JP2011199581A - 無線送信機、データ収集システム及びデータ通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】重要管理データを適切に伝達することができる無線送信機、データ収集システム及びデータ通信方法を提供する。
【解決手段】無線送信機100の送信周波数およびデータ受信装置(受信機)20の受信周波数を、第1周波数F1と第2周波数F2との間で切替可能に構成する。無線送信機100は、第1周波数F1で第1の送信用データと第2の送信用データとを間欠的に無線送信すると共に、第2の送信用データに重要データが含まれるとき、第2の送信用データの送信後に第2周波数F2で第2の送信用データのバックアップデータを無線送信する。このとき、無線送信機100は、第1の送信用データに、バックアップデータの送信時間情報を含める。
【選択図】図8
【解決手段】無線送信機100の送信周波数およびデータ受信装置(受信機)20の受信周波数を、第1周波数F1と第2周波数F2との間で切替可能に構成する。無線送信機100は、第1周波数F1で第1の送信用データと第2の送信用データとを間欠的に無線送信すると共に、第2の送信用データに重要データが含まれるとき、第2の送信用データの送信後に第2周波数F2で第2の送信用データのバックアップデータを無線送信する。このとき、無線送信機100は、第1の送信用データに、バックアップデータの送信時間情報を含める。
【選択図】図8
Description
本発明は、無線送信機、データ収集システム及びデータ通信方法に関する。
複数の無線送信機と1台の受信機との間でデータ通信を行う場合、複数の無線送信機から送信されたデータを1台の受信機で受信する際のデータの衝突防止する必要がある。
このような送信データの衝突を防止する手法として、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、ある決められた一定の主間隔に対してランダムな遅延時間だけ遅延させたタイミングでデータ送信を行うことで、送信データの衝突を回避するものである。また、ここでは、現在データの送信時に、過去に送信済みの過去データを付加することで、上記衝突により欠落したデータを復元可能としている。なお、過去データを過去何回分に亘って送信するかは、システムに応じて回数を決定する。
このような送信データの衝突を防止する手法として、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、ある決められた一定の主間隔に対してランダムな遅延時間だけ遅延させたタイミングでデータ送信を行うことで、送信データの衝突を回避するものである。また、ここでは、現在データの送信時に、過去に送信済みの過去データを付加することで、上記衝突により欠落したデータを復元可能としている。なお、過去データを過去何回分に亘って送信するかは、システムに応じて回数を決定する。
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術にあっては、ある決められた一定の主間隔に対してランダムに遅延させたタイミングでデータを送信し続けるため、1台の受信機に対し多数の送信機が存在する場合、送信データの衝突が一様に生じ、管理すべき重要データも一様に損失してしまうおそれがある。
そこで、本発明は、重要管理データを適切に伝達することができる無線送信機、データ収集システム及びデータ通信方法を提供することを課題としている。
そこで、本発明は、重要管理データを適切に伝達することができる無線送信機、データ収集システム及びデータ通信方法を提供することを課題としている。
(形態1)上記課題を解決するために、形態1の無線送信機は、第1の周波数で間欠的に無線送信する第1の送信用データ及び第2の送信用データ、並びに前記第1の周波数とは異なる第2の周波数で無線送信する前記第2の送信用データのバックアップデータを生成するデータ生成部と、前記データ生成部で生成した第1の送信用データ及び第2の送信用データを、第1の周波数で間欠的に無線送信した後、前記データ生成部で生成した前記第2の送信用データのバックアップデータを第2の周波数で無線送信するデータ送信部と、を備え、前記データ生成部は、前記第1の送信用データに、前記バックアップデータの送信時間情報を含めることを特徴としている。
このように、第2の送信用データのバックアップデータを送信するので、第2の送信用データが他端末から送信されるデータと衝突し、損失した場合であっても、バックアップデータによって第2の送信用データを補償することができる。また、バックアップデータを、メイン周波数である第1の周波数とは異なる周波数で送信するので、バックアップ送信が他端末のメイン送信と同時刻に行われた場合であっても、バックアップデータと他端末から送信されるデータとの衝突を防止することができる。したがって、バックアップデータの衝突による損失を防止することができる。
さらに、第1の送信用データにバックアップデータの送信時間情報を含めるので、受信側でバックアップデータの送信タイミングを予測することができ、バックアップデータを確実に受信できるよう予め準備することができる。
さらに、第1の送信用データにバックアップデータの送信時間情報を含めるので、受信側でバックアップデータの送信タイミングを予測することができ、バックアップデータを確実に受信できるよう予め準備することができる。
(形態2)また、形態2の無線送信機は、形態1の無線送信機において、前記バックアップデータの送信時間は、前記第1の送信用データと前記第2の送信用データとの送信間隔時間に基づいて決定するものであって、前記データ生成部は、前記バックアップデータの送信時間情報として、前記第1の送信用データに、前記送信間隔時間に対応する情報を含めることを特徴としている。
これにより、第1の送信用データと第2の送信用データとの送信間隔時間に対応する情報に基づいて、受信側でバックアップデータの送信タイミングを予測することができると共に、当該情報に基づいて、各端末から第1周波数で送信されるデータの衝突が発生するか否かを予測することができる。
これにより、第1の送信用データと第2の送信用データとの送信間隔時間に対応する情報に基づいて、受信側でバックアップデータの送信タイミングを予測することができると共に、当該情報に基づいて、各端末から第1周波数で送信されるデータの衝突が発生するか否かを予測することができる。
(形態3)さらに、形態3の無線送信機は、形態1又は2の無線送信機において、前記データ生成部は、前記バックアップデータを前記第2の送信用データと同一構成として生成することを特徴としている。
これにより、データ作成処理を複雑化することなくバックアップ送信を行うことができる。
これにより、データ作成処理を複雑化することなくバックアップ送信を行うことができる。
(形態4)また、形態4の無線送信機は、形態1〜3の何れかの無線送信機において、前記第2の送信用データが、前記バックアップデータの送信が必要なデータであるか否かを判定するバックアップ判定部を備え、前記データ生成部は、前記バックアップ判定部で前記バックアップデータの送信が必要であると判定したときに、前記バックアップデータを生成すると共に、前記第2の送信用データに、前記バックアップデータの送信を行うことを示すバックアップ送信情報を含めることを特徴としている。
このように、バックアップ送信が必要な場合にのみバックアップデータの送信を行うので、常にバックアップ送信を行う場合と比較して送信機の低消費化を実現することができる。
このように、バックアップ送信が必要な場合にのみバックアップデータの送信を行うので、常にバックアップ送信を行う場合と比較して送信機の低消費化を実現することができる。
また、バックアップ送信を行う場合には、第2の送信用データにバックアップ送信情報を含めるので、受信側は、バックアップ送信情報を検知したときだけ、バックアップデータの受信待機を行えばよい。そのため、受信周波数を第1周波数と第2周波数とで切り替えてデータ受信を行う受信機においては、不要な周波数の切り替えを抑制することができる。その結果、受信周波数を第2周波数に不要に切り替えたことに起因して、第1周波数で送信されたデータを受信できなくなることを防止することができ、データの欠損を抑制することができる。
(形態5)さらにまた、形態5の無線送信機は、形態4の無線送信機において、前記データ生成部は、前記バックアップ判定部で前記バックアップデータの送信が必要であると判定したとき、前記バックアップデータを、送信すべき全情報を含む通常データとして生成し、前記第2の送信用データを、少なくとも前記バックアップ送信情報を含み、前記通常データよりもデータ長が短い短縮データとして生成することを特徴としている。
これにより、第1の周波数でのシステム全体のデータ衝突を低減することができる。また、上記短縮データにバックアップ送信情報を含めるので、受信側でバックアップ送信が行われるか否かを判断することができ、バックアップデータを確実に受信することができる。
これにより、第1の周波数でのシステム全体のデータ衝突を低減することができる。また、上記短縮データにバックアップ送信情報を含めるので、受信側でバックアップ送信が行われるか否かを判断することができ、バックアップデータを確実に受信することができる。
(形態6)また、形態6の無線送信機は、形態1〜5の何れかの無線送信機において、前記バックアップデータの送信が必要な前記第2の送信用データが連続的に発生する連続発生状態を検出する連続発生検出部を備え、前記データ生成部は、前記連続発生検出部で前記連続発生状態を検出したとき、前記第2の送信用データに、前記連続発生状態であることを示す連続発生情報を含め、前記データ送信部は、前記連続発生検出部で前記連続発生状態を検出してから所定期間の前記バックアップデータを一括送信することを特徴としている。
このように、バックアップデータを一括送信(バースト転送)することで、バックアップデータの送信効率を上げることができると共に、低消費化を実現することができる。
このように、バックアップデータを一括送信(バースト転送)することで、バックアップデータの送信効率を上げることができると共に、低消費化を実現することができる。
(形態7)さらに、形態7の無線送信機は、形態6の無線送信機において、前記データ生成部で生成した前記第1の送信用データ及び前記第2の送信用データの送信タイミングを決定する送信タイミング決定部と、を備え、前記送信タイミング決定部は、前記連続発生検出部で前記連続発生状態を検出したとき、前記バックアップデータの送信が必要な前記第2の送信用データが単発的に発生する通常状態と比較して、前記第1の送信用データと前記第2の送信用データとの送信間隔時間を広げるように前記送信タイミングを決定することを特徴としている。
このように、第1の周波数でのデータ送信頻度を低下させることにより、システム全体の衝突を緩和させ、システムの信頼性を高めることができる。
このように、第1の周波数でのデータ送信頻度を低下させることにより、システム全体の衝突を緩和させ、システムの信頼性を高めることができる。
(形態8)また、形態8の無線送信機は、形態6又は7の無線送信機において、前記データ生成部で生成した前記第1の送信用データ及び前記第2の送信用データの送信タイミングを決定する送信タイミング決定部と、を備え、前記送信タイミング決定部は、前記連続発生検出部で前記連続発生状態を検出してから前記所定期間では、予め設定された主間隔の区切りのタイミングを前記送信タイミングとして決定し、前記バックアップデータの送信が必要な前記第2の送信用データが単発的に発生する通常状態の期間では、前記主間隔の区切りのタイミングから、前記主間隔よりも短い範囲内で設定されるランダムな遅延時間だけ遅延させたタイミングを前記送信タイミングとして決定することを特徴としている。
このように、バックアップデータを一括送信(バースト転送)する場合には、第1の周波数でのデータ送信間隔を定期間隔とするため、受信側は、第2の送信用データに含まれる連続発生情報に基づいて、バースト転送時刻を正確に予測することができる。
このように、バックアップデータを一括送信(バースト転送)する場合には、第1の周波数でのデータ送信間隔を定期間隔とするため、受信側は、第2の送信用データに含まれる連続発生情報に基づいて、バースト転送時刻を正確に予測することができる。
(形態9)さらに、形態9のデータ収集システムは、前記形態1〜8の何れかに記載の複数の無線送信機と、前記複数の無線送信機から送信された前記送信用データを受信する受信機と、を含むデータ収集システムであって、前記受信機は、前記無線送信機から送信された前記第1の送信用データに含まれる前記バックアップデータの送信時間情報に基づいて、受信周波数を、前記第1の周波数と前記第2の周波数との間で切替可能な受信周波数切替部と、前記受信周波数切替部で受信周波数を切り替えて、前記無線送信機から送信されたデータを受信するデータ受信部と、を備えることを特徴としている。
これにより、受信機は、無線送信機から送信したバックアップデータを確実に受信することができ、複数の無線送信機から1台の受信機に対してデータ送信するシステムにおいて、データの衝突に起因してデータの欠損が生じた場合であってもこれを補償することができる。このように、データの通信成功確率を向上させることができ、システムの信頼性を向上させることができる。
また、受信機は、無線送信機から送信されるバックアップデータの送信時間情報からバックアップ送信のタイミングを予測することができるので、周波数スキャンを行わずに受信動作を行うことができる。したがって、無線送信機から送信する送信用データのデータ長を短くすることができ、無線送信機の低消費化が図れる。
また、受信機は、無線送信機から送信されるバックアップデータの送信時間情報からバックアップ送信のタイミングを予測することができるので、周波数スキャンを行わずに受信動作を行うことができる。したがって、無線送信機から送信する送信用データのデータ長を短くすることができ、無線送信機の低消費化が図れる。
(形態10)さらに、形態10のデータ通信方法は、複数の無線送信機から送信された送信用データを、1台の受信機で受信することでデータを収集するシステムにおけるデータ通信方法であって、前記複数の無線送信機は、それぞれ第1の送信周波数で間欠的に無線送信する第1の送信用データ及び第2の送信用データ、並びに前記第1の送信周波数とは異なる第2の送信周波数で無線送信する前記第2の送信用データのバックアップデータを生成する際、前記第1の送信用データに、前記バックアップデータの送信時間情報を含め、前記第1の送信周波数で第1の送信用データを無線送信した後、所定の送信間隔時間をおいて前記第1の送信周波数で第2の送信用データを無線送信し、その後、前記第2の送信周波数で前記第2の送信用データのバックアップデータを無線送信することを特徴としている。
これにより、データ衝突に起因するデータ欠損を回避することができ、システムの信頼性を向上させたデータ通信方法とすることができる。
これにより、データ衝突に起因するデータ欠損を回避することができ、システムの信頼性を向上させたデータ通信方法とすることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
(構成)
図1は、第1の実施形態における無線送信機(無線タグ)100の機能ブロック図である。
本実施形態の無線送信機(無線タグ)100は、送信機能を有する無線送信機(無線タグ)であって、受信機能は備えていないものとする。
この無線送信機(無線タグ)100は、無線送信部101と、無線処理部102と、処理部103と、記憶部(メモリ)104と、データ検出部105と、電源部106と、周波数切替部107と、アンテナ108とを含む。
処理部(CPU)103は、受信機に対して送信する送信用データを作成すると共に、当該送信用データの送信タイミングを決定する。
(第1の実施形態)
(構成)
図1は、第1の実施形態における無線送信機(無線タグ)100の機能ブロック図である。
本実施形態の無線送信機(無線タグ)100は、送信機能を有する無線送信機(無線タグ)であって、受信機能は備えていないものとする。
この無線送信機(無線タグ)100は、無線送信部101と、無線処理部102と、処理部103と、記憶部(メモリ)104と、データ検出部105と、電源部106と、周波数切替部107と、アンテナ108とを含む。
処理部(CPU)103は、受信機に対して送信する送信用データを作成すると共に、当該送信用データの送信タイミングを決定する。
無線送信部101は、無線処理部102により制御され、処理部(CPU)102で生成された送信用データを送信する処理を行う。すなわち、無線送信部101は、処理部103で決定された送信タイミングに、無線で前記送信用のデータを送信するデータ送信部として機能する。この無線送信部101は、例えばRFIC等により実現できる。
無線送信部101は、例えば無線処理部102からのコマンドにしたがって外部に無線送信をおこなう機能モジュールであり、信号の送信を司るベースバンドブロックや所定のRF周波数信号を、アンテナ108を介して送信するRFブロック等を備えるようにしてもよい。また例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)のようなIC完成後にユーザーが内部論理をプログラムにより変更できる汎用のロジック・デバイスで構成することもできる。
無線送信部101は、例えば無線処理部102からのコマンドにしたがって外部に無線送信をおこなう機能モジュールであり、信号の送信を司るベースバンドブロックや所定のRF周波数信号を、アンテナ108を介して送信するRFブロック等を備えるようにしてもよい。また例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)のようなIC完成後にユーザーが内部論理をプログラムにより変更できる汎用のロジック・デバイスで構成することもできる。
本実施形態では、システムを構成する複数のタグで同一の周波数を有するように設定された異なる2つの周波数F1及びF2を切り替えてデータの送信を行う。システムを構成するRFタグはすべて同じ周波数、チャンネルを有している。
各タグは、通常時は第1周波数F1で間欠的にデータ送信を行い、データのバックアップ送信が必要である場合に、第1周波数F1でのデータ送信に加えて、第2周波数F2でバックアップデータを送信するものとする。
各タグは、通常時は第1周波数F1で間欠的にデータ送信を行い、データのバックアップ送信が必要である場合に、第1周波数F1でのデータ送信に加えて、第2周波数F2でバックアップデータを送信するものとする。
すなわち、各タグは、第1周波数F1で第1の送信用データと第2の送信用データとを所定の送信間隔時間で間欠的に送信すると共に、必要に応じて第2の送信用データの送信後に、第2の周波数F2で第2の送信用データのバックアップデータを送信する。このとき、第1の送信用データに、バックアップデータの送信時間情報を含めるものとする。
バックアップデータの送信時間情報としては、第1の送信用データの送信時刻からバックアップデータの送信時刻までの遅延時間を決定するための基準時間を用いるものとし、本実施形態では、上記基準時間として第1の送信用データの送信時刻から第2の送信用データの送信時刻までの遅延時間を用いる。なお、バックアップデータの送信時間情報として、バックアップデータの送信時刻や、第1の送信用データの送信時刻からバックアップデータの送信時刻までの遅延時間を用いることもできる。
バックアップデータの送信時間情報としては、第1の送信用データの送信時刻からバックアップデータの送信時刻までの遅延時間を決定するための基準時間を用いるものとし、本実施形態では、上記基準時間として第1の送信用データの送信時刻から第2の送信用データの送信時刻までの遅延時間を用いる。なお、バックアップデータの送信時間情報として、バックアップデータの送信時刻や、第1の送信用データの送信時刻からバックアップデータの送信時刻までの遅延時間を用いることもできる。
処理部103は、送信用データの生成処理や送信タイミングの決定処理、無線送信機全体の動作を統括的にコントロールする処理等を行う。これらの機能は、各種プロセッサ(CPU等)、或いはASIC(ゲートアレイ等)などのハードウェアや、所与のプログラム(マイクロプログラム等)により実現できる。
処理部103は、後述するデータ送信処理を実行することで、送信用データの生成処理や送信タイミングの決定処理を行うと共に、データ送信を行うためのコマンドを無線処理部102に対して出力する処理を行う。また、この処理部103は、データ検出部105の検出結果(センサー状態)に基づいて送信周波数の切替判定を行い、周波数切替コマンドを周波数切替部107に対して出力する処理を行う。
処理部103は、後述するデータ送信処理を実行することで、送信用データの生成処理や送信タイミングの決定処理を行うと共に、データ送信を行うためのコマンドを無線処理部102に対して出力する処理を行う。また、この処理部103は、データ検出部105の検出結果(センサー状態)に基づいて送信周波数の切替判定を行い、周波数切替コマンドを周波数切替部107に対して出力する処理を行う。
送信用データの送信タイミングは、主間隔に対してランダム遅延を設けたタイミングとする。ここで、主間隔は、単位時間あたりの送信回数の逆数又はデータの平均送信間隔として設定された時間であり、送信するデータの性質等に応じて定める。
送信タイミングの決定は、例えば内蔵するタイマ等を利用してソフト的に実現してもよいしハード的(専用の回路)に実現してもよい。例えば、主間隔のタイミングはクロック発生手段等により発生させたクロックをカウントすることで実現することができる。
送信タイミングの決定は、例えば内蔵するタイマ等を利用してソフト的に実現してもよいしハード的(専用の回路)に実現してもよい。例えば、主間隔のタイミングはクロック発生手段等により発生させたクロックをカウントすることで実現することができる。
また、送信用データの生成は、例えば、記憶部104に記憶されたデータに基づいて行ってもよいし、データ検出部105に検出されたデータに基づいて行ってもよい。更には、処理部103で演算されたデータに基づいて送信用データを作成してもよい。
記憶部104は、処理部103(又は無線送信部101やデータ検出部105)などのワーク領域となるもので、RAMなどのハードウェアにより実現できる。
データ検出部105は、送信するためのデータを検出するためのもので、たとえば温度データを送信する場合にはサーミスタ等で実現することができ、所与の時刻tにおける外部情報に関するデータを検出するデータ検出部として機能する。
なお検出/測定するデータは温度に限られず、湿度、気圧、位置データ等でもよい。
記憶部104は、処理部103(又は無線送信部101やデータ検出部105)などのワーク領域となるもので、RAMなどのハードウェアにより実現できる。
データ検出部105は、送信するためのデータを検出するためのもので、たとえば温度データを送信する場合にはサーミスタ等で実現することができ、所与の時刻tにおける外部情報に関するデータを検出するデータ検出部として機能する。
なお検出/測定するデータは温度に限られず、湿度、気圧、位置データ等でもよい。
電源部106は、無線送信機の電源を供給するためのもので、内部バッテリ等で実現できる。
周波数切替部107は、送信用データの送信周波数を切り替えるためのもので、入力電圧に応じて発振周波数を変化させる発振回路等で実現できる。
アンテナ108としては、モノポールアンテナやヘリカルアンテナ、ループアンテナ等を使用する。
周波数切替部107は、送信用データの送信周波数を切り替えるためのもので、入力電圧に応じて発振周波数を変化させる発振回路等で実現できる。
アンテナ108としては、モノポールアンテナやヘリカルアンテナ、ループアンテナ等を使用する。
図2は、本実施形態のデータ収集システムの構成を示す図である。
本実施形態におけるデータ収集システム10は、複数(n台)の無線送信機(無線タグ)100−1,100−2,100−3,・・・、100−nと、当該複数の無線送信機(無線タグ)100−1,100−2,100−3,・・・、100−nから無線で送信されたデータを受信するデータ受信装置(受信機)20と、を含む。
無線送信機(無線タグ)100−1、100−2,100−3,・・・、100−nは、2つの周波数F1又はF2でデータ受信装置20にむけ、自己の無線タグIDを含む送信用データを送信する。
本実施形態におけるデータ収集システム10は、複数(n台)の無線送信機(無線タグ)100−1,100−2,100−3,・・・、100−nと、当該複数の無線送信機(無線タグ)100−1,100−2,100−3,・・・、100−nから無線で送信されたデータを受信するデータ受信装置(受信機)20と、を含む。
無線送信機(無線タグ)100−1、100−2,100−3,・・・、100−nは、2つの周波数F1又はF2でデータ受信装置20にむけ、自己の無線タグIDを含む送信用データを送信する。
図3は、データ受信装置(受信機)20の機能ブロック図である。
この図3に示すように、データ受信装置20は、無線受信部21と、無線処理部22、処理部23と、記憶部24と、外部I/F部25と、電源部26と、周波数切替部27と、アンテナ28とを含む。
無線受信部21は、送信周波数F1,F2で複数の無線送信機(無線タグ)100−1,100−2,100−3,・・・,100−nから送信されたデータを受信するデータ受信部として機能する。
この図3に示すように、データ受信装置20は、無線受信部21と、無線処理部22、処理部23と、記憶部24と、外部I/F部25と、電源部26と、周波数切替部27と、アンテナ28とを含む。
無線受信部21は、送信周波数F1,F2で複数の無線送信機(無線タグ)100−1,100−2,100−3,・・・,100−nから送信されたデータを受信するデータ受信部として機能する。
処理部23は、受信したデータを当該受信データに含まれた無線タグIDに関連づけて記憶部24に記憶させる処理を行う。また、処理部23は、無線送信機(無線タグ)100から送信される送信用データに含まれる情報に基づいて、データの受信周波数をF1とF2との間で切り替えるための切替判定を行い、周波数切替コマンドを周波数切替部27に出力する処理を行う。
周波数切替部27は、処理部23から出力された周波数切替コマンドに応じて、受信周波数を第1周波数F1と第2周波数F2との間で切り替える。
周波数切替部27は、処理部23から出力された周波数切替コマンドに応じて、受信周波数を第1周波数F1と第2周波数F2との間で切り替える。
図4は、データ送信タイミングを説明するための図である。
この図4において、黒丸は主間隔Tの区切りに対応するタイミングであり、白丸はデータの送信タイミングを示している。このように、主間隔Tに対して、遅延時間ΔT1,ΔT2,ΔT3,・・・だけ遅延した時刻をそれぞれ送信タイミングとして決定する。ここで、遅延時間ΔTは、主間隔Tよりも短い時間であり、0≦ΔT<Tである。
主間隔Tによって区切られた時刻をそれぞれT1,T2,T3とすると、送信タイミングはそれぞれT1+ΔT1,T2+ΔT2,T3+ΔT3となる。時刻T1+ΔT1と時刻T2+ΔT2との時間間隔、及び時刻T2+ΔT2と時刻T3+ΔT3との時間間隔が、上記第1の送信用データと上記第2の送信用データとの送信間隔時間に対応している。
この図4において、黒丸は主間隔Tの区切りに対応するタイミングであり、白丸はデータの送信タイミングを示している。このように、主間隔Tに対して、遅延時間ΔT1,ΔT2,ΔT3,・・・だけ遅延した時刻をそれぞれ送信タイミングとして決定する。ここで、遅延時間ΔTは、主間隔Tよりも短い時間であり、0≦ΔT<Tである。
主間隔Tによって区切られた時刻をそれぞれT1,T2,T3とすると、送信タイミングはそれぞれT1+ΔT1,T2+ΔT2,T3+ΔT3となる。時刻T1+ΔT1と時刻T2+ΔT2との時間間隔、及び時刻T2+ΔT2と時刻T3+ΔT3との時間間隔が、上記第1の送信用データと上記第2の送信用データとの送信間隔時間に対応している。
図5は、無線送信機(無線タグ)100が送信するデータの構成の一例を示す図である。
この図5に示すように、送信用データは、フレームAとフレームBとからなる。フレームAは、プリアンブル信号と、WS(ワードシンク)と、送信周波数F2で送信するバックアップデータの有無を示すF2有無情報と、バックアップデータの連続送信タイミングを示すF2連続情報Nと、データの次送信時間情報TNと、CS(チェックサム)とを含む。また、フレームAは、自己の無線送信機100のIDデータ(タグID)と、センサーデータに基づいて生成されたデータ(DATA)と、CS(チェックサム)とを含む。
この図5に示すように、送信用データは、フレームAとフレームBとからなる。フレームAは、プリアンブル信号と、WS(ワードシンク)と、送信周波数F2で送信するバックアップデータの有無を示すF2有無情報と、バックアップデータの連続送信タイミングを示すF2連続情報Nと、データの次送信時間情報TNと、CS(チェックサム)とを含む。また、フレームAは、自己の無線送信機100のIDデータ(タグID)と、センサーデータに基づいて生成されたデータ(DATA)と、CS(チェックサム)とを含む。
ここで、F2有無情報は、例えば1bitの情報とし、0=バックアップデータ無し、1=バックアップデータ有りとする。また、F2連続情報Nは、例えば2bitの情報とし、0=無し、1=1カウント、2=2カウント、3=3カウントとする。
さらに、次送信時間情報TNは、例えば、第1周波数F1での今回の送信から次回の送信までの送信間隔時間に相当するランダムな時間とする。なお、次送信時間情報TNとして、次回の送信時刻を用いることもできる。
さらに、次送信時間情報TNは、例えば、第1周波数F1での今回の送信から次回の送信までの送信間隔時間に相当するランダムな時間とする。なお、次送信時間情報TNとして、次回の送信時刻を用いることもできる。
(データ送信処理)
次に、無線送信機(無線タグ)100の処理部103で実行するデータ送信処理について具体的に説明する。
図6は、処理部103で実行するデータ送信処理手順を示すフローチャートである。
先ず、ステップS1で、処理部103は、データ検出部105で検出したセンサーデータを読み込む。
次に、無線送信機(無線タグ)100の処理部103で実行するデータ送信処理について具体的に説明する。
図6は、処理部103で実行するデータ送信処理手順を示すフローチャートである。
先ず、ステップS1で、処理部103は、データ検出部105で検出したセンサーデータを読み込む。
次に、ステップS2では、処理部103は、図5に示す構成の送信用データを作成する。送信用データのDATAフレームには、前記ステップS1で取得したセンサーデータをセットする。また、前記ステップS1で取得したセンサーデータが、バックアップデータの送信が必要な重要データであるか否かを判定し、重要データである場合にはF2有無情報=1にセットし、重要データでない場合にはF2有無情報=0にセットする。このF2有無情報がバックアップ送信情報に対応している。
なお、ここでは、センサーデータが稀な数値を示している場合や、重要データが発生しやすい時間帯である場合、センサーデータが重要データであることを示す情報(緊急フラグなど)が付加されている場合、データの送信頻度が高い場合などに、センサーデータが重要データであると判定する。
さらに、送信用データには次送信時間情報TNをセットする。ここでは、ランダム遅延設定用乱数を発生させ、当該乱数に基づいて次送信時間情報TNを設定する。なお、本実施形態では、F2連続情報N=0に固定する。
さらに、送信用データには次送信時間情報TNをセットする。ここでは、ランダム遅延設定用乱数を発生させ、当該乱数に基づいて次送信時間情報TNを設定する。なお、本実施形態では、F2連続情報N=0に固定する。
次に、ステップS3では、処理部103は、送信周波数を第1周波数F1に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部107に出力する。また、前記ステップS2で作成した送信用データを第1周波数で無線送信するための送信コマンドを無線処理部102に対して出力する。
次に、ステップS4では、処理部103は、第1周波数F1での間欠送信を行うためのタイマをセットし、ステップS5に移行する。ここでは、前記ステップS2で設定した次送信時間情報をもとに、次送信開始時刻をセットする。
次に、ステップS4では、処理部103は、第1周波数F1での間欠送信を行うためのタイマをセットし、ステップS5に移行する。ここでは、前記ステップS2で設定した次送信時間情報をもとに、次送信開始時刻をセットする。
ステップS5では、処理部103は、前記ステップS1で取得したセンサーデータをもとに送信データに重要データが含まれるか否かを判定する。そして、重要データが含まれない場合には後述するステップS7に移行し、重要データが含まれる場合にはステップS6に移行する。
ステップS6では、処理部103は、第2周波数F2での間欠送信を行うためのタイマをセットし、ステップS7に移行する。ここでは、前回の送信開始時刻から現時刻までの時間間隔に相当する前回の次送信時間情報TNに基づいて、現時刻から前回の次送信時間情報TN後の時刻をバックアップ送信開始時刻としてセットする。
ステップS6では、処理部103は、第2周波数F2での間欠送信を行うためのタイマをセットし、ステップS7に移行する。ここでは、前回の送信開始時刻から現時刻までの時間間隔に相当する前回の次送信時間情報TNに基づいて、現時刻から前回の次送信時間情報TN後の時刻をバックアップ送信開始時刻としてセットする。
ステップS7では、処理部103は、第2周波数F2での間欠動作タイマ割込みの有無を判定する。具体的には、システム時刻が前記ステップS6でセットしたバックアップ送信開始時刻とマッチしたか否かを判定し、マッチしたとき間欠動作タイマ割込みが有ると判定する。そして、間欠動作タイマ割込みが無いと判定した場合には、後述するステップS9に移行し、間欠動作タイマ割込みが有ると判定したとき、ステップS8に移行する。
ステップS8では、処理部103は、送信周波数を第2周波数F2に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部107に出力すると共に、前記ステップS2で作成した送信用データを第2周波数で無線送信するための送信コマンドを無線処理部102に対して出力し、ステップS9に移行する。すなわち、本実施形態では、バックアップデータを第1周波数F1でメイン送信したデータと同一構成とする。
ステップS8では、処理部103は、送信周波数を第2周波数F2に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部107に出力すると共に、前記ステップS2で作成した送信用データを第2周波数で無線送信するための送信コマンドを無線処理部102に対して出力し、ステップS9に移行する。すなわち、本実施形態では、バックアップデータを第1周波数F1でメイン送信したデータと同一構成とする。
ステップS9では、処理部103は、第1周波数F1での間欠動作タイマ割込みの有無を判定する。具体的には、システム時刻が前記ステップS4でセットした次送信開始時刻とマッチしたか否かを判定し、マッチしたとき間欠動作タイマ割込みが有ると判定する。そして、間欠動作タイマ割込みが無いと判定した場合には、前記ステップS7に移行し、間欠動作タイマ割込みが有ると判定したとき、前記ステップS1に移行する。
(データ受信処理)
次に、データ受信装置(受信機)20の処理部23で実行するデータ受信処理について具体的に説明する。
図7は、処理部23で実行するデータ受信処理手順を示すフローチャートである。
先ず、ステップS11で、処理部23は、受信周波数を第1周波数F1に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部27に出力することで、無線受信部21を第1周波数F1でのデータ受信待ち受け状態としてステップS12に移行する。
次に、データ受信装置(受信機)20の処理部23で実行するデータ受信処理について具体的に説明する。
図7は、処理部23で実行するデータ受信処理手順を示すフローチャートである。
先ず、ステップS11で、処理部23は、受信周波数を第1周波数F1に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部27に出力することで、無線受信部21を第1周波数F1でのデータ受信待ち受け状態としてステップS12に移行する。
ステップS12では、処理部23は、第2周波数F2での受信動作タイマ割込みの有無を判定する。具体的には、システム時刻が後述するバックアップ受信開始時刻とマッチしたか否かを判定し、マッチしたとき受信動作タイマ割込みが有ると判定する。そして、受信動作タイマ割込みが無いと判定した場合には、後述するステップS15に移行し、受信動作タイマ割込みが有ると判定した場合には、ステップS13に移行する。
ステップS13では、処理部23は、受信周波数を第2周波数F2に切り替えるための周波数切替コマンドを周波数切替部27に出力した後、第2周波数F2でのデータ受信処理を行い、ステップS14に移行する。
ステップS13では、処理部23は、受信周波数を第2周波数F2に切り替えるための周波数切替コマンドを周波数切替部27に出力した後、第2周波数F2でのデータ受信処理を行い、ステップS14に移行する。
ステップS14では、受信周波数を第1周波数F1に切り替えるための周波数切替コマンドを周波数切替部27に出力し、前記ステップS11に移行する。
ステップS15では、処理部23は、無線送信機100の電波受信割込みの有無を判定し、割込みが有ると判定した場合にはステップS16に移行し、割込みが無いと判定した場合には前記ステップS11に移行する。
ステップS16では、処理部23は、第1周波数F1でのデータ受信処理を行い、ステップS17に移行する。
ステップS15では、処理部23は、無線送信機100の電波受信割込みの有無を判定し、割込みが有ると判定した場合にはステップS16に移行し、割込みが無いと判定した場合には前記ステップS11に移行する。
ステップS16では、処理部23は、第1周波数F1でのデータ受信処理を行い、ステップS17に移行する。
ステップS17では、処理部23は、前記ステップS16で受信したデータから、第2周波数F2への切替判断に用いる次送信時間情報TNおよびF2有無情報を取得し、ステップS18に移行する。
ステップS18では、処理部23は、各無線送信機100から受信したデータに含まれる次送信時間情報TNに基づいて、各無線送信機100による次送信においてデータの衝突が発生するか否かを予測する。そして、次送信においてデータの衝突が発生すると予測した場合にはステップS19に移行し、データの衝突は発生しないと予測した場合には後述するステップS20に移行する。
ステップS18では、処理部23は、各無線送信機100から受信したデータに含まれる次送信時間情報TNに基づいて、各無線送信機100による次送信においてデータの衝突が発生するか否かを予測する。そして、次送信においてデータの衝突が発生すると予測した場合にはステップS19に移行し、データの衝突は発生しないと予測した場合には後述するステップS20に移行する。
ステップS19では、処理部23は、第2周波数F2での受信動作を行うためのタイマをセットし、ステップS20に移行する。ここでは、データの衝突が発生すると予測したデータに含まれる次送信時間情報TNに基づいて、データ衝突時刻から当該次送信時間情報TN後の時刻を、バックアップ受信開始時刻としてそれぞれセットする。
ステップS20では、処理部23は、前記ステップS16で受信したデータに含まれるF2有無情報が、バックアップデータがあることを示す“1”にセットされており、且つこのデータの受信が失敗しているか否かを判定する。ここで、データの受信が失敗している状態とは、前記ステップS16で送信用データのフレームBが受信できていない状態(フレームAしか受信できていない状態)のことをいう。
ステップS20では、処理部23は、前記ステップS16で受信したデータに含まれるF2有無情報が、バックアップデータがあることを示す“1”にセットされており、且つこのデータの受信が失敗しているか否かを判定する。ここで、データの受信が失敗している状態とは、前記ステップS16で送信用データのフレームBが受信できていない状態(フレームAしか受信できていない状態)のことをいう。
そして、F2有無情報=1で且つ受信失敗である場合にはステップS21に移行し、F2有無情報=0であるか、データの受信が成功している場合には、そのまま前記ステップS11に移行する。
ステップS21では、処理部23は、第2周波数F2での受信動作を行うためのタイマをセットし、前記ステップS11に移行する。ここでは、受信したデータの前回の送信開始時刻から現時刻までの時間間隔に相当する前回の次送信時間情報TNに基づいて、現時刻から前回の次送信時間情報TN後の時刻を、バックアップ受信開始時刻としてセットする。
なお、図6において、ステップS2がデータ生成部に対応し、ステップS5がバックアップ判定部に対応している。
ステップS21では、処理部23は、第2周波数F2での受信動作を行うためのタイマをセットし、前記ステップS11に移行する。ここでは、受信したデータの前回の送信開始時刻から現時刻までの時間間隔に相当する前回の次送信時間情報TNに基づいて、現時刻から前回の次送信時間情報TN後の時刻を、バックアップ受信開始時刻としてセットする。
なお、図6において、ステップS2がデータ生成部に対応し、ステップS5がバックアップ判定部に対応している。
(動作)
次に、第1の実施形態の動作について説明する。
図8は、第1の実施形態の動作を説明するための図である。
この図8では、3台の無線送信機100(端末1〜3)から送信した送信用データを1台の受信機で受信する場合について示している。
また、端末1〜3において、上段は第1周波数F1でのデータ送信状態、下段は第2周波数F2でのデータ送信状態を示している。さらに、受信機において、上段は第1周波数F1でのデータ受信状態、下段は第2周波数F2でのデータ受信状態を示している。
次に、第1の実施形態の動作について説明する。
図8は、第1の実施形態の動作を説明するための図である。
この図8では、3台の無線送信機100(端末1〜3)から送信した送信用データを1台の受信機で受信する場合について示している。
また、端末1〜3において、上段は第1周波数F1でのデータ送信状態、下段は第2周波数F2でのデータ送信状態を示している。さらに、受信機において、上段は第1周波数F1でのデータ受信状態、下段は第2周波数F2でのデータ受信状態を示している。
このように、各端末は、第1周波数F1で通常データを間欠的に送信すると共に、必要に応じて第2周波数F2でバックアップデータを送信する。また、受信機は、通常は第1周波数F1で受信待機し、必要に応じて受信周波数を第2周波数F2に切り替える。
先ず、時刻t1で、端末1は、直前に取得したセンサーデータをもとに送信用データを作成する(図6のステップS2)。このときDATAに重要データは含まれていないため、送信用データのF2有無情報は、バックアップデータを送信しないことを示す“0”にセットされる。また、この送信用データには、時刻t1から時刻t5までの時間が次送信時間情報TNとして付加される。そして、この送信用データを、第1周波数F1で受信機に対して送信し(ステップS3)、第1周波数F1での間欠送信を行うためのタイマをセットする(ステップS4)。図8に示す例では、次送信時間情報TNをもとに、次送信開始時刻が時刻t5にセットされる。
先ず、時刻t1で、端末1は、直前に取得したセンサーデータをもとに送信用データを作成する(図6のステップS2)。このときDATAに重要データは含まれていないため、送信用データのF2有無情報は、バックアップデータを送信しないことを示す“0”にセットされる。また、この送信用データには、時刻t1から時刻t5までの時間が次送信時間情報TNとして付加される。そして、この送信用データを、第1周波数F1で受信機に対して送信し(ステップS3)、第1周波数F1での間欠送信を行うためのタイマをセットする(ステップS4)。図8に示す例では、次送信時間情報TNをもとに、次送信開始時刻が時刻t5にセットされる。
すなわち、この例では、端末1において、時刻t1で送信する送信用データが第1の送信用データに対応し、時刻t5で送信する送信用データが第2の送信用データに対応している。また、時刻t1と時刻t5の時間間隔が、第1の送信用データと第2の送信用データとの送信間隔時間に対応している。なお、第1の送信用データの送信終了から第2の送信用データの送信開始までの時間を送信間隔時間として扱うこともできる。
また、DATAに重要データは含まれていないため(ステップS5でNo)、第2周波数F2での間欠送信を行うためのタイマをセットすることなく、時刻t5までF1での間欠動作タイマ割込みの有無を監視する。
また、DATAに重要データは含まれていないため(ステップS5でNo)、第2周波数F2での間欠送信を行うためのタイマをセットすることなく、時刻t5までF1での間欠動作タイマ割込みの有無を監視する。
一方、時刻t1での受信機の動作は以下のようになる。すなわち、この時刻t1では、受信機は端末1からの電波受信割込みが有ると判定し(図7のステップS15でYes)、データの受信処理を行うことで、端末1から送信されるデータを受信1として受信する(ステップS16)。
時刻t2では、端末2において、上述した端末1と同様の送信処理が行われる。すなわち、端末2は、直前に取得したセンサーデータをもとに送信用データを作成し(ステップS2)、これを第1周波数F1で受信機に対して送信する(ステップS3)。また、次送信開始時刻が時刻t3にセットされる(ステップS4)
時刻t2では、端末2において、上述した端末1と同様の送信処理が行われる。すなわち、端末2は、直前に取得したセンサーデータをもとに送信用データを作成し(ステップS2)、これを第1周波数F1で受信機に対して送信する(ステップS3)。また、次送信開始時刻が時刻t3にセットされる(ステップS4)
すなわち、端末2においては、時刻t2で送信する送信用データが第1の送信用データに対応し、時刻t3で送信する送信用データが第2の送信用データに対応している。また、時刻t2と時刻t3の時間間隔が、第1の送信用データと第2の送信用データとの送信間隔時間に対応している。
端末2から送信されたデータは、時刻t2で、受信機によって受信2として受信される。
端末2から送信されたデータは、時刻t2で、受信機によって受信2として受信される。
その後、端末2において、時刻t2でセットした次送信開始時刻t3をもとに、F1での間欠動作タイマ割込み有りと判定されると(ステップS9でYes)、時刻t3で、直前に取得したセンサーデータをもとに送信用データを作成する(ステップS2)。このときDATAに重要データD1が含まれているものとすると、送信用データのF2有無情報は、バックアップデータを送信することを示す“1”にセットされる。そして、この送信用データを、第1周波数F1で受信機に対して送信する(ステップS3)。
この重要データD1を含む送信用データは、時刻t3で、受信機によって受信4として受信される。
この重要データD1を含む送信用データは、時刻t3で、受信機によって受信4として受信される。
また、このときのDATAには重要データが含まれていることから、この時刻t3では、端末2において、第2周波数F2での間欠送信を行うためのタイマをセットする(ステップS8)。バックアップ送信開始時刻は、時刻t3からTN後(時刻t2から(TN×2)後)の時刻t6にセットされる。
このように、バックアップデータの送信時間(送信時刻)は、第1の送信用データ(時刻t2の送信用データ)と第2の送信用データ(時刻t3の送信用データ)との送信間隔時間TNに基づいて決定される。
このように、バックアップデータの送信時間(送信時刻)は、第1の送信用データ(時刻t2の送信用データ)と第2の送信用データ(時刻t3の送信用データ)との送信間隔時間TNに基づいて決定される。
そして、時刻t6になると、端末2はF2での間欠動作タイマ割込み有りと判定し(ステップS7でYes)、時刻t3で送信した送信用データと同一データを、第2周波数F2で受信機に対して送信する(ステップS8)。
ところが、時刻t3で、受信機は、受信4からF2有無情報=1であることを認識するが、受信4は受信成功データであり、重要データD1は確実に受信できていることから(ステップS20でNo)、第2周波数F2での受信動作を行うためのタイマはセットしない。したがって、時刻t6で端末2から第2周波数F2でバックアップデータが送信されても、この時刻t6では受信機は受信周波数を第2周波数F2へ切替えず、受信周波数を第1周波数F1に維持する。そのため、端末2から送信された重要データD1を含むバックアップデータは、受信機によって受信されない。
ところが、時刻t3で、受信機は、受信4からF2有無情報=1であることを認識するが、受信4は受信成功データであり、重要データD1は確実に受信できていることから(ステップS20でNo)、第2周波数F2での受信動作を行うためのタイマはセットしない。したがって、時刻t6で端末2から第2周波数F2でバックアップデータが送信されても、この時刻t6では受信機は受信周波数を第2周波数F2へ切替えず、受信周波数を第1周波数F1に維持する。そのため、端末2から送信された重要データD1を含むバックアップデータは、受信機によって受信されない。
このように、受信機は、第1周波数F1での重要データの受信に成功すると、その後端末から第2周波数F2で重要データがバックアップ送信されても、これを受信しない。したがって、受信機側における不要な受信周波数の切り替えを抑制することができる。その結果、受信周波数を第2周波数F2に切替えなかった期間において、他端末から第1周波数F1で送信されるデータを受信することができ、データの欠損を抑制することができる。
また、時刻t4,t5では、端末3,端末1からそれぞれ第1周波数F1でのデータ送信を行う。これらのデータは、何れも時刻t4,t5で受信機によって受信される。
受信機は、各時刻において、受信したデータに含まれる次送信時間情報TNに基づいて、各端末から送信されるデータの衝突が起こるか否かを予測する。端末3における時刻t4の次送信時刻が時刻t7であり、端末1においても時刻t5の次送信時刻が時刻t7である場合、受信機では、時刻t5におけるデータ衝突予測で、次送信のデータ衝突が発生すると予測する(ステップS18でYes)。
受信機は、各時刻において、受信したデータに含まれる次送信時間情報TNに基づいて、各端末から送信されるデータの衝突が起こるか否かを予測する。端末3における時刻t4の次送信時刻が時刻t7であり、端末1においても時刻t5の次送信時刻が時刻t7である場合、受信機では、時刻t5におけるデータ衝突予測で、次送信のデータ衝突が発生すると予測する(ステップS18でYes)。
そのため、受信機は、第2周波数F2での受信動作を行うためのタイマをセットする(ステップS19)。このとき、端末1に対する受信動作については、受信6に含まれる次送信時間情報TNをもとに、時刻t5から(TN×2)後の時刻t8をバックアップ受信開始時刻としてセットする。また、端末3に対する受信動作については、受信5に含まれる次送信時間情報TNをもとに、時刻t4から(TN×2)後の時刻t9をバックアップ受信開始時刻としてセットする。
その後、受信機は、F2での受信動作タイマ割込みの有無を監視し、時刻t8と時刻t9とで受信動作タイマ割込み有りと判定したとき(ステップS12でYes)、受信周波数を第2周波数F2に切り替えることになる(ステップS13)。
時刻t7では、端末1と端末3とでそれぞれ同時に第1周波数F1でのデータ送信を行うため、データの衝突が生じ、両データが損失する。このとき、端末1で送信するデータは重要データであるため(ステップ5でYes)、端末1は時刻t8で第2周波数F2でのバックアップ送信を行うべく、タイマをセットする(ステップS6)。そして、端末1は、時刻t8になると、F2での間欠動作タイマ割込み有りと判定し(ステップS7でYes)、時刻t7で送信したデータと同一データを第2周波数F2で送信する。
時刻t7では、端末1と端末3とでそれぞれ同時に第1周波数F1でのデータ送信を行うため、データの衝突が生じ、両データが損失する。このとき、端末1で送信するデータは重要データであるため(ステップ5でYes)、端末1は時刻t8で第2周波数F2でのバックアップ送信を行うべく、タイマをセットする(ステップS6)。そして、端末1は、時刻t8になると、F2での間欠動作タイマ割込み有りと判定し(ステップS7でYes)、時刻t7で送信したデータと同一データを第2周波数F2で送信する。
時刻t8では、上述したように、受信機は受信周波数を第2周波数F2に切り替えているため、端末1から送信されたバックアップデータを確実に受信することができる。
このように、各端末は、重要データについて、メイン周波数である第1周波数F1での送信に加えて、バックアップ周波数である第2周波数F2でも無線送信を行う。そのため、万が一、複数の端末から同時にデータ送信されることに起因してデータ衝突が発生し、重要データが欠損した場合であっても、受信機は第2周波数F2でのバックアップ送信によって当該重要データを確実に受信することができる。したがって、重要データの欠損を防止することができる。
このように、各端末は、重要データについて、メイン周波数である第1周波数F1での送信に加えて、バックアップ周波数である第2周波数F2でも無線送信を行う。そのため、万が一、複数の端末から同時にデータ送信されることに起因してデータ衝突が発生し、重要データが欠損した場合であっても、受信機は第2周波数F2でのバックアップ送信によって当該重要データを確実に受信することができる。したがって、重要データの欠損を防止することができる。
なお、時刻t7で、端末3から送信するデータは重要ではない(ステップS5でNo)。そのため、端末3は、このデータについては第2周波数F2でのバックアップ送信を行わない。
したがって、上述したように、受信機が時刻t9で受信周波数を第2周波数F2に切り替えても、端末3からはバックアップデータが送信されないため、この時刻t9では、受信機はデータ未受信の状態となる。
したがって、上述したように、受信機が時刻t9で受信周波数を第2周波数F2に切り替えても、端末3からはバックアップデータが送信されないため、この時刻t9では、受信機はデータ未受信の状態となる。
次に、送信用データのフレーム構成を図5に示す構成することによる効果について説明する。
図9は、送信用データのフレーム構成の効果を説明する図である。
この図9に示すように、時刻t11で端末1から第1周波数F1でのデータ送信が行われ、時刻t12で端末2から第1周波数F1でデータ送信が行われたものとする。この場合、時刻t12から時刻t13までの期間でデータ衝突が生じる。そのため、端末2から送信される情報は、衝突により全て損失する。
図9は、送信用データのフレーム構成の効果を説明する図である。
この図9に示すように、時刻t11で端末1から第1周波数F1でのデータ送信が行われ、時刻t12で端末2から第1周波数F1でデータ送信が行われたものとする。この場合、時刻t12から時刻t13までの期間でデータ衝突が生じる。そのため、端末2から送信される情報は、衝突により全て損失する。
一方、端末1から送信される情報については、時刻t11から時刻t12までの期間に送信用データのフレームAを受信できる。したがって、端末1から送信されるIDとDATAとは衝突により損失するが、バックアップ送信F2の有無やF2連続送信の有無、次送信時間情報については、受信機によって適切に受信されることになる。
これにより、受信機側では、受信したフレームAに含まれる情報から、次送信の衝突予測および次送信のバックアップ送信の受信タイミング予測を行うことができる。また、衝突により損失されたデータに、重要データが含まれていたか否かを判別することができる。このように、フレームBが衝突してもフレームAの情報は損なわれず、衝突の影響を軽減することができる。
これにより、受信機側では、受信したフレームAに含まれる情報から、次送信の衝突予測および次送信のバックアップ送信の受信タイミング予測を行うことができる。また、衝突により損失されたデータに、重要データが含まれていたか否かを判別することができる。このように、フレームBが衝突してもフレームAの情報は損なわれず、衝突の影響を軽減することができる。
(効果)
このように、上記第1の実施形態では、重要データについては、第1周波数に加えて第2周波数でもデータ送信(バックアップ送信)を行うため、第1周波数で送信したデータが他端末から送信されるデータと衝突し損失した場合であっても、第2周波数で送信したバックアップデータによって、損失したデータを補償することができる。
また、バックアップデータを、メイン周波数である第1周波数とは異なる周波数で送信するので、バックアップ送信を他端末のメイン送信と同時刻に行った場合であっても、データの衝突を回避することができる。
さらに、重要データについてのみ、第2の周波数でのバックアップ送信を行うので、常時複数の周波数でデータ送信する場合と比較して、無線送信機の低消費化を図ることができる。
このように、上記第1の実施形態では、重要データについては、第1周波数に加えて第2周波数でもデータ送信(バックアップ送信)を行うため、第1周波数で送信したデータが他端末から送信されるデータと衝突し損失した場合であっても、第2周波数で送信したバックアップデータによって、損失したデータを補償することができる。
また、バックアップデータを、メイン周波数である第1周波数とは異なる周波数で送信するので、バックアップ送信を他端末のメイン送信と同時刻に行った場合であっても、データの衝突を回避することができる。
さらに、重要データについてのみ、第2の周波数でのバックアップ送信を行うので、常時複数の周波数でデータ送信する場合と比較して、無線送信機の低消費化を図ることができる。
また、第1周波数で送信するデータにバックアップデータの送信時間情報を含めるので、受信側でバックアップデータの送信タイミングを予測することができ、そのタイミングで受信周波数を第2周波数に切り替えることができる。これにより、受信機におけるバックアップデータの受信成功確立を上げることができる。さらに、受信機は周波数スキャンを行わず予測により受信動作を行うことができる。その結果、無線送信機から送信するデータ長を短くすることができ、その分無線送信機の低消費化が図れる。
このように、データ衝突によるデータ欠損を回避することができ、システムの信頼性を向上させることができる。
このように、データ衝突によるデータ欠損を回避することができ、システムの信頼性を向上させることができる。
また、このとき、第1周波数で送信するデータに付加するバックアップデータの送信時間情報として、第1周波数で次に送信するデータに関する次送信時間情報を用いるので、受信機は、次送信時間情報に基づいて、バックアップデータの送信タイミングを予測することができると共に、当該次送信時間情報に基づいて、各端末から第1周波数で送信されるデータの衝突が発生するか否かを予測することができる。
そのため、データの衝突を予測した場合には、必ずバックアップデータの受信待機を行うようにすることで、データ衝突により無線送信機からのF2有無情報を受信できなくても、確実にバックアップデータを受信することができる。
そのため、データの衝突を予測した場合には、必ずバックアップデータの受信待機を行うようにすることで、データ衝突により無線送信機からのF2有無情報を受信できなくても、確実にバックアップデータを受信することができる。
さらに、第1周波数で送信するデータと第2周波数で送信するデータとを同一構成とするので、データ生成処理を複雑化することがない。
また、第1周波数で送信する送信フレーム構成を、前半のフレームAと後半のフレームBとで構成し、F2有無情報と次送信時間情報とを前半のフレームAに含めるので、フレームBがデータ衝突により欠損した場合であっても、受信機側でバックアップ送信の予測が可能となる。そのため、受信機は第2周波数で同データを受信することができ、データ衝突による影響を回避できる。
また、第1周波数で送信する送信フレーム構成を、前半のフレームAと後半のフレームBとで構成し、F2有無情報と次送信時間情報とを前半のフレームAに含めるので、フレームBがデータ衝突により欠損した場合であっても、受信機側でバックアップ送信の予測が可能となる。そのため、受信機は第2周波数で同データを受信することができ、データ衝突による影響を回避できる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、前述した第1の実施形態において第1周波数F1で送信するデータと、第2周波数F2でバックアップ送信するデータとを同一データとしているのに対し、送信用データに重要データが含まれる場合、第1周波数F1で短縮フレームを送信するようにしたものである。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、前述した第1の実施形態において第1周波数F1で送信するデータと、第2周波数F2でバックアップ送信するデータとを同一データとしているのに対し、送信用データに重要データが含まれる場合、第1周波数F1で短縮フレームを送信するようにしたものである。
(構成)
第2の実施形態における無線送信機100は、図1に示す第1の実施形態の無線送信機100において処理部103における処理が異なる点を除いては、図1に示す無線送信機100と同様の構成を有する。
また、第2の実施形態におけるデータ受信装置20は、図3に示す第1の実施形態のデータ受信装置20において処理部23における処理が異なる点を除いては、図3に示すデータ受信装置20と同様の構成を有する。
第2の実施形態における無線送信機100は、図1に示す第1の実施形態の無線送信機100において処理部103における処理が異なる点を除いては、図1に示す無線送信機100と同様の構成を有する。
また、第2の実施形態におけるデータ受信装置20は、図3に示す第1の実施形態のデータ受信装置20において処理部23における処理が異なる点を除いては、図3に示すデータ受信装置20と同様の構成を有する。
図10は、無線送信機100の処理部103で実行するデータ送信処理手順を示すフローチャートである。
図10において、図6のデータ送信処理と同一処理を行うステップには、同一ステップ番号を付している。以下、図6の処理とは異なる部分を中心に説明する。
ステップS31では、処理部103は、前記ステップS1で取得したセンサーデータをもとに、送信データが重要データを含むか否かを判定する。そして、重要データを含む場合にはステップS32に移行し、重要データを含まない場合には前記ステップS2に移行する。
ステップS32では、処理部103は、第1周波数F1で送信する送信用データを作成し、前記ステップS3に移行する。ここでは、F1送信用データとして、図5のフレームAのみから構成される短縮フレーム(短縮データ)を作成する。
図10において、図6のデータ送信処理と同一処理を行うステップには、同一ステップ番号を付している。以下、図6の処理とは異なる部分を中心に説明する。
ステップS31では、処理部103は、前記ステップS1で取得したセンサーデータをもとに、送信データが重要データを含むか否かを判定する。そして、重要データを含む場合にはステップS32に移行し、重要データを含まない場合には前記ステップS2に移行する。
ステップS32では、処理部103は、第1周波数F1で送信する送信用データを作成し、前記ステップS3に移行する。ここでは、F1送信用データとして、図5のフレームAのみから構成される短縮フレーム(短縮データ)を作成する。
また、前記ステップS5で送信データに重要データが含まれると判定すると、ステップS33で、処理部103は、第2周波数F2で送信する送信用データを作成し、前記ステップS6に移行する。ここで作成するF2送信用データは、前記ステップS2で作成するデータと同一構成を有する。すなわち、F2送信用データは、図5のフレームAとフレームBとから構成され、送信すべき全情報が含まれた通常データとなる。
また、前記ステップS7でF2での間欠動作タイマ割込みが有ると判定すると、ステップS34で、処理部103は、送信周波数を第2周波数F2に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部107に出力すると共に、前記ステップS33で作成したF2送信用データを第2周波数で無線送信するための送信コマンドを無線処理部102に対して出力し、ステップS9に移行する。
すなわち、本実施形態では、前記ステップS31でセンサーデータが重要データを含むと判定し、バックアップデータの送信が必要であると判定した場合には、第1周波数F1で送信するデータを通常データよりもデータ長の短い短縮データとし、第2周波数F2で送信するデータを送信すべき全情報を含む通常データとする。
すなわち、本実施形態では、前記ステップS31でセンサーデータが重要データを含むと判定し、バックアップデータの送信が必要であると判定した場合には、第1周波数F1で送信するデータを通常データよりもデータ長の短い短縮データとし、第2周波数F2で送信するデータを送信すべき全情報を含む通常データとする。
一方、データ受信装置20の処理部23で実行するデータ受信処理は、図7のステップS20の処理が異なることを除いては、図7のデータ受信処理と同一処理を行う。
すなわち、本実施形態の処理部23は、図7のステップS20で、前記ステップS16で受信したデータに含まれるF2有無情報が、バックアップデータがあることを示す“1”にセットされているか否かのみを判定する。そして、F2有無情報=1である場合に、前記ステップS21に移行するようにする。
なお、図10において、ステップS2、S32及びS33がデータ生成部に対応し、ステップS5及びS31がバックアップ判定部に対応している。
すなわち、本実施形態の処理部23は、図7のステップS20で、前記ステップS16で受信したデータに含まれるF2有無情報が、バックアップデータがあることを示す“1”にセットされているか否かのみを判定する。そして、F2有無情報=1である場合に、前記ステップS21に移行するようにする。
なお、図10において、ステップS2、S32及びS33がデータ生成部に対応し、ステップS5及びS31がバックアップ判定部に対応している。
(動作)
次に、第2の実施形態の動作について説明する。
図11は、第2の実施形態の動作を説明するための図である。
時刻t22で、端末2が、時刻t21でセットした次送信開始時刻をもとに、F1での間欠動作タイマ割込み有りと判定すると(ステップS9でYes)、直前に取得したセンサーデータをもとに重要データが含まれるか否かを判定する(ステップS31)。このデータには重要データD1が含まれているため、端末2は、第1周波数F1で送信するF1送信用データとしてフレームAのみから構成される短縮フレームを作成する(ステップS32)。なお、短縮フレームに含まれるF2有無情報は“1”にセットされる。そして、この短縮フレームを、第1周波数F1で受信機に対して送信する(ステップS3)。
次に、第2の実施形態の動作について説明する。
図11は、第2の実施形態の動作を説明するための図である。
時刻t22で、端末2が、時刻t21でセットした次送信開始時刻をもとに、F1での間欠動作タイマ割込み有りと判定すると(ステップS9でYes)、直前に取得したセンサーデータをもとに重要データが含まれるか否かを判定する(ステップS31)。このデータには重要データD1が含まれているため、端末2は、第1周波数F1で送信するF1送信用データとしてフレームAのみから構成される短縮フレームを作成する(ステップS32)。なお、短縮フレームに含まれるF2有無情報は“1”にセットされる。そして、この短縮フレームを、第1周波数F1で受信機に対して送信する(ステップS3)。
また、このときのDATAには重要データD1が含まれていることから、端末2は、時刻t22で、第2周波数F2での間欠送信を行うためのタイマをセットする(ステップS6)。バックアップ送信開始時刻は、時刻t21から(TN×2)後の時刻t25にセットされる。
時刻t22で端末2から送信された短縮フレームは、同時刻t22で、受信機によって受信4として受信される。そして、受信機は、時刻t22で、受信した短縮フレームに含まれるF2有無情報が“1”であることを認識し(ステップS20でYes)、第2周波数F2での受信動作を行うためのタイマをセットする(ステップS21)。バックアップ受信開始時刻は、時刻t25にセットされる。
時刻t22で端末2から送信された短縮フレームは、同時刻t22で、受信機によって受信4として受信される。そして、受信機は、時刻t22で、受信した短縮フレームに含まれるF2有無情報が“1”であることを認識し(ステップS20でYes)、第2周波数F2での受信動作を行うためのタイマをセットする(ステップS21)。バックアップ受信開始時刻は、時刻t25にセットされる。
そのため、時刻t25になると、端末2はF2での間欠動作タイマ割込み有りと判定し(ステップS7でYes)、F2送信用データを第2周波数F2で受信機に対して送信する(ステップS34)。このとき送信されるF2送信用データは、フレームAとフレームBとで構成され、IDやDATAなど全情報を含むデータである。
また、この時刻t25では、受信機はF2での受信動作タイマ割込み有りと判定し(ステップS12でYes)、受信周波数を第2周波数F2に切り替える(ステップS13)。これにより、端末2から送信されたバックアップデータを受信できる。
端末1および端末3でも同様に、重要データが発生した場合には、第1周波数F1では短縮フレームを送信し、後に第2周波数F2で全情報をバックアップ送信する。
また、この時刻t25では、受信機はF2での受信動作タイマ割込み有りと判定し(ステップS12でYes)、受信周波数を第2周波数F2に切り替える(ステップS13)。これにより、端末2から送信されたバックアップデータを受信できる。
端末1および端末3でも同様に、重要データが発生した場合には、第1周波数F1では短縮フレームを送信し、後に第2周波数F2で全情報をバックアップ送信する。
すなわち、端末1は、時刻t26で重要データD2有りと判定すると、この時刻t26では第1周波数F1で短縮フレームを送信する。そして、その後、時刻t24から(TN×2)後の時刻t28で、第2周波数F2で全情報をバックアップ送信する。受信機は、端末1から送信される重要データD2を含む全情報を、時刻t28で受信することができる。
また、端末3は、時刻t27で重要データD3有りと判定すると、この時刻t27では第1周波数F1で短縮フレームを送信する。そして、その後、時刻t23から(TN×2)後の時刻t29で、第2周波数F2で全情報をバックアップ送信する。受信機は、端末3から送信される重要データD3を含む全情報を、時刻t29で受信することができる。
また、端末3は、時刻t27で重要データD3有りと判定すると、この時刻t27では第1周波数F1で短縮フレームを送信する。そして、その後、時刻t23から(TN×2)後の時刻t29で、第2周波数F2で全情報をバックアップ送信する。受信機は、端末3から送信される重要データD3を含む全情報を、時刻t29で受信することができる。
(効果)
このように、上記第2の実施形態では、重要データの場合、第1周波数F1での送信はフレームAのみの短縮フレームとするので、システム全体のスループットを改善することができる。
また、重要データを含むフレームBの情報伝送は、第2周波数F2でのバックアップ送信で行うので、空間利用可能率が高くデータの衝突確立が低い状況で重要データを送信することができる。その結果、重要データの通信成功確立を上げることができる。
このように、上記第2の実施形態では、重要データの場合、第1周波数F1での送信はフレームAのみの短縮フレームとするので、システム全体のスループットを改善することができる。
また、重要データを含むフレームBの情報伝送は、第2周波数F2でのバックアップ送信で行うので、空間利用可能率が高くデータの衝突確立が低い状況で重要データを送信することができる。その結果、重要データの通信成功確立を上げることができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
この第3の実施形態は、前述した第2の実施形態において、重要データが発生する度にバックアップ送信を行っているのに対し、複数回分のバックアップデータを一括送信する(バースト送信する)ようにしたものである。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
この第3の実施形態は、前述した第2の実施形態において、重要データが発生する度にバックアップ送信を行っているのに対し、複数回分のバックアップデータを一括送信する(バースト送信する)ようにしたものである。
(構成)
第3の実施形態における無線送信機100は、図1に示す第1の実施形態の無線送信機100において処理部103における処理が異なる点を除いては、図1に示す無線送信機100と同様の構成を有する。
また、第3の実施形態におけるデータ受信装置20は、図3に示す第1の実施形態のデータ受信装置20において処理部23における処理が異なる点を除いては、図3に示すデータ受信装置20と同様の構成を有する。
第3の実施形態における無線送信機100は、図1に示す第1の実施形態の無線送信機100において処理部103における処理が異なる点を除いては、図1に示す無線送信機100と同様の構成を有する。
また、第3の実施形態におけるデータ受信装置20は、図3に示す第1の実施形態のデータ受信装置20において処理部23における処理が異なる点を除いては、図3に示すデータ受信装置20と同様の構成を有する。
図12は、無線送信機100の処理部103で実行するデータ送信処理手順の前半部分を示すフローチャートである。
図13は、無線送信機100の処理部103で実行するデータ送信処理手順の後半部分を示すフローチャートである。
図12に示す処理は、図10のステップS1〜S6及びS31〜S33の処理と同一であるため、ここでは図13の処理を中心に説明する。図13において、図10と同一処理を行うステップには同一ステップ番号を付している。
図13は、無線送信機100の処理部103で実行するデータ送信処理手順の後半部分を示すフローチャートである。
図12に示す処理は、図10のステップS1〜S6及びS31〜S33の処理と同一であるため、ここでは図13の処理を中心に説明する。図13において、図10と同一処理を行うステップには同一ステップ番号を付している。
図13のステップS41では、処理部103は、重要データの送信頻度が高まっている状態(バックアップ送信が必要な重要データが連続的に発生する連続発生状態)であるか否かを判定する。例えば、センサーデータの値が、重要データが集まる範囲内にある場合や、重要データが発生しやすい時間帯などに、重要データの送信頻度が高まっている状態であると判断する。
そして、高頻度である場合にはステップS42に移行し、高頻度でない場合には、前記ステップS7に移行する。すなわち、このステップS42でNoと判定された場合、前述した第2の実施形態と同じ処理を行うことになる。
ステップS42では、処理部103は、F2連続情報を“3”にセットし、ステップS43に移行する。すなわち、本実施形態では、重要データの送信頻度が高まっている状態(バックアップ送信が必要な重要データが連続的に発生する連続発生状態)であると判断したとき、連続発生状態であることを示す連続発生情報としてF2連続情報をセットする。なお、F2連続情報Nの初期値は“0”である。
ステップS42では、処理部103は、F2連続情報を“3”にセットし、ステップS43に移行する。すなわち、本実施形態では、重要データの送信頻度が高まっている状態(バックアップ送信が必要な重要データが連続的に発生する連続発生状態)であると判断したとき、連続発生状態であることを示す連続発生情報としてF2連続情報をセットする。なお、F2連続情報Nの初期値は“0”である。
ステップS43では、処理部103は、第1周波数F1でのデータ送信を定期間隔送信に切り替えるためのタイマをセットし、ステップS44に移行する。ここでは、主間隔の区切りのタイミングで第1周波数F1でのデータ送信を行うと共に、そのデータ送信間隔時間が主間隔のM倍(例えば、M=3)となるように、定期間隔送信開始時刻をセットする。
すなわち、重要データの送信頻度が低い状態(バックアップ送信が必要な重要データが単発的に発生する通常状態)では、データ送信タイミングを主間隔の区切りに対してランダム遅延を設けたタイミングとするランダム送信とする。そして、当該ランダム送信から、主間隔の区切りをデータ送信タイミングとする定期間隔送信に切り替えた場合、第1周波数F1での送信頻度をランダム送信時と比較して低くする(送信間隔時間をランダム送信時と比較して広くする)。
ステップS44では、処理部103は、定期間隔送信タイマの割込みの有無を判定する。そして、定期間隔送信タイマ割込みが無いと判定した場合にはステップS45に移行し、定期間隔送信タイマの割込みが有ると判定した場合には、後述するステップS49に移行する。
ステップS44では、処理部103は、定期間隔送信タイマの割込みの有無を判定する。そして、定期間隔送信タイマ割込みが無いと判定した場合にはステップS45に移行し、定期間隔送信タイマの割込みが有ると判定した場合には、後述するステップS49に移行する。
ステップS45では、処理部103は、センサーデータを取得するためのセンサーデータ取得タイマの割込みの有無を判定する。例えば、主間隔でセンサーデータを取得するように、センサーデータ取得開始時刻を予め設定しておき、システム時刻がセンサーデータ取得開始時刻にマッチしたとき、センサーデータ取得タイマ割込み有りと判断する。センサーデータ取得タイマ割込みが有ると判定した場合には、ステップS46に移行し、センサーデータ取得タイマ割込みが無いと判定した場合には、後述するステップS47に移行する。
ステップS46では、処理部103は、データ検出部105で検出したセンサーデータを読み込み、これをメモリへ格納してからステップS47に移行する。
ステップS46では、処理部103は、データ検出部105で検出したセンサーデータを読み込み、これをメモリへ格納してからステップS47に移行する。
ステップS47では、処理部103は、第2周波数F2での間欠動作タイマ割込みの有無を判定する。そして、間欠動作タイマ割込みが有ると判定した場合にはステップS48に移行し、間欠動作タイマ割込みが無いと判定した場合には、前記ステップS44に移行する。
ステップS48では、処理部103は、送信周波数を第2周波数F2に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部107に出力すると共に、F2送信用データを第2周波数で無線送信するための送信コマンドを無線処理部102に対して出力し、前記ステップS44に移行する。
ステップS48では、処理部103は、送信周波数を第2周波数F2に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部107に出力すると共に、F2送信用データを第2周波数で無線送信するための送信コマンドを無線処理部102に対して出力し、前記ステップS44に移行する。
また、ステップS49では、処理部103は、データ検出部105で検出したセンサーデータを読み込み、これをメモリへ格納してステップS50に移行する。
ステップS50では、処理部103は、第1周波数F1で送信する送信用データを作成し、ステップS51に移行する。ここでは、F1送信用データとして、図5のフレームAのみから構成される短縮フレームを作成する。
ステップS51では、処理部103は、送信周波数を第1周波数F1に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部107に出力すると共に、F1送信用データを第1周波数で無線送信するための送信コマンドを無線処理部102に対して出力し、ステップS52に移行する。
ステップS50では、処理部103は、第1周波数F1で送信する送信用データを作成し、ステップS51に移行する。ここでは、F1送信用データとして、図5のフレームAのみから構成される短縮フレームを作成する。
ステップS51では、処理部103は、送信周波数を第1周波数F1に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部107に出力すると共に、F1送信用データを第1周波数で無線送信するための送信コマンドを無線処理部102に対して出力し、ステップS52に移行する。
ステップS52では、処理部103は、現在のF2連続情報Nが“1”にセットされているか否かを判定する。そして、F2連続情報N≠1である場合にはステップS53に移行し、F2連続情報N=1である場合には後述するステップS54に移行する。
ステップS53では、処理部103は、F2連続情報Nの値を1だけ減らし、前記ステップS44に移行する。
ステップS54では、処理部103は、先ず、第2周波数F2でバースト送信するためのバースト送信フレームを作成する。
ステップS53では、処理部103は、F2連続情報Nの値を1だけ減らし、前記ステップS44に移行する。
ステップS54では、処理部103は、先ず、第2周波数F2でバースト送信するためのバースト送信フレームを作成する。
図14は、バースト送信フレームの構成を示す図である。
この図14に示すように、バースト送信フレームは、プリアンブルと、WS(ワードシンク)と、IDデータと、DATA数と、DATAと、CS(チェックサム)とを含む。DATAには、前記ステップS46及びS49でメモリに格納したα個のセンサーデータをもとに作成されたデータが付加される。なお、DATAが長くなる場合には、DATA内にチェックサムを入れてもよい。
この図14に示すように、バースト送信フレームは、プリアンブルと、WS(ワードシンク)と、IDデータと、DATA数と、DATAと、CS(チェックサム)とを含む。DATAには、前記ステップS46及びS49でメモリに格納したα個のセンサーデータをもとに作成されたデータが付加される。なお、DATAが長くなる場合には、DATA内にチェックサムを入れてもよい。
次に、処理部103は、前記ステップS51における第1周波数F1での短縮フレームの送信が終了した後、送信周波数を第2周波数F2に設定するための周波数切替コマンドを周波数切替部107に出力する。そして、バースト送信用データを第2周波数で無線送信するための送信コマンドを無線処理部102に対して出力し、ステップS55に移行する。
ステップS55では、処理部103は、第1周波数F1での間欠送信を行うためのタイマをセットし、前記ステップS7に移行する。ここでは、ランダム遅延設定用乱数を発生させ、当該乱数に基づいてランダム遅延Δ(次送信時間情報)Tを設定し、これをもとに次送信開始時刻をセットする。
ステップS55では、処理部103は、第1周波数F1での間欠送信を行うためのタイマをセットし、前記ステップS7に移行する。ここでは、ランダム遅延設定用乱数を発生させ、当該乱数に基づいてランダム遅延Δ(次送信時間情報)Tを設定し、これをもとに次送信開始時刻をセットする。
次に、データ受信装置20で実行するデータ受信処理について説明する。
図15は、データ受信装置20の処理部23で実行するデータ受信処理手順を示すフローチャートである。
図15において、図7のデータ送信処理と同一処理を行うステップには、同一ステップ番号を付している。以下、図7の処理とは異なる部分を中心に説明する。
ステップS61では、処理部23は、第2周波数F2での受信動作タイマ割込みの有無と、第2周波数F2でのバースト受信動作タイマ割込みの有無とを判定する。そして、何れのタイマ割込みも無いと判定した場合には、前記ステップS15に移行し、何れか一方のタイマ割込みが有ると判定した場合には、前記ステップS13に移行する。
図15は、データ受信装置20の処理部23で実行するデータ受信処理手順を示すフローチャートである。
図15において、図7のデータ送信処理と同一処理を行うステップには、同一ステップ番号を付している。以下、図7の処理とは異なる部分を中心に説明する。
ステップS61では、処理部23は、第2周波数F2での受信動作タイマ割込みの有無と、第2周波数F2でのバースト受信動作タイマ割込みの有無とを判定する。そして、何れのタイマ割込みも無いと判定した場合には、前記ステップS15に移行し、何れか一方のタイマ割込みが有ると判定した場合には、前記ステップS13に移行する。
また、ステップS62では、処理部23は、前記ステップS16で受信したデータから、次送信時間情報、F2有無情報およびF2連続情報Nを取得し、ステップS63に移行する。
ステップS63では、処理部23は、取得したF2連続情報Nが“0”であるか否かを判定する。そして、F2連続情報N≠0である場合には、F2連続情報Nが有ると判定してステップS64に移行し、F2連続情報N=0である場合にはそのまま前記ステップS20に移行する。
ステップS63では、処理部23は、取得したF2連続情報Nが“0”であるか否かを判定する。そして、F2連続情報N≠0である場合には、F2連続情報Nが有ると判定してステップS64に移行し、F2連続情報N=0である場合にはそのまま前記ステップS20に移行する。
ステップS64では、処理部23は、第2周波数F2でのバースト受信動作を行うためのタイマをセットし、前記ステップS11に移行する。ここでは、現時刻から(定期送信間隔時間×N)後の時刻を、バースト受信開始時刻としてセットする。
なお、図12及び図13において、ステップS41が連続発生検出部に対応し、ステップS4及びS43が送信タイミング決定部に対応している。
なお、図12及び図13において、ステップS41が連続発生検出部に対応し、ステップS4及びS43が送信タイミング決定部に対応している。
(動作)
次に、第3の実施形態の動作について説明する。
図16は、第2の実施形態の動作を説明するための図である。
時刻t31において、端末2の送信データに重要データD1が含まれる場合、この時刻t31では、端末2は、F1送信用データとしてフレームAのみから構成される短縮フレームを作成する(図12のステップS32)。なお、この短縮フレームに含まれるF2有無情報は“1”、F2連続情報Nは“0”にセットされる。そして、作成した短縮フレームを、第1周波数F1で受信機に対して送信する(ステップS3)。
次に、第3の実施形態の動作について説明する。
図16は、第2の実施形態の動作を説明するための図である。
時刻t31において、端末2の送信データに重要データD1が含まれる場合、この時刻t31では、端末2は、F1送信用データとしてフレームAのみから構成される短縮フレームを作成する(図12のステップS32)。なお、この短縮フレームに含まれるF2有無情報は“1”、F2連続情報Nは“0”にセットされる。そして、作成した短縮フレームを、第1周波数F1で受信機に対して送信する(ステップS3)。
端末2から送信された短縮フレームは、同時刻t31で、受信機によって受信5として受信される。
時刻t31で発生した重要データD1は、時刻t33で、端末2から第2周波数F2でバックアップ送信される。このとき、時刻t33で、端末3から第1周波数F1で通常データが送信されたものとする。受信機は、時刻t33で受信周波数を第2周波数に切り替えるため、このような場合には、端末2から送信されたバックアップデータは受信機によって受信されるが、端末3から送信された通常データは未受信となる。
時刻t31で発生した重要データD1は、時刻t33で、端末2から第2周波数F2でバックアップ送信される。このとき、時刻t33で、端末3から第1周波数F1で通常データが送信されたものとする。受信機は、時刻t33で受信周波数を第2周波数に切り替えるため、このような場合には、端末2から送信されたバックアップデータは受信機によって受信されるが、端末3から送信された通常データは未受信となる。
このように、通常の間欠送信動作を行う第1周波数F1とは異なる第2周波数F2でバックアップ送信を行うため、他の端末からバックアップ送信と同時刻に第1周波数F1でデータ送信が行われても、データの衝突が生じることはない。そのため、受信機は第2周波数F2で送信されるバックアップデータを確実に受信することができ、重要データの損失を防止することができる。
また、時刻t32でも、端末2の送信データに重要データD2が含まれる場合、時刻t31のときと同様に、端末2は、時刻t32で、第1周波数F1での短縮フレームの送信を行い、時刻t34で、第2周波数F2でのバックアップデータの送信を行う。
時刻t32で、端末2から第1周波数F1で送信された短縮フレームは、同時刻t32で、受信機によって第1周波数F1での受信6として受信される。また、時刻t34で、端末2から第2周波数F2で送信されたバックアップデータは、同時刻t34で、受信機によって第2周波数F2での受信2として受信される。
時刻t32で、端末2から第1周波数F1で送信された短縮フレームは、同時刻t32で、受信機によって第1周波数F1での受信6として受信される。また、時刻t34で、端末2から第2周波数F2で送信されたバックアップデータは、同時刻t34で、受信機によって第2周波数F2での受信2として受信される。
その後、時刻t35で、端末2が重要データの送信頻度が高まっていると判定したものとすると(図13のステップS41でYes)、端末2は、F2連続情報Nを“3”にセットし(ステップS42)、第1周波数F1での送信を定期間隔送信に切り替えるためのタイマをセットする(ステップS43)。
その後は、次の定期間隔送信開始時刻t37になるまで、主間隔の区切りのタイミングでセンサーデータを取得し、これらをメモリに格納する(ステップS46)。
その後は、次の定期間隔送信開始時刻t37になるまで、主間隔の区切りのタイミングでセンサーデータを取得し、これらをメモリに格納する(ステップS46)。
また、時刻t36では、F2間欠動作タイマ割込み有りと判定するため(ステップS47でYes)、端末2は重要データD3を含むバックアップデータを送信し(ステップS48)、受信機は第2周波数F2でこれを受信3として受信する。
そして、時刻t37になると、端末2は、定期間隔送信タイマ割込み有りと判定し(ステップS44でYes)、センサーデータを取得すると共にこれをメモリに格納する(ステップS49)。そして、このセンサーデータをもとにF1送信用データとして短縮フレームを作成し(ステップS50)、これを第1周波数F1で送信する(ステップS51)。このとき、短縮フレームに含まれるF2連続情報Nは“3”となっている。
そして、時刻t37になると、端末2は、定期間隔送信タイマ割込み有りと判定し(ステップS44でYes)、センサーデータを取得すると共にこれをメモリに格納する(ステップS49)。そして、このセンサーデータをもとにF1送信用データとして短縮フレームを作成し(ステップS50)、これを第1周波数F1で送信する(ステップS51)。このとき、短縮フレームに含まれるF2連続情報Nは“3”となっている。
F2連続情報N=3であるため(ステップS52でNo)、端末2はF2連続情報Nを“2”に減らす(ステップS53)。
受信機は、この時刻t37では、端末2から送信された短縮フレームを受信し、F2連続情報N=3であることを認識する(ステップS63でYes)。そのため、受信機は、F2連続情報N=3に基づいて、第2周波数F2でのバースト受信動作を行うためのタイマをセットする(ステップS64)。このとき、バースト受信動作開始時刻は、前回のデータ受信時刻t35から(定期間隔×3)後の時刻t40にセットされる。
受信機は、この時刻t37では、端末2から送信された短縮フレームを受信し、F2連続情報N=3であることを認識する(ステップS63でYes)。そのため、受信機は、F2連続情報N=3に基づいて、第2周波数F2でのバースト受信動作を行うためのタイマをセットする(ステップS64)。このとき、バースト受信動作開始時刻は、前回のデータ受信時刻t35から(定期間隔×3)後の時刻t40にセットされる。
その後、時刻t38では、端末2は、時刻t37のときと同様に、直前のセンサーデータをもとにF1送信用データとして短縮フレームを作成し(ステップS50)、これを第1周波数F1で送信する(ステップS51)。このとき、短縮フレームに含まれるF2連続情報Nは“2”となっている。
F2連続情報N=2であるため(ステップS52でNo)、端末2はF2連続情報Nを“1”に減らす(ステップS53)。
F2連続情報N=2であるため(ステップS52でNo)、端末2はF2連続情報Nを“1”に減らす(ステップS53)。
そして、時刻t39では、端末2は、時刻t38のときと同様に、直前のセンサーデータをもとにF1送信用データとして短縮フレームを作成し(ステップS50)、これを第1周波数F1で送信する(ステップS51)。このとき、短縮フレームに含まれるF2連続情報Nは“1”となっている。
F2連続情報N=1であるため(ステップS52でYes)、端末2は、図14に示す構成のバースト送信フレームを作成し、これを短縮フレーム送信完了後の時刻t40にて第2周波数F2で送信する(ステップS54)。バースト送信フレームのDATAには、重要データD4〜D11が付加される。
F2連続情報N=1であるため(ステップS52でYes)、端末2は、図14に示す構成のバースト送信フレームを作成し、これを短縮フレーム送信完了後の時刻t40にて第2周波数F2で送信する(ステップS54)。バースト送信フレームのDATAには、重要データD4〜D11が付加される。
この時刻t40では、受信機は、バースト受信動作タイマ割込み有りと判定するため(ステップS61でYes)、受信周波数を第2周波数F2に切り替え、端末2から送信されるバースト送信フレームを受信する。
なお、時刻t39で端末2が第1周波数F1で送信した短縮フレームは、端末1が第1周波数F1で送信したデータと衝突しており、受信機は時刻t39で端末2が送信した短縮フレームを受信できていない。
なお、時刻t39で端末2が第1周波数F1で送信した短縮フレームは、端末1が第1周波数F1で送信したデータと衝突しており、受信機は時刻t39で端末2が送信した短縮フレームを受信できていない。
このように、受信機は、F2連続情報N=1を未受信であるが、先のF2連続情報N=3及びF2連続情報N=2を受信できているため、受信したF2連続情報Nに基づいてバースト受信動作開始時刻をセットすることができる。すなわち、1〜3の何れかのF2連続情報Nを受信できていれば、受信機はバースト送信データの受信タイミングを予測し、適切にバースト受信動作を開始することができる。
(効果)
このように、上記第3の実施形態では、重要データの送信頻度が高まると、無線送信機からの第1周波数F1でのデータ送信を定期間隔送信に切り替えると共に、データ送信頻度を低くする(データ送信間隔時間を広くする)。そして、定期間隔送信を行っている期間の送信データをメモリに格納しておき、一定期間後に格納したデータを第2周波数F2で一括送信(バースト送信)する。
このように、上記第3の実施形態では、重要データの送信頻度が高まると、無線送信機からの第1周波数F1でのデータ送信を定期間隔送信に切り替えると共に、データ送信頻度を低くする(データ送信間隔時間を広くする)。そして、定期間隔送信を行っている期間の送信データをメモリに格納しておき、一定期間後に格納したデータを第2周波数F2で一括送信(バースト送信)する。
したがって、第1周波数でのデータ送信頻度を低下させることで、システム全体のデータ衝突を緩和させ、システムの信頼性を高めることができる。また、ランダム送信から定期間隔送信へ切り替えるので、受信機は無線送信機がバースト送信を開始するタイミングを適正に予測することができ、確実にバースト送信データを受信することができる。さらに、バースト送信は送信効率が良いため、無線送信機の低消費化が図れる。
また、バースト送信を行う場合には、第1周波数で定期間隔送信を行っている期間に、バースト送信開始カウント情報と等価であるF2連続情報を送信するので、受信機は事前にバースト受信タイミングを予測することができる。このように、周波数スキャンを行わずに済むため、送信フレーム長を短くすることができ、無線送信機の低消費化が図れる。
また、バースト送信を行う場合には、第1周波数で定期間隔送信を行っている期間に、バースト送信開始カウント情報と等価であるF2連続情報を送信するので、受信機は事前にバースト受信タイミングを予測することができる。このように、周波数スキャンを行わずに済むため、送信フレーム長を短くすることができ、無線送信機の低消費化が図れる。
(応用例)
なお、上記各実施形態においては、図6、図10及び図12のステップS6や図13のステップS54で、前回の次送信時間情報TNに基づいて、第1周波数F1での前回の送信時刻から(TN×2)後の時刻をバックアップ送信開始時刻とする場合について説明したが、調整係数をa>1として、(TN×a)後の時刻をバックアップ送信開始時刻としてもよい。
また、上記各実施形態においては、無線送信機100の送信周波数およびデータ受信装置20の受信周波数を、第1周波数F1と第2周波数F2との間で切り替える場合について説明したが、3つ以上の異なる周波数の間で切替制御を行うようにしてもよい。
なお、上記各実施形態においては、図6、図10及び図12のステップS6や図13のステップS54で、前回の次送信時間情報TNに基づいて、第1周波数F1での前回の送信時刻から(TN×2)後の時刻をバックアップ送信開始時刻とする場合について説明したが、調整係数をa>1として、(TN×a)後の時刻をバックアップ送信開始時刻としてもよい。
また、上記各実施形態においては、無線送信機100の送信周波数およびデータ受信装置20の受信周波数を、第1周波数F1と第2周波数F2との間で切り替える場合について説明したが、3つ以上の異なる周波数の間で切替制御を行うようにしてもよい。
10…データ収集システム、20…データ受信装置(ホスト)、21…無線受信部、22…無線処理部、23…処理部、24…記憶部、25…外部I/F部、26…電源部、27…周波数切替部、28…アンテナ、100…無線送信機(無線タグ)、101…無線送信部(RFIC)、102…無線処理部、103…処理部(CPU)、104…記憶部、105…データ検出部、106…電源部、107…周波数切替部、108…アンテナ
Claims (10)
- 第1の周波数で間欠的に無線送信する第1の送信用データ及び第2の送信用データ、並びに前記第1の周波数とは異なる第2の周波数で無線送信する前記第2の送信用データのバックアップデータを生成するデータ生成部と、
前記データ生成部で生成した第1の送信用データ及び第2の送信用データを、第1の周波数で間欠的に無線送信した後、前記データ生成部で生成した前記第2の送信用データのバックアップデータを第2の周波数で無線送信するデータ送信部と、を備え、
前記データ生成部は、前記第1の送信用データに、前記バックアップデータの送信時間情報を含めることを特徴とする無線送信機。 - 前記バックアップデータの送信時間は、前記第1の送信用データと前記第2の送信用データとの送信間隔時間に基づいて決定するものであって、
前記データ生成部は、前記バックアップデータの送信時間情報として、前記第1の送信用データに、前記送信間隔時間に対応する情報を含めることを特徴とする請求項1に記載の無線送信機。 - 前記データ生成部は、前記バックアップデータを前記第2の送信用データと同一構成として生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の無線送信機。
- 前記第2の送信用データが、前記バックアップデータの送信が必要なデータであるか否かを判定するバックアップ判定部を備え、
前記データ生成部は、前記バックアップ判定部で前記バックアップデータの送信が必要であると判定したときに、前記バックアップデータを生成すると共に、前記第2の送信用データに、前記バックアップデータの送信を行うことを示すバックアップ送信情報を含めることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の無線送信機。 - 前記データ生成部は、前記バックアップ判定部で前記バックアップデータの送信が必要であると判定したとき、前記バックアップデータを、送信すべき全情報を含む通常データとして生成し、前記第2の送信用データを、少なくとも前記バックアップ送信情報を含み、前記通常データよりもデータ長が短い短縮データとして生成することを特徴とする請求項4に記載の無線送信機。
- 前記バックアップデータの送信が必要な前記第2の送信用データが連続的に発生する連続発生状態を検出する連続発生検出部を備え、
前記データ生成部は、前記連続発生検出部で前記連続発生状態を検出したとき、前記第2の送信用データに、前記連続発生状態であることを示す連続発生情報を含め、
前記データ送信部は、前記連続発生検出部で前記連続発生状態を検出してから所定期間の前記バックアップデータを一括送信することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の無線送信機。 - 前記データ生成部で生成した前記第1の送信用データ及び前記第2の送信用データの送信タイミングを決定する送信タイミング決定部と、を備え、
前記送信タイミング決定部は、前記連続発生検出部で前記連続発生状態を検出したとき、前記バックアップデータの送信が必要な前記第2の送信用データが単発的に発生する通常状態と比較して、前記第1の送信用データと前記第2の送信用データとの送信間隔時間を広げるように前記送信タイミングを決定することを特徴とする請求項6に記載の無線送信機。 - 前記データ生成部で生成した前記第1の送信用データ及び前記第2の送信用データの送信タイミングを決定する送信タイミング決定部と、を備え、
前記送信タイミング決定部は、前記連続発生検出部で前記連続発生状態を検出してから前記所定期間では、予め設定された主間隔の区切りのタイミングを前記送信タイミングとして決定し、前記バックアップデータの送信が必要な前記第2の送信用データが単発的に発生する通常状態の期間では、前記主間隔の区切りのタイミングから、前記主間隔よりも短い範囲内で設定されるランダムな遅延時間だけ遅延させたタイミングを前記送信タイミングとして決定することを特徴とする請求項6又は7に記載の無線送信機。 - 前記請求項1〜8の何れか1項に記載の複数の無線送信機と、前記複数の無線送信機から送信された前記送信用データを受信する受信機と、を含むデータ収集システムであって、
前記受信機は、
前記無線送信機から送信された前記第1の送信用データに含まれる前記バックアップデータの送信時間情報に基づいて、受信周波数を、前記第1の周波数と前記第2の周波数との間で切替可能な受信周波数切替部と、
前記受信周波数切替部で受信周波数を切り替えて、前記無線送信機から送信されたデータを受信するデータ受信部と、を備えることを特徴とするデータ収集システム。 - 複数の無線送信機から送信された送信用データを、1台の受信機で受信することでデータを収集するシステムにおけるデータ通信方法であって、
前記複数の無線送信機は、それぞれ
第1の送信周波数で間欠的に無線送信する第1の送信用データ及び第2の送信用データ、並びに前記第1の送信周波数とは異なる第2の送信周波数で無線送信する前記第2の送信用データのバックアップデータを生成する際、前記第1の送信用データに、前記バックアップデータの送信時間情報を含め、
前記第1の送信周波数で第1の送信用データを無線送信した後、所定の送信間隔時間をおいて前記第1の送信周波数で第2の送信用データを無線送信し、
その後、前記バックアップデータの送信時間情報に応じたタイミングで、前記第2の送信周波数で前記第2の送信用データのバックアップデータを無線送信することを特徴とするデータ通信方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010063899A JP2011199581A (ja) | 2010-03-19 | 2010-03-19 | 無線送信機、データ収集システム及びデータ通信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010063899A JP2011199581A (ja) | 2010-03-19 | 2010-03-19 | 無線送信機、データ収集システム及びデータ通信方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2011199581A true JP2011199581A (ja) | 2011-10-06 |
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ID=44877227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2010063899A Withdrawn JP2011199581A (ja) | 2010-03-19 | 2010-03-19 | 無線送信機、データ収集システム及びデータ通信方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2011199581A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10091804B2 (en) | 2013-09-03 | 2018-10-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Communication processing device |
-
2010
- 2010-03-19 JP JP2010063899A patent/JP2011199581A/ja not_active Withdrawn
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US10091804B2 (en) | 2013-09-03 | 2018-10-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Communication processing device |
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---|---|---|---|
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