(57)【要約】【課題】センサが取得したデータを無線ネットワークシステムを介してサーバに送信する動作を、サーバが要求してから短時間で且つ低消費電力で実行可能な無線ネットワークシステムを提供する。【解決手段】無線ネットワークシステム１００は、センサ１に有線２で接続される子機ノード１０と、サーバ３に有線４で接続される基地局ノード２０とを備え、子機ノードと基地局ノードとの間で無線通信を行う。基地局ノードは、子機ノードに対してデータの送信を要求する要求信号を送信しないように構成されている。子機ノードは、センサが取得し該センサから有線通信で受信したデータを、所定のタイミングで基地局ノードに向けて無線送信し、基地局ノードは、子機ノードから受信したデータを記憶し、サーバから有線送信される要求信号に応じて、記憶したデータをサーバに有線送信する。【選択図】図１
2015033112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサに有線で接続される子機ノードと、サーバに有線で接続される基地局ノードとを備え、前記子機ノードと前記基地局ノードとの間で無線通信を行う無線ネットワークシステムであって、
前記基地局ノードは、前記子機ノードに対してデータの送信を要求する要求信号を送信しないように構成されており、
前記子機ノードは、前記センサが取得し該センサから有線通信で受信したデータを、所定のタイミングで前記基地局ノードに向けて無線送信し、
前記基地局ノードは、前記子機ノードから受信したデータを記憶し、前記サーバから有線送信される要求信号に応じて、前記記憶したデータを前記サーバに有線送信することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項２】
前記子機ノードを複数備え、
前記子機ノードは、前記センサが取得し該センサから有線通信で受信したデータと、当該子機ノードを識別する識別子とを、所定のタイミングで前記基地局ノードに向けて無線送信し、
前記基地局ノードは、前記子機ノードから受信したデータと、当該子機ノードの識別子とを紐付けて記憶し、前記サーバから有線送信される要求信号に応じて、前記識別子と該識別子に紐付けて記憶したデータとを前記サーバに有線送信することを特徴とする請求項１に記載の無線ネットワークシステム。
【請求項３】
前記子機ノードは、前記センサを内蔵することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークシステムに関する。特に、本発明は、サーバ及びセンサが接続される無線ネットワークシステムであって、センサが取得したデータを無線ネットワークシステムを介してサーバに送信する動作を、サーバが要求してから短時間で且つ低消費電力で実行可能な無線ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、センサに有線で接続される子機ノードと、サーバ（ＰＣ）に有線で接続される基地局ノードとを備え、前記子機ノードと前記基地局ノードとの間で無線通信を行う無線ネットワークシステムが種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
これらの無線ネットワークシステムを用いて、センサが取得したデータをサーバに送信して集約する際、一般的には、サーバから基地局ノードに対してデータの送信を要求する要求信号を送信し、基地局ノードが受信した要求信号を子機ノードに対して送信し、子機ノードが受信した要求信号をセンサに対して送信する。要求信号を受信したセンサは、取得したデータを子機ノードに対して送信し、子機ノードが受信したデータを基地局ノードに対して送信し、基地局ノードが受信したデータをサーバに送信する。すなわち、センサが取得したデータは、サーバからの要求信号の伝送経路と逆の経路を辿って、サーバに送信され、集約される。
【０００３】
上記のように、従来、センサが取得したデータをサーバに送信する際には、その都度、サーバからの要求信号を無線ネットワークシステムを介してセンサに送信し、センサが取得したデータを無線ネットワークシステムを介してサーバに送信しなければならない。すなわち、サーバがデータの送信を要求してからデータを受信するまでに時間が掛かるという問題がある。
また、無線ネットワークシステムを構成する子機ノードは、基地局ノードから子機ノードに対する要求信号の送信タイミングが不定期である場合（サーバから基地局ノードに対する要求信号の送信タイミングが不定期である場合）、送信される要求信号を常に受信可能な状態でなければならず、消費電力が大きくなるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３９１８２号公報
【特許文献２】特開２０１３−７４３５５号公報
【特許文献３】特開２０１０−７４３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上に述べた従来技術に鑑みてなされたものであり、センサが取得したデータを無線ネットワークシステムを介してサーバに送信する動作を、サーバが要求してから短時間で且つ低消費電力で実行可能な無線ネットワークシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、センサに有線で接続される子機ノードと、サーバに有線で接続される基地局ノードとを備え、前記子機ノードと前記基地局ノードとの間で無線通信を行う無線ネットワークシステムであって、前記基地局ノードは、前記子機ノードに対してデータの送信を要求する要求信号を送信しないように構成されており、前記子機ノードは、前記センサが取得し該センサから有線通信で受信したデータを、所定のタイミングで前記基地局ノードに向けて無線送信し、前記基地局ノードは、前記子機ノードから受信したデータを記憶し、前記サーバから有線送信される要求信号に応じて、前記記憶したデータを前記サーバに有線送信することを特徴とする無線ネットワークシステムを提供する。
【０００７】
本発明に係る無線ネットワークシステムによれば、基地局ノードが子機ノードに対してデータの送信を要求する要求信号を送信しないように構成されている。そして、子機ノードは、センサが取得し該センサから有線通信で受信したデータを、所定のタイミングで前記基地局ノードに向けて無線送信し、基地局ノードは、子機ノードから受信したデータを記憶する。すなわち、従来のように、サーバから送信された要求信号がセンサで受信されて初めてセンサが取得したデータが基地局ノードに送信されるのではなく、サーバから送信される要求信号に関係なく、所定のタイミング（例えば、１回／分などの定期的なタイミングや、センサが取得したデータに変化が生じたタイミングなど）で基地局ノードにデータが送信され、記憶されることになる。
すなわち、本発明に係る無線ネットワークシステムにおいても、従来と同様に、サーバから基地局ノードに対して要求信号が送信されるものの、基地局ノードは、要求信号を子機ノードに対して送信することなく、前記記憶したデータをサーバに送信するだけである。
このため、本発明に係る無線ネットワークシステムによれば、サーバが要求信号を送信してから、サーバがデータを受信するまでの時間が短縮されるという利点が得られる。
また、本発明に係る無線ネットワークシステムによれば、子機ノードは、要求信号を受信可能な状態である必要がなく、基地局ノードに対するデータ送信のとき以外はスリープ状態であれば良いため、消費電力を低減できるという利点が得られる。
すなわち、本発明に係る無線ネットワークシステムによれば、センサが取得したデータを無線ネットワークシステムを介してサーバに送信する動作を、サーバが要求してから短時間で且つ低消費電力で実行可能である。
【０００８】
なお、本発明に係る無線ネットワークシステムには、例えば、パルス発信機能付きのセンサが接続され、センサが取得したデータは、パルス信号として子機ノードに有線送信される。センサとしては、例えば、ガスメータ、水道メータ、受電メータを挙げることができる。また、サーバと基地局ノードとを接続する有線の通信方式としては、例えば、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）が用いられる。さらに、子機ノードと基地局ノードとの間での無線通信には、例えば、２．４ＧＨｚ帯を用いたＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠する無線通信規格を用いることが可能である。
また、本発明に係る無線ネットワークシステムは、必要に応じて、子機ノードと基地局ノードとを中継する中継ノードを備えることも可能である。
【０００９】
好ましくは、本発明に係る無線ネットワークシステムは、前記子機ノードを複数備え、前記子機ノードは、前記センサが取得し該センサから有線通信で受信したデータと、当該子機ノードを識別する識別子とを、所定のタイミングで前記基地局ノードに向けて無線送信し、前記基地局ノードは、前記子機ノードから受信したデータと、当該子機ノードの識別子とを紐付けて記憶し、前記サーバから有線送信される要求信号に応じて、前記識別子と該識別子に紐付けて記憶したデータとを前記サーバに有線送信する。
【００１０】
斯かる好ましい構成によれば、複数の子機ノードにそれぞれ接続されたセンサが取得したデータをサーバに集約することができる。この際、いずれの子機ノードから送信されたデータであるかは、データに紐付られた識別子によって識別可能である。また、サーバが必要とする特定のデータのみを受信したい場合には、サーバから基地局ノードに対して送信する要求信号に特定の子機ノードの識別子のみを含ませればよい。
【００１１】
なお、本発明に係る無線ネットワークシステムは、子機ノードがセンサを内蔵する構成とすることも可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、センサが取得したデータを無線ネットワークシステムを介してサーバに送信する動作を、サーバが要求してから短時間で且つ低消費電力で実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る無線ネットワークシステムの概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す無線ネットワークシステムを構成する子機ノード及び基地局ノードの概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図１に示す無線ネットワークシステムによるデータ送信時間と、従来の無線ネットワークシステムによるデータ送信時間とを比較した結果の一例を示す。
【図４】図４は、図１に示す無線ネットワークシステムにおける子機ノードの消費電流と、従来の無線ネットワークシステムにおける子機ノードの消費電流とを模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線ネットワークシステムの概略構成図である。
図２は、図１に示す無線ネットワークシステムを構成する子機ノード及び基地局ノードの概略構成を示すブロック図である。図２（ａ）は子機ノードの概略構成を、図２（ｂ）は基地局ノードの概略構成を示す。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００は、センサ１にそれぞれ有線２で接続される複数の子機ノード１０と、サーバ３に有線４で接続される基地局ノード２０とを備え、子機ノード１０と基地局ノード２０との間で無線通信を行うように構成されている。本実施形態では、子機ノード１０と基地局ノード２０との間の無線通信に、２．４ＧＨｚ帯を用いたＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠する無線通信規格が用いられているが、本発明はこれに限るものではなく、９２０ＭＨｚ帯を用いたＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇ／ｅに準拠する無線通信規格を用いることも可能である。
なお、無線ネットワークシステム１００は、必要に応じて、子機ノード１０と基地局ノード２０とを中継する中継ノードを備えてもよい。そして、子機ノード１０、中継ノード、基地局ノード２０が自律的にネットワークを構築し、子機ノード１０や中継ノードの移動や増減などにも容易に対応できる、いわゆるマルチホップ無線ネットワークシステムとすることが可能である。
【００１６】
子機ノード１０に接続されるセンサ１としては、ガスメータ、水道メータ、受電メータなどを例示できる。各センサ１は、同種のセンサであっても良いし、異種のセンサであっても良い。好ましくは、センサ１はパルス発信機能を有し、センサ１が取得したガス使用量などのデータをパルス信号として有線２で子機ノード１０に送信する。
なお、図１は、一つのセンサ１に一つの子機ノード１０が接続されている例を示しているが、何らこれに限るものではなく、複数のセンサ１に一つの子機ノード１０が接続され、この子機ノード１０を複数のセンサ１で共用することも可能である。
また、本実施形態では、センサ１と子機ノード１０とが別体とされた例を示しているが、何らこれに限るものではなく、子機ノード１０が具備する回路基板にセンサ１が搭載されるなど、子機ノード１０がセンサ１を内蔵する構成とすることも可能である。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、本実施形態の子機ノード１０は、ＲＦユニット１１と、アンテナ１２とを具備する。ＲＦユニット１１は、センサ１から有線２を通じてデータを受信し、これを無線信号に変換する機能を奏する。変換された無線信号はアンテナ１２を通じて、基地局ノード２０に送信される。逆に基地局ノード２０からアンテナ１２を通じて受信した無線信号（例えば、子機ノード１０から基地局ノードに送信したデータのアクノリッジ信号）は、ＲＦユニット１１によってデータに変換され、子機ノード１０からの送信が正常に行われたことの確認等に使用される。
【００１８】
ＲＦユニット１１は、インタフェース１１１と、ＭＣＵ１１２と、ＲＯＭ１１３と、ＲＡＭ１１４と、タイマ１１５と、無線送受信部１１６とを具備する。
【００１９】
インタフェース１１１は、センサ１から受信した信号（例えば、パルス信号）をＭＣＵ１１２が処理できる適宜のデータ（例えば１０ビットデジタルデータ）に変換する。
【００２０】
ＭＣＵ１１２は、データの送信制御など各種の演算制御処理を実行し、子機ノード１０の機能を実現するのに用いられるマイクロプロセッサである。
【００２１】
ＲＯＭ１１３は、ＭＣＵ１１２における演算制御処理手順を格納する読み出し専用メモリである。
【００２２】
ＲＡＭ１１４は、ＭＣＵ１１２における演算制御処理のためにデータの授受を実行するランダムアクセスメモリである。
【００２３】
タイマ１１５は、ＭＣＵ１１２での演算制御処理のために時間データを与えるものである。
【００２４】
無線送受信部１１６は、ＭＣＵ１１２から受信したデータを無線信号に変換し、アンテナ１２に送信する。また逆に、アンテナ１２から受信した無線信号をデータに変換する。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、本実施形態の基地局ノード２０も、子機ノード１０と同様に、ＲＦユニット２１と、アンテナ２２とを具備する。ＲＦユニット２１は、アンテナ２２を通じて子機ノード１０から受信した無線信号をデータに変換し、記憶する機能を奏する。また、ＲＦユニット２１は、サーバ３からの要求信号を有線４を通じて受信する。
【００２６】
ＲＦユニット２１は、子機ノード１０のＲＦユニット１１と同様に、インタフェース２１１と、ＭＣＵ２１２と、ＲＯＭ２１３と、ＲＡＭ２１４と、タイマ２１５と、無線送受信部２１６とを具備する。
【００２７】
インタフェース２１１は、サーバ３から受信した要求信号をＭＣＵ２１２が処理できる適宜のデータに変換すると共に、ＭＣＵ２１２から受信したデータをサーバ３が受信できる信号に変換する。このインタフェース２１１は、有線４の通信方式と共通のインタフェースであり、有線４の通信方式がＭｏｄｂｕｓ（登録商標）である場合、インタフェース２１１はＭｏｄｂｕｓ（登録商標）インタフェースとされる。
【００２８】
ＭＣＵ２１２、ＲＯＭ２１３、ＲＡＭ２１４、タイマ２１５及び無線送受信部２１６については、子機ノード１０のＭＣＵ１１２、ＲＯＭ１１３、ＲＡＭ１１４、タイマ１１５及び無線送受信部１１６と同様の構成であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２９】
以下、以上に説明した構成を有する無線ネットワークシステム１００の動作について順次説明する。
【００３０】
各子機ノード１０は、各子機ノード１０に接続されたセンサ１が取得し該センサ１から有線通信で受信したデータと、各子機ノード１０を識別する識別子とを、所定のタイミングで基地局ノード２０に向けて無線送信する。具体的には、子機ノード１０のＭＣＵ１１２は、センサ１からインタフェース１１１を通じてデータを受信し、受信したデータをＲＡＭ１１４に記憶する。そして、ＭＣＵ１１２は、所定の基準時からの経過時間をタイマ１１５によって与えられる時間データに基づき計数し、所定のタイミング（例えば、１回／分など）で、ＲＡＭ１１４に記憶されたデータと、ＲＯＭ１１３に記憶された子機ノード１０の識別子とを、無線送受信部１１６及びアンテナ１２を介して基地局ノード２０に送信する。なお、本実施形態では、子機ノード１０の識別子がＲＯＭ１１３に記憶されているが、本発明はこれに限るものではなく、ＲＦユニット１１がディップスイッチを具備し、このディップスイッチによって設定された識別子をＭＣＵ１１２が読み取って基地局ノード２０に送信する構成を採用することも可能である。
【００３１】
基地局ノード２０は、各子機ノード１０から送信されたデータ及び識別子を正常に受信できた場合、各子機ノード１０に対してアクノリッジ信号を送信する。そして、基地局ノード２０は、各子機ノード１０から受信したデータと、各子機ノード１０の識別子とを紐付けて記憶する。具体的には、基地局ノード２０のＭＣＵ２１２は、アンテナ２２及び無線送受信部２１６を介して、各子機ノード１０から送信されたデータ及び識別子を受信し、これらを紐付けてＲＡＭ２１４に記憶する。
【００３２】
一方、基地局ノード２０は、サーバ３から有線４を通じて要求信号を受信する。基地局ノード２０は、サーバ３から送信された要求信号に応じて、識別子と該識別子に紐付けて記憶したデータとをサーバ３に送信する。サーバ３から送信される要求信号には、特定の子機ノード１０の識別子のみを含ませることが可能であり、サーバ３から送信された要求信号が特定の子機ノード１０の識別子のみを含む場合、基地局ノード２０は、要求信号に含まれる識別子と該識別子に紐付けて記憶したデータとをサーバ３に送信する。具体的には、基地局ノード２０のＭＣＵ２１２は、サーバ３から有線４及びインタフェース２１１を介して受信した要求信号に応じて、ＲＡＭ２１４に記憶された識別子と該識別子に紐付けられたデータとを抽出し、インタフェース２１１及び有線４を介してサーバ３に送信する。このように、従来と異なり、本実施形態の基地局ノード２０は、子機ノード１０に対してデータの送信を要求する要求信号を送信しないように構成されており、基地局ノード２０が記憶しているデータをそのままサーバ３に送信する。
【００３３】
以上に説明したように、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００によれば、基地局ノード２０が子機ノード１０に対してデータの送信を要求する要求信号を送信しないように構成されている。そして、子機ノード１０は、センサ１が取得し該センサ１から有線通信で受信したデータを、所定のタイミングで基地局ノード２０に向けて無線送信し、基地局ノード２０は、子機ノード１０から受信したデータを記憶する。すなわち、従来のように、サーバ３から送信された要求信号がセンサ１で受信されて初めてセンサ１が取得したデータが基地局ノード２０に送信されるのではなく、サーバ３から送信された要求信号に関係なく、所定のタイミングで基地局ノード２０にデータが送信され、記憶されることになる。
すなわち、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００においても、従来と同様に、サーバ３から基地局ノード２０に対して要求信号が送信されるものの、基地局ノード２０は、要求信号を子機ノード１０に対して送信することなく、記憶したデータをサーバ３に送信するだけである。
このため、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００によれば、サーバ３が要求信号を送信してから、サーバ３がデータを受信するまでの時間が短縮されるという利点が得られる。
【００３４】
図３は、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００によるデータ送信時間と、従来の無線ネットワークシステムによるデータ送信時間とを比較した結果の一例を示す。図３（ａ）は本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００によるデータ送信時間（サーバ３が要求信号を送信してから、サーバ３がデータを受信するまでの時間）を見積もった結果を、図３（ｂ）は従来の無線ネットワークシステムによるデータ送信時間（サーバ３が要求信号を送信してから、サーバ３がデータを受信するまでの時間）を見積もった結果を示す。
なお、図３において、有線送信（図中、実線の矢符で示す）での送信時間は、データ転送速度を３８４００ｂｐｓとして見積もり、無線送信（図中、破線の矢符で示す）での送信時間は、２．４ＧＨｚ帯を用いた場合の実績値（一回で正常にデータ送信できず、複数回データ送信した場合を含む）から見積もったものである。
図３（ａ）に示すように、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００によれば、サーバ３が要求信号を送信してからサーバ３がデータを受信するまでの時間が、従来の約６０ｍｓに比べて、約１８ｍｓと大幅に短縮されることが分かる。なお、基地局ノード２０と子機ノード１０との間に中継ノードが存在する場合には、従来との差がより一層顕著になる。
【００３５】
また、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００によれば、子機ノード１０は、要求信号を受信可能な状態である必要がなく、基地局ノード２０に対するデータ送信のとき以外はスリープ状態であれば良いため、消費電力を低減できるという利点が得られる。
【００３６】
図４は、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００における子機ノード１０の消費電流と、従来の無線ネットワークシステムにおける子機ノードの消費電流とを模式的に説明する図である。図４（ａ）は本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００における子機ノード１０の消費電流を、図４（ｂ）は従来の無線ネットワークシステムにおける子機ノードの消費電流を示す。
図４（ａ）に示すように、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００において、一定のタイミングで子機ノード１０から基地局ノード２０にデータを送信する場合、データ送信のとき（データ送信時及びアクノリッジ信号の受信時）以外は子機ノード１０はスリープ状態で良い。これに対し、図４（ｂ）に示すように、従来の無線ネットワークシステムでは、子機ノードは、データ送信の間でも要求信号を受信可能な状態でなければならない。従って、本実施形態に係る無線ネットワークシステム１００によれば、従来の無線ネットワークシステムに比べて、消費電流を低減できる（図中、ハッチを施した部分の面積が小さくなる）ことになる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・センサ
２，４・・・有線
３・・・サーバ
１０・・・子機ノード
２０・・・基地局ノード
１００・・・無線ネットワークシステム
【図１】
2015033112.tif 000003
【図２】
2015033112.tif 000004
【図３】
2015033112.tif 000005
【図４】
2015033112.tif 000006