JP2007235344A - 無線通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 低消費電力で、時刻情報の精度が高く、環境条件に影響を受けにくい無線通信システムを提供すること。
【解決手段】 ホスト装置に有線回線を用いて接続可能な基地局1と中継機能を有する中継器と検出器を有する無線センサ端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、標準電波を受信するアンテナ7と、標準電波を受信するアンテナ7により時刻修正を行う時計6と、送受信のための送受信回路4と、送受信を行う時刻と検出器のデータとを記憶する記憶部11とメモリに記憶されたプログラムを実行するCPU10と記憶部11のデータと時計6のデータにより送受信を制御する送受信制御部12と記憶部11のデータと時計6のデータにより送受信回路4への電力供給を制御する電源制御部13からなる制御部5とを基地局1又は中継器又は無線センサ端末に備えたこと。
【選択図】 図1
【解決手段】 ホスト装置に有線回線を用いて接続可能な基地局1と中継機能を有する中継器と検出器を有する無線センサ端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、標準電波を受信するアンテナ7と、標準電波を受信するアンテナ7により時刻修正を行う時計6と、送受信のための送受信回路4と、送受信を行う時刻と検出器のデータとを記憶する記憶部11とメモリに記憶されたプログラムを実行するCPU10と記憶部11のデータと時計6のデータにより送受信を制御する送受信制御部12と記憶部11のデータと時計6のデータにより送受信回路4への電力供給を制御する電源制御部13からなる制御部5とを基地局1又は中継器又は無線センサ端末に備えたこと。
【選択図】 図1
Description
本発明は、無線通信システムに関する。
最近、山岳部の地殻監視用センサ、住宅内の防犯・防火装置用センサおよびビルの空調設備用センサ等のセンサ端末に関する需要が急速に高まっている。とりわけ、設置場所を選ばない、電池電源によって長時間駆動する無線センサ端末が必要になっている。
間欠受信を採用する通信システムが、無線センサ端末の低消費電力化に用いられている。従来の間欠受信を採用する通信システムを説明する図が図11に示されている。図11に示されるように、従来の間欠受信を採用する通信システムでは、受信回路の電源は、周期的(図中のT時間が1周期)にスイッチON状態になり、スイッチON状態の時で、相手から電波が送信される時にスイッチON状態を続けて復調動作を行う(図中のA区間)。また、受信回路の電源は、相手から電波が送信されない時にOFF状態になり、次の周期まで待機して節電する(図中のB区間)。
また、中継器は、無線センサ端末の検出器がデータを検出すると無線センサ端末が送信した信号により間欠受信状態から復帰する。なお、基地局と中継器と無線センサ端末は、同期を取ることで、無線センサ端末の時刻情報が無線センサ端末の検出器が検出したデータに付加される。更に、この無線センサ端末の時刻情報は、基地局から送信される信号や他の無線端末により修正される。
なお、無線センサ端末にGPSモジュールを内蔵し、時刻の修正に用いる方法が特許文献1に開示されている。
上述した間欠受信を採用する通信システムの場合は、中継器の受信回路の電源を周期的にスイッチON状態にしているので、スイッチON状態の間は電力が消費されるという問題点があった。また、無線センサ端末の時刻情報を修正する場合も中継器の送受信回路が起動し、電力が消費される。中継器は、通信システム上では無線センサ端末より長時間駆動させる必要があり、この電力消費が無視できないレベルであるという問題点があった。
更に、上述の時刻情報の付加方法は、基地局と無線センサ端末の通信に中継器を介しているので、通信距離や信号処理に依存した時間遅延要因により時刻情報に誤差が生じるという問題点があった。
また、特許文献1のように時刻情報の取得にGPS(GPS:Global Positioning System)を用いる場合は、GPSモジュールを装着すると消費電力が高くなるという問題点があった。更に、コストが高いので、無線センサ端末を大量に必要とする通信システムにGPSを採用するのは困難であるという問題点があった。また、GPSは見通しの悪い環境条件下や室内では使えないという問題点があった。
本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたもので、その技術課題は、低消費電力で、時刻情報の精度が高く、環境条件に影響を受けにくい無線通信システムを提供することである。
上記目的を達成するための第1の発明は、ホスト装置に有線回線を用いて接続可能な基地局と中継機能を有する中継器と検出器を有する無線センサ端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、標準電波を受信する受信手段と、時刻情報や検出データの送受信のための送受信回路手段と、送受信を行う時刻と検出器のデータとを記憶する記憶部とメモリに記憶されたプログラムを実行するCPU部と前記記憶部のデータと前記時計手段のデータにより送受信を制御する送受信制御部と前記記憶部のデータと前記時計手段のデータにより前記送受信回路への電力供給を制御する電源制御部からなる制御手段とを前記基地局又は前記中継器又は前記無線センサ端末に備えた無線通信システムである。
上記目的を達成するための第2の発明は、前記受信手段により時刻修正を行う手段を前記基地局及び前記中継器及び前記無線センサ端末に備えた無線通信システムである。
上記目的を達成するための第3の発明は、前記時計手段の標準時刻情報を基にした検出時の時刻情報を前記無線センサ端末の検出したデータに付加した情報を送信する手段を前記無線センサ端末に備えた無線通信システムである。
上記目的を達成するための第4の発明は、前記中継器は、前記基地局が送信する前記基地局の前記記憶部のデータを前記中継器の前記記憶部に記憶し、前記無線センサ端末は、前記中継器が送信する前記中継器の前記記憶部のデータを前記無線センサ端末の前記記憶部に記憶し、前記基地局又は前記中継器又は前記無線センサ端末の前記送受信制御部は、前記記憶部のデータを参照して、前記時計手段の標準時刻情報により送受信を開始する機能を備えた無線通信システムである。
上記目的を達成するための第5の発明は、前記標準時刻情報に基づき前記基地局と前記中継器と前記無線センサ端末との間の時刻同期を行う手段を前記基地局又は前記中継器又は前記無線センサ端末に備え、前記電源制御部は前記標準時刻情報と前記記憶部のデータを参照し、送受信時刻まで前記送受信回路を停止させ、前記送受信時刻に前記送受信回路を起動させ、前記送受信が終了後に前記送受信回路を再び停止させる機能を備えた無線通信システムである。
本発明によれば、ホスト装置に有線回線を用いて接続可能な基地局と中継機能を有する中継器と検出器を有する無線センサ端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、基地局、中継器、無線センサ端末が独立した時刻同期機能を備えることで、無線センサ端末は、標準電波により無線センサ端末の時刻を修正できるので、無線センサ端末の時刻情報修正時に中継器の送受信に要する電力を省力化できる。
また、無線センサ端末が直接標準電波を受信して無線センサ端末の時刻修正を行うので、無線センサ端末を経由して時刻を修正する場合の距離による遅延や情報処理による遅延を防止できる。更に、この標準電波を受信するモジュールは、GPSのモジュールと比較してコストや消費電力の面で優れ、GPSよりも地形による影響を受けにくいという利点がある。
更に、基地局及び中継器及び無線センサ端末が、標準電波を用いた高い精度で時刻同期をさせた上で、あらかじめ送受信の開始時刻を決め、送受信の開始時刻に従って送受信回路を起動させ、送受信を終えると送受信回路を停止させる機能を備えているので、送受信の開始時刻が決まり、無線通信センサ端末を間欠受信状態で待機させる必要がなく、間欠受信状態で待機させるのに要する電力をなくすことができる。また、高い精度で時刻同期しているので、各端末の送受信回路の起動時間を最低限に抑制できる。
その結果、低消費電力で、時刻情報の精度が高く、環境条件に影響を受けにくい無線通信システムの提供が可能になる。
本発明を実施するための最良の形態に係る無線通信システムを以下に図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の無線通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。図2は、本発明の無線通信システムにおける中継器の構成を示すブロック図である。図3は、本発明の無線通信システムにおける無線センサ端末の構成を示すブロック図である。図4は、図1の基地局における送受信時刻データ送信処理時の動作を示すフローチャートである。図5は、図2の中継器における送受信時刻データ送受信処理時の動作を示すフローチャートである。図6は、図3の無線センサ端末における送受信時刻データ受信処理時の動作を示すフローチャートである。図7は、図3の無線センサ端末における検出データ送信処理時の動作を示すフローチャートである。図8は、図2の中継器における検出データ送受信処理時の動作を示すフローチャートである。図9は、図1の基地局における検出データ受信処理時の動作を示すフローチャートである。図10は、本発明による省電力性能を従来の間欠受信との比較で示す図である。
図1に示されるように、基地局1は、送受信回路4と制御部5と時計6とアンテナ7とアンテナ8とから構成される。制御部5は、CPU10と記憶部11と送受信制御部12と電源制御部13とからなる。記憶部11には、送受信の時刻情報や検出データが記憶される。
図2に示されるように、中継器2は、送受信回路4と、制御部5と時計6とアンテナ7とアンテナ8とから構成される。制御部5は、CPU10と記憶部11と送受信制御部12と電源制御部13とからなる。記憶部11には、送受信の時刻情報や検出データが記憶される。
図3に示されるように、無線センサ端末3は、送受信回路4と制御部5と時計6とアンテナ7とアンテナ8と検出器9とから構成される。制御部5は、CPU10と記憶部11と送受信制御部12と電源制御部13とからなる。記憶部11には、送受信の時刻情報や検出データが記憶される。
本発明の無線通信システムの動作について図4〜図10に従って以下に説明する。本発明の無線通信システムでは、送受信時刻の決定とそれに従った検出データの送受信とを行っている。これらの動作について、順を追って説明する。
最初に、送受信時刻の決定について説明する。図1、図4に示されるように、基地局1が送受信時刻のデータを送信する際は、記憶部11の送受信時刻データに従い、新しい送受信時刻データの送信時刻まで時計6を標準電波で時刻修正しながら待機する(図4ステップS11〜13)。このステップでは、ネットワーク立ち上げ時の送受信時刻データが記憶部11にない場合は、すぐに送受信時刻データの送受信準備に入る(図4ステップS11)。送信時刻になると、記憶部11に新しい送受信時刻データを記憶し(図4ステップS13)、送受信回路4を起動させて送受信時刻データを中継器に送信し、再び送受信回路4を停止させる(図4ステップS14〜16)。
次に、図2、図5に示されるように、中継器2が送受信時刻のデータを送受信する際は、記憶部11の送受信時刻データに従い、新しい送受信時刻データの送受信時刻まで時計6を標準電波で時刻修正しながら待機する(図5ステップS21〜23)。このステップでは、ネットワーク立ち上げ時の送受信時刻データが記憶部11にない場合は、すぐに送受信時刻データの送信準備に入る(図5ステップS21)。送受信時刻になると、送受信回路4を起動させて基地局1から送られてくる送受信時刻データを受信して記憶部11に記憶し(図5ステップS23〜26)、そのデータを無線センサ端末に送信し、再び送受信回路4を停止させる(図5ステップS27)。
また、図3、図6に示されるように、無線センサ端末3が送受信時刻のデータを受信する際は、記憶部11の送受信時刻データに従い、新しい送受信時刻データの受信時刻まで時計6を標準電波で時刻修正しながら待機する(図6ステップS31〜33)。このステップでは、ネットワーク立ち上げ時の送受信時刻データが記憶部11にない場合は、すぐに送受信時刻データの受信準備に入る(図6ステップS31)。受信時刻になると、送受信回路4を起動させて中継器から送られてくる送受信時刻データを受信して記憶部11に記憶し、再び送受信回路4を停止させる(図6ステップS34〜36)。
次に、検出データの送受信について説明する。図3、図7に示されるように、無線センサ端末3は、記憶部11の送受信時刻データに従い、検出データの送信時刻まで時計6を標準電波で時刻修正しながら、検出器9から検出されたデータに時計6の標準時刻情報を付加して、記憶部11に保存していく(図7ステップS41〜43)。送信時刻になると、送受信回路4を起動させて記憶部11内に保存したデータを中継器2に送信し、再び送受信回路4を停止させる(図7ステップS44、S45)。
また、図2、図8に示されるように、中継器2は、記憶部11の送受信時刻データに従い、検出データの送信時刻まで時計6を標準電波で時刻修正しながら待機する(図8ステップS51、S52)。送受信時刻になると、送受信回路4を起動させて無線センサ端末3から送られてくる検出データを記憶部11に記憶し、そのデータを基地局1に送信し、再び送受信回路4を停止させる(図8ステップS53〜55)。
更に、図1、図9に示されるように、基地局1は、記憶部11の送受信時刻データに従い、検出データの送信時刻まで時計6を標準電波で時刻修正しながら待機する(図9ステップS61〜62)。受信時刻になると、送受信回路4を起動させて中継器2から送られてくる検出データを記憶部11に記憶し、再び送受信回路4を停止させる(図9ステップS63、S64)。
以上のように、本発明を実施するための最良の形態では、中継を行わずに独立して基地局、中継器、無線センサ端末が時刻同期を行うので、中継器のデータ中継に必要な消費電力を削減できる。
更に、無線センサ端末からの検出データは、送信時刻に基づいて送られるので、データの送受信時刻以外は中継器の送受信回路を停止させることで従来の間欠受信の状態で待機させるのに要する電力を削減できる(図1、図10を参照)。
また、標準時刻を用いて端末間の送受信を制御することで、時間遅延などに消費する無駄な電力を最小限に抑制できる。更に、中継部分である中継器の省電力化により、ネットワーク全体の無線通信システムの寿命を延ばすことができる。
また、無線センサ端末の検出データに時刻情報を付加する際は、中継せずに直接受信した標準電波で時刻修正した時計の時刻を用いるので、時刻情報の精度の高い検出データを得ることができる。
以上に示したように、本発明により低消費電力で、時刻情報の精度が高く、環境条件に影響を受けにくい無線通信システムの提供が可能になる。
1 基地局
2 中継器
3 無線センサ端末
4 送受信回路
5 制御部
6 時計
7 アンテナ
8 アンテナ
9 検出器
10 CPU
11 記憶部
12 送受信制御部
13 電源制御部
14 有線回線
2 中継器
3 無線センサ端末
4 送受信回路
5 制御部
6 時計
7 アンテナ
8 アンテナ
9 検出器
10 CPU
11 記憶部
12 送受信制御部
13 電源制御部
14 有線回線
Claims (5)
- ホスト装置に有線回線を用いて接続可能な基地局と中継機能を有する中継器と検出器を有する無線センサ端末との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、標準電波を受信する受信手段と、時刻情報や検出データの送受信のための送受信回路手段と、送受信を行う時刻と検出器のデータとを記憶する記憶部とメモリに記憶されたプログラムを実行するCPU部と前記記憶部のデータと前記時計手段のデータにより送受信を制御する送受信制御部と前記記憶部のデータと前記時計手段のデータにより前記送受信回路への電力供給を制御する電源制御部からなる制御手段とを前記基地局又は前記中継器又は前記無線センサ端末に備えたことを特徴とする無線通信システム。
- 前記受信手段により時刻修正を行う手段を前記基地局及び前記中継器及び前記無線センサ端末に備えたことを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
- 前記時計手段の標準時刻情報を基にした検出時の時刻情報を前記無線センサ端末の検出したデータに付加した情報を送信する手段を前記無線センサ端末に備えたことを特徴とする請求項2記載の無線通信システム。
- 前記中継器は、前記基地局が送信する前記基地局の前記記憶部のデータを前記中継器の前記記憶部に記憶し、前記無線センサ端末は、前記中継器が送信する前記中継器の前記記憶部のデータを前記無線センサ端末の前記記憶部に記憶し、前記基地局又は前記中継器又は前記無線センサ端末の前記送受信制御部は、前記記憶部のデータを参照して、前記時計手段の標準時刻情報により送受信を開始する機能を備えたことを特徴とする請求項3記載の無線通信システム。
- 前記標準時刻情報に基づき前記基地局と前記中継器と前記無線センサ端末との間の時刻同期を行う手段を前記基地局又は前記中継器又は前記無線センサ端末に備え、前記電源制御部は前記標準時刻情報と前記記憶部のデータを参照し、送受信時刻まで前記送受信回路を停止させ、前記送受信時刻に前記送受信回路を起動させ、前記送受信が終了後に前記送受信回路を再び停止させる機能を備えたことを特徴とする請求項3記載の無線通信システム。
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