。また、第二無線機１０２は、図示しないセンサ機器、制御装置や他のネットワークと接続している。第一無線機１０１は、第二無線機１０２からのデータを、自機に接続される制御装置や他のネットワークに送信する。また、第一無線機１０１は、無線アクセスシステム１００を動作させるための制御信号を第二無線機１０２と交換し、第二無線機１０２は、制御信号に基づく制御によって、自機に接続されるセンサ機器、制御装置や他のネットワークからのデータを第一無線機１０１に転送する。
【０００９】
これにより、無線アクセスシステム１００は、第二無線機１０２に接続される図示しないセンサ機器や制御対象機器からのデータを、第一無線機１０１に接続される図示しない制御装置や他のネットワークへ送信する。また、無線アクセスシステム１００は、第一無線機１０１に接続される図示しない制御装置や他のネットワークからのデータを、第二無線機１０２に接続される図示しないセンサ機器や制御対象機器へ送信する。
【００１０】
図２は、第一無線機１０１の構成を示すブロック図である。第一無線機１０１は、第一インタフェース部１１１と、第一無線インタフェース部１１２と、第一送信制御部１１３と、第一受信選別部１１４と、第一クロック部１１５と、第一制御信号生成部１１６と、第一送信タイミング生成部１１７と、第一グループ管理部１１８とを備える。
【００１１】
第一インタフェース部１１１は、図示しない制御装置や他のネットワークからのメッセージを受信し、そのメッセージ内から送信するデータを抽出して第一送信制御部１１３に転送する。また、第一インタフェース部１１１は、第一受信選別部１１４から受信データを受け、図示しない他のネットワークや制御装置への送信に必要な情報をその受信データに付加し、メッセージとして制御装置や他のネットワークに送信する。
【００１２】
第一無線インタフェース部１１２は、第一送信制御部１１３及び第一制御信号生成部１１６からの送信フレームを無線送信できるように制御／変換して無線フレームを生成し、第二無線機１０２へ送信する。具体的には、第一無線インタフェース部１１２は、ＣＳＭＡ−ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance：搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式）方式、又は、ＡＬＯＨＡ（アロハ）方式による送信、送信確認、宛先付加などの、ポイントツーポイント間の無線通信の制御を行う。この制御により、第一無線インタフェース部１１２は、媒体での衝突や送信失敗の一次回避を行うＭＡＣ（Medium Access Control）層の動作を行う。また、第一無線インタフェース部１１２は、上記の変換として、シンボルマップや変調等の物理層の動作を行う。変調には、例えば、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying：周波数変調）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相変調）等を用いることができるが、他の方式の変調を行ってもよい。また、第一無線インタフェース部１１２は、その逆の処理を行い、第二無線機１０２からの無線フレームの受信処理を行い、受信フレームを第一受信選別部１１４に送出する。
【００１３】
第一送信制御部１１３は、第一インタフェース部１１１からの送信データを受け、送信に必要な宛先や、制御信号であることを示す識別子等の付加情報をその送信データに付加して送信フレームを生成する。第一送信制御部１１３は、第一送信タイミング生成部１１７の制御に従って、第一無線インタフェース部１１２に送信フレームのコピーを転送する。第一送信制御部１１３は、第一無線インタフェース部１１２からの送信フレームの送信成功又は失敗の通知に応じて、第一送信制御部１１３に保持してある送信フレームの削除を行う。
【００１４】
第一受信選別部１１４は、第一無線インタフェース部１１２からの受信フレームが制御信号であるかデータ信号であるかを選別する。第一受信選別部１１４は、制御信号の場合は第一グループ管理部１１８へ転送し、その他の信号の場合は、第一インタフェース部１１１に転送する。第一クロック部１１５は、無線信号の周波数生成と、送信タイミングの元になるマスタークロックを提供する。第一制御信号生成部１１６は、第一グループ管理部１１８が管理している情報を元に、第二無線機１０２に送信する制御フレームを生成する。
【００１５】
第一送信タイミング生成部１１７は、第一クロック部１１５からのクロック信号を受け取り、第一制御信号生成部１１６からの制御信号送信タイミング情報を受け取る。第一送信タイミング生成部１１７は、クロック信号及び制御信号送信タイミング情報に基づいて、第一インタフェース部１１１が受信した図示しない他のネットワークや制御装置からの送信データを、第一無線インタフェース部１１２へ転送するよう第一送信制御部１１３を制御するための信号として、送信トリガを生成する。第一送信タイミング生成部１１７は、生成した送信トリガにより、第一インタフェース部１１１からの送信データと制御信号との無線送信タイミングを調停する。
【００１６】
第一グループ管理部１１８は、定周期送信の周期、無線アクセスシステム１００内の第二無線機１０２をグループに分けたときのグループ数、タイムスロット期間、平均送信開始タイミング、送信開始タイミングの標準偏差、再送回数、再送間隔、及び、グループに所属する第二無線機１０２の無線機識別子の情報をグループ毎に保持する。定周期送信の周期とは、送信データが定期的に発生する周期である。タイムスロット期間とは、定周期送信の周期をタイムスロットに分割したときの１タイムスロット分の時間の長さである。送信開始タイミングとは、第二無線機１０２がデータの送信を開始するタイミングである。無線機識別子とは、第二無線機１０２を一意に特定する情報である。
【００１７】
図３は、第二無線機１０２の構成を示すブロック図である。第二無線機１０２は、第二インタフェース部１２１と、第二無線インタフェース部１２２と、第二送信制御部１２３と、第二受信選別部１２４と、第二クロック部１２５と、第二制御信号生成部１２６と、第二送信タイミング生成部１２７と、第二グループ管理部１２８とを備える。
【００１８】
第二インタフェース部１２１は、第一無線機１０１の第一インタフェース部１１１と同様の機能を有する。第二インタフェース部１２１は、図示しないセンサ機器や制御対象機器からのメッセージを受信し、メッセージ内から送信するデータを抽出して第二送信制御部１２３に転送する。また、第二インタフェース部１２１は、第二受信選別部１２４から受信データを受け、図示しないセンサ機器や制御対象機器への送信に必要な情報をその受信データに付加してメッセージとして送信する。
【００１９】
第二無線インタフェース部１２２は、第一無線機１０１の第一無線インタフェース部１１２と同様に動作する。第二無線インタフェース部１２２は、第二送信制御部１２３及び第二制御信号生成部１２６からの送信フレームを無線送信できるように制御／変換して無線フレームを生成し、第一無線機１０１へ送信する。また、第二無線インタフェース部１２２は、その逆の処理を行い、第一無線機１０１からの無線フレームの受信処理を行い、受信フレームを第二受信選別部１２４に送出する。
【００２０】
第二送信制御部１２３は、第二インタフェース部１２１からの送信データを受け、送信に必要な宛先や、制御信号であることを示す識別子等の付加情報をその送信データに付加して送信フレームを生成する。第二送信制御部１２３は、第二送信タイミング生成部１２７の制御に従って、第二無線インタフェース部１２２に送信フレームのコピーを転送する。第二送信制御部１２３は、第二無線インタフェース部１２２からの送信フレームの送信成功又は失敗の通知に応じて、第二送信制御部１２３に保持してある送信フレームの削除を行う。
【００２１】
第二受信選別部１２４は、第二無線インタフェース部１２２からの受信フレームが制御信号であるかデータ信号であるかを選別する。第二受信選別部１２４は、制御信号を第二グループ管理部１２８に、制御信号の一部を第二送信タイミング生成部１２７に転送し、データ信号を第二インタフェース部１２１に転送する。第二クロック部１２５は、第一無線機１０１の第一クロック部１１５と同様の機能を有し、無線信号の周波数生成と、送信タイミングの元になるマスタークロックを提供する。第二制御信号生成部１２６は、第二グループ管理部１２８からの指示に従い、制御信号に対する受信応答（ＡＣＫ）を生成して返信する。
【００２２】
第二送信タイミング生成部１２７は、第二グループ管理部１２８からの情報を元に、第二送信制御部１２３における転送タイミングを制御するための信号である送信トリガを、第二クロック部１２５からのクロック信号を元に生成する。この送信トリガは、図示しないセンサ機器からの送信データを、第二インタフェース部１２１から第二無線インタフェース部１２２へ転送するタイミングを制御するために用いられる。また、第二送信タイミング生成部１２７は、第二制御信号生成部１２６からの制御信号の送信情報を受け取り、第二インタフェース部１２１からの送信データとの競合を防ぐように、第二送信制御部１２３における転送タイミングを調停する。
【００２３】
第二グループ管理部１２８は、第一無線機１０１からの制御信号を、第二無線インタフェース部１２２及び第二受信選別部１２４を経由して受信する。第二グループ管理部１２８は、受信した制御信号から、第二無線機１０２が送信を行うタイミングに関する情報が設定されたタイミング情報を取得し、保持する。また、第二グループ管理部１２８は、保持している情報を第二送信タイミング生成部１２７や第二送信制御部１２３に出力する。また、第二グループ管理部１２８は、制御信号の受信に対する受信応答（ＡＣＫ）の送信を第二制御信号生成部１２６に指示する。
【００２４】
図４は、無線アクセスシステム１００における第二無線機１０２の送信タイミングを説明する図である。センサ情報等は、一定周期毎に情報を集める場合が多い。このため、センサ収集システムでは、センサ機器が接続される第二無線機１０２において、一定の周期により定周期送信されるメッセージが発生する。そこで、無線アクセスシステム１００では、第二無線機１０２をｎ個のグループＧｒ１〜Ｇｒｎに分割する。そして、センサ機器からのメッセージの送信周期である周期Ｔをｎ個のタイムスロットＴＳ１〜ＴＳｎに分割し、各タイムスロットＴＳｋ（ｋ＝１〜ｎ）に各グループＧｒｋを割当てる。これにより、第二無線機１０２が、自機に割当てられたタイムスロットにおいて送信するように、周期Ｔにおける第二無線機１０２の送信タイミングを割当てる。
【００２５】
従来技術では、分割したタイムスロット内に第二無線機の送信期間を個々に割当てるため、タイムスロットを全ての第二無線機で精度良く合わせないと、衝突による無線送信の失敗が発生する。よって、第一無線機及び第二無線機の同期を精度良く合わせる、又は、定周期毎に同期を行う必要があった。本実施形態では、無線周波数に用いるクロックの精度で十分に無線送信可能な方式を提供する。
【００２６】
図５は、ｋ番目のグループＧｒｋにおける送信開始タイミングを説明する図である。同図において横軸は時間を示し、縦軸は、ｋ番目のグループＧｒｋにおいて送信を開始する第二無線機１０２の数を示す。
【００２７】
この説明では、ｋ番目のグループＧｒｋの第二無線機１０２の平均送信開始時刻ｔｆｓとし、送信開始時刻の標準偏差をσとする。平均送信開始時刻ｔｆｓは、以下の式（１）のように示される。
【００２８】
ｔｆｓ＝ｍＴ＋Ｔ（ｋ−１）／ｎ＋Δｔｆｓ      …（１）
【００２９】
式（１）において、ｍは任意の整数、ｎは全グループ数を示す。また、Δｔｆｓは、ｋ番目のグループＧｒｋに割当てられたタイムスロットＴＳｋの開始時刻（＝ｍＴ＋Ｔ（ｋ−１）／ｎ）と平均送信開始時刻ｔｆｓとの差分である。Δｔｆｓは、第二無線機１０２の最大再送回数Ｒｃを用いて、以下の式（２）を満たすようにする。
【００３０】
Δｔｆｓ≦（Ｔ／ｎ）／（Ｒｃ＋１）      …（２）
【００３１】
ｋ番目のグループＧｒｋに属する第二無線機１０２それぞれの送信開始タイミングは、グループＧｒｋに属する第二無線機１０２について平均送信開始時刻がｔｆｓ、標準偏差がσの正規分布となるように決定される。例えば、送信開始期間を超える第二無線機１０２が１％以下になることが好ましい。また、信頼性を高くする場合は、最大再送回数Ｒｃを多くする。
【００３２】
図６は、第一無線機１０１と第二無線機１０２の送信動作を説明する図である。ここでは、ｋ番目のグループＧｒｋに６台の第二無線機１０２があるとして説明する。これら６台の第二無線機１０２を、第二無線機１０２Ａ〜１０２Ｆと記載する。
【００３３】
第二無線機１０２Ａ〜１０２Ｆは、平均送信開始時刻ｔｆｓに対して、標準偏差σの正規分布の送信タイミングで送信を開始する。具体的には、第二送信制御部１２３の第二無線インタフェース部１２２への転送を、この送信タイミングの時刻に行う。第二無線インタフェース部１２２におけるＭＡＣ層の制御は、ＡＬＯＨＡ方式でも、ＣＳＭＡ−ＣＡ方式でもよい。図６では、ＣＳＭＡ−ＣＡ方式の場合を想定して説明する。
【００３４】
送信開始時は、第二無線機１０２Ｅ及び第二無線機１０２Ｄの送信が成功し、第一無線機１０１から返送されたＭＡＣ層のＡＣＫを受信して終了する。具体的には、第二無線機１０２Ｅ、１０２Ｄの第二無線インタフェース部１２２は、第一無線機１０１の第一無線インタフェース部１１２からのＡＣＫを無線により受信する。第二無線機１０２Ｅ、１０２Ｄの第二無線インタフェース部１２２は、第二送信制御部１２３へ送信成功を報告し、第二送信制御部１２３内の送信フレームを破棄することで、終了する。
【００３５】
一方、第二無線機１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｆは、第一無線機１０１からＡＣＫが受信できずに送信失敗、又は、ＣＳＭＡ−ＣＡのバックオフが最大回数に至っても他の無線機が送信中のため、送信機会を得られずに送信失敗した場合を示している。送信が失敗したこれらの第二無線機１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｆは、送信失敗から再送間隔Ｔｒｄ後に再送を行う。具体的には、第二無線機１０２の第二無線インタフェース部１２２は、第二送信制御部１２３へ送信失敗を報告し、第二送信制御部１２３は、第二グループ管理部１２８からの情報を元に、規定の再送回数まで、再送間隔Ｔｒｄで再送を行う。
【００３６】
再送１回目では、第二無線機１０２Ａと第二無線機１０２Ｆが送信成功し、第二無線機１０２Ｂと第二無線機１０２Ｃは、第一無線機１０１からのＡＣＫを受信しないため、送信失敗となる。第二無線機１０２Ｂと第二無線機１０２Ｃは、再送間隔Ｔｒｄ後に再度再送を行う。再送２回目では、第二無線機１０２Ｃが第一無線機１０１からのＡＣＫを受信して送信成功となり、第二無線機１０２Ｂは第一無線機１０１からのＡＣＫを受信しないため、送信失敗となり、再送間隔Ｔｒｄ後に再度再送を行う。再送３回目では、第二無線機１０２Ｂのみが無線アクセスシステム１００内で送信するため、送信成功となり、グループＧｒｋに属する全ての第二無線機１０２の送信が終了する。
【００３７】
このように、本実施形態では、第二無線機１０２に対してタイムスロットの割当てを１台毎個別には行わないため、無線アクセスシステム１００内の無線機を高い精度で同期させる必要がない。また、無線の周波数の精度のクロック源があれば、同期の修正を、定周期通信毎に行う必要もない。本実施形態の無線アクセスシステム１００は、ＭＡＣ層での送信成功確認手順を利用しており、第二無線機１０２は、ＭＡＣ層での送信失敗時は、トラフィックが混雑していると判断し、再送間隔をＭＡＣ層での送信試行期間よりも大きくとる。これにより、トラフィックの混雑を回避している。また、タイムスロットの開始時刻と平均送信開始時刻の差Δｔｆｓを、タイムスロット期間Ｔ／ｎ、第二無線機１０２からの最大再送回数Ｒｃを用いて、式（２）を満たすようにしているため、割当てられたタイムスロット内で最大再送回数まで送信機会が確保できる。よって、信頼性の高い無線通信を実現することができる。
【００３８】
ここで、ｔｆｓの送信開始時刻前後に、高いトラフィックとなる様に第二無線機１０２の送信タイミングを集中させる理由を述べる。競合を許す無線通信の方式として、ＡＬＯＨＡ通信が代表的である。ＡＬＯＨＡ通信では、送信がポアソン分布で発生すると仮定した場合、伝送速度の５０％となるトラフィック時に最大スループットを得る事ができる。従って、システム内のスループットを高くするためには、無線アクセスシステム内のトラフィック量が、伝送速度の５０％程度になる様にするのが良い。このとき送信が成功するのは、伝送速度の１８％が最大であり、８２％は失敗するので、再送を行うことで信頼性を確保する。
【００３９】
本実施形態では、この知見を元に、定周期通信においても、送信開始時刻付近での期間においては無線アクセスシステム１００のトラフィック量を大きくしてスループットを上げ、さらに再送を複数回行うことで、多くの無線機を収容し、信頼性のある無線通信を実現している。ＭＡＣ層にＣＳＭＡ−ＣＡを用いると、ＣＳＭＡ−ＣＡによるバックオフアルゴリズムにより、トラフィックの集中が平滑化される効果がある。本実施形態では、ＣＳＭＡ−ＣＡによるトラフィックの平滑化を考慮し、ＣＳＭＡ−ＣＡによる平滑化からあふれて、送信に失敗した無線機に対しては、ＣＳＭＡ−ＣＡによるバックオフ時間の最大値よりも大きな再送間隔を設定できる。よって、高いスループットを実現しつつ、信頼性の高い無線通信を実現できる。
【００４０】
例として、１分周期で、１１２５台の第二無線機１０２からのセンサデータを収集する場合を示す。本例では、センサデータの収集周期を、４秒ごとに１５のタイムスロットに分割して、各タイムスロットに７５台の第二無線機１０２を割当てる。そして、再送回数を４回とし、４秒間のタイムスロットの開始タイミングから０．５秒の時刻を中心に標準偏差０．２秒で、７５台の第二無線機１０２の送信開始タイミングを割当てる。無線の送信方式は、ＣＳＭＡ−ＣＡを採用してシミュレーションを行った。この設定で無線アクセスシステム１００のシミュレーションを試行回数１０，０００回行った結果を図７に示す。
【００４１】
図７は、無線アクセスシステム１００の効果を説明するためのシミュレーションの結果を示す図である。図７（ａ）は、割当てられたタイムスロットの開始時刻から送信要求の発生時刻迄の期間を横軸にとり、送信要求を行った第二無線機１０２の延べ台数をヒストグラムと累積比で示している。また、図７（ｂ）は、割当てられたタイムスロットの開始時刻から送信成功となった送信要求の発生時刻迄の期間を横軸にとり、送信成功となった送信要求を行った第二無線機１０２の延べ台数をヒストグラムと累積比で示している。実線のグラフは累積比を示し、右側の縦軸が累積比のスケールを示す。ヒストグラムに複数の山が現れるのは、再送により、送信が分散された結果、送信開始時のピークが、再送毎に現れていることを示す。
【００４２】
図７（ｂ）では、送信成功の第二無線機１０２の台数が、再送回数ごとに少なくなっていることがわかる。これは、送信毎に成功する第二無線機１０２の数が増加して、失敗した第二無線機１０２の数が減少し、無線アクセスシステム１００内のトラフィック量が減少することを示している。４回の再送でほぼすべての第二無線機１０２の送信が成功する。この時の送信成功率は、約９９．９６５％と高い送信成功率を得ている。
【００４３】
ここで、ＣＳＭＡ−ＣＡの仕組みだけでは、多数の第二無線機１０２からの送信データを信頼性良く転送できないことを説明する。例えば、ＭＡＣ層にＩＥＥＥ８０２．１５．４のＣＳＭＡ−ＣＡアルゴリズムを使用する場合を考える。キャリアセンス時間は、８シンボル、バックオフ単位は２０シンボルであり、バックオフ回数をデフォルト値の４回、バックオフ計算の指数の初期値を３、最大値を５とする。送信開始時（バックオフ０回目）、バックオフ最大時間は、（２＾３−１）×２０＝１４０シンボルとキャリアセンス８シンボルの合計１４８シンボルである。バックオフ１回目では、バックオフ最大時間は、（２＾４−１）×２０＝３４０シンボルとキャリアセンス８シンボルの合計３０８シンボルである。バックオフ２回目では、バックオフ最大時間は、（２＾５−１）×２０＝６２０シンボルとキャリアセンス８シンボルの合計６２８シンボルである。バックオフ３回目と４回目は、バックオフ２回目と同じく、バックオフ最大時間は６２８シンボルである。従って、ＣＳＭＡ−ＣＡアルゴリズムでは、最大２３４０シンボルの間に５回の送信の機会を待つことが出来る。但し、バックオフの計算は、ランダムで決定するので、期待値としては半分の１１７０シンボルの間に送信機会を持つことができる。
【００４４】
送信するフレーム長が１３３ｂｙｔｅ（バイト）であり、１シンボル１ビットの変調方式の場合は、１フレームで１３３×８＝１０６４シンボルとなる。よって、１回のＣＳＭＡ−ＣＡでは、１フレーム〜２フレームは回避出来る可能性がある。つまり、同じ時間に３つの無線機が１フレームの送信要求を行った場合は、少なくとも１台は送信できないことになる。ＣＳＭＡ−ＣＡでは、送信できない場合は、再送を行うことが出来る。再送回数を３回とすれば、１回のＣＳＭＡ−ＣＡアルゴリズムでは、最大２フレームは送信可能なため、再送回数を３回とすれば、６フレームは送信が可能となる。同じ時間に７台の無線機が１フレームの送信要求をおこなった場合は、少なくとも１台は送信できないことになる。このようにＣＳＭＡ−ＣＡの他の無線機との送信時間が競合する場合の回避時間は、各無線機から送信するフレーム長の数倍程度である。信頼性よく送信するためには、競合期間から離れるために、再送間隔を大きくする必要がある。
【００４５】
一方、本実施形態では、再送間隔Ｔｒｄを利用することにより、競合期間から大きく離れて再送を行う仕組みを持つため、信頼性の良い無線通信が可能となる。また、トラフィック発生量を時間とともに低減する仕組みとなっているため、他のシステムとの干渉が発生した場合でも、他のシステムが、本実施形態の無線アクセスシステムにおいて低トラフィックの期間（例えば、所定回数目以降の再送期間や、送信開始期間内又は再送期間内においてトラフィックが低い期間）に送信する機会が発生するため、互いの干渉による送信失敗率を低減することができる。
【００４６】
上述したように、本実施形態の無線アクセスシステム１００は、第一無線機１０１と、１台以上の第二無線機１０２とを有する。第二無線機１０２はそれぞれ、所定周期を複数に分割したタイムスロットのいずれかが割当てられた複数のグループのうちいずれかのグループに属する。第一無線機１０１は、第二無線機１０２から送信された無線信号を受信する第一無線インタフェース部１１２を備える。第二無線機１０２の第二送信タイミング生成部１２７は、自機が属するグループに割当てられたタイムスロットの一部期間において、自機と同じグループに属する第二無線機１０２からの無線信号の送信タイミングが正規分布となるように自機について決められた送信タイミングで送信トリガを出力する。送信タイミングは、タイムスロットを所定数に分割した期間のうち最初の期間内に含まれる。第二送信制御部１２３は、第二送信タイミング生成部１２７から出力された送信トリガに従って、第二無線インタフェース部１２２から無線信号を送信し、無線信号の送信が失敗した場合は、割当てられたタイムスロットにおいて所定の再送回数を限度として送信が成功するまで、所定の再送間隔を空けて第二無線インタフェース部１２２から無線信号の再送を繰り返すよう制御する。第二送信制御部１２３は、タイムスロットを所定数に分割した期間のうち最初の期間を除く各期間において無線信号の再送を行うよう制御する。これにより、多くの第二無線機１０２を収容し、高トラフィックの無線信号が発生する場合であっても、信頼性の高い無線通信を実現することができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
本実施形態では、再送間隔Ｔｒｄを、正規分布の標準偏差σよりも大きい値に設定する。σの場合は、第二無線機１０２の総数の約８４％が送信開始を行い、２σの場合は、約９７％が送信を開始する。再送間隔を、標準偏差よりも大きい値に設定する事で、第二無線機１０２同士の最初の送信と再送との競合を抑えることができる。
【００４８】
（第３の実施形態）
再送を行うごとに、通信が成功した第二無線機１０２の数だけ、送信を行う第二無線機１０２の数が漸次減少する。この場合、無線アクセスシステム１００のトラフィック量は、大きな再送回数の再送期間ほど減少する。そこで、再送ごとに再送の間隔を短くすることで、トラフィック量を増加させることなく、すべての第二無線機１０２の送信終了までの時間を短縮することができる。再送間隔を短くするには、一定の比率で短くしてもよい。一定の比率で短くする場合は、短すぎるとトラフィック量が増加して送信失敗率が増加してしまうので、規定の送信間隔以下にはならない様に制限を設けてもよい。具体的には、再送毎に一定の比率で再送間隔を短くし、規定の送信間隔にならない様に閾値を設けても良い。規定の送信間隔の値は、第二無線インタフェース部１２２のＭＡＣ層がＣＳＭＡ−ＣＡアルゴリズムを用いている場合は、ＣＳＭＡ−ＣＡアルゴリズムのバックオフ最大時間と同じにしても良い。少なくとも最初の再送間隔は、正規分布の標準偏差よりも大きい値としてもよい。
【００４９】
（第４の実施形態）
本実施形態では、第二無線機１０２の送信タイミングを第一無線機１０１と同期させる。第二無線機１０２の送信タイミングを第一無線機１０１と同期させるためには、第一無線機１０１と同期した基準信号が必要である。例えば、第一無線機１０１から同期制御信号を第二無線機１０２に送信して基準信号を生成しても良い。具体的には、第二無線機１０２は、第二無線インタフェース部１２２で受信した同期制御信号フレームを第二受信選別部１２４に転送する。第二受信選別部１２４は、同期制御信号フレームを識別して、第二送信タイミング生成部１２７の基準信号用カウンタを用いて基準信号を生成する。これにより、第二送信タイミング生成部１２７は、第一無線機１０１からの同期制御信号フレームを受信したタイミングを基準とした送信開始タイミングを生成し、送信トリガを出力する。
【００５０】
図８は、第二無線機１０２による基準信号生成方法の一例を説明する図である。第二送信タイミング生成部１２７は、同図に示す基準信号用カウンタ２０１を備える。まず、第二送信タイミング生成部１２７は、第二グループ管理部１２８から取得した送信開始タイミング値を基準信号用カウンタ２０１にセットする。さらに、第二クロック部１２５からのクロックにより、基準信号用カウンタ２０１を動作させ、クロック数をカウントする。一方、第二無線機１０２の第二無線インタフェース部１２２は、第一無線機１０１からの同期制御信号フレームを受信して第二受信選別部１２４に転送する。第二受信選別部１２４は、同期制御信号フレームを識別し、基準信号用カウンタ２０１をリセットする信号を、第二送信タイミング生成部１２７に出力する。第二送信タイミング生成部１２７は、このリセット信号を受けて基準信号用カウンタ２０１をリセットする。これにより、第一無線機１０１と同期した基準信号を作成することができる。
【００５１】
なお、第一無線機１０１の第一制御信号生成部１１６は、同期制御信号を、周期Ｔの先頭のタイミングで生成して送信しても良いし、周期Ｔを分割したタイムスロットの先頭で生成して送信しても良い。タイムスロットの先頭で同期制御信号を生成する場合は、第一制御信号生成部１１６は、同期制御信号に、そのタイムスロット内で送信を開始する第二無線機１０２の無線機識別子を付与する。第二無線機１０２の第二受信選別部１２４は、付与されている無線機識別子が自機の無線機識別子と一致する同期制御信号のみを、第二送信タイミング生成部１２７に出力する。
【００５２】
図９は、本実施形態の第二受信選別部１２４の詳細な構成を示すブロック図である。第二受信選別部１２４は、フレーム解析部２０２と、制御信号解析部２０３とを備える。フレーム解析部２０２は、第二無線インタフェース部１２２からの受信フレームを受信する。フレーム解析部２０２は、受信フレームがセンサ機器に渡すデータの場合は、第二インタフェース部１２１に転送し、受信フレームが制御信号の場合は、制御信号解析部２０３に転送する。制御信号解析部２０３は、フレーム解析部２０２から受信した制御信号を解析する。制御信号解析部２０３は、制御信号が同期制御信号であると判断すると、その同期制御信号に自機の無線機識別子と同じ無線機識別子が付与されている場合、又は、無線機識別子の選別を無視する情報が付与されている場合は、第二送信タイミング生成部１２７へ同期のための同期制御信号を送出する。制御信号解析部２０３は、受信フレームが同期制御信号以外の制御信号であると判断した場合は、第二グループ管理部１２８へ転送する。
【００５３】
なお、同期制御信号の送信は、複数の第二無線機１０２に同時に伝えるのが良い。このため、第一無線機１０１は、ブロードキャストで同期制御信号を送信するのが良い。
【００５４】
なお、上記では第二クロック部１２５からのクロックにより基準信号用カウンタ２０１を動作させているが、第二クロック部１２５は、第二無線機１０２の周波数を決定するクロックも兼ねている。よって、第二無線機１０２にＲＴＣ（Real Time Clock）部を必要とせずに送信タイミングを決定することができる。
【００５５】
無線周波数の安定度として、ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０８では、±２０ｐｐｍが規定されている。よって、第二クロック部１２５の精度は、±２０ｐｐｍであるため、第二無線機１０２間の同期誤差は最大４０ｐｐｍとなる。１時間では、最大１４４ｍｓの誤差が生じる。例えば、タイムスロット幅を４ｓ、標準偏差２００ｍｓの分布で送信タイミングを生成し、再送間隔を５００ｍｓとする場合は、再送間隔の３０％程度の誤差である。再送をタイムスロット内で複数回行う仕組みとなっているため、標準偏差以下の同期ずれならば、動作に支障はない。また、１時間程度の周期で同期をとりなおせば標準偏差以内に誤差を納めることができる。よって、同期のための制御信号の送信を少なくできるため、無線アクセスシステム１００内のスループットを上げることができる。
【００５６】
（第５の実施形態）
本実施形態では、第二無線機１０２が送信タイミングを設定するために必要な情報を、第一無線機１０１が送信制御情報として送信する。
【００５７】
図１０は、本実施形態による送信制御情報の例を示す図である。この送信制御情報は、第二無線機１０２の送信開始タイミングを決定するための情報であり、第一無線機１０１から第二無線機１０２に送付される。同図に示す送信制御情報には、定周期送信の周期、送信開始タイミング、再送回数、再送間隔、無線機識別子の情報が含まれる。定周期送信の周期、平均送信開始タイミング、及び、再送間隔は、第二無線機１０２が有する第二クロック部１２５のクロック数で与える。また、送信開始タイミングは、定周期の開始タイミングからのオフセット値で与える。
【００５８】
図１１は、第一無線機１０１における送信制御情報の設定から送信までの動作を示すフロー図である。まず、ステップＳ５０１において、第一グループ管理部１１８に、第一無線機１０１に接続する第二無線機１０２の送信タイミングを決定するための情報を設定する。具体的には、定周期送信の周期、グループ数、タイムスロット期間、各グループに所属する第二無線機１０２の無線機識別子リスト、各タイムスロットの平均送信開始タイミング、送信開始タイミングの標準偏差、再送回数、再送間隔の情報が設定される。
【００５９】
ステップＳ５０２において、第一グループ管理部１１８は、ステップＳ５０１において設定された情報を元に、第二無線機１０２それぞれの送信開始タイミングを生成する。つまり、第一グループ管理部１１８は、各グループにおける送信開始タイミングの平均が、そのグループについて設定された平均送信開始時刻を中心とし、設定された標準偏差の正規分布となるように、各第二無線機１０２の送信開始タイミングを決定する。ステップＳ５０３において、第一グループ管理部１１８は、送信制御情報の送信先となる第二無線機１０２それぞれの定周期送信の周期、送信開始タイミング及び無線機識別子を、第一制御信号生成部１１６に送付する。ステップＳ５０４において、第一制御信号生成部１１６は、第一グループ管理部１１８から送付された情報を元に、図１０に示す送信制御情報が設定された送信制御情報フレームを生成する。第一制御信号生成部１１６は、無線機識別子に一致する宛先を指定して第一無線インタフェース部１１２に送信制御情報フレームを送付する。ステップＳ５０５において、第一無線インタフェース部１１２は、指定の宛先の第二無線機１０２にユニキャストで、送信制御情報フレームを送信する。
【００６０】
ステップＳ５０６において、第一無線インタフェース部１１２は、全ての第二無線機１０２に制御フレームを送信したか否かを確認する。第一無線機１０１は、第一無線インタフェース部１１２が全ての第二無線機１０２への送信が終了したと判断した場合は、図１１の処理を終了し、まだ送信が終了していない第二無線機１０２があると判断した場合は、ステップＳ５０３〜ステップＳ５０５の処理を繰り返す。
【００６１】
図１２は、第二無線機１０２が、図１１に示す処理で送信された送信制御情報を受信して設定するまでの動作を示すフロー図である。ステップＳ６０１において、第二無線機１０２の第二無線インタフェース部１２２は、第一無線機１０１からの送信制御情報フレームを受信し、第二受信選別部１２４に転送する。なお、ユニキャストで送信されたフレームは、第二無線インタフェース部１２２におけるＭＡＣ層のフィルタリング処理により、設定されている無線識別子が自機の無線識別子と一致する場合に、第二受信選別部１２４に転送される。ステップＳ６０２において、第二受信選別部１２４のフレーム解析部２０２は、受信したフレームが制御フレームであると判断した後、制御信号解析部２０３にその制御フレームである送信制御情報フレームを転送する。制御信号解析部２０３は、制御フレームが送信制御情報フレームの場合、第二グループ管理部１２８に転送する。
【００６２】
ステップＳ６０３において、第二グループ管理部１２８は、受け取った送信制御情報フレームから、定周期送信の周期、送信開始タイミング、再送回数、再送間隔の情報を取り出して保存する。ステップＳ６０４において、第二グループ管理部１２８は、定周期送信の周期と、送信開始タイミング情報を第二送信タイミング生成部１２７に送付し、送信回数と再送間隔情報を第二送信制御部１２３に送付する。これにより、第二グループ管理部１２８は、送信制御情報に設定されている情報に基づいて送信開始タイミングと再送のタイミングとを設定する設定部として動作する。ステップＳ６０５において、第二送信タイミング生成部１２７は、定周期送信の周期を基準信号用カウンタ２０１に設定し、再送回数を図１３に示す再送回数カウンタ２０６に設定し、再送間隔を図１３に示す再送間隔カウンタ２０５に設定する。
【００６３】
図１３は、本実施形態の第二送信制御部１２３の詳細な構成を示すブロック図である。第二送信制御部１２３は、フレーム送出制御部２０４と、再送間隔カウンタ２０５と、再送回数カウンタ２０６と、判定部２０７とを備える。フレーム送出制御部２０４は、第二送信タイミング生成部１２７からの送信トリガ、又は、再送間隔カウンタ２０５からの送信トリガを受けて、送信フレームのコピーを第二無線インタフェース部１２２に出力する。また、フレーム送出制御部２０４は、判定部２０７からの指示を受け、保持していた送信フレームを削除する。再送間隔カウンタ２０５は、第二クロック部１２５からのクロック信号に基づき、信号再送までの時間をカウントする。再送回数カウンタ２０６は、再送回数を計数する。判定部２０７は、第二無線インタフェース部１２２からフレームの送信成功又は送信失敗のいずれが通知されたかを判定する。判定部２０７は、送信成功が通知されたと判定した場合はフレーム送出制御部２０４にフレームの削除を指示し、送信失敗が通知されたと判定した場合は、再送間隔カウンタ２０５の開始と、再送回数カウンタ２０６の更新を指示する。
【００６４】
図１４及び図１５は、第二無線機１０２における送信制御情報設定処理の動作を示すフロー図である。この動作フローに従って、図１３に示す第二送信制御部１２３の処理を説明する。まず、図１４のステップＳ７０１において、第二送信制御部１２３は、第二グループ管理部１２８からの再送回数と再送間隔をそれぞれ、再送回数カウンタ２０６と再送間隔カウンタ２０５に設定する。ステップＳ７０２において、第二インタフェース部１２１は、送信データをフレーム送出制御部２０４に転送する。ステップＳ７０３において、フレーム送出制御部２０４は、受信した送信データに付加情報を付加し、送信フレームを生成する。ステップＳ７０４において、第二送信タイミング生成部１２７の基準信号用カウンタ２０１のカウンタ値が送信開始タイミング値に到達し、フレーム送出制御部２０４へ送信トリガを出力する。
【００６５】
ステップＳ７０５において、フレーム送出制御部２０４は、送信トリガを受けて、送信フレームのコピーを第二無線インタフェース部１２２に転送する。ステップＳ７０６において、第二無線インタフェース部１２２は、送信フレームの送信を試行する。ステップＳ７０７において、判定部２０７は、第二無線インタフェース部１２２から送信成功又は送信失敗の通知を受信する。
【００６６】
図１５のステップＳ７０８において、判定部２０７は、第二無線インタフェース部１２２からの通知が送信成功であるか送信失敗であるかを判定する。判定部２０７は、送信成功と判定した場合は、ステップＳ７０９の処理を行い、送信失敗と判定した場合は、ステップＳ７１０の処理を行う。
【００６７】
ステップＳ７０９において、判定部２０７は、フレーム送出制御部２０４へ送信フレーム削除を指示する。その後、第二送信制御部１２３は、ステップＳ７１７の処理を行った後、図１４及び図１５の処理を終了する。
【００６８】
ステップＳ７１０において、判定部２０７は、再送回数カウンタ２０６と、再送間隔カウンタ２０５に送信失敗を通知する。ステップＳ７１１において、再送間隔カウンタ２０５は、カウンタ値をクリアし、カウントを開始する。ステップＳ７１２において、再送回数カウンタ２０６は、現在のカウンタ値に１を加算する。ステップＳ７１３において、再送回数カウンタ２０６は、更新後のカウンタ値が最大再送回数を超えたか否かを判定する。再送回数カウンタ２０６は、超えないと判定した場合は、ステップＳ７１４の処理を行い、超えたと判定した場合は、ステップＳ７１５の処理を行う。
【００６９】
ステップＳ７１４において、再送間隔カウンタ２０５は、第一クロック部１１５からのクロックをカウントアップし、カウンタ値が設定値に到達すると、フレーム送出制御部２０４に送信トリガを出力する。その後、第二送信制御部１２３は、図１４のステップＳ７０５以降の処理を行う。
【００７０】
ステップＳ７１５において、再送回数カウンタ２０６は、フレーム送出制御部２０４へ送信フレーム削除を指示し、自身のカウンタの停止とクリアを行う。さらに再送回数カウンタ２０６は、再送間隔カウンタ２０５の停止とクリアを指示する。ステップＳ７１６において、再送間隔カウンタ２０５と再送回数カウンタ２０６は停止し、カウンタ値をクリアする。ステップＳ７１７において、フレーム送出制御部２０４は、送信フレームを削除する。ステップＳ７１７の処理を行った後、第二送信制御部１２３は、図１４及び図１５の処理を終了する。
【００７１】
このように、第二無線機１０２に送信制御情報を送付し、設定する事で、第二無線機１０２が同期制御信号を定周期の先頭で受信すると、基準信号用カウンタ２０１が定周期の先頭でカウントを開始する。よって、第一無線機１０１で設定した送信開始タイミングで第二無線機１０２は定周期の送信を行うことができる。
【００７２】
（第６の実施形態）
第５の実施形態では、第一無線機１０１は、送信制御情報をユニキャストにより第二無線機１０２に送信していた。本実施形態では、第一無線機１０１は、送信制御情報をブロードキャストする。
【００７３】
図１６は、本実施形態の送信制御情報の例を示す図である。この送信制御情報は、第二無線機１０２の送信開始タイミングを決定するための情報であり、第一無線機１０１から第二無線機１０２に送付される。同図に示す送信制御情報には、定周期送信の周期、グループ数、タイムスロット期間、平均送信開始タイミング、送信開始タイミングの標準偏差、再送回数、再送間隔、各グループのグループ識別子及び各グループに所属する第二無線機１０２の無線機識別子のリストが含まれる。定周期送信の周期、スロット期間、平均送信開始タイミング、標準偏差、再送間隔は、第二無線機１０２が有する第二クロック部１２５のクロック数で与える。また、平均送信開始タイミングは、各タイムスロットの開始タイミングからのオフセット値で与える。
【００７４】
図１７は、第一無線機１０１における送信制御情報の設定から送信までの動作を示すフロー図である。まず、ステップＳ５１１において、第一グループ管理部１１８に、第一無線機１０１に接続する第二無線機１０２の送信タイミングを決定するための情報を設定する。具体的には、定周期送信の周期、グループ数、タイムスロット期間、各グループに所属する第二無線機１０２の無線機識別子リスト、各タイムスロットの平均送信開始タイミング、送信開始タイミングの標準偏差、再送回数、再送間隔の情報である。
【００７５】
ステップＳ５１２において、第一グループ管理部１１８は、ステップＳ５１１において設定された周期、グループ数、タイムスロット期間、各タイムスロットの平均送信開始タイミング、送信開始タイミングの標準偏差、再送回数、再送間隔、各グループに所属する第二無線機１０２の無線機識別子リストの情報を第一制御信号生成部１１６に送付する。ステップＳ５１３において、第一制御信号生成部１１６は、第一グループ管理部１１８から送付された情報を元に、図１６に示す送信制御情報を設定した送信制御情報フレームを生成する。第一制御信号生成部１１６は、宛先をブロードキャストにして、生成した送信制御情報フレームを第一無線インタフェース部１１２に送付する。ステップＳ５１４において、第一無線インタフェース部１１２は、第二無線機１０２にブロードキャストで送信制御情報フレームを送信する。
【００７６】
図１８は、第二無線機１０２が、図１７に示す処理で送信された送信制御情報を受信して設定するまでの動作を示すフロー図である。ステップＳ６１１において、第二無線機１０２の第二無線インタフェース部１２２は、第一無線機１０１からの送信制御情報フレームを受信し、第二受信選別部１２４に転送する。ステップＳ６１２において、第二受信選別部１２４のフレーム解析部２０２は、受信したフレームが制御フレームであると判断した後、制御信号解析部２０３にその制御フレームである送信制御情報フレームを転送する。
【００７７】
ステップＳ６１３において、第二グループ管理部１２８は、受け取った送信制御情報フレームに設定されている情報のうち、定周期送信の周期、グループ数、タイムスロット期間、各タイムスロットの平均送信開始タイミング、及び、送信開始タイミングの標準偏差と、自機に関係するグループ識別子とを取得し、自機の送信制御情報として保存する。ステップＳ６１４において、第二グループ管理部１２８は、保存した送信制御情報に基づいて、自機の送信開始タイミングを生成する。自機がｋ番目のグループに属する場合、タイムスロットの開始タイミングは、定周期送信の周期の開始タイミングから、（ｋ−１）×タイムスロット期間が経過したタイミングとして算出される。タイムスロット期間は、定周期送信の周期をグループ数で除算することでも得られる。第二グループ管理部１２８は、自機が属するグループにおけるタイムスロット期間において、平均送信開始時刻を中心とし、設定された標準偏差の正規分布となるよう確率で、自機の送信開始タイミングを決定する。
【００７８】
ステップＳ６１５において、第二グループ管理部１２８は、定周期送信の周期と、送信開始タイミングを、第二送信タイミング生成部１２７に送付し、再送回数及び再送間隔情報を第二送信制御部１２３に送付する。ステップＳ６１６において、第二送信タイミング生成部１２７は、定周期送信の周期を基準信号用カウンタ２０１に設定し、再送回数を再送回数カウンタ２０６に設定し、再送間隔を再送間隔カウンタ２０５に設定する。
【００７９】
本実施形態の第二送信制御部１２３の動作は、図１４及び図１５に示す第５の実施形態の第二送信制御部１２３の動作と同様である。
【００８０】
このように、第二無線機１０２に送信制御情報を送付し、設定する事で、第二無線機１０２が同期制御信号を定周期の先頭で受信すると、基準信号用カウンタ２０１が定周期の先頭でカウントを開始する。よって、第一無線機１０１で設定した送信開始タイミングで第二無線機１０２は定周期で送信を行うことができる。
【００８１】
（第７の実施形態）
第６の実施形態では、第一無線機１０１が、定周期の先頭で同期制御信号を送信する場合の送信制御情報の送信について示した。本実施形態では、第一無線機１０１が、同期制御信号をタイムスロットの先頭で送信する場合の送信制御情報の送信について説明する。
【００８２】
図１９は、本実施形態の送信制御情報の例を示す図である。この送信制御情報は、第二無線機１０２の送信開始タイミングを決定するための情報であり、第一無線機１０１から第二無線機１０２に送付される。同図に示す送信制御情報には、定周期送信の周期、平均送信開始タイミング、送信開始タイミングの標準偏差、再送回数、及び、再送間隔の情報が含まれる。定周期送信の周期、平均送信開始タイミング、標準偏差、及び、再送間隔は、第二無線機１０２が有する第二クロック部１２５のクロック数で与える。また、平均送信開始タイミングは、各タイムスロットの開始タイミングからのオフセット値で与える。
【００８３】
図２０は、第一無線機１０１における送信制御情報の設定から送信までの動作を示すフロー図である。まず、ステップＳ５２１において、第一グループ管理部１１８に、第一無線機１０１に接続する第二無線機１０２の送信タイミングを決定するための情報を設定する。具体的には、定周期送信の周期、グループ数、タイムスロット期間、各グループに所属する第二無線機１０２の無線機識別子リスト、各タイムスロットの平均送信開始タイミング、送信開始タイミングの標準偏差、再送回数、再送間隔の情報である。
【００８４】
ステップＳ５２２において、第一グループ管理部１１８は、ステップＳ５２１において設定された周期、各タイムスロットの平均送信開始タイミング、送信開始タイミングの標準偏差、再送回数、及び、再送間隔の情報を第一制御信号生成部１１６に送付する。ステップＳ５２３において、第一制御信号生成部１１６は、第一グループ管理部１１８から送付された情報を元に、図１９に示す送信制御情報が設定された送信制御情報フレームを生成し、宛先をブロードキャストにして、第一無線インタフェース部１１２に送付する。ステップＳ５２４において、第一無線インタフェース部１１２は、第二無線機１０２にブロードキャストで、送信制御情報フレームを送信する。
【００８５】
図２１は、第二無線機１０２が、図２０に示す処理で送信された送信制御情報を受信して設定するまでの動作を示すフロー図である。ステップＳ６２１において、第二無線機１０２の第二無線インタフェース部１２２は、第一無線機１０１からの送信制御情報フレームを受信し、第二受信選別部１２４に転送する。ステップＳ６２２において、第二受信選別部１２４のフレーム解析部２０２は、受信したフレームが制御フレームであると判断した後、制御信号解析部２０３にその制御フレームを転送する。制御信号解析部２０３は、制御フレームが同期制御信号ではないので、その制御フレームを第二グループ管理部１２８に転送する。
【００８６】
ステップＳ６２３において、第二グループ管理部１２８は、受け取った送信制御情報フレームから送信制御情報を取得し、保存する。ステップＳ６２４において、第二グループ管理部１２８は、保存した送信制御情報に基づいて、自機の送信開始タイミングを生成する。ステップＳ６２５において、第二グループ管理部１２８は、定周期送信の周期と、送信開始タイミングを第二送信タイミング生成部１２７に送付し、再送回数と、再送間隔情報を第二送信制御部１２３に送付する。ステップＳ６２６において、第二送信タイミング生成部１２７は、定周期送信の周期を基準信号用カウンタ２０１に設定し、再送回数を再送回数カウンタ２０６に設定し、再送間隔を再送間隔カウンタ２０５に設定する。
【００８７】
本実施形態の第二送信制御部１２３の動作は、図１４及び図１５に示す第５の実施形態の第二送信制御部１２３の動作と同様である。
【００８８】
このように、第一無線機１０１が送信制御情報を送付し、第二無線機１０２に設定する事で、第二無線機１０２が同期制御信号をタイムスロットの先頭で受信すると、基準信号用カウンタ２０１がタイムスロットの先頭でカウントを開始する。よって、第一無線機１０１において設定した送信開始タイミングで、第二無線機１０２は定周期で送信することができる。
【００８９】
（第８の実施形態）
以上の実施形態では、第二無線機１０２から第一無線機１０１に定周期で信号を送信する場合について述べた。本実施形態では、第一無線機から第二無線機へ通信が必要な場合は、タイムスロット内で第二無線機から第一無線機への無線通信のトラフィックが多い期間をはずして信号を送信することが可能である。本実施形態の無線アクセスシステム１００は、第一無線機１０１に代えて、後述する図２３に示す第一無線機１０１ａを有する。
【００９０】
図２２は、第一無線機１０１ａから第二無線機１０２への送信期間を示す図である。同図は、図７（ｂ）の再掲である。複数のピークを有するグラフ３０１は、４秒のタイムスロットに対して１万回試行時の、第二無線機１０２から第一無線機１０１ａへの送信成功回数を示している。グラフ３０１の第１のピーク３０２は、平均送信開始タイミングであり、第二無線機１０２から第一無線機１０１ａへの送信発生確率が高いことを示している。本実施形態では、第二無線機１０２から第一無線機１０１ａへの送信発生確率が低くなる第１のピーク３０２以降に、第一無線機１０１ａに送信機会を与える。具体的には、第１のピーク３０２以降に第一無線機１０１ａに送信開始タイミングを与えることで、実現する。
【００９１】
例えば、グラフ３０１における第４のピーク、つまり、再送回数３回目のピーク３０３の期間に、第一無線機１０１ａの送信開始タイミングを与えることで、第二無線機１０２からの送信と競合する確率を低減し、信頼性の高い無線通信ができる。第一無線機１０１ａからの送信は、再送を行っても良い。また、第一無線機１０１ａにおける再送期間と回数は、送信開始タイミングから使用しているタイムスロットの終了に収まる様に設定してもよい。また、第一無線機１０１ａからの送信は、ブロードキャスト通信でも、ユニキャスト通信でも良い。なお、第一無線機１０１ａからの送信データ量に応じて、第一無線機１０１ａの送信開始タイミングを決定してもよい。例えば、送信データ量が多いほど、第１のピーク３０２以降における送信開始タイミングを早くする。
【００９２】
図２３は、本実施形態の第一無線機１０１ａの構成を示すブロック図である。同図において、図２に示す第１の実施形態による第一無線機１０１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す第一無線機１０１ａが、図２に示す第一無線機１０１と異なる点は、第一送信制御部１１３、第一送信タイミング生成部１１７及び第一グループ管理部１１８に代えて、第一送信制御部１１３ａ、第一送信タイミング生成部１１７ａ及び第一グループ管理部１１８ａを備える点である。第一送信制御部１１３ａ、第一送信タイミング生成部１１７ａ及び第一グループ管理部１１８ａの各部の機能は、図２に示す第一送信制御部１１３、第一送信タイミング生成部１１７及び第一グループ管理部１１８の各部の機能に対して、さらに以下の機能を追加したものである。
【００９３】
第一グループ管理部１１８ａは、第一無線インタフェース部１１２の送信タイミング情報を保持し、この情報を第一送信制御部１１３ａと、第一送信タイミング生成部１１７ａに送付する。送信タイミング情報は、具体的には、送信周期、送信開始タイミング、再送回数、再送間隔である。第一送信タイミング生成部１１７ａは、第一グループ管理部１１８ａから受信した第一無線機１０１の送信周期と送信開始タイミングの情報に基づいて、第一送信制御部１１３ａに対して送信開始タイミングを指示する。第一送信制御部１１３ａは、第一無線インタフェース部１１２から送信失敗の通知を受信した時には、第一グループ管理部１１８ａからの第一無線機１０１の再送回数と再送間隔に基づいて再送を指示する。第一送信制御部１１３ａは、送信成功時と最大再送回数に到達した場合は、対象の送信フレームを破棄する。
【００９４】
なお、第一無線機１０１ａの動作は、図１４及び図１５と同様であり、第二無線機１０２の送信動作を、送信開始タイミングと再送回数、再送間隔の情報を変更して実現可能である。
【００９５】
（第９の実施形態）
上記では、第二無線機から第一無線機への定周期の送信について述べた。しかし、第二無線機からは、定周期通信の送信に加えて、即時送信通信（イベント通信）を行う場合がある。例えば、空調制御において、リモコンに温度センサと温度設定機能を設けた場合、温度センサのデータを定周期で空調制御機器に無線で送信し、温度設定の変更時は温度設定を行うイベント時に、即時送信通信（イベント通信）で無線送信を行う。本実施形態の無線アクセスシステム１００は、第二無線機１０２に代えて、図２４に示す第二無線機１０２ａを有する。
【００９６】
図２４は、第二無線機１０２ａの構成を示すブロック図である。同図において、図３に示す第１の実施形態による第二無線機１０２と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す第二無線機１０２ａが、図３に示す第二無線機１０２と異なる点は、第二インタフェース部１２１、第二無線インタフェース部１２２、第二送信制御部１２３及び第二グループ管理部１２８に代えて、第二インタフェース部１２１ａ、第二無線インタフェース部１２２ａ、第二送信制御部１２３ａ及び第二グループ管理部１２８ａを備える点である。以下では、図３に示す第二無線機１０２と異なる点について説明する。
【００９７】
第二インタフェース部１２１ａは、図示しない他のネットワークや制御装置からのメッセージを受信する。第二インタフェース部１２１ａは、第二送信制御部１２３ａに、受信したメッセージから抽出した送信データを転送するとともに、送信データが定周期通信であるかイベント通信であるかを特定する情報であるフレーム識別情報を送付する。第二インタフェース部１２１ａが定周期通信であるかイベント通信であるかの判別に用いる判別情報は、図示しない制御機器から送信データと共に提供を受けても良いし、送信データの規定のフィールドに定周期通信であるかイベント通信であるかの識別子が付加されていてもよい。
【００９８】
第二無線インタフェース部１２２ａは、第二無線インタフェース部１２２が有するＣＳＭＡ−ＣＡ機能のバックオフ関係のパラメータを第二送信制御部１２３ａより受信し、このバックオフ関係のパラメータを送信フレーム毎に変更して送信する点が、第二無線インタフェース部１２２と異なる点である。
【００９９】
第二送信制御部１２３ａは、第二インタフェース部１２１ａから送信データと共にフレーム識別情報を受けて、定周期送信とイベント送信で、異なるフレーム送出制御を行う。第二送信制御部１２３ａの詳細については、後述する図２５を用いて説明する。第二グループ管理部１２８ａは、第二グループ管理部１２８の機能に加えて、イベント通信に関する再送回数、再送間隔、イベント通信時及び定周期通信時のバックオフパラメータの情報を保持し、第二送信制御部１２３ａに送付する。
【０１００】
図２５は、第二送信制御部１２３ａの詳細な構成を示すブロック図である。同図において、図１３に示す第二送信制御部１２３と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。第二送信制御部１２３ａは、フレーム群送出制御部２２４と、再送間隔カウンタ群２２５と、再送回数カウンタ群２２６と、判定部２０７と、設定管理部２１０と、切替部２１１と、フレーム判別部２１２とを備える。フレーム群送出制御部２２４は、定周期通信用フレーム送出制御部２０４ａと、イベント通信用フレーム送出制御部２０４ｂを備える。再送間隔カウンタ群２２５は、定周期通信用再送間隔カウンタ２０５ａと、イベント通信用再送間隔カウンタ２０５ｂとを備える。再送回数カウンタ群２２６は、定周期通信用再送回数カウンタ２０６ａと、イベント通信用再送回数カウンタ２０６ｂとを備える。
【０１０１】
フレーム判別部２１２は、第二インタフェース部１２１ａから受信した送信データを、受信したフレーム識別情報を元に、フレーム群送出制御部２２４の定周期通信用フレーム送出制御部２０４ａ又はイベント通信用フレーム送出制御部２０４ｂに転送する。フレーム判別部２１２は、フレーム識別情報が定周期通信を示していれば定周期通信用フレーム送出制御部２０４ａに、イベント通信を示していればイベント通信用フレーム送出制御部２０４ｂに転送する。
【０１０２】
フレーム群送出制御部２２４は、設定管理部２１０からフレーム識別情報に応じたフレーム送出制御に用いられるバックオフパラメータを読み出す。フレーム識別情報が定周期通信を示していれば、定周期通信用フレーム送出制御部２０４ａが定周期通信用フレームのフレーム送出制御を行う。具体的には、定周期通信用フレーム送出制御部２０４ａは、送信データに定周期通信用のバックオフパラメータと、送信に必要な宛先や制御信号との識別子等の付加情報を加えて送信フレームを作成する。定周期通信用フレーム送出制御部２０４ａは、定周期通信の送信フレームのコピーを、第二送信タイミング生成部１２７からの送信トリガ、又は、再送間隔カウンタ群２２５内の定周期通信用再送間隔カウンタ２０５ａからの送信トリガに従って第二無線インタフェース部１２２ａに転送する。また、定周期通信用フレーム送出制御部２０４ａは、再送回数カウンタ群２２６内の定周期通信用再送回数カウンタ２０６ａからの信号により、内部に保持していた送信フレームを削除する。
【０１０３】
一方、フレーム識別情報がイベント通信を示していれば、イベント通信用フレーム送出制御部２０４ｂがイベント通信用フレームの送出制御部を行う。具体的には、イベント通信用フレーム送出制御部２０４ｂは、送信データにイベント通信用のバックオフパラメータと、送信に必要な宛先や、制御信号を示す識別子等の付加情報を加えて送信フレームを作成する。イベント通信用フレーム送出制御部２０４ｂは、フレーム判別部２１２から送信データの受信後は直ちに送信フレームを生成してそのコピーを第二無線インタフェース部１２２ａに転送する。以後は、イベント通信用フレーム送出制御部２０４ｂは、再送間隔カウンタ群２２５内のイベント通信用再送間隔カウンタ２０５ｂからの送信トリガに従って、イベント通信の送信フレームのコピーを第二無線インタフェース部１２２ａに転送する。また、イベント通信用フレーム送出制御部２０４ｂは、再送回数カウンタ群２２６内のイベント通信用再送回数カウンタ２０６ｂからの信号により、内部に保持していた送信フレームを削除する。
【０１０４】
フレーム群送出制御部２２４は、第二無線インタフェース部１２２ａへの定周期通信用又はイベント通信用の送信フレームのコピーの転送と共に、転送したフレームのフレーム識別情報を切替部２１１に送付する。
【０１０５】
切替部２１１は、フレーム群送出制御部２２４から受信したフレーム識別情報に応じて、判定部２０７からの送信失敗情報の転送先を選択する。切替部２１１は、フレーム識別情報が定周期通信を示す場合は、送信失敗情報を、再送回数カウンタ群２２６内の定周期通信用再送回数カウンタ２０６ａと再送間隔カウンタ群２２５内の定周期通信用再送間隔カウンタ２０５ａへ転送する。また、切替部２１１は、フレーム識別情報がイベント通信を示す場合は、送信失敗情報を、再送回数カウンタ群２２６内のイベント通信用再送回数カウンタ２０６ｂと再送間隔カウンタ群２２５内のイベント通信用再送間隔カウンタ２０５ｂへ転送する。
【０１０６】
設定管理部２１０は、第二グループ管理部１２８ａからの定周期通信用及びイベント通信用の各々の再送間隔、再送回数及びバックオフパラメータリストの情報を保持する。設定管理部２１０は、定周期通信用の再送間隔を再送間隔カウンタ群２２５内の定周期通信用再送間隔カウンタ２０５ａに、定周期通信用の再送回数を再送回数カウンタ群２２６の定周期通信用再送回数カウンタ２０６ａに、定周期通信用のバックオフパラメータをフレーム群送出制御部２２４の定周期通信用フレーム送出制御部２０４ａに設定する。また、設定管理部２１０は、イベント通信用の再送間隔を再送間隔カウンタ群２２５内のイベント通信用再送間隔カウンタ２０５ｂに、イベント通信用の再送回数を再送回数カウンタ群２２６のイベント通信用再送回数カウンタ２０６ｂに、イベント通信用のバックオフパラメータをフレーム群送出制御部２２４のイベント通信用フレーム送出制御部２０４ｂに設定する。
【０１０７】
本実施形態の動作は、図１４の動作を定周期通信、及び、イベント通信に割当てたものであり、イベント通信が最初の送信のみ、フレーム群送出制御部２２４における処理後に、第二制御信号生成部１２６との競合が無い場合に即座に第二無線インタフェース部１２２ａに出力される点と、第二無線インタフェース部１２２ａに、ＣＳＭＡ−ＣＡのバックオフパラメータの情報を付加する点が異なる。再送時の動作は、再送回数と再送間隔の情報が異なるだけであり、定周期通信もイベント通信も同じ動作で機能を達成することができる。上記のような仕組みにより、定周期通信を行いつつ、イベント通信を実施することができる。
【０１０８】
図２６は、本実施形態の無線アクセスシステム１００を用いたイベント通信の遅延時間をシミュレーションにて確認した結果を示す図である。遅延時間は、第二無線機１０２ａの送信開始タイミングから、送信が成功して終了する迄の時間と定義する。定周期通信では、タイムスロット幅４ｓ内で、５０台の第二無線機１０２ａが、平均送信開始タイミング５００ｍｓ、再送間隔５００ｍｓ、再送回数４回、標準偏差２００ｍｓの正規分布で、ＣＳＭＡ−ＣＡのバックオフ回数を４回として１回送信を開始する。イベント通信は、平均送信発生率が２０回／ｓ、再送間隔１００ｍｓとして、ＣＳＭＡ−ＣＡのバックオフ回数を４回、５回、８回と変えた。同図は、この条件において、送信が成功した時の累積比を、遅延時間を横軸にプロットしたものである。符号４０１は、バックオフ回数が４回の場合、符号４０２はバックオフ回数が５回、符号４０３はバックオフ回数が８回のときを示している。バックオフ回数が多くなるに従って、遅延時間が４００ｍｓよりも少ない場合の累積比が改善していることがわかる。
【０１０９】
以上のように、イベント通信の信号を無線信号で送信するときには、定周期通信の信号を無線信号で送信するときよりもバックオフ回数を多くし、かつ、イベント通信の信号を無線信号で送信するときの再送間隔を、定周期通信の信号を無線信号で送信するときの再送間隔よりも短くすることで、遅延時間を短くすることが可能となる。
【０１１０】
上記では、定周期通信が１つの周期の場合のみを記載したが、２つ以上の異なる周期でも、本実施形態を適宜変更することで、対応可能である。また、イベント通信と定周期通信を第一無線機１０１に適用しても、同様な方法で対応可能である。
【０１１１】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、第二無線機が第二送信タイミング生成部及び第二送信制御部を持つことにより、第二無線機は、自機が属するグループに割当てられたタイムスロットの一部期間において、自機と同じグループに属する第二無線機が正規分布したタイミングで無線信号を送信するように自機について決められた送信タイミングで第一無線機に無線信号を送信し、送信が失敗したときには、自機に割当てられたタイムスロットにおいて所定の再送回数を限度として送信が成功するまで、所定の再送間隔を空けて無線信号の再送を繰り返すことができる。従って、無線アクセスシステムは、コーディネータ以外の無線機の処理が少なく、コーディネータである無線機とコーディネータ以外の無線機との同期精度が緩い場合でも、コーディネータ以外の無線機でＲＴＣなどのコストアップとなる部品を用いずに、多くの無線機を収容し、かつ、データの欠落を抑えた信頼性の高い無線通信を実現することができる。また、無線機に用いられる水晶発振器と同等の精度の同期を簡易な処理で行うことができる。
【０１１２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１３】
１００…無線アクセスシステム、１０１…第一無線機、１０１ａ…第一無線機、１０２…第二無線機、１０２ａ…第二無線機、１１１…第一インタフェース部、１１２…第一無線インタフェース部、１１３…第一送信制御部、１１３ａ…第一送信制御部、１１４…第一受信選別部、１１５…第一クロック部、１１６…第一制御信号生成部、１１７…第一送信タイミング生成部、１１７ａ…第一送信タイミング生成部、１１８…第一グループ管理部、１１８ａ…第一グループ管理部、１２１…第二インタフェース部、１２１ａ…第二インタフェース部、１２２…第二無線インタフェース部、１２２ａ…第二無線インタフェース部、１２３…第二送信制御部、１２３ａ…第二送信制御部、１２４…第二受信選別部、１２５…第二クロック部、１２６…第二制御信号生成部、１２７…第二送信タイミング生成部、１２８…第二グループ管理部、１２８ａ…第二グループ管理部、２０１…基準信号用カウンタ、２０２…フレーム解析部、２０３…制御信号解析部、２０４…フレーム送出制御部、２０４ａ…定周期通信用フレーム送出制御部、２０４ｂ…イベント通信用フレーム送出制御部、２０５…再送間隔カウンタ、２０５ａ…定周期通信用再送間隔カウンタ、２０５ｂ…イベント通信用再送間隔カウンタ、２０６…再送回数カウンタ、２０６ａ…定周期通信用再送回数カウンタ、２０６ｂ…イベント通信用再送回数カウンタ、２０７…判定部、２１０…設定管理部、２１１…切替部、２１２…フレーム判別部、２２４…フレーム群送出制御部、２２５…再送間隔カウンタ群、２２６…再送回数カウンタ群
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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