JP7295524B2

JP7295524B2 - 無線通信システム

Info

Publication number: JP7295524B2
Application number: JP2019069115A
Authority: JP
Inventors: 史秀児島; 哲郎中矢; 啓之樽屋
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology; National Agriculture and Food Research Organization
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology; National Agriculture and Food Research Organization
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2023-06-21
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020167635A

Description

本発明は、収集制御局と、収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノードと、を含む複数のデバイス間におけるデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信システムに関するものである。

近年、ワイヤレスネットワークにおいて、小型で安価であり、かつ低出力のデジタル無線通信を行うことのできる、IEEE802.15.4の規格に準拠する通信デバイスが用いられている。IEEE802.15.4の規格に準拠するネットワークでは、例えば図６に示すように、収集制御局であるＣＳ（Collection station）７１と、１つ以上のノード７２（図６ではノード７２－１～７２－４）とを含む複数のデバイスにより構成されたツリー型のトポロジが採用されている。ツリー型トポロジでは、より下位のノード７２が、より上位のノード７２やＣＳ７１に向けて、必要に応じてデータを伝送することが行われている（例えば特許文献１、非特許文献１参照）。

図７は、下位のノード７２－３、７２－４からのデータをＣＳ７１へ送信する場合におけるタイムチャートの例を示している。ＣＳ７１及び各ノード７２は、それぞれ基本間隔Ｔ（単位：時間ｔ）内においてアクティブ期間（通信期間Ｔ１（単位：時間ｔ））と、スリープ期間Ｔ２（単位：時間ｔ）とが割り当てられている。通信期間Ｔ１においては、無線通信を行うことが可能となり、スリープ期間Ｔ２においては、受信側がスリープ状態に移行することで、無線通信を行うことができなくなる。あえて基本間隔Ｔ内においてスリープ期間Ｔ２を設けることにより消費電力を節減することができ、ひいてはシステム全体の使用電力を抑えること可能となる。

例えばノード７２－３からＣＳ７１に向けてデータを送信する場合には、ノード７２－３からノード７２－１を介してＣＳ７１に送信される経路となる。かかる場合には、ノード７２－３とこれよりも上位にあるノード７２－１との間では、上位のノード７２－１がマスター、下位のノード７２－３がスレーブの関係となる。同様に、ノード７２－１とＣＳ７１との間では、上位のノードとしてのＣＳ７１がマスター、下位のノード７２－１がスレーブの関係となる。このようなマスターとスレーブとの関係において、より上位のマスターが基本間隔Ｔにおける通信期間Ｔ１のタイミングを決定し、より下位のスレーブが、このマスター側において決定された通信期間Ｔ１のタイミングに合わせてデータＤ８１～Ｄ８３を送信する。

このような規則の下で、図７において先ずノード７２－３は、タイミングｔ９１において生成したデータＤ８１を、タイミングｔ９２において開始するマスターとしてのノード７２－１の通信期間Ｔ１に合わせて送信する。このデータＤ８１を受信したノード７２－１は、タイミングｔ９３において開始するマスターとしてのＣＳ７１の通信期間Ｔ１に合わせて当該データＤ８１を送信する。これによりＣＳ７１は、このデータＤ８１を自ら設定した通信期間Ｔ１内において受信することが可能となる。

同様に、ノード７２－４からＣＳ７１に向けてデータを送信する場合には、ノード７２－４からノード７２－１を中継させてＣＳ７１の経路となる。ノード７２－４は、タイミングｔ９４において生成したデータＤ８２を、タイミングｔ９５において開始するマスターとしてのノード７２－１の通信期間Ｔ１に合わせて送信する。このデータＤ８２を受信したノード７２－１は、タイミングｔ９６において開始するマスターとしてのＣＳ７１の通信期間Ｔ１に合わせて当該データＤ８２を送信する。これによりＣＳ７１は、このデータＤ８２を自ら設定した通信期間Ｔ１内において受信することが可能となる。

ＣＳ７１は、上述した無線通信の処理動作方法に基づいて、ツリー型ネットワークにおける各ノード７２からのデータを全て収集することが可能となる。

特開２０１８－７８３５６号公報

F. Kojima and H. Harada, "Superframe Division Multi-Hop Data Collection with Aggregation on Wi-SUN Profile for ECHONET Lite," Conf. Rec. 2014 IEEE Wireless Communications and Networking Conference Workshops, pp. 116-121

ところで、上述したツリー型トポロジにおいて、外部機器がノード７２－１～７２－４毎に接続されることがある。しかしながら、これまでのところ外部機器の情報は、上記ネットワークにおける各ノード７２－１～７２－４等の動作に反映されていない。このため、ネットワーク内のデータフレーム交換が効率的に行われないという懸念点があった。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ネットワーク内のデータフレーム交換が効率的に行われる無線通信システムを提供することにある。

本発明者らは、上述した問題点を解決するために、収集制御局と、収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノードと、を含む複数のデバイス間におけるデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信システムを開発した。無線通信システムは、送受信手段と、情報取得手段と、グループ設定手段と、情報共有手段とを備えることを特徴とする。送受信手段は、複数のデバイスのうち、第１デバイスが第１デバイスより下位の階層に属す複数の第２デバイスに対してそれぞれデータの送受信を行う。情報取得手段は、複数のデバイスの通信範囲内に設けられた外部機器の情報を取得する。グループ設定手段は、第１デバイス及び複数の第２デバイスのうちの２以上のデバイスを同じグループに設定する。情報共有手段は、取得された外部機器の情報を設定されたグループ毎に２以上のデバイス間で共有する。

請求項１に記載の無線通信システムは、収集制御局と、前記収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノードと、を含む複数のデバイス間におけるデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信システムであって、前記複数のデバイスのうち、第１デバイスが当該第１デバイスより下位の階層に属す複数の第２デバイスに対してそれぞれ前記データの送受信を行う送受信手段と、前記複数のデバイスの通信範囲内に設けられた外部機器の情報を取得する情報取得手段と、前記第１デバイス及び前記複数の第２デバイスのうちの２以上の前記デバイスを同じグループに設定するグループ設定手段と、取得された前記外部機器の情報を前記設定されたグループ毎に前記２以上の前記デバイス間で共有する情報共有手段と、同じグループ内で前記複数の第２デバイス毎に同じ種類の外部機器が接続されている場合、前記同じグループ内で前記外部機器から受信するデータの頻度を下げる受信頻度変更手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の無線通信システムは、請求項１記載の発明において、前記設定されたグループ内で前記２以上の前記デバイスの通信仕様を制御する通信制御手段をさらに備えることを特徴とする。

請求項３記載の無線通信システムは、請求項１又は２記載の発明において、前記グループ設定手段は、前記収集制御局から前記第２デバイスまでの階層数に基づいて前記グループを設定することを特徴とする。

請求項４記載の無線通信システムは、請求項１～３の何れか記載の発明において、前記２以上の前記デバイスと前記外部機器との関係性に応じてグループを変更するグループ変更手段をさらに備えることを特徴とする。

請求項５記載の無線通信システムは、請求項４記載の発明において、前記グループ変更手段は、前記データの送受信に影響を与える外部機器が存在する場合、当該外部機器の影響の程度に応じてグループの設定を変更することを特徴とする。

第１発明～第５発明によれば、情報共有手段は、取得された外部機器の情報を２以上の前記デバイス間で共有する。このため、１つの第２デバイスが取得した外部機器の情報を、他の第１デバイス又は第２デバイスと共有することができ、ネットワークにおける各第２デバイスの動作に反映させることができる。これにより、ネットワーク内のデータフレーム交換を効率的に行うことができる。
また、第１発明～第５発明によれば、同じグループ内で複数の第２デバイス毎に同じ種類の外部機器が接続されている場合、同じグループ内で外部機器から受信するデータの頻度を下げる。このため、状況に応じて不要な情報が送信されることを防止することができる。これにより、各デバイス間におけるデータの送受信を効率的に実施することが可能となる。

特に、第２発明によれば、通信制御手段は、設定されたグループ内で２以上の前記デバイスの通信仕様を制御する。このため、ネットワーク内で画一的な通信を行うことができる。これにより、適切な通信制御が可能となる。

特に、第３発明によれば、グループ設定手段は、収集制御局から第２デバイスまでの階層数に基づいてグループを設定する。すなわち、グループを設定する際、収集制御局と、各第２デバイスとの通信条件に関する情報を用いることができ、グループの設定に伴う新たな情報を必要としない。このため、現在ある情報を基準にグループを設定することができる。これにより、新たな情報の生成や送受信を必要とせず、簡易な手法でグループ分けを行うことができる。

特に、第４発明によれば、２以上の前記デバイスと外部機器との関係性に応じてグループを変更する。このため、通信環境に変化が生じた場合や、共有対象を変更する必要等が生じた場合に、グループを変更することができる。これにより、より適切な条件に応じたグループの設定が可能となる。

特に、第５発明によれば、データの送受信に影響を与える外部機器が存在する場合、当該外部機器の影響の程度に応じてグループの設定を変更する。このため、例えば特定の外部機器が通信の干渉源として影響を与える第２デバイスのみを対象として、特定の外部機器の干渉を回避するようにグループを再設定することができる。これにより、容易にネットワーク内のデータフレーム交換を効率的に行うことができる。

図１は、本発明が適用される無線通信システムの例を示す模式図である。図２は、１つのノードを被制御端末として割り当てた場合における制御支援端末の特定例を示す図である。図３は、デバイス間におけるデータの送受信時の一例を示すタイムチャートである。図４は、複数のノード及び外部機器の組を階層毎にグループ分けした例を示す図である。図５は、複数のノード及び外部機器の組を特定の外部機器からの距離に応じてグループ分けした例を示す図である。図６は、IEEE802.15.4の規格に準拠するネットワークの一例を示す図である。図７は、従来技術について説明するための図である。

（実施形態：無線通信システム）
以下、本発明の実施形態としての無線通信システム１について詳細に説明する。図１は、本実施形態の無線通信システム１の例を示す模式図である。無線通信システム１は、収集制御局（Collection Station：以下ＣＳという。）２と、ＣＳ２を根として２以上に亘り配置された無線端末のノード３（３－１、３－２、・・・３－ｎ（ｎは整数））とを含む複数のデバイス２、３を備え、いわゆるツリー型のトポロジ（ツリー型ネットワーク）が採用されている。この無線通信システム１では、より下位のノード３が、より上位のノード３やＣＳ２に向けて上りデータ通信を行う。また無線通信システム１では、より上位のノード３やＣＳ２が、より下位のノード３に向けて下りデータ通信する。

ＣＳ２は、最上位のマスターデバイスであり、各ノード３から上りデータ通信により送信されてくるデータを収集する。また、ＣＳ２は、この無線通信システム１全体を制御するための中央制御部としての役割も担い、ある特定のノード３に対して制御系のデータを下りデータ通信する。

ノード３は、データの発信や中継等を始めとしたデータの送受信を行うことが可能なデバイスの総称であり、例えばIEEE802.15.4の規格に準拠する通信デバイスである。ノード３は、所定のデータをセンシングし、取得したデータを無線により送信するセンサとして具現化されるほか、例えば携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末、ノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のような無線通信が可能な端末装置として具現化されてもよい。またこのノード３はアクチュエータのような制御系を含むものでもよい。

本実施形態の無線通信システム１では、例えば屋外農業無線網等のシステムとして用いられる。かかる場合には、バルブを停止する制御を行ったり、農業用ロボットの制御を行ったり、ガスを停止するための制御を行うことを可能とするデバイスとして具現化される。ノード３が制御系を含むアクチュエータ等として具現化されるものであれば、ＣＳ２から他のノード３を介して下りデータ通信されてくる制御用のデータに基づき、各種制御動作を実行していくこととなる。

本実施形態の無線通信システム１は、例えば図１に示すように、ＣＳ２の下位（下位リンク）として複数のノード３（図１ではノード３－１、３－２、３－３、３－４、３－５）が配置される。なお、ＣＳ２の下位に配置されるノード３は、ＣＳ２にデータを収集させるものであれば、いかなる枝分かれのパターンで構成されるツリー構造とされてもよく、また１以上のいかなる数のノード３が配置されてもよい。

本実施形態の無線通信システム１では、例えばＣＳ２及び被制御端末、並びにこれらの経路上に配置された全てのノード３を制御支援端末として特定してもよい。図２に示す例では、ノード３－４を被制御端末として割り当てた場合、ＣＳ２、ノード３－２、ノード３－４を制御支援端末として特定されることとなる。

さらに本実施形態の無線通信システム１では、ＣＳ２又は複数のノード３の通信範囲内に、外部機器としてのＥＵ（External Unit）４が設けられている。例えば図２では、ノード３とＥＵ４の組が５組配置されている。具体的には、ノード３－１にはＥＵ４－１が接続され、ノード３－２にはＥＵ４－２が接続され、ノード３－３にはＥＵ４－３が接続され、ノード３－４にはＥＵ４－４が接続され、ノード３－５にはＥＵ４－５が接続されている。各組において、ノード３はＥＵ４の情報（外部機器の情報や、ＥＵ４で生成されたデータ等）を受信するとともに、受信したＥＵ４の情報を上位の階層のノード３あるいはＣＳ２に送信する。

ここで、ＥＵ４がＣＳ２又は複数のノード３の通信範囲内に設けられているのであれば、各ノード３とＥＵ４との関係は、無線通信接続、有線通信接続のいずれであってもよい。また、１つの組として、１つのノード３に対して複数のＥＵ４が接続されてもよい。さらに、ＥＵ４は、ＣＳ２を中心としたネットワークとは異なるネットワークに属し、ノード３に対し、単に外部から電波干渉を及ぼすだけの機器（例えば、電子レンジ等の家電機器）であってもよい。

図３は、ノード３－５からノード３－２を中継させてＣＳ２へデータを上りデータ通信する場合におけるタイムチャートを示している。なお、この例では、基本間隔（間欠待受周期）Ｔ内において、通信期間Ｔ１とスリープ期間Ｔ２とが割り当てられており、通信期間Ｔ１において無線通信を行うことが可能である。

ノード３－５からＣＳ２に向けてデータを送信する場合、ノード３－５とこれよりも上位にあるノード３－２との間では、上位のノード３－２がマスター、下位のノード３－５がスレーブの関係となる。同様にノード３－２とＣＳ２との間では、上位のノードとしてのＣＳ２がマスター、下位のノード３－２がスレーブの関係となる。このようなマスターとスレーブとの関係においてより上位のマスターが基本間隔Ｔにおける通信期間Ｔ１のタイミングを決定し、より下位のスレーブがこのマスター側において決定された通信期間Ｔ１のタイミングに合わせてデータを送信することとなる。

このような規則の下で、図３に示すように先ずノード３－５は、タイミングｔ１１において取得したデータＤ２１を、マスターとしてのノード３－２のタイミングｔ１２において開始する通信期間Ｔ１に合わせて送信する。このデータＤ２１を受信したノード３－２は、タイミングｔ１３において開始するマスターとしてのＣＳ２の通信期間Ｔ１に合わせて当該データＤ２１を送信する。これによりＣＳ２は、このデータＤ２１を自ら設定した通信期間Ｔ１内において受信することが可能となる。

データＤ２１は、ノード３－５に接続されたＥＵ４－５から生成された各種データを含み、例えばノード３－５がＥＵ４－５から受信した外部機器の情報を含んでもよい。例えば、データＤ２１にはＥＵ４－５の機種や生成されるデータの種類に関する情報が含まれており、このデータＤ２１はノード３－２を介してＣＳ２に受信される。ＣＳ２に受信されたデータＤ２１はノード３－１、又はノード３－１を介してノード３－３、ノード３－４に送信される。なお、ノード３－５以外のノード３に接続されたＥＵ４の情報についても同様に、ＣＳ２に受信されるとともに、ＣＳ２から他のノード３に送信される。これにより、ＣＳ２を中心としたネットワーク内で外部機器４の情報が共有される。

ここで、「外部機器４の情報」とは、例えば、外部機器自体の属性を含むものであり、具体的には、外部機器の機種、外部機器が設置されている位置、外部機器がセンサである場合にはセンサの種類、外部機器同士の距離、外部機器の設置環境の少なくとも何れかを示す。また、外部機器の設置環境は、外部機器が設置された周辺の障害物の有無等によって影響を受ける。なお、外部機器の情報は、ＥＵ４で生成されたデータを含んでもよい。

（実施形態：無線通信システムの動作）
次に、本実施形態の無線通信システム１における動作の一例について、図４、図５を参照して説明する。図４は、複数のノード及び外部機器の組を階層毎にグループ分けした例を示す図であり、図５は、複数のノード及び外部機器の組を特定の外部機器からの距離に応じてグループ分けした例を示す図である。

本実施形態の無線通信システム１は、送受信手段と、情報取得手段と、グループ設定手段と、情報共有手段と、を備え、例えば通信制御手段、グループ変更手段、及び受信頻度変更手段の少なくとも何れかを備えてもよい。

＜送受信手段＞
送受信手段は、複数のデバイスのうち、第１デバイスが第１デバイスより下位の階層に属す複数の第２デバイスに対してそれぞれデータの送受信を行う。例えば、図１に示すように、ＣＳ２（第１デバイス）は、ＣＳ２より下位の階層に属すノード３－１、３－２及び３－３（複数の第２デバイス）に対してデータの送受信を行う。また、ノード３－２は、ノード３－２より下位の階層に属すノード３－４及びノード３－５に対してデータの送受信を行う。

＜情報取得手段＞
情報取得手段は、複数の第２デバイス外部機器の情報を取得する。具体的には、ＣＳ２は、ノード３－２（第２デバイス）に接続されたＥＵ４－２（外部機器）の情報、ノード３－２よりも下位の階層に属すノード３－５に接続されたＥＵ４－５の情報等を取得する。また、例えば、ノード３－２は、ノード３－４に接続されたＥＵ４－４の情報、及びノード３－５に接続されたＥＵ４－５の情報を取得する。なお、いずれかのノード３は、ＣＳ２を根としたツリー型ネットワークの外部に存在する、例えば干渉源となる外部機器４から送信される信号を受信してもよい。

＜グループ設定手段＞
グループ設定手段は、第１デバイス及び複数の第２デバイスのうちの２以上の任意のデバイスを同じグループに設定する。例えば、図４に示すように、ノード３－１からノード３－５のうち、ノード３－１、３－２、３－３はグループ１（図中一点鎖線の領域）に属し、ノード３－４、３－５はグループ２（図中二点鎖線の領域）に属するようにグループを設定することができる。

更に、グループ設定手段は、例えば収集制御局から第２デバイスまでの階層数に基づいてグループを設定することができる。具体的には、図４に示すように、グループ１に属するノード３－１、３－２、３－３は、ＣＳ２からのホップ数（ＣＳ２とデータを送受信する際の送受信回数）が１のノード３の集合体であり、グループ２に属するノード３－４、３－５は、ＣＳ２からのホップ数が２のノード３の集合体である。

＜情報共有手段＞
情報共有手段は、取得された外部機器の情報を設定されたグループ毎に２以上の任意のデバイス間で共有する。具体的には、グループ１のノード３－１、３－２、３－３は、各ノード３に接続された外部機器４（ＥＵ４－１、４－２、４－３）の情報をグループ１内で共有し、グループ２のノード３－４、３－５は、各ノード３に接続された外部機器４（ＥＵ４－４、４－５）の情報をグループ１内で共有する。

このように、例えばＥＵ４－１の情報が取得された場合、これらの情報が、ＥＵ４－１と接続されたノード３－１以外のノード３（例えばノード３－２からノード３－５）により共有される。すなわち、ネットワーク内に位置する各ノード３は、他のノード３に接続されている外部機器（ＥＵ４）の情報を共有することができる。

なお、上述の説明からも理解される通り、ネットワーク内での外部機器の情報の共有は、収集制御局（ＣＳ２）を介して他のノード３との間で外部機器の情報の送受信が行われてもよく、又はノード３が他のノード３と直接無線通信することにより、外部機器の情報の送受信が行われてもよい。

＜通信制御手段＞
通信制御手段は、設定されたグループ内で２以上の任意のデバイスの通信仕様を制御する。具体的には、グループ内の複数のノード３の通信パラメータ等を画一的に変更する。例えば、いずれかのグループに干渉源となる外部機器４が存在し、外部機器４が干渉源であるという情報がグループ内の複数のノード３により共有された場合、これらのノード３は耐干渉対策の一環として、耐干渉性の強い変調方式を用いたり、送信電力又は受信感度を増強したりするなどの通信仕様の統一化を行う。一方、干渉源が存在しないグループに属するノード３は、耐干渉対策を行う必要がないことから、変調方式や受信感度等の通信仕様の変更（制御）は行わないこととしてもよい。

＜グループ変更手段＞
グループ変更手段は、第２デバイスと当該第２デバイスに接続された外部機器との関係性に応じてグループを変更する。すなわち、ノード３に接続されたＥＵ４と他のノード３との通信環境を考慮し、現状の通信環境で不都合がある場合など、ＥＵ４の情報を新たに取得した方が良いと判断される場合、又はＥＵ４の情報は不要であると判断される場合には、複数のノード３を対象に新たなグループが設定される。

更に、グループ変更手段は、データの送受信に影響を与える外部機器が存在する場合、当該外部機器の影響の程度に応じてグループの設定を変更することができる。例えば、図５に示すように、グループ３（図中一点鎖線の領域）に属するノード３－１、３－２、３－４は、ＥＵ４－１からの距離が相対的に近いノード３の集合体であり、グループ４（図中二点鎖線の領域）に属するノード３－３、３－５は、ＥＵ４－１からの距離が相対的に遠いノード３の集合体である。なお、例えば通信環境が距離を含み、距離に基づいてグループ分けをする場合には、予め任意の閾値を設け、この閾値以上であるか否かに応じてＥＵ４－１からの距離が近いか遠いかを判断すればよい。

このようにグループを変更する基準は、例えば各ノード３にとってどの程度ＥＵ４から電波干渉を受けているかということに基づく。すなわち、ノード３－４がＥＵ４－１の近くに位置しており、ＥＵ４－１がノード３－４のデータの送受信に影響を与える（電波干渉の干渉源となり得る）場合、ノード３－４はＥＵ４－１への干渉対策が必要となるため、ＥＵ４－１の外部機器の情報を取得することが望ましい。このため、グループ変更手段では、ノード３－４がＥＵ４－１に接続されたノード３－１と同じグループに属するよう、グループを変更することができる。

また、同様の趣旨で、ノード３－３にとっては、ＥＵ４－１からの距離が遠いことによりＥＵ４－１への干渉対策が不要であることもある。そこで、グループ変更手段では、ＥＵ４－１が接続されているノード３－１と異なるグループにノード３－３が属するよう、グループを変更することもできる。

なお、任意のデバイスと外部機器との関係性については、例えば上記のように、ノード３と、対象とするＥＵとの間の距離を基準として用いることができる。この場合、グループ変更手段では、例えば干渉源となるＥＵ４からの距離を基準として、ＥＵ４からの距離が相対的に近い複数のノード３をグループ１に設定し、ＥＵ４からの距離が相対的に遠い他のノード３をグループ２にそれぞれ設定することができる。これ以外にも、外部機器との関係性として、例えばノード３に接続されたＥＵ４の種類（機種）、ＥＵ４から発せられる電波の強さ、ＥＵ４から生成されたデータの種類やデータの送信頻度等が基準として用いられてもよく、このような情報に基づいてノード３のグループ分けの設定を変更してもよい。ノード３がＥＵ４の情報を受信することにより送受信環境を変化させた方が良いか否かにより、グループを変更するか否かの判断が行われる。

＜受信頻度変更手段＞
受信頻度変更手段は、同じグループ内で複数の第２デバイス毎に同じ種類の外部機器が接続されている場合、同じグループ内で外部機器から受信するデータの頻度を変更する。例えば、図４に示すように、第１グループに属するＥＵ４－１、４－２、４－３がいずれも同種類のセンサであり、いずれのＥＵ４も同じ環境下に配置される場合がある。すなわち、各ＥＵ４から取得されるデータは、同一又は類似することがあり、この場合、ＣＳ２としては、複数のＥＵ４のうち、いずれか１つのＥＵ４からの情報があればよい。そこで、受信頻度変更手段では、同じグループ内のＥＵ４からデータを受信する頻度を下げることにより、送受信されるデータ量を調節することができる。

ＥＵ４として、例えばダムに設置される水位センサ、プールに設置される水温センサ、農地に設置される温度センサ等が用いられる。また、頻度の変更として例えば、ＥＵ４の数が２個、３個・・・と増加することに応じて送信頻度が１／２、１／３・・・となるように、外部機器の個数に反比例するように送信頻度を下げることとしてもよい。また、ＥＵ４の増加の割合（２個、３個・・・）に比して、送信頻度の減少の割合を緩やか（２／３、１／２・・・）にしてもよく、あるいはＥＵ４の増加に拘わらず送信頻度の下限を設けてもよい。また、送信頻度を変更する割合を、複数のＥＵ４間で異ならせるようにしてもよい。

なお本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、無線通信システム１に配置されるノード３とＥＵ４の組は５個であるとしたが、配置されるノードと外部機器の組の数は５個以外であってもよい。

また、上記実施形態では、ＣＳ２により外部機器４の情報が送受信されて各ノード３に送信されることで外部機器の情報が共有されることとしたが、ノード３間で直接無線通信を行うことにより外部機器の情報が共有されてもよい。この場合、例えばノード３毎に設定された通信条件に関する情報を、予め各ノード３が保有することで、ＣＳ２を介さずに外部機器の情報を共有することができる。ここでいう通信条件とは、例えば、ノード３の通信可能時間、通信可能エリア、送受信可能な周波数帯域、データ送受信の優先度、通信経路等のノード３が通信を行うに際して参照する条件のことである。

また、上記実施形態では、ＣＳ２からノード３までの階層数又はＥＵ４からの距離に基づいてグループを設定あるいは再設定することとしたが、外部機器の機種、外部機器が設置されている位置等の外部機器（ＥＵ４）の情報に基づいてグループを設定等してもよい。

また、ノード３（及びノード３に接続されたＥＵ４の組）をグループ分けする場合には、グループの数は２個のみならず３個以上であってもよく、各グループに属するノード３の個数も任意である。グループを変更した後、元のグループに戻すようにグループを変更してもよく、あるいは更に別のグループ（図４、図５に示す以外のグループ）に変更することとしてもよい。ＥＵ４からの距離が近いか遠いかを判断するに際して使用される閾値は２つ以上設定されてもよい

また、上述の説明では、外部機器（ＥＵ４）がセンサである場合、水位センサ、水温センサである例を説明したが、外部機器はこれらのセンサ以外でもよい。具体的には、外部機器としては、例えば水質センサ、濃度センサ、降雨センサ、日射量センサ、湿度センサ、光センサ、音センサ等、種々のセンサが考えられる。

本実施形態における無線通信システム１によれば、情報共有手段は、取得された外部機器４の情報を２以上の任意のデバイス２、３間で共有する。このため、１つの第２デバイス３が取得した外部機器４の情報を、他の第１デバイス２又は第２デバイス３と共有することができ、ネットワークにおける各第２デバイス３の動作に反映させることができる。これにより、ネットワーク内のデータフレーム交換を効率的に行うことができる。

また、本実施形態における無線通信システム１によれば、情報共有手段は、取得された外部機器４の情報を設定されたグループ毎に複数の第２デバイス３間で共有する。このため、第２デバイス３の通信環境に応じた最適な情報の共有を行うことができる。これにより、適切な範囲内で外部機器の情報の共有が可能となる。

また、本実施形態における無線通信システム１によれば、通信制御手段は、設定されたグループ内で２以上の任意のデバイス２、３の通信仕様を制御する。このため、ネットワーク内で画一的な通信行うことができる。これにより、適切な通信制御が可能となる。

また、本実施形態における無線通信システム１によれば、グループ設定手段は、収集制御局２から第２デバイス３までの階層数に基づいてグループを設定する。すなわち、グループを設定する際、収集制御局２と、各第２デバイス３との通信条件に関する情報を用いることができ、グループの設定に伴う新たな情報を必要としない。このため、現在ある情報を基準にグループを設定することができる。これにより、新たな情報の生成や送受信を必要とせず、簡易な手法でグループ分けを行うことができる。

また、本実施形態における無線通信システム１によれば、第２デバイス３とこの第２デバイス３に接続された外部機器４との関係性に応じてグループを変更する。このため、通信環境に変化が生じた場合や、共有対象を変更する必要等が生じた場合に、グループを変更することができる。これにより、より適切な条件に応じたグループの設定が可能となる。

また、本実施形態における無線通信システム１によれば、データの送受信に影響を与える外部機器４が存在する場合、この外部機器４の影響の程度に応じてグループの設定を変更する。このため、例えば特定の外部機器４が通信の干渉源として影響を与える第２デバイス３のみを対象として、特定の外部機器４の干渉を回避するようにグループを再設定することができる。これにより、容易にネットワーク内のデータフレーム交換を効率的に行うことができる。

また、本実施形態における無線通信システム１によれば、同じグループ内で複数の第２デバイス３毎に同じ種類の外部機器４が接続されている場合、同じグループ内で外部機器４から受信するデータの頻度を変更する。このため、状況に応じて不要な情報が送信されることを防止することができる。これにより、各デバイス３間におけるデータの送受信を効率的に実施することが可能となる。

なお、上述した各デバイス２、３として、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、保存部と、送受信部とを備え、各構成が内部バスに接続される公知の電子機器が用いられてもよい。ＣＰＵは、外部機器の情報に基づく通信の制御や、デバイス２、３における動作に基づくデータＤの送受信等を制御する。ＲＯＭは、ＣＰＵの動作コードを格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵの動作時に使用される作業領域である。保存部は、データＤ等の各種情報が保存される。保存部として、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）や、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の公知の記憶媒体が用いられる。送受信部は、アンテナ等を介して他のデバイス２、３に対してデータＤを送受信する。各デバイスに２、３より実行される送受信部等の各機能は、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、保存部等に記憶されたプログラムを実行することにより実現することができる。

１：無線通信システム
２、７１：ＣＳ（デバイス）
３、７２：ノード（デバイス）
４：外部機器
Ｄ２１、Ｄ８１、Ｄ８２：データ
Ｔ：基本間隔
Ｔ１：通信期間
Ｔ２：スリープ期間

Claims

収集制御局と、前記収集制御局を根として２以上に亘り配置されたノードと、を含む複数のデバイス間におけるデータの送受信を行うツリー型ネットワークにおける無線通信システムであって、
前記複数のデバイスのうち、第１デバイスが前記第１デバイスより下位の階層に属す複数の第２デバイスに対してそれぞれ前記データの送受信を行う送受信手段と、
前記複数のデバイスの通信範囲内に設けられた外部機器の情報を取得する情報取得手段と、
前記第１デバイス及び前記複数の第２デバイスのうちの２以上の前記デバイスを同じグループに設定するグループ設定手段と、
取得された前記外部機器の情報を前記設定されたグループ毎に前記２以上の前記デバイス間で共有する情報共有手段と、
同じグループ内で前記複数の第２デバイス毎に同じ種類の外部機器が接続されている場合、前記同じグループ内で前記外部機器から受信するデータの頻度を下げる受信頻度変更手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
前記設定されたグループ内で前記２以上の前記デバイスの通信仕様を制御する通信制御手段をさらに備えること
を特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記グループ設定手段は、前記収集制御局から前記第２デバイスまでの階層数に基づいて前記グループを設定すること
を特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
前記２以上の前記デバイスと前記外部機器との関係性に応じてグループを変更するグループ変更手段をさらに備えること
を特徴とする請求項１～３の何れか１記載の無線通信システム。
前記グループ変更手段は、前記データの送受信に影響を与える外部機器が存在する場合、当該外部機器の影響の程度に応じてグループの設定を変更すること
を特徴とする請求項４記載の無線通信システム。