JPH08223078A

JPH08223078A - 無線応答器の応答制御方法

Info

Publication number: JPH08223078A
Application number: JP7022470A
Authority: JP
Inventors: Shiro Kondo; 史郎近藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】スロット数N を増大することなく、IDコードの
応答の衝突頻繁を逓減し、リトライ回数を逓減し、シス
テムのスループットを向上させる無線応答器の応答制御
方法を提供する。【構成】質問器1Aと、この質問器1Aによって起動される
応答器3A,3B …と、の間で無線通信を行う無線応答器の
応答制御方法おいて、質問器1Aは、質問器1A自身を区別
する識別番号1aと、応答器3A,3B …に対し応答を勧誘す
るID送信勧誘信号10と、このID送信勧誘信号10を送信す
るとき質問器識別番号1aをID送信勧誘信号10に付加する
質問器識別番号付加手段と、を備え、応答器3A,(3B…)
は、応答器自身を区別する識別番号3a,(3b…) と、質問
器識別番号記憶手段と、質問器識別番号比較手段と、を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物理的に固定された質
問器と、それによって起動される応答器との間で無線通
信を行う機器の、応答機会の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に本発明および従来技術の説明に用
いる質問器と応答器の配置関係図を示す。図５におい
て、例えば、高速道路の出入口などのゲートの地上構造
物に取り付けられた質問器1Aと、この質問器1Aによって
起動され、図示例では車両が図示されているが移動体2A
に搭載される応答器3Aと質問器1Aとの間で無線通信を行
い、所定の交信を行うことにより、例えば、高速道路の
使用料金清算処理などが行われる。この様なシステムに
おいて、特に、質問器1Aの交信エリア内に複数の移動体
2A,2B,…に搭載された応答器3A,3B,…が存在する場合、
一般的には、複数の応答器3A,3B,…が同時に同一周波数
帯を使用して応答するため、複数の信号が質問器1Aの受
信機に入力され、混信を起こす問題がある。

【０００３】この混信問題を解決し得る手段としては、
特願平6-271636「移動体識別システム」に開示された：
応答器が応答する周波数をランダムに選択する方法や、
下記参考文献による応答時間をランダムに選択する方法
などが提案されている。以下、従来技術としてこの応答
時間をランダムに選択する方法（以下、ランダムTDMA(T
ime Division Multiple Access)方式と略称する）につ
いて述べる。

【０００４】参考文献：C. Wietfeld et al., "Perform
ance of Vehicle-Roadside Communication Systems Sup
porting Multiple RTI-Applications," in Proc. of Ve
hicle Navigation & Information Systems Conference,
September 1994, Yokohama,Japan 図２にランダムTDMA方式の交信タイミングチャート例を
示す。この例では質問器1Aの交信エリアに２つの応答器
3A,3B が存在しているものとする。まず、質問問器1A
は、交信エリア内の応答器3A,3B に対して各応答器が有
する識別番号（以下、識別番号をIDコードと略称する）
3a,3b を送信するよう勧誘するID送信勧誘信号10を発生
する。IDコードとは、各応答器3A,3B …が望ましくは唯
一無二に保持しているIDコード3a,3b …であり、このID
コード3a(3b …) により応答器3A(3B …) を識別するコ
ードである。さて、質問器1AがID送信勧誘信号10を送信
した時点T0では、質問器1Aは自らの交信エリアにいくつ
の応答器が存在しているか、また、そのIDコードがいか
なるものであるかの情報をいっさい持っていない。そこ
で、応答器3A,3B は、質問器1Aに対して期間TN,T2 で応
答器自身のIDコード3a,3b を送信する。即ち、期間T2で
ID送信信号4bでIDコード3bを、期間TNでID送信信号4aで
IDコード3aを送信する。この結果、質問器1Aは、交信エ
リアに存在する応答器3A,3B のコード3a,3b を認識する
ことができる。しかしながら、ここで先に述べたよう
に、もし複数の応答器3A,3B …が同一時間帯に同一周波
数を用いて自らのIDコード3a,3b …を無線にて送信する
と、質問器1Aの受信機では混信が発生し、通信に失敗す
る。

【０００５】そこでランダムTDMA方式では、質問器1Aが
ID送信勧誘信号10を送信した後に、交信エリアの応答器
3A,3B …からのID送信信号を受信するため、一つの応答
器からIDコードを受信できる時間帯を１タイムスロット
とし、 Nタイムスロット (#1〜N)に相当する時間帯 (T1
〜TN) を確保する。応答器3A,3B は、この N個あるタイ
ムスロット (#1〜N)からランダムに一つ（または複数）
のタイムスロットを選択して自らのIDコードを送信す
る。

【０００６】図２に示す図示例では、応答器3Aがタイム
スロット N番目を選択しID送信信号4aを、応答器3Bがタ
イムスロット 2番目を選択しID送信信号4bを送信する。
このように応答器3A,3B がそれぞれ選択したタイムスロ
ット2,N が重ならなければ、ID送信信号4a,4b は衝突せ
ず、質問器1Aは複数の応答器3A,3B …からのIDコード3
a,3b …を知ることができる。一旦、質問器1Aが応答器3
A,3B …のIDコード3a,3b …を知ることができれば、こ
の後は、質問器1Aが期間T2b で相手応答器3Bを呼び出す
IDコード3bを含む情報メッセージ2bを送信し、交信相手
の応答器3Bを指定し、図示例では応答器3Bからの応答情
報メッセージ5bを図示しているが、質問器1Aと応答器3B
との必要の交信が期間T5b で行うことが可能となる。同
様に、期間T2a,T5a では、質問器1Aと応答器3Aとの交信
が行われ、無用の混信を避けた交信を行うことができ
る。このような交信方法は、特公平5-11812 「親局と複
数の子局との交信方法」に開示され、ここでは、この交
信方法をIDコード指定交信と呼ぶことにする。

【０００７】一方、もし複数の応答器が同一のタイムス
ロットを選択したとき、そのタイムスロットでは混信が
発生し、質問器1Aは、相手応答器3A,3B …のIDコード3
a,3b…を正常に読み込むことができない。このような状
態をIDコードの応答が衝突すると言う。IDコードの応答
が衝突したとき、質問器1Aは、衝突が発生せずに相手応
答器3A,3B …と正常に交信が終了できるまで、リトライ
を繰り返す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に従来技術に
よる無線応答器の応答制御方法で、質問器の交信エリア
に複数の応答器がある場合でも、ランダムTDMAにより混
信を回避しつつ、交信することは可能である。しかしな
がら上述の様な無線応答器の応答制御方法では、従来方
式で述べたように、IDコードの応答が衝突したとき、リ
トライによる救済を行う必要があり、実際上、この衝突
はかなりの頻度で発生する。図３は応答器の数を横軸
に、IDコードの応答の衝突確率を縦軸にとり、応答器の
数を変えたときに、IDコードの応答の衝突確率がどう変
化するかをスロット数N をパラメータとしてプロットし
たものである。図３から明らかなように、例えば、スロ
ット数N=10程度のスロットを準備しても、交信エリア内
に応答器が 4台あれば、衝突確率は約50％にも達する。
即ち、IDコードの応答は、頻繁に衝突を繰り返し、リト
ライ回数が増え、システムのスループットが低下する問
題がある。

【０００９】この問題を解決するためには、スロット数
N を増大すれば良いわけであるが、スロット数N を増大
すると、交信時間内にリザーブしておくトータルのIDコ
ードの応答待ち受け時間が増大し、その結果、やはりシ
ステムのスループットが低下するという問題がある。本
発明は上記の点にかんがみてなされたものであり、その
目的は前記した課題を解決して、スロット数N を増大す
ることなく、IDコードの応答の衝突頻繁を逓減し、リト
ライ回数を逓減し、システムのスループットを向上させ
る無線応答器の応答制御方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、質問器とこの質問器によって起
動される応答器との間で無線通信を行う無線応答器の応
答制御方法おいて、質問器は、質問器自身を区別する識
別番号と、応答器に対し応答を勧誘するID送信勧誘信号
と、このID送信勧誘信号を送信するとき質問器識別番号
をID送信勧誘信号に付加する質問器識別番号付加手段
と、を備え、応答器は、応答器自身を区別する識別番号
と、質問器識別番号記憶手段と、質問器識別番号比較手
段と、を備えるものとする。

【００１１】

【作用】上記構成により、応答器が質問器からID送信勧
誘信号を受け、応答器自身の識別番号を当該質問器に返
信し、当該質問器との間で交信が成立し、当該質問器と
の交信が正常に終了したとき、上記ID送信勧誘信号に付
加された当該質問器の最新の識別番号を質問器識別番号
記憶手段に記憶し、次に、質問器からID送信勧誘信号を
受けたとき、質問器識別番号記憶手段に記憶している上
記質問器識別番号と、今回ID送信勧誘信号を受けID送信
勧誘信号に含まれる質問器識別番号と、を比較し、両質
問器識別番号が一致しなければ、今回の質問器からのID
送信勧誘信号に対するID送信信号による応答を行い、両
質問器識別番号が一致したときは、今回の質問器からの
ID送信勧誘信号に対するID送信信号による応答を行わな
い。

【００１２】この結果、交信エリア内にあり、当該質問
器との間で交信が成立し、当該質問器との交信が正常に
終了した応答器は、不必要に当該質問器にID送信信号の
応答を続けて送信することがなくなる。この結果、ID送
信信号の応答を待ち受けているタイムスロットでの衝突
が激減し、システムのスループットを向上させることが
できる。

【００１３】図４は横軸に応答器の数を、縦軸に衝突せ
ずに質問器に読み込まれる確率を示し、応答器の数を変
えたときに、少なくとも 1枚、 2枚、 3枚の応答器から
のIDコードの応答が他の応答器からのIDコードの応答と
衝突せずに質問器に読み込まれる確率を、タイムスロッ
ト数N=10の場合について示したものである。これから分
かる通り、 1回の交信で少なくとも 1つの応答器のIDコ
ードが質問器に読み込まれる確率は、応答器数 2〜10の
範囲で常に90％を越え、特に応答器数 3〜10の間では10
0%に漸近する。即ち、 1回の交信で少なくとも 1つの応
答器からのIDコードをほぼ確実に読み取ることができ、
かつIDコードの応答に成功した応答器は、次回以降のコ
ンテンションに応答しないように制御することができ、
この結果、交信エリア内の応答器数を激減でき、システ
ムのスループットを改善することが可能となるものであ
る。

【００１４】

【実施例】図１は本発明による無線応答器の応答制御方
法を説明するフローチャートである。先に、従来技術で
説明した図５を用いて一実施例として、本発明による質
問器と応答器との間の無線応答器の応答制御方法を高速
道路の自動料金収受システムに適用した例を説明する。
図５において、高速道路の自動料金収受システムは、料
金徴収を行う路側ゲートに質問器1Aを設置し、図示例で
は車両で図示されている移動体2A,(2B…) に応答器3A,
(3B…) を搭載する。本システムではユーザが前もって
支払った金額を応答器3A,(3B…) に記憶させ、応答器3
A,(3B…) を搭載した移動体2A,(2B…) が路側に設置さ
れた質問器1Aの交信エリアを通過するときに、高速有料
道路の料金を利用状況に応じて応答器3A,(3B…) から差
し引く、というプリペイドサービスを想定する。高速道
路は、ここでは簡単化のために、例えば、全線均一料金
制とし、車種によってのみ料金が変わるものとする。そ
して車種の情報は応答器3A,(3B…) に記憶させてあるも
のとする。

【００１５】本システムの基本的な処理は、質問器1Aが
応答器3A,(3B…) のIDコード3a,(3b…) と車種情報とを
知り、それを基に料金計算をした後、応答器3A,(3B…)
のIDコード3a,(3b…) を指定して利用料金を送信し、応
答器3A,(3B…) はこの送信されてきたデータを基に、応
答器3A,(3B…) の記憶部に記憶されているプリペイド金
額から利用料金を差し引く、処理を行うものである。な
お、質問器1Aの交信エリア内には複数の移動体2A,(2B
…) が同時に存在し得るものとする。

【００１６】本システムの図示例では、料金徴収を行う
ゲートと質問器1Aが１組設置された例を図示している
が、実際上は料金徴収を行うゲートと質問器が複数組設
置される。各ゲートの質問器1A,(1B…) は、各ゲート毎
の質問器1A,(1B…) 自身を区別するIDコード1a,(1b…)
と、質問器1A,(1B…) の交信エリア内の応答器3A,(3B
…) に対し応答を勧誘するID送信勧誘信号10と、このID
送信勧誘信号10を送信するとき、該当質問器1AのIDコー
ド1aをID送信勧誘信号10に付加する質問器識別番号付加
手段と、を備える。

【００１７】また、応答器3A,(3B…) は、応答器3A,(3B
…) 自身を区別する識別番号3a,(3b…) と、問い掛けて
きた質問器1A,(1B…) のIDコード1a,(1b…) を記憶する
質問器識別番号記憶手段と、記憶している質問器識別番
号と今回問い掛けてきた質問器の質問器識別番号とを比
較する比較手段と、質問器から問い掛けを受け一連の交
信が正常に行われたか否かを管理するタイムアウトタイ
マーＴと、を備えて構構成されている。

【００１８】かかる構成において、質問器1A（以下、特
に断らなければ、個別の質問器を1Aで代表する) が交信
エリア内の応答器3A,(3B…) に対し応答を勧誘するID送
信勧誘信号10を送るとき、この質問器1AのIDコード1aを
ID送信勧誘信号10の一部に含ませて送信する。質問器1A
からのID送信勧誘信号10を受信した応答器3A,(3B…)
は、まず、タイムアウトタイマーＴを起動する。これは
正常時に、当該質問器1AからのID送信勧誘信号10に続い
て行われるID指定交信がある一定時間以上こない場合
に、異常として処理を終了するためのもので、この一定
時間は質問器1AのID送信勧誘信号10の送信間隔に比して
十分の長さを有していることが望ましい。

【００１９】応答器3A,(3B…) が質問器1AからID送信勧
誘信号10を受け、応答器3A（以下、特に断らなければ、
個別の応答器の代表を3Aとする）自身の識別番号3aを当
該質問器1Aに返信し、当該質問器1Aとの間で交信が成立
し、当該質問器1Aとの交信が正常に終了したとき、ID送
信勧誘信号10に付加された当該質問器1Aの最新の識別番
号1aを上記質問器識別番号記憶手段に記憶する。

【００２０】次に、質問器からID送信勧誘信号10を受け
たとき、上記質問器識別番号記憶手段に記憶している質
問器識別番号1aと、今回ID送信勧誘信号を受け、ID送信
勧誘信号に含まれる質問器識別番号と、を比較する。こ
の両質問器識別番号が、例えば、1a,1b で一致しなけれ
ば、新しい質問器1Bからの問い掛けであるので、ID送信
勧誘信号10に対するID応答を行う。また、両質問器識別
番号が1aで一致したときは、同一質問器1Aからの問い掛
けであるので、今回のID送信勧誘信号10に対するID応答
は行わない。

【００２１】以下、本発明の動作を図１に図示される応
答器の処理フローチャートを用いて説明する。図１にお
いて、質問器1A,(1B…) の交信エリア内にある移動体2
A,(2B…) の応答器3A,(3B…) は、ステップS1で移動体2
A,(2B…) が進入した該当ゲートの質問器からのID送信
勧誘信号10を受信すべく待機している。ステップS1でID
送信勧誘信号10を受信すると、ステップS2に移行し、上
述のタイムアウトタイマーＴをリセットして、ステップ
S3に移行する。

【００２２】ステップS3では、ID送信勧誘信号10を正常
に受信した応答器3A（以下、特に断らなければ、個別の
応答器の代表を3Aとする）は、上記質問器識別番号記憶
手段に記憶している最新の質問器識別番号1aと今回受信
したID送信勧誘信号に含まれる質問器識別番号と、を比
較する。両質問器識別番号が1aで一致したときは、同一
質問器1Aからの問い掛けであるので、交信不要と判断
し、全ての情報、コマンドを読み捨てて処理を終了し、
ステップS1に戻る。一方、ステップS3でこの両質問器識
別番号が、例えば、1a,1b で一致しなければ、新しい質
問器(1B)からの問い掛けであるので、ID送信勧誘信号10
に対するID応答を行う。即ち、ステップS4に移行し、該
当する応答器3A（以下、個別の応答器の代表を3Aとす
る）は、例えば、疑似ランダム符号発生器などにより、
ID送信信号4aで質問器(1B)からの問い掛けに対する返信
応答を行うタイムスロットの番号をランダムに選択し、
ステップS5に移行する。ステップS5では、選択されたこ
のタイミングで応答器3Aに記憶されている応答器3A自身
のIDコード3aと車種情報を該当する質問器(1B)に送信す
る。同時に応答器3Aは、今回の質問器(1B)のIDコード1b
を一時的にメモリに記憶する。この時、前回までに受信
し最後に正常交信した質問器のIDコード1aは、まだ消去
してはならない。

【００２３】次に、ステップS6に移行し、質問器(1B)か
らのIDコード指定交信に移行する。この状態は、先に説
明した図２の期間T2b,T2a に相当する。質問器(1B)から
のIDコード指定交信のための入力信号がなければ、ステ
ップS7に移行し、タイムアウトタイマーＴがタイムアッ
プしているか否かを調べる。タイムアップしていなけれ
ば、ステップS6に戻り、継続して質問器(1B)からのIDコ
ード指定の入力信号を受信待機状態で待機する。ステッ
プS7で、タイムアウトタイマーＴがタイムアップしてい
るときは、応答器3AからのID送信信号4aが質問器(1B)に
受信できなかったことを意味するので、先に一時的に記
憶している質問器(1B)のIDコード1bを読み捨てて、ステ
ップS1に戻り、ID送信勧誘信号10の受信待機状態に入
り、質問器(1B)との交信を行うためのリトライを繰り返
す。

【００２４】ステップS6で、質問器(1B)からの交信信号
入力待ちの状態で入力を受信したときは、受信した入力
信号により、応答器3Aの処理はCase 1〜Case 3の３つの
場合に分けされる。Case 1として、ステップS8で、他の
応答器のIDコード指定交信のコマンドを受信したとき
は、ステップS6に戻り、自分のIDコード指定交信のコマ
ンドを受信すべく待機状態に入る。

【００２５】Case 2として、ステップS9で、応答器3A自
身のIDコード3aを指定して利用料金情報が質問器(1B)よ
り送信されてきた場合は、ステップS10 で応答器3AはID
コード指定交信を実行し、ステップS11 で応答器3Aは、
例えば、利用料金をプリペイド情報から差し引く処理な
ど、利用料金に関する処理を行い、ステップS12 で、先
に一時的に記憶している質問器(1B)のIDコード1bを最終
的に正常交信した質問器のIDコードとして記憶処理を行
い、応答器としての処理を終了する。

【００２６】Case 3として、ステップS13 で、応答器3A
自身のIDコード3aを指定した交信がくる前に、再び質問
器1AがID応答勧誘信号10を送ってくる場合は、これは前
回の交信でID応答の衝突が発生したものと考えられる。
従ってこの場合は、ステップS14 で、先に一時的に記憶
している質問器(1B)のIDコード1bを読み捨てて、応答器
としての処理を終了し、ステップS2に戻り、タイムアウ
トタイマーＴをリセットし、ステップS4でタイムスロッ
トをランダムに選択し直し、前回と同じように質問器(1
B)との交信を行うためのリトライを繰り返す。

【００２７】以上に述べたような処理は、例えば、応答
器3A,3B …にマイクロコンピュータなどを搭載すればソ
フトウェアで簡便に実現し得るものである。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、応答器は、交信を正常に終了した質問器に対して、
続けて自らの識別信号を送信することがなくなり、その
結果として、ID応答を待ち受けるタイムスロットでの衝
突が激減し、システムのスループットを向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による無線応答器の応答制御方法を説明
する処理フローチャート

【図２】ランダムTDMA方式の交信タイミングチャート

【図３】IDコードの応答の衝突確率を説明する説明図

【図４】他応答器のIDコードと衝突せずに質問器に読み
込まれる確率を説明する説明図

【図５】質問器と応答器の配置関係図

【符号の説明】

1A,1B 質問器 10 ID送信勧誘信号 2A,2B 移動体 3A,3B 応答器 3a,3b IDコード 4a,4b ID送信信号 T1〜TN タイムスロット T2a,T2b,T5a,T5b ID指定交信期間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質問器と、この質問器によって起動される
応答器と、の間で無線通信を行う無線応答器の応答制御
方法おいて、質問器は、質問器自身を区別する識別番号と、応答器に対し応答を勧誘するID送信勧誘信号と、このID送信勧誘信号を送信するとき、前記質問器識別番
号をID送信勧誘信号に付加する質問器識別番号付加手段
と、を備え、応答器は、応答器自身を区別する識別番号と、質問器識別番号記憶
手段と、質問器識別番号比較手段と、を備え、応答器が前記質問器からID送信勧誘信号を受け、応答器
自身の識別番号を当該質問器に返信し、当該質問器との
間で交信が成立し、当該質問器との交信が正常に終了し
たとき、前記ID送信勧誘信号に付加された当該質問器の
最新の前記識別番号を前記質問器識別番号記憶手段に記
憶し、次に、質問器からID送信勧誘信号を受けたとき、前記質
問器識別番号記憶手段に記憶している前記質問器識別番
号と、今回ID送信勧誘信号を受け、前記ID送信勧誘信号
に含まれる質問器識別番号と、を比較し、両質問器識別
番号が一致しなければ、今回の質問器からのID送信勧誘
信号に対するID応答を行い、両質問器識別番号が一致し
たときは、今回の質問器からのID送信勧誘信号に対する
ID応答を行わない、ことを特徴とする無線応答器の応答制御方法。