JP6898014B1

JP6898014B1 - 無線通信システム、無線通信方法、中継局及び無線通信プログラム

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Publication number: JP6898014B1
Application number: JP2020031655A
Authority: JP
Inventors: 裕亮前島; 由樹和田口
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2021-07-07
Anticipated expiration: 2040-02-27
Also published as: JP2021136587A

Abstract

【課題】電波干渉の発生を抑制しつつ、ファームウェアを更新できる無線通信システム、無線通信方法、中継局、及び無線通信プログラムを提供すること。【解決手段】本発明に係る無線通信システム１は、サーバ６０と、ネットワーク５０を介してサーバ６０と通信する親局３０と、親局３０と通信する中継局２０と、中継局２０と無線通信可能に接続され、測定したデータを中継局２０及び親局３０を介してサーバ６０に送信する複数の子局１０ａ〜１０ｃと、を備え、中継局２０は、複数の子局１０ａ〜１０ｃから送信されたデータを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局１０ａ〜１０ｃに通知し、当該子局１０ａ〜１０ｃは、ＦＷ配信時刻に基づいて自身の起動時刻を設定し、起動時刻には起動状態となり、中継局２０は、ＦＷ配信時刻になると、当該子局１０ａ〜１０ｃに更新ファームウェアを配信する。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システム、無線通信方法、中継局及び無線通信プログラムに関する。

無線通信の技術として、マルチホップ無線通信方式が知られている。マルチホップ無線通信方式は、隣り合う無線端末同士がデータをバケツリレー式に転送することにより、データを基地局まで送り届けるものである。マルチホップ無線通信方式は、基地局単体のカバーエリアから遠く離れた場所からでもデータを基地局へ無線転送することができるため、公衆回線のない河川や山間部等でも利用されている。
例えば特許文献１には、基地局と複数の無線端末間でマルチホップ通信を行う際に、各無線端末が間欠動作方式によりデータ転送を行うことにより、各無線端末の消費電力を低減し、バッテリ寿命の延長を図ったマルチホップ無線通信システム、その基地局及び無線端末の発明が開示されている。

特開２００７−１１６４０８号公報

また、ＬｏＲａ（Long Range）規格等、少ない消費電力で広域エリアの通信が可能なＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）無線通信システムにおいて、無線端末は、電源を常時取得できない環境やバッテリ交換が困難な環境に設置されることがあるため、バッテリ稼働で数年間は動作することが望ましい。バッテリを長持ちさせるための対策として、無線端末の不要な部分への電力供給を停止し、スリープモードに移行させる等の手段が用いられている。
また、ＬＰＷＡ無線通信システムは、無線端末の電波が広範囲に届き、無線端末が電波を長時間出力してしまうため、他の端末との間で電波干渉が発生しやすい。これを防ぐため、各無線端末にはデータ送信のスケジュールが設定されており、中継局等へデータを送信する際に、電波を同時に出力しないようになっている。

このようなＬＰＷＡ無線通信システムにおいて、ファームウェア（以下、ＦＷと略す）の更新を行う場合、更新ＦＷの配信は、各無線端末が起動状態にあるときに行わなければならない。従って、更新ＦＷの配信は、各無線端末のデータ送信スケジュールに合わせて行う必要がある。
また、一般的なＦＷのデータサイズに比べて、各無線端末が一度に送信できるデータ量は小さいため、更新ＦＷは複数のデータブロックに分割して配信する必要がある。そのため、通常のデータ送信よりさらに長時間に亘り電波を出力してしまい、他の無線端末の送信スケジュールと合致した場合には、他の無線端末の測定データ送信と、更新ＦＷの配信とが干渉してしまうという問題もある。

前述の通り、特許文献１には、各無線端末の消費電力を低減してバッテリ寿命の延長を図ることができるマルチホップ無線通信システム等が開示されている。しかしながら、特許文献１では、これらがＦＷの更新を行うことについては想定されておらず、その手段は開示されていない。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、電波干渉の発生を抑制しつつ、ファームウェアを更新できる無線通信システム、無線通信方法、中継局、及び無線通信プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る無線通信システムは、サーバと、ネットワークを介して前記サーバと通信する親局と、前記親局と通信する中継局と、前記中継局と無線通信可能に接続され、データを測定して、当該データを前記中継局及び前記親局を介して前記サーバに送信する複数の子局と、を備え、前記中継局は、前記複数の子局から送信された前記データを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知し、当該子局は、前記ＦＷ配信時刻に基づいて自身の起動時刻を設定し、前記起動時刻には起動状態となり、前記中継局は、前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信するものである。

本発明に係る無線通信方法は、更新ファームウェアの提供側の通信局が、複数の子局のそれぞれにおいて測定されたデータを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知するステップと、当該子局が、前記ＦＷ配信時刻に基づいて自身の起動時刻を設定し、前記起動時刻には起動状態とするステップと、前記通信局が、前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信するステップと、を備えたものである。

本発明に係る中継局は、複数の子局のそれぞれにおいて測定されたデータを受信し、サーバに対して送信する中継局であって、前記複数の子局から送信された前記データを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知する通知手段と、前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信する配信手段と、を備えたものである。

本発明に係る無線通信プログラムは、複数の子局のそれぞれにおいて測定されたデータを受信し、サーバに対して送信する中継局としてコンピュータを動作させる無線通信プログラムであって、前記複数の子局から送信された前記データを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知するステップと、前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信するステップと、を備えたものである。

本発明により、電波干渉の発生を抑制しつつ、ファームウェアを更新できる無線通信システム、無線通信方法、中継局、及び無線通信プログラムを提供することができる。

実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る子局の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る中継局の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る親局の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る無線通信システムの動作の一例を説明するシーケンスチャートである。実施の形態２に係る無線通信システムの動作の一例を説明するシーケンスチャートである。実施の形態２に係る無線通信システムの動作の一例を説明するシーケンスチャートである。実施の形態２に係る無線通信システムの動作の一例を説明するシーケンスチャートである。実施の形態２に係る無線通信システムの動作の一例を説明するシーケンスチャートである。実施の形態２に係る無線通信システムの動作の一例を説明するシーケンスチャートである。実施の形態２に係る無線通信システムの動作の一例を説明するシーケンスチャートである。実施の形態２に係る無線通信システムのハードウェア構成例を示す図である。

＜実施の形態１＞
以下、図１を参照して本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、無線通信システム１は、サーバ６０と、ネットワーク５０と、親局３０と、中継局２０と、複数の子局１０ａ〜１０ｃと、を備える。

サーバ６０は、複数の子局１０ａ〜１０ｃが測定したデータを、中継局２０、親局３０を介して受信する。親局３０は、ネットワーク５０を介してサーバ６０と通信する。中継局２０は、親局３０と通信する。複数の子局１０ａ〜１０ｃは、前記中継局２０と無線通信可能に接続されている。複数の子局１０ａ〜１０ｃは、データを測定して、当該データを中継局２０及び親局３０を介してサーバ６０に送信する。

また中継局２０は、複数の子局１０ａ〜１０ｃから送信されたデータを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知する。当該子局は、前記ＦＷ配信時刻に基づいて自身の起動時刻を設定し、前記起動時刻には起動状態となる。中継局２０は、ＦＷ配信時刻になると、当該子局に更新ファームウェアを配信する。
本実施の形態にかかる無線通信システムによれば、電波干渉の発生を抑制しつつ、ファームウェアを更新することができる。

＜実施の形態２＞
図２を用いて、本実施の形態２にかかる無線通信システムを説明する。図２は本実施の形態２に係る無線通信システム２の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、ＬｏＲａにより通信を行い、かつ省電力なマルチホップ通信の環境下（例：特願２０１９−１６０８８３）において動作する無線通信システム２について説明を行う。

図２に示すように、無線通信システム２は、サーバ６０と、ネットワーク５０と、親局３０と、配下に複数の子局１０ａ〜１０ｃを有する中継局２０ａと、配下に複数の子局１０ｄ〜１０ｆを有する中継局２０ｂと、制御ＰＣ７０と、を備える。中継局２０ａ、２０ｂは、それぞれネットワーク４０ａ、４０ｂを構成している。

複数の子局１０ａ〜１０ｆ、中継局２０ａ、２０ｂ及び親局３０は、図２に示すようなマルチホップネットワークを構成している。中継局２０ａと親局３０とは、通信を直接行うことが可能であるが、中継局２０ｂは親局３０と直接通信を行うことができないため、中継局２０ａを介して親局３０との通信を行う。

複数の子局１０ａ〜１０ｆは、データを測定することができる。複数の子局１０ａ〜１０ｆは、それぞれバッテリを有しており、当該バッテリによって動作する。複数の子局１０ａ〜１０ｃ、１０ｄ〜１０ｆは、それぞれ中継局２０ａ、２０ｂと無線通信が可能であり、測定したデータをそれぞれ中継局２０ａ、２０ｂに送信する。複数の子局１０ａ〜１０ｆは、通常はスリープモードにあり、データ測定、データ送信、更新ＦＷ配信等、起動が必要となる動作を行う間はスリープモードから復帰し、起動状態となるよう制御されている。

複数の子局１０ａ〜１０ｆは、中継局２０ａ、２０ｂからＦＷ配信時刻を通知されると、当該配信時刻に基づいて、自身の起動時刻を設定する。複数の子局１０ａ〜１０ｆは、設定した自身の起動時刻には起動状態となるよう制御されている。具体的には、複数の子局１０ａ〜１０ｆが、設定した起動時刻においてスリープモードにある場合は、スリープモードから復帰し起動状態となり、既に起動状態であればそのまま起動状態を維持する。

中継局２０ａは、電源の供給が可能な場所に設置されており、当該電源によって動作する。中継局２０ａは、常に動作モードであり、スリープモードに移行しない。中継局２０ａは、複数の子局１０ａ〜１０ｃのそれぞれから受信したデータを、親局３０に転送する。また中継局２０ａは、中継局２０ｂと通信可能であり、中継局２０ｂから受信したデータを親局３０に転送する。
中継局２０ａは、複数の子局１０ａ〜１０ｃからデータを受信すると、ＦＷ配信時刻を当該子局に通知する。中継局２０ａは、ＦＷ配信時刻になると、当該子局に対し、更新ＦＷを配信する。

中継局２０ｂは、中継局２０ａと通信可能であるが、親局３０とは直接通信することができない。そのため、中継局２０ｂは、複数の子局１０ｄ〜１０ｆが測定したデータを、中継局２０ａ及び親局３０を介してサーバ６０に送信する。
中継局２０ｂのその他の構成は中継局２０ａと同様であるので説明を省略する。

親局３０は、電源の供給が可能な場所に設置されており、当該電源によって動作する。親局３０は、常に動作モードであり、スリープモードに移行しない。親局３０は、ネットワーク５０を介してサーバ６０と通信可能である。親局３０は、中継局２０ａから受信したデータをサーバ６０に転送する。

サーバ６０は、電源の供給が可能な場所に設置されており、当該電源によって動作する。サーバ６０は、常に動作モードであり、スリープモードに移行しない。サーバ６０は、複数の子局１０ａ〜１０ｆが測定したデータを、中継局２０ａ、２０ｂ及び親局３０を介して受信する。

制御ＰＣ７０は、ユーザが操作可能なコンピュータである。制御ＰＣ７０は、ネットワーク５０を介してサーバ６０及び親局３０と通信可能である。ユーザが制御ＰＣ７０を操作することにより、親局３０に対して設定の変更等を指示することができる。

図３のブロック図を用いて、子局１０の構成について説明する。複数の子局１０ａ〜１０ｆはそれぞれ同様の構成である。子局１０は、制御部１０１、ＬｏＲａ無線部１０２、メモリ１０３、計測部１０４及びＲＴＣ（Real Time Clock）１０５を備える。
制御部１０１は、ＬｏＲａ無線部１０２、メモリ１０３、計測部１０４及びＲＴＣ１０５の動作を制御する。ＬｏＲａ無線部１０２は、特定小電力無線等のＬＰＷＡによって、中継局２０と無線通信を行う。具体的には、ＬｏＲａ無線部１０２は、例えばＬｏＲａによって無線通信を行うが、これに限定されない。計測部１０４は、水位や振動等のデータの計測を行う。メモリ１０３には、計測部１０４が計測したデータ及び中継局２０から受信した情報等が保存される。ＲＴＣ１０５は、子局１０がスリープモードであっても動作する時計である。

図４のブロック図を用いて、中継局２０の構成について説明する。中継局２０ａ、２０ｂはそれぞれ同様の構成である。中継局２０は、制御部２０１、ＬｏＲａ無線部２０２、メモリ２０３及びＲＴＣ２０４を備える。
制御部２０１は、ＬｏＲａ無線部２０２、メモリ２０３及びＲＴＣ２０４の動作を制御する。ＬｏＲａ無線部２０２は、配下の子局１０及び親局３０との無線通信を行う。ただし、本実施の形態において、中継局２０ｂは親局３０との直接の通信は行わない。ＬｏＲａ無線部２０２は、特定小電力無線等のＬＰＷＡによって、無線通信を行う。具体的には、ＬｏＲａ無線部２０２は、例えばＬｏＲａによって、無線通信を行うが、これに限定されない。メモリ２０３には、配下の子局１０から受信したデータ及び親局３０から受信した情報等が保存される。ＲＴＣ２０４は、中継局２０内において現在時刻を刻む時計である。

図５のブロック図を用いて、親局３０の構成について説明する。親局３０は、制御部３０１、ＬｏＲａ無線部３０２、メモリ３０３、ＷＬＡＮ部３０４及びＲＴＣ３０５を備える。
制御部３０１は、ＬｏＲａ無線部３０２、メモリ３０３、ＷＬＡＮ部３０４、及びＲＴＣ３０５の動作を制御する。ＬｏＲａ無線部３０２は、特定小電力無線等のＬＰＷＡによって、中継局２０ａとの無線通信を行う。具体的には、ＬｏＲａ無線部３０２は、例えばＬｏＲａによって無線通信を行うが、これに限定されない。メモリ３０３には、中継局２０ａから受信したデータが保存される。ＷＬＡＮ部３０４は、ネットワーク５０を介して中継局２０ａから受信したデータをサーバ６０に転送する。ＷＬＡＮ部３０４とサーバ６０との通信方法は、特に限定されず、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。ＷＬＡＮ部３０４とサーバ６０との通信方法は、例えば、無線ＬＡＮであってもよいし、ＬＴＥ（Long Term Evolution）であってもよい。ＲＴＣ３０５は、親局３０内において現在時刻を刻む時計である。

続いて、本実施の形態に係る無線通信システム２において、ネットワーク上の制御ＰＣ７０から親局３０、中継局２０ａ、２０ｂ及び複数の子局１０ａ〜１０ｆに対し、ＦＷの更新を遠隔で実施する方法を説明する。ここで、親局３０、中継局２０ａ、２０ｂ及び複数の子局１０ａ〜１０ｆは同一のＦＷが使用され、ＦＷ上で設定されるパラメータにより各端末の動作を行っているものとする。

初めに、ＦＷ配信時刻の設定方法について、概要を説明する。ユーザは制御ＰＣ７０から、ＸＭＯＤＥＭ等のバイナリ転送プロトコルにより、サーバ６０に更新ＦＷを送信し、サーバ６０は親局３０に更新ＦＷを送信する。更新ＦＷの受信に成功した親局３０は、自身のＦＷの更新を行う。なお、ＰＣ７０から親局３０に更新ＦＷを送信してもよい。

次に、サーバ６０から、ＦＷ配信端末にＦＷ配信時刻の設定を行う。ＦＷ配信端末とは、ＦＷを配信する側の端末であり、親局３０、中継局２０ａ又は２０ｂである。図２のような複数の中継局グループが存在するエリアでは、子局の測定データ送信が、他の親局や中継局グループのＦＷ配信の妨げになることを防ぐため、ＦＷ配信時刻は、他のグループのＦＷ配信中に配下の子局がデータ送信を行わないよう、設定する必要がある。ＦＷ配信時刻の設定がされたＦＷ配信端末は、ＦＷ受信端末に対してＦＷ配信時刻の通知を行う。ＦＷ受信端末とは、ＦＷを受信する側の端末であり、中継局２０ａ、２０ｂ又は複数の子局１０ａ〜１０ｆである。

次に、図６から図８に示したシーケンスチャートに沿って、ＦＷ配信時刻の設定方法について、詳細に説明する。

親局３０のＦＷ更新完了（ステップＳ１０１）後、サーバ６０から、ＦＷを配信する時刻の転送をＦＷ配信端末に対して行う。中継局２０ａに対するＦＷ配信端末は親局３０であり、中継局２０ｂに対するＦＷ配信端末は中継局２０ａである。

サーバ６０から中継局２０ａへＦＷを配信する時刻設定の通知（ステップＳ１０２）を受けた親局３０は、ＬｏＲａ無線部３０２で中継局２０ａにＦＷ配信時刻の通知を行う（ステップＳ１０３）。また、サーバ６０から親局３０を経由して（ステップＳ１０４）、ＦＷを配信する時刻設定を受けた中継局２０ａは（ステップＳ１０５）、ＦＷ配信時刻の通知を配下にいる中継局２０ｂ（ステップＳ１０６）、子局１０ａ〜１０ｃに対して行う（ステップＳ１１１、Ｓ１１４、Ｓ１１７）。

子局１０ａ〜１０ｃは、測定データの転送時（ステップＳ１１０、Ｓ１１３、Ｓ１１６）以外はスリープモードであるため、子局１０ａ〜１０ｃに対するＦＷ配信時刻の通知は、子局１０ａ〜１０ｃが送信した測定データに対して受信成功を通知するＡＣＫ（acknowledgement）に付加して、ＬｏＲａ無線部２０２で送信する。これにより、上位側は子局の起動時間を意識することなくＦＷの更新をすることができる。

その後、子局１０ａ〜１０ｃは、ＦＷ配信時刻の受信に成功すると、ＬｏＲａ無線部１０２、計測部１０４への電源供給を停止する。子局１０ａ〜１０ｃは、ＲＴＣ１０５から現在時刻を読み出すと、ＲＴＣ１０５のアラームに現在時刻にＦＷ配信時刻までのインターバル時間を加算した値を設定し、制御部１０１を省電力モードにしてスリープモードに移行する（ステップＳ１１２、Ｓ１１５、Ｓ１１８）。

また、同様にサーバ６０から親局３０（ステップＳ１０７）、中継局２０ａ（ステップＳ１０８）を経由して、ＦＷを配信する時刻設定を受けた中継局２０ｂは（ステップＳ１０９）、ＦＷ配信時刻の通知を配下にいる子局１０ｄ〜１０ｆに対して行う。中継局２０ｂから子局１０ｄ〜１０ｆに対するＦＷ配信時刻の通知も同様に、子局１０ｄ〜１０ｆが送信した測定データ（ステップＳ１１９、Ｓ１２２、Ｓ１２５）の受信成功のＡＣＫに付加して、ＬｏＲａ無線部２０２で送信する（ステップＳ１２０、Ｓ１２３、Ｓ１２６）。

その後、子局１０ｄ〜１０ｆは、ＦＷ配信時刻の受信に成功すると、ＬｏＲａ無線部１０２、計測部１０４への電源供給を停止する。子局１０ｄ〜１０ｆは、ＲＴＣ１０５から現在時刻を読み出すと、ＲＴＣ１０５のアラームに現在時刻にＦＷ配信時刻までのインターバル時間を加算した値を設定し、制御部１０１を省電力モードにしてスリープモードに移行する（ステップＳ１２１、Ｓ１２４、Ｓ１２７）。

続いて、更新ＦＷの配信について、概要を説明する。親局３０の配下にいる中継局２０ａ、２０ｂ及び子局１０ａ〜１０ｆにＦＷ配信時刻の通知が完了した後、ＦＷの配信を行う。ＦＷ配信端末は、設定されたＦＷ配信時刻になると、ＦＷを直下のＦＷ受信端末にブロードキャスト配信する。複数のＦＷ受信端末に対して一斉にＦＷ配信を行うことで、ＦＷ配信を１台ずつ行う場合より短時間でＦＷ配信を行うことができる。

ＬｏＲａ通信システムで送信できるデータ量は、一般的なＦＷのデータサイズに比べて小さいため、ＦＷ配信端末は、ＦＷを複数のデータブロックに分割して送信する。ＦＷ配信端末は、ＦＷのデータブロックに、データブロックのメモリ上の先頭アドレスを付与するため、ＦＷ受信端末はこのアドレスを受信毎に記憶しておくことで、通信失敗によるデータロストが発生したか否かを確認することができる。ＦＷ配信端末は、ＦＷのブロードキャスト配信完了後、ＦＷ受信端末に対し１台ずつ、ＦＷ配信成功確認を行う。ＦＷ受信端末の１台ずつにＦＷ配信成功確認を行うことで、サーバ６０において各ＦＷ受信端末のＦＷ配信の成功を確認することができる。また、ＦＷ受信端末が一斉にＡＣＫやＮＡＫ（negative-acknowledgement）を返信して、ＦＷ配信端末のＡＣＫの受信の妨げとなることを防ぐことができる。

ＦＷ配信成功確認を受けたＦＷ受信端末は、データブロックに抜けがある場合、ＦＷ配信端末に対して受信に失敗したデータブロックの再送要求を行う。これを受けたＦＷ配信端末は、指定された装置ＩＤのＦＷ受信端末に対して要求されたデータブロックを送信する。

ＦＷ受信端末は、全てのデータブロックの受信が完了した場合、ＦＷ配信処理完了通知を上位のＦＷ配信端末に通知し、その通知を受けたＦＷ配信端末は、当該ＦＷ受信端末のＦＷ配信が完了したことをサーバ６０に通知する。ＦＷ配信端末は、ＦＷ受信端末からのＦＷ配信処理完了通知に対して、受信成功のＡＣＫに配信ＦＷ適用メッセージを付与して送信する。このメッセージを受けた全てのＦＷデータの受信に成功したＦＷ受信端末は、受信したＦＷにより更新を行う。ＦＷ更新を行ったＦＷ受信端末は、ＦＷ更新完了後にリブートし、特願２０１９−１６０８８３で説明されている親局探索を行う。親局探索完了後、子局は現在時刻にインターバル時間を加えた値を初回起動時刻としてＲＴＣ１０５のアラームに設定し、スリープモードへ移行する。

次に、図９から図１２のシーケンスチャートに沿って、ＦＷの配信方法について詳細に説明する。親局３０は、初めに中継局２０ａのＦＷ更新を実施するため、ＬｏＲａ無線部３０２で中継局２０ａに対し、分割したＦＷのデータブロックに、データブロックのメモリ上の先頭アドレスを付加して配信する（ステップＳ２０１）。ＬｏＲａ無線部２０２でＦＷデータを受信した中継局２０ａは、メモリ２０３に受信データを保存する。

親局３０は全てのデータブロックの配信完了後、中継局２０ａにＦＷデータの配信成功確認を行う（ステップＳ２０８）。中継局２０ａは、受信したデータブロックのメモリ上の先頭アドレスを参照し、欠損しているデータブロックが無いかを確認する。全てのデータの受信に成功した中継局２０ａは、親局３０を介して（ステップＳ２０９）、サーバ６０に対しＦＷ配信処理完了通知を行う（ステップＳ２１０）。

ＦＷデータの受信に失敗した場合、中継局２０ａは、受信に失敗したデータブロックの再送要求を行う。これを受けた親局３０は、指定された中継局２０ａに要求されたデータブロックを送信する。全ての欠損データブロックの受信が完了すると、中継局２０ａは、親局３０を経由してサーバ６０にＦＷ配信処理完了通知を行う。中継局２０ａからＦＷ配信処理完了通知を受けた親局３０は、受信成功のＡＣＫにＦＷ配信適用メッセージを付与して中継局２０ａに通知する（ステップＳ２１１）。この通知を受けた中継局２０ａは、ＦＷの更新を開始する。更新に成功した中継局２０ａは、リブートし、起動完了後に親局探索を行う（ステップＳ２１２）。

続いて、中継局２０ａは、配下の中継局２０ｂ、子局１０ａ〜１０ｃに対してＬｏＲａ無線部２０２でＦＷをブロードキャスト配信する。まず、スリープ状態にある子局１０ａ〜１０ｃは（ステップＳ２０２〜Ｓ２０４）、中継局２０ａのＦＷ配信時刻になると、中継局２０ａのＦＷ配信時刻に設定したＲＴＣ１０５のアラーム割り込みで、スリープモードを解除し、起動してＦＷの待ち受け状態となる（ステップＳ２１３〜Ｓ２１５）。

次に、親局３０が中継局２０ａにＦＷ配信したときと同様に、中継局２０ａは、自身の分割したＦＷのデータブロックに、データブロックのメモリ上の先頭アドレスを付加して、ブロードキャスト配信する（ステップＳ２１６〜Ｓ２１９）。ＬｏＲａ無線部２０２でＦＷデータを受信した中継局２０ｂは、メモリ２０３に受信データを保存する。また、ＬｏＲａ無線部１０２でＦＷデータを受信した子局１０ａ〜１０ｃは、メモリ１０３に受信データを保存する。

中継局２０ａは、全てのＦＷブロックのブロードキャスト配信完了後、中継局２０ｂ（ステップＳ２４１）、子局１０ａ〜１０ｃ（ステップＳ２２０、Ｓ２２７、Ｓ２３４）にユニキャストでＦＷ配信成功確認を行う。中継局２０ｂ、子局１０ａ〜１０ｃは、受信したデータブロックのメモリ上の先頭アドレスを参照し、欠損しているデータブロックが無いかを確認する。
全てのＦＷデータの受信に成功した中継局２０ｂ、子局１０ａ〜１０ｃは、中継局２０ａ、親局３０を介してサーバ６０にＦＷ配信処理完了通知を行う（ステップＳ２４２〜Ｓ２４４、Ｓ２２１〜Ｓ２２３、Ｓ２２８〜Ｓ２３０、Ｓ２３５〜Ｓ２３７）。

ＦＷデータの受信に失敗した場合、中継局２０ｂ、子局１０ａ〜１０ｃは、受信に失敗したデータブロックの再送要求を行う。これを受けた中継局２０ａは、指定された装置ＩＤ（中継局２０ｂ、子局１０ａ〜１０ｃの内）に要求されたデータブロックを送信する。全ての欠損データブロック受信が完了すると、中継局２０ｂ、子局１０ａ〜１０ｃは中継局２０ａ、親局３０を経由してサーバ６０にＦＷ配信処理完了通知を行う。

ＦＷ配信処理完了通知に対して、中継局２０ａは、受信成功のＡＣＫにＦＷ配信適用メッセージを付与してユニキャストで中継局２０ｂ（ステップＳ２４５）、子局１０ａ〜１０ｃ（ステップＳ２２４、Ｓ２３１、Ｓ２３８）に通知する。ＦＷ配信適用メッセージを受けた中継局２０ｂは、受信したＦＷにより更新を行う。更新に成功した中継局２０ｂは、リブートし、起動完了後に親局探索を行う（ステップＳ２４６）。

続いて、ＦＷ配信適用メッセージを受けた子局１０ａ〜１０ｃも受信したＦＷで更新を行う。更新に成功した子局１０ａ〜１０ｃは、リブートし、親局探索を行う（ステップＳ２２５、Ｓ２３２、Ｓ２３９）。親局探索完了後、子局１０ａ〜１０ｃは、中継局２０ａから受信した次回起動時刻をＲＴＣ１０５のアラームに設定し、スリープモードへ移行する（ステップＳ２２６、Ｓ２３３、Ｓ２４０）。

続いて、中継局２０ｂが配下の子局１０ｄ〜１０ｆに対し、ＬｏＲａ無線部２０２よりＦＷをブロードキャスト配信する。まず、スリープ状態にある子局１０d〜１０fは（ステップＳ２０５〜Ｓ２０７）、中継局２０ｂのＦＷ配信時刻になると、中継局２０ｂのＦＷ配信時刻に設定したＲＴＣ１０５のアラーム割り込みで、スリープモードを解除し、起動してＦＷの待ち受け状態となる（ステップＳ２４７〜Ｓ２４９）。

次に、中継局２０ｂは、自身の分割したＦＷのデータブロックにデータブロックのメモリ上の先頭アドレスを付加して、ブロードキャスト配信を行う（ステップＳ２５０〜Ｓ２５２）。ＬｏＲａ無線部１０２でＦＷデータを受信した子局１０ｄ〜１０ｆは、メモリ１０３に受信データを保存する。

中継局２０ｂは、全てのＦＷブロックのブロードキャスト配信完了後、子局１０ｄ〜１０ｆにユニキャストでＦＷ配信成功確認を行う（ステップＳ２５３、Ｓ２６１、ステップＳ２６９）。子局１０ｄ〜１０ｆは、受信したデータブロックのメモリ上の先頭アドレスを参照し、欠損しているデータブロックが無いかを確認する。
全てのＦＷデータの受信に成功した子局１０ｄ〜１０ｆは中継局２０ｂ、中継局２０ａ、親局３０を介してサーバ６０にＦＷ配信処理完了通知を行う（ステップＳ２５４〜Ｓ２５７、Ｓ２６２〜Ｓ２６５、Ｓ２７０〜Ｓ２７３）。

ＦＷデータの受信に失敗した場合、子局１０ｄ〜１０ｆは、受信に失敗したデータブロックの再送要求を行う。これを受けた中継局２０ｂは、指定された装置ＩＤ（子局１０ｄ〜１０ｆの内）に要求されたデータブロックを送信する。全ての欠損データブロック受信が完了すると、子局１０ｄ〜１０ｆは中継局２０ｂ、中継局２０ａ、親局３０を経由してサーバ６０にＦＷ配信処理完了通知を行う。

ＦＷ配信処理完了通知に対し、中継局２０ｂは、受信成功のＡＣＫにＦＷ配信適用メッセージを付与してユニキャストで子局１０ｄ〜１０ｆに通知する（ステップＳ２５８、Ｓ２６６、Ｓ２７４）。ＦＷ配信適用メッセージを受けた子局１０ｄ〜１０ｆは、受信したＦＷにより更新を行う。更新に成功した子局１０ｄ〜１０ｆは、リブートし、親局探索を行う（ステップＳ２５９、Ｓ２６７、Ｓ２７５）。

親局探索完了後、子局１０ｄ〜１０ｆは、中継局２０ｂから受信した次回起動時刻をＲＴＣ１０５のアラームに設定し、スリープモードへ移行する（ステップＳ２６０、Ｓ２６８、Ｓ２７６）。

以上、説明したように、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、電波干渉の発生を抑制しつつ、ファームウェアを一斉配信し、更新することができる。

また、本実施の形態に係る無線通信方法によれば、更新ファームウェアの提供側の通信局が、複数の子局のそれぞれにおいて測定されたデータを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知するステップと、当該子局が、前記ＦＷ配信時刻に基づいて自身の起動時刻を設定し、前記起動時刻には起動状態とするステップと、前記通信局が、前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信するステップと、を備えるので、電波干渉の発生を抑制しつつ、ファームウェアを更新することができる。

さらに、本実施の形態に係る中継局によれば、複数の子局のそれぞれにおいて測定されたデータを受信し、サーバに対して送信し、前記複数の子局から送信された前記データを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知する通知手段と、前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信する配信手段と、を備えるので、電波干渉の発生を抑制しつつ、ファームウェアを更新することができる。

＜ハードウェアの構成例＞
図１３は、無線通信処理を実現するためのハードウェア構成例を示すブロック図である。当該ハードウェア構成は、プロセッサ４０１とメモリ４０２を備えている。

プロセッサ４０１は、メモリ４０２からコンピュータプログラム（無線通信プログラム）を読み出して実行することで、上述の実施の形態においてシーケンスチャートを用いて説明された無線通信システム２の処理を行う。ここで、無線通信プログラムは、更新ファームウェアの提供側の通信局が、複数の子局のそれぞれにおいて測定されたデータを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知するステップと、当該子局が、前記ＦＷ配信時刻に基づいて自身の起動時刻を設定し、前記起動時刻には起動状態とするステップと、前記通信局が、前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信するステップとを、中継局を構成するコンピュータに実行させるものである。

プロセッサ４０１は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU（Micro Processing Unit）、又はCPU（Central Processing Unit）であってもよい。プロセッサ４０１は、複数のプロセッサを含んでもよい。

メモリ４０２は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ４０２は、プロセッサ４０１から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ４０１は、図示されていないI/Oインタフェースを介してメモリ４０２にアクセスしてもよい。

図１３の例では、メモリ４０２は、ソフトウェアモジュール群を格納するために使用される。プロセッサ４０１は、これらのソフトウェアモジュール群をメモリ４０２から読み出して実行することで、上述の実施の形態において説明された無線通信システム２の処理を行うことができる。

プロセッサの各々は、図面を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１又は複数のプログラムを実行する。このプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、Compact Disc Read Only Memory（CD-ROM）、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ（例えば、マスクROM、Programmable ROM（PROM）、Erasable PROM（EPROM）、フラッシュROM、Random Access Memory（RAM））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の例では特願２０１９−１６０８８３の通信システムを用いて本発明を説明したが、この形態に限らず、ＬＰＷＡ等の無線通信システムに適用することが可能である。
また、上述の例ではＦＷの配信をブロードキャストにより行ったが、この形態に限らず、ユニキャストやマルチキャストにより行ってもよい。また、一部の子局へはユニキャスト、他の子局へはマルチキャスト、というように、異なった配信方法が混在してもよい。

１、２無線通信システム
１０、１０ａ〜１０ｆ子局
２０、２０ａ、２０ｂ中継局
３０親局
４０ａ、４０ｂ、５０ネットワーク
６０サーバ
７０制御ＰＣ
１０１、２０１、３０１制御部
１０２、２０２、３０２ＬｏＲａ無線部
１０３、２０３、３０３メモリ
１０４計測部
１０５、２０４、３０５ＲＴＣ
３０４ＷＬＡＮ部
４０１プロセッサ
４０２メモリ

Claims

サーバと、
ネットワークを介して前記サーバと通信する親局と、
前記親局と通信する中継局と、
前記中継局と無線通信可能に接続され、データを測定して、当該データを前記中継局及び前記親局を介して前記サーバに送信する複数の子局と、
を備え、
前記中継局は、前記複数の子局から送信された前記データを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知し、
当該子局は、前記ＦＷ配信時刻に基づいて自身の起動時刻を設定し、前記起動時刻には起動状態となり、
前記中継局は、前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信する、
無線通信システム。
前記ＦＷ配信時刻は、前記中継局が、前記データの受信完了通知に付加して前記子局に通知する、請求項１に記載の無線通信システム。
前記更新ファームウェアの配信は、前記複数の子局に対し、ブロードキャスト送信により行う、請求項１又は２に記載の無線通信システム。
前記中継局は、前記更新ファームウェアの配信後、前記複数の子局のうちの１つに、前記配信が成功したか否かを確認するＦＷ配信確認通知を送信し、
当該子局から欠損データブロックの再送要求を受信した場合は、当該子局へ当該欠損データブロックを送信し、
当該子局から前記更新ファームウェアの配信完了を示すＦＷ配信完了通知を受信した場合は、前記親局に当該更新ファームウェアの配信完了を通知する、請求項１から３のいずれかに記載の無線通信システム。
前記子局は、前記ＦＷ配信完了通知の送信後、再起動し、前記更新ファームウェアにより動作する、請求項４に記載の無線通信システム。
更新ファームウェアの提供側の通信局が、複数の子局のそれぞれにおいて測定されたデータを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知するステップと、
当該子局が、前記ＦＷ配信時刻に基づいて自身の起動時刻を設定し、前記起動時刻には起動状態とするステップと、
前記通信局が、前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信するステップと、
を備えた無線通信方法。
複数の子局のそれぞれにおいて測定されたデータを受信し、サーバに対して送信する中継局であって、
前記複数の子局から送信された前記データを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知する通知手段と、
前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信する配信手段と、
を備えた中継局。
前記通知手段は、前記ＦＷ配信時刻を前記データの受信完了通知に付加して前記子局に通知する、請求項７に記載の中継局。
複数の子局のそれぞれにおいて測定されたデータを受信し、サーバに対して送信する中継局としてコンピュータを動作させる無線通信プログラムであって、
前記複数の子局から送信された前記データを受信すると、更新ファームウェアの配信時刻であるＦＷ配信時刻を当該子局に通知するステップと、
前記ＦＷ配信時刻になると、当該子局に前記更新ファームウェアを配信するステップと、
を備えた無線通信プログラム。