JP3762881B2

JP3762881B2 - 無線データ通信システムおよび無線子機

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Publication number: JP3762881B2
Application number: JP2001195644A
Authority: JP
Inventors: 正守中原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003018306A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メータ、センサー等の端末機器と端末網制御装置との間で無線通信を行い、端末網制御装置に公衆電話回線等の通信回線を介して接続されたセンター側装置に端末機器からのデータを伝送する無線データ通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
集合住宅のような複数の需要家に設置されているガス、水道、電気等のメータを自動的に検針するテレメータシステムでは、配線の手間を省ける無線データ通信システムが採用される傾向がある。この通信システムは、標準規格ＲＣＲＳＴＤ−Ｔ６７「特定小電力無線局テレメータ用、テレコントロール用およびデータ伝送用無線設備」に準ずるものである。
【０００３】
無線データ通信システムは、図７に示すように、ホストコンピュータ１とこれに接続されたセンター側網制御装置（センターＮＣＵ）２とからなるセンター側装置に、公衆電話回線３等の通信回線を介して端末網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）４が接続され、端末網制御装置４に１つの無線親機５（以下、メイン機と称する）が接続され、無線子機６（以下、サブ機と称する）にマイコンメータ７がそれぞれ接続されて構成される。そして、メイン機５と複数のサブ機６との間では無線通信によるデータ伝送が行われ、端末網制御装置４とセンター側装置との間では通信回線を通じてデータ伝送が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ある特定のサブ機がメイン機と通信を行っている場合、または通信を開始しようとする場合に、他のサブ機では、各サブ機から電波が出されていないかチェックするキャリアセンスを行っているが、特定のサブ機からの送信電波を他のサブ機が受信していなければ、他のサブ機は同一チャンネルでも無線通信が可能と判断し、複数のサブ機が同時に同一チャンネルでメイン機宛に送信を行うことになる。
【０００５】
このような場合、メイン機では、複数の電波が受信され、受信した信号が互いの干渉によりつぶれ、各サブ機からの信号を正常に受信できなくなる。いわゆる隠れ端末問題により、通信エラーが多発し、システムの通信効率を著しく低下させていた。
【０００６】
したがって、サブ機の増加に伴い、無線の通信エラーも増加し、システムの運営効率が著しく低下することになる。また、１つのメイン機と複数のサブ機により１つのグループが構成されるが、複数のグループが隣り合って形成されていると、隣接するグループからの電波によっても同じ現象が発生することがあり、グループの増加によっても隠れ端末問題による通信効率の低下を招く。
【０００７】
特に、小電力無線局による通信システムでは、無線局の電源として電池が使用され、無線通信を行っていないときには、省電力化のために一定間隔で短時間だけ受信する間欠受信を行って、他のサブ機の通信を監視している。そのため、他のサブ機からの電波を検出できない可能性が高くなり、隠れ端末問題の発生が顕著となる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑み、隠れ端末による通信エラーが発生したときに、通信すべき特定のサブ機と確実に無線通信を行えるようにして、サブ機やグループが増加した場合においても安定した無線通信を行うことができる無線データ通信システムの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による課題解決手段は、センター側装置に通信回線を介して接続された端末網制御装置と、端末網制御装置に接続された無線親機（メイン機）と、端末機器に接続された複数の無線子機（サブ機）とから無線データ通信システムが構成されており、メイン機からの信号を受信した特定のサブ機がメイン機に信号を送信したが、メイン機がこのサブ機からの信号を受信できないとき、メイン機は、特定のサブ機との無線通信が可能となるように指向性の可変なアンテナの指向性を制御するものである。
【００１０】
これによって、アンテナの指向性が特定のサブ機に向くため、他のサブ機からの信号は受信せず、特定のサブ機からの信号のみを受信する。特定のサブ機から信号を送信しても、隠れ端末である他のサブ機の影響を受けることはなくメイン機はこの信号を受信できる。
【００１１】
アンテナの指向性制御を行うために、メイン機は、各サブ機の設置されている方向等の情報である指向性データを記憶している。この指向性データに基づいてアンテナの指向性を変化させ、特定のサブ機に対してアンテナの指向性が向くようにする。
【００１２】
他の課題解決手段として、メイン機からの信号を受信した特定のサブ機がメイン機に信号を送信したが、メイン機がこのサブ機からの信号を受信できないとき、メイン機は、特定のサブ機を指定するデータを含む選択信号をすべてのサブ機に向けて送信するものである。
【００１３】
この選択信号に特定のサブ機の識別情報を含めることによって、サブ機を指定することになり、メイン機が通信を行おうとしている特定のサブ機を他のサブ機に知らしめるという効果を有する。そのため、指定されたサブ機のみがメイン機との通信を行うことができ、他のサブ機は信号の送信を行わず、隠れ端末の影響を排除できる。
【００１４】
そして、特定のサブ機とメイン機との通信が終了したとき、送信を保留していた他のサブ機は、メイン機に送信を開始するようにする。これによって、特定のサブ機とメイン機との通信中は、他のサブ機は、通信内容の監視だけを行い、再送信等の不要な動作を行わないので、無駄な電力消費をなくすことができる。他のサブ機は、両者の通信が終了したことを通信内容から認識すると、送信を開始できるので、通信の待ち時間を最小限に留めることができる。したがって、通信システムとしての通信効率が向上する。
【００１５】
また、特定のサブ機がメイン機に信号を送信して、メイン機がこの信号を受信できないとき、メイン機からの応答がなく、複数のサブ機がメイン機に送信していることが考えられる。このような場合、サブ機は、メイン機に対して他のサブ機と異なるタイミングで再送信を行うものである。再送信のタイミングは、各サブ機に対してユニークな値に基づいて決定すればよく、例えばサブ機の識別符号等のサブ機固有の情報を利用する。
【００１６】
これによって、複数のサブ機が再送信を行うとき、互いの再送信のタイミングは異なるので、電波の干渉が発生することはなく、メイン機は隠れ端末に影響を受けることなく、各サブ機からの信号を正常に受信することができ、通信効率が向上する。しかも、サブ機は再送信の回数を少なくでき、無駄な電力消費をなくすことができる。
【００１７】
ところで、１つのメイン機と複数のサブ機により１つのグループが形成されるが、グループ同士が隣接していると、サブ機が他のグループのメイン機からの信号を受信することがある。これが隠れ端末となって、自グループのメイン機からの信号を受信できなくなる。このような場合、サブ機は、他グループのメイン機あるいは自グループのメイン機に他のグループと通信が干渉し合っていることを知らせる注意信号を送信するようにする。
【００１８】
これによって、注意信号を受信したメイン機は、無線チャンネルを変更する、通信のタイミングをずらす等の互いの通信が干渉しないような対策を講じて、自グループにおける無線通信を確立させ、隠れ端末の影響を排除できる。
【００１９】
他グループのメイン機に送信する注意信号としては、自グループが使用している無線チャンネルを示す情報を含めておけばよく、この注意信号を受信した他グループのメイン機は、知らされた無線チャンネルとは異なる無線チャンネルを使用するように無線チャンネルの変更を行う。また、自グループのメイン機に送信する注意信号としては、通信が干渉しているグループを示す情報を含めておけばよく、メイン機は、他グループが使用する無線チャンネルの情報を保持していれば、これに基づいて自グループの無線チャンネルを変更すればよい。
【００２０】
以上の課題解決手段を達成するために、メイン機は、各サブ機に応じて指向性を可変できるアンテナと、特定のサブ機からの信号を受信できないとき、該サブ機との無線通信が可能となるようにアンテナの指向性を制御する手段とを備える。
【００２１】
さらに、特定のサブ機に信号を送信して、その応答を受信できないとき、特定のサブ機を指定するデータを含む選択信号をすべてのサブ機に向けて送信する手段を備えておけばよく、自グループを構成しない他グループのサブ機から注意信号を受信したとき、あるいは自グループのサブ機から注意信号を受信したとき、他グループが使用する無線チャンネルとは異なる無線チャンネルに変更する手段を備える。
【００２２】
指向性を可変できるアンテナとしては、アダプティブアレイアンテナ等の可変指向性アンテナを用いれば、電気的に指向性を制御できる。あるいは、指向性アンテナを用いてもよく、アンテナを機械的に可動することにより、指向性を変化させることができる。
【００２３】
一方、サブ機は、メイン機からの特定のサブ機を指定するデータを含む選択信号を受信したとき、この指定に該当する場合にはメイン機に信号を送信して応答する手段と、該当しない場合には応答せず、受信状態を維持する手段と、待機状態中に他のサブ機とメイン機との通信が終了したことを表す信号を受信したとき、メイン機宛に信号を送信する手段とを備える。
【００２４】
さらに、メイン機に信号を送信して、応答がないとき、他のサブ機とは異なる固有値に基づいて設定された所定の間隔で再送信する手段と、自グループを構成しない他グループのメイン機からの信号を受信したとき、他グループのメイン機あるいは自グループのメイン機に互いのグループの通信が干渉し合っていることを知らせる注意信号を送信する手段を備える。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の無線データ通信システムの一実施形態である無線テレメータシステムの全体的な構成は、図７に示す構成と同じであるので、通信システム全体の説明は省略する。
【００２６】
図１に本システムを構成する無線親機（メイン機）５およびメータ７、センサー等の端末機器に接続された無線子機（サブ機）６を示す。メイン機５は、アンテナ１０、無線制御ユニット１１、マイコンからなる制御装置１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、不揮発性メモリ１５、電池１６、Ｔ−ＮＣＵ用インターフェース１７を備え、端末網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）４に接続されている。
【００２７】
無線制御ユニット１１は、サブ機６とアンテナ１０を介して信号の送受信を行う。不揮発性メモリ１５には、識別符号等の無線通信に必要な情報が記憶されており、制御装置１２は、これらの情報に基づいてグループ内のサブ機６との無線通信を行う。また、制御装置１２は、時計やタイマー機能を有している。なお、サブ機６もメイン機５と同じ構成とされ、メータ用インターフェース１８を介してメータ７、センサー等の端末機器が接続されている。
【００２８】
一般的にメイン機５とサブ機６の電源には、接続される端末網制御装置４やメータ７の電源が電池であることから、電池１６が用いられる。そのため、無線通信を行っていない待機中は省電力動作が実行されており、一定間隔で短時間だけ受信動作を行って、メイン機５や他のサブ機６からの電波を監視する間欠受信動作を行う。
【００２９】
間欠受信動作から受信や送信を続ける連続動作に移行するのは、起動要求信号（起動要求電文）を送信あるいは受信した場合であり、再び間欠受信動作となるのは、無線通信の終了を示す終了信号（終了電文）を送信または受信するか、あるいは相手局からの応答が一定時間ない場合である。
【００３０】
無線通信時の一般的なシーケンスを図２に示す。これは、メイン機から起動要求電文を送信した場合であり、間欠受信動作中のメイン機５は、端末網制御装置４からサブ機６に伝送すべきデータを受信すると、このデータを含む起動要求電文を送信すると同時に間欠受信動作から連続動作に移行する。一方、間欠受信動作中に起動要求電文を受信したサブ機６は連続動作に移行し、起動要求電文中に含まれる送信元ＩＤや送信先ＩＤ等の確認を行い、自分宛のデータであると判断した場合に受信した電文のデータをメータ７に送信する。以降はメータ７と端末網制御装置４との間で連続的な通信が可能となる。
【００３１】
そして、連続動作中にあるメイン機５が端末網制御装置４から終了を示すデータを受信した場合、サブ機６にこの受信データを含んだ終了要求電文を送信し、間欠受信動作に移行する。終了要求電文を受信したサブ機６も電文中のデータをメータ７に送信する一方で間欠受信動作へと移行する。サブ機６から起動要求を行う場合も図３に示すように、同様のシーケンスで行われる。
【００３２】
電文の基本的なフォーマットを図４の（Ａ）に示す。電文は、送信するデータを含むデータ部と、受信側で正確にデータ部が読めるように付加される無線ヘッダー部とから構成される。無線ヘッダー部には、受信タイミングを示すビット同期およびフレーム同期と、誰が誰に対して送信したものかを示すメイン機の識別符号、送信元ＩＤおよび送信先ＩＤとが含まれている。
【００３３】
ここで、メイン機５のアンテナ１０は、指向性を可変できるものであればよく、公知の可変指向性アンテナが用いられる。可変指向性アンテナとしては、例えばアダプティブアレイアンテナがあり、アンテナの受信信号に応じて指向性ビームが任意の方向に、ヌル点が妨害波の方向に向くようにすることにより、指向性を変化させることができる。したがって、制御装置１２により、特定の方向に指向性ビームを形成するような制御を行うと、その方向にあるサブ機６との間で他の電波の干渉を受けずに送受信を行うことができる。また、可変指向性アンテナは、全方向をくまなくカバーするように無指向性にもすることができる。なお、サブ機６のアンテナ１０は、無指向性あるいは指向性アンテナのいずれでもよく、さらには可変指向性アンテナであってもよい。
【００３４】
メイン機５では、各サブ機６に合わせて指向性を制御するために必要な指向性データを不揮発性メモリ１５に保存している。この指向性データは、各サブ機６がどの方向に設置されているかを示す情報であり、メイン機５がサブ機６からの信号を受信したときに自動的に収集される。なお、一度指向性データを作成すると、サブ機６の位置が変更されることはめったにないので、データを更新する必要はないが、定期的にあるいは随時更新するようにしてもよい。
【００３５】
指向性データを作成するための方法を具体的に説明する。メイン機５は、受信電波の強さ（受信感度）を検出する受信検出器を備えており、制御装置１２は、受信検出器からの出力により、サブ機６が設置されている方向を判断する。すなわち、メイン機５がサブ機６からの電波の受信を開始すると、受信電波の強さ（受信感度）を測定し始め、最も受信感度がよい方向を見つけるようにアンテナ１０の指向性を変化させる。信号を正常に受信できたとき、いずれのサブ機６から送信されたのかを電文中のＩＤにより判断して、受信感度が最も高かったときの方向データをサブ機６のＩＤに関連づけて、サブ機６の方向を記憶していく。これを各サブ機６に対して必ず一度は行い、各サブ機６が設置されている方向の情報を収集して、指向性データとして不揮発性メモリ１５に保存する。
【００３６】
次に、メイン機５の通信動作を図５に基づいて説明する。通常、間欠受信動作中のメイン機５は、全てのサブ機６からの電波を受信可能なように、アンテナ１０を無指向性にして、指向性を広くしている。ここで、端末網制御装置４があるメータ７を検針するといったような場合、メイン機５が端末網制御装置４から特定のサブ機６への通信要求を示すデータを受信すると、全方向に向けて特定のサブ機６を指定するデータを含む起動要求電文を送信する。その後、特定のサブ機からの応答を待つために連続受信動作に切り換わり、予め定められた規程時間だけ受信動作を行う（ステップ５０、５１）。
【００３７】
間欠受信動作中のサブ機６は、メイン機５からの電文を受信すると、連続受信動作に移行し、受信した電文中のデータから自己宛かどうか判断する。自己宛でないときは、再び間欠受信動作に移行する。自己宛の場合、サブ機６は受信した旨の信号をメイン機５に向けて送信する。メイン機５が、特定のサブ機６からの応答信号を正常に受信すると、そのまま通信を継続して、メータ７と端末網制御装置４との間でデータ伝送を行う。
【００３８】
規定時間が経過しても特定のサブ機６からの信号を正常に受信できない場合、電波が特定のサブ機６に届いていないか、あるいは隠れ端末の存在によって他のサブ機６との電波が干渉している可能性がある。そこで、メイン機５は、特定のサブ機６に対する指向性データが記憶されているか確認する（スッテプ５２）。指向性データが記憶されていた場合には、指向性データに基づいて特定のサブ機６の方向にアンテナ１０の指向性を合わせる（ステップ５３）。指向性データが記憶されていない場合は、メイン機５はエラー処理を行う。例えば、しばらく時間をおいてから再度送信を試みる、あるいは端末網制御装置４に通信が不成立であることを通知する。
【００３９】
メイン機５は、アンテナ１０の指向性を制御した後、同一データを再送信して（ステップ５４）、受信状態となる。これにより、メイン機５から特定のサブ機６の方向に向けて信号が送信されることになり、またこの方向以外からの電波は受信しないようになる。そのため、メイン機５と特定のサブ機６との間で無線通信を確立できる可能性が非常に高くなる。
【００４０】
この信号を受信したサブ機６は、メイン機５に応答信号を送信する。メイン機５が、この応答信号を正常に受信すると、通信を継続して、次の処理を行う。このとき、規定時間が経過しても、サブ機６からの応答信号を正常に受信できなければ、サブ機６の故障といった他の原因が考えられるので、通信を続行せず、エラー処理を行う（ステップ５５、５６）。
【００４１】
以上のように、メイン機５が特定のサブ機６からの受信を規定時間内にできないときに限り、アンテナ１０の指向性の変更を行うことにより、隠れ端末の影響を排除して、無線通信を行えるようにする。したがって、メイン機５やサブ機６が再送信を繰り返して行ったり、あるいは連続受信動作を不必要に続けることを防止でき、電池１６の消耗を最小限に留めることができるとともに、他のサブ機６が隠れ端末となっていたとしても良好な通信が可能となる。
【００４２】
ところで、各サブ機６では、メイン機５の識別符号とＩＤが不揮発性メモリ１５に記憶されているので、受信した電文のデータから自己が属するグループのメイン機５からの電文か否か判断可能である。これにより、自己宛の電文を受信したサブ機６は、メイン機５に対して応答信号を送信する。
【００４３】
メイン機５が、サブ機６からの応答信号に対する連続受信動作中のとき、電波の到来を示すキャリアセンスレベルにより電波を受信していることは確認できるが、有効なデータを規定時間以内に受信できないことがある。なお、メイン機５のアンテナ１０は、無指向性になっている。
【００４４】
このような場合、メイン機５は、自己が管理するグループに属する全てのサブ機６に向け、特定のサブ機６を指定する選択信号を送信する。すなわち、メイン機５では、電波が到来しているがデータを正常に受信できないのは複数のサブ機６が同時に送信しているためであると想定し、指定したサブ機６からの送信を待っていることを他のサブ機６に知らしめるために選択信号（選択電文）を各サブ機６に向けて送信する。
【００４５】
この選択電文の内容を図４の（Ｂ）に示す。選択電文は、無線ヘッダー部とデータ部とから構成され、無線ヘッダー部の識別符号と送信元ＩＤにはメイン機５のものが挿入され、送信先ＩＤにはグループに属する全てのサブ機６を対象とすることを意味するＩＤ、例えばオール０が挿入され、データ部には選択したサブ機６を示すＩＤがデータとして挿入される。
【００４６】
メイン機５は、選択電文を送信後、再び受信状態となる。このとき、複数のサブ機６が同時に送信していれば、それらは次に連続受信動作を行うため、メイン機５からの選択電文を受信することができる。メイン機５からの選択電文を受信したサブ機６は、データ部に挿入されたＩＤが自己のＩＤと一致するか否か判断する。一致している場合、該当するサブ機６は信号を再送信する。不一致の場合、サブ機６は再送信せず、連続受信動作に移行する。メイン機５は、指定したサブ機６からの信号を受信することができ、特定のサブ機６のみと通信可能となる。
【００４７】
ここで、非該当となった他のサブ機６は、送信を一時保留した状態にあり、受信動作を行うことにより、メイン機５から特定のサブ機６に向けた電文を監視している。これは、選択電文のデータにより指定されたサブ機６を認識しているため、通信の監視が可能となる。
【００４８】
メイン機５とサブ機６との通信を終了するとき、メイン機５から終了データを含んだ電文が送信される。監視中にある他のサブ機６は、受信した電文中に終了データが含まれていることを確認すると、予め定めた時間経過後に起動要求信号をメイン機５に向けて送信し、保留状態にある電文を送信する。
【００４９】
このように、複数のサブ機６が同時に送信を行って、メイン機５が信号を正常に受信できない状態となった場合、特定のサブ機６との通信を優先させて行い、通信終了後に隠れ端末となってしまった他のサブ機６が続いて通信を行える。したがって、送信を保留しているサブ機６は、最小時間で目的の電文をメイン機５に送信可能となり、再送信の動作を行う必要がなくなり、電池１６の消費を減らすことができる。
【００５０】
また、隠れ端末が存在するときの対策として、上記のようにメイン機５が選択電文を送信する方法の代わりに、以下のような方法でも対処することができる。すなわち、通常メイン機５あるいはサブ機６は、送信した電文に対する相手局からの応答信号が規定時間以内にない場合、ある一定間隔で再送信の動作を行う。隠れ端末が存在する場合は、他のサブ機６も同一間隔で再送信を行うため、互いの電波が干渉し合って、これらを受信したメイン機５では有効な通信にならない。
【００５１】
そこで、あるサブ機６が電文を送信したが、メイン機５からの応答信号が規定時間以内にない場合は、複数のサブ機６が送信していると推定し、再送信のタイミングを変更する。具体的には、再送信の間隔をその回数によって変化させる。例えば再送信回数を５回とする場合、１回目の再送信は最初の送信の１秒後、２回目の再送信は２秒後、３回目の再送信は３秒後といったように再送信の間隔を変化させる。
【００５２】
すなわち、あるサブ機６が送信を行ったが、メイン機５からの応答が規定時間内になかったため１回目の再送信を行う。このとき、他のサブ機６がメイン機５に送信を開始すると、互いの干渉によりメイン機５では正常に受信できないため、他のサブ機６に対しても応答が規定時間以内にない。先に送信動作を行っていたサブ機６においては、２回目の再送信となるため２秒後に送信され、後に発信動作を行った他のサブ機６は１回目の再送信であるため１秒後に再送信される。
【００５３】
このように、複数のサブ機６からの送信が重なって、隠れ端末の問題が発生しても、各サブ機６の送信タイミングを調整して、再送信を行うことにより、各サブ機６からの電波が干渉し合うことを防止でき、メイン機５では有効的にデータ通信が可能となるとともに、各サブ機６では送信動作の回数を減らすことができ、電池１６の消耗を低減できる。
【００５４】
しかしながら、複数のサブ機６が同時に送信を行った場合、上記のように再送信の回数に基づいて再送信の間隔を変化させたとしても、再送信の回数は同じであるので、各サブ機６の再送信の間隔も同じとなり、再送信が有効となり得ない。そこで、再送信のタイミングの変更を各サブ機６固有の情報に基づいて決定する。
【００５５】
固有の情報とは、サブ機６に割り与えられているＩＤである識別符号等を利用する。例えば、あるサブ機６の識別符号が“０１２３４５６７８９００１”であり、他のサブ機６の識別符号が“０１２３４５６７８９００５”である。これらのサブ機６が同タイミングで送信動作を行ったとすると、メイン機５では信号を正常に受信できないため応答しない。各サブ機６は再送信を行うが、再送信の回数と再送信の間隔を上記と同じとすると、各サブ機６は、１回目の再送信を１秒後に動作するようにまずセットする。ここで、各識別符号の下１桁の数字に応じて秒単位で遅延させるとすると、識別符号の下１桁が“１”であれば１秒の遅延をかけるため、１回目の再送信は１＋１＝２秒後となり、下１桁が“５”であれば遅延時間は５秒であるため、１回目の再送は１＋５＝６秒後となる。2回目の再送信は、それぞれ３秒後、７秒後となる。
【００５６】
このように、複数のサブ機６が同時に送信を行っても、再送信のタイミングはそれぞれのサブ機６固有の情報に応じて異なるように調整されるので、各サブ機６が同時に再送信することがなくなり、メイン機５では各サブ機６との有効な通信状態を確保することができる。また、各サブ機６は送信動作の回数を減らすことができ、電池１６の消費を低減できる。
【００５７】
次に、無線テレメータシステムでは、１つのメイン機５が複数のサブ機６を管理して、１つのグループを形成している。例えば、複数の集合住宅が立ち並んでいるような場合、複数のグループが隣接して形成されることになり、サブ機６は他のグループのエリア内に入ることがある。そうすると、このサブ機６は、自己のグループのメイン機５だけでなく、他のグループのメイン機５からも電波を受信する可能性がある。２つのグループが同じ無線チャンネルあるいは隣接する無線チャンネルを使用していると、同時に２つのグループからの信号を受信したサブ機６では、信号が干渉して正常に受信できなくなる。すなわち、他のグループのメイン機５が隠れ端末になり、サブ機６での受信が不可能となる場合が有り得る。
【００５８】
そこで、サブ機６は、他のグループのメイン機５からの信号を受信した場合、このメイン機５にお互いのグループの通信が干渉し合っていることを知らせる注意信号を送信する。注意信号としては、自グループが使用している無線チャンネルのデータを含むチャンネル選択電文である。チャンネル選択電文では、図４の（Ｃ）に示すように、送信元ＩＤに、チャンネル選択電文であることを示す値、例えばオール０が挿入され、送信先ＩＤに、他のグループのメイン機５のＩＤが挿入され、データ部に、使用している無線チャンネルが挿入される。
【００５９】
このときのサブ機６の動作を図６に基づいて説明する。間欠受信動作中のサブ機６が電文を受信する（ステップ９０）と、自グループのメイン機５からのものかをチェックする（ステップ９１）。目的とするメイン機５からの場合、自己宛の電文か否かをチェックする（ステップ９３）。自己宛であった場合は、電文を取り込み、次の処理を行い、自己宛でない場合には再度間欠受信動作となる。
【００６０】
一方、受信した電文が自グループのメイン機５からでなく他グループのメイン機５からであれば、今後の通信において互いのグループの無線通信が干渉し合う可能性があるため、他グループのメイン機５に向けてチャンネル選択電文を送信する（ステップ９２）。ここで、受信した電文より、他グループのメイン機５の送信元ＩＤが判明するので、このメイン機５に電文を送信すればよい。
【００６１】
一方、他グループのメイン機５がチャンネル選択電文を受信した場合、このメイン機５は、送信元ＩＤがオール０であることから注意信号であると理解でき、識別符号から自グループのサブ機６か否かが判断できる。自グループに属さないサブ機６からの送信であった場合には、電文中のデータから他グループと干渉する無線チャンネルを判断できる。
【００６２】
そこで、メイン機５は、他の無線チャンネルを使用するように自グループの各サブ機６に無線チャンネル変更の指示を出し、使用する無線チャンネルを切り替える。これによって、隣接するグループが存在しても互いに異なる無線チャンネルを使用するので、電波の干渉がなくなり、隠れ端末による影響をなくすことができ、良好な無線通信環境が得られる。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。上記実施形態では、隠れ端末の問題解決に対して、アンテナの指向性制御、選択信号の送信、再送信タイミングの変更、注意信号の送信といった方法を挙げたが、これらをそれぞれ単独で実施してもよく、あるいは任意に組み合わせて実施してもよい。そのため、メイン機およびサブ機は、上記の方法を実行するための手段を全て備えているのが好ましいが、必要な手段だけを備えていても隠れ端末の問題に対処できる。
【００６４】
メイン機の可変指向性アンテナには、フェーズドアレイアンテナを用いてもよく、給電位相を変えることによって指向性を変化させることができる。あるいは、指向性アンテナを用いてもよく、この場合指向性制御としては、アンテナを任意の方向を向くように回転させる駆動装置を設け、この駆動装置を制御装置により制御して、アンテナの指向性を変化させる。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、隠れ端末の影響によって通信エラーが発生した場合、メイン機のアンテナの指向性を制御することにより、他のサブ機からの信号を受信せず、特定のサブ機からの信号のみを確実に受信することができる。また、メイン機から選択信号を送信することにより、他のサブ機は送信を保留するので、特定のサブ機のみが信号の送信を行うことができ、メイン機はサブ機からの信号を受信できる。さらに、複数のサブ機からの送信が重なり合った場合、各サブ機の再送信するときのタイミングを異なるように設定しておくことにより、サブ機とメイン機との一対一の通信を確立できる。さらにまた、隣接するグループの間において、サブ機が注意信号を送信することにより、他グループからの通信の干渉をなくして、サブ機は自グループのメイン機からの信号を受信することができる。
【００６６】
このように、隠れ端末の影響を排除できるので、確実にメイン機とサブ機との間で無線通信を行うことができ、隠れ端末の存在により無線通信が不通となる状態を最小限でき、通信の効率が向上する。したがって、サブ機やグループが増加しても、通信エラーの少ない安定した無線通信を行うことができ、信頼性の高い通信システムを構築することができる。
【００６７】
また、通信の待ち時間や不要な動作を低減できることにより、メイン機やサブ機が電池で駆動される場合、電池の消耗を抑制でき、電池の長寿命化を図れる。したがって、本通信システムは、テレメータシステム、テレコントロールシステム等の小電力無線通信の用途に適した通信システムとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線データ通信システムのメイン機およびサブ機の構成を示すブロック図
【図２】メイン機から起動要求を行ったときの通信シーケンス
【図３】サブ機から起動要求を行ったときの通信シーケンス
【図４】電文のフォーマットを示す図であり、（Ａ）は基本的な電文、（Ｂ）は選択電文、（Ｃ）はチャンネル選択電文
【図５】アンテナの指向性を変化させるときのメイン機の動作フローチャート
【図６】他グループとの通信の干渉を防ぐためのサブ機の動作フローチャート
【図７】無線データ通信システムの全体構成図
【符号の説明】
４端末網制御装置
５無線親機（メイン機）
６無線子機（サブ機）
７メータ
１０アンテナ
１１無線通信ユニット
１２制御装置
１５不揮発性メモリ
１６電池

Claims

センター側装置に通信回線を介して接続された端末網制御装置に無線親機が接続され、端末機器に接続された複数の無線子機が前記無線親機との間で無線通信によりデータ伝送を行う無線データ通信システムであって、特定の無線子機が無線親機に信号を送信して、該無線親機が前記特定の無線子機からの信号を受信できないとき、該無線子機は、応答のない前記無線親機に対して他の無線子機と異なるタイミングで再送信を行うことを特徴とする無線データ通信システム。
再送信のタイミングは、各無線子機固有の情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の無線データ通信システム。
無線親機は、特定の無線子機からの信号を受信できないとき、前記特定の無線子機を指定するデータを含む選択信号をすべての無線子機に向けて送信し、選択信号を受信した無線子機のうち、該当する特定の無線子機は無線親機に送信を行い、該当しない無線子機は送信を行わないことを特徴とする請求項１または２記載の無線データ通信システム。
特定の無線子機と無線親機との通信が終了したとき、他の無線子機は、無線親機に送信を開始することを特徴とする請求項３記載の無線データ通信システム。
端末機器に接続され、センター側装置に通信回線を介して接続された端末網制御装置の無線親機と無線通信によりデータ伝送を行う無線データ通信システムの無線子機であって、前記無線親機からの特定の無線子機を指定するデータを含む選択信号を受信したとき、この指定に該当する場合には前記無線親機に信号を送信して応答する手段と、該当しない場合には応答せず、受信状態を維持する手段と、他の無線子機と無線親機との通信が終了したことを表す信号を受信したとき、前記無線親機宛に信号を送信する手段とを備えたことを特徴とする無線データ通信システムの無線子機。
無線親機に信号を送信して、該無線親機からの応答がないとき、所定の間隔で再送信する手段を備え、再送信の間隔は、他の無線子機とは異なる固有値に基づいて設定されたことを特徴とする請求項５記載の無線データ通信システムの無線子機。
自グループを構成しない他グループの無線親機からの信号を受信したとき、他グループの無線親機あるいは自グループの無線親機に他のグループと通信が干渉し合っていることを知らせる注意信号を送信する手段を備え、前記注意信号は、自グループが使用している無線チャンネルを示す情報を含むことを特徴とする請求項５または６記載の無線データ通信システムの無線子機。