JP2014233054A - 無線システム、無線基地局、および無線端末 - Google Patents

Abstract

【課題】無線ネットワークにおけるポーリング方式を利用したデータ収集システムにおいて、データ収集要求・応答のタイムアウト時間短縮を実現する。【解決手段】無線基地局がデータ要求パケットに、データ応答パケットとして収集可能な最大のデータ長を指定し、無線基地局、及び、データ要求パケットを転送したマルチホップ経路上にある無線端末は、データ要求パケット、データ応答パケットのパケット長、中継転送回数から、データ要求に対するデータ応答パケットの受信待ちタイムアウト時間を決定し、無線端末にてタイムアウトが発生した場合には、無線端末が自律的に無線基地局に要求を行い、無線基地局にてタイムアウトが発生した場合、あるいは、要求を受信した場合に、データ要求を再度行う。【選択図】図８

Description

本発明は、無線マルチホップ通信におけるデータ収集に関する。

近年、運用、施設コストの低減や無線通信の利便性を活かし、電力消費量の自動検針システムやプラントシステムへの無線通信の利用が進んでいる。それら無線通信においては、複数の無線端末、あるいは、他システムとの干渉を抑制することや、通信帯域を保証することを目的として、無線基地局からのポーリングにより無線リソースを管理する方式が利用されている。無線基地局からの要求命令（データ要求パケット）や無線端末が送信したデータ（データ応答パケット）が通信経路上でロスした場合、一定時間経過した後（タイムアウト）、無線基地局からデータ要求パケットを再度送信することで、再取得を行う。

各無線端末がバケツリレー的にデータを最終目的地まで転送する無線マルチホップネットワークにおいて、中継転送する回数によってタイムアウト時間が異なる。一定時間に多数のノードからデータを収集するためには、タイムアウト時間が長くならないように正確に設定することが収集効率的に効果的である。そこで、無線マルチホップ通信における無線基地局および無線端末が中継転送回数を考慮してタイムアウト時間を設定する方法がある（特許文献１）。また、各無線端末が過去の通信履歴から、次回のデータ要求パケットの受信時刻を推定し、時間内にデータ要求パケットが来なかった場合に無線端末から自律的にデータ取得要求を送信する方法がある（特許文献２）。

特開２０１０−１３０３２４号公報 特許第４７６００３９号

しかしながら、これら技術を大規模な無線マルチホップネットワークに適用した場合、以下のような課題がある。たとえば、特許文献１のように中継転送する回数に従ってタイムアウト時間を決定する場合は、無線端末から収集するデータ長の変化に応じて実際にかかる通信時間が変化するため、収集するデータ長が想定より短いとき実際の通信時間も短くなるが、中継転送する回数で決められたタイムアウト時間は、実際に必要な通信時間より長くなり、短時間で効率的なデータ収集が困難である。

また、特許文献２のように、各無線端末が過去の通信履歴から次回のデータ要求パケットの受信時刻を推定し、時間内にデータ要求パケットが来なかった場合、無線端末から自発的にデータ取得要求を送信すると、無線基地局からのデータ要求パケットと無線端末からの要求が衝突し、双方パケットロスとなる場合がある。特に、無線基地局からのデータ要求パケットが、他システムとの無線干渉などにより遅延する場合、あるいは、他の無線端末から大容量のデータを一括して取得しようとした場合、データ要求パケットの到着は遅延する。このようなデータ要求のパケット到着の遅延が、さらに別の無線端末の要求を引き起こすことになり、無線システム内でパケットが輻輳する可能性があり、効率的なデータ収集が困難となる。

本発明は上記従来の問題点にかんがみ、無線基地局からのポーリングによって通信制御された無線ネットワーク内の無線端末から無線基地局にデータ収集する無線システムにおいて、効率の良いデータの取得、再取得を実現することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、無線基地局からデータ要求パケットをマルチホップ通信経路を通じて最終宛先の無線端末に送信し、受信した無線端末がデータ応答パケットを返信することでデータを収集する無線システムにおいて、
収集するデータのサイズとしてデータ応答パケット長を、前記無線基地局から送信するデータ要求パケットに指定し、データ要求パケットに載せて送信することを特徴とする。

また、上記の無線システムにおいて、前記無線基地局から送信するデータ要求パケットの送信間隔を、データ要求パケット長、データ要求パケットで指定したデータ応答パケット長、及び無線基地局と無線端末、無線端末間の通信回数から決定することを特徴とする。

また、上記に記載の無線システムにおいて、前記無線基地局から送信されるデータ要求パケットを受信した無線端末は、データ要求パケットの最終宛先の無線端末に向けて中継転送する際に、当該データ要求パケット長、当該データ要求パケットで指定されたデータ応答パケット長、及び当該無線端末から最終宛先の無線端末までの通信回数を基に、データ要求パケットの中継送信から最終宛先の無線端末のデータ応答パケットの受信までの時間を計算して当該無線端末のタイムアウト時間として設定し、タイムアウトした場合に自発的にデータ再取得要求パケットを前記無線基地局に送信することを特徴とする。

また、上記に記載の無線システムにおいて、前記データ再取得要求パケットを前記無線基地局に中継転送する無線端末は、自身のタイムアウト時間に達する前に前記データ再取得要求パケットを前記無線基地局に転送することを特徴とする。

また、上記に記載の無線システムにおいて、前記データ再取得要求パケットを受信した前記無線基地局は、自身のタイムアウト時間に達する前にデータ要求パケットを再度送信することを特徴とする。

また、上記の無線システムにおいて、最終宛先の無線端末からのデータ応答パケットを前記無線基地局に中継転送する無線端末は、前記データ応答パケットを保存し、前記無線基地局から再度同一データに対するデータ要求パケットを受信したとき、前記保存したデータ応答パケットを前記無線基地局に代理送信することを特徴とする。

上記課題を解決するため、本発明は、データ要求パケットをマルチホップ通信経路を通じて最終宛先の無線端末に送信し、受信した無線端末がデータ応答パケットを返信することでデータを収集する無線システムの無線基地局において、
収集するデータのサイズとしてデータ応答パケット長をデータ要求パケットに指定し、データ要求パケットに載せて送信することを特徴とする。

また、上記に記載の無線基地局において、データ要求パケットの送信間隔を、データ要求パケット長、データ要求パケットで指定したデータ応答パケット長、及び無線基地局と無線端末、無線端末間の通信回数から決定することを特徴とする。

上記課題を解決するため、本発明は、無線基地局からデータ要求パケットをマルチホップ通信経路を通じて無線端末に送信し、受信した無線端末がデータ応答パケットを返信することでデータを収集する無線システムの無線端末において、前記無線基地局から送信されるデータ要求パケットを受信した無線端末は、データ要求パケットの最終宛先の無線端末に向けて中継転送する際に、当該データ要求パケット長、当該データ要求パケットで指定されたデータ応答パケット長、及び当該無線端末から最終宛先の無線端末までの通信回数を基に、データ要求パケットの中継送信から最終宛先の無線端末のデータ応答パケットの受信までの時間を計算して当該無線端末のタイムアウト時間として設定し、タイムアウトした場合に自発的にデータ再取得要求パケットを前記無線基地局に送信することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために本発明は、無線マルチホップネットワークにおいて、無線基地局からデータ要求パケットを無線端末に送信し、受信した無線端末がデータ応答パケットとして、センサなどによる計測データを返信することでデータを収集する。無線通信のパケットロスによるデータ収集率低下への対策として、当該無線端末から無線基地局にデータ応答パケットが到達しない場合、無線基地局が再度データ要求パケットを送信する。このとき無線基地局は、データ要求パケットとデータ応答パケットのパケット長、中継転送回数から再度データ要求パケットの送信タイミングを決定する。これにより、無線端末からのデータ応答パケット長に応じたタイムアウト時間を決定することができる。

また、無線基地局はデータ要求パケットに、データ応答パケットとして収集可能な最大のデータ長を指定する。無線基地局と最終あて先の無線端末間の経路上にある無線端末がデータ要求パケットを転送した際、最終あて先までのパケットの転送回数、データ要求パケット長、データ応答パケット長から、当該無線端末がデータ応答パケットを受信し、無線基地局に向けて転送すべき時間を計算し、転送までのタイムアウト時間を決定する。転送までのタイムアウト時間を経過した場合、当該無線端末は無線基地局に向け、データ応答パケット長より十分短い再取得要求パケットを自律的に送信する。これにより、無線基地局では前記決定したタイムアウト時間よりも短い時間で再度データ要求パケットの送信ができる。

更に、無線端末がデータ応答パケットを無線基地局に向けて転送した際、当該データ応答パケットを保存する。これにより、データ応答パケットが当該無線端末から無線基地局間でロスし、再度無線基地局からデータ要求パケットが送信された場合、当該無線端末が本来の最終あて先である無線端末に代わり、データ応答パケットを送信できる。以上より、無線基地局における無駄な待ち時間を削減し、一定時間内にデータ収集可能な無線端末数を増加する、あるいは、要求回数増加によるデータ収集率を向上できる。

本発明によれば、ポーリング方式を利用した無線システムにおいて、タイムアウト時間を短縮して、データ収集の効率向上を図ることができる。

本発明実施例１の無線通信システムの全体構成図。 無線通信システムを構成する無線基地局のハードウェア構成図。 無線通信システムを構成する無線端末のハードウェア構成図。 データ要求パケットの無線パケット構成図。 データ応答パケットの無線パケット構成図。 ポーリングによるデータ収集シーケンス図。 ポーリングにおけるデータ再取得シーケンス図。 実施例２におけるパケット構成例（再取得要求パケット）。 実施例２におけるポーリングにおけるデータ再取得シーケンス図。 実施例２におけるポーリングにおける代理応答シーケンス図。 無線基地局のデータ要求処理フロー図。 実施例２における無線端末のデータ要求パケット受信処理フロー図。 実施例２における無線端末のデータ応答パケット受信処理フロー図。

以下、本発明実施例１を図１〜図６、及び図１０を用いて説明する。次に、実施例２を図７〜図１２を用いて説明する。
（実施例１）
図１〜図４を用いて、無線通信システム構成および無線パケット構成について説明する。次に、図５、図６、及び図１０を用いて、ポーリングによるデータ収集、及び、データ再取得の動作概要について説明する。

図１は本実施例にかかる無線通信システムの全体構成図である。無線ネットワーク100は、無線基地局101、及び複数のマルチホップ通信経路を形成する無線端末102〜112から構成されている。無線ネットワーク101において、各無線端末をつなぐ点線は無線通信可能なルチホップ通信経路を示すものである。

図２は本実施例にかかる無線通信システムを構成する無線基地局のハードウェア構成図である。

無線基地局201（図１の101）は無線端末との無線通信機能を有する組込み機器であり、CPU（マイコン）202、クロック生成回路209、電源回路210、RF回路211から構成されている。マイコン202はROM203、RAM208から構成されており、ROM203は読み出し専用の半導体メモリなどから構成される記憶装置であり、中央制御部204、時刻管理部205、経路管理部206、無線通信処理部207から構成されている。中央制御部204はROM内のプログラムの実行を制御するものであり、時刻管理部205はGPSや外部のネットワーク等から取得した時刻情報を管理するものであり、経路管理部206はネットワーク内の端末間のマルチホップ通信における経路を管理するものである。書き換え可能な半導体メモリ素子などの記憶装置RAM208は、無線ネットワークのマルチホップ通信経路情報や無線通信における送受信バッファなどに利用するものである。

無線通信処理部207は、無線通信における送受信処理を実現するものである。具体的には、送信する場合の、送信あて先、ホップ数の指定などのパケット組立て処理、及び、受信する場合の、自あて先パケットか否かの判断などのパケット解析処理を行うものである。クロック生成回路209はマイコンやRF回路で利用するクロックを生成する回路であり、電源回路210は無線基地局自体への電源を供給するものであり、RF回路211は無線信号の送信及び受信を行う回路である。なお、無線基地局201は、必ずしもこのような構成をとる必要はなく、前記機能を満たすものであれば、組み込み機器でなく独立した装置であってもよい。

図３は本実施例にかかる無線通信システムを構成する無線端末のハードウェア構成図である。無線端末301（図１の102〜111）は、無線基地局との無線通信機能、及び、センサデータを取得する機能を実現する機器であり、無線基地局と同様のハードウェア構成に加え、センサ回路/IF302とセンサデータ処理部303を有する装置である。ここでセンサデータは、例えば、自動検針される電力消費量などである。

図４Ａ、図４Ｂは本実施例にかかる無線パケット構成図である。これらのパケットはそれぞれ、データ要求パケット401、データ応答パケット402である。ここで、データ通信パケット401は、無線基地局から無線端末にセンサデータの送信要請をするときに利用するパケットである。データ応答パケット402は、データ要求パケット401を受信した無線端末が、そのパケットを送信した無線基地局に対してセンサデータなどのアプリケーションデータを伝送するためのパケットである。

図４Ａにデータ要求パケットを示す。データ要求パケット401は、コマンドID404、経路情報405、時刻情報406、シーケンス番号407、データ応答の種類408、データ応答のサイズ409から構成される。コマンドID404は、本パケットがデータ要求パケットであることを識別する情報を格納するものである。経路情報405は、無線基地局から最終宛先の無線端末間のマルチホップ通信経路情報を格納するものである。時刻情報406は、当該パケットが送信された時刻情報が格納されるものである。シーケンス番号407は、データ収集の要求順番を指定するものであり、データ要求の時は同一シーケンス番号を利用することで、過去と同一内容のデータ要求であることを無線基地局から無線端末に通知する。データ応答の種類408は、無線端末からのデータの種類を指定するものであり、無線端末が複数のセンサを有する場合、本識別情報を利用し、無線端末が返信すべきデータを指定する。データ要求パケット401は、これらの構成を含んだ長さ（サイズ）を有し、これをデータ要求パケット長とする。

データ応答のサイズ409は、無線基地局が受信可能、且つ、受信すべきデータ応答パケット長を数値で示すものであり、センサの種類や収集すべきデータの内容に応じたサイズに基づいた値を予め変更し設定する。例えば、定期的なセンサデータに加えて、過去に収集できなかったデータを一括で収集する場合などは、このデータ応答パケット長の値が通常の定期的なセンサデータを収集するパケット長よりもサイズが大きく（長く）なる。

図４Ｂにデータ確認応答パケット402を示す。データ応答パケット402のコマンドID410は、本パケットがデータ応答パケットであることを識別する情報を格納するものである。当該パケット内シーケンス番号407は、対応するデータ要求パケットに格納されていたシーケンス番号を格納するものであり、無線端末が無線基地局に対し、送信要請したセンサデータであることを示すものである。データ応答内容411は、無線端末が送信するセンサデータなどのアプリケーションデータを格納するものである。

次に、図５、図６、及び、図１０を用いて、ポーリングによるデータ収集、及び、データ再取得の動作概要について説明する。

図５は、本実施例にかかる無線基地局・無線端末間のポーリングによるデータ収集に関するデータ要求パケット、及びデータ応答パケットのパケットシーケンス図である。無線ネットワーク100内の無線基地局101、無線端末（A）102、無線端末（Ｃ）104、無線端末（Ｆ）107（最終宛先の無線端末）の経路の無線マルチホップにおいて、無線基地局101は、無線端末（Ｆ）107からデータ収集を行う。この時、無線基地局101は、まず、無線マルチホップの経路に従って、データ要求パケット501を無線端末（A）102に送信する。送信後、当該要求のタイムアウト時間505を設定する。

タイムアウト時間505は、データ要求パケット501の通信時間502、最終宛先（無線端末（Ｆ）107）までのパケット転送回数（通信回数）（図５では３回）、及び、データ応答パケット503の通信時間504から計算する。なお、通信時間502はデータ要求パケットの長さ（データ要求パケット長）に依存し、通信時間504はデータ応答パケット長に依存する。従って、タイムアウト時間505は、データ要求パケット長、当該データ要求パケットで指定したデータ応答パケット長、及び、無線基地局から無線端末を経由して最終宛先までの通信回数（中継転送回数）をもとにしても計算することができる。

本発明実施例では、無線基地局がデータ要求ごとに可変なデータ応答パケット長を、データ要求パケット内のデータ応答のサイズ409内に数値で指定するため、当該タイムアウト時間を、指定されたデータ応答のサイズに基づいて正確に計算することができる。したがって、無駄な時間を含まないタイムアウト時間505の設定が可能となり、短時間で効率的なデータ収集が可能となる。

次に、データ要求パケットを受信した無線端末（A）102は、データ要求パケット501内の経路情報405に従い、無線端末（Ｃ）104にデータ要求パケットを転送する。無線端末（Ｃ）104は、同様に無線端末（Ｆ）107に転送する。データ要求パケット401を受信した無線端末（Ｆ）107は、データ要求パケットの最終宛先が自端末であると判断すると、データ応答の種類408、データ応答のサイズ409に従って、データ応答パケット402を生成する。この時データ応答パケット内の経路情報405は、受信したデータ要求パケット内の経路を逆に戻る順番に変更する。

また、データ応答内のシーケンス番号407は、受信したデータ要求パケット内のシーケンス番号と同じものを格納する。無線端末（Ｆ）107は、データ応答パケットを無線端末(C)104、無線端末（A）102を経由して無線基地局101に送信する。これを全ての無線端末に対して行うことで、無線基地局101は、無線ネットワーク内の無線端末からセンサデータなどを収集する。

図６は、本実施例にかかる無線基地局・無線端末間のポーリングによるデータ再取得に関するデータ要求パケット、及びデータ応答パケットのパケットシーケンス図である。図５と同様に、無線ネットワーク100内の無線基地局101、無線端末（A）102、無線端末(C)104、最終宛先の無線端末（Ｆ）107において、無線基地局101は、無線端末（Ｆ）107からデータ収集する。この時、無線端末(C)104と無線端末（Ｆ）107の間でデータ要求パケット501がロスした場合、タイムアウト時間505以内に無線基地局にデータ応答パケットが到着することはない。したがって、無線基地局101では、タイムアウト時間505が経過してタイムアウト発生後、再度、無線端末（Ｆ）107に対して、図５と同様にデータ収集要求を行う。本実施例では、無線端末(C)104と無線端末（Ｆ）107の間で、データ要求パケットがロスする例を示したが、無線ネットワーク101内の無線端末間であればどこで発生してもよく、本例に限るものではない。また、データ要求パケットに限るものではなく、データ応答パケットでも良い。

図６に示す無線基地局101のタイムアウト時間505は、データ要求パケットの送信間隔を示しており、この送信間隔はデータ要求パケット長、データ要求パケットで指定したデータ応答パケット長、及び、無線基地局と無線端末、無線端末間の通信回数から決定される。

図１０は無線基地局におけるデータ要求の動作処理フローを示すものである。この処理フローは、CPU（マイコン）202によって実行される。

ステップ1001は、無線基地局がデータ収集する無線端末までのマルチホップ通信経路を決定するステップである。本ステップにおいては、決定されたマルチホップ通信経路を経路管理部206で管理し、データ要求パケット401内の経路情報405に格納する。
ステップ1002は、データ要求パケットを送信するステップである。本ステップにおいては、図４に示すデータ要求パケット401を生成し、無線基地局からデータを収集する最終宛先の無線端末に向けてデータ要求パケット401を送信する。この時のデータ要求パケットは、ステップ1001で決定した経路情報に従って送信される。

ステップ1003は、データ要求パケット401のタイムアウト時間505を決定するステップである。本ステップにおいては、データ要求パケットの通信時間502、最終宛先までのパケット転送回数、及び、データ応答パケット通信時間504からタイムアウト時間（時刻）505を計算する。

ステップ1004は、データ応答パケットの受信待ちをするステップである。データ応答パケットを受信すると（YES）ステップ1005に進み、それ以外の場合（NO）はステップ1006に進む。

ステップ1005は、データ応答パケットの受信処理を行う。本ステップでは、データ要求パケットのシーケンス番号と同じ番号のデータ応答であることと、期待する最終宛先の無線端末からのデータ応答であることを確認し、データ応答内容を格納する。

ステップ1006は、データ要求がタイムアウトしているか否かを確認するステップである。本ステップにおいて、ステップ1003で設定したタイムアウト時間505を超えてデータ応答待ちをしている場合はステップ1007に進み、それ以外の場合はステップ1004に戻る。

ステップ1007は、データを要求する同一無線端末に対するデータ要求回数を確認するステップである。データの収集間隔や無線ネットワーク100内の無線端末数などから予め決定している回数を超えてデータ要求パケットを送信していないか、否かを確認する。回数の上限を超えた場合は、対象とする無線端末からのデータ収集は失敗したとして、無線基地局の一つの無線端末に対するデータ要求処理を終了する。回数の上限を超えていない場合は、ステップ1001に戻り、繰返し処理を行う。このように繰返し処理を行うことで、無線端末からのデータ収集の成功確率を向上させることが可能となる。

以上のように、本実施例では、無線通信システム、特に無線マルチホップシステムにおいて、無線基地局において、データ応答のパケット長をデータ要求時に指定することで、次のデータ要求パケットの送信までのタイムアウト時間を正確に計算することが可能となる。これにより、収集するデータの長さが異なる場合でも、データの長さに合わせたタイムアウト時間を設定できるので、無線基地局における無駄な待ち時間を削減できる。したがって、一定時間内にデータ収集する場合は、センサデータを収集する無線端末数を増加することができ、あるいは、同一の無線端末数であれば、データ要求回数を増加させることができるので、データ収集率を向上させることができる。
（実施例２）
前記した実施例１は、無線基地局がデータ要求パケットの通信時間、最終宛先までのパケット転送回数、及び、データ応答パケット通信時間を計算することにより、データ応答パケットの無駄な待ち時間を削減することが可能である。すなわち、実施例１は、データ応答パケットのパケットサイズを無線基地局のみが予め把握してタイムアウト時間を設定する実施形態であった。

本実施例２では、データ要求パケットを中継転送する各無線端末が、転送処理時にデータ応答パケットのパケットサイズを把握するものである。各無線端末は、データ要求パケットの中継転送からデータ応答パケットを受信するまでの時間を計算してタイムアウト時間を設定し、ポーリングによるデータ収集時間を削減するようにしたものである。

まず、本実施例２にかかる無線通信システム構成、無線パケット構成、無線通信システムにおける時刻同期処理の動作概要について説明する。

本実施例にかかる無線通信システム（図１）、端末のハードウェア構成（図２及び図３）、無線パケット構成（図４）、無線基地局におけるタイムアウト待ち時間（図５)、無線基地局におけるタイムアウト後の次のデータ要求フロー（図６）、および無線基地局におけるデータ要求処理（図１０）は実施例１と同様である。以下、図７を用いて本実施例２の無線パケット構成を、実施例１の構成に追加する形で説明する。

図７は、本実施例にかかる無線端末が無線基地局に向けて通知する、再取得要求パケットのパケット構成図である。再取得要求パケット701は、コマンドID702、経路情報405、時刻情報406、シーケンス番号407、再取得要求通知元ID703から構成される。コマンドID702は、本パケットが再取得要求パケットであることを識別する情報を格納するものである。経路情報405、時刻情報406、シーケンス番号407は、図４Ｂに示す実施例１のデータ応答パケット402に格納する情報と同様である。

要求通知元ID703は、データ収集の対象となる無線端末と無線基地局間にあり、本パケットを発信する無線端末の識別情報を格納するものである。要求元IDを通知することで、今後の経路変更決定時やシステム運用時のログとして利用可能である。ただし、無線基地局において、再取得要求パケットの発信元を管理しない場合は、本情報を除いてもよい。なお、本パケットは、再取得要求の通知のみの機能であるため、データ応答パケット402よりも短いものである。

次に、図８、図９、図１１，図１２を用いて、無線端末におけるデータ応答パケット待ち時間のタイムアウト後の処理、及び、無線基地局からのデータ再取得時の処理の概要について説明する。

図８は、本実施例２にかかるデータ要求パケットのロスに対する無線端末からの再取得要求におけるデータ再取得シーケンス図である。無線基地局101、無線端末(A)102、無線端末(C)104は、図６と同様に無線端末（Ｆ）107に向けて、データ要求パケット501を伝送する。本図では、無線基地局101から無線端末（Ｆ）107のマルチホップ経路上にあって、データ要求パケットを転送した全ての無線端末は、データ要求パケットに対応するデータ応答パケットを受信し、無線基地局に向けて伝送するまでのタイムアウト時間801を計算する。

タイムアウト時間801は、マルチホップ経路上にある無線端末から最終宛先までの中継転送回数をデータ要求パケット内の経路情報405から導出し、データ要求パケット通信時間502、データ応答パケット通信時間504を用いて決定され設定される。なお、データ要求パケット通信時間502はデータ要求パケット長に依存し、データ応答パケット通信時間504はデータ応答パケット長に依存し、データ応答パケット長はデータ要求パケットで指定されている。従って、タイムアウト時間801は、当該データ要求パケット長、当該データ要求パケットで指定されたデータ応答パケット長、及び当該無線端末から最終宛先の無線端末までの通信回数を基に、データ要求パケットの中継送信から最終宛先の無線端末のデータ応答パケットの受信までの時間を計算して求められる。

ここで、無線端末(C)104と無線端末（Ｆ）107の間で、データ要求パケットのパケットロス602が発生した場合、無線端末（Ｆ）107はデータ要求パケットを受信できないため、無線端末(C)104においてデータ応答受信待ち時間にタイムアウトが発生する。タイムアウトが発生した無線端末(C)104は、自動的に再取得要求パケット802を生成して、データ要求パケットの経路情報に従って、無線端末(A)102を経由して無線基地局101に伝送する。

再取得要求パケット802を受信した無線基地局101は、予め設定したタイムアウト時間505に達する前に、速やかに無線端末（Ｆ）107に対するデータ要求パケットを再度送信する。なお、無線端末(A)102も、無線端末(C)104から再取得要求パケット802を受信したとき、予め設定したタイムアウト時間801に達する前に、速やかに再取得要求パケット802を無線基地局101に転送する。以降、実施例１の図６と同様に、無線基地局101から無線端末（Ｆ）107へのデータ再取得処理を行う。以上の処理により、無線端末におけるデータ応答パケットの未受信のときのタイムアウト時間を利用することで、無線基地局101におけるタイムアウト時間を大幅に削減して、データ要求パケットを速やかに再送信することができる。

図９は、本実施例２にかかるデータ応答パケットの途中でロスが発生したときの、無線端末からの再取得要求のシーケンス図である。無線基地局101、無線端末(A)102、無線端末(C)104は、図８と同様に、データ応答パケットの伝送とデータ応答パケット未受信までのタイムアウト時間の設定処理を行う。本図では、無線端末(C)104から無線端末（Ｆ）107へのデータ要求パケットの送信が完了し、データ取得対象となる無線端末（Ｆ）107はデータ応答パケット503を無線端末(C)104に対して送信している。データ応答パケットを受信した無線端末(C)104は、データ応答パケットを一時的に保存した後、無線端末(A)102に転送する。その後、無線端末(C)104と無線端末(A)102の間でデータ応答パケットのロスが発生した場合、無線端末(A)102において、データ応答受信待ち時間にタイムアウトが発生する。そこで、図８の無線端末(C)104と同様に、無線端末(A)102が再取得要求パケットを生成して無線基地局101に送信し、無線基地局が無線端末（Ｆ）107へのデータ再取得処理を行う。

無線端末(C)104は、無線端末（Ｆ）107に対する無線基地局101からの再度の同一のデータ要求パケットを受信したとき、自端末内に無線端末（Ｆ）107から前回送信されたデータ応答パケットを保存しているため、無線端末(F)107の代理で、無線基地局101に対してデータ応答パケットを伝送する。以上の処理より、無線端末におけるデータ応答パケットの未受信のときのタイムアウト時間、及び、無線基地局からデータ取得対象までの無線端末間のマルチホップ経路上にある無線端末のデータ応答パケットの一時的な保存による代理応答機能を利用することで、無線基地局へ速やかにデータ応答パケットを送信することができる。再取得時タイムアウト時間を待たずに、次のデータ要求パケットを速やかに再送信することができる。

図１１は、本実施例２にかかる各無線端末のデータ要求パケット受信処理フロー図である。ステップ1101は、無線端末がコマンドID404（図４）がデータ要求パケットを示すパケットを受信処理するステップであり、受信するとステップ1102に進む。

ステップ1102は、受信したデータ要求パケットの経路情報405において、最終宛先が自端末であるかを確認するステップである。この確認処理において、最終宛先が自端末であればステップ1103に進み、異なる場合はステップ1104に進む。

ステップ1103は、データ要求パケットに応じたデータ応答パケットを作成し、最終宛先の無線基地局101にむけて送信するステップである。送信処理が終了すれば、データ要求パケットの受信処理を終了する。

ステップ1104は、受信したデータ要求パケットに応じたデータ応答パケットを最終宛先の無線端末から過去に受信し、無線端末内に保存しているか否かを確認するステップである。保存している場合は、ステップ1103に進み、保存していない場合はステップ1105に進む。

ステップ1105は、受信したデータ要求パケットに対応するデータ応答パケットの受信待ち時間であるタイムアウト時間（時刻）801を設定するステップである。タイムアウト時間801は、マルチホップ経路上にある無線端末から最終宛先までの中継転送回数をデータ要求パケット内の経路情報405から導出し、データ要求パケット通信時間502、データ応答パケット通信時間504を用いて決定される。タイムアウト時間を設定した後、ステップ1106に進む。ステップ1106は、データ要求パケットを経路情報に従い転送するステップである。

ステップ1107は、ステップ1101で受信したデータ要求パケットに対するデータ応答パケットの受信待ちをするステップである。データ応答パケットを受信するとステップ1108に進み、受信していない場合はステップ1109に進む。

ステップ1108は、データ応答パケットの受信処理を実行するステップである。本ステップの処理内容は図１２に示す（図１２は後述）。データ応答パケットの受信処理が終わると、本データ要求パケットの受信処理が終了する．
ステップ1109は、ステップ1105で設定したデータ応答パケットの受信までのタイムアウトをチェックするステップである。タイムアウトした場合はステップ1110に進み、タイムアウトしていない場合はステップ1107に戻る。

ステップ1110は、データ要求パケットを受信したときは転送し、データ応答パケットを受信できなかったときは、当該端末が再取得要求パケットを生成して無線基地局に向けて送信する処理である。再取得要求パケットの送信処理が終わると、本データ要求パケットの受信処理が終了する．
図１２は、本実施例にかかる無線端末のデータ応答パケット受信処理フロー図である。
ステップ1201は、受信したデータ応答パケットの経路情報405において、最終宛先が自端末であるかを確認するステップである。この確認処理において、最終宛先が自端末であればステップ1202に進み、異なる場合はステップ1203に進む。

ステップ1202は、受信したデータ応答パケットの最終宛先が自端末である場合、データ応答パケットの最終宛先は無線基地局でなければならないため、データ応答パケットは不正なパケットであると判断し破棄するステップである。

ステップ1203は受信したデータ応答パケットを一時的に保存するステップである。本システムでは複数のデータ応答パケットを保存する必要はなく、過去の最新に受信したデータ応答パケットを保存できれば良い。保存が完了するとステップ1204に進む。ステップ1204はデータ応答パケットの転送処理を行うステップである。

以上の処理により、無線基地局及び無線端末がデータ要求パケットに格納した経路情報とデータ応答パケットサイズにより、データ応答パケット未受信までのタイムアウト時間を設定し、無線端末においてタイムアウトした場合に、タイムアウトした無線端末が自律的に要求を無線基地局に対して通知することで、効率のよいデータの再取得が可能となる。

本実施例において、例えば、データ要求パケットが40バイト、データ応答パケットが400バイト、再取得要求パケットが36バイト、通信速度が50kbpsである場合、データ要求パケットにかかる通信時間は1ホップで10ミリ秒程度、データ応答パケットにかかる通信時間は1ホップで約70ミリ秒、再取得要求パケットにかかる通信時間は1ホップで約9ミリ秒であり、図６の場合、1回のタイムアウト時間は、データ要求に30ミリ秒、データ応答に210ミリ秒の240ミリ秒となり、2回で480ミリ秒である。

図８の場合、データ要求に30ミリ秒、データ応答に70ミリ秒、再取得要求に28ミリ秒であり、１回目のタイムアウト時間は128ミリ秒、データ収集完了まで368ミリ秒となり実施例１に比べて23％データ収集に必要な時間が短縮される。

また、図９の場合は、１回目のデータ要求に30ミリ秒、データ応答に140ミリ秒、再取得要求に9ミリ秒、２回目はデータ要求に20ミリ秒、データ応答に140ミリ秒であるため、339ミリ秒となり実施例１に比べてデータ収集に必要な時間が30％程度短縮される。これらは3ホップの例であるが、ホップ数が伸びた場合、あるいは、データ応答パケットサイズが大きくなった場合、本発明の効果は大きくなり、効率的なデータ収集が可能となる。

また、本発明によると、一定時間内のデータ収集・再取得回数が増えるため、データ収集率の向上ができシステムの信頼性向上にも効果的である。

また、本発明によると、1台の無線基地局において収集可能な無線端末数が増加するため、大規模な無線システムにおいて無線基地局の数を削減することができ、システム全体のコスト削減にも効果的である。

100…無線ネットワーク（無線システム）、101…無線基地局、102…無線端末(A)、103…無線端末(B)、104…無線端末(C)、105…無線端末(D)、106…無線端末(E)、107…無線端末(F)（最終宛先の無線端末）、108…無線端末(H)、109…無線端末(I)、110…無線端末(J)、111…無線端末(K)、112…無線端末(G)、201…無線基地局、202…CPU（マイコン）、203…ROM、204…中央制御部、205…時刻管理部、206…経路管理部、207…無線通信処理部、208…RAM、209…クロック生成回路、210…電源回路、211…RF回路、301…無線端末、302…センサ回路/IF、303…センサデータ処理部、401…データ要求パケット（データ要求パケット長）、402…データ応答パケット（データ応答パケット長）、404…コマンドID、405…経路情報、406…時刻情報、407…シーケンス番号、408…データ応答の種類、409…データ応答のサイズ、410…コマンドID、409…データ応答の内容、701…再取得要求パケット、702…コマンドID、404…要求通知元ID、505、801…タイムアウト時間、802…データ再取得要求パケット。

Claims (11)

1. 無線基地局からデータ要求パケットをマルチホップ通信経路を通じて最終宛先の無線端末に送信し、受信した無線端末がデータ応答パケットを返信することでデータを収集する無線システムにおいて、
   収集するデータのサイズとしてデータ応答パケット長を、前記無線基地局から送信するデータ要求パケットに指定し、データ要求パケットに載せて送信することを特徴とする無線システム。
2. 請求項１に記載の無線システムにおいて、
   前記無線基地局から送信するデータ要求パケットの送信間隔を、データ要求パケット長、データ要求パケットで指定したデータ応答パケット長、及び無線基地局と無線端末、無線端末間の通信回数から決定することを特徴とする特徴とする無線システム。
3. 請求項１または２に記載の無線システムにおいて、
   前記無線基地局から送信されるデータ要求パケットを受信した無線端末は、データ要求パケットの最終宛先の無線端末に向けて中継転送する際に、当該データ要求パケット長、データ応答パケット長、及び当該無線端末から最終宛先の無線端末までの通信回数を基に、データ要求パケットの中継送信から最終宛先の無線端末のデータ応答パケットの受信までの時間を計算して当該無線端末のタイムアウト時間として設定し、タイムアウトした場合に自発的にデータ再取得要求パケットを前記無線基地局に送信することを特徴とする無線システム。
4. 請求項３に記載の無線システムにおいて、
   前記データ再取得要求パケットを前記無線基地局に中継転送する無線端末は、自身のタイムアウト時間に達する前に前記データ再取得要求パケットを前記無線基地局に転送することを特長とする無線システム。
5. 請求項３または４に記載の無線システムにおいて、
   前記データ再取得要求パケットを受信した前記無線基地局は、自身のタイムアウト時間に達する前にデータ要求パケットを再度送信することを特長とする無線システム。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の無線システムにおいて、
   最終宛先の無線端末からのデータ応答パケットを前記無線基地局に中継転送する無線端末は、前記データ応答パケットを保存し、前記無線基地局から再度同一データに対するデータ要求パケットを受信したとき、前記保存したデータ応答パケットを前記無線基地局に代理送信することを特長とする無線システム。
7. データ要求パケットをマルチホップ通信経路を通じて最終宛先の無線端末に送信し、受信した無線端末がデータ応答パケットを返信することでデータを収集する無線システムの無線基地局において、
   収集するデータのサイズとしてデータ応答パケット長をデータ要求パケットに指定し、データ要求パケットに載せて送信することを特徴とする無線基地局。
8. 請求項７に記載の無線基地局において、
   データ要求パケットの送信間隔を、データ要求パケット長、データ要求パケットで指定したデータ応答パケット長、及び無線基地局と無線端末、無線端末間の通信回数から決定することを特徴とする無線基地局。
9. 無線基地局からデータ要求パケットをマルチホップ通信経路を通じて無線端末に送信し、受信した無線端末がデータ応答パケットを返信することでデータを収集する無線システムの無線端末において、
   前記無線基地局から送信されるデータ要求パケットを受信した無線端末は、データ要求パケットの最終宛先の無線端末に向けて中継転送する際に、当該データ要求パケット長、データ応答パケット長、及び当該無線端末から最終宛先の無線端末までの通信回数を基に、データ要求パケットの中継送信から最終宛先の無線端末のデータ応答パケットの受信までの時間を計算して当該無線端末のタイムアウト時間として設定し、タイムアウトした場合に自発的にデータ再取得要求パケットを前記無線基地局に送信することを特徴とする無線端末。
10. 請求項９に記載の無線端末において、
    前記データ再取得要求パケットを前記無線基地局に中継転送する無線端末は、自身のタイムアウト時間に達する前に前記データ再取得要求パケットを前記無線基地局に転送することを特徴とする無線端末。
11. 請求項９または１０に記載の無線端末において、
    最終宛先の無線端末からのデータ応答パケットを前記無線基地局に中継転送する無線端末は、前記データ応答パケットを保存し、前記無線基地局から再度同一データに対するデータ要求パケットを受信したとき、前記保存したデータ応答パケットを前記無線基地局に代理送信することを特長とする無線端末。

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