JP2000341201A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一定エリア内で無線通信のネットワークシス
テムを経済的に構築できるのみならず、通信能率及びシ
ステム全体の使用効率の著しく向上が図れ、その上、通
信確認性能を高めて通信の信頼性の著しい向上が図れる
ようにする。 【解決手段】 自由空間を伝送媒体とする電波を介して
通信用データを相互に伝送可能とした親局及び一定エリ
ア内に点在された複数の無線子局のそれぞれが、自局か
ら最終送信局までに亘る状態で、かつ優先順位が付けら
れた複数の通信経路情報を持ち、さらに、送信元子局で
は、中継局となる子局からの着信応答信号の受信だけで
なく、最終送信局からの着信応答信号を受信して初めて
通信成功とみなし、それまで自局に保存蓄積していた通
信用データを消去するといった通信確認を行なうように
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば排水管路の
複数箇所に設置されたマンホールポンプやオートメーシ
ョン工場の複数箇所に設置された設備機器などの動作状
況を中央管理所で集中的に監視し、また、中央管理所か
らの指令によって複数箇所のマンホールポンプや設備機
器の動作を制御するような場合に適用される無線通信シ
ステムに関し、詳しくは、小規模の一定エリア内に複数
の無線子局を点在させ、これら複数の無線子局と親局と
の間及び複数の無線子局の相互に亘って自由空間を伝送
媒体とする電波を介して各種の通信用データを伝送する
ように構成されている無線通信システムに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】この種の無線通信システムは自由空間を
伝送媒体とするものであって、無線局相互間に亘る長い
連続的な有線設備を必要としないことから、山岳地帯の
ような地域はもちろん、地下設備の増加及び交通事情な
どにより有線設備の布設が困難な状況にある大都市であ
っても通信回線を容易に作成することが可能であるとと
もに、非常災害時にも障害区間を簡易な設備で速やかに
復旧することが可能であり、有線方式に比べて通信回線
全体の著しい低廉化を図ることができるという特長を有
している。

【０００３】自由空間を伝送媒体とする無線通信の導入
にあたっては、電力会社や電鉄会社、放送会社、警察な
どの数多くの機関が使用している無線通信用電波と相互
干渉しないようにするために、電波法によって送信出力
や変調方式などに規制がかけられている。したがって、
広い範囲に亘る無線通信方式を得るためにはその送信出
力を上げる必要があるけれども、送信出力は自由に選定
することができず、このことが通信容量及び通信範囲の
拡大を制限する要因となっている。

【０００４】このような事情のもとで、比較的広くて長
い範囲に亘る通信回線を確保する無線通信システムとし
て、送信出力によって定まる一定の間隔ごとに中継局を
設置し、各無線局からの送信により減衰した電波を中継
局で増幅した後、次の中継局へ送り出すといった中継式
の無線通信システムが考えられるが、この中継式無線通
信システムにおいては、中継用送受信装置（中継機）な
ど中継局の設備に多大な創設費を要するばかりでなく、
中継局は多くの場合、見通し距離を大きくとるために山
上僻地などに設置されることが多く、そのために巡回保
守などにかなりの労力、費用を要する。特に、無線通信
を一定エリア内でネットワーク化する場合において、中
継式システムは経済面、保守面などに大きな問題があ
り、有線方式との比較による有利性を十分に確保できな
いという技術的課題がある。

【０００５】そこで、本願出願人らは、一定エリア内に
点在する複数の無線子局のそれぞれに中継局の役割を果
たすようにすることで、複数の無線子局と親局との間に
亘って自由空間を伝送媒体とする電波を介して通信用デ
ータを伝送可能な複数の通信回線を構成させてなる無線
通信システムを先に提案し既に特許出願している。本願
出願人らが提案した無線通信システムによれば、相互に
はダイレクト通信できない距離を隔てた位置に存在する
無線局間（親局と子局間あるいは子局相互間）であって
も、その中間に位置する無線子局を中継局として通信用
データを伝送することが可能で、上述した中継式システ
ムに比べて無線通信のネットワーク化を経済的に構築す
ることができるという利点がある。

【０００６】ところで、本願出願人らが先に提案してい
る無線通信システムでは、ある一つの無線子局が設置さ
れている箇所のマンホールポンプや設備機器に故障等が
発生した際の故障情報等の通信用データを、自局を送信
元とし他の子局を中継局とする通信回線を経由して最終
送信先の親局などに通報（伝送）する場合、中継局とな
る子局が通信用データを受信したと同時に該中継子局か
ら送信元に向けて返信される着信応答信号を受信した時
点で通信成功とみなして、送信動作を終了するといった
通信確認手段が採用されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
通信確認手段が採用されている無線通信システムにあっ
ては、送信元からの通信用データを受信した中継子局が
次の送信先子局に向けて受信したデータを転送する際
に、次の送信先子局が不通であったり、異常を呈したり
している場合、送信元にその事実を通知しなければなら
ないが、この時点で送信元は既に通信成功とみなして送
信動作を終了し、次のデータ通信の中継局などに使用さ
れている場合があり、その結果、先の通信用データは消
滅されてしまい、故障情報等の通信用データを最終送信
先の親局にまで伝送できない事態が発生する可能性があ
り、通信システムとしての信頼性の面で改善の余地が残
されていた。

【０００８】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、比較的広くて長い範囲に亘る一定エリア内にネット
ワークされた通信回線を経済的に構築することができる
のはもとより、通信能率及びシステム全体の使用効率の
著しく向上が図れ、その上、通信確認性能を高めて通信
の信頼性を著しく向上することができる通信システムを
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る無線通信システムは、親局と一定エリ
ア内に点在する複数の無線子局との間及び複数の無線子
局の相互間に亘って自由空間を伝送媒体とする電波を介
して通信用データを伝送可能に構成されているととも
に、複数の無線子局にはそれぞれ、親局及び自局以外の
子局から伝送されてくる通信用データが自局宛てのもの
か他局宛てのものであるかを判定し、他局宛てのもので
あった場合、自局が中継局となって受信した通信用デー
タを他局の一つに転送する手段が備えられ、また、親局
及び複数の無線子局のそれぞれには、自局から最終送信
局までに亘る状態で、かつ、予め優先順位が付けられた
複数の通信経路情報を持たせている無線通信システムで
あって、上記複数の無線子局には、自局を送信元とし複
数の通信経路のうちの一つを経由して通信用データを送
信した時点から、その通信経路の最終送信局からの着信
応答信号を受信するまで通信用データを記憶保持し、最
終送信局からの着信応答信号を受信したとき、その記憶
保持している通信用データを消去する手段が設けられて
いることを特徴とするものである。

【００１０】上記構成の本発明によれば、一定エリア内
に点在する複数の無線子局が中継局の役割を果たし、比
較的広くて長い範囲に亘ってネットワークされた通信回
線を構築することになるので、送信出力の制約から親局
と複数の無線子局との間及び無線子局の相互間ではダイ
レクト通信できない位置関係に各局が存在する場合であ
っても、中継用送受信装置（中継機）などを備えた特別
な中継局の設置を要することなく、上記一定エリア内の
あらゆる無線子局相互間及び無線子局と親局との間に亘
る無線通信が可能となり、送信出力のいかんにかかわら
ず無線通信のネットワーク化を経済的に構築することが
可能である。

【００１１】また、親局及び複数の無線子局のそれぞれ
が、自局から最終送信局までに亘り、かつ優先順位の付
けられた複数の通信経路情報を有しているので、優先順
位の上位の通信経路中に存在する複数の子局のうちのど
れか一つの子局からでも応答信号が無くて通信不能ある
いは通信異常に陥ったような場合、自局から最終送信局
にまで亘る次の優先順位の通信経路に直ちに切替えて通
信することが可能であるから、各局毎で次の送信子局の
通信状態を確認し、かつその確認結果と優先順位に基づ
いて次の一つの無線子局を決定するといった繰り返し動
作を行なう方式のものに比べて、最終送信局までの通信
時間を短縮するという伝送遅延補償が可能で、通信能率
及びシステム全体の使用効率の向上が図れる。

【００１２】その上、ある一つの無線子局が自局を送信
元として故障情報等の通信用データを最終送信局までに
亘る通信経路を経由して送信するとき、中継局となる子
局からの着信応答信号の受信でなく、最終送信局からの
着信応答信号を受信するまでは通信用データをそのまま
記憶保持し、最終送信局からの着信応答信号の受信によ
り初めて通信成功とみなして通信用データを消去すると
いった通信確認が行なわれるので、中継子局のいずれか
に通信不能や通信異常が発生している状況下でも、通信
用データの消失を防いで最終送信局にまで確実に所定の
通信用データを伝送し、通信の信頼性を高めることが可
能である。

【００１３】特に、請求項２に記載したように、通信用
データ消去手段による消去条件を、最終送信局からの着
信応答信号の受信と、中継局となる子局からの着信応答
信号の受信とのＡＮＤ条件とする場合は、通信経路中の
どの子局に通信不能や通信異常が発生したかを把握し、
次の優先順位の通信経路への切替えをできるだけ早めて
る通信能率の一層の向上を図ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
もとづいて説明する。図１は本発明に係る無線通信シス
テムの構成図であり、同図において、１は中央監視装置
３に接続された一つの無線親局、２Ａ〜２Ｉはそれぞれ
一定エリア内に点在されているマンホールポンプなどの
複数の設備機器（図示省略する）に付属して設けられて
いる複数の無線子局であって、親局１と各子局２Ａ〜２
Ｉとの間及び子局２Ａ〜２Ｉの相互間に亘って自由空間
を伝送媒体とする電波によって通信用データを伝送可能
に構成されている。

【００１５】上記親局１及び複数の無線子局２Ａ〜２Ｉ
のそれぞれは、自局から最終送信局までの複数の通信経
路情報を有しており、それら複数の通信経路情報には予
め優先順位が付されている。すなわち、図２のデータフ
ォーマットに示すように、マンホールポンプや設備機器
の動作制御用や故障発生用のデータＤ１と発信元である
自局、中継局となる他の子局及び送信先となる子局また
は親局のアドレス情報ＡＤＲが挿入された通信用データ
Ｄが入力されている。

【００１６】例えば無線子局２Ａについて詳述すると、
この無線子局２Ａは表１に示すような優先順位付けされ
た複数の通信経路情報を有しており、優先順位が最も上
位、つまり、優先順位（１）の通信経路では、自局２Ａ
のデータＤ１及びアドレス情報ＡＤＲを含む通信用デー
タＤが子局２Ｅ→子局２Ｈを中継局として順次転送され
て親局１へ伝送され、かつ、親局１のデータＤ１及びア
ドレス情報ＡＤＲを含む通信用データＤが子局２Ｈ→子
局２Ｅを中継局として順次転送されて自局２Ａへ伝送さ
れ、また、優先順位（２）の通信経路では、自局２Ａの
通信用データＤが子局２Ｂ→子局２Ｆ→子局２Ｉを中継
局として順次転送されて親局１へ伝送され、かつ、親局
１の通信用データＤが子局２Ｉ→子局２Ｆ→子局２Ｂを
中継局として順次転送されて自局２Ａへ伝送されるよう
になっている。

【００１７】

【表１】

【００１８】上記親局１は、図３に示すように、動作制
御等のためのデータＤ１と発信元である自局、中継子局
及び最終送信局のアドレス情報ＡＤＲが挿入されて通信
手順に適合する図２に示すようなフォーマットの通信用
データＤを作成するための通信データ作成部４と、その
通信用データＤを電波によって送信するときに適した信
号に変換（変調）し、かつ無線子局２Ｈ，２Ｉから送信
されてくる通信用データＤを受信したとき、その通信用
データＤを変換（復調）してデータ出力部５に出力する
ための信号変換部６と、それら通信用データＤの電波を
アンテナ７を介して無線子局２Ｈ，２Ｉに送信し、か
つ、それら無線子局２Ｈ，２Ｉから送信されてくる通信
用データＤ及びその着信応答信号を受信するための無線
部８と、上記信号変換部６及び無線部８の動作を制御し
て送受信制御を行なうための通信制御部９とを備えてい
る。

【００１９】一方、上記各無線子局２Ａ〜２Ｉは、図４
に示すように、接点データやアナログデータなどを計測
する計測部１１と、この計測部１１での計測データに基
づいて接点や設備機器に故障が発生したと検出された際
にその故障発生データＤ１と発信元である自局、中継局
となる他の子局及び最終送信局それぞれのアドレス情報
ＡＤＲが挿入されて通信手順に適合する図２に示すよう
なフォーマットの通信用データＤを作成するための通信
データ作成部１２と、その通信用データＤ及び応答信号
を電波により送信（転送）するときに適した信号に変換
（変調）し、かつ、親局１及び他の子局から送信されて
くる通信用データＤを受信したとき、その受信した通信
用データＤを変換（復調）するための信号変換部１３
と、その通信用データＤの電波をアンテナ１４を介して
送受信するための無線部１５と、上記信号変換部１３及
び無線部１５の動作を制御して送受信制御を行なうため
の通信制御部１６とを備えている。

【００２０】また、各無線子局２Ａ〜２Ｉにおける通信
制御部１６には、自局を送信元として複数の通信経路の
うちの一つの通信経路を経由して通信用データＤを送信
した時点から、その通信経路の最終送信局となる親局１
からの着信応答信号を受信するまで通信用データＤをそ
のまま記憶保持し、かつ、通信経路中にあって通信用デ
ータＤの中継局となる他局からの着信応答信号及び親局
１からの着信応答信号の両方を受信したとき、その記憶
保持している通信用データＤを消去可能なメモリが設け
られている。

【００２１】つぎに、上記構成の無線通信システムにお
ける通常時の通信動作について図５のフローチャートを
参照して説明する。例えば無線子局２Ａを例にとって説
明すると、この無線子局２Ａから送信の必要なケース
は、（ａ）自局２Ａにおける計測部１１での計測データ
に基づいて接点や被計測機器に故障が発生したと検出さ
れたときに、その故障発生データＤ１を自局２Ａを送信
元として親局１に通信する必要が生じた場合と、（ｂ）
他局から発信され自局２Ａで受信した通信用データＤ中
のアドレス情報ＡＤＲと自局２Ａのアドレス情報ＡＤＲ
とを見比べた結果、受信した通信用データＤは他局へ中
継することが必要なデータであると判断された場合とで
あり、無線子局２Ａにおいては、まず送信の必要なケー
スが上述（ａ），（ｂ）のいずれの場合であるかが判定
される（ステップＳ２０）。

【００２２】上記の判定結果が（ａ）であった場合、該
無線子局２Ａでは、自局２Ａから最終送信局である親局
１までの複数の通信経路の優先順位をチェックした（ス
テップＳ２１）後、通信データ作成部４では計測部１１
による故障発生データＤ１と自局２Ａ、優先順位（１）
の通信経路中に存在し中継局となる他の子局２Ｅ，２Ｈ
及び親局１それぞれのアドレス情報ＡＤＲを挿入して通
信手順に適合するフォーマットの通信用データＤを作成
し、かつ、この通信用データＤは信号変換部１３で変換
（変調）された後、無線部１５のアンテナ１４を経て電
波で自由空間に発信され、次の送信先である子局２Ｅが
呼び出される（ステップＳ２２，Ｓ２３）。

【００２３】上記の発信電波で呼び出された子局２Ｅ
は、受信した通信用データＤ中のアドレス情報ＡＤＲと
自局２Ｅのアドレス情報ＡＤＲとが一致しているか否か
を判断して一致しているとき、送信元の子局２Ａに応答
信号を返信して両子局２Ａ，２Ｅ間の通信リンク処理に
よって両局２Ａ，２Ｅ間に亘る通信リンクが確立され、
送信元の子局２Ａの無線部１５から子局２Ｅへの通信用
データＤの送信（転送）が行なわれる（ステップＳ２４
〜Ｓ２８）。また、この通信用データＤを受信した子局
２Ｅと次の子局２Ｈとの間の通信も上記と同様なステッ
プ動作を経て行なわれ、さらに、子局２Ｈと最終送信局
である親局１との間の通信も上記と同様なステップ動作
を経て行なわれる。

【００２４】上記のごとき通信動作において、子局２
Ｅ，２Ｈまたは親局１から応答信号が返信されてこなか
ったり、通信リンクが確立されなかったり、あるいは、
通信リンクは確立されたが全ての通信用データＤの送信
が終了しなかったりするなど優先順位（１）の通信経路
での通信にエラーが発生した場合は、そのエラー情報を
発信局である子局２Ａまで返信して次の通信経路の優先
順位のチェックおよび次の通信経路の存在を確認した
後、ステップＳ２２に戻って通信用データＤ中の中継局
アドレス情報ＡＤＲを次の優先順位（２）の通信経路中
に存在する他の子局２Ｂ，２Ｆ，２Ｉ及び親局１それぞ
れのアドレス情報に書き替えた通信用データＤを作成
し、かつ、これを信号変換した後、無線部１５のアンテ
ナ１４を経て電波で自由空間に再発信して最終的に親局
１にまで送信する（ステップＳ２９，Ｓ３０）。

【００２５】一方、ステップＳ２０での判定結果が
（ｂ）であった場合、無線子局２Ａでは通信用データＤ
内の中継局アドレス情報ＡＤＲを基にして次の送信局の
検索および次の送信局の存在を確認した後、次の送信子
局２Ｅを呼び出し（ステップＳ３１〜Ｓ３３）、それ以
降は上述したステップ動作（Ｓ２４〜Ｓ３０）を経て親
局１までの通信を行なう。

【００２６】そして、最終的に通信用データＤを受信し
た親局１では、その受信した通信用データＤを信号変換
部６で変換（復調）した後、データ出力部５に出力する
とともに、故障発生した無線子局を中央監視装置３に通
報する。

【００２７】図６は上記のような通信動作のうち、例え
ば子局２Ａにおける計測部１１での計測データに基づい
て接点や被計測機器に故障が発生したことが検出され、
その故障発生データＤ１を含む通信用データＤを、自局
２Ａを送信元とし、かつ親局１を最終送信局として優先
順位（１）の通信経路を経由して送信するときの送信元
子局２Ａの詳細な処理動作を説明するフローチャートで
ある。

【００２８】子局２Ａから、優先順位（１）の通信経路
における次の送信先子局２Ｅへ向けて通信用データＤを
送信すると、それを受信した次の送信先子局２Ｅが中継
局となって次の子局２Ｈに通信用データＤを転送され、
更に転送される通信用データＤを受信した子局２Ｈが中
継局となって最終送信局である親局１に送信される。こ
の場合、中継局となる子局２Ｅからは、受信と同時に着
信応答信号が送信元子局２Ａに返信されるが、この時点
で子局２Ａのメモリには通信用データＤがそのまま記憶
保存されている。そして、最終送信局である親局１が受
信と同時に返信する着信応答信号を送信元子局２Ａが受
信された時点で初めて通信成功とみなして、メモリに記
憶保存されている通信用データＤが消去（リセット）さ
れ、送信元子局２Ａから親局１までの通信動作が終了す
る（ステップＳ４０〜Ｓ４３）。

【００２９】なお、以上までの説明は、無線子局２Ａ〜
２Ｉのいずれか一つから故障発生データＤ１を含む通信
用データＤを親局１まで送信する場合の通信動作につい
ての説明であるが、親局１を送信元としてこの親局１か
ら無線子局２Ａ〜２Ｉのいずれか一つにマンホールポン
プや設備機器の動作制御用データＤ１を含む通信用デー
タＤを送信する場合の通信動作も上述と同様であるた
め、説明を省略する。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、一定エ
リア内に点在させた複数の無線子局が中継局の役割を果
たすように構成しているので、中継用送受信装置（中継
機）などを備えた特別な中継局の設置を要することな
く、一定エリア内のあらゆる子局と親局との間の無線通
信を可能として、電波法により送信出力が規制されるに
もかかわらず無線通信のネットワークシステムを非常に
経済的に構築することができる。しかも、親局及び複数
の無線子局のそれぞれが、自局から最終送信局にまで亘
り、かつ優先順位の付けられた複数の通信経路情報を有
しているので、各通信経路を構成する子局のうちの一つ
でも通信不良や通信不能あるいは通信異常に陥ったよう
な場合、自局から最終送信局にまで亘る次の優先順位の
通信経路に直ちに切替えて通信することができるから、
最終送信局までの通信時間の短縮化を図って、通信能率
並びにシステム全体の使用効率の著しい向上を達成する
ことができる。

【００３１】その上、無線子局の一つを送信元として故
障情報等の通信用データを最終送信局までに亘る通信経
路を経由して送信するとき、中継局となる子局からの着
信応答信号の受信だけで通信用データを消去するのでは
なく、最終送信局からの着信応答信号を受信して初めて
通信成功とみなして通信用データを消去するといった通
信確認を行なうので、中継子局のいずれかに通信不能や
通信異常が発生している状況下でも、通信用データの消
失を防いで最終送信局にまで確実に所定の通信用データ
を伝送し、この種の無線通信システムで最も大きな課題
である通信の信頼性を著しく高めることができるという
効果を奏する。

【００３２】特に、請求項２に記載したように、通信用
データ消去手段による消去条件を、最終送信局からの着
信応答信号の受信と、中継局となる子局からの着信応答
信号の受信とのＡＮＤ条件とする場合は、通信経路中の
どの子局に通信不能や通信異常が発生したかの把握、及
び、通信不能や通信異常が発生したときの次の優先順位
の通信経路への切替えをできるだけ早く行なえて通信能
率の一層の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無線通信システム全体の構成図で
ある。

【図２】同上システムにおける通信用データのフォーマ
ットである。

【図３】同上システムにおける親局の概略構成図であ
る。

【図４】同上システムにおける無線子局の概略構成図で
ある。

【図５】同上システムによる通常の無線通信動作を説明
するフローチャートである。

【図６】同上システムにおける送信元子局の詳細な処理
動作を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ 親局 ２Ａ〜２Ｉ 無線子局 ４，１２ 通信データ作成部 ６，１３ 信号変換部 ７，１４ アンテナ ８，１５ 無線部 ９，１６ 通信制御部 Ｄ 通信用データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平石 大助 大阪府八尾市神武町２番35号 株式会社ク ボタ久宝寺工場内 (72)発明者 末吉 康則 大阪府八尾市神武町２番35号 株式会社ク ボタ久宝寺工場内 Ｆターム(参考） 5K033 AA01 BA08 CB01 CB04 CB17 DA01 DA17 DB12 DB18 EC03 5K067 BB12 DD13 DD17 DD51 EE02 EE06 EE10 FF02 HH23 HH24 KK15 5K072 AA18 BB02 BB17 BB19 BB25 CC02 CC31 CC34 DD11 DD15 GG11 GG14

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親局と一定エリア内に点在する複数の無
   線子局との間及び複数の無線子局の相互間に亘って自由
   空間を伝送媒体とする電波を介して通信用データを伝送
   可能に構成されているとともに、 複数の無線子局にはそれぞれ、親局及び自局以外の子局
   から伝送されてくる通信用データが自局宛てのものか他
   局宛てのものであるかを判定し、他局宛てのものであっ
   た場合、自局が中継局となって受信した通信用データを
   他局の一つに転送する手段が備えられ、 また、親局及び複数の無線子局のそれぞれには、自局か
   ら最終送信局までに亘る状態で、かつ、予め優先順位が
   付けられた複数の通信経路情報を持たせている無線通信
   システムであって、 上記複数の無線子局には、自局を送信元とし複数の通信
   経路のうちの一つを経由して通信用データを送信した時
   点から、その通信経路の最終送信局からの着信応答信号
   を受信するまで通信用データを記憶保持し、最終送信局
   からの着信応答信号を受信したとき、その記憶保持して
   いる通信用データを消去する手段が設けられていること
   を特徴とする無線通信システム。
2. 【請求項２】 各無線子局に設けられている通信用デー
   タの消去手段は、最終送信局からの着信応答信号の受信
   だけでなく、その最終送信局までの通信経路にあって通
   信用データの中継局となる他の子局からの着信応答信号
   の受信も消去条件とするものである請求項１に記載の無
   線通信システム。