(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロードキャストされたリクエスト信号の受信後、前記リクエスト信号に対する応答としてデータ信号を送信する第１の無線端末と、
一定時間内に前記リクエスト信号を送信する送信回数を、前記第１の無線端末の通信状況に基づいて自動的に変更する第２の無線端末と
を有し、
前記第２の無線端末は、前記データ信号から前記第１の無線端末の送信失敗回数を読み出し、読み出した前記送信失敗回数に基づいて前記リクエスト信号の送信回数を自動的に変更する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
ブロードキャストされたリクエスト信号の受信後、前記リクエスト信号に対する応答としてデータ信号を送信する第１の無線端末と、
一定時間内に前記リクエスト信号を送信する送信回数を、前記第１の無線端末の通信状況に基づいて自動的に変更する第２の無線端末と
を有し、
前記第２の無線端末は、前記データ信号から前記第１の無線端末に残存しているメッセージ数を読み出し、読み出した前記メッセージ数に基づいて前記リクエスト信号の送信回数を自動的に変更する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
ブロードキャストされたリクエスト信号の受信後、前記リクエスト信号に対する応答としてデータ信号を送信する第１の無線端末と、
前記リクエスト信号の送信間隔を、前記第１の無線端末の通信状況に基づいて自動的に変更する第２の無線端末と
を有し、
前記第２の無線端末は、前記データ信号から前記第１の無線端末の送信失敗回数を読み出し、読み出した前記送信失敗回数に基づいて前記リクエスト信号の送信間隔を自動的に変更する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
ブロードキャストされたリクエスト信号の受信後、前記リクエスト信号に対する応答としてデータ信号を送信する第１の無線端末と、
前記リクエスト信号の送信間隔を、前記第１の無線端末の通信状況に基づいて自動的に変更する第２の無線端末と
を有し、
前記第２の無線端末は、前記データ信号から前記第１の無線端末に残存しているメッセージ数を読み出し、読み出した前記メッセージ数に基づいて前記リクエスト信号の送信間隔を自動的に変更する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
第１の無線端末からブロードキャストされた第１のリクエスト信号を受信した場合、前記第１のリクエスト信号に対する応答として第１のデータ信号を前記第１の無線端末に送信する第１の通信制御部と、
第２のリクエスト信号をブロードキャストする場合、一定時間内に前記第２のリクエスト信号を送信する送信回数、又は、前記第２のリクエスト信号の送信間隔を、前記第２のリクエスト信号に対する応答として第２のデータ信号を送信する第２の無線端末の通信状況に基づいて自動的に変更する第２の通信制御部と
を有し、
前記第２の通信制御部は、前記第２のデータ信号から読み出した前記第２の無線端末の送信失敗回数に基づいて、前記送信回数又は前記送信間隔を自動的に変更する
ことを特徴とする無線端末。
【請求項６】
第１の無線端末からブロードキャストされた第１のリクエスト信号を受信した場合、前記第１のリクエスト信号に対する応答として第１のデータ信号を前記第１の無線端末に送信する第１の通信制御部と、
第２のリクエスト信号をブロードキャストする場合、一定時間内に前記第２のリクエスト信号を送信する送信回数、又は、前記第２のリクエスト信号の送信間隔を、前記第２のリクエスト信号に対する応答として第２のデータ信号を送信する第２の無線端末の通信状況に基づいて自動的に変更する第２の通信制御部と
を有し、
前記第２の通信制御部は、前記第２のデータ信号から読み出した前記第２の無線端末に残存しているメッセージ数に基づいて、前記送信回数又は前記送信間隔を自動的に変更する
ことを特徴とする無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム及び当該システムを構成する無線端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線機器の小型化や低コスト化、情報処理機器の発達や記憶装置の大容量化に伴い、多数の無線センサ端末から収集した情報を活用してサービスを提供するセンサネットシステムの需要が高まっている。同時に、電池交換に伴って生じるメンテナンスコストの抑制を目的に、無線センサ端末の低消費電力化に対する要求が高まっている。特に、無線端末間で通信を中継することで広い通信エリアを実現するアドホックネットワークでは、他の無線端末からの通信を中継する無線端末の消費電力が、一般的な無線端末の消費電力よりも大きくなる傾向がある。このため、アドホックネットワークで使用する無線端末の低消費電力化技術に高い期待が寄せられている。
【０００３】
アドホックネットワークにおいて、通信を中継する無線端末の消費電力を低下させる技術の１つにRIT（Receiver Initiated Transmission）方式がある。この方式は、全ての無線端末が間欠的に起動し、自身が中継可能なタイミングでリクエスト信号を周囲にブロードキャストし、リクエスト信号を受信した無線端末がデータ信号を返信することにより、他の無線端末からのデータ信号を中継する。これにより、データ信号を中継する無線端末の起動時間が極力抑えられ、消費電力が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０６６２４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】En-Yi A. Lin, Jan M. Rabaey, Sven Wiethoelter, Adam Wolisz, “Receiver Initiateｄ Rendezvous Schemes for Sensor Networks”, In Proc. of IEEE Globecom 2005, Nov. 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
RIT方式では、通信を中継する無線端末（以下、「中継端末」という。）からのリクエスト信号を受信した無線端末のうち最初にデータ信号を送信した１つの無線端末のみが中継端末との通信を許される。このため、中継端末は、自身に接続している無線端末の数だけリクエスト信号を送信する必要がある。システムの導入時には、無線端末の配置状況や通信の発生頻度を考慮して、リクエスト信号の送信回数が各中継端末に設定される。リクエスト信号の送信回数が必要数に対して少ない場合、通信できない無線端末が発生してしまう。逆に、リクエスト信号の送信回数が必要数に対して多い場合、中継端末の消費電力が増加してしまう。このため、システムの円滑な運用には、無線技術に精通した管理者によるリクエスト信号の送信頻度および間隔の調整が頻繁に必要となり、コストや担当者の負担の増加につながっている。
【０００７】
無線端末が移動する無線通信システムや中継ルートを事前に決めないランクルーティング方式を採用する無線通信システムでは、各中継端末が接続している無線端末の数は常に変化する。このため、リクエスト信号の送信回数を常に適切な回数に維持することは難しく、RIT方式の特徴（低消費電力）を生かしながらシステムを円滑に運用するのは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本明細書は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「ブロードキャストされたリクエスト信号の受信後、前記リクエスト信号に対する応答としてデータ信号を送信する第１の無線端末と、一定時間内に前記リクエスト信号を送信する送信回数を、前記第１の無線端末の通信状況に基づいて自動的に変更する第２の無線端末とを有する無線通信システム」である。
【０００９】
また、他の一例を挙げるならば、「ブロードキャストされたリクエスト信号の受信後、前記リクエスト信号に対する応答としてデータ信号を送信する第１の無線端末と、前記リクエスト信号の送信間隔を、前記第１の無線端末の通信状況に基づいて自動的に変更する第２の無線端末とを有する無線通信システム」である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中継端末によるリクエスト信号の送信回数又は送信間隔を実情に応じた値に自動的に設定することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係るセンサーネットワークシステムの構成を示す図。
【図２】通信シーケンスの例を示す図。
【図３】通信可能時間の割り当て例を示す図。
【図４】実施例１の中継端末の動作シーケンス例を示すフローチャート。
【図５】実施例１で用いるデータ信号の構造例を示す図。
【図６】実施例１に係る無線端末の機能構成を示す図。
【図７】実施例１に係るメッセージシーケンス例を示す図（リクエスト信号の送信回数を減らす例）。
【図８】実施例１に係るメッセージシーケンス例を示す図（リクエスト信号の送信回数を増やす例）。
【図９】実施例２で用いるデータ信号の構造例を示す図。
【図１０】実施例２の中継端末の動作シーケンス例を示すフローチャート。
【図１１】実施例３に係る無線端末の機能構成を示す図。
【図１２】実施例３の中継端末の動作シーケンス例を示すフローチャート。
【図１３】実施例４の中継端末の動作シーケンス例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本発明の実施の態様は、後述する実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。以下の述べる通信方式とは、例えば無線LAN（Local Area Network）のIEEE802.11a方式、IEEE802.11b方式、ZigBee（登録商標）、UWB（Ultra Wideband）方式、ISA100.11A方式を意味する。なお、無線通信システムを構成する全ての無線端末と基地局は、時刻同期した共通の時間軸を持つものとする。
【００１３】
以下では、モータ等の機器に取り付けられた振動センサや温度センサなどの測定結果を無線端末を通じてサーバに送信し、機器の稼動状況の管理や異常検出を行うセンサーネットワークシステムについて説明する。もっとも、本発明の適用は、センサーネットワークシステムに限らず、機器の消費電力を測定して出力を制御するエネルギーマネージメントシステム、車両の状態や位置を管理する運行管理システムなどにも適用可能である。
【００１４】
（１）実施例１
（１−１）システム構成
図１に、本実施例に係るセンサーネットワークシステム（以下「本システム」という。）の構成例を示す。本システムは、情報を集約する基地局１と、基地局１に対して情報を送信又は中継する複数の無線端末２（２Ａ〜２Ｅ）とで構成される。基地局１と無線端末２は、いずれも使用する通信方式に準拠した無線通信モジュールを有している。無線通信モジュールには、後述する通信動作を制御するマイクロプロセッサが内蔵されている。アンテナは、装置本体に内蔵されていても良いし、外付けされていても良い。無線端末２の詳細な機能構成については後述する。
【００１５】
複数の無線端末２どうしの通信は階層化されており、無線端末２の属する階層（ランク）は基地局１との関係により規定される。基地局１と直接通信可能な無線端末２の階層をランク１、基地局１との通信に他の無線端末２による１回の中継が必要な無線端末の階層をランク２、基地局１との通信に（Ｎ−１）回の中継が必要な無線端末２の階層をランクＮとする。また、各階層に属する無線端末２をランク１の無線端末２、ランク２の無線端末２、…ランクＮの無線端末２という。各ランクに属する無線端末２の台数は任意である。
【００１６】
各無線端末２は間欠的に動作することで消費電力を抑制する。各無線端末２は、基地局１に対して送信すべき情報が生じると、自身より１つ上のランクの無線端末２に対し、当該情報をデータ信号１０として送信する。上位ランクの無線端末２は、受信した１つ又は複数のデータ信号１０の情報を集約し、自身より１つ上のランクの無線端末２にデータ信号１０として送信する。この中継動作が、より上位のランクに属する無線端末２との間で繰り返し実行される。最終的には、ランク１の無線端末２が、基地局１に対してデータ信号１０を送信する。この結果、基地局１には、全ての無線端末２の情報が集約される。
【００１７】
以下では、本システムにおける通信にランクルーティング方式を適用する場合について説明する。ランクルーティング方式とは、転送ルートが事前に規定せれておらず、リクエスト信号２０を受信した複数の無線端末２のうち最初にデータ転送が可能となった無線端末２が上位ランクの無線端末２と通信する通信方式である。もっとも、本実施例で説明する通信技術は、転送ルートが事前に規定されている他のルーティング方式にも適用可能である。
【００１８】
（１−２）通信シーケンス
図２に、ランク２の無線端末２がランク１の無線端末２に情報（データ信号）を送信する際に用いる通信シーケンスの例を示す。図２は、ランク２の無線端末２Ｃと無線端末２Ｄとが、データ信号１０をランク１の無線端末２Ａに送信する場合の通信シーケンスを表している。全ての上位ランクの無線端末２Ａは、定期的にリクエスト信号２０をブロードキャストする（図２では「ＲＱ送信」と示す。）。なお、リクエスト信号の送信前にはキャリアセンス（図２では「ＣＳ」と示す。）が実行され、他のキャリアの存在が確認されない場合にリクエスト信号２０の送信が許容される。
【００１９】
無線端末２Ｃと無線端末２Ｄは、ランク１の無線端末２Ａからのリクエスト信号２０を受信する。データ信号１０の送信を予定しているランク２の無線端末２Ｃ及び２Ｄは、リクエスト信号２０を受信した後、所定の時間、キャリアセンスを実行する。キャリアセンス中に他の無線端末２からの無線信号が検出されない場合、無線端末２Ｃ及び２Ｄは、ランク１の無線端末２Ａにデータ信号を送信する。本実施例の場合、各無線端末２のキャリアセンス時間はそれぞれ異なる値に設定されている。もっとも、リクエスト信号２０の受信の度、各無線端末２は、キャリアセンス時間をランダムに設定してもよい。この場合、無線端末２は、搭載する乱数発生器を用いてキャリアセンス時間を設定する。
【００２０】
図２の例では、無線端末２Ｃのキャリアセンス時間が、無線端末２Ｄのキャリアセンス時間よりも短い。このため、先にキャリアセンスを終了した無線端末２Ｃがデータ信号１０Ｃの送信に成功する。ランク１の無線端末２Ａは、リクエスト信号２０の送信後に、データ信号１０の受信を待ち受ける状態になる。無線端末２Ａは、この待ち受け期間に、無線端末２Ｃから送信されたデータ信号１０Ｃを無事受信すると、ＡＣＫ信号（確認信号）３０を無線端末２Ｃに送信する。このＡＣＫ信号３０の受信により、無線端末２Ｃは、ランク１の無線端末２Ａへのデータ信号１０Ｃの送信が成功したことを確認する。この例では、送信すべきデータ信号１０Ｃが残っていないため、無線端末２Ｃは、データ信号の送信待ち状態にはならず、キャリアセンスも実行しない。
【００２１】
一方、データ信号１０Ｄの送信に失敗した無線端末２Ｄは、次のリクエスト信号２０の受信を待つ状態になる。この時点では、無線端末２Ｄは、データ信号１０Ｄの送信失敗を記録しない。無線端末２Ｄは、前回のキャリアセンスの終了から一定時間後にデータ信号１０Ｄの送信待ち状態を再開し、再び無線端末２Ａからのリクエスト信号２０の受信を待つ。今回の場合、無線端末２Ｄは、キャリアセンスの終了時点で他の無線端末２からの無線信号を検出しない。このため、無線端末２Ｄは、データ信号１０Ｄをランク１の無線端末２Ａに送信し、その成功も確認する。データ信号１０Ｄの送信待ち受けを一定時間以上行ってもリクエスト信号２０を受信できなかった場合、無線端末２Ｄは、データ信号１０Ｄの送信失敗の回数をインクリメントし、不図示のメモリに記録する。送信失敗の回数は、データ信号１０の送信が成功した段階でクリアされる。
【００２２】
ランク１の無線端末２Ａは、送信するリクエスト信号２０にその信号を送信した時刻や送信間隔に関する情報を記載する。一方、リクエスト信号２０を受信したランク２の無線端末２Ｃ及び２Ｄは、受信したリクエスト信号２０に含まれる情報に基づいてシステム時刻に同期する。
【００２３】
（１−３）通信可能時間の割り当て
図３に、通信可能時間の割り当て例を示す。本システムを構成する全ての無線端末２は共通の時間軸に同期しており、特定のランク間でのみ通信が許可される時間が一定周期Ｔ毎に繰り返される。図３の例では、ランク３の無線端末２からランク２の無線端末２に通信する時間Ｔ１の後に、ランク２の無線端末２からランク１の無線端末２に通信する時間Ｔ２が配置されており、更に、ランク１の無線端末２から基地局１に通信する時間Ｔ３が配置されている。
【００２４】
それぞれの割り当て時間は、周期Ｔの間隔で繰り返される。各無線端末２は、自分のランクの通信が許可されている時間内ならば、どのタイミングで通信を行ってもよい。また各無線端末２は、それぞれの割り当て時間内の同じタイミングで通信を繰り返さないよう、周期Ｔごとに送信タイミングを変化させることで無線端末間の通信の順序が固定されるのを防ぐ。これにより、一部の無線端末２が常にリクエスト信号２０を受信できない事態の発生を回避する。
【００２５】
図２の例で説明すると、ランク１の無線端末２Ａは、ランク２の無線端末２Ｄに対し、割り当て時間の開始時刻からリクエスト信号２０の送信までの時間、割り当て時間の周期Ｔ、割り当て時間の長さの情報をリクエスト信号２０に含めて送る。リクエスト信号２０を受信した無線端末２Ｄは、取得した情報に基づいてリクエスト信号２０の受信時刻を算出し、当該時刻に基づいてシステム時刻と同期する。
【００２６】
（１−４）中継時の動作シーケンス
図４に、上位ランクの無線端末２が下位ランクの無線端末２からのデータ信号１０を中継する際の動作シーケンス例を示す。なお、図４に示す動作は、無線端末２に搭載されたマイクロプロセッサの制御動作を通じて実行される。上位ランクの無線端末２は、図３で示される時間割り当てに従って起動した後、リクエスト信号２０をブロードキャストし（ステップＳ１）、当該リクエスト信号２０を受信した下位ランクの無線端末２からのデータ信号１０の受信を待ち受ける（ステップＳ２）。
【００２７】
上位ランクの無線端末２は、リクエスト信号２０を送信してから一定時間内にデータ信号１０を受信できた場合（ステップＳ３でyesの場合）、受信したデータ信号１０に記載されている送信失敗回数の情報を読み取る（ステップＳ４）。送信失敗回数は、データ信号１０の送信元である無線端末２がデータ信号１０の送信に何回失敗したかを示す情報である。この情報は、データ信号１０を送信する無線端末２が記載する。例えば下位ランクの無線端末２が割り当て周期中にデータ信号１０を送信できないことが２回続いた場合、次の周期で送信されるデータ信号１０には２回連続で送信できなかったことを示す情報（例えば「１」）が記載される。
【００２８】
送信失敗回数の情報を読み取った上位ランクの無線端末２は、直前の失敗回数が２回以上ならば（ステップＳ５でyesの場合）、次回の起動時から自身が送信するリクエスト信号２０の送信回数を１回増やすように設定を変更する（ステップＳ６）。つまり、無線端末２は、一定時間内に送信するリクエスト信号２０の送信回数を増加させ、ステップＳ１０に進む。一方、直前の失敗回数が１回以下ならば（ステップＳ５でnoの場合）、無線端末２は、そのままステップＳ１０に進む。
【００２９】
上位の無線端末２は、リクエスト信号２０の送信後に開始される待ち受け時間内に下位ランクの無線端末２からのデータ信号１０を受信できなかった場合（ステップＳ３でnoの場合）、その事実を未受信情報として自身のメモリ（不図示）に記録する（ステップＳ７）。この際、リクエスト信号２０の送信元である上位ランクの無線端末２は、記録されている未受信情報を確認し、前回以前の起動時にも未受信が無かったか否かを調べる（ステップＳ８）。
【００３０】
もし、規定の回数以上連続で未受信が発生していた場合（ステップＳ８でyesの場合）、無線端末２は、リクエスト信号２０の送信回数が多いと判断し、次回以降の起動時で使用するリクエスト信号２０の送信回数を１回減らすように設定を変更する（ステップＳ９）。つまり、無線端末２は、一定時間内に送信するリクエスト信号２０の送信回数を減少させ、ステップＳ１０に進む。一方、所定回数以上連続した未受信記録が無かった場合（ステップＳ８でnoの場合）、無線端末２は、未受信の原因が、突発的に発生した未受信であるのか継続的にリクエスト信号２０が余っているのかを判断できないため、リクエスト信号２０の送信回数を変更することなくステップＳ１０に進む。
【００３１】
ステップＳ１０に進んだ上位ランクの無線端末２は、規定回数だけリクエスト信号が送信されたか否かを判定する。送信回数が規定回数に達していない場合（ステップＳ１０でnoの場合）、無線端末２は、一定間隔待機した後（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。すなわち、無線端末２は、次のリクエスト信号２０を送信する。一方、送信回数が規定回数に達した場合（ステップＳ１０でyesの場合）、無線端末２は、次の割り当て時間までスリープする。
【００３２】
（１−５）データ信号の構造
図５に、無線端末２が送信するデータ信号１０の構造例を示す。データ信号１０には、通信に必要な情報を示すヘッダ１１、基地局１に送信するデータ１２、これまでの送信の成否の情報（送信失敗情報）１３が含まれる。送信失敗情報１３には、前述した送信失敗回数を示す情報が記録される。
【００３３】
（１−６）無線端末の機能構成
図６に、無線端末２の機能構成を示す。無線端末２は、装置本体２００とアンテナ２０１を有する。制御部２０２は、前述した無線通信モジュールに相当する。制御部２０２は、マイクロプロセッサによるプログラムの実行を通じ、通信動作（起動動作、スリープ動作、リクエスト信号２０の送信動作等）を制御する。送受信部２０３は、アンテナ２０１を介して無線信号を送受信する。無線信号の送受信には、自機が準拠する通信方式を使用する。メッセージ記録部２０４は、受信したデータ信号１０や送信するデータ信号１０を記録する。
【００３４】
リクエスト信号送信回数判定部２０５は、リクエスト信号２０の送信回数の妥当性を判断する。リクエスト信号送信回数判定部２０５は、例えば図４に示す処理手順に従って送信回数を判定する。送信失敗情報記録部２０６は、自機から上位ランクの無線端末２へのデータ信号１０の送信が失敗した回数等の情報を記録する。メッセージ記録部２０４と送信失敗情報記録部２０６は、それぞれ別のメモリであってもよいし、同じメモリ上の異なる記録領域であってもよい。なお、中継端末として動作しないことが予め決まっている無線端末２の場合、メッセージ記録部２０４とリクエスト信号送信回数判定部２０５は不要である。
【００３５】
（１−７）メッセージシーケンス
（１−７−１）リクエスト信号の送信回数を減らす場合
図７に、リクエスト信号２０の送信回数を減らす場合のメッセージシーケンス例を示す。図７は、Ｎ−１ランクの無線端末２Ｃが、Ｎランクの無線端末２Ａからのデータ信号１０ＡとＮランクの無線端末２Ｂからのデータ信号１０Ｂを、Ｎ−２ランクの無線端末２Ｄに中継する場合を想定する。また、前回のリクエスト信号２０Ｃの送信に対し、下位ランクの無線端末２Ａ及び２Ｂからデータ信号１０Ａ及び１０Ｂの送信が無く（応答が無く）、前回のリクエスト信号２０Ｃの送信時に未受信が既に記録されているものとする。また、ここでの無線端末２Ｃは、２回連続して未受信が検出された場合、次回以降のリクエスト信号２０Ｃの送信回数を減少させる規則が定められているものとする。
【００３６】
ＮランクからＮ−１ランクへの通信に割り当てられた通信時間が開始すると、Ｎランクの無線端末２Ａ及び２Ｂと、Ｎ−１ランクの無線端末２Ｃが共に起動される。起動したＮ−１ランクの無線端末２Ｃは、リクエスト信号２０Ｃをブロードキャストする。リクエスト信号２０Ｃを受信したＮランクの無線端末２Ａと無線端末２Ｂは、いずれも送信すべきデータ信号１０（１０Ａ及び１０Ｂ）を有している。ただし、無線端末２Ａと無線端末２Ｂが同時にデータ信号１０Ａ及び１０Ｂを送信すると、輻輳が発生する。そこで、無線端末２Ａと無線端末２Ｂは、それぞれ、ランダム時間のキャリアセンスを実行し、他の無線端末２からデータ信号１０が送信されていないか確認する。
【００３７】
他の無線端末２からのデータ信号１０の送信が無いと確認した無線端末２は、自機のデータ信号１０を送信する。一方、他の無線端末２からのデータ信号１０の送信を確認した無線端末２は、自機のデータ信号１０を送信せずに、次のリクエスト信号２０Ｃの受信を待つ。図７の例では、１回目のリクエスト信号２０Ｃに対して無線端末２Ｂがデータ信号１０Ｂを送信し、２回目のリクエスト信号２０Ｃに対して無線端末２Ａがデータ信号１０Ａを送信している。
【００３８】
しかし、図７の例では、３回目のリクエスト信号２０Ｃに対する応答が無い。このため、Ｎランクの無線端末２Ｃは、データ信号１０の未受信を記録する。前述したように、この無線端末２Ｃでは、前回のリクエスト信号２０Ｃの送信時にもデータ信号１０の未受信を記録している。このため、無線端末２Ｃでのデータ信号１０の未受信は２回連続となる。そこで、無線端末２Ｃは、次回以降の通信回におけるリクエスト信号２Ｃの送信回数を３回から２回に減らす設定変更を行う。この動作は、図４に示す動作シーケンス（ステップＳ９）に基づいて行われる。ＮランクからＮ−１ランクへの通信に割り当てられた通信時間が経過すると、無線端末２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは、いずれもスリープ状態になる。
【００３９】
次に、Ｎ−１ランクからＮ−２ランクへの通信に割り当てられた通信時間が到来する。すると、Ｎ−１ランクの無線端末２ＣとＮ−２ランクの無線端末２Ｄが共に起動する。無線端末２Ｄはリクエスト信号２０Ｄを送信し、無線端末２Ｃは当該リクエスト信号２０Ｄを受信する。次に、無線端末２Ｃは、先に受信したデータ信号１０Ａ及び１０Ｂをまとめたデータ信号１０Ｃを無線端末２Ｄに送信する。その後、無線端末２Ｃと無線端末２Ｄは、いずれもスリープ状態になる。やがて、ＮランクからＮ−１ランクへの通信に割り当てられた通信時間が到来する。前述したように、前回の通信時間において、無線端末２Ｃによるリクエスト信号２０Ｃの送信回数は２回に変更されている。従って、無線端末２Ｃは、今回、リクエスト信号２０Ｃを２回だけブロードキャストする。
【００４０】
（１−７−２）リクエスト信号の送信回数を増やす場合
図８に、リクエスト信号の送信回数を増やす場合のメッセージシーケンス例を示す。図８も、Ｎ−１ランクの無線端末２Ｃが、Ｎランクの無線端末２Ａからのデータ信号１０ＡとＮランクの無線端末２Ｂからのデータ信号１０Ｂを、Ｎ−２ランクの無線端末２Ｄに中継する場合を想定する。図では、Ｎ−２ランクの無線端末２Ｄを省略している。なお、無線端末２Ａは、前回の割り当て時間の通信時に、データ信号１０Ａの送信に既に１回失敗しているものとする。
【００４１】
ＮランクからＮ−１ランクへの通信に割り当てられた通信時間が開始すると、Ｎランクの無線端末２Ａ及び２Ｂと、Ｎ−１ランクの無線端末２Ｃが共に起動する。起動したＮ−１ランクの無線端末２Ｃは、リクエスト信号２０Ｃをブロードキャストする。リクエスト信号２０Ｃを受信したＮランクの無線端末２Ａと無線端末２Ｂは、いずれも送信すべきデータ信号１０（１０Ａ及び１０Ｂ）を有している。今回の割り当て時間では、無線端末２Ｂが先にデータ信号１０Ｂを送信する。このため、無線端末２Ａは、次のリクエスト信号２０Ｃの受信を待つ。
【００４２】
しかし、今回の割り当て時間におけるリクエスト信号送信回数は「１」である。このため、図８の最初の割り当て時間において、無線端末２Ｃは、リクエスト信号２０Ｃを１回しか送信することができない。このため、無線端末２Ａは、今回の割り当て時間内にリクエスト信号２０Ｃを受信することができず、データ送信の失敗を記録する。無線端末２Ａは、送信失敗回数を「２」に更新する。この後、無線端末２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは、いずれもスリープ状態になる。
【００４３】
次の割り当て時間では、ランダムに設定されたキャリアセンス時間の関係で、無線端末２Ａが先にデータ信号１０Ａを無線端末２Ｃに送信する。このとき、無線端末２Ａが送信するデータ信号１０Ａには２回連続でデータ信号１０Ａの送信に失敗したことを表す送信失敗情報１３が記載されている。なお、今回は、無線端末２Ｂで送信データ１０Ｂの送信失敗が記録される。データ信号１０Ａを受信した無線端末２Ｃは、送信失敗情報１３に基づいて、無線端末２Ａがデータ信号１０Ａの送信に２回以上失敗していることを確認する。その結果、無線端末２Ｃは、次回起動時に使用するリクエスト信号送信回数を１回から２回に増やす設定変更を行う。この動作は、図４に示す動作シーケンス（ステップＳ６）に基づいて行われる。この結果、次回起動時には、無線端末２Ａと無線端末２Ｂの双方が、リクエスト信号２０Ｃの受信後にデータ信号１０Ａ及び１０Ｂを送信することができる。
【００４４】
なお、中継端末として動作する無線端末２Ｃには、２回以上の送信失敗を記録したデータ信号１０を受信した時点で、直ちに（現在の割り当て時間内に）、リクエスト信号２０を追加で１回送信し、それに対する応答の有無に応じて、リクエスト信号２０の送信回数を変更してもよい。
【００４５】
（１−８）まとめ
少なくとも、中継端末として機能する無線端末２に、自機のリクエスト信号２０に対する応答であるデータ信号１０に含まれる送信失敗情報１３を読み出して、リクエスト信号２０の送信回数の妥当性を検討する機能を搭載する。自機に対して下位のランクに属する無線端末２が自機に対してデータ信号１０を送信できないことが多い場合、中継端末として機能する無線端末２は、リクエスト信号２０の送信回数が不足していると判断し、リクエスト信号送信回数を増やす。一方、自機の送信したリクエスト信号２０に対する無応答が連続する場合、中継端末として機能する無線端末２は、リクエスト信号２０の送信回数が多すぎると判断し、リクエスト信号送信回数を減らす。
【００４６】
このため、RIT方式で動作する各無線端末２における個々のリクエスト信号送信回数を、実情に応じて自動的に適当な値に設定することができる。このため、無線技術の知識を有する担当者が各無線端末２の通信状況を診断し、個別にリクエスト信号送信回数を設定する必要が無くなり、無線通信システムの導入や維持管理のコストを大幅に低下することができる。また、無線端末２の移動や追加が頻繁に発生するシステムにおいても従来に比して円滑な運用を実現できる。
【００４７】
（２）実施例２
本実施例では、実施例１とは異なる構造のデータ信号を無線通信に用いる場合について説明する。本実施例のシステム構成等は、実施例１と同様である。図９に、本実施例で用いるデータ信号１０の構造例を示す。図９には、図５との対応部分に同一符号を付して示す。本実施例のデータ信号１０には、送信失敗情報１３の代わりに、送信元である無線端末２の送信バッファに残存しているメッセージ数を示す情報（残存メッセージ情報）１４が含まれる。
【００４８】
図１０に、上位ランクの無線端末２が下位ランクの無線端末２からのデータ信号を中継する際の動作シーケンス例を示す。図１０には、図４との対応部分に同一符号を付して示している。本実施例の動作シーケンスは、データ信号１０が受信された場合（ステップＳ３でyesの場合）に実行する動作の内容が実施例１と相違する。具体的には、図４のステップＳ４〜Ｓ６に代えて、ステップＳ２１及びＳ２２を実行する。
【００４９】
ステップＳ２１において、無線端末２は、自機のリクエスト信号２０に対する応答として受信したデータ信号１０に含まれる残存メッセージ情報１４を読み取る。残存メッセージ情報１４は、下位ランクの無線端末２の送信バッファ内に何個のメッセージが残っているかを示す情報である。残存メッセージ情報１４は、そのデータ信号１０の送信元である無線端末２が、自身の送信バッファの管理情報に基づいて記録する。
【００５０】
本実施例では、１つのメッセージは、１つのデータ信号１０で送信できるものとする。例えば送信バッファに３つのメッセージが残っていた場合、送信元である無線端末２の送信バッファには２つメッセージが残る。従って、残存メッセージ情報１４には「２」が記録される。この場合、中継端末として機能する無線端末２は、この残存メッセージ情報１４が示すメッセージの数だけ、次回起動時に送信するリクエスト信号２０の送信回数を増やすように設定を変更する（ステップＳ２２）。例えば現起動期間中のリクエスト信号送信回数が２回であった場合、次回起動時のリクエスト信号送信回数を４回に設定する。
【００５１】
なお、リクエスト信号送信回数の増加は、受信した複数のデータ信号１０に記録されている複数の残存メッセージ情報１４の加算値でよい。また、増加可能な回数に制限がある場合には、その上限値を次回のリクエスト信号送信回数に加算してもよい。一次的に送信バッファに残るメッセージ数が増加しても、短時間のうちにそれらメッセージの送信を終わらせることができる。
【００５２】
（３）実施例３
前述した２つの実施例では、図３に示すように、通信可能時間が特定のランク間毎に割り当てられている場合について説明した。本実施例では、このような割り当てが無く、全ての無線端末２が任意のタイミングでデータ信号１０を送信可能なシステムを想定する。図１１に、本実施例における無線端末２の機能構成を示す。図１１には、図６との対応部分に同一符号を付して示す。
【００５３】
本実施例では、リクエスト信号送信回数判定部２０５に代えてリクエスト信号送信間隔判定部２０７を使用する。リクエスト信号送信間隔判定部２０７は、受信されたデータ信号１０に含まれている送信失敗情報１３や送信データ１２の不受信に基づいて次回以降のリクエスト信号送信間隔を変更する。詳細動作については後述する。
【００５４】
図１２に、上位ランクの無線端末２が下位ランクの無線端末２からのデータ信号１０を中継する際の動作シーケンス例を示す。図１２には、図４との対応部分に同一符号を付して示している。本実施例の動作シーケンスは、リクエスト信号２０の送信回数ではなく、リクエスト信号２０の送信間隔を変更する点で実施例１と相違する。具体的には、図４のステップＳ６に代えてステップＳ３１を実行し、図４のステップＳ９に代えてステップ３２を実行する。また、リクエスト信号２０の送信回数を管理しないため、図４のステップＳ１０及びＳ１１は実行しない。
【００５５】
本実施例の場合、中継端末として動作する無線端末２は、予め定めた周期Ｔ１秒毎にリクエスト信号２０を下位ランクの無線端末２にブロードキャストする。リクエスト信号２０の送信から一定時間内にデータ信号１０を受信できた場合（ステップＳ３でyesの場合）、中継端末として動作する無線端末２は、受信したデータ信号１０に記載されている送信失敗情報１３を読み取る（ステップＳ４）。
【００５６】
送信失敗情報１３が２回以上であった場合（ステップＳ５でyesの場合）、無線端末２は、次回起動時以降のリクエスト信号２０の送信間隔（すなわち周期Ｔ秒）を予め定めた時間（図１２ではΔｔ秒）だけ短くする。すなわち、中継端末として動作する無線端末２は、次回起動時以降、（Ｔ−Δｔ）秒ごとにリクエスト信号２０を送信する。これにより、下位ランクの無線端末２がリクエスト信号２０を受信できるまでの待ち時間が短くなる。周期Ｔの短縮は、実質的に、リクエスト信号２０の送信回数の増加に通じる。なお、２回以上の送信失敗を記録したデータ信号１０を受信した時点で、直ちに（現在の割り当て時間内に）、リクエスト信号２０を追加で１回送信し、それに対する応答の有無に応じて、リクエスト信号２０の送信間隔を変更してもよい。
【００５７】
一方、リクエスト信号２０の送信から一定時間内にデータ信号１０を受信できなかった場合（ステップＳ３でnoの場合）、中継端末として動作する無線端末２は、その旨を未受信情報として自身のメモリに記録する。その後、無線端末２は、それまでの未受信情報を確認し、前回以前の起動時にも未受信が無かったかを調べる（ステップＳ８）。もし、規定の回数（Ｎ回）以上連続して未受信が発生していた場合、中継端末として動作する無線端末２は、リクエスト信号２０の送信間隔が短いと判断して、次回起動時以降のリクエスト信号２０の送信間隔を予め定めた時間（図１２ではΔｔ秒）だけ長くする。
【００５８】
すなわち、中継端末として動作する無線端末２は、次回起動時以降、（Ｔ＋Δｔ）秒ごとにリクエスト信号２０を送信する。この周期Ｔの増加は、実質的に、リクエスト信号２０の送信回数の減少に通じる。これにより、無線端末２が送信するリクエスト信号２０の送信間隔が最適化される。なお、連続した未受信記録が無かった場合（ステップＳ８でnoの場合）、無線端末２は、未受信の原因が、突発的に発生した未受信か継続的にリクエスト信号２０が余っているのかを判断できない。このため、無線端末２は、この時点ではリクエスト信号２０の送信間隔は変更せず、次回起動時以降に判断を先延ばしする。このようにしても、実施例１と同様の効果を実現することができる。
【００５９】
（４）実施例４
本実施例も、実施例３と同様、端末間での通信可能時間の割り当てが無く、全ての無線端末２が任意のタイミングで信号送信可能なシステムについて説明する。本実施例のリクエスト信号送信間隔判定部２０７は、データ信号２０に記載されている残存メッセージ情報１４に基づいてリクエスト信号の送信間隔を変更する。
【００６０】
図１３に、本実施例の場合に、ランク上位の無線端末２が下位ランクの無線端末２からのデータ信号１０を中継する際の動作シーケンス例を示す。図１３には、図４との対応部分に同一符号を付して示している。本実施例の場合も、実施例３の場合と同様、リクエスト信号２０の送信間隔を変更する。具体的には、図４のステップＳ４〜Ｓ６に代えてステップＳ４１及びＳ４２を実行し、図４のステップＳ９に代えてステップＳ４３を実行する。また、リクエスト信号２０の送信回数を管理しないため、図４のステップＳ１０及びＳ１１は実行しない。
【００６１】
本実施例の場合も、中継端末として動作する無線端末２は、予め定めた周期Ｔ秒毎にリクエスト信号２０を下位ランクの無線端末２にブロードキャストする。リクエスト信号２０の送信から一定時間内にデータ信号１０を受信できた場合（ステップＳ３でyesの場合）、中継端末として動作する無線端末２は、受信したデータ信号１０に記載されている残存メッセージ情報１４を読み取る（ステップＳ４１）。
【００６２】
ここでは、１つのメッセージは、１つのデータ信号１０で送信できるものとする。例えば送信バッファに３つのメッセージが残っていた場合、送信元である無線端末２の送信バッファには２つメッセージが残る。従って、残存メッセージ情報１４には「２」が記録される。この場合、中継端末として機能する無線端末２は、この残存メッセージ情報１４が示すメッセージの数だけ、次回起動時に送信するリクエスト信号２０の送信間隔を短くするように設定を変更する（ステップＳ４２）。時間間隔をΔｔ秒単位で変更する場合、無線端末２は、次回のみリクエスト信号２０の送信間隔を（Ｔ−２×Δｔ）に変更する。この周期Ｔの短縮は、実質的に、リクエスト信号２０の送信回数の増加に通じる。
【００６３】
これに対し、ステップＳ３で否定結果が得られた場合、無線端末２は、その事実を未受信情報として自身のメモリ（不図示）に記録する（ステップＳ７）。この際、リクエスト信号２０を送信した上位の無線端末２は、記録されている未受信情報を確認し、前回以前の起動時にも未受信が無かったか否かを調べる（ステップＳ８）。
【００６４】
もし、規定の回数以上連続で未受信が発生していた場合（ステップＳ８でyesの場合）、無線端末２は、リクエスト信号２０の送信間隔に余裕があると判断し、次回以降の起動時で使用するリクエスト信号２０の送信間隔をΔｔ秒広げるように設定を変更する（ステップＳ４３）。この周期Ｔの拡張は、実質的に、リクエスト信号２０の送信回数の減少に通じる。このようにしても、実施例１と同様の効果を実現することができる。
【００６５】
（５）他の実施例
本発明は、上述した実施例に限定されるものでなく、様々な変形例を含んでいる。例えば、上述した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備える必要はない。また、ある実施例の一部を他の実施例の構成に置き換えることができる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることもできる。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の一部を追加、削除又は置換することもできる。
【００６６】
また、上述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより（すなわちソフトウェア的に）実現しても良い。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。また、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示すものであり、製品上必要な全ての制御線や情報線を表すものでない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
【符号の説明】
【００６７】
１…基地局、
２…無線端末、
１０…データ信号、
１１…ヘッダ
１２…データ、
１３…送信失敗情報、
１４…残存メッセージ情報、
２０…リクエスト信号、
３０…Ａｃｋ信号、
２００…装置本体、
２０１…アンテナ、
２０２…制御部、
２０３…送受信部、
２０４…メッセージ記録部、
２０５…リクエスト信号送信回数判定部、
２０６…送信失敗情報記録部、
２０７…リクエスト信号送信間隔判定部。
【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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【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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