JP2006261874A

JP2006261874A - 無線通信システム

Info

Publication number: JP2006261874A
Application number: JP2005074255A
Authority: JP
Inventors: Eiki Motoyama; 栄樹本山
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】
定期送信間隔を短くすることなく、中継情報の構築時間を大幅に短縮することが実現できる無線通信システムを提供する。
【解決手段】
複数の送受信局の各々が、定期的な間隔で保存している通信経路の中継情報を互いに送受信すると共に、受信した中継情報に基づいて新たな中継情報を作成して保存し、かつ保存した中継情報に応じた通信経路で互いに通信し合う無線通信システムにおいて、複数の送受信局に定期的な間隔に加えて各々の送受信局が追加あるいは離脱あるいは中継情報が変更した時点で通信経路を更新する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２局相互間において無線信号を中継して通信可能な無線通信システムに関し、詳しくは、特定小電力無線やＳＳ無線等を用いた遠隔監視制御システムに適した無線通信システムに関するものである。

複数の送受信局に各々付与される中継情報の作成処理について、さまざまな提案がされており、出願人も（特開２０００−３２４１２５）にて次のような無線通信システムを提案している。図７を参照して、従来システムの動作を説明する。

新設の送受信局は、電源が投入されると（ステップ６１）、中継情報要求を送信する（ステップ６２）。この際には、既設の送受信局によって、その中継情報要求が受信される。次いで、既設の送受信局から送信用中継情報が送信される。一方、新設の送受信局の制御部は、この送信用中継情報が送信されたか否かを判別し（ステップ６３）、その送信用中継情報を受信したときに、その送信用中継情報に基づいて中継情報を作成してメモリに保存させる（ステップ６４）。この中継情報の受信処理および中継情報の保存処理は、所定時間の応答時間が経過するまで行われる（ステップ６５）。

一方、既設の送受信局の制御部は、他の送受信局が送信した送信用中継情報を受信したか否かを判別する（ステップ７０）。この際に、受信したと判別したときには、その送信用中継情報に基づいて作成した新たな中継情報をメモリに保存する（ステップ７１）。

また、各送受信局の制御部は、送信用中継情報の受信がないときには、予め設定された中継情報更新時間が経過したか否かを判別する（ステップ７２）。中継情報更新時間が経過しても送信用中継情報を受信できない送受信局が存在するときには、制御部は、その送受信局に関するメモリ内の中継情報を削除する（ステップ７３）。これにより、故障が生じた送受信局は、すべての送受信局におけるメモリから削除される。この結果、迂回路が自動的に形成される。

特開２０００−３２４１２５

しかしながら、出願人が既に提案しているディスタンスベクタ(テーブル駆動)型ルーティング方式を使用した無線通信システムには、以下に述べる改善すべき点が存在していた。すなわち、送受信局の離脱および追加が頻繁に起こる状況では、すぐに、メモリ内の中継情報と実状が乖離するため、頻繁にメモリ内の中継情報を更新する必要がある。この場合、中継情報は各送受信局から定期的に一斉送信されるため、その定期送信間隔を短くしなければならない。しかし、定期送信間隔を短くすることより通信トラフィックが増加し、スループットの低下、パケット到達率の低下、および送受信局における消費電力の増加の欠点を招く恐れがある。したがって、定期送信間隔を短くすることなく、メモリ内の中継情報を頻繁に更新する必要がある。

本発明は、このような従来の技術に存在する課題を、解決したものである。特に、定期送信間隔を短くすることなく、中継情報の構築時間を大幅に短縮することが実現できる無線通信システムの提供を目的としている。

上記目的を達成すべく請求項１記載の無線通信システムは、複数の送受信局の各々が、定期的な間隔で保存している通信経路の中継情報を互いに送受信すると共に、受信した前記中継情報に基づいて新たな中継情報を作成して保存し、かつ当該保存した中継情報に応じた通信経路で互いに通信し合う無線通信システムにおいて、前記複数の送受信局は定期的な間隔に加え、各々の送受信局が追加あるいは離脱あるいは前記中継情報が変更した時点で前記通信経路を更新することを特徴としている。

このように、本発明に係る無線通信システムは、中継情報が構築されるまでの時間(経路構築時間)を従来方式の定期送信時間間隔と最短中継回数の積から、中継情報送信時間間隔と最短中継回数の積に改善することにより、次のような顕著な効果を奏する。

（１）定期送信時間間隔（数十秒〜数時間）に比べ、中継情報送信時間間隔（数十ミリ秒〜数秒）は非常に短いことから、中継情報の構築時間（経路構築時間）が約１０００分の１〜数十分の１と大幅に短縮される。

以下、本発明に係わる経路構築時間の短縮に適用した実施の形態について、図１および図３を用いて詳細に説明する。

ここで、図１は中継情報を作成する処理のフローチャートを示し、図３は、送受信局のブロック図を示す。

尚、この無線通信システムにおいて、送受信局の数は特に限定されず、数十〜数百で構成することが可能である。

新設の送受信局の電源が投入されると（ステップ１１）、新設の送受信局の制御部４が、送信部２に対して中継情報要求を送信させる（ステップ１２）。この際には、既設の送受信局の受信部３によって、その中継情報要求が受信される。次いで、既設の送受信局から送信用中継情報が送信される。ここで、送信用中継情報には、図４（ａ）に示すように、自局ＩＤと、保存しているすべての相手局の局番号である相手局ＴＩＤ（１）〜相手局ＴＩＤ（ｎ）と、各相手局ＴＩＤについての最短中継回数Ｎとが含まれている。ここで、自局ＩＤは、自局番号を意味する。また、相手局ＴＩＤは、その送受信局から通信可能な相手局の局番号を意味する。さらに、最短中継回数Ｎは、その送受信局から相手局ＴＩＤに対応する送受信局に通信する際の最短の中継回数を意味する。

一方、新設の送受信局の制御部４は、この送信用中継情報が送信されたか否かを判別し（ステップ１３）、その送信用中継情報を受信したときに、その送信用中継情報に基づいて中継情報を作成してメモリ５に保存させる（ステップ１４）。その後、新設の送受信局の制御部４は、メモリ５に記憶されている中継情報に基づいて作成した送信用中継情報を送信する（ステップ１６）。ここで、メモリ５に保存される中継情報には、図４（ｂ）に示すように、通信可能な相手局の局番号である相手局ＴＩＤ（１）〜相手局ＴＩＤ（ｎ）と、各相手局ＴＩＤに対応する送受信局に通信する際の最短中継経路における次の通信相手局である中継局の局番号を意味する次中継局ＮＩＤ（１）〜次中継局ＮＩＤ（ｎ）と、その各最短中継経路を用いて相手局の送受信局ＳTRに通信する際の中継回数を意味する最短中継回数Ｎ（１）〜最短中継回数Ｎ（ｎ）とが含まれる。

送信用中継情報を受信した既設の送受信局の制御部４は、その送信用中継情報に基づいて作成した新たな中継情報をメモリ５に保存する（ステップ２１）。この場合、送信用中継情報の送信相手局がメモリ５内の中継情報に保存されていないときには、追加保存する。また、既にメモリ５内に記憶されている中継情報と同一内容の情報のときには、最新の中継情報を上書き保存する。さらに、送信相手局に関する中継情報がメモリ５内に既に記憶されており、かつ、メモリ５内の中継情報の次中継局ＩＤと、送信相手局の自局ＩＤ（中継情報の次相手局に相当する）とが異なる場合には、最短中継回数が少なくなるときにのみ上書き保存する。つまり、中継通信が最短経路になる場合を優先する。また、メモリ５内の中継情報の次中継局ＩＤと、送信相手局から送信された送信用中継情報内の自局ＩＤとが同一であって、メモリ５内の中継情報に存在する相手局ＩＤが送信用中継情報内に含まれていない場合（故障などにより送信相手局の送信用中継情報から削除されているときに生じる）には、その削除されている相手局ＩＤをメモリ５内の中継情報から削除する。一方、キャリアレベル信号が所定レベル以下であって受信しないものと判別したときには、制御部４は、その送信用中継情報における自局ＩＤに対応する送受信局ＳTRに関する中継情報を削除し、その新たな中継情報をメモリ５に上書き保存する（ステップ２１）。

次に既設の送受信局の制御部４は、中継情報内に新たな相手局ＩＤが登録されているか否かを判別する（ステップ２２）。新たな送受信局が登録されたとき、既設の送受信局の制御部４は、メモリ５に記憶されている中継情報に基づいて作成した送信用中継情報を送信させる（ステップ２３）。

そして、送受信局の制御部４は、メモリ５内の中継情報から相手局ＩＤが削除されたか否かを判断する（ステップ２４）。相手局ＩＤが削除された場合は、更新された中継情報に基づく送信用中継情報を送信する（ステップ２５）。その後、次中継用の送受信局の離脱にともなう中継経路を再検索するため、各送受信局に対し中継情報要求を一斉に送信する（ステップ２６）。そして、隣接の送受信局より中継情報を取得する（ステップ２７）。

また、制御部４は、メモリ５内の中継情報の最短中継回数が変更されたか否かも判断する（ステップ２８）。最短中継回数が変更された場合は、更新された中継情報に基づく送信用中継情報を送信する（ステップ２９）。さらに、制御部４は、最短中継回数が増加したか否かを判断し（ステップ３０）、最短中継回数が増加した判断した場合、より少ない回数で中継が可能な経路を再検索するため、各送受信局に対し送受信局中継情報要求を送信する（ステップ３１）、そして、隣接する送受信局より新しい中継情報を取得する（ステップ３２）。

さらに、予め設定された中継情報更新時間を経過しても送信用中継情報を受信できない送受信局が存在し（ステップ３３）、受信できない送受信局に関するメモリ５内の中継情報が削除された場合は（ステップ３４）、更新された中継情報に基づく送信用中継情報を送信する（ステップ３５）。その後、中継経路を再検索するため、各送受信局に対し中継情報要求を一斉に送信する（ステップ３６）。そして、隣接の送受信局より中継情報を取得する（ステップ３７）。

次に、実電文の通信処理中における中継情報の構築について説明する。ここで、実電文は図４（ｃ）に示すように、中継する局ＩＤ（次中継局ＩＤ）、送信元の局ＩＤ（自局ＩＤ）、送信先の局ＩＤ（相手局ＩＤ）、電文が中継された回数（中継回数）と、データ部から成る。図２に示すように、送信元の送受信局の制御部４は、次中継ＩＤを持つ送受信局が実電文を受信したか否かを判断する（ステップ４２、受信の有無（不通の有無）の判断方法は問わない）。なお、実電文とは送受信局間で監視情報や制御情報を通信するためのデータを云う。次中継局との間が不通と判断したときは、メモリ５内の中継情報から不通の次中継局ＩＤがある相手局ＩＤを全て削除する（ステップ４３）。送信元の送受信局は中継情報を更新したため、この中継情報に基づいて作成した送信用中継情報を送信する（ステップ４４）。その後、次中継用の送受信局の離脱にともなう中継経路を再検索するため、制御部４は送信部２に対し中継情報要求を送信させ（ステップ４５）、隣接する送受信局より新しい中継情報を取得する（ステップ４６）。

また、電池で駆動する送受信局では、制御部４が電池の容量を常に監視している。制御部４は、送受信局の駆動が困難になる電池容量と判断したとき、無線通信システムを離脱する旨の実電文を送信する。次に、この実電文を受信した送受信局は、メモリ５内の中継情報から離脱する次中継局ＩＤがある相手局ＩＤを全て削除する。その後、次中継用の送受信局の離脱にともなう中継経路を再検索するため、制御部４は送信部２に対し中継情報要求を送信させ、隣接する送受信局より新しい中継情報を取得する。このとき、離脱する旨の実電文を送信した送受信局は、中継情報要求を受信しても中継情報を送信しない。

次に、図５（ａ）のような中継情報が作成された場合の中継動作について説明する。

送受信局ＳTR1から送受信局ＳTR3（ＴＩＤ＝３）に実電文を送る場合、送受信局ＳTR1は中継情報に基づいて、ＴＩＤ＝３の最短中継経路の次中継局（ＮＩＤ＝２）の送受信局ＳTR2に実電文を送る。実電文を受信した送受信局ＳTR2は、ＴＩＤ＝３がある次中継局（ＮＩＤ＝３）の送受信局ＳTR3に実電文を送る。逆に送受信局ＳTR3から送受信局ＳTR1（ＴＩＤ＝１）に実電文を送る場合、送受信局ＳTR3は中継情報に基づいて、ＴＩＤ＝１の最短中継経路の次中継局（ＮＩＤ＝２）の送受信局ＳTR2に実電文を送る。実電文を受信した送受信局ＳTR2は、ＴＩＤ＝１がある次中継局（ＮＩＤ＝１）の送受信局ＳTR1に実電文を送る。この場合、図５（ｂ）に示す中継経路をたどり、送受信局ＳTR1から送受信局ＳTR3に実電文を送る中継経路と、送受信局ＳTR3から送受信局ＳTR1に実電文を送る中継経路が同じとなる。

また、送受信局ＳTR2から送受信局ＳTR4（ＴＩＤ＝４）に実電文を送る場合、送受信局ＳTR2は中継情報に基づいて、ＴＩＤ＝４がある次中継局（ＮＩＤ＝３）の送受信局ＳTR3に、実電文を送る。実電文を受信した送受信局ＳTR3は、ＴＩＤ＝４がある次中継局（ＮＩＤ＝４）の送受信局ＳTR4に実電文を送る。逆に送受信局ＳTR4から送受信局ＳTR2（ＴＩＤ＝２）に実電文を送る場合、送受信局ＳTR4は中継情報に基づいて、ＴＩＤ＝２がある次中継局（ＮＩＤ＝５）の送受信局ＳTR5に実電文を送る。実電文を受信した送受信局ＳTR5は、ＴＩＤ＝２がある次中継局（ＮＩＤ＝２）の送受信局ＳTR2に実電文を送る。この場合、図５（ｃ）に示す中継経路をたどり、送受信局ＳTR2から送受信局ＳTR4に実電文を送る中継経路と送受信局ＳTR4から送受信局ＳTR2に実電文を送る中継経路が異なる。

このように、同じ送受信局間の通信でも、往路と復路が同じ中継経路をたどる場合と、異なる中継経路をたどる場合がある。

送受信局は、間欠受信動作を行うことで、低消費電力を図っている。図６に示すように、送受信局は、一定間隔で休止と受信の動作を繰り返している。一定時間受信動作を継続し、制御部４が受信部３からのキャリアセンスが無いと判断した場合は、休止動作に遷移する。また、キャリアセンスが有ると判断した場合は、受信動作を継続し、実電文や送信用中継情報を受信する。なお、送信側の送受信局は、間欠受信間隔以上のプリアンブルを実電文や送信用中継情報の前に付与して送信することで、受信側の制御部４は、プリアンブルによるキャリアセンスで「受信有り」を判断する。よって、間欠受信動作であっても確実に実電文や送信用中継情報を受信することが可能となっている。

以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成、形状、数量、素材などにおいて、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更、追加、削除することができる。

本発明の中継情報作成処理のフローチャートである。本発明の実電文の通信処理における中継情報作成処理のフローチャートである。送受信局のブロック図である。（ａ）は送信用中継情報のデータ構成図、（ｂ）はメモリ５に記憶される中継情報のデータ構成図、（ｃ）はデータのデータ構成図である。（ａ）は無線通信システムＳ１のシステム構成図、（ｂ）は送受信局ＳTR1と送受信局ＳTR3の間でデータをやり取りする場合の中継経路、（ｃ）は送受信局ＳTR2と送受信局ＳTR4の間でデータをやり取りする場合の中継経路である。間欠受信動作のタイムチャートである。従来技術の中継情報作成処理のフローチャートである。

符号の説明

１送受信局
２送信部
３受信部
４制御部
５メモリ
Ｓ１無線通信システム
ＳTR1〜ＳTR5 送受信局

Claims

複数の送受信局の各々が、定期的な間隔で保存している通信経路の中継情報を互いに送受信すると共に、受信した前記中継情報に基づいて新たな中継情報を作成して保存し、かつ当該保存した中継情報に応じた通信経路で互いに通信し合う無線通信システムにおいて、前記複数の送受信局は定期的な間隔に加え、各々の送受信局が追加あるいは離脱あるいは前記中継情報が変更した時点で前記通信経路を更新することを特徴とした無線通信システム。