JP6709982B2 - 通信システム、通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に通信システム、及び通信装置に関し、より詳細には、同期通信を行う通信システム、及びそれに用いられる通信装置に関する。

従来、火災を感知する複数の火災感知器と、火災感知器との間で電波を媒体とする無線通信を行う受信装置とを有する火災報知システム（通信システム）がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の火災報知システムにおいて、火災感知器は、感知部と無線送受信部と制御部とを備えている。感知部は、火災に伴って発生する温度変化や煙を検出することで火災を感知する。無線送受信部は、受信装置との間で無線信号を送受信する。制御部は、少なくとも感知部で火災が感知されたときに無線送受信部を制御して火災感知情報を無線信号により送信させる。

受信装置は、無線送受信部と制御部とを備えている。無線送受信部は、火災感知器との間で無線信号を送受信する。制御部は、無線送受信部を制御するとともに無線送受信部で受信する無線信号から火災感知情報を得る。

受信装置から火災感知器への１つの下り方向のタイムスロットと、各火災感知器に割り当てられた火災感知器から受信装置への複数の上り方向のタイムスロットとで構成されるフレームが一定数集まってスーパーフレームが構成されている。受信装置並びに火災感知器の制御部は、スーパーフレームの中で火災感知情報を含む種々の情報を授受する。

また、受信装置の制御部は、スーパーフレームに含まれる１つのフレームの中の下り方向タイムスロットで無線送受信部に同期信号を送信させる。火災感知器の制御部は、無線送受信部で同期信号を受信した時点を基準にして自器に割り当てられた上り方向タイムスロットが始まるタイミングを決定する。

特開２００６−３４３９８３号公報

特許文献１に記載の火災報知システム（通信システム）では、火災感知器（上位システム子機）が受信装置（上位システム親機）からの同期信号（ビーコン信号）を基準として受信装置（上位システム親機）と同期通信を行っている。しかし、例えば障害物等によって火災感知器（上位システム子機）が受信装置（上位システム親機）からの同期信号（ビーコン信号）を受信できない場合がある。このような場合、火災感知器（上位システム子機）は、同期信号（ビーコン信号）による同期を確立することができなかった。そのため、火災感知器（上位システム子機）同士での同期通信も行うことができなかった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、上位システム子機が上位システム親機からのビーコン信号を受信できない場合であっても、上位システム子機同士が同期通信を行うことが可能な通信システム、及び通信装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る通信システムは、複数の上位システム子機と、上位システム親機とを備える。前記上位システム親機は、前記複数の上位システム子機に第１ビーコン信号を送信し前記複数の上位システム子機と同期通信を行う。前記複数の上位システム子機は、複数の下位システム子機と、下位システム親機とを含んでいる。前記下位システム親機は、前記複数の下位システム子機に第２ビーコン信号を送信し前記複数の下位システム子機と同期通信を行う。また、前記下位システム親機は、前記複数の上位システム子機の少なくともいずれか１つが、前記第１ビーコン信号を受信できない受信不可状態である場合、前記複数の下位システム子機に前記第２ビーコン信号を送信する。前記複数の下位システム子機は、前記第１ビーコン信号と前記第２ビーコン信号とを区別可能であり、前記第１ビーコン信号と前記第２ビーコン信号との両方を受信できる場合、前記第２ビーコン信号に基づいて同期通信を行う。

本発明の一態様に係る通信装置は、上記の通信システムに前記下位システム親機として用いられる。

本発明の通信システム、及び通信装置では、上位システム子機が上位システム親機からのビーコン信号を受信できない場合であっても、上位システム子機同士が同期通信を行うことが可能になるという効果がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムのブロック図である。 図２は、同上の通信システムの下位システム親機における第２ビーコン信号の送信処理を示すフローチャートである。 図３は、同上の通信システムの下位システム親機における第２ビーコン信号の停止処理を示すフローチャートである。 図４は、同上の通信システムの動作説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
＜概要＞
本実施形態の通信システム１０のブロック図を図１に示す。本実施形態の通信システム１０は、上位システム親機１（以降、上位親機１と略称することがある）と、下位システム２０とを備えている。下位システム２０は、複数の上位システム子機２（以降、上位子機２と略称することがある）で構成されている。複数の上位子機２は、１台の下位システム親機３（以降、下位親機３と略称することがある）と、複数（図１では３台）の下位システム子機４（以降、下位子機４と略称することがある）とに分類される。以降の説明では、上位子機２を区別する場合、下位親機３、下位子機４という。

図１における破線の矢印は、無線信号の伝送経路を表している。なお、図１では、３台の下位子機４のうち１台の下位子機４と上位親機１との間にのみ破線の矢印を記載しており、残りの２台の下位子機４と上位親機１との間の破線の矢印の記載を省略している。

以下の説明では一例として、通信システム１０を戸建住宅に適用する場合を例示するが、通信システム１０が適用される建物は、戸建住宅に限らず、例えば集合住宅、又は事務所や店舗等の非住宅であってもよい。

各上位子機２は、上位親機１、及び他の上位子機２との間で同期通信を行う通信装置である。本実施形態では、各上位子機２は、火災が発生したときに警報を発生する火災警報器で構成されている。上位子機２は、火災の発生を検知した場合、火災が発生した旨を通知する通知信号を他の上位子機２、及び上位親機１に送信する。上位子機２は、他の上位子機２から通知信号を受信した場合、警報を発生する。上位親機１は、上位子機２からの通知信号を受信した場合、ネットワークＮＴを介してサーバ５に火災の発生を通知する。

本実施形態の通信システム１０では、上位親機１、及び各上位子機２が同期通信を行うように構成されている。具体的には、本実施形態では、上位親機１と上位子機２との間、及び上位子機２同士で、時分割多元接続（TDMA:Time Division Multiple Access）方式の無線通信を行うように構成されている。上位親機１は、同期通信を行うために必要なタイムスロットを規定するビーコン信号（第１ビーコン信号）を同期信号として各上位子機２に一定周期で送信する。

下位親機３は、上位子機２の少なくともいずれか１つが上位親機１からの第１ビーコン信号を受信できない受信不可状態である場合、上位親機１の代わりにビーコン信号（第２ビーコン信号）を下位子機４に送信するように構成されている。これにより、本実施形態の通信システム１０は、上位子機２の少なくともいずれか１つが上位親機１からの第１ビーコン信号を受信できない場合であっても、上位子機２同士が同期通信を行うことが可能となる。

＜詳細＞
以下に、本実施形態の通信システム１０の詳細について説明する。

《上位親機》
まず、上位親機１の構成について説明する。上位親機１は、各上位子機２、及びサーバ５と通信する機能を有する通信装置である。上位親機１は、商用電源を電源として動作するように構成されている。上位親機１は、制御部１１と、第１通信部１２と、第２通信部１３とを備えている。

制御部１１は、マイコン（マイクロコンピュータ）を主構成とし、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより所望の機能を実現する。なお、プログラムは、予めメモリに書き込まれていてもよいが、メモリカードのような記憶媒体に記憶されて提供されてもよいし、電気通信回線を通じて提供されてもよい。例えば、プログラムは、ＰＬＣ通信（PLC:Power Line Communication）を介したインターネット回線を通じてサーバからダウンロードしてもよい。また、プログラムは、無線通信を通じてサーバから提供されてもよい。

第１通信部１２は、電波を媒体とする無線信号を送信及び受信することにより、各上位子機２と通信するように構成されている。第１通信部１２は、アンテナと、送信回路と、受信回路とを有している。送信回路は、制御部１１から入力されたデータを無線信号に変調し、アンテナを介して送信する。受信回路は、アンテナを介して受信した無線信号を復調し、復調したデータを制御部１１に出力する。第１通信部１２は、例えば電波法施工規則第６条第４項第２号に規定される「特定小電力無線局」に準拠して無線信号を送信及び受信する。

第２通信部１３は、サーバ５と通信可能な通信インターフェースである。第２通信部１３は、例えばルータ等を介してネットワークＮＴ（例えばインターネット回線）に接続されており、ネットワークＮＴを介してサーバ５と通信するように構成されている。第２通信部１３は、制御部１１から入力されたデータをサーバ５に送信する。また、第２通信部１３は、サーバ５から受信したデータを制御部１１に出力する。なお、第１通信部１２と第２通信部１３とは一体に構成されていてもよい。

制御部１１は、同期通信を行うためのタイムスロットを規定する第１ビーコン信号を、第１通信部１２から各上位子機２に送信させる。制御部１１は、消費電力の低減を図るために、複数のフレームを含むスーパーフレームの周期（例えば６０秒周期）で第１ビーコン信号を送信させる。各フレームは、周期が例えば４秒であり、複数のタイムスロットが含まれている。各上位子機２には、互いに異なるタイムスロットが割り当てられる。各上位子機２は、第１ビーコンを受信することにより同期をとり、第１ビーコン信号を受信したタイミングを基準として、自機（上位子機２）に割り当てられたタイムスロットで無線信号を送信する送信動作を行う。また、上位親機１から各上位子機２へのデータ｛例えば同期をとるための同期情報（時刻情報）等｝は第１ビーコン信号に含めて送信される。

また、制御部１１は、第１通信部１２が上位子機２からの火災警報メッセージを含む通知信号を受信した場合、火災が発生した旨を第２通信部１３を介してサーバ５に通知する。

《上位子機》
次に、上位子機２の構成について説明する。上位子機２は、火災の発生を検知したときに火災警報を発生する機能と、上位親機１及び他の上位子機２と通信する機能とを有する火災警報器（通信装置）である。上位子機２は、例えば、住宅（戸建住宅、集合住宅）の部屋、廊下等の天井に設置される。上位子機２は、例えば乾電池等の電池を電源として動作するように構成されている。

まず、上位子機２のうち下位子機４の構成について説明する。下位子機４は、火災検知部４１と、制御部４２と、通信部４３と、報知部４４とを備えている。

火災検知部４１は、火災の発生に伴う煙を検出し、煙の発生量（濃度）に応じて検知量（例えば電圧値）が変化するように構成されている。煙を検出する方式として、例えば発光素子から照射された光が煙の粒子に反射されて生じる散乱光を受光素子が検出することにより、煙の発生を検出し検出する光電式等がある。もちろん、火災検知部４１は、火災の発生に伴う熱に応じて、火災の発生を検知する熱式で構成されていてもよい。火災検知部４１は、検知量と、予め火災検知部４１にて設定された閾値とを比較し、検知量が比較値を上回れば、火災が発生したと検知する。

制御部４２は、マイコン（マイクロコンピュータ）を主構成とし、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより所望の機能を実現する。なお、プログラムは、予めメモリに書き込まれていてもよいが、メモリカードのような記憶媒体に記憶されて提供されてもよいし、電気通信回線を通じて提供されてもよい。

通信部４３は、電波を媒体とする無線信号を送信及び受信することにより、上位親機１、及び他の上位子機２と通信するように構成されている。通信部４３は、アンテナと、送信回路と、受信回路とを有している。送信回路は、制御部４２から入力されたデータを無線信号に変調し、アンテナを介して送信する。受信回路は、アンテナを介して受信した無線信号を復調し、復調したデータを制御部４２に出力する。通信部４３は、例えば電波法施工規則第６条第４項第３号に規定される「小電力セキュリティシステムの無線局」に準拠して無線信号を送信及び受信する。

報知部４４は、制御部４２が指定するブザー音を鳴動するブザーと、制御部４２が指定する音声メッセージを再生するスピーカとを備えている。

制御部４２は、火災検知部４１が火災の発生を検知すると、報知部４４を制御して火災警報を出力させる機能を有している。火災警報とは、火元にある火災警報器が火災の発生を報知する警報である。具体的には、制御部４２は、火災検知部４１が火災の発生を検知した場合、報知部４４のブザーにブザー音を鳴動させたり、あるいは報知部４４のスピーカに「火事です」等の音声メッセージを再生させたりする。

また、制御部４２は、火災検知部４１が火災の発生を検知すると、通信部４３を制御して通知信号を上位親機１、及び他の上位子機２に送信させる機能を有している。具体的には、制御部４２は、火災検知部４１が火災を検知した場合、まず通信部４３から上位親機１に、火災が発生した旨を通知する火災警報メッセージを含む通知信号を送信させる。その後、制御部４２は、通信部４３から他の上位子機２に、火災警報メッセージを含む通知信号を送信させる。

制御部４２は、通信部４３が他の上位子機２からの通知信号を受信した場合、報知部４４を制御して火災警報を出力する。すなわち、複数の上位子機２のうち少なくともいずれか１台の上位子機２が火災を検知した場合、複数の上位子機２の全てが連動して火災警報を発生させる。

次に、上位子機２のうち下位親機３の構成について説明する。下位親機３（以降、通信装置３という場合がある）は、火災検知部３１と、制御部３２と、通信部３３と、報知部３４とを備えている。なお、下位親機３の火災検知部３１、通信部３３、報知部３４は、それぞれ、下位子機４の火災検知部４１、通信部４３、報知部４４と同様の構成であり、同様の機能を有するので説明を省略する。また、下位親機３の制御部３２は、マイコンを主構成とし、下位子機４の制御部４２と同様の機能を有している。下位親機３の制御部３２における、下位子機４の制御部４２と共通の機能については説明を省略する。

下位親機３は、下位子機４の全てと通信できるように設置されていることが好ましい。下位親機３の制御部３２は、上位子機２の全てが連動して火災警報を発生させることができるように、下位子機４のいずれかからの通知信号を通信部３３が受信した場合、この通知信号を中継し下位子機４の全てに通信部３３から送信させる。これにより、例えば障害物等により、下位子機４間での通信が正常に行えない場合であっても、下位親機３が下位子機４からの通知信号を中継することで、複数の上位子機２の全てが連動して火災警報を発生させることが可能となる。

上位子機２は、上位親機１からの第１ビーコン信号を受信できなくなる場合がある。例えば、停電が発生し商用電源から上位親機１への電源供給が遮断した場合、又は上位親機１が故障した場合、上位親機１は第１ビーコン信号の送信が不可となるので、上位子機２は、第１ビーコン信号を受信できなくなる。また、障害物、ノイズ等によって、上位子機２が上位親機１からの第１ビーコン信号を受信できなくなる場合がある。

本実施形態の通信システム１０では、複数の上位子機２の少なくともいずれか１つが第１ビーコン信号を受信できなくなった場合、下位親機３が上位親機１の代わりに第２ビーコン信号を送信するように構成されている。

下位親機３は、制御部３２が判断部３５としての機能を有している。判断部３５は、複数の上位子機２に、上位親機１からの第１ビーコン信号を受信できない状態（受信不可状態）の上位子機２が含まれているか否かを判断する。具体的には、判断部３５は、下位親機３が第１ビーコン信号を受信できる状態（受信可能状態）であるか否かを判断する第１判断処理、及び各下位子機４が第１ビーコン信号を受信できる状態（受信可能状態）であるか否かを判断する第２判断処理を行う。

判断部３５は、第１判断処理において、下位親機３の通信部３３が第１ビーコン信号の受信に成功したか失敗したかの受信結果に基づいて、下位親機３が受信可能状態であるか受信不可状態であるかを判断する。判断部３５は、通信部３３が第１ビーコン信号の受信に成功した場合、下位親機３は受信可能状態であると判断する。判断部３５は、通信部３３が第１ビーコン信号の受信に失敗した場合、下位親機３は受信不可状態であると判断する。

また、判断部３５は、第２判断処理において、各下位子機４の通信部４３が第１ビーコン信号の受信に成功したか失敗したかの受信結果に基づいて、各下位子機４が受信可能状態であるか受信不可状態であるかを判断する。下位子機４の制御部４２は、通信部４３における第１ビーコン信号の受信に成功したか失敗したかの受信結果を、通信部４３から下位親機３に送信させる。下位親機３の判断部３５は、複数の下位子機４の全てにおける第１ビーコン信号の受信結果が「成功」である場合、各下位子機４は受信可能状態であると判断する。判断部３５は、複数の下位子機４における第１ビーコン信号の受信結果に「失敗」が含まれている場合、複数の下位子機４に、受信不可状態である下位子機４（以降、非受信子機４ともいう）が含まれていると判断する。なお、下位子機４の制御部４２は、通信部４３が第１ビーコン信号の受信に失敗した場合にのみ、受信結果を下位親機３に送信するように構成されていてもよい。この場合、判断部３５は、通信部４３が下位子機４からの受信結果を受信していないことをもって、下位子機４は受信可能状態であると判断する。

判断部３５は、第１判断処理における判断結果が「下位親機３が受信可能状態」であり、かつ、第２判断処理における判断結果が「各下位子機４が受信可能状態」である場合、複数の上位子機２の全てが受信可能状態であると判断する。判断部３５は、第１判断処理での判断結果が「下位親機３が受信不可状態である」、又は第２判断処理での判断結果が「複数の下位子機４に非受信子機４が含まれている」場合、複数の上位子機２に受信不可状態の上位子機２が含まれていると判断する。

下位親機３の制御部３２は、「複数の上位子機２に受信不可状態の上位子機２が含まれている」と判断部３５が判断した場合、通信部３３から各下位子機４に第２ビーコン信号を送信させる。すなわち、下位親機３は、自機（下位親機３）が受信不可状態、又は下位子機４の少なくともいずれか１つが受信不可状態である場合、各下位子機４に第２ビーコン信号を送信する。下位親機３から送信された第２ビーコン信号を各下位子機４が受信することにより、下位親機３と各下位子機４との同期が確立される。

また、下位親機３は、第１ビーコン信号と同じタイミングで第２ビーコン信号を送信することが好ましい。なお、ここでいう「同じタイミング」とは、厳密に同じ瞬間という意味だけでなく、略同じとみなせればよく、第１ビーコン信号と第２ビーコン信号とが同じ期間内に送信されるという概念を含む。下位親機３は、上位親機１から周期的に送信される第１ビーコン信号の送信周期をメモリに記憶している。下位親機３の制御部３２は、通信部３３が第１ビーコン信号を受信したタイミングを基準とし、メモリに記憶された送信周期で第２ビーコン信号を通信部３３から送信させる。したがって、下位子機４は、第１ビーコン信号と同じ受信タイミングで第２ビーコン信号を受信することが可能となる。なお、下位親機３は、自機（下位親機３）が受信不可状態である場合、第１ビーコン信号を最後に受信したタイミングを基準とし、メモリに記憶された送信周期で第２ビーコンを周期的に送信する。

また、下位親機３は、第１ビーコン信号とは異なるチャネル（周波数帯域）で第２ビーコン信号を送信することが好ましい。上位親機１の制御部１１は、第１チャネルで第１ビーコン信号を第１通信部１２から送信させる。下位親機３の制御部３２は、第１チャネルとは異なる第２チャネルで第２ビーコン信号を通信部３３から送信させる。

下位子機４の制御部４２は、通信部４３が受信した無線信号のチャネルに基づいて、第１ビーコン信号と第２ビーコン信号とを区別する。下位子機４は、受信可能状態であって第１ビーコン信号と第２ビーコン信号との両方を受信した場合、第２ビーコン信号で同期を確立し同期通信を行う。

また、下位親機３の判断部３５は、「複数の上位子機２に受信不可状態の上位子機２が含まれている」と判断した場合、受信不可状態が解消され、上位子機２の全てが受信可能状態であるか否かの判断処理を行う。判断部３５は、受信不可状態の上位子機２における第１ビーコン信号の受信結果が「失敗」から「成功」に切り替わった場合、受信不可状態であった上位子機２の受信不可状態が解消されたと判断する。そして、判断部３５は、各上位子機２における第１ビーコン信号の受信結果に基づいて、上位子機２の全てが受信可能状態であるか否かを判断する。判断部３５は、各上位子機２における第１ビーコン信号の受信結果が「成功」である場合、上位子機２の全てが受信可能状態であると判断する。すなわち、判断部３５は、「複数の上位子機２に受信不可状態の上位子機２が含まれている」と判断したのち、各上位子機２の全ての受信結果が「成功」となった場合、「受信不可状態が解消され、上位子機２の全てが受信可能状態である」と判断する。また、判断部３５は、「複数の上位子機２に受信不可状態の上位子機２が含まれている」と判断したのち、各上位子機２の受信結果に「失敗」が含まれている場合、「受信不可状態が解消されていない」と判断する。

下位親機３の制御部３２は、「受信不可状態が解消され、上位子機２の全てが受信可能状態である」と判断部３５が判断した場合、通信部３３から第２ビーコン信号の送信を停止させる。また、制御部３２は、「受信不可状態が解消されていない」と判断部３５が判断した場合、通信部３３から第２ビーコン信号の送信を継続する。

上述した下位親機３における制御部３２の処理をまとめると、制御部３２の処理は、判断部３５の判断結果に基づいて第２ビーコン信号の送信を開始させる送信処理と、及び判断部３５の判断結果に基づいて第２ビーコン信号の送信を停止させる停止処理とになる。下位親機３における送信処理のフローチャートを図２に示し、停止処理のフローチャートを図３に示す。

送信処理において、判断部３５は、下位親機３が受信可能状態であるか否かを判断する（Ｓ１）。制御部３２は、「下位親機３が受信可能状態ではない（受信不可状態である）」と判断部３５が判断した場合（Ｓ１：Ｎｏ）、通信部３３から第２ビーコン信号を送信させる（Ｓ２）。また、判断部３５は、「下位親機３が受信可能状態状態である」と判断した場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、各下位子機４が受信可能状態であるか否かを判断する（Ｓ３）。制御部３２は、「各下位子機４が受信可能状態ではない（受信不可状態である）」と判断した場合（Ｓ３：Ｎｏ）、通信部３３から第２ビーコン信号を送信させる（Ｓ２）。また、判断部３５は、「各下位子機４が受信可能状態である」と判断した場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１の下位親機３が受信可能状態であるか否かの判断処理に戻る。

停止処理において、判断部３５は、下位親機３が受信可能状態であるか否かを判断する（Ｓ１１）。判断部３５は、「下位親機３が受信可能状態である」と判断した場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、各下位子機４が受信可能状態であるか否かを判断する（Ｓ１２）。制御部３２は、「各下位子機４が受信可能状態である」と判断部３５が判断した場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、通信部３３から第２ビーコン信号の送信を停止させる（Ｓ１３）。また、判断部３５は、「下位親機３が受信可能状態ではない（受信不可状態である）」と判断した場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１１の下位親機３が受信可能状態であるか否かの判断処理に戻る。また、判断部３５は、「各下位子機４が受信可能状態ではない（受信不可状態である）」と判断した場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１１の下位親機３が受信可能状態であるか否かの判断処理に戻る。

また、本実施形態の通信システム１０は、下位システム２０とは別の下位システム２００を備えている。下位システム２００は、下位システム２０と同様に、１台の下位システム親機（下位親機）と、複数の下位システム子機（下位子機）とを備えている。下位システム２００では、下位親機及び下位子機が、火災検知部３１，４１の代わりにＣＯ（一酸化炭素）検知部を備えている。つまり、下位システム２００では、下位親機及び下位子機が、一酸化炭素の発生を検知する機能を有している。これらの下位親機及び下位子機は、例えば戸建住宅の地下室や車庫の天井に設置される。なお、ＣＯ検知部以外の構成については下位システム２０の下位親機３、及び下位子機４と同様であり、ここではＣＯ検知部についてのみ説明し、その他の構成については説明を省略する。

ＣＯ検知部は、一酸化炭素を検出し、一酸化炭素の発生量（濃度）に応じて検知量（例えば電圧値）が変化するように構成されている。一酸化炭素の検出方法としては、例えば電気化学式、接触燃焼式、半導体式等がある。電気化学式は、酸化還元反応により生じる化学反応エネルギーを電気エネルギーに変換することで、一酸化炭素の発生量を検出する方式である。接触燃焼式は、検知素子に一酸化炭素が反応して燃焼することによる検知素子の抵抗値の増大に伴う電圧の変化により、一酸化炭素の発生量を検出する方式である。半導体式は、金属酸化物半導体の表面でのガス吸着による電気伝導度の変化により、一酸化炭素の発生量を検出する方式である。ＣＯ検知部は、検知量と、予めＣＯ検知部に設定された閾値とを比較し、検知量が閾値を上回れば、一酸化炭素が発生したと検知する。

＜動作例＞
次に、本実施形態の通信システム１０の動作例について図４を用いて説明する。ここでは、１台の上位システム親機１と、１台の下位システム親機３と、３台の下位システム子機４との間の通信を例に説明する。図４では、３台の下位システム子機４を区別するために、下位システム子機４Ａ，４Ｂ，４Ｃと記載している。また、図４では、上位システム親機１の「送信」が第１通信部１２の送信回路の動作（斜線部が送信動作中）を示している。また、上位システム親機１の「受信」が第１通信部１２の受信回路の動作（斜線部が受信動作中）を示している。また、下位システム親機３の「送信」が通信部３３の送信回路の動作（斜線部が送信動作中）を示している。また、下位システム親機３の「受信」が通信部３３の受信回路の動作（斜線部が受信動作中）を示している。また、下位システム子機４Ａ〜４Ｃそれぞれの「送信」が通信部４３の送信回路の動作（斜線部が送信動作中）を示している。また、下位システム子機４Ａ〜４Ｃそれぞれの「受信」が通信部４３の受信回路の動作（斜線部が受信動作中）を示している。また、図４では、第１ビーコン信号、第２ビーコン信号、通知信号に、それぞれ、符号「Ｂ１」、「Ｂ２」、「Ｓｎ１」を付す。

上位親機１は、所定周期Ｔ１で第１ビーコン信号Ｂ１を送信する。上位親機１と下位親機３及び下位子機４Ａ〜４Ｃとの間の通信状態が正常であるので、下位親機３及び下位子機４Ａ〜４Ｃは、上位親機１からの第１ビーコン信号Ｂ１を受信する。下位親機３及び下位子機４Ａ〜４Ｃは、第１ビーコン信号Ｂ１で同期を確立する。下位親機３は、下位親機３、及び下位子機４Ａ〜４Ｃが受信可能状態であるので、第２ビーコン信号Ｂ２を送信しない。

そして、停電が発生すると上位親機１への電源供給が遮断され、上位親機１から第１ビーコン信号Ｂ１が送信されなくなる。これにより、下位親機３、及び下位子機４Ａ〜４Ｃは、受信不可状態となる。下位親機３は、下位親機３が受信不可状態であるので、所定周期Ｔ１で第２ビーコン信号Ｂ２を送信する。下位親機３、及び下位子機４Ａ〜４Ｃは、第２ビーコン信号Ｂ２で同期を確立する。

下位子機４Ｂにおいて火災検知部４１が火災を検知すると、下位子機４Ｂは、報知部４４より火災警報を発生させる。また、下位子機４Ｂは、第２ビーコン信号Ｂ２を受信したタイミングを基準とした所定の送信タイミングで、火災が発生した旨を通知する通知信号Ｓｎ１を下位親機３、及び下位子機４Ａ，４Ｃに送信する。下位子機４Ｂからの通知信号Ｓｎ１を受信した下位親機３は、報知部３４より火災警報を発生させる。また、下位子機４Ｂからの通知信号Ｓｎ１を受信した下位子機４Ａ，４Ｃは、報知部４４より火災警報を発生させる。

そして、停電が復旧すると、上位親機１への電源供給が再開され、上位親機１は第１ビーコン信号Ｂ１を送信する。下位親機３及び下位子機４Ａ〜４Ｃは、上位親機１からの第１ビーコン信号Ｂ１を受信する。これにより、下位親機３及び下位子機４Ａ〜４Ｃの受信不可状態が解消され、下位親機３は、第２ビーコン信号Ｂ２の送信を停止する。

＜まとめ＞
上述したように、本実施形態の通信システム１０は、複数の上位システム子機２と、上位システム親機１とを備える。上位システム親機１は、複数の上位システム子機２に第１ビーコン信号を送信し複数の上位システム子機２と同期通信を行う。複数の上位システム子機２は、複数の下位システム子機４と、下位システム親機３とを含んでいる。下位システム親機３は、複数の下位システム子機４に第２ビーコン信号を送信し複数の下位システム子機４と同期通信を行う。また、下位システム親機３は、複数の上位システム子機２の少なくともいずれか１つが、第１ビーコン信号を受信できない受信不可状態である場合、複数の下位システム子機４に第２ビーコン信号を送信する。

上記構成により、上位システム子機２の少なくともいずれか１つが上位システム親機１からの第１ビーコン信号を受信できない場合、下位システム親機３が上位システム親機１の代わりに第２ビーコン信号を送信する。したがって、本実施形態の通信システム１０は、上位システム子機２が上位システム親機１からの第１ビーコン信号を受信できない場合であっても、上位システム子機２は第２ビーコン信号で同期を確立し上位システム子機２同士で同期通信を行うことが可能となる。また、上位システム子機２は、上位システム親機１からの第１ビーコン信号を受信できない場合であっても、同期通信を継続して行うことができるので、消費電力の低減を図ることが可能となる。

また、本実施形態の通信システム１０において、下位システム２０を構成する各上位システム子機２は火災警報器で構成されており、上位システム子機２の少なくともいずれか１つが受信不可状態であっても下位システム２０内での同期通信を行うことができる。これにより、火災が発生した際に、下位システム２０内における火災警報の連動の遅れを抑制することが可能となる。また、火災検知元の下位システム子機４は、火災が発生した旨を通知する通知信号を繰り返し送信する必要がなく、消費電力の低減を図ることが可能となる。

また、本実施形態のように、下位システム親機３は、判断部３５と通信部３３とを備えていることが好ましい。判断部３５は、複数の下位システム子機４に、受信不可状態の下位システム子機４である非受信子機４が含まれているか否かを判断することが好ましい。通信部３３は、複数の下位システム子機４に非受信子機４が含まれていると判断部３５が判断した場合に、複数の下位システム子機４に第２ビーコン信号を送信することが好ましい。

上記構成により、下位システム親機３は、自機（下位システム親機３）が第１ビーコン信号を受信できているが、下位システム子機４の少なくともいずれか１つが第１ビーコン信号を受信できていない場合であっても、第２ビーコン信号を送信することが可能となる。

また、本実施形態のように、通信部３３は、非受信子機４の受信不可状態が解消され、かつ、複数の上位システム子機２の全てが第１ビーコン信号を受信できる受信可能状態である場合に、第２ビーコン信号の送信を停止することが好ましい。

上記構成により、下位システム親機３は、複数の上位システム子機２の全てが受信可能状態になると、第２ビーコン信号の送信を停止するので、消費電力の低減を図ることが可能となる。

また、本実施形態のように、複数の下位システム子機４は、第１ビーコン信号と第２ビーコン信号とを区別可能であり、第１ビーコン信号と第２ビーコン信号との両方を受信できる場合、第２ビーコン信号に基づいて同期通信を行うことが好ましい。

上記構成により、下位システム親機３が第２ビーコン信号を送信している場合、各上位システム子機２は、第２ビーコン信号で同期を確立する。したがって、複数の上位システム子機２に、受信可能状態の上位システム子機２と、受信不可状態の上位システム子機２とが含まれている場合であっても、各上位システム子機２間での同期をとることが可能となる。

また、本実施形態の通信装置３は、通信システム１０に下位システム親機３として用いられる。

上記構成により、本実施形態の通信装置３は、上位システム子機２の少なくともいずれか１つが上位システム親機１からの第１ビーコン信号を受信できない場合、上位システム親機１の代わりに第２ビーコン信号を送信する。したがって、通信装置３は、第２ビーコン信号で同期を確立し、同期通信を行うことが可能となる。

＜変形例＞
次に、本実施形態の通信システム１０の変形例について説明する。

上述した例では、下位親機３は、受信不可状態が解消され、かつ、上位子機２の全てが受信可能状態である場合に、第２ビーコン信号の送信を停止するように構成されていたが、第２ビーコン信号の送信を停止する条件は上記に限らない。下位親機３は、受信不可状態であった上位子機２の受信不可状態が解消された場合、第２ビーコン信号の送信を停止するように構成されていてもよい。例えば、複数の下位子機４のいずれかが受信不可状態の下位子機４（非受信子機４）である場合、下位親機３は、非受信子機４の受信不可状態が解消された場合に、第２ビーコン信号の送信を停止する。

このように、下位システム親機３の通信部３３は、非受信子機４の受信不可状態が解消された場合に、第２ビーコン信号の送信を停止することが好ましい。

上記構成により、下位システム親機３は、非受信子機４の受信不可状態が解消されると第２ビーコン信号の送信を停止するので、消費電力の低減を図ることが可能となる。また、下位システム親機３における、第２ビーコン信号の送信を停止させる停止処理の簡略化を図ることが可能となる。

また、判断部３５は、通信部３３における第１ビーコン信号の受信強度（RSSI:Received Signal Strength Indicator）に基づいて、下位親機３が受信可能状態であるか否かを判断してもよい。判断部３５は、通信部３３における第１ビーコン信号の受信強度が閾値以上である場合、下位親機３が受信可能状態であると判断し、受信強度が閾値未満である場合、下位親機３が受信不可状態であると判断する。同様に、判断部３５は、下位子機４の通信部４３における第１ビーコン信号の受信強度に基づいて、下位子機４が受信可能状態であるか否かを判断してもよい。判断部３５は、下位子機４の通信部４３における第１ビーコン信号の受信強度が閾値以上である場合、下位子機４が受信可能状態であると判断し、受信強度が閾値未満である場合、下位子機４が受信不可状態であると判断する。

また、下位親機３は、下位子機４に対して、同期を確立するためのビーコン信号（第１ビーコン信号、第２ビーコン信号）を指示するように構成されていてもよい。下位親機３は、第２ビーコン信号の送信を開始する際に、事前に下位子機４に対して第２ビーコン信号で同期を確立するように指示する。また、下位親機３は、第２ビーコン信号の送信を停止する際に、事前に下位子機４に対して第１ビーコン信号で同期を確立するように指示する。これにより、下位子機４は、第２ビーコン信号の送信開始と送信停止のタイミングを把握することができる。したがって、下位子機４は、第２ビーコン信号が送信されていない期間は、第２ビーコン信号の受信待ちを停止することができ、受信処理の簡略化を図ることが可能となる。

また、下位システム２０を構成する複数の上位子機２は、互いに共通の構成であってもよい。この場合、複数の上位子機２のうち、１台の上位子機２が下位親機３として機能し、残りの上位子機２が下位子機４として機能する。例えば、複数の上位子機２のうち上位親機１に対して最初に登録された上位子機２が下位親機３として機能し、それ以外の上位子機２が下位子機４として機能する。また、上位親機１は、複数の上位子機２のうち１台を下位親機３として機能するように指示するように構成されていてもよい。例えば、上位親機１は、各上位子機２から自機（上位親機１）に送信された無線信号の受信強度を比較し、受信強度が最も大きい無線信号を送信した上位子機２に対して、下位親機３として機能するように指示する。

また、第１ビーコン信号に含めるデータ（同期情報）は、周期的な間欠受信動作のタイミングを決定するために用いてもよい。第１ビーコン信号に含められる同期情報に基づいて、上位子機２が間欠受信動作を行うタイミング、上位親機１が送信動作を行うタイミングが決定される。また、第１ビーコン信号に含められる同期情報に基づいて、下位子機４が送信動作を行うタイミング、下位親機３が間欠受信動作を行うタイミングが決定される。間欠受信動作により、受信動作の消費電力の低減を図ることが可能となる。

また、上位親機１と上位子機２との間の通信方式、及び下位親機３と下位子機４との間の通信方式は、ＴＤＭＡ通信に限らず、例えばＣＳＭＡ通信（CSMA:Carrier Sense Multiple Access）であってもよい。この場合、第１ビーコン信号に含められる同期情報は、間欠受信動作のタイミングの決定等に用いられる。

また、上位親機１と上位子機２との間の通信において、上り方向（上位子機２から上位親機１へ）のタイムスロットが省略されていてもよい。この場合、上位子機２は、火災が発生した旨を上位親機１に能動的に通知することができなくなる。しかし、例えば上位親機１は、下り方向（上位親機１から上位子機２へ）のタイムスロットで火災発生の有無を問う情報をポーリング形式で送信することにより、火災発生の有無を認識することが可能となる。この場合、上位子機２の消費電力をより低減することが可能となる。上位親機１は、商用電源を電源として駆動するように構成されているため、送信回数の増加による動作への影響が小さい。

また、本実施形態では、下位システム２０は、火災警報器のみで構成されているが、ＣＯ検知部を有するＣＯ検知器が上位子機２として含まれていてもよい。また、上位子機２（下位親機３、下位子機４）は、火災検知部３１，４１に加えて、ＣＯ検知部を更に備えた構成であってもよい。

また、上位親機１は、異なるシステム（下位システム２０、２００）が連動するように、この異なるシステム（下位システム２０、２００）を構成する機器を制御するように構成されていてもよい。例えば、上位親機１は、上位子機２（火災警報器）から火災が発生した旨の通知信号を受信した場合、下位システム２００を構成する下位親機、下位子機に対して警報を発生させるように指示する。

また、下位システム２０を構成する上位子機２の台数が３台である場合について例示したが、上位子機２の台数は３台に限らず、２台であってもよいし、４台以上であってもよい。

なお、上述した実施形態、変形例は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態、変形例に限定されることはなく、この実施形態、変形例以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。

１０ 通信システム
１ 上位システム親機（上位親機）
２ 上位システム子機（上位子機）
３ 下位システム親機（下位親機）、通信装置
３３ 通信部
３５ 判断部
４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ） 下位システム子機（下位子機）、非受信子機
Ｂ１ 第１ビーコン信号
Ｂ２ 第２ビーコン信号

Claims (5)

1. 複数の上位システム子機と、
   前記複数の上位システム子機に第１ビーコン信号を送信し前記複数の上位システム子機と同期通信を行う上位システム親機とを備え、
   前記複数の上位システム子機は、複数の下位システム子機と、前記複数の下位システム子機に第２ビーコン信号を送信し前記複数の下位システム子機と同期通信を行う下位システム親機とを含んでおり、
   前記複数の上位システム子機の少なくともいずれか１つが、前記第１ビーコン信号を受信できない受信不可状態である場合、前記下位システム親機は、前記複数の下位システム子機に前記第２ビーコン信号を送信し、
   前記複数の下位システム子機は、前記第１ビーコン信号と前記第２ビーコン信号とを区別可能であり、前記第１ビーコン信号と前記第２ビーコン信号との両方を受信できる場合、前記第２ビーコン信号に基づいて同期通信を行う
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記下位システム親機は、
   前記複数の下位システム子機に、前記受信不可状態の下位システム子機である非受信子機が含まれているか否かを判断する判断部と、
   前記複数の下位システム子機に前記非受信子機が含まれていると前記判断部が判断した場合に、前記複数の下位システム子機に前記第２ビーコン信号を送信する通信部とを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記通信部は、前記非受信子機の前記受信不可状態が解消された場合に、前記第２ビーコン信号の送信を停止する
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記通信部は、前記非受信子機の前記受信不可状態が解消され、かつ、前記複数の上位システム子機の全てが前記第１ビーコン信号を受信できる受信可能状態である場合に、前記第２ビーコン信号の送信を停止する
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システムに前記下位システム親機として用いられる
   ことを特徴とする通信装置。

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