JP7262936B2 - 通信システム、通信端末及び中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の通信端末と中継装置とを含む通信システム、その通信端末及び中継装置に関する。

現在、センサノードと称されるセンサ搭載の無線通信装置を複数配置し、各センサノードのセンサが検知したセンシングデータを、通信ネットワークを介してサーバに提供するようにした通信システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

当該通信システムでは、先ず、複数のセンサノードが個別に、自身のセンサで検知したセンシングデータ片を一旦、中継ノードと称される無線通信装置に送信する。つまり、各センサノードが個別に中継ノードに対して接続要求を行い、接続許可を受けたセンサノードのみが中継ノードとの通信を確立して、センシングデータ片を中継ノードに送信する。すると、中継ノードは、受信したセンシングデータ片を、通信ネットワークを介してサーバに送信する。

特開２００９－１１１４５５号公報

ところで、上記した通信システムでは、各センサノードがセンシングデータ片を中継ノードに送信するには、その直前に、中継ノードとの通信を確立するための処理（以下、通信確立処理を称する）を行う必要がある。

よって、センサノード及び中継ノード間の通信に費やされる通信時間が長くなると共に、センサノードでの電力消費量が大きくなるという問題があった。

更に、サーバが、中継ノードを介して１つのセンサノードからセンシングデータ片を取得する度に、上記した通信確立処理が行われるので、複数のセンサノードからのセンシングデータを全て取得するのに費やされる間も長くなる。

そこで、本発明は、消費電力及び通信時間を低減することが可能な通信システム、通信端末及び中継装置を提供することを目的とする。

本発明に係る通信システムは、夫々がセンサを含み、前記センサで検知された検知情報を含む端末データ片をブロードキャストにて断続的に繰り返し無線送信する複数の通信端末と、前記複数の通信端末から無線送信された前記端末データ片を受信し、受信した前記端末データ片に含まれる前記検知情報を通信ネットワークに送信する中継装置と、を含み、前記複数の通信端末の各々は、前記端末データ片を無線送信する送信期間毎にその送信期間内で搬送波の周波数を時間経過につれて第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の周波数にてｎ段階で周期的に変化させる送信周波数切替部を含み、前記中継装置は、電波を受信して高周波信号を得るアンテナと、夫々が、前記高周波信号から受信周波数の帯域の信号を抽出し、抽出した前記信号に復調処理を施すことで前記端末データ片を取得する第１～第ｎの受信部と、を含み、第ｋ（ｋは１～ｎの整数）の前記受信部の前記受信周波数は、前記第１～第ｎの周波数のうちの第ｋの周波数である。

また、本発明に係る通信システムは、夫々がセンサを含み、前記センサで検知された検知情報及び自身の識別ＩＤを含む端末データ片をブロードキャストにて断続的に繰り返し無線送信する複数の通信端末と、前記複数の通信端末から無線送信された前記端末データ片を夫々受信し、受信した前記端末データ片の各々に含まれる前記検知情報を通信ネットワークに送信する中継装置と、を含み、前記複数の通信端末の各々は、前記端末データ片を無線送信する送信期間毎にその送信期間内で搬送波の周波数を時間経過につれて第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の周波数にてｎ段階で周期的に変化させ、前記中継装置は、電波を受信して高周波信号を得るアンテナと、夫々が、前記高周波信号から受信周波数の帯域の信号を抽出し、抽出した前記信号に復調処理を施すことで前記端末データ片を取得する第１～第ｎの受信部と、受信した前記端末データ片毎に前記端末データ片を受信した際の受信強度を検出して前記受信強度を表す受信強度情報を生成し、所定期間毎に、当該所定期間内で受信した前記端末データ片の各々に含まれる前記検知情報と前記受信強度情報とを前記識別ＩＤに対応付けして順に配置した収集データを生成するデータ制御部と、前記収集データを前記通信ネットワークに送信する送信部と、を含み、第ｋ（ｋは１～ｎの整数）の前記受信部の前記受信周波数は、前記第１～第ｎの周波数のうちの第ｋの周波数である。

本発明に係る通信端末は、センサと、アンテナと、前記センサで検知された検知情報を含む端末データ片で搬送波を変調した変調信号を断続的に繰り返し前記アンテナに供給することで前記端末データ片を無線送信する送信部と、前記端末データ片を無線送信する送信期間毎にその送信期間内で前記搬送波の周波数を時間経過につれて第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の周波数にてｎ段階で周期的に変化させる送信周波数切替部と、を含む。

本発明に係る中継装置は、夫々が自身に搭載されているセンサで検知した検知情報及び識別ＩＤを含む端末データ片を、無線送信する送信期間毎にその送信期間内で搬送波の周波数を時間経過につれて第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の周波数にてｎ段階で周期的に変化させつつブロードキャストにて断続的に繰り返し無線送信する複数の通信端末から無線送信された電波を受信して得た高周波信号から、夫々が、受信周波数の帯域の信号を抽出し、抽出した前記信号に復調処理を施すことで前記端末データ片を取得する第１～第ｎの受信部を含み、取得した前記端末データ片の各々に含まれる前記検知情報を通信ネットワークに送信する中継装置であって、受信した前記端末データ片毎に前記端末データ片を受信した際の受信強度を検出して前記受信強度を表す受信強度情報を生成し、所定期間毎に、当該所定期間内で受信した前記端末データ片の各々に含まれる前記検知情報と前記受信強度情報とを前記識別ＩＤに対応付けして順に配置した収集データを生成するデータ制御部と、前記収集データを前記通信ネットワークに送信する送信部と、を含み、第ｋ（ｋは１～ｎの整数）の前記受信部の前記受信周波数は、前記第１～第ｎの周波数のうちの第ｋの周波数である。

本発明では、夫々がセンサを搭載した複数の通信端末が自身のセンサで検知した検知情報を含む端末データ片をブロードキャストにて中継装置に送信するようにしている。これにより、通信端末及び中継装置間の通信を確立する為の処理を行う必要がなくなるので、その分だけ通信時間の短縮及び消費電力の低減を図ることが可能となる。また、中継装置は、受信した複数の端末データ片を順に配置した収集データを一括して通信ネットワークに送信している。これにより、１つの端末データ片を受信する度に、この受信した端末データ片を通信ネットワークに送信する場合に比べて、通信時間の短縮及び消費電力の削減を図ることが可能となる。

本発明に係る通信システム１００の構成を示すブロック図である。 通信端末１０ａ～１０ｅ各々の内部構成の一例を示すブロック図である。 図３は、端末データＳＤのデータフォーマットの一例を示す図である。 送信タイミング信号ＴＳ及び送信周波数切替信号ＦＣと、端末データＳＤの送信形態と、を表すタイムチャートである。 中継器２０ａ及び２０ｂ各々の内部構成の一例を示すブロック図である。 受信周波数切替信号ＦＱによって示される周波数ｆ１～ｆ３の推移の一例を表す図である。 収集データＱＤのデータフォーマットの一例を示す図である。 収集データＱＤの生成手順を示すフローチャートである。 収集データＱＤの生成手順を示すフローチャートである。 収集データＱＤの他の一例を示す図である。 ゲートウェイ３０の内部構成を示すブロック図である。 通信端末１０ａ～１０ｃ及び中継器２０ａ間で行われる通信動作の一例を表すタイムチャートである。 中継器２０ａ及び２０ｂの他の内部構成を示すブロック図である。 図１３に示す構成の中継器２０ａ及び通信端末１０ａ～１０ｃ間の通信動作の一例を表すタイムチャートである。 通信端末１０ａ～１０ｅ各々の内部構成の他の一例を示すブロック図である。 図１５に示す構成を有する通信端末１０ａ～１０ｃと、図１３に示す構成を有する中継器２０ａと間の通信動作の一例を表すタイムチャートである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明に係る通信システム１００の構成を示すブロック図である。図１に示す通信システム１００は、通信端末１０ａ～１０ｅ、中継器２０ａ及び２０ｂ、ゲートウェイ３０、サーバ４０を含む。尚、本実施例では、通信システム１００を、サーバ４０側で通信端末１０ａ～１０ｅ各々の現在位置を個別に確認できるように構築されたものとして説明する。

通信端末１０ａ～１０ｅの各々は、例えば人又は動物等に携帯、或いは車両、船舶、航空機等の移動体に搭載されている。通信端末１０ａ～１０ｅの各々には、例えば加速度、振動、温度、湿度、気圧、照度、紫外線、音圧、又は地磁気等を検知するセンサが搭載されている。本実施例では、当該センサとして、通信端末が移動する際の加速度を検知するセンサが各通信端末に搭載されているものとする。通信端末１０ａ～１０ｅの各々は、当該センサにて検知された検知情報を、例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の規格に準拠したプロトコルに従って無線送信する。尚、通信端末１０ａ～１０ｅ各々による無線送信は、受信先を指定しない、いわゆるブロードキャスト送信である。

中継器２０ａ及び２０ｂは、屋外又は屋内の互いに異なる区域ＡＲ１及びＡＲ２に夫々設置される。例えば、中継器２０ａ及び２０ｂを共に建物内に設置する場合には、その建物内の区域ＡＲ１の床下、天井、机上又は柱に中継器２０ａを設置し、この建物内の区域ＡＲ２の床下、天井又は柱に中継器２０ｂを設置する。また、例えば屋外の競技場等に中継器２０ａ及び２０ｂを設置する場合には、その競技場内の区域ＡＲ１の地面下に中継器２０ａを設置し、この競技場内の区域ＡＲ２の地面下に中継器２０ｂを設置する。尚、図１では、区域ＡＲ１内に通信端末１０ａ～１０ｃが存在し、区域ＡＲ２内に通信端末１０ｄ及び１０ｅが存在している場合での状態を一例として表している。

中継器２０ａは、区域ＡＲ１に存在する通信端末、例えば図１に示す通信端末１０ａ～１０ｃの各々から放射された送信電波を受信すると、その受信した電波に対応した高周波信号に復調処理を施す。これにより、中継器２０ａは、各通信端末１０ａ～１０ｃに対応した検知情報を得る。そして、中継器２０ａは、取得した検知情報群を含む収集データを、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷｉ－ＳＵＮ（Wireless Smart Utility Network）（登録商標）等の規格に準拠したプロトコルに従った形態でゲートウェイ３０に無線送信する。

中継器２０ｂは、区域ＡＲ２に存在する通信端末、例えば図１に示す通信端末１０ｄ及び１０ｅの各々から放射された送信電波を受信すると、その受信した電波に対応した高周波信号に復調処理を施す。これにより、中継器２０ｂは、各通信端末１０ｄ及び１０ｅに対応した検知情報を得る。そして、中継器２０ｂは、上記した検知情報群を含む収集データを、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＷｉ－ＳＵＮ等の規格に準拠したプロトコルに従った形態でゲートウェイ３０に無線送信する。

ゲートウェイ３０は、中継器２０ａ及び２０ｂから、収集データを表す送信電波を受信すると、当該収集データをインターネットプロトコルに準拠した形態に変換し、これをインターネットＮＷを介して所定のサーバ４０に送信する。

以下に、上記した通信端末１０ａ～１０ｅ、中継器２０ａ、２０ｂ、及びゲートウェイ３０について詳細に説明する。

図２は、通信端末１０ａ～１０ｅ各々の内部構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、通信端末１０ａ～１０ｅの各々は、端末情報メモリ１０１、データ制御部１０２、センサ１０３、送信部１０４、タイマ１０５、送信タイミング制御部１０６、送信周波数切替部１０７、及びアンテナ１１０を含む。

端末情報メモリ１０１には、例えば通信端末１０ａ～１０ｅに夫々個別に割り当てられている識別番号のうちで、自身に割り当てられている識別番号を表す識別ＩＤが記憶されている。更に、端末情報メモリ１０１には、センサ１０３によって検知される検知情報の種別をコードで表すフォーマットタイプＴが記憶されている。尚、本実施例では、センサ１０３は「加速度」を検知する加速度センサであるので、端末情報メモリ１０１には、センサ１０３によって検知される検知情報の種別として「加速度」をコードで表すフォーマットタイプＴが記憶されている。端末情報メモリ１０１は、当該フォーマットタイプＴ及び識別ＩＤをデータ制御部１０２に供給する。

センサ１０３は、前述したように自身の移動時における加速度を検知し、その加速度を表す検知情報ＡＣをデータ制御部１０２に供給する。

データ制御部１０２は、上記した識別ＩＤ、検知情報ＡＣ及びフォーマットタイプＴを用いて端末データＳＤを生成し、これを送信部１０４に供給する。

図３は、端末データＳＤのデータフォーマットの一例を示す図である。図３に示すように、端末データＳＤは、検知情報ＡＣの先頭に、上記したフォーマットタイプＴ及び識別ＩＤを含むヘッダＨを付加したものである。

タイマ１０５は、時間計時を行い、その時間を表す時間情報を送信タイミング制御部１０６に供給する。

送信タイミング制御部１０６は、当該時間情報に基づき、図４に示すように、所定の通信周期Ｔｃｙ毎に、その通信周期Ｔｃｙ内の送信期間Ｔｘの間だけ論理レベル１、送信期間Ｔｘ以外は論理レベル０を有する送信タイミング信号ＴＳを生成する。送信タイミング制御部１０６は、生成した送信タイミング信号ＴＳを送信部１０４及び送信周波数切替部１０７に供給する。

送信周波数切替部１０７は、送信タイミング信号ＴＳが論理レベル１の状態にある間に、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）で規定されている周波数帯域内で、送信周波数、つまり搬送波の周波数を、時間経過に伴い周期的に変化させる送信周波数切替信号ＦＣを生成する。

例えば、送信周波数切替部１０７は、図４に示すように、各送信期間Ｔｘ内で時間経過につれて搬送波の周波数を、ｆ１（例えば２４００ＭＨｚ）、ｆ２（例えば、２４２６ＭＨｚ）、ｆ３（例えば２４８０ＭＨｚ）の順に周期的に変化させる送信周波数切替信号ＦＣを生成する。送信周波数切替部１０７は、かかる送信周波数切替信号ＦＣを送信部１０４に供給する。

送信部１０４は、送信タイミング信号ＴＳが論理レベル１の状態にある間に、上記した端末データＳＤを取り込む。そして、送信部１０４は、送信周波数切替信号ＦＣにて示される周波数を有する搬送波信号を、上記した端末データＳＤで変調して得られた変調信号をアンテナ１１０に供給する。

これにより、図４に示すように、通信周期Ｔｃｙ毎に断続的に、当該端末データＳＤに対応した送信電波がアンテナ１１０から放射される。この際、各送信期間Ｔｘ内において、その送信電波の周波数、つまり搬送波周波数が、時間経過に伴い周波数ｆ１からｆ２、そしてｆ３に変化する。

図５は、中継器２０ａ及び２０ｂ各々の内部構成の一例を示すブロック図である。中継器２０ａ及び２０ｂの各々は、アンテナ２００、２１０、受信部２０１、受信周波数切替部２０２、ＲＡＭ２０３、ＲＯＭ２０４、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０５、データ制御部２０６、送信部２０７、及び受信部２０８を含む。

アンテナ２００は、通信端末１０ａ～１０ｅから放射された送信電波を受け、当該送信電波に対応した高周波信号を受信部２０１に供給する。

受信周波数切替部２０２は、所定の通信周期Ｔｃｙ毎に、その通信周期Ｔｃｙ内において、受信ターゲットとする帯域の周波数（以下、受信周波数と称する）を、時間経過に伴い周期的に切り替える受信周波数切替信号ＦＱを生成する。例えば、受信周波数切替部２０２は、図６に示すように各通信周期Ｔｃｙ内において、先ず、周波数ｆ１、次に、周波数ｆ２、そして、周波数ｆ３を受信周波数として順に示す受信周波数切替信号ＦＱを生成する。受信周波数切替部２０２は、かかる受信周波数切替信号ＦＱを受信部２０１に供給する。

受信部２０１は、上記した高周波信号を受けると、この高周波信号から、受信周波数切替信号ＦＱにて示される受信周波数の帯域の信号を抽出し、当該信号に復調処理を施すことで、受信データとして上記した端末データＳＤを得る。更に、受信部２０１は、アンテナ２００から供給された高周波信号に基づき、その端末データＳＤを取得した際の受信強度を検出し、その受信強度を表す受信強度情報Ｐを生成する。受信部２０１は、かかる受信強度情報Ｐ、及び受信データとしての端末データＳＤをデータバスＢＳ１に送出する。

ＣＰＵ２０５は、ＲＯＭ２０４に格納されているプログラム（説明せず）に従って、先ず、データバスＢＳ１上の端末データＳＤ及び受信強度情報Ｐを一旦、ＲＡＭ２０３に記憶する。そして、ＣＰＵ２０５は、ＲＡＭ２０３に記憶した端末データＳＤに含まれる識別ＩＤに対応付けして、この端末データＳＤに含まれるフォーマットタイプＴ及び検知情報ＡＣと、上記した受信強度情報Ｐと、をデータ制御部２０６に供給する。

データ制御部２０６は、フォーマットタイプＴ、検知情報ＡＣ、及び受信強度情報Ｐを用いて、例えば図７に示すようなデータフォーマットを有する収集データＱＤを生成する。尚、図７では、図１に示すように通信端末１０ａ～１０ｅのうちの１０ａ～１０ｃが区域ＡＲ１に存在する場合に、中継器２０ａのデータ制御部２０６が生成する収集データＱＤの形態の一例を示す。

図８及び図９は、データ制御部２０６が収集データＱＤを生成する手順を示すフローチャートである。

図８において、先ず、データ制御部２０６は、所定期間、例えば通信周期Ｔｃｙ又はｒ・Ｔｃｙ（ｒは２以上の整数）毎に、その所定期間内で受信した各端末データＳＤに含まれる識別ＩＤ、フォーマットタイプＴ、受信強度情報Ｐ及び検知情報ＡＣを取り込む（ステップＳ１１）。

次に、データ制御部２０６は、識別ＩＤ毎に、ステップＳ１１で取り込んだ、少なくとも１つの検知情報ＡＣのうちから最新の検知情報ＡＣを選出する（ステップＳ１２）。

次に、データ制御部２０６は、識別ＩＤ毎に、ステップＳ１１で取り込んだ、少なくとも１つの受信強度情報Ｐのうちから最大の受信強度を表す受信強度情報Ｐを選出する（ステップＳ１３）。

次に、データ制御部２０６は、識別ＩＤ毎に、ステップＳ１１で取り込んだ、少なくとも１つのフォーマットタイプＴのうちから最新のフォーマットタイプＴを選出する（ステップＳ１４）。

次に、データ制御部２０６は、選出したフォーマットタイプＴが適正なコードであるか否かを判定する（ステップＳ１５）。例えば、データ制御部２０６は、最新の各種フォーマットタイプを表すコードの一覧からなるコード表を備えており、選出したフォーマットタイプＴのコードと同一コードが当該コード表に記述されているか否かを判定する。この際、選出したフォーマットタイプＴのコードと同一コードが当該コード表に記述されている場合には、当該フォーマットタイプＴは適正なコードを有するものである。

ステップＳ１５において適正なコードではないと判定した場合、データ制御部２０６は、コード表からフォーマットタイプＴに最も近似したコードを適正コードとして選択し、フォーマットタイプＴのコードを、この適正コードに置換する（ステップＳ１６）。これにより、通信端末１０が旧バージョンである又はバグが生じているが故に、この通信端末１０に記憶されているフォーマットタイプＴのコードが誤っていても、中継器２０側でこれを適正コードに置き換えることで、正しい処理への移行が可能となる。

ステップＳ１６の実行後、又はステップＳ１５において適正コードであると判定された場合、データ制御部２０６は、上記したフォーマットタイプＴが所望のフォーマットタイプＴｖと一致するか否かを判定する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７において、フォーマットタイプＴがＴｖと一致したと判定した場合、データ制御部２０６は、このフォーマットタイプＴに対応した識別ＩＤに対応した検知情報ＡＣ及び受信強度情報Ｐと、当該フォーマットタイプＴとを合わせたデータ長を求め、そのデータ長を表すデータ長情報Ｌを生成する（ステップＳ１８）。

次に、データ制御部２０６は、各識別ＩＤに対応付けして、上記したデータ長情報Ｌ、フォーマットタイプＴ、受信強度情報Ｐ、及び検知情報ＡＣを、図７に示すようにデータブロックＢＬＫに含ませる（ステップＳ１９）。尚、図７では、通信端末１０ａ～１０ｃを夫々表す識別ＩＤａ～ＩＤｃに夫々対応付けして、データ長情報Ｌ、フォーマットタイプＴ、受信強度情報Ｐ、及び検知情報ＡＣを含んだデータブロックＢＬＫの形態を表している。

ステップＳ１９の実行後、又は上記ステップＳ１７でフォーマットタイプＴがフォーマットタイプＴｖと一致していないと判定された場合、データ制御部２０６は、図７に示すデータブロックＢＬＫのデータ長を算出し、このデータ長を表すブロックデータ長情報ＬＡを生成する（ステップＳ２０）。

次に、データ制御部２０６は、当該ブロックデータ長情報ＬＡ及び上記した各識別ＩＤを含むヘッダＨを、図７に示すようにデータブロックＢＬＫの先頭に付加したものを収集データＱＤとして生成する（ステップＳ２１）。

そして、データ制御部２０６は、当該収集データＱＤを、例えばＷｉ－ＳＵＮに準拠した方式でパケット化したパケット列を送信部２０７に供給する（ステップＳ２２）。

ところで、ステップＳ１７にてフォーマットタイプＴが所望フォーマットタイプＴｖと一致しないと判定された場合、つまりフォーマットタイプＴが所望フォーマットタイプＴｖ以外である場合には、当該フォーマットタイプＴに対応した識別ＩＤに対応した情報（Ｌ、Ｔ、Ｐ、ＡＣ）は破棄され、収集データＱＤには含まれない。

例えば、通信端末１０ｂを表す識別ＩＤｂに対応したフォーマットタイプＴが所望フォーマットタイプＴｖと一致しなかった場合には、図１０に示すように、収集データＱＤには、識別ＩＤｂに対応した各情報（Ｌ、Ｔ、Ｐ、ＡＣ）は含まれない。

送信部２０７は、例えばＷｉ－ＳＵＮで推奨される周波数帯域（例えば９２０ＭＨｚ）の搬送波信号を収集データＱＤで変調した変調信号を断続的に繰り返しアンテナ２１０に供給することで、収集データＱＤを無線送信する。

尚、アンテナ２１０は、ゲートウェイ３０から放射された送信電波を受信した場合には、その送信電波に対応した高周波信号を受信部２０８に供給する。

受信部２０８は、受信した高周波信号中から例えばＷｉ－ＳＵＮで推奨される周波数帯域の信号を抽出し、この信号に復調処理を施すことによりコマンドコードを得てこれをデータ制御部２０６に供給する。

上記した構成により、中継器２０ａ及び２０ｂの各々は、複数の通信端末１０からブロードキャスト送信された端末データＳＤを受信する。そして、中継器２０ａ及び２０ｂの各々は、受信した端末データＳＤの各々に含まれる検知情報ＡＣ及びフォーマットタイプＴと共に、その端末データＳＤを受信した際の受信強度を示す受信強度情報Ｐを、図７に示すようにデータブロックＢＬＫに組み込んで無線送信する。

図１１は、中継器２０ａ及び２０ｂから放射された送信電波を受信するゲートウェイ３０の内部構成を示すブロック図である。ゲートウェイ３０は、アンテナ３０１、受信部３０２、データ制御部３０３、送信部３０４、ＲＡＭ３０５、ＲＯＭ３０６、ＣＰＵ３０７、及びインタフェース部（ＩＦ部）３０８を含む。

アンテナ３０１は、中継器２０ａ又は２０ｂから放射された送信電波を受け、当該送信電波に対応した高周波信号を受信部３０２に供給する。

受信部３０２は、この高周波信号から、Ｗｉ－ＳＵＮで推奨される周波数帯域の信号を抽出し、当該信号に復調処理を施すことで、例えば図７に示すようなデータフォーマットを有する収集データＱＤを得る。受信部３０２は、この収集データＱＤをデータ制御部３０３に供給する。

データ制御部３０３は、収集データＱＤのヘッダＨに含まれるブロックデータ長情報ＬＡ及び識別ＩＤ、及びデータブロックＢＬＫに含まれるデータ長情報Ｌに基づき、収集データＱＤから、フォーマットタイプＴ、受信強度情報Ｐ及び検知情報ＡＣを分離抽出する。データ制御部３０３は、各識別ＩＤに対応づけして、これらフォーマットタイプＴ、受信強度情報Ｐ及び検知情報ＡＣをデータバスＢＳ２に送出する。

ＣＰＵ３０７は、ＲＯＭ３０６に格納されているプログラム（説明せず）に従って以下の各種制御を行う。

つまり、ＣＰＵ３０７は、データバスＢＳ２上のフォーマットタイプＴ、受信強度情報Ｐ及び検知情報ＡＣを、一旦、ＲＡＭ３０５に記憶する。そして、ＣＰＵ３０７は、これらフォーマットタイプＴ、受信強度情報Ｐ及び検知情報ＡＣをインターネットプロトコルに従ってパケット化したパケットの系列を、データバスＢＳ２を介してＩＦ部３０８に供給する。

ＩＦ部３０８は、当該パケットの系列を、通信ネットワークとしてのインターネットＮＷを介してサーバ４０に送信する。

上記した構成により、ゲートウェイ３０は、中継器２０ａ及び２０ｂから無線送信された収集データＱＤをインターネットプロトコルに準拠したパケットの系列に変換し、これを通信ネットワークとしてのインターネットＮＷに送信するのである。

サーバ４０は、インターネットＮＷを介して受けたパケットの系列から、各通信端末に対応したフォーマットタイプＴ、受信強度情報Ｐ及び検知情報ＡＣを抽出する。そして、サーバ４０は、識別ＩＤ、受信強度情報Ｐ及び加速度を表す検知情報ＡＣに基づき、各通信端末毎に、その通信端末が存在する区域を表す表示を行う。

例えば、図１に示す状態では、サーバ４０は、通信端末１０ａ～１０ｃが区域ＡＲ１に存在し、通信端末１０ａ～１０ｃが区域ＡＲ２に存在することを示す情報を表示する。更に、サーバ４０は、通信端末１０ａ～１０ｃ各々の中継器２０ａからの離間距離を示す情報と、通信端末１０ｄ及び１０ｅ各々の中継器２０ｂからの離間距離を示す情報と、をあわせて表示する。

尚、ＩＦ部３０８は、サーバ４０から送信されたコマンドコードを表すパケット列をインターネットＮＷを介して受信した場合には、当該パケット列をデータバスＢＳ２に送出する。すると、ＣＰＵ３０７は、このパケット列からコマンドコードを抽出し、データ制御部３０３に供給する。この際、データ制御部３０３は、かかるコマンドコードを送信部３０４に供給する。送信部３０４は、Ｗｉ－ＳＵＮで推奨される周波数帯域の搬送波信号を上記したコマンドコードで変調した変調信号をアンテナ３０１に供給することで、当該コマンドコードを中継器２０ａ及び２０ｂに無線送信する。

ここで、通信システム１００では、通信端末１０ａ～１０ｅの各々による無線送信は、前述したように、受信先を指定しないブロードキャスト送信である。そこで、通信端末１０ａ～１０ｅが個別にブロードキャスト送信した各端末データＳＤを、中継器側で夫々区分けして受信できるようにするために、各通信端末は、端末データＳＤを送信する送信周波数を各通信周期Ｔｃｙ内で時間経過につれて周期的に変化させている。

以下に、図１に示す区域ＡＲ１に存在する通信端末１０ａ～１０ｃ及び中継器２０ａを抜粋して、各通信端末及び中継器間で行われる通信動作の一例を、図１２に示すタイムチャートを参照しつつ説明する。

尚、図１２に示す一例では、通信端末１０ａ～１０ｃが夫々非同期にて、通信端末１０ａ、通信端末１０ｂ、通信端末１０ｃの順に起動した場合での動作を示している。

これにより、先ず、通信端末１０ａが、自身のセンサ１０３で検知した検知情報ＡＣを含む端末データＳＤａを通信周期Ｔｃｙ毎に繰り返し無線送信するブロードキャスト送信を、図１２に示す時点ｔ１から開始する。尚、通信端末１０ａは、端末データＳＤａをブロードキャスト送信するにあたり、各通信周期Ｔｃｙ内において、その送信周波数を図１２に示すように、周波数ｆ１からｆ２、そしてｆ３へと変化させる。

次に、通信端末１０ｂが、自身のセンサ１０３で検知した検知情報ＡＣを含む端末データＳＤｂを通信周期Ｔｃｙ毎に繰り返し無線送信するブロードキャスト送信を、図１２に示す時点ｔ２から開始する。尚、通信端末１０ｂは、各通信周期Ｔｃｙ内において、その送信周波数を図１２に示すように、周波数ｆ１からｆ２、そしてｆ３へと変化させる。

そして、通信端末１０ｃが、自身のセンサ１０３で検知した検知情報ＡＣを含む端末データＳＤｃを通信周期Ｔｃｙ毎に繰り返し無線送信するブロードキャスト送信を、図１２に示す時点ｔ３から開始する。尚、通信端末１０ｃは、各通信周期Ｔｃｙ内において、その送信周波数を図１２に示すように周波数ｆ１からｆ２、そしてｆ３へと変化させる。

この間、中継器２０ａは、通信周期Ｔｙｃ毎に、その通信周期Ｔｙｃ内において図１２に示すように受信周波数を周波数ｆ１からｆ２、そしてｆ３に変化させる。

これにより、中継器２０ａは、受信周波数が周波数ｆ１である間は、周波数ｆ１の帯域で無線送信された端末データＳＤを受信データとして取得することが可能となる。また、受信周波数が周波数ｆ２である間は、中継器２０ａは、周波数ｆ２の帯域で無線送信された端末データＳＤを受信データとして取得することが可能となる。更に、受信周波数が周波数ｆ３である間は、中継器２０ａは、周波数ｆ３の帯域で無線送信された端末データＳＤを受信データとして取得することが可能となる。

つまり、図１２に示す一例では、中継器２０ａは、受信周波数が周波数ｆ１に設定されている間に、通信端末１０ａが周波数ｆ１で送信した端末データＳＤａと、通信端末１０ｂが周波数ｆ１で送信した端末データＳＤｂとを、受信データとして取得する。その後、受信周波数を周波数ｆ１からｆ２に切り替わると、中継器２０ａは、通信端末１０ｂが周波数ｆ２で送信した端末データＳＤｂと、通信端末１０ｃが周波数ｆ２で送信した端末データＳＤｃと、を受信データとして取得する。

したがって、図１２に示すように、複数の通信端末（例えば１０ａ～１０ｃ）から夫々非同期なタイミングで端末データＳＤがブロードキャスト送信されても、中継器（例えば２０ａ）は、各通信端末に対応した端末データＳＤを個別に受信することができる。

よって、通信端末及び中継器間の通信がブロードキャスト送信であることから、両者間の通信を確立する為の処理が不要となり、その分だけ通信時間の短縮及び消費電力の削減を図ることが可能となる。

更に、中継器（例えば２０ａ）は、受信した複数の端末データ片（例えばＳＤａ～ＳＤｃ）を、図７に示すような収集データＱＤの形態で一括して、ゲートウェイ３０を介してインターネットＮＷに送信している。これにより、１つの端末データ片を受信する度に、この受信した端末データ片をインターネットＮＷに送信する場合に比べて、通信時間の短縮及び消費電力の削減を図ることが可能となる。

図１３は、中継器２０ａ及び２０ｂ各々の他の構成を示すブロック図である。尚、図１３に示す構成は、受信部２０１に代えて受信部２０１Ａ～２０１Ｃを採用し、受信周波数切替部２０２を削除した点を除く他の構成は、図５に示すものと同一である。

受信部２０１Ａは、アンテナ２００から供給された高周波信号から、上記した周波数ｆ１（例えば、２４００ＭＨｚ）の帯域の信号を抽出し、当該信号に復調処理を施すことで端末データＳＤを受信データとして得る。更に、受信部２０１Ａは、アンテナ２００から供給された高周波信号に基づき受信強度を検出し、その受信強度を表す受信強度情報Ｐを生成する。受信部２０１Ａは、この受信した端末データＳＤ及び受信強度情報ＰをデータバスＢＳ１に送出する。

受信部２０１Ｂは、アンテナ２００から供給された高周波信号から、上記した周波数ｆ２（例えば、２４２６ＭＨｚ）の帯域の信号を抽出し、当該信号に復調処理を施すことで端末データＳＤを受信データとして得る。更に、受信部２０１Ｂは、アンテナ２００から供給された高周波信号に基づき受信強度を検出し、その受信強度を表す受信強度情報Ｐを生成する。受信部２０１Ｂは、この受信した端末データＳＤ及び受信強度情報ＰをデータバスＢＳ１に送出する。

受信部２０１Ｃは、アンテナ２００から供給された高周波信号から、上記した周波数ｆ３（例えば、２４８０ＭＨｚ）の帯域の信号を抽出し、当該信号に復調処理を施すことで端末データＳＤを受信データとして得る。更に、受信部２０１Ｃは、アンテナ２００から供給された高周波信号に基づき受信強度を検出し、その受信強度を表す受信強度情報Ｐを生成する。受信部２０１Ｃは、この受信した端末データＳＤ及び受信強度情報ＰをデータバスＢＳ１に送出する。

よって、図１３に示すように受信部２０１Ａ～２０１Ｃを含む中継器２０ａ及び２０ｂによれば、周波数ｆ１の電波、周波数ｆ２の電波及び周波数ｆ３の電波を同時に受信することができる。

図１４は、図１３に示す構成を有する中継器２０ａと、通信端末１０ａ～１０ｃとの間の通信動作の一例を表すタイムチャートである。

図１４に示すように、中継器２０ａの受信部２０１Ａは、通信端末１０ａ～１０ｃが周波数ｆ１で無線送信した端末データＳＤａ～ＳＤｃを受信データとして取得する。また、受信部２０１Ｂは、通信端末１０ａ～１０ｃが周波数ｆ２で無線送信した端末データＳＤａ～ＳＤｃを受信データとして取得する。受信部２０１Ｃは、通信端末１０ａ～１０ｃが周波数ｆ３で無線送信した端末データＳＤａ～ＳＤｃを受信データとして取得する。

ところで、通信端末１０ａ～１０ｃ各々の端末データの送信タイミングが完全に一致した場合には混信して受信不可となるが、そのような状態になる確率は非常に低い。したがって、中継器２０ａ及び２０ｂとして図１３に示す構成を採用すれば、図５に示す構成を採用した場合に比べて高い頻度で各通信端末が送信した端末データ片を受信することが可能となる。

図１５は、通信端末１０ａ～１０ｅ各々の内部構成の他の一例を示すブロック図である。尚、図１５に示す構成は、送信タイミング制御部１０６に代えて送信タイミング制御部１０６Ａを採用すると共に、初期値設定部１１１及び乱数生成器１１２を新たに設けた点を除く他の構成は、図２に示すものと同一である。

図１５において、初期値設定部１１１は、所定期間、例えば上記した通信周期Ｔｃｙ又はｒ・Ｔｃｙ毎に、センサ１０３から出力された検知情報ＡＣにて示される値を、乱数を生成する為の乱数初期値として乱数生成器１１２に設定する。

乱数生成器１１２は、所定の疑似乱数生成アルゴリズムに従って当該乱数初期値に基づく乱数を生成し、その乱数を表す乱数ＲＭを送信タイミング制御部１０６Ａに供給する。

送信タイミング制御部１０６Ａは、送信タイミング制御部１０６と同様に通信周期Ｔｃｙ毎に、その通信周期Ｔｃｙ内の所定の送信期間Ｔｘの間だけ論理レベル１となり、送信期間Ｔｘ以外は論理レベル０の状態となる送信タイミング信号ＴＳを生成する。送信タイミング制御部１０６Ａは、生成した送信タイミング信号ＴＳを送信部１０４及び送信周波数切替部１０７に供給する。ただし、送信タイミング制御部１０６Ａは、通信周期Ｔｙｃの長さを乱数ＲＭに応じた長さに設定する。

これにより、通信端末１０ａ～１０ｅの各々が端末データＳＤを断続的に繰り返し無線送信する際の通信周期Ｔｃｙの長さが、通信端末毎に異なるようになり、且つ時間経過につれて変化するようになる。

図１６は、図１５に示す構成を有する通信端末１０ａ～１０ｃと、図１３に示す構成を有する中継器２０ａとの間の通信動作の一例を表すタイムチャートである。図１６に示される一例では、通信端末１０ｂの通信周期Ｔｃｙ２は、通信端末１０ａの通信周期Ｔｃｙ１よりも短く、通信端末１０ｃの通信周期Ｔｃｙ３よりも長い。更に、通信周期Ｔｃｙ１～Ｔｃｙ３は夫々個別に、時間経過につれて短い方向又は広がる方向に不規則に変化する。

よって、通信端末１０ａ～１０ｅとして図１６に示す構成を採用すれば、図２に示す構成を採用した場合に比べて、中継器２０ａ及び２０ｂ側において、通信端末１０ａ～１０ｅから個別にブロードキャスト送信された端末データを受信できる頻度が高くなる。

尚、上記実施例では、中継器２０ａ（２０ｂ）は、ゲートウェイ３０を介して収集データＱＤを通信ネットワークとしてのインターネットＮＷに送信しているが、中継器２０ａ（２０ｂ）がゲートウェイ３０の機能を備えていても良い。

また、上記実施例では、端末データＳＤを断続的にブロードキャスト送信するにあたり、通信端末１０ａ～１０ｅ各々の送信周波数切替部１０７が、図４に示すように各送信期間Ｔｘ内で搬送波の周波数を時間経過につれてｆ１～ｆ３の３段階に変化させている。更に、それに対応させて、中継器２０ａ及び２０ｂ各々の受信周波数切替部２０２が受信周波数を、図６に示すように、所定期間（例えばＴｃｙ）毎に、その所定期間内において受信周波数を時間経過につれて周波数ｆ１～ｆ３の３段階に変化させている。

しかしながら、搬送波の周波数及び受信周波数を変化させる段数は３段階に限定されない。すなわち、送信周波数切替部１０７は、搬送波の周波数を時間経過につれて第１の周波数から第ｎ（ｎは２以上の整数）の周波数にｎ段階で変化させれば良い。同様に、受信周波数切替部２０２は、受信周波数を時間経過につれて第１の周波数から第ｎの周波数までのｎ段階で変化させれば良い。

要するに、通信システム１００としては、以下のような複数の通信端末と中継装置とを含むものであれば良い。

すなわち、複数の通信端末（１０ａ～１０ｅ）は、夫々がセンサ（１０３）を含み、このセンサで検知された検知情報（ＡＣ）を含む端末データ片（ＳＤ）をブロードキャストにて断続的に繰り返し無線送信する。中継装置（２０ａ、２０ｂ、３０）は、上記した複数の通信端末から無線送信された端末データ片を受信し、受信した端末データ片に含まれる検知情報を通信ネットワーク（ＮＷ）に送信する。ここで、各通信端末は、端末データ片を無線送信する送信期間（Ｔｘ）毎にその送信期間内で搬送波の周波数を時間経過につれて周期的に変化させる送信周波数切替部を含んでいる。

また、通信システム１００としては、以下のような複数の通信端末と中継装置とを含むものを採用しても良い。

すなわち、複数の通信端末（１０ａ～１０ｅ）は、夫々がセンサ（１０３）を含み、このセンサで検知された検知情報（ＡＣ）及び自身の識別ＩＤを含む端末データ片（ＳＤ）をブロードキャストにて断続的に繰り返し無線送信する。中継装置（２０ａ、２０ｂ、３０）は、上記した複数の通信端末から無線送信された端末データ片を受信し、受信した端末データ片に含まれる検知情報を通信ネットワーク（ＮＷ）に送信する。尚、当該中継装置として、以下のデータ制御部、及び送信部を含むものを採用する。つまり、データ制御部（２０６）は、受信した端末データ片毎にこの端末データ片を受信した際の受信強度を検出してこの受信強度を表す受信強度情報（Ｐ）を生成する。更に、データ制御部は、所定期間（例えばＴｃｙ又はｒ・Ｔｃｙ）毎に、当該所定期間内で受信した端末データ片の各々に含まれる検知情報（ＡＣ）と受信強度情報（Ｐ）とを識別ＩＤに対応付けして順に配置した収集データ（ＱＤ）を生成する。送信部（２０７）は、かかる収集データを通信ネットワーク（ＮＷ）に送信する。

また、各通信端末（１０ａ～１０ｅ）としては、上記したセンサ及び送信周波数切替部と共に、送信用のアンテナ（１１０）及び以下のような送信部を含むものを採用すれば良い。つまり、送信部（１０４）は、センサで検知された検知情報を含む端末データ片で搬送波を変調した変調信号を断続的に繰り返しアンテナに供給することで端末データ片を無線送信する。

また、中継装置（２０ａ、２０ｂ）としては、以下のようなデータ制御部と、送信部と、を含むものを採用すれば良い。すなわち、データ制御部（２０６）は、受信した端末データ片（ＳＤ）毎にこの端末データ片を受信した際の受信強度を検出して受信強度情報（Ｐ）を生成する。更に、データ制御部は、所定期間（例えばＴｃｙ又はｒ・Ｔｃｙ）毎に、当該所定期間内で受信した端末データ片の各々に含まれる検知情報（ＡＣ）と受信強度情報（Ｐ）とを識別ＩＤに対応付けして順に配置した収集データ片（ＱＤ）を生成する。送信部（２０７）は、この収集データ片を通信ネットワーク（ＮＷ）に送信する。

１０ａ～１０ｅ 通信端末
２０ａ、２０ｂ 中継器
３０ ゲートウェイ
１００ 通信システム
１０４ 送信部
１０６ 送信タイムミング制御部
１０７ 送信周波数切替部
２０１ 受信部
２０２ 受信周波数切替部

Claims (10)

1. 夫々がセンサを含み、前記センサで検知された検知情報を含む端末データ片をブロードキャストにて断続的に繰り返し無線送信する複数の通信端末と、
   前記複数の通信端末から無線送信された前記端末データ片を受信し、受信した前記端末データ片に含まれる前記検知情報を通信ネットワークに送信する中継装置と、を含み、
   前記複数の通信端末の各々は、
   前記端末データ片を無線送信する送信期間毎にその送信期間内で搬送波の周波数を時間経過につれて第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の周波数にてｎ段階で周期的に変化させる送信周波数切替部を含み、
   前記中継装置は、
   電波を受信して高周波信号を得るアンテナと、
   夫々が、前記高周波信号から受信周波数の帯域の信号を抽出し、抽出した前記信号に復調処理を施すことで前記端末データ片を取得する第１～第ｎの受信部と、を含み、
   第ｋ（ｋは１～ｎの整数）の前記受信部の前記受信周波数は、前記第１～第ｎの周波数のうちの第ｋの周波数であることを特徴とする通信システム。
2. 前記複数の通信端末の各々は、前記端末データ片をブロードキャストにて断続的に繰り返し無線送信する周期を逐次変化させることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記複数の通信端末の各々は、乱数を生成する乱数生成器を含み、前記乱数の値に基づき前記周期を設定することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記乱数生成器は、前記検知情報を初期値とし、所定の疑似乱数生成アルゴリズムに従って前記初期値に基づく乱数を生成することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
5. 夫々がセンサを含み、前記センサで検知された検知情報及び自身の識別ＩＤを含む端末データ片をブロードキャストにて断続的に繰り返し無線送信する複数の通信端末と、
   前記複数の通信端末から無線送信された前記端末データ片を夫々受信し、受信した前記端末データ片の各々に含まれる前記検知情報を通信ネットワークに送信する中継装置と、を含み、
   前記複数の通信端末の各々は、前記端末データ片を無線送信する送信期間毎にその送信期間内で搬送波の周波数を時間経過につれて第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の周波数にてｎ段階で周期的に変化させ、
   前記中継装置は、
   電波を受信して高周波信号を得るアンテナと、
   夫々が、前記高周波信号から受信周波数の帯域の信号を抽出し、抽出した前記信号に復調処理を施すことで前記端末データ片を取得する第１～第ｎの受信部と、
   受信した前記端末データ片毎に前記端末データ片を受信した際の受信強度を検出して前記受信強度を表す受信強度情報を生成し、所定期間毎に、当該所定期間内で受信した前記端末データ片の各々に含まれる前記検知情報と前記受信強度情報とを前記識別ＩＤに対応付けして順に配置した収集データを生成するデータ制御部と、
   前記収集データを前記通信ネットワークに送信する送信部と、を含み、
   第ｋ（ｋは１～ｎの整数）の前記受信部の前記受信周波数は、前記第１～第ｎの周波数のうちの第ｋの周波数であることを特徴とする通信システム。
6. 前記端末データ片は、前記識別ＩＤ及び前記検知情報と共に前記検知情報の種別を表すフォーマットタイプを含み、
   前記データ制御部は、受信した前記端末データ片毎に当該端末データ片に含まれる前記識別ＩＤに対応した前記検知情報及び前記フォーマットタイプを取り込み、前記フォーマットタイプが所望フォーマットタイプ以外である場合には、このフォーマットタイプに対応した前記検知情報を前記収集データに含ませないことを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
7. 前記データ制御部は、受信した前記端末データ片毎に取り込んだ前記フォーマットタイプを表すコードが適正なコードではない場合には前記フォーマットタイプを表すコードを適正なコードに置換することを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
8. 夫々が自身に搭載されているセンサで検知した検知情報及び識別ＩＤを含む端末データ片を、無線送信する送信期間毎にその送信期間内で搬送波の周波数を時間経過につれて第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）の周波数にてｎ段階で周期的に変化させつつブロードキャストにて断続的に繰り返し無線送信する複数の通信端末から無線送信された電波を受信して得た高周波信号から、夫々が、受信周波数の帯域の信号を抽出し、抽出した前記信号に復調処理を施すことで前記端末データ片を取得する第１～第ｎの受信部を含み、前記端末データ片の各々に含まれる前記検知情報を通信ネットワークに送信する中継装置であって、
   受信した前記端末データ片毎に前記端末データ片を受信した際の受信強度を検出して前記受信強度を表す受信強度情報を生成し、所定期間毎に、当該所定期間内で受信した前記端末データ片の各々に含まれる前記検知情報と前記受信強度情報とを前記識別ＩＤに対応付けして順に配置した収集データを生成するデータ制御部と、
   前記収集データを前記通信ネットワークに送信する送信部と、を含み、
   第ｋ（ｋは１～ｎの整数）の前記受信部の前記受信周波数は、前記第１～第ｎの周波数のうちの第ｋの周波数であることを特徴とする中継装置。
9. 前記端末データ片は、前記識別ＩＤ及び前記検知情報と共に前記検知情報の種別を表すフォーマットタイプを含み、
   前記データ制御部は、受信した前記端末データ片毎に当該端末データ片に含まれる前記識別ＩＤに対応した前記検知情報及び前記フォーマットタイプを取り込み、前記フォーマットタイプが所望フォーマットタイプ以外である場合には、このフォーマットタイプに対応した前記検知情報を前記収集データに含ませないことを特徴とする請求項８に記載の中継装置。
10. 前記データ制御部は、受信した前記端末データ片毎に取り込んだ前記フォーマットタイプを表すコードが適正なコードではない場合には前記フォーマットタイプを表すコードを適正なコードに置換することを特徴とする請求項９に記載の中継装置。

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