(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバと、
ネットワークを介して前記サーバと通信する親局と、
前記親局と通信する中継局と、
データを測定して前記データを前記中継局に送信する複数の子局と、を備え、
前記中継局が、前記複数の子局が同時に電波を発しないように、前記複数の子局のそれぞれのインターバル時間を算出し、
前記中継局が、前記算出したインターバル時間を前記複数の子局のそれぞれに送信し、又は、前記インターバル時間と現在時刻とを加算して前記複数の子局のそれぞれの起動時刻を算出し、前記起動時刻を前記複数の子局のそれぞれに送信し、
前記複数の子局のそれぞれが、前記中継局から受信した前記インターバル時間と現在時刻とを加算して起動時刻を算出し、前記起動時刻を保存してスリープモードに移行し、又は、前記中継局から受信した前記起動時刻を保存してスリープモードに移行し、
前記複数の子局のそれぞれは、前記起動時刻になると、スリープモードから復帰してデータの測定及び前記データの前記中継局への送信を行い、
前記中継局が、前記複数の子局のうちの１つから前記データを受信すると、前記データを前記親局に送信し、
前記親局が、前記中継局から前記データを受信すると、前記データを前記サーバに送信し、
前記中継局は、前記インターバル時間の算出の基準となるデータ送信時刻、分散時間、ホップ数、及び現在時刻に基づいて、前記複数の子局のそれぞれの前記インターバル時間を算出する、
無線通信システム。
【請求項２】
ユーザが操作可能であり、かつ、前記ネットワークを介して前記親局と通信可能な制御ＰＣをさらに備え、
前記制御ＰＣが、前記ユーザの操作に応じて前記親局に設定変更情報を送信し、
前記親局が、前記制御ＰＣから送信された前記設定変更情報を前記中継局に送信し、
前記中継局が、前記複数の子局のうちの１つからデータを受信すると、前記親局から受信した前記設定変更情報を当該子局に送信する、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記親局が、前記現在時刻を前記中継局に送信し、
前記中継局は、前記親局から受信した前記現在時刻を前記複数の子局のそれぞれに送信し、
前記複数の子局のそれぞれが、前記中継局から受信した前記現在時刻に基づいて時刻同期を行う、
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記中継局は第１の中継局であり、
前記親局とは直接通信せずに前記第１の中継局と通信する第２の中継局と、
前記第２の中継局とデータを通信する複数の第２の子局と、をさらに備え、
前記第２の中継局が、前記複数の第２の子局が同時に電波を発しないように、前記複数の第２の子局のそれぞれのインターバル時間を算出し、
前記第２の中継局は、前記算出したインターバル時間を前記複数の子局のそれぞれに送信し、又は、前記インターバル時間と現在時刻とを加算して前記複数の子局のそれぞれの起動時刻を算出し、前記起動時刻を前記複数の子局のそれぞれに送信し、
前記複数の第２の子局のそれぞれは、前記中継局から受信した前記インターバル時間と現在時刻とを加算して起動時刻を算出し、前記起動時刻を保存してスリープモードに移行し、又は、前記中継局から受信した前記起動時刻を保存してスリープモードに移行し、
前記複数の第２の子局のそれぞれは、前記起動時刻になると、スリープモードから復帰してデータの測定及び前記データの前記第２の中継局への送信を行い、
前記第２の中継局が、前記複数の第２の子局のうちの１つから前記データを受信すると、前記データを前記サーバに送信する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
サーバと、
ネットワークを介して前記サーバと通信する親局と、
データを測定して前記データを前記親局に送信する複数の子局と、を備え、
前記親局が、前記複数の子局が同時に電波を発しないように、前記複数の子局のそれぞれのインターバル時間を算出し、
前記親局が、前記算出したインターバル時間を前記複数の子局のそれぞれに送信し、又は、前記インターバル時間と現在時刻とを加算して前記複数の子局のそれぞれの起動時刻を算出し、前記起動時刻を前記複数の子局のそれぞれに送信し、
前記複数の子局のそれぞれが、前記親局から受信した前記インターバル時間と現在時刻とを加算して起動時刻を算出し、前記起動時刻を保存してスリープモードに移行し、又は、前記親局から受信した前記起動時刻を保存してスリープモードに移行し、
前記複数の子局のそれぞれは、前記起動時刻になると、スリープモードから復帰してデータの測定及び前記データの前記親局への送信を行い、
前記親局が、前記複数の子局のうちの１つから前記データを受信すると、前記データを前記サーバに送信し、
前記親局は、前記インターバル時間の算出の基準となるデータ送信時刻、分散時間、ホップ数、及び現在時刻に基づいて、前記複数の子局のそれぞれの前記インターバル時間を算出する、
無線通信システム。
【請求項６】
ユーザが操作可能であり、かつ、前記ネットワークを介して前記親局と通信可能な制御ＰＣをさらに備え、
前記制御ＰＣが、前記ユーザの操作に応じて前記親局に設定変更情報を送信し、
前記親局が、前記複数の子局のそれぞれからデータを受信すると、前記制御ＰＣから受信した前記設定変更情報を当該子局に送信する、
請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
親局と通信する中継局が、計測データを前記中継局に送信する複数の子局が同時に電波を発しないように、前記複数の子局のそれぞれのインターバル時間を算出するステップと、
前記中継局が、前記算出したインターバル時間を前記複数の子局のそれぞれに送信し、又は、前記インターバル時間と現在時刻とを加算して前記複数の子局のそれぞれの起動時刻を算出し、前記起動時刻を前記複数の子局のそれぞれに送信するステップと、
前記複数の子局のそれぞれが、前記中継局から受信した前記インターバル時間と現在時刻とを加算して起動時刻を算出し、前記起動時刻を保存してスリープモードに移行し、又は、前記中継局から受信した前記起動時刻を保存してスリープモードに移行するステップと、
前記複数の子局のそれぞれが、前記起動時刻になると、スリープモードから復帰してデータの測定及び前記データの前記中継局への送信を行うステップと、
前記中継局が、前記複数の子局のうちの１つから前記データを受信して、前記データを前記親局に送信するステップと、
前記親局が、前記中継局から前記データを受信して、前記データをサーバに送信するステップと、
を含み、
前記インターバル時間を算出するステップは、前記インターバル時間の算出の基準となるデータ送信時刻、分散時間、ホップ数、及び現在時刻に基づいて、前記複数の子局のそれぞれの前記インターバル時間を算出するステップを含む、
無線通信方法。
【請求項８】
複数の子局が送信した計測データを受信し、当該計測データを親局に送信する無線通信部と、
前記複数の子局が同時に電波を発しないように、前記複数の子局のそれぞれの起動時刻の算出に用いられるインターバル時間を算出する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記インターバル時間の算出の基準となるデータ送信時刻、分散時間、ホップ数、及び現在時刻に基づいて、前記複数の子局のそれぞれの前記インターバル時間を算出し、
前記無線通信部は、前記インターバル時間、又は前記現在時刻と前記インターバル時間の加算値である前記起動時刻を、前記複数の子局のそれぞれに送信する、
中継局。
【請求項９】
複数の子局から受信した計測データを親局に送信する中継局として動作するコンピュータに対し、
前記複数の子局が同時に電波を発しないように、前記複数の子局のそれぞれの起動時刻の算出に用いられるインターバル時間を算出するステップと、
前記インターバル時間、又は現在時刻と前記インターバル時間の加算値である前記起動時刻を、前記複数の子局のそれぞれに送信するステップと、
を実行させ、
前記インターバル時間を算出するステップは、前記インターバル時間の算出の基準となるデータ送信時刻、分散時間、ホップ数、及び現在時刻に基づいて、前記複数の子局のそれぞれの前記インターバル時間を算出するステップを含む、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信方法、中継局、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
計測センサによってデータを測定する複数の子局と、前記複数の子局が送信したデータを受信する中継局と、前記中継局を介して前記データを受信する親局と、を備える無線通信システムが知られている。中継局が子局と親局との間に入って通信を中継するマルチホップでは、子局と親局とが直接通信できない距離にある場合であっても、子局が測定したデータを親局に送信することができる。
【０００３】
例えば特許文献１には、複数の無線端末と、前記複数の無線端末とマルチホップで通信する基地局と、を備える無線通信システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１６４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ＩｏＴ（Internet of Things）分野において、ＬｏＲａ（Long Range）規格等のＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）で通信を行う無線通信システムが注目を集めている。ＬｏＲａ規格は、省電力で広範囲の通信をカバーすることができる。しかしながら、ＬｏＲａ規格は、転送レートが遅いため、長時間電波を吹いてしまう。ＬｏＲａ規格は、電波が広範囲に届き、かつ、長時間電波を吹いてしまうため、電波干渉が発生しやすい。そのため、ＬｏＲａ規格で通信を行うマルチホップを実現するためには、子局及び中継局がデータを送信するタイミングを適切に制御して電波干渉の発生を抑制するように送信スケジュールを設定する必要がある。
【０００６】
また、ＩｏＴ分野における無線通信システムでは、子局は、電源を常時取得できない環境又はバッテリー交換が難しい環境に設置されることがあるため、バッテリー可動で数年間動作可能であることが望ましい。そのため、通信時にのみ電力を供給して子局を動作させ、通信を行わない時には、不要な部分への電力供給を停止して省電力動作を行うスリープモードに移行することによって、子局が有するバッテリーを長持ちさせることがある。しかしながら、子局がスリープモードに移行している状態では、親局又は中継局から送信されたデータを当該子局が受け取ることができない。したがって、子局が動作しているタイミングで下りのマルチホップを行う必要がある。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、電波干渉の発生を抑制し、かつ、省電力でマルチホップを行うことができる無線通信システム、無線通信方法、中継局、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る無線通信システムは、
サーバと、
ネットワークを介して前記サーバと通信する親局と、
前記親局と通信する中継局と、
データを測定して前記データを前記中継局に送信する複数の子局と、を備え、
前記中継局が、前記複数の子局が同時に電波を発しないようにインターバル時間を設定し、
前記複数の子局のそれぞれが、前記インターバル時間を前記中継局から受信すると現在時刻に前記インターバル時間を加えた起動時刻を保存してスリープモードに移行し、前記起動時刻になるとスリープモードから復帰してデータの測定及び前記データの前記中継局への送信を行い、
前記中継局が、前記複数の子局のうちの１つから前記データを受信すると、インターバル時間を付加したＡＣＫを当該子局に送信し、前記データを前記親局に送信し、
前記親局が、前記中継局から前記データを受信すると、前記データを前記サーバに送信する。
【０００９】
本発明の他の態様に係る無線通信システムは、
サーバと、
ネットワークを介して前記サーバと通信する親局と、
データを測定して前記データを前記親局に送信する複数の子局と、を備え、
前記親局が、前記複数の子局が同時に電波を発しないようにインターバル時間を設定し、
前記複数の子局のそれぞれが、インターバル時間を前記親局から受信すると現在時刻に前記インターバル時間を加えた起動時刻を保存してスリープモードに移行し、前記起動時刻になるとスリープモードから復帰してデータの測定及び前記データの前記親局への送信を行い、
前記親局が、前記複数の子局のうちの１つから前記データを受信すると、インターバル時間を付加したＡＣＫを当該子局に送信し、前記データを前記サーバに送信する。
【００１０】
本発明の一態様に係る無線通信方法は、
親局と通信する中継局が、計測データを前記中継局に送信する複数の子局が同時に電波を発しないようにインターバル時間を設定する工程と、
前記複数の子局のそれぞれが、インターバル時間を前記中継局から受信して、現在時刻に前記インターバル時間を加えた起動時刻を保存してスリープモードに移行する工程と、
前記複数の子局のそれぞれが、前記起動時刻になるとスリープモードから復帰してデータの測定及び前記データの前記中継局への送信を行う工程と、
前記中継局が、前記複数の子局のうちの１つから前記データを受信して、インターバル時間を付加したＡＣＫを当該子局に送信し、前記データを前記親局に送信する工程と、
前記親局が、前記中継局から前記データを受信して、前記データをサーバに送信する工程と、
を備える。
【００１１】
本発明の一態様に係る中継局は、
複数の子局が送信した計測データを受信し、当該計測データを親局に送信する無線通信部と、
前記複数の子局が同時に電波を発しないようにインターバル時間を設定する制御部と、
前記インターバル時間と、前記親局から送信される設定変更情報と、を保存するメモリと、
前記インターバル時間と共に前記複数の子局に送信される現在時刻、を取得するＲＴＣと、
を備える。
【００１２】
本発明の一態様に係るプログラムは、
複数の子局から受信した計測データを親局に送信する中継局として動作するコンピュータに、
計測データを前記中継局に送信する前記複数の子局が同時に電波を発しないようにインターバル時間を設定する工程と、
前記複数の子局のうちの１つから前記計測データを受信すると、インターバル時間を付加したＡＣＫを当該子局に送信し、前記計測データを前記親局に送信する工程と、
を実行させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電波干渉の発生を抑制し、かつ、省電力でマルチホップを行うことができる無線通信システム、無線通信方法、中継局、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る子局の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る中継局の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る親局の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係る無線通信システムの動作を示すシーケンスチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る無線通信システムの一変形例の構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を説明するシーケンスチャートである。
【図９】第２の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を説明するシーケンスチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１６】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る無線通信システムの構成を説明する。図１は、第１の実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、無線通信システム１は、複数の子局１０ａ〜１０ｃ、中継局２０ａ、親局３０、ネットワーク５０、及びサーバ６０を備える。以下、複数の子局１０ａ〜１０ｃ、中継局２０、及び親局３０を、「無線通信システム１内の端末」と称することがある。
【００１７】
複数の子局１０ａ〜１０ｃは、データを測定することができる。複数の子局１０ａ〜１０ｃは、それぞれ中継局２０ａと通信可能であり、測定したデータを中継局２０ａに送信する。複数の子局１０ａ〜１０ｃは、それぞれバッテリーを有しており、当該バッテリーによって駆動する。複数の子局１０ａ〜１０ｃのそれぞれは、データの測定時とデータの送信時を除いて省電力状態であるスリープモードにある。複数の子局１０ａ〜１０ｃのそれぞれは、スリープモードから一定時間のみ動作モードに復帰して、データの測定及び当該データの送信を行う。
【００１８】
中継局２０ａは、複数の子局１０ａ〜１０ｃを配下に持つネットワーク４０ａを構成する。中継局２０ａは、親局３０と直接通信可能である。中継局２０ａは、電源の供給が可能な場所に設置されており、当該電源によって駆動する。中継局２０ａは、常に動作モードであり、スリープモードに移行しない。中継局２０ａは、複数の子局１０ａ〜１０ｃのそれぞれから受信したデータを、親局３０に転送する。
【００１９】
親局３０は、電源の供給が可能な場所に設置されており、当該電源によって駆動する。親局３０は、常に動作モードであり、スリープモードに移行しない。親局３０は、ネットワーク５０を介してサーバ６０と通信可能である。親局３０は、中継局２０ａから受信したデータをサーバ６０に転送する。このように、複数の子局１０ａ〜１０ｃにおいて測定されたデータは、中継局２０ａ及び親局３０を介したマルチホップでサーバ６０に送信される。
【００２０】
無線通信システム１は、図１に示した構成に加えて、通常、図示しない制御ＰＣを備える。制御ＰＣは、ユーザが操作可能なコンピュータである。制御ＰＣは、ネットワーク５０を介してサーバ６０及び親局３０と通信可能である。ユーザが制御ＰＣを操作することによって、親局３０に対して設定の変更等を指示することができる。
【００２１】
次に、図２を参照して、第１の実施形態に係る子局の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係る子局の構成を示すブロック図である。複数の子局１０ａ〜１０ｃは、それぞれ同様の構成である。以下、複数の子局１０ａ〜１０ｃのそれぞれを、子局１０と称することがある。図２に示すように、子局１０は、制御部１０１、無線通信部１０２、メモリ１０３、計測部１０４、及びＲＴＣ１０５を備える。
【００２２】
制御部１０１は、無線通信部１０２、メモリ１０３、計測部１０４、及びＲＴＣ１０５の動作を制御する。無線通信部１０２は、子局１０と中継局２０ａとの通信を行う。無線通信部１０２は、特定小電力無線等のＬＰＷＡによって、無線通信を行う。具体的には、無線通信部１０２は、例えばＬｏＲａによって、無線通信を行う。計測部１０４は、水位や振動等のデータの計測を行う。メモリ１０３には、計測部１０４が計測したデータ及び詳細を後述するインターバル時間等が保存される。ＲＴＣ（Real Time Clock）１０５は、子局１０がスリープモードであっても動作する時計である。
【００２３】
次に、図３を参照して、第１の実施形態に係る中継局の構成について説明する。図３は、第１の実施形態に係る中継局の構成を示すブロック図である。以下、中継局２０ａを中継局２０と称することがある。図３に示すように、中継局２０は、制御部２０１、無線通信部２０２、メモリ２０３、及びＲＴＣ２０４を備える。
【００２４】
制御部２０１は、無線通信部２０２、メモリ２０３、及びＲＴＣ２０４の動作を制御する。無線通信部２０２は、中継局２０と、子局１０及び親局３０と、の無線通信を行う。無線通信部２０２は、特定小電力無線等のＬＰＷＡによって、無線通信を行う。具体的には、無線通信部２０２は、例えばＬｏＲａによって、無線通信を行う。メモリ２０３には、子局１０から受信したデータ及び親局３０から受信した情報等が保存される。ＲＴＣ２０４は、中継局２０内において現在時刻を刻む時計である。
【００２５】
次に、図４を参照して、第１の実施形態に係る親局の構成について説明する。図４は、第１の実施形態に係る親局の構成を示すブロック図である。図４に示すように、親局３０は、制御部３０１、無線通信部３０２、メモリ３０３、送受信部３０４、及びＲＴＣ３０５を備える。
【００２６】
制御部３０１は、無線通信部３０２、メモリ３０３、送受信部３０４、及びＲＴＣ３０５の動作を制御する。無線通信部３０２は、親局３０と中継局２０との無線通信を行う。無線通信部３０２は、特定小電力無線等のＬＰＷＡによって、無線通信を行う。具体的には、無線通信部３０２は、例えばＬｏＲａによって、無線通信を行う。メモリ３０３には、中継局２０から受信したデータが保存される。送受信部３０４は、ネットワーク５０を介して中継局２０から受信したデータをサーバ６０に転送する。送受信部３０４とサーバ６０との通信方法は、特に限定されず、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。送受信部３０４とサーバ６０との通信方法は、例えば、無線ＬＡＮであってもよいし、ＬＴＥ（Long Term Evolution）であってもよい。ＲＴＣ３０５は、親局３０内において現在時刻を刻む時計である。
【００２７】
次に、図５を参照して、第１の実施形態に係る無線通信システムの動作を説明する。図５は、第１の実施形態に係る無線通信システムの動作を示すシーケンスチャートである。図５に示すように、無線通信システム１によってデータの測定を行う際には、まず、中継局２０ａが親局３０を探索する（ステップＳ１）。中継局２０ａは、親局３０を探索する際に中継局２０ａの装置ＩＤをブロードキャストする。
【００２８】
親局３０は、中継局２０ａの親局探索メッセージを受信すると、ＲＴＣ３０５において取得した現在時刻と、ホップ数と、を中継局２０ａに返信し（ステップＳ２）、中継局２０ａの装置ＩＤをメモリ３０３に保存する（ステップＳ３）。装置ＩＤは、個々の装置を識別するために、子局１０、中継局２０、及び親局３０のそれぞれに重複しないように設定された番号である。装置ＩＤは、ＬＰＷＡ通信の宛先として使用される。ホップ数は、子局１０が親局３０にデータを上げるまでに経由する中継局の数を示す。親局３０のホップ数は、０である。
【００２９】
中継局２０ａは、親局３０から送信された現在時刻をＲＴＣ２０４に設定し（ステップＳ４）、親局３０の装置ＩＤ及び中継局２０ａのホップ数をメモリ２０３に保存する（ステップＳ５）。中継局２０ａのホップ数は、親局３０のホップ数に１を加えたものであり、ここでは１である。
【００３０】
ユーザは、制御ＰＣを操作してデータ送信時刻を設定する。データ送信時刻は、中継局２０の配下にある子局１０のうち最も先にデータを送信する子局１０がデータの送信を行う時刻である。制御ＰＣは、中継局２０ａが親局３０を探索した後に、ユーザが設定したデータ送信時刻を親局３０に送信する（ステップＳ６）。親局３０は、制御ＰＣから受信したデータ送信時刻を、中継局２０ａに転送する（ステップＳ７）。中継局２０ａは、データ送信時刻をメモリ２０３に保存し（ステップＳ８）、制御部２０１において複数の子局１０ａ〜１０ｃのそれぞれに対してインターバル時間を設定する（ステップＳ９）。
【００３１】
インターバル時間は、子局１０が所定周期でデータを送信する時間間隔を定義したパラメータである。インターバル時間は、具体的には以下のように算出される。
インターバル時間＝データ送信時刻＋（Ｎ−１）×分散時間×（中継局２０のホップ数＋1）−現在時刻
なお、子局１０ａ、子局１０ｂ、子局１０ｃがこの順にデータの送信を行う場合、上記数式におけるＮは、１、２、３である。分散時間は、無線通信システム１内において各端末から１ホップ先の端末へのデータ送信に要する時間である。
【００３２】
次に、子局１０ａは、親局３０の探索を行う（ステップＳ１０）。子局１０ａは、親局３０を探索する際に子局１０ａの装置ＩＤをブロードキャストする。中継局２０ａは、子局１０ａの親局探索メッセージを受信すると、子局１０ａの装置ＩＤをルート情報として親局３０に送信する（ステップＳ１１）。親局３０は、中継局２０ａから受信したルート情報を、送受信部３０４からサーバ６０に転送する（ステップＳ１２）。中継局２０ａは、ＲＴＣ２０４から取得した現在時刻と、中継局２０ａのホップ数と、ステップＳ９において設定した子局１０ａのインターバル時間と、を子局１０ａに返信する（ステップＳ１３）。中継局２０ａは、子局１０ａの装置ＩＤをメモリ２０３に保存する（ステップＳ１４）。
【００３３】
子局１０ａは、中継局２０ａから受信した現在時刻をＲＴＣ１０５に設定し（ステップＳ１５）、インターバル時間をメモリ１０３に保存する（ステップＳ１６）。そして、子局１０ａは、無線通信部１０２及び計測部１０４を停止し（ステップＳ１７）、起動時刻をＲＴＣ１０５に設定する（ステップＳ１８）。起動時刻は、現在時刻にインターバル時間を加えた時刻である。そして、子局１０ａは、スリープモードに移行する（ステップＳ１９）。
【００３４】
図５には、１つの子局１０ａの動作のみを示しているが、他の子局１０ｂ、１０ｃも同様の動作を行い、スリープモードに移行する。なお、複数の子局１０ａ〜１０ｃが親局３０の探索を行う順は、特に限定されない。無線通信システム１において、全ての子局１０ａ〜１０ｃの親局３０の探索が完了すると、サーバ６０は、下記の表１に示すルート情報を持っている。制御ＰＣから下流の端末にデータを送信する際には、サーバ６０が持っているルート情報に基づいて送信ルートを作成し、当該送信ルートをデータに付加して親局３０に送信する。当該データを受信した親局３０は、当該送信ルートに従って、次の送信先を決定する。また、中継局２０ａは、親局３０を探索した際に親局３０の装置ＩＤをメモリ２０３に保存しているため、子局１０からデータを受信すると、親局３０の装置ＩＤに基づいて親局３０に当該データを転送する。
【表１】
0006813202.tif 000002
【００３５】
複数の子局１０ａ〜１０ｃのそれぞれは、ＲＴＣ１０５に設定された起動時刻になると、スリープモードから復帰し、データの計測を行う。データの計測が完了すると、当該データを中継局２０ａに送信する。このとき、データを送信している子局１０以外の子局１０が電波を吹いていないため、電波干渉の発生を抑制することができる。
【００３６】
中継局２０ａは、親局３０から受信したデータ送信時刻に基づいてインターバル時間を複数の子局１０ａ〜１０ｃのそれぞれに設定し、当該インターバル時間をデータ受信成功のＡＣＫに付加して複数の子局１０ａ〜１０ｃに送信する。複数の子局１０ａ〜１０ｃは、インターバル時間が付加されたＡＣＫを受信すると、ＲＴＣ１０５に起動時刻を設定し、スリープモードに移行する。中継局２０ａは、子局１０から受信したデータを親局３０に転送する。親局３０は、中継局２０ａから転送されたデータを無線通信部３０２において受信する。親局３０は、中継局２０ａからデータを受信すると、送受信部３０４からネットワーク５０を介してサーバ６０に転送し、中継局２０ａにデータ受信成功のＡＣＫ（acknowledgement）を送信する。
【００３７】
このように、中継局２０ａが複数の子局１０ａ〜１０ｃのデータ送信スケジュールを集中管理することによって、複数の子局１０ａ〜１０ｃの消費電力を抑制し、かつ、電波の干渉を抑制することができる。そのため、無線通信システム１は、効率良く通信を行うことができる。また、無線通信システム１では、インターバル時間をＡＣＫに付加して送信しているため、端末間の通信回数を抑制することができる。
【００３８】
第１の実施形態に係る無線通信システムにおいて、ユーザが子局１０の設定を変更する場合の手順を説明する。ユーザは、制御ＰＣを操作して親局３０に設定変更情報を送信する。設定変更情報は、設定を変更する子局１０の装置ＩＤと、パラメータ変更内容と、を含む。親局３０は、設定変更情報を中継局２０ａに送信する。中継局２０ａは設定変更情報をメモリ２０３に保存しておき、当該子局１０が送信したデータを受信した際に、データ受信成功のＡＣＫに当該設定変更情報を付加して子局１０に送信する。このように子局１０の設定を変更することによって、ユーザは、子局１０の起動時刻を意識することなく子局１０の設定を変更することができる。また、設定変更情報の送信とＡＣＫの送信とを一度の通信で行っているため、無線通信システム１内の端末間の通信回数を抑制することができる。
【００３９】
（第１の実施形態の変形例）
次に、図６を参照して、第１の実施形態に係る無線通信システムの変形例について説明する。図６は、第１の実施形態に係る無線通信システムの一変形例の構成を示すブロック図である。図６に示す変形例では、複数の子局１０ａ〜１０ｃが全て親局３０と直接通信可能な位置に設置されており、中継局２０ａが設置されていない点で図１に示した無線通信システム１と異なる。本変形例では、親局３０が、インターバル時間の設定を行う。
【００４０】
親局３０は、子局１０の親局探索メッセージを受信すると、メモリ３０３に子局１０の装置ＩＤを保存し、ＲＴＣ３０５で取得した現在時刻と、メモリ３０３に予め保存していたインターバル時間と、を子局１０に返信する。子局１０は、親局３０から受信した現在時刻をＲＴＣ１０５に設定し、起動時刻をＲＴＣ１０５に設定した後にスリープモードに移行する。このように、複数の子局１０ａ〜１０ｃが全て親局３０と通信可能な位置に設置されている場合、単純な構成でデータの送信を行うことができる。
【００４１】
なお、第１の実施形態では、インターバル時間を子局１０が所定周期でデータを送信する時間間隔として、中継局２０ａから子局１０に送信していたが、中継局２０ａにおいて起動時刻を算出し、インターバル時間に代えて起動時刻を子局１０に送信してもよい。また、第１の実施形態では、ＲＴＣ２０４から取得した現在時刻をデータ受信成功のＡＣＫに付加して子局１０に送信してもよい。この場合、子局１０は、中継局２０ａから受信した現在時刻に基づいて時刻同期を行う。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、図７を参照して、第２の実施形態に係る無線通信システムの構成について説明する。図７は、第２の実施形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。無線通信システム２は、図１に示した構成に加えて、複数の子局１０ｄ〜１０ｆ、中継局２０ｂ、及び制御ＰＣ７０を備える。その他の構成については第１の実施形態において説明したものと同様であるため、適宜説明を省略する。
【００４３】
複数の子局１０ｄ〜１０ｆは、複数の子局１０ａ〜１０ｃと同様の構成を有する端末である。複数の子局１０ｄ〜１０ｆは、中継局２０ｂと通信可能であり、測定したデータを中継局２０ｂに送信する。中継局２０ｂは、複数の子局１０ｄ〜１０ｆを配下に持つネットワーク４０ｂを構成する。中継局２０ｂは、親局３０と直接通信することができず、中継局２０ａと直接通信可能である。中継局２０ｂは、中継局２０ａと同様の構成を有する。制御ＰＣ７０は、第１の実施形態において説明した制御ＰＣと同様に、ネットワーク５０を介して親局３０と通信可能である。
【００４４】
中継局２０ｂは、親局３０を探索する際に中継局２０ｂの装置ＩＤをブロードキャストする。中継局２０ａは、中継局２０ｂの親局探索メッセージを受信すると、メモリ２０３に中継局２０ｂの装置ＩＤを保存し、ＲＴＣ２０４から取得した現在時刻と、メモリ２０３に保存された中継局２０ａのホップ数と、を中継局２０ｂに送信する。中継局２０ｂは、中継局２０ａから受信した現在時刻をＲＴＣ２０４に設定し、中継局２０ａのホップ数に１を加えた数と中継局２０ａの装置ＩＤとをメモリ２０３に保存する。
【００４５】
ユーザは、中継局２０ａ、２０ｂの親局３０の探索が完了した後に、制御ＰＣ７０を操作して中継局２０ａ、２０ｂのデータ送信時刻をそれぞれ設定する。ユーザは、中継局２０ａ、２０ｂの配下にある子局１０の個数に基づいて、中継局２０ａの配下にある子局１０と、中継局２０ｂの配下にある子局１０と、が同時に電波を発しないようにデータ送信時刻を設定する。
【００４６】
親局３０は、中継局２０ａ、２０ｂのデータ送信時刻を中継局２０ａに転送する。中継局２０ａは、中継局２０ａのデータ送信時刻をメモリ２０３に保存し、中継局２０ｂのデータ送信時刻を中継局２０ｂに転送する。次に、複数の子局１０ａ〜１０ｆがそれぞれ親局３０の探索を行う。親局探索時における複数の子局１０ａ〜１０ｆの動作は、第１の実施形態において説明した複数の子局１０ａ〜１０ｃの動作と同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
無線通信システム２において、全ての子局１０ａ〜１０ｆの親局３０の探索が完了すると、サーバ６０は、下記の表２に示すルート情報を持っている。制御ＰＣから下流の端末にデータを送信する際には、サーバ６０が持っているルート情報に基づいて送信ルートを作成し、当該送信ルートをデータに付加して親局３０に送信する。当該データを受信した親局３０は、当該送信ルートに従って、次の送信先を決定する。中継局２０ａは、親局３０を探索した際に親局３０の装置ＩＤをメモリ２０３に保存しているため、子局１０からデータを受信すると、親局３０の装置ＩＤに基づいて親局３０に当該データを転送する。中継局２０ｂは、親局３０を探索した際に中継局２０ａの装置ＩＤをメモリ２０３に保存しているため、子局１０からデータを受信すると、中継局２０ａの装置ＩＤに基づいて、中継局２０ａに当該データを転送する。
【表２】
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【００４８】
子局１０は、設置位置によっては、中継局２０ａ、２０ｂのいずれとも通信可能である場合がある。この場合、子局１０が親局３０の探索を行うと、中継局２０ａ、２０ｂの両方が子局１０に自身のホップ数を含む返信を送信する。子局１０は、２以上の返信を受信すると、当該返信が含むホップ数を比較してホップ数が少ない方の中継局２０のネットワークに参加する。
【００４９】
次に、図８、９を参照して、第２の実施形態に係る無線通信システムのデータ送信時における動作を説明する。図８、９は、第２の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を説明するシーケンスチャートである。図８、９に示す例では、中継局２０ｂのデータ送信時刻が１０：００であり、中継局２０ａのデータ送信時刻が１０：３０である。また、分散時間は３分である。本動作例では、子局１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃが、この順にデータを送信する。
【００５０】
複数の子局１０ａ〜１０ｆは、各々のＲＴＣ１０５に設定された起動時刻になると、スリープモードから復帰し、データの計測及び当該データの送信を行う。まず、図８を参照して、中継局２０ｂの配下にある複数の子局１０ｄ〜１０ｆがデータを送信する手順を説明する。子局１０ｄは、ＲＴＣ１０５に設定された起動時刻（１０：００）になると、スリープモードから復帰し、データを計測する。データの計測が完了すると、中継局２０ｂに当該データを送信する（ステップＳ１０１）。
【００５１】
中継局２０ｂは、子局１０ｄからのデータ受信に成功すると、データ受信の成功を示すＡＣＫを子局１０ｄに送信する。当該ＡＣＫには、子局１０ｄのインターバル時間が付加されている。子局１０ｄは、ＡＣＫに付加されたインターバル時間に基づいて、起動時刻を設定する。子局１０ｄの起動時刻は、中継局２０ｂのデータ送信時刻である。例えば、子局１０ｄの起動時刻が翌日の１０：００である場合、子局１０ｄのインターバル時間は２４時間である。
【００５２】
子局１０ｄは、中継局２０ｂからＡＣＫを受信すると、子局１０ｄは、ＲＴＣから取得した現在時刻を読み出し、ＲＴＣ１０５のアラームに当該現在時刻にインターバル時間を加えた起動時刻を設定し、スリープモードに移行する。
【００５３】
子局１０ｄから中継局２０ｂへのデータ送信は、１０：０３に完了する。中継局２０ｂは、子局１０ｄからのデータ送信が完了すると、メモリ２０３に保存されている中継局２０ａの装置ＩＤを読み出し、子局１０ｄから受信したデータを中継局２０ａに転送する（ステップＳ１０２）。中継局２０ａは、中継局２０ｂからのデータ送信が完了すると、メモリ２０３に保存されている親局３０の装置ＩＤを読み出し、中継局２０ｂから受信したデータを親局３０に転送する（ステップＳ１０３）。
【００５４】
親局３０は、中継局２０ａからのデータ送信が完了すると、送受信部３０４からサーバ６０に中継局２０ａから受信したデータを転送する（ステップＳ１０４）。このように、子局１０ｄは、計測したデータをマルチホップでサーバ６０に送信する。続いて、子局１０ｅ、１０ｆもＲＴＣ１０５に設定された起動時刻になると、データの送信を行う（ステップＳ１０５〜ステップＳ１１２）。
【００５５】
次に、図９を参照して、中継局２０ａの配下にある複数の子局１０ａ〜１０ｃがデータを送信する手順を説明する。子局１０ａは、ＲＴＣ１０５に設定された起動時刻（１０：３０）になると、スリープモードから復帰し、データを計測する。データの計測が完了すると、中継局２０ａに当該データを送信する（ステップＳ２０１）。
【００５６】
中継局２０ａは、子局１０ａからのデータ受信に成功すると、データ受信の成功を示すＡＣＫを子局１０ａに送信する。当該ＡＣＫには、子局１０ａのインターバル時間が付加されている。子局１０ａは、ＡＣＫに付加されたインターバル時間に基づいて、起動時刻を設定する。子局１０ａの起動時刻は、中継局２０ａのデータ送信時刻である。例えば、子局１０ａの起動時刻が翌日の１０：３０である場合、子局１０ａのインターバル時間は２４時間である。
【００５７】
子局１０ａは、中継局２０ａからＡＣＫを受信すると、子局１０ａは、ＲＴＣから取得した現在時刻を読み出し、ＲＴＣ１０５のアラームに当該現在時刻にインターバル時間を加えた起動時刻を設定し、スリープモードに移行する。
【００５８】
子局１０ａから中継局２０ａへのデータ送信は、１０：３３に完了する。中継局２０ａは、子局１０ａからのデータ送信が完了すると、メモリ２０３に保存されている親局３０の装置ＩＤを読み出し、子局１０ａから受信したデータを親局３０に転送する（ステップＳ２０２）。親局３０は、中継局２０ａからのデータ送信が完了すると、送受信部３０４からサーバ６０に中継局２０ａから受信したデータを転送する（ステップＳ２０３）。このように、子局１０ａは、計測したデータをマルチホップでサーバ６０に送信する。続いて、子局１０ｂ、１０ｃもＲＴＣ１０５に設定された起動時刻になると、データの送信を行う（ステップＳ２０４〜ステップＳ２０９）。
【００５９】
このようにして、無線通信システム２内のネットワーク４０ａ、４０ｂの配下にある複数の子局１０ａ〜１０ｆは、電波干渉を抑制しつつ、サーバ６０に測定したデータを送信することができる。さらに、無線通信システム２は、第１の実施形態において説明した効果と同様の効果を奏することができる。
【００６０】
以上で説明した本実施の形態に係る発明により、電波干渉の発生を抑制し、かつ、省電力でマルチホップを行うことができる無線通信システム、無線通信方法、中継局、及びプログラムを提供することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１、２  無線通信システム                １０、１０ａ〜１０ｆ  子局  
２０、２０ａ、２０ｂ  中継局            ３０  親局  
４０ａ、４０ｂ  ネットワーク            ５０  ネットワーク  
６０  サーバ                            １０１  制御部  
１０２  無線通信部                      １０３  メモリ  
１０４  計測部                          １０５  ＲＴＣ  
２０１  制御部                          ２０２  無線通信部  
２０３  メモリ                          ２０４  ＲＴＣ  
３０１  制御部                          ３０２  無線通信部  
３０３  メモリ                          ３０４  送受信部  
３０５  ＲＴＣ  
【要約】
【課題】電波干渉の発生を抑制し、かつ、省電力でマルチホップを行うことができる無線通信システムを提供する。
【解決手段】中継局２０ａが、複数の子局１０ａ〜１０ｃが同時に電波を発しないようにインターバル時間を設定し、複数の子局１０ａ〜１０ｃのそれぞれが、前記インターバル時間を中継局２０ａから受信すると現在時刻に前記インターバル時間を加えた起動時刻を保存してスリープモードに移行し、前記起動時刻になるとスリープモードから復帰してデータの測定及び前記データの中継局２０ａへの送信を行い、中継局２０ａが、複数の子局１０ａ〜１０ｃのうちの１つから前記データを受信すると、インターバル時間を付加したＡＣＫを当該子局に送信し、前記データを親局３０に送信し、親局３０が、中継局２０ａから前記データを受信すると、前記データをサーバ６０に送信する、無線通信システム。
【選択図】図１【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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