JP5989575B2

JP5989575B2 - 無線通信システム及び無線通信方法

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Publication number: JP5989575B2
Application number: JP2013045571A
Authority: JP
Inventors: 水垣　健一; 健一水垣; 清二那須
Original assignee: Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: JP2014175784A

Description

本発明は、無線通信システムにおいて定期的に発生している電波雑音の影響を回避して、通信失敗や遅延の少ない高信頼な無線通信を行う無線センサネットシステムに関する。

無線機器の小型化や低コスト化、および情報処理機器の発達や記憶装置の大容量化に伴い、多数の無線センサ端末から情報を収集しその情報を活用したサービスを提供するセンサネットシステムの需要が高まっている。従来はこのような無線システムを導入する場合、事前に設置環境での周波数利用状況を調査し、他のシステムや機器から生じる電波の影響を受けない周波数を選択していた。この様な調査は特許文献１に示されるような専用の機器を用いて短時間で行われ、一度決定された周波数はその後継続的に使用していた。このような無線システムにおいて他の機器との干渉を避ける技術として非特許文献１のように通信時に発生する干渉が多くなった場合に使用する周波数を変更する技術が知られている。

特表２００２−５３８７４３号公報

水垣他 "適応ダイバーシティによる干渉回避効果検証"，２０１１年電子情報通信学会ソサイエティ大会、B-19-5

従来の設置前の事前調査では、定期的に発信される電波雑音が存在しても、調査時にその雑音が発信されていなければ周波数利用時にその雑音の影響を避けることができなかった。このような雑音の影響を受けると送受信する情報にエラーの発生、あるいは、送信回避の発生による通信の遅延などの問題が生じた。また設置された機器に何らかの故障が生じて、本来意図していない電波を放射するようになった場合、その機器の不調を検出することができず、また機器から発生した電波により通信が影響を受けると言う問題があった。

センサ端末からの情報を定期的に収集する無線センサネットシステムにおいて、基地局が継続的に雑音の発生状況を測定し、その結果に基づいて電波環境の時系列的変化の傾向を把握して、定期的に生じている電波雑音の影響を回避するように端末と基地局の通信チャネルの変更を指示する。また不調の機器が意図しない電波を発生した場合、電波の発生時間や場所の情報と機器の設置位置や稼働時間などの情報を勘案してどの機器が電波を発生しているかを特定し、その機器の検査やメンテナンスを促す。

本発明により、定期的に発生している電波雑音の影響を回避して、通信失敗や遅延の少ない高信頼な無線通信を行う無線センサネットシステムを実現できる。また不調のため意図しない電波を発生している機器を早期に発見し、その機器の検査やメンテナンスを促すことができる。

システム構成を示す図である。端末の構成図である。基地局の構成図である。電波環境測定手順を示す図である。サーバの構成図である。センサ管理テーブルの例を示す図である。機器管理テーブルの例を示す図である。基地局管理テーブルの例を示す図である。端末管理テーブルの例を示す図である。雑音発生案件管理テーブルの例を示す図である。電波環境測定結果テーブルの例を示す図である。雑音発生判断のアルゴリズムの例を示す図である。規則性発見のアルゴリズムの例を示す図である。周波数チャネル変更指示のメッセージフローの例を示す図である。サーバの構成図である。故障診断アルゴリズムの例を示す図である。電波環境測定結果テーブルの例を示す図である。雑音発生判断のアルゴリズムの例を示す図である。雑音発生箇所の表示画面の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いながら説明する。なお以下の説明で述べる通信方式とは、例えば無線ＬＡＮのＩＥＥＥ８０２．１１a方式やＩＥＥＥ８０２．１１ｂ方式、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）やＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ）方式、ＩＳＡ１００．１１ａ方式を示す。またシステム内の全端末、基地局は時刻同期しており、共通の時間軸を持つ。

以下の説明ではモータなどの機器に付けられた振動センサや温度センサなどの測定結果を、無線端末を通じてサーバに送り、機器の稼動状況管理や異常検出を行うセンサネットシステムへの本発明の適用事例について説明する。本発明はセンサネットシステム以外にも、機器の消費電力を測定して出力を制御するエネルギーマネージメントシステムなどにも適用可能である。即ち、本発明は、センサに特化しないシステムにも適用できる。

（システム構成）
図１は本実施例のシステム構成を示している。本実施例は複数の端末（１００）、基地局（２００）、及びサーバ（３００）で構成される。端末（１００）は、端末（１００）と有線で接続されたセンサ（１０１）の測定結果を、無線を通じて基地局（２００）へと送信する。基地局（２００）は端末（１００）からの情報を、ネットワークを介してサーバ（３００）へ送り、サーバからの命令を端末（１００）に伝える。また基地局（２００）は自局周辺の電波環境を測定し、その結果をサーバ（３００）に送信する。サーバ（３００）は基地局（２００）経由で得られたセンサ（１０１）の測定結果を記録し、機器管理のサービスを提供する。またサーバ（３００）は、基地局（２００）が測定した電波環境の測定結果を基に雑音の発生状況を判断し、通信チャネルの変更指示を行う。図１の例では部屋ごとに基地局（２００a - ２００h）が設置され、その部屋の中にある複数の端末（１００a - １００n）との通信を行う。

端末（１００）の構成を図２に示す。端末（１００）は温度センサや振動センサなど各種のセンサ（１０１）と接続するための外部I/F(１０２)、センサ(１０１）から得られた測定結果や無線通信の過程で得られた情報を処理しサーバ(３００)に送るメッセージを作成するデータ処理部(１０３）、メッセージを基地局(２００）に送信する無線通信部（１０４）から構成される。また基地局（２００）から送られてくる制御情報（１０００）に従って通信チャネルを指定された時刻に変更する機能を持つ。

基地局（２００）の構成を図３に示す。基地局（２００）は端末（１００）と通信するための無線通信部（２０１）、自局に接続している端末を管理する端末管理部（２０２）、及びネットワーク（４００）経由でサーバ（３００）との通信を行うサーバ通信部（２０３）を持つ。基地局（２００）は自局に接続している端末（１００）から送られてきたセンサ測定情報（１０１０）と、後述する電波環境測定結果をまとめた測定結果報告（１０２０）を作成し、サーバ（３００）へ送信する。

制御情報（１０００）、センサ測定情報（１０１０）及び測定結果報告（１０２０）の関係は後述する図１４を用いて説明する。

センサ測定結果のリアルタイム性が要求される場合は、端末（１００）からのセンサ測定情報（１０１０）を受信するごとにサーバ（３００）に測定結果報告（１０２０）を送信する。この場合、電波環境測定結果もセンサ測定結果と同様に測定後すぐに測定結果報告（１０２０）としてサーバ（３００）に送信してもよい。またセンサ測定情報（１０１０）の測定結果の変化分だけを送るなど、得られた情報を基地局（２００）内でフィルタリング処理してサーバ（３００）に送信してもよい。

基地局（２００）は定期的に自局周辺の電波環境を測定する。その手順を、図４を用いて説明する。全ての端末（１００）はあらかじめ定められたデータ通信間隔単位（２０００）の整数倍の間隔でセンサ（１０１）の測定結果をまとめたセンサ測定情報（１０１０）を基地局（２００）に送信する。このデータ通信間隔単位（２０００）は電波環境測定期間（２０１０）と通信期間（２０２０）で構成されており、電波環境測定期間（２０１０）は全ての端末（１００）、及び基地局（２００）は互いに通信を行わない。端末（１００）と基地局（２００）間の通信は全て通信期間（２０２０）でのみ行う。基地局（２００）はこの電波環境測定期間（２０１０）に使用可能な全ての通信チャネルに対して雑音電力の測定を行い、得られた全チャネルの雑音電力測定結果を測定結果報告（１０２０）としてサーバ（３００）に送る。雑音電力の測定は、基地局（２００）の無線通信部（２０１）を用いて、それぞれのチャネルの受信電力を測定することで求める。測定は複数回行ってその平均を算出する方法がある。あるいは測定結果の中から最大の測定値を選出する方法も使用することができる。

サーバ（３００）の構成を図５に示す。サーバ（３００）は通信部（３０１）雑音発生判断部（３０２）、チャネル変更判断部（３０３）、センサ情報データベース（DB)（３０４）、基地局・端末情報DB（３０５）、電波環境情報DB（３０６）から構成される。

（各テーブルの説明）
センサ情報DB（３０４）には各センサに関する情報を保持するセンサ管理テーブル(３０１０)と各機器の稼働状況を保持する機器管理テーブル(３０２０)が記録されている。センサ管理テーブル(３０１０)の例を図６に示す。センサ管理テーブル(３０１０)には、設置されているセンサ（１０１）のID（３０１１）や種類（３０１２）、センサが接続されている機器（３０１５）とセンサに接続している端末ID（３０１３）、センサの測定間隔（３０１４）の情報が記録されている。

機器管理テーブル(３０２０)の例を図７に示す。機器管理テーブル（３０２０）には機器のID（３０１６）、稼動日（３０２１）、稼動開始時刻（３０２２）、稼動終了時刻（３０２３）、異常動作の有無（３０２４）、動作時に生じる雑音の有無（３０２５）が記載されている。機器の稼動開始時刻（３０２２）、終了時刻（３０２３）、異常動作の有無（３０２４）は接続しているセンサの出力の変化から判断する。後述する雑音発生判断部過程で対象の機器が雑音発生源と目された場合、機器動作時に雑音が生じることも記録する。

基地局・端末情報DB（３０５）には各基地局に関する情報を保持する基地局管理テーブル（３０３０）と各端末の接続状況を保持する端末管理テーブル（３０４０）が記録されている。基地局管理テーブル（３０３０）の例を図８に示す。基地局管理テーブル（３０３０）にはサーバ（３００）に接続している基地局のID（３０３１）と基地局設置場所（３０３２）やその座標（３０３３）、測定結果報告メッセージ（１０２０）の送信間隔（３０３７）、その基地局に接続している端末の情報（３０３６）、現在使用している通信チャネル（３０３４）及び今後の通信チャネル切り替えスケジュール（３０３５）などが記載されている。

端末管理テーブル（３０４０）の例を図９に示す。端末管理テーブル（３０４０）には端末ID（３０４１）と接続している基地局のID（３０４４）や接続しているセンサのID（３０４６）、センサ測定情報（１０１０）の送信間隔（３０４５）、現在使用している通信チャネル（３０４２）及び今後の通信チャネル切り替えスケジュール（３０４３）が記載されている。

電波環境情報DB（３０６）にはこれまでの雑音発生案件を記録した雑音発生案件管理テーブル（３０５０）と、基地局（２００）で測定された電波環境測定結果が記録された電波環境測定結果テーブル（３０６０）が記録されている。雑音発生案件管理テーブル（３０５０）の例を図１０に、電波環境測定結果テーブル（３０６０）の例を図１１に示す。

雑音発生案件管理テーブル（３０５０）には雑音発生案件に対して雑音発生判断部（３０２）が付けた案件ID（３０５１）、その案件を検出した基地局のID（３０５２）と検出した通信チャネル（３０５３）、雑音案件の発生時刻（３０５４）と終了時刻（３０５５）、雑音発生判断部（３０２）により判定されたその雑音案件の関連機器（３０５６）、関連案件（３０５７）、周期性（３０５８）が記録される。

電波環境測定結果テーブル（３０６０）には電波環境を測定した基地局(もしくは端末)のID（３０６３）、観測日時（３０６１）と各チャネルで測定された雑音電力（３０６２）が記録される。

（動作の説明）
次にサーバ（３００）の動作を説明する。

サーバ（３００）はネットワーク（４００）経由で複数の基地局（２００）との通信を行う。基地局（２００）から送られてきた測定結果報告（１０２０）からセンサ（１０１）の測定結果に関する情報を取り出してセンサ情報DB（３０４）に記録し、電波環境測定結果に関する部分を取り出して電波環境情報DB（３０６）に記録する。

雑音発生判断部（３０２）は電波環境情報DB（３０６）の記録に基づいて雑音が発生したことを検知し、その雑音が突発的に生じたものか、定期的に発生しているものかを判断する。定期的に発生していると判断した場合、次に雑音が発生する時期や時刻を推定する。

チャネル変更判断部（３０３）はその時間までに影響範囲内の端末（１００）、基地局（２００）に対して雑音の影響を受けない通信チャネルに変更し、雑音の発生終了が推定される時刻以降に再度通信チャネルを変更する指示を行う。また、雑音発生判断部（３０２）が、特定の機器が動作すると雑音が発生していると判断した場合、チャネル変更判断部（３０３）は、次にその機器が動作するときに対象基地局と端末にチャネル変更を指示する。

雑音発生判断部（３０２）における雑音発生判断のアルゴリズムを、図１２を用いて説明する。

雑音発生判断部（３０２）は、基地局（２００）から送られてくる測定結果報告（１０２０）に記録されている雑音電力測定結果（３０６２）を通信チャネルごとにチェックする。そのチャネルの雑音電力測定結果（３０６２）が基準値A以上であれば（１２０１）、雑音が発生していると判断し、発生開始時刻（３０５４）を記録して（１２０２）雑音電力の変化を期間T１の間観測する（１２０３）。この期間に雑音電力がAを超えた割合が基準値B以上であれば（１２０４）、雑音が継続的に発生していると判断してさらにT1の期間観測を延長する。雑音電力がAを超えた割合が基準値B以下であれば、雑音の発生は終了したと判断し、その時刻を終了時刻（３０５５）として記録する（１２０５）。これを雑音発生案件として、案件ID（３０５１）を付与した上で雑音を記録した基地局ID（３０５２）、チャネル（３０５３）、雑音発生開始時刻（３０５４）、終了時刻（３０５５）を電波環境情報DB（３０６）に登録する。次に電波環境情報DB（３０６）に登録されている他の雑音発生案件の中から、同じチャネル、同じ基地局で発生した雑音発生案件をピックアップする（１２０６）。これらの案件に対して、今回発生した雑音との間に規則性を見出せるものをセンサ情報DB（３０４）と電波環境情報DB（３０６）を用いて探す（１２０７）。

（規則性発見のアルゴリズム）
ステップ１２０７の規則性発見のアルゴリズムの例を図１３に示す。まず対象となる雑音発生案件の雑音発生開始時刻（３０５４）と機器管理テーブル（３０２０）に登録されている機器の稼動開始時刻（３０２２）の差、及び雑音発生終了時刻（３０５５）と機器の稼動終了時刻（３０２３）の差が基準値C以下の機器がないか確認する（１３０１、１３０２）。

条件に合致する機器が存在する場合、電波環境情報DB（３０６）の中から基準となる雑音発生案件と同じチャネル、同じ基地局（２００）という条件でピックアップされた雑音発生案件の中にその機器の前回の稼動時刻及び前々回の稼動時刻と雑音発生時刻が一致する案件が存在しないか確認する（１３０３）。もし存在すれば、雑音発生判断部（３０２）はその機器が雑音発生源となっている可能性が高いと判断し、それに対する処理をチャネル変更判断部（３０３）に指示する（１３０４）。

該当する雑音発生案件がない、もしくは該当する機器がない場合、雑音発生と機器との関連はないと判断し、雑音発生判断部（３０２）は外部からの雑音発生要因の影響の検討を行う。この場合、外部からの要因により雑音が定期的に発生していないかを検討する。

まずは毎日同じ時刻に雑音が発生していないかを確認するため、前日及び前々日に雑音が発生している案件が無かったか、電波環境情報DB（３０６）の中から基準となる雑音発生案件と同じチャネル、同じ基地局（２００）でピックアップされた雑音発生案件を確認する（１３０６、１３０７）。

それがなければ、特定の曜日に雑音が発生している可能性を考慮して、前週及び前々週に雑音が発生していなかったかを確認する（１３０８、１３０９）。ここでも規則性を見つけ出せない場合、月ごとに雑音が発生していないかを確認するため、前月及び前々月の同じ日付で雑音が発生していないかを確認する（１３１０、１３１１）。この過程で規則性が見つかった雑音発生案件に関してはその規則性（３０５８）を電波環境情報DBに登録する（１２０９）。

上記の例では規則性や関連性の判断のために過去２回同様の雑音が発生していることを判断の基準としたが、この回数は要求される通信品質や周波数の使用状況に応じて変更可能である。また規則性の探索方法に関して、機器の操作を行う作業員の位置情報と雑音の発生状況をチェックして作業員由来の雑音が発生していないかを確認する方法も適用可能である。

図１２のステップ１２０８において、それぞれの条件に合う雑音発生案件があった場合、チャネル変更判断部（３０３）はその条件に基づいた次の雑音発生予想時刻を推定し、影響を受ける端末（１００）及び基地局（２００）に対して、その時刻は該当する通信チャネルを回避して別の通信チャネルをに切り替えるように指示する。

図１３のステップ１３０６〜１３１１において規則性が見つからなかった場合（１３１２）、図１２に示すように、上記の規則性は満たさないが、雑音発生を回避できるチャネル回避期間をその都度更新する（１２１０）。ステップ１２０９又は１２１０で得られた結果を雑音発生案件として登録する（１２１１）。

なお、図１３のステップ１３０４、１３０７、１３０９、１３１１及び１３１２の後は、図１２のステップ１２０９に続く。

（通信チャネル変更指示）
本発明での、端末（１００）及び基地局（２００）に対する通信チャネル変更指示（１０３０）のメッセージフローの例を図１４に示す。ここでは基地局（２００）に対して端末Ａ（１００Ａ)及び端末Ｂ（１００Ｂ)の２つの端末が接続している場合を例に説明する。基地局（２００）は端末Ａ（１００Ａ)及び端末Ｂ（１００Ｂ)からセンサ測定情報（１０１０）を受け取り、それに対するAck（肯定応答）（１０４０）を返す。これらのセンサ測定結果及びその間に基地局（２００）が測定した電波環境測定結果をまとめた測定結果報告（１０２０）をサーバ（３００）に送信する。サーバ（３００）の雑音発生判断部（３０２）はこの測定結果も含めた電波環境情報DB（３０６）内の過去の測定結果より、雑音発生の有無を判断し、その雑音発生案件の規則性を推測する。その雑音発生案件に規則性を見出し、次の雑音発生時刻が推定できた場合、サーバ（３００）のチャネル変更判断部（３０３）は対象となる基地局（２００）にチャネル変更指示（１０３０）を送る。チャネル変更指示には変更時刻と変更するチャネルの内容が記載されている。

例えば図８では、時刻t1の後に雑音発生が予想されるとして基地局（Ｃ）と端末（ｆ、ｇ）に、時刻ｔ１に通信チャネルをｃｈ１２からｃｈ１５に切り替えるよう指示している。チャネル変更指示（１０３０）を受け取った基地局（２００）は対象となる端末（１００Ａ、１００Ｂ）にチャネル変更指示を送る準備をして、それぞれの端末（１００Ａ、１００Ｂ）からセンサ測定情報（１０１０）が送られてくるのを待つ。端末（１００Ａ、１００Ｂ）からセンサ測定情報（１０１０）を受け取ったら、基地局（２００）はそのAckとしてチャネル変更を指示する制御情報（１０００）を返信する。

ここで、端末（１００）に対しAckメッセージを用いて指示を伝達するのは、端末（１００）が消費電力抑制のためにスリープモードに入っていて指示を受信できないことを防ぐためである。このため、端末（１００）が常時受信可能なシステムでは、サーバ（３００）からの指示を受け取った時点で基地局（２００）から対象端末にチャネル変更指示を含む制御情報（１０００）を送信してもよい。指示を受けた端末（１００Ａ、１００Ｂ）及び基地局（２００）は、サーバ（３００）から指定された時刻t1に、指定された通信チャネルに切り替える。

上記の実施例により雑音発生箇所を特定、もしくは推定した結果を画面表示した例を、図１９に示す。図１９では、各部屋の配置と、各部屋に設置されている基地局（２００）と端末（１００）が表示されており、雑音発生箇所として特定、もしくは推定された端末（１００）が識別表示されている。雑音発生箇所としては、端末（１００）、あるいは、端末と有線で接続されたセンサの測定対象である機器の何れかであるが、図１９の画面表示例では、実際の雑音発生箇所が機器であっても、その機器のセンサが接続されている端末（１００）を雑音発生個所として表示する。図１９では、部屋Ｂの端末（１００ｄ）、及び部屋Ｇの端末（１００ｍ）が雑音発生箇所として特定、もしくは推定された場合を示している。

また、図１９に示した端末（１００）の何れかを、利用者が画面上で指定した時に、指定された端末に関して、図１３に示した規則性発見のアルゴリズムによって得られた雑音発生案件の規則性に関する情報、あるいは、通信チャネル変更に関する情報などを画面表示してもよい。

図１９に示すように、雑音発生箇所を、複数の部屋の配置、及び各部屋の中の端末及び基地局の配置とともに表示することにより、実際の雑音発生箇所（機器）の特定、もしくは推定、及び雑音の影響を回避するための知見として役立てることができる。即ち、無線通信では電波が空間を伝搬するため、無線通信で検知される雑音発生箇所を把握する上で、端末や基地局などの各種機器の配置が重要である。

前記の実施例１では機器から電波雑音が生じていた場合、周辺の端末（１００）や基地局（２００）の通信チャネルの変更を行うのみであった。しかし機器が意図的でない電波を放出しだしたということは、その機器が何らかの不調を抱えている可能性が高い。この情報を利用すれば機器の故障早期発見や事前検出が可能となる。この故障診断機能を持ったサーバ（３００）の構成図を図１５に示す。図５に示した前記のサーバの構成に加え、機器の故障を診断する故障診断部（３０７）を持つ。

図１６に、本実施例における故障診断部（３０７）の処理フローを示す。図１６の処理フローは、機器をリストアップする処理（１６０１〜１６０６）と雑音と機器との関連をチェックする処理（１６０７〜１６１１）からなる。

故障診断部（３０７）は、雑音案件の要因として機器を選定（１６０１〜１６１１）した場合、その機器がこれまで雑音を発生していたかを機器管理テーブル（３０２０）の機器に関連する雑音の有無（３０２５）の項にチェックがあるかどうかで確認する。チェックがあれば、その機器は雑音を出す特性を持つと判断し、故障ではないと判断する。チェックが無ければその機器が以前は雑音を発生していなかったということなので、機器内部に何らかの不調が発生したと判断し、その機器の検査やメンテナンスの必要性をユーザに対して警告する。

前記実施例１では電波環境の測定を基地局（２００）が行ってきた。しかし、雑音源の位置や雑音の大きさによっては基地局（２００）では検出できなくとも端末（１００）には影響を与えるものも存在する。本実施例では、端末（１００）が電波環境測定を行う場合について説明する。

基地局（２００）及び端末（１００）は定期的に自局周辺の電波環境を測定する。その手順を、図４を用いて説明する。基地局（２００）及び端末（１００）は電波環境測定期間（２０１０）に使用可能な全ての通信チャネルに対して雑音電力の測定を行う。端末（１００）はその測定時刻と測定結果をセンサの測定結果と共にセンサ測定情報（１０１０）として基地局(２００)に送る。基地局（２００）は自身の測定結果および端末（１００）から送られてきた全チャネルの雑音電力測定結果をまとめて測定結果報告（１０２０）としてサーバ（３００）に送る。サーバ（３００）は、その結果に基づいて雑音発生判定部（３０２）で雑音発生案件の有無を判断する。

チャネル変更判断部（３０３）は雑音発生判断部（３０２）が判断した雑音発生案件の内容に基づいて、影響を受ける端末（１００）及び基地局（２００）に対して、雑音発生が予想される時刻までに該当する通信チャネルを回避して別の通信チャネルに切り替えるように指示する。このとき、一部の端末のみが影響を受ける雑音発生案件であっても、その端末が接続している基地局（２００）と、その基地局に接続している全ての端末（１００）に対し、通信チャネルの切り替えを指示する。それにより、基地局（２００）が複数の通信チャネルを同時に使用しなければいけない事態を防止する。

前記の実施例１では通信チャネルの雑音の有無について、雑音電力を測定することで判断していた。しかし、この方式では変動の激しい雑音に対しては、測定のタイミングによって雑音電力が大きく変化してしまうため通信への影響を正しく評価できない可能性があった。これに対し、ISA100.11aなどの無線方式で採用されているTime Slotted Channel Hopping(TSCH)方式を用いることで、通常の通信を行いながら全ての通信チャネルにおける雑音が通信に与える影響を評価することができる。本実施例ではTSCH方式を用いた電波環境評価の方法を示す。

TSCH方式では端末（１００）と基地局（２００）があらかじめ定められたパターンにしたがって通信チャネルを切り替えながら通信を行う方式である。この方式では基地局（２００）はチャネルパターンが一巡する間に使用可能な全ての通信チャネルを用いて通信を行うこととなる。この際に、基地局（２００）は全ての通信について信号の送信を試行した回数と送信前に雑音を検出して送信を回避した回数を記録する。この記録を前記実施例の雑音電力測定結果の代わりに測定結果報告としてサーバ（３００）に送る。サーバはこのデータから各チャネルの干渉発生率を算出する。干渉発生率は送信回避回数/送信試行回数で算出される。このとき、端末（１００）もそれぞれ送信試行回数と送信回避回数及びそのときのチャネルを記録して基地局（２００）に通知し、基地局（２００）は端末（１００）の測定結果と基地局自身の測定結果を合わせて干渉発生率を計算する方法も適用可能である。

サーバ（３００）は基地局（２００）から送られてきた測定結果報告（１０２０）電波環境測定結果に関する部分を取り出して電波環境情報DB（３０６）の電波環境測定結果テーブル（３０７０）に記録する。干渉発生率（３０７２）を記録した電波環境測定結果テーブル（３０７０）の例を図１７に示す。１５：００から１６：００の間、基地局Ｃに接続する通信チャネル１２における干渉発生率が高いことが分かる。

干渉発生率を基準とした雑音発生判断のアルゴリズムの例を、図１8を用いて説明する。雑音発生判断部（３０２）は、電波環境測定結果テーブル（３０７０）に記載されている干渉発生率（３０７２）を通信チャネルごとにチェックする。そのチャネルの干渉発生率（３０７２）が基準値Ａ以上であれば、雑音が発生していると判断し（１８０１）、発生開始時刻を記録して干渉発生率の変化を期間T１の間観測する（１８０２、１８０３）。この期間に干渉発生率がＡを超えた割合が基準値Ｂ以上であれば（１８０４）、雑音が継続的に発生していると判断してさらにT1の期間観測を延長する。干渉発生率がＡを超えた割合が基準値Ｂ以下であれば、雑音の発生は終了したと判断し、その時刻を終了時刻として記録する（１８０５）。これを雑音発生案件として、案件ID（３０５１）を付与した上で雑音を記録した基地局ID（３０５２）、チャネル（３０５３）、雑音発生開始時刻（３０５４）、終了時刻（３０５５）を電波環境情報DB（３０６）に登録する（１８０６〜１８１１）。ステップ１８０７〜１８１１は、図１２のステップ１２０７〜１２１１と同様である。

１００：端末、１０１：センサ、１０２：外部I/F、１０３：データ処理部、１０４：無線通信部、２００：基地局、２０１：無線通信部、２０２：端末管理部、２０３：サーバ通信部、３００：サーバ、３０１：通信部、３０２：雑音発生判断部、３０３：チャネル変更判断部、３０４：センサ情報データベース、３０５：基地局・端末情報データベース、３０６：電波環境情報データベース、４００：ネットワーク

Claims

それぞれが機器と連携して所定の制御及び処理を行う、複数の端末と、
前記複数の端末との間で無線通信を行う基地局とをそれぞれ所定の領域内に配置し、
サーバを、前記それぞれ部屋の前記基地局とネットワークを介して接続した、無線通信システムであって、
前記基地局は、前記無線通信を行う通信期間とは別に設けられた電波環境測定期間内において、定期的に雑音電力を測定することにより電波雑音の発生状況測定を行い、
前記サーバは、前記発生状況測定の結果を継続的に記録し、その測定結果に基づいて電波環境の時系列的変化の傾向を把握して、定期的に生じている電波雑音の影響があると推定した場合に、前記電波雑音の影響を回避するように該当する前記端末と前記基地局の通信チャネルの変更を指示する
ことを特徴とする無線通信システム。
前記端末と前記基地局が電波状況を測定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記無線通信システムにおいて、前記基地局は、電波雑音の発生状況測定をTime Slotted Channel Hopping方式の通信過程において、全体の通信試行回数に対し電波干渉を検出して通信をとりやめた回数の比率である干渉発生率を計測することで行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記無線通信システムにおいて、前記サーバは、無線通信の障害となる電波雑音の発生状況測定結果を継続的に記録し、該記録から該電波雑音の発生周期を判断し、該発生周期に応じて無線機器に該電波雑音の影響を受けない通信チャネルへの変更を指示することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記無線通信システムにおいて、前記サーバは、無線通信の障害となる電波雑音の発生状況測定結果を継続的に記録し、該記録と周辺の機器の稼動状況の記録から該電波雑音の発生源の機器を判断し、該発生源の機器の稼動スケジュール応じて無線機器に該電波雑音の影響を受けない通信チャネルへの変更を指示することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記無線通信システムにおける前記サーバは、無線通信の障害となる電波雑音の発生状況測定結果を継続的に記録し、該記録から該電波雑音の発生周期を判断し、該発生周期に応じて無線機器に該電波雑音の影響を受けない通信チャネルへの変更を指示する機能を有することを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
前記無線通信システムにおいて、前記サーバは、無線通信の障害となる電波雑音の発生状況測定結果を継続的に記録し、該記録と周辺の機器の稼動状況の記録から該電波雑音の発生源の機器を判断し、該発生源の機器が電波雑音を出す特性を本来持っているかを調べ、該電波雑音の発信が該機器の特性ではない場合、該機器が不調をきたしていると判断してユーザに対しその旨を通知することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記無線通信システムにおける前記サーバは、無線通信の障害となる電波雑音の発生状況測定結果を継続的に記録し、該記録と周辺の機器の稼動状況の記録から該電波雑音の発生源の機器を判断し、該発生源の機器が電波雑音を出す特性を本来持っているかを調べ、該電波雑音の発信が該機器の特性ではない場合、該機器が不調をきたしていると判断してユーザに対しその旨を通知する機能を持つことを特徴とする請求項７記載の無線通信システム。
それぞれが機器と連携して所定の制御及び処理を行う、複数の端末と、
前記複数の端末との間で無線通信を行う基地局とをそれぞれ所定の領域内に配置し、
サーバを、前記それぞれ部屋の前記基地局とネットワークを介して接続した、無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記基地局は、データ通信間隔単位に含まれる、通信期間に前記少なくとも１つの端末との間で無線通信を行い、前記通信期間とは別に設けられた電波環境測定期間に定期的に雑音電力を測定し、雑音電力測定結果を前記サーバに送信し、
前記サーバは、前記それぞれの領域内の前記基地局から、雑音電力測定結果を受け取り、通信チャネルごとに前記雑音電力が基準値以上かどうかを判定し、
前記雑音電力が前記基準値以上となった時刻を前記基地局及び前記チャネルと対応付けて雑音発生案件として継続的に記録し、その記録に基づいて電波環境の時系列的変化の傾向を把握して、
同じチャネル及び同じ基地局ごとに、前記雑音発生案件を抽出し、
前記抽出した雑音発生案件について規則性発見の処理を行って、チャネル回避の要否を判断し、
前記チャネルの回避先を決定することを特徴とする無線通信方法。
前記サーバは、前記規則性発見の際に、
稼働期間が、前記雑音発生案件に含まれる雑音発生期間と類似している前記機器を抽出し、前記抽出した機器の前回の稼働期間が、前記抽出した雑音発生案件に含まれる雑音発生期間と同じ機器を雑音源として特定し、前記雑音源に関連する前記雑音発生案件に含まれるチャネルを変更するよう前記基地局に指示し、
前記稼働期間が、前記雑音発生案件に含まれる雑音発生期間と類似している前記機器がなければ、前記雑音発生期間に対して周期的な期間に雑音が発生しているかどうかを調べ、周期的に雑音が発生していれば、チャネル回避のための通信の日時を変更するよう前記基地局に指示することを特徴とする請求項９記載の無線通信方法。