(57)【要約】【課題】無線データ通信システム内の移動体無線端末の消費電力を低減する。【解決手段】データ通信を実施していない期間は、端末機器７の移動体無線端末であるＴ−ＮＣＵ６のうち電力消費を大きく占める移動体無線送受信回路部をパワーダウン状態に制御する。センターポーリング通信実行時には、もう一方の公衆回線網である有線電話回線１０を利用して、移動体無線端末であるＴ−ＮＣＵ６を移動体無線通信可能状態にした後に、センター側装置１からデータ通信を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの公衆回線網の網制御機能を持った端末側ローカル無線システム及び当該端末側ローカル無線システムとデータ通信を行なうセンター側装置を備えた無線データ通信システムにおいて、前記端末側ローカル無線システムの一方の前記公衆回線網が一般電話回線のような有線回線網であることを特徴とする無線データ通信システム。
【請求項２】
前記端末側ローカル無線システムの他方の前記公衆回線網が移動体無線網であることを特徴とする請求項１記載の無線データ通信システム。
【請求項３】
前記移動体無線網に接続される無線系の端末網制御装置は、前記センター側装置と通信しないときには、移動体無線基地局との送受信を行う移動体無線送受信回路部を電源供給停止状態又は省電力であるパワーダウンモード状態に制御することを特徴とする請求項２記載の無線データ通信システム。
【請求項４】
前記無線系の端末網制御装置は、前記端末側ローカル無線システム内の端末機器から前記センター側装置への発呼要因が発生したことに応じて、前記移動体無線送受信回路部の電源を起動し、前記移動体無線基地局との通信が可能な状態に制御することを特徴とする請求項３記載の無線データ通信システム。
【請求項５】
前記無線系の端末網制御装置は、メータ・センサを接続するインターフェース部を持つことを特徴とする請求項４記載の無線データ通信システム。
【請求項６】
前記センター側装置は、当該センター側装置から前記移動体無線網を介する発呼要因が発生したことに応じて、まず前記有線回線網を経由して当該有線回線網に接続される有線系の端末網制御装置を起動し、次に当該有線系の端末網制御装置から前記無線系の端末網制御装置を起動して前記移動体無線基地局との通信を確立し、前記センター側装置と前記端末側ローカル無線システムとの通信は前記２つの公衆回線網を介してセンターポーリング通信と端末発呼通信を可能にしたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項記載の無線データ通信システム。
【請求項７】
前記無線系の端末網制御装置と前記有線系の端末網制御装置が一つの函体に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の無線データ通信システム。
【請求項８】
前記センター側装置からの発呼要因による通信時に前記無線系の端末網制御装置と前記移動体無線基地局との通信が確立しない場合に、前記有線系の端末網制御装置から前記センター側装置へ前記移動体無線網の異常を通報することを特徴とする請求項６又は７記載の無線データ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスメータ、水道メータ、センサ等の端末機器の情報を容易に確認することができる無線データ通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線データ通信システムでは、センター側網制御装置と通信回線を介して接続された端末網制御装置（以下、「Ｔ−ＮＣＵ」と略す）と、Ｔ−ＮＣＵに接続された無線親機（以下、「親機」と略す）と、親機と無線回線を介して通信を行う複数の無線子機（以下、「子機」と略す）と、親機または子機に接続されたガス、水道、電気等のメータ、センサ等の端末機器とによって構成される。
【０００３】
上記の無線テレメータシステムでＴ−ＮＣＵの公衆回線網とのインターフェースは、一般電話回線網の制御装置、移動体通信網であるＰＨＳ網やＤＯＰＡ網やＦＯＡＭ網の制御装置、又はインターネット網の制御装置であり、どれか一つの網制御装置を有している。或いは、特許文献１に記載のように、端末側装置のＴ−ＮＣＵが２つ設けられ２つの公衆回線通信網が確保され、一つの公衆回線網の故障やＴ−ＮＣＵの故障が発生した場合の担保が保たれている。
【特許文献１】特開平２００２−１４２２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の無線テレメータシステムにおいては、図６に示すように、各戸に電気メータ、ガスメータ、水道メータ等のメータ・センサ５ａ，５ｂに無線子機４ａ，４ｂが接続されており、無線子機４ａ，４ｂが外部機器との通信を行なっている。端末機器７は、移動体無線端末として、無線子機４ａ，４ｂと特定小電力無線を介して通信する無線親機３と、主に移動体通信網を制御するＴ−ＮＣＵ６とを備えている。端末機器７は、公衆回線網の一つである移動体無線網２などを介して接続されているセンター側装置１と通信可能である。このような接続により、センター側装置１はメータの検針やメータ・センサ５ａ，５ｂからの情報の処理が可能である。メータ・センサ５ａ，５ｂから起動が発生した場合は、まず無線子機４ａ，４ｂから無線親機３を起動し、無線親機３はＴ−ＮＣＵ６を起動し、Ｔ−ＮＣＵ６は移動体無線基地局を起動し、センター側装置１へのリンクが成功し端末発呼通信が成立していた。
【０００５】
また、センター側装置１から端末装置に向けてのセンターポーリング通信の場合には、移動体無線基地局からＴ−ＮＣＵ６へ起動電波が到来し、この電波をＴ−ＮＣＵ６が受信し、後方の特定小電力無線の無線親機３、無線子機４ａ，４ｂ、メータ・センサ５ａ，５ｂへと順番に起動し、センター側装置１とのリンクが成功することで、センターポーリング通信が成立する。ここで、センターポーリング通信とは、センター側装置１が各端末機器に送信要求の有無を順次尋ねていき、送信要求が有る端末機器についてはセンター側装置１への送信を許可する通信をいう。この際、端末機器は、センター側装置１からの送信については受信拒否できず、また、センター側装置１からの問い合わせの順が回って来てセンター側装置１に許可されると送信可能となる。センターポーリング通信は、Ｔ−ＮＣＵ６からメータ・センサまでの種々の機器に設定変更があった場合にセンター側装置からの起動で遠隔で端末側装置とリンクを確立するときや、端末側装置からの定期的なデータ上げが不調の際にセンター側装置からデータ停止機器を見極める場合に行われる。また、毎月に１回等の頻度でメータ検針をする場合には、端末側の起動設定ではなく、センターポーリング通信で検針を実行する場合もある。
【０００６】
しかしながら、センター側装置１からは、いつ何時、移動体通信網２を経由してＴ−ＮＣＵ６に起動要請があるかわからないので、移動体無線端末側のＴ−ＮＣＵ６は常時又は間欠的にセルサーチ（基地局を探す動作）を行なう必要がある。このセルサーチ動作には多大な電力を消耗し、通信中以外の待機中でも電力を消費する。よって電源を電池で構成した場合は電池容量が大きくなり、Ｔ−ＮＣＵ６の個体容量が大きくなる、コストアップになる、電池交換作業が頻繁になりメンテナンス費用が大きくなる、等の問題がある。また商用電源で実施した場合でも、通信以外の待機中に無駄な電力を消費している。
【０００７】
そこで、本発明は、上記に鑑み、端末機器、Ｔ−ＮＣＵの低消費電力を実現し、且つ移動体無線での双方向通信を実現するために端末機器内の特にＴ−ＮＣＵ内の大きな電力消費を占める移動体無線基地局とのセルサーチのための送受信回路部の電源制御に工夫を施して、システムとしての省電力化を図り、端末側機器自身の電池容量削減と容積低減とを図り、コストダウンと長寿命とメンテナンスの効率化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による通信システムでは、センター側装置と、メータ・センサ間の通信経路として特小無線と２つの公衆回線網を持たせて、センター側装置とメータ・センサ間のデータのやり取りを主に移動体無線網を経由して行ない、通信を行なっていないときは前記移動体無線基地局とのセルサーチ動作で電力消費の大半を要していたＴ−ＮＣＵ内の移動体無線送受信回路部を停止状態などの低消費電力状態にする。
【０００９】
センター側装置からのセンターポーリング通信のときには、もう一つの公衆回線網である有線回線網を経由してもう一方の低消費電力型であるＴ−ＮＣＵから特小無線機器を経由させるなどして、移動体無線制御のＴ−ＮＣＵ内の移動体無線送受信回路を起動させて移動体無線基地局とのセルサーチを都度実施し、移動体無線基地局とのセルサーチが成功するとセンター側装置とリンク中の有線回線網を経由して成功を知らしめる。これ以後のデータ通信は移動体無線網を制御して高速に通信を行なう。センター側装置からの発呼要因による通信時に、無線系の端末網制御装置と移動体無線基地局との通信が確立しない場合には、有線系の端末網制御装置からセンター側装置へ移動体無線網の異常を通報することができる。
【００１０】
またメータ・センサからの起動要因が発生した場合には、無線子機と無線親機を経由して移動体無線網を制御するＴ−ＮＣＵを起動し、初めて移動体無線送受信回路部をアクティブにし、セルサーチの実行を行ない移動体無線基地局とのリンクが成功するとセンター側装置へのデータ通信が開始される。
【００１１】
以上、端末側装置の省電力化を実現するため、データ通信を行なっていない間は移動体無線網制御用のＴ−ＮＣＵ内の回路を停止させる。データ通信を行なうときに初めて前記移動体無線網制御用のＴ−ＮＣＵ内の回路を動作させセルサーチを実行させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の通信システムによると、データ通信として使用する移動体無線網を経由しての通信以外に移動体無線網を使用可能にするために別の公衆回線網を設け、この網を経由したセンターポーリング通信によって前記移動体無線網を使用可能にする回路部を制御することにより、システムとしての省電力化が図れ、端末側機器自身の電池容量削減と容積低減が図れ、コストダウンと長寿命とメンテナンスの効率化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照してこの発明による無線データ通信システムの一実施形態を説明する。図１に、本発明による無線データ通信システムの一実施形態としての無線テレメータシステムを示す。この無線テレメータシステムは、センター側装置１と、このセンター側装置１に対して移動体無線網２を経由して接続された端末機器７とを備えており、端末機器７は、移動体無線網２の基地局との間での無線通信制御を司るＴ−ＮＣＵ６と、メータ・センサ５ｎ（５ｎはメータ・センサ５ａ，５ｂ等の総称）との間で特定小電力無線（特小無線）による通信を行なうための無線親機３とを備えている。端末機器７については、一つの函体に収められて構成される場合と別々の函体に構成される場合がある。
【００１４】
Ｔ−ＮＣＵ６に接続された無線親機３は、複数の無線子機４ａ，４ｂとの間で特小無線にて通信を行うことができ、無線子機４ａ，４ｂにはメータ・センサ５ａ，５ｂがそれぞれ接続されている。また、センター側装置１は、移動体無線網２を介した無線システムとは別の公衆回線網として、例えば有線電話回線網１０を介して端末機器９とデータ通信可能に接続されている。端末機器９は、有線電話回線網１０との間の通信を制御するＴ−ＮＣＵ８と、無線親機３との間で特小無線にて通信可能な無線子機４とを備えている。端末機器９についても、一つの函体に収められて構成される場合と別々の函体に構成される場合が考えられる。
【００１５】
このように構成された無線データシステムにおいて、その動作を、端末側から発呼要因がある場合とセンター側から発呼要因がある場合とに分けて、以下に説明する。
【００１６】
まず端末側から発呼要因がある場合として、メータ・センサ５ａが検針データをセンター側装置１に通知するケースがある。この場合には、メータ・センサ５ａから起動を開始して無線子機４ａが起動され、無線子機４ａは特定小電力無線を利用して無線親機３に向けて電波を発射する。無線親機３はこの電波を検波・識別して起動が掛かり、その結果、無線子機４ａと無線親機３との間で特小無線リンクが確立する。無線親機３は、移動体無線網２を利用してセンター側装置１とデータ通信するために、Ｔ−ＮＣＵ６を起動する。なお、特小無線リンクについては、後述する移動体無線とは周波数や方式が異なるが、親機と子機が周期的に起動し、電波（キャリア）の有無をセンスし、キャリアが有る場合には受信モードを延長して自身へのＩＤ等をセンスし、自身のＩＤを認識したときに相手端末との間で電文の遣り取りを行って互いのリンクを確立している。
【００１７】
Ｔ−ＮＣＵ６は、図２に示すように、移動体無線送受信回路部６１と、制御部６２と、電源制御部６３と、無線親機Ｉ／Ｆ部６５と、メータ・センサＩ／Ｆ部６６とを備えており、無線親機３から無線親機Ｉ／Ｆ部６５に起動が掛かると制御部６２にて端末からの起動を検知する。この後、制御部６２は、移動体無線網２との通信を行なうため、電源制御を行なって電源制御部６３から移動体無線送受信回路部６１に電源供給し、移動体無線送受信回路部６１をアクティブな状態にして移動体無線基地局のセルサーチを行なう。Ｔ−ＮＣＵ６は電池６４から電源供給を受ける。
【００１８】
図８の電流パターン図を参考にすると、Ｔ−ＮＣＵ６は、スタンバイ時にはベース電流である数ｍＡの大きさのａ電流しか消費していないが、セルサーチを始めると１００ｍＡ以上の大きさのｂ電流を消費する。Ｔ−ＮＣＵ６は、セルサーチにより移動体無線基地局との間でリンクが確立すると、センター側装置１へ電文を発信し、メータ・センサ５ａの検針データを伝達することができる。即ち、通常のＴ−ＮＣＵの動作では、電力節約のため周期Ｔ１でセルサーチ期間Ｔ１の周期的なセルサーチを行っており、基地局が周期Ｔ１以上の期間の電波を発信すればＴ−ＮＣＵは漏れなくこの電波を検知し、その中に端末側のＩＤなどが含まれていて自身のＩＤと一致した場合には基地局との間で電文を遣り取りして初めて基地局とＴ−ＮＣＵ間でリンクが確立し、続いてセンター装置１とＴ−ＮＣＵ間でリンクが確立する。リンクが確立すれば、エッド・ツー・エンドでデータ通信が可能となり、データ通信後はスタンバイ状態に戻り、周期的なセルサーチ動作を繰り返す。
【００１９】
以上説明したように、端末側からの発呼によるセンター側装置１向けの通信において、Ｔ−ＮＣＵ６がデータ通信をしていないスタンバイ状態にあるときには、その移動体無線送受信回路部６１をスリープ状態やパワーダウン状態のような省電力状態にしても問題はない。しかし、センター側装置１から移動体無線網２を経由してデータ通信を開始するためには、Ｔ−ＮＣＵ６は移動体無線網２からの電波を常に監視する状態にしておく必要がある。例えば、図８に示すように、時間Ｔ１の周期で移動体無線送受信回路部６１をアクティブにし、セルサーチを実行する。この状態では、Ｔ−ＮＣＵ６は、スタンバイ状態であるａ電流以外に、平均化電流として（（ｂ−ａ）電流×Ｔ２／Ｔ１）なる電流を余分に消費する。この電流増加分は、電池容量の増量を招き、コストアップ、寿命低下、電池交換のためのメンテナンス費用発生などを発生させる。
【００２０】
そこで、本通信システムにおいては、図６に示すような従来の移動体無線網２だけの通信システム以外に、もう一つの公衆回線網として例えば、図１に示すセンター側装置１に接続された有線電話回線網１０と、有線電話回線網１０に通信接続されるＴ−ＮＣＵ８及び移動体無線網２の端末機器７に通信接続可能な無線子機４を備えた端末側設備としての端末機器９とを設ける。こうした回線網を設けることにより、センター側装置１から端末側へ移動体通信網２を経由してのデータ通信が容易に可能となる。図３には、有線電話回線網１０を制御するＴ−ＮＣＵ８のブロック図が示されている。Ｔ−ＮＣＵ８は、有線電話回線網１０を制御する電話回線網制御回路部８１と、無線子機４を接続する無線子機Ｉ／Ｆ部８５と、制御部８２と、電源制御部８３とを備えている。Ｔ−ＮＣＵ８は電池８４から電源供給を受ける。
【００２１】
図７を参照して、センター側装置１からのセンターポーリング通信について説明する。まずセンター側装置１から有線電話回線網１０に対して“移動体無線網の起動”があり、順次Ｔ−ＮＣＵ８、無線子機４、特定小電力無線を利用しての無線親機３、Ｔ−ＮＣＵ６と起動していく。Ｔ−ＮＣＵ６は、前記説明のように、図２に示した移動体無線送受信回路部６１をアクティブにし移動体無線基地局のセルサーチを実行する。移動体無線基地局は、移動端末であるＴ−ＮＣＵ６に対してセルサーチ応答を行ない、移動体無線網２のリンクが確立する。次に、逆の経路でＴ−ＮＣＵ６、無線親機３、無線子機４、Ｔ−ＮＣＵ８、有線電話回線網１０を経由して、センター側装置１に移動体無線網２のリンク確立を知らしめる。このリンク確立後は、従来の無線データ通信と同じく、センター側装置１からメータ・センサ５ｎの“メータ値要求”が発せられ、移動体無線網２を経由してＴ−ＮＣＵ６、無線親機３、無線子機４ｎ、メータ・センサ５ｎと起動していく。
【００２２】
図１に示すシステム構成により、センター側装置１からの移動体無線網２のリンク確立については、Ｔ−ＮＣＵ６において移動体無線送受信回路部６１を周期的にアクティブにしてセルサーチをして移動体無線網２からの電波を常時監視することで達成するのではなく、有線電話回線網１０を介して確認される。したがって、移動体無線のための端末機器７に備わるＴ−ＮＣＵ６は、データ通信時以外のスタンバイ状態時には、回路内で電力消費を大きく占める移動体無線送受信回路部６１をパワーダウン状態にすることができる。また、センター側装置１からの発呼要因による通信時に、移動体無線のための端末機器７と移動体無線基地局との通信が確立しない場合には、有線系の端末機器９からセンター側装置１へ移動体無線網の異常を通報することができる。
【００２３】
また、図４には、この発明による無線データ通信の別の実施形態が示されている。図４に示すように、端末機器１２に備わるＴ−ＮＣＵ１１内には、図５のブロック図に示すように有線網制御部６７と無線親機Ｉ／Ｆ部６５とを同じ機器内に構成させることができる。この構成により、無線子機１台分と函体個数の削減ができコストダウンできる。
【００２４】
また、図９には、この発明による無線データ通信の更に別の実施形態が示されており、図１０には、図９に示す有線系Ｔ−ＮＣＵ８’のブロック図が示されている。図９と図１０に基づいて説明すると、メータ・センサ５ｎをセンターポーリング通信にて検針したい場合に、本発明による通信システムにおいては、移動体無線のための端末機器７に備わるＴ−ＮＣＵ６内のメータ・センサＩ／Ｆ部６６に、有線系Ｔ−ＮＣＵ８’を接続することができる。有線系Ｔ−ＮＣＵ８’は、図１０に示すように、有線電話回線網１０を制御する電話回線網制御回路部８１と、メータ・センサを接続するメータ・センサＩ／Ｆ部８６と、制御部８２とを持ち、そのメータ・センサＩ／Ｆ部８６がオープンドレイン形式の出力機能を備えている。
【００２５】
この構成によれば、“移動体無線機の起動”コマンドを使用したセンターポーリング通信をしなくても、前記図１と図７の説明でしたような有線電話回線網１０を使って、センター側装置１から有線電話回線網１０を経由してＴ−ＮＣＵ８’のメータ・センサＩ／Ｆ部８６に対して出力オン・オフコマンドを送るだけで、メータ・センサＩ／Ｆ部６６にオン・オフ設定された移動体無線網のＴ−ＮＣＵ６を起動させることができる。Ｔ−ＮＣＵ６を起動させることができれば、当該Ｔ−ＮＣＵ６からセンター側装置１にメータ・センサからのオン・オフ起動電文を送信することができる。このオン・オフ起動電文が移動体無線網２のリンクが確立しているタイミングとなり、メータ・センサ５ｎの検針を行なうことができる。よって従来からの有線系Ｔ−ＮＣＵ８’を使うことにより本発明のＴ−ＮＣＵ（移動体無線網制御部を持つ）６で容易にシステム構築ができる。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の無線データ通信システムの一実施形態図。
【図２】本発明の移動体無線網制御部を持つＴ−ＮＣＵの概略構成を示すブロック図。
【図３】本発明の有線電話回線網制御部を持つＴ−ＮＣＵの概略構成を示すブロック図。
【図４】本発明の無線データ通信システムの一実施形態図。
【図５】本発明の移動体無線網と有線電話回線網２つの網制御部を混載するＴ−ＮＣＵの概略構成を示すブロック図。
【図６】従来の無線データ通信システム図。
【図７】本発明の電文の伝達経路図。
【図８】本発明のＴ−ＮＣＵの電流パターンと移動体無線送受信回路動作時のセルサーチ時の電流パターン図。
【図９】本発明の無線データ通信システムの一実施形態図。
【図１０】従来からの有線電話回線網制御部とメータ・センサＩ／Ｆ部を持つＴ−ＮＣＵの概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２８】
１  センター側装置                      ２  移動体無線網
３  無線親機                            ４，４ａ，４ｂ  無線子機
５ａ，５ｂ，５ｃ  メータ・センサ
６  Ｔ−ＮＣＵ（移動体網制御回路部を含む）
６１  移動体無線送受信回路部            ６２  Ｔ−ＮＣＵ制御部
６３  電源制御部                        ６４  電池
６５  無線親機インターフェース部        ６６  メータ・センサＩ／Ｆ部
６７  有線網制御部
７  Ｔ−ＮＣＵ６と無線親機３が一体化した端末機器
８  Ｔ−ＮＣＵ（有線電話回線網制御回路部を含む）
８’  従来からのＴ−ＮＣＵ（メータ・センサＩ／Ｆ部を持つもの）
８１  電話回線網制御回路部              ８２  Ｔ−ＮＣＵ制御部
８３  電源制御部                        ８４  電池
８５  無線子機インターフェース部        ８６  メータ・センサＩ／Ｆ部
９  Ｔ−ＮＣＵ８と無線子機４が一体化した端末機器
１０  有線電話回線網
１１  移動体無線制御部と有線電話回線網制御部が一体化したＴ−ＮＣＵ
１２  移動体無線制御部と有線電話回線網制御部が一体化したＴ−ＮＣＵと無線親機が一体化した端末機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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