JP2010193161A

JP2010193161A - 無線通信装置及びそれを用いた無線通信システム

Info

Publication number: JP2010193161A
Application number: JP2009035336A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kawakami; 靖洋川上
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】複数の無線通信が乱立する環境下においても高品質なデータの伝送を実現できる無線通信装置及びそれを用いた無線通信システムを提供する。
【解決手段】小容量データの通信を行う第１無線通信部１１と、大容量データの通信を行う第２無線通信部１２と、これらを制御する制御部１３を備え、第２無線通信部１２は、通信可能な周波数帯域内で割り当てられている複数のチャンネルの中から通信に用いるチャンネルを切り替えるチャンネル切り替え部１５と、各チャンネルの電波環境を監視する監視部１６を有する。制御部１３は、第２無線通信部１２の監視部１６によって監視された電波環境に基づいて通信に適するチャンネルを選択し、該チャンネルを用いて大容量データの通信を行うように第２無線通信部１２を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置、特に工場内の生産現場におけるファクトリーオートメーション化に際して使用される無線通信装置及びそれを用いた無線通信システムに関するものである。

従来から無線通信装置においては、画像等の大容量データを送信する際にはスペクトラム拡散方式を使用し、通信制御用の小容量データを送信する際には低速の信号を使用する無線通信装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような装置によれば、回路の小型化と消費電力の低減を図ることができる。

また、大容量データを送信する際には無線ＬＡＮの方式を使用し、小容量データを送信する際には特定小電力を使用する無線通信装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。このような装置においては、消費電力の低減により、無線通信装置を電池で駆動することが可能となる。また、特許文献３，４には、異なる通信方式の無線通信を使い分けるための監視制御装置が示されている。

特開平９−４６３１６号公報特開２００６−２７９９２６号公報特開２００６−２７９９２７号公報特開２００７−１７９５５５号公報

しかしながら、上記特許文献に示された無線通信装置を、高度なファクトリーオートメーション化が実施されている工場のような複数の無線通信が乱立する環境下で使用すると、他の無線局から同一の周波数帯域を用いて無線信号が送信される場合があり、伝送通信品質に悪影響を及ぼす虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、複数の無線通信が乱立する環境下においても高品質なデータの伝送を実現できる無線通信装置及びそれを用いた無線通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、データ容量が所定の閾値未満の小容量データの通信を行う第１無線通信手段と、データ容量が前記閾値以上の大容量データの通信を行う第２無線通信手段と、前記第１無線通信手段及び第２無線通信手段を制御する制御手段とを備えた無線通信装置において、前記第２無線通信手段は、通信可能な周波数帯域内で割り当てられている複数のチャンネルの中から通信に用いるチャンネルを切り替えるチャンネル切り替え手段と、各チャンネルの電波環境を監視する電波環境監視手段を有し、前記制御手段は、前記第２無線通信手段の電波環境監視手段によって監視された電波環境に基づいて通信に適するチャンネルを選択し、該チャンネルを用いて前記大容量データの通信を行うように前記第２無線通信手段を制御することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の無線通信装置において、前記制御手段は、前記第２無線通信手段の電波環境監視手段によって監視された電波環境に基づいて、前記大容量データの通信を行う際に適したパケット長を決定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の無線通信装置において、前記小容量データは通信制御データを含み、前記大容量データは画像データを含むことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１に記載の無線通信装置を複数台用いることにより構成される無線通信システムにおいて、一の無線通信装置は、自己の電波環境監視手段によって監視された電波環境に関するデータを自己の第１無線通信手段を用いて送信し、他の無線通信装置は、前記一の無線通信装置から送信された電波環境に関するデータを自己の第１無線通信手段を用いて受信することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２に記載の無線通信装置を複数台用いることにより構成される無線通信システムにおいて、一の無線通信装置は、自己の制御手段によって決定されたパケット長に関するデータを自己の第１無線通信手段を用いて送信し、他の無線通信装置は、前記一の無線通信装置から送信されたパケット長に関するデータを自己の第１無線通信手段を用いて受信することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４に記載の無線通信システムにおいて、通信制御データを含む前記小容量データ及び画像データを含む前記大容量データの通信を行う請求項１に記載の無線通信装置を複数台用いることにより構成され、前記電波環境に関するデータは、前記通信制御データの一部として通信されることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項５に記載の無線通信システムにおいて、通信制御データを含む前記小容量データ及び画像データを含む前記大容量データの通信を行う請求項２に記載の無線通信装置を複数台用いることにより構成され、前記パケット長に関するデータは、前記通信制御データの一部として通信されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第２無線通信手段を用いて監視された電波環境の良好なチャンネルを用いて大容量データの通信を行うことができる。これにより、周辺の電波環境に応じて最適なチャンネルを使用でき、複数の無線通信が乱立する環境下においても高品質なデータの伝送を実現できる。

請求項２の発明によれば、第２無線通信手段を用いて監視された電波環境に基づいてパケット長を決定するので、パケットの長さを周辺の電波環境に応じて最適化することができる。これにより、大容量データの通信を高速かつ確実に行うことが可能となる。

請求項３の発明によれば、通信制御データの通信を行う際には第１無線通信手段を用いて装置の消費電力を低減し、画像データの通信を行う際には第２無線通信手段を用いて精細な画像を取得できるようになる。

請求項４の発明によれば、無線通信システムを構成する各無線通信装置が、互いの電波環境に関するデータを共有できる。これにより、送信側と受信側の電波環境を総合的に判断して、通信に最適なチャンネルを選択でき、大容量データの通信をより一層高速かつ確実に行うことが可能となる。

請求項５の発明によれば、無線通信システムを構成する各無線通信装置が、互いのパケット長に関するデータを共有できる。これにより、送信側と受信側のパケット長を総合的に判断して、通信に最適なパケット長を決定でき、大容量データの通信をより一層高速かつ確実に行うことが可能となる。

請求項６の発明によれば、電波環境に関するデータは、通信制御データの一部として通信されるので、第１無線通信手段からの電波送信の回数を削減できる。これにより、大容量データの通信に迅速に移行できる。また、第１無線通信手段によって使用される周波数帯域の電波環境が改善され、同帯域を使用する他の無線通信システムへの影響を抑制できる。

請求項７の発明によれば、パケット長に関するデータは、通信制御データの一部として通信されるので、請求項６の発明と同様に、第１無線通信手段からの電波送信の回数を削減できる。これにより、大容量データの通信に迅速に移行できる。また、第１無線通信手段によって使用される周波数帯域の電波環境が改善され、同帯域を使用する他の無線通信システムへの影響を抑制できる。

本発明の一実施形態による無線通信システムの構成を示す図。同システムを構成する無線通信装置の構成を示すブロック図。同無線通信装置の動作を示すフローチャート。

本発明の一実施形態による無線通信装置及び無線通信システムについて図面を参照して説明する。図１は無線通信システムの構成を示している。無線通信システム１は、ファクトリーオートメーションの中核を成すシステムとして工場等の生産ライン等に配設される。無線通信システム１は、パーソナルコンピュータ２等のコンピュータ装置に接続された第１無線通信装置１０と、生産ライン等の様子を撮像するカメラ装置３に接続された第２無線通信装置２０等を有している。第１無線通信装置１０と第２無線通信装置２０とは、無線により双方向に通信可能とされている。カメラ装置３及び第２無線通信装置２０は、生産ラインに隣接して配設されるファクトリーオートメーション機器４に組み込まれている。ファクトリーオートメーション機器４は、生産ライン上に設置されている工作機械等（図示せず）にも接続され、それらをパーソナルコンピュータ２を介して入力された制御プログラムに基づいて自動制御する。

図２は、第１無線通信装置１０及び第２無線通信装置２０の構成を示している。第１無線通信装置１０は、第１無線通信部１１と、第２無線通信部１２と、制御部（制御手段）１３等を有している。第１無線通信部１１は、小容量のデータの通信に用いられる。小容量のデータとは、データ容量が所定の閾値未満のデータであり、例えば第２無線通信装置２０との通信をオン／オフ制御するための通信制御データ等である。第２無線通信部１２は、大容量のデータの通信に用いられる。大容量のデータとは、上記閾値以上の容量のデータであり、例えばカメラ装置３によって撮像された画像データ等である。上記閾値は、例えば、通信に必要とされるパケット数等を基準として設定される。これにより、通信を制御するためのデータ等のパケット数の少ないデータは小容量のデータに、画像データ等のパケット数の多いデータは大容量のデータに分類される。制御部１３は、第１無線通信部１１及び第２無線通信部１２を含む第１無線通信装置１０全体の動作の制御を司る。

第２無線通信装置２０の構成は、第１無線通信装置１０と同等であり、第１無線通信部２１と、第２無線通信部２２と、制御部（制御手段）２３等を有し、各部は第１無線通信装置１０と同様に機能する。第１無線通信装置１０と第２無線通信装置２０とは、第１無線通信部１１と第１無線通信部２１及び第２無線通信部１２と第２無線通信部２２を用いて、相互に通信する。第１無線通信部１１、２１が使用する周波数と第２無線通信部１２、２２が使用する各チャンネルの周波数には、それぞれ異なる周波数が割り当てられており、第１無線通信部１１及び第２無線通信部１２には、それぞれ異なるアンテナが設けられている。同様に第１無線通信部２１及び第２無線通信部２２には、それぞれ異なるアンテナが設けられている。第１無線通信部１１、２１は、例えば、特定小電力無線、微弱電波等を用いる。第２無線通信部１２、２２は、例えば、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等を用いる。以下、主として第１無線通信装置１０について説明するが、第２無線通信装置２０についても同様である。

第２無線通信部１２は、チャンネル切り替え部（チャンネル切り替え手段）１５と、監視部（電波環境監視手段）１６等を有している。チャンネル切り替え部１５は、複数のチャンネルの中から通信に用いるチャンネルを切り替える。チャンネル切り替え部１５によって切り替えられる複数のチャンネルは、第１無線通信装置１０が通信可能な周波数帯域内に割り当てられている。監視部１６は、チャンネル切り替え部１５によって切り替えられた各チャンネルについて、第１無線通信装置１０の周辺の電波環境を監視する。なお、第２無線通信装置２０の第２無線通信部１２も同様に、チャンネル切り替え部（チャンネル切り替え手段）２５と、監視部（電波環境監視手段）２６等を有している。

制御部１３は、第２無線通信部１２の監視部１６によって監視された電波環境に基づいて通信に適するチャンネルを選択する。例えば、監視部１６は、第２無線通信部１２によって受信された信号のノイズ成分を監視し、制御部１３は、複数のチャンネルのうち、最もノイズの少ないチャンネルを通信に適するチャンネルと判断する。通信相手方の第２無線通信部２２から送信されていない状態で第１無線通信装置１０の第２無線通信部１２が受信した信号は、第１無線通信装置１０の周辺のノイズとすることができるので、制御部１３は、ノイズの少ないチャンネルを特定することにより、通信に適するチャンネルを選択できる。そして、制御部１３は、第２無線通信部１２の通信に適すると判断したチャンネルを用いて大容量データの通信を行うように第２無線通信部１２を制御する。また、第１無線通信装置１０の第２無線通信部１２の通信に適するチャンネルは、通信相手方である第２無線通信装置２０の制御部２３に通知する必要がある。そこで第１無線通信装置１０の制御部１３は、第１無線通信部１１を用いて第２無線通信部１２の通信に適するチャンネルを通知する。

複数の無線通信が乱立する環境下においては、制御部１３が、第２無線通信部１２を用いた画像データの通信に適するチャンネルを選択するにあたって、通信相手方である第２無線通信装置２０の周辺の電波環境をも考慮した方が望ましい場合がある。そこで、第２無線通信装置２０の周辺の電波環境すなわち監視部２６によって監視された電波環境に関する情報を第１無線通信装置１０に送信し、第１無線通信装置１０の制御部１３が両者の電波環境を総合的に判断して画像データの通信に適するチャンネルを決めるようにしてもよい。この場合において、監視部２６によって監視された電波環境に関する情報は、第１無線通信部２１、１１を介して、通信制御データの一部として送受信される。

また、制御部１３は、第２無線通信部１２の監視部１６によって監視された電波環境に基づいて通信に適するパケット長を決定する。例えば、電波環境が良好な場合はパケット長を長く設定し、電波環境が悪化している場合はパケット長を短く設定する。電波環境が悪化している場合には、通信エラーが生ずる可能性が高くなる。そこで、パケット長を短く設定することにより、通信エラーが生じた１パケットの再送信に要する時間を短縮でき、すべての通信に要する時間を短縮可能とする。なお、パケット長の決定に際しても、制御部１３は、第１無線通信装置１０と第２無線通信装置２０の電波環境を総合的に判断してパケット長を決めるようにしてもよい。

図３は、第２無線通信装置２０がカメラ装置３で撮像した画像データを第１無線通信装置１０に送信する場合の動作を示している。まず、第２無線通信装置２０の制御部２３は、チャンネル切り替え部２５を制御して第２無線通信部２２のチャンネルを切り替えながら、監視部２６に第２無線通信装置２０の周辺における各チャンネル毎の電波環境を監視させる（＃１）。この処理は定期的又は電波環境に変化が生ずる可能性が高いと判断されるときに実施される。さらに制御部２３は、第１無線通信装置１０から送信された第１無線通信装置１０の周辺の電波環境に関するデータを、第１無線通信部２１によって受信させる（＃２）。そして制御部２３は、第２無線通信装置２０と第１無線通信装置１０の周辺の電波環境に基づいて、画像データの通信に適するチャンネルを選択し（＃３）、パケット長を決定する（＃４）。その後制御部２３は、＃３において選択したチャンネルに関するデータを、第１無線通信部２１から送信し、第１無線通信装置１０に通知する（＃５）。そして、制御部２３は、第２無線通信部２２を用いて、＃３において選択したチャンネル及び＃４において決定したパケット長で画像データを送信する（＃６）。なお、＃２において、第１無線通信装置１０は、第１無線通信装置１０の周辺の電波環境に基づいて決定したパケット長に関するデータを送信し、第２無線通信装置２０は、これを受信するものとしてもよい。この場合、第２無線通信装置２０の制御部２３は、＃４において、パケット長に関するデータを考慮しつつ、パケット長を決定する。

以上のように、本実施形態の無線通信装置１０、２０によれば、第２無線通信部１２、２２の監視部１６、２６を用いて監視された電波環境の良好なチャンネルを用いて大容量データの通信を行うことができる。これにより、複数の無線通信が乱立する環境下においても高品質なデータの伝送を実現できる。また、第２無線通信部１２、２２の監視部１６、２６を用いて監視された電波環境に基づいてパケット長を決定するので、パケットの長さを電波環境に応じて最適化することができる。これにより、大容量データの通信を高速かつ確実に行うことが可能となる。また、通信制御データの通信を行う際には第１無線通信部１１、２１を用いて装置の消費電力を低減し、画像データの通信を行う際には第２無線通信部１２、２２を用いて精細な画像を取得できるようになる。

また、無線通信システム１を構成する各無線通信装置１０、２０が、互いの電波環境に関するデータを共有できる。これにより、送信側と受信側の電波環境を総合的に判断して、通信に最適なチャンネルを選択でき、大容量データの通信をより一層高速かつ確実に行うことが可能となる。

また、無線通信システム１を構成する各無線通信装置１０、２０が、互いのパケット長に関するデータを共有できる。これにより、送信側と受信側のパケット長を総合的に判断して、通信に最適なパケット長を決定でき、大容量データの通信をより一層高速かつ確実に行うことが可能となる。

また、電波環境に関するデータ及び／又はパケット長に関するデータは、通信制御データの一部として通信されるので、第１無線通信部１１、２１からの電波送信の回数を削減できる。これにより、大容量データの通信に迅速に移行できる。また、第１無線通信部１１、２１によって使用される周波数帯域の電波環境が改善され、同帯域を使用する他の無線通信システムへの影響を抑制できる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも監視部１６によって監視された周辺の電波環境に基づいて選択されたチャンネルを用いて、大容量データの通信を行うように構成されていればよい。また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、無線通信システム１を構成する無線通信装置は、３台以上であってもよい。また、各無線通信装置は、パーソナルコンピュータ２やカメラ装置３に限られることになく、他の機器にも広く接続可能である。

１無線通信システム
１０第１無線通信装置
２０第２無線通信装置
１１、２１第１無線通信部（第１無線通信手段）
１２、２２第２無線通信部（第２無線通信手段）
１３、２３制御部（制御手段）
１５、２５チャンネル切り替え部（チャンネル切り替え手段）
１６、２６監視部（電波環境監視部）

Claims

データ容量が所定の閾値未満の小容量データの通信を行う第１無線通信手段と、データ容量が前記閾値以上の大容量データの通信を行う第２無線通信手段と、前記第１無線通信手段及び第２無線通信手段を制御する制御手段とを備えた無線通信装置において、
前記第２無線通信手段は、通信可能な周波数帯域内で割り当てられている複数のチャンネルの中から通信に用いるチャンネルを切り替えるチャンネル切り替え手段と、各チャンネルの電波環境を監視する電波環境監視手段を有し、
前記制御手段は、前記第２無線通信手段の電波環境監視手段によって監視された電波環境に基づいて通信に適するチャンネルを選択し、該チャンネルを用いて前記大容量データの通信を行うように前記第２無線通信手段を制御することを特徴とする無線通信装置。
前記制御手段は、前記第２無線通信手段の電波環境監視手段によって監視された電波環境に基づいて、前記大容量データの通信を行う際に適したパケット長を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記小容量データは通信制御データを含み、前記大容量データは画像データを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置を複数台用いることにより構成される無線通信システムにおいて、
一の無線通信装置は、自己の電波環境監視手段によって監視された電波環境に関するデータを自己の第１無線通信手段を用いて送信し、
他の無線通信装置は、前記一の無線通信装置から送信された電波環境に関するデータを自己の第１無線通信手段を用いて受信することを特徴とする無線通信システム。
請求項２に記載の無線通信装置を複数台用いることにより構成される無線通信システムにおいて、
一の無線通信装置は、自己の制御手段によって決定されたパケット長に関するデータを自己の第１無線通信手段を用いて送信し、
他の無線通信装置は、前記一の無線通信装置から送信されたパケット長に関するデータを自己の第１無線通信手段を用いて受信することを特徴とする無線通信システム。
通信制御データを含む前記小容量データ及び画像データを含む前記大容量データの通信を行う請求項１に記載の無線通信装置を複数台用いることにより構成される無線通信システムにおいて、
前記電波環境に関するデータは、前記通信制御データの一部として通信されることを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
通信制御データを含む前記小容量データ及び画像データを含む前記大容量データの通信を行う請求項２に記載の無線通信装置を複数台用いることにより構成される無線通信システムにおいて、
前記パケット長に関するデータは、前記通信制御データの一部として通信されることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。