(57)【要約】【課題】リンク確立要求の衝突を検出した無線端末から衝突検出信号を同報送信して再送するリンク確立要求の送信タイミングを異ならせて信号衝突を回避する。【解決手段】無線端末100は、間欠動作制御部101、送信動作制御部102、直接通信可能端末調査部103、および、衝突検出制御部106を有する。データ送受信のためのリンク確立状態に移行する段階で、衝突検出制御部106は、直接通信可能端末調査部103で直接通信可能と判断され、リンク確立要求信号を送信した複数の他装置からの前記リンク確立要求信号に基づくリンク確立ができない場合には、リンク確立要求信号が衝突したことを検出する。そして衝突を検出した場合には、リンク確立要求信号を送信した前記複数の他装置に向けて衝突検出信号を同報送信するとともに受信状態を延長する。【選択図】図１
2011061682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワーク内で、自装置の送出するデータが宛先装置に到達するまでに要する中継回数に関する情報を含むシステム構成情報を保有し、該システム構成情報に基づいて相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行う無線端末装置であって、
自装置の識別符号を他装置に向けて同報送信する識別符号同報送信動作を実行しその直後に他装置からのリンク確立要求信号を待ち受ける受信動作状態と、休止状態とを、繰り返し実行する間欠動作制御部と、
送信要求の発生時に、他装置からの識別符号を連続的に待ち受ける識別符号連続待受け動作を実行し、該識別符号に基づいてリンクを確立し、その後に前記休止状態に移行する送信動作制御部と、
前記システム構成情報を生成するために、前記送信動作制御部が前記識別符号連続待受け動作にて受信した識別符号の受信の度合いに関する情報を該識別符号毎に識別符号受信情報として調査し、前記送信動作制御部が実行する前記識別符号連続待受け動作の累計時間が所定時間に到達したときに、該識別符号受信情報の調査結果に基づいて直接通信できる他装置を決定する直接通信可能端末調査部と、
前記送信動作制御部が前記リンクを確立するときであって、前記直接通信可能端末調査部が決定した直接通信できる複数の他装置から送信される前記リンク確立要求信号を正しく検出できずに前記送信動作制御部がリンクを確立し得ないときには前記リンク確立要求信号の衝突を検出する動作を実行し、該衝突検出動作で衝突を検出した場合には、前記リンク確立要求信号を送信した前記複数の他装置に向けて衝突検出信号を同報送信するとともに受信状態を延長する動作を実行する衝突検出制御部と、
を含むことを特徴とする無線端末装置。
【請求項２】
前記衝突検出制御部は、
所望の周波数の電波が存在するにも拘わらず前記リンク確立要求信号が正しく受信できなかったことを検出する手段と、を備え、
前記検出によってリンク確立要求信号の衝突を判断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】
前記衝突検出制御部は、
所望の周波数の電波の強度と予め設定した特定値とを比較する比較手段を備え、
該比較手段の比較結果によってリンク確立要求信号の衝突を判断することを特徴とする請求項１または２に記載の無線端末装置。
【請求項４】
前記衝突検出制御部は、
所望の周波数の電波の継続時間が予め設定した継続時間の所定値以内にあるかを検出する継続時間判定手段を備え、
該継続時間判定手段による判定結果によってリンク確立要求信号の衝突の有無を判断することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の無線端末装置。
【請求項５】
前記衝突検出制御部は、
前記同報送信された衝突検出信号を受信する動作を行い、前記衝突検出信号を受信した場合には、前記リンク確立要求信号の再送信を取り止める手段を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の無線端末装置。
【請求項６】
前記衝突検出制御部は、
前記同報送信された衝突検出信号を受信する動作を行い、前記衝突検出信号を受信した場合には、前記リンク確立要求信号を再送するタイミングをランダムに決定して再送する手段を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の無線端末装置。
【請求項７】
前記衝突検出制御部は、
前記同報送信された衝突検出信号を受信する動作を行い、前記衝突検出信号を受信した場合には、保有する個別の識別符号を基に前記リンク確立要求信号を再送するタイミングを計算して送信タイミングを決定する手段を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の無線端末装置。
【請求項８】
前記衝突検出制御部は、
前記送信動作制御部が前記リンク確立要求信号の再送で他装置とリンク確立してデータ送受を終了したときには、前記リンク確立要求信号の再送信待ちの他装置にリンク終了要求信号を送信する手段を有することを特徴とする請求項１ないし４、６、７の何れか１項に記載の無線端末装置。
【請求項９】
無線通信ネットワーク内で、複数の無線端末装置が、各々自装置の送出するデータが宛先装置に到達するまでに要する中継回数に関する情報を含むシステム構成情報を保有し、該システム構成情報に基づいて相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行う無線通信システムにおいて、
前記無線端末装置は、
自装置の識別符号を他装置に向けて同報送信する識別符号同報送信動作を実行しその直後に他装置からのリンク確立要求信号を待ち受ける受信動作状態と、休止状態とを、繰り返し実行する間欠動作制御部と、
送信要求の発生時に、他装置からの識別符号を連続的に待ち受ける識別符号連続待受け動作を実行し、該識別符号に基づいてリンクを確立し、その後に前記休止状態に移行する送信動作制御部と、
前記システム構成情報を生成するために、前記送信動作制御部が前記識別符号連続待受け動作にて受信した識別符号の受信の度合いに関する情報を該識別符号毎に識別符号受信情報として調査し、前記送信動作制御部が実行する前記識別符号連続待受け動作の累計時間が所定時間に到達したときに、該識別符号受信情報の調査結果に基づいて直接通信できる他装置を決定する直接通信可能端末調査部と、
前記送信動作制御部が前記リンクを確立するときであって、前記直接通信可能端末調査部が決定した直接通信できる複数の他装置から送信される前記リンク確立要求信号を正しく検出できずに前記送信動作制御部がリンクを確立し得ないときには前記リンク確立要求信号の衝突を検出する動作を実行し、該衝突検出動作で衝突を検出した場合には、前記リンク確立要求信号を送信した前記複数の他装置に向けて衝突検出信号を同報送信するとともに受信状態を延長する動作を実行する衝突検出制御部と、
を含むことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
前記衝突検出制御部は、前記同報送信された衝突検出信号を受信する動作を行い、前記衝突検出信号を受信した場合には、前記リンク確立要求信号の再送信を取り止める手段を有することを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記衝突検出制御部は、前記同報送信された衝突検出信号を受信する動作を行い、前記衝突検出信号を受信した場合には、前記リンク確立要求信号を再送するタイミングをランダムに決定して再送する手段を有することを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記衝突検出制御部は、前記同報送信された衝突検出信号を受信する動作を行い、前記衝突検出信号を受信した場合には、保有する個別の識別符号を基に前記リンク確立要求信号を再送するタイミングを計算して送信タイミングを決定する手段を有することを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記衝突検出制御部は、前記送信動作制御部が前記リンク確立要求信号の再送で他装置とリンク確立してデータ送受を終了したときには、前記リンク確立要求信号の再送信待ちの他装置にリンク終了要求信号を送信する手段を有することを特徴とする請求項９、１１、１２の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
無線通信ネットワーク内で、複数の無線端末装置が、各々自装置の送出するデータが宛先装置に到達するまでに要する中継回数に関する情報を含むシステム構成情報を保有し、該システム構成情報に基づいて相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行う無線通信方法において、
前記無線端末装置は、
自装置の識別符号を他装置に向けて同報送信する識別符号同報送信動作を実行しその直後に他装置からのリンク確立要求信号を待ち受ける受信動作状態と、休止状態とを、繰り返し実行し、
送信要求の発生時に、他装置からの識別符号を連続的に待ち受ける識別符号連続待受け動作を実行し、該識別符号に基づいてリンクを確立し、その後に前記休止状態に移行し、
前記システム構成情報を生成するために、前記識別符号連続待受け動作にて受信した識別符号の受信の度合いに関する情報を該識別符号毎に識別符号受信情報として調査し、前記送信動作制御部が実行する前記識別符号連続待受け動作の累計時間が所定時間に到達したときに、該識別符号受信情報の調査結果に基づいて直接通信できる他装置を決定し、
前記リンクを確立するときであって、前記直接通信できる複数の他装置から送信される前記リンク確立要求信号を正しく検出できずにリンクを確立し得ないときには前記リンク確立要求信号の衝突を検出する動作を実行し、該衝突検出動作で衝突を検出した場合には、前記リンク確立要求信号を送信した前記複数の他装置に向けて衝突検出信号を同報送信するとともに受信状態を延長する動作を実行することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１５】
前記同報送信された衝突検出信号を受信する動作を行い、前記衝突検出信号を受信した場合には、前記リンク確立要求信号の再送信を取り止めることを特徴とする請求項１４に記載の無線通信方法。
【請求項１６】
前記同報送信された衝突検出信号を受信する動作を行い、前記衝突検出信号を受信した場合には、前記リンク確立要求信号を再送するタイミングをランダムに決定して再送することを特徴とする請求項１４に記載の無線通信方法。
【請求項１７】
前記同報送信された衝突検出信号を受信する動作を行い、前記衝突検出信号を受信した場合には、保有する個別の識別符号を基に前記リンク確立要求信号を再送するタイミングを計算して送信タイミングを決定することを特徴とする請求項１４に記載の無線通信方法。
【請求項１８】
前記送信動作制御部が前記リンク確立要求信号の再送で他装置とリンク確立してデータ送受を終了したときには、前記リンク確立要求信号の再送信待ちの他装置にリンク終了要求信号を送信することを特徴とする請求項１４、１６、１７の何れか１項に記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の領域に分散した無線端末装置が相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行って情報交換を行う無線通信ネットワークにおける無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特定の領域に分散した無線端末装置（以下「無線端末」又は「無線機」と略す）が相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行って情報交換を行う、ネットワークトポロジーとしてメッシュ型の無線通信ネットワークシステムが知られている。例えば特許文献１に記載の従来技術が知られている。
【０００３】
図１９は、従来知られている無線通信ネットワークシステム全体の構成の一例を示す図である。同図において、Ａ〜Ｊは分散設置された無線端末（無線機）を示す。自らが直接通信可能な距離は一般に有限であるので、各無線端末Ａ〜Ｊはシステムを構成する全ての無線端末とは直接通信することはできない。しかし各無線端末Ａ〜Ｊは全て１台以上の無線端末と直接通信することは可能であり、他の無線端末を経由することでシステムを構成する全ての無線端末との通信を可能としている。
【０００４】
各無線端末Ａ〜Ｊは、それぞれ、存在通知データ、通信診断データ等を相互に送受信して通信路の信頼性を診断することで、例えば図２０（ａ）に示されるようなシステム構成情報を生成し記憶する。
【０００５】
図２０（ａ）に示されるシステム構成情報は、無線端末Ａが生成し記憶するシステム構成情報の一例であり、無線端末Ａの送信するデータが着信先の無線端末に到達するまでになされる通信回数と、その通信回数を最小通信回数として到達する着信先の無線端末との関係を示している。同図から、例えば、無線端末Ａが１回の通信でデータを転送可能な無線端末（つまり、無線端末Ａが直接通信可能な無線端末）は、無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄであることが分かる。また、無線端末Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊは、無線端末Ａが直接通信できない無線端末であり、他の無線端末が中継することで（複数回の通信で）、データを転送可能な無線端末であることが分かる。そして、他の無線端末が中継することでデータを転送するために、無線端末Ｅ，Ｆは少なくとも２回の通信を要し（中継回数１回以上）、無線端末Ｇ、Ｈ、Ｉは少なくとも３回の通信を要し、無線端末Ｊは少なくとも３回の通信を要することがわかる。
【０００６】
但し、無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄ以外の無線端末が全て無線端末Ａと直接通信できないものとは限らない。例えば、無線端末Ｅ，Ｆ等であれば、例えば周囲の通信環境が良好なとき等に無線端末Ａと直接通信できる場合もあり得る。しかし、ここでは、上記通信路の信頼性の診断の結果、信頼性が十分でなかったことから、無線端末Ｅ，Ｆへのデータ転送には他の無線端末の中継を要するものとして管理されている。
【０００７】
更に、各無線端末は、例えば図２０（ａ）のような自端末のシステム構成情報に基づいて、少なくとも自端末が直接通信できる他の無線端末（以下、隣接する無線端末（無線機）という場合もある）のシステム構成情報を、当該隣接する各無線端末に要求して取得して記憶する。
【０００８】
図２０（ｂ）に、この様に取得し記憶したシステム構成情報の一例を示す。ここでは、一例として、無線端末Ａが取得し記憶する、隣接する各無線端末のシステム構成情報の一
例が示されている。即ち、無線端末Ａは、図２０（ａ）に示される自端末のシステム構成情報の他に、図２０（ｂ）に示される隣接無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄのシステム構成情報をも記憶し管理することになる。そして、無線端末Ａは（勿論、他の各無線端末も）、システム構成情報を参照して、データの送出先を決定する。
【０００９】
一例として、無線端末Ａが無線端末Ｅを宛先とするデータを送出する場合を考える。図２０（ｂ）を参照すると、無線端末Ｅへデータを転送するためには、無線端末Ｂからは１回の通信で転送可能であることがわかる。同様に、無線端末Ｃからは１回、無線端末Ｄからは２回の通信で転送可能であることがわかる。このことにより、無線端末Ａは、着信先が無線端末Ｅであるデータを無線端末ＢまたはＣのいずれかに送出する。無線端末ＢまたはＣは、このデータを中継し、これにより当該データは１回の中継で無線端末Ｅへ届くことになる。
【００１０】
図２１は、各無線端末で記憶するシステム構成情報の一例を示す図である。尚、ここでは無線端末Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｇを例にするが、他の無線端末も同様にしてシステム構成情報を生成し記憶している。
【００１１】
図２１に示されるように、無線端末Ａの記憶するシステム構成情報は、上記図２０（ａ）と図２０（ｂ）に示されるシステム構成情報を合わせたものとなっている。他の無線端末Ｂ，Ｅ，Ｇも同様に、自端末のシステム構成情報及びその隣接無線端末のシステム構成情報を、自己が保持し管理するシステム構成情報としており、このシステム構成情報を参照して、データの送信先を決定することになる。
【００１２】
無線通信ネットワーク内でシステム構成情報を生成し各無線端末で共有するためには、まず各無線端末において、自装置が直接通信できる周辺の無線端末を特定できる必要がある。各無線端末において直接通信可能な無線端末が特定できれば、それらの情報が無線端末間で順次交換されることにより、図２０又は図２１に例示されるようなシステム構成情報を構築してゆくことができる。
【００１３】
周辺のどの無線端末が直接通信可能かは無線通信ネットワークを構成する環境によって時々刻々と変化する。このため、直接通信可能な無線端末の調査は１回のみで完了というものではなく、定期的に行う必要がある。
【００１４】
周辺の直接通信可能な無線端末を決定するための単純な考え方として、周辺の無線端末から何らかの無線信号を受信できるか否かを判定する方式が考えられる。しかし、無線回線の状態、即ち送信側の無線端末から受信側の無線端末までの空間電波ロスは，周囲環境に変化によって直接波、多重伝搬波が影響を受けることによって時々刻々変化する。２台の無線端末間の通信が可能であるかどうかの判断を，単発の受信判断によって判断することは危険である。長時間にわたって多数の通信が安定して行われることを確認することが望ましい。
【００１５】
そこで、周辺の直接通信可能な無線端末の調査を行うための従来技術として、特許文献２に記載の従来技術が知られている。即ち、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）において、他の基地局装置から報知された制御情報の受信状態に応じて基地局毎の受信回数がアップ又はダウンされ、その結果受信回数が閾値を超えた基地局との直接通信が許可される方式が知られている。
【００１６】
他面において、近年では、無線通信ネットワークシステムにおける低消費電力化が求められている。特に、一般的に無線端末には電源としてバッテリーが搭載されている場合が多いため、無線端末の消費電力を抑制することが重要である。
【００１７】
無線端末の消費電力を抑制するための有効な無線通信ネットワーク技術として、例えば非特許文献１に記載の、ローパワーリスニングと呼ばれる無線通信技術が知られている（非特許文献１参照）。この技術ではまず、受信側の無線端末は、所定周期Ｔで、短い受信状態となり、その後長い休止状態になるという間欠動作を繰り返す。一方、送信要求が発生した無線端末は、周期Ｔよりも長い期間で連続送信状態となり、その期間で連続的に送信要求信号を送信する。この結果、受信側の無線端末では、周期Ｔで起きあがる短い受信状態にて上述の送信要求信号をキャッチする。これ以降、送信側と受信側の無線端末同士で、通信リンクの確立動作が実行され、データの交信状態に移行する。
【００１８】
上述のローパワーリスニング方式（以下、これを「第１のローパワーリスニング方式」と称す）では、受信側の無線端末は、周期Ｔの間欠受信状態を繰り返すため、消費電力を低く抑えることができる。しかし、送信要求が発生した無線端末では、周期Ｔよりも長い期間の連続送信状態が発生するため、消費電力が多くなってしまうという問題があった。
【００１９】
これを解決するための従来技術として、例えば特許文献３に記載の、第２のローパワーリスニング方式が知られている。この技術では、受信側の無線端末は、所定周期Ｔで、自装置の識別情報を含むビーコン信号を短い期間で同報送信し、そのあと短い受信状態となり、その後長い休止状態になるという間欠動作を繰り返す。一方、送信要求が発生した無線端末は、連続受信状態となり、その期間で周辺の無線端末から間欠的に送信されてくるビーコン信号をキャッチし、その後の受信側の無線端末での短い受信状態をめがけて送信要求信号を送信する。これ以降、送信側と受信側の無線端末同士で、通信リンクの確立動作が実行され、データの交信状態に移行する。
【００２０】
上述の第２のローパワーリスニング方式では、受信側の無線端末は、周期Ｔで間欠的にビーコン信号を送信しその後短い受信状態となるだけなので、消費電力を低く抑えることができる。また、送信要求が発生した無線端末では、連続受信状態となるが、連続送信状態とは違って消費電力はそれほど多くはならない。このため、この方式は、無線通信ネットワーク内の無線端末全体の消費電力を低く抑えることができる優れた無線通信技術である。
【００２１】
ところで、特許文献３に記載の従来技術に関連するが、無線機が特定の周期で休止と動作を繰り返し、動作状態において自分の識別番号をブロードキャストし、データを送信したい無線機は、連続の受信状態となり、受信した識別番号から送信したい無線機かどうかを判別し、ブロードキャストに続く短い受信状態めがけてリンク確立要求を送信するようにした従来技術が、例えば特許文献４に記載の、非同期で間欠動作する無線機間アクセス方式として知られている。この方式も無線機の電源として電池を使用して間欠動作するため電池の消耗を軽減することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００３−８６２６号公報
【特許文献２】特開２００７−１８１０４２号公報
【特許文献３】特開２００９−１０７０３号公報
【特許文献４】特開２００８−１０３８９６号公報
【非特許文献】
【００２３】
【非特許文献１】Ｒ．Ｊｕｒｄａｋ，Ｐ．Ｂａｌｄａ  ａｎｄＣ．Ｖ．Ｌｏｐｅｓ：“Ａｄａｐｔｉｖ  ｌｏｗ  ｐｏｗｅｒ  ｌｉｓｔｅｎｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，６，８，ｐｐ．９８８−１００４（２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
前述した、無線ＬＡＮにおける周辺の直接通信可能な無線端末の調査を行うための従来技術は、無線ＬＡＮには有効であるが、上述したようなローパワーリスニング方式の無線通信ネットワークには、適用することができないという問題があった。
【００２５】
即ち、第１のローパワーリスニング方式では、受信状態が間欠的に短い期間でしか発生しないため、この期間で周辺の無線端末からの何らかの無線信号の受信数を安定的に計数するのは困難であるという問題があった。また、前述したように、第１のローパワーリスニング方式では、送信側の無線端末の消費電力が多くなってしまうという問題もあった。
【００２６】
一方、第２のローパワーリスニング方式では、連続受信状態では周辺の無線端末からのビーコン信号を長期間にわたって安定的に受信することができ、ビーコン信号の受信数を安定的に計数することができる。しかし、この連続受信状態は、送信要求が発生しないとそのような連続受信状態にならない。このため、送信が行われない無線端末では、周辺の無線端末からの何らかの無線信号を安定的に計数するのは困難であるという問題があった。
【００２７】
また上記特許文献４に記載の従来の方式では、同じ無線機に対してデータを送信したい無線機が複数ある場合、識別信号のブロードキャストによってリンク確立要求が衝突し、判別できなくなるという問題があった。
【００２８】
メッシュ無線通信ネットワークの接続構成は、新たな無線端末の追加や存在していた無線端末の故障、撤去以外にも、直接通信可能であった２つの無線端末間の通信が不可になったり、逆に通信できなかった無線端末との間の通信が可能になったりすることにより、変化する可能性がある。一方、メッシュ無線通信ネットワークの接続構成を正しく把握しておかないと、中継ルートを正しく選択することができず、データを宛先無線端末まで転送することができない可能性がある。
【００２９】
メッシュ無線通信ネットワークの接続構成の変化は、メッシュ無線通信ネットワークを構成するすべての無線端末に周知する必要があるが、変化を検出した無線端末が同時に、自分以外の無線端末にこれを伝達しようとすると、同時送信による輻輳によって、正しく接続構成が周知されない可能性がある。
【００３０】
そこで、本発明の１つの側面では、リンク確立要求の衝突を検出した受信側無線端末からリンク確立要求を送信した複数の送信側無線端末に衝突検出信号を同報送信してリンク確立要求送信タイミングを異ならせて信号衝突を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
態様の一例では、無線通信ネットワーク内で、自装置の送出するデータが宛先装置に到達するまでに要する中継回数に関する情報を含むシステム構成情報を保有し、該システム構成情報に基づいて相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行う無線端末装置として実現され、以下の構成を有する。
【００３２】
間欠動作制御部は、自装置の識別符号を他装置に向けて同報送信する識別符号同報送信動作と、その後に他装置からのリンク確立要求信号を待ち受けて受信しその他装置との間でリンクを確立するリンク確立受信動作と、そのリンク確立要求信号を受信してそのリンクが確立した場合にその他装置との間で通信データの交信を行う第１の通信データ交信動
作とからなる受信動作状態と、その受信動作状態の後に実行されその識別符号同報送信動作及びそのリンク確立要求待受け動作を合わせた動作期間よりも長い期間を有する休止状態とを、繰り返し実行する。
【００３３】
送信動作制御部は、送信要求の発生時に、他装置からの識別符号を連続的に待ち受けて受信する識別符号連続待受け動作と、その識別符号を受信した場合であってその識別符号を送信した他装置と直接通信を行うと決定されたときにその他装置が実行するリンク確立受信動作の期間に合わせてその他装置に向けてリンク確立要求信号を送信しその他装置との間でリンクを確立するリンク確立送信動作と、そのリンクが確立した場合にその他装置との間で通信データの交信を行う第２の通信データ交信動作とからなる送信動作状態を実行し、その送信動作状態の後に休止状態に移行する。
【００３４】
直接通信可能端末調査部は、システム構成情報を生成するために、送信動作制御部が識別符号連続待受け動作にて受信した識別符号の受信の度合いに関する情報をその識別符号毎に識別符号受信情報として調査し、送信動作制御部が実行する識別符号連続待受け動作の累計時間が所定時間に到達したときに、該識別符号受信情報の調査結果に基づいて直接通信できる他装置を決定する。
【００３５】
衝突検出制御部は、前記送信動作制御部が前記リンクを確立するときであって、前記直接通信可能端末調査部が決定した直接通信できる複数の他装置から送信される前記リンク確立要求信号を正しく検出できずに前記送信動作制御部がリンクを確立し得ないときには前記リンク確立要求信号の衝突を検出する動作を実行し、該衝突検出動作で衝突を検出した場合には、前記リンク確立要求信号を送信した前記複数の他装置に向けて衝突検出信号を同報送信するとともに受信状態を延長する動作を実行する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の態様の一例によれば、周辺の直接通信可能な無線端末の調査を常に安定的に実施することが可能となるとともに、調査済みの直接通信可能な無線端末間でのデータ通信に移行するまでの間に、識別信号を送信した無線端末でリンク確立要求が衝突したかを検出し、リンク確立要求が衝突した場合には、識別信号を送信した無線端末から衝突検出信号を送信するとともに受信状態を延長し、また一方、データを送信したい無線端末は衝突検出信号を受信した後は、タイミングをばらつかせてリンク確立要求の再送信を行うことで、リンク確立要求の再送信するタイミングがデータを送信したい無線端末ごとにばらつくため、リンク確立要求の衝突を回避でき、その結果として正常にデータ送受信を行える確率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】無線端末の実施形態の構成図である。
【図２】間欠動作の制御処理を示す動作フローチャートである。
【図３】送信動作の制御処理を示す動作フローチャートである。
【図４】間欠動作を示す動作タイミングチャートである。
【図５】リンク確立成功時における識別符号連続待受け、リンク確立動作、及び通信データ交信動作を示す動作タイミングチャートである。
【図６】リンク確立失敗時における識別符号連続待受け、リンク確立動作を示す動作タイミングチャートである。
【図７】識別符号受信情報更新処理を示す動作フローチャートである。
【図８】直接通信可能端末管理テーブルを示す図である。
【図９】システム構成情報の例を説明する図である。
【図１０】本発明の直接通信可能な無線機間でリンク確立要求信号が衝突する様子を示すタイムチャートである。
【図１１】リンク確立要求の衝突によりリンク確立要求が判別不能である様子を示す図である。
【図１２】本発明によるリンク確立要求の再送信の様子を示す図（その１）である。
【図１３】本発明によるリンク確立要求の再送信の様子を示す図（その２）である。
【図１４】本発明によるリンク確立要求の再送信のタイミングを決定する方法を説明する図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る衝突検出信号の受信に伴う送信側無線機の処理フローを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る衝突検出を行う受信側無線機の処理フローを示す図である。
【図１７】無線フレームフォーマットの例を示す図である。
【図１８】無線端末１００の実施形態を具体的に実現することのできる無線端末１５００のハードウェア構成例を示す図である。
【図１９】従来知られている無線通信ネットワークシステム全体の構成の一例を示す図である。
【図２０】システム構成情報の例を示す図（その１）である。
【図２１】システム構成情報の例を示す図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、無線通信ネットワークを構成する本発明の実施形態に係る無線端末装置の構成を示す図である。図２及び図３は、本発明の実施形態に係る無線端末装置の制御動作を示す動作フローチャート、図４〜図６は、本発明の実施形態に係る無線端末間の制御動作を示す動作シーケンス図、図７〜図１７は、実施形態のその他の動作説明図である。
【００３９】
まず、図１において、番号が同じ部分は同じ処理を実行するが、理解を容易にするために、＃１が付いているものは受信側の無線端末（以下、「受信端末」と略す）の各処理部、＃２が付いているものは送信側の無線端末（以下、「送信端末」と略す）の各処理部を意味するものとする。
【００４０】
図１において、無線端末１００は、例えば１１０として表示される無線通信ネットワークの各ノードＡ〜Ｊを構成し、受信端末１００（＃１）は例えばノードＢであり、送信端末１００は例えばノードＡである。この無線通信ネットワーク１１０内で、各ノードＡ〜Ｊを構成する無線端末は、自装置の送出するデータが宛先装置に到達するまでに要する中継回数に関する情報を含むシステム構成情報を保有する（後述する図９参照）。無線端末１００は、システム構成情報に基づいて相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行う。そして、無線端末１００は、間欠動作制御部１０１、送信動作制御部１０２、直接通信可能端末調査部１０３、アンテナ１０４、及び衝突検出制御部１０６を有する。
【００４１】
図１の無線端末１００において、間欠動作制御部１０１は、図２の動作フローチャートで示される制御動作に基づいて、以下の受信動作状態と休止状態を繰り返し実行する。受信動作状態では、識別符号同報送信動作、リンク確立受信動作、及び第１の通信データ交信動作が実行される。
【００４２】
まず、特には図示しない休止状態制御タイマがタイムアウトすることにより、間欠動作制御部１０１である図２の間欠動作の制御処理が起動され、まず、識別符号同報送信動作が実行される（図２のステップＳ２０１）。この動作では、自装置の識別符号が、例えばビーコンフレームとして、アンテナ１０４を介して、他装置に向けて同報送信される。この動作は、図４において、Ｓ１０として示され、短い期間Ｔ１０で実行される。
【００４３】
図１７（ａ）は、ビーコンフレームのデータ構成例を示す図である。ビーコンフレームは、無線通信の単位となる無線フレームを識別するフレーム識別情報と、送信元の無線端末１００を識別するための無線機識別情報と、送信元の無線端末１００が受信することが可能な受信レベルを示す受信可能レベル情報と、フレームデータの伝送誤りを検査するための検査符号を含む。
【００４４】
次に、リンク確立受信動作が実行される（図２のステップＳ２０２）。この動作では、ステップＳ２０１での識別符号同報送信動作の後に、アンテナ１０４を介して、何れかの他装置である送信端末１００（＃２）からのリンク確立要求信号が待ち受けられて受信され、送信端末１００（＃２）との間でリンクが確立される。この動作は、図４において、Ｓ１１として示され、Ｓ１０の識別符号同報送信動作に続く短い期間Ｔ１１で実行される。
【００４５】
次に、ステップＳ２０２でのリンク確立受信動作によってリンクが確立したか否かが判定される（図２のステップＳ２０３）。
ここで、他装置からリンク確立要求信号が到達しなければステップＳ２０３の判定がＮＯとなり、その結果、自装置の状態が休止状態へ移行させられ（図２のステップＳ２０５）、間欠動作制御部１０１としての図２の間欠動作の制御処理が終了する。ステップＳ２０５では、特には図示しない休止状態制御タイマがスタートされる。
【００４６】
休止状態は、図４において、Ｓ１２として示され、識別符号同報送信動作Ｓ１０の実行期間Ｔ１０とリンク確立受信動作Ｓ１１の実行期間Ｔ１１を合わせた期間よりも長い期間Ｔ１２の間維持される。休止状態制御タイマは、休止期間Ｔ１２を計時する。休止期間Ｔ１２が経過して休止状態制御タイマがタイムアウトすると、このタイマはリセットされた後に、間欠動作制御部１０１である図２の間欠動作が再び起動される。
【００４７】
この結果、図４に示されるように、他装置からリンク確立要求信号が到達していない状態では、受信端末１００（＃１）においては、次のような間欠動作制御部１０１の処理が実行される。即ち、短い期間Ｔ１０を有する識別符号同報送信動作Ｓ１０と、それに続く短い期間Ｔ１１を有するリンク確立受信動作とからなる受信動作状態と、Ｔ１０＋Ｔ１１よりも十分に長い期間Ｔ１２を有する休止状態とが繰り返し実行される。このようにして休止状態が十分に長くとられることによって、受信端末１００（＃１）の消費電力が抑制される。なお、間欠動作の全体時間Ｔ１０＋Ｔ１１＋Ｔ１２は、例えば３秒程度である。
【００４８】
一方、他装置である送信端末１００（＃２）からリンク確立要求信号が到達し、ステップＳ２０２のリンク確立受信動作にて、リンク確立処理が実行されリンクが確立されると、ステップＳ２０３の判定がＹＥＳとなる。この結果、第１の通信データ交信動作が実行される（図２のステップＳ２０４）。この動作では、アンテナ１０４を介して他装置との間で通信データの交信が実行されることにより、送信端末１００（＃２）から自装置である受信端末１００（＃１）に、データフレームが送信される。この動作は、図５において、Ｓ１１に続くＳ１５として示され、データフレームの伝送容量に応じた時間長で実行される。なお、図５において、図４の場合と同じ符号が付された部分では、図４の場合と同じ処理が実行される。
【００４９】
ステップＳ２０４の第１の通信データ交信動作が終了後、前述のステップＳ２０５の休止状態への移行処理が実行され、自装置は再び期間Ｔ１２の休止状態に移行する。
次に、図１の無線端末１００において、送信動作制御部１０２は、無線端末１００が送信端末１００（＃２）である場合において送信要求が発生したときに起動される。送信動作制御部１０２は、図３の動作フローチャートで示される制御動作に基づいて、以下の送信動作状態を実行し、その後前述した休止状態に戻る。
【００５０】
送信動作状態では、識別符号連続待受け動作、リンク確立送信動作、及び第２の通信データ交信動作が実行される。
まず、送信端末１００（＃２）内での送信要求の発生により、送信動作制御部１０２である図３の送信動作の制御処理が起動され、まず、識別符号連続待受け動作が起動される（図３のステップＳ３０１）。この動作では、アンテナ１０４を介して他装置からの例えばビーコンフレームによる識別符号を連続的に待ち受けて受信する状態が生成される。この動作は、図４において、送信要求Ｊにより起動されるＳ１３として示され、期間Ｔ１３で実行される。この期間Ｔ１３は最大で、前述の間欠動作の全体時間Ｔ１０＋Ｔ１１＋Ｔ１２の３倍程度の長さを有する期間となる。例えば約９秒程度である。このとき、特には図示しない連続待受け制御タイマが起動される。連続待受け制御タイマは、期間Ｔ１３を計時する。
【００５１】
次に、識別符号が受信されたか否かが判定される（図３のステップＳ３０２）。
識別符号が受信されておらずステップＳ３０２の判定がＮＯならば、次に連続待受け制御タイマが期間Ｔ１３の計時を終了してタイムアウトしたか否かが判定される（図３のステップＳ３１１）。
【００５２】
連続待受け制御タイマがタイムアウトしておらずステップＳ３１１の判定がＮＯならば、再びステップＳ３０２に戻って識別符号が待ち受けられる。
識別符号が受信されステップＳ３０２の判定がＹＥＳとなると、受信された識別符号が抽出される。そして、その抽出された識別符号が、図１の直接通信可能端末調査部１０３へ通知され、後述する識別符号受信情報が更新される（図３のステップＳ３０３）。直接通信可能端末調査部１０３の動作については後述する。この動作は、図５において、識別符号が含まれるビーコンフレームＰ１（図１７（ａ）参照）が受信端末１００（＃１）から送信端末１００（＃２）に送信されたタイミングに対応する。
【００５３】
次に、内部のシステム構成情報（後述する図９参照）が参照されることにより、ステップＳ３０３にて識別された無線端末１００（受信端末１００（＃１））が、送信データが最初に転送される端末であるか否かが判定される（図３のステップＳ３０４）。
【００５４】
上記無線端末１００が最初の転送端末ではなくステップＳ３０４の判定がＮＯならば、前述したステップＳ３１１の処理に移行し、他の識別符号の受信処理が続行される。
上記無線端末１００が最初の転送端末でステップＳ３０４の判定がＹＥＳならば、連続待受け制御タイマがストップされた後に（図３のステップＳ３０５）、リンク確立送信動作が実行される（図３のステップＳ３０６）。この動作では、識別された受信端末１００（＃１）が実行する前述したリンク確立受信動作（図２のステップＳ２０２）の期間に合わせて、アンテナ１０４を介してその受信端末１００（＃１）に向けてリンク確立要求信号が送信され、受信端末１００（＃１）との間でリンクが確立される。この動作は、図５において、Ｓ１４として示される。また、リンク確立要求信号は、図５の要求フレームＰ２として示される。更に、この動作においては、リンク確立要求信号のフレームに続いて、受信端末１００（＃１）と送信端末１００（＃２）との間で、リンク確立処理のための一連の制御フレームＰ３が交信される。
【００５５】
図１７（ｂ）は、リンク確立要求信号が格納される要求フレームＰ２のデータ構成例を示す図である。この要求フレームは、無線通信の単位となる無線フレームを識別するフレーム識別情報と、送信端末１００（＃２）を識別するための送信側無線機識別情報と、受信端末１００（＃１）を識別するための受信側無線機識別情報と、リンク確立要求を示すコマンド情報と、フレームデータの伝送誤りを検査するための検査符号を含む。送信側無線機識別情報としては、送信端末１００（＃２）自身の無線機識別情報が格納される。受
信側無線機識別情報としては、送信端末１００（＃２）が受信したビーコンフレームＰ１から抽出された無線機識別情報（図１７（ａ）参照）が格納される。
【００５６】
リンク確立要求信号に応答した後に送信端末１００（＃２）と受信端末１００（＃１）との間で更新される制御フレームＰ３も、図１７（ｂ）のデータ構成例と同様のデータ構成を有する。この場合、コマンド情報としては、各種要求を示すコマンド又は各種応答を示すコマンドが格納される。
【００５７】
次に、ステップＳ３０６でのリンク確立送信動作によってリンクが確立したか否かが判定される（図３のステップＳ３０７）。具体的には、受信端末１００（＃１）から受信可能応答の制御フレームを受信できたか否か、また、リンク確立処理のための一連の制御フレームの送受信シーケンスが正常に完了したか否かが判定される。なおステップＳ３０６の関連する処理については、図１５で再度説明する。
【００５８】
受信端末１００（＃１）との間でリンク確立処理に失敗しステップＳ３０７の判定がＮＯとなると、その受信端末１００（＃１）との通信は中止される。そして、連続待受け制御タイマが再スタートされて再び識別符号連続待受け動作が再開され（図３のステップＳ３１０）、前述したステップＳ３１１の処理に移行し、他の識別符号の受信処理が再開される。この動作は、図６において、Ｓ１４に続いて再びＳ１３の識別符号連続待受け動作の状態となる場合に対応する。
【００５９】
受信端末１００（＃１）との間でリンク確立処理に成功しリンクが確立されると、ステップＳ３０７の判定がＹＥＳとなる。この結果、第２の通信データ交信動作が実行される（図３のステップＳ３０８）。この動作では、アンテナ１０４を介して他装置との間で通信データの交信が実行されることにより、自装置である送信端末１００（＃２）から受信端末１００（＃１）に、データフレームが送信される。この動作は、図５において、Ｓ１４に続くＳ１６において送信されるデータフレームＰ４として示される。
【００６０】
図１７（ｃ）は、通信データが格納されるデータフレームＰ４のデータ構成例を示す図である。このデータフレームは、無線通信の単位となる無線フレームを識別するフレーム識別情報と、送信端末１００（＃２）を識別するための送信側無線機識別情報と、受信端末１００（＃１）を識別するための受信側無線機識別情報と、データ通信を示すコマンド情報と、通信データと、フレームデータの伝送誤りを検査するための検査符号を含む。
【００６１】
続いて、ステップＳ３０８の第２の通信データ交信動作が正常に終了したか否か、即ち、受信端末１００（＃１）から正常受信の応答フレームが返されたか否か等が判定される（図３のステップＳ３０９）。
【００６２】
応答フレームは、図１７（ｂ）に示されるデータ構成例と同様のデータ構成を有する。この場合、コマンドには、データ通信の応答を示すコマンドが格納される。
正常終了でなくステップＳ３０９の判定がＮＯの場合には、その受信端末１００（＃１）との通信は中止される。そして、連続待受け制御タイマが再スタートされて再び識別符号連続待受け動作が再開され（図３のステップＳ３１０）、前述したステップＳ３１１の処理に移行し、他の識別符号の受信処理が再開される。
【００６３】
正常終了でステップＳ３０９の判定がＹＥＳの場合には、連続待受け制御タイマの値が直接通信可能端末調査部１０３に通知された後にリセットされ（図３のステップＳ３１２）、休止状態への移行処理が実行される（図３のステップＳ３１３）。これにより、送信動作制御部１０２としての図３の送信動作の制御処理が終了する。ステップＳ３１２の処理については後述する。また、ステップＳ３１３の処理は、前述した間欠動作制御部１０
１による図２のステップＳ２０５の処理と同じであり、休止状態制御タイマがスタートされる。この結果、送信端末１００（＃２）は、受信端末１００（＃１）としての動作に戻り、前述した間欠動作制御部１０１による間欠動作の制御処理が実行されることになる。
【００６４】
識別符号連続待受け動作の期間Ｔ１３中に何れの他装置の無線端末１００からの識別符号も受信できず、連続待受け制御タイマがタイムアウトしてステップＳ３１１の判定がＹＥＳとなると、直接通信可能端末調査部１０３に連続待受け制御タイマの値が通知される（図３のステップＳ３１２）。そして、上述のステップＳ３１３の休止状態への移行処理が実行され、送信動作制御部１０２としての図３の送信動作の制御処理が終了する。この場合には、送信動作はエラーになったことになる。
【００６５】
次に、図１の無線端末１００において、直接通信可能端末調査部１０３の動作について説明する。
図７は、上述の識別符号受信情報の管理を行うために、図１の直接通信可能端末調査部１０３が実行する識別符号受信情報更新処理を示す動作フローチャートである。
【００６６】
まず、図１の送信動作制御部１０２が、前述した図３のステップＳ３０１〜Ｓ３１１の実行期間において識別符号連続待受け動作を実行しているときに、識別符号が受信されステップＳ３０２の判定がＹＥＳとなると、受信された識別符号が抽出される。そして、その抽出された識別符号が、直接通信可能端末調査部１０３へ通知される。
【００６７】
これを受けて、直接通信可能端末調査部１０３は、図７の動作フローチャートで示される制御動作を起動する。
ここではまず、送信動作制御部１０２から通知された識別符号が認識されることにより、この識別符号に対応する図８に例示される直接通信可能端末管理テーブル上の識別符号受信回数８０２がカウントアップされる（図７のステップＳ７０１）。
【００６８】
次に、上記識別符号に対応するビーコンフレームが、特定強度以上で受信されたか否かが判定される（図７のステップＳ７０２）。この処理は、例えば後述する図１８の無線受信回路１５０４で得られる受信フレーム信号の受信強度値を判定する処理として実行される。
【００６９】
上記識別符号に対応するビーコンフレームが特定強度以上で受信されておらずステップＳ７０２の判定がＮＯならば、そのまま識別符号受信情報更新処理が終了する。
上記識別符号に対応するビーコンフレームが特定強度以上で受信されておりステップＳ７０２の判定がＹＥＳならば、上記識別符号に対応する図８に例示される直接通信可能端末管理テーブル上の識別符号特定強度以上受信回数８０３がカウントアップされる（図７のステップＳ７０３）。その後、識別符号受信情報更新処理が終了し、次の処理に移行する。次の処理に移行した場合、特には図示していないが、直接通信可能端末調査部１０３において、調査した識別符号を基に識別符号連続待受け動作の累計時間が所定時間に到達したかを判定し、累計時間が所定時間に到達した場合には、識別符号の受信の度合いに関する情報の調査結果にしたがって、直接通信できる他装置である旨の決定を下すことになる。
【００７０】
また直接通信可能端末調査部１０３は、特には図示していないが、識別符号毎に、識別符号の受信の度合いに関する情報と併せて識別符号の受信強度に関する情報を識別符号受信情報として調査し、識別符号受信情報の調査結果に基づいて直接通信できる他装置を決定するようにしてもよい。
【００７１】
図８は、直接通信可能端末管理テーブルの構成例を示す図である。図８において、識別
符号が受信できた無線機識別符号の項目８０１毎に、識別符号受信回数の項目８０２、識別符号特定強度以上受信回数の項目８０３を設け、これらの項目に図７の動作フローに基づいてデータ(カウントアップ値)を書き込む。
【００７２】
図９は、複数の無線端末１００によって構成されるメッシュ型の無線通信ネットワークの例を示す図である。９０２は無線端末１００間の直接通信可能なルートである。９０１は各無線端末１００が保持しているメッシュネットワーク構成に関するシステム構成情報である。システム構成情報９０１において、Ａ〜Ｄが記載されている欄には個別の無線端末１００の識別符号が格納され、その右隣の欄には、自端末から左の欄の識別符号で示される無線端末１００まで中継伝送が行われたときの通信数（ホップ数）を表している。例えば、Ａのシステム構成情報によれば、Ａを宛先としたデータ伝送が行われるとき０回の通信である。Ｃを宛先としたデータ伝送が行われるときは１回の通信であり、直接通信が可能である。Ｂ，Ｄを宛先としたデータ伝送が行われるときはＣを中継することにより、２回の通信でデータを送り届けることが可能である。またＥを宛先としたデータ伝送が行われるときはＣ，Ｂ、又はＣ，Ｄを中継することにより、３回の通信でデータを送り届けることが可能である。上述の宛先の無線端末１００までの互いの中継数が、無線端末１００間で交換されてシステム構成情報９０１が構築される。各無線端末１００は、システム構成情報９０１を参照することにより、宛先端末までの中継回数が最も少ない経路を決定し、その経路上において、まず通信数（ホップ数）が１である無線端末１００を最初の直接通信端末として決定する。
【００７３】
ここで、システム構成情報９０１を構築するためには、まず、自端末が直接通信可能な端末の候補を決定する必要がある。この動作を実行するのが、図１の直接通信可能端末調査部１０３であり、直接通信可能端末調査部１０３は、図７に示した処理を実行することにより、自端末が直接通信可能な端末の候補を決定している。
【００７４】
次に、図１の無線通信ネットワークを構成する無線端末１００において、衝突検出制御部１０６の動作について説明する。
図１０は、本発明の直接通信可能な無線機間でリンク確立要求信号が衝突する様子を示すタイムチャートである。図１０では、メッシュ無線通信ネットワークにおいて、送信側無線機Ｂ(100(#21))と送信側無線機Ｃ(100(#22))が受信側無線機Ａ(100(#11))に対するデータ送信要求Ｊがあまり時間差をおくことなく発生したことを示している。そして送信側無線機Ｂ(100(#21))，送信側無線機Ｃ(100(#22))ともに受信側無線機Ａ(100(#11))からの識別符号を含むビーコンフレームＰ１到来待ちの連続受信状態１３になる。ビーコンフレームフォーマットは、図１７（ａ）に示されており、これについては上記で説明したのでここではその説明を省略する。
【００７５】
送信側無線機Ｂ(100(#21))，送信側無線機Ｃ(100(#22))ともに連続受信状態１３の間に識別符号を含むビーコンフレームＰ１を受信すると、識別符号を含むビーコンフレームＰ１を送信した受信側無線機Ａ(100(#11))の短い受信時間帯Ｓ１１をめがけて送信側無線機Ｂ(100(#21))，Ｃ(100(#22))はリンク確立要求Ｐ２を送信する。送信側無線機Ｂ(100(#21))，Ｃ(100(#22))では、既述したようにＳ１４においてリンク確立送信動作を実行する（図３のステップＳ３０６）。しかし、送信側無線機Ｂ(100(#21))，送信側無線機Ｃ(100(#22))からのリンク確立要求Ｐ２は、図１０に示すように受信側無線機Ａ(100(#11))において衝突してしまう。複数の送信側無線機Ｂ(100(#21))，Ｃ(100(#22))からのリンク確立要求Ｐ２が衝突すると、受信側無線機Ａ(100(#11))においてリンク確立要求Ｐ２を正しく受信し判別することができない。
【００７６】
なお、リンク確立要求のフレームフォーマットは、図１７（ｂ）に示されており、この要求フレームは、無線通信の単位となる無線フレームを識別するフレーム識別情報と、送
信端末を識別するための送信側無線機識別情報と、受信端末を識別するための受信側無線機識別情報と、リンク確立要求を示すコマンド情報と、フレームデータの伝送誤りを検査するための検査符号を含む。送信側無線機識別情報としては、送信端末自身の無線機識別情報が格納される。受信側無線機識別情報としては、送信端末が受信したビーコンフレームＰ１から抽出された無線機識別情報（図１７（ａ）参照）が格納される。またこの要求フレームにおいて検査符号を用いることでリンク確立要求コマンドや送信無線機識別符号が正しく受信されたかどうかを判別することができる。検査符号としては、たとえば、一般に使われている巡回検査符号（CRC：Cyclic Redundancy Check code）、パリティ符号などを用いることができる。受信側無線機Ａ(100(#11))は検査符号によってリンク確立要求Ｐ２が正しく受信されなかったことで衝突を検出することができる。検査符号を用いて衝突を検出する方法は、たとえば信号が微弱で途中で消失したことにより正しく受信できなかった場合と区別するために、所望の周波数の電波が存在するにも拘わらずリンク確立要求信号が正しく受信できなかったことを衝突と判断するための条件に入れても構わない。また受信開始時の電波強度が特定値以上であったことを衝突と判断するための条件に入れても構わない。また、リンク確立要求以外の無線信号と衝突したことを区別するために、無線信号の継続時間が特定値以下であることを衝突と判断するための条件に入れても構わない。これらの条件を付加してリンク確立要求の衝突を検出・判断する構成は、衝突検出制御部１０６に電波強度判定機能および信号の継続時間測定機能を付加することで容易に実現することができる。
【００７７】
図１１は、リンク確立要求の衝突によりリンク確立要求が判別不能である様子を示す図である。図１０で送信側無線機Ｂ(100(#21))，送信側無線機Ｃ(100(#22))からのリンク確立要求Ｐ２が受信側無線機Ａ(100(#11))において衝突した場合を説明したが、図１１ではこの様子を拡大して示し、リンク確立要求Ｐ２が完全に同時ではなく送信側無線機の処理のばらつきによって若干無線信号の到達に時間差が生じることでも衝突が発生することを示している。すなわち図１１の斜線部は、送信側無線機Ｂ(100(#21))および送信側無線機Ｃ(100(#22))からのリンク確立要求Ｐ２の時間的な重なり部分を示しており、この重なり部分における受信が受信側無線機Ａ(100(#11))で正常に行われないため、たとえ重なり部分以外で受信できたとしても全体の受信内容を判別することはできない。
【００７８】
図１２は、本発明によるリンク確立要求の再送信の様子を示す図（その１）である。すなわち図１２においては受信側無線機Ａ(100(#11))がリンク確立要求Ｐ２の衝突を検出したことにより衝突検出信号Ｐ５を送信し、それに応じて送信側無線機Ｂ(100(#21))および送信側無線機Ｃ(100(#22))がリンク確立要求Ｐ２を再送信する様子を示したものである。図示例では衝突検出信号Ｐ５は送信側無線機Ｂ(100(#21))，送信側無線機Ｃ(100(#22))によって検出される。この場合において受信側無線機Ａ(100(#11))のＳ１６はその受信状態が延長される。これについては後で説明する。なお、衝突検出信号Ｐ５の送信シーケンスは、図５および図６に関して既述したリンク確立要求信号に応答して送信側無線機と受信側無線機との間で交信される一連の制御フレームＰ３の一環と捉えてもよいが、これを特化して衝突検出信号Ｐ５として記述するものである。したがい、衝突検出信号Ｐ５のフレームフォーマットは、既述した制御フレームＰ３のフレームフォーマットと同様、図１７（ｂ）のデータ構成例と同様のデータ構成を有する。この場合、コマンド情報としては、各種応答の一環として衝突検出を示すコマンドが格納される。
【００７９】
図１２では、送信側無線機Ｂ(100(#21))は衝突検出信号Ｐ５を受信するとリンク確立要求Ｐ２を再送し、その後、受信側無線機Ａ(100(#11))は受信状態が延長された相互通信可能な状態Ｓ１６においてデータフレームＰ４の送受信が行われる。一方、送信側無線機Ｃ(100(#22))は衝突検出信号Ｐ５を受信すると、リンク確立要求Ｐ２を再送せずにデータ送信を中止する（取り止める）。この場合、中止するか否かの判断は、図９に示すシステム構成情報テーブル９０１を参照して決定する。たとえば、図９のメッシュ無線通信ネット
ワークにおいて、送信側無線機Ａ，Ｂから受信側無線機Ｃに送信したいデータがあり、リンク確立要求を双方が略同時に送信して衝突が発生したものとする。受信側無線機Ｃからは衝突検出信号Ｐ５が送信側無線機Ａ，Ｂに送られてくるため、リンク確立要求Ｐ２を再送信するか否かを決定することが必要となる。送信側無線機Ｂは、送信データの宛先として無線機Ｄを予定していたとすると、送信側無線機Ｂは、受信側無線機Ｃを中継せずに、中継無線機Ｅを中継することで、宛先無線機Ｄにデータを届けることができるため、送信側無線機Ｂはリンク確立要求の再送信を中止する。一方、送信側無線機Ａは、受信側無線機Ｃを中継せずに予定の宛先無線機Ｄにデータを届けることができないため、送信側無線機Ａはタイミングをずらしてリンク確立要求Ｐ２の再送信を行う。
【００８０】
図１２に戻り説明を続けると、図１２では、送信側無線機Ｃ(100(#22))がデータ送信を取り止める（中止する）例を示したが、データ送信を取り止めず（中止せず）に送信側無線機Ｂ(100(#21))と異なるタイミングにして再送信するようにしても構わない。このように送信側無線機Ｃ(100(#22))がリンク確立要求Ｐ２の再送信を取り止めることで送信側無線機Ｂ(100(#21))は受信側無線機Ａ(100(#11))との間の通信を正常に終了することができ、衝突状態を回避することが可能となる。
【００８１】
図１３は、本発明によるリンク確立要求の再送信の様子を示す図（その２）である。すなわち図１３において送信側無線機Ｃ(100(#22))は衝突検出信号Ｐ５を受信すると、特定の時間だけ受信状態Ｓ１４となる。これは図１２でリンク確立要求Ｐ２の再送信を取り止める代わりに送信側無線機Ｂ(100(#21))と受信側無線機Ａ(100(#11))のデータ交換を先行させその後で送信側無線機Ｃ(100(#22))と受信側無線機Ａ(100(#11))のデータ交換を行えるようにするためである。すなわち送信側無線機Ｂ(100(#21))と受信側無線機Ａ(100(#11))のデータ交換に伴うデータフレームＰ４の送受信のうち受信側無線機Ａ(100(#11))が送信したリンク終了要求Ｐ６を同報することで送信側無線機Ｃ(100(#22))は特定の時間だけ受信状態Ｓ１４とされていることでこれを受信する。そして送信側無線機Ｃ(100(#22))は受信側無線機Ａ(100(#11))が送信したリンク終了要求Ｐ６を受信した後に、リンク確立要求Ｐ２を送信する。その後、送信側無線機Ｃ(100(#22))と受信側無線機Ａ(100(#11))との間でリンク確立が行われデータ交換に伴うデータフレームＰ４を送受信することができる。
【００８２】
このように図１２および図１３に示した本発明によるリンク確立要求の再送信では、送信側無線機Ｂ(100(#21))，送信側無線機Ｃ(100(#22))で異なる設定がなされる例について説明したが、衝突検出信号Ｐ５、あるいはリンク終了要求Ｐ６を受信してからリンク確立要求Ｐ２を送信するまでの時間が送信側無線機Ｂ(100(#21))，送信側無線機Ｃ(100(#22))で異なっていれば、リンク確立要求Ｐ２が再び衝突することはない。したがって、再送するリンク確立要求Ｐ２を送信するタイミングとして、たとえばそれぞれの送信側無線機がランダムにそのタイミングを選択して送信タイミングを決定する方法でも構わないが、それぞれの送信側無線機が保有する個別の識別符号を基にリンク確立要求Ｐ２を送信するタイミングを計算して送信タイミングを決定する方法でも構わない。なお、図１２で説明したように、衝突検出信号Ｐ５の送信シーケンスは、図５および図６に関して既述したリンク確立要求信号に応答して送信側無線機と受信側無線機との間で交信される一連の制御フレームＰ３の一環と捉えてもよいが、これを特化して衝突検出信号Ｐ５として記述するものである。
【００８３】
図１４は、本発明によるリンク確立要求の再送信のタイミングを決定する方法を説明する図である。図１４において衝突検出信号Ｐ５の受信基点からタイムスパンT0〜T9で示したタイミングのうち例えばタイムスパンT7においてリンク確立要求Ｐ２を送信する例を示す。これを実現させる具体的な手段としては、固有の識別符号の一桁目の数字によって各送信側送信機の衝突検出制御部１０６で選択するようにする。リンク確立要求Ｐ２のタイ
ミングを待つ間に受信側無線機Ａ(100(#11))からの信号、たとえばリンク終了要求Ｐ６などを受信した場合には、一旦再送信のタイミング計時をリセットして新たにリンク確立要求Ｐ２を送信するタイミングを計算し直す。また、リンク確立要求Ｐ２に対する衝突検出信号Ｐ５を連続で受信した場合は、各送信側無線機において計算方法を変更する。計算方法の変更方法は、各送信側無線機が再送するタイミングをランダムな値として得て決定する方法と、各送信側無線機が保有する個別の識別符号を基に所定の計算を行ってタイミングを決定する方法がある。
【００８４】
図１５は、本発明の実施形態に係る衝突検出信号の受信に伴う送信側無線機の処理フローを示す図である。図示例ではステップを“Ｓ”と略記する。図１５のステップＳ１５０１では、データ送信要求Ｊが発生したために、たとえば図１２または図１３に示したように連続受信状態Ｓ１３に移行する。ステップＳ１５０２〜Ｓ１５０４では、ループを形成し繰り返して受信側無線機からの識別符号Ｐ１の到来を待つ。所定のループを繰り返しても受信側無線機からの識別符号Ｐ１を受信できなかった場合には異常終了して処理を終える。また、ステップＳ１５０３で、受信側無線機からの識別符号Ｐ１を受信できた場合には、ステップＳ１５０５でリンク確立要求Ｐ２を受信側無線機の短い受信時間帯Ｓ１１をめがけて送信する。ステップＳ１５０６では、受信側無線機から送信される衝突検出信号Ｐ５が受信されたかを判定する。この状態は、図３のステップＳ３０７に示した“リンクは確立したか？”を判定する動作の一形態として把握される。すなわち、図３のステップＳ３０７でリンクを確立しない場合、ステップＳ３１０でタイマ再スタートに移行するが、図１５ではこの間に後述するステップＳ１５０７“リンク確立要求再送タイミング計算”〜１５１１“リンク確立要求再送”の処理が追加される。そして衝突検出信号Ｐ５が受信されなければ、ステップＳ１５１３で送信側無線機と受信側無線機と間にリンク確立によりデータの送受信（データ交換）Ｐ４が行われ、そして正常終了する(これは図３のステップＳ３０８、Ｓ３０９に相当する)。
【００８５】
一方、ステップＳ１５０６で衝突検出信号Ｐ５が受信されれば、ステップＳ１５０７でリンク確立要求再送タイミングの計算を行う。そしてステップＳ１５０８〜Ｓ１５１０では、ループを形成し繰り返してリンク確立要求Ｐ２の再送タイミングのタイムアップを待つ。この間、すなわちステップＳ１５０９では、リンク終了要求Ｐ６が受信された場合には、ステップＳ１５０７に戻り、ステップＳ１５０７〜ステップＳ１５０８の処理を再度実行する。
【００８６】
ステップＳ１５１１では、決められたリンク確立要求Ｐ２の再送タイミングの到来で送信側無線機はリンク確立要求Ｐ２の再送を行う。そしてステップＳ１５１２では、受信側無線機から送信される衝突検出信号Ｐ５が受信されたかを判定する。衝突検出信号Ｐ５が受信されなければ、ステップＳ１５１３で送信側無線機と受信側無線機と間にリンク確立によりデータの送受信（データ交換）Ｐ４が行われ、そして正常終了する。また衝突検出信号Ｐ５が受信されれば、ステップＳ１５０７に戻り、ステップＳ１５０７以降、ステップＳ１５１１までの処理を再び実行し、ステップＳ１５１２で衝突検出信号Ｐ５が受信されなければ、ステップＳ１５１３でデータの送受信（データ交換）Ｐ４を行って処理を正常終了する。
【００８７】
図１６は、本発明の実施形態に係る衝突検出を行う受信側無線機の処理フローを示す図である。図示例ではステップを“Ｓ”と略記する。図１６のステップＳ１６０１は、受信側無線機の状態が間欠動作におけるスリープ(休止)の状態にあることが処理開始の前提となる。ステップＳ１６０２では、スリープ状態から上述したビーコンフレーム送信状態に移行する。ビーコンフレームフォーマットは図１７（ａ）に示すとおりであり、このフォーマット内に当該ビーコンフレームを送信する無線機の識別符号を含ませている。次いでステップＳ１６０３では、ビーコンフレーム送信に対して送信側無線機から送られてくる
リンク確立要求Ｐ２の衝突を検出したか否かを判定する。
【００８８】
ステップＳ１６０３で衝突を検出した場合には、ステップＳ１６０４において受信側無線機が設定した受信状態延長時間をタイムアウトしたか否かを判定し、タイムアウトしていないときは、ステップＳ１６０３に戻り、再び衝突を検出するか否かを判断する。また設定した受信状態延長時間をタイムアウトしたときは、ひとまず処理を終了して、ステップＳ１６０１に戻る。
【００８９】
一方、ステップＳ１６０３で衝突を検出しない場合には、ステップＳ１６０５において図１５に示した送信側無線機からの送信要求、すなわちリンク確立要求Ｐ２、を受信できたかを判定し、受信できなければ処理を終了してステップＳ１６０１に戻るが、受信できたならばステップＳ１６０６に進み、ステップＳ１６０６において送信要求への応答を送信する。送信要求に対する応答のフレームフォーマットは、図１７（ｂ）に示すとおりであり、このフォーマット内には、フレーム識別符号のほか、当該応答を送信した送信元無線機識別符号、また送信要求を送信した送信機の識別符号、すなわち応答を返す相手となる送信先無線機識別符号、送信要求に対する応答であることを明示するコマンド、フレームデータの伝送誤りを検査するための検査符号が含まれている。次いでステップＳ１６０７では、データフレームを受信できたかを判断する。データフレームのフォーマットは、図１７（ｃ）に示すとおりであり、このフォーマット内には、フレーム識別符号のほか、データフレームを送信した送信元無線機識別符号、またデータフレームを受信する送信先無線機識別符号、データフレームであることを明示するコマンド、交信内容を含むデータ、フレームデータの伝送誤りを検査するための検査符号が含まれている。データフレームを受信できなかったときは、処理を終了してステップＳ１６０１に戻るが、データフレームを受信できたときは、ステップＳ１６０８において、データフレーム受信に対する応答を送信する。データフレーム受信に対する応答フォーマットは、図１７（ｂ）に示すとおりであり、既に説明したその他の応答と同じなのでここでは再説しない。そしてステップＳ１６０９でデータフレーム受信に伴う後処理を実行してこのフローにおける受信処理を終了して休止状態に移行する。休止状態に移行した後、受信側無線機はこのフローに示す処理を繰り返し実行することとなる。
【００９０】
図１８は、上述した無線端末１００の実施形態を具体的に実現することのできる無線端末１５００のハードウェア構成例を示す図である。
図１８において、無線端末１５００は、図１の無線端末１００に対応し、アンテナ１５０１、送受信切替部１５０２、無線送信回路１５０３、無線受信回路１５０４、メモリ１５０５、コントローラ１５０６、タイミング回路１５０７、タイマ１５０８、インタフェース回路１５０９、電源（電池）１５１０、電源ライン１５１１、スイッチ１５１２、１５１３を含む。
【００９１】
メモリ１５０５、コントローラ１５０６、タイミング回路１５０７、タイマ１５０８、及びインタフェース回路１５０９は例えば、無線端末１５００の通信制御用の専用演算プロセッサである通信制御部１５２０によって実現される。
【００９２】
図１８に示される構成を有する無線端末１５００において、送信時には、送信データがセンサやパソコンなどの外部の情報処理装置からインタフェース回路１５０９に転送されて、メモリ１５０５に書き込まれる。その後、メモリ１５０５内の送信データは、コントローラ１５０６による制御に基づいて、必要に応じて符号化された後、無線フレームに組み立てられ、メモリ１５０５内の送信バッファ領域に書き込まれる。その結果得られる無線フレーム送信データは、無線送信回路１５０３によって、送受信切替部１５０２を介してアンテナ１５０１から送信される。受信時には、アンテナ１５０１及び送受信切替部１５０２を介して受信された無線フレーム受信データは、無線受信回路１５０４によって、
メモリ１５０５内の受信バッファ領域に受信される。その後、コントローラ１５０６による制御に基づいて、メモリ１５０５内の受信バッファ領域に受信された無線フレーム受信データから受信データが取り出され、必要に応じて復号された後、インタフェース回路１５０９を介して外部の情報処理装置に転送される。
【００９３】
無線送信回路１５０３において、メモリ１５０５内の送信バッファ領域に書き込まれた無線フレーム送信データは、特には図示しない読出し回路によって順次読み出されながら、特には図示しない変調器により、変調送信データに変換される。変調送信データは、特には図示しないデジタル−アナログ変換器により、変調送信信号に変換される。変調送信信号は、特には図示しない直交変調器により、中間周波数送信信号に変換される。中間周波数送信信号は、特には図示しない可変減衰器でレベル調整等された後、特には図示しないアップコンバータにて無線周波数送信信号に変換される。無線周波数送信信号は、最終段の特には図示しない送信アンプにて増幅され、送受信切替部１５０２を介してアンテナ１５０１から送信される。
【００９４】
無線受信回路１５０４において、アンテナ１５０１から送受信切替部１５０２を介して受信された無線周波数受信信号は、特には図示しない低雑音アンプによって増幅された後、特には図示しないダウンコンバータにて中間周波数受信信号に変換される。中間周波数受信信号は、特には図示しない可変減衰器でレベル調整等された後、特には図示しない直交復調器により、変調受信信号に変換される。変調受信信号は、特には図示しないアナログ−デジタル変換器により、変調受信データに変換される。変調受信データは、特には図示しない復調器により、無線フレーム受信データに変換される。この無線フレーム受信データは、特には図示しない書込み回路によって、メモリ１５０５内の受信バッファ領域に順次書き込まれる。
【００９５】
図１８の構成において、コントローラ１５０６が、メモリ１５０５内のプログラム領域に記憶された第１の制御プログラムを実行することにより、図１の間欠動作制御部１０１による前述の図２の動作フローチャートの動作を実現する。このとき、前述した各制御時間Ｔ１０、Ｔ１１、及び休止状態制御タイマによる制御時間Ｔ１２（図４〜図６参照）の制御は、コントローラ１５０６が、タイミング回路１５０７にタイマ１５０８の動作を制御させることにより行う。
【００９６】
コントローラ１５０６は、ステップＳ２０１で識別符号のビーコンフレームを同報送信するときには、図１７（ａ）に例示されるフォーマットでビーコンフレームを生成し、メモリ１５０５の送信バッファ領域に書き込む。また、コントローラ１５０６は、ステップＳ２０２やＳ２０４でリンク確立や通信データの受信に対する応答を返信するときには、図１７（ｂ）に例示されるフォーマットで応答フレームを生成し、メモリ１５０５の送信バッファ領域に書き込む。これらの書込み動作の後、コントローラ１５０６は、スイッチ１５１２をオンして、電源ライン１５１１を介して電源（電池）１５１０から無線送信回路１５０３への電力の給電を開始させる。これにより、無線送信回路１５０３が、前述したようにして、メモリ１５０５内の送信バッファ領域に書き込まれた無線フレーム送信データを順次読み出しながら送信する。
【００９７】
また、コントローラ１５０６は、ステップＳ２０２でリンク確立要求信号の要求フレームを待ち受けたり、ステップＳ２０４でデータフレームを受信したり、あるいは、ステップＳ１５０６、Ｓ１５１２で衝突検出信号を受信するときには、スイッチ１５１３をオンして、電源ライン１５１１を介して電源（電池）１５１０から無線受信回路１５０４への電力の給電を開始させる。これにより、無線受信回路１５０４が、前述したようにして受信動作を実行し、受信した無線フレーム受信データを、メモリ１５０５内の受信バッファ領域に書き込む。コントローラ１５０６は、この無線フレーム受信データの内容を判定す
ることにより、必要なフレームデータが受信されたか否かを判別する。
【００９８】
コントローラ１５０６は、メモリ１５０５内のプログラム領域に記憶された第２の制御プログラムを実行することにより、図１の送信動作制御部１０２による前述の図３の動作フローチャートの動作を実現する。このとき、前述した連続待受け制御タイマによる制御時間Ｔ１３及び休止状態制御タイマによる制御時間Ｔ１２（図５、図６参照）等の計時は、コントローラ１５０６が、タイミング回路１５０７にタイマ１５０８の動作を制御さることにより行う。
【００９９】
コントローラ１５０６は、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４等で識別符号を連続的に待ち受ける動作を実行したり、ステップＳ３０６やＳ３０８でリンク確立や通信データの送信に対する応答を受信するときには、スイッチ１５１３をオンして、電源ライン１５１１を介して電源（電池）１５１０から無線受信回路１５０４への電力の給電を開始させる。これにより、無線受信回路１５０４が、前述したようにして受信動作を実行し、受信した無線フレーム受信データを、メモリ１５０５内の受信バッファ領域に書き込む。コントローラ１５０６は、この無線フレーム受信データの内容を判定することにより、必要なフレームデータが受信されたか否かを判別する。
【０１００】
また、コントローラ１５０６は、ステップＳ３０６でリンク確立要求やそれに続くリンク制御のための要求データを送信したり、あるいは、ステップＳ１５１１でリンク確立要求を送信するときには、図１７（ｂ）に例示されるフォーマットで要求フレームを生成し、メモリ１５０５の送信バッファ領域に書き込む。また、コントローラ１５０６は、ステップＳ３０８で通信データを送信するときには、図１７（ｃ）に例示されるフォーマットでデータフレームを生成し、メモリ１５０５の送信バッファ領域に書き込む。これらの書込み動作の後、コントローラ１５０６は、スイッチ１５１２をオンして、電源ライン１５１１を介して電源（電池）１５１０から無線送信回路１５０３への電力の給電を開始させる。これにより、無線送信回路１５０３が、前述したようにして、メモリ１５０５内の送信バッファ領域に書き込まれた無線フレーム送信データを順次読み出しながら送信する。
【０１０１】
コントローラ１５０６は、メモリ１５０５内のプログラム領域に記憶された第３の制御プログラムを実行することにより、図１の直接通信可能端末調査部１０３による前述の図７の動作フローチャートの動作を実現する。このとき制御される、図８に例示される直接通信可能端末管理テーブルは、メモリ１５０５内の管理テーブル領域に記憶される。
【０１０２】
また、コントローラ１５０６は、メモリ１５０５内のプログラム領域に記憶された第４の制御プログラムを実行することにより、図１の衝突検出制御部１０６による前述の図１５のステップＳ１５０７のリンク確立要求再送タイミングの計算動作を実現する。このとき制御される、リンク確立要求再送タイミングの計算処理に用いられる作業領域は、メモリ１５０５内の作業領域に確保されて、実行される。また、前述したリンク確立要求再送タイミング計算処理にあてがわれた時間の計時は、コントローラ１５０６が、タイミング回路１５０７にタイマ１５０８の動作を制御させることにより行う。
【０１０３】
以上説明したようにしてコントローラ１５０６が、スイッチ１５１２、１５１３を制御して、電源（電池）１５１０から無線送信回路１５０３及び無線受信回路１５０４への電力の給電状態を制御することにより、無線端末１５００における電源（電池）１５１０の消費を抑制することができる。また、コントローラ１５０６は、前述したようにして、識別符号連続待受け動作を制御しながら識別符号受信情報を調査することにより、直接通信可能端末を調査することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０４】
１００  無線端末
１０１  間欠動作制御部
１０２  送信動作制御部
１０３  直接通信可能端末調査部
１０４  アンテナ
１０６  衝突検出制御部
１５００  無線端末
１５０１  アンテナ
１５０２  送受信切替部
１５０３  無線送信回路
１５０４  無線受信回路
１５０５  メモリ
１５０６  コントローラ
１５０７  タイミング回路
１５０８  タイマ
１５０９  インタフェース回路
１５１０  電源（電池）
１５１１  電源ライン
１５１２、１５１３  スイッチ
【図１】
2011061682.tif 000003
【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】
2011061682.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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