JP2010130324A

JP2010130324A - 無線テレメータシステム

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Publication number: JP2010130324A
Application number: JP2008302575A
Authority: JP
Inventors: Nagayoshi Mayahara; 永義馬屋原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】無線端末子機の無線通信において通信の待ち時間を削減させ、適切な無線通信を行って、無駄な電池消耗を抑えることが可能な無線テレメータシステムを提供する。
【解決手段】無線親機は、中継機Ａ，Ｂを通じて無線子機と無線通信を行う。無線親機から無線子機に向かって下流側の端末に送信される電文１０〜１２と、無線子機から無線親機まで上流側に送信される応答電文２０〜２２において、各電文１０〜１２，２０〜２２のヘッダ部には中継ホップ数部が作成されており、中継機Ａ，Ｂを経る毎に中継ホップ数が１だけ加算される。無線親機と無線子機とは、無線電文を受信したときに取得した中継ホップ数によって中継機のホップ数を確認することができるので、中継ホップ数に応じた無線通信のタイムアウト時間を設定することによって、無線通信の待ち時間を削減し、適切な無線通信を行って無駄な電池消耗を抑えることが可能になる。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線テレメータシステムに関し、特に、通信回線を介してセンタ側網制御装置に接続されている端末側網制御装置と、端末側網制御装置に有線接続されている無線親機と、無線親機に無線接続され、かつ、各々にマイコンメータが接続されている複数の無線子機とから構成されている特定小電力無線テレメータシステムに関する。

従来、ガス、水道等のメータ用に開発された無線テレメータシステムとして、特許文献１に開示のシステムが提案されている。この提案に係る方法においては、システムの無線装置を識別するための識別情報を無線機にて特定する手段を有し、その特定手段にて送信側は連続的に識別情報を無線送信し、受信側はその無線電波を検出し、送信された識別情報を検出したときにその識別情報が自分の識別情報に該当する場合に、無線通信を相互に行う。

また、本出願人は、無線親機と無線子機の縁組を容易に且つ効率的に行う無線データ通信システムを提案している（特許文献２参照）。このシステムによれば、無線親機が、センタ側装置からの縁組要求電文に応じて、無線子機又は中継機の個別情報を含む無線電文を無線子機に送信し、当該無線電文を受信した無線子機又は中継機は、電文中の個別情報が自己に設定されている情報と一致したときに、無線親機にその旨の応答電文を送信する。応答電文を受信した無線親機は、個別情報が一致したことを確認すると、当該無線子機又は中継機との縁組情報を登録するので、無線通信によって効率の良い縁組作業を図っている。

また、従来の無線テレメータシステムでは、親機と子機との間に無線中継する端末を設置して、検針エリアを広げることを行っている。更に、検針エリアを広げるために多段中継も行っている。親機が最末端の子機へ無線通信を行い、応答の無線データを取得するまでの待ち時間は、中継する端末が増えると、比例して大きくなる。しかしながら親機は目的端末の子機との間に、何段の中継機があるかは把握していない。親機が無線送信開始から子機からの応答の無線データを取得するまでの時間を把握できないことになるので、最大中継ホップ数に合わせた最大待ち時間まで、親機は無線受信の待機をする必要がある。親機、中継機及び子機は、マイコンメータの近傍に配置される子機の場合には特に、商用電源の利用が困難であることが多く、その動作電源として電池を使用することが避けられない。
特開平８−１９４０２２号公報特開２００６−４８４５９号公報

そこで、本発明の目的は、上記の事情を認識した上でなされたものであって、無線端末子機の無線通信において通信の待ち時間を削減させ、適切な無線通信を行って、無駄な電池消耗を抑えることが可能な無線テレメータシステムを提供することである。

前記課題を解決するために、本発明による無線テレメータシステムは、センタ側網制御装置に電話回線を介して接続された端末側網制御装置と、前記端末側網制御装置に有線接続された無線親機と、前記無線親機と無線接続される複数の無線子機と、前記無線親機と前記複数の無線子機との間を無線通信の中継を行う複数の無線中継機と、前記複数の無線子機にそれぞれ有線接続された複数のマイコンメータとによって構成される無線テレメータシステムであって、前記無線親機は、前記無線子機と無線通信を行い、前記無線子機までの中継ホップ数を取得することと、前記無線子機は、前記無線親機までの中継ホップ数を取得することを特徴とする。

本発明による無線テレメータシステムにおいて、上記無線親機は、取得した前記無線子機までの前記中継ホップ数に応じて無線通信のタイムアウト時間を可変することと、前記無線子機は、取得した前記無線親機までの前記中継ホップ数に応じて無線通信のタイムアウト時間を可変することができる。この無線テレメータシステムにおいて、タイムアウト時間を可変することで、通信の待ち時間を削減させることができる。

本発明による無線テレメータシステムにおいて、前記無線親機は、前記複数の無線子機との無線通信の終了後、前記無線子機までの前記中継ホップ数を記憶保持し、再び同一の前記無線子機と通信を行うとき、既に取得した前記中継ホップ数に応じた無線通信のタイムアウト時間を設定することと、前記無線子機は、前記無線親機との無線通信の終了後、前記無線親機までの前記中継ホップ数を記憶保持し、再び前記無線親機と通信を行うとき、既に取得した前記中継ホップ数に応じた無線通信のタイムアウト時間を設定することができる。この無線テレメータシステムにおいて、中継ホップ数に応じた無線通信のタイムアウト時間を設定することで、通信の待ち時間を削減させることができる。

本発明による無線テレメータシステムにおいて、前記無線親機は、前記複数の無線子機と無線通信を行う度に、前記無線子機までの前記中継ホップ数を取得し、前に取得した前記中継ホップ数と比較し、一致しない場合は新しく取得した前記中継ホップ数に変更できることと、前記無線子機は、前記無線親機と無線通信を行う度に、前記無線親機までの前記中継ホップ数を取得し、前に取得した前記中継ホップ数と比較し、一致しない場合は新しく取得した前記中継ホップ数に変更できる構成とすることができる。この無線テレメータシステムにおいては、前に取得した中継ホップ数と比較して一致しない場合は新しく取得した中継ホップ数に変更できるとすることで、通信の待ち時間を削減させることができる。

以上に説明したように、本発明による無線テレメータシステムによれば、無線端末親機が、無線端末子機までの中継ホップ数を取得することが可能であり、また無線端末子機は、無線端末親機までの中継ホップ数を取得することが可能である無線テレメータシステムを得ることができ、それによって、無線端末子機の無線通信において通信の待ち時間を削減させ、適切な無線通信を行って、無駄な電池消耗を抑えることが可能な無線テレメータシステムを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態の無線テレメータシステムについて、図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る無線テレメータシステムの一例である特定小電力無線テレメータシステムの概略を示すブロック図である。図１に示す本発明による無線テレメータシステムは、センタ側網制御装置（以下、センタＮＣＵ（Network Control Unit）と称す）１２に電話網（以下、電話回線と称す）１３を介して接続された端末側網制御装置（以下、Ｔ−ＮＣＵと称す）１４と、Ｔ−ＮＣＵ１４に有線接続された無線親機（以下、親機と称す）１５と、親機１５と無線接続される複数の無線中継機（以下、中継機と称す）１６と、中継機と無線接続される複数の子機（以下、子機と称す）１７と、中継機１６と子機１７にそれぞれに有線接続されたガス，水道等のマイコンメータ（以下、メータと称す）１８とによって構成されるシステムである。

以下、本発明による無線テレメータシステムの実施例の詳細を図面に基づいて更に説明する。図２は、本発明による特定小電力無線テレメータシステムの実施例における無線親機の内部構成を示すブロック図である。

図２に示すように、親機１５は、Ｔ−ＮＣＵへの入出力を司るＩ／Ｆ（インターフェース）２１、不揮発性メモリ２２、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央処理装置）２３、アンテナ２４、無線通信ユニット２５、ＲＯＭ（Read Only Memory；リードオンリメモリ）２６、ＲＡＭ（Random Access Memory；ランダムアクセスメモリ）２７、及び電池２８を有している。

Ｔ−ＮＣＵ・Ｉ／Ｆ２１は、外部のＴ−ＮＣＵ１４との間で通信する装置である。不揮発性メモリ２２は、メータ１８を識別する情報や検針値に関する情報を記憶する装置である。ＣＰＵ２３は、情報を処理する回路である。また、ＣＰＵ２３は、無線通信ユニット２５から伝えられた信号が自分宛ＩＤか否かを判別する。

アンテナ２４は、外部に電波を出力したり、外部からの電波を受付けたりする装置である。無線通信ユニット２５は、無線で通信するための信号を変換する。また、無線通信ユニット２５は、間欠的に受信動作を行い、相手端末からの無線電波の有無を間欠的に判別するキャリアセンス動作を行う。アンテナ２４及び無線通信ユニット２５は、外部の子機１６との間で無線通信をする。ＲＯＭ２６は、親機１５を実現するためのプログラムを記憶する。ＲＡＭ２７は、ＣＰＵ２３が情報を処理するためのデータを一時的に記憶する。電池２８は、ＣＰＵ２３などに対して電力を供給する。

図３は、本発明による特定小電力無線テレメータシステムの実施例における無線子機の内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、中継機１６と子機１７は、メータＩ／Ｆ（インターフェース）３１、不揮発性メモリ３２、ＣＰＵ（中央処理装置）３３、アンテナ３４、無線通信ユニット３５、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３６、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３７、及び電池３８を有している。

メータＩ／Ｆ３１は、メータ１８との間で通信、即ち、入出力を司る装置である。不揮発性メモリ３２は、メータ情報などを記憶する装置である。ＣＰＵ３３は、ＣＰＵ２３とは異なる動作により情報を処理する回路である。更に、ＣＰＵ３３は、無線通信ユニット３５から伝えられた信号が自分宛ＩＤか否かを判別する。

アンテナ３４は、アンテナ２４とは異なる動作により、親機１５に電波を出力する、或いは親機１５からの電波を受付ける装置である。無線通信ユニット３５は、無線通信ユニット２５とは異なる動作により、通信するための信号を変換する装置である。また、無線通信ユニット３５は、間欠的に受信動作を行い、相手端末からの無線電波の有無を判別するキャリアセンス動作を間欠的に行う。アンテナ３４及び無線通信ユニット３５は、親機１５との間で無線により通信する。ＲＯＭ３６は、子機１６を実現するためのプログラムを記憶する。

ＲＡＭ３７は、ＣＰＵ３３が情報を処理するためのデータを一時的に記憶する。電池３８は、ＣＰＵ３３などに対して電力を供給する。親機１５と子機１６は、それぞれ各種設定データなどを登録するための不揮発性メモリ２２と不揮発性メモリ３２が内蔵されている。

親機１５と中継機１６と子機１７，１８との無線通信について説明すると、親機１５の無線通信ユニット２５と、中継機１６と子機１７の無線通信ユニット３５は、間欠的に受信動作を行って、相手端末からの無線通信要求の有無を検知している（間欠キャリアセンスという）。この間欠キャリアセンス動作により、何らかの電波があると判断されたとき、親機１５のＣＰＵ２３と中継機１６及び子機１７のＣＰＵ３３とに信号が伝えられ、親機１５のＣＰＵ２３と中継機１６及び子機１７のＣＰＵ３３とは、受信電波の中に含まれているＩＤが自分宛のＩＤ（又は識別符号）であるか否かを判別する。自分宛ＩＤであれば、無線データを受信し、適切な処理を行った後、相手端末に対して無線応答する。

図４は、図１に示す特定小電力無線テレメータシステムにおける無線通信、即ち、処理の流れを説明するチャート図である。

図４に示すように、親機は、通信すべき子機のＩＤ（又は識別符号）と子機が属している中継機のＩＤ（又は識別符号）を、不揮発性メモリ２２から読み出し、親機の無線通信ユニットは、中継機Ａと無線通信を開始する。間欠キャリアセンス動作により、中継機Ａは、自分宛のＩＤか否かを判別し、自分宛ＩＤであれば無線データを受信する。中継機Ａは、通信すべき子機のＩＤ（又は識別符号）と子機が属している中継機のＩＤ（又は識別符号）を不揮発性メモリから読み出し、中継機Ａの無線通信ユニットは、中継機Ｂと無線通信を開始する。間欠キャリアセンス動作により、中継機Ｂは、自分宛のＩＤか否かを判別し、自分宛ＩＤであれば無線データを受信する。次に中継機Ｂは、通信すべき子機のＩＤ（又は識別符号）と子機が属している中継機のＩＤ（又は識別符号）を不揮発性メモリ２２から読み出し、中継機Ｂの無線通信ユニットは、子機と無線通信を開始する。間欠キャリアセンス動作により、子機は、自分宛のＩＤか否かを判別し、自分宛ＩＤであれば無線データを受信する。子機は受信した無線データを処理し、中継機Ｂへ応答する。次に中継機Ｂは子機から応答の無線データを受信し、中継機Ａへ応答する。次に中継機Ａは中継機Ｂから応答の無線データを受信し、親機へ応答する。

このように、親機が最末端の子機へ無線通信のために中継機への無線通信を開始してから当該子機の応答無線データを取得するまでの待ち時間は、中継する端末が増えると、その中継端末の数に比例して長くなる。しかしながら、親機は、子機が中継機Ａに属していることは把握しているが、中継機Ａのさらに配下の中継機Ｂに属していることまでは把握できない。つまり、親機は、親機から目的端末の子機まで中継ホップ数が幾つであるかについては把握していないので、親機が無線送信開始から子機からの応答の無線データを取得するまでの時間を把握できないことになる。それゆえ、最大中継ホップ数に合わせた最大待ち時間まで、親機は無線受信の待機をする必要がある。また子機が最上流の親機へ無線通信を行い、親機からの応答の無線データを取得するまでの待ち時間に関しても考え方は同じである。

次に、再上流親機と最末端子機が、中継ホップ数を取得するまでの動作について説明する。親機は、通信すべき子機のＩＤと子機が属している中継機のＩＤ（又は識別符号）を、電文１０内のヘッダ部に作成する。また中継ホップ数部は０の値で作成する。作成された電文１０を中継機Ａへ送信する。中継機Ａは受信した電文１０の中継ホップ数部を＋１（即ち、１を加算）し、電文１１内の中継ホップ数部は１の値で作成する。また、中継機Ａは受信した電文１０の通信すべき子機のＩＤの値から、属している中継機のＩＤを中継機ＢのＩＤとしてヘッダ部に作成する。作成された電文１２を中継機Ｂへ送信する。中継機Ｂは受信した電文１１の中継ホップ数部を＋１し、電文１２内の中継ホップ数部は２の値で作成する。また、中継機Ｂは受信した電文１１の通信すべき子機のＩＤの値から、属している中継機のＩＤをダミーデータとしてヘッダ部に作成する。作成された電文１２を子機へ送信する。子機は電文１２を受信し、中継ホップ数を不揮発性メモリに記録する。子機は受信した電文１２内の中継ホップ数部が２であることがわかるので、親機と子機の間には中継する端末が２台あることを把握できる。

次に、子機は応答の電文２０の中継ホップ数部を０の値で作成する。作成された電文２０を中継機Ｂへ送信する。中継機Ｂは受信した電文２０の中継ホップ数部を＋１（即ち、１を加算）し、電文２１内の中継ホップ数部は１の値で作成する。作成された電文２１を中継機Ａへ送信する。中継機Ａは受信した電文２１の中継ホップ数部を＋１し、電文２２内の中継ホップ数部は２の値で作成する。作成された電文２２を親機へ送信する。親機は電文２２を受信し、中継ホップ数を不揮発性メモリに記録する。親機は受信した電文２２内の中継ホップ数部が２であることがわかるので、親機と子機の間には中継する端末が２台あることを把握できる。これにより、中継ホップ数に応じて無線通信のタイムアウト時間を可変することができる。

ふただび、親機と子機が無線通信する際は、不揮発性メモリに記憶された中継ホップ数を読み出し、無線通信のタイムアウト時間を設定する。

次に、「親機―中継機Ａ−中継機Ｂ−子機」の接続構成を「親機―中継機Ａ−子機」へ設置変更した場合は、上記制御方法により、中継ホップ数が１になったことを電文で取得でき、親機、子機ともに中継ホップ数が変更されたことが分かり、再び中継ホップ数を不揮発性メモリに記憶する。

本発明による無線テレメータシステムの一実施例に係る特定小電力無線テレメータシステムの構成を示すブロック図。図１に示す特定小電力無線テレメータシステムの無線親機の内部構成を示すブロック図。図１に示す特定小電力無線テレメータシステムの無線中継機と無線子機の内部構成を示すブロック図。図１に示す特定小電力無線テレメータシステムにおける無線通信を説明するチャート図。

符号の説明

１１ホストコンピュータ１２センタＮＣＵ（センタ側網制御装置）１３電話回線（電話網）１４Ｔ−ＮＣＵ（端末網制御装置）
１５親機（無線親機）１６子機（無線子機）
１７中継機（無線中継機）１８メータ（マイコンメータ）
２１Ｔ−ＮＣＵＩ／Ｆ２２不揮発性メモリ
２３ＣＰＵ２４アンテナ
２５無線通信ユニット２６ＲＯＭ
２７ＲＡＭ２８電池
３１メータＩ／Ｆ３２不揮発性メモリ
３３ＣＰＵ３４アンテナ
３５無線通信ユニット３６ＲＯＭ
３７ＲＡＭ３８電池

Claims

センタ側網制御装置に電話回線を介して接続された端末側網制御装置と、前記端末側網制御装置に有線接続された無線親機と、前記無線親機と無線接続される複数の無線子機と、前記無線親機と前記複数の無線子機との間を無線通信の中継を行う複数の無線中継機と、前記複数の無線子機にそれぞれ有線接続された複数のマイコンメータとによって構成される無線テレメータシステムであって、
前記無線親機は、前記無線子機と無線通信を行い、前記無線子機までの中継ホップ数を取得することと、前記無線子機は、前記無線親機までの中継ホップ数を取得することを特徴とする無線テレメータシステム。
前記無線親機は、取得した前記無線子機までの前記中継ホップ数に応じて無線通信のタイムアウト時間を可変することと、前記無線子機は、取得した前記無線親機までの前記中継ホップ数に応じて無線通信のタイムアウト時間を可変することを特徴とする請求項１に記載の無線テレメータシステム。
前記無線親機は、前記複数の無線子機との無線通信の終了後、前記無線子機までの前記中継ホップ数を記憶保持し、再び同一の前記無線子機と通信を行うとき、既に取得した前記中継ホップ数に応じた無線通信のタイムアウト時間を設定することと、前記無線子機は、前記無線親機との無線通信の終了後、前記無線親機までの前記中継ホップ数を記憶保持し、再び前記無線親機と通信を行うとき、既に取得した前記中継ホップ数に応じた無線通信のタイムアウト時間を設定することを特徴とする請求項１に記載の無線テレメータシステム。
前記無線親機は、前記複数の無線子機と無線通信を行う度に、前記無線子機までの前記中継ホップ数を取得し、前に取得した前記中継ホップ数と比較し、一致しない場合は新しく取得した前記中継ホップ数に変更できることと、前記無線子機は、前記無線親機と無線通信を行う度に、前記無線親機までの前記中継ホップ数を取得し、前に取得した前記中継ホップ数と比較し、一致しない場合は新しく取得した前記中継ホップ数に変更できることを特徴とする請求項１に記載の無線テレメータシステム。
前記無線通信で送信される無線電文のヘッダ部に、下流側又は上流側の前記親機、前記中継機又は前記無線子機の識別情報とともに前記中継ホップ数が作成されており、前記中継機は、受信した前記無線電文の前記中継ホップ数に１を加算して作成した前記無線電文を送信することから成る請求項１に記載の無線テレメータシステム。