特許 6403411 無線通信方法

(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】6403411

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 28/06 20090101AFI20181001BHJP

   H04W 4/08 20090101ALI20181001BHJP

   H04W 40/04 20090101ALI20181001BHJP

   H04W 4/38 20180101ALI20181001BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20181001BHJP

【ＦＩ】

   H04W28/06

   H04W4/08

   H04W40/04

   H04W4/38

   H04W84/18

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-75409(P2014-75409)

(22)【出願日】2014年4月1日

(65)【公開番号】特開2015-198333(P2015-198333A)

(43)【公開日】2015年11月9日

【審査請求日】2017年3月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】301022471

【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】児島 史秀

(72)【発明者】

【氏名】原田 博司

【審査官】 吉村 真治▲郎▼

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２０５４０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０６９９８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３１５４９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０７７８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０１６８７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／１３８７１４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４− ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

収集制御局を根とするツリー型のネットワークにおける無線送受信方法であって、
前記収集制御局を含む１以上の上位端末のそれぞれに対してアソシエーション可能な下位端末の最大数である最大アソシエーション数を決定する工程と、
１以上の前記上位端末のうち、通信チャネルの定義機能を有する上位端末が前記下位端末とのデータの送受信に用いる通信チャネルを決定する工程と、
前記最大アソシエーション数に基づき前記上位端末のそれぞれに対して１以上の前記下位端末がアソシエーションする工程と、
前記上位端末とアソシエーションする１以上の前記下位端末がそれぞれ１以上のデータを生成し、前記通信チャネルを用いて前記上位端末に送信する工程と、
前記上位端末が１以上の前記下位端末から送信されたデータを受信する工程と、
を備えるとともに、前記上位端末よりも更に上位の端末が存在する場合には、
前記上位端末がデータを生成した場合には、前記上位端末が生成したデータと前記下位端末から受信した１以上のデータを結合し、前記上位端末がデータを生成しない場合には前記下位端末から受信した１以上のデータを結合する工程と、
前記上位端末が前記更に上位の端末に対し結合後の前記データを含む１以上のデータを、前記通信チャネルを用いて送信する工程と、
前記更に上位の端末が前記上位端末から送信されたデータを受信する工程と、
を備え、
前記最大アソシエーション数の決定は、前記下位端末が自身から送信される第１データの容量を前記上位端末に通知し、前記上位端末が通知された前記第１データの容量の総和を所定の閾値以下となるように前記最大アソシエーション数を決定することで行われることを特徴とする無線送受信方法。

【請求項2】

前記上位端末と前記下位端末とのアソシエーションは、アソシエーションを希望する前記下位端末から前記上位端末にアソシエーション希望を通知し、前記上位端末が前記下位端末を、前記アソシエーション希望を受信した順に前記最大アソシエーション数以下となるように承認することで行われることを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。

【請求項3】

前記上位端末と前記下位端末とのアソシエーションは、前記上位端末から前記下位端末に定期的に前記最大アソシエーション数と現在アソシエーションしている前記下位端末の数との差である現在アソシエーション可能な前記下位端末の数を通知し、現在アソシエーション可能な数が１以上である場合に前記通知を受けた前記下位端末が前記上位端末にアソシエーション希望を送信することで行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信方法。

【請求項4】

前記更に上位の端末がデータを生成した場合には、前記更に上位の端末が生成したデータと前記上位端末から受信した１以上のデータを結合し、前記更に上位の端末がデータを生成しない場合には、前記上位端末から受信した１以上のデータを結合する工程と、
前記更に上位の端末が前記収集制御局に対し結合後の前記データを含む１以上のデータを、前記通信チャネルを用いて送信する工程と、
前記収集制御局が前記更に上位の端末から送信されたデータを受信する工程と、
を、さらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の無線端末を含む無線通信システムにおいて、多数のデータが衝突することによる閉塞効果を解消することのできる無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ワイヤレスネットワークにおいて、小型で安価であり、かつ低出力のデジタル無線通信を行うことのできる、IEEE802.15.4の規格に準拠する通信デバイスが用いられている。

【0003】

IEEE802.15.4の規格に準拠するネットワークでは、収集制御局であるＣＳ（Collection station）と、１つ以上のノードとにより構成されたツリー型のトポロジが採用されている。

【0004】

ツリー型トポロジでは、下位のノードが、上位のノードやＣＳに向けて、必要に応じてデータを結合しながらデータをリレーすることが行われている。

【0005】

こうしたデータのリレーにおいて、データの中継を行うノードに多数のデータが集中することで、データ間に衝突が発生し、データ収集の成功率が低下してしまうことがあった。

【0006】

こうした問題を解消するため、リレーされる複数のデータを結合し、送信回数を減らすことで衝突頻度を低減することが行われていた（非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】児島他、A Study on IEEE 802.15.4e Compliant Low-Power Multi-Hop SUN with Frame Aggregation, Proc. ICC2013, 2013年6月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述したデータ結合により、送信時の閉塞は解消されるが、結合されたデータが多数のノードから同一のノードやＣＳに中継される場合には、結合されたデータ同士で衝突が発生し、やはり閉塞効果が生じてしまうという問題があった。

【0009】

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、送信側である下位端末に加えて受信側である上位端末においてもデータ同士の衝突を抑制し、閉塞効果が発生するのを効果的に防止することのできる無線通信方法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】

【0010】

第１発明に係る無線通信方法は、収集制御局を根とするツリー型のネットワークにおける無線送受信方法であって、前記収集制御局を含む１以上の上位端末のそれぞれに対してアソシエーション可能な下位端末の最大数である最大アソシエーション数を決定する工程と、１以上の前記上位端末のうち、通信チャネルの定義機能を有する上位端末が前記下位端末とのデータの送受信に用いる通信チャネルを決定する工程と、前記最大アソシエーション数に基づき前記上位端末のそれぞれに対して１以上の前記下位端末がアソシエーションする工程と、前記上位端末とアソシエーションする１以上の前記下位端末がそれぞれ１以上のデータを生成し、前記通信チャネルを用いて前記上位端末に送信する工程と、前記上位端末が１以上の前記下位端末から送信されたデータを受信する工程と、を備えるとともに、前記上位端末よりも更に上位の端末が存在する場合には、前記上位端末がデータを生成した場合には、前記上位端末が生成したデータと前記下位端末から受信した１以上のデータを結合し、前記上位端末がデータを生成しない場合には前記下位端末から受信した１以上のデータを結合する工程と、前記上位端末が前記更に上位の端末に対し結合後の前記データを含む１以上のデータを、前記通信チャネルを用いて送信する工程と、前記更に上位の端末が前記上位端末から送信されたデータを受信する工程と、を備え、前記最大アソシエーション数の決定は、前記下位端末が自身から送信される第１データの容量を前記上位端末に通知し、前記上位端末が通知された前記第１データの容量の総和を所定の閾値以下となるように前記最大アソシエーション数を決定することで行われることを特徴とする。

【0011】

第２発明に係る無線通信方法は、第１発明において、前記上位端末と前記下位端末とのアソシエーションは、アソシエーションを希望する前記下位端末から前記上位端末にアソシエーション希望を通知し、前記上位端末が前記下位端末を、前記アソシエーション希望を受信した順に前記最大アソシエーション数以下となるように承認することで行われることを特徴とする。

【0013】

第３発明に係る無線通信方法は、第１又は第２発明において、前記上位端末と前記下位端末とのアソシエーションは、前記上位端末から前記下位端末に定期的に前記最大アソシエーション数と現在アソシエーションしている前記下位端末の数との差である現在アソシエーション可能な前記下位端末の数を通知し、現在アソシエーション可能な数が１以上である場合に前記通知を受けた前記下位端末が前記上位端末にアソシエーション希望を送信することで行われることを特徴とする。

【0015】

第４発明に係る無線通信方法は、第１乃至第３発明の何れか１つにおいて、前記更に上位の端末がデータを生成した場合には、前記更に上位の端末が生成したデータと前記上位端末から受信した１以上のデータを結合し、前記更に上位の端末がデータを生成しない場合には、前記上位端末から受信した１以上のデータを結合する工程と、前記更に上位の端末が前記収集制御局に対し結合後の前記データを含む１以上のデータを、前記通信チャネルを用いて送信する工程と、前記収集制御局が前記更に上位の端末から送信されたデータを受信する工程と、を、さらに備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

上述した構成からなる本発明によれば、送信側である下位端末に加えて受信側である上位端末においてもデータ同士の衝突を抑制し、閉塞効果が発生するのを効果的に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明が適用される無線通信システムの例を示す模式図である。

【図2】実施形態に係るデータ送受信方法におけるネットワークトポロジーが構築される様子を示すシーケンスチャートである。

【図3】実施形態に係るデータ送受信方法におけるデータ中継の様子を示す図である。

【図4】実施形態に係る無線通信システムにおいてデータが結合される様子を示す模式図である。

【図5】実施形態に係る無線通信システムが本発明に係る無線通信方法を実行する様子について説明する、（ａ）は各メーターがデータをそのままリレーする様子を示す模式図、（ｂ）は上位のメーターがデータを結合してリレーする様子を示す模式図、（ｃ）は上位のメーターにアソシエーション可能な下位のメーターの数を制限するとともにデータを結合してリレーする様子を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態としての無線通信方法について詳細に説明する。

【0019】

図１は、本発明が適用される無線通信システム１の例を示す模式図である。

【0020】

無線通信システム１は、無線通信端末として、収集制御局ＣＳ（Collection Station）とメーターＭ１、メーターＭ２、メーターＭ３及びメーターＭ４の４つのメーターとにより構成されている。

【0021】

収集制御局ＣＳは最上位のマスターデバイスであり、メーターＭ１及びＭ２は収集制御局ＣＳに対するスレイブデバイスとなり、メーターＭ３及びメーターＭ４は、メーターＭ１に対するスレイブデバイスとなる。

【0022】

ここで、IEEE802.15.4の規格に準拠するネットワークは、大別すると、ＦＦＤ（Full Function Device）とＲＦＤ（Reduced Function Device）の２種類のデバイスから構成されている。

【0023】

ＦＦＤは、本実施形態における収集制御局ＣＳ及びメーターＭ１に相当し、自らが属するパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）に加入しようとする新規デバイスに対するＰＡＮへの加入承認機能および他のデバイスとの通信において用いられるスーパーフレームや通信チャネル（周波数や時間）の定義機能を有する全機能搭載型デバイスである。

【0024】

このようなＦＦＤのうち、各ネットワーク中に１つ存在し、ネットワーク全体のＩＤを決める機能を更に有するものを、ＰＡＮコーディネータといい、本実施形態においては収集制御局ＣＳがこれに相当する。

【0025】

一方、ＲＦＤは、ＦＦＤが有する上記加入承認機能およびスーパーフレームの定義機能を有していないデバイスであり、これらの機能を有していない以外は、ＦＦＤと同じ機能を有する機能制限型デバイスである。本実施形態においては、メーターＭ２、Ｍ３及びＭ４がこれに相当する。

【0026】

次に、この無線通信システム１におけるネットワークトポロジーの構築について説明する。図２は、実施形態に係るデータ送受信方法におけるネットワークトポロジーが構築される様子を示すシーケンスチャートである。

【0027】

まず、収集制御局ＣＳの電源が投入され、収集制御局ＣＳがアクティブスキャンを行うことにより開始される（ステップＳ１）。

【0028】

次に、収集制御局ＣＳは、ＰＡＮＩＤおよび自身のスーパーフレームを定義し、ＰＡＮを立ち上げる（ステップＳ２）。

【0029】

次に、メーターＭ１の電源が投入され、メーターＭ１によるアクティブスキャンが行われる（ステップＳ３）。

【0030】

メーターＭ１によるアクティブスキャンでは、まず、メーターＭ１が、スキャンリクエストをブロードキャストする（ステップＳ４）。

【0031】

そして、メーターＭ１からブロードキャストされたスキャンリクエストの受信可能範囲内にあるＦＦＤである収集制御局ＣＳは、受信したスキャンリクエストに対する応答（スキャン応答）をメーターＭ１にユニキャストする（ステップＳ５）。

【0032】

このスキャン応答には、収集制御局ＣＳに対してアソシエーション可能なメーターの最大数である最大アソシエーション数と、現在アソシエーションしているメーターの数との差である、現在アソシエーション可能なメーターの数についての情報が含まれている。最大アソシエーション数は予め収集制御局ＣＳに設定されている。

【0033】

次に、メーターＭ１がこのスキャン応答を受信することで、メーターＭ１は収集制御局ＣＳを発見する。そして、現在収集制御局ＣＳにアソシエーション可能なメーターの数が０ではない場合には、収集制御局ＣＳが自機に対するマスターデバイスとなり得る可能性のあるデバイスであることを認識し、メーターＭ１のアクティブスキャンは終了する。

【0034】

次に、メーターＭ１は、収集制御局ＣＳのＰＡＮへのアソシエーションを開始する（ステップＳ６）。

【0035】

メーターＭ１のアソシエーションでは、まず、メーターＭ１は、マスターデバイスとなり得る収集制御局ＣＳに対して、アソシエーションリクエストをユニキャストする（ステップＳ７）。

【0036】

次に、メーターＭ１からのアソシエーションリクエストを受信した収集制御局ＣＳは、予め自身に設定されている最大アソシエーション数と、現在接続されているメーターの数を比較し、現在アソシエーション可能なメーターの数を算出する。

【0037】

現在アソシエーション可能なメーターの数が１以上の場合には、収集制御局ＣＳは、アソシエーション応答をメーターＭ１にユニキャストする（ステップＳ８）。現在アソシエーション可能なメーターの数が０の場合には、アソシエーション応答は送信されない。

【0038】

アソシエーション応答が送信された場合には、これをメーターＭ１が受信することで、収集制御局ＣＳをマスターデバイスとするメーターＭ１のＰＡＮへのアソシエーションが完了する。

【0039】

こうして収集制御局ＣＳとメーターＭ１との間でアソシエーションが完了することで、両者間でデータの送受信を行うことができる（ステップＳ９）。

【0040】

次に、メーターＭ２の電源が投入され、メーターＭ２によるアクティブスキャンが行われる（ステップＳ１１）。

【0041】

メーターＭ２によるアクティブスキャンでは、まず、メーターＭ２が、スキャンリクエストをブロードキャストする（ステップＳ１２）。

【0042】

そして、メーターＭ２からブロードキャストされたスキャンリクエストの受信可能範囲にあるＦＦＤである収集制御局ＣＳとメーターＭ１は、スキャンリクエストを受信すると、スキャン応答をメーターＭ２にユニキャストする（ステップＳ１３）。

【0043】

このスキャン応答にも、収集制御局ＣＳ又はメーターＭ１の最大アソシエーション数と、現在アソシエーションしているメーターの数との差である、現在アソシエーション可能なメーターの数についての情報が含まれている。メーターＭ１についても、予め最大アソシエーション数が設定されている。

【0044】

メーターＭ２がこのスキャン応答を受信するとともに、現在収集制御局ＣＳ及びメーターＭ１にアソシエーション可能なメーターの数が０ではない場合には、メーターＭ２はマスターデバイスとなり得るデバイスとして収集制御局ＣＳとメーターＭ１を発見する。

【0045】

マスターデバイスとなり得るデバイスが複数ある場合、デバイスは、所定の基準に基づきマスターデバイスとする優先度の高いデバイスの認識を行う。本実施形態においては、メーターＭ２は、マスターデバイスとなり得る２つのメーターのうち、収集制御局ＣＳがより優先度の高いデバイスであることを所定の基準に基づき認識する。こうしてメーターＭ２によるアクティブスキャンは終了する。

【0046】

この優先度は、収集制御局ＣＳへの距離や、スキャンリクエストを発したデバイスからの距離、またはスキャン応答を送信した順番等の所定の基準に基づき決定される。本実施形態においては、収集制御局ＣＳへの距離に応じて優先度が決定され、収集制御局ＣＳ自身が最も優先度の高いデバイスとなっている。このように、優先度が所定の基準により決定されることで、迅速なＰＡＮの構築が可能となる。

【0047】

次に、メーターＭ２は、収集制御局ＣＳのＰＡＮへのアソシエーションを開始する。

【0048】

メーターＭ２のアソシエーションでは、まず、メーターＭ２は、上記優先度の高いデバイスである収集制御局ＣＳに、アソシエーションリクエストをユニキャストする（ステップＳ１５）。

【0049】

次に、メーターＭ２からのアソシエーションリクエストを受信した収集制御局ＣＳは、予め自身に設定されている最大アソシエーション数と、現在接続されているメーターの数を比較する。

【0050】

そして、現在アソシエーション可能なメーターの数が１以上の場合には、収集制御局ＣＳは、アソシエーション応答をメーターＭ２にユニキャストする（ステップＳ１６）。現在アソシエーション可能なメーターの数が０の場合には、アソシエーション応答は送信されない。

【0051】

アソシエーション応答が送信された場合には、これをメーターＭ２が受信することで、収集制御局ＣＳをマスターデバイスとする、メーターＭ２のＰＡＮへのアソシエーションが完了する。

【0052】

こうして収集制御局ＣＳとメーターＭ２との間ではアソシエーションが完了することで、両者間でデータの送受信を行うことができる（ステップＳ１７）。

【0053】

次に、メーターＭ３の電源がそれぞれ投入され、メーターＭ３によるアクティブスキャンが行われる（ステップＳ２１）。

【0054】

メーターＭ３のアクティブスキャンでは、まず、メーターＭ３が、スキャンリクエストをブロードキャストする（ステップＳ２２）。

【0055】

そして、メーターＭ３からブロードキャストされたスキャンリクエストの受信可能範囲内にあるメーターＭ１は、スキャンリクエストを受信すると、スキャン応答をメーターＭ３にユニキャストする（ステップＳ２３）。

【0056】

このスキャン応答にも、メーターＭ１に対してアソシエーション可能なメーターの最大数である最大アソシエーション数と、現在アソシエーションしているメーターの数との差である、現在アソシエーション可能なメーターの数についての情報が含まれている。

【0057】

そして、メーターＭ３がこのスキャン応答を受信するとともに、現在メーターＭ１にアソシエーション可能なメーターの数が０ではない場合には、メーターＭ３はマスターデバイスとなり得るデバイスであるメーターＭ１を発見し、メーターＭ３のアクティブスキャンは終了する。

【0058】

次に、メーターＭ３は、収集制御局ＣＳのＰＡＮへのアソシエーションを開始する。

【0059】

メーターＭ３のアソシエーションでは、まず、メーターＭ３は、マスターデバイスとなり得るメーターＭ１に、アソシエーションリクエストをユニキャストする（ステップＳ２５）。

【0060】

次に、メーターＭ３からのアソシエーションリクエストを受信したメーターＭ１は、予め自身に設定されている最大アソシエーション数と、現在接続されているメーターの数を比較する。

【0061】

そして、現在アソシエーション可能なメーターの数が１以上の場合には、メーターＭ１は、アソシエーション応答をメーターＭ３にユニキャストする（ステップＳ２６）。現在アソシエーション可能なメーターの数が０の場合には、アソシエーション応答は送信されない。

【0062】

アソシエーション応答が送信された場合には、これをメーターＭ３が受信することで、メーターＭ１をマスターデバイスとするメーターＭ３のＰＡＮへのアソシエーションが完了する。

【0063】

こうしてメーターＭ１とメーターＭ３との間でそれぞれアソシエーションが完了することで、両者間のデータの送受信を行うことができる。メーターＭ１とメーターＭ４とのアソシエーションも、メーターＭ１とメーターＭ３とのアソシエーションと同様にして行われる。

【0064】

上述した本実施形態では、上位の端末であるコーディネータは、先着順、すなわち先にアソシエーションリクエストを送信した下位端末であるメーターから順次最大アソシエーション数に至るまで接続を行う。

【0065】

次に、本実施形態に係るデータ送受信方法における、データ中継の例について説明する。図３は、本実施形態に係るデータ送受信方法におけるデータ中継の様子を示す図である。

【0066】

図３に示すように、本実施形態に係るデータ送受信方法では、マスターデバイスとしての収集制御局ＣＳと、これに対するスレイブデバイスとしてのメーターＭ１またはＭ２とのデータの送受信は、収集制御局ＣＳにより定められるスーパーフレームの他、これに定められる通信チャネル（周波数、時間）に従って行われる。

【0067】

また、マスターデバイスとしてのメーターＭ１と、これに対するスレイブデバイスとしてのメーターＭ３またはＭ４とのデータの送受信は、メーターＭ１により定められるスーパーフレームの他、これに定められる通信チャネル（周波数、時間）に従って行われる。

【0068】

上述した収集制御局ＣＳとメーターＭ１またはＭ２とのデータの送受信、およびメーターＭ１とスレイブデバイスとしてのメーターＭ３またはＭ４とのデータの送受信においては、アクティブ期間は、スーパーフレーム長（Superframe Duration、ＳＤ）として定義され、コンテンションアクセス期間（Contention Access Period、ＣＡＰ）と、コンテンションフリーアクセス期間（Contention Free Access Period、ＣＦＰ）とにより構成されている。

【0069】

ＣＡＰは、マスターデバイスと、通信を行いうる全てのスレイブデバイスとの間で、情報の送受信が許可される期間である。

【0070】

一方、ＣＦＰは、マスターデバイスが割り当てた唯一のスレイブデバイスに対してのみ、情報の送受信が許可される期間である。ＣＦＰ内では、各スレイブデバイスは、自らに割り当てられたスロットであるＧＴＳ（Guaranteed Time Slot）内においてのみマスターデバイスへの情報の送受信を行うことができる。

【0071】

デバイス間のデータフレームの送受信は、全て上述したＣＡＰまたはＣＦＰ内でのみ行われる。

【0072】

本実施形態に係るデータ送受信方法では、データフレームの送受信はＣＡＰ内で開始される一方、ＣＡＰ内で完了する必要は無く、データフレームの送受信がＣＡＰ内で完了しなかった場合、ＣＡＰ終了後もデータの送受信はその完了まで継続して行われる。

【0073】

これにより、ＣＡＰを従来のデータ送受信方法よりも短くすることができるため、アクティブ期間を短くし、その分非アクティブ期間、すなわちデバイスがスリープモードでいられる期間を長くすることができるため、デバイスの電力消費を効果的に抑制することができる。

【0074】

また、ビーコン間隔によるマスター・スレイブ間の同期の確立時にのみマスターデバイスからビーコン信号が送信され、同期が確立された後は、ビーコン信号の送信は停止される。

【0075】

そのため、同期確立後の不要なビーコン信号の送受信による電力消費を効果的に抑制することができる。

【0076】

なお、ビーコン信号の送信は、同期が保てなくなった場合等に、必要に応じて再開されるようにしてもよい。

【0077】

次に、上述した無線通信システム１において行われるデータの結合について説明する。図４は、本実施形態に係る無線通信システム１においてデータが結合される様子を示す模式図である。

【0078】

図４に示す無線通信システム１は、データが結合される様子を分かりやすく説明するため、図１に示す無線通信システム１と異なり、収集制御局ＣＳとメーターＭ１〜Ｍ１０の１０個のメーターとにより構成されている。メーターＭ１〜Ｍ１０がそれぞれ送信する自身の生成したデータは、メーターＭ１〜Ｍ１０と同じ番号、すなわちデータ１〜１０として示されている。

【0079】

本実施形態に係るデータ送受信方法では、上述した第１の実施形態に係るデータ送受信方法において、最下位のメーターから収集制御局ＣＳに向けて順次データが中継、収集される度に、新たに同期部やヘッダ部を作成すると共に、これらのデータに各メーターからのペイロードが結合される。

【0080】

これにより、同期部やヘッダ部などの冗長部を削減することができ、データ送受信に要する時間を削減することができる。

【0081】

また、データ送受信に要する時間を削減することで、ＣＡＰ終了後にデータ送受信を行っているデバイスについてもより早くスリープモードにすることができ、電力の消費を抑制することができる。

【0082】

次に、上述した無線通信システム１が、本発明に係る無線通信方法を実行する様子について説明する。

【0083】

図５は、本実施形態に係る無線通信システム１が本発明に係る無線通信方法を実行する様子について説明する、（ａ）は各メーターがデータをそのままリレーする様子を示す模式図、（ｂ）は上位のメーターがデータを結合してリレーする様子を示す模式図、（ｃ）は上位のメーターにアソシエーション可能な下位のメーターの数を制限するとともにデータを結合してリレーする様子を示す模式図である。

【0084】

図５（ａ）に示す状態では、収集制御局ＣＳに同時刻に多数のデータ１、２、３、４、５、６、７が送信されている。これらのデータは互いに衝突をしてしまい、閉塞効果が生じてしまう。

【0085】

また、図５（ｂ）に示す状態では、上位のメーターにおいて下位のメーターから送信されたデータを結合することで、データの送信数は減るものの、まだ収集基地局ＣＳによる受信時に閉塞効果が発生している。

【0086】

そこで、本発明では、図５（ｃ）に示すように、コーディネータとなる収集制御局ＣＳや上位のメーターへの下位のメーターの最大アソシエーション数を所定数以下に制限する制御が行われる。図５（ｃ）の例では、最大アソシエーション数を２としている。

【0087】

そのため、収集制御局ＣＳに接続しうるメーターは２つのみとなり、図５（ｃ）ではメーターＭ１、Ｍ２の２つが接続している。

【0088】

また、コーディネータとなり複数のメーターを接続するメーターのうち、メーターＭ１に接続しているのはメーターＭ４の１つのみ、メーターＭ２に接続しているのはメーターＭ３、Ｍ５の２つのみ、メーターＭ４に接続しているのはメーターＭ６、Ｍ７の２つのみとなっている。

【0089】

更に、図５（ｃ）に示すように、下位のメーターから送信されたデータは上位のコーディネータにおいて結合される。これにより、上位のメーターが同時に受信するデータの数も削減することができる。

【0090】

このように、下位のメーターから送信されたデータを上位のコーディネータが結合してリレーするとともに、コーディネータに接続しうる下位のメーターの数を制限することで、送信側である下位端末に加えて受信側である上位端末においてもデータ同士の衝突を抑制し、閉塞効果の発生を効果的に防止することができる。

【0091】

なお、上述した実施形態においては、コーディネータと下位のメーターとの接続は、アソシエーションリクエストを送信したメーターから順に行われていた。

【0092】

しかし、本発明においてはこれに限らず、アソシエーションリクエストの送信電力順にアソシエーション可能数に至るまで接続が行われるようにしてもよい。

【0093】

また、上述した実施形態においては、最大アソシエーション数は上位の端末であるコーディネータ側において予め設定されていた。

【0094】

しかし、本発明においてはこれに限らず、最大アソシエーション数の決定は、下位のメーターが自身から送信されるデータの容量を上位のコーディネータに通知し、コーディネータが各下位のメーターから通知されたデータの容量の総和が所定の閾値以下となるように最大アソシエーション数を決定することで行われてもよい。

【0095】

また、上述した無線通信システム１において、中継を行う各メーターが自機でデータを生成しない場合には、下位のメーターから受信した１以上のデータの結合をし、それを更に上位のメーターに送信する態様としてもよい。また、各メーターが１度に生成し送信するデータの数は１つに限られず、２つ以上であってもよい。

【符号の説明】

【0096】

１ 無線通信システム
ＣＳ 収集制御局
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ メーター
Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８ メーター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】