JP2018174497A - Radio communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線親機からの呼出に応答して、無線子機がガス、水道等の検針データを無線親機へ送信し、無線親機は受信した検針データをセンタ装置へネットワーク経由で伝送するようにした検針データ収集システムに用いて好適な無線通信システムに関する。 In the present invention, in response to a call from the wireless master device, the wireless slave device transmits meter reading data such as gas and water to the wireless master device, and the wireless master device transmits the received meter reading data to the center device via the network. The present invention relates to a wireless communication system suitable for use in a meter reading data collection system.
近年、公衆回線を利用して、ガスメータ等の検針データを遠隔地のセンタ装置で自動収集する検針データ収集システムが実用化されている。このシステムとして、各家庭のガスメータ等に近接して設置され、メータの計測値(検針データ)を特定小電力無線により送信する無線子機と、その無線子機から送信された計測値を受信し、その計測値を公衆回線経由でセンタ装置へ伝送する無線親機とを備えたものがある(特許文献1参照)。 In recent years, a meter reading data collection system that automatically collects meter reading data such as a gas meter by a remote center device using a public line has been put into practical use. This system is installed in close proximity to each home gas meter, etc., and receives the measurement value transmitted from the wireless slave unit that transmits the measurement value (meter reading data) of the meter by specific low-power radio. And a wireless master device that transmits the measured value to the center device via a public line (see Patent Document 1).
このような検針データ収集システムでは、センタ装置からの定期的な検針要求を受信した無線親機が無線子機に対し検針データの送信を要求するが、無線子機が電池駆動の場合は、無線子機の消費電力を節約するために無線子機を間欠駆動させる。即ち、所定時間(例えば1〜60sec)毎に一定時間(例えば1〜500msec)だけ無線子機の無線通信手段に電力供給を行い、無線親機からの呼出信号(検針データの送信要求)の有無をチェックし、呼出信号を確認したときのみ間欠駆動を解除して、メータ値の計測及び送信を行う。ここで、呼出信号の有無のチェックは、まず使用しているチャネル内の無線キャリアの存在の有無を判定し、存在した場合にその無線キャリアを復調して自分宛のIDが含まれているか否かを判定する処理を行う。一定時間内に、無線親機からの呼出信号が確認されなかった場合には、次の所定時間が来る迄、無線通信手段への給電を停止する。これにより、無線子機における電池の長寿命化が可能になる。 In such a meter reading data collection system, the wireless master device that has received a periodic meter reading request from the center device requests the wireless slave device to transmit meter reading data. In order to save power consumption of the slave unit, the wireless slave unit is intermittently driven. That is, power is supplied to the wireless communication means of the wireless slave unit for a certain period of time (for example, 1 to 500 msec) every predetermined time (for example, 1 to 60 seconds), and the presence or absence of a calling signal (transmission request for meter reading data) The intermittent drive is canceled only when the call signal is confirmed, and the meter value is measured and transmitted. Here, the presence / absence of a paging signal is checked by first determining the presence / absence of a radio carrier in the channel being used, and if there is, the radio carrier is demodulated and whether an ID addressed to itself is included. The process which determines is performed. If the calling signal from the wireless master unit is not confirmed within a certain time, the power supply to the wireless communication means is stopped until the next predetermined time comes. This makes it possible to extend the battery life in the wireless slave unit.
また、このような検針データ収集システムにおいて、無線通信システムを構成する無線親機−無線子機間の特定小電力無線の無線通信は、所定の周波数帯域内に設けられた複数のチャネルの中から1つのチャネルを選択して運用している。また、複数の無線通信システムが隣接している場合、無線通信システム毎に使用するチャネルを異ならせ、混信しないようにしている。 Further, in such meter reading data collection system, specific low-power radio communication between the radio master unit and the radio slave unit constituting the radio communication system is performed from a plurality of channels provided within a predetermined frequency band. One channel is selected and operated. Further, when a plurality of wireless communication systems are adjacent to each other, the channel used for each wireless communication system is made different so as not to cause interference.
また、このような無線通信システムにおいて、ノイズや隣接する無線通信システム等からの妨害電波の影響により、通信障害が発生したときは、影響を受けない他のチャネルに切り替えることが行われている。また、切り替え作業の手間を省くため、運用開始時より複数の設定チャネルを順次自動的に切り替えて使用するマルチチャネルでの動作も行われている。 Further, in such a wireless communication system, when a communication failure occurs due to the influence of noise or an interference wave from an adjacent wireless communication system, switching to another channel that is not affected is performed. In addition, in order to save the trouble of switching work, multi-channel operation is also performed in which a plurality of setting channels are automatically switched and used from the start of operation.
上述したチャネル(以下、chと表記することがある)の切り替えは、低出力の無線通信システムであれば、端末の設置範囲が狭い(例えば無線親機から半径100〜200m)ため、チャネル切り替え作業時の作業者の移動距離は短い。また、設置範囲が狭いことから、全端末が同じ妨害電波を受けている場合が多く、全端末に対する単純なチャネル切り替え(例えば5chを8chに変更する)で妨害を回避することができる。 The above-described channel switching (hereinafter sometimes referred to as “ch”) is a low-power wireless communication system, so that the terminal installation range is narrow (for example, a radius of 100 to 200 m from the wireless master unit). The movement distance of the worker at the time is short. In addition, since the installation range is narrow, all terminals often receive the same interference wave, and interference can be avoided by simple channel switching (for example, changing 5ch to 8ch) for all terminals.
しかし、高出力の無線通信システムでは、端末間の設置距離が数km程度と離れているため、作業者の移動距離が長いという問題だけでなく、各端末に影響を与えているノイズや妨害電波の周波数が共通でない場合があり、全端末に対する単純なチャネルの切り替えでは影響を回避できないという問題もある。 However, in a high-power wireless communication system, since the installation distance between terminals is about several kilometers away, not only the problem of long movement distance of workers but also noise and jamming waves affecting each terminal However, there is a problem that the influence cannot be avoided by simple channel switching for all terminals.
また、上述したマルチチャネルでの動作の場合、常にマルチチャネルで動作するため、ノイズや他の無線通信システムからの妨害電波の影響がないときでも、複数のチャネルでの通信動作(チャネル切り替え毎に必要な無線子機−無線親機間のやりとり)を行うため、単独チャネルでの動作に比べ、動作時間及び消費電力が増加してしまうという問題がある。 In addition, since the multi-channel operation described above always operates in multi-channel, even when there is no influence of noise or interference from other wireless communication systems, communication operation in multiple channels (for each channel switching) Therefore, there is a problem that the operation time and power consumption are increased as compared with the operation on a single channel.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、無線親機及び無線子機を有する無線通信システムにおいて、無線子機が妨害電波の影響を受けても、無線親機及び無線子機のそれぞれの設置場所でのチャネル変更作業を不要にし、かつ動作時間及び消費電力の増加を防止できるようにすることである。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and its purpose is to provide a wireless communication system having a wireless master device and a wireless slave device, even if the wireless slave device is affected by jamming radio waves. It is to make it unnecessary to change the channel at each installation location of the wireless master device and the wireless slave device, and to prevent an increase in operation time and power consumption.
本発明に係る無線通信システムは、無線親機及び無線子機を有する無線通信システムであって、前記無線親機は、連続する複数のチャネルの電波を同時に受信可能な受信手段と、前記複数のチャネルの電波を送信可能な送信手段と、前記無線子機に送信する電波の単一のチャネルを前記無線子機から送信された電波の周波数に基づいて選択する手段と、を有し、前記無線子機は、前記複数のチャネルから選択された単一のチャネルの電波を前記無線親機に送信する送信手段と、当該選択された単一のチャネルに妨害電波が検出されたとき、当該送信手段の電波のチャネルを他のチャネルに切り替える切り替え手段と、を有する、無線通信システムである。 A wireless communication system according to the present invention is a wireless communication system having a wireless master device and a wireless slave device, wherein the wireless master device includes a receiving means capable of simultaneously receiving radio waves of a plurality of continuous channels, Transmission means capable of transmitting a channel radio wave, and means for selecting a single channel of a radio wave to be transmitted to the wireless slave unit based on a frequency of the radio wave transmitted from the wireless slave unit, the radio The slave unit transmits a single channel radio wave selected from the plurality of channels to the wireless master unit, and when a jamming radio wave is detected in the selected single channel, the transmission unit Switching means for switching the radio wave channel to another channel.
本発明によれば、無線親機及び無線子機を有する無線通信システムにおいて、無線子機が妨害電波の影響を受けても、無線親機及び無線子機のそれぞれの設置場所でのチャネル変更作業を不要にし、かつ動作時間及び消費電力の増加を防止することができる。 According to the present invention, in a wireless communication system having a wireless master device and a wireless slave device, even if the wireless slave device is affected by jamming radio waves, the channel change work at the respective installation locations of the wireless master device and the wireless slave device And an increase in operating time and power consumption can be prevented.
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。
〈無線通信システムの構成〉
図1は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。
図示のように、この無線通信システムは無線親機1と、複数(ここでは4台)の無線子機2a〜2dとを備えている。無線親機1と無線子機2a〜2dとは特定小電力無線3を用いて通信を行う。なお、無線親機1は、図示しない携帯電話回線などの公衆回線を介してセンタ装置に接続され、無線子機2a〜2dにはガスメータ等が接続される。ただし、これらは本発明とは直接関係ないため、説明を省略する。また、以下の説明で、無線子機2a〜2dを区別しない場合は無線子機2とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<Configuration of wireless communication system>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
As illustrated, the wireless communication system includes a
〈無線親機の構成〉
図2は、無線親機1の構成を示すブロック図である。
無線親機1は、この無線親機全体の制御等を行う制御部11と、それぞれが制御部11に接続された送受信部12、記憶部13、表示部14、及び操作入力部15を備えており、送受信部12にはアンテナ16が接続されている。
<Configuration of wireless base unit>
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
The
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、無線親機全体の制御や演算処理等を行う。ここでは、制御部11が記憶部13に格納されているプログラムやデータを処理することにより実現される手段として、子機チャネル判定手段11a及び送信チャネル選択手段11bを図示した。これらの手段の詳細については後述する。
The
送受信部12は、無線子機2に対し、アンテナ16により特定小電力無線を用いたデータ送受信を行う。ここでは、920MHz帯の高出力(例えば250mW)で送信する。また、920MHzの標準規格(ARIB STD−T108)では、周波数の連続する単位チャネルを最大5つ同時に使用することが許容されているので、本実施形態でも5つの単位チャネル(ここでは、(X−2)〜(X+2)chとする)を同時に受信するように構成した。
The transmission /
また、送受信部12は、アンテナ16で受信された無線子機2からの電波の周波数を検出し、周波数データとして制御部11内の子機チャネル判定手段11aに供給するように構成されている。子機チャネル判定手段11aは、入力された周波数データに基づいて、無線子機2の使用チャネルが上記5つの単位チャネルのどれであるのかを判定する。後に詳述するように、無線子機2の使用チャネルの初期設定値は(X−2)〜(X+2)chの中央のXchであるが、Xchに妨害電波が検出されたときに切り替えられる。この子機チャネルの判定結果は、後述する記憶部13内の子機チャネル管理テーブル13bに格納され、送受信部12が無線子機2に送信する電波のチャネルを選択する送信チャネル選択手段11bで使用される。
In addition, the transmission /
記憶部13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には無線親機1を動作させるために必要な制御プログラムが格納されている。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、各種設定データなどが格納される。
The
ここでは、親機チャネル管理テーブル13a及び子機チャネル管理テーブル13bを図示した。親機チャネル管理テーブル13aには、予め上述した5つの単位チャネルが登録されている。また、子機チャネル管理テーブル13bには、初期設定値としてXchが格納され、その後、子機チャネル判定手段11aの判定結果により更新される。ここでは、子機2a,2b,2c,2dの単位チャネルが、それぞれXch,Xch,(X+1)ch,(X−1)chの状態を表している。
Here, the parent device channel management table 13a and the child device channel management table 13b are shown. The five unit channels described above are registered in advance in the parent device channel management table 13a. In addition, the slave channel management table 13b stores Xch as an initial set value, and is then updated by the determination result of the slave channel determination unit 11a. Here, the unit channels of the
表示部14は、LED等で構成されており、無線親機1の動作状態等を表示するユーザI/Fである。操作入力部15は、ボタンやスイッチ等からなり、無線親機1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。
The
〈無線子機の構成〉
図3は、無線子機2の構成を示すブロック図である。
無線子機2は、この無線子機全体の制御等を行う制御部21と、それぞれが制御部21に接続された送受信部22、記憶部23、表示部24、及び操作入力部25を備えており、送受信部22にはアンテナ26が接続されている。
<Configuration of wireless slave unit>
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the
The
制御部21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、無線親機全体の制御や演算処理等を行う。ここでは、制御部21が記憶部23に格納されているプログラムやデータを処理することにより実現される手段として、妨害検出手段21a及びチャネル選択手段21bを図示した。これらの手段の詳細については後述する。
The
送受信部22は、無線親機1に対し、アンテナ26から特定小電力無線を用いたデータ送受信を行う。ここでは、920MHz帯の高出力(例えば250mW)で送信する。また、周波数の連続する5つの単位チャネル(ここでは、(X−2)〜(X+2)chとする)のうち、1つを選択して使用する。
The transmission /
また、送受信部22は、アンテナ26で受信された妨害電波を制御部21内の妨害検出手段21aに供給するように構成されている。妨害検出手段21aの検出結果は送受信部22が送受信に使用する電波のチャネルを選択するチャネル選択手段21bで使用される。
The transmission /
記憶部23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には無線子機2を動作させるために必要な制御プログラムが格納されている。また、RAMには制御部21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。
The
ここでは、使用可能チャネル設定テーブル23a及び使用チャネル設定テーブル23bを図示した。使用可能チャネル設定テーブル23aには、送受信部22での送受信に使用可能な(X−2)〜(X+2)chが予め設定されており、使用チャネル設定テーブル23bには使用中のチャネルが格納される。この使用チャネル設定テーブルの初期設定値はXchであり、その後、チャネル選択手段21bで選択されたチャネルに更新される。ここでは、Xchを使用中であることを表している。
Here, the usable channel setting table 23a and the usable channel setting table 23b are illustrated. In the usable channel setting table 23a, (X-2) to (X + 2) ch that can be used for transmission / reception in the transmission /
表示部24は、LED等で構成されており、無線親機1の動作状態等を表示するユーザI/Fである。操作入力部25は、ボタンやスイッチ等からなり、無線親機1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。
The
〈無線親機及び無線子機の動作〉
以上の構成を有する無線通信システムの動作について、無線親機1の動作フロー、無線子機2の順に説明する。
<Operation of wireless master unit and wireless slave unit>
The operation of the wireless communication system having the above configuration will be described in the order of the operation flow of the
《無線親機の動作》
図4は、無線親機1の動作を示すフローチャートである。
まず初期設定をXチャネル(例えば5チャネル)として、子機チャネル管理テーブル13bを作成し(ステップST1)、待機状態となる(ステップST2)。
<Operation of wireless base unit>
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the
First, the initial setting is set to the X channel (for example, 5 channels), the slave unit channel management table 13b is created (step ST1), and the standby state is set (step ST2).
無線子機2からの受信時は、送受信部12は(X−2)〜(X+2)chからなる5単位チャネルを同時に受信し(ステップST3)、子機チャネル判定手段11aが受信電波の中心周波数より、無線子機2の単位チャネルを特定する(ステップST4)。
At the time of reception from the
そして、特定した単位チャネルで無線子機2と通信し(ステップST5)、通信が終了したら(ステップST6)、通信チャネルが初期設定されたXチャネルであるか否かを判断する(ステップST7)。
And it communicates with the radio | wireless subunit |
通信チャネルがXチャネルであったときは(ステップST7:Yes)、そのまま待機状態に移行し、Xチャネルでなかったときは(ステップST7:No)、子機チャネル管理テーブル13bを更新し(ステップST8)、待機状態に移行する。 When the communication channel is the X channel (step ST7: Yes), the process proceeds to the standby state as it is, and when it is not the X channel (step ST7: No), the handset channel management table 13b is updated (step ST8). ), Transition to the standby state.
無線子機2へ送信時は、相手子機の単位チャネルを子機チャネル管理テーブル13bから読み出し(ステップST9)、送信チャネル選択手段11bでその単位チャネルを選択し、無線子機2と通信を行い(ステップST10)、通信終了となる(ステップST11)。
At the time of transmission to the
《無線子機の動作》
図5は、無線子機2の動作を示すフローチャートである。
まず使用チャネル設定テーブル23bの初期設定をXチャネル(例えば5チャネル)とし(ステップST21)、待機状態となる(ステップST22)。
<Operation of wireless slave unit>
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the
First, the initial setting of the use channel setting table 23b is set to X channel (for example, 5 channels) (step ST21), and a standby state is set (step ST22).
無線親機1からの受信時は、現在の設定チャネルで受信する(ステップST23)。そして、現在の設定チャネルで通信し(ステップST24)、通信終了となる(ステップST25)。
When receiving from the
無線親機1への送信時は、現在の設定チャネルでキャリアチェックを実施し(ステップST26)、ノイズが検出されたか否かを判断する(ステップST27)。ノイズが検出されなければ(ステップST27:No)、現在の設定チャネルで通信し(ステップST28)、通信終了となる(ステップST29)。ノイズが検出された場合は(ステップST27:Yes)、設定チャネルを変更し(ステップST30)、ステップST26に移行する。
At the time of transmission to the
〈無線通信システムの動作〉
図6は、無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。ここでは、5つの連続する単位チャネルを3〜7チャネルとし、初期設定チャネルを5チャネルとした場合について説明する。
<Operation of wireless communication system>
FIG. 6 is a sequence diagram showing the operation of the wireless communication system. Here, a case will be described in which five consecutive unit channels are 3 to 7 channels and the initial setting channel is 5 channels.
無線親機1と無線子機2a〜2dとの間の5チャネルにノイズ等の妨害がなく、子機2a〜2dの単一チャネルの初期設定を5チャネルとして運用を開始する(シーケンスS1)。このときの子機チャネル管理テーブル13bを下記の表1に示す。
There is no interference such as noise in the five channels between the
無線親機1は、3〜7チャネルで同時に待ち受け(シーケンスS2)、無線子機2aとの間で5チャネルを使用して通信を行う(シーケンスS3)。その後、無線子機2aは、5チャネルで妨害が検出され、6チャネルに切り替えたため(シーケンスS4)、無線親機1と無線子機2aとは6チャネルで通信を行っている(シーケンスS5)。このときの子機チャネル管理テーブル13bを下記の表2に示す。
The
無線親機1は、無線子機2dとの間で初期設定されたチャネルである5チャネルを使用して通信を行っている(シーケンスS6)。その後、無線子機2dは、5チャネルで妨害が検出され、6チャネルに切り替えても妨害が検出されたため、4チャネルに切り替えている(シーケンスS7)。無線親機1と無線子機2dとは4チャネルで通信を行っている(シーケンスS8)。このときの子機チャネル管理テーブル13bを下記の表3に示す。
The
無線子機2b及び2cでは、初期設定以来妨害が検出されていないため、無線親機1は、無線親機2b及び2cとは、初期設定された5チャネルで通信している(シーケンスS9、S10)。
In the
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通信システムには下記(1)〜(3)の特徴がある。
(1)920MHz帯について、ARIB STD−T108では、最大5つまでの単位チャネルを同時に使用してよいという規定を無線親機1の受信動作時のみに適用し、最大5単位チャネルを同時動作させる。これにより、無線子機2は設定された最大5つの同時使用チャネルのうち、ノイズや他システムの影響を受けていない1つのチャネルを選択して送信を行い、無線親機1は同時使用チャネルのうち、受信したのがどのチャネルであるのかを周波数検出機能を使用して特定し、そのチャネルで返送することで、親子間の無線通信を成立させることができる。つまり、通信システム内の全端末が同一のチャネルを使用していなくても、予め設定された最大5チャネルの中であれば、どのチャネルを使用しても親子間で通信が可能となる。
(2)全ての端末がノイズや他システムの妨害を受けていない共通で使用可能な同一チャネルを探す必要がなくなり、かつ、距離が離れた各端末の設置場所を回ってチャネル切り替え作業を行わなくてよくなる。このため、通信復旧のために運用の一時停止が不要となる。
(3)同時チャネル使用による受信を行うことで、1チャネル分の受信動作時間で最大5チャネル分の受信動作が可能となり、従来のマルチチャネル方式に比べて消費電力を抑えることができる。
As described above in detail, the wireless communication system according to the embodiment of the present invention has the following features (1) to (3).
(1) For the 920 MHz band, ARIB STD-T108 applies the rule that up to 5 unit channels can be used simultaneously only during the reception operation of the
(2) It is no longer necessary to search for the same channel that can be used in common for all terminals that are not affected by noise or interference from other systems. Get better. For this reason, it is not necessary to suspend the operation for communication recovery.
(3) By performing reception using the simultaneous channels, a reception operation for a maximum of 5 channels can be performed in a reception operation time for one channel, and power consumption can be suppressed as compared with the conventional multi-channel method.
1…無線親機、2,2a〜2d…無線子機、12,22…送受信部、11a…子機チャネル判定手段、11b…送信チャネル選択手段、21a…妨害検出手段、21b…チャネル選択手段。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記無線親機は、連続する複数のチャネルの電波を同時に受信可能な受信手段と、前記複数のチャネルの電波を送信可能な送信手段と、前記無線子機に送信する電波の単一のチャネルを前記無線子機から送信された電波の周波数に基づいて選択する選択手段と、を有し、
前記無線子機は、前記複数のチャネルから選択された単一のチャネルの電波を前記無線親機に送信する送信手段と、当該選択された単一のチャネルに妨害電波が検出されたとき、当該送信手段の電波のチャネルを他のチャネルに切り替える切り替え手段と、を有する、
無線通信システム。 A wireless communication system having a wireless master and a wireless slave,
The wireless master unit includes a receiving unit capable of simultaneously receiving radio waves of a plurality of continuous channels, a transmitting unit capable of transmitting radio waves of the plurality of channels, and a single channel of radio waves transmitted to the wireless slave unit. Selecting means for selecting based on the frequency of the radio wave transmitted from the wireless slave unit,
The wireless slave unit is configured to transmit a radio wave of a single channel selected from the plurality of channels to the radio base unit, and when a jamming radio wave is detected in the selected single channel, Switching means for switching the radio wave channel of the transmission means to another channel,
Wireless communication system.
前記連続する複数の中央のチャネルを前記単一のチャネルの初期設定チャネルとする、通信システム。 The communication system according to claim 1,
A communication system, wherein the plurality of consecutive central channels are set as an initial setting channel of the single channel.
前記切り替え手段は、初期設定されたチャネルで妨害が検出されたとき、その隣接チャネルに切り替える、通信システム。
The communication system according to claim 2,
The switching means is a communication system for switching to an adjacent channel when interference is detected in an initially set channel.
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