JP6658688B2 - Communication module - Google Patents

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Description

本発明は、通信モジュールに関する。特に、本発明は、無線通信ネットワークシステムで用いられる通信モジュールに関する。   The present invention relates to a communication module. In particular, the present invention relates to a communication module used in a wireless communication network system.

無線通信ネットワークシステムでは、ノード間の無線通信を中継する中継装置が用いられることが多い。   In a wireless communication network system, a relay device that relays wireless communication between nodes is often used.

例えば、特許文献1には、基地局と移動局との間で行われる無線送受信を中継する中継送受信装置が開示されている。特許文献1の中継送受信装置は、基地局との間で送受信される第1信号と、移動局との間で送受信される第2信号とを受信する受信部と、第1信号の周波数と第2信号の周波数とが異なるように、第1信号および/又は第2信号の周波数を変換する周波数変換部と、周波数変換部から出力される第1信号および第2信号を送信する送信部とを備える。   For example, Patent Literature 1 discloses a relay transmission / reception device that relays wireless transmission / reception performed between a base station and a mobile station. The relay transmission / reception device of Patent Document 1 receives a first signal transmitted / received to / from a base station, a second signal transmitted / received to / from a mobile station, a frequency of the first signal, A frequency conversion unit that converts the frequency of the first signal and / or the second signal so that the frequencies of the two signals are different, and a transmission unit that transmits the first signal and the second signal output from the frequency conversion unit Prepare.

特開2011−182007号公報JP 2011-182007 A

しかしながら、特許文献1に開示された中継送受信装置は、高速大容量のデータ通信を行うモバイル通信ネットワークシステムに適した装置である。このため、特許文献1に開示された中継送受信装置は、いわゆるLPWA(Low Power Wide Area)等の無線通信技術に対応させることが困難であり、IoT(Internet of Things)又はM2M(Machine to Machine)等の技術分野で用いられる無線通信ネットワークシステムに導入することは容易ではない。   However, the relay transmission / reception device disclosed in Patent Document 1 is a device suitable for a mobile communication network system that performs high-speed, large-capacity data communication. For this reason, it is difficult for the relay transmission / reception device disclosed in Patent Document 1 to support wireless communication technologies such as so-called LPWA (Low Power Wide Area), and the Internet of Things (IoT) or the Machine to Machine (M2M). It is not easy to introduce it into wireless communication network systems used in technical fields such as.

また、IoT又はM2M等の技術分野で用いられる無線通信ネットワークシステムでは、そのエンドポイントである端末機器の設置場所が長期間固定されることが多い。このため、これらの技術分野で用いられる無線通信ネットワークシステムでは、電波の受信環境が良好でない場所に端末機器が設置されると、端末機器で取得されたデータを基地局へ確実に伝達し難く、通信信頼性が低下する可能性がある。   In a wireless communication network system used in a technical field such as IoT or M2M, an installation location of a terminal device as an end point is often fixed for a long time. For this reason, in the wireless communication network system used in these technical fields, when the terminal device is installed in a place where the radio wave reception environment is not good, it is difficult to reliably transmit data acquired by the terminal device to the base station, Communication reliability may be reduced.

よって、IoT又はM2M等の技術分野で用いられる無線通信ネットワークシステムでは、無線通信の中継機能を簡易な構成で実現し、通信信頼性を確保することが望まれている。   Therefore, in a wireless communication network system used in a technical field such as IoT or M2M, it is desired to realize a relay function of wireless communication with a simple configuration and secure communication reliability.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、上述のような問題点を解決することを課題の一例とする。すなわち、本発明の課題の一例は、無線通信の中継機能を簡易な構成で実現し、通信システムの通信信頼性を確保し得る通信モジュールを提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the above-described problems. That is, an example of an object of the present invention is to provide a communication module that realizes a relay function of wireless communication with a simple configuration and can ensure communication reliability of a communication system.

本発明の一つの観点に係る通信モジュールは、LPWA(Low Power Wide Area)の無線通信規格に準じた基地局と端末機器との間で無線通信を行うための通信モジュールであって、前記端末機器から前記基地局へ伝達されるデータが、前記端末機器に設けられた端末通信モジュールから、前記基地局で指定された所定の周波数帯域の電波を用いて第1通信プロトコルに準じて送信されると、前記端末通信モジュールから送信された前記データを前記第1通信プロトコルに準じて受信し、受信された前記データを、前記所定の周波数帯域と同じ周波数帯域の電波を用いて前記第1通信プロトコルとは異なる第2通信プロトコルに準じて前記基地局へ送信することによって、前記端末通信モジュールと一体と見做されるように前記端末機器と前記基地局との間の無線通信を中継し、前記第1通信プロトコルは、前記端末通信モジュールとの間で予め相互認証動作を行わずに、前記端末通信モジュールとの間で予め定められた特定の通信フォーマット及び特定の通信チャネルを用いて、無線通信を行う通信プロトコルであり、前記第2通信プロトコルは、前記基地局で指定された通信フォーマットを用い、チャネルホッピングにより定められた通信チャネルを用いて、無線通信を行う通信プロトコルであるA communication module according to one aspect of the present invention is a communication module for performing wireless communication between a base station and a terminal device conforming to an LPWA (Low Power Wide Area) wireless communication standard , wherein the terminal device When data transmitted to the base station from the terminal communication module provided in the terminal device is transmitted according to a first communication protocol using radio waves of a predetermined frequency band specified by the base station Receiving the data transmitted from the terminal communication module according to the first communication protocol, and receiving the received data using the first communication protocol using radio waves in the same frequency band as the predetermined frequency band. wherein by sending to the base station according to the second communications protocol different, and the terminal device so as to be regarded as integral with the terminal communication module base Relays wireless communication between the first communication protocol, without advance mutual authentication operation between the terminal communication module, a specific communication format predetermined between said terminal communication module And a communication protocol for performing wireless communication using a specific communication channel, wherein the second communication protocol uses a communication channel specified by the base station and uses a communication channel defined by channel hopping to perform wireless communication. This is a communication protocol for performing communication .

好適には、前記通信モジュールは、前記端末通信モジュールと略同一のハードウェアで構成されると共に、複数の動作モードで動作可能に構成されており、前記複数の動作モードは、前記端末機器の制御部から送信された前記データを受信し、受信された前記データを前記第1通信プロトコルに準じて送信する第1動作モードと、前記データを前記第1通信プロトコルに準じて受信し、受信された前記データを前記第2通信プロトコルに準じて前記基地局へ送信する第2動作モードと、を少なくとも含み、前記第2動作モードが設定されることによって、前記端末機器と前記基地局との間の無線通信を中継する。   Preferably, the communication module is configured with substantially the same hardware as the terminal communication module, and is configured to be operable in a plurality of operation modes, and the plurality of operation modes are controlled by the terminal device. A first operation mode for receiving the data transmitted from the unit, transmitting the received data according to the first communication protocol, and receiving the data according to the first communication protocol; A second operation mode for transmitting the data to the base station in accordance with the second communication protocol, at least, the second operation mode is set, between the terminal device and the base station Relay wireless communication.

好適には、前記通信モジュールは、前記第1通信プロトコルに準じて実装された無線通信に係るプログラムである第1プロトコルスタックと、前記第2通信プロトコルに準じて実装された無線通信に係るプログラムである第2プロトコルスタックとを備え、前記第1プロトコルスタックと前記第2プロトコルスタックとを切り替えることによって、前記端末通信モジュールとの間で行われる無線通信と、前記基地局との間で行われる無線通信とを切り替える。   Preferably, the communication module includes a first protocol stack, which is a program related to wireless communication implemented according to the first communication protocol, and a program related to wireless communication implemented according to the second communication protocol. A second protocol stack, and switching between the first protocol stack and the second protocol stack to perform wireless communication with the terminal communication module and wireless communication with the base station. Switch between communications.

好適には、前記通信モジュールは、前記端末通信モジュールから送信された前記データを受信すると、予め設定された前記第1プロトコルスタックを前記第2プロトコルスタックに切り替えて、受信された前記データを前記基地局へ送信し、前記データを前記基地局へ送信すると、前記第2プロトコルスタックを前記第1プロトコルスタックに切り替える。   Preferably, when the communication module receives the data transmitted from the terminal communication module, the communication module switches the previously set first protocol stack to the second protocol stack, and transmits the received data to the base station. And transmitting the data to the base station and switching the second protocol stack to the first protocol stack.

好適には、前記通信モジュールにおいて、前記第1通信プロトコルにおける前記特定の通信フォーマットは、前記データに対して所定の固定値及び所定の変動値が付加されたフレーム構造を有する通信フォーマットであり、前記第1通信プロトコルにおける前記特定の通信チャネルは、前記所定の周波数帯域に含まれる所定の周波数により特定された通信チャネルである。   Preferably, in the communication module, the specific communication format in the first communication protocol is a communication format having a frame structure in which a predetermined fixed value and a predetermined fluctuation value are added to the data, The specific communication channel in the first communication protocol is a communication channel specified by a predetermined frequency included in the predetermined frequency band.

好適には、前記通信モジュールにおいて、前記所定の固定値は、前記端末通信モジュールに対して一意に決定された情報と、前記通信モジュールに対して一意に決定された情報とを含み、前記所定の変動値は、前記データが送信される毎に順次変動するシーケンス番号を含む。   Preferably, in the communication module, the predetermined fixed value includes information uniquely determined for the terminal communication module and information uniquely determined for the communication module; The variation value includes a sequence number that sequentially varies each time the data is transmitted.

好適には、前記通信モジュールは、前記端末機器の制御部、前記端末通信モジュール、及び、前記基地局と、共通のコマンド体系に基づいて前記データの通信を行う。   Preferably, the communication module communicates the data with the control unit of the terminal device, the terminal communication module, and the base station based on a common command system.

また、本発明の課題を解決するための手段は、以下のようにも表現され得る。   Means for solving the problem of the present invention can also be expressed as follows.

すなわち、本発明の一つの観点に係る通信システムは、端末機器と基地局との間で無線通信を行う通信システムであって、前記端末機器に設けられ、前記端末機器から前記基地局へ伝達されるデータを、前記基地局で指定された所定の周波数帯域の電波を用いて送信する第1通信モジュールと、前記端末機器及び前記基地局とは離れた地点に設けられ、前記第1通信モジュールから送信された前記データを受信し、前記所定の周波数帯域と同じ周波数帯域の電波を用いて前記基地局へ送信する第2通信モジュールと、を有し、前記第1通信モジュールと前記第2通信モジュールとが一体と見做されるように、前記第1通信モジュールと前記第2通信モジュールとの間で無線通信を行う。   That is, a communication system according to one aspect of the present invention is a communication system that performs wireless communication between a terminal device and a base station, and is provided in the terminal device and transmitted from the terminal device to the base station. A first communication module that transmits data using a radio wave of a predetermined frequency band specified by the base station, and the terminal device and the base station are provided at a distance from the first communication module. A second communication module for receiving the transmitted data and transmitting the data to the base station using radio waves in the same frequency band as the predetermined frequency band, wherein the first communication module and the second communication module Wireless communication is performed between the first communication module and the second communication module so that the two are considered as one.

好適には、前記通信システムにおいて、前記第1通信モジュールと前記第2通信モジュールとの間で行われる無線通信は、第1通信プロトコルに準じて行われ、前記第2通信モジュールと前記基地局との間で行われる無線通信は、前記第1通信プロトコルとは異なる第2通信プロトコルに準じて行われる。   Preferably, in the communication system, wireless communication performed between the first communication module and the second communication module is performed according to a first communication protocol, and the second communication module and the base station Is performed according to a second communication protocol different from the first communication protocol.

好適には、前記通信システムにおいて、前記第1通信モジュールと前記第2通信モジュールとは、互いに略同一のハードウェアで構成されると共に、複数の動作モードで動作可能に構成されており、前記複数の動作モードは、前記端末機器の制御部から送信された前記データを受信し、受信された前記データを、前記第1通信プロトコルに準じて送信する第1動作モードと、前記データを前記第1通信プロトコルに準じて受信し、受信された前記データを、前記第2通信プロトコルに準じて前記基地局へ送信する第2動作モードと、を少なくとも含み、前記第1通信モジュール及び前記第2通信モジュールのそれぞれは、前記第1動作モード及び前記第2動作モードの何れかが設定されることによって、前記第1通信モジュール又は前記第2通信モジュールとして動作可能に構成される。   Preferably, in the communication system, the first communication module and the second communication module are configured by substantially the same hardware, and configured to be operable in a plurality of operation modes. The first operation mode of receiving the data transmitted from the control unit of the terminal device and transmitting the received data according to the first communication protocol, and the first operation mode of the first device A second operation mode for receiving the data according to a communication protocol and transmitting the received data to the base station according to the second communication protocol, wherein the first communication module and the second communication module Is set in one of the first operation mode and the second operation mode, whereby the first communication module or the second Operatively configured as a signal module.

好適には、前記通信システムにおいて、前記第2通信モジュールは、前記第1通信プロトコルに準じて実装された無線通信に係るプログラムである第1プロトコルスタックと、前記第2通信プロトコルに準じて実装された無線通信に係るプログラムである第2プロトコルスタックとを備え、前記第1プロトコルスタックと前記第2プロトコルスタックとを切り替えることによって、前記第1通信モジュールとの間で行われる無線通信と、前記基地局との間で行われる無線通信とを切り替える。   Preferably, in the communication system, the second communication module is mounted according to the second communication protocol, and a first protocol stack is a program related to wireless communication mounted according to the first communication protocol. A second protocol stack, which is a program related to wireless communication, wherein the wireless communication between the first communication module and the base station is performed by switching between the first protocol stack and the second protocol stack. Switching between wireless communication performed with a station.

好適には、前記通信システムにおいて、前記第2通信モジュールは、前記第1通信モジュールから送信された前記データを受信すると、予め設定された前記第1プロトコルスタックを前記第2プロトコルスタックに切り替えて、受信された前記データを前記基地局へ送信し、前記データを前記基地局へ送信すると、前記第2プロトコルスタックを前記第1プロトコルスタックに切り替える。   Preferably, in the communication system, when the second communication module receives the data transmitted from the first communication module, switches the previously set first protocol stack to the second protocol stack, When the received data is transmitted to the base station and the data is transmitted to the base station, the second protocol stack is switched to the first protocol stack.

好適には、前記通信システムにおいて、前記第1通信プロトコルは、前記第1通信モジュールと前記第2通信モジュールとの間で予め定められた特定の通信フォーマット及び特定の通信チャネルを用いて、無線通信を行う通信プロトコルであり、前記第2通信プロトコルは、前記基地局で指定された通信フォーマットを用い、チャネルホッピングにより定められた通信チャネルを用いて、無線通信を行う通信プロトコルである。   Preferably, in the communication system, the first communication protocol is a wireless communication using a specific communication format and a specific communication channel predetermined between the first communication module and the second communication module. The second communication protocol is a communication protocol that performs wireless communication using a communication format specified by the base station and using a communication channel determined by channel hopping.

好適には、前記通信システムにおいて、前記第1通信プロトコルにおける前記特定の通信フォーマットは、前記データに対して所定の固定値及び所定の変動値が付加されたフレーム構造を有する通信フォーマットであり、前記第1通信プロトコルにおける前記特定の通信チャネルは、前記所定の周波数帯域に含まれる所定の周波数により特定された通信チャネルである。   Preferably, in the communication system, the specific communication format in the first communication protocol is a communication format having a frame structure in which a predetermined fixed value and a predetermined fluctuation value are added to the data, The specific communication channel in the first communication protocol is a communication channel specified by a predetermined frequency included in the predetermined frequency band.

好適には、前記通信システムにおいて、前記所定の固定値は、前記第1通信モジュールに対して一意に決定された情報と、前記第2通信モジュールに対して一意に決定された情報とを含み、前記所定の変動値は、前記データが送信される毎に順次変動するシーケンス番号を含む。   Preferably, in the communication system, the predetermined fixed value includes information uniquely determined for the first communication module, and information uniquely determined for the second communication module, The predetermined variation value includes a sequence number that sequentially varies each time the data is transmitted.

好適には、前記通信システムにおいて、前記端末機器の制御部と、前記第1通信モジュールと、前記第2通信モジュールと、前記基地局とは、共通のコマンド体系に基づいて前記データの通信を行う。   Preferably, in the communication system, the control unit of the terminal device, the first communication module, the second communication module, and the base station perform the data communication based on a common command system. .

本発明の一つの観点に係る通信モジュールは、無線通信の中継機能を簡易な構成で実現し、通信システムの通信信頼性を確保することができる。   A communication module according to one aspect of the present invention can realize a relay function of wireless communication with a simple configuration, and can secure communication reliability of a communication system.

本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
本発明の実施形態に係る通信モジュールを有する通信システムの構成を示す図である。 端末機器、中継機器及び基地局の機能的構成を示すブロック図である。 通信モジュール及び端末通信モジュールの動作モードを説明するための図である。 第1通信プロトコルで用いられる通信フォーマットを説明するための図である。 第1通信プロトコルで用いられる通信チャネルを説明するための図である。 第2通信プロトコルで用いられる通信チャネルを説明するための図である。 通信システムで行われるデータ通信処理の流れを示す図である。
Some embodiments of the present invention are described below, by way of example only, with reference to the accompanying drawings.
It is a figure showing the composition of the communication system which has the communication module concerning the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of a terminal device, a relay device, and a base station. It is a figure for explaining operation mode of a communication module and a terminal communication module. FIG. 3 is a diagram for explaining a communication format used in a first communication protocol. FIG. 3 is a diagram for explaining a communication channel used in a first communication protocol. FIG. 5 is a diagram for explaining a communication channel used in a second communication protocol. FIG. 3 is a diagram illustrating a flow of a data communication process performed in the communication system.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本発明のいくつかの例を示すものであって、本発明の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本発明の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below show some examples of the present invention and do not limit the content of the present invention. Further, all configurations and operations described in each embodiment are not necessarily essential as configurations and operations of the present invention. The same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

[通信システム及び通信モジュールの構成]
図1は、本発明の実施形態に係る通信モジュール31を有する通信システム1の構成を示す図である。
[Configuration of Communication System and Communication Module]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a communication system 1 having a communication module 31 according to an embodiment of the present invention.

通信システム1は、無線通信ネットワークシステムである。具体的には、通信システム1は、低消費電力で且つ広域に亘って無線通信が可能なシステムである。通信システム1は、LPWA等の無線通信技術に対応し、IoT及びM2M等の技術分野に適用可能なシステムである。通信システム1は、SIGFOX(登録商標)、LoRa(登録商標)又はNB−IoT(Narrow Band - Internet of Things)等の無線通信規格に準じたシステムであってよい。   The communication system 1 is a wireless communication network system. Specifically, the communication system 1 is a system capable of wireless communication over a wide area with low power consumption. The communication system 1 is a system that supports wireless communication technology such as LPWA and is applicable to technical fields such as IoT and M2M. The communication system 1 may be a system based on a wireless communication standard such as SIGFOX (registered trademark), LoRa (registered trademark), or NB-IoT (Narrow Band-Internet of Things).

通信システム1の無線通信に用いられる電波の周波数帯域は、上述のSIGFOX等の無線通信規格で指定された所定の周波数帯域である。この所定の周波数帯域は、その使用に関する免許が不要な帯域であり、例えば、日本においては920MHz帯域であってよい。通信システム1の通信距離は、例えば、数Km〜100Kmであってよい。   The frequency band of the radio wave used for the wireless communication of the communication system 1 is a predetermined frequency band specified by a wireless communication standard such as the above-mentioned SIGFOX. The predetermined frequency band is a band that does not require a license for its use, and may be, for example, a 920 MHz band in Japan. The communication distance of the communication system 1 may be, for example, several kilometers to 100 kilometers.

通信システム1は、図1に示されるように、端末機器2と、中継機器3と、基地局4と、クラウドサーバ5とを有する。端末機器2と、中継機器3と、基地局4と、クラウドサーバ5とは、スター型のトポロジーを構成するような接続形態で接続されてよい。   The communication system 1 includes a terminal device 2, a relay device 3, a base station 4, and a cloud server 5, as shown in FIG. The terminal device 2, the relay device 3, the base station 4, and the cloud server 5 may be connected in a connection mode that forms a star topology.

通信システム1では、端末機器2で取得されたデータが、中継機器3を介して基地局4へ伝達され、基地局4と接続されたクラウドサーバ5に収集される。そして、クラウドサーバ5に収集されたデータは、クラウドサーバ5の各種アプリケーションプログラムで分析及び加工され、各種サービスの提供等に活用される。通信システム1は、図1に示された機器以外の各種機器を有してよい。   In the communication system 1, data acquired by the terminal device 2 is transmitted to the base station 4 via the relay device 3 and collected by the cloud server 5 connected to the base station 4. The data collected by the cloud server 5 is analyzed and processed by various application programs of the cloud server 5, and is used for providing various services. The communication system 1 may include various devices other than the devices illustrated in FIG.

なお、本実施形態では、端末機器2で取得されたデータを、クラウドサーバ5に接続された基地局4へ伝達するために通信システム1で行われる処理を、単に「データ通信処理」とも称する。   In the present embodiment, a process performed by the communication system 1 to transmit data acquired by the terminal device 2 to the base station 4 connected to the cloud server 5 is also simply referred to as a “data communication process”.

図2は、端末機器2、中継機器3及び基地局4の機能的構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the terminal device 2, the relay device 3, and the base station 4.

端末機器2は、クラウドサーバ5で収集するために基地局4へ伝達される各種データを取得する機器である。端末機器2は、通信システム1のエンドポイントである。端末機器2は、所定物理量の検出等を行って各種データを取得するセンサ機器であってよい。
端末機器2は、図2に示されるように、データ取得部21と、端末制御部22と、端末通信モジュール23とを備える。
The terminal device 2 is a device that acquires various data transmitted to the base station 4 to be collected by the cloud server 5. The terminal device 2 is an end point of the communication system 1. The terminal device 2 may be a sensor device that acquires various data by detecting a predetermined physical quantity or the like.
As shown in FIG. 2, the terminal device 2 includes a data acquisition unit 21, a terminal control unit 22, and a terminal communication module 23.

データ取得部21は、端末機器2から基地局4へ伝達される各種データを取得する。データ取得部21は、所定物理量の検出等を行う各種センサであってよい。データ取得部21で取得されるデータは、各種センサの検出値等であってよい。データ取得部21は、端末制御部22と接続され、取得されたデータを端末制御部22へ出力する。   The data acquisition unit 21 acquires various data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4. The data acquisition unit 21 may be various sensors that detect a predetermined physical quantity and the like. The data acquired by the data acquisition unit 21 may be detection values of various sensors. The data acquisition unit 21 is connected to the terminal control unit 22 and outputs the acquired data to the terminal control unit 22.

端末制御部22は、プロセッサを含み、端末機器2の各構成要素を統括的に制御して、端末機器2の各種機能を実現するための制御処理を実行する。端末制御部22は、データ取得部21から出力されたデータを受け取る。端末制御部22は、受け取られたデータを端末通信モジュール23へ送信する。   The terminal control unit 22 includes a processor, controls the components of the terminal device 2 in an integrated manner, and executes control processing for implementing various functions of the terminal device 2. The terminal control unit 22 receives the data output from the data acquisition unit 21. The terminal control unit 22 transmits the received data to the terminal communication module 23.

端末通信モジュール23は、端末機器2に設けられた無線通信モジュールである。端末通信モジュール23は、端末機器2と中継機器3との間で無線通信を行うための通信モジュールである。   The terminal communication module 23 is a wireless communication module provided in the terminal device 2. The terminal communication module 23 is a communication module for performing wireless communication between the terminal device 2 and the relay device 3.

端末通信モジュール23は、図2に示されるように、端末制御部22に接続され、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータを端末制御部22から受信するIF(interface)回路部24を備える。また、端末通信モジュール23は、アンテナを含み、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータを送信する無線通信回路部25を備える。更に、端末通信モジュール23は、制御部27が各種処理を実行するために必要な各種プログラム等が記憶された記憶部26を備える。更に、端末通信モジュール23は、端末通信モジュール23の各構成要素を統括的に制御する制御部27を備える。   As shown in FIG. 2, the terminal communication module 23 is connected to the terminal control unit 22 and includes an IF (interface) circuit unit 24 that receives data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 from the terminal control unit 22. Prepare. The terminal communication module 23 includes a wireless communication circuit unit 25 that includes an antenna and transmits data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4. Further, the terminal communication module 23 includes a storage unit 26 in which various programs and the like necessary for the control unit 27 to execute various processes are stored. Further, the terminal communication module 23 includes a control unit 27 that controls each component of the terminal communication module 23 in an integrated manner.

端末制御部22と端末通信モジュール23とのデータ通信は、所定のコマンド体系に基づいて行われる。所定のコマンド体系は、ATコマンド等の、シリアルデータ通信に係る汎用的なコマンド体系であってよい。所定のコマンド体系は、上述のSIGFOX等をはじめとする基地局4の無線通信規格で指定されたコマンド体系であってよい。   Data communication between the terminal control unit 22 and the terminal communication module 23 is performed based on a predetermined command system. The predetermined command system may be a general-purpose command system related to serial data communication, such as an AT command. The predetermined command system may be a command system specified in the wireless communication standard of the base station 4 such as the above-mentioned SIGFOX.

すなわち、端末制御部22は、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータを、所定のコマンド体系に含まれる送信コマンドに付加して、端末通信モジュール23のIF回路部24へ送信する。端末通信モジュール23の制御部27は、IF回路部24が受信したコマンドを解析する。そして、制御部27は、IF回路部24が受信したコマンドが送信コマンドであり、送信コマンドに含まれるデータが基地局4へ伝達するデータであることを判断する。制御部27は、送信コマンドに含まれるデータに、この送信コマンドの種別情報等を付加して無線通信回路部25へ出力し、無線通信回路部25に送信させる。   That is, the terminal control unit 22 adds data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 to a transmission command included in a predetermined command system, and transmits the transmission command to the IF circuit unit 24 of the terminal communication module 23. The control unit 27 of the terminal communication module 23 analyzes the command received by the IF circuit unit 24. Then, the control unit 27 determines that the command received by the IF circuit unit 24 is a transmission command, and that the data included in the transmission command is data to be transmitted to the base station 4. The control unit 27 adds the type information of the transmission command to the data included in the transmission command, outputs the data to the wireless communication circuit unit 25, and causes the wireless communication circuit unit 25 to transmit the data.

この所定のコマンド体系は、端末制御部22と端末通信モジュール23とのデータ通信だけでなく、通信システム1全体で共有されている。すなわち、端末通信モジュール23と中継機器3の後述する通信モジュール31との間、及び、通信モジュール31と基地局4との間においても、この所定のコマンド体系に基づいて無線通信が行われる。言い換えると、端末制御部22と、端末通信モジュール23と、通信モジュール31と、基地局4とは、共通のコマンド体系に基づいてデータ通信を行う。   This predetermined command system is shared by the entire communication system 1 as well as the data communication between the terminal control unit 22 and the terminal communication module 23. That is, wireless communication is performed between the terminal communication module 23 and a communication module 31 of the relay device 3 described later, and between the communication module 31 and the base station 4 based on the predetermined command system. In other words, the terminal control unit 22, the terminal communication module 23, the communication module 31, and the base station 4 perform data communication based on a common command system.

中継機器3は、端末機器2と基地局4との間の無線通信を中継する機器である。中継機器3は、端末機器2及び基地局4とは離れた地点に設置される。
中継機器3は、図2に示されるように、通信モジュール31を備える。
The relay device 3 is a device that relays wireless communication between the terminal device 2 and the base station 4. The relay device 3 is installed at a point away from the terminal device 2 and the base station 4.
The relay device 3 includes a communication module 31 as shown in FIG.

通信モジュール31は、中継機器3に設けられた無線通信モジュールである。通信モジュール31は、端末機器2と中継機器3との間の無線通信、及び、中継機器3と基地局4との間の無線通信を行うための通信モジュールである。
通信モジュール31は、図2に示されるように、IF回路32と、無線通信回路部33と、記憶部34と、制御部35とを備える。
The communication module 31 is a wireless communication module provided in the relay device 3. The communication module 31 is a communication module for performing wireless communication between the terminal device 2 and the relay device 3 and wireless communication between the relay device 3 and the base station 4.
The communication module 31 includes an IF circuit 32, a wireless communication circuit unit 33, a storage unit 34, and a control unit 35, as shown in FIG.

通信モジュール31は、IF回路部32、無線通信回路部33、記憶部34及び制御部35を備えたSoC(System on a Chip)と、このSoCが搭載されるプリント基板とから構成されてよい。プリント基板には、プリントアンテナが設けられてもよいし、外部アンテナとの接続に用いられるコネクタが設けられてもよい。なお、通信モジュール31は、端末通信モジュール23と略同一のハードウェアで構成される。   The communication module 31 may include an SoC (System on a Chip) including an IF circuit unit 32, a wireless communication circuit unit 33, a storage unit 34, and a control unit 35, and a printed circuit board on which the SoC is mounted. The printed board may be provided with a printed antenna or a connector used for connection with an external antenna. Note that the communication module 31 is configured by substantially the same hardware as the terminal communication module 23.

IF回路部32は、通信モジュール31をその周辺回路と接続させるためのIF回路である。通信モジュール31の周辺回路は、例えば、中継機器3の制御部等である。IF回路部32は、シリアルデータ通信形式に対応したIF回路であってよい。IF回路部32は、例えば、UART(Universal Asynchronous Receiver- Transmitter)形式に対応したIF回路であってよい。   The IF circuit section 32 is an IF circuit for connecting the communication module 31 to its peripheral circuits. The peripheral circuit of the communication module 31 is, for example, a control unit of the relay device 3 or the like. The IF circuit section 32 may be an IF circuit corresponding to a serial data communication format. The IF circuit unit 32 may be, for example, an IF circuit compatible with a UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) format.

無線通信回路部33は、アンテナを含み、端末通信モジュール23から送信されたデータを、予め定められた第1通信プロトコルに準じて受信する。また、無線通信回路部33は、第1通信プロトコルに準じて受信されたデータを、予め定められた第2通信プロトコルに準じて基地局4へ送信する。   The wireless communication circuit section 33 includes an antenna and receives data transmitted from the terminal communication module 23 according to a predetermined first communication protocol. In addition, the wireless communication circuit unit 33 transmits data received according to the first communication protocol to the base station 4 according to a predetermined second communication protocol.

第1通信プロトコルは、端末通信モジュール23と通信モジュール31との間の無線通信における通信プロトコルである。第2通信プロトコルは、通信モジュール31と基地局4との間の無線通信における通信プロトコルである。第1通信プロトコルと第2通信プロトコルとは、互いに異なる通信プロトコルである。   The first communication protocol is a communication protocol in wireless communication between the terminal communication module 23 and the communication module 31. The second communication protocol is a communication protocol in wireless communication between the communication module 31 and the base station 4. The first communication protocol and the second communication protocol are different communication protocols.

端末機器2と基地局4との間の無線通信は通信モジュール31によって中継されることから、端末制御部22及び基地局4から見れば、通信モジュール31と端末通信モジュール23とは一体と見做され得る。このような観点から、本実施形態では、第1通信プロトコルを内部通信プロトコルと表現し、第2通信プロトコルを外部通信プロトコルと表現することもできる。なお、第1通信プロトコル及び第2通信プロトコルの詳細については、図4〜図6を用いて後述する。   Since the wireless communication between the terminal device 2 and the base station 4 is relayed by the communication module 31, the communication module 31 and the terminal communication module 23 are regarded as one from the viewpoint of the terminal control unit 22 and the base station 4. Can be done. From such a viewpoint, in the present embodiment, the first communication protocol can be expressed as an internal communication protocol, and the second communication protocol can be expressed as an external communication protocol. The details of the first communication protocol and the second communication protocol will be described later with reference to FIGS.

記憶部34には、制御部35が各種処理を実行するために必要な各種プログラム及び各種設定情報、並びに、各種処理の結果として一時的に生じたデータ等が記憶される。   The storage unit 34 stores various programs and various setting information necessary for the control unit 35 to execute various processes, data temporarily generated as a result of the various processes, and the like.

特に、記憶部34には、通信モジュール31の通信機能を実現するためのファームウェアが予め記憶されている。このファームウェアは、第1通信プロトコルに準じて実装された無線通信に係るプログラムである第1プロトコルスタックと、第2通信プロトコルに準じて実装された無線通信に係るプログラムである第2プロトコルスタックとを備える。更に、このファームウェアは、周辺回路とのシリアルデータ通信に係るプログラムを備える。更に、このファームウェアは、通信モジュール31を複数の動作モードで動作させるためのプログラムを備える。なお、このファームウェアは、端末通信モジュール23の通信機能を実現するために端末通信モジュール23に組み込まれたファームウェアと略同一である。複数の動作モードの詳細については、図3を用いて後述する。   In particular, in the storage unit 34, firmware for realizing the communication function of the communication module 31 is stored in advance. The firmware includes a first protocol stack, which is a program related to wireless communication implemented according to the first communication protocol, and a second protocol stack, which is a program related to wireless communication implemented according to the second communication protocol. Prepare. Further, the firmware includes a program related to serial data communication with a peripheral circuit. Further, the firmware includes a program for operating the communication module 31 in a plurality of operation modes. This firmware is substantially the same as the firmware incorporated in the terminal communication module 23 to realize the communication function of the terminal communication module 23. Details of the plurality of operation modes will be described later with reference to FIG.

制御部35は、プロセッサを含み、通信モジュール31の各構成要素を統括的に制御して、通信モジュール31の各種機能を実現するための各種処理を実行する。   The control unit 35 includes a processor, controls the components of the communication module 31 as a whole, and executes various processes for implementing various functions of the communication module 31.

特に、制御部35は、端末通信モジュール23と通信モジュール31との間の無線通信を行う際には、記憶部34に記憶された第1プロトコルスタックに基づいて無線通信回路部33の動作を制御する。制御部35は、通信モジュール31と基地局4との間の無線通信を行う際には、記憶部34に記憶された第2プロトコルスタックに基づいて無線通信回路部33の動作を制御する。また、制御部35は、通信モジュール31がその起動時に設定された動作モードで動作するよう、無線通信回路部33及びIF回路部32を含む通信モジュール31の各構成要素を制御する。   In particular, when performing wireless communication between the terminal communication module 23 and the communication module 31, the control unit 35 controls the operation of the wireless communication circuit unit 33 based on the first protocol stack stored in the storage unit 34. I do. When performing wireless communication between the communication module 31 and the base station 4, the control unit 35 controls the operation of the wireless communication circuit unit 33 based on the second protocol stack stored in the storage unit 34. Further, the control unit 35 controls each component of the communication module 31 including the wireless communication circuit unit 33 and the IF circuit unit 32 so that the communication module 31 operates in the operation mode set at the time of activation.

基地局4は、通信システム1のバックエンドであるクラウドサーバ5に接続された無線通信設備である。基地局4は、上述のSIGFOX等の無線通信規格に準じた無線通信設備であってよい。基地局4は、第2通信プロトコルに準じて、通信モジュール31との間で無線通信を行う。基地局4は、通信モジュール31から送信されたデータを受信すると、受信されたデータをクラウドサーバ5に転送して、クラウドサーバ5に収集させる。   The base station 4 is a wireless communication facility connected to a cloud server 5 which is a back end of the communication system 1. The base station 4 may be a wireless communication facility that conforms to the above-described wireless communication standards such as SIGFOX. The base station 4 performs wireless communication with the communication module 31 according to the second communication protocol. When receiving the data transmitted from the communication module 31, the base station 4 transfers the received data to the cloud server 5 and causes the cloud server 5 to collect the data.

[通信モジュールの動作モード]
図3は、通信モジュール31及び端末通信モジュール23の動作モードを説明するための図である。
[Operation mode of communication module]
FIG. 3 is a diagram for explaining operation modes of the communication module 31 and the terminal communication module 23.

上述のように、通信モジュール31は、端末通信モジュール23と略同一のハードウェアで構成される。通信モジュール31の記憶部34に記憶されたファームウェアは、端末通信モジュール23に組み込まれたファームウェアと略同一である。また、通信モジュール31のファームウェアは、通信モジュール31を複数の動作モードで動作可能である。   As described above, the communication module 31 is configured by substantially the same hardware as the terminal communication module 23. The firmware stored in the storage unit 34 of the communication module 31 is substantially the same as the firmware incorporated in the terminal communication module 23. The firmware of the communication module 31 can operate the communication module 31 in a plurality of operation modes.

すなわち、通信モジュール31と端末通信モジュール23とは、共通のハードウェア及びファームウェアで構成されるものの、複数の動作モードで動作可能に構成される。複数の動作モードは、第1〜第4動作モードを含む。   That is, although the communication module 31 and the terminal communication module 23 are configured by common hardware and firmware, they are configured to be operable in a plurality of operation modes. The plurality of operation modes include first to fourth operation modes.

第1動作モードは、端末機器2に設けられる通信モジュールの通信機能を実現するための動作モードである。具体的には、第1動作モードは、端末機器2の端末制御部22との間でシリアルデータ通信を行い、中継機器3の通信モジュール31との間で第1通信プロトコルに準じて無線通信を行う動作モードである。すなわち、第1動作モードは、端末制御部22から送信されたデータを受信し、受信されたデータを第1通信プロトコルに準じて送信する動作モードである。   The first operation mode is an operation mode for realizing the communication function of the communication module provided in the terminal device 2. Specifically, the first operation mode performs serial data communication with the terminal control unit 22 of the terminal device 2 and performs wireless communication with the communication module 31 of the relay device 3 according to the first communication protocol. This is the operation mode to be performed. That is, the first operation mode is an operation mode in which data transmitted from the terminal control unit 22 is received and the received data is transmitted according to the first communication protocol.

第2動作モードは、中継機器3に設けられる通信モジュールの通信機能を実現するための動作モードである。具体的には、第2動作モードは、端末機器2の端末通信モジュール23との間で第1通信プロトコルに準じて無線通信を行い、基地局4との間で第2通信プロトコルに準じて無線通信を行う動作モードである。すなわち、第2動作モードは、端末通信モジュール23から送信されたデータを第1通信プロトコルに準じて受信し、受信されたデータを第2通信プロトコルに準じて基地局4へ送信する動作モードである。   The second operation mode is an operation mode for realizing the communication function of the communication module provided in the relay device 3. Specifically, the second operation mode performs wireless communication with the terminal communication module 23 of the terminal device 2 according to the first communication protocol, and performs wireless communication with the base station 4 according to the second communication protocol. This is an operation mode for performing communication. That is, the second operation mode is an operation mode in which data transmitted from the terminal communication module 23 is received according to the first communication protocol, and the received data is transmitted to the base station 4 according to the second communication protocol. .

第3動作モードは、端末機器2に設けられる通信モジュールであって、中継機器3を介さずに直接、基地局4との間で無線通信を行う通信モジュールの動作モードである。具体的には、第3動作モードは、端末機器2の端末制御部22との間でシリアルデータ通信を行い、基地局4との間で第2通信プロトコルに準じて無線通信を行う動作モードである。すなわち、第3動作モードは、端末制御部22から送信されたデータを受信し、受信されたデータを第2通信プロトコルに準じて基地局4へ送信する動作モードである。   The third operation mode is an operation mode of a communication module provided in the terminal device 2 and performing wireless communication directly with the base station 4 without going through the relay device 3. Specifically, the third operation mode is an operation mode in which serial data communication is performed with the terminal control unit 22 of the terminal device 2 and wireless communication is performed with the base station 4 according to the second communication protocol. is there. That is, the third operation mode is an operation mode in which data transmitted from the terminal control unit 22 is received, and the received data is transmitted to the base station 4 according to the second communication protocol.

第4動作モードは、中継機器3と基地局4との間の無線通信を更に中継する中継装置に設けられる通信モジュールの動作モードである。具体的には、第4動作モードは、中継機器3の通信モジュール31との間で第2通信プロトコルに準じて無線通信を行い、基地局4との間で第2通信プロトコルに準じて無線通信を行う動作モードである。すなわち、第4動作モードは、通信モジュール31から送信されたデータを第2通信プロトコルに準じて受信し、受信されたデータを第2通信プロトコルに準じて基地局4へ送信する動作モードである。   The fourth operation mode is an operation mode of a communication module provided in a relay device that further relays wireless communication between the relay device 3 and the base station 4. Specifically, in the fourth operation mode, wireless communication is performed with the communication module 31 of the relay device 3 according to the second communication protocol, and wireless communication with the base station 4 is performed according to the second communication protocol. This is an operation mode in which That is, the fourth operation mode is an operation mode in which data transmitted from the communication module 31 is received according to the second communication protocol, and the received data is transmitted to the base station 4 according to the second communication protocol.

通信モジュール31及び端末通信モジュール23のそれぞれは、電源投入時又はハードウェアリセット時等の起動時に、データ入出力ポートがどのような状態であるかに応じて、第1〜第4動作モードの何れかが設定される。そして、通信モジュール31及び端末通信モジュール23のそれぞれは、設定された動作モードに応じて、通信モジュール31又は端末通信モジュール23として動作するかが決定される。具体的には、通信モジュール31及び端末通信モジュール23のそれぞれは、第1動作モードが設定されると端末通信モジュール23として動作することが決定され、第2動作モードが設定されると通信モジュール31として動作することが決定される。   Each of the communication module 31 and the terminal communication module 23 is configured to perform any one of the first to fourth operation modes according to the state of the data input / output port when the power is turned on or when the hardware is reset. Is set. Then, it is determined whether each of the communication module 31 and the terminal communication module 23 operates as the communication module 31 or the terminal communication module 23 according to the set operation mode. Specifically, each of the communication module 31 and the terminal communication module 23 is determined to operate as the terminal communication module 23 when the first operation mode is set, and the communication module 31 is set when the second operation mode is set. It is determined to operate as.

このように、通信モジュール31及び端末通信モジュール23は、共通のハードウェア及びファームウェアで構成されるものの、起動時に設定された動作モードに応じて、異なる通信機能を実現するように動作することができる。   As described above, the communication module 31 and the terminal communication module 23 are configured with common hardware and firmware, but can operate to realize different communication functions according to the operation mode set at the time of startup. .

[第1通信プロトコル及び第2通信プロトコル]
上述のように、第1通信プロトコルは、端末通信モジュール23と通信モジュール31との間の無線通信における通信プロトコルである。第2通信プロトコルは、通信モジュール31と基地局4との間の無線通信における通信プロトコルである。第1通信プロトコルと第2通信プロトコルとは、上述の所定の周波数帯域の電波を用いることが指定されており、互いに略同一の周波数帯域が用いられる。しかし、第1通信プロトコルと第2通信プロトコルとは、それぞれで異なる通信フォーマット及び通信チャネルが少なくとも用いられる。
[First Communication Protocol and Second Communication Protocol]
As described above, the first communication protocol is a communication protocol in wireless communication between the terminal communication module 23 and the communication module 31. The second communication protocol is a communication protocol in wireless communication between the communication module 31 and the base station 4. The first communication protocol and the second communication protocol are specified to use radio waves in the above-mentioned predetermined frequency band, and substantially the same frequency band is used. However, the first communication protocol and the second communication protocol use at least different communication formats and communication channels.

第1通信プロトコルは、端末通信モジュール23と通信モジュール31との間で予め定められた特定の通信フォーマット及び特定の通信チャネルを用いて、無線通信を行う通信プロトコルである。一方、第2通信プロトコルは、第1通信プロトコルの特定の通信フォーマットとは異なり、チャネルホッピングにより定められた通信チャネルを用いて、無線通信を行う通信プロトコルである。   The first communication protocol is a communication protocol that performs wireless communication between the terminal communication module 23 and the communication module 31 using a predetermined specific communication format and a specific communication channel. On the other hand, unlike the specific communication format of the first communication protocol, the second communication protocol is a communication protocol that performs wireless communication using a communication channel determined by channel hopping.

図4は、第1通信プロトコルで用いられる通信フォーマットを説明するための図である。図4(a)は、第1通信プロトコルの物理層で定義されたフレームの構造を示す。図4(b)は、図4(a)に示されたアプリケーションデータの構成を示す。   FIG. 4 is a diagram for explaining a communication format used in the first communication protocol. FIG. 4A shows a frame structure defined in the physical layer of the first communication protocol. FIG. 4B shows the configuration of the application data shown in FIG.

第1通信プロトコルでは、端末通信モジュール23から通信モジュール31への送信時と、通信モジュール31から端末通信モジュール23への送信時とにおいて、略同一構造のフレームが用いられる。そして、端末通信モジュール23からの送信時と通信モジュール31からの送信時の両方において、図4(b)に示された「データ」のフィールドには、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータが格納される。すなわち、通信モジュール31は、端末通信モジュール23から送信されたデータの受信に応答する時には、受信されたデータを端末通信モジュール23へ返信する。   In the first communication protocol, frames having substantially the same structure are used when transmitting from the terminal communication module 23 to the communication module 31 and when transmitting from the communication module 31 to the terminal communication module 23. Then, in both the transmission from the terminal communication module 23 and the transmission from the communication module 31, the “data” field shown in FIG. 4B is transmitted from the terminal device 2 to the base station 4. Data is stored. That is, when responding to the reception of the data transmitted from the terminal communication module 23, the communication module 31 returns the received data to the terminal communication module 23.

また、第1通信プロトコルでは、端末通信モジュール23からの送信時と通信モジュール31からの送信時の両方において、図4(b)に示された「コマンド種別」のフィールドには、上述の送信コマンドの種別情報が格納される。すなわち、通信モジュール31は、端末通信モジュール23から送信されたデータの受信に応答する時には、受信されたコマンドの種別情報を端末通信モジュール23へ返信する。   In the first communication protocol, the “command type” field shown in FIG. 4B includes the transmission command described above in both the transmission from the terminal communication module 23 and the transmission from the communication module 31. Is stored. That is, when responding to the reception of the data transmitted from the terminal communication module 23, the communication module 31 returns the type information of the received command to the terminal communication module 23.

また、第1通信プロトコルで用いられる通信フォーマットは、図4(a)及び図4(b)に示されるように、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータに対して、所定の固定値及び所定の変動値が付加されたフレームの構造を有する通信フォーマットである。   The communication format used in the first communication protocol is, as shown in FIGS. 4A and 4B, a predetermined fixed value for data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4. And a communication format having a frame structure to which predetermined fluctuation values are added.

具体的には、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータに付加される所定の固定値とは、図4(b)に示された「送信元アドレス」及び「宛先アドレス」のフィールドに格納される情報が該当する。   Specifically, the predetermined fixed value added to the data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 is set in the “source address” and “destination address” fields shown in FIG. The information to be stored corresponds.

端末通信モジュール23から通信モジュール31への送信時、「送信元アドレス」のフィールドには、端末通信モジュール23のMAC(Media Access Control address)アドレスの下位32ビットが格納されてよい。端末通信モジュール23のMACアドレスは、端末通信モジュール23に対して一意に決定された情報である。「宛先アドレス」のフィールドには、端末通信モジュール23から通信モジュール31への送信がユニキャスト方式であれば、通信モジュール31のMACアドレスの下位32ビットが格納されてよい。通信モジュール31のMACアドレスは、通信モジュール31に対して一意に決定された情報である。或いは、「宛先アドレス」のフィールドには、端末通信モジュール23から通信モジュール31への送信がブロードキャスト方式であれば、予め一意に決定された値が格納されてよい。   At the time of transmission from the terminal communication module 23 to the communication module 31, the lower 32 bits of the MAC (Media Access Control address) address of the terminal communication module 23 may be stored in the "source address" field. The MAC address of the terminal communication module 23 is information uniquely determined for the terminal communication module 23. If the transmission from the terminal communication module 23 to the communication module 31 is a unicast method, the lower 32 bits of the MAC address of the communication module 31 may be stored in the “destination address” field. The MAC address of the communication module 31 is information uniquely determined for the communication module 31. Alternatively, a value uniquely determined in advance may be stored in the “destination address” field if the transmission from the terminal communication module 23 to the communication module 31 is a broadcast method.

通信モジュール31から端末通信モジュール23への送信時、「送信元アドレス」のフィールドには、通信モジュール31のMACアドレスの下位32ビットが格納されてよい。「宛先アドレス」のフィールドには、応答する先の端末通信モジュール23におけるMACアドレスの下位32ビットが格納されてよい。   When transmitting from the communication module 31 to the terminal communication module 23, the lower 32 bits of the MAC address of the communication module 31 may be stored in the “source address” field. The “destination address” field may store the lower 32 bits of the MAC address in the terminal communication module 23 to which the response is sent.

このように、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータに付加される所定の固定値は、端末通信モジュール23に対して一意に決定された情報と、通信モジュール31に対して一意に決定された情報とを含む。   As described above, the predetermined fixed value added to the data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 is information uniquely determined for the terminal communication module 23 and uniquely determined for the communication module 31. Information.

また、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータに付加される所定の変動値とは、図4(b)に示された「シーケンス番号」のフィールドに格納される情報が該当する。「シーケンス番号」のフィールドには、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータが端末通信モジュール23又は通信モジュール31から送信される毎に順次変動するシーケンス番号が格納されてよい。   Further, the predetermined fluctuation value added to the data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 corresponds to information stored in a “sequence number” field shown in FIG. 4B. The “sequence number” field may store a sequence number that sequentially changes each time data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 is transmitted from the terminal communication module 23 or the communication module 31.

通信システム1では、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータは、パケット単位で、端末通信モジュール23から通信モジュール31へ送信され、通信モジュール31から基地局4へ送信される。すなわち、本実施形態において、パケットとは、端末通信モジュール23と通信モジュール31との間で行われる1回の無線通信、又は、通信モジュール31と基地局4との間で行われる1回の無線通信において送信されるデータの単位である。言い換えると、パケットは、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータの送信単位である。シーケンス番号は、このパケットが送信元から送信される毎にインクリメントされる番号であってよい。   In the communication system 1, data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 is transmitted from the terminal communication module 23 to the communication module 31 and transmitted from the communication module 31 to the base station 4 in packet units. That is, in the present embodiment, a packet is one wireless communication performed between the terminal communication module 23 and the communication module 31 or one wireless communication performed between the communication module 31 and the base station 4. It is a unit of data transmitted in communication. In other words, the packet is a transmission unit of data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4. The sequence number may be a number that is incremented each time this packet is transmitted from the transmission source.

このように、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータに付加される所定の変動値は、当該データが端末通信モジュール23又は通信モジュール31において送信される毎に順次変動するシーケンス番号を含む。   As described above, the predetermined fluctuation value added to the data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 includes a sequence number that fluctuates sequentially each time the data is transmitted in the terminal communication module 23 or the communication module 31. .

一方、第2通信プロトコルで用いられる通信フォーマットは、上述のSIGFOX等をはじめとする基地局4の無線通信規格で指定された通信フォーマットである。第2通信プロトコルにおいて用いられるフレームには、端末通信モジュール23及び通信モジュール31に対して一意に決定された上述の情報は、含まれない。また、第2通信プロトコルにおいて用いられるフレームには、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータが通信モジュール31において送信される毎に順次変動する上述のシーケンス番号は、含まれない。   On the other hand, the communication format used in the second communication protocol is a communication format specified by the wireless communication standard of the base station 4 such as the above-mentioned SIGFOX. The above-described information uniquely determined for the terminal communication module 23 and the communication module 31 is not included in the frame used in the second communication protocol. Also, the frame used in the second communication protocol does not include the above-described sequence number that sequentially changes each time data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 is transmitted in the communication module 31.

図5は、第1通信プロトコルで用いられる通信チャネルを説明するための図である。図6は、第2通信プロトコルで用いられる通信チャネルを説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining a communication channel used in the first communication protocol. FIG. 6 is a diagram for explaining a communication channel used in the second communication protocol.

図5及び図6において、横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示す。図5及び図6において、白色の四角はパケットを示し、紙面の左右方向に延びる灰色の四角は、通信チャネルを示す。また、図5は、端末通信モジュール23から通信モジュール31(中継機器3)への送信時に用いられる通信チャネルを模式的に示す。図6は、通信モジュール31から基地局4への送信時に用いられる通信チャネルを模式的に示す。   5 and 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents frequency. 5 and 6, a white square indicates a packet, and a gray square extending in the left-right direction of the drawing indicates a communication channel. FIG. 5 schematically shows a communication channel used for transmission from the terminal communication module 23 to the communication module 31 (relay device 3). FIG. 6 schematically shows a communication channel used at the time of transmission from the communication module 31 to the base station 4.

第1通信プロトコルでは、図5に示されるように、予め定められた特定の通信チャネルが用いられる。この特定の通信チャネルは、上述の所定の周波数帯域に含まれる所定の周波数により特定された通信チャネルである。また、第1通信プロトコルでは、端末通信モジュール23から通信モジュール31への送信時と、通信モジュール31から端末通信モジュール23への送信時との両方において、この特定の通信チャネルが用いられる。すなわち、端末通信モジュール23は、通信モジュール31へデータ(パケット)を送信する時には、この特定の通信チャネルを用いて送信する。そして、通信モジュール31においても、端末通信モジュール23から送信されたデータ(パケット)の受信に応答する時には、この特定の通信チャネルを用いて送信する。   In the first communication protocol, as shown in FIG. 5, a predetermined specific communication channel is used. This specific communication channel is a communication channel specified by a predetermined frequency included in the above-described predetermined frequency band. In the first communication protocol, the specific communication channel is used both when transmitting from the terminal communication module 23 to the communication module 31 and when transmitting from the communication module 31 to the terminal communication module 23. That is, when transmitting data (packet) to the communication module 31, the terminal communication module 23 transmits using the specific communication channel. Then, also in the communication module 31, when responding to the reception of the data (packet) transmitted from the terminal communication module 23, the transmission is performed using this specific communication channel.

一方、第2通信プロトコルで用いられる通信チャネルは、上述のSIGFOX等をはじめとする基地局4の無線通信規格で指定された通信チャネルであってよい。すなわち、第2通信プロトコルでは、図6に示されるように、第1通信プロトコルとは異なり、チャネルホッピングにより定められた通信チャネルが用いられる。チャネルホッピングにより定められた通信チャネルは、上述の所定の周波数帯域に含まれる複数の周波数の中からランダムに選択された複数の周波数によって定められる複数の通信チャネルである。   On the other hand, the communication channel used in the second communication protocol may be a communication channel specified by the wireless communication standard of the base station 4 such as the above-mentioned SIGFOX. That is, in the second communication protocol, as shown in FIG. 6, unlike the first communication protocol, a communication channel determined by channel hopping is used. The communication channel defined by the channel hopping is a plurality of communication channels defined by a plurality of frequencies randomly selected from a plurality of frequencies included in the above-described predetermined frequency band.

第2通信プロトコルでは、通信モジュール31から基地局4への送信時、チャネルホッピングによりランダムに選択された複数の通信チャネルに、略同一のデータ(パケット)を、一送信周期内で連続して載せることにより、データ(パケット)が送信される。この時、基地局4は、通信モジュール31と同期して受信に用いる通信チャネルを切り替えなくてよい。基地局4は、所定の周波数帯域に含まれる全ての通信チャネルを、受信に用いる通信チャネルに設定してもよい。それにより、第2通信プロトコルでは、通信モジュール31から任意のタイミングでデータ(パケット)が送信されても、このデータ(パケット)は基地局4で適切に受信される。   In the second communication protocol, at the time of transmission from the communication module 31 to the base station 4, substantially the same data (packet) is continuously loaded within a transmission cycle on a plurality of communication channels randomly selected by channel hopping. As a result, data (packet) is transmitted. At this time, the base station 4 does not need to switch the communication channel used for reception in synchronization with the communication module 31. The base station 4 may set all communication channels included in the predetermined frequency band as communication channels used for reception. Thus, in the second communication protocol, even when data (packet) is transmitted from the communication module 31 at an arbitrary timing, the data (packet) is appropriately received by the base station 4.

なお、第2通信プロトコルでは、基地局4から通信モジュール31への送信時に用いられる通信チャネルは、通信モジュール31から基地局4への送信時と同様に、チャネルホッピングにより定められた通信チャネルである必要はない。第2通信プロトコルでは、基地局4から通信モジュール31への送信時に用いられる通信チャネルは、基地局4との間で予め定められた通信チャネルであってもよい。すなわち、基地局4は、通信モジュール31から送信されたデータ(パケット)の受信に応答する時には、受信した通信チャネルをそのまま用いて送信してもよいし、予め定められた別の通信チャネルを用いて送信してもよい。   In the second communication protocol, the communication channel used when transmitting from the base station 4 to the communication module 31 is a communication channel determined by channel hopping, similarly to when transmitting from the communication module 31 to the base station 4. No need. In the second communication protocol, a communication channel used for transmission from the base station 4 to the communication module 31 may be a communication channel predetermined with the base station 4. That is, when responding to the reception of the data (packet) transmitted from the communication module 31, the base station 4 may transmit using the received communication channel as it is, or may use another predetermined communication channel. May be transmitted.

[データ通信処理]
図7は、通信システム1で行われるデータ通信処理の流れを示す図である。
[Data communication processing]
FIG. 7 is a diagram illustrating a flow of the data communication process performed in the communication system 1.

上述のように、通信システム1では、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータは、パケット単位で、端末通信モジュール23から通信モジュール31へ送信され、通信モジュール31から基地局4へ送信される。本実施形態では、端末通信モジュール23から通信モジュール31へ送信されるパケット、又は、通信モジュール31から基地局4へ送信されるパケットを、単に「送信パケット」とも称する。同様に、本実施形態では、送信パケットの受信に応答するために、通信モジュール31から端末通信モジュール23へ送信されるパケット、又は、基地局4から通信モジュール31へ送信されるパケットを、単に「応答パケット」とも称する。   As described above, in the communication system 1, data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 is transmitted from the terminal communication module 23 to the communication module 31 and transmitted from the communication module 31 to the base station 4 in packet units. You. In the present embodiment, a packet transmitted from the terminal communication module 23 to the communication module 31 or a packet transmitted from the communication module 31 to the base station 4 is simply referred to as a “transmission packet”. Similarly, in the present embodiment, in order to respond to the reception of the transmission packet, a packet transmitted from the communication module 31 to the terminal communication module 23 or a packet transmitted from the base station 4 to the communication module 31 is simply referred to as “ Also called a "response packet."

ステップ701において、通信モジュール31は、端末通信モジュール23からの送信パケットを受信できるよう、予め第1プロトコルスタックに設定する。そして、通信モジュール31は、起動時から一定時間が経過すると、端末通信モジュール23からの送信パケットを受信するまでスリープ状態となって待機する。なお、端末通信モジュール23においても、起動時から一定時間が経過すると、端末制御部22からの送信コマンドを受信するまでスリープ状態となって待機する。それにより、通信モジュール31及び端末通信モジュール23は、消費電力を低減することができ、通信システム1の低コスト化及び長寿命化を図ることができる。   In step 701, the communication module 31 sets the first protocol stack in advance so that a transmission packet from the terminal communication module 23 can be received. Then, when a certain time has elapsed from the start, the communication module 31 enters a sleep state and waits until a transmission packet from the terminal communication module 23 is received. It should be noted that the terminal communication module 23 also enters a sleep state and waits until a transmission command from the terminal control unit 22 is received after a predetermined time has elapsed from the start. Thereby, the power consumption of the communication module 31 and the terminal communication module 23 can be reduced, and the cost and the life of the communication system 1 can be reduced.

ステップ702において、端末制御部22は、データ取得部21から出力されたデータを受け取ると、受け取られたデータを含む送信コマンドを作成する。   In step 702, upon receiving the data output from the data acquisition unit 21, the terminal control unit 22 creates a transmission command including the received data.

ステップ703において、端末制御部22は、作成された送信コマンドを端末通信モジュール23へ送信する。   In step 703, the terminal control unit 22 transmits the created transmission command to the terminal communication module 23.

ステップ704において、端末通信モジュール23は、端末制御部22から送信されたコマンドを受信すると、受信されたコマンドを解析する。そして、端末通信モジュール23は、受信されたコマンドが送信コマンドであると判断すると、第1通信プロトコルで用いられる特定の通信フォーマットにて送信パケットを作成する。   In step 704, upon receiving the command transmitted from the terminal control unit 22, the terminal communication module 23 analyzes the received command. Then, when determining that the received command is a transmission command, the terminal communication module 23 creates a transmission packet in a specific communication format used in the first communication protocol.

ステップ705において、端末通信モジュール23は、作成された送信パケットを、第1通信プロトコルで用いられる特定の通信チャネルにて通信モジュール31へ送信する。   In step 705, the terminal communication module 23 transmits the created transmission packet to the communication module 31 through a specific communication channel used in the first communication protocol.

ステップ706において、通信モジュール31は、端末通信モジュール23からの送信パケットを受信すると、第1通信プロトコルで用いられる特定の通信フォーマットにて応答パケットを作成する。応答パケットは、図4(a)及び図4(b)を用いて上述したように、送信パケットと同様に、端末通信モジュール23からの送信パケットに含まれるデータ、コマンドの種別情報、並びに、所定の固定値及び変動値等から構成される。   In step 706, upon receiving the transmission packet from the terminal communication module 23, the communication module 31 creates a response packet in a specific communication format used in the first communication protocol. As described above with reference to FIGS. 4A and 4B, the response packet includes data included in the transmission packet from the terminal communication module 23, command type information, and a predetermined Is composed of a fixed value, a variable value, and the like.

ステップ707において、通信モジュール31は、作成された応答パケットを、第1通信プロトコルで用いられる特定の通信チャネルにて端末通信モジュール23へ送信する。   In step 707, the communication module 31 transmits the created response packet to the terminal communication module 23 through a specific communication channel used in the first communication protocol.

ステップ708において、端末通信モジュール23は、通信モジュール31からの応答パケットを受信すると、受信された応答パケットを解析する。具体的には、端末通信モジュール23は、ステップ705で送信された送信パケットと、ステップ708で受信された応答パケットとを比較する。そして、端末通信モジュール23は、両者のパケットに含まれるデータ、コマンドの種別情報、並びに、所定の固定値及び変動値等が、一致又は所定の対応関係にない場合、送信パケットが正常に通信モジュール31へ送信されなかったと判断する。この場合、端末通信モジュール23は、リトライ処理として送信パケットの再送又は再作成を行う。一方、端末通信モジュール23は、両者のパケットに含まれるデータ、コマンドの種別情報、並びに、所定の固定値及び変動値等が、一致又は所定の対応関係にある場合、送信パケットが正常に通信モジュール31へ送信されたと判断する。   In step 708, upon receiving the response packet from the communication module 31, the terminal communication module 23 analyzes the received response packet. Specifically, the terminal communication module 23 compares the transmission packet transmitted in step 705 with the response packet received in step 708. If the data included in both packets, the command type information, and the predetermined fixed value and the variable value do not match or have a predetermined correspondence relationship, the terminal communication module 23 determines that the transmission packet It is determined that the data has not been transmitted to S.31. In this case, the terminal communication module 23 retransmits or recreates the transmission packet as a retry process. On the other hand, if the data included in both packets, the command type information, and the predetermined fixed value and the variable value match or have a predetermined correspondence relationship, the terminal communication module 23 determines that the transmission packet is normally transmitted to the communication module. 31 is determined to have been transmitted.

ステップ709において、端末通信モジュール23は、送信パケットが正常に送信されたと判断すると、端末制御部22へACK(acknowledgment)応答を送信する。   In step 709, when the terminal communication module 23 determines that the transmission packet has been transmitted normally, it transmits an ACK (acknowledgment) response to the terminal control unit 22.

ステップ710において、端末制御部22は、端末通信モジュール23からのACK応答を受信すると、送信パケットが正常に通信モジュール31へ送信できた判断する。   In step 710, upon receiving the ACK response from the terminal communication module 23, the terminal control unit 22 determines that the transmission packet has been successfully transmitted to the communication module 31.

ステップ711において、通信モジュール31は、プロトコルスタックの設定を、第1プロトコルスタックから第2プロトコルスタックに切り替える。具体的には、通信モジュール31は、ステップ707で行われた応答パケットの送信が完了した後に、第2プロトコルスタックに切り替える。   In step 711, the communication module 31 switches the setting of the protocol stack from the first protocol stack to the second protocol stack. Specifically, the communication module 31 switches to the second protocol stack after the transmission of the response packet performed in step 707 is completed.

ステップ712において、通信モジュール31は、第2通信プロトコルの通信フォーマットにて送信パケットを作成する。すなわち、通信モジュール31は、基地局4との無線通信用として予め定められた通信フォーマットにて送信パケットを作成する。   In step 712, the communication module 31 creates a transmission packet in the communication format of the second communication protocol. That is, the communication module 31 creates a transmission packet in a predetermined communication format for wireless communication with the base station 4.

ステップ713において、通信モジュール31は、作成された送信パケットを、第2通信プロトコルの通信チャネルにて基地局4へ送信する。すなわち、通信モジュール31は、チャネルホッピングにより定められた通信チャネルにて基地局4へ送信する。具体的には、通信モジュール31は、チャネルホッピングにより定められた複数の通信チャネルに略同一の送信パケットを連続して載せることによって、基地局4へ送信する。   In step 713, the communication module 31 transmits the created transmission packet to the base station 4 through the communication channel of the second communication protocol. That is, the communication module 31 transmits to the base station 4 on a communication channel determined by channel hopping. Specifically, the communication module 31 transmits substantially the same transmission packet to a plurality of communication channels determined by channel hopping continuously, thereby transmitting the transmission packet to the base station 4.

ステップ714において、通信モジュール31は、プロトコルスタックの設定を、第2プロトコルスタックから第1プロトコルスタックに切り替える。具体的には、通信モジュール31は、ステップ713で行われた送信パケットの送信が完了した後に、第1プロトコルスタックに切り替える。そして、通信モジュール31は、端末通信モジュール23からの送信パケットを受信するまで、スリープ状態で待機する。   In step 714, the communication module 31 switches the setting of the protocol stack from the second protocol stack to the first protocol stack. Specifically, the communication module 31 switches to the first protocol stack after the transmission of the transmission packet performed in step 713 is completed. Then, the communication module 31 waits in the sleep state until receiving the transmission packet from the terminal communication module 23.

ステップ715において、基地局4は、通信モジュール31からの送信パケットを受信すると、クラウドサーバ5へ転送して、クラウドサーバ5に収集させる。クラウドサーバ5は、重複する送信パケットを判別する機能を有し、略同一の送信パケットが複数送信されても、不必要な送信パケットを削除することができる。   In step 715, upon receiving the transmission packet from the communication module 31, the base station 4 transfers the packet to the cloud server 5 and causes the cloud server 5 to collect the packet. The cloud server 5 has a function of determining duplicate transmission packets, and can delete unnecessary transmission packets even when a plurality of substantially the same transmission packets are transmitted.

ステップ716及びステップ717において、端末制御部22は、ステップ702及びステップ703と同様の処理を行って、端末通信モジュール23へ送信コマンドを送信する。   In steps 716 and 717, the terminal control unit 22 performs the same processing as in steps 702 and 703, and transmits a transmission command to the terminal communication module 23.

ステップ718及びステップ719において、端末通信モジュール23は、ステップ704及びステップ705と同様の処理を行って、通信モジュール31へ送信パケットを送信する。この時、通信モジュール31が送信パケットを基地局4へ送信中である場合には、ステップ719で端末通信モジュール23から送信された送信パケットは、通信モジュール31で受信されない。この場合、通信モジュール31からの応答パケットも端末通信モジュール23へ送信されない。それにより、端末通信モジュール23は、送信パケットが正常に通信モジュール31へ送信されたと判断できないため、端末制御部22へACK応答を送信しない。   In steps 718 and 719, the terminal communication module 23 performs the same processing as in steps 704 and 705, and transmits a transmission packet to the communication module 31. At this time, if the communication module 31 is transmitting the transmission packet to the base station 4, the transmission packet transmitted from the terminal communication module 23 in step 719 is not received by the communication module 31. In this case, the response packet from the communication module 31 is not transmitted to the terminal communication module 23 either. Accordingly, the terminal communication module 23 cannot determine that the transmission packet has been normally transmitted to the communication module 31, and does not transmit an ACK response to the terminal control unit 22.

ステップ720において、端末制御部22は、ステップ716から所定時間経過してもACK応答を受信していないことを確認する。   In step 720, the terminal control unit 22 confirms that an ACK response has not been received even after a predetermined time has elapsed from step 716.

ステップ721において、端末制御部22は、送信パケットが正常に通信モジュール31へ送信できなかった判断する。   In step 721, the terminal control unit 22 determines that the transmission packet has not been successfully transmitted to the communication module 31.

ステップ722において、端末制御部22は、ステップ716のリトライ処理として送信コマンドの再送又は再作成を行う。   In step 722, the terminal control unit 22 retransmits or re-creates the transmission command as the retry processing in step 716.

このように、通信モジュール31は、第1プロトコルスタックと第2プロトコルスタックとを切り替えることによって、端末通信モジュール23との間で行われる無線通信と、基地局4との間で行われる無線通信とを切り替えることができる。それにより、通信モジュール31は、端末機器2と基地局4との間の無線通信を中継することができる。   As described above, the communication module 31 switches between the first protocol stack and the second protocol stack, thereby performing the wireless communication performed with the terminal communication module 23 and the wireless communication performed with the base station 4. Can be switched. Thereby, the communication module 31 can relay the wireless communication between the terminal device 2 and the base station 4.

[作用効果]
以上のように、本実施形態に係る通信システム1において、端末通信モジュール23は、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータを含む送信パケットを、第1通信プロトコルに準じて通信モジュール31へ送信する。通信モジュール31は、端末通信モジュール23から送信された送信パケットを、第1通信プロトコルに準じて受信し、第1通信プロトコルとは異なる第2通信プロトコルに準じて基地局4へ送信する。
[Effects]
As described above, in the communication system 1 according to the present embodiment, the terminal communication module 23 transmits a transmission packet including data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 to the communication module 31 according to the first communication protocol. Send. The communication module 31 receives the transmission packet transmitted from the terminal communication module 23 according to the first communication protocol, and transmits the packet to the base station 4 according to a second communication protocol different from the first communication protocol.

第1通信プロトコル及び第2通信プロトコルは、それぞれで用いられる電波の周波数帯域が、上述の所定の周波数帯域であって略同一である。そして、この所定の周波数帯域は、上述のSIGFOX等をはじめとする基地局4の無線通信規格で指定された周波数帯域である。このため、通信モジュール31は、端末制御部22及び基地局4に対して中継機能の有無を意識させず、端末通信モジュール23と一体と見做されるように、端末機器2と基地局4との無線通信を中継することができる。それにより、通信モジュール31は、電波の受信環境が良好でない場所に端末機器2が設置される場合に、端末機器2及び基地局4を設計変更しなくても、端末機器2で取得されたデータを確実に基地局4へ伝達することができる。よって、本実施形態に係る通信モジュール31は、通信システム1における無線通信の中継機能を簡易な構成で実現し、通信システム1の通信信頼性を向上させることができる。   In the first communication protocol and the second communication protocol, the frequency bands of radio waves used in each of the first communication protocol and the second communication protocol are the same as the above-described predetermined frequency band. The predetermined frequency band is a frequency band specified by the wireless communication standard of the base station 4 such as the above-mentioned SIGFOX. For this reason, the communication module 31 does not make the terminal control unit 22 and the base station 4 aware of the presence or absence of the relay function, so that the terminal device 2 and the base station 4 can be regarded as integral with the terminal communication module 23. Wireless communication can be relayed. Accordingly, when the terminal device 2 is installed in a place where the radio wave reception environment is not good, the communication module 31 can transmit the data acquired by the terminal device 2 without changing the design of the terminal device 2 and the base station 4. Can be reliably transmitted to the base station 4. Therefore, the communication module 31 according to the present embodiment can realize the relay function of the wireless communication in the communication system 1 with a simple configuration, and can improve the communication reliability of the communication system 1.

特に、本実施形態に係る通信モジュール31は、端末制御部22、端末通信モジュール23及び基地局4と、共通のコマンド体系に基づいてデータの通信を行う。そして、この共通のコマンド体系は、基地局4の無線通信規格で指定されたコマンド体系であってよい。このため、通信モジュール31は、端末機器2及び基地局4の仕様を変更することなく、IoT又はM2M等の技術分野で用いられる無線通信ネットワークシステムに対して容易に導入することができる。よって、本実施形態に係る通信モジュール31は、高い通信信頼性を有する通信システム1をより簡易に実現することができる。   In particular, the communication module 31 according to the present embodiment performs data communication with the terminal control unit 22, the terminal communication module 23, and the base station 4 based on a common command system. The common command system may be a command system specified in the wireless communication standard of the base station 4. For this reason, the communication module 31 can be easily introduced into a wireless communication network system used in a technical field such as IoT or M2M without changing the specifications of the terminal device 2 and the base station 4. Therefore, the communication module 31 according to the present embodiment can more easily realize the communication system 1 having high communication reliability.

更に、本実施形態に係る通信モジュール31は、端末通信モジュール23と略同一のハードウェアで構成されると共に、起動時の設定に応じて、通信モジュール31及び端末通信モジュール23のそれぞれの動作モードで動作可能に構成される。このため、通信モジュール31は、通信システム1で行われる無線通信の中継機能を実現するための専用品として構成されるのではなく、通信システム1で行われる無線通信に不可欠な汎用品として構成され得る。よって、本実施形態に係る通信モジュール31は、大幅にコストを低減することができるため、高い通信信頼性を有する通信システム1をより簡易に実現することができる。   Further, the communication module 31 according to the present embodiment is configured by substantially the same hardware as the terminal communication module 23, and operates in the respective operation modes of the communication module 31 and the terminal communication module 23 according to the setting at the time of startup. It is configured to be operable. Therefore, the communication module 31 is not configured as a dedicated product for realizing the relay function of the wireless communication performed in the communication system 1, but is configured as a general-purpose product indispensable for the wireless communication performed in the communication system 1. obtain. Therefore, since the communication module 31 according to the present embodiment can significantly reduce the cost, the communication system 1 having high communication reliability can be more easily realized.

更に、本実施形態に係る通信モジュール31は、第1プロトコルスタックと第2プロトコルスタックとを備える。そして、通信モジュール31は、これらを切り替えることによって、端末通信モジュール23との間で行われる無線通信と、基地局4との間で行われる無線通信とを切り替えることができる。このため、通信モジュール31は、複雑なハードウェア構成を必要とせずに、端末機器2と基地局4との間の無線通信を中継することができる。よって、本実施形態に係る通信モジュール31は、高い通信信頼性を有する通信システム1をより簡易に実現することができる。   Further, the communication module 31 according to the present embodiment includes a first protocol stack and a second protocol stack. By switching between them, the communication module 31 can switch between wireless communication performed with the terminal communication module 23 and wireless communication performed with the base station 4. For this reason, the communication module 31 can relay wireless communication between the terminal device 2 and the base station 4 without requiring a complicated hardware configuration. Therefore, the communication module 31 according to the present embodiment can more easily realize the communication system 1 having high communication reliability.

更に、本実施形態に係る通信モジュール31において、端末通信モジュール23との間の無線通信における第1通信プロトコルでは、特定の通信フォーマット及び特定の通信チャネルが用いられる。このため、通信モジュール31は、端末通信モジュール23と無線通信を行う場合に、端末通信モジュール23との間でペアリングといった相互認証動作を行わなくても、スムーズに通信信頼性を確保することができる。よって、本実施形態に係る通信モジュール31は、簡易な構成であっても、通信信頼性と利便性との両立を図ることができる。   Further, in the communication module 31 according to the present embodiment, a specific communication format and a specific communication channel are used in the first communication protocol in the wireless communication with the terminal communication module 23. Therefore, when performing wireless communication with the terminal communication module 23, the communication module 31 can smoothly ensure communication reliability without performing a mutual authentication operation such as pairing with the terminal communication module 23. it can. Therefore, the communication module 31 according to the present embodiment can achieve both communication reliability and convenience even with a simple configuration.

更に、本実施形態に係る通信モジュール31では、第1通信プロトコルで用いられる特定の通信フォーマットは、端末通信モジュール23及び通信モジュール31に対して一意に決定された情報とシーケンス番号とが付加されたフレーム構造を有する。このため、通信モジュール31及び端末通信モジュール23では、受信された送信パケットの正当性を容易に確認することができるため、送信エラーの発生を抑制することができる。このことは、端末機器2から基地局4へ伝達されるデータが端末制御部22から必要以上に何度も送信されることを抑制することに繋がる。それにより、通信モジュール31は、通信システム1の輻輳を抑制することができると共に、端末機器2の消費電力を抑制することができる。よって、本実施形態に係る通信モジュール31は、簡易な構成であっても、通信信頼性と利便性との両立を一層図ることができる。   Further, in the communication module 31 according to the present embodiment, the specific communication format used in the first communication protocol has information and a sequence number uniquely determined for the terminal communication module 23 and the communication module 31 added thereto. It has a frame structure. For this reason, in the communication module 31 and the terminal communication module 23, the validity of the received transmission packet can be easily confirmed, so that the occurrence of a transmission error can be suppressed. This leads to suppression of data transmitted from the terminal device 2 to the base station 4 being transmitted from the terminal control unit 22 more than necessary. Thereby, the communication module 31 can suppress the congestion of the communication system 1 and the power consumption of the terminal device 2. Therefore, the communication module 31 according to the present embodiment can further achieve both communication reliability and convenience even with a simple configuration.

更に、本実施形態に係る通信モジュール31において、基地局4との間の無線通信における第2通信プロトコルでは、基地局4の無線通信規格で指定された通信フォーマット及び通信チャネルが用いられる。この通信チャネルは、上述の所定の周波数帯域に含まれ、チャネルホッピングによりランダムに選択された複数の通信チャネルである。通信モジュール31は、この複数の通信チャネルに略同一の送信パケットを載せることによって、基地局4へ送信することができる。このため、本実施形態に係る通信モジュール31は、基地局4への送信時に送信パケットの衝突が発生することを抑制することができる。また、基地局4へ送信された複数の送信パケットのうちで重複する不必要な送信パケットは、基地局4に接続されたクラウドサーバ5によって削除される。よって、本実施形態に係る通信モジュール31は、簡易な構成であっても、通信信頼性を更に向上させることができる。   Further, in the communication module 31 according to the present embodiment, the second communication protocol in the wireless communication with the base station 4 uses a communication format and a communication channel specified by the wireless communication standard of the base station 4. The communication channels are a plurality of communication channels included in the above-mentioned predetermined frequency band and randomly selected by channel hopping. The communication module 31 can transmit to the base station 4 by placing substantially the same transmission packet on the plurality of communication channels. Therefore, the communication module 31 according to the present embodiment can suppress occurrence of collision of transmission packets when transmitting to the base station 4. In addition, among the plurality of transmission packets transmitted to the base station 4, unnecessary unnecessary transmission packets are deleted by the cloud server 5 connected to the base station 4. Therefore, the communication module 31 according to the present embodiment can further improve communication reliability even with a simple configuration.

なお、通信システム1は、第1動作モードで動作する端末通信モジュール23、及び、第2動作モードで動作する通信モジュール31だけを有するシステムに限定されない。すなわち、通信システム1は、端末通信モジュール23及び通信モジュール31の他に、第3動作モードで動作する通信モジュール、及び、第4動作モードで動作する通信モジュールを有してもよい。また、通信モジュール31及び端末通信モジュール23は、第1〜第4動作モードの他に、テストモードで動作可能に構成されてよい。テストモードは、送信コマンド及び送信パケットの送信周期の設定、並びに、ボーレートの設定等を行うことができる動作モードである。   Note that the communication system 1 is not limited to a system including only the terminal communication module 23 operating in the first operation mode and the communication module 31 operating in the second operation mode. That is, the communication system 1 may include a communication module operating in the third operation mode and a communication module operating in the fourth operation mode, in addition to the terminal communication module 23 and the communication module 31. Further, the communication module 31 and the terminal communication module 23 may be configured to be operable in a test mode in addition to the first to fourth operation modes. The test mode is an operation mode in which a transmission cycle of a transmission command and a transmission packet and a baud rate can be set.

[その他]
上述の実施形態において、通信モジュール31は、特許請求の範囲に記載された「通信モジュール」の一例に該当する。基地局4は、特許請求の範囲に記載された「基地局」の一例に該当する。端末機器2は、特許請求の範囲に記載された「端末機器」の一例に該当する。端末通信モジュール23は、特許請求の範囲に記載された「端末通信モジュール」の一例に該当する。端末制御部22は、特許請求の範囲に記載された「端末機器の制御部」の一例に該当する。
[Others]
In the above-described embodiment, the communication module 31 corresponds to an example of a “communication module” described in the claims. The base station 4 corresponds to an example of a “base station” described in the claims. The terminal device 2 corresponds to an example of “terminal device” described in the claims. The terminal communication module 23 corresponds to an example of a “terminal communication module” described in the claims. The terminal control unit 22 corresponds to an example of the “terminal device control unit” described in the claims.

上述の実施形態は、変形例を含めて各実施形態同士で互いの技術を適用し得ることは、当業者には明らかであろう。   It will be apparent to those skilled in the art that the above-described embodiments can be applied to each other's technologies, including modifications.

上述の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、特許請求の範囲を逸脱することなく本発明の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。   The descriptions above are intended to be illustrative, not limiting. Thus, it will be apparent to one skilled in the art that modifications may be made to the embodiments of the present invention without departing from the scope of the claims set out below.

本明細書及び特許請求の範囲で使用される用語は、限定的でない用語として解釈されるべきである。例えば、「含む」という用語は、「含むものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「備える」という用語は、「備えるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。   The terms used in the specification and claims are to be interpreted as non-limiting terms. For example, the term “comprising” should be interpreted as “not limited to what is described as including”. The term "comprising" should be interpreted as "not limited to what is described as comprising." The term “comprising” should be interpreted as “not limited to what is described as having”.

1 通信システム
2 端末機器
3 中継機器
4 基地局
5 クラウドサーバ
21 データ取得部
22 端末制御部
23 端末通信モジュール
24 IF回路部
25 無線通信回路部
26 記憶部
27 制御部
31 通信モジュール
32 IF回路部
33 無線通信回路部
34 記憶部
35 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Communication system 2 Terminal device 3 Relay device 4 Base station 5 Cloud server 21 Data acquisition unit 22 Terminal control unit 23 Terminal communication module 24 IF circuit unit 25 Wireless communication circuit unit 26 Storage unit 27 Control unit 31 Communication module 32 IF circuit unit 33 Wireless communication circuit unit 34 Storage unit 35 Control unit

Claims (7)

LPWA(Low Power Wide Area)の無線通信規格に準じた基地局と端末機器との間で無線通信を行うための通信モジュールであって、
前記端末機器から前記基地局へ伝達されるデータが、前記端末機器に設けられた端末通信モジュールから、前記基地局で指定された所定の周波数帯域の電波を用いて第1通信プロトコルに準じて送信されると、前記端末通信モジュールから送信された前記データを前記第1通信プロトコルに準じて受信し、受信された前記データを、前記所定の周波数帯域と同じ周波数帯域の電波を用いて前記第1通信プロトコルとは異なる第2通信プロトコルに準じて前記基地局へ送信することによって、
前記端末通信モジュールと一体と見做されるように前記端末機器と前記基地局との間の無線通信を中継し、
前記第1通信プロトコルは、前記端末通信モジュールとの間で予め相互認証動作を行わずに、前記端末通信モジュールとの間で予め定められた特定の通信フォーマット及び特定の通信チャネルを用いて、無線通信を行う通信プロトコルであり、
前記第2通信プロトコルは、前記基地局で指定された通信フォーマットを用い、チャネルホッピングにより定められた通信チャネルを用いて、無線通信を行う通信プロトコルである、
通信モジュール。
A communication module for performing wireless communication between a base station and a terminal device according to a wireless communication standard of LPWA (Low Power Wide Area) ,
Data transmitted from the terminal device to the base station is transmitted from a terminal communication module provided in the terminal device using radio waves of a predetermined frequency band specified by the base station according to a first communication protocol. Then, the data transmitted from the terminal communication module is received in accordance with the first communication protocol, and the received data is transmitted to the first data using radio waves in the same frequency band as the predetermined frequency band . By transmitting to the base station according to a second communication protocol different from the communication protocol ,
Relaying wireless communication between the terminal device and the base station so as to be regarded as integral with the terminal communication module ,
The first communication protocol does not perform a mutual authentication operation with the terminal communication module in advance, but uses a specific communication format and a specific communication channel predetermined with the terminal communication module to perform wireless communication. Communication protocol for communication,
The second communication protocol is a communication protocol that performs wireless communication using a communication format specified by the base station and using a communication channel determined by channel hopping.
Communication module.
前記端末通信モジュールと略同一のハードウェアで構成されると共に、複数の動作モードで動作可能に構成されており、
前記複数の動作モードは、
前記端末機器の制御部から送信された前記データを受信し、受信された前記データを前記第1通信プロトコルに準じて送信する第1動作モードと、
前記データを前記第1通信プロトコルに準じて受信し、受信された前記データを前記第2通信プロトコルに準じて前記基地局へ送信する第2動作モードと、
を少なくとも含み、
前記第2動作モードが設定されることによって、前記端末機器と前記基地局との間の無線通信を中継する、
請求項に記載の通信モジュール。
The terminal communication module is configured with substantially the same hardware, and is configured to be operable in a plurality of operation modes,
The plurality of operation modes include:
A first operation mode for receiving the data transmitted from the control unit of the terminal device and transmitting the received data in accordance with the first communication protocol;
A second operation mode for receiving the data according to the first communication protocol and transmitting the received data to the base station according to the second communication protocol;
At least
By setting the second operation mode, relays wireless communication between the terminal device and the base station,
The communication module according to claim 1 .
前記第1通信プロトコルに準じて実装された無線通信に係るプログラムである第1プロトコルスタックと、前記第2通信プロトコルに準じて実装された無線通信に係るプログラムである第2プロトコルスタックとを備え、
前記第1プロトコルスタックと前記第2プロトコルスタックとを切り替えることによって、前記端末通信モジュールとの間で行われる無線通信と、前記基地局との間で行われる無線通信とを切り替える、
請求項又は請求項に記載の通信モジュール。
A first protocol stack that is a program related to wireless communication implemented according to the first communication protocol, and a second protocol stack that is a program related to wireless communication implemented according to the second communication protocol,
By switching between the first protocol stack and the second protocol stack, switching between wireless communication performed with the terminal communication module and wireless communication performed with the base station,
Communication module according to claim 1 or claim 2.
前記端末通信モジュールから送信された前記データを受信すると、予め設定された前記第1プロトコルスタックを前記第2プロトコルスタックに切り替えて、受信された前記データを前記基地局へ送信し、
前記データを前記基地局へ送信すると、前記第2プロトコルスタックを前記第1プロトコルスタックに切り替える、
請求項に記載の通信モジュール。
Upon receiving the data transmitted from the terminal communication module, switch the previously set first protocol stack to the second protocol stack, transmit the received data to the base station,
When transmitting the data to the base station, switching the second protocol stack to the first protocol stack;
The communication module according to claim 3 .
前記第1通信プロトコルにおける前記特定の通信フォーマットは、前記データに対して所定の固定値及び所定の変動値が付加されたフレーム構造を有する通信フォーマットであり、
前記第1通信プロトコルにおける前記特定の通信チャネルは、前記所定の周波数帯域に含まれる所定の周波数により特定された通信チャネルである、
請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の通信モジュール。
The specific communication format in the first communication protocol is a communication format having a frame structure in which a predetermined fixed value and a predetermined fluctuation value are added to the data,
The specific communication channel in the first communication protocol is a communication channel specified by a predetermined frequency included in the predetermined frequency band,
The communication module according to claim 1 .
前記所定の固定値は、前記端末通信モジュールに対して一意に決定された情報と、前記通信モジュールに対して一意に決定された情報とを含み、
前記所定の変動値は、前記データが送信される毎に順次変動するシーケンス番号を含む、
請求項に記載の通信モジュール。
The predetermined fixed value includes information uniquely determined for the terminal communication module, and information uniquely determined for the communication module,
The predetermined change value includes a sequence number that sequentially changes each time the data is transmitted,
The communication module according to claim 5 .
前記端末機器の制御部、前記端末通信モジュール及び前記基地局と、共通のコマンド体系に基づいて前記データの通信を行う、
請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の通信モジュール。
The control unit of the terminal device, the terminal communication module and the base station, perform the communication of the data based on a common command system,
Communication module according to any one of claims 1 to 6.
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