JP5794302B2 - 無線通信システムおよび無線通信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信を行う無線通信システムおよび無線通信装置に関する。
近年、医療やヘルスケアの分野において、人体に設置したセンサのデータを無線で送受信することで、ユーザのQoL(Quality of Life)を維持しながら、人体の情報を収集し、治療や健康維持に役立てる人体近傍の無線通信技術が注目されている。
人体近傍の無線通信技術としては、例えば、BAN(Body Area Network)が提案されている。BANの標準化は、IEEE802.15.6で進められており、異なる周波数帯(例えば、400MHz/900MHz/2.4GHzなど)での変調方式やデータレート等の物理仕様(PHY:Physical layer)等が定義されている。
従来技術として、人体通信を行う構成部と他の通信を行う構成部とを共用化する技術が提案されている。
特開2010−21984号公報
BANでは、医療データなどを扱うことから、従来の無線通信と比較して、より高い信頼性が要求されている。このため、通信障害等によって通信断が生じたような場合でも、短時間ですみやかに通信を再開する技術が要望されている。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、通信断の時間を低減して短時間で通信を再開する無線通信システムおよび無線通信装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、無線通信システムが提供される。無線通信システムは、周波数帯が互いに異なる通信を行う複数の通信部を含む第1の無線通信装置と、前記通信部と接続して通信を行う第2の無線通信装置とを備え、複数の前記通信部は、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、前記第2の無線通信装置の通信スロットを複数の経路上に割り当てた状態にしておき、前記第2の無線通信装置が、1つの前記通信部に接続して第1の経路で通信を実行中に通信障害を検出し、別の前記通信部に切り替えて第2の経路で通信を継続する場合、前記第2の無線通信装置は、前記第1の無線通信装置から送信されるべき信号が、一定回数連続未受信が続いた場合、または一定以上の割合で得られない場合、または受信不可通知が一定以上の割合で得られた場合に、前記通信障害を検出し、前記制御信号に含まれる第1のビーコンを受信して1つの前記通信部との時間同期を確立し、前記第1の経路の第1の通信スロットで通信を実行中に前記通信障害を検出した際は、前記制御信号に含まれる第2のビーコンを受信して別の前記通信部との時間同期を確立して、別の前記通信部に切り替えて前記第2の経路の第2の通信スロットで通信を継続する。
通信断の時間を低減して、短時間で通信を再開することが可能になる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
無線通信システムの構成例を示す図である。 無線通信システムの構成例を示す図である。 親局の構成例を示す図である。 子局の構成例を示す図である。 親局と子局との通信動作を示す図である。 親局と子局との通信動作を示す図である。 親局と子局との通信動作を示す図である。 子局における通信切替動作を示すフローチャートである。 親局と子局との通信動作を示す図である。 親局におけるPHYトランシーバの起動切替動作を示すフローチャートである。 親局におけるPHYトランシーバの起動切替動作を示すフローチャートである。 親局と子局との通信動作を示す図である。 データの優先度を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システム1は、無線通信装置10a(第1の無線通信装置)と無線通信装置20a(第2の無線通信装置)を備える。
無線通信装置10aは、通信部11a−1〜11a−nおよび制御部12aを含む。通信部11a−1〜11a−nは、周波数帯が互いに異なる通信を行う複数の通信インタフェース部(PHY)である。また、通信部11a−1〜11a−nは、同一ハードウェア上での構成が可能である。制御部12aは、通信部11a−1〜11a−nまたは外部ネットワークの通信制御を行う。
無線通信装置20aは、通信部21aおよび制御部22aを含む。通信部21aは、通信部11a−1〜11a−nのいずれかと通信を行う。制御部22aは、通信部21aの通信制御や外部機器などの動作制御を行う。
ここで、通信部11a−1〜11a−nは、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、通信部11a−1〜11a−nが無線通信装置20aの通信スロットを、互いに周波数帯が異なる複数の経路上に割り当てた状態にしておく。
無線通信装置20aは、通信部11a−1〜11a−nのいずれかと接続して通信を行う。このとき、通信部11a−1に接続して一方の経路で通信を実行していた際に、通信障害を検出した場合は、別の通信部11a−2に自律的に切り替えて他方の経路で通信を継続する。
例えば、無線通信装置20aは、第1の周波数帯(2.4GHz)の経路で通信していた通信部11a−1に対して、通信障害を検出した場合は、第2の周波数帯(900MHz)の経路を使用する通信部11a−2に接続を切り替えて、通信部11a−2を通じて第2の周波数帯で通信を継続する。
このように、無線通信システム1では、無線通信装置10aにおいては、複数の通信部11a−1〜11a−nから、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、無線通信装置20aの通信スロットを複数経路上に割り当てた状態にしておく。そして、通信障害発生時には、無線通信装置20aが現在使用中の通信部から他の通信部へ移行する構成にした。
これにより、どの通信部11a−1〜11a−nでも、無線通信装置20aの通信の参入が準備されているため、無線通信装置20aは、現在使用している通信部の経路で通信障害が発生した場合でも、他の通信部へ移行して別経路で即時に通信を継続することができる。このため、通信断の時間を低減して、短時間で通信を再開することが可能になる。
次に人体近傍の無線通信に無線通信システム1を適用した場合の構成および動作について以降詳しく説明する。図2は無線通信システムの構成例を示す図である。人体3には、センサ4−1〜4−3が取り付けられる。また、センサ4−1〜4−3は、子局20−1〜20−3にそれぞれ接続している。親局10は、人体3の近傍に配置される。なお、親局10は、図1の無線通信装置10aに対応し、子局20−1〜20−3は、図1の無線通信装置20aに対応する。
センサ4−1〜4−3は、例えば、血圧、脈拍、血糖値などの生体シグナルを測定する装置であり、親局10は、例えば、携帯電話機に該当する。センサ4−1〜4−3で測定された生体シグナルは、子局20−1〜20−3を介して、親局10へ送信される。
また、親局10は、図示しない無線基地局を通じて、医療機関等に配置されているサーバと無線接続しており、測定された生体シグナルは、医療機関へと通知される。
図3は親局の構成例を示す図である。親局10は、アンテナa1、PHYトランシーバ11−1、11−2および制御部12を備える。PHYトランシーバ11−1、11−2は、図1の通信部11a−1、11a−2に対応し、制御部12は、図1の制御部12aに対応する。
PHYトランシーバ11−1、11−2は、異なる周波数帯での変調方式やデータレート等の物理仕様で通信を行うトランシーバである。なお、PHYトランシーバ11−1、11−2は、同一ハードウェア上で構成されていてもよい。制御部12は、PHYトランシーバ11−1、11−2の通信制御および外部ネットワークとの通信制御を行う。
親局10からデータを送信する場合、PHYトランシーバ11−1、11−2のいずれか一方からのデータ送信と、PHYトランシーバ11−1、11−2の両方からのデータ同時送信とが可能である。
また、データを受信する際には、PHYトランシーバ11−1、11−2のいずれか一方からのデータ受信と、PHYトランシーバ11−1、11−2の両方からのデータ同時受信とが可能である。
なお、アンテナa1は、PHYトランシーバ11−1、11−2のそれぞれの周波数を共用可能なアンテナである。また、図では、PHYトランシーバを2つ設ける構成としたが、3つ以上設けることが可能である。
図4は子局の構成例を示す図である。子局20は、アンテナb1、PHYトランシーバ21および制御部22を備える。PHYトランシーバ21は、図1の通信部21aに対応し、制御部22は、図1の制御部22aに対応する。
また、子局20には、図2に示したようなセンサなどの外部機器が接続される(外部機器が子局20に内蔵される構成でもよい)。PHYトランシーバ21は、親局10のPHYトランシーバ11−1、11−2と通信を行うトランシーバである。
制御部22は、PHYトランシーバ21の通信制御および外部機器の動作制御を行う。なお、子局20では、トランシーバは切替方式となっており、データ送信またはデータ受信のどちらか片方で使用し、これらの切替制御は制御部22で行われる。
ここで、PHYとは、物理層における伝送周波数および伝送方式の組み合わせを示すものである。図3に示した、PHYトランシーバ11−1、11−2においては、周波数が互いに異なり、例えば、PHYトランシーバ11−1は2.4GHz帯、PHYトランシーバ11−2は900MHz帯である。
また、変調方式やデータレートが互いに異なっていてもよく、例えば、PHYトランシーバ11−1は、π/4シフトQPSK(Quadrature phase shift keying)であり、PHYトランシーバ11−2は、GFSK(Gaussian filtered frequency shift keying)である。さらには、誤り訂正符号等が互いに異なっていてもよい。
次に動作について説明する。図5は親局と子局との通信動作を示す図である。通常運用時の通信状態を示している。図中、Bilink Allocation(双方向通信割当期間)は、親局10の送信要求(ポーリングメッセージ)を契機に、子局20がデータを送信する期間である。なお、Bilink Allocationでは、親局10から子局20へデータ送信を行うこともできる。
Uplink Allocation(アップリンク通信割当期間)は、ポーリングメッセージ無しに、子局20が親局10へ向けてデータ送信を行う期間である。また、Downlink Allocation(ダウンリンク通信割当期間)は、親局10から子局20へ向けてデータ送信を行う期間である。
〔Beacon#1〕親局10は、ビーコンを送信する。子局20は、ビーコンを受信すると、ビーコンに含まれる時間同期情報から、自局がどのタイムスロットにいるかを認識し、親局10との時間同期を確立する。
〔Bilink Allocation#2〕親局10は、ポーリングメッセージ(Poll)を送信して、データ送信要求を行う。子局20は、ポーリングメッセージを受信するとデータを送信する。親局10は、データを受信すると、受信確認を知らせるAck(acknowledgement)メッセージを返信する。
〔Uplink Allocation#3〕子局20は、データを親局10へ送信し、データを受信した親局10は、Ackメッセージを返信する。
〔Beacon#4〕親局10は、ビーコンを送信する。子局20は、ビーコンを受信して、次のビーコン周期の同期を確立する。
〔Bilink Allocation#5〕親局10は、ポーリングメッセージを送信して、データ送信要求を行う。子局20は、ポーリングメッセージを受信するとデータを送信する。親局10は、データを受信するとAckメッセージを返信する。
〔Downlink Allocation#6〕親局10は、データを子局20へ送信し、データを受信した子局20は、Ackメッセージを返信する。
なお、実際には1つのビーコン周期中に、複数の子局20への通信割当が行われるが、説明を簡潔にするために、上記では、1つのビーコンの周期中に、親局10と子局20との1:1の通信を示した。
次に通信障害が発生した場合の従来システムにおける動作について説明する。図6は親局と子局との通信動作を示す図である。図5に示した運用中に、通信障害である干渉が発生したものとし、干渉発生領域r1において、親局から送信された制御信号(Ackメッセージ、ビーコン等)およびデータが、子局へ届かなくなる状態を示している。
なお、ここでいう干渉とは、例えば、人体やその他の障害物等の影響による伝送品質の劣化が該当する。または、同一システム内の他ネットワークからの干渉や他システムからの干渉(電子レンジ(2.4GHz)などの雑音も含む)などがある。
図6では、Uplink Allocation#3の先頭部分で子局のみに対する干渉が発生しために、子局が送信したデータは、親局には届いてはいるものの、子局がAckメッセージを受信できなくなっている。
また、親局は、データは受信できているので、すぐに干渉の存在に気づくことができない。このため、その後も親局は、ビーコンやポーリングメッセージ等を継続的に送信しており、子局は、これらを受信できず適切な応答ができない状況になっている。
次に無線通信システム1における干渉発生時の動作について説明する。前提として、1つの親局10に対して1つ又は複数の子局20が接続され、親局10は、同時に複数のPHYトランシーバ(中心周波数が一定以上異なる)を利用してデータの送受信を行う。また、子局20は、親局10の複数のPHYトランシーバのうち1つを選択してデータの送受信を行うものとする。
このとき、親局10は、制御信号およびデータを複数のPHYトランシーバから同時に送信し、すべてのPHYトランシーバ上で、子局20の受信可能な状態を常に維持する。
子局20は、親局10の1つのPHYトランシーバ上で通信を行っているが、干渉の発生により、通信悪化が生じた際は、親局10の別のPHYトランシーバに即時に切り替えて通信を継続する。
このとき、親局10は、すべてのPHYトランシーバから同一の制御信号およびデータを送信しているため、子局20は、親局10に対して、PHYトランシーバの切替を行う旨の通知をすることなく、PHYトランシーバの自律切替が可能である。このような構成により、子局20は即時に通信の再開が可能である。
具体的な動作例で説明する。なお、以降の説明では、親局10のPHYトランシーバ11−1と子局20との通信の周波数帯は例えば、2.4GHzであり、PHYトランシーバ11−2と子局20との通信の周波数帯は例えば、900MHzとする。
図7は親局と子局との通信動作を示す図である。
〔Beacon#1a、#1b〕親局10のPHYトランシーバ11−1、11−2は、ビーコンを同時に送信する。
〔Bilink Allocation#2a〕PHYトランシーバ11−1は、ポーリングメッセージを送信して、データ送信要求を行う。子局20は、ポーリングメッセージを受信するとデータを送信する。PHYトランシーバ11−1は、データを受信するとAckメッセージを返信する。
〔Bilink Allocation#2b〕PHYトランシーバ11−2は、ポーリングメッセージを送信して、データ送信要求を行う。なお、PHYトランシーバ11−1側で子局20との通信が行われているので、Bilink Allocation#2b内における、ポーリングメッセージ送信以降の通信のやりとりはない。
〔Uplink Allocation#3a〕Uplink Allocation#3aは、干渉発生領域r1内にある。このため、子局20が送信したデータは、親局10には届いているが、親局10が送信したAckメッセージを子局20は受信できない状態になっている。
〔Uplink Allocation#3b〕PHYトランシーバ11−1と子局20とでアップリンクの通信が行われるため、Uplink Allocation#3b内における、PHYトランシーバ11−2との通信のやりとりはない。
〔T1〕子局20は、通信障害を検出する。ここでは、Ackメッセージを2回連続して受信できなかった場合、通信路に何らかの異常が起きたと判断するものとする。子局20は、通信障害を検出したため、現在使用していたPHYトランシーバ11−1から別のPHYトランシーバ11−2へ通信を移行する。
〔Beacon#4a、#4b〕親局10のPHYトランシーバ11−1、11−2は、ビーコンを同時に送信する。
〔Bilink Allocation#5b〕PHYトランシーバ11−2は、ポーリングメッセージを送信して、データ送信要求を行う。子局20は、ポーリングメッセージを受信するとデータを送信する。PHYトランシーバ11−2は、データを受信するとAckメッセージを返信する。
〔Bilink Allocation#5a〕PHYトランシーバ11−1は、ポーリングメッセージを送信して、データ送信要求を行う。なお、PHYトランシーバ11−2側で子局20との通信が行われているので、Bilink Allocation#5a内における、ポーリングメッセージ送信以降の通信のやりとりはない。
〔Downlink Allocation#6b〕PHYトランシーバ11−2は、データを子局20へ送信し、データを受信した子局20は、Ackメッセージを返信する。
〔Downlink Allocation#6a〕PHYトランシーバ11−1は、データを子局20へ送信する。なお、PHYトランシーバ11−2側で子局20との通信が行われているので、Downlink Allocation#6内における、子局20からのAckメッセージの返信はない。
図8は子局における通信切替動作を示すフローチャートである。
〔S1〕制御部22は、データ送信可能か否かを判断する。可能ならばステップS2へ行き、可能でないならば該判断処理を続ける。
〔S2〕PHYトランシーバ21は、データを送信する。
〔S3〕制御部22は、Ackメッセージを受信したか否かを判断する。受信した場合はステップS4へ行き、未受信の場合はステップS5へ行く。
〔S4〕制御部22は、Ackメッセージの未受信回数をカウントするカウンタをリセットする。ステップS1へ戻る。
〔S5〕制御部22は、Ackメッセージの未受信をカウントする(2回カウントしたとする)。
〔S6〕制御部22は、カウント値が規定値以上か否かを判断する。例えば、規定値=2とする。規定値以上の場合はステップS7へ行き、規定値未満の場合はステップS1へ戻る。
〔S7〕制御部22は、PHYトランシーバ11−1からPHYトランシーバ11−2へ通信経路を切り替える。
ここで、子局20における干渉検出の契機は、例えば、以下に示す事項が挙げられる。
(1a)親局10が送信すべき制御信号やデータをあらかじめ設定した数分、連続未受信のとき、または一定回数(例えば5回)中、一定の割合(例えば4回)で受信できなかったとき(制御信号としては、例えば、Ackメッセージなど)。または、受信不可通知(NAck)が一定以上の割合で得られたとき。
(2a)受信信号が、一定以上の受信レベルがあるにも関わらず、該受信信号を復調することができなかったとき(電子レンジから発出される電波や、他システムデバイスなどからの信号はこれに該当する)。
(3a)受信信号が、同一システムの他ネットワークからの信号だったとき(例えば、本来の親局ID(識別子)に、別の親局IDが記されていたとき)。
子局20は、上記(1a)〜(3a)の事象を検出することにより、通信障害が発生していることをすみやかに認識することが可能になる。
以上説明したように、親局10では、PHYトランシーバ11−1、11−2の両方からビーコンや、ポーリングメッセージ等の制御信号と、データとを同時に送信する。
このとき、子局20の通信障害の検出処理として、例えば、Ackメッセージが2回連続で受けられなかった場合、通信路に何らかの異常が起きたと判断し、現在通信を行っていたPHYトランシーバ11−1から、他のPHYトランシーバ11−2へ移行する。
親局10では、PHYトランシーバ11−1、11−2から同一の制御信号およびデータを同時に送信しているため、子局20がPHYトランシーバ11−2に移行しても即時に通信を継続することができる。これにより、通信断の時間を低減して短時間で通信を再開することが可能になる。
なお、子局20は、その後、PHYトランシーバ11−2で通信を続ける。また、親局10では、子局20が再び移行を試みることを想定して、PHYトランシーバ11−1側からも同一の制御信号およびデータを送信しておく。
次に干渉発生時の他の動作について説明する。親局10は、通常運用時では、複数のPHYトランシーバの内、1つのPHYトランシーバでネットワークを形成する。また、使用中のPHYトランシーバ上で通信障害があった場合に、他PHYトランシーバからも制御信号およびデータを同時送信して、子局20がPHYトランシーバの切替を行って参入可能となるように準備する。
そして、子局20は、親局10の1つのPHYトランシーバ上で通信を行っているが、干渉等の発生により、通信悪化が生じた際は、親局10の別のPHYトランシーバに即時に切り替えて別経路で通信を継続する。
具体的な動作例で説明する。図9は親局と子局との通信動作を示す図である。子局20に割り当てられた帯域はすべて、Bilink Allocationになっている。
〔S11〕子局20は、PHYトランシーバ11−1との通信時、Bilink Allocationにも関わらず、ポーリングメッセージを受信できないことから干渉が発生したものと判断する。
〔S12〕子局20は、PHYトランシーバ11−2へ移行する。この時点では、親局10は、PHYトランシーバ11−2を起動していない。
〔S13〕親局10は、ポーリングメッセージに対するデータによる応答が、一定回数(本例では連続2回)ないことを検出し、PHYトランシーバ11−2の起動を開始して、PHYトランシーバ11−1、11−2の同時運用とする。
〔S14〕子局20は、PHYトランシーバ11−2と通信を実行する。
〔S14a〕子局20は、タイマを起動して、定められた時間だけPHY11−2と通信を行う。
〔S15〕子局20は、タイムアップ後、PHYトランシーバ11−1へ移行する。
〔S16〕PHYトランシーバ11−1の通信が可能な場合、子局20は、PHYトランシーバ11−1で通信を継続する。
〔S17〕親局10は、PHYトランシーバ11−2で通信を行う子局20が退去したことを認識すると、PHYトランシーバ11−2の起動を終了する(なお、本例では、子局1つに対しての記載であるが、PHYトランシーバ11−2が終了できる条件は、すべての子局がPHYトランシーバ11−2から退去することである)。
図10、図11は親局におけるPHYトランシーバの起動切替動作を示すフローチャートである。
〔S20〕親局10の制御部12は、PHYトランシーバ11−1を起動する。
〔S21〕制御部12は、PHYトランシーバ11−1から、ポーリングメッセージまたはデータが送信可能か否かを判断する。可能ならばステップS22へ行き、可能でないならば該判断処理を続ける。
〔S22〕PHYトランシーバ11−1は、ポーリングメッセージまたはデータを送信する。
〔S23〕制御部12は、ポーリングメッセージに対する子局20からのデータを受信したか、またはデータに対する子局20からのAckメッセージを受信したか否かを判断する。受信した場合はステップS24へ行き、未受信の場合はステップS25へ行く。
〔S24〕制御部12は、データの未受信回数をカウント、およびAckメッセージの未受信回数をカウントするカウンタをリセットする。ステップS21へ戻る。
〔S25〕制御部12は、データまたはAckメッセージの未受信をカウントする(いずれか2回カウントしたとする)。
〔S26〕制御部12は、カウント値が規定値以上か否かを判断する。例えば、規定値=2とする。規定値以上の場合はステップS27へ行き、規定値未満の場合はステップS21へ戻る。
〔S27〕制御部12は、PHYトランシーバ11−2を起動し、PHYトランシーバ11−1と共に同時運用を行う。
〔S28〕制御部12は、PHYトランシーバ11−2から、ポーリングメッセージまたはデータが送信可能か否かを判断する。可能ならばステップS29へ行き、可能でないならば該判断処理を続ける。
〔S29〕PHYトランシーバ11−2は、ポーリングメッセージまたはデータを送信する。
〔S30〕制御部12は、PHYトランシーバ11−2において、ポーリングメッセージに対する子局20からのデータを受信したか、またはデータに対する子局20からのAckメッセージを受信したか否かを判断する。受信した場合はステップS31へ行き、未受信の場合はステップS32へ行く。
〔S31〕制御部12は、PHYトランシーバ11−2上で、データの未受信回数をカウント、およびAckメッセージの未受信回数をカウントするカウンタをリセットする。すなわち、PHYトランシーバ11−2と子局20との通信が行われている場合は、カウンタをリセットする。ステップS28へ戻る。
〔S32〕制御部12は、PHYトランシーバ11−2上で、データまたはAckメッセージの未受信をカウントする(いずれか2回カウントしたとする)。すなわち、PHYトランシーバ11−2と子局20との通信が行われていない場合は、カウントされることになる。
〔S33〕制御部12は、PHYトランシーバ11−1で、ポーリングメッセージに対する子局20からのデータを受信したか、またはデータに対する子局20からのAckメッセージを受信したか否かを判断する。受信した場合はステップS34へ行き、未受信の場合はステップS28へ戻る。
〔S34〕制御部12は、ステップS32のカウント値が規定値以上か否かを判断する。例えば、規定値=2とする。規定値以上の場合はステップS35へ行き、規定値未満の場合はステップS28へ戻る。
〔S35〕制御部12は、PHYトランシーバ11−2と通信している子局20が存在しないと判断して、PHYトランシーバ11−2の起動を終了する。ステップS21へ戻る。
なお、上記では、制御部12は、子局20がPHYトランシーバ11−2から退去し、PHYトランシーバ11−1に収容されたことを確認して、PHYトランシーバ11−2の起動を終了しているが、PHYトランシーバ11−1に収容されなくてもPHYトランシーバ11−2の起動を終了する運用とすることもできる。
ここで、上記の親局10における干渉検出の契機は、例えば、以下に示す事項が挙げられる。
(1b)子局20が送信すべき制御信号やデータをあらかじめ設定した数分、連続未受信のとき、または一定回数(例えば5回)中、一定の割合(例えば4回)で受信できなかったとき(制御信号としては、例えば、Ackメッセージなど)。または、受信不可通知(NAck)が一定以上の割合で得られたとき。
(2b)受信信号が、一定以上の受信レベルがあるにも関わらず、該受信信号を復調することができなかったとき(電子レンジから発出される電波や、他システムデバイスなどからの信号はこれに該当する)。
(3b)受信信号が、同一システムの他ネットワークからの信号だったとき(例えば、本来の子局IDに、別の子局IDが記されていたとき)。
親局10は、上記(1b)〜(3b)の事象を検出することにより、通信障害が発生していることをすみやかに認識することが可能になる。
以上説明したように、親局10は、PHYトランシーバ11−1と子局20との通信中に通信障害を検出したときに、PHYトランシーバ11−2を起動し、子局20は、PHYトランシーバ11−1からPHYトランシーバ11−2へ切り替えて通信を継続する構成とした。これにより、通信障害が発生して通信断が生じた場合でも、通信断の時間を低減して短時間で通信を再開することが可能になる。
また、親局10は、常時、複数のPHYトランシーバを起動させず、通信切替が行われるときに所定のPHYトランシーバを起動する構成としたので、消費電力を低減することができ、リソースの効率利用を図ることが可能になる。
さらに、子局20は、PHYトランシーバ11−2に切り替えて、例えば、900MHzで通信を継続中、一定時間経過した場合は、元のPHYトランシーバ11−1への移行を試みる。
通信障害が消失している場合には、元のPHYトランシーバ11−1と例えば、2.4GHzでの通信を継続する。そして、親局10は、PHYトランシーバ11−2から子局20が退去した後に、PHYトランシーバ11−2の起動を停止する。このような制御により、リソースの効率利用を図ることが可能になる。
次に、親局10が子局20に対して、通信障害(干渉源)が消失したことを通知して通信元への切替を促す動作について説明する。図12は親局と子局との通信動作を示す図である。子局20に割り当てられた帯域はすべて、Bilink Allocationになっている。
〔S41〕子局20は、PHYトランシーバ11−1との通信時、Bilink Allocationにも関わらず、ポーリングメッセージを受信できないことから干渉が発生したものと判断する。
〔S42〕子局20は、PHYトランシーバ11−2へ移行する。この時点では、親局10は、PHYトランシーバ11−2を起動していない。
〔S43〕親局10は、ポーリングメッセージに対するデータによる応答が、一定回数(本例では連続2回)ないことを検出し、PHYトランシーバ11−2の起動を開始して、PHYトランシーバ11−1、11−2の同時運用とする。
〔S44〕子局20は、PHYトランシーバ11−2と通信を実行する。
〔S45〕親局10は、干渉源が消失したことを検出する。
〔S46〕親局10は、PHYトランシーバ11−2で通信を行っている子局20に対して、PHYトランシーバ11−1に干渉がなくなった旨を通知する。例えば、ポーリングメッセージ(Poll)と干渉源消失メッセージ(ADV)とを合わせて送信する。
〔S47〕子局20は、PHYトランシーバ11−2からPHYトランシーバ11−1へ通信先を切り替える。
〔S48〕子局20は、PHYトランシーバ11−1で通信を継続する。
〔S49〕親局10は、PHYトランシーバ11−2上から子局20がすべて退去したことを確認したのち、PHYトランシーバ11−2を終了させる。
以上説明したように、親局10は、PHYトランシーバ11−1で発生していた通信障害が消失したことを検出した場合は、消失したことを示すメッセージを子局20へ通知する。
PHYトランシーバ11−2で通信中の子局20は、メッセージを受信すると、PHYトランシーバ11−1へ移行する。そして、親局10は、子局20がPHYトランシーバ11−2から退去したことを確認して、PHYトランシーバ11−2の起動を終了する。このような構成により、リソースの効率利用を図ることが可能になる。
次に変形例について説明する。変形例では、ある切替条件にもとづいて、図7で説明した動作モード(動作モードAとする)と、図9で説明した動作モード(動作モードBとする)との切替制御を行うものである。最初に、切替条件として、データトラフィックの優先度にもとづいて、動作モードを切り替える場合について説明する。
図13はデータの優先度を示す図である。BANでは、MAC(Media Access Control)レベルで、データの優先度(User Priority)がレベル0からレベル7まで定義されている。最も優先度が高くなるのは、レベル7のEmergency/Medical Event Reportであり、医療上の緊急時などに利用される。
ここで、親局10の通常運用時は、動作モードBで使用し、切替条件として、レベル7のトラフィックが発生したとき、またはレベル6のトラフィックの割合が一定以上に達したときは、動作モードAへ移行してQoS(Quality of Service)を高める。
すなわち、親局10は、通常運用時には動作モードBとして、PHYトランシーバ11−1と子局20との通信実行中に通信障害を検出した場合は、PHYトランシーバ11−2を起動し、PHYトランシーバ11−1と同一の制御信号およびデータを、PHYトランシーバ11−2から送信させて、子局20の通信スロットを割り当てる。
そして、動作モードBの状態で、レベル7のトラフィックが発生したとき、またはレベル6のトラフィックの割合が一定以上に達したときは、PHYトランシーバ11−1、11−2から、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、子局20の通信スロットを常時割り当てた状態にする動作モードAへ移行する。
このような構成にすることにより、通常の生体シグナルの通信時は、動作モードBで動作するので、消費電力の低減およびリソースの効率利用を図ることができる。また、緊急の生体シグナルが通信される場合には、動作モードAで運用するので、このときに通信断が生じても即時に他PHYとの通信が再開でき、信頼性を高めることが可能になる。
逆に、レベル7のトラフィックが発生しておらず、かつレベル6のトラフィックの割合が一定以下になった場合は、動作モードAから動作モードBへ移行する。
一方、他の切替条件としては、消費電力の要求に応じて、動作モードを切り替えることも考えられる。ここで、新たに、単一のPHYトランシーバのみを使用する動作モードを動作モードCとする。
親局10に対して、低消費電力を優先する場合は、動作モードCとし、消費電力とQoSとのバランスモードの場合は、動作モードBとし、QoSを優先する場合は動作モードAとする。これらの動作モード切替は、制御部12の指示に応じて、または、電池残量に応じて自動的に行われる。
以上説明したように、無線通信システム1によれば、端末側の子局20は複雑な手続きなしで自律的にPHYの切替を行うことができるので、通信断が生じた場合でも、通信断の時間を低減して短時間で通信を再開することが可能になる。
なお、上記の説明では、PHYトランシーバが2つとして記載したが、PHYトランシーバは3つ以上あってもよい。その場合、親局10は、すべてのPHYトランシーバ上に、制御信号およびデータを同時送信することにしてもよいし、親局10と子局20間で、どのPHYトランシーバを利用するかあらかじめ取り決めておいてもよい。また、3つ以上ある場合、子局20がどの順番で通信をトライするかは、あらかじめ取り決められておいてもよい。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
1 無線通信システム
10a、20a 無線通信装置
11a−1〜11a−n、21a 通信部
12a、22a 制御部

Claims (6)

  1. 周波数帯が互いに異なる通信を行う複数の通信部を含む第1の無線通信装置と、
    前記通信部と接続して通信を行う第2の無線通信装置と、
    を備え、
    複数の前記通信部は、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、前記第2の無線通信装置の通信スロットを複数の経路上に割り当てた状態にしておき、
    前記第2の無線通信装置が、1つの前記通信部に接続して第1の経路で通信を実行中に通信障害を検出し、別の前記通信部に切り替えて第2の経路で通信を継続する場合、
    前記第2の無線通信装置は、
    前記第1の無線通信装置から送信されるべき信号が、一定回数連続未受信が続いた場合、または一定以上の割合で得られない場合、または受信不可通知が一定以上の割合で得られた場合に、前記通信障害を検出し、
    前記制御信号に含まれる第1のビーコンを受信して1つの前記通信部との時間同期を確立し、前記第1の経路の第1の通信スロットで通信を実行中に前記通信障害を検出した際は、前記制御信号に含まれる第2のビーコンを受信して別の前記通信部との時間同期を確立して、別の前記通信部に切り替えて前記第2の経路の第2の通信スロットで通信を継続する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記第1の無線通信装置の複数の前記通信部は、送信すべき前記データの優先度が高い第1モードの場合は、複数の前記通信部から同一データを常時送信しておき、前記データの優先度が低い第2モードの場合は、複数の前記通信部の中の1つの前記通信部から前記データを送信す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. 前記第2の無線通信装置は、受信信号が、一定以上の電界強度を有するにも関わらず、復調できなかった場合に、前記通信障害を検出することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  4. 前記第2の無線通信装置は、受信信号が、同一システムの他ネットワークからの信号である場合に、前記通信障害を検出することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  5. 前記第2の無線通信装置は、別の前記通信部に切り替えて前記第2の経路で通信を継続中、一定時間経過した場合は、元の前記通信部への移行を試みることを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  6. 周波数帯が互いに異なる通信を行う複数の対向側通信部を含む対向装置に対して、前記対向側通信部と接続して通信を行う通信部と、
    通信制御を行う制御部と、
    を備え、
    複数の前記対向側通信部が、同一の制御信号およびデータを、異なる周波数帯で送信して、自装置の通信スロットが複数の経路上に割り当てられた状態であって、
    当該自装置が、1つの前記対向側通信部に接続して第1の経路での通信の実行中に通信障害を検出し、別の前記対向側通信部に切り替えて第2の経路で通信を継続する場合、
    前記制御部は、
    前記対向装置から送信されるべき信号が、一定回数連続未受信が続いた場合、または一定以上の割合で得られない場合、または受信不可通知が一定以上の割合で得られた場合に、前記通信障害を検出し、
    前記制御信号に含まれる第1のビーコンを受信して1つの前記対向側通信部との時間同期を確立し、前記第1の経路の第1の通信スロットで通信を実行中に前記通信障害を検出した際は、前記制御信号に含まれる第2のビーコンを受信して別の前記対向側通信部との時間同期を確立して、別の前記対向側通信部に切り替えて前記第2の経路の第2の通信スロットで通信を継続する、
    ことを特徴とする無線通信装置。

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