JP2019047433A - 調停装置、無線アクセスシステム、調停方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】データの欠落や伝送遅延の発生を低減することができる調停装置、無線アクセスシステム、調停方法及びプログラムを提供することである。【解決手段】調停装置は、複数の無線機１１、１３を有し、仮想無線アクセスシステムを複数動作させる無線アクセスシステム１において、無線機が無線通信を行うタイムスロットを決定する。調停装置は、送信割り当て生成部を持つ。送信割り当て生成部は、複数の仮想無線アクセスシステムのフレーム送信周期の最小公倍数を定周期とし、仮想無線アクセスシステムごとに、エンドデバイスとゲートウェイとなる無線機との間の転送ルートにおいて無線フレームが転送される順に無線機がタイムスロットを使用し、かつ、異なる転送ルートは異なるタイムスロットを使用するよう、定周期を所定数に分割した長さのタイムスロットを無線機に割り当て、定周期のタイムスロットにマッピングする。【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、調停装置、無線アクセスシステム、調停方法及びプログラムに関する。

ものとインターネットをつなぐＩｏＴ（Internet of Things）では、さまざまなセンサデータをネットワーク経由でサーバに収集する。センサデータを送信するためのネットワークへの接続には、配線敷設コストの低減のため、無線による接続が有効である。近年は、ローパワーで比較的低速の無線アクセスデバイスが開発されている。これらは主にプライベート網として構築され、周波数帯もアンライセンスバンドが使用される。

同一の無線アクセスシステムを利用して、データ収集周期が異なる、あるいは、ゲートウェイやコーディネータなどのデータ収集箇所が異なる複数のデータ収集システムのセンサデータを収集できれば、設備コスト、設置コストの点から望ましい。しかし、定周期の複数のデータ収集システムが同一の無線アクセスシステム上で動作する場合、無線機からのデータ送信タイミングが一致し、短時間に高トラフィックな状況になることがある。このような状況では、無線送信が互いに衝突し、データの欠落や伝送遅延が発生する可能性がある。また、複数のデータ収集システムの無線信号が集中してしまうと、データ収集箇所に直接信号が届かない無線機からの送信データを中継する無線中継装置が処理能力を超えてしまい、データの欠落や伝送遅延が発生する可能性がある。

特開２００５−２５２６２７号公報

本発明が解決しようとする課題は、データの欠落や伝送遅延の発生を低減することができる調停装置、無線アクセスシステム、調停方法及びプログラムを提供することである。

実施形態の調停装置は、複数の無線機を有し、エンドデバイスとデータ処理装置との間の送受信する無線フレームを少なくとも複数の前記無線機の一部により中継する仮想無線アクセスシステムを複数動作させる無線アクセスシステムにおいて前記無線機が無線通信を行うタイムスロットを決定する。調停装置は、送信割り当て生成部を持つ。送信割り当て生成部は、複数の前記仮想無線アクセスシステムにおけるフレーム送信周期の最小公倍数を定周期とし、前記仮想無線アクセスシステムごとに、前記エンドデバイスと前記仮想無線アクセスシステムにおける前記データ処理装置へのゲートウェイとなる前記無線機との間の転送ルートにおいて前記無線フレームが転送される順に前記無線機がタイムスロットを使用し、かつ、前記エンドデバイスと無線フレームを送受信する前記無線機が異なる転送ルートでは異なるタイムスロットを使用するよう、前記定周期を所定数に分割した長さのタイムスロットを前記無線機に割り当て、複数の前記仮想無線アクセスシステムごとに割り当てた前記タイムスロットを前記定周期のタイムスロットにマッピングする。

第１の実施形態の無線アクセスシステムの構成例を示す図。 第１の無線機の機能ブロック図。 第２の無線機の機能ブロック図。 第３の無線機の機能ブロック図。 基本周期とタイムスロットを説明する図。 物理無線アクセスシステムの接続構成例を示す図。 図６の第１の無線機と第３の無線機を抽出した図。 仮想無線アクセスシステムのネットワークトポロジの例を示す図。 他の仮想無線アクセスシステムのネットワークトポロジの例を示す図。 タイムスロット割当て処理を示すフロー図。 タイムスロット割り当て例を示す図。 タイムスロットマッピングの例を示す図。 タイムスロットマッピングの別の例を示す図。 第２の実施形態のネットワークトポロジ見直し処理を示すフロー図。 複数の仮想無線アクセスシステムを重畳した図。 見直し後のネットワークトポロジを示す図。 ネットワークトポロジ見直し後に複数の仮想無線アクセスシステムを重畳した図。 第３の実施形態の判定表の例を示す図。 同実施形態のタイムスロット割り当て処理を示すフロー図。 第４の実施形態のノードにおける受信レベルの例を示す図。 同実施形態のタイムスロット割り当て処理を示すフロー図。 第６の実施形態のタイムスロット割り当て処理を示すフロー図。 同実施形態のタイムスロット割り当て処理を示すフロー図。 同実施形態のタイムスロット割り当て処理を示すフロー図。 同実施形態のタイムスロット割り当て結果を示す図。

以下、実施形態の調停装置、無線アクセスシステム、調停方法及びプログラムを、図面を参照して説明する。

無線アクセスシステムは、例えば、センサデータを収集し、収集したセンサデータを用いて処理を行うセンサ収集システムにおいて、センサデータを送信するためのネットワークとして用いられる。このようなセンサ収集システムの例として、工場内やビル内の空調システム、照明システム等がある。これらセンサ収集システムでは、屋内施設管理の制御コントローラにセンサデータが収集される。また、他の例として、工場内やビル内の機器稼働情報、物品管理情報等の別目的のセンサデータを収集するセンサ収集システムがある。アプリケーションが異なるこれらセンサ収集システムに用いられる無線アクセスシステムでは、センサデータ等の情報の収集箇所であるゲートウェイ、又は、コーディネータの設置箇所が異なることがある。また、センサデータを定周期で収集する場合、センサ収集システム毎に収集周期が異なることもある。

本実施形態では、ゲートウェイが異なり得る、また、センサデータの収集周期が異なり得る複数の無線アクセスシステムを、一つの物理無線アクセスシステム上で動作させる。これにより、周波数資源の消費を抑えること、無線信号の衝突や干渉を低減すること、エンドデバイスとゲートウェイ間を低遅延で伝送すること、設備負担を低減することを可能とする。以下に詳細な実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の無線アクセスシステム１の構成例を示す図である。無線アクセスシステム１は、１台以上の無線機１１と、複数台の無線機１２と、１台の無線機１３とを備える。なお、無線アクセスシステム１は、無線機１３を複数台備えてもよい。無線アクセスシステム１を、アプリケーション毎の無線アクセスシステムと区別するために、以降は、「物理無線アクセスシステム１」と記載する。アプリケーション毎の無線アクセスシステムは、物理無線アクセスシステム１の上に論理的に異なるネットワークトポロジで構築される。そこで、以後は、このアプリケーション毎の無線アクセスシステムを「仮想無線アクセスシステム」と記載する。以下では、仮想無線アクセスシステムが、それぞれ異なるセンサ収集システムに用いられる場合を例に説明する。

無線機１１と１台以上の無線機１２とは、サブ無線アクセスネットワーク２ａを構成する。無線機１３と１台以上の無線機１２とは、サブ無線アクセスネットワーク２ｂを構成する。以下では、サブ無線アクセスネットワーク２ａ及びサブ無線アクセスネットワーク２ｂを総称してサブ無線アクセスネットワーク２と記載する。

無線機１１及び無線機１３はそれぞれ、自機と同じサブ無線アクセスネットワーク２の無線機１２と無線通信を行う。無線機１１は、さらに、他の無線機１１及び無線機１３と無線通信を行い、他の無線機１１又は無線機１３から受信したデータを中継する機能をもつ。また、無線機１３は、さらに、無線機１１と無線通信を行い、無線機１１から受信したデータを中継する機能をもつ。

加えて、無線機１１及び無線機１３は、図示しない制御装置や他のネットワークと接続される。無線機１１及び無線機１３は、無線機１２に接続される制御装置や他のネットワークへのデータを、無線機１２に送信するか、又は、中継のため他の無線機１１に送信する。無線機１２は、自機に接続される制御装置や他のネットワークからのデータを、無線機１１又は無線機１３へ送信する。

物理無線アクセスシステム１は、無線機１２に接続する図示しないセンサ機器や制御対象機器からのデータを、物理無線アクセスシステム１を介して、無線機１１又は無線機１３に接続する図示しない制御装置や他のネットワークへ送信する。

図２は、無線機１１の構成例を示す機能ブロック図である。無線機１１は、インタフェース部１１１と、ルーティング部１１２と、送信制御部１１３と、無線インタフェース部１１４とを備える。

インタフェース部１１１は、図示しない他のネットワークや制御装置からのメッセージを受信する。インタフェース部１１１は、受信したメッセージ内の送信対象のデータ及び宛先情報を元に送信フレームを生成し、ルーティング部１１２に転送する。また、インタフェース部１１１は、ルーティング部１１２からの受信フレームを受ける。インタフェース部１１１は、受信フレームのデータに送信に必要な情報を付加して、図示しない他のネットワークや制御装置へメッセージとして送信する。

ルーティング部１１２は、インタフェース部１１１からの送信フレーム、及び、無線インタフェース部１１４からの受信フレームを受ける。ルーティング部１１２は、送信フレームに付随する宛先情報に基づいて、また、受信フレームに付随する宛先情報に基づいて、他の無線機１１、無線機１３又はインタフェース部１１１への転送を決定する。

ルーティング部１１２は、宛先が、自身の所属するサブ無線アクセスネットワーク２内の無線機１２である場合、宛先情報とデータとその他送信に必要な情報を元に再度送信フレームを生成し、送信制御部１１３に転送してもよい。ルーティング部１１２は、宛先が、自身の所属するサブ無線アクセスネットワーク２以外の無線機１１又は無線機１３である場合、次の転送先の無線機１１又は無線機１３の宛先情報と、最終宛先情報と、送信に必要な情報とを元に再度送信フレームを生成し、送信制御部１１３に転送する。ルーティング部１１２は、宛先が自機である場合、送信フレームをインタフェース部１１１に転送する。

送信制御部１１３は、ルーティング部１１２が出力した送信フレームに対する無線インタフェース部１１４への転送を制御する。送信制御部１１３は、転送の制御を行うための情報として、無線機１３が生成した後述のタイムスロット割り当て表を、無線インタフェース部１１４を介して無線機１３から受信し、保持する。タイムスロット割り当て表は、各タイムスロットにおいて無線信号の送受信を行う無線機を示す。送信制御部１１３は、保持しているタイムスロット割り当て表に基づき、転送制御を実施する。また、送信制御部１１３は、無線機１３からのタイムスロット同期用制御信号を、無線インタフェース部１１４を介して受信し、タイムスロット転送制御のタイミングを無線機１３と同期する機能を持つ。また、送信制御部１１３は、転送を停止しても送信フレームの欠落が発生しないように、送信フレームを保持するバッファ機能をもつ。

無線インタフェース部１１４は、送信制御部１１３が出力した送信フレームを無線送信できるように制御及び変換し、無線機１２、他の無線機１１又は無線機１３へ無線フレームを送信する。具体的には無線インタフェース部１１４は、制御処理として、ＣＳＭＡ−ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式又はＡＬＯＨＡ方式による送信、送信確認、宛先付加などの、ポイントツーポイント間の無線通信の制御を行う。これにより、無線インタフェース部１１４は、媒体での衝突や、送信失敗の１次回避を行うＭＡＣ（Medium Access Control）層の動作を行う。また、無線インタフェース部１１４は、変換処理として、シンボルマップや変調などの物理層の動作を行う。変調には、例えば、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying：周波数偏移変調）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）等が用いられるが、これらに限定されない。また、無線インタフェース部１１４は、その逆の処理を行い、無線機１２、又は、他の無線機１１及び無線機１３からの無線フレームの受信を行う。

図３は、無線機１２の構成例を示す機能ブロック図である。同図において、図２に示す無線機１１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。無線機１２は、インタフェース部１１１と、送信制御部１１３と、無線インタフェース部１１４とを備える。同図に示す無線機１２が、無線機１１と異なる点は、ルーティング部１１２を備えていない点であり、その他は無線機１１と同様に動作する。

図４は、無線機１３の構成例を示す機能ブロック図である。同図において、図２に示す無線機１１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。無線機１３は、インタフェース部１１１と、ルーティング部１１２と、送信制御部１１３と、無線インタフェース部１１４と、送信割り当て生成部１３５とを備える。このように、無線機１３は、無線機１１に、調停装置としての機能を有する送信割り当て生成部１３５を追加した構成である。無線機１３のその他の構成は、無線機１１と同じ構成であり、無線機１１と同様に動作する。送信割り当て生成部１３５の詳細は後述する。

図５は、基本周期とタイムスロットを説明する図である。物理無線アクセスシステム１内の無線機１１、無線機１２及び無線機１３は、割り当てられたタイムスロットにおいて、例えば、ＣＳＭＡ−ＣＡ方式又はＡＬＯＨＡ方式により、無線フレームを送信又は受信する。センサ情報等の収集は、一定周期毎に行われることが多い。そのため、センサ収集システムでは、センサ機器が接続される無線機１２において、送信するメッセージが一定の周期Ｔで発生する。複数のセンサ収集システムではそれぞれ、この周期Ｔの要求が異なることが多い。物理無線アクセスシステム１は、複数の異なるセンサ収集システムそれぞれにおいて無線信号の送信が発生する周期Ｔの最小公倍数を基本周期Ｔｏとする。この基本周期Ｔｏをｎ個のタイムスロットＴ１、Ｔ２、…、Ｔｎに分割し、各タイムスロットに無線機１１、無線機１２、無線機１３の無線フレームの送信期間及び受信期間を割り当てる。

従来技術では、分割したタイムスロット内に無線機１２の送受信期間を割り当てる。しかしながら、転送のあるツリー型のトポロジの無線アクセスシステムへタイムスロットを割り当てる方法については提供されていない。また、ゲートウェイ（根ノード）の設置場所がそれぞれ異なる複数のトポロジのセンサ収集システムを収容可能とするために、従来技術ではメッシュトポロジの無線アクセスシステムを用いていた。しかし、この従来技術では、周期伝送によりトラフィックが瞬時的に増加したときのトラフィックの過負荷に対する課題があった。

本実施形態の物理無線アクセスシステム１は、メッシュ型で接続されたノード（無線機１１及び無線機１３）を有し、ゲートウェイ（根ノード）の設置場所が異なり得るツリー型トポロジのセンサ収集システムを複数収容する。物理無線アクセスシステム１は、無線信号の欠落や遅延を低減するように、各無線機１１、１２、１３に無線フレームの送信期間又は受信期間を割り当てる。

図６は、物理無線アクセスシステム１の接続構成例を示す図である。同図においては、９台の無線機１１及び無線機１３をそれぞれノードＲ１〜Ｒ９と記載し、複数の無線機１２をそれぞれＥＤ（エンドデバイス）と記載している。また、サブ無線アクセスネットワーク２を点線で示している。ノードＲ１〜Ｒ９を総称する場合、又は、いずれかを特定しない場合、ノードＲと記載する。ノードＲ間の実線は、実線で結ばれたノードＲ間で無線通信が可能であることを示している。例えば、ノードＲ１は、ノードＲ２及びノードＲ４との無線通信が可能であるが、その他のノードＲ３、Ｒ５〜Ｒ９とは無線通信が出来ないことを示している。また、ＥＤ（無線機１２）は、自機が属するサブ無線アクセスネットワーク２内のノードＲ（無線機１１又は無線機１３）と無線通信が可能であるが、その他のノードＲとは無線通信ができない。以下では、ノードＲ＊と接続可能な無線機１２を、「ノードＲ＊に所属するＥＤ」とも記載する。

図７に、図６の物理無線アクセスシステム１の無線機１１と無線機１３のみ、つまり無線信号の中継が可能な中継ノードのみを記載した図を示す。仮想無線アクセスシステムは、無線機１１及び無線機１３のいずれかにより、無線機１２からのデータを収集する。以下では、物理無線アクセスシステム１上で、仮想無線アクセスシステムＡ及び仮想無線アクセスシステムＢが動作する場合を例に説明する。

図８は、仮想無線アクセスシステムＡのネットワークトポロジを示す図である。同図に示すネットワークトポロジでは、ノードＲ４を根ノード（ゲートウェイ）としてセンサデータを収集する。根ノードは、無線機１２からのデータを集約するノードである。根ノードは、無線転送は行わず、インタフェース部１１１により接続される図示しない収集装置に、無線機１２から送信されたデータを転送する。また、ノードＲ３、Ｒ６、Ｒ９はリーフノードである。リーフノードは、無線機１２から送信されたデータを中継するのみで、他のノードＲからの信号を中継しない。

仮想無線アクセスシステムＡは、根ノードとリーフノード間の中継回数が最小となるようにツリー型のネットワークトポロジを形成している。ネットワークトポロジは、任意の従来技術により生成してよい。例えば、ダイクストラ法等を用いることで、中継数が少ない最短経路のネットワークトポロジを生成可能である。

同図に示すノードＲ間の実線上の数字は、伝送路のパスコストを示す。パスコストの数字「１」は、中継を実施することを表している。例えば、ノードＲ２とノードＲ３の間では、ノードＲ３からノードＲ２への中継が行われるため、パスコストを表す数字として「１」が割り当てられている。各リーフノードから根ノードまでの経路において、このパスコストを合計することで、中継回数を求めることが出来る。

各中継ノード上の数字ａ：ｂは、中継ノードが使用するタイムスロットの数を示す。ａはノードＲが送信に使用するタイムスロットの数、ｂは送信及び受信を含めてノードＲが使用するタイムスロットの総数を示す。例えば、ノードＲ３の上にはａ：ｂ＝１：２が記載されている。数字ａの「１」は、ノードＲ３に所属するＥＤが送信した信号を、仮想無線アクセスシステムＡの根ノードへ近い１ホップ先のノードＲ２に転送するために、ノードＲ３が使用するタイムスロット数を示す。数字ｂの「２」は、ノードＲ３に所属するＥＤがノードＲ３に無線信号を送信する期間として使用するタイムスロット数「１」に、ａの数字「１」を加えたものである。

また例えば、ノードＲ２の上には、ａ：ｂ＝２：４が記載されている。送信に使用するタイムスロット数を示す数字ａの「２」は、ノードＲ３から転送されたデータをノードＲ１に転送するために使用するタイムスロット「１」と、ノードＲ２に所属するＥＤが送信したデータをノードＲ１に転送するために使用するタイムスロット「１」との合計値を示す。送信及び受信を含めてノードＲ２が使用するタイムスロットの総数を示す数字ｂは、送信に使用するタイムスロット数「２」に、ノードＲ３からの受信及びノードＲ２に所属するＥＤからの受信に使用するタイムスロットの数「２」を加えて、「４」となる。

ノードＲ４は根ノードのため、転送されたデータを無線で中継せずに、インタフェース部１１１経由で図示しない収集装置に転送する。従って、ａ＝０である。また、数ｂの値は、ノードＲ１、Ｒ５、Ｒ７それぞれから転送されたデータを受信するために使用するタイムスロットの合計値「８」と、ノードＲ４に所属するＥＤからのデータを受信するタイムスロットの数「１」との合計値「９」となる。

つまり、リーフノードでは、ａ：ｂ=１：２が割り当てられる。他のノードＲから受信した無線信号の中継を行うノードＲでは、リーフノードの方向に接続される全てのノードＲのａ：ｂを合計し、さらに、自身のエンドデバイスを転送するためのａ：ｂ＝１：２を加算した値となる。また、根ノードは、ａ=０であり、ｂは、リーフノードの方向に接続される全てのノードＲのａの合計に１を加算した値となる。

図９は、別の仮想無線アクセスシステムＢのネットワークトポロジを示す図である。仮想無線アクセスシステムＢは、ノードＲ３を根ノード（ゲートウェイ）としてセンサデータを収集する。同図は、ノードＲ３を根ノードとして収集する場合のネットワークトポロジを示す。同図におけるノード間の実線上に記載の数字及び中継ノード上に記載の数字は、図８の説明と同じである。

図１０は、仮想無線アクセスシステムに対するタイムスロットの割り当て処理を示すフロー図である。この処理で割り当てる各タイムスロットは、図５に示す物理無線アクセスネットワーク１の各タイムスロットＴ１、Ｔ２、…と同じ時間幅であり、物理無線アクセスネットワーク１のタイムスロットにマッピングする前のものである。無線機１３の送信割り当て生成部１３５は、同図に示す処理を、仮想無線アクセスシステム毎に実行する。送信割り当て生成部１３５は、物理無線アクセスネットワーク１のネットワークトポロジと、無線機１２が所属する無線機１１又は無線機１３の情報と、各仮想無線アクセスシステムのネットワークトポロジの情報とを予め記憶している。

まず、送信割り当て生成部１３５は、最初のタイムスロットを選択する（ステップＳ１０１）。選択されたタイムスロットを選択タイムスロットＴｉとすると、ここでは、送信割り当て生成部１３５は、ｉ＝１のＴ１を選択する。送信割り当て生成部１３５は、仮想無線アクセスシステムにおける１以上のリーフノードのうち、未選択の１つを選択する。以下では、選択されたノードを選択ノードと記載する。さらに、送信割り当て生成部１３５は、この選択ノードを、ノードＲａとする（ステップＳ１０２）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードのタイムスロットＴｉに、選択ノードに所属するＥＤの送信タイムスロットを設定する（ステップＳ１０３）。このタイムスロットＴｉは、選択ノードの受信タイムスロットでもある。送信割り当て生成部１３５は、現在のｉの値に１を加算し、選択タイムスロットＴｉを、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットに更新する（ステップＳ１０４）。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉを、選択ノードがＥＤからの受信データを１つ上位のノードＲ、すなわち、根ノードに至るまでの転送ルートにおける１ホップ先のノードＲに転送するための送信タイムスロットに設定する（ステップＳ１０５）。上位ノードに転送されるデータは、選択ノードＲｃが一つ前のタイムスロットＴ（ｉ−１）においてＥＤから受信したデータである。

送信割り当て生成部１３５は、現在の選択ノードより１つ上位のノードＲを、選択ノードとする（ステップＳ１０６）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉを、選択ノードが１つ下位のノードＲ、すなわち、根ノードに至るまでの転送ルートにおける１ホップ前のノードＲからの転送フレームを受信するタイムスロットに設定する（ステップＳ１０７）。

送信割り当て生成部１３５は、現在の選択ノードは根ノードであるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードが根ノードではないと判定した場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０８の処理を、選択ノードが根ノードに到達すると判定するまで繰り返す。そして、送信割り当て生成部１３５は、選択ノードが根ノードに到達したと判定した場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、ステップＳ１０９の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、現在のｉの値に１を加算し、選択タイムスロットＴｉを、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）に更新する（ステップＳ１０９）。送信割り当て生成部１３５は、再度、ステップＳ１０２において選択したリーフノードであるノードＲａを選択し、選択ノードとする（ステップＳ１１０）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードより１つ上位のノードＲを選択し、新たな選択ノードとする（ステップＳ１１１）。

送信割り当て生成部１３５は、選択ノードが根ノードであるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。送信割り当て生成部１３５は、根ノードではないと判定した場合、ステップＳ１１３の処理を行う。この場合、選択ノードは、中継ノードである。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードに所属するＥＤの送信タイムスロットが設定済みであるか否かを判定する（ステップＳ１１３）。送信割り当て生成部１３５は、設定済みであると判定した場合（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１１１に戻り、未設定であると判定した場合（ステップＳ１１３：ＮＯ）、ステップＳ１１４の処理を行う。送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ１１３においてＮＯと判定した場合、ノードＲａを選択ノードとし、ステップＳ１０３に戻る（ステップＳ１１４）。

送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ１０３〜ステップＳ１１２の処理を、選択ノードが根ノードに到達するまで繰り返す。そして、送信割り当て生成部１３５は、選択ノードが根ノードに到達したと判定した場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、全てのリーフノードに対して、以上の処理を行ったか否かを判定する（ステップＳ１１５）。送信割り当て生成部１３５は、未処理のリーフノードがあると判定した場合（ステップＳ１１５：ＮＯ）、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１４の処理を繰り返す。そして、送信割り当て生成部１３５は、全てのリーフノードに対して処理を行ったと判定した場合（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、選択タイムスロットＴｉに、根ノードに所属するＥＤの送信タイムスロットを設定し、図１０の処理を終了する（ステップＳ１１６）。

図１１は、仮想無線アクセスシステムに対するタイムスロットの割り当て例を示す。同図は、図８に示す仮想無線アクセスシステムＡに対して、図１０の処理を行った結果得られたタイムスロットの割り当ての一部を示す。図１１の縦軸は、各ノードＲ１〜Ｒ９を示し、横軸は割り当てるタイムスロットＴ１、Ｔ２、…を示す。図１１を用いて、図１０の処理の例を説明する。

まず、送信割り当て生成部１３５は、最初のタイムスロットＴ１を選択する（ステップＳ１０１）。送信割り当て生成部１３５は、リーフノードであるノードＲ３を選択し、ノードＲａとする（ステップＳ１０２）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードＲ３の選択タイムスロットＴ１に、選択ノードＲ３に所属するＥＤの送信タイムスロットを設定する（ステップＳ１０３）。タイムスロットＴ１は、ノードＲ３の受信タイムスロットでもある。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットを、次のタイムスロットＴ２に移動する（ステップＳ１０４）。送信割り当て生成部１３５は、タイムスロットＴ１においてＥＤから受信したデータを上位ノードＲ２に転送するために、選択ノードＲ３の選択タイムスロットＴ２に、送信タイムスロットを設定する（ステップＳ１０５）。

送信割り当て生成部１３５は、選択ノードを現在選択されているノードＲ３から一つ上位のノードＲ２とし（ステップＳ１０６）、選択ノードＲ２の選択タイムスロットＴ２を、１つ下位のノードＲ３からの転送フレームを受信するタイムスロットとする（ステップＳ１０７）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードＲ３は根ノードではないと判断し（ステップＳ１０８：ＮＯ）、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０８を根ノードに到達するまで繰り返す。

つまり、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットを、次のタイムスロットＴ３に移動する（ステップＳ１０４）。送信割り当て生成部１３５は、タイムスロットＴ２において受信したデータを上位ノードＲ１に転送するために、選択ノードＲ２の選択タイムスロットＴ３に、送信タイムスロットを設定する（ステップＳ１０５）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードを一つ上位のノードＲ１とし（ステップＳ１０６）、選択ノードＲ１の選択タイムスロットＴ３を、１つ下位のノードＲ２からの転送フレームを受信するタイムスロットとする（ステップＳ１０７）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードＲ１は根ノードではないと判定する（ステップＳ１０８：ＮＯ）。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットを、次のタイムスロットＴ４に移動する（ステップＳ１０４）。送信割り当て生成部１３５は、タイムスロットＴ３において受信したデータを上位ノードＲ４に転送するため、選択ノードＲ１の選択タイムスロットＴ４に、送信タイムスロットを設定する（ステップＳ１０５）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードを一つ上位のノードＲ４とし（ステップＳ１０６）、選択ノードＲ４の選択タイムスロットＴ４を、１下位のノードＲ１からの転送フレームを受信するタイムスロットとする（ステップＳ１０７）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードＲ４は根ノードであると判定する（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）。このように、タイムスロットＴ４において根ノードＲ４に到達する。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットを、次のタイムスロットＴ５に移動し（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０２でノードＲａとしたノードＲ３を選択ノードとする（ステップＳ１１０）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードＲ３から根ノードに向かう１つ上位のノードＲ２を新たな選択ノードとする（ステップＳ１１１）。送信割り当て生成部１３５は、選択ノードＲ２が根ノードではなく（ステップＳ１１２）、選択ノードＲ２に所属するＥＤの送信タイムスロットが設定済みではないため（ステップＳ１１３）、ノードＲａを、選択ノードＲ２に更新する（ステップＳ１１４）。送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ１０３〜ステップＳ１１２の処理を根ノードに到達する迄繰り返す。これにより、タイムスロットＴ７において根ノードＲ４に到達する。

送信割り当て生成部１３５は、未選択のリーフノードを選択して、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１４を繰り返す。送信割り当て生成部１３５は、全てのリーフノードについてステップＳ１０２〜ステップＳ１１４の処理を行ったのち、選択タイムスロットＴｉに、根ノードに所属するＥＤの送信タイムスロットを設定し、処理を終了する。

上記では、リーフノード側から順番にタイムスロットの割りつけを実施した例を提示したが、根ノードから順番に割りつけを行う方法でも良い。送信割り当て生成部１３５は、上記のようなタイムスロットの割り当てを、他の仮想無線アクセスシステム、例えば仮想無線アクセスシステムＢでも実施する。図１０の処理により、１つの仮想無線アクセスシステムのＥＤから根ノードまでの一連の送信と転送を行うタイムスロットの集合を部分割り当てタイムスロットとする。

図１２及び図１３は、各仮想無線アクセスシステムで設定したタイムスロットを、図５の物理無線アクセスシステム１のタイムスロットに割り当てる一例を示す図である。図１２及び図１３では、図５のタイムスロットに加えて、物理無線アクセスシステム１の中継ノード別のタイムスロットを記載している。

図１２においては、複数の仮想無線アクセスシステムの部分割り当てタイムスロットを時間的に縦続にマッピングしている。つまり、送信割り当て生成部１３５は、仮想無線アクセスシステムＡについて生成した部分割り当てタイムスロットの次に、仮想無線アクセスシステムＢについて生成した部分割り当てタイムスロットを設定している。

一方、図１３では、送信割り当て生成部１３５は、複数の無線アクセスシステムの部分タイムスロットを、物理無線アクセスシステムの空きのタイムスロットにマッピングしている。例えば、送信割り当て生成部１３５は、仮想無線アクセスシステムの１つを物理無線アクセスシステム１のタイムスロットにマッピングし、物理無線アクセスシステム１の空いているタイムスロットに、他の仮想無線アクセスシステムの部分割り当てタイムスロットをマッピングする。このとき、送信割り当て生成部１３５は、同一のタイムスロットにおいて同一のノードが、複数の仮想無線アクセスシステムに重複して使用されないように割り当てを行う。送信割り当て生成部１３５は、物理無線アクセスシステム１のタイムスロットに、全ての仮想無線アクセスシステムの部分割り当てタイムスロットを、空きのタイムスロットが少なくなる様にマッピングしても良い。これらのマッピングには、パタンマッチング等のアルゴリズムを用いても良い。

また、仮想無線アクセスシステムＡと仮想無線アクセスシステムＢのフレーム送信周期は異なっても良い。送信割り当て生成部１３５は、仮想無線アクセスシステムＡと仮想無線アクセスシステムＢの最小公倍数を物理無線アクセスの基本周期とし、タイムスロットはこの基本周期を整数分の１として作成する。仮想無線アクセスシステムのフレーム送信周期は、基本周期の整数倍となるので、仮想無線アクセスシステムのフレーム送信周期毎の送信以外のタイムスロットは、使用しなければ良い。

以上の様に、各中継ノードのタイムスロットを、送信スロットと受信スロットに分けることにより、各中継ノードの受信期間と転送期間とが区別される。よって、受信と転送の衝突を回避でき、信頼性のある無線通信を実行できる。

また、１タイムスロットに対して、１中継ノードに所属するＥＤだけ送信期間を配置しているため、同一中継ノードに対して複数の仮想無線アクセスシステムのＥＤからの受信、及び、データの転送が重複しない。よって、中継ノードに対するトラフィックの増加を防ぐことができ、中継ノードにおける無線信号の欠落や遅延を抑えることが出来る。

また、リーフノードに所属するＥＤからの信号を最短で根ノードに転送するため、リーフノードから根ノードまでの転送経路におけるノードＲが下位から上位まで順に連続してタイムスロットを使用し、かつ、異なるノードＲに属するＥＤからの根ノードまでの転送ルートはそれぞれ異なるタイムスロットを使用するようにタイムスロットを配置している。よって、転送による遅延時間が発生せず、また、転送途中で他の転送フレームが割り込まない。よって、中継ノードが無線フレームを保持するためのメモリ消費を少なくすることができる。

なお、物理無線アクセスシステム１に無線機１３を備えず、送信割り当て生成部１３５を有する他の装置を調停装置としてもよい。この場合、無線機１１は、外部のネットワークを介してタイムスロット割り当て表を受信し、無線機１２は、無線機１１から又は外部のネットワークを介してタイムスロット割り当て表を受信する。調停装置には、物理無線アクセスネットワーク１のネットワークトポロジと、無線機１２が所属する無線機１１の情報と、各仮想無線アクセスシステムのネットワークトポロジの情報とを予め記憶させておく。

生成された物理無線アクセスシステムのタイムスロット割り当て表は、無線機１１、無線機１２及び無線機１３の送信制御部１１３に設定される。各無線機の送信制御部１１３は、物理無線アクセスシステム１のタイムスロット割り当て表を参照し、無線機１１又は無線機１３であれば、自中継ノードの送信タイムスロット期間にのみ、無線機１２であれば、自機が所属する中継ノードへの送信タイムスロットの期間のみ、ルーティング部１１２、又は、インタフェース部１１１からの送信フレームを無線インタフェース部１１４に転送する。

また、無線機１３の送信割り当て生成部１３５は、システム全体のタイムスロットを同期させるために、定期的に無線機１１、無線機１２、及び無線機１３の送信制御部１１３に同期用制御信号を送信する。なお、タイムスロット割り当て表、及び、同期用制御信号の配付のための送信は、無線機１３が送信する送信スロットを用いてブロードキャストで送信しても良い。

以上により、無線機１１、無線機１２、無線機１３が指定通りのタイムスロットの期間で送信するため、複数の定周期の仮想無線アクセスシステムを１つの物理無線アクセスシステムで動作させても、無線信号の欠落や遅延を低減することができる。

（第２の実施形態）
特定の中継ノードにおいて、複数の仮想無線アクセスシステムのタイムスロット使用総数が増加すると、物理無線アクセスシステム全体におけるタイムスロットの使用数が増加し、基本周期Ｔｏ内のｎ個のタイムスロット内に収まらない場合がある。この場合、タイムスロット期間を短くして、基本周期Ｔｏ内のｎ個のタイムスロット数を多くする必要がある。しかし、タイムスロット期間が短くなると、１タイムスロットにおいて送信する無線機の台数を減らさなければならず、物理無線アクセスシステム全体におけるＥＤの収容台数が少なってしまうことがある。そこで、本実施形態では、各中継ノードにおけるタイムスロット使用総数が規定値以下となる様に、仮想無線アクセスシステムのネットワークトポロジを見直す。

図１４は、本実施形態のネットワークトポロジ見直し処理を示すフロー図である。
送信割り当て生成部１３５は、複数ある仮想無線アクセスシステムの一つを選択する（ステップＳ２０１）。選択された仮想無線アクセスシステムを「選択仮想無線アクセスシステム」と記載する。送信割り当て生成部１３５は、選択仮想無線アクセスシステムのツリー型ネットワークトポロジにおける根ノードを、物理無線アクセスシステム１にマッピングする（ステップＳ２０２）。例えば、送信割り当て生成部１３５は、物理無線アクセスシステム１を構成する複数のノードＲ１〜Ｒ９の中から、選択仮想無線アクセスシステムの根ノードとなるノードＲを特定する。送信割り当て生成部１３５は、物理無線アクセスシステム１のトポロジと、マッピングした根ノードとを元に、選択仮想無線アクセスシステムのトポロジを作成する（ステップＳ２０３）。トポロジの作成方法は任意とすることができる。

送信割り当て生成部１３５は、選択仮想無線アクセスシステムのトポロジに基づいて、例えば、図１０に示すタイムスロット割当処理によりタイムスロット割り当てを行う（ステップＳ２０４）。送信割り当て生成部１３５は、割当結果を参照し、各中継ノードが使用するタイムスロット数を計算する。例えば、図１１に示すタイムスロット割り当てが行われた場合、ノードＲ１が使用するタイムスロットは、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６、…である。

送信割り当て生成部１３５は、全ての仮想無線アクセスシステムでタイムスロットの計算が終了したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。送信割り当て生成部１３５は、未計算の仮想無線アクセスシステムがあると判定した場合はステップＳ２０１に戻る（ステップＳ２０５：ＮＯ）。そして、送信割り当て生成部１３５は、全ての仮想無線アクセスシステムでタイムスロットの計算が終了したと判定した場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、ステップＳ２０６の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ２０５でＹＥＳと判定した場合、中継ノード毎に、各仮想無線アクセスシステムに使用するタイムスロット数を合計する（ステップＳ２０６）。送信割り当て生成部１３５は、全ての中継ノードの合計タイムスロット数から最大値を選択し、規定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。送信割り当て生成部１３５は、規定値を超えると判定した場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、任意の１以上の仮想無線アクセスシステムのネットワークトポロジの見直しを行い、見直したネットワークトポロジにおいて中継ノードが使用するスロット数を再計算する（ステップＳ２０８）。送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ２０６に戻る。

送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ２０６〜ステップＳ２０８を、中継ノードの合計タイムスロット数の最大値が規定値以下になるまで繰り返す。送信割り当て生成部１３５は、中継ノードの合計タイムスロット数の最大値が規定値以下であると判定した場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、処理を終了する。

図１５は、複数の仮想無線アクセスシステムＡ、Ｂを重畳した図である。同図では、図８と図９で示した２つの仮想無線アクセスシステムＡ、Ｂのタイムスロットの合計値を、ノードＲ毎に示している。図１５では、ノードＲ６のタイムスロットの合計数が１４であり、他の中継ノードのタイムスロットの使用数に比較して大きい。このタイムスロットの合計数１４が、既定値を超える場合、図１４のステップＳ２０８の処理が行われ、ネットワークトポロジが見直される。

図１６は、ステップＳ２０８の処理により、仮想無線アクセスシステムＢについて見直したトポロジを示す。これは、図９に示す仮想無線アクセスシステムＢの仮想ネットワークトポロジを見直した結果、得られたものである。

図１７は、仮想無線アクセスシステムＢのトポロジ見直し後に、複数の仮想無線アクセスシステムＡ、Ｂを重畳した図である。同図では、図８と図１６で示した２つの仮想無線アクセスシステムＡ、Ｂのタイムスロットの合計値を、ノードＲ毎に示している。同図では、ノードＲ６のタイムスロット数の合計値が１０となり、見直し前よりも低下する。ノードＲ２のタイムスロット数の使用数は１２に上昇するが、見直し前のタイムスロット数の最大値１４よりも低減している。

上記処理により、タイムスロットの使用数を低減できる。よって、基本周期Ｔｏ内のｎ個のタイムスロットに複数の仮想無線アクセスシステムのタイムスロットを収めることが可能となり、また、タイムスロット期間を短縮する必要性を低減できる。従って、システムにおけるＥＤの収容台数を多く取る事ができる。

なお、規定値は、中継ノードにおけるタイムスロット数の使用総数のうち最大値が最小となる様に設定しても良い。

（第３の実施形態）
図１３に示すように、物理無線アクセスシステムのタイムスロットへ部分割り当てタイムスロットをマッピングすると、中継ノードやＥＤが複数、同じタイムスロット期間に送信を行う場合がある。このような場合、例えばＣＳＭＡ−ＣＡを採用する無線機の場合は、互いに送信に制限を受けてスループットの低下を招くことがある。そこで、本実施形態では、中継ノード間、又は、中継ノードと中継ノードに所属するエンドデバイス間の無線通信の可否を元に、マッピングするタイムスロットに制限を設けることにより、スループットの低下を抑制する。

図１８は、判定表の例を示す図である。同図に示す判定表は、相手側の送信に影響を互いに与える中継ノードの組、又は、中継ノードと中継ノードに所属するＥＤを示す。具体的には、相手側の送信によりＣＳＭＡ−ＣＡが動作する場合に、影響を与えるとみなす。互いに影響を与える中継ノードの組には丸印が記載されている。判定表では、ノードＲ１〜Ｒ９を示しているが、ノードＲ１〜Ｒ９に所属するＥＤは、そのＥＤが所属するノードＲと同じ様にＣＳＭＡ−ＣＡに影響を与えるものとして表示している。

図１９は、タイムスロット割り当て処理の一例を示すフロー図である。送信割り当て生成部１３５は、図１８の判定表が示す制限を確認しながらタイムスロット割当処理を実施してもよいし、先に、図１３に示すタイムスロット割り当て処理後に、図１８の判定表が示す制限により割当てを見直しても良い。ここでは、図１３に示すタイムスロット割り当て後に、図１８の判定表が示す制限により割り当てを見直す一例である。

送信割り当て生成部１３５は、第１のタイムスロット、つまり基本周期Ｔｏの最初のタイムスロットを選択する（ステップＳ３０１）。例えば、図１３の場合、第１のタイムスロットはＴ１である。選択されたタイムスロットを選択タイムスロットＴｉとすると、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉをＴ１に初期化する。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉに、送信タイムスロットが２つ以上あるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。送信タイムスロットとは、他の無線機に無線送信する無線機が存在するタイムスロットである。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉにおける送信タイムスロットが１又は０であると判定した場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、ステップＳ３０９の処理を行う。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉにおける送信タイムスロットが２つ以上あると判定した場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、ステップＳ３０３の処理を行う。

例えば、選択タイムスロットＴｉがＴ１の場合、図１３に示すタイムスロットマッピングでは、ノードＲ３にＥＤが無線送信している送信タイムスロットＴ１−３と、ノードＲ７にＥＤが無線送信している送信タイムスロットＴ１−７がある。つまり、送信タイムスロットは２である。従って、送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ３０３の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉにおける２以上の送信タイムスロットの中から、２つの送信タイムスロットからなる未選択の組を選択する。送信割り当て生成部１３５は、その選択した組の送信タイムスロットそれぞれにおける中継ノードを中継ノードＡ、中継ノードＢとする（ステップＳ３０３）。例えば、選択タイムスロットＴｉがＴ１の場合、送信タイムスロットにおける中継ノードはノードＲ３、ノードＲ７であるため、この２台を中継ノードＡ、Ｂとして選択する。

送信割り当て生成部１３５は、中継ノードＡと中継ノードＢ間におけるＣＳＭＡ−ＣＡの動作の有無を、図１８の判定表を元に確認する（ステップＳ３０４）。送信割り当て生成部１３５は、動作しないと判定した場合は（ステップＳ３０４：ＮＯ）、ステップＳ３０８の処理を行う。例えば、選択タイムスロットＴｉ＝Ｔ１の場合、ノードＲ３とノードＲ７はＣＳＭＡ−ＣＡが動作しないため、ステップＳ３０８に移動する。一方、送信割り当て生成部１３５は、ＣＳＭＡ−ＣＡが動作すると判定した場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、ステップＳ３０５の処理を行う。

ステップＳ３０５〜ステップＳ３０８では、中継ノードＡと中継ノードＢの送信タイムスロットを別のタイムスロットとするため、送信割り当て生成部１３５は、全ノードＲに対して、現在の選択タイムスロットの次に新たなタイムスロットを挿入し、中継ノードＢの送信タイムスロットをこの新規挿入したタイムスロットに移動する。この処理を、全ての送信タイムスロットの中継ノードの組み合わせで実施するため、以前の組み合わせで新たに挿入したタイムスロットがあれば、新たにタイムスロットを挿入せずに、すでに挿入してある新規挿入タイムスロットに移動する。

そこで、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）が新規挿入タイムスロットであるか否かを判定する（ステップＳ３０５）。送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）が新規挿入タイムスロットではないと判定した場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）以降のスケジュールを１タイムスロット遅延させ、新たなタイムスロットＴ（ｉ＋１）を挿入する（ステップＳ３０６）。

送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ３０６の処理の後、又は、ステップＳ３０５において次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）が新規挿入タイムスロットであると判定した場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）に中継ノードＢの送信タイムスロットを移動させる（ステップＳ３０７）。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉにおける送信タイムスロットの全ての組み合わせの選択が終了したか否かを判定する（ステップＳ３０８）。送信割り当て生成部１３５は、まだ選択していない組み合せがあると判定した場合（ステップＳ３０８：ＮＯ）、ステップＳ３０３からの処理を繰り返す。送信割り当て生成部１３５は、全ての組み合わせを選択したと判定した場合（ステップＳ３０８：ＹＥＳ）、ステップＳ３０９の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）があるか否かを判定する（ステップＳ３０９）。送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）があると判定した場合（ステップＳ３０９：ＹＥＳ）、選択タイムスロットＴｉを次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）に更新し、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０８の処理を繰り返す。送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）がなく、新規挿入タイムスロットも含めて全てのタイムスロットを実施したと判定した場合は（ステップＳ３０９：ＮＯ）、処理を終了する。

なお、図１８の送信に影響を与えるノードを示す判定表の作成は、相手側中継ノードからの受信レベルがキャリアセンス閾値を超えるか否かを基準にして作成しても良い。送信割り当て生成部１３５は、各中継ノードから、相手側中継ノードからの受信レベルがキャリアセンス閾値を超えるか否かの判断結果を受信して判定表を生成してもよく、予め作成された判定表を送信割り当て生成部１３５に登録しもよい。また、送信割り当て生成部１３５は、送信に影響を与えるか否かを、中継ノード間の物理的距離を元に決定してもよい。送信割り当て生成部１３５は、各中継ノードの位置を記憶しておくか、各中継ノードから受信し、中継ノード間の物理的距離が閾値以下である場合は、送信に影響があると判定する。

上記の処理により、中継ノード間、及び、エンドデバイスと中継ノード間の送信に影響を与えないようにすることができるため、スループットの低減を防ぐことが出来る。

（第４の実施形態）
図１３にように、物理無線アクセスシステムのタイムスロットへ部分割り当てタイムスロットをマッピングすると、受信タイムスロットに干渉として影響を与える中継ノード間の通信や中継ノードとＥＤの通信が複数、同じタイムスロット期間に割り当てられる場合がある。このような場合、干渉により受信フレームの復号に失敗し、無線フレームの欠落が発生することがある。そこで、送信割り当て生成部１３５は、同一のタイムスロットに中継ノード間の通信、又は、中継ノードと中継ノードに所属するＥＤ間の通信が複数あり、それらが受信中継ノードに干渉を与える場合は、それらが異なるタイムスロットで通信を行う様に、物理無線アクセスネットワークのタイムスロット割り当てを行う。

図２０は、中継ノード間、又は、中継ノードと中継ノードに所属するＥＤ間における相手からの受信レベルを示す。これらの受信レベルと閾値との比較により、受信中継ノードに干渉を与えるか否かを判定可能である。

図２１は、タイムスロット割り当て処理の一例を示すフロー図である。送信割り当て生成部１３５は、図２０に示す受信レベルに基づく制限を確認しながらタイムスロット割当処理を実施してもよく、先に、図１３に示すタイムスロット割り当て処理後に、図２０に示す受信レベルに基づく制限により割り当てを見直してもよい。ここでは、図１３に示すタイムスロット割り当て後に、図２０の受信レベルが示す制限により割り当てを見直す一例である。

送信割り当て生成部１３５は、第１のタイムスロット、つまり基本周期Ｔｏの最初のタイムスロットを選択する（ステップＳ４０１）。例えば、図１３の場合、第１のタイムスロットはＴ１である。選択されたタイムスロットを選択タイムスロットＴｉとすると、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉをＴ１に初期化する。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉに、受信タイムスロットがあるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。受信タイムスロットとは、他の無線機から無線信号を受信する無線機が存在するタイムスロットである。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉに受信タイムスロットがないと判定した場合は（ステップＳ４０２：ＮＯ）、ステップＳ４１２の処理を行い、受信タイムスロットがあると判定した場合は（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、ステップＳ４０３の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉに、ステップＳ４０２の受信タイムスロットの転送元タイムスロット以外の送信タイムスロットがあるか否かを判定する（ステップＳ４０３）。送信割り当て生成部１３５は、ないと判定した場合（ステップＳ４０３：ＮＯ）、ステップＳ４１２に移動し、あると判定した場合（ステップＳ４０３：ＹＥＳ）、ステップＳ４０４に移動する。

例えば、選択タイムスロットＴｉがＴ１の場合、図１３に示すタイムスロットマッピングでは、ノードＲ３がＥＤから無線信号を受信している受信タイムスロットＴ１−３があり、さらに、ノードＲ７に属するＥＤが無線信号を送信しているタイムスロットＴ１−７がある。よって、送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ４０４に移動する。

また、例えば、選択タイムスロットＴｉがＴ２の場合、図１３に示すタイムスロットマッピングでは、ノードＲ２がノードＲ３から無線信号を受信している受信タイムスロットＴ２−２があり、さらに、ノードＲ７からノードＲ８に無線信号を送信しているタイムスロットＴ２−７がある。よって、送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ４０４に移動する。

送信割り当て生成部１３５は、受信タイムスロットの一つを選択し、選択したタイムスロットにおける受信中継ノードをノードＡとする（ステップＳ４０４）。送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ４０４で選択した受信タイムスロットの転送元以外の送信タイムスロットを持つ中継ノードを選択し、ノードＢとする。これにより、例えば、タイムスロットＴ１の場合は、ノードＲ３がノードＡとして選択され、ノードＲ７がノードＢとして選択される。タイムスロットＴ１−７では、ノードＲ７に属するＥＤが送信を行っているが、ノードＲ７からの送信と同等とみなしている。また、タイムスロットＴ２の場合は、ノードＲ２がノードＡとして選択され、ノードＲ７がノードＢとして選択される。

送信割り当て生成部１３５は、ノードＢがノードＡに干渉するか否かを確認する（ステップＳ４０６）。送信割り当て生成部１３５は、ノードＡの転送元からの受信レベルとノードＢからの受信レベルの差を求める。送信割り当て生成部１３５は、この受信レベル差が規定値以下であれば、干渉すると判定し（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、ステップＳ４０７の処理を行う。送信割り当て生成部１３５は、干渉が無いと判定した場合は（ステップＳ４０６：ＮＯ）、ステップＳ４１０の処理を行う。

ステップＳ４０７〜ステップＳ４１０において、送信割り当て生成部１３５は、受信タイムスロットをもつ中継ノードＡに対して、送信タイムスロットをもつノードＢを別のタイムスロットにして、干渉を回避する。そのため、送信割り当て生成部１３５は、現在の選択タイムスロットの次に新たなタイムスロットを全ノードＲに対して挿入して、中継ノードＢの送信タイムスロットを新規挿入タイムスロットに移動する。この処理を、全ての送信タイムスロットの中継ノードとの組み合わせで実施するため、以前の組み合わせで新たに挿入したタイムスロットがあれば、新たにタイムスロットを挿入せずに、すでに挿入した新規挿入タイムスロットに移動する。

そこで、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）が新規挿入タイムスロットであるか否かを判定する（ステップＳ４０７）。送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）が挿入タイムスロットではないと判定した場合（ステップＳ４０７：ＹＥＳ）、選択タイムスロットＴｉの次に、新たなタイムスロットＴ（ｉ＋１）を挿入する（ステップＳ４０８）。

送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ４０８の処理の後、又は、ステップＳ４０７において次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）が新規挿入タイムスロットであると判定した場合（ステップＳ４０７：ＹＥＳ）、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）に中継ノードＢの送信タイムスロットを移動させる（ステップＳ４０９）。

送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ４０４で選択した受信タイムスロットの転送元以外の他の送信タイムスロットを持つ中継ノードを全て選択したか否かを判定する（ステップＳ４１０）。送信割り当て生成部１３５は、まだ全てを選択していないと判定した場合（ステップＳ４１０：ＮＯ）、ステップＳ４０５からの処理を行い、全てを選択したと判定した場合（ステップＳ４１０：ＹＥＳ）、ステップＳ４１１の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉにおける受信タイムスロットを全て選択したか否かを判定する（ステップＳ４１１）。送信割り当て生成部１３５は、未選択の受信タイムスロットがあると判定した場合（ステップＳ４１１：ＮＯ）、ステップＳ４０４からの処理を繰り返し、全ての受信タイムスロットを選択したと判定した場合（ステップＳ４１１：ＹＥＳ）、ステップＳ４１２の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）があるか否かを判定する（ステップＳ４１２）。送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）があると判定した場合（ステップＳ４１２：ＹＥＳ）、選択タイムスロットＴｉを次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）に更新し、ステップＳ４０２〜ステップＳ４１１の処理を繰り返す。送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）がなく、新規挿入タイムスロットも含めて全てのタイムスロットを実施したと判定した場合は（ステップＳ４１２：ＮＯ）、処理を終了する。

中継ノード間の干渉の有無は、図２０に示す受信電力を元に判定することができる。なお、送信割り当て生成部１３５は、各無線機１１から、他の無線機が送信した無線信号の受信電力の情報を受信して、図２０に示す判定表を生成してよい。また、送信割り当て生成部１３５は、無線機１１間又は無線機１１と無線機１３間の物理的な距離を元に推定した受信電力に基づいて、図２０に示す判定表を作成し、これに従って、ステップＳ４０６の判定を行っても良い。
上記によれば、干渉の影響を排除して、無線フレームの欠落を防ぐことが出来る。

（第５の実施形態）
第３の実施形態と第４の実施形態を組合せ、送信タイムスロット間のＣＳＭＡ−ＣＡの影響と、送信タイムスロットと受信タイムスロット間の干渉の影響とを同時に考慮して物理無線アクセスシステムへのマッピングを実施しても良い。例えば、図１３のマッピングを実施後に、図１９に示す処理フロー、及び、図２１に示す処理フローを適用することで実現可能である。

（第６の実施形態）
以上は、ＥＤが仮想無線アクセスシステム毎に個別に送信タイムスロットを使用する実施例を示したが、仮想無線アクセスシステムが異なる場合でも、１中継ノードに所属するＥＤについてはまとめて、同じタイムスロットを使用しても良い。１中継ノードに所属するＥＤをまとめて送信タイムスロットに割り当てることで、タイムスロットの使用数を削減し、ＥＤの収容効率を上げる事ができる。

図２２〜図２４は、本実施形態のタイムスロット割り当て処理の一例を示すフロー図である。上記実施形態においては、仮想無線アクセスシステム毎の部分割り当てタイムスロット作成後に、物理無線アクセスシステムにマッピングを行ったが、本実施形態では、複数の仮想無線アクセスシステムをまとめてタイムスロット割り当てを実施する。割り当て終了後、作成したタイムスロット割り当てを、物理無線アクセスシステムにそのままマッピングする。

図２２において、送信割り当て生成部１３５は、全ての中継ノードに対してタイムスロットを新規に生成する（ステップＳ５０１）。ステップＳ５０１を最初に実行する場合は、タイムスロットＴ１を生成し、複数回目の実行の場合には、既に生成されているタイムスロットの次に新規タイムスロットを生成する。送信割り当て生成部１３５は、生成したタイムスロットを、選択タイムスロットＴｉとする。送信割り当て生成部１３５は、全ての中継ノードの中から一つを選択する（ステップＳ５０２）。選択された中継ノードを、選択中継ノードとする。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉに、選択中継ノードに所属するＥＤの送信タイムスロットを設定する（ステップＳ５０３）。

送信割り当て生成部１３５は、１つの仮想無線アクセスシステムを選択する（ステップＳ５０４）。選択された仮想無線アクセスシステムを、選択仮想無線アクセスシステムと記載する。送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ５０２における選択中継ノードが、ステップＳ５０４における選択仮想無線アクセスシステムの根ノードであるか否かを判定する（ステップＳ５０５）。送信割り当て生成部１３５は、根ノードであると判定した場合は（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）、ステップＳ５０９の処理を行い、根ノードではないと判定した場合は（ステップＳ５０５：ＮＯ）、ステップＳ５０６の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットの次のタイムスロットが生成されているか否かを判定する（ステップＳ５０６）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットの次のタイムスロットが生成されていると判定した場合は（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、ステップＳ５０８の処理を行う。一方、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットの次のタイムスロットが生成されていないと判定した場合は（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、全ての中継ノードに対して選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）を生成してから（ステップＳ５０７）、ステップＳ５０８を実行する。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）を、ステップＳ５０２の選択中継ノードに所属するＥＤからの無線信号を転送するための送信タイムスロットに設定する。このとき、送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ５０４の選択仮想無線アクセスシステムの識別子（仮想無線アクセスシステム識別子）を付与する（ステップＳ５０８）。

送信割り当て生成部１３５は、全ての仮想無線アクセスシステムについて処理を実施したか否かを判定する（ステップＳ５０９）。送信割り当て生成部１３５は、まだ処理を実施していない仮想無線アクセスシステムがあると判定した場合（ステップＳ５０９：ＮＯ）、ステップＳ５０４に戻る。一方、送信割り当て生成部１３５は、全ての仮想無線アクセスシステムについて処理を実施したと判定した場合（ステップＳ５０９：ＹＥＳ）、ステップＳ５１０の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）の有無を判定する（ステップＳ５１０）。送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットありと判定した場合（ステップＳ５１０：ＹＥＳ）、図２３のステップＳ５１１の処理を行い、次のタイムスロットなしと判定した場合（ステップＳ５１０：ＮＯ）、図２４のステップＳ５２７の処理を行う。

図２３において、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）を新たな選択タイムスロットとする（ステップＳ５１１）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉにおいて送信タイムスロットをもつ中継ノードを１つ選択し、新たな選択中継ノードとする（ステップＳ５１２）。

送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ５１２の選択中継ノードの送信タイムスロットにおいて送信を行う仮想無線アクセスシステムを１つ選択し、選択仮想無線アクセスシステムとする（ステップＳ５１３）。送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ５１２の選択中継ノードが選択仮想無線アクセスシステムの根ノードであるか否かを判定する（ステップＳ５１４）。送信割り当て生成部１３５は、根ノードであると判定した場合は（ステップＳ５１４：ＹＥＳ）、ステップＳ５１６の処理を行い、根ノードではないと判定した場合は（ステップＳ５１４：ＮＯ）、ステップＳ５１５の処理を行ってから、ステップＳ５１６の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉに、選択中継ノードからの無線信号の転送先となる中継ノードの受信タイムスロットを設定する。このとき、送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ５１３の選択仮想無線アクセスシステムの識別子を付与する（ステップＳ５１５）。送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ５１２において選択された送信タイムスロット内の全ての仮想無線アクセスシステムについて処理を実施したか否かを判定する（ステップＳ５１６）。送信割り当て生成部１３５は、まだ処理を実施していない仮想無線アクセスシステムがあると判定した場合（ステップＳ５１６：ＮＯ）、ステップＳ５１３に戻る。一方、送信割り当て生成部１３５は、全ての仮想無線アクセスシステムについて処理を実施したと判定した場合（ステップＳ５１６：ＹＥＳ）、ステップＳ５１７の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉにおける全ての送信タイムスロットについてステップＳ５１２〜ステップＳ５１６の処理を行ったか否かを判定する（ステップＳ５１７）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉにおいて未処理の送信タイムスロットがあると判定した場合（ステップＳ５１７：ＹＥＳ）、ステップＳ５１２に戻る。一方、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉにおける全ての送信タイムスロットについて処理を行ったと判定した場合（ステップＳ５１７：ＹＥＳ）、図２４のステップＳ５１８の処理を行う。

図２４において、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉにおける受信タイムスロットを１つ選択する（ステップＳ５１８）。送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ５１８において選択した受信タイムスロットに設定されている識別子により特定される仮想無線アクセスシステムのうち一つを選択し、選択仮想無線アクセスシステムとする（ステップＳ５１９）。送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ５１８で選択した受信タイムスロットの中継ノードが、ステップＳ５１９で選択した仮想無線アクセスシステムの根ノードであるか否かを判定する（ステップＳ５２０）。送信割り当て生成部１３５は、根ノードであると判定した場合（ステップＳ５２０：ＹＥＳ）、後述するステップＳ５２４の処理を行い、根ノードではないと判定した場合（ステップＳ５２０：ＮＯ）、次のステップＳ５２１の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）が生成されているか否かを判定する（ステップＳ５２１）。送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）が生成されていると判定した場合（ステップＳ５２１：ＹＥＳ）、ステップＳ５２３の処理を行う。一方、送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）が生成されていないと判定した場合（ステップＳ５２１：ＮＯ）、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）を生成してから（ステップＳ５２２）、ステップＳ５２３の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）に、ステップＳ５１８において選択した受信タイムスロットを使用する中継ノードＲ２の送信タイムスロットを設定する。送信割り当て生成部１３５は、このとき、ステップＳ５１９において選択した仮想無線アクセスシステムの識別子を付与する（ステップＳ５２３）。

送信割り当て生成部１３５は、ステップＳ５１８において選択した受信タイムスロットの仮想無線アクセスシステムの識別子全てについて、ステップＳ５１９〜ステップＳ５２３を実施したか否かを判定する（ステップＳ５２４）。送信割り当て生成部１３５は、識別子全てについて実施していないと判定した場合（ステップＳ５２４：ＮＯ）、ステップＳ５１９に戻り、実施したと判定した場合（ステップＳ５２４：ＹＥＳ）、ステップＳ５２５の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉに設定されている全ての受信タイムスロットに対して、ステップＳ５１８〜ステップＳ５２４の処理を実施したか否かを判定する（ステップＳ５２５）。送信割り当て生成部１３５は、未実施の受信タイムスロットがあると判定した場合（ステップＳ５２５：ＮＯ）、ステップＳ５１８の処理に戻り、全ての受信タイムスロットに対して処理を終了したと判定した場合（ステップＳ５２５：ＹＥＳ）、ステップＳ５２６の処理を行う。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴｉの次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）があるか否かを判定する（ステップＳ５２６）。送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）があると判定した場合（ステップＳ５２６：ＹＥＳ）、図２３のステップＳ５１１に戻って処理を行う。これにより、仮想無線アクセスシステムの根ノードに到達するまで、ステップＳ５１１〜ステップＳ５２６を繰り返す。ここまでで、１つの中継ノードに対するＥＤから、全ての仮想無線アクセスシステムの根ノードまでのタイムスロット割り当てが終了する。

送信割り当て生成部１３５は、次のタイムスロットＴ（ｉ＋１）がないと判定した場合（ステップＳ５２６：ＮＯ）、全ての中継ノードについて処理を終了したか否かを判定する（ステップＳ５２７）。送信割り当て生成部１３５は、処理を終了していない中継ノードがあると判定した場合（ステップＳ５２７：ＮＯ）、他の中継ノードに移動して、ステップＳ５０１からの処理を繰り返す。そして、送信割り当て生成部１３５は、全ての中継ノードについて処理を実施したと判定した場合（ステップＳ５２７：ＹＥＳ）、処理を終了する。

図２５は、図２２〜図２４のタイムスロット割り当て処理により作成されるタイムスロット割り当て結果の例を示す図である。同図を参照して、図２２〜図２４の処理の具体例を説明する。図２５において、「ｆｒｏｍ＊＊」は、＊＊から受信することを、「ｔｏＲ＊」は、中継ノードＲ＊に送信することを表す。また、［］の中の数値は、仮想無線アクセスシステムの識別子を表し、（）の中に記載されたＲ＊は、送信元のノードＲ＊を表す。仮想無線アクセスシステムＡの識別子を「Ａ」、仮想無線アクセスシステムＢの識別子を「Ｂ」とする。また、仮想無線アクセスシステムＡのトポロジを図８とし、仮想無線アクセスシステムＢのトポロジを図９とする。

まず、送信割り当て生成部１３５は、全ての中継ノードＲ１〜Ｒ９に対して新規タイムスロットＴ１を生成し、選択タイムスロットする（ステップＳ５０１）。送信割り当て生成部１３５は、全ての中継ノードの中からノードＲ１を選択する（ステップＳ５０２）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ１に、選択中継ノードＲ１に所属するＥＤの送信タイムスロットを設定する（ステップＳ５０３）。送信割り当て生成部１３５は、仮想無線アクセスシステムＡを選択する（ステップＳ５０４）。ステップＳ５０２の選択中継ノードＲ１はステップＳ５０４の選択仮想無線アクセスシステムＡの根ノードではなく（ステップＳ５０５：ＮＯ）、選択タイムスロットＴ１の次のタイムスロットＴ２は生成されていない（ステップＳ５０６：ＮＯ）。そこで、送信割り当て生成部１３５は、全ての中継ノードＲ１〜Ｒ９に対して選択タイムスロットＴ１の次のタイムスロットをＴ２生成する（ステップＳ５０７）。送信割り当て生成部１３５は、タイムスロットＴ２を、選択中継ノードＲ１に所属するＥＤからの無線信号を選択仮想無線アクセスシステムＡにおける次の中継ノードＲ４に転送するタイムスロットに設定し、さらに、選択仮想無線アクセスシステムＡの識別子Ａを付与する。

送信割り当て生成部１３５は、次に、仮想無線アクセスシステムＢを選択する（ステップＳ５０９：ＮＯ、ステップＳ５０４）。選択中継ノードＲ１は選択仮想無線アクセスシステムＢの根ノードではなく（ステップＳ５０５：ＮＯ）、選択タイムスロットＴ１の次のタイムスロットＴ２は生成済みである（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ１の次のタイムスロットＴ２を、選択中継ノードＲ１に所属するＥＤからの無線信号を選択仮想無線アクセスシステムＢにおける次の中継ノードＲ２に転送するタイムスロットに設定し、さらに、選択仮想無線アクセスシステムＢの識別子Ｂを付与する（ステップＳ５０８）。

全ての仮想無線アクセスシステムＡ、Ｂについて処理が実施され（ステップＳ５０９：ＹＥＳ）、選択タイムスロットＴ１の次のタイムスロットＴ２が生成済みである（ステップＳ５１０：ＹＥＳ）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ１の次のタイムスロットＴ２を新たな選択タイムスロットとする（ステップＳ５１１）。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２において送信タイムスロットを持つ中継ノードＲ１を選択し、選択中継ノードとする（ステップＳ５１２）。送信割り当て生成部１３５は、選択中継ノードＲ１の送信タイムスロットにおいて送信を行う仮想無線アクセスシステムＡを選択し、選択仮想無線アクセスシステムとする（ステップＳ５１３）。送信割り当て生成部１３５は、選択中継ノードＲ１が選択仮想無線アクセスシステムＡの根ノードではないと判定する（ステップＳ５１４：ＮＯ）。仮想無線アクセスシステムＡにおいてノードＲ１からの無線信号の転送先はノードＲ４である。そこで、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２に、選択中継ノードＲ１からの無線信号を受信するための中継ノードＲ４の受信タイムスロットを設定し、選択仮想無線アクセスシステムＡの識別子を付与する（ステップＳ５１５）。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２における選択中継ノードＲ１の送信タイムスロットに設定されている仮想無線アクセスシステムＢを選択し、選択仮想無線アクセスシステムとする（ステップＳ５１６：ＮＯ、ステップＳ５１３）。送信割り当て生成部１３５は、選択中継ノードＲ１が選択仮想無線アクセスシステムＢの根ノードではないと判定する（ステップＳ５１４：ＮＯ）。仮想無線アクセスシステムＢにおいてノードＲ１からの無線信号の転送先はノードＲ２である。そこで、送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２に、選択中継ノードＲ１からの無線信号を受信するための中継ノードＲ２の受信タイムスロットを設定し、選択仮想無線アクセスシステムＢの識別子を付与する（ステップＳ５１５）。

送信割り当て生成部１３５は、選択中継ノードＲ１の送信タイムスロットに付与されている全ての仮想無線アクセスシステムについて処理を終了し（ステップＳ５１６：ＹＥＳ）、選択タイムスロットＴ２の全ての送信タイムスロットについて処理を終えたと判定する（ステップＳ５１７：ＹＥＳ）。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２における受信タイムスロットの中から、中継ノードＲ４の受信タイムスロットを選択し、中継ノードＲ４を選択中継ノードとする（ステップＳ５１８）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２における選択中継ノードＲ４の受信タイムスロットから、識別子Ａにより特定される仮想無線アクセスシステムＡを選択する（ステップＳ５１９）。送信割り当て生成部１３５は、選択中継ノードＲ４が仮想無線アクセスシステムＡの根ノードであり（ステップＳ５２０：ＹＥＳ）、選択されている受信タイムスロットに設定されている全ての識別子について処理を終えたと判定する（ステップＳ５２４：ＹＥＳ）。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２における受信タイムスロットの中から、中継ノードＲ２の受信タイムスロットを選択し、中継ノードＲ２を選択中継ノードとする（ステップＳ５１８）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２における選択中継ノードＲ２の受信タイムスロットから、識別子Ｂにより特定される仮想無線アクセスシステムＢを選択する（ステップＳ５１９）。選択中継ノードＲ２は仮想無線アクセスシステムＢの根ノードではなく（ステップＳ５２０：ＮＯ）、選択タイムスロットＴ２の次のタイムスロットＴ３は生成されていない（ステップＳ５２１：ＮＯ）。そこで、送信割り当て生成部１３５は、タイムスロットＴ３を生成する（ステップＳ５２２）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２の次のタイムスロットＴ３に、中継ノードＲ２の送信タイムスロットを設定し、仮想無線アクセスシステムＢの識別子を付与する（ステップＳ５２３）。送信割り当て生成部１３５は、選択されている受信タイムスロットに設定されている全ての識別子について処理を終えたと判定する（ステップＳ５２４：ＹＥＳ）。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２の全ての受信タイムスロットを選択したと判定する（ステップＳ５２５：ＹＥＳ）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ２の次のタイムスロットＴ３があるため（ステップＳ５２６：ＹＥＳ）、選択タイムスロットＴ２の次のタイムスロットＴ３を新たな選択タイムスロットとする（ステップＳ５１１）。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ３において送信タイムスロットを持つ中継ノードＲ２を選択し、選択中継ノードとする（ステップＳ５１２）。送信割り当て生成部１３５は、選択中継ノードＲ２の送信タイムスロットにおいて送信を行う仮想無線アクセスシステムＢを選択し、選択仮想無線アクセスシステムとする（ステップＳ５１３）。送信割り当て生成部１３５は、選択中継ノードＲ２が選択仮想無線アクセスシステムＢの根ノードではないと判定する（ステップＳ５１４：ＮＯ）。仮想無線アクセスシステムＢにおいてノードＲ２からの無線信号の転送先はノードＲ３である。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ３に、選択中継ノードＲ２からの無線信号を受信するための中継ノードＲ３の受信タイムスロットを設定し、選択仮想無線アクセスシステムＢの識別子を付与する（ステップＳ５１５）。

送信割り当て生成部１３５は、選択中継ノードＲ２の送信タイムスロットに付与されている全ての仮想無線アクセスシステムについて処理を終了し（ステップＳ５１６：ＹＥＳ）、選択タイムスロットＴ３の全ての送信タイムスロットについて処理を終えたと判定する（ステップＳ５１７：ＹＥＳ）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ３における受信タイムスロットの中から、中継ノードＲ３の受信タイムスロットを選択し、中継ノードＲ３を選択中継ノードとする（ステップＳ５１８）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ３における選択中継ノードＲ３の受信タイムスロットから、識別子Ｂにより特定される仮想無線アクセスシステムＢを選択する（ステップＳ５１９）。送信割り当て生成部１３５は、選択中継ノードＲ３が仮想無線アクセスシステムＢの根ノードであり（ステップＳ５２０：ＹＥＳ）、選択されている受信タイムスロットに設定されている全ての識別子について処理を終えたと判定する（ステップＳ５２４：ＹＥＳ）。

送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ３の全ての受信タイムスロットを選択したと判定する（ステップＳ５２５：ＹＥＳ）。送信割り当て生成部１３５は、選択タイムスロットＴ３の次のタイムスロットはないため（ステップＳ５２６：ＮＯ）、新たに中継ノードＲ２を選択してステップＳ５０１からの処理を繰り返す（ステップＳ５２７：ＮＯ）。送信割り当て生成部１３５は、すべての中継ノードに対して上記処理を実施して終了とする。

送信割り当て生成部１３５は、図２２〜図２４の処理により割りつけたタイムスロットを、物理無線アクセスシステム１のタイムスロットにそのままマッピングすることで、割りつけが完了する。

以上の様にタイムスロットを割りつけることで、一つの物理無線アクセスシステム上に、ゲートウェイが異なる複数の無線アクセスシステムを動作させることができる。また、周波数資源を消費せず、無線信号の干渉を低減し、エンドデバイスとゲートウェイ間を低遅延で伝送し、設備負担を低減できる。

図２２〜図２４のフロー図で生成したタイムスロット割りつけに対して、ＣＳＭＡ−ＣＡの影響や干渉の影響を排除することも可能である。例えば、図２２〜図２４のフロー図に示す処理によって生成したタイムスロット割り当てに対して、図１９、及び、図２０の処理フローを適用しても良い。
また、図２２のフロー図内に、図１９、及び図２０のフロー図を適宜適用してもよい。
また、図２２のフロー図では、中継ノード毎に、時間的に縦続にタイムスロットを生成しているが、中継ノード毎にタイムスロット割り当てを生成し、ＥＤから根ノードまでの転送の間に、他の転送データが割り込まない様に、物理無線アクセスネットワーク１のタイムスロットにマッピングしても良い。

なお、上述した実施形態では、仮想無線アクセスシステムを２つで説明したが、数に関係なく適用は可能である。また、上述した実施形態では、中継ノードを９台で説明したが、数に関係なく適用可能である。また、無線機１０３は、仮想無線アクセスシステムのいずれかの根ノードでも良いし、根ノードでなくても良い。

以上の説明では、無線機１２間の通信については述べていないが、無線機１１及び無線機１３が中継ノードの場合は、その送信タイムスロットで無線機１２に対して無線通信を行うことで、また、ゲートウェイ機能の役割の無線機１１及び無線機１３では、送信タイムスロットを設けることで、無線機１２間の通信も可能である。

以上の説明では、無線機１２から、無線機１１及び無線機１３に向かう収集方向の無線通信について述べたが、無線機１１及び無線機１３から、無線機１２への無線通信も、同様にタイムスロットを設けることで、無線通信は可能である。

上述した実施形態によれば、調停装置は、物理無線アクセスシステムにおいて無線機が無線通信を行うタイムスロットを決定し、送信タイミングを調停する。物理無線アクセスシステムは、複数の無線機を有しており、少なくとも複数の無線機の一部によりエンドデバイスとデータ処理装置との間の送受信する無線フレームを中継する。例えば、センサ収集システムであれば、データ処理装置は、エンドデバイスから送信されたセンサデータを取集する制御コントローラなどである。調停装置の送信割り当て生成部は、複数の仮想無線アクセスシステムにおけるフレーム送信周期の最小公倍数を定周期とし、仮想無線アクセスシステムごとに、エンドデバイスと仮想無線アクセスシステムにおけるデータ処理装置へのゲートウェイとなる無線機との間の転送ルートにおいて無線フレームが転送される順に無線機がタイムスロットを使用し、かつ、エンドデバイスと無線フレームを送受信する無線機が異なる転送ルートでは異なるタイムスロットを使用するよう、定周期を所定数に分割した長さのタイムスロットを無線機に割り当てる。送信割り当て生成部は、複数の仮想無線アクセスシステムごとに割り当てたタイムスロットを定周期のタイムスロットにマッピングする。

１つのタイムスロットにおいては、受信タイムスロットと送信タイムスロットがある。受信タイムスロットでは、無線機又はエンドデバイスが転送ルートにおける次の送信先に無線フレームを送信し、送信タイムスロットでは、その転送ルートにおける次の送信先である無線機又はエンドデバイスが無線フレームを受信する。

なお、送信割り当て生成部は、複数の仮想無線アクセスシステムごとに割り当てたタイムスロットを定周期のタイムスロットにマッピングする際に、無線機が一の仮想無線アクセスシステムの無線フレームを受信するタイムスロットと、その受信した無線フレームを次の送信先に送信するタイムスロットとの間に、他の仮想無線アクセスシステムの無線フレームの受信を行わないようマッピングを行ってもよい。

また、送信割り当て生成部は、複数の仮想無線アクセスシステムごとに割り当てたタイムスロットを定周期のタイムスロットにマッピングする際に、無線機間の受信レベルや距離などに基づいて、一の仮想無線アクセスシステムの無線機又はエンドデバイスが他の無線アクセスシステムの無線機又はエンドデバイスと同じタイムスロットで又は異なるタイムスロットで送信を行うようマッピングしてもよい。

また、送信割り当て生成部は、複数の仮想無線アクセスシステムごとに割り当てたタイムスロットを定周期のタイムスロットにマッピングする際に、一の仮想無線アクセスシステムの無線機又はエンドデバイスと、他の仮想無線アクセスシステムの無線機又はエンドデバイスとの受信レベルや距離などに基づいて、一の仮想無線アクセスシステムの無線機又はエンドデバイスの受信と、他の仮想無線アクセスシステムの無線機又はエンドデバイスの送信とを同一のタイムスロットで又は異なるタイムスロットで行うようマッピングしてもよい。

上述した実施形態により、一つの物理無線アクセスシステム上に、ゲートウェイの設置箇所が異なり、かつ、ネットワークトポロジが異なる仮想無線アクセスシステムを複数動作させることができる。よって、センサ収集システム毎に無線アクセスシステムを構築する必要が無く、設備負担を減らすことができる。また、無線アクセスシステムにおいて、定周期通信を信頼性高く、効率良く伝送できる。また、センサ収集システム側がセンサデータ収集タイミングによる衝突回避等を考慮する必要がなくなり、センサ収集システムは、送信したいデータを無線アクセスシステムに渡すだけで良い。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、送信割り当て生成部１３５を持つことにより、無線機１０１、１０３がＥＤとデータ処理装置との間の通信を中継するツリー型のネットワークトポロジの仮想無線アクセスシステムを複数収容し、複数の無線機のうち少なくとも一部が複数の仮想無線アクセスシステムにより共有される物理無線アクセスシステム１において、転送されるデータの欠落や伝送遅延の発生を低減することができる。

上述した実施形態における送信割り当て生成部１３５は、ソフトウェア機能部であってもよく、ＬＳＩ等のハードウェア機能部であってもよい。送信割り当て生成部１３５の機能をコンピュータで実現する場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…無線アクセスシステム、１１…無線機、１２…無線機、１３…無線機、１１１…インタフェース部、１１２…ルーティング部、１１３…送信制御部、１１４…無線インタフェース部、１３５…送信割り当て生成部、２…サブ無線アクセスネットワーク、２ａ…サブ無線アクセスネットワーク、２ｂ…サブ無線アクセスネットワーク

Claims (15)

1. 複数の無線機を有し、エンドデバイスとデータ処理装置との間の送受信する無線フレームを少なくとも複数の前記無線機の一部により中継する仮想無線アクセスシステムを複数動作させる無線アクセスシステムにおいて前記無線機が無線通信を行うタイムスロットを決定する調停装置であって、
   複数の前記仮想無線アクセスシステムにおけるフレーム送信周期の最小公倍数を定周期とし、前記仮想無線アクセスシステムごとに、前記エンドデバイスと前記仮想無線アクセスシステムにおける前記データ処理装置へのゲートウェイとなる前記無線機との間の転送ルートにおいて前記無線フレームが転送される順に前記無線機がタイムスロットを使用し、かつ、前記エンドデバイスと無線フレームを送受信する前記無線機が異なる転送ルートでは異なるタイムスロットを使用するよう、前記定周期を所定数に分割した長さのタイムスロットを前記無線機に割り当て、複数の前記仮想無線アクセスシステムごとに割り当てた前記タイムスロットを前記定周期のタイムスロットにマッピングする送信割り当て生成部、
   を備える調停装置。
2. １つのタイムスロットにおいて、前記無線機又は前記エンドデバイスが前記転送ルートにおける次の送信先に無線フレームを送信し、前記転送ルートにおける次の送信先である前記無線機又は前記エンドデバイスが前記無線フレームを受信する、
   請求項１に記載の調停装置。
3. 前記送信割り当て生成部は、複数の前記仮想無線アクセスシステムごとに割り当てた前記タイムスロットを前記定周期のタイムスロットにマッピングする際に、前記無線機が一の前記仮想無線アクセスシステムの無線フレームを受信するタイムスロットと、受信した前記無線フレームを次の送信先に送信するタイムスロットとの間に、他の前記仮想無線アクセスシステムの無線フレームの受信を行わないようマッピングを行う、
   請求項１又は請求項２に記載の調停装置。
4. 前記送信割り当て生成部は、前記無線機それぞれにおいて使用されるタイムスロットの数が小さくなるように前記仮想無線アクセスシステムのネットワークトポロジを生成する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の調停装置。
5. 前記送信割り当て生成部は、複数の前記仮想無線アクセスシステムごとに割り当てた前記タイムスロットを前記定周期のタイムスロットにマッピングする際に、一の前記仮想無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスと他の前記無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスとの関係に基づいて、一の前記仮想無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスが他の前記無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスと同じタイムスロットで又は異なるタイムスロットで送信を行うようマッピングする、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の調停装置。
6. 前記関係は、無線信号の受信レベルがキャリアセンス閾値を超える否かである、
   請求項５に記載の調停装置。
7. 前記関係は、距離である、
   請求項５に記載の調停装置。
8. 前記送信割り当て生成部は、複数の前記仮想無線アクセスシステムごとに割り当てた前記タイムスロットを前記定周期のタイムスロットにマッピングする際に、受信を行う一の前記仮想無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスと、送信を行う他の前記仮想無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスとの関係に基づいて、一の前記仮想無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスの受信と、他の前記仮想無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスの送信とを同一のタイムスロットで又は異なるタイムスロットで行うようマッピングする、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の調停装置。
9. 受信を行う一の前記仮想無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスと、送信を行う他の前記仮想無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスとの前記関係は、受信レベルである、
   請求項８に記載の調停装置。
10. 受信を行う一の前記仮想無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスと、送信を行う他の前記仮想無線アクセスシステムの前記無線機又は前記エンドデバイスとの前記関係は、距離である、
    請求項８に記載の調停装置。
11. 前記送信割り当て生成部は、複数の前記仮想無線アクセスシステムそれぞれの前記エンドデバイスが同一の前記無線機に同じタイムスロットにおいて送信を行うよう、複数の前記仮想無線アクセスシステムごとに割り当てた前記タイムスロットを前記定周期のタイムスロットにマッピングする、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の調停装置。
12. 複数の無線機を有し、エンドデバイスとデータ処理装置との間の送受信する無線フレームを少なくとも複数の前記無線機の一部により中継する仮想無線アクセスシステムを複数動作させる無線アクセスシステムであって、
    前記無線機及び前記エンドデバイスはそれぞれ、
    無線通信を行う無線インタフェース部と、
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の調停装置によりマッピングされた前記タイムスロットに従って無線通信を行うよう前記無線インタフェース部を制御する送信制御部とを備える、
    無線アクセスシステム。
13. 複数の無線機を有し、エンドデバイスとデータ処理装置との間の送受信する無線フレームを少なくとも複数の前記無線機の一部により中継する仮想無線アクセスシステムを複数動作させる無線アクセスシステムであって、
    いずれかの前記無線機は、
    複数の前記仮想無線アクセスシステムにおけるフレーム送信周期の最小公倍数を定周期とし、前記仮想無線アクセスシステムごとに、前記エンドデバイスと前記仮想無線アクセスシステムにおける前記データ処理装置へのゲートウェイとなる前記無線機との間の転送ルートにおいて前記無線フレームが転送される順に前記無線機がタイムスロットを使用し、かつ、前記エンドデバイスと無線フレームを送受信する前記無線機が異なる転送ルートでは異なるタイムスロットを使用するよう、前記定周期を所定数に分割した長さのタイムスロットを前記無線機に割り当て、複数の前記仮想無線アクセスシステムごとに割り当てた前記タイムスロットを前記定周期のタイムスロットにマッピングする送信割り当て生成部、
    を備え、
    前記無線機及び前記エンドデバイスはそれぞれ、
    無線通信を行う無線インタフェース部と、
    前記送信割り当て生成部によりマッピングされた前記タイムスロットに従って無線通信を行うよう前記無線インタフェース部を制御する送信制御部とを備える、
    無線アクセスシステム。
14. 複数の無線機を有し、エンドデバイスとデータ処理装置との間の送受信する無線フレームを少なくとも複数の前記無線機の一部により中継する仮想無線アクセスシステムを複数動作させる無線アクセスシステムにおいて前記無線機が無線通信を行うタイムスロットを決定する調停方法であって、
    複数の前記仮想無線アクセスシステムにおけるフレーム送信周期の最小公倍数を定周期とし、
    前記仮想無線アクセスシステムごとに、前記エンドデバイスと前記仮想無線アクセスシステムにおける前記データ処理装置へのゲートウェイとなる前記無線機との間の転送ルートにおいて前記無線フレームが転送される順に前記無線機がタイムスロットを使用し、かつ、前記エンドデバイスと無線フレームを送受信する前記無線機が異なる転送ルートでは異なるタイムスロットを使用するよう、前記定周期を所定数に分割した長さのタイムスロットを前記無線機に割り当て、
    複数の前記仮想無線アクセスシステムごとに割り当てた前記タイムスロットを前記定周期のタイムスロットにマッピングする、
    調停方法。
15. コンピュータを、
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の調停装置として機能させるプログラム。

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