(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されてきたデータを受信する無線受信回路とを有する複数の間欠動作無線端末で構成される無線通信ネットワークが、いわゆるマルチホップネットワークを構成する無線通信ネットワークの同報通信システムであって、
前記間欠動作無線端末は、相互の事前の通信によってあらかじめ前記ネットワーク内の全ての無線端末までの論理中継数を中継段数テーブルに保持し、情報を発信する前記間欠動作無線端末は、発信端末となって、伝達したい情報を通信データとして生成し、該通信データに未転送端末情報として情報を伝達したい無線端末のリストを付加し、前記中継段数テーブルを参照して伝達したい前記無線端末のうち自端末からの論理中継数が最多になる無線端末を宛先として選定して通信データを送信する通信データ送信制御手段と、
前記宛先に前記発信端末からの前記通信データを伝達する途上で中継を行った間欠動作無線端末は自端末内に前記通信データを取り込み、前記未転送端末情報の更新を行う未転送情報更新手段と、
前記未転送端末情報の更新を行った間欠動作無線端末が、自端末の中継段数テーブルを確認して自端末が宛先の隣接局になった場合には、同時転送を担う無線端末となって前記未転送端末情報を確認して自局内の未転送状態の無線端末数を集計し、集計した未転送状態の端末数に比例した同期待ち時間を設定し、該同期待ち時間内に前記自局内の未転送状態の無線端末に同時転送を行う同時転送送受信手段と、
該同時転送を担った間欠動作無線端末は、前記同期待ち時間内であっても自局内のすべての無線端末への同時転送が終了した場合には、前記同期待ち時間の終了を待たずに自端末が保持する中継段数テーブル及び未転送端末情報を参照し、自端末が新たな発信端末となって、自端末から論理中継数が最多になる間欠動作無線端末を宛先とし且つ未転送端末情報として情報を伝達したい無線端末のリストを通信データに付加して発信し、当該通信データの同時転送を担う間欠動作無線端末による同時転送すべき無線端末が前記ネットワーク内に存在しなくなったことをもって同報通信を完結させる同報通信完結手段と、
を備えることを特徴とする無線通信ネットワークの同報通信システム。
【請求項２】
データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されてきたデータを受信する無線受信回路とを有する複数の間欠動作無線端末で構成される無線通信ネットワークが、いわゆるマルチホップネットワークを構成する無線通信ネットワークの同報通信方法であって、
前記間欠動作無線端末は、相互の事前の通信によってあらかじめ前記ネットワーク内の全ての無線端末までの論理中継数を中継段数テーブルに保持し、情報を発信する前記間欠動作無線端末は、発信端末となって、伝達したい情報を通信データとして生成し、該通信データに未転送端末情報として情報を伝達したい無線端末のリストを付加し、前記中継段数テーブルを参照して伝達したい前記無線端末のうち自端末からの論理中継数が最多になる無線端末を宛先として選定して通信データを送信し、
前記宛先に前記発信端末からの前記通信データを伝達する途上で中継を行った間欠動作無線端末は自端末内に前記通信データを取り込み、前記未転送端末情報の更新を行い、
前記未転送端末情報の更新を行った間欠動作無線端末が、自端末の中継段数テーブルを確認して自端末が宛先の隣接局になった場合には、同時転送を担う無線端末となって前記未転送端末情報を確認して自局内の未転送状態の無線端末数を集計し、集計した未転送状態の端末数に比例した同期待ち時間を設定し、該同期待ち時間内に前記自局内の未転送状態の無線端末に同時転送を行い、
該同時転送を担った間欠動作無線端末は、前記同期待ち時間内であっても自局内のすべての無線端末への同時転送が終了した場合には、前記同期待ち時間の終了を待たずに自端末が保持する中継段数テーブル及び未転送端末情報を参照し、自端末が新たな発信端末となって、自端末から論理中継数が最多になる間欠動作無線端末を宛先とし且つ未転送端末情報として情報を伝達したい無線端末のリストを通信データに付加して発信し、当該通信データの同時転送を担う間欠動作無線端末による同時転送すべき無線端末が前記通信ネットワーク内に存在しなくなったことをもって同報通信を完結させることを特徴とする無線通信ネットワークの同報通信方法。
【請求項３】
データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されてきたデータを受信する無線受信回路とを有する複数の間欠動作無線端末で構成される無線通信ネットワークが、いわゆるマルチホップネットワークを構成する無線通信ネットワークにおける、前記間欠動作無線端末であって、発信端末が送信する通信データ内の宛先を参照して自端末が該宛先より１ホップ手前の無線端末であると判断した場合に同時転送を担う無線端末となり、
該同時転送を担うことになった無線端末は、
前記無線送信回路及び前記無線受信回路を用いて前記通信データの同時転送を行う同時転送送受信手段と、
同時転送における同期待ち時間を制御する同期時間制御手段と、を有し、
該同期時間制御手段は、自端末が保持する自端末の未転送端末情報を参照し、隣接する（ホップ数が１の）無線端末数を集計し、集計した未転送の無線端末数がｎであるとき以下の計算式を用いて同期待ち時間Ｔｗを算出し、
Ｔｗ＝Ｔ×（ｎ＋１）  但し、Ｔは同期ビーコン送信周期
前記同時転送送受信手段は、前記同期待ち時間Ｔｗ内に自局のすべての無線端末が前記通信データを受信したことの確認を得た場合には、前記同期待ち時間の終了を待たずに同時転送を終了し、もしくは、前記同期待ち時間Ｔｗが終了したときに前記通信データを受信したことの確認が得られなかった場合には、未転送状態の無線端末が存在していても同時転送を終了して、同時転送の終了後に自端末が新たな発信端末となって、自端末が保持する中継段数テーブル及び未転送端末情報を参照し、自端末からみて論理中継数が最多になる無線端末を宛先として且つ未転送端末情報として情報を伝達したい無線端末のリストを通信データに付加して発信し、
前記自端末の中継段数テーブル及び未転送端末情報を参照して他に同時転送すべき未転送端末が残っていない場合には無線通信ネットワーク内のすべての無線端末への同報が行き渡ったと判断して同報通信を終了する、ことを特徴とする間欠動作無線端末。
【請求項４】
データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されてきたデータを受信する無線受信回路とを有する複数の間欠動作無線端末で構成される無線通信ネットワークが、いわゆるマルチホップネットワークを構成する無線通信ネットワークにおける、前記間欠動作無線端末であって、該間欠動作無線端末の各々が、
相互の事前の通信によってあらかじめ前記ネットワーク内の全ての無線端末までの論理中継数を保持する中継段数テーブルを有しており、
情報を発信すべき事象が生じた場合には、発信端末となって、伝達すべき情報を通信データとして生成し、該通信データに、情報を伝達すべき未転送状態の無線端末のリストを未転送端末情報として付加し、前記中継段数テーブルを参照して、伝達すべき前記未転送状態の無線端末のうち自端末からの論理中継数が最多になる無線端末を宛先として選定して前記通信データを送信し、
他端末から通信データが送信されてきた場合であって、自端末が該通信データの宛先でなく且つ該宛先の隣接局でもない場合には、中継を担う無線端末となって、該通信データを取り込み、該通信データに付加されてきた未転送端末情報を、自端末について転送済みとなるように更新した上で、該更新された未転送端末情報を前記通信データに付加して、次の転送先へ送信し、
他端末から通信データが送信されてきた場合であって、自端末が該通信データの宛先の隣接局である場合には、同時転送を担う無線端末となって、前記通信データに付加されてきた未転送端末情報を確認して、自端末に隣接する無線端末の中で未転送状態の無線端末数を集計し、該集計した未転送状態の無線端末数に比例した同期待ち時間を設定し、該同期待ち時間内に前記未転送状態の無線端末に前記通信データを同時転送し、
前記同時転送が終了した場合には、自端末が新たな発信端末となって、自端末が有する前記中継段数テーブルと前記未転送端末情報とを参照して、自端末からの論理中継数が最多になる未転送状態の無線端末を宛先とし、且つ、前記未転送端末情報を自端末について転送済みとなるように更新した上で、該更新された未転送端末情報を前記通信データに付加して発信する、ことを特徴とする間欠動作無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、他の無線端末と直接又は余の無線端末を介して他の無線端末に間接的に無線により通信可能にされた、無線通信ネットワークの同報通信システム、同報通信方法、および、間欠動作無線端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線データ通信を行う複数の無線端末によって構築されるネットワークとしては、例えば、特許文献１に示すように、各無線端末がネットワーク内の他の無線端末と、直接、または余の１以上の無線端末を介することにより間接的に通信可能に構成された無線通信ネットワークが知られている。このような直接又は間接的に他の無線端末と、全ての無線端末が通信可能に構成されたいわゆるマルチホップネットワークにおける無線端末間での情報の共有方法としては、例えば、特許文献２に示すように、一の無線端末が、直接通信の可能な無線端末に対してブロードキャストを行い、順次通信データを伝達していく同報通信技術が一般に知られている。現在、無線端末によるマルチホップネットワークを用いたシステムは、宅内などの建物内でのネットワークシステムへの利用が見込まれており、上述の同報通信機能を用いることで、センス付き無線端末を建物内に配置して無線端末によるマルチホップネットワークを構築することで、ブロードキャスト機能を備えた火災警報システムや防犯システムなどを実現することができると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０７０３号公報
【特許文献２】特開平８−１３９６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらブロードキャストを行うにあたって、間欠的に動作するネットワーク内の各無線端末がどのようなタイミングで同報通信を行うことが最適であるのかが明らかでないという問題がある。
【０００５】
またバッテリで動作するような間欠動作無線端末で同報通信を行う場合、隣接局へのデータ転送のために同期用のビーコン信号を待ち受ける時間が長くなるとバッテリの消耗を招き、システムの運用がしづらいという問題がある。
【０００６】
そこで本願発明の目的は、いわゆるマルチホップネットワークにおいて、ネットワーク内のすべての無線端末に可及的に速やかに通信データが行き渡るように、ネットワークの形態（トポロジー）に無関係に同報通信を実現する無線通信ネットワークの同報通信システム、同報通信方法、および、間欠動作無線端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の無線通信ネットワークの同報通信システムは、データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路とを有する複数の間欠動作無線端末で構成される無線通信ネットワークが、いわゆるマルチホップネットワークを構成する無線通信ネットワークの同報通信システムであって、
前記間欠動作無線端末は、相互の事前の通信によってあらかじめ前記ネットワーク内の全ての無線端末までの論理中継数を中継段数テーブルに保持し、情報を発信する前記間欠動作無線端末は、発信端末となって、伝達したい情報を通信データとして生成し、該通信データに未転送端末情報として情報を伝達したい無線端末のリストを付加し、前記中継段数テーブルを参照して伝達したい前記無線端末のうち自端末から論理中継数が最多になる無線端末を宛先として選定して通信データを送信する通信データ送信制御手段と、
前記宛先に前記発信端末からの前記通信データを伝達する途上で中継を行った間欠動作無線端末は自端末内に前記通信データを取り込み、前記未転送端末情報の更新を行う未転送情報更新手段と、
前記未転送端末情報の更新を行った間欠動作無線端末が、自端末の中継段数テーブルを確認して自端末が宛先の隣接局になった場合には、同時転送を担う無線端末となって前記未転送端末情報を確認して自局内の未転送状態の無線端末数を集計し、集計した未転送状態の端末数に比例した同期待ち時間を設定し、該同期待ち時間内に前記自局内の未転送状態の無線端末に同時転送を行う同時転送送受信手段と、
該同時転送を担った間欠動作無線端末は、前記同期待ち時間内であっても自局内のすべての無線端末への同時転送が終了した場合には、前記同期待ち時間の終了を待たずに自端末が保持する中継段数テーブル及び未転送端末情報を参照し、自端末が新たな発信端末となって、自端末から論理中継数が最多になる間欠動作無線端末を宛先とし且つ未転送端末情報として情報を伝達したい無線端末のリストを通信データに付加して発信し、当該通信データの同時転送を担う間欠動作無線端末による同時転送すべき無線端末が前記ネットワーク内に存在しなくなったことをもって同報通信を完結させる同報通信完結手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の無線通信ネットワークの同報通信方法は、
データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路とを有する複数の間欠動作無線端末で構成される無線通信ネットワークが、いわゆるマルチホップネットワークを構成する無線通信ネットワークの同報通信方法であって、
前記間欠動作無線端末は、相互の事前の通信によってあらかじめ前記ネットワーク内の全ての無線端末までの論理中継数を中継段数テーブルに保持し、情報を発信する前記間欠動作無線端末は、発信端末となって、伝達したい情報を通信データとして生成し、該通信データに未転送端末情報として情報を伝達したい無線端末のリストを付加し、前記中継段数テーブルを参照して伝達したい前記無線端末のうち自端末から論理中継数が最多になる無線端末を宛先として選定して通信データを送信し、
前記宛先に前記発信端末からの前記通信データを伝達する途上で中継を行った間欠動作無線端末は自端末内に前記通信データを取り込み、前記未転送端末情報の更新を行い、
前記未転送端末情報の更新を行った間欠動作無線端末が、自端末の中継段数テーブルを確認して自端末が宛先の隣接局になった場合には、同時転送を担う無線端末となって前記未転送端末情報を確認して自局内の未転送状態の無線端末数を集計し、集計した未転送状態の端末数に比例した同期待ち時間を設定し、該同期待ち時間内に前記自局内の未転送状態の無線端末に同時転送を行い、
該同時転送を担った間欠動作無線端末は、前記同期待ち時間内であっても自局内のすべての無線端末への同時転送が終了した場合には、前記同期待ち時間の終了を待たずに自端末が保持する中継段数テーブル及び未転送端末情報を参照し、自端末が新たな発信端末となって、自端末から論理中継数が最多になる間欠動作無線端末を宛先とし且つ未転送端末情報として情報を伝達したい無線端末のリストを通信データに付加して発信し、当該通信データの同時転送を担う間欠動作無線端末による同時転送すべき無線端末が前記通信ネットワーク内に存在しなくなったことをもって同報通信を完結させることを特徴とするものである。
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の同時転送を担う間欠動作無線端末は、データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路とを有する複数の間欠動作無線端末で構成される無線通信ネットワークが、いわゆるマルチホップネットワークを構成する無線通信ネットワークにおいて、発信端末が送信する通信データ内の宛先を参照して自端末が該宛先より１ホップ手前の無線端末であると判断した場合に同時転送を担う無線端末となり、
該同時転送を担うことになった無線端末は、
相互の事前の通信によってあらかじめ前記ネットワーク内の全ての無線端末までの論理中継数を保持する中継段数テーブルと、
前記無線送信回路及び前記無線受信回路を用いて前記通信データの同時転送を行う同時転送送受信手段と、
同時転送における同期待ち時間を制御する同期時間制御手段と、を有し、
該同期時間制御手段は、自端末が保持する自端末の未転送端末情報を参照し、隣接する（ホップ数が１の）無線端末数を集計し、集計した未端末数がｎであるとき以下の計算式を用いて同期待ち時間Ｔｗを算出し、
Ｔｗ＝Ｔ×（ｎ＋１）  但し、Ｔは同期ビーコン送信周期
前記同時転送送受信手段は、前記同期待ち時間Ｔｗ内に自局のすべての無線端末が前記通信データを受信したことの確認を得た場合には、前記同期待ち時間の終了を待たずに同時転送を終了し、もしくは、前記同期待ち時間Ｔｗが終了したときに前記通信データを受信したことの確認が得られなかった場合には、未転送状態の無線端末が存在しても同時転送を終了して、同時転送の終了後に自端末が新たな発信端末となって、自端末が保持する中継段数テーブル及び未転送端末情報を参照し、自端末からみて論理中継数が最多になる無線端末を宛先として且つ未転送端末情報として情報を伝達したい無線端末のリストを通信データに付加して発信し、
前記自端末の中継段数テーブル及び未転送端末情報を参照して他に同時転送すべき未転送端末が残っていない場合には無線通信ネットワーク内のすべての無線端末への同報が行き渡ったと判断して同報通信を終了する、ことを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の中継装置となる無線端末は、データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されてきたデータを受信する無線受信回路とを有する複数の間欠動作無線端末で構成される無線通信ネットワークにおける、前記間欠動作無線端末であって、該間欠動作無線端末の各々が、
相互の事前の通信によってあらかじめ前記ネットワーク内の全ての無線端末までの論理中継数を保持する中継段数テーブルを有しており、
情報を発信すべき事象が生じた場合には、発信端末となって、伝達すべき情報を通信データとして生成し、該通信データに、情報を伝達すべき未転送状態の無線端末のリストを未転送端末情報として付加し、前記中継段数テーブルを参照して、伝達すべき前記未転送状態の無線端末のうち自端末からの論理中継数が最多になる無線端末を宛先として選定して前記通信データを送信し、
他端末から通信データが送信されてきた場合であって、自端末が該通信データの宛先でなく且つ該宛先の隣接局でもない場合には、中継を担う無線端末となって、該通信データを取り込み、該通信データに付加されてきた未転送端末情報を、自端末について転送済みとなるように更新した上で、該更新された未転送端末情報を前記通信データに付加して、次の転送先へ送信し、
他端末から通信データが送信されてきた場合であって、自端末が該通信データの宛先の隣接局である場合には、同時転送を担う無線端末となって、前記通信データに付加されてきた未転送端末情報を確認して、自端末に隣接する無線端末の中で未転送状態の無線端末数を集計し、該集計した未転送状態の無線端末数に比例した同期待ち時間を設定し、該同期待ち時間内に前記未転送状態の無線端末に前記通信データを同時転送し、
前記同時転送が終了した場合には、自端末が新たな発信端末となって、自端末が有する前記中継段数テーブルと前記未転送端末情報とを参照して、自端末からの論理中継数が最多になる未転送状態の無線端末を宛先とし、且つ、前記未転送端末情報を自端末について転送済みとなるように更新した上で、該更新された未転送端末情報を前記通信データに付加して発信する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、いわゆるマルチホップネットワークにおいて、ネットワークのトポロジーに影響されずに且つ通信の性能を変えることなく、バッテリの消耗を抑えてネットワーク内の全ての無線端末に同報したい通信データを可及的速やかに行き渡らせることができる。
【００１２】
また本発明によれば、無線通信ネットワーク内の間欠動作無線端末が中継及び同時転送を繰り返すことで、無線通信ネットワーク内のすべての無線端末に通信データをブロードキャストするので、伝達したい情報の同報通信を可及的速やかに完結（通信データ送信済の確認）させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークの構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る間欠動作無線端末の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る同報通信が実施される無線通信ネットワークの一例を示す図である。
【図４】図３に示す無線通信ネットワークにおける発信端末の中継段数テーブル及び未転送端末情報のリストを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る間欠動作無線端末により送受される通信データのパケットフォーマット例を示す図である。
【図６】図３に示す無線通信ネットワークにおける間欠動作無線端末による通信データの送受信を説明する図である。
【図７】図６に示す無線通信ネットワークで同時転送を実行する無線端末の中継段数テーブル及び更新された未転送端末情報のリストを示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る同時転送成功時のシーケンス例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る同時転送失敗時のシーケンス例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークにおける同報通信が完結するまでの通信データの流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークの構成例を示す図である。図１において、「Ｘ」は本発明の実施形態に係る間欠動作無線端末Ｘを、「Ｓ」は間欠動作無線端末Ｘと電気的に接続されたセンサーＳを、間欠動作無線端末Ｘ間を繋ぐ細実線は、繋がれた無線端末Ｘ同士が直接無線通信可能であることを示している。
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークは、複数の無線端末Ｘと無線通信により相互に通信可能に接続され、いわゆるマルチホップ方式の無線通信ネットワークＮを構成する。間欠動作無線端末Ｘは、送信しようとする通信データの宛先にあたる他の無線端末Ｘと直接、又は余の無線端末Ｘを介して他の無線端末Ｘと間接的に通信可能に構成される。このような構成により本発明の無線通信ネットワークは、無線通信ネットワークＮ内の全ての無線端末Ｘと、直接又は間接的に通信データの送受信を行うことができる。
【００１６】
また本実施形態において、無線通信ネットワークＮ内のいくつかの間欠動作無線端末Ｘは、各種のセンサーＳと接続され、接続されたセンサーＳが検知した情報を取得可能に構成されている。センサーＳとしては、例えば、火災報知機や、防犯センサー（侵入者を検知するための熱感知センサーや衝撃センサー）を用いることができる。具体的には、例えば、センサーＳが火災報知機の場合には、当該センサーＳに接続された無線端末Ｘは、一の無線端末ＸがセンサーＳから情報を取得したときには、当該情報を同報すべき通信データとして無線通信ネットワークＮ内の全ての無線端末Ｘに伝達して、センサーＳから取得した情報を全無線端末で共有することができる。
【００１７】
なお、図１に示されるネットワークの形態（トポロジー）は、単なる例示にすぎず、図１に示される無線通信ネットワークトポロジーに限定されないことは云うまでもない。
［無線端末の概要］
図２は、本発明の実施形態に係る間欠動作無線端末の構成を示すブロック図である。図２において、本発明の実施形態に係る間欠動作無線端末Ｘは、大別して、演算装置及び記憶装置からなる制御部１と、無線による通信データの送受信を行う無線部２とから構成されている。制御部１及び無線部２は、電池(バッテリ)Ｂから電力が供給され動作するように構成されている。また、電池Ｂは間欠動作制御部３を介して制御部１及び無線部２に接続され、間欠動作制御部３により制御部１及び無線部２を間欠的に動作させるように構成されている。すなわち、
間欠動作制御部３は、電池Ｂから制御部１及び無線部２への電力供給を、例えば、一定時間ごとにスリープ状態に移行できる程度に低減する、もしくは通信データを受信するまでの間スリープ状態に移行できる程度に低減する構成とし、無線端末Ｘの動作を間欠的なものにしている。このような構成により、本発明の間欠動作無線端末Ｘの消費電力は低く抑えられ、電池Ｂによる長時間の動作が可能となるものである。
【００１８】
また本発明の間欠動作無線端末Ｘは、制御部１及び無線部２を用い、通信データの転送方法として、「同時転送」と「中継」の２種類の方法を実行可能に構成されている。
間欠動作無線端末における「同時転送」は、従来法では、無線端末が規定時間受信状態となり、隣接局からの同期信号を待ち、同期信号を受信して同期がとれた無線端末に対して情報を転送し、未転送端末情報の更新を行う通信方法を指しているが、本願発明における「同時転送」では、隣接する(論理中継数が１の)端末数に比例して決められる所定の同期信号（ビーコン信号に同じ）の待ち時間内に通信データを隣接する無線端末Ｘのすべてに転送する通信方法を指し、本願発明に係る「同報通信」の可及的速やかな完結（通信データ送信済の確認）に不可欠のものである。
【００１９】
また、「中継」は、一の無線端末Ｘが受信した通信データを図１に示したネットワークＮ内の他の無線端末Ｘに送信する方法である。そして本実施形態においては、間欠動作無線端末Ｘがやりとりする通信データは、図５に示すようなパケットフォーマットで送受される。以下では、制御部１及び無線部２についてより詳細に説明を行う。
【００２０】
制御部１は、パケット送受信制御装置１０、同期時間制御部１００、同時転送送受信装置１１、中継パケット送受信装置１２、及び中継段数テーブル１３を備える。これらの装置（１０〜１３）は、いずれも制御部１を構成する演算装置及び記憶装置を用いて実行されるソフトウェアとして実装されている。なお、図２では、制御部１および無線部２の各構成装置への制御信号の流れについては省略している。
【００２１】
無線部２は、制御部１で扱う通信データと無線通信により伝達する信号とを相互に変換し、他の無線端末Ｘと無線通信が可能となるように構成されている。本実施形態においては、間欠動作無線端末Ｘがバッテリ駆動の近距離無線通信により無線通信を行うように構成されている。無線部２には、アンテナ５が接続され、他の無線端末Ｘに信号を送信するとともに、他の無線端末Ｘから信号を受信する。
【００２２】
本実施形態において無線送信回路２１は、制御部１で処理された通信データを変調して無線により宛先となる無線端末Ｘに送信する。また無線受信回路２２は、無線端末Ｘより受信された信号を受信して制御部１により処理可能な通信データに復調する。切り替え部２３は、制御部１からの制御信号（不図示）により送受信の切り替えを行う。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態に係る同報通信が実施される無線通信ネットワークの一例を示す図である。図３において、Ｘ１〜Ｘ１５は、端末番号１〜１５が割り振られた間欠動作無線端末Ｘを示す。図中の斜縞を付した丸印に示す無線端末Ｘ１（発信端末）は、宛先となる特定の無線端末Ｘに向けて通信データの送信を行う元となる間欠動作無線端末Ｘである。図４は、図３に示す無線通信ネットワークにおける発信端末の中継段数テーブル（図４（ａ））及び未転送端末情報（図４（ｂ））のリストを示す図であり、図３の無線通信ネットワークＮにおいて、無線端末Ｘ１が、通信データの送信開始時までに制御部１内に保持する構成情報を示している。
【００２４】
図２を用いてさらに制御部１の構成を説明する。その際、適宜、図３〜図５を参照する。
同時転送送受信装置１１は、無線部２の無線送信回路２１及び無線受信回路２２を用いて、通信データの同時転送を行うように構成されている。より詳しくは、直接通信可能な（１ホップで通信可能な）無線端末Ｘに同一の通信データを送信するように構成されている。同時転送送受信装置１１は、本願発明に係る「同報通信」を可及的速やかに実現する手段として不可欠のものである。
【００２５】
中継パケット送受信装置１２は、無線部２の無線送信回路２１及び無線受信回路２２を用いて、通信データの中継を行うように構成されている。
中継段数テーブル１３は、自端末から無線通信ネットワークＮ内の全ての無線端末Ｘそれぞれへの論理中継数（ホップ数）を保持するテーブルで、あらかじめ設定される。すなわち、無線通信ネットワークＮ内の各無線端末Ｘに対して、何ホップで通信が可能かを示すテーブルとなっている。中継段数テーブル１３の具体的な内容は、図４（ａ）に例示されている。図４（ａ）においては、端末番号１（図３におけるＸ１）が自端末の場合を示している。中継段数テーブル１３の設定は、例えば、無線通信ネットワークＮの構築時に通信によってネットワーク内における相互の位置関係を把握することで行う。
【００２６】
なおＩ／Ｆ（インターフェース）は、各種のセンサーＳ等に接続可能とするインターフェースであり、図１に示す無線通信ネットワークＮ内のすべての無線端末Ｘに設けられている。
【００２７】
パケット送受信制御装置１０は、他の無線端末Ｘを宛先として指定し、当該宛先に通信データを伝達するように構成されている。本実施形態においては、宛先には、発信端末である自端末から最も遠い距離にある（論理中継数が最も多い）無線端末Ｘが設定される。より具体的には、中継段数テーブル１３を参照し、同時転送送受信装置１１または中継パケット送受信装置１２を用いて、通信データの同時転送または中継を実行するように構成されている。
【００２８】
同時転送を実行する場合には、同期時間制御部１００を用いて同時転送における同期待ち時間を制御するように構成されている。より具体的には、同期時間制御部１００は、あらかじめ設定された同期待ち時間を記憶するとともにタイマーを備え、同時転送開始時点から当該タイマーによりカウントされた時間が、同期待ち時間に達した(タイムアウトした)場合、もしくは、同時転送すべき無線端末すべてに通信データの送信が終了した場合には、同時転送を終了するように構成している。
【００２９】
なお、同時転送を担う無線端末Ｘの同期待ち時間は、中継段数テーブル１３及び自端末の未転送端末情報を参照し、隣接する（ホップ数が１の）無線端末Ｘの端末数を集計し、集計した端末数を基に以下のような計算式によって同期待ち時間を設定するようにしている。
【００３０】
いま、各無線端末Ｘの同期用のビーコン信号送信周期をＴ(秒)、自局（同時転送を担う無線端末）の未転送端末数をｎとしたとき、同時転送における同期待ち時間Ｔｗ(秒)を、次の式（１）により設定する。
【００３１】
Ｔｗ＝Ｔ×（ｎ＋１）            （１）
図５は、本発明の実施形態に係る間欠動作無線端末により送受される通信データのパケットフォーマット例を示す図である。図５において、間欠動作無線端末Ｘ間で送受される通信データのヘッダ部には、「宛先端末ＩＤ」として情報を伝達したい相手無線端末Ｘの端末ＩＤ（端末番号）が設定されるとともに、図４（ｂ）に例示する「未転送端末情報」が設定される。ここで、「未転送端末情報」は、無線通信ネットワークＮ内の無線端末Ｘそれぞれについて当該通信データを受信したか否かを示す情報で、フラグ“１”は未受信であることを示す。
【００３２】
図５に示す通信データの本体部には、無線通信ネットワークＮ内のすべての無線端末に伝達したい情報である「伝達情報」が設定される。ここで、「伝達情報」としては、例えば、火災が発生した旨を示す火災警報や、無線端末Ｘの設定を変更する旨を示す設定変更命令などが想定される。
【００３３】
本実施形態においては、伝達したい情報を発信する間欠動作無線端末Ｘのパケット送受信制御装置１０は、図５に示される通信データの本体部に「伝達情報」を設定し、さらに「ヘッダ部」に「宛先端末ＩＤ」と「未転送端末情報」を付加して通信データとするように構成されている。具体的には、パケット送受信制御装置１０は、通信データとして、「ヘッダ部」の未転送端末情報欄に、図４（ｂ）に示すような通信データを伝達したい無線端末Ｘのリスト（未転送を表すフラグ“１”）を付加するとともに、宛先端末ＩＤ欄に伝達したい無線端末Ｘのうち自端末からの論理中継数が最多となる無線端末Ｘの端末ＩＤ（端末番号）を設定する。
【００３４】
さらに図２に示されるパケット送受信制御装置１０は、間欠的に、無線部２の無線送信回路２１を介して、周囲の無線端末Ｘに自端末がアクティブであることを示すビーコン信号を送信する。また、パケット送受信制御装置１０は、無線部２の無線受信回路２２を介して、他の端末のビーコン信号を受信し、これを基に自端末から通信データを送信するタイミングを調整するように構成されている。このような構成により、不必要に無線部２の無線受信回路２２を立ち上げてビーコン信号が受信できるよう待機する時間を削減することで無線端末Ｘの消費電力の低減を実現することができる。
［中継及び同時転送］
以下では、図３〜図７を用いて「中継」を実行した場合の通信データの送受信方法を、図８及び図９を用いて「同時転送」を実行した場合の通信データの送受信方法を説明する。
【００３５】
図３に示す無線通信ネットワークＮにおいて、無線端末Ｘ１が発信端末となって通信データをネットワークＮ内のすべての無線端末Ｘに同報通信する場合を例に、通信データの送信方法を説明する。発信端末となる無線端末Ｘ１の中継段数テーブル１３には、あらかじめ図４（ａ）に示す論理中継数のリストが設定される。この状態において、無線端末Ｘ１が発信端末となった場合、無線端末Ｘ１のパケット送受信制御装置１０は、図５に示す通信データのパケットフォーマット内に、中継段数テーブル１３の中で論理中継数が最多となる無線端末Ｘ１１を宛先端末ＩＤに設定し、自端末（端末番号１）以外の無線端末Ｘは未転送端末とした未転送端末情報（図４（ｂ）参照）を付加して送信する。
【００３６】
図６は、図３に示す無線通信ネットワークにおける間欠動作無線端末による通信データの送受信を説明する図である。図６では無線端末Ｘ１１(縦縞を付した丸印)を宛先として、無線端末Ｘ１(斜縞を付した丸印)から送信された通信データが無線端末Ｘ１１に伝達されるまでに、他の無線端末Ｘを介して通信データが中継されるものとしている。図６において、通信データの伝達経路を破線矢印で示すとともに、通信データを受信した無線端末Ｘは濃い斜縞を付した丸印で示している。この例では、宛先の無線端末Ｘ１１の１ホップ手前の無線端末Ｘ１２において同時転送が実行される場合を示している。そして無線端末Ｘ１から無線端末Ｘ１２に至るまでの各無線端末Ｘ（Ｘ２、Ｘ７）では、送信された通信データを受信すると、自端末に通信データを取り込み、パケット送受信制御装置１０が未転送端末情報の更新を行う。具体的には、未転送端末情報にリストアップされている自端末の未転送状態を“転送済み”（図示例の空欄はフラグ“０”を表す）に書き換えることで未転送端末情報リストから自端末を除外する。
【００３７】
図７は、図６に示す無線通信ネットワークで同時転送を実行する無線端末の中継段数テーブル及び更新された未転送端末情報のリストを示す図である。すなわち、図７（ａ）は、無線端末Ｘ１２における中継段数テーブル１３の情報を、図７（ｂ）は、無線端末Ｘ１２が保持する未転送端末情報のリストを示す図である。無線端末Ｘ１２は、宛先である無線端末Ｘ１１に隣接（論理中継数が１）するため、通信データを受信すると、図７（ｂ）に示す未転送端末情報を参照して「同時転送」を実行する。無線端末Ｘ１２は、図７（ｂ）に示される、隣接する（論理中継数が１の）無線端末Ｘのうち未転送状態である無線端末Ｘ（Ｘ１１、Ｘ１３〜Ｘ１５）を転送先として「同時転送」を行う。具体的な「同時転送」については後述する。
【００３８】
図８は、本発明の実施形態に係る同時転送成功時のシーケンス例を示す図である。図８において無線端末Ｘ１２は、自端末におけるパケット送受信制御装置１０(図２参照)により同時転送の実行が要求されると、パケット送受信制御装置１０内の同期時間制御部１００が無線端末Ｘ１２の中継段数テーブル１３(図２参照)を参照して、無線端末Ｘ１２に隣接する（論理中継数が１の）局で未転送の端末数を集計し、それを元に上記式（１）に示される計算式を用いて同時転送における同期待ち時間を演算し、当該演算により得た同期待ち時間の間、他の無線端末Ｘからのビーコン信号を待ち受けるように無線受信回路２２をアクティブな状態に設定する。
【００３９】
これを具体的に説明すると、本実施形態における各無線端末Ｘの同期用のビーコン信号送信周期は５秒に設定されているものとし、無線端末Ｘ１２まで中継された時点での未転送端末情報（図７(ｂ) ）および無線端末Ｘ１２の中継段数テーブル（図７(ａ) )を参照して、無線端末Ｘ１２の隣接局のうち未転送の端末数は４であるため、上記式（１）より、このときの同期待ち時間は、Ｔｗ＝５(秒)×(４＋１)＝２５(秒)となる。
【００４０】
そして他の無線端末Ｘ（Ｘ１１）から例えば「ビーコン」信号を受信すると、通信データの送信を開始する旨を知らせる「転送要求」通知を送信した後、続けて通信データ（図中「転送データ」）を送信する。無線端末Ｘ１１は、通信データを受信し終えると、通信データの受信を終えた旨を知らせる「転送完了」通知を送信し、無線端末Ｘ１２は、「転送完了」通知を受信したことをもって無線端末Ｘ１１とのセッションを終了する。同様にして、無線端末Ｘ１２は、他の無線端末Ｘ（Ｘ１４、Ｘ１３、Ｘ１５）から「ビーコン」信号を受信することでセッションを開設して通信データを送信し、他の無線端末Ｘ（Ｘ１４、Ｘ１３、Ｘ１５）から「転送完了」通知を受信することでセッションを終了する。同期待ち時間Ｔｗ内にすべての未転送状態であった無線端末Ｘとの間のセッションを終了すると、ビーコン信号の受信を中断し、同時転送を終了する。このように、上記式（１）を用いて演算されたＴｗ時間内（この時間内は“同時転送”作動中）に自局の全ての未転送状態の無線端末への通信データの転送が終了できた場合は、その時点でビーコン信号の受信を中断し、同時転送を終了して次の転送に処理を移行する。
【００４１】
図８は、このようにして得られた同時転送成功時のシーケンス例を示すものであり、同時転送を担う無線端末Ｘ１２が自局における同時転送すべき全ての無線端末Ｘからの通信データの転送が終了することで、上記式（１）を用いて演算された同期待ち時間Ｔｗ＝２５(秒)のタイムアウトを待つことなくビーコン信号の受信を中断し、同時転送を終了して、次の転送に処理を移行するため、同時転送に掛ける時間を短縮することが可能となり、次なる転送で他の同時転送を担う無線端末における同時転送でも演算で得た同期待ち時間Ｔｗ内に自局のすべての無線端末への同時転送を終了できれば、無線通信ネットワーク全体としてデータの同報通信に掛かる総時間を短縮することが可能となる。
【００４２】
図９は、本発明の実施形態に係る同時転送失敗時のシーケンス例を示す図である。図９に示されるように、例えば、上記式（１）に示される計算式を用いて同時転送における同期待ち時間を演算し、当該演算により得た同期待ち時間の間（図中「ビーコン信号待ち」で示す間）に、何らかの要因で同時転送先である未転送状態の無線端末Ｘから信号を受信できない（信号の未到達）などの発生により、未転送状態の無線端末Ｘすべてに通信データを送信できなかった場合には、同時転送における同期待ち時間のタイムアウトとなり、たとえ未転送状態の無線端末Ｘが存在していたとしてもそれを無視して同時転送を終了し、次の転送に処理を移行する。
【００４３】
このように、同時転送における同期待ち時間のタイムアウトを基に同時転送を終了し処理を次の転送に移行することで、それ以降は、例えば図７（ｂ）に示されるような、未転送端末情報に未転送状態の無線端末Ｘが無くなるまで、ネットワーク内のいずれかの無線端末Ｘが「中継」と「同時転送」を繰り返して、伝達したい情報の同報通信を可及的速やかな完結させる。
【００４４】
この場合、上記タイムアウトにより同時転送が終了することで次の転送に処理が移行されて同時転送が成されなかった無線端末Ｘに対しても同報通信の未完結の間は、上記した「中継」と「同時転送」が繰り返し実行されるため、最終的には当該無線端末Ｘへの「同時転送」を担う無線端末Ｘ１２が未転送端末Ｘ１５に同時転送を行うことで同報通信を可及的速やかに完結（通信データ送信済の確認）させることができる。
【００４５】
以上のようにして、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークの同報通信システムは、無線通信ネットワークＮ内の全ての間欠動作無線端末Ｘに対して通信データを漏れなく（転送完了による受信確認を行うことで）迅速に同報通信を完結させることが可能となる。
【００４６】
図１０は、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークにおける同報通信が完結するまでの通信データの流れを説明する図である。本願発明における同報通信の中枢をなす概念は、上述したように関係する無線端末が実行する「中継」と「同時転送」を組み合わせることにある。「同時転送」を担う無線端末は、発信端末より最も論理中継数が多い無線端末より１ホップ手前に選定される。発信端末は、宛先として最も論理中継数が多い無線端末を選定するので、もしも「同時転送」を担う無線端末として宛先の無線端末を選定したとすると、宛先端末より論理中継数の多い無線端末が不存在となり、「同時転送」を実現することができない。そのため「同時転送」を担う無線端末としては、発信端末より最も論理中継数が多い端末より１ホップ手前の無線端末を選定して「同時転送」を担わせることに特徴を有するものである。
【００４７】
また本願発明における「同時転送」の開始タイミングは、宛先（発信端末である無線端末Ｘから最も論理中継数が多い無線端末Ｘ）から１ホップ手前に存在する無線端末Ｘに未転送端末情報が付加された通信データが到達し、当該無線端末の中継段数テーブル１３が更新された時点に「同時転送」を開始することになる。以下、上記について詳しく説明すると、
図１０（ａ）において、例えば発信端末となった無線端末Ｘ１は、自端末から最も論理中継数が多い無線端末Ｘ１１（無線端末Ｘ１から見て無線端末Ｘ１１及び無線端末Ｘ１３〜Ｘ１５は未転送状態でホップ数が最も多いホップ数同一の無線端末であるが、無線端末Ｘ１１及び無線端末Ｘ１３〜Ｘ１５の中から代表として無線端末Ｘ１１が選択されるとする）を宛先として、無線端末Ｘ１から送信された通信データが無線端末Ｘ１１に伝達されるまでに、他の無線端末Ｘ２、Ｘ７を介して通信データが中継されることになる。図中、通信データの伝達経路は実線矢印で示され、宛先無線端末Ｘ１１の１ホップ手前の無線端末Ｘ１２において「同時転送」が実行される。無線端末Ｘ１２から無線端末Ｘ１１、Ｘ１３〜Ｘ１５への通信データの同時転送経路は破線矢印で示される。なお、無線端末Ｘ１から無線端末Ｘ１２に至るまでの無線端末Ｘ２，Ｘ７では、通信データを受信すると、自端末内に通信データを取り込み、自端末のパケット送受信制御装置１０が未転送端末情報の更新を行う。更新された未転送端末情報の一例は、図７（ｂ）の説明で既述したのでここでは再説しない。
【００４８】
無線端末Ｘ１２は、自端末の中継段数テーブル、未転送端末情報(図７（ａ），（ｂ）参照)を参照し、上記式（１）に示される計算式を用いて同時転送のタイミングを演算して、未転送端末数に比例するように、同時転送における同期待ち時間を調整して、同時転送を実行する。同時転送の実行の様子は破線にて示されている。なお、本願発明では「同時」と称呼しているが、字義どおりに「同時」を意味しないことは図８における説明で既述したとおりである。
【００４９】
補足すれば本願発明では、間欠無線通信方式を採って電池の消耗を防ぐようにしているため、無線端末間における無線通信シーケンス（手順）に電池の消耗を防ぐスリープを挟むようにしており、同時転送を担う無線端末は、自局内の無線端末とのそれぞれの同時転送においても上記の無線通信シーケンスで通信を行うので、少なくとも同時転送を担う無線端末が自局のすべての無線端末とのセッションを終了するまでの時間は「同時転送」状態ということになる。
【００５０】
しかし無線通信には外乱が付きもので、上記式（１）による計算式でいくらかの余裕を確保して同時転送における同期待ち時間を決定している。さらに、本願発明では、無線端末間における“セッション終了”に際して、「転送完了」通知を受けて相手先がデータ受信したことを確認しているため、すべての無線端末への通信データの同報送信に遺漏がないようにすることができる。このようにすることで、本願発明を火災報知システムや防犯システムに適用することが可能となる。
【００５１】
そしてすべての無線端末への同時転送を終了した無線端末Ｘ１２は、自端末に記憶された中継段数テーブル、未転送端末情報(図７（ａ），（ｂ）参照)を参照して、自局内以外に未転送状態の無線端末Ｘが存在するのを確認して、今度は、自端末が発信端末となり、自端末の中継段数テーブルに格納されているホップ数が最も多い未転送状態の無線端末を宛先に設定して通信データを送信することで、同報通信の可及的速やかな完結に向けて通信を継続することになる。
【００５２】
図１０（ｂ）において、新たな発信端末となった無線端末Ｘ１２は、図７（ｂ）に示される未転送端末情報を参照し、未転送状態でホップ数が最も多い無線端末Ｘ３（無線端末Ｘ１２から見て無線端末Ｘ１及び無線端末Ｘ３〜Ｘ５はホップ数が最も多いホップ数同一の無線端末であるが、無線端末Ｘ１は発信端末であることで宛先外となりその余で未転送状態の無線端末Ｘ３〜Ｘ５の中から代表として無線端末Ｘ３を選択するものとする）を宛先に設定し、通信データを送信する。送信された通信データは宛先の無線端末Ｘ３の１ホップ手前の無線端末Ｘ２まで中継され、無線端末Ｘ２は宛先の無線端末Ｘ３より１ホップ手前の無線端末であると判断して同時転送を担う無線端末となって同時転送を実行する。無線端末Ｘ２による同時転送により、宛先である無線端末Ｘ３、無線端末Ｘ４、及び無線端末Ｘ５に「同時転送」が実行される。無線端末Ｘ２から無線端末Ｘ３〜Ｘ５への通信データの同時転送経路は破線矢印で示される。
【００５３】
すべての無線端末への同時転送を終了した無線端末Ｘ２は、自端末に記憶された中継段数テーブル、未転送端末情報(図示せず)を参照して、自局内以外に未転送状態の無線端末Ｘが存在するのを確認して、今度は、自端末が発信端末となり、自端末の中継段数テーブルに格納されているホップ数が最も多い未転送状態の無線端末を宛先に設定して通信データを送信することで、同報通信の可及的速やかな完結に向けて通信を継続することになる。
【００５４】
つぎに図１０（ｃ）において、新たな発信端末となった無線端末Ｘ２は、図示していないが自端末内に保存された中継段数テーブル、未転送端末情報を参照し、未転送状態でホップ数が最も多い無線端末Ｘ９（無線端末Ｘ２から見て無線端末Ｘ６及び無線端末Ｘ８〜Ｘ１０は未転送状態でホップ数が最も多いホップ数同一の無線端末であるが、無線端末Ｘ６及び無線端末Ｘ８〜Ｘ１０の中から代表として無線端末Ｘ９を選択するものとする）を宛先に設定し、通信データを送信する。送信された通信データは宛先の無線端末Ｘ９の１ホップ手前の無線端末Ｘ７まで中継され、無線端末Ｘ７は宛先の無線端末Ｘ９より１ホップ手前の無線端末であると判断して同時転送を担う無線端末となって同時転送を実行する。無線端末Ｘ７による同時転送により、無線端末Ｘ６、無線端末Ｘ８、宛先である無線端末Ｘ９及び無線端末Ｘ１０に「同時転送」が実行される。無線端末Ｘ７から無線端末Ｘ６及び無線端末Ｘ８〜Ｘ１０への通信データの同時転送経路は破線矢印で示される。
【００５５】
すべての無線端末への同時転送を終了した無線端末Ｘ７は、自端末に記憶されている中継段数テーブル、未転送端末情報(図示せず)を参照して、未転送状態の無線端末Ｘが無線通信ネットワークＮ内にもはや存在しないことを確認して、無線通信ネットワークＮ内のすべての無線端末Ｘに通信データがブロードキャストされたと判断して同報通信処理を終了する。
【００５６】
このように本発明の実施形態では、無線通信ネットワークＮ内の無線端末Ｘが中継及び同時転送に関与して中継及び同時転送を繰り返すことで、無線通信ネットワークＮ内の全ての無線端末Ｘに通信データをブロードキャストするので、伝達したい情報の同報通信を可及的速やかに完結（通信データ送信済の確認）させることができる。
【００５７】
また本発明の実施形態によれば、いわゆるマルチホップネットワークにおいて、ネットワークのトポロジーに影響されずに且つ他の無線端末からの「ビーコン」信号を受信することでセッションを開設して通信データを送信し、他の無線端末から「転送完了」通知を受信することでセッションを終了する通信手順を採ることで通信の性能を変えることなく、バッテリの消耗を抑えてネットワーク内の全ての無線端末に同報すべき通信データを可及的速やかに行き渡らせることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  制御部
２  無線部
３  間欠動作制御部
５  アンテナ
１０  パケット送受信制御装置
１１  同時転送送受信装置
１２  中継パケット送受信装置
１３  中継段数テーブル
２１  無線送信回路
２２  無線受信回路
２３  切り替え部
１００  同期時間制御部
Ｂ  電池（バッテリ）
Ｉ／Ｆ  インターフェース
Ｓ  センサー
Ｘ  間欠動作無線端末
【図１】
0006382046.tif 000002
【図２】
0006382046.tif 000003
【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】
0006382046.tif 000008
【図８】
0006382046.tif 000009
【図９】
0006382046.tif 000010
【図１０】
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