JP2014090338A

JP2014090338A - 無線通信システムおよび方法

Info

Publication number: JP2014090338A
Application number: JP2012239548A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kihara; 一木原; Takayoshi Fujioka; 孝芳藤岡; Takashi Iwaki; 隆志岩城
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-05-15

Abstract

【課題】有線による配線を行わずに親局機器と子局機器との間のネットワークを構築する技術を提供する。
【解決手段】親局機器１００と接続された親局無線機１１０と、子局機器１４０と接続された子局無線機１３０とを有する無線通信システムであって、親局無線機１１０は、子局無線機１３０へ通信情報と制御情報とをブロードキャストし、子局無線機１３０は、子局機器１４０に制御情報に対応する制御をし、受信した通信情報に基づくタイミング又は周波数でレスポンス情報を親局無線機１１０へ送信し、親局無線機１１０は、受信したレスポンス情報を、親局機器１００へ送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムおよび方法に関する。

本技術分野の背景技術として、例えば、特開２０１２−６９１６４号公報（特許文献１）がある。この公報には、「リモートインタフェイスエージェントは、ブロードキャストを自動的に行う機能を提供している。これにより、周辺デバイスのインタフェイスの位置がホストによって特定され、その後、周辺デバイスとホストとの通信接続が確立される。」と記載がある。

特開２０１２−６９１６４号公報

無線ネットワークを構築する場合、子局機器の台数が増えるとそれらに対するネットワークの設定や管理が煩雑になる。

本発明の目的は、有線による配線を行わずに親局機器と子局機器との間のネットワークを構築する技術を提供することである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

前記目的を達成するために、代表的な発明は、親局機器と接続された親局無線機と、子局機器と接続された子局無線機とを有する無線通信システムであって、以下の特徴を有する。前記親局無線機は、前記子局無線機へ通信情報と制御情報とをブロードキャストする。さらに、前記子局無線機は、前記親局無線機から受信した前記制御情報に基づき、前記子局機器を制御する。そして、子局機器の制御状態を示す情報と前記子局無線機を識別するための識別ＩＤとからなるレスポンス情報を、前記通信情報に基づくタイミング又は周波数で、前記親局無線機へ送信する。そして、前記親局無線機は、受信した前記レスポンス情報を、前記親局機器へ送信することで、前述の課題を解決する。

また、本発明は、有線による配線を行わずに親局機器と子局機器との間のネットワークを構築するためのシステムによる方法にも適用することができる。

本発明によれば、有線による配線を行わずに親局機器と子局機器との間のネットワークを構築できるようになる。

本発明の実施の形態１における、無線通信システムの構成例の概要を示す図である。本発明の実施の形態１における、無線通信システムの親局無線機、子局無線機の構成例の概要を示す図である。本発明の実施の形態１における、無線通信システムのシーケンスの例を示す図である。本発明の実施の形態１における、無線通信システムのタイムスロット割当処理後のタイムスロットの例を示す図である。本発明の実施の形態１における、無線通信システムの通信データのパケットフォーマットの構成例を示す図である。本発明の実施の形態１における、無線通信システムのタイムスロットに基づいて通信する例を示す図である。本発明の実施の形態２における、無線通信システムの構成例の概要を示す図である。本発明の実施の形態３における、無線通信システムの構成例の概要を示す図である。本発明の実施の形態４における、無線通信システムの構成例の概要を示す図である。図９の無線通信システムにおいて、ファンユニットの構成例の概要を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

[実施の形態１]
本実施の形態１を、図１〜図６を用いて説明する。

＜システム構成＞
図１は、本発明の実施の形態１における、無線通信システムの構成例の概要を示す図である。図１において、無線通信システムは例えば、親局機器１００と、この親局機器１００に接続される親局無線機１１０と、中継局無線機１２０と、子局機器１４０とこの子局機器１４０に接続される子局無線機１３０とを有する。

子局機器１４０は、子局機器１４０の制御状態を示す情報を子局無線機１３０へ送信する。制御状態を示す情報とは、例えば、停止／開始などが該当する。

子局無線機１３０は、図示しない記憶部に子局無線機１３０を識別するための識別ＩＤを記憶する。また、子局無線機１３０に、識別ＩＤを設定するためのスイッチを設ける。

また、子局無線機１３０は、受信した制御情報に基づき、子局機器１４０を制御する。

さらに、子局無線機１３０は、子局機器１４０から受信する子局機器１４０の制御状態を示す情報と、子局無線機１３０を識別するための識別ＩＤとからなるレスポンス情報を、中継局無線機１２０へ送信する。

親局無線機１１０は、子局無線機１３０および中継局無線機１２０へ通信情報と制御情報とをブロードキャストする。また、親局無線機１１０は、中継局無線機１２０又は子局無線機１３０から受信したレスポンス情報を、シリアルケーブル１６０を介して親局機器１００へ送信する。

親局機器１００は、シリアルケーブル１６０を介して親局無線機１１０からレスポンス情報を受信する。

また、親局機器１００は、通信するタイミングや通信する周波数を示す通信情報と子局機器１４０を制御するための制御情報とを、シリアルケーブル１６０を介して親局無線機１１０へ送信する。

さらに、親局機器１００は、親局無線機１１０から受信するレスポンス情報を図示しない記憶部に記憶する。より詳細には、親局機器１００は、子局無線機１３０の識別ＩＤと子局機器１４０の制御状態を示す情報とを対応付けて記憶する。

中継局無線機１２０は、親局無線機１１０から受信した通信情報と制御情報とを子局無線機１３０へブロードキャストする。また、中継局無線機１２０は、子局無線機１３０から受信したレスポンス情報を、親局無線機１１０へ送信する。以上、図１を用いて、子局無線機１３０と親局無線機１１０の間に１台の中継局無線機１２０がある場合について説明した。ここで、子局無線機１３０と親局無線機１１０の間の中継局無線機１２０の台数は適宜選択可能であり、後述する図３、図４、図６の例に示すように中継局無線機１２０を、子局無線機１３０と親局無線機１１０との間に複数台設けるようにしても良い。

＜詳細構成＞
図２は、本発明の実施の形態１における、無線通信システムの親局無線機１１０、中継局無線機１２０、子局無線機１３０の構成例の概要を示す図である。図２において、親局無線機１１０、中継局無線機１２０、子局無線機１３０は、ベース基盤１０５を有する。そして、ベース基盤１０５の上に通信部１０６と、ＣＰＵ１０７（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と、シリアルコネクタ１０８とを装着する。

ＣＰＵ１０７は、複数の通信部１０６との間で情報の送信および受信をするためのインタフェースを有し、各通信部１０６を制御する。

通信部１０６は、他の無線機との間で各種情報のやりとりを行う。

シリアルコネクタ１０８は、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ），イーサネット（登録商標）などの規格に対応する。

図５は、本発明の実施の形態１における、無線通信システムの通信データのパケットフォーマットの構成例を示す。図５において、パケットフォーマットは、ヘッダ部とデータ部とから構成される。子局無線機１３０は、ヘッダ部を参照することによって、データ部の内容を子局機器１４０へ送信する。ここで、ヘッダ部は[パケット識別コード]，[制御情報]，[シーケンス番号]，[中継段数]，[フラグ]，[通信情報]，[共通設定情報]，[送信元ＩＤ]，[宛先ＩＤ]から構成される。

[パケット識別コード]は、パケットを識別するための記号を示す。[制御情報]は、子局機器１４０を制御するための情報を示す。[シーケンス番号]は、親局無線機１１０からパケットが送信されるごとにインクリメントされるものであり、子局無線機１３０にて受信後にパケットを並べ替えるための番号を示す。[中継段数]は、親局無線機１１０から送信されたパケットが中継局を経由する度にインクリメントする。そして、子局無線機１３０から送信されたパケットが中継局を経由する度にデクリメントする。[フラグ]は、各無線機を制御するための簡易な命令の内容を示す。[通信情報]は、パケットを子局無線機１３０が送信する際の周波数又は、各無線機（親局無線機１１０、中継局無線機１２０、子局無線機１３０）がパケットを送信するタイミングを示すタイムスロットが該当する。より詳細には、周波数は、子局無線機１３０ごと異なる周波数を記憶している。また、タイムスロットには、無線機ごとに異なる通信開始時刻および通信終了時刻を記憶している。[共通設定情報]は、シリアル通信の設定を示す。[送信元ＩＤ]は、パケットを送信した無線機を識別するための記号を示す。[宛先ＩＤ]は、パケットが送信された場合に、当該パケットを受信する無線機を識別するための記号を示す。

＜他局無線機認識シーケンス＞
図３は、本発明の実施の形態１における、無線通信システムのシーケンスの例を示す。まず、親局無線機１１０が、中継局無線機１２０と子局無線機１３０へ通信情報と制御情報とをブロードキャストする。ブロードキャストをした後、親局無線機１１０は、中継局無線機１２０、子局無線機１３０から応答を待つ。

次に、ブロードキャストされた通信情報と制御情報とを受信した中継局無線機１２０と子局無線機１３０は、応答を親局無線機１１０へ送信する。親局無線機１１０は、応答を受信した中継局無線機１２０と、子局無線機１３０を認識する。

次に、中継局無線機１２０は、他の中継局無線機１２０と子局無線機１３０へ通信情報と制御情報とをブロードキャストする。ブロードキャストした後、中継局無線機１２０は、他の中継局無線機１２０、子局無線機１３０から送信される応答を待つ。

次に、ブロードキャストされた通信情報と制御情報とを受信した他の中継局無線機１２０と子局無線機１３０は、応答を中継局無線機１２０へ送信する。中継局無線機１２０は、受信した応答により、他の中継局無線機１２０と、子局無線機１３０を認識する。

＜タイムスロット通信＞
図４は、本発明の実施の形態１における、無線通信システムのタイムスロット割当処理後のタイムスロットの例を示す。

タイムスロット割当処理は、まず、親局無線機１１０が、中継局無線機１２０へブロードキャストする。ブロードキャストをした後、親局無線機１１０は、所定時間、中継局無線機１２０からの応答を待つ。親局無線機１１０は、応答を受信した中継局無線機１２０の台数をカウントするとともに、中継局無線機１２０と、子局無線機１３０に送信開始時刻と、送信終了時刻を振り分けることで、当該送信開始時刻と、送信終了時刻に基づいたタイムスロットを生成する。

ここで、図４、図６にて、「下り」とは、親局無線機１１０から中継局無線機１２０と子局無線機１３０へのブロードキャストおよび、中継局無線機１２０から他の中継局無線機１２０と子局無線機１３０へのブロードキャストを意味する。また、「上り」とは、子局無線機１３０から中継局無線機１２０又は親局無線機１１０への送信および、中継局無線機１２０から他の中継局無線機１２０又は親局無線機１１０への送信を意味する。また、図４のタイムスロットは、中継局無線機１２０が１５台存在する場合であって、各中継局無線機１２０に１〜１５までの送信開始時刻と、送信終了時刻を振り分けた場合の例を示す。

図４の例では、まず、親局無線機１１０が「下り」の通信をする。次に、子局無線機１３０が「上り」の通信をする。次に、中継局無線機１２０（図４、中継局無線機１）が「下り」の通信をする。次に、子局無線機１３０が「上り」の通信をする。次に、中継局無線機１２０（図４、中継局無線機２）が「下り」の通信をする。次に、子局無線機１３０が「上り」の通信をする。次に、中継局無線機１２０（図４、中継局無線機１５）が「下り」の通信をし、最後に、子局無線機１３０が「上り」の通信をする。

図６は、本発明の実施の形態１における、無線通信システムのタイムスロットに基づいて通信する例を示す。図６の例では、まず、通信禁止区間経過後に、親局無線機１１０が「下り」の通信をする。次に、子局無線機１３０は、パケットの[通信情報]を参照する。そして、子局無線機１３０は、通信開始時刻から通信終了時刻までの間、「上り」の通信をする。次に、中継局無線機１２０（図６、中継局無線機１）は、パケットの[通信情報]を参照する。そして、中継局無線機１２０（図６、中継局無線機１）は、通信開始時刻から通信終了時刻までの間、「下り」の通信をする。次に、子局無線機１３０は、パケットの[通信情報]を参照する。そして、子局無線機１３０は、通信開始時刻から通信終了時刻までの間、「上り」の通信をする。次に、中継局無線機１２０（図６、中継局無線機２）は、パケットの[通信情報]を参照する。そして、中継局無線機１２０（図６、中継局無線機２）は、通信開始時刻から通信終了時刻までの間、「下り」の通信をする。最後に、子局無線機１３０は、パケットの[通信情報]を参照する。そして、子局無線機１３０は、通信開始時刻から通信終了時刻までの間、「上り」の通信をする。

なお、[通信情報]に子局無線機１３０ごとに異なる周波数を記憶し、子局無線機１３０は、パケットに記憶された周波数を参照することで、各子局無線機１３０が異なる周波数で通信するようにしても良い。

＜実施の形態１の効果＞
以上のように、本実施の形態１によれば、有線による配線を行わずに親局機器１００と子局機器１４０との間のネットワークを構築できるようになる。さらに、タイムスロットに基づくタイミング又は異なる周波数で子局機器１４０から受信するレスポンス情報を親局無線機１１０へ送信することで、無線通信における干渉が発生することを抑制できるようになる。

また、中継局無線機１２０が親局無線機１１０から受信した通信情報と制御情報とを他の中継局無線機１２０および子局無線機１３０へブロードキャストできるようになる。

また、子局無線機１３０の識別ＩＤをスイッチにて予め設定できるようになる。

[実施の形態２]
本実施の形態２を、図７を用いて説明する。

＜システム構成＞
図７は、本発明の実施の形態２における、無線通信システムの構成例の概要を示す図である。図７における無線通信システムは、ＲＳ４８５の方式により、親局機器１００と親局無線機１１０との間のシリアル通信を、シリアルケーブル１６０を介して行っている。

また、ＲＳ４８５の方式により、子局機器１４０と子局無線機１３０との間のシリアル通信を、シリアルケーブル１６０を介して行っている。そして、ＲＳ４８５方式のシリアル通信を用いることで、複数の子局機器１４０との通信を可能にしている。

図７における無線通信システムでは、親局機器１００が、シリアルケーブル１６０を介して、通信情報と制御情報とを親局無線機１１０へ送信する。

次に、親局無線機１１０が、中継局無線機１２０へ通信情報と制御情報とをブロードキャストする。

次に、中継局無線機１２０は、ブロードキャストされた通信情報と制御情報とを受信する。

次に、中継局無線機１２０は、受信した通信情報と制御情報とを子局無線機１３０へブロードキャストする。

次に、子局無線機１３０は、ブロードキャストされた通信情報と制御情報とを受信する。

次に、子局無線機１３０は、受信した制御情報に基づき子局機器１４０を制御する。

次に、子局機器１４０は、制御状態を示す情報を子局無線機１３０へ送信する。

次に、子局無線機１３０は、子局機器１４０の制御状態を示す情報と、子局無線機１３０を識別するための識別ＩＤとからなるレスポンス情報を中継局無線機１２０へ送信する。

次に、中継局無線機１２０は、子局無線機１３０から受信したレスポンス情報を、親局無線機１１０へ送信する。次に、親局無線機１１０は受信したレスポンス情報を、シリアルケーブル１６０を介して親局機器１００へ送信する。

最後に、親局機器１００は、受信したレスポンス情報を図示しない記憶部に記憶する。

＜実施の形態２の効果＞
以上のように、本実施の形態２によれば、ＲＳ４８５方式のシリアル通信を用いた、複数の子局機器１４０との通信を無線化できるようになる。

[実施の形態３]
本実施の形態３を、図８を用いて説明する。

＜システム構成＞
図８は、本発明の実施の形態３における、無線通信システムの構成例の概要を示す図である。図８における無線通信システムは、ＲＳ２３２Ｃの方式により、親局機器１００と親局無線機１１０との間のシリアル通信を、シリアルケーブル１６０を介して行っている。また、ＲＳ２３２Ｃの方式により、子局機器１４０と、子局無線機１３０との間のシリアル通信を、シリアルケーブル１６０を介して行っている。

図８における無線通信システムでは、親局機器１００が、シリアルケーブル１６０を介して、通信情報と制御情報とを親局無線機１１０へ送信する。

次に、子局無線機１３０は、レスポンス情報を中継局無線機１２０へ送信する。

＜実施の形態３の効果＞
以上のように、本実施の形態３によれば、ＲＳ２３２Ｃ方式のシリアル通信を用いた、子局機器１４０との通信を無線化できるようになる。

[実施の形態４]
本実施の形態４を、図９と図１０を用いて説明する。

＜システム構成＞
図９は、本発明の実施の形態４における、無線通信システムの構成例の概要を示す図である。

また、図１０は、図９の無線通信システムにおいて、ファンユニット１５０の構成例の概要を示す図である。図１０において、ファンユニット１５０は、インバータ１５２と、モータ１５３と、ファン１５５とを有する。

インバータ１５２は、無線により、モータ１５３の制御に関する制御情報を受信する通信部１５１を有する。

通信部１５１は、通信部１５１を識別する識別ＩＤを設定するためのディップスイッチ１５４を有する。

インバータ１５２は、通信部１５１が受信した制御情報に基づき、モータ１５３に駆動指令や駆動回転数を出力することで、モータ１５３を制御する。制御情報は、モータを駆動させる回転数や、駆動の停止／開始を指令する駆動指令が該当する。モータ１５３が駆動することで、ファン１５５が回転する。

図９、図１０における無線通信システムでは、親局機器１００が、シリアルケーブル１６０を介して通信情報と制御情報とを親局無線機１１０へ送信する。

次に、中継局無線機１２０は、受信した通信情報と制御情報とをファンユニット１５０へブロードキャストする。

次に、ファンユニット１５０の通信部１５１は、ブロードキャストされた通信情報と制御情報とを受信する。

次に、インバータ１５２は、受信した制御情報に基づきモータ１５３を制御する。

次に、ファンユニット１５０の通信部１５１は、モータ１５３の制御状態を示す情報と、通信部１５１を識別するための識別ＩＤとからなるレスポンス情報を中継局無線機１２０へ送信する。

次に、中継局無線機１２０は、ファンユニット１５０から受信したレスポンス情報を、親局無線機１１０へ送信する。次に、親局無線機１１０は受信したレスポンス情報を、シリアルケーブル１６０を介して親局機器１００へ送信する。

最後に、親局機器１００は、受信したレスポンス情報を図示しない記憶部に記憶する。
より詳細には、親局機器１００は、通信部１５１の識別ＩＤとモータ１５３の制御状態を示す情報とを対応付けて記憶する。

＜実施の形態４の効果＞
以上のように、本実施の形態４によれば、ファンユニット１５０は、工場の天井などに多数設置される状況において、有線だと配線が大変であるが、無線にすることで、これを解決できる。また、有線による配線を行わずにファンユニット１５０のモータ１５３を制御できるようになる。

１００親局機器
１０５ベース基盤
１０６通信部
１０７ＣＰＵ
１０８シリアルコネクタ
１１０親局無線機
１２０中継局無線機
１３０子局無線機
１４０子局機器
１５０ファンユニット
１５１通信部
１５２インバータ
１５３モータ
１５４ディップスイッチ
１５５ファン
１６０シリアルケーブル

Claims

親局機器と接続された親局無線機と、子局機器と接続された子局無線機とを有する無線通信システムであって、
前記親局無線機は、前記子局無線機へ通信情報と制御情報とをブロードキャストし、
前記子局無線機は、前記親局無線機から受信した前記制御情報に基づき、前記子局機器を制御するとともに、受信した前記通信情報に基づくタイミング又は周波数でレスポンス情報を前記親局無線機へ送信し、
前記親局無線機は、受信した前記レスポンス情報を、前記親局機器へ送信することを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記無線通信システムは中継局無線機を有し、
前記親局無線機は、前記中継局無線機へ前記通信情報と前記制御情報とをブロードキャストし、
前記中継局無線機は、前記通信情報と前記制御情報とを前記子局無線機へブロードキャストし、
前記子局無線機は、前記通信情報に基づくタイミング又は周波数で前記レスポンス情報を前記中継局無線機へ送信し、
前記中継局無線機は、前記通信情報に基づくタイミング又は周波数で前記レスポンス情報を前記親局無線機へ送信することを特徴とする無線通信システム。
請求項１又は２に記載の無線通信システムにおいて、
前記親局無線機および前記子局無線機は、複数の通信部を有することを特徴とする無線通信システム。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線通信システムにおいて、
前記子局無線機は、前記子局無線機の識別ＩＤを設定するためのスイッチを有することを特徴とする無線通信システム。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無線通信システムにおいて、
前記子局機器は、ファンユニットのモータであり、前記子局無線機は、前記モータを制御するインバータであることを特徴とする無線通信システム。
親局機器と接続された親局無線機と、子局機器と接続された子局無線機とを有する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記親局無線機により、前記子局無線機へ通信情報と制御情報とをブロードキャストするブロードキャストステップと、
前記子局無線機により、前記親局無線機から受信した前記制御情報に基づき、前記子局機器を制御する制御ステップと、受信した前記通信情報に基づくタイミング又は周波数でレスポンス情報を前記親局無線機へ送信する第一送信ステップと、
前記親局無線機により、受信した前記レスポンス情報を、前記親局機器へ送信する第二送信ステップと、を有することを特徴とする無線通信方法。
請求項６に記載の無線通信方法であって、
前記無線通信システムは中継局無線機を有し、
前記親局無線機により、前記中継局無線機へ前記通信情報と前記制御情報とをブロードキャストする中継局ブロードキャストステップと、
前記中継局無線機により、前記通信情報と前記制御情報とを前記子局無線機へブロードキャストする子局ブロードキャストステップと、
前記子局無線機により、前記通信情報に基づくタイミング又は周波数で前記レスポンス情報を前記中継局無線機へ送信する中継局送信ステップと、
前記中継局無線機により、前記通信情報に基づくタイミング又は周波数で前記レスポンス情報を前記親局無線機へ送信する親局送信ステップと、を有することを特徴とする無線通信方法。