JP2006140784A - 中継無線通信装置、送信無線通信装置、無線通信システム及び起動制御方法並びにコンピュータプログラム、その記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】間欠動作を行う無線通信装置によって構成される無線マルチホップ通信方式のネットワークにおいて、呼び出し無線信号によって停止状態から起動状態に切り替えさせることができるノードを提供する。
【解決手段】ノード１０において、電源回路１１は電源を供給する。間欠動作制御手段２０は、電源回路１１からの電源の供給と停止とを切り替える。データ通信手段２２は、間欠動作制御手段２０によって起動状態と停止状態を切り替えられ、起動状態時にデータを含む無線信号を受信した時、当該無線信号を中継する。制御信号通信手段は、電源回路１１から電源の供給を受け、呼出指示を含む無線信号を受信する。そして、間欠動作制御手段２０は、制御信号通信手段２１が呼出指示を含む無線信号を受信した時、電源回路１１からデータ通信手段２２に電源を供給させ、データ通信手段２２を起動状態にする
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、省電力化のために一定時間間隔で起動状態と停止状態を繰り返す間欠動作を行い、他の無線通信装置との間でマルチホップ通信を行う中継無線通信装置、送信無線通信装置、無線通信システム及び起動制御方法並びにコンピュータプログラム、その記録媒体に関する。

従来の技術では、例えば、移動体通信において基地局と移動端末から構成されるシングルホップのネットワークにおいて、消費電力削減のために起動状態と停止状態を一定時間で繰り返す間欠動作を行う移動端末をデータ送信時に強制的に起動状態にする呼び出し方法がある。この方法は移動端末の固有識別子に基づいて割り当てられたフレーム位置において呼び出しメッセージが送信されるので、割り当てられたフレームのみを受信することで間欠動作を実行することができる（例えば、非特許文献１参照）。
斉藤忠男、立川敬二 共編、「新版 移動通信ハンドブック」、オーム社、P.447-448.

しかしながら、無線通信装置が基地局を介さず互いに無線信号を中継して情報の伝送を行う無線マルチホップ通信方式のネットワークでは、上述したフレームによる間欠動作の制御を行うことが困難なことから、従来の技術を利用してデータ送信時に強制的に起動常態にする呼び出し方法を利用することができないという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その目的は、間欠動作を行う無線通信装置によって構成される無線マルチホップ通信方式のネットワークにおいて、呼び出し無線信号によって停止状態から起動状態に切り替えさせることができる中継無線通信装置、送信無線通信装置、無線通信システム及び起動制御方法並びにコンピュータプログラム、その記録媒体を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムにおける中継無線通信装置であって、呼出指示を含む無線信号を受信する制御信号通信手段と、前記制御信号通信手段が前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記起動状態に遷移し、前記起動状態時に受信したデータを含む無線信号を他の中継無線通信装置または前記受信無線装置に送信するデータ通信手段と、を備えたことを特徴とする中継無線通信装置である。

本発明は、上記に記載の発明において、前記制御信号通信手段は、前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記呼出指示を含む無線信号を前記他の中継無線装置に中継することを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、内部に備えた電源回路から電源の供給を受け、前記電源回路が前記制御信号通信手段に供給している電源を一定時間間隔で停止し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させる間欠動作制御手段を備えたことを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、電波時刻送信局から基準時刻情報を受信する電波時計と、前記電波時計が受信した前記基準時刻情報に基づいて内部時計の時刻を設定する時刻管理手段と、を備え、前記間欠動作制御手段は、前記内部時計に設定された前記基準時刻情報に基づいて、前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを自中継無線通信装置の前記制御信号通信手段に設定し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させることを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、前記時刻管理手段は、前記電波時計が前記基準時刻情報を前記電波時刻送信局から受信できない時、他の中継無線通信装置に基準時刻取得要求を送信する基準時刻取得要求送信手段と、前記他の中継無線通信装置から前記基準時刻取得要求に対する基準時刻取得応答を受信し、前記基準時刻取得応答に含まれている前記基準時刻情報に基づいて前記内部時計の時刻を設定する時刻設定手段と、前記基準時刻取得応答に含まれている前記他の中継無線通信装置の前記制御信号通信手段の前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを受信する状態情報受信手段と、を備え、前記間欠動作制御手段は、前記状態情報受信手段によって受信された前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを自中継無線通信装置の前記制御信号通信手段に設定し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させることを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、前記時刻設定手段は、前記内部時計の時刻を設定する際に、設定前の時刻の値と設定を行う時刻の値に基づいて標準偏差を算出して当該標準偏差を時刻の精度値とし、前記間欠動作制御手段は、前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とに基づいて前記制御信号通信手段を同期させる際に、前記精度値に基づいて受信待ち状態が継続する時間を延長させて同期させることを特徴とする。

本発明は、無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムにおける送信無線通信装置であって、呼出指示を含む無線信号を前記中継無線装置に送信した後にデータを含む無線信号を送信することを特徴とする送信無線通信装置である。

本発明は、無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムにおいて、前記送信無線通信装置は、呼出指示を含む無線信号を前記中継無線通信装置に送信した後にデータを含む無線信号を送信する呼出指示送信手段を備え、前記中継無線通信装置は、前記呼出指示を含む無線信号を受信する制御信号通信手段と、前記制御信号通信手段が前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記起動状態に遷移し、前記起動状態時に受信した前記データを含む無線信号を他の中継無線通信装置または前記受信無線装置に送信するデータ通信手段と、を備えたことを特徴とする無線通信システムである。

本発明は、上記に記載の発明において、前記制御信号通信手段は、前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記呼出指示を含む無線信号を前記他の中継無線装置に中継することを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、前記中継無線通信装置は、内部に備えた電源回路から電源の供給を受け、前記電源回路が前記制御信号通信手段に供給している電源を一定時間間隔で停止し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させる間欠動作制御手段を備えたことを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、前記中継無線通信装置は、電波時刻送信局から基準時刻情報を受信する電波時計と、前記電波時計が受信した前記基準時刻情報に基づいて内部時計の時刻を設定する時刻管理手段と、を備え、前記間欠動作制御手段は、前記内部時計に設定された前記基準時刻情報に基づいて、前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを自中継無線通信装置の前記制御信号通信手段に設定し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させることを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、前記時刻管理手段は、前記電波時計が前記基準時刻情報を前記電波時刻送信局から受信できない時、他の中継無線通信装置に基準時刻取得要求を送信する基準時刻取得要求送信手段と、前記他の中継無線通信装置から前記基準時刻取得要求に対する基準時刻取得応答を受信し、前記基準時刻取得応答に含まれている前記基準時刻情報に基づいて前記内部時計の時刻を設定する時刻設定手段と、前記基準時刻取得応答に含まれている前記他の中継無線通信装置の前記制御信号通信手段の前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを受信する状態情報受信手段と、を備え、前記間欠動作制御手段は、前記状態情報受信手段によって受信された前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを自中継無線通信装置の前記制御信号通信手段に設定し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させることを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、前記時刻設定手段は、前記内部時計の時刻を設定する際に、設定前の時刻の値と設定を行う時刻の値に基づいて標準偏差を算出して当該標準偏差を時刻の精度値とし、前記間欠動作制御手段は、前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とに基づいて前記制御信号通信手段を同期させる際に、前記精度値に基づいて受信待ち状態が継続する時間を延長させて同期させることを特徴とする。

本発明は、無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムの起動制御方法において、前記送信無線通信装置が、データを含む無線信号を送信する前に、呼出指示を含む無線信号を前記中継無線通信装置に送信する過程と、前記中継無線通信装置が、前記呼出指示を含む無線信号を受信する過程と、前記中継無線通信装置が、前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記起動状態に遷移し、前記起動状態時に受信した前記データを含む無線信号を他の中継無線通信装置または前記受信無線装置に送信する過程と、からなることを特徴とする起動制御方法である。

本発明は、無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムにおける中継無線通信装置のコンピュータを、呼出指示を含む無線信号を受信する制御信号通信手段と、前記制御信号通信手段が前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記起動状態に遷移し、前記起動状態時に受信した前記データを含む無線信号を他の中継無線通信装置または前記受信無線装置に送信するデータ通信手段と、として機能させるためのコンピュータプログラムである。

本発明は、無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムにおける送信無線通信装置のコンピュータを、呼出指示を含む無線信号を前記中継無線装置に送信した後に、前記データを含む無線信号を送信する呼出指示送信手段、として機能させるためのコンピュータプログラムである。

本発明は、上記に記載の何れかのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

この発明によれば、中継無線通信装置は、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、起動時に送信無線装置から受信したデータを含む無線信号を中継する。そして、呼出指示を含む無線信号を受信する制御信号通信手段を備えており、制御信号通信手段が呼出指示を含む無線信号を受信した時、起動状態に遷移し、起動状態時に受信したデータを含む無線信号を他の中継無線通信装置または受信無線装置に送信するデータ通信手段を備えた構成となっている。そのため、中継無線通信装置は、データ通信手段が停止状態にあっても呼出指示を含む無線信号を受信することでデータ通信手段を起動状態にすることが可能となる。それによって、中継無線通信装置が、停止状態にあって通信ができない場合であっても、データ通信時に呼出指示を送信することで起動状態に切り替えさせてデータ通信を行うことが可能となる。

また、本発明によれば、中継無線通信装置の制御信号通信手段は、呼出指示を含む無線信号を受信した時、受信した呼出指示を含む無線信号を他の中継無線通信装置に中継する構成となっている。そのため、呼出信号の送信元の送信無線通信装置が直接無線通信可能な距離に存在しない他の中継無線通信装置に呼出指示を含む無線信号を送信することが可能となる。それによって、送信無線通信装置が呼出指示を含む無線信号を中継無線通信装置に送信するだけで経路上の全ての中継無線通信装置を起動状態にすることが可能となる。

また、本発明によれば、中継無線通信装置は、電源回路が前記制御信号通信手段に供給している電源を一定時間間隔で停止し、制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させる間欠動作制御手段を備えた構成となっている。そのため、中継無線通信装置は、制御信号通信手段の休止状態の間、消費電力を節約することができ、中継無線通信装置の利用期間を長くすることができる。

また、本発明によれば、中継無線通信装置は、電波時刻送信局から基準時刻情報を受信する電波時計と、電波時計が受信した基準時刻情報に基づいて内部時計の時刻を設定する時刻管理手段とを更に備えている。そして、内部時計に設定された前記基準時刻情報に基づいて、受信待ち状態の開始時刻と、受信待ち状態を繰り返す周期と、休止状態の継続時間とを自中継無線通信装置の制御信号通信手段に設定し、制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させる構成になっている。そのため、自制御信号通信手段を基準時刻情報に基づいて間欠動作させることができる。

また、本発明によれば、中継無線通信装置の時刻管理手段は、電波時計が基準時刻情報を電波時刻送信局から受信できない時、他の中継無線通信装置に基準時刻取得要求を送信し、他の中継無線通信装置から基準時刻取得要求に対する基準時刻取得応答を受信する。受信した基準時刻取得応答に含まれている基準時刻情報に基づいて内部時計の時刻を設定する。また、基準時刻取得応答に含まれている他の中継無線通信装置の制御信号通信手段の受信待ち状態の開始時刻と、受信待ち状態を繰り返す周期と、休止状態の継続時間とを受信し、受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とに基づいて制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させる構成になっている。そのため、自制御信号通信手段を基準時刻取得応答の送信元の制御信号通信手段に同期させることができ、無線通信装置は互いに呼出指示を含む無線信号を受信可能な受信待ち状態の継続時間を同期させることができる。それによって、呼出指示を含む無線信号の送信回数を削減することで消費電力を節約し、中継無線通信装置の利用期間を長くすることができる。

また、本発明によれば、中継無線通信装置は、内部時計の時刻を設定する際に、設定前の時刻の値と設定を行う時刻の値に基づいて標準偏差を算出して当該標準偏差を時刻の精度値とし、受信待ち状態の開始時刻と、受信待ち状態を繰り返す周期と、休止状態の継続時間とに基づいて制御信号通信手段を同期させる際に、精度値に基づいて受信待ち状態が継続する時間を延長させて同期させる構成となっている。そのため、中継無線通信装置間の受信待ち状態の継続時間が一致する確率を更に高めることができる。それによって、呼出指示を含む無線信号の送信回数を更に削減することができ、利用期間を更に長くすることができる。

また、本発明によれば、送信無線通信装置は、データと送信先情報を含む無線信号を中継無線通信装置に送信する。そして、呼出指示を含む無線信号を中継無線通信装置に送信した後に、データを含む無線信号を送信する構成となっている。そのため、例えば、センサに接続された送信無線通信装置は、センサが収集したデータを無線信号で送信先情報に対応するサーバ装置に送信する場合に、間欠動作している中継無線通信装置をデータ送信時に強制的に起動状態にしてデータを送信することが可能となる。

また、本発明によれば、無線通信システムは、上述した中継無線通信装置、送信無線通信装置及び、中継無線通信装置からデータを受信する受信無線通信装置によって構成されている。そのため、例えば、センサに接続された送信無線通信装置は、センサが収集したデータを受信無線通信装置を接続したサーバ装置に無線信号で送信する場合に、間欠動作している中継無線通信装置をデータ送信時に強制的に起動状態にしてデータ通信することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態による上述した中継無線通信装置、送信無線通信装置、受信無線通信装置及び無線通信システムを図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態によるノード１０の内部構成を示したブロック図である。ノード１０は、上述した中継無線通信装置、送信無線通信装置、受信無線通信装置に該当する。つまり、ノード１０は、情報を収集するセンサなどが接続され、センサなどが収集したデータを送信する場合には送信無線通信装置に該当し、送信無線通信装置が送信したデータを中継する場合には中継無線通信装置に該当する。そして、データを最終的に受信するサーバ装置などに接続されている場合には受信無線通信装置に該当することになる。

同図において、電源回路１１は、例えばバッテリでありノード１０の各装置に電源を供給する。無線装置１２は、無線通信可能な距離に存在する他のノードの無線装置１２を検出し、検出した全ての他のノードの無線装置１２との間で呼出指示を含む無線信号（以下、呼出信号と呼ぶ）の送受信を行う。ルータ１５は、例えば無線信号によってＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）通信を行い、無線通信可能な距離に存在する他のノードからＩＰパケットを受信し、内部に予め設定されている経路情報に基づいて他のノードに対してＩＰパケットの送信を行う。ここで、無線通信可能な距離とは、例えば、内蔵する電池により無線信号を送信する無線装置の一般的な伝送距離であり数十メートルから数百メートルである。

リレースイッチ１４は、電源回路１１からルータ１５に対する電源の供給と停止を切り替えることで、ルータ１５の起動状態と停止状態を制御する。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１３は、リレースイッチ１４のＯＮとＯＦＦを制御することで電源供給停止の制御を行う。また、無線装置１２が呼出信号を受信した場合に、リレースイッチをＯＮにしてルータ１５に対して電源供給を行う。

図２は、ノード１０の機能構成を示した機能ブロック図である。
同図において、間欠動作制御手段２０は、ＣＰＵ１３とリレースイッチ１４によって構成され、ＣＰＵ１３の制御に基づいて電源回路１１からデータ通信手段２２に対する電源の供給と停止の切り替えを行う。周期的に切り替えを行う場合は、ＣＰＵ１３は内部のクロックに基づいて周期を決定して切り替えを行う。また、制御信号通信手段２１からの通知を受信した時にも切り替えを行う。制御信号通信手段２１は、ＣＰＵ１３と無線装置１２によって構成され、呼出信号の送受信を行い、呼出信号受信時には間欠動作制御手段２０に通知を行う。データ通信手段２２は、例えばルータ１５であり、ＩＰパケットの送受信を行い、制御信号通信手段２１が呼出信号を受信した時、間欠動作制御手段の制御に基づいて起動状態に切り替わる。

図３は、ノード１０ａ〜１０ｄによって構成される無線通信システム１を示した図である。同図において、ノード１０ａは温度などを測定するセンサ３０にケーブル等で直接接続しており、上述した送信無線通信装置に該当する。そして、センサ３０がデータを収集した際にセンサ３０から送信指示を受信し、無線装置１２ａを介して呼出信号を他のノードに対して送信する。ノード１０ｂとノード１０ｃは上述した中継無線通信装置に該当する。ノード１０ｂと１０ｃのルータ１５ｂと１５ｃは、それぞれに接続される無線装置１２ｂと１２ｃが呼出信号を受信するまで停止状態となっている。また、ノード１０ｂとノード１０ｃはノード１０ａから無線通信可能な距離に存在するため、無線装置１２ｂと１２ｃがノード１０ａの無線装置１２ａが送信した呼出信号を受信し、ルータ１５ｂとルータ１５ｃを停止状態から起動状態に切り替える。ノード１０ｃの無線装置１２ｃは更に無線通信可能な距離に存在するノード１０ｄの無線装置１２ｄに呼出信号を送信する。

ノード１０ｄは上述した受信無線通信装置に該当し、センサ３０が収集したデータを最終的に受信するサーバ装置４０にケーブル等で直接接続している。そして、ノード１０ｃの無線装置１２ｃから呼出信号を受信してルータ１５ｄを停止状態から起動状態に切り替える。サーバ装置４０は、ノード１０ａがルータ１５ａから送信したセンサ３０の収集データをルータ１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを介して受信する。ここで、無線装置１２ａ〜１２ｄは、起動信号のみを送受信することから消費電力がルータ１５ａ〜１５ｄに比べて小さく、ルータ１５ａ〜１５ｄが自ら起動制御を行う場合に比べて消費電力を削減することができる。

なお、上述したノード１０ａとノード１０ｄは、同図には示されていない他のセンサが接続されたノードのデータを中継するような場合にはノード１０ｂや１０ｃと同様の処理を行うことになる。また、ノード１０ａがセンサ３０が収集したデータを送信するだけの処理を行う場合には、データや呼出信号を中継するための機能はなくてもよく、センサ３０から送信指示を受信して呼出信号を他のノードに送信する機能と、センサ３０から受信したデータをルータ１５ａで送信する機能さえ有していればよい。また、ノード１０ｄは、常時電源供給を受けられるサーバ装置４０と同じ場所に設置されているのであれば、間欠動作を行わせる必要がなく、呼出信号を受信してデータ通信手段を起動させる処理を行う必要がないため、常時電源供給を受けているルータ１５ｄだけの構成であってもよい。

図４は、ノード１０によって行われるルータ１５の起動制御の処理を示したフローチャートである。最初に、無線装置１２が受信待ち状態にある時に（ステップＳ１）、制御信号通信手段２１は、呼出信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２）。受信していない場合にはステップＳ１の受信待ち状態を継続する。受信している場合は、間欠動作制御手段２０に通知し、通知を受けた間欠動作制御手段２０は、自ノード１０のデータ通信手段２２、即ちルータ１５が起動状態であるか否かを判定する（ステップＳ３）。起動状態でない場合にはルータ１５を起動状態にする（ステップＳ４）。制御信号通信手段２１は、無線装置１２に呼出信号を他のノードの無線装置１２に転送させて処理を終了する（ステップＳ５）。ステップＳ３において、データ通信手段２２が起動状態である場合には受信した呼出信号が同じノードから受信した呼出信号か否かを送信元ノードのアドレス等を参照して判定する（ステップＳ６）。送信元ノードが異なる場合には呼出信号を無線通信可能な距離に存在する次段のノードに転送する（ステップＳ７）。送信元ノードが同じ場合には呼出信号を破棄して処理を終了する（ステップＳ８）。

なお、ノード１０は屋外での利用が主であるため、制御信号通信手段２１に呼出信号が改ざんされているか否かの判定手段を備えるようにしてもよく、判定によって改ざんされている場合には転送しないようにしてもよい。具体的には、送信側の制御信号通信手段２１によって呼出信号からハッシュ値を計算し、呼出信号に付加して送信する。そして、受信側の制御信号通信手段２１は、受信した呼出信号に付加されたハッシュ値と受信した呼出信号からハッシュ値を計算し、両方のハッシュ値が同じであれば偽造されておらず、異なる場合には偽造されていると判定する。ハッシュ値を計算するための鍵は予め全てのノード１０に設定されているものとする。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態におけるノード１０の内部構成を示したブロック図である。第２実施形態と第１実施形態の違いは無線装置１２にリレースイッチ１６を備えたことである。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
リレースイッチ１６は、電源回路１１から無線装置１２への電源の供給と停止を、ＣＰＵ１３の制御に基づいて一定時間間隔で切り替える。無線装置１２は、リレースイッチ１６の制御によって、受信待ち状態と休止状態を一定時間間隔で繰り返す。これにより、無線装置１２による消費電力を削減することが可能となる。

図６は、第２実施形態におけるノード１０の機能構成を示した機能ブロック図である。第１実施形態との違いは制御信号通信手段２１がＣＰＵ１３と無線装置１２に加えてリレースイッチ１６によって構成される点と、間欠動作制御手段２０による制御によって受信待ち状態と休止状態を一定時間間隔で繰り返す点である。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため説明を省略する。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態におけるノード１０の内部構成を示したブロック図である。第３実施形態と第２実施形態の違いは、電波時計１７とＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）１８を備えたことである。電波時計１７は、基準時刻を送信する電波時刻送信局から基準時刻の情報を受信する。ＲＴＣ１８は上述した内部時計に該当し、ＣＰＵ１３が無線装置１２の受信待ち状態と休止状態を繰り返す周期や、休止状態の時間や、受信待ち状態の開始時刻の制御を行う際に利用する。それ以外の構成については第２実施形態と同じであるため説明を省略する。

図８は、第３実施形態におけるノード１０の機能構成を示した機能ブロック図である。第３実施形態では、第２実施形態の構成に加えて時刻管理手段２３が備えられている。時刻管理手段２３は、ＣＰＵ１３と電波時計１７に加えてＲＴＣ１８によって構成されており、電波時計１７が受信した基準時刻をＲＴＣ１８に設定する。

また、電波時計１７が電波時刻送信局から基準時刻を受信できない場合に、時刻管理手段３２は、ルータ１５を介して基準時刻取得要求を無線通信可能な距離に存在する他のノードのルータ１５に送信し、基準時刻取得要求に対する基準時刻取得応答を受信する。自らの電波時計１７が電波時刻送信局から基準時刻を受信しているノード１０は、他のノードから基準時刻取得要求を受信した場合に、基準時刻の情報を含む基準時刻取得応答を送信する。そして、基準時刻取得応答に含まれている基準時刻情報に基づいてＲＴＣ１８の時刻を設定する。ＲＴＣ１８に時刻を設定する際にはラウンドトリップタイムを考慮する必要があるため、ノード１０が基準時刻取得要求を送信する際に自らのＲＴＣ１８から取得した時刻を送信時刻として設定し、基準時刻取得応答を受信した際の時刻をＲＴＣ１８から取得して受信時刻とする。そして、受信時刻と送信時刻の差からラウンドトリップタイムＴｒを算出する。基準時刻取得応答に含まれる基準時刻情報をＴｂとした場合、ＲＴＣ１８に設定する基準時刻Ｔは、Ｔ＝Ｔｂ＋Ｔｒ／２で求めることができる。なお、複数の他のノードから基準時刻取得応答を受信した場合には、ラウンドトリップタイムが最も短いノードからの基準時刻取得応答を採用して基準時刻の設定を行う。

また、基準時刻取得応答に含まれている他のノードの無線装置１２の受信待ち状態の開始時刻と、受信待ち状態を繰り返す周期と、休止状態の時間の情報を読み出して、間欠動作制御手段２０に通知する。当該情報に基づいて間欠動作制御手段２０は、制御信号通信手段２１の動作を他のノードの制御信号通信手段２１の動作に同期させる。

図９は、ノード１０が上述した基準時刻取得要求と基準時刻取得応答によって基準時刻の情報を得るのではなく、予め無線通信システム１内で決められたノード１０のＲＴＣ１８の時刻を基準時計とし、基準時計を有するノード１０が自律的に基準時計信号を広告する実施形態の処理を示したシーケンス図である。この処理により、例え全てのノード１０が電波時刻送信局から基準時刻を受信していなくても、無線通信システム１を構成するノード１０の時刻を同期させることが可能となる。

同図において、ノード１０ａとノード１０ｄが基準時計を有するノードとして設定されている。最初に基準時計を有しているノード１０ａは、自ノードのＲＴＣ１８から取得した時刻情報と、自ノードの識別子（ＩＤ：ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）であるＩＤ＝１と、自ノードが基準時計を有しており広告開始ノードであることを示す転送回数＝０を含んだ基準時計信号を無線通信可能な距離に存在するノード１０ｂに広告する（ステップＳａ１）。基準時計信号を受信したノード１０ｂは自ノードのＲＴＣ１８に受信した時刻を設定し、転送回数を１に設定して受信した基準時計信号をノード１０ｃに転送する（ステップＳａ２）。基準時計を有しているノード１０ｄは、自ノードのＩＤ＝４、転送回数＝０の基準時計信号を無線通信可能な距離に存在するノード１０ｃに広告する（ステップＳａ３）。ノード１０ｂとノード１０ｄから基準時計信号を受信したノード１０ｃは、転送回数の少ないノード１０ｄからの基準時計信号に含まれている時刻情報に基づいてＲＴＣ１８の時刻を設定する。（ステップＳａ４）。

同じくノード１０ｄは基準時計信号を無線通信可能な距離に存在するノード１０ｅに広告する。基準時計信号を受信したノード１０ｅは、自ノードのＲＴＣ１８に受信した時刻情報を設定する（ステップＳａ６）。次に、ノード１０ｃは時刻情報を自ノードのＲＴＣ１８に設定した後に、ＩＤ＝４、転送回数＝１を含む基準時計信号をノード１０ｂに広告する（ステップＳａ７）。ノード１０ａもまた一定の時間間隔で基準時計信号をノード１０ｂに広告する（ステップＳａ８）。ノード１０ｃとノード１０ａから基準時計信号を受信したノード１０ｂは、転送回数の少ないノード１０ａからの時刻情報を自ノードのＲＴＣ１８に設定する（ステップＳａ９）。

また、上記基準時計信号に上述した基準時刻取得応答と同様に、送信元ノードの無線装置１２の受信待ち状態の開始時刻と、受信待ち状態を繰り返す周期と、休止状態の時間の情報を含むようにしてもよい。その時、当該基準時計信号を受信したノード１０が自ノードの無線装置１２の動作を受信した受信待ち状態の開始時刻と、受信待ち状態を繰り返す周期と、休止状態の時間の情報に同期させることが可能となる。

図１０及び図１１は、上述した基準時刻取得応答あるいは基準時計信号に含まれている無線装置１２の受信待ち状態の開始時刻の情報と、受信待ち状態を繰り返す周期と、休止状態の時間とに基づいて同期を行った場合の無線装置１２の状態を示したタイミングチャートである。

図１０は、同期を行う前のタイミングチャートである。同図において、Ｔｒｘは受信待ち状態の時間、Ｔｓｌｐは休止状態の時間、Ｔｃｙｃは受信待ち状態を繰り返す周期である。ノード１０ｂはＴｒｘ−１、Ｔｓｌｐ−１、Ｔｃｙｃ−１であり、ノード１０ｃはＴｒｘ−２、Ｔｓｌｐ−２、Ｔｓｌｐ−２であり、それぞれのノードで受信待ち状態の時間、休止状態の時間、受信待ち状態を繰り返す周期が異なる。ここで、ノード１０ｂとノード１０ｃがノード１０ａから受信待ち状態の開始時刻の情報と、受信待ち状態を繰り返す周期と、休止状態の時間とを基準時刻取得応答あるいは基準時計信号によって受信する。その時、図１１に示すように全てのノード１０ａ〜１０ｃはＴｒｘ、Ｔｓｌｐ、Ｔｃｙｃに設定され無線装置１２を同期させることが可能となる。

図１２、図１３、図１４は、図１０及び図１１で示した無線装置１２の同期を行う前と後において呼出信号の送信回数の違いを示した図である。
図１２は、ノード１０ａ〜１０ｃの無線装置１２において同期を行う前の呼出処理を示したタイミングチャートであり、次段のノードの無線装置１２が受信待ち状態に遷移するまで呼出信号を送信し続ける必要がある。

一方、図１３は、ノード１０ａ〜１０ｃの無線装置１２において同期を行った後の呼出処理を示したタイミングチャートであり、次段のノードの無線装置１２は、同じタイミングで受信待ち状態に遷移するため呼出信号の送信回数が少なくなり、消費電力を削減することが可能となる。

図１４は、時刻の精度と誤差を考慮して同期を行った場合を示したタイミングチャートである。それぞれのノードがＲＴＣ１８に時刻を設定する場合において、他のノードから受信した時刻情報には転送された時間などに依存ばらつきが存在するため、より時刻の正確さを保つためには時刻の精度を考慮する必要がある。時刻の精度としては、上述した電波時計１７が受信した基準時刻を基準時刻取得要求によって取得した場合の時刻精度を±０とし、上記の基準時計信号によって時刻を修正した場合には、修正前と修正時の時刻の差分から標準偏差を求めその値と精度Ｅｃとして時刻管理手段２３が算出する。また、ＲＴＣ１８自体の誤差も存在するためその値をＥｒとして予めユーザが設定しておく。この時、（Ｅｒ＋Ｅｃ）／２をガイド時間として受信待ち状態の開始時刻と終了時刻を修正することで、呼出信号をより早く受信することができ、消費電力を削減することが可能となる。具体的には、他ノードから受信待ち状態の開始時刻の情報と、受信待ち状態を繰り返す周期と、休止状態の時間と受信した時に、受信待ち状態の開始時刻をＴ０とし、受信待ち状態が継続する時間をＴ１とした場合に、受信待ち状態の開始時刻をＴ０−（Ｅｒ＋Ｅｃ）／２として設定し、受信待ち状態の終了時刻をＴ０＋Ｔ１＋（Ｅｒ＋Ｅｃ）／２として設定を行う。

なお、上述した実施形態では、呼出信号を無線装置１２で受信するようにしているが、本発明は、上述した構成に限られるものではなく、ルータ１５が呼出信号の送受信を兼ねる構成であってもよい。

上述のノードは内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した間欠動作制御手段、制御信号通信手段、データ通信手段、時刻管理手段及び送信無線受信装置の呼出信号を送信する処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

第１実施形態によるノードの内部構成を示したブロック図である。 同実施形態におけるノードの機能構成を示した機能ブロック図である。 同実施形態における無線通信システムを示した図である。 同実施形態における起動制御の処理を示したフローチャートである。 第２実施形態におけるノードの内部構成を示したブロック図である。 同実施形態によるノードの機能構成を示した機能ブロック図である。 第３実施形態におけるノードの内部構成を示したブロック図である。 同実施形態におけるノードの機能構成を示した機能ブロック図である。 同実施形態における基準時計信号の広告処理を示したシーケンス図である。 同実施形態におけるノード間で同期を行う場合のタイミングチャート（その１）である。 同実施形態におけるノード間で同期を行う場合のタイミングチャート（その２）である。 同実施形態における呼出信号の送信回数の違いを示すタイミングチャート（その１）である。 同実施形態における呼出信号の送信回数の違いを示すタイミングチャート（その２）である。 同実施形態における呼出信号の送信回数の違いを示すタイミングチャート（その３）である。

符号の説明

１０ ノード
１１ 電源回路
２０ 間欠動作制御手段
２１ 制御信号通信手段
２２ データ通信手段

Claims (17)

1. 無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムにおける中継無線通信装置であって、
   呼出指示を含む無線信号を受信する制御信号通信手段と、
   前記制御信号通信手段が前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記起動状態に遷移し、前記起動状態時に受信したデータを含む無線信号を他の中継無線通信装置または前記受信無線装置に送信するデータ通信手段と、
   を備えたことを特徴とする中継無線通信装置。
2. 前記制御信号通信手段は、
   前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記呼出指示を含む無線信号を前記他の中継無線装置に中継することを特徴とする請求項１に記載の中継無線通信装置。
3. 内部に備えた電源回路から電源の供給を受け、前記電源回路が前記制御信号通信手段に供給している電源を一定時間間隔で停止し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させる間欠動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の中継無線通信装置。
4. 電波時刻送信局から基準時刻情報を受信する電波時計と、
   前記電波時計が受信した前記基準時刻情報に基づいて内部時計の時刻を設定する時刻管理手段と、を備え、
   前記間欠動作制御手段は、
   前記内部時計に設定された前記基準時刻情報に基づいて、前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを自中継無線通信装置の前記制御信号通信手段に設定し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させることを特徴とする請求項３に記載の中継無線通信装置。
5. 前記時刻管理手段は、
   前記電波時計が前記基準時刻情報を前記電波時刻送信局から受信できない時、他の中継無線通信装置に基準時刻取得要求を送信する基準時刻取得要求送信手段と、
   前記他の中継無線通信装置から前記基準時刻取得要求に対する基準時刻取得応答を受信し、前記基準時刻取得応答に含まれている前記基準時刻情報に基づいて前記内部時計の時刻を設定する時刻設定手段と、
   前記基準時刻取得応答に含まれている前記他の中継無線通信装置の前記制御信号通信手段の前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを受信する状態情報受信手段と、を備え、
   前記間欠動作制御手段は、
   前記状態情報受信手段によって受信された前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを自中継無線通信装置の前記制御信号通信手段に設定し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させることを特徴とする請求項３または４に記載の中継無線通信装置。
6. 前記時刻設定手段は、
   前記内部時計の時刻を設定する際に、設定前の時刻の値と設定を行う時刻の値に基づいて標準偏差を算出して当該標準偏差を時刻の精度値とし、
   前記間欠動作制御手段は、
   前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とに基づいて前記制御信号通信手段を同期させる際に、前記精度値に基づいて受信待ち状態が継続する時間を延長させて同期させることを特徴とする請求項５に記載の中継無線通信装置。
7. 無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムにおける送信無線通信装置であって、
   呼出指示を含む無線信号を前記中継無線装置に送信した後にデータを含む無線信号を送信することを特徴とする送信無線通信装置。
8. 無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムにおいて、
   前記送信無線通信装置は、
   呼出指示を含む無線信号を前記中継無線通信装置に送信した後にデータを含む無線信号を送信する呼出指示送信手段を備え、
   前記中継無線通信装置は、
   前記呼出指示を含む無線信号を受信する制御信号通信手段と、
   前記制御信号通信手段が前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記起動状態に遷移し、前記起動状態時に受信した前記データを含む無線信号を他の中継無線通信装置または前記受信無線装置に送信するデータ通信手段と、
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
9. 前記制御信号通信手段は、
   前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記呼出指示を含む無線信号を前記他の中継無線装置に中継することを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
10. 前記中継無線通信装置は、
    内部に備えた電源回路から電源の供給を受け、前記電源回路が前記制御信号通信手段に供給している電源を一定時間間隔で停止し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させる間欠動作制御手段を備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の無線通信システム。
11. 前記中継無線通信装置は、
    電波時刻送信局から基準時刻情報を受信する電波時計と、
    前記電波時計が受信した前記基準時刻情報に基づいて内部時計の時刻を設定する時刻管理手段と、を備え、
    前記間欠動作制御手段は、
    前記内部時計に設定された前記基準時刻情報に基づいて、前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを自中継無線通信装置の前記制御信号通信手段に設定し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させることを特徴とする請求項１０に記載の無線通信システム。
12. 前記時刻管理手段は、
    前記電波時計が前記基準時刻情報を前記電波時刻送信局から受信できない時、他の中継無線通信装置に基準時刻取得要求を送信する基準時刻取得要求送信手段と、
    前記他の中継無線通信装置から前記基準時刻取得要求に対する基準時刻取得応答を受信し、前記基準時刻取得応答に含まれている前記基準時刻情報に基づいて前記内部時計の時刻を設定する時刻設定手段と、
    前記基準時刻取得応答に含まれている前記他の中継無線通信装置の前記制御信号通信手段の前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを受信する状態情報受信手段と、を備え、
    前記間欠動作制御手段は、
    前記状態情報受信手段によって受信された前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とを自中継無線通信装置の前記制御信号通信手段に設定し、前記制御信号通信手段に受信待ち状態と休止状態を繰り返させることを特徴とする請求項１０または１１に記載の無線通信システム。
13. 前記時刻設定手段は、
    前記内部時計の時刻を設定する際に、設定前の時刻の値と設定を行う時刻の値に基づいて標準偏差を算出して当該標準偏差を時刻の精度値とし、
    前記間欠動作制御手段は、
    前記受信待ち状態の開始時刻と、前記受信待ち状態を繰り返す周期と、前記休止状態の継続時間とに基づいて前記制御信号通信手段を同期させる際に、前記精度値に基づいて受信待ち状態が継続する時間を延長させて同期させることを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
14. 無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムの起動制御方法において、
    前記送信無線通信装置が、データを含む無線信号を送信する前に、呼出指示を含む無線信号を前記中継無線通信装置に送信する過程と、
    前記中継無線通信装置が、前記呼出指示を含む無線信号を受信する過程と、
    前記中継無線通信装置が、前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記起動状態に遷移し、前記起動状態時に受信した前記データを含む無線信号を他の中継無線通信装置または前記受信無線装置に送信する過程と、
    からなることを特徴とする起動制御方法。
15. 無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムにおける中継無線通信装置のコンピュータを、
    呼出指示を含む無線信号を受信する制御信号通信手段と、
    前記制御信号通信手段が前記呼出指示を含む無線信号を受信した時、前記起動状態に遷移し、前記起動状態時に受信した前記データを含む無線信号を他の中継無線通信装置または前記受信無線装置に送信するデータ通信手段と、
    として機能させるためのコンピュータプログラム。
16. 無線信号を送信する送信無線通信装置と、周期的に起動状態と停止状態を繰り返し、受信した無線信号を中継する中継無線通信装置と、前記中継無線通信装置から前記無線信号を受信する受信無線通信装置と、によって構成される無線通信システムにおける送信無線通信装置のコンピュータを、
    呼出指示を含む無線信号を前記中継無線装置に送信した後に、前記データを含む無線信号を送信する呼出指示送信手段、
    として機能させるためのコンピュータプログラム。
17. 請求項１５または請求項１６の何れかのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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