(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6191117
(24)【登録日】2017年8月18日
(45)【発行日】2017年9月6日
(54)【発明の名称】無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
H04W 74/04 20090101AFI20170828BHJP
H04W 4/04 20090101ALI20170828BHJP
H04W 84/10 20090101ALI20170828BHJP
【FI】
H04W74/04
H04W4/04 190
H04W84/10
【請求項の数】6
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2012-230541(P2012-230541)
(22)【出願日】2012年10月18日
(65)【公開番号】特開2014-82694(P2014-82694A)
(43)【公開日】2014年5月8日
【審査請求日】2015年9月7日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100123788
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 昭夫
(74)【代理人】
【識別番号】100127454
【弁理士】
【氏名又は名称】緒方 雅昭
(72)【発明者】
【氏名】三枝 直貴
【審査官】
齋藤 浩兵
(56)【参考文献】
【文献】
特開2012−195705(JP,A)
【文献】
国際公開第2012/043523(WO,A1)
【文献】
特開2012−195722(JP,A)
【文献】
特開平07−184276(JP,A)
【文献】
LG Electronics Inc.,Distribution of MTC uplink access in AS layer[online],3GPP TSG-RAN WG2♯70 R2-102945,2010年 5月14日,URL:http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG2_RL2/TSGR2_70/Docs/R2-102945.zip
【文献】
ZTE,Overload Control within an MTC Access Grant Time Interval[online],3GPP TSG-SA WG2#79E S2-103215,2010年 7月13日,URL:http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/WG2_Arch/TSGS2_79E_Elbonia/Docs/S2-103215.zip
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04B 7/24−7/26
H04W 4/00−99/00
3GPP TSG RAN WG1−4
SA WG1−4
CT WG1,4
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
計量器を検針して生成される検針データを送信する第1の端末と、前記検針データ以外のデータを送信する第2の端末とを含む複数の端末と接続する通信部と、
前記通信部が接続している前記端末を検知する検知部と、
前記検知部が検知した前記端末の数に基づいて、各端末がデータを送信する送信タイミングを決定するタイミング決定部と、
前記タイミング決定部が決定した送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各端末に送信するタイミング指示部と、を備え、
前記タイミング決定部は、前記端末のうちの前記第1の端末の数に基づいて、各第1の端末の送信タイミングを決定し、
前記タイミング指示部は、前記タイミング決定部が前記第1の端末の数に基づいて決定した、各第1の端末の送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各第1の端末に送信する、無線通信装置。
【請求項2】
前記タイミング決定部は、所定の送信期間内で各端末の送信タイミングが分散するように、各送信タイミングを決定する、請求項1に記載の無線通信装置。
【請求項3】
前記タイミング決定部は、前記通信部が接続している端末の数が変化する毎に、前記送信タイミングを決定する、請求項1または請求項2に記載の無線通信装置。
【請求項4】
計量器を検針して生成される検針データを送信する第1の端末と、前記検針データ以外のデータを送信する第2の端末とを含む複数の端末と、
前記複数の端末と接続された無線通信装置と、を備え、
前記無線通信装置は、
前記複数の端末と接続する通信部と、
前記通信部が接続している前記端末を検知する検知部と、
前記検知部が検知した前記端末の数に基づいて、各端末がデータを送信する送信タイミングを決定するタイミング決定部と、
前記タイミング決定部が決定した送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各端末に送信するタイミング指示部と、を有し、
前記タイミング決定部は、前記端末のうちの前記第1の端末の数に基づいて、各第1の端末の送信タイミングを決定し、
前記タイミング指示部は、前記タイミング決定部が前記第1の端末の数に基づいて決定した、各第1の端末の送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各第1の端末に送信する無線通信システム。
【請求項5】
無線通信装置と接続された、計量器を検針して生成される検針データを送信する第1の端末と、前記検針データ以外のデータを送信する第2の端末とを含む複数の端末を検知し、
前記検知した端末の数に基づいて、各端末がデータを送信する送信タイミングを決定し、
前記決定した送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各端末に送信し、
前記端末のうちの前記第1の端末の数に基づいて、各第1の端末の送信タイミングを決定し、
前記第1の端末の数に基づいて決定した、各第1の端末の送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各第1の端末に送信する、無線通信方法。
【請求項6】
計量器を検針して生成される検針データを送信する第1の端末と、前記検針データ以外のデータを送信する第2の端末とを含む複数の端末と接続されたコンピュータに、
前記複数の端末を検知する手順と、
前記検知した端末の数に基づいて、各端末がデータを送信する送信タイミングを決定する手順と、
前記決定した送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各端末に送信する手順と、
前記端末のうちの前記第1の端末の数に基づいて、各第1の端末の送信タイミングを決定する手順と、
前記第1の端末の数に基づいて決定した、各第1の端末の送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各第1の端末に送信する手順と、を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
通信網を介してデータを送信する場合、同時に複数のデータが送信されると、コリジョンが発生してデータの送信が失敗することがある。この場合、送信に失敗したデータが再送され、データの遅延、通信効率の低下、および消費電力の増大が発生する。
【0003】
これに対して、データを送信するタイミングを調整することで、コリジョンの影響を低減する技術が特許文献1および特許文献2に開示されている。
【0004】
具体的には、特許文献1には、親機が、親機の存在を子機に通知するための起動信号を分割し、分割した複数の起動信号を間隔をおいて子機へ順次送信する検針データ収集システムが開示されている。
【0005】
また、特許文献2には、マルチホップ無線通信を用いて検針データと検針データ以外の汎用データとを送信する各端末が、検針データを送信する際に、1度に送信するフレーム数を制限し、検針データのデータ量が所定のフレーム数を超えた場合には一定の時間送信を休止した後、残りの検針データを送信する検針データ収集システムが開示されている。
【0006】
このように、特許文献1および特許文献2に開示された技術では、特定の装置が送信するデータが分散して送信されるため、コリジョンが発生した場合の遅延時間を低減することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2012−015879号公報
【特許文献2】特開2011−082672号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の技術では、親機や各端末が、他の端末におけるデータの送信タイミングを考慮せずに、自立的に送信タイミングを決定しているので、複数の端末におけるデータの送信タイミングが重なることでコリジョンが発生してしまうことがある。このため、コリジョンが発生する可能性を低減することができないことがあった。
【0009】
具体的には、特許文献1に記載の技術では、1つの端末が送信するデータ間の送信間隔は調整されるが、複数の端末が送信するデータ間の送信間隔は調整されない。また特許文献2に記載の技術では、マルチホップ無線通信でデータを送信するシステムを前提としているため、複数の端末が同じ基地局に対してデータを送信することで、コリジョンが発生することは考慮されていない。
【0010】
本発明の目的は、コリジョンが発生する可能性を低減することの可能な無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明による無線通信装置は、複数の端末と接続する通信部と、前記通信部が接続している前記端末を検知する検知部と、前記検知部が検知した前記端末の数に基づいて、各端末がデータを送信する送信タイミングを決定するタイミング決定部と、前記タイミング決定部が決定した送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各端末に送信するタイミング指示部と、を備える。
【0012】
本発明による無線通信システムは、複数の端末と、前記複数の端末と接続された無線通信装置と、を備え、前記無線通信装置は、前記複数の端末と接続する通信部と、前記通信部が接続している前記端末を検知する検知部と、前記検知部が検知した前記端末の数に基づいて、各端末がデータを送信する送信タイミングを決定するタイミング決定部と、前記タイミング決定部が決定した送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各端末に送信するタイミング指示部とを有する。
【0013】
本発明による無線通信方法は、無線通信装置と接続された複数の端末を検知し、前記検知した端末の数に基づいて、各端末がデータを送信する送信タイミングを決定し、前記決定した送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各端末に送信する。
【0014】
本発明によるプログラムは、複数の端末と接続されたコンピュータに、前記複数の端末を検知する手順と、前記検知した端末の数に基づいて、各端末がデータを送信する送信タイミングを決定する手順と、前記決定した送信タイミングでデータを送信する旨の送信指示を各端末に送信する手順と、を実行させる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、コリジョンが発生する可能性を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【
図1】本発明の一実施形態にかかる無線通信システムの構成図である。
【
図2】本発明の比較例の無線通信システムにおいて各検針端末がランダムに検針データを送信した場合に起こりうる事象を説明するための説明図である。
【
図3】
図1の無線通信システムにおける基地局の構成図である。
【
図4】
図1の無線通信システムにおける各検針端末の送信タイミングを調整する方法の一例を示す説明図である。
【
図6】
図3の基地局の動作例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、同一の機能を有する構成要素については同じ符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【0018】
図1は、本発明の一実施形態にかかる無線通信システムの構成図である。
図1に示す無線通信システム10は、基地局100と、複数の検針端末MRと、複数の一般端末MSとを有する。なお、以下では、検針端末MRおよび一般端末MSは、端末と総称することもある。
【0019】
基地局100は、検針端末MRおよび一般端末MSと無線通信網(図示せず)を介して接続される。基地局100は、検針データを検針端末MRから受信する。また基地局100は、検針データ以外の汎用データを一般端末MSから受信する。
【0020】
検針端末MRは、所定の周期で検針データを基地局100に向けて送信する第1の端末の一例である。検針端末MRは、計量器を有し、計量器のメータを検針することで検針データを生成する。検針端末MRの有する計量器は、例えば、電気、ガス、または水道の使用量を計量する。ここで計量器のメータが示す値は、使用量の累積値である。検針データはこの累積値と検針した日時を含む。検針端末MRは、時間を計る時計を有し、所定の周期で検針データを生成して基地局100に向けて送信する。
【0021】
一般端末MSは、検針データ以外のデータである汎用データを基地局100との間で送受信する第2の端末の一例である。一般端末MSは、例えばPC(Personal Computer)、携帯電話、テレビ受像機などの情報処理装置である。また、一般端末MSは、上記に例示した情報処理装置の他にも、通信機能を搭載した、冷蔵庫、オーブンレンジ、冷暖房機器などであってもよい。
【0022】
この無線通信システム10において、複数の端末が同時に基地局100にアクセスした場合、データ間のコリジョンが発生してしまうことがある。
【0023】
図2は、本発明の比較例の無線通信システムにおいて各検針端末がランダムに検針データを送信した場合に起こりうる事象を説明するための説明図である。
図2には、各検針端末MRが検針データの送信を試みるタイミングと、無線通信網へのアクセスタイミングであるRanging Timeと、各検針端末MRが検針データを実際に送信するタイミングとが示されている。
【0024】
図2に示したように、各検針端末MRがランダムに検針データを送信した場合、各検針端末MR間において検針データの送信タイミングが集中してしまう場合がある。検針データの送信タイミングが集中した場合、検針データ間でコリジョンが発生する可能性が高まるとともに、図示しない一般端末MSの送信する汎用データおよび検針データ間でコリジョンが発生する可能性も高まってしまう。
【0025】
このとき一般端末MSの送信する汎用データには、例えば通話機能による音声データなど、リアルタイム性の要求が高いデータが含まれる場合がある。リアルタイム性の要求が高いデータに対して遅延が生じた場合、サービス品質が著しく低下してしまう。これに対して検針データは、リアルタイム性の要求が低いデータであり、データが多少遅延してもサービス品質の点で問題とならないことが多い。そこで基地局100は、一般端末MSの送信する汎用データの送信タイミングは調整せず、検針端末MRの送信する検針データの送信タイミングを、複数の検針端末MR間で検針データが間隔をあけて送信されるように調整する。
【0026】
次に
図3は、本実施形態にかかる基地局100の構成図である。
図3に示す基地局100は、無線通信部101と、検知部103と、記憶部102と、送信タイミング決定部104と、メッセージ生成部105とを有する。
【0027】
無線通信部101は、複数の端末と無線通信網を介して接続し、データを送受信する。なお無線通信部101は、例えば無線通信技術の規格の1つであるWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)に準拠した通信インタフェースである。WiMAXに準拠した通信インタフェースでは、同時にアクセスすることのできる端末数に制限が設けられている。このため、WiMAXに準拠した通信インタフェースである無線通信部101に対して、制限数以上の端末が同時にアクセスすると、コリジョンが発生する。
【0028】
記憶部102は、検針端末情報を記憶する。検針端末情報は、無線通信部101に接続された検針端末MRの識別情報を含む。
【0029】
検知部103は、無線通信部101が接続している端末を検知する。検知部103は、例えば検針端末MRおよび一般端末MSが送信する識別情報に基づいて、接続している端末が検針端末MRであるか又は一般端末MSであるかを区別する。検知部103は、検知した端末のうち検針端末MRの識別情報を含む検針端末情報を生成して記憶部102に記憶させる。また検知部103は、検針端末情報を生成する度に、記憶部102に記憶された検針端末情報を更新する。
【0030】
送信タイミング決定部104は、記憶部102に記憶された検針端末情報に含まれる識別情報の数をカウントすることで、検知部103が検知した検針端末MRの数を求める。送信タイミング決定部104は、求めた検針端末MRの数に基づいて、所定の送信期間内で各検針端末MRが検針データを送信するタイミングを決定する。
【0031】
ここで
図4は、本実施形態にかかる無線通信システム10の基地局100が各検針端末MRの送信タイミングを決定する方法の具体例を示す説明図である。
図4では、基地局100に検針端末MRとして、検針端末MR1〜MR7が接続されているものとしている。
【0032】
送信タイミング決定部104は、所定の送信期間と、カウントした検針端末MRの数とに基づいて、送信期間内で各検針端末MRの送信タイミングが分散するように、各送信タイミングを決定する。
【0033】
具体的には、送信タイミング決定部104は、送信期間を検針端末MRの数で除算した時間Tを求める。そして送信期間中において、各検針端末MRが時間T毎に順次検針データを送信するように、各検針端末MRの送信タイミングを割り当てる。例えば送信タイミング決定部104は、送信期間の開始時刻t1を検針端末MR1の送信タイミングとすると、検針端末MR2の送信タイミングをt1+Tとし、検針端末MR3の送信タイミングをt1+2Tとする。検針端末MR4〜7についても同様に送信タイミングが決定される。
【0034】
なお送信タイミング決定部104は、記憶部102に記憶された検針端末情報が更新される毎に、各検針端末MRの送信タイミングを決定する。なお検針端末情報は、無線通信部101が接続している検針端末MRが変化する毎に更新されるため、送信タイミング決定部104は、無線通信部101が接続している検針端末MRが変化する毎に、各検針端末MRの送信タイミングを決定することとなる。
【0035】
図3の説明に戻る。メッセージ生成部105は、送信タイミング決定部104が決定した送信タイミングで検針データを送信する旨の送信指示を各端末に送信するタイミング指示部の一例である。具体的にはメッセージ生成部105は、送信タイミング決定部104が決定した送信タイミングで検針データを送信する旨の送信指示メッセージを生成し、生成した送信指示メッセージを無線通信部101を介して各検針端末MRに送信することで、各検針端末MRに送信タイミングを指示する。なおメッセージ生成部105は、全ての検針端末MRに対して送信タイミング指示メッセージを生成してもよいし、各検針端末MRが検針データを送信するタイミングが変更された場合のみ送信タイミング指示メッセージを生成してもよい。
【0036】
次に
図5は、本実施形態にかかる検針端末の構成図である。
図5に示す検針端末MRは、計量器201と、検針データ生成部202と、無線通信部203とを有する。
【0037】
計量器201は、電気、ガス、または水道などの使用量の累積値を計量する。
【0038】
検針データ生成部202は、計量器201を検針して使用量を示す検針データを生成する。検針データ生成部202は、生成した検針データを無線通信部203を介して基地局100に送信する。検針データ生成部202は、所定の検針間隔で計量器201を検針する。また検針データ生成部202は、生成した検針データを、通常、所定の周期で定期的に基地局100に向けて送信する。また基地局100から送信タイミング指示メッセージを受信した場合、検針データ生成部202は、送信タイミング指示メッセージに応じて送信タイミングを調整し、基地局100から指示された送信タイミングで検針データを送信する。
【0039】
無線通信部203は、基地局100と無線通信網を介して接続する。無線通信部203は、検針データ生成部202から入力された検針データを基地局100に送信する。また無線通信部203は、基地局100から送信タイミング指示メッセージを受信し、受信した送信タイミング指示メッセージを検針データ生成部202に入力する。
【0040】
次に
図6は、本実施形態にかかる基地局の動作例について説明するためのフローチャートである。
【0041】
まず検知部103は、基地局100と接続されている検針端末MRを検知する(ステップS100)。そして検知部103は、検知した検針端末MRが前回検知した検針端末MRから変化したか否かを判断する(ステップS105)。
【0042】
基地局100と接続されている検針端末MRが変化した場合、検知部103は、今回の検知結果に基づいて、記憶部102に記憶された検針端末情報を更新し、その後、検針端末情報が更新された旨の更新終了情報を送信タイミング決定部104に送信する(ステップS110)。一方、基地局100と接続されている検針端末MRが変化しない場合、ステップS100の処理に戻る。
【0043】
送信タイミング決定部104は、更新終了情報を受信すると、検針端末情報に含まれる、検針端末MRの識別情報をカウントすることで、基地局100と接続された検針端末MRの数を求める(ステップS115)。そして送信タイミング決定部104は、求めた検針端末MRの数に基づいて、各検針端末MRの送信タイミングを決定する(ステップS120)。
【0044】
そしてメッセージ生成部105は、送信タイミング決定部104が決定した送信タイミングで検針データを送信する旨の送信指示を各検針端末MRに送信することで、送信タイミングを指示する(ステップS125)。
【0045】
以上説明したように、本実施形態によれば、基地局100と接続された複数の端末の数に基づいて、各端末がデータを送信する送信タイミングが決定される。これにより、基地局100と接続された複数の端末間でデータを送信するタイミングが重なることを抑制することが可能になるので、コリジョンが発生する可能性を低減することが可能になる。
【0046】
また、コリジョンが発生する可能性が低減されることにより、本実施形態にかかる無線通信システム10は、高い通信効率を維持すること、および検針端末MRおよび一般端末MSの消費電力を低減することが可能になる。コリジョンが発生してデータの送信に失敗した場合、送信に失敗したデータが再送される。このためコリジョンが発生した場合には通信効率が低下するとともに、検針端末MRおよび一般端末MSがデータを再送することに伴う電力が余分に消費されていた。これに対してコリジョンが発生する可能性が低減されることにより、データが再送される可能性が低減されるため、高い通信効率を維持すると共に、消費電力を低減することが可能になる。
【0047】
また本実施形態では、送信期間内で各端末の送信タイミングが分散するように、各送信タイミングが決定される。これにより、送信期間内でデータが送信されるタイミングが分散するため、より確実にコリジョンが発生する可能性を低減することが可能である。
【0048】
また本実施形態では、基地局100と接続される端末は、計量器を検針して生成される検針データを送信する検針端末MRと、検針データ以外のデータを送信する一般端末MSとを含む。そして基地局100と接続される端末のうち、検針端末MRの数に基づいて送信タイミングが決定され、各検針端末MRに送信タイミングが指示される。リアルタイム性の要求が高いデータの送信タイミングが調整されると、リアルタイム性の要求が高いデータに遅延が発生してサービス品質が低下することがあるが、本実施形態では、リアルタイム性の要求が低い検針データについてのみ送信タイミングが調整される。したがって、サービス品質を低下させる可能性を抑制しつつ、コリジョンが発生する可能性を低減することが可能になる。
【0049】
また本実施形態では、無線通信部101が接続している端末が変化する毎に、送信タイミングが決定される。これにより、システム構成に変化が生じた場合であっても、確実にコリジョンが発生する可能性を低減することが可能になる。
【0050】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【0051】
例えば、上記実施形態では、基地局100が検針端末MRおよび一般端末MSと接続される無線通信システムについて説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、一般端末MSが含まれず、検針端末MRと基地局100とで構成された無線通信システムに対して、本技術を適用することもできる。
【0052】
また、上記実施形態では、検針データを送信する検針端末MRの送信タイミングを調整することとしたが、本発明はかかる例に限定されない。検針データと同様に、リアルタイム性の要求が低いデータ全般に対して、本発明を適用して送信タイミングを調整することが可能である。
【0053】
また、上記実施形態では、検知部103が記憶部102に記憶された検針端末情報を更新する毎に送信タイミング決定部104に更新終了情報を送信することで、送信タイミング決定部104が検針端末情報の更新を検知することとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば送信タイミング決定部104が定期的に記憶部102に記憶された検針端末情報を監視することで、検針端末情報の更新を検知してもよい。
【0054】
また、上記実施形態では、検針データとして使用量の累積値である検針値を送信することとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば検針データは、検針値から求められる、特定期間の使用量であってもよい。この場合、検針データ生成部202は、取得した検針値を記憶し、前回の検針値と今回の検針値との差分をとることで、使用量を得ることができる。
【0055】
また、上記実施形態では、無線通信システム10と、無線通信システム10に含まれる基地局100および検針端末MRの装置構成と、基地局100における無線通信方法について説明したが、基地局100および検針端末MRそれぞれの機能を実現するための手順を記述したプログラムや、当該プログラムを記憶した記録媒体を提供することも可能である。
【符号の説明】
【0056】
100 基地局(無線通信装置)
101 無線通信部
102 記憶部
103 検知部
104 送信タイミング決定部(タイミング決定部)
105 メッセージ生成部(タイミング指示部)
MR 検針端末(第1の端末)
201 計量器
202 検針データ生成部
203 無線通信部
MS 一般端末(第2の端末)