無線送信器、無線通信システム
【課題】各センサの送信時間間隔が同一である場合であって、２つ以上のセンサが同時にセンサ情報の送信を開始した場合であっても、予め定められた回数送信される電文のうち少なくとも１つは受信装置に伝送されるようにする。
【解決手段】センサ２ｂの繰り返し送信時間を時間Ｔ１、センサ２ａの繰り返し送信時間を時間Ｔ２、電文長（センサ２ａ，２ｂが１つの電文を送信開始してから送信完了までに要する時間）をｔとするとき、センサ２ａは、前記時間Ｔ２をＴ２≧Ｔ１＋２×ｔを満たすように設定する。また、この式に基づいて設定した時間Ｔ２と、センサ２ａの繰り返し送信動作における電文の送信回数ｋとから、センサ２ａによる電文の送信時間間隔ΔｔをΔｔ＝Ｔ２／（ｋ−１）を用いて算出する。
【解決手段】センサ２ｂの繰り返し送信時間を時間Ｔ１、センサ２ａの繰り返し送信時間を時間Ｔ２、電文長（センサ２ａ，２ｂが１つの電文を送信開始してから送信完了までに要する時間）をｔとするとき、センサ２ａは、前記時間Ｔ２をＴ２≧Ｔ１＋２×ｔを満たすように設定する。また、この式に基づいて設定した時間Ｔ２と、センサ２ａの繰り返し送信動作における電文の送信回数ｋとから、センサ２ａによる電文の送信時間間隔ΔｔをΔｔ＝Ｔ２／（ｋ−１）を用いて算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め定められた環境に係る情報を検出し、その検出情報を無線送信するセンサと、該センサから送信される検出情報を受信し、該検出情報に基づき所定の動作を行う無線受信装置とを備えて成る無線通信システムの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回路技術の高度化によってセンサや無線回路が省電力化されたことにより、各種センサと無線回路とを組み合わせたワイヤレスセンサ（以下、単にセンサという）が実現され、このセンサを多数配置して、該センサによる検知情報を無線で収集する無線通信システムが広く知られている。図１１に、従来の典型的なネットワークシステムの構成を示す。
【０００３】
図１１に示すように、無線通信システム１００は、検出部１０２ａ〜１０５ａ、無線送信部１０２ｂ〜１０５ｂ及び電池１０２ｃ〜１０５ｃを備えたセンサ１０２〜１０５と、無線受信部１０１ａ、制御部１０１ｂ及びＩ／Ｆ１０１ｃを備えた受信器１０１とを有してなる。センサ１０２〜１０５の検出部１０２ａ〜１０５ａ及び無線送信部１０２ｂ〜１０５ｂは、電池１０２ｃ〜１０５ｃから電力の供給を受け、検出部１０２ａ〜１０５ａの検出信号レベルが所定の閾値を超えると、無線送信部１０２ｂ〜１０５ｂから検出値を含むセンサ情報を電波に変調して送信する。センサ１０２〜１０５からの電波を受信した受信器１０１は、無線受信部１０１ａで電波を増幅復調してセンサ情報を抽出し、制御部１０１ｂで該センサ情報の蓄積や解析等を行い、Ｉ／Ｆ１０１ｃで外部システムにセンサ情報を送出する。
【０００４】
このような無線通信システム１００において、図１２に示すように更に中継器１０６，１０７を備え、センサ（ここではセンサ１０２とする）から送信されるセンサ情報が各中継器１０６，１０７を順番に介して受信器１０１に受信されるものがあり、このような無線通信システム１００におけるセンサ情報の伝送方式として図１３に示すような方式が知られている。
【０００５】
図１３に示す伝送方式は、センサ１０２からセンサ情報が送信されると、該センサ情報が中継器１０６、中継器１０７の順番に中継された後、受信器１０１に受信される。また、センサ１０２が同一のセンサ情報を所定の送信間隔で所定回数繰り返し送信する。このように同一のセンサ情報を所定回数繰り返し送信するのは、外来ノイズがセンサ情報の送受信が妨害されることがあっても、いずれかのセンサ情報が受信器１０１まで伝送されることを期待したものである。すなわち、図１３の矢印Ｘ１で示すように、センサ１０２から送信されたセンサ情報が中継器１０６に受信されなかったり、図１３の矢印Ｘ２で示すように、中継器１０６から送信されたセンサ情報が中継器１０７に受信されなかったりした場合でも、図１３の矢印Ｘ３や矢印Ｘ４で示すように、受信器１０１に伝送されたセンサ情報が他のタイミングで存在することを期待して、同一のセンサ情報を所定回数繰り返し送信している。
【０００６】
受信器１０１は、センサ１０２から同一のセンサ情報が所定回数送信されたことを確認すると、これらのセンサ情報が、センサ１０２が検出対象を検出したことを示したものであると判断して、センサ情報を外部システムに送出する。
【０００７】
なお、下記特許文献１には、送信したい一連の情報を所定ビット数の情報ブロックに分割し、同一情報ブロックを乗せたフレームを、複数回連続して送信する片方向通信システムにおいて、前記フレームに、同一情報ブロックのフレーム送信を何回繰り返し送信するかを示す連送回数を含める技術が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１６０８１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１３に示す伝送方式にあっては、各センサの送信間隔が同一である場合、２つ以上のセンサが略同時にセンサ情報の送信を開始すると、各センサによる電文の送信タイミングが略一致することとなり、これによって、中継器や受信器において各センサから送信された電文が衝突し、センサ情報が受信器１０１に受信されなかったものとなる。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、各センサの送信間隔が同一である場合であって、２つ以上のセンサが同時にセンサ情報の送信を開始した場合であっても、予め定められた回数送信される電文のうち少なくとも１つは受信装置に伝送されるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、情報を作成し、該情報を電文として所定間隔で所定回数だけ繰り返す送信動作を行う無線送信器であって、当該無線送信器が１つの電文の送信に要する時間を電文長ｔ、他の無線送信器が前記送信動作を行うのに要する時間を時間Ｔ１と表したとき、当該無線送信器が前記送信動作を行うのに要する時間Ｔ２をＴ２≧Ｔ１＋２×ｔを満たすように設定し、この時間Ｔ２と前記予め定められた回数とに基づき、前記電文の送信間隔を設定するものである。
【００１１】
この発明によれば、時間Ｔ２をＴ２≧Ｔ１＋２×ｔを満たすように設定することで、複数の無線送信器が同時に電文の送信を開始した場合であっても、少なくとも１つの電文は、その送信期間が他の無線送信器による電文の送信期間と重畳するのを回避することができる。
【００１２】
すなわち、当該無線送信器による電文の送信開始タイミングと、他の無線送信器による電文の送信開始タイミングとが同時のときには、他の無線送信器による最後の電文の送信開始タイミングより２×ｔだけ遅延して、当該無線送信器が最後の電文の送信を開始する。この場合、少なくとも最後の電文については、その送信期間が他の無線送信器による電文の送信期間と重畳することはない。
【００１３】
また、他の無線送信器による電文の送信開始タイミングより、当該無線送信器による電文の送信開始タイミングが電文長ｔ分だけ遅れた場合には、他の無線送信器による最後の電文の送信開始タイミングより３×ｔだけ遅れて、当該無線送信器が最後の電文の送信を開始する。この場合も、少なくとも最後の電文については、その送信期間が他の無線送信器による電文の送信期間と重畳することはない。
【００１４】
さらに、他の無線送信器による電文の送信開始タイミングより、当該無線送信器による電文の送信開始タイミングが電文長ｔ分だけ早い場合でも、他の無線送信器による最後の電文の送信開始タイミングより１×ｔだけ遅延して、当該無線送信器が最後の電文の送信を開始する。したがって、この場合も、少なくとも最後の電文については、その送信期間が他の無線送信器による電文の送信期間と重畳することはない。
【００１５】
このように、当該無線送信器による電文の送信開始タイミングを、他の無線送信器による電文の送信開始タイミングに対してどのように早めたり遅延させたりしても、必ず送信期間が他の無線送信器による電文の送信期間と重畳しない電文が少なくとも１つ生成される。したがって、少なくとも１つの電文を、他の無線送信器から送信される電文と衝突することなく無線受信装置に伝送することができる。
【００１６】
その際、請求項２に記載の発明のように、当該無線送信器に割り当てられた、無線送信器を個別に識別するための識別情報を、整数で除算して得られる剰余に２を乗算した数を係数ｎとしたとき、前記時間Ｔ２をＴ２＝Ｔ１＋ｎ×ｔにより算出し、前記予め定められた回数をｋとすると、前記電文の送信間隔ΔｔをΔｔ＝Ｔ２／（ｋ−１）により算出すると、電文の送信間隔を決定するために新たな情報を記憶したり用いたりすることなく、既に使用されている情報（識別情報）を用いて電文の送信間隔を決定することができる。
【００１７】
なお、前記無線受信装置とは、電文を最終的に伝送する対象の受信器だけでなく、無線送信器と該受信器との間で電文を中継する中継器も含む。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、情報を作成し、該情報を電文として所定間隔で所定回数だけ繰り返す送信動作を行う無線送信器と、前記無線送信器からの送信情報を受信する無線受信装置とを備えた無線通信システムであって、前記無線送信器は、請求項１ないし３のいずれかに記載の無線送信器である無線通信システムである。
【００１９】
この発明によれば、無線通信システムにおいて、請求項１または２に記載の発明による作用が得られる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の無線通信システムにおいて、前記無線送信器は、環境情報を検出するセンサ部を備え、前記電文は、無線送信器の種類を識別するための識別情報と前記環境情報に係る検出値を示す検出情報とを含み、第１の無線送信器の検出値を示す検出情報と、前記第１の無線送信器と異なる種類の第２の無線送信器の検出値を示す検出情報とが同一の信号で構成されており、前記無線受信装置は、前記識別情報及び検出情報の組み合わせと前記無線送信器の検出内容との対応関係を予め記憶し、前記電文を受信すると、この電文に含まれる識別情報及び検出情報に基づき、前記無線送信器の検出内容を解釈するものである。
【００２１】
この発明によれば、第１の無線送信器の検出値を示す検出情報と、前記第１の無線送信器と異なる種類の第２の無線送信器の検出値を示す検出情報とを同一の信号で構成し、前記識別情報及び検出情報の組み合わせと前記無線送信器の検出内容との対応関係を予め記憶し、無線受信装置は、前記電文を受信すると、この電文に含まれる識別情報及び検出情報に基づき、前記無線送信器の検出内容を解釈するようにしたので、電文中に、無線送信器の種類を示す情報や、検出値の表現形式を示す情報を記述する必要がなく、電文に含める情報量をできるだけ少なくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、各無線送信器の送信間隔が同一である場合であって、２つ以上の無線送信器が同時に電文の送信を開始した場合であっても、予め定められた回数送信される電文のうち少なくとも１つは無線受信装置に伝送されるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明に係る無線通信システムの実施形態について説明する。図１は、本発明に係る無線通信システムの一例を示す図である。
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明に係る無線通信システム１は、例えば住宅や事務所等の建物に防犯、防災、設備の利便性向上等を目的として適用されるものであり、図１に示すように、センサ２（２ａ〜２ｈ）、中継器３（３ａ，３ｂ）及び受信器４を備えて構成されている。なお、図１は、無線通信システム１の設置対象の一例として、２階建ての建物とそれに隣接するガレージとを想定したものを示している。
【００２５】
センサ２は、例えば赤外線を検出媒体として人体を検出する人体センサ２ａ〜２ｃ，２ｆ，防犯を目的として設置される防犯センサ２ｄ，２ｅ、防災を目的として設置される煙センサ２ｇ，２ｈ等が含まれる。
【００２６】
人体センサ２ａ〜２ｃは、例えば人体の熱を検出し、該人体の有無に応じて例えば照明機器５や図略の空調機器の動作を制御するために設けられている。例えば、人体センサ２ａ〜２ｃにより人体が検出すると、受信器４は、照明機器５を点灯させたり空調機器を動作させたりし、人体が検出されなくなると、受信器４は、照明機器５を消灯させたり空調機器の動作をオフしたりする。なお、図１では、人体センサ２ａ〜２ｃが各階の屋内とガレージとに設置されている態様を示している。
【００２７】
防犯センサ２ｄ，２ｅは、磁気を利用した検出動作を行うマグネットセンサ、ジャイロを用いて構成される加速度センサ、静電容量型、渦電流或いは圧電素子を用いた振動センサ等であり、例えば屋内と屋外とを連通可能な窓６に設置され、不在時における窓の開閉動作や振動を検出する。なお、図１では、防犯センサ２ｄ，２ｅが各階に設けられている窓６にそれぞれ設置されている態様を示している。受信器４は、防犯センサ２ｄ，２ｅにより窓６の開閉動作や振動が検出された旨の通知を受けて、スピーカ７等から警報を出力させる。
【００２８】
煙センサ２ｇ，２ｈは、例えば天井に設置され、煙の存在を検出して防災（火災の発生により警報を発する）のために設けられたものである。図１では、煙センサが各階の天井にそれぞれ設置されている態様を示している。受信器４は、煙センサ２ｇ，２ｈにより所定の濃度を超える煙の存在が検出された旨の通知を受けて、スピーカ７等から警報を出力させる。
【００２９】
図２は、前記センサ２の電気的な構成を示すブロック図である。センサ２は、当該センサ２の種類に応じた検出媒体を用いて得られた環境の検出信号を制御部９に出力する検出部８と、前記検出部８から出力される前記検出信号の信号レベルが所定の閾値を超えると、その旨を示すセンサ情報を電文として無線送信部１０に所定の送信周期で出力する制御部９と、制御部９から出力された電文を電波に変調し、該電波を送信アンテナ１１から中継器３又は受信器４に無線送信する無線送信部１０とを備えて構成されている。以下、電文を中継器又は受信器４に所定の送信周期で無線送信する動作を、繰り返し送信動作という。なお、検出部８、制御部９及び無線送信部１０は、前記電池１２から供給される電力により動作する。
【００３０】
制御部９は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭ等が内蔵されたマイクロコンピュータからなる。また、制御部９は、検出部８により取得された検出信号の信号レベルが所定の閾値を超えると、例えば次に説明するような構成を有する電文を生成する電文生成部としての機能を有する。図３は、電文の構成例を示す図である。
【００３１】
図３に示すように、電文１３は、プリアンブル（ＰＲ）、ユニークワード（ＵＷ）、識別情報（ＩＤ）、データ（ＤＡＴＡ）及び誤り訂正符号（ＣＲＣ）の各領域を備えて構成されている。プリアンブル（ＰＲ）の領域は、ディジタル信号「１」，「０」の繰り返しで構成されるビット同期用パターンが書き込まれる領域である。中継器３及び受信器４は、受信中の電文１３におけるプリアンブル（ＰＲ）の領域に書き込まれたビット同期用パターンに基づき、電文のビットレートに対して同期をとる。
【００３２】
ユニークワード（ＵＷ）の領域には、予めセンサ２と中継器３又は受信器４との間で共通に定められた例えば８ビットや１６ビット等の固定のビット列がユニークワードパターンとして格納される領域である。中継器３又は受信器４は、前記ユニークワードパターンを検出することで、電文の開始位置を特定することができる。
【００３３】
識別情報（ＩＤ）の領域は、センサ２個別に固有の番号として付与されたＩＤが格納される領域である。中継器３は、識別情報（ＩＤ）の領域に書き込まれているＩＤによって、電文１３の受信の是非を判断したりセンサ２を特定したりすることができる。データ（ＤＡＴＡ）の領域は、検出した内容（検出値）を示す検出情報が書き込まれる領域である。誤り訂正符号（ＣＲＣ）の領域は、識別情報（ＩＤ）の領域及びデータ（ＤＡＴＡ）の領域におけるビットの誤りを検出するために用いられる領域である。
【００３４】
図１に戻り、中継器３は、センサ２から送信される電文１３を受信し、受信した電文１３を受信器４に送信する中継機能を有する機器である。図１では、１階の屋内から２階の天井裏に設置された受信器４へは天井が、また、屋外から前記受信器４へは外壁がそれぞれ障害物となり、１階の屋内や屋外に設置されたセンサ２から出力される電波が受信器４に到達し難い又は到達しないため、１階の天井裏と屋外の適所にそれぞれ設置されている態様を示している。
【００３５】
図４は、中継器３の電気的な構成を示すブロック図である。図４に示すように、中継器は、センサ２及び受信器４との間で電文の通信を行う無線通信部１４と、前記無線通信部１４で受信した電文１３に含まれる各種情報を記憶する記憶部１５と、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭ等が内蔵されたマイクロコンピュータからなる制御部１６とを備える。
【００３６】
また、制御部１６は、機能的に、センサの識別情報（ＩＤ）を記憶する記憶部１７と、他の無線通信システム１との混信を防止するべく、無線通信部１４で受信した電文１３に含まれるＩＤと、前記記憶部１５に記憶されているＩＤとを照合し、それらが一致するか否かを判断する照合部１８と、照合部１８により前記両ＩＤが一致すると判断した場合にのみ受信した電文１３を受け付けて、受信器４に送信する指示を前記無線通信部１４に出力する送信制御部１９とを有する。
【００３７】
図１に戻り、受信器４は、センサ２又は中継器３から電波を受信し、該電波を増幅及び復調して情報を得て、該情報の蓄積や解析を行い、各種の処理を実行する機器である。図５は、受信器４の電気的な構成を示すブロック図である。図５に示すように、受信器４は、センサ２及び中継器３との間で電文１３の通信を行う無線通信部２０と、前記無線通信部２０で受信した電文１３に含まれる各種情報を記憶する記憶部２１と、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭ等が内蔵されたマイクロコンピュータからなる制御部２２とを備える。
【００３８】
また、制御部２２は、機能的に、無線通信部２０で受信した電波を増幅及び復調し、前その後の情報を解析して電文１３の送信元や検出内容（検出値）を取得する情報解析部２３と、前記情報解析部２３による解析の結果に基づいて、各機器（前記照明機器５や空調機器或いはスピーカ７）の動作を指示する指示部２４とを備える。指示部２４は、例えば、人体センサ２ａ〜２ｃから人体を検出した旨の検出信号を受信したときには、通信線により当該受信器４に接続された照明機器５に点灯する指示を出力し、煙センサ２ｇ，２ｈから煙を検出した旨の検出信号や、警戒状態下で防犯センサ２ｄ，２ｅから異常を検出した旨の検出信号を受信すると、通信線により当該受信器４に接続されたスピーカ７に警報音を出力する指示を出力する。
【００３９】
以上のような構成を有する無線通信システム１において、注目すべきは、各センサから同時に電文１３の送信開始が行われた場合であっても、各センサについて、少なくとも１つの電文の送信期間は、他のセンサから送信される電文の送信期間と時間的に重畳しないように設定している点である。以下、この内容について詳細に説明する。
【００４０】
図６は、センサ２による電文の送信動作及び中継器３ａの受信動作における従来の問題点を示すタイムチャート、図７は、本実施形態の特徴部分である、センサ２による電文の送信動作と中継器及び受信器４の送受信動作とを示すタイムチャートである。なお、ここでは、電文の送信動作を行うセンサの一例として人体センサ２ａ，２ｂを挙げ、中継器の一例として中継器３ａを挙げて説明を行う。
【００４１】
図６に示すように、センサ２ａ，２ｂの送信時間間隔が同一である場合、センサ２ａ，２ｂが略同時に電文の送信を開始すると、センサ２ａ，２ｂによる電文の送信期間が全ての電文で重畳する。これにより、中継器３ａにおいてセンサ２ａ，２ｂから送信された電文が衝突することとなり、電文が中継器３ａに受信されなかったものとなる。図６に示す「×」印は、センサ２ａから送信された電文と、センサ２ｂから送信された電文とが衝突し、電文が中継器３ａに受信されなかった状態を示している。正方形内の数字「１」〜「５」は、一連の電文の繰り返し送信動作のうち第何回目の送信動作（又は第何番目に送信した通常電文）であるかを示す。
【００４２】
そこで、本実施形態では、センサ２ａ，２ｂは、一連の繰り返し送信動作に要する時間（検出値が閾値を超えたことをトリガとしてセンサ２ａ，２ｂが電文の送信を開始してから最後に生成した電文の送信が完了するまでの時間：以下、繰り返し送信時間Ｔという）が可変に構成されている。すなわち、一連の繰り返し送信動作における送信回数については一定のままとするので、センサ２ａ，２ｂは、送信時間間隔が可変に構成されている。なお、ここでは、センサ２ｂの送信時間間隔は一定とし、センサ２ａにより送信される電文が、センサ２ｂにより送信される電文と衝突しないように、センサ２ａの送信時間間隔を変えるものとする。
【００４３】
このとき、センサ２ｂの繰り返し送信時間を時間Ｔ１、センサ２ａの繰り返し送信時間を時間Ｔ２、電文長（センサ２ａ，２ｂが１つの電文を送信開始してから送信完了までに要する時間）をｔとするとき、センサ２ａは、前記時間Ｔ２を次式（１）を満たすように設定する。
【００４４】
Ｔ２≧Ｔ１＋２×ｔ・・・（１）
この式（１）に基づいて設定した時間Ｔ２と、センサ２ａの繰り返し送信動作における電文の送信回数ｋとから、センサ２ａによる電文の送信時間間隔Δｔを次式（２）を用いて算出する。
【００４５】
Δｔ＝Ｔ２／（ｋ−１） ・・（２）
センサ２ａの送信時間間隔Δｔを、次式（１），（２）を用いて算出すると、センサ２ａから送信される電文のうち少なくとも一つは、センサ２ｂから送信される電文と、送信期間が重畳するのを回避することができる。以下、この理由について説明する。図８は、この理由を説明するための図である。
【００４６】
前記式（１）は、センサ２ａの繰り返し送信時間Ｔ２と、センサ２ｂの繰り返し送信時間Ｔ１とが、電文長２つ分以上の時間差を有することを意味する。ここで、説明の簡単化のため、前記時間Ｔ２は、Ｔ２＝Ｔ１＋２×ｔであるとすると、図８（ａ）に示すように、センサ２ａによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングと、センサ２ｂによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングとが一致するとき、センサ２ａによる一連の繰り返し送信動作における最後の電文の送信開始タイミングＨ１と、センサ２ｂによる一連の繰り返し送信動作における最後の電文の送信完了タイミングＨ２との時間差は、電文長１つ分となり、センサ２ａの最後の電文の送信期間とセンサ２ｂの最後の電文の送信期間とは重畳しない。
【００４７】
また、図８（ｂ）に示すように、センサ２ａによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングが、センサ２ｂによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングより電文長１つ分だけ早いとき、すなわち、センサ２ａによる一連の繰り返し送信動作における最初の電文の送信完了タイミングと、センサ２ｂによる一連の繰り返し送信動作における最初の電文の送信開始タイミングとが略同時（タイミングＨ３）のときでも、センサ２ａの最後の電文の送信開始タイミングは、センサ２ｂの最後の電文の送信完了タイミングと略同じタイミングとなり、センサ２ａの最後の電文の送信期間とセンサ２ｂの最後の電文の送信期間とは重畳しない。
【００４８】
また、言うまでもなく、センサ２ａによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングが、センサ２ｂによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングより電文長１つ分だけ遅いとき、すなわち、センサ２ａの最初の電文の送信開始タイミングと、センサ２ｂの最初の電文の送信完了タイミングとが略同時であるときには、センサ２ａの最後の電文の送信開始タイミングは、センサ２ｂの最後の電文の送信完了タイミングより２×ｔだけ遅くなり、センサ２ａの最後の電文の送信期間動作と、センサ２ｂによる一連の繰り返し送信動作における最後の電文の送信期間とは重畳しない。
【００４９】
このように、センサ２ａの繰り返し送信時間Ｔ２を、センサ２ｂの繰り返し送信時間Ｔ１に対して電文長２つ分以上の時間差を有するように設定すれば、センサ２ａによる電文の送信開始タイミングを、センサ２ｂによる電文の送信開始タイミングに対してどのように早めたり遅延させたりしても、センサ２ａにより送信される電文の中に、必ず送信期間がセンサ２ｂによる電文の送信期間と重畳しない電文が少なくとも１つ生成されることが判る。したがって、センサ２ａは、少なくとも１つの電文を、センサ２ｂから送信される電文と衝突させることなく中継器３ａに伝送することができる。
【００５０】
さらに、２つのセンサの着目した場合に、各センサの繰り返し送信時間の時間差を電文長２つ分に設定すればよいことから、１つの中継器に電文を送信するセンサが３つ以上有する場合については、任意に選択した２つのセンサの組み合わせを考えた場合に、どの組み合わせにおいても、センサの繰り返し送信時間の時間差が電文長２つ分以上の時間差を有するように設定するとよい。すなわち、或るセンサの繰り返し送信時間をＴとすると、別のセンサの繰り返し送信時間を例えばＴ＋２×ｔ，Ｔ＋４×ｔ，Ｔ＋６×ｔ・・・とするとよい。
【００５１】
ところで、ここまでの説明においては、説明の簡単化のために前記時間Ｔ２をＴ２＝Ｔ１＋２×ｔとしたが、前記時間Ｔ２はこの値に限られず、前記式（１）を満たすものであればよい。ここで、時間Ｔ２を決定する方法として、例えばＴ２＝Ｔ１＋４×ｔとかＴ２＝Ｔ１＋７×ｔなどの前記式（１）を満たす演算式を予め複数記憶し、センサ２ａが他のセンサの電文と衝突しないような演算式を前記複数の演算式の中から選択するようにしてもよいが、この場合、前記式（１）を満たす演算式を予め複数記憶させて、センサ２ａが他のセンサの電文と衝突しないような演算式をセンサ２ａに前記複数の演算式の中から選択させるプログラムを別途作成する必要があり、手間やコストアップ等を招来する可能性がある。
【００５２】
そこで、本実施形態では、第２の注目すべき点として、次のような方法により前記時間Ｔ２を決定する点を有している。すなわち、本実施形態では、当該センサ２ａに割り当てられた識別情報（ＩＤ）を用いて前記時間Ｔ２を決定するようにしている。具体的には、センサ２ａに割り当てられた識別情報（ＩＤ）を、予め定められた整数で除算して得られる剰余に２を乗算した数を係数ｎとし、前記時間Ｔ２を
Ｔ２＝Ｔ１＋ｎ×ｔ ・・・（２）
に基づいて算出する。
【００５３】
この式（２）に基づいて前記時間Ｔ２を算出すると、前記識別情報は各センサに固有のものであるから、前記係数ｎを算出する際に用いる前記予め定められた整数を比較的大きな値に設定することで、各センサに固有の係数ｎを得ることが可能となる。したがって、繰り返し送信時間が他のセンサと同一となるのを可及的に回避して、繰り返し送信時間とセンサとを１対１の関係で対応させつつ、前述のようなプログラムを別途作成することなく電文の送信時間間隔Δｔを決定することができる。
【００５４】
本件は、前記各実施形態に代えて、或いは前記各実施形態に加えて次の変形形態も採用可能である。
【００５５】
（１）電文は、プリアンブル（ＰＲ）、ユニークワード（ＵＷ）、識別情報（ＩＤ）、データ（ＤＡＴＡ）及び誤り訂正符号（ＣＲＣ）の各領域を備えて構成されている旨前述したが、図９に示すように、一般的に、本無線通信システム１のようなオブジェクト指向のセンサネットで用いられる電文形式は、前記ＤＡＴＡ領域が、Ｔｙｐｅ領域と、Ｐｒｏｐｅｒｔｙ領域と、Ｄａｔａ領域とを備える。
【００５６】
Ｔｙｐｅ領域は、オブジェクト指向のセンサネットにおける電文のＤＡＴＡ領域に書き込む情報の表現形式と、従来から用いられている無線機器における情報の表現形式とを区別するための情報が書き込まれる領域である。Ｐｒｏｐｅｒｔｙ領域は、センサの種別を示す情報が書き込まれる領域である。Ｄａｔａ領域は、センサ２の検出値を示す情報が書き込まれる領域である。このような電文形式では、センサ２の種類が増えると、Ｐｒｏｐｅｒｔｙ領域のビット数が多く必要となる。
【００５７】
そこで、識別情報（ＩＤ）の一部又は全部の値に応じてＤＡＴＡ領域に書き込まれている情報の解釈を変えるようにするとよい。
【００５８】
すなわち、例えば人体センサ２ｆの識別情報は先頭の１バイトが０１ｈであり、煙センサ２ｇの識別情報は先頭の１バイトが０２ｈであり、防犯センサ２ｄの識別情報は先頭の１バイトが０３ｈであるとした場合、受信器４は、受信した電文に含まれる識別情報の先頭の１バイトが０１ｈであれば、Ｄａｔａ領域に書き込まれている情報は人体センサ２ｆの人体検出の有無を示す情報であると解釈し、先頭の１バイトが０２ｈであれば、Ｄａｔａ領域に書き込まれている情報は煙センサ２ｇの煙濃度を示す情報であると解釈し、先頭の１バイトが０３ｈであれば、Ｄａｔａ領域に書き込まれている情報は、防犯センサ２ｄの開閉の有無を示す情報であると解釈する。
【００５９】
このように、識別情報に応じてＤａｔａ領域に書き込まれている情報を変えるため、検出値を示す検出値情報（Ｄａｔａ領域に書き込まれる情報）として、異なる種類のセンサ間で同一のものを使用することができる。例えば、人体センサ２ｆが人体を検出したことを示す検出値情報と、防犯センサ２ｄが窓の開放を検出したことを示す検出値情報とを同一にすることができる。
【００６０】
その結果、電文中のＴｙｐｅ領域やＰｒｏｐｅｒｔｙ領域が必要なくなり、図１０に示すように、ＤＡＴＡ領域をＤａｔａ領域のみで構成することができ、電文長を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る無線通信システムの一例を示す図である。
【図２】各センサの電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】電文の構成例を示す図である。
【図４】中継器の電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】受信器の電気的な構成を示すブロック図である。
【図６】センサによる電文の送信動作と中継器及び受信器の送受信動作とを示すタイムチャートである。
【図７】中継器３ａはセンサから特殊電文を受信できたが、中継器３ｂは外来ノイズの妨害を受けて中継器３ａからその特殊電文を受信できず、その結果、受信器も特殊電文を受信できなかった場合を示した図である。
【図８】受信器に中継器３ａからの電文と中継器３ｂからの電文とが同時に到達した状態を示す図である。
【図９】オブジェクト指向のセンサネットで用いられる電文形式を示す図である。
【図１０】本発明の無線通信システムにおける電文の変形形態を示す図である。
【図１１】従来の無線通信システムの典型的な構成を示す図である。
【図１２】中継器を含む場合の通信態様を示す図である。
【図１３】中継器を含む場合のセンサ、中継器及び受信器の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 無線通信システム
２ センサ
３，３ａ，３ｂ 中継器
４ 受信器
５ 照明機器
７ スピーカ
８ 検出部
９，１６，２２ 制御部
１０ 無線送信部
１１ 送信アンテナ
１２ 電池
１３ 電文
１４，２０ 無線通信部
１５，１７，２１ 記憶部
１８ 照合部
１９ 送信制御部
２３ 情報解析部
２４ 指示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め定められた環境に係る情報を検出し、その検出情報を無線送信するセンサと、該センサから送信される検出情報を受信し、該検出情報に基づき所定の動作を行う無線受信装置とを備えて成る無線通信システムの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回路技術の高度化によってセンサや無線回路が省電力化されたことにより、各種センサと無線回路とを組み合わせたワイヤレスセンサ（以下、単にセンサという）が実現され、このセンサを多数配置して、該センサによる検知情報を無線で収集する無線通信システムが広く知られている。図１１に、従来の典型的なネットワークシステムの構成を示す。
【０００３】
図１１に示すように、無線通信システム１００は、検出部１０２ａ〜１０５ａ、無線送信部１０２ｂ〜１０５ｂ及び電池１０２ｃ〜１０５ｃを備えたセンサ１０２〜１０５と、無線受信部１０１ａ、制御部１０１ｂ及びＩ／Ｆ１０１ｃを備えた受信器１０１とを有してなる。センサ１０２〜１０５の検出部１０２ａ〜１０５ａ及び無線送信部１０２ｂ〜１０５ｂは、電池１０２ｃ〜１０５ｃから電力の供給を受け、検出部１０２ａ〜１０５ａの検出信号レベルが所定の閾値を超えると、無線送信部１０２ｂ〜１０５ｂから検出値を含むセンサ情報を電波に変調して送信する。センサ１０２〜１０５からの電波を受信した受信器１０１は、無線受信部１０１ａで電波を増幅復調してセンサ情報を抽出し、制御部１０１ｂで該センサ情報の蓄積や解析等を行い、Ｉ／Ｆ１０１ｃで外部システムにセンサ情報を送出する。
【０００４】
このような無線通信システム１００において、図１２に示すように更に中継器１０６，１０７を備え、センサ（ここではセンサ１０２とする）から送信されるセンサ情報が各中継器１０６，１０７を順番に介して受信器１０１に受信されるものがあり、このような無線通信システム１００におけるセンサ情報の伝送方式として図１３に示すような方式が知られている。
【０００５】
図１３に示す伝送方式は、センサ１０２からセンサ情報が送信されると、該センサ情報が中継器１０６、中継器１０７の順番に中継された後、受信器１０１に受信される。また、センサ１０２が同一のセンサ情報を所定の送信間隔で所定回数繰り返し送信する。このように同一のセンサ情報を所定回数繰り返し送信するのは、外来ノイズがセンサ情報の送受信が妨害されることがあっても、いずれかのセンサ情報が受信器１０１まで伝送されることを期待したものである。すなわち、図１３の矢印Ｘ１で示すように、センサ１０２から送信されたセンサ情報が中継器１０６に受信されなかったり、図１３の矢印Ｘ２で示すように、中継器１０６から送信されたセンサ情報が中継器１０７に受信されなかったりした場合でも、図１３の矢印Ｘ３や矢印Ｘ４で示すように、受信器１０１に伝送されたセンサ情報が他のタイミングで存在することを期待して、同一のセンサ情報を所定回数繰り返し送信している。
【０００６】
受信器１０１は、センサ１０２から同一のセンサ情報が所定回数送信されたことを確認すると、これらのセンサ情報が、センサ１０２が検出対象を検出したことを示したものであると判断して、センサ情報を外部システムに送出する。
【０００７】
なお、下記特許文献１には、送信したい一連の情報を所定ビット数の情報ブロックに分割し、同一情報ブロックを乗せたフレームを、複数回連続して送信する片方向通信システムにおいて、前記フレームに、同一情報ブロックのフレーム送信を何回繰り返し送信するかを示す連送回数を含める技術が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１６０８１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１３に示す伝送方式にあっては、各センサの送信間隔が同一である場合、２つ以上のセンサが略同時にセンサ情報の送信を開始すると、各センサによる電文の送信タイミングが略一致することとなり、これによって、中継器や受信器において各センサから送信された電文が衝突し、センサ情報が受信器１０１に受信されなかったものとなる。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、各センサの送信間隔が同一である場合であって、２つ以上のセンサが同時にセンサ情報の送信を開始した場合であっても、予め定められた回数送信される電文のうち少なくとも１つは受信装置に伝送されるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、情報を作成し、該情報を電文として所定間隔で所定回数だけ繰り返す送信動作を行う無線送信器であって、当該無線送信器が１つの電文の送信に要する時間を電文長ｔ、他の無線送信器が前記送信動作を行うのに要する時間を時間Ｔ１と表したとき、当該無線送信器が前記送信動作を行うのに要する時間Ｔ２をＴ２≧Ｔ１＋２×ｔを満たすように設定し、この時間Ｔ２と前記予め定められた回数とに基づき、前記電文の送信間隔を設定するものである。
【００１１】
この発明によれば、時間Ｔ２をＴ２≧Ｔ１＋２×ｔを満たすように設定することで、複数の無線送信器が同時に電文の送信を開始した場合であっても、少なくとも１つの電文は、その送信期間が他の無線送信器による電文の送信期間と重畳するのを回避することができる。
【００１２】
すなわち、当該無線送信器による電文の送信開始タイミングと、他の無線送信器による電文の送信開始タイミングとが同時のときには、他の無線送信器による最後の電文の送信開始タイミングより２×ｔだけ遅延して、当該無線送信器が最後の電文の送信を開始する。この場合、少なくとも最後の電文については、その送信期間が他の無線送信器による電文の送信期間と重畳することはない。
【００１３】
また、他の無線送信器による電文の送信開始タイミングより、当該無線送信器による電文の送信開始タイミングが電文長ｔ分だけ遅れた場合には、他の無線送信器による最後の電文の送信開始タイミングより３×ｔだけ遅れて、当該無線送信器が最後の電文の送信を開始する。この場合も、少なくとも最後の電文については、その送信期間が他の無線送信器による電文の送信期間と重畳することはない。
【００１４】
さらに、他の無線送信器による電文の送信開始タイミングより、当該無線送信器による電文の送信開始タイミングが電文長ｔ分だけ早い場合でも、他の無線送信器による最後の電文の送信開始タイミングより１×ｔだけ遅延して、当該無線送信器が最後の電文の送信を開始する。したがって、この場合も、少なくとも最後の電文については、その送信期間が他の無線送信器による電文の送信期間と重畳することはない。
【００１５】
このように、当該無線送信器による電文の送信開始タイミングを、他の無線送信器による電文の送信開始タイミングに対してどのように早めたり遅延させたりしても、必ず送信期間が他の無線送信器による電文の送信期間と重畳しない電文が少なくとも１つ生成される。したがって、少なくとも１つの電文を、他の無線送信器から送信される電文と衝突することなく無線受信装置に伝送することができる。
【００１６】
その際、請求項２に記載の発明のように、当該無線送信器に割り当てられた、無線送信器を個別に識別するための識別情報を、整数で除算して得られる剰余に２を乗算した数を係数ｎとしたとき、前記時間Ｔ２をＴ２＝Ｔ１＋ｎ×ｔにより算出し、前記予め定められた回数をｋとすると、前記電文の送信間隔ΔｔをΔｔ＝Ｔ２／（ｋ−１）により算出すると、電文の送信間隔を決定するために新たな情報を記憶したり用いたりすることなく、既に使用されている情報（識別情報）を用いて電文の送信間隔を決定することができる。
【００１７】
なお、前記無線受信装置とは、電文を最終的に伝送する対象の受信器だけでなく、無線送信器と該受信器との間で電文を中継する中継器も含む。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、情報を作成し、該情報を電文として所定間隔で所定回数だけ繰り返す送信動作を行う無線送信器と、前記無線送信器からの送信情報を受信する無線受信装置とを備えた無線通信システムであって、前記無線送信器は、請求項１ないし３のいずれかに記載の無線送信器である無線通信システムである。
【００１９】
この発明によれば、無線通信システムにおいて、請求項１または２に記載の発明による作用が得られる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の無線通信システムにおいて、前記無線送信器は、環境情報を検出するセンサ部を備え、前記電文は、無線送信器の種類を識別するための識別情報と前記環境情報に係る検出値を示す検出情報とを含み、第１の無線送信器の検出値を示す検出情報と、前記第１の無線送信器と異なる種類の第２の無線送信器の検出値を示す検出情報とが同一の信号で構成されており、前記無線受信装置は、前記識別情報及び検出情報の組み合わせと前記無線送信器の検出内容との対応関係を予め記憶し、前記電文を受信すると、この電文に含まれる識別情報及び検出情報に基づき、前記無線送信器の検出内容を解釈するものである。
【００２１】
この発明によれば、第１の無線送信器の検出値を示す検出情報と、前記第１の無線送信器と異なる種類の第２の無線送信器の検出値を示す検出情報とを同一の信号で構成し、前記識別情報及び検出情報の組み合わせと前記無線送信器の検出内容との対応関係を予め記憶し、無線受信装置は、前記電文を受信すると、この電文に含まれる識別情報及び検出情報に基づき、前記無線送信器の検出内容を解釈するようにしたので、電文中に、無線送信器の種類を示す情報や、検出値の表現形式を示す情報を記述する必要がなく、電文に含める情報量をできるだけ少なくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、各無線送信器の送信間隔が同一である場合であって、２つ以上の無線送信器が同時に電文の送信を開始した場合であっても、予め定められた回数送信される電文のうち少なくとも１つは無線受信装置に伝送されるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明に係る無線通信システムの実施形態について説明する。図１は、本発明に係る無線通信システムの一例を示す図である。
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明に係る無線通信システム１は、例えば住宅や事務所等の建物に防犯、防災、設備の利便性向上等を目的として適用されるものであり、図１に示すように、センサ２（２ａ〜２ｈ）、中継器３（３ａ，３ｂ）及び受信器４を備えて構成されている。なお、図１は、無線通信システム１の設置対象の一例として、２階建ての建物とそれに隣接するガレージとを想定したものを示している。
【００２５】
センサ２は、例えば赤外線を検出媒体として人体を検出する人体センサ２ａ〜２ｃ，２ｆ，防犯を目的として設置される防犯センサ２ｄ，２ｅ、防災を目的として設置される煙センサ２ｇ，２ｈ等が含まれる。
【００２６】
人体センサ２ａ〜２ｃは、例えば人体の熱を検出し、該人体の有無に応じて例えば照明機器５や図略の空調機器の動作を制御するために設けられている。例えば、人体センサ２ａ〜２ｃにより人体が検出すると、受信器４は、照明機器５を点灯させたり空調機器を動作させたりし、人体が検出されなくなると、受信器４は、照明機器５を消灯させたり空調機器の動作をオフしたりする。なお、図１では、人体センサ２ａ〜２ｃが各階の屋内とガレージとに設置されている態様を示している。
【００２７】
防犯センサ２ｄ，２ｅは、磁気を利用した検出動作を行うマグネットセンサ、ジャイロを用いて構成される加速度センサ、静電容量型、渦電流或いは圧電素子を用いた振動センサ等であり、例えば屋内と屋外とを連通可能な窓６に設置され、不在時における窓の開閉動作や振動を検出する。なお、図１では、防犯センサ２ｄ，２ｅが各階に設けられている窓６にそれぞれ設置されている態様を示している。受信器４は、防犯センサ２ｄ，２ｅにより窓６の開閉動作や振動が検出された旨の通知を受けて、スピーカ７等から警報を出力させる。
【００２８】
煙センサ２ｇ，２ｈは、例えば天井に設置され、煙の存在を検出して防災（火災の発生により警報を発する）のために設けられたものである。図１では、煙センサが各階の天井にそれぞれ設置されている態様を示している。受信器４は、煙センサ２ｇ，２ｈにより所定の濃度を超える煙の存在が検出された旨の通知を受けて、スピーカ７等から警報を出力させる。
【００２９】
図２は、前記センサ２の電気的な構成を示すブロック図である。センサ２は、当該センサ２の種類に応じた検出媒体を用いて得られた環境の検出信号を制御部９に出力する検出部８と、前記検出部８から出力される前記検出信号の信号レベルが所定の閾値を超えると、その旨を示すセンサ情報を電文として無線送信部１０に所定の送信周期で出力する制御部９と、制御部９から出力された電文を電波に変調し、該電波を送信アンテナ１１から中継器３又は受信器４に無線送信する無線送信部１０とを備えて構成されている。以下、電文を中継器又は受信器４に所定の送信周期で無線送信する動作を、繰り返し送信動作という。なお、検出部８、制御部９及び無線送信部１０は、前記電池１２から供給される電力により動作する。
【００３０】
制御部９は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭ等が内蔵されたマイクロコンピュータからなる。また、制御部９は、検出部８により取得された検出信号の信号レベルが所定の閾値を超えると、例えば次に説明するような構成を有する電文を生成する電文生成部としての機能を有する。図３は、電文の構成例を示す図である。
【００３１】
図３に示すように、電文１３は、プリアンブル（ＰＲ）、ユニークワード（ＵＷ）、識別情報（ＩＤ）、データ（ＤＡＴＡ）及び誤り訂正符号（ＣＲＣ）の各領域を備えて構成されている。プリアンブル（ＰＲ）の領域は、ディジタル信号「１」，「０」の繰り返しで構成されるビット同期用パターンが書き込まれる領域である。中継器３及び受信器４は、受信中の電文１３におけるプリアンブル（ＰＲ）の領域に書き込まれたビット同期用パターンに基づき、電文のビットレートに対して同期をとる。
【００３２】
ユニークワード（ＵＷ）の領域には、予めセンサ２と中継器３又は受信器４との間で共通に定められた例えば８ビットや１６ビット等の固定のビット列がユニークワードパターンとして格納される領域である。中継器３又は受信器４は、前記ユニークワードパターンを検出することで、電文の開始位置を特定することができる。
【００３３】
識別情報（ＩＤ）の領域は、センサ２個別に固有の番号として付与されたＩＤが格納される領域である。中継器３は、識別情報（ＩＤ）の領域に書き込まれているＩＤによって、電文１３の受信の是非を判断したりセンサ２を特定したりすることができる。データ（ＤＡＴＡ）の領域は、検出した内容（検出値）を示す検出情報が書き込まれる領域である。誤り訂正符号（ＣＲＣ）の領域は、識別情報（ＩＤ）の領域及びデータ（ＤＡＴＡ）の領域におけるビットの誤りを検出するために用いられる領域である。
【００３４】
図１に戻り、中継器３は、センサ２から送信される電文１３を受信し、受信した電文１３を受信器４に送信する中継機能を有する機器である。図１では、１階の屋内から２階の天井裏に設置された受信器４へは天井が、また、屋外から前記受信器４へは外壁がそれぞれ障害物となり、１階の屋内や屋外に設置されたセンサ２から出力される電波が受信器４に到達し難い又は到達しないため、１階の天井裏と屋外の適所にそれぞれ設置されている態様を示している。
【００３５】
図４は、中継器３の電気的な構成を示すブロック図である。図４に示すように、中継器は、センサ２及び受信器４との間で電文の通信を行う無線通信部１４と、前記無線通信部１４で受信した電文１３に含まれる各種情報を記憶する記憶部１５と、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭ等が内蔵されたマイクロコンピュータからなる制御部１６とを備える。
【００３６】
また、制御部１６は、機能的に、センサの識別情報（ＩＤ）を記憶する記憶部１７と、他の無線通信システム１との混信を防止するべく、無線通信部１４で受信した電文１３に含まれるＩＤと、前記記憶部１５に記憶されているＩＤとを照合し、それらが一致するか否かを判断する照合部１８と、照合部１８により前記両ＩＤが一致すると判断した場合にのみ受信した電文１３を受け付けて、受信器４に送信する指示を前記無線通信部１４に出力する送信制御部１９とを有する。
【００３７】
図１に戻り、受信器４は、センサ２又は中継器３から電波を受信し、該電波を増幅及び復調して情報を得て、該情報の蓄積や解析を行い、各種の処理を実行する機器である。図５は、受信器４の電気的な構成を示すブロック図である。図５に示すように、受信器４は、センサ２及び中継器３との間で電文１３の通信を行う無線通信部２０と、前記無線通信部２０で受信した電文１３に含まれる各種情報を記憶する記憶部２１と、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭ等が内蔵されたマイクロコンピュータからなる制御部２２とを備える。
【００３８】
また、制御部２２は、機能的に、無線通信部２０で受信した電波を増幅及び復調し、前その後の情報を解析して電文１３の送信元や検出内容（検出値）を取得する情報解析部２３と、前記情報解析部２３による解析の結果に基づいて、各機器（前記照明機器５や空調機器或いはスピーカ７）の動作を指示する指示部２４とを備える。指示部２４は、例えば、人体センサ２ａ〜２ｃから人体を検出した旨の検出信号を受信したときには、通信線により当該受信器４に接続された照明機器５に点灯する指示を出力し、煙センサ２ｇ，２ｈから煙を検出した旨の検出信号や、警戒状態下で防犯センサ２ｄ，２ｅから異常を検出した旨の検出信号を受信すると、通信線により当該受信器４に接続されたスピーカ７に警報音を出力する指示を出力する。
【００３９】
以上のような構成を有する無線通信システム１において、注目すべきは、各センサから同時に電文１３の送信開始が行われた場合であっても、各センサについて、少なくとも１つの電文の送信期間は、他のセンサから送信される電文の送信期間と時間的に重畳しないように設定している点である。以下、この内容について詳細に説明する。
【００４０】
図６は、センサ２による電文の送信動作及び中継器３ａの受信動作における従来の問題点を示すタイムチャート、図７は、本実施形態の特徴部分である、センサ２による電文の送信動作と中継器及び受信器４の送受信動作とを示すタイムチャートである。なお、ここでは、電文の送信動作を行うセンサの一例として人体センサ２ａ，２ｂを挙げ、中継器の一例として中継器３ａを挙げて説明を行う。
【００４１】
図６に示すように、センサ２ａ，２ｂの送信時間間隔が同一である場合、センサ２ａ，２ｂが略同時に電文の送信を開始すると、センサ２ａ，２ｂによる電文の送信期間が全ての電文で重畳する。これにより、中継器３ａにおいてセンサ２ａ，２ｂから送信された電文が衝突することとなり、電文が中継器３ａに受信されなかったものとなる。図６に示す「×」印は、センサ２ａから送信された電文と、センサ２ｂから送信された電文とが衝突し、電文が中継器３ａに受信されなかった状態を示している。正方形内の数字「１」〜「５」は、一連の電文の繰り返し送信動作のうち第何回目の送信動作（又は第何番目に送信した通常電文）であるかを示す。
【００４２】
そこで、本実施形態では、センサ２ａ，２ｂは、一連の繰り返し送信動作に要する時間（検出値が閾値を超えたことをトリガとしてセンサ２ａ，２ｂが電文の送信を開始してから最後に生成した電文の送信が完了するまでの時間：以下、繰り返し送信時間Ｔという）が可変に構成されている。すなわち、一連の繰り返し送信動作における送信回数については一定のままとするので、センサ２ａ，２ｂは、送信時間間隔が可変に構成されている。なお、ここでは、センサ２ｂの送信時間間隔は一定とし、センサ２ａにより送信される電文が、センサ２ｂにより送信される電文と衝突しないように、センサ２ａの送信時間間隔を変えるものとする。
【００４３】
このとき、センサ２ｂの繰り返し送信時間を時間Ｔ１、センサ２ａの繰り返し送信時間を時間Ｔ２、電文長（センサ２ａ，２ｂが１つの電文を送信開始してから送信完了までに要する時間）をｔとするとき、センサ２ａは、前記時間Ｔ２を次式（１）を満たすように設定する。
【００４４】
Ｔ２≧Ｔ１＋２×ｔ・・・（１）
この式（１）に基づいて設定した時間Ｔ２と、センサ２ａの繰り返し送信動作における電文の送信回数ｋとから、センサ２ａによる電文の送信時間間隔Δｔを次式（２）を用いて算出する。
【００４５】
Δｔ＝Ｔ２／（ｋ−１） ・・（２）
センサ２ａの送信時間間隔Δｔを、次式（１），（２）を用いて算出すると、センサ２ａから送信される電文のうち少なくとも一つは、センサ２ｂから送信される電文と、送信期間が重畳するのを回避することができる。以下、この理由について説明する。図８は、この理由を説明するための図である。
【００４６】
前記式（１）は、センサ２ａの繰り返し送信時間Ｔ２と、センサ２ｂの繰り返し送信時間Ｔ１とが、電文長２つ分以上の時間差を有することを意味する。ここで、説明の簡単化のため、前記時間Ｔ２は、Ｔ２＝Ｔ１＋２×ｔであるとすると、図８（ａ）に示すように、センサ２ａによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングと、センサ２ｂによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングとが一致するとき、センサ２ａによる一連の繰り返し送信動作における最後の電文の送信開始タイミングＨ１と、センサ２ｂによる一連の繰り返し送信動作における最後の電文の送信完了タイミングＨ２との時間差は、電文長１つ分となり、センサ２ａの最後の電文の送信期間とセンサ２ｂの最後の電文の送信期間とは重畳しない。
【００４７】
また、図８（ｂ）に示すように、センサ２ａによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングが、センサ２ｂによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングより電文長１つ分だけ早いとき、すなわち、センサ２ａによる一連の繰り返し送信動作における最初の電文の送信完了タイミングと、センサ２ｂによる一連の繰り返し送信動作における最初の電文の送信開始タイミングとが略同時（タイミングＨ３）のときでも、センサ２ａの最後の電文の送信開始タイミングは、センサ２ｂの最後の電文の送信完了タイミングと略同じタイミングとなり、センサ２ａの最後の電文の送信期間とセンサ２ｂの最後の電文の送信期間とは重畳しない。
【００４８】
また、言うまでもなく、センサ２ａによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングが、センサ２ｂによる電文の繰り返し送信動作の開始タイミングより電文長１つ分だけ遅いとき、すなわち、センサ２ａの最初の電文の送信開始タイミングと、センサ２ｂの最初の電文の送信完了タイミングとが略同時であるときには、センサ２ａの最後の電文の送信開始タイミングは、センサ２ｂの最後の電文の送信完了タイミングより２×ｔだけ遅くなり、センサ２ａの最後の電文の送信期間動作と、センサ２ｂによる一連の繰り返し送信動作における最後の電文の送信期間とは重畳しない。
【００４９】
このように、センサ２ａの繰り返し送信時間Ｔ２を、センサ２ｂの繰り返し送信時間Ｔ１に対して電文長２つ分以上の時間差を有するように設定すれば、センサ２ａによる電文の送信開始タイミングを、センサ２ｂによる電文の送信開始タイミングに対してどのように早めたり遅延させたりしても、センサ２ａにより送信される電文の中に、必ず送信期間がセンサ２ｂによる電文の送信期間と重畳しない電文が少なくとも１つ生成されることが判る。したがって、センサ２ａは、少なくとも１つの電文を、センサ２ｂから送信される電文と衝突させることなく中継器３ａに伝送することができる。
【００５０】
さらに、２つのセンサの着目した場合に、各センサの繰り返し送信時間の時間差を電文長２つ分に設定すればよいことから、１つの中継器に電文を送信するセンサが３つ以上有する場合については、任意に選択した２つのセンサの組み合わせを考えた場合に、どの組み合わせにおいても、センサの繰り返し送信時間の時間差が電文長２つ分以上の時間差を有するように設定するとよい。すなわち、或るセンサの繰り返し送信時間をＴとすると、別のセンサの繰り返し送信時間を例えばＴ＋２×ｔ，Ｔ＋４×ｔ，Ｔ＋６×ｔ・・・とするとよい。
【００５１】
ところで、ここまでの説明においては、説明の簡単化のために前記時間Ｔ２をＴ２＝Ｔ１＋２×ｔとしたが、前記時間Ｔ２はこの値に限られず、前記式（１）を満たすものであればよい。ここで、時間Ｔ２を決定する方法として、例えばＴ２＝Ｔ１＋４×ｔとかＴ２＝Ｔ１＋７×ｔなどの前記式（１）を満たす演算式を予め複数記憶し、センサ２ａが他のセンサの電文と衝突しないような演算式を前記複数の演算式の中から選択するようにしてもよいが、この場合、前記式（１）を満たす演算式を予め複数記憶させて、センサ２ａが他のセンサの電文と衝突しないような演算式をセンサ２ａに前記複数の演算式の中から選択させるプログラムを別途作成する必要があり、手間やコストアップ等を招来する可能性がある。
【００５２】
そこで、本実施形態では、第２の注目すべき点として、次のような方法により前記時間Ｔ２を決定する点を有している。すなわち、本実施形態では、当該センサ２ａに割り当てられた識別情報（ＩＤ）を用いて前記時間Ｔ２を決定するようにしている。具体的には、センサ２ａに割り当てられた識別情報（ＩＤ）を、予め定められた整数で除算して得られる剰余に２を乗算した数を係数ｎとし、前記時間Ｔ２を
Ｔ２＝Ｔ１＋ｎ×ｔ ・・・（２）
に基づいて算出する。
【００５３】
この式（２）に基づいて前記時間Ｔ２を算出すると、前記識別情報は各センサに固有のものであるから、前記係数ｎを算出する際に用いる前記予め定められた整数を比較的大きな値に設定することで、各センサに固有の係数ｎを得ることが可能となる。したがって、繰り返し送信時間が他のセンサと同一となるのを可及的に回避して、繰り返し送信時間とセンサとを１対１の関係で対応させつつ、前述のようなプログラムを別途作成することなく電文の送信時間間隔Δｔを決定することができる。
【００５４】
本件は、前記各実施形態に代えて、或いは前記各実施形態に加えて次の変形形態も採用可能である。
【００５５】
（１）電文は、プリアンブル（ＰＲ）、ユニークワード（ＵＷ）、識別情報（ＩＤ）、データ（ＤＡＴＡ）及び誤り訂正符号（ＣＲＣ）の各領域を備えて構成されている旨前述したが、図９に示すように、一般的に、本無線通信システム１のようなオブジェクト指向のセンサネットで用いられる電文形式は、前記ＤＡＴＡ領域が、Ｔｙｐｅ領域と、Ｐｒｏｐｅｒｔｙ領域と、Ｄａｔａ領域とを備える。
【００５６】
Ｔｙｐｅ領域は、オブジェクト指向のセンサネットにおける電文のＤＡＴＡ領域に書き込む情報の表現形式と、従来から用いられている無線機器における情報の表現形式とを区別するための情報が書き込まれる領域である。Ｐｒｏｐｅｒｔｙ領域は、センサの種別を示す情報が書き込まれる領域である。Ｄａｔａ領域は、センサ２の検出値を示す情報が書き込まれる領域である。このような電文形式では、センサ２の種類が増えると、Ｐｒｏｐｅｒｔｙ領域のビット数が多く必要となる。
【００５７】
そこで、識別情報（ＩＤ）の一部又は全部の値に応じてＤＡＴＡ領域に書き込まれている情報の解釈を変えるようにするとよい。
【００５８】
すなわち、例えば人体センサ２ｆの識別情報は先頭の１バイトが０１ｈであり、煙センサ２ｇの識別情報は先頭の１バイトが０２ｈであり、防犯センサ２ｄの識別情報は先頭の１バイトが０３ｈであるとした場合、受信器４は、受信した電文に含まれる識別情報の先頭の１バイトが０１ｈであれば、Ｄａｔａ領域に書き込まれている情報は人体センサ２ｆの人体検出の有無を示す情報であると解釈し、先頭の１バイトが０２ｈであれば、Ｄａｔａ領域に書き込まれている情報は煙センサ２ｇの煙濃度を示す情報であると解釈し、先頭の１バイトが０３ｈであれば、Ｄａｔａ領域に書き込まれている情報は、防犯センサ２ｄの開閉の有無を示す情報であると解釈する。
【００５９】
このように、識別情報に応じてＤａｔａ領域に書き込まれている情報を変えるため、検出値を示す検出値情報（Ｄａｔａ領域に書き込まれる情報）として、異なる種類のセンサ間で同一のものを使用することができる。例えば、人体センサ２ｆが人体を検出したことを示す検出値情報と、防犯センサ２ｄが窓の開放を検出したことを示す検出値情報とを同一にすることができる。
【００６０】
その結果、電文中のＴｙｐｅ領域やＰｒｏｐｅｒｔｙ領域が必要なくなり、図１０に示すように、ＤＡＴＡ領域をＤａｔａ領域のみで構成することができ、電文長を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る無線通信システムの一例を示す図である。
【図２】各センサの電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】電文の構成例を示す図である。
【図４】中継器の電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】受信器の電気的な構成を示すブロック図である。
【図６】センサによる電文の送信動作と中継器及び受信器の送受信動作とを示すタイムチャートである。
【図７】中継器３ａはセンサから特殊電文を受信できたが、中継器３ｂは外来ノイズの妨害を受けて中継器３ａからその特殊電文を受信できず、その結果、受信器も特殊電文を受信できなかった場合を示した図である。
【図８】受信器に中継器３ａからの電文と中継器３ｂからの電文とが同時に到達した状態を示す図である。
【図９】オブジェクト指向のセンサネットで用いられる電文形式を示す図である。
【図１０】本発明の無線通信システムにおける電文の変形形態を示す図である。
【図１１】従来の無線通信システムの典型的な構成を示す図である。
【図１２】中継器を含む場合の通信態様を示す図である。
【図１３】中継器を含む場合のセンサ、中継器及び受信器の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 無線通信システム
２ センサ
３，３ａ，３ｂ 中継器
４ 受信器
５ 照明機器
７ スピーカ
８ 検出部
９，１６，２２ 制御部
１０ 無線送信部
１１ 送信アンテナ
１２ 電池
１３ 電文
１４，２０ 無線通信部
１５，１７，２１ 記憶部
１８ 照合部
１９ 送信制御部
２３ 情報解析部
２４ 指示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を作成し、該情報を電文として所定間隔で所定回数だけ繰り返す送信動作を行う無線送信器であって、
当該無線送信器が１つの電文の送信に要する時間を電文長ｔ、他の無線送信器が前記送信動作を行うのに要する時間を時間Ｔ１と表したとき、当該無線送信器が前記送信動作を行うのに要する時間Ｔ２を
Ｔ２≧Ｔ１＋２×ｔ
を満たすように設定し、この時間Ｔ２と前記予め定められた回数とに基づき、前記電文の送信間隔を設定する無線送信器。
【請求項２】
当該無線送信器に割り当てられた、無線送信器を個別に識別するための識別情報を、整数で除算して得られる剰余に２を乗算した数を係数ｎとしたとき、前記時間Ｔ２を
Ｔ２＝Ｔ１＋ｎ×ｔ
により算出し、前記予め定められた回数をｋとすると、前記電文の送信間隔Δｔを
Δｔ＝Ｔ２／（ｋ−１）
により算出する請求項１に記載の無線送信器。
【請求項３】
情報を作成し、該情報を電文として所定間隔で所定回数だけ繰り返す送信動作を行う無線送信器と、前記無線送信器からの送信情報を受信する無線受信装置とを備えた無線通信システムであって、
前記無線送信器は、請求項１ないし３のいずれかに記載の無線送信器である無線通信システム。
【請求項４】
前記無線送信器は、環境情報を検出するセンサ部を備え、
前記電文は、無線送信器の種類を識別するための識別情報と前記環境情報に係る検出値を示す検出情報とを含み、
第１の無線送信器の検出値を示す検出情報と、前記第１の無線送信器と異なる種類の第２の無線送信器の検出値を示す検出情報とが同一の信号で構成されており、
前記無線受信装置は、前記識別情報及び検出情報の組み合わせと前記無線送信器の検出内容との対応関係を予め記憶し、前記電文を受信すると、この電文に含まれる識別情報及び検出情報に基づき、前記無線送信器の検出内容を解釈する請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項１】
情報を作成し、該情報を電文として所定間隔で所定回数だけ繰り返す送信動作を行う無線送信器であって、
当該無線送信器が１つの電文の送信に要する時間を電文長ｔ、他の無線送信器が前記送信動作を行うのに要する時間を時間Ｔ１と表したとき、当該無線送信器が前記送信動作を行うのに要する時間Ｔ２を
Ｔ２≧Ｔ１＋２×ｔ
を満たすように設定し、この時間Ｔ２と前記予め定められた回数とに基づき、前記電文の送信間隔を設定する無線送信器。
【請求項２】
当該無線送信器に割り当てられた、無線送信器を個別に識別するための識別情報を、整数で除算して得られる剰余に２を乗算した数を係数ｎとしたとき、前記時間Ｔ２を
Ｔ２＝Ｔ１＋ｎ×ｔ
により算出し、前記予め定められた回数をｋとすると、前記電文の送信間隔Δｔを
Δｔ＝Ｔ２／（ｋ−１）
により算出する請求項１に記載の無線送信器。
【請求項３】
情報を作成し、該情報を電文として所定間隔で所定回数だけ繰り返す送信動作を行う無線送信器と、前記無線送信器からの送信情報を受信する無線受信装置とを備えた無線通信システムであって、
前記無線送信器は、請求項１ないし３のいずれかに記載の無線送信器である無線通信システム。
【請求項４】
前記無線送信器は、環境情報を検出するセンサ部を備え、
前記電文は、無線送信器の種類を識別するための識別情報と前記環境情報に係る検出値を示す検出情報とを含み、
第１の無線送信器の検出値を示す検出情報と、前記第１の無線送信器と異なる種類の第２の無線送信器の検出値を示す検出情報とが同一の信号で構成されており、
前記無線受信装置は、前記識別情報及び検出情報の組み合わせと前記無線送信器の検出内容との対応関係を予め記憶し、前記電文を受信すると、この電文に含まれる識別情報及び検出情報に基づき、前記無線送信器の検出内容を解釈する請求項３に記載の無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２３６６０２（Ｐ２００８−２３６６０２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７６２２１（Ｐ２００７−７６２２１）
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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