(57)【要約】【課題】無線通信における通信の滞りの発生確率を低減するための手段を提供する。【解決手段】親機は、過去の所定期間内において、子機に対するデータ要求の送信タイミングから、当該データ要求に応じたデータの受信タイミングまでの間隔である待ち時間が所定の閾値を超えた回数を遅延回数ｄとしてカウントする。親機は、遅延回数ｄが所定の閾値Ｄを超えている場合（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、全通信チャンネルの受信電波強度に基づき切り替え先の通信チャンネルを選択し、現在使用中の通信チャンネルより受信電波強度の高い通信チャンネルがあれば、通信チャンネルの切り替え（ステップＳ２０７）を実行する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信装置間で行われた通信の間隔に基づき、使用する通信チャンネルの切り替えの要否を判定する無線通信システム。
【請求項２】
前記無線通信装置は親機と、前記親機と通信する複数の子機とを含み、
前記親機は、前記複数の子機の各々と行った通信の間隔に基づき通信チャンネルの切り替えの要否を判定する
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記通信の間隔は、データ要求の送信タイミングから当該データ要求に応じたデータの受信タイミングまでの間隔である
請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記通信の間隔は、データ要求の受信確認の受信タイミングから当該データ要求に応じたデータの受信タイミングまでの間隔である
請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記通信の間隔は、複数回に分けて送信されてくるデータの受信の間隔である
請求項１または２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、無線通信における通信速度を向上するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置の多くは、無線通信において、電波の周波数帯を分割した複数の通信チャンネルの中から選択した通信チャンネルを用いる。無線通信装置の近くに、当該無線通信装置が利用している通信チャンネルの周波数帯の電波を発する装置等があれば、無線通信装置が送受信する電波がそれらの装置等が発する電波により干渉を受けて、データの送受信に失敗が生じる場合がある。データの送受信の失敗の頻度が高い場合、多くの無線通信装置は、利用可能な全通信チャンネルの受信電波強度を確認して、通信に用いる通信チャンネルを受信電波強度が最も高い通信チャンネルへと切り替える。その結果、データの送受信の失敗の頻度を低下させることができる。
【０００３】
無線通信において通信の失敗が発生した場合に通信チャンネルを切り替える技術を開示している文献として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、ルータとエンドデバイスとを備えたネットワークシステムを管理する通信制御装置が記載されている。当該通信制御装置は、ルータとの間の通信の失敗を検知すると、複数の通信チャンネルの各々のエネルギレベルを表す情報に基づき変更先の通信チャンネルを決定し、変更前の通信チャンネルを用いて、変更先の通信チャンネルをルータとエンドデバイスに通知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４６３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の無線通信システムのように、通信の失敗を検知した後に通信チャンネルを切り替える方法が採用されている無線通信システムにおいては、実際に通信の失敗が発生するまでは通信チャンネルの切り替えが行われない。通信の失敗が発生すると、通信が一時的に滞ることになる。例えば、故障の発生をいち早くユーザに通知する場合のようにリアルタイム性を要する無線通信においては、そのような通信の滞りが許容できない場合がある。
【０００６】
また、通信の失敗を検知した後に通信チャンネルを切り替える方法による場合、通信の失敗は発生していなくても、使用中の通信チャンネルが混み合っていて通信速度が低下している場合、その状態は改善されない。
【０００７】
上記の事情に鑑み、本発明は、無線通信における通信の滞りの発生確率を低減するための手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、無線通信装置間で行われた通信の間隔に基づき、使用する通信チャンネルの切り替えの要否を判定する無線通信システムを第１の態様として提供する。
【０００９】
第１の態様に係る無線通信システムによれば、無線通信装置間の通信に用いられている通信チャンネルが混み合っていれば、通信の失敗が生じる前に無線チャンネルの切り替えが行われる。その結果、無線通信における通信の滞りの発生確率が低減される。
【００１０】
第１の態様に係る無線通信システムにおいて、前記無線通信装置は親機と、前記親機と通信する複数の子機とを含み、前記親機は、前記複数の子機の各々と行った通信の間隔に基づき通信チャンネルの切り替えの要否を判定する、という構成が第２の態様として採用されてもよい。
【００１１】
第２の態様に係る無線通信システムによれば、２以上の子機が同じ親機と無線通信する状況下において、通信の失敗が生じる前に無線チャンネルの切り替えが行われる。その結果、無線通信における通信の滞りの発生確率が低減される。
【００１２】
第１又は第２の態様に係る無線通信システムにおいて、前記通信の間隔は、データ要求の送信タイミングから当該データ要求に応じたデータの受信タイミングまでの間隔である、という構成が第３の態様として採用されてもよい。
【００１３】
第１又は第２の態様に係る無線通信システムにおいて、前記通信の間隔は、データ要求の受信確認の受信タイミングから当該データ要求に応じたデータの受信タイミングまでの間隔である、という構成が第４の態様として採用されてもよい。
【００１４】
第３又は第４の態様に係る無線通信システムによれば、データの受信側の無線通信装置が送信側の無線通信装置に対しデータの要求を送る場合、無線通信における通信の滞りの発生確率が低減される。
【００１５】
第１又は第２の態様に係る無線通信システムにおいて、前記通信の間隔は、複数回に分けて送信されてくるデータの受信の間隔である、という構成が第５の態様として採用されてもよい。
【００１６】
第５の態様に係る無線通信システムによれば、送信側から受信側へ複数に分割されたデータが順次送信される場合、無線通信における通信の滞りの発生確率が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係る無線通信システムの構成を示した図。
【図２】一実施形態に係る親機と子機との間で行われるデータの送受信のシーケンスを示した図。
【図３】一実施形態に係る親機の機能構成を示したブロック図。
【図４】一実施形態に係るログテーブルの構成を例示した図。
【図５】一実施形態に係る親機が実行する処理のフローを示した図。
【図６】一実施形態に係る親機が実行する処理のフローを示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［実施形態］
以下に本発明の一実施形態に係る無線通信システム１を説明する。図１は、無線通信システム１の構成を示した図である。無線通信システム１は、親機１１と、ｎ個（ｎは任意の自然数）の子機１２（１）〜１２（ｎ）を備える。以下、ｎ個の子機１２（１）〜１２（ｎ）を「子機１２」と総称する。なお、以下の説明において、子機１２（ｉ）の「ｉ」を各々の子機１２を識別する番号（子機番号）として用いる。
【００１９】
親機１１及び子機１２はいずれも無線通信装置である。子機１２の各々は親機１１との間で無線通信を行う。親機１１と子機１２は各々、複数の通信チャンネルの中から選択された１つの通信チャンネルを用いて通信を行う。無線通信システム１が使用する通信チャンネルの選択は親機１１が行う。
【００２０】
親機１１及び子機１２はどのような役割を持つ無線通信装置であっても構わない。ただし、例として、子機１２は無線センサネットワークの葉ノードを構成し、親機１１は子機１２の各々から送信されてくるセンサの計測結果を示すデータを集約して根ノードである上位システムに送信する親ノードを構成するものとする。
【００２１】
図２は、親機１１と子機１２との間で行われるデータの送受信のシーケンスを示した図である。親機１１と子機１２は、例えば所定時間が経過した等の所定のイベントが発生する毎に、図２のシーケンスに従う処理を行う。
【００２２】
まず、親機１１は子機１２に対しデータ要求を送信する（ステップＳ０１）。子機１２は、親機１１からデータ要求を受信すると、当該データ要求の受信確認を親機１１に送信する（ステップＳ０２）。
【００２３】
子機１２は、ステップＳ０２における受信確認の送信を行った後、要求されたデータを準備する（ステップＳ０３）。データの準備が完了すると、子機１２はキャリアセンスを行う（ステップＳ０４）。キャリアセンスとは、データの送信に用いる通信チャンネルがその時点で空いているか、すなわち、他の無線通信装置がその時点で子機１２が使用しようとしている通信チャンネルを使用していないか、を判定する処理である。
【００２４】
キャリアセンスにおいて通信チャンネルが空いていないと判定した場合（ステップＳ０５；Ｎｏ）、子機１２は処理をステップＳ０４に戻し、再びキャリアセンスを行う。一方、キャリアセンスにおいて通信チャンネルが空いていると判定した場合（ステップＳ０５；Ｙｅｓ）、子機１２はステップＳ０３において準備したデータを送信する（ステップＳ０６（１））。
【００２５】
親機１１は、ステップＳ０６（１）において子機１２から送信されたデータを受信すると、当該データの受信確認を子機１２に送信する（ステップＳ０７（１））。
【００２６】
子機１２から親機１１へ送信されるデータのサイズが大きく、全てのデータの送受信を一度で行うことができない場合、子機１２はデータをｍ個（ただし、ｍは２以上の任意の自然数）のブロックに分割して順次、それらのブロックを親機１１に送信する（ステップＳ０６（２）〜Ｓ０６（ｍ））。
【００２７】
図２においては図示が省略されているが、子機１２から親機１１へ複数回に分けてデータが送信される場合、２回目以降のデータの送信の前、すなわち、ステップＳ０６（２）〜Ｓ０６（ｍ）の各々の前に、子機１２は通信チャンネルが空くまでキャリアセンスを繰り返す（ステップＳ０４〜Ｓ０５）。
【００２８】
親機１１はステップＳ０６（２）〜Ｓ０６（ｍ）において子機１２から送信されたデータを受信する毎に、当該データの受信確認を子機１２に送信する（ステップＳ０７（２）〜Ｓ０７（ｍ））。
【００２９】
親機１１は、上記のように子機１２から受信したデータを、例えば所定の時間の経過毎に集約して、上位システムに送信する。
【００３０】
子機１２の構成及び動作は、既存の一般的な無線通信装置の動作と同様である。一方、親機１１の構成及び動作には従来技術にない特徴がある。従って、以下に親機１１の構成及び動作を説明する。
【００３１】
図３は、親機１１の機能構成を示したブロック図である。親機１１は、電波によってデータを送信する送信部１１１と、データを示す電波を受信する受信部１１２と、無線通信システム１において使用される通信チャンネルの切り替えのための処理を行う切替部１１３を備える。切替部１１３は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用プロセッサ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用プロセッサ、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイス等のいずれによって実現されてもよい。
【００３２】
なお、親機１１は、図３に記載の構成部に加え、例えば子機１２から受信したデータを記憶する記憶部、子機１２から受信したデータを処理するデータ処理部等の構成部を備えるが、これらは通常の親機が備える構成部と同様であるため、図３における記載を省略している。
【００３３】
切替部１１３は、親機１１が子機１２と行うデータ通信における待ち時間（以下、「待ち時間ｗ」という）を計測する計時部１１３１と、通信チャンネルの切り替えに関する各種判定を行う判定部１１３２と、判定部１１３２による判定結果等の情報を記憶する記憶部１１３３と、全通信チャンネルの各々の受信電波強度を特定する強度特定部１１３４と、強度特定部１１３４により特定された受信電波強度に基づき無線通信システム１において使用する通信チャンネルを選択する選択部１１３５とを備える。
【００３４】
本実施形態において、待ち時間ｗは親機１１が子機１２に対しデータ要求を送信した時刻から、要求したデータの先頭部分を親機１１が子機１２から受信した時刻までの時間である。待ち時間ｗは子機１２が行うキャリアセンス（図２、ステップＳ０４）に要する時間によって増減する。キャリアセンスに要する時間が長い状態とは、使用中の通信チャンネルが混み合っており、なかなか空きが生じない状態である。従って、親機１１は、待ち時間ｗが所定の閾値より長ければ、通信チャンネルの切り替えを行う機能を備えている。
【００３５】
図４は、切替部１１３が通信チャンネルの切り替えの要否を判定するために用いるデータを格納するログテーブルの構成を例示した図である。ログテーブルは記憶部１１３３に記憶される。ログテーブルは、親機１１と子機１２との間で行われたデータ通信の各々に応じたレコードを含む。
【００３６】
ログテーブルのレコードの各々は、親機１１が子機１２に対しデータ要求を送信した時刻を示すデータを格納するフィールド［時刻］、親機１１がデータ要求を送信した相手の子機１２の子機番号を格納するフィールド［子機番号］、待ち時間ｗを示すデータを格納するフィールド［待ち時間］、要求したデータの受信までに遅延があったことを示す遅延フラグを格納するフィールド［遅延フラグ］、要求したデータが所定の制限時間内に送信されてこなかったことを示す失敗フラグを格納するフィールド［失敗フラグ］を備える。
【００３７】
図５は、親機１１と子機１２との間で図２のシーケンスに従った処理が行われる毎に親機１１が実行する処理のフローを示した図である。以下に、図５のフローに従い親機１１が行う処理を説明する。
【００３８】
送信部１１１により子機１２に対するデータ要求の送信（図２、ステップＳ０２）が行われると、計時部１１３１はログテーブル（図４）に新しいレコードを追加し、その時の時刻、すなわち待ち時間ｗの計測の開始時刻を示すデータをフィールド［時刻］に、また、通信相手の子機１２の子機番号をフィールド［子機番号］に記憶する（ステップＳ１０１）。
【００３９】
その後、子機１２が親機１１に対し要求されたデータを送信し（図２、ステップＳ０６（１））、受信部１１２がデータ要求の送信の後、所定時間以内に要求したデータの先頭部分を受信すると（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、計時部１１３１は先にフィールド［時刻］に格納したデータが示す時刻からその時の時刻までの時間（待ち時間ｗ）を示すデータをフィールド［待ち時間］に記憶する（ステップＳ１０３）。
【００４０】
続いて、判定部１１３２はフィールド［待ち時間］に格納されたデータが示す待ち時間ｗが所定の閾値Ｗ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。判定部１１３２は、待ち時間ｗが閾値Ｗ以下であると判定した場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、子機１２との通信に遅延も失敗もなかったと判定し、フィールド［遅延フラグ］及びフィールド［失敗フラグ］に「Ｎｏ」を記憶する（ステップＳ１０５）。その後、親機１１は図５のフローに従った一連の処理を終了する。
【００４１】
一方、判定部１１３２は、待ち時間ｗが閾値Ｗを超えていると判定した場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、子機１２との通信に遅延があったが失敗はなかったと判定し、フィールド［遅延フラグ］に「Ｙｅｓ」を、また、フィールド［失敗フラグ］に「Ｎｏ」を記憶する（ステップＳ１０６）。その後、親機１１は図５のフローに従った一連の処理を終了する。
【００４２】
送信部１１１によるデータ要求の送信の後、要求したデータを受信部１１２が受信しない状態（ステップＳ１０２；Ｎｏ）で所定時間が経過した場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、判定部１１３２は通信に失敗があったと判定し、フィールド［失敗フラグ］に「Ｙｅｓ」を記憶する（ステップＳ１０８）。その後、親機１１は図５のフローに従った一連の処理を終了する。
【００４３】
なお、通信に失敗があった場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、送信部１１１によるデータ要求の再送が行われる。これに伴い、図５のフローが繰り返される。
【００４４】
図６は、例えば所定の時間の経過等の所定のイベントが発生する毎に親機１１が実行する処理のフローを示した図である。以下に、図６のフローに従い親機１１が行う処理を説明する。
【００４５】
まず、判定部１１３２は、ログテーブルのレコードのうち、フィールド［時刻］のデータが示す時刻が、その時点から所定時間以内のレコードを抽出する（ステップＳ２０１）。続いて、判定部１１３２は抽出したレコードの数ｃが所定の閾値Ｃ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。抽出したレコードの数ｃが所定の閾値Ｃ未満であった場合（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、親機１１は図６のフローに従った一連の処理を終了する。これは、過去の所定期間内における通信状態に関するデータの量が不足しており、まだ通信チャンネルの切り替えの要否を判定するには時期尚早であるためである。
【００４６】
ステップＳ２０１において抽出したレコードの数ｃが所定の閾値Ｃ以上であった場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、判定部１１３２は抽出したレコードのうち、フィールド［失敗フラグ］のデータが「Ｙｅｓ」であるレコードの数をカウントする（ステップＳ２０３）。判定部１１３２は続いて、ステップＳ２０３でカウントした数、すなわち、過去の所定期間内における通信の失敗回数ｅが所定の閾値Ｅ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
【００４７】
失敗回数ｅが閾値Ｅ以上であった場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、強度特定部１１３４は受信部１１２が受信した各通信チャンネルの電波を示す信号を受信部１１２から取得し、取得した信号が示す各通信チャンネルの受信電波強度を特定する（ステップＳ２０５）。続いて、判定部１１３２は、強度特定部１１３４により特定された受信電波強度が最も大きい通信チャンネルが現在使用中の通信チャンネルと同じであるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
【００４８】
受信電波強度が最も大きい通信チャンネルが現在使用中の通信チャンネルと同じである場合（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）、現在より状態のよい通信チャンネルはないため、親機１１は図６のフローに従った一連の処理を終了する。
【００４９】
一方、受信電波強度が最も大きい通信チャンネルが現在使用中の通信チャンネルと異なる場合（ステップＳ２０６；Ｎｏ）、選択部１１３５は受信電波強度が最も大きい通信チャンネルを切り替え先の通信チャンネルとして選択し、選択した通信チャンネルへの切り替え処理を行う（ステップＳ２０７）。なお、通信チャンネルの切り替え処理には、親機１１から子機１２への新しく用いる通信チャンネルの通知等が含まれる。その後、親機１１は図６のフローに従った一連の処理を終了する。
【００５０】
ステップＳ２０４の判定において、失敗回数ｅが閾値Ｅ未満であった場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、判定部１１３２は、ステップＳ２０１において抽出したレコードのうち、フィールド［遅延フラグ］のデータが「Ｙｅｓ」であるレコードの数をカウントする（ステップＳ２０８）。判定部１１３２は続いて、ステップＳ２０８でカウントした数、すなわち、過去の所定期間内における通信の遅延回数ｄが所定の閾値Ｄ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。
【００５１】
遅延回数ｄが閾値Ｄ以上であった場合（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、親機１１はステップＳ２０５以降の処理を行う。一方、遅延回数ｄが閾値Ｄ未満であった場合（ステップＳ２０９；Ｎｏ）、通信チャンネルの切り替えは不要であるため、親機１１は図６のフローに従った一連の処理を終了する。
【００５２】
上述した無線通信システム１によれば、通信に失敗が発生しなくても、通信に遅延が生じており、より良い状態の通信チャンネルがあれば、通信チャンネルの切り替えが行われる。その結果、通信の失敗を検知した後でなければ通信チャンネルの切り替えを行わない無線通信システムと比較して、無線通信システム１によれば、通信の滞りの発生確率を低減することができる。
【００５３】
［変形例］
上述した実施形態は様々に変形することができる。以下にそれらの変形の例を示す。なお、上述した実施形態および以下に示す変形例は適宜組み合わされてもよい。
【００５４】
（１）上述した実施形態においては、親機１１から子機１２に対するデータ要求の送信タイミング（図２、ステップＳ０１が実行されたタイミング）から、当該データ要求に応じたデータの受信タイミング（図２、ステップＳ０６（１）が実行されたタイミング）までの間隔に基づき、親機１１と子機１２の間の通信に使用する通信チャンネルの切り替えの要否が判定される。無線通信システム１が使用する通信チャンネルの切り替えの要否の判定に用いる通信の間隔はこれに限られない。
【００５５】
例えば、親機１１が子機１２から送信されてくる、データ要求の受信確認を受信したタイミング（図２、ステップＳ０２が実行されたタイミング）から、親機１１がデータ要求に応じたデータを受信したタイミング（図２、ステップＳ０６（１）が実行されたタイミング）までの間隔に基づき、親機１１と子機１２の間の通信に使用する通信チャンネルの切り替えの要否が判定されてもよい。
【００５６】
また、データ要求に応じて子機１２から親機１１に対しデータが複数回に分けて送信される場合、親機１１がそれらの複数回に分けて送信されてくるデータの受信の間隔に基づき、親機１１と子機１２の間の通信に使用する通信チャンネルの切り替えの要否が判定されてもよい。例えば、図２のステップＳ０６（１）が実行されるタイミングから、ステップＳ０６（２）が実行されるタイミングまでの間隔に基づき、親機１１と子機１２の間の通信に使用する通信チャンネルの切り替えの要否が判定されてもよい。
【００５７】
例えば、図２のステップＳ０１〜Ｓ０５が行われない通信プロトコルに従い、子機１２から親機１１へとデータの送信が行われる場合であっても、子機１２から親機１１に複数回に分けて送信されてくるデータの受信の間隔に基づき親機１１が通信チャンネルの切り替えの要否を判定する構成が採用されれば、通信の滞りの発生確率が低減される。
【００５８】
（２）上述した実施形態においては、待ち時間ｗが閾値Ｗを超えたか否かによって遅延が生じたか否かが判定され、遅延の発生の回数をカウントした遅延回数ｄが通信チャンネルの切り替えの要否判定に用いられる。これに代えて、遅延の程度を示す遅延度が通信チャンネルの切り替えの要否判定に用いられてもよい。遅延度の一例として、過去の所定期間内の待ち時間ｗの平均値から、親機１１と子機１２との間の通信に要するキャリアセンス以外の固定的な時間を減算した値が採用されてもよい。
【００５９】
（３）上述した実施形態においては、過去の所定期間内において発生した遅延はその発生のタイミングにかかわらず、同等に扱われる。これに代えて、より近い過去に発生した遅延の回数や程度を、より遠い過去に発生した遅延の回数や程度より重視して評価する構成が採用されてもよい。例えば、親機１１が、現時点から遅延が発生したタイミングまで時間に負の相関を持つウェイトを用いた加重平均により遅延回数や遅延度を算出し、通信チャンネルの切り替えの要否判定に用いてもよい。
【００６０】
（４）親機１１が通信チャンネルの切り替えの要否判定のための処理を実行するタイミングは、上述した実施形態において採用されているタイミングに限られない。例えば、通信に遅延や失敗が発生する毎に、図６のフローに従う処理が実行されてもよい。
【００６１】
（５）上述した実施形態においては、親機１１は通信チャンネルの受信電波強度に基づき、切り替え先の通信チャンネルを選択する。親機１１が切り替え先の通信チャンネルを選択するために用いる情報は受信電波強度に限られない。例えば、各通信チャンネルを用いて親機１１が子機１２との間で試験通信を行い、試験通信に要した時間に基づき切り替え先の通信チャンネルを選択してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…無線通信システム、１１…親機、１２…子機、１１１…送信部、１１２…受信部、１１３…切替部、１１３１…計時部、１１３２…判定部、１１３３…記憶部、１１３４…強度特定部、１１３５…選択部
【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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