JP2003018306A

JP2003018306A - 無線データ通信システムおよび無線親機、無線子機

Info

Publication number: JP2003018306A
Application number: JP2001195644A
Authority: JP
Inventors: Masamori Nakahara; 正守中原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-17
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP3762881B2

Abstract

(57)【要約】【課題】隠れ端末の存在により無線通信が行えない状
態を最小限に留める。【解決手段】メイン機が特定のサブ機に信号を送信し
たとき、このサブ機を含む複数のサブ機からの信号を受
信すると、メイン機は正常に受信できない。このとき、
メイン機では、特定のサブ機に向けてアンテナの指向性
を変化させる。メイン機は、再度特定のサブ機に信号を
送信する。このサブ機が応答して、メイン機はその信号
を受信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メータ、センサー
等の端末機器と端末網制御装置との間で無線通信を行
い、端末網制御装置に公衆電話回線等の通信回線を介し
て接続されたセンター側装置に端末機器からのデータを
伝送する無線データ通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】集合住宅のような複数の需要家に設置さ
れているガス、水道、電気等のメータを自動的に検針す
るテレメータシステムでは、配線の手間を省ける無線デ
ータ通信システムが採用される傾向がある。この通信シ
ステムは、標準規格ＲＣＲＳＴＤ−Ｔ６７「特定小電
力無線局テレメータ用、テレコントロール用およびデー
タ伝送用無線設備」に準ずるものである。

【０００３】無線データ通信システムは、図７に示すよ
うに、ホストコンピュータ１とこれに接続されたセンタ
ー側網制御装置（センターＮＣＵ）２とからなるセンタ
ー側装置に、公衆電話回線３等の通信回線を介して端末
網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）４が接続され、端末網制御装
置４に１つの無線親機５（以下、メイン機と称する）が
接続され、無線子機６（以下、サブ機と称する）にマイ
コンメータ７がそれぞれ接続されて構成される。そし
て、メイン機５と複数のサブ機６との間では無線通信に
よるデータ伝送が行われ、端末網制御装置４とセンター
側装置との間では通信回線を通じてデータ伝送が行われ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ある特定のサブ機がメ
イン機と通信を行っている場合、または通信を開始しよ
うとする場合に、他のサブ機では、各サブ機から電波が
出されていないかチェックするキャリアセンスを行って
いるが、特定のサブ機からの送信電波を他のサブ機が受
信していなければ、他のサブ機は同一チャンネルでも無
線通信が可能と判断し、複数のサブ機が同時に同一チャ
ンネルでメイン機宛に送信を行うことになる。

【０００５】このような場合、メイン機では、複数の電
波が受信され、受信した信号が互いの干渉によりつぶ
れ、各サブ機からの信号を正常に受信できなくなる。い
わゆる隠れ端末問題により、通信エラーが多発し、シス
テムの通信効率を著しく低下させていた。

【０００６】したがって、サブ機の増加に伴い、無線の
通信エラーも増加し、システムの運営効率が著しく低下
することになる。また、１つのメイン機と複数のサブ機
により１つのグループが構成されるが、複数のグループ
が隣り合って形成されていると、隣接するグループから
の電波によっても同じ現象が発生することがあり、グル
ープの増加によっても隠れ端末問題による通信効率の低
下を招く。

【０００７】特に、小電力無線局による通信システムで
は、無線局の電源として電池が使用され、無線通信を行
っていないときには、省電力化のために一定間隔で短時
間だけ受信する間欠受信を行って、他のサブ機の通信を
監視している。そのため、他のサブ機からの電波を検出
できない可能性が高くなり、隠れ端末問題の発生が顕著
となる。

【０００８】本発明は、上記に鑑み、隠れ端末による通
信エラーが発生したときに、通信すべき特定のサブ機と
確実に無線通信を行えるようにして、サブ機やグループ
が増加した場合においても安定した無線通信を行うこと
ができる無線データ通信システムの提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、センター側装置に通信回線を介して接続された端
末網制御装置と、端末網制御装置に接続された無線親機
（メイン機）と、端末機器に接続された複数の無線子機
（サブ機）とから無線データ通信システムが構成されて
おり、メイン機からの信号を受信した特定のサブ機がメ
イン機に信号を送信したが、メイン機がこのサブ機から
の信号を受信できないとき、メイン機は、特定のサブ機
との無線通信が可能となるように指向性の可変なアンテ
ナの指向性を制御するものである。

【００１０】これによって、アンテナの指向性が特定の
サブ機に向くため、他のサブ機からの信号は受信せず、
特定のサブ機からの信号のみを受信する。特定のサブ機
から信号を送信しても、隠れ端末である他のサブ機の影
響を受けることはなくメイン機はこの信号を受信でき
る。

【００１１】アンテナの指向性制御を行うために、メイ
ン機は、各サブ機の設置されている方向等の情報である
指向性データを記憶している。この指向性データに基づ
いてアンテナの指向性を変化させ、特定のサブ機に対し
てアンテナの指向性が向くようにする。

【００１２】他の課題解決手段として、メイン機からの
信号を受信した特定のサブ機がメイン機に信号を送信し
たが、メイン機がこのサブ機からの信号を受信できない
とき、メイン機は、特定のサブ機を指定するデータを含
む選択信号をすべてのサブ機に向けて送信するものであ
る。

【００１３】この選択信号に特定のサブ機の識別情報を
含めることによって、サブ機を指定することになり、メ
イン機が通信を行おうとしている特定のサブ機を他のサ
ブ機に知らしめるという効果を有する。そのため、指定
されたサブ機のみがメイン機との通信を行うことがで
き、他のサブ機は信号の送信を行わず、隠れ端末の影響
を排除できる。

【００１４】そして、特定のサブ機とメイン機との通信
が終了したとき、送信を保留していた他のサブ機は、メ
イン機に送信を開始するようにする。これによって、特
定のサブ機とメイン機との通信中は、他のサブ機は、通
信内容の監視だけを行い、再送信等の不要な動作を行わ
ないので、無駄な電力消費をなくすことができる。他の
サブ機は、両者の通信が終了したことを通信内容から認
識すると、送信を開始できるので、通信の待ち時間を最
小限に留めることができる。したがって、通信システム
としての通信効率が向上する。

【００１５】また、特定のサブ機がメイン機に信号を送
信して、メイン機がこの信号を受信できないとき、メイ
ン機からの応答がなく、複数のサブ機がメイン機に送信
していることが考えられる。このような場合、サブ機
は、メイン機に対して他のサブ機と異なるタイミングで
再送信を行うものである。再送信のタイミングは、各サ
ブ機に対してユニークな値に基づいて決定すればよく、
例えばサブ機の識別符号等のサブ機固有の情報を利用す
る。

【００１６】これによって、複数のサブ機が再送信を行
うとき、互いの再送信のタイミングは異なるので、電波
の干渉が発生することはなく、メイン機は隠れ端末に影
響を受けることなく、各サブ機からの信号を正常に受信
することができ、通信効率が向上する。しかも、サブ機
は再送信の回数を少なくでき、無駄な電力消費をなくす
ことができる。

【００１７】ところで、１つのメイン機と複数のサブ機
により１つのグループが形成されるが、グループ同士が
隣接していると、サブ機が他のグループのメイン機から
の信号を受信することがある。これが隠れ端末となっ
て、自グループのメイン機からの信号を受信できなくな
る。このような場合、サブ機は、他グループのメイン機
あるいは自グループのメイン機に他のグループと通信が
干渉し合っていることを知らせる注意信号を送信するよ
うにする。

【００１８】これによって、注意信号を受信したメイン
機は、無線チャンネルを変更する、通信のタイミングを
ずらす等の互いの通信が干渉しないような対策を講じ
て、自グループにおける無線通信を確立させ、隠れ端末
の影響を排除できる。

【００１９】他グループのメイン機に送信する注意信号
としては、自グループが使用している無線チャンネルを
示す情報を含めておけばよく、この注意信号を受信した
他グループのメイン機は、知らされた無線チャンネルと
は異なる無線チャンネルを使用するように無線チャンネ
ルの変更を行う。また、自グループのメイン機に送信す
る注意信号としては、通信が干渉しているグループを示
す情報を含めておけばよく、メイン機は、他グループが
使用する無線チャンネルの情報を保持していれば、これ
に基づいて自グループの無線チャンネルを変更すればよ
い。

【００２０】以上の課題解決手段を達成するために、メ
イン機は、各サブ機に応じて指向性を可変できるアンテ
ナと、特定のサブ機からの信号を受信できないとき、該
サブ機との無線通信が可能となるようにアンテナの指向
性を制御する手段とを備える。

【００２１】さらに、特定のサブ機に信号を送信して、
その応答を受信できないとき、特定のサブ機を指定する
データを含む選択信号をすべてのサブ機に向けて送信す
る手段を備えておけばよく、自グループを構成しない他
グループのサブ機から注意信号を受信したとき、あるい
は自グループのサブ機から注意信号を受信したとき、他
グループが使用する無線チャンネルとは異なる無線チャ
ンネルに変更する手段を備える。

【００２２】指向性を可変できるアンテナとしては、ア
ダプティブアレイアンテナ等の可変指向性アンテナを用
いれば、電気的に指向性を制御できる。あるいは、指向
性アンテナを用いてもよく、アンテナを機械的に可動す
ることにより、指向性を変化させることができる。

【００２３】一方、サブ機は、メイン機からの特定のサ
ブ機を指定するデータを含む選択信号を受信したとき、
この指定に該当する場合にはメイン機に信号を送信して
応答する手段と、該当しない場合には応答せず、受信状
態を維持する手段と、待機状態中に他のサブ機とメイン
機との通信が終了したことを表す信号を受信したとき、
メイン機宛に信号を送信する手段とを備える。

【００２４】さらに、メイン機に信号を送信して、応答
がないとき、他のサブ機とは異なる固有値に基づいて設
定された所定の間隔で再送信する手段と、自グループを
構成しない他グループのメイン機からの信号を受信した
とき、他グループのメイン機あるいは自グループのメイ
ン機に互いのグループの通信が干渉し合っていることを
知らせる注意信号を送信する手段を備える。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の無線データ通信システム
の一実施形態である無線テレメータシステムの全体的な
構成は、図７に示す構成と同じであるので、通信システ
ム全体の説明は省略する。

【００２６】図１に本システムを構成する無線親機（メ
イン機）５およびメータ７、センサー等の端末機器に接
続された無線子機（サブ機）６を示す。メイン機５は、
アンテナ１０、無線制御ユニット１１、マイコンからな
る制御装置１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、不揮発性メ
モリ１５、電池１６、Ｔ−ＮＣＵ用インターフェース１
７を備え、端末網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）４に接続され
ている。

【００２７】無線制御ユニット１１は、サブ機６とアン
テナ１０を介して信号の送受信を行う。不揮発性メモリ
１５には、識別符号等の無線通信に必要な情報が記憶さ
れており、制御装置１２は、これらの情報に基づいてグ
ループ内のサブ機６との無線通信を行う。また、制御装
置１２は、時計やタイマー機能を有している。なお、サ
ブ機６もメイン機５と同じ構成とされ、メータ用インタ
ーフェース１８を介してメータ７、センサー等の端末機
器が接続されている。

【００２８】一般的にメイン機５とサブ機６の電源に
は、接続される端末網制御装置４やメータ７の電源が電
池であることから、電池１６が用いられる。そのため、
無線通信を行っていない待機中は省電力動作が実行され
ており、一定間隔で短時間だけ受信動作を行って、メイ
ン機５や他のサブ機６からの電波を監視する間欠受信動
作を行う。

【００２９】間欠受信動作から受信や送信を続ける連続
動作に移行するのは、起動要求信号（起動要求電文）を
送信あるいは受信した場合であり、再び間欠受信動作と
なるのは、無線通信の終了を示す終了信号（終了電文）
を送信または受信するか、あるいは相手局からの応答が
一定時間ない場合である。

【００３０】無線通信時の一般的なシーケンスを図２に
示す。これは、メイン機から起動要求電文を送信した場
合であり、間欠受信動作中のメイン機５は、端末網制御
装置４からサブ機６に伝送すべきデータを受信すると、
このデータを含む起動要求電文を送信すると同時に間欠
受信動作から連続動作に移行する。一方、間欠受信動作
中に起動要求電文を受信したサブ機６は連続動作に移行
し、起動要求電文中に含まれる送信元ＩＤや送信先ＩＤ
等の確認を行い、自分宛のデータであると判断した場合
に受信した電文のデータをメータ７に送信する。以降は
メータ７と端末網制御装置４との間で連続的な通信が可
能となる。

【００３１】そして、連続動作中にあるメイン機５が端
末網制御装置４から終了を示すデータを受信した場合、
サブ機６にこの受信データを含んだ終了要求電文を送信
し、間欠受信動作に移行する。終了要求電文を受信した
サブ機６も電文中のデータをメータ７に送信する一方で
間欠受信動作へと移行する。サブ機６から起動要求を行
う場合も図３に示すように、同様のシーケンスで行われ
る。

【００３２】電文の基本的なフォーマットを図４の
（Ａ）に示す。電文は、送信するデータを含むデータ部
と、受信側で正確にデータ部が読めるように付加される
無線ヘッダー部とから構成される。無線ヘッダー部に
は、受信タイミングを示すビット同期およびフレーム同
期と、誰が誰に対して送信したものかを示すメイン機の
識別符号、送信元ＩＤおよび送信先ＩＤとが含まれてい
る。

【００３３】ここで、メイン機５のアンテナ１０は、指
向性を可変できるものであればよく、公知の可変指向性
アンテナが用いられる。可変指向性アンテナとしては、
例えばアダプティブアレイアンテナがあり、アンテナの
受信信号に応じて指向性ビームが任意の方向に、ヌル点
が妨害波の方向に向くようにすることにより、指向性を
変化させることができる。したがって、制御装置１２に
より、特定の方向に指向性ビームを形成するような制御
を行うと、その方向にあるサブ機６との間で他の電波の
干渉を受けずに送受信を行うことができる。また、可変
指向性アンテナは、全方向をくまなくカバーするように
無指向性にもすることができる。なお、サブ機６のアン
テナ１０は、無指向性あるいは指向性アンテナのいずれ
でもよく、さらには可変指向性アンテナであってもよ
い。

【００３４】メイン機５では、各サブ機６に合わせて指
向性を制御するために必要な指向性データを不揮発性メ
モリ１５に保存している。この指向性データは、各サブ
機６がどの方向に設置されているかを示す情報であり、
メイン機５がサブ機６からの信号を受信したときに自動
的に収集される。なお、一度指向性データを作成する
と、サブ機６の位置が変更されることはめったにないの
で、データを更新する必要はないが、定期的にあるいは
随時更新するようにしてもよい。

【００３５】指向性データを作成するための方法を具体
的に説明する。メイン機５は、受信電波の強さ（受信感
度）を検出する受信検出器を備えており、制御装置１２
は、受信検出器からの出力により、サブ機６が設置され
ている方向を判断する。すなわち、メイン機５がサブ機
６からの電波の受信を開始すると、受信電波の強さ（受
信感度）を測定し始め、最も受信感度がよい方向を見つ
けるようにアンテナ１０の指向性を変化させる。信号を
正常に受信できたとき、いずれのサブ機６から送信され
たのかを電文中のＩＤにより判断して、受信感度が最も
高かったときの方向データをサブ機６のＩＤに関連づけ
て、サブ機６の方向を記憶していく。これを各サブ機６
に対して必ず一度は行い、各サブ機６が設置されている
方向の情報を収集して、指向性データとして不揮発性メ
モリ１５に保存する。

【００３６】次に、メイン機５の通信動作を図５に基づ
いて説明する。通常、間欠受信動作中のメイン機５は、
全てのサブ機６からの電波を受信可能なように、アンテ
ナ１０を無指向性にして、指向性を広くしている。ここ
で、端末網制御装置４があるメータ７を検針するといっ
たような場合、メイン機５が端末網制御装置４から特定
のサブ機６への通信要求を示すデータを受信すると、全
方向に向けて特定のサブ機６を指定するデータを含む起
動要求電文を送信する。その後、特定のサブ機からの応
答を待つために連続受信動作に切り換わり、予め定めら
れた規程時間だけ受信動作を行う（ステップ５０、５
１）。

【００３７】間欠受信動作中のサブ機６は、メイン機５
からの電文を受信すると、連続受信動作に移行し、受信
した電文中のデータから自己宛かどうか判断する。自己
宛でないときは、再び間欠受信動作に移行する。自己宛
の場合、サブ機６は受信した旨の信号をメイン機５に向
けて送信する。メイン機５が、特定のサブ機６からの応
答信号を正常に受信すると、そのまま通信を継続して、
メータ７と端末網制御装置４との間でデータ伝送を行
う。

【００３８】規定時間が経過しても特定のサブ機６から
の信号を正常に受信できない場合、電波が特定のサブ機
６に届いていないか、あるいは隠れ端末の存在によって
他のサブ機６との電波が干渉している可能性がある。そ
こで、メイン機５は、特定のサブ機６に対する指向性デ
ータが記憶されているか確認する（スッテプ５２）。指
向性データが記憶されていた場合には、指向性データに
基づいて特定のサブ機６の方向にアンテナ１０の指向性
を合わせる（ステップ５３）。指向性データが記憶され
ていない場合は、メイン機５はエラー処理を行う。例え
ば、しばらく時間をおいてから再度送信を試みる、ある
いは端末網制御装置４に通信が不成立であることを通知
する。

【００３９】メイン機５は、アンテナ１０の指向性を制
御した後、同一データを再送信して（ステップ５４）、
受信状態となる。これにより、メイン機５から特定のサ
ブ機６の方向に向けて信号が送信されることになり、ま
たこの方向以外からの電波は受信しないようになる。そ
のため、メイン機５と特定のサブ機６との間で無線通信
を確立できる可能性が非常に高くなる。

【００４０】この信号を受信したサブ機６は、メイン機
５に応答信号を送信する。メイン機５が、この応答信号
を正常に受信すると、通信を継続して、次の処理を行
う。このとき、規定時間が経過しても、サブ機６からの
応答信号を正常に受信できなければ、サブ機６の故障と
いった他の原因が考えられるので、通信を続行せず、エ
ラー処理を行う（ステップ５５、５６）。

【００４１】以上のように、メイン機５が特定のサブ機
６からの受信を規定時間内にできないときに限り、アン
テナ１０の指向性の変更を行うことにより、隠れ端末の
影響を排除して、無線通信を行えるようにする。したが
って、メイン機５やサブ機６が再送信を繰り返して行っ
たり、あるいは連続受信動作を不必要に続けることを防
止でき、電池１６の消耗を最小限に留めることができる
とともに、他のサブ機６が隠れ端末となっていたとして
も良好な通信が可能となる。

【００４２】ところで、各サブ機６では、メイン機５の
識別符号とＩＤが不揮発性メモリ１５に記憶されている
ので、受信した電文のデータから自己が属するグループ
のメイン機５からの電文か否か判断可能である。これに
より、自己宛の電文を受信したサブ機６は、メイン機５
に対して応答信号を送信する。

【００４３】メイン機５が、サブ機６からの応答信号に
対する連続受信動作中のとき、電波の到来を示すキャリ
アセンスレベルにより電波を受信していることは確認で
きるが、有効なデータを規定時間以内に受信できないこ
とがある。なお、メイン機５のアンテナ１０は、無指向
性になっている。

【００４４】このような場合、メイン機５は、自己が管
理するグループに属する全てのサブ機６に向け、特定の
サブ機６を指定する選択信号を送信する。すなわち、メ
イン機５では、電波が到来しているがデータを正常に受
信できないのは複数のサブ機６が同時に送信しているた
めであると想定し、指定したサブ機６からの送信を待っ
ていることを他のサブ機６に知らしめるために選択信号
（選択電文）を各サブ機６に向けて送信する。

【００４５】この選択電文の内容を図４の（Ｂ）に示
す。選択電文は、無線ヘッダー部とデータ部とから構成
され、無線ヘッダー部の識別符号と送信元ＩＤにはメイ
ン機５のものが挿入され、送信先ＩＤにはグループに属
する全てのサブ機６を対象とすることを意味するＩＤ、
例えばオール０が挿入され、データ部には選択したサブ
機６を示すＩＤがデータとして挿入される。

【００４６】メイン機５は、選択電文を送信後、再び受
信状態となる。このとき、複数のサブ機６が同時に送信
していれば、それらは次に連続受信動作を行うため、メ
イン機５からの選択電文を受信することができる。メイ
ン機５からの選択電文を受信したサブ機６は、データ部
に挿入されたＩＤが自己のＩＤと一致するか否か判断す
る。一致している場合、該当するサブ機６は信号を再送
信する。不一致の場合、サブ機６は再送信せず、連続受
信動作に移行する。メイン機５は、指定したサブ機６か
らの信号を受信することができ、特定のサブ機６のみと
通信可能となる。

【００４７】ここで、非該当となった他のサブ機６は、
送信を一時保留した状態にあり、受信動作を行うことに
より、メイン機５から特定のサブ機６に向けた電文を監
視している。これは、選択電文のデータにより指定され
たサブ機６を認識しているため、通信の監視が可能とな
る。

【００４８】メイン機５とサブ機６との通信を終了する
とき、メイン機５から終了データを含んだ電文が送信さ
れる。監視中にある他のサブ機６は、受信した電文中に
終了データが含まれていることを確認すると、予め定め
た時間経過後に起動要求信号をメイン機５に向けて送信
し、保留状態にある電文を送信する。

【００４９】このように、複数のサブ機６が同時に送信
を行って、メイン機５が信号を正常に受信できない状態
となった場合、特定のサブ機６との通信を優先させて行
い、通信終了後に隠れ端末となってしまった他のサブ機
６が続いて通信を行える。したがって、送信を保留して
いるサブ機６は、最小時間で目的の電文をメイン機５に
送信可能となり、再送信の動作を行う必要がなくなり、
電池１６の消費を減らすことができる。

【００５０】また、隠れ端末が存在するときの対策とし
て、上記のようにメイン機５が選択電文を送信する方法
の代わりに、以下のような方法でも対処することができ
る。すなわち、通常メイン機５あるいはサブ機６は、送
信した電文に対する相手局からの応答信号が規定時間以
内にない場合、ある一定間隔で再送信の動作を行う。隠
れ端末が存在する場合は、他のサブ機６も同一間隔で再
送信を行うため、互いの電波が干渉し合って、これらを
受信したメイン機５では有効な通信にならない。

【００５１】そこで、あるサブ機６が電文を送信した
が、メイン機５からの応答信号が規定時間以内にない場
合は、複数のサブ機６が送信していると推定し、再送信
のタイミングを変更する。具体的には、再送信の間隔を
その回数によって変化させる。例えば再送信回数を５回
とする場合、１回目の再送信は最初の送信の１秒後、２
回目の再送信は２秒後、３回目の再送信は３秒後といっ
たように再送信の間隔を変化させる。

【００５２】すなわち、あるサブ機６が送信を行った
が、メイン機５からの応答が規定時間内になかったため
１回目の再送信を行う。このとき、他のサブ機６がメイ
ン機５に送信を開始すると、互いの干渉によりメイン機
５では正常に受信できないため、他のサブ機６に対して
も応答が規定時間以内にない。先に送信動作を行ってい
たサブ機６においては、２回目の再送信となるため２秒
後に送信され、後に発信動作を行った他のサブ機６は１
回目の再送信であるため１秒後に再送信される。

【００５３】このように、複数のサブ機６からの送信が
重なって、隠れ端末の問題が発生しても、各サブ機６の
送信タイミングを調整して、再送信を行うことにより、
各サブ機６からの電波が干渉し合うことを防止でき、メ
イン機５では有効的にデータ通信が可能となるととも
に、各サブ機６では送信動作の回数を減らすことがで
き、電池１６の消耗を低減できる。

【００５４】しかしながら、複数のサブ機６が同時に送
信を行った場合、上記のように再送信の回数に基づいて
再送信の間隔を変化させたとしても、再送信の回数は同
じであるので、各サブ機６の再送信の間隔も同じとな
り、再送信が有効となり得ない。そこで、再送信のタイ
ミングの変更を各サブ機６固有の情報に基づいて決定す
る。

【００５５】固有の情報とは、サブ機６に割り与えられ
ているＩＤである識別符号等を利用する。例えば、ある
サブ機６の識別符号が“０１２３４５６７８９００１”
であり、他のサブ機６の識別符号が“０１２３４５６７
８９００５”である。これらのサブ機６が同タイミング
で送信動作を行ったとすると、メイン機５では信号を正
常に受信できないため応答しない。各サブ機６は再送信
を行うが、再送信の回数と再送信の間隔を上記と同じと
すると、各サブ機６は、１回目の再送信を１秒後に動作
するようにまずセットする。ここで、各識別符号の下１
桁の数字に応じて秒単位で遅延させるとすると、識別符
号の下１桁が“１”であれば１秒の遅延をかけるため、
１回目の再送信は１＋１＝２秒後となり、下１桁が
“５”であれば遅延時間は５秒であるため、１回目の再
送は１＋５＝６秒後となる。2回目の再送信は、それぞ
れ３秒後、７秒後となる。

【００５６】このように、複数のサブ機６が同時に送信
を行っても、再送信のタイミングはそれぞれのサブ機６
固有の情報に応じて異なるように調整されるので、各サ
ブ機６が同時に再送信することがなくなり、メイン機５
では各サブ機６との有効な通信状態を確保することがで
きる。また、各サブ機６は送信動作の回数を減らすこと
ができ、電池１６の消費を低減できる。

【００５７】次に、無線テレメータシステムでは、１つ
のメイン機５が複数のサブ機６を管理して、１つのグル
ープを形成している。例えば、複数の集合住宅が立ち並
んでいるような場合、複数のグループが隣接して形成さ
れることになり、サブ機６は他のグループのエリア内に
入ることがある。そうすると、このサブ機６は、自己の
グループのメイン機５だけでなく、他のグループのメイ
ン機５からも電波を受信する可能性がある。２つのグル
ープが同じ無線チャンネルあるいは隣接する無線チャン
ネルを使用していると、同時に２つのグループからの信
号を受信したサブ機６では、信号が干渉して正常に受信
できなくなる。すなわち、他のグループのメイン機５が
隠れ端末になり、サブ機６での受信が不可能となる場合
が有り得る。

【００５８】そこで、サブ機６は、他のグループのメイ
ン機５からの信号を受信した場合、このメイン機５にお
互いのグループの通信が干渉し合っていることを知らせ
る注意信号を送信する。注意信号としては、自グループ
が使用している無線チャンネルのデータを含むチャンネ
ル選択電文である。チャンネル選択電文では、図４の
（Ｃ）に示すように、送信元ＩＤに、チャンネル選択電
文であることを示す値、例えばオール０が挿入され、送
信先ＩＤに、他のグループのメイン機５のＩＤが挿入さ
れ、データ部に、使用している無線チャンネルが挿入さ
れる。

【００５９】このときのサブ機６の動作を図６に基づい
て説明する。間欠受信動作中のサブ機６が電文を受信す
る（ステップ９０）と、自グループのメイン機５からの
ものかをチェックする（ステップ９１）。目的とするメ
イン機５からの場合、自己宛の電文か否かをチェックす
る（ステップ９３）。自己宛であった場合は、電文を取
り込み、次の処理を行い、自己宛でない場合には再度間
欠受信動作となる。

【００６０】一方、受信した電文が自グループのメイン
機５からでなく他グループのメイン機５からであれば、
今後の通信において互いのグループの無線通信が干渉し
合う可能性があるため、他グループのメイン機５に向け
てチャンネル選択電文を送信する（ステップ９２）。こ
こで、受信した電文より、他グループのメイン機５の送
信元ＩＤが判明するので、このメイン機５に電文を送信
すればよい。

【００６１】一方、他グループのメイン機５がチャンネ
ル選択電文を受信した場合、このメイン機５は、送信元
ＩＤがオール０であることから注意信号であると理解で
き、識別符号から自グループのサブ機６か否かが判断で
きる。自グループに属さないサブ機６からの送信であっ
た場合には、電文中のデータから他グループと干渉する
無線チャンネルを判断できる。

【００６２】そこで、メイン機５は、他の無線チャンネ
ルを使用するように自グループの各サブ機６に無線チャ
ンネル変更の指示を出し、使用する無線チャンネルを切
り替える。これによって、隣接するグループが存在して
も互いに異なる無線チャンネルを使用するので、電波の
干渉がなくなり、隠れ端末による影響をなくすことがで
き、良好な無線通信環境が得られる。

【００６３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。上記実
施形態では、隠れ端末の問題解決に対して、アンテナの
指向性制御、選択信号の送信、再送信タイミングの変
更、注意信号の送信といった方法を挙げたが、これらを
それぞれ単独で実施してもよく、あるいは任意に組み合
わせて実施してもよい。そのため、メイン機およびサブ
機は、上記の方法を実行するための手段を全て備えてい
るのが好ましいが、必要な手段だけを備えていても隠れ
端末の問題に対処できる。

【００６４】メイン機の可変指向性アンテナには、フェ
ーズドアレイアンテナを用いてもよく、給電位相を変え
ることによって指向性を変化させることができる。ある
いは、指向性アンテナを用いてもよく、この場合指向性
制御としては、アンテナを任意の方向を向くように回転
させる駆動装置を設け、この駆動装置を制御装置により
制御して、アンテナの指向性を変化させる。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、隠れ端末の影響によって通信エラーが発生した
場合、メイン機のアンテナの指向性を制御することによ
り、他のサブ機からの信号を受信せず、特定のサブ機か
らの信号のみを確実に受信することができる。また、メ
イン機から選択信号を送信することにより、他のサブ機
は送信を保留するので、特定のサブ機のみが信号の送信
を行うことができ、メイン機はサブ機からの信号を受信
できる。さらに、複数のサブ機からの送信が重なり合っ
た場合、各サブ機の再送信するときのタイミングを異な
るように設定しておくことにより、サブ機とメイン機と
の一対一の通信を確立できる。さらにまた、隣接するグ
ループの間において、サブ機が注意信号を送信すること
により、他グループからの通信の干渉をなくして、サブ
機は自グループのメイン機からの信号を受信することが
できる。

【００６６】このように、隠れ端末の影響を排除できる
ので、確実にメイン機とサブ機との間で無線通信を行う
ことができ、隠れ端末の存在により無線通信が不通とな
る状態を最小限でき、通信の効率が向上する。したがっ
て、サブ機やグループが増加しても、通信エラーの少な
い安定した無線通信を行うことができ、信頼性の高い通
信システムを構築することができる。

【００６７】また、通信の待ち時間や不要な動作を低減
できることにより、メイン機やサブ機が電池で駆動され
る場合、電池の消耗を抑制でき、電池の長寿命化を図れ
る。したがって、本通信システムは、テレメータシステ
ム、テレコントロールシステム等の小電力無線通信の用
途に適した通信システムとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無線データ通信システムのメイン機お
よびサブ機の構成を示すブロック図

【図２】メイン機から起動要求を行ったときの通信シー
ケンス

【図３】サブ機から起動要求を行ったときの通信シーケ
ンス

【図４】電文のフォーマットを示す図であり、（Ａ）は
基本的な電文、（Ｂ）は選択電文、（Ｃ）はチャンネル
選択電文

【図５】アンテナの指向性を変化させるときのメイン機
の動作フローチャート

【図６】他グループとの通信の干渉を防ぐためのサブ機
の動作フローチャート

【図７】無線データ通信システムの全体構成図

【符号の説明】

４端末網制御装置５無線親機（メイン機）６無線子機（サブ機）７メータ１０アンテナ１１無線通信ユニット１２制御装置１５不揮発性メモリ１６電池

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5K048 AA01 BA36 CA08 DC01 DC07 EA11 EB10 FC01 HA01 HA02 HA05 HA07 5K067 AA03 AA33 BB12 BB21 DD11 DD13 EE00 EE10 EE12 GG01 GG07 KK02 5K101 KK12 LL01 LL11 MM04 MM07 NN25 NN34 SS07 TT04 UU16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センター側装置に通信回線を介して接続
された端末網制御装置に無線親機が接続され、端末機器
に接続された複数の無線子機が前記無線親機との間で無
線通信によりデータ伝送を行う無線データ通信システム
であって、指向性の可変なアンテナを有する前記無線親
機が特定の無線子機からの信号を受信できないとき、前
記無線親機は、前記特定の無線子機との無線通信が可能
となるように前記アンテナの指向性を制御することを特
徴とする無線データ通信システム。
【請求項２】無線親機に、各無線子機に対する指向性
データが記憶され、前記無線親機が特定の無線子機に呼
出信号を送信して、所定時間経過しても前記無線子機か
ら応答がないとき、前記無線親機は、前記無線子機に対
する指向性データに基づいてアンテナの指向性を変化さ
せることを特徴とする請求項１記載の無線データ通信シ
ステム。
【請求項３】センター側装置に通信回線を介して接続
された端末網制御装置に無線親機が接続され、端末機器
に接続された複数の無線子機が前記無線親機との間で無
線通信によりデータ伝送を行う無線データ通信システム
であって、前記無線親機が特定の無線子機からの信号を
受信できないとき、前記無線親機は、前記特定の無線子
機を指定するデータを含む選択信号をすべての無線子機
に向けて送信することを特徴とする無線データ通信シス
テム。
【請求項４】選択信号は、ヘッダー部とデータ部とか
ら構成され、前記ヘッダー部に、無線子機を指定するた
めの通信であることを示す情報が含まれ、前記データ部
に、特定の無線子機の識別情報が含まれることを特徴と
する請求項３記載の無線データ通信システム。
【請求項５】選択信号を受信した無線子機のうち、該
当する特定の無線子機は無線親機に送信を行い、該当し
ない無線子機は送信を行わないことを特徴とする請求項
３または４記載の無線データ通信システム。
【請求項６】特定の無線子機と無線親機との通信が終
了したとき、他の無線子機は、無線親機に送信を開始す
ることを特徴とする請求項５記載の無線データ通信シス
テム。
【請求項７】センター側装置に通信回線を介して接続
された端末網制御装置に無線親機が接続され、端末機器
に接続された複数の無線子機が前記無線親機との間で無
線通信によりデータ伝送を行う無線データ通信システム
であって、特定の無線子機が無線親機に信号を送信し
て、該無線親機が前記特定の無線子機からの信号を受信
できないとき、該無線子機は、応答のない前記無線親機
に対して他の無線子機と異なるタイミングで再送信を行
うことを特徴とする無線データ通信システム。
【請求項８】再送信のタイミングは、各無線子機固有
の情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項７
記載の無線データ通信システム。
【請求項９】１つの無線親機と複数の無線子機により
１つのグループが形成され、前記無線子機が他のグルー
プの無線親機からの信号を受信して、自グループの無線
親機からの信号を受信できないとき、前記無線子機は、
他グループの無線親機あるいは自グループの無線親機に
互いのグループの通信が干渉し合っていることを知らせ
る注意信号を送信することを特徴とする請求項１〜９の
いずれかに記載の無線データ通信システム。
【請求項１０】他グループの無線親機に送信する注意
信号は、自グループが使用している無線チャンネルを示
す情報を含み、この注意信号を受信した他グループの無
線親機は、前記無線チャンネルとは異なる無線チャンネ
ルを使用することを特徴とする請求項９記載の無線デー
タ通信システム。
【請求項１１】センター側装置に通信回線を介して接
続された端末網制御装置に接続され、端末機器に接続さ
れた複数の無線子機と無線通信によりデータ伝送を行う
無線データ通信システムの無線親機であって、各無線子
機に応じて指向性を可変できるアンテナと、特定の無線
子機からの信号を受信できないとき、該無線子機との無
線通信が可能となるように前記アンテナの指向性を制御
する手段とを備えたことを特徴とする無線データ通信シ
ステムの無線親機。
【請求項１２】センター側装置に通信回線を介して接
続された端末網制御装置に接続され、端末機器に接続さ
れた複数の無線子機と無線通信によりデータ伝送を行う
無線データ通信システムの無線親機であって、特定の無
線子機に信号を送信して、その応答を受信できないと
き、前記特定の無線子機を指定するデータを含む選択信
号をすべての無線子機に向けて送信する手段を備えたこ
とを特徴とする無線データ通信システムの無線親機。
【請求項１３】自グループを構成しない他グループの
無線子機からの注意信号を受信したとき、あるいは自グ
ループの無線子機からの注意信号を受信したとき、他グ
ループが使用する無線チャンネルとは異なる無線チャン
ネルに変更する手段を備えたことを特徴とする請求項１
１または１２記載の無線データ通信システムの無線親
機。
【請求項１４】端末機器に接続され、センター側装置
に通信回線を介して接続された端末網制御装置の無線親
機と無線通信によりデータ伝送を行う無線データ通信シ
ステムの無線子機であって、前記無線親機からの特定の
無線子機を指定するデータを含む選択信号を受信したと
き、この指定に該当する場合には前記無線親機に信号を
送信して応答する手段と、該当しない場合には応答せ
ず、受信状態を維持する手段と、他の無線子機と無線親
機との通信が終了したことを表す信号を受信したとき、
前記無線親機宛に信号を送信する手段とを備えたことを
特徴とする無線データ通信システムの無線子機。
【請求項１５】無線親機に信号を送信して、該無線親
機からの応答がないとき、所定の間隔で再送信する手段
を備え、再送信の間隔は、他の無線子機とは異なる固有
値に基づいて設定されたことを特徴とする請求項１４記
載の無線データ通信システムの無線子機。
【請求項１６】自グループを構成しない他グループの
無線親機からの信号を受信したとき、他グループの無線
親機あるいは自グループの無線親機に他のグループと通
信が干渉し合っていることを知らせる注意信号を送信す
る手段を備え、前記注意信号は、自グループが使用して
いる無線チャンネルを示す情報を含むことを特徴とする
請求項１４または１５記載の無線データ通信システムの
無線子機。