JP2010206368A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】電波障害が発生した場合に、迅速に通信を自動回復することが可能な無線通信システムおよび装置を提供することを目的とする。
【解決手段】子局へ初期周波数でポーリング要求を送信し、該ポーリング要求に対する子局からの応答を受信する送受信部を有する親局と、親局からのポーリング要求を受信し、該ポーリング要求に対する応答を親局へ送信する送受信部と、初期周波数による親局との通信において、障害が発生したか否かを検知する障害検知部と、障害検知部により障害の発生が検知された場合に、初期周波数を含む複数の周波数の中から、初期周波数の代替として利用するための代替周波数を選定する周波数選定部と、周波数選定部によって選定された代替周波数にて通信を行なうよう親局へ通知するための周波数通知部とを有する子局とからなる無線通信システムが提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ポーリング方式を用いて情報収集を行う無線通信システムに関する。

従来より、親機と子機との間で無線通信を行なう無線通信システムにおいて、ポーリング方式と呼ばれる通信方式が広く用いられている。ポーリング方式では、子機から親機に対する自発的な発信は行われず、親機から子機に対して所定の周期で制御信号が発信される。そして、子機は親機からの制御信号に対する応答信号の返信や、制御信号に応じた自機器の処理を行う。このようなポーリング方式を用いた無線通信システムの一例として、特許文献１には、１台の親機によって広域に展開された複数の子機の情報を収集するシステムが開示されている。

特許文献１に記載の無線通信システムにおいて、ポーリングは以下の手順で行われる。まず、親機から複数の子機に対して情報を要求するコマンドが送信される。そして、コマンドを受信した子機は、それぞれ自機器の最新の情報を親機へ送信する。この処理を定期的に繰り返すことにより、親機にて常に子機の最新情報を収集することが可能となっている。

特開２００７−２５１７１２号公報

ところで、無線通信においては、周囲の障害物による電波の遮蔽や、周囲の電子機器等からの電波によるノイズの発生などにより電波障害が発生し、通信が不通となってしまう場合がある。特に電波障害が恒常的に発生するような場合、メンテナンス業者などによって電波障害の発生原因が除去されるまで、親機と子機との間の無線通信が遮断されてしまう。これにより、電波障害が発生してから回復するまでの間は、親機によるポーリングが行われず、子機からの情報収集を行うことができない。そのために、障害が発生した期間については親機において情報更新が行えないといった問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電波障害が発生した場合に、迅速に通信を自動回復することが可能な無線通信システムを提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明により、子局へ初期周波数でポーリング要求を送信し、該ポーリング要求に対する前記子局からの応答を受信する送受信部を有する親局と、親局からのポーリング要求を受信し、該ポーリング要求に対する応答を親局へ送信する送受信部と、初期周波数による親局との通信において、障害が発生したか否かを検知する障害検知部と、障害検知部により障害の発生が検知された場合に、初期周波数を含む複数の周波数の中から、初期周波数の代替として利用するための代替周波数を選定する周波数選定部と、周波数選定部によって選定された代替周波数にて通信を行なうよう親局へ通知するための周波数通知部とを有する無線通信システムが提供される。また、本発明の無線通信システムでは、親局は、子局から代替周波数の通知を受信すると、該通知された代替周波数によってポーリング要求を送信することを特徴とする。

上記のように構成することにより、初期周波数における親局と子局との間の通信に障害が発生した場合は、子局によって該障害が検知される。そして、子局により通知された代替周波数で以降のポーリング要求が行われることにより、引き続き親局と子局との間の通信を継続することが可能となる。

また、上記障害検知部は、前記親局から送信されるポーリング要求の受信状況を監視し、該受信状況が所定の条件を満たす場合に、前記親局との初期周波数の通信において障害が発生したと検知する構成であっても良い。さらに、上記送受信部は、障害検知部により親局との初期周波数による通信に障害が発生したと検知された場合に、初期周波数を含む複数の周波数によって親局へ送信要求を送信し、親局から、複数の周波数による送信要求のそれぞれに対する応答を受信し、周波数選定部は、親局から受信した応答の中で、最も良好な受信状態で受信された応答の送信に用いられた周波数を代替周波数に選定するよう構成されても良い。

上記のように構成することにより、初期周波数における親局と子局との間の通信に障害が発生した場合にも、子局から複数の周波数による送信要求に対する発呼が行われ、それぞれに対応する親局からの応答の中で、最も受信状態の良いものが選択される。そのため、親局と子局との間において信頼性の高い通信を継続することが可能となる。

また、上記障害検知部は、初期周波数による親局との通信において障害が発生した場合に、更に該障害が回復したか否かについても検知を行う構成としても良い。さらに、上記子局は、障害検知部によって障害が回復したことが検知された場合に、親局へ回復通知を送信する回復通知部を更に備え、親局は、子局から回復通知を受信すると、初期周波数によってポーリング要求を送信する構成としても良い。上述のように構成することで、初期周波数での障害が回復した場合は、システムを初期周波数における通信へと戻すことができる。

また、本発明の無線通信システムは、子局を複数備える構成としても良い。そして、複数の子局には、それぞれ優先順位が設定されており、優先順位が高いものから順に障害検知を行うよう設定されていても良い。さらに、上記子局は、自機器が備える障害検知部において障害の発生が検知された場合に、自機器以外の前記複数の子局に対して、送受信部による送信要求の送信を禁止するよう指示する禁止指示部を更に備える構成としても良い。 また、禁止指示部は、自機器の送受信部により親局へ送信要求を送信する前に、自機器以外の前記複数の子局に対して、該子局が備える送受信部における送信要求の送信を禁止する指示を行う構成としても良い。

上記のように構成することにより、複数の子局のそれぞれが、初期周波数における障害を検知して一斉に発呼することを防ぐことができる。また、これにより、親局との通信におけるキャリヤの衝突による新たな遅延または障害を防ぐことが可能となる。

また、上記禁止指示部は、送受信部による送信要求の送信を禁止する指示を、電文の連続送信が許容された時間内に三連送可能な文体の電文として生成し、該電文を三連送するものであっても良い。また、上記子局の送受信部は、複数の周波数による親局への送信要求を、所定の回数に達するまで繰り返し送信するよう構成されても良い。

上記のように、複数の連送する電文として禁止指示を送信することで、電波障害によって一つの電文が影響を受けた場合も、その他のいずれかの電文が子局に送信されることにより、確実に情報を伝達することができる。

また、上記親局は、メモリに記憶された子局との無線通信における障害状況を記録する障害記録を有し、該障害記録は、子局から代替周波数の通知を受信したとき、および回復通知を受信したときに更新される構成としても良い。このように構成することで、親局において、子局との無線通信における障害状況が記録され、メンテナンスの際などに参照することが可能となる。

従って、本発明によれば、電波障害が発生した場合に、迅速に通信を自動回復することが可能な無線通信システムおよび装置を提供することができる。

本発明の無線通信システムの概略構成図である。 本発明における各装置間で行なわれる通信手順の概要図である。 本発明の親局における制御フローチャートを示す図である。 本発明の子局における制御フローチャートを示す図である。 子局間に障害が発生した場合の本発明における各装置間で行なわれる通信手順の概要図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る無線通信システムについて説明する。

図１は、本発明の無線通信システム１００の概略構成を示す図である。本実施形態において、無線通信システム１００は、小規模事業所等に設置される環境管理システムである。無線通信システム１００は、配置された場所（本実施形態においては事業所内の各所）における温度や湿度などの環境に関する情報を検出するセンサ群である子局２０および子局３１〜３５（子局群３０）と、子局により検出される各所の環境情報（温湿度データ等）を収集して事業所全体の環境管理を行う親局１０とから構成される。また、子局２０は、子局３１〜３５からなる子群３０と親局１０との間の中継を行う役割を備える中継子局２０であり、子局群３０に対しては親局として、親局１０に対しては子局として機能する。

親局１０は、ポーリング方式を用いて中継子局２０と無線通信を行ない、中継子局２０を介して定期的に各子局３１〜３５により検出された情報を収集および蓄積するものである。親局１０によって蓄積されたデータは、事業所の各所における空調機器の運転などを管理するために用いられる。親局１０は、中継子局２０と電文の送受信を行う送受信部１１、送受信部１１から電文を送信する際の送信周波数などを制御する通信制御部１２、中継子局２０から受信した電文を解析する電文解析部１３、各種情報を記憶するメモリ１４、およびメモリ１４に記憶される情報を更新する情報更新部１５を備えている。ここで、メモリ１４には、子局から収集される各所の環境情報（温湿度データ等）が記録された環境情報データベースと、無線通信システム１００における無線通信の障害状況や、親局１０の装置自体の障害状況を記録する障害記録データベースが格納されている。また、障害記録データベースには、障害が発生した日時、障害の内容、障害が回復した日時等が記録されており、メンテナンスの際などにシステムの状況を把握するために参照される。

中継子局２０は、配置された場所における環境情報を検出するセンサ機能、および親局１０と子局群３０との中継を行う中継機能を備えた機器である。中継子局２０は、親局１０および子局群３０と電文の送受信を行う送受信部２１、送受信部２１を制御する通信制御部２２、親局１０との通信を監視して電波障害の有無を検知する障害検知部２３、障害検知結果に基づいて電文を生成する電文生成部２４、後述する親局１０からの通信に基づいて代替となる緊急用の暫定周波数を選定する周波数選定部２５、暫定周波数を選定する際に参照する管理テーブルなどを記憶するメモリ２６を備えている。中継子局２１の送受信部２１は、親局１０と電文のやり取りを行うだけでなく、親局１０から送信される電文の子局群３０への転や、子局群３０から送信される電文の親局１０への転送を行うことが可能である。また、中継子局２０は、図示しない温度計や湿度計などのセンサを備えており、後述する親局１０からのポーリング要求に応答して、該センサによる検出値を含む応答を親局１０へ送信する。

子局群３０を構成する子局３１〜３５は、配置された場所における環境情報を検出するセンサ機能を備えており、中継子局２０から転送される親局１０からのポーリング要求に応答して、自機器が検出した情報を中継子局２０へ送信するように構成されている。また、子局３１〜３５は、上述のように環境情報を検出するセンサ、および中継子局２０と略同様の機能を有する送受信部、通信制御部、障害検知部、電文生成部、周波数選定部およびメモリをそれぞれ備えている（不図示）。

次に、図２を参照して、本発明の実施形態の無線通信システム１００において、親局１０、中継局２０、および子局群３０の間で行なわれる通信の概要を説明する。図２は、無線通信システム１００において、各装置間で行なわれる通信手順の概要を示した図である。無線通信システム１００を構成する各装置間の無線通信は、デフォルトとして設定されている周波数ｆ１（例えば３００ＭＨｚ）の電波を利用して行われる。更に、各装置は、デフォルトの周波数ｆ１以外の周波数ｆ２、ｆ３（例えば４００ＭＨｚ、および９００ＭＨｚ）のいずれか、もしくは両方を用いて無線通信を行なうことも可能となっている。

まず、中継子局２０および子局群３０によって検出される情報を収集するために、親局１０の送受信部１１から、デフォルトとして設定されている周波数ｆ１にてポーリング要求が送信される（Ｓ１）。親局１０から送信されるポーリング要求は、中継子局２０の送受信部２１にて受信される。そして、ポーリング要求を受信した中継子局２０は、ポーリング要求に対する応答として、自機器により検出された情報を含むポーリング応答を親局１０へ送信する（Ｓ２）。親局１０は、中継子局２０からポーリング応答を受信する。そして、情報更新部１３によって中継子局２０からのポーリング応答に含まれる情報に基づいてメモリ１４に記憶される環境情報データベースが更新される（Ｓ３）。

また、親局１０からのポーリング要求が子局群３０の子局３１〜３５に対するポーリング要求である場合は、該ポーリング要求が中継子局２０によって子局群３０へ転送される。そして、子局３１〜３５は、ポーリング要求に対する応答として、自機器により検出された情報を含むポーリング応答を中継子局２０へ送信する。中継子局２０は、子局３１〜３５から転送されるポーリング応答を親局１０へ転送し、親局１０によって、子局３１〜３５からのポーリング応答に含まれる各情報に基づいてメモリ１４に記憶される環境情報データベースが更新される。このように、通常の無線通信においては、予め定められた所定のポーリング周期で上記Ｓ１〜Ｓ３の処理が繰り返される。これにより、親局１０にて中継子局２０および子局３１〜３５において検出された情報を定期的に収集することが可能となっている。

次に、親局１０と中継子局２０との間に電波障害が発生した場合について説明する。何らかの原因（例えば周囲の電子機器等からの電波によるノイズの発生など）によって周波数ｆ１の帯域に電波障害が発生し、親局１０と中継子局２０との間の通信が遮断された場合、中継子局２０の障害検知部２３によって、このような電波障害の発生が検知される（Ｓ４）。障害検知部２３では、親局１０から送信されるポーリング要求の受信周期を常時監視している。そして、前回親局１０からポーリング要求を受信してからの経過時間などに基づいて、親局１０と中継子局２０との通信状況を判断する。例えば、通常時のポーリング要求の受信周期が１分である場合に、前回親局１０からポーリング要求を受信してから再びポーリング要求を受信するまでに５分以上経過した場合には、親局１０と中継子局２０との通信に障害が発生したと判断される。ここで、障害が発生したと判断される経過時間は、中継側における子局側の階層数などに基づく処理時間、および各子局における処理状況を考慮して設定される。例えば、中継側の子局の階層が８段まである場合、これらの子局における最大処理時間は１４０秒となる。そして、中継側の各子局が当該処理にかかりきりの場合、１４０秒×２＝２８０秒となることから、親局１０と中継子局２０との異常判定時間が２８０秒より大きい３００秒（５分）と設定される。

障害検知部２３で電波障害が検知されると、まず、中継子局２０の電文生成部２４にて、子局群３０に対する発呼禁止を指示する電文が生成され、送受信部２１から子局群３０に送信される（Ｓ５）。このとき、上記発呼禁止指示は、障害が検知された周波数ｆ１以外の周波数ｆ２およびｆ３にて送信される。子局群３０の子局３１〜３５は、中継子局２０からの発呼禁止指示を受信すると、自機器の発呼機能を停止させる（Ｓ６）。ここでいう発呼機能とは、親局に対して自発的に送信要求を送信する機能のことである。このように、中継子局２０において電波障害を検知した場合に、子局群３０に対して発呼禁止指示を行う理由については、後ほど詳述する。

次に、中継子局２０の電文生成部２４にて、親局１０に対して送信要求を行うための電文が生成される。この送信要求は、障害が検知された周波数ｆ１を含め、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の３つの周波数によって親局１０に送信される（Ｓ７）。中継子局２０から送信要求を受信した親局１０は、この送信要求に対する応答電文を生成し、送信要求の送信の際に用いられた各周波数によって該応答電文を返信する（Ｓ８）。具体的には、周波数ｆ１による送信要求に対しては、周波数ｆ１にて応答電文を返信し、周波数ｆ２による送信要求に対しては周波数ｆ２にて応答電文を返信する。

中継子局２０は、親局１０から受信したそれぞれの周波数による応答に基づき、初期周波数ｆ１の代替周波数として以降の無線通信に用いる暫定的な周波数を選定する（Ｓ９）。そして、親局１０に対して、以降の通信において暫定周波数を用いるよう通知する（Ｓ１０）。以降、親局１０は、中継子局２０から通知された暫定周波数によって、中継子局２０に対してポーリング要求を送信し（Ｓ１１）、中継子局２０も暫定周波数によって応答の送信を行なう（Ｓ１２）。

また、子局３１〜３５における発呼機能の停止は、発呼禁止の指示を受けてから所定時間経過後に自動的に解除されるようになっている（Ｓ１３）。この場合の所定の時間は、中継子局２０が親局１０に対して送信要求を行い、暫定周波数によるポーリングが開始されるまでの間、すなわち、中継子局２０が親局１０に対して発呼を行っている間は、子局３１〜３５における発呼機能が停止されるように設定される。これは、子局３１〜３５が中継子局２０と同様に、周波数ｆ１における障害を検知して、親局に対して送信要求の発呼を行うことを防ぐためである。このように、複数の子局によって親局１０に対して発呼がなされてしてしまうと、親局１０との通信においてキャリヤの衝突が発生し、新たな遅延または障害を招いてしまう。そこで、迅速かつ適切に通信回復を行うために、各子局（２０、３１〜３５）には、予め発呼を行う優先順位が設定されている。そして、優先順位が低い子局ほど、障害検知部において障害であると判定する基準が低く設定されている。具体的には、中継子局２０が最も高い優先順位に設定されている場合、中継子局２０では、親局１０からのポーリング要求が、前回受信してから５分以上経過しても受信されない場合に障害と判定するよう設定されるのに対し、中継子局２０よりも優先順位が低く設定された子局３１では、親局１０からのポーリング要求が、前回受信してから１０分以上経過しても受信されない場合に障害と判定するよう設定される。このように、まず優先順位が高い子局が障害を検知し、それ以外の子局による発呼機能を禁止することで、通信回復のための暫定周波数の設定を１つの子局が代表して行うことができる。これにより、迅速かつ適切に通信回復の処理がなされる。

ところで、電波障害が発生した場合に用いられる周波数は、あくまでも暫定的なものであり、デフォルトとして設定されている周波数ｆ１における障害が回復した段階で、周波数ｆ１による通信を行なうことが望ましい。本実施形態においては、周波数ｆ１における障害が回復したか否かについても、中継子局２０の障害検知部２３によって検知することが可能となっている（Ｓ１４）。障害検知部２３では、障害が発生した周波数ｆ１におけるキャリヤを障害発生時から常時監視し、キャリヤの状態に基づいて障害が回復したか否かを検知する。そして、障害が回復されたと検知されると、電文生成部２４にて障害が回復したことを通知する電文を生成し、親局１０に送信する（Ｓ１５）。そして、障害回復通知を受信した親局１０は、以降のポーリング要求の送信をデフォルトの周波数ｆ１によって行う（Ｓ１５）。そして、中継子局２０および子局群３０も、周波数ｆ１によってポーリング応答の送信を行う（Ｓ１６）。

また、本実施形態では、上述のような発呼禁止における各子局の動作に基づいて、各子局が正常に動作しているか否かを判断することができる。具体的には、上述のように発呼禁止を行った場合、代表となる子局以外の各子局は発呼が禁止される。しかしながら、子局に異常が発生している場合は、発呼禁止に関係なく電文の送信を行ってしまう。そのため、このことを利用して、各子局の発呼状態を監視することで、当該子局が正常か否かを判断することが可能となる。

次に、上記のような無線通信を行なう親局１０および中継子局２０における制御について、図３および図４を参照して詳述する。図３は、親局１０における無線通信制御フローである。親局１０では、まず、中継子局２０と通信を行なうために利用される周波数がデフォルト値であるｆ１に設定される（Ｓ１０１）。そして、ポーリング周期が予め定められた所定の周期に達している場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、中継子局２０または子局３１〜３５に対して情報を要求するポーリング要求が送信され（Ｓ１０３）、Ｓ１０２へ戻る。一方、予め定められた所定のポーリング周期に達していない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、中継子局２０から電文を受信したか否かが判定される（Ｓ１０４）。中継子局２０から電文を受信していない場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、Ｓ１０２に戻る。一方、中継子局２０から電文を受信した場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、電文解析部１３によって電文の内容が解析される（Ｓ１０５）。

電文解析部１３によって解析された電文が、ポーリング要求に対するポーリング応答であった場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、情報更新部１５によって、ポーリング応答に含まれる中継子局２０もしくは子局３１〜３５からの情報に基づいて、メモリ１４に記憶される環境情報データベースが更新される（Ｓ１０７）。データベースの更新が終了すると、Ｓ１０２の処理に戻り、所定のポーリング周期によるポーリング要求、もしくは電文の受信が行われる。

一方、受信した電文が中継子局２０から送信された送信要求であった場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、該送信要求が送信された周波数による応答を行う（Ｓ１０９）。このときの応答は、中継子局２０から送信される電文のフォーマットをそのまま応答電文として返送する。応答電文を送信すると、Ｓ１０４に戻り次の電文を受信する。

また、受信した電文が、暫定周波数の通知であった場合（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、情報更新部１５によって、メモリ１４に記憶される障害記録が更新される（Ｓ１１１）。具体的には、メモリ１４に記憶される障害記録データベースを読み出し、暫定周波数への切り替えを行った時刻や、通知のあった暫定周波数などを追加して、再度メモリ１４に記憶する。そして、以降の無線通信で用いる周波数を暫定周波数に設定する（Ｓ１１２）。その後、Ｓ１０２へ戻り、所定のポーリング周期によるポーリング要求の送信が行われる。また、このときのポーリング要求は、中継子局２０によって通知された暫定周波数によって送信される。

更に、受信した電文が、障害回復を通知するものであった場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、情報更新部１５によって、メモリ１４に記憶される障害記録データベースが更新される（Ｓ１１４）。そして、無線通信で用いる周波数がデフォルトの周波数ｆ１に設定される（Ｓ１１５）。その後、Ｓ１０２へ戻り、所定のポーリング周期による、周波数ｆ１でのポーリング要求の送信が行われる。また、受信した電文が上記いずれでもない場合は（Ｓ１１３：Ｎｏ）、受信した電文に対応する所定の処理が行われ（Ｓ１１６）、Ｓ１０２へ戻る。

図４は、中継子局２０における無線通信制御フローである。中継子局２０では、まず親局１０から自機器あてのポーリング要求を受信したか否かが判断される（Ｓ２０１）。ポーリング要求を受信した場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、続いて、受信したポーリング要求がデフォルト周波数ｆ１により送信されたものであるか否かが判断される（Ｓ２０２）。そして、受信したポーリング要求が周波数ｆ１によるものである場合は（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、自機器の図示しないセンサによって検出された情報を含む応答電文を生成し、送受信部２１からポーリング応答として親局１０へ送信する（Ｓ２０３）。

一方、親局１０からポーリング要求を受信していない場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）、障害検知部２３により電波障害が検知されたか否かが判断される（Ｓ２０４）。電波障害の検知は、上述のように、障害検知部２３において、前回親局１０からのポーリング要求を受信してからの経過時間に基づき行われる。そして、障害検知部２３にて、周波数ｆ１による通信に障害が発生していないと判断された場合は（Ｓ２０４：Ｎｏ）、Ｓ２０１に戻りポーリング要求を受信するのを待つ。

一方、障害検知部２３にて、周波数ｆ１による通信に障害が発生したと判断された場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）は、中継子局２０の電文生成部２４にて、発呼禁止を指示する電文が生成され、子局群３０の子局３１〜３５に送信される（Ｓ２０５）。このとき、発呼禁止の電文は、障害が発生した周波数とは異なる複数の周波数において、周波数ｆ１のキャリヤを立てたまま送信される。例えば、親局１０との周波数ｆ１による通信中に障害が発生した場合は、周波数ｆ１におけるキャリヤを立てたまま、周波数ｆ１以外の周波数ｆ２およびｆ３を用いて、発呼禁止電文が送信される。また、このときの電文は、法令によって許容される最大送信時間内（例えば０．７秒間）において、３回連続して電文を送信可能なような長さで生成され、３連送の電文として送信される。このように、複数の連送する電文として送信することで、電波障害によって一つの電文が影響を受けた場合も、その他のいずれかの電文が子局３１〜３５に送信されることにより、確実に情報を伝達することができる。

次に、中継子局２０の電文生成部２４にて、親局１０に対して送信要求を行う電文が生成され、送信される（Ｓ２０６）。このときの電文も上記発呼禁止電文と同様に、三連送可能な文体として生成される。そして、この送信要求は、障害が発生した周波数ｆ１、および周波数ｆ２、ｆ３の３つの周波数を用いて、それぞれ３連送の電文が、法令によって許容される最短のインターバル（例えば１秒間）を挟んで連続して送信される。

次に、親局１０から応答電文を受信したか否かが判断される（Ｓ２０７）。ここで、親局１０から応答電文を受信していない場合（Ｓ２０７：Ｎｏ）は、Ｓ２１０の処理へ進む。一方、応答電文を受信した場合は（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）、周波数選定部２４において、受信した応答電文の受信レベルが計測される（Ｓ２０８）。そして、計測された受信レベルからＳ/Ｎ比が算出され、受信した際の周波数と関連付けられて、メモリ２５に記憶される管理テーブルに登録される（Ｓ２０９）。具体的には、本実施形態の無線通信システム１００では、電文の通信フォーマットに双方の受信レベルが付加され交換される。そして、電文に付加された受信レベルと計測された受信レベルから、Ｓ/Ｎ比が算出される。また、Ｓ/Ｎ比は、００〜ＦＦ（１６進数）の範囲で２５５の分解能を有する電気的レベルの絶対値で表される。

続くＳ２１０では、３周波数による送信要求の発呼が、予め定められた規定回数以上行われたか否かが判断される。３周波数による送信要求の発呼が、規定回数以上行われていない場合は（Ｓ２１０：Ｎｏ）、Ｓ２０６へ戻り、再び、３周波数による送信要求の発呼が行われる。一方、３周波数による送信要求の発呼が、規定回数以上行われた場合は（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、周波数選定部２４にて、暫定周波数の選定が行われる（Ｓ２１１）。

周波数選定部２４は、メモリ２５に記憶される管理テーブルを参照し、各周波数におけるＳ/Ｎ比に基づいて暫定周波数の選定を行う。ここでは、Ｓ/Ｎ比が、運用環境、時間帯、または季節で異なる事を考慮して、暫定周波数の選定が行われる。具体的には、情報交換確度に基づき、電気的絶対値で得られた値から通信可能レベル範囲を決定し、その範囲を３グループに分類する事で、現運用環境における暫定周波数を決定する。そのために、まず最低レベルの確定が行われる。ここでは、３Ａ〜３Ｆの値を有するものが最低レベルとされる。次に最高レベルの確定が行われる。ここでは、ＡＣ〜Ｂ４の値を有するものが最高レベルとされる。次に、これらの最低レベルと最高レベルから、通信可能レベル範囲が以下のように算出される。
（Ｂ４ｈ−３Ａｈ）＝１８０−５８＝１２２（１０進数）

続いて、上記通信可能レベル範囲内におけるランクを設定する。本実施形態では、例えば、下記のように通信可能レベル範囲内を３分割してランクを設定する。
Ａ＝最良状況：８８〜Ｂ４
Ｂ＝安定状況：６０〜８７
Ｃ＝注意監視：３Ａ〜５９

そして、上記ランクに応じて各周波数のＳ/Ｎ比の判定を行い、ランクＡを多く含む周波数を暫定周波数として選定する。このように、中継子局２０から３つの周波数によって送信要求を行い、親局からの応答に基づいて緊急用の暫定周波数を選定することで、障害が発生した場合において最も信頼性の高い周波数帯域を選択することができる。また、上述のようなランク付けに基づいて暫定周波数を選定するため、運用環境に変化が生じても、伝送環境の状況を的確に判定し、処理を実行することができる。

暫定周波数が選定されると、電文生成部２４にて、暫定周波数を通知するための電文が生成され、親局１０へ送信される（Ｓ２１２）。そして、中継子局２０が備える図示しないタイマーによる時間の計測が開始される（Ｓ２１３）。上述したように、電波障害が発生した場合に用いられる周波数は、あくまでも暫定的なものである。そのため、デフォルトとして設定されている周波数ｆ１における障害が回復した場合や、所定時間か経過した後に、通信周波数をデフォルト周波数ｆ１に戻すことが望ましい。Ｓ２１３におけるタイマーによる時間の計測は、このように通信周波数を所定時間経過後にデフォルトの設定、すなわち周波数ｆ１に一旦戻すために用いられる。このときの所定時間は、例えば８時間や１２時間が設定される。そして、タイマー開始後は、Ｓ２０１に戻りポーリング要求の受信を待つ。

そして、Ｓ２０１にて親局１０からポーリング要求を受信し（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、受信したポーリング要求がデフォルト周波数ｆ１によるものでない場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、現在の無線通信は暫定周波数によって行なわれていると判断される。このとき、続くＳ２１４では、暫定周波数における通信を開始してから、所定の時間が経過したか否か、具体的には、Ｓ２１３において開始されたタイマーにおいて所定の時間が計測されたか否かが判断される。ここで、所定時間が経過している場合（Ｓ２１４：Ｙｅｓ）、通信周波数を一旦デフォルト周波数へ戻すために、電文生成部２４にて、障害が回復した旨の通知を含む電文が生成され、親局１０へ送信される（Ｓ２１５）。

一方、暫定周波数における通信を開始してから、所定の時間が経過していない場合は（Ｓ２１４：Ｎｏ）、障害検知部２３によって、発生していた電波障害が回復したか否かが検知される（Ｓ２１６）。具体的には、障害検知部２３によって障害が発生した周波数ｆ１におけるキャリヤを障害発生時から監視し、キャリヤの状態に基づいて障害が回復したか否かを検知する。そして、障害が回復されたと判断されると（Ｓ２１６：Ｙｅｓ）、Ｓ２１５へ進み、通信周波数をデフォルト周波数ｆ１に戻すために、親局１０へ障害が回復した旨の通知を送信する。一方、障害が回復されていない場合は、自機器の図示しないセンサによって検出された情報を含む応答電文を生成し、そのとき設定されている暫定周波数にてポーリング応答として親局１０へ送信する（Ｓ２１７）。

上記のように、本実施形態の無線通信システム１００においては、電波障害が発生した場合に、中継子局２０から親局に対して自発的に発呼し、暫定周波数による通信を行なうよう制御される。これにより、障害が発生した場合も、自動的に別の周波数による通信が行なわれるため、親局１０と中継子局２０、子局３１〜３５との通信が途絶えることがない。そのため、親局１０では、常時子局からの情報を収集することができ、適切な環境管理を行うことが可能となる。また、子局から自発的に発呼を行うことにより、親と子の関係が一旦は反転するが、暫定周波数通知後は、ポーリング方式に移行されるため、システムの優位性は回復される。

次に、本無線通信システム１００において、中継子局２０と子局群３０との間で電波障害が発生した場合における各装置間の通信手順について、図５を参照して説明する。図５に示される通信状態においては、親局１０と中継子局２０との間の無線通信は正常に行われるものとする。また、親局１０からの定期的なポーリングについては、図２に示される通信手順と同様であるため図５においては省略する。

中継子局２０と子局群３０との間に電波障害が発生した場合、子局群３０の中で最も優先順位が高く設定されている子局３１によって最初に障害が発生したことが検知される（Ｓ５１）。そして、子局３１によって電波障害が検知されると、まず、子局３１から子局３２〜３５に対して、発呼禁止を指示する電文が送信される（Ｓ５２）。このとき、上記発呼禁止指示は、障害が検知された周波数ｆ１以外の周波数ｆ２およびｆ３にて送信される。子局３２〜３５は、子局３１からの発呼禁止指示を受信すると、自機器の発呼機能を停止させる（Ｓ５３）。

次に、子局３１にて、中継子局２０に対して送信要求を行うための電文が生成される。この送信要求は、障害が検知された周波数を含め、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の３つの周波数によって子局３１から中継子局２０に送信される（Ｓ５４）。子局３１から送信要求を受信した中継子局２０は、この送信要求に対する応答電文を生成し、送信要求を受信した各周波数を用いて、該応答電文を返信する（Ｓ５５）。具体的には、周波数ｆ１による送信要求に対しては、周波数ｆ１にて応答電文を返信し、周波数ｆ２による送信要求に対しては周波数ｆ２にて応答電文を返信する。

子局３１は、中継子局２０から受信したそれぞれの周波数による応答に基づき、以降の無線通信に用いる暫定的な周波数を選定する（Ｓ５６）。そして、中継子局２０に対して、以降の通信において暫定周波数を用いるよう通知する（Ｓ５７）。その後、中継子局２０は、暫定周波数の通知を親局１０に転送する。以降、親局１０は、通知された暫定周波数によって、中継子局２０および子局３１〜３５に対してポーリング要求を送信する。そして、子局３１〜３５に対するポーリング要求は中継子局２０から暫定周波数によって子局３１〜３ｎ３５へ転送される（Ｓ５８）。そして、子局３１〜３５による測定結果が、中継子局２０を介して親局１０へ送信される（Ｓ５９）。

また、子局３２〜３５における発呼機能の停止は、発呼禁止の指示を受けてから所定時間経過後に自動的に解除されるようになっている（Ｓ６０）。この場合の所定の時間は、子局３１が中継子局２０に対して送信要求を行い、暫定周波数によるポーリングが開始されるまでの間、すなわち、子局３１が中継子局２０に対して発呼を行っている間は、子局３２〜３５における発呼機能が停止されるように設定される。これは、上述のように、優先順位が高い子局３１が代表して、通信回復のための暫定周波数の設定を行うことができるようにすることで、迅速かつ適切な通信の回復を行うためである。

そして、図２に示される通信手順と同様に、子局３１にて障害が回復されたと検知されると（Ｓ６１）、障害が回復したことを通知する電文が生成され、中継子局２０を介して親局１０に送信される（Ｓ６２）。そして、障害回復通知を受信した親局１０は、デフォルトの周波数によるポーリング要求を行い（Ｓ６３）、中継子局２０および子局群３０も、デフォルトの周波数による応答を行う（Ｓ６４）。

以上のように本発明においては、子局間において障害が発生した場合、中継子局２０および子局３１において、それぞれ親局１０および中継子局２０と同様の動作を行うことができる。これにより、無線通信システム１００の子局間で電波障害が発生した場合でも、上記のように迅速に通信を自動回復することができる。

以上が本発明の実施形態であるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。まず、上記実施形態においては、無線通信システム１００を事業所に設置された環境管理システムとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、広域に展開された子局からの定期的な情報更新を必要とする種々の無線通信システムにおいて適用可能である。

また、上記実施形態においては、デフォルトの周波数において障害が発生した場合は、子局側から３つの周波数による発呼を行って、親局からの応答信号の受信レベルが最も高いものを代替で使用する暫定周波数として選定する構成となっている。しかしながら、子局において予め障害が発生した場合の代替周波数を設定しておくようにしても良い。このような構成に依れば、子局から親局に対して送信要求を行う必要がなく、この代替の周波数によって通信を行なうよう親局に指示するだけで良い。これにより、更に迅速に通信を自動回復することが可能となる。

また、上記実施形態においては、代替の周波数は暫定的なものであり、所定時間が経過した場合、もしくは障害が回復した場合には、デフォルトの周波数に戻す構成となっている。しかしながら、障害が回復したか否かに関わらず、代替の周波数による通信を続ける構成としても良い。

１０ 親局
１１、２１ 送受信部
１２、２２ 通信制御部
１３ 電文解析部
１４ 情報更新部
１５、２６ メモリ
２０ 中継子局
２３ 障害検知部
２４ 電文生成部
２５ 周波数選定部
３０ 子局群
３１〜３５ 子局
１００ 無線通信システム

Claims (15)

1. ポーリング方式による無線通信が可能な親局と子局とからなる無線通信システムにおいて、
   前記親局は、前記子局へ初期周波数でポーリング要求を送信し、該ポーリング要求に対する前記子局からの応答を受信する送受信部を有し、
   前記子局は、
   前記親局からのポーリング要求を受信し、該ポーリング要求に対する応答を前記親局へ送信する送受信部と、
   前記初期周波数による前記親局との通信において、障害が発生したか否かを検知する障害検知部と、
   前記障害検知部により障害の発生が検知された場合に、前記初期周波数を含む複数の周波数の中から、前記初期周波数の代替として利用するための代替周波数を選定する周波数選定部と、
   前記周波数選定部によって選定された代替周波数にて通信を行なうよう前記親局へ通知するための周波数通知部と、を有し、
   前記親局は、前記子局から前記代替周波数の通知を受信すると、該通知された代替周波数によってポーリング要求を送信することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記障害検知部は、前記親局から送信されるポーリング要求の受信状況を監視し、該受信状況が所定の条件を満たす場合に、前記親局との初期周波数の通信において障害が発生したと検知することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記送受信部は、前記障害検知部により前記親局との初期周波数による通信に障害が発生したと検知された場合に、前記初期周波数を含む複数の周波数によって前記親局へ送信要求を送信し、
   前記親局から、前記複数の周波数による送信要求のそれぞれに対する応答を受信し、
   前記周波数選定部は、前記親局から受信した応答の中で、最も良好な受信状態で受信された応答の送信に用いられた周波数を代替周波数として選定することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記障害検知部は、前記初期周波数による前記親局との通信において障害が発生した場合に、更に該障害が回復したか否かについても検知を行い、
   前記子局は、前記障害検知部によって障害が回復したことが検知された場合に、前記親局へ回復通知を送信する回復通知部を更に備え、
   前記親局は、前記子局から前記回復通知を受信すると、前記初期周波数によってポーリング要求を送信することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無線通信システム。
5. 前記無線通信システムは、前記子局を複数備え、
   前記複数の子局には、それぞれ優先順位が設定されており、
   前記複数の子局は、前記優先順位が高いものから順に障害検知を行うよう設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システム。
6. 前記子局は、自機器が備える障害検知部において障害の発生が検知された場合に、自機器以外の前記複数の子局に対して、該子局が備える前記送受信部による送信要求の送信を禁止するよう指示する禁止指示部を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記禁止指示部は、自機器が備える前記送受信部により前記親局へ送信要求を送信する前に、自機器以外の前記複数の子局に対して、該子局が備える前記送受信部による送信要求の送信を禁止する指示を行うことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
8. 前記禁止指示部は、該子局が備える前記送受信部による送信要求の送信を禁止する指示を、電文の連続送信が許容された時間内に三連送可能な文体の電文として生成し、該電文を三連送することを特徴とする請求項６または７に記載の無線通信システム。
9. 前記子局の送受信部は、前記複数の周波数による前記親局への送信要求を、所定の回数に達するまで繰り返し送信することを特徴とする、請求項３に記載の無線通信システム。
10. 前記親局は、メモリに記憶された前記子局との無線通信における障害状況を記録する障害記録を有し、
    前記障害記録は、前記子局から前記代替周波数の通知を受信したとき、および前記回復通知を受信したときに、更新されることを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
11. 親局とポーリング方式による無線通信可能な子局であって、
    前記親局からのポーリング要求を受信し、該ポーリング要求に対する応答を前記親局へ送信する送受信部と、
    初期周波数による親局との通信において、障害が発生したか否かを検知する障害検知部と、
    前記障害検知部により障害の発生が検知された場合に、前記初期周波数を含む複数の周波数の中から、前記初期周波数の代替として利用するための代替周波数を選定する周波数選定部と、
    前記周波数選定部によって選定された代替周波数にて通信を行なうよう前記親局へ通知する周波数通知部と、を備えることを特徴とする子局。
12. 前記障害検知部は、ポーリング要求の受信状況を監視し、該受信状況が所定の条件を満たす場合に、前記親局との初期周波数の通信において障害が発生したと検知することを特徴とする請求項１１に記載の子局。
13. 前記送受信部は、
    前記障害検知部により前記初期周波数による通信に障害が発生したと検知された場合に、前記初期周波数を含む複数の周波数によって前記親局へ送信要求を送信し、
    前記親局から、前記複数の周波数による送信要求のそれぞれに対する応答を受信し、
    前記周波数選定部は、前記親局から受信した応答の中で、最も良好な受信状態で受信された応答の送信に用いられた周波数を代替周波数に選定することを特徴とする請求項１１または１２に記載の子局。
14. 前記障害検知部は、更に検知された障害が回復したか否かについても検知を行い、
    前記子局は、
    前記障害検知部によって障害が回復したことが検知された場合、前記親局へ回復通知を送信する回復通知部を更に備えることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の子局。
15. 前記子局は、前記障害検知部において障害の発生が検知された場合に、自機器が備える前記送受信部にて前記親局へ送信要求を送信する前に、前記親局と無線通信を行う他の子局に対して、該他の子局が備える送受信部による送信要求の送信を禁止するよう指示する禁止指示部を更に備えることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の子局。

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