JP2005184047A - 無線中継方法 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突確率を軽減した状態で返信信号の応答を短くするとともに、一度中継された呼出し信号が再び中継されることを少なくするようにした無線中継方法を提供する。
【解決手段】データ収集機からの呼出し信号に呼出し局ＩＤと中継回数情報を設ける。呼出し信号を受信した各中継器は、呼出し局ＩＤが自局ＩＤと一致していれば、直ちに収集したデータを付加した返信信号を送信する。呼出し局ＩＤと自局ＩＤとが一致しない中継器は、中継回数が設定値に達していれば中継を終了させ、中継回数が設定値に達していなければ遅延時間経過後に中継回数を＋１とした呼出し信号を中継信号として送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、小電力無線を用いて、電波が届かない場所にある子局との無線通信を行なうことを可能にする無線中継方法に関する。

流通経路における商品管理を行うために、商品の個々に対してセンサと電子タグ（例えばＲＦ−ＩＤタグ）を取り付け、センサで測定された温度等の情報を、小電力無線通信によりＲＦ−ＩＤタグを介してデータ収集装置に送信することが行われている。一例として、トラックに積み込まれる各食料品に例えば温度センサとＲＦ−ＩＤタグとを取り付け、工場の出荷時、倉庫への入庫時等にデータ収集装置から各ＲＦ−ＩＤタグの呼出し信号を送信し、各ＲＦ−ＩＤタグから返信されてくる温度情報を収集して食料品の温度情報を記録することが行われている。
しかし、呼出し信号には同一の周波数の小電力無線が使用されており、トラックに積み込まれた食料品は山積み状態であるため、下に埋もれている商品のＲＦ−ＩＤタグには電波が届かないことがある。そのため、各食料品に取り付けられているＲＦ−ＩＤタグを中継器として使用し、電波の届かない場所のＲＦ−ＩＤタグから情報を収集することが行われている。

このように、小電力無線通信を用いたデータ収集により、子局から直接または他の子局を中継して情報を収集するシステムは、広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
図６は、このような従来の無線中継システムの構成図である。図において、10はデータ収集を行うデータ収集機、11は中継器であり、図においては３つの中継器11Ａ、11Ｂ、11Ｃが示されている。各中継器11Ａ,11Ｂは送受信アンテナ12Ａ,12Ｂ、受信回路13Ａ,13Ｂ、呼出し信号検出回路14Ａ,14Ｂ、送信回路15Ａ,15Ｂを有している。中継器11Ｃも同じ構成であるので、図示は省略されている。
このような構成において、データ収集機10から中継器11ＡのＩＤを有する呼出し信号16が送られてくると、この呼出し信号16は、電波の届く中継器11Ｂのアンテナ12Ｂを介して受信回路13Ｂで受信され、呼出し信号検出回路14Ｂで呼出し信号16が有するＩＤと自局ＩＤが一致するか判定される。この場合、ＩＤは一致しないので、中継器11Ｂのアンテナ12Ｂから中継信号17が送信される。中継器11Ｃも同様の動作を行う。この中継信号17は、電波の届く中継器11Ａのアンテナ11Ａを介して受信回路13Ａで受信され、呼出し信号検出回路14Ａで呼出し信号16が有するＩＤと自局ＩＤが一致するか判定される。この場合、ＩＤは一致するので、中継器11Ａのアンテナ12Ａから返信信号18が送信される。この返信信号18は、中継器11Ｂを介して返信信号19としてデータ収集機10に送信される。なお、中継器11Ａは、中継器11Ｃからの中継信号17も受信するが、既に中継器11Ｂからの中継信号17に対して応答していれば、新たに応答はしないように構成されている。
特開平８−２０５２５３号公報

図７は、図６に記載された無線中継システムの動作を説明するためのタイムチャートであり、上段は中継器Ａ，下段は中継器Ｂのタイムチャートである。図において、21は両中継器Ａ,Ｂが受信することのできる呼出し信号、22は中継器Ａから送信される返信信号、23は中継器11Ｂから送信される中継信号、24は中継器Ａが受信してから送信するまでの遅延時間、25は中継器Ｂが受信してから送信するまでの遅延時間である。
データ収集機より中継器Ａを呼び出す信号が入ると、中継器Ａ，Ｂが同時に受信する。中継器Ａでは、受信した呼出し信号が自局の呼出し信号であるので、各中継器から出力される信号の衝突確率を少なくするために、一定の遅延時間24だけ遅れて返信信号22が送信される。中継器Ｂでは、受信した呼出し信号が自局の呼出し信号ではないので、各中継器から出力される信号の衝突確率を少なくするために、一定の遅延時間25だけ遅れて中継信号25が送信される。

従って、従来の無線中継システムでは、呼出し信号が自局の呼出し信号の場合でも、衝突確率を少なくするために遅延時間を設けており、返信信号の応答が遅くなる欠点があった。また、中継に制限が無いため、中継器間を中継信号が行き交い、一度中継された信号を再び中継するという欠点があった。
本発明は、上記に鑑み、衝突確率を軽減した状態で返信信号の応答を短くするとともに、一度中継された呼出し信号が再び中継されることを少なくする無線中継方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記目的は、小電力無線を用いて無線中継を行なう無線中継システムにおいて、ある局が呼出し局ＩＤを入れた呼出し信号を発信し、該呼出し信号を受信した局は、呼出し局ＩＤが自局ＩＤと一致した場合には直ちに返信信号を発信し、呼出し局ＩＤが自局ＩＤと不一致の場合には、受信した呼出し信号を中継のためにランダムなタイミングで発信することにより達成される。
また、上記の無線中継方法において、呼出し信号に中継回数情報を設け、呼出し信号を受信した局は、呼出し局ＩＤが自局ＩＤと不一致の場合には、受信信号の中継回数情報が設定値に達しているかを判定し、中継回数情報が設定値に達していない場合には中継回数情報を＋１加算して呼出し信号を中継のために遅延して送信し、中継回数情報が設定値に達している場合には中継を行わない構成とすることが好ましい。

さらに、上記の無線中継方法において、呼出し信号を中継のために遅延して送信するタイミングは、呼出し信号を受信してから呼出し信号の時間長の整数倍後のランダムなタイミングとすることが好ましい。
さらに、上記の無線中継方法において、呼出し信号を中継のために遅延して送信するタイミングに最大遅延タイミングを設けることが好ましいい。

本発明によれば、返信信号の送信タイミングを早くすることができる。また、中継回数を限定することにより、中継回数を少なくし、一度中継された信号を再び中継する確率を少なくすることができる。さらに、送信タイミングをランダムにすることにより、衝突回数を少なくすることができる。

図１は、本発明による無線中継方法の動作を説明するための呼出し信号受信時のフローチャート、図２は、本発明による無線中継方法の動作を説明するための返信信号受信時のフローチャート、図３は、本発明において用いられる呼出し信号のフォーマットを示す図、図４は、本発明において用いられる返信信号のフォーマットを示す図、図５は本発明における無線中継を説明するためのタイムチャートである。
以下、図１〜５を用いて本発明による無線中継方法を説明する。
図１において、各中継器は呼出し信号の受信を待機する状態となっている（ステップＳ１）。呼出し信号は、例えば315ＭＨｚの微弱電波が用いられ、図２に示すように呼出す中継器の局ＩＤ（呼出し局ＩＤ）と中継回数とから構成されている。中継回数は、データ収集機から送信された時が“０”、このデータ収集機から呼出し信号を受信した中継器から送信された時が“１”、さらに中継される時が“２”となる。従って、中継回数が“２”の時には中継が終了するように設定されすれば、２回までの中継が行われることになる。従って、この中継回数で中継を制限することにより、呼出し信号が無線中継システム内を無限に送信され続けることを防止することができる。

中継器は、図３に示す呼出し信号を受信すると、呼出し信号中の呼出し局ＩＤと自局のＩＤとを比較する（ステップＳ２）。呼出し信号の呼出し局ＩＤが自局ＩＤと一致していた場合には、中継器は前回の返信から所定時間が経過していたかを判定する（ステップＳ３）。この判定処理は、呼出し信号が他の複数の中継器を経由して複数回送られてくるので、最初に送られてきた呼出し信号に対してのみ返信するための処理であり、経過を監視するための所定時間は、データ収集機から各中継器の呼出し信号が送信される周期に応じて決められる。
呼出し信号を受信し、自局が呼出されている場合でも、既に返信信号を送信済であれば返信信号の送信は行われない（ステップＳ３）。
呼出し信号を受信し、自局が呼出されている場合、前回の返信から所定時間が経過していれば、返信信号を直ちに送信する（ステップＳ４）。この返信信号は、図５に記載されているように、自局ＩＤ、商品ＩＤ、中継回数、データ（温度等）から構成されている。

なお、返信信号の中継回数は、呼出し信号の中継回数と同じ目的で用いられるものであり、返信信号が無線中継システム内を無限に送信され続けることを防止することができる。
ステップＳ２に戻り、呼出し信号の呼出し局ＩＤが自局ＩＤと異なる場合には、呼出し信号の中継回数が設定値に達しているかを判定する（ステップＳ５）。２回までの中継を許容するために設定値が“２”と設定されている場合、呼出し信号の中継回数が“２”であれば、中継を終了する（ステップＳ６）。呼出し信号の中継回数が“０”または“１”であれば、さらに中継することが許されているので、中継回数を＋１とし（ステップＳ７）、遅延時間の経過を待ち（ステップＳ８）、遅延時間が経過すると中継信号を送信する（ステップＳ９）。

次に、返信信号、中継信号を送信する時のタイミングについて、図５に示すタイムチャートに基づいて説明する。図５において、31は中継器Ａ，Ｂが受信する呼出し信号であり、32は中継器Ａから送信される返信信号、33は中継器Ｂから送信される中継信号、34は中継器Ａが呼出し信号を受信してから返信信号を送信するまでの遅延時間、35は中継器Ｂが呼出し信号を受信してから中継信号を送信するまでの遅延時間、36は信号を出さないガードタイムを示している。
本発明による無線中継方法によれば、中継器Ａが自局を呼出す呼出し信号31を受信すると、直ちに返信信号32が送信される。これに対して、中継器Ｂは、信号を出さないガードタイム36が経過した後、中継信号33を送信する。このガードタイム時間長は、呼出し信号31、返信信号32、中継信号33よりも長い時間長である。

このようにすることにより、呼出し信号を中継する中継器が唯一であるとすると、返信信号32と中継信号33の衝突を回避することができる。さらに、中継信号33の送信タイミングをランダムにすることにより、複数の中継器から中継信号が送信された場合でも、衝突回数を軽減することができる。
また、遅延時間の最大値を設け、その最大値以内でランダムに送信タイミングを設定することにより、最大遅延時間を設定することができる。
呼出し信号に対して返信信号が送信された場合、この返信信号も各中継器を介してデータ収集機に伝送されることになるが、この返信信号の中継時の動作を図２に記載されたフローチャートに基づいて説明する。
図２において、各中継器は返信信号の受信を待機する状態となっている（ステップＳ２１）。返信信号を受信すると、返信信号内の中継回数を設定値と比較する（ステップＳ２２）。この動作は図１のステップＳ５の動作と同じであり、設定値も“２”と設定することができる。中継回数が設定値に達していれば、これ以上の中継は許可されていないので、中継を終了させる（ステップＳ２３）。これに対して、中継回数が設定値に達していなければ、さらに中継を継続させるために、返信信号内の中継回数を＋１とし（ステップＳ２４）、遅延時間の経過を待ち（ステップＳ２５）、遅延時間の経過後に返信信号を送信する（ステップＳ２６）。

このように、中継回数で中継を制限する場合には、データ収集機から一番電波の届かない中継器と中継を行うために必要な中継回数を設定値として設定する必要があるため、中継を制限する設定値は、実施例の“２”に限定されるものではない。
データ収集機は、中継されてきた返信信号を受信することにより各中継器のデータ（温度等）を収集することができるが、返信信号も各中継器を介してデータ収集機に送信されてくるため、データ収集機は同じデータを受信することになる。従って、データ収集機は同じデータで上書きを行ったり、所定時間内に同じデータを受け取った場合には破棄するような構成としても良い。

本発明による無線中継方法の動作を説明するための呼出し信号受信時のフローチャートである。 本発明による無線中継方法の動作を説明するための返信信号受信時のフローチャートである。 本発明において用いられる呼出し信号のフォーマットを示す図である。 本発明において用いられる返信信号のフォーマットを示す図である。 本発明における無線中継動作を説明するためのタイムチャートである。 従来の無線中継システムを説明するための構成図である。 従来の無線中継動作を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

10・・・データ収集機
11、器11Ａ、11Ｂ、11Ｃ・・・中継器
12Ａ,12Ｂ・・・送受信アンテナ
13Ａ,13Ｂ・・・受信回路
14Ａ,14Ｂ・・・呼出し信号検出回路
15Ａ,15Ｂ・・・送信回路
16、21、31・・・呼出し信号
17、23、33・・・中継信号
18、19、22、32・・・返信信号

Claims (4)

1. 小電力無線通信を用いて無線中継を行なう無線中継システムにおいて、ある局が呼出し局ＩＤを入れた呼出し信号を発信し、該呼出し信号を受信した局は、呼出し局ＩＤが自局ＩＤと一致した場合には直ちに返信信号を発信し、呼出し局ＩＤが自局ＩＤと不一致の場合には、受信した呼出し信号を中継のためにランダムなタイミングで発信することを特徴とする無線中継方法。
2. 請求項１に記載の無線中継方法において、呼出し信号に中継回数情報を設け、呼出し信号を受信した局は、呼出し局ＩＤが自局ＩＤと不一致の場合には、受信信号の中継回数情報が設定値に達しているかを判定し、中継回数情報が設定値に達していない場合には中継回数情報を＋１加算して呼出し信号を中継のために遅延して送信し、中継回数情報が設定値に達している場合には中継を行わないことを特徴とする無線中継方法。
3. 請求項１または２に記載の無線中継方法において、呼出し信号を中継のために遅延して送信するタイミングは、呼出し信号を受信してから呼出し信号の時間長の整数倍後のランダムなタイミングであることを特徴とする無線中継方法。
4. 請求項３に記載の無線通信方法において、呼出し信号を中継のために発信するタイミングに最大遅延タイミングを設けたことを特徴とする無線中継方法。
   

Images