JP3170566U - 電子タグの時分割制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】電子タグの時分割制御システムを提供する。【解決手段】サーバーホスト、ゲートウェイデバイスと、複数の無線電子タグと、を備える。サーバーホストより時分割制御プロセスを提供し、時分割制御信号を伝送する。ゲートウェイデバイスは、時分割制御信号の受信と発信に提供することができる。電子タグは、それぞれゲートウェイデバイスと無線接続を形成し、各無線タグに識別コードを保存していて、時分割制御信号は、それぞれ識別コードに対応する。各無線電子タグが時分割制御信号を受信した後、時分割制御信号の照合を行い、スリープ周期を決定し、一部の無線電子タグを休眠モード、一部の電子タグを待機モードにして置き、無線電子タグの使用電気を軽減し、相互の干渉を避けて、ネットワークの安定を維持できる。【選択図】図１

Description

本考案は、時分割制御システムに関し、特に電子タグの時分割制御システムに関する。

Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）（８０２．１５．４）は、省電力、低コストの特性を有するため、家庭や産業の自動制御の分野での応用は、他の伝送技術より優位性を有し、保安警備、位置決め、環境制御及び健康介護など、ＺｉｇＢｅｅの応用が広範囲に及んでいる。

ＺｉｇＢｅｅ無線ネットワークは、それぞれ異なる２つの機関が制定された通信基準が含まれており、一つは、ＺｉｇＢｅｅアライアンスが主導する基準であり、ネットワーク層（ｎｅｔｗｏｒｋ ｌａｙｅｒ）、セキュリティ層（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｌａｙｅｒ）とアプリケーション層（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）がそれぞれ定義されている。もう一つは、電気電子学会（ＩＥＥＥ）が制定された８０２．１５．４基準であり、ＰＨＹ層（ＰＨＹ Ｌａｙｅｒ）及びＭＡＣ層（ＭＡＣ ｌａｙｅｒ）がそれぞれ定義されている。

ＩＥＥＥ８０２．１５．４の規格に基づき、ＺｉｇＢｅｅアライアンスより、ネットワーク層、アプリケーション層およびセキュリティ層がそれぞれ定義されている。そのうち、ネットワーク層は、ネットワーク機能の構築と管理を担い、かつルートパスの自己構築、とルートパスの自己修復機能を有する。ネットワーク層について、ＺｉｇＢｅｅ基準が前述ゲートウェイ、ルータ及び端末装置の機能が定義されている。ゲートウェイ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）は、ＺｉｇＢｅｅ無線パーソナルエリアネットワーク形成（ＰＡＮ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ； Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と、ネットワークアドレス（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ）の割り当てを行う。さらに、ルータ（Ｒｏｕｔｅｒ）は、主にデータパケットのルートパスの検索、構築および修復し、データパケットを伝送する。端末装置（Ｅｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ）は、形成されたＺｉｇＢｅｅ無線パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）の加入は選択できるものの、パケットをルーティング（Ｒｏｕｔｉｎｇ）することはできない。

ＺｉｇＢｅｅ規格は、前述の配置方式によって、端末装置の電気ネルギーの使用を軽減でき、かつ端末装置稼働時間を延長できる。しかし、実務応用において、なお以下の欠点を有する。

イ、 端末装置の数が膨大のとき、すべての端末装置とも待機状態にある場合は、ゲートウェイとルータの負荷が非常に重くなり、ネットワークの帯域が使用に足りなくなり、全体の効率が低下し、かつパケット衝突（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）ならびに一部の使用帯域がＷｉＦｉと重なり、騒音障害（Ｎｏｉｓｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）という問題は、端末装置の数に伴い、克服が難しいである。

ロ、 ＺｉｇＢｅｅは、もともと設計のときに、低消費電力が配慮されているが、端末装置は、長時間の待機状態で稼働するため、消費電力はなお高く、待機状態の時間をさらに延長することができない。

本考案の主な目的は、各電子タグの待機周期と休眠周期を非同期化させ、ネットワークの負荷を軽減し、パケット衝突の機会を少なくし、かつ電子タグの電池使用寿命を延長することにより、省エネの目的を達成する電子タグの時分割制御システムを提供する。

前記目的を達成するため、本考案の電子タグの時分割制御システムは、サーバーホスト、少なくとも一つのゲートウェイデバイスと、複数の無線電子タグと、を備える。サーバーホストより時分割制御プロセスを提供し、時分割制御信号を伝送する。ゲートウェイデバイスは、無線方式により、サーバーホストに接続し、時分割制御信号の受信と発信に備える。電子タグは、それぞれゲートウェイデバイスと無線接続を形成し、各無線タグに識別コードを保存していて、時分割制御信号は、それぞれ識別コードに対応する。無線電子タグが時分割制御信号を受信した後、各無線電子タグは、識別コードに基づき、時分割制御信号との照合を実行し、一部の無線電子タグを休眠モードに、一部の無線電子タグを待機モードにして置き、それぞれに相応した休止周期を決める。

本考案の電子タグの時分割制御システムはさらに、複数のルータ装置を含み、ルータ装置は、ゲートウェイデバイスと無線方式の接続を形成していて、かつ無線電子タグは、それぞれ対応のルータ装置と無線方式の接続を形成する。

そのうち、ゲートウェイデバイス、ルータ装置及び電子タグは、Ｚｉｇｂｅｅ無線通信協定に適合している。

そのうち、電子タグが待機モードのとき、所定の時間周期に応答信号が発信され、サーバーホストが応答信号を受信し、各無線電子タグの待機モードまたは休眠モードを判断する。

そのうち、無線電子タグは、表示スクリーンを有し、サーバーホストより表示メッセージを発信し、無線電子タグが待機モードのとき、無線電子タグは表示メッセージを受信し、表示スクリーンに表示することができる。

そのうち、表示スクリーンは、電子ペーパーである。

そのうち、ゲートウェイデバイスが複数あるとき、隣接するゲートウェイデバイスは、それぞれ異なる帯域チャンネルが選択されている。

以下に説明するとおり、本考案の無線電子タグの時分割制御信号の効果は、サーバーホストを利用し、時分割制御信号を伝送することと、ゲートウェイデバイスとルータ装置で構成するネットワークによって、伝送及び割り当てることで、各時間周期において、一部の無線電子タグを待機モードにして置き、一部の無線電子タグを休眠モードにするように、ネットワーク伝送帯域の負担を軽減し、パッケット衝突の機会を少なくし、無線電子タグの稼働時間を大幅に延長することができる。

本考案の電子タグの時分割制御システムの実施例１のブロック図である。 本考案の電子タグの時分割制御システムの実施例１の配置図である。 本考案の電子タグの時分割制御システムの実施例１の操作態様図（その１）である。 本考案の電子タグの時分割制御システムの実施例１の操作態様図（その２）である。 本考案の電子タグの時分割制御システムの実施例２のブロック図である。 本考案の電子タグの時分割制御システムの配置図である。 本考案の電子タグの時分割制御システムの実施例３の配置図である。 本考案の電子タグの時分割制御システムの実施例４の配置図である。

以下に図面を参照しながら本考案に係る実施例について説明する。

図１乃至４に示した、本考案の電子タグの時分割制御システム実施例１のブロック図、配置図、第１操作態様図および第２操作態様図を参照して説明する。同図において、電子タグの時分割制御システム１は、サーバーホスト１１、ゲートウェイデバイス１２と、複数の無線電子タグ１３と、を備える。

サーバーホスト１１は、サーバー処理モジュール１１１、サーバーデーターベースモジュール１１２と、メッセージ伝送モジュール１１３と、を有する。サーバーデーターベースモジュール１１２は、時分割制御プロセス１１２１と表示情報の更新メッセージ１１２２の保存に備える。そのうち、サーバー処理モジュール１１１は、時分割制御プロセス１１２１を実行し、かつメッセージ伝送モジュール１１３を介して、時分割制御信号１１３１と表示情報の更新メッセージ１１３２を伝送する。

ゲートウェイデバイス（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）１２は、無線または有線方式によって、サーバーホスト１１に接続することができる。ゲートウェイデバイス１２は、時分割制御信号１１３１及び表示情報の更新メッセージ１１３２の受信と発信に備える。このほか、ゲートウェイデバイス１２は、無線ネットワークの構築及びネットワークアドレスの割り当てに使用する。

無線電子タグ１３は、ゲートウェイデバイス１２と無線接続を形成する。各無線電子タグ１３は、無線伝送ユニット１３１、記憶装置１３２、マイクロプロセッサー１３３、タイミング装置１３４と表示スクリーン１３５と、を有する。無線伝送ユニット１３１は、ゲートウェイデバイス１２から伝送される時分割制御信号１１３１の受信に備える。表示スクリーン１３５は、表示情報の更新メッセージ１１３２の表示に備える。各記憶装置１３２は、独自の識別コード１３２１を保存していて、時分割制御信号１１３１は、識別コード１３２１と互いに対応している。本実施例において、無線電子タグ１３は、電子棚札（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｈｅｌｆ Ｌａｂｅｌ， ＥＳＬ）である。ただし、これに限られない。このほか、表示スクリーン１３５は、電子ペーパーであり、表示は電圧による駆動するものであり、あらたな電気消費の必要はなく、長時間に亘り表示メッセージを維持することができる。

ゲートウェイデバイス１２によって、サーバーホスト１１より発信した時分割制御信号１１３１を伝送したとき、マイクロプロセッサー１３３にて識別コード１３２１との照合を行い、時分割制御信号１１３１に対応する休止周期が実行される。各組の無線電子タグの休止周期は、他の組の無線電子タグの休止周期とは異なるため、一つの時間周期において、一部の無線電子タグ１３が休眠モードにあり、一部の無線電子タグ１３は、待機モードにある。このとき、待機モードにある無線電子タグ１３のみが表示情報の更新メッセージ１１３２を受信し、売り場の毎日または毎週に更新する商品価格などを表示スクリーン１３５に表示する情報を更新することができる。休眠モードにある無線電子タグ１３は、メッセージを受信せず、電気消費とネットワーク帯域の占用を軽減することができる。休眠モードにある無線電子タグ１３が休眠周期を経過した後、タイミング装置より応答信号１３６をマイクロプロセッサー１３３に送信し、無線電子タグ１３を待機モードに自動起動（Ａｕｔｏ ｗａｋｅｕｐ）して、表示情報の更新メッセージ１１３２を受信する。そのうち、待機モードにある無線電子タグ１３は、所定の時間周期に応答信号１３６を伝送し、サーバーホスト１１に待機モードを知らせる。これに対して、無線電子タグ１３が再び時分割制御信号１１３１を受信すると、時分割制御信号１１３１と識別コード１３２１との対応関係を再度確認し、次の休眠周期に入る。

さらなるの理解を図るため、無線電子タグ１３は、識別コード１３２１と時分割制御信号１１３１の対応関係に従って、複数組に分けることができる。各組の無線電子タグ１３は、それぞれ対応した待機モードを有する。そのうち一組の無線電子タグ１３が待機モードにあるとき、他の各組の無線電子タグ１３は休眠モードにある。次の時間周期に、その待機モードと休眠モードが交代される。このほか、無線電子タグ１３は、さらに無線周波数識別モジュール（ＲＦＩＤ）または光センサ（ｐｈｏｔｏ ｓｅｎｓｏｒ）を追加して、各売り場などに適用すれば、商品の調達に便利することができる。

図５と６に示した、本考案の電子タグの時分割制御システム実施例２のブロック図と配置図を参照して説明する。同図において、電子タグの時分割制御システム２は、サーバーホスト２１、ゲートウェイデバイス２２、複数のルータ装置２３と、無線電子タグ２４と、を備える。

サーバーホスト２１は、サーバー処理モジュール２１１、サーバーデーターベースモジュール２１２と、メッセージ伝送モジュール２１３と、を有する。サーバーデーターベースモジュール２１２は、時分割制御プロセス２１２１と、表示情報の更新メッセージ２１２２を保存し、メッセージ伝送モジュール２１３より時分割制御信号２１３１を伝送する。

ゲートウェイデバイス２３は、無線方式によりサーバーホスト２１に接続していて、時分割制御信号２１３１と表示情報の更新メッセージ２１３２の受信と発信に備える。

本実施例と実施例１と異なる点は、データー更新時間を短縮するため、ゲートウェイデバイス２２の下に、ルータ装置２３が設置されている。ルータ装置２３は、ゲートウェイデバイス２２と無線方式により接続されている。無線電子タグ２４は、それぞれ対応するルータ装置２４と無線方式により接続されている。ルータ装置２３は、データパケットのルートパスを検索、構築及び修復し、データパケットの転送に備える。本実施例において、ルータ装置２３は、対応するゲートウェイデバイス２２が伝送した時分割制御信号２１３１を受信し、ゲートウェイデバイス２２がサーバーホスト２１によって転送された表示情報の更新メッセージ２１２２を受信する。

無線電子タグ２４は、それぞれ対応するルータ装置２３と無線方式により接続されている。本実施例において、無線電子タグの構造及び機能は、実施例１と同じであるため、ここでの説明を省略する。

本実施例において、ルータ装置２３は、対応する無線電子タグ２４のみに時分割制御信号２１３１と表示情報の更新メッセージ２１２２などのパケットデータを伝送するが、異なるグループのルータ装置２３は互いに信号のやりとりがないため、ゲートウェイデバイス２２の帯域負荷を大幅に軽減することができ、ネットワーク上のパケット衝突及び干渉の機会を少なくすることができる。このほか、サーバーホスト２１より伝送するパケット信号は、各ルータ装置２３グループに割り当てされた無線電子タグ２４に対して、相応の時分割制御信号２１３１を伝送することにより、同じルータ装置２３によって構築されたネットワークグループの無線電子タグ２４を待機モードにして置き、他のルータ装置２３によって構築されたネットワークグループの無線電子タグ２４を休眠モードにして置くことで、電気消費を軽減する。各ルータ装置２３さらに、バックアップ用のルータ装置（図示しない）を設置して、ルータ装置２３が故障または保守のとき、対応の無線電子タグ２４を正常に信号の受信と発信させ、ネットワーク全体の安定性を維持する。

図７に示した、本考案の電子タグの時分割制御システムの実施例３の配置図を参照して説明する。電子タグの時分割制御システム３は、サーバーホスト３１、複数のゲートウェイデバイス３２と、複数の無線電子タグ３３と、を備える。

本実施例において、サーバーホスト３１、ゲートウェイデバイス３２および無線電子タグ３３の構造と機能は、実施例１と同じであるため、ここでの説明を省略する。

本実施例と実施例１と異なる点は、無線電子タグ３３の数が非常に膨大（約数１０万個）のとき、複数のゲートウェイデバイス３２によってネットワークセグメントの区切りを行うことにより、異なるネットワークセグメントにある無線電子タグ３３は互いに干渉しなくなる。かつサーバーホスト３１は、異なる複数のゲートウェイデバイス３２に対して、時分割制御信号を伝送し、各ゲートウェイデバイス３２に割り当てられたた無線電子タグによって構築したネットワークグループの待機モードと休眠モードをそれぞれ制御し、ネットワークの帯域をさらに軽減する。このほか、隣接するゲートウェイデバイス３２は、異なる帯域チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）を選択することができ、パッケット干渉とパケット衝突の機会を軽減し、ネットワークの安定稼働を維持する。

図８に示した、本考案の電子タグの時分割制御システムの実施例４の配置図を参照して説明する。図において、電子タグの時分割制御システム４は、サーバーホスト４１、複数のゲートウェイデバイス２２、複数のルータ装置４２と、複数の無線電子タグ４４と、を備える。本実施例において、サーバーホスト４１、ゲートウェイデバイス４２、ルータ装置４３および無線電子タグ４４の構造と機能は、前述実施例と同じであるため、ここでの説明を省略する。

本実施例と実施例４と異なる点は、無線電子タグ４４の数が非常に多く、かつ一定時間にデーター更新を要求されるときは、各ゲートウェイデバイス４２と複数のルータ装置４３を組み合わせることで、時分割制御信号と表示情報の更新メッセージを伝送し、かつルータ装置４３によって、ネットワークのカーバー領域をさらに拡張し、信号の死角エリアを減少する。

以上に説明したものは、本考案の好ましい実施例であり、本考案の実施範疇に制限を加わるものではない。当技術に熟知する者は、本考案の精神と範疇を逸脱されない、いかなる等効果変化と修飾とも、本考案の実用新案請求範囲に含まれる。

１ 電子タグの時分割制御システム
１１ サーバーホスト
１１１ サーバー処理モジュール
１１２ サーバーデーターベースモジュール
１１２１ 時分割制御プロセス
１１２２ 表示情報の更新メッセージ
１１３ メッセージ伝送モジュール
１１３１ 時分割制御信号
１１３２ 表示情報の更新メッセージ
１２ ゲートウェイデバイス
１３ 無線電子タグ
１３１ 無線伝送ユニット
１３２ 記憶装置
１３２１ 識別コード
１３３ マイクロプロセッサー
１３４ タイミング装置
１３５ 表示スクリーン
１３６ 応答信号
２ 電子タグの時分割制御システム
２１ サーバーホスト
２１１ サーバー処理モジュール
２１２ サーバーデーターベースモジュール
２１２１ 時分割制御プロセス
２１２２ 表示情報の更新メッセージ
２１３ メッセージ伝送モジュール
２１３１ 時分割制御信号
２１３２ 表示情報の更新メッセージ
２２ ゲートウェイデバイス
２３ ルータ装置
２４ 無線電子タグ
３ 電子タグの時分割制御システム
３１ サーバーホスト
３２ ゲートウェイデバイス
３３ 無線電子タグ
４ 電子タグ制御システム
４１ サーバーホスト
４２ ゲートウェイデバイス
４３ ルータ装置
４４ 無線電子タグ

Claims (5)

1. 電子タグの時分割制御システムであって、
   時分割制御プロセスを実行し、時分割制御信号を伝送するサーバーホストと、
   無線方式により、前記サーバーホストに接続し、前記時分割制御信号の受信と発信に備える、少なくとも一つのゲートウェイデバイスと、
   それぞれ前記ゲートウェイデバイスと無線接続を形成する複数の無線電子タグと、を備え、
   前記無線タグに識別コードを保存され、前記時分割制御信号は、前記識別コードに対応し、
   前記無線電子タグが前記時分割制御信号を受信した後、各前記無線電子タグは、前記識別コードに基づき、前記時分割制御信号との照合を実行し、一部の前記無線電子タグを休眠モードに、一部の前記無線電子タグを待機モードにすることで、それぞれに相応した休眠周期を決めることを特徴とする、電子タグの時分割制御システム。
2. 複数のルータ装置をさらに含み、前記ルータ装置は、前記ゲートウェイデバイスと無線方式の接続を形成し、かつ前記無線電子タグは、それぞれ対応の前記ルータ装置と無線方式の接続を形成することを特徴とする、請求項１記載の電子タグの時分割制御システム。
3. 前記無線電子タグが待機モードのとき、所定の時間周期に応答信号を発信し、前記サーバーホストが前記応答信号を受信し、各前記無線電子タグの待機モードまたは休眠モードの判断に備えることを特徴とする、請求項１記載の電子タグの時分割制御システム。
4. 前記無線電子タグは、表示スクリーンを有し、前記サーバーホストより表示信号を伝送し、各前記無線電子タグが待機モードにあるとき、前記無線電子タグが表示メッセージを受信した上、前記表示スクリーンに表示することを特徴とする、請求項１記載の電子タグの時分割制御システム。
5. 前記ゲートウェイデバイスが複数を有するとき、隣接する各前記ゲートウェイデバイスは、それぞれ異なる帯域チャンネルを選択することを特徴とする、請求項１記載の電子タグの時分割制御システム。

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