(57)【要約】【課題】親機が子機からの応答を待っているときに送信権を保持したままにする無線通信機を得ること。【解決手段】複数の子機と親子関係を有し、同報送信したデータフレームに応答する応答フレームを子機から順番に受信する親機である無線通信機であって、応答フレームを受信すると通知する無線受信部と、あらかじめ定めたタイミングに第１の子機から応答フレームを受信した旨を無線通信受信部から通知されない場合に、第１の子機から応答フレームを受信しないときに、送信する帯域確保フレームを作成する帯域確保フレーム作成部と、帯域確保フレーム作成部から入力される帯域確保フレームを無線で送信する無線送信部と、を備えた。【選択図】          図１
2016111587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の子機と親子関係を有し、同報送信したデータフレームに応答する応答フレームを前記子機から順番に受信する親機である無線通信機であって、
前記応答フレームを受信すると通知する無線受信部と、
あらかじめ定めたタイミングに第１の子機から前記応答フレームを受信した旨を前記無線通信受信部から通知されない場合に、
前記第１の子機から前記応答フレームを受信しないときに、送信する帯域確保フレームを作成する帯域確保フレーム作成部と、
前記帯域確保フレーム作成部から入力される前記帯域確保フレームを無線で送信する無線送信部と、
を備えることを特徴とする無線通信機。
【請求項２】
前記タイミングに第１の子機から前記応答フレームを受信した旨を前記無線通信受信部から通知されない場合に、前記第１の子機からの前記応答フレームの送信が完了するはずの時間に基づいてフレーム長を算出する通信制御部を備え、
前記帯域確保フレーム作成部は、前記通信制御部が算出した前記フレーム長で前記帯域確保フレームを作成することを特徴とする請求項１に記載の無線通信機。
【請求項３】
前記通信制御部は、前記データフレームへの応答を要求した子機が前記応答フレームを送信する順番および送信にかかる時間と、使用する帯域が空いているか否かを前記子機が確認するキャリアセンスにかかる時間とに基づいて、前記第１の子機から前記応答フレームを受信するタイミングを算出することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信機。
【請求項４】
前記データフレームを作成するデータフレーム作成部を備え、
前記通信制御部は、前記データフレームへの応答を要求する子機を示す応答要求情報を生成し、
前記無線フレーム作成部は、前記応答要求情報と、前記データフレームを識別するシーケンス番号とを前記データフレームに付加し、
前記無線送信部は、前記データフレーム作成部が作成した前記データフレームを同報送信することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信機。
【請求項５】
前記通信制御部は、第１のデータフレームへの応答を要求したすべての子機から前記応答フレームの受信を完了するはずの応答受信完了タイミングになると、前記子機から前記応答フレームを受信したか否かを示す応答受信情報を前記無線フレーム作成部に出力し、
前記無線フレーム作成部は、前記応答要求情報と前記通信制御部から入力される前記応答受信情報とから前記応答フレームを受信していない子機がいる場合、前記子機に応答を要求する応答要求情報を、前回作成したデータフレームに設定して同報送信で再送することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の無線通信機。
【請求項６】
前記無線フレーム作成部は、前回作成した無線フレームに付加した応答要求情報と前記応答受信情報とを比較し、前記応答フレームを受信していない子機がいない場合、新たなデータフレームを作成し、前記無線送信部に出力することを特徴とする請求項５に記載の無線通信機。
【請求項７】
前記通信制御部は、前記データフレームへの応答を要求した子機が前記応答フレームの送信にかかる時間と、前記キャリアセンスにかかる時間とに基づいて、前記応答受信完了タイミングを算出することを特徴とする請求項５または６に記載の無線通信機。
【請求項８】
前記通信制御部は、前記応答要求情報をビットマップで作成し、各ビットに子機を割り当て、前記応答フレームの送信を要求するか否かを設定することを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の無線通信機。
【請求項９】
親機と親子関係を有する子機である無線通信機であって、
前記親機からデータフレームを受信すると通知する無線受信部と、
前記無線受信部から通知された前記データフレームに応答する応答フレームを送信する場合、前記応答フレームを送信する子機のうちで自通信機が送信する順番に基づいて前記応答フレームを送信する送信タイミングを算出し、前記送信タイミングになると前記応答フレームの作成を指示する応答制御部と、
前記応答制御部から前記指示をされると前記応答フレームを作成するフレーム作成部と、
前記応答フレームを無線で送信する無線送信部と、
を備えることを特徴とする無線通信機。
【請求項１０】
前記応答制御部は、すでに受信したデータフレームを再度受信した場合、前回作成した応答フレームを前記無線送信部に出力することを特徴とする請求項１０に記載の無線通信機。
【請求項１１】
複数の子機と親子関係を有し、同報送信したデータフレームに応答する応答フレームを前記子機から順番に受信する親機の無線通信方法であって、
前記応答フレームを受信すると通知する無線受信ステップと、
あらかじめ定めたタイミングに第１の子機から前記応答フレームを受信した旨を通知されない場合に
前記第１の子機から前記応答フレームを受信しないときに、送信する帯域確保フレームを作成する帯域確保フレーム作成ステップと、
前記帯域確保フレームを無線で送信する無線送信ステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親機である無線通信機と親機と親子関係を有する子機である無線通信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器を制御する場合、マスタ局と呼ばれる装置からスレーブ局と呼ばれる複数の装置に産業機器の制御量を通知し、スレーブ局が通知された制御量を産業機器に指示し、スレーブ局からマスタ局に産業機器の状態を通知することを繰り返すのが一般的である。マスタ局と全てのスレーブ局とのデータ交換が完了するまでの時間をサイクル時間と定義する。サイクル時間が短いと産業機器による生産効率を向上することが可能となる。また、サイクル時間が短いと細かく制御を指示できるため、産業機器の動作精度を向上することも可能である。
【０００３】
従来、産業機器の通信システムでは機器間を有線で接続していたが、近年、レイアウト変更の容易性や省線化の要求から無線通信への期待が高まっている。無線化に際し、ユーザーの利便性を考慮すると、免許が不要な周波数帯であるＩＳＭ帯の無線システムで実現することが望ましい。ＩＳＭ帯のなかでも、高速通信が可能なＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮシステムが有力である。
【０００４】
ところで、マスタ局からスレーブ局にデータを送信する方法として２つの方法が考えられる。第１の方法は、マスタ局からスレーブ局に個別にデータを送信する方法である。第２の方法は、マスタ局から全てのスレーブ局にデータを同報送信する方法である。第１の方法では通信のオーバーヘッドが大きく、サイクル時間が長くなってしまうのに対して、第２の方法では通信のオーバーヘッドが小さく、サイクル時間を短くすることができる。ただし、一般に同報送信では再送機構がないため、第２の方法を用いる場合には再送機構を設ける必要がある。
【０００５】
特許文献１は、第２の方法を用いる場合の再送機構を開示している。電波利用型検針装置がマスタ局に相当し、電波利用型ガスメーターがスレーブ局に相当する。電波利用型検針装置から、電波利用型ガスメーターにデータを同報送信し、電波利用型検針装置は一部の電波利用型ガスメーターから応答タイミングに応答データを受信しなかった場合、当該電波利用型ガスメーターへのデータ送信が失敗したと判断する。このとき、電波利用型検針装置は再送データとともに応答タイミングを当該電波利用型ガスメーターに送信する。当該電波利用型ガスメーターは再送データを受信すると、通知された応答タイミングで応答データを電波利用型検針装置に送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３６９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１において、ＣＳＭＡ／ＣＡを採用しているＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮを用いた場合、データ送信が失敗したスレーブ局から応答データを送信するはずの応答タイミングでは何も送信されていないため、他の無線ＬＡＮシステムに送信権を獲得されてしまうことがある。他の無線ＬＡＮシステムに送信権を獲得されてしまうと、マスタ局とスレーブ局との間で通信ができず、サイクル時間が増大するという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、親機が子機からの応答を待っているときに送信権を保持したままにする無線通信機を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
複数の子機と親子関係を有し、同報送信したデータフレームに応答する応答フレームを子機から順番に受信する親機である無線通信機であって、応答フレームを受信すると通知する無線受信部と、あらかじめ定めたタイミングに第１の子機から応答フレームを受信した旨を無線通信受信部から通知されない場合に、第１の子機から応答フレームを受信しないときに、送信する帯域確保フレームを作成する帯域確保フレーム作成部と、帯域確保フレーム作成部から入力される帯域確保フレームを無線で送信する無線送信部と、を備えた。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、親機が子機からの応答を待っているときに他のシステムの割り込みによってサイクル時間が増大することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示すブロック図。
【図２】実施の形態１に係る無線通信親機の構成を示すブロック図。
【図３】実施の形態１に係る無線通信親機の管理テーブルが保持するデータの一例を示す図。
【図４】実施の形態１に係る無線通信子機の構成を示すブロック図。
【図５】実施の形態１に係る無線通信親機と無線通信子機との通信を示す図。
【図６】実施の形態１に係る無線通信親機と無線通信子機との通信を示す図。
【図７】実施の形態１に係る無線通信親機が送信するデータフレームの構成を示す図。
【図８】実施の形態１に係る無線通信親機のデータフレーム作成部の処理の流れを示すフローチャート。
【図９】実施の形態１に係る無線通信子機の無線受信部の処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】実施の形態１に係る無線通信子機の応答制御部の処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】実施の形態１に係る無線通信子機のフレーム作成部の処理の流れを示すフローチャート。
【図１２】実施の形態１に係る無線通信親機の無線受信部の処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】実施の形態１に係る無線通信親機の通信制御部の処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
はじめに、無線通信システムの構成について説明する。
図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す図である。無線通信システムは、無線通信親機１０と無線通信子機１１〜１３により構成される。無線通信親機１０は、親機である無線通信機である。無線通信子機１１〜１３は、子機である無線通信機である。無線通信親機１０と無線通信子機１１〜１３は親子関係を有している。１台の無線通信親機１０に対して複数の無線通信子機１１〜１３が無線で接続している。無線通信子機の数は図１の数に限定するものではない。
【００１３】
無線通信親機１０と無線通信子機１１〜１３とは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を用いて通信を行っている。ＣＳＭＡ／ＣＡでは、送信する機器は、送信前に他の機器が通信を行っていないか確認するため、キャリアセンスを行う。キャリアが検出されなければ他の機器が通信を行っていないと判断し、送信する。
無線通信親機１０は、無線通信子機１１〜１３にデータを同報送信し、無線通信子機１１〜１３は無線通信親機１０に応答データを送信する。
【００１４】
次に、無線通信親機１０の構成について説明する。
図２は、実施の形態１に係る無線通信親機１０の構成を示すブロック図である。無線通信親機１０は、データ生成部２１、通信制御部２２、データフレーム作成部２３、帯域確保フレーム作成部２４、無線送信部２５、無線受信部２６、無線転送判定部２７、データ処理部２８および管理テーブル２９により構成される。
【００１５】
データ生成部２１は、無線通信子機に送信するデータを生成し、データフレーム作成部２３に出力する。通信制御部２２は、送信タイミングを算出し、データフレーム作成部２３および帯域確保フレーム作成部２４に送信タイミングを通知する。送信タイミングは、データフレームを無線通信子機１１〜１３に送信するタイミングである。データフレーム作成部２３は、通信制御部２２からの情報と管理テーブル２９の情報を用いて、応答要求情報を作成または更新し、データフレームを作成して無線送信部２５に出力する。応答要求情報は、応答を要求する無線通信子機を示す情報である。また、データフレーム作成部２３は応答要求情報を帯域確保フレーム作成部２４に通知する。
【００１６】
無線送信部２５は、データフレーム作成部２３から入力されたデータフレーム、または帯域確保フレーム作成部２４から入力された帯域確保フレームを無線で送信する。帯域確保フレームは、無線通信子機から応答を受信するはずのタイミングでデータフレームを受信しない場合に、送信権を確保しておくために無線通信親機１０が送信するフレームである。
【００１７】
無線受信部２６は、無線通信子機１１〜１３から応答フレームまたはデータフレームを受信すると、通信制御部２２および無線転送判定部２７に出力する。通信制御部２２は、応答フレームの送信元情報により、どの無線通信子機から応答を受信したかを把握する。無線転送判定部２７は、無線受信部２６から通知されたフレームの宛先情報からフレームを転送するか否かを決定する。宛先情報が無線通信子機１１〜１３の場合、無線転送判定部２７は、データフレーム作成部２３およびデータ処理部２８にデータを出力する。データ処理部２８は、転送されたデータを処理する。さらに、データ処理部２８は処理したデータを他の機器に出力するようにしてもよい。管理テーブル２９は、無線通信子機１１〜１３の識別情報と通信順番情報と通信時間情報を管理する。
【００１８】
図３は、実施の形態１に係る無線通信親機１０の管理テーブル２９が保持するデータの一例を示す図である。管理テーブル２９は、無線通信子機１１〜１３の識別子と通信順番と通信時間を対応付けて管理する。管理テーブル２９の内容は、あらかじめ内部メモリに保存しておいてもよいし、無線通信親機１０の外部から入力されるようにしてもよいし、無線通信子機１１〜１３や図示しない他の機器から受け取るようにしてもよい。
【００１９】
次に、無線通信子機１１の構成について説明する。無線通信子機１２〜１３についても、無線通信子機１１と同様の構成である。
図４は、実施の形態１に係る無線通信子機１１の構成を示すブロック図である。無線通信子機１１は、無線受信部３１、データ処理部３２、応答制御部３３、データ生成部３４、フレーム作成部３５、無線送信部３６および管理テーブル３７により構成される。
【００２０】
無線受信部３１は、無線通信親機１０から受信したデータフレームがすでに受信したデータフレームか否かを判定する。新たなデータフレームの場合、無線受信部３１は、データ処理部３２および応答制御部３３に受信したデータフレームのデータを通知する。データ処理部３２は、データを処理する。応答制御部３３は、受信したデータフレームの応答要求情報から応答するか否かを決定する。応答する場合、応答制御部３３は応答タイミングを算出する。応答タイミングは、応答フレームを無線通信親機１０に送信するタイミングである。
【００２１】
データ生成部３４は、無線通信親機１０に送信するデータを生成する。フレーム作成部３５は、データ生成部３４からデータが入力された場合は、無線通信親機１０宛、または無線通信親機１０を介して他の無線通信子機宛のデータフレームを作成し、無線送信部３６に出力する。
また、フレーム作成部３５は、応答制御部３３から入力される情報を用いて無線通信親機１０から受信したデータフレームに対する応答フレームを作成し、無線送信部３６に出力する。無線送信部３６は、応答フレームを無線で無線通信親機１０に送信する。
管理テーブル３７は、無線通信親機１０の管理テーブル２９と同様のテーブルを保持し、無線通信親機１０と他の通信子機の識別子と通信順番と通信時間を対応付けて管理する。
【００２２】
次に、無線通信親機１０が送信するデータフレームについて説明する。
図５は、実施の形態１に係る無線通信親機１０が送信するデータフレーム４０の構成を示す図である。データフレーム４０は、宛先情報４１、送信元情報４２、シーケンス番号４３、応答要求情報４４およびデータ４５により構成される。宛先情報４１は、宛先の無線通信機を示す識別子である。無線通信親機１０から同報送信する場合、宛先情報４１はすべての無線通信子機を示す識別子になる。送信元情報４２は、送信元である無線通信機を示す識別子である。無線通信親機１０から送信する場合、送信元情報４２は無線通信親機１０の識別子である。
【００２３】
応答要求情報４４は応答を要求する無線通信子機を示す情報である。図５では、ビットマップの上位ビットから順に無線通信子機１１、１２、１３、・・・を示している。無線通信子機１１、１２、１３からの応答を要求する場合、上位３ビットに１を設定する。データフレーム作成部２３は、ビットと無線通信子機との対応付けを把握しており、応答を要求する無線通信子機に対応するビットに１を設定する。なお、ビットと無線通信子機との対応付けの方法は特に限定しない。
【００２４】
次に、動作について説明する。
はじめに、無線通信親機１０と無線通信子機１１〜１３との通信において、無線誤りがなく、再送が発生しない場合を説明する。
【００２５】
図６は、実施の形態１に係る無線通信親機１０と無線通信子機１１〜１３との通信を示す図である。図６は、左から右へ時間が経過している。
【００２６】
無線通信親機１０は無線通信子機１１〜１３にデータフレームＤ０を同報送信し、無線通信子機１１、１２、１３は順に応答フレームＵ１、Ｕ２、Ｕ３を無線通信親機１０に送信する。Ｔ０はデータフレームＤ０の送信にかかる時間である。Ｔ１は応答フレームＵ１、Ｔ２は応答フレームＵ２、Ｔ３は応答フレームＵ３の送信にかかる時間である。
【００２７】
無線通信子機１１〜１３は無線通信親機１０からデータフレームを受信すると、自身の送信タイミングまで待機する。無線通信子機１１〜１３は自身の送信待ち時間が終了し、自身の送信タイミングになると、キャリアセンスをΔｔ時間行った後、無線通信親機１０に応答フレームを送信する。ΔｔはＩＥＥＥ８０２．１１規格に記載のＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）時間でも良いし、それよりも短い時間でも良い。ｉ番目に送信する無線通信子機の送信待ち時間Ｔｗ（ｉ）は数式１で求められる。
【００２８】
【数１】
2016111587.tif 000003
【００２９】
ただし、ｉ＞０である。ｉ＝１のときＴｗ（１）＝０とする。Ｔｎはｎ番目に送信する子機のデータ送信時間である。
ｉ番目に送信する無線通信子機は、送信待ち時間Ｔｗ（ｉ）が終了すると、キャリアセンスを実施する。応答を要求した全ての無線通信子機１１〜１３から応答を受信した場合、無線通信親機１０はシーケンス番号を更新して、次のデータを送信する。
【００３０】
以上のようにして、無線通信親機１０と無線通信子機１１〜１３との間でデータが到達したか否かを確認できる。よって、無線通信親機１０と無線通信子機１１〜１３との間でデータを確実に送信できる。
【００３１】
次に、無線通信子機１２において無線通信親機１０が送信したフレームの受信に失敗する場合の動作を説明する。
図７は、実施の形態１に係る無線通信親機１０と無線通信子機１１〜１３との通信を示す図である。図７は、左から右へ時間が経過している。
【００３２】
データフレームＤ０、Ｄｘ、Ｄ２は無線通信親機１０から無線通信子機１１〜１３に同報送信するフレームである。応答フレームＵ１は、無線通信子機１１から無線通信親機１０に送信するフレームである。応答フレームＵ２は、無線通信子機１２から無線通信親機１０に送信するフレームである。応答フレームＵ３は、無線通信子機１３から無線通信親機１０に送信するフレームである。
【００３３】
無線通信親機１０は無線通信子機１１〜１３にデータフレームＤ０を同報送信すると、無線通信子機１１、１３はデータフレームＤ０の受信に成功するが、無線通信子機１２はデータフレームＤ０の受信に失敗する。無線通信子機１１は、自身の送信待ち時間が終了すると、キャリアセンスをΔｔ時間行った後、応答フレームＵ１を無線通信親機１０に送信する。次に、無線通信子機１２はデータフレームＤ０の受信に失敗しているため、応答フレームを無線通信親機１０に送信しない。
【００３４】
無線通信親機１０は応答受信判定タイミングにキャリアを検出しない場合、無線通信子機１２からの応答がないと判断する。応答受信判定タイミングは、無線通信親機１０が無線通信子機からの応答の有無を判定するタイミングである。図７においては、無線通信親機１０が応答フレームＵ１の受信を完了してからΔｔ＋αが経過したタイミングが応答受信判定タイミングである。無線通信親機１０は、帯域確保フレームＤｘを生成して同報送信する。帯域確保フレームＤｘのフレーム長はＴ２−αである。帯域確保フレームＤｘのフレーム長は、無線通信子機１２が応答フレームを送信した場合に、応答フレームの送信が完了する時間に送信が完了するような長さに設定する。
【００３５】
無線通信親機１０は、帯域確保フレームであることを示す識別子を帯域確保フレームＤｘに付与する。データはすべて０としてもよいし、次回の無線通信親機１０の送信時間や無線通信子機１２宛のデータを設定しても良い。無線通信親機１０が帯域確保フレームＤｘを送信することにより、他のシステムの割り込みによりサイクル時間が長くなるのを防ぐことができる。
【００３６】
次に、無線通信子機１３は自身の送信待ち時間が終了すると、キャリアセンスをΔｔ時間行った後、応答フレームＵ３を無線通信親機１０に送信する。無線通信親機１０は、キャリアセンスをΔｔ時間行った後、再送フレームＤ２を同報送信する。無線通信子機１２は、キャリアセンスをΔｔ時間行った後、応答フレームＵ２を無線通信親機１０に送信する。無線通信子機１１、１３は、すでにデータフレームＤ０を受信しているため、何もしない。
【００３７】
なお、ｉ番目に送信する無線通信子機は、キャリアセンスを行ったときに、Δｔ＋τの時間が経過してもキャリアを検出し続けた場合、応答フレームを送信しない。ただし、τ＜＜Δｔである。これにより、ｉ＋１番目以降に送信する無線通信子機が送信できなくなることを防ぐことができる。無線通信親機１０はｉ番目の無線通信子機から応答フレームを受信しないため、再送を行う。
【００３８】
次に、無線通信親機１０と無線通信子機１１〜１３の詳細な動作を説明する。
【００３９】
まず、無線通信親機１０がデータを送信するときの動作を説明する。
図８は、実施の形態１に係る無線通信親機１０のデータフレーム作成部２３の処理の流れを示すフローチャートである。データフレーム作成部２３が処理を開始する前にデータ生成部２１から生成したデータが入力される。データフレーム作成部２３は、通信制御部２２からの入力により処理を開始する。
【００４０】
データフレーム作成部２３は、送信タイミングになると、通信制御部２２から前回送信したデータフレームの応答受信情報が通知される。応答受信情報は、前回送信したデータフレームに対して各無線通信子機から応答を受信したか否かを示す情報である。応答受信情報は応答要求情報と同様にビットマップの情報であってもよい（ステップＳ８１）。データフレーム作成部２３は、自身が保持している前回送信したデータフレームの応答要求情報と、通信制御部２２から通知された応答受信情報を比較する（ステップＳ８２）。
【００４１】
一致している場合、無線通信親機１０は応答を要求した無線通信子機すべてから応答を受信し、前回のデータフレームの送信がすべて成功したことを意味する。データフレーム作成部２３は保持しているシーケンス番号を更新する（ステップＳ８３）。また、データフレーム作成部２３は保持している作成済みのデータフレームを破棄する（ステップＳ８４）。
【００４２】
データフレーム作成部２３は、管理テーブル２９を参照し、新規のデータフレームの応答要求情報を生成して通信制御部２２に出力する（ステップＳ８５）。データフレーム作成部２３は、宛先の無線通信子機の識別子、無線通信親機１０自身の識別子、保持しているシーケンス番号、通信制御部２２から入力された応答要求情報、データ生成部２１から入力されたデータを設定し、新規のデータフレームを作成する。データフレーム作成部２３は、作成したデータフレームを無線送信部２５に出力する。なお、データフレーム作成部２３は、生成した応答要求情報とデータフレームを保持しておく（ステップＳ８６）。
【００４３】
ステップＳ８２において、データフレーム作成部２３が保持している前回送信したデータフレームの応答要求情報と、通信制御部２２から通知された応答受信情報とが一致しない場合、前回のデータフレームの送信に失敗した無線通信子機があることを意味する。データフレーム作成部２３は、応答要求情報の各ビットについて、応答受信情報と一致したビットを０として応答要求情報を更新する。更新した応答要求情報においてビットが１に対応する無線通信子機が、前回のデータフレームの受信に失敗した無線通信子機である。応答要求情報を更新することにより、前回のデータフレームの受信に失敗した無線通信子機のみに再送に対する応答を要求することができる。
【００４４】
データフレーム作成部２３は、更新した応答要求情報を通信制御部２２に出力する（ステップＳ８７）。また、データフレーム作成部２３は、前回作成済みのデータフレームの応答要求情報を更新し、データフレームを無線送信部２５に出力し（ステップＳ８８）、処理を終了する。
【００４５】
無線送信部２５は、データフレーム作成部２３からデータフレームが入力されると、プリアンブルやＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ  Ｃｈｅｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）などを付与して無線で送信する。ＦＣＳはデータの誤りを検出するための符号である。
【００４６】
次に、無線通信子機１１〜１３が無線通信親機１０からデータフレームを受信して応答を送信する動作について説明する。
図９は、実施の形態１に係る無線通信子機１１の無線受信部３１の処理の流れを示すフローチャートである。無線受信部３１は、データフレームを受信すると、処理を開始する。
【００４７】
無線受信部３１は、データフレームのＦＣＳが正しいかチェックする（ステップＳ９１）。ＦＣＳが正しい場合、無線受信部３１は受信したデータフレームの送信元情報と自身の識別子とを比較する（ステップＳ９２）。送信元情報４２が自身の識別子と異なる場合、無線受信部３１は、受信したデータフレームのシーケンス番号と保持しているシーケンス番号とを比較する（ステップＳ９３）。シーケンス番号が異なる場合、無線受信部３１は保持しているシーケンス番号を受信したデータフレームのシーケンス番号に更新する（ステップＳ９４）。無線受信部３１は受信したデータフレームのデータをデータ処理部３２に出力する（ステップＳ９５）。無線受信部３１は受信したデータフレームのシーケンス番号と応答要求情報を応答制御部３３に出力し（ステップＳ９６）、処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ９３において、受信したデータフレームのシーケンス番号と保持しているシーケンス番号が同じ場合、すでに受信したデータであるため、無線受信部３１は、データ処理部３２にデータを出力せず、処理はステップＳ９６に進む。
ステップＳ９１において、データフレームのＦＣＳが正しくない場合、無線受信部３１はデータフレームを破棄し（ステップＳ９７）、処理を終了する。また、ステップＳ９２において、無線受信部３１が受信したデータフレームの送信元情報が自身の識別情報と同じ場合、無線受信部３１は、データフレームを破棄し（ステップＳ９７）、処理を終了する。
【００４９】
次に、無線通信子機１１が応答するタイミングである応答タイミングを算出する動作を説明する。
図１０は、実施の形態１に係る無線通信子機１１の応答制御部３３の処理の流れを示すフローチャートである。応答制御部３３は、無線受信部３１から応答要求情報が入力されると処理を開始する。
【００５０】
応答制御部３３は、応答要求情報のビットマップを確認する（ステップＳ１０１）。自身を示すビットが１の場合、応答制御部３３は応答要求情報のビットマップと管理テーブル３７の情報から応答タイミングを算出する。応答制御部３３は、応答要求情報のビットマップから、データフレームがどの無線通信子機に送信されたかを把握することができる。また、応答制御部３３は、管理テーブル３７から、応答要求を送信する無線通信子機それぞれについて、通信順番と通信時間を取得する。これらの情報とキャリアセンスにかかる時間Δｔとにより、応答フレームを送信する応答タイミングを算出する（ステップＳ１０２）。応答制御部３３は、算出した応答タイミングになると、無線受信部３１から入力されたシーケンス番号をフレーム作成部３５に出力し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。
【００５１】
次に、無線通信子機１１が応答フレームを作成する動作を説明する。
図１１は、実施の形態１に係る無線通信子機１１のフレーム作成部３５の処理の流れを示すフローチャートである。フレーム作成部３５は、応答制御部３３からシーケンス番号が入力されると処理を開始する。
【００５２】
フレーム作成部３５は、応答制御部３３から入力されたシーケンス番号と保持しているシーケンス番号を比較する（ステップＳ１１１）。シーケンス番号が異なる場合、フレーム作成部３５は保持しているシーケンス番号を応答制御部３３から通知されたシーケンス番号に更新する（ステップＳ１１２）。また、フレーム作成部３５は前回送信した作成済みの応答フレームを破棄する（ステップＳ１１３）。フレーム作成部３５は、新規に応答フレームを作成して無線送信部３６に出力し（ステップＳ１１４）、処理を終了する。
【００５３】
ステップＳ１１１において、応答制御部３３から入力されたシーケンス番号と保持しているシーケンス番号が同じ場合、無線通信子機１１は前回応答フレームを送信したが、無線通信親機１０が応答フレームの受信に失敗したケースである。フレーム作成部３５は前回の作成済みの応答フレームを再送するため、作成済みの応答フレームを無線送信部３６に出力し（ステップＳ１１５）、処理を終了する。
【００５４】
無線送信部３６は、フレーム作成部３５から入力された応答フレームにプリアンブルやＦＣＳなどを付与して無線で送信する。
【００５５】
次に、無線通信親機１０が無線通信子機１１から応答フレームを受信する処理について説明する。
図１２は、実施の形態１に係る無線通信親機１０の無線受信部２６の処理の流れを示すフローチャートである。無線受信部２６は、キャリアを検出する処理を開始する。
【００５６】
無線受信部２６は、通信制御部２２にキャリアを検出している旨を通知する（ステップＳ１２１）。無線受信部２６は、応答フレームを受信するとＦＣＳが正しいかチェックする（ステップＳ１２２）。ＦＣＳが正しい場合、管理テーブル２９を参照する（ステップＳ１２３）。受信した応答フレームの送信元情報が管理テーブル２９に存在する場合、無線受信部２６は、受信した応答フレームの宛先情報とデータを無線転送判定部２７に出力する（ステップＳ１２４）。また、送信元情報を通信制御部２２に出力し（ステップＳ１２５）、処理を終了する。
【００５７】
ステップＳ１２２において、ＦＣＳが正しくない場合、処理を終了する。また、ステップＳ１２３において、受信した応答フレームの送信元情報が管理テーブル２９に存在しない場合、処理を終了する。
【００５８】
次に、無線通信親機１０が帯域確保フレームを送信する処理について説明する。
図１３は、実施の形態１に係る無線通信親機１０の通信制御部２２の処理の流れを示すフローチャートである。通信制御部２２は、データフレーム作成部２３から応答要求情報が入力されると処理を開始する。
【００５９】
通信制御部２２は、データフレーム作成部２３から入力された応答要求情報と管理テーブル２９に保存された無線通信子機の通信時間から、応答受信判定タイミングと応答受信完了タイミングを算出する。応答受信完了タイミングは、応答を送信するすべての無線通信子機から応答フレームの受信を完了するタイミングである（ステップＳ１３１）。応答要求情報のビットマップのうち１の数の合計をＮとする。無線通信親機１０は、Ｎ台の無線通信子機から応答フレームを受信するはずであり、ステップＳ１３３〜１３５の処理をＮ回実施したか判定する（ステップＳ１３２）。Ｎ回実施していない場合、通信制御部２２は、応答受信判定タイミングに無線受信部２６からキャリアを検出している旨を通知されたか判定する（ステップＳ１３３）。
【００６０】
キャリアを検出している旨を通知された場合、処理はステップＳ１３２に戻り、通信制御部２２は次の応答受信判定タイミングまで待機する。通知されていない場合、通信制御部２２は帯域確保フレームのフレーム長を算出し、帯域確保フレーム作成部２４に出力する。例えば、図６の場合、帯域確保フレームのフレーム長は、Ｔ２−αである。また、通信制御部２２はデータフレーム作成部２３から入力された応答要求情報を帯域確保フレーム作成部２４に出力する。（ステップＳ１３４）。
【００６１】
ステップＳ１３３〜１３５の処理を行った回数を示すｉをインクリメントし（ステップＳ１３５）、処理はステップＳ１３２に戻る。ステップＳ１３３〜１３５の処理をＮ回実施した場合、通信制御部２２は応答受信完了タイミングに応答受信情報を生成する。通信制御部２２は、応答要求情報と同様のフォーマットで応答受信情報を生成する。通信制御部２２は、データフレーム作成部２３に応答受信情報を通知し（ステップＳ１３６）、処理を終了する。
【００６２】
帯域確保フレーム作成部２４は、通信制御部２２から入力されたフレーム長と応答要求情報で帯域確保フレームを作成し、無線送信部２５に出力する。無線送信部２５は、帯域確保フレーム作成部２４から入力された帯域確保フレームを無線で送信する。
【００６３】
なお、無線通信子機が他の無線通信子機にデータを送信する場合、無線通信親機１０を経由してデータを送信する。無線通信子機１１から無線通信子機１２にデータを送信する例を用いて動作を説明する。
無線通信子機１１のデータ生成部３４はデータを生成し、フレーム作成部３５に入力する。フレーム作成部３５は、宛先情報に無線通信子機１２を設定し、データ生成部３４から入力されたデータを設定したデータフレームを作成し、無線送信部３６に出力する。無線送信部３６は、フレーム作成部３５から入力されたデータフレームにプリアンブルやＦＣＳなどを付与して無線で送信する。
【００６４】
無線通信親機１０の無線受信部２６は、図１２のステップＳ１２１〜Ｓ１２４の処理を実施し、受信したデータフレームの宛先情報とデータを無線転送処理部２７に出力する。無線転送処理部２７は、宛先情報が自身の識別情報と一致しないため、宛先情報を通信制御部２２に出力する。また、無線転送処理部２７はデータをデータフレーム作成部２３に出力する。通信制御部２２からの指示により、データフレーム作成部２３は、宛先情報に無線通信子機１２を設定し、無線転送処理部２７から入力されたデータを設定したデータフレームを作成し、無線送信部３６に出力する。無線送信部３６は、フレーム作成部３５から入力されたデータフレームにプリアンブルやＦＣＳなどを付与して無線で送信する。
【００６５】
なお、本実施の形態において、通信制御部２２が算出した帯域確保フレームのフレーム長を帯域確保フレーム作成部２４に入力しているが、帯域確保フレーム作成部２４は保持しているフレーム長で帯域確保フレームを作成するようにしてもよい。応答受信判定タイミングから応答フレームの送信が完了するはずの時間までが常に同じ場合には、フレーム長は同じ値を用いればよい。このようにすることで、通信制御部２２は、フレーム長を算出する必要がなくなる。
【００６６】
また、応答受信判定タイミングから応答フレームの送信が完了するまでの時間が変化する場合であっても、最も短い時間にあわせたフレーム長を帯域確保フレーム作成部２４が保持するようにしてもよい。短いフレーム長であっても帯域確保フレームを送信するほうが、帯域確保フレームを送信しない場合よりも他のシステムに送信権を獲得されてしまう可能性は低くなる。よって、送信権を保持したままにすることができる。
また、管理テーブル２９が無線通信子機１１〜１３それぞれに対応する帯域確保フレームのフレーム長を保持するようにしてもよい。帯域確保フレーム作成部２４は管理テーブル２９を参照し、帯域確保フレームの宛先の無線通信子機に対応するフレーム長で帯域確保フレームを作成すればよい。
【００６７】
また、無線通信親機１０のデータ生成部２１およびデータ処理部２８は他の装置に設け、無線通信親機１０と他の装置を有線で接続するようにしてもよい。また、無線通信子機１１〜１３のデータ生成部３４およびデータ処理部３２も同様に、他の装置に設け、無線通信子機１１〜１３と他の装置を有線で接続するようにしてもよい。
【００６８】
したがって、本実施の形態では、複数の子機と親子関係を有し、同報送信したデータフレームに応答する応答フレームを子機から順番に受信する親機である無線通信機であって、応答フレームを受信すると通知する無線受信部と、あらかじめ定めたタイミングに第１の子機から応答フレームを受信した旨を無線通信受信部から通知されない場合にフレーム長を出力する通信制御部と、第１の子機から応答フレームを受信しないときに送信する帯域確保フレームを、通信制御部から入力されるフレーム長で作成する帯域確保フレーム作成部と、帯域確保フレーム作成部から入力される帯域確保フレームを無線で送信する無線送信部と、を備えたので、親機が子機から応答を待っているときに、送信権を保持しておくことができる。よって、同じ帯域を利用する他のシステムに送信権を獲得されることを防ぎ、送信権を保持したままにすることによって、サイクル時間を増大させないようにすることができる。
【００６９】
また、あらかじめ定めたタイミングに第１の子機から応答フレームを受信した旨を無線通信受信部から通知されない場合に、第１の子機からの応答フレームの送信が完了するはずの時間に基づいてフレーム長を算出する通信制御部を備え、帯域確保フレーム作成部は、通信制御部が算出したフレーム長で帯域確保フレームを作成するので、受信するはずであった応答フレームの長さにあわせた帯域確保フレームを送信することができる。よって、同じ帯域を利用する他のシステムに送信権を獲得されることを防ぎ、送信権を保持したままにすることによって、サイクル時間を増大させないようにすることができる。
【００７０】
また、親機と親子関係を有する子機である無線通信機であって、親機からデータフレームを受信すると通知する無線受信部と、無線受信部から通知されたデータフレームに応答する応答フレームを送信する場合、応答フレームを送信する子機のうちで自通信機が送信する順番に基づいて応答フレームを送信する送信タイミングを算出し、送信タイミングになると応答フレームの作成を指示する応答制御部と、応答制御部から指示をされると応答フレームを作成するフレーム作成部と、応答フレームを無線で送信する無線送信部と、を備えたので、複数の子機が応答フレームを送信する場合に子機は順番に応答フレームを送信することができる。よって、サイクル時間を増大させないようにすることができるとともに、子機が送信する応答フレームが衝突しないようにすることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０  無線通信親機
１１〜１３  無線通信子機
２１、３４  データ生成部
２２  通信制御部
２３  データフレーム作成部
２４  帯域確保フレーム作成部
２５、３６  無線送信部
２６、３１  無線受信部
２７  無線転送判定部
２８、３２  データ処理部
２９、３７  管理テーブル
３３  応答制御部
３５  フレーム作成部
４０  データフレーム
４１  宛先情報
４２  送信元情報
４３  シーケンス番号
４４  応答要求情報
４５  データ
【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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