(57)【要約】【課題】決定したＣＳ時間に基づいて無線ネットワークとして適切なチャネルを選択し、特定のチャネルへの割り当て集中を回避可能な親無線局を得ること。【解決手段】子無線局とともに無線ネットワークを構成し、使用可能な通信チャネルが規定されているキャリアセンス（ＣＳ）時間を切り替えて運用可能な親無線局１００であって、自局および子無線局を含む無線ネットワークを構成する無線局についてＣＳ時間を決定し、ＣＳ時間の種別ごとの無線局の有無から無線ネットワークで使用するＣＳ時間を決定し、無線ネットワークで使用するＣＳ時間に基づいて無線ネットワークで使用する通信チャネルを選択する制御部１０５、を備える。【選択図】図２
2015104114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
子無線局とともに無線ネットワークを構成し、使用可能な通信チャネルが規定されているキャリアセンス（ＣＳ）時間を切り替えて運用可能な親無線局であって、
自局および前記子無線局を含む前記無線ネットワークを構成する無線局についてＣＳ時間を決定し、ＣＳ時間の種別ごとの無線局の有無から前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間を決定し、当該無線ネットワークで使用するＣＳ時間に基づいて前記無線ネットワークで使用する通信チャネルを選択する制御手段、
を備えることを特徴とする親無線局。
【請求項２】
２つのＣＳ時間があり、ＣＳ時間の短い方を短ＣＳ、ＣＳ時間の長い方を長ＣＳとし、前記短ＣＳおよび前記長ＣＳについて使用可能な通信チャネルがそれぞれ規定され、一部の通信チャネルが重複している場合に、
前記制御手段は、前記無線ネットワークを構成する無線局について決定したＣＳ時間に基づいて、短ＣＳの無線局と長ＣＳの無線局が混在しているときは前記無線ネットワークにおいて短ＣＳと長ＣＳを混在使用し、短ＣＳの無線局のみのときは前記無線ネットワークにおいて短ＣＳを使用し、長ＣＳの無線局のみのときは前記無線ネットワークにおいて長ＣＳを使用する、
ことを特徴とする請求項１に記載の親無線局。
【請求項３】
さらに、
前記無線ネットワークを構成する無線局の品質要求の特性を記憶する記憶手段、
を備え、
前記制御手段は、前記特性に基づいて各無線局のＣＳ時間を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の親無線局。
【請求項４】
前記短ＣＳでは、前記長ＣＳと比較して、省電力が可能であり、また、送信待ちの発生確率が低く、前記長ＣＳでは、前記短ＣＳと比較して、単位時間あたりの送信可能時間が長い場合に、
前記制御手段は、前記特性に基づいて、電池駆動の無線局は短ＣＳとし、送信データレートが大きい無線局は長ＣＳとし、許容遅延時間が小さい無線局は短ＣＳとする、
ことを特徴とする請求項３に記載の親無線局。
【請求項５】
前記制御手段は、決定した前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間に基づいて、短ＣＳの無線局と長ＣＳの無線局が混在している前記無線ネットワークには短ＣＳおよび長ＣＳでともに使用可能な通信チャネルを割り当て、短ＣＳの無線局のみの前記無線ネットワークには短ＣＳのみで使用可能な通信チャネルを割り当て、長ＣＳの無線局のみの前記無線ネットワークには長ＣＳのみで使用可能な通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを各ＣＳ時間で使用可能な通信チャネルとする、
ことを特徴とする請求項２，３または４に記載の親無線局。
【請求項６】
さらに、
決定した前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間で使用可能な通信チャネルの混雑度を測定し、測定結果を前記制御手段へ通知する干渉検出手段、
を備え、
前記制御手段は、前記測定結果に基づいて、決定した前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間で使用可能な通信チャネルから、前記無線ネットワークで使用する通信チャネルを選択する、
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の親無線局。
【請求項７】
さらに、
前記無線ネットワークで使用可能な各通信チャネルの混雑度を測定し、測定結果を前記制御手段へ通知する干渉検出手段、
を備え、
前記制御手段は、決定した前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間で使用可能な通信チャネル、および前記測定結果に基づいて、前記無線ネットワークで使用する通信チャネルを選択する、
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の親無線局。
【請求項８】
前記制御手段は、前記子無線局からＣＳ時間の変更要求を受けた場合、前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間および前記無線ネットワークで使用する通信チャネルを変更するかどうかを判断し、変更するときは、変更後の通信チャネルの情報を前記子無線局へ通知する制御を行う、
ことを特徴とする請求項２から７のいずれか１つに記載の親無線局。
【請求項９】
親無線局とともに無線ネットワークを構成し、使用可能な通信チャネルが規定されているキャリアセンス（ＣＳ）時間を切り替えて運用可能な子無線局であって、
前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間に基づいて前記無線ネットワークで使用する通信チャネルを選択した前記親無線局から通知された当該通信チャネルにしたがって、自局で運用するＣＳ時間を決定する制御手段、
を備えることを特徴とする子無線局。
【請求項１０】
２つのＣＳ時間があり、ＣＳ時間の短い方を短ＣＳ、ＣＳ時間の長い方を長ＣＳとし、前記短ＣＳおよび前記長ＣＳについて使用可能な通信チャネルがそれぞれ規定され、一部の通信チャネルが重複している場合に、
前記制御手段は、通知された通信チャネルが前記短ＣＳでのみ使用可能な通信チャネルの場合は前記短ＣＳで運用し、通知された通信チャネルが前記長ＣＳでのみ使用可能な通信チャネルの場合は前記長ＣＳで運用し、通知された通信チャネルが重複している通信チャネルであって前記短ＣＳおよび前記長ＣＳを混在使用可能な通信チャネルの場合は前記短ＣＳまたは前記長ＣＳを選択して運用する、
ことを特徴とする請求項９に記載の子無線局。
【請求項１１】
前記制御手段は、自局での、送信データレート、バッファ内データ量、通信チャネルの空き時間、のうち少なくとも１つを測定し、測定結果に基づいて自局に適したＣＳ時間を決定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の子無線局。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記自局に適したＣＳ時間が運用中のＣＳ時間と異なる場合、前記短ＣＳおよび前記長ＣＳを混在使用可能な通信チャネルで運用中は、運用中のＣＳ時間とは異なるＣＳ時間に切り替えて運用し、前記短ＣＳでのみ使用可能な通信チャネルまたは前記長ＣＳでのみ使用可能な通信チャネルで運用中は、前記親無線局に対して、使用する通信チャネルの変更を伴うＣＳ時間の変更を要求する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の子無線局。
【請求項１３】
使用可能な通信チャネルが規定されているキャリアセンス（ＣＳ）時間を切り替えて運用可能な親無線局および子無線局から構成される無線ネットワークであって、
前記親無線局は、自局および前記子無線局を含む前記無線ネットワークを構成する無線局についてＣＳ時間を決定し、ＣＳ時間の種別ごとの無線局の有無から前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間を決定し、当該無線ネットワークで使用するＣＳ時間に基づいて前記無線ネットワークで使用する通信チャネルを選択し、選択した通信チャネルを前記子無線局に通知し、
前記子無線局は、前記親無線局から通知された通信チャネルにしたがって、自局で運用するＣＳ時間を決定する、
ことを特徴とする無線ネットワーク。
【請求項１４】
使用可能な通信チャネルが規定されているキャリアセンス（ＣＳ）時間を切り替えて運用可能な親無線局および子無線局から構成される無線ネットワークのチャネル決定方法であって、
前記親無線局が、自局および前記子無線局を含む前記無線ネットワークを構成する無線局についてＣＳ時間を決定する無線局ＣＳ決定ステップと、
前記親無線局が、ＣＳ時間の種別ごとの無線局の有無から前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間を決定する無線ネットワークＣＳ決定ステップと、
前記親無線局が、前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間に基づいて前記無線ネットワークで使用する通信チャネルを選択する無線ネットワークでチャネル決定ステップと、
前記親無線局が、選択した通信チャネルを前記子無線局に通知するチャネル通知ステップと、
前記子無線局が、前記親無線局から通知された通信チャネルにしたがって、自局で運用するＣＳ時間を決定する運用ＣＳ決定ステップと、
を含むことを特徴とするチャネル決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親無線局、子無線局、無線ネットワークおよびチャネル決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、日本国内の９２０ＭＨｚ帯に使用する無線局として、下記非特許文献１において、キャリアセンス時間が短い（１２８μ秒以上）無線局（以下、短ＣＳ（Carrier  Sense）局と呼ぶ）、およびキャリアセンス時間が長い（５ｍ秒以上）の無線局（以下、長ＣＳ局と呼ぶ）が定義されている。短ＣＳ局および長ＣＳ局は、下記非特許文献１に記載のそれぞれの制約に則って動作する必要がある。
【０００３】
具体的に、長ＣＳ局では、キャリアセンス時間は５ｍ秒以上、使用可能なチャネルは２４−３８チャネル、連続送信可能時間は４秒、送信後休止必須時間は５０ｍ秒、１時間あたりの送信時間総和は制限なし、という制約がある。また、短ＣＳ局では、キャリアセンス時間は１２８μ秒以上、使用可能なチャネルは３３−６１チャネル、連続送信可能時間が３ｍ秒を超えて２００ｍ秒以下のとき送信後休止必須時間は２秒、連続送信可能時間が３ｍ秒以下のとき送信後休止必須時間は制限なし、１時間あたりの送信時間総和は３６０ｍ秒以下、という制約がある。
【０００４】
このように、使用するキャリアセンス時間によって、使用可能なチャネル、連続送信可能時間、送信後休止必須時間、１時間当たりの送信時間総和の制約の内容が異なる。なお、１つの無線局は、ある時間において長ＣＳ局・短ＣＳ局のいずれかである必要はあるが、別の時間では前の時間とは異なるＣＳ局として動作してもよい。すなわち、１つの無線局において、使用するキャリアセンス時間を動的に変更することは可能である。
【０００５】
また、長ＣＳ局はキャリアセンス時間が長いため、無線の到達範囲にある長ＣＳ局と短ＣＳ局と同時にデータを送信しようとする場合、キャリアセンス時間の短い短ＣＳ局が先に送信を始めてしまう。すなわち、短ＣＳ局が長ＣＳ局に比べ優先度が高い。このような技術を利用して、下記特許文献１では、同一無線局において長ＣＳに非優先パケットを割り当て、短ＣＳに優先パケットを割り当てることで、それぞれの品質要求（ＱｏＳ：Quality  of  Service）を達成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−６５０７７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】一般社団法人電波産業会  「９２０ＭＨｚ帯テレメータ用、テレコントロール用及びデータ伝送用無線設備  標準規格  ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ１０８  １．０版」  平成２４年２月１４日策定
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術（非特許文献１）によれば、長ＣＳ局と短ＣＳ局とでは使用可能なチャネルが異なっている。ここで、上記特許文献１のように長ＣＳと短ＣＳを混在して運用する場合、長ＣＳでも短ＣＳでも使用可能なチャネルは重複している３３−３８チャネルの６チャネルのみであり、これら以外のチャネルでの運用はできない。そのため、適切にチャネルを選択する必要がある。特に、長ＣＳでも短ＣＳでも使用可能なチャネルは、２４−６１チャネルの全３８チャネル中の僅か６チャネルであり、このチャネルを使用する無線ネットワークが多いとチャネルが混雑してしまう一方で、その他のチャネルが空いてしまい、周波数の有効利用ができない、という問題があった。
【０００９】
また、上記従来の技術（特許文献１）によれば、長ＣＳに非優先パケットを割り当て、短ＣＳに優先パケットを割り当てることで、それぞれの品質要求を達成している。しかしながら、品質要求は優先・非優先だけでなく、送信データレート、許容遅延時間などもあり、これらの品質要求を満足するＣＳ時間の選択はできない、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、決定したＣＳ時間に基づいて無線ネットワークとして適切なチャネルを選択し、特定のチャネルへの割り当て集中を回避可能な親無線局を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、子無線局とともに無線ネットワークを構成し、使用可能な通信チャネルが規定されているキャリアセンス（ＣＳ）時間を切り替えて運用可能な親無線局であって、自局および前記子無線局を含む前記無線ネットワークを構成する無線局についてＣＳ時間を決定し、ＣＳ時間の種別ごとの無線局の有無から前記無線ネットワークで使用するＣＳ時間を決定し、当該無線ネットワークで使用するＣＳ時間に基づいて前記無線ネットワークで使用する通信チャネルを選択する制御手段、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、決定したＣＳ時間に基づいて無線ネットワークとして適切なチャネルを選択し、特定のチャネルへの割り当て集中を回避できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態１の無線ネットワークの構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１の親無線局の構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１において親無線局が無線ネットワークで使用するチャネルを選択する動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、使用するＣＳ種別を決定する動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、長ＣＳ局と短ＣＳ局の特徴を示す図である。
【図６】図６は、無線局の使用ＣＳ種別を決定する動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、ＣＳ時間と使用可能チャネルの関係を示す図である。
【図８】図８は、使用するチャネルを選択する動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施の形態２において親無線局が無線ネットワークで使用するチャネルを選択する動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、全チャネルの混雑度を調査する動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、各チャネルをランク付けしたランクの計算例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３の子無線局の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、無線局が使用するＣＳ種別を決定する動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、運用中の無線局において最適なＣＳ種別を選択する動作を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、選択したＣＳ種別を使用するための手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、使用ＣＳ種別変更要求を実施する場合の親無線局および子無線局の動作を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる親無線局、子無線局、無線ネットワークおよびチャネル決定方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
以下の実施の形態において、実施の形態１，２では親無線局の起動時の動作、実施の形態３では子無線局の起動時の動作、実施の形態４では無線ネットワークで運用中の親無線局および子無線局の動作について説明する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態の無線ネットワークの構成例を示す図である。無線ネットワークは、親無線局１００と、子無線局２００−１〜２００−８と、から構成される。各無線局の間の線は無線回線であり、無線ネットワークでの接続関係を示す。無線ネットワーク内には１つの親無線局１００が存在する。親無線局１００は、他の子無線局２００−１〜２００−８を制御する役割を持つ。具体的に、親無線局１００は、起動時において、品質要求（電池駆動、許容遅延時間、送信データレート）からＣＳ種別を決定し、ＣＳ種別から規定される使用可能なチャネル候補の中から無線ネットワークで使用する１つのチャネルを選択する。
【００１７】
つぎに、親無線局１００の構成について説明する。図２は、本実施の形態の親無線局の構成例を示す図である。親無線局１００は、図示しない有線ネットワークと接続するためのインタフェース部１０１と、インタフェース部１０１を介して有線ネットワークより受信したデータから無線フレームを生成し、また、無線送受信部１０３を介して他の無線局より受信した無線フレームを分解して有線側（インタフェース部１０１）に送出するデータを生成するフレーム生成分解部１０２と、送信する無線フレームの変調機能および受信した無線フレームの復調機能を含む無線送受信部１０３と、無線ネットワークで使用可能なチャネルについて無線干渉を検出する干渉検出部１０４と、無線ネットワークにおいて使用するＣＳ種別およびチャネルを決定する制御部１０５と、無線ネットワークに収容する子無線局２００−１〜２００−８の品質要求などの属性を記憶する属性記憶部１０６と、を備える。
【００１８】
つづいて、親無線局１００が、起動時に無線ネットワークを構成する全無線局（親無線局１００および子無線局２００−１〜２００−８）が使用するチャネルを選択する動作について説明する。図３は、本実施の形態において親無線局が無線ネットワークを構成する全無線局が使用するチャネルを選択する動作を示すフローチャートである。まず、親無線局１００では、制御部１０５が、無線ネットワークで使用するＣＳ種別を決定する（ステップＳ００１）。次に、制御部１０５は、決定したＣＳ種別により規定される使用可能なチャネル候補の中から、無線ネットワークで使用するチャネルを選択する（ステップＳ００２）。
【００１９】
図３における使用するＣＳ種別を決定する動作（ステップＳ００１）について詳細に説明する。図４は、使用するＣＳ種別を決定する動作を示すフローチャートである。まず、制御部１０５は、無線ネットワークを構成する全無線局について、自局を含む無線局の使用ＣＳ種別を決定する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１０５は、無線ネットワークを構成する全無線局のＣＳ種別を確認する（ステップＳ１０２）。制御部１０５は、確認方法として、例えば、使用ＣＳ種別毎に無線局の台数をカウントすることで、各使用ＣＳ種別における無線局の数を把握することができる。確認の結果、制御部１０５は、長ＣＳ使用の無線局と短ＣＳ使用の無線局とが混在している場合（ステップＳ１０２：混在）、無線ネットワークにおいて長ＣＳと短ＣＳを混在使用することを決定し（ステップＳ１０３）、長ＣＳ使用の無線局のみの場合（ステップＳ１０２：長ＣＳ使用の無線局のみ）、無線ネットワークにおいて長ＣＳを使用することを決定し（ステップＳ１０４）、短ＣＳ使用の無線局のみの場合（ステップＳ１０２：短ＣＳ使用の無線局のみ）、無線ネットワークにおいて短ＣＳを使用することを決定する（ステップＳ１０５）。
【００２０】
図４における無線局の使用ＣＳ種別を決定する動作（ステップＳ１０１）について詳細に説明する。まず、ＣＳ時間の違いによる特徴について説明する。図５は、長ＣＳ局と短ＣＳ局の特徴を示す図である。前述した非特許文献１におけるキャリアセンス時間別のアクセス方式の制約から、長ＣＳ局と短ＣＳ局には図５に示す特徴がある。使用可能チャネルの数の差以外に次のような特徴がある。
【００２１】
（１）省電力については、短ＣＳ局の方が短い受信時間でキャリアクリア判断できるため、長ＣＳ局に比べ優位である。
（２）短ＣＳ局はキャリアセンス時間の長い長ＣＳ局と公平性を保つ目的で１時間あたりの送信時間総和が３６０秒以下に制限される。したがって、送信データレートについては、長ＣＳ局の方が短ＣＳ局に比べ優位である。
（３）長ＣＳ局は、キャリアセンス時間および送信後休止必須時間が短ＣＳ局に比べて長い。したがって、短ＣＳ局の方が送信待ちの確率は小さく、遅延については短ＣＳ局が優位である。
【００２２】
図５に示す特徴から、制御部１０５では、電池駆動が必要な無線局については、省電力が可能なため、短ＣＳでの運用が適していると判断する。また、制御部１０５では、送信データレートが大きい無線局については、１時間あたりの送信時間総和の制限がないため、長ＣＳでの運用が適していると判断する。また、制御部１０５は、許容遅延時間が小さい無線局については、キャリアセンス時間および送信後休止必須時間が短く、待ちが発生する確率が低いため、短ＣＳでの運用が適していると判断する。
【００２３】
図６は、無線局の使用ＣＳ種別を決定する動作を示すフローチャートである。なお、図
６中に示す閾値について、「閾値Ｂ≧閾値Ａ」の関係があり、「閾値Ｄ≧閾値Ｃ」の関係があるものとする。
【００２４】
まず、制御部１０５は、無線局が電池駆動かどうかを確認する（ステップＳ２０１）。電池駆動の場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、制御部１０５は、その無線局について短ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ２０４）。
【００２５】
電池駆動ではない場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、制御部１０５は、無線局の許容遅延時間を確認する（ステップＳ２０２）。許容遅延時間が予め規定された閾値Ａ以下の場合（ステップＳ２０２：許容遅延時間≦閾値Ａ）、制御部１０５は、その無線局について短ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ２０４）。
【００２６】
許容遅延時間が予め規定された閾値Ｂより大きい場合（ステップＳ２０２：許容遅延時間＞閾値Ｂ）、制御部１０５は、無線局の送信データレートを確認する（ステップＳ２０３）。送信データレートが予め規定された閾値Ｃ以下の場合（ステップＳ２０３：送信データレート≦閾値Ｃ）、制御部１０５は、その無線局について短ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ２０４）。
【００２７】
送信データレートが予め規定された閾値Ｄより大きい場合（ステップＳ２０３：送信データレート＞閾値Ｄ）、制御部１０５は、その無線局について長ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ２０５）。
【００２８】
制御部１０５は、ステップＳ２０２において、許容遅延時間が閾値Ａより大きく閾値Ｂ以下の場合（ステップＳ２０２：その他）、また、ステップＳ２０３において、送信データレートが閾値Ｃより大きく閾値Ｄ以下の場合（ステップＳ２０３：その他）、その無線局について長ＣＳ、短ＣＳを混在使用することを選択する（ステップＳ２０６）。
【００２９】
すなわち、制御部１０５は、無線局が電池駆動の場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、あるいは、許容遅延時間が閾値Ａ以下の場合（ステップＳ２０２：許容遅延時間≦閾値Ａ）、あるいは、送信データレートが閾値Ｃ以下の場合（ステップＳ２０３：送信データレート≦閾値Ｃ）、短ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ２０４）。また、制御部１０５は、無線局が電池駆動ではなく（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、かつ、許容遅延時間が閾値Ｂより大きく（ステップＳ２０２：許容遅延時間＞閾値Ｂ）、かつ、送信データレートが閾値Ｄより大きい場合（ステップＳ２０３：送信データレート＞閾値Ｄ）、長ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ２０５）。上記以外の場合、制御部１０５は、１つの無線局にて長ＣＳと短ＣＳを混在使用する可能性があるため、長ＣＳ、短ＣＳを混在使用することを選択する（ステップＳ２０６）。
【００３０】
なお、親無線局１００において、各無線局の電池駆動、許容遅延時間、送信データレートの各特性については、属性記憶部１０６に予め記憶されているものとする。これにより、制御部１０５は、属性記憶部１０６に記憶されている情報に基づいて、図６に示す動作により無線局の使用ＣＳ種別を決定することができる。属性記憶部１０６には、親無線局１００および子無線局２００−１〜２００−８の全ての無線局の特性を記憶させてもよく、子無線局２００−１〜２００−８の特性のみを記憶させ、自局の特性は図示しない他の記憶部に記憶させておいてもよい。
【００３１】
また、制御部１０５は、図６では電池駆動→許容遅延時間→送信データレートの順番で無線局を評価しているが、一例であり、評価の順番は図６に示す順番以外でもよい。また、制御部１０５では、評価指標は図６に示す３つに限定するものではなく他の評価指標をさらに使用してもよく、また、これら３つの評価指標のうちの１つあるいは２つのみを使用してもよい。
【００３２】
図３に戻って、無線ネットワークで使用するチャネルを選択する動作（ステップＳ００２）について詳細に説明する。ここで、本実施の形態では、前述の非特許文献１の制約に従い、図７に示すように使用するＣＳ時間に対して使用可能チャネルを割り当てる。図７は、ＣＳ時間と使用可能チャネルの関係を示す図である。具体的に、制御部１０５は、長ＣＳと短ＣＳを混在して運用する無線ネットワークには長ＣＳでも短ＣＳでも使用可能な３３−３８チャネル（合計６ｃｈ）を割り当て、長ＣＳ固定でよい無線ネットワークには２４−３２チャネル（合計９ｃｈ）を割り当て、短ＣＳ固定でよい無線ネットワークには３９−６１チャネル（合計２３ｃｈ）を割り当てる。
【００３３】
図８は、使用するチャネルを選択する動作を示すフローチャートである。まず、制御部１０５は、ステップＳ００１により決定した無線ネットワークで使用するＣＳ種別を確認する（ステップＳ３０１）。制御部１０５は、長ＣＳと短ＣＳを混在して運用する無線ネットワークの場合（ステップＳ３０１：長ＣＳ短ＣＳ混在）、長ＣＳでも短ＣＳでも使用可能なチャネルとして３３−３８チャネル（合計６ｃｈ）を割り当て（ステップＳ３０２）、長ＣＳ固定でよい無線ネットワークの場合（ステップＳ３０１：長ＣＳ）、長ＣＳでのみ使用可能なチャネルとして２４−３２チャネル（合計９ｃｈ）を割り当て（ステップＳ３０３）、短ＣＳ固定でよい無線ネットワークの場合（ステップＳ３０１：短ＣＳ）、短ＣＳでのみ使用可能なチャネルとして３９−６１チャネル（合計２３ｃｈ）を割り当てる（ステップＳ３０４）。
【００３４】
制御部１０５は、使用可能チャネルから使用チャネルを選択する（ステップＳ３０５）。使用可能チャネルから使用チャネルを選択する方法として、例えば、親無線局１００において、干渉検出部１０４が、無線ネットワークで使用可能なチャネルのうち、決定したＣＳ時間に対して割り当てられた使用可能チャネルについて、一定時間受信することでチャネルの混雑度を測定し、測定結果を制御部１０５に通知する。制御部１０５が、干渉検出部１０４から通知された測定結果に基づいて、混雑度の小さいチャネルを選択する等の方法で決定する。なお、上述した使用チャネルを選択する方法は一例であり、これに限定するものではなく、他の方法を用いてもよい。
【００３５】
そして、親無線局１００では、制御部１０５が、フレーム生成分解部１０２および無線送受信部１０３を介して、決定したチャネルを子無線局２００−１〜２００−８へ通知する。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、親無線局１００は、起動時において、品質要求により使用するＣＳ時間を決定し、決定したＣＳ時間に基づいて無線ネットワークとして適切なチャネルを選択することが可能となる。さらに、長ＣＳと短ＣＳの混在運用可能な６チャネルを、どちらか一方のＣＳ種別のみを使用する無線ネットワークに割り当てることが無くなることから、混在運用可能な６チャネルへの割り当てが集中することを回避できる。
【００３７】
実施の形態２．
本実施の形態では、無線ネットワークで使用するチャネルの選択方法として、チャネルの空き具合と品質をそれぞれ指標化し、最も使用に適したチャネルを選択する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００３８】
本実施の形態の無線ネットワークの構成および親無線局１００の構成は、実施の形態１と同様とする。図９は、本実施の形態において親無線局が無線ネットワークを構成する全無線局が使用するチャネルを選択する動作を示すフローチャートである。本実施の形態では、親無線局１００の制御部１０５は、起動時に図９に示す動作により、無線ネットワークで使用するチャネルを決定する。
【００３９】
まず、制御部１０５は、使用するＣＳ種別を決定する（ステップＳ４０１）。ステップＳ４０１における使用するＣＳ種別を決定する動作は、実施の形態１のステップＳ００１の動作と同一のため、詳細な説明については省略する。
【００４０】
次に、制御部１０５は、全チャネルの混雑度を調査する（ステップＳ４０２）。図１０は、全チャネルの混雑度を調査する動作を示すフローチャートである。ここで、全チャネルとは、前述の非特許文献１で規定されている２４−６１チャネルを示す。制御部１０５は、各チャネルについて混雑度を調査して指標化する（ステップＳ５０１）。混雑度を調査・指標化する方法としては、例えば、干渉検出部１０４において、全チャネルについて一定時間受信することでチャネルの混雑度を測定し、測定結果を制御部１０５に通知する。制御部１０５は、干渉検出部１０４から通知された測定結果から、全受信時間と空き時間の比率に基づいて各チャネルの混雑度を指標化する方法がある。ただし、この方式に限定するものではない。
【００４１】
次に、制御部１０５は、全チャネルを指標化した結果に基づいて、各チャネルのランク付けを行う（ステップＳ４０３）。制御部１０５は、各チャネルのランク付けとして、例えば、決定した使用ＣＳ種別で使用可能なチャネルを指標化し、さらに、各チャネルを混雑度に基づいて指標化した結果とあわせて、これら２つの指標からランクを計算する。
【００４２】
図１１は、各チャネルをランク付けしたランクの計算例を示す図である。ここでは、ステップＳ４０１において使用するＣＳ種別が「長ＣＳ、短ＣＳを混在使用」の場合を想定する。例えば、チャネル２４は、希望する「長ＣＳ、短ＣＳ混在使用可能チャネル」ではないため「使用ＣＳ種別による使用希望チャネル」指標は「０」であり、チャネルの混雑度は低いため「混雑度」指標は「２」となる。ランクの計算は、ここでは２つの指標の和としているので、チャネル２４のランク値は「２」となる。一方、チャネル３３は、希望する「長ＣＳ、短ＣＳ混在使用可能チャネル」であるため「使用ＣＳによる使用希望チャネル」指標は「１」であり、チャネルの混雑度は高いため「混雑度」指標は「０」となる。チャネル３３のランク値は「１」となる。以上のようにして、制御部１０５は、全てのチャネルについてランクを算出する。
【００４３】
そして、制御部１０５は、各チャネルのランク値の最も大きいチャネルを、無線ネットワークでの使用チャネルとして選択する（ステップＳ４０４）。
【００４４】
なお、本実施の形態では、２つの指標を単純に加算しているが、これに限定するものではなく、２つの指標に重みづけをしたうえで加算してもよい。
【００４５】
そして、親無線局１００では、制御部１０５が、フレーム生成分解部１０２および無線送受信部１０３を介して、決定したチャネルを子無線局２００−１〜２００−８へ通知する。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、親無線局１００は、起動時において、使用ＣＳによる使用希望チャネルおよび各チャネルの混雑度について指標化してランク付けし、各チャネルのランク値に基づいて無線ネットワークでの使用チャネルを決定することとした。これにより、実施の形態１の効果に加え、実施の形態１のように使用ＣＳにより使用可能チャネルを先に決定し、その中からしか使用チャネルが選択できないという制約をなくし、混雑度が低ければ使用ＣＳによらず使用チャネルを選択できるようになり、より柔軟なチャネル選択が可能となる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、無線ネットワークにおいて、ステップＳ４０１で決定したＣＳ種別で使用可能なチャネルとは異なるチャネルを使用する可能性がある。しかしながら、ステップＳ４０１で決定したＣＳ種別に対して、他のＣＳ種別よりも大きい指標を付けることができるため、ステップＳ４０１で決定したＣＳ種別で使用可能なチャネルを他のＣＳ種別で使用可能なチャネルよりも優位にランク付けすることができる。そのため、ステップＳ４０１で決定したＣＳ種別で使用可能なチャネルとは異なるチャネルを使用する場合でも、改めてステップＳ４０１の動作をしなくてもよい。
【００４８】
実施の形態３．
本実施の形態では、親無線局１００とともに無線ネットワークを構成する子無線局について、割り当てられたチャネルから使用するＣＳを決定する方法について説明する。
【００４９】
親無線局１００の構成は実施の形態１と同様である。図１２は、本実施の形態の子無線局の構成例を示す図である。なお、図１２に示す子無線局２００は、図１における子無線局２００−１〜２００−８と同様の構成とする。子無線局２００は、図示しない有線ネットワークと接続するためのインタフェース部２０１と、インタフェース部２０１を介して有線ネットワークより受信したデータから無線フレームを生成し、また、無線送受信部２０３を介して他の無線局より受信した無線フレームを分解して有線側（インタフェース部２０１）に送出するデータを生成するフレーム生成分解部２０２と、送信する無線フレームの変調機能および受信した無線フレームの復調機能を含む無線送受信部２０３と、無線ネットワークで使用可能なチャネルについて無線干渉を検出する干渉検出部２０４と、起動時に自無線局で使用するＣＳ種別を決定する制御部２０５と、を備える。
【００５０】
つづいて、子無線局２００が、起動時に自無線局で使用するＣＳ種別を決定する動作について説明する。図１３は、無線局が使用するＣＳ種別を決定する動作を示すフローチャートである。前提として、親無線局１００の制御部１０５は、起動時において、実施の形態１，２またはその他の方法により無線ネットワークで使用するチャネルを決定し、決定したチャネルを子無線局２００に通知しているものとする。
【００５１】
子無線局の制御部２０５は、親無線局１００の制御部１０５で決定された無線ネットワークで使用するチャネルを確認する（ステップＳ６０１）。制御部２０５は、使用するチャネルが短ＣＳのみ使用可能なチャネルの場合（ステップＳ６０１：短ＣＳのみ使用可能なチャネル）、使用ＣＳを短ＣＳにて運用し（ステップＳ６０２）、使用するチャネルが長ＣＳのみ使用可能なチャネルの場合（ステップＳ６０１：長ＣＳのみ使用可能なチャネル）、使用ＣＳを長ＣＳにて運用し（ステップＳ６０３）、使用するチャネルが長ＣＳでも短ＣＳでも混在使用可能なチャネルの場合（ステップＳ６０１：長ＣＳ短ＣＳ混在使用可能なチャネル）、各無線局の裁量で任意のＣＳ種別を使用して運用する（ステップＳ６０４）。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、子無線局２００は、親無線局１００から通知された使用するチャネルから使用可能なＣＳを識別することとした。これにより、非特許文献１で定義されているアクセス制限を満たすと同時に、長ＣＳと短ＣＳが両方使用可能なチャネルを割り当てられた場合には、無線局の裁量にてＣＳ種別を選択して使用できるため、運用中にＣＳ種別を変更することも可能となり、より適したＣＳ種別の選択が可能となる。
【００５３】
なお、子無線局２００において運用するＣＳ種別を決定する場合について説明したが、親局１００も同様であり、特に、使用するチャネルが長ＣＳでも短ＣＳでも使用可能なチャネルの場合、親無線局１００の裁量で任意のＣＳ種別を使用して運用する。
【００５４】
実施の形態４．
本実施の形態では、無線ネットワークで運用中の子無線局２００および親無線局１００の動作について説明する。
【００５５】
運用中において、全無線局（親無線局１００および子無線局２００）は、チャネルの混雑度、送信データ量を測定した結果に基づいて、長ＣＳ／短ＣＳの動的変更を実施し、必要に応じてチャネルの変更を行う。なお、本実施の形態において、親無線局１００の構成は実施の形態１と同様であり、子無線局２００の構成は実施の形態３と同様である。
【００５６】
つづいて、運用中の親無線局１００および子無線局２００の動作について説明する。図１４は、運用中の無線局において最適なＣＳ種別を選択する動作を示すフローチャートである。ここでは、子無線局２００を例に説明する。まず、子無線局２００において、制御部２０５は、運用中において、チャネル空き時間、送信データレート、および送信バッファ内データ量を測定する（ステップＳ７０１）。なお、送信バッファとは、ここでは、フレーム生成分解部２０２に内蔵されたバッファとする。制御部２０５は、チャネル空き時間については干渉検出部２０４から、送信データレートおよび送信バッファ内データ量についてはフレーム生成分解部２０２から情報を得ることができる。
【００５７】
つぎに、制御部２０５は、チャネル空き時間の割合と予め規定した閾値Ｅとを比較する（ステップＳ７０２）。チャネル空き時間の割合が閾値Ｅ以下の場合（ステップＳ７０２：チャネル空き時間の割合≦閾値Ｅ）、制御部２０５は、短ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ７０５）。
【００５８】
チャネル空き時間の割合が閾値Ｅより大きい場合（ステップＳ７０２：チャネル空き時間の割合＞閾値Ｅ）、制御部２０５は、送信データレートと予め規定した閾値Ｆとを比較する（ステップＳ７０３）。送信データレートが閾値Ｆ以下の場合（ステップＳ７０３：送信データレート≦閾値Ｆ）、制御部２０５は、短ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ７０５）。
【００５９】
送信データレートが閾値Ｆより大きい場合（ステップＳ７０３：送信データレート＞閾値Ｆ）、制御部２０５は、送信バッファ内データ量と予め規定した閾値Ｇとを比較する（ステップＳ７０４）。送信バッファ内データ量が閾値Ｇ以下の場合（ステップＳ７０４：データ量≦閾値Ｇ）、制御部２０５は、短ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ７０５）。
【００６０】
そして、送信バッファ内データ量が閾値Ｇより大きい場合（ステップＳ７０４：データ量＞閾値Ｇ）、制御部２０５は、長ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ７０６）。
【００６１】
すなわち、制御部２０５は、チャネル空き時間の割合が閾値Ｅ以下の場合（ステップＳ７０２：チャネル空き時間の割合≦閾値Ｅ）、あるいは、送信データレートが閾値Ｆ以下の場合（ステップＳ７０３：送信データレート≦閾値Ｆ）、あるいは、送信バッファ内データ量が閾値Ｇ以下の場合（ステップＳ７０４：データ量≦閾値Ｇ）、短ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ７０５）。制御部２０５は、それ以外の場合は、長ＣＳを使用することを選択する（ステップＳ７０６）。
【００６２】
なお、測定する評価指標は、チャネル空き時間、送信データレート、バッファ内データ量の３つに限定するのではなく他の指標を用いてもよい。また、これら３つの評価指標のうち１つあるいは２つのみを用いてもよい。
【００６３】
図１５は、選択したＣＳ種別を使用するための手順を示すフローチャートである。まず、制御部２０５は、図１４のフローチャートの動作により選択したＣＳ種別と使用中のＣＳ種別が同一かどうかを確認する（ステップＳ８０１）。選択したＣＳ種別と使用中のＣＳ種別が同一の場合（ステップＳ８０１：Ｙｅｓ）、制御部２０５は、現在のＣＳ種別を継続して変更は実施せず、処理を終了する。
【００６４】
選択したＣＳ種別と使用中のＣＳ種別が異なる場合（ステップＳ８０１：Ｎｏ）、制御部２０５は、現在使用しているチャネルが長ＣＳと短ＣＳを混在使用可能なチャネルかどうかを確認する（ステップＳ８０２）。長ＣＳと短ＣＳを混在使用可能なチャネルを使用している場合（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、制御部２０５は、使用するＣＳ種別を変更する（ステップＳ８０３）。一方、長ＣＳと短ＣＳを混在使用可能なチャネル以外のチャネルを使用している場合（ステップＳ８０２：Ｎｏ）、制御部２０５は、親無線局１００に対して使用ＣＳ種別変更要求を実施する（ステップＳ８０４）。
【００６５】
図１５において、使用ＣＳ種別変更要求（ステップＳ８０４）は、無線ネットワーク内のすべての無線局の使用チャネルの変更を伴うことになる。そのため、使用ＣＳ種別の変更要求をする子無線局２００は、親無線局１００に対して、使用ＣＳ種別変更要求を通知する。親無線局１００は、実際にチャネルを変更するかどうかを判断し、チャネル変更する場合にはチャネルの変更を配下の子無線局２００に通知する。
【００６６】
親無線局１００では、実際にチャネルを変更するかどうかを判断する方法として、例えば、配下の子無線局２００の半数以上から使用ＣＳ種別変更要求を受信した場合に、チャネル変更を実施する。なお、チャネルの変更方法については、これに限定するものではない。チャネルの変更手順は、例えば、メッシュネットワーク管理情報転送用のプロトコルであるＭＬＥ（Mesh  Link  Establishment）を利用および拡張して使用してもよいし、他の方法でもよい。
【００６７】
なお、親無線局１００においても図１４および図１５に示すフローチャートと同様の動作を行うが、ステップＳ８０４については改めて自局に要求（送信）する必要はない。制御部１０５において、使用ＣＳ種別変更要求があった無線局の１つとしてカウントしておけばよい。
【００６８】
図１６は、使用ＣＳ種別変更要求を実施する場合の親無線局および子無線局の動作を示すシーケンス図である。子無線局２００では、周期的あるいはデータを送信するたびに送信データ量などを測定し、使用するＣＳ種別を決定する（ステップＳ９０１，Ｓ９０２）。ここで、子無線局２００は、ステップＳ９０２で測定した結果からＣＳ種別を変更する場合、親無線局１００へ使用ＣＳ種別変更要求を通知する（ステップＳ９０３）。親無線局１００は、実際にチャネルを変更するかどうかを判断し、チャネルを変更する場合には変更後のチャネルを選択し（ステップＳ９０４）、配下の全ての子無線局２００にチャネル変更通知を通知する（ステップＳ９０５）。そして、親無線局１００は、自局で使用するチャネルを自ら選択したチャネルに変更する（ステップＳ９０６）。また、子無線局２００は、自局で使用するチャネルを親無線局１００から通知されたチャネルに変更する（ステップＳ９０７）。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、無線ネットワークを構成する無線局では、運用中に、チャネル空き時間、送信データレートおよびバッファ内データ量を測定し、測定結果に基づいて使用ＣＳを変更可能とすることが出来、さらに、必要であれば使用ＣＳの変更に伴い適切なチャネルを再選択することが可能となる。これにより、親無線局起動時に使用ＣＳを決定した時点からデータ量が変化、あるいはチャネルの混雑度が変化した場合でも、使用するＣＳ長を再選択することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる親無線局は、複数の無線局から構成される無線ネットワークに有用であり、特に、無線局がキャリアセンスを行う場合に適している。
【符号の説明】
【００７１】
１００  親無線局、１０１，２０１  インタフェース部、１０２，２０２  フレーム生成分解部、１０３，２０３  無線送受信部、１０４，２０４  干渉検出部、１０５，２０５  制御部、１０６  属性記憶部、２００，２００−１〜２００−８  子無線局。
【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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