JP2010118833A

JP2010118833A - 無線通信システム

Info

Publication number: JP2010118833A
Application number: JP2008289792A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Namiki; 慎一並木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】移動する無線端末間のマルチホップを含む無線通信システムにおいて、この無線通信システム内のトラフィック量を圧迫せずにリアルタイム性を維持しつつ、通信経路の冗長性を確保する。
【解決手段】ＴＤＭＡ方式により互いに移動する送信端末と受信端末との間で直接または移動する中継器を介して通信を行う無線通信システムにおいて、送信端末は、ＴＤＭＡのフレーム周期に等しい観測周期で観測データにシーケンス番号を含む付帯情報を加えた送信データを編集して自端末に割り当てられたＴＤＭＡのスロットで送信し、中継器は、異なる通信経路から受信された送信データの中から最新のシーケンス番号の送信データを選択して自器のＴＤＭＡスロットで中継送信し、受信端末は、ＴＤＭＡの１フレーム周期毎に、この期間内で異なる通信経路から受信された送信データの中から最新のシーケンス番号の送信データを選択してその観測データを抽出する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、無線通信システムに係り、特に、移動する無線端末間で中継によるマルチホップを含む通信を行う際に、データ伝送のリアルタイム性を維持しつつ通信経路の冗長性を確保した無線通信システムに関する。

移動する無線端末間での通信においては、送信側と受信側の位置関係の変化に伴って通信状態も様々に変化することから、ひとつの通信経路に障害が起こっても、マルチホップを含む他の通信経路を代替として通信を継続できることが、通信品質を確保する上で重要となる。近年、一時的に集合した移動する無線端末間で、基地局やアクセスポイント等を介在させることなく、自律的にネットワークを構築するアドホックネットワークが知られるようになった（例えば、特許文献１参照。）。このアドホックネットワーク内の各無線端末は、データ中継機能をあわせ持っており、無線端末が移動することによって互いに直接通信できない距離にあっても、無線端末の有するデータ中継機能を用いてマルチホップの通信経路を設定し、移動端末相互間の通信を可能にしている。

このときに、各無線端末が自端末から他の無線端末へのマルチホップを含む通信経路情報を取得するためのルーティングプロトコルとしては、例えば、ＡＯＤＶ（ＡｄＨｏｃＯｎＤｅｍａｎｄＤｉｓｔａｎｃｅＶｅｃｔｏｒ）等のリアクティブ型や、ＯＬＳＲ（ＯｐｔｉｍｉｚｅｄＬｉｎｋＳｔａｔｅＲｏｕｔｉｎｇ）等のプロアクティブ型のプロトコルが提案されている。リアクティブ型のプロトコルでは、通信の要求発生を契機にして無線端末から経路探索用のメッセージがネットワーク内に連鎖的に送信され、通信経路の探索が開始される。従って、実際のメッセージ通信が開始されるまでに時間を要する。一方、ＯＬＳＲ等のプロアクティブ型のプロトコルでは、各無線端末からＨｅｌｌｏメッセージ等の所定の制御メッセージが定期的にネットワーク内に送信され、メッセージ通信に先立って各無線端末毎に通信経路情報が取得・保持される。
特開２００８−１９３３２２号（第５ページ、図１）

このように、アドホックネットワーク内では、中継によるマルチホップを含む無線端末間の通信経路が確保されるが、これら通信経路情報をそれぞれの無線端末が取得するために、無線端末間では本来の通信メッセージに加え、経路情報取得のための多量のメッセージが授受されるため、広い通信帯域を持たない低速なネットワークにおいては通信量が増大し、ネットワークを圧迫していた。特に、例えば移動するセンサ等によって周期的に取得される観測データを、同様に移動する処理サイト側に無線ネットワークを経由して順次伝送し、リアルタイム的に処理する場合等においては、データ伝送の遅延により、その後の処理に影響を及ぼすことがあった。

本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、移動する無線端末間のマルチホップを含む無線通信システムにおいて、この無線通信システム内のトラフィック量を圧迫せずにリアルタイム性を維持しつつ、通信経路の冗長性を確保することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信システムは、ＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式によりそれぞれに移動する送信端末と受信端末との間で直接または移動する中継器を介して通信を行う無線通信システムにおいて、前記送信端末は、所定の観測周期で観測データを取得するセンサ部と、この観測データに観測順序に対応したシーケンス番号を含む付帯情報を加えて送信データに編集するデータ編集部と、この送信データを自端末に割り当てられたＴＤＭＡスロットで送信する送信部とを有し、前記中継器は、前記送信端末及び他の中継器からの送信データを受信する受信部と、これら受信した送信データを一時保持するデータ保持部と、これら一時保持した送信データの中から最新の前記シーケンス番号を有する送信データを選択し自器に割り当てられたＴＤＭＡスロットで中継送信する送信部とを有し、前記受信端末は、前記送信端末及び前記中継器からの送信データを受信する受信部と、前記ＴＤＭＡ方式の１フレーム周期毎に、この１フレーム周期内で受信された前記送信データの中から最新の前記シーケンス番号を有する送信データを選択するとともに、この選択した送信データから前記観測データを抽出するデータ抽出部とを有することを特徴とする。

また、前記送信端末のセンサ部の観測周期と、前記ＴＤＭＡ方式の１フレーム周期とを等しくしたことを特徴とする。

また、前記中継器は、前記送信端末及び他の中継器からの送信データを中継送信する際に、前記送信端末から直接受信した送信データはこれを受信したＴＤＭＡフレームと同一のフレーム内で中継送信することを特徴とする。

本発明によれば、移動する無線端末間のマルチホップを含む無線通信システムにおいて、この無線通信システム内のトラフィック量を圧迫せずにリアルタイム性を維持しつつ、通信経路に障害が起きても、それを意識せずに他の通信経路により通信を継続できる冗長性を確保することができる。

以下に、本発明に係る無線通信システムを実施するための最良の形態について、図１乃至図１１を参照して説明する。

図１は、本発明に係る無線通信システムの全体構成の一実施例を示す概念図である。この図１に例示した無線通信システムは、それぞれに移動する送信端末１１、２台の中継器＃Ａ１２ａ及び中継器＃Ｂ１２ｂ、並びに受信端末１３から構成されている。これら機器間の通信経路は、その時々の互いの位置関係により様々に変化するが、この図１の事例では、送信端末１１から受信端末１３への通信経路として図中にそれぞれ矢線で示した送信端末１１から受信端末１３への直接の経路（経路１）、中継器＃Ａ１１ａを経由した経路（経路２）、及び中継器＃Ｂ１１ｂを経由した経路（経路３）があり、いずれの通信経路でも通信が可能である場合を示している。また、この無線通信システム内の通信は、ＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式で行われる。

図２は、ＴＤＭＡ方式による通信をモデル化した概念図である。ＴＤＭＡ方式では、時間軸方向に、その単位周期となる１フレーム内を複数のスロットに分割して各機器に割り当てるとともに、各機器は、この割り当てられたスロットでデータ送信を行う。図２の事例では、ＴＤＭＡの１フレーム内を第１〜第６の６つのスロットＳＬ１〜ＳＬ６に分割するとともに、その第１番目のスロットＳＬ１を送信端末１１に、第３番目のスロットＳＬ３を中継器＃Ｂ１２ｂに、第５番目のスロットＳＬ５を中継器＃Ａ１１ａにそれぞれ割り当てた場合をモデル化して示している。

送信端末１１は、所定の周期で観測データを取得するとともに、取得した観測データにシーケンス番号を付して送信データに編集し、自端末に割り当てられたＴＤＭＡのスロット（ＳＬ１）で宛先である受信端末１３に向けて送信する。この時の送信データのデータフォーマットの一例を図３に例示する。この図３の事例では、送信データ３０は、この送信端末１１に割り当てられた固有のアドレスである送信元アドレス３１、送信データの宛先となる受信端末１３に割り当てられた固有のアドレスである宛先アドレス３２、観測データの観測順序に対応したシーケンス番号３３、観測データ３４、及びこれらに対する例えばパリティ等の誤り検出コード３４から構成されている。

中継器＃Ａ１２ａ及び中継器＃Ｂ１２ｂは同一に構成され、送信端末１１及び他の中継器１２ａまたは１２ｂからの送信データを受信してこれらを一時保持するとともに、これら一時保持した送信データの中から最新のシーケンス番号を有する送信データを選択して各中継器に割り当てられたＴＤＭＡのスロット（図２では、ＳＬ３またはＳＬ５）で中継送信する。受信端末１３は、送信端末１１ならびに２台の中継器＃Ａ１２ａ及び中継器＃Ｂ１２ｂからの送信データを、ＴＤＭＡの１フレーム周期の期間受信するとともに、その期間内に受信した送信データの中から最新のシーケンス番号を有する送信データを選択してその中の観測データを抽出する。

次に、上述した送信端末１１、中継器１２、及び受信端末１３のそれぞれの構成について、図４乃至図６を参照して説明する。

図４は、送信端末１１の構成の一例を示すブロック図である。図４に例示したように、この送信端末１１は、センサ部４１、データ編集部４２、送信部４３、及び操作・表示部４４から構成されている。センサ部４１は、例えば画像センサ等のセンサ（図示せず）を有しており、所定の観測周期でその観測データを取得してデータ編集部４２に送出する。本実施例においては、このセンサ部４１の観測周期は、上述したＴＤＭＡの１フレーム周期と等しいものとしている。これによって、送信のタイミングと観測周期とが同期するので、観測データの間引き送信や重複送信がなく、観測データが新たに取得されるたび毎に送信データとして順次送信される。データ編集部４２は、センサ部４１からの観測データを受けとって、これに観測順序に対応したシーケンス番号、送信元アドレス、宛先アドレス及び誤り検出コード等の付帯情報を加え、図３に例示した送信データ３０のフォーマットに編集して送信部４３に送出する。送信部４３は、自端末に割り当てられたＴＤＭＡのスロット（ＳＬ１）でデータ編集部４２からの送信データ３０を無線信号にして送信する。操作・表示部４４は、操作員等による送信端末１１の各種設定操作等を受けつけて各部に転送するとともに、各部の動作状況等を含む自端末内各部からの種々の情報を表示する。

また、図５は、中継器１２の構成の一例を示すブロック図である。図５に例示したように、この中継器１２は、受信部５１、データ保持部５２、送信部５３、及び操作・表示部５４から構成されている。受信部５１は、送信端末１１及び他の中継器１２からの無線信号を受信処理して送信データ３０を取り出し、データ保持部５２に送出する。データ保持部５２は、受信部５１で取り出された送信データ３０を、自器に割り当てられた次のＴＤＭＡのスロットまで保持するとともに、スロットの時刻においては、保持している送信データ３０の中で最新のシーケンス番号３３を有する送信データ３０を選択して送信部５３に送出する。送信部５３は、このデータ保持部５２からの送信データ３０を受けとり、これを無線信号にして、自器に割り当てられたＴＤＭＡのスロットで中継送信する。本実施例においては、送信端末１１から直接受信した送信データ３０は、これを受信したＴＤＭＡのフレームと同一のフレーム内で中継送信するように、図２に例示した各機器へのＴＤＭＡのスロットの割り当ても含め構成されるものとしている。これによって、中継によるデータ伝送の遅延を減少させている。操作・表示部５４は、操作員等による中継器１２の各種設定操作等を受けつけて各部に転送するとともに、各部の動作状況等を含む自器内各部からの種々の情報を表示する。

また、図６は、受信端末１３の構成の一例を示すブロック図である。図６に例示したように、この受信端末１３は、受信部６１、データ抽出部６２、及び操作・表示部６３から構成されている。受信部６１は、送信端末１１及び中継器１２からの無線信号を受信処理して送信データ３０を取り出し、データ抽出部６２に送出する。データ抽出部６２は、ＴＤＭＡの１フレーム周期毎に、この期間内に受信されて受信部６１から送られてきた送信データ３０の中から最新のシーケンス番号３３を有する送信データ３０を選択するとともに、この選択した送信データ３０から観測データ３４を抽出する。操作・表示部６３は、操作員等による受信端末１３の各種設定操作等を受けつけて各部に転送するとともに、各部の動作状況等を含む自端末内各部からの種々の状況を表示する。

次に、前出の図１乃至図６、ならびに図７乃至図１１の説明図を参照して、上述のように構成された無線通信システムの動作について説明する。なお、以下の説明では図１に例示した送信端末１１、２台の中継器１２ａ及び１２ｂ、ならびに受信端末１３のそれぞれの位置関係により、図７（ａ）乃至図７（ｄ）に例示した４つの場面を取りあげる。すなわち、第１の場面は、図７（ａ）に例示したように、送信端末１１から２台の中継器１２ａ及び１２ｂを経由してマルチホップで受信端末１３にデータ送信を行う場合である。また、第２の場面は、図７（ｂ）に例示したように、第１の場面から受信端末１３が図面上で左に移動、第３の場面は、図７（ｃ）に例示したように、第２の場面から中継器＃Ｂ１２が左に移動、第４の場面は、図７（ｄ）に例示したように、第３の場面からさらに中継器＃Ｂ１２及び受信端末１３が共に左に移動した場合を示している。そして、それぞれの場面での各機器の動作とデータの流れを中心に説明する。

まず、図７（ａ）の第１の場面について説明する。この場面では、送信端末１１から２台の中継器＃Ａ１２ａ、及び中継器＃Ｂ１２ｂを経由し、マルチホップで通信を行っている。そして、この時の送信端末１１から受信端末１３への通信経路は、図中に矢線で示したように２台の中継器を経由した１経路である。この場面における、図２に例示したＴＤＭＡ方式による各機器の送受信タイミング及び送信データの流れを図８に例示する。

送信端末１１のセンサ部４１からのＮ番目の観測データは、データ編集部４２においてシーケンス番号（Ｎ）等の付帯情報を付加して図３に例示したフォーマットに編集された後、送信端末１１に割り当てられたＴＤＭＡのスロットであるフレームＦ（ｍ）のＳＬ１で送信部４３から送信される（ＳＴ８１）。この送信端末１１からの送信データが中継器＃Ａ１２ａで受信されると、中継器＃Ａ１２ａではこの送信データが受信部５１からデータ保持部５２に送られ一時保持される。そしてその直後、この送信データは、送信端末１１から直接受信したものであるため、受信したフレームと同一のＴＤＭＡフレームＦ（ｍ）内のスロットＳＬ５で送信部５３から中継送信される。このように、送信データを受信したフレーム内の自器に割り当てられたスロットでこの送信データを送信することにより、送信データの遅延を減少させている（ＳＴ８２）。次いで、この中継器＃Ａ１２ａからの送信データが中継器＃Ｂ１２ｂで受信されると、中継器＃Ａ１２ａでの場合と同様に、この送信データが受信部５１からデータ保持部５２に送られ一時保持された後、自器に割り当てられた直後のスロット、すなわち次のＴＤＭＡフレームＦ（ｍ＋１）のスロットＳＬ３で送信部５３から中継送信される（ＳＴ８３）。

受信端末１３では、ＴＤＭＡの１フレーム周期毎に、このフレーム周期内で受信された送信データの中から最新のシーケンス番号を有する送信データを選択するので、１フレーム内で受信された送信データは、受信されるたび毎に逐次受信部６１からデータ抽出部６２に送られ、一時保持される。この中継器＃Ｂ１２ｂからフレームＦ（ｍ＋１）のスロットＳＬ３で中継送信された送信データも、受信後、受信部６１からデータ抽出部６２に送られて一時保持される。そして、このフレームＦ（ｍ＋１）が終了すると、データ抽出部６２において、その期間内に受信された送信データの中から最新のシーケンス番号を有する送信データが選択されるとともに、その送信データから観測データが抽出される。この場面においては、フレームＦ（ｍ＋１）期間内に受信された送信データは、シーケンス番号（Ｎ）の１種類であり、このシーケンス番号（Ｎ）の送信データからシーケンス番号（Ｎ）に対応した観測データが抽出される（ＳＴ８４）。この後は、上述したが、本実施例においては、送信端末１１のセンサ部４１の観測周期は、ＴＤＭＡの１フレーム周期と等しいものとしているので、新たに取得された観測データがシーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データとして編集され、フレームＦ（ｍ＋１）においてもＳＴ８１からのステップと同様に送信端末１１からの動作が継続される。

次に、図７（ｂ）の第２の場面について説明する。この場面では、第１の場面から受信端末１３が図面上で左に移動しており、送信端末１１から受信端末１３への通信経路は、第１の場面に対して、中継器＃Ａ１２ａから受信端末１３への直接の通信経路が加わったものとなり、受信端末１３は、中継器＃Ａ１２ａ及び中継器＃Ｂ１２ｂのいずれからも送信データの受信が可能となっている。この場面における各機器の送受信タイミング及び送信データの流れを図９に例示する。

送信端末１１からシーケンス番号（Ｎ）を有する送信データがフレームＦ（ｍ）のスロットＳＬ１で送信されると（ＳＴ９１）、この送信データは中継器＃Ａ１２ａで受信され、同一のフレームＦ（ｍ）内のスロットＳＬ５で中継送信される（ＳＴ９２）。中継器＃Ａ１２ａから中継送信されたシーケンス番号（Ｎ）の送信データは、中継器＃Ｂ１２ｂ、及び受信端末１３で受信される。中継器＃Ｂ１２ｂでこの送信データが受信されると、中継器＃Ｂ１２ｂからは、自器に割り当てられた直後の送信スロットであるフレームＦ（ｍ＋１）のスロットＳＬ３でこのシーケンス番号（Ｎ）の送信データが中継送信される（ＳＴ９３）。一方、受信端末１３では、この送信データを受信後、フレームＦ（ｍ）の期間が終了すると、このフレーム期間内に受信された送信データの中から最新のシーケンス番号を有する送信データを選択し、観測データを抽出する。ここではシーケンス番号（Ｎ）の観測データが抽出される（ＳＴ９４）。

続いて送信端末１１からは、次のシーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データがフレームＦ（ｍ＋１）のスロットＳＬ１で送信され（ＳＴ９５）、ＳＴ９２のステップと同様に、この送信データは中継器＃Ａ１２ａで中継送信されて、中継器＃Ｂ１２ｂ、及び受信端末１３で受信される（ＳＴ９６）。中継器＃Ｂ１２ｂからは、ＳＴ９３のステップと同様に、自器に割り当てられた直後の送信スロットであるフレームＦ（ｍ＋２）のスロットＳＬ３でこのシーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データが中継送信される（ＳＴ９７）。一方、受信端末１３では、このシーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データを受信し、フレームＦ（ｍ＋１）の期間が終了後に、このフレーム期間内に受信された送信データの中から最新のシーケンス番号を有する送信データを選択するが、ここではＳＴ９３のステップにより中継器＃Ｂ１２ｂから送られてきたシーケンス番号（Ｎ）の送信データと、ＳＴ９６のステップにより中継器＃Ａ１１ａから送られてきたシーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データとの２つが受信されているので、最新のシーケンス番号を有する送信データとしてシーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データが選択されて、その観測データが抽出される（ＳＴ９８）。

以降、さらに続けて送信端末１１からシーケンス番号（Ｎ＋２）の送信データが送信されると、上述したＳＴ９１〜ＳＴ９３、及びＳＴ９５〜ＳＴ９７のステップと同様な動作が繰り返される。そして、フレームＦ（ｍ＋２）の期間が終了すると、ＳＴ９８のステップと同様な動作により、受信端末１３からはシーケンス番号（Ｎ＋２）に対応する観測データが抽出される。なお、例えば通信経路の障害により、ＳＴ９７のステップによるシーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データが受信端末１３で受信されなかった場合等にも、受信された送信データの中から同様にシーケンス番号による選択がなされ、この事例では、もう一方のシーケンス番号（Ｎ＋２）の送信データを対象に観測データが抽出される（ＳＴ９９）。

このように、受信端末１３では、ＴＤＭＡの１フレーム内で異なる複数の通信経路からの送信データが受信されることになるが、そのトラフィック量はＴＤＭＡのスロットで割り当てられた量を超えることはない。また、複数の通信経路が存在する区間では、その中で障害により途切れたものがあっても、受信端末１３側で受信できた送信データの中からシーケンス番号によって処理対象とすべき送信データを選択することができるので、障害の発生を意識することなく、通信を継続することができる。

次に、図７（ｃ）の第３の場面について説明する。この場面では、第２の場面から中継器＃Ｂ１２ｂが図面上で左に移動しており、送信端末１１から受信端末１３への通信経路は、第２の場面に対して、送信端末１１から中継器＃Ｂ１２ｂへの通信経路、及び中継器＃Ｂ１２ｂから中継器＃Ａ１２ａへの通信経路が加わったものとなっている。この場面における各機器の送受信タイミング及び送信データの流れを図１０に例示する。

送信端末１１からシーケンス番号（Ｎ）を有する送信データがフレームＦ（ｍ）のスロットＳＬ１で送信されると（ＳＴ１０１）、この送信データは中継器＃Ａ１２ａ、及び中継器＃Ｂ１２ｂで受信される。中継器＃Ｂ１２ｂからは、このシーケンス番号（Ｎ）の送信データが同一フレームＦ（ｍ）のスロットＳＬ３で中継送信され、中継器＃Ａ１２ａ、及び受信端末１３に到達する（ＳＴ１０２）。一方、中継器＃Ａ１２ａでは、ＳＴ１０１及びＳＴ１０２のそれぞれのステップから、いずれもシーケンス番号（Ｎ）の送信データが受信されており、一時保持された後、これらの中から最新のシーケンス番号の送信データが中継送信される。ここではどちらもシーケンス番号は（Ｎ）なので、シーケンス番号（Ｎ）の送信データが中継送信され、中継器＃Ｂ１２ｂ、及び受信端末１３に到達する（ＳＴ１０３）。受信端末１３では、フレームＦ（ｍ）の期間内に、中継器＃Ｂ１２ｂからＳＴ１０２のステップでシーケンス番号（Ｎ）の送信データが、また中継器＃Ａ１２ａからはＳＴ１０３のステップで同じくシーケンス番号（Ｎ）の送信データがそれぞれ受信されている。そして、フレームＦ（ｍ）の期間が終了すると、最新のシーケンス番号を有する送信データとして、シーケンス番号（Ｎ）の送信データから観測データが抽出される（ＳＴ１０４）。

これに続いて送信端末１１からは、次のシーケンス番号（Ｎ＋１）を有する送信データがフレームＦ（ｍ＋１）のスロットＳＬ１で送信され（ＳＴ１０５）、中継器＃Ａ１２ａ、及び中継器＃Ｂ１２ｂで受信される。中継器＃Ｂ１２ｂでは、ＳＴ１０３のステップによる中継器＃Ａ１２ａからのシーケンス番号（Ｎ）の送信データが一時保持されているが、ここで最新のシーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データが受信されたので、直後の送信スロットであるフレームＦ（ｍ＋１）のスロットＳＬ３では、シーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データが中継送信され、中継器＃Ａ１２ａ、及び受信端末１３に到達する（ＳＴ１０６）。中継器＃Ａ１２ａでは、ＳＴ１０５のステップによりシーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データが保持されており、このＳＴ１０６のステップから受信した送信データのシーケンス番号との比較がなされた後、シーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データがフレームＦ（ｍ＋１）のスロットＳＬ５で中継送信され、中継器＃Ｂ１２ｂ、及び受信端末１３に到達する（ＳＴ１０７）。

受信端末１３では、フレームＦ（ｍ＋１）の期間内に中継器＃Ａ１２ａ、及び中継器＃Ｂ１２ｂから送信データを受信しており、フレームＦ（ｍ＋１）の期間が終了すると、これら送信データのシーケンス番号がいずれも（Ｎ＋１）であるので、このシーケンス番号（Ｎ＋１）の送信データから観測データが抽出される（ＳＴ１０８）。以降、さらに続けて送信端末１１からシーケンス番号（Ｎ＋２）の送信データが送信されると、上述したＳＴ１０５〜ＳＴ１０７のステップと同様な動作が繰り返され、フレームＦ（ｍ＋２）の期間が終了すると、ＳＴ１０８のステップと同様な動作により、受信端末１３からはシーケンス番号（Ｎ＋２）に対応した観測データが抽出される（ＳＴ１０９）。

このように、この第３の場面においても、複数の通信経路が存在する区間では、その中で障害により途切れたものがあっても、中継器１２及び受信端末１３側において送信データのシーケンス番号により中継対象あるいは処理対象とすべき送信データを選択しているので、障害を意識することなく、通信を継続することができる。また、障害が発生して通信経路の異なる送信データが選択された場合にも、中継等による送信データの伝送遅れが少なく、観測データに対して良好なリアルタイム性を維持することができる。

次に、図７（ｄ）の第４の場面について説明する。この場面では、第３の場面からさらに中継器＃Ｂ１２ｂ及び受信端末１３が図面上で左に移動しており、送信端末１１から受信端末１３への通信経路は、直接の経路、中継器＃Ａ１２ａを経由しての経路、及び中継器＃Ｂ１２ｂを経由しての経路の、３つの通信経路がある。この場面における各機器の送受信タイミング及び送信データの流れを図１１に例示する。

送信端末１１からシーケンス番号（Ｎ）を有する送信データがフレームＦ（ｍ）のスロットＳＬ１で送信されると（ＳＴ１１１）、この送信データは中継器＃Ａ１２ａ、中継器＃Ｂ１２ｂ、及び受信端末１３で受信される。中継器＃Ｂ１２ｂからは、このシーケンス番号（Ｎ）の送信データが同一フレームＦ（ｍ）のスロットＳＬ３で中継送信され、受信端末１３に到達する（ＳＴ１１２）。中継器＃Ａ１２ａからも同様に、このシーケンス番号（Ｎ）の送信データが同一フレームＦ（ｍ）のスロットＳＬ５で中継送信され、受信端末１３に到達する（ＳＴ１１３）。受信端末１３では、フレームＦ（ｍ）の期間内に、３つの送信データが受信される。すなわち、ＳＴ１１１のステップで送信端末１１から、またＳＴ１１２のステップで中継器＃Ｂ１２ｂから、さらにＳＴ１１３のステップで中継器＃Ａ１１ａから、いずれもシーケンス番号（Ｎ）の送信データが受信されている。そして、フレームＦ（ｍ）の期間が終了すると、最新のシーケンス番号を有する送信データとして、シーケンス番号（Ｎ）の送信データから観測データが抽出される（ＳＴ１１４）。以降は、送信端末１１から、次のシーケンス番号（Ｎ＋１）を有する送信データがフレームＦ（ｍ＋１）のスロットＳＬ１で送信されると、上記したＳＴ１１１〜ＳＴ１１４のステップと同様の動作を繰り返し、フレームＦ（ｍ＋１）の期間が終了した後、受信端末１３からシーケンス番号（Ｎ＋１）に対応した観測データが抽出される（ＳＴ１１５）。

このように、この第４の場面においては、送信端末１１と受信端末１３との間には３つの通信経路が存在するが、例えばその中で直接の経路に障害があっても、受信端末１３側ではそれを意識することなく、他の２つの通信経路からの受信された複数の送信データから処理対象の送信データを選択し、通信を継続することができる。加えて、中継を含む通信経路からの送信データが選択された場合にも、この送信データと同一のフレーム内で中継送信されるので送信データの伝送遅れが少なく、観測データに対して良好なリアルタイム性を維持することができる。

以上説明したように、本実施例においては、ＴＤＭＡ方式によりそれぞれに移動する送信端末と受信端末との間で直接または移動する中継器を介して通信を行う無線通信システムにおいて、送信端末は、ＴＤＭＡのフレーム周期に等しい観測周期で観測データにシーケンス番号を含む付帯情報を加えた送信データを編集して自端末に割り当てられたＴＤＭＡのスロットで送信し、中継器は、異なる通信経路から受信された送信データの中から最新のシーケンス番号の送信データを選択して自器に割り当てられたＴＤＭＡのスロットで送信し、受信端末は、ＴＤＭＡの１フレーム周期毎に、この期間内で異なる通信経路から受信された送信データの中から最新のシーケンス番号の送信データを選択し、観測データを抽出している。

これにより、この通信システム内のトラフィック量はＴＤＭＡのスロットで割り当てられた量を超えることはなく、また、複数の通信経路が存在する区間では、その中で障害により不通となったものがあっても、中継器及び受信端末において送信データ中のシーケンス番号により中継対象あるいは処理対象とすべき送信データを選択しているので、障害の発生を意識することなく通信を継続することができる。

さらに、中継器は、送信端末から直接受信した送信データはこれを受信したＴＤＭＡフレームと同一のフレーム内で中継送信しているので、中継による送信データの伝送遅延を減少させることができる。これにより、観測データに対して良好なリアルタイム性を維持している。従って、無線通信システム内のトラフィック量を圧迫せずにリアルタイム性を維持しつつ、通信経路に障害が起きても、それを意識せずに他の通信経路により通信を継続できる冗長性を確保することができる。

なお、本発明は、上記した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明に係る無線通信システムの全体構成の一実施例を示す概念図。ＴＤＭＡ方式による通信をモデル化して示す概念図。送信データのデータフォーマットの一例を示す説明図。送信端末の構成の一例を示すブロック図。中継器の構成の一例を示すブロック図。受信端末の構成の一例を示すブロック図。第１〜第４の場面における各機器の相互位置関係を例示した説明図。第１の場面における各機器の送受信タイミング及び送信データの流れを説明するための説明図。第２の場面における各機器の送受信タイミング及び送信データの流れを説明するための説明図。第３の場面における各機器の送受信タイミング及び送信データの流れを説明するための説明図。第４の場面における各機器の送受信タイミング及び送信データの流れを説明するための説明図。

符号の説明

１１送信端末
１２中継器
１３受信端末
３０送信データ
３１送信元アドレス
３２宛先アドレス
３３シーケンス番号
３４観測データ
３５誤り検出コード
４１センサ部
４２データ編集部
４３、５３送信部
４４、５４、６３操作・表示部
５１、６１受信部
５２データ保持部
６２データ抽出部

Claims

ＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式によりそれぞれに移動する送信端末と受信端末との間で直接または移動する中継器を介して通信を行う無線通信システムにおいて、
前記送信端末は、
所定の観測周期で観測データを取得するセンサ部と、
この観測データに観測順序に対応したシーケンス番号を含む付帯情報を加えて送信データに編集するデータ編集部と、
この送信データを自端末に割り当てられたＴＤＭＡスロットで送信する送信部とを有し、
前記中継器は、
前記送信端末及び他の中継器からの送信データを受信する受信部と、
これら受信した送信データを一時保持するデータ保持部と、
これら一時保持した送信データの中から最新の前記シーケンス番号を有する送信データを選択し自器に割り当てられたＴＤＭＡスロットで中継送信する送信部とを有し、
前記受信端末は、
前記送信端末及び前記中継器からの送信データを受信する受信部と、
前記ＴＤＭＡ方式の１フレーム周期毎に、この１フレーム周期内で受信された前記送信データの中から最新の前記シーケンス番号を有する送信データを選択するとともに、この選択した送信データから前記観測データを抽出するデータ抽出部とを有することを特徴とする無線通信システム。
前記送信端末のセンサ部の観測周期と、前記ＴＤＭＡ方式の１フレーム周期とを等しくしたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記中継器は、前記送信端末及び他の中継器からの送信データを中継送信する際に、前記送信端末から直接受信した送信データはこれを受信したＴＤＭＡフレームと同一のフレーム内で中継送信することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。