JP5892349B1

JP5892349B1 - 無線通信装置およびその制御方法

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Publication number: JP5892349B1
Application number: JP2014236606A
Authority: JP
Inventors: 義昭瀬口
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-03-23
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Abstract

【課題】パケット通信用の無線通信装置を提供する。【解決手段】電池装着時に、パケット通信に必要な情報を得るための制御信号の受信を行い、制御信号の受信周波数と共に第１通信情報記憶部に記憶する。待機中、無線通信用の主要部分の電源をオフし、センサ検知時に無線通信用の主要部分の電源を投入し、第１通信情報記憶部の情報を用いてパケット通信をおこなう。【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信装置およびその制御方法に関する。

近年、無線を利用したデータ通信の普及が著しく、通信速度の高速化、無線通信装置の小型化、低消費電力化、セキュリティ技術の向上が進められている。

センサ等に用いられる無線通信装置の低消費電力化の技術が特許文献１、及び、特許文献２に記載されている。特許文献１、及び、特許文献２に記載された無線通信装置は、センサが検知するまで、無線部や制御部等の無線通信用の主要部分の電源をオフ状態にすることにより待機時の消費電力を抑えると共に、常時電源が供給される状態記憶部に通信時の障害状況を記憶し、通常状態と通信障害が発生している状態では、センサ反応時の無線通信のための親機検索動作を切り替えることにより、消費電力の低減を実現している。

又、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３には、デジタルコードレス電話の通信方式として広く世界に普及しているＤＥＣＴ（ＤｉｇｉｔａｌＥｎｈａｎｃｅｄＣｏｒｄｌｅｓｓＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式の無線通信が規定されており、日本においても、ＤＥＣＴ方式の無線機器の使用が認可され、コードレス電話、無線ドアホンなどの無線通信装置が実用化されている。又、最近では、家庭内の家電機器を宅外から制御を行うシステムや家庭用の防犯システム等が普及してきており、そのようなホームオートメーションネットワークの機器間通信のための無線通信の開発が進められ、非特許文献４には、ＤＥＣＴ方式の無線通信をベースとしたホームオートメーションネットワークの機器間通信に適したパケット通信の方法が規定された（以下、非特許文献４で規定された通信をＤＥＣＴＵＬＥ通信と記す）。

このようなパケット通信では、番号がついたパケットにデータを格納し、パケット単位でデータの送受信を行い、パケットにつけられた番号を利用して再送制御を行い、データの送受信を行う。ＤＥＣＴＵＬＥ通信の場合は、送受信するデータがない場合は無線通信を停止し、データの送信開始時は、簡単なシーケンスでパケット通信を再開すると共に、無線通信の停止にかかわらず連続したパケット番号を使用してパケット通信を行うことにより、低消費電力化とデータの送信遅延の短縮化を実現している。又、このようなパケット通信では、セキュリティ向上の為に通信データの暗号化やデータ認証が施されており、ＤＥＣＴＵＬＥ通信の場合は、ＣｏｕｎｔｅｒｗｉｔｈＣＢＣ−ＭＡＣ（ｃｉｐｈｅｒｂｌｏｃｋｃｈａｉｎｉｎｇｍｅｓｓａｇｅａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｃｏｄｅ）を利用した暗号通信によってパケット通信のセキュリティの向上を実現している。

特開２０１３−９８８８４号公報特開２０１３−２３６３９３号公報

ETSI EN 300 175-2: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 2: Physical Layer (PHL)" ETSI EN 300 175-3: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 3: Medium Access Control (MAC) layer" ETSI EN 300 175-5: "Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Common Interface (CI); Part 5: Network (NWK) layer" ETSI TS 102 939-1: " Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT); Ultra Low Energy(ULE); Machine to Machiine Communications; Part 1;Home Automation Network (Phase 1)"

非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３に記載されたＤＥＣＴ方式の無線通信は、１０ｍｓｅｃを1フレームとし、フレーム内を２４のスロットに分割して多重通信を行う時分割多重通信が採用されており、制御局として動作する親機が時分割多重通信のためのタイミングの基準となる制御信号を送信し、従属局として動作する子機が制御信号を受信することにより時分割多重通信の同期を取って通信を行う。制御信号は、1フレーム内の特定のスロットで送信され、１６フレームを１つのかたまり（以下、マルチフレームと呼ぶ）として、制御局への呼び出し情報等で構成されたＰｔメッセージ、フレーム番号、スロット番号等の時分割多重通信のためのフレーム、スロット同期を取るための情報、無線信号の物理的な周波数と通信制御のための論理的な周波数番号へのマッピングのための情報、及び親機の有する機能に関する情報で構成されたＱｔメッセージ、従属局が制御局を特定するために必要な識別番号で構成されたＮｔメッセージがＴ−ＭＵＸルールにそって周期的に送信されている。従属局が制御局と時分割多重通信のための同期をとる場合、先ず初めに自分が登録された制御局の識別番号を含むＮｔメッセージを受信するように動作し、自分が登録された制御局を特定し、１０ｍｓｅｃ周期で送信される制御信号の受信を継続し、Ｑｔメッセージで送信されるフレーム番号、スロット番号を受信し、時分割多重通信の同期を完了する。そして、従属局はＱｔメッセージで送信される無線信号の物理的な周波数と通信制御のための論理的な周波数番号へのマッピングのための情報、及び親機の有する機能に関する情報を受信することにより制御局の無線通信に関する運用状況を把握し、制御局と従属局間の通信が可能な状態になる。

しかしながら、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３に記載された方式では、Ｑｔメッセージがマルチフレーム内の特定の1つのフレームで送信され、更に、Ｑｔメッセージとして送信されるフレーム番号、スロット番号等の時分割多重通信のためのフレーム、スロット同期を取るための情報、無線信号の物理的な周波数と通信制御のための論理的な周波数番号へのマッピングのための情報、及び親機の有する機能に関する情報が1つづつＱｔメッセージに埋め込まれて送信されるため、各々の情報が送信される周期は、数１００ｍｓｅｃのオーダーの時間となり、時分割多重通信の同期を完了するまでの時間が長いという課題を有してした。

非特許文献４に記載されたＤＥＣＴ方式の無線通信は、上記のＰｔメッセージ、Ｑｔメッセージ、Ｎｔメッセージに加えてすべてのフレームで送信する制御信号で制御局の識別番号とフレーム、スロット番号を送信することにより時分割多重通信の同期を完了するまでの時間を短縮している。

しかしながら、非特許文献４に記載された方式では、Ｑｔメッセージで送信される無線信号の物理的な周波数と通信制御のための論理的な周波数番号へのマッピングのための情報、及び親機の有する機能に関する情報等は、すべてのフレームの制御信号で送信されておらず、電源がオフされこれらの情報を失った場合、再度これらの情報を受信する必要があり、特許文献１や特許文献２に記載された待機中に無線通信の制御用の回路部分の電源をオフする制御を利用して低消費電力を実現する無線通信装置では、非特許文献４に記載された方式のみでは、通信開始時に短時間で同期を確立し、通信を行うことが困難であるという課題を有してした。

又、特許文献１や特許文献２に記載された通信方式では、通信開始までに受信が必要なすべての情報を数フレームの周期で送信できるようにし、待機中に無線通信の制御用の回路部分の電源をオフするように動作しても通信開始時に短時間で同期を確立し、通信を行うようにすることができていた。

又、特許文献１、及び、特許文献２に記載された無線通信装置では、無線通信で使用するスロットや周波数を予め制御局が送信する同期用の制御信号に関連付けて決めており、又、初回のデータ送信は、送達確認のないメッセージを使用することにより、通信時の手続きを簡素化し、通信中の低消費電力化を実現しているが、システム内の複数のセンサで同時にイベントが発生しメッセージの送信が衝突した場合や他の無線機器からの干渉の発生で受信エラーが発生した場合のデータ通信時のエラーの再送制御に関する低消費電力化は不十分であった。又、通信時の手続きを簡素化しているため、データの暗号化の要求に対応することが困難であった。

本発明の目的は、セキュリティ性が高く、通信障害に強い低消費電力のパケット通信を行うことができる無線通信装置およびその制御方法を提供することである。

本発明の一態様に係る無線通信装置は、パケット番号を含むデータパケットを通信相手に送信する無線通信装置であって、電池から電力が供給され、前記パケット番号を記憶する第１記憶手段と、前記通信相手との通信で使用される周波数を記憶する第２記憶手段と、前記電池から電力が供給され、イベントの発生を検知するイベント検知手段と、制御手段と、前記制御手段の制御に基づいて前記通信相手との間でデータパケットの送受信を行う無線通信手段と、前記電池が新たに装着された場合、あるいは、前記イベント検知手段がイベントの発生を検知した場合、前記第２記憶手段、前記制御手段および前記無線通信手段に前記電池の電力を供給し、前記制御手段の指示により、前記第２記憶手段、前記制御手段および前記無線通信手段への前記電力の供給を遮断する接続制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記電力が当該制御手段に供給されると、前記イベントの発生により電力が供給されたのか、あるいは前記電池が新たに装着されたことにより電力が供給されたのかを判断し、前記イベントの発生により電力が供給されたと判断した場合には、無線リンクの確立要求、イベントの発生を通知するメッセージおよび前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を含むデータパケットを生成して前記第１記憶手段から前記第２記憶手段に書き込まれて記憶された周波数で前記無線通信手段から前記通信相手に送信させ、前記通信相手から送達確認が受信されると前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を更新し、前記接続制御手段に前記電力の供給の遮断を指示し、前記電池が新たに装着されたことにより電力が供給されたと判断した場合には、所定の周波数を用いて前記通信相手との間で同期の確立を試み、前記同期を確立することができなかった場合には順次周波数を変更しながら同期の確立を試み、前記同期を確立することができた場合には、前記第２記憶手段に記憶された周波数を前記同期確立時の値に書き替え、前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を予め決められた初期値に書き替え、前記第２記憶手段に記憶された前記書き替えた周波数を前記第１記憶手段に記憶して、前記接続制御手段に前記電力の供給の遮断を指示する、無線通信装置である。

これにより、制御局が同じ周波数で制御信号を送信している間は、通信していない状態で無線通信に必要なブロックの電源をオフしていても、イベントが発生し、制御局と同期を確立する場合、最初から制御信号が送信されている周波数を選択した同期のための受信を開始し、短時間で制御局との同期を確立することができる。

本発明の実施の形態１に係る無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの一例を示す図本発明の実施の形態１に係る親機の構成の一例を示すブロック図本発明の実施の形態１に係るセンサの構成の一例を示すブロック図本発明の実施の形態１に係るセンサの動作を示すフローチャート本発明の実施の形態１に係る親機とセンサ間の無線通信で送受信される信号と動作の一例を示す図

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
［コードレス電話の構成］
実施の形態１に係る無線通信装置の構成例について説明する。図１は、本実施の形態に係る無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの一例を示す図である。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、外線通話や内線通話の電話機能、窓開閉を宅内、宅外に通知する防犯機能を実現するシステムであり、親機１、センサＡ２、センサＢ２、電話子機Ａ３、電話子機Ｂ３、ルータ４、スマートフォン５で構成される場合の例を示した。尚、以下の説明では、同一の機能を有するセンサＡ２、センサＢ２をセンサ２と、同様に、電話子機Ａ３、電話子機Ｂ３を電話子機３と記載する。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、親機１とセンサ２間、及び、親機１と電話子機３間は、例えば、ＤＥＣＴ方式の無線通信によって通信が可能であり、親機１とルータ４間は、例えば、ＷｉＦｉ方式の無線通信によって通信が可能である。そして、親機１はルータ４を介しインターネットを経由してスマートフォン５と接続される。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムを利用して、使用者は、電話子機３を使用して電話の外線通話や内線通話を行う。

図１に示す本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムは、通常モードと防犯モードで動作する。防犯モードは、窓が開いたことをアラーム等で使用者に通知するモードで、通常モードは、窓が開いたことを通知しないモードである。使用者は、外出時や就寝時に防犯モードを起動し、泥棒の侵入に備える。

ホームオートメーションネットワークシステムが、防犯モードで動作している場合、センサ２より親機１に窓が開いたことが通知されると、親機１は、電話子機３に窓が開いたことを通知し、親機１、電話子機３でアラームを鳴らし、各部屋にいる在宅者に窓が開いたことを通知する。又、親機１は、電話回線を経由して指定された電話番号に発信し、相手が応答すると、窓が開いたこと通知する音声メッセージを送信する。又、親機１は、ルータ４、インターネットを経由して、登録されたアドレスに窓が開いたこと通知する電子メールを送信し、スマートフォンの使用者に窓が開いたことを通知する。

［親機１の構成］
親機１の構成例について説明する。図２は、親機１の構成例を示すブロック図である。

図２において、親機１は、無線通信部１０１、音声処理部１０２、報知部１０３、操作部１０４、表示部１０５、ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６、ＥＥＰＲＯＭ１０７、ＲＯＭ１０８、電源部１１０、制御部１２０を有する。

無線通信部１０１は、センサ２、電話子機３、ルータ４とそれぞれの機器に応じた所定の方式で、無線リンクの確立やデータ通話のための制御データやパケットの送受信を行う。なお、本明細書において「無線通信」とは、無線送信および無線受信を含むものとする。

音声処理部１０２は、電話回線から入力された音声信号をデジタル信号に変換し、電話子機３への送信用の音声データを生成すると共に、電話子機３から受信した音声データや窓が開いたことを通知する音声ガイダンスのデータをアナログ信号に変換し電話回線に出力する。

報知部１０３は、防犯モードで動作している場合、センサ２より親機１に窓が開いたことが通知されると、報知音を出力する。

操作部１０４は、ユーザの操作を受け付けるためのボタンである。ユーザの操作は、例えば、報知音を停止させる操作、防犯モードと通常モードを切り替える操作等である。

表示部１０５は、ユーザに対して情報を表示する。情報は、例えば、現在の動作状態が防犯モードか通常モードかを示す情報である。

ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６は、親機１の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源オフ時に保持する必要がないデータを記憶するために使用される。センサから送信されてくるパケット番号の管理用の記憶部も含まれ、以下、ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６の全体を示す場合、ＲＡＭ１０６、ＲＡＭ（パケット番号記憶部）１０６のパケット番号の管理用の記憶部のみを示す場合、パケット番号記憶部１０６と記載する。

ＥＥＰＲＯＭ１０７は、親機１の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源オフ時にも保持する必要があるデータを記憶するために使用される。例えば、センサ２、電話子機３と無線通信を行うのに必要な、自分や相手を識別するための識別するための識別番号や窓が開いたことを宅外に通知する場合の相手の電話番号やメールアドレス等が記憶されている。

ＲＯＭ１０８は、親機１の制御プログラムが入ったメモリである。

電源部１１０は、１００Ｖの商用電源から親機１の各部が動作するのに必要な直流の電流を作り出し、親機１の各ブロックに供給する（各部への接続は、図示せず）。

制御部１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、上記各部と連携することで、親機１全体の動作を制御する。尚、制御部１２０の動作の詳細については、後述する。

なお、親機１が備える機能部は、図２に示す１０１〜１２０に限定されるものではなく、その他の機能部を備えてもよい。その他の機能部は、親機１の主要機能を実現するためのものであってもよいし、主要機能を補助する補助機能を実現するためのものであってもよい。

［センサ２の構成］
センサ２の構成例について説明する。図３は、センサ２の構成例を示すブロック図である。

図３において、センサ２は、無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、バッテリー２１０、電源制御部２１１、センサ部２１２、第１通信情報記憶部２１３、出力要因表示部２１４、制御部２２０を有する。

無線通信部２０１は、親機１と所定の方式で、無線リンクの確立やデータ通話のための制御データやパケットの送受信を行う。

第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２は、センサ２の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源制御部によって電源の供給が停止された際に保持する必要がないデータを記憶するために使用される。

ＥＥＰＲＯＭ２０４は、不揮発性メモリであり、センサ２の制御プログラムを実行するために必要な情報のうち電源がオフ時にも保持する必要があるデータを記憶するために使用される。例えば、親機１と無線通信を行うのに必要な、自分や相手を識別するための識別するための識別番号、暗号鍵を生成する際に必要な認証コード等が記憶されている。

ＲＯＭ２０６は、センサ２の制御プログラムが入ったメモリである。

バッテリー２１０は、センサ２の動作に必要な電力を供給する電池である。例えば、定格出力３Ｖのリチウム電池等が利用される。センサ部２１２、及び、第１通信情報記憶部２１３は、バッテリー２１０から直接電力が供給され、無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０は、バッテリー２１０から電源制御部２１１を介して電力が供給される。

電源制御部２１１は、センサ部２１２からの信号に応じてバッテリー２１０から供給された電源を無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給し、制御部２２０からの信号に応じて無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給する電力を遮断する。又、電池が新たに装着され、バッテリー２１０からの電力が供給され始めた場合は、バッテリー２１０から供給された電源を無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給する。

センサ部２１２は、窓が開いたことを検知して電源制御２１１に無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給させるための信号（電源オン信号と記す）を出力する。

第１通信情報記憶部２１３は、親機１との同期や通信起動の時間を短縮するために必要な情報で、電源がオフ時にも保持する必要があるデータで親機１の通信内容に応じて書き換えが必要な場合が生じるデータを記憶するために使用される。例えば、このようなデータとしては親機１と同期を確立したときの周波数（以下同期周波数と記す）、通信を行うために必要な親機１が送信している各種通信情報がある。

出力要因表示部２１４は、電池が新たに装着されたことにより無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給されたのかセンサ部２１２からの信号に応じて無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に供給されたのか、即ち、電源制御部２１１が電力の供給を行うようになった要因を表示する。

制御部２２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、上記各部と連携することで、センサ２全体の動作を制御し、センサ部２１２が、窓が開いたことを検知した際、無線通信を起動し、窓が開いたことを親機１に通知し、無線通信を停止し、電源制御２１１に無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０への電源供給を遮断させるための信号（電源オフ信号と記す）を出力する。又、制御部２２０は、出力要因表示部２１４によって電池が新たに装着されたことにより電源が供給されたことが表示されていた場合、暗号鍵の生成やパケット番号の初期化を行うための無線通信を行う。尚、制御部２２０の動作の詳細については、後述する。

なお、センサ２が備える機能部は、図３に示す２０１〜２２０に限定されるものではなく、その他の機能部を備えてもよい。その他の機能部は、センサ２の主要機能を実現するためのものであってもよいし、主要機能を補助する補助機能を実現するためのものであってもよい。

［親機１及びセンサ２の動作］
以下、上述した本発明の無線通信装置を用いたホームオートメーションネットワークシステムの動作例について説明する。

図４は、本発明の実施の形態１に係るセンサの動作の一例を示すフローチャートである。

センサ２は、バッテリー２１０が挿入されていない場合、当然、制御部２２０は、停止している。又、バッテリー２１０が挿入されていた場合であっても、待機状態では、電源制御部２１１がオフとなり制御部２２０は、停止している。

ここで、バッテリー２１０が挿入されるか、待機状態でセンサ部２１２において窓が開いたことを検知して電源制御部２１１に電源オン信号が出力された場合、電源制御部２１１がオンとなり、無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に電力が供給され、制御部２２０が動作を開始する（Ｓｔｅｐ：３００）。

センサ２の制御部２２０は、動作を開始すると、出力要因表示部２１４の表示内容より電源制御部２１１が電力の供給を行うようになった要因を確認する（Ｓｔｅｐ：３０１）。

Ｓｔｅｐ：３０１において電力の供給を行うようになった要因（電源オンの要因）が、電源の再投入であった場合（Ｓｔｅｐ：３０１、Ｙｅｓ）、第１通信情報記憶部２１３を初期化し（Ｓｔｅｐ：３０２）、Ｓｔｅｐ：３０３に進む。尚、Ｓｔｅｐ：３０２では、例えば、第１通信情報記憶部２１３の同期周波数を記憶する領域には、親機１との通信で使用される周波数のうち一番周波数が少ない周波数を書き込み、第１通信情報記憶部２１３の通信を行うために必要な親機１が送信している各種通信情報を記憶する領域には、該当領域のデータが無効である（即ち、親機１からの情報を受信していない）ことを示すデータを書き込む。

又、Ｓｔｅｐ：３０１において電力の供給を行うようになった要因（電源オンの要因）が、電源の再投入で無かった、即ち、センサ部２１２からの電源オン信号によるものであった場合（Ｓｔｅｐ：３０１、Ｎｏ）、直接、Ｓｔｅｐ：３０３に進む。

引き続き、センサ２の制御部２２０は、第１通信情報記憶部２１３の情報を第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２の対応する領域に書き込む（Ｓｔｅｐ：３０３）。尚、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２は、ＲＯＭ２０６に書かれた制御プログラムを実行する際の変数を記憶するための変数であり、以降、センサ２が親機１と同期し通信を行う場合に、Ｓｔｅｐ：３０３で書き込まれた情報が必要な場合は、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２を参照して動作する。

引き続き、センサ２の制御部２２０は、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された同期周波数で親機１と同期を確立するよう制御を行い、親機１の制御信号の受信を行う（Ｓｔｅｐ：３０４）。例えば、Ｓｔｅｐ：３０４では、電池挿入直後であれば、最初に、親機１との通信で使用される周波数のうち一番周波数が少ない周波数で同期を確立するように動作する。一方、センサ部２１２からの電源オン信号によって起動した場合であれば、最初に、前回の動作時に受信した周波数で同期を確立するように動作を行う。いずれの場合においても、設定した周波数で同期が完了しなかった場合は、同期できる周波数が見つかるまで、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された同期周波数を順次書き換え、各周波数で同期を行うよう動作する。

引き続き、センサ２の制御部２２０は、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された通信情報が有効な情報であるか否かを確認する（Ｓｔｅｐ：３０５）。

Ｓｔｅｐ：３０５において２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された通信情報が有効な情報でなかった場合（Ｓｔｅｐ：３０５、Ｎｏ）、センサ２の制御部２２０は、制御信号の受信を継続し（Ｓｔｅｐ：３０６）、通信を行うために必要な親機１が送信している各種通信情報がすべて受信されると、Ｓｔｅｐ：３０７に進む。なお、Ｓｔｅｐ：３０６では、例えば、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、Ｑｔメッセージのｓｔａｔｉｃｓｙｓｔｅｍｉｎｆｏ、ｅｘｔｅｎｄｅｄＲＦｃａｒｒｉｅｒｓｐａｒｔ１、ｆｉｘｅｄｐａｒｔｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ、ｅｘｔｅｎｄｅｄｆｉｘｅｄｐａｒｔｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ、ｅｘｔｅｎｄｅｄｆｉｘｅｄｐａｒｔｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｐａｒｔ２を受信するまで、制御信号の受信を継続する。

一方、Ｓｔｅｐ：３０５において２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された通信情報が有効な情報であった場合（Ｓｔｅｐ：３０５、Ｙｅｓ）、直接、Ｓｔｅｐ：３０７に進む。

センサ２の制御部２２０は、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された通信情報に基づいて親機１との通信を開始し、電源がオンされたことや、窓が開いたことを検知したことを通知するパケットの通信を行う（Ｓｔｅｐ：３０７）。

続いて、センサ２の制御部２２０は、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された通信情報を第１通信情報記憶部に書き込む（Ｓｔｅｐ：３０８）。このとき、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された通信情報と第１通信情報記憶部に記憶された通信情報を比較し、差があるものだけを書き込んでも良い。

続いて、センサ２の制御部２２０は、電源オフの信号を電源制御部２１１に出力し（Ｓｔｅｐ：３０９）、電源制御部２１１がオフとなり、無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０に電力が遮断され（Ｓｔｅｐ：３１０）、制御部２１０が停止し、一連の処理が終了する。

次に、待機状態で、センサ２のセンサ部２１２で窓が開いたことを検知した場合の親機１とセンサー２の通信の動作について説明する。

図５は、窓が開いたことを検知したときの親機１とセンサ２間の無線通信で送受信される信号と動作の一例を示す図である。

センサ２は待機状態では、センサ部２１２と第１通信情報記憶部２１３のみに電力が供給され、センサ部２１２は、窓が開いたことを検知するように動作する。（Ｓｔｅｐ：１００）。

一方、親機１は、待機状態では、制御部１２０が、センサが親機を認識し同期をとるための信号（以下制御信号と記す）を送信しながら、センサからの信号を受信できるよう無線通信部１０１を制御するように動作する（Ｓｔｅｐ：２００）。又、親機１は、制御信号の信号を定期的に停止し、制御信号を送信しているスロットで、制御信号の送信に使用している周波数で受信を行い、妨害波のレベルが一定値を超えていた場合は、制御信号の送信周波数を変更するように動作する。

センサ２のセンサ部２１２で窓が開いたことが検知されると、センサ部２１２は、電源制御部２１１に電源オン信号を出力し（Ｓｔｅｐ：１０１）、電源制御部２１１を介し電力が制御部２２０等に供給され（Ｓｔｅｐ：１０２）、親機との無線通信を行う制御が開始される。又、このとき、出力要因表示部２１４は、センサ部２１２からの信号で電源が供給されたことを表示する。又、Ｓｔｅｐ：１０２では、電力の供給を行うようになった要因（電源オンの要因）が、電源の再投入で無かったばあい、第１通信情報記憶部２１３を初期化する。又、Ｓｔｅｐ：１０２では、センサ２の制御部２２０は、第１通信情報記憶部２１３の情報を第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２の対応する領域に書き込む。

続いてセンサ２の制御部２２０は、ＥＥＰＲＯＭ２０４より親機の識別番号、自分の識別番号を読みこみ、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された同期周波数で親機１と同期を確立するよう制御を行い、親機との同期を確立し、自分の識別番号を通知して無線通信を起動するよう、無線通信部２０１を制御する（Ｓｔｅｐ：１０３）。例えば、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、親機１はＴＤＭＡのフレーム、スロットの同期を取るための制御信号を送信し、センサ２は、制御信号を受信することにより親機１とのＴＤＭＡのフレーム、スロットの同期を確立し、ＴＤＭＡ方式で無線通信を行う。このとき、親機１は、制御信号にＥＥＰＲＯＭ１０７に格納されている識別番号を送信し、センサ２に通知することにより、センサ２は、自分が所属するホームオートメーションネットワークシステムの親機１を特定する。尚、設定した周波数で同期が完了しなかった場合は、同期できる周波数が見つかるまで、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された同期周波数を順次書き換え、各周波数で同期を行うよう動作する。

親機１との同期が完了するとセンサ２の制御部２２０は、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された通信情報に従って、親機１との通信リンクを確立する（Ｓｔｅｐ：１０４）。なお、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶された通信情報が有効な情報でなかった場合、制御信号の受信を継続し、親機１との通信リンクを確立するために必要な通信情報を受信し、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶するように動作し、すべての情報を受信した後に、親機１との通信リンクを確立する。センサ２から親機１への通信リンクの確立のために、Ｓｔｅｐ：１０４では、親機１にパケット無線リンク確立要求と窓が開いたことを通知するメッセージを暗号鍵を用いて暗号化し暗号化されたデータをパケット化したパケットを親機１に送信し、送達確認を行うように制御をおこなう。このとき制御部２２０は、パケットに付する送達確認用のパケット番号を第１通信情報記憶部２１３より読み込み、次回のパケット送信に備え第１通信情報記憶部２１３に記憶されたパケット番号を更新するように制御を行う。又、制御部２２０は、ＥＥＰＲＯＭ２０４に格納してある識別番号を読み出し、無線確立要求のメッセージの一部として読み出した識別番号を送信するように制御を行う。

一方、親機１の制御部１２０は、センサ２からのパケット無線確立要求を受信すると送られてきたセンサ２の識別番号とＥＥＰＲＯＭ１０７に記憶されたセンサ毎の識別番号を照合し、どのセンサから送られてきた信号かを判断し、登録された子機からのパケット無線確立要求であった場合は、パケット無線確立確認をセンサ２に送信しパケット通信用の無線リンクを確立する（Ｓｔｅｐ：２０１）。

そして、制御部１２０は、パケット番号記憶部１０６に記憶されたパケット番号の中から対応するセンサのパケット番号を読み出し、送られてきたパケット番号と比較し同じか否かを判断する。送られてきたパケット番号とパケット番号記憶部１０６に記憶された該当するセンサのパケット番号が等しかった場合、パケットで送られてきたメッセージ、即ち、窓が開いたことを通知するメッセージの受信処理、例えば、報知部１０３でアラームの起動や電話子機３、スマートフォン５へ窓が開いたことを通知する処理を行い、次回のパケット受信に備えパケット番号記憶部１０６に記憶された該当するセンサ２に対応するパケット番号を更新し、センサ２にパケットを受信したこと通知する送達確認（ＡＣＫ）を送るように制御を行う（Ｓｔｅｐ：２０２）。

センサ２と親機１は、送達確認（ＡＣＫ）の送受信が完了し、パケット通信停止準備が整うと双方から、パケット通信停止準備が整ったことを通知するパケット切断準備完了のメッセージを送る（Ｓｔｅｐ：１０５）（Ｓｔｅｐ：２０３）。

センサ２と親機１は、パケット切断準備完了を受信し相手がパケット通信の停止準備が整ったことを認識すると、パケット無線リンクの切断を通知するパケット無線リンク切断を送信し、パケット通信のための送受信動作を停止する（Ｓｔｅｐ：１０６）（Ｓｔｅｐ：２０４）。

パケット通信のための送受信動作を停止すると、センサ２の制御部２２０は、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２に記憶していた情報を第１通信情報記憶部２１３の対応する領域に書き込み（Ｓｔｅｐ：１０７）、電源制御部２１１へ電源オフ信号を出力し、無線通信部２０１、第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０４、ＲＯＭ２０６、及び、制御部２２０への電源供給が遮断され（Ｓｔｅｐ：１０８）、窓が開いたことを検知する待機状態へ移行する（Ｓｔｅｐ：１０９）。

同様に、パケット通信のための送受信動作を停止すると、親機１もセンサからの通信を待ち受ける待機状態に移行する（Ｓｔｅｐ：２０５）。

尚、親機１とセンサ２がＤＥＣＴ方式の無線通信で通信を行う場合、パケット無線リンク確立要求は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｅｘｐｅｄｉｔｅｄ＿ａｃｃｅｓｓ＿ｒｅｑｕｅｓｔ、パケット無線リンク確立確認は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｂｅａｒｅｒ＿ｃｏｎｆｉｒｍ、パケット切断準備完了は、ＭＡＣレイヤの制御用メッセージのｒｅａｄｙ＿ｆｏｒ＿ｒｅｌｅａｓｅ、パケット無線リンク切断は、ｅｘｐｅｄｉｔｅｄ＿ｒｅｌｅａｓｅと呼ばれるメッセージとなる。又、データのパケット化はＤＬＣレイヤで規定されたＦＵ１０ａのフォーマットに沿って行い、送達確認のメッセージ（ＡＣＫ）は、ＤＬＣレイヤで規定されたＦＵ１０ｄのフォーマットで構築される。

以上、本発明の無線通信装置は、制御局が同じ周波数で制御信号を送信している間は、通信していない状態で無線通信に必要なブロックの電源をオフしていても、イベントが発生し、制御局と同期を確立する場合、最初から制御信号が送信されている周波数を選択した同期のための受信を開始し、短時間で制御局との同期を確立することができるので、応答性が良くなると共に、制御信号を補足するための周波数を変えながらの受信が不要とな
るので、無線通信装置の低消費電力化に有効である。

又、本発明の無線通信装置は、通信していない状態で無線通信に必要なブロックの電源をオフしていても、イベントが発生し、制御局と通信を開始する場合、無線通信を開始するために必要な情報を受信するための制御信号の受信を行わずに制御局との同期後、すぐに親機との通信を行うことができるので、無線通信装置の低消費電力化に有効である。

又、本発明の無線通信装置は、情報を保持することにより低消費電力化に有効な情報を選択し、通信していない状態でも電源がオフされない記憶部に記憶し、通信時は、その情報を制御部が通常使用する記憶部にコピーして使用するように動作するので、電源がオフされない記憶部の容量を小さくでき、電源がオフされない記憶部で消費される電力を低減でき無線通信装置の低消費電力化に有効である。又、通信していない状態でも電源がオフされない記憶部へのアクセスの処理が通常使用する記憶部へのアクセスに比べ複雑である場合、通信していない状態でも電源がオフされない記憶部へのアクセスの回数を少なくしているので、処理時間が短くすることができるので、無線通信装置の低消費電力化に有効である。

本発明に係る無線通信装置は、ホームネットワークを構築するための無線通信装置として有用である。

１親機
２センサ（センサＡ、センサＢ）
３電話子機（電話子機Ａ、電話子機Ｂ）
４ルータ
５スマートフォン
１０１、２０１無線通信部
１０２音声処理部
１０３報知部
１０４操作部
１０５表示部
１０６ＲＡＭ（パケット番号記憶部）
２０２第２通信情報記憶部（ＲＡＭ）
１０７、２０４ＥＥＰＲＯＭ
１０８、２０６ＲＯＭ
１１０電源部
２１０バッテリー
２１１電源制御部
２１２センサ部
２１３第１通信情報記憶部
２１４出力要因表示部
１２０、２２０制御部

Claims

パケット番号を含むデータパケットを通信相手に送信する無線通信装置であって、
電池から電力が供給され、前記パケット番号を記憶する第１記憶手段と、
前記通信相手との通信で使用される周波数を記憶する第２記憶手段と、
前記電池から電力が供給され、イベントの発生を検知するイベント検知手段と、
制御手段と、
前記制御手段の制御に基づいて前記通信相手との間でデータパケットの送受信を行う無線通信手段と、
前記電池が新たに装着された場合、あるいは、前記イベント検知手段がイベントの発生を検知した場合、前記第２記憶手段、前記制御手段および前記無線通信手段に前記電池の電力を供給し、前記制御手段の指示により、前記第２記憶手段、前記制御手段および前記無線通信手段への前記電力の供給を遮断する接続制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記電力が当該制御手段に供給されると、前記イベントの発生により電力が供給されたのか、あるいは前記電池が新たに装着されたことにより電力が供給されたのかを判断し、
前記イベントの発生により電力が供給されたと判断した場合には、無線リンクの確立要求、イベントの発生を通知するメッセージおよび前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を含むデータパケットを生成して前記第１記憶手段から前記第２記憶手段に書き込まれて記憶された周波数で前記無線通信手段から前記通信相手に送信させ、前記通信相手から送達確認が受信されると前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を更新し、前記接続制御手段に前記電力の供給の遮断を指示し、
前記電池が新たに装着されたことにより電力が供給されたと判断した場合には、所定の周波数を用いて前記通信相手との間で同期の確立を試み、前記同期を確立することができなかった場合には順次周波数を変更しながら同期の確立を試み、前記同期を確立することができた場合には、前記第２記憶手段に記憶された周波数を前記同期確立時の値に書き替え、前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を予め決められた初期値に書き替え、前記第２記憶手段に記憶された前記書き替えた周波数を前記第１記憶手段に記憶して、前記接続制御手段に前記電力の供給の遮断を指示する、
無線通信装置。
前記イベント検知手段は、窓が開いたことをイベントの発生として検知するセンサであ
る、
請求項１に記載の無線通信装置。
電池から電力が供給され、前記パケット番号を記憶する第１記憶手段と、
前記通信相手との通信で使用される周波数を記憶する第２記憶手段と、
前記電池から電力が供給され、イベントの発生を検知するイベント検知手段と、
制御手段と、
前記制御手段の制御に基づいて前記パケット番号を含むデータパケットを通信相手に送信し、前記通信相手からのパケットを受信する無線通信手段と、
前記電池が新たに装着された場合、あるいは、前記イベント検知手段がイベントの発生を検知した場合、前記第２記憶手段、前記制御手段および前記無線通信手段に前記電池の電力を供給し、前記制御手段の指示により、前記第２記憶手段、前記制御手段および前記無線通信手段への前記電力の供給を遮断する接続制御手段と、
を具備する無線通信装置の制御方法であって、
前記制御手段において、
前記電力が当該制御手段に供給されると、前記イベントの発生により電力が供給されたのか、あるいは前記電池が新たに装着されたことにより電力が供給されたのかを判断し、
前記イベントの発生により電力が供給されたと判断した場合には、無線リンクの確立要求、イベントの発生を通知するメッセージおよび前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を含むデータパケットを生成して前記第１記憶手段から前記第２記憶手段に書き込まれて記憶された周波数で前記無線通信手段から前記通信相手に送信させ、前記通信相手から送達確認が受信されると前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を更新し、前記接続制御手段に前記電力の供給の遮断を指示し、
前記電池が新たに装着されたことにより電力が供給されたと判断した場合には、所定の周波数を用いて前記通信相手との間で同期の確立を試み、前記同期を確立することができなかった場合には順次周波数を変更しながら同期の確立を試み、前記同期を確立することができた場合には、前記第２記憶手段に記憶された周波数を前記同期確立時の値に書き替え、前記第１記憶手段に記憶されたパケット番号を予め決められた初期値に書き替え、前記第２記憶手段に記憶された前記書き替えた周波数を前記第１記憶手段に記憶して、前記接続制御手段に前記電力の供給の遮断を指示する、
制御方法。