JP4548152B2 - バッテリ駆動の無線機とこれを用いた監視システム - Google Patents

Description

本発明は、自動的に通信経路を構成する機能を備えたバッテリ駆動の無線機に関する。

従来の無線機においては、（例えば、各無線機の最上位階層に位置する親無線機などの）最終的に到達する無線機に至るまでに経由する無線機の台数をなるべく少なくするように通信経路を自動的に構成できる無線機が知られている。たとえば、以下の特許文献１〜５に記載された態様が知られている。ここで、特許文献１には、中継回数が少なくなるように経路を最適化する学習機能を備えた中継局が記載されている。特許文献２には、中継経路全体として最小の伝搬損失となるように経路が選択される無線ネットワークが記載されている。特許文献３には、階層構造がないフラット形の自立分散無線ネットワークにおいて、記憶装置に記憶された受信データの宛先が同一クラスタ内であれば回線品質情報に基づきクラスタ外であれば中継回数情報に基づいて、中継先の無線中継装置を選択する無線通信システムが記載されている。特許文献４には、受信されたパイロット信号に含まれる情報から伝送経路上の各局の所要送信電力値の総和を算出する所要送信電力総和算出手段を用いて、選択手段が伝送経路の候補の中から最小の伝送経路を選択するマルチホップ接続用の無線通信システムが記載されている。特許文献５には、各端末装置における受信レベルを示す電界強度情報に基づいて、管理装置が所望の通信条件を満足する経路を選択する無線ネットワーク中継管理装置が記載されている。

しかしながら、特許文献１〜５に記載された各態様は、電力が外部から供給される無線機においては有効な経路選択手法であるものの、内蔵されたバッテリ等から電力が供給される無線機においては有効とはいえない場合がある。つまり、特許文献１〜５に記載された各態様は、待ち受け時の無駄に消費されるエネルギーについては全く考慮されていない。そのため、無駄に消費されるエネルギーを極力抑えた低消費エネルギー化によりバッテリ寿命を延ばすことが要求されるバッテリ駆動型の無線機に対しては、特許文献１〜５に記載された各態様は有効とはいえない場合がある。ここで、「無駄に消費されるエネルギー」とは、通信装置が、データを受信するために受信側が待ち受け状態となっているものの、相手からの送信がないために消費されるエネルギー（電流など）をいう。

加えて、バッテリ駆動型の無線機には、バッテリ寿命を延ばすために間欠動作方式が取られている。この間欠動作方式には、同期式通信と非同期式通信との２つの通信方式がある。

ここで、同期式通信の場合には、送信側と受信側とでタイミングを合わせて通信を行っている。例えば、間隔Ｔで通信するような場合には、送信側が時刻ｔ1で送信すると、受信側は、若干の時間的な余裕をみるために、時刻（ｔ1−ΔＴ）に待ち受けを開始し、時刻ｔ1において確実に受信できるようにする。そして、次の通信タイミングにおいて通信終了時に時間間隔を補正して間隔Ｔとする。このように通信タイミングを補正する理由は、送信側及び受信側の内部構成部品である水晶振動子などのクロックを作り出す部品の精度バラツキにより、同期タイミングがずれて受信ができなくなることを防ぐためである。そして、同期式通信の場合には、自分が受信する相手の数（受信する無線機の数）の分の受信動作が、（ΔＴ＋通信時間）の間に必要となる。ここで、ΔＴは、待ち受け時間であり、この間は受信していないので無駄な時間である。

無線機において、送信相手と全く同時に待ち受けとなり直ちにデータ受信ができるようにすることは、部品の精度バラツキに起因するタイミングのずれ等があることから現実的には困難であるので、待ち受け時間ΔＴを設けることが好ましい。従って、この待ち受け時間ΔＴを可能な限り低減させることが、低消費エネルギー化を考える場合において現実的に有効な手法である。

また、上記の同期式通信において、ある無線機Ａが多数の無線機からの情報を受信して次の無線機へと受信した情報を渡していく階層構造をなすように経路が構成される場合がある。この場合には、無線機Ａは、他の無線機との送信タイミングに合わせて待ち受け状態となる必要がある。一般に、ある無線機Ａと通信する他の無線機の台数が増加すると無線機Ａの待ち受け回数が増加するので、無線機Ａの待ち受け時間ΔＴが増加して無線機Ａにおいて消費されるエネルギーが増加する。つまり、多数の無線機と通信する無線機Ａのバッテリの長寿命化を図ることが困難になる。

一方、無線機Ａが受信する度に、送信相手である無線機Ｂに無線機Ａが送信を行う場合には、無線機Ｂの待ち受け回数も同様に増加することになる。すなわち、階層構造をなすように経路が構成される場合には、階層構造の下位にある無線機のデータを収集する上位に位置する無線機ほどバッテリ寿命が短くなってしまう。
特開２０００−２６１３６０号公報 特開２００３−１８０８３号公報 特開２００３−７８５３０号公報 特開２００３−２５８６９７号公報 特開平１１−１６８５２６号公報

従来技術によれば、階層構造をなすように通信経路が構成されると階層構造の上位にある無線機ほど待ち受け回数が増加して待ち受け時間が長くなるので、上位にある無線機ほどバッテリ寿命が短くなってしまう。

本発明は、階層構造をなすように経路が構成される場合において通信可能な無線機の台数が増加した場合であっても、階層構造の上位に位置する無線機への負荷を低減してバッテリの長寿命化を図ることができる、バッテリ駆動型の無線機を提供する。
具体的には、
アンテナに接続され、受信可能な他の無線機のＩＤと該無線機から親無線機までに経由する無線機の数または無線経路の数を表すホップ数とを含む、他の無線機に関する第１情報を通信するための無線ＲＦ部と、
その無線機自らのホップ数を表す自ホップ数と該第１情報と接続する無線機の台数の最大値とを記憶する情報記憶部と、
前記無線ＲＦ部と該情報記憶部とに接続され、該情報記憶部に記憶された情報に基づいて通信経路を制御する制御部であって、通信可能な他の無線機の数と前記最大値とを比較して、通信可能な他の無線機の数が前記最大値を超える場合には、該他の無線機から、各無線機のホップ数と各無線機の通信相手の無線機のＩＤとを得て、各無線機のホップ数と前記自ホップ数とをさらに比較し、前記自ホップ数以上のホップ数を有し、前記親無線機のＩＤを通信相手として保持しない無線機を、ホップ数の小さいものから前記最大値以下の数だけ順に選択して、選択された無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、通信可能な他の無線機の数が前記最大値以下である場合には、前記親無線機を除く通信可能なすべての他の無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、構成された通信経路の情報を前記情報記憶部に格納して、他の無線機と通信を行う際に該通信経路情報を呼び出して通信相手となる無線機と送受信を行うよう前記無線ＲＦ部を制御するものである制御部と
を含んでなる、バッテリ駆動型の無線機を提供する。

すなわち、各無線機の制御部は、受信可能な他の無線機の台数が所定の最大値よりも多い場合には、システム全体のホップ数を増加させるように通信経路を自動的に構成する。

ここで、上記のバッテリ駆動型の無線機は、温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、振動センサ、照度センサ、または、ガスセンサのいずれかを有する計測部をさらに含む態様であることや、前記情報記憶部が、自己または他の無線機の前記センサにより得られた第２情報をさらに記憶する態様であることや、前記制御部が、前記第１情報と前記第２情報との受信を連続的に行わせるよう命令する態様であることが好ましい。

また、本発明は、上記の無線機を含む管理システムを提供する。具体的には、
アンテナに接続され、受信可能な他の無線機のＩＤと該無線機から親無線機までに経由する無線機の数または無線経路の数を表すホップ数とを含む、他の無線機に関する第１情報を通信するための無線ＲＦ部と、その無線機自らのホップ数を表す自ホップ数と該第１情報と接続する無線機の台数の最大値とを記憶する情報記憶部と、前記無線ＲＦ部と該情報記憶部と計測部とに接続され、該情報記憶部に記憶された情報に基づいて通信経路を制御する制御部であって、通信可能な他の無線機の数と前記最大値とを比較して、通信可能な他の無線機の数が前記最大値を超える場合には、該他の無線機から、各無線機のホップ数と各無線機の通信相手の無線機のＩＤとを得て、各無線機のホップ数と前記自ホップ数とをさらに比較し、前記自ホップ数以上のホップ数を有し、前記親無線機のＩＤを通信相手として保持しない無線機を、ホップ数の小さいものから前記最大値以下の数だけ順に選択して、選択された無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、通信可能な他の無線機の数が前記最大値以下である場合には、前記親無線機を除く通信可能なすべての他の無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、構成された通信経路の情報を前記情報記憶部に格納して、他の無線機と通信を行う際に該通信経路情報を呼び出して通信相手となる無線機と送受信を行うよう前記無線ＲＦ部を制御するものである制御部とを含んでなる、バッテリ駆動型の無線機と、
該無線機と通信する親無線機であって、その制御部が、その無線ＲＦ部を通じて得られた該無線機の前記第１情報および前記通信経路についての情報をその情報記憶部に記憶させるものである親無線機と、
該親無線機に接続され、前記第１情報および前記通信経路情報を記憶する監視装置であって、前記各無線機の前記計測部において得られた情報が監視対象範囲外にある場合には、前記第１情報に基づいてその無線機および情報を特定して警報を発するものである監視装置と
を含んでなる監視システムを提供する。

ここで、上記の監視システムは、前記計測部が、温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、振動センサ、照度センサ、または、ガスセンサのいずれかを含む態様であることや、前記情報記憶部が、自己または他の無線機の前記センサにより得られた第２情報をさらに記憶している態様であることや、前記制御部が、前記第１情報と前記第２情報との受信を連続的に行わせるよう命令する態様であることが好ましい。

また、各無線機において受信された情報（第１情報）とその各無線機に含まれ計測器自体により得られた情報（第２情報）との受信を連続して行うことによって、情報を受信する回数を減らすことができる。そのため、各無線機での待ち受け時間を短くすることができる。さらに、無線通信に必要なビット同期信号やフレーム同期信号などの冗長符号（つまり情報量そのもの自体）を少なくすることもできる。

さらに、本発明は、バッテリ駆動型の無線機に適した通信経路の制御方法も提供する。
具体的には、
受信可能な他の無線機のＩＤと該無線機から親無線機（３）までに経由する無線機の数または無線経路の数を表すホップ数とを含む、他の無線機に関する第１情報を通信するステップと、
その無線機自らのホップ数を表す自ホップ数と該第１情報と接続する無線機の台数の最大値とを情報記憶部（９）に記憶するステップと、
該情報記憶部（９）に記憶された情報に基づいて、制御部（８）によって通信経路を決定するステップであって、通信可能な他の無線機の数と前記最大値とを比較して、通信可能な他の無線機の数が前記最大値を超える場合には、該他の無線機から、各無線機のホップ数と各無線機の通信相手の無線機のＩＤとを得て、各無線機のホップ数と前記自ホップ数とをさらに比較し、前記自ホップ数以上のホップ数を有し、前記親無線機（３）のＩＤを通信相手として保持しない無線機を、ホップ数の小さいものから前記最大値以下の数だけ順に選択して、選択された無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、通信可能な他の無線機の数が前記最大値以下である場合には、前記親無線機（３）を除く通信可能なすべての他の無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、構成された通信経路の情報を前記情報記憶部（９）に格納して、他の無線機と通信を行う際に該通信経路情報を呼び出して通信相手となる無線機と送受信を行うよう決定するものであるステップと
を含んでなる、通信経路の制御方法を提供する。

本発明によれば、無線機の数が増加した場合であっても、各無線機の階層構造の上位に位置する無線機の通信にかかる負荷を抑制できるのでそのバッテリ寿命を長くすることができる。

図１に、本発明の実施に用いられる無線機およびこれを用いた通信システムの具体例を示す。図１の通信システムは、無線機１と、被測定物２と、各無線機からの情報を集める親無線機３と、親無線機３と通信して情報を収集して解析する監視装置４とを含んでなる。図１では、無線機および被測定物が７つ（１−１〜１−７および２−１〜２−７）の場合を例として記載している。また、符号５−１〜５−７は無線経路を示すものであり、例えば、符号５−７は無線機１−７の情報を無線機１−６に伝える経路を示すものである。

また、図２に、本発明の実施に用いられる図１の無線機１の構成要素を示す。この無線機１は、無線通信するためのアンテナ６と、無線通信用のＲＦ部７と、無線機の動作を制御する制御部８と、各無線機の計測部で計測した情報や他の無線機から受信した情報や通信タイミング情報などを保持する情報記憶部９と、各種センサを含みうる計測部１０とを含んでなる。ここで、計測部１０の各種センサは、例えば、温度センサや湿度センサや圧力センサや振動センサや照度センサやガスセンサなどのいずれかにすることができる。また、計測部１０は、２つ以上の上記センサを含みうる。なお、計測部１０は、無線機１の筐体内に含まれるように記載されているが、これに限らず筐体外に取り付けられていてもよい。

ここで、図３を用いて、本発明の実施に用いられる各無線機の制御部８が実行する処理内容（Ｓ８０〜Ｓ８８）を簡単に説明する。Ｓ８０では、制御部８は、通信により取得した受信可能な他の無線機のＩＤおよびホップ数（第１情報）を情報記憶部９に記憶させる。Ｓ８１では、制御部８は、受信可能な他の無線機の台数と情報記憶部に記憶されている受信可能な無線機台数の最大値とを比較する。そして、Ｓ８２では、受信可能な無線機の台数が、受信可能な台数の最大値を超えているかどうかを判断する。ここで、超えていない場合には、Ｓ８８に進み、その無線機の確定した通信経路を親無線機に通信して終了する。

一方、Ｓ８２において、受信可能な無線機の台数が受信可能な台数の最大値を超えている場合には、Ｓ８３に進み、受信可能な無線機の中から、自ホップ数以上の前記ホップ数をもつ無線機の中の小さいものを、その無線機の受信可能な通信経路の候補として選択する。そして、Ｓ８４では、候補とした無線機の情報記憶部に記憶されている受信可能な他の無線機のＩＤおよびホップ数に基づいて、候補とした無線機が親無線機との通信経路を既に構成しているか判断する。
ここで、その無線機が親無線機への通信経路をまだ構成していない場合には、Ｓ８６に進み、その無線機を受信可能な他の無線機として通信経路を確定する。そして、Ｓ８８に進む。一方、その無線機が親無線機への通信経路を既に構成している場合には、その無線機との通信経路を構成する必要がないので、Ｓ８７に進み、その無線機を通信経路の候補から除く旨の情報を情報記憶部に記憶させる。そして、Ｓ８８へと進む。

Ｓ８８では、制御部８は、候補となる受信可能な他の無線機が存在するかどうかを判断する。ここで、候補となる受信可能な他の無線機が存在しない場合には、全ての候補となる無線機について通信経路を確定させた状態であるので、Ｓ８９に進み、その無線機の確定した通信経路を親無線機に通信する。一方、Ｓ８８において、候補となる受信可能な他の無線機が存在する場合には、まだ通信経路を検討していない無線機があることから、Ｓ８３に戻り、受信可能な無線機の中から、自ホップ数以上の前記ホップ数をもつ無線機の中の小さいものを、その無線機の受信可能な通信経路の候補として選択する。なお、そのときには、制御部８は、情報記憶部９を参照して、上記のＳ８７で通信経路から除かれた無線機を対象としないようにする。
そして、Ｓ８８では、制御部８は、通信経路を確定した無線機の台数が上記の最大値（最大台数）に達しているか、または最大値に達していないが候補となる他の無線機が存在しないかどうかのいずれかに該当するかを判断する。ここで、いずれかに該当する場合には、受信可能な無線機の通信経路を全て検討したことを意味するので、Ｓ８９に進み、制御部８は、その無線機の確定した通信経路を親無線機に通信する。一方、Ｓ８８において、いずれかに該当しない場合には、まだ通信経路を構成できる無線機が存在していることになるので、Ｓ８３に戻り、上記のＳ８３〜Ｓ８５のステップが、最終的にＳ８８のいずれかに該当するまで繰り返される。

この制御部８の処理を分かりやすくするために、図４〜図７に示す具体例を用いて本発明により構成される通信経路を説明する。例えば、（親無線機までに至るまでに経由する無線機の台数に相当する）ホップ数を少なくするように経路を構成するという一般的な手法によって、予め図４に示すような通信経路が構成されていると仮定する。この図４の通信経路によれば、無線機１−２の情報は、経路５−２を通って無線機１−１に伝達され、経路５―１を通って親無線機３に伝達される。同様に、無線機１−４、１−５、１−６、１−７の各情報は、経路５−４、５−５、５−６、５−７を通って無線機１−３にそれぞれ伝達され、経路５−３を通って親無線機３に伝達される。この図４の通信経路の場合には、無線機１−１および１−３のホップ数は１であり、無線機１−２と１−４と１−５と１−６と１−７のホップ数は２である。

例えば、図４に示された状況に図３に説明した処理を行って、各無線機が受信可能な他の無線機の台数の最大数を例えば「２台以下」に制限すると、最終的には図５に示す通信経路が自動的に構成される。ここで、無線機１−５の情報は、経路５−８を通って無線機１−４に伝達され、経路５−４を通って無線機１−３に伝達され、経路５−３を通って親無線機３に伝達される。同様に、無線機１−７の情報は、経路５−９を通って無線機１−５に伝達され、経路５−８を通って無線機１−３に伝達され、経路５−４を通って無線機１−３に伝達され、経路５−３を通って親無線機３に伝達される。従って、図４の場合にはホップ数が２であったものが図５の場合にはホップ数が４になっている。一方、１つの無線機が受信している台数は、図４の場合には最大で４台（無線機１−３）であったものが図５の場合には最大で２台になっている。

次に、上記の本発明の実施に用いられる無線機において行われる通信経路の構成手法を説明する。無線機は、電源投入後に経路構成動作に入る。まず、親無線機３が、「自分のホップ数（ここでは０）」および「自分の無線機ＩＤ」をブロードキャスト送信する。同様に、各無線機１−１〜１−７は、既定のタイミグまたはランダムタイミングで、「自分のホップ数」および「自分の無線機ＩＤ」をブロードキャスト送信する。ここで、「自分のホップ数」とは、自分がブロードキャストで受信することができた相手のホップ数のうち、最も小さいホップ数に１を加えたものである。そして、上記のブロードキャスト送信を受信することができた他の無線機の前記無線機情報およびホップ数を情報記憶部９に記憶する。このようなブロードキャスト送信を繰り返すことにより、各無線機は、受信可能な他の無線機の情報をその情報記憶部９に記憶していくことになる。この状態を図６に示す。この状態は図４に対応するものである。図６において、符号３−１は、親無線機３の情報記憶部に記憶された自分のホップ数および受信可能な他の無線機の情報を示すものである。また、符号１−１−１〜１−７−１は、無線機１−１〜１−７の各情報記憶部９に記憶された自分のホップ数および受信可能な他の無線機の情報である。

この自分のホップ数および受信可能な他の無線機の情報に基づいて、以下のように通信経路が自動的に生成される。なお、受信可能な他の無線機の台数の最大数は「２台以下」に制限されているものとする。

まず、親無線機３は、受信可能な他の無線機の情報に基づき、無線機１−１、１−２、１−３の３台と受信ができているので、これらの３台の受信可能な他の無線機の情報を得るための通信を個別に行う。この通信により、親無線機３は、無線機１−２のホップ数が２であり、親無線機３の自ホップ数（０）の次の値（１）になっていないことを知る。すなわち、親無線機３は、無線機１−２が親無線機３のブロードキャスト送信を直接に受信できていないこと知る（もし当該ブロードキャスト送信を受信可能であれば、ホップ数が１になるためである）。そのため、親無線機３は、受信可能な他の無線機の情報に基づいて、無線機１−１および１−３の２台を直接に通信可能な無線機の候補とする。そして、親無線機３は、この２台という値が１つの無線機が受信可能な台数の最大値を超えていないかどうかを判断する。ここでは、この最大値は「２台以下」であるので条件を満足している。従って、親無線機３は、この２台を受信可能な他の無線機として確定し、親無線機３の情報記憶部９に記憶された情報をこの２台にそれぞれ伝える。これにより、各無線機１−１および１−３は、自らが親無線機３に接続していることと、親無線機３が受信可能な無線機（１−１、１−２、１−３）とを知ることになる。
ここで、上記の場合とは、例えば、親無線機３のブロードキャストは無線機１−２に届かなかったが、無線機―２のブロードキャストは親無線機３に届いた場合を示すものである。

次に、親無線機３との通信経路が確定した無線機１−１および１−３が、どのようにして受信可能な他の無線機との通信経路を確定するのかを説明する。まず、無線機１−１について説明する。無線機１−１は、通信可能相手情報１−１−１に基づいて、無線機１−２または１−３が受信可能な無線機となりうることを知る（ここでは、無線機１−１の自ホップ数である「１」以上の無線機が対象となる）。しかしながら、無線機１−１は、無線機１−３の受信可能な他の無線機情報から無線機１−３が無線機１−１と同じ親無線機３を上位とするものであることを知る（すなわち、無線機１−３は既に親無線機３との通信経路を確立していることを知る）。そのため、無線機１−１は、その旨を情報記憶部に記憶して、次の候補となる受信可能な他の無線機を検討すると、結局、無線機１−２が残ることになる。そこで、無線機１−１は、無線機１−２の通信可能相手情報１−２−１を受信して、無線機１−２の受信可能な他の無線機を確認する。その結果、無線機１−１は、自分（無線機１−１）および無線機１−４が通信可能な無線機であることを知る。そして、無線機１−１は、無線機１−２における無線機１−１および１−４のホップ数を比較して、無線機１−１のホップ数（１）の方が無線機１−４のホップ数（２）よりも小さいことを知る。そのため、無線機１−１は、受信可能な他の無線機として無線機１−２との通信経路を確定し、無線機１−１の情報記憶部に記憶されている通信可能相手情報を無線機１−２に伝える。
なお、無線機１−１は、受信可能な他の無線機についての通信経路を全て決定したので、無線機１−１は、下位の通信経路として無線機１−２と通信経路を確定したことを、親無線機３を介して管理装置４へと伝える。そして、管理装置４は、親無線機３を介して、無線機１−３に通信経路を構成するように伝える。

次に、無線機１−３について説明する。無線機１−３の通信可能相手情報１−３−１によれば、経路の確定している親無線機３以外に無線機１−１、１−４、１−５、１−６、１−７の５台が通信可能相手の候補となりうる。しかし、無線機１−３は、無線機１−１が親無線機３と通信経路を既に確定していることを知っているので、親無線機３への通信経路の重複を回避するために、無線機１−１を候補から除外する。そのため、無線機１−３は、残りの無線機１−４、１−５、１−６、１−７の４台の候補の中から２台を選ぶことになる。なお、通信可能相手情報１−３−１によれば、残りの無線機１−４、１−５、１−６、１−７の４台のホップ数はいずれも２であるため、この情報だけでは優先順位を決めることはできない。

そこで、無線機１−３は、無線機１−４、１−５、１−６、１−７の４台から通信可能相手情報１−４−１、１−５−１、１−６−１、１−７−１をそれぞれ通信により取得し、取得した各通信可能相手情報に基づいて受信可能な通信相手を確定する。ここで、無線機１−３は、通信可能相手情報１−７−１から無線機１−７が無線機１−３としか通信できないことを知るため、無線機１−７との通信経路を確定する。そして、残りの無線機１−４、１−５、１−６の３台の中から通信経路を確定する最後の１台を選ぶ。ここで、無線機１−３は、通信可能相手情報１−４−１から無線機１−４が１−５と通信可能であることを知り、通信可能相手情報１−５−１から無線機１−５が１−４および１−６と通信可能であることを知り、通信可能相手情報１−６−１から無線機１−６が１−５と通信可能であることを知る。しかし、これらの通信可能相手情報において、無線機１−４、１−５、１−６のいずれもホップ数が「２」で同じである。そのため、この場合には、無線機１−３は、無線機１−４、１−５、１−６の中の任意の１つの無線機を通信可能相手として選択することができる。例えば、この中からＩＤ番号が最も小さい無線機１−４を自動的に選択することができる。その場合には、無線機１−３は、無線機１−４および１−７との間に通信経路を確定したことを、管理装置４に親無線機３を介して通知することができる。

そして、上記の無線機１−４は、自己の通信可能相手情報１−４−１に基づいて、（既に親無線機３との通信経路を確定している無線機１−３を除く）無線機１−２および１−５の通信可能相手情報１−２−１および１−５−１をそれぞれ通信により取得する。なお、無線機１−２については、無線機１−１の通信相手として既に親無線機３との通信経路が確定しているので候補から除外されるので、無線機１−４の通信相手の候補は、結局、無線機１−５のみとなる。従って、無線機１−４は、無線機１−５との通信経路を確定する。

さらに、無線機１−５は、自己の通信可能相手情報１−５−１に基づいて、既に通信経路が確定している無線機１−３および１−４を除いた無線機１−６の通信可能相手情報１−６−１を通信により取得する。そして、無線機１−５は、無線機１−６が自己を通信相手にできることを知る。そのため、無線機１−５は、無線機１−６との通信経路を確定する。

加えて、無線機１−６は、自己の通信可能相手情報１−６−１に基づいて、既に通信経路が確定している無線機１−３と１−５と１−７を除く他の無線機の情報を通信により取得しようとする。しかしながら、無線機１−６は、この通信可能相手情報１−６−１にはそれ以外の無線機が存在しないことを知る。つまり、このことは、無線機１−６が、親無線機３を最上位とする階層構造の最下位に位置していることを意味する。

以上の動作によって確定した通信経路と、各無線機が記憶している通信相手情報とを示すと図７のようになる。なお、３−２、１−１−２、１−２−２、１−３−２、１−４−２、１−５−２、１−６−２、１−７−２は、確定した通信経路の下での各無線機の送受信状況を示す通信相手情報である。

このように、各無線機の待ち受け及び受信可能な無線機の台数に制限を設け、無線機１台当たりの待ち受け及び受信に要する消費エネルギーの増加を抑制することによって、無線機のバッテリ寿命を長くすることができる。

次に、待ち受け回数そのもの自体を少なくして省エネルギー化する仕方を説明する。同期式通信の場合には、図８ａに示すように、送信側と受信側とでタイミングを合わせて通信を行う。間隔Ｔで通信する場合には、送信側が時刻ｔ1で送信すると、受信側は若干の時間マージンを考慮し、時刻（ｔ1−ΔＴ）に待ち受けを開始して、時刻ｔ1において確実に受信できるようにする。そして、次の通信タイミングでは、通信終了時に時刻を＋ΔＴだけ補正して間隔Ｔにする。このように通信タイミングを補正する理由は、送信側及び受信側の無線機に設けられている水晶振動子などのクロックを作り出す部品の精度バラツキに起因して発生する同期タイミングのずれを防止するためである。この場合には、（ΔＴ＋通信時間）の間に、自分が受信する相手の数の分の受信動作が必要となることになる。
ここで、受信する相手が１台の場合には、（通信時間＋間隔Ｔ）の間に待ち受け及び受信するのは１回でよいが、この待ち受け及び受信の回数は、受信する相手が２台のときには２回、３台のときには３回と増えていき、台数が多いほど、間隔Ｔの間に行う待ち受け及び受信の回数が増え、消費エネルギーが大きくなってしまう（図８ｂ）。本発明によれば、受信する台数が少なくなるように制限することができるので、バッテリの消費エネルギーを抑えるとともに省エネルギー化を図ることができる。

次に、図５および図７に示す通信経路により通信する場合において、例えば、無線機１−６のデータを親無線機３へと伝える通信経路における各無線機の従来の待ち受けの様子を図９に示す。無線機１−５は、無線機１−６の送信タイミングt6に合わせて待ち受けする。そして、無線機１−４は、無線機１−６を受けて無線機１−５が送信するタイミングt6#5と無線機１−５が自分のデータを送信するタイミングt5に合わせて待ち受けする。同様にして、無線機１−３は、無線機１−６のデータを無線機１−４が送信するタイミングt6#5#4と、無線機１−５のデータを無線機１−４が送信するタイミングt5#4と、無線機１−４のデータを無線機１−４が送信するタイミグt4とにおいて待ち受けすることになる。更に、無線機１−３は、無線機１−７からも受信するので、無線機１−７が無線機１−７のデータを送信するタイミングt7で待ち受けすることになる。これにより、親無線機３に近い無線機ほど待ち受けする回数が多くなり、消費エネルギーが大きくなってしまう。

これに対し、図１０に示すように、本発明の実施に用いられる無線機１−５は、無線機１−６からのデータを受信した後に、無線機１−６のデータと自己のデータとを組み合わせて、自己の送信タイミングt5に合わせてその組み合わせたデータを無線機１−４に送信する。次に、無線機１−４は、タイミングt5に合わせてそのデータを受信するが、すぐには送信せず、自己の送信タイミングt4に合わせてそのデータを無線機１−３に送信する。無線機１−３は、無線機１−４の送信タイミングt4に合わせてそのデータを受信する。また、無線機１−３は、無線機１−７の送信タイミングt7に合わせて無線機１−７からのデータを受信する。
このようにして、本発明の実施に用いられる各無線機によれば、そのそれぞれが受信可能な無線機の台数に等しい回数だけ待ち受けを行えばよいことになるので、その台数を制限することにより待ち受け回数を少なくすることができることになる。そして、待ち受け回数が少なくなると省エネルギー化が図られるので、各無線機のバッテリ寿命を長くすることができる。

また、図１１に示す通り、本発明の実施に用いられる無線機によれば、無線機のデータを個別に送信せずにまとめて組み合わせて送信することができるので、送信時に必要なビット同期信号やフレーム同期信号などの重複する冗長符号が１つで済むことになる。そのため、このような冗長符号（つまり、データ量や情報量）を少なくすることができるので、送受信時間が短時間で済むことになる。その結果として、送受信に要する消費電力を低減することができるので、バッテリ寿命を延ばすことができる。

本発明の実施に用いられる無線機を含む管理システムを示す概略図である。 本発明の実施に用いられる無線機を示す概略ブロック図である。 図１および図２の無線機の制御部による処理内容を示すフローチャートである。 本発明の実施に用いられる無線機を含む管理システムにおいて受信可能な無線機の台数を制限していない場合を示す概略図である。 図４の管理システムにおいて、各無線機の受信可能な台数を２台に制限した場合を示す概略図である。 図５の各無線機の情報記憶部に記憶されている情報を示す概略図である。 図５の各無線機の情報記憶部に記憶されている別の情報を示す概略図である。 本発明の実施に用いられる無線機を同期式通信とした場合に、送信側および受信側の無線機でタイミングを合わせて待ち受け回数を少なくした通信を行う様子を示すタイミングチャートである。 各無線機のデータを親無線機に伝達する場合の従来の各無線機の待ち受けの様子を示すタイミングチャートである。 各無線機のデータを親無線機に伝達する場合の本発明の実施に用いられる各無線機の待ち受けの様子を示すタイミングチャートである。 本発明の実施に用いられる無線機において、各無線機からのデータをまとめて送信することにより、冗長符号などのデータ量を少なくすることができることを示す概略図である。

符号の説明

１ 無線機
３ 親無線機
４ 管理装置（コンピュータ）
６ アンテナ
７ 無線ＲＦ部
８ 制御部
９ 情報記憶部
１０ 計測部

Claims (9)

1. アンテナ（６）に接続され、受信可能な他の無線機のＩＤと該無線機から親無線機（３）までに経由する無線機の数または無線経路の数を表すホップ数とを含む、他の無線機に関する第１情報を通信するための無線ＲＦ部（７）と、
   その無線機自らのホップ数を表す自ホップ数と該第１情報と接続する無線機の台数の最大値とを記憶する情報記憶部（９）と、
   前記無線ＲＦ部（７）と該情報記憶部（９）とに接続され、該情報記憶部（９）に記憶された情報に基づいて通信経路を制御する制御部（８）であって、通信可能な他の無線機の数と前記最大値とを比較して、通信可能な他の無線機の数が前記最大値を超える場合には、該他の無線機から、各無線機のホップ数と各無線機の通信相手の無線機のＩＤとを得て、各無線機のホップ数と前記自ホップ数とをさらに比較し、前記自ホップ数以上のホップ数を有し、前記親無線機（３）のＩＤを通信相手として保持しない無線機を、ホップ数の小さいものから前記最大値以下の数だけ順に選択して、選択された無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、通信可能な他の無線機の数が前記最大値以下である場合には、前記親無線機（３）を除く通信可能なすべての他の無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、構成された通信経路の情報を前記情報記憶部（９）に格納して、他の無線機と通信を行う際に該通信経路情報を呼び出して通信相手となる無線機と送受信を行うよう前記無線ＲＦ部（７）を制御するものである制御部（８）と
   を含んでなる、バッテリ駆動型の無線機（１）。
2. 温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、振動センサ、照度センサ、または、ガスセンサのいずれかを有する計測部（１０）をさらに含む請求項１に記載の無線機。
3. 前記情報記憶部（９）が、自己または他の無線機の前記センサにより得られた第２情報をさらに記憶するものである請求項２に記載の無線機。
4. 前記制御部（８）が、前記第１情報と前記第２情報との受信を連続的に行わせるよう命令するものである請求項３に記載の無線機。
5. アンテナ（６）に接続され、受信可能な他の無線機のＩＤと該無線機から親無線機（３）までに経由する無線機の数または無線経路の数を表すホップ数とを含む、他の無線機に関する第１情報を通信するための無線ＲＦ部（７）と、
   その無線機自らのホップ数を表す自ホップ数と該第１情報と接続する無線機の台数の最大値とを記憶する情報記憶部（９）と、
   前記無線ＲＦ部（７）と該情報記憶部（９）と計測部（１０）とに接続され、該情報記憶部（９）に記憶された情報に基づいて通信経路を制御する制御部（８）であって、通信可能な他の無線機の数と前記最大値とを比較して、通信可能な他の無線機の数が前記最大値を超える場合には、該他の無線機から、各無線機のホップ数と各無線機の通信相手の無線機のＩＤとを得て、各無線機のホップ数と前記自ホップ数とをさらに比較し、前記自ホップ数以上のホップ数を有し、前記親無線機（３）のＩＤを通信相手として保持しない無線機を、ホップ数の小さいものから前記最大値以下の数だけ順に選択して、選択された無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、通信可能な他の無線機の数が前記最大値以下である場合には、前記親無線機（３）を除く通信可能なすべての他の無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、構成された通信経路の情報を前記情報記憶部（９）に格納して、他の無線機と通信を行う際に該通信経路情報を呼び出して通信相手となる無線機と送受信を行うよう前記無線ＲＦ部（７）を制御するものである制御部（８）とを含んでなる、バッテリ駆動型の無線機（１）と、
   該無線機（１）と通信する親無線機（３）であって、その制御部（８）が、その無線ＲＦ部（７）を通じて得られた該無線機（１）の前記第１情報および前記通信経路についての情報をその情報記憶部（９）に記憶させるものである親無線機（３）と、
   該親無線機（３）に接続され、前記第１情報および前記通信経路情報を記憶する監視装置（４）であって、前記各無線機（１）の前記計測部（１０）において得られた情報が監視対象範囲外にある場合には、前記第１情報に基づいてその無線機および情報を特定して警報を発するものである監視装置（４）と
   を含んでなる監視システム。
6. 前記計測部（１０）が、温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、振動センサ、照度センサ、または、ガスセンサのいずれかを含むものである請求項５に記載の監視システム。
7. 前記情報記憶部（９）が、自己または他の無線機の前記センサにより得られた第２情報をさらに記憶している請求項６に記載の監視システム。
8. 前記制御部（８）が、前記第１情報と前記第２情報との受信を連続的に行わせるよう命令するものである請求項７に記載の監視システム。
9. 受信可能な他の無線機のＩＤと該無線機から親無線機（３）までに経由する無線機の数または無線経路の数を表すホップ数とを含む、他の無線機に関する第１情報を通信するステップと、
   その無線機自らのホップ数を表す自ホップ数と該第１情報と接続する無線機の台数の最大値とを情報記憶部（９）に記憶するステップと、
   該情報記憶部（９）に記憶された情報に基づいて、制御部（８）によって通信経路を決定するステップであって、通信可能な他の無線機の数と前記最大値とを比較して、通信可能な他の無線機の数が前記最大値を超える場合には、該他の無線機から、各無線機のホップ数と各無線機の通信相手の無線機のＩＤとを得て、各無線機のホップ数と前記自ホップ数とをさらに比較し、前記自ホップ数以上のホップ数を有し、前記親無線機（３）のＩＤを通信相手として保持しない無線機を、ホップ数の小さいものから前記最大値以下の数だけ順に選択して、選択された無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、通信可能な他の無線機の数が前記最大値以下である場合には、前記親無線機（３）を除く通信可能なすべての他の無線機を通信相手の無線機として通信経路を構成し、構成された通信経路の情報を前記情報記憶部（９）に格納して、他の無線機と通信を行う際に該通信経路情報を呼び出して通信相手となる無線機と送受信を行うよう決定するものであるステップと
   を含んでなる、通信経路の制御方法。

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