JP2015019230A - 通信端末、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 システム全体の回線占有率を抑えながら、自端末の通信品質および通信成功率の最適化を図ることができる通信端末、およびプログラムを提供する。【解決手段】 通信端末１は、無線信号を送信する通信部１１と、通信部１１の動作を制御し、無線信号の送信が失敗した場合、通信部１１にこの無線信号を再送信させる通信制御部１２と、通信部１１が送信した無線信号が通信回線を占有した回線占有率を導出する占有率導出部１３と、回線占有率と再送信の上限回数とを対応付けたテーブルを記憶したテーブル記憶部１５とを備え、通信制御部１１は、テーブルを参照して、占有率導出部１３が導出した回線占有率に対応する再送信の上限回数を読み出し、通信部１１による無線信号の再送信回数が上限回数に達した場合、通信部１１によるこの無線信号の再送信を停止させる。【選択図】図１

Description

本発明は、無線信号を送信する通信端末、およびプログラムに関するものである。

従来、複数の通信端末がネットワークを構築して、通信端末間で通信パケット（無線信号）を用いた通信を行う無線通信システムがある。そして、通信端末が通信パケットを送信すると、この通信パケットを正常に受信した通信端末は、通信パケットを正常に受信したことを通知する応答パケット（肯定応答）を、この通信パケットの送信元に返信する（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、通信パケットの送信先である通信端末は、通信パケットを正常に受信できなければ、応答パケットを返信しない。したがって、通信パケットの送信元である通信端末は、通信パケット同士の衝突、通信パケットの減衰によって、送信した通信パケットが送信先において正常に受信できなかった場合、応答パケットを受信することができない。通信パケットの送信元である通信端末は、応答パケットを受信できなければ、通信パケットの再送信を行う。

特開２００８−３１２１９４号公報

従来、無線通信システムの回線設計は、システム全体としての通信回線の占有率を考慮した設計を行っている。しかしながら、通信端末における通信パケットの再送信の上限回数は、通信環境によってその最適な設定が大きく異なる。すなわち、通信パケットの再送信回数は、システム全体の回線占有率、通信端末の通信品質および通信成功率に影響を与えるものである。したがって、再送信の上限回数の設定によっては、システム全体の回線占有率、通信端末の通信品質および通信成功率に悪影響を及ぼしかねないものであった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、システム全体の回線占有率を抑えながら、自端末の通信品質および通信成功率の最適化を図ることができる通信端末、およびプログラムを提供することにある。

本発明の通信端末は、無線信号を送信する通信部と、前記通信部の動作を制御し、前記無線信号の送信が失敗した場合、前記通信部にこの無線信号を再送信させる通信制御部と、前記通信部が送信した前記無線信号が通信回線を占有した回線占有率を導出する占有率導出部と、前記回線占有率と前記再送信の上限回数とを対応付けたテーブルを記憶したテーブル記憶部とを備え、前記通信制御部は、前記テーブルを参照して、前記占有率導出部が導出した前記回線占有率に対応する前記再送信の上限回数を読み出し、前記通信部による前記無線信号の再送信回数が前記上限回数に達した場合、前記通信部によるこの無線信号の再送信を停止させることを特徴とする。

この発明において、前記通信制御部は、キャリアセンスによって前記通信回線の空き状態を検出した後、前記通信部に前記無線信号を送信させ、前記無線信号の送信毎に行った前記キャリアセンスの回数に基づいて、前記テーブルを参照して読み出した前記再送信の上限回数を補正することが好ましい。

この発明において、前記通信制御部は、前記無線信号のそれぞれに付与された優先度に基づいて、前記テーブルを参照して読み出した前記再送信の上限回数を補正することが好ましい。

本発明のプログラムは、無線信号を送信する通信部の動作を制御するコンピュータにて実行されるプログラムであって、前記コンピュータに、前記無線信号の送信が失敗した場合、前記通信部にこの無線信号を再送信させる機能と、前記通信部が送信した前記無線信号が通信回線を占有した回線占有率を導出する機能と、前記回線占有率と前記再送信の上限回数とを対応付けたテーブルを参照して、導出した前記回線占有率に対応する前記再送信の上限回数を読み出し、前記通信部による前記無線信号の再送信回数が前記上限回数に達した場合、前記通信部によるこの無線信号の再送信を停止させる機能とを実現させることを特徴とする。

以上説明したように、通信端末の回線占有率が高い場合、この通信端末の再送信の上限回数を少なくすることによって、システム全体の回線占有率を抑えて、帯域の占有による通信品質の劣化を抑制できる。また、通信端末の回線占有率が低い場合、この通信端末の再送信の上限回数を多くすることによって、システム全体の回線占有率は抑えながら、通信端末の通信成功率を上げることができる。

すなわち、本発明の通信端末およびプログラムは、システム全体の回線占有率を抑えながら、自端末の通信品質および通信成功率の最適化を図ることができるという効果がある。

実施形態１の通信システムの概略構成を示すブロック図である。 同上の通信情報を示すテーブル図である。 同上の回線占有率と再送信の上限回数との対応を示すテーブル図である。 同上のパケット送信処理を示すフローチャート図である。 実施形態２の通信情報を示すテーブル図である。 同上のキャリアセンスの平均回数と上限回数の補正回数との対応を示すテーブル図である。 実施形態３の優先度と上限回数の補正回数との対応を示すテーブル図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の無線通信システムの構成を示しており、複数の通信端末１がネットワークを構築して、通信端末１間で通信パケット（無線信号）を用いた通信を行う。なお、複数の通信端末１を互いに識別する場合、通信端末１Ａ，１Ｂ，．．．と称す。

通信端末１Ａが通信パケットを送信（例えば、ユニキャスト）すると、この通信パケットを正常に受信した通信端末１Ｂは、通信パケットを正常に受信したことを通知する応答パケット（肯定応答）を、この通信パケットの送信元である通信端末１Ａに返信する。

しかしながら、通信パケットの送信先である通信端末１Ｂは、通信パケットを正常に受信できなければ、応答パケットを返信しない。したがって、通信端末１Ａは、通信パケット同士の衝突、通信パケットの減衰によって、送信した通信パケットが送信先である通信端末１Ｂにおいて正常に受信できなかった場合（送信失敗時）、応答パケットを受信することができない。応答パケットを受信できなかった通信端末１Ａは、通信パケットの再送信を行う。

以下、通信端末１における再送信の上限回数の設定方法について説明する。

通信端末１は、通信部１１、通信制御部１２、占有率導出部１３、通信情報記憶部１４、テーブル記憶部１５、アプリケーション部１６で構成される。この通信制御部１２、占有率導出部１３、アプリケーション部１６の各機能は、コンピュータがプログラムを実行することによって全部または一部が実現される。

通信部１１は、通信パケットの送受信を行う。通信制御部１２は、通信部１１の動作を制御する。占有率導出部１３は、通信部１１が送信した通信パケットが通信回線を占有した回線占有率Ｘを導出する。

通信情報記憶部１４は、図２に示すように、自端末の送信時間の積算値Ｔａ、自端末の再送信の上限回数Ｎａの各データを通信情報として記憶している。通信情報記憶部１４が記憶している送信時間の積算値Ｔａは、過去の所定期間（例えば、最新の３分間であり、以降、積算期間と称す）において送信された通信パケットが通信回線を占有した時間長さ（送信時間）の積算値である。

テーブル記憶部１５は、図３に示すように、回線占有率Ｘと再送信の上限回数Ｎａとを対応付けたテーブル１５ａを記憶している。

アプリケーション部１６は、アプリケーションソフトを実行することによって通信端末１が具備する機能を実現している。通信端末１が具備する機能としては、例えば電力、水、ガス等の検針機能、電気機器（空調機器、防犯機器、情報機器等）の監視・制御機能、気温、湿度等のセンサ機能等が挙げられる。

図４は、パケット送信処理のフローチャートを示す。通信制御部１２は、アプリケーション部１６から送信データ（検針データ、監視データ、制御データ、センサデータ等）を受け取ると、パケット送信処理を開始する。

まず、パケット送信処理を開始した通信制御部１２は、通信情報記憶部１４から再送信の上限回数Ｎａを取得する（Ｓ１）。通信制御部１２は、通信部１１を制御して、送信データを含む通信パケットを送信（例えば、ユニキャスト）する（Ｓ２）。通信制御部１２は、通信パケットを送信してから一定時間が経過するまでに、通信パケットに対して返信される応答パケットを受信したか否かを判定する（Ｓ３）。

通信制御部１２は、応答パケットを受信しなかった場合（送信失敗時）、内蔵したカウンタで計数する再送信回数をインクリメントする（Ｓ４）。この場合、１回目の再送信であるので、再送信回数「１」となる。そして、通信制御部１２は、再送信回数が、通信情報記憶部１４から取得した上限回数Ｎａを上回ったか否かを判定する（Ｓ５）。再送信回数が上限回数Ｎａを上回っていなければ、通信制御部１２は、通信パケットを再送信した後（Ｓ６）、ステップＳ３に戻って応答パケットの受信待ち状態になる。

通信制御部１２は、応答パケットを受信しなかった場合、再送信回数をインクリメントする（Ｓ４）。この場合、２回目の再送信であるので、再送信回数「２」となる。そして、通信制御部１２は、再送信回数が上限回数Ｎａを上回ったか否かを判定する（Ｓ５）。再送信回数が上限回数Ｎａを上回っていなければ、通信制御部１２は、通信パケットを再送信した後（Ｓ６）、ステップＳ３に戻って応答パケットの受信待ち状態になる。

以降、通信制御部１２は、通信パケットに対する応答パケットを受信できなければ、再送信回数が上限回数Ｎａを上回るまで通信パケットの再送信を繰り返す。そして、通信制御部１２は、通信パケットに対して返信された応答パケットを受信した場合（Ｓ３）、ステップＳ７に進む。また、通信制御部１２は、通信パケットに対する応答パケットを受信できず、再送信回数が上限回数Ｎａを上回った場合も（Ｓ５）、通信部１１による通信パケットの再送信を停止させてステップＳ７に進む。

そして、占有率導出部１３は、通信部１１が送信した通信パケットが通信回線を占有した回線占有率Ｘを導出する。まず、占有率導出部１３は、通信パケットの１回の送信における送信時間を、「パケット長」×「送信レート」で導出する。そして、占有率導出部１３は、この１回の送信時間に送信回数「再送信回数＋１」を乗じて、今回の通信パケットの送信処理における通信パケットの送信時間Ｔｂを導出する。そして、占有率導出部１３は、通信情報記憶部１４が記憶している送信時間の積算値Ｔａと、今回の通信パケットの送信処理における通信パケットの送信時間Ｔｂとの和「Ｔａ＋Ｔｂ」を用いて、回線占有率Ｘを導出する（Ｓ７）。具体的に、占有率導出部１３は、過去の所定期間（積算値Ｔａの導出期間である積算期間、今回の通信パケットの送信処理に費やした期間を含む）に対して、「Ｔａ＋Ｔｂ」が占める割合を、回線占有率Ｘとして導出する。

そして、通信制御部１２は、テーブル記憶部１５のテーブル１５ａを参照して、占有率導出部１３が導出した回線占有率Ｘに対応する再送信の上限回数Ｎａを読み出し、この読み出した上限回数Ｎａを通信情報記憶部１４に上書きして更新する（Ｓ８）。

そして、通信制御部１２は、今回の通信パケットの送信処理における通信パケットの送信時間Ｔｂを反映させた送信時間の積算値Ｔａを、通信情報記憶部１４に上書きして更新し（Ｓ９）、パケット送信処理を終了する。このとき、通信情報記憶部１４に記憶されている送信時間の積算値Ｔａは、積算期間外になった送信時間のデータが消去され、最新の積算期間における積算値Ｔａのデータに更新される。

そして、次回の通信パケットの送信処理では、過去の回線占有率Ｘに基づいて設定された再送信の上限回数Ｎａが適用される。

ここで、図３のテーブル１５ａに示すように、再送信の上限回数Ｎａは、過去の回線占有率Ｘが低いほど多く設定され、過去の回線占有率Ｘが高いほど少なく設定される。

したがって、通信端末１の回線占有率Ｘが高い場合、この通信端末１の再送信の上限回数Ｎａを少なくすることによって、システム全体の回線占有率を抑えて、帯域の占有による通信品質の劣化を抑制できる。また、通信端末１の回線占有率Ｘが低い場合、この通信端末１の再送信の上限回数Ｎａを多くすることによって、システム全体の回線占有率は抑えながら、通信端末１の通信成功率を上げることができる。

すなわち、通信端末１は、自端末の回線占有率Ｘに基づいて再送信の上限回数Ｎａを設定することによって、システム全体の回線占有率を抑えながら、自端末の通信品質および通信成功率の最適化を図ることができる。

また、通信端末１から通信パケットがブロードキャストされた場合、受信端末から応答パケットの返信はなされない。受信端末から応答パケットの返信がなされない通信処理の場合、通信端末１は、通信パケットの再送信を行わず、予め決められた所定間隔で通信パケットの連続送信を行う。この場合、通信端末１は、通信パケットの連続送信の回数を、再送信の上限回数Ｎａと同じ値に設定してもよい。

上述の通信端末１は、無線信号を送信する通信部１１と、通信部１１の動作を制御し、無線信号の送信が失敗した場合、通信部１１にこの無線信号を再送信させる通信制御部１２とを備える。また、通信端末１は、通信部１１が送信した無線信号が通信回線を占有した回線占有率Ｘを導出する占有率導出部１３と、回線占有率Ｘと再送信の上限回数Ｎａとを対応付けたテーブル１５ａを記憶したテーブル記憶部１５とを備える。そして、通信制御部１２は、テーブル１５ａを参照して、占有率導出部１３が導出した回線占有率Ｘに対応する再送信の上限回数Ｎａを読み出し、通信部１１による無線信号の再送信回数が上限回数Ｎａに達した場合、通信部１１によるこの無線信号の再送信を停止させる。

また、コンピュータが、上述の通信制御部１２、占有率導出部１３、アプリケーション部１６の各機能の全部または各機能の一部を実現するために実行するプログラムは以下の特徴を有する。

無線信号を送信する通信部１１の動作を制御するコンピュータにて実行されるプログラムであって、コンピュータに、無線信号の送信が失敗した場合、通信部１１にこの無線信号を再送信させる機能を実現させる。また、プログラムは、コンピュータに、通信部１１が送信した無線信号が通信回線を占有した回線占有率Ｘを導出する機能を実現させる。また、プログラムは、コンピュータに、回線占有率Ｘと再送信の上限回数Ｎａとを対応付けたテーブル１５ａを参照して、導出した回線占有率Ｘに対応する再送信の上限回数Ｎａを読み出し、通信部１１による無線信号の再送信回数が上限回数Ｎａに達した場合、通信部１１によるこの無線信号の再送信を停止させる機能を実現させる。

（実施形態２）
本実施形態の通信端末１は、実施形態１と同様の構成を備えており、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

通信端末１の通信制御部１２は、通信パケットの送信前に、通信回線の空き状態を検出するため、キャリアセンスを行う。通信制御部１２は、キャリアセンスによって通信回線の空き状態を検出した後、通信部１１に通信パケットを送信させる。通信制御部１２は、通信回線の空き状態を検出できない場合、このキャリアセンスを所定の時間間隔で繰り返す。

そして、通信制御部１２は、通信パケットの送信毎に行ったキャリアセンスの平均回数Ｎｂを導出して、通信情報記憶部１４に格納する。通信情報記憶部１４は、図５に示すように、自端末の送信時間の積算値Ｔａ、自端末の再送信の上限回数Ｎａの各データだけでなく、自端末のキャリアセンスの平均回数Ｎｂも通信情報として記憶している。このキャリアセンスの平均回数Ｎｂは、過去の所定期間（例えば、最新の３分間）において各通信パケットの送信時に行ったキャリアセンスの回数の平均値である。

通信制御部１２は、テーブル記憶部１５のテーブル１５ａを参照して、占有率導出部１３が導出した回線占有率Ｘに対応する再送信の上限回数Ｎａを読み出した後、この読み出した再送信の上限回数Ｎａを、キャリアセンスの平均回数Ｎｂに基づいて補正する。

具体的に、テーブル記憶部１５は、図６に示すように、キャリアセンスの平均回数Ｎｂと上限回数Ｎａの補正回数とを対応付けたテーブル１５ｂを記憶している。そして、通信制御部１２は、テーブル１５ｂを参照して、キャリアセンスの平均回数Ｎｂに対応する上限回数Ｎａの補正回数を読み出す。通信制御部１２ａは、テーブル記憶部１５のテーブル１５ａ（図３参照）から読み出した再送信の上限回数Ｎａを、テーブル１５ｂの補正回数によって補正する。例えば、通信制御部１２は、キャリアセンスの平均回数Ｎｂが５回以下であれば、上限回数Ｎａを１回増やす。また、通信制御部１２は、キャリアセンスの平均回数Ｎｂが６〜１０回であれば、上限回数Ｎａを補正しない、また、通信制御部１２は、キャリアセンスの平均回数Ｎｂが１１〜２０回であれば、上限回数Ｎａを１回減らす。すなわち、通信制御部１２は、キャリアセンスの平均回数Ｎｂが少なければ、上限回数Ｎａを増やす方向に補正し、キャリアセンスの平均回数Ｎｂが多ければ、上限回数Ｎａを減らす方向に補正する。そして、通信制御部１２は、補正した上限回数Ｎａを通信情報記憶部１４に上書きして更新する。

通信端末１は、キャリアセンスの平均回数Ｎｂによって他の通信端末１による通信回線の占有率を把握することができる。そして、通信端末１は、他の通信端末１による通信回線の占有率（キャリアセンスの平均回数Ｎｂ）に応じて、自端末の再送信の上限回数Ｎａを補正する。したがって、通信端末１は、他の通信端末１による通信回線の占有率が高い場合、自端末の再送信の上限回数Ｎａを少なくすることによって、システム全体の回線占有率を抑えて、帯域の占有による通信品質の劣化を抑制できる。また、通信端末１は、他の通信端末１による通信回線の占有率が低い場合、自端末の再送信の上限回数Ｎａを多くすることによって、システム全体の回線占有率は抑えながら、自端末の通信成功率を上げることができる。

すなわち、通信端末１は、他の通信端末１による通信回線の占有率に基づいて再送信の上限回数Ｎａを補正することによって、システム全体の回線占有率を抑えながら、自端末の通信品質および通信成功率の最適化を図ることができる。

なお、通信制御部１２は、キャリアセンスの最大回数に基づいて上限回数Ｎａを補正してもよい。すなわち、通信制御部１２は、通信パケットの送信毎に行ったキャリアセンスの回数に基づいて上限回数Ｎａを補正すればよい。

（実施形態３）
本実施形態の通信端末１は、実施形態１と同様の構成を備えており、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

通信端末１のアプリケーション部１６は、送信データに優先度を設定して通信制御部１２へ引き渡す。

通信制御部１２は、テーブル記憶部１５のテーブル１５ａを参照して、占有率導出部１３が導出した回線占有率Ｘに対応する再送信の上限回数Ｎａを読み出す。そして、通信制御部１２は、この読み出した再送信の上限回数Ｎａを、送信する通信パケットの送信データに設定された優先度（通信パケットに付与された優先度）に基づいて補正する。

具体的に、テーブル記憶部１５は、図７に示すように、優先度と上限回数Ｎａの補正回数とを対応付けたテーブル１５ｃを記憶している。そして、通信制御部１２は、テーブル１５ｃを参照して、優先度に対応する上限回数Ｎａの補正回数を読み出す。通信制御部１２ａは、テーブル記憶部１５のテーブル１５ａ（図３参照）から読み出した再送信の上限回数Ｎａを、テーブル１５ｃの上限回数Ｎａの補正回数によって補正する。例えば、通信制御部１２は、優先度が１であれば、上限回数Ｎａを３回増やし、優先度が２であれば、上限回数Ｎａを２回増やし、優先度が３であれば、上限回数Ｎａを１回増やし、優先度が４であれば、補正せず、優先度が５であれば、上限回数Ｎａを１回減らす。すなわち、通信制御部１２は、通信パケットに付与された優先度が高ければ、上限回数Ｎａを増やす方向に補正し、通信パケットに付与された優先度が低ければ、上限回数Ｎａを減らす方向に補正する。そして、通信制御部１２は、補正した上限回数Ｎａを通信情報記憶部１４に上書きして更新する。

したがって、通信端末１は、通信パケットのそれぞれに付与された優先度に基づいて、再送信の上限回数Ｎａを補正するので、優先度の高い通信パケットの通信成功率を上げることができる。

なお、優先度は、アプリケーション毎に予め設定されてもよく、あるいは同一アプリケーションの送信データであっても、送信データの種類によって異なる優先度を設定されてもよい。

１ 通信端末
１１ 通信部
１２ 通信制御部
１３ 占有率導出部
１４ 通信情報記憶部
１５ テーブル記憶部
１６ アプリケーション部

Claims (4)

1. 無線信号を送信する通信部と、
   前記通信部の動作を制御し、前記無線信号の送信が失敗した場合、前記通信部にこの無線信号を再送信させる通信制御部と、
   前記通信部が送信した前記無線信号が通信回線を占有した回線占有率を導出する占有率導出部と、
   前記回線占有率と前記再送信の上限回数とを対応付けたテーブルを記憶したテーブル記憶部とを備え、
   前記通信制御部は、前記テーブルを参照して、前記占有率導出部が導出した前記回線占有率に対応する前記再送信の上限回数を読み出し、前記通信部による前記無線信号の再送信回数が前記上限回数に達した場合、前記通信部によるこの無線信号の再送信を停止させる
   ことを特徴とする通信端末。
2. 前記通信制御部は、キャリアセンスによって前記通信回線の空き状態を検出した後、前記通信部に前記無線信号を送信させ、前記無線信号の送信毎に行った前記キャリアセンスの回数に基づいて、前記テーブルを参照して読み出した前記再送信の上限回数を補正することを特徴とする請求項１記載の通信端末。
3. 前記通信制御部は、前記無線信号のそれぞれに付与された優先度に基づいて、前記テーブルを参照して読み出した前記再送信の上限回数を補正することを特徴とする請求項１または２記載の通信端末。
4. 無線信号を送信する通信部の動作を制御するコンピュータにて実行されるプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記無線信号の送信が失敗した場合、前記通信部にこの無線信号を再送信させる機能と、
   前記通信部が送信した前記無線信号が通信回線を占有した回線占有率を導出する機能と、
   前記回線占有率と前記再送信の上限回数とを対応付けたテーブルを参照して、導出した前記回線占有率に対応する前記再送信の上限回数を読み出し、前記通信部による前記無線信号の再送信回数が前記上限回数に達した場合、前記通信部によるこの無線信号の再送信を停止させる機能とを実現させる
   ことを特徴とするプログラム。

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