WO2020115845A1 - 無線装置、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

無線装置、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法 Download PDF

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WO2020115845A1
WO2020115845A1 PCT/JP2018/044767 JP2018044767W WO2020115845A1 WO 2020115845 A1 WO2020115845 A1 WO 2020115845A1 JP 2018044767 W JP2018044767 W JP 2018044767W WO 2020115845 A1 WO2020115845 A1 WO 2020115845A1
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wireless
wireless device
signal
wake
base station
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PCT/JP2018/044767
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亮 松永
大地 内野
啓二郎 武
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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    • H—ELECTRICITY
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a wireless device, a wireless base station, a wireless communication system, and a wireless communication method capable of shifting a wireless device from a power saving state in which power consumption is lower than that in an activated state to an activated state by using a wakeup signal.
  • Multi-hop transmission may occur. In the case of performing multi-hop transmission, it is necessary to construct a route used when each wireless device transmits a signal.
  • Patent Document 1 discloses a technique in a wireless communication system for performing multi-hop transmission, which uses a wake-up signal to shift a wireless device from a power saving state to an activated state. By using such a technique, both power saving and responsiveness are achieved.
  • a control packet is used to construct a path used for multi-hop transmission.
  • the present invention has been made in view of the above, and constructs a path for performing multi-hop transmission in a wireless communication system having a function of shifting a wireless device from a power saving state to an activated state by using a wakeup signal.
  • An object of the present invention is to obtain a wireless device capable of improving power saving in the case.
  • the present invention is a wireless device capable of transitioning from a power saving state in which power consumption is lower than that in an activated state to an activated state according to a wakeup signal.
  • the wake-up signal includes a determination field for determining whether the wireless device receiving the wake-up signal operates as a relay terminal or a slave terminal, and when the wake-up signal addressed to the wireless device is received.
  • a control unit that determines whether the wireless device operates as a relay terminal or a slave terminal based on the determination field.
  • a wireless device enhances power saving performance when constructing a path for multi-hop transmission in a wireless communication system having a function of shifting a wireless device from a power saving state to an activated state by using a wakeup signal. There is an effect that it is possible.
  • wireless communications system concerning Embodiment 1 of this invention The figure which shows the structure of the radio
  • the figure which shows the structure of the wireless base station shown in FIG. The figure which shows the structure of the wake-up circuit part shown in FIG.
  • the figure which shows the data format example of the transmission packet before the modulation of the wakeup signal shown in FIG. The figure which shows an example of the command shown in FIG.
  • the figure which shows an example of the transmission packet used when the radio base station shown in FIG. 1 requests data from the radio device.
  • the figure which shows an example of the reception table of the wireless base station shown in FIG. 2 is a flowchart showing an operation example of the wireless device shown in FIG.
  • 1 is a diagram showing a processing circuit that is dedicated hardware for realizing a wireless device and a wireless base station according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is a diagram showing a control circuit including a processor for realizing a wireless device and a wireless base station according to a first embodiment of the present invention.
  • a wireless device, a wireless base station, a wireless communication system, and a wireless communication method according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wireless communication system 30 according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • the wireless communication system 30 according to the first embodiment is a social infrastructure monitoring system for monitoring the state of social infrastructure such as roads, bridges, tunnels, water and sewage systems.
  • the wireless communication system 30 includes wireless devices 10a, 10b, 10c, and 10d equipped with sensors for acquiring various types of environmental information such as inclination, temperature, and moisture content, and the wireless device 10a that acquires environmental information acquired by the sensors. , 10b, 10c, 10d.
  • the wireless devices 10a, 10b, 10c, and 10d may be simply referred to as the wireless device 10 if it is not necessary to distinguish between them.
  • the wireless device 10 is installed in a place to be monitored and acquires environmental information using a sensor. Since there are various places to be monitored by the wireless communication system 30, it may not be possible to connect the power line to the wireless device 10. Therefore, the wireless device 10 is driven by a battery and is required to save power. Until each of the wireless devices 10 receives the wake-up signal 21 addressed to itself, each of the wireless devices 10 is in the power saving state in which the power consumption is lower than that in the activated state. As a result, it is possible to improve the responsiveness while reducing the power consumption of the wireless device 10.
  • the wireless base station 20 is a higher-level device capable of wirelessly communicating with a plurality of wireless devices 10 and capable of shifting the wireless device 10 to an activated state by transmitting a wakeup signal 21.
  • the wireless device 10 performs multi-hop transmission in which the environment information is relayed to another wireless device 10 and transmitted to the wireless base station 20.
  • the communication distance of the wake-up signal 21 is longer than the communication distance of each wireless device 10 transmitting the wireless signal 11.
  • the radio base station 20 transmits a wake-up signal 21 to the radio devices 10a, 10b, 10c, 10d when environmental information of a place to be monitored is required, and activates the radio devices 10a, 10b, 10c, 10d. Shift to the state.
  • the wireless base station 20 can also specify and limit the wireless device 10 to be shifted to the activated state.
  • Each of the wireless devices 10a, 10b, 10c, and 10d that has transitioned to the activated state transmits wireless signals 11a, 11b, 11c, and 11d to the wireless base station 20 after acquiring environmental information of a monitoring target using a sensor or the like. ..
  • the wireless devices 10a and 10b can directly communicate with the wireless base station 20, they directly transmit the wireless signals 11a and 11b to the wireless base station 20. Since the wireless devices 10c and 10d cannot directly communicate with the wireless base station 20, the other wireless device 10d relays the wireless signals 11c and 11d and performs multi-hop transmission.
  • a wake-up signal 21 is used to establish an activation state and a power saving state.
  • switching it is necessary to shift each wireless device 10 to the activated state each time a signal is transmitted. Therefore, as the number of signals transmitted to construct a route increases, power consumption increases. For this reason, in the present embodiment, it is possible to reduce the number of signals transmitted for path construction by using the wake-up signal 21 and improve power saving.
  • the wakeup signal 21 used by the wireless communication system 30 will be described in detail later.
  • radio signals 11a, 11b, 11c, and 11d may be simply referred to as the radio signal 11 when there is no particular need to distinguish between them.
  • the wireless base station 20 also has wireless communication means for transmitting and receiving radio waves of a wireless signal 22 to and from a wide area wireless communication network 40 such as a mobile phone network.
  • the wireless base station 20 can communicate with the server device 50 that stores environmental information via the base station 41 and the network 42 of the wide area wireless communication network 40.
  • the wireless base station 20 can store the environmental information collected by the wireless communication system 30 in the server device 50.
  • the person monitoring the social infrastructure can monitor the state of the monitoring target location where the wireless device 10 is installed, even if he/she is not in the monitoring target location. ..
  • the wireless base station 20 may have the function of the server device 50.
  • the base station 41 of the wide area wireless communication network 40 is a device that aggregates a plurality of mobile terminals in the wide area wireless communication network 40.
  • the function of the mobile terminal is installed in the wireless base station 20. With this function, the wireless base station 20 performs processing such as wireless line control and security with the base station 41 of the wide area wireless communication network 40.
  • the base station 41 of the wide area wireless communication network 40 and the server device 50 are connected via a network 42 mainly composed of a wired line.
  • the network 42 constitutes an IP (Internet Protocol) network using a plurality of routers, optical lines, and the like.
  • IP Internet Protocol
  • the communication protocol that can be used for communication via the network 42 is not limited to IP.
  • the server device 50 is a device that stores the environmental information acquired by the wireless device 10.
  • the server device 50 has a function of allowing a monitor to browse environmental information, and has a function of instructing the wireless base station 20 to acquire environmental information of a place to be monitored.
  • the wireless device 10 includes antennas 101a and 101b, a sensor 102, a wakeup circuit unit 103, a power supply control unit 104, a communication module unit 105, a sensing unit 106, a control unit 107, a power supply unit 108, and a storage unit. And a portion 109.
  • the antennas 101a and 101b and the sensor 102 are shown outside the frame of the wireless device 10 in FIG. 2, they are part of the wireless device 10 in the present embodiment.
  • the sensor 102 may be a device different from the wireless device 10 and may be connected to the wireless device 10.
  • the antenna 101a is an antenna for the wireless device 10 to receive the wake-up signal 21, and the antenna 101b is for transmitting and receiving the wireless signal 11 to and from at least one of the wireless base station 20 and another wireless device 10. It is an antenna. Although the antenna 101a for the wake-up signal 21 and the antenna 101b for the radio signal 11 are separated here, if the frequency bands of the wake-up signal 21 and the radio signal 11 are the same, one antenna is used. You may share.
  • the antenna 101a inputs the received wakeup signal 21 to the wakeup circuit unit 103.
  • the antenna 101b inputs the received wireless signal 11 to the communication module unit 105 and transmits the wireless signal 11 input from the communication module unit 105.
  • the sensor 102 has a function of measuring environmental information such as acceleration, moisture in soil, temperature, humidity, inclination, and wind speed.
  • the sensor 102 acquires environmental information that is a detection value of the sensor according to an instruction from the sensing unit 106, and inputs the acquired environmental information to the sensing unit 106.
  • the wake-up circuit unit 103 determines whether the signal received by the antenna 101a is the wake-up signal 21 addressed to its own device, and transfers the wake-up signal 21 addressed to its own device to the control unit 107.
  • the power supply control unit 104 has a function of controlling the power supply destination of the power supply unit 108.
  • the power supply control unit 104 controls a functional unit to which the power supply unit 108 supplies electric power according to an instruction from the control unit 107.
  • the communication module unit 105 has a wireless interface function of performing transmission/reception processing of the wireless signal 11, and a modem function of performing control for wireless connection with at least one of the other wireless device 10 and the wireless base station 20.
  • the communication module unit 105 inputs the data included in the wireless signal 11 input from the antenna 101b to the control unit 107, generates the wireless signal 11 including the data input from the control unit 107, and transmits the wireless signal 11 from the antenna 101b.
  • the sensing unit 106 sets and controls the sensor 102.
  • the sensing unit 106 causes the sensor 102 to measure environmental information according to an instruction from the control unit 107, and acquires the environmental information from the sensor 102.
  • the sensing unit 106 inputs the acquired environment information to the control unit 107.
  • the control unit 107 is a micro control unit that controls the operation of the wireless device 10.
  • the control unit 107 has a function of instructing the power supply control unit 104 which functional unit in the wireless device 10 is to be supplied with power according to the wakeup signal 21 received by the wakeup circuit unit 103.
  • the control unit 107 can instruct the power supply control unit 104 to supply power to all the functional units of the wireless device 10 when the wireless device 10 shifts to the activated state.
  • the control unit 107 can instruct the power supply control unit 104 to stop the power supply to some of the functional units of the wireless device 10 when shifting the wireless device 10 to the power saving state.
  • the functional unit whose power supply is stopped in the power saving state is, for example, the communication module unit 105.
  • the control unit 107 can temporarily store the environment information acquired by the sensing unit 106 in the storage unit 109.
  • the control unit 107 can also instruct the communication module unit 105 to transmit the environment information stored in the storage unit 109. Further, the control unit 107 can store the data included in the wireless signal 11 input from the communication module unit 105 in the storage unit 109.
  • An example of data included in the wireless signal 11 is environmental information acquired by another wireless device 10.
  • the power supply unit 108 is a battery having a function of supplying electric power for operating the wireless device 10.
  • the power supply unit 108 supplies power to the instructed functional unit according to the instruction from the power supply control unit 104.
  • the storage unit 109 stores setting information such as wireless parameters for operating the wireless device 10.
  • the wireless parameter is read when the wireless device 10 is activated.
  • the storage unit 109 is also used when the sensing unit 106 temporarily stores the environmental information acquired by using the sensor 102.
  • the storage unit 109 may also store environment information acquired by another wireless device 10.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the radio base station 20 shown in FIG.
  • the wireless base station 20 includes antennas 201a, 201b, 201c, a wakeup signal transmitting unit 202, a communication module unit 203, a wide area wireless module unit 204, a group table 205, a receiving table 206, a storage unit 207, It has a power supply unit 208 and a control unit 209.
  • the antenna 201a is an antenna for the wireless base station 20 to transmit a wake-up signal 21 to each wireless device 10.
  • the antenna 201b is an antenna for the wireless base station 20 to transmit the wireless signal 11 to each wireless device 10.
  • the antenna 201c is an antenna for the wireless base station 20 to communicate with the wide area wireless communication network 40.
  • the wakeup signal transmission unit 202 has a function of transmitting a wakeup signal 21 for shifting the wireless device 10 from the power saving state to the activated state.
  • the communication module unit 203 has a wireless interface function for performing transmission/reception processing of the wireless signal 11, and a modem function for performing control for wireless connection with the wireless device 10.
  • the wide area wireless module unit 204 has a wireless communication unit for communicating with a wide area wireless communication network 40 such as a mobile phone network.
  • the wide area wireless module unit 204 has a transfer function for relaying environment information received from the wireless device 10 to the wide area wireless communication network 40.
  • the group table 205 includes a group identifier that identifies a group into which the wireless devices 10 that make up one route are classified when performing multi-hop transmission, and a device identifier that identifies the wireless devices 10 that belong to each group.
  • the group table 205 may also include information indicating the wireless device 10 that needs to operate as a relay terminal in each group.
  • the reception table 206 has a function of storing information included in the wireless signal 11 received by the communication module unit 203.
  • the reception table 206 includes a device identifier indicating the wireless device 10 that is the transmission source of the wireless signal 11, a device identifier included in the wireless signal 11, and the like.
  • the wireless signal 11 includes the device identifier of the wireless device 10 that is the transmission source of the wireless signal 11 and the device identifier of the wireless device 10 that relays the wireless signal 11.
  • the storage unit 207 stores setting information such as wireless parameters for the wireless base station 20 to operate. Then, this wireless parameter is read when the wireless base station 20 is activated.
  • the storage unit 207 can also be used when temporarily storing the environment information received by the communication module unit 203.
  • the power supply unit 208 has a function of supplying electric power for operating the wireless base station 20.
  • the power supply unit 208 can supply power from a commercial power supply to each unit of the wireless base station 20, for example.
  • the control unit 209 has a function of controlling the operation of the wireless base station 20.
  • the control unit 209 has a function of instructing the wakeup signal transmission unit 202 to transmit the wakeup signal 21.
  • the control unit 209 needs to move which wireless device, to which the wireless device 10 which wants to obtain environmental information belongs to which group, as a relay terminal, to the activated state based on the group table 205. It is possible to instruct the generation of the wake-up signal 21 to be transmitted to the wireless device 10 that is to be switched to the activated state.
  • control unit 209 sorts out which wireless device 10 belongs to which group and which wireless device 10 is relayed from the information stored in the reception table 206 after transmitting the wake-up signal 21, and the group table. It has a function of updating 205. Further, the control unit 209 has a function of instructing the wide area wireless module unit 204 to transmit the environment information stored in the storage unit 207 to the wide area wireless communication network 40.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the wakeup circuit unit 103 shown in FIG.
  • the wake-up circuit unit 103 includes a signal amplification unit 301, a filter unit 302, a down conversion unit 303, a demodulation unit 304, a received power measurement unit 305, and a destination determination unit 306.
  • the signal amplification unit 301 amplifies the received signal input from the antenna 101a and inputs the amplified signal to the filter unit 302.
  • the filter unit 302 has a function of passing a signal component in the band used by the wakeup signal 21 and blocking a signal component other than the band used by the wakeup signal 21, and a signal input from the signal amplification unit 301. From, the signal component of the band used by the wakeup signal 21 is extracted. The filter unit 302 inputs the extracted signal component to the down conversion unit 303.
  • the down conversion unit 303 has a function of frequency-converting the signal component input from the filter unit 302 into a base band.
  • the down conversion unit 303 inputs the signal component after frequency conversion to the demodulation unit 304 and the received power measurement unit 305.
  • the demodulation unit 304 has a function of demodulating the signal component input from the down conversion unit 303 and extracting received data.
  • the demodulation unit 304 inputs the extracted received data to the destination determination unit 306.
  • the received power measuring unit 305 measures the received power of the wakeup signal 21 using the signal component input from the down conversion unit 303.
  • the reception power measuring unit 305 inputs the power value indicating the measured reception power to the control unit 107.
  • the destination determination unit 306 determines whether the received wake-up signal 21 is addressed to its own device or another device based on the received data input from the demodulation unit 304, and if it is addressed to its own device, control is performed.
  • the received data is input to the unit 107.
  • FIG. 5 is a diagram showing a data format example of a transmission packet 400 before modulation of the wakeup signal 21 shown in FIG.
  • the transmission packet 400 includes a field for storing the group identifier 401, a field for storing the device identifier 402, a field for the power measurement period 403, a field for storing the command 404, and a command parameter 405. And a field for storing.
  • the field for storing the group identifier 401 and the field for storing the device identifier 402 are collectively referred to as a destination field 406.
  • the group identifier 401 is information for designating the group to which the wireless device 10 targeted for transition to the activated state belongs. A value indicating all the groups can be put in the group identifier 401 and used as the wakeup signal 21 for all the groups.
  • the device identifier 402 is information for designating, on a device-by-device basis, the wireless device 10 targeted for transition to the activated state. A value indicating all the wireless devices 10 may be put in the device identifier 402 and used as the wakeup signal 21 for all the wireless devices 10 belonging to the group identifier 401.
  • the power measurement period 403 is an example of a determination field for determining whether the wireless device 10 that has received the wakeup signal 21 operates as a relay terminal or a slave terminal.
  • the power measurement period 403 is used to measure the received power of the wakeup signal 21.
  • the received power measuring unit 305 can measure the received power of the wakeup signal 21 using the power measurement period 403.
  • the command 404 is information for instructing an operation to be performed after the wireless device 10 that receives the wakeup signal 21 shifts to the activated state.
  • the field in which the command 404 is stored can be referred to as a command field.
  • the command parameter 405 is information for designating a parameter designated by the command 404.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the command 404 shown in FIG.
  • two commands 404 are defined.
  • the value “0” of the command 404 indicates “data request”, and when the value of the command 404 included in the transmission packet 400 of the wakeup signal 21 is “0”, the wireless device 10 indicated by the device identifier 402. Indicates that the environmental information should be acquired and wirelessly transmitted.
  • the value of the command 404 is “1”, it indicates that the group identifier of the wireless device 10 indicated by the device identifier 402 is instructed to be changed to the value of the command parameter 405.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the command parameter 405 shown in FIG.
  • the command parameter 405 stores the changed group identifier of the wireless device 10 indicated by the device identifier 402.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a transmission packet 400a used when the radio base station 20 shown in FIG. 1 makes a request for data to the radio device 10.
  • “0x1” is stored in the group identifier 401 of the transmission packet 400a.
  • “0x1” is a hexadecimal notation of a 4-bit value.
  • “0x2” is stored in the device identifier 402.
  • "0x2" is a hexadecimal notation of a 4-bit value.
  • “0” is stored in the command 404. "0” is a binary notation of a 1-bit value.
  • the wireless base station 20 acquires and transmits environment information to the wireless device 10 whose group identifier 401 belongs to "0x1" and whose device identifier 402 is “0x2". Can give instructions to.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a transmission packet 400b used when the radio base station 20 shown in FIG. 1 instructs the radio device 10 to change the group identifier.
  • “0x3” is stored in the group identifier 401 of the transmission packet 400b.
  • “0x3” is a hexadecimal notation of a 4-bit value.
  • “0x4” is stored in the device identifier 402.
  • “0x4” is a hexadecimal notation of a 4-bit value.
  • “1” is stored in the command 404.
  • “1” is a binary notation of a 1-bit value.
  • “0x5” is stored in the command parameter 405.
  • “0x5” is a hexadecimal notation of a 4-bit value.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a transmission packet 400c used when the radio base station 20 shown in FIG. 1 makes a data request to all the radio devices 10 at the same time.
  • “0xF” is defined as a value indicating all group identifiers and all device identifiers.
  • “0xF” is stored in the group identifier 401 of the transmission packet 400c.
  • “0xF” is a 4-bit value in hexadecimal notation and is defined as a value indicating all group identifiers. Further, “0xF” is also stored in the device identifier 402. “0xF” is a 4-bit value in hexadecimal notation and is defined as a value indicating all device identifiers.
  • the radio base station 20 can instruct all the radio devices 10 belonging to all the groups to acquire and transmit the environmental information.
  • FIG. 11 is a diagram showing a data format example of an environment information packet 500 generated by the wireless device 10 shown in FIG.
  • the environment information packet 500 can include a transmission source device identifier 501, a sensor type number 502, a sensor ID (IDentifier) 503, and sensor data 504.
  • the transmission source device identifier 501 is a value for identifying the wireless device 10 that has generated the environment information packet 500.
  • the number of sensor types 502 indicates the number of types of environmental information included in the environmental information packet 500.
  • the sensor ID 503 is a value for identifying the sensor 102 that has acquired the sensor data 504.
  • the sensor data 504 is a detection value acquired by the sensor 102 indicated by the sensor ID 503.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of an environment information packet 500 generated by the wireless device 10 shown in FIG.
  • the environment information packet 500 includes a transmission source device identifier 501 and a sensor type number 502. Further, the environment information packet 500 includes the sensor ID 503 and the sensor data 504 as many as the number of sensor types 502.
  • Each of the wireless devices 10 included in the wireless communication system 30 generates an environment information packet 500 as shown in FIG. 12 when a data request is made from the wireless base station 20.
  • the wireless device 10 When the wireless device 10 operates as a slave terminal, the wireless device 10 directly transmits the environment information packet 500 as the wireless signal 11.
  • the wireless device 10 When the wireless device 10 operates as a relay terminal, the wireless device 10 generates and transmits a transmission signal including the environment information packet 500 received from another wireless device 10 and the environment information packet 500 generated by itself.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a relay packet 600 generated by the wireless device 10 operating as a relay terminal.
  • the relay packet 600 includes an environment information packet 500a generated by the wireless device 10 that generates the relay packet 600, environment information packets 500b and 500c received from another wireless device 10, and the number of relay packets 602.
  • the number of relay packets 602 indicates the number of environment information packets 500 relayed by the relay packet 600.
  • the relay packet 600 includes the environment information packets 500b and 500c as the information received from the other wireless device 10, the relay packet 600 may include the relay packet 600 received from the other wireless device 10 operating as a relay terminal. Good.
  • FIG. 14 is a diagram showing a topology example of the wireless communication system 30 according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • This topology includes one wireless base station 20 and six wireless devices 10a to 10f.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the group table 205 of the radio base station 20 shown in FIG.
  • the group table 205 in the case of the topology shown in FIG. 14 is shown. Since there are three wireless devices 10a, 10b, and 10c that arrive from the wireless base station 20 without relaying, there are three groups in the group table 205, and a group identifier is assigned to each group. Further, the device identifier of the wireless device 10 belonging to the group is stored in each group identifier.
  • a group having a group identifier “0x1”, a group having a group identifier “0x2”, and a group having a group identifier “0x3” are shown.
  • the wireless device 10a having the device identifier “0x2” belongs to the group having the group identifier “0x1”.
  • the wireless device 10b with the device identifier “0x1”, the wireless device 10d with the device identifier “0x3”, and the wireless device 10e with the device identifier “0x4” belong to the group with the group identifier “0x2”.
  • the wireless device 10c having the device identifier “0x6” and the wireless device 10f having the device identifier “0x5” belong to the group having the group identifier “0x3”.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the reception table 206 of the radio base station 20 shown in FIG. In this example, an example of the reception table 206 generated when the wireless communication system 30 configured with the topology shown in FIG. 14 is broadcast using the transmission packet 400 of the wakeup signal 21 shown in FIG. 10 is shown.
  • the transmission source device identifier indicates the transmission source wireless device 10 of the signal received by the wireless base station 20, and the device identifier included in the data includes the environment information packet 500 transmitted by the transmission source wireless device 10 or The device identifier included in the relay packet 600 is shown.
  • the number of device identifiers indicates the number of device identifiers included in the data.
  • FIG. 17 is a flowchart showing an operation example of the wireless device 10 shown in FIG.
  • the wakeup circuit unit 103 determines whether or not the wakeup signal 21 is received (step S100).
  • the wireless device 10 shifts to the reception waiting state of the wake-up signal 21 and repeats the process of step S100 until the wake-up signal 21 is received.
  • the wakeup circuit unit 103 When the wakeup signal 21 is received (step S100: Yes), the wakeup circuit unit 103 subsequently performs reception processing of the wakeup signal 21, such as signal amplification, filter processing, and down conversion, and the received power of the wakeup signal 21. Is measured, and the data included in the wakeup signal 21 is extracted (step S101).
  • the destination determination unit 306 of the wakeup circuit unit 103 determines whether or not the group identifier included in the received wakeup signal 21 and its own group identifier held in advance match (step S102). ..
  • step S102 When the group identifiers do not match (step S102: No), the wakeup circuit unit 103 shifts to the reception waiting state of the wakeup signal 21 and repeats the processing of step S100 until the wakeup signal 21 is received.
  • step S102 If the group identifiers match (step S102: Yes), does the destination determination unit 306 of the wakeup circuit unit 103 match the device identifier included in the wakeup signal 21 with its own device identifier held in advance? It is determined whether or not (step S103). When the device identifiers included in the wakeup signal 21 indicate all the wireless devices 10, the destination determination unit 306 can determine that the device identifiers match.
  • step S103 If the device identifiers do not match (step S103: No), the wakeup circuit unit 103 shifts to the standby state for the wakeup signal 21 and repeats the process of step S100 until the wakeup signal 21 is received.
  • step S103 When the device identifiers match (step S103: Yes), the wakeup circuit unit 103 extracts the data included in the wakeup signal 21 and inputs the data to the control unit 107, and the control unit 107 causes the command in the wakeup signal 21 to be input. Determines whether it is a data request (step S104).
  • the command in the wakeup signal 21 is a data request or a group identifier change, as shown in FIG.
  • step S104 When the command in the wakeup signal 21 is not a data request (step S104: No), that is, when the group identifier is changed, the control unit 107 of the wireless device 10 sets the group identifier held in the wireless device 10 to The group identifier is changed to the command identifier included in the received wakeup signal 21 (step S105). After performing the process of step S104, the wireless device 10 shifts to the standby state for the wakeup signal 21 and repeats the process of step S100 until the wakeup signal 21 is received.
  • step S104 When the command in the wakeup signal 21 is a data request (step S104: Yes), the control unit 107 of the wireless device 10 instructs the power supply control unit 104 to activate the communication module unit 105 and the sensing unit 106 (step S104). S106).
  • the sensing unit 106 acquires environmental information using the sensor 102 (step S107). After acquiring the environment information, the control unit 107 instructs the power supply control unit 104 to stop the sensing unit 106 (step S108).
  • the control unit 107 determines whether the received power of the wakeup signal 21 is equal to or more than the threshold value (step S109). For example, when the wake-up signal 21 and the radio signal 11 are transmitted using the same frequency band, the attenuation of the signal power due to the distance is almost the same. At this time, it is assumed that the link budget for wireless communication between the wireless base station 20 and the wireless device 10 is 20 dB, and the wakeup signal 21 transmitted by the wireless base station 20 is transmitted with a transmission power of 10 dBm. When the received power of the wake-up signal 21 in the wireless device 10 is -10 dBm or less, the signal power is attenuated more than the link budget of wireless communication, and thus wireless communication is performed with the wireless base station 20 via the relay terminal. There is a need. Therefore, it is advisable to set the received power, which is assumed to be signal attenuation that cannot be secured for the link budget of wireless communication, as the threshold value.
  • the frequency bands used by the wakeup signal 21 and the wireless signal 11 are different, and it is necessary to set the threshold value according to the configuration of the wireless communication system 30 to be constructed.
  • step S109 When the received power is equal to or higher than the threshold value (step S109: Yes), the control unit 107 determines to operate the wireless device 10 as a relay terminal, and receives environmental information from another wireless device 10 for a certain period (step S110). ). The control unit 107 combines the received environment information to generate the relay packet 600 (step S111).
  • the control unit 107 controls the transmission power based on the reception power of the wakeup signal 21. (Step 112). Specifically, the control unit 107 instructs the communication module unit 105 to change the transmission power based on the reception power. For example, assume that the link budget for wireless communication between the wireless base station 20 and the wireless device 10 is 20 dB, and the wake-up signal 21 transmitted by the wireless base station 20 is transmitted with a transmission power of 10 dBm. When the reception power X [dBm] of the wake-up signal 21 in the wireless device 10 is assumed, the signal attenuation amount is assumed to be (X-10) [dB], and the transmission power has a margin of (20+X-10) [DB]. Therefore, the transmission power control can be performed within the range that does not exceed this value. Note that the above is an example, and an appropriate transmission power control method changes depending on the configuration of the wireless communication system 30 to be constructed.
  • step S109 When the received power of the wakeup signal 21 is less than the threshold value (step S109: No), the control unit 107 omits the processing of steps S110 to S112.
  • the control unit 107 causes the communication module unit 105 to transmit the environment information to the wireless base station 20 (step S113).
  • the environment information is transmitted in the state of the relay packet 600 as shown in FIG. 13 when the reception power of the wakeup signal 21 is equal to or more than the threshold value, and the reception power of the wakeup signal 21 is less than the threshold value. Will be transmitted in the state of the environment information packet 500 shown in FIG.
  • control unit 107 instructs the power supply control unit 104 to stop the communication module unit 105 (step S114). After the processing of step S114, the control unit 107 shifts to the standby state for the wakeup signal 21 and repeats the processing of step S100 until the wakeup signal 21 is received.
  • FIG. 18 is a flowchart showing the update processing of the group table 205 of the wireless base station 20 shown in FIG.
  • the wireless base station 20 makes a data request to the wireless device 10 in the wireless communication system 30 by the wake-up signal 21, and then updates the contents of the group table 205 based on the data stored in the reception table 206.
  • the control unit 209 of the wireless base station 20 determines whether or not there is data with the number of device identifiers of “1” in the reception table 206 (step S200). When there is data in which the number of device identifiers is “1” (step S200: Yes), the control unit 209 determines that the number of device identifiers is the number of device identifiers among the data in the reception table 206 in which the number of device identifiers is “2” or more. The device identifier that matches the device identifier included in the data of "1" is deleted (step S201). This is a process for dividing the group identifier so that the wireless device 10 that can wirelessly communicate with the wireless base station 20 without relaying is relayed by another wireless device 10. ..
  • the control unit 209 performs a reflection process on the group table 205 (step S202a).
  • the reflection process on the group table 205 includes a process of reflecting the data of the reception table 206 on the group table 205, a process of allocating a group identifier, and a wake command to instruct the wireless device 10 belonging to the group to change the group identifier.
  • the process of transmitting the up signal 21 is included.
  • step S203 the control unit 209 deletes the data from the reception table 206 (step S203).
  • the processing from step S200 to step S203 is repeated until there is no data whose device identifier number is "1".
  • Step S204 is a process of confirming whether or not the environment information packet 500 transmitted by the wireless device 10 operating as a slave terminal has reached the wireless base station 20 via a plurality of routes.
  • the control unit 209 determines whether or not there is a duplicate device identifier based on the search result of step S204 (step S205). If there is a duplicate device identifier (step S205: Yes), the control unit 209 determines the group to which the wireless device 10 indicated by the duplicate device identifier belongs (step S206). For example, the control unit 209 can determine the group to which the wireless device 10 indicated by the duplicate device identifier belongs, based on the number of device identifiers. For example, the wireless device 10 indicated by the duplicate device identifier is The group to which it belongs can be the group with the smallest number of device identifiers.
  • the control unit 209 edits the reception table 206 based on the group determined in step S206 (step S207). Specifically, the control unit 209 can delete the duplicate device identifier from the data in the reception table 206 other than the group determined in step S206.
  • step S202b the control unit 209 performs a reflection process on the group table 205 (step S202b). Since the specific processing content of step S202b is the same as that of step S202a, detailed description thereof is omitted here. After the processing of step S202b, the control unit 209 returns to the processing of step S200.
  • step S205 If there is no duplicate device identifier (step S205: No), the control unit 209 performs a reflection process on the group table 205 (step S202c). Since the specific processing content of step S202c is the same as that of step S202a, detailed description thereof will be omitted here. After the processing of step S202c, the control unit 209 deletes the data in the reception table 206 (step S208).
  • FIG. 19 is a sequence diagram until the wireless base station 20 broadcasts the wake-up signal 21 and acquires the environment information of all wireless devices 10 in the wireless communication system 30 shown in FIG.
  • the wireless base station 20 and the wireless devices 10a to 10f perform activation processing (step S300).
  • the start-up process here includes the setting of parameters required for communication from the initial setting of the external interface and the like.
  • the wireless devices 10a to 10f enter a power-saving state waiting for reception of the wakeup signal 21 (step S301). At this time, the wireless devices 10a to 10f stop the power supply to the functional units unrelated to the reception of the wakeup signal 21.
  • the radio base station 20 instructs the radio devices 10a to 10f to broadcast a wake-up signal 21 and transmit the environmental information to all the radio devices 10a to 10f (step S302).
  • Each of the wireless devices 10a to 10f receives the wake-up signal 21 transmitted by the wireless base station 20 (step S303). At this time, each wireless device 10 performs the processes of steps S100 to S106 of FIG.
  • each wireless device 10 determines whether each wireless device 10 operates as a relay terminal or a slave terminal based on the received power of the wakeup signal 21.
  • the wireless devices 10a, 10b, 10c operate as relay terminals and the wireless devices 10d, 10e, 10f operate as slave terminals.
  • Each of the wireless devices 10a to 10f acquires environmental information using the sensor 102 (step S304).
  • the wireless devices 10a, 10b, and 10c that operate as relay terminals start waiting for a wireless signal of the slave terminal here (step S305).
  • the wireless devices 10d, 10e, and 10f that operate as slave terminals generate the environment information packet 500 and transmit it as the wireless signal 11 (step S306).
  • the wireless device 10a does not receive the wireless signal 11 from any of the slave terminals, and the wireless devices 10b and 10c receive the wireless signal 11 from the wireless devices 10d, 10e, and 10f.
  • the wireless devices 10d, 10e, and 10f operating as the slave terminals shift to a power saving state in which they wait for the wakeup signal 21 (step S301a).
  • the wireless devices 10a, 10b, and 10c operating as relay terminals finish waiting for the wireless signal of the slave terminal (step S307).
  • the wireless devices 10a, 10b, and 10c generate the relay packet 600 including the environment information included in the wireless signal received from the slave terminal (step S308).
  • the wireless devices 10a, 10b, and 10c perform transmission power control for adjusting the transmission power based on the reception power of the wakeup signal 21 received in step S303 (step S309). Then, the wireless devices 10a, 10b, and 10c use the adjusted transmission power to transmit the wireless signal 11 of the relay packet 600 to the wireless base station 20 (step S310).
  • the wireless devices 10a, 10b, 10c After transmitting the wireless signal 11 of the relay packet 600 to the wireless base station 20, the wireless devices 10a, 10b, 10c enter a power saving state in which they wait for the reception of the wakeup signal 21 (step S301b).
  • the radio base station 20 having received the relay packet 600 updates the group table 205 shown in FIG. 18 based on the reception table 206 including the data of the received relay packet 600 (step S311).
  • the antennas 101a, 101b, 201a, 201b, 201c of the wireless device 10 and the wireless base station 20 are antenna elements.
  • the wakeup circuit unit 103, the power supply control unit 104, the communication module unit 105, the sensing unit 106, and the control unit 107 of the wireless device 10, the wakeup signal transmission unit 202, the communication module unit 203, and the wide area wireless module unit of the wireless base station 20. 204 and the control part 209 are implement
  • the processing circuit may be dedicated hardware, or may be a control circuit including a memory and a processor that executes a program stored in the memory.
  • FIG. 20 is a diagram showing a processing circuit 90 which is dedicated hardware for realizing the wireless device 10 and the wireless base station 20 according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • the processing circuit 90 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof.
  • FIG. 21 is a diagram showing a control circuit 91 including a processor for realizing the wireless device 10 and the wireless base station 20 according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • the control circuit 91 includes a processor 92 and a memory 93.
  • the processor 92 is a CPU (Central Processing Unit), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), and the like.
  • the memory 93 is a non-volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), and an EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). Or, it is a volatile semiconductor memory, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD (Digital Versatile Disk), or the like.
  • the memory 93 can store a computer program describing the processing of each component of the wireless device 10 and the wireless base station 20.
  • the processor 92 can realize the function of each component of the wireless device 10 and the wireless base station 20 by reading and executing the computer program stored in the memory 93.
  • the memory 93 is also used as a temporary memory in each process executed by the processor 92.
  • the wakeup signal 21 indicates whether the wireless device 10 that has received the wakeup signal 21 operates as a relay terminal or a slave terminal.
  • a judgment field for judging is included.
  • the wireless device 10 can use this determination field to determine whether to operate as a relay terminal or a slave terminal.
  • the wireless device 10 can perform the route control using the wake-up signal 21 received from the wireless base station 20 without wirelessly communicating the route control packet. Therefore, in the wireless communication system having the function of shifting the wireless device from the power saving state to the activated state by using the wakeup signal 21, it becomes possible to enhance the power saving property when constructing the route for performing the multi-hop transmission. ..
  • the determination field of the wakeup signal 21 is a field for measuring the received power of the wakeup signal 21.
  • the wireless device 10 can measure the received power of the wake-up signal 21 and determine whether to operate as a relay terminal or a slave terminal based on the received power. With such a configuration, the wireless device 10 can realize multi-hop transmission according to the state of the wireless communication system 30 at that time.
  • the determination field is used as a field for measuring the received power, and it is determined whether the device itself operates as a relay terminal or a slave terminal, but the present invention is not limited to this example. There is no limitation, and a field for determining whether the other wireless device 10 operates as a relay terminal or a slave terminal may be defined.
  • the wake-up signal 21 includes a command field for storing a command 404 instructing an operation to be performed after the wireless device 10 that has received the wake-up signal 21 enters the activated state. .
  • the control unit 107 of the wireless device 10 interprets the command stored in the command field according to a predefined standard, and the wireless device 10 can operate according to the command.
  • the radio base station 20 can use the wakeup signal 21 to instruct the radio device 10 to perform an operation.
  • such a function can be used by the wireless base station 20 to request data from the wireless device 10 or change the group identifier.
  • the wireless communication system 30 described in the above first embodiment is suitable for a system in which power saving is required, for example, when the wireless device 10 is battery-powered.
  • the wireless device 10 includes the sensor 102 and is used in the social infrastructure monitoring system, the wireless device 10 is installed in various places, and thus the wireless communication system 30 described in the first embodiment is suitable. ..
  • the wireless base station 20 also has a function of updating the group table 205 based on the data received from the wireless device 10. As a result, it becomes possible to maintain the route for multi-hop transmission in an optimum state according to the situation of the wireless communication system 30.

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Abstract

ウェイクアップ信号に応じて、起動状態よりも消費電力が低い省電力状態から前記起動状態に移行することが可能な無線装置（１０）であって、ウェイクアップ信号は、当該ウェイクアップ信号を受信した無線装置（１０）が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定するための判定フィールドを含み、無線装置（１０）宛てのウェイクアップ信号を受信すると、判定フィールドから無線装置（１０）が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定する制御部（１０７）、を備えることを特徴とする。

Description

無線装置、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法
　本発明は、ウェイクアップ信号を用いて、無線装置を、起動状態よりも消費電力の低い省電力状態から起動状態に移行させることが可能な無線装置、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
　バッテリ駆動の無線装置など、省電力性が求められる無線装置では、起動状態よりも消費電力の低い省電力状態と起動状態とを間欠的に繰り返すことで、消費電力を低下させることが考えられる。この場合、省電力状態を長くするほど省電力性は高くなるが、応答性が低くなり、省電力性と応答性とはトレードオフの関係にある。
　また、省電力性が求められる無線装置では、送信電力を上げて通信距離を伸ばすことができないため、無線装置が無線基地局と直接通信できない場合、複数の無線装置を経由して信号を伝送するマルチホップ伝送が行われることがある。マルチホップ伝送を行う場合には、各無線装置が信号を送信するときに使用する経路を構築する必要がある。
　特許文献１には、マルチホップ伝送を行う無線通信システムにおいて、ウェイクアップ信号を用いて、無線装置を省電力状態から起動状態に移行させる技術が開示されている。このような技術を使用することで、省電力性と応答性とを両立させている。この無線通信システムでは、制御パケットを用いてマルチホップ伝送に用いる経路を構築している。
特開２０１５－１７７２８３号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ウェイクアップ信号で無線装置を起動状態に移行させた後、無線装置が起動状態でいる間にマルチホップ伝送に用いる経路を構築する制御パケットを送信し、省電力状態に移行する処理を繰返し行う。制御パケットの数だけ無線装置をウェイクアップ信号により起動状態に移行させる必要があるため、無線装置の数が多い場合、無線装置の起動回数が多くなり、省電力性が低下するという問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ウェイクアップ信号を用いて無線装置を省電力状態から起動状態に移行させる機能を有する無線通信システムにおいて、マルチホップ伝送を行う経路を構築する際の省電力性を高めることが可能な無線装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ウェイクアップ信号に応じて、起動状態よりも消費電力が低い省電力状態から起動状態に移行することが可能な無線装置であって、ウェイクアップ信号は、当該ウェイクアップ信号を受信した無線装置が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定するための判定フィールドを含み、無線装置宛てのウェイクアップ信号を受信すると、判定フィールドから無線装置が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定する制御部、を備えることを特徴とする。
　本発明にかかる無線装置は、ウェイクアップ信号を用いて無線装置を省電力状態から起動状態に移行させる機能を有する無線通信システムにおいて、マルチホップ伝送を行う経路を構築する際の省電力性を高めることが可能であるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１にかかる無線通信システムの構成を示す図 図１に示す無線装置の構成を示す図 図１に示す無線基地局の構成を示す図 図２に示すウェイクアップ回路部の構成を示す図 図１に示すウェイクアップ信号の変調前の送信パケットのデータフォーマット例を示す図 図５に示すコマンドの一例を示す図 図５に示すコマンドパラメータの一例を示す図 図１に示す無線基地局が無線装置にデータの要求を行う場合に使用される送信パケットの一例を示す図 図１に示す無線基地局が無線装置にグループ識別子の変更を指示する場合に使用される送信パケットの一例を示す図 図１に示す無線基地局が全ての無線装置に対して同時にデータ要求する場合に使用される送信パケットの一例を示す図 図２に示す無線装置が生成する環境情報パケットのデータフォーマット例を示す図 図２に示す無線装置が生成する環境情報パケットの一例を示す図 中継端末として動作する無線装置が生成する中継パケットの一例を示す図 本発明の実施の形態１にかかる無線通信システムのトポロジー例を示す図 図３に示す無線基地局のグループテーブルの一例を示す図 図３に示す無線基地局の受信テーブルの一例を示す図 図２に示す無線装置の動作例を示すフローチャート 図３に示す無線基地局のグループテーブルの更新処理を示すフローチャート 図１に示す無線通信システムにおいて、無線基地局がウェイクアップ信号をブロードキャストして全無線装置の環境情報を取得するまでのシーケンス図 本発明の実施の形態１にかかる無線装置および無線基地局を実現するための専用のハードウェアである処理回路を示す図 本発明の実施の形態１にかかる無線装置および無線基地局を実現するためのプロセッサを備える制御回路を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる無線装置、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる無線通信システム３０の構成を示す図である。実施の形態１にかかる無線通信システム３０は、道路、橋、トンネル、上下水道といった社会インフラの状態を監視するための社会インフラ監視システムである。無線通信システム３０は、傾斜、温度、水分含有量など様々な種類の環境情報を取得するためのセンサを搭載する無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、センサが取得した環境情報を無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから収集する無線基地局２０とを有する。
　なお、以下の説明中で無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれを特に区別する必要のない場合、単に無線装置１０と称する場合がある。
　無線装置１０は、監視対象となる場所に設置され、センサを用いて環境情報を取得する。無線通信システム３０の監視対象となる場所は、多岐にわたるため、電源線と無線装置１０とを接続することができない場合もある。このため、無線装置１０は、バッテリ駆動であり、省電力性が求められる。無線装置１０のそれぞれは、自装置宛てのウェイクアップ信号２１を受信するまでは、起動状態よりも消費電力の低い省電力状態とする。これにより、無線装置１０の消費電力を低減しつつ、応答性を向上させることができる。無線基地局２０は、複数の無線装置１０と無線通信可能であり、ウェイクアップ信号２１を送信することで無線装置１０を起動状態に移行させることのできる上位装置である。
　また、無線装置１０が設置される場所によっては、無線基地局２０と直接無線通信することができないこともある。この場合、無線装置１０は、他の無線装置１０に環境情報を中継させて無線基地局２０まで伝送するマルチホップ伝送を行う。なお、ウェイクアップ信号２１の通信距離は、各無線装置１０が無線信号１１を伝送する通信距離よりも長い。
　無線基地局２０は、監視対象となる場所の環境情報が必要となったときにウェイクアップ信号２１を無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに送信し、無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを起動状態に移行させる。なお、無線基地局２０は、起動状態に移行させる無線装置１０を指定して制限することもできる。
　起動状態に移行した無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれは、センサなどを用いて監視対象の環境情報を取得した後に、無線信号１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを無線基地局２０に送信する。図１に示す例では、無線装置１０ａ，１０ｂは、直接、無線基地局２０と通信できるため、無線信号１１ａ，１１ｂを無線基地局２０に直接送信する。無線装置１０ｃ，１０ｄは、直接、無線基地局２０と通信することができないため、他の無線装置１０ｄが無線信号１１ｃ，１１ｄを中継し、マルチホップ伝送を行う。
　マルチホップ伝送を行うためには、各無線装置１０から無線基地局２０までの経路を構築する必要があるが、無線装置１０のようにウェイクアップ信号２１を用いて起動状態と省電力状態とを切り替える場合、信号を送信する度に各無線装置１０を起動状態に移行させる必要があるため、経路を構築するために送信する信号が多くなるほど、消費電力が増大してしまう。このため、本実施の形態では、ウェイクアップ信号２１を用いて、経路構築のために送信する信号の数を低減し、省電力性を高めることが可能である。無線通信システム３０が用いるウェイクアップ信号２１については、後に詳述する。
　以下の説明中において、無線信号１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれを特に区別する必要がないときには、単に無線信号１１と称することがある。
　無線基地局２０は、携帯電話網などの広域無線通信網４０と無線信号２２の電波を送受信する無線通信手段も有している。具体的には、無線基地局２０は、広域無線通信網４０の基地局４１およびネットワーク４２を介して、環境情報を蓄積するサーバ装置５０と通信することができる。無線基地局２０は、無線通信システム３０で収集した環境情報を、サーバ装置５０に蓄積させることができる。社会インフラの監視者は、サーバ装置５０に蓄積された環境情報を用いることで、監視対象とする場所に居なくても、無線装置１０が設置された監視対象場所の状態を監視することができる。なお、サーバ装置５０の機能を無線基地局２０が有していてもよい。
　無線基地局２０の広域無線通信網４０との無線通信手段としては、携帯電話で利用されるＷ－ＣＤＭＡ（Wideband－Code　Division　Multiple　Access）、ＬＴＥ（Long　Term　Evolution）などが挙げられる。広域無線通信網４０の基地局４１は、広域無線通信網４０において複数の携帯端末を集約する装置である。実施の形態１では、携帯端末の機能は、無線基地局２０内に搭載されている。そして、この機能によって無線基地局２０は、広域無線通信網４０の基地局４１との間の無線回線制御およびセキュリティなどの処理を行う。
　広域無線通信網４０の基地局４１とサーバ装置５０との間は、主に有線回線で構成されるネットワーク４２を介して接続されている。ネットワーク４２は、複数のルータ、光回線などを用いてＩＰ（Internet　Protocol）ネットワークを構成する。なお、以下ネットワーク４２を介した通信では、通信プロトコルとしてＩＰを用いる例を説明する。ただし、ネットワーク４２を介した通信で用いることのできる通信プロトコルはＩＰに限定されない。
　サーバ装置５０は、無線装置１０が取得した環境情報を蓄積する装置である。サーバ装置５０は、監視者が環境情報を閲覧する機能を有し、無線基地局２０に監視対象とする場所の環境情報の取得を指示する機能を有する。
　図２は、図１に示す無線装置１０の構成を示す図である。無線装置１０は、アンテナ１０１ａ，１０１ｂと、センサ１０２と、ウェイクアップ回路部１０３と、電源制御部１０４と、通信モジュール部１０５と、センシング部１０６と、制御部１０７と、電源部１０８と、記憶部１０９とを有する。なお、アンテナ１０１ａ，１０１ｂおよびセンサ１０２は、図２では無線装置１０の枠外に示されているが、本実施の形態では、無線装置１０の一部とする。なお、センサ１０２は、無線装置１０と異なる装置であって、無線装置１０に接続されてもよい。
　アンテナ１０１ａは、無線装置１０がウェイクアップ信号２１を受信するためのアンテナであり、アンテナ１０１ｂは、無線基地局２０および他の無線装置１０の少なくとも一方との間で無線信号１１を送受信するためのアンテナである。なお、ここでは、ウェイクアップ信号２１用のアンテナ１０１ａと、無線信号１１用のアンテナ１０１ｂとを分けているが、ウェイクアップ信号２１および無線信号１１の周波数帯が同じである場合、１つのアンテナで共用してもよい。アンテナ１０１ａは、受信したウェイクアップ信号２１をウェイクアップ回路部１０３に入力する。アンテナ１０１ｂは、受信した無線信号１１を通信モジュール部１０５に入力すると共に、通信モジュール部１０５から入力される無線信号１１を送信する。
　センサ１０２は、加速度、土中の水分、温度、湿度、傾斜、風速などの環境情報を測定する機能を有する。センサ１０２は、センシング部１０６からの指示に従ってセンサの検出値である環境情報を取得し、取得した環境情報をセンシング部１０６に入力する。
　ウェイクアップ回路部１０３は、アンテナ１０１ａが受信した信号が自装置宛てのウェイクアップ信号２１であるか否かを判断し、自装置宛てのウェイクアップ信号２１を制御部１０７に転送する。
　電源制御部１０４は、電源部１０８の電力供給先を制御する機能を有する。電源制御部１０４は、制御部１０７からの指示に従って、電源部１０８が電力を供給する機能部を制御する。
　通信モジュール部１０５は、無線信号１１の送受信処理を行う無線インタフェース機能と、他の無線装置１０および無線基地局２０の少なくとも一方と無線接続するための制御を行うモデム機能とを有する。通信モジュール部１０５は、アンテナ１０１ｂから入力される無線信号１１に含まれるデータを制御部１０７に入力すると共に、制御部１０７から入力されるデータを含む無線信号１１を生成して、アンテナ１０１ｂから送信させる。
　センシング部１０６は、センサ１０２の設定および制御を行う。センシング部１０６は、制御部１０７からの指示に従って、センサ１０２に環境情報を測定させて、センサ１０２から環境情報を取得する。センシング部１０６は、取得した環境情報を制御部１０７に入力する。
　制御部１０７は、無線装置１０の動作を制御するマイクロコントロールユニットである。制御部１０７は、ウェイクアップ回路部１０３が受信したウェイクアップ信号２１に応じて、無線装置１０内のどの機能部に電力を供給するかを電源制御部１０４に指示する機能を有する。制御部１０７は、無線装置１０を起動状態に移行させるとき、無線装置１０の全機能部に電力を供給するように、電源制御部１０４に指示することができる。制御部１０７は、無線装置１０を省電力状態に移行させるとき、無線装置１０の機能部のうち、一部への電力供給を停止させるように、電源制御部１０４に指示することができる。省電力状態において電力供給が停止される機能部は、例えば、通信モジュール部１０５である。
　制御部１０７は、センシング部１０６が取得した環境情報を、記憶部１０９に一時的に保存することができる。また、制御部１０７は、記憶部１０９に記憶された環境情報を送信するように、通信モジュール部１０５に指示することができる。さらに制御部１０７は、通信モジュール部１０５から入力された無線信号１１に含まれるデータを記憶部１０９に記憶させることができる。無線信号１１に含まれるデータの一例としては、他の無線装置１０が取得した環境情報が挙げられる。
　電源部１０８は、無線装置１０が動作するための電力を供給する機能を有するバッテリである。電源部１０８は、電源制御部１０４からの指示に従って、指示された機能部に電力を供給する。
　記憶部１０９は、無線装置１０が動作するための無線パラメータなどの設定情報を格納している。無線パラメータは、無線装置１０の起動時に読み出される。また、記憶部１０９は、センシング部１０６がセンサ１０２を使用して取得した環境情報を一時的に保存するときにも用いられる。また、記憶部１０９には、他の無線装置１０が取得した環境情報が保存されることもある。
　図３は、図１に示す無線基地局２０の構成を示す図である。無線基地局２０は、アンテナ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃと、ウェイクアップ信号送信部２０２と、通信モジュール部２０３と、広域無線モジュール部２０４と、グループテーブル２０５と、受信テーブル２０６と、記憶部２０７と、電源部２０８と、制御部２０９とを有する。
　アンテナ２０１ａは、無線基地局２０が各無線装置１０にウェイクアップ信号２１を送信するためのアンテナである。アンテナ２０１ｂは、無線基地局２０が各無線装置１０と無線信号１１の伝送を行うためのアンテナである。アンテナ２０１ｃは、無線基地局２０が広域無線通信網４０と通信するためのアンテナである。
　ウェイクアップ信号送信部２０２は、無線装置１０を省電力状態から起動状態に移行させるためのウェイクアップ信号２１を送信する機能を有する。
　通信モジュール部２０３は、無線信号１１の送受信処理を行う無線インタフェース機能と、無線装置１０と無線接続するための制御を行うモデム機能とを有する。広域無線モジュール部２０４は、携帯電話網などの広域無線通信網４０と通信するための無線通信手段を有している。広域無線モジュール部２０４は、無線装置１０から受信する環境情報を、広域無線通信網４０に中継するための転送機能を有する。
　グループテーブル２０５は、マルチホップ伝送を行う際に、１つの経路を構成する無線装置１０を分類したグループを識別するグループ識別子と、各グループに属する無線装置１０を識別する装置識別子とを含む。また、グループテーブル２０５は、各グループにおいて中継端末として動作する必要がある無線装置１０を示す情報を含んでもよい。
　受信テーブル２０６は、通信モジュール部２０３が受信した無線信号１１に含まれる情報を格納する機能を有する。受信テーブル２０６には、無線信号１１の送信元の無線装置１０を示す装置識別子、無線信号１１に含まれる装置識別子などが含まれる。無線信号１１には、当該無線信号１１の送信元の無線装置１０の装置識別子と、無線信号１１を中継した無線装置１０の装置識別子とが含まれている。
　記憶部２０７は、無線基地局２０が動作するための無線パラメータなどの設定情報を格納している。そして、この無線パラメータは、無線基地局２０の起動時に読み出される。また、記憶部２０７は、通信モジュール部２０３で受信した環境情報を一時的に保存するときにも使用することができる。
　電源部２０８は、無線基地局２０が動作するための電力を供給する機能を有している。電源部２０８は、例えば、商用電源からの電力を無線基地局２０の各部に供給することができる。
　制御部２０９は、無線基地局２０の動作を制御する機能を有する。例えば、制御部２０９は、ウェイクアップ信号送信部２０２にウェイクアップ信号２１の送信を指示する機能を有する。制御部２０９は、ウェイクアップ信号２１の生成を指示するとき、グループテーブル２０５に基づいて、環境情報を取得したい無線装置１０がどのグループに属してどの無線装置を中継端末として起動状態に移行させる必要があるかを判断し、起動状態に移行させる無線装置１０へ送信するウェイクアップ信号２１の生成を指示することができる。
　また制御部２０９は、ウェイクアップ信号２１を送信した後に、受信テーブル２０６に格納された情報から、どの無線装置１０がどのグループに属してどの無線装置１０を中継したかを整理して、グループテーブル２０５を更新する機能を有する。さらに制御部２０９は、記憶部２０７に格納された環境情報を広域無線通信網４０に送信するように広域無線モジュール部２０４に指示する機能を有する。
　図４は、図２に示すウェイクアップ回路部１０３の構成を示す図である。ウェイクアップ回路部１０３は、信号増幅部３０１と、フィルタ部３０２と、ダウンコンバージョン部３０３と、復調部３０４と、受信電力測定部３０５と、宛先判定部３０６とを備える。
　信号増幅部３０１は、アンテナ１０１ａから入力される受信信号を増幅させ、増幅後の信号をフィルタ部３０２に入力する。フィルタ部３０２は、ウェイクアップ信号２１が使用する帯域の信号成分を通過させて、ウェイクアップ信号２１が使用する帯域以外の信号成分を遮断する機能を有し、信号増幅部３０１から入力される信号から、ウェイクアップ信号２１が使用する帯域の信号成分を取り出す。フィルタ部３０２は、取出した信号成分をダウンコンバージョン部３０３に入力する。
　ダウンコンバージョン部３０３は、フィルタ部３０２から入力される信号成分をベースバンドに周波数変換する機能を有する。ダウンコンバージョン部３０３は、周波数変換後の信号成分を復調部３０４および受信電力測定部３０５に入力する。
　復調部３０４は、ダウンコンバージョン部３０３から入力される信号成分を復調して受信データを取り出す機能を有する。復調部３０４は、取り出した受信データを宛先判定部３０６に入力する。
　受信電力測定部３０５は、ダウンコンバージョン部３０３から入力される信号成分を用いて、ウェイクアップ信号２１の受信電力を測定する。受信電力測定部３０５は、測定した受信電力を示す電力値を制御部１０７に入力する。
　宛先判定部３０６は、復調部３０４から入力される受信データに基づいて、受信したウェイクアップ信号２１が自装置宛てであるか他装置宛てであるかを判断し、自装置宛てである場合、制御部１０７に受信データを入力する。
　図５は、図１に示すウェイクアップ信号２１の変調前の送信パケット４００のデータフォーマット例を示す図である。送信パケット４００は、グループ識別子４０１を格納するためのフィールドと、装置識別子４０２を格納するためのフィールドと、電力測定用期間４０３のフィールドと、コマンド４０４を格納するためのフィールドと、コマンドパラメータ４０５を格納するためのフィールドとを含む。グループ識別子４０１を格納するためのフィールドと、装置識別子４０２を格納するためのフィールドとを合わせて宛先フィールド４０６と称する。
　グループ識別子４０１は、起動状態に移行させる対象の無線装置１０の属するグループを指定するための情報である。グループ識別子４０１には、全グループを示す値を入れて、全グループに対するウェイクアップ信号２１とすることもできる。装置識別子４０２は、起動状態に移行させる対象の無線装置１０を装置単位で指定するための情報である。装置識別子４０２には、全無線装置１０を示す値を入れて、グループ識別子４０１に属する全ての無線装置１０に対するウェイクアップ信号２１とすることもできる。
　電力測定用期間４０３は、ウェイクアップ信号２１を受信した無線装置１０が、中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定するための判定フィールドの一例である。電力測定用期間４０３は、ウェイクアップ信号２１の受信電力を測定するために用いられる。受信電力測定部３０５は、電力測定用期間４０３を使用して、ウェイクアップ信号２１の受信電力を測定することができる。
　コマンド４０４は、ウェイクアップ信号２１を受信した無線装置１０が起動状態へと移行した後に行う動作を指示するための情報である。コマンド４０４が格納されるフィールドは、コマンドフィールドと称することができる。コマンドパラメータ４０５は、コマンド４０４による指示のパラメータを指示するための情報である。
　図６は、図５に示すコマンド４０４の一例を示す図である。この例では、２つのコマンド４０４を定義してある。コマンド４０４の値が「０」は「データ要求」を示しており、ウェイクアップ信号２１の送信パケット４００に含まれるコマンド４０４の値が「０」の場合には、装置識別子４０２が示す無線装置１０に環境情報を取得して無線送信するように指示することを示している。コマンド４０４の値が「１」の場合には、装置識別子４０２が示す無線装置１０のグループ識別子をコマンドパラメータ４０５の値に変更するように指示することを示している。
　図７は、図５に示すコマンドパラメータ４０５の一例を示す図である。コマンド４０４の値が「０」の場合、このコマンド４０４に対応するパラメータは必要ないため、コマンドパラメータ４０５はなしとなる。コマンド４０４の値が「１」の場合、コマンドパラメータ４０５には、装置識別子４０２が示す無線装置１０の変更後のグループ識別子が格納される。
　図８は、図１に示す無線基地局２０が無線装置１０にデータの要求を行う場合に使用される送信パケット４００ａの一例を示す図である。送信パケット４００ａのグループ識別子４０１には、「０ｘ１」が格納されている。ここで「０ｘ１」は、４ビットの値の１６進数表記である。装置識別子４０２には、「０ｘ２」が格納されている。「０ｘ２」は、４ビットの値の１６進数表記である。
　コマンド４０４には、「０」が格納されている。「０」は、１ビットの値の２進数表記である。無線基地局２０は、この送信パケット４００ａを送信することで、グループ識別子４０１が「０ｘ１」に属し、装置識別子４０２が「０ｘ２」の無線装置１０に対して、環境情報を取得して送信するように指示を出すことができる。
　図９は、図１に示す無線基地局２０が無線装置１０にグループ識別子の変更を指示する場合に使用される送信パケット４００ｂの一例を示す図である。送信パケット４００ｂのグループ識別子４０１には、「０ｘ３」が格納されている。ここで「０ｘ３」は、４ビットの値の１６進数表記である。装置識別子４０２には「０ｘ４」が格納されている。「０ｘ４」は、４ビットの値の１６進数表記である。
　コマンド４０４には、「１」が格納されている。「１」は、１ビットの値の２進数表記である。コマンドパラメータ４０５には、「０ｘ５」が格納されている。「０ｘ５」は、４ビットの値の１６進数表記である。無線基地局２０は、この送信パケット４００ｂを送信することで、グループ識別子４０１が「０ｘ３」に属し、装置識別子４０２が「０ｘ４」の無線装置１０に対してグループ識別子を「０ｘ５」に変更するように通知することができる。
　図１０は、図１に示す無線基地局２０が全ての無線装置１０に対して同時にデータ要求する場合に使用される送信パケット４００ｃの一例を示す図である。この例では、「０ｘＦ」は、全てのグループ識別子、全ての装置識別子を示す値と定義されていることとする。
　送信パケット４００ｃのグループ識別子４０１には、「０ｘＦ」が格納されている。「０ｘＦ」は、４ビットの値の１６進数表記であり、全てのグループ識別子を示す値として定義されている。また、装置識別子４０２にも「０ｘＦ」が格納されている。「０ｘＦ」は、４ビットの値の１６進数表記であり、全ての装置識別子を示す値として定義されている。
　コマンド４０４には、「０」が格納されている。「０」は、２ビットの値の２進数表記である。無線基地局２０は、この送信パケット４００ｃを送信することで、全てのグループに属する全ての無線装置１０に対して、環境情報を取得して送信するように指示を出すことができる。
　図１１は、図２に示す無線装置１０が生成する環境情報パケット５００のデータフォーマット例を示す図である。環境情報パケット５００は、送信元装置識別子５０１と、センサ種別数５０２と、センサＩＤ（IDentifier）５０３と、センサデータ５０４とを含むことができる。
　送信元装置識別子５０１は、環境情報パケット５００を生成した無線装置１０を識別するための値である。センサ種別数５０２は、この環境情報パケット５００に含まれる環境情報の種別数を示している。センサＩＤ５０３は、センサデータ５０４を取得したセンサ１０２を識別するための値である。センサデータ５０４は、センサＩＤ５０３が示すセンサ１０２が取得した検出値である。
　図１２は、図２に示す無線装置１０が生成する環境情報パケット５００の一例を示す図である。環境情報パケット５００は、送信元装置識別子５０１と、センサ種別数５０２とを含む。また、環境情報パケット５００は、センサ種別数５０２に示される数だけ、センサＩＤ５０３およびセンサデータ５０４を含む。
　無線通信システム３０に含まれる無線装置１０のそれぞれは、無線基地局２０からデータ要求されると、図１２に示すような環境情報パケット５００を生成する。無線装置１０が子機端末として動作する場合、無線装置１０は、環境情報パケット５００をそのまま無線信号１１として送信する。無線装置１０が中継端末として動作する場合、無線装置１０は、他の無線装置１０から受信した環境情報パケット５００と、自身が生成した環境情報パケット５００とを含む送信信号を生成して送信する。
　図１３は、中継端末として動作する無線装置１０が生成する中継パケット６００の一例を示す図である。中継パケット６００は、中継パケット６００を生成する無線装置１０が生成した環境情報パケット５００ａと、他の無線装置１０から受信した環境情報パケット５００ｂ、５００ｃと、中継パケット数６０２とを含む。中継パケット数６０２は、中継パケット６００で中継する環境情報パケット５００の数を示す。
　中継パケット６００は、他の無線装置１０から受信した情報として、環境情報パケット５００ｂ，５００ｃを含むこととしたが、中継端末として動作する他の無線装置１０から受信した中継パケット６００を含むこととしてもよい。
　図１４は、本発明の実施の形態１にかかる無線通信システム３０のトポロジー例を示す図である。このトポロジーは、１つの無線基地局２０と６つの無線装置１０ａ～１０ｆとで構成される。
　図１５は、図３に示す無線基地局２０のグループテーブル２０５の一例を示す図である。ここでは、図１４に示すトポロジーの場合のグループテーブル２０５を示している。無線基地局２０から中継なしで届く無線装置１０は、無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃの３つであるため、グループテーブル２０５に存在するグループは３つとなり、それぞれのグループにグループ識別子が割り振られる。また、各グループ識別子には、そのグループに属している無線装置１０の装置識別子が格納される。
　例えば、図１５の例では、グループ識別子「０ｘ１」のグループ、グループ識別子「０ｘ２」のグループ、グループ識別子「０ｘ３」のグループが示されている。グループ識別子「０ｘ１」のグループには、装置識別子「０ｘ２」の無線装置１０ａが属している。グループ識別子「０ｘ２」のグループには、装置識別子「０ｘ１」の無線装置１０ｂ、装置識別子「０ｘ３」の無線装置１０ｄ、および装置識別子「０ｘ４」の無線装置１０ｅが属している。グループ識別子「０ｘ３」のグループには、装置識別子「０ｘ６」の無線装置１０ｃおよび装置識別子「０ｘ５」の無線装置１０ｆが属している。
　図１６は、図３に示す無線基地局２０の受信テーブル２０６の一例を示す図である。この例では、図１４に示すトポロジーで構成される無線通信システム３０に図１０に示すウェイクアップ信号２１の送信パケット４００を用いてブロードキャストしたときに生成される受信テーブル２０６の一例を示している。
　送信元装置識別子には、無線基地局２０が受信した信号の送信元の無線装置１０を示しており、データに含まれる装置識別子には、送信元の無線装置１０が送信した環境情報パケット５００または中継パケット６００内に含まれている装置識別子を示している。装置識別子数は、データに含まれる装置識別子の数を示している。
　図１７は、図２に示す無線装置１０の動作例を示すフローチャートである。無線装置１０の電源を投入すると、ウェイクアップ回路部１０３は、ウェイクアップ信号２１を受信したか否かを判断する（ステップＳ１００）。ウェイクアップ信号２１を受信していない場合（ステップＳ１００：Ｎｏ）、無線装置１０はウェイクアップ信号２１の受信待ち受け状態に移行して、ウェイクアップ信号２１を受信するまでステップＳ１００の処理を繰返す。
　ウェイクアップ信号２１を受信した場合（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、続いてウェイクアップ回路部１０３は、信号増幅、フィルタ処理、ダウンコンバージョンなどウェイクアップ信号２１の受信処理を行い、ウェイクアップ信号２１の受信電力を測定し、ウェイクアップ信号２１に含まれるデータを取り出す（ステップＳ１０１）。
　続いてウェイクアップ回路部１０３の宛先判定部３０６は、受信したウェイクアップ信号２１に含まれるグループ識別子と、予め保持している自身のグループ識別子とが一致するか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
　グループ識別子が一致しない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ウェイクアップ回路部１０３は、ウェイクアップ信号２１の受信待ち受け状態に移行して、ウェイクアップ信号２１を受信するまでステップＳ１００の処理を繰返す。
　グループ識別子が一致する場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ウェイクアップ回路部１０３の宛先判定部３０６は、ウェイクアップ信号２１に含まれる装置識別子と、予め保持している自身の装置識別子とが一致するか否かを判断する（ステップＳ１０３）。なお、ウェイクアップ信号２１に含まれる装置識別子が、全ての無線装置１０を示す場合、宛先判定部３０６は、装置識別子が一致したと判断することができる。
　装置識別子が一致しない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ウェイクアップ回路部１０３は、ウェイクアップ信号２１の待ち受け状態に移行して、ウェイクアップ信号２１を受信するまでステップＳ１００の処理を繰返す。
　装置識別子が一致する場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ウェイクアップ回路部１０３は、ウェイクアップ信号２１に含まれるデータを取り出して制御部１０７に入力し、制御部１０７は、ウェイクアップ信号２１内のコマンドが、データ要求であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ここでは、ウェイクアップ信号２１内のコマンドは、図６に示したように、データ要求またはグループ識別子変更とする。
　ウェイクアップ信号２１内のコマンドがデータ要求でない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、すなわち、グループ識別子変更である場合、無線装置１０の制御部１０７は、無線装置１０内に保持しているグループ識別子を、受信したウェイクアップ信号２１に含まれるコマンドパラメータが示すグループ識別子に変更する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０４の処理を行った後、無線装置１０は、ウェイクアップ信号２１の待ち受け状態に移行して、ウェイクアップ信号２１を受信するまでステップＳ１００の処理を繰返す。
　ウェイクアップ信号２１内のコマンドがデータ要求である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、無線装置１０の制御部１０７は、電源制御部１０４に指示して通信モジュール部１０５およびセンシング部１０６を起動させる（ステップＳ１０６）。
　センシング部１０６は、センサ１０２を用いて環境情報を取得する（ステップＳ１０７）。環境情報を取得した後、制御部１０７は、電源制御部１０４に指示してセンシング部１０６を停止させる（ステップＳ１０８）。
　制御部１０７は、ウェイクアップ信号２１の受信電力が閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。例えば、ウェイクアップ信号２１と無線信号１１とを同じ周波数帯を使用して伝送する場合、距離による信号電力の減衰はほぼ同じとなる。このとき、無線基地局２０と無線装置１０で無線通信する場合のリンクバジェットが２０ｄＢ、無線基地局２０が送信するウェイクアップ信号２１が送信電力１０ｄＢｍで送られるとする。無線装置１０においてウェイクアップ信号２１の受信電力が－１０ｄＢｍ以下となる場合、無線通信のリンクバジェットよりも信号電力の減衰が大きくなってしまうため、中継端末を介して無線基地局２０と無線通信する必要がある。したがって、無線通信のリンクバジェットの分確保できない信号減衰が想定される受信電力を閾値として設定するとよい。
　なお、上記は一例であって、ウェイクアップ信号２１と無線信号１１で使用する周波数帯が異なる場合なども考えられ、構築する無線通信システム３０の構成に応じて閾値を設定する必要がある。また、中継端末として動作する場合の動作モードを複数準備してもよい。例えば、２つの閾値Ａ［ｄＢｍ］と閾値Ｂ［ｄＢｍ］とを用意して、ウェイクアップ信号２１の受信電力が閾値Ａよりも小さいが閾値Ｂを超えている場合、第１の中継端末として他の無線装置１０からの無線送信を待ち受けて中継し、ウェイクアップ信号２１の受信電力が閾値Ａよりも大きい場合、第２の中継端末として他の無線装置１０からの無線送信を待ち受けて中継してもよい。
　受信電力が閾値以上である場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、制御部１０７は、無線装置１０を中継端末として動作させると判断し、一定期間他の無線装置１０からの環境情報を受信する（ステップＳ１１０）。制御部１０７は、受信した環境情報を結合して、中継パケット６００を生成する（ステップＳ１１１）。
　制御部１０７は、ウェイクアップ信号２１の受信電力に基づいて、送信電力を制御する。（ステップ１１２）。具体的には、制御部１０７は、受信電力に基づいて、送信電力を変更するように通信モジュール部１０５に指示する。例えば、無線基地局２０と無線装置１０で無線通信する場合のリンクバジェットが２０ｄＢ、無線基地局２０が送信するウェイクアップ信号２１が送信電力１０ｄＢｍで送信されるとする。無線装置１０においてウェイクアップ信号２１の受信電力Ｘ［ｄＢｍ］となる場合、信号減衰量は（Ｘ－１０）［ｄＢ］と想定され、（２０＋Ｘ－１０）［ＤＢ］の分だけ送信電力に余裕があるため、この値を超えない範囲で送信電力制御を行うことができる。なお、上記は一例であり、構築する無線通信システム３０の構成に応じて、適切な送信電力制御の方法は変化する。
　ウェイクアップ信号２１の受信電力が閾値未満である場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、制御部１０７は、ステップＳ１１０～Ｓ１１２の処理を省略する。
　制御部１０７は、通信モジュール部１０５に、環境情報を無線基地局２０に送信させる（ステップＳ１１３）。ここで環境情報は、ウェイクアップ信号２１の受信電力が閾値以上である場合には、図１３に示すような中継パケット６００の状態で送信され、ウェイクアップ信号２１の受信電力が閾値未満である場合には、図１２に示す環境情報パケット５００の状態で送信されることになる。
　制御部１０７は、環境情報の送信が終わると、電源制御部１０４に指示して、通信モジュール部１０５を停止させる（ステップＳ１１４）。制御部１０７は、ステップＳ１１４の処理の後、ウェイクアップ信号２１の待ち受け状態に移行して、ウェイクアップ信号２１を受信するまでステップＳ１００の処理を繰返す。
　図１８は、図３に示す無線基地局２０のグループテーブル２０５の更新処理を示すフローチャートである。無線基地局２０は、ウェイクアップ信号２１により無線通信システム３０内の無線装置１０にデータ要求を行った後、受信テーブル２０６に格納されたデータに基づいて、グループテーブル２０５の内容を更新する。
　無線基地局２０の制御部２０９は、受信テーブル２０６内に、装置識別子の数が「１」のデータが存在するか否かを判断する（ステップＳ２００）。装置識別子の数が「１」のデータがある場合（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）、制御部２０９は、装置識別子の数が「２」以上の受信テーブル２０６内のデータの中で、装置識別子の数が「１」のデータに含まれる装置識別子と一致している装置識別子を削除する（ステップＳ２０１）。これは、中継を行わずに無線基地局２０と無線通信可能である無線装置１０が、他の無線装置１０によって中継されていた場合には、中継しないようにグループ識別子を分けるための処理である。
　制御部２０９は、グループテーブル２０５への反映処理を行う（ステップＳ２０２ａ）。グループテーブル２０５への反映処理は、受信テーブル２０６のデータをグループテーブル２０５に反映させる処理と、グループ識別子を割り振る処理と、そのグループに属する無線装置１０に対して、グループ識別子の変更を指示するウェイクアップ信号２１を送信する処理とを含む。
　グループテーブル２０５への反映処理が終わると、制御部２０９は、受信テーブル２０６からデータを削除する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２００からステップＳ２０３の処理は、装置識別子の数が「１」のデータがなくなるまで繰り返される。
　装置識別子の数が「１」のデータがない場合（ステップＳ２００：Ｎｏ）、制御部２０９は、受信テーブル２０６の中で重複している装置識別子を探索する(ステップＳ２０４)。ここで重複している装置識別子とは、受信テーブル２０６内の複数のデータに含まれる装置識別子のことであり、図１６の例では「０ｘ４」などが挙げられる。ステップＳ２０４は、子機端末として動作した無線装置１０が送信した環境情報パケット５００が複数の経路を介して無線基地局２０に届いているか否かを確認する処理である。
　制御部２０９は、ステップＳ２０４の探索結果に基づいて、重複している装置識別子があるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。重複している装置識別子がある場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、制御部２０９は、重複している装置識別子が示す無線装置１０が属するグループを決定する（ステップＳ２０６）。例えば、制御部２０９は、装置識別子の数に基づいて、重複している装置識別子が示す無線装置１０が属するグループを決定することができ、例えば、重複している装置識別子が示す無線装置１０が属するグループを、装置識別子の数が最も少ないグループとすることができる。
　制御部２０９は、ステップＳ２０６で決定したグループに基づいて、受信テーブル２０６を編集する（ステップＳ２０７）。具体的には、制御部２０９は、受信テーブル２０６内のデータであって、ステップＳ２０６で決定したグループ以外のデータから、重複している装置識別子を削除することができる。
　続いて制御部２０９は、グループテーブル２０５への反映処理を行う（ステップＳ２０２ｂ)。ステップＳ２０２ｂの具体的な処理内容は、ステップＳ２０２ａと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。ステップＳ２０２ｂの処理の後、制御部２０９は、ステップＳ２００の処理に戻る。
　重複している装置識別子がない場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、制御部２０９は、グループテーブル２０５への反映処理を行う（ステップＳ２０２ｃ）。ステップＳ２０２ｃの具体的な処理内容は、ステップＳ２０２ａと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。ステップＳ２０２ｃの処理の後、制御部２０９は、受信テーブル２０６のデータを削除する（ステップＳ２０８）。
　図１９は、図１に示す無線通信システム３０において、無線基地局２０がウェイクアップ信号２１をブロードキャストして全無線装置１０の環境情報を取得するまでのシーケンス図である。
　まず、無線基地局２０、および無線装置１０ａ～１０ｆが起動処理を行う（ステップＳ３００）。なお、ここでいう起動処理とは、外部インタフェースなどの初期設定から通信に必要なパラメータの設定などを含む。
　無線装置１０ａ～１０ｆは、起動処理の後、ウェイクアップ信号２１の受信を待ち受ける省電力状態となる（ステップＳ３０１）。このとき、無線装置１０ａ～１０ｆは、ウェイクアップ信号２１の受信と関係のない機能部への電力供給を停止する。
　無線基地局２０は、無線装置１０ａ～１０ｆに対して、ウェイクアップ信号２１をブロードキャストし、全ての無線装置１０ａ～１０ｆへ環境情報を送信するように指示をする（ステップＳ３０２）。
　無線装置１０ａ～１０ｆのそれぞれは、無線基地局２０が送信したウェイクアップ信号２１を受信する（ステップＳ３０３）。このとき、各無線装置１０では、図１７のステップＳ１００～Ｓ１０６までの処理が行われる。
　なお、各無線装置１０では、ウェイクアップ信号２１の受信電力に基づいて、各無線装置１０が中継端末として動作するか、子機端末として動作するかが決定される。ここでは、例えば、無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃが中継端末として動作し、無線装置１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが子機端末として動作すると決定されたものとする。
　無線装置１０ａ～１０ｆのそれぞれは、センサ１０２を用いて、環境情報を取得する（ステップＳ３０４）。中継端末として動作する無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ここで子機端末の無線信号の待ち受けを開始する（ステップＳ３０５）。一方、子機端末として動作する無線装置１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、環境情報パケット５００を生成して、無線信号１１として送信する（ステップＳ３０６）。このとき、無線装置１０ａにはいずれの子機端末からの無線信号１１も届かず、無線装置１０ｂ，１０ｃは、無線装置１０ｄ，１０ｅ，１０ｆからの無線信号１１が届いたものとする。子機端末として動作している無線装置１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、無線送信後に、ウェイクアップ信号２１を待ち受ける省電力状態に移行する(ステップＳ３０１ａ) 。
　中継端末として動作する無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、子機端末の無線信号の待ち受けを終了する（ステップＳ３０７）。無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、子機端末から受信した無線信号に含まれる環境情報を含む中継パケット６００を生成する（ステップＳ３０８）。
　無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ステップＳ３０３で受信したウェイクアップ信号２１の受信電力に基づいて、送信電力を調整する送信電力制御を行う（ステップＳ３０９）。そして、無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、調整後の送信電力を用いて、中継パケット６００の無線信号１１を無線基地局２０に送信する（ステップＳ３１０）。
　中継パケット６００の無線信号１１を無線基地局２０に送信した後、無線装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ウェイクアップ信号２１の受信を待ち受ける省電力状態に移行する（ステップＳ３０１ｂ）。
　中継パケット６００を受信した無線基地局２０は、受信した中継パケット６００のデータを含む受信テーブル２０６に基づいて、図１８に示すグループテーブル２０５の更新を行う（ステップＳ３１１）。
　ここで、本発明の実施の形態１にかかる無線装置１０および無線基地局２０のハードウェア構成について説明する。
　無線装置１０および無線基地局２０のアンテナ１０１ａ，１０１ｂ，２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃは、アンテナ素子である。
　無線装置１０のウェイクアップ回路部１０３、電源制御部１０４、通信モジュール部１０５、センシング部１０６および制御部１０７と、無線基地局２０のウェイクアップ信号送信部２０２、通信モジュール部２０３、広域無線モジュール部２０４および制御部２０９は、処理回路により実現される。
　処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリとメモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサとを備える制御回路であってもよい。図２０は、本発明の実施の形態１にかかる無線装置１０および無線基地局２０を実現するための専用のハードウェアである処理回路９０を示す図である。処理回路９０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものである。
　図２１は、本発明の実施の形態１にかかる無線装置１０および無線基地局２０を実現するためのプロセッサを備える制御回路９１を示す図である。制御回路９１は、プロセッサ９２と、メモリ９３とを備える。プロセッサ９２は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などである。メモリ９３は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disk）などである。
　メモリ９３は、無線装置１０および無線基地局２０の各構成要素の処理を記述したコンピュータプログラムを記憶することができる。プロセッサ９２は、メモリ９３に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、無線装置１０および無線基地局２０の各構成要素の機能を実現することができる。また、メモリ９３は、プロセッサ９２が実行する各処理における一時メモリとしても使用される。
　以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、ウェイクアップ信号２１には、当該ウェイクアップ信号２１を受信した無線装置１０が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定するための判定フィールドが含まれる。無線装置１０は、この判定フィールドを用いて、中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判断することができる。このような構成を備えることで、無線装置１０が経路制御専用のパケットを無線通信することなく、無線基地局２０から受信するウェイクアップ信号２１を用いて経路制御が可能になる。したがって、ウェイクアップ信号２１を用いて無線装置を省電力状態から起動状態に移行させる機能を有する無線通信システムにおいて、マルチホップ伝送を行う経路を構築する際の省電力性を高めることが可能になる。
　また、上記の実施の形態１によれば、ウェイクアップ信号２１の判定フィールドは、ウェイクアップ信号２１の受信電力を測定するためのフィールドである。無線装置１０は、ウェイクアップ信号２１の受信電力を測定し、受信電力に基づいて、中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定することができる。このような構成を備えることで、無線装置１０は、そのときの無線通信システム３０の状態に応じたマルチホップ伝送を実現することが可能になる。
　また、ウェイクアップ信号２１の受信電力を測定することができるため、この受信電力に基づいて、無線基地局２０と無線信号１１の伝送を行う際の送信電力を調整することが可能になる。上記の実施の形態１では、判定フィールドを受信電力を測定するためのフィールドとし、自身が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定することとしたが、本発明はかかる例に限定されず、他の無線装置１０が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定するためのフィールドを定義してもよい。
　また、上記の実施の形態１では、ウェイクアップ信号２１は、ウェイクアップ信号２１を受信した無線装置１０が起動状態へと移行した後に行う動作を指示するコマンド４０４を格納するためのコマンドフィールドを含む。無線装置１０の制御部１０７は、予め定義された基準に従ってコマンドフィールドに格納されたコマンドを解釈し、無線装置１０はコマンドに従って動作することができる。ウェイクアップ信号２１がこのような構成を有していることによって、無線基地局２０はウェイクアップ信号２１を用いて、無線装置１０に行わせる動作を指示することが可能になる。例えば、このような機能は、無線基地局２０が無線装置１０にデータを要求したり、グループ識別子を変更させたりするために用いることができる。
　上記の実施の形態１において説明した無線通信システム３０は、省電力性が求められるシステム、例えば、無線装置１０がバッテリ駆動である場合などに好適である。また、無線装置１０がセンサ１０２を備え、社会インフラ監視システムにおいて用いられる場合、無線装置１０が設置される場所は多岐にわたるため、上記の実施の形態１において説明した無線通信システム３０は好適である。
　また無線基地局２０は、無線装置１０から受信したデータに基づいて、グループテーブル２０５を更新する機能を有する。これにより、無線通信システム３０の状況に合わせて、マルチホップ伝送のための経路を最適な状態に維持することが可能になる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ　無線装置、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，２２　無線信号、２０　無線基地局、２１　ウェイクアップ信号、３０　無線通信システム、４０　広域無線通信網、４１　基地局、４２　ネットワーク、５０　サーバ装置、９０　処理回路、９１　制御回路、９２　プロセッサ、９３　メモリ、１０１ａ，１０１ｂ，２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ　アンテナ、１０２　センサ、１０３　ウェイクアップ回路部、１０４　電源制御部、１０５，２０３　通信モジュール部、１０６　センシング部、１０７，２０９　制御部、１０８，２０８　電源部、１０９，２０７　記憶部、２０２　ウェイクアップ信号送信部、２０４　広域無線モジュール部、２０５　グループテーブル、２０６　受信テーブル、３０１　信号増幅部、３０２　フィルタ部、３０３　ダウンコンバージョン部、３０４　復調部、３０５　受信電力測定部、３０６　宛先判定部、４００，４００ａ，４００ｂ，４００ｃ　送信パケット、４０１　グループ識別子、４０２　装置識別子、４０３　電力測定用期間、４０４　コマンド、４０５　コマンドパラメータ、４０６　宛先フィールド、５００　環境情報パケット、５０１　送信元装置識別子、５０２　センサ種別数、５０３　センサＩＤ、５０４　センサデータ、６００　中継パケット。

Claims (12)

  1. 　ウェイクアップ信号に応じて、起動状態よりも消費電力が低い省電力状態から前記起動状態に移行することが可能な無線装置であって、
    　前記ウェイクアップ信号は、当該ウェイクアップ信号を受信した無線装置が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定するための判定フィールドを含み、
    　前記無線装置宛てのウェイクアップ信号を受信すると、前記判定フィールドから前記無線装置が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定する制御部、
    　を備えることを特徴とする無線装置。
  2. 　前記ウェイクアップ信号は、当該ウェイクアップ信号を受信した無線装置が起動状態へと移行した後に行う動作を指示するコマンドを格納するコマンドフィールドを含み、
    　前記制御部は、予め定義された基準に従って前記コマンドを解釈し、
    　前記無線装置は、前記コマンドに従って動作することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
  3. 　前記判定フィールドは、前記ウェイクアップ信号の受信電力を測定するためのフィールドであり、
    　前記判定フィールドにおける前記ウェイクアップ信号の受信電力を測定する受信電力測定部、
    　をさらに備え、
    　前記制御部は、前記受信電力に基づいて、前記無線装置が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の無線装置。
  4. 　前記制御部は、前記中継端末として動作すると判定した場合、前記ウェイクアップ信号の受信電力の測定結果に基づいて、送信電力を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線装置。
  5. 　他の無線装置または無線基地局の少なくとも一方と通信可能な通信モジュール部、
    　をさらに備え、
    　前記制御部は、判定結果に従って送信信号を生成し、前記通信モジュール部に送信させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線装置。
  6. 　センサの検出値を取得するセンシング部、
    　をさらに備え、
    　前記制御部は、前記検出値を含む前記送信信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の無線装置。
  7. 　前記制御部は、前記判定結果が前記中継端末として動作することを示す場合、前記他の無線装置からの前記検出値を受信し、受信した前記検出値と前記センシング部が取得した検出値とを含む前記送信信号を生成することを特徴とする請求項６に記載の無線装置。
  8. 　バッテリ部と、
    　前記バッテリ部の電力供給先を決定する電源制御部と、
    　をさらに備え、
    　前記電源制御部は、前記無線装置が前記省電力状態のとき、前記無線装置が前記起動状態のときよりも前記電力供給先を制限することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の無線装置。
  9. 　無線装置を起動状態よりも消費電力が低い省電力状態から前記起動状態に移行させるためのウェイクアップ信号であって、当該ウェイクアップ信号を受信した無線装置が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定するための判定フィールドと、前記ウェイクアップ信号の宛先グループを示すグループ識別子を格納するための宛先フィールドとを含む前記ウェイクアップ信号を送信するウェイクアップ信号送信部と、
    　無線装置からの受信信号を一時的に格納する受信テーブルと、
    　前記グループ識別子と、当該グループ識別子に属する無線装置を示す装置識別子とを含むグループテーブルと、
    　前記受信テーブル内に格納された受信信号に基づいて、前記グループテーブルを更新する制御部と、
    　を備えることを特徴とする無線基地局。
  10. 　前記制御部は、前記受信信号に基づいて、前記無線基地局と直接通信可能な無線装置が他の無線装置によって中継されないように前記グループテーブルを更新し、前記グループ識別子が変更された無線装置に変更後のグループ識別子を通知することを特徴とする請求項９に記載の無線基地局。
  11. 　請求項１から８のいずれか１項に記載の無線装置と、
    　請求項９または１０に記載の無線基地局と、
    　を備え、
    　前記無線基地局が送信する前記ウェイクアップ信号の通信距離は、前記無線基地局が複数の前記無線装置のそれぞれから受信する信号の通信距離よりも長いことを特徴とする無線通信システム。
  12. 　無線基地局と、それぞれが前記無線基地局の送信するウェイクアップ信号に応じて、起動状態よりも消費電力の低い省電力状態から前記起動状態に移行することが可能である複数の無線装置と、を備える無線通信システムの無線通信方法であって、
    　前記無線基地局が、前記ウェイクアップ信号を受信した無線装置が中継端末として動作するか子機端末として動作するかを判定するための判定フィールドを含む前記ウェイクアップ信号を送信するステップと、
    　前記ウェイクアップ信号を受信した前記無線装置が、当該無線装置が前記中継端末として動作するか前記子機端末として動作するかを前記判定フィールドから判定するステップと、
    　判定結果に従って、前記無線装置が前記中継端末または前記子機端末として動作し、前記無線装置から前記無線基地局への送信信号をマルチホップ伝送するステップと、
    　を含むことを特徴とする無線通信方法。
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