特許 7086542 受信装置、送信装置、無線通信システム及び無線通信方法

(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】2022-06-10

(45)【発行日】2022-06-20

(54)【発明の名称】受信装置、送信装置、無線通信システム及び無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 72/04 20090101AFI20220613BHJP

   H04W 4/38 20180101ALI20220613BHJP

   G08C 15/02 20060101ALI20220613BHJP

   G08C 15/00 20060101ALI20220613BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20220613BHJP

【ＦＩ】

H04W72/04 132

H04W4/38

G08C15/02

G08C15/00 E

H04Q9/00 311H

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2017155209

(22)【出願日】2017-08-10

(65)【公開番号】P2019036765

(43)【公開日】2019-03-07

【審査請求日】2020-05-21

(73)【特許権者】

【識別番号】308033711

【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】茅原 桂一

【審査官】野村 潔

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／０４５４０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００１－０１６６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７５７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０９６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０７７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１１９１７２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

Ｇ０８Ｃ １５／０２

Ｇ０８Ｃ １５／００

Ｈ０４Ｑ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに異なる周波数チャネルを用いた無線通信により、所定期間の経過毎にデータを更新し、且つ同一のデータを前記所定期間内に複数回に亘り連続して送信する複数の送信元から送信されるデータを受信する受信装置であって、
前記所定期間内に、前記周波数チャネルの全てを受信チャネルとして設定するように、前記送信元におけるデータの更新周期に応じたタイミングで受信チャネルを切り換える制御部と、
前記制御部により受信チャネルとして設定された周波数チャネルを用いて、前記複数の送信元の各々から送信されるデータを受信する無線部と、
を含む受信装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記周波数チャネルの各々を、所定の順序に従って前記受信チャネルとして設定する処理を繰り返す
請求項１に記載の受信装置。

【請求項3】

前記処理の繰り返し周期が一定である
請求項２に記載の受信装置。

【請求項4】

前記周波数チャネルうちのいずれかの周波数チャネルが前記受信チャネルとして設定されてから、次の周波数チャネルが前記受信チャネルとして設定されるまでの保持期間が一定である
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の受信装置。

【請求項5】

前記周波数チャネルうちのいずれかの周波数チャネルが前記受信チャネルとして設定されてから、次の周波数チャネルが前記受信チャネルとして設定されるまでの保持期間が可変である
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の受信装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記周波数チャネルのうちのいずれかの周波数チャネルが前記受信チャネルとして設定されてから所定期間内に前記無線部においてデータが受信されない場合、当該周波数チャネルの前記保持期間を延長する
請求項５に記載の受信装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記無線部において受信したデータのうち、重複して受信したデータを破棄する
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の受信装置。

【請求項8】

複数の送信装置と受信装置とを含む無線通信システムであって、
前記複数の送信装置の各々は、互いに異なる周波数チャネルを用いて無線通信によりデータを送信する無線送信部と、
所定期間の経過毎に前記無線送信部から送信されるデータを更新し、且つ同一のデータが前記所定期間内に複数回に亘り連続して送信されるように前記無線送信部を制御する送信制御部と、
を含み、
前記受信装置は、
前記所定期間内に、前記周波数チャネルの全てを受信チャネルとして設定するように、前記送信装置におけるデータの更新周期に応じたタイミングで受信チャネルを切り換える受信制御部と、
前記受信制御部により受信チャネルとして設定された周波数チャネルを用いて、前記複数の送信装置の各々から送信されるデータを受信する無線受信部と、
を含む無線通信システム。

【請求項9】

前記複数の送信装置の各々は、所定のセンシング処理を行うことによりセンサデータを取得するセンサ部を含み、前記センサデータを無線通信により送信する
請求項８に記載の無線通信システム。

【請求項10】

前記受信装置は、前記複数の送信装置の各々から送信されたデータを受信したことを示す応答を前記複数の送信装置に送信しない
請求項８または請求項９に記載の無線通信システム。

【請求項11】

前記受信制御部は、前記周波数チャネルの各々を、所定の順序に従って前記受信チャネルとして設定する処理を繰り返す
請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の無線通信システム。

【請求項12】

前記処理の繰り返し周期が一定である
請求項１１に記載の無線通信システム。

【請求項13】

前記周波数チャネルうちのいずれかの周波数チャネルが前記受信チャネルとして設定されてから、次の周波数チャネルが前記受信チャネルとして設定されるまでの保持期間が一定である
請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の無線通信システム。

【請求項14】

前記周波数チャネルうちのいずれかの周波数チャネルが前記受信チャネルとして設定されてから、次の周波数チャネルが前記受信チャネルとして設定されるまでの保持期間が可変である
請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載の無線通信システム。

【請求項15】

前記受信制御部は、前記周波数チャネルうちのいずれかの周波数チャネルが前記受信チャネルとして設定されてから所定期間内に前記無線受信部においてデータが受信されない場合、当該周波数チャネルの前記保持期間を延長する
請求項１４に記載の無線通信システム。

【請求項16】

複数の送信装置の各々が、互いに異なる周波数チャネルを用いた無線通信により、所定期間の経過毎にデータを更新し、且つ同一のデータを前記所定期間内に複数回に亘り連続して送信し、
受信装置が、前記所定期間内に、前記周波数チャネルの全てを受信チャネルとして設定するように、前記送信装置におけるデータの更新周期に応じたタイミングで受信チャネルを切り換え、受信チャネルとして設定された周波数チャネルを用いて、前記複数の送信装置の各々から送信されるデータを受信する
無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、受信装置、送信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、多数のセンサ情報を、無線通信を用いて収集する無線センサネットワークシステムに注目が集まっている。無線を使用することにより、ケーブルの敷設費用が節約できる他、従来では設置場所の制限により実現できなかったシステムも構築が可能となるといったメリットがある。こういったメリットを生かし、温度、湿度、照度、雨量等をモニタリングする環境モニタリング、空調制御、照明制御、FA機器制御及び監視、物流情報管理、HEMS(Home Energy Management System)、BEMS(Building Energy Management System)及びIoT(Internet of Things)といった幅広い用途に無線センサネットワークシステムが利用されつつある。

【0003】

例えば、特許文献１には、基地局が、複数の無線センサごとにポーリング信号を割り当て、ポーリング信号と測定時刻データを、複数の無線センサに対して送信し、無線センサが、その測定時刻データに基づいて情報を取得するとともに記録し、基地局が割り当てたポーリング信号を受信した場合に、記録した情報を基地局に送信する無線センサネットワークシステムが記載されている。

【0004】

また、特許文献２には、複数のセンサノードの各々が、所定の周期を時分割して得られる複数のスロットのそれぞれを用いて基地局と通信を行うＴＤＭＡ方式の通信方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００６－２９５９０７号公報

【文献】特開２００６－１２９１０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

サーバに有線で接続された親機と、各々がセンサを備えた複数の子機とで構成され、親機と複数の子機との間で無線通信を行う、スター型の無線通信システムが提案されている。

【0007】

このような無線通信システムを用いて、複数の子機の各々が取得したセンサデータを、親機が収集する場合、一般的には、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)等の衝突回避機能を使用する。また、複数の子機の各々から送信されるデータの衝突を回避するために、親機が、複数の子機の各々と時間をずらしながら通信する場合もある。後者の場合には、親機から子機に向けてデータ送信要求を発し、子機がこのデータ送信要求に応答する、あるいは、親機が同期タイミングを制御して、子機の各々がそれに同期して、時分割方式で応答する等の方法が採られている。

【0008】

しかしながら、親機からのデータ送信要求に子機が応答する通信方式の場合、親機と子機との間で、双方向の通信が必要となるため、データ収集タイミングが極めて短いといった時間的制約の厳しいシステムには不向きであった。

【0009】

また、CSMA/CA機能を用いる通信方式の場合、その時の外部電波環境に依存して再送処理が発生する可能性があるため、子機におけるデータ送信の遅延をコントロールすることは困難である。従って、CSMA/CA機能を用いる通信方式の場合、例えば、規定の期間内に子機から親機へ定期的にデータを送信しなければいけないといった時間的制約の厳しいシステムには不向きであった。

【0010】

また、親機が同期タイミングを司って、時分割処理により通信を行う通信方式の場合、親機と子機とで、常に同期を維持する必要があり、高いクロック精度及び時間補正機能が求められる。従って、このような通信方式を採用するシステムは、複雑で高価なものとなっていた。

【0011】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、送信装置と受信装置との間での無線通信を用いたデータの送受信における時間的制約に対処することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係る受信装置は、互いに異なる周波数チャネルを用いた無線通信により、所定期間の経過毎にデータを更新し、且つ同一のデータを前記所定期間内に複数回に亘り連続して送信する複数の送信元から送信されるデータを受信する受信装置であって、前記所定期間内に、前記周波数チャネルの全てを受信チャネルとして設定するように、前記送信元におけるデータの更新周期に応じたタイミングで受信チャネルを切り換える制御部と、前記制御部により受信チャネルとして設定された周波数チャネルを用いて、前記複数の送信元の各々から送信されるデータを受信する無線部と、を含む。

【0013】

本発明に係る送信装置は、予め定められた周波数チャネルを用いて無線通信によりデータを送信する無線部と、所定期間の経過毎に前記無線部から送信されるデータを更新し、且つ同一のデータが前記所定期間内に複数回に亘り連続して送信されるように前記無線部を制御する制御部と、を含む。

【0014】

本発明に係る無線通信システムは、複数の送信装置と受信装置とを含む。前記複数の送信装置の各々は、互いに異なる周波数チャネルを用いて無線通信によりデータを送信する無線送信部と、所定期間の経過毎に前記無線送信部から送信されるデータを更新し、且つ同一のデータが前記所定期間内に複数回に亘り連続して送信されるように前記無線送信部を制御する送信制御部と、を含む。前記受信装置は、前記所定期間内に、前記周波数チャネルの全てを受信チャネルとして設定するように、前記送信装置におけるデータの更新周期に応じたタイミングで受信チャネルを切り換える受信制御部と、前記受信制御部により受信チャネルとして設定された周波数チャネルを用いて、前記複数の送信装置の各々から送信されるデータを受信する無線受信部と、を含む。

【0015】

本発明に係る無線通信方法は、複数の送信装置の各々が、互いに異なる周波数チャネルを用いた無線通信により、所定期間の経過毎に更新されるデータを、前記所定期間内に複数回に亘り連続して送信し、受信装置が、前記所定期間内に、前記周波数チャネルの全てを受信チャネルとして設定するように、前記送信装置におけるデータの更新周期に応じたタイミングで受信チャネルを切り換え、受信チャネルとして設定された周波数チャネルを用いて、前記複数の送信装置の各々から送信されるデータを受信することを含む。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、送信装置と受信装置との間での無線通信を用いたデータの送受信における時間的制約に対処することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る無線通信システムの概略の構成図である。

【図2】本発明の実施形態に係る親機及び子機を構成する無線通信端末装置の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態に係る複数の子機の各々の動作を示すシーケンスチャートである。

【図4】本発明の実施形態に係る親機の動作を示すシーケンスチャートである。

【図5】本発明の実施形態に係る親機と子機との間で行われる無線通信の様子を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係る親機におけるデータの取りこぼしの態様の一例を示す図である。

【図7】本発明の他の実施形態に係る無線通信システムに用いられる親機及び子機を構成する無線通信端末装置の構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の実施形態に係る親機において実施される受信チャネルの切り替え処理の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。

【0019】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システム１００の概略の構成図である。図１に示すように、無線通信システム１００は、１つの親機１０１と、複数の子機１０２と、センタコンピュータ１０３と、を含んで構成されている。無線通信システム１００は、１台の親機１０１に対して、複数の子機１０２が無線通信路によって接続されたスター型の無線ネットワークを構成している。本実施形態において、無線通信路は、例えば、ＩＥＥＥ８０２.１５．４の規格に従うものとするが、これに限定されるものではない。親機１０１は、センタコンピュータ１０３に接続され、子機１０２の各々から無線通信路を介して取得したセンサデータを、センタコンピュータ１０３に出力する。

【0020】

図２は、親機１０１及び子機１０２を構成する無線通信端末装置２００の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、親機１０１及び子機１０２は、共通の構成を採るものとする。無線通信端末装置２００は、制御部２０１、無線部２０２、アンテナ２０３、センサ部２０４及びインタフェース部２０５を含んで構成されている。制御部２０１は、例えば、マイクロコントローラを含んで構成され、無線通信システム１００のシステム制御を行う。制御部２０１には、無線部２０２、センサ部２０４及びインタフェース部２０５が接続され、無線部２０２にはアンテナ２０３が接続されている。

【0021】

センサ部２０４は、電圧センサ、電流センサ、圧力センサまたは温度センサ等の所定のセンシング処理を行うセンサを含んで構成されている。無線通信端末装置２００が、子機１０２として機能する場合、制御部２０１は、センサ部２０４を制御することでセンサデータを取得し、取得したセンサデータを含むデータパケットを、無線部２０２を介して無線通信路に送出する。一方、無線通信端末装置２００が、親機１０１として機能する場合、制御部２０１は、無線部２０２において受信したデータパケットに含まれるセンサデータを、インタフェース部２０５を介してセンタコンピュータ１０３に出力する。

【0022】

なお、親機１０１と子機１０２の各々とが互いに異なる構成を有していてもよい。例えば、無線通信端末装置２００が親機１０１として機能する場合、図２に示す構成からセンサ部２０４を削減してもよい。また、無線通信端末装置２００が子機１０２として機能する場合、図２に示す構成からインタフェース部２０５を削減してもよい。

【0023】

以下に、親機１０１と子機１０２の各々との間で行われる無線通信の態様について説明する。以下の説明では、子機１０２からセンサデータを含むデータパケットを、親機１０１に定期的に送信する場合を例示する。また、１台の親機１０１に接続する子機１０２の数を４台とする場合を例示する。また、４台の子機１０２が、それぞれ、１０ｍｓｅｃ毎にセンサデータを更新して親機１０１に送信するものとする。

【0024】

はじめに、子機１０２の動作の概略について説明する。子機１０２として機能する無線通信端末装置２００の制御部２０１は、センサ部２０４を制御してセンサデータを取得する。制御部２０１は、取得したセンサデータから、ＩＥＥＥ８０２.１５．４の規格に準じたデータパケットを構築し、無線部２０２を制御することにより、このデータパケットを、アンテナ２０３を通して親機１０１に送信する。子機１０２として機能する無線通信端末装置２００の無線部２０２は、制御部２０１による制御の下で、子機１０２毎に割り当てられた周波数チャネルを使用して同一のセンサデータを複数回に亘り連続的に送信する。以下の説明では、４台の子機１０２に対して、それぞれ、ＩＥＥＥ８０２.１５．４の規格に準拠した周波数チャネルである、１１ＣＨ、１５ＣＨ、１９ＣＨ、２３ＣＨが割り当てられているものとする。子機１０２は、センサデータを取得して、センサデータを含むデータパケットを連続的に送信する一連の処理を１０ｍｓｅｃ単位で繰り返し実施する。すなわち、子機１０２から送信されるセンサデータは、１０ｍｓｅｃ毎に更新される。複数の子機１０２の各々から送信されるデータパケットには、どのタイミングで取得したセンサデータかを示すシーケンス番号、及び複数の子機１０２うち、いずれの子機に対応するセンサデータかを示す識別子が付与されている。

【0025】

次に、親機１０１の動作の概略について説明する。親機１０１として機能する無線通信端末装置２００の制御部２０１は、子機１０２の各々に割り当てられている周波数チャネル（１１ＣＨ、１５ＣＨ、１９ＣＨ、２３ＣＨ）の各々を、所定の順序に従って１つずつ受信チャネルとして設定する処理を繰り返すことにより、受信チャネルを巡回的に遷移させる。親機１０１として機能する無線通信端末装置２００の無線部２０２は、複数の子機１０２の各々から送信されるデータパケットを、制御部２０１により受信チャネルとして設定された周波数チャネルを用いて受信する。本実施形態では、一例として、１１ＣＨ、１５ＣＨ、１９ＣＨ、２３ＣＨの順で受信チャネルを順次切り替える処理が、繰り返し行われるものとする。制御部２０１は、センサデータの更新周期である１０ｍｓｅｃの期間内に、全ての周波数チャネル（１１ＣＨ、１５ＣＨ、１９ＣＨ、２３ＣＨ）が、受信チャネルとして設定されるように、例えば２．５ｍｓｅｃ毎に受信チャネルを切り替える。例えば、１１ＣＨが受信チャネルとして設定されている２．５ｍｓｅｃの期間において、１１ＣＨが割り当てられた子機１０２から送信されるデータパケットが、親機１０１において受信される。制御部２０１は受信したデータパケットに含まれるセンサデータを、インタフェース部２０５を介して、センタコンピュータ１０３に出力する。制御部２０１は、同一の識別子且つ同一のシーケンス番号が付与された複数のデータパケットを受信した場合、すなわち、同一のデータパケットを重複して受信した場合、その重複するデータパケットを破棄する。

【0026】

以下に、子機１０２の動作の詳細について説明する。図３は、複数の子機１０２の各々の動作を示すシーケンスチャートである。図３では、４台の子機１０２を子機［１］、子機［２］、子機［３］及び子機［４］と表記している。

【0027】

子機［１］～子機［４］のうちのどの子機から送信されたデータなのかを識別するために、識別子Ｓｒｃが定義されている。以下の説明では、子機［１］には、識別子Ｓｒｃとして１が設定され、子機［２］には識別子Ｓｒｃとして２が設定され、子機［３］には識別子Ｓｒｃとして３が設定され、子機［４］には識別子Ｓｒｃとして４が設定されるものとする。

【0028】

ＩＥＥＥ８０２.１５．４の２．４ＧＨｚ帯域では１１ＣＨ(中心周波数２４０５ＭＨｚ)から２６ＣＨ(中心周波数２４８０ＭＨｚ)までの１６チャネルの割り当てがある。子機［１］には１１ＣＨが割り当てられ、子機［２］には１５ＣＨが割り当てられ、子機［３］には１９ＣＨが割り当てられ、子機［４］には２３ＣＨが割り当てられているものとする。複数の子機１０２に対して、互いに異なる周波数チャネルの割り当てを行うことで、子機間での無線信号の干渉を防止することができる。

【0029】

以下において、子機［１］に着目してその動作について説明する。時刻ｔ_１において制御部２０１は、子機［１］が使用する周波数チャネルを１１ＣＨに設定する。時刻ｔ_２において制御部２０１は、センサデータに付与するシーケンス番号Ｓｅｑを初期値の１に設定する。制御部２０１は、時刻ｔ_２から１０ｍｓｅｃが経過する時刻ｔ_３までの期間にセンサ部２０４を制御してセンサデータを取得し、当該センサデータを含むデータパケットを構築する。制御部２０１は、シーケンス番号Ｓｅｑ及び子機［１］の識別子Ｓｒｃをセンサデータに付加した、下記の（１）式で示される、データパケットＤａｔａを生成する。
Ｄａｔａ＝ｄ（Ｓｒｃ，Ｓｅｑ） ・・・ （１）

【0030】

制御部２０１は、データパケットを無線通信路に送出するべく、無線部２０２を制御する。無線部２０２は、制御部２０１による制御の下、データパケットを、時刻ｔ_２から時刻ｔ_３までの１０ｍｓｅｃの期間内に複数回に亘り連続的に送信する。無線部２０２は、１１ＣＨを使用してデータパケットを送信する。

【0031】

時刻ｔ_３において制御部２０１は、シーケンス番号Ｓｅｑを初期値である１から１つインクリメントして２に設定する。制御部２０１は、時刻ｔ_３から１０ｍｓｅｃが経過する時刻ｔ_４までの期間に新たなセンサデータを取得し、新たなセンサデータを含むデータパケットを構築する。無線部２０２は、制御部２０１による制御の下、データパケットを、時刻ｔ_３から時刻ｔ_４までの１０ｍｓｅｃの期間内に複数回に亘り連続的に送信する。時刻ｔ_４以降においても、上記と同様の処理が繰り返される。

【0032】

子機［２］～子機［４］も、それぞれ、子機［１］と同様の処理を実行する。子機［２］は１５ＣＨを使用してデータ送信を行い、子機［３］は１９ＣＨを使用してデータ送信を行い、子機［４］は２３ＣＨを使用してデータ送信を行う。本実施形態に係る無線通信システム１００においては、子機［１］～子機［４］の相互間で、データ送信タイミングの同期をとることはなく、子機［１］～［４］は、それぞれ、独立にデータパケットの送信処理を行う。

【0033】

次に、親機１０１の動作の詳細について説明する。図４は、親機１０１の動作を示すシーケンスチャートである。制御部２０１は、図４に示すように、子機［１］～子機［４］において使用されている周波数チャネル（１１ＣＨ、１５ＣＨ、１９ＣＨ、２３ＣＨ）の各々を、所定の順序に従って、１つずつ受信チャネルとして設定する処理を繰り返すことにより、受信チャネルを巡回的に遷移させる。制御部２０１は、子機［１］～［４］から送信されるデータの更新周期である１０ｍｓｅｃの間に、子機［１］～子機［４］において使用されている全ての周波数チャネルを、少なくとも１回受信チャネルとして設定する。

【0034】

制御部２０１は、例えば、時刻ｔ_１１から時刻ｔ_１２までの２．５ｍｓｅｃの期間において受信チャネルをＣＨ１１に設定し、時刻ｔ_１２から時刻ｔ_１３までの２．５ｍｓｅｃの期間において受信チャネルをＣＨ１５に設定し、時刻ｔ_１３から時刻ｔ_１４までの２．５ｍｓｅｃの期間において受信チャネルをＣＨ１９に設定し、時刻ｔ_１４から時刻ｔ_１５までの２．５ｍｓｅｃの期間において受信チャネルをＣＨ２３に設定する。制御部２０１は、時刻ｔ_１５以降においても同様に、ＣＨ１１、ＣＨ１５、ＣＨ１９、ＣＨ２３の順で、受信チャネルを巡回的に遷移させる。

【0035】

無線部２０２は、受信チャネルが１１ＣＨに設定されている２．５ｍｓｅｃの期間において、子機［１］から１１ＣＨを用いて送信されるデータパケットを受信し、受信チャネルが１５ＣＨに設定されている２．５ｍｓｅｃの期間において、子機［２］から１５ＣＨを用いて送信されるデータパケットを受信し、受信チャネルが１９ＣＨに設定されている２．５ｍｓｅｃの期間において、子機［３］から１９ＣＨを用いて送信されるデータパケットを受信し、受信チャネルが２３ＣＨに設定されている２．５ｍｓｅｃの期間において、子機［４］から２３ＣＨを使用して送信されるデータパケットを受信する。

【0036】

親機１０１は、同一のシーケンス番号Ｓｅｑ且つ同一の識別子Ｓｒｃが付与された複数のデータパケット受信した場合には、すなわち、同一のデータパケットを重複して受信した場合には、その重複するデータパケットを破棄する。

【0037】

また、親機１０１は、子機［１］～子機［４］からデータパケットを受信しても、データパケットを受信したことを示すＡＣＫパケットを、子機［１］～子機［４］に送信することはしない。従って、子機［１］～子機［４］は、ＡＣＫパケットを受信することはない。すなわち、本実施形態に係る無線通信システム１００において、親機１０１は、受信専用で動作し、子機［１］～子機［４］は、送信専用で動作する。

【0038】

図５は、親機１０１と子機［１］～子機［４］との間で行われる無線通信の様子を示す図であり、横軸を時間軸としている。子機［１］～子機［４］は、送信専用で動作し、それぞれ、自身に割り当てられた周波数チャネルを用いてデータパケットの送信を行う。子機［１］～子機［４］は、それぞれ、データ更新周期である１０ｍｓｅｃの期間内において、同一のデータパケットを複数回に亘り連続的に送信する。子機［１］～子機［４］の間で、データパケットの送信タイミングの同期をとることはなく、子機［１］～子機［４］は、それぞれ、独立にデータパケットの送信処理を行う。

【0039】

親機１０１は、受信専用で動作し、受信チャネルの設定を２．５ｍｓｅｃ毎に１１ＣＨ、１５ＣＨ、１９ＣＨ、２３ＣＨの順で切り替える。これにより、データ更新周期である１０ｍｓｅｃの期間内に全ての周波数チャネル（１１ＣＨ、１５ＣＨ、１９ＣＨ、２３ＣＨ）が、受信チャネルとして設定される。

【0040】

子機［１］～子機［４］が連続的にデータ送信を行う送信間隔を２．５ｍｓｅｃ未満とすることで、親機１０１は、子機［１］～子機［４］から送信されるデータパケットを、１０ｍｓｅｃの期間内に、各子機について少なくとも１回ずつ受信することができる。しかしながら、親機１０１におけるデータの取りこぼしの可能性を考慮して、１０ｍｓｅｃの期間内に、データパケットが親機１０１に２回到達可能となるように、子機［１］～子機［４］におけるデータの送信間隔を１．２５ｍｓｅｃ未満とすることが好ましい。

【0041】

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る無線通信システム１００によれば、複数の子機１０２（子機［１］～子機［４］）が、それぞれ、互いに異なる周波数チャネルを用いて、同一のデータパケットを複数回に亘り連続的に送信し、各子機１０２（子機［１］～子機［４］）から送信されたデータパケットを、親機１０１が、受信チャネルを順次切り替えて受信する。これにより、子機間での無線信号の干渉を防止することができ、また、データの衝突を回避することができる。また、本実施形態に係る無線通信システム１００によれば、受信確認用のＡＣＫパケットのやり取りや、ＣＳＭＡ/ＣＡ等の従来の衝突回避のための処理が不要となる。従って、センサデータの収集を、単一方向通信で実現することができ、データ収集タイミングが極めて短く且つ定期的にデータを送信しなければいけないといった厳しい時間的制約が課される場合にも対処することができる。また、本実施形態に係る無線通信システム１００によれば、親機１０１と複数の子機１０２との間、及び複数の子機１０２相互間で、同期をとる必要がないので、簡便な構成でシステムを構築することができる。

【0042】

［第２の実施形態］
上記した第１の実施形態に係る無線通信システム１００における通信方式によれば、親機１０１と子機１０２との間で、動作クロック精度の差異及び処理動作遅延の差異等に起因して処理周期にずれが生じ、この処理周期のずれによって、親機１０１において、子機１０２から送信されたデータパケットの取りこぼしが発生するおそれがある。

【0043】

図６は、親機１０１におけるデータの取りこぼしの態様の一例を示す図である。なお、図６には、親機１０１と子機［１］との間におけるデータの送受信が示されており、親機１０１と他の子機［２］～［４］との間のデータの送受信については、図示が省略されている。

【0044】

子機［１］は、時刻ｔ_２１から時刻ｔ_２２までのデータ更新期間を経て、時刻ｔ_２２から時刻ｔ_２３までの期間にデータパケットｄ（Ｓｒｃ＝１，Ｓｅｑ＝１）を送信する。時刻ｔ_２１から時刻ｔ_２３までの期間（データ更新が開始されてから、データ送信が完了するまでの期間）の期待値は１０ｍｓｅｃである。しかしながら、クロック精度の影響や、処理時間の揺らぎ等でこの期間が変動する場合ある。図６には、時刻ｔ_２１から時刻ｔ_２３までの期間が１０ｍｓｅｃよりも短くなっている状況が示されている。

【0045】

また、図６には、親機１０１において、１１ＣＨが受信チャネルとして設定されている２．５ｍｓｅｃの期間において、子機［１］では、センサデータの取得及びデータパケットの構築を含むデータ更新処理が行われ、データパケットｄ（Ｓｒｃ＝１，Ｓｅｑ＝１）の送信が開始される時点において、親機１０１の受信チャネルが１５ＣＨに移行している状況が示されている。この場合、親機１０１において、データパケットｄ（Ｓｒｃ＝１，Ｓｅｑ＝１）を受信することができない。

【0046】

本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムでは、親機１０１において、上記したようなデータの取りこぼしの発生を抑制する。

【0047】

図７は、本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムに用いられる親機１０１及び子機１０２を構成する無線通信端末装置２００Ａの構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、親機１０１及び子機１０２は、共通の構成を採るものとする。無線通信端末装置２００Ａは、主制御部２０１Ａ、無線部２０２、アンテナ２０３、センサ部２０４、インタフェース部２０５及び受信チャネル制御部２０６を含んで構成されている。主制御部２０１Ａは、例えば、マイクロコントローラを含んで構成され、無線通信システムのシステム制御を行う。主制御部２０１Ａには、無線部２０２、センサ部２０４、インタフェース部２０５及び受信チャネル制御部２０６が接続され、無線部２０２にはアンテナ２０３が接続されている。

【0048】

センサ部２０４は、電圧センサ、電流センサ、圧力センサまたは温度センサ等の所定のセンシング処理を行うセンサを含んで構成されている。無線通信端末装置２００Ａが、子機１０２として機能する場合、主制御部２０１Ａは、センサ部２０４を制御することでセンサデータを取得し、取得したセンサデータを格納したデータパケットを、無線部２０２を介して無線通信路に送出する。無線通信端末装置２００Ａが、親機１０１として機能する場合、主制御部２０１Ａは、受信チャネル制御部２０６から通知されるタイミングに従って、無線部２０２における受信処理を制御し、受信したデータパケットに含まれるセンサデータを、インタフェース部２０５を介してセンタコンピュータ１０３に出力する。受信チャネル制御部２０６は、無線部２０２での受信状況に応じて、主制御部２０１Ａに対して通信チャネルの切り替えタイミングを指示する。

【0049】

なお、親機１０１と子機１０２の各々とが互いに異なる構成を有していてもよい。例えば、無線通信端末装置２００Ａが親機１０１として機能する場合、図６に示す構成からセンサ部２０４を削減してもよい。また、無線通信端末装置２００Ａが子機１０２として機能する場合、図６に示す構成からインタフェース部２０５及び受信チャネル制御部２０６を削減してもよい。

【0050】

本実施形態に係る無線通信システムにおいて子機１０２の動作は、第１の実施形態に係る無線通信システム１００における子機１０２の動作と同様であるので、説明は省略する。以下に、親機１０１の動作について詳細に説明する。

【0051】

第１の実施形態の場合と同様、主制御部２０１Ａは、子機１０２の各々に割り当てられている周波数チャネル（１１ＣＨ、１５ＣＨ、１９ＣＨ、２３ＣＨ）の各々を、所定の順序に従って１つずつ受信チャネルとして設定する処理を繰り返すことにより、受信チャネルを巡回的に遷移させる。

【0052】

受信チャネルの切り替えのタイミングは、無線部２０２におけるパケットデータの受信の有無に応じて、受信チャネル制御部２０６から通知される。ここで、ある周波数チャネルが受信チャネルとして設定されてから次の周波数チャネルが受信チャネルとして設定されるまでの期間（以下、保持期間という）の標準値は、例えば２ｍｓｅｃとされている。

【0053】

受信チャネル制御部２０６は、各周波数チャネルの標準の保持期間（２ｍｓｅｃ）内に、少なくとも１つのデータパケットを正常に受信した場合には、受信チャネルを当該周波数チャネルに切り替えた時点から２ｍｓｅｃが経過した時点で、受信チャネルの切り替え指示を主制御部２０１Ａに送信する。主制御部２０１Ａは、受信チャネル制御部２０６から通知される受信チャネルの切り替え指示に応じて、受信チャネルの設定を切り替える。この場合、当該周波数チャネルの保持期間は、標準値である２ｍｓｅｃとなる。

【0054】

例えば、受信チャネル制御部２０６は、１１ＣＨの標準の保持期間内に、少なくとも１つのデータパケットを正常に受信した場合には、受信チャネルを１１ＣＨに切り替えた時点から２ｍｓｅｃが経過した時点で、受信チャネルの切り替え指示を主制御部２０１Ａに送信する。主制御部２０１Ａは、これに応じて、受信チャネルの設定を１１ＣＨから１５ＣＨに切り替える。

【0055】

一方、受信チャネル制御部２０６は、各周波数チャネルの標準の保持期間（２ｍｓｅｃ）内に、データパケットを１つも受信しない場合には、当該周波数チャネルの保持期間を延長する。延長期間は、一例として、２ｍｓｅｃとされている。すなわち、受信チャネル制御部２０６は、標準の保持期間（２ｍｓｅｃ）内に、データパケットを１つも受信しない場合には、直近の受信チャネルの切り替え後４ｍｓｅｃが経過した時点で、受信チャネルの切り替え指示を主制御部２０１Ａに送信する。主制御部２０１Ａは、受信チャネル制御部２０６から通知される受信チャネルの切り替え指示に応じて受信チャネルの設定を切り替える。この場合、当該周波数チャネルの保持期間は４ｍｓｅｃとなる。

【0056】

図８は、親機１０１において実施される受信チャネルの切り替え処理の一例を示す図であり、横軸を時間軸としている。

【0057】

図８には、時刻ｔ_３１から時刻ｔ_３６までの１０ｍｓｅｃの期間において、１１ＣＨから２３ＣＨまでの各周波数チャネルについて、標準の保持期間（２．０ｍｓｅｃ）内に、１つ以上のデータパケットが、親機１０１において正常に受信された場合が示されている。

【0058】

受信チャネル制御部２０６は、受信チャネルとして１１ＣＨが設定される時刻ｔ_３１から時刻ｔ_３２までの２ｍｓｅｃの標準の保持期間内に、データパケットを受信すると、１１ＣＨへの切り替え後２ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ_３２に、受信チャネルの切り替え指示を主制御部２０１Ａに送信する。主制御部２０１Ａは、これに応じて受信チャネルを、１５ＣＨに切り替える。

【0059】

受信チャネル制御部２０６は、受信チャネルとして１５ＣＨが設定される時刻ｔ_３２から時刻ｔ_３３までの２ｍｓｅｃの標準の保持期間内に、データパケットを受信すると、１５ＣＨへの切り替え後２ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ_３３に、受信チャネルの切り替え指示を主制御部２０１Ａに送信する。主制御部２０１Ａは、これに応じて受信チャネルを、１９ＣＨに切り替える。

【0060】

受信チャネル制御部２０６は、受信チャネルとして１９ＣＨが設定される時刻ｔ_３３から時刻ｔ_３４までの２ｍｓｅｃの標準の保持期間内に、データパケットを受信すると、１９ＣＨへの切り替え後２ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ_３４に、受信チャネルの切り替え指示を主制御部２０１Ａに送信する。主制御部２０１Ａは、これに応じて受信チャネルを、２３ＣＨに切り替える。

【0061】

受信チャネル制御部２０６は、受信チャネルとして２３ＣＨが設定される時刻ｔ_３４から時刻ｔ_３５までの２ｍｓｅｃの標準の保持期間内に、データパケットを受信すると、時刻ｔ_３５の時点で、全ての周波数チャネルについてデータ受信が完了することになる。本実施形態では、時刻ｔ_３５から時刻ｔ_３６までの残りの２ｍｓｅｃの期間においては、直前で設定された２３ＣＨを便宜上継続して設定している。

【0062】

このように、各周波数チャネルについて、標準の保持期間内に、１つ以上のデータパケットが、親機１０１において正常に受信された場合には、各周波数チャネルの保持期間は延長されず、受信チャネルが２．０ｍｓｅｃ毎に切り替わる。

【0063】

また、図８には、時刻ｔ_３６から時刻ｔ_４１までの１０ｍｓｅｃの期間において、１５ＣＨについて標準の保持期間内に、データが受信されない場合が示されている。

【0064】

受信チャネル制御部２０６は、受信チャネルとして１５ＣＨが設定される時刻ｔ_３７から時刻ｔ_３８までの標準の保持期間（２ｍｓｅｃ）内に、データパケットを受信しない場合には、１５ＣＨの保持期間を２ｍｓｅｃ延長する。すなわち、受信チャネル制御部２０６は、１５ＣＨへの切り替え後４ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ_３９に、データパケットを受信したか否かにかかわらず、受信チャネルの切り替え指示を主制御部２０１Ａに送信する。主制御部２０１Ａは、これに応じて受信チャネルを、１９ＣＨに切り替える。

【0065】

このように、本実施形態に係る無線通信システムによれば、各周波数チャネルについて割り当てられた２ｍｓｅｃの標準の保持期間内にデータパケットを受信しない場合には、当該受信チャネルの保持期間を延長する。これにより、当該周波数チャネルにおいてデータパケットを受信できる確率が上がるので、データの取りこぼしの発生を抑制することができる。これにより、親機１０１と子機１０２との間で、動作クロック精度の差異及び処理動作遅延の差異等に起因して処理周期にずれが生じている場合でも、データ収集をより確実に行うことが可能となる。

【0066】

なお、本実施形態では、４つの周波数チャネルの標準の保持期間として２ｍｓｅｃを割り当てるため、１０ｍｓｅｃのうち、２ｍｓｅｃが余剰となり、この余剰となる２ｍｓｅｃを、１つの周波数チャネルについての保持期間の延長期間に割り当てる場合を例示したが、この態様に限定されるものではない。例えば、１つの周波数チャネルについての延長期間を１ｍｓｅｃとし、他の１つの周波数チャネルについても１ｍｓｅｃの延長期間の割り当てが可能となるようにしてもよい。また、延長期間を固定期間とするのではなく、延長期間内にデータパケットを受信した場合には、受信チャネルを、即時に次の周波数チャネルに切り替えるようにしてもよい。この場合においても、余剰期間を他の周波数チャネルの延長期間として確保することが可能となる。

【0067】

上記の各実施形態においては、４台の子機１０２を含む無線通信システムを例示したが、使用可能な周波数チャネルの数に応じて、子機１０２の台数を増減することが可能である。また、上記の各実施形態では、４台の子機１０２が、それぞれ、１１ＣＨ、１５ＣＨ、１９ＣＨ、２３ＣＨを使用する場合を例示したが、互いに干渉しない周波数チャネルの組み合わせであれば、使用する周波数チャネルを適宜変更することが可能である。上記の各実施形態では、隣接チャネルからの影響を考慮し、子機１０２間で、１チャネル以上の間隔をあけて周波数チャネルを割り当てることとしたが、この場合、例えば、１３ＣＨ、１７ＣＨ、２１ＣＨ、２５ＣＨを用いる、もう１つの無線通信システムを構築することが可能である。また、上記の各実施形態では、子機１０２が取得するセンサデータの更新間隔を１０ｍｓｅｃとし、親機１０１における受信チャネルの切り替え間隔を、２．５ｍｓｅｃまたは２．０ｍｓｅｃとする場合を例示したが、この態様に限定されるものではない。センサデータの更新間隔は、所望の期間に設定することが可能であり、受信チャネルの切り替え間隔は、センサデータの更新間隔及び子機の台数等に応じて適宜設定することが可能である。

【符号の説明】

【0068】

１００ 無線通信システム
１０１ 親機
１０２ 子機
２００ 無線通信端末装置
２０１ 制御部
２０１Ａ 主制御部
２０２ 無線部
２０３ アンテナ
２０４ センサ部
２０５ インタフェース部
２０６ 受信チャネル制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】