JP3983994B2

JP3983994B2 - 無線伝送システム及びその伝送装置

Info

Publication number: JP3983994B2
Application number: JP2001115560A
Authority: JP
Inventors: 光浩田平; 卓志浜田; 正孝大橋; 敬規大倉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2001-04-13
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: JP2002314463A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計算制御装置や制御盤等において、双方向無線伝送通信を行なう伝送システムとその無線伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の計算制御装置や制御盤等においては、図８に示すように各ユニットをケーブルで接続しているので、ユニットが多数になる場合、配線に非常に時間がかかり、また、改造等により配線を追加または変更する場合に作業性が悪かった。
【０００３】
このため、特開平９−２８４２２９号公報に記載のように、盤内の閉空間に赤外線による双方向光伝送通信網を確立することにり、信号線の配線を省いた閉空間光伝送システムが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光伝送システムは伝送路内に障害物があると光伝送ができないので、適宜に反射物を用いて光経路を結ばなければならず、伝送路の構築に問題が多かった。当然、ユニットの追加、変更、保守の作業中には、光を妨げない様に配慮する必要もあった。
【０００５】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１に規格化されている無線ＬＡＮでは、例えば複数のＰＣと１台のプリンタとの通信に、各ＰＣから周波数ホッピングを行なって、データをプリンタに送っている。しかし、各ＰＣ間で、ホッピングのパターンがユニークになるように考慮されていないので、同一周波数になると電波干渉が発生するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に鑑み、配線や反射物が不要で、かつ電波干渉のない無線伝送システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、閉空間に実装する各ユニット間の伝送手段として、一定時間周期に同期データを出力する同期制御ユニットを設け、各ユニット間のデータ伝送タイミングを同期データにより行なうことで達成される。
【０００８】
また、同期制御ユニットが一定時間周期に出力する同期データを各ユニットで受信し、各ユニットごとの周波数ホッピングパターンを決定し、各ユニットごとのパターンを異ならせることにより、同一時刻で同一周波数が存在しない様にして電波干渉を防止する。
【０００９】
これによれば、ＩＥＥＥ８０２．１１に規格化されている無線ＬＡＮ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）を用いて、無線免許のいらない２．４ＧＨｚ帯を使用することにより、双方向伝送通信網を構成できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例を示す無線伝送システムのブロック図である。通信ユニット２（２１〜２ｎ）は他装置（例えば、Ｉ／Ｏ）と接続し、各ユニット間のデータ伝送を行なう。同期制御ユニット１は一定時間周期に同期データを出力し、各通信ユニット２は各々が送受信できる周波数を切換えてデータ伝送を行なう。
【００１１】
図２は本発明の一実施例の無線伝送システムの同期制御ユニットのブロック図である。無線免許のいらない２．４ＧＨｚ帯を用いた無線ＬＡＮ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）では、周波数ホッピングする周波数を７９個のチャネルに分割しているので、時間軸をチャネル数分の７９個に分割することで、ひとつの無線ＬＡＮの中には通信ユニットが最大７９組を接続することができる。
【００１２】
タイマ回路１０１は、０から７８のタイマカウンタ値１１０を同期データ生成／出力回路１０２に繰り返し出力する。同期データ生成／出力回路１０２はタイマカウンタ値１１０を同期データ１２０（０から７８の値）として通信制御回路１０３に出力する。通信制御回路１０３は同期データ１２０を一定時間間隔に周波数ホッピングの切替タイミングの先頭に同期データをシリアル信号１３０として無線送信回路１０４に出力する。無線送信回路１０４はシリアル信号１３０を同期データ７００として固定周波数ｆ１の電波にて送信する。
【００１３】
図４に同期データのデータ構成を示す。同期データは、図示のように、２進数のタイマカウンタ値をシリアルデータにより構成することができる。
【００１４】
図３は一実施例による通信ユニットのブロック図である。無線伝送システムのデータ伝送を行なう通信ユニット２は、同期制御ユニット１が一定時間周期に発信する同期データ７００を無線受信回路２０５で受信し、同期データ検出回路２０７で同期データを検出し、周波数ホッピング制御回路２０２に同期データ検出信号２５０を出力する。
【００１５】
周波数ホッピング制御回路２０２は、ユニットＮｏ格納回路２０１にある各ユニットで異なる値に設定されたユニットＮｏより、周波数ホッピングパターンを取り込み、ホッピング周波数を決定し無線送信回路２０６と無線受信回路２０５に入力し周波数を一定時間毎に切換える。他装置とのデータのやりとりは、インタフェース回路２０４を介して通信制御回路２０３で行ない、各通信ユニットとのデータ伝送がある場合は通信制御回路２０３が行なう。
【００１６】
このように、ユニットＮｏ毎に異なる周波数ホッピングパターンが設定されているので、各通信ユニット間で同一時刻で同一周波数とならないように周波数ホッピングの順序を決定してデータ伝送を行なう。
【００１７】
図５は、各ユニットの周波数ホッピングパターンを示すタイムチャートである。図示のようにユニット１とユニット２では、時間周期で変化する周波数のパターンが異なっている。このように、システムを構成する全ての通信ユニットのパターンが同一にならないように、すなわち同一時刻で同一周波数とならないように、周波数ホッピングのパターンが決定されるので、電波干渉が防止できる。
【００１８】
次に、本発明の他の実施例として、双方向Ｍ：Ｎデータ伝送を行なうシステムを説明する。図６は、双方向Ｍ：Ｎデータ伝送を行なう無線伝送システムの説明図である。図６（ａ）の各モジュール４１〜４３においては、モジュール間のデータ伝送を行なうために通信ユニット２０１−ｎ〜２０４−ｉを取付ける。また、同期制御ユニット１は、予め決められた固定周波数で一定時間ごとに切換える。
【００１９】
図６（ｂ）は各通信ユニットの周波数ホッピングパターンを示すタイムチャートで、各時刻でｆ１〜ｆ４の周波数ホッピングが行なわれ、モジュール４１〜４３に実装している通信ユニット間でデータ伝送を行なっている。図中のブランクは空きチャネルである。
【００２０】
いま、モジュール４３に実装している通信ユニット２０４−１が、同期データにより周波数をホッピングしながら、同じ通信ユニットＮｏからのデータ伝送があるまで待機している時に、モジュール４４を追加した場合を考える。モジュール４４に実装している通信ユニット２０４−２は、ｔ２時刻の同期データ７００−３を受信したときに、ユニットＮｏ格納回路から予め決められたｆ２周波数でデータ伝送５０４−１を行ない、ｔ３時刻ではデータ伝送５０４−２を行なうことで、他ユニットとの電波干渉を起こさずに通信を行なうことができる。
【００２１】
また、各通信ユニットはｆ１周波数にホッピングした時に同期データを受信したタイミングで、各通信ユニットの周波数ホッピングの時間同期を行なうことにより、各通信ユニット内部の時刻ずれによる時刻補正をすることで、各通信ユニット間で電波干渉をなくすことができる。
【００２２】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１に規格化された無線ＬＡＮでは、アクセスポイントを経由せずに各ユニット間で通信を行なうアドホックモードにおいて本実施例の方式を採用することにより、ひとつの無線ＬＡＮの中に通信ユニットを最大７９組、電波干渉なく接続することができる。
【００２３】
図７は一実施例の無線伝送システムによるデータ伝送装置の実装構成を示す。従来のケーブル配線のコネクタを固定していた部分に、通信ユニットのアンテナ部２ｎ’を取付けるだけで、盤内の配線を無くすことができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、一定時間周期に出力する同期データを各通信ユニットで受信し、各ユニットごとの周波数ホッピングパターンを決定し、各ユニットごとの周波数ホッピングパターンが異ならせることにより、同一時刻で同一周波数が存在しない様にして、電波干渉を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による無線伝送システムのブロック図。
【図２】一実施例による同期制御ユニットのブロック図。
【図３】一実施例による通信ユニットのブロック図。
【図４】一実施例による同期データの構成図。
【図５】一実施例による無線伝送システムのデータ伝送を示すタイムチャート。
【図６】一実施例による無線伝送システムの双方向Ｍ：Ｎデータデータ伝送を説明する説明図。
【図７】本発明の一実施例による無線伝送システムの実装図。
【図８】従来の無線伝送システムの実装図。
【符号の説明】
１…同期制御ユニット、１０…同期制御ユニット送受信部、２，２１〜２ｎ…通信ユニット、１０１…タイマ回路、１０２…同期データ生成／出力回路、１０３…通信制御回路、１０４…無線送信回路、２０１…ユニットパターン格納回路、２０２…周波数ホッピング制御回路、２０３…通信制御回路、２０４…インタフェース回路、２０５…無線受信回路、２０６…無線送信回路、２０７…同期データ検出回路、４１〜４４…モジュール、５０１〜５０４…伝送データ。

Claims

データを授受する複数の通信ユニットを制御盤内に配置し、制御盤内あるいは近接した制御盤間の通信ユニット間でデータを授受する無線伝送システムであって、
任意の制御盤内に、無線による同期データ送信回路を有し、一定時間周期に同期データを出力する同期制御ユニットを備え、
前記通信ユニットは、無線受信回路及び無線送信回路と、前記無線受信回路で受信した信号から前記同期制御ユニットの出力する同期データを検出する同期データ検出回路と、検出された同期データに基づいて送信時刻の補正と、通信ユニット毎にユニークなユニット番号に応じたパターンを記憶していて該パターンによりホッピング周波数を決定し、前記無線受信回路及び前記無線送信回路のホッピング周波数を一定時間毎に切換える制御回路と、周波数ホッピングされた前記無線受信回路及び前記無線送信回路を介して他通信ユニットと通信するための通信制御回路を設けることを特徴とする制御盤内あるいは制御盤間の無線伝送システム。
請求項１において、前記送信時刻の補正は、所定周波数にホッピングした時に同期データを受信したタイミングでホッピングの時間同期を行い時刻補正することを特徴とする制御盤内あるいは制御盤間の無線伝送システム。
請求項１または２において、使用可能な周波数の帯域を前記通信ユニットの数でｎ分割し、一定時間周期にｎ個のパターンの周波数ホッピングを可能とし、前記通信ユニットに１つのパターンを割り付けてなることを特徴とする制御盤内あるいは制御盤間の無線伝送システム。