(57)【要約】【課題】エンドデバイスにおいて、従属するルータ以外のルータを利用してパケットを送信することを可能にすることで、パケットの送信に失敗したときに再送を繰り返すという事態を回避することを目的とする。【解決手段】エンドデバイスｄがエンドデバイスａにパケットを送信する場合、通常、エンドデバイスｄは自身の親ルータｒ３にパケットを送信する。パケットはエンドデバイスｄの親ルータｒ３からエンドデバイスａの親ルータｒ４を経由してエンドデバイスａへ送信される。ルータｒ３とエンドデバイスｄとの間に一時的な遮蔽が発生した場合、エンドデバイスｄはルータｒ１から送信されたパケットを傍受すると、ルータｒ１を送信用親ルータｒ１として一時的に定義し、送信用親ルータｒ１にパケットを送信する。パケットは送信用親ルータｒ１からエンドデバイスａの親ルータｒ４を経由してエンドデバイスａへ送信される。【選択図】図３
2009124459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信データを中継する複数の親端末と、いずれかの親端末との親子関係が各々設定される複数の子端末であり、親子関係が設定された親端末から無線通信により通信データを受信する複数の子端末とを備える無線通信システムにおいて、
各々の親端末は、
無線フレームの送信元が通信データの中継機能を具備することを示すルータフラグを有意に設定するルータフラグ設定部と、
前記ルータフラグ設定部が設定したルータフラグを含む第１無線フレームを送信する親端末送信部とを有し、
各々の子端末は、
無線フレームを受信する子端末受信部と、
前記子端末受信部が受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグを含む第１無線フレームである場合、当該第１無線フレームの送信元の親端末へ、他の端末宛ての通信データを含む第２無線フレームを送信する子端末送信部とを有し、
各々の親端末は、さらに、
無線フレームを受信する親端末受信部と、
前記親端末受信部が受信した無線フレームが当該親端末へ子端末から送信された第２無線フレームである場合、当該第２無線フレームに含まれる他の端末宛ての通信データを、当該他の端末へ送信する中継部とを有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記親端末送信部は、所定のタイムスロットにて、前記ルータフラグ設定部が設定したルータフラグを含む第１無線フレームを送信し、
前記子端末送信部は、前記子端末受信部が前記所定のタイムスロットにて受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグを含む第１無線フレームである場合、前記所定のタイムスロットの次のタイムスロットにて、当該第１無線フレームの送信元の親端末へ、他の端末宛ての通信データを含む第２無線フレームを送信し、
各々の親端末は、さらに、
前記親端末受信部が前記所定のタイムスロットにて受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグを含む第１無線フレームである場合、前記所定のタイムスロットの次のタイムスロットにて、無線フレームを送信しないように各部を制御する送信制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
各々の親端末は、さらに、
無線フレームの送信元が通信データをいずれかの端末へ中継可能であることを示す中継フラグを有意に設定する中継フラグ設定部を有し、
前記親端末送信部は、前記ルータフラグ設定部が設定したルータフラグと前記中継フラグ設定部が設定した中継フラグとを含む第１無線フレームを送信し、
前記子端末送信部は、前記子端末受信部が受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグと有意に設定された中継フラグとを含む第１無線フレームである場合、当該第１無線フレームの送信元の親端末へ、他の端末宛ての通信データを含む第２無線フレームを送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記親端末送信部は、所定のタイムスロットにて、前記ルータフラグ設定部が設定したルータフラグと前記中継フラグ設定部が設定した中継フラグとを含む第１無線フレームを送信し、
前記子端末送信部は、前記子端末受信部が前記所定のタイムスロットにて受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグと有意に設定された中継フラグとを含む第１無線フレームである場合、前記所定のタイムスロットの次のタイムスロットにて、当該第１無線フレームの送信元の親端末へ、他の端末宛ての通信データを含む第２無線フレームを送信し、
各々の親端末は、さらに、
前記親端末受信部が前記所定のタイムスロットにて受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグと有意に設定された中継フラグとを含む第１無線フレームである場合、前記所定のタイムスロットの次のタイムスロットにて、無線フレームを送信しないように各部を制御する送信制御部を有することを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記中継フラグ設定部は、無線フレームの送信元が通信データを特定の端末へ中継可能であることを示す中継フラグを有意に設定することを特徴とする請求項３又は４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記親端末送信部は、前記ルータフラグ設定部が設定したルータフラグと子端末宛ての通信データとを含む第１無線フレームを送信し、
前記子端末送信部は、前記子端末受信部が受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグと他の端末宛ての通信データとを含む第１無線フレームである場合、当該第１無線フレームの送信元の親端末へ、当該他の端末宛ての通信データを含む第２無線フレームを送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記親端末送信部は、所定のタイムスロットにて、前記ルータフラグ設定部が設定したルータフラグと子端末宛ての通信データとを含む第１無線フレームを送信し、
前記子端末送信部は、前記子端末受信部が前記所定のタイムスロットにて受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグと他の端末宛ての通信データとを含む第１無線フレームである場合、前記所定のタイムスロットの次のタイムスロットにて、当該第１無線フレームの送信元の親端末へ、当該他の端末宛ての通信データを含む第２無線フレームを送信し、
各々の親端末は、さらに、
前記親端末受信部が前記所定のタイムスロットにて受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグを含む第１無線フレームである場合、前記所定のタイムスロットの次のタイムスロットにて、無線フレームを送信しないように各部を制御する送信制御部を有することを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
各々の親端末は、さらに、
所定のタイムスロットの次に連続して子端末が使用可能なタイムスロットの数を設定するタイムスロット数設定部を有し、
前記親端末送信部は、前記所定のタイムスロットにて、前記ルータフラグ設定部が設定したルータフラグと前記タイムスロット数設定部が設定したタイムスロットの数を示すフィールドとを含む第１無線フレームを送信し、
前記子端末送信部は、前記子端末受信部が前記所定のタイムスロットにて受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグとタイムスロットの数を示すフィールドとを含む第１無線フレームである場合、前記所定のタイムスロットの次の当該フィールドが示す数のタイムスロットのいずれかにて、当該第１無線フレームの送信元の親端末へ、他の端末宛ての通信データを含む第２無線フレームを送信し、
各々の親端末は、さらに、
前記親端末受信部が前記所定のタイムスロットにて受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグとタイムスロットの数を示すフィールドとを含む第１無線フレームである場合、前記所定のタイムスロットの次の当該フィールドが示す数のタイムスロットにて、無線フレームを送信しないように各部を制御する送信制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記親端末送信部は、定期的に、又は、ランダムなタイミングで、前記ルータフラグ設定部が設定したルータフラグを含む第１無線フレームを送信することを特徴とする請求項１から８までのいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記親端末送信部は、前記ルータフラグ設定部が設定したルータフラグを先頭部分に含む第１無線フレームを送信することを特徴とする請求項１から９までのいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１１】
通信データを中継する複数の親端末と、いずれかの親端末との親子関係が各々設定される複数の子端末であり、親子関係が設定された親端末から無線通信により通信データを受信する複数の子端末とを用いる無線通信方法において、
各々の親端末が、無線フレームの送信元が通信データの中継機能を具備することを示すルータフラグを有意に設定し、
各々の親端末が、設定したルータフラグを含む第１無線フレームを送信し、
各々の子端末が、無線フレームを受信し、
各々の子端末が、受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグを含む第１無線フレームである場合、当該第１無線フレームの送信元の親端末へ、他の端末宛ての通信データを含む第２無線フレームを送信し、
各々の親端末が、無線フレームを受信し、
各々の親端末が、受信した無線フレームが当該親端末へ子端末から送信された第２無線フレームである場合、当該第２無線フレームに含まれる他の端末宛ての通信データを、当該他の端末へ送信す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、無線通信システム及び無線通信方法に関するものである。本発明は、特に、無線通信システムにおける通信制御処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線通信システムとして、特許文献１に記載のものがある。特許文献１には、無線通信ゲームシステムにおいて、親機が自機識別情報に加えて新たな子機のエントリを受け付けるか否かを示す信号をブロードキャストする手法が記載されている。加えて、一定時間以上親機からのデータを受信できなくなった場合には最初に親機パケットの受信を試みることから復帰処理を開始する手法が記載されている。さらに、親機と子機との通信において、第１タイムスロットを親機が使用し、第２タイムスロットを子機が使用するように通信パケットを構成する手法が記載されている。
【０００３】
また、従来の中継通信方法として、例えばＡＯＤＶ（非特許文献１）などの手法がある。
【０００４】
また、従来の中継通信方法を用いる無線通信システムとして、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）がある（非特許文献２）。ＺｉｇＢｅｅでは端末（デバイス）をＺｉｇＢｅｅルータ（ｒｏｕｔｅｒ）とＺｉｇＢｅｅエンドデバイス（ｅｎｄ・ｄｅｖｉｃｅ）に分類する。ＺｉｇＢｅｅルータは中継機能を持つ。ＺｉｇＢｅｅエンドデバイスは中継機能を持たず、特定のＺｉｇＢｅｅルータに従属し、データを送信する際には特定のＺｉｇＢｅｅルータに送信し、特定のＺｉｇＢｅｅルータが任意のデバイスへデータを中継通信する。データを受信する際には、ＺｉｇＢｅｅルータが自身に従属しているＺｉｇＢｅｅエンドデバイスへ送信されたデータを受信し、ＺｉｇＢｅｅエンドデバイスへ転送する。
【特許文献１】特開２００７−１４３１８９号公報
【非特許文献１】Ｃ．Ｐｅｒｋｉｎｓ、Ｅ．Ｂｅｌｄｉｎｇ−Ｒｏｙｅｒ、Ｓ．Ｄａｓ、“Ａｄ  ｈｏｃ  Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  （ＡＯＤＶ）  Ｒｏｕｔｉｎｇ”、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｒｆｃ／ｒｆｃ３５６１．ｔｘｔ＞、ＩＥＴＦ・Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ・ＲＦＣ（３５６１）、２００３年７月
【非特許文献２】ＺｉｇＢｅｅ・Ａｌｌｉａｎｃｅホームページ、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｉｇｂｅｅ．ｏｒｇ／ｅｎ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の無線通信システムにおいて、データを中継するルータとデータを送受信するエンドデバイスとの間に一時的な遮蔽が発生した状況を考える。例えば、ルータとエンドデバイスとの間を人や車が横切った場合、ルータとエンドデバイスとの間に設置されたドアが開閉した場合、ルータとエンドデバイスとの間で何らかの作業中に什器のレイアウトが変更された場合など、通信環境が一次的に変化する状況があり得る。このような場合、エンドデバイスはデータの送信に失敗すると、ルータに対してデータの再送を繰り返すことになるが、ルータとエンドデバイスとの間が遮断されている状況においては、通信が成功することはない。しかしながら、エンドデバイスでは、それを知る手段がないため、規定の回数の再送を繰り返してしまう。通常、エンドデバイスのバッテリ（電源）の容量には限りがあるので、このような無駄な通信は可能な限り避ける必要があるという課題があった。
【０００６】
本発明は、例えば、エンドデバイスにおいて、従属するルータ以外のルータを利用してデータを送信することを可能にすることで、データの送信に失敗したときに再送を繰り返すという事態を回避し、消費電力量を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様に係る無線通信システムは、
通信データを中継する複数の親端末と、いずれかの親端末との親子関係が各々設定される複数の子端末であり、親子関係が設定された親端末から無線通信により通信データを受信する複数の子端末とを備える無線通信システムにおいて、
各々の親端末は、
無線フレームの送信元が通信データの中継機能を具備することを示すルータフラグを有意に設定するルータフラグ設定部と、
前記ルータフラグ設定部が設定したルータフラグを含む第１無線フレームを送信する親端末送信部とを有し、
各々の子端末は、
無線フレームを受信する子端末受信部と、
前記子端末受信部が受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグを含む第１無線フレームである場合、当該第１無線フレームの送信元の親端末へ、他の端末宛ての通信データを含む第２無線フレームを送信する子端末送信部とを有し、
各々の親端末は、さらに、
無線フレームを受信する親端末受信部と、
前記親端末受信部が受信した無線フレームが当該親端末へ子端末から送信された第２無線フレームである場合、当該第２無線フレームに含まれる他の端末宛ての通信データを、当該他の端末へ送信する中継部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一の態様によれば、子端末において、当該子端末宛ての通信データを受信するために親子関係が設定された親端末以外の親端末を利用して他の端末宛ての通信データを送信することが可能となるため、通信データの送信に失敗したときに再送を繰り返すという事態を回避することができ、ひいては、消費電力量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００１０】
本発明の実施の形態に係る無線通信システムでは、バッテリにより電源供給されるなど、電源容量に制限がある無線端末（以下、「エンドデバイス」という）と、電源容量に制限がない無線端末（以下、「ルータ」という）の２種類の端末（デバイス）が混在するものとする。なお、各端末の種類については、固定的に予め設置時に決めておいてもよいし、運用中に変更してもよい。後述するように、本発明の実施の形態に係る無線通信システムでは、複数のルータがＩＰ（インターネットプロトコル）パケットなどのパケットを中継し、複数のエンドデバイスがパケットを送受信する。各エンドデバイスには、いずれかのルータとの親子関係が設定されており（即ち、エンドデバイスが子端末として動作し、ルータが親端末として動作する）、各エンドデバイス（子端末）は、親子関係が設定されたルータ（親端末）から無線通信によりパケットを受信する（なお、エンドデバイスが親端末として動作することはないが、ルータは親端末としても子端末としても動作することができる）。
【００１１】
各端末は任意の端末と通信可能である。つまり、各ルータは任意のルータ及びエンドデバイスと通信可能であり、各エンドデバイスも任意のルータ及びエンドデバイスと通信可能である。
【００１２】
ルータは中継通信機能を持つ。本発明の実施の形態では中継通信方法は限定せず、任意の方法でよい。例えば、前述したＡＯＤＶ（非特許文献１）などの手法が利用可能である。
【００１３】
一方、エンドデバイスは中継通信機能を持たない。エンドデバイスは通信経路の末端に位置し、特定のルータを親とした親子関係を結び、そのルータを親ルータと定義して、親ルータのみからパケットを受信する。エンドデバイスは、中継通信をルータに任せることで、低消費電力化を図る。本発明の実施の形態では親子関係を生成する方法は任意の方法でよい。例えばエンドデバイスが電源投入直後に要求パケットを送信し、応答を返してきたルータを親ルータとする方法が考えられる。
【００１４】
図１から図４までは、ルータとエンドデバイスとの間の親子関係及び通信経路の一例を示す概念図である。
【００１５】
図１において、エンドデバイスａ〜ｇとルータｒ１〜ｒ４との親子関係は構築済みであることを前提とする。具体的には、エンドデバイスａ〜ｃにはルータｒ４との親子関係が設定され、エンドデバイスｄにはルータｒ３との親子関係が設定され、エンドデバイスｅ〜ｇにはルータｒ２との親子関係が設定されているものとする。
【００１６】
例えば、ルータｒ１がエンドデバイスｄにパケットを送信する場合、ルータｒ１は当該パケットの宛先であるエンドデバイスｄの親ルータｒ３に当該パケットを送信する。その際に中継通信を伴う場合もある。つまり、ルータｒ１から、宛先のエンドデバイスｄの親ルータｒ３がパケットを直接受信するのではなく、他のルータｒ２やｒ４を経由してから受信する場合がある。パケットを受信した親ルータｒ３は、その子であるエンドデバイスｄに当該パケットを送信する。
【００１７】
また、エンドデバイスｄが他のエンドデバイスａにパケットを送信する場合、送信元のエンドデバイスｄは自身の親ルータｒ３に当該パケットを送信する。そして、当該パケットは、送信元のエンドデバイスｄの親ルータｒ３から宛先のエンドデバイスａの親ルータｒ４へ送信される。その際に、上記と同様に中継通信を伴う場合もある。その後、宛先のエンドデバイスａの親ルータｒ４は、その子であるエンドデバイスａに当該パケットを送信する。
【００１８】
ここで、ルータとエンドデバイスとの間に一時的な遮蔽が発生した状況を考える。前述したように、例えば、ルータとエンドデバイスとの間を人や車が横切った場合、ルータとエンドデバイスとの間に設置されたドアが開閉した場合、ルータとエンドデバイスとの間で何らかの作業中に什器のレイアウトが変更された場合など、通信環境が一次的に変化する状況があり得る。
【００１９】
図２において、ルータｒ３とエンドデバイスｄとの間には、一時的な遮蔽が発生している。従来は、このような場合、エンドデバイスｄはパケットの送信に失敗すると、ルータｒ３に対してパケットの再送を繰り返すことになるが、ルータｒ３とエンドデバイスｄとの間が遮断されている状況においては、通信が成功することはない。エンドデバイスｄの電源容量には限りがあるので、このような無駄な通信は可能な限り避けることが望ましい。そこで、本発明の実施の形態では、エンドデバイスｄは消費電力を抑えるため、遮断中にパケットの再送はせず、以下の方法でパケットを送信する。
【００２０】
図３及び図４において、エンドデバイスｄは、パケットの送信時点で遮断がなく通信可能なルータｒ１を選択し，そのルータｒ１を送信用親ルータｒ１として一時的に定義し、パケットを送信用親ルータｒ１に送信する。遮断がないことを判定する手段は、ルータｒ１の通信を傍受することで判定する。なお、エンドデバイスｄは親ルータｒ３との間に遮断があることを確認してから、遮断がない送信用親ルータを判定してもよい。遮断があることの判定は親ルータｒ３への送信失敗で判定してもよい。
【００２１】
具体的には、図３において、エンドデバイスｄは、パケットを傍受し、傍受したパケットがルータｒ１から送信されたものであり、かつ、特定の端末（ルータｒ４）へ送信されたものであることを確認する。そして、そのパケットの送信元であるルータｒ１を送信用親ルータｒ１として一時的に定義する。このとき、エンドデバイスｄの親はルータｒ３であるが、ルータｒ３は受信用親ルータｒ３として定義されていると考えてもよい。
【００２２】
図４において、エンドデバイスｄは、一時的に定義した送信用親ルータｒ１にパケットを送信する。なお、エンドデバイスｄは、パケットを受信する際は、従来通り、従属関係のある親ルータｒ３から当該パケットを受信する。
【００２３】
上記の例では、エンドデバイスｄは、ルータｒ１から送信されたパケットを傍受すると、ルータｒ１を送信用親ルータｒ１として一時的に定義し、送信用親ルータｒ１にユニキャストでパケットを送信する。この例の変形例として、エンドデバイスｄがブロードキャストでパケットを送信することとしてもよい。つまり、この変形例において、エンドデバイスｄは、ルータｒ１から送信されたパケットを傍受すると、無線伝送路がクリアであると判断し、これをトリガとしてパケットをブロードキャストする。これにより、エンドデバイスｄが傍受できたパケットの送信元であるルータｒ１はもちろん、その他のルータにも、エンドデバイスｄが送信したパケットが届く可能性があるため、送信失敗の可能性をより低くすることができる。
【００２４】
実施の形態１．
図５は、本実施の形態に係るルータ１００の構成を示すブロック図である。図６は、本実施の形態に係るエンドデバイス２００の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図５において、ルータ１００は、アンテナに接続された物理層回路１０１、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｃｏｎｔｒｏｌ）層回路１０２、ネットワーク層回路１０３、送信制御回路１０４（送信制御部）を備える。ＭＡＣ層回路１０２は、端末受信部１１１（親端末受信部／子端末受信部）、端末送信部１１２（親端末送信部／子端末送信部）、中継部１１３を有する。ネットワーク層回路１０３は、ルータフラグ設定部１１４、中継フラグ設定部１１５を有する。以下では、ルータ１００が親端末として動作する場合の各部の機能について説明する。なお、ルータ１００が子端末として動作する場合の各部の機能については、エンドデバイス２００の各部の機能と同様であるため、説明を省略する。
【００２６】
ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１は、アンテナ及び物理層回路１０１を介して、無線フレームを受信する。ＭＡＣ層回路１０２の端末送信部１１２は、アンテナ及び物理層回路１０１を介して、無線フレームを送信する。無線フレームは、ＭＡＣ層のＰＤＵ（プロトコルデータユニット）であり、少なくとも送信元の端末を特定するアドレス（例えば、ＭＡＣアドレス）、宛先の端末を特定するアドレス（ブロードキャストアドレスなど、端末を特定しない場合もある）、後述するルータフラグや中継フラグなどのフラグを含むほか、通信データとしてパケットを含むものとする。パケットは、ネットワーク層のＰＤＵであり、少なくとも送信元の端末を特定するアドレス（例えば、ＩＰアドレス）、宛先の端末を特定するアドレス（ブロードキャストアドレスなど、端末を特定しない場合もある）を含むほか、上位層のデータを含むものとする。
【００２７】
ここで、図７に無線フレームの構成例を示す。図７（ａ）に示した無線フレームは、ヘッダの中にルータフラグ、中継フラグを含むほか、ヘッダの後にパケットを含んでいる。ルータフラグ、中継フラグの順序は任意に規定することができる。図示していないが、その他のフィールド（例えば、送信元アドレス、宛先アドレス）についても任意に規定することができる。図７（ｂ）に示した無線フレームは、パケットを含み、パケットの中にルータフラグ、中継フラグを含んでいる。このように、ルータフラグ、中継フラグは、パケットに内包されていてもよい。図７（ｃ）に示した無線フレームは、ヘッダの先頭部分にルータフラグ、中継フラグを含むほか、ヘッダの後にパケットを含んでいる。このように、ルータフラグや中継フラグの位置が無線フレームの先頭に近いほど、エンドデバイス２００が無線フレームの受信時にフィールド同期を行った後、ルータフラグや中継フラグの復調を完了するまでの時間が早まるため、ルータフラグや中継フラグについての判定処理を迅速に行うことができる。その結果、エンドデバイス２００は処理を早期に終了することが可能となり、電力消費量を抑えることができる。
【００２８】
ＭＡＣ層回路１０２の中継部１１３は、端末受信部１１１が受信した無線フレームがルータ１００へエンドデバイス２００から送信された無線フレーム（第２無線フレーム）である場合、当該無線フレームに含まれる他の端末（他のルータ１００や他のエンドデバイス２００）宛てのパケットを含む無線フレームを、当該他の端末、又は、当該他の端末との親子関係が設定されたルータ１００に送信する（又は、当該他の端末との親子関係が設定されたルータ１００への通信経路上の次のルータ１００に送信する）。つまり、中継部１１３は、当該パケットを、直接又は当該他の端末との親子関係が設定されたルータ１００を経由して、当該他の端末へ送信する。
【００２９】
ネットワーク層回路１０３は、ＭＡＣ層回路１０２から、ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１が受信した無線フレームに含まれるパケット１０８を受信する。また、ネットワーク層回路１０３は、ＭＡＣ層回路１０２にパケット１０９を送信し、ＭＡＣ層回路１０２の端末送信部１１２にパケット１０９を含む無線フレームを送信させる。
【００３０】
ネットワーク層回路１０３のルータフラグ設定部１１４は、無線フレームの送信元がルータであること（パケットの中継機能を具備すること）を示すルータフラグ１０６を有意に設定する（ルータフラグ１０６を生成し、ＭＡＣ層回路１０２に送信する）。ネットワーク層回路１０３の中継フラグ設定部１１５は、無線フレームの送信元がパケットをいずれかの端末（他のルータ１００又はエンドデバイス２００）へ中継可能であることを示す中継フラグ１０７を有意に設定する（中継フラグ１０７を生成し、ＭＡＣ層回路１０２に送信する）。ＭＡＣ層回路１０２の端末送信部１１２は、ネットワーク層回路１０３のルータフラグ設定部１１４が設定（生成）したルータフラグ１０６とネットワーク層回路１０３の中継フラグ設定部１１５が設定（生成）した中継フラグ１０７とを含む無線フレーム（第１無線フレーム）を送信する。
【００３１】
送信制御回路１０４は、無線フレームの送信タイミングを決定し、当該決定に応じて各部を制御する。ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１が受信した無線フレームに含まれるルータフラグ１０５の設定に応じて、送信制御回路１０４がどのような制御を行うかについては後述する。
【００３２】
図６において、エンドデバイス２００は、アンテナに接続された物理層回路２０１、ＭＡＣ層回路２０２、ネットワーク層回路２０３、送信制御回路２０４を備える。ＭＡＣ層回路２０２は、子端末受信部２１１、子端末送信部２１２を有する。以下では、エンドデバイス２００の各部の機能について説明する。なお、ルータ１００が子端末として動作する場合の各部の機能は、以下で説明するエンドデバイス２００の各部の機能と同様である。ルータ１００のＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１は、エンドデバイス２００のＭＡＣ層回路２０２の子端末受信部２１１に相当し、ルータ１００のＭＡＣ層回路１０２の端末送信部１１２は、エンドデバイス２００のＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２に相当する。
【００３３】
ＭＡＣ層回路２０２の子端末受信部２１１は、アンテナ及び物理層回路２０１を介して、無線フレームを受信する。ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２は、アンテナ及び物理層回路２０１を介して、無線フレームを送信する。
【００３４】
ネットワーク層回路２０３は、ＭＡＣ層回路２０２から、ＭＡＣ層回路２０２の子端末受信部２１１が受信した無線フレームに含まれるパケット２０７を受信する。また、ネットワーク層回路２０３は、ＭＡＣ層回路２０２にパケット２０８を送信し、ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２にパケット２０８を含む無線フレームを送信させる。
【００３５】
送信制御回路２０４は、ＭＡＣ層回路２０２の子端末受信部２１１が受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグ２０５と有意に設定された中継フラグ２０６とを含む無線フレーム（第１無線フレーム）である場合、ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２が、当該無線フレームの送信元のルータ１００へ、他の端末（他のルータ１００や他のエンドデバイス２００）宛てのパケット２０８を含む無線フレーム（第２無線フレーム）を送信するように、ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２を制御する。つまり、送信制御回路２０４は、無線フレームに含まれるルータフラグ２０５と中継フラグ２０６の論理積を算出し、当該算出結果が有意であった場合に、その無線フレームの送信元がルータ１００であると判断して、ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２に当該ルータ１００への無線フレームを送信させる。このとき、送信制御回路２０４は、無線フレームの送信タイミングを決定し、当該決定に応じて各部を制御する。
【００３６】
上記のように、ルータ１００は、ルータフラグ１０６と中継フラグ１０７をパケット１０９に含めて送信する。このとき、ルータ１００は、ルータフラグ１０６については、常に有効（有意）に設定するが、中継フラグ１０７については、ルータ１００が何らかの中継経路を保持している場合のみに有効（有意）に設定する。これにより、ルータ１００は自身が孤立していないことを示し、中継が成立する可能性が高いことを示すことができる。ただし、本実施の形態において、中継フラグ１０７は省略してもよい。この場合、エンドデバイス２００は、各パケット１０９のルータフラグ１０６のみを確認して、各パケット１０９の送信元が送信用親ルータ１００として利用可能であるかどうかを判断する。
【００３７】
本実施の形態において、ルータ１００とエンドデバイス２００には、ランダムバックオフの動作を伴うＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ・Ｓｅｎｓｅ・Ｍｕｌｔｉｐｌｅ・Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ・Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）が実装されている。ルータ１００とエンドデバイス２００には、パケットを送信するためのタイムスロットが交互に割り当てられる。つまり、原則として、ルータ１００とエンドデバイス２００は、交互にパケットを送信する。一例として、タイムスロットの構成（無線伝送路の状態）を図８に示す。ルータ１００は、ＣＳＭＡ／ＣＡによるキャリアセンスを行って、他のルータ１００が無線フレームを送信していないことを確認した上で、ルータ１００用に割り当てられたタイムスロット（ルータ１００用送信スロット）を利用してパケットを送信する。エンドデバイス２００は、同様に、ＣＳＭＡ／ＣＡによるキャリアセンスを行って、他のエンドデバイス２００が無線フレームを送信していないことを確認した上で、エンドデバイス２００用に割り当てられたタイムスロット（エンドデバイス２００用送信スロット）を利用してパケットを送信する。図８に示した例では、それぞれのタイムスロットに、ＣＳＭＡ／ＣＡによるキャリアセンスのための時間のほか、パケットを含む無線フレーム及びそれに対するＡＣＫ（アクノリッジ）フレームが１つずつ収まる程度の時間を割り当てているが、タイムスロットの長さはこれに限らず任意に設定することができる。例えば、ルータ１００用のタイムスロットの長さは上記と同様に設定する一方、エンドデバイス２００用のタイムスロットの長さを可変にすることができる。具体的には、エンドデバイス２００が無線フレームを送信しない場合、エンドデバイス２００用のタイムスロットには、ＣＳＭＡ／ＣＡによるキャリアセンスのための時間のみを割り当てることとする。一方、エンドデバイス２００が無線フレームを送信する場合、エンドデバイス２００用のタイムスロットには、キャリアセンスのための時間のほか、無線フレーム及びそれに対するＡＣＫフレームを送受信するための時間も割り当てることとする。これにより、エンドデバイス２００用のタイムスロットでエンドデバイス２００が無線フレームを送信しない場合には、キャリアセンスのための時間が経過した後、即時に次のルータ１００用のタイムスロットを開始することができるため、ルータ１００の待機時間を短くすることができる。なお、エンドデバイス２００が無線フレームを送信する場合に、その確実性を高めるため、エンドデバイス２００用のタイムスロットにてルータ１００がキャリアセンスを行う時間をエンドデバイス２００がキャリアセンスを行う時間より長めにとることが望ましい（エンドデバイス２００が無線フレームを送信した場合、ルータ１００がキャリアセンスによって当該無線フレームを確実に検知できるようにするためである）。
【００３８】
図９は、従来の無線端末がパケットを送信する動作を示すフローチャートである。
【００３９】
図９において、従来の無線端末は、ランダムバックオフの動作を伴うＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ・Ｓｅｎｓｅ・Ｍｕｌｔｉｐｌｅ・Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ・Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）が実装された端末であり、送信試行中は受信をしないように設計されている。まず、従来の無線端末は、ランダムバックオフ期間の待機後（ステップＳ３０１）、キャリアセンスを行う（ステップＳ３０２）。キャリアがない場合（ステップＳ３０２で「無」）、従来の無線端末は、パケットを出力（送信）し（ステップＳ３０３）、処理を終了する。キャリアがある場合（ステップＳ３０２で「有」）、従来の無線端末は、パケット終端まで（次のタイムスロットまで）待機し（ステップＳ３０４）、送信試行回数が予め規定された閾値以下であれば（ステップＳ３０５で「ＮＯ」）、再送を行う（ステップＳ３０１以降繰り返し）。送信試行回数が閾値を超えていれば（ステップＳ３０５で「ＹＥＳ」）、送信失敗として処理を終了する。
【００４０】
図１０は、本実施の形態に係るルータ１００がパケット１０９を送信する動作を示すフローチャートである。
【００４１】
図１０において、ルータ１００は、ランダムバックオフ期間の待機後（ステップＳ４０１）、あるタイムスロットＡにて、キャリアセンスを行う（ステップＳ４０２）。キャリアがない場合（ステップＳ４０２で「無」）、ルータ１００は、上記タイムスロットＡにて、パケット１０９を出力（送信）し（ステップＳ４０３）、処理を終了する。具体的には、ルータ１００において、ネットワーク層回路１０３のルータフラグ設定部１１４は、ルータフラグ１０６を有意に設定し、ネットワーク層回路１０３の中継フラグ設定部１１５は、中継フラグ１０７を有意に設定する。そして、ＭＡＣ層回路１０２の端末送信部１１２は、上記タイムスロットＡにて、ネットワーク層回路１０３のルータフラグ設定部１１４が設定したルータフラグ１０６とネットワーク層回路１０３の中継フラグ設定部１１５が設定した中継フラグ１０７とを内包するパケット１０９含む無線フレームＸを送信する。
【００４２】
キャリアがある場合（ステップＳ４０２で「有」）、ルータ１００は、パケット１０８を受信し、パケット１０８のフィールド同期を行い（ステップＳ４０４）、ルータフラグ１０５の有無（ルータフラグ１０５が有効であるかどうか）を確認する（ステップＳ４０５）。具体的には、ルータ１００において、ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１は、上記タイムスロットＡにて、無線フレームを受信する。そして、送信制御回路１０４は、ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１が上記タイムスロットＡにて受信した無線フレームが、有意に設定されたルータフラグ１０５を内包するパケット１０８を含む無線フレームＹであるかどうかを判定する。
【００４３】
フィールド同期に失敗した場合（ステップＳ４０４で「無」）、あるいは、ルータフラグ１０５が無効の場合（ステップＳ４０５で「無」）、ルータ１００は、パケット１０８終端まで（次のタイムスロットＢまで）待機し（ステップＳ４０８）、送信試行回数が予め規定された閾値以下であれば（ステップＳ４０９で「ＮＯ」）、再送を行う（ステップＳ４０１以降繰り返し）。送信試行回数が閾値を超えていれば（ステップＳ４０９で「ＹＥＳ」）、送信失敗として処理を終了する。
【００４４】
フィールド同期に成功し（ステップＳ４０４で「有」）、ルータフラグ１０５が有効の場合も（ステップＳ４０５で「有」）、ルータ１００は、他のルータ１００からパケット１０８が送信されていると判断し、パケット１０８終端まで（次のタイムスロットＢまで）待機するが（ステップＳ４０６）、エンドデバイス２００からのパケットの送信に備え、さらに、エンドデバイス２００用のタイムスロット分も待機する（ステップＳ４０７）（ただし、前述したように、エンドデバイス２００用のタイムスロットの長さを可変とすることで、この待機時間を短くすることができる）。具体的には、ルータ１００において、送信制御回路１０４は、ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１が上記タイムスロットＡにて受信した無線フレームが、有意に設定されたルータフラグ１０５を内包するパケット１０８を含む無線フレームＹであると判定した場合、上記タイムスロットＡの次のタイムスロットＢにて、無線フレームを送信しないように各部を制御する。
【００４５】
ステップＳ４０７の後、ルータ１００は、送信試行回数が予め規定された閾値以下であれば（ステップＳ４０９で「ＮＯ」）、再送を行う（ステップＳ４０１以降繰り返し）。送信試行回数が閾値を超えていれば（ステップＳ４０９で「ＹＥＳ」）、送信失敗として処理を終了する。
【００４６】
図１１は、本実施の形態に係るエンドデバイス２００がパケットを送信する動作を示すフローチャートである。なお、以下で説明するエンドデバイス２００の動作フローは、エンドデバイス２００が遮断のないルータ１００を判定する動作から開始するが、これに限定されるものではなく、エンドデバイス２００は親子関係が設定されたルータ１００との遮断の有無を判定した後、遮断のないルータ１００を判定する動作を実施してもよい。親子関係が設定されたルータ１００との遮断の有無を判定する場合には、例えば、エンドデバイス２００がルータ１００へデータの送信に失敗したかどうかを判定基準とすることが考えられる。
【００４７】
図１１において、エンドデバイス２００は、上記タイムスロットＡにて、キャリアセンスを行う（ステップＳ５０１）。キャリアがある場合（ステップＳ５０１で「有」）、エンドデバイス２００は、パケット２０７を受信し、パケット２０７のフィールド同期を行い（ステップＳ５０２）、ルータフラグ２０５の有無（ルータフラグ２０５が有効であるかどうか）（ステップＳ５０３）、中継フラグ２０６の有無（中継フラグ２０６が有効であるかどうか）を確認する（ステップＳ５０４）。具体的には、エンドデバイス２００において、ＭＡＣ層回路２０２の子端末受信部２１１は、上記タイムスロットＡにて、無線フレームを受信する。そして、送信制御回路２０４は、ＭＡＣ層回路２０２の子端末受信部２１１が上記タイムスロットＡにて受信した無線フレームが、有意に設定されたルータフラグ２０５と有意に設定された中継フラグ２０６とを内包するパケット２０７を含む無線フレームＸであるかどうか判定する。
【００４８】
フィールド同期に成功し（ステップＳ５０２で「有」）、ルータフラグ２０５が有効であり（ステップＳ５０３で「有」）、中継フラグ２０６が有効である場合（ステップＳ５０４で「有」）、エンドデバイス２００は、パケット２０７の送信元のルータ１００を送信用親ルータ１００と定義して、次のタイムスロットＢにて、送信用親ルータ１００に自身のパケット２０８を送信する。そのために、エンドデバイス２００は、パケット２０７終端まで（次のタイムスロットＢまで）待機した後（ステップＳ５０５）、キャリアセンスを行う（ステップＳ５０６）。キャリアがない場合（ステップＳ５０６で「無」）、エンドデバイス２００は、上記タイムスロットＢにて、パケット２０８を出力（送信）し（ステップＳ５０７）、処理を終了する。具体的には、エンドデバイス２００において、送信制御回路２０４は、ＭＡＣ層回路２０２の子端末受信部２１１が上記タイムスロットＡにて受信した無線フレームが、有意に設定されたルータフラグ２０５と有意に設定された中継フラグ２０６とを内包するパケット２０７を含む無線フレームＸであると判定した場合、ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２が、上記タイムスロットＢにて、無線フレームＸの送信元のルータ１００へ、他の端末（他のルータ１００や他のエンドデバイス２００）宛てのパケット２０８を含む無線フレームＺを送信するように、ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２を制御する。これに対し、ルータ１００において、ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１は、上記タイムスロットＢにて、無線フレームＺを受信する。送信制御回路１０４は、ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１が上記タイムスロットＢにて自ルータ１００へエンドデバイス２００から送信された無線フレームＺを受信したことを検知すると、ＭＡＣ層回路１０２の中継部１１３が、無線フレームＺに含まれる他の端末宛てのパケット２０８を、直接又は当該他の端末との親子関係が設定されたルータ１００を経由して当該他の端末へ送信するように、ＭＡＣ層回路１０２の中継部１１３を制御する。
【００４９】
フィールド同期に失敗した場合（ステップＳ５０２で「無」）、ルータフラグ２０５が無効の場合（ステップＳ５０３で「無」）、あるいは、中継フラグ２０６が無効の場合（ステップＳ５０４で「無」）、エンドデバイス２００は、パケット２０７終端まで（次のタイムスロットＢまで）待機し（ステップＳ５０８）、送信試行回数が予め規定された閾値以下であれば（ステップＳ５０９で「ＮＯ」）、再送を行う（ステップＳ５０１以降繰り返し）。送信試行回数が閾値を超えていれば（ステップＳ５０９で「ＹＥＳ」）、送信失敗として処理を終了する。ステップＳ５０６でキャリアがある場合にも（ステップＳ５０６で「有」）、エンドデバイス２００は、パケット２０７終端まで（次のタイムスロットＢまで）待機し（ステップＳ５０８）、送信試行回数が予め規定された閾値以下であれば（ステップＳ５０９で「ＮＯ」）、再送を行う（ステップＳ５０１以降繰り返し）。送信試行回数が閾値を超えていれば（ステップＳ５０９で「ＹＥＳ」）、送信失敗として処理を終了する。
【００５０】
ステップＳ５０１でキャリアがない場合（ステップＳ５０１で「無」）、エンドデバイス２００は、送信試行回数が予め規定された閾値以下であれば（ステップＳ５０９で「ＮＯ」）、再送を行う（ステップＳ５０１以降繰り返し）。送信試行回数が閾値を超えていれば（ステップＳ５０９で「ＹＥＳ」）、送信失敗として処理を終了する。
【００５１】
以上のように、本実施の形態によれば、エンドデバイス２００において、そのエンドデバイス２００宛てのパケットを受信するために親子関係が設定されたルータ１００以外のルータ１００を利用して他の端末宛てのパケットを送信することが可能となるため、パケットの送信に失敗したときに再送を繰り返すという事態を回避することができる。その結果、エンドデバイス２００の消費電力量を低減させることができる。
【００５２】
本実施の形態の変形例として、中継フラグ１０７の定義を変更し、中継フラグ１０７が、ルータ１００が特定の端末への中継経路を持つかどうかを示すこととしてもよい。この場合、ルータ１００は、自身が特定の端末（例えば、特定のエンドデバイス２００又は他の特定のルータ１００）への中継経路を持つ場合に、パケット１０９に含まれる中継フラグ１０７を有効にする。具体的には、ルータ１００において、ネットワーク層回路１０３の中継フラグ設定部１１５は、無線フレームの送信元がパケットを特定の端末へ中継可能であることを示す中継フラグ１０７を有意に設定する。特定の端末とは、無線通信システムにおいて予め設定した端末である。例えば、データ収集ネットワークでは、全てのエンドデバイス２００が特定のエンドデバイス２００にパケットを送信するという形態がとられることがあるが、ルータ１００は、その特定のエンドデバイス２００への中継経路を持つかどうかを中継フラグ１０７により示すことができ、また、エンドデバイス２００は、そのルータ１００を送信用親ルータ１００として選択するための指針として中継フラグ１０７を参照することできる。
【００５３】
上述した本実施の形態に係る無線通信システムは、任意の台数の端末Ａ（ルータ機能を有する端末）と任意の台数の端末Ｂ（エンドデバイス機能を有する端末）を備える。
端末Ａは、ルータフラグ（ルータからの送信であることを示すフラグ）を生成する手段と、中継フラグ（任意のデバイスへの中継が可能であることを示すフラグ、あるいは、特定のデバイスへの中継経路を有することを示すフラグ）を生成する手段と、ルータフラグを認識する手段と、端末Ａによるパケットの送信後に端末Ｂ用の送信スロットを設ける手段と、端末Ｂ用の送信スロットでのパケットの送信を禁止する手段を有する。
端末Ｂは、ルータフラグを認識する手段と、中継フラグを認識する手段と、端末Ｂ用の送信スロットでのパケットの送信を許可する手段を有する。
【００５４】
実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【００５５】
本実施の形態では、ルータ１００が中継フラグを認識し、中継フラグが無効の場合、エンドデバイス２００用のタイムスロットを削除する。
【００５６】
図１０のステップＳ４０５の後、ルータ１００は、中継フラグの有無（中継フラグが有効であるかどうか）を確認する。具体的には、ルータ１００において、送信制御回路１０４は、ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１が上記タイムスロットＡにて受信した無線フレームが、有意に設定されたルータフラグ１０５と有意に設定された中継フラグとを内包するパケット１０８を含む無線フレームＹであるかどうかを判定する。
【００５７】
フィールド同期に成功し（ステップＳ４０４で「有」）、ルータフラグ１０５が有効（ステップＳ４０５で「有」）、かつ、中継フラグが有効の場合も、ルータ１００は、他のルータ１００からパケット１０８が送信されていると判断し、パケット１０８終端まで（次のタイムスロットＢまで）待機するが（ステップＳ４０６）、エンドデバイス２００からのパケットの送信に備え、さらに、エンドデバイス２００用のタイムスロット分も待機する（ステップＳ４０７）。具体的には、ルータ１００において、送信制御回路１０４は、ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１が上記タイムスロットＡにて受信した無線フレームが、有意に設定されたルータフラグ１０５と有意に設定された中継フラグとを内包するパケット１０８を含む無線フレームＹであると判定した場合、上記タイムスロットＡの次のタイムスロットＢにて、無線フレームを送信しないように各部を制御する。
【００５８】
フィールド同期に失敗した場合（ステップＳ４０４で「無」）、ルータフラグ１０５が無効の場合（ステップＳ４０５で「無」）、あるいは、中継フラグが無効の場合、ルータ１００は、パケット１０８終端まで（次のタイムスロットＢまで）待機し（ステップＳ４０８）、送信試行回数が予め規定された閾値以下であれば（ステップＳ４０９で「ＮＯ」）、再送を行う（ステップＳ４０１以降繰り返し）。送信試行回数が閾値を超えていれば（ステップＳ４０９で「ＹＥＳ」）、送信失敗として処理を終了する。具体的には、送信制御回路１０４は、ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１が上記タイムスロットＡにて受信した無線フレームが含むパケット１０８に内包されたルータフラグ１０５と中継フラグとのいずれか一方又は両方が有意に設定されていない場合、無線フレームの送信を許可する。これにより、実施の形態１では、ルータ１００が、タイムスロットＡにて、中継経路を持たない他のルータ１００からの無線フレームを受信した場合でも、次のタイムスロットＢでは、無線フレームの送信を禁止していたが、本実施の形態では、そのような場合、タイムスロットＢにて、無線フレームの送信を許可できるため、複数のルータ１００による連続送信が可能になり、通信帯域の拡大が図れる。
【００５９】
上述した本実施の形態に係る無線通信システムは、任意の台数の端末Ａ（ルータ機能を有する端末）と任意の台数の端末Ｂ（エンドデバイス機能を有する端末）を備える。
端末Ａは、ルータフラグ（ルータからの送信であることを示すフラグ）を生成する手段と、中継フラグ（任意のデバイスへの中継が可能であることを示すフラグ、あるいは、特定のデバイスへの中継経路を有することを示すフラグ）を生成する手段と、ルータフラグを認識する手段と、中継フラグを認識する手段と、端末Ａによるパケットの送信後に端末Ｂ用の送信スロットを設ける手段と、中継フラグの有無で端末Ｂ用の送信スロットでのパケットの送信を制御する手段を有する。
端末Ｂは、ルータフラグを認識する手段と、中継フラグを認識する手段と、端末Ｂ用の送信スロットでのパケットの送信を許可する手段を有する。
【００６０】
実施の形態３．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【００６１】
本実施の形態では、エンドデバイス２００が中継フラグ２０６を確認する代わりに、ルータ１００からのパケット２０７に含まれる宛先アドレスを確認し、自身がパケット２０８を送信したい他の端末（他のルータ１００や他のエンドデバイス２００）の宛先アドレスと一致した場合に、そのルータ１００を送信用親ルータ１００として設定する。宛先アドレスは、パケット２０７の任意の位置に含まれていてよいものであるが、パケット２０７の先頭部分に配置することができる。宛先アドレスの位置がパケット２０７の先頭に近いほど、エンドデバイス２００が宛先アドレスの復調を完了するまでの時間が早まるため、宛先アドレスについての判定処理を迅速に行うことができる。その結果、エンドデバイス２００は処理を早期に終了することが可能となり、電力消費量を抑えることができる。
【００６２】
図１０のステップＳ４０３において、ルータ１００は、あるエンドデバイス２００宛てのパケット１０９を出力（送信）し、処理を終了する。具体的には、ルータ１００において、ＭＡＣ層回路１０２の端末送信部１１２は、上記タイムスロットＡにて、ネットワーク層回路１０３のルータフラグ設定部１１４が設定したルータフラグ１０６とエンドデバイス２００を指定する宛先アドレスとを内包するパケット１０９含む無線フレームＸを送信する。
【００６３】
図１１のステップＳ５０４において、エンドデバイス２００は、中継フラグ２０６の有無を確認する代わりに、パケット２０７の宛先アドレスが送信予定のあるパケット２０８の宛先アドレスと一致するかどうかを確認する。具体的には、エンドデバイス２００において、送信制御回路２０４は、ＭＡＣ層回路２０２の子端末受信部２１１が上記タイムスロットＡにて受信した無線フレームが、有意に設定されたルータフラグ２０５と他の端末を指定する宛先アドレスとを内包するパケット２０７を含む無線フレームＸであるかどうか判定する。
【００６４】
フィールド同期に失敗した場合（ステップＳ５０２で「無」）、ルータフラグ２０５が無効の場合（ステップＳ５０３で「無」）、あるいは、パケット２０７の宛先アドレスが送信予定のあるパケット２０８の宛先アドレスと一致しない場合（ステップＳ５０４で「無」）、エンドデバイス２００は、パケット２０７終端まで（次のタイムスロットＢまで）待機し（ステップＳ５０８）、送信試行回数が予め規定された閾値以下であれば（ステップＳ５０９で「ＮＯ」）、再送を行う（ステップＳ５０１以降繰り返し）。送信試行回数が閾値を超えていれば（ステップＳ５０９で「ＹＥＳ」）、送信失敗として処理を終了する。
【００６５】
フィールド同期に成功し（ステップＳ５０２で「有」）、ルータフラグ２０５が有効であり（ステップＳ５０３で「有」）、パケット２０７の宛先アドレスが送信予定のあるパケット２０８の宛先アドレスと一致する場合（ステップＳ５０４で「有」）、エンドデバイス２００は、パケット２０７の送信元のルータ１００を送信用親ルータ１００と定義して、次のタイムスロットＢにて、送信用親ルータ１００に送信予定のあったパケット２０８を送信する。そのために、エンドデバイス２００は、パケット２０７終端まで（次のタイムスロットＢまで）待機した後（ステップＳ５０５）、キャリアセンスを行う（ステップＳ５０６）。キャリアがない場合（ステップＳ５０６で「無」）、エンドデバイス２００は、上記タイムスロットＢにて、パケット２０８を出力（送信）し（ステップＳ５０７）、処理を終了する。具体的には、エンドデバイス２００において、送信制御回路２０４は、ＭＡＣ層回路２０２の子端末受信部２１１が上記タイムスロットＡにて受信した無線フレームが、有意に設定されたルータフラグ２０５と他の端末を指定する宛先アドレスとを内包するパケット２０７を含む無線フレームＸであると判定した場合、ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２が、上記タイムスロットＢにて、無線フレームＸの送信元のルータ１００へ、当該他の端末宛てのパケット２０８を含む無線フレームＺを送信するように、ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２を制御する。これにより、エンドデバイス２００は、送信予定のあるパケット２０８の宛先である他の端末に対して確実に中継通信が可能なルータ１００を認識し、そのパケット２０８を送信するための送信用親ルータ１００として設定することができる。
【００６６】
上述した本実施の形態に係る無線通信システムは、任意の台数の端末Ａ（ルータ機能を有する端末）と任意の台数の端末Ｂ（エンドデバイス機能を有する端末）を備える。
端末Ａは、ルータフラグ（ルータからの送信であることを示すフラグ）を生成する手段と、ルータフラグを認識する手段と、端末Ａによるパケットの送信後に端末Ｂ用の送信スロットを設ける手段と、端末Ｂ用の送信スロットでのパケットの送信を禁止する手段を有する。
端末Ｂは、ルータフラグを認識する手段と、受信したパケットの最終宛先アドレスと自身が送信するパケットの最終宛先アドレスを比較する手段と、端末Ｂ用の送信スロットでのパケットの送信を許可する手段を有する。
【００６７】
実施の形態４．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【００６８】
図１２は、本実施の形態に係るルータ１００の構成を示すブロック図である。
【００６９】
実施の形態１では、原則として、ルータ１００用のタイムスロットとエンドデバイス２００用のタイムスロットが交互に発生するが、本実施の形態では、ルータ１００用のタイムスロットの次に、エンドデバイス２００用のタイムスロットを２つ以上発生させることができる。そのために、タイムスロット数１１０を示すフィールドをパケットに追加する。
【００７０】
本実施の形態では、ネットワーク層回路１０３は、ルータフラグ設定部１１４、中継フラグ設定部１１５に加えて、タイムスロット数設定部１１６を有する。
【００７１】
ネットワーク層回路１０３のタイムスロット数設定部１１６は、ルータ１００用のタイムスロットの次に連続してエンドデバイス２００が使用可能なタイムスロット（エンドデバイス２００用のタイムスロット）の数を設定する。ＭＡＣ層回路１０２の端末送信部１１２は、ルータ１００用のタイムスロットにて、ネットワーク層回路１０３のルータフラグ設定部１１４が設定したルータフラグ１０６と（ネットワーク層回路１０３の中継フラグ設定部１１５が設定した中継フラグ１０７と）ネットワーク層回路１０３のタイムスロット数設定部１１６が設定したタイムスロット数１１０を示すフィールドとを含む第１無線フレームを送信する。ルータフラグ１０６やタイムスロット数１１０を示すフィールドは、無線フレームの任意の位置に含まれていてよいものであるが、無線フレームの先頭部分に配置することができる。ルータフラグ１０６やタイムスロット数１１０を示すフィールドの位置が無線フレームの先頭に近いほど、エンドデバイス２００が無線フレームの受信時にフィールド同期を行った後、ルータフラグ１０６やタイムスロット数１１０を示すフィールドの復調を完了するまでの時間が早まるため、ルータフラグ１０６やタイムスロット数１１０を示すフィールドについての判定処理を迅速に行うことができる。その結果、エンドデバイス２００は処理を早期に終了することが可能となり、電力消費量を抑えることができる。
【００７２】
送信制御回路１０４は、ＭＡＣ層回路１０２の端末受信部１１１が上記タイムスロットにて受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグ１０６と（有意に設定された中継フラグ１０７と）タイムスロット数１１０を示すフィールドとを含む第１無線フレームである場合、上記タイムスロットの次の上記フィールドが示すタイムスロット数１１０分のタイムスロットにて、無線フレームを送信しないように各部を制御する。これにより、複数のエンドデバイス２００が１つのルータ１００に対して無線フレームを連続して送信することが可能となり、通信帯域の拡大が図れる。
【００７３】
なお、エンドデバイス２００において、送信制御回路２０４は、ＭＡＣ層回路２０２の子端末受信部２１１が上記タイムスロットにて受信した無線フレームが有意に設定されたルータフラグ２０５と（有意に設定された中継フラグ２０６と）タイムスロット数を示すフィールドとを含む第１無線フレームである場合、ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２が、上記タイムスロットの次の上記フィールドが示すタイムスロット数分のタイムスロットのいずれかにて、当該第１無線フレームの送信元のルータ１００へ、他の端末（他のルータ１００や他のエンドデバイス２００）宛てのパケット２０８を含む第２無線フレームを送信するように、ＭＡＣ層回路２０２の子端末送信部２１２を制御する。
【００７４】
上述した本実施の形態に係る無線通信システムは、任意の台数の端末Ａ（ルータ機能を有する端末）と任意の台数の端末Ｂ（エンドデバイス機能を有する端末）を備える。
端末Ａは、ルータフラグ（ルータからの送信であることを示すフラグ）を生成する手段と、中継フラグ（任意のデバイスへの中継が可能であることを示すフラグ、あるいは、特定のデバイスへの中継経路を有することを示すフラグ）を生成する手段と、端末Ｂ用の送信スロットのスロット数を示すフィールドを生成する手段と、ルータフラグを認識する手段と、端末Ｂ用の送信スロットのスロット数を示すフィールドを認識する手段と、端末Ａによるパケットの送信後に端末Ｂ用の送信スロットを設ける手段と、端末Ｂ用の送信スロットでのパケットの送信を禁止する手段を有する。
端末Ｂは、ルータフラグを認識する手段と、中継フラグを認識する手段と、端末Ｂ用の送信スロットのスロット数を示すフィールドを認識する手段と、端末Ｂ用の送信スロットでのパケットの送信を許可する手段を有する。
【００７５】
実施の形態５．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【００７６】
エンドデバイス２００がパケット２０８の送信を開始するためには、ルータ１００から送信されるパケット１０９を受信する必要がある。そこで、本実施の形態では、定期的に、あるいは、ランダムなタイミングで、任意のルータ１００からパケット１０９を送信することとし、エンドデバイス２００がパケット２０８を送信する機会を増やす。
【００７７】
本実施の形態では、ルータ１００において、ＭＡＣ層回路１０２の端末送信部１１２は、定期的に、又は、ランダムなタイミングで、ネットワーク層回路１０３のルータフラグ設定部１１４が設定したルータフラグ１０６を含む第１無線フレームを送信する。これにより、エンドデバイス２００がパケット２０８を送信する機会が増える。
【００７８】
上述した本実施の形態に係る無線通信システムは、任意の台数の端末Ａ（ルータ機能を有する端末）と任意の台数の端末Ｂ（エンドデバイス機能を有する端末）を備える。
端末Ａは、ルータフラグ（ルータからの送信であることを示すフラグ）を生成する手段と、中継フラグ（任意のデバイスへの中継が可能であることを示すフラグ、あるいは、特定のデバイスへの中継経路を有することを示すフラグ）を生成する手段と、ルータフラグを認識する手段と、端末Ａによるパケットの送信後に端末Ｂ用の送信スロットを設ける手段と、端末Ｂ用の送信スロットでのパケットの送信を禁止する手段と、任意のパケットを定期的に又はランダムな機会で送信する手段を有する。
端末Ｂは、ルータフラグを認識する手段と、中継フラグを認識する手段と、端末Ｂ用の送信スロットでのパケットの送信を許可する手段を有する。
【００７９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、２つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、２つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態に係るルータとエンドデバイスとの間の親子関係及び通信経路の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るルータとエンドデバイスとの間の親子関係及び通信経路の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るルータとエンドデバイスとの間の親子関係及び通信経路の一例を示す概念図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るルータとエンドデバイスとの間の親子関係及び通信経路の一例を示す概念図である。
【図５】実施の形態１に係るルータの構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１に係るエンドデバイスの構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１に係る無線フレームの構成例を示す図である。
【図８】実施の形態１に係るタイムスロットの構成の一例を示す図である。
【図９】従来の無線端末がパケットを送信する動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態１に係るルータがパケットを送信する動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態１に係るエンドデバイスがパケットを送信する動作を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態４に係るルータの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００  ルータ、１０１  物理層回路、１０２  ＭＡＣ層回路、１０３  ネットワーク層回路、１０４  送信制御回路、１０５  ルータフラグ、１０６  ルータフラグ、１０７  中継フラグ、１０８  パケット、１０９  パケット、１１０  タイムスロット数、１１１  端末受信部、１１２  端末送信部、１１３  中継部、１１４  ルータフラグ設定部、１１５  中継フラグ設定部、１１６  タイムスロット数設定部、２００  エンドデバイス、２０１  物理層回路、２０２  ＭＡＣ層回路、２０３  ネットワーク層回路、２０４  送信制御回路、２０５  ルータフラグ、２０６  中継フラグ、２０７  パケット、２０８  パケット、２１１  子端末受信部、２１２  子端末送信部。
【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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