JP2024063467A

JP2024063467A - 通信端末および通信方法

Info

Publication number: JP2024063467A
Application number: JP2022171445A
Authority: JP
Inventors: 正司河野; Masaji Kono; 正守中原; Masamori Nakahara
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2022-10-26
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2024-05-13

Abstract

【課題】基地局を効率的に切り替えることによって、より好適な通信状況にてデータ通信を行うことが可能な通信端末を提供する。【解決手段】基地局４００と無線通信するためのアンテナ１３０と、電波強度に基づいて基地局を接続先として選択するための制御部１２０と、を備える通信端末１００が提供される。制御部は、アンテナによる現在接続中の基地局との通信のＳＩＮＲが所定値よりも悪い場合に、電波強度に基づく基地局の選択を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、データ通信の技術に関し、特に複数の基地局や複数の通信端末から構成されるネットワークシステムのための通信技術に関する。

従来から、複数の通信端末から構成される無線テレメータシステムが知られている。たとえば、特開２０１８－２０７２５０号公報（特許文献１）によると、宛先が指定された起動信号を間欠受信する受信部を備え、自装置宛の起動信号を受信部にて受信した場合、起動信号の送信元と通信接続を確立させるべく応答信号を返信する無線テレメータシステムにおける無線通信端末において、受信部にて受信した起動信号が自装置宛でない場合、自装置の識別子を含む識別子通知信号を送信する送信部を備える。

特開２０１８－２０７２５０号公報

本発明の目的は、基地局を効率的に切り替えることによって、より好適な通信状況にてデータ通信を行うことが可能な通信端末を提供することにある。

この発明のある態様に従うと、基地局と無線通信するためのアンテナと、電波強度に基づいて基地局を接続先として選択するための制御部と、を備える通信端末が提供される。制御部は、アンテナによる現在接続中の基地局との通信のＳＩＮＲが所定値よりも悪い場合に、電波強度に基づく基地局の選択を実行する。

以上のように、本発明によれば、基地局を効率的に切り替えることによって、より好適な通信状況にてデータ通信を行うことが可能な通信端末が提供される。

第１の実施の形態にかかる無線テレメータシステムの全体構成を示すブロック図である。第１の実施の形態にかかるＲＳＲＰに基づく基地局の選択を示すイメージ図である。第１の実施の形態にかかるＳＩＮＲに基づく基地局の切り替えを示すイメージ図である。第１の実施の形態にかかる通信端末の構成を示すブロック図である。第１の実施の形態にかかる除外リストの一例を示す図である。第１の実施の形態にかかる通信端末における通信処理を示すフローチャートである。第２の実施の形態にかかるＲＳＲＰに基づく基地局の選択を示すイメージ図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
＜第１の実施の形態＞
＜ネットワークシステムの全体構成＞

まず、図１を参照して本実施の形態にかかるネットワークシステム１の全体構成について説明する。本実施の形態にかかるネットワークシステム１は、主に、測定装置２００と、通信端末１００と、基地局装置３００と、ネットワーク５００と、センタサーバ４００などを含むものである。

測定装置２００は、水道やガスなどの使用量を測定する検針用のメータなどであって、特に、測定結果として、これまでの使用量の累積値を記憶したり外部に出力したりするものである。

通信端末１００は、測定装置２００の近傍に取り付け可能な装置である。本実施の形態においては、通信端末１００は、有線の信号用のケーブルを介して、測定装置の計量値を受信して、当該計量値を無線通信によってセンタサーバ４００に送信するものである。

基地局装置３００は、街中や施設などに分散して設置されるものであって、複数の通信端末１００と通信したり、キャリア網やインターネットなどのネットワーク５００と通信したりするものである。より詳細には、基地局装置３００は、キャリア網の末端装置としての役割を果たすものであって、キャリア網の他の基地局やルータやサーバを介してインターネットと接続可能なものである。

センタサーバ４００は、キャリア網やインターネットなどのネットワーク５００を介して、通信端末１００から計量値を取得したり、各家庭や各オフィスや各建物の水道やガスなどの利用量を計算したりする。

このように、本実施の形態にかかるネットワークシステム１に関しては、通信端末１００を測定装置２００に接続することによって、作業員が訪問する代わりに、測定装置２００による計量値を通信端末１００が基地局装置３００を介してセンタサーバ４００に提供することができるものである。

そして、通信端末１００は、接続可能な複数の基地局装置３００の中から、適宜、通信環境が良い基地局装置３００を接続先すなわちデータ待ち受け先として選択したり切り替えたりするものである。より詳細には、本実施の形態にかかる通信端末１００は、定期的に、たとえば数十秒毎に、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）に基づいて適した基地局装置３００を選択して、通信の接続先を当該基地局装置３００に切り替える。図２の左側に示すように、本実施の形態にかかる通信端末１００は、接続可能な基地局装置３００の内からＲＳＲＰが最も高い基地局装置３００を接続先として選択するものである。

さらに、本実施の形態においては、図２の右側および図３に示すように、通信端末１００は、接続先として設定した基地局装置３００に対するＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise）を測定して、当該ＳＩＮＲが悪い場合に、当該基地局装置３００を接続先の候補から除外した上で、ＲＳＲＰに基づいて新たな基地局装置３００を選択したり切り替えたりするものである。通信端末１００は、新たな基地局装置３００との無線通信のＳＩＮＲを測定し始める。

このように、本実施の形態にかかる通信端末１００は、ＲＳＲＰとＳＩＮＲとに基づいて、通信環境を効率的に安定させることが可能になる。以下では、このような機能を有する通信端末１００について説明する。
＜通信端末の構成＞

図４を参照して、本実施の形態にかかる通信端末１００の構成の一態様について説明する。通信端末１００は、主に、マイクロコンピュータ１１０と、通信モジュール１２０と、無線通信インターフェイス１３０と、外部通信インターフェイス１４０と、バッテリー１５０と、タイマ１６０などを含む。マイクロコンピュータ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１やメモリ１１２などから構成される。

ＣＰＵ１１１は、メモリ１１２に記憶されているプログラムに従って、通信端末１００の各部を制御する。本実施の形態においては、マイクロコンピュータ１１０は、通常はスリープモードに移行して、電力の消費を抑制するものである。

メモリ１１２は、制御プログラムや、測定装置２００から取得した検針値や、取得時間や、基地局装置３００に関する各種の情報などを格納する。

通信モジュール１２０は、定期的に、たとえば数十秒間隔で、無線通信インターフェイス１３０を介して、接続先に設定されている基地局装置３００からデータを受信したり、接続可能な基地局装置３００毎に対するＲＳＲＰを測定したり、接続先として設定されている基地局装置３００に対するＳＩＮＲを測定したりする。また、通信モジュール１２０は、マイクロコンピュータ１１０からの指示に従って、無線通信インターフェイス１３０を介して、検針値やその他のデータを、接続先に設定されている基地局装置３００を介してセンタサーバ４００に送信したりする。

また、本実施の形態においては、通信モジュール１２０は、基地局装置３００の除外リストを記憶する。図５に示すように、除外リスト１２１は、ＳＩＮＲが悪いために接続先として除外された基地局装置３００毎に、識別情報と、除外された日時と、最新のＳＩＮＲの測定値と、最新のＲＳＲＰの測定値とが格納される。

無線通信インターフェイス１３０は、無線アンテナなどを含み、通信モジュール１２０による制御に従って、接続先として設定されている基地局装置３００とデータをやり取りする。

外部通信インターフェイス１４０には、有線ケーブルが接続され、測定装置２００から検針値を受信する。なお、外部通信インターフェイス１４０も、無線通信によって、測定装置２００とデータをやり取りするものであってもよい。さらには、外部通信インターフェイス１４０の代わりに、カメラを利用するなどして、測定装置２００の表示面を撮影することによって検針値を取得するものであってもよい。

タイマ１６０は、現在の日時を測定したり、所定のタイミングからの経過時間を測定したりする。

本実施の形態にかかる通信端末１００の各部は、バッテリー１５０の電力によって駆動される。
＜通信端末における通信処理＞

本実施の形態にかかる通信端末１００の通信モジュール１２０は、以下の処理を実行する。より詳細には、通信モジュール１２０は、接続先として設定する基地局装置３００を切り替えるたびに、図６に示す処理を実行する。

通信モジュール１２０は、タイマ１６０を利用することによって、ＳＩＮＲに基づく基地局装置３００の切り替えの判断を行うべきタイミングを知るために第１の経過時間（Ｓタイマ）を測定し始める（ステップＳ１０２）。本実施の形態においては、通信モジュール１２０は、定期的に、たとえば数分から数時間毎に、ＳＩＮＲを測定して基地局装置３００を切り替えた方が良いか否かを判断する。

通信モジュール１２０は、タイマ１６０を利用して、Ｓタイマが所定の時間、たとえば２時間など、に達したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

Ｓタイマが所定の時間に達した場合（ステップＳ１０４にてＹＥＳである場合）、通信モジュール１２０は、Ｓタイマをリセットする（ステップＳ１０６）。

通信モジュール１２０は、無線通信インターフェイス１３０を介して、接続先として設定されている基地局装置３００との通信のＳＩＮＲを測定する（ステップＳ１０８）。

通信モジュール１２０は、ＳＩＮＲが所定値よりも低いか否かを判断する（ステップＳ１１０）。

ＳＩＮＲが所定値よりも低い場合（ステップＳ１１０にてＹＥＳである場合）、通信モジュール１２０は、現在接続中の基地局装置３００を通信モジュール１２０が記憶する除外リスト１２１に登録する（ステップＳ１１２）。

通信モジュール１２０は、除外リスト１２１を参照して、無線通信インターフェイス１３０を利用して、除外されておらず接続可能な基地局装置３００に関して、ＲＳＲＰを計測する（ステップＳ１１４）。なお、ここで、基地局装置３００の候補は、通信端末１００が測定装置２００に設置された際に決定されるものであってもよいし、ステップＳ１１４のたびに、通信モジュール１２０が、接続可能な基地局装置３００のうちの除外されていない基地局装置３００を候補としてピックアップしてもよい。

通信モジュール１２０は、除外リスト１２１を参照して、除外されていない基地局装置３００のうちで、ＲＳＲＰが最も高い基地局装置３００を選択して設定する（ステップＳ１１６）。すなわち、基地局装置３００を切り替える。

ＳＩＮＲが所定値以上である場合（ステップＳ１１０にてＮＯである場合）、通信モジュール１２０は、ステップＳ１０２からの処理を繰り返す。

Ｓタイマが所定の経過時間に達していない場合（ステップＳ１０４にてＮＯである場合）、通信モジュール１２０は、タイマ１６０を利用することによって、ＲＳＲＰに基づく基地局装置３００の切り替えの判断を行うべきタイミングを知るために第２の経過時間（Ｒタイマ）を測定し始める（ステップＳ１２２）。本実施の形態においては、通信モジュール１２０は、スリープ中に、定期的に、たとえば数秒から数分毎に、数十ｍｓｅｃ～数百ｍｓｅｃだけ起動して、ＲＳＲＰを測定して、基地局装置３００を切り替えた方が良いか否かを判断する。

Ｒタイマが所定の時間に達した場合（ステップＳ１２４にてＹＥＳである場合）、通信モジュール１２０は、Ｔタイマをリセットする（ステップＳ１２６）。

通信モジュール１２０は、除外リスト１２１を参照して、無線通信インターフェイス１３０を介して、除外されていない基地局装置３００に対するＲＳＲＰを測定する（ステップＳ１２８）。なお、ここで、基地局装置３００の候補は、通信端末１００が測定装置２００に設置された際に決定されるものであってもよいし、ステップＳ１２８のたびに、通信モジュール１２０が、接続可能な基地局装置３００のうちの除外されていない基地局装置３００を候補としてもよい。

通信モジュール１２０は、除外リスト１２１を参照して、除外されていない基地局装置３００のうちで、ＲＳＲＰが最も高い基地局装置３００を選択して設定する（ステップＳ１３０）。

なお、本実施の形態においては、通信モジュール１２０は、何らかの情報のやり取りのための無線通信を終了する際に、接続中の基地局のＲＳＲＰやＲＳＲＱの条件次第で複数の基地局のＲＳＲＰを測定して、基地局装置３００を切り替えた方が良いか否かを判断する。

また、本実施の形態においては、通信モジュール１２０は、待ち受け状態においては、待ち受け中の基地局のＲＳＲＰやＲＳＲＱの条件次第で複数の基地局のＲＳＲＰを測定して、基地局装置３００を切り替えた方が良いか否かを判断する。

通信モジュール１２０は、ステップＳ１３０の選択によって、基地局装置３００が切り替わったか否かを判断する（ステップＳ１３２）。

通信モジュール１２０は、基地局装置３００が切り替わった場合（ステップＳ１３２にてＹＥＳである場合）、Ｓタイマをリセットして（ステップＳ１３４）、ステップＳ１０２からの処理を繰り返す。

通信モジュール１２０は、基地局装置３００が切り替わらなかった場合（ステップＳ１３０にてＮＯである場合）、ステップＳ１０４からの処理を繰り返す。
＜第２の実施の形態＞

上記の実施の形態においては、ステップＳ１１２において、ＳＩＮＲが悪い基地局装置３００を除外するものであった。しかしながら、通信端末１００が接続可能な基地局装置３００は有限である。そこで、ステップＳ１１２においては、図７に示すように、通信モジュール１２０は、接続可能な基地局装置３００であって、除外されていないものが１つしかない場合は、それ以上、基地局装置３００を除外リスト１２１に追加しないように構成することも好ましい。

あるいは、ステップＳ１１２において、通信モジュール１２０は、接続可能な基地局装置３００であって、除外されていないものが所定個数未満、たとえば５個未満など、しかない場合は、それ以上、基地局装置３００を除外リスト１２１に追加しないように構成することも好ましい。

あるいは、通信モジュール１２０は、常に１つだけの基地局装置３００を除外するものであってもよい。たとえば、ステップＳ１１２において、除外リスト１２１に登録される基地局装置３００を、今回接続されていた基地局装置３００に変更するものであってもよい。

あるいは、通信モジュール１２０は、常に所定個数、たとえば３個など、の基地局装置３００を除外するものであってもよい。たとえば、ステップＳ１１２において、通信モジュール１２０は、今回接続されていた基地局装置３００を除外リスト１２１に追加するともに、最も昔に除外リスト１２１に追加された基地局装置３００や、ＳＩＮＲが最も良かった基地局装置３００や、ＲＳＲＰが最も良かった基地局装置３００を除外リスト１２１から削除したりしてもよい。

あるいは、通信モジュール１２０は、除外リスト１２１に登録されてから所定の期間、たとえば１週間など、が経過した基地局装置３００に関しては、除外リスト１２１から削除してもよい。周囲の環境が変わって、ＳＩＮＲが向上する可能性があるからである。

さらには、通信モジュール１２０は、ＳＩＮＲが悪い場合であっても、基地局装置３００を除外リスト１２１に追加しない形態であってもよい。つまり、ステップＳ１１２が実行されるようにプログラムされる通信モジュール１２０には限られない。より詳細には、今回のステップＳ１０８の測定においては、何らかの原因でＳＩＮＲが悪かった可能性があり、常にＳＩＮＲが悪いとは限らないからである。
＜第３の実施の形態＞

上記の実施の形態においては、基地局装置３００が切り替わる度に、ステップＳ１０２からの処理を実行するものである。そして、１回目の測定でＳＩＮＲが良かった場合にも、その後に定期的にＳＩＮＲに基づく判断を繰り返すものであった。

しかしながら、通信モジュール１２０は、基地局装置３００が切り替わってから１回目の処理に関しては、ステップＳ１０２からではなく、ステップＳ１０８からの処理を実行してもよい。すなわち、通信モジュール１２０は、基地局装置３００が切り替わってすぐにＳＩＮＲを測定してもよい。これによって、ＲＳＲＰが良くてＳＩＮＲが悪い基地局装置３００をすぐに除外して、再度ＲＳＲＰによる基地局装置３００の選択を実行できる。

なお、通信モジュール１２０は、上記の実施の形態のように、ステップＳ１１０にてＹＥＳである場合にステップＳ１０２からの処理を繰り返してもよいし、基地局装置３００を切り替えた際に１度だけＳＩＮＲの測定と、それに基づく基地局装置３００の除外および選択を行うものであってもよい。

あるいは、通信モジュール１２０は、基地局装置３００が切り替わってから１回目の処理に関しては、ステップＳ１０８からの処理を実行した際に、ＳＩＮＲが悪い場合には、切り替え前の基地局装置３００に接続先を戻してもよい。通信モジュール１２０は、当該切り替え前の基地局装置３００を除外リスト１２１から削除して、切り替え後の基地局装置３００を除外リスト１２１に登録することが好ましい。

この場合も、通信モジュール１２０は、上記の実施の形態のように、ステップＳ１１０にてＹＥＳである場合にステップＳ１０２からの処理を繰り返してもよいし、基地局装置３００を切り替えた際に１度だけＳＩＮＲの測定と、それに基づく基地局装置３００の除外および選択を行うものであってもよい。

あるいは、通信モジュール１２０は、基地局装置３００が切り替わってから１回目の処理に関しては、ステップＳ１０２において、Ｓタイマの設定時間を短く設定してもよい。たとえば、基地局装置３００の切り替え後、数分から数十分経過後にステップＳ１０８からの処理を実行しても良い。切り替え直後は通信が安定せずにＳＩＮＲが正確に測定できない可能性があるため、通信が安定するまで待機するものである。

この場合も、通信モジュール１２０は、上記の実施の形態のように、ステップＳ１１０にてＹＥＳである場合にステップＳ１０２からの処理を繰り返してもよいし、基地局装置３００を切り替えた際に１度だけＳＩＮＲの測定と、それに基づく基地局装置３００の除外および選択を行うものであってもよい。
＜第４の実施の形態＞

上記の実施の形態においては、通信端末１００の通信モジュール１２０が、制御部として、図６に示す処理を実行するものであった。たとえば、通信モジュール１２０は、ステップＳ１１０でＹＥＳの場合に、マイクロコンピュータ１１０を起動したりしてもよい。しかしながら、このような形態に限定されるものではなく、別のプロセッサや当該マイクロコンピュータ１１０などが、制御部として、図６に示す処理を実行してもよい。
＜まとめ＞

上記の実施の形態においては、基地局と無線通信するためのアンテナと、電波強度に基づいて基地局を接続先として選択するための制御部と、を備える通信端末が提供される。制御部は、アンテナによる現在接続中の基地局との通信のＳＩＮＲが所定値よりも悪い場合に、電波強度に基づく基地局の選択を実行する。

好ましくは、制御部は、ＳＩＮＲが悪い場合における基地局の選択の際には、現在接続中の基地局を選択先から除外する。

好ましくは、制御部は、除外した基地局に関して、所定の条件を満たした場合に除外対象から削除する。

好ましくは、制御部は、所定の条件として、接続可能な基地局が所定数よりも少なくなった場合に、除外対象の基地局を除外対象から解除する。

好ましくは、制御部は、所定の条件として、除外対象となってから所定の期間が経過すると除外対象の基地局を除外対象から解除する。

好ましくは、制御部は、新たな基地局に切り替えるたびにＳＩＮＲを測定して記憶し、前回の基地局との接続のＳＩＮＲよりも、当該新たな基地局との接続のＳＩＮＲが低い場合に、前回の基地局を除外対象から削除して接続先として選択し直すとともに、当該新たな基地局を除外する。

上記の実施の形態においては、通信端末が、定期的に電波強度に基づいて基地局を選択するステップと、通信端末が、ＳＩＮＲを測定するステップと、通信端末が、ＳＩＮＲが所定値よりも低い場合に電波強度に基づいて基地局を選択するステップと、を備える通信方法が提供される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１：ネットワークシステム
１００：通信端末
１１０：マイクロコンピュータ
１１１：ＣＰＵ
１１２：メモリ
１２０：通信モジュール
１２１：除外リスト
１３０：無線通信インターフェイス
１４０：外部通信インターフェイス
１５０：バッテリー
１６０：タイマ
２００：測定装置
３００：基地局装置
４００：センタサーバ
５００：ネットワーク

Claims

基地局と無線通信するためのアンテナと、
電波強度に基づいて基地局を接続先として選択するための制御部と、を備え、
前記制御部は、前記アンテナによる現在接続中の基地局との通信のＳＩＮＲが所定値よりも悪い場合に、前記電波強度に基づく基地局の選択を実行する、通信端末。
前記制御部は、前記ＳＩＮＲが悪い場合における前記基地局の選択の際には、現在接続中の基地局を選択先から除外する、請求項１に記載の通信端末。
前記制御部は、除外した基地局に関して、所定の条件を満たした場合に除外対象から削除する、請求項２に記載の通信端末。
前記制御部は、前記所定の条件として、接続可能な基地局が所定数よりも少なくなった場合に、除外対象の基地局を除外対象から解除する、請求項３に記載の通信端末。
前記制御部は、前記所定の条件として、除外対象となってから所定の期間が経過すると除外対象の基地局を除外対象から解除する、請求項３に記載の通信端末。
前記制御部は、新たな基地局に切り替えるたびにＳＩＮＲを測定して記憶し、前回の基地局との接続のＳＩＮＲよりも、当該新たな基地局との接続のＳＩＮＲが低い場合に、前回の基地局を除外対象から削除して接続先として選択し直すとともに、当該新たな基地局を除外する、請求項２に記載の通信端末。
通信端末が、定期的に電波強度に基づいて基地局を選択するステップと、
前記通信端末が、ＳＩＮＲを測定するステップと、
前記通信端末が、前記ＳＩＮＲが所定値よりも低い場合に電波強度に基づいて基地局を選択するステップと、を備える通信方法。