JP3988559B2 - 通信システム、通信装置及び通信制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に長時間の連続監視が求められる各種監視システムに好適に用いられる通信システム、通信装置及び通信制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、Ｏｐｅｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ通信システム（無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等）の開発が盛んであり、これらの通信システムでは子機のフルワイヤレス化が実現されている。
【０００３】
しかし、上記通信システムでは、子機の１回当たりの使用時間が短いこと（数時間程度）を想定しており、子機の使用中は通信中でなくとも数１０ｍＡ程度の電力を消費する設計になっている。したがって、上記通信システムでは、子機を長期間連続して使用する用途、例えば、長時間監視が求められる監視システム分野への用途には適していない。
【０００４】
一方、監視システム用無線通信システムは、これまで個別システム（Ｃｌｏｓｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ通信システム）で対応されている。また、子機のフルワイヤレス化も一部試みられているが、その実現は電力消費がネックになっており、通信起動方向が片方向、つまり子機側から親機側への通信起動要求のみを可能としたシステムに留まっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、今後監視システムを機能高度化していく上では、子機と親機との間の通信が随時どちらからの通信起動要求によっても確立できることが非常に重要になってくる。つまり、上記のような片方向の通信起動要求のみが可能なシステムでは、今後の監視システムの機能高度化を阻んでしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システム、その通信システムに用いられる子機としての通信装置、及び通信制御方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る通信システムは、互いの間で通信可能な親機と複数の子機とを備える通信システムであって、前記親機は、前記子機に対する起動要求信号を送信する第１通信部を備え、前記子機は、前記親機が送信した起動要求信号を受信する第２通信部と、異常を検知するセンサとのインタフェース部とを備え、前記子機は、前記親機との間で通信が可能な起動状態と、少なくとも前記親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、前記起動要求信号の受信により前記起動状態へ移行する通信制御状態と、前記起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができ、前記子機は、さらに、前記待機状態にある当該子機を予め定めたタイミングで前記通信制御状態に切り換えるとともに、前記起動要求信号を受信することなく前記通信制御状態が予め定めた期間継続すると当該子機を前記待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行う状態制御部を備えるとともに、前記親機は、前記各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信するとともに、前記起動要求信号を送信する場合には、前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて当該起動要求信号を送信することを特徴としている。
【０００８】
上記の構成では、子機が起動状態、通信制御状態、及び待機状態をとることができる。
【０００９】
起動状態とは、親機との間で通信が可能な状態であり、例えば、予め定められたプロトコルに基づいて、親機から子機へ、又は子機から親機へデータを転送し、データの転送された子機又は親機では、転送されたデータに基づいて所定の処理をし、必要に応じてデータ転送元である親機又は子機に対して応答するといった通信のための一連の処理を実行することができる状態である。
【００１０】
通信制御状態とは、少なくとも親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、起動信号の受信により起動状態へ移行する状態である。つまり、通信制御状態とは、親機からの起動要求を監視し、起動要求があったときには起動状態に移行するための状態である。
【００１１】
待機状態とは、起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない状態であり、例えば、第２通信部や第２通信部での通信を制御するための部材等への電力供給を停止し、後述する状態制御部による制御に必要な電力にほぼ限定して電力を使用するような状態である。
【００１２】
また、子機は状態制御部を備える。この状態制御部は、待機状態にある子機を予め定めたタイミングで通信制御状態に切り換える。また、状態制御部は、起動要求信号を受信することなく通信制御状態が予め定めた期間継続すると、子機を待機状態に切り換える。さらに、状態制御部は、通信制御状態へ切り換え、所定期間経過後に待機状態へ切り換えるという動作を例えば周期的に繰り返す。
【００１３】
これにより、子機と親機とが通信を行っていないときには、基本的には子機を待機状態として消費電力を削減することができる。また、子機は待機状態であっても、状態制御部の制御により、例えば所定周期で通信制御状態に切り換えられて親機からの起動要求を監視することができる。このため、親機側において子機との通信の必要性が生じた場合に、子機側とは独立したタイミングで起動要求信号を送信することによっても、子機を起動状態に切り換えさせて通信を行うことができるようになる。
【００１４】
したがって、上記の構成により、子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【００１５】
さらに、本発明にかかる通信システムは、前記子機を複数備え、前記親機は、前記各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信するとともに、前記起動要求信号を送信する場合には、前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて当該起動要求信号を送信するものである。
【００１６】
起動要求信号を送信する場合に、送信先となる子機との通信の割り当て期間において起動要求信号を送信する構成では、子機の数が増大することにより、必然的に起動要求信号の送信タイミングの間隔が大きくなる。このように大きい間隔で送信される起動要求信号を子機において迅速に受信するためには、子機における通信制御状態の期間を長く設定する必要が生じる。このことは、子機における消費電力削減の効果を低減することになる。
【００１７】
そこで、上記の構成では、親機が、各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて起動要求信号を送信する。これにより、子機の数が増大したとしても、起動要求信号の送信タイミングの間隔が大きくなることを抑制することができる。その結果、子機における通信制御状態の期間をより短く設定しつつ、起動要求信号を迅速に受信して、親機からの起動要求に迅速に応じることができる。
【００１８】
本発明に係る通信システムは、上記通信システムにおいて、前記親機と子機との間の通信が無線通信であり、前記第１通信部は無線通信により起動要求信号を送信するとともに、前記第２通信部は無線通信により起動要求信号を受信するものであってもよい。
【００１９】
上記の構成では、親機と子機との間の通信が無線通信であるため、親機と子機との間に通信線を接続する必要がない。また、上述したように、本通信システムは子機での消費電力を削減できる構成であるため、子機に電力供給線を接続せず、子機をバッテリー駆動にした場合でも、子機を長時間動作させることができる。
【００２０】
したがって、通信線も電力供給線も接続しないフルワイヤレスで子機を動作可能な通信システムを実現することができる。
【００２１】
本発明に係る通信システムは、上記通信システムにおいて、前記起動要求信号は、複数の子機を前記通信制御状態から起動状態へ移行させることができる信号であってもよい。
【００２２】
上記の構成では、親機が、複数の子機を起動状態へ移行させる場合に、共通の起動要求信号により複数の子機を起動状態へ移行させることができる。
【００２３】
本発明に係る通信システムは、上記通信システムにおいて、前記各子機の状態制御部により当該子機が前記通信制御状態に切り換えられてから前記待機状態に切り換えられるまでの期間は、前記親機における前記各子機との割り当て期間の１つと、前記親機が前記起動要求信号を送信するのに要する時間とを包含できる期間であることが望ましい。
【００２４】
上記の構成では、子機が通信制御状態に移行した時点で、親機が各子機との割り当て期間にあった場合でも、その割り当て期間が終了して起動要求信号が送信される時点でも、その子機は依然として通信制御状態にあることになる。したがって、子機において起動要求信号を受信し損なうことを回避することができ、親機の起動要求に対して確実に起動できるようになる。
【００２５】
本発明に係る通信システムは、上記通信システムにおいて、前記親機が前記起動要求信号を送信する場合には、前記子機の１つが、前記状態制御部により当該子機が前記通信制御状態に切り換えてから、前記待機状態に切り換えられ、さらに前記通信制御状態に切り換えられるまでに要する時間より長い時間、前記起動要求信号を繰り返し送信することが望ましい。
【００２６】
上記の構成では、親機が起動要求信号の送信を開始してから、子機において最初に通信制御状態に移行したときに、親機は依然として起動要求信号の送信を繰り返し行っていることになる。これにより、親機が起動要求信号の送信を開始してから、子機において最初に通信制御状態に移行したときに、その子機が起動状態に移行することができるようになる。したがって、親機の起動要求があった場合に、早急に子機を起動状態に移行させることができるようになる。
【００２７】
本発明に係る通信装置は、複数の子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信する親機との間で通信可能な子機としての通信装置において、前記親機が当該通信装置対して起動要求信号を送信したときに、当該起動要求信号を受信する第２通信部と、異常を検知するセンサとのインタフェース部とを備えるとともに、前記親機との間での通信が可能な起動状態と、少なくとも前記親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、前記起動要求信号の受信により前記起動状態へ移行する通信制御状態と、前記起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができ、前記待機状態にある当該通信装置を予め定めたタイミングで前記通信制御状態に切り換えるとともに、前記起動要求信号を受信することなく前記通信制御状態が予め定めた期間継続すると当該通信装置を前記待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行う状態制御部をさらに備え、前記待機状態では、前記センサが異常を検知した場合に、前記通信制御状態を経て、前記起動状態へ移行するとともに、前記起動要求信号を前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて受信することを特徴としている。
【００２８】
上記の通信装置は、上述した通信システムの子機として用いることができ、これによって子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【００２９】
本発明に係る通信制御方法は、複数の子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信する親機との間で通信可能な子機における通信制御方法において、前記子機は、前記親機との間で通信が可能な起動状態と、少なくとも前記親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、前記起動要求信号の受信により前記起動状態へ移行する通信制御状態と、前記起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができるとともに、予め定めたタイミングで前記待機状態から前記通信制御状態に切り換わるステップと、前記起動要求信号を受信することなく前記通信制御状態が予め定めた期間継続することで前記待機状態に切り換わるステップとを、繰り返し行い、さらに、前記待機状態では、異常を検知するセンサとのインタフェース部が異常を検知した場合に、前記通信制御状態を経て、前記起動状態へ移行するステップを行うとともに、前記起動要求信号を前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて受信するステップを行うことを特徴としている。
【００３０】
上記の通信制御方法は、上述した通信システムの子機の制御として用いることができ、これによって子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１から図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３２】
（全体構成）
本実施形態のオンデマンド接続型フルワイヤレス無線通信システム（通信システム）を用いた監視システム１０の全体構成を図１に示す。監視システム１０は、マスタコントローラ１１、通信システム１２、及びセンサ１３を備えている。また、通信システム１２は、親機１２ａ及び子機１２ｂを備えている。マスタコントローラ１１は親機１２ａと接続されており、センサ１３は子機１２ｂと接続されており、親機１２ａと子機１２ｂとは無線通信を行うようになっている。
【００３３】
なお、監視システム１０は、通信システム１２を用いたシステムの一例であり、本発明の通信システムは他のシステムにも適用できる。
【００３４】
図１では単数の子機１２ｂ及びセンサ１３を示しているが、監視システム１０は、１組のマスタコントローラ１１及び親機１２ａに対して、複数の子機１２ｂ及びセンサ１３を備えているものとする。なお、子機１２ｂ及びセンサ１３は単数であってもよい。
【００３５】
また、図１において、破線は電力供給のための給電線、一点鎖線は電力供給の起動を指示するための給電起動線、実線は回路間の接続線（バス等）をそれぞれ示している。
【００３６】
監視システム１０は、センサ１３による異常の監視を行うものであり、センサ１３が異常を検出すると子機１２ｂ及び親機１２ａを経由してマスタコントローラ１１に異常発生を通報するようになっている。また、監視システム１０は、マスタコントローラ１１から親機１２ａ及び子機１２ｂを経由してセンサ１３に制御指令を通知するようになっている。
【００３７】
親機１２ａは、無線通信部２１（第１通信部）、ＣＰＵ（central processing unit）２２、メモリ２３、及び電源部２４を備えている。
【００３８】
無線通信部２１は、子機１２ｂとの無線通信においてパケットの送受信を行うものであり、後述する起動信号の子機１２ｂに対する送信も行う。ＣＰＵ２２は、無線通信部２１による通信の制御や、マスタコントローラ１１とのデータのやり取りの制御などを行う。メモリ２３は、ＣＰＵ２２による処理に必要なデータやプログラムを記憶しており、例えば、無線通信部２１による通信に用いられる通信プロトコルを記憶している。電源部２４は、マスタコントローラ１１や親機１２ａにて必要となる電力を商用電源から取得し、各部に供給するものである。なお、通信システム１２の動作時には、電源部２４は基本的に常時各部への給電を行っている。
【００３９】
子機１２ｂは、無線通信部３１（第２通信部）、ＣＰＵ３２、メモリ３３、電池３４（蓄電池でもよい）、電源制御部３５、タイマ３６、及びセンサＩ／Ｆ（interface）３７を備えている。
【００４０】
無線通信部３１は、親機１２ａとの無線通信においてパケットの送受信を行うものであり、親機１２ａからの起動信号の受信も行う。ＣＰＵ３２は、無線通信部３１による通信の制御や、センサＩ／Ｆ３７を介したセンサ１３とのデータのやり取りの制御などを行う。メモリ３３は、ＣＰＵ３２による処理に必要なデータやプログラムを記憶しており、例えば、無線通信部３１による通信に用いられる通信プロトコルを記憶している。
【００４１】
子機１２ｂは、内蔵した電池３４により動作する。したがって、子機１２ｂには外部からの給電線が接続されていない。また、子機１２ｂは親機１２ａと無線通信を行うため、子機１２ｂには外部からの通信線も接続されていない。このように、子機１２ｂはフルワイヤレスであり、通信システム１２はフルワイヤレス無線通信システムである。なお、親機１２ａは商用電源から電力を取得しているため、親機１２ａは給電線を有することになるが、本明細書では子機１２ｂをフルワイヤレス、つまり子機１２ｂに給電線や親機１２ａとの通信線等が接続されていない通信システムを「フルワイヤレス無線通信システム」と称している。
【００４２】
電池３４は、主電源３４ａ及び待機電源３４ｂを備えている。主電源３４ａは、無線通信部３１、ＣＰＵ３２、及びメモリ３３を動作させるための電力を供給するものである。主電源３４ａは、電源制御部３５の制御によってＯＮ／ＯＦＦされることにより、上記無線通信部３１、ＣＰＵ３２、及びメモリ３３への電力の供給／停止を行う。つまり、無線通信部３１、ＣＰＵ３２、及びメモリ３３への電力供給／停止は、電源制御部３５の制御に基づいて子機１２ｂの動作状態に応じて適宜切り換えられる。
【００４３】
なお、センサ１３は、内部に電池などの独自の電源を有する省電力型のセンサであり、主電源３４ａからの電力供給とは独立して動作可能である。また、センサＩ／Ｆ３７も、主電源３４ａからの電力供給とは独立して動作可能である。
【００４４】
一方、子機１２ｂが動作している場合、待機電源３４ｂからの電力は、タイマ３６へ常時供給される。したがって、タイマ３６は、子機１２ｂが停止状態でない限り、子機１２ｂの動作状態にかかわらず常に動作している。
【００４５】
タイマ３６は、後述するように所定のタイミングで子機１２ｂを待機状態から通信制御状態へ切り換えるため、及び所定のタイミングで子機１２ｂを通信制御状態から待機状態へ切り換えるために計時を行う。そして、タイマ３６は、上記所定のタイミングにおいてタイムアウトするようになっており、タイムアウトにより電源制御部３５に対して給電起動指示又は給電停止指示を与える。
【００４６】
センサＩ／Ｆ３７は、センサ１３とのインタフェースとして機能するとともに、センサ１３が異常を検知した場合に、その異常をマスタコントローラ１１へ通報すべく、電源制御部３５へ給電起動指示を与える。
【００４７】
なお、電源制御部３５は、子機１２ｂやセンサ１３に設けられた外部スイッチ（図示せず）をユーザが操作することによっても主電源３４ａをＯＮ／ＯＦＦできるようになっていてもよい。
【００４８】
（状態遷移）
親機１２ａ及び子機１２ｂの状態遷移を図２に示す。親機１２ａは、停止状態（ＳＴＯＰ状態）及び通信状態（ＣＯＭ状態）をとることができる。子機１２ｂは、停止状態（ＳＴＯＰ状態）、待機状態（ＳＢＹ状態）、通信リンク制御状態（通信制御状態、ＳＣＡＮ状態）、及び通信状態（起動状態、ＣＯＭ状態）をとることができる。各状態及び各状態間の相互関係について以下に説明する。
【００４９】
まず、親機１２ａについて説明する。停止状態は、電源部２４がＯＦＦである状態であり、親機１２ａが機能していない状態である。ユーザなどによって電源部２４がＯＮされると、親機１２ａは通信状態に遷移（移行）し、子機１２ｂと通信可能な状態になる。この親機１２ａの通信状態では、後述する子機１２ｂの通信状態及び通信リンク制御状態の両方に対応し、子機１２ｂへのポーリングパケットを送信し、子機１２ｂからの返答パケットを受信することで、子機１２ｂとの通信や通信リンク制御をする。ユーザなどによって電源部２４がＯＦＦされると、親機１２ａは停止状態に遷移する。
【００５０】
次に、子機１２ｂについて説明する。停止状態は、主電源３４ａ及び待機電源３４ｂがＯＦＦである状態であり、子機１２ｂが機能していない状態である。ユーザなどによって待機電源３４ｂがＯＮされると、子機１２ｂは待機状態に遷移し、タイマ３６が起動する。なお、待機状態では、主電源３４ａはＯＦＦになっており、無線通信部３１、ＣＰＵ３２、及びメモリ３３への給電は停止している。以下では、電源制御部３５が主電源３４ａをＯＦＦしていることを電源制御部３５の「ＯＦＦ」、電源制御部３５が主電源３４ａをＯＮいていることを電源制御部３５の「ＯＮ」とする。
【００５１】
待機状態は、時限状態であり、タイマ３６がタイムアウトすると、電源制御部３５がＯＮになり、子機１２ｂが通信リンク制御状態に遷移する。なお、待機状態では、センサＩ／Ｆ３７から通信起動要求（起動要求）があったときも、電源制御部３５がＯＮになり、子機１２ｂが通信リンク制御状態に遷移する。
【００５２】
待機状態は、通信状態及び通信リンク制御状態よりも消費電力の少ない状態であり、例えば２００μＡ程度の消費電力である。
【００５３】
通信リンク制御状態は、親機１２ａとの通信が可能な状態である。ただし、通信状態と異なるのは、通信リンク制御状態は時限状態であり、基本的にはタイマ３６がタイムアウトする、あるいはＣＰＵ３２の制御により子機１２ｂが待機状態に遷移する。
【００５４】
なお、待機状態においてタイマ３６がタイムアウトすることにより通信リンク制御状態に遷移した場合に、この通信リンク制御状態において無線通信部３１が親機１２ａからの起動信号を受信すると、ＣＰＵ３２の制御によりタイマ３６におけるカウント動作が中止され、時限状態が解除されることにより通信状態に遷移する。
【００５５】
また、待機状態においてセンサＩ／Ｆ３７からの通信起動要求により通信リンク制御状態に遷移した場合、この通信リンク制御状態において親機１２ａに対して起動信号を送信し、この起動信号に対する応答を検出すると、ＣＰＵ３２の制御によりタイマ３６におけるカウント動作が中止され、時限状態が解除されることにより通信状態に遷移する。
【００５６】
ここでは通信リンク制御状態は、通信状態と同様、親機１２ａとの通信が可能な状態であるとしているが、必ずしも親機１２ａとの完全な通信が可能である必要はなく、少なくとも親機１２ａの送信した起動信号を受信可能であり、この起動信号を受信して通信状態に遷移できればよい。
【００５７】
通信状態は、親機１２ａとの通信が可能な状態である。通信状態は、通信リンク制御状態とは異なり、親機１２ａとの通信における通信プロトコルにしたがって、通信終了の処理がなされることによって子機１２ｂが通信リンク制御状態に遷移し、親機１２ａとの通信リンクを開放する。通信終了の処理は、親機１２ａからの指示、又はセンサＩ／Ｆ３７からの上位プロトコル（通信上位プロトコル）を介した指示に基づく。したがって、親機１２ａとの通信が完結するまでは通信状態が継続される。
【００５８】
通信状態では、親機１２ａからの通信パケットが、親機１２ａからのポーリングパケットに重畳されてくる。また、親機１２ａへの通信パケットは、親機１２ａからのポーリングパケットに対する返答パケットとして送信する。
【００５９】
以上のように、子機１２ｂは、親機１２ａとの間で通信が可能な通信状態（起動状態）と、少なくとも親機１２ａの送信した起動信号（起動要求信号）を受信可能であり、かつ、この起動信号の受信により通信状態へ遷移する通信リンク制御状態（通信制御状態）と、通信状態及び通信リンク制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができる。
【００６０】
また、子機１２ｂは、待機状態にある子機１２ｂを予め定めたタイミングで通信リンク制御状態に切り換えるとともに、親機１２ａからの起動信号を受信することなく通信リンク制御状態が予め定めた期間継続すると子機１２ｂを待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行うことができる。この繰り返しの動作は、タイマ３６、電源制御部３５、及びＣＰＵ３２により実行され、これらタイマ３６、電源制御部３５、及びＣＰＵ３２は状態制御部を構成する。
【００６１】
そして、子機１２ｂと親機１２ａとが通信を行っていないときには、基本的には子機１２ｂは待機状態となっており、子機１２ｂでの消費電力を削減することができる。また、子機１２ｂは待機状態であっても、状態制御部の制御により、所定周期で通信リンク制御状態に切り換えられて親機１２ａからの起動信号を監視する。このため、親機１２ａ側において子機１２ｂとの通信の必要性が生じた場合に、子機１２ｂ側とは独立したタイミングで起動信号を送信することによっても、子機１２ｂを通信状態に切り換えさせて通信を行うことができるようになる。
【００６２】
なお、親機１２ａは基本的には常時通信状態にあるため、子機１２ｂ側からの通信の要求を随時受けることができる。
【００６３】
したがって、本通信システム１２では、子機１２ｂにおける消費電力を削減しつつ、親機１２ａ側からの通信起動要求により子機１２ｂを起動することができるようになる。つまり、親機１２ａ側からでも、子機１２ｂ側からでも通信起動要求可能であるとともに、電池３４によっても長時間使用することができる省電力型の子機１２ｂを実現できる。
【００６４】
（通信方式１）
親機１２ａと子機１２ｂとの通信におけるパケットの送受信状態を図３に示す。なお、通信システム１２には、子機１２ｂとして３台の子機１、子機２、及び子機３が備わっているものとし、親機１２ａからのポーリングによって子機１、子機２、及び子機３との通信が行われるものとする。ポーリング周期は、子機１、子機２、及び子機３に対するポーリングをこの順に１周する周期である。
【００６５】
子機１及び子機３はすでに通信状態（ＣＯＭ状態）にあり、親機１２ａからのポーリングパケット（ＰＯＬＬ−ＰＫＴ）としての通信パケットを受信し、返答パケットを親機１２ａに送信する。
【００６６】
子機２は、最初、待機状態（ＳＢＹ状態）にある。待機状態では、親機１２ａからのポーリングにより起動信号が送信されたとしても、その起動信号を検出することができず、応答信号を送信することもできない。
【００６７】
ところが、子機２は、親機１２ａとは独立した所定のタイミングで通信リンク制御状態（ＳＣＡＮ状態）に遷移する。子機２が通信リンク制御状態において、親機１２ａが子機２に対して起動信号を送信すると、その起動信号を子機２が検出することができ、応答信号を送信する。これにより、子機２は通信状態に遷移し、次のポーリング周期から親機１２ａからの通信パケットを受信して返答パケットを送信するようになる。
【００６８】
なお、子機２は、最大でもα回のポーリング周期までしか通信リンク制御状態に留まることができず、それを過ぎると待機状態に遷移する。なお、αは１以上の適当な数字であり、初期設定値として設定される。
【００６９】
親機１２ａは、各子機の状態にかかわらず、全子機１〜３に対してポーリングを行う。ポーリングを行う場合、親機１２ａは、通信状態の子機に対しては通信パケット（通信ＰＫＴ）を送信し、通信状態以外の子機に対しては通信起動要求があるときは起動信号を送信し、通信起動要求がないときには空白パケット（ＮＵＬＬ−ＰＫＴ）を送信する。
【００７０】
各子機へポーリングを行った場合に、子機から返答パケット（返答ＰＫＴ）が戻らなかったときの処理としては、子機の状態に応じた次の処理がある。通信状態の子機へのポーリングに対して、返答パケットが一定時間内に戻らなかった場合には、その子機は故障などの異常状態にあると判断する。
【００７１】
一方、通信状態以外の子機へのポーリングにおいて起動信号を送信する場合には、最低２回のポーリング周期において起動信号を送信し、返答パケットとしての応答信号が一定時間内に戻らなかった場合には、その子機は故障などの異常状態にあると判断する。通信状態以外の子機へのポーリングにおいて空白パケットを送信する場合には、返答パケットが戻らなくとも子機の異常とは判断せず、通常の処理を継続する。
【００７２】
このように、親機１２ａは、各子機１〜３との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより各子機１〜３と通信するようになっており、起動信号を送信する場合には、起動信号の送信先となる子機との通信の割り当て期間において起動信号を送信する。したがって、親機１２ａは、ポーリング処理の一環として、対象となる子機との通信の割り当て期間において起動信号を送信する。
【００７３】
なお、子機１２ｂからの通信起動要求がある場合、親機１２ａと子機１２ｂとの通信におけるパケットの送受信状態は図４のようになる。
【００７４】
例えば、子機２からの通信起動要求がある場合には、子機２が親機１２ａから送られてきた空白パケットを受信し、この返答パケットとして親機１２ａに対して起動信号を送信する。親機１２ａでは、次のポーリング周期において子機２に対して起動信号に対する応答信号を送信し、子機２において応答信号を検出することにより子機２が通信リンク制御状態から通信状態に遷移する。
【００７５】
（通信方式２）
図３の方式では、親機１２ａから子機１２ｂへの起動信号は、親機１２ａからその子機１２ｂに対するポーリング時に送信される。一方、子機１２ｂにおいては、ポーリング周期とは独立した周期で待機状態から通信リンク制御状態へ遷移し、親機１２ａからのポーリングを受ける。このため、図３の方式では、子機１２ｂの待機状態から通信リンク制御状態への遷移のタイミングによっては、親機１２ａからの起動信号が次回のポーリング周期まで検出されないことになる。
【００７６】
このことは、親機１２ａからの通信起動要求を検出するのに子機１２ｂにおいてタイムラグ（起動信号検出遅れ）を生じさせることになる。
【００７７】
さらに、図３の方式では、子機１２ｂにおいて、親機１２ａからの起動信号を遅くとも次回のポーリング周期で検出するためには、子機１２ｂの待機状態の継続時間をポーリング周期以下、かつ、子機１２ｂの通信リンク制御状態の継続時間をポーリング周期以上に設定する必要がある。したがって、待機状態の継続時間に対する通信リンク制御状態の継続時間の割合を十分小さくすることが困難になり、子機１２ｂにおける消費電力の低減効果がやや小さい。特に、子機１２ｂの台数が増加してポーリング周期が長くなり、子機１２ｂにおける起動信号検出遅れを小さくするために待機状態の継続時間を短くする場合には、消費電力の低減効果がより小さくなる。
【００７８】
なお、子機１２ｂにおいて待機状態から通信リンク制御状態への遷移に要する時間（機器の動作やソフトウェアの周期などに起因し、実際に通信リンク制御状態での動作が可能になるまでの時間）を考慮し、より確実に親機１２ａからの起動信号を遅くとも次回のポーリング周期で検出するためには、子機１２ｂの通信リンク制御状態の継続時間をポーリング周期の２倍以上に設定することも考えられ、この場合にはさらに消費電力の低減効果が小さくなる。
【００７９】
この点を改善するために、図５に示す方式をとることが望ましい。この方式では、親機１２ａは、起動信号を、個別に各子機を送信先としたポーリングパケット（相手指定型ポーリングパケット）ではなく、同時に全子機を送信先としたポーリングパケット（放送型ポーリングパケット）として送信する。また、この放送型ポーリングパケットは、親機１２ａから子機１〜３の何れかに対して通信起動要求が生じることにより即刻送信が開始され、通信起動要求の対象となる子機２からの応答信号を確認するまで繰り返し送信される。したがって、この放送型ポーリングパケットの送信は、最長、子機１２ｂにおける待機状態の継続時間に所定のマージンを付加した時間繰り返されることになる。このマージンは、子機１２ｂにおいて待機状態から通信リンク制御状態への遷移に要する時間（機器の動作やソフトウェアの周期などに起因し、実際に通信リンク制御状態での動作が可能になるまでの時間）を考慮して設定される。
【００８０】
このように、親機１２ａが起動信号を送信する場合には、子機１２ｂが、通信リンク制御状態に遷移してから、待機状態に遷移し、さらに通信リンク制御状態に遷移するまでに要する時間より長い時間、起動信号を繰り返し送信することが望ましい。この場合、親機１２ａが起動信号の送信を開始してから、子機１２ｂにおいて最初に通信リンク制御状態に移行したときに、親機１２ａは依然として起動信号の送信を繰り返し行っていることになる。これにより、親機１２ａが起動信号の送信を開始してから、子機１２ｂにおいて最初に通信リンク制御状態に移行したときに、その子機１２ｂが通信状態に移行することができるようになる。したがって、親機１２ａの起動要求があった場合に、早急に子機１２ｂを起動状態に移行させることができるようになる。
【００８１】
なお、親機１２ａは、通常の通信パケットとしての相手指定型ポーリングパケットも送信するために、上記放送型ポーリングパケットを、相手指定型ポーリングパケットの送信されるタイミングの間において送信する。
【００８２】
これにより、子機１２ｂにおける起動信号検出遅れを低減することができる。また、子機１２ｂにおいて待機状態の継続時間に対する通信リンク制御状態の継続時間の割合を十分小さくすることでき、子機１２ｂにおける消費電力を大幅に低減することができるようになる。
【００８３】
図６を用いて、図３の方式と図５の方式との間で、消費電力低減効果を比較する。ここでは、待機状態の消費電力を２００μＡ、通信リンク制御状態の消費電力を５０ｍＡとする。
【００８４】
図３の方式におけるトラフィックモデルを、ポーリング周期Ｔｐ＝１秒、子機１２ｂにおいて待機状態から通信リンク制御状態への遷移が起こる周期（遷移周期）を３秒、子機１２ｂの通信リンク制御状態継続時間（＝通信リンク制御状態への遷移後、親機１２ａからの起動信号を検出するのに要する時間（遅れ時間）の最悪値）Ｔｓ＝１秒とする。
【００８５】
このとき、通信状態でない子機１２ｂの平均消費電力は、
（２００μＡ×（３−１）秒＋５０ｍＡ×１秒）÷３秒＝１６．８ｍＡ
となる。
【００８６】
一方、図５の方式におけるトラフィックモデルを、ポーリング周期Ｔｐ＝１秒、遷移周期を３秒、子機１２ｂの通信リンク制御状態継続時間Ｔｓ＝０．１秒とする。
【００８７】
なお、Ｔｓ＝０．１秒とした理由は次の通りである。子機１２ｂの通信リンク制御状態継続時間は、通信リンク制御状態継続時間に偶然親機１２ａからの相手指定型ポーリングパケットの送信が重なった場合でも次に親機１２ａから送信される起動信号を受信できるような時間に設定する必要がある。相手指定型ポーリングパケットのパケット長が２ＫＢ（キロバイト）、伝送速度を１Ｍｂｐｓ（ビット・パー・セカンド）と想定すると、相手指定型ポーリングパケットの送信により起動信号を送信できない時間は、
（２０００×８）÷１００００００＝１６ミリ秒
となる。したがって、上記のように子機１２ｂの通信リンク制御状態継続時間Ｔｓ＝０．１秒とすることで、通信リンク制御状態継続時間に偶然親機１２ａからの相手指定型ポーリングパケットの送信が重なった場合でも次に親機１２ａから送信される起動信号を十分受信できることになる。したがって、Ｔｓ＝０．１とした。
【００８８】
このように、子機１２ｂにおいて、通信リンク制御状態に切り換えられてから待機状態に切り換えられるまでの期間は、親機１２ａにおいて相手指定型ポーリングパケットを送信するために割り当てられた期間（割り当て期間）の１つと、起動信号を送信するのに要する時間とを包含できるように十分長い期間（例えば割り当て期間の６倍程度の長さの期間）であることが望ましい。これにより、子機１２ｂが通信リンク制御状態に移行した時点で、親機１２ａが相手指定型ポーリングパケットを送信するための割り当て期間にあった場合でも、その割り当て期間が終了して起動信号が送信される時点で、その子機１２ｂは依然として通信リンク制御状態にあることになる。したがって、子機１２ｂにおいて起動信号を受信し損なうことを回避することができ、親機１２ａの起動要求に対して早急に起動できるようになる。
【００８９】
このとき、通信状態でない子機１２ｂの平均消費電力は、
（２００μＡ×（３−０．１）秒＋５０ｍＡ×０．１秒）÷３秒＝１．８６ｍＡ
となる。
【００９０】
このように、図３の方式に対して図５の方式では、子機１２ｂが通信リンク制御状態に遷移してから待機状態に遷移するまでの期間に対して、待機状態が継続する期間が十分長大になるように設定することができる。例えば、通信リンク制御状態に遷移してから待機状態に遷移するまでの期間が０．１秒であり、待機状態が継続する時間が３−０．１＝２．９秒である上記の場合のように、通信リンク制御状態に遷移してから待機状態に遷移するまでの期間に対して、待機状態が継続する期間が２０倍以上であることが望ましい。これにより、子機１２ｂが通信リンク制御状態にある期間の割合を十分小さくすることができ、通信状態でない子機１２ｂの平均消費電力を大幅に低減することができるようになる。
【００９１】
このように、親機１２ａは、各子機１〜３との通信の割り当て順序に従い順次各子機１〜３と通信するようになっており、それとは別に親機１２ａにて起動信号を送信する必要が生じたときには即刻起動信号の送信を開始するとともに、その送信を繰り返す。この起動信号の送信を繰り返し行っている最中に、偶然親機１２ａ−子機１２ｂ間の相手指定型ポーリングパケットの送信タイミングが重なった場合には、その相手指定型ポーリングパケットと起動信号とを交互に送信することで相手指定型ポーリングパケットの送信遅れを少なくすることができる。これにより、通信状態にある子機１２ｂの数が増えて相手指定型ポーリングパケットの数が増大したとしても、起動信号の送信の遅れを少なくすることができる。なお、親機１２ａから送信される相手指定型ポーリングパケットがない状態では、起動信号のみが繰り返し送信されることになるが、この場合はそもそも通信回線が空き状態であることから、特に問題は生じない。
【００９２】
以上のように、図５の方式では、親機１２ａは、各子機１〜３との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより各子機１〜３と通信するようになっており、起動信号を送信する場合には、各子機１〜３との通信の割り当て期間の間の期間を用いて起動信号を送信する。これにより、子機の数が増大したとしても、起動信号の送信タイミングの間隔が大きくなることを抑制することができる。その結果、子機における通信リンク制御状態の継続時間をより短く設定しつつ、起動信号を迅速に受信して、親機１２ａからの通信起動要求に迅速に応じることができるようになる。
【００９３】
なお、放送型ポーリングパケットとして送信する起動信号は、１つの子機を対象としたものであってもよいが、複数の子機を対象とし、複数の子機を同時に通信状態へ移行させることができるものであってもよい。この場合、親機が、複数の子機を起動状態へ移行させるときに、共通の起動要求信号により複数の子機を起動状態へ移行させることができる。なお、１つの子機を対象とするか、複数の子機を対象とするかは、例えば、親機１２ａと子機１２ｂとの間の通信プロトコルによって定めることができる。
【００９４】
（子機の動作フロー）
待機状態における子機１２ｂの動作フローを図７に示す。待機状態では、タイマ３６がカウント値Ｔを読み出し（Ｓ１１）、Ｔ＝０か否かを判別する（Ｓ１２）。Ｔ≠０の場合、タイマ３６がカウント値Ｔをデクリメントし（Ｓ１３）、センサＩ／Ｆ３７が通信起動要求をしていない場合には（Ｓ１４，Ｓ１５）、ステップＳ１１に戻る。
【００９５】
ステップＳ１２においてＴ＝０、つまりタイムアウトしている場合、又はステップＳ１５においてセンサＩ／Ｆ３７が通信起動要求している場合には、タイマ３６がカウント値Ｔをデフォルト値Ｎに設定し（Ｓ１６）、電源制御部３５をＯＮにして通信リンク制御状態へ遷移する（Ｓ１７）。
【００９６】
通信リンク制御状態における子機１２ｂの動作フローを図８に示す。ここでは、子機１２ｂから親機１２ａへ起動信号を送信する場合には、起動信号送信後、親機１２ａからの応答信号を待つための通信リンク制御状態にα回のポーリング周期分留まるものとする。この動作フローは、基本的には、メモリ３３に記憶された通信リンク制御プログラムをＣＰＵ３２において実行することにより、ＣＰＵ３２が状態制御部として機能することにより実行される。なお、図８における太枠のステップは無線通信部３１により実行される。
【００９７】
まず、ポーリング周期カウンタを１に設定する（Ｓ２１）。そして、親機１２ａが当該子機１２ｂへのポーリングパケットを送信すると、そのポーリングパケットを受信する（Ｓ２２）。受信したポーリングパケットが起動信号である場合（Ｓ２３）、返答パケットとして応答信号を送信し（Ｓ２４）、親機１２ａとの通信リンクを確立して（Ｓ２５）、通信状態へ遷移する（Ｓ２６）。
【００９８】
ステップＳ２２において受信したポーリングパケットが、後述するステップＳ２９で送信した起動信号に対する応答信号である場合には（Ｓ２７）、親機１２ａとの通信リンクを確立して（Ｓ２５）、通信状態へ遷移する（Ｓ２６）。
【００９９】
ステップＳ２２において受信したポーリングパケットが、上記以外であって、子機１２ｂから起動信号を送信する場合には（Ｓ２８）、返答パケットとして起動信号を送信する（Ｓ２９）。なお、子機１２ｂからの通信起動要求は、センサ１３や子機１２ｂにおける上位プロトコルにより設定され、ステップＳ２８に到達するまでメモリ３３などに保存されている。
【０１００】
そして、ポーリング周期カウンタが規定値を越えているか否かを判断し（Ｓ３０）、越えている場合は通信リンク制御状態から待機状態へ遷移し、越えていない場合はポーリング周期カウンタをデクリメントして次回のポーリング周期まで通信リンク制御状態に留まる。このステップＳ３０は、子機１２ｂから親機１２ａに対して起動信号を送信した場合には、親機１２ａからの応答信号を受信するまで通信リンク制御状態に留まり（最大滞留時間＝α×ポーリング周期）、応答信号を受信したら通信状態に遷移するルート（ステップＳ２７，Ｓ２５，Ｓ２６）を設定するために設けられている。
【０１０１】
ステップＳ２８において子機１２ｂから起動信号を送信しない場合には、ポーリング周期回数がポーリング周期カウンタ値を越えているか否かを判断し（Ｓ３１）、越えている場合には通信リンク制御状態から待機状態へ遷移し（Ｓ３２）、越えていない場合にはポーリング周期カウンタをデクリメントして（Ｓ３３）、ステップＳ２２からのフローに移る。
【０１０２】
通信状態における子機１２ｂの動作フローを図９に示す。この動作フローは、基本的には、メモリ３３に記憶された通信パケット送受プログラムをＣＰＵ３２において実行することにより、ＣＰＵ３２が状態制御部として機能することにより実行される。なお、図９における太枠のステップは無線通信部３１により実行される。
【０１０３】
子機１２ｂがポーリングパケットを受信すると（Ｓ４１）、そのポーリングパケットが当該子機１２ｂ宛のものか否かを判断する。ポーリングパケットが当該子機１２ｂ宛のものである場合、そのポーリングパケットに親機１２ａからの通信パケットが重畳されているか否かを判断し（Ｓ４３）、重畳されておれば、親機１２ａからの通信パケットを取り出して上位プロトコルへ転送する（Ｓ４４）。また、上位プロトコルから送信したい通信パケットを読み出し（Ｓ４５）、送信したい通信パケットがある場合には（Ｓ４６）、その通信パケットを親機１２ａへの返答パケットとして送信し（Ｓ４７）、送信したい通信パケットがない場合には空白パケットを返答パケットとして送信する（Ｓ４８）。
【０１０４】
そして、上位プロトコルからの通信終了表示を読み出し（Ｓ４９）、通信を終了する場合には（Ｓ５０）、通信状態から通信リンク制御状態へ遷移する（Ｓ５１）。通信を終了しない場合には、ステップＳ４１からのフローを繰り返す。
【０１０５】
（親機の動作フロー）
通信状態における親機１２ａの動作フローを図１０に示す。この動作フローは、図３の方式に対応したものである。また、この動作フローは、基本的には、メモリ２３に記憶された通信パケット送受プログラムをＣＰＵ２２において実行することにより、ＣＰＵ２２が通信制御部として機能することにより実行される。なお、図１０における太枠のステップは無線通信部２１により実行される。
【０１０６】
まず、子機ｎ（子機ｎは図３の子機１〜３の何れか）へのポーリングパケットを作成し（Ｓ６１）、親機１２ａから子機ｎへの通信起動要求の有無を判断して（Ｓ６２）、通信起動要求がある場合にはポーリングパケットとしての起動信号を送信する（Ｓ６３）。そして、子機ｎからの応答信号の受信を時限状態として待ち（Ｓ６４）、応答信号を受信すると子機ｎとの通信リンクを確立する（Ｓ６５）。
【０１０７】
そして、以前に子機ｎから起動信号を受信しており、子機ｎに対して応答信号を送出する必要があるか否かを、メモリ２３に記憶した応答信号送信要求有り表示を参照して判断する（Ｓ６５）。必要がある場合には、ポーリングパケットへ応答信号を重畳し（Ｓ６６）、そのポーリングパケットを子機ｎに対して送信し（Ｓ６７）、子機ｎとの通信リンクを確立する（Ｓ６８）。ステップＳ６５において、子機ｎに対して応答信号を送出する必要がないと判断した場合、子機ｎへ終話信号を送信する必要があるか否かを判断し（Ｓ６９）、必要ある場合には、ポーリングパケットに終話信号を重畳し（Ｓ７０）、そのポーリング信号を子機ｎへ送信して（Ｓ７１）、子機ｎとの通信リンクを開放する（Ｓ７２）。
【０１０８】
ステップＳ６９において子機ｎへ終話信号を送信する必要がないと判断した場合、子機ｎへの通信パケットの送信要求があるか否かを確認し（Ｓ７３）、上位プロトコルからの通信パケットをポーリングパケットへ重畳して（Ｓ７４）、そのポーリングパケットを送信する（Ｓ７５）。
【０１０９】
ステップＳ６８又はＳ７５の後、子機ｎからの返答パケットの受信を時限状態として待ち（Ｓ７６）、タイムアウトするとポーリング対象を次の子機ｎ＋１に移して（Ｓ７７）、本ポーリング周期での全子機へのポーリングが終了したか否かを判断し（Ｓ８４）、未終了であればステップＳ６１からのフローを繰り返し、終了であれば、子機ｎへの次回のポーリング周期まで起動待ち状態となる（Ｓ８５）。
【０１１０】
ステップＳ７６において子機ｎからの返答パケットを受信すると、その返答パケットが終話信号であるか否か（Ｓ７８）、その返答パケットが通信パケットであるか否か（Ｓ８０）、その返答パケットが起動信号であるか否かを順次判断する。そして、返答パケットが終話信号であれば子機ｎとの通信リンクを開放し（Ｓ７９）、返答パケットが通信パケットであればその通信パケットを上位プロトコルへ転送し（Ｓ８１）、返答パケットが起動信号であればステップＳ６５で参照するメモリ２３に記憶した応答信号送信要求有り表示をＯＮ、つまり「あり」に設定する（Ｓ８３）。その後、ステップＳ７７へ移る。
【０１１１】
次に、通信状態における親機１２ａの動作フローであって、図５の方式に対応したものを図１１に示す。この動作フローも、基本的には、メモリ２３に記憶された通信パケット送受プログラムをＣＰＵ２２において実行することにより、ＣＰＵ２２が通信制御部として機能することにより実行される。なお、図１１における太枠のステップは無線通信部２１により実行される。
【０１１２】
この動作フローにおいても、基本的には図１０と同じ処理が行われており、さらに図１１のステップＳ９１〜Ｓ９５の処理が追加される。なお、図１１には、ステップＳ９１〜Ｓ９５と図１０で説明したステップとの関係を示すべく、図１０で説明したステップの一部を図１０と同一符号で図示している。
【０１１３】
この動作フローでは、上位プロトコルからの要求に応じてステップＳ９１〜Ｓ９５が実行される。上位プロトコルからの要求があると、まず、その時点が次回のポーリング周期までの起動待ち状態か否かを判断し（Ｓ９１）、起動待ち状態であれば子機ｎへの起動信号を送信し（Ｓ９２）、その送信を所定回数繰り返して（Ｓ９３）、ステップＳ６５に移る。
【０１１４】
ステップＳ９１において、その時点が次回のポーリング周期までの起動待ち状態でない場合、子機ｎへの起動信号を、本来親機１２ａがその時点で送信するポーリング信号と交互に送信し（Ｓ９４）、その送信を所定回数繰り返して（Ｓ９５）、ステップＳ６５に移る。
【０１１５】
なお、親機１２ａは傘下にある子機１〜３が通信状態か否かを常に把握している。そのために、親機１２ａは、各子機１〜３が通信状態である／ないをメモリ２３内に記憶した管理テーブルとして管理している。この管理テーブルはダイナミックに更新されるテーブルであり、子機ｎと通信リンクが確立された時点でその子機ｎについてＯＮ（通信状態）に設定され、通信リンクが開放された時点でその子機ｎについてＯＦＦ（非通信状態）に設定される。
【０１１６】
なお、上述したように、通信リンクの設定や開放は通信システム１２を使用する上位プロトコルからの刺激による。すなわち、上位プロトコルからの刺激（要求動作）により通信リンク設定や開放が起動される。具体的には、親機１２ａから子機１２ｂを起動時には、親機１２ａが子機１２ｂからの応答信号を受信時に通信リンクが確立され、子機１２ｂから親機１２ａを起動時には、親機１２ａが子機１２ｂへ応答信号を送信時に通信リンクが確立される。また、親機１２ａから子機１２ｂへ終話信号を送出時、又は親機１２ａが子機１２ｂから終話信号を受信時に通信リンクが開放される。
【０１１７】
以上で説明したように、本通信システム１２は、ローカルエリヤ無線ネットワークを子機と親機とで構成し、通信起動を親機及び子機の双方からでき、かつ、長時間連続して使用することが可能なフルワイヤレス無線通信システムである。したがって、通信システム１２は、長時間の連続監視が求められる各種監視システムに好適に用いることができる。
【０１１８】
なお、本発明に係る通信システムは、前記子機を複数備え、前記親機は、前記各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信するとともに、前記起動要求信号を送信する場合には、当該起動要求信号の送信先となる子機との通信の割り当て期間において当該起動要求信号を送信するものであってもよい。
【０１１９】
上記の構成では、例えば親機からのポーリング処理のように、親機が、複数の子機との通信の割り当て期間を順次切り換えて各子機と通信を行う。また、親機は、例えばポーリング処理の一環として、対象となる子機との通信の割り当て期間において起動要求信号を送信することができる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１の通信システムは、子機が、親機との間で通信が可能な起動状態と、少なくとも親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、起動要求信号の受信により起動状態へ移行する通信制御状態と、起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができ、さらに、待機状態にある当該子機を予め定めたタイミングで通信制御状態に切り換えるとともに、起動要求信号を受信することなく通信制御状態が予め定めた期間継続すると当該子機を待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行う状態制御部を備える構成である。
【０１２１】
上記の構成では、子機と親機とが通信を行っていないときには、基本的には子機を待機状態として消費電力を削減することができる。また、子機は待機状態であっても、状態制御部の制御により、例えば所定周期で通信制御状態に切り換えられて親機からの起動要求を監視することができる。このため、親機側において子機との通信の必要性が生じた場合に、子機側とは独立したタイミングで起動要求信号を送信することによっても、子機を起動状態に切り換えさせて通信を行うことができるようになる。
【０１２２】
したがって、上記の構成により、子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【０１２３】
本発明の請求項２の通信システムは、請求項１の通信システムにおいて、親機と子機との間の通信が無線通信であり、第１通信部は無線通信により起動要求信号を送信するとともに、第２通信部は無線通信により起動要求信号を受信するものであってもよい。
【０１２４】
上記の構成では、通信線も電力供給線も接続しないフルワイヤレスで子機を動作可能な通信システムを実現することができる。
【０１２５】
本発明の請求項３の通信システムは、請求項１又は２の通信システムにおいて、子機を複数備え、親機は、各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより各子機と通信するとともに、起動要求信号を送信する場合には、当該起動要求信号の送信先となる子機との通信の割り当て期間において当該起動要求信号を送信してもよい。
【０１２６】
上記の構成では、例えば親機からのポーリング処理のように、親機が、複数の子機との通信の割り当て期間を順次切り換えて各子機と通信を行う。また、親機は、例えばポーリング処理の一環として、対象となる子機との通信の割り当て期間において起動要求信号を送信することができる。
【０１２７】
本発明の請求項４の通信システムは、請求項１又は２の通信システムにおいて、子機を複数備え、親機は、各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより各子機と通信するとともに、起動要求信号を送信する場合には、各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて当該起動要求信号を送信してもよい。
【０１２８】
上記の構成では、親機が、各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて起動要求信号を送信する。これにより、子機の数が増大したとしても、起動要求信号の送信タイミングの間隔が大きくなることを抑制することができる。その結果、子機における通信制御状態の期間をより短く設定しつつ、起動要求信号を迅速に受信して、親機からの起動要求に迅速に応じることができる。
【０１２９】
本発明の請求項５の通信システムは、請求項４の通信システムにおいて、起動要求信号は、複数の子機を通信制御状態から起動状態へ移行させることができる信号であってもよい。
【０１３０】
上記の構成では、親機が、複数の子機を起動状態へ移行させる場合に、共通の起動要求信号により複数の子機を起動状態へ移行させることができる。
【０１３１】
本発明の請求項６の通信システムは、請求項４又は５の通信システムにおいて、各子機の状態制御部により当該子機が通信制御状態に切り換えられてから待機状態に切り換えられるまでの期間は、親機における各子機との割り当て期間の１つと、親機が起動要求信号を送信するのに要する時間とを包含できる期間であることが望ましい。
【０１３２】
上記の構成では、子機が通信制御状態に移行した時点で、親機が各子機との割り当て期間にあった場合でも、その割り当て期間が終了して起動要求信号が送信される時点でも、その子機は依然として通信制御状態にあることになる。したがって、子機において起動要求信号を受信し損なうことを回避することができ、親機の起動要求に対して確実に起動できるようになる。
【０１３３】
本発明の請求項７の通信システムは、請求項４又は５の通信システムにおいて、親機が起動要求信号を送信する場合には、子機の１つが、状態制御部により当該子機が通信制御状態に切り換えてから、待機状態に切り換えられ、さらに通信制御状態に切り換えられるまでに要する時間より長い時間、起動要求信号を繰り返し送信することが望ましい。
【０１３４】
上記の構成では、親機が起動要求信号の送信を開始してから、子機において最初に通信制御状態に移行したときに、親機は依然として起動要求信号の送信を繰り返し行っていることになる。これにより、親機が起動要求信号の送信を開始してから、子機において最初に通信制御状態に移行したときに、その子機が起動状態に移行することができるようになる。したがって、親機の起動要求があった場合に、早急に子機を起動状態に移行させることができるようになる。
【０１３５】
本発明の請求項８の通信装置は、親機との間での通信が可能な起動状態と、少なくとも親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、起動要求信号の受信により起動状態へ移行する通信制御状態と、起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができ、待機状態にある当該通信装置を予め定めたタイミングで通信制御状態に切り換えるとともに、起動要求信号を受信することなく通信制御状態が予め定めた期間継続すると当該通信装置を待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行う状態制御部をさらに備える構成である。
【０１３６】
上記の通信装置は、上述した通信システムの子機として用いることができ、これによって子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【０１３７】
本発明の請求項９の通信制御方法は、親機との間で通信可能な子機における通信制御方法において、子機は、親機との間で通信が可能な起動状態と、少なくとも親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、起動要求信号の受信により起動状態へ移行する通信制御状態と、起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができるとともに、予め定めたタイミングで待機状態から通信制御状態に切り換わるステップと、起動要求信号を受信することなく通信制御状態が予め定めた期間継続することで待機状態に切り換わるステップとを、繰り返し行うことを特徴としている。
【０１３８】
上記の通信制御方法は、上述した通信システムの子機の制御として用いることができ、これによって子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の一形態における通信システムを用いた監視システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の通信システムにおける親機及び子機の状態遷移を示す図面である。
【図３】 図１の通信システムにおいて、親機と子機との通信におけるパケットの送受信状態を示すタイミングチャートである。
【図４】 図１の通信システムにおいて、親機と子機との通信におけるパケットの他の送受信状態を示すタイミングチャートである。
【図５】 図１の通信システムにおいて、親機と子機との通信におけるパケットのさらに他の送受信状態を示すタイミングチャートである。
【図６】 図３の方式と図５の方式との間で、消費電力の低減効果を比較するための図面である。
【図７】 図１の通信システムにおいて、待機状態における子機の動作フローを示すフローチャートである。
【図８】 図１の通信システムにおいて、通信リンク制御状態における子機の動作フローを示すフローチャートである。
【図９】 図１の通信システムにおいて、通信状態における子機の動作フローを示すフローチャートである。
【図１０】 図１の通信システムにおいて、図３の方式を用いた場合の通信状態における親機の動作フローを示すフローチャートである。
【図１１】 図１の通信システムにおいて、図５の方式を用いた場合の通信状態における親機の動作フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 監視システム
１１ マスタコントローラ
１２ 通信システム
１２ａ 親機
１２ｂ 子機
１３ センサ
２１ 無線通信部（第１通信部）
２２ ＣＰＵ
２３ メモリ
２４ 電源部
３１ 無線通信部（第２通信部）
３２ ＣＰＵ（状態制御部）
３３ メモリ
３４ 電池
３４ａ 主電源
３４ｂ 待機電源
３５ 電源制御部（状態制御部）
３６ タイマ（状態制御部）
３７ センサＩ／Ｆ
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に長時間の連続監視が求められる各種監視システムに好適に用いられる通信システム、通信装置及び通信制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、Ｏｐｅｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ通信システム（無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等）の開発が盛んであり、これらの通信システムでは子機のフルワイヤレス化が実現されている。
【０００３】
しかし、上記通信システムでは、子機の１回当たりの使用時間が短いこと（数時間程度）を想定しており、子機の使用中は通信中でなくとも数１０ｍＡ程度の電力を消費する設計になっている。したがって、上記通信システムでは、子機を長期間連続して使用する用途、例えば、長時間監視が求められる監視システム分野への用途には適していない。
【０００４】
一方、監視システム用無線通信システムは、これまで個別システム（Ｃｌｏｓｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ通信システム）で対応されている。また、子機のフルワイヤレス化も一部試みられているが、その実現は電力消費がネックになっており、通信起動方向が片方向、つまり子機側から親機側への通信起動要求のみを可能としたシステムに留まっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、今後監視システムを機能高度化していく上では、子機と親機との間の通信が随時どちらからの通信起動要求によっても確立できることが非常に重要になってくる。つまり、上記のような片方向の通信起動要求のみが可能なシステムでは、今後の監視システムの機能高度化を阻んでしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システム、その通信システムに用いられる子機としての通信装置、及び通信制御方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る通信システムは、互いの間で通信可能な親機と複数の子機とを備える通信システムであって、前記親機は、前記子機に対する起動要求信号を送信する第１通信部を備え、前記子機は、前記親機が送信した起動要求信号を受信する第２通信部と、異常を検知するセンサとのインタフェース部とを備え、前記子機は、前記親機との間で通信が可能な起動状態と、少なくとも前記親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、前記起動要求信号の受信により前記起動状態へ移行する通信制御状態と、前記起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができ、前記子機は、さらに、前記待機状態にある当該子機を予め定めたタイミングで前記通信制御状態に切り換えるとともに、前記起動要求信号を受信することなく前記通信制御状態が予め定めた期間継続すると当該子機を前記待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行う状態制御部を備えるとともに、前記親機は、前記各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信するとともに、前記起動要求信号を送信する場合には、前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて当該起動要求信号を送信することを特徴としている。
【０００８】
上記の構成では、子機が起動状態、通信制御状態、及び待機状態をとることができる。
【０００９】
起動状態とは、親機との間で通信が可能な状態であり、例えば、予め定められたプロトコルに基づいて、親機から子機へ、又は子機から親機へデータを転送し、データの転送された子機又は親機では、転送されたデータに基づいて所定の処理をし、必要に応じてデータ転送元である親機又は子機に対して応答するといった通信のための一連の処理を実行することができる状態である。
【００１０】
通信制御状態とは、少なくとも親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、起動信号の受信により起動状態へ移行する状態である。つまり、通信制御状態とは、親機からの起動要求を監視し、起動要求があったときには起動状態に移行するための状態である。
【００１１】
待機状態とは、起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない状態であり、例えば、第２通信部や第２通信部での通信を制御するための部材等への電力供給を停止し、後述する状態制御部による制御に必要な電力にほぼ限定して電力を使用するような状態である。
【００１２】
また、子機は状態制御部を備える。この状態制御部は、待機状態にある子機を予め定めたタイミングで通信制御状態に切り換える。また、状態制御部は、起動要求信号を受信することなく通信制御状態が予め定めた期間継続すると、子機を待機状態に切り換える。さらに、状態制御部は、通信制御状態へ切り換え、所定期間経過後に待機状態へ切り換えるという動作を例えば周期的に繰り返す。
【００１３】
これにより、子機と親機とが通信を行っていないときには、基本的には子機を待機状態として消費電力を削減することができる。また、子機は待機状態であっても、状態制御部の制御により、例えば所定周期で通信制御状態に切り換えられて親機からの起動要求を監視することができる。このため、親機側において子機との通信の必要性が生じた場合に、子機側とは独立したタイミングで起動要求信号を送信することによっても、子機を起動状態に切り換えさせて通信を行うことができるようになる。
【００１４】
したがって、上記の構成により、子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【００１５】
さらに、本発明にかかる通信システムは、前記子機を複数備え、前記親機は、前記各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信するとともに、前記起動要求信号を送信する場合には、前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて当該起動要求信号を送信するものである。
【００１６】
起動要求信号を送信する場合に、送信先となる子機との通信の割り当て期間において起動要求信号を送信する構成では、子機の数が増大することにより、必然的に起動要求信号の送信タイミングの間隔が大きくなる。このように大きい間隔で送信される起動要求信号を子機において迅速に受信するためには、子機における通信制御状態の期間を長く設定する必要が生じる。このことは、子機における消費電力削減の効果を低減することになる。
【００１７】
そこで、上記の構成では、親機が、各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて起動要求信号を送信する。これにより、子機の数が増大したとしても、起動要求信号の送信タイミングの間隔が大きくなることを抑制することができる。その結果、子機における通信制御状態の期間をより短く設定しつつ、起動要求信号を迅速に受信して、親機からの起動要求に迅速に応じることができる。
【００１８】
本発明に係る通信システムは、上記通信システムにおいて、前記親機と子機との間の通信が無線通信であり、前記第１通信部は無線通信により起動要求信号を送信するとともに、前記第２通信部は無線通信により起動要求信号を受信するものであってもよい。
【００１９】
上記の構成では、親機と子機との間の通信が無線通信であるため、親機と子機との間に通信線を接続する必要がない。また、上述したように、本通信システムは子機での消費電力を削減できる構成であるため、子機に電力供給線を接続せず、子機をバッテリー駆動にした場合でも、子機を長時間動作させることができる。
【００２０】
したがって、通信線も電力供給線も接続しないフルワイヤレスで子機を動作可能な通信システムを実現することができる。
【００２１】
本発明に係る通信システムは、上記通信システムにおいて、前記起動要求信号は、複数の子機を前記通信制御状態から起動状態へ移行させることができる信号であってもよい。
【００２２】
上記の構成では、親機が、複数の子機を起動状態へ移行させる場合に、共通の起動要求信号により複数の子機を起動状態へ移行させることができる。
【００２３】
本発明に係る通信システムは、上記通信システムにおいて、前記各子機の状態制御部により当該子機が前記通信制御状態に切り換えられてから前記待機状態に切り換えられるまでの期間は、前記親機における前記各子機との割り当て期間の１つと、前記親機が前記起動要求信号を送信するのに要する時間とを包含できる期間であることが望ましい。
【００２４】
上記の構成では、子機が通信制御状態に移行した時点で、親機が各子機との割り当て期間にあった場合でも、その割り当て期間が終了して起動要求信号が送信される時点でも、その子機は依然として通信制御状態にあることになる。したがって、子機において起動要求信号を受信し損なうことを回避することができ、親機の起動要求に対して確実に起動できるようになる。
【００２５】
本発明に係る通信システムは、上記通信システムにおいて、前記親機が前記起動要求信号を送信する場合には、前記子機の１つが、前記状態制御部により当該子機が前記通信制御状態に切り換えてから、前記待機状態に切り換えられ、さらに前記通信制御状態に切り換えられるまでに要する時間より長い時間、前記起動要求信号を繰り返し送信することが望ましい。
【００２６】
上記の構成では、親機が起動要求信号の送信を開始してから、子機において最初に通信制御状態に移行したときに、親機は依然として起動要求信号の送信を繰り返し行っていることになる。これにより、親機が起動要求信号の送信を開始してから、子機において最初に通信制御状態に移行したときに、その子機が起動状態に移行することができるようになる。したがって、親機の起動要求があった場合に、早急に子機を起動状態に移行させることができるようになる。
【００２７】
本発明に係る通信装置は、複数の子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信する親機との間で通信可能な子機としての通信装置において、前記親機が当該通信装置対して起動要求信号を送信したときに、当該起動要求信号を受信する第２通信部と、異常を検知するセンサとのインタフェース部とを備えるとともに、前記親機との間での通信が可能な起動状態と、少なくとも前記親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、前記起動要求信号の受信により前記起動状態へ移行する通信制御状態と、前記起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができ、前記待機状態にある当該通信装置を予め定めたタイミングで前記通信制御状態に切り換えるとともに、前記起動要求信号を受信することなく前記通信制御状態が予め定めた期間継続すると当該通信装置を前記待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行う状態制御部をさらに備え、前記待機状態では、前記センサが異常を検知した場合に、前記通信制御状態を経て、前記起動状態へ移行するとともに、前記起動要求信号を前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて受信することを特徴としている。
【００２８】
上記の通信装置は、上述した通信システムの子機として用いることができ、これによって子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【００２９】
本発明に係る通信制御方法は、複数の子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信する親機との間で通信可能な子機における通信制御方法において、前記子機は、前記親機との間で通信が可能な起動状態と、少なくとも前記親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、前記起動要求信号の受信により前記起動状態へ移行する通信制御状態と、前記起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができるとともに、予め定めたタイミングで前記待機状態から前記通信制御状態に切り換わるステップと、前記起動要求信号を受信することなく前記通信制御状態が予め定めた期間継続することで前記待機状態に切り換わるステップとを、繰り返し行い、さらに、前記待機状態では、異常を検知するセンサとのインタフェース部が異常を検知した場合に、前記通信制御状態を経て、前記起動状態へ移行するステップを行うとともに、前記起動要求信号を前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて受信するステップを行うことを特徴としている。
【００３０】
上記の通信制御方法は、上述した通信システムの子機の制御として用いることができ、これによって子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１から図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３２】
（全体構成）
本実施形態のオンデマンド接続型フルワイヤレス無線通信システム（通信システム）を用いた監視システム１０の全体構成を図１に示す。監視システム１０は、マスタコントローラ１１、通信システム１２、及びセンサ１３を備えている。また、通信システム１２は、親機１２ａ及び子機１２ｂを備えている。マスタコントローラ１１は親機１２ａと接続されており、センサ１３は子機１２ｂと接続されており、親機１２ａと子機１２ｂとは無線通信を行うようになっている。
【００３３】
なお、監視システム１０は、通信システム１２を用いたシステムの一例であり、本発明の通信システムは他のシステムにも適用できる。
【００３４】
図１では単数の子機１２ｂ及びセンサ１３を示しているが、監視システム１０は、１組のマスタコントローラ１１及び親機１２ａに対して、複数の子機１２ｂ及びセンサ１３を備えているものとする。なお、子機１２ｂ及びセンサ１３は単数であってもよい。
【００３５】
また、図１において、破線は電力供給のための給電線、一点鎖線は電力供給の起動を指示するための給電起動線、実線は回路間の接続線（バス等）をそれぞれ示している。
【００３６】
監視システム１０は、センサ１３による異常の監視を行うものであり、センサ１３が異常を検出すると子機１２ｂ及び親機１２ａを経由してマスタコントローラ１１に異常発生を通報するようになっている。また、監視システム１０は、マスタコントローラ１１から親機１２ａ及び子機１２ｂを経由してセンサ１３に制御指令を通知するようになっている。
【００３７】
親機１２ａは、無線通信部２１（第１通信部）、ＣＰＵ（central processing unit）２２、メモリ２３、及び電源部２４を備えている。
【００３８】
無線通信部２１は、子機１２ｂとの無線通信においてパケットの送受信を行うものであり、後述する起動信号の子機１２ｂに対する送信も行う。ＣＰＵ２２は、無線通信部２１による通信の制御や、マスタコントローラ１１とのデータのやり取りの制御などを行う。メモリ２３は、ＣＰＵ２２による処理に必要なデータやプログラムを記憶しており、例えば、無線通信部２１による通信に用いられる通信プロトコルを記憶している。電源部２４は、マスタコントローラ１１や親機１２ａにて必要となる電力を商用電源から取得し、各部に供給するものである。なお、通信システム１２の動作時には、電源部２４は基本的に常時各部への給電を行っている。
【００３９】
子機１２ｂは、無線通信部３１（第２通信部）、ＣＰＵ３２、メモリ３３、電池３４（蓄電池でもよい）、電源制御部３５、タイマ３６、及びセンサＩ／Ｆ（interface）３７を備えている。
【００４０】
無線通信部３１は、親機１２ａとの無線通信においてパケットの送受信を行うものであり、親機１２ａからの起動信号の受信も行う。ＣＰＵ３２は、無線通信部３１による通信の制御や、センサＩ／Ｆ３７を介したセンサ１３とのデータのやり取りの制御などを行う。メモリ３３は、ＣＰＵ３２による処理に必要なデータやプログラムを記憶しており、例えば、無線通信部３１による通信に用いられる通信プロトコルを記憶している。
【００４１】
子機１２ｂは、内蔵した電池３４により動作する。したがって、子機１２ｂには外部からの給電線が接続されていない。また、子機１２ｂは親機１２ａと無線通信を行うため、子機１２ｂには外部からの通信線も接続されていない。このように、子機１２ｂはフルワイヤレスであり、通信システム１２はフルワイヤレス無線通信システムである。なお、親機１２ａは商用電源から電力を取得しているため、親機１２ａは給電線を有することになるが、本明細書では子機１２ｂをフルワイヤレス、つまり子機１２ｂに給電線や親機１２ａとの通信線等が接続されていない通信システムを「フルワイヤレス無線通信システム」と称している。
【００４２】
電池３４は、主電源３４ａ及び待機電源３４ｂを備えている。主電源３４ａは、無線通信部３１、ＣＰＵ３２、及びメモリ３３を動作させるための電力を供給するものである。主電源３４ａは、電源制御部３５の制御によってＯＮ／ＯＦＦされることにより、上記無線通信部３１、ＣＰＵ３２、及びメモリ３３への電力の供給／停止を行う。つまり、無線通信部３１、ＣＰＵ３２、及びメモリ３３への電力供給／停止は、電源制御部３５の制御に基づいて子機１２ｂの動作状態に応じて適宜切り換えられる。
【００４３】
なお、センサ１３は、内部に電池などの独自の電源を有する省電力型のセンサであり、主電源３４ａからの電力供給とは独立して動作可能である。また、センサＩ／Ｆ３７も、主電源３４ａからの電力供給とは独立して動作可能である。
【００４４】
一方、子機１２ｂが動作している場合、待機電源３４ｂからの電力は、タイマ３６へ常時供給される。したがって、タイマ３６は、子機１２ｂが停止状態でない限り、子機１２ｂの動作状態にかかわらず常に動作している。
【００４５】
タイマ３６は、後述するように所定のタイミングで子機１２ｂを待機状態から通信制御状態へ切り換えるため、及び所定のタイミングで子機１２ｂを通信制御状態から待機状態へ切り換えるために計時を行う。そして、タイマ３６は、上記所定のタイミングにおいてタイムアウトするようになっており、タイムアウトにより電源制御部３５に対して給電起動指示又は給電停止指示を与える。
【００４６】
センサＩ／Ｆ３７は、センサ１３とのインタフェースとして機能するとともに、センサ１３が異常を検知した場合に、その異常をマスタコントローラ１１へ通報すべく、電源制御部３５へ給電起動指示を与える。
【００４７】
なお、電源制御部３５は、子機１２ｂやセンサ１３に設けられた外部スイッチ（図示せず）をユーザが操作することによっても主電源３４ａをＯＮ／ＯＦＦできるようになっていてもよい。
【００４８】
（状態遷移）
親機１２ａ及び子機１２ｂの状態遷移を図２に示す。親機１２ａは、停止状態（ＳＴＯＰ状態）及び通信状態（ＣＯＭ状態）をとることができる。子機１２ｂは、停止状態（ＳＴＯＰ状態）、待機状態（ＳＢＹ状態）、通信リンク制御状態（通信制御状態、ＳＣＡＮ状態）、及び通信状態（起動状態、ＣＯＭ状態）をとることができる。各状態及び各状態間の相互関係について以下に説明する。
【００４９】
まず、親機１２ａについて説明する。停止状態は、電源部２４がＯＦＦである状態であり、親機１２ａが機能していない状態である。ユーザなどによって電源部２４がＯＮされると、親機１２ａは通信状態に遷移（移行）し、子機１２ｂと通信可能な状態になる。この親機１２ａの通信状態では、後述する子機１２ｂの通信状態及び通信リンク制御状態の両方に対応し、子機１２ｂへのポーリングパケットを送信し、子機１２ｂからの返答パケットを受信することで、子機１２ｂとの通信や通信リンク制御をする。ユーザなどによって電源部２４がＯＦＦされると、親機１２ａは停止状態に遷移する。
【００５０】
次に、子機１２ｂについて説明する。停止状態は、主電源３４ａ及び待機電源３４ｂがＯＦＦである状態であり、子機１２ｂが機能していない状態である。ユーザなどによって待機電源３４ｂがＯＮされると、子機１２ｂは待機状態に遷移し、タイマ３６が起動する。なお、待機状態では、主電源３４ａはＯＦＦになっており、無線通信部３１、ＣＰＵ３２、及びメモリ３３への給電は停止している。以下では、電源制御部３５が主電源３４ａをＯＦＦしていることを電源制御部３５の「ＯＦＦ」、電源制御部３５が主電源３４ａをＯＮいていることを電源制御部３５の「ＯＮ」とする。
【００５１】
待機状態は、時限状態であり、タイマ３６がタイムアウトすると、電源制御部３５がＯＮになり、子機１２ｂが通信リンク制御状態に遷移する。なお、待機状態では、センサＩ／Ｆ３７から通信起動要求（起動要求）があったときも、電源制御部３５がＯＮになり、子機１２ｂが通信リンク制御状態に遷移する。
【００５２】
待機状態は、通信状態及び通信リンク制御状態よりも消費電力の少ない状態であり、例えば２００μＡ程度の消費電力である。
【００５３】
通信リンク制御状態は、親機１２ａとの通信が可能な状態である。ただし、通信状態と異なるのは、通信リンク制御状態は時限状態であり、基本的にはタイマ３６がタイムアウトする、あるいはＣＰＵ３２の制御により子機１２ｂが待機状態に遷移する。
【００５４】
なお、待機状態においてタイマ３６がタイムアウトすることにより通信リンク制御状態に遷移した場合に、この通信リンク制御状態において無線通信部３１が親機１２ａからの起動信号を受信すると、ＣＰＵ３２の制御によりタイマ３６におけるカウント動作が中止され、時限状態が解除されることにより通信状態に遷移する。
【００５５】
また、待機状態においてセンサＩ／Ｆ３７からの通信起動要求により通信リンク制御状態に遷移した場合、この通信リンク制御状態において親機１２ａに対して起動信号を送信し、この起動信号に対する応答を検出すると、ＣＰＵ３２の制御によりタイマ３６におけるカウント動作が中止され、時限状態が解除されることにより通信状態に遷移する。
【００５６】
ここでは通信リンク制御状態は、通信状態と同様、親機１２ａとの通信が可能な状態であるとしているが、必ずしも親機１２ａとの完全な通信が可能である必要はなく、少なくとも親機１２ａの送信した起動信号を受信可能であり、この起動信号を受信して通信状態に遷移できればよい。
【００５７】
通信状態は、親機１２ａとの通信が可能な状態である。通信状態は、通信リンク制御状態とは異なり、親機１２ａとの通信における通信プロトコルにしたがって、通信終了の処理がなされることによって子機１２ｂが通信リンク制御状態に遷移し、親機１２ａとの通信リンクを開放する。通信終了の処理は、親機１２ａからの指示、又はセンサＩ／Ｆ３７からの上位プロトコル（通信上位プロトコル）を介した指示に基づく。したがって、親機１２ａとの通信が完結するまでは通信状態が継続される。
【００５８】
通信状態では、親機１２ａからの通信パケットが、親機１２ａからのポーリングパケットに重畳されてくる。また、親機１２ａへの通信パケットは、親機１２ａからのポーリングパケットに対する返答パケットとして送信する。
【００５９】
以上のように、子機１２ｂは、親機１２ａとの間で通信が可能な通信状態（起動状態）と、少なくとも親機１２ａの送信した起動信号（起動要求信号）を受信可能であり、かつ、この起動信号の受信により通信状態へ遷移する通信リンク制御状態（通信制御状態）と、通信状態及び通信リンク制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができる。
【００６０】
また、子機１２ｂは、待機状態にある子機１２ｂを予め定めたタイミングで通信リンク制御状態に切り換えるとともに、親機１２ａからの起動信号を受信することなく通信リンク制御状態が予め定めた期間継続すると子機１２ｂを待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行うことができる。この繰り返しの動作は、タイマ３６、電源制御部３５、及びＣＰＵ３２により実行され、これらタイマ３６、電源制御部３５、及びＣＰＵ３２は状態制御部を構成する。
【００６１】
そして、子機１２ｂと親機１２ａとが通信を行っていないときには、基本的には子機１２ｂは待機状態となっており、子機１２ｂでの消費電力を削減することができる。また、子機１２ｂは待機状態であっても、状態制御部の制御により、所定周期で通信リンク制御状態に切り換えられて親機１２ａからの起動信号を監視する。このため、親機１２ａ側において子機１２ｂとの通信の必要性が生じた場合に、子機１２ｂ側とは独立したタイミングで起動信号を送信することによっても、子機１２ｂを通信状態に切り換えさせて通信を行うことができるようになる。
【００６２】
なお、親機１２ａは基本的には常時通信状態にあるため、子機１２ｂ側からの通信の要求を随時受けることができる。
【００６３】
したがって、本通信システム１２では、子機１２ｂにおける消費電力を削減しつつ、親機１２ａ側からの通信起動要求により子機１２ｂを起動することができるようになる。つまり、親機１２ａ側からでも、子機１２ｂ側からでも通信起動要求可能であるとともに、電池３４によっても長時間使用することができる省電力型の子機１２ｂを実現できる。
【００６４】
（通信方式１）
親機１２ａと子機１２ｂとの通信におけるパケットの送受信状態を図３に示す。なお、通信システム１２には、子機１２ｂとして３台の子機１、子機２、及び子機３が備わっているものとし、親機１２ａからのポーリングによって子機１、子機２、及び子機３との通信が行われるものとする。ポーリング周期は、子機１、子機２、及び子機３に対するポーリングをこの順に１周する周期である。
【００６５】
子機１及び子機３はすでに通信状態（ＣＯＭ状態）にあり、親機１２ａからのポーリングパケット（ＰＯＬＬ−ＰＫＴ）としての通信パケットを受信し、返答パケットを親機１２ａに送信する。
【００６６】
子機２は、最初、待機状態（ＳＢＹ状態）にある。待機状態では、親機１２ａからのポーリングにより起動信号が送信されたとしても、その起動信号を検出することができず、応答信号を送信することもできない。
【００６７】
ところが、子機２は、親機１２ａとは独立した所定のタイミングで通信リンク制御状態（ＳＣＡＮ状態）に遷移する。子機２が通信リンク制御状態において、親機１２ａが子機２に対して起動信号を送信すると、その起動信号を子機２が検出することができ、応答信号を送信する。これにより、子機２は通信状態に遷移し、次のポーリング周期から親機１２ａからの通信パケットを受信して返答パケットを送信するようになる。
【００６８】
なお、子機２は、最大でもα回のポーリング周期までしか通信リンク制御状態に留まることができず、それを過ぎると待機状態に遷移する。なお、αは１以上の適当な数字であり、初期設定値として設定される。
【００６９】
親機１２ａは、各子機の状態にかかわらず、全子機１〜３に対してポーリングを行う。ポーリングを行う場合、親機１２ａは、通信状態の子機に対しては通信パケット（通信ＰＫＴ）を送信し、通信状態以外の子機に対しては通信起動要求があるときは起動信号を送信し、通信起動要求がないときには空白パケット（ＮＵＬＬ−ＰＫＴ）を送信する。
【００７０】
各子機へポーリングを行った場合に、子機から返答パケット（返答ＰＫＴ）が戻らなかったときの処理としては、子機の状態に応じた次の処理がある。通信状態の子機へのポーリングに対して、返答パケットが一定時間内に戻らなかった場合には、その子機は故障などの異常状態にあると判断する。
【００７１】
一方、通信状態以外の子機へのポーリングにおいて起動信号を送信する場合には、最低２回のポーリング周期において起動信号を送信し、返答パケットとしての応答信号が一定時間内に戻らなかった場合には、その子機は故障などの異常状態にあると判断する。通信状態以外の子機へのポーリングにおいて空白パケットを送信する場合には、返答パケットが戻らなくとも子機の異常とは判断せず、通常の処理を継続する。
【００７２】
このように、親機１２ａは、各子機１〜３との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより各子機１〜３と通信するようになっており、起動信号を送信する場合には、起動信号の送信先となる子機との通信の割り当て期間において起動信号を送信する。したがって、親機１２ａは、ポーリング処理の一環として、対象となる子機との通信の割り当て期間において起動信号を送信する。
【００７３】
なお、子機１２ｂからの通信起動要求がある場合、親機１２ａと子機１２ｂとの通信におけるパケットの送受信状態は図４のようになる。
【００７４】
例えば、子機２からの通信起動要求がある場合には、子機２が親機１２ａから送られてきた空白パケットを受信し、この返答パケットとして親機１２ａに対して起動信号を送信する。親機１２ａでは、次のポーリング周期において子機２に対して起動信号に対する応答信号を送信し、子機２において応答信号を検出することにより子機２が通信リンク制御状態から通信状態に遷移する。
【００７５】
（通信方式２）
図３の方式では、親機１２ａから子機１２ｂへの起動信号は、親機１２ａからその子機１２ｂに対するポーリング時に送信される。一方、子機１２ｂにおいては、ポーリング周期とは独立した周期で待機状態から通信リンク制御状態へ遷移し、親機１２ａからのポーリングを受ける。このため、図３の方式では、子機１２ｂの待機状態から通信リンク制御状態への遷移のタイミングによっては、親機１２ａからの起動信号が次回のポーリング周期まで検出されないことになる。
【００７６】
このことは、親機１２ａからの通信起動要求を検出するのに子機１２ｂにおいてタイムラグ（起動信号検出遅れ）を生じさせることになる。
【００７７】
さらに、図３の方式では、子機１２ｂにおいて、親機１２ａからの起動信号を遅くとも次回のポーリング周期で検出するためには、子機１２ｂの待機状態の継続時間をポーリング周期以下、かつ、子機１２ｂの通信リンク制御状態の継続時間をポーリング周期以上に設定する必要がある。したがって、待機状態の継続時間に対する通信リンク制御状態の継続時間の割合を十分小さくすることが困難になり、子機１２ｂにおける消費電力の低減効果がやや小さい。特に、子機１２ｂの台数が増加してポーリング周期が長くなり、子機１２ｂにおける起動信号検出遅れを小さくするために待機状態の継続時間を短くする場合には、消費電力の低減効果がより小さくなる。
【００７８】
なお、子機１２ｂにおいて待機状態から通信リンク制御状態への遷移に要する時間（機器の動作やソフトウェアの周期などに起因し、実際に通信リンク制御状態での動作が可能になるまでの時間）を考慮し、より確実に親機１２ａからの起動信号を遅くとも次回のポーリング周期で検出するためには、子機１２ｂの通信リンク制御状態の継続時間をポーリング周期の２倍以上に設定することも考えられ、この場合にはさらに消費電力の低減効果が小さくなる。
【００７９】
この点を改善するために、図５に示す方式をとることが望ましい。この方式では、親機１２ａは、起動信号を、個別に各子機を送信先としたポーリングパケット（相手指定型ポーリングパケット）ではなく、同時に全子機を送信先としたポーリングパケット（放送型ポーリングパケット）として送信する。また、この放送型ポーリングパケットは、親機１２ａから子機１〜３の何れかに対して通信起動要求が生じることにより即刻送信が開始され、通信起動要求の対象となる子機２からの応答信号を確認するまで繰り返し送信される。したがって、この放送型ポーリングパケットの送信は、最長、子機１２ｂにおける待機状態の継続時間に所定のマージンを付加した時間繰り返されることになる。このマージンは、子機１２ｂにおいて待機状態から通信リンク制御状態への遷移に要する時間（機器の動作やソフトウェアの周期などに起因し、実際に通信リンク制御状態での動作が可能になるまでの時間）を考慮して設定される。
【００８０】
このように、親機１２ａが起動信号を送信する場合には、子機１２ｂが、通信リンク制御状態に遷移してから、待機状態に遷移し、さらに通信リンク制御状態に遷移するまでに要する時間より長い時間、起動信号を繰り返し送信することが望ましい。この場合、親機１２ａが起動信号の送信を開始してから、子機１２ｂにおいて最初に通信リンク制御状態に移行したときに、親機１２ａは依然として起動信号の送信を繰り返し行っていることになる。これにより、親機１２ａが起動信号の送信を開始してから、子機１２ｂにおいて最初に通信リンク制御状態に移行したときに、その子機１２ｂが通信状態に移行することができるようになる。したがって、親機１２ａの起動要求があった場合に、早急に子機１２ｂを起動状態に移行させることができるようになる。
【００８１】
なお、親機１２ａは、通常の通信パケットとしての相手指定型ポーリングパケットも送信するために、上記放送型ポーリングパケットを、相手指定型ポーリングパケットの送信されるタイミングの間において送信する。
【００８２】
これにより、子機１２ｂにおける起動信号検出遅れを低減することができる。また、子機１２ｂにおいて待機状態の継続時間に対する通信リンク制御状態の継続時間の割合を十分小さくすることでき、子機１２ｂにおける消費電力を大幅に低減することができるようになる。
【００８３】
図６を用いて、図３の方式と図５の方式との間で、消費電力低減効果を比較する。ここでは、待機状態の消費電力を２００μＡ、通信リンク制御状態の消費電力を５０ｍＡとする。
【００８４】
図３の方式におけるトラフィックモデルを、ポーリング周期Ｔｐ＝１秒、子機１２ｂにおいて待機状態から通信リンク制御状態への遷移が起こる周期（遷移周期）を３秒、子機１２ｂの通信リンク制御状態継続時間（＝通信リンク制御状態への遷移後、親機１２ａからの起動信号を検出するのに要する時間（遅れ時間）の最悪値）Ｔｓ＝１秒とする。
【００８５】
このとき、通信状態でない子機１２ｂの平均消費電力は、
（２００μＡ×（３−１）秒＋５０ｍＡ×１秒）÷３秒＝１６．８ｍＡ
となる。
【００８６】
一方、図５の方式におけるトラフィックモデルを、ポーリング周期Ｔｐ＝１秒、遷移周期を３秒、子機１２ｂの通信リンク制御状態継続時間Ｔｓ＝０．１秒とする。
【００８７】
なお、Ｔｓ＝０．１秒とした理由は次の通りである。子機１２ｂの通信リンク制御状態継続時間は、通信リンク制御状態継続時間に偶然親機１２ａからの相手指定型ポーリングパケットの送信が重なった場合でも次に親機１２ａから送信される起動信号を受信できるような時間に設定する必要がある。相手指定型ポーリングパケットのパケット長が２ＫＢ（キロバイト）、伝送速度を１Ｍｂｐｓ（ビット・パー・セカンド）と想定すると、相手指定型ポーリングパケットの送信により起動信号を送信できない時間は、
（２０００×８）÷１００００００＝１６ミリ秒
となる。したがって、上記のように子機１２ｂの通信リンク制御状態継続時間Ｔｓ＝０．１秒とすることで、通信リンク制御状態継続時間に偶然親機１２ａからの相手指定型ポーリングパケットの送信が重なった場合でも次に親機１２ａから送信される起動信号を十分受信できることになる。したがって、Ｔｓ＝０．１とした。
【００８８】
このように、子機１２ｂにおいて、通信リンク制御状態に切り換えられてから待機状態に切り換えられるまでの期間は、親機１２ａにおいて相手指定型ポーリングパケットを送信するために割り当てられた期間（割り当て期間）の１つと、起動信号を送信するのに要する時間とを包含できるように十分長い期間（例えば割り当て期間の６倍程度の長さの期間）であることが望ましい。これにより、子機１２ｂが通信リンク制御状態に移行した時点で、親機１２ａが相手指定型ポーリングパケットを送信するための割り当て期間にあった場合でも、その割り当て期間が終了して起動信号が送信される時点で、その子機１２ｂは依然として通信リンク制御状態にあることになる。したがって、子機１２ｂにおいて起動信号を受信し損なうことを回避することができ、親機１２ａの起動要求に対して早急に起動できるようになる。
【００８９】
このとき、通信状態でない子機１２ｂの平均消費電力は、
（２００μＡ×（３−０．１）秒＋５０ｍＡ×０．１秒）÷３秒＝１．８６ｍＡ
となる。
【００９０】
このように、図３の方式に対して図５の方式では、子機１２ｂが通信リンク制御状態に遷移してから待機状態に遷移するまでの期間に対して、待機状態が継続する期間が十分長大になるように設定することができる。例えば、通信リンク制御状態に遷移してから待機状態に遷移するまでの期間が０．１秒であり、待機状態が継続する時間が３−０．１＝２．９秒である上記の場合のように、通信リンク制御状態に遷移してから待機状態に遷移するまでの期間に対して、待機状態が継続する期間が２０倍以上であることが望ましい。これにより、子機１２ｂが通信リンク制御状態にある期間の割合を十分小さくすることができ、通信状態でない子機１２ｂの平均消費電力を大幅に低減することができるようになる。
【００９１】
このように、親機１２ａは、各子機１〜３との通信の割り当て順序に従い順次各子機１〜３と通信するようになっており、それとは別に親機１２ａにて起動信号を送信する必要が生じたときには即刻起動信号の送信を開始するとともに、その送信を繰り返す。この起動信号の送信を繰り返し行っている最中に、偶然親機１２ａ−子機１２ｂ間の相手指定型ポーリングパケットの送信タイミングが重なった場合には、その相手指定型ポーリングパケットと起動信号とを交互に送信することで相手指定型ポーリングパケットの送信遅れを少なくすることができる。これにより、通信状態にある子機１２ｂの数が増えて相手指定型ポーリングパケットの数が増大したとしても、起動信号の送信の遅れを少なくすることができる。なお、親機１２ａから送信される相手指定型ポーリングパケットがない状態では、起動信号のみが繰り返し送信されることになるが、この場合はそもそも通信回線が空き状態であることから、特に問題は生じない。
【００９２】
以上のように、図５の方式では、親機１２ａは、各子機１〜３との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより各子機１〜３と通信するようになっており、起動信号を送信する場合には、各子機１〜３との通信の割り当て期間の間の期間を用いて起動信号を送信する。これにより、子機の数が増大したとしても、起動信号の送信タイミングの間隔が大きくなることを抑制することができる。その結果、子機における通信リンク制御状態の継続時間をより短く設定しつつ、起動信号を迅速に受信して、親機１２ａからの通信起動要求に迅速に応じることができるようになる。
【００９３】
なお、放送型ポーリングパケットとして送信する起動信号は、１つの子機を対象としたものであってもよいが、複数の子機を対象とし、複数の子機を同時に通信状態へ移行させることができるものであってもよい。この場合、親機が、複数の子機を起動状態へ移行させるときに、共通の起動要求信号により複数の子機を起動状態へ移行させることができる。なお、１つの子機を対象とするか、複数の子機を対象とするかは、例えば、親機１２ａと子機１２ｂとの間の通信プロトコルによって定めることができる。
【００９４】
（子機の動作フロー）
待機状態における子機１２ｂの動作フローを図７に示す。待機状態では、タイマ３６がカウント値Ｔを読み出し（Ｓ１１）、Ｔ＝０か否かを判別する（Ｓ１２）。Ｔ≠０の場合、タイマ３６がカウント値Ｔをデクリメントし（Ｓ１３）、センサＩ／Ｆ３７が通信起動要求をしていない場合には（Ｓ１４，Ｓ１５）、ステップＳ１１に戻る。
【００９５】
ステップＳ１２においてＴ＝０、つまりタイムアウトしている場合、又はステップＳ１５においてセンサＩ／Ｆ３７が通信起動要求している場合には、タイマ３６がカウント値Ｔをデフォルト値Ｎに設定し（Ｓ１６）、電源制御部３５をＯＮにして通信リンク制御状態へ遷移する（Ｓ１７）。
【００９６】
通信リンク制御状態における子機１２ｂの動作フローを図８に示す。ここでは、子機１２ｂから親機１２ａへ起動信号を送信する場合には、起動信号送信後、親機１２ａからの応答信号を待つための通信リンク制御状態にα回のポーリング周期分留まるものとする。この動作フローは、基本的には、メモリ３３に記憶された通信リンク制御プログラムをＣＰＵ３２において実行することにより、ＣＰＵ３２が状態制御部として機能することにより実行される。なお、図８における太枠のステップは無線通信部３１により実行される。
【００９７】
まず、ポーリング周期カウンタを１に設定する（Ｓ２１）。そして、親機１２ａが当該子機１２ｂへのポーリングパケットを送信すると、そのポーリングパケットを受信する（Ｓ２２）。受信したポーリングパケットが起動信号である場合（Ｓ２３）、返答パケットとして応答信号を送信し（Ｓ２４）、親機１２ａとの通信リンクを確立して（Ｓ２５）、通信状態へ遷移する（Ｓ２６）。
【００９８】
ステップＳ２２において受信したポーリングパケットが、後述するステップＳ２９で送信した起動信号に対する応答信号である場合には（Ｓ２７）、親機１２ａとの通信リンクを確立して（Ｓ２５）、通信状態へ遷移する（Ｓ２６）。
【００９９】
ステップＳ２２において受信したポーリングパケットが、上記以外であって、子機１２ｂから起動信号を送信する場合には（Ｓ２８）、返答パケットとして起動信号を送信する（Ｓ２９）。なお、子機１２ｂからの通信起動要求は、センサ１３や子機１２ｂにおける上位プロトコルにより設定され、ステップＳ２８に到達するまでメモリ３３などに保存されている。
【０１００】
そして、ポーリング周期カウンタが規定値を越えているか否かを判断し（Ｓ３０）、越えている場合は通信リンク制御状態から待機状態へ遷移し、越えていない場合はポーリング周期カウンタをデクリメントして次回のポーリング周期まで通信リンク制御状態に留まる。このステップＳ３０は、子機１２ｂから親機１２ａに対して起動信号を送信した場合には、親機１２ａからの応答信号を受信するまで通信リンク制御状態に留まり（最大滞留時間＝α×ポーリング周期）、応答信号を受信したら通信状態に遷移するルート（ステップＳ２７，Ｓ２５，Ｓ２６）を設定するために設けられている。
【０１０１】
ステップＳ２８において子機１２ｂから起動信号を送信しない場合には、ポーリング周期回数がポーリング周期カウンタ値を越えているか否かを判断し（Ｓ３１）、越えている場合には通信リンク制御状態から待機状態へ遷移し（Ｓ３２）、越えていない場合にはポーリング周期カウンタをデクリメントして（Ｓ３３）、ステップＳ２２からのフローに移る。
【０１０２】
通信状態における子機１２ｂの動作フローを図９に示す。この動作フローは、基本的には、メモリ３３に記憶された通信パケット送受プログラムをＣＰＵ３２において実行することにより、ＣＰＵ３２が状態制御部として機能することにより実行される。なお、図９における太枠のステップは無線通信部３１により実行される。
【０１０３】
子機１２ｂがポーリングパケットを受信すると（Ｓ４１）、そのポーリングパケットが当該子機１２ｂ宛のものか否かを判断する。ポーリングパケットが当該子機１２ｂ宛のものである場合、そのポーリングパケットに親機１２ａからの通信パケットが重畳されているか否かを判断し（Ｓ４３）、重畳されておれば、親機１２ａからの通信パケットを取り出して上位プロトコルへ転送する（Ｓ４４）。また、上位プロトコルから送信したい通信パケットを読み出し（Ｓ４５）、送信したい通信パケットがある場合には（Ｓ４６）、その通信パケットを親機１２ａへの返答パケットとして送信し（Ｓ４７）、送信したい通信パケットがない場合には空白パケットを返答パケットとして送信する（Ｓ４８）。
【０１０４】
そして、上位プロトコルからの通信終了表示を読み出し（Ｓ４９）、通信を終了する場合には（Ｓ５０）、通信状態から通信リンク制御状態へ遷移する（Ｓ５１）。通信を終了しない場合には、ステップＳ４１からのフローを繰り返す。
【０１０５】
（親機の動作フロー）
通信状態における親機１２ａの動作フローを図１０に示す。この動作フローは、図３の方式に対応したものである。また、この動作フローは、基本的には、メモリ２３に記憶された通信パケット送受プログラムをＣＰＵ２２において実行することにより、ＣＰＵ２２が通信制御部として機能することにより実行される。なお、図１０における太枠のステップは無線通信部２１により実行される。
【０１０６】
まず、子機ｎ（子機ｎは図３の子機１〜３の何れか）へのポーリングパケットを作成し（Ｓ６１）、親機１２ａから子機ｎへの通信起動要求の有無を判断して（Ｓ６２）、通信起動要求がある場合にはポーリングパケットとしての起動信号を送信する（Ｓ６３）。そして、子機ｎからの応答信号の受信を時限状態として待ち（Ｓ６４）、応答信号を受信すると子機ｎとの通信リンクを確立する（Ｓ６５）。
【０１０７】
そして、以前に子機ｎから起動信号を受信しており、子機ｎに対して応答信号を送出する必要があるか否かを、メモリ２３に記憶した応答信号送信要求有り表示を参照して判断する（Ｓ６５）。必要がある場合には、ポーリングパケットへ応答信号を重畳し（Ｓ６６）、そのポーリングパケットを子機ｎに対して送信し（Ｓ６７）、子機ｎとの通信リンクを確立する（Ｓ６８）。ステップＳ６５において、子機ｎに対して応答信号を送出する必要がないと判断した場合、子機ｎへ終話信号を送信する必要があるか否かを判断し（Ｓ６９）、必要ある場合には、ポーリングパケットに終話信号を重畳し（Ｓ７０）、そのポーリング信号を子機ｎへ送信して（Ｓ７１）、子機ｎとの通信リンクを開放する（Ｓ７２）。
【０１０８】
ステップＳ６９において子機ｎへ終話信号を送信する必要がないと判断した場合、子機ｎへの通信パケットの送信要求があるか否かを確認し（Ｓ７３）、上位プロトコルからの通信パケットをポーリングパケットへ重畳して（Ｓ７４）、そのポーリングパケットを送信する（Ｓ７５）。
【０１０９】
ステップＳ６８又はＳ７５の後、子機ｎからの返答パケットの受信を時限状態として待ち（Ｓ７６）、タイムアウトするとポーリング対象を次の子機ｎ＋１に移して（Ｓ７７）、本ポーリング周期での全子機へのポーリングが終了したか否かを判断し（Ｓ８４）、未終了であればステップＳ６１からのフローを繰り返し、終了であれば、子機ｎへの次回のポーリング周期まで起動待ち状態となる（Ｓ８５）。
【０１１０】
ステップＳ７６において子機ｎからの返答パケットを受信すると、その返答パケットが終話信号であるか否か（Ｓ７８）、その返答パケットが通信パケットであるか否か（Ｓ８０）、その返答パケットが起動信号であるか否かを順次判断する。そして、返答パケットが終話信号であれば子機ｎとの通信リンクを開放し（Ｓ７９）、返答パケットが通信パケットであればその通信パケットを上位プロトコルへ転送し（Ｓ８１）、返答パケットが起動信号であればステップＳ６５で参照するメモリ２３に記憶した応答信号送信要求有り表示をＯＮ、つまり「あり」に設定する（Ｓ８３）。その後、ステップＳ７７へ移る。
【０１１１】
次に、通信状態における親機１２ａの動作フローであって、図５の方式に対応したものを図１１に示す。この動作フローも、基本的には、メモリ２３に記憶された通信パケット送受プログラムをＣＰＵ２２において実行することにより、ＣＰＵ２２が通信制御部として機能することにより実行される。なお、図１１における太枠のステップは無線通信部２１により実行される。
【０１１２】
この動作フローにおいても、基本的には図１０と同じ処理が行われており、さらに図１１のステップＳ９１〜Ｓ９５の処理が追加される。なお、図１１には、ステップＳ９１〜Ｓ９５と図１０で説明したステップとの関係を示すべく、図１０で説明したステップの一部を図１０と同一符号で図示している。
【０１１３】
この動作フローでは、上位プロトコルからの要求に応じてステップＳ９１〜Ｓ９５が実行される。上位プロトコルからの要求があると、まず、その時点が次回のポーリング周期までの起動待ち状態か否かを判断し（Ｓ９１）、起動待ち状態であれば子機ｎへの起動信号を送信し（Ｓ９２）、その送信を所定回数繰り返して（Ｓ９３）、ステップＳ６５に移る。
【０１１４】
ステップＳ９１において、その時点が次回のポーリング周期までの起動待ち状態でない場合、子機ｎへの起動信号を、本来親機１２ａがその時点で送信するポーリング信号と交互に送信し（Ｓ９４）、その送信を所定回数繰り返して（Ｓ９５）、ステップＳ６５に移る。
【０１１５】
なお、親機１２ａは傘下にある子機１〜３が通信状態か否かを常に把握している。そのために、親機１２ａは、各子機１〜３が通信状態である／ないをメモリ２３内に記憶した管理テーブルとして管理している。この管理テーブルはダイナミックに更新されるテーブルであり、子機ｎと通信リンクが確立された時点でその子機ｎについてＯＮ（通信状態）に設定され、通信リンクが開放された時点でその子機ｎについてＯＦＦ（非通信状態）に設定される。
【０１１６】
なお、上述したように、通信リンクの設定や開放は通信システム１２を使用する上位プロトコルからの刺激による。すなわち、上位プロトコルからの刺激（要求動作）により通信リンク設定や開放が起動される。具体的には、親機１２ａから子機１２ｂを起動時には、親機１２ａが子機１２ｂからの応答信号を受信時に通信リンクが確立され、子機１２ｂから親機１２ａを起動時には、親機１２ａが子機１２ｂへ応答信号を送信時に通信リンクが確立される。また、親機１２ａから子機１２ｂへ終話信号を送出時、又は親機１２ａが子機１２ｂから終話信号を受信時に通信リンクが開放される。
【０１１７】
以上で説明したように、本通信システム１２は、ローカルエリヤ無線ネットワークを子機と親機とで構成し、通信起動を親機及び子機の双方からでき、かつ、長時間連続して使用することが可能なフルワイヤレス無線通信システムである。したがって、通信システム１２は、長時間の連続監視が求められる各種監視システムに好適に用いることができる。
【０１１８】
なお、本発明に係る通信システムは、前記子機を複数備え、前記親機は、前記各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信するとともに、前記起動要求信号を送信する場合には、当該起動要求信号の送信先となる子機との通信の割り当て期間において当該起動要求信号を送信するものであってもよい。
【０１１９】
上記の構成では、例えば親機からのポーリング処理のように、親機が、複数の子機との通信の割り当て期間を順次切り換えて各子機と通信を行う。また、親機は、例えばポーリング処理の一環として、対象となる子機との通信の割り当て期間において起動要求信号を送信することができる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１の通信システムは、子機が、親機との間で通信が可能な起動状態と、少なくとも親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、起動要求信号の受信により起動状態へ移行する通信制御状態と、起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができ、さらに、待機状態にある当該子機を予め定めたタイミングで通信制御状態に切り換えるとともに、起動要求信号を受信することなく通信制御状態が予め定めた期間継続すると当該子機を待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行う状態制御部を備える構成である。
【０１２１】
上記の構成では、子機と親機とが通信を行っていないときには、基本的には子機を待機状態として消費電力を削減することができる。また、子機は待機状態であっても、状態制御部の制御により、例えば所定周期で通信制御状態に切り換えられて親機からの起動要求を監視することができる。このため、親機側において子機との通信の必要性が生じた場合に、子機側とは独立したタイミングで起動要求信号を送信することによっても、子機を起動状態に切り換えさせて通信を行うことができるようになる。
【０１２２】
したがって、上記の構成により、子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【０１２３】
本発明の請求項２の通信システムは、請求項１の通信システムにおいて、親機と子機との間の通信が無線通信であり、第１通信部は無線通信により起動要求信号を送信するとともに、第２通信部は無線通信により起動要求信号を受信するものであってもよい。
【０１２４】
上記の構成では、通信線も電力供給線も接続しないフルワイヤレスで子機を動作可能な通信システムを実現することができる。
【０１２５】
本発明の請求項３の通信システムは、請求項１又は２の通信システムにおいて、子機を複数備え、親機は、各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより各子機と通信するとともに、起動要求信号を送信する場合には、当該起動要求信号の送信先となる子機との通信の割り当て期間において当該起動要求信号を送信してもよい。
【０１２６】
上記の構成では、例えば親機からのポーリング処理のように、親機が、複数の子機との通信の割り当て期間を順次切り換えて各子機と通信を行う。また、親機は、例えばポーリング処理の一環として、対象となる子機との通信の割り当て期間において起動要求信号を送信することができる。
【０１２７】
本発明の請求項４の通信システムは、請求項１又は２の通信システムにおいて、子機を複数備え、親機は、各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより各子機と通信するとともに、起動要求信号を送信する場合には、各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて当該起動要求信号を送信してもよい。
【０１２８】
上記の構成では、親機が、各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて起動要求信号を送信する。これにより、子機の数が増大したとしても、起動要求信号の送信タイミングの間隔が大きくなることを抑制することができる。その結果、子機における通信制御状態の期間をより短く設定しつつ、起動要求信号を迅速に受信して、親機からの起動要求に迅速に応じることができる。
【０１２９】
本発明の請求項５の通信システムは、請求項４の通信システムにおいて、起動要求信号は、複数の子機を通信制御状態から起動状態へ移行させることができる信号であってもよい。
【０１３０】
上記の構成では、親機が、複数の子機を起動状態へ移行させる場合に、共通の起動要求信号により複数の子機を起動状態へ移行させることができる。
【０１３１】
本発明の請求項６の通信システムは、請求項４又は５の通信システムにおいて、各子機の状態制御部により当該子機が通信制御状態に切り換えられてから待機状態に切り換えられるまでの期間は、親機における各子機との割り当て期間の１つと、親機が起動要求信号を送信するのに要する時間とを包含できる期間であることが望ましい。
【０１３２】
上記の構成では、子機が通信制御状態に移行した時点で、親機が各子機との割り当て期間にあった場合でも、その割り当て期間が終了して起動要求信号が送信される時点でも、その子機は依然として通信制御状態にあることになる。したがって、子機において起動要求信号を受信し損なうことを回避することができ、親機の起動要求に対して確実に起動できるようになる。
【０１３３】
本発明の請求項７の通信システムは、請求項４又は５の通信システムにおいて、親機が起動要求信号を送信する場合には、子機の１つが、状態制御部により当該子機が通信制御状態に切り換えてから、待機状態に切り換えられ、さらに通信制御状態に切り換えられるまでに要する時間より長い時間、起動要求信号を繰り返し送信することが望ましい。
【０１３４】
上記の構成では、親機が起動要求信号の送信を開始してから、子機において最初に通信制御状態に移行したときに、親機は依然として起動要求信号の送信を繰り返し行っていることになる。これにより、親機が起動要求信号の送信を開始してから、子機において最初に通信制御状態に移行したときに、その子機が起動状態に移行することができるようになる。したがって、親機の起動要求があった場合に、早急に子機を起動状態に移行させることができるようになる。
【０１３５】
本発明の請求項８の通信装置は、親機との間での通信が可能な起動状態と、少なくとも親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、起動要求信号の受信により起動状態へ移行する通信制御状態と、起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができ、待機状態にある当該通信装置を予め定めたタイミングで通信制御状態に切り換えるとともに、起動要求信号を受信することなく通信制御状態が予め定めた期間継続すると当該通信装置を待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行う状態制御部をさらに備える構成である。
【０１３６】
上記の通信装置は、上述した通信システムの子機として用いることができ、これによって子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【０１３７】
本発明の請求項９の通信制御方法は、親機との間で通信可能な子機における通信制御方法において、子機は、親機との間で通信が可能な起動状態と、少なくとも親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、起動要求信号の受信により起動状態へ移行する通信制御状態と、起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができるとともに、予め定めたタイミングで待機状態から通信制御状態に切り換わるステップと、起動要求信号を受信することなく通信制御状態が予め定めた期間継続することで待機状態に切り換わるステップとを、繰り返し行うことを特徴としている。
【０１３８】
上記の通信制御方法は、上述した通信システムの子機の制御として用いることができ、これによって子機における消費電力を削減しつつ、親機側からの起動要求により子機を起動可能な通信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の一形態における通信システムを用いた監視システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の通信システムにおける親機及び子機の状態遷移を示す図面である。
【図３】 図１の通信システムにおいて、親機と子機との通信におけるパケットの送受信状態を示すタイミングチャートである。
【図４】 図１の通信システムにおいて、親機と子機との通信におけるパケットの他の送受信状態を示すタイミングチャートである。
【図５】 図１の通信システムにおいて、親機と子機との通信におけるパケットのさらに他の送受信状態を示すタイミングチャートである。
【図６】 図３の方式と図５の方式との間で、消費電力の低減効果を比較するための図面である。
【図７】 図１の通信システムにおいて、待機状態における子機の動作フローを示すフローチャートである。
【図８】 図１の通信システムにおいて、通信リンク制御状態における子機の動作フローを示すフローチャートである。
【図９】 図１の通信システムにおいて、通信状態における子機の動作フローを示すフローチャートである。
【図１０】 図１の通信システムにおいて、図３の方式を用いた場合の通信状態における親機の動作フローを示すフローチャートである。
【図１１】 図１の通信システムにおいて、図５の方式を用いた場合の通信状態における親機の動作フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 監視システム
１１ マスタコントローラ
１２ 通信システム
１２ａ 親機
１２ｂ 子機
１３ センサ
２１ 無線通信部（第１通信部）
２２ ＣＰＵ
２３ メモリ
２４ 電源部
３１ 無線通信部（第２通信部）
３２ ＣＰＵ（状態制御部）
３３ メモリ
３４ 電池
３４ａ 主電源
３４ｂ 待機電源
３５ 電源制御部（状態制御部）
３６ タイマ（状態制御部）
３７ センサＩ／Ｆ
Claims (7)
- 互いの間で通信可能な親機と複数の子機とを備える通信システムにおいて、
前記親機は、前記子機に対する起動要求信号を送信する第１通信部を備え、
前記子機は、前記親機が送信した起動要求信号を受信する第２通信部と、異常を検知するセンサとのインタフェース部とを備え、
前記子機は、前記親機との間で通信が可能な起動状態と、少なくとも前記親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、前記起動要求信号の受信により前記起動状態へ移行する通信制御状態と、前記起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができ、
前記子機は、さらに、前記待機状態にある当該子機を予め定めたタイミングで前記通信制御状態に切り換えるとともに、前記起動要求信号を受信することなく前記通信制御状態が予め定めた期間継続すると当該子機を前記待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行う状態制御部を備え、
前記待機状態では、前記センサが異常を検知した場合に、前記通信制御状態を経て、前記起動状態へ移行するとともに、
前記親機は、前記各子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信するとともに、前記起動要求信号を送信する場合には、前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて当該起動要求信号を送信することを特徴とする通信システム。 - 前記親機と子機との間の通信が無線通信であり、前記第１通信部は無線通信により起動要求信号を送信するとともに、前記第２通信部は無線通信により起動要求信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
- 前記起動要求信号は、複数の子機を前記通信制御状態から起動状態へ移行させることができる信号であることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
- 前記各子機の状態制御部により当該子機が前記通信制御状態に切り換えられてから前記待機状態に切り換えられるまでの期間は、前記親機における前記各子機との割り当て期間の１つと、前記親機が前記起動要求信号を送信するのに要する時間とを包含できる期間であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の通信システム。
- 前記親機が前記起動要求信号を送信する場合には、前記子機の１つが、前記状態制御部により当該子機が前記通信制御状態に切り換えてから、前記待機状態に切り換えられ、さらに前記通信制御状態に切り換えられるまでに要する時間より長い時間、前記起動要求信号を繰り返し送信することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の通信システム。
- 複数の子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信する親機との間で通信可能な子機としての通信装置において、
前記親機が当該通信装置対して起動要求信号を送信したときに、当該起動要求信号を受信する第２通信部と、異常を検知するセンサとのインタフェース部とを備えるとともに、
前記親機との間での通信が可能な起動状態と、少なくとも前記親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、前記起動要求信号の受信により前記起動状態へ移行する通信制御状態と、前記起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができ、
前記待機状態にある当該通信装置を予め定めたタイミングで前記通信制御状態に切り換 えるとともに、前記起動要求信号を受信することなく前記通信制御状態が予め定めた期間継続すると当該通信装置を前記待機状態に切り換える、という動作を繰り返し行う状態制御部をさらに備え、
前記待機状態では、前記センサが異常を検知した場合に、前記通信制御状態を経て、前記起動状態へ移行するとともに、
前記起動要求信号を前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて受信することを特徴とする通信装置。 - 複数の子機との通信の割り当て期間を順次切り換えることにより前記各子機と通信する親機との間で通信可能な子機における通信制御方法において、
前記子機は、前記親機との間で通信が可能な起動状態と、少なくとも前記親機の送信した起動要求信号を受信可能であり、かつ、前記起動要求信号の受信により前記起動状態へ移行する通信制御状態と、前記起動状態及び通信制御状態よりも消費電力の少ない待機状態と、をとることができるとともに、
予め定めたタイミングで前記待機状態から前記通信制御状態に切り換わるステップと、前記起動要求信号を受信することなく前記通信制御状態が予め定めた期間継続することで前記待機状態に切り換わるステップとを、繰り返し行い、
さらに、前記待機状態では、異常を検知するセンサとのインタフェース部が異常を検知した場合に、前記通信制御状態を経て、前記起動状態へ移行するステップを行うとともに、
前記起動要求信号を前記各子機との通信の割り当て期間の間の期間を用いて受信するステップを行うことを特徴とする通信制御方法。
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