JP2017192026A - 無線通信システム及び無線通信システムの中継機 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信の信頼性を向上させることができる無線通信システム及び無線通信システムの中継機を提供する。【解決手段】無線通信システムは、ネットワークを構成するノードとして、送信元の第１無線機（無線機１Ｂ）と、送信先の第２無線機（無線機１Ｃ）と、第１無線機及び第２無線機のそれぞれと通信可能な中継機（無線機１Ｆ）と、を備える。中継機が、第１無線機から第２無線機へ送信されたデータを受信した後に、第２無線機から第１無線機へ送信されるＡＣＫを受信しなかった場合、中継機が、第１無線機から受信したデータを第２無線機へ送信するように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信システム及び無線通信システムの中継機に関し、特に、複数の無線機の間で無線通信を行う無線通信システム及び無線通信システムの中継機に関する。

従来、マルチホップ通信を行うセンサネットワークシステムがあった（例えば特許文献１参照）。このセンサネットワークシステムでは、あるノード（下位ノード）が上位ノードへデータを送信した場合、データを受信した上位ノードから、更に上位のノードへ送信される信号を、下位ノードへのＡＣＫ信号として使用している。

特開２００９−２０６９０８号公報

上記のセンサネットワークシステムにおいて、下位ノードから送信された信号を上位ノードが受信できなかった場合、上位ノードから更に上位のノードへデータが送信されないため、下位ノードはＡＣＫを受信できず、下位ノードはデータを再送信する。この場合、下位ノードと上位ノードとの間の通信は一度失敗しているため、再び失敗する可能性が高く、無線通信の品質が低下する可能性があった。

本発明の目的は、無線通信の信頼性を向上させることができる無線通信システム及び無線通信システムの中継機を提供することにある。

第１の態様の無線通信システムは、ネットワークを構成するノードとして、送信元の第１無線機と、送信先の第２無線機と、前記第１無線機及び前記第２無線機のそれぞれと通信可能な少なくとも１つの中継機と、を備える。前記中継機が、前記第１無線機から前記第２無線機へ送信されたデータを受信した後に、前記第２無線機から前記第１無線機へ送信されるＡＣＫを受信しなかった場合、前記中継機が、前記第１無線機から受信した前記データを前記第２無線機へ送信する。

第２の態様の無線通信システムでは、第１の態様において、前記第１無線機は、前記第２無線機へ前記データを送信した後に前記中継機から前記第２無線機へ送信された前記データを受信した場合は、前記データの再送信を行わないように構成されてもよい。

第３の態様の無線通信システムでは、第２の態様において、前記第１無線機は、前記第２無線機へ前記データを送信した場合に前記中継機から前記第２無線機へ送信された前記データを受信した受信回数が閾値以上である場合、以後は前記データを送信した前記中継機へデータを送信するように構成されてもよい。

第４の態様の無線通信システムでは、第１の態様において、前記中継機が、前記データを前記第２無線機へ送信する前に、前記第１無線機へＡＣＫを送信するように構成されてもよい。そして、前記第１無線機が、前記第２無線機へ前記データを送信した後に前記第２無線機及び前記中継機のいずれかからＡＣＫを受信した場合は、前記データの再送信を行わないように構成されてもよい。

第５の態様の無線通信システムでは、第４の態様において、前記第１無線機は、前記第２無線機へ前記データを送信した場合に前記中継機からＡＣＫを受信した受信回数が閾値以上である場合、以後は前記ＡＣＫを送信した前記中継機へデータを送信するように構成されてもよい。

第６の態様の無線通信システムでは、第３又は第５の態様において、前記中継機は、前記第１無線機から前記中継機に宛てて送信されたデータを受信した場合、受信したデータを前記第２無線機に送信するように構成されてもよい。

第７の態様の無線通信システムは、第１〜第６のいずれか１つの態様において、前記中継機を複数備えてもよい。

第８の態様の無線通信システムでは、第７の態様において、前記複数の中継機のそれぞれにランダムな待ち時間が設定されてもよい。そして、前記複数の中継機のそれぞれは、前記第１無線機から前記第２無線機へ送信された前記データを受信してから前記待ち時間が経過したタイミングで、受信した前記データを前記第２無線機に送信するように構成されてもよい。

第９の態様の無線通信システムは、第１〜第８のいずれか１つの態様において、前記第２無線機を複数備えてもよい。前記複数の第２無線機のそれぞれに識別番号が割り当てられており、前記中継機は、前記複数の第２無線機のうち識別番号が登録されている第２無線機に前記第１無線機から送信されるデータの中継を行うように構成されてもよい。

第１０の態様の無線通信システムでは、第１〜第９のいずれか１つの態様において、前記第１無線機が、前記第２無線機へデータを送信する場合に当該データの送信回数を示す送信回数情報を当該データに含めて送信するように構成されてもよい。前記中継機は、前記第１無線機から前記データを受信した場合に、前記データに含まれる前記送信回数情報をもとに前記第１無線機へＡＣＫを送信するか否かを判断するように構成されてもよい。

第１１の態様の無線通信システムの中継機は、送信元の第１無線機から送信先の第２無線機へデータを伝送する無線通信システムの中継機であって、無線通信を行う通信部と、前記通信部を制御する制御部とを備える。前記通信部が、前記第１無線機から前記第２無線機へ送信されたデータを受信した後に、前記第２無線機から前記第１無線機へ送信されるＡＣＫを受信しなかった場合、前記制御部が、前記第１無線機から受信した前記データを前記通信部から前記第２無線機へ送信させるように構成される。

第１無線機から第２無線機への通信が失敗した場合に、第１無線機がデータを再送信しても通信が再び失敗する可能性が高いが、本発明によれば、第１無線機から送信されたデータを受信している中継機が第２無線機へデータを送信している。これにより、第２無線機によってデータが受信される可能性が高くなり、無線通信の信頼性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る無線通信システムのシステム構成図である。 図２は、同上の無線通信システムの無線機間の通信処理を模式的に示した説明図である。 図３は、同上の無線通信システムの無線機のブロック図である。 図４は、同上の無線通信システムの動作を説明するシーケンス図である。 図５は、同上の無線通信システムにおける第１無線機の動作を説明するフローチャートである。 図６は、同上の無線通信システムにおける中継機の動作を説明するフローチャートである。 図７は、同上の無線通信システムにおける第２無線機の動作を説明するフローチャートである。 図８は、本発明の実施形態２に係る無線通信システムの無線機間の通信処理を模式的に示した説明図である。 図９は、同上の無線通信システムの動作を説明するシーケンス図である。 図１０は、同上の無線通信システムにおける中継機の動作を説明するフローチャートである。

以下に説明する実施形態は、本発明に係る無線通信システム及び無線通信システムの中継機の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、以下の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（実施形態１）
（１）概要
図１は無線通信システムの概略構成図を示す。無線通信システムはネットワークを構成するノードとして複数の無線機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，…を備えている。以下の説明において、個別の無線機について説明する場合は無線機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，…と記載し、複数の無線機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，…に共通する説明を行う場合は無線機１と記載する。

本実施形態の無線通信システムは、ネットワークを構成するノードとして、送信元の第１無線機と、送信先の第２無線機と、第１無線機及び第２無線機のそれぞれと通信可能な中継機と、を備える。中継機が、第１無線機から第２無線機へ送信されたデータを受信したときに、第２無線機から第１無線機へ送信されるＡＣＫを受信しなかった場合、中継機がデータを第２無線機へ送信するように構成されている。本実施形態では、ネットワークを構成するノードとして複数の無線機１を備えており、複数の無線機１の各々は、データを送信する場合は送信元の第１無線機となり、データを受信する場合は送信先の第２無線機となり、データを中継する場合は中継機となる。例えば、無線機１Ｂが無線機１Ｃにデータを送信する場合、無線機１Ｂが送信元の第１無線機となり、無線機１Ｃが送信先の第２無線機となる。また、無線機１Ｂ及び無線機１Ｃのそれぞれと通信可能な無線機１Ｆが、無線機１Ｂと無線機１Ｃとの間でデータを中継する場合、無線機１Ｆが中継機となる。

（２）詳細
以下、実施形態１に係る無線通信システムについて図１〜図７を参照して詳しく説明する。図２及び図４において、実線の矢印は送信元の第１無線機から送信されるデータを示し、点線の矢印は送信先の第１無線機から送信されるＡＣＫ（肯定応答：acknowledgement）を示している。なお、実施形態２の説明で参照する図８及び図９においても同様である。

（２．１）無線機の構成
複数の無線機１（１Ａ〜１Ｆ）は同様の構成を有しており、図３を参照して無線機１の構成を説明する。

無線機１は、ＭＣＵ（Micro Control Unit）１０と、無線通信部１１と、アンテナ１２と、記憶部１３と、電源部１４とを備える。

ＭＣＵ１０は、記憶部１３に記憶されたプログラムを実行することによって、種々の機能を実現する。ＭＣＵ１０が実行するプログラムは、あらかじめ記憶部１３に記憶されていてもよいし、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカードなどの記録媒体に記憶されて提供されてもよい。

無線通信部１１は、アンテナ１２を介して電波を媒体とした無線通信を行う。無線通信部１１の通信方式は、無線局の免許が不要な通信方式であるのが好ましい。本実施形態の無線通信部１１は、例えば特定小電力無線の通信方式を採用した無線モジュールである。なお、無線通信部１１は、特定小電力無線の通信方式を採用した無線モジュールに限定されず、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）規格に準拠した通信モジュールでもよいし、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した通信モジュールでもよい。

記憶部１３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などから選択されるデバイスで構成される。記憶部１３は、ＭＣＵ１０が実行するプログラムを記憶する。記憶部１３は、無線機１に個別に割り当てられた識別情報（アドレス、ノード番号など）や、通信経路の経路情報などを記憶する。また、記憶部１３は、データを送信してから再送信するまでの待機時間である再送待機時間や、データを再送信する回数の上限回数などを記憶してもよい。

電源部１４は例えば電池を電源として、無線機１の内部回路に対して動作に必要な電力を供給する。なお、電源部１４は、商用電源のような外部電源から電力供給を受けて、内部回路に動作に必要な電力を供給してもよい。

（２．２）通信処理の説明
本実施形態の無線通信システムでは、図１に示すように、無線機１Ａから無線機１Ｂ、無線機１Ｃ、無線機１Ｄなどを経由して最終宛先の無線機に所定のフォーマットのデータ（送信信号）が送信されている。つまり、本実施形態の無線通信システムではマルチホップ通信が行われている。ここにおいて、１フレームのデータには、送信元の無線機１のアドレス（送信元アドレス）と、送信先の無線機１のアドレス（送信先アドレス）と、例えばセンサの検出結果などの情報と、シーケンス番号と、が含まれる。シーケンス番号とは、各無線機１から送信されるデータに個別に割り当てられた番号であり、無線機１から信号が送信されるごとに値が所定の増分（例えば１）ずつインクリメントされる。

以下では、無線機１Ｂと無線機１Ｃとの間での通信処理に着目して説明を行う。無線機１Ｂの記憶部１３に、無線機１Ｂが無線機１Ａからデータを受信した場合は無線機１Ｃにデータを送信するような経路情報が登録されている場合を想定する。この場合、無線機１Ｂが送信元の第１無線機となり、無線機１Ｃが送信先の第２無線機となる。また、無線機１Ｂ及び無線機１Ｃのそれぞれと通信可能な無線機１Ｆが、無線機１Ｂと無線機１Ｃとの間でデータを中継する場合、無線機１Ｆが中継機となる。

ここで、通信環境の変化などの理由で、無線機１Ｂから無線機１Ｃへの通信が失敗した場合の動作について図４〜図７を参照して説明する。なお、図２に示すように、中継機として機能する無線機１Ｆは、無線機１Ｂの電波が到達するエリアＡ１と、無線機１Ｃの電波が到達するエリアＡ２とが重なる領域に存在している。すなわち、無線機１Ｆは、無線機１Ｂ，１Ｃの各々と通信可能である。

無線機１Ｂにおいて、無線通信部１１が無線機１Ａから送信されたデータを受信した場合、ＭＣＵ１０は、無線機１Ａから受信したデータを、経路情報にしたがって無線通信部１１から無線機１Ｃに送信させる（図４の処理Ｔ１）。通信環境の悪化などの原因で、無線機１Ｃが無線機１Ｂから送信されたデータを受信できなかった場合、無線機１Ｃから無線機１ＢへはＡＣＫが送信されない。

ここで、無線機１Ｆは無線機１Ｂ，１Ｃと通信可能であるので、無線機１Ｆの無線通信部１１は、無線機１Ｂから無線機１Ｃに宛てて送信されたデータを受信することができる。無線機１ＦのＭＣＵ１０は、無線通信部１１によって受信されたデータに含まれる送信元アドレス及び送信先アドレスに基づいて、送信元の無線機１Ｂと送信先の無線機１Ｃとを把握することができる。無線機１ＦのＭＣＵ１０は、無線機１Ｂから送信されたデータが無線通信部１１によって受信された時点から所定時間が経過するまでの間に、無線機１Ｃから無線機１Ｂへ送信されるＡＣＫが無線通信部１１によって受信されなければ、通信が失敗したと判断する。

無線機１ＦのＭＣＵ１０は、無線機１Ｂから無線機１Ｃへの送信が失敗したと判断すると、無線機１Ｂから受信したデータを無線通信部１１から無線機１Ｃへと送信させる（図４の処理Ｔ２）。ここで、処理Ｔ１において無線機１Ｂから送信されるデータの送信元アドレスは無線機１Ｂのアドレスであり、送信先アドレスは無線機１Ｃのアドレスである。無線機１ＦのＭＣＵ１０は、無線機１Ｂから受信したデータの送信元アドレスを自機（無線機１Ｆ）のアドレスに変更して、無線通信部１１から無線機１Ｃへと送信させる。無線機１Ｃでは、無線通信部１１が無線機１Ｆから送信されたデータを受信すると、ＭＣＵ１０が、送信元の無線機１ＦにＡＣＫを送信する。これにより、無線機１Ｂから無線機１Ｃに宛てて送信されたデータが、無線機１Ｆによって無線機１Ｃへと送信される。

無線機１Ｆは、無線機１Ｂの電波が到達するエリアＡ１内にあるので、無線機１Ｆから無線機１Ｃに宛てて送信されたデータは無線機１Ｂによっても受信される。無線機１ＢのＭＣＵ１０は、無線通信部１１によって受信されたデータに含まれる送信先アドレス、送信元アドレス及びシーケンス番号をもとに、自機が送信したデータを、無線機１Ｆが送信先の無線機１Ｃに送信したと判断する。これにより、無線機１ＢのＭＣＵ１０は、無線機１ＣからのＡＣＫを受信できない場合でも、無線機１Ｆから無線機１Ｃへデータが送信されているので、データを再送信する処理を行っておらず、通信のトラフィックが低減される。なお、無線機１Ｃは、無線機１Ｂから受信したデータを無線機１Ｄに送信しており、無線機１Ｃが送信元の第１無線機となり、無線機１Ｄが送信先の第２無線機となる。また、無線機１Ｃ，１Ｄと通信可能な別の無線機が中継機として動作する。

ここで、送信元となる無線機１Ｂ（以下では第１無線機１Ｂともいう）、中継機となる無線機１Ｆ（以下では中継機１Ｆともいう）、送信先となる無線機１Ｃ（以下では第２無線機１Ｃともいう）の動作をそれぞれ図５〜図７のフローチャートに基づいて説明する。

まず、送信元の無線機１Ｂの動作を図５に基づいて説明する。

無線機１ＢのＭＣＵ１０が動作を開始すると、ＭＣＵ１０は送信待機状態となる（ステップＳ１１）。例えば無線機１Ｂの無線通信部１１が無線機１Ａから送信されたデータを受信すると、ＭＣＵ１０は、送信元アドレスを自機のアドレス、送信先アドレスを無線機１Ｃのアドレスとし、受信データの情報をデータ領域に格納した送信データを作成する。そして、無線機１ＢのＭＣＵ１０は、作成したデータを無線通信部１１から送信させる（ステップＳ１２）。

無線機１ＢのＭＣＵ１０は、データの送信後に無線信号の受信待ちを行い（ステップＳ１３）、無線機１ＣからのＡＣＫ又は中継機１Ｆから送信されるデータを無線通信部１１が受信できれば、データの送信が成功したと判断する（ステップＳ１４）。無線機１ＢのＭＣＵ１０は、無線通信部１１が受信した無線信号の送信元アドレスをもとに、無線信号の送信元が送信先の無線機１Ｃであるか中継機１Ｆであるかを判断する（ステップＳ１５）。

無線機１ＢのＭＣＵ１０は、ステップＳ１５において無線通信部１１が受信した信号の送信元が送信先の無線機１Ｃであると判断すると、通信処理を終了する。

無線機１ＢのＭＣＵ１０は、ステップＳ１５において無線通信部１１が受信した信号の送信元が中継機１Ｆであると判断すると、中継機１Ｆからデータを受信した受信回数ｎ１が閾値Ｎ１（Ｎ１は２以上の整数）以上か否かを判断する（ステップＳ１６）。受信回数ｎ１が閾値Ｎ１未満であれば、無線機１ＢのＭＣＵ１０は、受信回数ｎ１の値を１つインクリメントした後、通信処理を終了する。受信回数ｎ１が閾値Ｎ１以上であれば、無線機１ＢのＭＣＵ１０は、次回以降の送信先を無線機１Ｃから中継機１Ｆに変更するように経路情報を変更して（ステップＳ１７）、通信処理を完了する。

一方、ステップＳ１３において無線信号を受信できなければ、無線機１ＢのＭＣＵ１０は、ステップＳ１２でデータを送信した時点からの経過時間ｔ１をカウントし、経過時間ｔ１が所定の受信待ち時間ＤＴ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。経過時間ｔ１が受信待ち時間ＤＴ１未満であれば、無線機１ＢのＭＣＵ１０は、ステップＳ１３に戻って、無線信号の受信待ちを継続する。経過時間ｔ１が受信待ち時間ＤＴ１以上であれば、無線機１ＢのＭＣＵ１０は、ステップＳ１２で送信したデータが無線機１Ｃによって受信されなかったと判断する。そして、無線機１ＢのＭＣＵ１０は、再送回数ｎ２が所定の上限回数Ｎ２（Ｎ２は２以上の整数）以上か否かを判断する（ステップＳ１９）。再送回数ｎ２が上限回数Ｎ２未満であれば、無線機１ＢのＭＣＵ１０は、再送回数ｎ２を１つインクリメントした後、ステップＳ１２に戻って無線通信部１１からデータを再送させる。再送回数ｎ２が上限回数Ｎ２以上であれば、無線機１ＢのＭＣＵ１０は、無線機１Ｃとの通信に失敗したと判断し（ステップＳ２０）、通信処理を終了する。

次に、中継機１Ｆの動作を図６に基づいて説明する。

中継機１ＦのＭＣＵ１０は、無線信号の受信待ちを行い（ステップＳ３１）、無線通信部１１によって送信元の無線機１Ｂからのデータが受信された場合、送信先の無線機１ＣからのＡＣＫを無線通信部１１が受信したか否かを判断する（ステップＳ３２）。

ステップＳ３２において中継機１Ｆの無線通信部１１が無線機１ＣからのＡＣＫを受信していれば、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、無線機１Ｂと無線機１Ｃとの間の通信が成功したと判断して、通信処理を完了する。

ステップＳ３２で中継機１Ｆの無線通信部１１が無線機１ＣからのＡＣＫを受信しなければ、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、ステップＳ３１で受信したデータの送信元アドレスを自機のアドレスとしたデータを作成し、送信待機状態となる（ステップＳ３３）。

ステップＳ３１でデータを受信した時点からランダムな待ち時間が経過すると、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、無線通信部１１からデータを無線機１Ｃに宛てて送信させる（ステップＳ３４）。

データの送信後、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、無線機１ＣからのＡＣＫの受信待ちを行う（ステップＳ３５）。

中継機１ＦのＭＣＵ１０は、無線通信部１１によって無線機１ＣからのＡＣＫが受信された場合は、無線機１Ｃとの通信が成功したと判断して（ステップＳ３６）、通信処理を完了する。

一方、ステップＳ３５において無線信号を受信できなければ、無線機１ＦのＭＣＵ１０は、ステップＳ３４でデータを送信した時点からの経過時間ｔ２をカウントし、経過時間ｔ２が所定の受信待ち時間ＤＴ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ３７）。

経過時間ｔ２が受信待ち時間ＤＴ２未満であれば、無線機１ＦのＭＣＵ１０は、ステップＳ３５に戻って、無線信号の受信待ちを継続する。

経過時間ｔ２が受信待ち時間ＤＴ２以上であれば、無線機１ＦのＭＣＵ１０は、ステップＳ３４で送信したデータが無線機１Ｃによって受信されていないと判断する。そして、無線機１ＦのＭＣＵ１０は、再送回数ｎ３が所定の上限回数Ｎ３（Ｎ３は２以上の整数）以上か否かを判断する（ステップＳ３８）。再送回数ｎ３が上限回数Ｎ３未満であれば、無線機１ＦのＭＣＵ１０は、再送回数ｎ３を１つインクリメントして、待ち時間が経過すると、無線通信部１１からデータを再送させる（ステップＳ３４）。再送回数ｎ３が上限回数Ｎ３以上であれば、無線機１ＦのＭＣＵ１０は、無線機１Ｃとの通信に失敗したと判断して（ステップＳ３９）、通信処理を完了する。

次に、送信先の無線機１Ｃの動作を図７に基づいて説明する。

無線機１ＣのＭＣＵ１０は、無線信号の受信待ちを行っており（ステップＳ５０）、無線通信部１１が無線機１Ｂ及び中継機１Ｆのいずれかから無線信号を受信した場合は送信元の無線機（無線機１Ｂ又は中継機１Ｆ）へＡＣＫを返信する（ステップＳ５１）。無線機１ＣのＭＣＵ１０は、ＡＣＫ返信後、次回の通信に備えて受信待ちの状態となる。

以上のように、中継機１Ｆは、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃへ送信されたデータを受信したときに、第２無線機１Ｃから第１無線機１Ｂへ送信されるＡＣＫを受信しない場合は、第１無線機１Ｂから受信したデータを第２無線機１Ｃへ送信する。なお、中継機１Ｆは、無線通信を行う通信部（無線通信部１１）と、通信部を制御する制御部（ＭＣＵ１０）とを備えている。通信部が、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃへ送信されたデータを受信した後に、第２無線機１Ｃから第１無線機１Ｂへ送信されるＡＣＫを受信しなかった場合、制御部が、第１無線機１Ｂから受信したデータを通信部から第２無線機１Ｃへ送信させるように構成されている。

中継機１ＦのＭＣＵ１０は、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃへ送信されたデータを受信した後に、第２無線機１Ｃから第１無線機１Ｂへ送信されるＡＣＫを受信しなかった場合、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃへの通信が失敗したと判断する。第１無線機１Ｂと第２無線機１Ｃとの間の通信が失敗しているので、第１無線機１Ｂが第２無線機１Ｃにデータを再送信しても、通信が失敗する可能性が高い。この場合、本実施形態の無線通信システムでは、中継機１Ｆが第１無線機１Ｂから受信したデータを第２無線機１Ｃへ送信しているので、第２無線機１Ｃでデータを受信できる可能性が高くなり、無線通信の信頼性が向上する。

本実施形態の無線通信システムにおいて、第１無線機１Ｂは、第２無線機１Ｃへデータを送信した後に中継機１Ｆから第２無線機１Ｃへ送信されたデータを受信した場合は、データの再送信を行わないように構成されてもよい。なお、この構成は無線通信システムに必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。また、この構成は実施形態１の他の構成及び実施形態２と適宜組み合わせて適用が可能である。

中継機１Ｆは第１無線機１Ｂ及び第２無線機１Ｃとそれぞれ通信可能であるので、第１無線機１Ｂの無線通信部１１は中継機１Ｆから送信されるデータを受信可能である。第１無線機１ＢのＭＣＵ１０は、中継機１Ｆから送信されるデータの送信先アドレス及びシーケンス番号をもとに、自機（第１無線機１Ｂ）が第２無線機１Ｃに宛てて送信したデータを中継機１Ｆが送信していると判断できる。そして、第１無線機１ＢのＭＣＵ１０は、中継機１Ｆから第２無線機１Ｃへ送信されたデータを無線通信部１１が受信した場合は、データの再送信を行わないようにしており、通信トラフィックを低減できる。

また、第１無線機１Ｂは、第２無線機１Ｃへデータを送信した場合に中継機１Ｆから第２無線機１Ｃへ送信されたデータを受信した受信回数が閾値Ｎ１以上である場合、以後はデータを送信した中継機１Ｆへデータを送信してもよい。なお、この構成は無線通信システムに必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。また、この構成は実施形態１の他の構成及び実施形態２と適宜組み合わせて適用が可能である。

このように、第１無線機１Ｂと第２無線機１Ｃとの通信が失敗して中継機１Ｆから第２無線機１Ｃへデータが送信されるという事象が発生する回数（受信回数）が閾値Ｎ１以上になると、第１無線機１ＢのＭＣＵ１０は、第２無線機１Ｃへのデータ送信を中止する。そして、第１無線機１ＢのＭＣＵ１０は、無線通信部１１から中継機１Ｆにデータを送信しており、データの送信回数が減るため、通信のトラフィックが低下する。ここで、上記事象が発生する回数（受信回数）が閾値Ｎ１以上であるとは、上記事象が連続して発生する回数が閾値Ｎ１以上であってもよいし、予め設定された期間（例えば数十秒、数十分又は数時間程度の期間）内に上記の事象が発生する回数が閾値Ｎ１以上になってもよい。

そして、中継機１Ｆは、第１無線機１Ｂから自機（中継機１Ｆ）に宛てて送信されたデータを受信した場合、受信したデータを第２無線機１Ｃに送信するように構成されていればよい。なお、この構成は無線通信システムに必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。また、この構成は実施形態１の他の構成及び実施形態２と適宜組み合わせて適用が可能である。

すなわち、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃに送信されたデータより、送信先である第２無線機１Ｃのアドレス（送信先アドレス）を取得することができる。中継機１ＦのＭＣＵ１０は、第１無線機１Ｂから自機（中継機１Ｆ）に宛てて送信されたデータを受信した場合、受信したデータの情報を含み送信元アドレスを自機のアドレス、送信先アドレスを第２無線機１Ｃのアドレスとしたデータを作成する。そして、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、作成したデータを無線通信部１１から第２無線機１Ｃに送信させており、第１無線機１Ｂから中継機１Ｆを経由して第２無線機１Ｃへとデータが送信される。

また、上記の説明では無線機１Ｂと無線機１Ｃとの間の通信において中継機として動作する無線機１の数が１つ（中継機１Ｆのみ）であったが、中継機として動作する無線機１が複数あってもよい。なお、この構成は無線通信システムに必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。また、この構成は実施形態１の他の構成及び実施形態２と適宜組み合わせて適用が可能である。

中継機として動作する無線機１が複数あれば、複数の中継機のいずれかで送信元の第１無線機１Ｂから送信されたデータが受信される可能性が高くなり、無線通信の信頼性が向上した無線通信システムを実現できる。

ここで、中継機として動作する無線機１が複数ある場合、複数の中継機のそれぞれにランダムな待ち時間が設定されていればよい。そして、複数の中継機のそれぞれは、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃへ送信されたデータを受信してから待ち時間が経過したタイミングでデータを送信すればよい。なお、この構成は無線通信システムに必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。また、この構成は実施形態１の他の構成及び実施形態２と適宜組み合わせて適用が可能である。

このように、複数の中継機のそれぞれにランダムな待ち時間が設定されているため、第１無線機から送信されたデータを２以上の無線機が受信して、２以上の中継機がデータを送信する場合でも、信号の衝突が起こりにくくなる。よって、無線通信の信頼性が向上した無線通信システムを実現できる。

また、ネットワークを構成する複数の無線機１にはそれぞれ識別番号が付与されているのであるが、中継機１Ｆは、予め登録された識別番号の無線機１を送信先とするデータのみの中継処理を行うように構成されてもよい。なお、この構成は無線通信システムに必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。また、この構成は実施形態１の他の構成及び実施形態２と適宜組み合わせて適用が可能である。

例えば、第１無線機１Ｂがデータを送信する送信先の第２無線機が複数ある場合に、中継機として動作する無線機１Ｆは、複数の第２無線機のうち、あらかじめ識別番号が登録された第２無線機についてのみ、データの中継処理を行う。ここにおいて、中継機１Ｆに、識別番号が登録されている第２無線機を、処理対象の第２無線機という。

中継機１Ｆは、第１無線機１Ｂから処理対象の第２無線機へデータが送信された後に、処理対象の第２無線機からＡＣＫが送信されなかった場合は、第１無線機１Ｂから受信したデータを処理対象の第２無線機に送信する処理を行う。

中継機１Ｆは、第１無線機１Ｂから処理対象ではない第２無線機へデータが送信されたときに、処理対象ではない第２無線機からＡＣＫが送信されなかった場合、第１無線機１Ｂから受信したデータを送信する処理は行わない。

このように、中継機１Ｆが、あらかじめ識別番号が登録された第２無線機についてのみ、第１無線機１Ｂから送信されたデータを送信する処理を行っているので、複雑な中継経路（例えばホップ数が大きくなるような中継経路）が形成されにくくなる。

また、第１無線機１Ｂが、第２無線機１Ｃへデータを送信する場合に当該データの送信回数を示す送信回数情報を当該データに含めて送信するように構成されてもよい。そして、中継機１Ｆは、第１無線機１Ｂからデータを受信した場合に、データに含まれる送信回数情報をもとに第１無線機１ＢへＡＣＫを送信するか否かを判断するように構成されてもよい。

例えば、第２無線機１Ｃが、第１無線機１Ｂから送信されたデータを受信して、第１無線機１ＢにＡＣＫを送信したにもかかわらず、第１無線機１ＢがこのＡＣＫの受信に失敗した場合、第１無線機１Ｂが再び同じデータを第２無線機１Ｃに送信する可能性がある。
なお、中継機１Ｆは、第２無線機１Ｃから送信されたＡＣＫを受信しており、第１無線機１Ｂと第２無線機１Ｃとの通信が成功したと判断している場合を想定する。

この場合、第１無線機１Ｂは、第２無線機１Ｃにデータを再送信するが、例えば送信回数が１つインクリメントされた送信回数情報を含めたデータが第２無線機１Ｃに送信される。中継機１Ｆは、第１無線機１Ｂから送信されたデータを受信すると、データに含まれる送信回数情報をもとに、同じデータが再送信されたと判断する。すなわち、中継機１Ｆは、第１無線機１Ｂと第２無線機１Ｃとの通信が成功しているにも関わらず、第１無線機１Ｂからデータが再送信されたと判断し、第１無線機１ＢにＡＣＫを送信する。第１無線機１Ｂが、無線機１ＦからのＡＣＫを受信すると、データの送信に成功したと判断して、データの再送信を停止するので、データの送信が繰り返されるのを停止して、通信トラフィックを低減することができる。

なお、「（２．２）動作説明」では、無線機１Ａから無線機１Ｂ、無線機１Ｃ、無線機１Ｄなどを経由して最終宛先の無線機にデータが送信される場合を例に説明したが、逆の経路で通信が行われる場合も同様である。すなわち、送信元の無線機から、無線機１Ｄ、無線機１Ｃ、無線機１Ｂを経由して無線機１Ａにデータが送信される場合も本実施形態と同様の通信手順で通信が行われる。この場合に、無線機１Ｃと無線機１Ｂとの間の通信に着目すると、無線機１Ｃが送信元の第１無線機になり、無線機１Ｂが送信先の第２無線機になり、無線機１Ｆが中継機となる。

（実施形態２）
実施形態２の無線通信システムについて図面を参照して説明する。なお、実施形態２の無線通信システムの構成は、実施形態１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

以下では、図１に示すように無線機１Ａから無線機１Ｂ、無線機１Ｃを経由して無線機１Ｄにデータを送信する場合において、無線機１Ｂと無線機１Ｃとの間での通信処理に着目して説明を行う。無線機１Ｂの記憶部１３に、無線機１Ｂが無線機１Ａからデータを受信した場合は無線機１Ｃにデータを送信するような経路情報が登録されている場合を想定する。ここで、通信環境の変化などの理由で、無線機１Ｂから無線機１Ｃへの通信が失敗した場合の動作について図８〜図１０を参照して説明する。なお、中継機として機能する無線機１Ｆは、無線機１Ｂの電波が到達するエリアＡ１と、無線機１Ｃの電波が到達するエリアＡ２とが重なる領域に存在している。すなわち、無線機１Ｆは、無線機１Ｂ，１Ｃの各々と通信可能である。以下の説明では送信元の無線機１Ｂを第１無線機１Ｂといい、送信先の無線機１Ｃを第２無線機１Ｃといい、中継機として動作する無線機１Ｆを中継機１Ｆという。

中継機１Ｆは、実施形態１と同様、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃへ送信されたデータを受信したときに、第２無線機１Ｃから第１無線機１Ｂへ送信されるＡＣＫを受信しない場合は、第１無線機１Ｂから受信したデータを第２無線機１Ｃへ送信する。ここで、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、無線通信部１１から第２無線機１Ｃへデータを送信する前に、無線通信部１１から第１無線機１ＢへＡＣＫを送信させている。

第１無線機１Ｂにおいて、無線通信部１１が無線機１Ａから送信されたデータを受信した場合、ＭＣＵ１０は、無線機１Ａから受信したデータを、経路情報にしたがって無線通信部１１から第２無線機１Ｃに送信させる（図９の処理Ｔ１１）。通信環境の悪化などの原因で、第２無線機１Ｃが第１無線機１Ｂから送信されたデータを受信できなかった場合、第２無線機１Ｃから第１無線機１ＢへはＡＣＫが送信されない。

ここで、中継機１Ｆは第１無線機１Ｂ及び第２無線機１Ｃと通信可能であるので、中継機１Ｆの無線通信部１１は、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃに宛てて送信されたデータを受信することができる。中継機１ＦのＭＣＵ１０は、無線通信部１１によって受信されたデータに含まれる送信元アドレス及び送信先アドレスに基づいて、送信元の第１無線機１Ｂと送信先の第２無線機１Ｃとを把握することができる。中継機１ＦのＭＣＵ１０は、第１無線機１Ｂから送信されたデータが無線通信部１１によって受信された時点から所定時間が経過するまでの間に、第２無線機１Ｃから第１無線機１Ｂへ送信されるＡＣＫが無線通信部１１によって受信されなければ、通信が失敗したと判断する。

中継機１ＦのＭＣＵ１０は、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃへの送信が失敗したと判断すると、上記のデータに含まれる送信元アドレスをもとに、送信元の第１無線機１Ｂに対してＡＣＫを送信する（図９の処理Ｔ１２）。送信元の第１無線機１Ｂは、中継機１ＦからＡＣＫを受信すると、データの送信に成功したと判断し、データの再送信は行わない。

また、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、第１無線機１ＢにＡＣＫを送信した後、第１無線機１Ｂから受信したデータをもとに作成したデータを無線通信部１１から第２無線機１Ｃへと送信させる（図９の処理Ｔ１３）。ここで、処理Ｔ１１において第１無線機１Ｂから送信されるデータの送信元アドレスは第１無線機１Ｂのアドレスとなり、送信先アドレスは第２無線機１Ｃのアドレスとなる。中継機１ＦのＭＣＵ１０は、第１無線機１Ｂから受信したデータの送信元アドレスを自機（中継機１Ｆ）のアドレスに変更して、無線通信部１１から第２無線機１Ｃへと送信させる。第２無線機１Ｃでは、無線通信部１１が中継機１Ｆから送信されたデータを受信すると、ＭＣＵ１０が、送信元の中継機１ＦにＡＣＫを送信する。これにより、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃへのデータの送信が完了する。

図１０は実施形態２の中継機１Ｆの動作を説明するフローチャートである。実施形態２の中継機１Ｆの動作は、実施形態１で説明した図６のフローチャートの動作と、ステップＳ４０，Ｓ４１の処理以外は同様であるので、共通の処理については説明を省略する。

中継機１ＦのＭＣＵ１０は、無線通信部１１が第１無線機１Ｂから送信されたデータを受信した後に受信待ちを行っており、無線通信部１１が無線機１ＣからのＡＣＫを受信しなければ、送信待機状態となる（ステップＳ４０）。

ステップＳ３１でデータを受信した時点からランダムなＡＣＫ返送時間が経過すると、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、無線通信部１１から送信元の第１無線機１ＢにＡＣＫを送信する（ステップＳ４０）。第１無線機１Ｂは、中継機１Ｆから送信されたＡＣＫを受信すると、中継機１Ｆによってデータが受信されたと判断し、データの再送信は行わない。

また、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、第１無線機１ＢにＡＣＫを送信した後に送信待機状態となり（ステップＳ３３）、ステップＳ３１でデータを受信した時点からランダムな待ち時間が経過すると、データを第２無線機１Ｃに送信する（ステップＳ３４）。

以上のように、中継機１Ｆが、データを第２無線機１Ｃへ送信する前に、第１無線機１ＢへＡＣＫを送信することも好ましい。そして、第１無線機１Ｂが、第２無線機１Ｃへデータを送信した後に第２無線機１Ｃ及び中継機１ＦのいずれかからＡＣＫを受信した場合は、データの再送信を行わないように構成されてもよい。

これにより、第１無線機１Ｂは、第２無線機１Ｃとの通信が失敗した場合でも、中継機１ＦからＡＣＫを受信した場合はデータの再送信を行わないので、通信トラフィックを低減できる。

また、第１無線機１Ｂは、第２無線機１Ｃへデータを送信した場合に中継機１ＦからＡＣＫを受信した受信回数が閾値以上である場合、以後はＡＣＫを送信した中継機１Ｆへデータを送信してもよい。

すなわち、第１無線機１ＢのＭＣＵ１０は、送信先である第２無線機１Ｃへデータを送信した場合に送信先の第２無線機１Ｃではなく中継機１ＦからＡＣＫを受信した受信回数が閾値以上であれば、第２無線機１Ｃとの通信が不調であると判断する。そして、第１無線機１ＢのＭＣＵ１０は、以後はＡＣＫを送信した中継機１Ｆへデータを送信するので、信号の送信回数が減り、通信トラフィックを低減できる。

また、中継機１Ｆは、第１無線機１Ｂから自機（中継機１Ｆ）に宛てて送信されたデータを受信した場合、受信したデータを第２無線機１Ｃに送信するように構成されていればよい。

すなわち、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、第１無線機１Ｂから第２無線機１Ｃに送信されたデータより、送信先である第２無線機１Ｃのアドレス（送信先アドレス）を取得することができる。中継機１ＦのＭＣＵ１０は、第１無線機１Ｂから自機（中継機１Ｆ）に宛てて送信されたデータを受信した場合、受信したデータのデータを含み送信元アドレスを自機のアドレス、送信先アドレスを第２無線機１Ｃのアドレスとしたデータを作成する。そして、中継機１ＦのＭＣＵ１０は、作成したデータを無線通信部１１から第２無線機１Ｃに送信させており、第１無線機１Ｂから中継機１Ｆを経由して第２無線機１Ｃへとデータが送信される。

なお、実施形態２で説明した構成は、実施形態１で説明した構成と適宜組み合わせて適用である。

１Ｂ 第１無線機
１Ｃ 第２無線機
１Ｆ 中継機
１０ ＭＣＵ
１１ 無線通信部
１２ アンテナ
１３ 記憶部
１４ 電源部

Claims (11)

1. ネットワークを構成するノードとして、送信元の第１無線機と、送信先の第２無線機と、前記第１無線機及び前記第２無線機のそれぞれと通信可能な少なくとも１つの中継機と、を備え、
   前記中継機が、前記第１無線機から前記第２無線機へ送信されたデータを受信した後に、前記第２無線機から前記第１無線機へ送信されるＡＣＫを受信しなかった場合、前記中継機が、前記第１無線機から受信した前記データを前記第２無線機へ送信するように構成された、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第１無線機は、前記第２無線機へ前記データを送信した後に前記中継機から前記第２無線機へ送信された前記データを受信した場合は、前記データの再送信を行わないように構成された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記第１無線機は、前記第２無線機へ前記データを送信した場合に前記中継機から前記第２無線機へ送信された前記データを受信した受信回数が閾値以上である場合、以後は前記データを送信した前記中継機へデータを送信するように構成された、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記中継機が、前記データを前記第２無線機へ送信する前に、前記第１無線機へＡＣＫを送信するように構成されており、
   前記第１無線機が、前記第２無線機へ前記データを送信した後に前記第２無線機及び前記中継機のいずれかからＡＣＫを受信した場合は、前記データの再送信を行わないように構成された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記第１無線機は、前記第２無線機へ前記データを送信した場合に前記中継機からＡＣＫを受信した受信回数が閾値以上である場合、以後は前記ＡＣＫを送信した前記中継機へデータを送信するように構成された、
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
6. 前記中継機は、前記第１無線機から前記中継機に宛てて送信されたデータを受信した場合、受信したデータを前記第２無線機に送信するように構成された、
   ことを特徴とする請求項３又は５に記載の無線通信システム。
7. 前記中継機を複数備えた、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
8. 前記複数の中継機のそれぞれにランダムな待ち時間が設定されており、
   前記複数の中継機のそれぞれは、前記第１無線機から前記第２無線機へ送信された前記データを受信してから前記待ち時間が経過したタイミングで、受信した前記データを前記第２無線機に送信するように構成された、
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
9. 前記第２無線機を複数備え、
   前記複数の第２無線機のそれぞれに識別番号が割り当てられており、
   前記中継機は、前記複数の第２無線機のうち識別番号が登録されている第２無線機に前記第１無線機から送信されるデータの中継を行うように構成された、
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
10. 前記第１無線機が、前記第２無線機へデータを送信する場合に当該データの送信回数を示す送信回数情報を当該データに含めて送信するように構成されており、
    前記中継機は、前記第１無線機から前記データを受信した場合に、前記データに含まれる前記送信回数情報をもとに前記第１無線機へＡＣＫを送信するか否かを判断するように構成された、
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
11. 送信元の第１無線機から送信先の第２無線機へデータを伝送する無線通信システムの中継機であって、
    無線通信を行う通信部と、前記通信部を制御する制御部とを備え、
    前記通信部が、前記第１無線機から前記第２無線機へ送信されたデータを受信した後に、前記第２無線機から前記第１無線機へ送信されるＡＣＫを受信しなかった場合、前記制御部が、前記第１無線機から受信した前記データを前記通信部から前記第２無線機へ送信させるように構成された、
    ことを特徴とする無線通信システムの中継機。

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