(57)【要約】【課題】無線局における受信時の処理を簡素化するとともに消費電力を低減し、無線信号のプリアンブルを短くして無線信号の利用効率が高い無線通信システムを提供する。【解決手段】無線通信システムＡは、周波数の異なる複数の無線チャンネルのうち所定の無線チャンネルを用いて無線通信を行う中継装置２と複数の検針メータ１とを備える。中継装置２は、チャンネル割当部２３が検針メータ１ごとに割り当てたデータ送信用の無線チャンネルを示すチャンネル情報を含むリンク確立信号を、信号送信部２５が検針メータ１に送信する。各検針メータ１は、受信したリンク確立信号に含まれるチャンネル情報に基づいて受信対象の無線チャンネルをチャンネル設定部１５が設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに周波数の異なる第１の無線チャンネル及び１乃至複数の第２の無線チャンネルを用いて無線信号を送信する第１の無線機と、前記第１の無線機から送信された無線信号を受信する１乃至複数の第２の無線機とを備え、
前記第１の無線機は、前記第２の無線機に向けて実データを送信するデータ送信用の無線チャンネルを前記１乃至複数の第２の無線チャンネルから割り当てるチャンネル割当手段と、前記データ送信用の無線チャンネルを識別可能なチャンネル情報が格納されたリンク確立用の無線信号を生成するリンク確立信号生成手段と、前記実データを含むデータ送信用の無線信号及び前記リンク確立用の無線信号を前記第２の無線機に送信する信号送信手段とを備え、
前記第２の無線機は、無線信号を受信する受信対象の無線チャンネルを前記第１及び複数の第２の無線チャンネルから設定するチャンネル設定手段と、前記受信対象の無線チャンネルの信号強度を測定する信号強度測定手段と、前記信号強度測定手段が測定した信号強度が所定の閾値を超えていれば、当該無線チャンネルを用いて無線信号の受信を行う信号受信手段とを備え、
前記第１の無線機は、送信対象の前記第２の無線機に前記データ送信用の無線チャンネルを割り当て、当該データ送信用の無線チャンネルに対応するチャンネル情報を含めたリンク確立用の無線信号をリンク確立信号生成手段が生成し、当該リンク確立用の無線信号を前記信号送信手段が前記第１の無線チャンネルを用いて送信して前記第２の無線機との間でリンクが確立すると、当該データ送信用の無線チャンネルを用いて前記データ送信用の無線信号を送信し、
前記第２の無線機は、前記受信対象の無線チャンネルを前記第１の無線チャンネルに設定した状態で前記信号受信手段が前記リンク確立用の無線信号を受信すると、当該リンク確立用の無線信号に含まれるチャンネル情報に基づいて受信対象の無線チャンネルを前記チャンネル設定手段が設定することを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線チャンネルを用いて無線通信を行う無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば自動遠隔検針システムのように、特定小電力無線局などの無線局を用いて遠隔地点に設置された測定機の測定結果の授受や、遠隔地点に設置された装置の機能を始動、終了させるための制御信号の授受を行う無線通信システムが普及している。この種の無線通信システムは、照明制御システム、防犯システム、ドアホンシステムなどにも適用されており、特許文献１には、火災報知システムにこの種の無線通信システムを適用した例が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の火災報知システムは、無線による通信機能が設けられた複数台の火災感知器を多箇所に設置し、各々の火災感知器間で無線信号の授受が行われる。例えば、何れかの火災感知器が火災を感知すると、その火災感知器は自機の警報を鳴動させるとともに、他の火災感知器に向けて火災感知情報を含む無線信号を連続的に送信する。また、火災を感知した火災感知器からの無線信号を受信した他の火災感知器は、その無線信号に含まれる火災感知情報に基づいて警報を鳴動させる。このように、複数台の火災感知器が互いに無線信号を送信・受信することで、複数台の火災感知器が連動して動作し、火災の発生を迅速且つ確実に報知できるようにしている。
【０００４】
この種の無線通信システムにおいては、複数台の無線局間で無線信号の授受を行うため、無線信号として使用する特定の周波数帯域内に複数の無線チャンネルを設け、無線信号の送受信が行われている。具体的には、無線局が無線信号を送信する際には、複数の無線チャンネルから送信に使用する無線チャンネルを択一的に選択し、無線信号の送信を行う。また無線局が無線信号を受信するには、所定のスキャン周期で無線チャンネルごとの受信信号強度（Received Signal Strength Indication：RSSI）を測定し、受信信号強度が所定の閾値よりも大きければ、無線信号を検出して受信を行う。
【０００５】
ここで、この無線信号は例えば図３に示すようなフォーマットが採用されており、実際に授受するバイナリデータであるデータＤＡとは別に、プリアンブルＰＡ、ユニークワードＵＷ、機器識別情報ＡＤ、誤り検出符号ＣＲとが含まれている。プリアンブルＰＡは、例えば０と１を交互に繰り返すビット同期パターンからなるビット列であり、先頭ビットは０、最終ビットは１に設定されている。また、ユニークワードＵＷは、プリアンブルＰＡとは異なるビット列からなり、予め無線通信システム内で決められたビット列が用いられる。また、機器識別情報ＡＤは、無線信号を送信した無線局、及び、無線信号の宛先となる無線局のそれぞれに割り当てられた識別子が設定されている。また、誤り検出符号ＣＲは、例えば、CRC（Cyclic Redundancy Check）からなるビット列であり、少なくともデータＤＡを構成するビット列にビット反転などの異常が発生したことを検出できるように設定されている。
【０００６】
無線局が無線信号を受信する際には、受信対象の無線チャンネルでプリアンブルＰＡを検出してビット同期を行った後、ユニークワードＵＷ及び機器識別情報ＡＤから、自機宛に送信された無線信号であるかを判断する。その後この無線局は、自機宛に送信された無線信号であれば、データＤＡのビット列及び誤り検出符号ＣＲから、データＤＡに異常が無いことを検知して、データＤＡの受信を行う。これにより、無線局が任意に選択した無線チャンネルを用いて送信した無線信号を受信することができ、複数台の無線局間で無線信号の授受を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１７７３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の無線通信システムにおいて使用する無線チャンネル数を30とし、１つの無線チャンネルに対する受信信号強度の測定時間を2msとすると、全ての無線チャンネルの受信信号強度を検出するために必要な時間は少なくとも60ms必要である。ここで、無線局が上述のスキャン周期内に任意の無線チャンネルに送信された無線信号を検知するためには、無線信号のプリアンブルＰＡの全ビット長を、ビット同期に必要なビット長と、スキャン周期に相当するビット長とを足し合わしたビット長が必要である。すなわちプリアンブルＰＡの全ビット長は、例えばビット同期に必要な64bitと、スキャン周期（60ms）に相当する約288bitとを足し合わせた約352bitのビット長が必要である（図３を参照）。
【０００９】
例えば、このプリアンブルＰＡの全ビット長が上述の全ビット長（約352bit）よりも短ければ、受信側の無線局が所定のスキャン周期内ではプリアンブルＰＡを検出することが出来ず、結果として無線信号を受信できない可能性がある。そのため、利用する無線チャンネル数が増えると、その無線チャンネル数に応じてプリアンブルＰＡのビット長を長くする必要があり、結果として無線信号に占める実データの割合が小さくなり、無線信号の利用効率が低くなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、無線信号のプリアンブルを短くして無線信号の利用効率が高い無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の無線通信システムは、互いに周波数の異なる第１の無線チャンネル及び１乃至複数の第２の無線チャンネルを用いて無線信号を送信する第１の無線機と、第１の無線機から送信された無線信号を受信する１乃至複数の第２の無線機とを備え、第１の無線機は、第２の無線機に向けて実データを送信するデータ送信用の無線チャンネルを１乃至複数の第２の無線チャンネルから割り当てるチャンネル割当手段と、データ送信用の無線チャンネルを識別可能なチャンネル情報が格納されたリンク確立用の無線信号を生成するリンク確立信号生成手段と、実データを含むデータ送信用の無線信号及びリンク確立用の無線信号を第２の無線機に送信する信号送信手段とを備え、第２の無線機は、無線信号を受信する受信対象の無線チャンネルを第１及び複数の第２の無線チャンネルから設定するチャンネル設定手段と、受信対象の無線チャンネルの信号強度を測定する信号強度測定手段と、信号強度測定手段が測定した信号強度が所定の閾値を超えていれば、当該無線チャンネルを用いて無線信号の受信を行う信号受信手段とを備え、第１の無線機は、送信対象の第２の無線機にデータ送信用の無線チャンネルを割り当て、当該データ送信用の無線チャンネルに対応するチャンネル情報を含めたリンク確立用の無線信号をリンク確立信号生成手段が生成し、当該リンク確立用の無線信号を信号送信手段が第１の無線チャンネルを用いて送信して第２の無線機との間でリンクが確立すると、当該データ送信用の無線チャンネルを用いてデータ送信用の無線信号を送信し、第２の無線機は、受信対象の無線チャンネルを第１の無線チャンネルに設定した状態で信号受信手段がリンク確立用の無線信号を受信すると、当該リンク確立用の無線信号に含まれるチャンネル情報に基づいて受信対象の無線チャンネルをチャンネル設定手段が設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、無線信号のプリアンブルを短くして無線信号の利用効率が高い無線通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本願発明の実施の形態にかかる無線通信システムを示す概略ブロック図である。
【図２】同無線通信システムに用いる通信信号のフォーマットを示す概略図である。
【図３】従来の無線通信システムに用いられる通信信号のフォーマットを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の技術思想を電力検針システムに適用した実施の形態について、図１〜３に基づいて説明する。
【００１５】
本実施の形態にかかる電力検針システムＡは、例えば電力会社内に設置された集計サーバを操作することで、電力会社から遠隔地に存在する複数の住戸で消費された電力量を収集するためのシステムである。また電力検針システムＡは、図１に示すように、各住戸に設置される検針メータ１と、電柱などに設置され周囲の検針メータ１から検針データを受信する中継装置２とを備える。
【００１６】
中継装置２は、中継装置２を統括的に制御する制御部２１と、広域通信網ＷＡＮを介して電力会社に設置された集計サーバ（図示せず）との間で通信を行う制御部２２と、周囲の検針メータ１との間で無線通信を行う無線通信部２０とを備える。
【００１７】
制御部２１は、マイコン（図示せず）をその主構成要素として備えており、制御部２２を介して受信した集計サーバからの制御命令に基づいて動作する。この制御命令としては、検針メータ１から検針データを取得する命令（検針データ収集命令）や、検針データを取得する時刻を設定する命令（時刻設定命令）など種々の命令があり、集計サーバから必要に応じて送信される。
【００１８】
また制御部２１はタイマ（図示せず）を有し、時刻設定命令により設定された収集時刻に基づいて無線通信部２０を制御し、無線通信部２０を介して受信した周囲の検針メータ１からの検針データを制御部２２を用いて集計サーバに送信する。また制御部２１は、検針データ収集命令が入力されると予め設定された収集時刻に関わらず、周囲の検針メータ１から検針データを受信して集計サーバに送信する。これにより、検針メータ１が測定した各住戸の消費電力量は遠隔地に設置された電力会社の集計サーバから自動的に測定・集計を行うことが可能である。
【００１９】
無線通信部２０は、例えば特定小電力無線局からなり、検針メータ１との間で上述の通知信号、要求信号、リンク確立信号などの種々の無線信号の送受信を行う。この無線通信部２０と各検針メータ１との間の無線通信では、所定の周波数帯域内に複数の無線チャンネルを設け、この複数のチャンネルから選択した１つの無線チャンネルを用いて無線信号の送受信を行う。ここで用いられる無線信号としては、測定した検針データを通知する為の通知信号、中継装置２が検針メータ１に検針データの送信を要求する要求信号、中継装置２との間で無線リンクを確立するためのリンク確立信号など種々の無線信号がある。
【００２０】
またこの無線信号には、図２に示すフォーマットが採用されており、プリアンブルＰＡ、ユニークワードＵＷ、機器識別情報ＡＤ、データＤＡ、及び、誤り検出符号ＣＲにより構成されている。プリアンブルＰＡは、例えば０と１を交互に繰り返すビット同期パターンからなるビット列であり、先頭ビットは０、最終ビットは１に設定されている。またプリアンブルＰＡの全ビット長は、ビット同期に必要な最低限の長さ（図２では64bit）に設定されている。ユニークワードＵＷは、プリアンブルＰＡとは異なるビット列からなり、予め無線通信システムごとに決定されており、検針メータ１及び中継装置２には同じ値が設定されている。機器識別情報ＡＤは、無線信号の送信元を識別するための送信元情報と、送信先の機器を識別するための宛先情報とが含まれる。データＤＡは、例えば電力量計測部１１で測定された検針データや、中継装置２からの要求命令などの実データを含むビット列からなり、必要に応じてそのビット長を可変とすることができる。誤り検出符号ＣＲは、例えば、CRC（Cyclic Redundancy Check）からなるビット列であり、少なくともデータＤＡを構成するビット列にビット反転などの異常が発生したことを受信時に検出できるように設定されている。
【００２１】
また無線通信部２０は、例えば要求信号などの実データを送信する為の無線チャンネルを送信対象の検針メータ１に割り当てるチャンネル割当部２３を備える。また無線通信部２０は、チャンネル割当部２３が割り当てた無線チャンネルを識別する為のチャンネル情報を含むリンク確立信号を生成するリンク確立信号生成部２４と、種々の無線信号を送受信する信号送信部２５とをその構成要素として備える。
【００２２】
各検針メータ１（１ａ…１ｃ）は、中継装置２との間で無線による通信を行う無線通信部１０と、住戸で消費された電力量を計測する電力量計測部１１と、消費電力量を検針データとして記憶する記憶部１２とを備える。
【００２３】
電力量計測部１１は、電力会社から住戸に電力を供給する電力供給路（図示せず）を流れる電力量を定常的に計測することで住戸における消費電力量を計測し、この消費電力量を当該住戸の検針データとして記憶部１２に記憶させる。
【００２４】
記憶部１２は、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)などの不揮発性メモリからなり、電力量計測部１１及び無線通信部１０が必要に応じて種々の情報を書き込み・読み出しを行う。
【００２５】
無線通信部１０は、例えば特定小電力無線局からなり、中継装置２との間で無線信号による通信が行われる。また無線通信部１０は、受信対象の無線チャンネルの信号強度を測定する信号強度検出部１３と、信号強度検出部１３が検出した信号強度が所定の閾値よりも大きければ無線信号の受信を行う受信機能を有する信号受信部１４とをその構成要素として備える。さらに無線通信部１０は、リンク確立信号に基づいて受信対象の無線チャンネルを設定するチャンネル設定部１５をその構成要素として備える。
【００２６】
信号強度検出部１３は、チャンネル設定部１５により設定されたスキャン対象の無線チャンネルにおける信号強度の測定を行う。この信号強度の測定は、例えば受信信号強度表示信号（RSSI）に基づいて行われ、信号強度検出部１３は測定した信号強度と無線チャンネルを含む信号情報を信号受信部１４に出力する。
【００２７】
信号受信部１４は、信号強度検出部１３から信号情報が入力されると、この信号情報に含まれる信号強度と、予め設定された閾値とを比較する。また信号受信部１４は、この信号強度が閾値よりも大きい場合には、信号情報に含まれる無線チャンネルを受信対象の無線チャンネルとして無線信号の受信を行う。
【００２８】
無線信号の受信では、まず信号受信部１４は、受信対象の無線チャンネルにおけるプリアンブルＰＡを検出してビット同期を行い、プリアンブルＰＡが検出されビット同期が正常に行われると、ユニークワードＵＷ、データＤＡ、誤り検出符号ＣＲの受信を行う。ここで信号受信部１４は、ユニークワードＵＷのビット列が予め設定されたビット列とを比較するとともに、機器識別情報ＡＤから無線信号が自機宛に送信されたものであるかを判定する。さらに信号受信部１４は、受信した無線信号が自機宛の無線信号であると判断すると、データＤＡのビット列からCRC値を求め、このCRC値と誤り検出符号ＣＲとを比較して無線信号のビット列に発生した異常を検出する。このようにして信号受信部１４は、自機以外に送信された無線信号やビット列が不正な無線信号の受信は行わず、自機宛に送信された有効な無線信号のみを受信することができる。
【００２９】
チャンネル設定部１５は、信号受信部１４が上述の受信動作により無線信号としてリンク確立信号を受信すると、このリンク確立信号に含まれるチャンネル情報に基づいて、スキャン対象の無線チャンネルを信号強度検出部１３に設定する。これにより信号強度検出部１３は、新たに設定されたスキャン対象の無線チャンネルにおける信号強度の検出を行うので、中継装置２が割り当てた無線チャンネルを受信対象の無線チャンネルとして、無線信号の受信が行われる。
【００３０】
ここで、無線通信部２０が要求信号を各検針メータ１（１ａ…１ｃ）に向けて送信する際の動作について図２を用いて説明を行う。なお、以下の説明では、無線通信に使用する無線チャンネルとして、互いに周波数の異なるチャンネルCH0〜CH6が設けられており、リンク確立信号を送受信する為の無線チャンネルとしてチャンネルCH0が設定されている。また、検針メータ１の信号強度検出部１３は、信号強度を検出する受信対象の無線チャンネルの所期値としてチャンネルCH0が設定されている。
【００３１】
まず信号送信部２５は、リンク確立用のチャンネルCH0を送信用の無線チャンネルとして設定し、プリアンブルＰＡなどからなるリンク要求信号を送信する。このリンク要求信号は、全ての検針メータ１をその宛先なるよう機器識別情報ＡＤが設定されており、周囲の検針メータ１に向けてブロードキャストされる（図２のＳ１）。
【００３２】
このリンク要求信号を受信した各検針メータ１は、プリアンブルＰＡなどからなるリンク要求への応答信号を中継装置２に送信する（図２のＳ２）。この応答信号には、各検針メータ１を識別するためのアドレスが含まれており、このアドレスを機器識別情報ＡＤとして用いることで、これ以降に行われる無線信号の送受信において、その宛先を指定することができる。
【００３３】
次にチャンネル割当部２３は、信号送信部２５が受信した応答信号に応じて、検針メータ１に要求信号を送信する為の無線チャンネルを割り当てる。ここでは、要求信号を送信する為の無線チャンネルとして、チャンネルCH1を割り当てている。その後リンク確立信号生成部は、この割り当てられた無線チャンネルを示すチャンネル情報をデータＤＡに格納したリンク確立信号を生成し、信号送信部２５を介して検針メータ１ａ…１ｃに送信する（図２のＳ３）。
【００３４】
ここで、各検針メータ１の信号強度検出部１３は、所定のスキャン周期ごとにチャンネルCH0の信号強度を測定し、信号受信部１４に信号強度を出力している。リンク確立信号が中継装置２から送信されると、信号受信部１４に入力される信号強度が閾値よりも大きな値となるので、信号受信部１４は、チャンネルCH0を用いて無線信号の受信を行う。また信号受信部１４がチャンネルCH0を用いてリンク確立信号を受信すると、チャンネル設定部１５がこのリンク確立信号に含まれる自機に対応した無線チャンネルを取得し、受信対象の無線チャンネル(ここではチャンネルCH1)として信号強度検出部１３に設定する。
【００３５】
また、各検針メータ１の無線通信部１０は、中継装置２からのリンク確立信号を受信すると、正常にリンクの確立が完了した旨を示す完了信号を中継装置２を宛先として送信する（図２のＳ４）。この完了信号を受信した中継装置２は、信号送信部２５が送信対象の無線チャンネルをチャンネルCH1に切り替え、検針メータ１に検針データの送信を要求する要求信号を送信する。
【００３６】
その後、受信対象の無線チャンネルをチャンネルCH1に設定された検針メータ１の信号強度検出部１３が、チャンネルCH1の信号強度を検出してビット同期を行い、信号受信部１４が無線信号を受信することで、検針メータ１は要求信号を受信することができる。なお、要求信号を受信した検針メータ１は、記憶部１２に記憶された検針データをこのチャンネルCH1を用いて返送することで、中継装置２に検針データを送信する。
【００３７】
上述のように、信号強度検出部１３が所定のスキャン周期で信号強度を検出する無線チャンネルは１つであるので、中継装置２が送信する無線信号のプリアンブルのビット長を短くしても確実に検針メータ１では無線信号を受信することができる。これにより、無線信号のプリアンブルを短くして無線信号の利用効率を高めることができるとともに、送受信にかかる処理の簡略化を行うことができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、本発明の技術思想を電力検針システムに適用した例について説明を行ったが、ガス検針システムや水道メータ検針システムなどの種々のシステムおいて適応することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１（１ａ…１ｃ）  検針メータ（第２の無線機）
１０              無線通信部
１１              電力量計測部
１２              記憶部
１３              信号強度検出部
１４              信号受信部
１５              チャンネル設定部
２                中継装置（第１の無線機）
２０              無線通信部
２１              制御部
２２              通信部
２３              チャンネル割当部
２４              リンク確立信号生成部
２５              信号送信部
ＷＡＮ            広域通信網
【図１】
2011250023.tif 000003
【図２】
2011250023.tif 000004
【図３】
2011250023.tif 000005