(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の無線局から送信されるデータフレームのうち、受信可能なデータフレームを受信する送受信部と、
前記送受信部がデータフレームの受信を開始してから終了するまでの時間である干渉時間を記憶する干渉時間記憶部と、
前記干渉時間に基づいて待機時間を決定する待機時間決定部と、
前記送受信部で受信されたデータフレームのうち、中継対象の第１のデータフレームの宛先を前記データフレームを集約するデータ集約局または中継先の無線局に変更し、第２のデータフレームを生成するフレーム生成部と、
前記待機時間待機し、前記送受信部に前記第２のデータフレームを送信させる伝送制御部と、
を備えることを特徴とする無線局。
【請求項２】
前記送受信部は、前記他の無線局から送信されるデータフレームの電波強度を測定し、
前記伝送制御部は、前記待機時間待機し、前記電波強度が規定された閾値以上の場合はさらに前記電波強度が前記閾値未満になるまで待機する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線局。
【請求項３】
対象機器から取得したデータを分割するデータ分割部、
をさらに備え、
前記フレーム生成部は、前記データ分割部で分割されたデータを用いて、前記データ集約局または前記中継先の無線局を宛先とする第３のデータフレームを生成し、
前記伝送制御部は、前記待機時間待機することなく、前記送受信部に前記第３のデータフレームを送信させる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線局。
【請求項４】
前記送受信部は、前記他の無線局から送信されるデータフレームの電波強度を測定し、
前記フレーム生成部は、前記電波強度の測定情報を含む第１の制御フレームを生成し、
前記伝送制御部は、前記待機時間待機することなく、前記送受信部に前記第１の制御フレームを送信させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線局。
【請求項５】
前記送受信部は、前記データ集約局から、前記第３のデータフレームの送信先となる無線局が送信した第１の制御フレームの応答として、生成可能なデータフレーム量が指定された第２の制御フレームを受信し、
前記フレーム生成部は、前記第２の制御フレームで指定されたデータフレーム量に基づいて、生成する前記第３のデータフレームのデータフレーム量を決定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の無線局。
【請求項６】
前記送受信部は、対象機器からデータを取得して第３のデータフレームを生成した１つ以上の無線局から、当該無線局で生成された第３のデータフレームを第１の周波数帯で受信し、
前記フレーム生成部は、前記送受信部で受信された２つ以上の第３のデータフレームを結合し、新たに前記データ集約局または前記中継先の無線局を宛先とする第３のデータフレームを生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線局。
【請求項７】
前記送受信部は、前記フレーム生成部で新たに生成された第３のデータフレームを、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で送信する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線局。
【請求項８】
対象機器から取得したデータを分割するデータ分割部、
をさらに備え、
前記フレーム生成部は、前記データ分割部で分割されたデータを用いて、前記データ集約局または前記中継先の無線局を宛先とする第３のデータフレームを生成し、
前記送受信部は、第１の周波数帯で、前記第３のデータフレームを、前記第３のデータフレームを結合して新たに前記データ集約局または前記中継先の無線局を宛先とする第３のデータフレームを生成する無線局に送信し、第２の周波数帯で、前記第２のデータフレームを送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線局。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の無線局から送信された第２のデータフレーム、または請求項３から５のいずれか１つに記載の無線局から送信された第３のデータフレームを受信する送受信部と、
前記第２のデータフレームまたは前記第３のデータフレームからデータを復元するデータ復元部と、
前記データ復元部で復元されたデータを記憶するデータ記憶部と、
を備えることを特徴とするデータ集約局。
【請求項１０】
前記送受信部で受信された第１の制御フレームに含まれる、前記無線局で測定されたデータフレームの電波強度の測定情報に基づいて、前記無線局において生成可能なデータフレーム量を決定する制御情報決定部と、
前記制御情報決定部で決定されたデータフレーム量を指定する第２の制御フレームを生成するフレーム生成部と、
をさらに備え、
前記送受信部は、前記無線局宛てに前記第２の制御フレームを送信する、
ことを特徴とする請求項９に記載のデータ集約局。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれか１つに記載の無線局と請求項９に記載のデータ集約局とを備える、または請求項４または５に記載の無線局と請求項１０に記載のデータ集約局とを備える、ことを特徴とする無線システム。
【請求項１２】
送受信部が、他の無線局から送信されるデータフレームのうち、受信可能なデータフレームを受信する第１のステップと、
干渉時間記憶部が、前記送受信部がデータフレームの受信を開始してから終了するまでの時間である干渉時間を記憶する第２のステップと、
待機時間決定部が、前記干渉時間に基づいて待機時間を決定する第３のステップと、
フレーム生成部が、前記送受信部で受信されたデータフレームのうち、中継対象の第１のデータフレームの宛先を前記データフレームを集約するデータ集約局または中継先の無線局に変更し、第２のデータフレームを生成する第４のステップと、
伝送制御部が、前記待機時間待機し、前記送受信部に前記第２のデータフレームを送信させる第５のステップと、
を含むことを特徴とする無線局の伝送制御方法。
【請求項１３】
前記第１のステップにおいて、前記送受信部は、前記他の無線局から送信されるデータフレームの電波強度を測定し、
前記第５のステップにおいて、前記伝送制御部は、前記待機時間待機し、前記電波強度が規定された閾値以上の場合はさらに前記電波強度が前記閾値未満になるまで待機する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線局の伝送制御方法。
【請求項１４】
データ分割部が、対象機器から取得したデータを分割する第６のステップと、
前記フレーム生成部が、前記データ分割部で分割されたデータを用いて、前記データ集約局または前記中継先の無線局を宛先とする第３のデータフレームを生成する第７のステップと、
前記伝送制御部が、前記待機時間待機することなく、前記送受信部に前記第３のデータフレームを送信させる第８のステップと、
を含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の無線局の伝送制御方法。
【請求項１５】
前記送受信部が、前記他の無線局から送信されるデータフレームの電波強度を測定する第９のステップと、
前記フレーム生成部が、前記電波強度の測定情報を含む第１の制御フレームを生成する第１０のステップと、
前記伝送制御部が、前記待機時間待機することなく、前記送受信部に前記第１の制御フレームを送信させる第１１のステップと、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の無線局の伝送制御方法。
【請求項１６】
前記送受信部が、前記データ集約局から、前記第３のデータフレームの送信先となる無線局が送信した第１の制御フレームの応答として、生成可能なデータフレーム量が指定された第２の制御フレームを受信する第１２のステップと、
前記フレーム生成部が、前記第２の制御フレームで指定されたデータフレーム量に基づいて、生成する前記第３のデータフレームのデータフレーム量を決定する第１３のステップと、
を含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線局の伝送制御方法。
【請求項１７】
前記送受信部が、対象機器からデータを取得して第３のデータフレームを生成した１つ以上の無線局から、当該無線局で生成された第３のデータフレームを第１の周波数帯で受信する第１４のステップと、
前記フレーム生成部が、前記送受信部で受信された２つ以上の第３のデータフレームを結合し、新たに前記データ集約局または前記中継先の無線局を宛先とする第３のデータフレームを生成する第１５のステップと、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の無線局の伝送制御方法。
【請求項１８】
前記送受信部は、前記フレーム生成部で新たに生成された第３のデータフレームを、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で送信する第１６のステップ、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の無線局の伝送制御方法。
【請求項１９】
データ分割部が、対象機器から取得したデータを分割する第１７のステップと、
前記フレーム生成部が、前記データ分割部で分割されたデータを用いて、前記データ集約局または前記中継先の無線局を宛先とする第３のデータフレームを生成する第１８のステップと、
前記送受信部が、第１の周波数帯で、前記第３のデータフレームを、前記第３のデータフレームを結合して新たに前記データ集約局または前記中継先の無線局を宛先とする第３のデータフレームを生成する無線局に送信し、第２の周波数帯で、前記第２のデータフレームを送信する第１９のステップと、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の無線局の伝送制御方法。
【請求項２０】
送受信部が、請求項１２から１９のいずれか１つに記載の無線局の伝送制御方法によって送信された第２のデータフレーム、または請求項１４から１６のいずれか１つに記載の無線局の伝送制御方法によって送信された第３のデータフレームを受信する第１のステップと、
データ復元部が、前記第２のデータフレームまたは前記第３のデータフレームからデータを復元する第２のステップと、
データ記憶部が、前記データ復元部で復元されたデータを記憶する第３のステップと、
を含むことを特徴とするデータ集約局の伝送制御方法。
【請求項２１】
制御情報決定部が、前記送受信部で受信された第１の制御フレームに含まれる、前記無線局で測定されたデータフレームの電波強度の測定情報に基づいて、前記無線局において生成可能なデータフレーム量を決定する第４のステップと、
フレーム生成部が、前記制御情報決定部で決定されたデータフレーム量を指定する第２の制御フレームを生成する第５のステップと、
前記送受信部が、前記無線局宛てに前記第２の制御フレームを送信する第６のステップと、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載のデータ集約局の伝送制御方法。
【請求項２２】
無線局を制御するための制御回路であって、
他の無線局から送信されるデータフレームのうち、受信可能なデータフレームを受信、
データフレームの受信を開始してから終了するまでの時間である干渉時間を記憶、
前記干渉時間に基づいて待機時間を決定、
受信したデータフレームのうち、中継対象の第１のデータフレームの宛先を前記データフレームを集約するデータ集約局または中継先の無線局に変更し、第２のデータフレームを生成、
前記待機時間待機し、前記第２のデータフレームを送信、
を前記無線局に実施させることを特徴とする制御回路。
【請求項２３】
データ集約局を制御するための制御回路であって、
請求項２２に記載の制御回路によって制御される無線局によって送信された第２のデータフレームを受信、
前記第２のデータフレームからデータを復元、
復元したデータを記憶、
を前記データ集約局に実施させることを特徴とする制御回路。
【請求項２４】
無線局を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記プログラムは、
他の無線局から送信されるデータフレームのうち、受信可能なデータフレームを受信、
データフレームの受信を開始してから終了するまでの時間である干渉時間を記憶、
前記干渉時間に基づいて待機時間を決定、
受信したデータフレームのうち、中継対象の第１のデータフレームの宛先を前記データフレームを集約するデータ集約局または中継先の無線局に変更し、第２のデータフレームを生成、
前記待機時間待機し、前記第２のデータフレームを送信、
を前記無線局に実施させることを特徴とする記憶媒体。
【請求項２５】
データ集約局を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記プログラムは、
請求項２４に記載の記憶媒体に記憶されたプログラムによって制御される無線局によって送信された第２のデータフレームを受信、
前記第２のデータフレームからデータを復元、
復元したデータを記憶、
を前記データ集約局に実施させることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象機器からデータを集約するシステムにおける無線局、データ集約局、無線システム、無線局の伝送制御方法およびデータ集約局の伝送制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線マルチホップネットワークによる機器の状態監視に注目が集まっている。このようなネットワークでは、各無線局の情報の送信タイミングを制御し、無線局間の干渉を回避する必要がある。特許文献１には、１つの基地局および複数の無線局からなる無線マルチホップネットワークにおいて、互いに干渉しない無線局が同時にフレームを中継し、周波数再利用効率を高める技術が開示されている。特許文献１では、基地局が、フレームの送信間隔を調整することで、無線局のフレーム中継のタイミングを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２６６５５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、上記従来の技術によれば、基地局が各無線局のフレーム中継のタイミングを制御している。そのため、各無線局は、通信状態に応じて自律的に無線局間の干渉を回避できない、という問題があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フレーム中継時の無線局間の干渉を自律的に回避可能な無線局を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の無線局は、他の無線局から送信されるデータフレームのうち、受信可能なデータフレームを受信する送受信部と、送受信部がデータフレームの受信を開始してから終了するまでの時間である干渉時間を記憶する干渉時間記憶部と、干渉時間に基づいて待機時間を決定する待機時間決定部と、送受信部で受信されたデータフレームのうち、中継対象の第１のデータフレームの宛先をデータフレームを集約するデータ集約局または中継先の無線局に変更し、第２のデータフレームを生成するフレーム生成部と、待機時間待機し、送受信部に第２のデータフレームを送信させる伝送制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る無線局は、フレーム中継時の無線局間の干渉を自律的に回避できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る無線システムの構成例を示す図
【図２】実施の形態１に係る無線局の構成例を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係る無線局のハードウェアの構成例を示す図
【図４】実施の形態１に係るデータ集約局の構成例を示すブロック図
【図５】実施の形態１に係るデータ集約局のハードウェアの構成例を示す図
【図６】実施の形態１に係る無線局がデータフレームの中継時に自律的に干渉を回避する動作を示すシーケンス図
【図７】実施の形態１に係る無線局がデータフレームを生成して送信する動作を示すフローチャート
【図８】実施の形態１に係る無線局のフレーム生成部が生成するデータフレームの構成例を示す図
【図９】実施の形態１に係る無線局がデータフレームを中継する動作を示すフローチャート
【図１０】実施の形態１に係る無線局が待機時間を決定する動作を示すフローチャート
【図１１】実施の形態１に係る無線局が待機をせずにデータフレームを中継したときに発生する干渉の例を示す図
【図１２】実施の形態１に係る無線局が待機してデータフレームを中継したことで干渉を回避した例を示す図
【図１３】実施の形態１に係るデータ集約局がデータフレームを受信したときの動作を示すフローチャート
【図１４】実施の形態２に係る無線局がデータフレームを中継する動作を示すフローチャート
【図１５】実施の形態３に係るデータ集約局の構成例を示すブロック図
【図１６】実施の形態３に係る無線局がデータ集約局で決定された生成フレーム量指定情報に基づいてデータフレームを生成して送信する動作を示すシーケンス図
【図１７】実施の形態３に係る無線局が第１の制御フレームを生成して送信する動作を示すフローチャート
【図１８】実施の形態３に係る無線局のフレーム生成部が生成する第１の制御フレームの構成例を示す図
【図１９】実施の形態３に係るデータ集約局が第２の制御フレームを生成して送信する動作を示すフローチャート
【図２０】実施の形態３に係るデータ集約局のフレーム生成部が生成する第２の制御フレームの構成例を示す図
【図２１】実施の形態３に係る無線局が第２の制御フレームを利用してデータフレームを生成して送信する動作を示すフローチャート
【図２２】実施の形態４に係る無線システムの構成例を示す図
【図２３】実施の形態４に係る無線局の構成例を示すブロック図
【図２４】実施の形態４に係る無線局のハードウェアの構成例を示す図
【図２５】実施の形態４に係る無線局がデータフレームを生成して送信する動作を示すフローチャート
【図２６】実施の形態４に係る他の無線局の構成例を示すブロック図
【図２７】実施の形態４に係る他の無線局のハードウェアの構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態に係る無線局、データ集約局、無線システム、無線局の伝送制御方法およびデータ集約局の伝送制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線システム１５の構成例を示す図である。無線システム１５は、対象機器１０ａ〜１０ｊと、無線局１１ａ〜１１ｊと、データ集約局１２と、を備える。
【００１１】
対象機器１０ａ〜１０ｊは、周期的にデータを生成する。対象機器１０ａ〜１０ｊは、対応する無線局１１ａ〜１１ｊに直接接続されており、対応する無線局１１ａ〜１１ｊに周期的にデータを出力する。例えば、対象機器１０ａ〜１０ｊはセンサであり、データは対象機器１０ａ〜１０ｊで計測された計測値であるがこれに限定されない。以降の説明において、対象機器１０ａ〜１０ｊを区別しない場合は対象機器１０と称することがある。
【００１２】
無線局１１ａ〜１１ｊは、対応する対象機器１０ａ〜１０ｊから周期的にデータを取得する無線装置である。無線局１１ａ〜１１ｊは、取得したデータを用いてデータフレームを生成し、データ集約局１２に向けて送信する。以降の説明において、無線局１１ａ〜１１ｊを区別しない場合は無線局１１と称することがある。
【００１３】
データ集約局１２は、無線局１１ａ〜１１ｊからデータフレームを受信する無線装置である。データ集約局１２は、無線局１１ａ〜１１ｊからのデータフレームを集約し、データフレームからデータを復元して記憶する。
【００１４】
無線システム１５において、無線局１１ａ〜１１ｊは、線状の経路を構築するように配置されており、自局のデータフレームを送信中でない場合、他の無線局１１から送信されたデータフレームを中継する。無線システム１５において、データフレームは、無線局１１ｊからデータ集約局１２の方向に伝送される。各無線局１１は、線状の経路において隣接する無線局１１などの情報を把握しているものとする。例えば、無線局１１ｄは、無線局１１ｅから受信したデータフレームを無線局１１ｃに送信する。無線局１１ａは、無線局１１ｂから受信したデータフレームをデータ集約局１２に送信する。また、無線システム１５では、無線局１１ａ〜１１ｊのうち複数の無線局１１が同時にデータフレームを送信することにより、無線局１１間の干渉がデータフレームの中継中に発生する状況も想定する。
【００１５】
無線局１１の構成について説明する。図２は、実施の形態１に係る無線局１１の構成例を示すブロック図である。無線局１１は、フレーム生成部２１と、伝送制御部２２と、送受信部２３と、データ分割部２４と、干渉時間記憶部２５と、待機時間決定部２６と、アンテナ２７と、を備える。なお、図１および図２において、実際には、無線局１１にアンテナ２７が含まれているものとする。
【００１６】
データ分割部２４は、対象機器１０から取得したデータを、フレーム生成部２１で生成されるデータフレームに格納可能なサイズのデータに分割する。データ分割部２４は、分割したデータをフレーム生成部２１に出力する。なお、データ分割部２４は、対象機器１０から取得したデータのサイズがデータフレームに格納可能なサイズの場合、データを分割しなくてもよい。
【００１７】
フレーム生成部２１は、データ分割部２４で分割されたデータを用いてデータフレームを生成し、伝送制御部２２に出力する。生成されたデータフレームの宛先は、データ集約局１２または中継先の無線局１１である。フレーム生成部２１は、データ分割部２４から分割されたデータを複数取得した場合、分割されたデータを格納する、すなわち含めるためのデータフレームを複数生成する。また、フレーム生成部２１は、送受信部２３から他の無線局１１宛てに中継するデータフレームを取得した場合、データフレームの宛先を変更し、伝送制御部２２に出力する。他の無線局１１宛てに中継するデータフレーム、すなわち中継対象のデータフレームとは、宛先が自局のデータフレームである。フレーム生成部２１は、具体的には、データフレームの宛先を、自局から、データ集約局１２の方向で隣接するデータ集約局１２または中継先の無線局１１に変更する。以降の説明において、無線局１１において中継対象のデータフレームを第１のデータフレームと称し、フレーム生成部２１が第１のデータフレームの宛先を変更して新たに生成したデータフレームを第２のデータフレームと称し、フレーム生成部２１がデータ分割部２４から取得したデータを用いて生成したデータフレームを第３のデータフレームと称することがある。すなわち、フレーム生成部２１は、送受信部２３で受信されたデータフレームのうち、宛先に該当する中継対象の第１のデータフレームの宛先をデータ集約局１２または中継先の無線局１１に変更し、第２のデータフレームを生成する。
【００１８】
送受信部２３は、伝送制御部２２から取得したデータフレームを、アンテナ２７を介して送信する。また、送受信部２３は、アンテナ２７を介して受信したデータフレームを、干渉時間記憶部２５に出力する。このとき、送受信部２３は、他の無線局１１宛てに中継するデータフレームだけでなく、自局に無関係なデータフレームについても受信する。自局に無関係なデータフレームとは、宛先が他の無線局１１のデータフレームである。すなわち、送受信部２３は、他の無線局１１から送信されるデータフレームのうち、宛先に関わらず受信可能なデータフレームを受信する。送受信部２３は、他の無線局１１宛てに中継するデータフレームについては、干渉時間記憶部２５とともに、フレーム生成部２１にも出力する。
【００１９】
干渉時間記憶部２５は、送受信部２３から取得したデータフレームの受信時間を干渉時間として記憶する。データフレームの受信時間とは、送受信部２３がデータフレームの受信を開始してから終了するまでの時間である。干渉時間記憶部２５は、干渉時間の情報を待機時間決定部２６に出力する。
【００２０】
待機時間決定部２６は、干渉時間記憶部２５から取得した干渉時間に基づいて、待機時間を決定する。待機時間とは、無線局１１が他の無線局１１宛てにデータフレームを中継する際に待機する時間である。待機時間決定部２６は、待機時間の情報を伝送制御部２２に出力する。
【００２１】
伝送制御部２２は、フレーム生成部２１から取得した他の無線局１１宛てに中継するデータフレームを、待機時間決定部２６から指定された待機時間に基づいて待機した後、送受信部２３に出力する。すなわち、伝送制御部２２は、待機時間だけ待機し、送受信部２３に第２のデータフレームを送信させる。伝送制御部２２は、フレーム生成部２１から取得した他の無線局１１宛ての中継以外のデータフレームを、待機せずに送受信部２３に出力する。他の無線局１１宛ての中継以外のデータフレームとは、フレーム生成部２１がデータ分割部２４から取得した分割済みのデータを用いて生成したデータフレームである。すなわち、伝送制御部２２は、待機時間待機することなく、送受信部２３に第３のデータフレームを送信させる。
【００２２】
図３は、実施の形態１に係る無線局１１のハードウェアの構成例を示す図である。無線局１１は、データ取得インタフェース３１と、無線モジュール３２と、通信インタフェース３３と、プロセッサ３４と、メモリ３５と、電源回路３６と、バッテリ３７と、アンテナ素子３８と、から構成される。
【００２３】
データ取得インタフェース３１は、対象機器１０から取得したデータを、プロセッサ３４が読み取り可能なデータ形式に変換し、プロセッサ３４に出力する。無線モジュール３２は、アンテナ素子３８で受信されたデータフレームを、通信インタフェース３３が読み取り可能な形式に変換し、通信インタフェース３３に出力する。また、無線モジュール３２は、通信インタフェース３３から取得したデータフレームを、アンテナ素子３８から送信可能な形式に変換し、アンテナ素子３８から送信する。通信インタフェース３３は、無線モジュール３２から取得したデータフレームを、プロセッサ３４が読み取り可能な形式に変換し、プロセッサ３４に出力する。また、通信インタフェース３３は、プロセッサ３４から取得したデータフレームを、無線モジュール３２が読み取り可能な形式に変換し、無線モジュール３２に出力する。
【００２４】
プロセッサ３４は、データフレームの生成、待機時間の決定などの処理を行う。プロセッサ３４は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）などであってもよい。後述する他のプロセッサも同様とする。メモリ３５は、プロセッサ３４の処理において、必要な情報を一時記憶する。メモリ３５は、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）などが該当する。後述する他のメモリも同様とする。
【００２５】
電源回路３６およびバッテリ３７は、データ取得インタフェース３１、無線モジュール３２、通信インタフェース３３、プロセッサ３４、メモリ３５、およびアンテナ素子３８に給電する。
【００２６】
つぎに、データ集約局１２の構成について説明する。図４は、実施の形態１に係るデータ集約局１２の構成例を示すブロック図である。データ集約局１２は、データ復元部４１と、受信部４２と、データ記憶部４３と、アンテナ４４と、を備える。受信部４２は、アンテナ４４を介して、無線局１１からデータフレームを受信する。データフレームには、前述の第２のデータフレーム、および第３のデータフレームが含まれる。受信部４２は、受信したデータフレームを、データ復元部４１に出力する。なお、受信部４２は、データ集約局１２か無線局１１に制御フレームを送信可能な送受信部であってもよい。データ復元部４１は、受信部４２から取得したデータフレームからデータを復元し、データ記憶部４３に出力する。具体的には、データ復元部４１は、複数のデータフレームの各々に含まれる分割されたデータを用いて、無線局１１のデータ分割部２４で分割前のデータに復元する。データ記憶部４３は、データ復元部４１で復元され、データ復元部４１から取得したデータを、データを記憶するための領域に記憶する。
【００２７】
図５は、実施の形態１に係るデータ集約局１２のハードウェアの構成例を示す図である。データ集約局１２は、無線モジュール５２と、通信インタフェース５３と、プロセッサ５４と、メモリ５５と、電源回路５６と、バッテリ５７と、アンテナ素子５８と、から構成される。無線モジュール５２は、アンテナ素子５８で受信されたデータフレームを、通信インタフェース５３が読み取り可能な形式に変換し、通信インタフェース５３に出力する。通信インタフェース５３は、無線モジュール５２から取得したデータフレームを、プロセッサ５４が読み取り可能な形式に変換し、プロセッサ５４に入力する。プロセッサ５４およびメモリ５５は、通信インタフェース５３から取得したデータフレームからデータを復元して記録する。電源回路５６およびバッテリ５７は、無線モジュール５２、通信インタフェース５３、プロセッサ５４、メモリ５５、およびアンテナ素子５８に給電する。
【００２８】
つづいて、無線局１１の動作について説明する。図６は、実施の形態１に係る無線局１１がデータフレームの中継時に自律的に干渉を回避する動作を示すシーケンス図である。ここでは、無線局１１ｂが、無線局１１ｃから受信したデータフレームを無線局１１ａに中継する場合を例にして説明する。無線局１１ｂは、データフレームを受信している時間を干渉時間として記憶し、待機時間を決定する（ステップＳ１１）。このとき、無線局１１ｂは、他の無線局１１宛てに中継するデータフレームだけでなく、自局に無関係なデータフレームについても受信し、干渉時間を記憶する。無線局１１ｂが待機時間を決定する詳細な説明については後述する。無線局１１ｂは、無線局１１ｃからデータフレームを受信すると（ステップＳ１２）、データフレームの宛先を無線局１１ｂから無線局１１ａに変更し、待機時間だけ待機する（ステップＳ１３）。無線局１１ｂは、待機時間だけ待機した後、データフレームを無線局１１ａに送信すなわち中継する（ステップＳ１４）。なお、図６では、無線局１１ｂを例にして説明したが、無線システム１５の全ての無線局１１が、無線局１１ｂと同様の動作を行う。
【００２９】
無線局１１の各動作の詳細動作について説明する。図７は、実施の形態１に係る無線局１１がデータフレームを生成して送信する動作を示すフローチャートである。無線局１１において、データ分割部２４は、対応する対象機器１０からデータを取得する（ステップＳ２１）。データ分割部２４は、取得したデータを分割し（ステップＳ２２）、フレーム生成部２１に出力する。フレーム生成部２１は、データ分割部２４から取得したデータを用いて、データフレームを生成する（ステップＳ２３）。図８は、実施の形態１に係る無線局１１のフレーム生成部２１が生成するデータフレーム１００の構成例を示す図である。データフレーム１００は、データフレーム１００の宛先などの情報を含むヘッダ１０１と、分割後のデータ１０２と、から構成される。図６の例では、無線局１１ｂが生成するデータフレーム１００の宛先は、無線局１１ａとなる。なお、図８に示すデータフレーム１００の構成は一例であって、ヘッダ１０１および分割後のデータ１０２以外の情報を含んでいてもよい。フレーム生成部２１は、生成したデータフレームを伝送制御部２２に出力する。伝送制御部２２は、待機時間待機することなく、取得したデータフレームを送受信部２３に出力する。送受信部２３は、アンテナ２７を介して、データフレームを送信する（ステップＳ２４）。
【００３０】
図９は、実施の形態１に係る無線局１１がデータフレームを中継する動作を示すフローチャートである。無線局１１において、送受信部２３は、アンテナ２７を介して中継対象のデータフレームを受信すると（ステップＳ３１）、データフレームを干渉時間記憶部２５とともにフレーム生成部２１に出力する。フレーム生成部２１は、データフレームの宛先を次の中継先の宛先に変更する（ステップＳ３２）。図６の例では、フレーム生成部２１は、データフレームの宛先を無線局１１ｂから無線局１１ａに変更する。フレーム生成部２１は、宛先を変更したデータフレームを生成し、伝送制御部２２に出力する。伝送制御部２２は、待機時間決定部２６から指定された待機時間だけ待機し（ステップＳ３３）、フレーム生成部２１から取得したデータフレームを送受信部２３に出力する。送受信部２３は、アンテナ２７を介して、次の中継先にデータフレームを送信する（ステップＳ３４）。
【００３１】
図１０は、実施の形態１に係る無線局１１が待機時間を決定する動作を示すフローチャートである。無線局１１において、送受信部２３は、アンテナ２７を介して、他の無線局１１宛てに中継するデータフレームだけでなく、自局に無関係なデータフレームも受信する（ステップＳ４１）。送受信部２３は、受信したデータフレームを干渉時間記憶部２５に出力する。干渉時間記憶部２５は、送受信部２３がデータフレームの受信を開始してから終了するまでの時間を干渉時間として記憶する（ステップＳ４２）。干渉時間記憶部２５は、干渉時間の情報を待機時間決定部２６に出力する。待機時間決定部２６は、干渉時間に基づいて待機時間を決定する（ステップＳ４３）。待機時間決定部２６は、決定した待機時間を伝送制御部２２に指定する（ステップＳ４４）。
【００３２】
待機時間決定部２６が待機時間を決定するときの、無線システム１５での各無線局１１のデータフレームの送受信状態について説明する。図１１は、実施の形態１に係る無線局１１ｅが待機をせずにデータフレームを中継したときに発生する干渉の例を示す図である。図１１は、待機時間の設定による干渉の回避が必要な状況を説明するためのものである。図１１では、無線局１１ｄおよび無線局１１ｊが、同時にデータフレームを送信する状況を想定している。また、図１１では、データ集約局１２へのデータフレームの中継方向に対して、後方の無線局１１ｊから送信するデータフレーム１１５が、前方の無線局１１ｄから送信するデータフレーム１１３と比較して、データの長さが短いまたはデータの数が少ないものとする。このような場合、無線システム１５では、データフレームを中継中に後方の無線局１１ｊから送信されたデータフレーム１１５の伝送が、前方の無線局１１ｄから送信されたデータフレーム１１３の伝送に追いついてしまう。この結果、無線局１１ｄが前方のデータフレーム１１３の伝送の与干渉範囲に入るため、エリア１１４の箇所で後方のデータフレーム１１５の伝送が失敗する。
【００３３】
図１１のような状況においてデータフレーム中継時の干渉を回避する方法を、図１２を用いて説明する。図１２は、実施の形態１に係る無線局１１ｅが待機してデータフレームを中継したことで干渉を回避した例を示す図である。無線局１１ｅにおいて、送受信部２３は、データ集約局１２へのデータフレームの中継方向に対して、前方で無線局１１ｄから無線局１１ｃへ送信されたデータフレーム１１３を受信する。干渉時間記憶部２５は、時刻ｔ１１１ａから時刻ｔ１１１ｂまでの時間を前方からの干渉時間１２１として記憶する。また、無線局１１ｅにおいて、送受信部２３は、無線局１１ｆから自局宛てに送信されたデータフレーム１１５を受信する。干渉時間記憶部２５は、時刻ｔ１１２ｅから時刻ｔ１１２ｆまでの時間を後方からの干渉時間１２４として記憶する。干渉時間記憶部２５は、時刻ｔ１１１ｂから時刻ｔ１１２ｅまでの時間間隔１２２を算出する。無線局１１ｅにおいて、待機時間決定部２６は、時刻ｔ１１１ｂから時刻ｔ１１１ｃまでの干渉時間が前方からの干渉時間１２１に等しいと仮定し、時間間隔１２２から干渉時間１２１の時間を除いた時間間隔１２３を算出する。待機時間決定部２６は、時刻ｔ１１１ｃから時刻ｔ１１１ｄまでの干渉時間が前方からの干渉時間１２１と等しいと仮定し、前方からの干渉時間１２１から時間間隔１２３および後方からの干渉時間１２４を除いた時間を待機時間１２５として決定する。
【００３４】
図１１において無線局１１ｅが無線局１１ｄにデータフレーム１１５を中継する時刻１１２ｆから時刻ｔ１１２ｇまでの時間は、図１２において無線局１１ｅが無線局１１ｄにデータフレーム１１５を中継する時刻ｔ１１２ｈから時刻ｔ１１２ｉまでの時間に変更される。この結果、無線システム１５では、図１１に示すエリア１１４での伝送失敗を回避することができる。このように、各無線局１１が干渉時間に基づいて待機時間を決定することで、無線システム１５では、各無線局１１が、通信状態に応じて自律的に干渉を回避することができる。
【００３５】
データ集約局１２によるデータフレーム受信時の動作について説明する。図１３は、実施の形態１に係るデータ集約局１２がデータフレームを受信したときの動作を示すフローチャートである。データ集約局１２において、受信部４２は、アンテナ４４を介して、無線局１１ａからのデータフレームを受信する（ステップＳ５１）。データ復元部４１は、受信部４２で受信されたデータフレームを用いて、無線局１１による分割前のデータに復元する（ステップＳ５２）。データ復元部４１は、復元したデータをデータ記憶部４３に出力する。データ記憶部４３は、取得したデータを記憶する（ステップＳ５３）。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、無線システム１５において線状の経路を構築するように配置された無線局１１が、データフレームを受信していた時間を干渉時間として記録し、干渉時間に基づいてデータフレームを中継する前の待機時間を決定することとした。これにより、無線局１１は、データ集約局１２などの制御によらず、通信状態に応じて自律的にフレーム中継時の無線局１１間の干渉を回避することができる。この結果、無線システム１５は、各無線局１１が送信するデータフレームの損失率を低減することができる。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態１では、無線局１１は、待機時間だけ待機してから、中継するデータフレームを送信していた。実施の形態２では、無線局１１は、さらに、周囲の干渉の電波強度が閾値未満になるまで待機する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００３８】
実施の形態２に係る無線システム１５、無線局１１、およびデータ集約局１２の構成は、図１から図５に示す実施の形態１のときの構成と同様である。実施の形態２では、無線局１１がデータフレームを中継するときの動作が実施の形態１のときの動作と異なる。
【００３９】
図１４は、実施の形態２に係る無線局１１がデータフレームを中継する動作を示すフローチャートである。無線局１１において、送受信部２３は、アンテナ２７を介して中継対象のデータフレームを受信すると（ステップＳ６１）、データフレームを干渉時間記憶部２５とともにフレーム生成部２１に出力する。フレーム生成部２１は、データフレームの宛先を次の中継先の宛先に変更する（ステップＳ６２）。フレーム生成部２１は、宛先を変更したデータフレームを生成し、伝送制御部２２に出力する。伝送制御部２２は、待機時間決定部２６から指定された待機時間だけ待機する（ステップＳ６３）。ここで、送受信部２３は、自局周辺の干渉の電波強度、すなわち他の無線局１１から送信されるデータフレームの電波強度を測定する。送受信部２３は、電波強度の測定情報を伝送制御部２２に出力する。伝送制御部２２は、送受信部２３から取得した電波強度の測定情報に基づいて、電波強度が規定された閾値以上の場合はさらに電波強度が閾値未満になるまで待機する（ステップＳ６４）。伝送制御部２２は、電波強度が規定された閾値未満になると、フレーム生成部２１から取得したデータフレームを送受信部２３に出力する。送受信部２３は、アンテナ２７を介して、次の中継先にデータフレームを送信する（ステップＳ６５）。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、無線局１１は、待機時間による待機の後、干渉の電波強度を確認し、干渉の電波強度が閾値未満になるまでさらに待機することとした。これにより、無線局１１は、実施の形態１と比較して、干渉回避の精度を高めることができる。
【００４１】
実施の形態３．
実施の形態１，２では、無線局１１が自律的に待機時間を決定し、干渉を回避していた。実施の形態３では、データ集約局が、各無線局１１が生成するデータフレーム量を制御することで、待機時間による干渉回避の効果をさらに高める。実施の形態１，２と異なる部分について説明する。
【００４２】
実施の形態３において、無線局１１の構成は、図２および図３に示す実施の形態１のときの構成と同様である。実施の形態３において、無線システム１５の構成は、図１に示す実施の形態１の無線システム１５のデータ集約局１２を、後述するデータ集約局１２Ａに置き換えたものである。
【００４３】
図１５は、実施の形態３に係るデータ集約局１２Ａの構成例を示すブロック図である。データ集約局１２Ａは、データ復元部４１と、データ記憶部４３と、アンテナ４４と、送受信部４５と、制御情報決定部４６と、フレーム生成部４７と、を備える。
【００４４】
送受信部４５は、アンテナ４４を介して受信したデータフレームを、データ復元部４１に出力する。また、送受信部４５は、アンテナ４４を介して受信した第１の制御フレームを制御情報決定部４６に出力する。第１の制御フレームは、無線局１１で測定された周囲の干渉状態を示す電波強度の測定情報を含む制御フレームである。送受信部４５は、フレーム生成部４７で生成された第２の制御フレームを、アンテナ４４を介して、無線局１１に送信する。
【００４５】
制御情報決定部４６は、取得した第１の制御フレームから無線局１１の電波強度の測定情報を把握する。制御情報決定部４６は、電波強度の測定情報と、以前に受信した各無線局１１のデータフレームの情報とを用いて、各無線局１１に対して生成可能なデータフレーム量を示す生成フレーム量指定情報を決定する。以前に受信した各無線局１１のデータフレームの情報とは、受信したデータフレームの数、データフレームに含まれるデータで示される情報の内容、データフレームに含まれるデータで示される情報の優先度などであるが、これらに限定されない。生成可能なデータフレーム量とは、各無線局１１で生成できる上限のデータフレームの数である。制御情報決定部４６は、生成フレーム量指定情報をフレーム生成部４７に出力する。
【００４６】
フレーム生成部４７は、制御情報決定部４６から取得した生成フレーム量指定情報を含む第２の制御フレームを生成し、送受信部４５に出力する。
【００４７】
図１６は、実施の形態３に係る無線局１１がデータ集約局１２Ａで決定された生成フレーム量指定情報に基づいてデータフレームを生成して送信する動作を示すシーケンス図である。図１６は、無線局１１ｂが送信したデータフレームを、無線局１１ａが中継する際の動作例を示すものである。無線局１１ａは、周囲の干渉状態を示す電波強度を測定し、電波強度の測定情報を含む第１の制御フレームを一定周期で生成し、データ集約局１２Ａに送信する（ステップＳ７１）。データ集約局１２Ａは、第１の制御フレームを受信すると（ステップＳ７１）、第１の制御フレームから電波強度の測定情報を把握する。データ集約局１２Ａは、電波強度の測定情報と、以前に受信した各無線局１１のデータフレームの情報とを用いて、各無線局１１に対する生成フレーム量指定情報を決定する。データ集約局１２Ａは、生成フレーム量指定情報を含む第２の制御フレームを生成し、無線局１１ａ経由で無線局１１ｂに送信する（ステップＳ７２）。無線局１１ｂは、第２の制御フレームを受信する（ステップＳ７２）。無線局１１ｂは、第２の制御フレームで示される生成フレーム量指定情報に基づいてデータフレームを生成し（ステップＳ７３）、無線局１１ａに送信する（ステップＳ７４）。以降のステップＳ７５およびステップＳ７６の動作は、図６に示すシーケンス図における無線局１１ｂのステップＳ１３およびステップＳ１４の動作と同様である。
【００４８】
なお、図１６では、一部の無線局１１に関する動作を示しているが、無線システム１５では、全ての無線局１１が、無線局１１ａと同様に、一定周期で第１の制御フレームを送信する。また、データ集約局１２Ａは、全ての第１の制御フレームに対して、第２の制御フレームを生成して送信する。
【００４９】
無線局１１およびデータ集約局１２Ａの各動作の詳細動作について説明する。図１７は、実施の形態３に係る無線局１１が第１の制御フレームを生成して送信する動作を示すフローチャートである。無線局１１において、送受信部２３は、自局周辺の干渉の電波強度、すなわち他の無線局１１から送信されるデータフレームの電波強度を測定する。送受信部２３は、電波強度の測定情報をフレーム生成部２１に出力する。フレーム生成部２１は、電波強度の測定情報を含む第１の制御フレームを一定周期で生成する（ステップＳ８１）。図１８は、実施の形態３に係る無線局１１のフレーム生成部２１が生成する第１の制御フレーム２００の構成例を示す図である。第１の制御フレーム２００は、第１の制御フレーム２００の宛先などの情報を含むヘッダ２０１と、電波強度の測定情報２０２と、から構成される。なお、図１８に示す第１の制御フレーム２００の構成は一例であって、ヘッダ２０１および電波強度の測定情報２０２以外の情報を含んでいてもよい。フレーム生成部２１は、第１の制御フレームを伝送制御部２２に出力する。伝送制御部２２は、待機時間待機することなく、第１の制御フレームを送受信部２３に出力する。すなわち、伝送制御部２２は、待機時間待機することなく、送受信部２３に第１の制御フレームを送信させる。送受信部２３は、アンテナ２７を介して、第１の制御フレームをデータ集約局１２Ａに送信する（ステップＳ８２）。
【００５０】
図１９は、実施の形態３に係るデータ集約局１２Ａが第２の制御フレームを生成して送信する動作を示すフローチャートである。データ集約局１２Ａにおいて、送受信部４５は、アンテナ４４を介して第１の制御フレームを受信すると（ステップＳ９１）、制御情報決定部４６に出力する。制御情報決定部４６は、第１の制御フレームから、電波強度の測定情報を把握する。制御情報決定部４６は、電波強度の測定情報と、以前に受信した各無線局１１のデータフレームの情報とを用いて、各無線局１１に対する生成フレーム量指定情報を決定する（ステップＳ９２）。制御情報決定部４６は、決定した生成フレーム量指定情報をフレーム生成部４７に出力する。フレーム生成部４７は、制御情報決定部４６から取得した生成フレーム量指定情報を含む第２の制御フレームを生成する（ステップＳ９３）。図２０は、実施の形態３に係るデータ集約局１２Ａのフレーム生成部４７が生成する第２の制御フレーム３００の構成例を示す図である。第２の制御フレーム３００は、第２の制御フレーム３００の宛先などの情報を含むヘッダ３０１と、生成フレーム量指定情報３０２と、から構成される。なお、図２０に示す第２の制御フレーム３００の構成は一例であって、ヘッダ３０１および生成フレーム量指定情報３０２以外の情報を含んでいてもよい。フレーム生成部４７は、第２の制御フレームを送受信部４５に出力する。送受信部４５は、アンテナ４４を介して、第２の制御フレームを無線局１１に送信する（ステップＳ９４）。
【００５１】
このように、データ集約局１２Ａにおいて、制御情報決定部４６は、送受信部４５で受信された第１の制御フレームに含まれる、無線局１１で測定されたデータフレームの電波強度の測定情報に基づいて、無線局１１において生成可能なデータフレーム量を決定する。フレーム生成部４７は、制御情報決定部４６で決定されたデータフレーム量を指定する第２の制御フレームを生成する。送受信部４５は、無線局１１宛てに第２の制御フレームを送信する。
【００５２】
図２１は、実施の形態３に係る無線局１１が第２の制御フレームを利用してデータフレームを生成して送信する動作を示すフローチャートである。無線局１１において、データ分割部２４は、対応する対象機器１０からデータを取得する（ステップＳ１０１）。データ分割部２４は、取得したデータを分割し（ステップＳ１０２）、フレーム生成部２１に出力する。送受信部２３は、アンテナ２７を介して、第２の制御フレームを受信する（ステップＳ１０３）。送受信部２３は、第２の制御フレームをフレーム生成部２１に出力する。フレーム生成部２１は、第２の制御フレームに含まれる生成フレーム量指定情報に基づいて、指定されたデータフレーム量で、データ分割部２４から取得したデータを用いて、データフレームを生成する（ステップＳ１０４）。フレーム生成部２１は、生成したデータフレームを伝送制御部２２に出力する。伝送制御部２２は、待機時間待機することなく、取得したデータフレームを送受信部２３に出力する。送受信部２３は、アンテナ２７を介して、データフレームを送信する（ステップＳ１０５）。
【００５３】
このように、無線局１１において、送受信部２３は、データ集約局１２Ａから、第３のデータフレームの送信先となる無線局１１が送信した第１の制御フレームの応答として、生成可能なデータフレーム量が指定された第２の制御フレームを受信する。フレーム生成部２１は、第２の制御フレームで指定されたデータフレーム量に基づいて、生成する第３のデータフレームのデータフレーム量を決定する。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、データ集約局１２Ａは、各無線局１１の電波強度の測定情報、および各無線局１１のデータフレームの情報を用いて、各無線局１１が生成するデータフレーム量を制御することとした。これにより、無線システム１５は、各無線局１１が送信するデータフレームの損失率をさらに低減することができる。なお、実施の形態３においては、待機時間による待機を省略することも可能とする。
【００５５】
実施の形態４．
実施の形態１から実施の形態３では、全ての無線局１１が、同一の周波数帯を使用することを前提としていた。実施の形態４では、無線システム内の無線局が、複数の周波数帯を使用する。実施の形態１から実施の形態３と異なる部分について説明する。
【００５６】
図２２は、実施の形態４に係る無線システム１５Ａの構成例を示す図である。無線システム１５Ａは、対象機器１０ａ−１〜１０ｊ−２と、無線局１３ａ−１〜１３ｊ−２と、無線局１４ａ〜１４ｊと、データ集約局１２と、を備える。
【００５７】
対象機器１０ａ−１〜１０ｊ−２は、周期的にデータを生成する。対象機器１０ａ−１〜１０ｊ−２は、対応する無線局１３ａ−１〜１３ｊ−２に直接接続されており、対応する無線局１３ａ−１〜１３ｊ−２に周期的にデータを送信する。以降の説明において、対象機器１０ａ−１〜１０ｊ−１を区別しない場合は対象機器１０−１と称し、対象機器１０ａ−２〜１０ｊ−２を区別しない場合は対象機器１０−２と称することがある。また、対象機器１０−１，１０−２を区別しない場合は対象機器１０と称することがある。対象機器１０−１，１０−２は、実施の形態１の対象機器１０と同様のものである。
【００５８】
無線局１３ａ−１〜１３ｊ−２は、対応する対象機器１０ａ−１〜１０ｊ−２から周期的にデータを取得する無線装置である。無線局１３ａ−１〜１３ｊ−２は、取得したデータを用いてデータフレームを生成し、第１の周波数帯で、対応する無線局１４ａ〜１４ｊに送信する。以降の説明において、無線局１３ａ−１〜１３ｊ−１を区別しない場合は無線局１３−１と称し、無線局１３ａ−２〜１３ｊ−２を区別しない場合は無線局１３−２と称することがある。また、無線局１３−１，１３−２を区別しない場合は無線局１３と称することがある。
【００５９】
無線局１４ａ〜１４ｊは、対応する無線局１３ａ−１〜１３ｊ−２から第１の周波数帯でデータフレームを取得する無線装置である。無線局１４ａ〜１４ｊは、取得したデータフレームを結合し、第２の周波数帯でデータ集約局１２に送信する。第２の周波数帯は、第１の周波数帯と異なる周波数帯である。以降の説明において、無線局１４ａ〜１４ｊを区別しない場合は無線局１４と称することがある。
【００６０】
データ集約局１２は、無線局１４ａ〜１４ｊからデータフレームを受信する無線装置である。データ集約局１２は、無線局１４ａ〜１４ｊからのデータフレームを集約し、データフレームからデータを復元して記憶する。
【００６１】
実施の形態４に係る無線システム１５Ａにおいて、データ集約局１２の構成は、図４および図５に示す実施の形態１のときの構成と同様である。また、無線局１３の構成は、図２および図３に示す実施の形態１の無線局１１の構成と同様である。ただし、無線局１３は、実施の形態１の無線局１１と異なり、他の無線局１３からデータフレームを受信して中継する機能は備えていなくてよい。
【００６２】
無線局１４の構成について説明する。図２３は、実施の形態４に係る無線局１４の構成例を示すブロック図である。無線局１４は、フレーム生成部６１と、伝送制御部６２と、送受信部６３と、干渉時間記憶部６５と、待機時間決定部６６と、アンテナ６７，６８と、を備える。なお、図２２および図２３において、実際には、無線局１４にアンテナ６７，６８が含まれているものとする。
【００６３】
フレーム生成部６１は、送受信部６３から、無線局１３−１，１３−２からのデータフレームを取得した場合、一時的に記憶し、一定時間ごとに、記憶したデータフレームを結合して、伝送制御部６２に出力する。また、フレーム生成部６１は、送受信部６３から他の無線局１４宛てに中継するデータフレームを取得した場合、データフレームの宛先を変更し、伝送制御部６２に出力する。以降の説明において、無線局１４において中継対象のデータフレームを第１のデータフレームと称し、フレーム生成部６１が第１のデータフレームの宛先を変更して新たに生成したデータフレームを第２のデータフレームと称し、フレーム生成部６１が無線局１３−１，１３−２からのデータフレームを結合して生成したデータフレームを第３のデータフレームと称することがある。すなわち、フレーム生成部６１は、送受信部６３で受信されたデータフレームのうち、宛先に該当する中継対象の第１のデータフレームの宛先をデータ集約局１２または中継先の無線局１４に変更し、第２のデータフレームを生成する。
【００６４】
送受信部６３は、伝送制御部６２から取得したデータフレームを、アンテナ６８を介して第２の周波数帯で送信する。また、送受信部６３は、アンテナ６８を介して第２の周波数帯で受信したデータフレームを、干渉時間記憶部６５に出力する。このとき、送受信部６３は、第２の周波数帯において、他の無線局１４宛てに中継するデータフレームだけでなく、自局に無関係なデータフレームについても受信する。また、送受信部６３は、アンテナ６７を介して、第１の周波数帯で無線局１３−１，１３−２からのデータフレームを受信する。なお、送受信部６３は、他の無線局１４宛てに中継するデータフレーム、および無線局１３−１，１３−２からのデータフレームについては、干渉時間記憶部６５とともに、フレーム生成部６１にも出力する。
【００６５】
干渉時間記憶部６５は、送受信部６３から取得したデータフレームの受信時間を干渉時間として記憶する。データフレームの受信時間とは、送受信部６３がデータフレームの受信を開始してから終了するまでの時間である。干渉時間記憶部６５は、干渉時間の情報を待機時間決定部２６に出力する。
【００６６】
待機時間決定部６６は、干渉時間記憶部６５から取得した干渉時間に基づいて、待機時間を決定する。待機時間とは、無線局１４が他の無線局１４宛てにデータフレームを中継する際に待機する時間である。待機時間決定部６６は、待機時間の情報を伝送制御部６２に出力する。
【００６７】
伝送制御部６２は、フレーム生成部６１から取得した他の無線局１４宛てに中継するデータフレームを、待機時間決定部６６から指定された待機時間に基づいて待機した後、送受信部６３に出力する。すなわち、伝送制御部６２は、待機時間だけ待機し、送受信部６３に第２のデータフレームを送信させる。伝送制御部６２は、フレーム生成部６１から取得した他の無線局１４宛ての中継以外のデータフレームを、待機せずに送受信部６３に出力する。他の無線局１４宛ての中継以外のデータフレームとは、フレーム生成部６１が無線局１３−１，１３−２から取得したデータフレームを結合したデータフレームである。すなわち、伝送制御部６２は、待機時間待機することなく、送受信部６３に第３のデータフレームを送信させる。
【００６８】
図２４は、実施の形態４に係る無線局１４のハードウェアの構成例を示す図である。無線局１４は、無線モジュール７２Ａ，７２Ｂと、通信インタフェース７３Ａ，７３Ｂと、プロセッサ７４と、メモリ７５と、電源回路７６と、バッテリ７７と、アンテナ素子７８Ａ，７８Ｂと、から構成される。
【００６９】
無線モジュール７２Ａは、第１の周波数帯に対応したアンテナ素子７８Ａで受信されたデータフレームを、通信インタフェース７３Ａが読み取り可能な形式に変換し、通信インタフェース７３Ａに出力する。また、無線モジュール７２Ａは、通信インタフェース７３Ａから取得したデータフレームを、アンテナ素子７８Ａから送信可能な形式に変換し、アンテナ素子７８Ａから送信する。通信インタフェース７３Ａは、無線モジュール７２Ａから取得したデータフレームを、プロセッサ７４が読み取り可能な形式に変換し、プロセッサ７４に出力する。また、通信インタフェース７３Ａは、プロセッサ７４から取得したデータフレームを、無線モジュール７２Ａが読み取り可能な形式に変換し、無線モジュール７２Ａに出力する。
【００７０】
無線モジュール７２Ｂは、第２の周波数帯に対応したアンテナ素子７８Ｂで受信されたデータフレームを、通信インタフェース７３Ｂが読み取り可能な形式に変換し、通信インタフェース７３Ｂに出力する。また、無線モジュール７２Ｂは、通信インタフェース７３Ｂから取得したデータフレームを、アンテナ素子７８Ｂから送信可能な形式に変換し、アンテナ素子７８Ｂから送信する。通信インタフェース７３Ｂは、無線モジュール７２Ｂから取得したデータフレームを、プロセッサ７４が読み取り可能な形式に変換し、プロセッサ７４に出力する。また、通信インタフェース７３Ｂは、プロセッサ７４から取得したデータフレームを、無線モジュール７２Ｂが読み取り可能な形式に変換し、無線モジュール７２Ｂに出力する。
【００７１】
プロセッサ７４は、データフレームの生成、待機時間の決定などの処理を行う。メモリ７５は、プロセッサ７４の処理において、必要な情報を一時記憶する。電源回路７６およびバッテリ７７は、無線モジュール７２Ａ，７２Ｂ、通信インタフェース７３Ａ，７３Ｂ、プロセッサ７４、メモリ７５、アンテナ素子７８Ａ，７８Ｂに給電する。
【００７２】
無線システム１５Ａにおいて、無線局１３がデータフレームを生成して送信する動作は、実施の形態１の無線局１１の動作と同様である。また、無線局１４がデータフレームを中継する動作および待機時間を決定する動作は、実施の形態１の無線局１１の動作と同様である。
【００７３】
図２５は、実施の形態４に係る無線局１４がデータフレームを生成して送信する動作を示すフローチャートである。無線局１４において、送受信部６３は、無線局１３からデータフレームを取得する（ステップＳ１１１）。送受信部６３は、データフレームをフレーム生成部６１に出力する。フレーム生成部６１は、送受信部６３から取得したデータフレームを一時的に記憶し、一定時間ごとに記憶したデータフレームを結合し（ステップＳ１１２）、新たなデータフレームを生成する（ステップＳ１１３）。フレーム生成部６１は、生成したデータフレームを伝送制御部６２に出力する。伝送制御部６２は、待機時間待機することなく、取得したデータフレームを送受信部６３に出力する。送受信部６３は、アンテナ６８を介して、第２の周波数帯でデータフレームを送信する（ステップＳ１１４）。
【００７４】
このように、無線局１４において、送受信部６３は、対象機器１０からデータを取得して第３のデータフレームを生成した１つ以上の無線局１３から、当該無線局１３で生成された第３のデータフレームを第１の周波数帯で受信する。フレーム生成部６１は、送受信部６３で受信された２つ以上の第３のデータフレームを結合し、新たにデータ集約局１２または中継先の無線局１４を宛先とする第３のデータフレームを生成する。送受信部６３は、フレーム生成部６１で新たに生成された第３のデータフレームを、第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯で送信する。
【００７５】
なお、無線局１３については、無線局１４と同様の機能を持たせてもよい。図２６は、実施の形態４に係る無線局１３の構成例を示すブロック図である。無線局１３は、フレーム生成部８１と、伝送制御部８２と、送受信部８３と、データ分割部８４と、干渉時間記憶部８５と、待機時間決定部８６と、アンテナ８７，８８と、を備える。なお、図２６において、実際には、無線局１３にアンテナ８７，８８が含まれているものとする。無線局１４において、データ分割部８４は図２に示す実施の形態１の無線局１１のデータ分割部２４と同様であり、その他の構成要素は図２３に示す無線局１４の構成要素と同様である。なお、フレーム生成部８１は、無線局１４のフレーム生成部６１の機能に加え、無線局１１のフレーム生成部２１の機能を備える。図２７は、実施の形態４に係る無線局１３のハードウェアの構成例を示す図である。無線局１３は、データ取得インタフェース９１と、無線モジュール９２Ａ，９２Ｂと、通信インタフェース９３Ａ，９３Ｂと、プロセッサ９４と、メモリ９５と、電源回路９６と、バッテリ９７と、アンテナ素子９８Ａ，９８Ｂと、から構成される。無線局１３において、データ取得インタフェース９１は図３に示す実施の形態１の無線局１１のデータ取得インタフェース３１と同様であり、その他のハードウェア構成は図２４に示す無線局１４のハードウェア構成と同様である。
【００７６】
無線局１３において、データ分割部８４は、対象機器１０から取得したデータを分割する。フレーム生成部８１は、データ分割部８４で分割されたデータを用いて、対応する無線局１４を宛先とする第３のデータフレームを生成する。送受信部８３は、第１の周波数帯で、フレーム生成部８１で生成された第３のデータフレームを、第３のデータフレームを結合して新たにデータ集約局１２または中継先の無線局１４を宛先とする第３のデータフレームを生成する無線局１４に送信する。また、送受信部８３は、第２の周波数帯で、第１のデータフレームを受信し、第２のデータフレームを送信すなわち中継する。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、無線システム１５Ａは、システム内で複数の周波数帯を使用することとした。これにより、無線システム１５Ａは、１つの周波数帯を使用する場合と比較して、伝送効率を高めることができる。なお、図２２から図２４では、無線システム１５Ａが２つの周波数帯を併用する例を示したが、３つ以上の周波数帯を併用することも可能である。
【００７８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０，１０ａ〜１０ｊ，１０ａ−１〜１０ｊ−２  対象機器、１１，１１ａ〜１１ｊ，１３，１３ａ−１〜１３ｊ−２，１４，１４ａ〜１４ｊ  無線局、１２，１２Ａ  データ集約局、１５，１５Ａ  無線システム、２１，４７，６１，８１  フレーム生成部、２２，６２，８２  伝送制御部、２３，４５，６３，８３  送受信部、２４，８４  データ分割部、２５，６５，８５  干渉時間記憶部、２６，６６，８６  待機時間決定部、２７，４４，６７，６８，８７，８８  アンテナ、３１，９１  データ取得インタフェース、３２，５２，７２Ａ，７２Ｂ，９２Ａ，９２Ｂ  無線モジュール、３３，５３，７３Ａ，７３Ｂ，９３Ａ，９３Ｂ  通信インタフェース、３４，５４，７４，９４  プロセッサ、３５，５５，７５，９５  メモリ、３６，５６，７６，９６  電源回路、３７，５７，７７，９７  バッテリ、３８，５８，７８Ａ，７８Ｂ，９８Ａ，９８Ｂ  アンテナ素子、４１  データ復元部、４２  受信部、４３  データ記憶部、４６  制御情報決定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【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】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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