WO2018167953A1 - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

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WO2018167953A1
WO2018167953A1 PCT/JP2017/010959 JP2017010959W WO2018167953A1 WO 2018167953 A1 WO2018167953 A1 WO 2018167953A1 JP 2017010959 W JP2017010959 W JP 2017010959W WO 2018167953 A1 WO2018167953 A1 WO 2018167953A1
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WO
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station
wireless terminal
frequency
master
master station
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Application number
PCT/JP2017/010959
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English (en)
French (fr)
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史郎 眞澤
栄里子 武田
齋藤　利行
靖隆 芹澤
小野　豪
元 神崎
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H04W84/22—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks with access to wired networks

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, and is particularly suitable for a multi-cell system including a plurality of wireless terminals performing multi-hop.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2016-1000080 discloses a data collection wireless communication system.
  • the collection management station A base station constructs a group of wireless sensors according to the connection status between wireless sensors of the sensor network, sets representative wireless sensors for each group, Request the sensor to send measurement data shared between groups.
  • the representative wireless sensor E is requested to transmit data shared by the wireless sensors in the group.
  • the base station collects data by setting one of the wireless sensors in the group as a representative wireless sensor candidate and requesting data transmission. To continue.
  • a multi-cell system that includes multiple wireless terminals that perform multi-hop
  • the number of hops to the parent station that was turned on later is currently Even if the number of connections is less, the communication is continued with the connection established with the current master station. Therefore, communication is performed using an unnecessarily large number of hops, and the power of the wireless terminal to be relayed is wasted.
  • the present invention aims to provide a communication system in which the number of useless hops is reduced regardless of the start timing of the master station.
  • a typical example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, a communication system comprising a plurality of radio terminals, a plurality of master stations connectable to the radio terminals by radio, and a control station connected to the master station and controlling data collection from the radio terminals.
  • the wireless terminal has a multi-hop data transmission function for transferring data transmitted from another wireless terminal to the master station or a higher-order wireless terminal, and the control station has a first common to each of the master stations.
  • the master station communicates with the wireless terminal in a predetermined procedure, acquire the number of hops between the wireless terminal for each master station, the acquired Based on the number of hops, the wireless terminals are grouped, and a master station that directly or indirectly connects to the wireless terminals in the group is determined to accommodate each group of wireless terminals in one master station. Forming each said glue
  • the second identifier and the second frequency that are different for each group are set in the master station of the group, and the wireless terminal and the master station in the group use the second identifier and the second frequency. connect.
  • a communication system with a small number of hops can be constructed. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
  • a wireless terminal is a device that transmits data acquired by sensors to other wireless devices by wireless communication, and a device that collects data acquired by a plurality of sensors is stored in the master station, the master station, and the master station.
  • a network unit composed of one or a plurality of wireless terminals is called a cell, and a system composed of a plurality of cells is called a multi-cell system.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a multi-cell system according to a first embodiment of the present invention.
  • the multi-cell system of the first embodiment includes a control station 1 that controls the operation of the multi-cell system, a plurality of master stations 2, 3, 4, 5, and a plurality of wireless terminals 6.
  • a control station 1 that controls the operation of the multi-cell system
  • four multi-cells are formed by four master stations and 32 wireless terminals 6, and the wireless terminals 6 are accommodated in each cell.
  • the wireless terminal 6 of the present embodiment has a multi-hop information transmission function for transferring data transmitted from other wireless terminals to the parent stations 2 to 5 or the upper wireless terminal 6. 5 or the signal from the wireless terminal 6 includes information on the number of hops from the parent station, and the parent stations 2 to 5 and the wireless terminal 6 that have received this signal can determine the number of hops to the parent station. Further, the wireless terminal 6 adds 1 to the information on the number of hops included in the signal from the master stations 2 to 5 or the wireless terminal 6 and transfers the information to another wireless terminal 6.
  • control station 1 the master stations 2 to 5 and the wireless terminal 6 of the multi-cell system are equipped with a GPS receiver and synchronize time using the GPS receiver.
  • the master stations 2 to 5 may be connected to the control station 1 via a wire 7 (or other communication means such as wireless communication), and some operations of the master stations 2 to 5 may be controllable by the control station 1.
  • the base stations 2 to 5 and the wireless terminal 6 and between the wireless terminals 6 are connected by wireless communication 8.
  • the wireless terminal 6 installed at a distance from the master stations 2 to 5 transmits information to the master stations 2 to 5 using the intermediate wireless terminal 6 as a relay, that is, hopping the intermediate wireless terminal 6. To do.
  • Information collected by the master stations 2 to 5 may be aggregated in the control station 1, or may be aggregated in another device not shown by wire or wireless.
  • the IDs of 32 wireless terminals are assumed to be # 1 to # 32.
  • communication between the wireless terminal 6 and the parent stations 2 to 5 is established using information on beacons transmitted from the parent stations 2 to 5.
  • the multi-cell system of the first embodiment has two phases: a cell formation phase for forming a multi-cell and an operation phase for collecting information using the wireless terminal 6.
  • the multi-cell system of the present embodiment proceeds to an operation phase in which data is collected from the wireless terminal 6 after the multi-cell is formed.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an ID / frequency table 200 showing a list of cell IDs and frequencies used of the master station held by the control station 1 of the first embodiment.
  • the ID / frequency table 200 is used in the cell formation phase 206, the beacon transmission time 201 which is the time when the master station transmits a beacon, the cell formation virtual ID 202 which is the cell ID of the master station used in the cell formation phase, and the cell formation phase.
  • a cell forming beacon frequency 203 which is a beacon frequency, an operation ID 204 which is a cell ID of the master station in the operation phase 207, and an operation frequency 205 which is a frequency used in the operation phase are shown.
  • the plurality of master stations 2 to 5 use the same cell formation virtual ID #X as a cell ID and transmit a beacon using the cell formation beacon frequency f1.
  • the plurality of master stations 2 to 5 use different operation IDs as cell IDs, transmit beacons using different operation frequencies, and communicate with the wireless terminal 6.
  • each of the master stations 2 to 5 communicates with the wireless terminal 6 using different frequencies, but the same frequency is repeatedly used between the master stations that are separated to the extent that interference does not occur (that is, cells do not overlap). May be.
  • the frequency in the operation phase may be the same as or different from the frequency in the cell formation phase.
  • FIG. 3 is an operation sequence diagram of the multi-cell system of the first embodiment. The operation of the multi-cell system of the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the master stations 2 to 5 are set to the cell formation phase after power-on, specifically, the cell ID is set to the cell formation virtual ID (#X), and the beacon frequency is set to the cell formation beacon.
  • the frequency (f1) is set (401). Further, after the power is turned on, the wireless terminal sets the frequency to be used to the cell forming beacon frequency (f1) which is an initial value (402).
  • the cell formation virtual ID (#X) and the cell formation beacon frequency (f1) are determined in advance.
  • the control station 1 determines the beacon transmission time (403), and notifies the plurality of master stations 2 to 5 of the respective beacon transmission times (404).
  • each of the master stations 2 to 5 transmits a beacon using the frequency f1 with the cell ID as #X (405).
  • a beacon in which information on the beacon transmission time of the master station is stored is transmitted.
  • the wireless terminal 6 executes a connection sequence with the master station. Specifically, as shown in FIG. 3, upon receiving the beacon transmitted from the master station 2, the wireless terminal S # 1 determines a connection with the master station 2 (406), and sends a connection request to the master station. Transmit (407). When receiving the connection request transmitted from the wireless terminal S # 1, the master station 2 transmits a connection response (408). By this sequence, the connection between the master station 2 and the wireless terminal S # 1 is established (409).
  • the wireless terminal S # 1 that establishes connection with the master station 2 transmits a beacon (405), and other wireless terminals 6 that cannot receive the beacon from the master station Is established (not shown).
  • the radio terminal 6 far away from the master stations 2 to 5 can communicate with the master stations 2 to 5 via a plurality of hops.
  • the master station 2 determines the start of the hop count notification request to the wireless terminal 6 (410) and transmits the hop count notification request (411).
  • the wireless terminal 6 stores the hop number information 500 (FIG. 4) that records the beacon transmission time 501 and the hop number 502 to the master station in association with each other. Based on the stored hop number information 500, the wireless terminal 6 notifies the master station 2 of the hop number information (412).
  • the master station 2 collects hop number information from a plurality of wireless terminals 6 (413), and notifies the control station 1 of the collected hop number information (414).
  • the control station 1 stores the hop number information of the plurality of wireless terminals 6 using the beacon transmission times of the parent stations 2 to 5 as an index (415).
  • Each of the parent stations 2 to 5 acquires the hop number information from the wireless terminal 6 before the next parent station transmits the beacon. Therefore, the parent station 2 to 5 Up to hop count information can be saved. Further, when notifying the hop number information, the wireless terminal 6 may transmit the beacon reception times of the parent stations 2 to 5 in order to clearly distinguish them from the beacons of other parent stations.
  • the other master stations 3 to 5 that are notified of different beacon transmission times also execute the same sequence processing (416).
  • there are 32 wireless terminals in this embodiment, but in the case of a larger system, it is preferable to set a limit on the number of hops. If a limit is set on the number of hops, the wireless terminal 6 may not be able to establish a connection with the master station 2 that first transmitted the beacon. If the other master stations 3 to 5 can communicate with the radio terminal 6 within the limit of the number of hops, the other master stations 3 to 5 transmit a beacon, and the radio terminal 6 that cannot establish a connection with the master station 2 Can be connected to other master stations 3-5. The other parent stations 3 to 5 collect the number of hops from the wireless terminal 6 with which the connection has been established to the parent stations 3 to 5 and notify the control station 1 of the collected number of hops.
  • the control station 1 collects and stores the number of hops between each of the parent stations 2 to 5 and each of the wireless terminals 6, and hop number information that associates the beacon transmission time 501 of the parent station with the hop number 601 of each wireless terminal. 600 (FIG. 5) is created (417).
  • the control station 1 uses the hop number information 600 to determine the parent stations 2 to 5 to be connected so that each wireless terminal 6 connects to the parent stations 2 to 5 with the minimum number of hops.
  • the beacon transmission time 501 of the station and the wireless terminal 701 connected to the parent station are stored in the memory 1302 as connection destination parent station information 700 (FIG. 6) (418).
  • the parent stations 2 to 5 to which the wireless terminal 6 is connected are determined so as to connect to the parent station having the smallest number of hops using the hop number as an evaluation index.
  • Information on received power from the hop wireless terminal 6 may be collected and managed.
  • the received power from the radio terminal 6 that is the next hop is large.
  • a stable network can be configured.
  • information on the number of terminals connected to the master station may be collected and managed. By determining the master station to be connected using the number of connected terminals as an evaluation index, the number of terminals connected to the master station can be equalized. Further, in addition to the number of hops, information on a wireless terminal serving as a relay device may be collected and managed. By determining the master station in consideration of the wireless terminal that is a repeater, a stable route to the master station can be established even when the number of hops is large.
  • the master station 2 notifies the radio terminal 6 connected to the parent station of the operation cell ID, the operation frequency, and the operation phase switching time of the master station to which each radio terminal is connected (420).
  • the other master stations 3 to 5 also make a similar notification to the wireless terminal 6 connected to the master station (421).
  • the operation cell ID, operation frequency, and operation phase switching time of the master stations 2 to 5 to which each radio terminal 6 is connected are not transmitted to some radio terminals only by notification from one master station. Therefore, information is notified from all the master stations 2 to 5 using the cell forming frequency.
  • Each of the master stations 2 to 5 may notify by shifting the transmission time, or may notify at the same time.
  • the master stations 2 to 5 When each of the master stations 2 to 5 is configured to send information on the operation cell ID, operation frequency, and operation phase switching time of the master station to which all the radio terminals 6 are connected, the master stations 2 to 5 send the radio terminals 6 The amount of information to be notified toward becomes larger. Therefore, in order to reduce the amount of information, the master stations 2 to 5 may be configured to notify the information only to the connected wireless terminal 6.
  • the master stations 2 to 5 switch to the cell ID and frequency of the operation phase, and the radio terminal 6 is notified of the frequency to be used. Switch to the frequency of the operation phase (422).
  • the master stations 2 to 5 transmit a beacon at the operating frequency (423), and the wireless terminal 6 set to the frequency receives the beacon.
  • the wireless terminal 6 confirms from the information included in the beacon that the cell ID is notified in advance.
  • the wireless terminal S # 1 is the wireless terminal 6 connected to the master station 2, A connection with the master station 2 is determined (424), and a connection request is transmitted to the master station 2 (425).
  • the master station 2 When the master station 2 receives the connection request, it transmits a connection response (426). By this sequence, a connection between the master station 2 and the wireless terminal S # 1 is established (427), and communication becomes possible in the operation phase. The same communication is performed between the other master stations 3 to 5 and the wireless terminal 6 to establish a connection.
  • a multi-cell system in which four cells as shown in FIG. 7 are formed is configured.
  • the master station and the number of hops, which are the minimum number of hops are underlined.
  • each operating cell is configured to perform wireless communication using a different frequency, so that it is possible to suppress the occurrence of interference with adjacent cells during operation. It should be noted that it is desirable to use different frequencies in places where radio waves from other cells affect communication as interference, for example, in places where radio waves from other cells are as small as noise, the same frequency is used. It may be used repeatedly.
  • control station 1 The functional configuration of the control station 1, the master stations 2 to 5, and the wireless terminal 6 for performing the above operation will be described.
  • FIG. 8 is a functional configuration diagram of the control station 1 of the first embodiment.
  • the control station 1 includes an interface 1001 serving as an interface with a master station and an interface with a user, a time management unit 1002 that performs time management and control of the entire multicell system using a GPS receiver, an operation control unit 1003, and others in the multicell system.
  • the other control unit 1004 that performs the above control.
  • Each unit is connected by a bus 1005.
  • the operation control unit 1003 includes an operation phase management unit 1006, a frequency management unit 1007, a cell ID management unit 1008, a wireless terminal management unit 1009, and a setting information reading unit 1010.
  • the operation phase management unit 1006 manages changes in the operation phase (cell formation phase, operation phase).
  • the frequency management unit 1007 sets and manages the frequencies used by the parent stations 2 to 5 in two operation phases.
  • the cell ID management unit 1008 sets and manages cell IDs used by the parent stations 2 to 5 in two operation phases.
  • the wireless terminal management unit 1009 stores and manages the number of hops of the wireless terminal 6 collected from each of the parent stations 2 to 5 and sets the parent station to which each wireless terminal 6 is connected based on the stored number of hops. Inform the master station of the result.
  • the setting information reading unit 1010 reads the setting information of the present system input via the interface 1001 and the like such as the number of master stations 2 to 5 and the wireless terminal 6 and the usable frequency band.
  • the wireless terminal management unit 1009 may also manage information other than the number of hops, such as information on received power from the next-hop wireless terminal 6.
  • FIG. 9 is a functional configuration diagram of the master station 2 of the first embodiment. Although the master station 2 will be described, the other master stations 3 to 5 have the same configuration.
  • the master station 2 uses a master station radio signal transmission / reception unit 1113 that transmits and receives radio signals to and from the radio terminal 6, a master station communication interface 1101 that is an interface with the control station 1, and various types of master station 2 using a GPS receiver.
  • a master station time management unit 1102 that manages the operation time and a master station operation control unit 1103 that controls the operation of the master station 2 are configured. Each unit is connected by a bus 1114.
  • the master station operation control unit 1103 is a master station operation phase management unit 1104 that manages the operation phase of the master station 2, a master station wired communication control unit 1105 that controls wired communication such as communication with the control station 1, and wireless communication.
  • a master station wireless communication control unit 1106 to be controlled is included.
  • the master station radio communication control unit 1106 is a master station frequency control unit 1107 that manages and controls the frequency to be used, a master station cell ID control unit 1108 that manages and controls the cell ID, and a master that manages information of the connected wireless terminal 6.
  • the station radio terminal management unit 1109, the master station hop number / route management unit 1110 that manages the number of hops and routes of each radio terminal 6, the beacon control unit 1111 that controls the transmission of beacons, and the signal transmitted to and received from the radio terminal 6 are processed.
  • FIG. 10 is a functional configuration diagram of the wireless terminal 6 of the first embodiment.
  • the wireless terminal 6 includes a wireless signal transmission / reception unit 1210 that wirelessly communicates with the master stations 2 to 5 and other wireless terminals 6, a wireless terminal time management unit 1201 that manages time of various operations of the wireless terminal 6, and other devices (for example, sensors Etc.) and a wireless terminal operation control unit 1202 for controlling the operation of the wireless terminal 6.
  • a wireless signal transmission / reception unit 1210 that wirelessly communicates with the master stations 2 to 5 and other wireless terminals 6, a wireless terminal time management unit 1201 that manages time of various operations of the wireless terminal 6, and other devices (for example, sensors Etc.) and a wireless terminal operation control unit 1202 for controlling the operation of the wireless terminal 6.
  • a wireless terminal time management unit 1201 that manages time of various operations of the wireless terminal 6, and other devices (for example, sensors Etc.)
  • a wireless terminal operation control unit 1202 for controlling the operation of the wireless terminal 6.
  • Each unit is connected by a bus 1212.
  • the radio signal transmission / reception unit 1210 implements a multi-hop function.
  • the wireless terminal operation control unit 1202 includes a wireless terminal operation phase management unit 1203 that manages the operation phase of the wireless terminal 6, a wireless terminal state management unit 1205, and a wireless communication control unit 1209 that controls wireless communication of the wireless terminal 6.
  • the wireless terminal state management unit 1205 is connected in the route information storage unit 1206 that records the number of hops to each of the master stations 2 to 5, the wireless terminal frequency control unit 1207 that controls the frequency used by the wireless terminal 6, and the operation phase.
  • a connection master station information management unit 1208 that manages information of the master stations 2 to 5 is included.
  • the wireless terminal 6 may have a power control function that activates a function that is necessary only during communication, and stops the function after the communication ends or after a predetermined time has elapsed.
  • the route information storage unit 1206 may also record information on the wireless terminal 6 that is the next hop, information on the received power from the wireless terminal 6 that is the next hop, and the like.
  • control station 1 the hardware configuration of the control station 1, the master stations 2 to 5, and the wireless terminal 6 will be described.
  • FIG. 11 is a hardware configuration diagram of the control station 1.
  • the control station 1 stores various information and stores a program 130 for implementing the functions of the control station 1, and a central processing unit (CPU) 1301 that executes the program stored in the memory 1302.
  • the computer includes an interface 1303 serving as an interface with other devices, and each unit is configured by a computer connected by a bus 1005.
  • FIG. 12 is a hardware configuration diagram of the master station 2. Although the master station 2 will be described, the other master stations 3 to 5 have the same configuration.
  • the master station 2 includes a central processing unit (CPU) 1401, a memory 1402, a signal processing unit 1403, an interface 1405, and a wireless unit 1406. Each unit is connected by a bus 1114.
  • CPU central processing unit
  • memory 1402 a memory 1402
  • signal processing unit 1403 a signal processing unit
  • interface 1405 a wireless unit 1406.
  • wireless unit 1406 Each unit is connected by a bus 1114.
  • the memory 1402 stores and processes various information and stores a program for implementing the functions of the master stations 2 to 5.
  • the CPU 1401 executes a program stored in the memory 1402.
  • the signal processing unit 1403 is configured by a DSP (digital signal processor) or an FPGA (field-programmable gate array), and implements the signal processing functions of the master stations 2 to 5.
  • An interface 1405 is an interface with the control station 1.
  • the wireless unit 1406 is an interface that includes an antenna and transmits and receives wireless signals.
  • the hardware configuration of the master stations 2 to 5 in this embodiment is the same as that of a general wireless device.
  • the wireless terminal 6 needs a multi-hop function, but since the hardware configuration may be almost the same as that of the master stations 2 to 5, description thereof will be omitted.
  • a plurality of master stations 2 to 5 use the same cell ID and the same frequency and beacons at different timings.
  • the control station 1 collects the number of hops between each of the master stations 2 to 5 and each wireless terminal 6, to manage. For this reason, the control station 1 can select the master stations 2 to 5 having the smallest number of hops from the wireless terminal 6 as the connection destination, and can configure a multicell with a reduced number of hops. Furthermore, the power consumption of the wireless terminal 6 can be reduced by reducing the number of hops.
  • the radio terminal 6 notifies the master stations 2 to 5 of the received power in addition to the number of hops, and the master station is used using the route with the higher received power. You may connect.
  • the connection of the wireless terminal 6 may be determined so that the loads of the plurality of master stations 2 to 5 are leveled. In this way, for example, the communication of the wireless terminal 6 can be stabilized, or the non-uniform load on the plurality of master stations 2 to 5 can be reduced.
  • the wireless terminal 6 to be the next hop is selected in consideration of the magnitude of received power. May be.
  • information on the number of hops is collected for cell formation using one frequency f1, and a predetermined frequency is used during operation.
  • FIG. 13 is a functional configuration diagram of the wireless terminal 6 according to the second embodiment.
  • the wireless terminal 6 of the second embodiment is provided with an operation ID reading unit 1501.
  • the number of hops is managed using the beacon transmission time as an index.
  • the master stations 2 to 5 store the operation ID in the beacon.
  • the wireless terminal 6 identifies the master station using the operation ID stored in the beacon, and notifies the master stations 2 to 5 of the number of hops together with the operation ID.
  • the parent station of the beacon transmission source is surely determined, and the accuracy of time synchronization between the parent stations 2 to 5 and the wireless terminal 6 can be relaxed.
  • FIG. 14 is a flowchart of the operation of the multi-cell system of the third embodiment.
  • the control station 1 reads the latest configuration information (1603), confirms the activated master station (1604), and the activated master station is The communication quality of each cell to be formed is checked (1605).
  • the control station 1 checks the average value of the throughput from the parent station to the control station 1 as the communication quality for each of the parent stations 2 to 5. Further, the control station 1 checks the magnitude of the received power from the wireless terminal or the master station that is the next hop for the wireless terminal to transmit and receive signals as the communication quality for each wireless terminal 6.
  • the communication quality information for each wireless terminal 6 is preferably collected by the master stations 2 to 5 and subjected to statistical processing, and the result is transmitted to the control station 1.
  • the control station 1 determines whether there is an abnormality in the collected communication quality (1606).
  • the presence or absence of an abnormality can be determined according to the abnormality determination standard 2000 shown in FIG.
  • the communication quality check target 2001 is a parent station
  • the average value of the throughput of the parent station is checked as a check item 2002, and there is no abnormality if it is within a predetermined value range.
  • the criterion 2003 for determining that there is an abnormality is used if it is outside the predetermined value range.
  • a value used as a criterion for abnormality is preferably set in the system as configuration information.
  • the degree of deviation of the average throughput value between the master stations may be used as a check item and used as a criterion for abnormality.
  • the number of times the wireless terminal has transmitted a signal, the arrival rate in time (probability of successful signal transmission within a predetermined time), etc. can be used as check items and used as an abnormality criterion. Good.
  • the master station can grasp the radio terminal 6 that has passed from the arrived signal to the master station, that is, the radio terminal 6 that transmitted the signal. .
  • the control station 1 can acquire information on the power consumption of the wireless terminal from the number of signal transmissions. Further, the control station 1 may appropriately combine these items for checking the communication quality.
  • the operation phase (1613) is entered.
  • the process proceeds to the control phase (1607), and overall optimization (1609) is performed to optimize the entire multicell system according to the result of the abnormality level determination (1608).
  • Either partial optimization (1610) for performing optimization on a plurality of cells constituting the system or individual optimization (1611) for performing optimization on one cell is executed.
  • FIG. 16 shows the determination result 2100 of the abnormal level.
  • a priority 2101 is provided for the determination of the abnormal level in this embodiment. For example, when it is determined that both the master station and the wireless terminal have an abnormality, optimization for the abnormality of the master station is executed. Note that the determination result shown in FIG. 16 is an example, and the abnormal level may be determined by combining complicated conditions.
  • the same abnormal state continues due to a failure of the master station, a sensor failure, or a state in which the wireless terminal cannot establish a route due to a change in the propagation environment. There is. For this reason, when the same abnormality repeatedly occurs more than a predetermined number of times, an alarm may be notified.
  • the process proceeds to the monitoring phase (1602) again.
  • the monitoring phase may be periodically executed at predetermined time intervals to check the communication quality of each cell.
  • the monitoring phase may be executed when a predetermined event (decrease in throughput, decrease in in-time arrival rate, etc.) is detected, or according to an instruction from the operator.
  • the formation of the multicell described in the first embodiment can be applied to the overall optimization (1609) or the partial optimization (1610) in the third embodiment.
  • partial optimization (1610) since cells other than the optimization target cell are in the operation phase, a frequency different from the frequency used in the operation phase is used in the cell formation phase.
  • FIG. 17 shows a specific example of the cell ID of the master station and the frequency used when executing partial optimization.
  • a virtual ID for cell formation A cell is formed using #X
  • the frequency f1 the frequency of cells that are not to be optimized.
  • each cell uses an individual operation ID, and any of f2, f3, and f4 Communicate using any frequency.
  • the master stations of the master station numbers # 0 to # 3 communicate with the wireless terminal 6 using any one of the frequencies f2, f3, and f4, and the frequency f1 Is preferably a dedicated frequency for cell formation.
  • the third embodiment by providing a dedicated frequency for cell formation, mutual interference can be reduced even if the operation phase and the cell formation phase (cell optimization) are executed simultaneously. In addition, since the operation phase and the cell formation phase can be executed simultaneously, system downtime can be reduced.
  • FIG. 18 is a flowchart of the individual optimization process of the multi-cell system of the fourth embodiment.
  • the individual optimization processing 1611 of the third embodiment is executed in order to improve the communication of the wireless terminal 6 when the communication characteristic of one wireless terminal 6 deteriorates.
  • control station 1 manages information related to the route of the wireless terminal 6 and controls the individual optimization process. If it is determined that the communication characteristics are deteriorated and the individual optimization is performed, the control station 1 uses the same information based on the collected route (information such as the next-hop candidate wireless terminal 6 and the number of hops). It is determined whether there are other route candidates that can be selected in the cell (1802). If there are other route candidates in the same cell, the route candidates are notified to the master stations 2 to 5 (1803). When the master stations 2 to 5 are notified of the route candidate, they change the route. If the communication status is improved as a result of changing the route (Yes in 1804), the route management information is updated (1810).
  • control station 1 determines the affiliation change of the wireless terminal 6 (1805). The control station 1 determines whether there is another parent station candidate to which the wireless terminal 6 can belong, and notifies the result to the parent stations 2 to 5.
  • the information of other master station candidates notified (operation ID, operation frequency, etc.) ) To the wireless terminal 6.
  • the wireless terminal 6 sets the notified operating frequency of the other master station, tries to connect to the other master station, checks the communication status, and transmits the result to the control station 1.
  • the control station 1 notifies the wireless terminal of the connection with the other parent station. Then, the route management information is updated (1810).
  • the communication frequency of the wireless terminal 6 can be changed from the cell forming frequency to the operating frequency, and the deterioration of the communication status due to the change of the propagation environment can be improved. If the communication status cannot be improved, the communication status can be notified to the user by issuing an alarm. Further, in the present embodiment, the control station 1 performs the above control, but the master station may be configured to perform a part of the above control.
  • FIG. 19 is a sequence diagram of processing for establishing a connection between the master station 2 and the wireless terminal 6 in the fifth embodiment, and is executed instead of steps 405 to 409 in FIG. 3 in the first embodiment. Is done.
  • the master stations 2 to 5 transmit beacons.
  • the wireless terminal 6 transmits a beacon requesting a cell ID, is connected to the surrounding wireless terminal 6, and is further connected to the surrounding wireless terminal 6 with the parent of a predetermined cell ID. Request information on the number of hops to station 2. Then, the wireless terminal 6 receives the hop number response, determines a route to the parent station 2, and transmits the result to the parent station 2 via the other wireless terminal 6, thereby having a predetermined cell ID. The number of hops to the master station 2 is transmitted to the control station 1 via the master station 2.
  • the radio terminal S # 2 transmits a beacon requesting a cell ID (1901).
  • the neighboring wireless terminal S # 1 receives the beacon (cell ID request)
  • the surrounding wireless terminal S # 1 transmits a beacon response including the cell ID to which the wireless terminal S # 1 belongs (1902).
  • the wireless terminal S # 2 transmits a hop count request (1903).
  • the wireless terminal 6 (S # 1) responds with the hop number of the cell ID to which it belongs (1904).
  • the wireless terminal S # 2 determines the connection with the wireless terminal S # 1, and transmits the parent route information (hop count) to the wireless terminal S # 1 (1905).
  • the wireless terminal S # 1 transmits the parent route information (hop count) to the parent station 2 (1906).
  • the parent route information transmitted from the wireless terminal S # 2 to the parent station 2 may include information indicating that the next hop is the wireless terminal S # 1.
  • the control station 1 uses the first identifier (cell forming virtual ID 202) and the first frequency (for cell forming) common to each of the master stations 2 to 5.
  • the beacon frequency 203) is set, the master station 2-5 communicates with the wireless terminal 6 according to a predetermined procedure, and the number of hops between the wireless terminal 6 is acquired for each master station 2-5. Based on the number of hops, a group of radio terminals 6 is grouped, and a master station that directly or indirectly connects to the radio terminals in the group is determined, thereby accommodating each group of radio terminals in one master station.
  • a different second identifier (operation ID 204) and second frequency (operation frequency 205) are set for each group in the parent station of each group, and the wireless terminal 6 and the parent station in the group Communicate using 2 identifier and 2nd frequency
  • the timing of the activation of the master station can be configured a communication system with a reduced number of wasteful hops.
  • the power consumption of the wireless terminal 6 can be reduced, and the operating time of the wireless terminal 6 can be lengthened. For this reason, it is suitable for collecting data for a long time as a wireless terminal for resource exploration.
  • control station 1 assigns a timing (beacon transmission time 201) for transmitting a reference signal (beacon) for each master station, and each of the master stations 2 to 5 sets the first frequency 203 at the assigned timing. Since the reference signal is transmitted and the number of hops with the wireless terminal 6 is acquired, the same first identifier (cell formation virtual ID 202) and first frequency (cell formation beacon frequency 203) are set. Can be distinguished by beacon transmission timing.
  • the control station 1, the master stations 2 to 5 and the wireless terminal 6 have GPS receivers (a time management unit 1002, a master station time management unit 1102, and a wireless terminal time management unit 1201). Since the time is synchronized, the control station 1, the master stations 2 to 5 and the wireless terminal 6 can accurately synchronize the time.
  • the second frequency is a frequency different from the first frequency
  • at least one of the master stations uses the first identifier 202 and the first frequency 203 to hop between the wireless terminals 6. Since each of the other master stations communicates with the wireless terminal 6 using the second identifier 204 and the second frequency 205 that are different for each master station, the influence on the communication in the operation phase is reduced. Communication in the cell formation phase can be performed with a minimum.
  • control station 1 determines whether the wireless terminal is based on the received power from the wireless terminal 6 of the next hop (that is, the direct lower level), the number of wireless terminals connected to the master station, and the acquired number of hops. 6 are grouped to form a cell, so that even when the number of hops is the same, an appropriate connection destination master station can be selected. Moreover, the deviation of the number of radio terminals between cells can be reduced, and the deviation of the load between cells can be reduced.
  • control station 1 determines the communication quality of the parent stations 2 to 5 and the communication quality of the wireless terminal 6 at a predetermined timing, and the parent stations 2 to 5 and the wireless terminal 6 determined to have low communication quality belong to the control station 1.
  • the first identifier 202 and the first frequency 203 are set in the parent stations 2 to 5 of the cell, and communication between the parent station and the wireless terminal 6 is performed according to a predetermined procedure.
  • Each group is obtained by acquiring the number of hops between them, grouping the wireless terminals 6 based on the acquired information on the number of hops, and determining a master station that is directly or indirectly connected to the wireless terminals 6 in the group Cell is connected to a single master station, so even if the propagation environment changes after cell formation, the cell is optimized to reduce the number of wasted hops and reduce the power consumption of the wireless terminal 6. Can be reduced.
  • control station selects a frequency that is not used as the second frequency (operation frequency 205) as the first frequency (cell forming beacon frequency 203), and the master station that is determined to have low communication quality and Since it is set as the master station of the cell to which the wireless terminal belongs, the cell can be reconfigured while minimizing the influence on communication in the operation phase.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and equivalent configurations within the scope of the appended claims.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment.
  • another configuration may be added, deleted, or replaced.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in hardware by designing a part or all of them, for example, with an integrated circuit, and the processor realizes each function. It may be realized by software by interpreting and executing the program to be executed.
  • Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a storage device such as a memory, a hard disk, and an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, and a DVD.
  • a storage device such as a memory, a hard disk, and an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, and a DVD.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and do not necessarily indicate all control lines and information lines necessary for mounting. In practice, it can be considered that almost all the components are connected to each other.

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Abstract

複数の無線端末と、前記無線端末と無線で接続可能な複数の親局と、前記無線端末からのデータ収集を制御する制御局とを備える通信システムであって、前記無線端末は、マルチホップデータ伝送機能を有し、前記制御局は、前記親局の各々に共通の第１の識別子と第１の周波数を設定し、所定の手順で前記親局と前記無線端末との通信を行わせ、前記親局毎に前記無線端末との間のホップ数を取得し、前記取得したホップ数に基づいて、前記無線端末をグループ化して、該グループ内の無線端末と直接又は間接に接続する親局を決定することによって、各前記グループの無線端末を一つの親局に収容するセルを形成し、前記各グループの親局に、前記グループ毎に異なる第２の識別子と第２の周波数を設定する。

Description

通信システム及び通信方法
　本発明は、通信システムに関し、特に、マルチホップを行う複数の無線端末を含むマルチセルシステムに好適である。
　本技術分野の背景技術として、以下の先行技術がある。特許文献１（特開２０１６－１００８０３号公報）には、データ収集無線通信システムが開示されている。このデータ収集無線通信システムでは、収集管理局Ａ（基地局）は、センサーネットワークの無線センサー間の接続状況に応じて無線センサーのグループを構築し、各グループの代表無線センサーを設定し、代表無線センサーに対してグループ間で共有している計測データの送信を要求する。例えば、代表無線センサーＥに対してグループ内無線センサーで共有化されているデータ送信を要求する。代表無線センサーに異常が生じてもグループ内でデータが共有化されているので、グループ内のいずれかの無線センサーを代表無線センサー候補として設定し、データ送信を要求することで基地局はデータ収集を継続して行う。
特開２０１６－１００８０３号公報
　マルチホップを行う複数の無線端末を含むマルチセルシステムにおいて、先に電源が投入された親局と無線端末との接続が確立している場合、後に電源が投入された親局とのホップ数が現在の接続より少なくても、現在の親局との間で確立した接続で通信を継続するので、無駄に多いホップ数を用いて通信が行われ、中継する無線端末の電力を浪費する。
　本発明は、親局の起動タイミングによらず、無駄なホップ数を低減した通信システムの提供を目的とする。
　本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、複数の無線端末と、前記無線端末と無線で接続可能な複数の親局と、前記親局と接続され、前記無線端末からのデータ収集を制御する制御局とを備える通信システムであって、前記無線端末は、他の無線端末が送信したデータを前記親局又は上位の無線端末に転送するマルチホップデータ伝送機能を有し、前記制御局は、前記親局の各々に共通の第１の識別子と第１の周波数を設定し、所定の手順で前記親局と前記無線端末との通信を行わせ、前記親局毎に前記無線端末との間のホップ数を取得し、前記取得したホップ数に基づいて、前記無線端末をグループ化して、該グループ内の無線端末と直接又は間接に接続する親局を決定することによって、各前記グループの無線端末を一つの親局に収容するセルを形成し、前記各グループの親局に、前記グループ毎に異なる第２の識別子と第２の周波数を設定し、前記グループ内の無線端末と親局とは、前記第２の識別子と前記第２の周波数を使用して通信する。
　本発明の一態様によれば、ホップ数が少ない通信システムを構築できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第一の実施例のマルチセルシステムの構成図である。 第一の実施例のＩＤ・周波数表の一例を示す図である。 第一の実施例のマルチセルシステムの動作シーケンス図である。 第一の実施例のホップ数情報の例を示す図である。 第一の実施例のホップ数情報の例を示す図である。 第一の実施例の接続先親局情報の例を示す図である。 第一の実施例のマルチセルシステムの構成を示す図である。 第一の実施例の制御局の機能構成図である。 第一の実施例の親局の機能構成図である。 第一の実施例の無線端末の機能構成図である。 第一の実施例の制御局のハードウェア構成図である。 第一の実施例の親局のハードウェア構成図である。 第二の実施例の無線端末の機能構成図である。 第三の実施例のマルチセルシステムの動作のフローチャートである。 第三の実施例の異常判定基準の例を示す図である。 第三の実施例の異常レベル判定結果を示す図である。 第三の実施例における部分最適化実行時の親局のセルＩＤと使用周波数を示す図である。 第四の実施例のマルチセルシステムの個別最適化処理のフローチャートである。 第五の実施例の無線端末がビーコンを送信して親局と無線端末との間で接続を確立するシーケンスを示す図である。
　以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
　なお、以下の実施例においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施例に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互い無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。各実施例は、個別で実施してもよいが、組合せて実施してもよい。
　また、以下の実施例において、要素の数など（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよいものとする。
　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップなどを含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合などを除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
　同様に、以下の実施例において、構成要素などの形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。このことは前記数値及び範囲についても同様である。
　以下、種々の実施例を詳述する。
　＜実施例１＞
　以下では、センサ等が取得したデータを無線通信により他の無線機に伝達する装置を無線端末、複数のセンサ等が取得したデータを収集する装置を親局、親局と当該親局に収容される一つ又は複数の無線端末から構成される網の単位をセル、複数のセルから構成されるシステムをマルチセルシステムと称する。
　図１は、本発明の第一の実施例によるマルチセルシステムの構成図である。
　第一の実施例のマルチセルシステムは、マルチセルシステムの動作を制御する制御局１、複数の親局２、３、４、５、及び複数の無線端末６によって構成される。本実施例では、図示したように、４台の親局と３２台の無線端末６により四つのマルチセルが形成されており、各セルに無線端末６が収容されている。本実施例の無線端末６は、他の無線端末が送信したデータを親局２～５又は上位の無線端末６に転送するマルチホップによる情報伝送機能を有しており、また、親局２～５または無線端末６からの信号には親局からのホップ数の情報が含まれており、この信号を受信した親局２～５及び無線端末６は、親局までのホップ数を判定できる、また、無線端末６は、親局２～５または無線端末６からの信号に含まれるホップ数の情報に１を加え、他の無線端末６に転送する。
　本実施例におけるマルチセルシステムの制御局１、親局２～５及び無線端末６は、ＧＰＳ受信機が実装されており、ＧＰＳ受信機を用いて時刻を同期する。
　親局２～５は有線７（または、無線などの他の通信手段によって）で制御局１と接続しており、親局２～５の一部の動作は制御局１によって制御可能でもよい。親局２～５と無線端末６との間、また無線端末６の間は、無線通信８によって接続される。親局２～５から距離が離れた場所に設置された無線端末６は、途中の無線端末６を中継機として、すなわち途中の無線端末６をホップして、親局２～５に情報を伝送する。親局２～５が収集した情報は、制御局１に集約されてもよいし、また、有線または無線によって図示されていない別の装置に集約されてもよい。
　本実施例では、３２個の無線端末のＩＤを＃１から＃３２とする。第一の実施例では、一般的な無線通信と同様に、親局２～５が送信するビーコンの情報を用いて無線端末６と親局２～５との間の通信を確立する。
　第一の実施例のマルチセルシステムには、マルチセルを形成するセル形成フェーズと無線端末６を用いて情報を収集する運用フェーズの二つのフェーズがある。本実施例のマルチセルシステムは、マルチセル形成後に、無線端末６からデータを収集する運用フェーズに移る。
　図２は、第一の実施例の制御局１が保持する親局のセルＩＤと使用周波数の一覧を示すＩＤ・周波数表２００の一例を示す図である。
　ＩＤ・周波数表２００は、セル形成フェーズ２０６で親局がビーコンを送信する時刻であるビーコン送信時刻２０１、セル形成フェーズで用いる親局のセルＩＤであるセル形成用仮想ＩＤ２０２、セル形成フェーズで用いるビーコンの周波数であるセル形成用ビーコン周波数２０３、運用フェーズ２０７での親局のセルＩＤである運用ＩＤ２０４、及び運用フェーズで用いる周波数である運用周波数２０５が示されている。
　本実施例では、セル形成フェーズ２０６では、複数の親局２～５は同一のセル形成用仮想ＩＤ＃ＸをセルＩＤとし、セル形成用ビーコン周波数ｆ１を用いてビーコンを送信する。また、運用フェーズ２０７では、複数の親局２～５は異なる運用ＩＤをセルＩＤとし、異なる運用周波数を用いてビーコンを送信し、無線端末６と通信する。運用フェーズでは、各親局２～５は異なる周波数を用いて無線端末６と通信するが、干渉が生じない程度に離れた（すなわち、セルが重ならない）親局間では、同じ周波数を繰り返し使用してもよい。
　なお、セル形成フェーズのセルＩＤと運用フェーズのセルＩＤとは異なるものを用いるが、運用フェーズの周波数はセル形成フェーズの周波数と同じ周波数でも、異なる周波数でもよい。
　図３は、第一の実施例のマルチセルシステムの動作シーケンス図である。図３を用いて、第一の実施例のマルチセルシステムの動作を説明する。
　本実施例では、親局２～５は、電源投入後に、セル形成フェーズに設定され、具体的にはセルＩＤをセル形成用仮想ＩＤ（＃Ｘ）に設定し、ビーコン周波数をセル形成用ビーコン周波数（ｆ１）に設定する（４０１）。また、無線端末は、電源投入後に、使用する周波数を初期値であるセル形成用ビーコン周波数（ｆ１）に設定する（４０２）。本実施例では、セル形成用仮想ＩＤ（＃Ｘ）とセル形成用ビーコン周波数（ｆ１）は予め定められている。
　制御局１は、ビーコン送信時刻を決定し（４０３）、複数の親局２～５にそれぞれのビーコン送信時刻を通知する（４０４）。各親局２～５は、制御局１から通知されたビーコン送信時刻が到来したら、セルＩＤを＃Ｘとして、周波数ｆ１を用いてビーコンを送信する（４０５）。本実施例では、親局のビーコン送信時刻の情報が格納されたビーコンを送信する。
　無線端末６は、親局２～５から送信されたビーコンを受信すると、親局との接続シーケンスを実行する。具体的には、図３に示すように、無線端末Ｓ＃１は、親局２から送信されたビーコンを受信すると、親局２との接続を決定し（４０６）、接続要求を親局に送信する（４０７）。親局２は、無線端末Ｓ＃１から送信された接続要求を受信すると、接続応答（４０８）を送信する。このシーケンスによって、親局２と無線端末Ｓ＃１との間の接続が確立する（４０９）。本実施例では、マルチホップを行うため、親局２と接続を確立した無線端末Ｓ＃１が、ビーコンを送信し（４０５）、親局からのビーコンが受信できなかった他の無線端末６との接続を確立する（図示省略）。このシーケンスを繰り返すことによって、親局２～５から遠距離の無線端末６も、複数のホップを経て親局２～５と通信可能となる。親局２は、所定時間の経過後、無線端末６に対するホップ数の通知要求の開始を決定し（４１０）、ホップ数通知要求を送信する（４１１）。
　本実施例では、無線端末６は、ビーコン送信時刻５０１と親局までのホップ数５０２とを対応付けて記録するホップ数情報５００（図４）を保存する。無線端末６は、保存したホップ数情報５００に基づいて、親局２にホップ数情報を通知する（４１２）。
　親局２は複数の無線端末６からホップ数情報を収集し（４１３）、収集したホップ数情報を制御局１に通知する（４１４）。制御局１は、各親局２～５のビーコン送信時刻を指標として、複数の無線端末６のホップ数情報を保存する（４１５）。各親局２～５は、次の親局がビーコンを送信する前に、無線端末６からホップ数情報を取得するため、ビーコンの送信時刻を指標として、各無線端末６から親局２～５までのホップ数情報を保存できる。また、無線端末６は、ホップ数情報を通知するときに、他の親局のビーコンと明確に区別するため、親局２～５のビーコン受信時刻を送信してもよい。
　異なるビーコン送信時刻が通知されている他の親局３～５も、同じシーケンスの処理を実行する（４１６）。本実施例では、無線端末が３２台であるが、さらに大規模なシステムの場合、ホップ数に限度を設けるとよい。ホップ数に限度を設けると、無線端末６は、最初にビーコンを送信した親局２と接続を確立できない場合がある。他の親局３～５が、ホップ数の限度内で無線端末６と通信できれば、他の親局３～５がビーコンを送信することによって、親局２と接続を確立できなかった無線端末６が他の親局３～５と接続できる。他の親局３～５は、接続が確立した無線端末６から、当該親局３～５までのホップ数を収集し、収集したホップ数を制御局１に通知する。
　制御局１は、各親局２～５と各無線端末６との間のホップ数を収集、保存し、親局のビーコン送信時刻５０１と各無線端末のホップ数６０１を対応付けたホップ数情報６００（図５）を作成する（４１７）。
　制御局１は、ホップ数情報６００を用いて、各無線端末６が最小のホップ数で親局２～５に接続するように、接続する親局２～５を決定し、その結果を、親局のビーコン送信時刻５０１と、当該親局に接続する無線端末７０１を対応付けた接続先親局情報７００（図６）としてメモリ１３０２に保存する（４１８）。
　制御局１は、各無線端末６が接続する親局２～５を決定した後、運用フェーズの情報（親局に接続する無線端末、運用フェーズへの切替時刻（Ｔ＝ｔＢ）、運用セルＩＤ、運用周波数）を親局２～５に通知する（４１９）。
　本実施例では、ホップ数を評価指標として、ホップ数が最も少ない親局に接続するように、無線端末６が接続する親局２～５を決定したが、制御局１が、ホップ数及びネクストホップの無線端末６からの受信電力の情報を収集し、管理してもよい。ネクストホップの無線端末６からの受信電力を評価指標として接続する親局を決定することによって、同じホップ数で接続できる親局が複数ある場合、ネクストホップとなる無線端末６からの受信電力が大きくなる経路を選択でき、安定したネットワークを構成できる。
　また、ホップ数に加えて親局に接続する端末数の情報を収集し、管理してもよい。接続端末数を評価指標として接続する親局を決定することによって、親局に接続される端末数を均等化できる。また、ホップ数に加えて、中継機となる無線端末の情報を収集し、管理してもよい。中継機となる無線端末も考慮して親局を決定することで、ホップ数が多い場合でも、親局まで安定した経路を確立することができる。
　親局２は、各無線端末が接続する親局の運用セルＩＤ、運用周波数、及び運用フェーズ切替時刻を、当該親局に接続する無線端末６に通知する（４２０）。他の親局３～５も当該親局に接続する無線端末６に同様の通知を行う（４２１）。本実施例では、各無線端末６が接続する親局２～５の運用セルＩＤ、運用周波数、及び運用フェーズ切替時刻を、一つの親局からの通知だけでは一部の無線端末に伝達されない場合があるので、セル形成用周波数を用いて全ての親局２～５から情報を通知する。各親局２～５は送信時刻をずらして通知してもよく、同時に通知してもよい。
　親局２～５のそれぞれが、全ての無線端末６の接続する親局の運用セルＩＤ、運用周波数、及び運用フェーズ切替時刻の情報を送る構成とした場合、親局２～５から無線端末６に向けて通知する情報の量が大きくなる。従って、情報量を低減するために、親局２～５それぞれが、接続する無線端末６にだけ情報を通知する構成としてもよい。
　制御局１が指定した運用フェーズへの切替時刻（Ｔ＝ｔＢ）が到来した時点で、親局２～５は運用フェーズのセルＩＤ及び周波数に切り替え、無線端末６は使用する周波数を通知された運用フェーズの周波数に切り替える（４２２）。その状態で、親局２～５は運用周波数でビーコンを送信し（４２３）、当該周波数に設定された無線端末６がビーコンを受信する。無線端末６は、ビーコンに含まれる情報から、予め通知されたセルＩＤであることを確認し、例えば、本実施例では無線端末Ｓ＃１は親局２と接続する無線端末６であるため、親局２との接続を決定し（４２４）、接続要求を親局２に送信する（４２５）。親局２は、接続要求を受信すると、接続応答を送信する（４２６）。このシーケンスによって、親局２と無線端末Ｓ＃１との間の接続が確立し（４２７）、運用フェーズで通信が可能となる。他の親局３～５と無線端末６との間でも同じ通信を行い、接続を確立する。
　以上の動作によって図７に示すような四つのセルが形成されたマルチセルシステムが構成される。図７において、無線端末６の下に表示した四つの記号及び数字は、△の横の数字はビーコン送信時刻Ｔ＝ｔ（Ａ＋ｎ＊１）の親局までの最小ホップ数、○の横の数字はビーコン送信時刻Ｔ＝ｔ（Ａ＋ｎ＊２）の親局までの最小ホップ数、×の横の数字はビーコン送信時刻Ｔ＝ｔ（Ａ＋ｎ＊３）の親局までの最小ホップ数、□の横の数字はビーコン送信時刻Ｔ＝ｔ（Ａ＋ｎ＊４）の親局までの最小ホップ数を示す。また四つの数字の中で、最小のホップ数となる親局とホップ数に下線を付している。
　本実施例では、各運用セルでは異なる周波数を使用して無線通信するように構成するため、運用時は隣接するセルとの干渉の発生を抑えることができる。なお、他のセルからの電波が干渉として通信に影響を及ぼす場所では、異なる周波数を使用することが望ましく、例えば、他のセルからの電波が雑音と同程度まで小さくなる場所では、同じ周波数を繰り返し使用してもよい。
　上記の動作を実施するための、制御局１、親局２～５、無線端末６の機能構成を説明する。
　図８は、第一の実施例の制御局１の機能構成図である。
　制御局１は、親局とのインタフェースやユーザとのインタフェースとなるインタフェース１００１、ＧＰＳ受信機を用いてマルチセルシステム全体の時間管理、制御を行う時間管理部１００２、動作制御部１００３、マルチセルシステムにおける他の制御を行うその他の制御部１００４で構成される。各部はバス１００５で接続される。
　動作制御部１００３は、動作フェーズ管理部１００６、周波数管理部１００７、セルＩＤ管理部１００８、無線端末管理部１００９及び設定情報読み込み部１０１０を含む。動作フェーズ管理部１００６は、動作フェーズ（セル形成フェーズ、運用フェーズ）の変更を管理する。周波数管理部１００７は、二つの動作フェーズで各親局２～５が使用する周波数を設定し管理する。セルＩＤ管理部１００８は、二つの動作フェーズで各親局２～５が使用するセルＩＤを設定し管理する。無線端末管理部１００９は、各親局２～５から収集した無線端末６のホップ数を保存及び管理し、かつ、保存したホップ数に基づいて、各無線端末６が接続する親局を設定し、親局へ結果を通知する。設定情報読み込み部１０１０は、親局２～５や無線端末６の数、使用できる周波数帯域など、インタフェース１００１等を介して入力された本システムの設定情報を読み込む。無線端末管理部１００９は、ネクストホップの無線端末６からの受信電力の情報など、ホップ数以外の情報も管理してもよい。
　図９は、第一の実施例の親局２の機能構成図である。なお、親局２について説明するが、他の親局３～５も同じ構成である。
　親局２は、無線端末６との間で無線信号を送受信する親局無線信号送受信部１１１３、制御局１とのインタフェースである親局通信インタフェース１１０１、ＧＰＳ受信機を用いて親局２の各種動作の時間を管理する親局時間管理部１１０２、親局２の動作を制御する親局動作制御部１１０３で構成される。各部はバス１１１４で接続される。
　親局動作制御部１１０３は、親局２の動作フェーズを管理する親局動作フェーズ管理部１１０４、制御局１との通信等の有線通信を制御する親局有線通信制御部１１０５、及び無線通信を制御する親局無線通信制御部１１０６を含む。
　親局無線通信制御部１１０６は、使用する周波数を管理、制御する親局周波数制御部１１０７、セルＩＤを管理、制御する親局セルＩＤ制御部１１０８、接続する無線端末６の情報を管理する親局無線端末管理部１１０９、各無線端末６のホップ数や経路を管理する親局ホップ数・経路管理部１１１０、及びビーコンの送信を制御するビーコン制御部１１１１、無線端末６と送受信する信号を処理する無線情報処理部１１１２を含む。
　図１０は、第一の実施例の無線端末６の機能構成図である。
　無線端末６は、親局２～５や他の無線端末６と無線通信する無線信号送受信部１２１０、無線端末６の各種動作の時間を管理する無線端末時間管理部１２０１、他の装置（例えばセンサ等）と接続するためのインタフェース１２１１、無線端末６の動作を制御する無線端末動作制御部１２０２を含む。各部はバス１２１２で接続される。
　無線信号送受信部１２１０は、マルチホップ機能を実装する。無線端末動作制御部１２０２は、無線端末６の動作フェーズを管理する無線端末動作フェーズ管理部１２０３、無線端末状態管理部１２０５、及び無線端末６の無線通信を制御する無線通信制御部１２０９を含む。無線端末状態管理部１２０５は、各親局２～５へのホップ数を記録する経路情報記憶部１２０６、無線端末６が使用する周波数を制御する無線端末周波数制御部１２０７、及び運用フェーズで接続する親局２～５の情報を管理する接続親局情報管理部１２０８を含む。
　なお、図８から図１０で説明した装置の構成は一例であり、動作に必要な機能をさらに追加してもよい。例えば、無線端末６は、消費電力を低減するために、通信時だけ必要な機能が起動し、通信終了後又は所定時間経過後に機能が停止するような電力制御機能を有してもよい。また、経路情報記憶部１２０６は、ネクストホップとなる無線端末６の情報や、ネクストホップとなる無線端末６からの受信電力の情報なども記録してもよい。
　次に、制御局１、親局２～５、無線端末６のハードウェア構成を説明する。
　図１１は、制御局１のハードウェア構成図である。
　制御局１は、各種情報を保持し、制御局１の機能を実装するためのプログラムを格納するメモリ１３０２、メモリ１３０２に格納されたプログラムを実行する中央演算処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）１３０１、他の装置とのインタフェースとなるインタフェース１３０３を含み、各部がバス１００５で接続された計算機で構成される。
　図１２は、親局２のハードウェア構成図である。なお、親局２について説明するが、他の親局３～５も同じ構成である。
　親局２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４０１、メモリ１４０２、信号処理部１４０３、インタフェース１４０５及び無線部１４０６を含む。各部はバス１１１４によって接続される。
　メモリ１４０２は、各種情報を保持及び処理し、親局２～５の機能を実装するためのプログラムを格納する。ＣＰＵ１４０１は、メモリ１４０２に格納されたプログラムを実行する。信号処理部１４０３は、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）や、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｇａｔｅ　ａｒｒａｙ）によって構成され、親局２～５の信号処理機能を実装する。インタフェース１４０５は制御局１とのインタフェースである。無線部１４０６は、アンテナを含み、無線信号を送受信するインタフェースである。本実施例における親局２～５のハードウェア構成は、一般的な無線機の構成と同等である。
　無線端末６にはマルチホップ機能が必要であるが、ハードウェアの構成は親局２～５とほぼ同一でよいため、説明を省略する。
　以上、説明したように、第一の実施例では、マルチホップ機能を有する複数の無線端末６に対して、複数の親局２～５が同じセルＩＤと同じ周波数を使用して異なるタイミングでビーコンを送信して、親局２～５と無線端末６との間の接続を確立し、さらに、各親局２～５と各無線端末６との間のホップ数を制御局１が収集し、管理する。このため、制御局１は、無線端末６からのホップ数が最小の親局２～５を接続先として選択でき、ホップ数を低減したマルチセルを構成できる。さらに、ホップ数の低減によって、無線端末６の消費電力を低減できる。
　また、同じホップ数で接続可能な親局が複数ある場合、ホップ数に加えて受信電力を無線端末６から親局２～５に通知させ、受信電力が大きい方の経路を用いて親局に接続させてもよい。又は、複数の親局２～５の負荷が平準化するように無線端末６の接続を決めてもよい。このようにすれば、例えば、無線端末６の通信の安定化をはかる、又は複数の親局２～５の負荷の不均一を緩和できる。さらに、無線端末６間での接続において、同じホップ数となるネクストホップの無線端末６に複数の候補がある場合は、受信電力の大きさを考慮して、ネクストホップとなる無線端末６を選択してもよい。
　また、本実施例では、一つの周波数ｆ１を使用してセル形成のためホップ数の情報を収集し、運用時は予め決められた周波数を使用する。
　マルチセルの形成時には、システムで使用可能な二つ以上の周波数を使用してホップ数を収集し、収集したホップ数を使用してセルを構築し、運用時の周波数を決めるとよい。セル形成時に使用する周波数ｆ１と運用時に使用する周波数が異なると、伝搬環境の違いにより、周波数ｆ１では最適な経路が構築できても、周波数ｆ２では構築した経路が最適ではない可能性がある。多くの周波数を使用して、セル形成のためのホップ数を収集することによって、セル形成用の周波数から運用周波数に変更しても、セル形成時と運用時とで無線経路の特性の変化が小さく、接続できない無線端末６が少ない運用周波数を設定できる。
　＜実施例２＞
　次に、本発明の第二の実施例を説明する。図１３は、第二の実施例の無線端末６の機能構成図である。
　第二の実施例の無線端末６は、第一の実施例と異なり、運用ＩＤ読み取り部１５０１が実装されている。第一の実施例では、ビーコン送信時刻を指標としてホップ数を管理したが、第二の実施例では、親局２～５が運用ＩＤをビーコンに格納する。無線端末６は、ビーコンに格納された運用ＩＤを使用して親局を特定し、運用ＩＤと共にホップ数を親局２～５に通知する。
　このような構成によって、ビーコン送信元の親局が確実に定まるので、親局２～５と無線端末６と間の時刻同期の精度を緩和できる。
　＜実施例３＞
　次に、本発明の第三の実施例を説明する。図１４は、第三の実施例のマルチセルシステムの動作のフローチャートである。
　本実施例のマルチセルシステムは、監視フェーズ（１６０２）において、制御局１は、最新のコンフィグレーション情報を読み込み（１６０３）、起動済みの親局を確認し（１６０４）、起動している親局が形成する各セルの通信品質をチェックする（１６０５）。
　具体的には、通信品質のチェック（１６０５）では、制御局１は、親局２～５ごとの通信品質として、親局から制御局１へのスループットの平均値をチェックする。また、制御局１は、無線端末６ごとの通信品質として、無線端末が信号を送受信するためのネクストホップとなる無線端末又は親局からの受信電力の大きさをチェックする。無線端末６ごとの通信品質の情報は、親局２～５が集約し統計処理を行い、制御局１にその結果を送信するとよい。
　次に、制御局１は、収集した通信品質について異常の有無を判定する（１６０６）。異常の有無は、図１５に示す異常判定基準２０００に従って判定できる。例えば、図１５に示す基準では、通信品質チェックの対象２００１が親局の場合は、チェック項目２００２として親局のスループットの平均値をチェックし、あらかじめ決められた値の範囲内であれば異常なし、あらかじめ決められた値の範囲外であれば異常ありと判定する判定基準２００３を使用する。異常の判定基準とする値は、コンフィグレーション情報としてシステムに設定するとよい。
　例えば、図１５に示す項目の他に、親局については、スループットの平均値の親局間での偏りの程度をチェック項目とし、異常の判定基準に用いてもよい。また、無線端末については、無線端末が信号を送信した回数や、時間内到達率（定められた時間内に信号の送信に成功した確率）などをチェック項目とし、異常の判定基準に用いてもよい。
　親局は、自己につながる無線端末６の経路情報を保持していれば、到達した信号から、親局に到達するまでに経由した無線端末６、すなわち、信号を送信した無線端末６を把握できる。無線端末６が信号の送受信に必要な機能に、送受信時のみに通電する仕組みを有する場合、制御局１は、信号の送信回数から無線端末の消費電力の情報を取得できる。また、制御局１は、通信品質のチェックに、これらの項目を適宜組み合わせてもよい。
　この結果、いずれのセルでも異常がなければ、運用フェーズ（１６１３）に移行する。一方、いずれかのセルで異常があれば、制御フェーズ（１６０７）に移行し、異常レベル判定（１６０８）の結果に応じて、マルチセルシステムの全体の最適化を行う全体最適化（１６０９）、マルチセルシステムを構成する複数のセルを対象にして最適化を行う部分最適化（１６１０）又は一つのセルを対象にして最適化を行う個別最適化（１６１１）のいずれかを実行する。
　図１６に異常レベルの判定結果２１００を示す。本実施例における異常レベルの判定には優先度２１０１が設けられている。例えば、親局と無線端末との両方の異常が有ると判定された場合、親局の異常に対する最適化を実行する。なお、図１６に示した判定の結果は一例であり、複雑な条件を組み合わせて異常レベルを判定してもよい。
　また、制御局１が最適化を実行しても、親局の故障や、センサの故障や、伝搬環境の変化により無線端末が経路を確立できない状態などの原因によって、同じ異常状態が継続することがある。このため、予め定められた回数以上に、同一の異常を繰り返し発生する場合は、アラームを報知してもよい。
　その後、運用フェーズ（１６１３）に移行する。
　運用フェーズ（１６１３）において、所定の条件を満たしたら、再び監視フェーズ（１６０２）に移行する。例えば、所定の時間間隔毎に定期的に監視フェーズを実行し、各セルの通信品質をチェックするとよい。また、所定のイベント（スループットの低下、時間内到達率の低下等）を検出した場合や、オペレータの指示によって、監視フェーズを実行してもよい。
　第一の実施例で説明したマルチセルの形成は、第三の実施例における、全体最適化（１６０９）又は部分最適化（１６１０）に適用できる。部分最適化（１６１０）では、最適化対象となるセル以外は運用フェーズにあるため、セル形成フェーズでは、運用フェーズで使用する周波数と異なる周波数を使用する。
　図１７に部分最適化実行時の親局のセルＩＤと使用周波数の具体例を示す。親局番号＃０から＃９の１０個の親局が存在し、親局番号＃０から＃３の親局が提供するセルが部分最適化の対象となる場合、セル形成用の仮想ＩＤ（＃Ｘ）と周波数ｆ１を用いてセルを形成する。一方、最適化対象外のセル（親局番号＃４から＃９の親局が提供するセル）は運用フェーズであるため、各セルで個別の運用ＩＤを使用し、ｆ２、ｆ３、ｆ４のいずれかの周波数を使用して通信する。また、部分最適化によりセルが形成された後は、親局番号＃０から＃３の親局は、周波数ｆ２、ｆ３、ｆ４のいずれかの周波数を用いて無線端末６と通信し、周波数ｆ１はセル形成用の専用の周波数とするとよい。
　第三の実施例では、セル形成用に専用の周波数を設けることによって、運用フェーズとセル形成フェーズ（セルの最適化）を同時に実行しても、互いの干渉を低減できる。また、運用フェーズとセル形成フェーズとが同時に実行可能なので、システムのダウンタイムを低減できる。
　＜実施例４＞
　本発明の第四の実施例では、第三の実施例の個別最適化処理１６１１の詳細を説明する。図１８は、第四の実施例のマルチセルシステムの個別最適化処理のフローチャートである。
　第三の実施例の個別最適化処理１６１１は、一つの無線端末６の通信特性が劣化した場合に、当該無線端末６の通信を改善するために実行される。
　以下は、制御局１が無線端末６の経路に関する情報を管理し、個別最適化処理の制御を行う実施例である。通信特性が劣化し、個別最適化を実行すると判定された場合、制御局１は、収集した経路に関する情報（ネクストホップの候補となる無線端末６やそのホップ数などの情報）に基づいて、同一セル内で他に選択できる経路候補があるかを判定する（１８０２）。同一セル内に他の経路候補がある場合、親局２～５に経路候補を通知する（１８０３）。親局２～５は、経路候補が通知されると、経路を変更する。経路を変更した結果、通信状況が改善された場合（１８０４でＹｅｓ）、経路管理情報を更新する（１８１０）。
　同一セル内に他の経路候補がない場合、制御局１は無線端末６の所属変更を決定（１８０５）する。制御局１は、当該無線端末６が所属可能な他の親局の候補があるかを判定し、その結果を親局２～５に通知する。
　親局２～５は、当該無線端末６が所属可能な他の親局の候補が通知された場合（１８０６でＹｅｓ）、通知された他の親局の候補の情報（運用ＩＤや運用周波数など）を当該無線端末６に通知する。当該無線端末６は、通知された他の親局の運用周波数を設定して、当該他の親局との接続を試みて、通信状況を確認し、結果を制御局１に送信する。制御局１は、他の親局と接続するように経路を変更することで無線端末６の通信状況が改善された場合（１８０７でＹｅｓ）、無線端末に、他の親局との接続を通知し、経路管理情報を更新する（１８１０）。
　一方、他の親局の候補がなければ、接続しているセルの運用周波数の変更を決定し（１８０８）、通信状況が改善された場合（１８０９でＹｅｓ）、経路管理情報を更新する（１８１０）。一方、通信状況が改善されない場合、個別最適化処理による通信状況の改善は困難と判断し、アラームを発報する（１８１１）。
　このような個別最適化処理によって、無線端末６の通信周波数をセル形成用周波数から運用周波数に変更することや、伝搬環境の変化による、通信状況の劣化を改善できる。また、通信状況が改善できない場合、アラームの発報によって、ユーザに通信状況を報知できる。また、本実施例では、制御局１が、上記の制御を行うが、上記の制御の一部を親局が行うように構成してもよい。
　＜実施例５＞
　次に、本発明の第五の実施例では、無線端末６からビーコンを送信し、親局２と無線端末６との間で接続を確立するシーケンスを説明する。
　図１９は、第五の実施例の親局２と無線端末６との間の接続を確立する処理のシーケンス図であり、第一の実施例における図３のステップ４０５からステップ４０９に代えて実行される。
　前述した第一の実施例では、親局２～５がビーコンを送信する。これに対し、第五の実施例では、無線端末６がセルＩＤを要求するビーコンを送信し、周辺の無線端末６と接続し、さらに周辺の無線端末６に対して、所定のセルＩＤの親局２までのホップ数の情報を要求する。そして、無線端末６は、ホップ数応答を受信して、親局２までのルートを決定し、その結果を他の無線端末６経由で親局２に伝達することによって、所定のセルＩＤを有する親局２までのホップ数を、親局２経由で制御局１に伝える。
　具体的には、図１９に示すように、無線端末Ｓ＃２がセルＩＤを要求するビーコンを送信する（１９０１）。周辺の無線端末Ｓ＃１は、ビーコン（セルＩＤ要求）を受信すると、無線端末Ｓ＃１が所属するセルＩＤを含むビーコン応答を送信する（１９０２）。その後、無線端末Ｓ＃２がホップ数要求を送信する（１９０３）。無線端末６（Ｓ＃１）は、所属するセルＩＤのホップ数を応答する（１９０４）。
　その後、無線端末Ｓ＃２は、無線端末Ｓ＃１との接続を決定し、無線端末Ｓ＃１に親ルート情報（ホップ数）を送信する（１９０５）。無線端末Ｓ＃１は、無線端末Ｓ＃２から親ルート情報を受信すると、親局２に親ルート情報（ホップ数）を送信する（１９０６）。無線端末Ｓ＃２が親局２に送信する親ルート情報には、ネクストホップが無線端末Ｓ＃１であることを示す情報が含まれていてもよい。
　以上に説明したように、本発明の実施例によると、制御局１は、親局２～５の各々に共通の第１の識別子（セル形成用仮想ＩＤ２０２）と第１の周波数（セル形成用ビーコン周波数２０３）を設定し、所定の手順で親局２～５と無線端末６との通信を行わせ、親局２～５ごとに無線端末６との間のホップ数を取得し、取得したホップ数に基づいて、無線端末６をグループ化して、該グループ内の無線端末と直接又は間接に接続する親局を決定することによって、各前記グループの無線端末を一つの親局に収容するセルを形成し、各グループの親局に、グループ毎に異なる第２の識別子（運用ＩＤ２０４）と第２の周波数（運用周波数２０５）を設定し、グループ内の無線端末６と親局とは、第２の識別子と第２の周波数を使用して通信するので、親局の起動のタイミングによらず、無駄なホップ数を低減した通信システムを構成できる。さらに、無線端末６の消費電力を低減でき、無線端末６の稼動時間を長くできる。このため、資源探査用などの無線端末として長期間データを収集するために好適である。
　また、制御局１は、親局毎に基準信号（ビーコン）を送信するタイミング（ビーコン送信時刻２０１）を割り当て、親局２～５の各々は、割り当てられたタイミングにおいて、第１の周波数２０３を使用して基準信号を送信し、無線端末６との間のホップ数を取得するので、同じ第１の識別子（セル形成用仮想ＩＤ２０２）及び第１の周波数（セル形成用ビーコン周波数２０３）が設定された親局を、ビーコン送信タイミングによって区別できる。
　また、制御局１、親局２～５及び無線端末６は、ＧＰＳ受信機（時間管理部１００２、親局時間管理部１１０２、無線端末時間管理部１２０１）を有し、ＧＰＳ受信機を用いて時刻を同期するので、制御局１、親局２～５及び無線端末６において、正確に時間を同期できる。
　また、前記第２の周波数は第１の周波数と異なる周波数であり、親局の少なくとも一つは、第１の識別子２０２と第１の周波数２０３を使用して、無線端末６との間のホップ数を取得し、他の親局の各々は、親局毎に異なる第２の識別子２０４と第２の周波数２０５を使用して、無線端末６と通信するので、運用フェーズの通信への影響を最小限にしてセル形成フェーズの通信ができる。
　また、制御局１は、ネクストホップ（すなわち、直接の下位）の無線端末６からの受信電力及び親局に接続する無線端末の数の少なくとも一つ、及び取得したホップ数に基づいて、無線端末６をグループ化して、セルを形成するので、ホップ数が同じ場合でも適切な接続先の親局を選択できる。また、セル間での無線端末の数の偏りを低減でき、セル間の負荷の偏りを低減できる。
　また、制御局１は、所定のタイミングで、親局２～５の通信品質及び無線端末６の通信品質を判定し、通信品質が低いと判定された親局２～５及び無線端末６が属するセルの親局２～５に第１の識別子２０２と第１の周波数２０３を設定し、所定の手順で当該親局と無線端末６との通信を行わせ、当該親局と無線端末６との間のホップ数を取得し、取得したホップ数の情報に基づいて、無線端末６をグループ化して、該グループ内の無線端末６と直接又は間接に接続する親局を決定することによって、各グループの無線端末６を一つの親局に接続するセルを形成するので、セル形成後に伝搬環境が変化しても、セルを最適化して、無駄なホップ数を低減し、無線端末６の消費電力を低減できる。
　また、制御局は、第２の周波数（運用周波数２０５）として使用されていない周波数を第１の周波数（セル形成用ビーコン周波数２０３）として選択して、通信品質が低いと判定された親局及び無線端末が属するセルの親局に設定するので、運用フェーズの通信への影響を最小限にしてセルを再形成できる。
　なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
　また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
　各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

Claims (14)

  1. 　複数の無線端末と、
    　前記無線端末と無線で接続可能な複数の親局と、
    　前記親局と接続され、前記無線端末からのデータ収集を制御する制御局とを備える通信システムであって、
    　前記無線端末は、他の無線端末が送信したデータを前記親局又は上位の無線端末に転送するマルチホップデータ伝送機能を有し、
    　前記制御局は、
    　前記親局の各々に共通の第１の識別子と第１の周波数を設定し、所定の手順で前記親局と前記無線端末との通信を行わせ、前記親局毎に前記無線端末との間のホップ数を取得し、
    　前記取得したホップ数に基づいて、前記無線端末をグループ化して、該グループ内の無線端末と直接又は間接に接続する親局を決定することによって、各前記グループの無線端末を一つの親局に収容するセルを形成し、
    　前記各グループの親局に、前記グループ毎に異なる第２の識別子と第２の周波数を設定し、
    　前記グループ内の無線端末と親局とは、前記第２の識別子と前記第２の周波数を使用して通信することを特徴とする通信システム。
  2. 　請求項１に記載の通信システムであって、
    　前記制御局は、前記親局毎に基準信号を送信するタイミングを割り当て、
    　前記親局の各々は、前記割り当てられたタイミングにおいて、第１の周波数を使用して基準信号を送信し、前記無線端末との間のホップ数を取得することを特徴とする通信システム。
  3. 　請求項２に記載の通信システムであって、
    　前記制御局、前記親局及び前記無線端末は、ＧＰＳ受信機を有し、前記ＧＰＳ受信機を用いて時刻を同期することを特徴とする通信システム。
  4. 　請求項１に記載の通信システムであって、
    　前記第２の周波数は、前記第１の周波数と異なるものであり、
    　前記親局の少なくとも一つは、前記第１の識別子と前記第１の周波数を使用して、前記無線端末との間のホップ数を取得し、
    　他の親局の各々は、前記親局毎に異なる第２の識別子と第２の周波数を使用して、前記無線端末と通信することを特徴とする通信システム。
  5. 　請求項１に記載の通信システムであって、
    　前記制御局は、ネクストホップの無線端末からの受信電力及び親局に接続する無線端末の数の少なくとも一つ、及び前記取得したホップ数に基づいて、前記無線端末をグループ化して、セルを形成することを特徴とする通信システム。
  6. 　請求項１に記載の通信システムであって、
    　前記制御局は、
    　所定のタイミングで、前記親局の通信品質及び前記無線端末の通信品質を判定し、
    　通信品質が低いと判定された親局及び無線端末が属するセルの親局に前記第１の識別子と前記第１の周波数を設定し、所定の手順で当該親局と前記無線端末との通信を行わせ、当該親局と前記無線端末との間のホップ数を取得し、
    　前記取得したホップ数の情報に基づいて、前記無線端末をグループ化して、該グループ内の無線端末と直接又は間接に接続する親局を決定することによって、各前記グループの無線端末を一つの親局に接続するセルを形成することを特徴とする通信システム。
  7. 　請求項６に記載の通信システムであって、
    　前記制御局は、前記第２の周波数として使用されていない周波数を前記第１の周波数として選択して、前記通信品質が低いと判定された親局及び当該親局が形成するセルの無線端末に設定することを特徴とする通信システム。
  8. 　通信システムにおける通信方法であって、
    　前記通信システムは、複数の無線端末と、前記無線端末と無線で接続可能な複数の親局と、前記親局と接続され、前記無線端末からのデータ収集を制御する制御局とを有し、
    　前記無線端末は、他の無線端末が送信したデータを前記親局又は上位の無線端末に転送するマルチホップデータ伝送機能を有し、
    　前記方法は、
    　前記制御局が、前記親局の各々に共通の第１の識別子と第１の周波数を設定し、所定の手順で前記親局と前記無線端末との通信を行わせ、前記親局毎に前記無線端末との間のホップ数を取得するホップ数取得手順と、
    　前記制御局が、前記取得したホップ数に基づいて、前記無線端末をグループ化して、該グループ内の無線端末と直接又は間接に接続する親局を決定することによって、各前記グループの無線端末を一つの親局に収容するセルを形成するセル形成手順と、
    　前記制御局が、前記各グループの親局に、前記グループ毎に異なる第２の識別子と第２の周波数を設定する設定手順とを含み、
    　前記グループ内の無線端末と親局とは、前記第２の識別子と前記第２の周波数を使用して通信することを特徴とする通信方法。
  9. 　請求項８に記載の通信方法であって、
    　前記制御局は、前記親局毎に基準信号を送信するタイミングを割り当て、
    　前記ホップ数取得手順において、前記親局の各々は、前記割り当てられたタイミングにおいて、第１の周波数を使用して基準信号を送信し、前記無線端末との間のホップ数を取得することを特徴とする通信方法。
  10. 　請求項９に記載の通信方法であって、
    　前記制御局、前記親局及び前記無線端末は、ＧＰＳ受信機を用いて時刻を同期することを特徴とする通信方法。
  11. 　請求項８に記載の通信方法であって、
    　前記第２の周波数は、前記第１の周波数と異なるものであり、
    　前記ホップ数取得手順において、前記親局の少なくとも一つは、前記第１の識別子と前記第１の周波数を使用して、前記無線端末との間のホップ数を取得し、
    　他の親局の各々は、前記親局毎に異なる第２の識別子と第２の周波数を使用して、前記無線端末と通信することを特徴とする通信方法。
  12. 　請求項８に記載の通信方法であって、
    　前記セル形成手順において、前記制御局は、ネクストホップの無線端末からの受信電力及び親局に接続する無線端末の数の少なくとも一つ、及び前記取得したホップ数に基づいて、前記無線端末をグループ化して、セルを形成することを特徴とする通信方法。
  13. 　請求項８に記載の通信方法であって、
    　前記制御局は、所定のタイミングで、前記親局の通信品質及び前記無線端末の通信品質を判定し、
    　前記制御局は、通信品質が低いと判定された親局及び無線端末が属するセルの親局に前記第１の識別子と前記第１の周波数を設定し、所定の手順で当該親局と前記無線端末との通信を行わせ、当該親局と前記無線端末との間のホップ数を取得し、
    　前記制御局は、前記取得したホップ数の情報に基づいて、前記無線端末をグループ化して、該グループ内の無線端末と直接又は間接に接続する親局を決定することによって、各前記グループの無線端末を一つの親局に接続するセルを形成することを特徴とする通信方法。
  14. 　請求項１３に記載の通信方法であって、
    　前記制御局は、前記第２の周波数として使用されていない周波数を前記第１の周波数として選択して、前記通信品質が低いと判定された親局及び当該親局が形成するセルの無線端末に設定することを特徴とする通信方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010141394A (ja) * 2008-12-09 2010-06-24 Mitsubishi Electric Corp 通信システム及び通信装置
JP2010219801A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Mitsubishi Electric Corp 通信システムおよびノード管理方法
JP2015154362A (ja) * 2014-02-17 2015-08-24 日本電信電話株式会社 複数ツリー経路選択システム及び方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016100803A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 富士電機株式会社 データ収集無線通信システム、収集管理局、通信経路構築方法、および、無線通信ネットワークシステム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010141394A (ja) * 2008-12-09 2010-06-24 Mitsubishi Electric Corp 通信システム及び通信装置
JP2010219801A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Mitsubishi Electric Corp 通信システムおよびノード管理方法
JP2015154362A (ja) * 2014-02-17 2015-08-24 日本電信電話株式会社 複数ツリー経路選択システム及び方法

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