JP2016072733A

JP2016072733A - 通信装置および通信方法

Info

Publication number: JP2016072733A
Application number: JP2014198279A
Authority: JP
Inventors: 賢一井手; Kenichi Ide
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-05-09

Abstract

【課題】各通信子機との通信信号強度の最頻値をそれぞれ提示する。【解決手段】少なくとも一つの通信子機と無線通信を行う通信部と；前記通信子機との通信信号強度を所定の測定期間または所定の回数にわたって測定する測定部と；前記測定部が測定した前記通信子機との通信信号強度の最頻値を、実効信号強度として前記通信子機ごとに提示する提示部と；を備えることを特徴とする通信装置を提案する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は通信装置および通信方法に関する。

無線通信における通信状態を示す指標として、受信信号強度（RSSI、Received Signal Strength Indication）が知られている。

特開２０１３−１３８２７７号

固定位置に設置される複数の機器と、無線通信を介して通信を行う通信装置を設置する場合、すべての機器との通信状態が最良である位置を選定することが望ましい。特許文献１では、複数の機器との通信状態の強度をそれぞれ出力することで、通信中継装置の設置位置の決定を容易にする技術を開示している。

しかしながら、特許文献１では通信状態の強度を一回のみ測定するため、通信状態が周囲の影響を受けて常時安定でない場合、正確な判断ができない。また、設置位置によって複数機器との通信強度が変わるため、最良位置の総合判断が難しい。

本実施形態の通信装置は、少なくとも一つの通信子機と無線通信を行う通信部と、前記通信子機との通信信号強度を所定の測定期間または所定の回数にわたって測定する測定部と、前記測定部が測定した前記通信子機との通信信号強度の最頻値をそれぞれ提示する提示部と、を備えることを特徴とする。

本実施形態によれば、複数機器と通信を行う通信機器の設置位置の決定を容易にすることができる。

第１の実施形態にかかる接続構成図第１の実施形態にかかる通信装置のブロック図第１の実施形態にかかる通信方法のシーケンス図第１の実施形態にかかる提示画面の例示図第１の実施形態にかかる通信強度の分布図第１の実施形態にかかる通信強度の分布図第２の実施形態にかかる通信装置のブロック図第２の実施形態にかかる通信方法のシーケンス図第２の実施形態にかかる提示画面の例示図第２の実施形態にかかる判断方法の例第２の実施形態にかかる判断方法の例第２の実施形態にかかる判断方法の例

本発明にかかる実施形態の通信装置は、少なくとも一つの通信子機と無線通信を行う通信部と；前記通信子機との通信信号強度を所定の測定期間または所定の回数にわたって測定する測定部と；前記測定部が測定した前記通信子機との通信信号強度の最頻値を、実効信号強度として前記通信子機ごとに提示する提示部と；を備えることを特徴とする。

なお、本実施形態の効果がより発揮される通信方式は、データ量に対して帯域が細く、同じ期間に前記帯域を分け合うことで、各データ転送の所要時間が有意に長くなるような特性を持つ通信メディアである。たとえば、Bluetooth（登録商標）や、ARIB STD-T108に規定されている920MHz帯特定小電力無線などがある。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の一例として、宅内の機器を制御する家電制御システムの機器接続構成を示す。

通信装置１は、有線または無線の通信回路を介して、少なくとも一つの機器３を制御または監視する。機器３は、通常は宅内の固定位置に設置される、たとえばエアコン、冷蔵庫、蓄電池などといったネットワーク対応の家電機器である。利用者は、操作装置４としての端末、たとえば携帯電話、タブレットなど表示機能を有する端末を介して、通信装置１に操作命令の指示や機器３の監視を行う。

通信装置１から送信される制御命令を機器３が直接処理できない場合、通信装置１と機器３との間にアダプタ２を介在させてもよい。その場合、アダプタ２は機器３の傍に設置される。本実施形態では、アダプタ２を含めた接続構成を説明する。

本実施形態にかかる通信装置１は、図２のような構成を有する。通信部１１は、通信子機、すなわちアダプタ２または機器３、および操作装置４と無線通信を行い、たとえば機器３を操作するための制御命令の送信や、機器３の情報を取得する。

無線接続は配線が不要という利点を持つが、電波の減衰、反射や干渉により受信される電波の強さおよび通信状態が変化する性質を持つ。無線通信における通信状態を示す指標として、受信信号強度（RSSI、Received Signal Strength Indication）が知られている。たとえばBluetooth チップにおいて、仕様で決められているコマンド「Read RSSI Command」を用いて、各通信子機のBluetooth チップ毎とのRSSIを取得することができる。しかし前述のように、扉や家具などの材料特性や配置条件、人体の移動などによって、RSSIは常時一定ではない。このため、通信装置１と各アダプタ２の間に十分安定した通信路を確保できるか否かを一度の測定で見積もることは困難であり、施工時あるいは運用開始後に安定した通信ができないことがあった。

測定部１２は、前述したRSSI取得コマンドを用いて、各アダプタ２との通信信号強度を所定の測定期間、または所定の回数にわたって取得する。また、取得したサンプルに対し統計処理を行い、RSSIの最頻値を当該アダプタ２との実効信号強度とする。所定の測定期間、または所定の回数とは、効果的な統計処理結果を得るために十分なサンプル数を得ることができればよい。たとえば、１つのアダプタ２に対し1秒間隔で1分間測定し、取得した60サンプルに対して統計処理を行い、当該アダプタ２のRSSIの頻度分布と最頻値を求める。

提示部１３は、測定部１２が測定したアダプタ２との通信信号強度の最頻値を、それぞれ操作装置４に提示させる。提示の形式は、たとえば図５のような分布図を生成し提示してもよいし、RSSI最頻値の数値、すなわち実効信号強度のみを提示してもよい。

アダプタ２は、通信装置１との通信プロトコル、たとえばBluetoothのBNEP通信路上でのECHONET Liteと、機器３との通信プロトコル、たとえばUART上でのECHONET Liteミドルウェアアダプタプロトコルとの変換を行い、通信装置１から機器３に対する命令を機器３へ忠実に伝えるとともに、機器３から通信装置１への応答あるいは機器３の情報を通信装置１へ忠実に伝える役割を持つ。

機器３は、前述のように通信装置１から受信した制御命令を実行し、運転状況や測定情報などを通信装置１へ送信する。

図３は、家電制御システムを住戸へ設置する際に、第１の実施形態にかかる通信装置１と各アダプタ２または各機器３との通信状態が最良になる設置位置を決定するための、通信方法のシーケンス図である。

まず、利用者は通信装置１を第１の配置位置に設置し、通信装置１にアダプタ２ａとの通信状態を測定するよう指示する。測定部１２は、前記指示を受けるとアダプタ２ａとの通信信号強度を所定期間、または所定回数取得する。測定が完了すると、通信装置１はアダプタ２ａとのRSSI最頻値を求め、操作装置４の表示機能によって提示する。同じように、測定部１２がアダプタ２ｂとの通信状態を測定するよう指示されると、アダプタ２ｂとの通信信号強度の最頻値を求めて提示する。

図４に、測定結果の提示画面を例示する。提示の形式は、たとえば図５のような通信信号強度と頻度との関係を分布図として提示してもよいし、RSSI最頻値の数値、すなわち実効信号強度のみを提示してもよい。アダプタ２ａおよびアダプタ２ｂとの通信信号強度の測定結果は、各アダプタ２に対して測定完了した時点で各々提示してもよいし、すべてのアダプタ２を測定完了してから同時に提示してもよい。このとき、測定結果はアダプタ２のMACアドレスなど一意的な情報で関連付けてもよいし、利用者が各アダプタ２に対し認識しやすい表示名を設定してもよい。また、たとえばアダプタ２および機器３を関連付ける情報を通信装置１が保持している場合、機器３の名称等を自動的に表示してもよい。

図５は、横軸に通信信号強度、縦軸にその頻度を示す分布図である。実線のピークはＲＳＳＩが−１であり、これが最頻値となる。すなわち、最頻値とは測定結果において最も多かった通信信号強度をいう。また、ＲＳＳＩに閾値を設けておき、実効信号強度がこの閾値を超えるか否かを提示するようにしてもよい。例えば、図５において点線で示す分布図では実効信号強度が閾値を下回ったときの結果を示している。図６は、通信信号強度の分布図の別の例を示している。ここではピークが２つあり、一方のピークが閾値を上回り、もう一方のピークが閾値を下回っている。これは測定中に何らかの干渉がおきたものと考えられる。この場合には、通信自体は正常であるが、正確な最頻値を提示できていないと考えられるため再測定することが好ましい。このように、通信信号強度の頻度を分布図で提示することによって、単に最頻値を示すだけでなく、測定中のエラーを使用者に通知することができる。

なお、測定結果の読み取りが難しい場合や、エラーが発生した場合などのために、アダプタ２ごとに再測定の指示ができるように構成してもよい。たとえばRSSI値が取得できない場合や、図５の点線のようにRSSI最頻値が所定の閾値を下回る場合、当該設置位置が好ましくないため、その旨の通知を利用者に提示してもよい。また、図６のように頻値が二つあり、１つの頻値が所定の閾値を下回っており、測定期間中に何らかの干渉が起きたと思われる場合にも、再測定するよう促す通知を提示してもよい。

次に、利用者は通信装置１を第２の設置位置に移動し、図３で示す通信信号強度の最頻値を求めるシーケンスを実行し、図４のように、第２回の測定結果を得る。つまり、利用者は、第１回の測定結果と第２回の測定結果を比較し、より好ましい配置位置を判断することができる。なお、通信装置１を他の設置位置に移動する場合、たとえば毎回の測定結果を保存し、後から参照できるように構成すると、設置位置ごとの通信状態が比較しやすい。さらに、前記測定結果を保存する際には、測定結果と設置位置の情報とを関連付けて保存するように構成してもよい。

（第１の実施形態の効果）

本実施形態によれば、通信機器の設置位置を、各子機との実効通信強度をもとに決定することができ、かつ、複数の設置位置について前記各子機との実効通信強度を比較することができるため、最良の設置位置を決定することができる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る通信装置のブロック図である。本実施形態では、通信装置１に判断部１４を備え、設置位置の適切性を判定した結果を提示する場合について説明する。第２の実施形態のシステム全体図は、図１に示す第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と同一の構成については同符号を付してその詳細な説明は省略する。

判定部１４は、前記測定部が複数の前記測定期間または所定の回数にわたって行った複数の測定結果から、最良測定結果を判定する。提示部１３は、第１の実施形態にて説明したように、測定部１２が測定した各通信子機との通信信号強度の最頻値のほか、判定部１４が判定した最良測定結果をさらに提示する。

図８は、家電制御システムを住戸へ設置する際に、第２の実施形態にかかる通信装置１と各アダプタ２または各機器３との通信状態が最良になる設置位置を決定するための、通信方法のシーケンス図である。

まず、利用者は通信装置１を第１の配置位置に設置し、通信装置１に各アダプタ２との通信状態を測定するよう指示する。通信装置１は、前記指示を受けると各アダプタ２との通信信号強度を所定期間、または所定回数取得する。このとき、測定のための情報送受信は順序を問わず、たとえば図８のようにアダプタ２ａとの通信信号強度を測定完了したあとに、アダプタ２ｂとの通信信号強度を測定してもよいし、一斉に測定を行っても良い。また、図８には一回の操作命令で各アダプタ２との通信信号強度を測定しているが、アダプタ２ごとに操作命令を行ってもよい。

各アダプタ２との通信信号強度測定が完了すると、利用者に通信装置１を次の設置位置の候補に移動するよう促す。この通信装置１の移動を促す方法は、たとえば測定が完了した際に操作装置４に「この位置の測定が終了しました。次の位置の測定を行う。通信装置１の配置位置を変更してください。」という旨のメッセージを表示させる。利用者はメッセージに従い、第２の設置位置に通信装置１を移動し、前述の測定手順を再度行う。このとき、当該測定結果をたとえば図４のように操作装置４に表示し、第１の実施形態にて説明したように、数値に異常があると判断したアダプタ２に対して再測定できるように構成してもよい。

次に、判定部１４が最良測定結果を判定する。この判定は、すべての候補位置において測定を完了してから行っても良いし、各設置位置における測定結果を追加するたびに判定を行っても良い。図８では、すべての候補位置において測定を完了してから自動的に総合判定を行う場合のシーケンスを示す。

図９は、図８のシーケンスを実行した後に提示される判定結果を示している。判定の結果は、たとえば図９のように、測定回数ごとに測定結果ごとの適切度を提示してもよく、または最良測定結果の情報だけを提示してもよい。

提示の形式は、たとえば図９のようにアダプタ２ごとに分布図を生成し提示してもよいし、RSSI最頻値の数値、すなわち実効信号強度のみを提示してもよい。また、第１の実施形態と同様に、アダプタ２の識別情報の代わりに対応する機器３の識別情報を提示してもよい。

図１０に、判定部１４が行う判定方法の一例を示す。本実施形態では、すべてのアダプタ２との通信信号強度が取得でき、かつ実効信号強度がすべて所定の閾値以内であるか否かで、最良測定結果を判定する。

本実施形態では所定の閾値を−１０とするが、仕様によって変更することができる。図１０の例によると、第１回の測定結果ではアダプタ２ｂとの実効信号強度が閾値を下回るため、当該設置位置では機器３ｂと良好な通信を行えないので不適と判断する。第３回の測定結果ではアダプタ２ｃとのRSSI値が取得できないため、機器３ｃと通信が不可であり当該配置位置が不適と判断する。よって、第２回の測定結果が最良測定結果であると判定する。

なお、最良測定結果を提示するときに、他の測定結果の評価も提示する場合、判定結果を順序付けて表示してもよい。たとえば、第１回の測定結果が第３回の測定結果より良好であれば、その旨の提示を行ってもよい。

（第２の実施形態の変形例１）

判定部１４の判定方法の例として、図１１のように行う場合を説明する。本変形例では、アダプタ２ごととの実効信号強度を合計した値を比較することによって、最良測定結果を判定する。

まず、第１回の測定結果における実効信号強度を合計し、合計値−４を得る。同じように、第２回の測定結果における実効信号強度を合計し、合計値−５を得る。判定部１４は、第１回および第２回の測定結果の実行信号強度の合計値を比較し、合計値がより高かった第１回の測定を行った設置位置がより安定した通信を行えるため、第１回の測定結果が最良測定結果と判定する。なお、第２の実施形態にて説明したように、測定結果の評価を、合計値によって順序付けても良い。

（第２の実施形態の変形例２）

判定部１４の判定方法の例として、図１２のように行う場合を説明する。本変形例では、複数の測定結果におけるアダプタ２ごとの実効信号強度を比較し、実効信号強度がより良かったアダプタ２の数を比較することによって、最良測定結果を判定する。

まず、アダプタ２ａについて、第１回と第２回の実効信号強度を比較すると、第２回の測定がより良好な通信状態であったことが分かる。同じように、アダプタ２ｂについては第２回、アダプタ２ｃについては第１回がより良好であると判断する。判定部１４は、第２回の測定を行った設置位置がより多くのアダプタ２と強い信号強度で通信を行えるため、第２回の測定結果が最良測定結果と判定する。なお、第２の実施形態にて説明したように、測定結果の評価を、より強い信号強度で行えるアダプタ２の数によって順序付けても良い。

（第２の実施形態の効果）

通信装置の設置位置によって各通信子機との通信強度にトレードオフが発生した場合、判定部の判定をもとに簡単に最良の位置を決めることができる。

実施形態２では、全てのアダプタと正常に通信できれば最良とする。変形例１では各通信子機との通信強度の合計値が高いことを最良とし、変形例２では通信強度が高い通信子機がより多いことを最良とする。変形例１および変形例２を実施形態２と組合せることによって、正常な通信を行え、かつ最良の設置位置を決定することができる。

さらに、最良の測定結果のみならず、それぞれの測定結果を順序付けて評価可能とし、図９のように各測定結果の機器ごとの評価結果を提示することにより、たとえば利用者が機器の種類によって利用頻度や通信状態の重要度が異なる場合、対応できる判断材料を提供できる。

１…通信装置
１１…通信部
１２…測定部
１３…提示部
１４…判断部
２…通信子機

Claims

少なくとも一つの通信子機と無線通信を行う通信部と；
前記通信子機との通信信号強度を所定の測定期間または所定の回数にわたって測定する測定部と；
前記測定部が測定した前記通信子機との通信信号強度の最頻値を、実効信号強度として前記通信子機ごとに提示する提示部と；
を備えることを特徴とする通信装置。
前記提示部は、前記測定部が測定した前記通信子機との通信信号強度の強度分布または前記実効信号強度を前記通信子機ごとに提示すること
を特徴とする請求項１に記載の通信装置。
判定部をさらに備え、
前記判定部は、前記測定部が複数の前記測定期間または所定の回数にわたって行った測定結果から、最良測定結果を判定し、
前記提示部は、前記判定部が判定した最良測定結果を提示すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信装置。
前記判定部は、すべての前記通信子機との通信信号強度が取得でき、かつ前記実効信号強度がすべて所定の閾値以内であるか否かで、前記複数の測定結果から最良測定結果を判定すること
を特徴とする請求項３に記載の通信装置。
前記判定部は、前記通信子機ごととの前記実効信号強度を合計した値を比較することによって、前記複数の測定結果から最良測定結果を判定すること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載の通信装置。
前記判定部は、前記複数の測定結果における前記通信子機ごととの前記実効信号強度を比較し、前記実効信号強度がより良かった前記通信子機の数を比較することによって、前記複数の測定結果から最良測定結果を判定すること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載の通信装置。
少なくとも一つの通信子機との通信信号強度を、所定の測定期間または所定の回数にわたって測定し、前記通信子機との通信信号強度の最頻値を実効信号強度として前記通信子機ごとに提示する
ことを特徴とする通信方法。