無線タグ装置及び無線通信方法
【課題】無線タグ装置の検出時間を短縮することができるとともに、衝突確率を軽減することができる無線タグ装置及び無線通信方法を提供する。
【解決手段】無線タグ装置１は、無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認し、情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるようにバックオフ時間を設定し、情報が送信されていないと確認された場合、又は設定されたバックオフ時間が経過した場合、自身を識別するための無線タグＩＤをリーダ装置２へ送信し、リーダ装置２が無線タグＩＤを受信した場合に送信するビーコンフレームを受信し、ビーコンフレームが受信された場合、所定の期間だけリーダ装置２との通信を休止する。
【解決手段】無線タグ装置１は、無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認し、情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるようにバックオフ時間を設定し、情報が送信されていないと確認された場合、又は設定されたバックオフ時間が経過した場合、自身を識別するための無線タグＩＤをリーダ装置２へ送信し、リーダ装置２が無線タグＩＤを受信した場合に送信するビーコンフレームを受信し、ビーコンフレームが受信された場合、所定の期間だけリーダ装置２との通信を休止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報をリーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置及びその無線通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、多数のノードが共通のリソースをシェアして利用する無線アクセス方式としては、ＩＥＥＥ８０２委員会で規定されている無線ＬＡＮシステムにおける無線アクセス方式がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
非特許文献１におけるＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、フレームサイズは送信データに応じて可変である。スロット構成ではない伝送媒体がＤＩＦＳ（ＤＣＦ Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）以上にアイドル状態であれば、ノードはデータの伝送をすぐに開始する。一方、伝送媒体がビジー状態ならアイドル状態になるまで待ち、ノードはデータの送信を延期する。そして、伝送媒体がＤＩＦＳの間アイドル状態になるのを待ち、その後、バックオフアルゴリズムを実行する。バックオフアルゴリズムは、乱数を発生させることにより、送信待ち時間（バックオフ時間）をランダムに決定する。ノードは、バックオフ時間が経過した後、データを再送信する。
【０００４】
非特許文献１におけるバックオフアルゴリズムは、「２進指数バックオフアルゴリズム」と呼ばれ、発生させる乱数の範囲ＣＷが、最小値ＣＷｍｉｎ及び最大値ＣＷｍａｘというパラメータで与えられる。初回の乱数発生時にはＣＷの値は最小値ＣＷｍｉｎに設定され、再送回数が増えるにつれて２倍に増加し、最大値ＣＷｍａｘに達した後は一定値となる。トラフィックが多くなるにつれて、すなわち、伝送媒体が混みあうにつれてバックオフ時間を増やし、データの衝突を防ぐしくみになっている。
【０００５】
このように、非特許文献１では、ＤＩＦＳの規定時間だけ待った後、乱数でバックオフ時間を決めることにより、同時送信による衝突確率を下げている。また、バックオフ時間を遅らすことにより、レスポンス時間は長くなるが、システムの許容ノード数を増やしている。
【非特許文献１】「無線ＬＡＮ 媒体アクセス制御／物理層 仕様」（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１、１９９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の無線アクセス方式は、再送回数が増加するにしたがって衝突回避のためのバックオフ時間を増加させることで、衝突確率を軽減させている。しかしながら、この無線アクセス方式では、無線局の数が少ない場合には、複数の無線局が同一の乱数値を発生させる確率は少ないが、無線局の数が増えるに従って同一の乱数値を発生させる確率が高くなる。このとき、衝突の起きた無線局は次の衝突回避期間を決めるに当たり、乱数値の発生範囲を広げることになるので、大きな乱数値が選択される可能性が高くなる。したがって、再送回数が増加するにつれ、バックオフ時間が長くなる虞があり、これは、検出時間が限られているアプリケーションでは、無線局がリーダ装置の検出エリアから出てしまい検出できなくなることにつながる。
【０００７】
例えば、アクティブタグを用いた人物監視のようなシステムでは、通信エリアが数メートルと限られている。そのため、この範囲内に存在している短い時間内（数秒以内）に確実に通信が可能であり、無線タグ装置等に用いられるような安価なＣＰＵ（中央演算処理装置）でも処理可能な簡単なバックオフアルゴリズムが必要である。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、無線タグ装置の検出時間を短縮することができるとともに、衝突確率を軽減することができる無線タグ装置及び無線通信方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る無線タグ装置は、無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報を前記リーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置であって、前記無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認する確認部と、前記確認部によって情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるように前記バックオフ時間を設定するバックオフ時間設定部と、前記確認部によって情報が送信されていないと確認された場合、又は前記バックオフ時間設定部によって設定されたバックオフ時間が経過した場合、前記識別情報を前記リーダ装置へ送信する識別情報送信部と、前記リーダ装置が前記識別情報を受信した場合に送信する応答情報を受信する応答情報受信部と、前記応答情報受信部によって前記応答情報が受信された場合、所定の期間だけ前記リーダ装置との通信を休止する休止部とを備える。
【００１０】
この構成によれば、無線ネットワーク上に情報が送信されていないかが確認され、情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間がバックオフ時間とされ、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるようにバックオフ時間が設定される。また、情報が送信されていないと確認された場合、又はバックオフ時間が経過した場合、自身を識別するための識別情報がリーダ装置へ送信される。そして、リーダ装置が識別情報を受信した場合に送信する応答情報が受信された場合、所定の期間だけリーダ装置との通信が休止される。
【００１１】
したがって、送信試行回数、すなわち衝突回避のためのバックオフ処理回数が増えるにつれて、バックオフ時間が短く設定されるので、再送信する識別情報の優先度を上げることができ、リーダ装置における無線タグ装置の検出時間を短縮することができる。また、識別情報の送信が完了した無線タグ装置は、所定の期間だけリーダ装置との通信が休止され、識別情報を定期的に送信することを控えるので、システム全体の情報同士の衝突確率を軽減することができる。
【００１２】
また、上記の無線タグ装置において、前記バックオフ時間設定部は、前記確認部によって情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって前記乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように前記バックオフ時間を設定することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間がバックオフ時間とされ、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるようにバックオフ時間が設定される。
【００１４】
したがって、乱数値がスロット時間に乗算され、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように設定されるので、識別情報同士の衝突確率をさらに軽減することができる。
【００１５】
また、上記の無線タグ装置において、前記スロット時間は、所定の衝突緩衝時間と、固定長パケットを送信する際に要する時間とを加算した時間であり、前記バックオフ時間設定部は、所定の乱数値を前記スロット時間に乗算した時間と、所定の乱数値を前記衝突緩衝時間に乗算した時間とを加算した時間をバックオフ時間として設定することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、スロット時間は、所定の衝突緩衝時間と、固定長パケットを送信する際に要する時間とを加算した時間であり、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間と、所定の乱数値を衝突緩衝時間に乗算した時間とを加算した時間がバックオフ時間として設定される。したがって、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間に、所定の乱数値を衝突緩衝時間に乗算した時間を加算したバックオフ時間が経過した後、識別情報の送信が開始されるので、複数の無線タグ装置が同時に識別情報の送信を開始するのを防止することができ、識別情報同士の衝突確率をさらに軽減させることができる。
【００１７】
本発明に係る無線通信方法は、無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報を前記リーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置の無線通信方法であって、前記無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認する確認ステップと、前記確認ステップにおいて情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるように前記バックオフ時間を設定するバックオフ時間設定ステップと、前記確認ステップにおいて情報が送信されていないと確認された場合、又は前記バックオフ時間設定ステップにおいて設定されたバックオフ時間が経過した場合、前記識別情報を前記リーダ装置へ送信する識別情報送信ステップと、前記リーダ装置が前記識別情報を受信した場合に送信する応答情報を受信する応答情報受信ステップと、前記応答情報受信ステップにおいて前記応答情報が受信された場合、所定の期間だけ前記リーダ装置との通信を休止する休止ステップとを含む。
【００１８】
この構成によれば、無線ネットワーク上に情報が送信されていないかが確認され、情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間がバックオフ時間とされ、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるようにバックオフ時間が設定される。また、情報が送信されていないと確認された場合、又はバックオフ時間が経過した場合、自身を識別するための識別情報がリーダ装置へ送信される。そして、リーダ装置が識別情報を受信した場合に送信する応答情報が受信された場合、所定の期間だけリーダ装置との通信が休止される。
【００１９】
したがって、送信試行回数、すなわち衝突回避のためのバックオフ処理回数が増えるにつれて、バックオフ時間が短く設定されるので、再送信する識別情報の優先度を上げることができ、リーダ装置における無線タグ装置の検出時間を短縮することができる。また、識別情報の送信が完了した無線タグ装置は、所定の期間だけリーダ装置との通信が休止され、識別情報を定期的に送信することを控えるので、システム全体の情報同士の衝突確率を軽減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、送信試行回数、すなわち衝突回避のためのバックオフ処理回数が増えるにつれて、バックオフ時間が短く設定されるので、再送信する識別情報の優先度を上げることができ、リーダ装置における無線タグ装置の検出時間を短縮することができる。また、識別情報の送信が完了した無線タグ装置は、所定の期間だけリーダ装置との通信が休止され、識別情報を定期的に送信することを控えるので、システム全体の情報同士の衝突確率を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係る無線タグ装置について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態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。無線通信システムは、無線タグ装置１とリーダ装置２とを備える。図１に示す無線タグ装置１は、制御部１１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１２、ＲＷＭ（リライタブルメモリ）１３及び通信部１４を備えて構成される。
【００２３】
無線タグ装置１は、例えば、非接触ＩＣチップを使った記憶媒体と、アンテナを埋め込んだプレート（タグ）とから構成されるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）チップである。
【００２４】
制御部１１は、ＣＰＵ等から構成され、通信部１４の動作を制御するとともに、通信部１４を介して受信した情報等に応じてＲＯＭ１２及びＲＷＭ１３の動作を制御する。ＲＯＭ１２には、読み出すことはできるが、書き換えることはできない情報、例えば、無線タグ装置１自身を特定するための無線タグＩＤが製造時等に予め記憶される。ＲＷＭ１３には、書き換え可能な情報、例えば、無線タグＩＤを含むタグＩＤフレームの送信を試行した回数を示す試行回数情報が記憶される。なお、試行回数情報は必ずしも記憶する必要はない。通信部１４は、アンテナ及び通信回路等から構成され、無線方式により双方向で種々の情報をリーダ装置２と送信及び受信する。
【００２５】
制御部１１は、無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認するキャリアセンス処理を実行する。また、制御部１１は、キャリアセンス処理において情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算し、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるようにバックオフ時間を設定する。なお、スロット時間とは、最小サイズのフレームを送信するのに要する時間である。また、制御部１１は、情報が送信されていないと確認された場合、又は設定されたバックオフ時間が経過した場合、無線タグＩＤを含むタグＩＤフレームを作成する。通信部１４は、制御部１１によって作成されたタグＩＤフレームをリーダ装置２へ送信する。さらに、通信部１４は、リーダ装置２がタグＩＤフレームを受信した場合に送信する応答情報（ビーコンフレーム）を受信する。さらにまた、制御部１１は、通信部１４によって応答情報が受信された場合、所定の期間だけリーダ装置２との通信を休止する。
【００２６】
リーダ装置２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、アンテナ及び通信回路等を備え、無線方式により双方向で種々の情報を無線タグ装置１と送信及び受信する。リーダ装置２は、無線タグ装置１及びリーダ装置２が属するシステムを識別するためのシステムＩＤを含むビーコンフレームを定期的に送信する。なお、このシステムとしては、例えば、人物監視システムなどが含まれる。また、リーダ装置２は、無線タグ装置１によって送信されたタグＩＤフレームを受信し、無線タグ装置１に固有の無線タグＩＤを読み取る。
【００２７】
図２は、情報の衝突がない場合におけるマルチアクセス通信の通信シーケンスを示す図である。
【００２８】
図２においてリーダ装置２は、ビーコンチャンネルを用いてビーコン信号（ビーコンフレーム）を送信する（ステップａ１）。なお、ビーコン信号には、システムを識別するためのシステムＩＤが含まれている。無線タグ装置１は、ビーコンチャンネルのキャリアセンスを定期的に行い、リーダ装置２から送信されるビーコン信号があるか否かを判断する（ステップａ２）。
【００２９】
ビーコン信号を検出した場合、無線タグ装置１は、システムが同一であるか否かを確認する。すなわち、無線タグ装置１は、受信したビーコン信号に含まれるシステムＩＤを抽出し、予め記憶しているシステムＩＤと一致するか否かを判断する。次に、無線タグ装置１は、通信チャンネルのキャリアセンスを行い、通信チャンネルの空き状態を確認する（ステップａ３）。空き状態である場合、無線タグ装置１は、自身を識別するための無線タグＩＤが含まれるタグＩＤフレームを作成して送信する（ステップａ４）。その後、無線タグ装置１は、ビーコンチャンネルにて応答情報の受信待ちを行う（ステップａ５）。
【００３０】
一方、リーダ装置２は、無線タグ装置１によって送信されたタグＩＤフレームを受信すると、タグＩＤフレームの受信が成功したことを知らせるため、受信した無線タグＩＤをビーコンフレームに埋め込んで無線タグ装置１へ送信する（ステップａ６）。次に、無線タグ装置１は、自局の無線タグＩＤの埋め込まれたビーコンフレームを受信する。そして、無線タグ装置１は、自身の送信した無線タグＩＤがリーダ装置２に検出されたと判断し、所定の時間だけスリープ状態に入り、送信機能を停止する（ステップａ７）。
【００３１】
無線タグ装置１は、スリープ状態に移行してから所定の時間だけ経過すると、送信機能を回復させ、再びビーコンチャンネルのキャリアセンスを開始する。このように、マルチアクセス通信においては、ステップａ１からステップａ７までの処理が周期的に繰り返し行われる。
【００３２】
次に、第１の実施形態における衝突回避処理について説明する。図３は、第１の実施形態における衝突回避処理について説明するためのフローチャートである。
【００３３】
まず、無線タグ装置１は、通信チャンネルのキャリアセンスを行い、無線ネットワーク上における他の無線タグ装置のキャリアを確認する（ステップＳ１）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ１でＮＯ）、無線タグ装置１は、自身の無線タグＩＤを含むタグＩＤフレームを作成し、作成したタグＩＤフレームをリーダ装置２へ送信する（ステップＳ８）。一方、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間をスロット時間Ｓｔのｎ倍に設定する（ステップＳ２）。なお、ｎは１６以下の整数でランダムに決定される乱数値である。また、スロット時間Ｓｔは、所定の衝突緩衝時間Ｆｔと、固定長パケットを送信する際に要する時間Ｐｔとを加算した時間とする。固定長パケットは、タグＩＤフレームである。
【００３４】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ３）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ３でＮＯ）、ステップＳ８の処理へ移行する。一方、ステップＳ３の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間をスロット時間のｍ倍に設定する（ステップＳ４）。なお、ｍは８以下の整数でランダムに決定される乱数値である。
【００３５】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ５）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ８の処理へ移行する。一方、ステップＳ５の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間をスロット時間のｐ／１６倍に設定する（ステップＳ６）。なお、ｐは１６以下の整数でランダムに決定される乱数値である。
【００３６】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ７）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ７でＮＯ）、ステップＳ８の処理へ移行する。一方、ステップＳ７の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ６の処理へ戻る。以降、他の無線タグ装置のキャリアの検出が続く場合はステップＳ６，Ｓ７の処理を繰り返す。
【００３７】
このように、同一チャンネル内の無線ネットワーク上に情報が送信されていないかが確認され、情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間がバックオフ時間とされ、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるようにバックオフ時間が設定される。また、情報が送信されていないと確認された場合、又はバックオフ時間が経過した場合、自身を識別するための無線タグＩＤがリーダ装置２へ送信される。そして、リーダ装置２が無線タグＩＤを受信した場合に送信するビーコンフレーム（応答情報）が受信された場合、所定の期間だけリーダ装置２との通信が休止される。
【００３８】
したがって、送信試行回数、すなわち衝突回避のためのバックオフ処理回数が増えるにつれて、バックオフ時間が短く設定されるので、再送信する無線タグＩＤの優先度を上げることができ、リーダ装置２における無線タグ装置１の検出時間を短縮することができる。また、無線タグＩＤの送信が完了した無線タグ装置１は、所定の期間だけリーダ装置２との通信が休止され、無線タグＩＤを定期的に送信することを控えるので、システム全体の情報同士の衝突確率を軽減することができる。さらに、無線タグＩＤはデータ量が比較的少ないため、送信試行回数が増加するにしたがってバックオフ時間を短くしたとしても、他の無線タグ装置が送信する無線タグＩＤと衝突する確率は低くなる。
【００３９】
また、情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間がバックオフ時間とされ、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるようにバックオフ時間が設定される。
【００４０】
したがって、乱数値がスロット時間に乗算され、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように設定されるので、無線タグＩＤ同士の衝突確率をさらに軽減することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、衝突緩衝時間と固定長パケットを送信する際に要する時間とを合わせた時間をスロット時間としているが、本発明は特にこれに限定されず、衝突緩衝時間を設けず、固定長パケットを送信する際に要する時間のみをスロット時間としてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、試行回数が増加するにしたがって、乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように設定しているが、本発明は特にこれに限定されず、乱数値の選択範囲の下限値及び上限値を設定してもよい。例えば、図３のステップＳ２において、乱数値ｎを選択する際に、乱数値ｎの選択範囲を８＜ｎ≦１６（ｎは整数）とし、ステップＳ４において、乱数値ｍを選択する際に、乱数値ｍの選択範囲を１＜ｍ≦８（ｍは整数）とし、ステップＳ６において、乱数値ｐを選択する際に、乱数値ｐの選択範囲を１＜ｐ≦１６（ｐは整数）としてもよい。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態における無線通信システムについて説明する。なお、第２の実施形態における無線通信システムの構成は、第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。また、無線タグ装置１とリーダ装置２との間の通信シーケンスについても、第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００４４】
ここで、第２の実施形態におけるバックオフ時間の設定について説明する。図４は、第２の実施形態におけるバックオフ時間の設定について説明するための模式図である。図４において、スロット時間Ｓｔは、第１の衝突緩衝時間Ｆｔ１と、第１の衝突緩衝時間Ｆｔ１に続く固定長パケット送信時間Ｐｔと、固定長パケット送信時間Ｐｔに続く第２の衝突緩衝時間Ｆｔ２とを含む。なお、固定長パケット送信時間Ｐｔとは、固定長パケットを送信する際に要する時間のことである。ここで、複数の無線タグ装置が、スロット時間Ｓｔの開始時刻でタグＩＤフレームの送信を試みた場合、タグＩＤフレーム同士が衝突する確率が高くなる。
【００４５】
そこで、第２の実施形態では、スロット時間Ｓｔに所定の乱数値を乗算した時間に、第１の衝突緩衝時間Ｆｔ１と第２の衝突緩衝時間Ｆｔ２とを合わせた衝突緩衝時間Ｆｔに所定の乱数値を乗算した時間を加え、この時間をバックオフ時間として設定する。これにより、複数の無線タグ装置がスロット時間Ｓｔの開始時刻でタグＩＤフレームの送信を試みる場合に比して、タグＩＤフレーム同士の衝突確率をさらに軽減させる。
【００４６】
次に、第２の実施形態における衝突回避処理について説明する。図５は、第２の実施形態における衝突回避処理について説明するためのフローチャートである。
【００４７】
まず、無線タグ装置１は、通信チャンネルのキャリアセンスを行い、無線ネットワーク上における他の無線タグ装置のキャリアを確認する（ステップＳ１１）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ１１でＮＯ）、無線タグ装置１は、自身の無線タグＩＤを含むタグＩＤフレームを作成し、作成したタグＩＤフレームをリーダ装置２へ送信する（ステップＳ１８）。一方、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間を、スロット時間Ｓｔのｎ倍と、衝突緩衝時間Ｆｔのｋ／１６倍とを加算した時間に設定する（ステップＳ１２）。なお、ｎ，ｋは１６以下の整数でそれぞれランダムに決定される乱数値である。また、スロット時間Ｓｔは、所定の衝突緩衝時間Ｆｔと、固定長パケットを送信する際に要する時間Ｐｔとを加算した時間とする。
【００４８】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ１３）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１８の処理へ移行する。一方、ステップＳ１３の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間を、スロット時間のｍ倍と、衝突緩衝時間Ｆｔのｋ／１６倍とを加算した時間に設定する（ステップＳ１４）。なお、ｍは８以下の整数でランダムに決定される乱数値であり、ｋは１６以下の整数でランダムに決定される乱数値である。
【００４９】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ１５）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１８の処理へ移行する。一方、ステップＳ１５の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間を、スロット時間のｐ／１６倍と、衝突緩衝時間Ｆｔのｋ／１６倍とを加算した時間に設定する（ステップＳ１６）。なお、ｐ，ｋは１６以下の整数でそれぞれランダムに決定される乱数値である。
【００５０】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ１７）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ１７でＮＯ）、ステップＳ１８の処理へ移行する。一方、ステップＳ１７の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ１７でＹＥＳ）、ステップＳ１６の処理へ戻る。以降、他の無線タグ装置のキャリアの検出が続く場合はステップＳ１６，Ｓ１７の処理を繰り返す。
【００５１】
このように、スロット時間は、所定の衝突緩衝時間と、固定長パケットを送信する際に要する時間とを加算した時間であり、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間と、所定の乱数値を衝突緩衝時間に乗算した時間とを加算した時間がバックオフ時間として設定される。したがって、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間に、所定の乱数値を衝突緩衝時間に乗算した時間を加算したバックオフ時間が経過した後、無線タグＩＤの送信が開始されるので、複数の無線タグ装置が同時に無線タグＩＤの送信を開始するのを防止することができ、無線タグＩＤ同士の衝突確率をさらに軽減させることができる。
【００５２】
なお、第１の実施形態と同様に、所定の乱数値をスロット時間に乗算したバックオフ時間が経過した後、再度キャリアセンスを試み、キャリアが検出されなかった場合、さらに、０〜衝突緩衝時間の範囲でランダムに選択した第２のバックオフ時間の後、再度キャリアセンスを行い、キャリアが検出されなければ送信するようにしても、同様の効果が得られる。
【００５３】
また、本実施形態では、試行回数が増加するにしたがって、スロット時間に乗算する乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように設定しているが、本発明は特にこれに限定されず、乱数値の選択範囲の下限値及び上限値を設定してもよい。例えば、図５のステップＳ１２において、乱数値ｎを選択する際に、乱数値ｎの選択範囲を８＜ｎ≦１６（ｎは整数）とし、ステップＳ１４において、乱数値ｍを選択する際に、乱数値ｍの選択範囲を１＜ｍ≦８（ｍは整数）とし、ステップＳ１６において、乱数値ｐを選択する際に、乱数値ｐの選択範囲を１＜ｐ≦１６（ｐは整数）としてもよい。
【００５４】
さらに、第１及び第２の実施形態において、無線タグ装置１は、試行回数を記憶し、試行回数に応じてバックオフ時間を設定してもよい。この場合、試行回数が０であれば、スロット時間に乗算する値は、１６以下の整数の中からランダムに選択され、試行回数が１であれば、スロット時間に乗算する値は、８以下の整数の中からランダムに選択され、試行回数が２以上であれば、スロット時間に乗算する値は、１６以下の整数の中からランダムに選択されてさらに１６で除算される。
【００５５】
さらにまた、第１及び第２の実施形態において、無線タグ装置１は、情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるようにバックオフ時間を設定しているが、本発明は特にこれに限定されず、無線タグ装置１は、情報が送信されていると確認された場合、送信試行回数が増加するにしたがって小さくなる所定値を選択し、選択した所定値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間として設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る無線タグ装置及び無線通信方法は、再送信する識別情報の優先度を上げることができ、リーダ装置における無線タグ装置の検出時間を短縮することができ、無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報をリーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置及びその無線通信方法などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態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２】情報の衝突がない場合におけるマルチアクセス通信の通信シーケンスを示す図である。
【図３】第１の実施形態における衝突回避処理について説明するためのフローチャートである。
【図４】第２の実施形態におけるバックオフ時間の設定について説明するための模式図である。
【図５】第２の実施形態における衝突回避処理について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１ 無線タグ装置
２ リーダ装置
１１ 制御部
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＷＭ
１４ 通信部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報をリーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置及びその無線通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、多数のノードが共通のリソースをシェアして利用する無線アクセス方式としては、ＩＥＥＥ８０２委員会で規定されている無線ＬＡＮシステムにおける無線アクセス方式がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
非特許文献１におけるＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、フレームサイズは送信データに応じて可変である。スロット構成ではない伝送媒体がＤＩＦＳ（ＤＣＦ Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）以上にアイドル状態であれば、ノードはデータの伝送をすぐに開始する。一方、伝送媒体がビジー状態ならアイドル状態になるまで待ち、ノードはデータの送信を延期する。そして、伝送媒体がＤＩＦＳの間アイドル状態になるのを待ち、その後、バックオフアルゴリズムを実行する。バックオフアルゴリズムは、乱数を発生させることにより、送信待ち時間（バックオフ時間）をランダムに決定する。ノードは、バックオフ時間が経過した後、データを再送信する。
【０００４】
非特許文献１におけるバックオフアルゴリズムは、「２進指数バックオフアルゴリズム」と呼ばれ、発生させる乱数の範囲ＣＷが、最小値ＣＷｍｉｎ及び最大値ＣＷｍａｘというパラメータで与えられる。初回の乱数発生時にはＣＷの値は最小値ＣＷｍｉｎに設定され、再送回数が増えるにつれて２倍に増加し、最大値ＣＷｍａｘに達した後は一定値となる。トラフィックが多くなるにつれて、すなわち、伝送媒体が混みあうにつれてバックオフ時間を増やし、データの衝突を防ぐしくみになっている。
【０００５】
このように、非特許文献１では、ＤＩＦＳの規定時間だけ待った後、乱数でバックオフ時間を決めることにより、同時送信による衝突確率を下げている。また、バックオフ時間を遅らすことにより、レスポンス時間は長くなるが、システムの許容ノード数を増やしている。
【非特許文献１】「無線ＬＡＮ 媒体アクセス制御／物理層 仕様」（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１、１９９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の無線アクセス方式は、再送回数が増加するにしたがって衝突回避のためのバックオフ時間を増加させることで、衝突確率を軽減させている。しかしながら、この無線アクセス方式では、無線局の数が少ない場合には、複数の無線局が同一の乱数値を発生させる確率は少ないが、無線局の数が増えるに従って同一の乱数値を発生させる確率が高くなる。このとき、衝突の起きた無線局は次の衝突回避期間を決めるに当たり、乱数値の発生範囲を広げることになるので、大きな乱数値が選択される可能性が高くなる。したがって、再送回数が増加するにつれ、バックオフ時間が長くなる虞があり、これは、検出時間が限られているアプリケーションでは、無線局がリーダ装置の検出エリアから出てしまい検出できなくなることにつながる。
【０００７】
例えば、アクティブタグを用いた人物監視のようなシステムでは、通信エリアが数メートルと限られている。そのため、この範囲内に存在している短い時間内（数秒以内）に確実に通信が可能であり、無線タグ装置等に用いられるような安価なＣＰＵ（中央演算処理装置）でも処理可能な簡単なバックオフアルゴリズムが必要である。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、無線タグ装置の検出時間を短縮することができるとともに、衝突確率を軽減することができる無線タグ装置及び無線通信方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る無線タグ装置は、無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報を前記リーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置であって、前記無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認する確認部と、前記確認部によって情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるように前記バックオフ時間を設定するバックオフ時間設定部と、前記確認部によって情報が送信されていないと確認された場合、又は前記バックオフ時間設定部によって設定されたバックオフ時間が経過した場合、前記識別情報を前記リーダ装置へ送信する識別情報送信部と、前記リーダ装置が前記識別情報を受信した場合に送信する応答情報を受信する応答情報受信部と、前記応答情報受信部によって前記応答情報が受信された場合、所定の期間だけ前記リーダ装置との通信を休止する休止部とを備える。
【００１０】
この構成によれば、無線ネットワーク上に情報が送信されていないかが確認され、情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間がバックオフ時間とされ、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるようにバックオフ時間が設定される。また、情報が送信されていないと確認された場合、又はバックオフ時間が経過した場合、自身を識別するための識別情報がリーダ装置へ送信される。そして、リーダ装置が識別情報を受信した場合に送信する応答情報が受信された場合、所定の期間だけリーダ装置との通信が休止される。
【００１１】
したがって、送信試行回数、すなわち衝突回避のためのバックオフ処理回数が増えるにつれて、バックオフ時間が短く設定されるので、再送信する識別情報の優先度を上げることができ、リーダ装置における無線タグ装置の検出時間を短縮することができる。また、識別情報の送信が完了した無線タグ装置は、所定の期間だけリーダ装置との通信が休止され、識別情報を定期的に送信することを控えるので、システム全体の情報同士の衝突確率を軽減することができる。
【００１２】
また、上記の無線タグ装置において、前記バックオフ時間設定部は、前記確認部によって情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって前記乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように前記バックオフ時間を設定することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間がバックオフ時間とされ、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるようにバックオフ時間が設定される。
【００１４】
したがって、乱数値がスロット時間に乗算され、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように設定されるので、識別情報同士の衝突確率をさらに軽減することができる。
【００１５】
また、上記の無線タグ装置において、前記スロット時間は、所定の衝突緩衝時間と、固定長パケットを送信する際に要する時間とを加算した時間であり、前記バックオフ時間設定部は、所定の乱数値を前記スロット時間に乗算した時間と、所定の乱数値を前記衝突緩衝時間に乗算した時間とを加算した時間をバックオフ時間として設定することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、スロット時間は、所定の衝突緩衝時間と、固定長パケットを送信する際に要する時間とを加算した時間であり、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間と、所定の乱数値を衝突緩衝時間に乗算した時間とを加算した時間がバックオフ時間として設定される。したがって、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間に、所定の乱数値を衝突緩衝時間に乗算した時間を加算したバックオフ時間が経過した後、識別情報の送信が開始されるので、複数の無線タグ装置が同時に識別情報の送信を開始するのを防止することができ、識別情報同士の衝突確率をさらに軽減させることができる。
【００１７】
本発明に係る無線通信方法は、無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報を前記リーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置の無線通信方法であって、前記無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認する確認ステップと、前記確認ステップにおいて情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるように前記バックオフ時間を設定するバックオフ時間設定ステップと、前記確認ステップにおいて情報が送信されていないと確認された場合、又は前記バックオフ時間設定ステップにおいて設定されたバックオフ時間が経過した場合、前記識別情報を前記リーダ装置へ送信する識別情報送信ステップと、前記リーダ装置が前記識別情報を受信した場合に送信する応答情報を受信する応答情報受信ステップと、前記応答情報受信ステップにおいて前記応答情報が受信された場合、所定の期間だけ前記リーダ装置との通信を休止する休止ステップとを含む。
【００１８】
この構成によれば、無線ネットワーク上に情報が送信されていないかが確認され、情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間がバックオフ時間とされ、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるようにバックオフ時間が設定される。また、情報が送信されていないと確認された場合、又はバックオフ時間が経過した場合、自身を識別するための識別情報がリーダ装置へ送信される。そして、リーダ装置が識別情報を受信した場合に送信する応答情報が受信された場合、所定の期間だけリーダ装置との通信が休止される。
【００１９】
したがって、送信試行回数、すなわち衝突回避のためのバックオフ処理回数が増えるにつれて、バックオフ時間が短く設定されるので、再送信する識別情報の優先度を上げることができ、リーダ装置における無線タグ装置の検出時間を短縮することができる。また、識別情報の送信が完了した無線タグ装置は、所定の期間だけリーダ装置との通信が休止され、識別情報を定期的に送信することを控えるので、システム全体の情報同士の衝突確率を軽減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、送信試行回数、すなわち衝突回避のためのバックオフ処理回数が増えるにつれて、バックオフ時間が短く設定されるので、再送信する識別情報の優先度を上げることができ、リーダ装置における無線タグ装置の検出時間を短縮することができる。また、識別情報の送信が完了した無線タグ装置は、所定の期間だけリーダ装置との通信が休止され、識別情報を定期的に送信することを控えるので、システム全体の情報同士の衝突確率を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係る無線タグ装置について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態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。無線通信システムは、無線タグ装置１とリーダ装置２とを備える。図１に示す無線タグ装置１は、制御部１１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１２、ＲＷＭ（リライタブルメモリ）１３及び通信部１４を備えて構成される。
【００２３】
無線タグ装置１は、例えば、非接触ＩＣチップを使った記憶媒体と、アンテナを埋め込んだプレート（タグ）とから構成されるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）チップである。
【００２４】
制御部１１は、ＣＰＵ等から構成され、通信部１４の動作を制御するとともに、通信部１４を介して受信した情報等に応じてＲＯＭ１２及びＲＷＭ１３の動作を制御する。ＲＯＭ１２には、読み出すことはできるが、書き換えることはできない情報、例えば、無線タグ装置１自身を特定するための無線タグＩＤが製造時等に予め記憶される。ＲＷＭ１３には、書き換え可能な情報、例えば、無線タグＩＤを含むタグＩＤフレームの送信を試行した回数を示す試行回数情報が記憶される。なお、試行回数情報は必ずしも記憶する必要はない。通信部１４は、アンテナ及び通信回路等から構成され、無線方式により双方向で種々の情報をリーダ装置２と送信及び受信する。
【００２５】
制御部１１は、無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認するキャリアセンス処理を実行する。また、制御部１１は、キャリアセンス処理において情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算し、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるようにバックオフ時間を設定する。なお、スロット時間とは、最小サイズのフレームを送信するのに要する時間である。また、制御部１１は、情報が送信されていないと確認された場合、又は設定されたバックオフ時間が経過した場合、無線タグＩＤを含むタグＩＤフレームを作成する。通信部１４は、制御部１１によって作成されたタグＩＤフレームをリーダ装置２へ送信する。さらに、通信部１４は、リーダ装置２がタグＩＤフレームを受信した場合に送信する応答情報（ビーコンフレーム）を受信する。さらにまた、制御部１１は、通信部１４によって応答情報が受信された場合、所定の期間だけリーダ装置２との通信を休止する。
【００２６】
リーダ装置２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、アンテナ及び通信回路等を備え、無線方式により双方向で種々の情報を無線タグ装置１と送信及び受信する。リーダ装置２は、無線タグ装置１及びリーダ装置２が属するシステムを識別するためのシステムＩＤを含むビーコンフレームを定期的に送信する。なお、このシステムとしては、例えば、人物監視システムなどが含まれる。また、リーダ装置２は、無線タグ装置１によって送信されたタグＩＤフレームを受信し、無線タグ装置１に固有の無線タグＩＤを読み取る。
【００２７】
図２は、情報の衝突がない場合におけるマルチアクセス通信の通信シーケンスを示す図である。
【００２８】
図２においてリーダ装置２は、ビーコンチャンネルを用いてビーコン信号（ビーコンフレーム）を送信する（ステップａ１）。なお、ビーコン信号には、システムを識別するためのシステムＩＤが含まれている。無線タグ装置１は、ビーコンチャンネルのキャリアセンスを定期的に行い、リーダ装置２から送信されるビーコン信号があるか否かを判断する（ステップａ２）。
【００２９】
ビーコン信号を検出した場合、無線タグ装置１は、システムが同一であるか否かを確認する。すなわち、無線タグ装置１は、受信したビーコン信号に含まれるシステムＩＤを抽出し、予め記憶しているシステムＩＤと一致するか否かを判断する。次に、無線タグ装置１は、通信チャンネルのキャリアセンスを行い、通信チャンネルの空き状態を確認する（ステップａ３）。空き状態である場合、無線タグ装置１は、自身を識別するための無線タグＩＤが含まれるタグＩＤフレームを作成して送信する（ステップａ４）。その後、無線タグ装置１は、ビーコンチャンネルにて応答情報の受信待ちを行う（ステップａ５）。
【００３０】
一方、リーダ装置２は、無線タグ装置１によって送信されたタグＩＤフレームを受信すると、タグＩＤフレームの受信が成功したことを知らせるため、受信した無線タグＩＤをビーコンフレームに埋め込んで無線タグ装置１へ送信する（ステップａ６）。次に、無線タグ装置１は、自局の無線タグＩＤの埋め込まれたビーコンフレームを受信する。そして、無線タグ装置１は、自身の送信した無線タグＩＤがリーダ装置２に検出されたと判断し、所定の時間だけスリープ状態に入り、送信機能を停止する（ステップａ７）。
【００３１】
無線タグ装置１は、スリープ状態に移行してから所定の時間だけ経過すると、送信機能を回復させ、再びビーコンチャンネルのキャリアセンスを開始する。このように、マルチアクセス通信においては、ステップａ１からステップａ７までの処理が周期的に繰り返し行われる。
【００３２】
次に、第１の実施形態における衝突回避処理について説明する。図３は、第１の実施形態における衝突回避処理について説明するためのフローチャートである。
【００３３】
まず、無線タグ装置１は、通信チャンネルのキャリアセンスを行い、無線ネットワーク上における他の無線タグ装置のキャリアを確認する（ステップＳ１）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ１でＮＯ）、無線タグ装置１は、自身の無線タグＩＤを含むタグＩＤフレームを作成し、作成したタグＩＤフレームをリーダ装置２へ送信する（ステップＳ８）。一方、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間をスロット時間Ｓｔのｎ倍に設定する（ステップＳ２）。なお、ｎは１６以下の整数でランダムに決定される乱数値である。また、スロット時間Ｓｔは、所定の衝突緩衝時間Ｆｔと、固定長パケットを送信する際に要する時間Ｐｔとを加算した時間とする。固定長パケットは、タグＩＤフレームである。
【００３４】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ３）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ３でＮＯ）、ステップＳ８の処理へ移行する。一方、ステップＳ３の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間をスロット時間のｍ倍に設定する（ステップＳ４）。なお、ｍは８以下の整数でランダムに決定される乱数値である。
【００３５】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ５）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ８の処理へ移行する。一方、ステップＳ５の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間をスロット時間のｐ／１６倍に設定する（ステップＳ６）。なお、ｐは１６以下の整数でランダムに決定される乱数値である。
【００３６】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ７）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ７でＮＯ）、ステップＳ８の処理へ移行する。一方、ステップＳ７の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ６の処理へ戻る。以降、他の無線タグ装置のキャリアの検出が続く場合はステップＳ６，Ｓ７の処理を繰り返す。
【００３７】
このように、同一チャンネル内の無線ネットワーク上に情報が送信されていないかが確認され、情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間がバックオフ時間とされ、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるようにバックオフ時間が設定される。また、情報が送信されていないと確認された場合、又はバックオフ時間が経過した場合、自身を識別するための無線タグＩＤがリーダ装置２へ送信される。そして、リーダ装置２が無線タグＩＤを受信した場合に送信するビーコンフレーム（応答情報）が受信された場合、所定の期間だけリーダ装置２との通信が休止される。
【００３８】
したがって、送信試行回数、すなわち衝突回避のためのバックオフ処理回数が増えるにつれて、バックオフ時間が短く設定されるので、再送信する無線タグＩＤの優先度を上げることができ、リーダ装置２における無線タグ装置１の検出時間を短縮することができる。また、無線タグＩＤの送信が完了した無線タグ装置１は、所定の期間だけリーダ装置２との通信が休止され、無線タグＩＤを定期的に送信することを控えるので、システム全体の情報同士の衝突確率を軽減することができる。さらに、無線タグＩＤはデータ量が比較的少ないため、送信試行回数が増加するにしたがってバックオフ時間を短くしたとしても、他の無線タグ装置が送信する無線タグＩＤと衝突する確率は低くなる。
【００３９】
また、情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間がバックオフ時間とされ、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるようにバックオフ時間が設定される。
【００４０】
したがって、乱数値がスロット時間に乗算され、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように設定されるので、無線タグＩＤ同士の衝突確率をさらに軽減することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、衝突緩衝時間と固定長パケットを送信する際に要する時間とを合わせた時間をスロット時間としているが、本発明は特にこれに限定されず、衝突緩衝時間を設けず、固定長パケットを送信する際に要する時間のみをスロット時間としてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、試行回数が増加するにしたがって、乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように設定しているが、本発明は特にこれに限定されず、乱数値の選択範囲の下限値及び上限値を設定してもよい。例えば、図３のステップＳ２において、乱数値ｎを選択する際に、乱数値ｎの選択範囲を８＜ｎ≦１６（ｎは整数）とし、ステップＳ４において、乱数値ｍを選択する際に、乱数値ｍの選択範囲を１＜ｍ≦８（ｍは整数）とし、ステップＳ６において、乱数値ｐを選択する際に、乱数値ｐの選択範囲を１＜ｐ≦１６（ｐは整数）としてもよい。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態における無線通信システムについて説明する。なお、第２の実施形態における無線通信システムの構成は、第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。また、無線タグ装置１とリーダ装置２との間の通信シーケンスについても、第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００４４】
ここで、第２の実施形態におけるバックオフ時間の設定について説明する。図４は、第２の実施形態におけるバックオフ時間の設定について説明するための模式図である。図４において、スロット時間Ｓｔは、第１の衝突緩衝時間Ｆｔ１と、第１の衝突緩衝時間Ｆｔ１に続く固定長パケット送信時間Ｐｔと、固定長パケット送信時間Ｐｔに続く第２の衝突緩衝時間Ｆｔ２とを含む。なお、固定長パケット送信時間Ｐｔとは、固定長パケットを送信する際に要する時間のことである。ここで、複数の無線タグ装置が、スロット時間Ｓｔの開始時刻でタグＩＤフレームの送信を試みた場合、タグＩＤフレーム同士が衝突する確率が高くなる。
【００４５】
そこで、第２の実施形態では、スロット時間Ｓｔに所定の乱数値を乗算した時間に、第１の衝突緩衝時間Ｆｔ１と第２の衝突緩衝時間Ｆｔ２とを合わせた衝突緩衝時間Ｆｔに所定の乱数値を乗算した時間を加え、この時間をバックオフ時間として設定する。これにより、複数の無線タグ装置がスロット時間Ｓｔの開始時刻でタグＩＤフレームの送信を試みる場合に比して、タグＩＤフレーム同士の衝突確率をさらに軽減させる。
【００４６】
次に、第２の実施形態における衝突回避処理について説明する。図５は、第２の実施形態における衝突回避処理について説明するためのフローチャートである。
【００４７】
まず、無線タグ装置１は、通信チャンネルのキャリアセンスを行い、無線ネットワーク上における他の無線タグ装置のキャリアを確認する（ステップＳ１１）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ１１でＮＯ）、無線タグ装置１は、自身の無線タグＩＤを含むタグＩＤフレームを作成し、作成したタグＩＤフレームをリーダ装置２へ送信する（ステップＳ１８）。一方、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間を、スロット時間Ｓｔのｎ倍と、衝突緩衝時間Ｆｔのｋ／１６倍とを加算した時間に設定する（ステップＳ１２）。なお、ｎ，ｋは１６以下の整数でそれぞれランダムに決定される乱数値である。また、スロット時間Ｓｔは、所定の衝突緩衝時間Ｆｔと、固定長パケットを送信する際に要する時間Ｐｔとを加算した時間とする。
【００４８】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ１３）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１８の処理へ移行する。一方、ステップＳ１３の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間を、スロット時間のｍ倍と、衝突緩衝時間Ｆｔのｋ／１６倍とを加算した時間に設定する（ステップＳ１４）。なお、ｍは８以下の整数でランダムに決定される乱数値であり、ｋは１６以下の整数でランダムに決定される乱数値である。
【００４９】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ１５）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１８の処理へ移行する。一方、ステップＳ１５の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、無線タグ装置１は、バックオフ時間を、スロット時間のｐ／１６倍と、衝突緩衝時間Ｆｔのｋ／１６倍とを加算した時間に設定する（ステップＳ１６）。なお、ｐ，ｋは１６以下の整数でそれぞれランダムに決定される乱数値である。
【００５０】
次に、無線タグ装置１は、バックオフ時間が経過するまで待機した後、再度通信チャンネルのキャリアセンスを試みる（ステップＳ１７）。ここで、他の無線タグ装置のキャリアが検出されない場合（ステップＳ１７でＮＯ）、ステップＳ１８の処理へ移行する。一方、ステップＳ１７の通信チャンネルのキャリアセンスにおいて、他の無線タグ装置のキャリアが検出された場合（ステップＳ１７でＹＥＳ）、ステップＳ１６の処理へ戻る。以降、他の無線タグ装置のキャリアの検出が続く場合はステップＳ１６，Ｓ１７の処理を繰り返す。
【００５１】
このように、スロット時間は、所定の衝突緩衝時間と、固定長パケットを送信する際に要する時間とを加算した時間であり、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間と、所定の乱数値を衝突緩衝時間に乗算した時間とを加算した時間がバックオフ時間として設定される。したがって、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間に、所定の乱数値を衝突緩衝時間に乗算した時間を加算したバックオフ時間が経過した後、無線タグＩＤの送信が開始されるので、複数の無線タグ装置が同時に無線タグＩＤの送信を開始するのを防止することができ、無線タグＩＤ同士の衝突確率をさらに軽減させることができる。
【００５２】
なお、第１の実施形態と同様に、所定の乱数値をスロット時間に乗算したバックオフ時間が経過した後、再度キャリアセンスを試み、キャリアが検出されなかった場合、さらに、０〜衝突緩衝時間の範囲でランダムに選択した第２のバックオフ時間の後、再度キャリアセンスを行い、キャリアが検出されなければ送信するようにしても、同様の効果が得られる。
【００５３】
また、本実施形態では、試行回数が増加するにしたがって、スロット時間に乗算する乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように設定しているが、本発明は特にこれに限定されず、乱数値の選択範囲の下限値及び上限値を設定してもよい。例えば、図５のステップＳ１２において、乱数値ｎを選択する際に、乱数値ｎの選択範囲を８＜ｎ≦１６（ｎは整数）とし、ステップＳ１４において、乱数値ｍを選択する際に、乱数値ｍの選択範囲を１＜ｍ≦８（ｍは整数）とし、ステップＳ１６において、乱数値ｐを選択する際に、乱数値ｐの選択範囲を１＜ｐ≦１６（ｐは整数）としてもよい。
【００５４】
さらに、第１及び第２の実施形態において、無線タグ装置１は、試行回数を記憶し、試行回数に応じてバックオフ時間を設定してもよい。この場合、試行回数が０であれば、スロット時間に乗算する値は、１６以下の整数の中からランダムに選択され、試行回数が１であれば、スロット時間に乗算する値は、８以下の整数の中からランダムに選択され、試行回数が２以上であれば、スロット時間に乗算する値は、１６以下の整数の中からランダムに選択されてさらに１６で除算される。
【００５５】
さらにまた、第１及び第２の実施形態において、無線タグ装置１は、情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるようにバックオフ時間を設定しているが、本発明は特にこれに限定されず、無線タグ装置１は、情報が送信されていると確認された場合、送信試行回数が増加するにしたがって小さくなる所定値を選択し、選択した所定値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間として設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る無線タグ装置及び無線通信方法は、再送信する識別情報の優先度を上げることができ、リーダ装置における無線タグ装置の検出時間を短縮することができ、無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報をリーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置及びその無線通信方法などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態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２】情報の衝突がない場合におけるマルチアクセス通信の通信シーケンスを示す図である。
【図３】第１の実施形態における衝突回避処理について説明するためのフローチャートである。
【図４】第２の実施形態におけるバックオフ時間の設定について説明するための模式図である。
【図５】第２の実施形態における衝突回避処理について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１ 無線タグ装置
２ リーダ装置
１１ 制御部
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＷＭ
１４ 通信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報を前記リーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置であって、
前記無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認する確認部と、
前記確認部によって情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるように前記バックオフ時間を設定するバックオフ時間設定部と、
前記確認部によって情報が送信されていないと確認された場合、又は前記バックオフ時間設定部によって設定されたバックオフ時間が経過した場合、前記識別情報を前記リーダ装置へ送信する識別情報送信部と、
前記リーダ装置が前記識別情報を受信した場合に送信する応答情報を受信する応答情報受信部と、
前記応答情報受信部によって前記応答情報が受信された場合、所定の期間だけ前記リーダ装置との通信を休止する休止部とを備えることを特徴とする無線タグ装置。
【請求項２】
前記バックオフ時間設定部は、前記確認部によって情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって前記乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように前記バックオフ時間を設定することを特徴とする請求項１記載の無線タグ装置。
【請求項３】
前記スロット時間は、所定の衝突緩衝時間と、固定長パケットを送信する際に要する時間とを加算した時間であり、
前記バックオフ時間設定部は、所定の乱数値を前記スロット時間に乗算した時間と、所定の乱数値を前記衝突緩衝時間に乗算した時間とを加算した時間をバックオフ時間として設定することを特徴とする請求項２記載の無線タグ装置。
【請求項４】
無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報を前記リーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置の無線通信方法であって、
前記無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認する確認ステップと、
前記確認ステップにおいて情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるように前記バックオフ時間を設定するバックオフ時間設定ステップと、
前記確認ステップにおいて情報が送信されていないと確認された場合、又は前記バックオフ時間設定ステップにおいて設定されたバックオフ時間が経過した場合、前記識別情報を前記リーダ装置へ送信する識別情報送信ステップと、
前記リーダ装置が前記識別情報を受信した場合に送信する応答情報を受信する応答情報受信ステップと、
前記応答情報受信ステップにおいて前記応答情報が受信された場合、所定の期間だけ前記リーダ装置との通信を休止する休止ステップとを含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１】
無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報を前記リーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置であって、
前記無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認する確認部と、
前記確認部によって情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるように前記バックオフ時間を設定するバックオフ時間設定部と、
前記確認部によって情報が送信されていないと確認された場合、又は前記バックオフ時間設定部によって設定されたバックオフ時間が経過した場合、前記識別情報を前記リーダ装置へ送信する識別情報送信部と、
前記リーダ装置が前記識別情報を受信した場合に送信する応答情報を受信する応答情報受信部と、
前記応答情報受信部によって前記応答情報が受信された場合、所定の期間だけ前記リーダ装置との通信を休止する休止部とを備えることを特徴とする無線タグ装置。
【請求項２】
前記バックオフ時間設定部は、前記確認部によって情報が送信されていると確認された場合、所定の乱数値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって前記乱数値の選択範囲の上限値が小さくなるように前記バックオフ時間を設定することを特徴とする請求項１記載の無線タグ装置。
【請求項３】
前記スロット時間は、所定の衝突緩衝時間と、固定長パケットを送信する際に要する時間とを加算した時間であり、
前記バックオフ時間設定部は、所定の乱数値を前記スロット時間に乗算した時間と、所定の乱数値を前記衝突緩衝時間に乗算した時間とを加算した時間をバックオフ時間として設定することを特徴とする請求項２記載の無線タグ装置。
【請求項４】
無線ネットワークを介してリーダ装置と互いに通信可能に接続され、自身を識別するための識別情報を前記リーダ装置へ定期的に送信する無線タグ装置の無線通信方法であって、
前記無線ネットワーク上に情報が送信されていないかを確認する確認ステップと、
前記確認ステップにおいて情報が送信されていると確認された場合、所定の値をスロット時間に乗算した時間をバックオフ時間とし、且つ送信試行回数が増加するにしたがって短くなるように前記バックオフ時間を設定するバックオフ時間設定ステップと、
前記確認ステップにおいて情報が送信されていないと確認された場合、又は前記バックオフ時間設定ステップにおいて設定されたバックオフ時間が経過した場合、前記識別情報を前記リーダ装置へ送信する識別情報送信ステップと、
前記リーダ装置が前記識別情報を受信した場合に送信する応答情報を受信する応答情報受信ステップと、
前記応答情報受信ステップにおいて前記応答情報が受信された場合、所定の期間だけ前記リーダ装置との通信を休止する休止ステップとを含むことを特徴とする無線通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１３１４９０（Ｐ２００８−１３１４９０Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１６０９０（Ｐ２００６−３１６０９０）
【出願日】平成１８年１１月２２日（２００６．１１．２２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２２日（２００６．１１．２２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]