JP6074852B2

JP6074852B2 - 無線通信システム

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Publication number: JP6074852B2
Application number: JP2013082155A
Authority: JP
Inventors: 昌典栗田; 圭太郎干場
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: EP2790334A1; JP2014204424A; EP2790334B1; DK2790334T3

Description

本発明は、無線通信システムに関するものである。

従来の無線通信システムとして、特許文献１に記載されているように、火災感知器から無線信号で送信される火災感知情報を中継器を経由して中央監視盤に伝送する火災報知システムを例示する。特許文献１記載の従来例では、複数台の火災感知器と中継器との間の無線通信を時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)方式で行うことにより、各火災感知器から送信される無線信号の衝突を回避している。

しかしながら、複数台の中継器(親局)が互いの電波の届く範囲内に設置された場合、火災感知器(子局)から中継器(親局)への送信期間が少なくとも一部で重なると、中継器が無線信号を受信できなくなって無線通信が不能となる虞がある。

ところで、無線通信規格においては、通常、複数の周波数チャネルが用意されている。したがって、各子局において、親局との無線通信が不能になっていると判断したら、それまで使用していた周波数チャネルから別の周波数チャネルに自動的に変更する場合があった(例えば、欧州規格EN54-25参照)。なお、一般的なチャネル変更方式では、親局及び子局が所定のチャネル変更シーケンスを実行して変更先の周波数チャネルを決定した後に周波数チャネルを変更する。

特開２００６−３４３９７９号公報

しかしながら、上記チャネル変更シーケンスの実行中は親局と各子局との間で通信リンクが確立されていないため、その間は子局から親局へ無線信号の送信ができない。つまり、火災感知器(子局)が火災を感知した場合、中継器(親局)への火災発生の通知が遅れてしまう虞がある。

また、親局はシステム全体で周波数チャネルを一括して変更するか、あるいは各子局毎に使用する周波数チャネルを管理する必要がある。前者の場合、何らかの事情で周波数チャネルが正常に変更できなかった子局が通信不能に陥る虞がある。一方、後者の場合、親局が各子局の周波数チャネルを個別に変更する必要があり、複雑な処理を実行しなければならない。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、周波数チャネルが自動的に変更されても確実且つ迅速に無線通信を行うことを目的とする。

本発明の無線通信システムは、親局と、前記親局との間で時分割多重アクセス方式によって無線通信する複数台の子局とを有し、前記子局は、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、前記無線送信部及び前記無線受信部を制御する子局制御部とを備え、前記親局は、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、前記無線送信部及び前記無線受信部を制御する親局制御部とを備え、前記親局と前記子局との間では、前記親局の前記無線送信部から送信される同期信号に同期した複数のタイムスロットからなるフレームが一定数集まったスーパーフレームの中で無線信号が送受信され、前記タイムスロットは、前記親局から前記子局への１つの下り方向のタイムスロットと、前記各子局毎に割り当てられた、前記子局から前記親局への複数の上り方向のタイムスロットとで構成される無線通信システムであって、前記親局制御部は、前記下り方向のタイムスロットを複数の送信期間に時分割し、前記各送信期間毎に周波数チャネルを変更して前記同期信号を送信するように前記無線送信部を制御し、前記子局制御部は、前記送信期間が開始するタイミングに同期して、当該送信期間に対応した前記周波数チャネルで前記同期信号を受信するように前記無線受信部を制御することを特徴とする。

この無線通信システムにおいて、前記子局制御部は、何れかの前記送信期間で前記同期信号を受信した場合、当該送信期間が終了した時点で前記無線受信部を停止することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記子局制御部は、前記同期信号を受信したときの前記周波数チャネルにより、自己に割り当てられている前記上り方向のタイムスロットで無線信号を送信するように前記無線送信部を制御し、前記親局制御部は、前記上り方向のタイムスロットを複数の受信期間に時分割し、前記各受信期間毎に周波数チャネルを変更して前記無線信号を受信するように前記無線受信部を制御することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局並びに前記子局は、操作入力を受け付ける操作入力部を備え、前記親局制御部並びに前記子局制御部は、前記操作入力部が受け付ける前記操作入力に応じて変更可能な前記周波数チャネルを選択し、選択しなかった前記周波数チャネルには変更しないことが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、自己に割り当てられる固有の親局識別符号と、前記子局に割り当てられる固有の子局識別符号とを記憶しており、前記子局制御部は、自己に割り当てられる前記子局識別符号と、前記親局識別符号とを記憶しており、前記親局制御部並びに前記子局制御部は、前記親局識別符号に応じて変更可能な前記周波数チャネルを選択し、選択しなかった前記周波数チャネルには変更しないことが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記周波数チャネルを変更する際の順番を固定しないことが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記子局から送信された前記無線信号を前記無線受信部で受信したときの前記周波数チャネルを優先順位の上位に設定し、前記周波数チャネルを変更する際に前記優先順位を上位に設定している前記周波数チャネルへ優先的に変更することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記周波数チャネルを変更する際、１番目に変更する前記周波数チャネルを固定し、２番目以降に変更する前記周波数チャネルの順番を固定しないことが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記スーパーフレームの先頭のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットで前記無線送信部に前記同期信号を送信させ、且つ前記スーパーフレームを構成する全てのフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで前記無線受信部を受信可能にさせ、前記子局制御部は、前記無線受信部で前記同期信号を受信すると、前記先頭のフレームにおいて自己に割り当てられた上り方向のタイムスロットで前記無線送信部に応答用の無線信号を送信させ、先頭から２番目以降のフレームの前記下り方向のタイムスロットにおいては、前記同期信号を受信した前記送信期間以外では前記無線受信部を停止させることが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記子局制御部は、前記スーパーフレームの先頭のフレームにおいては、前記送信期間が開始するタイミングに同期して、当該送信期間に対応した前記周波数チャネルで前記同期信号を受信するように前記無線受信部を制御することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記スーパーフレームの先頭のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットで前記無線送信部に前記同期信号を送信させるとともに、前記スーパーフレームを構成する全てのフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで前記無線受信部を受信可能にさせ、前記子局制御部は、前記無線受信部で前記同期信号を受信すると、前記先頭のフレームにおいて自己に割り当てられた上り方向のタイムスロットで前記無線送信部に応答用の無線信号を送信させ、前記親局制御部は、前記スーパーフレームの先頭から２番目以降のフレームにおいては、前記先頭のフレームの前記上り方向のタイムスロットで前記応答用の無線信号を受信した前記周波数チャネルで前記無線信号を送信するように前記無線送信部を制御することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記スーパーフレームの先頭のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットで前記無線送信部に前記同期信号を送信させる際は特定の周波数チャネルに固定し、前記先頭のフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで前記特定の周波数チャネルに固定して前記無線信号を受信するように前記無線受信部を制御し、前記子局制御部は、前記無線受信部で前記同期信号を受信すると、前記先頭のフレームにおいて自己に割り当てられた上り方向のタイムスロットで前記無線送信部に応答用の無線信号を送信させ、前記親局制御部は、前記先頭のフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで全ての前記子局から前記応答用の無線信号が受信できなかった場合、先頭から２番目のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットを複数の送信期間に時分割し、前記各送信期間毎に周波数チャネルを変更して前記同期信号を送信するように前記無線送信部を制御し、且つ前記先頭から２番目のフレームにおける前記上り方向のタイムスロットを複数の受信期間に時分割し、且つ前記各受信期間毎に周波数チャネルを変更して前記無線信号を受信するように前記無線受信部を制御し、前記子局制御部は、前記先頭のフレームで前記同期信号を受信できなかった場合、先頭から２番目のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットの前記送信期間が開始するタイミングに同期して、当該送信期間に対応した前記周波数チャネルで前記同期信号を受信するように前記無線受信部を制御することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記親局制御部は、前記先頭のフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで何れかの前記子局から前記応答用の無線信号が受信できなかった場合、先頭から２番目のフレームにおいて、前記応答用の無線信号が受信できなかった前記子局に対してのみ、返信を要求する無線信号を前記各送信期間毎に周波数チャネルを変更して送信するように前記無線送信部を制御し、前記子局制御部は、前記返信を要求する無線信号を受信した場合、前記先頭から２番目のフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで、前記応答用の無線信号を前記周波数チャネルを変更して送信するように前記無線送信部を制御することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記子局制御部は、前記返信を要求する無線信号を受信した前記周波数チャネルのうちの何れか１つを任意に選択し、選択した前記周波数チャネルで前記応答用の無線信号を送信するように前記無線送信部を制御することが好ましい。

この無線通信システムにおいて、前記子局制御部は、前記返信を要求する無線信号を受信した場合、複数の前記周波数チャネルのうちで過去に選択しなかった前記周波数チャネルに変更して前記応答用の無線信号を送信するように前記無線送信部を制御することが好ましい。

本発明の無線通信システムは、親局制御部が、下り方向のタイムスロットを複数の送信期間に時分割し、前記各送信期間毎に周波数チャネルを変更して前記同期信号を送信するように前記無線送信部を制御し、子局制御部が、前記送信期間が開始するタイミングに同期して、当該送信期間に対応した前記周波数チャネルで前記同期信号を受信するように前記無線受信部を制御するので、周波数チャネルが自動的に変更されても確実且つ迅速に無線通信を行うことができるという効果がある。

本発明に係る無線通信システムの実施形態を示し、(ａ)は子局(火災感知器)のブロック図、(ｂ)は親局(中継器)のブロック図、(ｃ)は中央監視盤のブロック図である。同上のシステム構成図である。同上におけるフレームフォーマットの説明図である。同上におけるスーパーフレームの説明図である。同上の動作説明用のシーケンス図である。同上の動作説明用のシーケンス図である。

以下、本発明の技術思想を火災報知システムに適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の無線通信システム(火災報知システム)は、図２に示すように１台の中央監視盤20、複数台(図示例では５台)の中継器１(１_１〜１_５)、複数台(図示は６台)の火災感知器10(10_１１〜10_１ｎ、10_２１〜10_２ｎ)で構成される。すなわち、本実施形態では、中継器１が親局に相当し、火災感知器10が子局に相当する。なお、子局は火災感知器10に限定されるものではなく、例えば、ガス漏れや監視エリアへの人の侵入などを感知する感知器などであっても構わない。

中継器１_１〜１_５は、信号線Lsを介して中央監視盤20に接続(マルチドロップ接続)されており、中継器１_１〜１_５と中央監視盤20との間で信号線Lsを介したデータ伝送が行われる。

また、中継器１_ｉ(ｉ＝１，２，…，５)は、複数台の火災感知器10_ｉｍ(ｍ＝１，２，…，ｎ)とともにサブシステムを構成しており、自己が属するサブシステムのメンバーである火災感知器10_ｉｍとの間で電波を媒体とした無線通信を行う。すなわち、火災感知器10_ｉｍから送信される火災感知情報が中継器１_ｉから信号線Lsを介して中央監視盤20に伝送され、中央監視盤20の制御の下で警報音の鳴動や火災発生場所の報知、消防署への通報等の必要な対処が行われる。なお、図２では中継器１_３〜１_５と同じサブシステムに属する火災感知器の図示を省略している。また、中継器１_ｉの台数は一例であって、５台に限定されるものではない。

火災感知器10は、例えば施設の天井に設置されるものであって、図１(ａ)に示すように感知部11、アンテナ12、無線送信部13、無線受信部14、感知器制御部(子局制御部)15などを備える。感知部11は、例えば、火災に伴って発生する煙を検出することで火災を感知する。

無線送信部13は、規定の周波数の搬送波を送信データで変調し、変調した信号をアンテナ12を介して電波を媒体とする無線信号として送信する。無線受信部14は、アンテナ１２で受信した無線信号から送信データを復調して感知器制御部15に出力する。感知器制御部15は、マイコンとＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを主構成要素とし、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで後述する各種の処理を実行する。

ここで、無線送信部13並びに無線受信部14は、搬送波の周波数(周波数チャネル)を予め用意されている複数の周波数チャネル(以下、チャネルと略す。)に変更可能に構成されており、感知器制御部15に制御されてチャネルを変更する。なお、チャネルを変更する具体的な方法については、従来周知であるから詳細な説明は省略する。

中継器１は、図１(ｂ)に示すようにアンテナ２、無線送信部３、無線受信部４、中継器制御部(親局制御部)５、データ伝送部６などを備える。無線送信部３は、規定の周波数の搬送波を送信データで変調し、変調した信号をアンテナ２を介して電波を媒体とする無線信号として送信する。無線受信部４は、アンテナ２で受信した無線信号から送信データを復調して中継器制御部５に出力する。データ伝送部６は、中央監視盤20との間で信号線Lsを介して伝送信号を送受信する。伝送信号は、信号線Lsの線間に印加される双極性の直流電圧がパルス幅変調されたものである。中継器制御部５は、マイコンとＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを主構成要素とし、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで後述する各種の処理を実行する。

無線送信部３並びに無線受信部４は、上述した複数のチャネルに変更可能に構成されており、中継器制御部５に制御されてチャネルを変更する。なお、チャネルを変更する具体的な方法については、従来周知であるから詳細な説明は省略する。

ここで、中継器１及び火災感知器10には、無線通信における送信元及び送信先を特定するための識別符号が割り当てられている。識別符号は、個々のサブシステムを識別するためのシステムコードと、同じサブシステムに属する火災報知器10同士を識別するための感知器番号とで構成される。例えば、中継器１にはシステムコードが識別符号として割り当てられ、各火災感知器10には、システムコードと感知器番号を組み合わせたものが識別符号として割り当てられる。

中央監視盤20は、施設の管理室等に設置されるものであって、図１(ｃ)に示すように操作部21、データ伝送部22、表示部23、監視盤制御部24などを備える。操作部21は、種々のスイッチの操作状態を監視しスイッチが操作されたときに監視盤制御部24へ操作信号を出力する。データ伝送部22は、中継器１のデータ伝送部６との間で、上述した伝送信号を信号線Lsを介して送受信する。表示部23は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスと、監視盤制御部24に制御されて表示デバイスを駆動する駆動回路とで構成される。監視盤制御部24はマイコンとＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを主構成要素とし、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで後述する各種の処理を実行する。

中継器１と火災感知器10との間で授受されるフレームのフレームフォーマットを図３に示す。このフレームフォーマットは、プリアンブルPR、ユニークワードUW、システムコードSysID、感知器番号NodeID、メッセージMsg、誤り検出符号CRCで構成される。プリアンブルPRは、例えば、１と０が交番する３２ビットのビット列からなり、無線受信部４，14が受信した無線信号のビット同期を確立するために用いられる。また、ユニークワードUWは、無線受信部4，14がフレーム同期を確立するために用いられる。

中継器１がサブシステム内の特定の火災感知器10を指定してメッセージを送信する場合、中継器制御部５は、感知器番号NodeIDのエリアに当該火災感知器10の感知器番号を格納する。また、中継器１がサブシステム内の全ての火災感知器10に対してメッセージを同報送信(ブロードキャスト又はマルチキャスト)する場合、中継器制御部５は、何れの火災感知器10にも割り当てられない特殊な番号(例えば、「００」)を感知器番号NodeIDのエリアに格納する。一方、火災感知器10が中継器１に無線信号を返信する場合、感知器制御部15は、感知器番号NodeIDのエリアに自己の感知器番号を格納すればよい。

一方、無線信号を受信した火災感知器10並びに中継器１では、無線受信部14，４において受信信号を増幅し且つ復調して感知器制御部15及び中継器制御部５に出力する。感知器制御部15及び中継器制御部５は、無線受信部14，４で復調されたデータをマイコンが具備するデジタルの入力ポートでサンプリングする。さらに感知器制御部15及び中継器制御部５は、プリアンブルPRによってビット同期を確立した後、ユニークワードUWによってフレーム同期を確立してシステムコードSysID並びに感知器番号NodeIDの各エリアに格納されたデータ(識別符号)を取得する。そして、感知器制御部15及び中継器制御部５は、取得した識別符号が自己の識別符号に一致しなければ復調されたデータを破棄し、自己の識別符号に一致し且つビット誤りが検出されなければメッセージMsgのエリアに格納されたデータ(メッセージ)を取得する。なお、感知器制御部15及び中継器制御部５は、識別符号がブロードキャスト又はマルチキャストの符号に一致した場合にも、データを破棄せずにメッセージMsgのエリアに格納されたデータ(メッセージ)を取得する。

ところで、各サブシステムにおいては、１台の中継器１_ｉと複数台の火災感知器10_ｉ１〜10_ｉｎとの間の無線通信を時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)方式で行っている。本実施形態では、図４に示すように１つの下り方向(中継器１_ｉ→火災感知器10_ｉｍ)のタイムスロットＢと、複数の上り方向(火災感知器10_ｉｍ→中継器１_ｉ)のタイムスロットD1〜Dmとで１つのフレームが構成されている。そして、１つのフレームにおける上り方向のタイムスロットD1〜Dmが各火災感知器10_ｉｍに個別に割り当てられることによって、火災感知器10_ｉｍから送信される無線信号同士の衝突を確実に回避することができる。

ここで、各サブシステムにおいては、複数台の火災感知器10が正常に動作していることを定期的に確認する必要がある。そのため、中継器１から定期的に送信要求メッセージを送信(同報送信)し、各火災感知器10から返信される応答メッセージを中継器１で受信するようにしている(以下、定期監視と呼ぶ。)。つまり、中継器１では、何れかの上り方向のタイムスロットで応答メッセージを受信しなければ、当該タイムスロットが割り当てられている火災感知器10に電池切れなどの異常が生じていると判断できる。なお、各火災感知器10の感知器制御部15は、送信要求メッセージを受信したタイミングに基づいて内蔵のタイマを制御することにより、タイムスロットのタイミングを決定している。すなわち、送信要求メッセージを含む無線信号が、ＴＤＭＡ方式のタイムスロットを決定するための同期信号(ビーコン)に利用されている。故に、以下の説明では送信要求メッセージを含む無線信号を同期信号と呼ぶことにする。

また、図４に示すように同期信号を送信するフレーム#1の後に複数のフレーム#2，#3，…，#30を繋げたスーパーフレームが構成され、２番目以降のフレーム#2，…，#30で送信要求メッセージ以外のメッセージが授受される。なお、各火災感知器10に対する上り方向のタイムスロットD1〜Dmの割り当ては、例えば、火災感知器10に設けたディップスイッチによって設定すればよい。あるいは、製造工程において感知器制御部15の不揮発性メモリに予め格納しておいてもよい。あるいは、設置時に無線通信を用いて中継器１から順番に各火災感知器10に割り当てて感知器制御部15の不揮発性メモリに格納するなどの方法で行えばよい。また、本実施形態では３０個のフレームで１つのスーパーフレームを構成しているが、スーパーフレームを構成するフレームの個数は３０個に限定されない。

ところで、本実施形態では、施工作業において中継器１と各火災感知器10との間で無線通信が可能な１つのチャネルが選択され、選択されたチャネルで中継器１と各火災感知器10が無線通信を行う。しかしながら、運用開始後に通信環境が悪化し、一部の火災感知器10が、施工時に選択されたチャネルでは中継器１と無線通信できなくなる場合がある。

そこで、感知器制御部15は、複数回続けて同期信号を受信できなかった場合、無線受信部14のチャネルを変更する。一方、中継器制御部５は、何れかの火災感知器10から複数回続けて応答メッセージを受け取らなかった場合、当該火災感知器10がチャネルを変更したとみなして、下記のチャネルサーチを実行する。

以下、中継器制御部５が実行するチャネルサーチについて説明する。まず、中継器制御部５は、図５に示すようにフレーム#1における下り方向のタイムスロットを複数(図示例ではｎ個)の送信期間に時分割し、無線送信部３を制御して、各送信期間毎にチャネルを変更して同期信号を送信させる。なお、個々のチャネルを区別するため、各チャネルに１〜ｎのチャネル番号ch1〜chnを割り当てる。

チャネルを変更した感知器制御部15は、無線受信部14を制御し、前記送信期間が開始するタイミングに同期して間欠受信させることによって同期信号を受信することができる。例えば、図５に示すように１番のチャネルch1を選択している火災感知器10は、先頭の送信期間で同期信号を受信し、２番のチャネルch2を選択している火災感知器10は、２番目の送信期間で同期信号を受信することができる。なお、同期信号を受信した火災感知器10では、感知器制御部15が無線送信部13を停止させることにより、電池の消耗を抑えるようにしている。

そして、各感知器制御部15は、同期信号を受信すると、無線送信部13を制御して応答メッセージを含む無線信号を、自己に割り当てられている上り方向のタイムスロットDiにおいて現在選択しているチャネルで送信させる。

上述のように本実施形態では、各火災感知器10が自動的にチャネルを変更しても、中継器１が確実且つ迅速に各火災感知器10と無線通信を行うことができる。

また、中継器制御部５は、フレーム#1における上り方向のタイムスロットD1，D2，…を複数の受信期間に時分割し、無線受信部４を制御して、各受信期間毎にチャネルを変更して受信させる。したがって、各火災感知器10に割り当てられた上り方向のタイムスロットにおいて、各々の火災感知器10で選択されているチャネルに対応した受信期間に、中継器１の無線受信部４が応答メッセージを含む無線信号を受信できる。例えば、図５に示すように先頭のタイムスロットD1が割り当てられている火災感知器10が１番のチャネルch1で無線信号を送信し、２番目のタイムスロットD2が割り当てられている火災感知器10がｎ番のチャネルchnで無線信号を送信すると仮定する。そして、中継器１の無線受信部４は、先頭のタイムスロットD1における最初の受信期間で火災感知器10から送信されたチャネルch1の無線信号を受信する。また、中継器１の無線受信部４は、２番目のタイムスロットD2におけるｎ番目の受信期間で別の火災感知器10から送信された無線信号を受信する。

上述のように本実施形態では、中継器制御部５が、上り方向のタイムスロットを複数の受信期間に時分割し、各受信期間毎にチャネルを変更して無線信号を受信するように無線受信部４を制御する。そのため、各火災感知器10から異なるチャネルで送信されてくる無線信号を確実に受信することができる。

ところで、中継器１並びに各火災感知器10は、予め用意されている全てのチャネルに変更可能としなくてもよい。例えば、ディップスイッチなどからなる操作入力部を中継器１並びに各火災感知器10に備え、操作入力部が受け付ける操作入力に応じて、変更可能なチャネルを選択してもよい。例えば、ch1〜ch8までの８つのチャネルが予め用意されているとしたとき、これら８つのうちから５つのチャネル(ch1〜ch5など)を選択する。そして、中継器制御部５並びに感知器制御部15は、選択した５つのチャネルのなかで変更し、選択しなかった３つのチャネルには変更しない。あるいは、中継器制御部５並びに感知器制御部15は、中継器１の識別符号に応じて変更可能なチャネルを選択するようにしても構わない。例えば、中継器１の識別符号を種とし、中継器制御部５並びに感知器制御部15が記憶している共通の乱数発生式から変更可能なチャネルを選択すればよい。

ところで、中継器制御部５は、下り方向のタイムスロットＢにおいて各送信期間毎にチャネルを変更する際の順番を固定しないことが好ましい。これにより、複数のサブシステムにおける先頭のフレーム#1が時間的に重なっても、互いの無線信号のチャネルが干渉し難くなるという利点がある。

また、中継器制御部５は、応答メッセージを含む無線信号を無線受信部４で受信したときのチャネルを優先順位の上位に設定し、下り方向のタイムスロットＢでチャネルを変更する際に上位のチャネルへ優先的に変更するようにしても構わない。このようにすれば、各火災感知器10が比較的に早く同期信号を受信できるため、火災感知器10の電池の消耗を抑えることができる。

また、中継器制御部５は、下り方向のタイムスロットＢでチャネルを変更する際、１番目に変更するチャネル(先頭の送信期間で同期信号を送信する際のチャネル)を固定し、２番目以降に変更するチャネルの順番を固定しないことが好ましい。例えば、１番のチャネルch1を１番目に変更するチャネルに固定すると、各火災感知器10において１番のチャネルch1が選択される確率が高くなる。その結果、各火災感知器10が異なるチャネルで通信することが少なくなるという利点がある。

ところで、各感知器制御部15は、２番目以降のフレーム#2，…の下り方向のタイムスロットＢにおいては、先頭のフレーム#1で同期信号を受信した送信期間以外では無線受信14を停止させることが好ましい。このようにすれば、各火災感知器10が中継器１から送信される無線信号を確実に受信しつつ、無駄な間欠受信を行う必要がないために電池の消耗を抑えることができる。ただし、同期信号が送信される先頭のフレーム#1においては、感知器制御部15は、送信期間の開始タイミングに同期して、各送信期間に対応したチャネルで同期信号を受信するように無線受信部14を制御することが好ましい。これにより、各火災感知器10が確実に同期信号を受信することができる。

また、中継器制御部５は、２番目以降のフレーム#2，…においては、先頭のフレーム#1の上り方向のタイムスロットDiで応答メッセージを受信したチャネルでのみ、無線信号を送信するように無線送信部13を制御することが好ましい。これにより、中継器１が無駄なチャネルで無線信号を送信することがないので、他のサブシステムに対する妨害波を減少させ、且つ電力消費を低減することができる。

ところで、本システムの運用開始後の通信環境が良好である場合、各火災感知器10は施工時に選択されたチャネルで継続して中継器１と無線通信することが可能である。したがって、このような状況においても中継器１の中継器制御部５がチャネルサーチを行うことは、中継器制御部５の負担が増えるとともに他のサブシステムにおける通信環境に悪い影響を与える虞がある。

そこで本実施形態では、スーパーフレームの先頭のフレーム#1においては中継器１から同期信号を送信する際のチャネルをデフォルト値(施工時に設定されるチャネル番号)に固定する。そして、中継器制御部５は、フレーム#1の上り方向のスロットDiで全ての火災感知器10から応答メッセージを受け取った場合はチャネルサーチを実行せず、少なくとも１台の火災感知器10から応答メッセージを受け取らなかった場合にのみチャネルサーチを実行する。

例えば、図６に示すように中継器制御部５が先頭のフレーム#1の下り方向のタイムスロットＢでは１番のチャネルch1でのみ同期信号を送信するように無線送信部３を制御する。ここで、１台の火災感知器10を除く全ての火災感知器10では、無線受信部14がチャネルch1の同期信号を受信することができ、当該１台の火災感知器10では、チャネルが変更されているために無線信号が受信できないと仮定する。中継器制御部５は、先頭のフレーム#1の上り方向のタイムスロットDmにおいて応答メッセージを受信できなかった火災感知器10が存在するので、２番目のフレーム#2において、実施形態１で説明したチャネルサーチを実行する。その結果、チャネルch1で同期信号が受信できなかった火災感知器10においても、変更後のチャネル(例えば、チャネルch2)で同期信号を受信することができる。

上述のように本実施形態によれば、中継器１と全火災感知器10が特定のチャネルで無線通信可能な状況においては、不要なチャネルでの送信や間欠受信を行わないため、通信環境に悪い影響を与え難く且つ火災感知器10における電池の消耗を抑えることができる。

ところで、中継器１から各火災感知器10への下り方向では正常に通信できたにも関わらず、何れかの火災感知器10から中継器１への上り方向で通信できない場合がある。この場合、中継器制御部５は、２番目のフレーム#2において、応答メッセージが受信できなかった火災感知器10に対してのみ、返信を要求する無線信号を各送信期間毎にチャネルを変更して送信するように無線送信部３を制御する。

一方、感知器制御部15は、返信を要求する無線信号を受信した場合、２番目のフレーム#2における上り方向のタイムスロットDmで、応答メッセージを含む無線信号をチャネルを変更して送信するように無線送信部13を制御する。このとき、中継器制御部５は、２番目のフレーム#2でチャネルサーチを実行しているので、変更されたチャネルで送信される無線信号を受信し、当該火災感知器10からの応答メッセージを受け取ることができる。

なお、感知器制御部15は、現在選択中のチャネルで前記無線信号を受信した場合、チャネルを順次変更しながら無線受信部14に無線信号を受信させ、受信できた複数のチャネルのうちから任意に選択した１つのチャネルに変更してもよい。そして、感知器制御部15は、２番目のフレーム#2の下り方向のタイムスロットＢにおいて、任意に選択したチャネルで応答メッセージを含む無線信号を送信する無線送信部13を制御すれば良い。このようにすれば、感知器制御部15が選択するチャネルの偏りが抑えられるので、再度の通信エラーの発生が抑制できるという利点がある。

ただし、感知器制御部15は、複数のチャネルのうちで過去に選択しなかったチャネルに変更して応答メッセージを含む無線信号を送信するように無線送信部13を制御しても構わない。このようにしても、感知器制御部15が選択するチャネルの偏りが抑えられるので、再度の通信エラーの発生が抑制できるという利点がある。

１中継器(親局)
３無線送信部
４無線受信部
５中継器制御部(親局制御部)
10 火災感知器(子局)
13 無線送信部
14 無線受信部
15 感知器制御部(子局制御部)

Claims

親局と、前記親局との間で時分割多重アクセス方式によって無線通信する複数台の子局とを有し、
前記子局は、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、前記無線送信部及び前記無線受信部を制御する子局制御部とを備え、
前記親局は、無線信号を送信する無線送信部と、無線信号を受信する無線受信部と、前記無線送信部及び前記無線受信部を制御する親局制御部とを備え、
前記親局と前記子局との間では、前記親局の前記無線送信部から送信される同期信号に同期した複数のタイムスロットからなるフレームが一定数集まったスーパーフレームの中で無線信号が送受信され、前記タイムスロットは、前記親局から前記子局への１つの下り方向のタイムスロットと、前記各子局毎に割り当てられた、前記子局から前記親局への複数の上り方向のタイムスロットとで構成される無線通信システムであって、
前記親局制御部は、前記下り方向のタイムスロットを複数の送信期間に時分割し、前記各送信期間毎に周波数チャネルを変更して前記同期信号を送信するように前記無線送信部を制御し、
前記子局制御部は、前記送信期間が開始するタイミングに同期して、当該送信期間に対応した前記周波数チャネルで前記同期信号を受信するように前記無線受信部を制御することを特徴とする無線通信システム。
前記子局制御部は、何れかの前記送信期間で前記同期信号を受信した場合、当該送信期間が終了した時点で前記無線受信部を停止することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記子局制御部は、前記同期信号を受信したときの前記周波数チャネルにより、自己に割り当てられている前記上り方向のタイムスロットで無線信号を送信するように前記無線送信部を制御し、
前記親局制御部は、前記上り方向のタイムスロットを複数の受信期間に時分割し、前記各受信期間毎に周波数チャネルを変更して前記無線信号を受信するように前記無線受信部を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
前記親局並びに前記子局は、操作入力を受け付ける操作入力部を備え、前記親局制御部並びに前記子局制御部は、前記操作入力部が受け付ける前記操作入力に応じて変更可能な前記周波数チャネルを選択し、選択しなかった前記周波数チャネルには変更しないことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、自己に割り当てられる固有の親局識別符号と、前記子局に割り当てられる固有の子局識別符号とを記憶しており、前記子局制御部は、自己に割り当てられる前記子局識別符号と、前記親局識別符号とを記憶しており、
前記親局制御部並びに前記子局制御部は、前記親局識別符号に応じて変更可能な前記周波数チャネルを選択し、選択しなかった前記周波数チャネルには変更しないことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記周波数チャネルを変更する際の順番を固定しないことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記子局から送信された前記無線信号を前記無線受信部で受信したときの前記周波数チャネルを優先順位の上位に設定し、前記周波数チャネルを変更する際に前記優先順位を上位に設定している前記周波数チャネルへ優先的に変更することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記周波数チャネルを変更する際、１番目に変更する前記周波数チャネルを固定し、２番目以降に変更する前記周波数チャネルの順番を固定しないことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記スーパーフレームの先頭のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットで前記無線送信部に前記同期信号を送信させ、且つ前記スーパーフレームを構成する全てのフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで前記無線受信部を受信可能にさせ、
前記子局制御部は、前記無線受信部で前記同期信号を受信すると、前記先頭のフレームにおいて自己に割り当てられた上り方向のタイムスロットで前記無線送信部に応答用の無線信号を送信させ、先頭から２番目以降のフレームの前記下り方向のタイムスロットにおいては、前記同期信号を受信した前記送信期間以外では前記無線受信部を停止させることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の無線通信システム。
前記子局制御部は、前記スーパーフレームの先頭のフレームにおいては、前記送信期間が開始するタイミングに同期して、当該送信期間に対応した前記周波数チャネルで前記同期信号を受信するように前記無線受信部を制御することを特徴とする請求項９記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記スーパーフレームの先頭のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットで前記無線送信部に前記同期信号を送信させるとともに、前記スーパーフレームを構成する全てのフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで前記無線受信部を受信可能にさせ、
前記子局制御部は、前記無線受信部で前記同期信号を受信すると、前記先頭のフレームにおいて自己に割り当てられた上り方向のタイムスロットで前記無線送信部に応答用の無線信号を送信させ、
前記親局制御部は、前記スーパーフレームの先頭から２番目以降のフレームにおいては、前記先頭のフレームの前記上り方向のタイムスロットで前記応答用の無線信号を受信した前記周波数チャネルで前記無線信号を送信するように前記無線送信部を制御することを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記スーパーフレームの先頭のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットで前記無線送信部に前記同期信号を送信させる際は特定の周波数チャネルに固定し、前記先頭のフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで前記特定の周波数チャネルに固定して前記無線信号を受信するように前記無線受信部を制御し、
前記子局制御部は、前記無線受信部で前記同期信号を受信すると、前記先頭のフレームにおいて自己に割り当てられた上り方向のタイムスロットで前記無線送信部に応答用の無線信号を送信させ、
前記親局制御部は、前記先頭のフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで全ての前記子局から前記応答用の無線信号が受信できなかった場合、先頭から２番目のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットを複数の送信期間に時分割し、前記各送信期間毎に周波数チャネルを変更して前記同期信号を送信するように前記無線送信部を制御し、且つ前記先頭から２番目のフレームにおける前記上り方向のタイムスロットを複数の受信期間に時分割し、且つ前記各受信期間毎に周波数チャネルを変更して前記無線信号を受信するように前記無線受信部を制御し、
前記子局制御部は、前記先頭のフレームで前記同期信号を受信できなかった場合、先頭から２番目のフレームにおける前記下り方向のタイムスロットの前記送信期間が開始するタイミングに同期して、当該送信期間に対応した前記周波数チャネルで前記同期信号を受信するように前記無線受信部を制御することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
前記親局制御部は、前記先頭のフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで何れかの前記子局から前記応答用の無線信号が受信できなかった場合、先頭から２番目のフレームにおいて、前記応答用の無線信号が受信できなかった前記子局に対してのみ、返信を要求する無線信号を前記各送信期間毎に周波数チャネルを変更して送信するように前記無線送信部を制御し、
前記子局制御部は、前記返信を要求する無線信号を受信した場合、前記先頭から２番目のフレームにおける前記上り方向のタイムスロットで、前記応答用の無線信号を前記周波数チャネルを変更して送信するように前記無線送信部を制御することを特徴とする請求項１２記載の無線通信システム。
前記子局制御部は、前記返信を要求する無線信号を受信した前記周波数チャネルのうちの何れか１つを任意に選択し、選択した前記周波数チャネルで前記応答用の無線信号を送信するように前記無線送信部を制御することを特徴とする請求項１３記載の無線通信システム。
前記子局制御部は、前記返信を要求する無線信号を受信した場合、複数の前記周波数チャネルのうちで過去に選択しなかった前記周波数チャネルに変更して前記応答用の無線信号を送信するように前記無線送信部を制御することを特徴とする請求項１３又は１４記載の無線通信システム。