(57)【要約】  次世代配電自動化ネットワークとAMIバックボーンネットワークが共用/共存するマルチホップ無線ネットワークシステムにおいては、分散型P2P通信が必要となるため、集中制御型通信ネットワークと比較し無線トラフィックが増大する。また、AMIバックボーンネットワークではコンセントレータで集約されたスマートメータのデータを管理サーバに伝送する必要があるため、通信ネットワークの基地局近傍で伝送データ量が増加し、通信遅延が増大してしまうという課題がある。  基地局(管理サーバに接続された無線局)を含むマルチホップ無線通信ネットワークにおいて、ネットワーク内の各無線局が、定められた送信順番に従い順番にデータ送信機会を与えられ、送信タイミングになると、データをブロードキャストまたはマルチキャストにより送信し、データを受信した無線局は自身の送信順番になると、受信データに自身のデータを追記した上でパケットをブロードキャストまたはマルチキャストにより転送する。
2015118622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局、端末機能を併せ持つ無線中継局、および無線端末局のいずれかである無線局を有し、
相互に通信可能な範囲内に、1または複数の前記無線端末局、1または複数の前記中継局、および1または複数の前記無線基地局を有し、
前記各無線局のそれぞれが個別に有するメモリ内には、通信タイミングテーブルにより定められたデータ送信タイミングまたは送信順番のうちいずれか一方を示すデータが格納されており、
(a) 前記無線端末局、無線中継局、および無線基地局のいずれか一つの前記無線局において、他の１または複数個の前記無線局へ向けて送信すべき通信データが発生した場合には、前記データ送信タイミングまたは前記送信順番に基づいて又はそれに従って、ブロードキャストまたはマルチキャストによって、その第1の無線局はその通信データを前記他の１または複数個の前記無線局へ向けて送信し、
(b) 前記通信データを受信した前記第1の無線局とは別の第２の前記無線局は、受信した前記通信データに対して、その前記他の１または複数個の前記無線局が保持している送信データおよび自局が収集した自局データを追記して作成した転送データを、前記第1および第２の無線局以外の前記無線局へ向けて送信し、
(c) 前記第1および第２の無線局以外の第３の無線局は、前記通信データおよび前記転送データの両方を受信することを特徴とするマルチホップ無線通信方法。
【請求項２】
複数のタイムスロットからなるスーパーフレーム内で、前記無線基地局は前記各無線端末局および前記各無線中継局に対して、時刻情報を時刻同期用無線パケットにより配信し、
前記各無線端末局および前記各無線中継局は、前記無線基地局からの前記時刻同期用無線パケットを、マルチホップ無線通信システムを介して受信し、
前記各無線端末局および前記各無線中継局は、前記時刻同期用無線パケットデータ内の基地局時刻情報を確認することにより、基地局時刻との時刻同期を実行し、
前記スーパーフレーム内で、前記各無線端末局、前記各無線中継局、および前記各無線基地局に対して、送信機会としてそれぞれ割り当てられたタイムスロットにおいて、ブロードキャストまたはマルチキャストによるデータ送信またはデータ転送を行うことを特徴とする請求項1に記載のマルチホップ無線通信システム方法。
【請求項３】
その内部に搭載されたメモリ内に送信順番を記載した通信タイミングテーブルをそれぞれ、有する前記各無線端末局、前記各中継局、および前記各基地局が互いに非同期で動作するように構成され、
いずれかの局がデータ転送を行うか否かを判断する場合において、受信パケット内に含まれる、上り通信であることを示す「パケット伝送の宛先が基地局方向」または下り通信であることを示す「パケット伝送の方向が基地局から末端の中継局または端末方向」のいずれであるかを示す、フラグとしての特定のビットデータを元に、前記通信タイミングテーブルに記載の、送信順番が1つ手前の前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局からのブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信すると、前記転送データに自局の送信データを追記した上でブロードキャストまたはマルチキャストにて前記データ転送を行い、それ以外の時間は受信待機状態に移行することを特徴とする請求項1に記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項４】
前記通信タイミングテーブルに記載の送信順番が2つ以上手前となっている前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局からのブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信した場合において、所定の受信待機時間を経ても1つ手前の前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局からのブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信しない場合には、前記1つ手前の前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局からのパケット受信を待たずに、前記自局の送信データおよび前記所定の受信待機時間内に受信したデータのうち、前記転送データと重複しないデータについて前記転送データに追記して転送することを特徴とする請求項３記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項５】
無線通信システムを運用中に、前記基地局は前記各無線端末局および前記各中継局からのデータ到達率を監視し、
データ到達率が所定値以下の無線リンクを特定し、当該無線リンクを主な通信経路として含まないように送信順番を変更することで、前記データが前記基地局に到達しない前記無線端末局および前記中継局からのデータ到達率を向上させ、前記基地局が主体となって、前記送信順番を変更するように前記基地局の前記通信タイミングテーブルを変更し、さらに、前記基地局は、前記各無線端末局および前記中継局に対して、それぞれの内部の通信タイミングテーブル変更指示パケットを配信することにより、前記各無線端末局および前記中継局の送信順番を変更することを特徴とするマルチホップ請求項４記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項６】
ある無線端末局、中継局、または基地局からデータ転送が可能で、かつ上り通信の場合には通信経路方向に最も遠いまたは最もマルチホップ数の多い前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局から、前記マルチホップ数がそれより少ない前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局に向けて、順番に、下流方向へと順次、データ送信順番を割り当て、
下り通信の場合には通信経路方向に最も遠いまたは最もマルチホップ数の多い前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局から、前記マルチホップ数がそれより少ない前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局に向けて、順番に上流方向へと順次、データ送信順番を割り当てるように前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局がそれぞれ有する、前記通信タイミングテーブルにその割り当てを記載することを特徴とする請求項4に記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項７】
前記上り通信の場合は、自無線局よりも基地局からの距離が近いか、またはホップ数が少ない無線端末局、中継局、または基地局からのブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信した場合において、または、
前記下り通信の場合は、自無線局よりも基地局からの距離が遠いか、またはホップ数が多い無線端末局、中継局、または基地局からのブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信した場合において、受信パケット内のデータと重複するデータを前記自局が保持していた場合には、当該重複データについては前記自局から他局へ転送しないことを特徴とする請求項６記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項８】
マルチホップ無線通信システム内の前記各無線端末局、前記各中継局および前記各基地局のうちで、予め各無線端末局、前記各中継局および前記各基地局の少なくとも２つ以上を選択することによってグループ化するか、又は、特定のまたは所定ホップ数以内に存在するものをグループ化し、自グループ内の前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局のデータのみを転送されてきたパケットに追記し、その追記後のデータをブロードキャストまたはマルチキャスト送信または転送することを許可する処理を有することを特徴とする請求項４記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項９】
マルチホップ無線通信システム内の各無線端末局、中継局および基地局で、予め各無線端末局、前記各中継局および前記各基地局の少なくとも２つ以上を選択することによってグループ化するか、又は、特定のまたは一定ホップ数以内に存在するものをグループ化し、自グループ外の前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局のデータのみを転送されてきたパケットに追記し、その追記後のデータをブロードキャストまたはマルチキャスト送信または転送することを許可する処理を有することを特徴とする請求項４記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項１０】
前記各無線端末局、中継局、および基地局は無線パケットを受信すると、当該パケットにその局で保持している送信すべきデータを追記し、キャリアセンス実行後にそのデータを転送するものであり、上り通信では基地局からの直線距離が相対的に近いか、または基地局からのホップ数が相対的に少ない前記無線端末局および前記中継局ほど、キャリアセンス時間を短く、下り通信では前記基地局からの直線距離が相対的に遠いか、または基地局からのホップ数が相対的に多い前記無線端末局および前記中継局ほど、キャリアセンス時間を短く設定し、
前記キャリアセンスに失敗した場合には、送信されてきたパケットに対して、自局のデータを追記せずに前記送信されてきたパケットをそのまま、送信または転送することを特徴とする請求項１記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項１１】
パケットに追記するデータ量が所定値を超える場合には、前記所定値を超えるデータについては、前記自局データを追記せずに、受信したデータをそのまま、送信または転送することを特徴とする請求項１記載のマルチホップ無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップ無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
設置容易性、低コスト、運用容易性という観点から無線通信に対する需要が高まっている。産業分野では、従来の有線LANでの接続によるケーブル設置工数やコスト面での課題を解決し、かつ移動性や取り扱いやすさを兼ね備えた無線通信に対する期待は高い。【０００３】
特に昨今では、次世代送配電自動化(スマートグリッド)、自動検針インフラ(AMI: Advanced Metering Infrastructure)、エネルギーマネジメントシステム(xEMS)といった電力関連業務を無線通信により実現するだけでなく、統合された1つの無線ネットワークの中でこれらの複数業務アプリケーションを運用することができる複数無線ネットワーク統合システムが議論されている。IEEE802.24TAG(Technical Advisory Group)などでは、2012年7月よりIEEE802系通信規格のスマートグリッドへの適用が議論され始めた。また、IEEE 802全体のトレンドとして、これまで各アプリケーションの通信スペック毎に切り分けて規格策定を行ってきたが、今後は複数ネットワークの相互利用や複数通信の併用、ネットワーク資源有効活用といった、より実用化に向けた検討に焦点が当たっている。【０００４】
配電自動化分野では、送配電網の電圧潮流変動に対し、従来電柱等に設置されたSVRやSVCといった送配電制御機器によるローカル制御で対応してきたが、次世代送配電網では送配電網各所に設置されるセンサから電圧や電流値を取得したサーバ等の上位システムから送配電機器に対し制御指示を配信し系統電圧の最適制御を実現する集中制御型に移行しつつある。さらに次々世代では、各送配電制御機器が独立してセンサから電圧および電流情報を収集または他の送配電制御機器と制御情報等を通信する、いわゆるP2P(Peer to Peer)通信ネットワークによる通信をベースとして系統全体の安定化を実現する分散制御型が検討されている。一方で、AMI分野では従来、1つのコンセントレータ配下のスマートメータからのデータ収集方式、すなわち集中制御型のローカルAMIネットワークに関する検討が主であった。しかし、コンセントレータに集約したスマートメータのデータを(電力会社等の)管理サーバに伝送する方式、すなわちAMIバックボーンネットワークについての検討は、配電自動化ネットワークとの共用、通信メディア/方式など議論が続いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-13960号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、次世代配電自動化ネットワークとAMIバックボーンネットワークが共用/共存するマルチホップ無線ネットワークシステムにおいては、分散型P2P通信が必要となるため、集中制御型通信ネットワークと比較し無線トラフィックが増大してしまう。また、AMIバックボーンネットワークではコンセントレータで集約されたスマートメータのデータを管理サーバに伝送する必要があるため、通信ネットワークの基地局近傍で伝送データ量が増加し、通信遅延が増大してしまうという課題がある。また、基地局近傍にデータが集中するため、基地局近傍のデータ欠損はアプリケーション全体に対する影響が大きく、アプリケーションから見て必然的にリスクが高くなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では基地局(管理サーバに接続された無線局)を含むマルチホップ無線通信ネットワークにおいて、ネットワーク内の各無線局が、定められた送信順番に従い順番にデータ送信機会を与えられ、送信タイミングになると、データをブロードキャストまたはマルチキャストにより送信し、データを受信した無線局は自身の送信順番になると、受信データに自身のデータを追記した上でパケットをブロードキャストまたはマルチキャストにより転送する。送信順番は1サイクル内に無線局ごと1回ずつ割り当てられ、動作中はサイクルを繰り返す。【０００８】
特に本発明では、1つの無線局から通信可能な他の無線局が複数存在する状況が想定される送配電自動化ネットワークやAMIネットワークのような環境を想定している。そのため、各無線局から送信されたブロードキャストまたはマルチキャストデータは複数の無線局で受信されることになり、通信経路多重が実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、各無線局の送信データはブロードキャストまたはマルチキャスト送信により複数の無線局に伝送され、ブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信した複数の無線局は自身のデータを追記する形で転送することにより、データ通信の冗長化および通信遅延時間の短縮が実現され通信信頼度が向上する。【００１０】
また、ネットワーク内の各無線局が、定められた送信順番に従って1回ずつブロードキャストまたはマルチキャストを行うことを繰り返すことにより、AMIアプリに要求される集中制御型無線ネットワークと次世代配電網で要求される分散型P2P無線ネットワークを同程度の通信回数(電波送信回数)で実現することが可能になる。【００１１】
さらに、特にAMIアプリではネットワーク基幹部分(管理サーバ付近の通信経路)におけるデータ欠損による影響を経路多重により回避することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のマルチホップ無線通信システムの概略構成例を示す図である。
【図２】基地局1および中継局/GW10, 11, 12, 13の概略構成例を示す図である。
【図３】通信タイミングテーブルの例を示す図である。
【図４】本発明のマルチホップ無線通信システムにおけるデータ通信フロー例を示す図である。
【図５】本発明のマルチホップ無線通信システムにおける、集中制御型ネットワークの場合のデータ内容および冗長度の例を示す図である。
【図６】本発明のマルチホップ無線通信システムにおける、分散制御型P2Pネットワークの場合のデータ内容および冗長度の例を示す図である。
【図７】本発明のマルチホップ無線通信システム(TDMA)の場合における、タイムスロット構成例を示す図である。
【図８】本発明の中継局/GW10, 11, 12, 13および基地局1の動作シーケンス例を示す図である。
【図９】基地局1による通信タイミングテーブルの変更および配信時の動作フローの例を示す図である。
【図１０】変更前の通信タイミングテーブルと、通信が断絶した無線リンクの例を示す図である。
【図１１】変更後の通信タイミングテーブルと、変更後の送信順番に従う主な通信経路の例を示す図である。
【図１２】変更後の通信タイミングテーブルと、変更後の送信順番に従う主な通信経路の例を示す図である。
【図１３】送信順番の例を示す図である。
【図１４】本発明の中継局/GW10, 11, 12, 13および基地局1の動作シーケンス例を示す図である。
【図１５】中継局/GWのグループ分けの例を示す図である。
【図１６】基地局1および中継局/GW10, 11, 12, 13の概略構成例を示す図である。
【図１７】グループ構成テーブルの例を示す図である。
【図１８】キャリアセンス時間の例を示す図である。
【図１９】基地局1および中継局/GW10, 11, 12, 13の概略構成例を示す図である。
【図２０】キャリアセンス時間設定テーブルの例を示す図である。
【図２１】本発明の中継局/GW10, 11, 12, 13および基地局1の時系列方向の動作例を示す図である。
【図２２】本発明の中継局/GW10, 11, 12, 13および基地局1の動作シーケンス例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００１４】
更に、本発明の実施例は、後述されるように、汎用コンピュータ上で稼動するソフトウェアで実装しても良いし専用ハードウェア又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実装しても良い。なお、以後の説明では「テーブル」形式によって本発明の各情報について説明するが、これら情報は必ずしもテーブルによるデータ構造で表現されていなくても良く、リスト、DB(Data Base)等のデータ構造やそれ以外で表現されていても良い。そのため、データ構造に依存しないことを示すために「テーブル」、「リスト」、「DB」等について単に「情報」と呼ぶことがある。
【００１５】
以下では、「制御部（プロセッサということもできる）」を主語（動作主体）として本発明の実施形態における各処理について説明を行うことがあるが、プロセッサはメモリ及び通信ポート（通信制御装置）を用いながら所定の処理（フローチャートに対応するプログラム）を実行するため、各処理（プログラム）を主語とした説明としてもよい。
【実施例１】
【００１６】
＜マルチホップ無線通信システムの概要＞
図１は、実施例１に係るマルチホップ無線通信システムの概要を示す図である。【００１７】
図１に示すように当該マルチホップ無線通信システムは、システム内の無線局(10, 11, 12, 13)からデータを収集し、必要に応じ各無線局(10, 11, 12, 13)宛に制御指示を配信する基地局1と、定められた送信タイミングで基地局1およびネットワーク内の各無線局宛にデータを送信または転送する中継局(10, 11, 12, 13)を有する主ネットワークと、主ネットワーク内の中継局機能だけでなく、その配下の副ネットワーク(101, 111, 121, 131)から見たGW(Gateway)機能を有する中継局/GW(10, 11, 12, 13)および、多数の無線端末局からなる副ネットワークから構成される。【００１８】
ここでは説明の一般化のために、中継局/GWの数をそれぞれ4台としているが、構成する各機器の台数に制限はない。また、マルチホップ数やネットワークトポロジに関しても制限はない。本発明の実施形態では、中継局/GW(10, 11, 12, 13)は自律的に副ネットワーク(101, 111, 121, 131)からデータを収集し、定められた送信タイミングにて主ネットワーク内の他の中継局/GWおよび基地局(センタ)1にデータを送信する例を示しているが、中継局/GW(10, 11, 12, 13)は基地局1のデータ要求コマンドの受信し、かつ定められた送信タイミングになったら主ネットワーク内にデータを送信するマルチホップ無線通信システムであってもよい。【００１９】
＜無線局(基地局、中継局/GW)の概略構成＞
図２は、基地局1、中継局/GW(10, 11, 12, 13)の概略構成例を示す図である。アンテナ201と、送受信器202と、制御部(プロセッサ)203と、通信タイミングテーブル205と、外部装置インターフェース(IF)204とを有する。【００２０】
制御部(プロセッサ)203は、パケット送受信管理を行い、パケット生成タイミングになると、転送データがあれば転送データに自身のデータを追記したデータパケットを生成する。そして、制御部203は通信タイミングテーブル205に記述されたタイミング(送信順番)に従って、送受信機202及びアンテナ201を介して作成したデータパケット無線によりブロードキャストまたはマルチキャスト送信する。【００２１】
ここで通信タイミングテーブル205は、図２のようなネットワーク内の無線局の送信順番を示す情報である。また、通信タイミングテーブル205は、制御部203により書き換えることができる。さらに、制御部203は、外部装置IF204を介して、PC等の外部装置に対して、データを送受信したり、外部装置から自身(制御部203)および通信タイムングテーブル205のパラメータ/設定値を書き換えたりすることができる。【００２２】
＜通信タイミングテーブルの構成＞
図３は通信タイミングテーブルの例を示している。図の例では、中継局/GW13、中継局/GW12、中継局/GW11、中継局/GW10、基地局1の順番で上り通信(ネットワークの末端から基地局方向への通信)を行い、その後、基地局1、中継局/GW10、中継局/GW11、中継局/GW12、中継局/GW13の順に下り通信(基地局1からネットワークの末端方向への通信)を行うように設定されている。ネットワーク内の全ての無線局は共通の通信タイミングテーブルを保持し、テーブルに記載された順番にパケットをブロードキャストまたはマルチキャストする。【００２３】
また、通信タイミングテーブルに記載された送信順番はサイクリックに繰り返される。図３の例では、中継局/GW13が9番目の送信を終えると、送信順番は1に戻り、再び中継局/GW13が上り通信パケットを送信する。【００２４】
＜メッセージ送受信処理＞
図４は本発明における通信フロー例を示している。ここでは1例としてブロードキャストまたはマルチキャストデータは3ホップ先の無線局まで到達可能とした場合の例を示している。【００２５】
通信タイミング(送信順番)は図３に記載された例の通りである。【００２６】
中継局/GW13がデータをブロードキャストまたはマルチキャストを行う(413d)と、それを受信した中継局/GW12は受信パケット内の送信元アドレスから受信パケットが中継局/GW13からであると判断し、通信タイミングテーブル205を参照することにより、送信機会が来たことを認知し、受信パケットに自身のデータを追記したパケットを作成し、作成したパケットをブロードキャストまたはマルチキャストする(412d)。【００２７】
中継局/GW11、中継局/GW10も同様にパケットを転送し(411d, 410d)、基地局1にデータが到達することにより上り通信が完結する。【００２８】
下り通信も同様に、基地局1から中継局/GW(10, 11, 12, 13)宛の制御指示を含んだ制御パケット(401c)がブロードキャストまたはマルチキャストされ、中継局/GW10は制御パケット(401c)を受信すると、制御パケット(401c)から中継局/GW10宛の制御指示だけを抜き取り、中継局/GW10宛の制御指示だけを除いた制御パケット(410c)を作成し、通信タイミングテーブル205に従い、ブロードキャストまたはマルチキャストする。【００２９】
中継局/GW11および12も同様に自身宛の制御指示だけを抜き取り、抜き取ったパケットを作成しブロードキャストまたはマルチキャスト転送することにより中継局/GW13までパケットを伝送する。【００３０】
図５には上記の1サイクル(上り/下り)の通信を実行する際のデータパケット(410d, 411d, 412d, 413d)および、制御パケット(401c, 410c, 411c, 412c)の内容およびデータ冗長度(パケット内に記載されている、各無線局のデータ数)を表にして示している。【００３１】
データ冗長度を持たせたブロードキャストまたはマルチキャストにより、同じデータを複数回送信することが可能になり、通信の信頼性向上が可能となる。【００３２】
特に本発明の一部の想定アプリケーションである配電自動化業務では、将来のメガソーラ等の導入によりネットワーク末端の配電系統の不安定度が特に増大することが懸念されるが、本発明では末端の無線局ほど複数回送信機会が与えられることが分かる。【００３３】
＜P2P(Peer to Peer)通信＞
上述では説明のために図４、５においてパケット種別をデータ(上り通信)、制御(下り通信)を分類し、主として集中制御型ネットワークを想定した実施例を示したが、本発明では上り/下り通信を区別せず、各無線局の持つデータを、全てまたは一部の無線局とシェアすることが目的であるP2P通信に適用することも可能である。【００３４】
その際には図６のように、データ転送時に可能な限り最大数のデータ冗長度で転送を行うことにより分散型P2P通信を実現する。ただし、基地局1から一度に全無線局分のデータを配信できない場合には分割して複数回送信する。【００３５】
また、各無線局のデータにはシーケンス番号を付与し、同一無線局データの異なるシーケンス番号のデータを保持した場合には、最新のシーケンス番号のデータのみ転送する。ここで、図５、図６に示すように集中制御型ネットワークを要するアプリケーションと、分散型P2Pネットワークを要するアプリケーションを同一の通信方式で、かつ同程度の通信量(データ送信回数)で実現できること、さらにデータ冗長度を高めることで通信の信頼性向上を図っていることは本発明の特長の一つである。【００３６】
＜データ冗長度および再送回数制限＞
上記の説明にもあるように図５、図６に示したデータ冗長度は本発明における通信信頼性向上を実現するための重要なパラメータの1つである。一方、通信信頼性向上にためには再送を実施することが一般的である。従って、データ冗長度を増やし、再送回数を増加させることが本発明における無線マルチホップネットワークの通信信頼性の向上に直接寄与する。【００３７】
しかしながら、データ冗長度の増加、および再送回数の増加は共にデータ到達遅延時間の増加を招く。そのため、データ収集周期が長く、遅延時間に対する要求が比較的緩和なアプリケーション(例えばAMI)では、冗長度の最大数を主ネットワーク内の無線局数以上に設定することが可能である。【００３８】
一方で、遅延時間に対する要求の厳しいアプリケーション(例えば配電自動化)では、データ冗長度が主ネットワーク内の無線局数未満であることが必要になり、冗長度を制限する必要が生じる。【００３９】
以下の実施例では、データの最大冗長度を主ネットワーク内の無線局数以上に設定可能な場合と、データ冗長度を制限する必要がある場合の実施例について説明する。
【実施例２】
【００４０】
実施例２では、データの最大冗長度を主ネットワーク内の無線局数以上に設定可能な場合について説明する。特にTDMA(Time Division Multiple Access)方式とCSMA(Carrier Sense Multiple Access)方式のシステムについて場合を分けて説明する。
＜TDMA方式＞
TDMA方式の無線システムでは、タイムスロットという時間単位で無線による送受信を行う。つまり、各無線局は互いに時刻同期を定期的に実行し、予め定められたタイムスロットにて送信モードおよび受信モードに移行することで無線通信を実現する。【００４１】
また、連続する複数のタイムスロットから成るスーパーフレームという通信サイクルを定義し、スーパーフレームを繰り返し実行することで定期的な通信を実現する。図７に実施例１で説明したマルチホップ無線通信システム(基地局1、中継局/GW10、中継局/GW11、中継局/GW12、中継局/GW13から構成される)におけるタイムスロット構成を示す。図７の枠1つ1つがタイムスロットであり、複数のタイムスロットからなるスーパーフレームを図示している。太枠で図示したタイムスロット720-727は各無線局における送信機会を示している。720-727以外のタイムスロットでは各無線局は受信待ち状態で待機している。【００４２】
本実施例では、タイムスロット720-727の割り当て方を、上り通信では基地局1からホップ数の遠い無線局から順に送信順番が来るように、下り通信では基地局1から近い無線局から順に送信順番が割り当てられるようにしている。各無線局は自身の送信機会になると、自身のデータおよび(保持していれば)他無線局のデータをブロード/マルチキャストにより転送する。【００４３】
これにより、図５または図６のようにデータ冗長度を高めた通信が可能になり、かつ集中制御型ネットワーク/分散型P2Pネットワーク双方に対応可能である。もし、仮に中継局/GW13→中継局/GW12の通信が遮断された場合でもブロードキャストまたはマルチキャストによりデータ冗長性を高めているため、中継局/GW10または中継局/GW11が中継局/GW13のデータを受信することができるため、中継局/GW10または11経由で、基地局1および中継局/GW12に中継局/GW13のデータを伝送することが可能となる。このことは他の無線接続が断絶した場合にも同様の議論ができる。
＜CSMA方式＞
CSMA方式の無線システムでは、マルチホップ無線通信システム内の各無線局は互いに時刻同期を実行せず、非同期にて送受信動作を実行する。各無線局はデータパケット送信前にキャリアセンス(一時的に受信待機状態に移行し、他無線局からの電波を受信した場合には直後に予定しているデータパケット送信を中断し、他無線局からの電波を受信しなかった場合のみデータパケット送信を実行すること)を実行し、キャリアセンスに成功した時のみデータパケットを送信する。【００４４】
キャリアセンスを実行する時間の長さは、無線局ごとにランダムな時間を与えるのが一般的である。これにより、各無線局は一定の確率でキャリアセンスに成功することができ、データパケットを送信可能になる。【００４５】
本実施例では、各無線局が保持する通信タイミングテーブルに記載した順番どおりにデータパケットのブロードキャストまたはマルチキャスト送信を行うことにより、実施例１に記載されているブロードキャストまたはマルチキャストによるデータ冗長化方式を実現する方法について述べる。【００４６】
図８には、本実施例における、中継局/GW(10, 11, 12, 13)(および基地局1)の動作シーケンスを示している。ここで、データパケット内には当該データが上り通信パケットなのか、下り通信パケットなのかを判断することのできるフラグが挿入されているものとする。【００４７】
中継局/GW(10, 11, 12, 13)および基地局1は無線起動(S801)が完了すると、パケット受信(S803)がない限りは受信待機状態(S802)に移行する。パケット受信(S803)があった場合は、当該パケットの送信元と直前ホップの転送元を確認(S804)し、通信タイミングテーブル(205)を参照(S805)する。【００４８】
次に通信タイミングテーブル(205)を参照し、直前ホップの転送元が通信タイミングテーブルに記載されている自無線局の1つ手前の送信順番の無線局であるか否かを確認し(S806)、1つ手前の送信順番の無線局であれば、当該データパケットに自データを追記し(S807)、ブロードキャストまたはマルチキャストにより転送する(S808)。【００４９】
S806にて通信タイミングテーブル通りの順番でなかった場合には、一定時間(送信元からのホップ数×T+α)の受信待機を行い(S809)、受信待機時間内にパケットを受信した場合には、当該データパケットに自データおよび保持している(他無線局の)データのうち最新のシーケンス番号のものを追記、かつ最初の受信パケットおよび受信待機期間中に受信した1または複数のパケット内のデータを統合し転送パケットを生成し(S811)、ブロードキャストまたはマルチキャストにより転送する(S812)。【００５０】
一方、受信待機時間内にパケット受信がなかった場合には当該データパケットに自データを追記し(S807)、ブロードキャストまたはマルチキャストにより転送する(S808)。ここで、一定時間の受信待機(S809)にて、Tは無線局がデータパケットを受信してから転送するまでにかかる時間の平均値であり、各無線局ハードウェア仕様によりTには分散が生じることが考えられるため、+αにより受信待機時間を調節する。【００５１】
図８のシーケンスにより、中継局/GW(10, 11, 12, 13)および基地局1は通信タイミングテーブル(205)に従ったブロード/マルチキャスト送信/転送を実行することが可能になり、また、ブロードキャストまたはマルチキャストによりホップ数を飛ばしてデータを転送した場合でも(例えば、3ホップ先の中継局/GWにブロードキャストまたはマルチキャストによりデータ転送した場合)、飛ばした中継局/GW(1, 2ホップ先の中継局/GW)のデータも確実に収集してデータ内に含めることが可能になり冗長度が増し、通信信頼性が向上する。【００５２】
上記図８の動作シーケンスによる通信において、無線接続が断絶された場合の対処方法について記載する。【００５３】
基地局1でデータの到達性を確認することができるので、通信断絶時には基地局1より通信タイミングテーブル205を書換え、送信順番を入替た通信タイミングテーブルを各無線局に配信することで通信断絶からの回復を試みる。【００５４】
具体的には、図９に示すように、基地局1は欠損データの有無を確認(S901)し、シーケンス番号ごとに全中継局/GWのデータが揃っているかを確認する(S902)。問題なく揃っている場合は通信タイミングテーブル205を書き換えて送信順番を入替る必要性がないので、通常通り下り通信用パケットの生成/送信を実行する(S906)。【００５５】
データ欠損が発生していた場合には、データ欠損中継局/GWを特定し(S903)、変更用の通信タイミングテーブル205を作成(S904)し、直ちに変更後の通信タイミングテーブル205を各無線局に対して配信する(S905)。【００５６】
図１０−図１２には通信タイミングテーブルの変更例と変更前後の送信順番例を示す。図１０には変更前の通信タイミングテーブル205が示されており、基地局1から離れた(ホップ数の大きい)無線局から順番に(1)→(5)のように送信順番が割り当てられている。ここでは、中継局/GW12→中継局/GW11間の無線リンクで通信断が発生した場合を考える。【００５７】
図１１は変更後の通信タイミングテーブルと送信順番を示している。この例1では、中継局/GW13が送信順番(1)、中継局/GW12が送信順番(2)に割り当てられ、送信順番(3)は中継局/GW11ではなく中継局/GW10に割り当てられている。中継局/GW11へは中継局/GW10を経由してデータ転送がなされ、送信順番(4)で中継局/GW11がデータ転送を行った後、中継局/GW10が再び送信順番(5)でデータを基地局1に転送することで、中継局/GW12→中継局GW11間の無線リンクを避けて送信順番を割り当てている。【００５８】
一方、図１２に変更後の通信タイミングテーブルの別の例(例2)を示す。例2では、中継局/GW13が送信順番(1)で送信後、送信順番(2)で中継局/GW11が転送する。送信順番(3)では中継局/GW10が中継局/GW12を主な宛先としてブロードキャストまたはマルチキャストを行い、送信順番(4)で中継局/GW12が転送、送信順番(5)で再び中継局/GW10が基地局に向けブロードキャストまたはマルチキャストを行うことでマルチホップブロードキャストまたはマルチキャストデータ転送を行う。
【実施例３】
【００５９】
実施例３では、実施例１で記述の通り、データ冗長度を制限する必要がある場合の実施例のうちの1つについて説明する。データ冗長度を削減(節約)するためには、なるべく少ないホップ数で基地局1(または目的の無線局)までデータを伝送する必要がある。【００６０】
本実施例ではCSMA通信方式の場合を説明し、実施例２同様にデータパケット内には当該パケットが上り通信パケットなのか、下り通信パケットなのかを示すフラグが挿入されているものとする。【００６１】
本実施例では、前もって電波計測/シミュレーション等により無線局ごとに伝搬範囲を算出しておき、なるべく遠い(ホップ数が離れた)無線局から先に送信順番を割当てることで、重複データ数を削減する。つまり、ネットワーク上流(基地局1からのホップ数が少ない側)からデータパケットを受信したら、パケット内容を確認し、上流無線局で既に送信済みの無線局データについては、転送しないようにパケットを構築する。 図１３に送信順番の割り当て例を示す。ここでは、直線型マルチホップの例を示しているが、枝分かれがあるトポロジの場合は、1つの分岐のデータが基地局1に届くまで送信順番割当を行ったあとに、次の分岐の送信順番の割り当てを行う。ここで、中継局/GW13の無線データは中継局/GW10まで伝搬可能としている。送信順番の割り当て方は以下のようである。
1. ネットワーク末端の中継局/GWが送信順番1 
2. ネットワーク末端の中継局/GWより、電波の届く範囲で最もホップ数の大きな中継局/GWを送信順番2とし、以降下流側に送信順番を割り当てる。
3. 下流側へと割り当て終わったら(送信順番1の1ホップ上流の中継局/GWまで送信順番を割り当てたら)、送信順番2の1ホップ上流の中継局/GWを次の送信順番とする。(この際、送信順番1の1ホップ上流の中継局/GWからの電波が、送信順番2の1ホップ上流の中継局/GWに届くように、送信順番2となる中継局/GWを決定することが望ましい。) 
4. 以降、上記1〜3を繰り返す。【００６２】
これを、図１３の例に適用すると、図１３に示すような送信順番になる。【００６３】
中継局/GW13のデータが中継局/GW10に届いた場合、中継局/GW10の送信タイミングで中継局/GW11,12は中継局/GW10から「中継局/GW10,13」のデータを受信する。中継局/GW11,12は上流無線局(中継局/GW10)から下流無線局(中継局/GW13)のデータを受信したら下流無線局(中継局/GW13)のデータは追記せずに転送する(上流無線局(中継局/GW10)のパケット内に含まれるデータと重複するものがある場合は、重複していないデータ(自データ含む)を転送する)。また、実施例２記載の一定時間の受信待機を行っても、前の順番の中継局/GWからのパケットを受信しなかった場合は、繰上げ送信を行う。【００６４】
図１４には、本実施例を実施するための各無線局の動作フローチャートを記載している。無線起動(S1401)後、直ちに受信待機状態(S1402)へ移行する。受信待機(S1402)中にデータパケットの受信がなければそのまま受信待機(S1402)を維持し、データパケットの受信があった場合には(S1403)、当該パケット内に記載されているパケット送信元と転送元を確認する(S1404)。【００６５】
その後、受信データパケットのうち、自身が保持しているデータと重複するデータがあった場合は削除し、重複しないデータのみを一時的に保存する(S1405)。次に自身のデータおよび保存データを用いて転送用パケットの作成を行い(S1406)、通信タイミングテーブル(205)を参照して(S1407)、当該パケットの転送元が通信タイミングテーブル通りの送信順番であるか否かを確認する(S1408)。通信タイミングテーブルに記載の送信順番通りであれば、転送パケットをそのまま転送する(S1409)。【００６６】
通信タイミングテーブル通りでない場合には、実施例２に記載の一定時間の受信待機状態へ移行する(S1410)。受信待機中にパケット受信がない場合には、S1406で作成した転送パケットをいそのまま転送する(S1409)が、受信待機期間中にパケット受信があった場合には、受信したパケット内のデータのうち、自身が保持しているデータと重複しないデータのみ転送パケットに追記した上で(S1412)転送を行う(S1413)。
【実施例４】
【００６７】
実施例４では、実施例１で記述の通り、データ冗長度を制限する必要がある場合の実施例のうちの1つについて説明する。【００６８】
本実施例では、各無線局をホップ数(または物理的な距離の「近さ」)により複数のグループに分類し、グループ内のデータのみ1つのデータに多重化することを可とする、またはグループ内の無線局のデータはデータ多重化を不可とすることを特長とする。 
これにより、1つのデータに冗長化するデータ数を削減することが可能になる。【００６９】
一般に、「グループ内のデータのみ1つのデータに多重化することを可とする」場合は冗長度削減量が大きく、「グループ内の無線局のデータはデータ多重化を不可とする」場合は通信信頼性を高く維持することが可能である。【００７０】
図１５にはグループ分類例を図示する。この例ではホップ数を元にグループ1に中継局/GW10, 11、またグループ2には中継局/GW12, 13が所属している。これを実現するためには、各無線局は、自身がどのグループに所属しているかを把握している必要がある。そのために各無線局の概略構成(図１６)にはグループ構成テーブル1606が必要となる。本実施例における各無線局(基地局1、中継局/GW10, 11, 12, 13)はアンテナ1601、送受信部1602、および無線局内の各種制御を行うための制御部1603、外部装置とのIF1604、通信タイミングテーブル1605、そしてネットワーク内の各無線局が殿グループに所属しているかを記載したグループ構成テーブル1606からなる。グループ構成テーブルは図１７のように、各無線局IDと所属グループを明記している。図１７の例では、中継局/GW10, 11はグループ1に、中継局12, 13はグループ2にそれぞれ所属している。
【実施例５】
【００７１】
実施例５では、実施例１で記述の通り、データ冗長度を制限する必要がある場合の実施例のうちの1つについて説明する。【００７２】
本実施例では、上述の実施例とは異なり、通信タイミングテーブルによる送信順番割り当ては前提としておらず、各無線局は転送データを受信したら即座にキャリアセンスを実行し、転送を試みる通信方式をベースとする。【００７３】
本実施例では、キャリアセンス時間を上り通信の場合は基地局1に近い方、下り通信の場合は基地局1から遠い側ほど短く設定することで、データ重複を削減することを特徴としている。本実施例の説明のためのマルチホップ無線システムの例と、キャリアセンス時間の例を図１８に示す。【００７４】
図１８では基地局1から遠い無線局から順番にキャリアセンス(CS)時間を長く設定している。図１８におけるキャリアセンス時間の数値はキャリアセンス時間の大小を整数で表記しているだけであり、具体的な時間間隔(例えば3[ms]など)を表すものではない。このようにキャリアセンス時間を設定すると、中継局/GW10,11,12は中継局/GW13のデータを受信し即座に転送しようとするが、キャリアセンス時間が最も短いため中継局/GW10が一番最初に「中継局/GW10および13のデータ」をブロードキャストまたはマルチキャストにより転送する。【００７５】
中継局/GW11および12は、中継局/GW13からデータを受信後一定時間の間に一度でもキャリアセンスに失敗したら追記予定のデータ(図１８の例では中継局/GW13のデータ)を破棄する(転送パケットに追記しない)。これにより、既に中継局/GW10によりブロードキャストまたはマルチキャストされた中継局/GW13のデータは中継局/GW11, 12によって転送されることはなくなるため、データの冗長度を削減することが可能になる。【００７６】
図１９には本実施例における基地局1、中継局/GW10, 11, 12, 13の構成を示す。アンテナ1901、および送受信を行うフロントエンド1902、キャリアセンスの実行やその他パケット生成、送受信処理などを担う制御部1903。外部装置に対するIF1904、およびメモリ内に格納されているキャリアセンス時間設定テーブル1905からなる。図２０にはキャリアセンス時間設定テーブルの例を示す。【００７７】
図２０の例では上り通信と下り通信ごとにキャリアセンス時間が設定されており、上り通信では基地局1からのホップ数が少ない順にキャリアセンス時間を短く設定し、下り通信では基地局1からのホップ数が多い順にキャリアセンス時間を短く設定している。【００７８】
なお、図２０の例では、キャリアセンス時間の数値はキャリアセンス時間の大小を整数で表記しているだけであり、具体的な時間間隔(例えば3[ms]など)を表すものではない。実際には具体的な時間間隔(例えば3[ms]など)を指定することで大小関係を表す。【００７９】
図２１に図１８を例として本実施例に関する各無線局の動作を時間方向に示した図を図示する。【００８０】
中継局/GW13が最初にパケットを生成し、自身のデータをブロードキャストまたはマルチキャストにより送信する(2104)。中継局/GW13のブロードキャストまたはマルチキャストは中継局/GW10, 11, 12で受信されたとすると、中継局/GW10, 11, 12はそれぞれパケット送信時に中継局/GW13のデータを自身のデータに追記してパケットを作成し、自身の送信機会に向けて準備する。中継局/GW10, 11, 12はそれぞれほぼ同時にデータ送信を試みるが、中継局/GW10のキャリアセンス時間(2101)は中継局/GW11および12のキャリアセンス時間(2102および2103)よりも短いので、中継局/GW10が先にパケット送信を実行することができる(2105)。【００８１】
中継局/GW10のパケット送信(2105)により、中継局/GW11および12はキャリアセンスに失敗することになる(2108および2109)。ここで、キャリアセンス失敗時には先ほどデータに追記した中継局/GW13のデータを破棄することにより、中継局/GW11および12がデータ送信用に準備しているパケットには中継局/GW13のデータは含まれなくなる。【００８２】
次に中継局/GW10のパケット送信(2105)が終了すると、再び中継局/GW11および12はキャリアセンスを実行しキャリアセンスに成功した場合にはパケットを送信することができる。【００８３】
中継局/GW10が送信終了後、中継局/GW11および12は同時にキャリアセンスを実行するが、キャリアセンス時間は中継局/GW11の方が短く設定されている(2102)ため、中継局/GW11が先にパケット(2106)を送信する。パケット(2106)には中継局/GW11のデータのみ含まれる。【００８４】
中継局/GW11の送信パケット(2106)により中継局/GW12はキャリアセンスに再度失敗し(2110)パケット(2106)が送信終了後に再度キャリアセンスを実行(2103)した後、パケット(2107)を送信することが可能になる。パケット(2107)には中継局/GW12のデータのみが含まれる。【００８５】
図２２には各無線局の動作フローチャートを示す。各無線局は無線起動(S2201)すると即座に受信待機(S2202)状態に移行する。受信待機(S2202)中にパケットを受信しない場合は受信待機(S2202)を継続し、パケットを受信した場合にはパケット確認を行う(S2203, S2204)。パケット確認ではまず、当該パケットが上り通信パケットか下り通信パケットかをパケット内に付加された特別なビット(フラグ)を元に判定する(S2204)。【００８６】
その後、受信したパケット内のデータのうち、自身が保持しているデータと重複するデータを削除し、重複しないデータのみ保存する(S2205)。次に自身のデータおよび保持データを用いて転送パケットを生成する(S2206)。【００８７】
これにより、送信準備が完了し、キャリアセンス時間設定テーブル(1905)を参照(S2207)し、テーブルで指定された時間だけキャリアセンスを実行する(S2208)。キャリアセンスに成功した場合(S2209)には作成した転送パケットをそのままブロードキャストまたはマルチキャストにより転送する(S2210)。【００８８】
一方で、キャリアセンスに失敗した場合(S2209)は、自データ以外の追記データを転送パケットから破棄する(S2211)。そして、他無線局がパケット送信を終了するまで受信待機状態を維持し(S2212)、他無線局がパケット送信終了後キャリアセンスを実行(S2213)した後、キャリアセンスに成功した場合は自データのみを含むパケットを転送(S2210)し、キャリアセンスに失敗した場合には、再び他無線局がパケット送信を終了するまで受信待機状態を維持し(S2212)同様の動作を繰り返す。【００８９】
また、データ追記制限数が存在する場合には、制限数に達したパケットに対しては、データを追記せずに転送し、制限数に達していないパケットが転送されてきた場合のみ、自データを追記してブロードキャストまたはマルチキャスト転送する方式も本発明の実施例の一つである。
（その他）
本発明は、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。【００９０】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。【００９１】
また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。【００９２】
さらに、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしても良い。【００９３】
最後に、ここで述べたプロセス及び技術は本質的に如何なる特定の装置に関連することはなく、コンポーネントの如何なる相応しい組み合わせによってでも実装できることを理解する必要がある。更に、汎用目的の多様なタイプのデバイスがここで記述した教授に従って使用可能である。ここで述べた方法のステップを実行するのに、専用の装置を構築するのが有益であることが判るかもしれない。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。【００９４】
例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。本発明は、具体例に関連して記述したが、これらは、すべての観点に於いて限定の為ではなく説明の為である。本分野にスキルのある者には、本発明を実施するのに相応しいハードウェア、ソフトウェア、及びファームウエアの多数の組み合わせがあることが解るであろう。例えば、記述したソフトウェアは、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。【００９５】
さらに、上述の実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていても良い。【００９６】
加えて、本技術分野の通常の知識を有する者には、本発明のその他の実装がここに開示された本発明の明細書及び実施形態の考察から明らかになる。記述された実施形態の多様な態様及び／又はコンポーネントは、データを管理する機能を有するコンピュータ化ストレージシステムに於いて、単独又は如何なる組み合わせでも使用することが出来る。
【符号の説明】
【００９７】
１・・・基地局
１０、１１、１２、１３・・・中継局/GW
１０１、１１１、１２１、１３１・・・副ネットワーク
２０１、１６０１、１９０１・・・アンテナ
２０２、１６０２、１９０２・・・送受信部
２０３、１６０３、１９０３・・・制御部
２０５、１６０５・・・通信タイミングテーブル
１６０６・・・グループ構成テーブル
１９０５・・・キャリアセンス時間設定テーブル
２０４、１６０４、１９０４・・・外部装置インターフェース（ＩＦ）
４１０ｄ、４１１ｄ、４１２ｄ、４１３ｄ・・・データパケット
７１０ｄ、７１１ｄ、７１２ｄ、７１３ｄ・・・データパケット
４０１ｃ、４１０ｃ、４１１ｃ、４１２ｃ・・・制御パケット
７０１ｃ、７１０ｃ、７１１ｃ、７１２ｃ・・・制御パケット
２１０１、２１０２、２１０３・・・キャリアセンス時間
２１０４、２１０５、２１０６、２１０７・・・パケット
２１０８、２１０９、２１１０・・・キャリアセンス失敗
【図１】
2015118622.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】
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【図２０】
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【図２１】
2015118622.tif 000023
【図２２】
2015118622.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月17日(2016.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局、端末機能を併せ持つ無線中継局、および無線端末局のいずれかである無線局を有し、
相互に通信可能な範囲内に、１または複数の前記無線端末局、１または複数の前記無線中継局、および１または複数の前記無線基地局を有し、
前記無線局のそれぞれが個別に有するメモリ内には、通信タイミングテーブルにより定められたデータ送信タイミングまたは送信順番のうちいずれか一方を示すデータが格納されており、
(a) 前記無線端末局、前記無線中継局、および前記無線基地局のいずれか一つの前記無線局である第１の無線局において、他の１または複数個の前記無線局へ向けて送信すべき通信データが発生した場合には、前記データ送信タイミングまたは前記送信順番に基づいて又はそれに従って、ブロードキャストまたはマルチキャストによって、前記第１の無線局は前記通信データを前記他の１または複数個の前記無線局へ向けて送信し、
(b) 前記通信データを受信した前記第１の無線局とは別の第２の無線局は、受信した前記通信データに対して、その前記他の１または複数個の前記無線局が保持している送信データおよび自局が収集した自局データを追記して作成した転送データを、前記第１および第２の無線局以外の前記無線局へ向けて送信し、
(c) 前記第１および第２の無線局以外の第３の無線局は、前記通信データおよび前記転送データの両方を受信することを特徴とするマルチホップ無線通信方法。
【請求項２】
複数のタイムスロットからなるスーパーフレーム内で、前記無線基地局は前記無線端末局および前記無線中継局のそれぞれに対して、時刻情報を時刻同期用無線パケットにより配信し、
前記無線端末局および前記無線中継局のそれぞれは、前記無線基地局からの前記時刻同期用無線パケットを、マルチホップ無線通信システムを介して受信し、
前記無線端末局および前記無線中継局のそれぞれは、前記時刻同期用無線パケット内の基地局時刻情報を確認することにより、基地局時刻との時刻同期を実行し、
前記スーパーフレーム内で、前記無線端末局、前記無線中継局、および前記無線基地局のそれぞれに対して、送信機会としてそれぞれ割り当てられたタイムスロットにおいて、ブロードキャストまたはマルチキャストによるデータ送信またはデータ転送を行うことを特徴とする請求項１に記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項３】
その内部に搭載されたメモリ内に送信順番を記載した通信タイミングテーブルをそれぞれ、有する前記無線端末局、前記無線中継局、および前記無線基地局のそれぞれが互いに非同期で動作するように構成され、
いずれかの局がデータ転送を行うか否かを判断する場合において、受信パケット内に含まれる、上り通信であることを示す「パケット伝送の宛先が基地局方向」または下り通信であることを示す「パケット伝送の方向が基地局から末端の中継局または端末方向」のいずれであるかを示す、フラグとしての特定のビットデータを元に、前記通信タイミングテーブルに記載の、送信順番が１つ手前の前記無線端末局、前記無線中継局、または前記無線基地局からのブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信すると、前記転送データに自局の送信データを追記した上でブロードキャストまたはマルチキャストにて前記データ転送を行い、それ以外の時間は受信待機状態に移行することを特徴とする請求項１に記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項４】
前記通信タイミングテーブルに記載の送信順番が２つ以上手前となっている前記無線端末局、前記無線中継局、または前記無線基地局からのブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信した場合において、所定の受信待機時間を経ても１つ手前の前記無線端末局、前記無線中継局、または前記無線基地局からのブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信しない場合には、前記１つ手前の前記無線端末局、前記無線中継局、または前記無線基地局からのパケット受信を待たずに、前記自局の送信データおよび前記所定の受信待機時間内に受信したデータのうち、前記転送データと重複しないデータについて前記転送データに追記して転送することを特徴とする請求項３記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項５】
無線通信システムを運用中に、前記無線基地局は前記無線端末局および前記無線中継局のそれぞれからのデータ到達率を監視し、
データ到達率が所定値以下の無線リンクを特定し、当該無線リンクを主な通信経路として含まないように送信順番を変更することで、前記データが前記無線基地局に到達しない前記無線端末局および前記無線中継局からのデータ到達率を向上させ、前記無線基地局が主体となって、前記送信順番を変更するように前記無線基地局の前記通信タイミングテーブルを変更し、さらに、前記無線基地局は、前記無線端末局および前記無線中継局に対して、それぞれの内部の通信タイミングテーブル変更指示パケットを配信することにより、前記無線端末局および前記無線中継局の送信順番を変更することを特徴とするマルチホップ請求項４記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項６】
ある無線端末局、中継局、または基地局からデータ転送が可能で、かつ上り通信の場合には通信経路方向に最も遠いまたは最もマルチホップ数の多い前記無線端末局、前記無線中継局、または前記無線基地局から、前記マルチホップ数がそれより少ない前記無線端末局、前記無線中継局、または前記無線基地局に向けて、順番に、下流方向へと順次、データ送信順番を割り当て、
下り通信の場合には通信経路方向に最も遠いまたは最もマルチホップ数の多い前記無線端末局、前記無線中継局、または前記無線基地局から、前記マルチホップ数がそれより少ない前記無線端末局、前記無線中継局、または前記無線基地局に向けて、順番に上流方向へと順次、データ送信順番を割り当てるように前記無線端末局、前記無線中継局、または前記無線基地局がそれぞれ有する、前記通信タイミングテーブルにその割り当てを記載することを特徴とする請求項4に記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項７】
前記上り通信の場合は、自無線局よりも基地局からの距離が近いか、またはホップ数が少ない無線端末局、中継局、または基地局からのブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信した場合において、または、
前記下り通信の場合は、自無線局よりも基地局からの距離が遠いか、またはホップ数が多い無線端末局、中継局、または基地局からのブロードキャストまたはマルチキャストパケットを受信した場合において、受信パケット内のデータと重複するデータを前記自局が保持していた場合には、当該重複するデータについては前記自局から他局へ転送しないことを特徴とする請求項６記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項８】
マルチホップ無線通信システム内の前記無線端末局、前記無線中継局および前記無線基地局のうちで、予め前記無線端末局、前記無線中継局および前記無線基地局の少なくとも２つ以上を選択することによってグループ化するか、又は、特定のまたは所定ホップ数以内に存在するものをグループ化し、自グループ内の前記無線端末局、前記無線中継局、または前記無線基地局のデータのみを転送されてきたパケットに追記し、その追記後のデータをブロードキャストまたはマルチキャスト送信または転送することを許可する処理を有することを特徴とする請求項４記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項９】
マルチホップ無線通信システム内の各無線端末局、中継局および基地局で、予め前記無線端末局、前記中継局および前記基地局の少なくとも２つ以上を選択することによってグループ化するか、又は、特定のまたは一定ホップ数以内に存在するものをグループ化し、自グループ外の前記無線端末局、前記中継局、または前記基地局のデータのみを転送されてきたパケットに追記し、その追記後のデータをブロードキャストまたはマルチキャスト送信または転送することを許可する処理を有することを特徴とする請求項４記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項１０】
前記各無線端末局、中継局、および基地局は無線パケットを受信すると、当該無線パケットにその局で保持している送信すべきデータを追記し、キャリアセンスを実行後にそのデータを転送するものであり、上り通信では基地局からの直線距離が相対的に近いか、または基地局からのホップ数が相対的に少ない前記無線端末局および前記中継局ほど、キャリアセンスの時間を短く、下り通信では前記基地局からの直線距離が相対的に遠いか、または基地局からのホップ数が相対的に多い前記無線端末局および前記中継局ほど、キャリアセンスの時間を短く設定し、
前記キャリアセンスに失敗した場合には、送信されてきたパケットに対して、自局のデータを追記せずに前記送信されてきたパケットをそのまま、送信または転送することを特徴とする請求項１記載のマルチホップ無線通信方法。
【請求項１１】
パケットに追記するデータ量が所定値を超える場合には、前記所定値を超えるデータについては、前記自局データを追記せずに、受信したデータをそのまま、送信または転送することを特徴とする請求項１記載のマルチホップ無線通信方法。
【国際調査報告】
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