JP2010124163A - デジタル無線通信モジュール利用方式 - Google Patents

Abstract

【課題】
統一規格の通信モジュールを使用して、伝送速度が速く、信頼性の高い通信を実現する。
【解決手段】
ＩＥＥ８０２．１５．４通信規格の世界統一規格の通信規格電波を使用した小型な通信モジュールを同時に複数台使用し、送信データサイズが１回で送信可能なサイズを超えた時に、もう１台の通信モジュールを起動して通信を行うことで、同時に送信を行うデータサイズを倍増させることを特徴とする。
また、データ伝送の信頼性を向上するために、複数の通信モジュールを異なる周波数で同時に使用して、同一のデータの送信を行い、その結果を比較することで、信頼性の高いデータ伝送を実現する。
１つの通信局に複数の通信モジュールを装備した通信局において、常用の通信モジュール以外の通信モジュールの電源を遮断することで、通常は、１つの通信モジュールによって構成された通信局と同様な消費電力で通信を可能とした通信局を実現する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、小形のデジタル通信モジュール（ＩＥＥＥ８０２.１５.４規格ＺｉｇＢｅｅ通信モジュール等）を使用して、デジタルデータの送受信を行うデータ伝送システムに関するものである。

従来のデジタル無線通信装置においては、１つの通信局に対して１台の通信モジュールを装備することが行われていた。
（例えば、特許文献１参照）

特開平２００８−８７８７６号公報（第１２頁、第５図）

世界共通規格であるＺｉｇＢｅｅ等のプロトコルを使用したデータ通信モジュールは、一回の送受信単位が１２８byteに制限されており、毎回、通信の管理データを付加して通信を行うため、実際の送信データ量が少なく、映像データ等の大容量データの送信を行うと、一回の送信データ量が少ないために、複数回に分割してデータの送信を行う必要があり、送信時間が長くなり、他のデータの通信が行えなくなる等の問題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、一回の通信で送受信を行えるデータサイズが、ＺｉｇＢｅｅ等の汎用プロコトルによって規定されるために、一回のデータ送信で送信可能なデータサイズに小容量の制限がある装置を使用して、短時間で大容量のデータ伝送を可能とすることを目的とする。

この発明に係るデータ送受信システムは、１つの通信局に同一形式の通信モジュール（ＩＥＥ８０２．１５．４規格のＺｉｇＢｅｅ通信モジュール等）を複数台接続し、その複数の通信モジュールを同時に、または、切り替えて使用する切換え手段とその通信モジュールを制御する制御用処理装置を設けたものである。

また、この発明の別の発明においては、複数の通信モジュールによって送信が行われたデジタルデータを異なる周波数を使用して、同時に異なるデータを受信できるように、受信側の装置も複数の通信モジュールを異なる周波数で受信待機で起動してデータの受信を行うものである。

以上のようなこの発明によれば、大容量のデータ送信を行う際に、通常の通信モジュールに加えて、予備の通信モジュールも使用して、異なる周波数で同時にデータを送信することで、見かけ上のデータ伝送速度を向上させることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明による通信モジュールを利用したデータ伝送システムの全体構成図である。
図１において、通信モジュール６（ＩＥＥ８０２．１５．４規格のＺｉｇＢｅｅ通信モジュール等）は、ＺｉｇＢｅｅ等の通信プロトコルを実行する通信制御ＣＰＵ３と電波を送受信するＲＦモジュール２が接続され、外部と電波を送受信するアンテナ１が１つの小さな通信モジュール６内に構成されている。（通信モジュール８、１３，１４，１５，１６も同一形式の通信モジュールである。）
この通信モジュールと、温度センサーや湿度センサー等のセンサー４は制御用ＣＰＵ５に接続され、そのセンサーによって取得したデータを、制御用ＣＰＵ５が通信モジュール６を使用して送信を行う。
送信された送信データは電波７によって、受信側の通信モジュール８に受信され、受信されたデータは、デジタルデータに変換され、制御用ＣＰＵ１０に送られる。制御用ＣＰＵ１０は、受信したデータを、表示用パソコン９の専用プログラムで処理されることで、小型のデータ伝送装置が構成される。
同様に、同一周波数を使用することで、通信モジュール１３，１５も同様に送信された電波を受信し、必要に応じてデータの表示を行う。

図２は、この発明によるデータ伝送装置の一実施形態の特徴である複数ユニットを接続したデータ伝送システムの全体構成図である。
図２において、通信モジュール２６（ＩＥＥ８０２．１５．４規格のＺｉｇＢｅｅ通信モジュール等）は、ＺｉｇＢｅｅ等の通信プロトコルを実行する通信制御ＣＰＵ２３と電波を送受信するＲＦモジュール２２が接続され、外部と電波を送受信するアンテナ２１が１つの小さな通信モジュール２６内に構成されている。この通信モジュール自体は、従来の構成と何ら変更は無い。
この実施例の構成では、センサー２４は、通信モジュール２６の通信制御ＣＰＵ２３に接続するのでは無く、新たに設置する制御ＣＰＵ２５に接続する。この制御ＣＰＵ２５は、センサー２４からの情報を、１つの通信モジュール２６を使用してデータの送信を行うのでは無く、もう１つの通信モジュール２７も使用して、同時に２台の通信モジュール２６，２７を使用して、センサーデータの送信を行う。
２台の通信モジュールから送信されたセンサーデータの電波２８は、受信装置側の２台の通信モジュール２９と３０によって、異なる周波数で受信され、従来と同じ通信時間で２倍のデータ量を送信することが可能となり、実質、通信速度を２倍としてデータ伝送が実行される。
通信モジュール２９と３０によって、受信されたセンサーデータは、制御ＣＰＵ３２によって、１つのセンサーデータとして、パソコン３１の専用ソフトウェアに送信され、処理が行われる。

次に上記実施の形態１の装置構成を、図３を参照しながら説明する。
図３は部品を搭載する基板３３上に制御用ＣＰＵ２５を搭載し、それに接続する通信モジュール２６と通信モジュール２７を搭載する。
その基板３３上に、測定する項目に合致したセンサー２４を搭載した基板３４を接続する。
動作に必要な電源は、別途、接続を行う。

次にセンサー動作開始信号入力から２台の通信モジュールを使用して、送信を行う動作を図４のフローチャートに従って、説明する。

センサー動作開始信号は、タイマーによる自動起動や外的要因でのデータ取得を目的とした条件でセンサー動作開始信号を入力する。処理４１
センサーを動作させて情報を取得、センサーデータＤバイトを取得する。処理４２
センサーデータＤバイト取得後、通信モジュールを使用して送信を開始する。処理４３
送信を行うセンサーデータＤバイトが、通信モジュールによって一回で送信可能なデータサイズＤ_０バイトと大小比較判定を行い、一回で送信可能ならば、処理４５を実行し、一回で送信できないサイズであるときは、処理４６を実行する。処理４４
送信データサイズが、通信モジュールが一回で送信可能なサイズであるため、１台の通信モジュールによってデータを送信する。処理４５
送信データＤバイトが、一回で送信可能なサイズＤ_０バイトよりも大きいため、Ｄ_０バイトによって、送信データＤバイトを分割する。処理４６
分割された送信データは、それぞれの通信モジュールで異なる周波数で送信を行う。分割された送信データは、ブロック番号を付加する。処理４７と処理４８
それぞれの通信モジュールで送信されたデータを除いて、残った未送信データサイズを送信データサイズＤバイトとする。処理４９
未送信データが０byteとなるまで、処理４６から４９までの処理を繰り返す。処理５０

通信モジュールから送信された送信データは、同様に受信側の通信モジュールで受信される。その受信側の処理を、図５のフローチャートで説明を行う。

各通信モジュールに対応して、割り込みによって処理を実行する。処理５１
通信モジュール１が受信データを受信することで割り込み処理によって処理を開始し、受信したデータを受信フォルダに格納する。処理５２
受信したデータブロックサイズが、送信予定のブロック数Ｎと比較して、受信データが最終データを判定する。処理５３
同様に通信モジュール２に対応して、受信処理５４と受信データの格納処理５５、そして最終受信データの判定処理５６を行う。
最終受信データ判定処理５３または、５６によって、最終受信データを受信した受信処理は、受信フォルダ内の受信データを、ブロック番号によって連結して１つのデータに加工する。処理５７
１つの受信データに加工された受信データをセンサーデータとして処理を行う。処理５８

以上のようにこの発明によれば、センサーデータの送信を、そのデータサイズによって、１台の通信モジュールで送信するか、または、複数台の通信モジュールで同時送信を行うかを切り替えて行えるようにしために、１台の通信モジュールで送信を行うよりも、１つのデータを分割して、複数の通信モジュールによって異なる周波数で並行して送信を行うことで、通信伝送時間の短縮を行うことができる。
また、今回の説明では、２台の通信モジュールを使用して、送信を行う処理の説明を行ったが、２台以上の通信モジュールを使用して、データを分割して異なる周波数で送信を行えば、同様に使用する通信モジュールと周波数の数だけ、送信時間を短縮することができる。

また、データサイズが、大きなサイズの送信の処理の説明を行ったが、１回の送信サイズで送信可能なデータ量で送信する処理と複数の送信回数で送信するデータサイズが混在する場合は、必要な時だけ、複数の通信モジュールを使用することによって、通常の送信データサイズが小さい時には、使用しない通信モジュールの電源を切断して、省エネモード（スタンバイモード）として、必要な時だけ、必要な通信モジュールに電源を供給することで、消費電力が小さく、伝送速度が速いデータ通信モジュールを構築することができる。

実施の形態２．
また、送信データが１回で送信できない大きなデータサイズ（映像データ等）の場合の処理の説明を行ったが、１回で送信可能なデータサイズの送信を行う場合でも、同時に２つ以上の通信モジュールを使用して、通常の通信モジュールに加えて、異なる通信モジュールを使用して、同一の送信データを異なる周波数で送信を行うことによって、無線電波伝送による伝送障害時に強く、通信信頼性が高いデータ伝送システムを構築する。

次に、この実施の形態２の送信処理を、フローチャート図６に従って説明する。
センサー動作開始信号は、タイマーによる自動起動や外的要因でのデータ取得を目的とした条件でセンサー動作開始信号を入力する。処理６１
センサーを動作させて情報を取得、センサーデータをＤバイトを生成する。処理６２
センサーによって生成されたデータを取得する。処理６３
センサーデータがＤバイト取得後、複数の通信モジュール１を使用して送信（処理６４）と通信モジュール２を使用して送信（処理６５）を開始する。

通信モジュールから送信された送信データは、同様に受信側の通信モジュールで受信される。
その受信側の処理を、図７のフローチャートで説明を行う。

各通信モジュールに対応して、割り込みによって処理を実行する。処理７１
通信モジュール１が受信データを受信することで割り込み処理によって処理を開始し、受信したデータを受信フォルダに格納する。処理７２
同様に通信モジュール２に対応して、受信処理７３と受信データの格納処理７４
データを受信した後、受信フォルダに別の受信データが受信されているかを確認し、受信されていれば、そのデータと比較を行う。処理７５
そのデータが同一である場合は、処理を終了し、データが異なる場合は、データ送信側にデータの再送を要求する。処理７６、７７

以上のようにこの発明によれば、同一のデータを異なる通信モジュールの異なる周波数で同時に送信を行い、その受信結果を比較することによって、データの送信処理が正常に行えたことを確認することができる。また、ワイヤレス通信による電波障害に対しても、異なる周波数、異なる通信モジュールによって、同一のデータを送信することによって、データの信頼性を上げ、万が一の障害発生時にも、データ到達率の高いデータ送信が可能となる。

また、複数通信モジュールを接続した使用法として、常用の通信モジュールを使用し、常用の通信モジュールに障害が発生時に、予備通信モジュール使用して、データ伝送を行うことによって、通信障害時や、通信モジュールの故障時に対して、安定してデータの通信を行うことができる装置を提供すること出来る。

実施の形態３．
図８は、この発明によるデータ伝送システムによる全体システム構成例である。
この図において、各通信局は、制御ＣＰＵ８２に接続されたセンサー８１と２個の通信モジュール８３と８４を１つとして構成され、この通信局が、中継局８６とセンサー局８７、８８，８９，９０の４台によって構成されている。
センター局８５の２つの通信モジュール８３，８４は、常時、通電され、データの受信を待受け状態となり、同様に中継局８６の２個の通信モジュールも常時、受信可能状態となっている。
それに対して、センサー局の８７，８８，８９，９０の通信モジュールは、２台の通信モジュールの片側は、予備装置として完全に電源が遮断され、消費電力が全く無い状態とする。

この様にデータ伝送システムを構築することによって、常時は通常の１つの通信モジュールを使用するセンサー局と同じ消費電力のセンサー局として運用が可能となり、大容量のデータの送信時、または、高信頼性でデータの送信を行うときのみ、複数の通信モジュールを使用することで、通信速度の向上とデータ信頼性の向上を行うこと可能となるシステムを構築することが出来る。

なお、上記の実施例の形態１では、ＺｉｇＢｅｅの通信モジュールを例にして説明を行ったが、通信電波の規格と出力が規定され、通信プロトコルが規定された通信モジュールが、供給されることを条件に、同一の通信モジュールを複数同時に使用することによって、この発明を利用することが可能となる。
また、ＺｉｇＢｅｅ規格の通信モジュールだけではなく、ＩＥＥ８０２．１５．４無線電波規格を使用して通信を行う通信モジュールや、Bluetoothや、Wi-Fi通信など、同一の通信規格の通信モジュールを同時に複数使用することで、この発明の同様な効果を得ることができる。

この発明によるデータ伝送システムの全体構成図である。 この発明による複数通信モジュールを使用したデータ伝送システム部分の構成図である。 この発明に通信モジュールを複数台搭載したデータ伝送システムも送信側（受信側）の通信装置の外観図である。 この発明の実施例１によるデータ伝送システムの送信側の処理フローチャート図である。 この発明の実施例１によるデータ伝送システムの受信側の処理フローチャート図である。 この発明の実施例２によるデータ伝送システムの送信側の処理フローチャート図である。 この発明の実施例２によるデータ伝送システムの受信側の処理フローチャート図である。 この発明の実施例３によるデータ伝送システムの全体システム構成図である。

符号の説明

図１
１ 通信モジュール内アンテナ
２ 通信モジュール内ＲＦモジュール
３ 通信モジュール内通信制御ＣＰＵ
４ 各種センサー
５ 制御用ＣＰＵ
６ 通信モジュール
７ 通信モジュール専用通信電波
８ 通信モジュール
９ 表示用パソコン
１０ 制御用ＣＰＵ
１１ 各種センサー
１２ 制御用ＣＰＵ
１３ 通信モジュール
１４ 通信モジュール
１５ 通信モジュール
１６ 通信モジュール
１７ 表示用パソコン
１８ 制御用ＣＰＵ。
２１ 通信モジュール内アンテナ
２２ 通信モジュール内ＲＦモジュール
２３ 通信モジュール内通信制御ＣＰＵ
２４ 各種センサー
２５ 制御用ＣＰＵ
２６ 通信モジュール
２７ 通信モジュール
２８ 通信モジュール専用通信電波
２９ 通信モジュール
３０ 通信モジュール
３１ 表示用パソコン
３２ 制御用ＣＰＵ
３３ 通信モジュールメイン基板
３４ センサー用基板
８１ 各種センサー
８２ 制御用ＣＰＵ
８３ 通信モジュール
８４ 通信モジュール
８５ センター局
８６ 中継局
８７ センサー局
８８ センサー局
８９ センサー局
９０ センサー局

Claims (5)

1. デジタルデータの送受信を行う通信モジュールを利用するデータ伝送システムにおいて、同一形式の通信モジュールを複数接続して、送信するデータに応じて複数の通信モジュールを使用して、送信することを特徴としたデータ伝送システム。
2. デジタルデータの送受信を行う通信モジュールを利用するデータ伝送システムにおいて、送信するデータ量が大容量であるとき、通常の通信モジュールに加えて、異なる周波数で送信できる通信モジュールを使用して、同時に送信できるデータ量を倍増させることでデータ伝送時間を短縮することを特徴とするデータ伝送システム。
3. デジタルデータの送受信を行う通信モジュールを利用するデータ伝送システムにおいて、ワイヤレスデータ伝送の信頼性を高めた通信を行うために、通常、使用する通信モジュールに追加して、異なる周波数で送信する通信モジュールを使用して、同一のデータを同時に送信することで、データ到達の信頼性を向上することを特徴としたデータ伝送システム。
4. デジタルデータの送受信を行う通信モジュールを利用するデータ伝送システムにおいて、複数接続された通信モジュールのうち、通常、使用する通信モジュール以外は、電源を完全に切断し、送信を行うデータが発生したときのみ、電源を投入することで、消費電力を通常の通信モジュール１台を接続した状態と同一の消費電力で運用することを特徴とするデータ伝送システム。
5. デジタルデータの送受信を行う通信モジュールを利用するデータ伝送システムにおいて、１つの通信局に複数の周波数を同時に使用するために複数の通信モジュールを接続し、大容量のデータを送信する時には、複数の通信モジュールを使用して、異なる周波数で同時に送信を行うことで、データの通信に要する時間を短縮する機能を持ち、データの信頼性が必要なデータは、同一のデータを複数の通信モジュールで異なる周波数を使用して送信を行うことで、データの信頼性を向上させる機能を持ち、通常の運用では、１台の通信モジュールを使用し、未使用の通信モジュールには電力を供給せず、実運用上は、１台の通信モジュールと同一の消費電力で運用することを特徴としたデータ伝送システム。
   
   

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