JP2011150448A - 地域見守システムの送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 短ランダム待時間により子機間のコリジョンを回避する前に、長ランダム待時間により子機を比較的長い時間軸上で分散させることにより、子機全体の台数が大幅に増加した場合でも全体のコリジョン及びパケット損失率を有効に低減する。
【解決手段】 子機２…の発呼時に、キャリアセンスの実行により他のキャリアを検出しないときは、少なくとも第一時間範囲Ｔｓから乱数により発生する短ランダム待時間Ｔｓｓを計時し、この短ランダム待時間Ｔｓｓの経過後も継続してキャリアを検出しないことを条件としてパケットＤｐの送信処理を行うとともに、キャリアセンスの実行により他のキャリアを検出したときは、第一時間範囲Ｔｓよりも少なくとも二倍以上長い第二時間範囲Ｔｍから乱数により発生する長ランダム待時間Ｔｍｓが経過したことを条件として次のキャリアセンスを実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アドホックネットワークシステムを利用することにより登下校中の児童等を見守る際に用いて好適な地域見守システムの送信方法に関する。

近時、登下校中の児童が不審者により誘拐されるなどの事件が増加する傾向にあることから、児童の安全を如何に確保するかが重要な課題となっており、その有効な対策が要請されている。

従来、このような要請に対応したシステムとしては、特許文献１に開示される地域防犯システムが知られている。この地域防犯システムは、児童または園児を確認対象者として、固有のタグＩＤを記憶した無線タグを有する無線タグ付名札と、所定のエリアに複数配置される監視装置と、複数配置される監視装置とはネットワークを介して接続される管理装置とにより、無線タグ付名札を所持した確認対象者の所在を確認する地域防犯システムを構成するとともに、特に、無線タグ付名札の無線タグは、他の無線タグ付名札とアドホック通信するアドホック通信部と、電源部とをさらに有し、監視装置は、周囲に所定の強度の電波を発信し、それに応答して無線タグが送信するタグＩＤを受信する無線送受信部と、ネットワークを介して管理装置に受信したタグＩＤを所定のタイミングで通知するタグＩＤ通信部とを有し、管理装置は、ネットワークを介して所定の監視装置と通信してタグＩＤを取得するタグＩＤ取得部と、所定の記憶部に登録されている確認対象者のタグＩＤと受信したタグＩＤとを比較して確認対象者の所在を確認する確認部とを有し、無線タグ付名札の無線タグは、監視装置の無線送受信部と通信を行うときに、アドホック通信によって１以上の他の無線タグを介して通信するように構成されている。

ところで、このようなアドホックネットワークシステムを利用した従来の地域防犯システムでは、通常、子機の発呼時に、キャリアセンスを実行し、他のキャリアの有無を確認している。そして、他のキャリアが無いときに、乱数により発生するランダム待時間を経て送信を実行し、待機している複数の子機同士間のコリジョンの発生を回避している。この場合、子機同士が隠れ関係にあれば、互いのキャリアが見えないため、コリジョンの発生を許してしまうが、子機同士が晒し関係にあれば、本来、コリジョンは発生しないか或いは発生しても無視できる僅かな回数となる。

しかし、子機台数が増加する状況、具体的には、子機が集まって来る学校や幼稚園等の近くに設置される親機の付近では、子機同士が晒し関係にあっても子機と中継機間のコリジョンが増加する傾向が認められ、このコリジョンの増加は、パケットの破棄数（パケット損失率）の増加、更には地域防犯システムの安定性及び信頼性の低下を招く。したがって、既設の地域防犯システムでは、子機台数を増やすことに限界があり、柔軟性かつ発展性のあるシステム運用ができない問題があった。

そこで、この問題を解決するため、本出願人は、既に、特許文献２により、無線ＩＤタグを設けた無線通信部を有し、かつ複数の防犯対象者がそれぞれ携帯可能な複数の子機と、無線ＩＤタグを設けたアドホック通信部を有し、かつ所定の地域内における複数の異なる所定場所にそれぞれ設置した複数の中継機と、アドホック通信部を有する少なくとも一台の親機と、親機に接続したサーバコンピュータを備えるとともに、特に、子機の発呼時に、キャリアセンスの実行により他のキャリアを検出しないときは、予め子機の全台数に基づいて時間長を設定した所定のガードタイムが経過し、この後、乱数により発生するランダム待時間が経過したことを条件にパケットの送信処理を行うようにした地域防犯システムの送信方法を提案した。

特開２００７−０４２００９号公報 特開２００９−１０４４５７号公報

しかし、上述した特許文献２で開示される地域防犯システムの送信方法は、次のような改善すべき点も存在した。

第一に、想定される子機の全台数に基づいて時間長を設定したガードタイムを設けるため、ガードタイムを設けない場合に比較すれば、子機台数を増やすことができ、相応の効果を得ることができるが、増やすことができる子機台数には限界がある。結局、子機台数が限界を越えて増えた場合には、コリジョンの増加、更にはパケットの破棄数の増加を許してしまうため、子機台数が想定を超えるような大幅な増加に対しては対応できない難点があった。

第二に、使用時における様々なシーン、即ち、子機台数が非常に多い場合と少ない場合のいずれに対しても台数に関係なく固定のガードタイムが設定されるため、子機台数が多い場合（増加した場合）におけるコリジョンの発生を回避する観点からは好ましいパフォーマンスを得ることができるが、子機台数が少ない場合には、ガードタイムによる遅延時間が発生してしまうなど、子機台数に対応した最適化を図る観点からは更なる改善の余地もあった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した地域見守システムの送信方法の提供を目的とするものである。

本発明に係る地域見守システム１の送信方法は、上述した課題を解決するため、無線ＩＤタグを設けた無線通信部２ｔ…を有し、かつ複数の見守対象者Ｈ…がそれぞれ携帯可能な複数の子機２…と、無線ＩＤタグを設けたアドホック通信部３ｔ…を有し、かつ所定の地域Ａｃ内における複数の異なる所定場所にそれぞれ設置した複数の中継機３…と、アドホック通信部４ｔを有する少なくとも一台の親機４と、親機４に接続したサーバコンピュータ６を備える地域見守システム１において、子機２の発呼時に、キャリアセンスの実行により他のキャリアを検出しないときは、少なくとも所定の時間範囲（第一時間範囲）Ｔｓから乱数により発生するランダム待時間（短ランダム待時間）Ｔｓｓを計時し、この短ランダム待時間Ｔｓｓの経過後も継続してキャリアを検出しないことを条件としてパケットＤｐの送信処理を行うとともに、キャリアセンスの実行により他のキャリアを検出したときは、第一時間範囲Ｔｓよりも少なくとも二倍以上長い第二時間範囲Ｔｍから乱数により発生するランダム待時間（長ランダム待時間）Ｔｍｓが経過したことを条件として次のキャリアセンスを実行するようにしたことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、第一時間範囲Ｔｓは、０．５〔秒〕未満の範囲に設定することができるとともに、第二時間範囲Ｔｍは、０．５〔秒〕以上の範囲に設定することができる。一方、キャリアセンスの実行によりキャリアを検出したときは、予め設定した再送設定時間の経過を待って再度のキャリアセンスを実行するとともに、再度のキャリアセンスの実行回数が予め設定した切換条件回数Ｎｃに達することを条件に、長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させる処理を実行することもできる。また、長ランダム待時間Ｔｍｓの発生回数が予め設定した破棄条件回数Ｎｒに達することを条件に、パケットＤｐを破棄することもできる。なお、地域Ａｃとしては、少なくとも通学エリアに用いて最適である。

このような手法による本発明に係る地域見守システム１の送信方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 子機２の発呼時に、他のキャリアを検出しないときは、少なくとも第一時間範囲Ｔｓから乱数により発生する短ランダム待時間Ｔｓｓを計時し、この短ランダム待時間Ｔｓｓの経過後も継続してキャリアを検出しないことを条件としてパケットＤｐの送信処理を行うとともに、他のキャリアを検出したときは、第一時間範囲Ｔｓよりも少なくとも二倍以上長い第二時間範囲Ｔｍから乱数により発生する長ランダム待時間Ｔｍｓが経過したことを条件として次のキャリアセンスを実行するようにしたため、短ランダム待時間Ｔｓｓにより子機２…間のコリジョンを回避する前に、長ランダム待時間Ｔｍｓにより子機２…を比較的長い時間軸上に分散させることができる。この結果、短ランダム待時間Ｔｓｓによるコリジョンの回避対象となる子機２…の台数を効果的に低減できるため、子機２…の全体の台数が大幅に増加した場合であっても全体のコリジョン及びパケット損失率を飛躍的に低減できる。

（２） 好適な態様により、第一時間範囲Ｔｓを、０．５〔秒〕未満の範囲に設定するとともに、第二時間範囲Ｔｍを、０．５〔秒〕以上の範囲に設定すれば、通学エリア等に用いる地域見守システム１として、実用上、最適なシステムを構築できる。

（３） 好適な態様により、キャリアセンスの実行によりキャリアを検出したときに、予め設定した再送設定時間の経過を待って再度のキャリアセンスを実行するとともに、再度のキャリアセンスの実行回数が予め設定した切換条件回数Ｎｃに達することを条件に、長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させる処理を実行するようにすれば、子機台数が比較的少ない状況下では全ての子機２…に送信遅延を生じることなく速やかに定期通報を行うことができるとともに、子機台数が想定を超えて増加したような状況下では自動的に長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させ、コリジョンの回避及びパケット損失率の低減を図れるなど、子機２…の台数に対応した最適化を実現できる。

（４） 好適な態様により、長ランダム待時間Ｔｍｓの発生回数が予め設定した破棄条件回数Ｎｒに達することを条件に、パケットＤｐを破棄するようにすれば、長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させる処理を行った場合であってもシステム全体の安定化を図ることができる。

本発明の好適実施形態に係る送信方法により長ランダム待時間を発生させた際の中継機と子機の通信状態を示すタイミングチャート、 同送信方法における長ランダム待時間を発生させない場合の中継機と子機の通信状態を示すタイミングチャート、 同送信方法の処理手順を示すフローチャート、 同送信方法の変更実施形態に係る処理手順の一部のステップを示すフローチャート、 同送信方法を実施する地域見守システムの全体を示すシステム系統図、 同地域見守システムに用いる子機及び中継機の使用状態を示す外観図、 同地域見守システムに用いる子機及び中継機の電気系回路図、 同地域見守システムに用いる子機が送信するパケットのデータフォーマット図、 同送信方法を用いた際における子機台数とパケット損失率の関係を示す実験データ図、 同送信方法を用いた際における子機台数と送信遅延時間の関係を示す実験データ図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る送信方法の理解を容易にするため、地域見守システム１全体の概要について、図５〜図８を参照して説明する。

最初に、地域見守システム１における全体のシステム構成（システム系統）について説明する。図５は、同システム１の全体系統を示す。Ａｃは、地域見守システム１を適用する所定の地域であり、例示は小学生の通学エリアを示すとともに、Ｈ…は通学路Ｒに沿って通学する児童（見守対象者）を示している。また、Ｃ…は児童Ｈ…が背負っているランドセルであり、図６（ａ）に、このランドセルＣを拡大して示す。図６（ａ）に示すように、ランドセルＣの側面Ｃｓには、防水性を有する子機（端末）２を装着する。子機２は、図６（ｂ）に示すように、矩形型に形成した偏平なハウジング１２を有し、このハウジング１２の表面パネルには、非常ボタン１３Ａ，機能ボタン１３Ｂ…，スピーカ１４Ｓ及びランプ１４Ｌを有する。さらに、ハウジング１２の内部には、図７（ａ）に示す電気系回路１５を収容する。子機２の電気系回路１５は、ＣＰＵを含む子機処理部１６，メモリ１７及び処理プログラム（プログラムメモリ）Ｐｓを含むマイクロコンピュータ機能部を備えるとともに、バッテリ１９を内蔵する。また、子機処理部１６には、上述した非常ボタン１３Ａ，機能ボタン１３Ｂ…，スピーカ１４Ｓ及びランプ１４Ｌを接続するとともに、振動センサ２０，及び無線ＩＤタグを設けた無線通信部２ｔを接続する。なお、２１は送受信用アンテナを示す。

一方、地域（通学エリア）Ａｃ内における複数の異なる所定場所、即ち、通学路Ｒの途中における異なる複数の場所には、それぞれ中継機３…を設置する。中継機３…は通学路Ｒに面した地上高４〜５〔ｍ〕の位置を選定する。図６（ｃ）は、カーブミラーＭのポールＭｐの上部に固定金具３０…を介して支持ステー３１の下部を固定し、この支持ステー３１の上端部に中継機３を取付けた場合を示す。図６（ｃ）は、カーブミラーＭを利用して設置した場合を示すが、その他、電柱や街灯等の各種公共物等を利用して設置することができる。中継機３は、防水性を有する中継機ボックス３２を備え、この中継機ボックス３２における天面上に太陽電池３３を配設するとともに、底面下に送受信用アンテナ３４を配設する。また、中継機ボックス３２の内部には、図７（ｂ）に電気系回路３５を収容する。中継機３の電気系回路３５は、ＣＰＵを含む中継機処理部３６，メモリ３７及び処理プログラム（プログラムメモリ）Ｐｓｒを含むマイクロコンピュータ機能部を備えるとともに、中継機処理部３６に接続したバッテリ３９を備える。バッテリ３９と太陽電池３３は半導体スイッチ４０に接続する。この場合、中継機３の電源部は、太陽電池３３，バッテリ３９，半導体スイッチ４０及び中継機処理部３６の機能を利用した充放電回路により構成される。これにより、この充放電回路では、バッテリ３９の電圧を監視し、一定の電圧を越えた場合には充電を停止するとともに、電圧が最低動作電圧を下回ったときは、中継機処理部３６がスタンバイモードに移行することにより、バッテリ３９の過放電を防止する。さらに、中継機処理部３６には、無線ＩＤタグを設けたアドホック通信部３ｔを接続する。なお、４１はＧＰＳ受信機を示す。

他方、児童Ｈが通学する小学校には、アドホック通信部４ｔを有する一台の親機４を設置する。親機４は中継機３と同一のものを利用できるが、電源部には、例えば、ＡＣ１００〔Ｖ〕の商用電源に接続可能な直流電源装置に変更できる。また、親機４は、ゲートウェイ５１を介してインターネット（ネットワーク）５に接続する。一方、監視センターには、サーバコンピュータ６を設置し、このサーバコンピュータ６をインターネット５に接続する。これにより、サーバコンピュータ６と親機４はインターネット５を介してデータ送受信を行うことができる。さらに、保護者の所持するパーソナルコンピュータ（パソコン）５２或いは携帯電話５３とサーバコンピュータ６を、インターネット５を介して双方向通信可能に構成する。

この場合、子機２…及び中継機３…の無線仕様は、電力線からの自立を最優先とし、到達距離が長く、回折性による接続能力が高い特定小電力無線を使用する。例示の特定小電力無線は、４２９〔ＭＨｚ〕帯，出力１０〔ｍＷ〕である。この方式は、通信速度が速くない（数ｋｂｐｓ）という弱点もあるため、ネットワークに使用するアプリケーションは文字情報が中心となる。また、無線のコリジョンを回避するため、ＣＳＭＡ／ＣＡ ｗｉｔｈ Ａｃｋ方式を採用するとともに、無線通信システムに適したルーティングプロトコルとして、中継機３…が定期的に各中継機３…の経路情報を受信し、自局の中継経路を構築するプロアクティブ方式を用いたアドホックネットワークシステムを用いている。なお、ＣＳＭＡ／ＣＡ ｗｉｔｈ Ａｃｋ方式とは、通信路が一定時間以上継続して空いていることを確認してから各無線端末がデータを送信する方式であり、実際にデータが正しく送信されたことは、受信側からのＡＣＫ信号の到着をもって判定する。また、プロアクティブ方式とは、各無線端末間が、通信に先立って無線ネットワークの状況を確認し、中継経路を構築しておく方式である。さらに、アドホックネットワークシステムとは、基地局などの固定局を必要とせず、半固定の無線端末間でデータをホッピングすることにより、柔軟に宛先局へデータ伝送を行う自立分散型ネットワークである。

次に、地域見守システム１の動作概要について説明する。今、任意の児童Ｈが子機２を携帯し、小学校に登校する場合を想定する。この際、子機２は、振動センサ２０により歩行時の振動を感知し、３〔分〕毎に自局の情報をパケットにより送信（発信）する。図８に子機２が送信するパケットＤｐのデータフォーマットを示す。このデータフォーマットにおける情報部Ｄｐｉには、定期通報又は緊急通報の種別，子機２の固有ＩＤ等が含まれており、通常時は、定期通報が行われる。定期通報を各中継機３…が受信すれば、受信した各中継機３…は、その受信電界強度を付加したパケットを順次親機４まで中継する。この場合、各中継機３…の中継経路は予め設定されている。

そして、親機４が定期通報を受信すれば、受信した定期情報をゲートウェイ５１及びインターネット５を介してサーバコンピュータ６に送信する。サーバコンピュータ６は、定期通報を受信した各中継機３…の子機２に対する受信電界強度に基づいて、最も強い電波を受信した中継機３の位置を子機２の位置としてデータベースに登録（又は更新）する。この場合、子機２の位置は、複数の中継機３…の受信電界強度の大きさの違いから割り出した推定位置であってもよい。一方、サーバコンピュータ６は、子機２の定期通報に基づいて子機２の位置を定期的に把握し、サーバコンピュータ６に予め設定した子機２の指定エリア内であるか否かを監視する。この際、指定エリア外に移動したときは、サーバコンピュータ６から保護者（パソコン５２，携帯電話５３）及び関係者にＥメールにより通知する。他方、非常ボタン１３Ａが押された緊急通報の場合には、その受信電界強度を付加したパケットを優先して親機４まで中継するとともに、サーバコンピュータ６に送信し、サーバコンピュータ６から直ちに保護者（パソコン５２，携帯電話５３）及び関係者にＥメールによる緊急通知を行う。

また、保護者は、パソコン５２や携帯電話５３からサーバコンピュータ６にアクセスし、児童Ｈ（子機２）の場所を確認できる。この場合、サーバコンピュータ６へのアクセスは、ＩＤとパスワードの入力が必要となる。なお、振動センサ２０により歩行時の振動を感知しないときは、３〔分〕毎の定期通報を１〔時間〕毎の第二定期通報に変更する。これにより、通信トラフィックの低減を図っている。

次に、本実施形態に係る地域見守システム１の送信方法について、図１〜図１０を参照して説明する。

まず、送信方法の概要（原理）について説明する。本実施形態に係る地域見守システム１では、各子機２…が３〔分〕毎の定期通報を行うため、この際における子機２…同士のコリジョンの発生を回避する必要があり、子機２の定期通報時（発呼時）には、キャリアセンスを実行し、他のキャリアの有無を確認している。そして、他のキャリアが無い回線空きの状態のときに、乱数により発生するランダム待時間（短ランダム待時間）Ｔｓｓを経て送信を実行し、待機している複数の子機２…同士間のコリジョンの発生を回避している。この短ランダム待時間Ｔｓｓは、所定の時間範囲（第一時間範囲）Ｔｓから発生させる。第一時間範囲Ｔｓとしては、０．５〔秒〕未満の範囲、望ましくは、２０〜２００〔ｍｓ〕の範囲、より具体的には、２０〔ｍｓ〕から５〔ｍｓ〕間隔の３７通りの範囲に設定する。これにより、子機２は、２０〜２００〔ｍｓ〕（３７通り）から乱数により発生する短ランダム待時間Ｔｓｓを計時し、この短ランダム待時間Ｔｓｓの経過後も継続してキャリアを検出しないことを条件として、パケットＤｐの送信処理を行う。

ところで、このような短ランダム待時間Ｔｓｓを設定すれば、晒し関係にある複数の子機２…同士のコリジョンは発生しないか或いは発生しても無視できる僅かな回数となるが、使用する子機２…の台数が増加した場合には、子機２…同士が晒し関係にあっても子機２…と中継機３間のコリジョンが増加する。この場合、通常、再度のキャリアセンスを繰り返して実行するとともに、再度のキャリアセンスが予め設定した破棄条件回数（例えば、７回）に達した場合には、パケットの破棄を行っている。したがって、子機２…の台数が増加した場合、コリジョンの増加によりパケット損失率も増加することになる。

そこで、本実施形態に係る送信方法では、子機２の定期通報時（発呼時）にキャリアセンスを実行した際に、他のキャリアを検出したときは、第二のランダム待時間（長ランダム待時間）Ｔｍｓが経過したことを条件として、再度のキャリアセンスを実行するようにした。この場合、長ランダム待時間Ｔｍｓは、上述した第一時間範囲Ｔｓよりも少なくとも二倍以上長い第二時間範囲Ｔｍから乱数により発生させる。第二時間範囲Ｔｍとしては、０．５〔秒〕以上の範囲、望ましくは、１〜６〔秒〕の範囲、より具体的には、１〔秒〕から１〔秒〕間隔の６通りの範囲に設定する。これにより、子機２は、１〜６〔秒〕（６通り）から乱数により発生する長ランダム待時間Ｔｍｓが経過したことを条件として、再度のキャリアセンスを実行する。

このように、第一時間範囲Ｔｓを、０．５〔秒〕未満の範囲（２０〜２００〔ｍｓ〕の範囲）に設定するとともに、第二時間範囲Ｔｍを、０．５〔秒〕以上の範囲（１〜６〔秒〕の範囲）に設定すれば、通学エリア等に用いる地域見守システム１として、実用上、最適なシステムを構築できる。

図１及び図２は、子機２…の定期通報時（発呼時）にキャリアセンスを実行した際の各子機２…の状態を示したものであり、図１は、本実施形態に係る送信方法を実施した場合、図２は、同送信方法を使用しない場合、即ち、長ランダム待時間Ｔｍｓを設けない場合をそれぞれ示す。いずれの場合も、１台の中継機３に対して３台の子機２…が衝突した状態を想定している。なお、図中、ＰＴは子機２のパケット送信期間、ＰＲは中継機３のパケット受信期間、ＡＴは中継機３のパケット送信期間、ＡＲは子機２のパケット受信期間をそれぞれ示すとともに、ｔｒは送信要求タイミングを示す。

図２に示すように、長ランダム待時間Ｔｍｓを設けない場合には、１台目の子機２と中継機３が定期通報処理を行っている場合、他の２台の子機２…は、少なくとも上述した１台目の子機２と中継機３の定期通報処理が終了するまで、自己の定期通報処理を行うことができずに送信待の状態となる。図２中、Ｔｗが送信待の期間を示す。この場合、他の２台の子機２…は、固定された再送設定時間の経過を待って、再度のキャリアセンスが実行されるが、２番目に送信が許容された２台目の子機２と中継機３の定期通報処理が行われている間、残り（３台目）の子機２は定期通報処理が終了するまで、自己の定期通報処理を行うことができずに送信待の状態となる。この結果、３台目の子機２は、この間、再度のキャリアセンスの回数が２回となる。したがって、多数の子機２…が集中した場合、子機２…は、再度のキャリアセンスを実行する回数が多くなるとともに、パケットＤｐが破棄される確率も高くなる。

これに対して、図１に示す本実施形態に係る送信方法のように、長ランダム待時間Ｔｍｓを設けた場合には、１台目の子機２と中継機３が定期通報処理を行っている場合、他の２台の子機２…では、共に、第二時間範囲Ｔｍである１〜６〔秒〕から乱数により発生する長ランダム待時間Ｔｍｓが設定され、各子機２…は比較的長い時間軸上に分散される。したがって、各子機２…においては、再度のキャリアセンスが１回は発生するとしても、それ以上の回数になる確率は大幅に低減する。即ち、子機２…全体の台数が大幅に増加した場合であっても全体におけるコリジョンの発生及びパケット損失率を飛躍的に低減することができる。

図９は、子機台数に対するパケット損失率〔％〕の関係の実験データを示し、グラフデータＱｎｒは長ランダム待時間Ｔｍｓを設けない場合、グラフデータＱｎｉは長ランダム待時間Ｔｍｓを設けた場合をそれぞれ示す。グラフデータＱｎｒのように、長ランダム待時間Ｔｍｓを設けない場合、子機台数が２４０台に達しない台数であれば、パケット損失率は、０又は０に近い値となるが、子機台数が２４０〔台〕を超えた場合、パケット損失率〔％〕は急激に上昇し、更に、２５０台を超えた場合、ネットワークは破綻状態になる。これに対し、グラフデータＱｎｉのように、長ランダム待時間Ｔｍｓを設けた場合、子機台数が２４０台を超え、更に、３５０台になっても、パケット損失率は、０又は０に近い値となる。なお、図９は、子機台数の目盛が３５０台までとなっているが、長ランダム待時間Ｔｍｓを設けた場合、７５０台前後までパケット損失率は０に近い値となる。

図１０は、子機台数に対する子機２…の最大送信遅延時間〔秒〕の関係の実験データを示し、グラフデータＱｒｒは長ランダム待時間Ｔｍｓを設けない場合、グラフデータＱｒｉは長ランダム待時間Ｔｍｓを設けた場合をそれぞれ示す。グラフデータＱｒｒのように、長ランダム待時間Ｔｍｓを設けない場合、子機台数が２４０台に達しない台数であれば、最大送信遅延時間は、システム上の一定の最低遅延時間となる。子機台数が２４０台を超えた場合、最大送信遅延時間は急激に長くなるが、これはネットワークの破綻状態を意味する。これに対し、グラフデータＱｒｉのように、長ランダム待時間Ｔｍｓを設けた場合、最大送信遅延時間は、子機台数が１５０台を超えてから子機台数の増加に対応して徐々に長くなる。そして、３５０台では、最大送信遅延時間が１２０〔秒〕程度となる。しかし、定期通報の送信間隔は、例示の場合、３〔分〕間隔に設定されるため、１２０〔秒〕程度の最大送信遅延時間が発生したとしても定期通報に支障を生じることはない。

このように、本実施形態に係る地域見守システム１の送信方法によれば、子機２の発呼時に、他のキャリアを検出しないときは、少なくとも第一時間範囲Ｔｓから乱数により発生する短ランダム待時間Ｔｓｓを計時し、この短ランダム待時間Ｔｓｓの経過後も継続してキャリアを検出しないことを条件としてパケットＤｐの送信処理を行うとともに、他のキャリアを検出したときは、第一時間範囲Ｔｓよりも少なくとも二倍以上長い第二時間範囲Ｔｍから乱数により発生する長ランダム待時間Ｔｍｓが経過したことを条件として次のキャリアセンスを実行するようにしたため、短ランダム待時間Ｔｓｓにより子機２…間のコリジョンを回避する前に、長ランダム待時間Ｔｍｓにより子機２…を比較的長い時間軸上に分散させることができる。この結果、短ランダム待時間Ｔｓｓによるコリジョンの回避対象となる子機２…の台数を効果的に低減できるため、子機２…の全体の台数が大幅に増加した場合であっても全体のコリジョン及びパケット損失率を飛躍的に低減できる。

次に、子機２の送信方法に係わる具体的な処理手順について、各図を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。

今、任意の子機２が待機状態にあるものとする（ステップＳ１）。子機２は、３〔分〕毎に定期通報を行うため、前回の定期通報から３〔分〕が経過し、発呼時間になったならキャリアセンスを実行する（ステップＳ２，Ｓ３）。キャリアセンスの実行により他のキャリアを検出しないときは、回線が空き状態にあると判断し、ガードタイム（例えば、２３０〔ｍｓ〕）を計時する（ステップＳ４，Ｓ５）。このガードタイムは、子機２…の全台数を考慮した最適な時間長（固定長）に設定されている。なお、ガードタイムは必ずしも設けることを要しない。また、キャリアセンスの実行により他のキャリアを検出しない場合であっても、この後、継続してキャリアセンスを実行し、他のキャリアの有無の監視処理を行う（ステップＳ７）。一方、ガードタイムが経過したなら、乱数により短ランダム待時間Ｔｓｓを発生させ、発生した短ランダム待時間Ｔｓｓを計時する（ステップＳ６）。この短ランダム待時間Ｔｓｓは、前述したように、２０〜２００〔ｍｓ〕の範囲で５〔ｍｓ〕間隔の３７通りが用意されている。

そして、短ランダム待時間Ｔｓｓの経過後も継続して他のキャリアを検出しなければ、子機２は、図８に示すパケットＤｐ（ＴＥＸＴ信号）を送信（発信）する（ステップＳ８）。これにより、近くに設置された一又は複数の中継機３…がパケットＤｐを受信するため、受信した中継機３…は、確認応答パケット（ＡＣＫ信号）を送信する。したがって、子機２は、この確認応答パケットを受信することができる（ステップＳ９）。子機２が確認応答パケットを受信すれば、定期通報は正常に終了するため、子機２は再び待機状態に戻る（ステップＳ１０）。

これに対して、ステップＳ４で他のキャリアを検出したときは、回線が使用状態にあるため、子機２では、乱数により長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させ、発生した長ランダム待時間Ｔｍｓを計時する（ステップＳ１１）。この長ランダム待時間Ｔｍｓは、前述したように、第二時間範囲Ｔｍである１〜６〔秒〕から乱数により発生させる。これにより、子機２では、長ランダム待時間Ｔｍｓの経過後に、再度のキャリアセンスが行われる（ステップＳ１２）。このように、長ランダム待時間Ｔｍｓを設ければ、子機２は、比較的長い時間軸上に分散されるため、再度のキャリアセンスでは他のキャリアを検出しない確率が高くなる。なお、再度のキャリアセンスにより他のキャリアを検出しなければ、子機２は、回線が空き状態にあると判断し、上述した定期通報に係わる通常の送信処理を実行する（ステップＳ１３，Ｓ４〜Ｓ１０）。

一方、ステップＳ１２で他のキャリアを検出したときは、回線が使用状態にあるため、子機２では、乱数により再度（２回目）の長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させ、発生した長ランダム待時間Ｔｍｓを計時するとともに、子機２では、この長ランダム待時間Ｔｍｓの経過後に再度のキャリアセンスが行われる（ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１１…）。そして、再度の長ランダム待時間Ｔｍｓの発生回数が、予め設定した破棄条件回数Ｎｒ（例えば、７回）に達すれば、子機２は、パケットＤｐを破棄し、待機状態に移行する（ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１０）。このように、長ランダム待時間Ｔｍｓの発生回数が、予め設定した破棄条件回数Ｎｒに達することを条件に、パケットＤｐを破棄するようにすれば、長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させる処理を行った場合であってもシステム全体の安定化を図ることができる。

他方、図４には、変更実施形態に係る送信方法を示す。図３にフローチャートで示した実施形態は、最初から長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させるようにした基本実施形態となるが、図４に示す変更実施形態に係る送信方法の場合、最初は、長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させず、使用中に、子機２…の台数が増加した場合に、自動で長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させる第二のモードに切換える。したがって、変更実施形態に係る送信方法のフローチャートは、図３のフローチャートにおけるステップＳ４とステップＳ１０の間に切換処理に係わるステップＳＥを追加したフローチャートとなる。図４は、このステップＳＥの具体的な処理ステップを示している。

以下、ステップＳＥの処理手順について、図４を参照して説明する。なお、図４中、図３と同一のステップについては同一符号を付し、その構成を明確にした。今、ステップＳ４において、子機２が他のキャリアを検出しないときは、回線が空き状態にあると判断し、ガードタイム（例えば、２３０〔ｍｓ〕）を計時する（ステップＳ４，Ｓ５）。そして、ガードタイムが経過したなら、乱数により短ランダム待時間Ｔｓｓを発生させ、発生した短ランダム待時間Ｔｓｓを計時する通常の定期通報に係わる処理を実行する。また、ステップＳ４において、他のキャリアを検出したときは、予め設定した再送設定時間（固定）の経過後に、再度のキャリアセンスを実行する通常の定期通報に係わる処理を実行する（ステップＳ４，ＳＥ１，ＳＥ２，Ｓ３…）。

一方は、子機２は、再度のキャリアセンスの実行回数を監視し、この実行回数が予め設定した切換条件回数Ｎｃ（例えば、２回）に達すれば、この時点で長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させる第二のモードに切換える（ステップＳ４，ＳＥ１，ＳＥ３，Ｓ１０…）。即ち、再度のキャリアセンスの実行回数が切換条件回数Ｎｃに達することを条件に、長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させる処理を実行するようにした。

このように、最初は、長ランダム待時間Ｔｍｓを設けない第一のモードにより定期通報に係わる送信処理を実行するとともに、再度のキャリアセンスの実行回数が切換条件回数Ｎｃに達したことを条件に、長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させる第二のモードに切換えるようにすれば、子機台数が比較的少ない状況下では全ての子機２…に送信遅延を生じることなく速やかに定期通報を行うことができるとともに、子機台数が想定を超えて増加したような状況下では自動的に長ランダム待時間Ｔｍｓを発生させ、コリジョンの回避及びパケット損失率の低減を図れるなど、子機２…の台数に対応した最適化を実現できる利点がある。

以上、好適実施形態（変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，手法，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、第一時間範囲Ｔｓを、０．５〔秒〕未満の範囲に設定し、第二時間範囲Ｔｍを、０．５〔秒〕以上の範囲に設定した場合を示したが、これらの設定は、実施する地域見守システム１の設置環境や使用環境等に対応して任意に設定できる。また、親機４とサーバコンピュータ６をインターネットを介して接続した場合を示したが、ＬＡＮ等の他のネットワーク５により接続してもよいし、単なる接続ラインにより接続してもよい。

本発明に係る地域見守システムは、地域として例示した通学エリアをはじめ、独居老人の安否やバスロケーション等、地域インフラとしての各種の地域見守システムに利用することができる。

１：地域見守システム，２…：子機，２ｔ…：無線通信部，３…：中継機，３ｔ…：アドホック通信部，４：親機，４ｔ…：アドホック通信部，６：サーバコンピュータ，Ｈ…：見守対象者，Ａｃ：所定の地域，Ｔｓｓ：短ランダム待時間，Ｔｍｓ：長ランダム待時間，Ｄｐ：パケット

Claims (6)

1. 無線ＩＤタグを設けた無線通信部を有し、かつ複数の見守対象者がそれぞれ携帯可能な複数の子機と、無線ＩＤタグを設けたアドホック通信部を有し、かつ所定の地域内における複数の異なる所定場所にそれぞれ設置した複数の中継機と、アドホック通信部を有する少なくとも一台の親機と、前記親機に接続したサーバコンピュータを備える地域見守システムの送信方法において、前記子機の発呼時に、キャリアセンスの実行により他のキャリアを検出しないときは、少なくとも所定の時間範囲（第一時間範囲）から乱数により発生するランダム待時間（短ランダム待時間）を計時し、この短ランダム待時間の経過後もキャリアを検出しないことを条件としてパケットの送信処理を行うとともに、前記キャリアセンスの実行により他のキャリアを検出したときは、前記第一時間範囲よりも少なくとも二倍以上長い第二時間範囲から乱数により発生するランダム待時間（長ランダム待時間）が経過したことを条件として次のキャリアセンスを実行することを特徴とする地域見守システムの送信方法。
2. 前記第一時間範囲は、０．５〔秒〕未満の範囲に設定することを特徴とする請求項１記載の地域見守システムの送信方法。
3. 前記第二時間範囲は、０．５〔秒〕以上の範囲に設定することを特徴とする請求項１又は２記載の地域見守システムの送信方法。
4. 前記キャリアセンスの実行によりキャリアを検出したときは、予め設定した再送設定時間の経過を待って再度のキャリアセンスを実行するとともに、前記再度のキャリアセンスの実行回数が予め設定した切換条件回数に達することを条件に、前記長ランダム待時間を発生させる処理を実行することを特徴とする請求項１，２又は３記載の地域見守システムの送信方法。
5. 前記長ランダム待時間の発生回数が予め設定した破棄条件回数に達することを条件に、パケットを破棄することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地域見守システムの送信方法。
6. 前記地域として、少なくとも通学エリアに適用することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の地域見守システムの送信方法。

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