JP4835723B2 - 無線通信装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、外部無線端末と無線通信を行う無線通信装置およびプログラムに関する。

近年、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を用いて、動画や静止画、音声等のような大量のデータの送受信が中継装置と無線端末装置との間で行なわれる無線通信システムが普及しつつある。しかし、このような無線通信システムでは、無線を用いて大量のデータを送受信するため、種々の干渉要因により、スループットが低下し、画像や音声の乱れや途切れが生じることが知られている。

そこで、複数の無線チャンネルのうち互いに干渉しないような無線チャンネルを各無線通信システムが選択して使用することで、干渉を回避する必要がある。この無線チャンネルの選択は、周囲の環境に応じてユーザが設定することが困難であるため、中継装置が各無線チャンネルの通信状況を判定し、無線チャンネルの切り替えを行なう技術がある。

例えば、無線通信を行っている無線チャンネルの通信状況の悪化を検知した場合、他の無線通信装置に対して無線チャンネルの切替指示を他のデータ信号よりも優先して送信する無線通信装置が開示されている（特許文献１参照）。

動作チャンネルにおける空きスロット残量を取得し、取得した空きスロット残量がチャネル変更スロット残量以下である場合、空きチャンネルがある場合には、チャンネルを変更するまでの時間（スーパーフレーム数）や変更後のチャンネルを示す情報等がビーコン信号内に格納され、当該ビーコン信号が送信され、動作チャンネルが当該空きチャンネルに変更される技術が開示されている（特許文献２参照）。

特開２００６−９４３９４号公報 特開２００８−１４８２５４号公報

しかしながら、特許文献１では、急激に通信状況が悪化した場合や無線端末装置側付近のみの通信状況が悪化した場合に、中継装置が無線チャンネルの変更を行なうと、無線端末装置は、変更された無線チャンネルの情報を得ることができず、中継装置と通信を行うことができなくなってしまう。そのため、無線端末装置は、全てのチャンネルスキャンを行い、変更された無線チャンネルを探し出さなくてはならない。

また、特許文献２では、チャンネルの変更が決定した後に、チャンネルを変更するまでの時間や変更後のチャンネルを示す情報等がビーコン信号内に格納されて送信される。そのため、急激に通信状況が悪化した場合には、当該ビーコン信号を無線端末装置が受信できず、無線チャンネルの変更を迅速かつ安定的に実行することができないという問題がある。

本発明の課題は、外部無線端末との無線通信に問題が生じた場合にも、複数の通信部を適切に切り替えることで、迅速かつ安定的に無線通信の切替を実現し、通信品質の安定化を図ることである。

請求項１記載の発明は、無線通信を行う複数の通信部の内の何れかの通信部を選択して外部無線端末と無線通信を行う無線通信装置であって、複数の通信部の内で第1通信部を選択し、その選択された第1通信部により前記外部無線端末と無線通信を行う通信制御手段と、この通信制御手段により選択された第１通信部による無線通信に問題があるか否かを監視し、問題があることを検出した場合には、当該第1通信部による通信状態を維持したまま第２通信部により前記外部無線端末との無線通信を開始させる切替移行制御手段と、前記第２通信部による無線通信の開始後に、当該第２通信部による無線通信で前記外部無線端末との通信が確立したか否かを判別する判別手段と、この判別手段で前記第２通信部での無線通信が確立したことを判別した場合に、前記外部無線端末との無線通信を、前記第１通信部から前記第２通信部へ正式に切替える切替制御手段と、を具備し、前記通信制御手段は、前記第1通信部により前記外部無線端末と無線通信を行う際は、第1周期で無線通信を行い、前記切替移行制御手段は、前記第1通信部による通信状態を維持する際は、当該第1通信部は、前記第1周期よりも短い第２周期で前記外部無線端末と無線通信を行う、ことを特徴とする。

本発明によれば、複数の通信部を適切に切り替えることで、迅速かつ安定的に無線通信の切替を実現することができ、通信品質の安定化を図ることができる。

無線通信システムの概略構成図である。 実施の形態１における中継装置の概略構成図である。 ビーコンフレームの例を示す図である。 無線端末装置の概略構成図である。 実施の形態１におけるビーコン送信処理のフローチャートである。 実施の形態１における無線チャンネル切替処理のフローチャートである。 実施の形態２における中継装置の概略構成図である。 実施の形態２におけるビーコン送信処理のフローチャートである。 第１通信部と第２通信部に対するビーコン送信処理のタイムチャートである。 実施の形態２における無線チャンネル切替処理のフローチャートである。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、この発明にはこの実施の形態に限定されるものではない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。

［実施の形態１］
まず、構成を説明する。
図１に、本実施の形態１における無線通信システムＡの概略構成図を示す。

図１に示すように、無線通信システムＡは、通信ネットワークＮを介して他の中継装置又は外部装置と接続された中継装置１ａと、中継装置１ａと無線を介して接続される複数の無線端末装置２と、を備えている。

本実施の形態１における無線通信システムＡは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の規格に準拠するものとする。この場合、中継装置１ａがコーディネータ、無線端末装置２がエンドデバイスに相当する。

図２に、本実施の形態１における中継装置１ａの概略構成図を示す。
図２に示すように、中継装置１ａは、制御部１０、記憶部１１、端末情報用メモリ１２、ビーコン送信タイマ１３、第１通信部１４、有線Ｉ／Ｆ（InterFace）１６、バッファ１７等を備え、各部が電気的に接続されている。

制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。制御部１０は、記憶部１１や端末情報用メモリ１２に記憶されている各種プログラム、各種テーブルやデータ等の中から指定されたプログラム、テーブルやデータを読み出し、ＲＡＭ又は記憶部１１のワークエリアに展開し、上記プログラムとの協働によって各種処理を実行し、その処理結果をＲＡＭ内又は記憶部１１や端末情報用メモリ１２の所定の領域に格納するとともに、中継装置１ａ内の各部に指示して、中継装置１ａの動作全般を統括的に制御する。

制御部１０は、ビーコン送信処理を実行する。このビーコン送信処理では、ビーコン信号が生成され、生成されたビーコン信号が、複数の無線チャネルのうちのいずれか一つの無線チャンネルが使用されて一定周期で第１通信部１４により送信されるものである。

使用される無線チャンネルとしては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４において、２．４［ＧＨｚ］帯を１６分割した１１ｃｈ〜２６ｃｈの全１６の無線チャンネルのうち、何れか一つの無線チャンネルである。

本実施の形態１におけるビーコン送信処理では、以下の処理が実行される。
まず、第１通信部１４により一定周期でビーコン信号が送信される際、複数の無線チャンネルのうちいずれか一つの無線チャンネルが選択される。この選択される無線チャンネルは、複数の無線チャンネルの通信状況が第１通信部１４により検出され、当該検出された複数の無線チャンネルの通信状況のうち最も通信状況の良い無線チャンネル若しくは通信状況が比較的良好な無線チャンネルである。
そして、選択された無線チャンネル（切替先チャンネル）に切り替えるための切替先情報が、記憶部１１に記憶されると共にビーコン信号内に格納され、当該ビーコン信号が第１通信部により送信される。
また、第１通信部で使用している無線チャンネルの通信状況が悪化した場合には、第１通信部で使用される無線チャンネルでビーコン信号を送信する際に、記憶部１１に記憶した切替先情報に基づく無線チャンネルに切り替えられる。

ビーコン信号とは、中継装置１ａから一定周期で送信されるパケットデータであり、無線通信システムＡに接続される無線端末装置２と中継装置１ａとを同期させるためのものである。

図３に、本実施の形態１におけるビーコンフレームの例を示す。
図３に示すように、ビーコン信号は、ＭＨＲ（ＭＡＣ（Media Access Control）ヘッダ）領域Ｂ１と、ＭＡＣペイロード領域Ｂ２と、ＭＦＲ（ＭＡＣ Footer）領域Ｂ３とを有し、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の規格に基づくものである。

ＭＨＲ領域Ｂ１には、フレームコントロールＢ１１、アドレス領域Ｂ１２等が含まれている。ＭＡＣペイロード領域Ｂ２には、ＳＳ（Superframe Specification）Ｂ２１、ＧＴＳ（Guaranteed Time Slot）フィールドＢ２２、ＰＡ（Pending Address）フィールドＢ２３、ビーコンペイロードＢ２４等が含まれている。

ＳＳＢ２１は、スーパーフレームの詳細情報フィールドであり、ビーコンを受信した際の時間管理を行うためのビーコン送信間隔やビーコンの通信方式が定義されている。ＧＴＳフィールドＢ２２には、無線端末装置に保障された通信方式（例えば、ＧＴＳ）の情報が含まれている。ＰＡフィールドＢ２３には、無線端末装置に送信するデータがある場合、データを送信する無線端末装置を識別する端末識別情報（ノードアドレス）が含まれている。ビーコンペイロードＢ２４には、５０バイト程度のペイロード領域が含まれている。このビーコンペイロードＢ２４内に、切替先情報が格納される。
切替先情報には、切替先チャンネルのチャンネル番号や切替先チャンネルのチャンネル番号を示すＩＤコード等が含まれる。

記憶部１１は、磁気的、光学的記録媒体又は半導体等の電気的に消去及び書き換えが可能な不揮発性メモリで構成されており、中継装置１ａに固定的に設けられたもの又は着脱自在に装着されるものである。また、記憶部１１には、制御部１０により実行されるビーコン送信処理プログラム、各種プログラム及びこれらプログラムで使用される各種テーブルやデータ等が予め記憶されていると共に、切替先情報が記憶される。
記憶部１１に記憶される切替先情報は、ビーコン信号を送信する度に書き換えられる。

端末情報用メモリ１２は、電気的に消去及び書き換えが可能なメモリで構成されている。端末情報用メモリ１２には、中継装置１ａ自身の通信可能な領域内に存在する無線端末装置２のノードアドレス等の情報が格納されている。

ビーコン送信タイマ１３は、ビーコンの送信間隔を計時するタイマであり、計時時間が送信間隔に達した旨を示すビーコン送信タイミング信号を制御部１０に出力する。

第１通信部１４は、変調回路、復調回路、ＲＦ（Radio Frequency）回路、アンテナ１４ａ等を備え、複数の無線チャネルのうちのいずれか一つの無線チャンネルを使用して複数の無線端末装置と無線通信を行う通信部として機能する。

第１通信部１４は、パケットの送信電力の調整を行うと共に、制御部１０からの指示に応じて送信するデータの符号化を行なってパケットを構成し、構成したパケットの変調を行い、アンテナ１４ａを介して無線端末装置２へパケットの送信を行う。また、第１通信部１４は、パケットの受信感度の調整を行うと共に、アンテナ１４ａを介して受信したパケットの復調を行い、復調したパケットの解析を行って得られたデータを制御部１０に出力する。

また、第１通信部１４は、複数の無線チャンネル（例えば、１１〜２６チャンネル）それぞれの電界強度をスキャンし、スキャンによって得られた結果を記憶部１１に出力する。

有線Ｉ／Ｆ１６は、所定の通信方式により通信ネットワークＮを介して接続されている他の中継装置１ａ又は外部装置と通信を行うための通信制御を行う。

バッファ１７は、有線Ｉ／Ｆ１６を介して受信したデータを一時的に記憶する。

図４に、無線端末装置２の概略構成図を示す。
図４に示すように、無線端末装置２は、制御部２０、記憶部２１、アドレス用メモリ２２、起動用タイマ２３、電源制御部２４、表示制御部２５ａ、表示部２５ｂ、端末通信部２６等を備え、各部が電気的に接続されている。また、無線端末装置２は、バッテリＢを備え、電源制御部２４からの制御信号に応じてバッテリＢから各部へ電力が供給される。

制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、記憶部２１に記憶されている各種プログラム、各種テーブルやデータの中から指定されたプログラム、テーブルやデータを読み出し、ＲＡＭ内又は記憶部２１内のワークエリアに展開し、上記プログラムとの協働によって各種処理を実行し、その処理結果をＲＡＭ又は記憶部２１の所定の領域に格納するとともに、無線端末装置２内の各部に指示して、無線端末装置２の動作全般を統括的に制御する。

制御部２０は、中継装置から送信されるビーコン信号に基づいて無線チャンネル切替処理を実行する端末制御部として機能する。
無線チャンネル切替処理では、端末通信部２６によりビーコン信号が受信された際、当該ビーコン信号内に格納されている切替先情報が記憶部２１に記憶される。また、端末通信部で使用している無線チャンネルの通信状況が悪化した場合には、端末通信部２６で使用される無線チャンネルが記憶部２１に記憶されている切替先情報に基づく無線チャンネルに切り替えられる。

記憶部２１は、磁気的、光学的記録媒体又は半導体等の電気的に消去及び書き換えが可能な不揮発性メモリで構成されており、無線端末装置２に固定的に設けられたもの又は着脱自在に装着されるものである。また、記憶部２１には、制御部２０により実行される各種プログラム及びこれらプログラムで使用される各種テーブルやデータ等が予め記憶されていると共に、ビーコン信号から取得した切替先情報が記憶される端末記憶部として機能する。記憶部２１に記憶される切替先情報は、受信したビーコン信号から取得される度に書き換えられる。

アドレス用メモリ２２は、電気的に消去及び書き換えが可能な不揮発性メモリで構成されている。アドレス用メモリ２２には、無線端末装置２の自己を識別する端末識別情報（ノードアドレス）が記憶されている。

起動用タイマ２３は、端末通信部２６の起動タイミング（起動時刻）を計時するタイマであり、起動タイミングに達した旨を示す起動タイミング信号を制御部２０に出力する。起動タイミングは、中継装置１ａから送信されるビーコン信号の送信周期に基づいて、制御部２０により設定されるものである。

電源制御部２４は、制御部２０からの指示に従い、無線端末装置２全体の電源を制御し、無線端末装置２内の各部にバッテリＢからの電力を供給する。

バッテリＢは、例えば、アルカリ乾電池やマンガン乾電池等の一次電池や、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池等である。

表示制御部２５ａは、制御部２０から入力される表示指示に従って、各種情報を表示部２５ｂに表示させる。

表示部２５ｂは、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等によって構成され、表示制御部２５ａから入力される信号に応じて各種画面をディスプレイ上に表示する。

端末通信部２６は、無線送信部２６ａ、無線受信部２６ｂ、ＳＷ（切替部）２６ｃ、アンテナ２６ｄ等を備え、複数の無線チャンネルのうちのいずれか一つの無線チャンネルを使用して中継装置１ａから送信されるビーコン信号を受信して無線通信を行う。

無線送信部２６ａは、変調回路やＲＦ（Radio Frequency）回路等を備えており、パケットの送信電力の調整を行うと共に、制御部２０からの指示に応じて送信するデータの符号化を行なってパケットを構成し、構成したパケットの変調を行い、アンテナ２６ｄを介して中継装置１ａへパケットの送信を行う。

無線受信部２６ｂは、復調回路やＲＦ回路等を備えており、パケットの受信感度の調整を行うと共に、アンテナ２６ｄを介して受信したパケットの復調を行い、復調したパケットの解析を行って得られたデータを制御部２０に出力する。
また、無線受信部２６ｂは、アンテナ２６ｄを介して複数の無線チャンネル（例えば、１１〜２６チャンネル）それぞれの電界強度をスキャンし、スキャンによって得られた結果を記憶部２１に出力する。

ＳＷ２６ｃは、アンテナ２６ｄと無線送信部２６ａ又は無線受信部２６ｂとの間に設けられており、制御部２０からの指示に従って、無線送信部２６ａからのパケットの送信、又は、無線受信部２６ｂによるパケットの受信／電界強度のスキャンを切替える。

次に、本実施の形態１の動作を説明する。
図５に、中継装置１ａにおいて実行されるビーコン送信処理のフローチャートを示す。なお、図５に示す処理は、中継装置１ａ内の制御部１０と各部との協働により実行されるものであり、中継装置１ａに電力が供給されている間に実行されるものである。

制御部１０は、ビーコン送信タイマによりビーコン送信タイミング信号が入力されると、第１通信部１４を用いてチャンネルサーチを実行し、全ての無線チャンネルの通信状況を検出させる（ステップＳ１）。ステップＳ１では、制御部１０は、第１通信部１４に全ての無線チャンネルの電界強度をスキャン（測定）させ、当該スキャンによって得られた各無線チャンネルの電解強度のスキャン結果を記憶部１１に出力させる。
即ち、ステップＳ１により、ステップＳ１において得られた各無線チャンネルの電界強度の結果が、各無線チャンネルの通信状況として得られることとなる。

制御部１０は、ステップＳ１により得られた各無線チャンネルの通信状況に基づいて、最も通信状況の良い無線チャンネルを選択し、切替先チャンネルとして決定する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、例えば、ステップＳ１により得られた各無線チャンネルの電界強度のうち、最も電界強度が小さい無線チャンネルが選択される。なお、通信状況が比較的良好な無線チャンネルを選択しても良い。

制御部１０は、切替先チャンネルの情報等を含む切替先情報を記憶部１１に記憶させると共に、当該切替先情報をビーコン信号のビーコンペイロード内に格納し（ステップＳ３）、当該ビーコン信号を第１通信部１４から送信させる（ステップＳ４）。

制御部１０は、第１通信部１４で使用している無線チャンネルの通信状況に基づいて、第１通信部で使用する無線チャンネルを切り替えるか否かを判別する（ステップＳ５）。
ステップＳ５では、制御部１０は、ステップＳ４で送信したビーコン信号に対する無線端末装置２から送信されるＡＣＫ信号の受信状況に基づいて、第１通信部１４で使用している無線チャンネルの通信状況を判別する。

無線チャンネルを切り替えない場合（ステップＳ５；ＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１の処理に戻る。ステップＳ５；ＮＯの場合としては、例えば、ステップＳ４で送信したビーコン信号に対するＡＣＫ信号が全ての無線端末装置から受信できた場合、使用している無線チャンネルの通信状況が悪化していないと判別され、無線チャンネルを切り替えないと判別される。

無線チャンネルを切り替える場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、制御部１０は、第１通信部で使用する無線チャンネルを、記憶部１１に記憶した切替先情報に基づく無線チャンネル（切替先チャンネル）に切り替え（ステップＳ６）、ステップＳ１の処理に戻る。
ステップＳ５；ＹＥＳの場合としては、例えば、ステップＳ４で送信したビーコン信号に対するＡＣＫ信号が全ての無線端末装置から受信できない場合、使用している無線チャンネルの通信状況が悪化したと判別され、無線チャンネルを切り替えると判別される。

なお、中継装置１ａは、送信したビーコン信号に対して無線端末装置２からデータリクエスト信号が送信された場合、データ送信処理を実行する。このデータ送信処理では、当該データリクエスト信号を送信した無線端末装置２宛てに、第１通信部１４からＡＣＫ信号、データ信号が送信され、当該データ信号に対するＡＣＫ信号が第１通信部１４により受信されるものである。

図６に、無線端末装置２において実行される無線チャンネル切替処理のフローチャートを示す。なお、図６に示す処理は、無線端末装置２内の制御部２０と各部との協働により実行されるものであり、無線端末装置２に電力が供給されている間に実行されるものである。

無線端末装置２は、中継装置１ａとの通信確立後、中継装置１ａから一定間隔で送信されるビーコン信号に従って間欠動作をしている。無線端末装置２は、通信の必要がない状態では、自身の電源をオフにして消費電力を極力減らす動作を行なっているが、ビーコン信号を受信するためにウェイクアップし、ビーコン信号に自身へのデータ送受信要求がある場合には、当該要求に従った動作を行なう。

制御部２０は、起動用タイマ２３により起動タイミング信号が入力されたか否かを判別し（ステップＳ１１）、起動タイミング信号が入力されていない場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、ステップＳ１１の処理に戻る。

起動タイミング信号が入力された場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、制御部２０は、端末通信部２６に現在設定されている無線チャンネルにおいて、中継装置１ａからビーコン信号を受信できたか否かを判別する（ステップＳ１２）。

ビーコン信号を受信できない場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、制御部２０は、記憶部２１が有するレジスタにビーコン信号を受信できなかった（ＮＧ）ことを示す０を格納し（ステップＳ１３）、ステップＳ１７に進む。レジスタは、最新のステップＳ１２の判別結果から過去複数回のステップＳ１２の判別結果を格納できるシフトレジスタ等を用いることができる。

ビーコン信号を受信できた場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、制御部２０は、受信したビーコン信号のビーコンペイロード内に格納されている切替先情報を取得し、当該取得した切替先情報を記憶部２１に記憶させる（ステップＳ１４）。また、制御部２０は、端末通信部２６によりＡＣＫ信号を中継装置１ａに送信させる（ステップＳ１５）。
そして制御部２０は、記憶部２１が有するレジスタにビーコン信号を受信できた（ＯＫ）ことを示す１を格納し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７に進む。

制御部２０は、ステップＳ１３又はステップＳ１６後、端末通信部２６で使用している無線チャンネルの通信状況に基づいて、端末通信部２６で使用する無線チャンネルを切り替えるか否かを判別する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７では、制御部２０は、記憶部２１が有するレジスタを参照して、端末通信部２６で使用している無線チャンネルの通信状況を判別する。

無線チャンネルを切り替えない場合（ステップＳ１７；ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ１１の処理に戻る。
ステップＳ１７；ＮＯの場合としては、例えば、記憶部２１が有するレジスタが参照され、ビーコン信号を受信できた確率が予め設定された確率以上の場合、端末通信部２６で使用している無線チャンネルの通信状況が悪化していないと判別され、無線チャンネルを切り替えないと判別される。

無線チャンネルを切り替える場合（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、制御部２０は、端末通信部２６で使用する無線チャンネルを、ステップＳ１４で記憶部２１に記憶した切替先情報に基づく無線チャンネル（切替先チャンネル）に切り替え（ステップＳ１８）、ステップＳ１１処理に戻る。
ステップＳ１７；ＹＥＳの場合としては、例えば、記憶部２１が有するレジスタが参照され、ビーコン信号を受信できた確率が予め設定された確率よりも低い場合、端末通信部２６で使用している無線チャンネルの通信状況が悪化したと判別され、無線チャンネルを切り替えると判別される。

このように、無線端末装置２は、レジスタを参照して、中継装置から送信されるビーコン信号の受信確率に基づき、端末通信部２６で使用している無線チャンネルの通信状況の判別を行なうことができる。

なお、無線端末装置２は、受信したビーコン信号に自身宛のデータがあることが示されていると、データ受信処理を実行する。
このデータ受信処理では、端末通信部２６からデータリクエスト信号が中継装置１ａに送信される。そして、端末通信部２６により中継装置１ａから送信されるＡＣＫ信号、データ信号が受信され、端末通信部２６から中継装置１ａへＡＣＫ信号が送信されるものである。

以上のように、本実施の形態１によれば、中継装置１ａは、ビーコン信号を送信する際、複数の無線チャンネルのうちいずれか一つの無線チャンネルに切り替えるための切替先情報をビーコン信号内に格納し、通信状況が悪化した場合には当該切替先情報に基づく無線チャンネルに切り替え、無線端末装置２は、使用している無線チャンネルの通信状況が悪化した場合には、受信したビーコン信号内に格納されている切替先情報に基づく無線チャンネルに切り替えて無線通信を行うことができる。
そのため、通信状況が急激に悪化して、無線端末装置２が中継装置１ａからのビーコン信号を受信できなくなったとしても、無線端末装置２は、端末記憶部２１に記憶されている通信状況が悪化する前に受信していたビーコン信号に含まれる切替先情報に基づく無線チャンネルに切り替えて、中継装置１ａとの無線通信を行うことが可能となる。
従って、通信状況の急激な変化に対して、迅速かつ安定的に無線チャンネルの切り替えを実現することができ、通信品質の安定化を図ることができる。

更に、中継装置１ａは、ビーコン信号を送信する際、最も通信状況の良い無線チャンネル或るいは、通信状況が比較的良好な無線チャンネルに切り替えるための切替先情報をビーコン信号内に格納するため、通信状況が悪化した場合、中継装置１ａ及び無線端末装置２は、最も通信状況の良い無線チャンネル或るいは、通信状況が比較的良好な無線チャンネルに切り替えて、無線通信を行うことが可能となる。

［実施の形態２］
まず、構成を説明する。
本実施の形態２における無線通信システムの概略構成は、中継装置１ａが中継装置１ｂとなる以外は、図１に示す実施の形態１における無線通信システムの概略構成と同様であるため、図示及び説明は省略する。

図７に、本実施の形態２における中継装置１ｂの概略構成図を示す。
図７に示すように、中継装置１ｂは、実施の形態１の中継装置１ａに、第１通信部１４と同様の構成の第２通信部１５が更に備えられた構成となっており、その他の部分は実施の形態１の中継装置１ａと同様であるため、異なる部分のみ説明する。
なお、第１通信部と第２通信部の総称を通信部とする。

本実施の形態２における制御部１０により実行されるビーコン送信処理では、第１通信部１４及び第２通信部１５のうち一方が用いられる。そして、一方の通信部において、複数の無線チャネルのうちのいずれか一つの無線チャンネルが使用され、ビーコン信号を送信させる際に切替先情報が格納されたビーコン信号が予め定められた一定周期（第１周期）で送信され、複数の無線端末装置２と無線通信が行われる。

一定周期（第１周期）でビーコン信号が送信される際には、実施の形態１と同様に、複数の無線チャンネルの通信状況が、無線通信を行っている一方の通信部により検出される。そして、検出された複数の無線チャンネルの通信状況のうち最も通信状況の良い無線チャンネルが選択される。当該選択された無線チャンネル（切替先チャンネル）に切り替えるための切替先情報が、記憶部１１に記憶されると共にビーコン信号内に格納される。そして、当該ビーコン信号が無線通信を行っている一方の通信部により送信される。或るいは、通信状況が比較的良好な無線チャンネルを選択してもよい。

無線通信を行っている一方の通信部で使用している無線チャンネルの通信状況が悪化した場合には、記憶部１１に記憶されている切替先情報が格納されたビーコン信号が、無線チャンネルの通信状況が悪化するよりも前にビーコン信号を送信していた周期（第１周期）よりも短い周期（第２周期）で、一方の通信部から送信される。また、記憶部１１に記憶されている切替先情報に基づく無線チャンネルが使用され、ビーコン信号を送信させる際に新たな切替先情報が格納されたビーコン信号が第１周期で、他方の通信部から送信される。

一方の通信部と無線通信を行っていた複数の無線端末装置全てが、他方の通信部との無線通信に切り替わった場合、一方の通信部で実行されていた第２周期での切替先情報が格納されたビーコン信号の送信が停止され、当該一方の通信部でのビーコン信号の送信処理が休止される。

本実施の形態２におけるビーコン信号は、実施の形態１と同様であるため、ビーコンフレームの図示及び説明は省略する。

第２通信部１５は、実施の形態１の第１通信部１４と同様の構成であるため、説明は省略する。

本実施の形態２における無線端末装置２の概略構成は、実施の形態１と同様であるため、図示は省略し、異なる部分のみ説明する。

本実施の形態２における制御部２０により実行される無線チャンネル切替処理では、端末通信部２６によりビーコン信号が受信された際、当該ビーコン信号内に格納されている切替先情報が記憶部２１に記憶される。
また、端末通信部で使用している無線チャンネルの通信状況が悪化した場合には、端末通信部２６が予め設定された時間（受信維持時間）、ビーコン信号の受信可能状態に維持され、受信維持時間の間、ビーコン信号が受信されない場合、記憶部２１に記憶されている切替先情報に基づいて端末通信部２６で使用する無線チャンネルが切り替えられ、ビーコン信号の受信が行われる。

次に、本実施の形態２の動作を説明する。
図８に、中継装置１ｂにおける第１通信部１４及び第２通信部１５に対して実行されるビーコン送信処理のフローチャートを示す。なお、図８に示す処理は、中継装置１ｂ内の制御部１０と各部との協働により実行されるものであり、中継装置１ｂに電力が供給されている間に実行されるものである。

まず、第１通信部１４に対して実行されるビーコン送信処理を説明する。
ステップＳ２１〜Ｓ２５は、ビーコン送信タイマにより第１周期でビーコン送信タイミング信号が入力された際に実行される図５に示すステップＳ１〜Ｓ５と同様であるため、説明は省略する。第１通信部１４においてステップＳ２１〜Ｓ２５の処理が実行されている間は、第２通信部１５は休止状態となる。

制御部１０は、第１通信部１４の無線チャンネルを切り替えると判別した場合（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、切替同期信号を出力する（ステップＳ２６）。

切替同期信号は、第１通信部１４と第２通信部１５との動作の同期をとるための信号である。切替同期信号は、第１周期でビーコン信号を送信していた通信部に対しては、第１周期よりも短い周期の第２周期でビーコン信号の送信開始を指示し、休止状態の通信部に対しては、記憶部１１に記憶されている切替先情報に基づく無線チャンネルを使用して第１周期でビーコン信号の送信開始を指示するものである。

制御部１０は、切替同期信号に応じて、第１周期でビーコン信号を送信していた第１通信部１４に対して、記憶部１１に記憶されている切替先情報が格納されたビーコン信号を第２周期で送信開始させる（ステップＳ２７）。

制御部１０は、チャンネル切替完了か否かを判別する（ステップＳ２８）。
ステップＳ２８の判別では、制御部１０は、切替同期信号を出力（ステップＳ２６）してから現在までの間に、チャンネル切替完了信号を出力したか否かを判別している。

チャンネル切替完了信号は、切替同期信号を出力してから現在までの間に、第１周期でビーコン信号を送信している通信部（ここでは、第２通信部１５）が、全ての無線端末装置からＡＣＫ信号を受信した場合に出力される信号である。
即ち、チャンネル切替完了信号は、第２周期でビーコン信号を送信している通信部（ここでは、第１通信部１４）と無線通信を行っていた複数の無線端末装置全てが、他方の通信部（ここでは、第２通信部１５）との無線通信に切り替わったことを示す信号である。

チャンネル切替完了でない場合（ステップＳ２８；ＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ２８の処理に戻る。

チャンネル切替完了である場合（ステップＳ２８；ＹＥＳ）、制御部１０は、第１通信部１４に対して、第２周期でのビーコン信号の送信を停止させ、ビーコン信号の送信処理を休止させる（ステップＳ２９）。

制御部１０は、ステップＳ２９後に切替同期信号を出力したか否かを判別し（ステップＳ３０）、切替同期信号を出力していない場合（ステップＳ３０；ＮＯ）、ステップＳ３０の処理に戻る。

切替同期信号を出力した場合（ステップＳ３０；ＹＥＳ）、制御部１０は、ビーコン送信タイマにより第１周期でビーコン送信タイミング信号が入力されると、第１通信部１４を用いてチャンネルサーチを実行させ、全ての無線チャンネルの通信状況を検出させる（ステップＳ３１）。ステップＳ３１で実行されるチャンネルサーチは、図５のステップＳ１と同様であるため、説明は省略する。

ステップＳ３２、Ｓ３３は、図５のステップＳ２、Ｓ３と同様であるため、説明は省略する。

制御部１０は、切替同期信号に応じて、記憶部１１に記憶されている切替先情報に基づく無線チャンネルを第１通信部１４に設定し、当該無線チャンネルでビーコン信号を第１通信部１４から送信させる（ステップＳ３４）。

制御部１０は、チャンネル切替完了か否かを判別する（ステップＳ３５）。
ステップＳ３５の判別では、制御部１０は、切替同期信号を出力して（ステップＳ３０；ＹＥＳから）現在までの間に、第１周期でビーコン信号を送信している通信部（ここでは、第１通信部）が、全ての無線端末装置からＡＣＫ信号を受信した場合、チャンネル切替完了と判別する。

チャンネル切替完了でない場合（ステップＳ３５；ＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ３１の処理に戻る。

チャンネル切替完了である場合（ステップＳ３５；ＹＥＳ）、制御部１０は、チャンネル切替完了信号を出力し（ステップＳ３６）、ステップＳ２１の処理に戻る。

次に、図８に示す第２通信部１５に対して実行されるビーコン送信処理を説明する。
第２通信部１５に対して実行されるビーコン送信処理は、第１通信部１４に対して実行されるビーコン処理と処理内容は同一であるため、対応関係を説明し、詳細な説明は省略する。

第２通信部１５に対して実行されるステップＳ４１は、第１通信部１４に対して実行されるステップＳ２９と同様である。

第２通信部１５に対して実行されるステップＳ４２〜Ｓ４８は、第１通信部１４に対して実行されるステップＳ３０〜Ｓ３６と同様である。

第２通信部１５に対して実行されるステップＳ４９〜Ｓ５４は、第１通信部１４に対して実行されるステップＳ２１〜Ｓ２６と同様である。

第２通信部１５に対して実行されるステップＳ５５、Ｓ５６は、第１通信部１４に対して実行されるステップＳ２７、Ｓ２８と同様である。

図９に、第１通信部及び第２通信部のビーコン送信処理のタイムチャートを示す。
図８及び図９に示すように、第１通信部１４が第１周期で切替先情報が格納されたビーコン信号を、所定の無線チャンネル（例えば、１１ｃｈ）を使用して送信している期間（ステップＳ２１〜Ｓ２５）は、第２通信部１５が休止状態（ステップＳ４１）となる。以下、一方の通信部が第１周期で切替先情報を含むビーコン信号を送信し、他方の通信部が休止状態の期間を、通常動作期間と称す。

また、図８及び図９に示すように、第１通信部１４が使用している無線チャンネル（例えば、１１ｃｈ）の通信状況が悪化して、第１通信部１４が第１周期よりも短い第２周期で切替先情報を含むビーコン信号を送信している期間（ステップＳ２６〜Ｓ２８）は、第２通信部１５が切替先情報に基づく切替先チャンネル（例えば、１５ｃｈ）を使用して第１周期でビーコン信号を送信している（ステップＳ４２〜Ｓ４７）。以下、一方の通信部が第２周期で切替先情報を含むビーコン信号を送信し、他方の通信部が切替先チャンネルを使用して第１周期でビーコン信号を送信している期間を、切替動作期間と称す。

そして、第１通信部１４と無線通信を行っていた無線端末装置全てが、第２通信部１５との無線通信に切り替わると（ステップＳ４８）、第１通信部１４が休止状態となり（ステップＳ２９）、第２通信部１５が切替動作期間で使用していた無線チャンネル（切替先チャンネル（例えば、１５ｃｈ））を引き続き使用して、第１周期で切替先情報を含むビーコンを送信する。そして第２通信部１５が複数の無線端末装置と無線通信を行い（ステップＳ４９〜Ｓ５３）、通常動作期間となる。

その後、第２通信部１５が使用している無線チャンネル（例えば、１５ｃｈ）の通信状況が悪化すると、第２通信部１５が第１周期よりも短い第２周期で切替先情報を含むビーコン信号を送信し、休止状態であった第１通信部１４が切替先情報に基づく切替先チャンネルを使用して第１周期でビーコン信号を送信する切替動作期間となる。

なお、中継装置１ｂは、送信したビーコン信号に対して無線端末装置２からデータリクエスト信号が送信された場合、データ送信処理を実行する。中継装置１ｂで実行されるデータ送信処理は、実施の形態１の中継装置１ａが実行するデータ送信処理と同様であるため、説明は省略する。

図１０に、無線端末装置２において実行される無線チャンネル切替処理のフローチャートを示す。なお、図１０に示す処理は、無線端末装置２内の制御部２０と各部との協働により実行されるものであり、無線端末装置２に電力が供給されている間に実行されるものである。

ステップＳ６１〜Ｓ６７は、図６に示すステップＳ１１〜Ｓ１７と同様であるため、説明は省略する。

制御部２０は、無線チャンネルを切り替える場合（ステップＳ６７；ＹＥＳ）、端末通信部２６をビーコン信号の受信可能状態に維持させる（ステップＳ６８）と共に内部タイマによる計時を開始する。そして制御部２０は、端末通信部２６がビーコン信号を受信したか否かを判別する（ステップＳ６９）。

端末通信部２６がビーコン信号を受信した場合（ステップＳ６９；ＹＥＳ）、制御部２０は、受信したビーコン信号のビーコンペイロード内に格納されている切替先情報を取得し、当該取得した切替先情報を記憶部２１に記憶させると共に、端末通信部２６で使用する無線チャンネルを当該切替先情報に基づく無線チャンネル（切替先チャンネル）に切り替え（ステップＳ７０）、ステップＳ６１の処理に戻る。

端末通信部２６がビーコン信号を受信しない場合（ステップＳ６９；ＮＯ）、制御部２０は、端末通信部２６をビーコン信号の受信可能状態に維持を開始してから計時している内部タイマの計時時間が受信維持時間を経過したか否かを判別する（ステップＳ７１）。

受信維持時間が経過していない場合（ステップＳ７１；ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ６９の処理に戻る。

受信維持時間が経過した場合（ステップＳ７１；ＹＥＳ）、ステップＳ６８が実行される直前に受信したビーコン信号から取得され記憶部２１に記憶された切替先情報に基づいて、端末通信部２６で使用する無線チャンネルを当該切替先情報に基づく無線チャンネル（切替先チャンネル）に切り替える（ステップＳ７２）。

制御部２０は、ステップＳ７２後、端末通信部２６をビーコン信号の受信可能状態に維持させると共に内部タイマによる計時を開始し、切替先チャンネルを使用して端末通信部２６がビーコン信号を受信したか否かを判別する（ステップＳ７３）。

端末通信部２６がビーコン信号を受信した場合（ステップＳ７３；ＹＥＳ）、制御部２０は、受信したビーコン信号のビーコンペイロード内に格納されている切替先情報を取得し、当該取得した切替先情報を記憶部２１に記憶させ、ステップＳ６１の処理に戻る。

端末通信部２６がビーコン信号を受信しない場合（ステップＳ７３；ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ７２後に端末通信部２６をビーコン信号の受信可能状態に維持を開始してから計時している内部タイマの計時時間が受信維持時間を経過したか否かを判別する（ステップＳ７４）。

受信維持時間が経過していない場合（ステップＳ７４；ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ７３の処理に戻る。

受信維持時間が経過した場合（ステップＳ７４；ＹＥＳ）、制御部２０は、端末通信部２６を用いてチャンネルサーチを実行し、全ての無線チャンネルの通信状況を検出させる（ステップＳ７５）。ステップＳ７５でのチャンネルサーチは、ステップＳ１と同様であるため、説明は省略する。

制御部２０は、ステップＳ７５により得られた各無線チャンネルの通信状況に基づいて、最も通信状況の良い無線チャンネル（例えば、ステップＳ７５により得られた各無線チャンネルの電界強度のうち、最も電界強度が小さい無線チャンネル）を選出する。なお、通信状況が比較的良好な無線チャンネルを選択しても良い。
そして制御部２０は、端末通信部２６で使用する無線チャンネルを当該選出した無線チャンネルに切り替え（ステップＳ７６）、ステップＳ６１の処理に戻る。

なお、無線端末装置２は、受信したビーコン信号に自身宛のデータがあることが示されていると、データ受信処理を実行する。無線端末装置２で実行されるデータ受信処理は、実施の形態１の無線端末装置２が実行するデータ受信処理と同様であるため、説明は省略する。

以上のように、本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られるのは勿論のこと、中継装置１ｂは、２つの通信部（第１通信部、第２通信部）のうち一方の通信部を用いて無線端末装置２と無線通信を行い、一方の通信部で使用している無線チャンネルの通信状況が悪化した場合には、短い周期で切替先情報を含むビーコン信号を当該一方の通信部から送信させ、当該切替先情報に基づく無線チャンネルで他方の通信からビーコン信号を送信させることができる。
そのため、無線チャンネルの通信状況が悪化した場合、無線端末装置２は、中継装置１ｂの他方の通信部が使用する無線チャンネルが示された切替先情報が格納されたビーコン信号を受信する確率を向上させることができる。
従って、無線端末装置の無線チャンネルの切り替えの迅速化を図ることができる。

更に、無線通信を行っていた全ての無線端末装置２が、一方の通信部から他方の通信部との無線通信に切り替わった場合には、一方の通信部によるビーコン信号の送信を停止することができる。そのため、無線通信を行っていない無線チャンネルの無駄な使用の防止や、電力消費の無駄の発生を防止できる。

また、無線端末装置２は、端末通信部２６で使用している無線チャンネルの通信状況が悪化した場合、予め設定された時間、ビーコン信号が受信されない場合、記憶部２１に記憶されている切替先情報に基づいて端末通信部２６で使用する無線チャンネルを切り替え、ビーコン信号の受信を行うことができる。
従って、無線端末装置２は、最新のビーコン信号が受信できなくとも、端末記憶部２１に記憶されている切替先情報に基づく無線チャンネルに切り替えてビーコン信号の受信を行なうことができるため、全ての無線チャンネルのチャンネルスキャンを行なうための時間を要する必要が無くなり、迅速な無線チャンネルの切り替えを実現することができる。

１ａ 中継装置
１ｂ 中継装置
２ 無線端末装置
１０ 制御部
１１ 記憶部
１２ 端末情報用メモリ
１３ ビーコン送信タイマ
１４ 第１通信部
１４ａ アンテナ
１５ 第２通信部
１５ａ アンテナ
１６ 有線Ｉ／Ｆ
１７ バッファ
２０ 制御部
２１ 記憶部
２２ アドレス用メモリ
２３ 起動用タイマ
２４ 電源制御部
２５ａ 表示制御部
２５ｂ 表示部
２６ 端末通信部
２６ａ 無線送信部
２６ｂ 無線受信部
２６ｃ ＳＷ
２６ｄ アンテナ
Ａ 無線通信システム
Ｂ バッテリ
Ｂ１ ＭＨＲ領域
Ｂ２ ＭＡＣペイロード領域
Ｂ３ ＭＦＲ領域
Ｂ１１ フレームコントロール
Ｂ１２ アドレス領域
Ｂ２１ ＳＳ
Ｂ２２ ＧＴＳフィールド
Ｂ２３ ＰＡフィールド
Ｂ２４ ビーコンペイロード
Ｎ 通信ネットワーク

Claims (6)

1. 無線通信を行う複数の通信部の内の何れかの通信部を選択して外部無線端末と無線通信を行う無線通信装置であって、
   複数の通信部の内で第1通信部を選択し、その選択された第1通信部により前記外部無線端末と無線通信を行う通信制御手段と、
   この通信制御手段により選択された第１通信部による無線通信に問題があるか否かを監視し、問題があることを検出した場合には、当該第1通信部による通信状態を維持したまま第２通信部により前記外部無線端末との無線通信を開始させる切替移行制御手段と、
   前記第２通信部による無線通信の開始後に、当該第２通信部による無線通信で前記外部無線端末との通信が確立したか否かを判別する判別手段と、
   この判別手段で前記第２通信部での無線通信が確立したことを判別した場合に、前記外部無線端末との無線通信を、前記第１通信部から前記第２通信部へ切替える切替制御手段と、
   を具備し、
   前記通信制御手段は、前記第1通信部により前記外部無線端末と無線通信を行う際は、第1周期で無線通信を行い、
   前記切替移行制御手段は、前記第1通信部による通信状態を維持する際は、当該第1通信部は、前記第1周期よりも短い第２周期で前記外部無線端末と無線通信を行う、
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記切替移行制御手段は、前記第1通信部による無線通信に問題があるか否かの監視を、前記無線通信対象の外部無線端末からの応答信号の有無に基づいて監視し検出する、ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記切替移行制御手段は、前記第1通信部による通信状態を維持したまま前記第２通信部による無線通信を行う際は、当該第２通信部は、前記第1周期と同じ周期で前記外部無線端末と無線通信を行う、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記切替移行制御手段は、前記第２通信部による無線通信を開始させる際は、当該第２通信部で通信状況の良い無線チャネルのサーチを行わせ、最も通信状況の良い無線チャネルで無線通信を開始させ、
   前記判別手段は、前記無線チャネルでの無線通信で前記外部無線端末との通信が確立したか否かを判別する、
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の無線通信装置。
5. 前記切替制御手段は、前記判別手段で前記第２通信部での無線通信が確立したことを判別した場合に、通信状態が維持されていた前記第１通信部による通信状態を停止させることで前記第１通信部から前記第２通信部へ切替える
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の無線通信装置。
6. 無線通信を行う複数の通信部の内の何れかの通信部を選択して外部無線端末と無線通信を行う無線通信装置のコンピュータを制御するためのプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   複数の通信部の内で第1通信部を選択し、その選択された第1通信部により前記外部無線端末と無線通信を行う通信制御手段、
   この通信制御手段により選択された第１通信部による無線通信に問題があるか否かを監視し、問題があることを検出した場合には、当該第1通信部による通信状態を維持したまま第２通信部により前記外部無線端末との無線通信を開始させる切替移行制御手段、
   前記第２通信部による無線通信の開始後に、当該第２通信部による無線通信で前記外部無線端末との通信が確立したか否かを判別する判別手段、
   この判別手段で前記第２通信部での無線通信が確立したことを判別した場合に、前記外部無線端末との無線通信を、前記第１通信部から前記第２通信部へ切替える切替制御手段、
   として機能させ、
   前記通信制御手段は、前記第1通信部により前記外部無線端末と無線通信を行う際は、第1周期で無線通信を行い、
   前記切替移行制御手段は、前記第1通信部による通信状態を維持する際は、当該第1通信部は、前記第1周期よりも短い第２周期で前記外部無線端末と無線通信を行う、
   ようにしたコンピュータ読み取り可能なプログラム。

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