JP6481918B2

JP6481918B2 - 無線通信システム

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Publication number: JP6481918B2
Application number: JP2013082153A
Authority: JP
Inventors: 昌典栗田; 圭太郎干場
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: JP2014204422A; EP2790333A1; EP2790333B1; DK2790333T3

Description

本発明は、無線通信システムに関するものである。

従来の無線通信システムとして、特許文献１に記載されているように、火災感知器から無線信号で送信される火災感知情報を中継器を経由して中央監視盤に伝送する火災報知システムを例示する。特許文献１記載の従来例では、複数台の火災感知器と中継器との間の無線通信を時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)方式で行うことにより、各火災感知器から送信される無線信号の衝突を回避している。

特開２００６−３４３９７９号公報

しかしながら、複数台の中継器(親局)が互いの電波の届く範囲内に設置され、且つ各中継器から送信される同期信号の送信期間が少なくとも一部で重なった場合、火災感知器(子局)が同期信号を受信できなくなって無線通信が不能となる虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、複数台の親局の設置場所に関わらず、親局が子局と確実に無線通信できるようにすることを目的とする。

本発明の無線通信システムは、１台の親局と、前記親局との間で時分割多重アクセス方式によって無線通信する複数台の子局とが属するサブシステムを複数有し、前記子局は、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、前記無線送信部及び前記無線受信部を制御する子局制御部とを備え、前記親局は、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、前記無線送信部及び前記無線受信部を制御する親局制御部とを備え、前記各サブシステムの前記親局と前記子局との間では、前記親局の前記無線送信部から送信される同期信号に同期した複数のタイムスロットからなるフレームが一定数集まったスーパーフレームの中で無線信号が送受信され、前記タイムスロットは、前記親局から前記子局への１つの下り方向のタイムスロットと、前記各子局毎に割り当てられた前記子局から前記親局への複数の上り方向のタイムスロットとで構成される無線通信システムであって、前記親局制御部は、前記スーパーフレームの先頭のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットで前記無線送信部に前記同期信号を送信させるとともに、前記スーパーフレームを構成する全てのフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで前記無線受信部を受信可能にさせ、前記子局制御部は、前記無線受信部で前記同期信号を受信すると、前記先頭のフレームにおいて自己に割り当てられた上り方向のタイムスロットで前記無線送信部に応答用の無線信号を送信させ、前記親局制御部は、前記先頭のフレームにおける上り方向のタイムスロットで送信される前記応答用の無線信号を前記無線受信部に受信させ、前記上り方向の複数のタイムスロットのうちで前記子局が割り当てられている少なくとも１つのタイムスロットで前記無線受信部が前記応答用の無線信号を受信しなかった場合、前記下り方向のタイムスロットで前記同期信号を送信する前記フレームを、前記先頭のフレームを除く何れか１つのフレームに変更するとともに、前記変更したフレームを次回以降の前記スーパーフレームの先頭のフレームとすることを特徴とする。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記子局が割り当てられている少なくとも１つのタイムスロットで前記無線受信部が前記応答用の無線信号を受信しなかった場合、次回のスーパーフレームの前記先頭のフレームにおける下り方向のタイムスロットで前記同期信号を送信する前記フレームを通知するための無線信号を前記無線送信部に送信させ、その後、前記無線信号で通知した前記フレームに変更することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記変更先のフレームを予め決めていることが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記変更先のフレームをランダムに決定することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記変更先のフレームを前記サブシステム毎に互いに異ならせることが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記複数台の親局には固有の識別符号が割り当てられており、前記親局制御部は、自己に割り当てられた前記識別符号に基づいて、前記変更先のフレームを決定することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記フレームの変更が必要となった場合、前記スーパーフレームを構成するフレームのうちで先頭のフレームを除く全てのフレームにおける前記無線信号の信号強度を計測し、全てのタイムスロットで前記信号強度が所定の閾値を超えないフレーム、若しくは、全フレーム中で前記信号強度の最大値が最も小さいフレームを前記変更先のフレームに決定することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記フレームの変更が必要となった場合、前記スーパーフレームを構成するフレームのうちで先頭のフレームを除く全てのフレームにおける前記無線信号の信号強度を計測し、前記信号強度が所定の閾値を超えている時間が、前記タイムスロットよりも長くない所定の継続時間に達した場合、当該タイムスロットを含むフレームを前記変更先のフレームとしないことが好ましい。

この無線通信システムにおいて、複数の前記サブシステムは、前記サブシステム毎に異なる周波数チャネルの前記無線信号を前記親局と前記子局との間で送受信するものであって、前記親局制御部は、前記スーパーフレームを構成する全てのフレームにおける前記無線信号の信号強度を計測し、前記信号強度が所定の閾値を超えた場合、他のサブシステムで使用されている周波数チャネルで前記無線信号の信号強度を計測し、前記信号強度が前記閾値を超えた場合、当該フレームを前記変更先のフレームとしないことが好ましい。

この無線通信システムにおいて、複数の前記サブシステムは、前記サブシステム毎に異なる周波数チャネルの前記無線信号を前記親局と前記子局との間で送受信するものであって、前記親局制御部は、前記フレームの変更が必要となった場合、前記スーパーフレームを構成する全てのフレームにおける前記無線信号の信号強度を計測し、前記信号強度が所定の閾値を超えた場合、他のサブシステムで使用されている周波数チャネルで前記無線信号の信号強度を計測し、前記信号強度が前記閾値を超えたときの前記周波数チャネルで前記無線受信部に無線信号を受信させ、前記無線受信部で受信する前記無線信号が何れかの前記サブシステムにおける前記無線信号であれば、前記信号強度が前記閾値を超えたときの前記フレームを前記変更先のフレームとしないことが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記スーパーフレームの周期よりも長い計測用の周期で前記信号強度を計測するとともに、前記信号強度に基づいて前記変更先のフレームを決定し、さらに、決定した前記変更先のフレームを前記子局に通知するための無線信号を前記無線送信部に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、前記親局制御部は、複数回の前記計測用周期で前記信号強度の計測を行って前記変更先のフレームを決定することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記先頭のフレームに隣接するフレーム以外のフレームを前記変更先のフレームとすることが好ましい。

本発明の無線通信システムは、子局との無線通信が不能になったと判断した場合、親局制御部が同期信号を送信するフレームを変更するので、複数台の親局の設置場所に関わらず、親局が子局と確実に無線通信できるという効果がある。

本発明に係る無線通信システムの実施形態１を示し、(ａ)は子局(火災感知器)のブロック図、(ｂ)は親局(中継器)のブロック図、(ｃ)は中央監視盤のブロック図である。同上のシステム構成図である。同上におけるフレームフォーマットの説明図である。同上におけるスーパーフレームの説明図である。本発明に係る無線通信システムの実施形態３を示し、(ａ)は子局(火災感知器)のブロック図、(ｂ)は親局(中継器)のブロック図である。同上における中継器制御部の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の技術思想を火災報知システムに適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

(実施形態１)
本実施形態の無線通信システム(火災報知システム)は、図２に示すように１台の中央監視盤20、複数台(図示例では５台)の中継器１(１_１〜１_５)、複数台(図示は６台)の火災感知器10(10_１１〜10_１ｎ、10_２１〜10_２ｎ)で構成される。すなわち、本実施形態では、中継器１が親局に相当し、火災感知器10が子局に相当する。なお、子局は火災感知器10に限定されるものではなく、例えば、ガス漏れや監視エリアへの人の侵入などを感知する感知器などであっても構わない。

中継器１_１〜１_５は、信号線Lsを介して中央監視盤20に接続(マルチドロップ接続)されており、中継器１_１〜１_５と中央監視盤20との間で信号線Lsを介したデータ伝送が行われる。

また、中継器１_ｉ(ｉ＝１，２，…，５)は、複数台の火災感知器10_ｉｍ(ｍ＝１，２，…，ｎ)とともにサブシステムを構成しており、自己が属するサブシステムのメンバーである火災感知器10_ｉｍとの間で電波を媒体とした無線通信を行う。すなわち、火災感知器10_ｉｍから送信される火災感知情報が中継器１_ｉから信号線Lsを介して中央監視盤20に伝送され、中央監視盤20の制御の下で警報音の鳴動や火災発生場所の報知、消防署への通報等の必要な対処が行われる。なお、図２では中継器１_３〜１_５と同じサブシステムに属する火災感知器の図示を省略している。また、中継器１_ｉの台数は一例であって、５台に限定されるものではない。

火災感知器10は、例えば施設の天井に設置されるものであって、図１(ａ)に示すように感知部11、アンテナ12、無線送信部13、無線受信部14、感知器制御部(子局制御部)15などを備える。感知部11は、例えば、火災に伴って発生する煙を検出することで火災を感知する。

無線送信部13は、規定の周波数の搬送波を送信データで変調し、変調した信号をアンテナ12を介して電波を媒体とする無線信号として送信する。無線受信部14は、アンテナ１２で受信した無線信号から送信データを復調して感知器制御部15に出力する。感知器制御部15は、マイコンとＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを主構成要素とし、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで後述する各種の処理を実行する。

中継器１は、図１(ｂ)に示すようにアンテナ２、無線送信部３、無線受信部４、中継器制御部(親局制御部)５、データ伝送部６などを備える。無線送信部３は、規定の周波数の搬送波を送信データで変調し、変調した信号をアンテナ２を介して電波を媒体とする無線信号として送信する。無線受信部４は、アンテナ２で受信した無線信号から送信データを復調して中継器制御部５に出力する。データ伝送部６は、中央監視盤20との間で信号線Lsを介して伝送信号を送受信する。伝送信号は、信号線Lsの線間に印加される双極性の直流電圧がパルス幅変調されたものである。中継器制御部５は、マイコンとＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを主構成要素とし、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで後述する各種の処理を実行する。

ここで、中継器１及び火災感知器10には、無線通信における送信元及び送信先を特定するための識別符号が割り当てられている。識別符号は、個々のサブシステムを識別するためのシステムコードと、同じサブシステムに属する火災報知器10同士を識別するための感知器番号とで構成される。例えば、中継器１にはシステムコードが識別符号として割り当てられ、各火災感知器10には、システムコードと感知器番号を組み合わせたものが識別符号として割り当てられる。

中央監視盤20は、施設の管理室等に設置されるものであって、図１(ｃ)に示すように操作部21、データ伝送部22、表示部23、監視盤制御部24などを備える。操作部21は、種々のスイッチの操作状態を監視しスイッチが操作されたときに監視盤制御部24へ操作信号を出力する。データ伝送部22は、中継器１のデータ伝送部６との間で、上述した伝送信号を信号線Lsを介して送受信する。表示部23は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスと、監視盤制御部24に制御されて表示デバイスを駆動する駆動回路とで構成される。監視盤制御部24はマイコンとＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを主構成要素とし、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで後述する各種の処理を実行する。

中継器１と火災感知器10との間で授受されるフレームのフレームフォーマットを図３に示す。このフレームフォーマットは、プリアンブルPR、ユニークワードUW、システムコードSysID、感知器番号NodeID、メッセージMsg、誤り検出符号CRCで構成される。プリアンブルPRは、例えば、１と０が交番する３２ビットのビット列からなり、無線受信部４，14が受信した無線信号のビット同期を確立するために用いられる。また、ユニークワードUWは、無線受信部4，14がフレーム同期を確立するために用いられる。

中継器１がサブシステム内の特定の火災感知器10を指定してメッセージを送信する場合、中継器制御部５は、感知器番号NodeIDのエリアに当該火災感知器10の感知器番号を格納する。また、中継器１がサブシステム内の全ての火災感知器10に対してメッセージを同報送信(ブロードキャスト又はマルチキャスト)する場合、中継器制御部５は、何れの火災感知器10にも割り当てられない特殊な番号(例えば、「００」)を感知器番号NodeIDのエリアに格納する。一方、火災感知器10が中継器１に無線信号を返信する場合、感知器制御部15は、感知器番号NodeIDのエリアに自己の感知器番号を格納すればよい。

一方、無線信号を受信した火災感知器10並びに中継器１では、無線受信部14，４において受信信号を増幅し且つ復調して感知器制御部15及び中継器制御部５に出力する。感知器制御部15及び中継器制御部５は、無線受信部14，４で復調されたデータをマイコンが具備するデジタルの入力ポートでサンプリングする。さらに感知器制御部15及び中継器制御部５は、プリアンブルPRによってビット同期を確立した後、ユニークワードUWによってフレーム同期を確立してシステムコードSysID並びに感知器番号NodeIDの各エリアに格納されたデータ(識別符号)を取得する。そして、感知器制御部15及び中継器制御部５は、取得した識別符号が自己の識別符号に一致しなければ復調されたデータを破棄し、自己の識別符号に一致し且つビット誤りが検出されなければメッセージMsgのエリアに格納されたデータ(メッセージ)を取得する。なお、感知器制御部15及び中継器制御部５は、識別符号がブロードキャスト又はマルチキャストの符号に一致した場合にも、データを破棄せずにメッセージMsgのエリアに格納されたデータ(メッセージ)を取得する。

ところで、各サブシステムにおいては、１台の中継器１_ｉと複数台の火災感知器10_ｉ１〜10_ｉｎとの間の無線通信を時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)方式で行っている。本実施形態では、図４に示すように１つの下り方向(中継器１_ｉ→火災感知器10_ｉｍ)のタイムスロットＢと、複数の上り方向(火災感知器10_ｉｍ→中継器１_ｉ)のタイムスロットD1〜Dmとで１つのフレームが構成されている。そして、１つのフレームにおける上り方向のタイムスロットD1〜Dmが各火災感知器10_ｉｍに個別に割り当てられることによって、火災感知器10_ｉｍから送信される無線信号同士の衝突を確実に回避することができる。

ここで、各サブシステムにおいては、複数台の火災感知器10が正常に動作していることを定期的に確認する必要がある。そのため、中継器１から定期的に送信要求メッセージを送信(同報送信)し、各火災感知器10から返信される応答メッセージを中継器１で受信するようにしている(以下、定期監視と呼ぶ。)。つまり、中継器１では、何れかの上り方向のタイムスロットで応答メッセージを受信しなければ、当該タイムスロットが割り当てられている火災感知器10に電池切れなどの異常が生じていると判断できる。なお、各火災感知器10の感知器制御部15は、送信要求メッセージを受信したタイミングに基づいて内蔵のタイマを制御することにより、タイムスロットのタイミングを決定している。すなわち、送信要求メッセージを含む無線信号が、ＴＤＭＡ方式のタイムスロットを決定するための同期信号(ビーコン)に利用されている。故に、以下の説明では送信要求メッセージを含む無線信号を同期信号と呼ぶことにする。

また、図４に示すように同期信号を送信するフレーム#1の後に複数のフレーム#2，#3，…，#30を繋げたスーパーフレームが構成され、２番目以降のフレーム#2，…，#30で送信要求メッセージ以外のメッセージが授受される。なお、各火災感知器10に対する上り方向のタイムスロットD1〜Dmの割り当ては、例えば、火災感知器10に設けたディップスイッチによって設定すればよい。あるいは、製造工程において感知器制御部15の不揮発性メモリに予め格納しておいてもよい。あるいは、設置時に無線通信を用いて中継器１から順番に各火災感知器10に割り当てて感知器制御部15の不揮発性メモリに格納するなどの方法で行えばよい。また、本実施形態では３０個のフレームで１つのスーパーフレームを構成しているが、スーパーフレームを構成するフレームの個数は３０個に限定されない。

次に、本実施形態の動作を説明する。最初に、何れかの火災感知器10(例えば、火災感知器10_１１)で火災を感知した場合の動作を説明する。

火災感知器10_１１の感知器制御部15は、感知部11から火災感知信号を受け取ると、火災感知情報(火災感知メッセージ)をメッセージMsgのエリアに格納した送信フレームを生成する。さらに感知器制御部15は、無線送信部13に、送信フレームを含む無線信号を自器に割り当てられた上り方向のタイムスロットD1で送信させる。

中継器１_１の無線受信部４は、火災感知器10_１１から送信された無線信号を受信し、当該無線信号から復調した受信フレームを中継器制御部５に渡す。中継器制御部５は、無線受信部４から受信フレームを受け取ると、当該受信フレームの送信元である火災感知器10_１１の識別符号(システムコードと感知器番号)と火災感知メッセージを含む伝送信号をデータ伝送部６から信号線Lsを介して中央監視盤20へ伝送させる。

中央監視盤20のデータ伝送部２２は、中継器１_１から送信された伝送信号を受信し、当該伝送信号から取得した識別符号と火災感知メッセージを監視盤制御部24に渡す。監視盤制御部24は、受け取った識別符号から火災の発生箇所(火災を感知した火災感知器10_１１の設置場所)を特定し、特定した発生箇所を表示部23に表示させる。

ところで、複数のサブシステムの通信エリア(無線受信部４，14が無線信号を受信可能な範囲)が部分的に重なり、且つこれら複数のサブシステムにおいて先頭フレーム#1のタイミングがたまたま一致する場合がある。このような場合、同じサブシステムに属する火災感知器10と中継器１との距離よりも、別々のサブシステムに属する火災感知器10と中継器１との距離の方が近いと、同じサブシステムに属する火災感知器10と中継器１の無線通信が不能になる虞がある。

そこで、中継器制御部５は、何れかの上り方向のタイムスロットで応答メッセージを受信しなかった場合、当該上り方向のタイムスロットが割り当てられている火災感知器10との無線通信が不能になった可能性があると判断する。そして、中継器制御部５は、無線通信が不能になった可能があると判断すれば、同期信号を送信するフレームを先頭のフレーム#1から別のフレーム(例えば、#12)に変更する。つまり、中継器制御部５は、１２番目のフレーム#12で同期信号を送信し、それ以降、変更後のフレーム#12を次回以降のスーパーフレームの先頭のフレーム#1とする。

したがって、異なるサブシステムに属する中継器１と火災感知器10との間の無線通信が不能になったとき、中継器制御部５が同期信号を送信するフレームを先頭のフレーム#1から別のフレーム#12に変更する。各火災感知器10は、電池切れなどの異常が発生していなければ、変更後のフレームの下り方向のタイムスロットＢで同期信号を受信し、応答メッセージを返信することができる。その結果、火災感知器10との通信が不能になった原因が隣接するサブシステムとの混信であるならば、同期信号を送信するフレームが変更されることにより、混信が解消されて中継器１と火災感知器10との無線通信が可能になる。一方、火災感知器10との通信が不能になった原因が電池切れなどの異常発生であれば、同期信号を送信するフレームが変更されても、中継器１と火災感知器10との無線通信は復活しない。故に、中継器制御部５は、火災感知器10に電池切れなどの異常が発生していると判断できる。

上述のように本実施形態では、火災感知器10との無線通信が不能になったと判断した場合、中継器制御部５が同期信号を送信するフレームを変更する。そのため、複数台の中継器１の設置場所に関わらず、各中継器１が火災感知器10と確実に無線通信でき、各火災感知器10の動作確認(定期監視)を正常に行うことができる。なお、中継器制御部５は、同期信号を送信するフレームを変更した場合、次回のスーパーフレームからは、変更後のフレームを先頭フレーム#1とする。

ここで、中継器制御部５は、何れかの火災感知器10が通信不能と判断した場合、次回のスーパーフレームの先頭のフレーム#1における下り方向のタイムスロットＢで変更先のフレーム(例えば、#12)を通知してもよい。中継器制御部５は、同一のスーバーフレームにおいて、通知したフレーム#12の下り方向のタイムスロットＢで同期信号を送信する。各火災感知器10の感知器制御部15は、中継器１から通知されるフレーム#12の下り方向のタイムスロットＢで同期信号を確実に受信することができる。

また、中継器制御部５は、変更先のフレームを予め決めていても構わない。この場合、各中継器１の中継器制御部５が変更先のフレームをランダムに決定すれば、各中継器１における変更先のフレームが一致し難くなる。さらに、中継器制御部５は、変更先のフレームをサブシステム毎に互いに異ならせることが好ましい。例えば、各中継器１の中継器制御部５は、自己に割り当てられた識別符号(システムコード)に基づいて変更先のフレームを決定すればよい。例えば、システムコードが連続する番号である場合、当該番号×ｎ(ｎは２以上の自然数)の番号のフレームを変更先のフレームとすればよい。このようにすれば、各中継器１における変更先のフレームが一致することがない。

(実施形態２)
ところで、実施形態１における中継器制御部５は、変更先の電波状況を考慮せずに同期信号を送信するフレームを決定している。そのため、変更先のフレームにおいても、他のサブシステムで送受信される無線信号などの妨害波により、中継器１と火災感知器10との無線通信が不能になる可能性がある。

そこで、フレームの変更が必要となった場合、中継器制御部５が先頭のフレーム#1を除く他のフレーム#2〜#30の電波状況を調査し、相対的に電波状況が良好なフレーム#k(k＝2，3，…，30)を変更先のフレームに決定することが好ましい。

本実施形態における中継器制御部５は、スーパーフレームを構成するフレームのうちで先頭のフレーム#1を除く全てのフレーム＃2〜#30における無線信号の信号強度を計測する。中継器制御部５は、無線受信部４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)を無線信号の信号強度としている。

中継器制御部５は、全てのタイムスロットD1〜Dmの中で信号強度が所定の閾値を超えないフレーム#kを変更先のフレームに決定する。あるいは、中継器制御部５は、先頭のフレーム#1を除く全てのフレーム＃2〜#30の中で信号強度の最大値が最も小さいフレームを変更先のフレームに決定しても構わない。

または、中継器制御部５は、１つのタイムスロットにおける送信期間よりも十分に短い周期で信号強度を繰り返し計測する。そして、中継器制御部５は、信号強度が所定の閾値を超えている時間(回数)が、前記送信期間よりも長くない所定の継続時間に達した場合、当該タイムスロットを含むフレームを変更先のフレームとしないことが好ましい。継続時間は、例えば、各タイムスロットの最初と最後に割り当てられたガードタイムを除く送信期間と同程度の時間に設定されればよい(図４参照)。なお、ガードタイムとは、火災感知器10と中継器１の動作クロック周波数(感知器制御部15並びに中継器制御部５を構成するマイコンの動作クロック周波数)の誤差に起因するタイミングの差を吸収するための空き時間である。

上述のように本実施形態では、フレームの変更が必要となった場合、中継器制御部５が先頭のフレーム#1を除く他のフレーム#2〜#30の電波状況を調査し、相対的に電波状況が良好なフレーム#k(k＝2，3，…，30)を変更先のフレームに決定する。その結果、変更先のフレームにおいても、他のサブシステムで送受信される無線信号などの妨害波により、中継器１と火災感知器10との無線通信が不能になる可能性を低くすることができる。

(実施形態３)
ところで、無線通信規格においては、通常、複数の周波数チャネルが用意されている。したがって、通信エリアが部分的に重複している複数の無線通信システム同士が互いに異なる周波数チャネルを使用するようにしている。

本実施形態では、図５(ａ)に示すように火災感知器10が、操作入力を受け付ける操作部16を備えている。また、図５(ｂ)に示すように中継器１が、操作入力を受け付ける操作部７を備えている。そして、操作部16，７への操作入力により、中継器１と火災感知器10との無線通信に用いる周波数チャネルを選択することが可能である。例えば、３種類の周波数チャネルCH1〜CH3が選択可能とした場合、中継器１_１及び火災感知器10_１ｉのサブシステムでは周波数チャネルCH1が使用され、隣接するサブシステム(中継器１_２及び火災感知器10_２ｉｉのサブシステム)では周波数チャネルCH2が使用される。

ここで、複数の周波数チャネルを使用する無線通信においては、隣接チャネル漏洩電力(以下、漏洩電力と略す。)が規定値を超えないように送信信号(無線信号)をフィルタリングしている。本実施形態においても、中継器１の無線送信部３及び火災感知器10の無線送信部13が無線信号をフィルタリングして漏洩電力を低減している。

しかしながら、サブシステム毎に周波数チャネルを異ならせていても、別のサブシステムの無線信号の影響で無線通信が不能になる場合がある。このような場合として、例えば、２台の中継器１_１，１_２が比較的近くに設置されている場合が考えられる。つまり、遠方の火災感知器10_１１から送信される無線信号を中継器１_１の無線受信部４で受信したときの信号強度が、中継器１_２から送信される無線信号の漏洩電力と同等以下になると、火災感知器10_１１の無線信号が受信できないことがある。

そこで、中継器制御部５は、何れかのタイムスロットにおける信号強度が閾値を超えた場合、無線受信部４の周波数チャネル(例えば、CH1)を別の周波数チャネル(例えば、CH2)に切り換え、再度、全タイムスロットにおける信号強度を計測する。中継器制御部５は、何れかのタイムスロットにおける信号強度が閾値を超えた場合、当該タイムスロットを含むフレームの位置(フレーム番号#k)を内蔵のメモリに記憶する。そして、中継器制御部５は、全周波数チャネルCH1〜CH3において信号強度の計測が終了したら、メモリに記憶しているフレーム番号#kのフレームを除くフレームの中から変更先のフレームを決定する。その結果、無線通信が不能になる可能性を低くすることができる。

ところで、サブシステムの無線信号ではなく、突発的に発生する外来ノイズの影響で信号強度が閾値を超える場合もある。突発的な外来ノイズが影響している場合、当該外来ノイズが発生したフレームを変更先のフレームに選択しても、再度、外来ノイズの影響を受ける可能性は低い。

そこで、中継器制御部５は、何れかのタイムスロットにおける信号強度が閾値を超えた場合、その無線信号を無線受信部４に復調させる。つまり、無線受信部４は、何れかのサブシステムにおける無線信号を受信したのであれば正常に復調できるが、突発的な外来ノイズを受信したのであれば正常に復調できない。故に、中継器制御部５は、無線受信部４が正常に復調できれば、受信した電波が他のサブシステムにおける無線信号であると判断し、当該無線信号を受信したタイムスロットを含むフレームの位置をメモリに記憶する。また、中継器制御部５は、無線受信部４が正常に復調できなければ、受信した電波が突発的な外来ノイズであると判断し、当該電波を受信したタイムスロットを含むフレームの位置をメモリに記憶しない。したがって、突発的な外来ノイズが発生したタイムスロットを含むフレームを、不要に別のフレームに変更しなくても済むという利点がある。

ところで、中継器制御部５が、火災感知器10との無線通信が不能であると判断したときに同期信号を送信するフレームを変更する代わりに、無線通信が不能になる可能性を予測して事前に前記フレームを変更しても構わない。この場合における中継器制御部５の動作について、図６のフローチャートを参照して詳細に説明する。

中継器制御部５は、定期監視終了後、常に信号強度の計測を行い、計測した信号強度がしきい値Th1を超えたら、周波数チャネルを切り替え、全ての周波数チャネルで信号強度を計測する。そして、中継器制御部５は、全周波数チャネルで計測した信号強度の最大値がしきい値Th2(＞Th1)を超えたら、当該最大値が計測された周波数チャネルで電波を受信する。さらに、中継器制御部５は、受信した電波からフレームが復調できなければ、当該電波を外来ノイズと判定して信号強度の計測を再開する。一方、フレームが復調できれば、中継器制御部５は、当該電波を何れかのサブシステムにおける無線信号と判定し、当該無線信号を受信したフレーム番号を記憶する。

スーパーフレームの最後のフレームまで信号強度の計測が終了したら、中継器制御部５は、記憶したフレーム番号に、フレーム#1と隣接するフレーム(フレーム#2又は#30)のフレーム番号が含まれるかを確認し、含まれていなければ、通常の定期監視を行う。一方、記憶したフレーム番号にフレーム#2又は#30のフレーム番号が含まれていれば、中継器制御部５は、無線通信が不能になる可能性が高いと予測して、別のフレーム(#30，#1，#2以外のフレーム)を変更先のフレームに決定する。そして、中継器制御部５は、決定したフレームに変更するための指示を、次回の定期監視の際に各火災感知器10に通知する。

ただし、中継器制御部５は、フレーム#1に隣接するフレーム(例えば、#3や#29など)以外のフレームを変更先のフレームとすることが好ましい。何故ならば、フレーム#1に隣接するフレームに変更した場合、変更後のフレームが他のサブシステムの無線通信を妨害してしまう可能性があるので、このような事態を避けるためである。

なお、中継器制御部５は、複数回の計測用周期(スーパーフレームの周期)で信号強度の計測を行って変更先のフレームを決定することにより、単発の外来ノイズ等によって誤ったフレームに変更することを回避できる。

１中継器(親局)
３無線送信部
４無線受信部
５中継器制御部(親局制御部)
10 火災感知器(子局)
13 無線送信部
14 無線受信部
15 感知器制御部(子局制御部)

Claims

１台の親局と、前記親局との間で時分割多重アクセス方式によって無線通信する複数台の子局とが属するサブシステムを複数有し、
前記子局は、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、前記無線送信部及び前記無線受信部を制御する子局制御部とを備え、
前記親局は、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、前記無線送信部及び前記無線受信部を制御する親局制御部とを備え、
前記各サブシステムの前記親局と前記子局との間では、前記親局の前記無線送信部から送信される同期信号に同期した複数のタイムスロットからなるフレームが一定数集まったスーパーフレームの中で無線信号が送受信され、前記タイムスロットは、前記親局から前記子局への１つの下り方向のタイムスロットと、前記各子局毎に割り当てられた前記子局から前記親局への複数の上り方向のタイムスロットとで構成される無線通信システムであって、
前記親局制御部は、前記スーパーフレームの先頭のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットで前記無線送信部に前記同期信号を送信させるとともに、前記スーパーフレームを構成する全てのフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで前記無線受信部を受信可能にさせ、
前記子局制御部は、前記無線受信部で前記同期信号を受信すると、前記先頭のフレームにおいて自己に割り当てられた上り方向のタイムスロットで前記無線送信部に応答用の無線信号を送信させ、
前記親局制御部は、前記先頭のフレームにおける上り方向のタイムスロットで送信される前記応答用の無線信号を前記無線受信部に受信させ、前記上り方向の複数のタイムスロットのうちで前記子局が割り当てられている少なくとも１つのタイムスロットで前記無線受信部が前記応答用の無線信号を受信しなかった場合、前記下り方向のタイムスロットで前記同期信号を送信する前記フレームを、前記先頭のフレームを除く何れか１つのフレームに変更するとともに、前記変更したフレームを次回以降の前記スーパーフレームの先頭のフレームとすることを特徴とする無線通信システム。
前記親局制御部は、前記子局が割り当てられている少なくとも１つのタイムスロットで前記無線受信部が前記応答用の無線信号を受信しなかった場合、次回のスーパーフレームの前記先頭のフレームにおける下り方向のタイムスロットで前記同期信号を送信する前記フレームを通知するための無線信号を前記無線送信部に送信させ、その後、前記無線信号で通知した前記フレームに変更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。
前記親局制御部は、前記変更先のフレームを予め決めていることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記変更先のフレームをランダムに決定することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記変更先のフレームを前記サブシステム毎に互いに異ならせることを特徴とする請求項３又は４記載の無線通信システム。
前記複数台の親局には固有の識別符号が割り当てられており、前記親局制御部は、自己に割り当てられた前記識別符号に基づいて、前記変更先のフレームを決定することを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記フレームの変更が必要となった場合、前記スーパーフレームを構成するフレームのうちで先頭のフレームを除く全てのフレームにおける前記無線信号の信号強度を計測し、全てのタイムスロットで前記信号強度が所定の閾値を超えないフレーム、若しくは、全フレーム中で前記信号強度の最大値が最も小さいフレームを前記変更先のフレームに決定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。
前記親局制御部は、前記フレームの変更が必要となった場合、前記スーパーフレームを構成するフレームのうちで先頭のフレームを除く全てのフレームにおける前記無線信号の信号強度を計測し、前記信号強度が所定の閾値を超えている時間が、前記タイムスロットよりも長くない所定の継続時間に達した場合、当該タイムスロットを含むフレームを前記変更先のフレームとしないことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
複数の前記サブシステムは、前記サブシステム毎に異なる周波数チャネルの前記無線信号を前記親局と前記子局との間で送受信するものであって、
前記親局制御部は、前記スーパーフレームを構成する全てのフレームにおける前記無線信号の信号強度を計測し、前記信号強度が所定の閾値を超えた場合、他のサブシステムで使用されている周波数チャネルで前記無線信号の信号強度を計測し、前記信号強度が前記閾値を超えた場合、当該フレームを前記変更先のフレームとしないことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
複数の前記サブシステムは、前記サブシステム毎に異なる周波数チャネルの前記無線信号を前記親局と前記子局との間で送受信するものであって、
前記親局制御部は、前記フレームの変更が必要となった場合、前記スーパーフレームを構成する全てのフレームにおける前記無線信号の信号強度を計測し、前記信号強度が所定の閾値を超えた場合、他のサブシステムで使用されている周波数チャネルで前記無線信号の信号強度を計測し、前記信号強度が前記閾値を超えたときの前記周波数チャネルで前記無線受信部に無線信号を受信させ、前記無線受信部で受信する前記無線信号が何れかの前記サブシステムにおける前記無線信号であれば、前記信号強度が前記閾値を超えたときの前記フレームを前記変更先のフレームとしないことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記スーパーフレームの周期よりも長い計測用の周期で前記信号強度を計測するとともに、前記信号強度に基づいて前記変更先のフレームを決定し、さらに、決定した前記変更先のフレームを前記子局に通知するための無線信号を前記無線送信部に送信させることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、複数回の前記計測用周期で前記信号強度の計測を行って前記変更先のフレームを決定することを特徴とする請求項１１記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記先頭のフレームに隣接するフレーム以外のフレームを前記変更先のフレームとすることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の無線通信システム。