(57)【要約】［課題］有する通信インタフェースが単一であっても、少ない通信量かつ短い時間で、通信ネットワークを構成することを可能にする無線通信端末、通信システム、無線通信方法、および無線通信用プログラムを提供する。［解決手段］  グループ内通信チャネル選択手段２１が、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信チャネルを選択する。グループ内通信タイミング設定手段２２が、他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信タイミングを設定する。通信手段８０が、グループ内通信チャネル選択手段２１が選択した通信チャネル、およびグループ内通信タイミング設定手段２２が設定したグループ内通信タイミングで、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う。
2016009639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信チャネルを選択するグループ内通信チャネル選択手段と、
前記他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信タイミングを設定するグループ内通信タイミング設定手段と、
前記グループ内通信チャネル選択手段が選択した前記通信チャネル、および前記グループ内通信タイミング設定手段が設定したグループ内通信タイミングで、前記一のグループに含まれる前記他の無線通信端末と通信を行う通信手段とを備え、
前記グループ内通信タイミング設定手段は、前記一のグループに含まれる前記他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信期間内にグループ内通信タイミングを設定する
ことを特徴とする無線通信端末。
【請求項２】
前記通信手段は、前記一のグループに含まれる前記他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信手段と、前記一のグループとは異なる他のグループに含まれる無線通信端末と通信を行うグループ間通信手段とを含む
請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項３】
前記他のグループに含まれる無線通信端末と通信を行う通信チャネルを設定するグループ間通信チャネル設定手段と、
前記他のグループに含まれる無線通信端末と通信を行うグループ間通信タイミングを設定するグループ間通信タイミング設定手段とを含み、
前記グループ間通信手段は、前記グループ間通信チャネル設定手段が設定した前記通信チャネル、および前記グループ間通信タイミング設定手段が設定したグループ間通信タイミングで、前記他のグループに含まれる前記無線通信端末と通信を行う
請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項４】
前記他のグループに含まれる無線通信端末と通信を行う通信チャネルを決定するグループ間通信チャネル決定手段と、
前記他のグループに含まれる無線通信端末と通信を行うグループ間通信タイミングを、既定の他のグループ間通信タイミングと重複しないように決定するグループ間通信タイミング決定手段とを含み、
前記グループ間通信手段は、前記グループ内通信チャネル決定手段の決定結果に応じた前記通信チャネルと、前記グループ間通信タイミング決定手段の決定結果に応じた前記グループ間通信タイミングとを前記他のグループに含まれる無線通信端末に送信する
請求項３に記載の無線通信端末。
【請求項５】
前記グループ間通信チャネル設定手段は、前記グループ間通信チャネル決定手段が決定した通信チャネルを他のグループに含まれる無線通信端末と通信を行う通信チャネルに設定し、
前記グループ間通信タイミング設定手段は、前記グループ間通信タイミング決定手段が決定した前記グループ間通信タイミングを他のグループに含まれる無線通信端末と通信を行うグループ間通信タイミングに設定する
請求項４に記載の無線通信端末。
【請求項６】
前記他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信タイミングを決定するグループ内通信タイミング決定手段を含み、
前記グループ内通信タイミング設定手段は、前記グループ内通信タイミング決定手段の決定結果に応じたグループ内通信タイミングを設定し、
前記通信手段は、前記グループ内通信タイミング決定手段の決定結果に応じたグループ内通信タイミングを前記一のグループに含まれる他の無線通信端末に送信する
請求項１から請求項５のうちいずれかに記載の無線通信端末。
【請求項７】
互いに通信を行う、請求項１から請求項６のうちいずれかに記載の無線通信端末を複数備える
ことを特徴とする通信システム。
【請求項８】
一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信チャネルを選択し、
前記他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信タイミングを前記一のグループに含まれる前記他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信期間内に設定し、
選択した前記通信チャネル、および設定したグループ内通信タイミングで、前記一のグループに含まれる前記他の無線通信端末と通信を行う、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項９】
コンピュータに、
一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信チャネルを選択するグループ内通信チャネル選択処理と、
前記他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信タイミングを設定するグループ内通信タイミング設定処理と、
前記グループ内通信チャネル選択処理で選択した前記通信チャネル、および前記グループ内通信タイミング設定処理で設定したグループ内通信タイミングで、前記一のグループに含まれる前記他の無線通信端末と通信を行う通信処理とを実行させ、
前記グループ内通信タイミング設定処理で、前記一のグループに含まれる前記他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信期間内にグループ内通信タイミングを設定させる
ための無線通信用プログラムが記憶された記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信端末、通信システム、無線通信方法、および無線通信用プログラムが記憶された記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一の通信システムに含まれる通信端末間の通信ネットワークを介した通信に、複数の通信チャネルが利用される場合がある。通信システムに含まれる通信端末間の通信で、１つの通信チャネルでは通信帯域が不足することがあるからである。そこで、複数の通信チャネルを利用することにより、１つのノード（例えば、無線通信装置や、無線通信端末等）あたりの通信帯域を増やしたり、多数のノードを通信ネットワークに接続させることができるようになったりする。特に、通信で使用される通信チャネルや通信が行われるタイミングを予め通信インタフェースごとに決めておくことで、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）などの通信方式と比べて、高頻度の通信や高い通信速度の通信を行うことが可能となる。【０００３】
非特許文献１には、単一の通信インタフェースを備えた複数のノードが複数のチャネルを利用して通信をすることが可能な通信ネットワークの構成方法が記載されている。非特許文献１に記載されている方法では、各ノードが予め決められたタイミングで、自ノードと通信可能な範囲のノードと、自ノードが通信するチャネルで通信する時間帯（通信タイミング）を示す制御信号を送信する。各ノードは直接通信可能な範囲のノードが発した制御信号を受信する。そして、各ノードは、受信した制御信号に基づいて、自ノードから２ホップ以内のノードの通信チャネルおよび通信タイミングに基づいて、自ノードの通信タイミングを決める。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】シー・デビッド・ヤング（Ｃ．Ｄａｖｉｄ  Ｙｏｕｎｇ）著、「ユーエスエーピー：ア  ユニファイング  ダイナミック  ディストリビューテッド  マルチチャネル  ティーディーエムエー  スロット  アサインメント  プロトコル（ＵＳＡＰ：Ａ  ＵＮＩＦＹＩＮＧ  ＤＹＮＡＭＩＣ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ  ＭＵＬＴＩＣＨＡＮＮＥＬ  ＴＤＭＡ  ＳＬＯＴ  ＡＳＳＩＧＮＭＥＮＴ  ＰＲＯＴＯＣＯＬ）」、（米国）、Ｍｉｌｉｔａｒｙ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、１９９６．ＭＩＬＣＯＭ’９６、Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、ＩＥＥＥ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な通信インタフェースは、一度通信チャネルが設定されると、変更されるまで設定された通信チャネルのみで通信が可能になる。したがって、互いに異なる通信チャネルが設定されたノード同士は直接通信をすることができない。複数の通信インタフェースを持つノードがある場合には、そのノードを経由して互いに異なる通信チャネルが設定されたノードと通信をすることが可能になるが、全てのノードが単一の通信インタフェースしかもたない場合もありうる。そのような場合に、単一のインタフェースのみを持つノードが複数のチャネルを活用して通信を行うためには、通信インタフェースの通信チャネルを所定時間間隔で切り替えながら通信を行う必要がある。【０００６】
そして、非特許文献１に記載されている方法は、各ノードの通信タイミング、および通信チャネルを周囲にある全てのノードの通信タイミング、および通信チャネルを考慮して決定する。したがって、多数のノードが密集している場合に、全てのノードが通信タイミング、および通信チャネルを決定するまでに長い時間がかかるという問題がある。全てのノードが周囲の全てのノードから制御信号を受信するため、各制御信号の受信に長い時間が必要となるからである。【０００７】
さらに、非特許文献１に記載されている方法では、特定のノード間での通信における通信タイミングと通信チャネルを決定する方法のみが検討されている。ここで、互いに２ホップ以上離れているノード間で通信を行うためには、信号の衝突を起こさず、かつ、各ノードが自ノード宛ての信号を受信できるように、経由する全てのノード間の通信リンクに適切に通信タイミングと通信チャネルとを割り当てる必要がある。特にノード数が多い場合に互いに２ホップ以上離れている全てのノードの組み合わせで通信経路が存在するような通信タイミングと通信チャネルとを決定する計算をするために、非特許文献１に記載されている方法では、通信タイミングと通信チャネルとの割り当て情報を受信して収集しなければならない。【０００８】
しかし、それら割り当て情報を受信して収集するためには、通信コスト（例えば、通信時間）がかかり、計算時間が長くなるという問題がある。つまり、通信タイミングと通信チャネルとを決定するための処理負荷が大きいという問題がある。特に、ノードの移動などにより通信相手のノードが変わった場合に、通信タイミング、および通信チャネルを選びなおさなければならない。したがって、処理負荷が大きいことは大きな問題となる。【０００９】
つまり、単一の通信インタフェースしかないノードが多数存在している場合に、各ノードが、少ない通信量かつ短時間で、通信チャネル、および通信タイミングを決定することができないという問題がある。【００１０】
また、多数のノードが存在している場合に、互いに２ホップ以上離れた各ノードのそれぞれの間の通信リンクに、通信が可能になるように通信タイミング、および通信チャネルを割り当てる処理を少ない通信量かつ短時間で行うことが困難である。【００１１】
その理由は、互いに２ホップ以上離れた各ノードのそれぞれの間での通信を可能にするためには、それぞれの間の通信リンクに、通信が可能になるように通信タイミング、および通信チャネルを割り当てる必要があるからである。各通信リンクについて、周囲のノードと重複しないように通信タイミングと通信チャネルとの割り当てを行うための情報を収集する必要があるので、通信量が多くなり、長時間を要する。【００１２】
そこで、本発明は、有する通信インタフェースが単一であっても、少ない通信量かつ短い時間で、通信ネットワークを構成することを可能にする無線通信端末、通信システム、無線通信方法、および無線通信用プログラムが記憶された記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による無線通信端末は、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信チャネルを選択するグループ内通信チャネル選択手段と、他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信タイミングを設定するグループ内通信タイミング設定手段と、グループ内通信チャネル選択手段が選択した通信チャネル、およびグループ内通信タイミング設定手段が設定したグループ内通信タイミングで、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信手段とを備え、グループ内通信タイミング設定手段は、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信期間内にグループ内通信タイミングを設定することを特徴とする。【００１４】
本発明による通信システムは、互いに通信を行ういずれかの態様の無線通信端末を複数備えることを特徴とする。【００１５】
本発明による無線通信方法は、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信チャネルを選択するグループ内通信チャネル選択ステップと、他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信タイミングを設定するグループ内通信タイミング設定ステップと、グループ内通信チャネル選択ステップが選択した通信チャネル、およびグループ内通信タイミング設定ステップで設定したグループ内通信タイミングで、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信ステップとを含み、グループ内通信タイミング設定ステップで、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信期間内にグループ内通信タイミングを設定することを特徴とする。【００１６】
本発明による無線通信用プログラムが記憶された記憶媒体は、コンピュータに、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信チャネルを選択するグループ内通信チャネル選択処理と、他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信タイミングを設定するグループ内通信タイミング設定処理と、グループ内通信チャネル選択処理で選択した通信チャネル、およびグループ内通信タイミング設定処理で設定したグループ内通信タイミングで、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信処理とを実行させ、グループ内通信タイミング設定処理で、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信期間内にグループ内通信タイミングを設定させることを特徴とする無線通信用プログラムが記憶されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、有する通信インタフェースが単一であっても、少ない通信量かつ短い時間で、通信ネットワークを構成することを可能にする無線通信端末、通信システム、無線通信方法、および無線通信用プログラムが記憶されている記憶媒体を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態の通信システムの構成例を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の通信システムにおける無線通信端末の構成例を示すブロック図である。
【図３】所定の位置に配置された無線通信端末を示す説明図である。
【図４】複数の無線通信端末が、一部の無線通信端末によって形成されたグループと残部の無線通信端末によって形成されたグループとを示す説明図である。
【図５】一のグループの無線通信端末と他のグループの無線通信端末とがゲートウェイノードであることを示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の通信システムの無線通信端末の動作を示すフローチャートである。
【図７】グループ内通信チャネルの決定処理を示すフローチャートである。
【図８】グループ内通信タイミングの決定処理を示すフローチャートである。
【図９】ゲートウェイノードの決定処理を示すフローチャートである。
【図１０】グループ間通信タイミングの例を示す説明図である。
【図１１】グループ間通信タイミングの決定処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態の無線通信端末の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[第１の実施形態]
[構成の説明]
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の通信システムの構成例を示す説明図である。図１に示す例では、本発明の第１の実施形態の通信システムは、無線通信端末１００ａ〜１００ｑを含む。そして、図１に示す例では、無線通信端末１００ａ〜１００ｅによって、グループＧ１が形成されている。また、無線通信端末１００ｆ〜１００ｊによって、グループＧ２が形成されている。無線通信端末１００ｋ〜１００ｑによって、グループＧ３が形成されている。したがって、各グループＧ１〜Ｇ３は、互いに重複しない無線通信端末によって形成された互いに異なるグループである。
【００２０】
グループＧ１に含まれる無線通信端末１００ａ〜１００ｅは、予め決められた一の通信チャネル（グループ内通信チャネルともいう）で通信を行うように予め設定されている。また、グループＧ２に含まれる無線通信端末１００ｆ〜１００ｊは、予め決められた他の一の通信チャネルで通信を行うように予め設定されている。グループＧ３に含まれる無線通信端末１００ｋ〜１００ｑは、予め決められたさらに他の一の通信チャネルで通信を行うように予め設定されている。換言すれば、予め決められた互いに同じ通信チャネルで通信を行うように設定された無線通信端末１００ａ〜１００ｅ，１００ｆ〜１００ｊ，１００ｋ〜１００ｑによって、グループＧ１〜Ｇ３がそれぞれ形成されている。なお、グループの数は３つに限られず、更に多くてもよいし、少なくてもよい。
【００２１】
グループＧ１に含まれる無線通信端末１００ａ〜１００ｅのうち、一の無線通信端末１００ａは、グループＧ１に含まれる他の無線通信端末１００ｂ〜１００ｅの動作を制御する。なお、無線通信端末１００ａのように、互いに同じグループに含まれる他の無線通信端末１００ｂ〜１００ｅの動作を制御する無線通信端末を集中管理ノードという。本例では、グループＧ２における集中管理ノードは、無線通信端末１００ｆである。また、グループＧ３における集中管理ノードは、無線通信端末１００ｋである。
【００２２】
集中管理ノード（例えば、無線通信端末１００ａ）は、互いに同じグループに含まれる他の無線通信端末１００ｂ〜１００ｅと情報を送受信して、当該グループに含まれる無線通信端末１００ａ〜１００ｅが通信を行うタイミング（通信タイミング）を決定する。そして、集中管理ノード（例えば、無線通信端末１００ａ）は、各無線通信端末１００ａ〜１００ｅに、決定した通信タイミングを通知したり、後述するゲートウェイノードを決定したりする。なお、集中管理ノード（例えば、無線通信端末１００ａ）は、当該グループに含まれる各無線通信端末１００ｂ〜１００ｅ間の通信が、直接に行われるように設定してもよい。また、集中管理ノード（例えば、無線通信端末１００ａ）は、他の無線通信端末１００ｂ〜１００ｅに中継させて２ホップ以上のマルチホップで通信をするように設定してもよい。
【００２３】
集中管理ノードは、予め管理者によって決定されてもよいが、当該グループ内の無線通信端末間の通信で用いられる通信チャネルを最初に選択した無線通信端末であるとすることが好ましい。なお、通信タイミングの決定や後述するゲートウェイノードの決定は、一の無線通信端末が集中管理ノードとして決定してもよいし、複数の無線通信端末が分担してそれぞれ決定してもよいし、予め決められたルールに従って決定されてもよい。なお、予め決められたルールに従って通信タイミングの決定や後述するゲートウェイノードの決定が行われる場合には、集中管理ノードは設定されなくてもよい。
【００２４】
グループＧ１に含まれる無線通信端末１００ａ〜１００ｅのうち、一の無線通信端末１００ｅは、他のグループＧ２，Ｇ３に含まれる無線通信端末と通信を行う。なお、無線通信端末１００ｅのように、他のグループに含まれる無線通信端末と通信を行う無線通信端末をゲートウェイノードという。そして、各グループにおいて、ゲートウェイノード以外の無線通信端末は、他のグループに含まれる無線通信端末と通信を行わない。なお、ゲートウェイノードと集中管理ノードとは、互いに同じ無線通信端末であってもよいし、互いに異なる通信端末であってもよい。
【００２５】
本例では、グループＧ２のゲートウェイノードは無線通信端末１００ｊである。また、グループＧ３のゲートウェイノードは無線通信端末１００ｑである。したがって、無線通信端末１００ｅ，１００ｊ，１００ｑは、属するグループが互いに異なっていても互いの間で通信を行う。無線通信端末１００ｅ，１００ｊ，１００ｑの間の通信はグループ間通信チャネルで行われる。なお、グループ間通信チャネルは、予め決定された通信チャネルであってもよいし、一のゲートウェイノードが決定してもよいし、一の集中管理ノードが決定してもよい。ゲートウェイノードである無線通信端末１００ｅ，１００ｊ，１００ｑは、グループ内通信チャネルおよびグループ間通信チャネルという複数の通信チャネルで、互いに異なるタイミングで通信を行う。
【００２６】
また、各グループＧ１〜Ｇ３毎にグループ内通信チャネルが決定される。各グループ内の無線通信端末１００ａ〜１００ｅ，１００ｆ〜１００ｊ，１００ｋ〜１００ｑの通信タイミングは各グループ毎に決定される。そして、各グループ内通信チャネルの決定とは別途にグループ間通信チャネルが決定される。また、グループ間通信チャネルの通信タイミングは、各グループ毎に決定された通信タイミングに応じたタイミングに決定される。したがって、全無線通信端末１００ａ〜１００ｑの通信タイミングをそれぞれ決定する場合に比べて、少ない通信量および短時間で、通信タイミングを決定することができる。
【００２７】
図２は、本発明の第１の実施形態の通信システムにおける無線通信端末１００ａの構成例を示すブロック図である。図２に示すように、本発明の第１の実施形態の通信システムにおける無線通信端末１００ａは、チャネル利用状況解析部１１０、ノード通信設定部１２０、制御情報記憶部１３０、ゲートウェイ決定部１４０、ゲートウェイノード通信設定部１５０、無線通信設定記憶部１６０、通信パラメータ切替え部１７０、および無線通信部１８０を含む。
【００２８】
また、図２に示すように、ノード通信設定部１２０は、グループ内通信チャネル決定部１２１およびグループ内通信タイミング決定部１２２を含む。ゲートウェイノード通信設定部１５０は、グループ間通信タイミング決定部１５１およびグループ間通信チャネル決定部１５２を含む。
【００２９】
なお、本例では、無線通信端末１００ａを例に説明するが、無線通信端末１００ａ〜１００ｑは互いに同じ構成であるとする。そして、いずれの無線通信端末１００ａ〜１００ｑは、集中管理ノードとしても、ゲートウェイノードとしても動作可能であるとして説明するが、互いに異なる構成であってもよい。具体的には、無線通信設定記憶部１６０、通信パラメータ切替え部１７０、および無線通信部１８０を含み、集中管理ノードとしても、ゲートウェイノードとしても動作しない極めて低コストな無線通信端末が用いられてもよい。また、当該極めて低コストな無線通信端末の構成に加えて、ゲートウェイノード通信設定部１５０を含み、ゲートウェイノードとして動作可能な低コストな無線通信端末が用いられてもよい。当該極めて低コストな無線通信端末の構成に加えて、チャネル利用状況解析部１１０と、ノード通信設定部１２０と、制御情報記憶部１３０と、ゲートウェイ決定部１４０とを含み、集中管理ノードとして動作可能な低コストな無線通信端末が用いられてもよい。
【００３０】
無線通信部１８０は、同じグループＧ１に含まれる他の無線通信端末１００ｂ〜１００ｅと自無線通信端末１００ａとを識別するための端末識別情報を含む制御信号等を送受信する通信を行う。チャネル利用状況解析部１１０は、無線通信部１８０が受信した他の無線通信端末１００ｂ〜１００ｅが発した無線信号に基づいて、以下の処理を行う。すなわち、チャネル利用状況解析部１１０は、本実施形態の通信システムが利用可能であると予め各無線通信端末に設定されている通信チャネルのうち、実際に使用されている通信チャネルを示すチャネル利用状況情報を生成する。チャネル利用状況解析部１１０は、生成したチャネル利用状況情報をグループ内通信チャネル決定部１２１に入力する。
【００３１】
グループ内通信チャネル決定部１２１は、チャネル利用状況解析部１１０が入力したチャネル利用状況情報に基づいて、グループ内通信チャネルを決定し、決定結果を示すグループ内通信チャネル情報を生成して無線通信設定記憶部１６０に記憶させる。
【００３２】
グループ内通信タイミング決定部１２２は、グループ内通信チャネル情報に基づいて、グループ内通信の通信タイミングを決定し、決定結果を示すグループ内通信タイミング情報を生成して無線通信設定記憶部１６０に記憶させる。
【００３３】
制御情報記憶部１３０は、集中管理ノードとして動作する無線通信端末の識別子である集中管理ノード識別子を記憶する。
【００３４】
ゲートウェイ決定部１４０は、自無線通信端末１００ａがゲートウェイノードとして動作するか否かを決定し、決定結果をグループ間通信タイミング決定部１５１およびグループ間通信チャネル決定部１５２に通知する。
【００３５】
グループ間通信タイミング決定部１５１は、ゲートウェイ決定部１４０から通知された決定結果によって自無線通信端末１００ａがゲートウェイノードとして動作することに決定されたことを通知された場合に、以下の処理を行う。すなわち、グループ間通信タイミング決定部１５１は、他のグループのゲートウェイノードと通信を行う場合のグループ間通信タイミングを決定する。
【００３６】
グループ間通信チャネル決定部１５２は、ゲートウェイ決定部１４０から通知された決定結果によって自無線通信端末１００ａがゲートウェイノードとして動作することに決定されたことを通知された場合に、以下の処理を行う。すなわち、グループ間通信チャネル決定部１５２は、他のグループのゲートウェイノードと通信を行うチャネルを決定する。
【００３７】
通信パラメータ切替え部１７０は、無線通信設定記憶部１６０に記憶されている情報に基づいて、無線通信部１８０に通信パラメータの切り替えを指示する。
【００３８】
無線信号部１８０は、使用している通信チャネルを示すチャネル利用情報や端末識別情報を含み、予め決められた制御チャネルの制御信号を定期的に送信する。
【００３９】
[動作の説明]
次に、本発明の第１の実施形態の通信システムの動作について説明する。図３は、所定の位置に配置された無線通信端末１００ａ〜１００ｊを示す説明図である。図４は、無線通信端末１００ａ〜１００ｊが、無線通信端末１００ａ〜１００ｅによって形成されたグループＧ１と無線通信端末１００ｆ〜１００ｊによって形成されたグループＧ２とを示す説明図である。図５は、グループＧ１の無線通信端末１００ｅとグループＧ２の無線通信端末１００ｊとがゲートウェイノードであることを示す説明図である。図３〜５に示すように、本発明の第１の実施形態の通信システムの無線通信端末１００ａ〜１００ｊは、グループＧ１とグループＧ２とをそれぞれ形成する。そして、互いのグループ間の通信は、ゲートウェイノードを介して行われる。なお、本例では、説明の簡単のため、グループＧ１における無線通信端末１００ａ〜１００ｅとグループＧ２における無線通信端末１００ｆ〜１００ｊについて説明する。
【００４０】
図６は、本発明の第１の実施形態の通信システムの無線通信端末１００ａの動作を示すフローチャートである。図６に示すように、無線通信端末１００ａは、まず、チャネル利用状況を解析する（ステップＳ１０１）。具体的には、無線通信部１８０が、例えば、予め決められた無線信号である制御チャネルの制御信号の受信処理を継続的に行う。そして、無線通信部１８０は、受信処理で受信した制御信号に含まれるチャネル利用情報をチャネル状況解析部１１０に入力する。チャネル状況解析部１１０は、無線通信部１８０が入力したチャネル利用情報に基づいて、各通信チャネルの利用状況を示すチャネル利用状況情報を生成する。そして、チャネル状況解析部１１０は、生成したチャネル利用状況情報をグループ内通信チャネル決定部１２１に入力する。
【００４１】
なお、本実施形態では、無線通信部１８０が制御チャネルで受信した制御信号からチャネル利用情報を取得している。しかし、無線通信部１８０が、任意の通信チャネルで送受信される任意の無線信号の受信を試み、無線信号を受信することができた通信チャネルは利用中であるとチャネル状況解析部１１０が判断してもよい。さらに、無線通信部１８０が各通信チャネルの受信電波強度を測定し、測定値があらかじめ設定した閾値以上である通信チャネルは利用中の通信チャネルであるとチャネル状況解析部１１０が判断してもよい。
【００４２】
グループ内通信チャネル決定部１２１は、チャネル状況解析部１１０が入力したチャネル利用状況情報に基づいて、グループ内通信チャネルの決定処理を行う（ステップＳ１０２）。
【００４３】
図７は、グループ内通信チャネルの決定処理を示すフローチャートである。図７に示すように、グループ内通信チャネル決定部１２１は、チャネル状況解析部１１０が入力したチャネル利用状況情報に基づいて、利用されている通信チャネルがあるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
【００４４】
グループ内通信チャネル決定部１２１は、利用されている通信チャネルがあると判定した場合に（ステップＳ２０１のＹ）、利用されている通信チャネルから、１つの通信チャネルを選択する（ステップＳ２０２）。具体的には、例えば、無線通信部１８０が各通信チャネルの受信電波強度を測定し、最も大きい測定値の通信チャネルを選択する。そして、グループ内通信チャネル決定部１２１は、ステップＳ２０２の処理で選択した通信チャネルをグループ内通信チャネルに設定する。さらに、グループ内通信チャネル決定部１２１は、他の無線通信端末（近隣ノードともいう）の端末識別子を取得する（ステップＳ２０３）。具体的には、グループ内通信チャネル決定部１２１は、無線通信部１８０に、ステップＳ２０２の処理で選択した通信チャネルで、制御信号を定期的に送信させるとともに、継続的に受信させる。そして、グループ内通信チャネル決定部１２１は、無線通信部１８０が受信した制御信号から当該制御信号に含まれる端末識別情報を抽出して、近隣ノードの端末識別子を取得する。
【００４５】
そして、グループ内通信チャネル決定部１２１は、端末識別子の取得元の近隣ノードに、無線通信部１８０を介して、集中管理ノードの端末識別子を問い合わせる。なお、グループ内通信チャネル決定部１２１が集中管理ノードの端末識別子の問い合わせ先の無線通信端末は、例えば、予め仮決めされた通信タイミングで通信を行っている無線通信端末である。集中管理ノードの端末識別子を問い合わせられた無線通信端末は、当該問い合わせに応じて、集中管理ノードの端末識別子を無線通信端末１００ａに通知する（ステップＳ２０４）。無線通信端末１００ａの無線通信部１８０は、例えば、制御情報記憶部１３０に、通知された集中管理ノードの端末識別子を記憶させる。
【００４６】
なお、グループ内通信チャネル決定部１２１は、制御チャネルで集中管理ノードの端末識別子を問い合わせてもよいし、集中管理ノードの端末識別子を問い合わせる旨の情報を含む制御信号を送信して問い合わせてもよい。また、各無線通信端末が、集中管理ノードの端末識別子を含む信号を送信するように構成されていてもよいし、予め決定された端末識別子の無線通信端末を集中管理ノードとしてもよい。
【００４７】
また、グループ内通信チャネル決定部１２１は、利用されている通信チャネルがないと判断した場合には（ステップＳ２０１のＮ）、予め設定された通信チャネルから、１つの通信チャネルを選択する（ステップＳ２０５）。なお、通信チャネルは、無線通信端末１００ａの位置や、端末識別子、時刻等に基づいて生成された乱数値に基づいて選択されてもよいし、予め決められた優先順位に基づいて選択されてもよい。そして、グループ内通信チャネル決定部１２１は、選択した通信チャネルをグループ内通信チャネルに決定する。
【００４８】
グループ内通信チャネル決定部１２１がステップＳ２０５の処理でグループ内通信チャネルを決定すると、グループ内通信タイミング決定部１２２は、自無線通信端末１００ａの端末識別子を集中管理ノードの端末識別子に設定する（ステップＳ２０６）。つまり、本例では、無線通信端末１００ａが集中管理ノードになると決定する。そして、グループ内通信タイミング決定部１２２は、集中管理ノードの端末識別子に設定した自無線通信端末１００ａの端末識別子を制御情報記憶部１３０に記憶させる。また、グループ内通信タイミング決定部１２２は、ステップＳ２０５の処理で決定したグループ内通信チャネルを無線通信設定記憶部１６０に記憶させる。そして、グループ内通信チャネルの決定処理を終了する。
【００４９】
なお、集中管理ノードは、グループに含まれる無線通信端末の数が所定の値以上になる場合に、当該無線通信端末にグループ内通信チャネルを変更させて、グループに含まれる無線通信端末の数を制限するように構成されていてもよい。
【００５０】
図７に示すグループ内通信チャネル決定処理（図６に示すステップＳ１０２における処理）が終了すると、次に、グループ内通信タイミング決定部１２２が、グループ内通信タイミングの決定処理（ステップＳ１０３）を行う。
【００５１】
図８は、グループ内通信タイミングの決定処理を示すフローチャートである。グループ内通信タイミング決定部１２２は、グループ内通信タイミングの決定処理で、グループ内通信タイミングを決定する。具体的には、グループ内通信タイミング決定部１２２は、グループ内通信チャネル決定部１２１によって決定されたグループ内通信チャネルで、他の無線通信端末と干渉を起こさずに通信を行うためのタイミングであるグループ内通信タイミングを決定する。なお、グループ内通信チャネル決定部１２１によって決定されたグループ内通信チャネルは、無線通信設定記憶部１６０に記憶されている。
【００５２】
なお、グループ内通信タイミング決定部１２２は、自無線通信端末が集中管理ノードでない場合には集中管理ノードに問い合わせてグループ内通信タイミングを設定する。また、グループ内通信タイミング決定部１２２は、自無線通信端末が集中管理ノードの場合には自無線通信端末がグループ内通信タイミングを選択する。
【００５３】
したがって、グループ内通信タイミング決定部１２２は、まず、自無線通信端末が集中管理ノードであるか否かを判断する（ステップＳ３０１）。具体的には、グループ内通信タイミング決定部１２２は、例えば、制御情報記憶部１３０に記憶されている集中管理ノードの端末識別子と自無線通信端末の識別子とを比較し、両者が互いに合致するか否かに基づいて、自無線通信端末が集中管理ノードであるかを判断する。グループ内通信タイミング決定部１２２は、両者が互いに合致し、自無線通信端末が集中管理ノードであると判断した場合に（ステップＳ３０１のＹ）、通信タイミングの決定処理を行う（ステップＳ３０２）。
【００５４】
具体的には、グループ内通信タイミング決定部１２２は、自無線通信端末（例えば、無線通信端末１００ａ）のグループ（例えば、グループＧ１）に含まれる無線通信端末間で通信を行う期間として定められた期間（グループ内通信期間）内における通信タイミングを選択する。そして、グループ内通信タイミング決定部１２２は、選択した通信タイミングをグループ内通信タイミングとする。そして、通信タイミングの決定処理を終了する。
【００５５】
グループ内通信タイミング決定部１２２は、例えば、時刻に基づいて生成された乱数値に応じて通信タイミングを選択する。なお、グループ内通信タイミング決定部１２２は、通信タイミングを、予め決められた優先順位に基づいて選択してもよいし、位置や携帯通信端末の端末識別子などに基づいて生成した乱数値を用いて選択してもよい。
【００５６】
また、他の無線通信端末から通信タイミングの問い合わせ信号を受信した場合には、集中管理ノードの無線通信端末（例えば、無線通信端末１００ａ）は、グループ内通信期間内における通信タイミングを選択する。そして、集中管理ノードの無線通信端末は、選択した通信タイミングの情報を含む信号を問い合わせ信号の問い合わせ元の無線通信端末に返信する。なお、集中管理ノードの無線通信端末は、他の無線通信端末がすでに選択している通信タイミングを除いたグループ内通信期間から通信タイミングを選択する。ここで、本実施形態において、集中管理ノードの無線通信端末（例えば、無線通信端末１００ａ）は、例えば、時刻に基づいて生成した乱数値に応じて通信タイミングを選ぶ。ただし、集中管理ノードの無線通信端末は、予め決められた優先順位に基づいて通信タイミングを選択してもよいし、位置や無線通信端末の識別子などに基づいて生成した乱数値を用いて通信端末を選択してもよい。
【００５７】
グループ内通信タイミング決定部１２２は、例えば、制御情報記憶部１３０に記憶されている集中管理ノードの端末識別子と自無線通信端末の識別子とが互いに合致せず、自無線通信端末が集中管理ノードでないと判断した場合に（ステップＳ３０１のＮ）、以下の処理を行う。
【００５８】
具体的には、グループ内通信タイミング決定部１２２は、例えば、通信タイミングの問い合わせ処理を行う（ステップＳ３０３）。自無線通信端末が集中管理ノードでない場合には、グループ内通信タイミング決定部１２２は、無線通信部１８０を介して集中管理ノードに通信タイミングを問い合わせて、グループ内通信タイミングを示す情報を取得する。具体的には、無線通信端末（例えば、無線通信端末１００ａ）は、同じグループＧ１に含まれる他の無線通信端末（例えば、無線通信端末１００ｂ〜１００ｅ）に、集中管理ノードの端末識別子を含む問い合わせ信号を送信する。なお、無線通信端末１００ａの無線通信部１８０は、予め決められたタイミングにおいてステップＳ１０２の処理で決定されたグループ内通信チャネルで当該問い合わせ信号を送信する。なお、問い合わせ信号は、予め決められたタイミングで制御チャネルにおいて送信される制御信号に含まれていてもよい。
【００５９】
グループ内通信タイミング決定部１２２は、無線通信部１８０を介して、当該問い合わせ信号に応じて返信されたグループ内通信タイミングを示す情報を取得する。グループ内通信タイミング決定部１２２は、取得した情報によって示されるグループ内通信タイミングを無線通信設定記憶部１６０に記憶させる。そして、各無線通信端末にグループ内通信チャネル、およびグループ内通信タイミングがそれぞれ設定されることで、図４に示すグループＧ１，Ｇ２が形成され、各グループＧ１，Ｇ２内における各無線通信端末間の通信が可能になる。そして、通信タイミングの問い合わせ処理を終了する。
【００６０】
なお、グループ内通信タイミング決定部１２２は、集中管理ノードを使わずに通信タイミングを選択してもよい。具体的には、グループ内通信タイミング決定部１２２は、同じグループ内通信チャネルの無線通信端末において近傍に配置された無線通信端末に設定された通信タイミングに基づいて分散的に選択してもよい。また、グループ内通信タイミング決定部１２２は、予め決められたグループ内通信タイミングの決定方法に基づいて通信タイミングを選択してもよい。例えば、グループ内通信タイミング決定部１２２は、無線通信端末の端末識別子などの情報に基づいて通信タイミングを決定してもよい。この場合には、グループ内通信タイミング決定部１２２は、グループ内通信タイミングを決定するために、他の無線通信端末と通信を行う必要がない。
【００６１】
本実施形態では、グループＧ１，Ｇ２に含まれる無線通信端末１００ａ〜１００ｅ，１００ｆ〜１００ｊの通信タイミングやグループＧ１，Ｇ２への参加可否を決めるための集中管理ノードがあるとして、主に説明している。しかし、各グループＧ１，Ｇ２に集中管理ノードがない場合には、各無線通信端末１００ａ〜１００ｅ，１００ｆ〜１００ｊは集中管理ノードの端末識別子を取得する必要はない。
【００６２】
また、各無線通信端末１００ａ〜１００ｅ，１００ｆ〜１００ｊは集中管理ノードの端末識別子を取得した後に、集中管理ノードに参加可否問い合わせ信号を送信してもよい。そして、各無線通信端末１００ａ〜１００ｅ，１００ｆ〜１００ｊは、集中管理ノードから参加拒否信号を受信した場合に、グループ内通信チャネルとして利用されている他の通信チャネルを選びなおしてもよい。しかし、利用されている通信チャネルが他にない場合には、各無線通信端末１００ａ〜１００ｅ，１００ｆ〜１００ｊは、利用されていない通信チャネルのから１つを選択して、グループ内通信チャネルとする。
【００６３】
各無線通信端末１００ａ〜１００ｅ，１００ｆ〜１００ｊは、ステップＳ２０６の処理で、集中管理ノードになると決定した場合には、参加可否問い合わせ信号を受信した回数をカウントする。そして、各無線通信端末１００ａ〜１００ｅ，１００ｆ〜１００ｊは、カウントした参加可否問い合わせ信号の受信回数が予め設定した閾値未満である参加可否問い合わせ信号に対しては、参加許可信号を返信するように構成されていてもよい。また、各無線通信端末１００ａ〜１００ｅ，１００ｆ〜１００ｊは、カウントした参加可否問い合わせ信号の受信回数が予め設定した閾値以上である参加可否問い合わせ信号に対しては、参加拒否信号を返信するように構成されていてもよい。
【００６４】
図８に示すグループ内通信タイミングの決定処理（図６に示すステップＳ１０３における処理）が終了すると、次に、ゲートウェイ決定部１４０が、ゲートウェイノードの決定処理（ステップＳ１０４）を行う。
【００６５】
図９は、ゲートウェイノードの決定処理を示すフローチャートである。ゲートウェイ決定部１４０は、まず、制御情報記憶部１３０に記憶されている集中管理ノードの端末識別子と自無線通信端末の端末識別子とを比較して、自携帯通信端末が集中管理ノードであるか否かを判断する。具体的には、ゲートウェイ決定部１４０は、制御情報記憶部１３０に記憶されている集中管理ノードの端末識別子と自無線通信端末の端末識別子とが合致すれば、自携帯通信端末が集中管理ノードであると判断する（ステップＳ４０１）。
【００６６】
自携帯通信端末が集中管理ノードであると判断した場合に（ステップＳ４０１のＹ）、ゲートウェイ決定部１４０は、ゲートウェイ化決定処理（ステップＳ４０２）を行う。具体的には、ゲートウェイ決定部１４０は、ステップＳ４０２の処理で、自無線通信端末が他のグループの無線通信端末と通信を行うゲートウェイノード（図５に示す無線通信端末１００ｅ，１００ｊ）として動作するか否かを決定する。そして、ゲートウェイ決定部１４０は、決定結果をグループ間通信タイミング決定部１５１に通知する。
【００６７】
より具体的には、ゲートウェイ決定部１４０は、他の無線通信端末に問い合わせる処理を行わずに、自無線通信端末１００ａがゲートウェイノードとして動作するか否かを決定する。また、ゲートウェイ決定部１４０は、他の無線通信端末から問い合わせ信号を受信した場合に、当該問い合わせ信号の送信元の無線通信端末（例えば、無線通信端末１００ｅ，ｌ）にゲートウェイノードとして動作させるか否かを決定する。ゲートウェイ決定部１４０は、自無線通信端末および問い合わせ信号の送信元の無線通信端末のうちグループごとに予め決められた数の無線通信端末を、例えば問い合わせ信号の先着順に、ゲートウェイノードとして動作させると決定する。ゲートウェイ決定部１４０は、チャネル利用状況解析部１１０が生成したチャネル利用状況情報によって予め設定した閾値以上の数のチャネルを、例えば時分割で利用していることが示されている無線通信端末をゲートウェイノードに決定してもよい。
【００６８】
自携帯通信端末が集中管理ノードでないと判断した場合に（ステップＳ４０１のＮ）、ゲートウェイ決定部１４０は、ゲートウェイ化問い合わせ処理（ステップＳ４０３）を行う。そして、ゲートウェイ決定部１４０は、ゲートウェイ化問い合わせ処理（ステップＳ４０３）の結果に基づいてゲートウェイノードとして動作するか否かをグループ間通信タイミング決定部１５１に通知する。
【００６９】
具体的には、ゲートウェイ決定部１４０は、制御情報記憶部１３０に記憶されている集中管理ノードの端末識別子に基づいて、無線通信部１８０を介して当該集中管理ノードである無線通信端末に問い合わせ信号を送信する。より具体的には、ゲートウェイ決定部１４０は、集中管理ノードである無線通信端末に、ゲートウェイノードとなるべきか否かを問い合わせる問い合わせ信号を送信する。そして、ゲートウェイ決定部１４０は、集中管理ノードである無線通信端末からゲートウェイノードとなるべきであることを示す信号を無線通信部１８０が受信した場合に、ゲートウェイノードとして動作を開始する。
【００７０】
ゲートウェイ決定部１４０は、当該問い合わせ信号に、チャネル利用状況解析部１１０が生成したチャネル利用状況情報を含ませてもよい。また、ゲートウェイ決定部１４０は、グループ内通信タイミング決定部１５１がグループ内通信タイミングを問い合わせるときに、当該問い合わせ信号を送信してもよい。
【００７１】
なお、ゲートウェイ決定部１４０は、集中管理ノードと制御情報の交換をせずに、ゲートウェイノードとして動作するか否かの決定を行ってもよい。すなわち、各無線通信端末が、自律的に自無線通信端末がゲートウェイノードとして動作するか否かを決定してもよい。
【００７２】
図９に示すゲートウェイノードの決定処理（図６に示すステップＳ１０４における処理）が終了し、ゲートウェイノードとして動作すると決定されると（ステップＳ１０５のＹ）、グループ間通信タイミング決定部１５１が、グループ間通信タイミングの決定処理（ステップＳ１０６）を行う。なお、図６に示すように、グループ間通信タイミングの決定処理（ステップＳ１０６）は、図９に示すステップＳ４０２，Ｓ４０３の処理で、自無線通信端末がゲートウェイノードとして動作することに決定した場合に行われる。なお、グループ間通信タイミング決定部１５１は、例えば、ゲートウェイ決定部１４０によるゲートウェイノードとして動作するか否かを示す通知に基づいて、自無線通信端末がゲートウェイノードとして動作することに決定したか否かを判断する。
【００７３】
グループ間通信タイミング決定部１５１は、ゲートウェイ決定部１４０からゲートウェイノードとして動作することを通知された場合に、ステップＳ１０６の処理で、以下の処理を行う。すなわち、グループ間通信タイミング決定部１５１は、互いに異なるグループに所属するゲートウェイノードとの間で通信を行うための通信タイミング（グループ間通信タイミング）を決定する。
【００７４】
グループ間通信タイミング決定部１５１は、決定した通信タイミングを無線通信設定記憶部１６０に記憶させる。ゲートウェイノードとして動作する無線通信端末（例えば、無線通信端末１００ｅ）は、決定した通信タイミングで他のグループのゲートウェイノードと通信を行うことにより、グループ間の通信を行う。
【００７５】
グループ間通信タイミング決定部１５１は、他のゲートウェイノードが決定したグループ間通信タイミングと重複しないように、ゲートウェイノードごとに通信タイミングを決定する。本実施形態では、グループ間通信タイミング決定部１５１は、互いに異なるグループに含まれるゲートウェイノード間で通信を行うための期間（グループ間通信期間）を設定し、その期間内でゲートウェイノードごとの送信タイミングを決定するものとする。
【００７６】
図１０は、グループ間通信タイミングの例を示す説明図である。図１０に示す例では、通信チャネルとして第１〜第３チャネルが用意されている。そして、各通信チャネルには、グループ間通信期間とグループ内通信期間とがそれぞれ用意されている。通信チャネル間のグループ間通信期間およびグループ内通信期間は互いに同期している。そして、グループ間通信期間において、期間Ｃ１が第１チャネルの送信期間に設定され、期間Ｃ２が第２チャネルの送信期間に設定され、期間Ｃ３が第３チャネルの送信期間に設定されている。そのような構成によれば、互いにグループ内通信チャネルが異なるグループのゲートウェイノード間における送信タイミングの重複を防ぐことができる。
【００７７】
具体的には、例えば、グループＧ１のグループ内通信チャネルが第１チャネルであり、グループＧ２のグループ内通信チャネルが第２チャネルであるとする。すると、グループＧ１のゲートウェイノードである無線通信端末１００ｅは、期間Ｃ１に、グループＧ２のゲートウェイノードである無線通信端末１００ｊにデータを送信する。また、グループＧ２のゲートウェイノードである無線通信端末１００ｊは、期間Ｃ２に、グループＧ１のゲートウェイノードである無線通信端末１００ｅにデータを送信する。
【００７８】
さらに、同じグループにおける他のゲートウェイノードが決定したグループ間通信タイミングと重複しないように、ゲートウェイノードごとに各期間内において通信タイミングを決定するので、同じグループ内で他のゲートウェイがあっても、互いに重複しない送信タイミングを決定することができる。したがって、グループ間通信タイミング決定部１５１は、全てのゲートウェイノードで互いに重複しないグループ間通信タイミングを決定することができる。
【００７９】
図１１は、グループ間通信タイミングの決定処理を示すフローチャートである。グループ間通信タイミング決定部１５１は、自無線通信端末が集中管理ノードである場合に（ステップＳ５０１のＹ）、以下の処理を行う。すなわち、グループ間通信タイミング決定部１５１は、自無線通信端末に設定されているグループ内通信チャネルに用意されている期間Ｃ１における送信タイミングを決定するグループ間通信タイミング決定処理を行う（ステップＳ５０２）。
【００８０】
また、自無線通信端末が集中管理ノードでない場合には（ステップＳ５０１のＮ）、グループ間通信タイミング決定部１５１は、集中管理ノードに問い合わせるグループ間通信タイミング問い合わせ処理を行う（ステップＳ５０３）。そして、グループ間通信タイミング決定部１５１は、当該送信タイミングを問い合わせ結果に応じて決定する。すなわち、集中管理ノードのグループ間通信タイミング決定部１５１が、自無線通信端末に設定されているグループ内通信チャネルに用意されている期間Ｃ１における送信タイミングを決定するのである。
【００８１】
まず、自無線通信端末が集中管理ノードである場合に行われるグループ間通信タイミング決定処理（ステップＳ５０２）について説明する。自無線通信端末が集中管理ノードである場合とは（ステップＳ５０１のＹ）、すなわち、自携帯通信端末の端末識別子が制御情報記憶部１３０に記憶されている集中管理ノードの端末識別子と合致する場合である。そのような場合に、グループ間通信タイミング決定部１５１は、グループ間通信タイミング問い合わせ信号の送信を行わずに、通信チャネルに割り当てられている期間Ｃ１において、自無線通信端末に設定する通信タイミングを選択する。
【００８２】
また、グループ間通信タイミング決定部１５１は、自無線通信端末が集中管理ノードである場合には、他の無線通信端末からグループ間通信タイミング問い合わせ信号を受信したときに、以下の処理を行う。すなわち、グループ間通信タイミング決定部１５１は、通信チャネルに割り当てられている期間Ｃ１において既に自グループにおける他のゲートウェイノードに設定した通信タイミングと重複しないように、当該通信タイミング以外の通信タイミングを設定する。そして、グループ間通信タイミング決定部１５１は、無線通信部１８０に、設定した通信タイミングを示す信号をグループ間通信タイミング問い合わせ信号の送信元の無線通信端末へ返信させる。
【００８３】
なお、グループ間通信タイミング決定部１５１は、自無線通信端末、または当該問い合わせ信号の送信元の無線通信端末の送信期間を、例えば、時刻に基づいて生成した乱数値に応じて決定してもよい。また、グループ間通信タイミング決定部１５１は、当該送信期間を予め決められた優先順位に基づいて決定してもよいし、位置や無線通信端末の端末識別子などに基づいて生成した乱数値に応じて決定してもよい。
【００８４】
次に、自無線通信端末が集中管理ノードでない場合に行われる集中管理ノードに問い合わせるグループ間通信タイミング問い合わせ処理（ステップＳ５０３）について説明する。
【００８５】
自無線通信端末が集中管理ノードでない場合とは（ステップＳ５０１のＮ）、すなわち、制御情報記憶部１３０に記憶されている集中管理ノードの端末識別子に、自携帯通信端末の端末識別子と合致する端末識別子がない場合である。
【００８６】
そのような場合に、各ゲートウェイノードのグループ間通信タイミング決定部１５１は、無線通信部１８０に、集中管理ノードへグループ間通信タイミング問い合わせ信号の送信を行わせる。そして、グループ間通信タイミング決定部１５１は、当該問い合わせ信号に応じて無線通信部１８０が当該集中管理ノードから送信タイミングを示す信号を受信した場合に、以下の処理を行う。すなわち、グループ間通信タイミング決定部１５１は、無線通信部１８０が受信した当該信号によって示される送信タイミングを自無線通信端末のグループ間通信タイミングに設定する。
【００８７】
本実施形態では、図１０に示すように、各無線通信端末には、グループ内通信期間と重複しないようにグループ間通信期間が設定されている。しかし、グループ内の集中管理ノードなど特定の無線通信端末が決めた期間がグループ間通信期間に設定されてもよいし、各無線通信端末の位置や時刻などの情報に基づく算出結果がグループ間通信期間に設定されてもよい。また、特定の無線通信端末が発信する信号に応じてグループ内通信期間がリアルタイムに設定されてもよい。
【００８８】
なお、集中管理ノードがゲートウェイノードでなくてもよい。集中管理ノードがゲートウェイノードでない場合には、集中管理ノードは自無線通信端末へのグループ間通信タイミングの割り当てを行わずに、ゲートウェイノードからの通信タイミングの問い合わせに対する処理を行う。
【００８９】
他のゲートウェイノードが、集中管理ノードを用いずに周囲にある無線通信端末から通信タイミングの割り当て状況を示す情報を取得し、取得した情報に基づいてグループ間通信タイミングを決定してもよい。また、各グループにおけるゲートウェイノードの数を各々１つに限定し、各グループの無線通信端末が選択しているグループ内通信チャネルに割り当てられている送信期間を、グループ内の唯一のゲートウェイノードに全て設定してもよい。無線通信端末に予め設定されている端末識別子の情報に基づいて端末識別子から一意に決まる通信タイミングをグループ間通信タイミングとしてもよい。
【００９０】
図１１に示すグループ間通信タイミングの決定処理（図６に示すステップＳ１０６における処理）が終了すると、次に、グループ間通信チャネル決定部１５２が、グループ間通信チャネルの決定処理（ステップＳ１０７）を行う。
【００９１】
各ゲートウェイノードは、グループ間通信期間における同じ時間帯に同じチャネルを選択することでグループ間通信を行う。したがって、グループ間通信チャネル決定部１５２は、グループ間通信期間における各時間帯で利用する通信チャネルを決定する。通信チャネルの決定は、利用する通信チャネルを決定するルールを予め作成しておくことで実現できる。例えば、図１０に示すように、グループ間通信期間の期間Ｃ１〜Ｃ３が通信チャネルごとに設定されている場合に、グループ間通信チャネル決定部１５２が、その送信期間において、グループ内通信チャネルと同じ通信チャネルをグループ間通信チャネルに決定する。また、グループ間通信チャネル決定部１５２が、常に予め決められた通信チャネルをグループ間通信チャネルに決定してもよいし、ゲートウェイノード同士で無線通信部１８０を介して通信してリアルタイムにグループ間通信チャネルを決定してもよい。
【００９２】
そして、グループ間通信チャネル決定部１５２は、決定したグループ間通信チャネルを無線通信設定記憶部１６０に記憶させる。
【００９３】
各ゲートウェイノードのグループ間通信タイミング決定部１５１は、互いに重複しないグループ間通信タイミングを予め設定する。そして、グループ間通信期間において、各ゲートウェイノードのグループ間通信チャネル決定部１５２が、使用する通信チャネルを逐次変更するように決定することで、各ゲートウェイノードが送信したデータの衝突を起こさず、かつ、グループ間通信期間中に他のゲートウェイノードが送信した信号の受信を可能にする。
【００９４】
各ゲートウェイノードがグループ間通信タイミングおよびグループ間通信チャネルをそれぞれ決定することで、各ゲートウェイノード間の通信が可能になる。
【００９５】
グループ間通信チャネル決定部１５２によるグループ間通信チャネルの決定処理（ステップＳ１０７）が終了すると、次に、通信パラメータ切替え部１７０が、以下の処理を行う。すなわち、通信パラメータ切替え部１７０が、無線通信設定記憶部１６０から通信期間中における各タイミングで利用される通信チャネルの情報を読み出す。そして、通信パラメータ切替え部１７０は、読み出した情報に基づいて、各タイミングで無線通信部１８０が利用する通信チャネルを設定する。また、通信パラメータ切替え部１７０は、無線通信設定記憶部１６０から読み出した情報に基づいて、通信期間中における各タイミング毎の送受信状態に応じて、無線通信部１８０の送受信状態を各タイミングで互いに切り替える。
【００９６】
無線通信部１８０は、通信パラメータ切替え部１７０によって設定された送受信状態と通信チャネルとを用いて、他の無線通信端末との間で無線信号の送信または受信を行う。
【００９７】
ただし、チャネル利用状況解析部１１０、グループ内通信チャネル決定部１２１、およびグループ内通信タイミング決定部１２２における各処理において通信が行われる場合には、各部から通知されるタイミングおよび通信チャネルで通信を行う。
【００９８】
ゲートウェイ決定部１４０、グループ間通信タイミング決定部１５１、およびグループ間通信チャネル決定部１５２による無線通信部１８０を介した集中管理ノードへの問い合わせ処理は、通信パラメータ切替え部１７０が設定したグループ内通信チャネル、およびグループ内通信タイミングにおける通信で行われる。
【００９９】
また、無線通信部１８０は、各タイミングで受信した信号の受信電波強度を測定し、測定結果をチャネル利用状況解析部１１０等の各部に通知する。チャネル利用状況解析部１１０等の各部は、通知された測定結果に基づいて、グループ内通信チャネルやグループ間通信チャネルを切り替える。つまり、これらの各部が相互に作用することにより、無線通信部１８０が利用する通信チャネルを時間的に切り替えて、複数の通信チャネルにまたがるアクセス制御を実現することができる。
【０１００】
本実施形態によれば、単一の通信インタフェースを有する無線通信端末が多数ある場合に、少ない通信量かつ短時間で、信号の衝突を起こさず、かつ各無線通信端末が自無線通信端末宛ての信号を受信するようにすることができる通信チャネル、および通信タイミングを決定する処理を行うことができる。
【０１０１】
その理由は、各無線通信端末をグループに分けて、グループ毎に通信チャネル、通信タイミングを決定する処理を行うように構成したためである。本実施形態によれば、全ての無線通信端末がいずれかの通信チャネルを選び、通信チャネルごとにノード数が限定されたグループを構成するとともに、一部の無線通信端末に、グループ間の信号の送受信を中継させる。そのため、グループ内の無線通信端末およびグループ間で信号を中継する無線通信端末という限られた数の無線通信端末群について、それぞれ通信チャネル、および通信タイミングを決定することになる。このことから、周囲にある無線通信端末の通信チャネル、および通信タイミングを考慮して、より少ない通信量で通信チャネル、および通信タイミングを決定することができる。また、各無線通信端末の通信量、および通信する無線通信端末数が少ないため、短時間で処理を行うことができる。
【０１０２】
また、本実施形態によれば、互いに２ホップ以上離れた任意のノード間で、通信可能となるように通信チャネル、および通信タイミングを決定する計算を少ない通信量かつ短時間で行うことができる。
【０１０３】
その理由は、グループ内の通信では通信タイミングのみを決めればよく、通信チャネル、および通信タイミングの双方を決めるのはグループ間で信号の中継を行う一部のノード（例えば、ゲートウェイノード）のみでよいためである。全ての無線通信端末がいずれかの通信チャネルを選び、通信チャネルごとに無線通信端末のグループを形成して、グループ内で通信タイミングを決定することで、グループ内の任意のノード間の通信が可能になる。また、一部の限られた無線通信端末がグループ間の信号を中継するものとし、これら限られた無線通信端末について通信チャネル、および通信タイミングを決めることで、互いに異なるグループ間の無線通信端末同士でも通信を行うことができるようになる。
【０１０４】
したがって、互いに２ホップ以上離れた無線通信端末同士でデータの到達性を確保することが可能になる。周囲にあるすべての無線通信端末の通信チャネル、および通信タイミングの情報を収集して通信チャネル、および通信タイミングを決定する場合に比べて、少ない通信量かつ短時間で、グループ内の通信タイミングを決定できる。また、グループ間の信号を中継する無線通信端末の通信チャネル、および通信タイミングの決定も一部の限られた無線通信端末間における情報交換により実現できるため、少ない通信量、短時間で当該決定を実現できる。
【０１０５】
さらに、グループ間の信号を中継するゲートウェイノード同士で送受信の通信チャネル、および通信タイミングを適切に設定することができるため、ゲートウェイノードがグループ内通信チャネルからグループ間通信チャネルに通信チャネルを切り替えた際に、信号の衝突や、信号の受信失敗を良好に抑止して通信をすることができる。
【０１０６】
なお、本実施形態では、図６に示すように、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７の順に処理が行われるが、ステップＳ１０７のグループ間通信チャネル決定処理は、他のタイミングで行われてもよい。また、グループ間通信チャネルは、予め決定されていてもよい。
【０１０７】
また、ステップＳ１０２のグループ内通信チャネル決定処理で取得した集中管理ノードの端末識別子が自無線通信端末の端末識別子と同じ場合は、当該無線通信端末は、図６に示す各処理が終わった後にも、以下の処理を行ってもよい。すなわち、当該無線通信端末は、他無線通信端末からの問い合わせ信号の受信を契機にグループ内通信タイミング決定部１２２、ゲートウェイ決定部１４０、およびグループ間通信タイミング決定部１５１のそれぞれに、グループ内通信タイミングの通知、ゲートウェイノードとなるか否かの通知、およびグループ間通信タイミングの通知を行う。
【０１０８】
[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態の無線通信端末１０について説明する。図１２は、本発明の第２の実施形態の無線通信端末１０の構成例を示すブロック図である。図１２に示すように、本発明の第２の実施形態の無線通信端末１０は、グループ内通信チャネル選択手段２１、グループ内通信タイミング設定手段２２、および通信手段８０を含む。
【０１０９】
グループ内通信チャネル選択手段２１は、図２に示すグループ内通信チャネル決定部２１および通信パラメータ切替え部１７０に相当する。グループ内通信タイミング設定手段２２は、図２に示すグループ内通信タイミング決定部２２および通信パラメータ切替え部１７０に相当する。通信手段８０は、図２に示す無線通信部１８０に相当する。
【０１１０】
グループ内通信チャネル選択手段２１は、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う通信チャネルを選択する。グループ内通信タイミング設定手段２２は、他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信タイミングを設定する。通信手段８０は、グループ内通信チャネル選択手段２１が選択した通信チャネル、およびグループ内通信タイミング設定手段２２が設定したグループ内通信タイミングで、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行う。
【０１１１】
そして、グループ内通信タイミング設定手段２２は、一のグループに含まれる他の無線通信端末と通信を行うグループ内通信期間にグループ内通信タイミングを設定する。
【０１１２】
本実施形態によれば、有する通信インタフェースが単一であっても、少ない通信量かつ短い時間で、通信ネットワークを構成することができる。
【０１１３】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０１１４】
この出願は、２０１４年７月１８日に出願された日本出願特願２０１４−１４７９８８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１１５】
１０、１００、１００ａ〜１００ｑ    無線通信端末
２１    グループ内通信チャネル選択手段
２２    グループ内通信タイミング設定手段
８０    通信手段
１１０    チャネル利用状況解析部
１２０    ノード通信設定部
１２１    グループ内通信チャネル決定部
１２２    グループ内通信タイミング決定部
１３０    制御情報記憶部
１４０    ゲートウェイ決定部
１５０    ゲートウェイノード通信設定部
１５１    グループ間通信タイミング決定部
１５２    グループ間通信チャネル決定部
１６０    無線通信設定記憶部
１７０    通信パラメータ切替え部
１８０    無線通信部
【図１】
2016009639.tif 000003
【図２】
2016009639.tif 000004
【図３】
2016009639.tif 000005
【図４】
2016009639.tif 000006
【図５】
2016009639.tif 000007
【図６】
2016009639.tif 000008
【図７】
2016009639.tif 000009
【図８】
2016009639.tif 000010
【図９】
2016009639.tif 000011
【図１０】
2016009639.tif 000012
【図１１】
2016009639.tif 000013
【図１２】
2016009639.tif 000014
【国際調査報告】
2016009639.tif 000015
2016009639.tif 000016
2016009639.tif 000017