JP2016163276A - 無線中継装置、無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を低減することができる無線中継装置、無線通信システムおよび無線通信方法を提供する。
【解決手段】親機４０と子機５０１〜５０ｎとの間の無線通信を中継する無線中継装置１０であって、無線中継装置１０が決定したタイミングで子機５０１〜５０ｎに対してポーリングを実行することにより子機５０１〜５０ｎからデータを受信し、無線中継装置１０が決定したタイミングで子機５０１〜５０ｎから受信したデータを親機４０に対して送信する通信部１３を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線中継装置、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

複数の店舗が入居するビル等では、例えば、複数の店舗各々の電力量を計測するために、複数の店舗の各々に電力計が設けられる。電力計は、例えば、計測したデータを、１分毎、１時間毎あるいは１日毎等、定期的に送信している。このような建築物では、複数の電力計により測定された複数の計測データを収集するデータ収集システムが構築される。

データ収集システムは、例えば、上述した電力計等の測定機器からのデータを受信する子機と、子機からデータを受信して（収集して）サーバに送信する親機（親局）とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

なお、従来、親機と子機とは有線で接続されているが、例えば、最大４００ｍ等、有線長に限りがある。このため、親機と子機とを有線で接続する場合、有線長を超える位置にある子機からのデータを収集することは困難であるという問題がある。

これに対し、有線長を超える位置に子機を設置したい場合、親機と子機との間のデータ通信を中継する無線中継装置を設けることが考えられる。データ収集システムは、無線中継装置を設けることにより、有線長を超える位置に設置された子機からのデータを受信することが可能になる。

特開２００３−８６００号公報

上述したシステムでは、無線中継装置を設置する場合、無線中継装置における消費電力の低減が十分ではないという問題があった。

そこで、本発明は、消費電力を低減することができる無線中継装置、無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る無線中継装置は、親機と子機との間の無線通信を中継する無線中継装置であって、前記無線中継装置が決定したタイミングで前記子機に対してポーリングを実行することにより前記子機からデータを受信し、前記子機から受信したデータを前記無線中継装置が決定したタイミングで前記親機に対して送信する無線通信部を備える。

本発明の無線中継装置は、消費電力を低減することができる。

実施の形態の無線通信システムおよび周辺装置の接続構成の一例を示す図である。 実施の形態の子機の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態の無線中継装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態の親機の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態の無線中継装置の動作の一例を示す状態遷移図である。

＜課題の詳細および本発明の基礎となった知見＞
上述したデータ収集システムでは、無線中継装置を設けない場合、複数の子機の各々は、対応する測定機器からの計測データを受信し、親機のポーリング動作に従って親機に測定データを出力する。親機は、複数の子機から複数の計測データを収集し、サーバに出力する。

親機と子機との間に無線中継装置を設けた無線通信システムの場合、無線中継装置は、複数の子機に対して順次ポーリングを行い、子機からのデータを収集する。さらに、無線中継装置は、親機のポーリングに応じて、親機に対してデータを送信する。

ここで、本発明者らは、無線中継装置では、親機がどのようなタイミングでポーリングを実行するかが分からないため、常時受信が可能な状態、つまり、受信部が常に動作している状態になっている点に着目した。

以下では、本発明の実施の形態に係る無線中継装置、無線通信システムおよび無線通信方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態）
実施の形態の無線中継装置、無線通信システムおよび無線通信方法について、図１〜図５を用いて説明する。

本実施の形態では、無線中継装置は、親機によるポーリングのタイミングではなく、無線中継装置が決定したタイミングで、親機に対してデータを送信する。これにより、親機に対するデータの送信時、および、子機に対するポーリング動作の実行時以外は、受信部の消費電力を抑えることが可能になる。

［１．無線通信システムの構成］
図１は、無線通信システム１および周辺装置の接続構成の一例を示す図である。周辺装置には、メータユニット７０１〜７０ｎ（ｎは任意の正の整数）、および、サーバ２０が含まれる。

メータユニット７０１〜７０ｎ（ｎは任意の正の整数）は、本実施の形態では、電力計である場合を例に説明するが、水道使用量、ガス使用量、あるいは、気象データ等を測定する他の測定機器であっても構わない。メータユニット７０ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、通信線６０ｉにより、後述する無線通信システム１の子機５０ｉに接続されている。

サーバ２０は、本実施の形態では、電力計において測定された測定データを収集して任意の処理を行うサーバである。任意の処理には、例えば、電力計が設置された施設別の電力使用量の集計等がある。なお、サーバ２０の機能は当該測定データの集計等に限られるものではない。サーバ２０は、後述する無線通信システム１の親機４０に通信線３０により接続されている。

無線通信システム１は、本実施の形態では、メータユニット７０１〜７０ｎにより測定されたデータを収集し、サーバ２０に送信するためのシステムである。図１に示すように、無線通信システム１は、子機５０１〜５０ｎと、親機４０と、無線中継装置１０とを備えている。

［１−１．子機の構成］
子機５０ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、メータユニット７０ｉにおいて測定されたデータを受信し、無線中継装置１０からのポーリングに応じて、無線中継装置１０に対して無線通信によりデータを送信する。図１に示すように、子機５０ｉは、メータユニット７０ｉに通信線６０ｉで接続されており、子機５０ｉとメータユニット７０ｉとは有線通信を行うことができる。子機５０１〜５０ｎの各々と無線中継装置１０とは、無線通信を行うことができる。

図２は、子機５０１の構成の一例を示すブロック図である。なお、子機５０２〜５０ｎの構成は、子機５０１の構成と同じである。子機５０１は、図２に示すように、通信制御部５１と、アンテナ５２と、第一無線通信部５３と、第一有線通信部５４と、記憶部５５とを備えている。

通信制御部５１は、子機５０ｉの各構成要素を制御する。具体的には、通信制御部５１は、第一有線通信部５４が有線通信によりメータユニット７０１から測定データを受信すると、当該測定データを記憶部５５に蓄積する。さらに、通信制御部５１は、第一無線通信部５３が無線中継装置１０から無線通信によりポーリングによるデータ送信要求を受信すると、第一無線通信部５３を介して記憶部５５に蓄積されたデータを無線中継装置１０に送信する。

子機５０ｉは、予め登録された無線中継装置１０と無線通信を行うように構成されている。通信制御部５１は、第一無線通信部５３が受信したデータに、無線中継装置１０の識別情報と当該子機５０ｉの識別情報とが含まれる場合に、子機５０ｉに向けて送信されたデータであると判定する。

より具体的には、第一無線通信部５３が受信したデータに含まれる子機５０ｉの識別情報および無線中継装置１０の識別情報と、記憶部５５に記憶された子機５０ｉの識別情報および無線中継装置１０の識別情報とを比較する。通信制御部５１は、子機５０ｉの識別情報および無線中継装置１０の識別情報が一致する場合に、受信したデータが当該子機５０ｉに向けて送信されたデータであると判定する。一致しない場合には、通信制御部５１は、受信データが当該子機５０ｉに向けて送信されたデータではないと判定して、当該受信データを破棄する。

第一無線通信部５３は、アンテナ５２と共に無線通信機能を実現する。第一無線通信部５３は、受信部５３ａと送信部５３ｂとを備えている。受信部５３ａは、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を有する。送信部５３ｂは、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器を有する。

第一有線通信部５４は、有線通信機能を実現する。第一有線通信部５４は、受信部５４ａと送信部５４ｂとを備えている。受信部５４ａは、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を有する。送信部５４ｂは、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器を有する。

記憶部５５は、例えば、フラッシュメモリあるいは半導体メモリ等、１または複数種類の任意の記憶部で構成される。記憶部５５には、子機５０ｉの識別情報および無線中継装置１０の識別情報が記憶されている。

［１−２．無線中継装置の構成］
無線中継装置１０は、親機と子機との間の無線通信を中継する装置であり、本実施の形態では、電池からの電力供給を受けて動作する。電池により動作するため、電源線に接続する（電源線を引く）必要がなく、設置する位置の自由度が向上する。図１に示すように、無線中継装置１０は、子機５０１〜５０ｎ、および、親機４０と無線通信を行うことができる。

図３は、無線中継装置１０の構成の一例を示すブロック図である。無線中継装置１０は、図３に示すように、アンテナ１２と、無線通信部１３と、通信制御部１４と、記憶部１５と、タイマ１６とを備えている。無線通信部１３および通信制御部１４は、本体部１１内に配置され、アンテナ１２は、一部が本体部１１の外側に配置されている。

無線通信部１３は、アンテナ１２と共に無線通信機能を実現する。無線通信部１３は、受信部１３ａと送信部１３ｂとを備えている。受信部１３ａは、アンテナ１２が受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を有する。送信部１３ｂは、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器を有する。

通信制御部１４は、無線中継装置１０の各構成要素を制御する。通信制御部１４は、親機４０との間の無線通信を制御する送信制御部１４ａと、子機５０１〜５０ｎとの間の無線通信を制御するポーリング部１４ｂとを備えている。通信制御部１４の動作（無線中継装置１０の動作）については、後で詳述する。

無線中継装置１０は、予め登録された親機４０および子機５０１〜５０ｎと無線通信を行うように構成されている。記憶部１５には、親機４０および子機５０１〜５０ｎの識別情報が登録されている。

通信制御部１４は、無線通信におけるデータの送信時には、データに、当該データを送信する機器の識別情報と無線中継装置１０の識別情報とを含ませる。具体的には、通信制御部１４は、親機４０に送信するデータに、親機４０の識別情報と無線中継装置１０の識別情報とを含ませる。通信制御部１４は、ポーリングにおける子機５０ｉに対するデータ送信要求の送信時に、子機５０ｉの識別情報と無線中継装置１０の識別情報とを含ませる。これにより、データ送信要求の対象となる子機５０ｉにデータを送信させることができる。

通信制御部１４は、無線通信におけるデータの受信時には、データに、当該データを送信した機器の識別情報と無線中継装置１０の識別情報とが含まれ、かつ、当該データを送信した機器の識別情報が予め登録された機器の識別情報の何れかに一致する場合に、無線中継装置１０に向けて送信されたデータであると判定する。

より具体的には、通信制御部１４は、ポーリングにおけるデータ送信要求を子機５０ｉに送信した後に、無線通信部１３がデータを受信したときは、受信したデータに含まれる無線中継装置１０の識別情報および子機５０ｉの識別情報と、記憶部１５に記憶された当該無線中継装置１０の識別情報および子機５０ｉの識別情報とを比較する。通信制御部１４は、受信したデータに含まれる無線中継装置１０の識別情報および子機５０ｉの識別情報と、記憶部１５に記憶された当該無線中継装置１０の識別情報およびデータ送信要求を行った子機５０ｉの識別情報とが一致した場合に、受信したデータを親機４０に送信する。一方、通信制御部１４は、受信したデータに含まれる無線中継装置１０の識別情報および子機５０ｉの識別情報と、記憶部１５に記憶された当該無線中継装置１０の識別情報およびデータ送信要求を行った子機５０ｉの識別情報とが一致しなかった場合に、受信したデータを破棄する。

通信制御部１４は、後述する間欠受信モードにおいて、無線通信部１３が受信したデータに無線中継装置１０の識別情報と親機４０の識別情報とが含まれる場合に、当該データが無線中継装置１０に向けて送信されたデータであると判定する。親機４０から出力されるデータには、例えば、サーバ２０からの子機５０ｉあるいは無線中継装置１０に対する制御情報の変更要求がある。子機５０ｉに対する制御情報の変更要求である場合、無線中継装置１０は、無線通信部１３により当該制御情報の変更要求を子機５０ｉに対して送信する。

記憶部１５は、例えば、フラッシュメモリあるいは半導体メモリ等、１または複数種類の任意の記憶部で構成される。記憶部１５には、上述したように、子機５０１〜５０ｎの識別情報と、無線中継装置１０の識別情報と、親機４０の識別情報とが記憶されている。

タイマ１６は、例えば、カウンタ回路を含む回路で構成される。タイマ１６は、子機に対するポーリングタイミング、親機へのデータ送信タイミング、および、間欠受信タイミングになると、通信制御部１４に対してこれらのタイミングであることを通知する信号を送信する。ポーリングタイミングおよびデータ送信タイミングは、１時間ごとあるいは１日ごと等の定期的なタイミングである。ポーリングタイミングおよびデータ送信タイミングは、初期設定されているが、無線中継装置１０の本体部１１に設けられたディップスイッチ、あるいは、外部からの指示（制御情報の変更要求）により変更することができる。間欠受信タイミングは、定期的なタイミングおよび電源ＯＮ時等の特定のイベントが発生したタイミングであり、無線中継装置１０の本体部１１に設けられたディップスイッチ、あるいは、外部からの指示（制御情報の変更要求）により変更することができる。

［１−３．親機の構成］
親機４０は、無線中継装置１０および子機５０１〜５０ｎを介して、メータユニット７０１〜７０ｎにより測定されたデータを受信し、サーバに送信する。親機４０は、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）対応ユニットである。図１に示すように、親機４０は、サーバ２０に通信線３０で接続されており、親機４０とサーバ２０とは有線通信を行うことができる。親機４０と無線中継装置１０とは、無線通信を行うことができる。

図４は、親機４０の構成の一例を示すブロック図である。親機４０は、図４に示すように、通信制御部４１と、アンテナ４２と、第二無線通信部４３と、第二有線通信部４４と、記憶部４５とを備えている。

通信制御部４１は、親機４０の各構成要素を制御する。具体的には、通信制御部４１は、第二無線通信部４３が無線中継装置１０から送信されたデータを受信すると、第二有線通信部４４を介してサーバ２０に当該データを送信する。

通信制御部４１は、第二有線通信部４４が、サーバ２０から無線中継装置１０あるいは子機５０ｉに対する制御情報の変更要求を受信すると、当該制御情報の変更要求を第二無線通信部４３を介して無線中継装置１０に送信する。

親機４０は予め登録された無線中継装置１０と無線通信を行うように構成されている。通信制御部４１は、第二無線通信部４３が受信したデータに無線中継装置１０の識別情報が含まれる場合に、受信したデータが親機４０に向けて送信されたデータであると判定する。

より具体的には、第二無線通信部４３が受信したデータに含まれる親機４０の識別情報および無線中継装置１０の識別情報と、記憶部４５に記憶された親機４０の識別情報および無線中継装置１０の識別情報とを比較する。通信制御部４１は、親機４０の識別情報および無線中継装置１０の識別情報が一致する場合に、受信したデータが当該親機４０に向けて送信されたデータであると判定する。一致しない場合には、通信制御部４１は、受信データが当該親機４０に向けて送信されたデータではないと判定して、当該受信データを破棄する。

第二無線通信部４３は、アンテナ４２と共に無線通信機能を実現する。第二無線通信部４３は、受信部４３ａと送信部４３ｂとを備えている。受信部４３ａは、アンテナ４２が受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を有する。送信部４３ｂは、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器を有する。

第二有線通信部４４は、有線通信機能を実現する。第二有線通信部４４は、受信部４４ａと送信部４４ｂとを備えている。受信部４４ａは、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を有する。送信部４４ｂは、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器を有する。

記憶部４５は、例えば、フラッシュメモリあるいは半導体メモリ等、１または複数種類の任意の記憶部で構成される。記憶部４５には、親機４０の識別情報および無線中継装置１０の識別情報が記憶されている。

［２．動作］
無線中継装置１０の動作について、図５を用いて説明する。

図５は、実施の形態における無線中継装置１０の動作を示すステート図である。図５に示すように、無線中継装置１０は、電源ＯＦＦ（Ｓ１０）、省電力モード（Ｓ１１）、ポーリングモード（Ｓ１２、受信ステップ）、データ送信モード（Ｓ１３、送信ステップ）、および、間欠受信モード（Ｓ１４）の４つのモードで動作する。

無線中継装置１０は、無線中継装置１０の本体部１１に設けられた電源スイッチがＯＦＦになっているときに、電源ＯＦＦ（Ｓ１０）になる。無線中継装置１０は、電源ＯＦＦ（Ｓ１０）の状態において電源ＯＮの操作がされた場合に、省電力モード（Ｓ１１）に移行する。

省電力モード（Ｓ１１）は、いわゆるパワーダウンモードである。省電力モード（Ｓ１１）では、通信制御部１４は、受信部１３ａの動作を停止させる。具体的には、通信制御部１４は、例えば、電池から受信部１３ａへの電力供給を停止させる。本実施の形態では、省電力モード（Ｓ１１）に移行したときに、タイマ１６以外の構成要素の動作が停止される。省電力モード（Ｓ１１）において受信部１３ａの動作を停止させることで、受信部１３ａの消費電力を低減させることができる。

タイマ１６よりポーリングタイミングになったことが通知されると、通信制御部１４が起動され、ポーリングモード（Ｓ１２）に移行する。通信制御部１４のポーリング部１４ｂは、無線通信部１３を起動させ、送信部１３ｂを介して子機５０１〜５０ｎに対し、順次、データ送信要求を送信する。ポーリング部１４ｂは、子機５０１〜５０ｎから送信されたデータを受信部１３ａにより受信する（受信ステップ）。ポーリング部１４ｂは、受信部１３ａが受信したデータを記憶部１５に記憶する。ポーリング部１４ｂは、データを記憶部１５に記憶した後に、ポーリングモード（Ｓ１２）を終了して省電力モード（Ｓ１１）に移行する。

タイマ１６より親機４０へのデータ送信タイミングになったことが通知されると、通信制御部１４が起動され、データ送信モード（Ｓ１３）に移行する。通信制御部１４の送信制御部１４ａは、無線通信部１３の送信部１３ｂを起動し、記憶部１５に記憶されたデータを親機４０に対して送信する（送信ステップ）。データの送信後、送信制御部１４ａは、データ送信モード（Ｓ１３）を終了して省電力モード（Ｓ１１）に移行する。

タイマ１６より間欠受信タイミングになったことが通知されると、通信制御部１４が起動され、間欠受信モード（Ｓ１４）に移行する。間欠受信モードでは、例えば、親機４０を介してサーバ２０から設定変更の指示等を受信する。間欠受信モードでは、無線中継装置１０あるいは子機５０１〜５０ｎの設定変更等が行われる。

間欠受信モード（Ｓ１４）に移行すると、通信制御部１４は、無線通信部１３を起動し、送信部１３ｂを介して親機４０に対して無線中継装置１０に向けて送信されたデータがあるか問い合わせを行う。無線中継装置１０に向けて送信されたデータがない場合は、間欠受信モードを終了して省電力モード（Ｓ１１）に移行する。

無線中継装置１０に向けて送信されたデータがあり、受信部１３ａがデータを受信すると、通信制御部１４は、当該データが無線中継装置１０に対する制御情報の変更要求であるか、子機５０ｉに対する制御情報の変更要求であるかを確認する。

通信制御部１４は、親機４０から送信されたデータが無線中継装置１０に対する制御情報の変更要求である場合、制御情報の変更を行う。通信制御部１４は、制御情報の変更要求が、例えば、各種タイミングの変更要求である場合は、各種タイミングの変更を行う。通信制御部１４は、制御情報の変更要求が、例えば、親機４０の変更、子機５０１〜５０ｎの変更、追加あるいは削除である場合は、当該要求に応じて、記憶部１５に記憶されている親機４０、子機の識別情報の変更を行う。その後、通信制御部１４は、省電力モード（Ｓ１１）に移行する。

通信制御部１４は、親機４０から送信されたデータが子機５０ｉに対する制御情報の変更要求である場合、送信部１３ｂを介して当該データを子機５０１〜５０ｎに順次送信する。その後、通信制御部１４は、省電力モード（Ｓ１１）に移行する。

［３．効果等］
本実施の形態では、親機４０に対するデータ送信を、親機４０から受信要求があったタイミングではなく、無線中継装置１０が決定したタイミングで行うため、受信部１３ａにおける消費電力を低減させることが可能になる。

具体的には、無線中継装置１０は、ディップスイッチあるいはサーバ２０による指示により予め設定されたタイミングで親機４０に対してデータの送信を行うので、省電力モードを設けることができる。これにより、受信部１３ａを常時動作させておく必要がなくなるため、受信部１３ａにおける消費電力を低減させることができる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る移動体空間用照明について、上記実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１ 無線通信システム
１０ 無線中継装置
１３ 無線通信部
１３ａ 受信部
４０ 親機
４３ 第二無線通信部
４４ 第二有線通信部
５３ 第一無線通信部
５４ 第一有線通信部
５０１、５０２、５０ｉ 子機
７０１、７０ｉ メータユニット（計測装置）

Claims (8)

1. 親機と子機との間の無線通信を中継する無線中継装置であって、
   前記無線中継装置が決定したタイミングで前記子機に対してポーリングを実行することにより前記子機からデータを受信し、前記子機から受信したデータを前記無線中継装置が決定したタイミングで前記親機に対して送信する無線通信部を備える、
   無線中継装置。
2. 前記無線通信部は、前記ポーリングの実行時および前記親機に対する前記データの送信時以外は、省電力モードに移行する、
   請求項１に記載の無線中継装置。
3. 前記無線通信部は、前記子機から前記データを受信する受信部を備え、
   前記受信部は、前記省電力モードでは、間欠受信動作を行う、
   請求項１または２に記載の無線中継装置。
4. 前記無線通信部は、電池から電力供給を受けて動作する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線中継装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線中継装置と、
   前記親機と、
   前記子機とを備える、
   無線通信システム。
6. 前記子機は、無線通信を行う第一無線通信部と、有線通信を行う第一有線通信部とを有し、
   前記親機は、無線通信を行う第二無線通信部と、有線通信を行う第二有線通信部とを有する、
   請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記子機は、計測装置から出力されるデータを前記親機に送信する装置であり、
   前記親機は、前記子機から送信されるデータを収集するための装置である、
   請求項５または６に記載の無線通信システム。
8. 親機と子機との間の無線通信を中継する無線中継装置において実行される無線通信方法であって、
   前記無線中継装置が決定したタイミングで、前記無線中継装置が前記子機に対してポーリングを実行することにより前記子機からデータを受信する受信ステップと、
   前記無線中継装置が決定したタイミングで、前記無線中継装置が前記子機から受信したデータを前記親機に対して送信する送信ステップとを含む、
   無線通信方法。

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