(57)【要約】【課題】多数の通信装置を備えた場合であっても、各通信装置が通信効率よくデータを送信し得る通信システムを提供する【解決手段】  マルチホップ無線通信方式を用いた通信システムであって、第１の通信装置の通信圏内に存在する各第２の通信装置に割り当てるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）符号を生成し、生成したＣＤＭＡ符号をビーコン信号に乗せて各第２の通信装置へ送信する第１の通信装置と、ビーコン信号を受信し、受信したビーコン信号が含むＣＤＭＡ符号を用いて送信データを符号化し、符号化した送信データをビーコン信号に同期して第１の通信装置へ送信する第２の通信装置とを備えて、通信システム１を構成する。【選択図】図１
2019161616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ無線通信方式を用いた通信システムであって、
第１の通信装置の通信圏内に存在する各第２の通信装置に割り当てるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）符号を生成し、生成した前記ＣＤＭＡ符号をビーコン信号に乗せて前記各第２の通信装置へ送信する第１の通信装置と、
前記ビーコン信号を受信し、受信した前記ビーコン信号が含む前記ＣＤＭＡ符号を用いて送信データを符号化し、符号化した前記送信データを前記ビーコン信号に同期して前記第１の通信装置へ送信する第２の通信装置と
を備える通信システム。
【請求項２】
前記第１の通信装置が割り当てる前記ＣＤＭＡ符号を前記第２の通信装置の通信圏内において使用できない場合に、前記第２の通信装置は、割り当てる前記ＣＤＭＡ符号を拒否する割り当て符号拒否通知を前記第１の通信装置へ送信し、
前記割り当て符号拒否通知を前記第２の通信装置から受信した場合に、前記第１の通信装置は、別のＣＤＭＡ符号を前記第２の通信装置に割り当て、前記別のＣＤＭＡ符号を含むビーコン信号を前記各第２の通信装置へ送信する
請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記ビーコン信号を所定回数送信した後に前記ビーコン信号に対する応答信号を、前記ＣＤＭＡ符号を割り当てる前記第２の通信装置から受信しなかった場合に、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置に割り当てる前記ＣＤＭＡ符号を解放し、前記第２の通信装置に割り当てる前記ＣＤＭＡ符号を含まない前記ビーコン信号を前記各第２の通信装置へ送信する
請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記第１の通信装置が割り当てた前記ＣＤＭＡ符号の使用を継続しない場合、前記第２の通信装置は、前記第２の通信装置に割り当てられた前記ＣＤＭＡ符号の解放を要求する割り当て符号解放要求を前記第１の通信装置へ送信し、
前記割り当て符号解放要求を前記第２の通信装置から受信した場合、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置に割り当てた前記ＣＤＭＡ符号を解放し、前記第２の通信装置に割り当てる前記ＣＤＭＡ符号を含まない前記ビーコン信号を前記各第２の通信装置へ送信する
請求項１〜３の何れか一項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記第１の通信装置は、前記各第２の通信装置に割り当てた前記ＣＤＭＡ符号の使用を継続するか否かを確認する割り当て符号使用確認通知を前記各第２の通信装置へ送信し、
前記第１の通信装置が割り当てた前記ＣＤＭＡ符号の使用を継続しない場合、前記第２の通信装置は、前記第２の通信装置に割り当てられた前記ＣＤＭＡ符号の解放を要求する割り当て符号解放要求を前記第１の通信装置へ送信し、
前記割り当て符号解放要求を前記第２の通信装置から受信した場合、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置に割り当てた前記ＣＤＭＡ符号を解放し、前記第２の通信装置に割り当てる前記ＣＤＭＡ符号を含まない前記ビーコン信号を前記各第２の通信装置へ送信する
請求項１〜４の何れか一項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記各第２の通信装置に割り当てた前記ＣＤＭＡ符号の使用を継続するか否かを確認する割り当て符号使用確認通知を前記各第２の通信装置へ複数回送信した後に、前記ＣＤＭＡ符号を割り当てた前記第２の通信装置から前記符号使用確認通知に対する応答信号を受信しない場合に、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置に割り当てた前記ＣＤＭＡ符号を解放し、前記第２の通信装置に割り当てる前記ＣＤＭＡ符号を含まない前記ビーコン信号を前記各第２の通信装置へ送信する
請求項１〜５の何れか一項に記載の通信装置。
【請求項７】
前記第１の通信装置から前記ＣＤＭＡ符号の割り当てを受けていない場合、前記第２の通信装置は、前記第２の通信装置への前記ＣＤＭＡ符号の割り当てを要求する符号割り当て要求を前記第１の通信装置へ送信し、
前記符号割り当て要求を前記第２の通信装置から受信した場合、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置に割り当てる前記ＣＤＭＡ符号を生成し、生成した前記ＣＤＭＡ符号を含む前記ビーコン信号を前記各第２の通信装置へ送信する
請求項１〜６の何れか一項に記載の通信システム。
【請求項８】
マルチホップ無線通信方式を用いた通信システムにおいて、
第１の通信装置の通信圏内に存在する各第２の通信装置に割り当てるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）符号を生成する符号生成部と、
前記ＣＤＭＡ符号をビーコン信号に乗せて前記各第２の通信装置へ送信する送信部と
を備える通信装置。
【請求項９】
マルチホップ無線通信方式を用いた通信システムにおいて、
第１の通信装置の通信圏内に存在する各第２の通信装置に割り当てるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）符号を含むビーコン信号を第１の通信装置から受信する受信部と、
前記ビーコン信号が含む前記ＣＤＭＡ符号を用いて送信データを符号化し、前記送信データを前記ビーコン信号に同期して前記第１の通信装置へ送信する送信部と
を備える通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチホップ無線通信方式を用いた通信ネットワークの１つにセンサネットワークがある。センサネットワークは、道路等のインフラ設備や建物の診断のために振動や傾斜等を計測するセンサノードと、各センサノードが送信した計測データを集約しセンタ設置サーバに送信するコンセントレータとを備える。
【０００３】
マルチホップ無線通信方式を用いたセンサネットワークでは、例えば、各センサノードに通信のための時間が割り当てられ、割り当てられた時間においてのみ各センサノードは計測データを送信し得る。隣接エリアとのパケットの衝突等により計測データがコンセントレータに到達しなかった場合、コンセントレータ等からの要請により、センサノードは再度定められた時間に計測データを送信する。
【０００４】
なお、関連する技術として特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載のアドホックネットワークに収容される各端末は、各々に固有の拡散符号により互いに通信し、アドホックネットワークとは別の移動体通信ネットワークにも属する。各端末は、移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０９２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
センサネットワークでは、定期的な計測データや、突発事象発生時の大容量の計測データを各センサノードが効率よく通信できることが望ましい。しかしながら、多数のセンサノードを備えたセンサネットワークにおいて突発的事象が頻繁に発生すると、多数のセンサノードが送信した計測データをコンセントレータが受信することが困難になる虞がある。計測データを送信できなかったセンサノードは計測データを再送するため、通信効率が低下する。
【０００７】
本発明の一側面に係る目的は、多数の通信装置を備えた場合であっても、各通信装置が通信効率よくデータを送信し得る通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態に従った通信システムは、マルチホップ無線通信方式を用いた通信システムであって、第１の通信装置及び第２の通信装置を備える。第１の通信装置は、第１の通信装置の通信圏内に存在する各第２の通信装置に割り当てるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）符号を生成し、生成したＣＤＭＡ符号をビーコン信号に乗せて各第２の通信装置へ送信する。第２の通信装置は、ビーコン信号を受信し、受信したビーコン信号が含むＣＤＭＡ符号を用いて送信データを符号化し、符号化した送信データをビーコン信号に同期して第１の通信装置へ送信する。
【発明の効果】
【０００９】
一実施形態に従った通信システムによれば、該通信システムが多数の通信装置を備えた場合であっても、各通信装置は通信効率よくデータを送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に従った通信システムの構成例を示す図である。
【図２】実施形態に従ったノード装置の構成例を示す図である。
【図３】実施形態に従ったコンセントレータの構成例を示す図である。
【図４】実施形態に従ったＣＤＭＡ符号の割り当てシーケンスの一例を示す図である。
【図５】実施形態に従ったＣＤＭＡ符号の割り当て解放シーケンスの一例を示す図である。
【図６】実施形態に従ったＣＤＭＡ符号の新規割り当てシーケンスの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態に従った通信システムの構成例を示す図である。図１に示す構成例では、通信システム１は、複数のノード装置２（２Ａ〜２Ｅ）とコンセントレータ３とを備える。ノード装置２及びコンセントレータ３は、実施形態に従った通信装置の一例である。以下の説明において、他の通信装置から送信データ（例えば、計測データ）を受信する通信装置を第１の通信装置と記載することがある。また、第１の通信装置へ送信データを送信する通信装置を第２の通信装置と記載することがある。以下では、第１の通信装置はビーコン信号を第２の通信装置に向けて送信し、第２の通信装置は、第１の通信装置から受信したビーコン信号に同期して送信データを送信するものとして説明する。なお、図１に示す一例では、通信システム１は、５つのノード装置２Ａ〜２Ｅを備えるが、任意の数のノード装置２を備えてよい。
【００１２】
図１において、破線は、ノード装置２Ａの通信圏内に存在するノード装置２Ｂ〜２Ｄ及びコンセントレータ３の集合から構成されるノード群を示し、一点鎖線は、ノード装置２Ｅの通信圏内に存在するノード装置２Ｂ〜２Ｄの集合から構成されるノード群を示す。また、ノード装置２Ｄに付された矢印は、通信システム１の運用開始後に新規の通信装置としてノード装置２Ｄが設置されたことを示す。
【００１３】
このように、各通信装置（ノード装置２及びコンセントレータ３）は、当該通信装置の通信圏内に存在する他の通信装置と１ホップで、すなわち、直接通信する。通信システム１において、直接通信する通信装置間の通信方式にはＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式が用いられる。
【００１４】
通信システム１は、マルチホップ無線通信方式を用いた通信システムであり、コンセントレータ３と直接通信するノード装置２だけでなく、中継する他のノード装置２を介してコンセントレータ３と通信するノード装置２を備える。図１に示す一例では、複数のノード装置２の内、ノード装置２Ａは、コンセントレータ３と直接通信する。一方、ノード装置２Ｂ〜２Ｅは、中継する他のノード装置２を介してコンセントレータ３と通信する。このように、ノード装置２は、当該ノード装置２の送信データを送信するだけではなく、他のノード装置２から受信した送信データを転送し得る。以下では、例示的にセンサネットワークを構成する通信システムとして通信システム１を説明する。
【００１５】
＜ノード装置＞
ノード装置２は、例えば、センサノードである。ノード装置２は、第１の通信装置として機能し得、第２の通信装置に向けてビーコン信号を送信し、第２の通信装置から該ビーコン信号に同期した送信データを受信し得る。また、ノード装置２は、第２の通信装置として機能し得、第１の通信装置が送信したビーコン信号を受信し、該ビーコン信号に同期して送信データを送信し得る。第２の通信装置として機能する場合、ノード装置２は、当該ノード装置２の送信データを送信するだけではなく、他のノード装置２から受信した送信データを転送（中継）し得る。
【００１６】
図２は、実施形態に従ったノード装置の構成例を示す図である。図２に示す構成例では、ノード装置２は、計測部２１及び無線通信部２２を備える。
計測部２１は、例えば、振動センサ、傾斜センサ、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、雨量センサ、音量センサ、及び／又は圧力センサ等の各種センサである。計測部２１は、該計測部２１が設置された位置において対象物を所定周期又は任意のタイミングで計測し、計測データを無線通信部２２へ出力する。
【００１７】
無線通信部２２は、計測部２１による計測データ等のデータを直接、又は中継する他のノード装置２を介してコンセントレータ３と送受信する。無線通信部２２は、データ処理部２２１、符号生成部２２２、送信部２２３、及び受信部２２４を備える。
【００１８】
データ処理部２２１及び符号生成部２２２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなディバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）等）等により構成される。
【００１９】
データ処理部２２１は、計測部２１が計測した計測データや、受信部２２４を介して他のノード装置２やコンセントレータ３から受信したデータを処理する。例えば、処理したデータが、他のノード装置２又はコンセントレータ３へ転送するデータや、当該ノード装置２に割り当てられたデータ送信用のＣＤＭＡ符号である場合、データ処理部２２１は、処理したデータを送信部２２３へ出力する。
【００２０】
符号生成部２２２は、当該ノード装置２が第１の通信装置として機能する場合に、当該ノード装置２の通信圏内に存在する第２の通信装置から当該ノード装置２が送信データ（例えば、計測データ）を受信するために、ＣＤＭＡ符号を生成する。具体的には、符号生成部２２２は、ウォルシュ・アダマール行列等を用いて相互に直交性を有するＣＤＭＡ符号を生成する。例えば、４ビットのＣＤＭＡ符号を生成する場合、次の式(1)に示すように、符号生成部２２２は、４×４のウォルシュ・アダマール行列と、当該ノード装置２固有のＣＤＭＡ符号を生成するための対角行列とを積算することで、当該ノード装置２固有のＣＤＭＡ符号を生成する。
【００２１】
【数１】
2019161616.tif 000003
【００２２】
式(1)において、対角行列中の０以外の成分ａ０〜ａ３は、当該ノード装置２の識別子等に従い算出された固有値である。
【００２３】
符号生成部２２２は、当該ノード装置２（第１の通信装置）が第２の通信装置から送信データを受信するために、生成したＣＤＭＡ符号を割り振る。例えば、符号生成部２２２は、生成したＣＤＭＡ符号の中で一行目のＣＤＭＡ符号（式(1)では、（a0 a1 a2 a3））を当該ノード装置２（第１の通信装置）によるビーコン信号の送信用に割り当てる。また、符号生成部２２２は、当該ノード装置２（第１の通信装置）の通信圏内に存在する各第２の通信装置からの送信データの受信用に、二行目のＣＤＭＡ符号（式(1)では、(a0 -a1 a2 -a3)）から順番に割り当てる。そして、符号生成部２２２は、残りのＣＤＭＡ符号を、第２の通信装置からの送信データの受信予備用と、ＣＤＭＡ符号が未割り当ての第２の通信装置による符号割り当て要求用とに割り当てる。
【００２４】
なお、符号生成部２２２が生成するＣＤＭＡ符号の符号長及び数は、上述した例に限らず任意の数であってよい。また、符号生成部２２２が生成するＣＤＭＡ符号の符号長及び数は、当該ノード装置２（第１の通信装置）の通信圏内に設置された第２の通信装置の数等に応じて予め設定されてもよく、当該ノード装置２（第１の通信装置）と第２のノード装置２との間の通信品質に応じて変更されてもよい。
【００２５】
送信部２２３は、例えば、無線送信機等により構成される。例えば、当該ノード装置２が第１の通信装置として機能する場合、送信部２２３は、符号生成部２２２が生成したＣＤＭＡ符号をビーコン信号に乗せて各第２の通信装置へ送信する。また、当該ノード装置２が第２の通信装置として機能する場合、送信部２２３は、第１の通信装置が当該ノード装置２に割り当てたＣＤＭＡ符号を用いて送信データを拡散し、拡散符号により変調された搬送波を第１の通信装置へ送信する。
【００２６】
受信部２２４は、例えば、無線受信機等により構成される。例えば、当該ノード装置２が第２の通信装置として機能する場合、受信部２２４は、第１の通信装置が送信したビーコン信号を検波し、該第１の通信装置によるビーコン信号送信用のＣＤＭＡ符号を用いて検波信号を逆拡散する。受信部２２４は、こうした処理を経たビーコン信号をデータ処理部２２１へ出力し、データ処理部２２１は、当該ノード装置２に割り当てられるＣＤＭＡ符号をビーコン信号から抽出する。また、当該ノード装置２が第１の通信装置として機能する場合、受信部２２４は、第２の通信装置が送信した電波から受信信号を検波し、当該第２の通信装置２に割り当てたＣＤＭＡ符号を用いて検波信号を逆拡散する。こうした処理によって、受信部２２４は、各第２の通信装置が送信した送信データを復号し、復号データをデータ処理部２２１へ出力する。
【００２７】
＜コンセントレータ＞
コンセントレータ３は、通信システム１と広域ネットワーク４とを接続する中枢ノード（ゲートウェイ）である。広域ネットワーク４は、インターネットといった有線又は無線の通信ネットワークである。例えば、図１に示す構成例ではコンセントレータ３は、配下のノード装置２Ａ〜２Ｅから受信したデータを広域ネットワーク４を介して監視装置５へ転送する。監視装置５は、通信システム１の運用を監視及び制御するセンタ設置サーバである。コンセントレータ３は、第１の通信装置として機能し得、第２の通信装置に向けてビーコン信号を送信し、第２の通信装置から該ビーコン信号に同期した送信データを受信し得る。また、コンセントレータ３は、第２の通信装置として機能し得、第１の通信装置が送信したビーコン信号を受信し、該ビーコン信号に同期して送信データを送信し得る。
【００２８】
図３は、実施形態に従ったコンセントレータの構成例を示す図である。図３に示す構成例では、コンセントレータ３は、無線通信部３１及び情報処理部３２を含む。
無線通信部３１は、無線通信を用いてノード装置２との間でデータを送受信する。無線通信部３１は、データ処理部３１１、符号生成部３１２、送信部３１３、及び受信部３１４を含む。データ処理部３１１及び符号生成部３１２は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなディバイス（ＦＰＧＡやＰＬＤ等）等により構成される。送信部３１３は、例えば、無線送信機等により構成される。受信部３１４は、例えば、無線受信機等により構成される。
【００２９】
データ処理部３１１は、コンセントレータ３がノード装置２へ送信するデータを処理し、処理したデータを送信部へ出力する。また、データ処理部３１１は、ノード装置２が送信したデータを受信部３１４を介して受信し、受信したデータを処理する。例えば、受信したデータがコンセントレータ３に割り当てられる送信データ用のＣＤＭＡ符号である場合、データ処理部３１１は、受信したＣＤＭＡ符号を送信部３１３へ出力する。また、受信したデータがノード装置２による計測データである場合、データ処理部３１１は、受信した計測データを情報処理部３２へ出力する。
【００３０】
符号生成部３１２は、コンセントレータ３が第１の通信装置として機能する場合に、コンセントレータ３の通信圏内に存在するノード装置２（第２の通信装置）から送信データ（例えば、計測データ）を受信するためにＣＤＭＡ符号を生成し、該ＣＤＭＡ符号を割り振る。符号生成部３１２によるＣＤＭＡ符号の生成及び割り振りの具体例は、符号生成部２２２について前述した方法と同様であってよい。具体的には、符号生成部３１２は、ウォルシュ・アダマール行列等を用いて相互に直交性を有するＣＤＭＡ符号を生成してもよい。また、符号生成部３１２は、生成したＣＤＭＡ符号の中で一行目のＣＤＭＡ符号をコンセントレータ３によるビーコン信号の送信用に割り当ててもよい。また、符号生成部３１２は、コンセントレータ３の通信圏内に存在する各ノード装置２からの送信データ受信用に、二行目のＣＤＭＡ符号から順番に割り当ててもよい。そして、符号生成部３１２は、残りのＣＤＭＡ符号を、ノード装置２からの送信データ受信予備用と、ＣＤＭＡ符号が未割り当てのノード装置２による符号割り当て要求用とに割り当ててもよい。
【００３１】
例えば、コンセントレータ３が第１の通信装置として機能する場合、送信部３１３は、符号生成部３１２が生成したＣＤＭＡ符号をビーコン信号に乗せて各ノード装置２（第２の通信装置）へ送信する。また、コンセントレータ３が第２の通信装置として機能する場合、送信部３１３は、ノード装置２（第１の通信装置）がコンセントレータ３に割り当てたＣＤＭＡ符号を用いて送信データを拡散し、拡散符号により変調された搬送波を該ノード装置２へ送信する。
【００３２】
例えば、コンセントレータ３が第２の通信装置として機能する場合、受信部３１４は、ノード装置２（第１の通信装置）が送信したビーコン信号を検波し、該ノード装置２によるビーコン信号の送信用ＣＤＭＡ符号を用いて検波信号を逆拡散する。受信部３１３は、こうした処理を経たビーコン信号をデータ処理部３１１へ出力し、データ処理部３１１は、コンセントレータ３に割り当てられるＣＤＭＡ符号をビーコン信号から抽出する。また、コンセントレータ３が第１の通信装置として機能する場合、受信部３１３は、ノード装置２（第２の通信装置）が送信した電波から受信信号を検波し、当該ノード装置２に割り当てたＣＤＭＡ符号を用いて検波信号を逆拡散する。こうした処理によって、受信部３１３は、各ノード装置２が送信した送信データを復号し、復号データをデータ処理部３１１へ出力する。
【００３３】
情報処理部３２は、無線通信部３１を介してノード装置２と送受信するデータや、広域ネットワーク４を介して監視装置５と送受信するデータを処理する。情報処理部３２は、例えば、ボードコンピュータ等により構成される。
【００３４】
実施形態に従った通信システムが実行する通信シーケンスの一例を図４〜図６を更に参照しながら説明する。
【００３５】
＜ＣＤＭＡ符号の割り当てシーケンス＞
図４は、実施形態に従ったＣＤＭＡ符号の割り当てシーケンスの一例を示す図である。図４は、図１に示したノード装置２Ａが第１の通信装置として機能する場合に、ノード装置２Ａのノード群に属する各第２の通信装置からの送信データをノード装置２Ａが受信するために、送信データ受信用のＣＤＭＡ符号を各第２の通信装置に割り当てるケースが示されている。なお、図４では、ノード装置２Ａに対する第２の通信装置はノード装置２Ｂ、２Ｃ及びコンセントレータ３であり、ノード装置２Ｄの新設前であるものと仮定する。
【００３６】
ノード装置２Ａの符号生成部２２２は、ノード装置２Ａの通信圏内に存在する第２の通信装置からの送信データを受信するためにＣＤＭＡ符号を生成する。そして、符号生成部２２２は、生成したＣＤＭＡ符号を、ノード装置２Ａによるビーコン信号送信用、ノード装置２Ｂからの送信データ受信用、ノード装置２Ｃからの送信データ受信用、及びコンセントレータ３からの送信データ受信用に割り当てる。また、符号生成部２２２は、生成したＣＤＭＡ符号を、第２通信装置からの送信データ受信予備用と、ＣＤＭＡ符号が未割り当ての通信装置による符号割り当て要求用とに割り当てる。図４において、ノード装置２Ａによるビーコン信号送信用のＣＤＭＡ符号をＣａ０、ノード装置２Ｂからの送信データ受信用のＣＤＭＡ符号をＣａ１、ノード装置２Ｃからの送信データ受信用のＣＤＭＡ符号をＣａ２と記載している。また、コンセントレータ３からの送信データ受信用のＣＤＭＡ符号をＣａ３、第２通信装置からの送信データ受信予備用のＣＤＭＡ符号をＣａ４と記載している。ノード装置２Ａの送信部２２３は、こうしたＣＤＭＡ符号の割り当て結果を含むビーコン信号を送信し、各第２の通信装置は該ビーコン信号を受信する（処理Ｐ１０１）。
【００３７】
各第２のノード装置２において、受信部２２４は、受信したビーコン信号を復号し、データ処理部２２１は、当該ノード装置２に割り当てられるＣＤＭＡ符号を、復号されたビーコン信号から抽出する。データ処理部２２１は、当該ノード装置２に割り当てられるＣＤＭＡ符号が、当該ノード装置２の通信圏内において使用可能か否かを判定する。
【００３８】
また、コンセントレータ３において、受信部３１４は、受信したビーコン信号を復号し、データ処理部３１１は、コンセントレータ３に割り当てられるＣＤＭＡ符号を、復号されたビーコン信号から抽出する。データ処理部３１１は、コンセントレータ３に割り当てられるＣＤＭＡ符号が、コンセントレータ３の通信圏内において使用可能か否かを判定する。
【００３９】
第１の通信装置の通信圏と第２の通信装置の通信圏とは異なるため、当該第２の通信装置に割り当てられるＣＤＭＡ符号が当該第２の通信装置の通信圏内で既に使用されているケースもあり得る。また、当該第２の通信装置に割り当てられるＣＤＭＡ符号が当該第２の通信装置の通信圏内で使用中のＣＤＭＡ符号と干渉するケースもあり得る。こうしたケースでは、当該第２の通信装置に割り当てられるＣＤＭＡ符号は使用しないことが望ましい。
【００４０】
図４に示した一例では、ノード装置２Ｂでは、データ処理部２２１は、ノード装置２Ｂに割り当てられるＣＤＭＡ符号をノード装置２Ｂの通信圏内において使用可能と判定する。そこで、ノード装置２Ｂの送信部２２３は、ノード装置２Ｂに割り当てられる送信データ受信用のＣＤＭＡ符号を用いて、該ＣＤＭＡ符号の使用を承諾する割り当て符号承諾通知をノード装置２Ａへ送信する（処理Ｐ１０２）。ノード装置２Ａにおいて、受信部２２４は割り当て符号承諾通知を受信し、送信部２２３は、データ処理部２２１の指示に従って、ノード装置２Ｂに割り当てるＣＤＭＡ符号を確定する割り当て符号確定通知をビーコン信号を用いてノード２Ｂへ送信する（処理Ｐ１０３）。こうして、ノード装置２Ｂに割り当てられたＣＤＭＡ符号によってノード装置２Ａとノード装置２Ｂとの通信が確立する。
【００４１】
また、コンセントレータ３では、データ処理部３１１は、コンセントレータ３に割り当てられるＣＤＭＡ符号をコンセントレータ３の通信圏内において使用可能と判定する。そこで、コンセントレータ３の送信部３１３は、ノード装置２Ｂに割り当てられる送信データ受信用のＣＤＭＡ符号を用いて、該ＣＤＭＡ符号の使用を承諾する割り当て符号承諾通知をノード装置２Ａへ送信する（処理Ｐ１０４）。ノード装置２Ａにおいて、受信部２２４は割り当て符号承諾通知を受信し、送信部２２３は、データ処理部３１１の指示に従って、コンセントレータ３に割り当てるＣＤＭＡ符号を確定する割り当て符号確定通知をビーコン信号を用いてコンセントレータ３へ送信する（処理Ｐ１０５）。こうして、コンセントレータ３に割り当てられたＣＤＭＡ符号によってノード装置２Ａとコンセントレータ３との通信が確立する。
【００４２】
一方、ノード装置２Ｃでは、データ処理部２２１は、ノード装置２Ｃに割り当てられるＣＤＭＡ符号をノード装置２Ｃの通信圏内において使用不可と判定する。そこで、ノード装置２Ｃの送信部２２３は、ノード装置２Ｃに割り当てられる送信データ受信用のＣＤＭＡ符号を用いて、該ＣＤＭＡ符号の使用を拒否する割り当て符号拒否通知をノード装置２Ａへ送信する（処理Ｐ１０６）。
【００４３】
ノード装置２Ａにおいて、受信部２２４は割り当て符号拒否通知をノード装置２Ｃから受信し、データ処理部２２１は、ノード装置２Ｃの送信データ受信用のＣＤＭＡ符号の再割り当てを符号生成部２２２に要求する。符号生成部２２２は、データ処理部２２１の要求に従って別のＣＤＭＡ符号をノード装置２Ｃに割り当てる。具体的には、符号生成部２２２は、第２通信装置の送信データ受信予備用のＣＤＭＡ符号の中から、ノード装置２Ｃの送信データ受信用のＣＤＭＡ符号を選択し、選択したＣＤＭＡ符号をノード装置２Ｃの送信データ受信用のＣＤＭＡ符号に再度割り当てる。送信部２２３は、ノード装置２Ｃに再割り当てしたＣＤＭＡ符号を含むビーコン信号を各第２の通信装置へ向けて送信する（処理Ｐ１０７）。
【００４４】
図４に示した一例では、ノード装置２Ｃのデータ処理部２２１は、ノード装置２Ｂに再割り当てされたＣＤＭＡ符号をノード装置２Ｃの通信圏内において使用可能と判定する。そこで、ノード装置２Ｃの送信部２２３は、ノード装置２Ｃに再割り当てされた送信データ受信用のＣＤＭＡ符号を用いて、該ＣＤＭＡ符号の使用を承諾する割り当て符号承諾通知をノード装置２Ａへ送信する（処理Ｐ１０８）。ノード装置２Ａにおいて、受信部２２４は割り当て符号承諾通知を受信し、送信部２２３は、ノード装置２Ｃに割り当てるＣＤＭＡ符号を確定する割り当て符号確定通知ビーコン信号を用いてノード２Ｃへ送信する（処理Ｐ１０９）。こうして、ノード装置２Ｃに再割り当てされたＣＤＭＡ符号によってノード装置２Ａとノード装置２Ｃとの通信が確立する。
【００４５】
このように、通信システム１では、第１の通信装置の通信圏内に設置された各第２の通信装置から送信データを受信する場合に、第２の通信装置のデータ送信用のＣＤＭＡ符号が第１の通信装置によって動的に割り当てられる。したがって、実施形態に従った通信システムよれば、隣接するノード群との干渉が生じる場合には、干渉しない他の符号が割り当てられるため、突発的事象が頻繁に発生したとしても、データ再送に起因する通信効率の低下を抑制できる。すなわち、実施形態に従った通信システムよれば、各通信装置は通信効率よくデータを送信できる。
【００４６】
また、例えば、前述した特許文献１では、各端末は、移動体通信ネットワークの無線基地局エリア内に属する全端末に対してアドホックネットワークにより情報を同報する。一方、実施形態に従った各通信装置は、当該通信装置の通信圏内に設置された他の通信装置からの送信データを受信するためのＣＤＭＡ符号を生成し、生成したＣＤＭＡ符号を他の通信装置へ送信する。すなわち、各通信装置は、当該通信装置の通信圏外に設置された他の通信装置が使用するＣＤＭＡ符号を認識しなくても、当該通信装置の通信圏内に設置された他の通信装置と通信できる。
【００４７】
なお、実施形態によっては、ノード装置２Ｃの送信部２２３は、復号したビーコン信号に含まれる、第２通信装置の送信データ受信予備用のＣＤＭＡ符号を用いて、ノード装置２Ａが割り当てるＣＤＭＡ符号の使用を拒否する割り当て符号拒否通知をノード装置２Ａへ送信してもよい。また、ノード装置２Ａの符号生成部２２２は、受信した割り当て符号拒否通知に用いられたＣＤＭＡ符号をノード装置２Ｃに再割り当てし、送信部２２３は、割り当てるＣＤＭＡ符号を確定する割り当て符号確定通知ビーコン信号を用いてノード２Ｃへ送信してもよい。こうした処理によってもノード装置２Ｃに再割り当てされたＣＤＭＡ符号によってノード装置２Ａとノード装置２Ｃとの通信が確立することができ、上述したような効果を得ることができる。
【００４８】
＜ＣＤＭＡ符号の割り当て解放シーケンス＞
図５は、実施形態に従ったＣＤＭＡ符号の割り当て解放シーケンスの一例を示す図である。
【００４９】
まず、図５（Ａ）は、図４を参照しながら前述したようなＣＤＭＡ符号の割り当てシーケンスの過程において、第１の通信装置が送信したビーコン信号に対する応答信号を送信しない第２の通信装置が存在するケースのシーケンス図である。ビーコン信号に対する応答信号には、前記した割り当て符号承諾通知や割り当て符号拒否通知がある。
【００５０】
図５（Ａ）に示す一例では、ノード装置２Ａの送信部２２３は、符号生成部２２２が生成及び割り当てるＣＤＭＡ符号を含むビーコン信号を各第２の通信装置へ向けて所定回数送信する（処理Ｐ２０１〜Ｐ２０３）。これに対して、ＣＤＭＡ符号が割り当てられるノード装置２Ｂは、ビーコン信号に対する応答信号をノード装置２Ａへ送信していない。そこで、複数回送信したビーコン信号に対する応答信号をノード装置２Ｂから受信しなかった場合に、ノード装置２Ａのデータ処理部２２１は、ノード装置２Ｂに割り当てるＣＤＭＡ符号の解放を決定する。そして、符号生成部２２２は、データ処理部２２１の決定に従いノード装置２Ｂに割り当てるＣＤＭＡ符号を解放し、送信部２２３は、ノード装置２Ｂに割り当てるＣＤＭＡ符号を含まないビーコン信号を各第２の通信装置へ送信する（処理Ｐ２０４）。
【００５１】
このように、第２の通信装置に割り当てるＣＤＭＡ符号が該第２の通信装置に使用されない場合には、第１の通信装置は、該第２の通信装置に割り当てるＣＤＭＡ符号を解放する。したがって、実施形態に従った通信システムによれば、通信に用いる符号を有効利用できるため、可及的に短い符号長で１対多数間の通信を確立できる。
【００５２】
次に、図５（Ｂ）は、図４を参照しながら前述したようなＣＤＭＡ符号の割り当てシーケンスに従い第１の通信装置と第２の通信装置との間で通信が確立した後に、割り当てられたＣＤＭＡ符号を使用しない第２の通信装置が存在するケースのシーケンス図である。
【００５３】
図５（Ｂ）に示す一例では、ノード装置２Ａの送信部２２３は、第２の通信装置に割り当てたＣＤＭＡ符号の使用を継続するか否かを確認する割り当て符号使用確認通知を、ビーコン信号を用いて各第２の通信装置へ向けて定期的又は必要に応じて送信する（処理Ｐ３０１）。割り当て符号使用確認通知を受信した各第２の通信装置において、データ処理部２２１及びデータ処理部３１１は、割り当てられたＣＤＭＡ符号の使用を継続するか否かを確認する。具体的には、データ処理部２２１及びデータ処理部３１１は、ノード装置２Ａへ送信予定のデータが存在するか否かを確認する。
【００５４】
図５（Ｂ）に示す一例では、ノード装置２Ｂのデータ処理部２２１は、ノード装置２Ａへ送信予定のデータが存在することを確認する。そこで、送信部２２３は、データ処理部２２１の確認結果に従って、ノード装置２Ｂに割り当てられたＣＤＭＡ符号を用いて割り当て符号使用継続通知をノード装置Ａへ送信する（処理Ｐ３０２）。ノード装置２Ａのデータ処理部２２１は、符号使用継続通知を送信したノード装置２Ｂに割り当てたＣＤＭＡ符号の使用継続を決定し、送信部２２３は、ノード装置２Ｂに割り当てたＣＤＭＡ符号を含むビーコン信号の送信を継続する（処理Ｐ３０３）。
【００５５】
一方、ノード装置２Ｃのデータ処理部２２１は、ノード装置２Ａへ送信予定のデータが存在しないことを確認する。そこで、送信部２２３は、データ処理部２２１の確認結果に従って、ノード装置２Ｃに割り当てられたＣＤＭＡ符号を用いて割り当て符号解放要求をノード装置Ａへ送信する（処理Ｐ３０４）。ノード装置２Ａのデータ処理部２２１は、割り当て符号解放要求を送信したノード装置２Ｃに割り当てたＣＤＭＡ符号の解放を決定する。そして、符号生成部２２２は、データ処理部２２１の決定に従ってノード装置２Ｃに割り当てたＣＤＭＡ符号を解放し、送信部２２３は、ノード装置２Ｃに割り当てるＣＤＭＡ符号を含まないビーコン信号を各第２の通信装置へ送信する（処理Ｐ３０５）。
【００５６】
このように、第２の通信装置に割り当てられたＣＤＭＡ符号の使用を該第２の通信装置が継続しない場合には、第１の通信装置は、該第２の通信装置に割り当てたＣＤＭＡ符号を解放する。したがって、実施形態に従った通信システムによれば、通信に用いる符号を有効利用できるため、可及的に短い符号長で１対多数間の通信を確立できる。
【００５７】
なお、実施形態によっては、第１の通信装置は、所定回数送信した割り当て符号使用確認通知に対する応答信号を受信しない第２の通信装置に割り当てたＣＤＭＡ符号を解放してもよい。割り当て符号使用確認通知に対する応答信号には、前述した割り当て符号使用継続通知及び割り当て符号解放要求がある。こうした処理によっても上述した効果を得ることができる。
【００５８】
また、実施形態によっては、第２の通信装置は、割り当て符号使用確認通知を第１の通信装置から受信するか否かに関係なく、割り当てられたＣＤＭＡ符号の使用を継続するか否かを確認してもよい。そして、割り当てられたＣＤＭＡ符号の使用を継続しないことを確認した場合には、第２の通信装置は、割り当て符号解放要求を第１の通信装置へ送信してもよい。第１の通信装置は、割り当て符号解放要求を送信した第２の通信装置に割り当てたＣＤＭＡ符号を解放してもよい。こうした処理によっても上述した効果を得ることができる。
【００５９】
＜ＣＤＭＡ符号の新規割り当てシーケンス＞
図６は、実施形態に従ったＣＤＭＡ符号の新規割り当てシーケンスの一例を示す図である。図６は、第２の通信装置からの要求に従って第１の通信装置がＣＤＭＡ符号を該第２の通信装置に割り当てるケースのシーケンス図である。ＣＤＭＡ符号の割り当てを要求する第２の通信装置の一例としては、例えば、通信システム１の運用開始後に新たに設置されたノード装置２（例えば、図１のノード装置２Ｄ）や、ＣＤＭＡ符号の割り当て解放シーケンスに従ってＣＤＭＡ符号が解除された第２の通信装置が挙げられる。図６において、第２通信装置からの送信データ受信予備用のＣＤＭＡ符号をＣａ５、ＣＤＭＡ符号が未割り当ての第２の通信装置によるＣＤＭＡ符号の割り当て要求用のＣＤＭＡ符号をＣａ６と記載している。
【００６０】
図６に示す一例では、ノード装置２Ａの送信部２２３は、符号生成部２２２が生成及び割り当てるＣＤＭＡ符号を含むビーコン信号を各第２の通信装置へ向けて送信する（処理Ｐ４０１）。ノード装置２Ｄの受信部２２４は、ノード装置２Ａから送信されたビーコン信号を受信して復号する。データ処理部２２１は、復号されたビーコン信号にノード装置２Ｄに割り当てられるＣＤＭＡ符号が含まれていないと判定する。そこで、送信部２２３は、データ処理部２２１の指示に従って、ビーコン信号に含まれる符号割り当て要求用のＣＤＭＡ符号を用いて、ノード装置２ＤへのＣＤＭＡ符号の割り当てを要求する符号割り当て要求をノード装置２Ａへ送信する（処理Ｐ４０２）。
【００６１】
ノード装置２Ａの受信部２２４は、ノード装置２Ｄから送信された符号割り当て要求を受信し、データ処理部２２１は、ノード装置２Ｄに対するＣＤＭＡ符号の割り当てを決定する。符号生成部２２２は、データ処理部２２１の決定に従って、第２の通信装置の送信データ受信予備用ＣＤＭＡ符号等、未使用のＣＤＭＡ符号をノード装置２Ｄに割り当てる。そして、送信部２２３は、ノード装置２Ｄに割り当てたＣＤＭＡ符号を含むビーコン信号を各第２の通信装置へ向けて送信する（処理Ｐ４０３）。
【００６２】
ノード装置２Ｄの受信部２２４は、ノード装置２Ａが送信したビーコン信号を受信し、データ処理部２２１は、ビーコン信号に含まれる、ノード装置２Ｄに割り当てられるＣＤＭＡ符号が、ノード装置２Ｄの通信圏内において使用可能か否かを判定する。図６に示した一例では、データ処理部２２１は、ノード装置２Ｄに割り当てられるＣＤＭＡ符号をノード装置２Ｄの通信圏内において使用可能と判定する。そこで、ノード装置２Ｄの送信部２２３は、ノード装置２Ｄに割り当てられるＣＤＭＡ符号を用いて、該ＣＤＭＡ符号の使用を承諾する割り当て符号承諾通知をノード装置２Ａへ送信する（処理Ｐ４０４）。
【００６３】
ノード装置２Ａの受信部２２４は割り当て符号承諾通知を受信し、送信部２２３は、ノード装置２Ｄに割り当てるＣＤＭＡ符号を確定する割り当て符号確定通知をビーコン信号を用いてノード２Ｄへ送信する（処理Ｐ４０５）。こうして、ノード装置２Ｄに割り当てられたＣＤＭＡ符号によってノード装置２Ａとノード装置２ＢＤの通信が確立する。
【００６４】
このように、実施形態に従った通信システムよれば、通信システムの運用開始後に第２の通信装置が新たに設置された場合に、第２の通信装置に割り当てる符号の符号長を長くすることなく、第１の通信装置は第２の通信装置と通信することができる。また、実施形態に従った通信システムによれば、第２の通信装置が第１の通信装置へ送信するデータが存在する場合に、送信データ受信用のＣＤＭＡ符号を該第２の通信装置に割り当てればよいため、各通信装置は可及的に短い符号長で通信効率よくデータを送信することができる。
【００６５】
本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１    通信システム
２、２Ａ〜２Ｅ    ノード装置
３    コンセントレータ
４    広域ネットワーク
５    監視装置
２１    計測部
２２    無線通信部
２２１    データ処理部
２２２    符号生成部
２２３    送信部
２２４    受信部
３１    無線通信部
３２    情報処理部
３１１    データ処理部
４１２    符号生成部
３１３    送信部
３１４    受信部
【図１】
2019161616.tif 000004
【図２】
2019161616.tif 000005
【図３】
2019161616.tif 000006
【図４】
2019161616.tif 000007
【図５】
2019161616.tif 000008
【図６】
2019161616.tif 000009