JP4277567B2 - 無線通信システムおよび無線中継器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線送信用の送信器と、無線受信用の受信器とを備えるとともに、送信器から送信された情報を受信器に転送する無線送受信用の中継器を複数備える無線通信システムおよび無線中継器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の単向送信式の無線通信システムの構成図、図１３は同無線通信システムで用いられるフレームの構成図、図１４は同無線通信システムの動作説明図である。
【０００３】
図１２に示す無線通信システムは、送信器１１と、受信器２１と、複数の中継器３１PA，３２PAとにより構成され、送信器１１から受信器２１への単方向にデータを、中継器３１PA，３２PAを経由して図１３に示すようなフレームを用いた無線通信で送信するデジタル無線通信システムである。
【０００４】
送信器１１は、上記フレームを用いる無線通信でデータを送信する無線送信手段と、当該送信器１１に予め割り当てられた識別符号を記憶する記憶手段とを備え、同フレームにて送信するべきデータを送信するものである。つまり、送信器１１は、データを、ビット同期用のプリアンブルと、フレーム同期用のユニークワードと、送信器１１の識別符号と、フレームに割り当てられる例えば巡回（モジュロ）式のフレーム番号と、例えば“０”に初期設定された中継番号とともに送信するように構成される。
【０００５】
受信器２１は、上記フレームを用いる無線通信でデータを受信する無線受信手段と、例えば設置時に予め登録された送信器１１の識別符号、および前回受信したフレーム内のフレーム番号，識別符号などを記憶する記憶手段とを備え、送信器１１からのデータを受信するものである。つまり、受信器２１は、無線受信手段でフレームを受信すると、同フレーム内の識別符号と当該記憶手段に記憶された識別符号との比較を行い、双方が一致した比較結果が得られた場合、同フレーム内のフレーム番号が、当該記憶手段に記憶された前回受信したフレーム番号から得られる次に受信するべきフレームのフレーム番号より古ければ、今回受信したフレームを破棄し、そうでなければ、今回受信したフレームを当該受信器２１宛のものとして受信するように構成される。
【０００６】
中継器３１PAは、上記フレームを用いる無線通信でデータを転送する無線送受信手段と、例えば設置時に予め登録された送信器１１の識別符号、当該中継器３１PAに予め割り当てられ転送タイミングの優先順位を示す中継番号（ここでは例えば“１”）、および前回受信したフレーム内のフレーム番号，識別符号などを記憶する記憶手段とを備え、送信器１１からのデータを転送するものである。
【０００７】
同様に、中継器３２PAは、上記フレームを用いる無線通信でデータを転送する無線送受信手段と、例えば設置時に予め登録された送信器１１の識別符号、当該中継器３２PAに予め割り当てられ上記優先順位を示す中継番号（“２”）、および前回受信したフレーム内のフレーム番号，識別符号などを記憶する記憶手段とを備え、送信器１１からのデータを転送するものである。
【０００８】
そして、各中継器は、無線送受信手段でフレームを受信すると、同フレーム内の識別符号と当該記憶手段に記憶された識別符号との比較を行い、双方が一致した比較結果が得られた場合、同フレーム内のフレーム番号が、当該記憶手段に記憶された前回受信したフレーム番号から得られる次に受信するべきフレームのフレーム番号より古ければ、今回受信したフレームを破棄し、そうでなければ、今回受信したフレーム内の中継番号を、当該記憶手段に記憶された自己の中継番号に置き換えることにより、中継番号の更新をした上で、その更新後のフレームを無線送受信手段から送信するように構成される。このように、フレーム番号を利用して、既に受信したフレームを破棄することにより、各中継器間で同じフレームが繰り返し中継されるのを防止することができる。
【０００９】
また、各中継器は、中継番号を、転送するべきフレームの転送タイミングに利用するようになっている。つまり、各中継器は、送信器１１からのフレームを受信したとき、当該記憶手段に記憶された中継番号（「Ｎｍ」とする）が、更新前のフレーム内の中継番号（「Ｎｆ」とする）より大きければ、次の式を用いた演算で得られる時間を待って、フレームを転送する。
【００１０】
（Ｎｍ−Ｎｆ−１）×Ｔｆ
ここで、Ｔｆは１フレーム分相当の転送時間である。
【００１１】
一方、ＮｍがＮｆより小さければ、上式における括弧内の第１項の値が負になるので、演算結果を“０”とした処理が実行される。例えば、中継器３１PAは、送信器１１からのフレームを直接受信したとき、第１項の値が（１−０−１）により“０”になるので、即座に更新後のフレームを転送する。これに対し、中継器３２PAは、送信器１１からのフレームを中継器３１PAから受信したときには、第１項の値が（２−１−１）により“０”になるので、即座に更新後のフレームを転送する一方、送信器１１からのフレームを直接受信したときには、第１項の値が（２−０−１）により“１”になるので、１フレーム分相当の転送時間を待って、更新後のフレームを転送する。
【００１２】
このように構成される無線通信システムでは、図１４に示すような転送動作となるので、同じフレームが繰り返し中継されるのを防止することができるほか、各中継器の同時送信を防止することができ、無線信号が衝突するのを防止することができる。
【００１３】
図１４の例において、期間Ｔ１で送信器１１から送信されたフレームは、中継器３１PA，３２PAの各々により受信されているので、期間Ｔ２で即座に中継器３１PAにより転送されるほか、１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ３で中継器３２PAにより転送される。ここで、中継器３１PAによる転送タイミングは、第１項の値が（１−０−１）により“０”になるので、期間Ｔ１で送信器１１から送信されたフレームの受信後（期間Ｔ２）の即座となる。中継器３２PAによる転送タイミングは、第１項の値が（２−０−１）により“１”になるので、期間Ｔ２から１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ３となる。
【００１４】
期間Ｔ２で転送されたフレームは、送信器１１が無線受信手段を備えていないので、中継器３２PAのみにより受信されているが、当該フレーム内のフレーム番号が、期間Ｔ１で中継器３２PAにより直接受信された送信器１１からのフレーム内のフレーム番号と同じで古いため、中継器３２PAにより破棄される。
【００１５】
期間Ｔ３で転送されたフレームは、中継器３１PAおよび受信器２１の各々で受信されているが、当該フレーム内のフレーム番号が、期間Ｔ１で中継器３１PAにより直接受信された送信器１１からのフレーム内のフレーム番号と同じで古いため、中継器３１PAにより破棄される。これに対し、受信器２１では、当該記憶手段に記憶された識別符号と一致する識別符号が、期間Ｔ３で転送されたフレームに含まれているので、このフレーム内のデータが受信されることになる。
【００１６】
このようにして、中継器３１PA，３２PAにより、中継器分のフレーム転送時間をかけて、送信器１１から受信器２１への単方向にデータが送られる。なお、図１２，図１４の例では、中継器が２台設けられる構成になっているが、中継器が３台以上設けられる構成でも同様に機能することは言うまでもない。
【００１７】
ところで、特開平８−９７８２１号公報（特許文献１）には、直接通信ができないとわかった場合、宛先ステーションに到達するまでに経由する中継ステーションを調べて、ユーザデータフレームにその中継ステーションのアドレスと経由する順番の情報を持たせて送信する無線データ通信システムなどが開示されている。
【００１８】
【特許文献１】
特開平８−９７８２１号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示した従来の無線通信システムでは、送信器１１の位置によって、送信器１１から受信器２１への単方向にデータを中継するための時間が長くなるという課題がある。
【００２０】
図１５，図１６に上記課題の説明図を示す。図１５に示すように、中継器３２PAと中継器３１PAとの順番で転送されるような場合、図１６に示すように、フレームの転送時間が長くなる。
【００２１】
図１６において、期間Ｔ１で送信器１１から送信されたフレームは、中継器３２PAにより受信されているので、第１項の値が（２−０−１）により“１”になるため、期間Ｔ２から１フレーム分相当の転送時間（図では「保留時間」）後の期間Ｔ３で中継器３２PAにより転送される。
【００２２】
期間Ｔ３で転送されたフレームは、中継器３１PAにより受信されているので、ＮｍがＮｆより小さい、つまり第１項の値が（１−２−１）により負になるために、期間Ｔ４で即座に中継器３１PAにより転送される。
【００２３】
期間Ｔ４で転送されたフレームは、中継器３２PAおよび受信器２１の各々で受信されるが、中継器３２PAにおいては、当該フレーム内のフレーム番号が、期間Ｔ１で送信器１１から直接受信されたフレーム内のフレーム番号と同じで古いために破棄される。これに対し、受信器２１においては、当該記憶手段に記憶された識別符号と一致する識別符号が、期間Ｔ４で転送されたフレームに含まれているので、そのフレーム内のデータが、図１４の場合に比べて保留時間だけ長くなった転送時間をかけて受信されることになる。
【００２４】
また、上記配置のほか、図１２に示す配置例において、送信器１１からのフレームが直接中継器３２PAのみによって受信されるような場合、第１項の値が（２−０−１）により“１”になるので、送信器１１からのフレームが中継器３２PAにより１フレーム分相当の転送時間後に転送されることになる。このような遅延は、中継器の数が多く、そして送信器１１が受信器２１の側に近づけば近づくほどより長くなる。
【００２５】
このような課題を解決するためには、ルーティング・アルゴリズムにより、最適な中継器を選別して伝送経路が最適となるようにすればよい。例えば、特許文献１の無線データ通信技術によれば、無線通信できる範囲を、簡便に、短時間で拡大することが可能となる。
【００２６】
しかしながら、上記無線データ通信技術では、送信元ステーションおよびその他の各ステーションが、フレームの宛先アドレスで示されるステーションがあるかどうかを自ゾーン内の同報による探索で調べ、同報フレームを受信したステーションが、探索の対象であった場合、送信元に中継ステーションの情報を返送するといった、ゾーン内の同報の連鎖によりトポロジー情報を検出する必要があるので、返送手段を持たない受信器２１を含む上記単向送信の無線通信システムに適用することができない。
【００２７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、単向送信の場合に、送信器から受信器への情報を送るとき、送信器の位置によって時間を長くすることなく、中継することが可能となる無線通信システムおよび無線中継器を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明は、無線送信用の送信器と、無線受信用の受信器とを備えるとともに、前記送信器から送信された情報を前記受信器に転送する無線送受信用の中継器を複数備える無線通信システムであって、前記複数の中継器の各々は、固有の中継器識別情報および各中継器間の直接的な相互通信可能関係を示す情報を記憶する記憶手段を備え、前記送信器からの情報を中継する場合に、前記送信器からの情報の中継回数が最小となる基点の中継器の中継器識別情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記送信器からの中継回数で決まる階層に区分される一方、同一階層内では中継器識別情報を基に、各階層間では前記送信器側の階層ほどより上位となるように、優先順位が割り当てられ、自己の階層に対して前記送信器側に隣接する他の階層内における全中継器が、前記送信器からの情報を転送した後に、自己の階層内における優先順位に従って前記送信器からの情報を転送することを特徴とする。
【００２９】
請求項２記載の発明は、無線送信用の送信器と、無線受信用の受信器とを備えるとともに、前記送信器から送信された情報を前記受信器に転送する無線送受信用の中継器を複数備える無線通信システムであって、前記複数の中継器の各々は、固有の中継器識別情報および各中継器間の直接的な相互通信可能関係を示す情報を記憶する記憶手段を備え、前記送信器からの情報を中継する場合に、前記送信器からの情報の中継回数が最小となる基点の中継器の中継器識別情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記送信器からの中継回数で決まる階層に区分される一方、前記基点の中継器を含む中継回数の最も少ない階層に隣接する階層から、中継回数の最も多い階層にかけて、前記基点の中継器からそれら各階層毎に一の中継器を経て形成されそれら各階層を貫く複数の中継経路においては、一の中継経路と別の中継経路とが互いに上位下位の関係となるように、各階層間では中継器識別情報を基に、優先順位が割り当てられ、自己の中継経路における優先順位に従って前記送信器からの情報を転送することを特徴とする。
【００３０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の無線通信システムにおいて、前記複数の中継器の各々は、前記送信器からの情報を最初に受信した場合には、前記送信器からの情報を、当該中継器が前記基点の中継器であることを示す基点情報とともに他の各中継器に向けて転送し、前記送信器からの情報を前記基点情報とともに受信した場合には、その基点情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記送信器からの中継回数を求め、この中継回数で決まる階層に自己を区分する一方、前記優先順位を自己に割り当て、前記送信器からの情報を転送するときにその情報を前記基点情報とともに転送することを特徴とする。
【００３１】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の無線通信システムにおいて、前記複数の中継器の各々は、前記送信器からの情報を最初に受信した場合には、前記基点の中継器となる自己の中継器識別情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記複数の中継器の各々について中継回数を求め、これらの中継回数で決まる各階層に前記複数の中継器をそれぞれ区分する一方、前記複数の中継器の各々に前記優先順位を割り当て、前記送信器からの情報を、前記複数の中継器の中継器識別情報およびこれら中継器識別情報にそれぞれ対応付けた複数の優先順位とともに他の各中継器に向けて転送し、前記送信器からの情報を前記複数の中継器識別情報および前記複数の優先順位とともに受信した場合には、前記送信器からの情報を転送するときに、その情報を前記複数の中継器識別情報および前記複数の優先順位とともに転送することを特徴とする。
【００３２】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、前記複数の中継器の各々は、同報通信を行うことにより、相互通信可能関係の情報をやり取りしながら、前記相互通信可能関係を示す情報を作成して当該記憶手段に記憶することを特徴とする。
【００３３】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、前記複数の中継器の各々は、前記相互通信可能関係を示す情報から得られる自己と直接的な相互通信可能関係が可である他の中継器から、受信するべき前記送信器からの情報を受信しなかった場合には、その中継器と自己との相互通信可能関係を不可とすることにより前記相互通信可能関係を示す情報の更新をし、他の中継器から、前記送信器からの情報を受信した場合には、その中継器と自己との相互通信可能関係を可とすることにより前記相互通信可能関係を示す情報の更新をすることを特徴とする。
【００３４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の無線通信システムにおける前記中継器としての無線中継器である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明による第１実施形態の無線通信システムの構成図、図２は同無線通信システムの動作説明図である。
【００３６】
第１実施形態の（デジタル）無線通信システムは、図１に示すように、送信器１１（１２）と、受信器２１とを図１２に示した従来の無線通信システムと同様に備えているほか、その従来の無線通信システムとの相違点として、送信器１１（１２）から送信された情報を受信器２１に転送する複数の中継器３１〜３７を備えている。ただし、第１実施形態では、図１３の「中継番号」に代えて、「中継器番号」を含む構成のフレームが使用され、中継器番号は、送信器により例えば“０”に初期設定される。
【００３７】
第１実施形態の各中継器は、上記フレームを用いる無線通信でデータを転送する無線送受信手段と、予め登録された送信器の識別符号、固有の中継器番号、相互通信可能関係テーブル、および前回受信したフレーム内のフレーム番号，識別符号などを記憶する記憶手段とを備え、送信器からのフレームを転送するものである。
【００３８】
より具体的には、各中継器は、無線送受信手段で受信したフレーム内の識別符号と当該記憶手段に記憶された識別符号との比較を行い、双方が一致した比較結果が得られた場合、同フレーム内のフレーム番号が、当該記憶手段に記憶された前回受信したフレーム番号から得られる次に受信するべきフレームのフレーム番号より古ければ、今回受信したフレームを破棄し、そうでなければ、今回受信したフレーム内の中継器番号を、当該記憶手段に記憶された自己の中継器番号に置き換えることにより、中継器番号の更新をした上で、その更新後のフレームを無線送受信手段から送信する。
【００３９】
また、上記相互通信可能関係テーブルは、以下の（表１）に示すように、図１の実線で示される各中継器間の直接的な相互通信可能な関係をデータとして含んでいる。
【００４０】
【表１】
【００４１】
例えば、中継器３１は中継器３２〜３４と相互通信可能であり、中継器３２は中継器３１，３４，３５と相互通信可能であり、その他中継器については、（表１）の通りである。
【００４２】
また、第１実施形態の各中継器は、送信器からのフレームを中継する場合に、送信器からのフレームの最小中継回数が最小となる基点の中継器の中継器番号および相互通信可能関係テーブルを基に、送信器からの最小中継回数で決まる階層に区分される一方、同一階層内では中継器番号を基に、各階層間では送信器側の階層ほどより上位となるように、優先順位が割り当てられることを第１の特徴とする。
【００４３】
ここで、階層の区分については、例えば、送信器１１の場合、最小中継回数が１回となる中継器３１が第１階層に区分され、最小中継回数が２回となる中継器３２〜３４が第２階層に区分され、最小中継回数が３回となる中継器３５〜３７が第３階層に区分される。これに対して、送信器１２の場合、最小中継回数が１回となる中継器３５が第１階層に区分され、最小中継回数が２回となる中継器３２，３４，３７が第２階層に区分され、最小中継回数が３回となる中継器３１，３３．３６が第３階層に区分される。
【００４４】
優先順位の割当てについては、例えば、送信器１１の場合、第１階層の中継器３１、第２階層の中継器３２〜３４、第３階層の中継器３５〜３７の順番に優先順位が低くなるように、そして複数の中継器を含む第２階層および第３階層においては、中継器番号が大きいほど優先順位が低くなるように、各中継器に優先順位が割り当てられる。この場合、中継器に付した符号を中継器番号とすると、優先順位は、中継器３１、中継器３２、中継器３３、中継器３４、中継器３５、中継器３６、中継器３７の順番に低くなる。この場合、中継器３１〜３７には、それぞれ優先順位“１”〜“７”が割り当てられるとする。
【００４５】
これに対し、送信器１２の場合、第１階層の中継器３５、第２階層の中継器３２，３４，３７、第３階層の中継器３１，３３，３６の順番に優先順位が低くなるように、そして複数の中継器を含む第２階層および第３階層においては、中継器番号が大きいほど優先順位が低くなるように、各中継器に優先順位が割り当てられる。この場合、優先順位は、中継器３５、中継器３２、中継器３４、中継器３７、中継器３１、中継器３３、中継器３６の順番に低くなる。
【００４６】
なお、上記送信器１１，１２の場合において、優先順位は、中継器番号が小さいほど優先順位が低くなるようにしてもよい。
【００４７】
さらに、第１実施形態の各中継器は、互いに隣接する両階層のうち、最小中継回数の少ない上位側の階層内における一の中継器から送信されたフレームが、中継回数の多い下位側の階層内における各中継器により受信されるように配置され、自己の階層に対して送信器側に隣接する他の階層内における全中継器が、送信器からの情報を転送した後に、自己の階層内における優先順位に従って送信器からの情報を転送することを第２の特徴としている。
【００４８】
この場合、中継器に割り当てられた優先順位を「ＰＮｍ」とし、更新前のフレーム内における中継器番号から特定される優先順位を「ＰＮｆ」としたとき、
（ＰＮｍ−ＰＮｆ−１）×Ｔｆ
の式を用いた演算で得られる時間後にフレームが転送される。ただし、Ｔｆは１フレーム分相当の転送時間である。
【００４９】
次に、第１実施形態の特徴となる動作について説明する。図２に示すように、期間Ｔ１で送信器１１から送信されたフレームは、第１階層の中継器３１により受信され、期間Ｔ２で即座に転送される。ここで、中継器３１によるフレームの転送タイミングは、上式の括弧内の第１項が（１−０−１）により“０”となるので、期間Ｔ２で即座となる。
【００５０】
期間Ｔ２で転送されたフレームは、第２階層の中継器３２〜３４により受信されるので、期間Ｔ３で即座に優先順位“２”の中継器３２により転送され、１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ４で優先順位“３”の中継器３３により転送され、２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ５で優先順位“４”の中継器３４により転送される。ここで、中継器３２による転送タイミングは、第１項が（２−１−１）により“０”となるので即座となる。中継器３３による転送タイミングは、第１項が（３−１−１）により“１”となるので、１フレーム分相当の転送時間後となる。中継器３４による転送タイミングは、第１項が（４−１−１）により“２”となるので、２フレーム分相当の転送時間後となる。
【００５１】
期間Ｔ３で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３５により受信されるが、中継器３１，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３５により受信されることになる。この場合、中継器３５は、第２階層における全中継器がフレームを送信していないので、転送を保留し、第１項が（５−２−１）により“２”となるので、期間Ｔ４から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ６でフレームを転送する。
【００５２】
期間Ｔ４で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３６により受信されるが、中継器３１，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３６により受信されることになる。この場合も、中継器３６は、転送を保留し、第１項が（６−３−１）により“２”となるので、期間Ｔ５から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ７でフレームを転送する。
【００５３】
期間Ｔ５で転送されたフレームは、中継器３１〜３３，３５〜３７により受信されるが、中継器３１〜３３，３５，３６により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３７により受信されることになる。この場合は、第２階層における全中継器がフレームを送信したことになるので、第３階層の各中継器により受信されたフレームが、それぞれの優先順位に従って転送されることになる。中継器３７は、第１項が（７−４−１）により“２”となるので、期間Ｔ６から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ８でフレームを転送する。
【００５４】
期間Ｔ６で転送されたフレームは、中継器３２，３４，３７により受信されるが、全て破棄される。
【００５５】
期間Ｔ７で転送されたフレームは、中継器３３，３４，３７および受信器２１により受信されるが、中継器３３，３４，３７により破棄され、実質的に受信器２１により受信されることになる。
【００５６】
期間Ｔ８で転送されたフレームは、中継器３４〜３６および受信器２１により受信されるが、全て破棄される。
【００５７】
以上により、送信器１１から受信器２１への単方向にデータが、中継器を経由して転送されることになる。
【００５８】
上記の動作説明は、送信器１１の場合であったが、送信器１２の場合も上記と同様に、送信器１２から受信器２１への単方向にデータが、中継器を経由して転送されることになる。
【００５９】
すなわち、第１期間で送信器１２から送信されたフレームは、第１階層の中継器３５により受信され、第２期間で即座に転送される。
【００６０】
第２期間で転送されたフレームは、第２階層の中継器３２，３４，３７により受信されるので、第３期間で即座に中継器３２により転送され、１フレーム分相当の転送時間後の第４期間で中継器３４により転送され、２フレーム分相当の転送時間後の第５期間で中継器３７により転送される。
【００６１】
第３期間で転送されたフレームは、中継器３１，３４により受信されるが、中継器３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３１により受信されることになる。
【００６２】
第４期間で転送されたフレームは、中継器３１〜３３，３５〜３７により受信されるが、中継器３１，３２，３５，３７により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３３，３６により受信されることになる。
【００６３】
第５期間で転送されたフレームは、中継器３４〜３６および受信器２１により受信されるが、中継器３４〜３６により破棄されるので、実質的に受信器２１により受信されることになる。この後も、同様な中継処理が行われる。
【００６４】
以上のように、第１実施形態によれば、単向送信の場合に、送信器から受信器にフレームを送るとき、送信器の位置によって時間を長くすることなく、中継することが可能となる。
【００６５】
（第２実施形態）
図３は本発明による第２実施形態の無線通信システムの動作説明図である。
【００６６】
第２実施形態の無線通信システムは、送信器１１（１２）と、受信器２１とを第１実施形態の無線通信システムと同様に備えているほか、第１実施形態の無線通信システムと相違する各中継器を備えている。
【００６７】
第２実施形態の各中継器は、第１実施形態の第１の特徴に代えて、送信器からのフレームを中継する場合に、送信器からのフレームの最小中継回数が最小となる基点の中継器の中継器番号および相互通信可能関係テーブルを基に、送信器からの中継回数で決まる階層に区分される一方、基点の中継器を含む最小中継回数の最も少ない階層に隣接する階層から、最小中継回数の最も多い階層にかけて、基点の中継器からそれら各階層毎に一の中継器を経て形成されそれら各階層を貫く複数の中継経路においては、一の中継経路と別の中継経路とが互いに上位下位の関係となるように、各階層間では中継器番号を基に、優先順位が割り当てられることを第１の特徴とする。
【００６８】
ここで、図１の例の構成でも第２実施形態の第１の特徴を満足するので、図１を兼用して、より具体的に説明する。送信器１１の場合、基点の中継器３１から複数の中継経路が各階層を貫くように形成されるが、それら複数の中継経路のうち、第１の中継経路は中継器３２，３５により形成され、第２の中継経路は中継器３４，３７により形成され、第３の中継経路は中継器３３，３６により形成される。そして、優先順位"１"〜"７"は、それぞれ中継器３１，３２，３５，３４，３７，３６，３３に割り当てられるとする。なお、これに限らず、優先順位"１"〜"７"は、各中継経路の上位側にある中継器の中継器番号を基に、中継器３１，３２，３５，３３，３６，３４，３７に割り当てられるようにしてもよい。
【００６９】
これに対して、送信器１２の場合、優先順位“１”〜“７”は、それぞれ中継器３５，３２，３１，３４，３３，３６，３７に割り当てられるとする。なお、これに限らず、優先順位“１”〜“７”は、各中継経路の上位側にある中継器の中継器番号を基に、中継器３５，３２，３１，３４，３３，３７，３６に割り当てられるようにしてもよい。
【００７０】
上記構成の無線通信システムでは、図３に示すように、期間Ｔ１で送信器１１から送信されたフレームは、第１階層の中継器３１により受信され、期間Ｔ２で即座に転送される。ここで、中継器３１によるフレームの転送タイミングは、上式の第１項が（１−０−１）により“０”となるので、期間Ｔ２で即座となる。
【００７１】
期間Ｔ２で転送されたフレームは、第２階層の中継器３２〜３４により受信され、期間Ｔ３で即座に中継器３２により転送され、２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ５で中継器３４により転送され、５フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ８で中継器３３により転送される。ここで、中継器３２による転送タイミングは、第１項が（２−１−１）により“０”となるので即座となる。中継器３４による転送タイミングは、第１項が（４−１−１）により“２”となるので、期間Ｔ３から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ５となる。中継器３３による転送タイミングは、第１項が（７−１−１）により“５”となるので、期間Ｔ３から５フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ８となる。
【００７２】
期間Ｔ３で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３５により受信されるが、中継器３１，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３５により受信されることになる。この場合、中継器３５は、第１項が（３−２−１）により“０”となるので、期間Ｔ４で即座にフレームを転送する。
【００７３】
期間Ｔ４で転送されたフレームは、中継器３２，３４，３７により受信されるが、中継器３２，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３７により受信されることになる。この場合、中継器３７は、第１項が（５−３−１）により“１”となるので、期間Ｔ５から１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ６にフレームを転送する。
【００７４】
期間Ｔ５で転送されたフレームは、中継器３１〜３３，３５〜３７により受信されるが、中継器３１〜３３，３５，３７により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３６により受信されることになる。この場合、中継器３６は、第１項が（６−４−１）により“１”となるので、期間Ｔ６から１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ７にフレームを転送する。
【００７５】
期間Ｔ６で転送されたフレームは、中継器３４〜３６および受信器２１により受信されるが、中継器３４〜３６により破棄されるので、実質的に受信器２１により受信されることになる。
【００７６】
期間Ｔ７で転送されたフレームは、中継器３３，３４，３７および受信器２１により受信されるが、全て破棄される。
【００７７】
期間Ｔ８で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３６により受信されるが、全て破棄される。
【００７８】
以上により、送信器１１から受信器２１への単方向にデータが、中継器を経由して転送されることになる。また、送信器１２の場合も上記と同様に、送信器１２から受信器２１への単方向にデータが、中継器を経由して転送されることになる。
【００７９】
すなわち、第１期間で送信器１２から送信されたフレームは、第１階層の中継器３５により受信され、第２期間で即座に転送される。
【００８０】
第２期間で転送されたフレームは、第２階層の中継器３２，３４，３７により受信され、第３期間で即座に中継器３２により転送され、２フレーム分相当の転送時間後の第５期間で中継器３４により転送され、５フレーム分相当の転送時間後の第８期間で中継器３７により転送される。
【００８１】
第３期間で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３５により受信されるが、中継器３４，３５により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３１により受信されることになる。この場合、中継器３１は、第１項が（３−２−１）により“０”となるので、第４期間で即座にフレームを転送する。
【００８２】
第４期間で転送されたフレームは、中継器３２〜３４により受信されるが、中継器３２，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３３により受信されることになる。この場合、中継器３３は、第１項が（５−３−１）により“１”となるので、第５期間から１フレーム分相当の転送時間後の第６期間にフレームを転送する。
【００８３】
第５期間で転送されたフレームは、中継器３１〜３３，３５〜３７により受信されるが、中継器３１〜３３，３５，３７により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３６により受信されることになる。この場合、中継器３６は、第１項が（６−４−１）により“１”となるので、第６期間から１フレーム分相当の転送時間後の第７期間にフレームを転送する。
【００８４】
第６期間で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３６により受信されるが、全て破棄される。
【００８５】
第７期間で転送されたフレームは、中継器３３，３４，３７および受信器２１により受信されるが、中継器３３，３４，３７により破棄されるので、実質的に受信器２１により受信されることになる。
【００８６】
第８期間で転送されたフレームは、中継器３４，３５，３６および受信器２１により受信されるが、全て破棄される。
【００８７】
以上のことから、第２実施形態でも、単向送信の場合に、送信器から受信器にフレームを送るとき、送信器の位置によって時間を長くすることなく、中継することが可能となる。
【００８８】
（第３実施形態）
図４は本発明による第３実施形態の無線通信システムで用いられるフレームの構成図である。
【００８９】
第３実施形態の無線通信システムは、第１または第２実施形態の無線通信システムとの相違点として、図１３に示した構成のフレームに代えて、図４に示す構成のフレームを用いることを特徴とする。
【００９０】
すなわち、第３実施形態の各中継器は、送信器からのフレームを最初に受信した場合には、送信器からの情報を、当該中継器が送信器からのフレームを最初に受信したことを示す基点情報とともに他の中継器に向けて転送することを第１の特徴とする。具体的には、第１または第２実施形態と同様の送信器からのフレーム内の情報を、図４に示す基点情報としての第１中継器番号とともに、第３実施形態のフレームとして転送するのである。
【００９１】
また、第３実施形態の各中継器は、送信器からの情報を基点情報とともに受信した場合には、基点情報および相互通信可能関係テーブルを基に、送信器からの最小中継回数を求め、この最小中継回数で決まる階層に自己を区分する一方、第１または第２実施形態と同様にして優先順位を自己に割り当て、送信器からの情報を転送するときにその情報を上記基点情報とともに転送する。
【００９２】
ここで、送信器は、フレーム内の中継器番号を“０”に初期設定すると既に説明したが、第１中継器番号をも“０”に初期設定する。そして、送信器からのフレームを最初に受信した中継器のみが、そのフレーム内の“０”に初期設定された第１中継器番号を、自己の記憶手段に記憶されている中継器番号に書き換えることができ、その他の中継器に対しては第１中継器番号の書換えが禁止される。また、各中継器は、受信したフレーム内の識別符号およびフレーム番号とともに第１中継器番号を記憶し、識別符号およびフレーム番号を、従来と同様に受信済みのフレームを破棄するために利用し、第１中継器番号を、第３実施形態の特徴として送信器からの最小中継回数を求める場合に利用する。その他は第１または第２実施形態で説明した通りである。
【００９３】
（第４実施形態）
図５は本発明による第４実施形態の無線通信システムで用いられるフレームの構成図である。
【００９４】
第４実施形態の無線通信システムは、第１または第２実施形態の無線通信システムとの相違点として、図１３に示した構成のフレームに代えて、図５に示す構成のフレームを用いることを特徴とする。
【００９５】
すなわち、第４実施形態では、送信器は、データを、プリアンブルと、ユニークワードと、識別符号と、フレーム番号と、例えば“０”に初期設定された中継器数とともに送信するように構成される。
【００９６】
各中継器は、送信器からのフレームを最初に受信した場合には、送信器からのフレームの最小中継回数が最小となる基点の中継器となる自己の中継器番号および相互通信可能関係テーブルを基に、各中継器について最小中継回数を求め、これらの最小中継回数で決まる各階層に各中継器をそれぞれ区分する一方、第１または第２実施形態と同様にして各中継器に優先順位を割り当て、送信器からのフレーム内の情報を、各中継器の中継器番号およびこれら中継器番号にそれぞれ対応付けた優先順位とともに他の各中継器に向けて転送するのである。より具体的には、送信器からのフレームを最初に受信した中継器は、同フレーム内の中継器番号を自己の中継器番号に書き換え、同フレーム内の中継器数を“１”増分し、そして、上記優先順位の順番に中継器の中継器番号を格納した第１〜第ｎ中継器番号を付加することにより、同フレームの更新をし、この更新後のフレームを転送する。つまり、優先順位“１”の当該中継器の中継器番号が第１中継器番号に格納され、優先順位“２”の中継器の中継器番号が第２中継器番号に格納され、同様にして優先順位“３”以降の中継器の中継器番号が第３中継器番号以降に格納される。
【００９７】
また、第４実施形態の各中継器は、送信器からの情報を各中継器番号および各優先順位とともに受信した場合には、送信器からのフレームを転送するときに、その情報を各中継器番号および各優先順位とともに転送する。より具体的には、送信器からのフレーム内の中継器番号を自己の中継器番号に書き換え、同フレーム内の中継器数を“１”増分することにより、送信器からのフレームの更新がなされ、この更新後のフレームが転送される。
【００９８】
次に、上記構成の無線通信システムの動作について、図１，図２を兼用しながら説明する。
【００９９】
例えば、送信器１１の場合、送信器１１は、期間Ｔ１で、送信するべきデータを、プリアンブルと、ユニークワードと、識別符号と、フレーム番号と、“０”に初期設定された中継器数とともにフレームとして送信する。
【０１００】
期間Ｔ１で送信されたフレームは、中継器３１により受信される。中継器３１は、同フレーム内の中継器数が“０”であることから、各中継器に対する最小中継回数を求め、各中継器をこの最小中継回数で決まる階層に区分するとともに、各中継器の中継器番号を基に各中継器に優先順位を割り当てる。この場合、第１実施形態と同様に、当該中継器３１が第１階層に区分され、中継器３２〜３４が第２階層に区分され、中継器３５〜３７が第３階層に区分される。そして、優先順位は、中継器３１、中継器３２、中継器３３、中継器３４、中継器３５、中継器３６、中継器３７の順番に低くなるように、各中継器に割り当てられる。
【０１０１】
この後、中継器３１は、送信器１１からのフレーム内の中継器番号を自己の中継器番号に書き換え、同フレーム内の中継器数を“１”増分し、そして、上記優先順位の順番に中継器の中継器番号を格納した第１〜第ｎ中継器番号を付加することにより、同フレームの更新をし、この更新後のフレームを期間Ｔ２で即座に転送する。この場合、第ｎ中継器番号は第７中継器番号となり、第１〜第７中継器番号に、それぞれ中継器３１〜３７の中継器番号が格納される。
【０１０２】
期間Ｔ２で送信されたフレームは、中継器３２〜３４により受信される。中継器３２は、同フレーム内の第１〜第７中継器番号のうち、自己の中継器番号が含まれている第２中継器番号を検索し、自己に第２位の優先順位が割り当てられていることを検出し、第１項が（２−１−１）により“０”になるので、期間Ｔ３で即座に同フレームを更新後のフレームにて転送する。
【０１０３】
中継器３３は、同フレーム内の第１〜第７中継器番号のうち、自己の中継器番号が含まれている第３中継器番号を検索し、自己に第３位の優先順位が割り当てられていることを検出し、第１項が（３−１−１）により“１”になるので、期間Ｔ２から１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ４で同フレームを転送する。
【０１０４】
中継器３４は、同フレーム内の第１〜第７中継器番号のうち、自己の中継器番号が含まれている第４中継器番号を検索し、自己に第４位の優先順位が割り当てられていることを検出し、第１項が（４−１−１）により“２”になるので、期間Ｔ２から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ５で同フレームを転送する。
【０１０５】
期間Ｔ３で送信されたフレームは、中継器３１，３４，３５により受信されるが、中継器３１，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３５により受信されることになる。この場合、中継器３５は、第１項が（５−２−１）により“２”となるので、期間Ｔ４から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ６でフレームを転送する。
【０１０６】
これ以降も同様な動作となり、第１実施形態と同様に、送信器１１から受信器２１への単方向にデータが、中継器を経由して転送されることになる。
【０１０７】
（第５実施形態）
図６〜図８は本発明による第５実施形態の無線通信システムによる相互通信可能関係テーブルの作成動作説明図、図９〜図１１は同作成動作時に使用されるフレームの構成図である。
【０１０８】
第５実施形態の無線通信システムは、第１から第４実施形態のいずれかの無線通信システムとの相違点として、各中継器が、設置時に同報通信を行うことにより、相互通信可能関係の情報をやり取りしながら、相互通信可能関係テーブルを作成して記憶保持することを特徴とする。
【０１０９】
次に、図１を兼用して、第５実施形態の特徴となる動作について説明する。中継器３１を設置して電源を投入すると、中継器３１は、図６に示すように、所定の通信シーケンスに従って、相互通信可能関係の情報を得るべく、図９に示す同報フレームを送信して同報通信を行う。この場合、他の中継器がまだ設置されていないのでタイムアウトになり、中継器３１により、次の（表２）の相互通信可能関係テーブルが作成され、記憶保持される。
【０１１０】
【表２】
【０１１１】
この後、中継器３２を設置して電源を投入すると、中継器３２は、図７に示すように、所定の通信シーケンスに従って、相互通信可能関係の情報を得るべく、同報通信を行う。この場合、中継器３１が応答するので、中継器３１，３２により、次の（表３）の相互通信可能関係テーブルが作成され、記憶保持される。
【０１１２】
【表３】
【０１１３】
ここで、図７において、中継器３２が電源投入後に同報フレームを送信する。これを受信した中継器３１は、乱数により決定される待ち時間後に、図１０の宛先指定フレームにより、宛先中継器番号を中継器３２の中継器番号にした（中継器３２を指定した）リンク要求フレームを送信する。これを受信した中継器３２は、宛先指定フレームにより中継器３１を指定したリンク応答フレームを送信する。これを受信した中継器３１は、（表２）の相互通信可能関係テーブルを中継器３２に転送する。これを受信した中継器３２は、自局と中継器３１との相互通信可能関係を追加して（表３）の相互通信可能関係テーブルを作成し、これを記憶保持する。この後、他に中継器が存在しないのでタイムアウトになり、中継器３２は、（表３）の相互通信可能関係テーブルを中継器３１に送信する。中継器３１は、（表２）の相互通信可能関係テーブルに代えて（表３）の相互通信可能関係テーブルを記憶保持する。
【０１１４】
この後、中継器３３を設置して電源を投入すると、中継器３３は、図８に示すように、所定の通信シーケンスに従って、相互通信可能関係の情報を得るべく、同報通信を行う。この場合、中継器３１〜３３により、次の（表４）の相互通信可能関係テーブルが作成され、記憶保持される。
【０１１５】
【表４】
【０１１６】
ここで、図８において、中継器３３が電源投入後に同報フレームを送信する。これを受信した中継器３１は、乱数により決定される待ち時間後に、宛先指定フレームにより中継器３３を指定したリンク要求フレームを送信する。これを受信した中継器３３は、宛先指定フレームにより中継器３１を指定したリンク応答フレームを送信する。これを受信した中継器３１は、（表３）の相互通信可能関係テーブルを中継器３３に送信する。これを受信した中継器３３は、自局と中継器３１との相互通信可能関係を追加して（表４）の相互通信可能関係テーブルを作成し、これを記憶保持する。この後、他に（直接）相互通信可能な中継器が存在しないのでタイムアウトになり、中継器３３は、（表４）の相互通信可能関係テーブルを中継器３１に送信する。中継器３１は、そのテーブルを受信すると（表３）の相互通信可能関係テーブルに代えて記憶保持する。
【０１１７】
この後、中継器３３は、（表４）の相互通信可能関係テーブルから、相互通信可能でない中継器を検索し、中継器３２を発見するので、図１１の中継経路指定フレームにより、宛先中継器番号で中継器３２を指定するとともに、その中継器３２までの中継器を、中継器台数および第１〜第ｎ中継器番号で指定することにより、相互通信可能な中継器３１を経由して中継器３２に（表４）の相互通信可能関係テーブルを送信する。この場合、中継器台数には“１”が格納され、第ｎ中継器番号が第１中継器番号となり、これに中継器３１の中継器番号が格納されることになる。
【０１１８】
（表４）の相互通信可能関係テーブルを受信した中継器３１は、中継器台数および第１〜第ｎ中継器番号を見て、同フレームを中継器３２に転送し、同フレームにより（表４）の相互通信可能関係テーブルを受信した中継器３２がそれを記憶保持する。
【０１１９】
このようにして中継器３４〜３７を順次設置していけば、各中継器が（表１）の相互通信可能関係テーブルを記憶保持することになる。
【０１２０】
（第６実施形態）
本発明による第６実施形態の無線通信システムは、第１から第５実施形態のいずれかの無線通信システムとの相違点として、各中継器が、相互通信可能関係テーブルを常時更新することを特徴とする。
【０１２１】
例えば、図３において、中継器３２が、期間Ｔ３でフレームを転送した後に、自己と同じ階層で自己よりも優先順位が低く相互通信可能関係にある中継器３４から、期間Ｔ５でフレームを受信しなかった場合、中継器３２は、中継器３４に対する受信不可カウントを“１”増分し、受信不可カウント値が所定値以上であれば、受信不可カウントをリセットし、中継器３２，３４間の相互通信可能関係を可から不可に訂正することにより、自己の相互通信可能関係テーブルの更新を行う。この後、中継器３２は、上記更新後の相互通信可能関係テーブルを、同報フレームにより送信する。これにより、同報フレームを受信した各中継器が、自己の相互通信可能関係テーブルに代えて上記更新後の相互通信可能関係テーブルを記憶保持する。
【０１２２】
この後、中継器３２が、期間Ｔ３でフレームを転送した後に、自己と同じ階層で自己よりも優先順位が低く相互通信可能関係にある中継器３４から、期間Ｔ５でフレームを受信した場合、中継器３２は、中継器３４に対する受信可カウントを“１”増分し、受信可カウント値が所定値以上であれば、受信可カウントをリセットし、中継器３２，３４間の相互通信可能関係を不可から可に訂正することにより、自己の相互通信可能関係テーブルの更新を行う。この後、中継器３２は、上記更新後の相互通信可能関係テーブルを、同報フレームにより送信する。これにより、同報フレームを受信した各中継器が、自己の相互通信可能関係テーブルに代えて上記更新後の相互通信可能関係テーブルを記憶保持する。
【０１２３】
このように、各中継器が、相互通信可能関係テーブルを常時更新するようにすれば、適切な伝送経路で送信器から受信器への単方にデータを送信することができる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１、２記載の発明によれば、単向送信の場合に、送信器から受信器への情報を送るとき、送信器の位置によって時間を長くすることなく、中継することが可能となる。
【０１２５】
請求項３、４記載の発明によれば、自動的に、各中継器を各階層に区分することができるとともに、各中継器に優先順位を割り当てることができる。
【０１２６】
請求項５、６記載の発明によれば、自動的に、相互通信可能関係を示す情報を各中継器に記憶保持させることができる。
【０１２７】
請求項７記載の発明によれば、本発明の無線中継器を使用することにより、単向送信の場合に、送信器から受信器への情報を送るとき、送信器の位置によって時間を長くすることなく、中継することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施形態の無線通信システムの構成図である。
【図２】同無線通信システムの動作説明図である。
【図３】本発明による第２実施形態の無線通信システムの動作説明図である。
【図４】本発明による第３実施形態の無線通信システムで用いられるフレームの構成図である。
【図５】本発明による第４実施形態の無線通信システムで用いられるフレームの構成図である。
【図６】本発明による第５実施形態の無線通信システムによる相互通信可能関係テーブルの作成動作説明図である。
【図７】同相互通信可能関係テーブルの作成動作説明図である。
【図８】同相互通信可能関係テーブルの作成動作説明図である。
【図９】同作成動作時に使用されるフレームの構成図である。
【図１０】同作成動作時に使用されるフレームの構成図である。
【図１１】同作成動作時に使用されるフレームの構成図ある。
【図１２】従来の単向送信式の無線通信システムの構成図である。
【図１３】同無線通信システムで用いられるフレームの構成図である。
【図１４】同無線通信システムの動作説明図である。
【図１５】同無線通信システムの課題の説明図である。
【図１６】同無線通信システムの課題の説明図である。
【符号の説明】
１１，１２ 送信器
２１ 受信器
３１〜３７ 中継器
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線送信用の送信器と、無線受信用の受信器とを備えるとともに、送信器から送信された情報を受信器に転送する無線送受信用の中継器を複数備える無線通信システムおよび無線中継器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の単向送信式の無線通信システムの構成図、図１３は同無線通信システムで用いられるフレームの構成図、図１４は同無線通信システムの動作説明図である。
【０００３】
図１２に示す無線通信システムは、送信器１１と、受信器２１と、複数の中継器３１PA，３２PAとにより構成され、送信器１１から受信器２１への単方向にデータを、中継器３１PA，３２PAを経由して図１３に示すようなフレームを用いた無線通信で送信するデジタル無線通信システムである。
【０００４】
送信器１１は、上記フレームを用いる無線通信でデータを送信する無線送信手段と、当該送信器１１に予め割り当てられた識別符号を記憶する記憶手段とを備え、同フレームにて送信するべきデータを送信するものである。つまり、送信器１１は、データを、ビット同期用のプリアンブルと、フレーム同期用のユニークワードと、送信器１１の識別符号と、フレームに割り当てられる例えば巡回（モジュロ）式のフレーム番号と、例えば“０”に初期設定された中継番号とともに送信するように構成される。
【０００５】
受信器２１は、上記フレームを用いる無線通信でデータを受信する無線受信手段と、例えば設置時に予め登録された送信器１１の識別符号、および前回受信したフレーム内のフレーム番号，識別符号などを記憶する記憶手段とを備え、送信器１１からのデータを受信するものである。つまり、受信器２１は、無線受信手段でフレームを受信すると、同フレーム内の識別符号と当該記憶手段に記憶された識別符号との比較を行い、双方が一致した比較結果が得られた場合、同フレーム内のフレーム番号が、当該記憶手段に記憶された前回受信したフレーム番号から得られる次に受信するべきフレームのフレーム番号より古ければ、今回受信したフレームを破棄し、そうでなければ、今回受信したフレームを当該受信器２１宛のものとして受信するように構成される。
【０００６】
中継器３１PAは、上記フレームを用いる無線通信でデータを転送する無線送受信手段と、例えば設置時に予め登録された送信器１１の識別符号、当該中継器３１PAに予め割り当てられ転送タイミングの優先順位を示す中継番号（ここでは例えば“１”）、および前回受信したフレーム内のフレーム番号，識別符号などを記憶する記憶手段とを備え、送信器１１からのデータを転送するものである。
【０００７】
同様に、中継器３２PAは、上記フレームを用いる無線通信でデータを転送する無線送受信手段と、例えば設置時に予め登録された送信器１１の識別符号、当該中継器３２PAに予め割り当てられ上記優先順位を示す中継番号（“２”）、および前回受信したフレーム内のフレーム番号，識別符号などを記憶する記憶手段とを備え、送信器１１からのデータを転送するものである。
【０００８】
そして、各中継器は、無線送受信手段でフレームを受信すると、同フレーム内の識別符号と当該記憶手段に記憶された識別符号との比較を行い、双方が一致した比較結果が得られた場合、同フレーム内のフレーム番号が、当該記憶手段に記憶された前回受信したフレーム番号から得られる次に受信するべきフレームのフレーム番号より古ければ、今回受信したフレームを破棄し、そうでなければ、今回受信したフレーム内の中継番号を、当該記憶手段に記憶された自己の中継番号に置き換えることにより、中継番号の更新をした上で、その更新後のフレームを無線送受信手段から送信するように構成される。このように、フレーム番号を利用して、既に受信したフレームを破棄することにより、各中継器間で同じフレームが繰り返し中継されるのを防止することができる。
【０００９】
また、各中継器は、中継番号を、転送するべきフレームの転送タイミングに利用するようになっている。つまり、各中継器は、送信器１１からのフレームを受信したとき、当該記憶手段に記憶された中継番号（「Ｎｍ」とする）が、更新前のフレーム内の中継番号（「Ｎｆ」とする）より大きければ、次の式を用いた演算で得られる時間を待って、フレームを転送する。
【００１０】
（Ｎｍ−Ｎｆ−１）×Ｔｆ
ここで、Ｔｆは１フレーム分相当の転送時間である。
【００１１】
一方、ＮｍがＮｆより小さければ、上式における括弧内の第１項の値が負になるので、演算結果を“０”とした処理が実行される。例えば、中継器３１PAは、送信器１１からのフレームを直接受信したとき、第１項の値が（１−０−１）により“０”になるので、即座に更新後のフレームを転送する。これに対し、中継器３２PAは、送信器１１からのフレームを中継器３１PAから受信したときには、第１項の値が（２−１−１）により“０”になるので、即座に更新後のフレームを転送する一方、送信器１１からのフレームを直接受信したときには、第１項の値が（２−０−１）により“１”になるので、１フレーム分相当の転送時間を待って、更新後のフレームを転送する。
【００１２】
このように構成される無線通信システムでは、図１４に示すような転送動作となるので、同じフレームが繰り返し中継されるのを防止することができるほか、各中継器の同時送信を防止することができ、無線信号が衝突するのを防止することができる。
【００１３】
図１４の例において、期間Ｔ１で送信器１１から送信されたフレームは、中継器３１PA，３２PAの各々により受信されているので、期間Ｔ２で即座に中継器３１PAにより転送されるほか、１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ３で中継器３２PAにより転送される。ここで、中継器３１PAによる転送タイミングは、第１項の値が（１−０−１）により“０”になるので、期間Ｔ１で送信器１１から送信されたフレームの受信後（期間Ｔ２）の即座となる。中継器３２PAによる転送タイミングは、第１項の値が（２−０−１）により“１”になるので、期間Ｔ２から１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ３となる。
【００１４】
期間Ｔ２で転送されたフレームは、送信器１１が無線受信手段を備えていないので、中継器３２PAのみにより受信されているが、当該フレーム内のフレーム番号が、期間Ｔ１で中継器３２PAにより直接受信された送信器１１からのフレーム内のフレーム番号と同じで古いため、中継器３２PAにより破棄される。
【００１５】
期間Ｔ３で転送されたフレームは、中継器３１PAおよび受信器２１の各々で受信されているが、当該フレーム内のフレーム番号が、期間Ｔ１で中継器３１PAにより直接受信された送信器１１からのフレーム内のフレーム番号と同じで古いため、中継器３１PAにより破棄される。これに対し、受信器２１では、当該記憶手段に記憶された識別符号と一致する識別符号が、期間Ｔ３で転送されたフレームに含まれているので、このフレーム内のデータが受信されることになる。
【００１６】
このようにして、中継器３１PA，３２PAにより、中継器分のフレーム転送時間をかけて、送信器１１から受信器２１への単方向にデータが送られる。なお、図１２，図１４の例では、中継器が２台設けられる構成になっているが、中継器が３台以上設けられる構成でも同様に機能することは言うまでもない。
【００１７】
ところで、特開平８−９７８２１号公報（特許文献１）には、直接通信ができないとわかった場合、宛先ステーションに到達するまでに経由する中継ステーションを調べて、ユーザデータフレームにその中継ステーションのアドレスと経由する順番の情報を持たせて送信する無線データ通信システムなどが開示されている。
【００１８】
【特許文献１】
特開平８−９７８２１号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示した従来の無線通信システムでは、送信器１１の位置によって、送信器１１から受信器２１への単方向にデータを中継するための時間が長くなるという課題がある。
【００２０】
図１５，図１６に上記課題の説明図を示す。図１５に示すように、中継器３２PAと中継器３１PAとの順番で転送されるような場合、図１６に示すように、フレームの転送時間が長くなる。
【００２１】
図１６において、期間Ｔ１で送信器１１から送信されたフレームは、中継器３２PAにより受信されているので、第１項の値が（２−０−１）により“１”になるため、期間Ｔ２から１フレーム分相当の転送時間（図では「保留時間」）後の期間Ｔ３で中継器３２PAにより転送される。
【００２２】
期間Ｔ３で転送されたフレームは、中継器３１PAにより受信されているので、ＮｍがＮｆより小さい、つまり第１項の値が（１−２−１）により負になるために、期間Ｔ４で即座に中継器３１PAにより転送される。
【００２３】
期間Ｔ４で転送されたフレームは、中継器３２PAおよび受信器２１の各々で受信されるが、中継器３２PAにおいては、当該フレーム内のフレーム番号が、期間Ｔ１で送信器１１から直接受信されたフレーム内のフレーム番号と同じで古いために破棄される。これに対し、受信器２１においては、当該記憶手段に記憶された識別符号と一致する識別符号が、期間Ｔ４で転送されたフレームに含まれているので、そのフレーム内のデータが、図１４の場合に比べて保留時間だけ長くなった転送時間をかけて受信されることになる。
【００２４】
また、上記配置のほか、図１２に示す配置例において、送信器１１からのフレームが直接中継器３２PAのみによって受信されるような場合、第１項の値が（２−０−１）により“１”になるので、送信器１１からのフレームが中継器３２PAにより１フレーム分相当の転送時間後に転送されることになる。このような遅延は、中継器の数が多く、そして送信器１１が受信器２１の側に近づけば近づくほどより長くなる。
【００２５】
このような課題を解決するためには、ルーティング・アルゴリズムにより、最適な中継器を選別して伝送経路が最適となるようにすればよい。例えば、特許文献１の無線データ通信技術によれば、無線通信できる範囲を、簡便に、短時間で拡大することが可能となる。
【００２６】
しかしながら、上記無線データ通信技術では、送信元ステーションおよびその他の各ステーションが、フレームの宛先アドレスで示されるステーションがあるかどうかを自ゾーン内の同報による探索で調べ、同報フレームを受信したステーションが、探索の対象であった場合、送信元に中継ステーションの情報を返送するといった、ゾーン内の同報の連鎖によりトポロジー情報を検出する必要があるので、返送手段を持たない受信器２１を含む上記単向送信の無線通信システムに適用することができない。
【００２７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、単向送信の場合に、送信器から受信器への情報を送るとき、送信器の位置によって時間を長くすることなく、中継することが可能となる無線通信システムおよび無線中継器を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明は、無線送信用の送信器と、無線受信用の受信器とを備えるとともに、前記送信器から送信された情報を前記受信器に転送する無線送受信用の中継器を複数備える無線通信システムであって、前記複数の中継器の各々は、固有の中継器識別情報および各中継器間の直接的な相互通信可能関係を示す情報を記憶する記憶手段を備え、前記送信器からの情報を中継する場合に、前記送信器からの情報の中継回数が最小となる基点の中継器の中継器識別情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記送信器からの中継回数で決まる階層に区分される一方、同一階層内では中継器識別情報を基に、各階層間では前記送信器側の階層ほどより上位となるように、優先順位が割り当てられ、自己の階層に対して前記送信器側に隣接する他の階層内における全中継器が、前記送信器からの情報を転送した後に、自己の階層内における優先順位に従って前記送信器からの情報を転送することを特徴とする。
【００２９】
請求項２記載の発明は、無線送信用の送信器と、無線受信用の受信器とを備えるとともに、前記送信器から送信された情報を前記受信器に転送する無線送受信用の中継器を複数備える無線通信システムであって、前記複数の中継器の各々は、固有の中継器識別情報および各中継器間の直接的な相互通信可能関係を示す情報を記憶する記憶手段を備え、前記送信器からの情報を中継する場合に、前記送信器からの情報の中継回数が最小となる基点の中継器の中継器識別情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記送信器からの中継回数で決まる階層に区分される一方、前記基点の中継器を含む中継回数の最も少ない階層に隣接する階層から、中継回数の最も多い階層にかけて、前記基点の中継器からそれら各階層毎に一の中継器を経て形成されそれら各階層を貫く複数の中継経路においては、一の中継経路と別の中継経路とが互いに上位下位の関係となるように、各階層間では中継器識別情報を基に、優先順位が割り当てられ、自己の中継経路における優先順位に従って前記送信器からの情報を転送することを特徴とする。
【００３０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の無線通信システムにおいて、前記複数の中継器の各々は、前記送信器からの情報を最初に受信した場合には、前記送信器からの情報を、当該中継器が前記基点の中継器であることを示す基点情報とともに他の各中継器に向けて転送し、前記送信器からの情報を前記基点情報とともに受信した場合には、その基点情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記送信器からの中継回数を求め、この中継回数で決まる階層に自己を区分する一方、前記優先順位を自己に割り当て、前記送信器からの情報を転送するときにその情報を前記基点情報とともに転送することを特徴とする。
【００３１】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の無線通信システムにおいて、前記複数の中継器の各々は、前記送信器からの情報を最初に受信した場合には、前記基点の中継器となる自己の中継器識別情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記複数の中継器の各々について中継回数を求め、これらの中継回数で決まる各階層に前記複数の中継器をそれぞれ区分する一方、前記複数の中継器の各々に前記優先順位を割り当て、前記送信器からの情報を、前記複数の中継器の中継器識別情報およびこれら中継器識別情報にそれぞれ対応付けた複数の優先順位とともに他の各中継器に向けて転送し、前記送信器からの情報を前記複数の中継器識別情報および前記複数の優先順位とともに受信した場合には、前記送信器からの情報を転送するときに、その情報を前記複数の中継器識別情報および前記複数の優先順位とともに転送することを特徴とする。
【００３２】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、前記複数の中継器の各々は、同報通信を行うことにより、相互通信可能関係の情報をやり取りしながら、前記相互通信可能関係を示す情報を作成して当該記憶手段に記憶することを特徴とする。
【００３３】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、前記複数の中継器の各々は、前記相互通信可能関係を示す情報から得られる自己と直接的な相互通信可能関係が可である他の中継器から、受信するべき前記送信器からの情報を受信しなかった場合には、その中継器と自己との相互通信可能関係を不可とすることにより前記相互通信可能関係を示す情報の更新をし、他の中継器から、前記送信器からの情報を受信した場合には、その中継器と自己との相互通信可能関係を可とすることにより前記相互通信可能関係を示す情報の更新をすることを特徴とする。
【００３４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の無線通信システムにおける前記中継器としての無線中継器である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明による第１実施形態の無線通信システムの構成図、図２は同無線通信システムの動作説明図である。
【００３６】
第１実施形態の（デジタル）無線通信システムは、図１に示すように、送信器１１（１２）と、受信器２１とを図１２に示した従来の無線通信システムと同様に備えているほか、その従来の無線通信システムとの相違点として、送信器１１（１２）から送信された情報を受信器２１に転送する複数の中継器３１〜３７を備えている。ただし、第１実施形態では、図１３の「中継番号」に代えて、「中継器番号」を含む構成のフレームが使用され、中継器番号は、送信器により例えば“０”に初期設定される。
【００３７】
第１実施形態の各中継器は、上記フレームを用いる無線通信でデータを転送する無線送受信手段と、予め登録された送信器の識別符号、固有の中継器番号、相互通信可能関係テーブル、および前回受信したフレーム内のフレーム番号，識別符号などを記憶する記憶手段とを備え、送信器からのフレームを転送するものである。
【００３８】
より具体的には、各中継器は、無線送受信手段で受信したフレーム内の識別符号と当該記憶手段に記憶された識別符号との比較を行い、双方が一致した比較結果が得られた場合、同フレーム内のフレーム番号が、当該記憶手段に記憶された前回受信したフレーム番号から得られる次に受信するべきフレームのフレーム番号より古ければ、今回受信したフレームを破棄し、そうでなければ、今回受信したフレーム内の中継器番号を、当該記憶手段に記憶された自己の中継器番号に置き換えることにより、中継器番号の更新をした上で、その更新後のフレームを無線送受信手段から送信する。
【００３９】
また、上記相互通信可能関係テーブルは、以下の（表１）に示すように、図１の実線で示される各中継器間の直接的な相互通信可能な関係をデータとして含んでいる。
【００４０】
【表１】
例えば、中継器３１は中継器３２〜３４と相互通信可能であり、中継器３２は中継器３１，３４，３５と相互通信可能であり、その他中継器については、（表１）の通りである。
【００４２】
また、第１実施形態の各中継器は、送信器からのフレームを中継する場合に、送信器からのフレームの最小中継回数が最小となる基点の中継器の中継器番号および相互通信可能関係テーブルを基に、送信器からの最小中継回数で決まる階層に区分される一方、同一階層内では中継器番号を基に、各階層間では送信器側の階層ほどより上位となるように、優先順位が割り当てられることを第１の特徴とする。
【００４３】
ここで、階層の区分については、例えば、送信器１１の場合、最小中継回数が１回となる中継器３１が第１階層に区分され、最小中継回数が２回となる中継器３２〜３４が第２階層に区分され、最小中継回数が３回となる中継器３５〜３７が第３階層に区分される。これに対して、送信器１２の場合、最小中継回数が１回となる中継器３５が第１階層に区分され、最小中継回数が２回となる中継器３２，３４，３７が第２階層に区分され、最小中継回数が３回となる中継器３１，３３．３６が第３階層に区分される。
【００４４】
優先順位の割当てについては、例えば、送信器１１の場合、第１階層の中継器３１、第２階層の中継器３２〜３４、第３階層の中継器３５〜３７の順番に優先順位が低くなるように、そして複数の中継器を含む第２階層および第３階層においては、中継器番号が大きいほど優先順位が低くなるように、各中継器に優先順位が割り当てられる。この場合、中継器に付した符号を中継器番号とすると、優先順位は、中継器３１、中継器３２、中継器３３、中継器３４、中継器３５、中継器３６、中継器３７の順番に低くなる。この場合、中継器３１〜３７には、それぞれ優先順位“１”〜“７”が割り当てられるとする。
【００４５】
これに対し、送信器１２の場合、第１階層の中継器３５、第２階層の中継器３２，３４，３７、第３階層の中継器３１，３３，３６の順番に優先順位が低くなるように、そして複数の中継器を含む第２階層および第３階層においては、中継器番号が大きいほど優先順位が低くなるように、各中継器に優先順位が割り当てられる。この場合、優先順位は、中継器３５、中継器３２、中継器３４、中継器３７、中継器３１、中継器３３、中継器３６の順番に低くなる。
【００４６】
なお、上記送信器１１，１２の場合において、優先順位は、中継器番号が小さいほど優先順位が低くなるようにしてもよい。
【００４７】
さらに、第１実施形態の各中継器は、互いに隣接する両階層のうち、最小中継回数の少ない上位側の階層内における一の中継器から送信されたフレームが、中継回数の多い下位側の階層内における各中継器により受信されるように配置され、自己の階層に対して送信器側に隣接する他の階層内における全中継器が、送信器からの情報を転送した後に、自己の階層内における優先順位に従って送信器からの情報を転送することを第２の特徴としている。
【００４８】
この場合、中継器に割り当てられた優先順位を「ＰＮｍ」とし、更新前のフレーム内における中継器番号から特定される優先順位を「ＰＮｆ」としたとき、
（ＰＮｍ−ＰＮｆ−１）×Ｔｆ
の式を用いた演算で得られる時間後にフレームが転送される。ただし、Ｔｆは１フレーム分相当の転送時間である。
【００４９】
次に、第１実施形態の特徴となる動作について説明する。図２に示すように、期間Ｔ１で送信器１１から送信されたフレームは、第１階層の中継器３１により受信され、期間Ｔ２で即座に転送される。ここで、中継器３１によるフレームの転送タイミングは、上式の括弧内の第１項が（１−０−１）により“０”となるので、期間Ｔ２で即座となる。
【００５０】
期間Ｔ２で転送されたフレームは、第２階層の中継器３２〜３４により受信されるので、期間Ｔ３で即座に優先順位“２”の中継器３２により転送され、１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ４で優先順位“３”の中継器３３により転送され、２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ５で優先順位“４”の中継器３４により転送される。ここで、中継器３２による転送タイミングは、第１項が（２−１−１）により“０”となるので即座となる。中継器３３による転送タイミングは、第１項が（３−１−１）により“１”となるので、１フレーム分相当の転送時間後となる。中継器３４による転送タイミングは、第１項が（４−１−１）により“２”となるので、２フレーム分相当の転送時間後となる。
【００５１】
期間Ｔ３で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３５により受信されるが、中継器３１，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３５により受信されることになる。この場合、中継器３５は、第２階層における全中継器がフレームを送信していないので、転送を保留し、第１項が（５−２−１）により“２”となるので、期間Ｔ４から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ６でフレームを転送する。
【００５２】
期間Ｔ４で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３６により受信されるが、中継器３１，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３６により受信されることになる。この場合も、中継器３６は、転送を保留し、第１項が（６−３−１）により“２”となるので、期間Ｔ５から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ７でフレームを転送する。
【００５３】
期間Ｔ５で転送されたフレームは、中継器３１〜３３，３５〜３７により受信されるが、中継器３１〜３３，３５，３６により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３７により受信されることになる。この場合は、第２階層における全中継器がフレームを送信したことになるので、第３階層の各中継器により受信されたフレームが、それぞれの優先順位に従って転送されることになる。中継器３７は、第１項が（７−４−１）により“２”となるので、期間Ｔ６から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ８でフレームを転送する。
【００５４】
期間Ｔ６で転送されたフレームは、中継器３２，３４，３７により受信されるが、全て破棄される。
【００５５】
期間Ｔ７で転送されたフレームは、中継器３３，３４，３７および受信器２１により受信されるが、中継器３３，３４，３７により破棄され、実質的に受信器２１により受信されることになる。
【００５６】
期間Ｔ８で転送されたフレームは、中継器３４〜３６および受信器２１により受信されるが、全て破棄される。
【００５７】
以上により、送信器１１から受信器２１への単方向にデータが、中継器を経由して転送されることになる。
【００５８】
上記の動作説明は、送信器１１の場合であったが、送信器１２の場合も上記と同様に、送信器１２から受信器２１への単方向にデータが、中継器を経由して転送されることになる。
【００５９】
すなわち、第１期間で送信器１２から送信されたフレームは、第１階層の中継器３５により受信され、第２期間で即座に転送される。
【００６０】
第２期間で転送されたフレームは、第２階層の中継器３２，３４，３７により受信されるので、第３期間で即座に中継器３２により転送され、１フレーム分相当の転送時間後の第４期間で中継器３４により転送され、２フレーム分相当の転送時間後の第５期間で中継器３７により転送される。
【００６１】
第３期間で転送されたフレームは、中継器３１，３４により受信されるが、中継器３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３１により受信されることになる。
【００６２】
第４期間で転送されたフレームは、中継器３１〜３３，３５〜３７により受信されるが、中継器３１，３２，３５，３７により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３３，３６により受信されることになる。
【００６３】
第５期間で転送されたフレームは、中継器３４〜３６および受信器２１により受信されるが、中継器３４〜３６により破棄されるので、実質的に受信器２１により受信されることになる。この後も、同様な中継処理が行われる。
【００６４】
以上のように、第１実施形態によれば、単向送信の場合に、送信器から受信器にフレームを送るとき、送信器の位置によって時間を長くすることなく、中継することが可能となる。
【００６５】
（第２実施形態）
図３は本発明による第２実施形態の無線通信システムの動作説明図である。
【００６６】
第２実施形態の無線通信システムは、送信器１１（１２）と、受信器２１とを第１実施形態の無線通信システムと同様に備えているほか、第１実施形態の無線通信システムと相違する各中継器を備えている。
【００６７】
第２実施形態の各中継器は、第１実施形態の第１の特徴に代えて、送信器からのフレームを中継する場合に、送信器からのフレームの最小中継回数が最小となる基点の中継器の中継器番号および相互通信可能関係テーブルを基に、送信器からの中継回数で決まる階層に区分される一方、基点の中継器を含む最小中継回数の最も少ない階層に隣接する階層から、最小中継回数の最も多い階層にかけて、基点の中継器からそれら各階層毎に一の中継器を経て形成されそれら各階層を貫く複数の中継経路においては、一の中継経路と別の中継経路とが互いに上位下位の関係となるように、各階層間では中継器番号を基に、優先順位が割り当てられることを第１の特徴とする。
【００６８】
ここで、図１の例の構成でも第２実施形態の第１の特徴を満足するので、図１を兼用して、より具体的に説明する。送信器１１の場合、基点の中継器３１から複数の中継経路が各階層を貫くように形成されるが、それら複数の中継経路のうち、第１の中継経路は中継器３２，３５により形成され、第２の中継経路は中継器３４，３７により形成され、第３の中継経路は中継器３３，３６により形成される。そして、優先順位"１"〜"７"は、それぞれ中継器３１，３２，３５，３４，３７，３６，３３に割り当てられるとする。なお、これに限らず、優先順位"１"〜"７"は、各中継経路の上位側にある中継器の中継器番号を基に、中継器３１，３２，３５，３３，３６，３４，３７に割り当てられるようにしてもよい。
【００６９】
これに対して、送信器１２の場合、優先順位“１”〜“７”は、それぞれ中継器３５，３２，３１，３４，３３，３６，３７に割り当てられるとする。なお、これに限らず、優先順位“１”〜“７”は、各中継経路の上位側にある中継器の中継器番号を基に、中継器３５，３２，３１，３４，３３，３７，３６に割り当てられるようにしてもよい。
【００７０】
上記構成の無線通信システムでは、図３に示すように、期間Ｔ１で送信器１１から送信されたフレームは、第１階層の中継器３１により受信され、期間Ｔ２で即座に転送される。ここで、中継器３１によるフレームの転送タイミングは、上式の第１項が（１−０−１）により“０”となるので、期間Ｔ２で即座となる。
【００７１】
期間Ｔ２で転送されたフレームは、第２階層の中継器３２〜３４により受信され、期間Ｔ３で即座に中継器３２により転送され、２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ５で中継器３４により転送され、５フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ８で中継器３３により転送される。ここで、中継器３２による転送タイミングは、第１項が（２−１−１）により“０”となるので即座となる。中継器３４による転送タイミングは、第１項が（４−１−１）により“２”となるので、期間Ｔ３から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ５となる。中継器３３による転送タイミングは、第１項が（７−１−１）により“５”となるので、期間Ｔ３から５フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ８となる。
【００７２】
期間Ｔ３で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３５により受信されるが、中継器３１，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３５により受信されることになる。この場合、中継器３５は、第１項が（３−２−１）により“０”となるので、期間Ｔ４で即座にフレームを転送する。
【００７３】
期間Ｔ４で転送されたフレームは、中継器３２，３４，３７により受信されるが、中継器３２，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３７により受信されることになる。この場合、中継器３７は、第１項が（５−３−１）により“１”となるので、期間Ｔ５から１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ６にフレームを転送する。
【００７４】
期間Ｔ５で転送されたフレームは、中継器３１〜３３，３５〜３７により受信されるが、中継器３１〜３３，３５，３７により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３６により受信されることになる。この場合、中継器３６は、第１項が（６−４−１）により“１”となるので、期間Ｔ６から１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ７にフレームを転送する。
【００７５】
期間Ｔ６で転送されたフレームは、中継器３４〜３６および受信器２１により受信されるが、中継器３４〜３６により破棄されるので、実質的に受信器２１により受信されることになる。
【００７６】
期間Ｔ７で転送されたフレームは、中継器３３，３４，３７および受信器２１により受信されるが、全て破棄される。
【００７７】
期間Ｔ８で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３６により受信されるが、全て破棄される。
【００７８】
以上により、送信器１１から受信器２１への単方向にデータが、中継器を経由して転送されることになる。また、送信器１２の場合も上記と同様に、送信器１２から受信器２１への単方向にデータが、中継器を経由して転送されることになる。
【００７９】
すなわち、第１期間で送信器１２から送信されたフレームは、第１階層の中継器３５により受信され、第２期間で即座に転送される。
【００８０】
第２期間で転送されたフレームは、第２階層の中継器３２，３４，３７により受信され、第３期間で即座に中継器３２により転送され、２フレーム分相当の転送時間後の第５期間で中継器３４により転送され、５フレーム分相当の転送時間後の第８期間で中継器３７により転送される。
【００８１】
第３期間で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３５により受信されるが、中継器３４，３５により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３１により受信されることになる。この場合、中継器３１は、第１項が（３−２−１）により“０”となるので、第４期間で即座にフレームを転送する。
【００８２】
第４期間で転送されたフレームは、中継器３２〜３４により受信されるが、中継器３２，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３３により受信されることになる。この場合、中継器３３は、第１項が（５−３−１）により“１”となるので、第５期間から１フレーム分相当の転送時間後の第６期間にフレームを転送する。
【００８３】
第５期間で転送されたフレームは、中継器３１〜３３，３５〜３７により受信されるが、中継器３１〜３３，３５，３７により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３６により受信されることになる。この場合、中継器３６は、第１項が（６−４−１）により“１”となるので、第６期間から１フレーム分相当の転送時間後の第７期間にフレームを転送する。
【００８４】
第６期間で転送されたフレームは、中継器３１，３４，３６により受信されるが、全て破棄される。
【００８５】
第７期間で転送されたフレームは、中継器３３，３４，３７および受信器２１により受信されるが、中継器３３，３４，３７により破棄されるので、実質的に受信器２１により受信されることになる。
【００８６】
第８期間で転送されたフレームは、中継器３４，３５，３６および受信器２１により受信されるが、全て破棄される。
【００８７】
以上のことから、第２実施形態でも、単向送信の場合に、送信器から受信器にフレームを送るとき、送信器の位置によって時間を長くすることなく、中継することが可能となる。
【００８８】
（第３実施形態）
図４は本発明による第３実施形態の無線通信システムで用いられるフレームの構成図である。
【００８９】
第３実施形態の無線通信システムは、第１または第２実施形態の無線通信システムとの相違点として、図１３に示した構成のフレームに代えて、図４に示す構成のフレームを用いることを特徴とする。
【００９０】
すなわち、第３実施形態の各中継器は、送信器からのフレームを最初に受信した場合には、送信器からの情報を、当該中継器が送信器からのフレームを最初に受信したことを示す基点情報とともに他の中継器に向けて転送することを第１の特徴とする。具体的には、第１または第２実施形態と同様の送信器からのフレーム内の情報を、図４に示す基点情報としての第１中継器番号とともに、第３実施形態のフレームとして転送するのである。
【００９１】
また、第３実施形態の各中継器は、送信器からの情報を基点情報とともに受信した場合には、基点情報および相互通信可能関係テーブルを基に、送信器からの最小中継回数を求め、この最小中継回数で決まる階層に自己を区分する一方、第１または第２実施形態と同様にして優先順位を自己に割り当て、送信器からの情報を転送するときにその情報を上記基点情報とともに転送する。
【００９２】
ここで、送信器は、フレーム内の中継器番号を“０”に初期設定すると既に説明したが、第１中継器番号をも“０”に初期設定する。そして、送信器からのフレームを最初に受信した中継器のみが、そのフレーム内の“０”に初期設定された第１中継器番号を、自己の記憶手段に記憶されている中継器番号に書き換えることができ、その他の中継器に対しては第１中継器番号の書換えが禁止される。また、各中継器は、受信したフレーム内の識別符号およびフレーム番号とともに第１中継器番号を記憶し、識別符号およびフレーム番号を、従来と同様に受信済みのフレームを破棄するために利用し、第１中継器番号を、第３実施形態の特徴として送信器からの最小中継回数を求める場合に利用する。その他は第１または第２実施形態で説明した通りである。
【００９３】
（第４実施形態）
図５は本発明による第４実施形態の無線通信システムで用いられるフレームの構成図である。
【００９４】
第４実施形態の無線通信システムは、第１または第２実施形態の無線通信システムとの相違点として、図１３に示した構成のフレームに代えて、図５に示す構成のフレームを用いることを特徴とする。
【００９５】
すなわち、第４実施形態では、送信器は、データを、プリアンブルと、ユニークワードと、識別符号と、フレーム番号と、例えば“０”に初期設定された中継器数とともに送信するように構成される。
【００９６】
各中継器は、送信器からのフレームを最初に受信した場合には、送信器からのフレームの最小中継回数が最小となる基点の中継器となる自己の中継器番号および相互通信可能関係テーブルを基に、各中継器について最小中継回数を求め、これらの最小中継回数で決まる各階層に各中継器をそれぞれ区分する一方、第１または第２実施形態と同様にして各中継器に優先順位を割り当て、送信器からのフレーム内の情報を、各中継器の中継器番号およびこれら中継器番号にそれぞれ対応付けた優先順位とともに他の各中継器に向けて転送するのである。より具体的には、送信器からのフレームを最初に受信した中継器は、同フレーム内の中継器番号を自己の中継器番号に書き換え、同フレーム内の中継器数を“１”増分し、そして、上記優先順位の順番に中継器の中継器番号を格納した第１〜第ｎ中継器番号を付加することにより、同フレームの更新をし、この更新後のフレームを転送する。つまり、優先順位“１”の当該中継器の中継器番号が第１中継器番号に格納され、優先順位“２”の中継器の中継器番号が第２中継器番号に格納され、同様にして優先順位“３”以降の中継器の中継器番号が第３中継器番号以降に格納される。
【００９７】
また、第４実施形態の各中継器は、送信器からの情報を各中継器番号および各優先順位とともに受信した場合には、送信器からのフレームを転送するときに、その情報を各中継器番号および各優先順位とともに転送する。より具体的には、送信器からのフレーム内の中継器番号を自己の中継器番号に書き換え、同フレーム内の中継器数を“１”増分することにより、送信器からのフレームの更新がなされ、この更新後のフレームが転送される。
【００９８】
次に、上記構成の無線通信システムの動作について、図１，図２を兼用しながら説明する。
【００９９】
例えば、送信器１１の場合、送信器１１は、期間Ｔ１で、送信するべきデータを、プリアンブルと、ユニークワードと、識別符号と、フレーム番号と、“０”に初期設定された中継器数とともにフレームとして送信する。
【０１００】
期間Ｔ１で送信されたフレームは、中継器３１により受信される。中継器３１は、同フレーム内の中継器数が“０”であることから、各中継器に対する最小中継回数を求め、各中継器をこの最小中継回数で決まる階層に区分するとともに、各中継器の中継器番号を基に各中継器に優先順位を割り当てる。この場合、第１実施形態と同様に、当該中継器３１が第１階層に区分され、中継器３２〜３４が第２階層に区分され、中継器３５〜３７が第３階層に区分される。そして、優先順位は、中継器３１、中継器３２、中継器３３、中継器３４、中継器３５、中継器３６、中継器３７の順番に低くなるように、各中継器に割り当てられる。
【０１０１】
この後、中継器３１は、送信器１１からのフレーム内の中継器番号を自己の中継器番号に書き換え、同フレーム内の中継器数を“１”増分し、そして、上記優先順位の順番に中継器の中継器番号を格納した第１〜第ｎ中継器番号を付加することにより、同フレームの更新をし、この更新後のフレームを期間Ｔ２で即座に転送する。この場合、第ｎ中継器番号は第７中継器番号となり、第１〜第７中継器番号に、それぞれ中継器３１〜３７の中継器番号が格納される。
【０１０２】
期間Ｔ２で送信されたフレームは、中継器３２〜３４により受信される。中継器３２は、同フレーム内の第１〜第７中継器番号のうち、自己の中継器番号が含まれている第２中継器番号を検索し、自己に第２位の優先順位が割り当てられていることを検出し、第１項が（２−１−１）により“０”になるので、期間Ｔ３で即座に同フレームを更新後のフレームにて転送する。
【０１０３】
中継器３３は、同フレーム内の第１〜第７中継器番号のうち、自己の中継器番号が含まれている第３中継器番号を検索し、自己に第３位の優先順位が割り当てられていることを検出し、第１項が（３−１−１）により“１”になるので、期間Ｔ２から１フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ４で同フレームを転送する。
【０１０４】
中継器３４は、同フレーム内の第１〜第７中継器番号のうち、自己の中継器番号が含まれている第４中継器番号を検索し、自己に第４位の優先順位が割り当てられていることを検出し、第１項が（４−１−１）により“２”になるので、期間Ｔ２から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ５で同フレームを転送する。
【０１０５】
期間Ｔ３で送信されたフレームは、中継器３１，３４，３５により受信されるが、中継器３１，３４により破棄されるので、実質的に第３階層の中継器３５により受信されることになる。この場合、中継器３５は、第１項が（５−２−１）により“２”となるので、期間Ｔ４から２フレーム分相当の転送時間後の期間Ｔ６でフレームを転送する。
【０１０６】
これ以降も同様な動作となり、第１実施形態と同様に、送信器１１から受信器２１への単方向にデータが、中継器を経由して転送されることになる。
【０１０７】
（第５実施形態）
図６〜図８は本発明による第５実施形態の無線通信システムによる相互通信可能関係テーブルの作成動作説明図、図９〜図１１は同作成動作時に使用されるフレームの構成図である。
【０１０８】
第５実施形態の無線通信システムは、第１から第４実施形態のいずれかの無線通信システムとの相違点として、各中継器が、設置時に同報通信を行うことにより、相互通信可能関係の情報をやり取りしながら、相互通信可能関係テーブルを作成して記憶保持することを特徴とする。
【０１０９】
次に、図１を兼用して、第５実施形態の特徴となる動作について説明する。中継器３１を設置して電源を投入すると、中継器３１は、図６に示すように、所定の通信シーケンスに従って、相互通信可能関係の情報を得るべく、図９に示す同報フレームを送信して同報通信を行う。この場合、他の中継器がまだ設置されていないのでタイムアウトになり、中継器３１により、次の（表２）の相互通信可能関係テーブルが作成され、記憶保持される。
【０１１０】
【表２】
この後、中継器３２を設置して電源を投入すると、中継器３２は、図７に示すように、所定の通信シーケンスに従って、相互通信可能関係の情報を得るべく、同報通信を行う。この場合、中継器３１が応答するので、中継器３１，３２により、次の（表３）の相互通信可能関係テーブルが作成され、記憶保持される。
【０１１２】
【表３】
ここで、図７において、中継器３２が電源投入後に同報フレームを送信する。これを受信した中継器３１は、乱数により決定される待ち時間後に、図１０の宛先指定フレームにより、宛先中継器番号を中継器３２の中継器番号にした（中継器３２を指定した）リンク要求フレームを送信する。これを受信した中継器３２は、宛先指定フレームにより中継器３１を指定したリンク応答フレームを送信する。これを受信した中継器３１は、（表２）の相互通信可能関係テーブルを中継器３２に転送する。これを受信した中継器３２は、自局と中継器３１との相互通信可能関係を追加して（表３）の相互通信可能関係テーブルを作成し、これを記憶保持する。この後、他に中継器が存在しないのでタイムアウトになり、中継器３２は、（表３）の相互通信可能関係テーブルを中継器３１に送信する。中継器３１は、（表２）の相互通信可能関係テーブルに代えて（表３）の相互通信可能関係テーブルを記憶保持する。
【０１１４】
この後、中継器３３を設置して電源を投入すると、中継器３３は、図８に示すように、所定の通信シーケンスに従って、相互通信可能関係の情報を得るべく、同報通信を行う。この場合、中継器３１〜３３により、次の（表４）の相互通信可能関係テーブルが作成され、記憶保持される。
【０１１５】
【表４】
ここで、図８において、中継器３３が電源投入後に同報フレームを送信する。これを受信した中継器３１は、乱数により決定される待ち時間後に、宛先指定フレームにより中継器３３を指定したリンク要求フレームを送信する。これを受信した中継器３３は、宛先指定フレームにより中継器３１を指定したリンク応答フレームを送信する。これを受信した中継器３１は、（表３）の相互通信可能関係テーブルを中継器３３に送信する。これを受信した中継器３３は、自局と中継器３１との相互通信可能関係を追加して（表４）の相互通信可能関係テーブルを作成し、これを記憶保持する。この後、他に（直接）相互通信可能な中継器が存在しないのでタイムアウトになり、中継器３３は、（表４）の相互通信可能関係テーブルを中継器３１に送信する。中継器３１は、そのテーブルを受信すると（表３）の相互通信可能関係テーブルに代えて記憶保持する。
【０１１７】
この後、中継器３３は、（表４）の相互通信可能関係テーブルから、相互通信可能でない中継器を検索し、中継器３２を発見するので、図１１の中継経路指定フレームにより、宛先中継器番号で中継器３２を指定するとともに、その中継器３２までの中継器を、中継器台数および第１〜第ｎ中継器番号で指定することにより、相互通信可能な中継器３１を経由して中継器３２に（表４）の相互通信可能関係テーブルを送信する。この場合、中継器台数には“１”が格納され、第ｎ中継器番号が第１中継器番号となり、これに中継器３１の中継器番号が格納されることになる。
【０１１８】
（表４）の相互通信可能関係テーブルを受信した中継器３１は、中継器台数および第１〜第ｎ中継器番号を見て、同フレームを中継器３２に転送し、同フレームにより（表４）の相互通信可能関係テーブルを受信した中継器３２がそれを記憶保持する。
【０１１９】
このようにして中継器３４〜３７を順次設置していけば、各中継器が（表１）の相互通信可能関係テーブルを記憶保持することになる。
【０１２０】
（第６実施形態）
本発明による第６実施形態の無線通信システムは、第１から第５実施形態のいずれかの無線通信システムとの相違点として、各中継器が、相互通信可能関係テーブルを常時更新することを特徴とする。
【０１２１】
例えば、図３において、中継器３２が、期間Ｔ３でフレームを転送した後に、自己と同じ階層で自己よりも優先順位が低く相互通信可能関係にある中継器３４から、期間Ｔ５でフレームを受信しなかった場合、中継器３２は、中継器３４に対する受信不可カウントを“１”増分し、受信不可カウント値が所定値以上であれば、受信不可カウントをリセットし、中継器３２，３４間の相互通信可能関係を可から不可に訂正することにより、自己の相互通信可能関係テーブルの更新を行う。この後、中継器３２は、上記更新後の相互通信可能関係テーブルを、同報フレームにより送信する。これにより、同報フレームを受信した各中継器が、自己の相互通信可能関係テーブルに代えて上記更新後の相互通信可能関係テーブルを記憶保持する。
【０１２２】
この後、中継器３２が、期間Ｔ３でフレームを転送した後に、自己と同じ階層で自己よりも優先順位が低く相互通信可能関係にある中継器３４から、期間Ｔ５でフレームを受信した場合、中継器３２は、中継器３４に対する受信可カウントを“１”増分し、受信可カウント値が所定値以上であれば、受信可カウントをリセットし、中継器３２，３４間の相互通信可能関係を不可から可に訂正することにより、自己の相互通信可能関係テーブルの更新を行う。この後、中継器３２は、上記更新後の相互通信可能関係テーブルを、同報フレームにより送信する。これにより、同報フレームを受信した各中継器が、自己の相互通信可能関係テーブルに代えて上記更新後の相互通信可能関係テーブルを記憶保持する。
【０１２３】
このように、各中継器が、相互通信可能関係テーブルを常時更新するようにすれば、適切な伝送経路で送信器から受信器への単方にデータを送信することができる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１、２記載の発明によれば、単向送信の場合に、送信器から受信器への情報を送るとき、送信器の位置によって時間を長くすることなく、中継することが可能となる。
【０１２５】
請求項３、４記載の発明によれば、自動的に、各中継器を各階層に区分することができるとともに、各中継器に優先順位を割り当てることができる。
【０１２６】
請求項５、６記載の発明によれば、自動的に、相互通信可能関係を示す情報を各中継器に記憶保持させることができる。
【０１２７】
請求項７記載の発明によれば、本発明の無線中継器を使用することにより、単向送信の場合に、送信器から受信器への情報を送るとき、送信器の位置によって時間を長くすることなく、中継することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施形態の無線通信システムの構成図である。
【図２】同無線通信システムの動作説明図である。
【図３】本発明による第２実施形態の無線通信システムの動作説明図である。
【図４】本発明による第３実施形態の無線通信システムで用いられるフレームの構成図である。
【図５】本発明による第４実施形態の無線通信システムで用いられるフレームの構成図である。
【図６】本発明による第５実施形態の無線通信システムによる相互通信可能関係テーブルの作成動作説明図である。
【図７】同相互通信可能関係テーブルの作成動作説明図である。
【図８】同相互通信可能関係テーブルの作成動作説明図である。
【図９】同作成動作時に使用されるフレームの構成図である。
【図１０】同作成動作時に使用されるフレームの構成図である。
【図１１】同作成動作時に使用されるフレームの構成図ある。
【図１２】従来の単向送信式の無線通信システムの構成図である。
【図１３】同無線通信システムで用いられるフレームの構成図である。
【図１４】同無線通信システムの動作説明図である。
【図１５】同無線通信システムの課題の説明図である。
【図１６】同無線通信システムの課題の説明図である。
【符号の説明】
１１，１２ 送信器
２１ 受信器
３１〜３７ 中継器
Claims (7)
- 無線送信用の送信器と、無線受信用の受信器とを備えるとともに、前記送信器から送信された情報を前記受信器に転送する無線送受信用の中継器を複数備える無線通信システムであって、
前記複数の中継器の各々は、
固有の中継器識別情報および各中継器間の直接的な相互通信可能関係を示す情報を記憶する記憶手段を備え、
前記送信器からの情報を中継する場合に、前記送信器からの情報の中継回数が最小となる基点の中継器の中継器識別情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記送信器からの中継回数で決まる階層に区分される一方、同一階層内では中継器識別情報を基に、各階層間では前記送信器側の階層ほどより上位となるように、優先順位が割り当てられ、
自己の階層に対して前記送信器側に隣接する他の階層内における全中継器が、前記送信器からの情報を転送した後に、自己の階層内における優先順位に従って前記送信器からの情報を転送する
ことを特徴とする無線通信システム。 - 無線送信用の送信器と、無線受信用の受信器とを備えるとともに、前記送信器から送信された情報を前記受信器に転送する無線送受信用の中継器を複数備える無線通信システムであって、
前記複数の中継器の各々は、
固有の中継器識別情報および各中継器間の直接的な相互通信可能関係を示す情報を記憶する記憶手段を備え、
前記送信器からの情報を中継する場合に、前記送信器からの情報の中継回数が最小となる基点の中継器の中継器識別情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記送信器からの中継回数で決まる階層に区分される一方、前記基点の中継器を含む中継回数の最も少ない階層に隣接する階層から、中継回数の最も多い階層にかけて、前記基点の中継器からそれら各階層毎に一の中継器を経て形成されそれら各階層を貫く複数の中継経路においては、一の中継経路と別の中継経路とが互いに上位下位の関係となるように、各階層間では中継器識別情報を基に、優先順位が割り当てられ、
自己の中継経路における優先順位に従って前記送信器からの情報を転送する
ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記複数の中継器の各々は、
前記送信器からの情報を最初に受信した場合には、前記送信器からの情報を、当該中継器が前記基点の中継器であることを示す基点情報とともに他の各中継器に向けて転送し、
前記送信器からの情報を前記基点情報とともに受信した場合には、その基点情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記送信器からの中継回数を求め、この中継回数で決まる階層に自己を区分する一方、前記優先順位を自己に割り当て、前記送信器からの情報を転送するときにその情報を前記基点情報とともに転送する
ことを特徴とする請求項１または２記載の無線通信システム。 - 前記複数の中継器の各々は、
前記送信器からの情報を最初に受信した場合には、前記基点の中継器となる自己の中継器識別情報および前記相互通信可能関係を示す情報を基に、前記複数の中継器の各々について中継回数を求め、これらの中継回数で決まる各階層に前記複数の中継器をそれぞれ区分する一方、前記複数の中継器の各々に前記優先順位を割り当て、前記送信器からの情報を、前記複数の中継器の中継器識別情報およびこれら中継器識別情報にそれぞれ対応付けた複数の優先順位とともに他の各中継器に向けて転送し、
前記送信器からの情報を前記複数の中継器識別情報および前記複数の優先順位とともに受信した場合には、前記送信器からの情報を転送するときに、その情報を前記複数の中継器識別情報および前記複数の優先順位とともに転送する
ことを特徴とする請求項１または２記載の無線通信システム。 - 前記複数の中継器の各々は、同報通信を行うことにより、相互通信可能関係の情報をやり取りしながら、前記相互通信可能関係を示す情報を作成して当該記憶手段に記憶することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システム。
- 前記複数の中継器の各々は、
前記相互通信可能関係を示す情報から得られる自己と直接的な相互通信可能関係が可である他の中継器から、受信するべき前記送信器からの情報を受信しなかった場合には、その中継器と自己との相互通信可能関係を不可とすることにより前記相互通信可能関係を示す情報の更新をし、
他の中継器から、前記送信器からの情報を受信した場合には、その中継器と自己との相互通信可能関係を可とすることにより前記相互通信可能関係を示す情報の更新をする
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システム。 - 請求項１から６のいずれかに記載の無線通信システムにおける前記中継器としての無線中継器。
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