JP4088389B2

JP4088389B2 - 無線通信システム

Info

Publication number: JP4088389B2
Application number: JP14718399A
Authority: JP
Inventors: 宗平梅澤; 啓行川勝; 大助平石; 康則末吉
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2019-05-26
Also published as: JP2000341197A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば排水管路の複数箇所に設置されたマンホールポンプやオートメーション工場の複数箇所に設置された設備機器などの動作状況を中央管理所で集中的に監視し、また、中央管理所からの指令によって複数箇所のマンホールポンプや設備機器の動作を制御するような場合に適用される無線通信システムに関し、詳しくは、小規模の一定エリア内に複数の無線子局を点在させ、これら複数の無線子局と親局との間及び複数の無線子局の相互に亘って自由空間を伝送媒体とする電波を介して各種の通信用データを伝送するように構成されている無線通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の無線通信システムは自由空間を伝送路とするものであって、伝送局相互間に亘る長い連続的な有線設備を必要としないことから、山岳地帯のような地域はもちろん、地下設備の増加及び交通事情などにより有線設備の布設が困難な状況にある大都市であっても伝送回線を容易に作成することが可能であるとともに、非常災害時にも障害区間を簡易な設備で速やかに復旧することが可能であり、有線方式に比べて回線全体の著しい低廉化を図ることができるという特長を有している。
【０００３】
自由空間を伝送媒体とする無線通信の導入にあたっては、電力会社や電鉄会社、放送会社、警察などの数多くの機関が使用している無線通信用電波と相互干渉しないようにするために、電波法によって送信出力や変調方式などに規制がかけられている。したがって、広い範囲に亘る無線通信方式を得るためにはその送信出力を上げる必要があるけれども、送信出力は自由に選定することができず、このことが伝送容量及び伝送範囲の拡大を制限する要因となっている。
【０００４】
このような事情のもとで、比較的広くて長い範囲に亘る伝送回線を確保する無線通信システムとして、送信出力によって定まる一定の間隔ごとに中継局を設置し、各無線局からの送信により減衰した電波を中継局で増幅した後、次の中継局へ送り出すといった中継式の無線通信システムが考えられるが、この中継式無線通信システムにおいては、中継用送受信装置（中継機）など中継局の設備に多大な創設費を要するばかりでなく、中継局は多くの場合、見通し距離を大きくとるために山上僻地などに設置されることが多く、そのために巡回保守などにかなりの労力、費用を要する。特に、無線通信を一定エリア内でネットワーク化する場合において、中継式システムは経済面、保守面などに大きな問題があり、有線方式との比較による有利性を十分に確保できないという技術的課題がある。
【０００５】
そこで、本願出願人らは、一定エリア内に点在する複数の無線子局のそれぞれに中継局の役割を果たすようにすることで、複数の無線子局と親局との間に亘って自由空間を伝送媒体とする電波を介して通信用データを伝送可能な複数の伝送回線を構成させてなる無線通信システムを提案し既に特許出願している。本願出願人らが提案した無線通信システムによれば、相互にはダイレクト通信できない距離を隔てた位置に存在する無線局間（親局と子局間あるいは子局相互間）であっても、その中間に位置する無線子局を中継局として通信用データを伝送することが可能で、上述した中継式システムに比べて無線通信のネットワーク化を経済的に構築することができるという利点がある。
【０００６】
ところで、本願出願人らが提案している無線通信システムでは、親局及び複数の無線子局のそれぞれが、次の一つの送信局に対して優先順位が付けられた通信経路情報を有するものであり、例えば自局から発信した通信用データをまず優先順位が上位の一つの子局に送信し、その送信子局から応答信号がないなど不通であった場合は優先順位が次位の子局への送信に切替えるといったように、発信局から目的の最終送信局までの間に存在する複数の無線子局のそれぞれが優先順位に基づいて次の一つの送信子局を決定しながら、通信用データを最終送信局まで伝送するように構成されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような構成の無線通信システムにあっては、通信用データの発信局から最終送信局までの間に複数の無線子局が存在し、それら複数の無線子局を中継局として通信しなければならない場合、発信局と次の無線子局との間及び無線子局の相互間のそれぞれにおいて応答信号の有無などの通信不能あるいは通信異常の確認、その結果に基づく次の一つの無線子局の決定などを繰り返し行なう必要があるために、最終送信局までの通信に時間がかかる場合があり、信頼性の高い通信が可能である反面、通信能率及びシステム全体の使用効率の面で改善の余地が残されていた。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、比較的広くて長い範囲に亘る一定エリア内にネットワークされた伝送回線を経済的に構築することができるのはもとより、通信能率及びシステム全体の使用効率を著しく向上することができる通信システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る無線通信システムは、親局と一定エリア内に点在する複数の無線子局との間及び複数の無線子局の相互間に亘って自由空間を伝送媒体とする電波を介して通信用データを伝送可能に構成されているとともに、複数の無線子局にはそれぞれ、親局及び自局以外の子局から伝送されてくる通信用データが自局宛てのものか他局宛てのものであるかを判定する手段と、その結果が他局宛ての通信用データであると判定された場合、中継局となって受信した通信用データを自局からの送信電波が届く範囲内にある複数の無線子局のうちの一つに転送する手段とが備えられている無線通信システムであって、親局及び複数の無線子局のそれぞれが、自局から最終送信局までの複数の通信経路情報を有しており、それら複数の通信経路には予め優先順位が付けられていると共に、ある一つの通信経路における通信用データ発信局から最終送信局までの間の通信にエラーがあった場合、そのエラー情報を発信局まで返信して、次の優先順位の通信経路に切替えるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成の本発明によれば、一定エリア内に点在する複数の無線子局が中継局の役割を果たし、比較的広くて長い範囲に亘ってネットワークされた伝送回線を構築することになるので、送信出力の制約から親局と複数の無線子局との間及び無線子局の相互間ではダイレクト通信できない位置関係に各局が存在する場合であっても、中継用送受信装置（中継機）などを備えた特別な中継局の設置を要することなく、上記一定エリア内のあらゆる無線子局相互間及び無線子局と親局との間に亘る無線通信が可能となり、送信出力のいかんにかかわらず無線通信のネットワーク化を経済的に構築することが可能である。
【００１１】
その上、親局及び複数の無線子局のそれぞれが、自局から最終送信局にまで亘り、かつ優先順位の付けられた複数の通信経路情報を有しているので、優先順位の上位の通信経路中に存在する複数の子局のうちのどれか一つの子局からでも応答信号が無くて通信不能あるいは通信異常に陥ったような場合、自局から最終送信局にまで亘る次の優先順位の通信経路に直ちに切替えて通信することが可能であるから、各局毎で次の送信子局の通信状態を確認し、かつその確認結果と優先順位に基づいて次の一つの無線子局を決定するといった繰り返し動作を行なう方式のものに比べて、最終送信局までの通信時間を短縮するという伝送遅延補償が可能で、通信能率及びシステム全体の使用効率の向上が図れる。
【００１２】
特に、ある一つの通信経路における通信用データ発信局から最終送信局までの間の通信にエラーがあった場合、そのエラー情報を発信局まで返信して、次の優先順位の通信経路に切替えるように構成しておけば、通信エラーの発生に伴う通信経路の切替えを迅速化して、通信能率及びシステム全体の使用効率を一層高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係る無線通信システムの構成図であり、同図において、１は中央監視装置３に接続された一つの無線親局、２Ａ〜２Ｉはそれぞれ一定エリア内に点在されているマンホールポンプなどの複数の設備機器（図示省略する）に付属して設けられている複数の無線子局であって、親局１と各子局２Ａ〜２Ｉとの間及び子局２Ａ〜２Ｉの相互間に亘って自由空間を伝送媒体とする電波によって通信用データを伝送可能に構成されている。
【００１４】
上記親局１及び複数の無線子局２Ａ〜２Ｉのそれぞれは、自局から最終送信局までの複数の通信経路情報を有しており、それら複数の通信経路情報には予め優先順位が付されている。すなわち、図２のデータフォーマットに示すように、マンホールポンプや設備機器の動作制御用や故障発生用のデータＤ１と発信元である自局、中継局となる他の子局及び送信先となる子局または親局のアドレス情報ＡＤＲが挿入された通信用データＤが入力されている。
【００１５】
例えば無線子局２Ａについて詳述すると、この無線子局２Ａは表１に示すような優先順位付けされた複数の通信経路情報を有しており、優先順位が最も上位、つまり、優先順位（１）の通信経路では、自局２ＡのデータＤ１及びアドレス情報ＡＤＲを含む通信用データＤが子局２Ｅ→子局２Ｈを中継局として順次転送されて親局１へ伝送され、かつ、親局１のデータＤ１及びアドレス情報ＡＤＲを含む通信用データＤが子局２Ｈ→子局２Ｅを中継局として順次転送されて自局２Ａへ伝送され、また、優先順位（２）の通信経路では、自局２Ａの通信用データＤが子局２Ｂ→子局２Ｆ→子局２Ｉを中継局として順次転送されて親局１へ伝送され、かつ、親局１の通信用データＤが子局２Ｉ→子局２Ｆ→子局２Ｂを中継局として順次転送されて自局２Ａへ伝送されるようになっている。
【００１６】
【表１】

【００１７】
上記親局１は、図３に示すように、動作制御等のためのデータＤ１と発信元である自局、中継子局及び最終送信局のアドレス情報ＡＤＲが挿入されて通信手順に適合する図２に示すようなフォーマットの通信用データＤを作成する通信データ作成部４と、その通信用データＤを電波によって送信するときに適した信号に変換（変調）し、かつ無線子局２Ｈ，２Ｉから送信されてくる通信用データＤを受信したときにその受信データを変換（復調）してデータ出力部５に出力する信号変換部６と、それら通信用データＤの電波をアンテナ７を介して送受信する無線部８と、上記信号変換部６及び無線部８の動作を制御して送受信制御を行なう通信制御部９とを備えている。
【００１８】
一方、上記各無線子局２Ａ〜２Ｉは、図４に示すように、接点データやアナログデータなどを計測する計測部１１と、この計測部１１での計測データに基づいて接点や設備機器に故障が発生したと検出された際にその故障発生データＤ１と発信元である自局、中継局となる他の子局及び最終送信局それぞれのアドレス情報ＡＤＲが挿入されて通信手順に適合する図２に示すようなフォーマットの通信用データＤを作成する通信データ作成部１２と、その通信用データを電波によって送信（転送）するときに適した信号に変換（変調）し、かつ、親局１及び他の子局から送信されてくる通信用データＤを受信したとき、その受信データＤを変換（復調）する信号変換部１３と、それら通信用データＤの電波をアンテナ１４を介して送受信する無線部１５と、上記信号変換部１３及び無線部１５の動作を制御して送受信制御を行なう通信制御部１６とを備えている。
【００１９】
また、各無線子局２Ａ〜２Ｉは、親局１または子局から発信した通信用データをある一つの通信経路を経て最終送信局にまで伝送する際に通信エラーが発生した場合、そのエラー情報を発信局まで返信して、次の優先順位の通信経路に切替える機能を有している。
【００２０】
つぎに、上記構成の無線通信システムによる信号の通信動作について図５のフローチャートを参照して説明する。
例えば無線子局２Ａを例にとって説明すると、この無線子局２Ａから送信の必要なケースは、（ａ）自局２Ａにおける計測部１１での計測データに基づいて接点や被計測機器に故障が発生したと検出されたときに、その故障発生データＤ１を自局２Ａを発信元として親局１に通信する必要が生じた場合と、（ｂ）他局から発信され自局２Ａで受信した通信用データＤ中のアドレス情報ＡＤＲと自局２Ａのアドレス情報ＡＤＲとを見比べた結果、受信した通信用データＤは他局へ中継することが必要なデータであると判断された場合とであり、無線子局２Ａにおいては、まず送信の必要なケースが上述（ａ），（ｂ）のいずれの場合であるかが判定される（ステップＳ２０）。
【００２１】
上記の判定結果が（ａ）であった場合、該無線子局２Ａでは、自局２Ａから最終送信局である親局１までの複数の通信経路の優先順位をチェックした（ステップＳ２１）後、通信データ作成部４では計測部１１による故障発生データＤ１内に自局２Ａ、優先順位（１）の通信経路中に存在し中継局となる他の子局２Ｅ，２Ｈ及び親局１それぞれのアドレス情報ＡＤＲを挿入して通信手順に適合するフォーマットの通信用データＤを作成し、かつ、この通信用データＤは信号変換部１３で変換（変調）された後、無線部１５のアンテナ１４を経て電波で自由空間に発信され、次の送信先である子局２Ｅが呼び出される（ステップＳ２２，Ｓ２３）。
【００２２】
上記の発信電波で呼び出された子局２Ｅは、受信した通信用データＤ中のアドレス情報ＡＤＲと自局２Ｅのアドレス情報ＡＤＲとが一致しているか否かを判断して一致しているとき、送信元の子局２Ａに応答信号を返信して両子局２Ａ，２Ｅ間の通信リンク処理によって両局２Ａ，２Ｅ間に亘る通信リンクが確立され、送信元の子局２Ａの無線部１５から子局２Ｅへの通信用データＤの送信（転送）が行なわれる（ステップＳ２４〜Ｓ２８）。また、この通信用データＤを受信した子局２Ｅと次の子局２Ｈとの間の通信も上記と同様なステップ動作を経て行なわれ、さらに、子局２Ｈと最終送信局である親局１との間の通信も上記と同様なステップ動作を経て行なわれる。
【００２３】
上記のごとき通信動作において、子局２Ｅ，２Ｈまたは親局１から応答信号が返信されてこなかったり、通信リンクが確立されなかったり、あるいは、通信リンクは確立されたが全ての通信用データＤの送信が終了しなかったりするなど優先順位（１）の通信経路での通信にエラーが発生した場合は、そのエラー情報を発信局である子局２Ａまで返信して次の通信経路の優先順位のチェックおよび次の通信経路の存在を確認した後、ステップＳ２２に戻って通信用データＤ中の中継局アドレス情報ＡＤＲを次の優先順位（２）の通信経路中に存在する他の子局２Ｂ，２Ｆ，２Ｉ及び親局１それぞれのアドレス情報に書き替えた通信用データＤを作成し、かつ、これを信号変換した後、無線部１５のアンテナ１４を経て電波で自由空間に再発信して最終的に親局１にまで送信する（ステップＳ２９，Ｓ３０）。
【００２４】
一方、ステップＳ２０での判定結果が（ｂ）であった場合、無線子局２Ａでは通信用データＤ内の中継局アドレス情報ＡＤＲを基にして次の送信局の検索および次の送信局の存在を確認した後、次の送信子局２Ｅを呼び出し（ステップＳ３１〜Ｓ３３）、それ以降は上述したステップ動作（Ｓ２４〜Ｓ３０）を経て親局１までの通信を行なう。
【００２５】
そして、最終的に通信用データＤを受信した親局１では、その受信した通信用データＤを信号変換部６で変換（復調）した後、データ出力部５に出力するとともに、故障発生した無線子局を中央監視装置３に通報する。
【００２６】
なお、以上までの説明は、無線子局２Ａ〜２Ｉのいずれか一つから故障発生データＤ１を含む通信用データＤを親局１まで送信する場合の通信動作についての説明であるが、親局１から無線子局２Ａ〜２Ｉのいずれか一つにマンホールポンプや設備機器の動作制御用データＤ１を含む通信用データＤを送信する場合の通信動作も上述と同様であるため、説明を省略する。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、一定エリア内に点在させた複数の無線子局が中継局の役割を果たすように構成しているので、中継用送受信装置（中継機）などを備えた特別な中継局の設置を要することなく、一定エリア内のあらゆる子局と親局との間の無線通信を可能として、電波法により送信出力が規制されるにもかかわらず無線通信のネットワークシステムを非常に経済的に構築することができる。
【００２８】
しかも、親局及び複数の無線子局のそれぞれが、自局から最終送信局にまで亘り、かつ優先順位の付けられた複数の通信経路情報を有しているので、各通信経路を構成する子局のうちの一つでも通信不良や通信不能あるいは通信異常に陥ったような場合、自局から最終送信局にまで亘る次の優先順位の通信経路に直ちに切替えて通信することができるから、各局毎で次の送信子局の通信状態を確認し、かつその確認結果と優先順位に基づいて次の一つの無線子局を決定するといった繰り返し動作を行なう方式のものに比べて、最終送信局までの通信時間の短縮化を図ることができ、通信能率並びにシステム全体の使用効率の著しい向上を達成することができるという効果を奏する。
【００２９】
特に、ある一つの通信経路における通信用データ発信局から最終送信局までの間の通信にエラーがあった場合に、そのエラー情報を発信局まで返信して、次の優先順位の通信経路に切替えるように構成する場合は、通信エラーの発生に伴う通信経路の切替えを迅速化して、通信の信頼性の向上と共に通信能率及びシステム全体の使用効率の一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線通信システム全体の構成図である。
【図２】同上システムにおける通信用データのフォーマットである。
【図３】同上システムにおける親局の概略構成図である。
【図４】同上システムにおける無線子局の概略構成図である。
【図５】同上システムによる無線通信動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１親局
２Ａ〜２Ｉ無線子局
４，１２通信データ作成部
６，１３信号変換部
７，１４アンテナ
８，１５無線部
９，１６通信制御部
Ｄ通信用データ

Claims

親局と一定エリア内に点在する複数の無線子局との間及び複数の無線子局の相互間に亘って自由空間を伝送媒体とする電波を介して通信用データを伝送可能に構成されているとともに、複数の無線子局にはそれぞれ、親局及び自局以外の子局から伝送されてくる通信用データが自局宛てのものか他局宛てのものであるかを判定する手段と、その結果が他局宛ての通信用データであると判定された場合、中継局となって受信した通信用データを自局からの送信電波が届く範囲内にある複数の無線子局のうちの一つに転送する手段とが備えられている無線通信システムであって、
親局及び複数の無線子局のそれぞれが、自局から最終送信局までの複数の通信経路情報を有しており、それら複数の通信経路には予め優先順位が付けられていると共に、ある一つの通信経路における通信用データ発信局から最終送信局までの間の通信にエラーがあった場合、そのエラー情報を発信局まで返信して、次の優先順位の通信経路に切替えるように構成されていることを特徴とする無線通信システム。