JP2006140820A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】子機の設置可能数を増大する。
【解決手段】周期Ｔ中のタイムスロットに占有スロットと共有スロットを設ける。占有スロットには唯一の子機を割り当てる。共有スロットには複数の子機を割り当てる。子機は、親機へのデータ送信直前にキャリアセンスを行い、他に親機と通信している子機があれば、親機へのデータの送信をキャンセルする。また、共有スロットが割り当てられた子機は、その共有スロットでのデータの送信タイミングを乱数などによって変化させる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、無線によってデータの送受信を行う親機と子機との間の無線通信システムに関するものである。

従来より、この種の無線通信システムとして、図２０に示すようなワイヤレスセンサシステムが用いられている（例えば、特許文献１参照）。同図において、１（１−１〜１−ｎ）は子機（送信機）、２は親機（受信機）、３はコントローラであり、子機１は親機２に無線回線によって接続される。子機１としては温度センサや湿度センサ、流量計、電力量計などのワイヤレスセンサが用いられる。親機２は、子機１からの計測データを受信し、コントローラ３に転送する。コントローラ３は、この計測データをもとに制御演算を行い、ＶＡＶ（可変風量調節ユニット）やＦＣＵ（ファンコイルユニット）などの空調設備の制御を行う。

このような無線通信システムでは、ハンチングのない円滑な制御を行うために、子機１から一定の周期Ｔで計測データを親機２へ送信するようにしている。すなわち、親機２に子機１−１〜１−ｎを登録し、これによって親機２と子機１−１〜１−ｎとの間に親子の接続関係（親子関係）を持たせ、子機１−１〜１−ｎから送信タイミングをずらして、計測データを定期的に親機２に送るようにしている。子機１−１〜１−ｎからの計測データの送信タイミングは親機２から指定される。すなわち、親機２は、計測データの受信タイミングが重ならないように、子機１−１〜１−ｎに対してその計測データの送信タイミングを指定する。

本出願人は、親機２からの子機１−１〜１−ｎへの送信タイミングの指定方法として、タイムスロット方式を考えている。このタイムスロット方式では、親機２において周期Ｔを複数のタイムスロットに分割し、この周期Ｔ中のタイムスロットを子機１−１〜１−ｎへ割り当て、その割り当てたタイムスロットを計測データの送信スロットとして子機１−１〜１−ｎへ通知する。例えば、周期Ｔをｍ個（ｍ＞ｎ）のタイムスロットＳ１〜Ｓｍに分割し、子機１−１〜１−ｎにその周期Ｔ中のタイムスロットＳ１〜Ｓｎを割り当て、この割り当てたタイムスロットＳ１〜Ｓｎを子機１−１〜１−ｎに通知する。子機１は、親機２からのタイムスロットの通知を受け、通知されたタイムスロットで計測データの送信を行う。

特開平８−１３０７８３号公報

しかしながら、上述したタイムスロット方式では、システム内に同時に設置できる子機の数に上限があり、その上限はタイムスロットの数により規制される。すなわち、図２０に示したシステムでは、ｎ個までしか子機１を設置することができない。しかし、ビルの空調制御などにおいては、居住者の快適性を向上させるためにセンサを追加したり、制御システムの性能検証のために臨時にセンサを追加することが考えられ、ｎ個以上の子機１を設置する必要に迫られることがある。

また、子機１から親機２へ送られるデータは温度などの計測データだけではなく、温度設定や空調機の起動／停止を指示するための命令（ボタン押下などのユーザ操作による指示命令）もある。このようなシステムにおいて、計測データの周期Ｔを例えば１分とし、この計測データと同一周期でユーザ操作による指示命令を送っていたのでは、ユーザが操作してから最大１分の伝送遅れが生じてしまう。そこで、指示命令などリアル性の高いデータ通信について、子機１毎に短周期のタイムスロットを用意することが考えられる。しかし、このようにすると、１周期Ｔ中のリアル性の高いデータ通信用のタイムスロットの数が膨大となり、すなわち計測データ用のタイムスロットの数が減少し、子機の設置可能数が減ってしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、子機の設置可能数を増大させることが可能な無線通信システムを提供することにある。

このような目的を達成するために本発明（請求項１（第１発明））は、親機と、この親機と無線によってデータの送受信を行う子機とを備えた無線通信システムにおいて、周期Ｔを時分割した１分割単位をタイムスロットとしこのタイムスロットに対して定められる第１のタイムスロットを複数の子機に割り当てる手段と、前記タイムスロットに対して定められる第２のタイムスロットを唯一の子機に割り当てる手段と、タイムスロットが割り当てられた子機にその割り当てられたタイムスロットをデータの送信スロットとして通知する手段とを設けたものである。

この発明において、周期Ｔを構成するタイムスロットには、そのタイムスロットの種別として第１のタイムスロットと第２のタイムスロットとが定められる。親機は、第１のタイムスロットを複数の子機に割り当て、第２のタイムスロットを唯一の子機に割り当てる。子機は割り当てられたタイムスロットでデータを送信する。この場合、第２のタイムスロットでは唯一の子機がデータを送信し、第１のタイムスロットでは複数の子機がデータを送信する。

これにより、割り当てられたタイムスロットで子機が計測データを送るものとすれば、計測データを送る子機の数をタイムスロットの数よりも多くすることが可能となる。また、第１のタイムスロットを複数設け、この複数の第１のタイムスロットを各子機に割り当てるようにすれば、第１のタイムスロットを使用して、各子機から指示命令などリアル性の高いデータを短周期で送ることが可能となる。また、第１のタイムスロットは、親機から全ての子機への通信スロットとしても利用することが可能である。

なお、第１のタイムスロットでは、複数の子機がそのタイムスロットを使用してデータを送信するので、データの衝突が生じる虞れがある。これに対しては、子機からデータを送信する直前にキャリアセンスなどを行い、他に親機と通信している子機があれば、親機へのデータの送信をキャンセルすることにより、システム内の子機同士のデータの衝突を回避することができる。また、親機より割り当てられた第１のタイムスロットでのデータの送信タイミングを乱数などを用いて１周期毎に変化させることによって、親機へのデータの送信が毎回キャンセルされるということをなくすことができる（請求項３（第３発明））。

また、他の無線通信システム（他のシステム）の子機からの通知を受けて、自己が属する無線通信システム（自システム）における周期Ｔ中の第１のタイムスロットを他のシステムにおける周期Ｔ中の第１のタイムスロットと同期させるようにすれば（請求項２（第２発明））、この同期した第１のタイムスロットを使用して、自システムの親機から他のシステムの子機と通信したり、その子機を介して他のシステムの親機と通信したりすることが可能となる。

本発明によれば、周期Ｔ中の第１のタイムスロットを複数の子機に割り当て、第２のタイムスロットを唯一の子機に割り当てるようにすることにより、第２のタイムスロットでは唯一の子機がデータを送信し、第１のタイムスロットでは複数の子機がデータを送信するものとなり、割り当てられたタイムスロットで子機から計測データを送るものとすれば、計測データを送る子機の数をタイムスロットの数よりも多くすることが可能となり、子機の設置可能数を多くすることが可能となる。

また、第１のタイムスロットを複数設け、この複数の第１のタイムスロットを各子機に割り当てるようにすれば、第１のタイムスロットを使用して、各子機から指示命令などリアル性の高いデータを短周期で送ることが可能となり、１周期中のリアル性の高いデータ用のタイムスロットを少なくし、子機の設置可能数を多くすることが可能となる。

また、自システムにおける周期Ｔ中の第１のタイムスロットを他のシステムにおける周期Ｔ中の第１のタイムスロットと同期させることにより、この同期させた第１のタイムスロットを使用して、自システムの親機から他のシステムの子機と通信したり、その子機を介して他のシステムの親機と通信したりすることが可能となる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１：単独システム〕
図１はこの発明の一実施の形態を示す無線通信システムの構成図である。同図において、図２０と同一符号は図２０を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。この実施の形態では、単純な構成として、運用開始時のシステムとして、子機１を子機１Ａ１，１Ａ２，１Ａ３の３つとした例で説明する。

図２（ａ）に子機（送信機）１の要部を示す。子機１は、無線通信制御部１ａと、センサ計測部１ｂと、省電力管理部１ｃと、送信タイミング調整部１ｄとを備えている。無線通信制御部１ａは親機２との間の通信制御を司る。センサ計測部１ｂは、温度や湿度などを計測し、その計測データを無線通信制御部１ａへ送る。省電力管理部１ｃは子機１における電力消費を管理する。送信タイミング調整部１ｄは、親機２からの後述する送信タイミングの調整指示を受けて、子機１から親機２への計測データの送信タイミングを調整する。

図２（ｂ）に親機（受信機）２の要部を示す。親機２は、上位通信部２ａと、無線通信制御部２ｂと、計測データ管理部２ｃとを備えている。上位通信部２ａはコントローラ３との間の通信制御を司る。無線通信制御部２ｂは子機１との間の通信制御を司る。計測データ管理部２ｃは無線通信制御部２ｂを介する子機１からの計測データを管理する。

なお、子機１や親機２は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。
以下、図３に示すシーケンスに従って、子機１，親機２の機能を交えながら、このシステムにおける運用開始時の動作について説明する。

〔イニシャル処理〕
今、運用開始前の状態として、子機１Ａ１（＃１），子機１Ａ２（＃２），子機１Ａ３（＃３）および親機２Ａ（＃１）は、電源がオフとされているものとする。このような状態から、親機２Ａの電源をオンとすると（図３：矢印(１)）、親機２Ａはイニシャル処理を開始する（図３：期間ｔ１〜ｔ２）。

このイニシャル処理において、親機２Ａは、周期Ｔの期間、自己の通信エリア内の使用周波数帯をキャリアセンスする。すなわち、周期Ｔの期間、使用周波数帯で親機２Ａと通信を行う子機（キャリア）があるか否かをチェックする。そして、このキャリアセンスの結果に基づき、周期Ｔを時分割した１分割単位をタイムスロットとするタイムスロットテーブルを作成する。

図４に親機２Ａが実行するイニシャル処理のフローチャートを示す。親機２Ａは、電源がオンとされると、１周期Ｔのタイマの計時を開始するにあたって、その１周期Ｔを複数のタイムスロットに分割したタイムスロットテーブル（タイムスロットの使用状況を示すテーブル）をセットする（ステップ１００）。続いて、親機２Ａは、１周期Ｔのタイマをセットし（ステップ１０１）、この１周期Ｔのタイマのタイムアウトがステップ１０３で検出されるまで、ステップ１０２におけるタイムスロットテーブルの作成処理を繰り返す。

図６（ａ）にこの場合のタイムスロットテーブルＴＢＡを例示する。このタイムスロットテーブルＴＢＡには、後述するように、１周期Ｔ中の各タイムスロット（Ｓ１〜Ｓ１０）に対して、そのタイムスロットの使用状況に関する情報が書き込まれる。初期状態において、タイムスロットＳ１〜Ｓ１０は、全て未使用（空）とされている。

なお、この実施の形態では、タイムスロットＳ５およびＳ１０を共有スロット（第１のスロット）、タイムスロットＳ１〜Ｓ４、Ｓ６〜Ｓ９を占有スロット（第２のスロット）として使用する。共有スロット、占有スロットについては後述するが、共有スロットは複数の子機に割り当てられ、占有スロットは唯一の子機に割り当てられる。

図５にステップ１０２におけるタイムスロットテーブルの作成処理のフローチャートを示す。このタイムスロットテーブルの作成処理において、親機２Ａは、キャリアセンスを行い（ステップ２０１）、使用周波数帯のキャリアを検出すると（ステップ２０２のＹＥＳ）、そのキャリアが自システムの子機か否かを確認する（ステップ２０３）。自システムの子機でなければ（ステップ２０３のＮＯ）、すなわち他のシステムの子機であれば、その子機からの計測データの受信時点の占有スロットをビジースロットとしてセット（に指定）する（ステップ２０４）。計測データの受信時点のタイムスロットが共有スロットである場合にはビジースロットには指定しない。自システムの子機であれば（ステップ２０３のＹＥＳ）、その子機からの計測データの受信時点のタイムスロットを使用中のタイムスロットとする（ステップ２０５）。

この例では、他のシステムの子機はなく、自システムの子機１Ａ１，１Ａ２，１Ａ３はともに電源がオフとされているので、キャリアは検出されない。したがって、ステップ１０２で作成されるタイムスロットテーブルＴＢＡにおいて、そのタイムスロットＳ１〜Ｓ１０に書き込まれる情報は、図６（ｂ）に示すように変化しない。

〔通常モード〕
子機１Ａ１の電源をオンとすると（図３：矢印(２)）、子機１Ａ１は、親機２Ａへ接続要求を送る（図３：矢印(３)）。親機２Ａは、子機１Ａ１からの接続要求を受けて（図７：ステップ３０１のＹＥＳ）、子機１Ａ１が自システムの子機であることを確認のうえ（ステップ３０２のＹＥＳ）、その子機１Ａ１のレベル（重要度）をチェックする（ステップ３０３）。

子機１Ａ１のレベルが「High」であった場合、タイムスロットテーブルＴＢＡ（図６（ｂ））中に空の占有スロットがあるか否かをチェックし（ステップ３０４）、空の占有スロットがあれば任意の空の占有スロットを子機１Ａ１に割り当て（ステップ３０５）、割り当てた占有スロットを子機１Ａ１へ通知する（ステップ３０６）。
子機１Ａ１のレベルが「Low」であった場合、タイムスロットテーブルＴＢＡ（図６（ｂ））中の共有スロットで最も割り当て子機数の少ないものを子機１Ａ１に割り当て（ステップ３０７）、割り当てた共有スロットを子機１Ａ１へ通知する（ステップ３０８）。

なお、ステップ３０４において、空の占有スロットがない場合には、子機１Ａ１のレベルが「Low」である場合と同様にして、ステップ３０７，３０８を実行する。これにより、「High」レベルの子機に割り当てる占有スロットがなくなれば、子機のレベルに拘わらず共有スロットが割り当てられるようになる。

また、他のシステムの子機からの接続要求であった場合は何もしない（ステップ３０２のＮＯ）。他のシステムの子機からの計測データを受信した場合（ステップ３００のＮＯ）、親機２Ａはその子機からの計測データの受信時点のタイムスロットが占有スロットであるか否かをチェックし（ステップ３０９）、占有スロットであれば、そのタイムスロットをビジースロットに指定する（ステップ３１０）。占有スロットでなければ（共有スロットであれば）、ビジースロットへの指定は行わない。

この例において、子機１Ａ１のレベルは「High」であるとする。この場合、占有スロットＳ１〜Ｓ４、Ｓ６〜Ｓ９が空であるので、親機２Ａは、任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ２を子機１Ａ１に割り当て（図３：矢印(４)）、その割り当てた占有スロットＳ２を子機１Ａ１へ通知する（図３：矢印(５)）。

この際、親機２Ａは、タイムスロットテーブルＴＢＡ中の占有スロットＳ２に、子機１Ａ１が使用中である旨の情報を書き込む（図６（ｃ））。子機１Ａ１は、親機２Ａからの占有スロットＳ２の通知を受けて、その通知された占有スロットＳ２で計測データを親機２Ａへ送信し（図３：矢印(７)）、この計測データの送信を周期Ｔで繰り返す。

なお、この実施の形態において、親機２Ａから子機１Ａ１への占有スロットＳ２の通知は、占有スロットＳ２の通知タイミングからの時間ｔs2によって行う。この場合、親機２Ａは、次周期の占有スロットＳ２の中心の時刻をｔTyp とし、子機１Ａ１への占有スロットＳ２の通知タイミングから時刻ｔTyp までの時間ｔs2を計算し、この時間ｔs2を子機１Ａ１へ通知する。子機１Ａ１は、親機２Ａからの時間ｔs2の通知を受けて、この時間ｔs2の通知タイミングから時間ｔs2が経過した時点で計測データを送信し、この計測データの送信を周期Ｔで繰り返す。

子機１Ａ２の電源をオンとすると（図３：矢印(６)）、子機１Ａ２は、親機２Ａへ接続要求を送る（図３：矢印(８)）。親機２Ａは、子機１Ａ２からの接続要求を受けて（図７：ステップ３０１のＹＥＳ）、子機１Ａ２のレベルをチェックする（図７：ステップ３０３）。 この例において、子機１Ａ２のレベルは「Low」であるとする。この場合、親機２Ａは、タイムスロットテーブルＴＢＡ（図６（ｃ））中の共有スロットで最も割り当て子機数の少ないものとして共有スロットＳ５を子機１Ａ２に割り当て（図７：ステップ３０７、図３：（矢印(９)））、割り当てた共有スロットＳ５を子機１Ａ２へ通知する（図７：ステップ３０８、図３：矢印(10)）。

この際、親機２Ａは、タイムスロットテーブルＴＢＡ中の共有スロットＳ５に、子機１Ａ２が使用中である旨の情報を書き込む（図６（ｄ））。子機１Ａ２は、親機２Ａからの共有スロットＳ５の通知を受けて、その通知された共有スロットＳ５で計測データを親機２Ａへ送信する（図３：矢印(13)）。この際、子機１Ａ２は、計測データを親機２Ａへ送信する直前にキャリアセンスを行い、他に親機２Ａと通信している子機があれば、親機２Ａへの計測データの送信をキャンセルする。また、割り当てられた共有スロットＳ５での計測データの送信タイミングを乱数により遅延させ、１周期毎に進ませたり遅らせたりする。この計測データの送信を周期Ｔで繰り返す。

図８に共有スロットが割り当てられた子機におけるデータ送信処理のフローチャートを示す。このフローチャートに従い、共有スロットＳ５の通知を受けた子機１Ａ２は、現時刻が通知された共有スロットＳ５のスタート点であるか否かをチェックする（ステップ４０１）。共有スロットＳ５のスタート点であれば（ステップ４０１のＹＥＳ）、送信すべき計測データがあることを確認のうえ（ステップ４０２のＹＥＳ）、乱数を生成し、その乱数に応じた時間ｔｄだけ計測データの送信タイミングを遅延させる（ステップ４０３）。そして、キャリアセンスを行い（ステップ４０４）、親機２Ａと他に通信している子機がなければ（ステップ４０４のＮＯ）、親機２Ａへ計測データを送信する（ステップ４０５）。

子機１Ａ３の電源をオンとすると（図３：矢印(11)）、子機１Ａ３は、親機２Ａへ接続要求を送る（図３：矢印(14)）。親機２Ａは、子機１Ａ３からの接続要求を受けて（図７：ステップ３０１のＹＥＳ）、子機１Ａ３のレベルをチェックする（ステップ３０３）。

この例において、子機１Ａ３のレベルは「Low」であるとする。この場合、親機２Ａは、タイムスロットテーブルＴＢＡ（図６（ｄ））中の共有スロットで最も割り当て子機数の少ないものを子機１Ａ３に割り当て（図７：ステップ３０７、図３：（矢印(15)））、割り当てた共有スロットを子機１Ａ３へ通知する（図７：ステップ３０８、図３矢印(16)）。この時、親機２Ａは、実際には共有スロットＳ１０を子機１Ａ３に割り当てるが、ここでは説明上、共有スロットＳ５を子機１Ａ３に割り当てるものとして説明を進める。

親機２Ａは、共有スロットＳ５の子機１Ａ３への割り当てを行うと、タイムスロットテーブルＴＢＡ中の共有スロットＳ５に子機１Ａ３が使用中である旨の情報を書き込む（図６（ｅ））。子機１Ａ３は、親機２Ａからの共有スロットＳ５の通知を受けて、その通知された共有スロットＳ５で計測データを親機２Ａへ送信する（図３：矢印(18)）。この際、子機１Ａ３は、計測データを親機２Ａへ送信する直前にキャリアセンスを行い、他に親機２Ａと通信している子機があれば、親機２Ａへの計測データの送信をキャンセルする。また、割り当てられた共有スロットＳ５での計測データの送信タイミングを乱数により遅延させ、１周期毎に進ませたり遅らせたりする。この計測データの送信を周期Ｔで繰り返す。

この実施の形態では、子機１Ａ２と１Ａ３が共有スロットＳ５を使用して親機２Ａへ計測データを送信するが、共有スロットＳ５が割り当てられた子機１Ａ２，１Ａ３は、計測データを送信する直前にキャリアセンスを行い、他に親機２Ａと通信している子機があれば親機２Ａへの計測データの送信をキャンセルするので、データの衝突が生じることはない。この場合、子機１Ａ２，１Ａ３のうち、その送信タイミングが早い方の計測データが親機２Ａに送られることになる。また、共有スロットＳ５が割り当てられた子機１Ａ２，１Ａ３は、その割り当てられた共有スロットＳ２内でのデータの送信タイミングを乱数により１周期毎に変化させるので、親機２Ａへの計測データの送信が毎回キャンセルされるということがなくなる。

以上の説明から分かるように、本実施の形態では、共有スロットＳ５，Ｓ１０が複数の子機に割り当てられ、占有スロットＳ１〜Ｓ４、Ｓ６〜Ｓ９が唯一の子機に割り当てられ、占有スロットＳ１〜Ｓ４、Ｓ６〜Ｓ１０では唯一の子機が計測データを送信し、共有スロットＳ５，Ｓ１０では複数の子機が計測データを送信するものとなり、計測データを送る子機の数を周期Ｔ中のタイムスロットの数よりも多くすることができるようになる。

また、本実施の形態では、例えば、共有スロットＳ５，Ｓ１０を子機１Ａ１，１Ａ２，１Ａ３のぞれぞれに割り当てることも可能である。このようにすると、タイムスロットＳ５，Ｓ１０を使用して、子機１Ａ１，１Ａ２，１Ａ３から指示命令などリアル性の高いデータを短周期で送るようにすることが可能となり、１周期Ｔ中のリアル性の高いデータ用のタイムスロットを少なくし、子機の設置数を多くすることが可能となる。また、共有スロットＳ５，Ｓ１０は、親機２Ａからシステム内の各子機への通信スロットとしても利用することが可能である。

〔実施の形態２：複数システム〕
図９に運用中の無線通信システム１００に対して無線通信システム２００を近接して設けた例を示す。この例では、無線通信システム１００の子機１Ａ２が無線通信システム２００の通信エリアと重なる位置に設けられ、子機１Ａ２からの計測データが無線通信システム２００の親機２Ｂでも受信されるような関係とされているものとする。なお、無線通信システム２００は、親機２Ｂ，子機１Ｂ１の電源をオフとした運用開始前の状態にあるものとする。

また、この実施の形態において、無線通信システム１００の子機１は、計測データを送信する度にその計測データに無線通信システム１００で使用している周期Ｔ中の共有スロットの位置を付加する機能を有しているものとする。なお、共有スロットの位置は、計測データの通知タイミングからの時間として付加する。

〔イニシャル処理〕
無線通信システム２００（自システム）において、親機２Ｂの電源をオンとすると（図１０：矢印(１)）、親機２Ｂはイニシャル処理を開始する（図１０：期間ｔ１〜ｔ２）。このイニシャル処理において、親機２Ｂは、周期Ｔの期間、自己の通信エリア内の使用周波数帯をキャリアセンスする。そして、このキャリアセンスの結果に基づき、親機同士の共有スロットの同期を行う。

図１１に親機２Ｂが実行するイニシャル処理のフローチャートを示す。親機２Ｂは、電源がオンとされると、１周期Ｔのタイマをセットし（ステップ５０１）、この１周期Ｔのタイマのタイムアウトがステップ５０３で検出されるまで、ステップ５０２における親機同士の共有スロットの同期処理を繰り返す。

図１２にステップ５０２における親機同士の共有スロットの同期処理のフローチャートを示す。親機２Ｂは、１周期Ｔのタイマの計時を開始するにあたって、その１周期Ｔを複数のタイムスロットに分割したタイムスロットテーブルをセットする（ステップ６０１）。図１３（ａ）にこの場合のタイムスロットテーブルＴＢＢを例示する。なお、このタイムスロットテーブルＴＢＢにおいて、タイムスロットＳ１〜Ｓ１０は全て未使用（空）とし、タイムスロットＳ５およびＳ１０は共有スロット（第１のスロット）、タイムスロットＳ１〜Ｓ４、Ｓ６〜Ｓ９は占有スロット（第２のスロット）とする。

次に、親機２Ｂは、キャリアセンスを行い、使用周波数帯のキャリアを検出すると（ステップ６０２のＹＥＳ）、そのキャリアが自システムの子機か否かを確認する（ステップ６０３）。この例では、キャリアとして他のシステム１００の子機１Ａ２が検出される。子機１Ａ２を検出すると（ステップ６０３のＮＯ）、親機２Ｂは、子機１Ａ２からの計測データに付加されている他のシステム１００における周期Ｔ中の共有スロットの位置を取得し（ステップ６０４）、自システム２００の周期Ｔ中の共有スロットを他のシステム１００の周期Ｔ中の共有スロットに同期させるように、自システムの周期Ｔ中の共有スロットの位置を修正する（ステップ６０５）。

例えば、図１４に示すように、自システム２００の周期Ｔと他のシステム１００の周期Ｔが１タイムスロット分ずれているものとした場合、親機２Ｂは、自システム２００の周期Ｔ中の共有スロットの位置をタイムスロットＳ５，Ｓ１０からタイムスロットＳ４，Ｓ９に変更する。なお、この例では、自システム２００の周期Ｔ中の共有スロットの位置を修正するようにしたが、自システム２００の周期Ｔのタイミングを調整することによって、自システム２００の周期Ｔ中の共有スロットを他のシステム１００の周期Ｔ中の共有スロットに同期させるようにしてもよい。

また、親機２Ｂは、同期後のタイムスロットテーブルＴＢＢ中に、各タイムスロットの現在の使用状態を書き込む。なお、この使用状態の書き込みに際し、他のシステムの子機からの計測データの受信時点のタイムスロットが共有スロットである場合（図１５：ステップ７０３のＮＯ）、そのタイムスロットのビジースロットへの指定は行わない。この例では、自システム２００の子機１Ｂ１は電源がオフとされており、他のシステム１００の子機１Ａ２はそのシステム１００の周期Ｔ中の共有スロットＳ５で計測データを送信するので、すなわち自システム２００の周期Ｔ中の共有スロットＳ４（図１４（ｂ））で計測データを送信するので、タイムスロットテーブルＴＢＢ中の書き込み情報は、図１３（ｃ）に示すように変化しない。

〔通常モード〕
子機１Ｂ１の電源をオンとすると（図１０：矢印(５)）、子機１Ｂ１は、親機２Ｂへ接続要求を送る（図１０：矢印(７)）。親機２Ａは、子機１Ｂ１からの接続要求を受けて（図１６：ステップ８０１のＹＥＳ）、子機１Ｂ１が自システム２００の子機であることを確認のうえ（ステップ８０２のＹＥＳ）、その子機１Ｂ１のレベル（重要度）をチェックする（ステップ８０３）。

子機１Ａ１のレベルが「High」であった場合、タイムスロットテーブルＴＢＢ（図１３（ｃ））中に空の占有スロットがあるか否かをチェックし（ステップ８０４）、空の占有スロットがあれば任意の空の占有スロットを子機１Ｂ１に割り当て（ステップ８０５）、割り当てた占有スロットを子機１Ｂ１へ通知する（ステップ８０６）。
子機１Ａ１のレベルが「Low」であった場合、タイムスロットテーブルＴＢＢ（図１３（ｃ））中の共有スロットで最も割り当て子機数の少ないものを子機１Ｂ１に割り当て（ステップ８０７）、割り当てた共有スロットを子機１Ｂ１へ通知する（ステップ８０８）。

なお、ステップ８０４において、空の占有スロットがない場合には、子機１Ｂ１のレベルが「Low」である場合と同様にして、ステップ８０７，８０８を実行する。これにより、「High」レベルの子機に割り当てる占有スロットがなくなれば、子機のレベルに拘わらず共有スロットが割り当てられるようになる。

また、他のシステム１００の子機１Ａ２からの接続要求であった場合は何もしない（ステップ８０２のＮＯ）。他のシステムの子機からの計測データを受信した場合（ステップ８００のＮＯ）、親機２Ａはその子機からの計測データの受信時点のタイムスロットが占有スロットであるか否かをチェックし（ステップ８０９）、占有スロットであれば、そのタイムスロットをビジースロットに指定する（ステップ８１０）。占有スロットでなければ（共有スロットであれば）、ビジースロットへの指定は行わない。

この例において、子機１Ｂ１のレベルは「High」であるとする。この場合、占有スロットＳ１〜Ｓ３、Ｓ５〜Ｓ８、Ｓ１０が空であるので、親機２Ｂは、任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ２を子機１Ｂ１に割り当て（図１０：矢印(８)）、その割り当てた占有スロットＳ２を子機１Ｂ１へ通知する（図１０：矢印(９)）。

この際、親機２Ｂは、タイムスロットテーブルＴＢＢ中の占有スロットＳ２に、子機１Ｂ１が使用中である旨の情報を書き込む（図１３（ｄ））。子機１Ｂ１は、親機２Ｂからの占有スロットＳ２の通知を受けて、その通知された占有スロットＳ２で計測データを親機２Ｂへ送信し（図１０：矢印(13)）、この計測データの送信を周期Ｔで繰り返す。

この実施の形態では、他のシステム１００の子機１Ａ２からの通知を受けて、自システム２００における周期Ｔ中の共有スロットを他のシステム１００における周期Ｔ中の共有スロットと同期させているので、この同期させた共有スロットを使用して、自システム２００の親機２Ｂから他のシステム１００の子機１Ａ２と通信したり、子機１Ａ２を介して他のシステム２００の親機２Ａと通信したりすることが可能となる。

〔接続要求時に他のシステムの子機が計測データを送信中である場合〕
例えば、子機１Ｂ１の電源がオンとされ（図１０：矢印(５)）、子機１Ｂ１から親機２Ｂへ接続要求を行おうとするタイミングで（図１０：矢印(７)）、運悪く、他のシステム１００の子機１Ａ２が計測データを送信している場合がある。

〔動作例１〕
接続要求時に他のシステムの子機が計測データを送信中である場合の動作例１を図１７に示す。この動作例１では、子機１Ｂ１から親機２Ｂへ接続要求を送ると同時に、その時点から子機１Ｂ１においてスロット待ちタイマ（ソフトタイマ）の計時を開始し、スロット待ちタイマがタイムアウトした場合、周期Ｔの経過を待ってリトライする。

図１７の例では、他のシステム１００の子機１Ａ２からの計測データと自システム２００の子機１Ｂ１からの接続要求が衝突し（図１７：矢印(８)，(９)）、親機２Ｂには子機１Ｂ１からの接続要求が伝わらない。したがって、親機２Ｂでのタイムスロットの割り当ては行われず、親機２Ｂから子機１Ｂ１へのタイムスロットの通知も行われない。このため、子機１Ｂ１におけるスロット待ちタイマがタイムアウトする。

子機１Ｂ１は、スロット待ちタイマがタイムアウトすると、このスロット待ちタイマがタイムアウトした時点から周期Ｔの経過を待って、親機２Ｂへの接続要求を再度行う。この場合、子機１Ｂ１からの接続要求の送出タイミングが前回のそれよりもスロット待ちタイマの計時分だけ遅くなるので、他のシステム１００の子機１Ａ２からの計測データ（図１７：矢印(12)）と自システム２００の子機１Ｂ１からの接続要求（図１７：矢印(13)）とが衝突しなくなる。

親機２Ｂは、子機１Ｂ１からの接続要求を受けると、子機１Ｂ１に任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ２を割り当て（図１７：矢印(14)）、その割り当てたタイムスロットＳ２を子機１Ｂ１へ通知する（図１７：矢印(15)）。子機１Ｂ１は、親機２ＢからのタイムスロットＳ２の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ２で計測データを親機２Ｂへ送信する（図１７：矢印(16)）。

〔動作例２〕
接続要求時に他のシステムの子機が計測データを送信中である場合の動作例２を図１８に示す。この動作例２では、子機１Ｂ１から親機２Ｂへ接続要求を行う前に、子機１Ｂ１においてキャリアセンスを行い、キャリアを検知した場合、親機２Ｂへの接続要求をキャンセルし、周期Ｔ＋αの経過を待ってリトライする。

図１８の例では、子機１Ｂ１が他のシステム１００の子機１Ａ２をキャリアとして検知するので（図１８：矢印(９)）、キャリアセンス失敗となり、親機２Ｂへの接続要求を行わない。したがって、他のシステム１００の子機１Ａ２からの計測データと自システム２００の子機１Ｂ１からの接続要求とが衝突することがない。

子機１Ｂ１は、接続要求をキャンセルすると、その時点から周期Ｔ＋αの経過を待って、親機２Ｂへの接続要求を再度行う。この場合、子機１Ｂ１からの接続要求の送出タイミングが前回のそれよりもαだけ遅くなるので、他のシステム１００の子機１Ａ２をキャリアとして検知しなくなり、子機１Ｂ１から親機２Ｂへ接続要求が送られるようになる（図１８：矢印(14)）。

親機２Ｂは、子機１Ｂ１からの接続要求を受けると、子機１Ｂ１に任意の空のタイムスロットとして例えばタイムスロットＳ２を割り当て（図１８：矢印(15)）、その割り当てたタイムスロットＳ２を子機１Ｂ１へ通知する（図１８：矢印(16)）。子機１Ｂ１は、親機２ＢからのタイムスロットＳ２の通知を受けて、その通知されたタイムスロットＳ２で計測データを親機２Ｂへ送信する（図１８：矢印(17)）。

図１９に親機２の要部の機能ブロック図を示す。親機２の無線通信制御部２ｂは、キャリア検出部２０ａと、タイムスロット割当部２０ｂと、タイムスロット割当禁止部２ｃと、共有スロット同期部２０ｄと、通知部２０ｅと、タイムスロットテーブルＴＢとを備えている。キャリア検出部２０ａは、自システムのキャリア（子機）を検出する第１のキャリア検出部２０ａ１と、他のシステムのキャリアを検出する第２のキャリア検出部２０ａ２とを備えている。

第１のキャリア検出部２０ａ１は、自システムの子機からの接続要求を受信すると、その接続要求をタイムスロット割当部２０ｂへ送る。タイムスロット割当部２０ｂは、タイムスロットテーブルＴＢにアクセスし、タイムスロットテーブルＴＢ中の任意の空の占有スロットあるいは共有スロットをその子機のレベルに応じて割り当て、割り当てたタイムスロットを通知部２０ｅを介してその子機に通知する。また、タイムスロットテーブルＴＢ中の割り当てたタイムスロットに、その子機が使用中である旨の情報を書き込む。

第２のキャリア検出部２０ａ２は、他のシステムの子機からの計測データを受信すると、その子機からの計測データの受信タイミングをタイムスロット割当禁止部２０ｄへ送る。タイムスロット割当禁止部２０ｃは、タイムスロットテーブルＴＢにアクセスし、その子機からの計測データの受信時点の占有スロットをビジースロットに指定し、このビジースロットの自システムの子機への割り当てを禁止する。

また、第２のキャリア検出部２０ａ２は、親機２への電源投入時、他のシステムの子機からの計測データに付加されている他のシステムにおける周期Ｔ中の共有スロットの位置を共有スロット同期部２０ｄへ送る。共有スロット同期部２０ｄは、自システムの周期Ｔ中の共有スロットを他のシステムの周期Ｔ中の共有スロットに同期させるように、タイムスロットテーブルＴＢ中の共有スロットの位置を修正する。

なお、この実施の形態では、電池で動作する子機１の電池寿命を延ばすために、子機１にできるだけ単方向の通信を行わせるようにしている。子機と親機との通信でタイムスロットによる同期を取る場合、通常は、親機が発するビーコン信号などに、子機が主体的に同期合わせをするということになる、しかし、これでは同期信号を受信する必要があり、低消費電力化が図られない。これに対し、本実施の形態では、子機１の同期をとるための制御は親機２が肩代わりする。親機２の指示により、子機１がタイミング調整をする必要はあるが、子機１はデータ送信の直後のみ受信回路を瞬間的にＯＮすればよく、かなりの低消費電力化が図られる。

本発明の一実施の形態を示す無線通信システム（実施の形態１：単独システム）の構成図である。 この無線通信システムに用いる親機および子機の要部を示すブロック図である。 この無線通信システムにおける運用開始時の動作を示すシーケンス図である。 運用開始時に親機が実行するイニシャル処理のフローチャートである。 タイムスロットテーブルの作成処理のフローチャートである。 タイムスロットテーブルへの書き込み情報の変化を示す図である。 通常モードにおける親機でのスロット割り当て処理のフローチャートである。 共有スロットが割り当てられた子機におけるデータ送信処理のフローチャートである。 運用中の無線通信システム（他のシステム）に対して別の無線通信システム（自システム）を近接して設けた例（実施の形態２：複数システム）を示す図である。 この無線通信システムにおける運用開始時の動作を示すシーケンス図である。 運用開始時に自システムの親機が実行するイニシャル処理のフローチャートである。 運用開始時に自システム親機が実行する親機同士の共有スロットの同期処理のフローチャートである。 自システムの親機におけるタイムスロットテーブルへの書き込み情報の変化を示す図である。 自システムの親機におけるタイムスロットテーブル中の共有スロットの位置の修正例を示す図である。 運用開始時に自システム親機が実行するタイムスロットテーブルの作成処理のフローチャートである。 自システムの親機が実行する通常モードにおけるスロット割り当て処理のフローチャートである。 接続要求時に他のシステムの子機が計測データを送信中である場合の動作例１を示すシーケンス図である。 接続要求時に他のシステムの子機が計測データを送信中である場合の動作例２を示すシーケンス図である。 本発明に係る無線通信システムにおける親機の要部を示す機能ブロック図である。 従来の無線通信システムを説明する図である。

符号の説明

１００…無線通信システム（他のシステム）、２００…無線通信システム（自システム）、１（１Ａ１，１Ａ２，１Ａ３，１Ｂ１）…子機（送信機）、２（２Ａ、２Ｂ）…親機（受信機）、３（３Ａ，３Ｂ）…コントローラ、１ａ…無線通信制御部、１ｂ…センサ計測部、１ｃ…省電力管理部、１ｄ…送信タイミング調整部、２ａ…上位通信部、２ｂ…無線通信制御部、２ｃ…計測データ管理部、ＴＢＡ，ＴＢＢ…タイムスロットテーブル、Ｓ１〜Ｓ１０…タイムスロット、２０ａ…キャリア検出部、２０ａ１…第１のキャリア検出部、２０ａ２…第２のキャリア検出部、２０ｂ…タイムスロット割当部、２０ｃ…タイムスロット割当禁止部、２０ｄ…共有スロット同期部、２０ｅ…通知部。

Claims (3)

1. 親機と、この親機と無線によってデータの送受信を行う子機とを備えた無線通信システムにおいて、
   前記親機は、
   周期Ｔを時分割した１分割単位をタイムスロットとしこのタイムスロットに対して定められる第１のタイムスロットを複数の子機に割り当てる手段と、
   前記タイムスロットに対して定められる第２のタイムスロットを唯一の子機に割り当てる手段と、
   前記タイムスロットが割り当てられた子機にその割り当てられたタイムスロットをデータの送信スロットとして通知する手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 親機と、この親機と無線によってデータの送受信を行う子機とを備えた無線通信システムにおいて、
   前記親機は、
   周期Ｔを時分割した１分割単位をタイムスロットとしこのタイムスロットに対して定められる第１のタイムスロットを自己が属する無線通信システムの複数の子機に割り当てる手段と、
   前記タイムスロットに対して定められる第２のタイムスロットを自己が属する無線通信システムの唯一の子機に割り当てる手段と、
   前記タイムスロットが割り当てられた自己が属する無線通信システムの子機にその割り当てられたタイムスロットをデータの送信スロットとして通知する手段と
   他の無線通信システムの子機からの通知を受けて自己が属する無線通信システムにおける前記周期Ｔ中の第１のタイムスロットを他の無線通信システムにおける前記周期Ｔ中の第１のタイムスロットに同期させる手段と、
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１又は２に記載された無線通信システムにおいて、
   前記子機は、
   前記親機へのデータ送信直前にキャリアセンスを行い、他に前記親機と通信している子機があれば、前記親機へのデータの送信をキャンセルする手段と、
   前記親機より割り当てられた前記第１のタイムスロットでのデータの送信タイミングを１周期毎に変化させる手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
   

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