WO2016167121A1 - 無線通信システム、親機、子機及び無線接続方法 - Google Patents

無線通信システム、親機、子機及び無線接続方法 Download PDF

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WO2016167121A1
WO2016167121A1 PCT/JP2016/060297 JP2016060297W WO2016167121A1 WO 2016167121 A1 WO2016167121 A1 WO 2016167121A1 JP 2016060297 W JP2016060297 W JP 2016060297W WO 2016167121 A1 WO2016167121 A1 WO 2016167121A1
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unit
wireless communication
identifier
slave
wireless
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Application number
PCT/JP2016/060297
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English (en)
French (fr)
Inventor
山本 兼司
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00Connection management
    • H04W76/10Connection setup
    • H04W4/04
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00Wireless channel access
    • H04W74/02Hybrid access
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • H04W84/18Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H04W84/20Master-slave selection or change arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, a base unit of the wireless communication system, a slave unit of the wireless communication system, and a wireless connection method executed in the wireless communication system.
  • the specific low power radio system is abbreviated as a special small radio system.
  • the same PAN is connected to the coordinator and the PAN by wirelessly connecting the master unit that constructs the communication standard IEEE 802.15.4 PAN (Personal Area Network).
  • a slave that communicates with another wireless communication device connected to the host is called a host, and a device that performs wireless communication with the slave as an alternative to the master is called a router.
  • the coordinator, the host, and the router are collectively referred to as a node.
  • the procedure from when the coordinator and the host start up until the host starts wireless connection to the PAN constructed by the coordinator is as follows.
  • the coordinator performs selection of a radio channel for constructing the PAN and determination of a PAN ID (PAN identifier) for identifying the PAN.
  • PAN ID PAN identifier
  • the coordinator checks available radio channels that are not detected in the surroundings or have a weak detected radio wave level. Then, the coordinator transmits a beacon request signal using the wireless channel. If there is no response to a beacon signal from another coordinator using the same radio channel in response to this beacon request signal, the coordinator that transmitted the beacon signal uses the same radio channel in the surrounding area. Is determined to exist, and the radio channel is selected.
  • the coordinator determines the PANID along with the selection of the radio channel. Furthermore, the network ID is set in advance in the coordinator, and the beacon signal transmitted by the coordinator includes the network ID.
  • the host detects a PAN and selects a radio channel in setting the data link layer at startup. The host sequentially switches to an available radio channel and transmits a beacon request signal in order to detect a PAN present in the surroundings.
  • the coordinator receiving the beacon request signal from the host responds by transmitting a beacon signal. By receiving the beacon signal at this time, the host can detect the PAN and grasp the PANID and the wireless channel for connecting to the PAN.
  • the host obtains the network ID included in the beacon signal at this time, determines whether or not it is equal to the network ID that the host wants to connect to, and if it is equal, wirelessly connects to the coordinator constructing the PAN. Send a signal for.
  • the host in order to establish a wireless connection to the coordinator PAN, the host transmits a beacon request signal using all available radio channels. Therefore, for example, in a wireless communication system in which a host installed in a plurality of mobile units selects one from a plurality of coordinators and communicates, the host uses a wireless channel in a state where nodes are crowded as the mobile unit moves.
  • the beacon request signal is a signal that is broadcast or broadcast, so a node that uses the same radio channel as the beacon request signal causes interference to frequently retransmit the signal. There is a risk of it. This affects the wireless connection of other hosts and the wireless communication between nodes, such as delay.
  • the above-mentioned problem also applies to a wireless communication system including a parent device that constructs a wireless communication network while using a plurality of wireless channels, and a child device that performs wireless communication by connecting to the wireless communication network.
  • the present invention is for solving the above-described problem, and suppresses radio channel interference between a plurality of radio communication apparatuses, a radio communication system, a radio communication system parent device, a radio communication system slave device, and radio
  • An object is to provide a wireless connection method executed in a communication system.
  • the present invention relates to a slave unit in which a first identifier is set in advance, a master unit that establishes a wireless communication network using a predetermined wireless channel and wirelessly communicates with the slave unit that is wirelessly connected to the wireless communication network,
  • the base unit transmits a notification signal including a second identifier
  • the slave unit receives the notification signal by switching the radio channel, and the set first unit
  • a response signal for wirelessly connecting to the wireless communication network is transmitted to the parent device that is the transmission source of the notification signal.
  • the present invention is a parent device that constructs a wireless communication network of a wireless communication system and wirelessly communicates with a child device wirelessly connected to the wireless communication network, and a parent device communication unit that performs the wireless communication with the child device;
  • a radio channel determination unit that predetermines a radio channel to be used in the base unit communication unit, and a broadcast signal generation unit that generates a broadcast signal including an identifier and transmits the broadcast signal via the base unit communication unit. It is a featured master unit.
  • the present invention is a slave unit that is wirelessly connected to a wireless communication network of a wireless communication system and wirelessly communicates with a parent device that has constructed the wireless communication network, and a storage unit that stores a preset first identifier; Notification signal from the master unit received via the slave unit communication unit, a slave unit communication unit that performs the wireless communication with the master unit, a radio channel switching unit that switches a radio channel used in the slave unit communication unit, and When the identifier determination unit that determines whether the second identifier included in the storage unit is equal to the first identifier stored in the storage unit and the identifier determination unit are equal, the transmission source of the notification signal
  • a slave unit comprising: a response processing unit that transmits a response signal for wirelessly connecting to the wireless communication network to the master unit via the slave unit communication unit.
  • the present invention provides a network construction process in which a parent device constructs a wireless communication network using a predetermined radio channel, and a notification signal transmission step in which the parent device transmits a notification signal including a second identifier;
  • An identifier setting step for presetting a first identifier in the slave unit, a notification signal receiving step in which the slave unit receives the notification signal by switching the radio channel, and the slave unit is set in the first
  • the slave unit includes a response signal transmission step of transmitting a response signal for performing wireless connection to the wireless communication network to the master unit that is a transmission source of the notification signal. It is a line connection method.
  • a master unit determines a radio channel in advance and transmits a notification signal including an identifier, and a slave unit switches the radio channel to receive the notification signal and is included in the notification signal.
  • a response signal for wireless connection to the wireless communication network can be transmitted to the parent device that is the transmission source of the notification signal.
  • the slave unit when the slave unit is wirelessly connected to the wireless communication network of the master unit, the slave unit switches to a wireless channel that can be used by the slave unit and does not notify the master unit of signals, and the slave units that do not interfere with each other. Since signals can be transmitted / received to / from the base unit using the radio channel, an effect of suppressing radio channel interference can be obtained.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing a door opening / closing system in Embodiment 1.
  • FIG. It is a block block diagram which shows the function part of a coordinator. It is a block block diagram which shows the function part of a host. It is a sequence diagram which shows a process until a host is wirelessly connected to PAN of a coordinator. It is a frame block diagram which shows the structure of the MAC frame of the beacon request signal which a coordinator transmits.
  • FIG. 10 is a sequence diagram showing processing until the host wirelessly connects to the PAN of the coordinator in the second embodiment. It is a frame block diagram which shows the structure of the MAC frame of the beacon signal which a coordinator transmits.
  • FIG. 10 is a system configuration diagram showing a door opening / closing system in a third embodiment.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing a door opening and closing system in the first embodiment.
  • the door opening and closing system is a system that opens and closes the platform door and the train door when the train stops on the platform or when the train departs from the platform.
  • the train crew and station staff start the door opening and closing control based on the information that the fixed position stop sensor installed on the platform detects the stop of the train, and according to this door opening and closing control, the platform door and It opens and closes in conjunction with the train door.
  • platforms P1 to P4 are the platforms of the stations that get on and off the train.
  • the platform P1 indicates that the train R1 has stopped
  • the platform P2 indicates that the train R2 is about to stop
  • the platform P3 indicates that the train R3 passes
  • the platform P4 indicates that the train is passing. Indicates a situation that does not exist. It is assumed that the direction indicated by the traveling direction U in the figure is the upward direction of the train, the train R1 and the train R3 are traveling in the upward direction, and the train R2 is traveling in the downward direction.
  • the home door G1 is a home door installed on the platform P1
  • the home door G2 is a home door installed on the platform P2.
  • the home door G1 shows an open state
  • the home door G2 shows a closed state.
  • the train door E1 is a door installed on the right side in the traveling direction of the train R1
  • the train door E2 is a door installed on the left side in the traveling direction of the train R1.
  • the train door E3 is a door installed on the right side in the traveling direction of the train R2.
  • Train door E1 shows an open state
  • train doors E2 and E3 show a closed state.
  • the fixed position stop sensors D1 to D4 are sensors installed on the platforms P1 to P4, respectively, for detecting information regarding the displacement of the train, and notifying that the train has stopped at a fixed position or is about to stop. Can do.
  • the coordinator 1 is a wireless communication device that operates as a parent device installed on each platform, and the host 2 is a wireless communication device that operates as a child device installed on each train.
  • a coordinator 1 is installed on each of the platforms P1 to P4, and a host 2 is installed on each of the trains R1 to R3.
  • the coordinator 1 and the host 2 that perform wireless communication are installed at positions where the mutual radio waves reach.
  • the radio channel used by the coordinator 1 is set so as not to interfere with other coordinators 1.
  • the coordinator 1 constructs a PAN, which is a wireless communication network, and the host 2 can connect to the PAN to perform wireless communication with a node belonging to the PAN.
  • the node here refers to a coordinator, a router, and a host.
  • FIG. 2 and FIG. 3 are block configuration diagrams showing functional units of a wireless communication device constituting the door opening / closing system.
  • FIG. 2 is a block configuration diagram showing functional units of the coordinator 1.
  • FIG. 3 is a block configuration diagram showing functional units of the host 2.
  • the coordinator 1 includes a coordinator control unit 3, a coordinator communication unit 4, a radio channel determination unit 6, a notification signal generation unit 7, a connection processing unit 8, and a ground communication unit 9.
  • the coordinator control unit 3 is a functional unit for controlling each functional unit of the coordinator 1 and performing an operation as a master unit.
  • the door opening / closing system of the present invention detects door stop by a fixed position stop sensor installed on a platform and performs door opening / closing control.
  • the coordinator 1 is used when a train stops or stops. When it is near, transmission of a notification signal for prompting the host 2 to establish a wireless connection to the PAN is started.
  • the coordinator communication unit (which is an example of the parent device communication unit) 4 is a functional unit for performing wireless communication with other nodes such as the host 2. Connected to an antenna 5 for transmitting and receiving radio waves.
  • the radio channel determination unit 6 is a functional unit that determines a radio channel used by the coordinator 1. After the apparatus is activated, a series of processes for determining a radio channel, such as radio wave detection of a radio channel used by surrounding nodes and transmission of a beacon request signal on the selected radio channel, are performed. Here, each time the apparatus is activated, the radio channel may be selected again and determined, or the same radio channel as that at the previous activation may be selected and determined. Alternatively, the wireless channel to be used may be set in advance, and the wireless channel may be determined by reading the setting at startup.
  • the notification signal generation unit 7 is a functional unit that generates a beacon request signal that is a notification signal.
  • the generated beacon request signal includes an identifier for connecting another node to the PAN.
  • information that can be commonly identified between the coordinator 1 and other nodes such as a host identifier for identifying the host 2 with which the coordinator 1 wants to perform wireless communication, a network identifier for identifying the network, or the like is used.
  • a host identifier is used for each of the first and second identifiers.
  • the notification signal generation unit 7 may generate a beacon request signal when the radio channel determination unit 6 determines a radio channel to be transmitted.
  • the connection processing unit 8 is a functional unit that receives a beacon signal transmitted as a response signal by the host 2 that has received the beacon request signal from the coordinator 1 and performs a series of processes related to the wireless connection of the host 2 to the PAN. is there.
  • the ground communication unit 9 is a functional unit for communicating with the ground external device 10 installed outside the coordinator 1.
  • the ground external device 10 manages and controls the coordinator 1, notifies the information related to the PAN constructed by the coordinator 1, notifies the information indicating the stop state of the train detected by the fixed position stop sensor, and the coordinator 1 includes the beacon request signal. Notification of a host identifier and transmission / reception of a control signal for performing door opening / closing control are performed.
  • the ground external device (which is an example of the first external device) 10 may be connected to a plurality of coordinators 1 and perform the above-described processing such as management and control on each of the coordinators 1.
  • the host 2 includes a host control unit 11, a host communication unit 12, a radio channel switching unit 14, a storage unit 15, an identifier determination unit 16, a response processing unit 17, and an on-vehicle communication unit 18.
  • the host control unit 12 is a functional unit for controlling each functional unit of the host 2 to operate as a slave unit.
  • the host 2 receives the notification signal from the coordinator 1 and determines that the host identifier included in the notification signal is the same as the host identifier set in the own device, the wireless communication to the PAN is performed. Start the connection.
  • the host communication unit (which is an example of the slave unit communication unit) 12 is a functional unit for performing wireless communication with other nodes such as the coordinator 1. It connects to an antenna 13 for transmitting and receiving radio waves.
  • the wireless channel switching unit 14 is a functional unit that switches a wireless channel used by the host 2. In order to wirelessly connect to the PAN constructed by the coordinator 1, the wireless channel is sequentially switched to receive a beacon request signal from the coordinator 1. When the identifier determination unit 16 described later determines that the host identifier included in the received beacon request signal is equal to the host identifier set in the own device, the wireless channel switching unit 14 stops switching the wireless channel. Wireless communication is performed using the wireless channel. The procedure for switching the radio channel at this time will be described later. In addition, after the wireless channel switching is completed, the operation returns to the first wireless channel.
  • the storage unit 15 is a functional unit that stores a host identifier for identifying the host 2.
  • the identifier determination unit 16 is a functional unit that determines whether the host identifier included in the beacon request signal received from the coordinator 1 is equal to the host identifier stored in the storage unit 15. If it is determined that the identifier determination unit 16 is equal, the process proceeds to a process of starting wireless connection to the PAN constructed by the coordinator 1 that is the transmission source of the beacon request signal.
  • the response processing unit 17 When the response processing unit 17 receives the beacon request signal and determines that the identifier determination unit 16 is equal, the response processing unit 17 generates a response signal for wireless connection to the PAN constructed by the coordinator 1 that transmits the beacon request signal, It is a functional unit that performs a series of processes related to the subsequent wireless connection.
  • the on-vehicle communication unit 18 is a functional unit for communicating with an on-vehicle external device 19 installed outside the host 2.
  • An on-vehicle external device (which is an example of a second external device) 19 performs management and control of the host 2, notification of a host identifier stored in the storage unit 15 of the host 2, and transmission / reception of a control signal for performing door opening / closing control. Do.
  • the on-vehicle external device 19 may be connected to a plurality of hosts 2 and perform the above-described processing such as management and control on each host 2.
  • FIG. 4 is a sequence diagram showing processing until the host 2 wirelessly connects to the PAN of the coordinator 1.
  • the hosts H1 and H2 perform wireless connection to the PANs of the coordinators C1 and C2.
  • the radio channels used by the coordinators C1 and C2 may be set in advance.
  • the radio channel is represented as CH.
  • the host identifier is expressed as HostID. For example, if the host identifier is 10, it is described as HostID (10).
  • the beacon request signal is expressed as Enhanced Beacon Request (CH, HostID). For example, if the wireless channel that transmitted the beacon request signal is channel 1 and the host identifier is 10, Enhanced Beacon Request (CH (1), HostID). (10)).
  • the beacon signal is expressed as Enhanced Beacon (CH), and for example, if the wireless channel that transmitted the beacon signal is channel 1, it is described as Enhanced Beacon (CH (1)).
  • PANA Protocol for Carrying Authentication for Network Access
  • the coordinators C1 and C2 determine the radio channel used by the own device.
  • the procedure for determining the radio channel is as described above.
  • the coordinator C1 determines the radio channel to be used as CH (1)
  • the coordinator C2 determines the radio channel to be used as CH (3). Note that determination of PANID is omitted.
  • the hosts H1 and H2 set host identifiers for identifying their own devices. The procedure for setting the host identifier is as described above.
  • the host H1 sets the host identifier to HostID (10), and the host H2 sets the host identifier to HostID (20).
  • the hosts H1 and H2 perform radio channel switching in order to receive the beacon request signal.
  • the radio channel is first switched to CH (1).
  • the coordinators C1 and C2 are transmitting beacon request signals. Since the radio channel of the coordinator C1 is CH (1), the beacon request signal of the coordinator C1 can be received by the hosts H1 and H2. The host H1 determines that the host identifier of the beacon request signal received at this time is equal to the host identifier set in the own device, and starts wireless connection to the PAN of the coordinator C1. On the other hand, the host H2 determines that the host identifier of the beacon request signal received at this time is not equal to the host identifier set in its own device, and discards the received beacon request signal. Further, since the radio channel of the coordinator C2 is CH (3), the beacon request signal of the coordinator C2 cannot be received by the hosts H1 and H2.
  • the host H1 transmits a beacon signal, which is a response signal, to the coordinator C1 using CH (1). Subsequently, the host H1 transmits a PANA signal to the coordinator C1. Thereafter, a series of signals for wireless connection to the PAN is transmitted / received between the coordinator C1 and the host H1. When wireless connection is established, wireless communication can be performed between the coordinator C1 and the host H1.
  • the host H2 switches to the next wireless channel CH (2) since a predetermined time for switching the wireless channel has elapsed.
  • the coordinator C2 transmits a beacon request signal. Since the radio channel of the coordinator C2 is CH (3), the beacon request signal of the coordinator C2 cannot be received by the hosts H1 and H2 as in the process S33.
  • the host H2 switches to the next wireless channel CH (3) since a predetermined time for switching the wireless channel has elapsed.
  • the coordinator C2 transmits a beacon request signal. Since the radio channel of the coordinator C2 is CH (3), the beacon request signal of the coordinator C2 can be received by the host H2.
  • the host H2 determines that the host identifier of the beacon request signal received at this time is equal to the host identifier set in the own device, and starts wireless connection to the PAN of the coordinator C2. On the other hand, the beacon request signal of the coordinator C2 cannot be received by the host H1 as in the process S33.
  • the host H2 transmits a beacon signal, which is a response signal, to the coordinator C2 using CH (3). Subsequently, the host H2 transmits a PANA signal to the coordinator C2. Thereafter, a series of signals for wireless connection to the PAN is transmitted / received between the coordinator C2 and the host H2. When wireless connection is established, wireless communication can be performed between the coordinator C2 and the host H2.
  • FIG. 5 is a frame configuration diagram showing a configuration of a MAC (Media Access Control) frame of a beacon request signal transmitted by the coordinator 1.
  • the frame configuration F1 is a MAC header portion
  • the frame configuration F2 is a MAC payload portion
  • the frame configuration F3 is a MAC footer portion.
  • the position where the coordinator 1 includes the host identifier for identifying the host 2 is “Sub- following the“ Type ”in the“ IE Content ”field included in the“ Payload IEs ”of the MAC payload portion F2. IE Content ”, and the position shown in the frame configuration F4.
  • the position of the frame configuration F4 is unused, but in the present invention, the host identifier is included in order to identify the host 2 with which the coordinator 1 wants to communicate.
  • the frame configuration in FIG. 5 is merely an example, and it is desirable that compatibility with the prior art is maintained even when the frame configuration is different or the host identifier is included at a different position.
  • radio channel interference occurs between nodes.
  • CSMA / CA Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance Method, Carrier Sense Multiple Access / Collision Avidance
  • the coordinator 1 when trying to perform wireless communication with a specific host 2 from the side of the coordinator 1, the coordinator 1 needs a means for starting a wireless connection to the PAN of the coordinator 1 with respect to the specific host 2.
  • the technology has a second problem in that there is no means for the coordinator 1 to initiate a specific host 2 wireless connection to the PAN.
  • the first problem is that the nodes are in a dense state, and the host 2 does not have a means for preliminarily knowing the radio channel of the coordinator 1 that performs radio communication.
  • the signal is switched and the coordinator 1 transmits a signal using a radio channel different from that of the other coordinator 1 determined in advance. Therefore, the signal is transmitted using the radio channel of the coordinator 1 that the host 2 does not communicate with. Therefore, it is possible to suppress radio channel interference between nodes.
  • a coordinator 1 that fixes and uses a preselected radio channel is installed on each platform of each station whose position is fixed.
  • the coordinator 1 of each platform at each station transmits a notification signal without interfering with the radio channel, and the host 2 of each train that enters the station switches the radio channel.
  • the coordinator of the platform 1 and train host 2 perform wireless communication for door opening / closing control Even when they are, without the signal receiving interference from broadcast signals of the other nodes is delayed, it is possible to operate stably.
  • the coordinator 1 transmits to the host 2 a notification signal including information on a host identifier held by a specific host 2 that wants to perform wireless communication. It becomes possible to start the wireless connection to the PAN for the specific host 2 that has received the message.
  • the coordinator 1 installed on the platform P1 in FIG. 1 transmits a notification signal including a host identifier that identifies the host 2 installed on the train R1, and the specific host 2
  • the wireless connection with can be started.
  • a fixed position stop sensor is installed on the platform, and the coordinator 1 installed on the platform is the fixed position stop sensor. It is easier to determine when to start communication with the host 2 by using the information of the above, and the platform, which is a ground facility, better understands the operation status of each train than a moving train. It is easy and it is possible to obtain more reliably which train stops on which platform.
  • the coordinator 1 controls door opening / closing such as which door of the platform is opened / closed, which door on the left / right side of the train stopped on the platform is opened / closed, and the timing of opening / closing the platform / train doors. Is established by establishing wireless communication with a specific host 2, and the ground external device 10 transmits / receives a control signal to / from a specific on-vehicle external device 19.
  • the fact that the train has left the platform may be detected using the information of the fixed position stop sensor, and communication between the coordinator 1 and the host 2 or the ground external device 10 and the vehicle external device 19 is established. You may judge by the health check performed accompanying it having stopped.
  • the door opening / closing system has been described as an example.
  • the present invention is not limited to the door opening / closing system, and the coordinator 1 installed in a fixed position and the vicinity of the coordinator 1
  • the present invention can be applied to a wireless communication system that performs wireless communication with a host 2 installed on a moving body that moves or stops.
  • the vicinity is the distance that radio communication radio waves reach.
  • the ground external device 10 can suppress the interference of the wireless channel even in a situation where a plurality of nodes exist densely and a plurality of wireless channels are used.
  • wireless communication is established with the specific host 2 from the coordinator 1 side, and the ground external device 10 and the specific on-vehicle external device 19 are operated in conjunction (in an example of realizing the interlocking means). Is possible).
  • the wireless channel switching unit 14 of the host 2 receives a signal from the coordinator 1 while switching the wireless channel.
  • the procedure for the host 2 to switch the radio channel at this time includes the radio channel switching order and the switching time.
  • the radio channel switching order may be, for example, selecting available radio channels in ascending order of channel numbers.
  • the wireless channel switching time is derived from the calculation formula of 15.36 ⁇ (2 to the power of 2 + 1) [milliseconds]. .
  • n is a duration and 0 ⁇ n ⁇ 14.
  • the switching time at this time is long, it takes a long time for the wireless channel of the coordinator 1 scheduled to perform wireless communication to go around. Conversely, if the switching time is short, the notification from the coordinator 1 The signal is missed. Therefore, it is necessary to adjust the switching time so as to establish a wireless connection within a time range permitted by the system based on the number of usable wireless channels and the number of nodes.
  • the time required for the host 2 to establish a wireless connection is short.
  • the wireless connection of the host 2 can be more reliably performed even when the radio channel switching time is shorter than in the conventional technique.
  • the host 2 may preferentially switch to the wireless channel and receive the signal.
  • the time for switching to the radio channel may be longer than that for other radio channels.
  • the present invention suppresses radio channel interference between the nodes and shortens the time required for the host 2 to establish a radio connection as compared with the prior art. Therefore, communication between the coordinator 1 and the host 2 is possible. Can be applied to systems that require immediateness.
  • a master unit determines a wireless channel in advance and transmits a notification signal including an identifier, and a slave unit switches the wireless channel to receive the notification signal and
  • a response signal for wireless connection to the wireless communication network can be transmitted to the parent device that is the transmission source of the notification signal.
  • the slave unit when the slave unit is wirelessly connected to the wireless communication network of the master unit, the slave unit switches to a wireless channel that can be used by the slave unit and does not notify the master unit of signals, and the slave units that do not interfere with each other. Since signals can be transmitted / received to / from the base unit using the radio channel, an effect of suppressing radio channel interference can be obtained.
  • the wireless communication system is a specific low power wireless system
  • the wireless communication network is a PAN of the specific low power wireless system
  • the parent device is the coordinator 1 of the specific low power wireless system
  • the slave device is A wireless communication system can be configured as the host 2 of the specific low power wireless system.
  • the parent device transmits a notification signal including a host identifier for identifying the child device to the child device, and the child device transmits the host identifier included in the received notification signal to the own device.
  • a response signal can be transmitted by determining whether or not a host identifier that identifies a slave set in advance is equal.
  • the slave unit it is possible to wirelessly connect the slave unit to the radio communication network of the master unit using the notification signal as a beacon request signal and the response signal as a beacon signal.
  • the use of signals handled by the IEEE 802.15.4 standard provides an effect that the slave unit can be wirelessly connected to the base unit's wireless communication network while ensuring compatibility with the IEEE 802.15.4 standard. .
  • the base unit can include the identifier in the Sub-IE Content of IE Content that is a part of the MAC payload of the beacon request signal.
  • the base unit is installed with the position fixed
  • the slave unit is installed on a moving body that moves or stops in the vicinity of the master unit
  • the ground external device 10 and the slave that communicate with the master unit
  • the on-vehicle external device 19 that communicates with the machine can be operated in an interlocked manner via wireless communication between the parent machine and the child machine based on conditions desired by the ground external apparatus 10.
  • wireless communication is established between the parent device and the specific child device triggered by the desired conditions of the ground external device 10, and the ground external device 10 is connected to the specific vehicle via the established wireless communication.
  • An effect of operating in conjunction with the external device 19 is obtained.
  • the master unit is installed on the platform of the station
  • the slave unit is installed on the train entering the platform on which the master unit is installed
  • the ground external device 10 state grasping
  • the platform and the train door in conjunction with each other on the basis of the train operation state grasped by (which is an example of means).
  • the parent device and the child device can communicate stably without being affected by the interference of the notification signal from another node.
  • wireless communication is established between the master unit and the specific slave unit, and the platform and the specific door of the train are linked from the ground or the train via the established wireless communication. Can be opened and closed.
  • the slave unit wirelessly communicates with the parent device wireless channel in advance and receives a notification signal from the parent device
  • the wireless channel of the parent device that has been previously grasped is given priority. It is possible to switch. As a result, it is easy to receive a notification signal from the parent device that performs wireless communication, and an effect of shortening the time required for establishing wireless communication between the parent device and the child device can be obtained.
  • a notification signal transmitted from the coordinator 1 to the host 2 is used as a beacon request signal, and a host identifier is included in an unused frame position of the beacon request signal so that a specific host 2 starts a wireless connection. It was.
  • the notification signal transmitted by the coordinator 1 is a beacon signal, and the host identifier is included in the frame position including the network identifier of the beacon signal.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing processing until the host 2 wirelessly connects to the PAN of the coordinator 1 in the second embodiment.
  • the hosts H1 and H2 make wireless connections to the PANs of the coordinators C1 and C2.
  • the beacon signal is represented as Enhanced Beacon (CH, HostID).
  • CH Enhanced Beacon
  • HostID Enhanced Beacon
  • Process S51 is the same as process S31 of FIG.
  • the hosts H1 and H2 switch the wireless channel in order to receive the beacon signal.
  • the radio channel is first switched to CH (1).
  • the coordinators C1 and C2 are transmitting beacon signals. Since the radio channel of the coordinator C1 is CH (1), the beacon signal of the coordinator C1 can be received by the hosts H1 and H2. The host H1 determines that the host identifier of the beacon signal received at this time is equal to the host identifier set in its own device, and starts the wireless connection to the PAN of the coordinator C1. On the other hand, the host H2 determines that the host identifier of the beacon signal received at this time is not equal to the host identifier set in its own device, and discards the received beacon signal. Further, since the radio channel of the coordinator C2 is CH (3), the beacon signal of the coordinator C2 cannot be received by the hosts H1 and H2.
  • the host H1 transmits a PANA signal, which is a response signal, to the coordinator C1 using CH (1). Thereafter, a series of signals for wireless connection to the PAN is transmitted / received between the coordinator C1 and the host H1. When wireless connection is established, wireless communication can be performed between the coordinator C1 and the host H1.
  • the host H2 switches to the next wireless channel CH (2) because a predetermined time for switching the wireless channel has elapsed.
  • the coordinator C2 transmits a beacon signal. Since the radio channel of the coordinator C2 is CH (3), the beacon signal of the coordinator C2 cannot be received by the hosts H1 and H2 as in the process S53.
  • the host H2 switches to the next wireless channel CH (3) since a predetermined time for switching the wireless channel has elapsed.
  • the coordinator C2 transmits a beacon signal. Since the radio channel of the coordinator C2 is CH (3), the beacon signal of the coordinator C2 can be received by the host H2.
  • the host H2 determines that the host identifier of the beacon signal received at this time is equal to the host identifier set in the own device, and starts the wireless connection to the PAN of the coordinator C2. On the other hand, the beacon signal of the coordinator C2 cannot be received by the host H1 similarly to the process S53.
  • the host H2 transmits a PANA signal, which is a response signal, to the coordinator C2 using CH (3). Thereafter, a series of signals for wireless connection to the PAN is transmitted / received between the coordinator C2 and the host H2. When wireless connection is established, wireless communication can be performed between the coordinator C2 and the host H2.
  • FIG. 7 is a frame configuration diagram showing the configuration of the MAC frame of the beacon signal transmitted by the coordinator 1.
  • the frame configuration F5 is a MAC header portion
  • the frame configuration F6 is a MAC payload portion
  • the frame configuration F7 is a MAC footer portion.
  • the position where the coordinator 1 includes the host identifier for identifying the host 2 is “Sub- following the“ Type ”in the“ IE Content ”field included in the“ Payload IEs ”in the MAC payload portion F6. IE Content ”, and the position shown in the frame configuration F8.
  • the network identifier is included in the position of the frame configuration F8, but in the present invention, the host identifier is included in order to identify the host 2 with which the coordinator 1 wants to communicate.
  • the frame configuration in FIG. 7 is merely an example, and it is desirable that compatibility with the prior art is maintained even when a different frame configuration is used or a host identifier is included at a different position.
  • the host identifier to be included in the notification signal of the present invention is one in which the master unit specifies an unconnected slave unit to perform wireless connection, and in this way, other nodes of different radio channels can be connected. Produces an effect of avoiding interference with a notification signal transmitted by the.
  • the slave unit can be wirelessly connected to the master unit's wireless communication network using the notification signal as a beacon signal and the response signal as a PANA signal.
  • the use of signals handled by the IEEE 802.15.4 standard provides an effect that the slave unit can be wirelessly connected to the base unit's wireless communication network while ensuring compatibility with the IEEE 802.15.4 standard. .
  • the base unit can include the identifier in the Sub-IE Content of IE Content that is a part of the MAC payload of the beacon signal.
  • one coordinator 1 is installed on each platform, and one host 2 is installed on each train.
  • a plurality of coordinators 1 are installed on each platform, and a plurality of hosts 2 are installed on each train.
  • FIG. 8 is a system configuration diagram showing a door opening / closing system in the third embodiment.
  • the hosts 2 are respectively provided in the two vehicles at both ends of the train R1
  • the coordinators 1 are respectively provided at the positions of the platforms P1 corresponding to the two hosts 2 of the stopped train R1.
  • the location of the platform corresponding to the host 2 of the stopped train changes because the number of vehicles differs depending on the train, or the host 2 is installed on the three vehicles near both ends and the center of the train, so it is installed on the platform.
  • the number and position of the coordinators 1 to be arranged do not have to be as shown in FIG. 8, and are appropriately installed according to the system.
  • a plurality of coordinators 1 installed on the same platform may use the same radio channel or different radio channels.
  • a plurality of hosts 2 installed on the same train may use the same radio channel or different radio channels.
  • radio channel interference can be avoided or a plurality of hosts 2 can be prevented by stopping the transmission of one of the notification signals of the plurality of coordinators 1 so as not to cause radio channel interference.
  • the power consumption may be suppressed without wirelessly connecting any of the above.
  • a plurality of routers are installed instead of a plurality of coordinators 1 on each platform, and the coordinator 1 communicates with each router.
  • the router may perform wireless communication with each specific host 2 in place of the coordinator 1.
  • Management and control of the above-described plurality of nodes are performed by the ground external device 10 and the vehicle external device 19.
  • a plurality of slave units are installed in a mobile unit, a plurality of master units are installed corresponding to the slave units, and wireless communication is performed according to the position of the slave unit installed in the mobile unit. It becomes possible to select a parent machine and a child machine. As a result, the distance between the parent device and the child device can be shortened, and an effect of performing wireless communication more stably can be obtained. Further, it is possible to obtain an effect of selecting a parent device and a child device that perform wireless communication in accordance with a change in the shape of the moving body. In addition, the wireless communication path can be made redundant so that the system operation can be continued without stopping in the event of maintenance or failure of the apparatus.
  • the present invention can be freely combined with each embodiment and each modification within the scope of the invention, or can be appropriately modified and omitted with each embodiment and each modification.

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Abstract

無線通信システムにおいて、複数の無線通信装置間での無線チャネルの干渉を抑制する、無線通信システム、無線通信システムの親機、無線通信システムの子機及び無線通信システムで実行される無線接続方法を提供することを目的とする。無線通信システムの親機が予め無線チャネルを決定して識別子を含む報知信号を送信し、子機が無線チャネルを切り替えて報知信号を受信するとともに、報知信号に含まれる識別子と予め自装置に設定された識別子とが等しいときに、報知信号の送信元の親機に対し、無線通信ネットワークに無線接続する応答信号を送信する。

Description

無線通信システム、親機、子機及び無線接続方法
 本発明は、無線通信システム、無線通信システムの親機、無線通信システムの子機及び無線通信システムで実行される無線接続方法に関する。
 近年、無線通信ネットワークを構築する親機と、その無線通信ネットワークに接続する子機とが無線通信を行う無線通信システムが、多用途で利用されている。その中で、例えば人が赴き直接にセンシングを行うのが困難な対象を遠隔でセンシングする用途に向けて、消費電力を抑えて長期間の稼働を可能としたものが、通信規格IEEE802.15.4/4e/4gで規定される特定小電力無線システムである(例えば、非特許文献1)。以下、特定小電力無線システムを特小無線システムと略す。
 特小無線システムを構成する無線通信装置のうち、通信規格IEEE802.15.4PAN(パーソナル・エリア・ネットワーク、Personal Area Network)を構築する親機をコーディネータ(Coordinator)、PANに無線接続し同一のPANに繋がる他の無線通信装置と通信する子機をホスト(Host)、親機の代替として子機との間で無線通信を行うものをルータ(Router)と呼ぶ。更に、コーディネータ、ホスト及びルータをまとめてノードと呼ぶ。
 従来の特小無線システムにおいて、コーディネータとホストが起動し、コーディネータが構築するPANにホストが無線接続を開始するまでの要領は次のとおりである。コーディネータは、起動時のデータリンク層の設定において、PANを構築する無線チャネルの選択と、PANを識別するPANID(PAN Identifier)の決定を行う。先ず、コーディネータは、使用可能な無線チャネルのうち、周囲で検出されない又は検出した電波レベルが微弱なものを調べる。そして、コーディネータは、当該無線チャネルを使用してビーコン要求(Beacon Request)信号を送信する。このビーコン要求信号に対し、同じ無線チャネルを使用している他のコーディネータからのビーコン(Beacon)信号の応答がなければ、ビーコン信号を送信したコーディネータは、周囲に同じ無線チャネルを使用しているコーディネータが存在しないと判断して当該無線チャネルを選択する。また、コーディネータは、無線チャネルの選択と共に、PANIDの決定を行う。更に、コーディネータには、ネットワークIDが予め設定されており、コーディネータが送信するビーコン信号にはネットワークIDが含まれている。一方で、ホストは、起動時のデータリンク層の設定において、PANの検出と無線チャネルの選択を行う。ホストは、周囲に存在するPANを検出するために、使用可能な無線チャネルに順次切り替えてビーコン要求信号を送信する。ホストからのビーコン要求信号を受信したコーディネータは、ビーコン信号を送信して応答する。ホストはこのときのビーコン信号を受信することで、PANを検出すると共に、PANIDとPANに接続するための無線チャネルとを把握することができる。そして、ホストは、このときのビーコン信号に含まれるネットワークIDを取得して、自身が接続したいネットワークIDに等しいかどうかを判定し、等しければ当該PANを構築しているコーディネータに対し、無線接続するための信号を送信する。
TTC(Telecommunication Technology Committee)標準、JJ-300.10 ECHONET Lite向けホームネットワーク通信インタフェース
 上述のように、従来の特小無線システムでは、コーディネータのPANに無線接続するために、ホストは使用可能な全ての無線チャネルを使用してビーコン要求信号を送信する。そのため、例えば、複数の移動体に設置されたホストが、複数あるコーディネータから1つを選択して通信する無線通信システムにおいて、移動体の移動に伴いノードが密集した状態で、ホストが無線チャネルを切り替えながらビーコン要求信号を送信すると、ビーコン要求信号は報知つまりブロードキャストされる信号であるために、当該ビーコン要求信号と同じ無線チャネルを使用しているノードは干渉を起こして信号の再送を頻発させてしまう虞がある。このことは、他のホストの無線接続やノード間の無線通信に遅延等の影響を及ぼすこととなる。
 上述の課題は、複数の無線チャネルを使い分けながら、無線通信ネットワークを構築する親機と、その無線通信ネットワークに接続して無線通信を行う子機とで構成される、無線通信システムにも当てはまる。
 本発明は、上述の問題を解決するためのものであり、複数の無線通信装置間で無線チャネルの干渉を抑制する、無線通信システム、無線通信システムの親機、無線通信システムの子機及び無線通信システムで実行される無線接続方法を提供することを目的とする。
 本発明は、第1識別子を予め設定された子機と、予め決定した無線チャネルを使用して無線通信ネットワークを構築し、前記無線通信ネットワークに無線接続した前記子機と無線通信する親機と、で構成される無線通信システムであり、前記親機は、第2識別子を含む報知信号を送信し、前記子機は、前記無線チャネルを切り替えて前記報知信号を受信し、設定された前記第1識別子と前記報知信号に含まれる前記第2識別子とが等しいときに、前記報知信号の送信元の前記親機に対し、前記無線通信ネットワークに無線接続を行う応答信号を送信する、ことを特徴とする無線通信システムである。
 また、本発明は、無線通信システムの無線通信ネットワークを構築し、前記無線通信ネットワークに無線接続した子機と無線通信する親機であり、前記子機と前記無線通信を行う親機通信部と、前記親機通信部で使用する無線チャネルを予め決定する無線チャネル決定部と、識別子を含む報知信号を生成し、前記親機通信部を介して送信する報知信号生成部と、を備えることを特徴とする親機である。
 また、本発明は、無線通信システムの無線通信ネットワークに無線接続し、前記無線通信ネットワークを構築した親機と無線通信する子機であり、予め設定される第1識別子を記憶する記憶部と、前記親機と前記無線通信を行う子機通信部と、前記子機通信部で使用する無線チャネルを切り替える無線チャネル切替部と、前記子機通信部を介して受信した前記親機からの報知信号に含まれる第2識別子と、前記記憶部が記憶する前記第1識別子とが等しいかどうかを判定する識別子判定部と、前記識別子判定部が等しいと判定した場合に、前記報知信号の送信元の前記親機に対し、前記無線通信ネットワークに無線接続を行う応答信号を、前記子機通信部を介して送信する応答処理部と、を備えることを特徴とする子機である。
 また、本発明は、親機が、予め決定した無線チャネルを使用して無線通信ネットワークを構築するネットワーク構築工程と、前記親機が、第2識別子を含む報知信号を送信する報知信号送信工程と、子機に第1識別子を予め設定する識別子設定工程と、前記子機が、前記無線チャネルを切り替えて前記報知信号を受信する報知信号受信工程と、前記子機が、設定された前記第1識別子と受信した前記報知信号に含まれる前記第2識別子とが等しいことを判定する識別子判定工程と、前記識別子判定工程で、前記第1識別子と前記第2識別子とが等しいと判定した場合に、前記子機が、前記報知信号の送信元の前記親機に対し、前記無線通信ネットワークに無線接続を行う応答信号を送信する応答信号送信工程と、を有することを特徴とする無線接続方法である。
 本発明によれば、無線通信システムにおいて、親機が予め無線チャネルを決定して識別子を含む報知信号を送信し、子機が無線チャネルを切り替えて報知信号を受信するとともに、報知信号に含まれる識別子と予め自装置に設定された識別子とが等しいときに、報知信号の送信元の親機に対し、無線通信ネットワークに無線接続する応答信号を送信することが可能となる。その結果として、子機は、親機の無線通信ネットワークに無線接続するときに、子機が使用可能な無線チャネルに切り替えて親機に対し信号を報知することなく、互いに干渉のない親機の無線チャネルを使用して親機との間で信号の送受信が行えるため、無線チャネルの干渉を抑制できる効果が得られる。
 本発明の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
実施の形態1における、ドア開閉システムを示すシステム構成図である。 コーディネータの機能部を示すブロック構成図である。 ホストの機能部を示すブロック構成図である。 ホストがコーディネータのPANに無線接続するまでの処理を示すシーケンス図である。 コーディネータが送信するビーコン要求信号のMACフレームの構成を示すフレーム構成図である。 実施の形態2における、ホストがコーディネータのPANに無線接続するまでの処理を示すシーケンス図である。 コーディネータが送信するビーコン信号のMACフレームの構成を示すフレーム構成図である。 実施の形態3における、ドア開閉システムを示すシステム構成図である。
 <実施の形態1>
 本発明の実施の形態1を、駅プラットホーム及び列車のドア開閉システムに適用する例を示す。図1は、実施の形態1における、ドア開閉システムを示すシステム構成図である。ドア開閉システムとは、プラットホームに列車が停車したときや、プラットホームから列車が発車するときに、プラットホームのドアと列車のドアとを連動して開閉させるシステムである。ドア開閉システムでは、プラットホームに設置された定位置停車センサが列車の停車を検知する情報に基づいて、列車の乗務員や駅員がドア開閉制御の開始操作を行い、このドア開閉制御に従ってプラットホームのドアと列車のドアとが連動して開閉を行う。
 図1において、プラットホームP1~P4は、列車に乗り降りする駅のプラットホームである。図1では、プラットホームP1には列車R1が停車したところを示し、プラットホームP2には列車R2がこれから停車するところを示し、プラットホームP3には列車R3が通過するところを示し、プラットホームP4には列車が存在しない状況を示している。尚、図中の進行方向Uで示す向きを列車の上り方向とし、列車R1及び列車R3は上り方向に進行し、列車R2は下り方向に進行しているものとする。
 ホームドアG1は、プラットホームP1に設置されたホームドアであり、ホームドアG2は、プラットホームP2に設置されたホームドアである。ホームドアG1は開いた状態を示し、ホームドアG2は閉じた状態を示す。
 列車ドアE1は、列車R1の進行方向に向かって右側に設置されたドアであり、列車ドアE2は、列車R1の進行方向に向かって左側に設置されたドアである。また、列車ドアE3は、列車R2の進行方向に向かって右側に設置されたドアである。列車ドアE1は開いた状態を示し、列車ドアE2及びE3は閉じた状態を示す。
 定位置停止センサD1~D4は、プラットホームP1~P4にそれぞれ設置された、列車の変位に関する情報を検知するセンサであり、列車が定位置に停車したこと、若しくは停車間近であることを通知することができる。
 コーディネータ1は、各プラットホームに設置された、親機として動作する無線通信装置であり、ホスト2は、各列車に設置された、子機として動作する無線通信装置である。図1では、プラットホームP1~P4のそれぞれにコーディネータ1が設置され、列車R1~R3のそれぞれにホスト2が設置されている。無線通信するコーディネータ1とホスト2とは、互いの無線電波が到達する位置に設置される。また、コーディネータ1が使用する無線チャネルは、他のコーディネータ1と干渉しないものが設定される。
 上述のとおり、コーディネータ1は無線通信ネットワークであるPANを構築し、ホスト2は当該PANに接続することで、当該PANに属するノードと無線通信を行うことができる。ここでのノードとは、コーディネータ、ルータ及びホストを指す。
 図2及び図3は、ドア開閉システムを構成する無線通信装置の機能部を示すブロック構成図である。図2は、コーディネータ1の機能部を示すブロック構成図である。図3は、ホスト2の機能部を示すブロック構成図である。
 コーディネータ1は、コーディネータ制御部3、コーディネータ通信部4、無線チャネル決定部6、報知信号生成部7、接続処理部8及び地上通信部9を備える。
 コーディネータ制御部3は、コーディネータ1の各機能部を制御して親機としての動作を行うための機能部である。本発明のドア開閉システムは、プラットホームに設置された定位置停止センサで列車が停車していることを検知してドア開閉制御を行うものであり、コーディネータ1は、列車が停車したとき、または停車間近のときに、ホスト2に対し、PANへの無線接続を促すための報知信号の送信を開始する。
 コーディネータ通信部(親機通信部の一例である)4は、ホスト2などの他のノードと無線通信を行うための機能部である。電波を送受信するためのアンテナ5に繋がる。
 無線チャネル決定部6は、コーディネータ1が使用する無線チャネルを決定する機能部である。装置の起動後に、周囲のノードが使用している無線チャネルの電波検出や、選択した無線チャネルでのビーコン要求信号の送信など、無線チャネルの決定における一連の処理を行う。ここで、装置の起動の度に無線チャネルを再び選択して決定しても良いし、前回の起動時と同じ無線チャネルを選択して決定しても良い。また、使用する無線チャネルを予め設定しておき、起動時に設定を読み込むことで無線チャネルを決定しても良い。
 報知信号生成部7は、報知信号であるビーコン要求信号を生成する機能部である。生成するビーコン要求信号には、PANに他のノードを接続させるための識別子を含める。このときの識別子には、コーディネータ1が無線通信したいホスト2を識別するホスト識別子や、ネットワークを識別するネットワーク識別子など、コーディネータ1と他のノードとの間で共通に識別できる情報を用いる。本発明では第1及び第2識別子のそれぞれにはホスト識別子を用いる。また、報知信号生成部7は、無線チャネル決定部6が送信する無線チャネルを決定する時のビーコン要求信号を生成しても良い。
 接続処理部8は、コーディネータ1からのビーコン要求信号を受信したホスト2が応答信号として送信するビーコン信号を受信して、当該ホスト2のPANへの無線接続に関わる一連の処理を行う機能部である。
 地上通信部9は、コーディネータ1の外部に設置された地上外部装置10と通信を行うための機能部である。
 地上外部装置10は、コーディネータ1の管理及び制御、コーディネータ1が構築するPANに関わる情報の通知、定位置停止センサが検知した列車の停車状態を示す情報の通知、コーディネータ1がビーコン要求信号に含めるホスト識別子の通知、及びドア開閉制御を行う制御信号の送受信などを行う。また、地上外部装置(第1外部装置の一例である)10は、複数のコーディネータ1と接続し、それぞれのコーディネータ1に対して管理及び制御等の上述の処理を行っても良い。
 ホスト2は、ホスト制御部11、ホスト通信部12、無線チャネル切替部14、記憶部15、識別子判定部16、応答処理部17及び車上通信部18を備える。
 ホスト制御部12は、ホスト2の各機能部を制御して子機としての動作を行うための機能部である。本発明では、ホスト2は、コーディネータ1からの報知信号を受信した後に、報知信号に含まれるホスト識別子と自装置に設定されるホスト識別子とが同じであると判定したときに、PANへの無線接続を開始する。
 ホスト通信部(子機通信部の一例である)12は、コーディネータ1などの他のノードと無線通信を行うための機能部である。電波を送受信するためのアンテナ13に繋がる。
 無線チャネル切替部14は、ホスト2が使用する無線チャネルを切り替える機能部である。コーディネータ1が構築したPANに無線接続するために、使用可能な無線チャネルに順次切り替えて、コーディネータ1からのビーコン要求信号を受信する。そして、後述する識別子判定部16が、受信したビーコン要求信号に含まれるホスト識別子が自装置に設定されるホスト識別子と等しいと判定すると、無線チャネル切替部14は、無線チャネルの切り替えを停止して当該無線チャネルを使用し無線通信を行う。このときの無線チャネルを切り替える要領については後述する。また、無線チャネルの切り替えが一巡した後は、最初の無線チャネルに戻る。
 記憶部15は、ホスト2を識別するホスト識別子を記憶する機能部である。
 識別子判定部16は、コーディネータ1から受信したビーコン要求信号に含まれるホスト識別子が、記憶部15で記憶したホスト識別子と等しいかどうかを判定する機能部である。識別子判定部16が等しいと判定した場合は、ビーコン要求信号の送信元のコーディネータ1が構築するPANへの無線接続を開始する処理に移行する。
 応答処理部17は、ビーコン要求信号を受信し、識別子判定部16が等しいと判定した場合に、ビーコン要求信号の送信元のコーディネータ1が構築するPANに無線接続するための応答信号の生成や、その後の無線接続に関わる一連の処理を行う機能部である。
 車上通信部18は、ホスト2の外部に設置された車上外部装置19と通信を行うための機能部である。
 車上外部装置(第2外部装置の一例である)19は、ホスト2の管理及び制御、ホスト2の記憶部15に記憶するホスト識別子の通知、及びドア開閉制御を行う制御信号の送受信などを行う。また、車上外部装置19は、複数のホスト2と接続し、それぞれのホスト2に対して管理及び制御等の上述の処理を行っても良い。
 図4は、ホスト2がコーディネータ1のPANに無線接続するまでの処理を示すシーケンス図である。図4では、コーディネータC1及びC2のそれぞれのPANに対し、ホストH1及びH2が無線接続を行う。また、コーディネータC1及びC2が使用する無線チャネルは予め設定されていても良い。
 説明のため、図4では、無線チャネルをCHと表し、例えば無線チャネルがチャネル1であればCH(1)と記載する。また、ホスト識別子をHostIDと表し、例えばホスト識別子が10であればHostID(10)と記載する。また、ビーコン要求信号をEnhanced Beacon Request(CH、HostID)と表し、例えばビーコン要求信号を送信した無線チャネルがチャネル1であり、ホスト識別子が10であれば、Enhanced Beacon Request(CH(1)、HostID(10))と記載する。また、ビーコン信号をEnhanced Beacon(CH)と表し、例えばビーコン信号を送信した無線チャネルがチャネル1であれば、Enhanced Beacon(CH(1))と記載する。また、コーディネータ1とホスト2との間で送受信される一連のPANA(Protocol for Carrying Authentication for Network Access)信号を”PANA”で始まる記載で表す。
 処理S31では、コーディネータC1及びC2は、自装置が使用する無線チャネルの決定を行う。無線チャネルを決定する要領は上述のとおりである。ここでは、コーディネータC1は使用する無線チャネルをCH(1)に決定し、コーディネータC2は使用する無線チャネルをCH(3)に決定する。尚、PANIDの決定については省略している。また、ホストH1及びH2は、自装置を識別するホスト識別子を設定する。ホスト識別子を設定する要領は上述のとおりである。ここでは、ホストH1はホスト識別子をHostID(10)に設定し、ホストH2はホスト識別子をHostID(20)に設定する。
 処理S32では、ホストH1及びH2は、ビーコン要求信号を受信するために、無線チャネルの切り替えを行う。ここでは、先ず無線チャネルをCH(1)に切り替える。
 処理S33では、コーディネータC1及びC2は、ビーコン要求信号を送信している。コーディネータC1の無線チャネルはCH(1)であるため、コーディネータC1のビーコン要求信号は、ホストH1及びH2で受信が可能である。ホストH1は、このとき受信したビーコン要求信号のホスト識別子が自装置に設定したホスト識別子と等しいと判定し、コーディネータC1のPANへの無線接続を開始する。一方で、ホストH2は、このとき受信したビーコン要求信号のホスト識別子が自装置に設定したホスト識別子と等しくないと判定し、受信したビーコン要求信号を破棄する。また、コーディネータC2の無線チャネルはCH(3)であるため、コーディネータC2のビーコン要求信号は、ホストH1及びH2で受信することが出来ない。
 処理S34では、ホストH1は、コーディネータC1に対し、応答信号であるビーコン信号をCH(1)で送信する。続いて、ホストH1は、コーディネータC1に対し、PANA信号を送信する。以降は、コーディネータC1とホストH1との間で、PANへの無線接続を行うための一連の信号の送受信を行う。そして、無線接続が確立すると、コーディネータC1とホストH1との間で無線通信を行うことが可能となる。
 処理S35では、ホストH2は、無線チャネルを切り替える所定時間が経過したため、次の無線チャネルであるCH(2)に切り替える。また、コーディネータC2は、ビーコン要求信号を送信している。コーディネータC2の無線チャネルはCH(3)であるため、コーディネータC2のビーコン要求信号は、処理S33と同様にホストH1及びH2で受信することが出来ない。
 処理S36では、ホストH2は、無線チャネルを切り替える所定時間が経過したため、次の無線チャネルであるCH(3)に切り替える。また、コーディネータC2は、ビーコン要求信号を送信している。コーディネータC2の無線チャネルはCH(3)であるため、コーディネータC2のビーコン要求信号は、ホストH2で受信が可能である。ホストH2は、このとき受信したビーコン要求信号のホスト識別子が自装置に設定したホスト識別子と等しいと判定し、コーディネータC2のPANへの無線接続を開始する。一方で、コーディネータC2のビーコン要求信号は、処理S33と同様にホストH1で受信することが出来ない。
 処理S37では、ホストH2は、コーディネータC2に対し、応答信号であるビーコン信号をCH(3)で送信する。続いて、ホストH2は、コーディネータC2に対し、PANA信号を送信する。以降は、コーディネータC2とホストH2との間で、PANへの無線接続を行うための一連の信号の送受信を行う。そして、無線接続が確立すると、コーディネータC2とホストH2との間で無線通信を行うことが可能となる。
 図5は、コーディネータ1が送信するビーコン要求信号のMAC(Media Access Control)フレームの構成を示すフレーム構成図である。フレーム構成F1はMACヘッダー部であり、フレーム構成F2はMACペイロード部であり、フレーム構成F3はMACフッター部である。
 図5のMACフレームにおいて、コーディネータ1がホスト2を識別するホスト識別子を含める位置は、MACペイロード部F2のうち”Payload IEs”に含まれる”IE Content”フィールド内の”Type”に続く”Sub-IE Content”であり、フレーム構成F4に示す位置とする。従来技術ではフレーム構成F4の位置は未使用であるが、本発明ではコーディネータ1が通信したいホスト2を特定するためにホスト識別子を含める。尚、図5のフレーム構成は一例であり、別のフレーム構成としたり、異なる位置にホスト識別子を含めたりする場合であっても、従来技術との互換性が保たれることが望ましい。
 本発明の実施の形態1を上述のようにすることで、従来技術の諸問題を解決することができる。
 先ず、従来技術では、ホスト2が無線通信するコーディネータ1の無線チャネルを把握しておらず、無線チャネルを順次切り替えながら報知信号を送信すると、ノード間で無線チャネルの干渉が生じる。この干渉に対し、CSMA/CA(搬送波感知多重アクセス/衝突回避方式、Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)等の方式を利用することで、干渉により送信できなかった信号の再送は可能であるが、特にノードが密集した状態では無線チャネルの干渉が顕著なものとなり、信号の送信が成功するのに百ミリ秒のオーダで遅延が発生してしまう第1の問題があった。
 次に、コーディネータ1の側から特定のホスト2と無線通信を行おうとすると、コーディネータ1は、特定のホスト2に対し、コーディネータ1のPANへの無線接続を開始させる手段が必要であるが、従来技術にはコーディネータ1から特定のホスト2に対しPANへの無線接続を開始させる手段がない第2の問題があった。
 本発明は、第1の問題に対して、ノードが密集した状態にあり、ホスト2は無線通信するコーディネータ1の無線チャネルを予め把握する手段を有していなくとも、ホスト2は無線チャネルを順次切り替えて信号を受信し、コーディネータ1は予め定めた他のコーディネータ1と異なる無線チャネルを使用して信号を送信するため、ホスト2が通信しないコーディネータ1の無線チャネルを使用して信号を送信することがなくなり、ノード間での無線チャネルの干渉を抑制することが可能となる。
 そして、本発明をドア開閉システムに適用すると、例えば位置が固定された各駅の各プラットホームには、予め選択した無線チャネルを固定して使用するコーディネータ1を設置し、移動する各列車には、無線チャネルを切り替えて使用するホスト2を設置することで、各駅の各プラットホームのコーディネータ1は互いに無線チャネルが干渉することなく報知信号を送信し、駅に進入する各列車のホスト2は無線チャネルを切り替えながら当該報知信号を受信して無線接続を行うので、ノードが密集する駅のプラットホームにおいて、停車した列車のホスト2がプラットホームのコーディネータ1のPANに無線接続をするときであっても、プラットホームのコーディネータ1と列車のホスト2とがドア開閉制御のための無線通信を行っているときであっても、他のノードの報知信号による干渉を受けて信号が遅延することなく、安定して動作することが可能となる。
 また、本発明は、第2の問題に対して、コーディネータ1からホスト2に対し、無線通信を行いたい特定のホスト2が保持するホスト識別子の情報を含む報知信号を送信することで、報知信号を受信した特定のホスト2に対しPANへの無線接続を開始させることが可能となる。
 そして、本発明をドア開閉システムに適用すると、例えば図1のプラットホームP1に設置のコーディネータ1が、列車R1に設置のホスト2を特定するホスト識別子を含めて報知信号を送信し、特定のホスト2との無線接続を開始することができるようになる。ドア開閉システムにおいて、コーディネータ1の側からホスト2を特定して無線通信を行う利点としては、例えば、定位置停止センサがプラットホームに設置されており、プラットホームに設置されたコーディネータ1は定位置停止センサの情報を利用して、ホスト2との通信を開始するタイミングを判断しやすいという点や、移動している列車に比べて地上施設であるプラットホームの方が、各列車の運行状況をより把握しやすく、どのプラットホームにどの列車が停車するかをより確実に得ることができる点などが挙げられる。
 さらに、プラットホームのどのドアを開閉するか、プラットホームに停車した列車の左右どちらのドアを開閉するか、プラットホームと列車のドア開閉のタイミングをどのようにするか等のドア開閉の制御は、コーディネータ1が特定のホスト2との間で無線通信を確立し、地上外部装置10が特定の車上外部装置19との間で制御信号を送受信することで可能となる。
 また、列車がプラットホームを離れたことは、定位置停止センサの情報を用いて検知しても良いし、コーディネータ1及びホスト2若しくは地上外部装置10及び車上外部装置19の間で通信の確立に伴って実行されるヘルスチェックが途絶えたことによって判断しても良い。
 上述のとおり、本発明の実施の形態1ではドア開閉システムを例に説明をしたが、本発明はドア開閉システムに限らず、位置を固定して設置されたコーディネータ1と、当該コーディネータ1の近傍で移動又は停止する移動体に設置されたホスト2とで無線通信を行う無線通信システムに適用することができる。ここでの近傍とは無線通信の電波が到達する距離とする。本発明をこのような無線通信システムに適用することで、複数のノードが密集して存在するとともに複数の無線チャネルを使用する状況においても、無線チャネルの干渉を抑制しつつ、地上外部装置10が所望する条件に基づき、コーディネータ1の側から特定のホスト2と無線通信を確立し、地上外部装置10と特定の車上外部装置19とを連動して動作させること(連動手段の実現の一例である)が可能となる。
 ところで、図2において、ホスト2の無線チャネル切替部14は、無線チャネルを切り替えながらコーディネータ1からの信号を受信することを説明した。このときのホスト2が無線チャネルを切り替える要領には、無線チャネルの切り替え順序と切り替え時間とが含まれる。
 無線チャネルの切り替え順序は、例えば使用可能な無線チャネルをチャネル番号の昇順に選択することが考えられる。また無線チャネルの切り替え時間は、IEEE802.15.4規格によれば、ホスト2の無線チャネルの切り替え時間は、15.36×(2のn乗+1)[ミリ秒]の計算式で導出される。ここで、nは持続時間(duration)であり0≦n≦14となる。尚、システムによっては、フレーム処理の様々な遅延を加味し、計算式から導出した時間にkを乗じた時間を無線チャネルの切り替え時間とすることがある。例えばn=5でk=1.25のとき、計算式から導出される506.88[ミリ秒]に1.25を乗じた633.6[ミリ秒]を無線チャネルの切り替え時間とする。
 しかしながら、このときの切り替え時間を長くとると、無線通信する予定のコーディネータ1の無線チャネルが巡ってくるまでに長く時間を要してしまい、反対に切り替え時間が短くとると、コーディネータ1からの報知信号を受信し損ねてしまう。従って、切り替え時間の調整は、使用可能な無線チャネルの数やノードの台数に基づき、システムで許容される時間の範囲内で無線接続を確立するように行う必要がある。
 一般に、ホスト2が無線接続を確立するまでに要する時間は短いことが望ましい。本発明によれば、各ノード間の無線チャネルの干渉が抑制されるので、従来技術に比べて、無線チャネルの切り替え時間を短くとってもホスト2の無線接続をより確実に行うことが可能となる。
 更に、ホスト2が次に無線通信するコーディネータ1の使用する無線チャネルを予め把握することが可能であれば、ホスト2は当該無線チャネルに優先的に切り替えて信号を受信しても良いし、当該無線チャネルに切り替えている時間を他の無線チャネルよりも長くとるようにしても良い。ホスト2がコーディネータ1の無線チャネルを予め把握する手段としては、例えば地上と列車との間の別の通信手段を用いて予め通知したり、コーディネータ1とホスト2とが無線通信を行う際に、ホスト2の列車が次に停車する駅及びプラットホームを把握して、コーディネータ1からホスト2に対し、次の無線通信で使用する無線チャネルを予め通知したりすることが考えられる。
 このように優先的に切り替える無線チャネルを把握することで、例えば最初に優先的な無線チャネルに切り替えたり、無線チャネルの切り替えを2回に1回は優先的な無線チャネルとしたり、優先的な無線チャネルに切り替えている時間を長くとったりすることで、ホスト2が無線接続を確立するまでに要する時間をより短くすることができる。
 上述のとおり、本発明は、各ノード間の無線チャネルの干渉を抑制するとともに、ホスト2が無線接続を確立するまでに要する時間を従来技術よりも短くできるので、コーディネータ1とホスト2との通信の即時性を求められるシステムに適用することが可能となる。
 実施の形態1によれば、無線通信システムにおいて、親機が予め無線チャネルを決定して識別子を含む報知信号を送信し、子機が無線チャネルを切り替えて報知信号を受信するとともに、報知信号に含まれる識別子と予め自装置に設定された識別子とが等しいときに、報知信号の送信元の親機に対し、無線通信ネットワークに無線接続する応答信号を送信することが可能となる。その結果として、子機は、親機の無線通信ネットワークに無線接続するときに、子機が使用可能な無線チャネルに切り替えて親機に対し信号を報知することなく、互いに干渉のない親機の無線チャネルを使用して親機との間で信号の送受信が行えるため、無線チャネルの干渉を抑制できる効果が得られる。
 また、実施の形態1によれば、無線通信システムを特定小電力無線システムとし、無線通信ネットワークを特定小電力無線システムのPANとし、親機を特定小電力無線システムのコーディネータ1とし、子機を特定小電力無線システムのホスト2として、無線通信システムを構成することが可能となる。その結果として、IEEE802.15.4規格の利点を活かした小電力で通信するシステムを構築できる効果が得られる。
 また、実施の形態1によれば、親機が子機を識別するホスト識別子を含む報知信号を子機に対して送信し、子機は受信した報知信号に含まれるホスト識別子と、自装置に予め設定された子機を識別するホスト識別子とが等しいかどうかを判定して応答信号を送信することが可能となる。その結果として、親機が特定の子機を指定して無線通信を行う効果が得られる。
 また、実施の形態1によれば、報知信号をビーコン要求信号とし、応答信号をビーコン信号として、親機の無線通信ネットワークに子機を無線接続させることが可能となる。その結果として、IEEE802.15.4規格で扱う信号を利用することで、IEEE802.15.4規格との互換性を確保しながら親機の無線通信ネットワークに子機を無線接続できる効果が得られる。
 また、実施の形態1によれば、親機は、識別子をビーコン要求信号のMACペイロードの一部であるIE ContentのSub-IE Contentに含めることが可能となる。その結果として、IEEE802.15.4規格で扱う信号の未使用の位置に識別子を含めるので、IEEE802.15.4規格との互換性を確保しながら親機の無線通信ネットワークに子機を無線接続できる効果が得られる。
 また、実施の形態1によれば、位置を固定して親機を設置し、親機の近傍で移動又は停止する移動体に子機を設置し、親機と通信する地上外部装置10及び子機と通信する車上外部装置19を、地上外部装置10が所望する条件に基づき、親機と子機との無線通信を介して連動して動作させることが可能となる。その結果として、地上外部装置10の所望する条件をきっかけに、親機と特定の子機との間で無線通信を確立し、確立した無線通信を介して、地上外部装置10が特定の車上外部装置19と連動して動作できる効果が得られる。
 また、実施の形態1によれば、親機を駅のプラットホームに設置し、子機を親機が設置されたプラットホームに進入する列車に設置し、親機と通信する地上外部装置10(状態把握手段の一例である)が把握する列車の動作状態に基づき、プラットホームと列車のドアを連動して制御することが可能となる。その結果として、ノードが密集する駅のプラットホームにおいて、他のノードからの報知信号による干渉の影響を受けることなく、親機と子機とが安定して通信を行える効果が得られる。また、列車が停止したことをきっかけに、親機と特定の子機との間で無線通信を確立し、確立した無線通信を介して、地上又は列車からプラットホームと列車の特定のドアを連動させて開閉できる効果が得られる。
 また、実施の形態1によれば、子機が無線通信する親機の無線チャネルを予め把握し、親機からの報知信号を受信する際に、予め把握した親機の無線チャネルに優先的に切り替えることが可能となる。その結果として、無線通信する親機からの報知信号を受信し易くなり、親機と子機との無線通信の確立に要する時間を短縮する効果が得られる。
 <実施の形態2>
 実施の形態1では、コーディネータ1がホスト2に送信する報知信号をビーコン要求信号とし、ビーコン要求信号の未使用のフレーム位置にホスト識別子を含めることで、特定のホスト2に対し無線接続を開始させた。本発明の実施の形態2では、コーディネータ1が送信する報知信号をビーコン信号とし、ビーコン信号のネットワーク識別子を含めるフレーム位置にホスト識別子を含める。
 図6は、実施の形態2における、ホスト2がコーディネータ1のPANに無線接続するまでの処理を示すシーケンス図である。図6では、図4と同様にコーディネータC1及びC2のそれぞれのPANに対し、ホストH1及びH2が無線接続を行う。
 説明のため、図6では、ビーコン信号をEnhanced Beacon(CH、HostID)と表し、例えばビーコン信号を送信した無線チャネルがチャネル1であり、ホスト識別子が10であれば、Enhanced Beacon(CH(1)、HostID(10))と記載する。また、コーディネータ1とホスト2との間で送受信される一連のPANA信号、無線チャネル及びホスト識別子の記載については、図4と同様である。
 処理S51は、図4の処理S31と同様である。
 処理S52では、ホストH1及びH2は、ビーコン信号を受信するために、無線チャネルの切り替えを行う。ここでは、先ず無線チャネルをCH(1)に切り替える。
 処理S53では、コーディネータC1及びC2は、ビーコン信号を送信している。コーディネータC1の無線チャネルはCH(1)であるため、コーディネータC1のビーコン信号は、ホストH1及びH2で受信が可能である。ホストH1は、このとき受信したビーコン信号のホスト識別子が自装置に設定したホスト識別子と等しいと判定し、コーディネータC1のPANへの無線接続を開始する。一方で、ホストH2は、このとき受信したビーコン信号のホスト識別子が自装置に設定したホスト識別子と等しくないと判定し、受信したビーコン信号を破棄する。また、コーディネータC2の無線チャネルはCH(3)であるため、コーディネータC2のビーコン信号は、ホストH1及びH2で受信することが出来ない。
 処理S54では、ホストH1は、コーディネータC1に対し、応答信号であるPANA信号をCH(1)で送信する。以降は、コーディネータC1とホストH1との間で、PANへの無線接続を行うための一連の信号の送受信を行う。そして、無線接続が確立すると、コーディネータC1とホストH1との間で無線通信を行うことが可能となる。
 処理S55では、ホストH2は、無線チャネルを切り替える所定時間が経過したため、次の無線チャネルであるCH(2)に切り替える。また、コーディネータC2は、ビーコン信号を送信している。コーディネータC2の無線チャネルはCH(3)であるため、コーディネータC2のビーコン信号は、処理S53と同様にホストH1及びH2で受信することが出来ない。
 処理S56では、ホストH2は、無線チャネルを切り替える所定時間が経過したため、次の無線チャネルであるCH(3)に切り替える。また、コーディネータC2は、ビーコン信号を送信している。コーディネータC2の無線チャネルはCH(3)であるため、コーディネータC2のビーコン信号は、ホストH2で受信が可能である。ホストH2は、このとき受信したビーコン信号のホスト識別子が自装置に設定したホスト識別子と等しいと判定し、コーディネータC2のPANへの無線接続を開始する。一方で、コーディネータC2のビーコン信号は、処理S53と同様にホストH1で受信することが出来ない。
 処理S57では、ホストH2は、コーディネータC2に対し、応答信号であるPANA信号をCH(3)で送信する。以降は、コーディネータC2とホストH2との間で、PANへの無線接続を行うための一連の信号の送受信を行う。そして、無線接続が確立すると、コーディネータC2とホストH2との間で無線通信を行うことが可能となる。
 図7は、コーディネータ1が送信するビーコン信号のMACフレームの構成を示すフレーム構成図である。フレーム構成F5はMACヘッダー部であり、フレーム構成F6はMACペイロード部であり、フレーム構成F7はMACフッター部である。
 図7のMACフレームにおいて、コーディネータ1がホスト2を識別するホスト識別子を含める位置は、MACペイロード部F6のうち”Payload IEs”に含まれる”IE Content”フィールド内の”Type”に続く”Sub-IE Content”であり、フレーム構成F8に示す位置とする。従来技術ではフレーム構成F8の位置にはネットワーク識別子を含めるが、本発明ではコーディネータ1が通信したいホスト2を特定するためにホスト識別子を含める。尚、図7のフレーム構成は一例であり、別のフレーム構成としたり、異なる位置にホスト識別子を含めたりする場合であっても、従来技術との互換性が保たれることが望ましい。
 尚、IEEE802.11規格の無線LAN(ローカル・エリア・ネットワーク、Local Area Network)では、基地局からのビーコン信号に、無線接続が確立した移動局を識別する情報を付与することで、スリープ状態にある移動局に対しスリープを解除させる方法がある。これに対し、本発明の報知信号に含めるホスト識別子は、親機が未接続の子機を指定して無線接続を行わせるものであり、このようにすることで、異なる無線チャネルの他のノードが送信する報知信号との干渉を回避できる効果を奏する。
 実施の形態2によれば、報知信号をビーコン信号とし、応答信号をPANA信号として、親機の無線通信ネットワークに子機を無線接続させることが可能となる。その結果として、IEEE802.15.4規格で扱う信号を利用することで、IEEE802.15.4規格との互換性を確保しながら親機の無線通信ネットワークに子機を無線接続できる効果が得られる。
 また、実施の形態2によれば、親機は、識別子をビーコン信号のMACペイロードの一部であるIE ContentのSub-IE Contentに含めることが可能となる。その結果として、IEEE802.15.4規格で扱う信号のネットワーク識別子を含める位置を利用するので、IEEE802.15.4規格との互換性を確保しながら親機の無線通信ネットワークに子機を無線接続できる効果が得られる。
 <実施の形態3>
 実施の形態1及び2のドア開閉システムでは、各プラットホームに1つのコーディネータ1を設置し、各列車に1つのホスト2を設置した。本発明の実施の形態3では、ドア開閉システムにおいて、各プラットホームに複数のコーディネータ1を設置し、各列車に複数のホスト2を設置する。
 図8は、実施の形態3における、ドア開閉システムを示すシステム構成図である。図8のドア開閉システムでは、列車R1の両端の2車両にそれぞれホスト2を設け、停車した列車R1の2つのホスト2と対応したプラットホームP1の位置にそれぞれコーディネータ1を設けている。ここで、列車により車両数が異なったり、列車の両端と中央付近の3車両にホスト2を設置したりすることで、停車した列車のホスト2と対応するプラットホームの位置が変わるため、プラットホームに設置するコーディネータ1の数と位置は、図8の通りでなくとも良く、システムに応じて適切に設置することとなる。
 図8のように、列車全体の長さや車両の連結数に合わせて複数のホスト2を設置し、ホスト2と対応してプラットホームに複数のコーディネータ1を設置すると、例えばコーディネータ1とホスト2との距離が短くなり無線通信をより安定して行うことができる。また、列車の連結数の増減に合わせて、無線通信するコーディネータ1及びホスト2を選択することができる。また、無線通信経路の冗長化が図れるため、装置の保守や故障の際に運用を停止せず継続できる。
 このとき、同じプラットホームに設置した複数のコーディネータ1は、同じ無線チャネルを使用しても良いし、異なる無線チャネルを使用しても良い。同様に、同じ列車に設置した複数のホスト2は、同じ無線チャネルを使用しても良いし、異なる無線チャネルを使用しても良い。同じ無線チャネルを使用する場合は、無線チャネルの干渉を生じないように、複数のコーディネータ1のいずれかの報知信号の送信を停止することで、無線チャネルの干渉を回避したり、複数のホスト2のいずれかを無線接続させずに電力消費を抑えたりしても良い。
 また、同じプラットホームで同じ無線チャネルを使用しても干渉を生じない場合には、各プラットホームに複数のコーディネータ1を設置する代わりに複数のルータを設置し、コーディネータ1が各ルータと通信し、各ルータがコーディネータ1に代わって特定の各ホスト2と無線通信を行っても良い。
 上述の複数のノードの管理及び制御は、地上外部装置10及び車上外部装置19で行うものとする。
 実施の形態3によれば、移動体に複数の子機を設置し、子機と対応して複数の親機を設置し、移動体に設置した子機の位置に応じて、無線通信を行う親機及び子機を選択することが可能となる。その結果として、親機と子機との距離を短くすることができ、無線通信をより安定して行える効果が得られる。また、移動体の形状の変化に合わせて、無線通信する親機と子機とを選択できる効果が得られる。また、無線通信の経路を冗長化し、装置の保守や故障の際にシステムの動作を停止することなく継続できる効果が得られる。
 なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
 本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
 1 コーディネータ、 2 ホスト、 3 コーディネータ制御部、 4 コーディネータ通信部、 5、13 アンテナ、 6 無線チャネル決定部、 7 報知信号生成部、 8 接続処理部、 9 地上通信部、 10 地上外部装置、 11 ホスト制御部、 12 ホスト通信部、 14 無線チャネル切替部、 15 記憶部、 16 識別子判定部、 17 応答処理部、 18 車上通信部、 19 車上外部装置、 P1~P4 プラットホーム、 R1~R3 列車、 G1、G2 ホームドア、 E1~E3 列車ドア、 D1~D4 定位置停止センサ。

Claims (17)

  1.  第1識別子を予め設定された子機と、
     予め決定した無線チャネルを使用して無線通信ネットワークを構築し、前記無線通信ネットワークに無線接続した前記子機と無線通信する親機と、
    を備え、
     前記親機は、
     第2識別子を含む報知信号を送信し、
     前記子機は、
     前記無線チャネルを切り替えて前記報知信号を受信し、
     設定された前記第1識別子と前記報知信号に含まれる前記第2識別子とが等しいときに、前記報知信号の送信元の前記親機に対し、前記無線通信ネットワークに無線接続を行う応答信号を送信する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2.  前記無線通信システムは特定小電力無線システムであり、
     前記無線通信ネットワークは前記特定小電力無線システムのPANであり、
     前記親機は前記特定小電力無線システムのコーディネータであり、
     前記子機は前記特定小電力無線システムのホストである、
    ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  3.  前記第1識別子及び前記第2識別子は、前記子機を識別する識別子であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の無線通信システム。
  4.  前記親機は、
     前記子機と前記無線通信を行う親機通信部と、
     前記親機通信部で使用する前記無線チャネルを予め決定する無線チャネル決定部と、
     前記第2識別子を含む前記報知信号を生成し、前記親機通信部を介して送信する報知信号生成部と、
     前記子機が送信する前記応答信号を、前記親機通信部を介して受信する接続処理部と、
    を備え、
     前記子機は、
     前記第1識別子を記憶する記憶部と、
     前記親機と前記無線通信を行う子機通信部と、
     前記子機通信部で使用する前記無線チャネルを切り替える無線チャネル切替部と、
     前記子機通信部を介して受信した前記報知信号に含まれる前記第2識別子と前記記憶部が記憶する前記第1識別子とが等しいかどうかを判定する識別子判定部と、
     前記識別子判定部が等しいと判定した場合に、前記報知信号の送信元の前記親機に対し、前記子機通信部を介して、前記応答信号を送信する応答処理部と、
    を備える、
    ことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の無線通信システム。
  5.  前記報知信号は、ビーコン要求信号であり、
     前記応答信号は、ビーコン信号である、
    ことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の無線通信システム。
  6.  前記報知信号は、ビーコン信号であり、
     前記応答信号は、PANA信号である、
    ことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の無線通信システム。
  7.  前記第2識別子は、前記ビーコン要求信号のMACペイロードの一部であるIE ContentのSub-IE Contentに含まれる、
    ことを特徴とする請求項5に記載の無線通信システム。
  8.  前記第2識別子は、前記ビーコン信号のMACペイロードの一部であるIE ContentのSub-IE Contentに含まれる、
    ことを特徴とする請求項6に記載の無線通信システム。
  9.  前記親機は、位置を固定して設置され、
     前記子機は、前記親機の近傍で移動又は停止する移動体に設置され、
     前記親機と通信する第1外部装置と、
     前記子機と通信する第2外部装置と、
     前記第1外部装置の所望する条件に基づき、前記親機と前記子機との前記無線通信を介して前記第1外部装置及び前記第2外部装置を連動して動作させる連動手段と、
    をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の無線通信システム。
  10.  前記子機は、前記移動体に複数設置され、
     前記親機は、前記移動体の前記子機と対応して複数設置され、
     前記移動体に設置された前記子機の位置に応じて、無線通信を行う前記親機及び前記子機を選択する、
    ことを特徴とする請求項9に記載の無線通信システム。
  11.  前記親機は、駅のプラットホームに設置され、
     前記子機は、前記プラットホームに進入する列車に設置され、
     前記第1外部装置は、前記列車の動作状態を把握する状態把握手段を有し、
     前記連動手段は、
     前記第1外部装置の前記状態把握手段によって把握された状態に基づき、前記無線通信を介して前記プラットホーム及び前記列車のドアを連動して制御する、
    ことを特徴とする請求項9に記載の無線通信システム。
  12.  前記子機は、
     無線通信する前記親機の前記無線チャネルを予め把握するチャネル把握手段をさらに有し、
     前記報知信号を受信する際に、前記チャネル把握手段によって把握した前記無線チャネルに優先的に切り替える、
    ことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の無線通信システム。
  13.  無線通信システムの無線通信ネットワークを構築し、前記無線通信ネットワークに無線接続した子機と無線通信する親機であって、
     前記子機と前記無線通信を行う親機通信部と、
     前記親機通信部で使用する無線チャネルを予め決定する無線チャネル決定部と、
     識別子を含む報知信号を生成し、前記親機通信部を介して送信する報知信号生成部と、
    を備えることを特徴とする親機。
  14.  前記識別子は、前記子機を識別する識別子であることを特徴とする請求項13に記載の親機。
  15.  無線通信システムの無線通信ネットワークに無線接続し、前記無線通信ネットワークを構築した親機と無線通信する子機であって、
     予め設定される第1識別子を記憶する記憶部と、
     前記親機と前記無線通信を行う子機通信部と、
     前記子機通信部で使用する無線チャネルを切り替える無線チャネル切替部と、
     前記子機通信部を介して受信した前記親機からの報知信号に含まれる第2識別子と、前記記憶部が記憶する前記第1識別子とが等しいかどうかを判定する識別子判定部と、
     前記識別子判定部が等しいと判定した場合に、前記報知信号の送信元の前記親機に対し、前記無線通信ネットワークに無線接続を行う応答信号を、前記子機通信部を介して送信する応答処理部と、
    を備えることを特徴とする子機。
  16.  前記第1識別子及び前記第2識別子は、前記子機を識別する識別子であることを特徴とする請求項15に記載の子機。
  17.  親機が、予め決定した無線チャネルを使用して無線通信ネットワークを構築するネットワーク構築工程と、
     前記親機が、第2識別子を含む報知信号を送信する報知信号送信工程と、
     子機に第1識別子を予め設定する識別子設定工程と、
     前記子機が、前記無線チャネルを切り替えて前記報知信号を受信する報知信号受信工程と、
     前記子機が、設定された前記第1識別子と受信した前記報知信号に含まれる前記第2識別子とが等しいことを判定する識別子判定工程と、
     前記識別子判定工程で、前記第1識別子と前記第2識別子とが等しいと判定した場合に、前記子機が、前記報知信号の送信元の前記親機に対し、前記無線通信ネットワークに無線接続を行う応答信号を送信する応答信号送信工程と、
    を有することを特徴とする無線接続方法。
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