特許 6996702 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】

(24)【登録日】2021-12-20

(45)【発行日】2022-01-17

(54)【発明の名称】無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 74/04 20090101AFI20220107BHJP

   H04W 56/00 20090101ALI20220107BHJP

【ＦＩ】

H04W74/04

H04W56/00 130

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2017068654

(22)【出願日】2017-03-30

(65)【公開番号】P2018170725

(43)【公開日】2018-11-01

【審査請求日】2020-02-25

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構、戦略的イノベーション創造プログラム（ＳＩＰ）「次世代農林水産業創造技術」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(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

(73)【特許権者】

【識別番号】501203344

【氏名又は名称】国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

(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】中矢 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】浪平 篤

(72)【発明者】

【氏名】樽屋 啓之

【審査官】永井 啓司

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１１０９３０（ＵＳ，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】

収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノード間のデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信方法において、
受信側の上記収集制御局では、上記各ノードから上記収集制御局への上りデータ通信時に、周期的な同期信号を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間を設けると共に、上記各ノードと上りデータ通信するためのゲートウェイ機器を省略し、
送信側の上記各ノードによる上りデータの通信方式に応じて、上記収集制御局の待ち受け用の通信期間及び／又は上記各ノードのデータ送信用の通信期間を調整し、
予め取得した上記データ送信用の通信期間に、上記待ち受け用の通信期間を合わせること
を特徴とする無線通信方法。

【請求項2】

上記データ送信用の通信期間に関する情報を含む情報通知信号を上記ノードから連続的に発信し、
上記待ち受け用の通信期間を介して上記情報通知信号を受信した上記収集制御局により上記データ送信用の通信期間に関する情報を取得し、その取得した上記データ送信用の通信期間に上記待ち受け用の通信期間を合わせること
を特徴とする請求項１記載の無線通信方法。

【請求項3】

上記送信側の上記ノードにおいて上記収集制御局から発信される同期信号を受信するための受信窓期間を設け、当該受信窓期間を介して上記同期信号を受信した場合には、上記同期信号の直後に続く待ち受け用の通信期間に、上記データ送信用の通信期間を合わせること
を特徴とする請求項１又は２記載の無線通信方法。

【請求項4】

収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノード間のデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信方法において、
受信側の上記収集制御局では、上記各ノードから上記収集制御局への上りデータ通信時に、周期的な同期信号を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間を設けると共に、上記各ノードと上りデータ通信するためのゲートウェイ機器を省略し、
送信側の上記各ノードによる上りデータの通信方式に応じて、上記収集制御局の待ち受け用の通信期間及び／又は上記各ノードのデータ送信用の通信期間を調整し、
予め取得した上記データ送信用の通信期間に、上記待ち受け用の通信期間を合わせる第１方式と、
上記データ送信用の通信期間に関する情報を含む情報通知信号を上記ノードから連続的に発信し、上記待ち受け用の通信期間を介して上記情報通知信号を受信した上記収集制御局により上記データ送信用の通信期間に関する情報を取得し、その取得した上記データ送信用の通信期間に上記待ち受け用の通信期間を合わせる第２方式と、
上記送信側の上記ノードにおいて上記収集制御局から発信される同期信号を受信するための受信窓期間を設け、当該受信窓期間を介して上記同期信号を受信した場合には、上記同期信号の直後に続く待ち受け用の通信期間に、上記データ送信用の通信期間を合わせる第３方式とを予め用意し、
上りデータ通信を行う上で上記ノードが採用する上記第１方式～上記第３方式の何れかに基づいて、前記収集制御局においてデータを受信すること
を特徴とする無線通信方法。

【請求項5】

２以上に亘り配置されたノード間のデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信方法において、
受信側のノードでは、送信側のノードから当該受信側のノードへの上りデータ通信時に、周期的な同期信号を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間を設けると共に、上記各ノードと上りデータ通信するためのゲートウェイ機器を省略し、
上記送信側のノードによる上りデータの通信方式に応じて、上記受信側のノードの待ち受け用の通信期間及び／又は上記送信側のノードのデータ送信用の通信期間を調整し、
予め取得した上記データ送信用の通信期間に、上記待ち受け用の通信期間を合わせること
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、収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノード間のデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信方法に関するものである。

【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。IEEE802.15.4の規格に準拠するネットワークでは、図６に示すように、収集制御局であるＣＳ（Collection station）７１と、１つ以上のノード７２－１～７２－４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。 ツリー型トポロジでは、より下位のノード７２が、より上位のノード７２やＣＳ７１に向けて、必要に応じてデータを伝送することが行われている（例えば、特許文献１～３参照。）。

【0003】

このようなツリー型のトポロジでは、図６に示すように、ＣＳ７１に対してノード７２を無線リンク７３を介して接続される場合が一般的である。

【0004】

図７は、下位のノード７２－３、７２－４からのデータをＣＳ７１へ送信する場合におけるタイムチャートの例を示している。ＣＳ７１並びに各ノード７２は、それぞれ基本間隔（間欠待受周期）Ｔ内においてアクティブ期間（通信期間）Ｔ１と、スリープ期間Ｔ２とが割り当てられている。通信期間Ｔ１において無線通信を行うことが可能となり、スリープ期間Ｔ２においては受信側がスリープ状態に移行することで互いに無線通信を行うことができなくなる。あえて基本間隔Ｔ内においてスリープ期間Ｔ２を設けることにより消費電力を節減することができ、ひいてはシステム全体の使用電力を抑えること可能となる。

【0005】

ノード７２－３からＣＳ７１に向けてデータを送信する場合には、ノード７２－３からノード７２－１を中継させてＣＳ７１の経路となる。かかる場合には、ノード７２－３とこれよりも上位にあるノード７２－１との間では、上位のノード７２－１がマスター、下位のノード７２－３がスレーブの関係となる。同様にノード７２－１とＣＳ７１との間では、上位のノードとしてのＣＳ７１がマスター、下位のノード７２－１がスレーブの関係となる。このようなマスターとスレーブとの関係においてより上位のマスターが基本間隔Ｔにおける通信期間Ｔ１のタイミングを決定し、より下位のスレーブがこのマスター側において決定された通信期間Ｔ１のタイミングに合わせてデータを送信することとなる。

【0006】

このような規則の下で、図７において先ずノード７２－３は、タイミングｔ９１において生成したデータＤ８１を、タイミングｔ９２において開始するマスターとしてのノード７２－１の通信期間Ｔ１に合わせて送信する。このデータＤ８１を受信したノード７２－１は、タイミングｔ９３において開始するマスターとしてのＣＳ７１の通信期間Ｔ１に合わせて当該データＤ８１を送信する。これによりＣＳ７１は、このデータＤ８１を自ら設定した通信期間Ｔ１内において受信することが可能となる。

【0007】

同様に、ノード７２－４からＣＳ７１に向けてデータを送信する場合には、ノード７２－４からノード７２－１を中継させてＣＳ７１の経路となる。ノード７２－４は、タイミングｔ９４において生成したデータＤ８２を、タイミングｔ９５において開始するマスターとしてのノード７２－１の通信期間Ｔ１に合わせて送信する。このデータＤ８２を受信したノード７２－１は、タイミングｔ９６において開始するマスターとしてのＣＳ７１の通信期間Ｔ１に合わせて当該データＤ８２を送信する。これによりＣＳ７１は、このデータＤ８２を自ら設定した通信期間Ｔ１内において受信することが可能となる。

【0008】

ＣＳ７１は、上述した無線通信の処理動作方法に基づいて、ツリー型ネットワークにおける各ノード７２からのデータを全て収集することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１５－１９８３３３号公報

【文献】特開２０１４－２３０８５号公報

【文献】特開２０１４－１０３５８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、上述した従来のツリー型トポロジでは、ノード７２がセンサ等のように各種データをセンシングし、これをＣＳ７１において収集する場合には、特に一刻一秒を争う緊急性の高いデータではない場合が殆どであるため、上述したようにより上位のノード７２やＣＳ７１によって定義される周期的な待ち受け用の通信期間Ｔ１に合わせてデータを送信することで特段問題が生じることは無い。

【0011】

一方、ノード７２が例えばアクチュエータとしての役割を担う場合、即ちバルブを停止させる制御を行ったり、ガス管を閉める制御を行うためのいわゆる制御系が加わるものである場合には、ＣＳ７１からかかる制御系のノード７２に対してこれを制御するための制御系データを下りデータ通信する場合がある。この制御系のデータＤ８３は、時には緊急でバルブを停止したり、緊急でガス管を止める制御が求められる場合もあり、いわゆる緊急性を要するデータＤ８３をノード７２に送信しなければならない場合もある。

【0012】

即ち、ノード７２からＣＳ７１への上りデータ通信、並びにＣＳ７１からノード７２への下りデータ通信の双方向の通信が行われる上で、ＣＳ７１によるデータ収集と制御は、そもそも期待される伝送品質が異なる。

【0013】

このような互いに期待される伝送品質が異なる上りデータ通信及び下りデータ通信において、各ノード７２－１～７２－４における無線通信方式や通信規格が互いに異なる場合が多く、これに応じて無線リンク７３－１～７３－４も同様に無線通信方式や通信規格が互いに相違する場合が多い。このためＣＳ７１は、これら通信規格が異なる可能性がある無線リンク７３－１～７３－４を介して無線通信を行うために、ゲートウェイ機器７４を設けるのが一般的であった。即ち通信規格が異なる可能性がある無線リンク７３－１～７３－４であっても、このゲートウェイ機器７４を通じて各種コンバートを行うことで一台のＣＳ７１との間で所望の通信を行うことが可能となる。

【0014】

しかしながら、無線リンク７３－１～７３－４の各通信規格に応じてそれぞれゲートウェイ機器７４を準備しなければならないのは、システムの設置容易性を著しく損なうものとなり、システム全体のコスト低減も図ることができず、ひいてはシステムを社会へ広く普及させる上での阻害要因にもなってしまう。

【0015】

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、その目的とするところは、収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノード間のデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおいて、ノードにおいて期待される通信品質が多岐に渡るため、通信規格が多様なものであっても収集制御局側にゲートウェイ機器を設置することなく無線リンクを確立することが可能な無線通信方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明者らは、上述した問題点を解決するために、収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノード間のデータの送受信を行う際に、受信側の上記収集制御局では、上記各ノードから上記収集制御局への上りデータ通信時に、周期的な同期信号を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間を設けると共に、上記各ノードと上りデータ通信するためのゲートウェイ機器を省略し、送信側の上記各ノードによる上りデータの通信方式に応じて、上記収集制御局の待ち受け用の通信期間及び／又は上記各ノードのデータ送信用の通信期間を調整し、予め取得した上記データ送信用の通信期間に、上記待ち受け用の通信期間を合わせることが可能な無線通信方法を発明した。

【0017】

請求項１に記載の無線通信方法は、収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノード間のデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信方法において、受信側の上記収集制御局では、上記各ノードから上記収集制御局への上りデータ通信時に、周期的な同期信号を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間を設けると共に、上記各ノードと上りデータ通信するためのゲートウェイ機器を省略し、送信側の上記各ノードによる上りデータの通信方式に応じて、上記収集制御局の待ち受け用の通信期間及び／又は上記各ノードのデータ送信用の通信期間を調整し、予め取得した上記データ送信用の通信期間に、上記待ち受け用の通信期間を合わせることを特徴とする。

【0019】

請求項２記載の無線通信方法は、請求項１記載の発明において、上記データ送信用の通信期間に関する情報を含む情報通知信号を上記ノードから連続的に発信し、上記待ち受け用の通信期間を介して上記情報通知信号を受信した上記収集制御局により上記データ送信用の通信期間に関する情報を取得し、その取得した上記データ送信用の通信期間に上記待ち受け用の通信期間を合わせることを特徴とする。

【0020】

請求項３記載の無線通信方法は、請求項１又は２記載の発明において、上記送信側の上記ノードにおいて上記収集制御局から発信される同期信号を受信するための受信窓期間を設け、当該受信窓期間を介して上記同期信号を受信した場合には、上記同期信号の直後に続く待ち受け用の通信期間に、上記データ送信用の通信期間を合わせることを特徴とする。

【0021】

請求項４記載の無線通信方法は、収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノード間のデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信方法において、受信側の上記収集制御局では、上記各ノードから上記収集制御局への上りデータ通信時に、周期的な同期信号を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間を設けると共に、上記各ノードと上りデータ通信するためのゲートウェイ機器を省略し、送信側の上記各ノードによる上りデータの通信方式に応じて、上記収集制御局の待ち受け用の通信期間及び／又は上記各ノードのデータ送信用の通信期間を調整し、予め取得した上記データ送信用の通信期間に、上記待ち受け用の通信期間を合わせる第１方式と、上記データ送信用の通信期間に関する情報を含む情報通知信号を上記ノードから連続的に発信し、上記待ち受け用の通信期間を介して上記情報通知信号を受信した上記収集制御局により上記データ送信用の通信期間に関する情報を取得し、その取得した上記データ送信用の通信期間に上記待ち受け用の通信期間を合わせる第２方式と、上記送信側の上記ノードにおいて上記収集制御局から発信される同期信号を受信するための受信窓期間を設け、当該受信窓期間を介して上記同期信号を受信した場合には、上記同期信号の直後に続く待ち受け用の通信期間に、上記データ送信用の通信期間を合わせる第３方式とを予め用意し、上りデータ通信を行う上で上記ノードが採用する上記第１方式～上記第３方式の何れかに基づいて、前記収集制御局においてデータを受信することを特徴とする。

【0022】

請求項５記載の無線通信方法は、２以上に亘り配置されたノード間のデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信方法において、受信側のノードでは、送信側のノードから当該受信側のノードへの上りデータ通信時に、周期的な同期信号を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間を設けると共に、上記各ノードと上りデータ通信するためのゲートウェイ機器を省略し、上記送信側のノードによる上りデータの通信方式に応じて、上記受信側のノードの待ち受け用の通信期間及び／又は上記送信側のノードのデータ送信用の通信期間を調整し、予め取得した上記データ送信用の通信期間に、上記待ち受け用の通信期間を合わせることを特徴とする。

【発明の効果】

【0023】

上述した構成からなる本発明によれば、何れの通信方式を採用する場合においても、収集制御局は、周期的な同期信号を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間を設ける動作を共通して行う。逆にこの共通して行うこの収集制御局の動作に対して、ノードがいかなる方式を採用するものであっても、自在に対応することが可能となる。ノードが仮に第１方式を採用するものであれば、収集制御局とノードとの間で互いに待ち受け用の通信期間とデータ送信用の通信期間とが時間的に重複するように予め調整しておくことで、特に収集制御局側において特別な制御を行うことなく、データを受信することができる。ノードが仮に第２方式を採用するものであれば、受信した情報通知信号に含まれるデータ送信用の通信期間に関する情報に基づいて待ち受け用の通信期間を設定することにより、データを受信することができる。更にノードが仮に第３方式を採用するものであれば、収集制御局から発信される同期信号をノードが読み取って自動的にデータ送信用の通信期間を待ち受け用の通信期間に合わせてくれるため、特に収集制御局側において特別な制御を行うことなく、データを受信することができる。

【0024】

上りデータ通信を行う上でノードが採用する第１方式～第３方式の何れかに基づいて、収集制御局においてデータを受信することが可能となる。換言すれば収集制御局側は、ノードが第１方式～第３方式の何れを採用するものであっても、これに対して自在に合わせてデータを受信することが可能となる。

【0025】

特にノードは、上述したように制御系の機器に接続されているものもあれば、センサ機器に接続されている場合もあり、無線通信方式や通信規格が互いに異なる場合も多い。このためノード間において通信方式が必ずしも統一されているとは限らず、ある一のノードは第１方式を採用するものもあれば、他のノードは第３方式を採用する場合もある。このようにノード間において採用する通信方式が第１方式～第３方式で統一されていない場合においても、本発明によればこれに対して自在に合わせて収集制御局側にてデータを受信することが可能となる。このため、ゲートウェイ機器の機能を盛り込んだシステム構成とすることができることから、収集制御局においてゲートウェイ機器を接続することを省略することができる。このため本発明によれば、システムを構築する上で、ノードがそれぞれ採用する無線通信方式や通信規格に応じたゲートウェイ機器をそれぞれ設置する必要がなくなることで、システムの設置容易性を向上させることができ、システム全体のコスト低減も図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【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】実際にノードに水位センサや電動バルブを接続した例を示す図である。

【図3】通信期間の調整を図るための第１方式について説明するための図である。

【図4】通信期間の調整を図るための第２方式について説明するための図である。

【図5】通信期間の調整を図るための第３方式について説明するための図である。

【図6】IEEE802.15.4の規格に準拠するネットワークの例を示す図である。

【図7】従来技術の問題点について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態としての無線通信方法について詳細に説明する。 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。無線通信システム１は、無線通信端末として、収集制御局（Collection Station：以下ＣＳという。）２を根とした２以上のノード３－１、３－２、３－３とを備え、いわゆるツリー型のトポロジが採用されている。この無線通信システム１では、より下位のノード３が、より上位のノード３やＣＳ２に向けて上りデータ通信を行う。また無線通信システム１では、より上位のノード３やＣＳ２が、より下位のノード３に向けて下りデータ通信する。

【0028】

ＣＳ２は、最上位のマスターデバイスであり、各ノード３－１～３－３から上りデータ通信によりワイヤレス送信されてくるデータを収集する。またＣＳ２は、この無線通信システム１全体を制御するための中央制御部としての役割も担い、ある特定のノード３に対して制御系のデータを下りデータ通信する。なお、このＣＳ２には、いわゆるゲートウェイ機器が一切接続されてなく、或いはこのゲートウェイ機器の機能が内部に一切実装されていないことが前提である。

【0029】

ノード３は、データの発信や中継等を始めとしたデータの送受信を行うことが可能なデバイスの総称であり、例えばIEEE802.15.4の規格に準拠する通信デバイスである。ノード３は、所定のデータをセンシングしてこれを無線により送信するセンサとして具現化されるものもあれば、例えば携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末、ノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のような無線通信が可能な端末装置として具現化されるものであってもよい。またこのノード３はアクチュエータのような制御系に接続されるものであってもよいし、各種センサに接続されるものであってもよい。

【0030】

図２の例では、実際にノード３－１に水位センサ３１を接続し、ノード３－２に電動バルブ３２を接続した例を示している。ちなみに、この図２の例では、ＣＳ２に対してプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）３３が接続されてシステム全体の制御を統括させてもよい。なお、ＣＳ２としての役割を担うべくこのようなＰＬＣ３３が接続されていてもよいが、ＣＳ２側にＰＬＣ３３の機能が実装されることで、ＣＳ２自身がＰＬＣ３３として動作するものであってもよい。

【0031】

またＣＳ２は、他のネットワークにおけるＣＳ２´との間で互いに無線通信を行うようにしてもよい。このＣＳ２´にも同様にＰＬＣ３３´が接続され、このＰＬＣ３３´は、電話通信網等を始めとした公衆通信網３６に接続されているが、ＣＳ２も同様に公衆通信網３６に接続されていてもよい。

【0032】

またノード３－２に接続される制御系としての電動バルブ３２を制御する代替として、例えばバルブを停止する制御を行ったり、ロボットの制御を行ったり、ガスを停止するための制御を行うことを可能とするデバイスとして具現化するようにしてもよい。ノード３が制御系を含むアクチュエータ等として具現化されるものであれば、ＣＳ２から他のノード３を介して下りデータ通信されてくる制御用のデータに基づき、各種制御動作を実行していくこととなる。

【0033】

本実施の形態においては、図１に示す無線通信システム１に示すように、ＣＳ２の下に４つのノード３－１、３－２、３－３が配置されている場合を例にとり説明をするが、これに限定されるものではない。即ち、ＣＳ２の下位リンクに配置されるノード３は、ＣＳ２にデータを収集させるものであれば、いかなる枝分かれのパターンで構成されるツリー構造とされていてもよく、また２以上のいかなるノード数で構成されていてもよい。またノード３－１～３－３の更なる下位リンクにおいて更にノード３が配置されるものであってもよい。

【0034】

次に、本発明を適用した無線通信システム１の処理動作方法について説明をする。この無線通信システム１における送信側の各ノード３による上りデータの通信方式に応じて、ＣＳ２及び／または各ノード３は、通信期間の調整を行う。かかる通信期間の調整を図る上では、以下に説明する第１方式、第２方式、第３方式の何れかに基づいて行う。

【0035】

第１方式では、図３に示すように、各ノード３からＣＳ２に対して上りデータ通信を行う過程で、ＣＳ２は、周期的な同期信号Ｓ１を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間Ｓ２を設ける。ＣＳ２においては、この通信期間Ｓ２のみアクティブ期間となるが、これ以外の非アクティブ期間は、スリープ状態に移行することで、デバイス全体の消費電力を抑える構成としている。

【0036】

データ送信側であるノード３は、図３に示すように、待ち受け用の通信期間Ｓ３が周期的に設けられている。この待ち受け用の通信期間Ｓ３は、ノード３内において予め決定した基本時間間隔毎に周期的に設けるようにしてもよい。実際に送信すべきデータがタイミングｔ１において発生した場合には、データ送信用の通信期間Ｓ４を介してこれをＣＳ２に対して送信する。このデータ送信用の通信期間Ｓ４は、待ち受け用の通信期間Ｓ３の直後となるように設定される場合を例にとり説明をするが、これに限定されるものではなく、ノード３内において自由に設定されていてもよい。

【0037】

タイミングｔ１において送信すべきデータが発生した場合、このタイミングｔ１が含まれる基本時間間隔が終了した次の待ち受け用の通信期間Ｓ３の直後に続くデータ送信用の通信期間Ｓ４において当該データがＣＳ２に向けて送信されることとなる。このとき、ＣＳ２側は、データ送信用の通信期間Ｓ４がどのタイミングで生じえるかを予め取得しておく。仮にデータ送信用の通信期間Ｓ４が、基本時間間隔が終了した次の待ち受け用の通信期間Ｓ３の直後に設定されるのであれば、その旨をＣＳ２自身が予め認識しておく。ＣＳ２は、本システムの動作前においてその旨をノード３から予め取得するようにしてもよい。このとき、ＣＳ２は、データ送信用の通信期間Ｓ４そのものをノード３から予め取得するようにしてもよいし、これ以外には待ち受け用の通信期間Ｓ３や基本時間間隔等の情報を予め取得した上でこのデータ送信用の通信期間Ｓ４をそこから推定するようにしてもよい。

【0038】

ＣＳ２は、この取得したデータ送信用の通信期間Ｓ４に合わせて、自らの待ち受け用の通信期間Ｓ２を設けておく。これにより、データ送信用の通信期間Ｓ４と、待ち受け用の通信期間Ｓ２との間で重複時間が発生することになる。その結果、ＣＳ２は、データ送信用の通信期間Ｓ４からデータを待ち受け用の通信期間Ｓ２において受信することが可能となる。なお、このＣＳ２は、待ち受け用の通信期間Ｓ２を、この合わせるべき通信期間Ｓ４に応じて拡大、延長するようにしてもよい。待ち受け用の通信期間Ｓ２とデータ送信用の通信期間Ｓ４とは完全に重複していることは必須ではなく、少なくとも一部が時間的に合致するものであればよい。

【0039】

なお、上述した第１方式の説明では、あくまでデータ送信用の通信期間Ｓ４をＣＳ２側が予め取得した上で、これに待ち受け用の通信期間Ｓ２を合わせる場合を例にとり説明をしたが、これに限定されるものではない。ノード３側がＣＳから待ち受け用の通信期間Ｓ２を取得し、これにデータ送信用の通信期間Ｓ４を合わせるようにしてもよい。

【0040】

何れの場合においても、ＣＳ２とノード３との間で互いに、待ち受け用の通信期間Ｓ２とデータ送信用の通信期間Ｓ４とが時間的に重複するように予め調整されていれば、いかなる方法に基づくものであってもよい。

【0041】

第２方式は、ＣＳ２側のみが自らの待ち受け用の通信期間Ｓ２の調整義務を担う方式である。図４に示すように、ＣＳ２は、周期的な同期信号Ｓ１を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間Ｓ２を設ける点は、第１方式と同様である。

【0042】

データ送信側であるノード３は、図４に示すように、ＣＳ２に対して時点ｔ１において送信すべきデータが発生した場合、情報通知信号Ｓ５を連続的に発信する。各情報通知信号Ｓ５には、その後に続くデータ送信用の通信期間Ｓ４に関する情報が含まれている。この通信期間Ｓ４に関する情報は、この情報通知信号Ｓ５の発信時又は受信時から何秒後に通信期間Ｓ４が来るかに関する情報を含めるようにしてもよい。例えば、先頭に位置する情報通知信号Ｓ５には、１秒後に通信期間Ｓ４が来る旨の情報が含まれており、その次に続く情報通知信号Ｓ５には０．９秒後に通信期間Ｓ４が来る旨の情報が含まれており、更にその次に続く情報通知信号Ｓ５には０．８秒後に通信期間Ｓ４が来る旨の情報が含まれている。情報通知信号は時系列的に後になるにつれて、データ送信用の通信期間Ｓ４との間隔が短くなるが、かかる情報が各情報通知信号Ｓ５に含まれることになる。

【0043】

ノード３は、待ち受け用の通信期間Ｓ２を介してこの情報通知信号Ｓ５を受信する。通信期間Ｓ２は周期的に設定されているため、時間帯によっては通信期間Ｓ２が設定されていなくスリープ状態もあり得る。しかしながらノード３において、少なくとも１回の発信時刻が通信期間Ｓ２と合致するように、情報通知信号Ｓ５を複数回に亘り連続的に送信する。これにより、ＣＳ２は、ノード３からの情報通知信号Ｓ５を通信期間２を介して受信することが可能となる。

【0044】

情報通知信号Ｓ５を受信したＣＳ２は、それに含まれている情報を解読する。その結果、ＣＳ２は、情報通知信号Ｓ５の発信時又は受信時から何秒後に通信期間Ｓ４が来るかを判別することが可能となる。そして、判別したデータ送信用の通信期間Ｓ４と少なくとも一部が時間的に重複するように、待ち受け用の通信期間Ｓ２を新たに設定する。仮にこの情報通知信号Ｓ５において受信時から０．８秒後に通信期間Ｓ４が来る旨を判別した場合、これに合うように、受信時から０．８秒後に待ち受け用の通信期間Ｓ２を設定する。その結果、ＣＳ２は、データ送信用の通信期間Ｓ４からデータを待ち受け用の通信期間Ｓ２において受信することが可能となる。なお、このＣＳ２は、待ち受け用の通信期間Ｓ２を、この合わせるべき通信期間Ｓ４に応じて拡大、延長するようにしてもよい。

【0045】

第３方式は、ノード３側のみが自らのデータ送信用の通信期間Ｓ４の調整義務を担う方式である。図５に示すように、ＣＳ２は、周期的な同期信号Ｓ１を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間Ｓ２を設ける点は、第１、第２方式と同様である。

【0046】

データ送信側であるノード３は、図５に示すように、受信窓期間Ｓ６を設けておく。この受信窓期間Ｓ６は、ＣＳ２から発信される同期信号Ｓ１を受信するための期間である。ノード３は、ＣＳ２に対して送信すべきデータが時点ｔ１において発生した後、この受信窓期間Ｓ６を設定することにより同期信号Ｓ１の検知を開始する。

【0047】

ＣＳ２から発信される同期信号Ｓ１は周期的に発信されるものであることから、受信窓期間Ｓ６を設定して連続的に検知し続けることにより、必ずあるタイミングにおいて同期信号Ｓ１を受信することができる。この同期信号Ｓ１の直後に待ち受け用の通信期間Ｓ２が続くことから、ノード３は、この同期信号Ｓ１の受信直後に自らのデータ送信用の通信期間Ｓ４を設定する。これにより、ＣＳ２は、データ送信用の通信期間Ｓ４からデータを待ち受け用の通信期間Ｓ２において受信することが可能となる。なお、このＣＳ２は、待ち受け用の通信期間Ｓ２を、この合わせるべき通信期間Ｓ４に応じて拡大、延長するようにしてもよい。

【0048】

ノード３が何れの方式を採用する場合においても、ＣＳ２は、周期的な同期信号Ｓ１を発信すると共にその直後に続く周期的な待ち受け用の通信期間Ｓ２を設ける動作を共通して行う。逆にこの共通して行うこのＣＳ２の動作に対して、ノード３がいかなる方式を採用するものであっても、自在に対応することが可能となる。ノード３が仮に第１方式を採用するものであれば、ＣＳ２とノード３との間で互いに、待ち受け用の通信期間Ｓ２とデータ送信用の通信期間Ｓ４とが時間的に重複するように予め調整しておくことで、特にＣＳ２側において特別な制御を行うことなく、データを受信することができる。ノード３が仮に第２方式を採用するものであれば、受信した情報通知信号Ｓ５に含まれるデータ送信用の通信期間Ｓ４に関する情報に基づいて待ち受け用の通信期間Ｓ２を設定することにより、データを受信することができる。更にノード３が仮に第３方式を採用するものであれば、ＣＳ２から発信される同期信号Ｓ１をノード３が読み取って自動的にデータ送信用の通信期間Ｓ４を待ち受け用の通信期間Ｓ２に合わせてくれるため、特にＣＳ２側において特別な制御を行うことなく、データを受信することができる。

【0049】

上りデータ通信を行う上でノード３が採用する第１方式～第３方式の何れかに基づいて、ＣＳ２においてデータを受信することが可能となる。換言すればＣＳ２側は、ノード３が第１方式～第３方式の何れを採用するものであっても、これに対して自在に合わせてデータを受信することが可能となる。

【0050】

特にノード３は、上述したように制御系の機器に接続されているものもあれば、センサ機器に接続されている場合もあり、無線通信方式や通信規格が互いに異なる場合も多い。このためノード３間において通信方式が必ずしも統一されているとは限らず、ある一のノード３は第１方式を採用するものもあれば、他のノード３は第３方式を採用する場合もある。即ち、ノードにおいて期待される通信品質が多岐に渡るため、通信規格が多様となる場合がある。このようにノード３間において採用する通信方式が第１方式～第３方式で統一されていない場合においても、本発明によればこれに対して自在に合わせてＣＳ２側にてデータを受信することが可能となる。このため、ゲートウェイ機器の機能を盛り込んだシステム構成とすることができることから、ＣＳ２においてゲートウェイ機器を接続することを省略することができる。このため本発明によれば、システムを構築する上で、ノード３がそれぞれ採用する無線通信方式や通信規格に応じたゲートウェイ機器をそれぞれ設置する必要がなくなることで、システムの設置容易性を向上させることができ、システム全体のコスト低減も図ることが可能となる。

【0051】

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、ＣＳ２を根とした２以上のノード３－１～３－３が全て第１方式であれば、ＣＳ２とノード３－１～３－３との間で第１方式に基づいてデータを送受信する旨を決定し、以後は第１方式のみに基づいて上りデータ通信を行うようにしてもよい。ＣＳ２を根とした２以上のノード３－１～３－３が全て第２方式であれば、ＣＳ２とノード３－１～３－３との間で第２方式に基づいてデータを送受信する旨を決定し、以後は第２方式のみに基づいて上りデータ通信を行うようにしてもよい。ＣＳ２を根とした２以上のノード３－１～３－３が全て第３方式であれば、ＣＳ２とノード３－１～３－３との間で第３方式に基づいてデータを送受信する旨を決定し、以後は第３方式のみに基づいて上りデータ通信を行うようにしてもよい。

【0052】

ＣＳ２は、全てのノード３－１～３－３が第１方式～第３方式の何れで統一されているか否かを事前に判別するようにしてもよい。その結果、全てのノード３－１～３－３が第１方式～第３方式の何れであれば、ノード３とＣＳ２間において、その統一されている方式に基づいて上りデータ通信を行うこととなる。

【0053】

また、上述したノード３は、ＣＳ２を含む概念とされていてもよい。即ち、各ノード３において行われる処理は、ＣＳ２において行われるものであってもよいし、ＣＳ２において行われる処理はノード３において行われるものであってもよい。また、ＣＳ２はいわゆるノード３に置き換えられるものであってもよい。

【0054】

また、上述した各処理は、ＣＳ２とノード３間との通信、及びノード３同士の通信において同様に適用可能であることは勿論である。

【0055】

更に上述した構成からなる本発明によれば、ＣＳ２を省略するようにしてもよく、２以上のノード３間の通信において適用するようにしてもよい。かかる場合には、ＣＳ２が、受信側のノードに代替され、ノード３が送信側のノードとなる。上述したＣＳ２、ノード３における各処理は、そのまま受信側のノード、送信側のノードにおいて実行されることとなる。

【符号の説明】

【0056】

１ 無線通信システム
２ ＣＳ
３ ノード
３１ 水位センサ
３２ 電動バルブ
３３ ＰＬＣ
３６ 公衆通信網

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】