JP2009077103A - 無線端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに無線通信を行う無線端末装置において、送信電力過多による無駄な消費電力をなくす。
【解決手段】無線端末装置は、特定小電力無線制御部12、微弱無線制御部13、及びZigBee無線制御部14を有する。特定小電力無線制御部12を用いて通信を行っているときに、受信電波強度が無線制御部切替閾値テーブル11aに記憶されている所定の閾値以上であった場合は、より小電力で通信可能な、微弱無線制御部13又はZigBee無線制御部14に切り替える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水道、電気、ガス等の使用量のデータを電話回線及び無線回線を介してセンタ装置にて自動的に収集する無線検針システム等で使用される無線端末装置に関する。

ガスや水道メータなどの自動検針システムでは、例えばセンタ装置から無線親機に対して無線や有線の公衆電話回線経由で各種要求信号の送信を行い、無線親機は無線子機に対して特定小電力無線を用いてセンタ装置からの要求信号を送信し、無線子機は要求信号に応じて各種メータの検知信号を無線親機に送信し、無線親機は無線子機の検知信号をセンタ装置に送信する（特許文献１）。

ここで、特定小電力無線では、電波法によりアンテナの送信電力が10ｍＷ、１ｍＷの２種類に制限されている。このため、無線親機及び無線子機の設置環境が良く、送信電力が１ｍＷ未満でも良好に受信可能な場合には、送信電力が過多であり、無駄な電力を消費していることになる。通常、無線子機は電池で駆動されるため、消費電力の低減による電池の長寿命化は重要課題であるが、上記の送信電力の過多による無駄な電力消費をなくすことは考慮されていない。

特開平８−１９４０２２号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、互いに無線通信を行う無線端末装置において、送信電力過多による無駄な消費電力をなくすことである。

請求項１の発明は、互いに無線通信を行う複数の無線端末装置からなる無線通信システムに使用可能な無線端末装置であって、送信電力の規定値が異なる複数の無線通信手段と、通信相手から送信された電波を前記無線通信手段の一つにより受信する手段と、該手段により受信された電波の強度を測定する手段と、該手段により測定された電波の強度が所定の閾値以上のときに、送信電力の規定値がより小さい無線通信手段に切り替える手段とを有することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の無線端末装置において、切替後の無線通信手段を表す情報を前記通信相手に通知する手段を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の無線端末装置において、前記測定する手段は、前記通信相手から送信されたコマンドに応じて測定を行うことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１記載の無線端末装置において、前記受信する手段は、前記通信相手が他の無線端末装置へ送信するときにそのアンテナから周囲に放射される電波を受信することを特徴とする。

［作用］
請求項１の発明によれば、無線端末装置は、通信相手から送信された電波の受信強度が所定の閾値以上の場合に、送信電力の規定値がより小さい無線通信手段に切り替える。
請求項２の発明によれば、無線端末装置は、無線通信手段を切り替えた後に、切替後の無線通信手段を表す情報を通信相手に通知する。
請求項３の発明によれば、無線端末装置は、通信相手から送信されたコマンドに応じて、通信相手から送信された電波の受信強度を測定する。
請求項４の発明によれば、無線端末装置は、他の無線端末装置へ送信するときにそのアンテナから周囲に放射される電波の受信強度を測定する。

本発明によれば、互いに無線通信を行う無線端末装置において、送信電力過多による無駄な消費電力をなくすことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［第１の実施形態］
図１に示すように、本発明の第１の実施形態の無線通信システムは、無線端末装置１及び２を備えている。無線端末装置１及び２は、特定小電力無線、微弱無線、及びZigBee無線の無線通信手段を備えており、そのうち１つの無線通信手段を選択し、互いにデータを送受信することができる。

図２は無線端末装置１の構成を示すブロック図である。無線端末装置２も同様に構成されている。無線端末装置１は、制御装置11と、それぞれが制御装置11に接続された特定小電力無線制御部12、微弱無線制御部13、及びZigBee無線制御部14を備えている。特定小電力無線制御部12、微弱無線制御部13、及びZigBee無線制御部14には、それぞれアンテナ15、16、17が接続されている。ここで、特定小電力無線制御部12と微弱無線制御部13とは周波数帯が近いため、１つのユニットとすることができる。また、無線制御部及びアンテナが無線通信手段である。

制御装置11はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵しており、この無線端末装置１の全体の制御などを行う。無線制御部切替閾値テーブル11aは、無線端末装置２から送信された電波の強度の測定値に応じて、特定小電力無線制御部12、微弱無線制御部13、ZigBee無線制御部14を切り替えて使用するための電波の強度の閾値を記憶するテーブルであって、ＲＯＭの一部として構成されている。使用中無線制御部記憶テーブル11bは、特定小電力無線制御部12、微弱無線制御部13、ZigBee無線制御部14のうち使用中の無線制御部を示す情報を記憶するテーブルであって、ＲＡＭの一部として構成される。

特定小電力無線制御部12、微弱無線制御部13、ZigBee無線制御部14は、それぞれ特定小電力無線、微弱無線、ZigBee無線の回線により、それぞれのアンテナ15、16、17を介して、無線端末装置２と通信を行う。特定小電力無線制御部12のアンテナ15の送信電力の規定値は１０ｍＷ及び１ｍＷ、微弱無線制御部13、ZigBee無線制御部14のそれぞれのアンテナ16、17の送信電力の規定値はどちらも０Ｗより大きく１ｍＷ以下の任意の値である。

特定小電力無線制御部12、微弱無線制御部13、ZigBee無線制御部14は、制御装置11からの制御に従って、それぞれのアンテナ15、16、17の受信電波強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を測定し、制御装置11へ送出する。制御装置11は、受け取ったＲＳＳＩデータと、無線制御部切替閾値テーブル11aに記憶されている閾値とを比較し、その結果に応じて特定小電力無線制御部12、微弱無線制御部13、ZigBee無線制御部14を切り替えるか否かを決定するとともに、切り替える場合は、切替後の無線制御部を示す情報を使用中無線制御部記憶テーブル11bに書き込み、その情報を切替コマンドとともに、切替前の無線制御部を用いて無線端末装置２へ送信する。無線端末装置２は、切替コマンドを受信して認識すると、切替後の無線制御部を示す情報を使用中無線制御部記憶テーブル11bに書き込み、切替前の無線制御部を用いて切替完了レスポンスを無線端末装置２へ送出する。切無線端末装置１が切替完了レスポンスを受け取ると、それ以後の無線端末装置１、２間の通信は、切替後の無線制御部により行われる。

図３は図１に示す無線通信システムの動作手順の一例のシーケンス図である。この動作手順は、例えば無線端末装置１、２をそれぞれ検針システムの無線親機、無線子機とした場合の設置時等に実行することが好適であるが、通常の電文送受信の際に実行することもできる。

無線端末装置１では、制御装置11が電波強度確認コマンドを生成し、特定小電力無線制御部12がそれをアンテナ15から無線端末装置２へ送信する（手順Ｓ１）。ここで、無線端末装置１及び２では、初期設定等で特定小電力無線制御部12を使用するように構成されている。

無線端末装置２では、電波強度確認コマンドがアンテナ15で受信され、制御装置11へ送られる。制御装置11は、電波強度確認コマンドを認識すると、特定小電力無線制御部12に対し、受信電波強度の測定データ（ＲＳＳＩデータ）の送出を要求し、特定小電力無線制御部12は、この要求に応じて、ＲＳＳＩデータを送出する（手順Ｓ２）。次に、無線端末装置２では、制御装置11が電波強度確認レスポンスを生成するとともにＲＳＳＩデータを付加して、無線端末装置１へ送信する（手順Ｓ３）。

無線端末装置１では電波強度確認レスポンスを認識し、付加されているＲＳＳＩデータを取り出し、無線制御部切替閾値テーブル11aに記憶されている閾値と比較する。ここでは、閾値以上であったため、微弱無線制御部13に切り替えることを決定する。そして、無線制御部切替コマンドを生成し、切替後の無線制御部が微弱無線制御部13であることを表す情報を付加して、無線端末装置2へ送信する（手順Ｓ４）。

無線端末装置２では、無線制御部切替コマンドを認識し、切替後の無線制御部を微弱無線制御部13であることを表す情報を取り出す。そして、切替完了レスポンスを生成して無線端末装置１へ送信し（手順Ｓ５）、微弱無線制御部13であることを表す情報を使用中無線制御部記憶テーブル11bに書き込む（手順Ｓ６）。

無線端末装置１では、切替完了レスポンスを認識すると、微弱無線制御部13であることを表す情報を使用中無線制御部記憶テーブル11bに書き込む（手順Ｓ７）。以後、無線端末装置１、２間の通信は微弱無線制御部13及びアンテナ16を用いて行われる。

このように、本実施形態の無線通信システムによれば、特定小電力無線制御部12による１ｍＷの送信で閾値以上の受信電波強度が得られた場合は、送信電力の規定値が１ｍＷの微弱無線制御13に切り替えるので、送信電力の過多による無駄な電力消費をなくすことができる。

なお、以上の実施形態では、小電力無線制御部12から微弱無線制御13へ切り替えたが、ZigBee無線制御部14に切り替えてもよい。

また、以上の実施形態では、無線端末装置１からの電波強度確認コマンドに従って、無線端末装置２にて電波強度を測定しているが、無線端末装置２からの電波強度確認コマンドに従って、無線端末装置１にて電波強度を測定してもよい。さらに、電波強度確認コマンドを使用せず、互いのデータ通信の電波強度を測定してもよい。例えば無線端末装置１、２をそれぞれ検針システムの無線親機、無線子機とした場合、無線端末装置１が無線端末装置２から送信された電文データの送信電波の強度を測定し、それが閾値以上であった場合に微弱無線制御部13に変更することを決定し、そのことを無線端末装置２へ通知するように構成してもよい。

［第２の実施形態］
図４は本発明の第２の実施形態の無線通信システムを示す図である。この図において、図１と同一の部分には図１と同じ参照符号を付した。

本実施形態の無線通信システムは、無線端末装置１、２及び３を備えている。無線端末装置１、２及び３は、特定小電力無線、微弱無線、及びZigBee無線の無線通信手段を備えており、そのうち１つの無線通信手段を選択し、無線端末装置１と２との間、１と３との間、及び２と３との間で、互いにデータを送受信することができる。

無線端末装置１及び２内のブロックの構成は図２と同じである。無線端末装置３も基本的には図２と同じであるが、無線端末装置１と２とが通信しているときにそれらのアンテナから放射される電波を受信して取得したＲＳＳＩデータを記憶するためのテーブル（以下、電波強度履歴テーブルと言う）を備えている。図５Ａは無線端末装置３の無線制御部切替閾値テーブル11aの記憶内容の一例を示し、図５Ｂは電波強度履歴テーブルの記憶内容の一例を示す。

以上の構成を有する本実施形態の無線通信システムにおいて、無線端末装置１と２との間の通信では、第１の実施形態と同じ手順により、特定小電力無線制御部12、微弱無線制御部13、ZigBee無線制御部14の切替を行う。

一方、無線端末装置１と３との間、及び２と３との間の通信における無線制御部の切替については、無線端末装置１と２とが通信を行っているときに、無線端末装置３で受信した電波の強度を測定し、その測定値を用いる。この動作について図６のフローチャートを参照しながら説明する。

この処理を開始する前提として、無線端末装置１と２との間で通信を開始したものとする。このとき、図４に示すように、無線端末装置１、２のアンテナから送信された電波の一部a1、a2は無線端末装置３に到達するので、無線端末装置３はそれらの電波を受信する（ステップST11）。以後のステップST12〜ST18は、無線端末装置３が無線端末装置１、２に対して順次実行する処理である。

ステップST12では、ステップST11で受信した無線端末装置１からの電波a1のＲＳＳＩデータを電波強度履歴テーブルに書き込み、次にステップST13でそのテーブル内に、無線端末装置１からのＲＳＳＩデータが過去３回分存在するか否かを調べる。ここでは、図５Ｂに示すように３回分存在するので、ステップST14へ進む。

ステップST14では、過去３回分のＲＳＳＩが閾値L2（300μＶ／ｍ）以上であるか否かを調べ、そうであればステップST15へ進み、そうでなければステップST16へ進む。ここでは、前回と前々回がL3（100μＶ／ｍ）であるからステップST16へ進んで、自分（無線端末装置３）が使用中の無線制御部が微弱無線制御部13であるか否かを調べる。

そして、微弱無線制御部13であれば（ステップST16:YES）、特定小電力無線制御部12に変更することを決定し（ステップST17）、そのことを微弱無線電波により、無線端末装置２へ通知する（ステップST18）。この通知を受けた無線端末装置１は、次に無線端末装置３と通信を行うときの無線通信手段を特定小電力無線制御部12に変更する。使用中の無線制御部が微弱無線制御部13でなければ（ステップST16:NO）、何もしない。また、電波強度履歴テーブルに過去３回分のＲＳＳＩデータが存在しない場合も何もしない。

このようにして無線端末装置1に関する処理を終えたら、ステップST12に戻り、今度は無線端末装置２に関する処理を行う。無線端末装置２の場合、図５Ｂに示すように、過去３回分の電波強度が閾値L2（300μＶ／ｍ）以上であるから、無線端末装置２に対する無線通信手段を特定小電力無線制御部12から微弱無線制御部13に変更することを決定し（ステップST15）、次いでそのことを無線端末装置２へ通知する（ステップST18）。この通知を受けた無線端末装置２は、次に無線端末装置３と通信を行うときの無線通信手段を微弱無線制御部13に変更する。

以上のように、本実施形態の無線通信システムによれば、無線端末装置３は、無線端末装置１、２間の通信に用いる電波が無線端末装置３でも受信できることに着目し、それを受信して電波強度を測定し、その測定値を用いて、無線通信手段を切り替えるか否かを無線端末装置１又は２と通信を開始する前に決定するので、通信開始時から、無駄のない電力で送信することができる。

なお、図６のステップST13では過去３回分のデータの有無を調べているが、この回数は任意でよい。また、電波強度履歴テーブルを検針システムのセンタ装置に設けてもよい。さらに、無線端末装置１及び２も図６に示す手順で無線通信手段を切り替えるようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。 図１の無線端末装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の無線通信システムの動作手順の一例を示すシーケンス図である。 本発明の第２の実施形態の無線通信システムを示す図である。 本発明の第２の実施形態における無線制御部切替閾値テーブル及び電波強度履歴テーブルの記憶内容の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態の無線通信システムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１〜３・・・無線端末装置、11・・・制御装置、12・・・特定小電力無線制御部、13・・・微弱無線制御部、14・・・ZigBee無線制御部。

Claims (4)

1. 互いに無線通信を行う複数の無線端末装置からなる無線通信システムに使用可能な無線端末装置であって、
   送信電力の規定値が異なる複数の無線通信手段と、通信相手から送信された電波を前記無線通信手段の一つにより受信する手段と、該手段により受信された電波の強度を測定する手段と、該手段により測定された電波の強度が所定の閾値以上のときに、送信電力の規定値がより小さい無線通信手段に切り替える手段とを有することを特徴とする無線端末装置。
2. 請求項１記載の無線端末装置において、
   切替後の無線通信手段を表す情報を前記通信相手に通知する手段を有することを特徴とする無線端末装置。
3. 請求項１記載の無線端末装置において、
   前記測定する手段は、前記通信相手から送信されたコマンドに応じて測定を行うことを特徴とする無線端末装置。
4. 請求項１記載の無線端末装置において、
   前記受信する手段は、前記通信相手が他の無線端末装置へ送信するときにそのアンテナから周囲に放射される電波を受信することを特徴とする無線端末装置。

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