JP3973092B2 - 無線ネットワークシステムおよび無線通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ネットワークシステムおよびこのネットワークにおける無線通信方法に係り、特に、ISM（Industry Science Medical）バンドを利用して近距離通信を行う車両用インターコムに好適な無線ネットワークシステムおよび無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二輪車に乗車している乗員同士での会話を可能とするために、乗員のヘルメットにスピーカ、マイクおよび携帯無線端末から構成されるヘッドセットを装備して通話できるようにした通信システム（インターコム）が、たとえば実開昭６２−１５５５３５号のマイクロフィルムに開示されている。また、車両側に中継用の車載無線端末を搭載し、同一車両に乗車する乗員同士や、異なる車両の乗員同士がヘッドセットを利用して通話する際、前記車載中継装置を経由するようにした技術が、特開２００１−１４８６５７号公報に開示されている。ここでは、インターコムの無線通信規格としてBluetooth（ブルー・トゥース）が採用されている。
【０００３】
ブルー・トゥースは、２．４GHzのISMバンドを利用した短距離無線通信規格の一つであり、主としてパーソナル・コンピュータと、プリンタやモデム、キーボード等の周辺機器との間や、携帯電話機とパーソナル・コンピュータとの間を接続するために使用される。ブルー・トゥースを使用すると、各機器間を接続するケーブルを不要にできることから、各種機器の使い勝手を大幅に向上させることができる。ブルー・トゥースの送信出力には３つのクラスがある。クラス１が最大１００ミリワット（最大伝送距離１００ｍ）、クラス２が最大２．５ミリワット、クラス３が最大１ミリワット （最大伝送距離１０ｍ）である。
【０００４】
ブルー・トゥース の対応機器は、周波数ホッピング・パターンを決定するマスタと、それに従う最大７台のスレーブとに分類される。マスタとスレーブとで構成される無線ネットワークはピコネットと呼ばれ、マスタは同時に他のピコネットのスレーブになることができる。この機能を利用して複数のピコネットを数珠つなぎにすることで、さらに大きな無線ネットワークシステムを構成する技術も提唱されている。このようなネットワークはスキャッタネットと呼ばれ、現在では未だに構想段階である。
【０００５】
次いで、図６，７を参照して、２台の車両Ａ，Ｂに分乗している４人の乗員がインターコムを利用して通信する形態の一例を説明する。
【０００６】
各乗員が着用するヘルメットには、マイク１、スピーカ２および電波式の携帯無線端末３が装備されている。各車両Ａ，Ｂには、前記携帯無線端末３と無線通信する車載中継装置４が設置されている。前記携帯無線端末３はバッテリ駆動され、中継装置４は車載バッテリ５から給電される。
【０００７】
このような構成において、同一車両の乗員同士、すなわち運転者と同乗者とが通信する場合、図６の第１形態では、運転者の音声がマイク１で検知され、音声信号に変換されて携帯無線端末３へ有線で転送される。運転者端末３adは、自車両の中継装置４ａを介して同乗者端末３apと通信する。
【０００８】
また、異なる車両の乗員同士が通信する場合、例えば車両Ａの運転者端末３adから送出された電波は自車両の中継装置４ａで受信され、ここで中継されて再送出される。中継装置４ａから送出された電波は、同乗者端末３apで受信されると同時に、車両Ｂの運転者および同乗者の各携帯端末３bd，３bpで受信される。車両Ｂの運転者端末３bdから送出された電波は、自車両の中継装置４ｂで受信され、ここで増幅されて再送出される。中継装置４ｂから送出された電波は、同乗者端末3bpで受信されると同時に、車両Ａの運転者および同乗者の各携帯端末３ad，３apで受信される。
【０００９】
図７の第２形態では、同一車両の乗員同士の通信形態は前記第１形態と同じであるが、車両Ａの乗員と車両Ｂの乗員との通信が、全て各車両の中継装置４ａ，４ｂを介して行われる点で、上記した第１形態と異なっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
携帯無線端末を各乗員のヘルメットに装着する場合、その電源を車両側から供給しようとすると、車両と乗員のヘルメットとを接続する配線が必要となってしまうので、電池を電源とする構成が考えられる。この場合、電池による長時間駆動を可能とするためには消費電力を低く抑える技術が重要となる。
【００１１】
ブルー・トゥースのピコネットには「スニフモード(Sniff Mode)」と呼ばれる省電力モードが用意されているが、スニフモードへはスレーブのみが移行でき、マスタは移行できない。したがって、マスタとして動作する端末のバッテリ力のみが、スレーブとして動作する他の端末のバッテリよりも早く消耗する傾向がある。
【００１２】
そして、マスタがバッテリ残容量の不足により動作不能状態に陥ると、他のスレーブも、バッテリ残容量が十分であるにもかかわらず通信不能となってしまう。したがって、上記したインターコムでは、車載バッテリ５から給電される中継装置４をマスタとし、電池駆動の携帯端末３はスレーブとすることが望ましい。
【００１３】
さらに、図６に示した第１の通信形態では、異なる車両Ａ，Ｂの乗員同士が通話しようとする場合、一方の車両の乗員のヘルメットに装着された無線端末は、他方の車両に搭載された中継装置と通信しなければならない。このために、車間距離が１０メートルを超えてしまうことが想定され、送信電力としてクラス１（大電力）が必要となる。したがって、電力消費量が大きくなり、容量の大きなバッテリの搭載を余儀なくされてしまう。
【００１４】
これに対して、図７に示した第２の通信形態では、各乗員のヘルメットに装着された無線端末３は自車両の中継装置４とのみ通信すれば良いので、送信電力としてはクラス２、３（中低電力）程度で十分となる。したがって、電池の小型化や超寿命化が可能になる。
【００１５】
しかしながら、第２の通信形態では、車両Ａの中継装置４ａと各無線端末３ad，３apとで第１のピコネットを構築し、車両Ａの中継装置４ａと車両Ｂの中継装置４ｂとで第２のピコネットを構築し、車両Ｂの中継装置４ｂと各無線端末３bd，３bpとで第３のピコネットを構築しなければならない。
【００１６】
しかしながら、上記したネットワーク構成では、例えば車両Ａの中継装置４ａをマスタとすると、車両Ｂの中継装置４ｂがスレーブとなり、車両Ｂの携帯無線端末３bd，３bpの一方がマスタとなってしまうので、その消費電力を低く抑えることが難しくなってしまう。
【００１７】
また、前記３つのピコネットでスキャッタネットを構築すれば、各端末３，４がマスタおよびスレーブのいずれとしても動作できるものの、スキャッタネットは未だ仕様が確定されていないために、その実現には時間を要する。さらに、スキャッタネットを構築できたとしても、音声通信を行うSCO（Synchronous Connection Oriented）リンクは、一つのブルー・トゥースモジュールあたり最大でも３本しか確立できないので制約が大きくなる。
【００１８】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、携帯端末の電力消費量を抑えながら、スキャッタネットを採用することなく、良好な通信を可能にした無線ネットワークシステムおよび無線通信方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、複数のブルー・トゥース端末により構築される無線ネットワークシステムにおいて、第１および第２ブルー・トゥース・モジュールを搭載し、各ブルー・トゥース・モジュールがマスタ／スレーブとは無関係に有線通信する第１中継装置と、第４ブルー・トゥース・モジュールを搭載した第２中継装置と、第３ブルー・トゥース・モジュールを搭載した少なくとも一つの第１無線端末と、第５ブルー・トゥース・モジュールを搭載した少なくとも一つの第２無線端末とを含む。そして、第１および第３ブルー・トゥース・モジュールが、第１ブルー・トゥース・モジュールをマスタ、第３ブルー・トゥース・モジュールをスレーブとする第１ピコネットを構築し、第２、第４および第５ブルー・トゥース・モジュールが、第４ブルー・トゥース・モジュールをマスタ、第２、第５ブルー・トゥース・モジュールをスレーブとする第２ピコネットを構築することを特徴とする。
【００２０】
上記した特徴によれば、第１中継装置は、その第１ブルー・トゥース・モジュールを用いて第１無線端末と第１ピコネットを構築すると共に、その第２ブルー・トゥース・モジュールを用いて第２中継装置や第２無線端末と第２ピコネットを構築できる。したがって、第１中継装置はスキャッタネットを適用することなく、マスタおよびスレーブの双方として機能することができる。そして、送信電力クラスとして、第１ピコネットに対してはクラス３（低電力）を適用しながら、第２ピコネットに対してはクラス１（大電力）を適用できるので、中継局間の遠距離通信と無線端末の省電力とを両立できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。本実施形態では、前記図７に関して説明した第２形態のように、異なる車両に乗車した乗員同士が自車両の車載中継装置４を介して通話し、同一車両に乗車する乗員同士も自車両の車載中継装置４を介して通話する方式を採用している。
【００２２】
図１は、本発明を適用した無線ネットワークシステムにおいて、一方の車両Ａに搭載される車載中継装置４ａの通信系統の構成を示したブロック図であり、図２は、各乗員のヘルメットに装着される携帯無線端末３（３ad，３ap，３bd，３bp）および他方の車両Ｂに搭載される車載中継装置４ｂの通信系統の構成を示したブロック図である。ここでは、本発明の説明に不用な構成の記述は省略している。
【００２３】
本実施形態では、図１に示したように、車両Ａに搭載される車載中継装置４ａが２つのＢＴモジュールを備え、各ＢＴモジュールがバスを介して相互に有線接続されると共に、それぞれがマスタあるいはスレーブのいずれであるかとは無関係に通信する点に特徴がある。各ＢＴモジュールには、それぞれアンテナＡＴ１，ＡＴ２が接続されている。各乗員のヘルメットに装着される携帯無線端末３および車両Ｂに搭載される車載中継装置４ｂは、図２に示したように、ＢＴモジュールおよびそのアンテナＡＴを一つだけ備えている点で、前記車両Ａの車載中継装置４ａと異なる。
【００２４】
ＣＰＵ３３は、ＲＯＭ３４に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。図１の車載中継装置４ａでは、一つのＣＰＵ３３で２つのＢＴモジュールを制御する。ＲＡＭ３５は、ＣＰＵ３３が各種の処理を実行する際にデータなどを一時記憶するためのワークエリアを提供する。入出力インターフェース３６には、各種の操作スイッチや表示装置が接続される。前記２つのＢＴモジュール、ＣＰＵ３３、ＲＯＭ３４、ＲＡＭ３５およびインターフェース３６は、共通バスを介して相互に接続される。
【００２５】
各ＢＴモジュールは、ＲＦユニット３１およびＢＴチップ３２を主要な構成とする。前記ＢＴチップ３２は、相手端末との間にピコネット内同期を確立する処理や、送受信信号の符号化／復号化処理等を実行する。すなわち、各ＢＴモジュールは送信時に搬送波信号を送信データでデジタル変調し、その被変調搬送波信号を周波数ホッピングによりスペクトラム拡散する。そして、この送信信号を規定値以下の送信出力レベルに増幅した後、アンテナＡＴから通信相手の無線端末に向け送信する。また、通信相手の無線端末から到来した無線信号をアンテナＡＴを介して受信し、これをスペクトラム逆拡散した後にディジタル復調する。
【００２６】
図３は、本発明を適用した無線ネットワークシステムの第１実施形態の構成を模式的に示した図であり、車両Ａの車載中継装置４ａに内蔵された第１BTモジュール▲１▼と、車両Ａの各乗員が装着するヘルメットに装着された携帯無線端末３ad、３apの２つの第３BTモジュール▲３▼とが第１ピコネットを構成する。この第１ピコネットでは、第１BTモジュール▲１▼がマスタ、２つの第３BTモジュール▲３▼がスレーブとして機能し、送信電力としてレベル３の低電力が選択される。
【００２７】
また、本実施形態では、車両Ａの車載中継装置４ａに内蔵された第２BTモジュール▲２▼と、車両Ｂの車載無線端末４ｂに内蔵された第４BTモジュール▲４▼と、車両Ｂの各乗員が装着するヘルメットに装着された携帯無線端末３bd，３bpの各第５BTモジュール▲５▼とが第２ピコネットを構成する。この第２ピコネットでは、第４BTモジュール▲４▼がマスタ、第２、第５BTモジュール▲２▼、▲５▼がスレーブとして機能し、送信電力としてレベル１の大電力が選択される。但し、第５BTモジュール▲５▼は、その出力制御機能を利用して、送信出力をクラス２相当まで制限することにより省電力化を図っている。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、スキャッタネットを採用することなく、各車両に搭載される車載中継装置４ａ、４ｂを、その乗員に装着される携帯無線端末３に対してマスタとして機能させることができるので、携帯無線端末３の消費電力を低く抑えながら、同乗者同士のみならず、異なる車両の乗員間同士の快適な通話が可能になる。
【００２９】
図４は、本発明を適用した無線ネットワークシステムの第２実施形態の構成を模式的に示した図であり、ここでは車両Ａの車載中継装置４ａのみならず、車両Ｂの車載中継装置４ｂも２つのBTモジュール▲４▼、▲６▼を内蔵している。
【００３０】
本実施形態では、車両Ａの車載中継装置４ａが内蔵する第１BTモジュール▲１▼と、車両Ａの各乗員が装着するヘルメットに装着された携帯無線端末３ad，３apの各第３BTモジュール▲３▼とが第１ピコネットを構成する。この第１ピコネットでは、第１BTモジュール▲１▼がマスタ、２つの第３BTモジュール▲３▼がスレーブとして機能し、送信電力としてレベル３の低電力が選択される。
【００３１】
また、本実施形態では、車両Ａの車載中継装置４ａが内蔵する第２BTモジュール▲２▼と、車両Ｂの車載無線端末４ｂが内蔵する第４BTモジュール▲４▼とが第３ピコネットを構成する。この第３ピコネットでは、第４BTモジュール▲４▼がマスタ、第２BTモジュール▲２▼がスレーブとして機能し、送信電力としてレベル１の大電力が選択される。
【００３２】
さらに、本実施形態では、車両Ｂの車載中継装置４ｂが内蔵する第６BTモジュール▲６▼と車両Ｂの各乗員が装着するヘルメットに装着された携帯無線端末３bd，３bpの各第５BTモジュール▲５▼とが第４ピコネットを構成する。この第４ピコネットでは、第６BTモジュール▲６▼がマスタ、第５BTモジュール▲５▼がスレーブとして機能し、送信電力としてレベル３の低電力が選択される。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、スキャッタネットを採用することなく、各車両に搭載される車載中継装置４ａ、４ｂを、その乗員に装着される携帯無線端末に対してマスタとして機能させることができるので、携帯無線端末３の消費電力を低く抑えながら、同乗者同士のみならず、異なる車両の乗員間同士の快適な通話が可能になる。
【００３４】
さらに、本実施形態によれば、車両Ｂの携帯無線端末３bd，３bpは送信電力としてクラス３を選択できるので、その消費電力をさらに抑えられる。
【００３５】
なお、上記した各実施形態では、各携帯端末３がインターコムのハンドセットであって、各端末間に回線交換型のSCOリンク（主に音声信号用）が確立されるものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、図５に示したように、携帯端末と共に、あるいは携帯端末の代わりに、自車両の走行状態等を検知するデータ処理装置６ａ，６ｂを搭載してACLリンクを確立し、乗員間の通話のみならず、車両状態に関する情報も同時に交換できるようにすることもできる。さらに、乗員が携帯電話７ａ，７ｂを所持していれば、車載中継装置４ａ，４ｂを介して電話の発着信を行えるようにすることも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)スキャッタネットを採用することなく、各車両に搭載される車載中継装置を、その乗員に装着される携帯無線端末に対してマスタとして機能させることができるので、携帯無線端末の消費電力を低く抑えながら、同乗者同士のみならず、異なる車両の乗員間同士の快適な通話が可能になる。
(2)中継装置に２つのBTモジュールを搭載し、その一方は他の中継装置との間に第１ピコネットを構築し、その他方は携帯端末との間に第２ピコネットを構築するようにしたので、中継装置は送信電力レベルとして、第１ピコネットにはレベル１を適用し、第２ピコネットにはレベル２または３を適用することができる。したがって、第１ピコネットの広域化と、携帯端末の長時間駆動との両立が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した無線ネットワークシステムにおいて、一方の車両に搭載される車載中継装置の通信系統の構成を示したブロック図である。
【図２】 本発明を適用した無線ネットワークシステムにおいて、各乗員の携帯無線端末および他方の車両に搭載される車載中継装置の通信系統の構成を示したブロック図である。
【図３】 本発明により確立される無線ネットワークの第１実施形態の構成を模式的に示した図である。
【図４】 本発明により確立される無線ネットワークの第２実施形態の構成を模式的に示した図である。
【図５】 本発明により確立される無線ネットワークの第３実施形態の構成を模式的に示した図である。
【図６】 インターコムにおける第１の通信形態を示した図である。
【図７】 インターコムにおける第２の通信形態を示した図である。
【符号の説明】
１…マイク，２…スピーカ，３（３ad，３ap，３bd，３bp）…携帯無線端末，４ａ，４ｂ…車載中継装置，５…車載バッテリ，３１…ＲＦユニット，３２…ＢＴチップ，３３…ＣＰＵ，３４…ＲＯＭ，３５…ＲＡＭ，３６…入出力インターフェース

Claims (12)

1. 第１および第２車両の各無線端末が、第１および第２車両のそれぞれに搭載された中継装置を経由して通信する無線ネットワークシステムにおいて、
   電池駆動される各無線端末に実装されてスレーブとして機能するスレーブ用ブルー・トゥース・モジュールと、
   車載バッテリから給電される各中継装置に実装され、前記各無線端末のスレーブ用ブルー・トゥース・モジュールに対してマスタとして機能するマスタ用ブルー・トゥース・モジュールと、
   前記第１車両の中継装置に実装され、そのマスタ用ブルー・トゥース・モジュールと有線通信する第１ブルー・トゥース・モジュールとを含み、
   前記第１ブルー・トゥース・モジュールは、同一ピコネットに参加する他のブルー・トゥース・モジュールに応じてマスタまたはスレーブとして機能することを特徴とする無線ネットワークシステム。
2. 前記第２車両の中継装置に実装され、前記第１車両の中継装置に実装された第１ブルー・トゥース・モジュールとの間にピコネットを確立する第２ブルー・トゥース・モジュールを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線ネットワークシステム。
3. 前記第１車両において、無線端末のスレーブ用ブルー・トゥース・モジュールと中継装置のマスタ用ブルー・トゥース・モジュールとが、ブルー・トゥース規格のクラス２または３に準拠した送信電力で相互に通信することを特徴とする請求項１または２に記載の無線ネットワークシステム。
4. 前記第１車両の中継装置の第１ブルー・トゥース・モジュールならびに前記第２車両の無線端末のスレーブ用ブルー・トゥース・モジュールおよび中継装置のマスタ用ブルー・トゥース・モジュールがピコネットを構築し、各ブルー・トゥース・モジュールが、ブルー・トゥース規格のクラス１に準拠した送信電力で相互に通信することを特徴とする請求項１に記載の無線ネットワークシステム。
5. 前記第２車両の無線端末のスレーブ用ブルー・トゥース・モジュールが、送信電力を制限する手段を具備したことを特徴とする請求項４に記載の無線ネットワークシステム。
6. 前記各中継装置の第１および第２ブルー・トゥース・モジュール同士が、ブルー・トゥース規格のクラス１に準拠した送信電力で相互に通信することを特徴とする請求項２に記載の無線ネットワークシステム。
7. 前記第２車両の無線端末のスレーブ用ブルー・トゥース・モジュールおよび中継装置のマスタ用ブルー・トゥース・モジュールが、ブルー・トゥース規格のクラス２または３に準拠した送信電力で相互に通信することを特徴とする請求項２に記載の無線ネットワークシステム。
8. 前記各ブルー・トゥース・モジュール間にＳＣＯリンクおよびＡＣＬリンクの少なくとも一方が確立されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の無線ネットワークシステム。
9. 前記第１中継装置において、前記マスタ用ブルー・トゥース・モジュールおよび第１ブルー・トゥース・モジュールが共通の制御手段により制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の無線ネットワークシステム。
10. 前記第１中継装置において、前記マスタ用ブルー・トゥース・モジュール、第１ブルー・トゥース・モジュールおよび制御手段がバスを介して接続されたことを特徴とする請求項９に記載の無線ネットワークシステム。
11. 前記第２中継装置において、前記マスタ用ブルー・トゥース・モジュールおよび第２ブルー・トゥース・モジュールが共通の制御手段により制御されることを特徴とする請求項２記載の無線ネットワークシステム。
12. 前記第２中継装置において、前記マスタ用ブルー・トゥース・モジュール、第２ブルー・トゥース・モジュールおよび制御手段がバスを介して接続されたことを特徴とする請求項１１に記載の無線ネットワークシステム。

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