JP4758304B2 - 無線データ通信システム - Google Patents

Description

本発明は、センタ側装置に公衆電話回線等の通信回線を介して接続された端末網制御装置とガスメータ、水道メータ、センサ等の端末機器との間でのデータ伝送を無線によって行う無線テレメータシステム、あるいは異常事態を通報するセキュリティシステム等の無線データ通信システムに関する。

無線テレメータシステムでは、センタ側網制御装置と通信回線を介して接続された端末網制御装置（以下、Ｔ−ＮＣＵと略す）と、Ｔ−ＮＣＵに接続された無線親機（以下、親機と略す）と、親機と無線回線を介して通信を行う複数の無線子機（以下、子機と略す）と、親機または子機に接続されたガス、水道、電気等のメータ、センサ等の端末機器とによって構成される。

上記の無線テレメータシステムでは、親機および子機は、内蔵された電池を電源として、動作する。親機および子機は、他機からの呼び出しに応答できるように、待機時には連続受信状態にある。したがって、常に動作しているため、電池が消耗する。そこで、この電池の無駄な消耗を防止するために、待機時に間欠的に受信動作する間欠受信が行われる。

そして、特許文献１に記載のように、待機時における間欠受信間隔を任意に設定可能とすることにより、さらなる電池の消費電力の低減が図られている。
特開平１１−２７１９７号公報

従来では、親機および子機は、他機からの呼び出しに対する待機時に間欠受信を行っている。しかしながら、親機および子機が無線通信を開始すると、送信時を除き、連続受信状態となる。そのため、通信回数が多い場合や通信時間が長い場合、電池の消費電力を多くなってしまう。

そこで、本発明は、上記に鑑み、呼び出しの待機時だけでなく、無線通信中でも、電池の消費電力を低減できるようにした無線データ通信システムの提供を目的とする。

本発明は、センタ側装置と、これ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と、無線親機との間で無線通信を行う無線子機とから構成され、無線子機は、無線親機を通じてセンタ側装置とデータ通信を行う無線データ通信システムであって、無線親機および無線子機は、無線通信中、間欠受信を行うものである。

無線通信中、連続受信を行う場合に比べて、間欠受信を行うことにより、無線通信に要する時間を短くすることができる。その結果、無線親機および無線子機での消費電力を少なくでき、電源として電池を使用する場合、電池の消耗を低減できる。

間欠受信間隔に関する情報は、通信信号に含まれる。これによって、通信信号を受信した無線親機および無線子機は、通信相手の間欠受信間隔を認識できる。

無線親機および無線子機は、受信した通信信号に含まれる間欠受信間隔に関する情報に基づいて、通信信号を送信する。間欠受信している通信相手が通信信号を受信できるように、通信信号の送信時間が、間欠受信間隔に基づいて決められる。

具体的には、通信信号に、接続要求信号が含まれ、接続要求信号の送信時間は、間欠受信間隔よりも長い時間とされる。接続要求信号は、同期信号および相手機を示す識別信号からなるパケットを有する。このパケットが繰り返し送信されることにより、接続要求信号は間欠受信間隔よりも長い時間送信される。

そして、間欠受信間隔は、通信内容に応じて変更される。通信内容によって、呼び出してから応答があるまでの待機時間が異なる。そのため、待機時間が長い場合は、間欠受信間隔を長くし、待機時間が短い場合は、間欠受信間隔を短くする。

すなわち、無線子機がセンタ側装置とデータ通信を行うときの待機時間は、無線子機が無線親機とデータ通信を行うときの待機時間より長い。したがって、無線子機がセンタ側装置とデータ通信を行うときの間欠受信間隔は、無線子機が無線親機とデータ通信を行うときの間欠受信間隔よりも長い時間とされる。

本発明によると、無線通信中に間欠受信を行うことにより、連続受信する場合に比べて受信動作の時間を大幅に低減できる。したがって、無線通信時の消費電力を低減でき、電源として電池を使用する場合、電池の消耗を低減でき、電池の長寿命化を図れる。

本発明の無線データ通信システムの一実施形態としての無線テレメータシステムを図１に示す。ホストコンピュータ１に接続されたセンタ側網制御装置２からなるセンタ側装置と、センタ側網制御装置２と電話回線等の通信回線を介して接続されたＴ−ＮＣＵ３と、Ｔ−ＮＣＵ３に接続された親機４と、親機４と無線回線を介して無線通信を行う複数の子機５と、親機４および子機５に接続されたメータ６とによって構成される。なお、親機４、子機５を総称して無線機器とする。

図２に親機４および子機５のブロック図を示す。親機４および子機５は、アンテナ７と、アンテナ７に接続され相手局と無線通信を行うための無線通信ユニット８と、無線通信を制御する制御部９と、メータ６と接続するためのメータインターフェース部１０と、自己の無線局の識別符号（呼出名称）およびユーザＩＤを記憶する自局ＩＤ記憶部１１と、相手局（通信相手）の識別符号（呼出名称）およびユーザＩＤ等を記憶する相手局ＩＤ記憶部１２と、相手局登録時に使用するスイッチ部１３と、記憶している情報等を表示する表示部１４とを有する。親機４は、さらにＴ−ＮＣＵ３と接続するためのインターフェース部を有している。

親機４および子機５は、待機時、電池の消耗を低減するために間欠受信動作を行い、自局に対する呼出信号を定期的に監視している。待機時の間欠受信間隔Ｔ１は、呼出に対する相手局の応答までの時間や、電池寿命を考慮して、システムごとに最適な時間が設定される。

また、親機４および子機５は、無線通信時においても、相手局の応答を待つ間、間欠受信を行う。親機４および子機５の制御部９は、待機時および無線通信中に、間欠受信を行うように無線通信ユニット８を制御する。

無線通信中の間欠受信間隔ｔ１は、通信内容に応じて決められる。通信内容としては、子機５と親機４との間で通信する場合と、子機５が親機４を通じてセンタ側装置と通信する場合があり、呼び出しから応答までの時間が異なる。制御部９は、どちらの通信であるかを判断して、間欠受信間隔を決める。決められた間欠受信間隔に関する情報は、無線通信の通信信号を利用して相手局に通知される。

そして、制御部９は、通信信号を受信したとき、この信号に含まれる間欠受信間隔に関する情報に基づいて、送信する通信信号の長さを決める。

ここで、無線通信における呼出信号、応答信号等の通信信号の構成を図３に示す。通信信号は、１０５ビットのビット同期信号１５、３１ビットのフレーム同期信号１６、６３ビットの呼出符号１７と、接続要求信号１８と、情報部１９とによって構成されている。

接続要求信号１８は、１７ビットの同期信号２０と、呼び出す相手局のユーザＩＤの下４桁からなる１６ビットの端末識別符号２１とから構成される。情報部１９は、４ビット×１２桁の自局呼出ＩＤ２２と、４ビット×１２桁の相手局呼出ＩＤ２３と、無線通信中の間欠受信間隔を指定する受信間隔２４と、データ２５とから構成される。

接続要求信号１８において、同期信号２０と端末識別符号２１とによりパケットが形成され、パケットは、間欠受信によって受信可能とするために、規定の回数繰り返し送信される。この回数は、相手局の間欠受信間隔により決められる。接続要求信号１８の時間は、間欠受信間隔よりも長い時間に設定される。このように、制御部９は、呼出信号に含まれる間欠受信間隔に関する情報に基づいて、接続要求信号１８の長さを決めて、通信信号を送信する。

子機５からセンタ側装置へのデータ通信として、メータ６の定期検針データを送信する。あるいはメータ６やセンサから異常通報する場合もある。子機５からメータ６の定期検針データをセンタ側装置に送信する場合、子機５の制御部９は、まずメータインターフェース部１０に接続されているメータ６と通信を行い、検針データを取得する。検針データ取得後、制御部９は無線通信ユニット８を起動して、親機４に対して呼出信号を送信する。このとき、呼出信号中の接続要求信号１８は、親機４の間欠受信間隔Ｔ１より長い時間とされる。すなわち、接続要求信号１８を構成するパケットは、親機４の間欠受信間隔Ｔ１より長い時間となるように、送信する回数が設定され、パケットが繰り返し送信される。このとき、子機５は、待機時における親機４の間欠受信間隔Ｔ１を予め認識している。そのため、上記のように、接続要求信号１８の時間が設定される。

そして、子機５の制御部９は、呼出信号中の情報部１９内に、間欠受信間隔に関する情報である受信間隔２４を指定する。制御部９は、センタ側装置とのデータ通信であることを考慮して、受信間隔を決める。

親機４は、子機５からの呼出信号を受信すると、Ｔ−ＮＣＵ３に対して定期検針発呼要求を行う。これに応じてＴ−ＮＣＵ３は、センタ側装置に対して発呼を行う。Ｔ−ＮＣＵ３は、センタ側装置からの応答を受信すると、親機４に応答信号を送信する。親機４は、センタ側装置からの応答信号を子機５に対して無線送信する。

このとき、親機４の制御部９は、呼出信号から子機４の間欠受信時間ｔ１を読み出し、応答信号を作成する。応答信号中の接続要求信号１８が子機５の間欠受信間隔ｔ１より長い時間となるように、同期信号２０および端末識別符号２１からなるパケットは繰り返し送信される。

これにより、子機５は、無線通信中に間欠受信を行っても、必ず親機４からの通信信号を受信することができる。従来では、子機５は、呼出信号を送信すると、親機４から無線送信されるセンタ側装置からの応答信号を受信するために、連続受信状態となっていた。これに対して、本発明では、呼出信号中の情報部１９内の受信間隔２４で指定した間欠受信間隔ｔ１で間欠受信を行う。

子機５の呼出信号送信からセンタ側装置からの応答信号受信までに要する待機時間を３０秒、間欠受信間隔ｔ１を５秒、間欠受信時の受信動作時間を０．０２秒とすると、間欠受信では、３０秒間における受信動作時間は０．１２秒となる。一方、連続受信では、受信動作時間は３０秒となる。したがって、間欠受信を行う場合、呼出信号送信から応答信号受信までの間の消費電流は、従来の連続受信時の２５０分の１となり、無線通信時における電池の消耗を大幅に低減することができる。

ところで、無線通信では、親機４と子機５との間で通信する場合がある。この場合、子機５がセンタ側装置とデータ通信する場合に比べて、呼び出し後、すぐに応答があるので、呼び出しから応答までの待機時間は短い。そこで、親機４および子機５の制御部９は、通信内容を判断して、間欠受信間隔を決める。例えば、子機５がセンタ側装置とデータ通信する場合、間欠受信間隔を５秒のように長く設定する。子機５と親機４との間のみでの情報の伝送の場合、間欠受信間隔を０．５秒と短く設定する。

このように、通信内容に応じて間欠受信間隔を設定することにより、すぐに応答があるような無線通信では間欠受信間隔が短くされる。したがって、通信時間が無用に長くなることを防止でき、無線通信時における電池の消耗を大幅に低減することができる。

また、無線通信中に、通信内容が変わる場合、制御部９は、間欠受信間隔を変更する。例えば、センタ側装置からの発呼に対して、親機４が応答するとともに、子機５を呼び出す。まず、親機４と子機５との間で通信が行われ、その後、子機５とセンタ側装置との通信となる。子機５は、センタ側装置に応答信号を送信するとき、この応答信号中に変更する間欠受信間隔に関する情報を含める。これを受けた親機４は、センタ側装置から送信された通信信号を子機５に送信するとき、変更された間欠受信間隔に応じて通信信号を送信する。すなわち、最初は短い間欠受信間隔とされ、その後長い間欠受信間隔に変更される。したがって、無用な無線通信が減り、電池の消耗を低減できる。

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。親機が複数の子機と無線通信を行うとき、子機毎に異なる間欠受信間隔とする。そして、各間欠受信間隔に応じて通信信号を送信することにより、複数の無線通信を効率よく行うことができ、システム全体として電池の消費電力を低減できる。また、親機および子機は、電池を電源とする代わりに、商用電源を利用したり、他の機器から供給される電源を利用するものであってもよい。

本発明の無線テレメータシステムの全体構成図 無線機器の概略構成を示すブロック図 通信信号の構成を示す図

符号の説明

１ ホストコンピュータ
２ センタ側網制御装置
３ Ｔ−ＮＣＵ
４ 無線親機
５ 無線子機
６ メータ
８ 無線通信ユニット
９ 制御部

Claims (3)

1. センタ側装置と、これ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と、無線親機との間で無線通信を行う無線子機とから構成され、無線子機は、無線親機を通じてセンタ側装置とデータ通信を行う無線データ通信システムであって、無線親機および無線子機は、無線通信中、通信内容に応じた間欠受信間隔で間欠受信を行い、無線親機と無線子機との間での通信の場合、間欠受信間隔は短く、無線親機を通じての無線子機とセンタ側装置との通信の場合、間欠受信間隔は長く設定されたことを特徴とする無線データ通信システム。
2. 無線親機および無線子機は、受信した通信信号に含まれる間欠受信間隔に関する情報に基づいて、通信信号を送信す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。
3. 通信信号に、接続要求信号が含まれ、接続要求信号の送信時間は、間欠受信間隔よりも長い時間とされることを特徴とする請求項２記載の無線データ通信システム。

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