JP7141185B2 - 無線通信装置、無線通信プログラム、無線通信方法、及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信プログラム、無線通信方法、及び無線通信システムに関し、基地局を介して上位装置（例えば、サーバ等）と無線通信を行う子機を備えるシステムに適用し得る。

データ収集を行い収集したデータを無線通信により送信する子機と、子機からのデータ集約を行う上位装置（例えば、サーバ等）とで構成される無線通信システムが知られている。従来、上述のような構成の無線通信システムとしては、例えば、特許文献１に記載されたシステムが存在する。

特許文献１に記載されたシステムでは、上位装置である親局から子局へポーリングを行い、子局は親局からのポーリングに応答して親局に上りデータを送信する。

特開２００２－１０１１１３号公報

近年、子機から上位装置にデータ集約する無線通信システム（例えば、特許文献１に記載されたシステム）では、システムの用途から、子機が多数かつ広範囲に設置される傾向にある。そのため、近年、上述のような構成の無線通信システムでは、子機から上位装置へ上りデータを送る必要が生じた場合に、上位装置からの指示に依らず、子機が能動的に上位装置へ上りデータを送信する方式が採られる。

そして、上述のような構成の無線通信システムでは、以下のような要件が求められる。

第１に、上述のような構成の無線通信システムでは、子機が多数かつ広範囲に設置される故に、子機を電池駆動かつ省電力化することで、子機を電池により長期間にわたって運用可能とすることが求められる。第２に、上述のような構成の無線通信システムでは、子機が上位装置へ能動的に上りデータを送信可能とし、かつ、上位装置から子機への下りデータがある場合は、子機がより少ない遅延で上位装置から下りデータを受信可能とすることが求められる。

ところで、特許文献１には、上位装置である親局が子局からのデータを効率的に収集するために、親局から発するポーリングの周期を可変とすることが記載されている。しかしながら、特許文献１では、上述の第１及び第２の要件については考慮されていない。

そのため、上位装置へ能動的に上りデータ送信を行う無線通信装置（例えば、子機）を省電力化し、かつ、上位装置から無線通信装置へより少ない遅延で下りデータを伝送することができる無線通信装置、無線通信プログラム、無線通信方法、及び無線通信システムが望まれている。

第１の本発明は、無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行う無線通信装置において、（１）無線信号を送信する無線送信部と、（２）無線信号を受信する無線受信部と、（３）特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測するポーリングタイマ制御部と、（４）前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行う送受信制御部と、（５）前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング送信部と、（６）前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行う受信タイマ制御部と、（７）前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御する省電力制御部とを備え、（８）前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定することを特徴とする。
第２の本発明は、無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行う無線通信装置において、（１）無線信号を送信する無線送信部と、（２）無線信号を受信する無線受信部と、（３）特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測するポーリングタイマ制御部と、（４）前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行う送受信制御部と、（５）前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング送信部と、（６）前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行う受信タイマ制御部と、（７）前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御する省電力制御部とを備え、（８）前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信又は前記無線受信部によるデータ受信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定し、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定した後、所定の上限回数連続して前記ポーリング送信部がポーリング処理を行う間、前記無線送信部によるデータ送信及び前記無線受信部によるデータ受信が発生しなかった場合、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定することを特徴とする。

第３の本発明の無線通信プログラムは、無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行うものであって、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部とを備える無線通信装置に搭載されたコンピュータを、（１）特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測するポーリングタイマ制御部と、（２）前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行う送受信制御部と、（３）前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング送信部と、（４）前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行う受信タイマ制御部と、（５）前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御する省電力制御部として機能させ、（６）前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定することを特徴とする。
第４の本発明の無線通信プログラムは、（１）無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行うものであって、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部とを備える無線通信装置に搭載されたコンピュータを、（２）特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測するポーリングタイマ制御部と、（３）前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行う送受信制御部と、（４）前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング送信部と、（５）前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行う受信タイマ制御部と、（６）前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御する省電力制御部として機能させ、（７）前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信又は前記無線受信部によるデータ受信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定し、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定した後、所定の上限回数連続して前記ポーリング送信部がポーリング処理を行う間、前記無線送信部によるデータ送信及び前記無線受信部によるデータ受信が発生しなかった場合、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定することを特徴とする。

第５の本発明は、無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行う無線通信装置が行う無線通信方法において、（１）無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、ポーリングタイマ制御部と、送受信制御部と、ポーリング送信部と、受信タイマ制御部と、省電力制御部とを有し、（２）前記ポーリングタイマ制御部は、特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測し、（３）前記送受信制御部は、前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行い、（４）前記ポーリング送信部は、前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング処理を行い、（５）前記受信タイマ制御部は、前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行い、（６）前記省電力制御部は、前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御し、（７）前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定することを特徴とする。
第６の本発明は、無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行う無線通信装置が行う無線通信方法において、（１）無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、ポーリングタイマ制御部と、送受信制御部と、ポーリング送信部と、受信タイマ制御部と、省電力制御部とを有し、（２）前記ポーリングタイマ制御部は、特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測し、（３）前記送受信制御部は、前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行い、（４）前記ポーリング送信部は、前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング処理を行い、（５）前記受信タイマ制御部は、前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行い、（６）前記省電力制御部は、前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御し、（７）前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信又は前記無線受信部によるデータ受信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定し、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定した後、所定の上限回数連続して前記ポーリング送信部がポーリング処理を行う間、前記無線送信部によるデータ送信及び前記無線受信部によるデータ受信が発生しなかった場合、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定することを特徴とする。

第７の本発明は、無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行う無線通信装置を１以上備える無線通信システムにおいて、前記無線通信装置として、第１の本発明の無線通信装置を適用したことを特徴とする。

本発明によれば、上位装置へ能動的に上りデータ送信を行う無線通信装置を省電力化し、かつ、上位装置から無線通信装置へより少ない遅延で下りデータを伝送することができる。

実施形態に係る無線通信装置の機能的構成について示したブロック図である。 実施形態に係る無線通信システムの全体構成について示したブロック図である。 実施形態に係るネットワークサーバと子機との間におけるＬｏＲａ無線プロトコルに基づくデータ送受信の基本動作について示したシーケンス図である。 実施形態に係る無線通信システムにおいて、子機がデータ送受信を行う際の例について示したシーケンス図である。 実施形態に係る子機における省電力制御に関する動作について示したシーケンス図である。 実施形態に係る子機とアプリケーションサーバとの間のレスポンスタイムについて示したシーケンス図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明による無線通信装置、無線通信プログラム、無線通信方法、及び無線通信システムの一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。この実施形態では、本発明の無線通信装置、無線通信プログラム及び無線通信方法を、無線通信を行う子機に適用する例について説明する。

（Ａ－１）実施形態の構成
図２は、この実施形態の無線通信システム１の全体構成を示すブロック図である。

図２に示す無線通信システム１は、上位装置としてのアプリケーションサーバ１０、中継装置としてのネットワークサーバ２０、基地局３０、及び子機４０を有している。図２では、説明を簡易とするために、基地局３０の配下に１つの子機４０が無線接続される構成例を図示しているが、実際には基地局３０の配下には複数の子機４０が同時に接続される場合があるものとする。また、同様に、無線通信システム１を構成する他の装置の数についても限定されない。

無線通信システム１では、子機４０が基地局３０に無線接続しているものとする。そして、無線通信システム１では、子機４０が収集したデータが、基地局３０及びネットワークサーバ２０を介して、アプリケーションサーバ１０に集約されるものとする。そして、アプリケーションサーバ１０では集約されたデータが、図示しないアプリケーションプログラムにより処理される。また、この実施形態の例ではアプリケーションサーバ１０とネットワークサーバ２０との間、及び、ネットワークサーバ２０と基地局３０との間は有線ネットワーク（例えば、有線ＬＡＮ等）により接続されているものとする。なお、アプリケーションサーバ１０とネットワークサーバ２０とが無線ネットワークにより接続されてもよく、同様にネットワークサーバ２０と基地局３０とが無線ネットワークにより接続されてもよい。

子機４０と基地局３０との間の無線区間における通信方式は限定されないものであるが、より省電力で通信可能な通信方式であることが望ましい。子機４０と基地局３０との間の無線区間は、例えば、種々のＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）の通信方式を適用することが望ましい。この実施形態の例では、子機４０と基地局３０との間の無線区間に、ＬｏＲａ（ＬｏＲａＷＡＮ）の通信方式を適用した例について説明する。したがって、無線通信システム１では、基地局３０はＬｏＲａ無線プロトコルに基づいて動作する無線基地局として機能し、子機４０はＬｏＲａ無線プロトコルに基づいて基地局３０に接続する無線通信装置として機能することになる。

以上のとおり、無線通信システム１では、子機４０からアプリケーションサーバ１０へ能動的に上りデータ送信を送信する際の通信方式（通信手順）としてＬｏＲａ無線プロトコルが適用されるものとする。そして、この実施形態において、子機４０は、基地局３０及びネットワークサーバ２０を介してアプリケーションサーバ１０と通信する。

次に、この実施形態の子機４０におけるデータ送受信の概要について説明する。

まず、ネットワークサーバ２０と子機４０との間におけるＬｏＲａ無線プロトコルに基づくデータ送受信の基本動作について、図３のシーケンス図を用いて説明する。

まず、アプリケーションサーバ１０から、子機４０を宛先とする下りデータ（ＬｏＲａ無線プロトコルに基づくフレーム）が送出されたものとする（Ｓ１０１）。アプリケーションサーバ１０から送出された下りデータは、一旦ネットワークサーバ２０に保持（蓄積）される。

そして、その後、子機４０から上りデータが送出され、基地局３０を介してネットワークサーバ２０に到達したものとする（Ｓ１０２）。

子機４０は、上りデータを送信すると規定時間（以下、「Ｔ１」と表す）の経過後に、無線受信部４３をオンに切替え、無線によりデータ受信可能な状態（以下、「受信モード」と呼ぶ）とする。そして、子機４０は、一定時間（以下、「Ｔ２」と表す）を限度として受信モードでの動作を継続した後、無線受信部４３をオフに切替え、受信モードでの動作を終了する（Ｓ１０３）。なお、ネットワークサーバ２０は、受信した上りデータのポート番号（ＬｏＲａ無線フレームのＦＰｒｏｔ）を確認し、確認したポート番号に応じた宛先に転送する。例えば、ネットワークサーバ２０は、受信した上りデータのポート番号がアプリケーションサーバ１０に対応するポート番号である場合には当該上りデータをアプリケーションサーバ１０に転送する。また、ネットワークサーバ２０は、受信した上りデータのポート番号に対応する宛先が存在しない場合には、当該上りデータを転送せずに破棄する。

一方、ネットワークサーバ２０は、子機４０の受信モードの期間を狙って、保持している子機４０宛の下りデータを子機４０に送信する（Ｓ１０４）。このとき、ネットワークサーバ２０は、特に子機４０宛の下りデータを保持していなければ、子機４０に対して特にデータ送信を行わない。ネットワークサーバ２０は、例えば、上りデータを受信してから所定時間（以下、「Ｔ３」と表す）経過したタイミングで、下りデータを送信する。この場合、Ｔ３は、Ｔ１以上Ｔ１＋Ｔ２未満に設定される。

図３に示すようにＬｏＲａ無線プロトコルでは、子機４０が上りデータを送信した後に受信モードとなり、ネットワークサーバ２０から子機４０が受信モードとなっている期間を狙って下りデータを送信する手順となっている。そのため、ＬｏＲａ無線プロトコルに基づいて動作する子機４０では、上りデータの送信が発生するまで、アプリケーションサーバ１０から送信された下りデータがネットワークサーバ２０に保留されたままとなるため、下りデータの伝送遅延が大きくなる場合があった。

そのため、この実施形態では、アプリケーションサーバ１０から子機４０への下りデータの遅延をより少なくするため、ＬｏＲａ無線プロトコルにおける上述のデータ送受信手順を利用して、子機４０からネットワークサーバ２０に対して、下りデータの送信を促すための処理（以下、「ポーリング処理」と呼ぶ）を行うものとする。

例えば、子機４０が、定期又は不定期の間隔で、所定の構成の上りデータ（以下、「ポーリングデータ」、「ポーリングフレーム」又は、「ポーリング信号」と呼ぶ）を送信することで、ネットワークサーバ２０に対して、下りデータの送信を促すポーリング処理を実現することができる。

ところで、ＬｏＲａ無線プロトコルでは、ネットワークサーバ２０に保持されている下りデータ（子機４０を宛先とする下りデータ）の送信を促すためのポーリングについては規定されていない。したがって、ＬｏＲａ無線プロトコルでは、上述のようなポーリング処理を実現するためのポーリングデータ（ポーリングフレーム）についても規定されていないため、この実施形態では、ＬｏＲａ無線プロトコルの仕様の範囲内で、ポーリングデータの設定方法を設計するものとする。ＬｏＲａ無線プロトコルの仕様の範囲内で実現可能なポーリングデータの設定方法としては、例えば、以下の２つが考えられる。

第１のポーリングデータの構成は、上りデータ（ＬｏＲａ無線フレーム）のユーザデータ部（ＦＲＭＰａｙｌｏａｄ）に特定のデータを設定する構成である。

第２のポーリングデータの構成は、上りデータ（ＬｏＲａ無線フレーム）のポート番号（ＦＰｒｏｔ）に特定のポート番号を設定する構成である。この場合、当該上りデータを構成するユーザデータ部（ＦＲＭＰａｙｌｏａｄ）には特にデータを設定しなくてもよい。また、この場合、当該上りデータのポート番号には、通常のＬｏＲａ無線プロトコルの通信では利用されないポート番号（例えば、ＬｏＲａ無線プロトコルの仕様でユーザが使用可能なポート番号のいずれか）を使用することが望ましい。

この実施形態では、各子機４０は、上述の第１又は第２のいずれかの構成の上りデータ（フレーム）をポーリングデータとして送信するものとする。また、この実施形態では、アプリケーションサーバ１０から子機４０への下りデータの遅延をより少なくするために、子機４０がデータ送受信のタイミングに応じて、ポーリングデータを送信する周期（以下、「ポーリング周期」と呼ぶ）を変動させる処理を行うものとする。

具体的には、この実施形態では、子機４０において、アプリケーションサーバ１０への上りデータ送信、又はアプリケーションサーバ１０からの下りデータ受信があった場合に、ポーリング周期を通常時（上りデータ送信又は下りデータ受信が発生する前）よりも短い周期に変更する処理が行われるものとする。

以下では、子機４０において通常時（初期状態を含む）に設定されるポーリング周期を「長周期ポーリング時間ＴＬ」と表し、上りデータ送信又は下りデータ受信が発生した後に設定されるポーリング周期（長周期ポーリング時間ＴＬよりも短いポーリング周期）を「短周期ポーリング時間ＴＳ」（ＴＳ＜ＴＬ）と表すものとする。また、以下では、子機４０が長周期ポーリング時間ＴＬごとに行うポーリング処理を「長周期ポーリング」と呼び、子機４０が短周期ポーリング時間ＴＳごとに行うポーリング処理を「短周期ポーリング」と呼ぶものとする。

また、この実施形態の例において、子機４０では、ポーリング周期が長周期ポーリング時間ＴＬから短周期ポーリング時間ＴＳに切り替わった後、連続して予め指定された上限回数（以下、「Ｎ」と表す）ポーリングデータを送信する間に、データ送受信が無かった場合（アプリケーションサーバ１０とのデータ送受信がなかった場合）、ポーリング周期が長周期ポーリング時間ＴＬに戻されるものとする。上限回数Ｎは、１以上の整数であり、予め子機４０に設定された値であるものとする。この実施形態の例では、Ｎ＝２であるものとして説明する。

次に、図１を用いて、子機４０の構成例について説明する。

子機４０は、制御部４１、無線送信部４２、無線受信部４３、及びタイマ４４を有している。

制御部４１は、子機４０の全体を制御する機能を担っており、少なくとも、ユーザアプリケーション４１１、ポーリング送信部４１２、ポーリングタイマ制御部４１３、及び送受信制御部４１４を有している。また、送受信制御部４１４は、省電力制御部４１５及び受信タイマ制御部４１６を有している。

無線送信部４２は、無線通信によるデータ送信を行う機能を担っている。また、無線受信部４３は、無線通信によりデータ受信を行う機能を担っている。無線送信部４２は、送受信制御部４１４から呼び出され、送受信制御部４１４から供給されたデータを、基地局３０へ送信する処理を行う。無線受信部４３は、基地局３０から無線通信によりデータを受信すると、その受信したデータを送受信制御部４１４へ供給する処理を行う。

タイマ４４は、制御部４１の省電力制御に必要な時間を計測する機能を担っている。

制御部４１は、例えば、コンピュータ（例えば、マイクロコンピュータやシングルボードコンピュータ等）にプログラム（実施形態に係る無線通信プログラムを含む）をインストールすることにより実現するようにしてもよい。実施形態に係る無線通信プログラムは、例えば、ポーリング送信部４１２、ポーリングタイマ制御部４１３、及び送受信制御部４１４を含む要素に対応するプログラム（ソフトウェア）が該当する。

ユーザアプリケーション４１１は、子機４０において、データ（アプリケーションサーバ１０に送信すべきデータ）の発生源（以下、「データ発生源」と呼ぶ）として機能する。

ユーザアプリケーション４１１としては、例えば、業務用のアプリケーションソフトウェアが該当する。具体的には、例えば、ユーザアプリケーション４１１は、図示しないセンサ（例えば、家庭に設置されるガスメータ）の検知結果（例えば、ガスメータで検知されたガス消費量）のデータを取得（収集）する処理を含むアプリケーションソフトウェア（例えば、ガス販売事業者の業務用のアプリケーションソフトウェア）が該当する。

また、ユーザアプリケーション４１１は、アプリケーションサーバ１０に送信すべきデータが発生した場合（新たなデータを収集した場合）には、送受信制御部４１４にそのデータの送信依頼（アプリケーションサーバ１０への送信依頼）を行う。また、ユーザアプリケーション４１１は、送受信制御部４１４を介して、アプリケーションサーバ１０から送信された下りデータを受信する。

ポーリング送信部４１２は、ポーリングタイマ制御部４１３からの通知に基づいたタイミングで、送受信制御部４１４に対して、ポーリングデータの送信を依頼するモジュールである。

ポーリングタイマ制御部４１３は、ポーリングデータの送信タイミングを制御するモジュールである。この実施形態では、ポーリングタイマ制御部４１３は、送受信制御部４１４から設定されたポーリング周期を計測し、設定されたポーリング周期が経過する毎に、ポーリング送信部４１２に、ポーリング処理の実行を促す通知を行う。

送受信制御部４１４は、ユーザアプリケーション４１１、または、ポーリング送信部４１２からデータ送信依頼（ポーリングデータ、又はユーザアプリケーション４１１からのアプリケーションサーバ１０へのデータの送信依頼）を受け取った場合、無線送信部４２にそのデータの送信を依頼する。また、送受信制御部４１４は、無線送信部４２に依頼したデータ送信が完了した場合、規定時間（Ｔ１）の経過後に、所定期間（Ｔ２）の間だけ無線受信部４３に無線信号の受信（受信モードで動作すること）を依頼する。この時、送受信制御部４１４は、基地局３０から下りデータを受信した場合には、ユーザアプリケーション４１１に受信したデータを供給する。

受信タイマ制御部４１６は、省電力制御部４１５から設定された時間が経過した場合に、省電力制御部４１５に、タイマ時間満了（タイムアウト）を通知するモジュールである。

省電力制御部４１５は、無線送信部４２及び無線受信部４３の電力制御（省電力制御）を行うモジュールである。

省電力制御部４１５は、送受信制御部４１４から無線送信部４２にデータの送信を依頼する際に、無線送信部４２の電源をオンに切替え、無線送信部４２でデータの送信が完了すると、無線送信部４２の電源をオフに切り替える省電力制御を行う。

また、省電力制御部４１５は、無線送信部４２でデータの送信が完了し、無線送信部４２の電源をオフに切り替える制御を行った後、受信タイマ制御部４１６にあらかじめ規定された期間（Ｔ１）を設定する。その後、省電力制御部４１５は、受信タイマ制御部４１６からタイマ時間満了（タイムアウト）の通知を受け取ると、所定時間（Ｔ２）だけ無線受信部４３の電源をオン状態に切り替えて無線受信部４３をデータ受信可能な状態（受信モードで動作可能な状態）とする省電力制御を行う。

次に、制御部４１自体の省電力制御の概要について説明する。

この実施形態では、制御部４１は、特に機能制限の無い通常時の動作モード（以下、「通常モード」と呼ぶ）よりも省電力で動作する省電力モードに切り替えて動作することが可能となっているものとする。制御部４１は、省電力状態から復帰するまでの時間をタイマ４４にセットしてから、省電力モードに移行するものとする。そして、制御部４１は、タイマ４４のタイムアウトをトリガとして省電力モードから通常モードに復帰する省電力制御が可能となっているものとする。なお、制御部４１の省電力制御の詳細については後述する。また、子機４０において、制御部４１自体の省電力制御については行わない構成とするようにしてもよい。

（Ａ－２）実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態における無線通信システム１の動作を説明する。

図４は、無線通信システム１において、子機４０がデータ送受信を行う際の動作について示したシーケンス図である。

図４のシーケンス図では、ステップＳ２０１の以前に子機４０が起動して、基地局３０に正常に無線接続（無線ネットワークに正常に参加）しているものとする。また、図４のシーケンス図では、ステップＳ２０１の以前に、子機４０において、送受信制御部４１４が、ポーリングタイマ制御部４１３に長周期ポーリング時間ＴＬを設定しているものとする。すなわち、ステップＳ２０１の以前に、子機４０では、長周期ポーリング（長周期ポーリング時間ＴＬごとにポーリングデータを送信する処理）が開始されているものとする。

そして、まず、子機４０が、基地局３０を介してネットワークサーバ２０に、ポーリングデータ（長周期ポーリングのポーリングデータ）を送信したものとする（Ｓ２０１）。

その後アプリケーションサーバ１０から、子機４０宛にユーザデータ（コマンド１）が設定された下りデータが送信されネットワークサーバ２０に保持されたものとする（Ｓ２０２）。

その後、子機４０は、長周期ポーリング時間ＴＬの計測後に、次のポーリングデータの送信を行う（Ｓ２０３）。

そして、ネットワークサーバ２０は、ポーリングデータ受信に伴い、規定時間Ｔ３の経過後に保持している下りデータ（アプリケーションサーバ１０から子機４０へのユーザデータ）を子機４０に送信する（Ｓ２０４）。

子機４０では、送受信制御部４１４により下りデータを受信されると、その下りデータがユーザアプリケーション４１１に供給される。そして、このとき、子機４０では、送受信制御部４１４により、ポーリングタイマ制御部４１３に設定するポーリング周期が長周期ポーリング時間ＴＬから短周期ポーリング時間ＴＳに変更される。この時、子機４０のポーリングタイマ制御部４１３は、長周期ポーリング時間ＴＬの計測をキャンセルし、新たに短周期ポーリング時間ＴＳの計測を開始する処理を行う。

図４のシーケンス図に示す通り、以後、子機４０（ポーリングタイマ制御部４１３）では、ネットワークサーバ２０とのデータ送受信の発生に伴い、短周期ポーリング時間ＴＳにてポーリングが継続されることになる（ステップＳ２０５～Ｓ２１５）。

この間、子機４０では、送受信制御部４１４は、ポーリングタイマ制御部４１３に短周期ポーリング時間ＴＳを設定した後、ポーリングデータの送信回数（ポーリング送信部４１２からのポーリングデータ送信依頼の回数）をカウントする。以下では、送受信制御部４１４が管理するポーリングデータの送信回数をカウントするカウンタ（以下、「送信回数カウンタ」と呼ぶ）を「Ｃ１」と表すものとする。送受信制御部４１４は、送信回数カウンタＣ１が上限回数Ｎに達すると、ポーリングタイマ制御部４１３にポーリング周期として長周期ポーリング時間ＴＬを設定する。この時、事前にポーリングタイマ制御部４１３は、短周期ポーリング時間ＴＳの計測をキャンセルし、新たに長周期ポーリング時間ＴＬの計測を開始する処理を行う。

ただし、送受信制御部４１４は、ポーリングタイマ制御部４１３に設定するポーリング周期を、短周期ポーリング時間ＴＳを変更した後、送信回数カウンタＣ１が上限回数Ｎ（ここではＮ＝２とする）に達する前に、上りデータ送信（ユーザアプリケーション４１１のデータ送信）又は下りデータ受信（ユーザアプリケーション４１１のデータ受信）が発生した場合、送信回数カウンタＣ１を０にリセットする処理を行う。

図４の例では、ステップＳ２１６の時点で、子機４０がポーリングデータ（短周期ポーリングのポーリングデータ）を送信すると、送信回数カウンタＣ１が上限回数Ｎ（２）に達する。したがって、この時点で送受信制御部４１４は、ポーリングタイマ制御部４１３に設定するポーリング周期を長周期ポーリング時間ＴＬに戻す。

これにより、子機４０は、その後に長周期ポーリング時間ＴＬを計測するごとに、ポーリングデータ（長周期ポーリングのポーリングデータ）を送信することになる（Ｓ２１７）。

次に、子機４０における省電力制御に関する動作について、図５のシーケンス図を用いて説明する。

図５では、子機４０が、ポーリング周期の変更と並行して、データ送受信のタイミングを計りながら、無線機能部（無線送信部４２及び無線受信部４３）及び制御部４１の電力制御を行う際の動作について示している。

データの送信は、ユーザアプリケーション４１１からのアプリケーションデータの送信依頼か、ポーリング送信部４１２からのポーリングデータの送信依頼から発生する。

送受信制御部４１４は、ユーザアプリケーション４１１または、ポーリング送信部４１２からのデータ送信依頼を受け取ると（Ｓ３０１）、省電力制御部４１５から無線送信部４２に電源オンの依頼をさせる（Ｓ３０２）。その後、送受信制御部４１４は、無線送信部４２にデータ（ポーリングデータ、又はアプリケーションサーバ１０への上りデータ）の送信依頼を行う（Ｓ３０３）。

そして、送受信制御部４１４は、無線送信部４２からデータの送信完了通知を受け取ると、省電力制御部４１５から無線送信部４２に電源オフの依頼をさせる（Ｓ３０５）。そして、省電力制御部４１５は、受信タイマ制御部４１６にあらかじめ決められた受信タイマの時間（規定時間Ｔ１）を設定する（Ｓ３０６）。

その後、受信タイマ制御部４１６で設定された受信タイマの時間（規定時間Ｔ１）が満了（タイムアウト）すると、受信タイマ制御部４１６から省電力制御部４１５に受信タイマの満了（タイムアウト）が通知される（Ｓ３０７）。

そして、省電力制御部４１５は、受信タイマ制御部４１６から受信タイマの満了通知を受け取ると、省電力制御部４１５から無線受信部４３に電源オンを依頼させる（Ｓ３０８）。その後、省電力制御部４１５は、無線受信部４３に対してデータの受信依頼を行う（Ｓ３０９）。

そして、ここでは、無線受信部４３において無線によるデータ受信があったものとする。そうすると、無線受信部４３で受信されたデータが、送受信制御部４１４に供給されることになる（Ｓ３１０）。

送受信制御部４１４は、無線受信部４３から受信データが供給されると、その受信データをユーザアプリケーション４１１に供給する（Ｓ３１１）。そして、送受信制御部４１４は、省電力制御部４１５から無線受信部４３に電源オフを依頼させる（Ｓ３１２）。なお、送受信制御部４１４は、無線受信部４３の電源をオンさせた後、所定期間（Ｔ２）の間、データ受信が無かった場合にもステップＳ３１２の処理（省電力制御部４１５から無線受信部４３に電源オフを依頼させる処理）を行う。

無線受信部４３の電源がオン状態からオフ状態となると、ポーリングタイマ制御部４１３が、送受信制御部４１４から設定されたポーリング周期（長周期ポーリング時間ＴＬ又は短周期ポーリング時間ＴＳ）を、タイマ４４に設定する（Ｓ３１３）。

その後、制御部４１は、省電力モードでの動作に移行する（Ｓ３１４）。

その後、タイマ４４で、設定されたポーリング周期の期間満了（タイムアウト）すると、その旨が制御部４１に通知される（Ｓ３１５）。

ポーリング周期の期間満了が通知されると、制御部４１は、省電力動作モードから復帰（通常動作モードに復帰）する（Ｓ３１６）。

その後、子機４０は、上述のステップＳ３０１から動作し、次のポーリングデータの送信処理に移行することになる。

（Ａ－３）実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

この実施形態では、子機４０が、ポーリング周期（長周期ポーリング時間ＴＬ又は短周期ポーリング時間ＴＳ）ごとにポーリング処理（ポーリングデータの送信）を行うことにより、子機４０は電池の消耗を抑えながらも、アプリケーションサーバ１０からの下りデータの確実な受信（下りデータの伝送遅延の抑制）が可能となる。

また、この実施形態では、子機４０とアプリケーションサーバ１０との間の通信にて双方向のシーケンスを伴う場合には、長周期ポーリングと短周期ポーリングの組み合わせにより、子機４０は電池の消耗を抑えながらも、応答時間を短縮することが可能となる。

図６は、子機４０とアプリケーションサーバ１０との間のデータ送受信のレスポンスタイム（応答時間）について示したシーケンス図である。図６（ａ）は、仮に子機４０が長周期ポーリングの処理のみを行う場合におけるデータ送受信のレスポンスタイムについて示した図（シーケンス図）である。図６（ｂ）は、子機４０が長周期ポーリングと短周期ポーリングを組み合わせた場合におけるデータ送受信のレスポンスタイム（この実施形態の子機４０におけるレスポンスタイム）について示した図（シーケンス図）である。

図６（ａ）、図６（ｂ）では、子機４０とアプリケーションサーバ１０との間で、ユーザデータが２往復伝送されるまでの間のレスポンスタイムを示している。具体的には、図６（ａ）、図６（ｂ）では、アプリケーションサーバ１０から子機４０へのコマンド１（ユーザアプリケーション４１１における任意のコマンド）のユーザデータが伝送された後、子機４０からアプリケーションサーバ１０にレスポンス１（コマンド１に応答するレスポンス）のユーザデータが伝送され、さらにその後、アプリケーションサーバ１０から子機４０へコマンド２（ユーザアプリケーション４１１における任意のコマンド）のユーザデータが伝送された後、子機４０からアプリケーションサーバ１０にレスポンス２（コマンド２に応答するレスポンス）のユーザデータが伝送される際のレスポンスタイム（アプリケーションサーバ１０におけるコマンド１の送信から、アプリケーションサーバ１０におけるレスポンス２の受信完了までの期間）を示している。図６（ａ）、図６（ｂ）では、子機４０とアプリケーションサーバ１０との間で、ユーザデータが２往復伝送される間のレスポンスタイムをそれぞれＴＲ１、ＴＲ２と図示している。図６に示すように、長周期ポーリングのみを適用した場合のレスポンスタイムＴＲ１よりも、長周期ポーリングと短周期ポーリングを組み合わせた場合のレスポンスタイムＴＲ２の方が短くなることがわかる。

（Ｂ）他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｂ－１）上記の実施形態では、子機４０は、短周期ポーリング時間を長周期ポーリング時間に戻すタイミングをポーリングデータの送信回数（送信回数カウンタＣ１のカウンタ値）が上限回数Ｎに到達するまでのタイミングとしたが、一定時間にデータの送受信が発生しなかった場合に短周期ポーリング時間を長周期ポーリング時間に戻すようにしてもよい。

１…無線通信システム、１０…アプリケーションサーバ、２０…ネットワークサーバ、３０…基地局、４０…子機、４１…制御部、４１１…ユーザアプリケーション、４１２…ポーリング送信部、４１３…ポーリングタイマ制御部、４１４…送受信制御部、４１５…省電力制御部、４１６…受信タイマ制御部、４２…無線送信部、４３…無線受信部、４４…タイマ。

Claims (8)

1. 無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行う無線通信装置において、
   無線信号を送信する無線送信部と、
   無線信号を受信する無線受信部と、
   特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測するポーリングタイマ制御部と、
   前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行う送受信制御部と、
   前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング送信部と、
   前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行う受信タイマ制御部と、
   前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御する省電力制御部とを備え、
   前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定する
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行う無線通信装置において、
   無線信号を送信する無線送信部と、
   無線信号を受信する無線受信部と、
   特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測するポーリングタイマ制御部と、
   前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行う送受信制御部と、
   前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング送信部と、
   前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行う受信タイマ制御部と、
   前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御する省電力制御部とを備え、
   前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信又は前記無線受信部によるデータ受信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定し、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定した後、所定の上限回数連続して前記ポーリング送信部がポーリング処理を行う間、前記無線送信部によるデータ送信及び前記無線受信部によるデータ受信が発生しなかった場合、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定する
   ことを特徴とする無線通信装置。
3. 前記ポーリングタイマ制御部、前記送受信制御部、前記ポーリング送信部、前記受信タイマ制御部、及び前記省電力制御部を含む要素が制御部に搭載されており、前記制御部は、前記第２の時間が経過すると、次のポーリング送信までの間、通常よりも省電力動作する省電力モードで動作することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行うものであって、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部とを備える無線通信装置に搭載されたコンピュータを、
   特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測するポーリングタイマ制御部と、
   前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行う送受信制御部と、
   前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング送信部と、
   前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行う受信タイマ制御部と、
   前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御する省電力制御部として機能させ、
   前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定する
   ことを特徴とする無線通信プログラム。
5. 無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行うものであって、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部とを備える無線通信装置に搭載されたコンピュータを、
   特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測するポーリングタイマ制御部と、
   前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行う送受信制御部と、
   前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング送信部と、
   前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行う受信タイマ制御部と、
   前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御する省電力制御部として機能させ、
   前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信又は前記無線受信部によるデータ受信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定し、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定した後、所定の上限回数連続して前記ポーリング送信部がポーリング処理を行う間、前記無線送信部によるデータ送信及び前記無線受信部によるデータ受信が発生しなかった場合、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定する
   ことを特徴とする無線通信プログラム。
6. 無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行う無線通信装置が行う無線通信方法において、
   前記無線通信装置は、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、ポーリングタイマ制御部と、送受信制御部と、ポーリング送信部と、受信タイマ制御部と、省電力制御部とを有し、
   前記ポーリングタイマ制御部は、特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測し、
   前記送受信制御部は、前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行い、
   前記ポーリング送信部は、前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング処理を行い、
   前記受信タイマ制御部は、前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行い、
   前記省電力制御部は、前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御し、
   前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定する
   ことを特徴とする無線通信方法。
7. 無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行う無線通信装置が行う無線通信方法において、
   前記無線通信装置は、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、ポーリングタイマ制御部と、送受信制御部と、ポーリング送信部と、受信タイマ制御部と、省電力制御部とを有し、
   前記ポーリングタイマ制御部は、特定の周期である第１のポーリング周期又は前記第１のポーリング周期よりも短い第２のポーリング周期のいずれかが設定されると設定されたポーリング周期の時間を計測し、
   前記送受信制御部は、前記無線送信部及び前記無線受信部を用いて無線によりデータの送信処理及びデータの受信処理を行い、
   前記ポーリング送信部は、前記ポーリングタイマ制御部が、ポーリング周期を計測する度に、前記送受信制御部を介して、前記上位装置に下りデータの送信を促すポーリング信号を送信するポーリング処理を行い、
   前記受信タイマ制御部は、前記無線送信部が無線信号を送信してから、第１の時間が経過するまでの時間の計測を行い、
   前記省電力制御部は、前記ポーリングタイマ制御部が前記第１の時間を計測した後、第２の時間が経過するまでの間において、前記無線受信部の電源をオンの状態に制御し、
   前記送受信制御部は、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定中に、前記無線送信部によるデータ送信又は前記無線受信部によるデータ受信が発生すると、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定し、前記ポーリングタイマ制御部に前記第２のポーリング周期を設定した後、所定の上限回数連続して前記ポーリング送信部がポーリング処理を行う間、前記無線送信部によるデータ送信及び前記無線受信部によるデータ受信が発生しなかった場合、前記ポーリングタイマ制御部に前記第１のポーリング周期を設定する
   ことを特徴とする無線通信方法。
8. 無線通信により、中継装置を介して上位装置とデータ送受信を行う無線通信装置を１以上備える無線通信システムにおいて、前記無線通信装置として、請求項１～３のいずれかに記載の無線通信装置を適用したことを特徴とする無線通信システム。
   

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