JP2020048207A - 無線センサシステム、無線端末装置、中継装置、通信制御方法および通信制御プログラム - Google Patents

無線センサシステム、無線端末装置、中継装置、通信制御方法および通信制御プログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2020048207A
JP2020048207A JP2019213784A JP2019213784A JP2020048207A JP 2020048207 A JP2020048207 A JP 2020048207A JP 2019213784 A JP2019213784 A JP 2019213784A JP 2019213784 A JP2019213784 A JP 2019213784A JP 2020048207 A JP2020048207 A JP 2020048207A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
wireless
sensor
terminal device
wireless terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019213784A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6743959B2 (ja
Inventor
剛史 山本
Takashi Yamamoto
剛史 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of JP2020048207A publication Critical patent/JP2020048207A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6743959B2 publication Critical patent/JP6743959B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/155Ground-based stations
    • H04B7/15528Control of operation parameters of a relay station to exploit the physical medium
    • H04B7/15542Selecting at relay station its transmit and receive resources
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50Network services
    • H04L67/56Provisioning of proxy services
    • H04L67/563Data redirection of data network streams
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50Network services
    • H04L67/56Provisioning of proxy services
    • H04L67/566Grouping or aggregating service requests, e.g. for unified processing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50Network services
    • H04L67/60Scheduling or organising the servicing of application requests, e.g. requests for application data transmissions using the analysis and optimisation of the required network resources
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/40Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass for recovering from a failure of a protocol instance or entity, e.g. service redundancy protocols, protocol state redundancy or protocol service redirection
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q9/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00Local resource management
    • H04W72/04Wireless resource allocation
    • H04W72/044Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0453Resources in frequency domain, e.g. a carrier in FDMA
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q2209/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/06Selective distribution of broadcast services, e.g. multimedia broadcast multicast service [MBMS]; Services to user groups; One-way selective calling services
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • H04W84/18Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02Terminal devices
    • H04W88/04Terminal devices adapted for relaying to or from another terminal or user

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

【課題】無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することが可能な無線センサシステムを提供する。【解決手段】無線センサシステムにおいて、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを送信する無線端末装置を有する1または複数のセンサモジュール1と、管理装置161と、無線端末装置から受信したデータを管理装置または他の中継装置へ送信する1または複数の中継装置151とを備える。無線端末装置は、データを含む無線信号であって第1の周波数帯における無線信号を片方向通信により送信し、中継装置は、データを含む無線信号であって第1の周波数帯とは一部または全部が異なる第2の周波数帯における無線信号を送信する。【選択図】図1

Description

本発明は、無線センサシステム、無線端末装置、中継装置、通信制御方法および通信制御プログラムに関する。
この出願は、2017年10月6日に出願された日本出願特願2017−195975号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。
”ウィキペディア”、[online]、[平成29年8月16日検索]、インターネット〈URL:http://ja.wikipedia.org/アドホック〉(非特許文献1)には、無線アドホックネットワークについて記載されている。すなわち、携帯電話等で用いられる移動体通信では、無線基地局装置、および、無線基地局装置間を繋ぐ固定網などの基盤設備が必須である。一方、無線アドホックネットワークでは、各無線端末装置が自律的にルーティングを行い、マルチホップ通信を行う。無線アドホックネットワークに固定ネットワークは不要であり、本質的にインフラレスである。したがって、ネットワークを構築したい環境に無線端末装置を散布し、無線端末装置が寄り集まる状態にするだけで、ネットワークを即席的に構築することが可能である。
特開2015−53593号公報
"ウィキペディア"、[online]、[平成29年8月16日検索]、インターネット〈URL:http://ja.wikipedia.org/アドホック〉
(1)本開示の無線センサシステムは、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを送信する1または複数の無線端末装置と、管理装置と、前記無線端末装置から受信した前記データを前記管理装置または他の中継装置へ送信する1または複数の中継装置とを備え、前記無線端末装置は、前記データを含む無線信号であって第1の周波数帯における無線信号を片方向通信により送信し、前記中継装置は、前記データを含む無線信号であって前記第1の周波数帯とは一部または全部が異なる第2の周波数帯における無線信号を送信する。
(13)本開示の無線端末装置は、無線端末装置であって、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを作成する作成部と、前記データを含む無線信号を片方向通信により送信する送信部とを備え、前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置から受信した前記データを中継する中継装置が送信する無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる。
(14)本開示の中継装置は、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータであって片方向通信によって無線端末装置から送信されたデータを受信する受信部と、前記受信部によって受信された前記データを含む無線信号を他の装置へ送信する送信部とを備え、前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置が送信する前記データを含む無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる。
(15)本開示の通信制御方法は、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを送信する1または複数の無線端末装置と、管理装置と、前記無線端末装置から受信した前記データを前記管理装置または他の中継装置へ送信する1または複数の中継装置とを備える無線センサシステムにおける通信制御方法であって、前記無線端末装置が、前記データを含む無線信号であって第1の周波数帯における無線信号を片方向通信により送信するステップと、前記中継装置が、前記データを含む無線信号であって前記第1の周波数帯とは一部または全部が異なる第2の周波数帯における無線信号を送信するステップとを含む。
(16)本開示の通信制御プログラムは、無線端末装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを作成する作成部と、前記データを含む無線信号を片方向通信により送信する送信部、として機能させるためのプログラムであり、前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置から受信した前記データを中継する中継装置が送信する無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる。
(17)本開示の通信制御プログラムは、中継装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータであって片方向通信によって無線端末装置から送信されたデータを受信する受信部と、前記受信部によって受信された前記データを含む無線信号を他の装置へ送信する送信部、として機能させるためのプログラムであり、前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置が送信する前記データを含む無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる。
本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える無線センサシステムとして実現され得るだけでなく、無線センサシステムの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。
また、本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える無線端末装置として実現され得るだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現され得る。また、本開示の一態様は、無線端末装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。
また、本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える中継装置として実現され得るだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現され得る。また、本開示の一態様は、中継装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得る。
図1は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムの構成を示す図である。 図2は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおいて発生する干渉を説明するための図である。 図3は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける中継装置がセンサデータを送信するスケジュールの一例を示す図である。 図4は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおけるセンサモジュールの構成を示す図である。 図5は、本発明の実施の形態に係るセンサモジュールにおけるデータ作成部が作成するロングセンサデータの一例を示す図である。 図6は、本発明の実施の形態に係る無線端末装置におけるデータ作成部が作成するロングセンサデータの一例を示す図である。 図7は、本発明の実施の形態に係る無線端末装置によるセンサデータの送信シーケンスの一例を示す図である。 図8は、本発明の実施の形態に係る無線端末装置がセンサデータを送信するタイミングの一例を示す図である。 図9は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける中継装置の構成を示す図である。 図10は、本発明の実施の形態に係る中継装置における上位側通信処理部が作成する集約データの一例を示す図である。 図11は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおけるセンサモジュールおよび中継装置の配置の一例を示す図である。 図12は、図11に示す配置におけるセンサデータの受信状況の一例を示す図である。 図13は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおけるセンサモジュールおよび中継装置の配置の一例を示す図である。 図14は、図13に示す配置におけるセンサデータの受信状況の一例を示す図である。 図15は、図13に示す配置において発生する干渉を説明するための図である。 図16は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける中継装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図17は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける中継装置のハードウェア構成の他の例を示す図である。 図18は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける無線端末装置がセンサデータを送信する際の動作手順を定めたフローチャートである。 図19は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける中継装置がセンサデータを中継する際の動作手順を定めたフローチャートである。
[本開示が解決しようとする課題]
無線アドホックネットワークを介して通信装置間でパケットがやり取りされる場合、パケットは、パケットの中継を行う1または複数の中継装置を経由する伝送経路を通って通信装置間を伝送される。
このようなマルチホップ通信は、無線アドホックネットワークに限らず、有線のネットワークにおいても用いられ、たとえば電力計測のスマートメータ等の単一のアプリケーションに利用されることが多い。
これに対して、今後利用が進むと予想されるM2M(Machine to Machine)システムにおいて、センサによる計測結果を管理装置が集約する構成が考えられる。このような構成では、無線端末装置から送信されたパケットが、1または複数の中継装置を経由して管理装置へ伝送される。
たとえば、無線端末装置および中継装置を多数設ける場合、無線通信装置および中継装置間における電波干渉によりデータのロスが増加する。このような干渉の原因を突き止めて干渉を除去することが求められるが、原因を突き止めるためには入念な調査を行う必要があり、多大な手間がかかってしまう。無線通信ネットワークにおいて無線端末装置および中継装置を多数設けても、データを良好に伝送することが可能な技術が求められる。
本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することが可能な無線センサシステム、無線端末装置、中継装置、通信制御方法および通信制御プログラムを提供することである。
[本開示の効果]
本開示によれば、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することができる。
[本願発明の実施形態の説明]
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施の形態に係る無線センサシステムは、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを送信する1または複数の無線端末装置と、管理装置と、前記無線端末装置から受信した前記データを前記管理装置または他の中継装置へ送信する1または複数の中継装置とを備え、前記無線端末装置は、前記データを含む無線信号であって第1の周波数帯における無線信号を片方向通信により送信し、前記中継装置は、前記データを含む無線信号であって前記第1の周波数帯とは一部または全部が異なる第2の周波数帯における無線信号を送信する。
このように、無線端末装置が無線信号の送信に用いる第1の周波数帯と、中継装置が無線信号の送信に用いる第2の周波数帯とが異なる構成により、無線端末装置が片方向通信であるので無線端末装置および中継装置間の時刻同期が困難なために時分割多元接続を使用できない無線センサシステムにおいても、中継装置および無線端末装置間における電波干渉を抑制することができる。これにより、入念な調査を行わずに無線端末装置および中継装置を多数設ける場合においても、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。したがって、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することができる。
(2)好ましくは、前記無線端末装置は、同じ内容の前記センサ情報を含むデータを、前記中継装置による前記データの送信周期内において複数送信する。
第1の周波数帯と第2の周波数帯とが異なる構成であっても、たとえば、中継装置が送信する無線信号には、第1の周波数帯の成分が含まれることがある。このような場合、中継装置は、自己が無線信号を送信している期間において無線端末装置からの無線信号を受信しても、無線端末装置からの無線信号の受信に失敗する。上記の構成により、無線端末装置からの複数のデータの受信を干渉によりすべて失敗する可能性を低下させることができるので、センサ情報の欠損を防ぐことができる。
(3)好ましくは、前記無線端末装置は、同じ内容の前記センサ情報を含む複数のデータを、前記中継装置による前記データの送信時間以上あけて送信する。
第1の周波数帯と第2の周波数帯とが異なる構成であっても、たとえば、中継装置が送信する無線信号には、第1の周波数帯の成分が含まれることがある。このような場合、中継装置は、自己が無線信号を送信している期間において無線端末装置からの無線信号を受信しても、無線端末装置からの無線信号の受信に失敗する。上記の構成により、無線端末装置からの複数のデータの受信を連続して失敗する可能性を低下させることができるので、センサ情報の欠損を防ぐことができる。
(4)より好ましくは、前記中継装置は、複数の前記無線端末装置から受信した前記データをまとめて送信可能であり、前記無線端末装置は、同じ内容の前記センサ情報を含む複数のデータを、前記中継装置によってまとめられた各前記データの送信時間以上あけて送信する。
このように、複数の無線端末装置から受信したデータをまとめて送信することにより通信量を削減可能な構成において、無線端末装置からの複数のデータの受信を連続して失敗する可能性を低下させることができるので、センサ情報の欠損を防ぐことができる。
(5)より好ましくは、前記送信周期は可変であり、前記無線端末装置は、同じ内容のセンサ情報を含むデータを、前記送信周期の最小値以内において複数送信する。
このような構成により、無線端末装置は、同じ内容のセンサ情報を含むデータを、上記送信周期内において少なくとも2回送信することができるので、中継装置が、無線端末装置からの複数のデータの受信を干渉によりすべて失敗する可能性をより低下させることができる。
(6)より好ましくは、前記無線端末装置は、第1の送信回において複数送信した前記データのうちの前記センサ情報以外のデータの一部または全部を削除したデータであって、新たな前記センサ情報を含むデータを、前記第1の送信回より後の第2の送信回において複数送信する。
このような構成により、第2の送信回において送信されるデータ量を減らすことができるので、無線端末装置における消費電力を抑制することができる。また、無線センサシステムにおける各装置の送信期間を短くすることができるので、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。
(7)好ましくは、複数の前記中継装置が、同じ前記無線端末装置から送信される前記無線信号を受信可能であり、各前記中継装置は、前記データを含む無線信号を時間的に互いに重複して送信しないように設定される。
同じ無線端末装置から送信される無線信号を受信可能な複数の中継装置は、互いの距離が短いため、中継装置間において干渉が発生する可能性が高い。上記の構成により、上記複数の中継装置間において干渉が発生することを防ぐことができるので、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。
(8)より好ましくは、前記中継装置は、他の前記中継装置が前記無線信号を送信中であるか否かを判定可能であり、かつ前記無線端末装置から送信される前記無線信号を受信中であるか否かを判定可能であり、前記無線端末装置は、他の前記無線端末装置が前記無線信号を送信中であるか否かを判定可能である。
無線端末装置に、中継装置が無線信号を送信中であるか否かを判定可能な機能を保持させる場合、コストがかかってしまう。上記の構成により、たとえば、中継装置が、複数の無線端末装置からデータをそれぞれ受信する場合において、すべてのデータの受信に成功する可能性を高めることができる。また、たとえば、複数の中継装置が、1つの無線端末装置からのデータを同時に受信する場合において、すべての中継装置においてデータの受信に成功する可能性を高めることができる。
(9)より好ましくは、前記無線信号を受信できる前記中継装置が1つである前記無線端末装置は、同じ内容の前記センサ情報を含むデータを、前記中継装置による前記データの送信周期内において複数送信する。
このような構成により、同じ内容のセンサ情報を含むデータを上記送信周期内において複数送信する機能を無線端末装置が有しているか否かに応じて、中継装置を1つ配置したり、複数配置したりすることで、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。
(10)好ましくは、前記中継装置は、前記データを他の前記中継装置または前記管理装置へ再送可能である。
このような構成により、無線センサシステムにおいて、上記データをより確実に伝送することができる。
(11)好ましくは、前記中継装置は、所定条件を満たす場合、前記データを間引いて送信する。
このような構成により、中継装置の送信期間を短くすることができるので、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。
(12)好ましくは、前記中継装置は、複数のアンテナを含み、各前記アンテナにおいて前記データを受信可能である。
このように、中継装置が複数のアンテナでデータを受信可能な構成により、無線端末装置および中継装置の送信周波数の設定と組み合わせると、無線端末装置の通信が片方向通信であることからデータロスが起こりやすいという弱点を効果的に補うことができる。このため、中継装置の数が増えるほど、無線センサシステム全体として無線信号の受信性能が向上し、データをより確実に伝送することができる。
(13)本発明の実施の形態に係る無線端末装置は、無線端末装置であって、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを作成する作成部と、前記データを含む無線信号を片方向通信により送信する送信部とを備え、前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置から受信した前記データを中継する中継装置が送信する無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる。
このように、送信部が無線信号の送信に用いる周波数帯と、中継装置が無線信号の送信に用いる周波数帯とが異なる構成により、無線端末装置が片方向通信であるので無線端末装置および中継装置間の時刻同期が困難なため、時分割多元接続を使用できない無線センサシステムにおいても、中継装置および無線端末装置間における電波干渉を抑制することができる。これにより、入念な調査を行わずに無線端末装置および中継装置を多数設ける場合においても、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。したがって、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することができる。
(14)本発明の実施の形態に係る中継装置は、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータであって片方向通信によって無線端末装置から送信されたデータを受信する受信部と、前記受信部によって受信された前記データを含む無線信号を他の装置へ送信する送信部とを備え、前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置が送信する前記データを含む無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる。
このように、送信部が無線信号の送信に用いる周波数帯と、無線端末装置が無線信号の送信に用いる周波数帯とが異なる構成により、無線端末装置が片方向通信であるので無線端末装置および中継装置間の時刻同期が困難なため、時分割多元接続を使用できない無線センサシステムにおいても、中継装置および無線端末装置間における電波干渉を抑制することができる。これにより、入念な調査を行わずに無線端末装置および中継装置を多数設ける場合においても、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。したがって、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することができる。
(15)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを送信する1または複数の無線端末装置と、管理装置と、前記無線端末装置から受信した前記データを前記管理装置または他の中継装置へ送信する1または複数の中継装置とを備える無線センサシステムにおける通信制御方法であって、前記無線端末装置が、前記データを含む無線信号であって第1の周波数帯における無線信号を片方向通信により送信するステップと、前記中継装置が、前記データを含む無線信号であって前記第1の周波数帯とは一部または全部が異なる第2の周波数帯における無線信号を送信するステップとを含む。
このように、無線端末装置が無線信号の送信に用いる第1の周波数帯と、中継装置が無線信号の送信に用いる第2の周波数帯とが異なる構成により、無線端末装置が片方向通信であるので無線端末装置および中継装置間の時刻同期が困難なため、時分割多元接続を使用できない無線センサシステムにおいても、中継装置および無線端末装置間における電波干渉を抑制することができる。これにより、入念な調査を行わずに無線端末装置および中継装置を多数設ける場合においても、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。したがって、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することができる。
(16)本発明の実施の形態に係る通信制御プログラムは、無線端末装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを作成する作成部と、前記データを含む無線信号を片方向通信により送信する送信部、として機能させるためのプログラムであり、前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置から受信した前記データを中継する中継装置が送信する無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる。
このように、送信部が無線信号の送信に用いる周波数帯と、中継装置が無線信号の送信に用いる周波数帯とが異なる構成により、無線端末装置が片方向通信であるので無線端末装置および中継装置間の時刻同期が困難なため、時分割多元接続を使用できない無線センサシステムにおいても、中継装置および無線端末装置間における電波干渉を抑制することができる。これにより、入念な調査を行わずに無線端末装置および中継装置を多数設ける場合においても、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。したがって、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することができる。
(17)本発明の実施の形態に係る通信制御プログラムは、中継装置において用いられる通信制御プログラムであって、コンピュータを、センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータであって片方向通信によって無線端末装置から送信されたデータを受信する受信部と、前記受信部によって受信された前記データを含む無線信号を他の装置へ送信する送信部、として機能させるためのプログラムであり、前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置が送信する前記データを含む無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる。
このように、送信部が無線信号の送信に用いる周波数帯と、無線端末装置が無線信号の送信に用いる周波数帯とが異なる構成により、無線端末装置が片方向通信であるので無線端末装置および中継装置間の時刻同期が困難なため、時分割多元接続を使用できない無線センサシステムにおいても、中継装置および無線端末装置間における電波干渉を抑制することができる。これにより、入念な調査を行わずに無線端末装置および中継装置を多数設ける場合においても、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。したがって、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
[構成および基本動作]
図1は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムの構成を示す図である。
図1を参照して、無線センサシステム301は、複数のセンサモジュール1と、複数の中継装置151と、管理装置161とを備える。
なお、無線センサシステム301は、複数のセンサモジュール1を備える構成に限らず、1つのセンサモジュール1を備える構成であってもよい。また、無線センサシステム301は、複数の中継装置151を備える構成に限らず、1つの中継装置151を備える構成であってもよい。
中継装置151は、たとえばアクセスポイントである。管理装置161は、たとえばサーバである。
センサモジュール1は、たとえば電池によって動作する。中継装置151および管理装置161は、たとえば系統からの電力によって動作する。
無線センサシステム301では、複数の中継装置151は、センサモジュール1から管理装置161へ伝送される情報を中継する。
センサモジュール1および中継装置151間の通信は、片方向の無線通信により行われる。中継装置151間の通信は、無線によるマルチホップ通信により行われる。
管理装置161および中継装置151間の通信は、たとえば有線通信により行われる。なお、管理装置161および中継装置151間の通信は、無線通信により行われてもよい。
たとえば、無線センサシステム301がM2Mシステムに用いられる場合、複数の中継装置151は、センサを含むセンサモジュール1の計測結果を示すセンサ情報を中継して管理装置161へ送信する。
[課題]
図2は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおいて発生する干渉を説明するための図である。
図2を参照して、中継装置151である中継装置151A,151Bと、センサモジュール1とが設けられている状況を想定する。
中継装置151およびセンサモジュール1は、たとえば920メガヘルツ帯の無線信号を用いる。920メガヘルツ帯には、たとえば、所定の通信規格により複数のチャネルが設定されている。
この例では、中継装置151Aおよびセンサモジュール1は、互いに異なるチャネルで無線信号を同時に送信している。
より詳細には、中継装置151Aから送信される無線信号RAには、たとえば、中継装置151Bを宛先とするパケットが含まれる。
センサモジュール1から送信される無線信号RSには、たとえば、中継装置151Aが受信して中継すべきパケットが含まれる。
中継装置151Aから送信される無線信号RAには、たとえば、センサモジュール1の使用するチャネル(以下、端末チャネルとも称する。)の周波数成分が含まれることがある。
中継装置151Aでは、無線信号RAを送信する送信部と無線信号RSを受信する受信部とが近接しているため、無線信号RSに含まれる端末チャネルの成分と無線信号RAに含まれる端末チャネルの成分とが干渉してしまうため、無線信号RSに基づく受信信号を正しく信号処理することが困難となる。
これに対して、たとえば、特許文献1(特開2015−53593号公報)に記載されているように、中継装置151Aが無線信号RAを送信するタイムスロットと、センサモジュール1が無線信号RSを送信するタイムスロットとを分ける方法が考えられる。
しかしながら、電池動作を行うセンサモジュール1は、受信機能を持たない単純な構成になっているため、中継装置151と時刻同期を行うための処理が困難である。また、高精度のクロックを設けることも困難である。
そこで、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、以下のような構成および動作により、このような課題を解決する。
[中継装置151の送信タイミング]
図3は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける中継装置がセンサデータを送信するスケジュールの一例を示す図である。
図3を参照して、中継装置151は、たとえば、センサモジュール1からセンサデータを受信して、受信したセンサデータに基づいて集約データADを作成する。中継装置151は、送信期間Tpにおいて集約データADを他の中継装置151または管理装置161へ送信する。ここで、センサデータおよび集約データADの詳細については、後述する。
送信期間Tpの長さは、たとえば、最大で20ミリ秒である。中継装置151は、集約データADを20ミリ秒以内で送信できない場合、送信できなかったデータを次の送信期間Tpにおいて送信する。
たとえば、中継装置151によるデータの送信周期は可変である。より詳細には、送信期間Tpの満了タイミングと当該送信期間Tpの次の送信期間Tpの開始タイミングとの間には、待機期間Tiが設けられる。待機期間Tiの長さは、たとえば、200ミリ秒と20ミリ秒を上限とするランダムなバックオフ時間との和である。バックオフ時間の詳細については、後述する。
[センサモジュール1の構成]
図4は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおけるセンサモジュールの構成を示す図である。
図4を参照して、センサモジュール1は、センサ21と、無線端末装置101とを備える。無線端末装置101は、データ作成部22と、送信処理部(送信部)23とを備える。
センサモジュール1におけるセンサ21は、たとえば、温度、湿度、電流、加速度、ジャイロおよび圧力等の物理量の少なくともいずれか1つを測定し、測定した物理量を示すアナログ信号をデータ作成部22へ送信する。
また、センサ21は、たとえば、64オクテットのサイズを有する固有のID(以下、ロングセンサIDとも称する。)を有する。
図5は、本発明の実施の形態に係るセンサモジュールにおけるデータ作成部が作成するロングセンサデータの一例を示す図である。
図5を参照して、データ作成部22は、センサ21による計測結果を示すセンサ情報を含むセンサデータを作成する。
具体的には、データ作成部22は、センサデータの一例であるロングセンサデータLSDおよびショートセンサデータSSDを作成する。
より詳細には、データ作成部22は、センサ21からアナログ信号を受信して、受信したアナログ信号をAD変換することにより、センサ計測値を生成する。
また、データ作成部22は、自己の無線端末装置101の電源として用いる電池の電圧値を取得する。
データ作成部22は、対応のセンサ21のロングセンサID、自己の無線端末装置101におけるソフトウェアのバージョン、シーケンス番号、取得した電池電圧値、および生成したセンサ計測値を含むロングセンサデータLSDを作成する。
図6は、本発明の実施の形態に係る無線端末装置におけるデータ作成部が作成するショートセンサデータの一例を示す図である。
図6を参照して、データ作成部22は、対応のセンサ21のロングセンサIDに基づくショートセンサID、シーケンス番号、および生成したセンサ計測値を含むショートセンサデータSSDを作成する。
ショートセンサIDの値は、具体的には、たとえば、上記ロングセンサIDの値の下位3オクテットの値である。
以下、ロングセンサIDおよびショートセンサIDの各々を、センサIDとも称する。
ここで、シーケンス番号とセンサ計測値は、対応している。言い換えると、同じシーケンス番号を含むセンサデータには、同じセンサ計測値が含まれる。
図7は、本発明の実施の形態に係る無線端末装置によるセンサデータの送信シーケンスの一例を示す図である。
図7を参照して、無線端末装置101は、たとえば、第1の送信回において複数送信したセンサデータのうちのセンサ情報以外のデータの一部を削除したデータであって、新たなセンサ情報を含むデータを、第1の送信回より後の第2の送信回においてセンサデータとして複数送信する、すなわち連送する。
詳細には、無線端末装置101は、10回の送信回を1シーケンスとして、当該シーケンスを繰り返す。
より詳細には、無線端末装置101におけるデータ作成部22は、たとえば、第1の送信回において、ロングセンサデータLSDおよびショートセンサデータSSDを作成する。このロングセンサデータLSDおよびショートセンサデータSSDには、同じシーケンス番号、同じ電池電圧値および同じセンサ計測値が含まれる。また、ショートセンサデータSSDに含まれるショートセンサIDの値は、ロングセンサデータLSDに含まれるロングセンサIDに基づく値である。
以下、このロングセンサデータLSDとショートセンサデータSSDとの関係を、兄弟関係とも称する。
データ作成部22は、たとえば、第2の送信回〜第10の送信回において、2つの同じショートセンサデータSSDを作成する。以下、これら2つのショートセンサデータSSD間の関係を、双子関係とも称する。
図8は、本発明の実施の形態に係る無線端末装置がセンサデータを送信するタイミングの一例を示す図である。
図8を参照して、無線端末装置101は、たとえば、同じ内容のセンサ情報を含むセンサデータを、中継装置151による集約データADの送信周期内、すなわち待機期間Ti(図3参照)内において複数送信する。
より詳細には、無線端末装置101は、たとえば、同じ内容のセンサ情報を含むセンサデータを、上記送信周期の最小値、ここでは200ミリ秒以内において2つ送信する。
また、無線端末装置101は、たとえば、同じ内容のセンサ情報を含む複数のセンサデータを、中継装置151によってまとめられた集約データADの送信時間、すなわち送信期間Tp(図3参照)の長さ以上あけて送信する。
ここでは、第1の送信回におけるロングセンサデータLSDおよびショートセンサデータSSDの送信タイミングについて説明するが、第2の送信回〜第10の送信回における双子関係を有する2つのショートセンサデータSSDの送信タイミングについても同様である。
具体的には、ロングセンサデータLSDの送信開始タイミングからショートセンサデータSSDの送信終了タイミングまでの時間Ttは、200ミリ秒以内である。
また、ロングセンサデータLSDの送信終了タイミングからショートセンサデータSSDの送信開始タイミングまでの時間Tintは、送信期間Tpの長さ以上である。
再び図4を参照して、データ作成部22は、図7および図8に示すタイミングに従ってセンサデータを作成し、作成したセンサデータを送信処理部23へ出力する。
送信処理部23は、センサデータを含む無線信号であって第1の周波数帯における無線信号を片方向通信により送信する。
また、送信処理部23は、たとえば、他の無線端末装置101が無線信号を送信中であるか否かを判定可能である。
詳細には、送信処理部23は、たとえば、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式に従って、センサデータを含む無線信号を送信する。
より詳細には、送信処理部23には、920メガヘルツ帯における上述の端末チャネルがたとえばユーザによって設定されている。
送信処理部23は、データ作成部22からセンサデータを受けると、たとえば、端末チャネルをキャリアセンスする。
送信処理部23は、キャリアセンスの結果、他のセンサモジュール1が無線信号を送信していないことを確認すると、センサデータを含む無線信号をブロードキャストする。
[中継装置151の構成]
図9は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける中継装置の構成を示す図である。
図9を参照して、中継装置151は、センサ側通信処理部(受信部)41と、上位側通信処理部(送信部)42と、記憶部43とを備える。
中継装置151は、無線端末装置101から受信したセンサデータを管理装置161または他の中継装置151へ送信する。
より詳細には、中継装置151におけるセンサ側通信処理部41は、たとえば、センサデータをセンサモジュール1から受信すると、受信時刻を示すタイムスタンプを受信したセンサデータに付して記憶部43に保存する。
センサ側通信処理部41は、たとえば、待機期間Ti(図3参照)では、集約データADを含む無線信号の送信による干渉の影響を受けないので、センサデータを良好に受信して記憶部43に保存することが可能である。
一方、センサ側通信処理部41は、たとえば、送信期間Tp(図3参照)では、上記干渉の影響を受けるため、センサデータの受信に失敗してしまう。
この結果、記憶部43には、待機期間Tiにおいて受信されたセンサデータが蓄積されている。
図10は、本発明の実施の形態に係る中継装置における上位側通信処理部が作成する集約データの一例を示す図である。
図10を参照して、上位側通信処理部42は、センサ側通信処理部41によって受信されたセンサデータを含む無線信号を他の装置、ここでは他の中継装置151または管理装置161へ送信する。
詳細には、上位側通信処理部42は、たとえば、自己の中継装置151が複数の無線端末装置101から受信したセンサデータをまとめて送信可能である。
より詳細には、上位側通信処理部42は、たとえば、図3に示すスケジュールに従って動作する。
上位側通信処理部42は、たとえば、待機期間Tiにおいて締切タイミングを設定する。締切タイミングは、たとえば、待機期間Tiの開始タイミングと当該開始タイミングから200ミリ秒経過したタイミングtfとの間に設けられる。
締切タイミングは、タイミングtfに対して、集約データADの作成に要する時間以上前のタイミングである。
上位側通信処理部42は、たとえば、締切タイミングが到来すると、センサデータに付されたタイムスタンプを用いて、前回の締切タイミングから当該締切タイミングまでに受信されたセンサデータを記憶部43から取得する。
たとえば、前回の締切タイミングから今回の締切タイミングまでにおいて、複数の無線端末装置101からのセンサデータが受信された場合、上位側通信処理部42が取得するセンサデータは、複数の無線端末装置101からのセンサデータである。
また、たとえば、前回の締切タイミングから今回の締切タイミングまでにおいて、1つの無線端末装置101からのセンサデータが受信された場合、上位側通信処理部42が取得するセンサデータは、1つの無線端末装置101からのセンサデータである。
上位側通信処理部42は、たとえば、所定条件を満たす場合、センサデータを間引いて送信する。
より詳細には、上位側通信処理部42は、たとえば、取得した各センサデータにおいて、兄弟関係または双子関係を有する2つのセンサデータについては、当該2つのセンサデータのうちのいずれか一方を破棄する。
具体的には、上位側通信処理部42は、たとえば、双子関係を有する2つのショートセンサデータSSD(図6参照)については、タイムスタンプを参照することにより、当該2つのショートセンサデータSSDのうち、後の時刻に受信したデータを破棄する。
また、上位側通信処理部42は、たとえば、兄弟関係を有するロングセンサデータLSD(図5参照)およびショートセンサデータSSDについては、ショートセンサデータSSDを破棄する。
また、上位側通信処理部42は、たとえば、破棄せずに残したセンサデータ(以下、選択センサデータとも称する。)において、内容の一部が、前回送信したセンサデータにおける当該一部と比べて変化が小さい場合、当該一部を削除する。
具体的には、上位側通信処理部42は、たとえば、選択センサデータにおける電池電圧値が、前回送信したセンサデータにおける電池電圧値と比べて変化が小さい場合、選択センサデータにおける電池電圧値を削除する。
また、上位側通信処理部42は、たとえば、選択センサデータにおけるセンサ計測値が、前回送信したセンサデータにおけるセンサ計測値と比べて変化が小さい場合、選択センサデータにおけるセンサ計測値を削除する。
上位側通信処理部42は、1または複数の選択センサデータに宛先IDおよび送信元IDを付加することにより、図10に示す集約データADを作成する。なお、上位側通信処理部42は、複数の選択センサデータが存在する場合、複数の選択データをまとめて1つの集約データADを作成してもよいし、複数の選択データをそれぞれ含む複数の集約データADを作成してもよい。
上位側通信処理部42は、センサデータを含む無線信号であって第1の周波数帯とは重複しない、すなわち全部が異なる第2の周波数帯における無線信号を送信する。
具体的には、上位側通信処理部42には、920メガヘルツ帯における所定の送信チャネル(以下、中継チャネルとも称する。)がたとえばユーザによって設定されている。中継チャネルは、上述の端末チャネルとは異なる。
各中継装置151は、たとえば、センサデータを含む無線信号を時間的に互いに重複して送信しないように設定される。
また、中継装置151は、たとえば、他の中継装置151が無線信号を送信中であるか否かを判定可能であり、かつ無線端末装置101から送信される無線信号を受信中であるか否かを判定可能である。
詳細には、上位側通信処理部42は、たとえば、CSMA/CA方式に従って、集約データADを含む無線信号を送信する。
より詳細には、上位側通信処理部42は、たとえば、タイミングtf(図3参照)において、中継チャネルをキャリアセンスするとともに、センサ側通信処理部41に対して端末チャネルのキャリアセンスを行わせ、当該キャリアセンスの結果を取得する。
上位側通信処理部42は、キャリアセンスの結果、中継チャネルおよび端末チャネルを用いて通信する他の装置が存在しないことを確認すると、上述のバックオフ時間、中継チャネルのキャリアセンス、およびセンサ側通信処理部41からの端末チャネルのキャリアセンス結果の取得を継続する。
上位側通信処理部42は、バックオフ時間において、中継チャネルおよび端末チャネルを用いて通信する他の装置が存在しないことを確認すると、宛先IDに設定した装置へ集約データADを送信する。
中継装置151は、たとえば、データを他の中継装置151または管理装置161へ再送可能である。
より詳細には、上位側通信処理部42は、たとえば、送信した集約データADに対する応答であるACKを、当該集約データADの送信先の装置から受信できなかった場合、当該集約データADを当該送信先の装置へ再び送信する。
再び図1を参照して、管理装置161は、中継装置151によって中継された集約データADを受信すると、受信した集約データADに基づいて、センサ計測値および電池電圧値等をセンサIDごとにまとめる。
より詳細には、管理装置161は、たとえば、集約データADに含まれるセンサデータを、センサIDごとかつシーケンス番号ごとに分類する。
管理装置161は、たとえば、分類したセンサデータにロングセンサデータLSDが含まれる場合、ロングセンサデータLSDに基づいて、ソフトウェアバージョン、電池電圧値およびセンサ計測値をロングセンサIDに対応付けて保存する。
また、管理装置161は、たとえば、分類したセンサデータがすべてショートセンサデータSSDである場合、当該ショートセンサデータSSDからショートセンサIDおよびセンサ計測値を取得する。
そして、管理装置161は、下位3オクテットの値が当該ショートセンサIDと同じロングセンサIDを含む過去の直近のロングセンサデータLSDからロングセンサID、ソフトウェアバージョンおよび電池電圧値を取得する。
管理装置161は、ロングセンサデータLSDから取得したソフトウェアバージョンおよび電池電圧値、ならびに上記ショートセンサデータSSDから取得したセンサ計測値を、取得したロングセンサIDに対応付けて保存する。
[適用例1]
図11は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおけるセンサモジュールおよび中継装置の配置の一例を示す図である。
図11を参照して、中継装置151A,151Bが、互いに通信可能となるように配置されている。中継装置151Aは、センサモジュール1であるセンサモジュール1A,1B,1Cからの無線信号を受信可能なように配置されている。
図12は、図11に示す配置におけるセンサデータの受信状況の一例を示す図である。
図11および図12を参照して、中継装置151Aは、図3に示すスケジュールに従って、集約データADを中継装置151Bへ送信する。
センサモジュール1Aは、ロングセンサデータLSDをブロードキャストする。そして、センサモジュール1Aは、ロングセンサデータLSDをブロードキャストしてから時間Tint経過した後、ショートセンサデータSSDをブロードキャストする。
ここでは、ロングセンサデータLSDの送信期間およびショートセンサデータSSDの送信期間の両方が待機期間Tiに含まれるので、中継装置151Aは、ロングセンサデータLSDおよびショートセンサデータSSDの両方の受信に成功する。
センサモジュール1Bは、センサモジュール1Aによってセンサデータがブロードキャストされた後、ロングセンサデータLSDをブロードキャストする。そして、センサモジュール1Bは、ロングセンサデータLSDをブロードキャストしてから時間Tint経過した後、ショートセンサデータSSDをブロードキャストする。
ここでは、ロングセンサデータLSDの送信期間と中継装置151Aにおける送信期間Tpとが重なってしまうので、中継装置151Aは、ロングセンサデータLSDの受信に失敗する。
一方、ショートセンサデータSSDの送信期間は待機期間Tiに含まれるので、中継装置151Aは、ショートセンサデータSSDの受信に成功する。
センサモジュール1Cは、センサモジュール1Bによってセンサデータがブロードキャストされた後、ロングセンサデータLSDをブロードキャストする。そして、センサモジュール1Cは、ロングセンサデータLSDをブロードキャストしてから時間Tint経過した後、ショートセンサデータSSDをブロードキャストする。
ここでは、ロングセンサデータLSDの送信期間が待機期間Tiに含まれるので、中継装置151Aは、ロングセンサデータLSDの受信に成功する。
一方、ショートセンサデータSSDの送信期間と中継装置151Aにおける送信期間Tpとが重なってしまうので、中継装置151Aは、ショートセンサデータSSDの受信に失敗する。
このように、センサモジュール1が、図8に示す送信タイミングでロングセンサデータLSDおよびショートセンサデータSSDを送信する構成により、中継装置151Aが、ロングセンサデータLSDおよびショートセンサデータSSDの両方の受信に失敗する可能性を低下させることができる。
[適用例2]
図13は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおけるセンサモジュールおよび中継装置の配置の一例を示す図である。
図13を参照して、この配置では、複数の中継装置151が、たとえば、同じ無線端末装置101から送信される無線信号を受信可能である。
より詳細には、中継装置151Cが、中継装置151A,151Bと通信可能となるように配置されている。中継装置151A,151Bは、センサモジュール1からの無線信号を受信可能となるように配置されている。
この例では、センサモジュール1は、センサデータの連送機能を有しない。具体的には、センサモジュール1は、図8に示すようなセンサデータの連送は行わず、センサデータの1回の作成に対して、当該センサデータを1回送信する。
図14は、図13に示す配置におけるセンサデータの受信状況の一例を示す図である。
図13および図14を参照して、中継装置151Aは、図3に示すスケジュールに従って、集約データADを中継装置151Cへ送信する。中継装置151Bは、中継装置151Aと同様に、上記スケジュールに従って、集約データADを中継装置151Cへ送信する。
センサモジュール1は、タイミングt1において、ロングセンサデータLSDのブロードキャストを開始する。
ここでは、ロングセンサデータLSDの送信期間が、中継装置151Aの待機期間Tiに含まれ、かつ中継装置151Bの待機期間Tiに含まれるので、中継装置151A,151Bは、ロングセンサデータLSDの受信に成功する。
そして、センサモジュール1は、タイミングt1より後のタイミングt2において、ロングセンサデータLSDのブロードキャストを開始する。
ここでは、ロングセンサデータLSDの送信期間と中継装置151Aにおける送信期間Tpとが重なってしまうので、中継装置151Aは、ロングセンサデータLSDの受信に失敗する。
一方、ロングセンサデータLSDの送信期間が、中継装置151Bの待機期間Tiに含まれるので、中継装置151Bは、ロングセンサデータLSDの受信に成功する。
そして、センサモジュール1は、タイミングt2より後のタイミングt3において、ロングセンサデータLSDのブロードキャストを開始する。
ここでは、ロングセンサデータLSDの送信期間と中継装置151Bにおける送信期間Tpとが重なってしまうので、中継装置151Bは、ロングセンサデータLSDの受信に失敗する。
一方、ロングセンサデータLSDの送信期間が、中継装置151Aの待機期間Tiに含まれるので、中継装置151Aは、ロングセンサデータLSDの受信に成功する。
[補足]
図15は、図13に示す配置において発生する干渉を説明するための図である。
図15を参照して、中継装置151Aから送信される無線信号には、中継装置151Cを宛先とする集約データADが含まれる。
センサモジュール1から送信される無線信号には、中継装置151A,151Bが受信して中継すべきロングセンサデータLSDが含まれる。
各中継装置151は、たとえば、センサモジュール1からの受信信号を処理する場合、端末チャネル以外の周波数成分をバンドパスフィルタによってA[dB]減衰させてから信号処理する。
中継装置151Aからの無線信号の中継装置151Bにおける受信電力は、たとえばX[dBm]である。また、センサモジュール1からの無線信号の中継装置151Bにおける受信電力は、たとえばY[dBm]である。
中継装置151Aが無線信号を送信している送信期間Tpにおける中継装置151Bのノイズフロアは、max((X−A),N1)である。
ここで、「max(a,b)」は、aおよびbのいずれか大きい方を表す。N1は、自己ノイズフロアである。より詳細には、N1は、中継装置151Aおよびセンサモジュール1が無線信号を送信していない期間におけるノイズフロアである。
中継装置151Bにおいて、センサモジュール1からの受信信号がノイズフロアを超えるためには、Y>max((X−A),N1)が満たされることが必要である。
中継装置151A,151B間の距離が短いと、Xが大きくなる。図14に示すように、中継装置151A,151Bの少なくともいずれか一方がロングセンサデータLSDの受信に成功するためには、以下の設定が好ましい。
すなわち、中継装置151A,151Bが、センサモジュール1からの無線信号を受信できる範囲で、中継装置151A,151B間の距離を大きくする設定が好ましい。
また、センサモジュール1からの無線信号を受信するために中継装置151A,151B間の距離を大きくすることが困難な場合、中継装置151A,151Bの送信電力を下げることも有効である。
具体的には、たとえば、中継装置151Aの送信電力が13[dBm]である場合において、中継装置151A,151B間の距離が30メートルであるとき、見通し環境でXが略−60[dBm]となる。また、中継装置151A,151B間の距離が100メートルであるとき、見通し環境でXが略−80[dBm]となる。
たとえば、自己ノイズフロアN1が−103[dBm]であり、Aが30[dB]であり、かつ中継装置151A,151B間の距離が30メートルである場合、Yが−90[dBm]より大きくなる配置が望ましい。
また、たとえば、自己ノイズフロアN1が−103[dBm]であり、Aが30[dB]であり、かつ中継装置151A,151B間の距離が100メートルである場合、Yが−103[dBm]より大きくなる配置が望ましい。
図16は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける中継装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
図16を参照して、中継装置151は、CPU(Central Processing Unit)81と、無線モジュール82A,82B,82C,82Dと、アンテナ83A,83B,83C,83Dとを備える。以下、無線モジュール82A,82B,82C,82Dの各々を無線モジュール82と称する場合がある。
CPU81は、センサ側通信処理部41および上位側通信処理部42を実現する。
無線モジュール82Aおよび82Bは、それぞれ対応のアンテナ83Aおよび83Bを介して、他の中継装置151から送信された中継チャネルの無線信号を受信する。
無線モジュール82Cおよび82Dは、それぞれ対応のアンテナ83Cおよび83Dを介して、センサモジュール1から送信された端末チャネルの無線信号を受信する。
無線モジュール82は、受信した無線信号に含まれるセンサデータをCPU81へ出力する。
CPU81は、たとえば、無線モジュール82Aおよび82Bから受けたセンサデータのうち、受信した無線信号の受信電力の大きい方を選択し、選択したセンサデータを記憶部43に保存する。
また、CPU81は、たとえば、無線モジュール82Cおよび82Dから受けたセンサデータのうち、受信した無線信号の受信電力の大きい方を選択し、選択したセンサデータを記憶部43に保存する。
CPU81は、送信タイミングに従ってセンサデータを記憶部43から取り出し、無線モジュール82Aおよび82Bへ出力する。
無線モジュール82Aおよび82Bは、CPU81から受けたセンサデータを含む無線信号を生成し、それぞれ対応のアンテナ83Aおよび83Bを介して他の中継装置151または管理装置161へ送信する。
図17は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける中継装置のハードウェア構成の他の例を示す図である。
図17を参照して、中継装置151は、CPU81と、無線モジュール82E,82Fと、アンテナ83E,83F,83G,83Hとを備える。
無線モジュール82Eは、対応のアンテナ83Eおよび83Fを介して、他の中継装置151から送信された中継チャネルの無線信号を受信する。
無線モジュール82Fは、対応のアンテナ83Gおよび83Hを介して、センサモジュール1から送信された端末チャネルの無線信号を受信する。
無線モジュール82Eは、たとえば、受信した無線信号のうち受信電力の大きい方を選択し、選択した無線信号に含まれるセンサデータをCPU81へ出力する。
無線モジュール82Fは、たとえば、受信した無線信号のうち受信電力の大きい方を選択し、選択した無線信号に含まれるセンサデータをCPU81へ出力する。
CPU81は、無線モジュール82Eまたは82Fから受けたセンサデータを記憶部43に保存する。
CPU81は、送信タイミングに従ってセンサデータを記憶部43から取り出し、無線モジュール82Eへ出力する。
無線モジュール82Eは、CPU81から受けたセンサデータを含む無線信号を生成し、対応のアンテナ83Eおよび83Fを介して他の中継装置151または管理装置161へ送信する。
[動作の流れ]
無線センサシステム301における各装置は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるCPU等の演算処理部は、以下のシーケンス図またはフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリからそれぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
図18は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける無線端末装置がセンサデータを送信する際の動作手順を定めたフローチャートである。
図18を参照して、まず、無線端末装置101は、インデックスjを1に初期化する(ステップS102)。
次に、無線端末装置101は、j番目の送信回が到来するまで待機する(ステップS104でNO)。
そして、無線端末装置101は、j番目の送信回が到来すると(ステップS104でYES)、インデックスjを確認する(ステップS106)。
無線端末装置101は、インデックスjが1である場合(ステップS106でYES)、ロングセンサデータLSDを端末チャネルでブロードキャストする(ステップS108)。
一方、無線端末装置101は、インデックスjが1でない場合(ステップS106でNO)、ショートセンサデータSSDを端末チャネルでブロードキャストする(ステップS108)。
次に、無線端末装置101は、時間Tint待機する(ステップS110)。
次に、無線端末装置101は、ブロードキャストしたロングセンサデータLSDと兄弟関係を有するショートセンサデータSSD、またはブロードキャストしたショートセンサデータSSDと双子関係を有するショートセンサデータSSDを端末チャネルでブロードキャストする(ステップS112)。
次に、無線端末装置101は、インデックスjをインクリメントする(ステップS114)。
次に、無線端末装置101は、インクリメント後のインデックスjが11である場合(ステップS116でYES)、インデックスjを再び1に初期化する(ステップS102)。
一方、無線端末装置101は、インクリメント後のインデックスjが11でない場合(ステップS116でNO)、j番目の送信回が到来するまで待機する(ステップS104でNO)。
図19は、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおける中継装置がセンサデータを中継する際の動作手順を定めたフローチャートである。
図19を参照して、まず、中継装置151は、締切タイミングが到来するまで、以下の保存処理を行う(ステップS202でNO)。
すなわち、中継装置151は、センサデータを受信するまで待機する(ステップS204でNO)。
そして、中継装置151は、センサデータを受信すると(ステップS204でYES)、受信したセンサデータを記憶部43に保存する(ステップS206)。
次に、中継装置151は、締切タイミングが到来すると(ステップS202でYES)、タイムスタンプを用いて、前回の締切タイミングから上記締切タイミングまでに受信されたセンサデータを記憶部43から取得する(ステップS208)。
次に、中継装置151は、取得したセンサデータに基づいて集約データADを作成する(ステップS210)。
次に、中継装置151は、作成した集約データADを中継チャネルで他の中継装置151または管理装置161へ送信する(ステップS212)。
次に、中継装置151は、新たな締切タイミングが到来するまで、保存処理を行う(ステップS202でNO)。
なお、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、第1の周波数帯と第2の周波数帯とは、全部が異なる構成であるとしたが、これに限定するものではない。第1の周波数帯と第2の周波数帯とは、一部が重複しない、すなわち一部が異なる構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線端末装置は、同じ内容のセンサ情報を含むセンサデータを2回連送する構成であるとしたが、これに限定するものではない。無線端末装置101は、たとえば、上記センサデータを3回以上連送する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線端末装置は、同じ内容のセンサ情報を含むセンサデータを、中継装置151による集約データADの送信周期内において複数送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。無線端末装置101は、たとえば、上記センサデータを、当該送信周期より長い時間内において複数送信する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線端末装置は、同じ内容のセンサ情報を含むセンサデータを、送信期間Tpの長さ以上あけて送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。無線端末装置101は、たとえば、上記センサデータを、送信期間Tpの長さ以上あけないで送信する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線端末装置は、同じ内容のセンサ情報を含むセンサデータを、中継装置151による集約データADの送信周期の最小値、ここでは200ミリ秒内において複数送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。無線端末装置101は、たとえば、上記センサデータを、200ミリ秒より長い時間内において複数送信する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線端末装置は、第1の送信回において複数送信したセンサデータのうちのセンサ情報以外のデータの一部を削除したデータであって新たなセンサ情報を含むセンサデータを、第2の送信回において複数送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。無線端末装置101は、たとえば、第1の送信回において複数送信したセンサデータのうちのセンサ情報以外のデータの全部を削除したデータであって新たなセンサ情報を含むセンサデータを、第2の送信回において複数送信する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線端末装置は、第1の送信回において兄弟関係を有するロングセンサデータLSDおよびショートセンサデータSSDを送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。無線端末装置101は、たとえば、第1の送信回において2つの同じロングセンサデータLSDを送信する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線端末装置は、第1の送信回において兄弟関係を有するロングセンサデータLSDおよびショートセンサデータSSDを送信し、かつ第2の送信回〜第10の送信回において双子関係を有する2つのショートセンサデータSSDを送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。無線端末装置101は、たとえば、第1の送信回〜第10の送信回において2つの同じロングセンサデータLSDを送信する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る中継装置は、CSMA/CA方式に従って、集約データADを含む無線信号を送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。中継装置151は、たとえば、TDMA(Time Division Multiple Access)方式に従って、集約データADを含む無線信号を送信する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、各中継装置151は、集約データADを含む無線信号を時間的に互いに重複して送信しないように設定される構成であるとしたが、これに限定するものではない。各中継装置151は、たとえば、集約データADを含む無線信号を時間的に互いに重複して送信することが許容された設定がなされる構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、中継装置151および無線端末装置101は、キャリアセンスの機能を有する構成であるとしたが、これに限定するものではない。中継装置151および無線端末装置101の少なくともいずれか一方が、キャリアセンスの機能を有しない構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、センサモジュール1および中継装置151の配置は、図11に示す配置および図13に示す配置のいずれかの配置となる構成であるとしたが、これに限定するものではない。無線センサシステム301において、センサモジュール1および中継装置151の配置は、図11に示す配置と図13に示す配置とが混在する配置となる構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る中継装置は、集約データADの再送機能を有する構成であるとしたが、これに限定するものではない。中継装置151は、集約データADの再送機能を有しない構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る中継装置は、所定条件を満たす場合、センサデータを間引いて送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。中継装置151は、センサデータを間引かずに送信する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線端末装置は、無線信号を片方向通信により送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。無線端末装置は、あるチャネルにおいて片方向通信を行うとともに、他のチャネルにおいて双方向通信により他の情報を中継装置と送受信する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、中継装置151における中継チャネルおよびセンサモジュール1における端末チャネルとして920メガヘルツ帯における所定の送信チャネルが設定される構成としたが、これに限定するものではない。無線センサシステム301において、中継チャネルおよび端末チャネルとして、ある程度互いに離れた複数の周波数帯の各々における所定の送信チャネルが設定される構成であってもよい。
具体的には、たとえば、中継装置151における中継チャネルとして920メガヘルツ帯における所定の送信チャネルが設定され、センサモジュール1における端末チャネルとして2.4ギガヘルツ帯または5ギガヘルツ帯における所定の送信チャネルが設定されてもよい。また、たとえば、中継装置151における中継チャネルとして2.4ギガヘルツ帯または5ギガヘルツ帯における所定の送信チャネルが設定され、センサモジュール1における端末チャネルとして920メガヘルツ帯における所定の送信チャネルが設定されてもよい。
ところで、無線アドホックネットワークを介して通信装置間でパケットがやり取りされる場合、パケットは、パケットの中継を行う1または複数の中継装置を経由する伝送経路を通って通信装置間を伝送される。
このようなマルチホップ通信は、無線アドホックネットワークに限らず、有線のネットワークにおいても用いられ、たとえば電力計測のスマートメータ等の単一のアプリケーションに利用されることが多い。
これに対して、今後利用が進むと予想されるM2Mシステムにおいて、センサによる計測結果を管理装置が集約する構成が考えられる。このような構成では、無線端末装置から送信されたパケットが、1または複数の中継装置を経由して管理装置へ伝送される。
たとえば、無線端末装置および中継装置を多数設ける場合、無線通信装置および中継装置間における電波干渉によりデータのロスが増加する。このような干渉の原因を突き止めて干渉を除去することが求められるが、原因を突き止めるためには入念な調査を行う必要があり、多大な手間がかかってしまう。無線通信ネットワークにおいて無線端末装置および中継装置を多数設けても、データを良好に伝送することが可能な技術が求められる。
これに対して、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムは、センサ21による計測結果を示すセンサ情報を含むセンサデータを送信する1または複数の無線端末装置101と、管理装置161と、無線端末装置101から受信したセンサデータを管理装置161または他の中継装置151へ送信する1または複数の中継装置151とを備える。無線端末装置101は、センサデータを含む無線信号であって第1の周波数帯における無線信号を片方向通信により送信する。そして、中継装置151は、センサデータを含む無線信号であって第1の周波数帯とは一部または全部が異なる第2の周波数帯における無線信号を送信する。
このように、無線端末装置101が無線信号の送信に用いる第1の周波数帯と、中継装置151が無線信号の送信に用いる第2の周波数帯とが異なる構成により、無線端末装置101が片方向通信であるので無線端末装置101および中継装置151間の時刻同期が困難なため、時分割多元接続を使用できない無線センサシステム301においても、中継装置151および無線端末装置101間における電波干渉を抑制することができる。これにより、入念な調査を行わずに無線端末装置101および中継装置151を多数設ける場合においても、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。したがって、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、無線端末装置101は、同じ内容のセンサ情報を含むセンサデータを、中継装置151によるセンサデータの送信周期内において複数送信する。
第1の周波数帯と第2の周波数帯とが異なる構成であっても、たとえば、中継装置151が送信する無線信号には、第1の周波数帯の成分が含まれることがある。このような場合、中継装置151は、自己が無線信号を送信している期間において無線端末装置101からの無線信号を受信しても、無線端末装置101からの無線信号の受信に失敗する。上記の構成により、無線端末装置101からの複数のデータの受信を干渉によりすべて失敗する可能性を低下させることができるので、センサ情報の欠損を防ぐことができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、無線端末装置101は、同じ内容のセンサ情報を含む複数のセンサデータを、中継装置151によるセンサデータの送信時間以上あけて送信する。
第1の周波数帯と第2の周波数帯とが異なる構成であっても、たとえば、中継装置151が送信する無線信号には、第1の周波数帯の成分が含まれることがある。このような場合、中継装置151は、自己が無線信号を送信している期間において無線端末装置101からの無線信号を受信しても、無線端末装置101からの無線信号の受信に失敗する。上記の構成により、無線端末装置101からの複数のデータの受信を連続して失敗する可能性を低下させることができるので、センサ情報の欠損を防ぐことができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、中継装置151は、複数の無線端末装置101から受信したセンサデータをまとめて送信可能である。そして、無線端末装置101は、同じ内容のセンサ情報を含む複数のセンサデータを、中継装置151によってまとめられた各センサデータの送信時間以上あけて送信する。
このように、複数の無線端末装置101から受信したデータをまとめて送信することにより通信量を削減可能な構成において、無線端末装置101からの複数のデータの受信を連続して失敗する可能性を低下させることができるので、センサ情報の欠損を防ぐことができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、上記送信周期は可変である。そして、無線端末装置101は、同じ内容のセンサ情報を含むセンサデータを、当該送信周期の最小値以内において複数送信する。
このような構成により、無線端末装置101は、同じ内容のセンサ情報を含むデータを、上記送信周期内において少なくとも2回送信することができるので、中継装置151が、無線端末装置101からの複数のデータの受信を干渉によりすべて失敗する可能性をより低下させることができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、無線端末装置101は、第1の送信回において複数送信したセンサデータのうちのセンサ情報以外のデータの一部または全部を削除したデータであって、新たなセンサ情報を含むセンサデータを、第1の送信回より後の第2の送信回において複数送信する。
このような構成により、第2の送信回において送信されるデータ量を減らすことができるので、無線端末装置101における消費電力を抑制することができる。また、無線センサシステム301における各装置の送信期間を短くすることができるので、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、複数の中継装置151が、同じ無線端末装置101から送信される無線信号を受信可能である。そして、各中継装置151は、センサデータを含む無線信号を時間的に互いに重複して送信しないように設定される。
同じ無線端末装置101から送信される無線信号を受信可能な複数の中継装置151は、互いの距離が短いため、中継装置151間において干渉が発生する可能性が高い。上記の構成により、上記複数の中継装置151間において干渉が発生することを防ぐことができるので、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、中継装置151は、他の中継装置151が無線信号を送信中であるか否かを判定可能であり、かつ無線端末装置101から送信される無線信号を受信中であるか否かを判定可能である。そして、無線端末装置101は、他の無線端末装置101が無線信号を送信中であるか否かを判定可能である。
無線端末装置101に、中継装置151が無線信号を送信中であるか否かを判定可能な機能を保持させる場合、コストがかかってしまう。上記の構成により、たとえば、中継装置151が、複数の無線端末装置101からデータをそれぞれ受信する場合において、すべてのデータの受信に成功する可能性を高めることができる。また、たとえば、複数の中継装置151が、1つの無線端末装置101からのデータを同時に受信する場合において、すべての中継装置151においてデータの受信に成功する可能性を高めることができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、上記無線信号を受信できる中継装置151が1つである無線端末装置101は、同じ内容のセンサ情報を含むセンサデータを、中継装置151によるセンサデータの送信周期内において複数送信する。
このような構成により、同じ内容のセンサ情報を含むデータを上記送信周期内において複数送信する機能を無線端末装置101が有しているか否かに応じて、中継装置151を1つ配置したり、複数配置したりすることで、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、中継装置151は、センサデータを他の中継装置151または管理装置161へ再送可能である。
このような構成により、無線センサシステム301において、上記データをより確実に伝送することができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、中継装置151は、所定条件を満たす場合、センサデータを間引いて送信する。
このような構成により、中継装置151の送信期間を短くすることができるので、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線センサシステムでは、中継装置151は、複数のアンテナを含み、各アンテナにおいて、センサデータを受信可能である。
このように、中継装置151が複数のアンテナでデータを受信可能な構成により、無線端末装置101および中継装置151の送信周波数の設定と組み合わせると、無線端末装置101の通信が片方向通信であることからデータロスが起こりやすいという弱点を効果的に補うことができる。このため、中継装置151の数が増えるほど、無線センサシステム301全体として無線信号の受信性能が向上し、データをより確実に伝送することができる。
また、本発明の実施の形態に係る無線端末装置では、データ作成部22は、センサ21による計測結果を示すセンサ情報を含むセンサデータを作成する。送信処理部23は、センサデータを含む無線信号を片方向通信により送信する。そして、送信処理部23によって送信される無線信号の周波数帯は、無線端末装置101から受信したセンサデータを中継する中継装置151が送信する無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる。
このように、送信処理部23が無線信号の送信に用いる周波数帯と、中継装置151が無線信号の送信に用いる周波数帯とが異なる構成により、無線端末装置101が片方向通信であるので無線端末装置101および中継装置151間の時刻同期が困難なため、時分割多元接続を使用できない無線センサシステム301においても、中継装置151および無線端末装置101間における電波干渉を抑制することができる。これにより、入念な調査を行わずに無線端末装置101および中継装置151を多数設ける場合においても、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。したがって、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することができる。
また、本発明の実施の形態に係る中継装置では、センサ側通信処理部41は、センサ21による計測結果を示すセンサ情報を含むセンサデータであって片方向通信によって無線端末装置101から送信されたセンサデータを受信する。上位側通信処理部42は、センサ側通信処理部41によって受信されたセンサデータを含む無線信号を他の装置へ送信する。そして、上位側通信処理部42によって送信される無線信号の周波数帯は、無線端末装置101が送信するセンサデータを含む無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる。
このように、上位側通信処理部42が無線信号の送信に用いる周波数帯と、無線端末装置101が無線信号の送信に用いる周波数帯とが異なる構成により、無線端末装置101が片方向通信であるので無線端末装置101および中継装置151間の時刻同期が困難なため、時分割多元接続を使用できない無線センサシステム301においても、中継装置151および無線端末装置101間における電波干渉を抑制することができる。これにより、入念な調査を行わずに無線端末装置101および中継装置151を多数設ける場合においても、干渉によるデータロスの増加を防ぐことができる。したがって、無線端末装置から中継装置を介してデータが伝送される構成において、データを良好に伝送することができる。
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
[付記1]
センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを送信する1または複数の無線端末装置と、
管理装置と、
前記無線端末装置から受信した前記データを前記管理装置または他の中継装置へ送信する1または複数の中継装置とを備え、
前記無線端末装置は、前記データを含む無線信号であって第1の周波数帯における無線信号を片方向通信により送信し、
前記中継装置は、前記データを含む無線信号であって前記第1の周波数帯とは一部または全部が異なる第2の周波数帯における無線信号を送信し、
前記無線端末装置は、前記データを含む無線信号であって920メガヘルツ帯における端末チャネルの無線信号を片方向通信により送信し、
前記中継装置は、前記データを含む無線信号であって920メガヘルツ帯における前記端末チャネルと異なるチャネルの無線信号を送信する、無線センサシステム。
[付記2]
無線端末装置であって、
センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを作成する作成部と、
前記データを含む無線信号を片方向通信により送信する送信部とを備え、
前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置から受信した前記データを中継する中継装置が送信する無線信号の周波数帯と一部または全部が異なり、
前記送信部によって送信される無線信号の周波数帯は、920メガヘルツ帯における端末チャネルの周波数帯であり、
前記中継装置が送信する無線信号の周波数帯は、920メガヘルツ帯における前記端末チャネルと異なるチャネルの周波数帯である、無線端末装置。
[付記3]
センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータであって片方向通信によって無線端末装置から送信されたデータを受信する受信部と、
前記受信部によって受信された前記データを含む無線信号を他の装置へ送信する送信部とを備え、
前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置が送信する前記データを含む無線信号の周波数帯と一部または全部が異なり、
前記送信部によって送信される無線信号の周波数帯は、920メガヘルツ帯における中継チャネルの周波数帯であり、
前記無線端末装置が送信する無線信号の周波数帯は、920メガヘルツ帯における前記中継チャネルと異なるチャネルの周波数帯である、中継装置。
1 センサモジュール
21 センサ
22 データ作成部
23 送信処理部(送信部)
41 センサ側通信処理部(受信部)
42 上位側通信処理部(送信部)
43 記憶部
101 無線端末装置
151 中継装置
161 管理装置
301 無線センサシステム

Claims (17)

  1. センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを送信する1または複数の無線端末装置と、
    管理装置と、
    前記無線端末装置から受信した前記データを前記管理装置または他の中継装置へ送信する1または複数の中継装置とを備え、
    前記無線端末装置は、前記データを含む無線信号であって第1の周波数帯における無線信号を片方向通信により送信し、
    前記中継装置は、前記データを含む無線信号であって前記第1の周波数帯とは一部または全部が異なる第2の周波数帯における無線信号を送信する、無線センサシステム。
  2. 前記無線端末装置は、同じ内容の前記センサ情報を含むデータを、前記中継装置による前記データの送信周期内において複数送信する、請求項1に記載の無線センサシステム。
  3. 前記無線端末装置は、同じ内容の前記センサ情報を含む複数のデータを、前記中継装置による前記データの送信時間以上あけて送信する、請求項1または請求項2に記載の無線センサシステム。
  4. 前記中継装置は、複数の前記無線端末装置から受信した前記データをまとめて送信可能であり、
    前記無線端末装置は、同じ内容の前記センサ情報を含む複数のデータを、前記中継装置によってまとめられた各前記データの送信時間以上あけて送信する、請求項3に記載の無線センサシステム。
  5. 前記送信周期は可変であり、
    前記無線端末装置は、同じ内容のセンサ情報を含むデータを、前記送信周期の最小値以内において複数送信する、請求項2に記載の無線センサシステム。
  6. 前記無線端末装置は、第1の送信回において複数送信した前記データのうちの前記センサ情報以外のデータの一部または全部を削除したデータであって、新たな前記センサ情報を含むデータを、前記第1の送信回より後の第2の送信回において複数送信する、請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
  7. 複数の前記中継装置が、同じ前記無線端末装置から送信される前記無線信号を受信可能であり、
    各前記中継装置は、前記データを含む無線信号を時間的に互いに重複して送信しないように設定される、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
  8. 前記中継装置は、他の前記中継装置が前記無線信号を送信中であるか否かを判定可能であり、かつ前記無線端末装置から送信される前記無線信号を受信中であるか否かを判定可能であり、
    前記無線端末装置は、他の前記無線端末装置が前記無線信号を送信中であるか否かを判定可能である、請求項7に記載の無線センサシステム。
  9. 前記無線信号を受信できる前記中継装置が1つである前記無線端末装置は、同じ内容の前記センサ情報を含むデータを、前記中継装置による前記データの送信周期内において複数送信する、請求項7または請求項8に記載の無線センサシステム。
  10. 前記中継装置は、前記データを他の前記中継装置または前記管理装置へ再送可能である、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
  11. 前記中継装置は、所定条件を満たす場合、前記データを間引いて送信する、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
  12. 前記中継装置は、複数のアンテナを含み、各前記アンテナにおいて前記データを受信可能である、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の無線センサシステム。
  13. 無線端末装置であって、
    センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを作成する作成部と、
    前記データを含む無線信号を片方向通信により送信する送信部とを備え、
    前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置から受信した前記データを中継する中継装置が送信する無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる、無線端末装置。
  14. センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータであって片方向通信によって無線端末装置から送信されたデータを受信する受信部と、
    前記受信部によって受信された前記データを含む無線信号を他の装置へ送信する送信部とを備え、
    前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置が送信する前記データを含む無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる、中継装置。
  15. センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを送信する1または複数の無線端末装置と、管理装置と、前記無線端末装置から受信した前記データを前記管理装置または他の中継装置へ送信する1または複数の中継装置とを備える無線センサシステムにおける通信制御方法であって、
    前記無線端末装置が、前記データを含む無線信号であって第1の周波数帯における無線信号を片方向通信により送信するステップと、
    前記中継装置が、前記データを含む無線信号であって前記第1の周波数帯とは一部または全部が異なる第2の周波数帯における無線信号を送信するステップとを含む、通信制御方法。
  16. 無線端末装置において用いられる通信制御プログラムであって、
    コンピュータを、
    センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータを作成する作成部と、
    前記データを含む無線信号を片方向通信により送信する送信部、
    として機能させるためのプログラムであり、
    前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置から受信した前記データを中継する中継装置が送信する無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる、通信制御プログラム。
  17. 中継装置において用いられる通信制御プログラムであって、
    コンピュータを、
    センサによる計測結果を示すセンサ情報を含むデータであって片方向通信によって無線端末装置から送信されたデータを受信する受信部と、
    前記受信部によって受信された前記データを含む無線信号を他の装置へ送信する送信部、
    として機能させるためのプログラムであり、
    前記送信部によって送信される前記無線信号の周波数帯は、前記無線端末装置が送信する前記データを含む無線信号の周波数帯と一部または全部が異なる、通信制御プログラム。
JP2019213784A 2017-10-06 2019-11-27 無線センサシステム、無線端末装置、中継装置、通信制御方法および通信制御プログラム Active JP6743959B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017195975 2017-10-06
JP2017195975 2017-10-06

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019521838A Division JP6624342B2 (ja) 2017-10-06 2018-09-20 無線センサシステム、無線端末装置、中継装置、通信制御方法および通信制御プログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020048207A true JP2020048207A (ja) 2020-03-26
JP6743959B2 JP6743959B2 (ja) 2020-08-19

Family

ID=65994553

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019521838A Active JP6624342B2 (ja) 2017-10-06 2018-09-20 無線センサシステム、無線端末装置、中継装置、通信制御方法および通信制御プログラム
JP2019213784A Active JP6743959B2 (ja) 2017-10-06 2019-11-27 無線センサシステム、無線端末装置、中継装置、通信制御方法および通信制御プログラム

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019521838A Active JP6624342B2 (ja) 2017-10-06 2018-09-20 無線センサシステム、無線端末装置、中継装置、通信制御方法および通信制御プログラム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11223931B2 (ja)
JP (2) JP6624342B2 (ja)
CN (1) CN111183664B (ja)
WO (1) WO2019069690A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6939664B2 (ja) * 2018-03-14 2021-09-22 オムロン株式会社 センサ管理装置、センサ情報同期方法、制御プログラム、及び記録媒体
JP7070666B2 (ja) * 2018-03-30 2022-05-18 富士通株式会社 基地局装置、端末装置、無線通信システム及びデータ送信方法
CN115565355A (zh) * 2018-06-14 2023-01-03 住友电气工业株式会社 无线传感器系统、无线终端设备、通信控制方法和通信控制程序
JP7350693B2 (ja) * 2020-06-05 2023-09-26 東京瓦斯株式会社 電力監視制御装置、及び電力監視制御プログラム

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011087220A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Hochiki Corp 無線防災システム、センサノード、電波中継ノード及び無線防災ノード
JP2012114661A (ja) * 2010-11-24 2012-06-14 Hochiki Corp 無線装置
JP2015104008A (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 住友電気工業株式会社 管理装置、通信システム、無線端末装置、通信制御方法および通信制御プログラム
JP2015188140A (ja) * 2014-03-26 2015-10-29 三菱電機株式会社 ノード装置、ゲートウェイ装置、センサネットワークシステムおよびデータ転送方法
JP2015192269A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 能美防災株式会社 無線式警報システム
JP2016167199A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 住友電気工業株式会社 路側通信装置、及びデータ中継方法
JP2016187076A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 住友電気工業株式会社 通信データ処理装置、通信装置、通信システム、通信制御方法および通信制御プログラム
JP2017028434A (ja) * 2015-07-21 2017-02-02 日本電信電話株式会社 無線通信システム、中継局装置及び無線通信方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008034957A (ja) * 2006-07-26 2008-02-14 Hitachi Ltd センサデータ収集方法、センサデータ収集システムおよび端末局、並びに、無線通信方法、無線通信システムおよび子局
WO2009074936A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. System and method for relaying signals in asynchronous cooperative network
EP2522193A2 (en) * 2010-01-08 2012-11-14 InterDigital Patent Holdings, Inc. Method and apparatus for collecting and transmitting data
CN105763299B (zh) * 2010-01-18 2019-11-15 Lg电子株式会社 用于在无线通信系统中提供信道质量信息的方法和设备
JP5374743B2 (ja) * 2010-12-15 2013-12-25 株式会社日立製作所 無線ネットワークシステム、及び、無線通信装置
JP5822261B2 (ja) * 2011-06-23 2015-11-24 セイコーインスツル株式会社 端末装置、通信システム及び端末装置の起動方法
MX2014000799A (es) * 2011-07-20 2014-04-14 Gen Equipment & Mfg Co Inc Dba Topworx Inc Monitoreo y control inalambricos de estaciones de seguridad en una planta de proceso.
US9173120B2 (en) * 2013-03-28 2015-10-27 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) System and method for processing received data in a wireless network
JP2015023437A (ja) * 2013-07-19 2015-02-02 ホーチキ株式会社 無線防災システム
JP2015053593A (ja) 2013-09-06 2015-03-19 株式会社日立国際電気 無線通信システムおよびマルチホップ無線通信方法
JP2015091026A (ja) * 2013-11-06 2015-05-11 株式会社ニコン 無線中継装置、無線システム、プログラムおよび方法
JP2016220174A (ja) * 2015-05-26 2016-12-22 株式会社東芝 家電制御方法及び家電制御装置
JP6627890B2 (ja) * 2016-01-14 2020-01-08 富士通株式会社 サーバ装置、通信システム、および、通信プログラム
WO2018008878A1 (ko) * 2016-07-04 2018-01-11 엘지전자 주식회사 차세대 무선 통신 시스템에서 이동식 릴레이 노드를 위한 동기 설정 방법 및 이를 위한 장치
US20190036772A1 (en) * 2017-12-28 2019-01-31 Intel Corporation Intelligent wireless configuration for iot devices

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011087220A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Hochiki Corp 無線防災システム、センサノード、電波中継ノード及び無線防災ノード
JP2012114661A (ja) * 2010-11-24 2012-06-14 Hochiki Corp 無線装置
JP2015104008A (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 住友電気工業株式会社 管理装置、通信システム、無線端末装置、通信制御方法および通信制御プログラム
JP2015188140A (ja) * 2014-03-26 2015-10-29 三菱電機株式会社 ノード装置、ゲートウェイ装置、センサネットワークシステムおよびデータ転送方法
JP2015192269A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 能美防災株式会社 無線式警報システム
JP2016167199A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 住友電気工業株式会社 路側通信装置、及びデータ中継方法
JP2016187076A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 住友電気工業株式会社 通信データ処理装置、通信装置、通信システム、通信制御方法および通信制御プログラム
JP2017028434A (ja) * 2015-07-21 2017-02-02 日本電信電話株式会社 無線通信システム、中継局装置及び無線通信方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2019069690A1 (ja) 2019-11-14
WO2019069690A1 (ja) 2019-04-11
US20200322761A1 (en) 2020-10-08
US11223931B2 (en) 2022-01-11
JP6624342B2 (ja) 2019-12-25
CN111183664A (zh) 2020-05-19
JP6743959B2 (ja) 2020-08-19
CN111183664B (zh) 2023-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6743959B2 (ja) 無線センサシステム、無線端末装置、中継装置、通信制御方法および通信制御プログラム
US10326518B1 (en) Repeater and node utilization
US8036696B2 (en) Time-multiplexed, two tier wireless device and method therefor
Carvalho et al. A test methodology for evaluating architectural delays of LoRaWAN implementations
JP6597935B2 (ja) 無線センサシステム、管理装置、通信制御方法および通信制御プログラム
EP3132647A1 (en) Method and apparatus for reducing the length of a packet storm in a wireless mesh network
JP7147897B2 (ja) 無線センサシステムおよび通信制御方法
Khalifeh et al. Optimizing the beacon and superframe orders in IEEE 802.15. 4 for real-time notification in wireless sensor networks
Gormus et al. Opportunistic RPL for reliable AMI mesh networks
JPWO2007066637A1 (ja) 無線通信方法及び無線通信システム
Pérez-Díaz-De-Cerio et al. Bluetooth mesh analysis, issues, and challenges
Serizawa et al. Reliable wireless communication technology of adaptive channel diversity (ACD) method based on ISA100. 11a standard
CN113994719A (zh) 通信系统、通信方法及通信装置
Kaur et al. An efficient hybrid topology construction in Zigbee sensor network
JP2013118499A (ja) 無線端末、緊急情報配信システム、及びプログラム
Panga et al. Leveraging Wake-Up Radios in UAV-Aided LoRa Networks: Some Preliminary Results on a Random-Access Scheme
Lan Experimental study of thread mesh network for wireless building automation systems
Tavares et al. Flushmf: A transport protocol using multiple frequencies for wireless sensor network
El Mougy et al. Reliable data transfer for collecting data from BLE sensors using smartphones as relays to the cloud
JP6596871B2 (ja) 通信データ処理装置、通信装置、通信システム、通信制御方法および通信制御プログラム
CN113132986B (zh) 基于DPP协议实现WiFi的mesh网络的实现方法及装置、存储介质
Galmes et al. Randomized Data-Gathering protocol for time-driven sensor networks
Umamaheswari Communication Protocols for the Internet of Things
Madduma-Bandarage Design and Analysis of Routing and Scheduling Algorithms for Industrial Wireless Sensor Networks
Jr et al. An Energy Efficient Receiver-Initiated MAC Protocol for Low-Power WSN

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191216

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191216

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20191216

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20191220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200310

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200428

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200630

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200713

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6743959

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250