JP5492022B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線局からなる無線通信システムに関し、特に各無線局が電池を電源として動作する無線通信システムに関する。

我が国で使用する無線局については、占有周波数帯幅や隣接チャンネル漏洩電力などの使用電波の特性(RF特性)が電波法の規定を満たしていなくてはならない。また、電波法では使用目的ごとに異なる規格(通信規格)が規定されている。例えば、電波法第４条ただし書きにおいて免許を要しない無線局の一つとして規定される「小電力無線局」には、「コードレス電話の無線局」、「特定小電力無線局」、「小電力セキュリティシステム」、「小電力データ通信システムの無線局」などがあり、それぞれの無線局の無線設備について同法施行規則の設備規則によって規格が規定されている。

従来、電池を電源として動作する複数の無線局からなる無線通信システムとして特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載されている従来システムでは、各無線局が間欠的に受信回路を起動して所望の電波(他の無線局が送信した無線信号)を受信できるか否かをチェックし、当該電波が捉えられなければ直ちに受信回路を停止して待機状態に移行することで平均消費電力を大幅に低減している。

しかしながら、上述のように間欠受信動作を行うと、本来受信しなければならない無線信号を受信するタイミングが受信回路の間欠受信間隔の分だけ遅延することになる。したがって、消費電力の低減を目的として単純に間欠受信間隔を伸ばすことはできない。また、全ての無線局が相互に無線通信可能な場所に設置されるとは限らない。

これに対して本出願人は、複数の無線局の中から特定の無線局を中継局に設定し、何れかの無線局から送信された無線信号を当該特定の無線局(中継局)が他の無線局へ中継するとともに、同期信号を受信することによって各無線局の受信回路が起動するタイミングを揃え、イベントが発生した無線局が、他の無線局で受信回路を起動するタイミングに合わせて無線信号を送信することにより、一の無線局から送信される無線信号を他の全ての無線局で受信できる無線通信システムを提案している。この無線通信システムにおいては、間欠受信を行うことで消費電力を低減して電池の寿命を延ばしつつ何れかの無線局が送信した無線信号を他の無線局が受信できるまでの遅延時間を短くすることができる。

特開２００８−１７６５１５号公報

しかしながら、本出願人が提案した上記従来例においては、何れかの無線局が、イベントが発生した無線局から送信された無線信号を受信できずに中継局で中継された無線信号を受信した場合、イベントの発生から全ての無線局が無線信号を受信できるまでの遅延時間が最大で間欠受信間隔の２倍になってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、イベントの発生から何れかの無線局が無線信号を受信できるまでの遅延時間を従来よりも短くすることを目的とする。

本発明の無線通信システムは、電波を媒体とする無線信号を送受信する複数の無線局が一定の間欠受信間隔ごとに他の前記無線信号の有無を感知する無線通信グループが、それぞれ前記間欠受信間隔の起点を異ならせて複数グループ併存する無線通信システムであって、前記無線局の全ては、自らの属する無線通信グループの間欠受信の発生タイミングのみならず、全ての無線通信グループの間欠受信の発生タイミングをも記憶しており、いずれかの前記無線局であって所定のイベントの発生を感知した無線局は、全ての前記無線通信グループのそれぞれの間欠受信の発生タイミングごとに、前記所定のイベントの発生の旨を無線送信で連絡することを特徴とする。

この無線通信システムにおいて、各無線局は、無線信号を送信する送信手段と、無線信号を受信する受信手段と、所定のイベントが発生したときに前記送信手段を起動し、所定の送信期間に前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号を送信させるとともに所定の休止期間に無線信号の送信を休止させる動作を交互に繰り返し且つ前記イベントが発生していないときには前記送信手段を停止させる送信制御手段と、一定の間欠受信間隔を繰り返しカウントするタイマ手段と、当該タイマ手段による間欠受信間隔のカウント中は前記受信手段を停止させ、前記タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する度に前記受信手段を起動する受信制御手段と、電池を電源として各手段の動作電源を供給する給電手段とを備え、前記受信制御手段は、前記受信手段で同期信号を受信した場合に前記タイマ手段による間欠受信間隔のカウントを中止させるとともに、当該同期信号の終了時点から、一定の待機時間が経過した時点で前記タイマ手段による間欠受信間隔のカウントを再開させてなり、前記待機時間は、互いに異なる複数の待機時間の中から択一的に選択されるものであって、前記送信制御手段は、前記イベントが発生した場合、前記選択された待機時間の経過時点を開始時点とする間欠受信間隔のカウント完了時点に重なる前記送信期間と、前記選択された待機時間を除く他の待機時間の経過時点を開始時点とする間欠受信間隔のカウント完了時点に重なる前記送信期間とに前記送信手段からそれぞれ無線信号を送信させることが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記複数の待機時間は、当該待機時間同士の差分の最小値が前記間欠受信間隔を当該待機時間の個数で除した値に略等しくなるように設定されることが好ましい。

この無線通信システムにおいて、複数の前記無線局の中の特定の無線局から、当該特定の無線局を除く他の全ての無線局に対して前記複数の待機時間の何れか１つが割り当てられることが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記各無線局は、自分以外の他の無線局で選択された前記待機時間を当該他の無線局に割り当てられる固有の識別符号と対応付けて記憶する記憶手段を備えることが好ましい。

この無線通信システムにおいて、複数の前記無線局の中の特定の無線局から送信され、当該特定の無線局を除く他の全ての無線局で受信される無線信号の受信信号強度が計測され、当該受信信号強度に基づいて、前記各無線局の待機時間が選択されることが好ましい。

本発明の無線通信システムは、イベントの発生から何れかの無線局が無線信号を受信できるまでの遅延時間を従来よりも短くすることができるという効果がある。

本発明の実施形態における火災警報器（無線局）のブロック図である。 同上における無線信号のフレームフォーマットである。 同上の待機状態から火災連動状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の連動鳴動状態から連動停止状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の連動鳴動状態から連動停止状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の火災連動状態から待機状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の火災連動状態における動作を説明するためのタイムチャートである。 同上における登録作業時の動作を説明するためのシーケンス図である。 同上における試験モードの動作を説明するためのシーケンス図である。

以下、火災を感知して警報音を鳴動するとともに電波を媒体とし且つ火災感知メッセージを含む無線信号を送信する火災警報器を無線局とした無線通信システム(火災警報システム)に本発明の技術思想を適用した実施形態について説明する。

図１は本実施形態のシステム構成図であり、複数台(図示は３台のみ)の火災警報器TRで火災警報システムが構成されている。なお、以下の説明では、火災警報器TRを個別に示す場合は火災警報器TR1,TR2,…,TRnと表記し、総括して示す場合は火災警報器TRと表記する。

火災警報器TRは、アンテナ３から電波を媒体とした無線信号を送信するとともに他の火災警報器TRが送信した無線信号をアンテナ３で受信する無線送受信部２と、音(ブザー音や音声メッセージなど)による火災警報(以下、「警報音」と呼ぶ。)を報知(スピーカから鳴動)する警報部５と、マイコンや書換可能な不揮発性の半導体メモリなどからなるメモリ部1aを主構成要素とし火災感知部４で火災を感知したときに警報部５に警報音を鳴動させるとともに他の火災警報器TRに対して火災警報を報知させるための火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２より送信させる制御部１と、後述するように警報音の鳴動を停止するための操作入力などを受け付ける操作入力受付部６と、乾電池等の電池を電源として各部に動作電源を供給する電池電源部７とを具備している。操作入力受付部６は１乃至複数のスイッチ(例えば、押釦スイッチ)を有しており、スイッチが操作されることで各スイッチに対応した操作入力を受け付けるとともに当該操作入力に対応した操作信号を制御部１に出力する。なお、各火災警報器TRi(i=1,2,…,n)には固有の識別符号が割り当てられてメモリ部1aに格納されており、当該識別符号によって無線信号の宛先並びに送信元の火災警報器TRiが特定できる。

無線送受信部２は、電波法施行規則第６条第４項第３号に規定される「小電力セキュリティシステムの無線局」に準拠して電波を媒体とする無線信号を送受信するものである。また火災感知部４は、例えば、火災に伴って発生する煙や熱、炎などを検出することで火災を感知するものである。但し、無線送受信部２並びに火災感知部４の詳細な構成については、従来周知であるから詳細な説明は省略する。

制御部１は、図示しないメモリ(ROMあるいはEEPROMなど)に格納されたプログラムをマイコンで実行することによって後述する各種の機能を実現している。火災感知部４で火災の発生が感知されると、制御部１は警報部５が備えるブザーを駆動して警報音を鳴動させたり、あるいは予めメモリ(あるいはメモリ部1a)に格納されている警報用の音声メッセージ(例えば、「火事です」など)をスピーカに鳴動させることで火災警報を報知するとともに、他の火災警報器TRにおいても火災警報を報知させるため、火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２より送信させる。また、他の火災警報器TRから送信された無線信号を無線送受信部２で受信することにより火災警報メッセージを受け取ったときも、制御部１が警報部５を制御して警報音を鳴動させる。つまり、制御部１では火災感知部４が火災を感知したときに警報部５から警報音を鳴動させて火災警報を報知するとともに火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２より送信させる機能を有している。

ここで、電波法施行規則の無線設備規則第４９条の１７「小電力セキュリティシステムの無線局の無線設備」では、無線信号を連続して送信してもよい期間(送信期間)が３秒以下、送信期間と送信期間の間に設けられた、無線信号を送信してはいけない期間(休止期間)が２秒以上とすることが規定されている(同条第５号参照)。このために本実施形態における制御部１では、上記無線設備規則に適合する送信期間に無線信号を送信させるとともに休止期間に送信を停止し且つ受信可能な状態としている。

また電池電源部７の電池寿命をできるだけ長くするため、制御部１ではマイコンに内蔵するタイマ(タイマ手段)で所定の間欠受信間隔(但し、間欠受信間隔は前記送信期間よりも長い時間とする)を繰り返しカウントするとともに間欠受信間隔のカウントが完了する毎に無線送受信部２を起動して所望の電波(他の火災警報器TRが送信した無線信号)が受信できるか否かをチェックし、当該電波が捉えられなければ直ちに無線送受信部２を停止して待機状態に移行させることで平均消費電力を大幅に低減している。なお、電波の受信チェックは、無線送受信部２から出力される、受信信号強度の大小に比例した直流電圧信号である受信信号強度表示信号(Receiving Signal Strength Indication:RSSI信号)に基づいて制御部１が行っており、詳細については従来周知であるから省略する。

さらに特定の火災警報器TR1(以下、親局と呼ぶ。)の制御部１では、定期的(例えば、２４時間毎)に無線送受信部２を起動して他の火災警報器TR2,TR3,…(以下、子局と呼ぶ。)が正常に動作しているか否かの確認(定期監視)を行うために定期監視メッセージを含む無線信号を送信させる。子局TRj(j=2,3,…,n)においては、制御部１が火災感知部４の故障の有無及び電池電源部７の電池切れの有無を一定周期で(例えば、１時間毎に)監視するとともに、その監視結果(故障の有無及び電池切れの有無)をメモリ部1aに記憶しており、親局TR1から定期監視メッセージを受け取ったときに、メモリ部1aに記憶している監視結果を通知するための通知メッセージを含む無線信号を親局TR1に返信する。親局TR1の制御部１は、通知メッセージを含む無線信号を送信した後、無線送受信部２を受信状態に切り換えて各子局TRjから送信される無線信号を受信し、定期監視メッセージを含む無線信号を送信してから所定時間内に通知メッセージを含む無線信号を送信してこない子局TRjがあったり、あるいは、何れかの子局TRjが送信してきた通知メッセージが故障有り若しくは電池切れ有りの監視結果を通知するものである場合に、警報部５が備えるブザーを駆動して報知音を鳴動させるなどして子局TRjに異常(通信不可や故障有り、電池切れなど)が発生したことを知らせる機能も有している。なお、親局TR1及び子局TRjの制御部１は、故障若しくは電池切れが生じていると判断した場合、直ちに警報部５から異常(故障若しくは電池切れ)の発生を知らせるための警告音(ブザー音や音声メッセージなど)を警報部５のスピーカから鳴動させるようになっている。

また親局TR1の制御部１は、火災感知部４が火災を感知して警報部５から警報音を鳴動させるとともに各子局TRjに火災警報メッセージを送信した後、若しくは何れかの子局TRjから火災警報メッセージを受信した後においては、無線送信部２に一定周期で同期ビーコンを送信させる。この同期ビーコンは、複数の火災警報器TR同士でTDMA(時分割多元接続)方式の無線通信(以下、「同期通信」と呼ぶ。)を行うために必要なタイムスロットを規定する信号であって、その１周期(サイクル)が複数のタイムスロットに分割され、全ての子局TRjにそれぞれ互いに異なるタイムスロットが１つずつ割り当てられる。そして、親局TR1から子局TRjへのメッセージは同期ビーコンに含めて送信され、子局TRjから親局TR1へのメッセージを含む無線信号は、各子局TRjに割り当てられているタイムスロットに格納されて送信される。故に、複数台の火災警報器TR(親局TR1並びに子局TRj)から送信される無線信号の衝突を確実に回避することができる。なお、各火災警報器TRに対するタイムスロットの割当は固定であってもよいが、親局TR1から送信する同期ビーコンによってタイムスロットの割当情報を各子局TRjに通知しても構わない。

図２は火災警報器TRが送受信する無線信号のフレームフォーマットを示しており、同期ビット(プリアンブル：ＰＡ)、フレーム同期パターン(ユニークワード：ＵＷ)、宛先アドレスＤＡ、送信元アドレスＳＡ、メッセージＭ、ＣＲＣ符号で１フレームが構成されている。ここで、宛先アドレスＤＡとして各火災警報器TRの識別符号を設定すれば当該識別符号の火災警報器TRのみが無線信号を受信してメッセージを取得することになるが、宛先アドレスＤＡとして何れの火災警報器TRにも割り当てられていない特殊なビット列(例えば、すべてのビットを１としたビット列)を設定することで無線信号を同報(マルチキャスト)して全ての火災警報器TRにメッセージを取得させることができる。例えば、火災警報メッセージを含む無線信号が親局TR1から全ての子局TRjに同報される。

ところで、本実施形態では、各火災警報器TR(親局TR1並びに子局TRj)の無線送受信部２で同期信号が受信されると、制御部１がタイマによる間欠受信間隔Txのカウントを中止させる。そして、親局TR1及び子局TR3の制御部１は、同期信号の終了時点(t=t0)から一定の待機時間Tw1が経過した時点でタイマによる間欠受信間隔Txのカウントを再開させる。一方、残りの子局TR2,TR4の制御部１は、同期信号の終了時点(t=t0)から一定の待機時間Tw2(＜Tw1)が経過した時点でタイマによる間欠受信間隔Txのカウントを再開させる。したがって、同期信号を受信した後は、同一の待機時間Tw1が選択されている親局TR1と子局TR3の無線通信グループ(以下、「第１グループ」と呼ぶ。)内と、同じく同一の待機時間Tw2が選択されている子局TR2と子局TR4の無線通信グループ(以下、「第２グループ」と呼ぶ。)内とではそれぞれ間欠受信間隔Txのカウントを開始するタイミングが揃うことになる。その一方、第１グループと第２グループとの間では、間欠受信間隔Txのカウントを開始するタイミングが待機時間の差分(=Tw1-Tw2)だけずれることになる(図３参照)。但し、第１グループに属する無線局(親局TR1と子局TR3)の制御部１では、他のグループ(今の場合は第２グループ)に属する無線局(子局TR2と子局TR4)で選択されている待機時間Tw2が経過した時点で別のタイマによる間欠受信間隔Txのカウントを開始している。同様に、第２グループに属する無線局(子局TR2と子局TR4)の制御部１でも、他のグループ(今の場合は第１グループ)に属する無線局(親局TR1と子局TR3)で選択されている待機時間Tw1が経過した時点で別のタイマによる間欠受信間隔Txのカウントを開始している。つまり、各無線局TRの制御部１では、自己が属するグループを含む全てのグループについて、それぞれの間欠受信間隔Txのカウントが完了するタイミングを把握している。なお、同期信号は専用の送信局(図示せず)から送信するようにしてもよいし、後述するように火災警報器TRから送信しても構わない。専用の送信局から同期信号を送信した場合、火災警報器TRから同期信号を送信する場合と比較して火災警報器TRにおける電池の消耗を低減できるという利点がある。

次に、図３のタイムチャートを参照して、火災感知の前後における本実施形態の送受信動作を説明する。

例えば、第２グループの子局TR2において火災感知部４が火災を感知すると、子局TR2の制御部１は警報部５より警報音を鳴動させるとともに、タイマによる間欠受信間隔Txのカウント完了前に無線送受信部２を起動する。そして、タイマによる第２グループの間欠受信間隔Txのカウント完了時点を含む送信期間内に火災警報メッセージM1を含む無線信号を送信するとともに、別のタイマによる第１グループの間欠受信間隔Txのカウント完了時点を含む送信期間内に火災警報メッセージM2を含む無線信号を送信する。この際、送信元の子局TR2の制御部１は、送信期間内で送信可能なフレーム数だけ無線信号を連続して送信し、送信期間後の休止期間(受信期間)には無線送受信部２を受信状態に切り換える。なお、第１グループ内の無線局(親局TR1と子局TR3)並びに第２グループ内の無線局(子局TR2と子局TR4)においては間欠受信間隔Txのカウントが完了するタイミングが揃っているので、同一のグループに属する無線局では１回の送信期間で火災警報メッセージM3を含む無線信号を受信することができる。

ここで、小電力無線を利用すれば、無線通信距離としては通常の住宅ひとつのエリア内であれば十分カバーできるので、火災元の子局TR2が、他の火災警報器TR(親局TR1及び他の子局TR3,…)に対しメッセージを送信することは通常は十分可能である。しかしながら、上述したように親局TR1は各子局TR2〜TR4に対して定期監視を行っており、親局TR1と各子局TR2〜TR4との間では通信パスの正常性が確認されているが、子局TR2〜TR4間の通信パスは確認されていないため、例えば障害物などの影響によって、ある子局にはメッセージが届いていない可能性もある。

そこで、火災警報メッセージM2を受信した親局TR1の制御部１は、送信元の子局TR2を除く他の子局TR3,TR4に対して火災警報メッセージM3を含む無線信号を、それぞれのタイマによる間欠受信間隔Txのカウント完了時点を含む送信期間に送信(中継)する。他の子局TR3,TR4の制御部１では、子局TR2又は親局TR1から送信された火災警報メッセージM1〜M3を受け取ると直ちに警報部５より警報音を鳴動させるとともに無線送受信部２より火災警報メッセージM1〜M3の受信を確認する応答メッセージ(ACK)を無線信号によって返信する。なお、このように少なくとも１台の火災警報器TRで火災が感知されることで全ての火災警報器TRが火災警報を報知(警報音を鳴動)することを、以下では「火災連動」と呼ぶ。

親局TR1の制御部１は、他の全ての子局TR3,TR4からACKを受け取れば、タイムスロットを規定するための同期ビーコンを一定の周期で無線送受信部２から送信させる。なお、本実施形態では先頭のタイムスロットTS1を子局TR2に、２番目のタイムスロットTS2を子局TR3に、３番目のタイムスロットTS3を子局TR4にそれぞれ割り当てている。

ここで、親局TR1は各子局TR2〜TR4に対して定期監視を行っており、親局TR1と各子局TR2〜TR4との間では通信パスの正常性が確認されているが、子局TR2〜TR4間の通信パスは確認されていない。したがって、子局TRjが多数配置された場合、子局TRj間の通信パスの数は非常に多くなる為、子局TRj間の通信パスの正常性の確認を行うと電池消耗が激しくなるので、上述のように特定の火災警報器TR1を親局(中継局)とし、その他の火災警報器TRjを子局(中継される局)として親局TR1から各子局TRjに火災警報メッセージやその他のメッセージ(後述する)を中継することで相互に通信パスが確立できない子局が存在する場合でも確実に火災連動させることができるものである。

また、全ての火災警報器TRが警報音を鳴動することにより連動が開始されると、上述のように親局TR1から一定周期で同期ビーコンが送信されてTDMA方式の同期通信に移行するのであるが、親局TR1の制御部１では、同期ビーコンに含めることで火災警報メッセージを一定周期で全ての子局TRjに繰り返し送信している。そして、各子局TRjの制御部１では、親局TR1から送信される火災警報メッセージを受け取る度に警報部５の状態を確認し、仮に警報部５が停止していたとしたら警報部５に再度警報音を鳴動させる。したがって、全ての火災警報器TRで火災警報が報知され始めてからは特定の火災警報器(親局)TR1が送信する同期ビーコンによって規定される複数のタイムスロットに他の全ての火災警報器(子局)TRjを割り当てて時分割多元接続(TDMA)による無線通信を行うことで衝突を回避することができ、さらに、特定の火災警報器(親局)TR1から他の全ての火災警報器(子局)TRjに対して火災警報メッセージを同期ビーコンに含めて周期的に送信することで確実に火災警報を報知することができる。その結果、無線信号の衝突を回避しつつ複数の火災警報器TRを効果的に連動させることができる。

上述のように本実施形態によれば、火災発生時には親局TR1と子局TR3とからなる第１グループと、子局TR2と子局TR4とからなる第２グループとのいずれかのグループのうち、先に間欠受信の機会が到来するグループのほうに火災警報メッセージが送信される。その結果、少なくとも先に間欠受信の機会が訪れて火災警報メッセージを受信できたグループの火災警報器TRがいちはやく火災警報音を鳴動させることができる。また、各グループの間欠受信の機会が全て到来すれば、その度に火災警報メッセージを送信し、結果的に全ての火災警報器TRで火災警報が報知されるので、利用者が火災警報を知覚する(警報音を聞く)機会が増えるために安全性を向上することができる。

ところで、本実施形態の火災警報システムは、何れの火災警報器TRにおいても火災が検出されていない状態(待機状態)と、全ての火災警報器TRが警報音を鳴動している状態(連動鳴動状態)と、後述するように火災を検出している(火元の)火災警報器TRのみが警報音を鳴動し、火元以外の火災警報器TRが警報音を停止している状態(連動停止状態)との間で動作状態を遷移させている。すなわち、待機状態において少なくとも何れか１台の火災警報器TR(例えば、子局TR2)で火災が検出されると、上述したように火元の子局TR2並びに親局TR1から他の全ての子局TR3,…に火災警報メッセージが送信されることで親局TR1と子局TRjを含む全ての火災警報器TRで警報音が鳴動されて連動鳴動状態に遷移する。

そして、連動鳴動状態において何れかの火災警報器TRの操作入力受付部６で警報音の鳴動を停止するための操作入力が受け付けられた場合、当該火災警報器TRが親局TR1であれば親局TR1から全ての子局TRjに対して警報音の停止を要求するメッセージ(警報停止メッセージ)を送信することにより、あるいは、当該火災警報器TRが子局TRjであれば当該子局TRjから警報停止メッセージを受け取った親局TR1が他の子局TRjに対して警報停止メッセージを送信することにより、火元以外の火災警報器TRで警報音が停止されて連動停止状態に遷移する。但し、火元の火災警報器TRの操作入力受付部６で警報音停止の操作入力が受け付けられた場合、当該火元の火災警報器TRにおいても警報音を停止する。ここで、親局TR1の制御部１はメモリ部1aに親局TR1並びに各子局TRj毎の火災検出状況を随時更新しながら保持しており、後述するように全ての火災警報器TRで火災が検出されなくなったときに火災連動状態から待機状態に遷移する。

また、連動鳴動状態から連動停止状態に遷移した場合、親局TR1の制御部１では所定の警報音停止時間(例えば、５分間)の限時を開始する。そして、警報音停止時間が経過したのち、親局TR1の制御部１はメモリ部1aに保持している火災検出状況を参照し、全ての火災警報器TRで火災を検出していなければ、同期ビーコンによって復旧通知のメッセージを送信することで火災連動状態から待機状態に遷移し、仮に少なくとも１台の火災警報器TRで火災を検出していれば、同期ビーコンによって火災警報メッセージを送信することで連動停止状態から連動鳴動状態へ遷移させる。なお、連動停止状態において何れかの火災警報器TRが新たに火災を検出した場合にも親局TR1の制御部１が同期ビーコンによって火災警報メッセージを送信することで連動停止状態から連動鳴動状態へ遷移させる。

例えば、図４のタイムチャートに示すように、親局TR1を火元とする火災連動状態(連動鳴動状態)において、火元でない子局TR4の操作入力受付部６で警報音停止の操作入力が受け付けられることで当該子局TR4から警報停止メッセージが送信されると、警報停止メッセージを受け取った親局TR1の制御部１は同期ビーコンによって警報停止メッセージM2を送信しつつ警報音停止時間の限時を行う。但し、火元である親局TR1では警報部５による警報音の鳴動は継続される。そして、警報音停止時間が経過したのち、親局TR1の制御部１は自らの火災感知部４による火災検出状況並びに子局TRjおける火災検出状況を確認し、少なくとも何れか１台の火災警報器TRが火災を検出しているときは再度火災警報メッセージを同期ビーコンにより各子局TRjに送信することで連動停止状態から連動鳴動状態へ遷移させる。

一方、図５のタイムチャートに示すように、警報音停止時間内に火災が鎮火して火災感知部４が火災を検出しなくなっていれば、親局TR1の制御部１は警報音停止時間が経過したのちに同期ビーコンによって各子局TRjに復旧通知メッセージを送信し、全ての子局TRjから返信されるACKを受け取った時点で連動停止状態から待機状態に遷移し、同期ビーコンの送信を停止することでTDMA方式による無線通信から間欠送信・間欠受信による無線通信に戻る。

また、図６のタイムチャートに示すように、子局TR4を火元とする連動鳴動状態において、火元の火災が鎮火して子局TR4の火災感知部４が火災を検出しなくなれば、子局TR4から親局TR1に宛てて復旧通知メッセージが送信される。当該復旧通知メッセージを受け取った親局TR1の制御部１はメモリ部1aに保持している火災検出状況を参照し、全ての火災警報器TRで火災を検出していなければ同期ビーコンによって復旧通知メッセージM3を各子局TRjに送信する。そして、全ての子局TRjから返信されるACKを親局TR1の制御部１が受け取れば、連動停止状態から待機状態に遷移し、同期ビーコンの送信を停止することでTDMA方式による無線通信から間欠送信・間欠受信による無線通信に戻る。

一方、図７のタイムチャートに示すように、新たに別の火災警報器(例えば、子局TR3)で火災が検出された場合、初めの火元である子局TR4から復旧通知メッセージを受け取った親局TR1の制御部１は、メモリ部1aに保持している火災検出状況を参照し、子局TR3が火災検出中であることから復旧通知メッセージを送信せず、引き続き火災警報メッセージを送信することで火災連動状態を維持する。

ここで、同期信号を受信することによって、第１グループの無線局(親局TR1と子局TR3)の受信制御手段(制御部１)が受信手段(無線送受信部２)を起動するタイミングが揃うとともに、第２グループの無線局(子局TR2と子局TR4)の受信制御手段(制御部１)が受信手段(無線送受信部２)を起動するタイミングが揃っている。そして、イベント(火災感知)が発生した無線局(例えば、子局TR2)の送信制御手段(制御部１)がそれぞれのグループにおいて受信手段の起動するタイミングに合わせて無線信号を送信するので、一の無線局から各グループに送信される無線信号を、それぞれのグループの全ての無線局が待機時間Tw1,Tw2の差分に略等しい時間差で受信することができる。したがって、何れかのグループに属する無線局から送信される無線信号(火災警報メッセージを含む無線信号)が全ての無線局で受信されるまでの最大遅延時間は、間欠受信間隔Txと待機時間Tw1,Tw2の差分との和(Tx+Tw1-Tw2)未満となり、待機時間Tw1,Tw2の差分が間欠受信間隔Txよりも短くなるように設定すれば、従来例の最大遅延時間(=2×Tx)よりも短くすることができる。なお、本実施形態では、待機時間Twを２つとして説明したが、これに限定する趣旨ではなく、待機時間Twを３つ以上としても構わない。また、複数の待機時間Tw1,Tw2,…,Twnを、当該待機時間同士の差分の最小値(=|Twi-Twi-1| 但し、i=1,2,…,n)が間欠受信間隔Txを待機時間の個数ｎで除した値(=T/n)に略等しくなるように設定すれば、どのタイミングで火災警報メッセージを送信する場合でも、全ての火災警報器TRで当該火災警報メッセージが受信されるまでの遅延時間をほぼ等しくすることができる。なお、待機時間Tw1,Tw2の差分(=Tw1-Tw2)と火災警報メッセージが含まれる無線信号の送信時間Tmとの差(=Tw1-Tw2-Tm)が、電波法施行規則における「休止期間」よりも長くなるように設定されることが望ましい。例えば、既に説明した「小電力セキュリティシステムの無線局の無線設備」においては、Tw1-Tw2-Tmが２秒よりも長くなるように設定される。このように設定されていれば、次グループにおいて無線局の受信手段が起動するタイミングと休止期間とが重なり、無線信号の送信ができずに最大遅延時間が長くなることを防ぐことができる。

ところで、各無線局(子局TRj)の待機時間Twiを特定の無線局(親局TR1)から割り当てるようにしても構わない。例えば、システムの運用開始前に親局TR1と子局TRjとが互いの識別符号を登録する作業(登録作業)において親局TR1から各子局TRiに待機時間Twiを通知すればよい。

前記登録作業は、親局TR1と子局TRjのそれぞれで登録作業の操作入力が操作入力受付部６で受け付けられることによって開始される。以下、図８のシーケンス図を参照しながら登録作業について説明する。

子局TRiの制御部１は、登録作業の操作入力が操作入力受付部６で受け付けられると、登録モードに移行して登録要求メッセージを含む無線信号を無線送受信部２から送信(マルチキャスト)させる。親局TR1の制御部１は、登録作業の操作入力が操作入力受付部６で受け付けられると無線送受信部２を受信状態とする。そして、親局TR1の制御部１は、子局TRiから送信された無線信号を無線送受信部２で受信すると、当該無線信号の送信元アドレス(子局TRiの識別符号)をメモリ部1aに記憶するとともに、登録命令並びに待機時間Twiを含む無線信号を無線送受信部２から当該子局TRj宛てに送信させる。但し、待機時間Twiの代わりにグループ番号を送信し、各子局TRjにおいて、それぞれのグループ番号に対応する待機時間Twiを選択するようにしても構わない。あるいは、登録時に各子局TRjに自然数からなる通し番号(子局番号)を割り当てておき、各子局TRjの制御部１において、自己に割り当てられた子局番号をグループ数ｎ(親局TR1から通知される)で除した余り(剰余)を求め、この剰余を自己の属するグループ番号としてもよい。

子局TRjの制御部１は、親局TR1から送信された無線信号を無線送受信部２で受信すると、登録命令メッセージを含む無線信号の送信元アドレス(親局TR1の識別符号)及び待機時間Twiをそれぞれメモリ部1aに記憶し、ACKを含む無線信号を無線送受信部２から親局TR1宛てに返信させた後に登録モードを終了する。親局TR1の制御部１は、子局TRjから送信されたACKを含む無線信号を無線送受信部２で受信すれば登録モードを終了する。

ここで、全ての子局TRjの登録が完了すると、親局TR1の制御部１のメモリ部1aには、親局TR1及び各子局TRjの識別符号と待機時間Twi(あるいはグループ番号)との対応関係を表したデータテーブルが記憶されている。そして、子局TRjの制御部１では、無線信号を各グループ毎の送信期間に同期して送信するためにそれぞれの待機時間Twiを把握しておく必要がある。そのために本実施形態では、親局TR1から各子局TRjへ前記対応関係のデータテーブルを含む無線信号を送信し、各子局TRjの制御部１が、親局TR1から受け取った前記対応関係のデータテーブルを自己のメモリ部1aに記憶している。

また、本実施形態の火災警報システムは、親局TR1と各子局TRjとの間で無線通信が可能か否かを試験する試験モードを有している。この試験モードは、親局TR1の操作入力受付部６で試験開始の操作入力が受け付けられることによって開始される。試験モードでは、図９に示すように親局TR1から試験用のメッセージを含む無線信号が同報(マルチキャスト)される。一方、各子局TRjの制御部１は、試験用メッセージを含む無線信号を受信したときの受信信号強度(RSSIレベル)を含む無線信号を親局TR1に返信する。親局TR1の制御部１は、各子局TRjから通知される受信信号強度に基づき、それぞれの子局TRjに割り当てる待機時間Twi(あるいはグループ番号)を選択する。例えば、親局TR1の制御部１では、各子局TRjの受信信号強度を降順に並べて先頭から順番に１〜ｍのグループ番号を割り当てるとともに、各子局TRjの子局番号(#1,#2,…,#n)とグループ番号(Gr1,Gr2,…,Grm)との対応関係を表したデータテーブルをメモリ部1aに記憶し、さらに当該データテーブルを含む無線信号を各子局TRjに同報(マルチキャスト)して通知する。そして、各子局TRjの制御部１が親局TR1から通知されるデータテーブルをメモリ部1aに記憶することにより、各子局TRjに対する待機時間Twiの割当が完了する。

このように親局TR1から送信される無線信号の受信信号強度に基づいて各無線局(子局TRj)のグループ分け(待機時間Twiの選択)を行えば、同一グループに属する無線局の配置が偏らずに均等になるという利点がある。

TR 火災警報器(無線局)
１ 制御部（送信制御手段，受信制御手段，タイマ手段）
２ 無線送受信部（送信手段，受信手段）
７ 電池電源部（給電手段）

Claims (6)

1. 電波を媒体とする無線信号を送受信する複数の無線局が一定の間欠受信間隔ごとに他の前記無線信号の有無を感知する無線通信グループが、それぞれ前記間欠受信間隔の起点を異ならせて複数グループ併存する無線通信システムであって、前記無線局の全ては、自らの属する無線通信グループの間欠受信の発生タイミングのみならず、全ての無線通信グループの間欠受信の発生タイミングをも記憶しており、いずれかの前記無線局であって所定のイベントの発生を感知した無線局は、全ての前記無線通信グループのそれぞれの間欠受信の発生タイミングごとに、前記所定のイベントの発生の旨を無線送信で連絡することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記各無線局は、無線信号を送信する送信手段と、無線信号を受信する受信手段と、所定のイベントが発生したときに前記送信手段を起動し、所定の送信期間に前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号を送信させるとともに所定の休止期間に無線信号の送信を休止させる動作を交互に繰り返し且つ前記イベントが発生していないときには前記送信手段を停止させる送信制御手段と、一定の間欠受信間隔を繰り返しカウントするタイマ手段と、当該タイマ手段による間欠受信間隔のカウント中は前記受信手段を停止させ、前記タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する度に前記受信手段を起動する受信制御手段と、電池を電源として各手段の動作電源を供給する給電手段とを備え、
   前記受信制御手段は、前記受信手段で同期信号を受信した場合に前記タイマ手段による間欠受信間隔のカウントを中止させるとともに、当該同期信号の終了時点から、一定の待機時間が経過した時点で前記タイマ手段による間欠受信間隔のカウントを再開させてなり、前記待機時間は、互いに異なる複数の待機時間の中から択一的に選択されるものであって、
   前記送信制御手段は、前記イベントが発生した場合、前記選択された待機時間の経過時点を開始時点とする間欠受信間隔のカウント完了時点に重なる前記送信期間と、前記選択された待機時間を除く他の待機時間の経過時点を開始時点とする間欠受信間隔のカウント完了時点に重なる前記送信期間とに前記送信手段からそれぞれ無線信号を送信させることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記複数の待機時間は、当該待機時間同士の差分の最小値が前記間欠受信間隔を当該待機時間の個数で除した値に略等しくなるように設定されることを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
4. 複数の前記無線局の中の特定の無線局から、当該特定の無線局を除く他の全ての無線局に対して前記複数の待機時間の何れか１つが割り当てられることを特徴とする請求項２又は３記載の無線通信システム。
5. 前記各無線局は、自分以外の他の無線局で選択された前記待機時間を当該他の無線局に割り当てられる固有の識別符号と対応付けて記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の無線通信システム。
6. 複数の前記無線局の中の特定の無線局から送信され、当該特定の無線局を除く他の全ての無線局で受信される無線信号の受信信号強度が計測され、当該受信信号強度に基づいて、前記各無線局の待機時間が選択されることを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。

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