(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】本発明の実施形態に係る無線通信システムを含む検針システムの構成を示す図である。
【
図2】
図1における子機の概略構成を示すブロック図である。
【
図3】
図1における親機の概略構成を示すブロック図である。
【
図4】
図1におけるセンタ装置の概略構成を示すブロック図である。
【
図5】
図1に示されている検針システムにおける無線チャネル変更手順を示すシーケンス図である。
【
図6】
図1に示されている検針システムが無線チャネル変更手順で使用される電文の概要を示す図である。
【
図7】無線チャネル変更手順における親機の動作を示すフローチャートである。
【
図8】無線チャネル変更手順における子機の動作を示すフローチャートである。
【
図9】
図1に示されている検針システムにおいて無線チャネル変更に失敗した孤立端末が存在する状態を示す図である。
【
図10】孤立端末のリカバリ手順を示すシーケンス図である。
【
図11】孤立端末のリカバリ手順で使用される電文の概要を示す図である。
【
図12】孤立端末のリカバリ手順を実行する子機の動作を示すフローチャートである。
【0013】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〈検針システムの構成〉
図1は、本発明の実施形態に係る無線通信システムを含む検針システムの構成を示す図である。
この無線通信システムは、例えば、ガスや水道メータの自動検針システムに用いたものであって、各検針装置(メータ等)に設けられた無線端末である複数(ここでは6台)の子機40a〜40fと、子機40a〜40fを配下の子機として管理するとともに子機40a〜40fからの検針データをセンタ装置10に中継する親機30とからなっている。親機30は例えば携帯電話回線などの公衆通信回線20を介してセンタ装置10に接続されている。なお、以下の説明では、子機40a〜40fを区別しないときは、子機40とする。
【0014】
親機30は、特定小電力無線により、子機40と通信可能であり、子機40同士も特定小電力無線により通信可能である。また、子機40は、検針データを親機30経由でセンタ装置10へ送信しており、多段構成(ここでは2段)とすることによって、より多くの検針データの収集を可能としている。
【0015】
本実施形態では、中継段数の1段目、すなわち親機30の直下には子機40a及び40bが接続されている。また、中継段数の2段目では、子機40aの直下に子機40c及び40dが接続され、子機40bの直下には子機40e及び40fが接続されている。また、親機30と子機40との間の無線チャネルはチャネル1(図面ではCh1)に設定されている。
【0016】
ここで、各端末には、その上位端末が通信ルートとして登録されている。即ち、例えば子機40cには子機40a、子機40aには親機30が上位端末(通信ルート)として登録されている。子機40cの検針データは、この通信ルートとなる子機40a、親機30により順次中継され、センタ装置10に通知される。また、センタ装置10からの各種指示もこの通信ルート経由で子機40cに通知される。
【0017】
〈子機の構成〉
図2は、
図1における子機40の概略構成を示すブロック図である。
図示のように、子機40(40a〜40f)は、制御部41と、それぞれが制御部41に接続された無線送受信部42、記憶部43、外部I/F(インタフェース)部44、表示部45、及び操作入力部46からなり、無線送受信部42にはアンテナ47が接続されている。
【0018】
制御部41は、例えばマイクロプロセッサ及びその周辺回路等で構成され、子機40全体の制御や演算処理等を行う。無線送受信部42は、特定小電力無線により、他の子機40や親機30との間で無線通信を行う。記憶部43は、ROMなど不揮発性メモリ、フラッシュメモリ等の書換え可能な不揮発性メモリ、RAM等の揮発性メモリからなる。そして、ROMには子機40を動作させるために必要な制御プログラムや無線チャネル自動変更プログラムが格納されている。また、RAMには制御部41が実行中の各プログラムや、それらの実行に必要な情報、例えば通信情報テーブル(上位端末のID、無線チャネル、電界強度、中継段数など)が格納される。また、書換え可能な不揮発性メモリには、各種設定データなどが格納される。外部I/F部44にはガスや水道等のメータ等の外部機器が接続される。表示部45は、LED等で構成されており、子機40の動作状態等を表示するユーザI/Fである。操作入力部46は、ボタンやスイッチ等からなり、子機40に対する所定の設定を入力するためのユーザI/Fである。アンテナ47は電波の送受信を行う。
【0019】
〈親機の構成〉
図3は、
図1における親機30の概略構成を示すブロック図である。
親機30は、制御部31と、それぞれが制御部31に接続された記憶部32、無線送受信部33、網制御部34、表示部35、及び操作入力部36を備えている。
【0020】
制御部31は、例えばマイクロプロセッサ及びその周辺回路等で構成され、子機40全体の制御や演算処理等を行う。記憶部32は、ROMなど不揮発性メモリ、フラッシュメモリ等の書換え可能な不揮発性メモリ、RAM等の揮発性メモリからなる。そして、ROMには親機30を動作させるために必要な制御プログラムや無線チャネル自動変更プログラムが格納されている。また、RAMには制御部31が実行中の各プログラムや、それらの実行に必要な情報が格納される。また、書換え可能な不揮発性メモリには、各種設定データなどが格納される。無線送受信部33は、特定小電力無線により、子機40との間で無線通信を行う。網制御部34は、公衆通信回線20を介してセンタ装置10と通信を行う。表示部35は、LED等で構成されており、親機30の動作状態等を表示する。操作入力部36は、ボタンやスイッチ等からなり、親機30に対する所定の設定を入力するためのユーザI/Fである。アンテナ37は電波の送受信を行う。
【0021】
〈センタ装置の構成〉
図4は、
図1におけるセンタ装置10の概略構成を示すブロック図である。
センタ装置10は、制御部11と、それぞれが制御部11に接続された、網制御部12、記憶部13、表示部14、及び操作入力部15を備えている。
【0022】
制御部11は、例えばマイクロプロセッサ及びその周辺回路等で構成され、センタ装置10全体の制御や演算処理等を行う。
【0023】
記憶部13は、ROMなど不揮発性メモリ、フラッシュメモリやハードディスク等の書換え可能な不揮発性メモリ、RAM等の揮発性メモリからなる。そして、ROMにはセンタ装置10を動作させるために必要な制御プログラムなどが格納されている。また、RAMには制御部11が実行中の各プログラムや、それらの実行に必要な情報が格納される。また、書換え可能な不揮発性メモリには登録した各子機40の端末ID、及び各子機40に接続された外部機器に関する情報等からなる管理データテーブルや、親機30の端末IDなど、通信に必要なシステムに関する情報の他、親機30から送信される外部機器のデータ等が格納される。
【0024】
表示部14は、例えば液晶ディスプレイ(LCD)であり、当該システムに関する情報や子機40に接続された外部機器に関する情報、センタ装置10への入力時の操作画面等を表示する。操作入力部15は、各種データや命令等をセンタ装置10に対して外部から入力するキーボードやマウス等の入力手段を有する。
【0025】
〈無線チャネル変更手順〉
図5は、
図1に示されている検針システムにおける無線チャネル変更手順を示すシーケンス図であり、
図6は、その無線チャネル変更手順で使用される電文の概要を示す図である。また、
図7、
図8は、それぞれその無線チャネル変更手順における親機、子機の動作を示すフローチャートである。これらの図を用いて、
図1における親機30及び子機40a〜fの無線チャネルをチャネル1からチャネル2に変更する手順について説明する。
【0026】
まずセンタ装置10は、親機10に対して、
図6Aに示されている無線チャネル変更指示電文を送信する(
図5:シーケンスS1)。この無線チャネル変更指示電文は、送信元としてのセンタ装置ID、送信先(宛先)としての親機ID、無線チャネル変更指示、及び、変更先の無線チャネル番号(ここではチャネル2)などの不随データを含む。
【0027】
親機30は、無線チャネル変更指示電文を受信し(
図7:ステップST1)、周囲の端末に対して、
図6Bに示されている無線チャネル変更指示電文をブロードキャスト送信する(
図5:シーケンスS2、
図7:ステップST2)。この無線チャネル変更指示電文は、送信元としての上位端末ID(ここでは親機ID)、送信先としてのブロードキャスト、無線チャネル変更指示、及び、変更先の無線チャネル番号(ここではチャネル2)などの不随データを含む。
【0028】
親機30は、無線チャネル変更指示電文をブロードキャスト送信した後、自端末の無線チャネルをセンタ装置10から指示されたチャネル(ここではチャネル2)に変更し(
図5:シーケンスS3、
図7:ステップST3)、
図6Cに示されている無線チャネル変更通知電文をセンタ装置10に送信する(
図5:シーケンスS4、
図7:ステップST4)。この無線チャネル変更通知電文は、送信元としての親機ID、送信先としてのセンタ装置ID、無線チャネル変更通知、及び、変更後の無線チャネル番号(ここではチャネル2)などの不随データを含む。
【0029】
親機30からブロードキャスト送信された無線チャネル変更指示電文は、周辺の端末(ここでは子機40a及び子機40b)で受信される(
図8:ステップST11)。子機40a及び子機40bは、無線チャネル変更指示電文の送信元(ここでは親機30)が上位端末(通信ルート)として自端末の記憶部43に登録されている端末であること知っているので(
図8:ステップST12;Yes)、
図6Bに示されている無線チャネル変更指示電文を周囲端末に送信する(
図5:シーケンスS5、
図8:ステップST13)。
【0030】
子機40a及び40bは、無線チャネル変更指示電文をブロードキャスト送信した後、自端末の無線チャネルを上位端末から指示された無線チャネル(ここではチャネル2)に変更し(
図5:シーケンスS6、
図8:ステップST14)、
図6Dに示されている無線チャネル変更通知電文を上位端末に送信する(
図5:シーケンスS7、
図8:ステップST15)。この無線チャネル変更通知電文は、送信元としての下位端末ID(ここでは子機40aのID、子機40bのID)、送信先としての上位端末ID(ここでは親機ID)、無線チャネル変更通知、及び、変更後の無線チャネル番号(ここではチャネル2)などの不随データを含む。この無線チャネル変更通知電文は、上位端末である親機30によりセンタ装置10に中継される。
【0031】
子機40aからブロードキャスト送信された無線チャネル変更指示電文は、周辺の端末(ここでは子機40c及び40d)で受信される(
図8:ステップST11)。子機40c及び子機40dは、無線チャネル変更指示電文の送信元(ここでは子機40a)が上位端末(通信ルート)として自端末の記憶部43に登録されている端末であることを知っているので(
図8:ステップST12;Yes)、
図6Bに示されている無線チャネル変更指示電文を周囲端末に送信する(
図8:ステップST13、シーケンス図はS5と同様)。ただし、本実施形態では、子機40c及び子機40dは、無線通信システム内の末端の端末であるため、周辺に端末は存在しない。そのため、子機40c及び子機40dが無線チャネル変更指示電文に対する応答(無線チャネル変更通知電文)を受信することはない。後述する子機40e及び子機40fについても同様である。
【0032】
子機40c及び40dは、無線チャネル変更指示電文をブロードキャスト送信した後、自端末の無線チャネルを上位端末から指示された無線チャネル(ここではチャネル2)に変更し(
図5:シーケンスS8、
図8:ステップST14)、
図6Dに示されている無線チャネル変更通知電文を上位端末に送信する(
図5:シーケンスS9、
図8:ステップST15)。この無線チャネル変更通知電文は、上位端末である子機40aにより親機30に中継され、親機30によりセンタ装置10に中継される。
【0033】
子機40bからブロードキャスト送信された無線チャネル変更指示電文は、周辺の端末(ここでは子機40e及び40f)で受信される(
図8:ステップST11)。子機40e及び子機40fは、無線チャネル変更指示電文の送信元(ここでは子機40b)が上位端末(通信ルート)として自端末の記憶部43に登録されている端末であることを知っているので(
図8:ステップST12;Yes)、
図6Bに示されている無線チャネル変更指示電文を周囲端末に送信する(
図8:ステップST13、シーケンス図はS5と同様)。
【0034】
子機40e及び40fは、無線チャネル変更指示電文をブロードキャスト送信した後、自端末の無線チャネルを上位端末から指示された無線チャネル(ここではチャネル2)に変更し(
図5:シーケンスS8、
図8:ステップST14)、
図6Dに示されている無線チャネル変更通知電文を上位端末に送信する(
図5:シーケンスS9、
図8:ステップST15)。この無線チャネル変更通知電文は、上位端末である子機40bにより親機30に中継され、親機30によりセンタ装置10に中継される。
【0035】
図5に示す無線チャネル変更手順を開始する前は、親機30及び子機40a〜fの無線チャネルはチャネル1に設定されているので、センタ装置10の記憶部13に記憶されている無線チャネル管理テーブルの内容は下記の表1に管理されている。
【0036】
【表1】
【0037】
そして、
図5に示す無線チャネル変更手順が終了すると、無線チャネル管理テーブルは下記の表2に管理することができる。
【0038】
【表2】
【0039】
以上詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る無線チャネル変更手順には下記(1)、(2)の特徴がある。
(1)センタ装置10は親機30に無線チャネルの変更指示を行うだけでよいため、親機−子機間の通信ルートを把握する必要はない。
(2)無線通信システム内の上位端末から無線チャネルを切り替える(変更する)ため、各端末は無線チャネルを切り替えたことを速やかにセンタ装置に通知することができる。
【0040】
なお、以上の実施形態では、子機は自端末が末端であるか否かにかかわらず
図8に示されているフローを実行しているが、
図8のST12とST13との間に、自端末が末端か否かを判断するステップを挿入し、末端の場合は、ステップST13を省略(スキップ)するように構成してもよい。
【0041】
〈孤立端末のリカバリ〉
図9は、
図1に示されている検針システムにおいて無線チャネル変更に失敗した孤立端末が存在する状態を示す図であり、
図10は、孤立端末のリカバリ手順を示すシーケンス図である。また、
図11は、孤立端末リカバリ手順で使用される電文の概要を示す図であり、
図12は、孤立端末のリカバリ手順を実行する子機の動作を示すフローチャートである。これらの図を用いて、無線チャネル変更に失敗した孤立端末の無線チャネルをチャネル1からチャネル2に変更する手順について説明する。ここで、「孤立端末」とは通信ルートとなる上位端末と通信できない端末を意味する。
【0042】
ここでは、
図9に示すように、親機30、子機40b,40e,40fはチャネル1からチャネル2への変更に成功し、子機40a,40c,40dが失敗した場合、つまり子機40bとその配下の子機が成功し、子機40aとその配下の子機が失敗した場合を例示する。例えば子機30からの無線チャネル変更指示電文を子機40aが取りこぼしてしまった(受信できなかった)場合に
図9に示す状態になる。この場合のセンタにおける無線チャネル管理テーブルを表3に示す。
【0043】
【表3】
【0044】
無線通信システムを構成する子機40は、ルート情報に登録済みの上位端末との疎通確認を目的として定期的に通信を行う(
図12:ステップST21)。本実施形態の場合、
図1に示されているように、親機30と全ての子機40の無線チャネルがチャネル1に設定されている場合、例えば子機40a,40bは親機30に上位端末疎通確認電文の送信を行うと(
図10:シーケンスS101)、親機30から上位端末疎通確認応答電文が返信される(
図10:シーケンスS102)。つまり、疎通確認は成功する(
図12:ステップST22;Yes)。上位端末疎通確認電文、上位端末疎通応答電文の概要を
図11A、11Bに示す。この上位端末との疎通確認は、孤立端末から警報などの発信行為があった場合に即座に実行することも可能である。
【0045】
ところが、
図9に示されているように、子機40a,40c,40dが孤立してしまった場合、例えば子機40aは親機30に上位端末疎通確認電文の送信を行うと(
図10:シーケンスS103)、親機30から上位端末疎通確認応答電文は返信されない。つまり、疎通確認は失敗する(
図12:ステップST22;No)。
【0046】
疎通確認に失敗した子機(ここでは子機40a)は、自ら周囲端末に対して設定されたチャネル(ここではチャネル1)で上位端末検索要求電文をブロードキャスト送信する(
図10:シーケンスS104、
図12:ステップST23)。上位端末検索要求電文の概要を
図11Cに示す。
【0047】
この上位端末検索要求電文に対して、登録済みの上位端末(ここでは親機30)からの応答が無かった場合(
図12:ステップST24;No)、順次無線チャネルを切り替えながら、上位端末検索を行う(
図10:シーケンスS105(無線チャネル仮変更)及びシーケンスS106、
図12:ステップST25)。
【0048】
切り替えた後の無線チャネルで、登録済みの上位端末(ここでは親機30)から応答があった場合は(
図10:シーケンスS107、
図12:ステップST26;Yes)、配下の端末(ここでは子機40c及び40d)に対して、無線チャネル変更指示電文のブロードキャスト送信を行い(
図10:シーケンスS108、
図12:ステップST27)、自端末の無線チャネルを変更し(
図10:シーケンスS109、
図12:ステップST28)、検索した上位端末(ここでは親機30)経由でセンタ装置10に無線チャネル変更通知を行う(
図10:シーケンスS110、
図12:ステップST29)。シーケンスS107で伝送される上位端末検索応答電文を
図11Dに示す。シーケンスS108で伝送される電文、シーケンスS110で伝送される電文は、それぞれ
図6B、
図6Dと同じである。
【0049】
子機40aからの無線チャネル変更指示電文を受信した端末(子機40c及び40d)は、自端末の無線チャネルを変更し、自端末の無線チャネルを子機40aから指示された無線チャネル(ここではチャネル2)に変更し、無線チャネル変更通知電文を子機40aに送信する。これらのシーケンスは
図5のシーケンスS8、S9と同じである。
【0050】
以上、1段目の子機40aとその配下の子機40c及び40dが孤立した場合について説明したが、他の子機も
図12に示されているフローを実行することで、孤立状態からリカバリされる。
【0051】
このように、本発明の実施形態に係る孤立端末のリカバリ手順によれば、
図12に示されている処理を末端の端末まで繰り返していくことで、上位端末からの無線チャネル変更指示電文を取りこぼしてしまった端末とその配下の端末に無線チャネル変更指示を伝達することができる。これにより単独で孤立していた場合も、孤立端末を先頭としてグループで孤立していた場合も、現場に行くことなく、センタ装置10から遠隔で再設定することも無く、自動で無線チャネルを検索し、自端末及び配下端末の無線チャネルを自動で変更することができる。
【0052】
なお、以上説明した孤立端末のリカバリ手順は、無線チャネル変更により孤立した端末のリカバリとして、無線チャネルを切り替えながら予め登録された上位端末を検索し、検出できた際に新しい無線チャネルを設定するものであるが、予め登録された上位端末でなくても通信条件の良い上位端末を発見した場合には上位端末を切り替えることで、より安定した通信ルートを確保することも可能である。
【0053】
以下にその手順を記載する。
(I)周囲に複数の無線チャネルの端末が存在する状態で、無線チャネル毎の上位端末検索を行うと、複数の無線チャネルで上位端末検索結果を得ることができる。
(II)検索要求に応答した上位端末から取得した電界強度、接続段数などの通信情報を無線チャネルと共に通信情報テーブル(チャネル、段数、電界強度)として保管しておく。
(III)この通信情報テーブルから、無線チャネルの異なる上位端末でも通信ルートとして選択できる様になることから、より通信到達信頼性の高いルートを選択することが可能となる。
【0054】
このように通信代替の可能性が高まり、チャネルが混信しているような地域では複数チャネルから選択できるので、センタ装置10への通信到達可能性を高める効果が期待できる。