JP2018029295A - 無線通信ネットワークシステム、無線通信ネットワークシステム構築方法、および、無線端末 - Google Patents

Abstract

【課題】送信電界強度の異なる端末を含み、送信電界強度が小さい端末が探索端末となって送信電界強度の大きい端末を検出した場合でも、安定して通信を行うことができる無線通信ネットワークシステムを提供する。【解決手段】探索端末EXが、被探索端末Ａ〜ＣからRNO信号を受信するに伴い、端末EXは、RNO信号の受信電界強度を補正した後に閾値で確認することで隣接端末候補の抽出を行う。閾値で確認できた端末Ａ,Ｂに対して「データ交換要求」信号と「データ」を送信する。端末Ａ,Ｂでは往復通信が成功であると判断して端末EXを隣接端末として登録する。また端末EXは往復通信が成功であると判断して端末Ａ,Ｂを隣接端末として登録する。一方、端末Ｃについては補正した後に閾値で確認することができないこと、および、端末Ｃに「データ交換要求」信号と「データ」を送信するも端末Ｃは往復通信が失敗となるため端末EXを隣接端末として登録不可とする。【選択図】図３

Description

本発明は、他の無線端末と直接又は余の無線端末を介して他の無線端末に間接的に無線により通信するネットワークシステムであって、無線送信強度が異なる無線端末を包含していても安定して通信を可能する無線通信ネットワークシステムに関する。

センサーなどから情報を取り込み、その情報を中継しながら無線通信ネットワークシステム(以下、単に“ネットワークシステム”という)内の全ての無線端末で共有する無線通信システムの構築にあっては、従来、ネットワークシステム内の無線端末における無線送信強度を異ならせないようにすることが原則であった。

図７は、従来の無線通信ネットワークシステム構築のための通信シーケンス（その１）を示す図である。図７においては、一例として被探索端末としての端末Ａ〜ＣからRNO(ビーコン)信号を探索端末EXが受信し、受信した端末を記録しておき、あらためて記録した端末に対して探索端末が往復の通信を試みて隣接端末候補が隣接端末であることを確認して無線通信ネットワークシステムを構築する従来の通信シーケンス（その１）である。

図７に示す端末Ａ〜ＣからのRNO信号を探索端末EXが検出した場合、探索端末EXは、各端末からのRNO信号の電界強度を閾値で確認して隣接端末候補の抽出を行う。すなわち、
図７において探索端末EXが、被探索端末ＡからRNO(A)信号を受信し、当該信号の受信電界強度を測定する。そして探索端末EXは受信した電界強度が閾値を超えているかを確認して隣接端末候補の抽出を行う。

そして、閾値を超えていれば、探索端末EXは、被探索端末Ａに対して「データ交換要求」信号を送信すると共に、「データ」を送信する。
被探索端末Ａは、探索端末EXから「データ交換要求」信号の受信と、「データ」を受信することで、被探索端末Ａは往復通信が成功したと判断し、探索端末EXを隣接端末として確認する。

一方、探索端末EXは、被探索端末Ａから「データ」を上記「データ交換要求」、「データ」信号の応答として受信することで、往復通信が成功したと判断して被探索端末Ａを隣接端末として確認する。

図示していないが、探索端末EXは、被探索端末Ａに対して往復通信が成功したら、被探索端末Ａをホップ数「１」の無線端末として中継段数テーブルに登録することでネットワークシステム構築の礎とする。

次に、探索端末EXが、被探索端末ＢからRNO(B)信号を受信し、当該信号の受信電界強度を測定する。そして探索端末EXは受信した電界強度が閾値を超えているかを確認して隣接端末候補の抽出を行う。

そして、閾値を超えていれば、探索端末EXは、被探索端末Ｂに対して「データ交換要求」信号を送信すると共に、「データ」を送信する。
被探索端末Ｂは、探索端末EXから「データ交換要求」信号を受信できても、「データ」を受信することができないため、被探索端末Ｂは往復通信が失敗したと判断し、探索端末EXを隣接端末としない。

したがって、被探索端末Ｂは、探索端末EXからの上記「データ交換要求」信号への応答としての「データ」信号を送信しない。
それゆえ、探索端末EXは、被探索端末Ｂとの往復通信が失敗したと判断し、被探索端末Ｂを隣接端末としない。

なお、被探索端末Ｂは、探索端末EXであった場合に、隣接端末とならなかっただけで、別の無線端末が探索端末になって被探索端末の探索を行った場合に、隣接端末となり得ることは申すまでもない。

また探索端末EXが、被探索端末ＣからRNO(C)信号を受信し、当該信号の受信電界強度を測定する。そして探索端末EXは受信した電界強度が閾値を超えているかを確認して隣接端末候補の抽出を行う。

そして、閾値を超えていれば、探索端末EXは、被探索端末Ｃに対して「データ交換要求」信号を送信すると共に、「データ」を送信する。
被探索端末Ｃは、探索端末EXから「データ交換要求」信号を受信することができても、「データ」を受信することができなかったため、被探索端末Ｃは往復通信が失敗したと判断し、探索端末EXを隣接端末としない。

したがって、被探索端末Ｃは、探索端末EXからの上記「データ交換要求」信号への応答としての「データ」信号を送信しない。
それゆえ、探索端末EXは、被探索端末Ｃとの往復通信が失敗したと判断し、被探索端末Ｃを隣接端末としない。

なお、被探索端末Ｃは、探索端末EXであった場合に、隣接端末とならなかっただけで、別の無線端末が探索端末になって被探索端末の探索を行った場合に、隣接端末となり得ることは申すまでもない。

図８は、従来の無線通信ネットワークシステム構築のための通信シーケンス（その２）を示す図である。図８においては、一例として被探索端末としての端末Ａ〜ＣからRNO(ビーコン)信号を探索端末EXが受信し、受信した端末を記録しておき、あらためて記録した端末に対して探索端末が往復の通信を試みて隣接端末候補が隣接端末であることを確認して無線通信ネットワークシステムを構築する従来の通信シーケンス（その２）である。

図８に示す端末Ａ〜ＣからのRNO信号を探索端末EXが検出した場合、探索端末EXは、各端末からのRNO信号の電界強度を閾値で確認して隣接端末候補の抽出を行う。すなわち、
図８において探索端末EXが、被探索端末ＡからRNO(A)信号を受信し、当該信号の受信電界強度を測定する。そして探索端末EXは受信した電界強度が閾値を超えているかを確認して隣接端末候補の抽出を行う。

そして、閾値を超えていれば、探索端末EXは、被探索端末Ａに対して「データ交換要求」信号を送信すると共に、「データ」を送信する。
被探索端末Ａは、探索端末EXから「データ交換要求」信号の受信と、「データ」を受信することで、往復通信が成功したと判断し、探索端末EXを隣接端末として確認する。

一方、探索端末EXは、被探索端末Ａから「データ」を上記「データ交換要求」、「データ」信号の応答として受信することで、探索端末EXは往復通信が成功したと判断し、被探索端末Ａを隣接端末として確認する。

図示していないが、探索端末EXは、被探索端末Ａに対して往復通信が成功したら、被探索端末Ａをホップ数「１」の無線端末として中継段数テーブルに登録することでネットワークシステム構築の礎とする。

次に、探索端末EXが、被探索端末ＢからRNO(B)信号を受信し、当該信号の受信電界強度を測定する。そして探索端末EXは受信した電界強度が閾値を超えているかを確認して隣接端末候補の抽出を行う。

そして、閾値を超えていれば、探索端末EXは、被探索端末Ｂに対して「データ交換要求」信号を送信すると共に、「データ」を送信する。
被探索端末Ｂは、探索端末EXから「データ交換要求」信号を受信することはできても、「データ」を受信することができないため、被探索端末Ｂは往復通信が失敗したと判断し、探索端末EXを隣接端末としない。

したがって、被探索端末Ｂは、探索端末EXからの上記「データ交換要求」信号への応答としての「データ」信号を送信しない。
それゆえ、探索端末EXは、被探索端末Ｂとの往復通信が失敗したと判断し、被探索端末Ｂを隣接端末としない。

なお、被探索端末Ｂは、探索端末EXであった場合に、隣接端末とならなかっただけで、別の無線端末が探索端末になって被探索端末の探索を行った場合に、隣接端末となり得ることは申すまでもない。

また探索端末EXが、被探索端末ＣからRNO(C)信号を受信し、当該信号の受信電界強度を測定する。そして探索端末EXは受信した電界強度が閾値を超えているかを確認して隣接端末候補の抽出を行う。

そして、閾値を超えていないと判断されたため、探索端末EXは、被探索端末Ｃに対して「データ交換要求」信号を送信しないと共に、「データ」も送信しない。
被探索端末Ｃは、探索端末EXから「データ交換要求」信号を受信することも、「データ」を受信することができないため、被探索端末Ｃは往復通信が失敗したと判断し、探索端末EXを隣接端末としない。

したがって、被探索端末Ｃは、探索端末EXからの上記「データ交換要求」、「データ」信号への応答としての「データ」信号を送信しない。
それゆえ、探索端末EXは、被探索端末Ｃとの往復通信が失敗したと判断し、被探索端末Ｃを隣接端末としない。

なお、被探索端末Ｃは、探索端末EXであった場合に、隣接端末とならなかっただけで、別の無線端末が探索端末になって被探索端末の探索を行った場合に、隣接端末となり得ることは申すまでもない。

図７及び図８に示した、従来例における無線通信ネットワークの構築は、隣接端末候補の探索時にビーコン(RNO)を受信した端末を記録しておき、あらためて記録した端末に対して探索端末が往復の通信を試みて往復通信が成功した場合は、隣接端末として確認し、失敗した場合は隣接端末としないという取り扱いを行っていた。

下記特許文献１には、一方のノード(無線端末)が、相手側ノードからの受信電波強度をチェックして、これを相手側のノードに通知し、相手側のノード(無線端末)は、この通知に基づき自身の送信出力を制御して、可搬性を損なうことなく、環境変化にも柔軟に対応できる無線通信制御システムが記載されている。

また下記特許文献２には、自無線端末から属性要求信号を他無線端末に送信し、これに対する他無線端末からの応答信号の電界強度を測定すると共に他無線端末の属性情報を得る。応答信号の電界強度を測定し、これがある基準以上の電界強度を有するものであれば当該他無線端末を接続相手に特定し、接続要求信号を他無線端末に送信し、接続要求信号の応答が他無線端末から得られたら無線伝送路を確立して通信を開始する無線通信方式が記載されている。

また下記特許文献３には、複数の端末からのブロードキャスト信号をそれぞれ受信部で受信して受信された複数の端末のブロードキャスト信号の強度を測定する。記憶部は、測定された信号強度を端末ごとに記憶し、算出部は、信号強度が測定され、対象端末として記憶部に記憶された端末の信号強度と、対象端末以外の端末について記憶部に記憶された信号強度と、に基づいて自端末と対象端末との間の通信品質を算出する。算出部によって算出された各通信品質を複数の端末ごとに対応付けた品質情報を送信部から複数の端末に無線送信する無線通信方式が記載されている。

また下記特許文献４には、自無線端末は、他の無線端末からの受信電力を測定し、測定された受信電力を基に自装置の推定受信感度を取得する。そして取得された自装置の推定受信感度を他の無線端末に報知する。自無線端末は、報知された他の無線端末の推定受信感度を基に各他の無線端末の所要受電力を算出し、自無線端末の経路選択部が算出された所要受信電力を基に他の無線端末の中から送信先を選択するようにして、ランダムアクセス通信を行う無線端末における双方向の通信を確実に確立させることができる無線通信システムが開示されている。

特開平０７−３１２６１０号公報 特開２００１−１５６７０４号公報 特開２０１０−１３５８７０号公報 特開２０１３−２２９８２５号公報

間欠的に無線機能を動作させ中継も行う無線端末からなる無線ネットワークシステムにおいては、中継可能な端末(隣接端末)を検出するために、各端末が定期的に発信するビーコンの受信電界強度を測定し、受信電界強度が通信可能なレベルを超える端末に対してネットワークシステム確立のための通信を行ってネットワークシステムの構築のための隣接端末として確認するようにしていた。

また図７及び図８に示した、従来例におけるネットワークシステムの構築は、隣接端末候補の探索時にビーコン(RNO)を受信した端末を記録しておき、あらためてその端末に対して探索端末が往復の通信を試みて往復通信が成功した場合は、隣接端末として確認し、失敗した場合は隣接端末としないようにしていた。

しかるところ、送信電界強度の異なる端末を包含する無線通信ネットワークシステムで上記の無線通信ネットワークシステムの構築を試みる場合、特に、上記した探索端末の送信電界強度が被探索端末の送信電界強度に比べ小さいとき、上記探索端末が上記被探索端末のビーコンを十分な電界強度で受信できたとしても、往復通信については上記被探索端末が十分な電界強度で信号を受信できるとは限らない。

このため上記のような送信電界強度の異なる端末を包含する無線通信ネットワークのネットワークシステム構築にあっては、送信電界強度に差がある場合には安定して通信を行うことができないため通信失敗となる可能性が高く、通信失敗となると不必要な通信が徒に発生して端末自体は間欠駆動されるものであっても消費電流の増加を招いてしまうという課題があった。

そこで本願発明の目的は、送信電界強度の異なる端末を含み、送信電界強度が小さい端末が探索端末となって送信電界強度の大きい端末を検出した場合でも、安定して通信を行うことができる無線通信ネットワークシステム、無線通信ネットワークシステム構築方法、および、無線端末を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の無線通信ネットワークシステムは、複数の無線端末のいずれか一つが探索端末となり、その余の無線端末が被探索端末となってネットワークシステムを構築する場合であって、
上記被探索端末は、ビーコンパケットに送信電界強度を格納して送信する手段を有し、
上記探索端末は、送信されたビーコンの電界強度を測定し、上記探索端末の自送信電界強度と上記被探索端末の送信電界強度とを基に閾値で確認して隣接端末候補を判定し、判定された隣接端末候補に対して往復通信を実施する隣接端末確認制御手段を有し、
上記往復通信が成功した隣接端末候補を隣接端末として中継段数テーブルに登録することにより無線通信ネットワークシステムを構築する、ことを特徴とする。

上記において、
上記被探索端末は、ビーコンパケットのデータ部に自機の送信電界強度情報を格納して送信する、ことを特徴とする。

また上記において、
上記被探索端末は、ビーコンパケットのヘッダ部にビーコン種別を格納して送信する、ことを特徴とする。

また上記において、
上記探索端末の隣接端末確認制御手段は、
上記被探索端末から送信されたビーコンの電界強度を測定して上記被探索端末に対する受信電界強度を算出する手段と、
ビーコンパケットに格納されている上記被探索端末の送信電界強度を抽出する手段と、
上記探索端末の自送信電界強度と抽出された上記被探索端末の送信電界強度との差分から補正値を算出する手段と、
上記算出された上記被探索端末の受信電界強度を前記算出された補正値を用いて補正し隣接端末判定閾値との比較により隣接端末候補を判定する手段と、
判定された隣接端末候補に対して往復通信が成功するかを確認する手段と、を有していることを特徴とする。

また上記において、
上記探索端末は、
上記隣接端末確認制御手段により往復通信が成功した隣接端末候補を隣接端末として中継段数テーブルに登録することにより無線通信ネットワークシステムを構築する、ことを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の無線通信ネットワークシステム構築方法は、
複数の無線端末のいずれか一つが探索端末となり、その余の無線端末が被探索端末となってネットワークシステムを構築する無線通信ネットワークシステム構築方法であって、
上記被探索端末は、ビーコンパケットに自機の送信電界強度を格納して送信するステップを含み、
上記探索端末は、上記被探索端末から送信されたビーコンの電界強度を測定して上記被探索端末に対する受信電界強度を算出するステップ、
ビーコンパケットに格納されている上記被探索端末の送信電界強度を抽出するステップ、
上記探索端末の自送信電界強度と抽出された上記被探索端末の送信電界強度との差分から補正値を算出するステップ、
上記算出された上記被探索端末の受信電界強度を上記算出された補正値を用いて補正し隣接端末判定閾値との比較により隣接端末候補を判定するステップ、および、
判定された隣接端末候補に対して往復通信が成功するかを確認するステップを含み、
上記確認により往復通信が成功した隣接端末候補を隣接端末として中継段数テーブルに登録することで無線通信ネットワークシステムを構築する、ことを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の無線端末は、
データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路とを有する無線端末であって、
上記無線端末がネットワークシステムを構築する被探索端末となった場合には、ビーコンパケットに送信電界強度を格納して送信する、ことを特徴とする。

上記において、
上記無線端末がネットワークシステムを構築する探索端末となった場合には、送信されたビーコンの電界強度を測定し、上記探索端末の自送信電界強度と上記被探索端末の送信電界強度とを基に閾値で確認して隣接端末候補を判定し、判定された隣接端末候補に対して往復通信を実施する、ことを特徴とする。

また上記において、
上記無線端末がネットワークシステムを構築する探索端末となった場合には、往復通信が成功した隣接端末候補を隣接端末として中継段数テーブルに登録することにより無線通信ネットワークシステムを構築する、ことを特徴とする。

本発明によれば、探索端末の送信電界強度が被探索端末の送信電界強度に比べ小さい場合であっても、探索端末の通信の性能を変えることなく、安定して通信を行うことができる。

また本発明によれば、受信したビーコンパケットに格納されている被探索端末の送信電界強度と、探索端末の送信電界強度とを用いて、探索端末における受信電界強度を補正したうえで隣接端末判定閾値と比較し、該閾値を超えていれば隣接端末候補として確認し、確認された隣接端末候補であれば探索端末のパケットが被探索端末に到達する可能性が高いと判断してネットワーク確立のための通信を実施するので、不要な通信を減らすと共に消費電流の増加を抑えることが可能となる。

本発明が適用される無線通信ネットワークシステムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る間欠動作無線端末の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステム構築のための通信シーケンスを示す図である。 本発明の実施形態に係る隣接端末候補の判定のための受信電界強度の補正例を示す表である。 本発明の実施形態で用いるビーコンパケットの構造(その１)を示す図である。 本発明の実施形態で用いるビーコンパケットの構造(その２)を示す図である。 従来の無線通信ネットワークシステム構築のための通信シーケンス（その１）を示す図である。 従来の無線通信ネットワークシステム構築のための通信シーケンス（その２）を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明が適用される無線通信ネットワークシステムの構成例を示す図である。図１において、各間欠動作無線端末（以下、“無線端末”又は“端末”という。）X1〜X6はセンサーＳから情報を取り込むことができ、取り込んだ情報を無線通信ネットワークシステムＮ内の全ての無線端末で共有することができるようにされるものである。

より詳細に説明すれば、図１は、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムの構成例を示す図である。
図１において、「X1〜X6」は、本発明の実施形態に係る無線端末を示し、「Ｓ」は、無線端末X1〜X6と電気的に接続されたセンサーを示し、無線端末X1〜X6間を繋ぐ実線は、繋がれた無線端末同士が直接通信可能であるとして示している。なお、無線端末X1,X3にはセンサーＳとの接続が省略されている。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステムは、複数の無線端末X1〜X6と無線通信により相互に通信可能に接続され、いわゆるマルチホップ方式の無線通信ネットワークシステムＮを構成するものである。

図示の無線端末X1〜X6は、送信しようとする通信データの宛先にあたる他の無線端末と直接、又はそれ以外の無線端末には他の無線端末が中継して間接的に通信可能に構成される。

このような構成により本発明の無線通信ネットワークシステムは、無線通信ネットワークシステムＮ内の全ての無線端末X1〜X6と、直接又は間接的に通信データの送受信を行うことができる。

また本実施形態において、無線通信ネットワークシステムＮ内の無線端末は、各種のセンサーＳと接続され、接続されたセンサーＳが検知した情報を取得可能に構成されている。

センサーＳとしては、例えば、火災報知機や、防犯センサー（侵入者を検知するための熱感知センサーや衝撃センサー）を用いることができる。
具体的には、例えば、センサーＳが火災報知機の場合には、当該センサーＳが接続された無線端末は、一の無線端末がセンサーＳから情報を取得したときには、当該情報を同時転送及び中継して無線通信ネットワークシステムＮ内の全ての無線端末に伝達して、センサーＳから取得した情報を全無線端末X1〜X6で共有することができる。

なお、図１に示されるネットワークシステムの形態（トポロジー）は、単なる例にすぎず、図１に示される無線通信ネットワークシステムトポロジーに限定されないことは云うまでもない。

［無線端末の概要］
図２は、本発明の実施形態に係る無線端末の構成を示すブロック図である。図２において、本発明の実施形態に係る無線端末は、内部に少なくとも演算装置及び記憶装置を含む制御部１と、無線による通信データの送受信を行う無線部２と、から構成されている。

制御部１及び無線部２は、電池(バッテリ)Ｂから電力が供給され動作するように構成されている。また、電池Ｂは間欠動作制御部３を介して制御部１及び無線部２に接続され、間欠動作制御部３により制御部１及び無線部２を間欠的に動作させるように構成されている。

すなわち、間欠動作制御部３は、電池Ｂから制御部１及び無線部２への電力供給を、例えば、一定時間ごとにスリープ（休止）状態に移行できる程度に低減する、もしくは通信データを受信するまでの間スリープ状態に移行できる程度に低減する構成とし、無線端末の動作を間欠的なものにしている。

このような構成により、本発明の無線端末の消費電力は低く抑えられ、電池Ｂによる長時間の動作が可能となるものである。
また本発明の無線端末は、制御部１及び無線部２を用い、通信データの送受信に、「同時転送」と「中継」の２つの方法を使用する。

無線端末における「同時転送」は、隣接する(論理中継数が１の)端末数に比例して決められる所定の同期信号（ビーコン信号に同じ）の待ち時間内に通信データを隣接する無線端末のすべてに転送する通信方法を指している。

また「中継」は、一の無線端末が受信した通信データをネットワークシステム内の他の無線端末に送信する方法である。そして本実施形態においては、無線端末がやりとりする通信データは、所定のパケットフォーマット内に包含されて送受される。

次に、制御部１及び無線部２の動作について詳しく説明する。すなわち制御部１は、パケット送受信制御装置１０、隣接端末確認制御部１１０、差分演算部１２０、同時転送送受信装置１１、中継パケット送受信装置１２、及び中継段数テーブル１３を備える。

これらの装置（１０〜１３）は、いずれも制御部１に包含されている演算装置及び記憶装置を用いて実行されるソフトウェアとして実装されているものである。
因みに差分演算部１２０は、自他の無線端末の送信電界強度を差分演算し、それを基に自端末における受信電界強度を補正し所定の閾値を超えているものを隣接端末候補として抽出する。

そして抽出された隣接端末候補に対して隣接端末確認制御部１１０が往復通信シーケンス（後述する）を実施して、往復通信が成功したならば隣接端末として中継段数テーブル１３に登録する。これについては後述する。なお隣接端末に対してはホップ数「１」が設定される。

因みに図２では、制御部１および無線部２の各構成装置への制御信号の流れについては省略している。
無線部２は、制御部１で扱う通信データと無線通信により伝達する信号とを相互に入れ替えて、他の無線端末と直接または間接に無線通信が可能となるように構成されている。

念のため記述すれば、本発明の実施形態に係る無線端末は、バッテリ(電池=Ｂ)駆動の近距離無線通信により無線通信を行うように構成されている。
無線部２には、アンテナ５が接続され、他の無線端末に信号を送信するとともに、他の無線端末から信号を受信する。

本実施形態において無線送信回路２１は、制御部１で処理された通信データを変調して無線により宛先となる無線端末に送信する。
また無線受信回路２２は、無線端末から送られてきた信号を受信して制御部１により処理可能な通信データに復調する。

切り替え部２３は、制御部１からの制御信号（不図示）により、無線送信回路２１及び無線受信回路２２の動作を切り替える。
同時転送送受信装置１１は、無線部２の無線送信回路２１及び無線受信回路２２を用いて、通信データの同時転送を行うように構成されている。より詳しくは、直接通信可能な（１ホップで通信可能な）無線端末に同一の通信データを送受信するように構成されている。

中継パケット送受信装置１２は、無線部２の無線送信回路２１及び無線受信回路２２を用いて、通信データの中継を行うように構成されている。
中継段数テーブル１３は、自端末から無線通信ネットワークシステムＮ内の全ての無線端末それぞれへの論理中継数（ホップ数）を保持するテーブルであり、無線端末同士の適宜の送受信によりホップ数が更新または新たに設定される。このようなテーブルを各無線端末に備えることによりネットワークシステムを介した通信が可能になることは公知技術であるため、これ以上の説明を割愛する。

なお、中継段数テーブル１３の論理中継数の設定は、例えば、無線通信ネットワークシステムＮの構築時に通信によってネットワークシステム内における相互の位置関係を把握することによって行うことも可能であるが、後述する本発明のネットワークシステム構築のための手法を採ることにより設定する。

Ｉ／Ｆ（インターフェース）は、センサーＳ等に接続可能とするインターフェースであり、図１に示す無線通信ネットワークシステムＮ内のすべての無線端末Ｘに設けられている。

次に、パケット送受信制御装置１０は、ネットワークシステム構築後であれば他の無線端末を宛先として指定し、当該宛先に通信データを伝達可能にするよう構成されている。この場合において、「中継」を司る無線端末にあっては、発信端末である自端末から最も遠い距離にある（論理中継数が最も多い）無線端末が宛先に設定されていれば通信データを「中継」することになる。

同時転送を実行する場合には、制御部１内に中継段数テーブル１３を参照して同時転送すべき無線端末等に基づく所定の演算（後述する）により求まる同期待ち時間を記憶するとともにタイマーを備え、同時転送開始時点から当該タイマーによりカウントされた時間が、同期待ち時間に達した(タイムアウトした)場合、もしくは、同時転送すべき無線端末すべてに通信データの送信が終了した場合には、同時転送を終了する。

なお、同時転送を担う無線端末の同期待ち時間は、中継段数テーブル１３及び自端末で管理している未転送の端末情報を参照し、隣接する（ホップ数が１の）無線端末の端末数を集計してその端末数を基に所定の計算式によって同期待ち時間を設定するが、本発明の主旨と外れるためその説明を省くことにする。

パケット送受信制御装置１０は、間欠的に、無線部２の無線送信回路２１を介して、周囲の無線端末に自端末がアクティブであることを示すビーコン信号を送信する。
また、パケット送受信制御装置１０は、無線部２の無線受信回路２２を介して、他の端末のビーコン信号を受信し、これを基に自端末から通信データを送信するタイミングを調整する。

以上までの記述に基づいて、改めて本発明の無線通信ネットワークシステム構築後の通信データの送信／受信動作について簡単に説明する。なお、ネットワークシステム構築後の通信データの送信／受信動作を説明することは本旨ではないため概略のみ説明することとする。

「同時転送」を担う無線端末は、発信端末より論理中継数が最も多い無線端末より１ホップ手前に選定される。発信端末は、宛先として最も論理中継数が多い無線端末を選定するので、「同時転送」を担う無線端末は、論理中継数が最も多い端末より１ホップ手前の無線端末に選定して「同時転送」を担わせる。

「同時転送」を担った無線端末が無線端末への同時転送を終了した場合には、自端末に記憶された中継段数テーブル、未転送の端末情報を参照して、自無線端末内以外に未転送状態の無線端末が存在するかを確認して、今度は、自端末が発信端末となり、自端末の中継段数テーブルに格納されているホップ数が最も多い未転送状態の無線端末を宛先に設定して通信データを送信する。

図１に示すような端末数が少ない例示的な無線通信ネットワークシステムであれば、「同時転送」を担う無線端末のみで全ての無線端末に対して伝達する必要性がある情報を送信することが可能になるかも知れない。

しかしながらもっと規模が大きな無線通信ネットワークシステムでは、「同時転送」により受信した通信データを、論理中継数がそれよりも１つ多い端末さらに「中継」を行って通信データを送信することで、ネットワークシステムを構成するすべての無線端末で情報の共有がなされる。

図３は、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークシステム構築のための通信シーケンスを示す図である。また図４は、本発明の実施形態に係る隣接端末候補の判定のための受信電界強度の補正例を示す表である。

図３において、探索端末EXに到達する送信電界強度を有する端末、すなわち端末Ａ〜Ｃが存在した場合に、探索端末EXは、図４の表に示すような電界強度でビーコンを受信することとなる。

探索端末EXでは、端末Ａ〜Ｃのビーコンパケットに含まれている送信電界強度を基に、受信電界強度を補正するための補正値(探索端末の電界強度−被探索端末の電界強度)を算出する。

そして端末Ａ〜Ｃの受信電界強度に対して算出した補正値を加える演算を行った後に、演算した値と探索端末EXが設定により予め用意した隣接端末判定閾値（以下、単に“閾値”という）とを比較して、比較した値が設定した閾値を超えているか否かを判定し隣接端末候補を確認する。

詳しく説明すると、図３において隣接端末候補を探索する探索端末EXが、被探索端末Ａ〜ＣからRNO(ビーコン)信号を受信するに伴い、探索端末EXは、図４に示されるようにRNO(ビーコン)信号の受信電界強度を補正し、その後、探索端末EXが設定により予め用意した隣接端末判定閾値で確認することで隣接端末候補の抽出を行う。

これをさらに詳しく説明すると、探索端末EXの隣接端末確認制御手段１１０は、被探索端末ＡからRNO(A:１３dB)を受信し、当該信号の受信電界強度を測定する。ここでRNO信号中の(A:１３dB)は、被探索端末Ａの送信電界強度が１３ｄＢであることを表している。以下でも同様である。

そして隣接端末確認制御手段１１０は、探索端末EXの自送信電界強度（ここでは、１３ｄＢとする）と被探索端末Ａの送信電界強度とを基に補正値を演算する。
さらに隣接端末確認制御手段１１０は、ビーコン受信により計測した受信電界強度に補正値を加算する。そのうえで、この加算により得る補正値と既に探索端末EXが受信した受信電界強度を加算して補正結果を得る。そしてこの補正結果と探索端末EXに設定されている閾値とを比較する。

補正結果は、図４の表に示されているように、被探索端末Ａの場合は−６５ｄＢであり、設定されている閾値−８０ｄＢを超えていることが確認できるため、隣接端末確認制御手段１１０は、被探索端末Ａが隣接端末候補となっていることを判定し、判定された隣接端末候補、すなわち、被探索端末Ａ、に対して往復通信を実施する。

往復通信は、探索端末EXが被探索端末Ａに対して「データ交換要求」信号を送信すると共に、「データ」を送信する。
被探索端末Ａは、探索端末EXから「データ交換要求」信号の受信と、「データ」を受信することで、被探索端末Ａは往復通信が成功であると判断して自端末の中継段数テーブル１３に探索端末EXを隣接端末として登録する。

また探索端末EXは、被探索端末Ａから「データ」を上記「データ交換要求」信号と「データ」の応答として受信することで、探索端末EXは往復通信が成功であると判断して自端末の中継段数テーブル１３に被探索端末Ａを隣接端末として登録する。

次に、探索端末EXの隣接端末確認制御手段１１０は、被探索端末ＢからRNO(B:２３dB)を受信し、当該信号の受信電界強度を測定する。そして上記したように、補正結果を算出し、この算出結果と上記の閾値を比較して確認する(後述する)ことに伴い、探索端末EXは、被探索端末Ｂに対して「データ交換要求」を行うための信号を送信すると共に、「データ」を送信する。

被探索端末Ｂは、探索端末EXから「データ交換要求」信号の受信と、「データ」を受信することで、被探索端末Ｂは往復通信が成功であると判断して探索端末EXを隣接端末として登録する。

また探索端末EXは、被探索端末Ｂから「データ」を上記「データ交換要求」信号と「データ」の応答として受信することで、探索端末EXは往復通信が成功であると判断して被探索端末Ｂを隣接端末として登録する。

また、探索端末EXの隣接端末確認制御手段１１０は、被探索端末ＣからRNO(Ｃ:２３dB)を受信し、当該信号の受信電界強度を測定する。そして上記したように、補正結果を算出し、この算出結果と上記の閾値を比較するも確認することができない(後述する)ことによって、探索端末EXは、被探索端末Ｃが隣接端末候補として所定の受信電界強度の条件を満たさないと判断するものの、「データ交換要求」を行うための信号及び「データ」の送信を行う。

被探索端末Ｃは、探索端末EXから「データ交換要求」信号が受信できないこと、および、「データ」を受信できないことにより、被探索端末Ｃは往復通信が失敗であると判断し、探索端末EXを隣接端末として登録不可とする。

また探索端末EXは、被探索端末Ｃへの「データ」信号の送信を見送ったことで、探索端末EXは往復通信が失敗であると判断して被探索端末Ｃを隣接端末として登録不可とする。
なお、上記において探索端末EXは、被探索端末Ｃが隣接端末候補として所定の受信電界強度の条件を満たさないと判断できれば、「データ交換要求」信号及び「データ」の送信を当初から見送ることもあり得る。

図５は、本発明の実施形態で用いるビーコンパケットの構造(その１)を示す図である。図５に示すビーコンパケットの構造では、送信するビーコンパケットのヘッダ部内に、パケット種別としてビーコンであることを示し、また送信するビーコンパケットのデータ部内に送信電界強度の値を格納してビーコンを送信するものである。

図６は、本発明の実施形態で用いるビーコンパケットの構造(その２)を示す図である。図６に示すビーコンパケットの構造では、上記図５に示すパケット構造とは異なり、送信するビーコンパケットのヘッダ部内に、予めパケット種別としてビーコンα、β、γを用意しておき、さらにパケット種別毎に送信電界強度の値を含ませてビーコンを送信するものである。

このパケット構造では、ヘッダ部のパケット種別を判別すれば、それに対応する電界強度の値を知ることが可能となるので、上述した補正値の算出・演算時間を早めることが可能となる。

１ 制御部
２ 無線部
３ 間欠動作制御部
５ アンテナ
１０ パケット送受信制御装置
１１ 同時転送送受信装置
１２ 中継パケット送受信装置
１３ 中継段数テーブル
２１ 無線送信回路
２２ 無線受信回路
２３ 切り替え部
１１０ 隣接端末確認制御部
１２０ 差分演算部
Ｂ 電池（バッテリ）
Ｉ／Ｆ インターフェース
Ｓ センサー
X1〜X6 間欠動作無線端末

Claims (9)

1. 複数の無線端末のいずれか一つが探索端末となり、その余の無線端末が被探索端末となってネットワークシステムを構築する場合であって、
   前記被探索端末は、ビーコンパケットに送信電界強度を格納して送信する手段を有し、
   前記探索端末は、送信されたビーコンの電界強度を測定し、前記探索端末の自送信電界強度と前記被探索端末の送信電界強度とを基に閾値で確認して隣接端末候補を判定し、判定された隣接端末候補に対して往復通信を実施する隣接端末確認制御手段を有し、
   前記往復通信が成功した隣接端末候補を隣接端末として中継段数テーブルに登録することにより無線通信ネットワークシステムを構築する、ことを特徴とする無線通信ネットワークシステム。
2. 前記被探索端末は、ビーコンパケットのデータ部に自機の送信電界強度情報を格納して送信する、ことを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワークシステム。
3. 前記被探索端末は、ビーコンパケットのヘッダ部にビーコン種別を格納して送信する、ことを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワークシステム。
4. 前記探索端末の隣接端末確認制御手段は、
   前記被探索端末から送信されたビーコンの電界強度を測定して前記被探索端末に対する受信電界強度を算出する手段と、
   ビーコンパケットに格納されている前記被探索端末の送信電界強度を抽出する手段と、
   前記探索端末の自送信電界強度と抽出された前記被探索端末の送信電界強度との差分から補正値を算出する手段と、
   前記算出された前記被探索端末の受信電界強度を前記算出された補正値を用いて補正し隣接端末判定閾値との比較により隣接端末候補を判定する手段と、
   判定された隣接端末候補に対して往復通信が成功するかを確認する手段と、を有している、
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワークシステム。
5. 前記探索端末は、
   前記隣接端末確認制御手段により往復通信が成功した隣接端末候補を隣接端末として中継段数テーブルに登録することにより無線通信ネットワークシステムを構築する、
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワークシステム。
6. 複数の無線端末のいずれか一つが探索端末となり、その余の無線端末が被探索端末となってネットワークシステムを構築する無線通信ネットワークシステム構築方法であって、
   前記被探索端末は、ビーコンパケットに自機の送信電界強度を格納して送信するステップを含み、
   前記探索端末は、前記被探索端末から送信されたビーコンの電界強度を測定して前記被探索端末に対する受信電界強度を算出するステップ、
   ビーコンパケットに格納されている前記被探索端末の送信電界強度を抽出するステップ、
   前記探索端末の自送信電界強度と抽出された前記被探索端末の送信電界強度との差分から補正値を算出するステップ、
   前記算出された前記被探索端末の受信電界強度を前記算出された補正値を用いて補正し隣接端末判定閾値との比較により隣接端末候補を判定するステップ、および、
   判定された隣接端末候補に対して往復通信が成功するかを確認するステップを含み、
   前記確認により往復通信が成功した隣接端末候補を隣接端末として中継段数テーブルに登録することで無線通信ネットワークを構築する、ことを特徴とする無線通信ネットワークシステム構築方法。
7. データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路とを有する無線端末であって、
   前記無線端末がネットワークシステムを構築する被探索端末となった場合には、ビーコンパケットに送信電界強度を格納して送信する、
   ことを特徴とする無線端末。
8. データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路とを有する無線端末であって、
   前記無線端末がネットワークシステムを構築する探索端末となった場合には、送信されたビーコンの電界強度を測定し、前記探索端末の自送信電界強度と前記被探索端末の送信電界強度とを基に閾値で確認して隣接端末候補を判定し、判定された隣接端末候補に対して往復通信を実施する、
   ことを特徴とする無線端末。
9. データを無線にて送信する無線送信回路と、無線で送信されたデータを受信する無線受信回路とを有する無線端末であって、
   前記無線端末がネットワークシステムを構築する探索端末となった場合には、往復通信が成功した隣接端末候補を隣接端末として中継段数テーブルに登録することにより無線通信ネットワークを構築する、
   ことを特徴とする請求項８記載の無線端末。

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