JP4451334B2

JP4451334B2 - データ通信方法およびリーダライタ

Info

Publication number: JP4451334B2
Application number: JP2005075709A
Authority: JP
Inventors: 秀斗相川; 哲也御宿
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2025-03-16
Also published as: JP2006261986A

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentfication）におけるリーダライタとＲＦタグとの間のデータ通信方法に関するものであり、特に、異なるリーダライタ間で周波数リソースを共有する場合のデータ通信方法に関するものである。

たとえば、人や物を識別および管理する従来技術の一例として、ＲＦＩＤがある。このＲＦＩＤは、特に、微小な無線チップにより人や物を識別および管理する技術であり、主に流通業界でバーコードに代わる商品識別および管理技術として研究が進められている。また、現在では、流通業界に留まらず社会のＩＴ化，自動化を推進する上での基盤技術として注目が高まっている。

上記ＲＦＩＤの具体例として、たとえば、下記特許文献１に記載の「移動体識別装置」がある。下記特許文献１によれば、応答器（ＲＦタグに相当）は、質問器（リーダライタに相当）が送信するトリガ信号によってフレーム同期をとり、その後、タイムスロットをランダムに選択して応答信号を送信する。具体的には、トリガ信号の直後のスロットにおいて応答信号が送信される。応答信号を受信した質問器は、誤り符合による誤り検出を行い、誤りが検出されなかった場合、すなわち、そのスロット内で他の応答器からの応答信号との衝突がなく、かつ通信誤りも発生しなかった場合、正常受信確認信号を応答器に対して送信する。応答器は、応答信号を送信した直後に正常受信確認信号を受信した場合、識別が正常に行われたことを認識し、以後、一定期間にわたって、トリガ信号を受信しても応答信号の送信を行わない応答停止状態に移行する。

このように、下記特許文献１に記載のＲＦＩＤにおいては、タイムスロット方式により応答信号の送信途中の衝突を回避し、また、識別された応答器を順次識別対象から外していくことにより、効率的な複数同時読み取り処理を実現している。

また、下記特許文献１においては、質問器が、無線領域内の同時読み取り処理の対象となる応答器の数に応じて、最適なフレームあたりのスロット数を設定する技術が記載されている。また、応答器において最適スロット数に合わせて応答信号送信スロットを選択することにより、最短時間ですべての読み取りを完了する技術が記載されている。

特開２００１−１６１３２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術においては、リーダライタが無線領域内のＲＦタグの数に応じて最適なフレームあたりのスロット数を設定する技術が記載されているが、この場合、無線領域内のＲＦタグが特定の周波数帯域を占有することとなり、異なるリーダライタ間で周波数リソースを共有することが難しい、という問題があった。

また、ＲＦＩＤでは、一般的に、周期的にベルトコンベアの荷物を読み取るようなリアルタイム性が必要とされるアプリケーションと、在庫荷物を読み取るようなリアルタイム性を必要としないアプリケーションと、が混在しているため、全てのアプリケーションに対して固定的にスロットを割り当ててしまうと、たとえば、リアルタイム性を必要としないアプリケーションが割り当てられた実際には使われないスロットが存在することとなり、読み取り処理時間および周波数リソースの無駄が発生する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異なるリーダライタ間で周波数リソースを共有可能とし、さらに、読み取り処理時間の短縮および周波数リソースの効率的使用を実現するためのデータ通信方法、および当該データ通信方法を実現するＲＦＩＤ用のリーダライタを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるデータ通信方法は、複数のリーダライタが特定のフレーム期間において自無線領域に存在するＲＦタグと通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentfication）におけるデータ通信方法であって、自無線領域に存在するＲＦタグと周期的に通信（リアルタイム動作）を行うリーダライタが、それぞれ特定のスロット期間においてリアルタイム動作を行う第１の工程と、自無線領域に存在するＲＦタグとアドホックに通信（非リアルタイム動作）を行うリーダライタが、前記リアルタイム動作完了後に、キャリアセンスを行って通信可能かどうかを判断し、通信可能な任意のスロット期間において非リアルタイム動作を行う第２の工程と、を含み、前記リアルタイム動作を行うリアルタイム区間と前記非リアルタイム動作を行う非リアルタイム区間で、前記特定のフレーム期間を構成することを特徴とする。

この発明によれば、リアルタイム区間と非リアルタイム区間とを設けたフレーム構成を導入し、各リーダライタが、リアルタイム区間においては、周期的にＲＦタグと通信を行い、非リアルタイム区間においては、ランダムなタイミングでＲＦタグと通信を行うこととした。これにより、異なるリーダライタ間で周波数リソースを共有することができ、さらに、リアルタイムに動作すべきアプリケーションとアドホックに動作するアプリケーションとで処理区間を分けることによって無駄が回避できるので、読み取り処理時間の短縮および周波数リソースの効率的使用を実現することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかるデータ通信方法およびＲＦＩＤ用リーダライタ（以降、リーダライタと呼ぶ）の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるリーダライタを備えるＲＦＩＤのシステム構成を示す図である。一般的に、ＲＦＩＤは、複数のリーダライタ（１，２，３…）と複数のＲＦタグ（１１，１２，１３，１４…）により構成され、たとえば、ＲＦタグにＩＤデータを記憶し、電波や電磁波でＲＦタグとリーダライタが通信を行うことによって、人や物を識別および管理する。また、ＲＦタグには、電池により動作するものや非接触電力伝送技術により電池を持たない半永久的に利用可能なものがあり、さらに、様々な形状や通信距離に対応したものがあり、それぞれ用途に応じて選択して使用する。

ここで、上記ＲＦＩＤの基本動作の一例を説明する。リーダライタは、コンピュータなどの上位システムからＩＤ読み取りを示すコマンドを受け取ると、無線領域内に存在するＲＦタグに対して、たとえば、無線信号により電力を供給する。そして、読み取り対象のＲＦタグに対して、無線信号により読み取りコマンドを送信する。一方、ＲＦタグは、受信したコマンドを解釈し、記憶されたＩＤデータを無線信号で返信する。リーダライタは、読み取り対象の各ＲＦタグから返信されたＩＤデータを受け取り、それをコンピュータに送信する。

つづいて、本発明にかかるリーダライタの内部構成を説明する。図２は、本発明にかかるリーダライタ（１，２，３…）の構成例を示す図であり、制御部２１と、キャリアセンス部２２と、複数のカウンタを有する時間管理部２３と、送信部２４と、を備えている。制御部２１では、キャリアセンス部２２に対して受信周波数を指定し、キャリアセンス部２２から受け取るＲＳＳＩ情報に基づいて指定した周波数が利用可能かどうかを判断する。また、送信部２４に対しては、送信周波数を指定する。また、時間管理部２３に対しては、フレームタイミング，スロットタイミング，送信開始タイミング等を設定し、内部のカウンタから各タイミングを受信する。

また、キャリアセンス部２２では、制御部２１から指示される周波数に従ってキャリアセンスを行う。送信部２４では、制御部２１が指定する送信周波数で送信処理を行う。時間管理部２３では、制御部２１から指定されるタイミングによって、内部のカウンタの動作を開始し、制御部２１が指定するカウンタ値のタイミングを通知する。

たとえば、制御部２１では、カウンタ＃１にフレーム開始タイミングとフレーム周期とを設定し、周期的にフレームタイミングがカウンタ＃１から通知される。なお、時間管理部２３内部のカウンタ数は、図示の３つに限らず、必要に応じて追加可能である。

つづいて、上記構成を備えた各リーダライタ（１，２，３…）の動作を、図面を用いて具体的に説明する。本実施の形態においては、フレーム期間（ＦＰ）を、周期的な通信を行う（リアルタイム動作を行う）時間領域（以下、リアルタイム区間と記述する）と、アドホックに通信を行う（非リアルタイム動作を行う）時間領域（以下、非リアルタイム区間と記述する）と、で構成する。すなわち、リアルタイム区間と非リアルタイム区間とを分けることによって、時間領域と周波数領域におけるリソースの使用効率を向上させる。

図３は、本実施の形態のフレーム構成例を示す図である。なお、図示の白抜きの部分はリアルタイム区間を表し、網掛け部分は非リアルタイム区間を表す。また、リアルタイム区間における番号と非リアルタイム区間における番号は、それぞれ図１に示すリーダライタの符号を表している。

具体的には、まず、リーダライタ１が、上記制御部２１および時間管理部２３によるタイミング制御（フレームタイミング，スロットタイミング，送信開始タイミング等）によって、４回（４スロット）にわたって通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ２が、上記同様のタイミング制御によって、２回にわたって通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ３が、上記同様のタイミング制御によって、２回にわたって通信対象のＲＦタグと通信を行っている。すなわち、ここでは、各リーダライタが、同一の特定周波数領域を用いて、リアルタイム区間における特定のスロット期間を利用してリアルタイム動作を行っている（図示のリアルタイム区間に相当）。

その後、リーダライタ１が、１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ２が、２回にわたって通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ３が、１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ１が、１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ２が、１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ３が、１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ１が、１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行っている。すなわち、ここでは、各リーダライタが、同一の特定周波数領域を用いて、非リアルタイム区間において通信可能な任意のスロット期間を利用して非リアルタイム動作を行っている（図示の非リアルタイム区間に相当）。

そして、各リーダライタにおいては、以降のフレームについても、リアルタイム区間と非リアルタイム区間とを設けたフレーム構成を利用して、上記と同様にＲＦタグと通信を行う。すなわち、本実施の形態においては、各リーダライタは、リアルタイム区間において、Ｎ（任意の自然数：Ｎ＝１，２，３…ｎ）フレーム毎に周期的にＲＦタグと通信を行い、非リアルタイム区間においては、ランダムなタイミングでＲＦタグと通信を行う。

なお、図３における各スロットのサイズの違いは、それぞれの通信時間の違いを表しており、本実施の形態においては、固定的な時間として規定されたスロットを想定していない。

また、たとえば、図３上部に記載のように、スーパーフレーム（ＳＦＰ：ＦＰ×ｎ）およびＳＦＰを分割したフレーム（ＦＰ）、というフレーム構成を導入し、かつ、リアルタイム区間と非リアルタイム区間とを設けたフレーム構成を利用して、リアルタイム区間において、Ｎ（Ｎ＝１，２，３…ｎ）フレーム毎に周期的にＲＦタグと通信を行うこととしてもよい。

このように、本実施の形態においては、リアルタイム区間と非リアルタイム区間とを設けたフレーム構成を導入し、各リーダライタが、リアルタイム区間においては、周期的にＲＦタグと通信を行い、非リアルタイム区間においては、ランダムなタイミングでＲＦタグと通信を行うこととした。これにより、異なるリーダライタ間で周波数リソースを共有することができ、さらに、リアルタイムに動作すべきアプリケーションとアドホックに動作するアプリケーションとで処理区間を分けることによって読み取り処理時間の短縮および周波数リソースの効率的使用を実現することができる。

なお、本実施の形態では、リーダライタ１において、キャリアセンス部２２が、制御部２１からの指示で一定期間にわたってキャリアセンスを行い、制御部２１が、適当なサンプリング周期でフレーム周期のＮ倍の期間にわたってＲＳＳＩ値をサンプリングし、相関検出を行うことによって、フレーム先頭を決定する。また、リーダライタ１が、フレーム先頭タイミングにおいてユニークなデータまたはＣＷデータを送信し、その送信データを他のリーダライタ（２，３…）が認識できるようにする。そして、本実施の形態では、各リーダライタ（２，３…）が、周期的な通信を行う時間領域（リアルタイム区間）における送信データを調査することによって、自立的なネットワーク構成を実現する。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の動作について説明する。なお、本実施の形態のＲＦＩＤのシステム構成およびリーダライタの構成は、前述した実施の形態１の図１および図２と同様である。ここでは、前述した実施の形態１と異なる処理についてのみ説明する。

本実施の形態においては、リアルタイム区間と非リアルタイム区間の間、および非リアルタイム区間の間に、インターバル区間が設けられている。すなわち、フレーム期間（ＦＰ）を、リアルタイム区間と非リアルタイム区間で構成するとともに、さらに、非リアルタイム動作を行う場合は、各リーダライタが通信を行うスロットの前に所定のインターバル区間を設けることとした。

図４は、本発明にかかるリーダライタの動作例を示す図である。たとえば、リーダライタが非リアルタイム動作を行う場合、そのリーダライタ（１，２，３…）は、制御部２１が、キャリアセンス部２２に対して受信周波数を指定し、キャリアセンス部２２から報告されるＲＳＳＩが予め規定されたしきい値を下回っている場合に、現時点において他のリーダライタが通信を行っていないと判断し、時間管理部２３内のカウンタに所定の値をセットする。このとき、制御部２１では、前記所定の値として、たとえば、インターバル区間（Ｔ）に相当する値をセットし（図示のリアルタイム動作開始可能区間に相当）、Ｔ時間後のカウンタからの通知を待つ。

そして、上記値をセット後Ｔ時間が経過する前にＲＳＳＩ値がしきい値を上回った場合には、他のリーダライタが通信を開始したと判断し、カウンタを停止する。すなわち、制御部２１では、リアルタイム区間の通信または他のリーダライタによる非リアルタイム区間の通信が、継続したものと判断する。一方、上記値をセット後Ｔ時間が経過してもＲＳＳＩ値がしきい値を下回っている場合には、リアルタイム区間の通信または他のリーダライタによる非リアルタイム区間の通信が、終了したものと判断し、実施の形態１と同様の制御部２１および時間管理部２３におけるタイミング制御によってＲＦタグと通信を行う（図示の非リアルタイム動作開始可能区間に相当）。

図５は、本実施の形態のフレーム構成例を示す図である。なお、図示のＴはインターバル区間を表している。また、リアルタイム区間の動作については実施の形態１と同様である。

具体的には、リーダライタ１が、インターバル区間の後に、非リアルタイム動作で１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ２が、インターバル区間の後に、非リアルタイム動作で２回にわたって通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ３が、どのリーダライタも通信を行わない期間およびインターバル区間の後に、非リアルタイム動作で１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行っている。

また、つぎのフレームでは、リーダライタ２が、インターバル区間の後に、非リアルタイム動作で１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ３が、どのリーダライタも通信を行わない期間およびインターバル区間の後に、非リアルタイム動作で１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行い、つぎに、リーダライタ１が、インターバル区間の後に、非リアルタイム動作で１回だけ通信対象のＲＦタグと通信を行っている。

このように、本実施の形態においては、リアルタイム区間と非リアルタイム区間とを設けたフレーム構成を導入し、さらに、各リーダライタが、非リアルタイム動作を行う場合に所定のインターバル区間を設け、他のリーダライタにおける通信の継続または終了を判断することとした。これにより、各リーダライタが非リアルタイム動作を行う場合に、自立的に、通信実行の可否を判断することができる。

実施の形態３．
つづいて、実施の形態３の動作について説明する。なお、本実施の形態のＲＦＩＤのシステム構成およびリーダライタの構成は、前述した実施の形態１の図１および図２と同様である。ここでは、前述した実施の形態１または２と異なる処理についてのみ説明する。

図６は、実施の形態３のリーダライタの動作を示す図である。本実施の形態のリーダライタは、キャリアセンス部２２が、制御部２１の指示で、「ＦＰ×α」回または「ＳＦＰ×α」回のキャリアセンスを行い、他のリーダライタがリアルタイム区間を占有している時間を調査する。α回のサンプルによって帯域を調査し、調査の結果に基づいて以下の処理を実行する。なお、図６において、ＲＴはリアルタイム動作を表し、ＮＲＴは非リアルタイム動作を表す。また、αはリアルタイム区間の動作分布を認識するためのサンプル回数を表す。

たとえば、リーダライタ（１，２，３…）が上記のようにキャリアセンスを開始した場合において、先行して通信中の他のリーダライタがなく、自リーダライタがリアルタイム動作を行う場合（ステップＳ１，無、ステップＳ２，「Only RT」および「RT & NRT」）、自リーダライタにおいては、制御部２１が、フレーム開始タイミングを決定する。そして、制御部２１では、送信部２４に対して送信周波数を指示し、任意のタイミングでリアルタイム動作を開始する（ステップＳ３、Ｃａｓｅ１）。また、リアルタイム動作と非リアルタイム動作の両方を行う場合、自リーダライタにおいては、リアルタイム動作でＩＤデータを受信し、さらに、インターバル区間に相当する時間Ｔが経過した後に、非リアルタイム動作を実行する（ステップＳ３、Ｃａｓｅ１）。このとき、制御部２１では、上記受信完了後にカウンタ設定（時間管理部２３）を行い、指定したカウンタ値に達したかどうかで非リアルタイム動作が開始可能かどうかを判断する。

上記ステップＳ３の処理により、たとえば、リアルタイム動作が行われていない状況においても、任意にフレームタイミングを規定してリアルタイム動作を開始することができ、さらに、リアルタイム動作によるＩＤデータ受信後の所定期間に、他のリーダライタにより通信が開始されなければ、非リアルタイム動作を実行することもできる。

また、リーダライタ（１，２，３…）が上記のようにキャリアセンスを開始した場合において、先行して通信中の他のリーダライタがなく、自リーダライタが非リアルタイム動作のみを行う場合（ステップＳ１，無、ステップＳ２，「Only NRT」）、自リーダライタにおいては、制御部２１が、送信部２４に対して送信周波数を指示し、任意のタイミングで非リアルタイム動作を開始する（ステップＳ６、Ｃａｓｅ２）。また、先行して通信中の他のリーダライタが存在し、そのリーダライタが非リアルタイム動作のみを行い、自リーダライタがリアルタイム動作を行う場合（ステップＳ１，有、ステップＳ４，「Only NRT」、ステップＳ５，「Only RT」および「RT & NRT」）、自リーダライタにおいては、制御部２１が、送信部２４に対して送信周波数を指示し、任意のタイミングでリアルタイム動作を開始する（ステップＳ６、Ｃａｓｅ２）。上記ステップＳ６の処理により、先行してリアルタイム動作が行われていない状況において、任意にＩＤデータの送受信を行うことができる。

また、リーダライタ（１，２，３…）が上記のようにキャリアセンスを開始した場合において、先行して通信中の他のリーダライタが存在し、そのリーダライタがリアルタイム動作のみを行っている場合（ステップＳ１，有、ステップＳ４，「Only RT」）、自リーダライタにおいては、他のリーダライタのリアルタイム動作の終了時点からＴ経過後に、リアルタイム動作を開始することができる（ステップＳ８、Ｃａｓｅ３）。また、先行して通信中の他のリーダライタが存在し、そのリーダライタがリアルタイム動作と非リアルタイム動作の両方を行い、自リーダライタがリアルタイム動作を行う場合（ステップＳ１，有、ステップＳ４，「RT & NRT」、ステップＳ７，「Only RT」および「RT & NRT」）、自リーダライタにおいては、他のリーダライタのリアルタイム動作の終了時点からＴ以内に、リアルタイム動作を開始することができる（ステップＳ８、Ｃａｓｅ３）。さらに、非リアルタイム動作も行う場合は、自局のリアルタイム動作が終了してからＴ経過後に、非リアルタイム動作を開始することができる（ステップＳ８、Ｃａｓｅ３）。

また、リーダライタ（１，２，３…）が上記のようにキャリアセンスを開始した場合において、先行して通信中の他のリーダライタが存在し、そのリーダライタがリアルタイム動作と非リアルタイム動作の両方を行い、自リーダライタが非リアルタイム動作のみを行う場合（ステップＳ１，有、ステップＳ４，「RT & NRT」、ステップＳ７，「Only NRT」）、自リーダライタにおいては、他のリーダライタによるリアルタイム動作の終了時点からＴ経過後に、非リアルタイム動作を開始することができる（ステップＳ９、Ｃａｓｅ４）。また、先行して通信中の他のリーダライタが存在し、そのリーダライタが非リアルタイム動作のみを行い、自リーダライタが非リアルタイム動作のみを行う場合（ステップＳ１，有、ステップＳ４，「Only NRT」、ステップＳ５，「Only NRT」）、自リーダライタにおいては、任意のタイミングで非リアルタイム動作を開始することができる（ステップＳ９、Ｃａｓｅ４）。

また、図７は、本発明にかかるリーダライタの動作例を示す図である。たとえば、上記ステップＳ３（Ｃａｓｅ１）の処理において、リーダライタ１とリーダライタ２のパケットは、図７のように、リアルタイム区間において衝突する可能性がある。パケット衝突により、デコードエラーが発生した場合、デコードエラーが発生したリーダライタ（片方または双方）の制御部２１が、個別に乱数ｙ１を生成（乱数ｙ１は任意の自然数）し、キャリアセンス部２２が、制御部３２からの指示でパケット衝突したフレームからｙ１フレーム後にキャリアセンスを行い、その後、送信部２４が、制御部２１からの指示で送信可能なタイミングにて送信処理を行う。本実施の形態においては、図７に示すように、リーダライタ１が、「乱数値＝１（次のフレームに相当）」でパケットを再送する場合について記載している。

これにより、リアルタイム領域においてパケットの衝突が発生した場合であっても、衝突を起こした両者または片方が個別に生成した乱数に基づいて再送処理を行うため、同一のリーダライタ同士によるパケット衝突の繰り返しを回避することができる。

また、図８は、図７とは異なる、本発明にかかるリーダライタの動作例を示す図である。たとえば、上記ステップＳ８（Ｃａｓｅ３），Ｓ９（Ｃａｓｅ４）の処理においては、図示のように、リーダライタ１が送信するパケットが、先行動作しているリーダライタ２が送信するパケットと、非リアルタイム領域において衝突する可能性がある。パケット衝突によりデコードエラーが発生した場合、リーダライタ（片方または双方）の制御部２１は、乱数を生成（乱数値＝ｙ２）し、次回のリアルタイム動作が完了してからｙ２以降にパケット送信準備を開始する。パケット送信準備では、キャリアセンス部２２が、制御部２１の指示でキャリアセンスを行い、たとえば、先行パケットが存在する場合は、送信部２４が、制御部２１の指示で先行パケットが通信完了してからＴ経過後に送信を行う。本実施の形態では、図８に示すように、リーダライタ１が、「乱数値＝ｙ２（次のフレームのリアルタイム動作が完了してからｙ２以降）」でパケットを再送する場合について記載している。

なお、パケット衝突を起こしたフレーム内において、制御部２１が乱数を発生した結果、このフレーム内でパケットを再送可能なタイミングであれば（次のリアルタイム動作より前に送信可能であれば）、このパケット内でパケットを送信してもよい。本実施の形態では、図８に示すように、リーダライタ２が、「乱数値＝ｙ２（衝突発生時からｙ２以降）」でパケットを再送する場合について記載している。

これにより、非リアルタイム領域においてパケットの衝突が発生した場合であっても、衝突を起こした両者または片方が個別に生成した乱数に基づいて再送処理を行うため、同一のリーダライタ同士によるパケット衝突の繰り返しを回避することができる。

なお、本実施の形態において、たとえば、各リーダライタが複数の周波数を使用可能な場合、各リーダライタは、パケット衝突によるパケットエラー数またはパケット廃棄率におけるしきい値を設け、そのしきい値を超えるまで、使用周波数を切り替えられないようにする。各リーダライタが使用周波数の変更を抑止することによって、他システムとの干渉を低減させることができ、結果としてシステム容量を向上させることが可能になる。

以上のように、本発明にかかるデータ通信方法およびリーダライタは、ＲＦＩＤにおいて用いられるデータ通信方法およびリーダライタとして有用であり、特に、異なるリーダライタ間で周波数リソースを共有する場合に適している。

本発明にかかるリーダライタを備えるＲＦＩＤのシステム構成を示す図である。本発明にかかるリーダライタの構成例を示す図である。実施の形態１のフレーム構成例を示す図である。本発明にかかるリーダライタの動作例（実施の形態２）を示す図である。実施の形態２のフレーム構成例を示す図である。本発明にかかるリーダライタの動作（実施の形態３）を示すフローチャートである。本発明にかかるリーダライタの動作例（実施の形態３）を示す図である。本発明にかかるリーダライタの動作例（実施の形態３）を示す図である。

符号の説明

１，２，３リーダライタ
２１制御部
２２キャリアセンス部
２３時間管理部
２４送信部

Claims

複数のリーダライタが特定のフレーム期間において自無線領域に存在するＲＦタグと通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentfication）におけるデータ通信方法であって、
自無線領域に存在するＲＦタグと周期的に通信（リアルタイム動作）を行うリーダライタが、それぞれ特定のスロット期間においてリアルタイム動作を行う第１の工程と、
自無線領域に存在するＲＦタグとアドホックに通信（非リアルタイム動作）を行うリーダライタが、前記リアルタイム動作完了後に、キャリアセンスを行って通信可能かどうかを判断し、通信可能な任意のスロット期間において非リアルタイム動作を行う第２の工程と、
を含み、
前記リアルタイム動作を行うリアルタイム区間と前記非リアルタイム動作を行う非リアルタイム区間で、前記特定のフレーム期間を構成することを特徴とするデータ通信方法。
複数のリーダライタが特定のフレーム期間において自無線領域に存在するＲＦタグと通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentfication）におけるデータ通信方法であって、
自無線領域に存在するＲＦタグと周期的に通信（リアルタイム動作）を行うリーダライタが、それぞれ特定のスロット期間においてリアルタイム動作を行う第１の工程と、
自無線領域に存在するＲＦタグとアドホックに通信（非リアルタイム動作）を行うリーダライタが、前記リアルタイム動作完了後に、それぞれ通信可能なスロット期間において非リアルタイム動作を行う第２の工程と、
を含み、
前記リアルタイム動作を行うリアルタイム区間と前記非リアルタイム動作を行う非リアルタイム区間で、前記特定のフレーム期間を構成し、
さらに、前記第２の工程において非リアルタイム動作を行う場合、リーダライタは、非リアルタイム動作を行う前に、他のリーダライタが通信を開始したかどうかを判断するための所定のインターバル区間を設けることを特徴とするデータ通信方法。
前記所定のインターバル区間にてキャリアセンスを行うことにより、他のリーダライタが通信を開始したかどうかを判断することを特徴とする請求項２に記載のデータ通信方法。
前記特定のフレームの先頭で通信を行うリーダライタが、当該フレーム先頭タイミングで他のリーダライタが認識可能なデータを送信し、
前記他のリーダライタが、前記特定のフレームにおける前記データを調査することを特徴とする請求項１、２または３に記載のデータ通信方法。
前記第１の工程では、リアルタイム動作を行うリーダライタが、キャリアセンスを行って先行して通信中の他のリーダライタが存在するかどうかを判断し、先行して通信中の他のリーダライタがないと判断した場合、任意のタイミングでリアルタイム動作を開始することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のデータ通信方法。
前記第１の工程において、リアルタイム動作を行うリーダライタ同士が、先行して通信中の他のリーダライタがないと判断して任意のタイミングでリアルタイム動作を開始し、リアルタイム区間においてデータが衝突した場合、エラーが発生した一方または両方のリーダライタが、個別に乱数を生成し、衝突したフレームから乱数値後のフレームで再送処理を行うことを特徴とする請求項５に記載のデータ通信方法。
前記第１の工程では、リアルタイム動作を行うリーダライタが、先行して通信中の他のリーダライタが非リアルタイム動作を行っていると判断した場合、任意のタイミングでリアルタイム動作を開始することを特徴とする請求項５または６に記載のデータ通信方法。
前記第２の工程において、先行して通信中のリーダライタが非リアルタイム動作を行い、他のリーダライタが先行して通信中のリーダライタがないと判断して非リアルタイム動作を開始し、非リアルタイム区間においてデータが衝突した場合、エラーが発生した一方または両方のリーダライタが、個別に乱数を生成し、衝突したフレームまたは次フレームの非リアルタイム区間における乱数値に相当する時間後に再送準備を行うことを特徴とする請求項５、６または７に記載のデータ通信方法。
前記各リーダライタが複数の周波数を使用可能な場合、各リーダライタは、パケット衝突によるパケットエラー数またはパケット廃棄率におけるしきい値を設け、そのしきい値を超えるまで使用周波数の切り替えを行わないことを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載のデータ通信方法。
自無線領域に存在するＲＦタグと周期的に通信（リアルタイム動作）を行うリアルタイム区間、および自無線領域に存在するＲＦタグとアドホックに通信（非リアルタイム動作）を行う非リアルタイム区間、で構成された特定のフレーム期間を利用して通信を行う、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentfication）用のリーダライタであって、
前記リアルタイム動作を行うためのタイミング制御、および非リアルタイム動作を行うためのタイミング制御、を行う制御手段と、
前記制御手段からの指示に従ってキャリアセンスを行うキャリアセンス手段と、
前記制御手段による設定に基づいてカウンタを動作させ、前記タイミング制御を行うために必要なタイミングを前記制御手段に対して通知する時間管理手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記リアルタイム区間の特定スロットにおいてリアルタイム動作を行うためのタイミング制御を行い、その後、非リアルタイム動作を行う場合には、前記リアルタイム区間に後続する前記非リアルタイム区間にて行われる前記キャリアセンスの結果に基づいて通信可能かどうかを判断し、通信可能な任意のスロットにおいて非リアルタイム動作を行うための、タイミング制御を行うことを特徴とするリーダライタ。
自無線領域に存在するＲＦタグと周期的に通信（リアルタイム動作）を行うリアルタイム区間、および自無線領域に存在するＲＦタグとアドホックに通信（非リアルタイム動作）を行う非リアルタイム区間、で構成された特定のフレーム期間を利用して通信を行う、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentfication）用のリーダライタであって、
前記リアルタイム動作を行うためのタイミング制御、および非リアルタイム動作を行うためのタイミング制御、を行う制御手段と、
前記制御手段による設定に基づいてカウンタを動作させ、前記タイミング制御を行うために必要なタイミングを前記制御手段に対して通知する時間管理手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記リアルタイム区間の特定スロットにおいてリアルタイム動作を行うためのタイミング制御を行い、その後、非リアルタイム動作を行う場合には、前記リアルタイム区間に後続する前記非リアルタイム区間の特定スロットにおいて、非リアルタイム動作を行うためのタイミング制御を行い、
さらに、前記制御手段は、前記非リアルタイム動作を行うためのタイミング制御を行う前に、他のリーダライタが通信を開始したかどうかを判断するためのインターバル区間に相当する値を、前記時間管理手段に設定し、
前記設定した値に相当する時間が経過するまでに、リアルタイム区間の通信または他のリーダライタによる非リアルタイム区間の通信が開始されなければ、非リアルタイム動作を行うためのタイミング制御を行うことを特徴とするリーダライタ。
さらに、
前記制御手段からの指示に従ってキャリアセンスを行うキャリアセンス手段、
を備え、
前記制御手段は、前記所定のインターバル区間におけるキャリアセンスの結果に基づいて、他のリーダライタが通信を開始したかどうかを判断することを特徴とする請求項１１に記載のリーダライタ。
リアルタイム動作を行うためのタイミング制御を行う場合、前記制御手段は、前記キャリアセンス手段によるキャリアセンスの結果に基づいて先行して通信中の他のリーダライタが存在するかどうかを判断し、先行して通信中の他のリーダライタがないと判断できた段階で、任意にフレーム開始タイミングを決定することを特徴とする請求項１０または１２に記載のリーダライタ。
先行して通信中の他のリーダライタがないと判断して任意にフレーム開始タイミングを決定し、リアルタイム区間においてデータが衝突した場合、前記制御手段は、エラーが発生していれば乱数を生成し、衝突したフレームから乱数値後のフレームで再送処理を行うためのタイミング制御を行うことを特徴とする請求項１３に記載のリーダライタ。
リアルタイム動作を行うためのタイミング制御を行う場合、前記制御手段は、先行して通信中の他のリーダライタが非リアルタイム動作を行っていると判断できた段階で、任意にフレーム開始タイミングを決定することを特徴とする請求項１３または１４に記載のリーダライタ。
先行して通信中のリーダライタが非リアルタイム動作を行っている状態で、先行して通信中のリーダライタがないと判断して非リアルタイム動作を行うための制御を行い、非リアルタイム区間においてデータが衝突した場合、前記制御手段は、エラーが発生していれば乱数を生成し、衝突したフレームまたは次フレームの非リアルタイム区間において、乱数値に相当する時間後に再送準備を行うことを特徴とする請求項１３、１４または１５に記載のリーダライタ。