特許 6017860 ノード装置及びネットワークシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6017860

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】ノード装置及びネットワークシステム

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/401 20150101AFI20161020BHJP

   H04W 24/04 20090101ALI20161020BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   H04B1/401

   H04W24/04

   H04W84/18

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-147258(P2012-147258)

(22)【出願日】2012年6月29日

(65)【公開番号】特開2014-11645(P2014-11645A)

(43)【公開日】2014年1月20日

【審査請求日】2015年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183369

【氏名又は名称】住友精密工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川淵 綱貴

【審査官】 佐藤 敬介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１１６２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２４４４１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １／４０１

Ｈ０４Ｗ ２４／０４

Ｈ０４Ｗ ８４／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザ機器に有線により接続される、無線通信可能なノード装置であって、
演算部と、
無線通信部と、
第１クロック信号を出力する第１発振器と、
前記第１クロック信号とは周波数が異なる第２クロック信号を出力する第２発振器とを備え、
前記第２発振器を作動させることなく、前記第１発振器を作動させることによって前記第１クロック信号を前記演算部及び無線通信部の両方に供給する第１状態と、前記第１発振器を作動させることによって前記第１クロック信号を前記無線通信部に供給し且つ、前記第２発振器を作動させることによって前記第２クロック信号を前記演算部に供給する第２状態とを切替可能に構成されているノード装置。

【請求項2】

請求項１に記載のノード装置において、
前記演算部と前記無線通信部とは、１チップで構成されているノード装置。

【請求項3】

請求項１に記載のノード装置において、
同期通信を行う前記ユーザ機器に接続される場合には、前記第１状態に設定され、
非同期通信を行う前記ユーザ機器に接続される場合には、前記第２状態に設定されるノード装置。

【請求項4】

請求項１に記載のノード装置において、
所定値よりも低いボーレートで通信を行う前記ユーザ機器に接続される場合には、前記第１状態に設定され、
前記所定値以上のボーレートで通信を行う前記ユーザ機器に接続される場合には、前記第２状態に設定されるノード装置。

【請求項5】

複数のユーザ機器と、該ユーザ機器に有線により接続される複数のノード装置とを備え、該ノード装置間で無線通信を行うネットワークシステムにおいて、
前記ノード装置は、
演算部と、
無線通信部と、
第１クロック信号を出力する第１発振器と、
前記第１クロック信号とは周波数が異なる第２クロック信号を出力する第２発振器とを有し、
前記第２発振器を作動させることなく、前記第１発振器を作動させることによって前記第１クロック信号を前記演算部及び無線通信部の両方に供給する第１状態と、前記第１発振器を作動させることによって前記第１クロック信号を前記無線通信部に供給し且つ、前記第２発振器を作動させることによって前記第２クロック信号を前記演算部に供給する第２状態とを切替可能に構成されているネットワークシステム。

【請求項6】

請求項５に記載のネットワークシステムにおいて、
前記演算部と前記無線通信部とは、１チップで構成されているネットワークシステム。

【請求項7】

請求項５に記載のネットワークシステムにおいて、
複数の前記ユーザ機器は、同期通信を行うユーザ機器と、非同期通信を行うユーザ機器とを含み、
前記同期通信を行うユーザ機器に接続される前記ノード装置は、前記第１状態に設定され、
前記非同期通信を行うユーザ機器に接続される前記ノード装置は、前記第２状態に設定されるネットワークシステム。

【請求項8】

請求項５に記載のネットワークシステムにおいて、
複数の前記ユーザ機器は、通信時のボーレートが異なるユーザ機器を含み、
所定値よりも低いボーレートで通信を行う前記ユーザ機器に接続される前記ノード装置は、前記第１状態に設定され、
前記所定値以上のボーレートで通信を行う前記ユーザ機器に接続される前記ノード装置は、前記第２状態に設定される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、ノード装置及び複数のノード装置を備えたネットワークシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、複数のノード装置を備えたアドホックネットワークシステムが知られている。例えば、特許文献１には、センサ同士を無線で接続し、複数のセンサが自律的に中継処理することでネットワークを構築するセンサネットワークシステムが開示されている。このネットワークシステムの各ノードには、他のノードとの通信を可能とする無線通信部が設けられている。無線通信部は、当該ノード内のセンサ部と通信可能に接続されており、センサ部からの受信信号を他のノードと無線通信する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２５３３５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、様々なユーザ機器をこのようなネットワークシステムに接続したいという要求がある。この要求を実現するためには、特許文献１に係るネットワークシステムにおいて、無線通信部とセンサ部とを切り離し可能に構成する必要がある。すなわち、互いにネットワークを構築する複数のノード装置を設け、ノード装置のそれぞれにユーザ機器を接続可能に構成する必要がある。この構成によれば、ノード装置に接続するユーザ機器を変えることによって、様々なユーザ機器をネットワークシステムに接続することができる。

【0005】

かかる構成においては、ノード装置は、ユーザ機器との間では有線通信を行う一方、他のノード装置との間では無線通信を行う。有線通信の場合であっても、無線通信の場合であっても、通信を適切に行うためには、適切なクロック信号を用いる必要がある。しかし、上述のように、ノード装置に様々なユーザ機器を接続できるようにすると、接続されたユーザ機器によっては、該ユーザ機器との有線通信に適切なクロック信号と他のノード装置との無線通信に適切なクロック信号とが異なるという事態が生じ得る。そのような場合であっても適切に有線通信及び無線通信を行うためには、ノード装置は、異なるクロック信号を生成する複数の発振器を備える必要がある。ところが、発振器の個数が増加すると、その分だけ消費電力も増大してしまう。

【0006】

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、通信を適切に行いつつ、消費電力を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ここに開示されたノード装置は、ユーザ機器に有線により接続される、無線通信可能なものである。このノード装置は、演算部と、無線通信部と、第１クロック信号を出力する第１発振器と、前記第１クロック信号とは周波数が異なる第２クロック信号を出力する第２発振器とを備え、前記第２発振器を作動させることなく、前記第１発振器を作動させることによって前記第１クロック信号を前記演算部及び無線通信部の両方に供給する第１状態と、前記第１発振器を作動させることによって前記第１クロック信号を前記無線通信部に供給し且つ、前記第２発振器を作動させることによって前記第２クロック信号を前記演算部に供給する第２状態とを切替可能に構成されている。

【0008】

ここに開示されたネットワークシステムは、複数のユーザ機器と、該ユーザ機器に有線により接続される複数のノード装置とを備え、該ノード装置間で無線通信を行うものである。前記ノード装置は、演算部と、無線通信部と、第１クロック信号を出力する第１発振器と、前記第１クロック信号とは周波数が異なる第２クロック信号を出力する第２発振器とを有し、前記第２発振器を作動させることなく、前記第１発振器を作動させることによって前記第１クロック信号を前記演算部及び無線通信部の両方に供給する第１状態と、前記第１発振器を作動させることによって前記第１クロック信号を前記無線通信部に供給し且つ、前記第２発振器を作動させることによって前記第２クロック信号を前記演算部に供給する第２状態とを切替可能に構成されている。

【0009】

前記の構成によれば、クロック信号を有線通信と無線通信とで共用できないユーザ機器がノード装置に接続される場合には、ノード装置を第２状態に切り替え、クロック信号を有線通信と無線通信とで共用できるユーザ機器がノード装置に接続される場合には、ノード装置を第１状態に切り替えることによって、有線通信及び無線通信を適切に行うことができる。つまり、ノード装置に様々なユーザ機器が接続される場合であっても、１種類のノード装置で有線通信を適切に行うことができるため、ノード装置の汎用性を向上させることができる。さらに、クロック信号を有線通信と無線通信とで共用できるユーザ機器がノード装置に接続される場合には、使用しない方の発振器、即ち、第２発振器への電力供給を停止することによって、消費電力を低減することができる。

【発明の効果】

【0010】

前記ノード装置によれば、通信を適切に行いつつ、消費電力を抑制することができる。

【0011】

前記ネットワークシステムによれば、通信を適切に行いつつ、消費電力を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係るネットワークシステムの概略図である。

【図2】ノード装置のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0014】

《実施形態１》
−システムの概要−
図１は、ネットワークシステム（以下、単に「システム」ともいう）１００の概略図である。システム１００は、無線アドホックネットワークである。このシステム１００は、近接する小型無線端末が自律的にネットワークを構築するよう構成される。システム１００は、複数のノード装置１１０，１１０，…と、ユーザ機器１２０，１２０，…とを備えている。各ノード装置１１０には、ユーザ機器１２０が有線で接続されている。

【0015】

ユーザ機器としては、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２０Ａ、センサ１２０Ｂ等が含まれる（以下、各ユーザ機器を区別しないときには、単に、「ユーザ機器１２０」と称する）。複数のユーザ機器においては、ＰＣ１２０Ａがマスタ機として機能し、それ以外のセンサ１２０Ｂ，１２０Ｂ，…がスレーブ機として機能する。つまり、ＰＣ１２０Ａが、センサ１２０Ｂ，１２０Ｂ，…を一方的に制御する。以下、ＰＣ１２０Ａをマスタユーザ機器１２０Ａと、センサ１２０Ｂをスレーブユーザ機器１２０Ｂとも称する。各ユーザ機器１２０は、固有の機器ＩＤを有している。以下、特定の機器ＩＤのセンサ１２０Ｂについて言及するときには、符号「１２０Ｂ」の後に機器ＩＤを括弧書きで付す。例えば、センサ１２０Ｂの機器ＩＤが「１」の場合は、センサ１２０Ｂ（１）のように表す。

【0016】

複数のノード装置１１０，１１０，…間は、無線で結合される。すなわち、複数のノード装置１１０，１１０，…は、無線ネットワークを構築している。複数のノード装置１１０，１１０，…には、１つの基地局ノード装置１１０Ａと、複数の子ノード装置１１０Ｂ，１１０Ｂ，…とが含まれている。基地局ノード装置１１０Ａが親機であり、子ノード装置１１０Ｂが子機である。基地局ノード装置１１０Ａには、前記マスタユーザ機器１２０Ａが接続されている。子ノード装置１１０Ｂには、前記スレーブユーザ機器１２０Ｂが接続されている。以下、各ノード装置を区別しないときには、単に、「ノード装置１１０」と称する。

【0017】

各ノード装置１１０は、固有のノードＩＤを有している。基地局ノード装置１１０ＡのノードＩＤは、「０」であり、子ノード装置１１０ＢのノードＩＤは、「０」以外の数字である。以下、特定の子ノードＩＤのノード装置１１０Ｂについて言及するときには、符号「１１０Ｂ」の後にノードＩＤを括弧書きで付す。

【0018】

複数のノード装置１１０，１１０間の無線リンクは、例えば、２．４ＧＨｚ帯を用いたＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠する短距離無線ネットワークであり得る。このＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）又はＷＰＡＮ（Wireless Personal Area Network）と呼ばれる無線通信規格の一つであり、低コスト・低消費電力で、高い信頼性とセキュリティを持つ。また、無線リンクは、上述の特定の無線ネットワークに限定されず、典型的にはパケットの形で情報をやりとりできる任意の適切なネットワークであり得る。

【0019】

また、ノード装置１１０は、自動中継機能を有し、通信環境を察知して自律的にネットワークを構成し得る。例示的なネットワークは、真メッシュであり、ホップ数も実質的に無制限である。換言すれば本実施形態は、マルチホップの無線ネットワークを使用可能である。こうして、１つのノード装置１１０を１つの無線端末として、無線アドホックネットワークが構築される。

【0020】

より詳しくは、ノード装置１１０は、電源がオンされると、ルーティングを開始する。ノード装置１１０は、隣接するノード装置１１０にビーコンメッセージ（ルーティングパケットとも呼ばれる）を送信する等して、通信状態が良好なノード装置１１０との間で通信経路を構築する。ノード装置１１０は、電源をオンにした直後だけでなく、前記ビーコンメッセージを定期的に送信して、通信状態が良好な通信経路を更新している。

【0021】

ノード装置１１０は、基板上に取り付けられた、半導体素子を含む回路要素群によって典型的には実現され得る。典型的には、ノード装置１１０は、ユーザ機器１２０からのアナログ信号及び無線ネットワークのための高周波信号を扱うアナログ回路と、ＭＣＵを主要素とするデジタル回路との組み合わせによって実現され得る。

【0022】

ノード装置１１０の制御は、典型的にはソフトウェアによって実現され得る。すなわち、ノード装置１１０の制御は、典型的にはコンピュータで読み取り可能な媒体に記憶されたソフトウェアによって実現され得る。コンピュータで読み取り可能な媒体には、ハードディスクドライブ、半導体メモリ等がある。代替として、ノード装置１１０の制御は、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせ、又はハードウェアのみによって実現され得る。

【0023】

ノード装置１１０は、ネットワーク設定（例えば、通信仕様やプロトコル仕様）を適宜設定することによって、様々な種類のユーザ機器１２０，１２０，…に対応可能（即ち、接続可能且つ通信可能）に構成されている。具体的には、ノード装置１１０は、各種の設定パラメータを有しており、これらの設定パラメータを変更することによって、各種のユーザ機器１２０と通信が可能となるように構成されている。設定パラメータには、ユーザ機器１２０の通信仕様に関する通信パラメータと、ユーザ機器１２０のプロトコル仕様に関するプロトコルパラメータとが含まれる。通信パラメータには、ボーレート（4800bps／9600bps／19200bps／…）、データビット（8ビット／7ビット）、パリティ（なし／奇数／偶数）、ストップビット（1ビット／2ビット）等が含まれる。プロトコルパラメータには、スタートコード（01〜FF）、エンドコード（01〜FF）、エンドコードからパケット終端までのオフセット（0〜9）、先頭から送信先アドレスまでのオフセット（1〜99）、送信先アドレスの長さ（0〜6）、送信先アドレスの表現形式（10進ASCII／16進ASCII／LEバイナリ／BEバイナリ）等が含まれる。

【0024】

ノード装置１１０は、電文を送信するときには、該電文を含むパケットを生成し、該パケットを変調して送信する。また、ノード装置１１０は、パケットを受信したときには、該パケットを復調して、該パケットから電文を読み出す。ノード装置１１０の無線信号の符号化及び変調・復調のための方式には様々なものがある。本実施形態では、上述のＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠した方式が用いられる。

【0025】

ＰＣ１２０Ａは、例えば、ソフトウェアを用いて、センサ１２０Ｂへの様々な制御信号を生成し、送信することができる。ＰＣ１２０Ａは、センサ１２０Ｂと共通のプロトコルを有している。そのため、ＰＣ１２０Ａとセンサ１２０Ｂとは、互いに電文のやりとりを行うことができる。また、ＰＣ１２０Ａは、センサ１２０Ｂからの信号を受信し、適宜、処理する。ＰＣ１２０Ａは、例えば、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）を備えるソフトウェアを用いて、センサ１２０Ｂから受け取られたデータを視覚的に表示したり、統計的に処理したりできる。前記ソフトウェアは、例えば通信状態の確認、データの数値表示、グラフ表示、値の分布カラーマッピング、データの記録、データのエクスポート、端末設定の変更等を行うことができる。

【0026】

センサ１２０Ｂは、各種の物理量（温度、湿度、電流、電圧、電力等）を計測・検出するものであって、任意の適切な計測機器であり得る。例えば、センサ１２０Ｂは、温度センサや電力計であり得る。センサ１２０Ｂは、ＰＣ１２０Ａからの電文を受け取って、該電文に応じた様々な処理を実行する。例えば、センサ１２０Ｂは、ＰＣ１２０Ａからの電文に応じて、検出値を返信するように構成されている。

【0027】

−ノード装置のハードウェア構成−
図２は、ノード装置１１０のブロック図である。

【0028】

ノード装置１１０は、ＲＦユニット４１０及びアンテナ４３０を備える。ＲＦユニット４１０には、ユーザ機器１２０からのデータが入力される。ＲＦユニット４１０は、ユーザ機器１２０が出力したデータを無線信号に変換して、アンテナ４３０から他のノード装置１１０、例えば上流ノード（基地局ノード装置１１０Ａ等）へ送信する。

【0029】

ＲＦユニット４１０は、インタフェース４４０、電源４４５、制御部４５０、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）４５３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４５４、タイマ４５６、第１発振器４５７、第２発振器４５８、電源回路４５９及びＲＦインタフェース４６０を有する。

【0030】

制御部４５０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）４５１と、無線通信部４５２とを有している。ＭＣＵ４５１と無線通信部４５２とは、１チップで構成されている。ＭＣＵ４５１は、演算部の一例である。

【0031】

さらに詳しくは、ＭＣＵ４５１は、主として演算機能を司るコア４５１ａと、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）４５１ｂと、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）４５１ｃと、Ｉ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）４５１ｄとを有する。ＵＡＲＴ４５１ｂ、ＳＰＩ４５１ｃ及びＩ^２Ｃ４５１ｄは、入出力部を構成している。ＭＣＵ４５１は、ノード装置１１０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。ＭＣＵ４５１は、ユーザ機器１２０と通信を行う際には、ＵＡＲＴ４５１ｂ、ＳＰＩ４５１ｃ及びＩ^２Ｃ４５１ｄを介して有線通信を行う。ＭＣＵ４５１は、ＲＯＭ４５３、ＲＡＭ４５４、及びタイマ４５６などの周辺素子をその中に含んでもよい。

【0032】

ＵＡＲＴ４５１ｂは、調歩同期方式によるシリアル信号をパラレル信号に変換したり、その逆方向の変換を行うための集積回路である。ＵＡＲＴ４５１ｂは、インタフェース４４に接続されている。

【0033】

ＳＰＩ４５１ｃ及びＩ^２Ｃ４５１ｄはそれぞれ、シリアルバスの一種であり、インタフェース４４０に接続されている。

【0034】

無線通信部４５２は、ＭＣＵ４５１からのデータを他のノード装置１１０へ送る応答パケットに変換したり、他のノード装置１１０から受け取られた要求パケットをデータに変換したりする。

【0035】

インタフェース４４０は、各種の入出力ポートを備えている。例えば、インタフェース４４は、ＲＡ４８５用、ＳＰＩ用及びＩ^２Ｃ用の入出力ポートを有している。また、インタフェース４４０は、ユーザ機器１２０によって出力された信号を制御部４５０が処理できる適当な信号（例えば１０ビットデジタル信号）に変換したり、制御部４５０から出力される信号をユーザ機器１２０が処理できる適当な信号に変換したりする。例えば、インタフェース４４０は、ＵＡＲＴ４５１ｂからの信号をＲＳ４８５の信号レベルに変換したり、その逆に変換したりするＩＣを含む。すなわち、インタフェース４４０は、ユーザ機器１２０の通信規格と共通のインタフェースである。例えば、インタフェース４４０は、ＲＳ４８５インタフェースである。また、ノード装置１１０がアナログ信号を出力するユーザ機器１２０を対象とする場合には、インタフェース４４０は、ＡＤ変換器を含む。このように、ノード装置１１０は、ＲＳ４８５の通信規格、ＳＰＩの通信規格、及びＩ^２Ｃの通信規格の何れでも通信可能であり、何れかの通信規格がユーザ機器１２０の通信規格に応じて適宜選択される。

【0036】

電源４４５は、ＲＦユニット４１０の各機能ブロックに電力を供給する。電源４４５は、例えば直流３Ｖを供給するリチウム電池であり得る。あるいは、電源４４５は、商用電源等の交流をコンバータを介して直流に変換して、外部から供給されるものであり得る。尚、電源４４５は、コンバータを内蔵していてもよい。

【0037】

ＲＯＭ４５３又はＲＡＭ４５４は、ノード装置１１０の機能を実現するのに必要なプログラム及びデータを記憶している。タイマ４５６は、例えば電源をオフにするタイミングを計測し、所定時間が経過したときに、電源４４５からの電力供給を断つよう制御部４５０をトリガする。ＲＦインタフェース４６０は、無線通信部４５０ｂから出力されたパケットをＲＦ信号に変換し、アンテナに出力したり、アンテナで受け取られたＲＦ信号からパケットを再生し、無線通信部４５０ｂに出力したりする。

【0038】

第１発振器４５７は、所定の第１周波数を有する第１クロック信号を出力する。第１クロック信号は、前記無線通信部４５０ｂを作動させるのに適したクロック信号、即ち、ノード装置１１０が採用する周波数帯で無線通信を行うのに適したクロック信号である。第１周波数は、例えば、１６ＭＨｚであり得る。１６ＭＨｚという周波数は、２．４ＧＨｚで無線通信をするのに好適な周波数である。

【0039】

第２発振器４５８は、第１周波数と異なる第２周波数を有する第２クロック信号を出力する。第２クロック信号は、ＵＡＲＴ４５０ｃを介してユーザ機器１２０と通信を行うのに適したクロック信号、即ち、ノード装置１１０が採用する有線通信のうち、特に、クロック信号を厳密に管理すべき有線通信に適したクロック信号である。第２周波数は、例えば、１４．７４ＭＨｚであり得る。１４．７４ＭＨｚという周波数は、115.2kbpsでＵＡＲＴ通信するのに適した周波数である。

【0040】

電源回路４５９は、電源４４５と第２発振器４５８との間に介設されている。電源回路４５９は、制御部４５０からの制御信号が入力可能に構成されており、制御部４５０からの指令に応じて、第２発振器４５８への電源の供給及び遮断を切り替える。

【0041】

この電源回路４５９を切り替えることによって、第１クロック信号だけが制御部４５０へ入力される第１状態と、第１クロック信号及び第２クロック信号が制御部４５０へ入力される第２状態とに切り替えられる。制御部４５０が電源回路４５９のオン／オフを制御する。第１状態においては、ＭＣＵ４５１及び無線通信部４５２の両方に第１クロック信号が入力される。一方、第２状態においては、ＭＣＵ４５１に第２クロック信号が入力され、無線通信部４５２に第１クロック信号が入力される。

【0042】

尚、機能ブロック群の一部又は全ては、適宜、結合されることによって一体化されて実現されてもよい。例えば、ＲＦユニット４１０は、ハイブリッドＩＣ（集積回路）として実現されてもよい。さらには、ＲＦユニット４１０及びアンテナ４３０を一つの基板に一体化して実現されてもよい。

【0043】

ノード装置１１０は、ＵＳＢ−ＲＳ４８５コンバータを介してＰＣ１２０Ａに接続される。つまり、ＰＣ１２０Ａは、ノード装置１１０とＵＡＲＴ４５１ｂを介して通信（以下、「ＵＡＲＴ通信」という）を行う。一方、ノード装置１１０は、その通信規格に応じて、センサ１２０ＢとＵＡＲＴ４５１ｂ、ＳＰＩ４５１ｃ及びＩ^２Ｃ４５１ｄの何れかを介して通信を行う。

【0044】

−計測データの収集−
以下、ＰＣ１２０Ａによるセンサ１２０Ｂの制御について説明する。

【0045】

ＰＣ１２０Ａは、センサ１２０Ｂの検出結果を収集する。例えば、ＰＣ１２０Ａは、センサ１２０Ｂ（１）へ計測データを要求する要求コマンドを生成し、該要求コマンドを基地局ノード装置１１０Ａへ送信する。基地局ノード装置１１０Ａは、要求コマンドを含む要求パケットを生成し、該要求パケットを送信する。基地局ノード装置１１０Ａから送信された要求パケットは、いくつかの子ノード装置１１０Ｂを介して（図示省略）又は直接、センサ１２０Ｂ（１）が接続された子ノード装置１１０Ｂ（１）に到達する。子ノード装置１１０Ｂ（１）は、パケットのペイロードデータの中から要求コマンドを読み出し、該要求コマンドをセンサ１２０Ｂ（１）に有線で送信する。センサ１２０Ｂ（１）は、要求コマンドに応答して、計測データを電文形式の信号に符号化し、該応答コマンドを子ノード装置１１０Ｂ（１）へ返信する。

【0046】

該子ノード装置１１０Ｂ（１）は、該応答コマンドを受信すると、応答パケットを生成し、該応答パケットを基地局ノード装置１１０Ａへ送信する。応答パケットは、要求パケットとは逆の流れで、基地局ノード装置１１０Ａまで到達する。

【0047】

基地局ノード装置１１０Ａは、応答パケットのペイロードデータの中から応答コマンドを読み出し、該応答コマンドをＰＣ１２０Ａに有線で送信する。ＰＣ１２０Ａは、応答コマンドを受信すると、該応答コマンドを復号化して、計測データを得る。

【0048】

ＰＣ１２０Ａは、このような計測データの取得を全てのセンサ１２０Ｂ，１２０Ｂ，…に対して定期的に行っている。

【0049】

−クロック信号の設定−
このように構成されたノード装置１１０は、接続されるユーザ機器１２０に応じてクロック信号の設定が異なっている。

【0050】

詳しくは、ＰＣ１２０Ａに接続される基地局ノード装置１１０Ａは、第１状態となってる。つまり、電源回路４５９がオンとなり、第１発振器４５７だけでなく、第２発振器４５８にも電力が供給され、第１クロック信号及び第２クロック信号が制御部４５０へ入力される。制御部４５０のうち、ＭＣＵ４５１には第２クロック信号が供給され、無線通信部４５２には第１クロック信号が供給される。その結果、ＭＣＵ４５１は、第２クロック信号に基づいて動作し、無線通信部４５２は、第１クロック信号に基づいて動作する。

【0051】

一方、センサ１２０Ｂに接続される子ノード装置１１０Ｂは、第２状態となっている。つまり、電源回路４５９がオフとなり、第２発振器４５８には電力が供給されず、第１発振器４５７のみに電力が供給され、第１クロック信号のみが制御部４５０へ入力される。制御部４５０において、ＭＣＵ４５１及び無線通信部４５２の両方に第１クロック信号が供給される。その結果、ＭＣＵ４５１は、第１クロック信号に基づいて動作し、無線通信部４５２も、第１クロック信号に基づいて動作する。

【0052】

電源回路４５９のオン／オフの切替は、ファームウェアの書き換えによって行われる。例えば、出荷時又は現場において、ファームウェアを書き換えることによって、電源回路４５９のオン又はオフを設定することができる。詳しくは、各ノード装置１１０のファームウェアには、そのノード装置１１０が基地局ノード装置１１０Ａか子ノード装置１１０Ｂかが書き込まれる。基地局ノード装置１１０Ａと書き込まれることによって、そのノード装置１１０は電源回路４５９をオンにする第２状態に設定される。一方、子ノード装置１１０Ｂと書き込まれることによって、そのノード装置１１０は電源回路４５９をオフにする第１状態に設定される。

【0053】

基地局ノード装置１１０Ａは、ＰＣ１２０ＡとＵＡＲＴ通信を行う。また、ＰＣ１２０Ａは、上述のような計測データの収集を行うため、基地局ノード装置１１０ＡとＰＣ１２０Ａとは比較的高速且つ大容量のデータ通信を行う。つまり、基地局ノード装置１１０Ａは、ＰＣ１２０Ａと比較的高いボーレート（例えば、115.2kbps）でＵＡＲＴ通信を行う。そのため、基地局ノード装置１１０ＡのＭＣＵ４５１は、ＵＡＲＴ通信の比較的高いボーレートに適した第２クロック信号で動作する。これにより、基地局ノード装置１１０Ａは、ＰＣ１２０Ａと比較的高いボーレートでＵＡＲＴ通信を適切に行うことができる。一方、基地局ノード装置１１０Ａは、子ノード装置１１０Ｂ，１１０Ｂ，…と無線通信を行う。そのため、基地局ノード装置１１０Ａの無線通信部４５２は、無線通信に適した第１クロック信号で動作する。これにより、基地局ノード装置１１０Ａは、無線通信も適切に行うことができる。このように、ＰＣ１２０Ａとの有線通信を司るＭＣＵ４５１を高速のＵＡＲＴ通信に適した第２クロック信号で動作させ、子ノード装置１１０Ｂとの無線通信を司る無線通信部４５２を無線通信に適した第１クロック信号で動作させることによって、有線通信及び無線通信の両方を適切に行うことができる。

【0054】

一方、子ノード装置１１０Ｂは、センサ１２０Ｂと、該センサ１２０Ｂの通信規格に応じた通信を行う。本実施形態においては、子ノード装置１１０Ｂは、センサ１２０Ｂと、ＳＰＩ４５１ｃを介した通信（以下、「ＳＰＩ通信」という）又はＩ^２Ｃ４５１ｄを介した通信（以下、「Ｉ^２Ｃ通信」という）を行う。ＳＰＩ通信及びＩ^２Ｃ通信は、同期通信であるため、クロック信号が受信側との関係で制約を受けることがない。そのため、子ノード装置１１０ＢのＭＣＵ４５１は、有線通信に特化した専用のクロック信号で動作する必要はなく、無線通信部４５２と共通の第１クロック信号で動作する。このように、子ノード装置１１０Ｂは、ＭＣＵ４５１及び無線通信部４５２の両方を第１クロック信号で動作させても、有線通信及び無線通信の両方を適切に行うことができる。さらに、子ノード装置１１０Ｂでは、第２発振器４５８への電力供給を停止しているので、消費電力を低減することができる。

【0055】

したがって、本実施形態によれば、ノード装置１１０は、ＭＣＵ４５１と、無線通信部４５２と、第１クロック信号を出力する第１発振器４５７と、前記第１クロック信号とは周波数が異なる第２クロック信号を出力する第２発振器４５８とを備え、前記第２発振器４５８を作動させることなく、前記第１発振器４５７を作動させることによって前記第１クロック信号を前記ＭＣＵ４５１及び無線通信部４５２の両方に供給する第１状態と、前記第１発振器４５７を作動させることによって前記第１クロック信号を前記無線通信部４５２に供給し且つ、前記第２発振器４５８を作動させることによって前記第２クロック信号を前記ＭＣＵ４５１に供給する第２状態とを切替可能に構成されている。

【0056】

換言すると、システム１００は、複数のユーザ機器１２０，１２０，…と、該ユーザ機器１２０，１２０，…に有線により接続される複数のノード装置１１０，１１０，…とを備え、該ノード装置１１０，１１０，…間で無線通信を行う。そして、ノード装置１１０は、ＭＣＵ４５１と、無線通信部４５２と、第１クロック信号を出力する第１発振器４５７と、前記第１クロック信号とは周波数が異なる第２クロック信号を出力する第２発振器４５８とを備え、前記第２発振器４５８を作動させることなく、前記第１発振器４５７を作動させることによって前記第１クロック信号を前記ＭＣＵ４５１及び無線通信部４５２の両方に供給する第１状態と、前記第１発振器４５７を作動させることによって前記第１クロック信号を前記無線通信部４５２に供給し且つ、前記第２発振器４５８を作動させることによって前記第２クロック信号を前記ＭＣＵ４５１に供給する第２状態とを切替可能に構成されている。

【0057】

つまり、ノード装置１１０は、無線通信に適した第１発振器４５７と有線通信に適した第２発振器４５８とを備えており、有線通信のクロック信号を無線通信のクロック信号と共用できない、又は、有線通信においてクロック信号が制約を受けるユーザ機器１２０が接続される場合には、第２発振器４５８からＭＣＵ４５１へ第２クロック信号を供給し且つ、第１発振器４５７から無線通信部４５２へ第１クロック信号を供給する。一方、有線通信のクロック信号を無線通信のクロック信号と共用できる、又は、有線通信においてクロック信号が制約を受けないユーザ機器１２０が接続される場合には、第１発振器４５７からＭＣＵ４５１及び無線通信部４５２の両方へ第１クロック信号を供給する。後者の場合には、第２発振器４５８への電力供給を停止する。

【0058】

こうすることによって、ノード装置１１０に、クロック信号を有線通信と無線通信とで共用できないユーザ機器１２０が接続される場合であっても、クロック信号を有線通信と無線通信とで共用できるユーザ機器１２０が接続される場合であっても、有線通信及び無線通信を適切に行うことができる。すなわち、ノード装置１１０は、第２発振器４５８の作動及び停止を切り替えるだけで第１状態と第２状態とを切り替えることができるため、１種類のノード装置１１０で様々なユーザ機器１２０に対応して、有線通信を適切に行うことができる。その結果、ノード装置１１０の汎用性を向上させることができる。さらに、ノード装置１１０に、クロック信号を共用できるユーザ機器１２０が接続される場合には、ＭＣＵ４５１及び無線通信部４５２の両方に共通のクロック信号、詳しくは第１クロック信号を供給し、第２発振器４５８への電力供給を停止することによって、消費電力を低減することができる。

【0059】

また、前記ＭＣＵ４５１と無線通信部４５２とは、１チップで構成されている。

【0060】

これによれば、１チップで構成されているＭＣＵ４５１及び無線通信部４５２に、敢えて２つの発振器（詳しくは、第１発振器４５７及び第２発振器４５８）を設けることによって、有線通信及び無線通信を適切に行うことができる。つまり、１チップに対して１つの発振器を設ける構成の場合、該発振器で生成されるクロック信号が無線通信に適している場合には、ユーザ機器と有線通信を適切に行えない虞がある一方、該発振器で生成されるクロック信号が有線信号に適している場合には、他のノード装置１１０との無線通信を適切に行えない虞がある。それに対し、１チップであるにもかかわらず、２つの発振器を設けることによって、有線通信に適したクロック信号と無線通信に適したクロック信号の両方を生成することができる。その結果、有線通信及び無線通信の両方を適切に行うことができる。また、ＭＣＵ４５１と無線通信部４５２とを１チップ化することによって、実装面積を小さくして、ノード装置１１０を小型化することができる。

【0061】

さらに、ノード装置１１０は、同期通信（例えば、ＳＰＩ通信やＩ^２Ｃ通信）を行うユーザ機器１２０、詳しくはセンサ１２０Ｂに接続される場合には、第１発振器４５７を作動させ且つ第２発振器を作動させない第１状態に設定され、非同期通信（例えば、ＵＡＲＴ通信）を行うユーザ機器１２０、詳しくはＰＣ１２０Ａに接続される場合には、第１発振器４５７及び第２発振器４５８の両方を作動させる第２状態に設定される。

【0062】

非同期通信のように、受信側にも基準クロック信号が必要な通信においては、送信側であるノード装置１１０のクロック信号を、受信側の基準クロック信号と厳密に合わせる必要はないものの、受信側が信号を適切に受信できるようなクロック信号とする必要がある。特にボーレートが高い場合には、許容できるクロック信号の幅も狭くなる。すなわち、通信を適切に行うことができるクロック信号が限定される。そのため、非同期通信を行うユーザ機器１２０にノード装置１１０が接続される場合には、有線通信に適した第２クロック信号をＭＣＵ４５１に供給し、無線通信に適した第１クロック信号を無線通信部４５２に供給する。こうすることで、有線通信及び無線通信の両方を適切に行うことができる。

【0063】

一方、同期通信のように、送信側のクロック信号を基準に受信側で信号が受信される通信の場合には、クロック信号はほとんど制約されない。そのため、同期通信を行うユーザ機器１２０にノード装置１１０が接続される場合には、無線通信に適した第１クロック信号をＭＣＵ４５１及び無線通信部４５２の両方に供給すると共に、第２発振器４５８への電力供給を停止する。こうすることで、有線通信及び無線通信の両方を適切に行うことができると共に、消費電力を低減することができる。

【0064】

特に、第２発振器４５８への電力供給を停止するノード装置１１０は、子ノード装置１１０Ｂである。子ノード装置１１０Ｂは、外部電源が無い場所に設置されることが多く、電池等の内部電源によって作動することがない。そのため、第２発振器４５８への電力供給を停止して、消費電力を抑制することは非常に有効である。

【0065】

《実施形態２》
前記実施形態１では、子ノード装置１１０Ｂは、ユーザ機器１２０と同期通信を行っているのに対し、実施形態２においては、子ノード装置１１０Ｂは、ユーザ機器１２０と非同期通信を行う点で異なる。

【0066】

実施形態２では、ノード装置１１０は、ボーレートが所定値よりも低いか否かによって第１状態と第２状態とを切り替える。つまり、ボーレートが低い場合には、ＵＡＲＴ通信における誤差が小さいため、許容できるクロック信号の幅が広い。そこで、所定値よりも低いボーレートで通信を行うユーザ機器１２０に接続されるノード装置１１０は、第１状態に設定する一方、所定値以上のボーレートで通信を行うユーザ機器１２０に接続されるノード装置１１０は、第２状態に設定する。所定値は、例えば、19200bpsであり得る。

【0067】

こうすることによって、クロック信号を有線通信と無線通信とで共用できる、又は、有線通信においてクロック信号が制約を受けないユーザ機器１２０にノード装置１１０が接続される場合には、第１発振器４５７だけを作動させることによって、消費電力を抑制しつつ、有線通信及び無線通信の両方を適切に行うことができる。一方、クロック信号を有線通信と無線通信とで共用できない、又は、有線通信においてクロック信号が制約を受けるユーザ機器１２０にノード装置１１０が接続される場合には、第１発振器４５７及び第２発振器４５８の両方を作動させることによって、有線通信及び無線通信の両方を適切に行うことができる。また、ノード装置１１０は、第２発振器４５８の作動及び停止を切り替えるだけで第１状態と第２状態とを切り替えることができるため、１種類のノード装置１１０で様々なユーザ機器１２０に対応して、有線通信を適切に行うことができる。

【0068】

《その他の実施形態》
本発明は、前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

【0069】

前記ネットワークシステム１００における、ノード装置１１０の個数及びユーザ機器１２０の個数は、前記実施形態に限られるものではない。ノード装置やユーザ機器は、任意の個数とすることができる。また、各ノード装置１１０には、必ず、ユーザ機器１２０が接続されている必要はない。

【0070】

また、前記実施形態では、基地局ノード装置１１０Ａは１台であるが、これに限られるものではない。例えば、複数の基地局ノード装置１１０Ａを設け、各基地局ノード装置１１０Ａが子ノード装置１１０Ｂとで無線ネットワークを構成し、基地局ノード装置１１０Ａ，１１０Ａ同士を無線又は有線で結合するようにしてもよい。

【0071】

また、前記ノード装置１１０とユーザ機器１２０との接続関係は、１対１であるが、これに限られるものではない。すなわち、１つのノード装置１１０に接続されるユーザ機器１２０の台数は任意に設定され得る。

【0072】

前記ユーザ機器は、ＰＣやセンサに限られるものではない。ユーザ機器は、表示機器等の電子機器であってもよい。

【0073】

また、前記の構成では、ＰＣ１２０Ａがマスタ機として機能しているが、これに限られるものではない。マスタ機は、必ずしも、ＰＣである必要はなく、計測機器の何れかであってもよく、ＰＣ以外のユーザ機器であってもよい。

【0074】

さらに、前記ネットワークシステム１００においては、マスタスレーブ関係が成立しているが、これに限られるものではない。

【0075】

また、前記実施形態では、非同期通信の例として、ＵＡＲＴ通信について説明しているが、これに限られるものではない。ＵＡＲＴ通信以外の非同期通信を行う場合であっても、上記の構成を採用することができる。また、同期通信の例として、ＳＰＩ通信及びＩ^２Ｃ通信について説明しているが、これに限られるものではない。ＳＰＩ通信及びＩ^２Ｃ通信以外の同期通信を行う場合であっても、上記の構成を採用することができる。

【0076】

また、前記実施形態では、ＵＡＲＴ通信は、ＲＳ４８５の信号レベルに変換されて実行されているが、これに限られるものではない。すなわち、ＲＳ４８５以外の通信規格を採用することもでき、例えば、ＲＳ４２２、ＲＳ２３２Ｃ等の通信規格であってもよい。

【0077】

さらに、実施形態１と実施形態２とを組み合わせて、所定値以上のボーレートで非同期通信を行うユーザ機器１２０がノード装置１１０に接続される場合には、ノード装置１１０を第２状態に設定する一方、所定値よりも低いボーレートで非同期通信を行うユーザ機器１２０又は同期通信を行うユーザ機器１２０がノード装置１１０に接続される場合には、ノード装置１１０を第１状態に設定するように構成してもよい。かかる構成であれば、子ノード装置１１０Ｂであっても、該子ノード装置１１０Ｂに接続されるユーザ機器１２０が所定値よりも低いボーレートで非同期通信を行う場合には、該子ノード装置１１０Ｂは第２状態に設定される。つまり、基地局ノード装置１１０Ａだけでなく、子ノード装置１１０Ｂの中にも第２状態に設定されるものが存在するようになる。さらには、基地局ノード装置１１０Ａであっても、それに接続されるユーザ機器１２０が所定値よりも低いボーレートで非同期通信を行うか又は同期通信を行う場合には、該基地局ノード装置１１０Ａは第１状態に設定される。

【0078】

また、前記実施形態は、第１発振器４５７と第２発振器４５８との２つの発振器を有しているが、３つ以上の発振器を備えることを排除するものではない。

【0079】

さらに、前記実施形態では、第２発振器４５８の作動及び停止を電源回路４５９により行っているが、これに限られるものではない。第２発振器４５８の作動及び停止を実行できる限り、任意の構成を採用することができる。

【0080】

また、前記実施形態における第１クロック信号及び第２クロック信号は一例である。第１クロック信号は、ノード装置１１０が採用する無線通信の周波数帯に応じて適宜設定し得る。第２クロック信号は、ノード装置１１０に接続されるユーザ機器１２０との間の有線通信の方式に応じて、さらには、ノード装置１１０が採用する無線通信に応じて適宜設定し得る。

【0081】

さらに、前記実施形態では、ＭＣＵ４５１と無線通信部４５２とが１チップで構成されているが、ＭＣＵ４５１と無線通信部４５２とが別々のチップで構成されていてもよい。

【0082】

本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

【0083】

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0084】

以上説明したように、ここに開示された技術は、ノード装置及び複数のノード装置を備えたネットワークシステムについて有用である。

【符号の説明】

【0085】

１００ ネットワークシステム
１１０ ノード装置
１１０Ａ 基地局ノード装置
１１０Ｂ 子ノード装置
１２０ ユーザ機器
１２０Ａ ＰＣ（マスタユーザ機器）
１２０Ｂ 電子機器（スレーブユーザ機器）
４５１ ＭＣＵ（演算部）
４５２ 無線通信部
４５７ 第１発振器
４５８ 第２発振器

【図1】

【図2】