JP6884655B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、無線通信システムに関する。

従来より、複数の通信端末を備えた無線通信システムが知られている。特許文献１に記載の無線通信システムは、無線通信により互いに接続される複数の通信端末を備えている。これらの通信端末間では所定の通信経路が設定されている。通常は、複数の通信端末間の通信は、主となる通信経路を介して行われる。しかし、主となる通信経路に異常が発生した場合には、別の通信経路を介して通信が行われる。

特開２００９−２５３３５９号公報

ところで、特許文献１のような無線通信システムにおいては、主たる通信経路に異常が生じた場合には常に別の通信経路で通信が実行される。例えば、通信の異常には、一時的であって将来的に解消し得るものもある。また、通信内容によっては、別の通信経路による通信を必ずしも実行しなくてもよい場合もある。このように、主たる通信経路に異常が生じた場合には常に別の通信経路で通信を行うことは、必ずしも効率が良いわけではない。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無線通信システムにおいて複数の通信経路を効率良く利用することにある。

ここに開示された無線通信システムは、無線通信により互いに接続される複数の通信端末を備え、前記複数の通信端末は、親機と、センサの検出値を前記親機へ送信する複数の子機とを含み、前記センサには、検出の重要度が高いセンサと検出の重要度が低いセンサとが含まれており、前記親機は、前記重要度が低いセンサの検出値を送信する前記子機とは所定の第１通信経路を介して通信を行う一方、前記重要度が高いセンサの検出値を送信する前記子機とは、前記第１通信経路及び前記第１通信経路とは異なる第２通信経路を介して通信を行う。

ここに開示された無線通信システムによれば、無線通信システムにおいて複数の通信経路を効率良く利用することができる。

図１は、第１通信経路に対応するツリー構造を有する無線通信システムの概略図である。 図２は、データステーションのブロック図である。 図３は、重要レベルテーブルを示す図である。 図４は、中継機のブロック図である。 図５は、センサのブロック図である。 図６は、第１ツリーテーブルを示す図である。 図７は、第２通信経路に対応するツリー構造を有する無線通信システムの概略図である。 図８は、第２ツリーテーブルを示す図である。 図９は、中継機２０ａの第１ルーティングテーブルを示す図である。 図１０は、中継機２０ａの第２ルーティングテーブルを示す図である。 図１１は、センサテーブルを示す図である。 図１２は、通信スケジュールを示す図である。 図１３は、収集処理におけるデータステーションの処理を示すフローチャートである。 図１４は、収集処理における中継機の処理を示すフローチャートである。 図１５は、第１返信処理のサブルーチンの処理を示すフローチャートである。 図１６は、第２返信処理のサブルーチンの処理を示すフローチャートである。 図１７は、中継処理のサブルーチンの処理を示すフローチャートである。 図１８は、第１特定スロットにおいて検出値を正常に送信できた場合の中継機２０ｋの特定スロットにおける処理の流れを示すシーケンス図である。 図１９は、第１特定スロットにおいて検出値を正常に送信できなかった場合の中継機２０ｋの特定スロットにおける処理の流れを示すシーケンス図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、無線通信システム１００の概略図である。無線通信システム１００は、データステーション１０と、複数の中継機２０と、複数のセンサ３０とを有している。データステーション１０、中継機２０、センサ３０は、通信端末であり、互いに無線通信を行い、自律的にネットワークを構築する。無線通信システム１００においては、マルチホップ無線ネットワークが形成される。データステーション１０は、親機として機能し、中継機２０は、子機として機能する。基本的には、データステーション１０は、中継機２０と通信を行い、センサ３０は、中継機２０と通信を行う。センサ３０の個数は、中継機２０に比べて多い。データステーション１０及び中継機２０は、データステーション１０を頂点（最上位）とするツリー型のネットワークトポロジを構成している。本明細書では、ネットワークにおいてデータステーション１０側を上流側又は上位とし、ツリーの末端側を下流側又は下位とする。また、データステーション１０、中継機２０、センサ３０を区別しない場合には、単に通信端末と称する場合がある。また、各中継機２０を区別する場合には、符号「２０」の後にアルファベットを付して区別する。同様に、各センサ３０を区別する場合には、符号「３０」の後にアルファベットを付して区別する。

無線通信システム１００においては、センサ３０が対象物の所定の物理量を検出し、その検出値、即ち、検出データが中継機２０を介してデータステーション１０に収集される。本開示における例では、無線通信システム１００は、蒸気システムを有する工場内に設置されている。蒸気システムは、複数のスチームトラップＴ及び複数のモータＭを有している（図１では１つずつ図示している）。対象物は、スチームトラップＴ又はモータＭである。センサ３０は、スチームトラップＴ又はモータＭの振動及び温度を検出する。

〈データステーションの構成〉
図２は、データステーション１０のブロック図である。データステーション１０は、無線通信システム１００の通信経路の確立やセンサ３０の検出値の収集及び管理を行う。また、データステーション１０は、外部ネットワーク等を介して上位のサーバ９０（図１）等に接続される。データステーション１０は、必要に応じて、センサ３０の検出値をサーバ９０に転送する。

データステーション１０は、ＣＰＵ１１と、メモリ１２と、記憶部１３と、無線通信回路１４と、計時回路１５と、上位インターフェース部１６と、電源回路１７とを有している。

記憶部１３には、各種プログラム及び各種情報が記憶されている。ＣＰＵ１１は、記憶部１３から各種プログラムを読み込み、実行することにより、様々な処理を行う。例えば、記憶部１３には、ネットワークの通信経路を形成するためのプログラム、センサ３０の検出値を収集するためのプログラム、ネットワークのツリー構造を規定するツリーテーブル、各センサ３０がどの中継機２０に接続されているかを規定したセンサテーブル、最終送信先へのルートを規定するルーティングテーブル、ツリーテーブルからルーティングテーブルを作成するためのプログラム、中継機２０と通信を行うスケジュールを規定したスケジュール情報、及び、収集した検出値等が記憶されている。

さらに、記憶部１３には、センサ３０の重要度に関する情報として、センサ３０の検出の重要度の指標である重要レベルが記憶されている。例えば、各センサ３０の重要レベルは、データステーション１０がサーバ９０から取得する。

重要レベルは、センサ３０による検出の必要性を示している。重要レベルが高いほど、検出の必要性が高い。例えば、重要レベルは、センサ３０の対象物が異常となった場合のリスク、センサ３０の対象物が異常となる頻度（例えば、故障率）、センサ３０の対象物が定期的に検査又はメンテナンスされる場合にはその検査頻度又はメンテナンス頻度等に基づいて設定される。具体的には、蒸気システムにおいて重要な位置に配置されたスチームトラップＴ又はモータＭは、異常となった場合に蒸気システムに与えるリスクが高いため、そのようなスチームトラップＴ又はモータＭに設けられたセンサ３０の重要レベルは高く設定される。また、過去に何度か異常な状態となったスチームトラップＴ又はモータＭは、再び異常な状態となる可能性が高いので、そのようなスチームトラップＴ又はモータＭに設けられたセンサ３０の重要レベルは高く設定される。さらに、スチームトラップＴ又はモータＭが定期的に検査又はメンテナンスされる場合には、検査又はメンテナンスの頻度が低いスチームトラップＴ又はモータＭの信頼性が低いため、そのようなスチームトラップＴ又はモータＭに設けられたセンサ３０の重要レベルは高く設定される。

記憶部１３は、図３に示すような重要レベルテーブルを記憶している。重要レベルテーブルの上欄には、対象となるセンサ３０が記載され、下欄には、各センサ３０の重要レベルが規定されている。図３の例では、重要レベルは２段階に設定されている。センサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎの重要レベルが「２」で高く、それ以外のセンサ３０の重要レベルは「１」で低い。

無線通信回路１４は、中継機２０等の他の通信端末と無線通信を行う。無線通信回路１４は、ＣＰＵ１１の制御によって動作し、各種信号を符号化・変調等の処理により無線信号に変換し、アンテナを介して送信する。また、無線通信回路１４は、アンテナを介して受信した信号を復調・複合化等の処理により適切な信号に変換する。さらに、無線通信回路１４は、受信した信号に基づいて受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を計測する。

計時回路１５は、所定のクロックを発生し、データステーション１０の基準となる時刻を計時する。上位インターフェース部１６は、サーバ９０との間のインターフェース処理を行う。電源回路１７は、外部電源（図示省略）が接続されており、データステーション１０の各要素に電力を供給する。

〈中継機の構成〉
図４は、中継機２０のブロック図である。中継機２０は、データステーション１０の指令に応じて、センサ３０の検出値をデータステーション１０へ送信する。

中継機２０は、ＣＰＵ２１と、メモリ２２と、記憶部２３と、無線通信回路２４と、計時回路２５と、電源回路２６と、電池２７とを有している。

記憶部２３には、各種プログラム及び各種情報が記憶されている。ＣＰＵ２１は、記憶部２３から各種プログラムを読み込み、実行することにより、様々な処理を行う。例えば、記憶部２３には、ネットワークの通信経路を形成するためのプログラム、センサ３０の検出値を中継するためのプログラム、ツリーテーブル、ルーティングテーブル、ツリーテーブルからルーティングテーブルを作成するためのプログラム、接続されているセンサ３０を特定するセンサ接続情報及び、センサ３０から取得した検出値等が記憶されている。

無線通信回路２４は、他の通信端末と無線通信を行う。無線通信回路２４は、ＣＰＵ２１の制御によって動作し、各種信号を符号化・変調等の処理により無線信号に変換し、アンテナを介して送信する。また、無線通信回路２４は、アンテナを介して受信した信号を復調・複合化等の処理により適切な信号に変換する。さらに、無線通信回路２４は、受信した信号に基づいて受信信号強度を計測する。

計時回路２５は、所定のクロックを発生し、中継機２０の基準となる時刻を計時する。電源回路２６には、電池２７が接続されている。電源回路２６は、中継機２０の各要素に電力を供給する。

中継機２０は、他の通信端末との信号の送受信等の様々な処理を実行できるアクティブ状態と、信号の送受信等の処理が実行できないが、アクティブ状態に比べて消費電力が抑制されたスリープ状態とを切り替え可能に構成されている。中継機２０がアクティブ状態からスリープ状態となる際には、ＣＰＵ２１は、アクティブ状態になるべき時刻を計時回路２５に設定し、非アクティブ状態となる。スリープ状態においては、計時回路２５は、計時を継続する。設定された時刻になると、計時回路２５は、ＣＰＵ２１に時刻の到来を通知し、この通知を受けたＣＰＵ２１は、非アクティブ状態からアクティブ状態となる。また、アクティブ状態のＣＰＵ２１は、メモリ２２、記憶部２３及び無線通信回路２４への電源回路２６からの電力供給を許可する。こうして、中継機２０は、スリープ状態からアクティブ状態となる。

〈センサの構成〉
図５は、センサ３０のブロック図である。センサ３０は、スチームトラップＴ又はモータＭの振動値（振動の大きさ）及び温度を検出し、その検出値を対応する中継機２０に送信する。センサ３０は、対象物の所定の物理量を検出するセンサ部４０と、センサ部４０の検出値を他の通信端末に送信する処理部５０とを有している。

センサ部４０は、振動センサ及び温度センサを含んでおり、スチームトラップＴ又はモータＭの振動値及び温度を検出する。センサ部４０は、スチームトラップＴのケーシング（例えば、蒸気及びドレンが流入する流入部）に接触するように設置され、接触した部分の振動値及び温度を検出する。センサ部４０が検出する振動値は、所定の振動数の振動の大きさ又は所定の帯域の振動の大きさである。センサ部４０は、検出した振動値及び温度に対応する電気信号を処理部５０に出力する。

処理部５０は、ＣＰＵ５１と、メモリ５２と、記憶部５３と、無線通信回路５４と、計時回路５５と、センサインターフェース部５６と、電源回路５７と、電池５８とを有している。

記憶部５３には、各種プログラム及び各種情報が記憶されている。ＣＰＵ５１は、記憶部５３から各種プログラムを読み込み、実行することにより、様々な処理を行う。例えば、記憶部５３には、ネットワークの通信経路を形成するためのプログラム、センサ部４０から振動値及び温度を取得し、検出値として中継機２０に送信するためのプログラム、接続されている中継機２０を特定する中継機接続情報、及び、検出値等が記憶されている。

無線通信回路５４は、他の通信端末と無線通信を行う。無線通信回路５４は、ＣＰＵ５１の制御によって動作し、各種信号を符号化・変調等の処理により無線信号に変換し、アンテナを介して送信する。また、無線通信回路５４は、アンテナを介して受信した信号を復調・複合化等の処理により適切な信号に変換する。さらに、無線通信回路５４は、受信した信号に基づいて受信信号強度を計測する。

計時回路５５は、所定のクロックを発生し、センサ３０の基準となる時刻を計時する。センサインターフェース部５６は、センサ部４０との間のインターフェース処理を行う。電源回路５７には、電池５８が接続されている。電源回路５７は、センサ３０の各要素に電力を供給する。

センサ３０は、中継機２０と同様に、他の通信端末との信号の送受信等の様々な処理を実行できるアクティブ状態と、信号の送受信等の処理が実行できないが、アクティブ状態に比べて消費電力が抑制されたスリープ状態とを切り替え可能に構成されている。

〈通信端末の接続関係〉
無線通信システム１００では、各通信端末の接続先が定められており、その接続関係に基づいて信号の伝搬が行われる。無線通信システム１００は、データステーション１０、中継機２０及びセンサ３０の接続関係として、ツリーテーブル、ルーティングテーブル、センサテーブル、センサ接続情報及び中継機接続情報を保持している。

ツリーテーブルは、無線通信システム１００のツリー構造を規定するテーブルであり、各中継機２０の１ホップだけ上位の通信端末を規定している。ツリー構造は、いわば、データステーション１０と各中継機２０との通信経路を表している。換言すると、ツリーテーブルは、データステーション１０と各中継機２０との通信経路を規定している。無線通信システム１００は、第１ツリーテーブルと第２ツリーテーブルとの２つのツリーテーブルを有している。

第１ツリーテーブルは、データステーション１０及び全ての中継機２０のツリー構造を規定している。第１ツリーテーブルによって規定される、データステーション１０と各中継機２０との通信経路を「第１通信経路」と称する。つまり、全ての中継機２０は、第１ツリーテーブルによって第１通信経路が設定されている。例えば、図１に示すツリー構造で示す通信経路が第１通信経路である。図６は、第１ツリーテーブルであって、図１のツリー構造に対応している。ツリーテーブルの上欄には、対象となる中継機２０が記載され、下欄には、各中継機２０が接続される上位側の通信端末（データステーション１０又は中継機２０）が規定されている。データステーション１０及び全ての中継機２０は、共通の第１ツリーテーブルを保持している。

第２ツリーテーブルは、データステーション１０及び少なくとも一部の中継機２０のツリー構造であって、第１ツリーテーブルによって規定されるツリー構造とは異なるツリー構造を規定している。具体的には、第２ツリーテーブルは、データステーション１０と重要レベルが高いセンサ３０の検出値を送信する（即ち、重要レベルが高いセンサ３０が接続された）中継機２０とのツリー構造を規定している。第２ツリーテーブルによって規定される、データステーション１０と各中継機２０との通信経路を「第２通信経路」と称する。全ての中継機２０に第１通信経路が設定されているので、第２通信経路が設定された中継機２０は、第１通信経路及び第２通信経路の２つの通信経路が設定されていることになる。

例えば、図３に示す重要レベルが設定されている場合、センサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎがそれぞれ接続されている中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋに第２通信経路が設定される。ここでは、図７のツリー構造で示すような第２通信経路が設定されたとする。このツリー構造に対応する第２ツリーテーブルが図８である。尚、第２ツリーテーブルには、中継機２０ａ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｆ，２０ｇも存在する。中継機２０ａ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｆ，２０ｇは、中継処理を行うことによって中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋの第２通信経路を形成する中継機である。中継機２０ａ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｆ，２０ｇのそれぞれの通信経路は、第１通信経路のままで、第２通信経路は設定されていない。データステーション１０及び第２通信経路を形成する中継機２０（この例では、中継機２０ａ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ，２０ｋ）は、共通の第２ツリーテーブルを保持している。

ルーティングテーブルは、或る通信端末から全ての到達可能な最終送信先の通信端末と或る通信端末から該最終送信先までの通信経路における次の（１ホップ先の）通信端末との対応関係、即ち、最終送信先までの通信経路における或る通信端末から１ホップだけ下位の通信端末を規定している。データステーション１０及び各中継機２０がそれぞれに固有のルーティングテーブルを保持している。ルーティングテーブルは、ツリーテーブルに基づいて作成される。無線通信システム１００は、第１ツリーテーブル及び第２ツリーテーブルを有しているので、それぞれに応じたルーティングテーブルが作成される。以下、第１ツリーテーブルに基づいて作成されたルーティングテーブルを「第１ルーティングテーブル」と称し、第２ツリーテーブルに基づいて作成されたルーティングテーブルを「第２ルーティングテーブル」と称する。

図９は、中継機２０ａの第１ルーティングテーブルである。ルーティングテーブルの上欄には、対象となる最終送信先が記載され、下欄には、中継機２０ａを起点とする場合の１ホップ先の中継機２０が規定されている。第１ルーティングテーブルは、対応する通信端末から第１ツリーテーブルに基づいて到達可能な全ての最終送信先の通信端末までの各通信経路における次の（１ホップ先の）通信端末を規定している。例えば、中継機２０ａからは、第１ツリーテーブルに基づいて中継機２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ，２０ｉに到達可能であるので、それらの中継機２０までの通信経路上の中継機２０ａから１ホップだけ下位の中継機２０がそれぞれ規定されている。中継機２０ｊ，２０ｋは、中継機２０ａからは到達できないので、中継機２０ａのルーティングテーブルにおいては、最終送信先を中継機２０ｊ，２０ｋとした場合の１ホップ先の中継機２０は規定されていない。

図１０は、中継機２０ａの第２ルーティングテーブルである。第２ルーティングテーブルは、対応する通信端末から第２ツリーテーブルに基づいて到達可能な全ての最終送信先の通信端末までの各通信経路における次の（１ホップ先の）通信端末を規定している。第２ルーティングテーブルは、第２通信経路が設定された中継機２０と通信を行う際に使用されるものであるので、第２ルーティングテーブルにおける最終送信先は、第２通信経路が設定されている中継機２０（この例では、中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋ）だけである。例えば、中継機２０ａからは、第２ツリーテーブルに基づいて中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋに到達可能であるので、それらの中継機２０までの通信経路上の中継機２０ａから１ホップだけ下位の中継機２０がそれぞれ規定されている。

センサテーブルは、センサ３０と中継機２０との接続関係（即ち、各センサ３０がどの中継機２０に接続されているか）を規定している。センサテーブルは、無線通信システム１００で１つ作成され、データステーション１０が保持している。図１１は、図１の無線通信システム１００に対応するセンサテーブルである。センサテーブルの上欄には、対象となるセンサ３０が記載され、下欄には、各センサ３０が接続される中継機２０が規定されている。

センサ接続情報は、中継機２０がそれぞれ保持する情報であって、各中継機２０に接続されたセンサ３０を特定する情報（例えば、センサ３０の通信アドレス）である。

中継機接続情報は、センサ３０のそれぞれが保持する情報であって、各センサ３０が接続される中継機２０を特定する情報(例えば、中継機２０の通信アドレス)である。

無線通信システム１００では、これらの接続関係を用いて信号の伝搬が行われる。

まず、信号がデータステーション１０からダウンリンク方向に送信される場合について説明する。例えば、データステーション１０が第１通信経路を介してセンサ３０ｇの検出値を要求する場合、データステーション１０は、センサテーブルに基づいて、センサ３０ｇが接続されている中継機２０ｈを割り出す。そして、データステーション１０は、自身の第１ルーティングテーブルに基づいて、最終送信先が中継機２０ｈである場合の１ホップ先の中継機２０が中継機２０ａであることを割り出す。データステーション１０は、最終送信先に中継機２０ｈを設定し、１ホップ先の送信先に中継機２０ａを設定した信号を送信する。以下、この信号を受信した各中継機２０は、自身の第１ルーティングテーブルに基づいて、１ホップ先の中継機２０を変更し、該信号を中継機２０ｈまで伝搬する。具体的には、中継機２０ａは、中継機２０ｄを１ホップ先の送信先に設定して、該信号を転送する。該信号を受信した中継機２０ｄは、中継機２０ｇを１ホップ先の送信先に設定して、該信号を転送する。該信号を受信した中継機２０ｇは、中継機２０ｈを１ホップ先の送信先に設定して、該信号を転送する。最終送信先である中継機２０ｈは、該信号を受信すると、自身のセンサ接続情報に基づいて、センサ３０ｇから検出値を取得する。そして、中継機２０ｈは、取得した検出値をデータステーション１０へ返信する。

次に、信号がデータステーション１０へアップリンク方向に送信される場合について説明する。例えば、中継機２０ｈが第１通信経路を介してデータステーション１０へ検出値を返信する場合、中継機２０ｈは、第１ツリーテーブルに基づいて、１ホップだけ上位の中継機２０が中継機２０ｇであることを割り出す。中継機２０ｈは、最終送信先にデータステーション１０を設定し、１ホップ先の送信先に中継機２０ｇを設定した、検出値を含む信号を送信する。以下、この信号を受信した各中継機２０は、第１ツリーテーブルに基づいて、１ホップ先の中継機２０を変更し、該信号をデータステーション１０まで伝搬する。具体的には、中継機２０ｇは、１ホップ先の送信先に中継機２０ｄを設定して、該信号を転送する。中継機２０ｄは、１ホップ先の送信先に中継機２０ａを設定して、該信号を転送する。中継機２０ａは、１ホップ先の送信先にデータステーション１０を設定して、該信号を転送する。こうして、該信号は、最終的にデータステーション１０によって受信される。

このようにデータステーション１０、中継機２０及びセンサ３０は、通信端末の接続関係（第１ツリーテーブル、第２ツリーテーブル、第１ルーティングテーブル、第２ルーティングテーブル、センサテーブル、センサ接続情報及び中継機接続情報）に基づいて信号を送信する。

〈通信スケジュール〉
このように構成された無線通信システム１００は、図１２に示す通信スケジュールに従って各中継機２０と通信を行う。例えば、無線通信システム１００は、運転動作の１つとして、各中継機２０に対応する、即ち、接続されているセンサ３０の検出値をデータステーション１０に収集する収集処理を行う。

図１２の通信スケジュールは、処理の１サイクルを示しており、図１２の通信スケジュールが繰り返し実行される。通信スケジュールは、複数のタイムスロットに分割されている。各中継機２０には、特定のタイムスロット（以下、「特定スロット」とも称する）が割り当てられている。より詳しくは、各中継機２０には、データステーション１０と第１通信経路を介して通信を行う特定スロット（以下、「第１特定スロット」とも称する）が割り当てられている。さらに、一部の中継機２０には、第１特定スロットに加えて、データステーション１０と第２通信経路を介して通信を行う特定スロット（以下、「第２特定スロット」とも称する）が設定されている。つまり、第１特定スロットは、全ての中継機２０にそれぞれ割り当てられており、第２特定スロットは、第２通信経路が設定されている中継機２０だけにそれぞれ割り当てられている。各中継機２０は、特定スロットにおいてアクティブ状態となり、基本的には、それら以外のときはスリープ状態となる。

ただし、下位の中継機２０とデータステーション１０との通信経路上に存在する中継機２０は、下位の中継機２０がデータステーション１０と通信する場合に中継処理を行う必要があるため、下位の中継機２０にとっての特定スロット（以下、「中継スロット」とも称する）においてもアクティブ状態となって中継処理を実行する。

また、センサ３０は、接続されている中継機２０の第１特定スロットにおいて該中継機２０と通信を行うので、該中継機２０の第１特定スロットにおいてアクティブ状態となっている。そのため、実質的には、各センサ３０にも特定のタイムスロットが割り当てられていることになる。ただし、中継機２０には複数のセンサ３０が接続され得るので、そのような場合には、該中継機２０の第１特定スロットには、複数のセンサ３０が割り当てられていることになる。センサ３０は、中継機２０と通信する必要がないときには、基本的にはスリープ状態となっている。

図１２の通信スケジュールでは、タイムスロットがマトリックス状に規定されている。例えば、マトリックスの列とツリー構造の階層とが対応している。例えば、データステーション１０には、列Ｌ０のタイムスロットが割り当てられ、第１階層（即ち、ホップ数が１）の中継機２０には、列Ｌ１のタイムスロットが第１特定スロットとして割り当てられ、第２階層（即ち、ホップ数が２）の中継機２０には、列Ｌ２のタイムスロットが第１特定スロットとして割り当てられる。第３階層以降についても同様である。データステーション１０は、中継機２０に比べて処理内容が多いので、１つのタイムスロットではなく、複数のタイムスロット（図１２では、列Ｌ０の全てのタイムスロット）がデータステーション１０に割り当てられる。タイムスロットの総数は、データステーション１０及び中継機２０の総数よりも多い。そのため、中継機２０が割り当てられていないタイムスロットも存在する。第２通信経路が設定された中継機２０には、空いている（第１特定スロットとして割り当てられていない）タイムスロットが第２特定スロットとして割り当てられる。図１２では、「’」付きの符号が入力されたタイムスロットが第２特定スロットである。例えば、中継機２０ｅには、列Ｌ３行Ｎ５のタイムスロットが第２特定スロットとして割り当てられている。ただし、第２特定スロットは、対応する中継機２０の第１特定スロットよりも後のタイムスロットに割り当てられる。

通信スケジュールでは、タイムスロットの処理は、列方向に進んでいく。例えば、或る列（例えば、列Ｌ１）において、行番号に関して昇順（即ち、行Ｎ１からＮｍの順）にタイムスロットの処理が進んでいき、当該行の最後の行番号（行Ｎｍ）のタイムスロットの処理が終了すると、次の列（例えば、列Ｌ２）の最初の行番号（行Ｎ１）のタイムスロットから同様の順序で処理が進められていく。

〈接続関係の確定及びタイムスロットの割り当て〉
無線通信システム１００においては、通信端末の接続関係、即ち、通信経路が自律的に確立される。例えば、まずデータステーション１０が、自身の特定スロットにおいて同期信号をブロードキャストする。

同期信号を受信した中継機２０は、同期を行うと共にデータステーション１０に対して参加申請を行う。データステーション１０は、参加申請を受け取ると、ネットワークへの参加を許可し、該中継機２０をツリー構造に組み込む。データステーション１０は、該中継機２０をデータステーション１０の直下に接続されるものとして第１ツリーテーブルに設定すると共に、該中継機２０にタイムスロットを割り当てる。

こうしてネットワークに参加した中継機２０は、データステーション１０と同様に、自身の特定スロットにおいて同期信号をブロードキャストする。この同期信号を受信した、まだネットワークに参加していない中継機２０は、前述の如く、同期を行うと共にデータステーション１０に対して参加申請を行う。この参加申請は、同期信号を送信した中継機２０の特定スロットにおいて、データステーション１０へ届けられる。データステーション１０は、参加申請を受け取ると、ネットワークへの参加を許可し、該中継機２０をツリー構造に組み込む。データステーション１０は、参加申請を受け取ったときのタイムスロットから同期信号の送信元の中継機２０を割り出し、参加申請をした中継機２０を送信元の中継機２０の直下に接続されるものとして第１ツリーテーブルに設定する。それと共に、データステーション１０は、参加申請をした中継機２０にタイムスロット（第１特定スロット）を割り当てる。

これを繰り返すことによって、データステーション１０及び中継機２０の第１通信経路が自律的に確立され、第１ツリーテーブル及び通信スケジュールが作成される。

センサ３０と中継機２０との接続は、受信信号強度に基づいて自律的に確立される。詳しくは、センサ３０は、データステーション１０及び中継機２０からの同期信号の受信信号強度を調査する。そして、データステーション１０は、センサ３０の調査結果に基づいて、データステーション１０又は中継機２０の中から受信信号強度が最大の通信端末を該センサ３０の接続先に決定し、センサテーブルに設定する。こうして、センサテーブルが作成される。

全ての中継機２０に関して第１通信経路の設定が完了、即ち、第１ツリー構造が確立されると、データステーション１０は、第２通信経路の設定を行う。

まず、各中継機２０は、他の通信端末（データステーション１０及び他の中継機２０）からの受信信号強度をスキャンする。具体的には、各中継機２０は、自身の特定スロットだけでなく、それ以外のタイムスロットにおいてもアクティブ状態となり、他の通信端末からの信号を待機する。

通常、中継機２０が特定スロットにおいて行う処理に同期信号の送信がある。中継機２０は、特定スロットにおいて同期信号をブロードキャストし、該同期信号を受信した他の中継機２０又はセンサ３０と同期を行う。また、データステーション１０も、割り当てられたタイムスロットにおいて同期信号をブロードキャストし、該同期信号を受信した他の中継機２０又はセンサ３０と同期を行う。

スキャンを行う中継機２０は、自身の特定スロット以外のタイムスロットにおいて、他の通信端末からの同期信号を待機する。中継機２０は、同期信号を受信できた場合には、その受信信号強度を測定する。

各中継機２０は、この処理を通信スケジュールの１サイクルの間行うことによって、特定スロット以外の全てのタイムスロットにおける同期信号の受信の可否（即ち、通信の可否）と受信信号強度とを取得する。各中継機２０は、タイムスロットのスロット番号と、同期信号の受信の可否と、同期信号の受信信号強度とを関連づけたデータをスキャンデータとして記憶部２３に保存する。

その後、データステーション１０は、全ての中継機２０からスキャンデータを収集する。データステーション１０は、重要レベルテーブル及びセンサテーブルに基づいて、第２通信経路を設定する中継機２０、即ち、重要レベルが高いセンサ３０が接続された中継機２０を割り出す。図３，１１の例では、重要レベルが高いセンサ３０は、センサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎであり、それらのセンサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎが接続された中継機２０は、中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋである。そして、データステーション１０は、中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋの第２通信経路を、収集したスキャンデータに基づいて決定する。スキャンデータは、前述の如く、スロット番号と同期信号の受信の可否と同期信号の受信信号強度とを関連づけた、中継機２０ごとのデータであるので、スキャンデータからは、或る中継機２０の周囲に存在する、通信可能な通信端末がどれで、その受信信号強度がどのくらいかがわかる。データステーション１０は、中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋのそれぞれについて、受信信号強度が最も強い中継機２０を上位側の接続先の中継機２０として設定する。データステーション１０は、設定した上位側の接続先の中継機２０について、受信信号強度が最も強い中継機２０をさらに上位側の接続先の中継機２０として設定する。尚、上位側の接続先が設定される中継機２０よりも下位の中継機２０は、上位側の接続先の選択肢から除外される。データステーション１０は、上位側の接続先がデータステーション１０となるまで、以上の設定を繰り返していく。こうして、データステーション１０から中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋまでの第２通信経路が自律的に確立される。

データステーション１０は、確立された第２通信経路に基づいて第２ツリーテーブルに作成すると共に、中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋに第２特定スロットを割り当てて通信スケジュールを完成させる。

ただし、第２通信経路の設定には、受信信号強度だけでなく、ノイズ信号強度、ホップ数、接続先となる中継機２０の下位に含まれる中継機２０の総数、接続先となる中継機２０の電池残量等が考慮されてもよい。

続いて、データステーション１０は、第１ツリーテーブルに基づいて第１ルーティングテーブルを作成し、第２ツリーテーブルに基づいて第２ルーティングテーブルを作成する。データステーション１０は、第１ツリーテーブル、第２ツリーテーブル、センサテーブル、第１ルーティングテーブル、第２ルーティングテーブル及び通信スケジュール（即ち、中継機２０へのタイムスロットの割り当て）を記憶部１３に保存する。

データステーション１０は、第１ツリーテーブルを全ての中継機２０に通知する一方、第２ツリーテーブルを第２ツリーテーブル内に規定された中継機２０（即ち、第２通信経路に関係する全ての中継機２０）に通知する。また、データステーション１０は、全ての中継機２０に、対応する第１特定スロットのスロット番号を通知すると共に、第２通信経路が設定された中継機２０に、対応する第２特定スロットのスロット番号を通知する。このとき、下位の中継機２０の中継処理を行う必要がある中継機２０には、それ自身の特定スロットのスロット番号に加えて、下位の中継機２０の特定スロット、即ち、中継スロットのスロット番号も通知される。また、データステーション１０は、センサテーブルに基づいて、各中継機２０にセンサ接続情報を、各センサ３０に中継機接続情報を通知する。

各中継機２０は、第１ツリーテーブルに基づいて第１ルーティングテーブルを作成する。第２ツリーテーブルを受け取った中継機２０は、第２ツリーテーブルに基づいて第２ルーティングテーブルを作成する。また、中継機２０は、接続されているセンサ３０に該中継機２０の第１特定スロットのスロット番号を通知する。中継機２０は、特定スロット及び中継スロットのスロット番号、第１ツリーテーブル、第２ツリーテーブル（有する場合）、第１ルーティングテーブル、第２ルーティングテーブル（有する場合）及びセンサ接続情報を記憶部２３に保存する。

センサ３０は、接続されている中継機２０の第１特定スロットのスロット番号及び中継機接続情報を記憶部５３に保存する。

〈システムの動作〉
続いて、無線通信システム１００の収集処理について説明する。収集処理においては、各中継機２０は、対応する特定スロットにおいてデータステーション１０と通信を行い、該中継機２０に接続されたセンサ３０からの検出値をデータステーション１０に送信する（以下、この処理を「返信処理」ともいう）。

まず、データステーション１０の処理について説明する。図１３は、収集処理におけるデータステーション１０の処理を示すフローチャートである。

データステーション１０は、収集処理を開始すると、ステップＳＡ１において新たなタイムスロットの処理を開始する。収集処理の開始時においては、新たなタイムスロットは、列Ｌ０、行Ｎ１のタイムスロットである。

ステップＳＡ２において、データステーション１０は、現在のタイムスロット（即ち、新たなタイムスロット）が含まれる列Ｌａが列Ｌ０か否かを判定する。前述の如く、列Ｌ０の全てのタイムスロットには、データステーション１０が割り当てられている。つまり、ステップＳＡ２においては、データステーション１０は、現在のタイムスロットにデータステーション１０が割り当てられているか否かを判定する。

現在のタイムスロットが列Ｌ０のタイムスロットの場合には、データステーション１０は、ステップＳＡ３において、タイムスロットに対応する、データステーション１０に必要な処理を行う。その後、データステーション１０は、ステップＳＡ１へ戻り、次のタイムスロットの開始時間が到来すると、次のタイムスロットの処理を開始する。前述の如く、データステーション１０は、列方向へ行番号が昇順になるようにタイムスロットの処理を進めていく。つまり、列Ｌ０のタイムスロットが続く間は、データステーション１０は、ステップＳＡ１〜ＳＡ３を繰り返し、データステーション１０に必要な処理を行う。

タイムスロットが列Ｌ０から列Ｌ１へ移ると、データステーション１０は、ステップＳＡ４において、現在のタイムスロットに割り当てられた中継機２０（即ち、現在のタイムスロットが特定スロットとなっている中継機２０であり、以下、「対象中継機２０」と称する。）にリクエスト信号を送信する。リクエスト信号は、対象中継機２０に信号の返信を要求する信号である。データステーション１０は、第１特定スロットにおいては対象中継機２０と第１通信経路を介して通信を行い、第２特定スロットにおいては対象中継機２０と第２通信経路を介して通信を行う。

その後、データステーション１０は、対象中継機２０に接続されたセンサ３０の検出値が返信されてくるのを待機する（ステップＳＡ５）。

データステーション１０は、センサ３０の検出値を受信しない場合には、ステップＳＡ６において、対象中継機２０からの送信完了信号を受信したか否かを判定する。送信完了信号は、第２特定スロットにおいて対象中継機２０が検出値の代わりに送信する信号であり、詳しくは後述する。尚、第１特定スロットにおいては、対象中継機２０が送信完了信号を送信することがないので、ステップＳＡ６の判定はＮｏとなる。

データステーション１０は、送信完了信号を受信しない場合には、所定の第１タイムアウト条件が成立したか否かを判定し（ステップＳＡ８）、第１タイムアウト条件が成立していなければ、ステップＳＡ４に戻ってリクエスト信号を再送する。つまり、データステーション１０は、検出値及び送信完了信号の両方を受信しない場合には、第１タイムアウト条件が成立するまで、リクエスト信号の送信を繰り返す。第１タイムアウト条件が成立した場合には、データステーション１０は、現在のタイムスロットにおける検出値の収集を終了する。

第１タイムアウト条件は、リクエスト信号の待機中に現在のタイムスロットにおける検出値の収集を終了する条件であり、例えば、タイムスロットの開始時間から又はリクエスト信号を最初に送信してから所定時間経過したか否かである。あるいは、第１タイムアウト条件は、リクエスト信号の送信回数が所定回数に達したか否かであってもよい。

一方、データステーション１０は、検出値又は送信完了信号を受信した場合には、ステップＳＡ７において、対象中継機２０に対して終了信号を送信する。終了信号は、現在のタイムスロットにおける処理が終了したことを知らせる信号である。その後、データステーション１０は、現在のタイムスロットにおける検出値の収集を終了する。

データステーション１０は、現在のタイムスロットにおける検出値の収集を終了した後は、ステップＳＡ１からの処理を繰り返す。つまり、データステーション１０は、次のタイムスロットの開始時間が到来すると、次のタイムスロットの処理を開始する。

データステーション１０は、以上の処理を実行することによって、タイムスロットに対応する対象中継機２０に接続されたセンサ３０の検出値を順次収集していく。

次に、中継機２０の処理について説明する。図１４は、収集処理における中継機２０の処理を示すフローチャートである。

中継機２０は、特定スロット及び中継スロット以外においてはスリープ状態となっている。中継機２０は、特定スロット又は中継スロットの開始時刻の到来を計時回路２５から通知されることによってアクティブ状態となる（ステップＳＢ１）。

中継機２０は、アクティブ状態となると、ステップＳＢ２において、現在のタイムスロットが特定スロットか否かを判定する。

現在のタイムスロットが特定スロットの場合には、中継機２０は、ステップＳＢ３において、現在のタイムスロットが第１特定スロットか否かを判定する。

現在のタイムスロットが第１特定スロットの場合には、中継機２０は、ステップＳＢ４において第１返信処理を実行する一方、現在のタイムスロットが第２特定スロットの場合には、中継機２０は、ステップＳＢ５において第２返信処理を実行する。

一方、現在のタイムスロットが中継スロットの場合には、中継機２０は、ステップＳＢ６において中継処理を実行する。

図１５は、第１返信処理のサブルーチンの処理を示すフローチャートである。

第１返信処理を行う中継機２０は、ステップＳｂ１０１において、データステーション１０からのリクエスト信号が送信されてくるのを待機する。

中継機２０は、リクエスト信号を受信できない場合には、所定の第２タイムアウト条件が成立したか否かを判定する（ステップＳｂ１０２）。第２タイムアウト条件が成立していなければ、中継機２０は、ステップＳｂ１０１に戻ってリクエスト信号の待機を継続する。一方、第２タイムアウト条件が成立した場合には、中継機２０は、第１返信処理を終了し、図１４のフローチャート（詳しくは、ステップＳＢ７）へ戻る。つまり、中継機２０は、第２タイムアウト条件が成立するまで、リクエスト信号を待機する。

第２タイムアウト条件は、リクエスト信号の待機中に返信処理を終了する条件であり、例えば、タイムスロットの開始時間から所定時間経過したか否かである。

中継機２０は、リクエスト信号を受信すると、ステップＳｂ１０３において、センサ３０から検出値を取得する。中継機２０は、ステップＳｂ１０４において、取得された検出値をデータステーション１０へ向けて送信する。このとき、中継機２０は、第１通信経路を介して検出値をデータステーション１０へ送信する。具体的には、中継機２０は、データステーション１０を最終送信先に設定し、第１ツリーテーブルに規定された１ホップ上位の接続先の中継機２０を１ホップ先の送信先を設定し、検出値を送信する。

その後、中継機２０は、データステーション１０から終了信号が送信されてくるのを待機する（ステップＳｂ１０５）。中継機２０は、終了信号を受信した場合には、第１返信処理を終了して、図１４のフローチャート（詳しくは、ステップＳＢ７）へ戻る。

中継機２０は、終了信号を受信できない場合には、ステップＳｂ１０６において、所定の第３タイムアウト条件が成立したか否かを判定する。第３タイムアウト条件が成立していなければ、中継機２０は、ステップＳｂ１０４に戻って検出値を再送する。中継機２０は、終了信号を受信しない場合には、第３タイムアウト条件が成立するまで、検出値の送信を繰り返す。

第３タイムアウト条件は、終了信号の待機中に返信処理を終了する条件であり、例えば、タイムスロットの開始時間から、又は検出値を最初に送信してから所定時間経過したか否かである。

一方、第３タイムアウト条件が成立した場合には、中継機２０は、ステップＳｂ１０７において、再送信フラグを「１」に設定する。再送信フラグは、第２特定スロットでの検出値の再送信の要否を示すフラグである。再送信フラグの初期値は、再送信不要を示す「０」である。「１」は、再送信が必要であることを示す。その後、中継機２０は、第１返信処理を終了し、図１４のフローチャート（詳しくは、ステップＳＢ７）へ戻る。

このように、第１返信処理を行う中継機２０は、データステーション１０からのリクエスト信号を受信すると、第１通信経路を介してセンサ３０の検出値をデータステーション１０へ送信する。その後、中継機２０は、データステーション１０からの終了信号を受信すると、第１返信処理を終了する。一方、中継機２０は、検出値をデータステーション１０へ送信するものの終了信号を受信できない場合には、再送信フラグを「１」に設定し、第１返信処理を終了する。尚、中継機２０は、データステーション１０からのリクエスト信号を受信できない場合には、今回の第１特定スロットでの検出値の取得及び送信を行うことなく、第１返信処理を終了する。

次に、第２返信処理について説明する。図１６は、第２返信処理のサブルーチンの処理を示すフローチャートである。

第２返信処理を行う中継機２０は、ステップＳｂ２０１において、データステーション１０からのリクエスト信号が送信されてくるのを待機する。そして、中継機２０は、リクエスト信号を受信できない場合には、前記第２タイムアウト条件が成立したか否かを判定する（ステップＳｂ２０２）。これらステップＳｂ２０１，Ｓｂ２０２の処理は、第１返信処理のステップＳｂ１０１，Ｓｂ１０２の処理と同じである。

中継機２０は、リクエスト信号を受信すると、ステップＳｂ２０３において、再送信フラグが「１」か否かを判定する。

再送信フラグが「１」の場合、それは第１特定スロットにおける検出値の送信が不調に終わったことを意味している。その場合には、中継機２０は、ステップＳｂ２０４において、検出値を再送信する。具体的には、中継機２０は、第２通信経路を介して検出値をデータステーション１０へ向けて送信する。中継機２０は、データステーション１０を最終送信先に設定し、第２ツリーテーブルに規定された１ホップ上位の接続先の中継機２０を１ホップ先の送信先を設定し、検出値を送信する。このときの検出値は、第１特定スロットにおいて取得した検出値である。つまり、第２特定スロットにおいては、中継機２０は、検出値をセンサ３０から取得しない。そのため、センサ３０は、第２特定スロットにおいてはアクティブ状態とならず、スリープ状態のままである。

その後、中継機２０は、データステーション１０から終了信号が送信されてくるのを待機する（ステップＳｂ２０５）。

中継機２０は、終了信号を受信できない場合には、ステップＳｂ２０６において、前記第３タイムアウト条件が成立したか否かを判定する。これらステップＳｂ２０５，ｓｂ２０６の処理は、第１返信処理のステップＳｂ１０５，ｓｂ１０６と同じである。つまり、中継機２０は、終了信号を受信しない場合には、第３タイムアウト条件が成立するまで、検出値の送信を繰り返す。

中継機２０が終了信号を受信した場合、又は、第３タイムアウト条件が成立した場合には、中継機２０は、ステップＳｂ２０７において、再送信フラグを「０」に設定して、第２返信処理を終了し、図１４のフローチャート（詳しくは、ステップＳＢ７）に戻る。

一方、再送信フラグが「０」の場合には、中継機２０は、検出値を再送信することなく第２返信処理を終了する。具体的には、中継機２０は、ステップＳｂ２０８において、送信完了信号をデータステーション１０へ向けて送信する。送信完了信号は、第１特定スロットにおいて検出値をデータステーション１０まで正常に送信できたことを示す信号である。この送信完了信号の送信も、第２通信経路を介して行われる。

その後、中継機２０は、ステップＳｂ２０９においてデータステーション１０から終了信号が送信されてくるのを待機する。中継機２０は、終了信号を受信できない場合には、ステップＳｂ２１０において、前記第３タイムアウト条件が成立したか否かを判定する。これらステップＳｂ２０９，ｓｂ２１０の処理は、第１返信処理のステップＳｂ１０５，ｓｂ１０６と同じである。つまり、中継機２０は、終了信号を受信しない場合には、第３タイムアウト条件が成立するまで、送信完了信号の送信を繰り返す。

中継機２０が終了信号を受信した場合、又は、第３タイムアウト条件が成立した場合には、前述の如く、中継機２０は、ステップＳｂ２０７において、再送信フラグを「０」に設定して、第２返信処理を終了し、図１４のフローチャート（詳しくは、ステップＳＢ７）に戻る。

このように、第２返信処理を行う中継機２０は、データステーション１０からのリクエスト信号を受信すると、再送信フラグが「１」の場合には第２通信経路を介してセンサ３０の検出値をデータステーション１０へ送信する。一方、再送信フラグが「０」の場合には、中継機２０は、検出値を送信することなく、送信完了信号をデータステーション１０へ送信する。

次に、中継処理について説明する。図１７は、中継処理のサブルーチンの処理を示すフローチャートである。

中継処理を行う中継機２０は、ステップＳｂ３０１において、データステーション１０又は他の中継機２０から信号が送信されてくるのを待機する。そして、中継機２０は、信号を受信できない場合には、前記第２タイムアウト条件が成立したか否かを判定する（ステップＳｂ３０２）。このステップＳｂ３０２の処理は、第１返信処理のステップＳｂ１０２の処理と同じである。

中継機２０は、信号を受信すると、ステップＳｂ３０３において、その信号が終了信号か否かを判定する。信号が終了信号の場合には、中継機２０は、中継処理を終了し、図１４のフローチャート（詳しくは、ステップＳＢ７）に戻る。

信号が終了信号でない場合には、中継機２０は、ステップＳｂ３０４において、現在のタイムスロットが他の中継機２０にとっての第１特定スロットか否かを判定する。すなわち、中継スロットは、他の何れかの中継機２０にとっての特定スロットである。中継機２０は、その特定スロットが第１特定スロットか第２特定スロットかを判定する。

現在のタイムスロットが第１特定スロットの場合には、中継機２０は、ステップＳｂ３０５において、受信した信号を第１通信経路を介して中継する。具体的には、受信した信号がダウンリンク方向の信号の場合には、中継機２０は、第１ルーティングテーブルを参照して、最終送信先に対応する１ホップ下位の中継機２０へ信号を転送する。一方、受信した信号がアップリンク方向の信号の場合には、中継機２０は、第１ツリーテーブルを参照して、１ホップ上位の接続先の中継機２０へ信号を転送する。その後、中継機２０は、ステップＳｂ３０１へ戻り、ステップＳｂ３０１からの処理を繰り返す。

現在のタイムスロットが第１特定スロットでない場合、即ち、第２特定スロットの場合には、中継機２０は、ステップＳｂ３０６において、受信した信号を第２通信経路を介して中継する。具体的には、受信した信号がダウンリンク方向の信号の場合には、中継機２０は、第２ルーティングテーブルを参照して、最終送信先に対応する１ホップ下位の中継機２０へ信号を転送する。一方、受信した信号がアップリンク方向の信号の場合には、中継機２０は、第２ツリーテーブルを参照して、１ホップ上位の接続先の中継機２０へ信号を転送する。その後、中継機２０は、ステップＳｂ３０１へ戻り、ステップＳｂ３０１からの処理を繰り返す。

やがて、中継機２０は、終了信号を受信すると、中継処理を終了し、図１４のフローチャート（詳しくは、ステップＳＢ７）に戻る。

図１４のフローチャートに示すように、中継機２０は、第１返信処理、第２返信処理又は中継処理を終了すると、ステップＳＢ７において、アクティブ状態になるべき次のタイムスロットの開始時刻を計時回路２５に設定する。具体的には、中継機２０は、割り当てられた第１特定スロット、第２特定スロット及び中継スロットのうち次に到来するタイムスロットの開始時刻を計時回路２５に設定する。

その後、中継機２０は、ステップＳＢ８において、アクティブ状態からスリープ状態となる。こうして、中継機２０は、１つのタイムスロットにおける処理を終了する。その後、次のアクティブ状態になるべきタイムスロットの開始時刻が到来すると、中継機２０は、ステップＳＢ１からの処理を繰り返す。

次に、データステーション１０及び中継機２０における収集処理時の信号の流れを図１８，１９を用いて説明する。図１８，１９は、重要レベルが高いセンサ３０ｎが接続された中継機２０ｋの特定スロットにおける処理の流れを示すシーケンス図である。図１８は、第１特定スロットにおいて検出値を正常に送信できた場合のシーケンス図である。図１９は、第１特定スロットにおいて検出値を正常に送信できなかった場合のシーケンス図である。中継機２０ｋの第１特定スロットは、図１２の通信スケジュールにおけるタイムスロットＬ２Ｎ４である。中継機２０ｋの第２特定スロットは、図１２の通信スケジュールにおけるタイムスロットＬ２Ｎ６である。

第１特定スロットＬ２Ｎ４においては、データステーション１０と中継機２０ｋとの間の通信は、第１通信経路を介して行われる。中継機２０ｋの第１通信経路は、図１に示すように、中継機２０ｊを経由する経路である。第２特定スロットＬ２Ｎ６においては、データステーション１０と中継機２０ｋとの間の通信は、第２通信経路を介して行われる。中継機２０ｋの第２通信経路は、図７に示すように、中継機２０ａ，２０ｄを経由する経路である。

図１８に示すように、第１特定スロットＬ２Ｎ４において、データステーション１０は、中継機２０ｋへのリクエスト信号を中継機２０ｊへ送信する（Ｅ１１）。中継機２０ｊは、該リクエスト信号を中継機２０ｋへ送信する（Ｅ１２）。中継機２０ｋは、該リクエスト信号を受信すると、センサ３０ｍ，３０ｎの検出値を中継機２０ｊへ送信する（Ｅ２１）。中継機２０ｊは、該検出値を受信すると、該検出値をデータステーション１０へ送信する（Ｅ２２）。

データステーション１０は、該検出値を受信すると、中継機２０ｋへの終了信号を中継機２０ｊへ送信する（Ｅ３１）。中継機２０ｊは、該終了信号を中継機２０ｋへ送信する（Ｅ３２）。中継機２０ｊ，２０ｋはそれぞれ、終了信号を受信するとスリープ状態となる。ここで、中継機２０ｋは、検出値をデータステーション１０まで正常に送信できたので、再送信フラグは「０」のままである。

その後、第２特定スロットＬ２Ｎ６において、データステーション１０は、中継機２０ｋへのリクエスト信号を中継機２０ａへ送信する（Ｅ４１）。中継機２０ａは、該リクエスト信号を中継機２０ｄへ送信する（Ｅ４２）。中継機２０ｄは、該リクエスト信号を中継機２０ｋへ送信する（Ｅ４３）。中継機２０ｋは、再送信フラグが「０」なので、該リクエスト信号への応答として、送信完了信号を中継機２０ｄへ送信する（Ｅ５１）。中継機２０ｄは、該送信完了信号を受信すると、該送信完了信号を中継機２０ａへ送信する（Ｅ５２）。中継機２０ａは、該送信完了信号を受信すると、該送信完了信号をデータステーション１０へ送信する（Ｅ５３）。

データステーション１０は、該送信完了信号を受信すると、中継機２０ｋへの終了信号を中継機２０ａへ送信する（Ｅ６１）。中継機２０ａは、該終了信号を中継機２０ｄへ送信する（Ｅ６２）。中継機２０ｄは、該終了信号を中継機２０ｋへ送信する（Ｅ６３）。中継機２０ａ，２０ｄ，２０ｋはそれぞれ、終了信号を受信するとスリープ状態となる。

このように、第１特定スロットにおいてデータステーション１０が検出値を正常に取得できた場合には、第２特定スロットにおいては中継機２０ｋは、検出値の送信を行わない。

しかし、図１９に示すように、第１特定スロットにおいてデータステーション１０が検出値を正常に取得できない場合もある。

詳しくは、第１特定スロットＬ２Ｎ４において、データステーション１０は、中継機２０ｋへのリクエスト信号を中継機２０ｊへ送信する（Ｅ１１）。中継機２０ｊは、該リクエスト信号を中継機２０ｋへ送信する（Ｅ１２）。中継機２０ｋは、該リクエスト信号を受信すると、センサ３０ｍ，３０ｎの検出値を中継機２０ｊへ送信する（Ｅ２１）。しかし、中継機２０ｋと中継機２０ｊとの間に通信異常が発生すると、検出値が中継機２０ｊまで届かない。当然ながら、データステーション１０は、検出値を取得できないので、終了信号を送信しない。中継機２０ｋは、終了信号を受信できないので、検出値をデータステーション１０まで正常に送信できなかったと判断する。中継機２０は、再送信フラグを「１」に設定する。

その後、第２特定スロットＬ２Ｎ６において、データステーション１０は、中継機２０ｋへのリクエスト信号を中継機２０ａへ送信する（Ｅ４１）。中継機２０ａは、該リクエスト信号を中継機２０ｄへ送信する（Ｅ４２）。中継機２０ｄは、該リクエスト信号を中継機２０ｋへ送信する（Ｅ４３）。中継機２０ｋは、再送信フラグが「１」なので、該リクエスト信号への応答として、センサ３０ｎの検出値を中継機２０ｄへ送信する（Ｅ７１）。中継機２０ｄは、該検出値を受信すると、該検出値を中継機２０ａへ送信する（Ｅ７２）。中継機２０ａは、該検出値を受信すると、該検出値をデータステーション１０へ送信する（Ｅ７３）。

データステーション１０は、該検出値を受信すると、中継機２０ｋへの終了信号を中継機２０ａへ送信する（Ｅ６１）。中継機２０ａは、該終了信号を中継機２０ｄへ送信する（Ｅ６２）。中継機２０ｄは、該終了信号を中継機２０ｋへ送信する（Ｅ６３）。中継機２０ａ，２０ｄ，２０ｋはそれぞれ、終了信号を受信するとスリープ状態となる。

尚、第２特定スロットにおいて、中継機２０ｋは、通信量の低減のために重要レベルが「２」のセンサ３０ｎの検出値だけを送信しているが、重要レベルが「１」のセンサ３０ｍの検出値も送信してもよい。

このように、第１特定スロットにおいてデータステーション１０が検出値を正常に取得できなかった場合には、中継機２０ｋは、第２特定スロットにおいて検出値を送信する。

尚、重要レベルが低いセンサ３０ａ，３０ｂ，…が接続されている中継機２０ａ，２０ｂ，…は、第２特定スロットが設定されていないので、第１特定スロットにおいてデータステーション１０が検出値を正常に取得できなかった場合には、そのときの通信スケジュールでは検出値の再送信は行わず、次の通信スケジュールの第１特定スロットまで待機する。

以上のように、無線通信システム１００は、無線通信により互いに接続される複数の通信端末を備え、複数の通信端末は、データステーション１０（親機）と、センサ３０の検出値をデータステーション１０へ送信する複数の中継機２０（子機）とを含み、センサ３０には、検出の重要度が高いセンサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎと検出の重要度が低いセンサ３０ａ，３０ｂ，…とが含まれており、データステーション１０は、重要度が低いセンサ３０ａ，３０ｂ，…の検出値を送信する中継機２０ａ，２０ｂ，…とは所定の第１通信経路を介して通信を行う一方、重要度が高いセンサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎの検出値を送信する中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋとは、第１通信経路及び第１通信経路とは異なる第２通信経路を介して通信を行う。

この構成によれば、重要度の高いセンサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎの検出値を送信する中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋは、第１通信経路に加えて第２通信経路を介してデータステーション１０と通信を行うため、一方の通信経路で通信異常が生じたとしても他方の通信経路を介して通信を実現することができる。その結果、重要度の高いセンサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎの検出値のデータステーション１０への到達率を高めることができる。一方、重要度の低いセンサ２０ａ，２０ｂ，…の検出値を送信する中継機２０ａ，２０ｂ，…は、第１通信経路で通信異常が生じた場合には、別の通信経路を介した検出値の送信を行わない。センサ３０の検出値を送信する全ての中継機２０に第１通信経路及び第２通信経路を設定するのではなく、少なくとも重要度の高いセンサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎの検出値を送信する中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋに第１通信経路及び第２通信経路を設定することによって、無線通信システム１００における通信経路を効率良く利用することができる。また、第１通信経路及び第２通信経路を設定する中継機２０をセンサ３０の重要度に基づいて決定することによって、センサ３０の対象物のリスク管理、ひいては、該対象物が組み込まれた蒸気システムのリスク管理を適切に行うことができる。

また、重要度が高いセンサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎの検出値を送信する中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋは、第１通信経路を介してデータステーション１０へ検出値を正常に送信できた場合には、第２通信経路を介したデータステーション１０への検出値の送信を行わない一方、第１通信経路を介したデータステーション１０への検出値の送信が不調の場合に、第２通信経路を介したデータステーション１０への検出値の送信を行う。

この構成によれば、第１通信経路を介した検出値の送信が不調の場合に第２通信経路を介した検出値の送信が行われる。第１通信経路を介した検出値の送信が正常に行われた場合には、第２通信経路を介して検出値を再び送信する必要はない。そのような場合には、第２通信経路を介した検出値の送信が行われないので、無線通信システム１００における通信負荷及び通信量を低減することができる。

また、データステーション１０は、センサ３０の重要レベル（重要度に関する情報）を保持しており、重要レベルに基づいて、第１通信経路を介して通信を行う中継機２０と第１通信経路及び第２通信経路を介して通信を行う中継機２０とを判別する。

この構成によれば、データステーション１０は、第１通信経路を介して通信を行う中継機２０と第１通信経路及び第２通信経路を介して通信を行う中継機２０とを自身が保持する重要レベルに基づいて容易に判別することができる。

さらに、データステーション１０は、複数のタイムスロットを含む通信スケジュールに従って、複数のタイムスロットのそれぞれに割り当てられた中継機２０と通信を行い、重要度が低いセンサ３０ａ，３０ｂ，…の検出値を送信する中継機２０ａ，２０ｂ，…は、第１通信経路を介してデータステーション１０と通信を行うタイムスロットである第１特定スロットが割り当てられ、重要度が高いセンサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎの検出値を送信する中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋは、第１特定スロットと、第２通信経路を介してデータステーション１０と通信を行うタイムスロットである第２特定スロットとが割り当てられている。

この構成によれば、データステーション１０は、通信スケジュールに従って、タイムスロットに割り当てられた中継機２０と順次通信を行う。そして、重要度が低いセンサ３０ａ，３０ｂ，…の検出値を送信する中継機２０ａ，２０ｂ，…は、第１特定スロットにおいてデータステーション１０と通信を行う。一方、重要度が高いセンサ３０ｄ，３０ｈ，３０ｎの検出値を送信する中継機２０ｅ，２０ｈ，２０ｋは、第１特定スロットと第２特定スロットにおいてデータステーション１０と通信を行う。

また、重要レベルは、センサ３０が検出値を取得する対象物に異常が生じた場合のリスクが高いほど高く設定されている。

この構成によれば、センサ３０の対象物のリスク管理、ひいては、該対象物が組み込まれた蒸気システムのリスク管理を適切に行うことができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、無線通信システム１００は、蒸気システム以外に適用してもよい。また、センサ３０は、スチームトラップＴ又はモータＭの振動値及び温度を検出しているが、これ以外の物理量（例えば、電力等）を検出してもよい。さらに、センサ３０の対象物は、スチームトラップＴ及びモータＭに限られない。例えば、回転機器（タービン、ポンプ、圧縮機、膨張機、ファン、ブロア、冷凍機、減速機、又は発電機等）をセンサ３０の対象物としてもよい。

データステーション１０は、通信スケジュールに従って中継機２０と通信を行っているが、これに限られるものではない。

また、通信スケジュールは、タイムスロットがマトリックス状に規定されていなくてもよい。中継機２０へのタイムスロットの割り当ては、ネットワークの階層ごとでなくてもよい。

また、重要レベルは、２段階に設定されているが、３段階以上に設定されていてもよい。その場合、重要レベルが高いほど、１回の通信スケジュールにおいて割り当てられるタイムスロットの個数が、重要レベルが高いほど多くなるように設定されてもよい。例えば、重要レベルが「１」のセンサ３０の検出値を送信する中継機２０には１つの特定スロットが割り当てられ、重要レベルが「２」のセンサ３０の検出値を送信する中継機２０には２つの特定スロットが割り当てられ、重要レベルが「３」のセンサ３０の検出値を送信する中継機２０には３つの特定スロットが割り当てられてもよい。

重要レベルは、データステーション１０がサーバ９０から取得しているが、これに限られるものではない。例えば、ユーザが各センサ３０の重要レベルをデータステーション１０へ入力してもよい。あるいは、各センサ３０が重要レベルを保持しており、データステーション１０は、各センサ３０から重要レベルを取得してもよい。その場合、各センサ３０には、重要レベルを設定するスイッチが設けられており、ユーザがスイッチを設定することによって各センサ３０の重要レベルが設定される構成であってもよい。

第１通信経路及び第２通信経路の設定方法は、前述の方法に限られない。第１通信経路は、受信信号強度、ノイズ信号強度、パケットエラーレート（ＰＥＲ：Packet Error Rate）、ホップ数、接続先となる中継機２０の下位に含まれる中継機２０の総数、接続先となる中継機２０の電池残量等に基づいて設定されてもよい。これらの要素にそれぞれ重み付けをした上で、最も評価の高い経路を第１通信経路とし、次点の評価の経路を第２通信経路としてもよい。あるいは、第１通信経路及び第２通信経路は、自律的ではなく、ユーザによって手動で設定されてもよい。

第２特定スロットにおいては、中継機２０は、第１特定スロットにおいて取得したセンサ３０の検出値をデータステーション１０へ送信しているが、これに限られるものではない。中継機２０は、第２特定スロットにおいてセンサ３０から検出値を取得し、該検出値をデータステーション１０へ送信してもよい。その場合には、センサ３０は、第２特定スロットにおいてもアクティブ状態となる。

第２特定スロットにおいては、第１特定スロットにおいて検出値を適切に送信できなかったことを条件に検出値が送信されるが、検出値の送信条件はこれに限られるものではない。例えば、第１特定スロットにおいて検出値を適切に送信できず且つ、検出値が所定の範囲内に含まれていない場合に、第２特定スロットにおいて検出値が送信されてもよい。その他、任意の条件を送信条件として設定することができる。

また、第２特定スロットにおいては、データステーション１０が常にリクエスト信号を送信し、それに対し、それに対して検出値を返信するか否かを対象中継機２０が判断している。つまり、第２特定スロットにおける検出値の送信を行うか否かを対象中継機２０が判断している。しかし、これに限られるものではない。例えば、データステーション１０は、第１特定スロットで検出値を受信したか否かを判定し、検出値を受信していない場合に第２特定スロットでリクエスト信号を送信するようにしてもよい。データステーション１０は、第１特定スロットで検出値を受信している場合、第２特定スロットではリクエスト信号を送信せず、アクティブ状態となっている対象中継機２０及び中継処理を行う中継機２０等をスリープ状態にさせるための信号を送信する。

中継機２０及びセンサ３０の接続先を、ツリーテーブル、ルーティングテーブル、センサテーブル、センサ接続情報及び中継機接続情報として規定されている。しかし、接続先は、これらとは異なる形で規定されていてもよい。例えば、無線通信システム１００は、ダウンリンク方向のルートを規定したルーティングテーブルを保持しているが、アップリンク方向のルートを規定したルーティングテーブルを中継機２０及びセンサ３０の接続先として保持していてもよい。また、前述のツリーテーブル、ルーティングテーブル、センサテーブルの形式も一例に過ぎず、異なる形式であってもよい。

前述のフローチャートは、一例に過ぎず、前述のステップを省略したり、別のステップを追加したりしてもよい。

以上説明したように、ここに開示された技術は、無線通信システムについて有用である。

１００ 無線通信システム
１０ データステーション（通信端末、親機）
２０ 中継機（通信端末、子機）
３０ センサ

Claims (4)

1. 無線通信により互いに接続される複数の通信端末を備え、
   前記複数の通信端末は、親機と、センサの検出値を前記親機へ送信する複数の子機とを含み、
   前記センサには、検出の重要度が高いセンサと検出の重要度が低いセンサとが含まれており、
   前記重要度が低いセンサの検出値を送信する前記子機には、前記親機との間で所定の第１通信経路が設定され、
   前記重要度が高いセンサの検出値を送信する前記子機には、前記親機との間で前記第１通信経路及び前記第１通信経路とは異なる第２通信経路が設定され、
   前記親機は、
   前記センサの重要度に関する情報を保持しており、
   前記重要度に関する情報に基づいて、前記重要度が低いセンサの検出値を送信する前記子機と前記重要度が高いセンサの検出値を送信する前記子機とを判別することを特徴とする無線通信システム。
2. 無線通信により互いに接続される複数の通信端末を備え、
   前記複数の通信端末は、親機と、センサの検出値を前記親機へ送信する複数の子機とを含み、
   前記センサには、検出の重要度が高いセンサと検出の重要度が低いセンサとが含まれており、
   前記重要度が低いセンサの検出値を送信する前記子機には、前記親機との間で所定の第１通信経路が設定され、
   前記重要度が高いセンサの検出値を送信する前記子機には、前記親機との間で前記第１通信経路及び前記第１通信経路とは異なる第２通信経路が設定され、
   前記親機は、複数のタイムスロットを含む通信スケジュールに従って、前記複数のタイムスロットのそれぞれに割り当てられた前記子機と通信を行い、
   前記重要度が低いセンサの検出値を送信する前記子機は、前記第１通信経路を介して前記親機と通信を行うタイムスロットである第１特定スロットが割り当てられ、
   前記重要度が高いセンサの検出値を送信する前記子機は、前記第１特定スロットと、前記第２通信経路を介して前記親機と通信を行うタイムスロットである第２特定スロットとが割り当てられていることを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１又は２に記載の無線通信システムにおいて、
   前記重要度が高いセンサの検出値を送信する前記子機は、
   前記第１通信経路を介して前記親機へ検出値を正常に送信できた場合には、前記第２通信経路を介した前記親機への検出値の送信を行わない一方、
   前記第１通信経路を介した前記親機への検出値の送信が不調の場合に、前記第２通信経路を介した前記親機への検出値の送信を行うことを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載の無線通信システムにおいて、
   前記重要度は、前記センサが検出値を取得する対象物に異常が生じた場合のリスクが高いほど高く設定されていることを特徴とする無線通信システム。
   

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