JP7013721B2 - 無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムに関し、例えば、時分割多重接続（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式とチャネルホッピング方式を採用する無線ネットワークに適用し得るものである。

従来から時分割多重接続方式を採用し、タイムスロットに割り当てられた無線通信装置のみ送信権を与えることでフレームの衝突を回避する無線通信方式が存在する。

また、あるチャネルのみでフレーム送受信を行うと電波干渉により、無線通信装置の送信エラー率が高くなることがある。そのため、フレーム毎に送信チャネルを変更し、電波干渉の起こり難いチャネルも利用することで、トータルの送信エラー率を抑えるようにするという無線チャネルホッピング方式も存在する。

このような時分割多重接続方式とチャネルホッピング方式の両方の機能を持つ方式として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＴＳＣＨ（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｈｏｐｐｉｎｇ）（例えば、非特許文献１参照）等が存在する。

ＴＳＣＨでは、占有タイムスロットと共有タイムスロット（ブロードキャスト用タイムスロット）が存在する。占有タイムスロットは、無線リンク（送信元／送信先の無線通信装置間）が固定的に割り当てられ、これら以外の無線通信装置は受信待機する必要がない。共有スロットは全無線通信装置でタイムスロットを共有する。送信フレームがない場合には、他の無線通信装置からフレームが送信されていないか受信待ち状態となる。そして、無線通信装置は、ブロードキャストフレームや、宛先アドレスが占有タイムスロットに割り当てられていない場合には、共有タイムスロットで送信し、周囲の全無線通信装置が無線信号を受信する。

タイムスロットの割り当て方法として、集中制御とリンク単位制御方法が存在する。集中制御は、ネットワークのトポロジー情報を収集し、各無線通信装置にタイムスロットを割り当てる方法である。また、リンク単位制御は、リンクの両無線通信装置で使用するタイムスロットを事前に取り決め、このタイムスロットを用いてフレームの送受信を行う方法である。

ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｌｏｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｐａｒｔ １５．４：Ｌｏｗ－Ｒａｔｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＬＲ－ＷＰＡＮｓ）

しかしながら、上述のＴＳＣＨ方式を採用する無線通信装置は、送信エラーが発生すると、次の送信権のあるタイムスロットまで待たされることになる。また、無線通信装置は干渉をできるだけ回避できるよう、送信エラー率の高いチャネルを使用しないことで送信エラー率を下げることはできるが、この場合も遅延が大きくなる。特にマルチホップ通信によるデータ転送では、ホップ数が多くなるほどエンド・ツー・エンドの遅延が大きくなるという問題が発生する。

そのため、通信の遅延量を考慮しつつ、電波干渉を回避しながら効率的に無線通信を行うことができる無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムが望まれている。

第１の本発明は、時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロット毎にチャネルを変更する無線通信装置において、（１）少なくともデータの送信先、使用チャネル毎の送信成功回数、送信エラー回数の情報を記憶する記憶手段と、（２）データを他の無線通信装置に送信する際に、前記記憶手段に記憶される情報から導かれる送信エラー率、及び現時点のタイムスロット位置から、次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数である通信遅延時間に基づき、割り当てられた送信可能な前記タイムスロットの中からデータ送信する前記タイムスロットを選択する送信タイミング決定手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明の無線通信プログラムは、時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロット毎にチャネルを変更する無線通信装置に搭載されるコンピュータを、（１）少なくともデータの送信先、使用チャネル毎の送信成功回数、送信エラー回数の情報を記憶する記憶手段と、（２）データを他の無線通信装置に送信する際に、前記記憶手段に記憶される情報から導かれる送信エラー率、及び現時点のタイムスロット位置から、次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数である通信遅延時間に基づき、割り当てられた送信可能な前記タイムスロットの中からデータ送信する前記タイムスロットを選択する送信タイミング決定手段として機能させることを特徴とする。

第３の本発明は、複数の無線通信装置により構成される無線通信装置システムにおいて、前記無線通信装置として第１の本発明の無線通信装置が適用されることを特徴とする無線通信装置システム。

本発明によれば、通信の遅延量を考慮しつつ、電波干渉を回避しながら効率的に無線通信を行うことができる。

第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムの全体構成の例について示すブロック図である。 第１の実施形態に係る近傍通信装置管理テーブルの構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（近傍通信装置管理テーブルの内容更新）を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（占有スロットでのフレーム送信）を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る送信権割り当て率表の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係るタイムスロットの割り当て例を示す図である。 第２の実施形態に係るタイムスロットの割り当て例を示す図である。 第２の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（占有スロットでのフレーム送信）を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るタイムスロットの割り当て例（マルチホップネットワーク）を示す図である。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明に係る無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ－１）第１の実施形態の構成
（Ａ－１－１）全体構成
図２は、第１の実施形態に係る無線通信システムの全体構成の例について示すブロック図である。

無線通信システム１には、ネットワーク（無線通信装置）を管理するネットワーク管理装置５と、無線通信を行う複数の無線通信装置１０（１０－１～１０－ｎ）が配置されている。無線通信システム１に配置される各装置の数は限定されないものであるが、この実施形態の無線通信システム１では、１個のネットワーク管理装置５と、複数個の無線通信装置１０（１０－１～１０－ｎ）が配置されているものとして説明する。また、ネットワーク管理装置５及び無線通信装置１０の通信方式は、特に限定されるものではなく、例えば、種々の無線ＬＡＮインタフェースを適用することができる。この実施形態では、ネットワーク管理装置５及び無線通信装置１０は、ＴＳＣＨの無線通信方式により無線通信を行っていることを前提とする。以下では、説明の便宜上、無線通信システム１（無線ネットワーク）を構成するネットワーク管理装置５及び無線通信装置１０を総称して「ノード」とも呼ぶものとする。

ネットワーク管理装置５は、ネットワーク内の各無線通信装置１０に関する情報を管理し、リンク情報を該当する無線通信装置１０に通知するものである。リンク情報とは、宛先（宛先アドレス）へのフレーム送信、又はフレーム受信をどのタイムスロットで行うかの情報である。また、ネットワーク管理装置５は、ネットワークのチャネルホッピング情報を管理し、全無線通信装置１０に通知する機能を有する。なお、ネットワーク管理装置５は一部の構成についてソフトウェア的に構成しても良い。さらに、ネットワーク管理装置５の機能は複数の無線通信装置１０中の任意の１台が有していても良い。

（Ａ－１－２）無線通信装置の詳細な構成
図１は、第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る無線通信装置は、図１に示す各構成部を搭載した専用のＩＣチップ等のハードウェアとして構成しても良いし、又は、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラムを中心としてソフトウェア的に構成して良いが、機能的には、図１で表すことができる。

図１において、無線通信装置１０は、送受信制御部１１、無線受信部１２、受信フレーム解析部１３、送信タイミング決定部１４、無線送信部１５、送受信カウンター１６、及び近傍通信装置管理テーブル１７を有する。

送受信制御部１１は、後述する受信フレーム解析部１３から取得した受信フレーム内容を図示しない上位レイヤに通知するものである。また、送受信制御部１１は、送信要求フレームがあれば、送信タイミング決定部１４に対し送信を指示する機能を有する。

無線受信部１２は、図示しないアンテナからの無線信号に対して復調処理を行い、デジタルデータ（フレーム）に変換して受信フレーム解析部１３に与えるものである。

受信フレーム解析部１３は、無線送信部１５からの入力フレームの宛先アドレスを解析し自装置内に取り込むフレームならば送受信制御部１１に与え、自身以外の宛先の場合には入力フレームを廃棄する。また、受信フレーム解析部１３は、受信結果を送受信カウンター１６に通知する機能を有する。

送信タイミング決定部１４は、送受信制御部１１から、送信フレームとともに宛先、除外チャネル情報が与えられ、該当タイムスロットかつ送信可能チャネルになれば無線送信部１５に送信フレームを入力する。また、送信タイミング決定部１４では、送信保留になったフレームを保持できるよう１以上のフレームを保持するためのメモリを有する。

無線送信部１５は、送信タイミング決定部１４から与えられた送信フレーム（送信要求）を無線信号に変換して（変調処理を行って）図示しないアンテナに与えるものである。

送受信カウンター１６は、送受信結果を近傍通信装置管理テーブル１７に記録する機能を有する。図３は、第１の実施形態に係る近傍通信装置管理テーブルの構成例を示す図である。

図３において、近傍通信装置管理テーブル１７は、自無線通信装置１０と通信できる範囲の全無線通信装置１０についての宛先アドレス、そしてチャネル毎に、フレーム送信成功回数、フレーム受信成功回数、フレーム送信エラー回数、及びフレーム受信エラー回数を記録するテーブルである。なお、近傍通信装置管理テーブル１７は、フレーム受信エラー回数を省略しても良いし、これ以外の情報を記録してもよい。また、図３（及び後述する図６）において、宛先アドレスには、説明を簡易なものにするために、各ノード（無線通信装置）の符号を示している。

無線通信装置１０は、この近傍通信装置管理テーブル１７を基に後述する図６のような宛先（宛先アドレス）及び送信チャネルごとの送信権割り当て率（送信権割り当て率表ＴＢ）を生成する。

近傍通信装置管理テーブル１７の管理は占有タイムスロットを用いた送信先ごとの通信結果に応じて行うので、共有タイムスロットの通信結果については近傍通信装置管理テーブル１７の内容更新処理を行わない。近傍通信装置管理テーブル１７及び送信権割り当て率表ＴＢの具体的な使用方法については動作の項で述べる。

（Ａ－２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第１の実施形態の無線通信システム１の動作を、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態では、無線通信システム１を構成する各無線通信装置１０の動作について特徴が存在するので、以下では、無線通信装置１０の動作について説明を行う。なお、図４の近傍通信装置管理テーブルの内容更新の処理と図５の占有スロットでのフレーム送信処理では一部重複する部分が存在するが、重複する部分についても改めて説明を行っている。

（Ａ－２－１）無線通信装置１０の近傍通信装置管理テーブル１７の内容更新処理
図４は、第１の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（近傍通信装置管理テーブルの内容更新）を示すフローチャートである。無線通信装置１０は、フレームの送受信が可能なタイムスロットになると、近傍通信装置管理テーブル１７の更新処理も開始する。

送信タイミング決定部１４は、現時点のタイムスロットが占有タイムスロットであるか否か判定する（Ｓ１０１）。送信タイミング決定部１４は、現時点のタイムスロットが占有タイムスロットならば、後述するＳ１０２の処理を実行し、それ以外（共有タイムスロット）ならば、近傍通信装置管理テーブル１７の更新処理を終了する。

送信タイミング決定部１４は、タイムスロット（占有タイムスロット）が送信スロット又は受信スロットのいずれであるか判定する（Ｓ１０２）。送信タイミング決定部１４は、タイムスロットが送信スロットの場合には後述するステップＳ１０３、受信スロットの場合には後述するステップＳ１０７の処理を行う。

送信タイミング決定部１４は、該当スロット（送信スロット）内で、送受信制御部１１からの送信フレームを無線送信部１５に与える。そして、無線送信部１５は入力された送信フレームを無線送信する（Ｓ１０３）。

受信フレーム解析部１３は、先述のステップＳ１０３の送信処理が成功したか否かの判定を行う（Ｓ１０４）。例えば、ＡＣＫ（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）要求有によるフレーム送信の場合には、送信先の無線通信装置１０からのＡＣＫ信号を受信したと受信フレーム解析部１３で判定（解析）すれば、送信成功とする。また、無線通信装置１０は、ＡＣＫ無しフレーム送信の場合には、キャリアセンスに成功すれば送信成功とみなしても良い。無線フレーム送信に成功すれば、後述するステップＳ１０５の処理を実行し、送信に失敗すればＳ１０６の処理を実行する。

送受信カウンター１６は、先述のステップＳ１０４の処理で送信成功と判定された場合には、近傍通信装置管理テーブル１７の該当送信チャネルに対応する宛先アドレスのフレーム送信成功回数を１だけ加算する（Ｓ１０５）。

また、送受信カウンター１６は、先述のステップＳ１０４の処理で送信成功と判定されなかった場合には、近傍通信装置管理テーブル１７の該当送信チャネルに対応する宛先アドレスのフレーム送信エラー回数を１だけ加算する（Ｓ１０６）。

一方、受信フレーム解析部１３は、受信タイムスロット内でフレームを受信すれば後述するステップＳ１０８の処理を行い、受信タイムスロット内でフレームを受信しなければ処理を終了する（Ｓ１０７）。

フレームを受信後、受信フレーム解析部１３は、ＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を実施する（Ｓ１０８）。そして、受信フレーム解析部１３は、エラーがなければ後述するＳ１０９の処理を実行し、エラーがあればＳ１１０の処理を実行する。

送受信カウンター１６は、先述のステップＳ１０８の処理でエラーが無いと判定された場合には、近傍通信装置管理テーブル１７の送信チャネル、宛先アドレスに対応するフレーム受信成功回数を１だけ加算する（Ｓ１０９）。

また、送受信カウンター１６は、先述のステップＳ１０４の処理でエラーが無いと判定されなかった場合には、近傍通信装置管理テーブル１７の送信チャネル、宛先アドレスに対応するフレーム受信エラー回数を１だけ加算する（Ｓ１１０）。

なお、変形例として、ステップＳ１０７～Ｓ１０８の処理については省略しても良い。

（Ａ－２－２）無線通信装置１０の占有スロットでのフレーム送信処理
図５は、第１の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（占有スロットでのフレーム送信）を示すフローチャートである。送信フレーム要求が、送受信制御部１１から送信タイミング決定部１４に入力されると以下の処理を開始する。

送信タイミング決定部１４は、現時点のタイムスロットが送信権のあるタイムスロットであるか否か確認する（Ｓ２０１）。送信タイミング決定部１４は、送信権のあるタイムスロットで、送信要求フレームの宛先アドレスがタイムスロットの宛先と同一であれば、次のステップＳ２０２の処理を行う。また、送信タイミング決定部１４は、該当しなければ次回の送信権があるタイムスロットまで、送信タイミング決定部１４内の送信バッファで保持しておく。

送信タイミング決定部１４は、宛先アドレス及びチャネル情報を用い、後述する図６に示す送信権割り当て率表ＴＢの送信権割り当て率を参照する（Ｓ２０２）。また、送信タイミング決定部１４は、次回の送信権のあるタイムスロットの送信権割り当て率についても取得しておく。

送信タイミング決定部１４は、送信権割り当て率に記載されている確率で送信判定を行う（Ｓ２０３）。送信タイミング決定部１４は、送信すると判定すれば、ステップＳ２０５の処理に移行し、送信しないと判定すれば次のステップＳ２０４の処理を行う。

送信タイミング決定部１４は、通信の遅延量（通信遅延時間）を考慮した送信の可否判定を行う（Ｓ２０４）。送信タイミング決定部１４は、送信権割り当て率が低く送信不可となることで通信の遅延量が大きくなる場合には送信可と判定する。具体的に、送信タイミング決定部１４は、現時点のタイムスロット位置から、次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数が、予め設定したタイムスロット数のしきい値Ｔｎより大きい場合には、現時点で送信可状態とすることで行う。例えば、しきい値Ｔｎは遅延の許容量をもとに設定する。

また、送信タイミング決定部１４は、しきい値Ｔｎより小さくても次回のタイムスロットの送信権割り当て率が低ければ送信可とする。例えば、今回より送信権割り当て率が低かったり、次回の送信権割り当て率が予め定めておいた値より低い時は送信可とする。さらに、送信タイミング決定部１４は、次回の送信権のあるタイムスロットとして共有スロットを用いるようにしても良い。

送信タイミング決定部１４は、伝送遅延量を考慮した送信の可否判定により、送信可能な状態であればＳ１０５の処理を行い、送信が不可である状態であれば処理を終了する。

指定されたタイムスロット内で、送信タイミング決定部１４によりフレームが無線送信部１５に入力され、無線送信部１５は無線送信を行う（Ｓ２０５）。

送信タイミング決定部１４は、該当宛先アドレス、送信チャネルについて送信エラー率を用いて送信権割り当て率を更新する（Ｓ２０６）。共有スロットでフレームを送信したならば、この処理は省略しても良い。

（Ａ－２－３）無線通信装置１０の動作例
次に、図６の送信権割り当て率表、及び図７で示すタイムスロット、割り当てチャネルの時の無線通信装置１０の動作例を説明する。

図６は、第１の実施形態に係る送信権割り当て率表の構成例を示す図である。図６において、送信権割り当て率表ＴＢは、フレームの送信先（宛先）を示す「宛先アドレス」、フレーム送信に使用するチャネルを示す「送信チャネル」、宛先へのパケットの送信エラー率を示す「送信エラー率」、及び送信権の割り当て率を示す「送信権割り当て率」の項目を示す。図６において、送信権割り当て率表ＴＢは、送信エラー率が０％の場合の送信権割り当て率は、１００％、送信エラー率が上昇するほど、送信権割り当て率を９０％、８０％、５０％、２０％というように減少させる構成となっている。

図７は、第１の実施形態に係るタイムスロットの割り当て例を示す図である。図７では、「０」～「１５」の１６個のタイムスロットが例として示されている。

以下では、説明を簡略化するため全てのタイムスロットで送信要求があるものとする。また、先述のステップＳ２０３の処理で示した次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数のしきい値Ｔｎの値は「５」とする。また、以下では、無線通信装置１０－４（ノード１０－４）を例に挙げて説明する。

ノード１０－４はタイムスロット０で送信する場合には共有スロットで、チャネル１を使用する。また、送信権割り当て率表ＴＢを参照すると、送信権割り当て率は１００％であるので、ノード１０－４はフレームを送信する。共有スロットで送信したので、ノード１０－４は近傍通信装置管理テーブル１７の更新は行わない。

ノード１０－４はタイムスロット１で送信する場合には、宛先がノード１０－１でチャネルが２である。また、送信権割り当て率表ＴＢを参照すると、送信権割り当て率は２０％である。ノード１０－４は送信すると判定すれば、タイムスロット１で送信する。ノード１０－４は送信不可と判定すれば次回の宛先を参照する。宛先がノード１０－１への送信権があるタイムスロット４はチャネル１で送信権割り当て率８０％である。タイムスロット１からタイムスロット４までのタイムスロット数は３で、Ｔｎより短いのでタイムスロット４まで該当フレームを送信待機させる。送信待機させたので、ノード１０－４は近傍通信装置管理テーブル１７の更新を行わない。

ノード１０－４はタイムスロット２で送信する場合には、宛先がノード１０－２でチャネルが３である。また、送信権割り当て率表ＴＢを参照すると、送信権割り当て率は９０％である。ノード１０－４は仮に送信不可と判定すれば、次回の送信権のあるタイムスロットを参照する。次回の送信権のあるタイムスロットは、タイムスロット７でチャネル４、送信権割り当て率は５０％である。タイムスロット２からタイムスロット７までのタイムスロット数は５でＴｎ以下であるが、送信権割り当て率（タイムスロット７（チャネル４）での送信権割り当て率は５０％）がタイムスロット２より小さい。その次のノード１０－２への送信権のあるタイムスロットは１２でＴｎより間隔が広くなる。よって、ノード１０－４はタイムスロット２で送信を行う。送信結果により、ノード１０－４は近傍通信装置管理テーブル１７の宛先アドレス（ノード１０－２）、チャネル３についてフレーム送信成功回数またはフレーム送信エラー回数をカウントアップする。

ノード１０－４はタイムスロット３で送信する場合には、宛先がノード１０－３でチャネルが４である。また、送信権割り当て率表ＴＢを参照すると、送信権割り当て率は１００％であるので、ノード１０－４は送信を行う。ノード１０－４は送信を行ったので、タイムスロット２と同様に近傍通信装置管理テーブル１７の更新を行う。

ノード１０－４はタイムスロット４で送信する場合には、宛先がノード１０－１でチャネルが１である。ノード１０－４は仮に送信不可と判定すれば、次回の送信権のあるタイムスロットを参照する。次回の送信権のあるタイムスロットは、タイムスロット１１で７タイムスロット先となり、Ｔｎより間隔が広い。そのため、ノード１０－４はタイムスロット４で送信可と判定し、フレームを送信する。送信を行ったので、ノード１０－４は送信結果に応じて、タイムスロット２と同様に近傍通信装置管理テーブル１７の更新を行う。これ以降のタイムスロットにおいても、ノード１０－４は上記同様の処理を行う。

この実施形態では、フレーム送信側の無線通信装置１０（ノード１０）のみについて説明を行ったが、事前に受信側の無線通信装置１０に送信権割り当て率を通知し、送信保留するタイムスロットを送受信無線通信装置間で合致させるようにしても良い。例えば、送信権割り当て率が５０％の場合には、タイムスロット番号が奇数の時だけ送信を行うというように事前に設定することで実現できる。これにより、受信ノードが保留タイムスロットでスリープ状態にすることができ、省電力化をさらに図ることができる。

（Ａ－３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下の効果を奏する。

無線通信装置１０（送信タイミング決定部１４）は、現時点から、次回の送信権のあるタイムスロットまでの時間、及び次回の送信エラー率を考慮し、フレーム送信を行うかどうかを判定するようにした。これにより、無線通信システムは遅延量を所望の値以下に低減した干渉回避を実現しやすくなるという効果が得られる。

また、どのタイムスロットで送信するかをリンクの両通信装置間で整合を取ることで、省電力化を図れるという効果がさらに得られる。

（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明に係る無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ｂ－１）第２の実施形態の構成
第２の実施形態の無線通信装置１０及び無線通信システム１の構成についても、第１の実施形態と同様に図１～図３を用いて示すことができる。第１の実施形態では、１リンクに対して間隔を空けてタイムスロットを割り当てた場合（図７）に有効な例を示したが、第２の実施形態では、１リンクに対し後述する図８で示すように連続でタイムスロットを割り当てた場合に有効な例を示す。なお、図８では、図７の構成に加えて、ある宛先（１リンク）に連続スロットがどれだけ残っているかを示す残存タイムスロット数を追加している。

以下では、第２の実施形態の無線通信装置１０の構成について、第１の実施形態との差異（送信タイミング決定部１４）を中心に説明する。

第２の実施形態の送信タイミング決定部１４は、ある宛先に対するフレームの送信判定に失敗した場合に、残存タイムスロット数を参照して、同一の宛先のタイムスロットが残像しているかを確認する。そして、送信タイミング決定部１４は、残像タイムスロットに応じて、フレーム送信の制御を行う点が第１の実施形態と異なる。第２の実施形態の送信タイミング決定部１４の詳細な動作については、動作の項で述べる。

（Ｂ－２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態の無線通信システム１の動作を、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態では、無線通信システム１を構成する各無線通信装置１０の送信動作について特徴が存在するので、以下では、無線通信装置１０の送信動作について説明を行う。

（Ｂ－２－１）無線通信装置１０の占有スロットでのフレーム送信処理
図９は、第２の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（占有スロットでのフレーム送信）を示すフローチャートである。第１の実施形態と同様に送信フレーム要求が送受信制御部１１から送信タイミング決定部１４に入力されると以下の処理が開始される。

送信タイミング決定部１４は、先述のステップＳ２０１同様に現時点のタイムスロットが送信権のあるタイムスロットであるか否か確認する処理を行う（Ｓ３０１）。

送信タイミング決定部１４は、先述のステップＳ２０２、Ｓ２０３の処理と同様に送信判定を行う（Ｓ３０２）。送信タイミング決定部１４は、送信すると判定すれば、ステップＳ３０４の処理に移行し、送信しないと判定すれば次のステップＳ３０３の処理を行う。

送信タイミング決定部１４は、残存タイムスロット数を参照し、次のタイムスロットが該当宛先アドレスへの送信権が存在するか否か確認する（Ｓ３０３）。送信タイミング決定部１４は、送信権が存在すると判定すれば、ステップＳ３０１の処理に移行し、送信権が存在しないと判定すれば次のステップＳ３０４の処理を行う。

送信タイミング決定部１４により指定されたタイムスロット内で、フレームが無線送信部１５に入力され、無線送信部１５は宛先に対して無線送信を行う（Ｓ３０４）。

送信タイミング決定部１４は、ステップＳ３０４の送信処理が終了したならば、一連の処理を終了し、送信エラーが発生したならば次のステップＳ３０６の処理を行う（Ｓ３０５）。

送信タイミング決定部１４は、フレームの再送回数が予め設定された送信エラー時の再送回数の上限を超えているか否か判定する（Ｓ３０６）。送信タイミング決定部１４は、再送回数の上限を超えている場合には一連の処理を終了し、超えていなければ、先述のステップＳ３０１の処理に移行（再送処理）を行う。

（Ｂ－２－２）無線通信装置１０の動作例
次に、図８に示すタイムスロットがノード１０-４に割り当てられ、図６の送信権割り当て率表ＴＢを用いてフレームを送信する場合の具体例を示す。

ノード１０-４がタイムスロット１を用いて送信する場合、タイムスロット１では、宛先がノード１０-１、チャネルが２、送信権割り当て率が２０％である。また、残存スロット数は２であるので、ノード１０-４は送信の保留が可能である。ノード１０-４は送信不可と判定したならば、タイムスロット２まで送信を保留する。

ノード１０-４がタイムスロット２を用いて送信する場合、タイムスロット２では、宛先がノード１０-１、チャネルが３、送信権割り当て率は１００％である。そのため、ノード１０-４は送信を行う。

ノード１０-４はタイムスロット２による送信で送信エラーとなれば、次回の宛先がノード１０-１のタイムスロットであるタイムスロット３で送信可否判定を行う。タイムスロット３での残存スロット数は０であるので、ノード１０-４は送信を行う。

ノード１０-４がタイムスロット５を用いて送信する場合、タイムスロット５では、宛先がノード１０－３、チャネルが２、送信権割り当て率は８０％である。また、残存スロット数は０であるので、ノード１０-４はこのスロットで送信を行うようにする。なお、ノード１０-４はタイムスロット５で送信エラーとなれば次回の宛先がノード１０－３へのタイムスロットで送信することになるが、遅延量が大きくなる場合共有スロット８で送信するようにしても良い。

以降のタイムスロットでも、上記と同様の処理が行われる。なお、変形例として、同じリンクに割り当てられた連続するタイムスロットの内、最も送信権割り当て率が低いタイムスロットでの送信を保留するようにしても良い。

（Ｂ－３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。

無線通信装置１０（送信タイミング決定部１４）は、１リンクに対し連続でタイムスロットを割り当てるようにし、これらの内、パケット廃棄率の高いタイムスロットでは送信を行わないようにすることにより、第１の実施形態に比べて、伝送遅延量の品質を所望の値以下に抑えやすくなるという効果がさらに得られる。特にマルチホップ通信時に第２の実施形態の無線通信装置１０を適用すると有効である。

例えば、図２で示す無線通信システム１がマルチホップネットワークシステムであって、ノード１０－４、ノード１０－３、ノード１０－１という経路、及びノード１０－５、ノード１０－３、ノード１０－１という経路で、各ノード１０（無線通信装置１０）からノード１０－１にデータを収集するような場合を例に挙げて説明する。このような構成の場合、図１０のようにノード１０－３でのデータ収集後、ノード１０－３からノード１０－１に送信するようなタイムスロット割り当てをする。即ち、ノード１０－４とノード１０－５はタイムスロット５までにノード１０－３へデータ送信完了しておくと遅延量が少なくなる。連続スロット数は、各リンクのエラー率が高いと増加させるといったように可変にしても良い。

１…無線通信システム、５…ネットワーク管理装置、７…タイムスロット、８…共有スロット、１０…無線通信装置、１１…送受信制御部、１２…無線受信部、１３…受信フレーム解析部、１４…送信タイミング決定部、１５…無線送信部、１６…送受信カウンター、１７…近傍通信装置管理テーブル、ＴＢ…送信権割り当て率表。

Claims (7)

1. 時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロット毎にチャネルを変更する無線通信装置において、
   少なくともデータの送信先、使用チャネル毎の送信成功回数、送信エラー回数の情報を記憶する記憶手段と、
   データを他の無線通信装置に送信する際に、前記記憶手段に記憶される情報から導かれる送信エラー率、及び現時点のタイムスロット位置から、次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数である通信遅延時間に基づき、割り当てられた送信可能な前記タイムスロットの中からデータ送信する前記タイムスロットを選択する送信タイミング決定手段と
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記タイムスロットは同一の送信先に対して連続して割り当てられるものであって、前記送信タイミング決定手段は、連続した前記タイムスロット中で送信する前記タイムスロットを選択することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記送信タイミング決定手段は、前記通信遅延時間が所定の値以下となるように、前記タイムスロットを選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 前記タイムスロットは、送信先毎に割り当てた前記タイムスロットの一部を、他の送信先とも共用できることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の無線通信装置。
5. 前記タイムスロットは、特定の送信先に対しての送信エラー率が所定のエラー率に達するごとに特定の送信先に前記タイムスロットを余分に割り当てることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の無線通信装置。
6. 時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロット毎にチャネルを変更する無線通信装置に搭載されるコンピュータを、
   少なくともデータの送信先、使用チャネル毎の送信成功回数、送信エラー回数の情報を記憶する記憶手段と、
   データを他の無線通信装置に送信する際に、前記記憶手段に記憶される情報から導かれる送信エラー率、及び現時点のタイムスロット位置から、次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数である通信遅延時間に基づき、割り当てられた送信可能な前記タイムスロットの中からデータ送信する前記タイムスロットを選択する送信タイミング決定手段と
   して機能させることを特徴とする無線通信プログラム。
7. 複数の無線通信装置により構成される無線通信装置システムにおいて、
   前記無線通信装置として請求項１～５に記載の無線通信装置が適用されることを特徴とする無線通信装置システム。

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