無線通信装置および無線通信システム
【課題】無線通信信号の周波数チャネルを複数用いることで実効的な通信速度を向上させ、また干渉を抑制して通信信頼性を向上する。
【解決手段】第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、少なくとも二つの無線通信装置は、第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が第２の周波数チャネルを使用するようにした。
【解決手段】第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、少なくとも二つの無線通信装置は、第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が第２の周波数チャネルを使用するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気、ガス、水道等の使用対象期間の使用料金は、検針員が定期的に家屋に設置された電気、ガス、水道等のメータを目視で確認し、メータの数値を記録した上で、前回の検針値との差に基づいて算出されてきた。しかし、検針員の人的コストが大きいこと、および家屋の住人（管理者等）が不在のときの対応が困難な場合があることが課題となっており、電気、ガス、水道等の使用量の検針業務を自動化するシステムが開発されてきている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の従来技術では、自動検針システムに無線通信を用いる方法が開示されている。この自動検針システムでは、検針機能を備えた無線装置を、その無線装置間の通信路がツリー状になるように配置して、検針値を無線で伝達し、ツリーの頂点に位置する集約装置が検針値を収集する。そして、集約装置は、各無線装置から、定期的な検針値が到達しない場合に、再送を要求するための信号を、該当する無線装置に送信して、その無線装置から検針値を収集する。
【０００４】
また、特許文献２に記載の従来技術では、特定の制御局を必要としない自律分散型の無線通信ネットワークにおいて、複数の周波数チャネルを利用してチャネルアクセスを行う方法が開示されている。無線通信ネットワークを構成する複数の無線通信装置は、自局のビーコン送信タイミング及び送信チャネルを決定する基となるシード情報を含んだビーコン情報を報知し、ネットワークへ新規参入するときには、他局から受信したビーコン情報中のシード情報を基に各チャネル上でビーコン送信を行うチャネル切替パターンを同定し、空いているビーコン送信タイミング及び送信チャネルの候補の中から自局のものを選択し、ビーコン情報を送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４０１８４号公報
【特許文献２】特開２００５−４５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術は、単一の周波数チャネルを用いて無線通信を行うものである。特許文献１に記載されているようにツリー状のネットワークにおいてマルチホップ通信を行う場合、単一の周波数チャネルのみを用いるのであれば、ホップごとの通信信号の送信タイミングを時間的に分割して衝突を回避する必要があり、実効的な通信速度が低下するという課題がある。
【０００７】
また通信信号の送信タイミングを時間的に分離せず、信号強度を検出して衝突を回避するアクセス制御方式であるＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を用いる場合には、ネットワークを構成する無線通信装置の台数が増大するほど通信信号が衝突し易くなり、通信信頼性が低下するという課題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の従来技術では、複数の無線通信装置が互いのビーコン送信タイミング及び送信チャネルを報知し合い、ビーコン送信タイミング及び送信チャネルを同期させる必要がある。然しながら、他の無線通信装置が送信するビーコンを受信するには受信側の無線通信装置は同一時刻にその周波数チャネルに変更する必要があり、複雑な時刻同期技術が必要である。
【０００９】
また多数の無線通信装置で構成される無線ネットワークでは、複数の無線通信装置に対して単一信号で情報を伝達するマルチキャスト通信を利用することで通信を効率化する方法を用いることが可能であるが、特許文献２に記載の従来技術では各無線通信装置は時間ごとに別々の周波数チャネルを利用するため、マルチキャスト通信を利用して通信を効率化することが困難であるという課題がある。
【００１０】
そこで、本発明では、実効的な通信速度を向上させ、干渉を抑制して通信信頼性を向上しつつ、かつ通信を効率化するためのマルチキャスト通信を可能とすることのできる無線通信装置および無線通信システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の無線通信装置は、無線通信のためのアンテナと、無線通信信号処理を実行する無線通信部と、無線通信を制御する通信制御部と、無線通信信号の周波数チャネルを切替えるチャネル切替制御部と、周波数チャネルを切替えるための条件を検出するチャネル切替条件検出部と、チャネル切替信号の送信指示を与えるチャネル切替信号生成部と、アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定するチャネル切替信号判定部を備え、
チャネル切替制御部は、チャネル切替条件検出部とチャネル切替信号判定部から入力される信号に基づいて自局無線通信部の周波数チャネルを制御し、またチャネル切替制御部は、チャネル切替信号生成部を駆動してチャネル切替信号を他端に送信せしめる機能を有する。
【００１２】
本発明の無線通信装置は、無線通信のためのアンテナと、無線通信信号処理を実行する無線通信部と、無線通信を制御する通信制御部と、無線通信信号の周波数チャネルを切替えるチャネル切替制御部と、周波数チャネルを切替えるための条件を検出するチャネル切替条件検出部と、チャネル切替信号の送信指示を与えるチャネル切替信号生成部と、アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定するチャネル切替信号判定部を備え、
チャネル切替制御部は、チャネル切替条件検出部から入力される信号に基づいて無線通信部の周波数チャネルを制御した後に、チャネル切替信号生成部を駆動してチャネル切替信号の送信指示を与えるとともに、チャネル切替信号判定部においてアンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに無線通信部の周波数チャネルを制御する機能を有する。
【００１３】
なお、チャネル切替信号判定部においてアンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、チャネル切替信号を受信した旨の応答としてチャネル切替応答信号を、アンテナを介して送信し、かつ無線通信部の周波数チャネルを制御する機能を有するのがよい。
【００１４】
また、チャネル切替信号の送信から所定時間内に、チャネル切替応答信号を受信しないときに、チャネル切替信号の再送信を実行するのがよい。
【００１５】
本発明の無線通信システムは、第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
少なくとも二つの無線通信装置は、第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が第２の周波数チャネルを使用するようにした。
【００１６】
なお、受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、チャネル切替信号を受信した旨の応答としてチャネル切替応答信号を送信し、かつ自己の使用する周波数チャネルを切替制御するのがよい。
【００１７】
また、チャネル切替信号の送信から所定時間内に、チャネル切替応答信号を受信しないときに、チャネル切替信号の再送信を実行するのがよい。
【００１８】
本発明の無線通信システムは、第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
少なくとも二つの無線通信装置は、第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルを切替使用でき、第１の無線通信装置は、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能を有し、第２の無線通信装置は、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が第２の周波数チャネルを使用する。
【００１９】
なお、第２の無線通信装置を２つ以上備え、各第２の無線通信装置は、受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、自己の使用する周波数チャネルを切替制御し、かつ他の第２の無線通信装置に向けてチャネル切替信号を送信する機能を有するのがよい。
【００２０】
本発明の無線通信システムは、第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループと、第３の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第３のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
第１のグループと、第２のグループのあいだの無線通信の実行のために、少なくとも二つの第１の無線通信装置が備えられ、第１の無線通信装置は、第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が第２の周波数チャネルを使用するとともに、
第２のグループと、第３のグループのあいだの無線通信の実行のために、少なくとも二つの第２の無線通信装置が備えられ、第２の無線通信装置は、第２の周波数チャネルと第３の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が第２の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が第３の周波数チャネルを使用するようにした。
【００２１】
なお、無線通信装置は、検針対象設備の検針器に設置されて検針データを無線通信するものとされるのがよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡易な方法で複数の周波数チャネルを使用することで干渉を抑制可能な無線通信装置を提供することが可能である。また本発明による無線通信装置を複数用いることで干渉を抑制して実効的な通信速度を向上可能な自動検針システムを提供することが可能である。更にマルチキャスト通信を併用することでより通信を効率化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】無線通信装置の構成の一例を示す図。
【図２】ユニット式電力量計の設置例と、回路構成の一例を示す図。
【図３】無線通信の周波数チャネル配置の一例を示す図。
【図４】本発明の適用される自動検針システムの全体構成を示す図。
【図５】集約装置の構成の一例を示す図。
【図６】切替端末の周波数チャネルの切替の一例を示す図。
【図７】周波数チャネル切替処理の第一実施例を示す図。
【図８】図７の周波数チャネル切替方法を示すフロー図。
【図９】周波数チャネル切替処理の第二実施例を示す図。
【図１０】図９の周波数チャネル切替方法を示すフロー図。
【図１１】周波数チャネル切替処理の第三実施例を示す図。
【図１２】図１１の周波数チャネル切替方法を示すフロー図。
【図１３】周波数チャネルの切替端末を３台用いる自動検針システムの全体構成を示す図。
【図１４】周波数チャネル切替処理の第四実施例を示す図。
【図１５】図１４の周波数チャネル切替方法を示すフロー図。
【図１６】周波数チャネルを３チャネル用いる自動検針システム一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明を実施するための形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００２５】
本発明の適用される自動検針システムの全体構成が、図４に示されている。この自動検針システムは、複数の端末１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅと、集約装置２で構成される。そして、集約装置２に集められた各家庭の電気使用量は、基幹ネットワーク５を介して図示せぬ電力会社などに送られる。なお、本システムの検針対象は、ガス、水道などであってもよいが、ここでは電力量検針の例で説明する。
【００２６】
端末１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅとは、自動検針の対象となっている各家庭に設置されたユニット式電力量計１のことであり、別途図２を用いて、その設置例と、回路構成について説明する。
【００２７】
また、集約装置２について、別途図５を用いて説明する。
【００２８】
さらに、これらの端末１及び集約装置２には、これら機器の間での通信を実現する為の無線通信装置１０が搭載されており、無線通信装置１０について、別途図１を用いて説明する。
【００２９】
まず、図２において、端末１（ユニット式電力量計）は、商用交流の高電圧が重畳された高圧配電線２１から、変圧器２２によって低電圧に変換された電圧が重畳される低圧配電線２３に複数個接続される。一般には１０台〜２０台程度のユニット式電力量計１が、一台の変圧器２２に接続される。
【００３０】
ここで、変圧器２２とは、いわゆる柱上変圧器のことであり、集約装置２は柱上変圧器の位置に設置されることが多い。また、ユニット式電力量計１は、電力料金支払い単位となる各家庭に設けられ、ユニット式電力量計１を経由して、各家庭２５の分電盤２４に電力を供給する。
【００３１】
ユニット式電力量計１は、電力量計測部３０、開閉器４０、および無線通信装置１０を備える。電力量計測部３０は、電力を時間的に積算した量（電力量）を計測し、その計測値（検針値）を、無線通信装置１０を介して集約装置２側に向けて出力する。開閉器４０は、無線通信装置１０から出力される信号に基づき、開閉器４０を切断状態（ＯＦＦ）にした場合、分電盤２４を介して家屋２５内への電力供給を一度に遮断する。
【００３２】
無線通信装置１０は、電力量計測部３０から受信した計測値を、無線通信（例えば、２．４ＧＨｚ帯や９５０ＭＨｚ帯）によって送信する。この無線通信装置１０が送受信する信号としては、単に家庭の消費電力の検診結果のみではなく、各家庭での太陽光発電などの発電電力つまり、売電電力量の検針結果も含む。また、各家庭の開閉器４０の開閉状態信号あるいは、操作信号も含まれ、単なる検針ばかりでなく、開閉器４０の監視・制御操作も実行することができる。
【００３３】
なお、ユニット式電力量計１から、集約装置２へ向けての信号送出（以下、この方向の信号送信を上り方向、逆方向を下り方向という）は、複数のユニット式電力量計１の間で予め定められた順番に従い、一定周期で行なうこともできるし、集約装置２からの送信指令を受けて、これに応答する形で行なうことも可能である。あるいは、通信の空き状態を検知して自己のデータを送信する形で行うこともできる。
【００３４】
集約装置２は、図５に示すように無線通信装置１０と基幹ネットワークインターフェース５０で構成され、基幹ネットワーク５から入力されたデータを、基幹ネットワークインターフェース５０を介して無線通信装置１０でユニット式電力量計１に向けて送信し、また無線通信装置１０で受信されたユニット式電力量計１からのデータを、基幹ネットワークインターフェース５０を介して基幹ネットワーク５へ出力する機能を有する。なお基幹ネットワーク５は、光ファイバやメタル線、あるいは無線通信であっても構わない。
【００３５】
このように、自動検針システムを構成する主要な機器である複数の端末１や集約装置２は、無線通信装置１０によりネットワークを構成し、信号伝送を行なっている。
【００３６】
次に、図１を用いて、本実施形態における無線通信装置１０の構成について説明する。無線通信装置１０は、無線通信部１１、チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、記憶部１４、通信制御部１５、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７、入出力インターフェース部１８、電源部１９およびアンテナ２０を備える。
【００３７】
このうち、通信制御部１５は、入出力インターフェース部１８において外部と入出力されるデータを記憶部１４に保存したり、あるいは無線通信部１１を制御してデータを無線通信するためのデータに変換したりする機能を有する。
【００３８】
通信制御部１５は、一般的には中央処理装置ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に相当するが、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などで構成しても良い。
【００３９】
記憶部１４は、一般的にはＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリで構成される。
【００４０】
入出力インターフェース部１８は、一般的にはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＲＳ２３２Ｃ、ＩｒＤＡなどの有線、無線、赤外線インターフェースなどで構成される。
【００４１】
そして、入出力インターフェース部１８は、無線通信装置１０が図２のユニット式電力量計として使用されるときには、電力量計測部３０から電力量を入手し、開閉器４０の開閉状態を入手すると共に、開閉操作信号を与えるなどの機能を果たす。また、無線通信装置１０が図５の集約装置２として使用されるときには、基幹ネットワークインターフェイス５０に接続されて使用される。なお、入出力インターフェース部１８は、無線通信装置１０が設置された適用対象の状況に応じて適宜、複数個設けることが可能である。
【００４２】
無線通信部１１は、通信制御部１５から入力されるデータに基づき、アンテナ２０を介して無線通信信号を送信する。またアンテナ２０を介して入力される無線通信信号は無線通信部１１において受信され、通信制御部１５に出力される。
【００４３】
無線通信部１１は、通常は変復調、周波数変換器、フィルタ、高周波スイッチ等の無線通信で用いられる回路にて構成される。このとき無線通信部１１において無線通信信号の送信および受信に使用される周波数チャネルは、チャネル切替制御部１２において選択され、チャネル切替制御部１２から無線通信部１１に入力される制御信号１２１に基づき決定される。
【００４４】
チャネル切替制御部１２は、チャネル切替条件検出部１３からの信号２０１、およびチャネル切替信号判定部１６からの信号１２３に基づき制御信号１２１を決定し、無線通信部１１で使用する周波数チャネルを選択する。周波数チャネルの選択方法は纏めて後述する。
【００４５】
チャネル切替信号判定部１６は、無線通信部１１または入出力インターフェース部１８を介して通信制御部１５に入力される信号を入力して、この中からチャネル切替信号１２３を抽出し、チャネル切替制御部１２を駆動する。
【００４６】
またチャネル切替信号生成部１７は、チャネル切替制御部１２から入力される信号１２２に基づいて、無線通信部１１または入出力インターフェース部１８へ出力されるチャネル切替信号を通信制御部１５に出力する。
【００４７】
チャネル切替条件検出部１３の動作条件は、適宜設定することができるが、例えばタイマーを用いて予め決められた時刻になったらチャネル切替信号２０１を発生すればよい。あるいは、無線通信回数が一定回数に達したらチャネル切替信号２０１を発生するという条件にしてもよい。
【００４８】
なお本実施形態では説明を簡易にするために、チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７は、別々の機能ブロックとして説明したが、通常の無線通信装置では、これらの機能を、通信制御部１５を構成する中央処理装置ＣＰＵと同一の部品に実装し、ソフトによってこれらの複数の機能を実現することが多い。
【００４９】
また、無線通信装置１０は、標準的に図１の構成を備えるが、図４のネットワークの全ての端末２内の無線通信装置１０が、これらの機能を常時使用するというものではなく、端末２の果たすべき役割に応じて、その機能の一部または全部が適宜選択して使用される。
【００５０】
特に、チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７の機能を標準的に備え、かつこれらの機能を選択的に使用することで、本発明の３つの課題（実効的な通信速度の向上、干渉抑制による信頼性向上、通信効率向上）を達成することができる図４のネットワークの構成に貢献することができる。
【００５１】
なお、電源部１９は、外部から供給されるＡＣ１００Ｖなどの電源から無線通信装置１０内で使用される複数の電源、例えばＤＣ５Ｖなどに変換してから各部に供給する機能を有する。
【００５２】
図４に全体構成を示す自動検針システムは、図１、図２、図５に示したような装置を用いて構成されているが、ここで使用する無線通信では、電波法によって通信に使用できる周波数が規定されている。
【００５３】
図３に示すように、周波数軸上においてｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５等の中心周波数を持ち、ある一定の周波数幅を持つ周波数チャネルが複数設けられている。図３では周波数チャネルＣＨ１、チャネルＣＨ２、チャネルＣＨ３、チャネルＣＨ４、チャネルＣＨ５等のように複数存在する。例えば９５０ＭＨｚ帯では、２００ｋＨｚの周波数幅を持つ周波数チャネルが２４個設けられている。
【００５４】
本発明の適用される自動検針システムにおいては、上記のような無線通信設備と規定の周波数環境のもとで、本発明の３つの課題（実効的な通信速度の向上、干渉抑制による信頼性向上、通信効率向上）を達成する。
【００５５】
本発明においては、図４の自動検針システムを構成するに際し、第１の課題である「実効的な通信速度の向上」と、第２の課題である「干渉抑制による信頼性向上」を図る目的で、無線通信装置のグルーピング化と、複数周波数チャネル化を行う。
【００５６】
具体的には、集約装置２、端末１ａ、切替端末１ｂ、１ｃは、第一の周波数チャネルＣＨ１を使用するグループ４ａに属することとする。同様に、切替端末１ｂ、１ｃ、端末１ｄ、１ｅは、第二の周波数チャネルＣＨ２を使用するグループ４ｂに属することとする。
【００５７】
ここでグループ４ａと４ｂが、異なる周波数チャネルを使用することが、本発明においては重要である。それぞれのグループ内における無線通信信号は、他のグループ内における無線通信信号には干渉しないため、信頼性が高く、かつ自動検針システム全体での実効的な通信速度を向上させることが可能である。
【００５８】
なお、端末１ｂ及び１ｃを切替端末と称しているが、これは説明の都合によるものであり、装置の構成は他の端末１ａ，１ｄ，１ｅと同一の、図１の構成とすればよい。他の端末１ａ，１ｄ，１ｅと、切替端末１ｂ、１ｃとの相違は、前者が周波数チャネルを第一あるいは第二の周波数チャネルＣＨ１，チャネルＣＨ２のいずれかに固定されて使用されるのに対し、後者は第一、第二の周波数チャネルＣＨ１，チャネルＣＨ２を適宜切り替えて使用する点で相違している。
【００５９】
このことを、図１の無線通信装置１０の構成で説明すると、まず全ての端末１は無線通信装置１０の構成を備えている。そして、他の端末１ａ，１ｄ，１ｅは、標準的に備えたチャネル切替に関する構成（チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７の機能）を使用しない（機能させない）のに対して、切替端末１ｂ、１ｃは、このチャネル切替に関する構成を積極的に利用する。
【００６０】
しかしながら、単にグループ化したままでは、グループ４ａとグループ４ｂは異なる周波数チャネルを使用するために、相互に無線通信によってデータを伝達することは通常は困難である。例えば、集約装置２が送信したデータを端末１ｅまでマルチホップ無線通信によって伝送することを想定すると、集約装置２から端末１ａを介して切替端末１ｂまでは第一の周波数チャネルＣＨ１で無線通信を行うことが可能であるが、端末１ｄは第二の周波数チャネルＣＨ２を使用しているために端末１ｄを介して端末１ｅにデータを伝達することができないことになる。
【００６１】
そこで切替端末１ｂおよび１ｃは、グループ４ａと４ｂの間での無線通信を可能とするため、複数の周波数チャネルの間で周波数チャネルを交互に切替えることとする。
【００６２】
この切替を可能にする為の設備は、図１で説明したように、無線通信装置１０内に備えられている。つまり、無線通信信号の送信および受信に使用される周波数チャネルを適宜切替使用可能なチャネル切替制御部１２が備えられている。そして、チャネル切替条件検出部１３およびチャネル切替信号判定部１６から入力される信号に基づき、自局のチャネルを切替ることができ、かつチャネル切替信号生成部１７を介して、他局のチャネル切替を指示することができるように構成されている。
【００６３】
切替端末１ｂおよび１ｃは、上記構成の装置、機能を利用してグループ４を跨ぐ通信を、図６に示すように実行する。具体的には、切替端末１ｂおよび１ｃは、グループ４ａ向けの無線通信チャネルＣＨ１と、グループ４ｂ向けの無線通信チャネルＣＨ２とを、適宜切替使用する。
【００６４】
例えば、チャネルＣＨ１を使用してグループ４ａ向けの通信１０１ａを実行中に、チャネル切替条件検出部１３が切替条件２０１ａを検出したときには、チャネル切替制御部１２が、無線通信部１１に作用して、チャネルＣＨ２を使用するグループ４ｂ向けの通信１０２ａに切り替える。また、通信１０２ａ実行中に、チャネル切替条件検出部１３が切替条件２０１ｂを検出したときには、チャネル切替制御部１２が、無線通信部１１に作用して、再度チャネルＣＨ２を使用するグループ４ａ向けの通信に切り替わり、新たな通信１０１ｂを実行する。
【００６５】
ここで、チャネルの切替は図６のように実行されるが、各通信において切替端末１ｂおよび１ｃが送出する情報は、その前段階において別のチャネルを利用して行っていた通信内容である。例えば、チャネルＣＨ１を用いた通信１０１ｂのときの通信内容は、その前にチャネルＣＨ２を用いた通信１０２ａのときの通信内容とされる。これは、通信１０２ａで、グループ４ｂの端末１ｄ、１ｅが上流に向けて送信した内容を、通信１０１ｂで、切替端末１ｂおよび１ｃがグループ４ａの集約装置２に向けて送信することを意味する。
【００６６】
同様に、チャネルＣＨ２を用いた通信１０２ａのときの通信内容は、その前にチャネルＣＨ１を用いた通信１０１ａのときの通信内容とされる。これは、通信１０１ａで、グループ４ａの集約装置２が下流に向けて送信した内容を、通信１０２ａで、切替端末１ｂおよび１ｃがグループ４ｂの端末１ｄ、１ｅに向けて送信することを意味する。
【００６７】
この結果を纏めると、例えば通信１０１ａで、集約装置２が下流の端末に向けて送信した内容を、グループ４ａ内の端末１ａ、１ｂおよび１ｃはこの期間内に受信可能であり、さらには必要な応答をこの期間内にすることができる。これに対し、グループ４ｂ内の端末１ｄ、および１ｅは、切替端末１ｂおよび１ｃを介して通信１０２ａで受信することになる。従って、必要な応答をこの通信１０２ａの期間内にすることができたとしても、届くのは切替端末１ｂおよび１ｃまでであり、集約装置２へ応答が到達するのは、通信１０１ｂによってである。係る通信によって、一部グループへの時間遅れは発生するが、上下方向の通信が達成される。
【００６８】
このことから明らかなように、チャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１に切り替えるということは、図４の上り線ＰＵを形成したことを意味している。逆にチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２に切り替えるということは、図４の下り線ＰＤを形成したことを意味している。
【００６９】
なお、チャネル切替条件は、適宜設定することができるが、例えばタイマーを用いて予め決められた時刻になったらチャネルを切替えるという条件にすればよい。あるいは、無線通信回数が一定回数に達したら切替えるという条件にしてもよい。
【００７０】
このように、例えば時間ごとに切替端末の周波数チャネルを切替えることによって、周波数チャネルＣＨ１に設定されている期間はグループ４ａに属する端末と無線通信を行うことが可能となり、また周波数チャネルＣＨ２に設定されている期間はグループ４ｂに属する端末と無線通信を行うことが可能となる。
【００７１】
このようにして、切替端末が時間ごとに周波数チャネルを切替えることによって複数のグループに属する端末と無線通信することが可能となる。しかし時間によっては、切替端末が使用する周波数チャネルとは異なる周波数チャネルを使用するグループの端末は、切替端末との無線通信を行うことができない。つまり、図６の方式のままでは、本発明の第３の課題である「通信効率向上」の目的を十分には達成できない。
【００７２】
このため、本発明では、図４に示すようにグループ４ａと４ｂの境界に、２台の切替端末１ｂと１ｃを設ける。そして切替端末１ｂと１ｃの間では、チャネル切替信号３ａと３ｂを相互に伝達することとする。この結果として、一方の切替端末が一方のグループ向けに通信しているときには、他方の切替端末が他方のグループ向けに通信している状況としておく。これにより、システム全体としては常時双方向の通信を行なっている状況を実現できる。
【００７３】
切替端末１ｂと１ｃを使用して、常時双方向の通信を実現するための周波数チャネル切替処理の第一の実施例を、図７を用いて説明する。なお、図７の上部には切替端末１ｂの動作を記載し、下部には切替端末１ｃの動作を記載している。
【００７４】
この切替動作説明に当り、初期状態では切替端末１ｂはグループ４ｂ向けにチャネルＣＨ２を使用して通信１０２ｂを実行し、同時にこの期間において切替端末１ｃはグループ４ａ向けにチャネルＣＨ１を使用して通信１０１ｄを実行しているものとする。
【００７５】
この状態において、切替端末１ｂ内のチャネル切替制御部１２は、チャネル切替条件検出部１３からの、チャネルを切り替えるための切替条件検出信号２０１ｃを検出し、無線通信部１１に作用して自局のチャネル切替を時刻ｔ１で実行する。これにより、切替端末１ｂの周波数チャネルはチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１へと変更され、通信内容が１０２ｂから１０１ｃに変更される。
【００７６】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｂ内のチャネル切替制御部１２は、信号１２２をチャネル切替信号生成部１７に送り、通信制御部１５に作用して、他局に送信するデータの一部に他局でのチャネル切替を指示するチャネル切替信号を含ませた通信を実行する。このときの通信は、チャネルＣＨ１を用いて行われ、他局として、切替端末１ｃを指定するチャネル切替信号３ａが送信される。
【００７７】
この信号３ａは、グループ４ａ内の端末及び集約装置に受信される。この状態では、切替端末１ｃは、チャネルＣＨ１を使用中であるので、チャネル切替信号３ａの受信が可能である。切替端末１ｃ内のチャネル切替信号判定部１６では、通信制御部１５の受信データに含まれたチャネル切替信号３ａが自局宛の指示であると判定した場合、チャネル切替制御部１２に信号１２３を送り、無線通信部１１に作用して時刻ｔ２において自局の周波数チャネルをチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へと変更する。そして、通信内容が１０１ｄから１０２ｄに変更される。
【００７８】
複数の切替端末１間における以上の働きは、無線通信装置１０のチャネル切替に関する構成（チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７の機能）の相互の働きにより、上記の手順で各部が動作することにより達成されている。このため、本発明の以下の説明においては、特別に必要のない限り、結果として達成される事象のみ説明し、逐一のチャネル切替に関する構成の詳細な動作説明を割愛する。
【００７９】
その後、切替端末１ｃはチャネルＣＨ２での通信を継続するが、切替条件検出信号２０１ｄを検出した時には、切替を時刻ｔ３で実行する。これにより、切替端末１ｃの周波数チャネルはチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１へと変更され、通信内容が１０２ｄから１０１ｅに変更される。
【００８０】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｂを送信する。この信号３ｂはグループ４ｂ内の端末に受信される。この状態では、切替端末１ｂは、チャネルＣＨ１を使用中であるので、チャネル切替信号３ｂの受信が可能である。切替端末１ｂは、チャネル切替信号３ｂを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、時刻ｔ４において周波数チャネルをチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へと変更し、通信内容が１０１ｃから１０２ｃに変更される。
【００８１】
以上述べたように、２つの切替端末１ｂ、１ｃは、通常は一方がチャネルＣＨ１、他方がチャネルＣＨ２を利用して通信を行っており、チャネル切替条件２０１を検出すると、まず自分のチャネルを他方のチャネルに合わせるべく切替を実行し、通信を確保する。その上でチャネル切替信号３を送信し、これを確認したときに相手側がチャネル切替を行うことで、当初の状態「一方がチャネルＣＨ１、他方がチャネルＣＨ２を利用した通信」に復帰する。
【００８２】
この方式によれば、切替端末１ｂと１ｃの間で無線通信を行なうためには、２つの切替端末が、同一の周波数チャネルにおいて伝送する必要があるため、チャネル切替時間３００の間は、切替端末１ｂと１ｃが共に周波数チャネルＣＨ１を使用することが必須条件となる。
【００８３】
しかしこのことは、周波数チャネルＣＨ２を使用するグループ４ｂに属する端末からの無線通信信号を、この期間は受信できないことを意味する。一方でのチャネル切替条件検出時刻ｔ１（またはｔ３）から、他方でのチャネル切替信号受信、確認後のチャネルの追従切替の時刻ｔ２（またはｔ４）までは、周波数チャネルＣＨ２を使用する通信が行えない。
【００８４】
この事自体は、常時双方向通信を行う上では障害となるが、以下のようにして障害の度合いを軽減することが可能である。その１つは、切替を短期間で実行することである。
【００８５】
他の手法は、常に周波数チャネルＣＨ１が生きていることから、下り方向の通信が確保されていることを利用する。つまり、上り方向の通信が確保されずとも、集約装置２が端末からの応答が受信できない場合に、常時通信が確保されている下り通信を利用してデータの再送要求をすることで、端末からの送信データの欠損を防ぐことができる。
【００８６】
以上述べたように、本実施例によれば、切替端末１ｂと１ｃのどちらか一方は、常に周波数チャネルＣＨ１を使用していることになる。すなわち、グループ４ａに属する端末が送信する無線通信信号は、切替端末１ｂまたは１ｃのどちらかが必ず受信することが可能である。
【００８７】
これにより、例えば集約装置２から端末１ｅに向けて下り方向のマルチホップ通信によってデータを伝送する場合には、切替端末１ｂまたは１ｃが周波数チャネルを切替えることによる無線通信信号のロスを回避することが可能である。すなわち、データの通信方向を優先的に制御することが可能である。
【００８８】
なお、切替端末１ｂと１ｃの周波数チャネルを切替える順番とチャネル切替信号の送信方向を入れ替えることで、切替端末１ｂと１ｃのどちらか一方は、常に周波数チャネルＣＨ２を使用することにし、グループ４ｂに属する端末からの無線通信信号を切替端末１ｂまたは１ｃのどちらか一方が必ず受信可能なように制御することも可能である。
【００８９】
この場合には、常時周波数チャネルＣＨ２が生きていることから、上り方向の通信が確保されているので、集約装置２は端末１からの通信を欠損することなく受信可能である。但し、下り方向の通信が常時確保されるわけではないので、集約装置２からの指令に対する端末からの応答がない場合には、再度集約装置２からの指令を与える必要がある。
【００９０】
切替端末における以上の図７での周波数チャネル切替方法について、図８のフローチャートを用いて説明する。フローチャートは、左側に切替端末１ｂの動きを、右側に切替端末１ｃの動きを示す。なお、フローチャートの初期状態は図７の場合と同じとし、最初に切替端末１ｂが切替条件を検知するものとする。
【００９１】
図８において、切替端末１ｂはステップＳ７０において、まず周波数チャネルを切替える条件を検出する。このとき切替る条件は、例えばタイマーを用いて予め設定しておいた時刻になったら周波数チャネルを切り替えるとすればよい。
【００９２】
次に切替端末１ｂは、ステップＳ７１において、周波数チャネルをチャネルＣＨ２から１０１へ変更する。その後、ステップＳ７２において切替端末１ｂはチャネル切替信号３ａを送信する。切替端末１ｂは、以後、指示があるまでは切替に関する動作を実施しない。ここで、指示とは切替端末１ｃからのチャネル切替信号３ｂの受信である。
【００９３】
これに対して切替端末１ｃは、切替端末１ｂからチャネル切替信号３ａを受信するまでは、自ら切替を実施しない。切替端末１ｃでは、ステップＳ７３において、チャネル切替信号３ａの受信を確認し、受信した信号が自局宛のチャネル切替指示であることを判定する。ステップＳ７４において、自局宛のチャネル切替信号である場合には、切替端末１ｃは周波数チャネルをチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へ変更する。
【００９４】
次にステップＳ７５では、切替端末１ｃは、まず周波数チャネルを切替える条件を検出するまで待機し、検出したときは、ステップＳ７６において、切替端末１ｃは周波数チャネルをチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１へ変更する。このとき切り替える条件は、例えばタイマーを用いて予め設定しておいた時刻になったら周波数チャネルを切り替えるとすればよい。
【００９５】
ステップＳ７７では、チャネル切替後、切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｂを送信する。以後、切替端末１ｃはチャネル切替信号３ａを再度受信するまで、チャネル切替に関与しない。
【００９６】
なお、続いて切替端末１ｂは、ステップＳ７８において受信したチャネル切替信号３ｂが自局宛のチャネル切替指示であるかを判定し、ステップＳ７９において自局宛のチャネル切替信号であれば、切替端末１ｂは、周波数チャネルをチャネルＣＨ１から１０２へ変更する。
【００９７】
切替端末１ｂにおける以降の動作は、ステップＳ７０からステップＳ７２までの繰り返しである。切替端末も、ステップＳ７３からステップＳ７７までの手順を繰り返し実行する。
【００９８】
以上、本実施形態では、無線通信装置１０が周波数チャネルを切り替える機能を有し、また周波数チャネルによって複数の端末をグループ化することで無線通信信号の干渉を抑制し、異なる周波数チャネルのグループに属する端末とは周波数チャネルを切り替える端末がデータを中継する機能を有することで、無線通信信号の干渉を抑制して無線通信ネットワークの実効的な通信速度を向上し、通信信頼性を向上させることが可能である。また同じ周波数チャネルを使用するグループ内の端末に対してはマルチキャスト通信を行うことで、効率的にデータを伝達することが可能である。
【００９９】
次に、本発明を実施するための第二の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１００】
本実施形態では、周波数チャネルの切替条件検出を一方の切替端末１ｂでのみ行いながら切替端末１ｂと１ｃのチャネル切替を実行する。先に述べた第一の実施形態では、一方のチャネルが常時通信可能とされるのに対し、他方のチャネルは通信できない空白期間を生じていた。本実施形態では、空白期間を一方のチャネルに集中させるのではなく、２つのチャネルに均等に配分することで、通信速度を共に平均的な速度にすることが可能である。
【０１０１】
この場合の、切替端末１ｂと１ｃにおける周波数チャネル切替処理を、図９を用いて説明する。但し、初期状態では、切替端末１ｂはチャネルＣＨ２を使用して通信１０２ｅを実行しており、切替端末１ｃはチャネルＣＨ１を使用して通信１０２ｇを実行しているものとする。
【０１０２】
まず、切替端末１ｂは、チャネルを切り替えるための切替条件検出２０１ｅを検出し、時刻ｔ１において切替端末１ｂの周波数チャネルを、チャネルＣＨ２を使用する通信１０２ｅからチャネルＣＨ１を使用する通信１０１ｆに変更する。但し、チャネル切替条件は、例えばタイマーを用いて予め決められた時刻になったらチャネルを切替えるという条件にすればよい。
【０１０３】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｂはチャネル切替信号３ｃを切替端末１ｃへ送信する。切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｃを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、時刻ｔ２において、チャネルＣＨ１による通信１０１ｇからチャネルＣＨ２による通信１０２ｇへと変更する。
【０１０４】
次に再び切替端末１ｂは、チャネルを切り替えるための切替条件検出２０１ｆを検出し、時刻ｔ３において切替端末１ｂの周波数チャネルを、チャネルＣＨ１を使用する通信１０２ｆからチャネルＣＨ２を使用する通信１０２ｆに変更する。チャネルＣＨ２に変更後、切替端末１ｂはチャネル切替信号３ｄを切替端末１ｃへ送信する。切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｄを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、時刻ｔ４において、チャネルＣＨ２による通信１０２ｇからチャネルＣＨ１による通信１０１ｈへと変更する。
【０１０５】
第二実施例における各切替端末の切替処理は以上のようなものであるが、この図で明らかなように、切替端末の一方（ここでは１ｂ）でのみ、先行切替を実行し、他方の切替端末（ここでは１ｃ）は、従属的にチャネル切替信号を受信して従うのみである。係る、主従の関係を実現すべく、図１の無線通信装置１０のチャネル切替に関する構成（チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７の機能）は、それぞれ以下のようにされる。
【０１０６】
まず、先行切替を実行する切替端末１ｂでは、自己の判断で切替を実行し、その結果（チャネル切替信号）を相手に伝達するだけなので、チャネル切替信号判定部１６を使用しない。従属的にチャネル切替信号を受信して従うのみの切替端末１ｃでは、チャネル切替信号を受信して切替るのみなので、チャネル切替条件検出部１３とチャネル切替信号生成部１７を使用しない。双方をこのように構成するときの図１各部の連携的な働きは、今までの説明から容易に理解できることなので、ここでの詳細な説明を省略する。
【０１０７】
上記のようにしたときには、チャネル切替信号３ｃと３ｄは、同一の周波数チャネルにおいて伝送する必要があるため、チャネル切替時間３００の間は、切替端末１ｂと１ｃが共に周波数チャネルＣＨ１または１０２のどちらかを使用しており、他方の周波数チャネルを使用するグループに属する端末からの無線通信信号を受信できない。本実施形態では、この無線通信信号が受信できない期間（通信空白期間）を双方のグループの端末に公平化する目的で実施するものである。
【０１０８】
つまり、図９の切替端末１ｂがチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１に、そして切替端末１ｃがチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２に切り替えるときには、チャネルＣＨ２側に空白期間３０１（ｔ１からｔ２までの期間）を生じ、逆に切替端末１ｂがチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２に、そして切替端末１ｃがチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１に切り替えるときには、チャネルＣＨ１側に空白期間３０２（ｔ３からｔ４までの期間）を生じることになり、この間の空白期間は、概ね均一化することができる。
【０１０９】
図９の場合に、切替端末が周波数チャネルを切替える方法について図１０のフローチャートを用いて説明する。
【０１１０】
切替端末１ｂは、まずステップＳ８０において周波数チャネルを切替える条件を検出する。このとき切り替える条件は、例えばタイマーを用いて予め設定しておいた時刻になったら周波数チャネルを切り替えるとすればよい。次に切替端末１ｂは、ステップＳ８１において周波数チャネルをチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１へ変更する。その後切替端末１ｂは、ステップＳ８２においてチャネル切替信号３ｃを切替端末１ｃに送信する。
【０１１１】
チャネル切替信号３ｃを受信した切替端末１ｃは、ステップＳ８３において受信したチャネル切替信号３ｃが自局宛のチャネル切替指示であるかを判定する。自局宛のチャネル切替信号であれば、切替端末１ｃはステップＳ８４において周波数チャネルをチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へ変更する。
【０１１２】
次に、再び切替端末１ｂは、ステップＳ８０において周波数チャネルを切替える条件を検出する。そして切替端末１ｂは、ステップＳ８１において周波数チャネルをチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へ変更する。その後切替端末１ｂは、ステップＳ８２においてチャネル切替信号３ｄを切替端末１ｃに送信する。
【０１１３】
チャネル切替信号３ｄを受信した切替端末１ｃは、ステップＳ８３において受信したチャネル切替信号３ｄが自局宛のチャネル切替指示であるかを判定する。自局宛のチャネル切替信号であれば、切替端末１ｃはステップＳ８４において周波数チャネルをチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１へ変更する。
【０１１４】
このようにして、切替端末１ｂと１ｃは、以降この動作を継続して実施する。この実施形態では、チャネル切替信号３は常に切替端末１ｂが与え、切替端末はチャネル切替信号３受信のたびに、追従してチャネル切替を実行する。
【０１１５】
以上、本実施形態では、切替端末における周波数チャネルの切替方法を変更することで、切替端末の周波数チャネルとは異なる周波数チャネルを使用するグループに属する端末の無線通信信号を受信できない期間（通信空白期間）を公平に割り当て、通信の上りまたは下り方向の実効的な通信速度を共に平均的な速度にすることが可能であるという効果を有する。
【０１１６】
次に、本発明を実施するための第三の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１１７】
本実施形態では、切替端末間で周波数チャネルを切り替えるために、チャネル切替信号とチャネル切替応答信号を送受信する。チャネル切替応答信号は、相手の切替端末において周波数チャネルの切替が適切に行われているかを確認するためであり、周波数チャネル切替処理をより高信頼化するという効果がある。チャネル切替応答信号が受信されなかった場合、再度チャネル切替信号を送信することで互いの周波数チャネル切替処理を適切に行うことが可能になる。
【０１１８】
切替端末１ｂと１ｃにおける周波数チャネル切替処理を図１１を用いて説明する。但し、図１１における通信チャネルの切替は、図７の実施形態に適用するものとする。また、初期状態では、切替端末１ｂはチャネルＣＨ２を使用して通信１０２ｈを実行しており、切替端末１ｃはチャネルＣＨ１を使用して通信１０１ｊを実行しているものとする。
【０１１９】
まず、切替端末１ｂは、チャネルを切り替えるための切替条件検出２０１ｇを検出し、時刻ｔ１において切替端末１ｂの周波数チャネルを、チャネルＣＨ２を使用する通信１０２ｈからチャネルＣＨ１を使用する通信１０１ｉに変更する。但し、チャネル切替条件は、例えばタイマーを用いて予め決められた時刻になったらチャネルを切替えるという条件にすればよい。
【０１２０】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｂはチャネル切替信号３ｅを切替端末１ｃへ送信する。切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｅを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、チャネル切替応答信号６ａを切替端末１ｂに向けて送信する。また切替端末１ｃは、引き続き時刻ｔ２において、チャネルＣＨ１による通信１０１ｊからチャネルＣＨ２による通信１０２ｊへと変更する。なお、チャネル切替応答信号６ａを受信した切替端末１ｂは、その受信を持って切替端末１ｃが正常に作動していることを確認する。もし、所定期間内にチャネル切替応答信号６ａを受信しない場合には、再度チャネル切替信号３ｅを送信して、切替端末１ｃの動作を促す。
【０１２１】
引き続いて、切替端末１ｃは、チャネルを切り替えるための切替条件検出２０１ｈを検出し、時刻ｔ３において切替端末１ｃの周波数チャネルを、チャネルＣＨ２を使用する通信１０２ｊからチャネルＣＨ１を使用する通信１０１ｋに変更する。
【０１２２】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｆを切替端末１ｂへ送信する。切替端末１ｂはチャネル切替信号３ｆを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、チャネル切替応答信号６ｂを切替端末１ｃに向けて送信する。また切替端末１ｂは、引き続き時刻ｔ４において、チャネルＣＨ１による通信１０１ｉからチャネルＣＨ２による通信１０２ｉへと変更する。なお、チャネル切替応答信号６ｂを受信した切替端末１ｃは、その受信を持って切替端末１ｂが正常に作動していることを確認する。もし、所定期間内にチャネル切替応答信号６ｂを受信しない場合には、再度チャネル切替信号３ｆを送信して、切替端末１ｂの動作を促す。
【０１２３】
図１１を図７と比較して明らかなように、第三実施例は第一実施例において、チャネル切替応答信号を追加し、これを相互に送信しあう方式である。従って、図１の無線通信装置１０のチャネル切替に関する構成（チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７の機能）は、双方とも全て使用する。
【０１２４】
その上で、チャネル切替制御部１２に以下の機能を追加する。まず、自己がチャネル切替信号３を送信した立場であるときには、チャネル切替信号制御部１２はこの送信時刻から時間カウントを開始し、所定時間内にチャネル切替信号判定部１６にチャネル切替応答信号６が得られない場合には、チャネル切替信号生成部１７を駆動して、もう一度チャネル切替信号３を送信する。この動作をチャネル切替信号判定部１６にチャネル切替応答信号６が得られるまで継続実行すればよい。自己がチャネル切替信号３を受信する立場であるときには、チャネル切替信号制御部１２は、チャネル切替信号生成部１７を駆動して、チャネル切替応答信号６を送信し、自己のチャネル切替を実行すればよい。
【０１２５】
次に、切替端末が周波数チャネルを切替える方法について図１２を用いて説明する。但し、この第３の実施形態は、基本的には第１の実施形態の手法を受け継いだものである。図７と、図８で説明済みの事項に一部動作を追記したものであり、かつ図７に対応する動作を図１１で説明済みであることから、図１２については、図８と相違する点のみを主体に説明する。
【０１２６】
図１２において、チャネル切替信号３ｅを受信した切替端末１ｃでは、ステップＳ７３において、チャネル切替信号３ｅの受信を判定すると、ステップＳ７４のチャネル切替に先行して、新たなステップＳ９０を実行する。ステップＳ９０では、チャネル切替信号３ｅを受信したことを切替端末１ｂに通知する為のチャネル切替応答信号６ａを送信する。
【０１２７】
一方、チャネル切替信号３ｅを送信した側の切替端末１ｂでは、ステップＳ９１とステップＳ９２が追加されている。ステップＳ９１では、チャネル切替信号３ｅを送信してから、チャネル切替応答信号６ａを受信するまでの時間を監視しており、当該時間内に受信があれば、次にチャネル切替信号３ｆを受信するまで、切替端末１ｂとしての切替動作は実行しない。そして、当該時間内に受信がない場合には、ステップＳ９２においてチャネル切替信号３ｅの再送信を決定し、ステップＳ７２から、チャネル切替信号３ｅを再送信せしめる。
【０１２８】
これと同様の処理は、逆の立場になったときにも実行される。つまり、切替端末１ｂが、チャネル切替信号３ｆを受信したときである。図１２において、チャネル切替信号３ｆを受信した切替端末１ｂでは、ステップＳ７８において、チャネル切替信号３ｆの受信を判定すると、ステップＳ７９のチャネル切替に先行して、新たなステップＳ１００を実行する。ステップＳ１００では、チャネル切替信号３ｆを受信したことを切替端末１ｃに通知する為のチャネル切替応答信号６ｂを送信する。
【０１２９】
一方、チャネル切替信号３ｆを送信した側の切替端末１ｃでは、ステップＳ１０１とステップＳ１０２が追加されている。ステップＳ１０１では、チャネル切替信号３ｆを送信してから、チャネル切替応答信号６ｂを受信するまでの時間を監視しており、当該時間内に受信があれば、次にチャネル切替信号３ｅを受信するまで、切替端末１ｃとしての切替動作は実行しない。そして、当該時間内に受信がない場合には、ステップＳ１０２においてチャネル切替信号３ｆの再送信を決定し、ステップＳ７６から、チャネル切替信号３ｆを再送信せしめる。
【０１３０】
以上、本実施形態では、切替端末における周波数チャネルの切替方法を変更し、チャネル切替信号とチャネル切替応答信号を送受信することで、相手の切替端末において周波数チャネルの切替が適切に行われているかを確認することが可能となり、周波数チャネル切替処理をより高信頼化するという効果を有する。
【０１３１】
次に、本発明を実施するための第四の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１３２】
本実施形態では、周波数チャネルの切替端末を３台用いる構成とする。切替端末が２台の場合は、一時的にチャネル切替時間において２台の切替端末の周波数チャネルが同一とならざるを得ず、他の周波数チャネルを使用するグループに属する端末からの無線通信信号を受信できないという問題を改善する。
【０１３３】
図１３に示すようにグループ４ａと４ｂの境界に切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈの３台の切替端末を設ける。そして切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈの間では互いにチャネル切替信号３を送受信することとする。
【０１３４】
切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈにおける周波数チャネル切替処理について図１４を用いて説明する。但し、初期状態では、切替端末１ｆはチャネルＣＨ２を使用して通信１０２ｋを実行し、切替端末１ｇはチャネルＣＨ１を使用して通信１０１ｎを実行しており、切替端末１ｈはチャネルＣＨ２を使用して通信１０２ｎを実行しているものとする。この結果、チャネルＣＨ１を使用する通信が１つ、チャネルＣＨ２を使用する通信が２つ行われていることになる。
【０１３５】
かかる状況において、チャネル切替の開始は、２つの通信が実行されているチャネルＣＨ２を使用する切替端末の１つである切替端末１ｆから行い、その切替後に１つの通信が行われていたチャネルＣＨ１を使用する切替端末１ｇの切替を行ない、最後に残された切替端末１ｈの切替を行うという順序で逐次実行する。
【０１３６】
まず、最初に開始する切替端末１ｆは、チャネルを切り替えるための切替条件検出２０１ｉを検出し、時刻ｔ１において切替端末１ｆの周波数チャネルを、チャネルＣＨ２を使用する通信１０２ｋからチャネルＣＨ１を使用する通信１０１ｍに変更する。
【０１３７】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｆはチャネル切替信号３ｇを切替端末１ｇへ送信する。切替端末１ｇはチャネル切替信号３ｇを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、時刻ｔ２において、チャネルＣＨ１による通信１０１ｎからチャネルＣＨ２による通信１０２ｍへと変更する。
【０１３８】
また、切替端末１ｇは、チャネルＣＨ２に変更後、チャネル切替信号３ｈを切替端末１ｈへ送信する。切替端末１ｈはチャネル切替信号３ｈを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、時刻ｔ３において、チャネルＣＨ２による通信１０２ｎからチャネルＣＨ１による通信１０１ｏへと変更する。
【０１３９】
この結果、時刻ｔ１以前から、最終切替後の時刻ｔ３後までの間、チャネル１も、またチャネル２も、３組の切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈにより常時通信が確保されていることがわかる。つまり、最終切替時刻ｔ３までは、チャネルＣＨ２は切替端末１ｈにより通信が確保され、チャネルＣＨ１については、切替端末１ｆと１ｇが期間を重複して切り替えることにより常時通信が確保されていることがわかる。
【０１４０】
なお、次回の切替も、上記と同じ流れで逐次、切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈの順番に切替を実行すれば良く、この場合にも、一貫してチャネル１も、またチャネル２も、３組の切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈにより常時通信が確保される。
【０１４１】
図１４を図９と比較して明らかなように、第四実施例は第二実施例の変形例である。つまり、図１４の切替端末１ｆと１ｈは、図９の切替端末１ｂと１ｃと全く同じように動いている。従って、切替端末１ｆと１ｈは、図９の切替端末１ｂと１ｃと同じ図１の回路構成とされればよい。これに対し、図１４の切替端末１ｇは、以下のように構成される。
【０１４２】
切替端末１ｇは、チャネル切替信号３ｇを受信して自己チャネルを切替え、チャネル切替信号３ｈを送信する機能のものであるので、図１のチャネル切替条件検出部１３を使用しない。そして、チャネル切替制御部１２は、チャネル切替信号判定部１６がチャネル切替信号３ｇを確認したことを持って、チャネル切替信号生成部１７を駆動してチャネル切替信号３ｈを切替端末１ｈ宛に送出する。また、無線通信部１１を用いて、自己のチャネルを切り替える。
【０１４３】
次に、切替端末が周波数チャネルを切替える方法について図１５を用いて説明する。切替端末１ｆはまずステップＳ１１０において、周波数チャネルを切替える条件を検出する。次に切替端末１ｆは、ステップＳ１１１において周波数チャネルをチャネルＣＨ２から１０１へ変更する。その後切替端末１ｆは、ステップＳ１１２において、チャネル切替信号３ｇを送信する。
【０１４４】
続いて切替端末１ｇの動作について説明する。切替端末１ｇは、まずステップＳ１１３において、切替端末１ｆから受信したチャネル切替信号３ｇを判定し、これが自分に向けられたものであることを検出する。次に切替端末１ｇは、ステップＳ１１４において周波数チャネルをチャネルＣＨ１から１０２へ変更する。その後切替端末１ｇは、ステップＳ１１５において、チャネル切替信号３ｈを、切替端末１ｈに向けて送信する。
【０１４５】
続いて切替端末１ｈの動作について説明する。切替端末１ｈは、まずステップＳ１１６において、切替端末１ｇから受信したチャネル切替信号３ｈを判定し、これが自分に向けられたものであることを検出する。次に切替端末１ｈは、ステップＳ１１７において周波数チャネルをチャネルＣＨ２から１０１へ変更する。
【０１４６】
以上、本実施形態では、切替端末を３台用いる構成とし、チャネル切替時間においても、３台の切替端末の内の少なくとの１台は必ずチャネルＣＨ１または１０２を使用しているため、グループ４ａおよび４ｂに属する端末から送信される無線通信信号を、切替端末３台の内の少なくとも１台は必ず受信することが可能であり、無線通信ネットワークを高信頼化することが可能である。
【０１４７】
次に、本発明を実施するための第五の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１４８】
本実施形態では、周波数チャネルを３チャネル用いる構成とする。端末数が多い場合には、チャネル数が２チャネルのみでは１チャネル当りの端末数が多くなり、同じ周波数チャネルを使用するグループ内の端末どうしで無線通信信号が干渉し易くなり信頼性が低下する。そこでチャネル数を３チャネル使用することで、１チャネル当りの端末数を少なくし、グループ内での端末の無線通信信号の干渉を抑制する。なおより端末数が多い場合は３チャネルに限らず、４チャネル以上を用いても構わない。
【０１４９】
周波数チャネルを３チャネル用いる場合の構成について、図１６を用いて説明する。集約装置２、端末１ａ、切替端末１ｂ、１ｃは、第一の周波数チャネルＣＨ１を使用するグループ４ａに属することとする。切替端末１ｂ、１ｃ、１ｉ、１ｊ、端末１ｄ、１ｅは、第二の周波数チャネルＣＨ２を使用するグループ４ｂに属することとする。切替端末１ｉ、１ｊ、端末１ｋは、第三の周波数チャネルＣＨ３を使用するグループ４ｃに属することとする。
【０１５０】
グループ４ａとグループ４ｂの境界に位置する切替端末１ｂと１ｃの間では、チャネル切替信号３ａと３ｂを送受信し、周波数チャネルを、チャネルＣＨ１とチャネルＣＨ２の間で切り替える。チャネルを切り替えるための方法は、既に図７、図８で示した方法とすればよい。同様に、グループ４ｂとグループ４ｃの境界に位置する切替端末１ｉと１ｊの間では、チャネル切替信号３ｉと３ｊを送受信し、周波数チャネルを、チャネルＣＨ２とチャネルＣＨ３の間で切り替える。チャネルを切り替えるための方法は、同様に図７、図８で示した方法とすればよい。
【０１５１】
以上、本実施形態では、周波数チャネルを３チャネル用いる構成とし、１チャネル当りの端末数を少なくし、グループ内での端末の無線通信信号の干渉を抑制する。そのため無線通信ネットワークとしても信頼性が向上するという効果を有する。
【０１５２】
なお、以上述べた第一から第五の実施形態では、ユニット式電力量計１が、電力量計測部３０、開閉器４０、無線通信装置１０を構成要素とするものとして説明したが、電力量計測部３０と開閉器４０を独立の装置として無線通信装置１０を外付けする構成としても構わない。また、電力量計測部３０または開閉器４０が無線通信装置１０を内蔵する構成としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明によれば、各種の検針を容易に実現することができるので、電力検針以外、水道、ガス検針に適用可能であり、検針に限らず無線通信システムに広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１：ユニット式電力量計（電力量計）
１ａ，１ｄ，１ｅ，１ｋ：端末
１ｂ，１ｃ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ：切替端末
２：集約装置
３：チャネル切替信号
４：グループ
５：基幹ネットワーク
６ａ，６ｂ：チャネル切替応答信号
１０：無線通信装置
１１：無線通信部
１２：チャネル切替制御部
１３：チャネル切替条件検出部
１４：記憶部
１５：通信制御部
１６：チャネル切替信号判定部
１７：チャネル切替信号生成部
１８：入出力インターフェース部
１９：電源部
２０：アンテナ
３０：電力量計測部
４０：開閉器
５０：基幹ネットワークインターフェース
ＣＨ１−ＣＨ５：周波数チャネル
２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ：チャネル切替条件検出
２０１ｅ，２０１ｇ，２０１ｈ：チャネル切替条件検出
３００，３０１：チャネル切替時間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気、ガス、水道等の使用対象期間の使用料金は、検針員が定期的に家屋に設置された電気、ガス、水道等のメータを目視で確認し、メータの数値を記録した上で、前回の検針値との差に基づいて算出されてきた。しかし、検針員の人的コストが大きいこと、および家屋の住人（管理者等）が不在のときの対応が困難な場合があることが課題となっており、電気、ガス、水道等の使用量の検針業務を自動化するシステムが開発されてきている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の従来技術では、自動検針システムに無線通信を用いる方法が開示されている。この自動検針システムでは、検針機能を備えた無線装置を、その無線装置間の通信路がツリー状になるように配置して、検針値を無線で伝達し、ツリーの頂点に位置する集約装置が検針値を収集する。そして、集約装置は、各無線装置から、定期的な検針値が到達しない場合に、再送を要求するための信号を、該当する無線装置に送信して、その無線装置から検針値を収集する。
【０００４】
また、特許文献２に記載の従来技術では、特定の制御局を必要としない自律分散型の無線通信ネットワークにおいて、複数の周波数チャネルを利用してチャネルアクセスを行う方法が開示されている。無線通信ネットワークを構成する複数の無線通信装置は、自局のビーコン送信タイミング及び送信チャネルを決定する基となるシード情報を含んだビーコン情報を報知し、ネットワークへ新規参入するときには、他局から受信したビーコン情報中のシード情報を基に各チャネル上でビーコン送信を行うチャネル切替パターンを同定し、空いているビーコン送信タイミング及び送信チャネルの候補の中から自局のものを選択し、ビーコン情報を送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４０１８４号公報
【特許文献２】特開２００５−４５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術は、単一の周波数チャネルを用いて無線通信を行うものである。特許文献１に記載されているようにツリー状のネットワークにおいてマルチホップ通信を行う場合、単一の周波数チャネルのみを用いるのであれば、ホップごとの通信信号の送信タイミングを時間的に分割して衝突を回避する必要があり、実効的な通信速度が低下するという課題がある。
【０００７】
また通信信号の送信タイミングを時間的に分離せず、信号強度を検出して衝突を回避するアクセス制御方式であるＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を用いる場合には、ネットワークを構成する無線通信装置の台数が増大するほど通信信号が衝突し易くなり、通信信頼性が低下するという課題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の従来技術では、複数の無線通信装置が互いのビーコン送信タイミング及び送信チャネルを報知し合い、ビーコン送信タイミング及び送信チャネルを同期させる必要がある。然しながら、他の無線通信装置が送信するビーコンを受信するには受信側の無線通信装置は同一時刻にその周波数チャネルに変更する必要があり、複雑な時刻同期技術が必要である。
【０００９】
また多数の無線通信装置で構成される無線ネットワークでは、複数の無線通信装置に対して単一信号で情報を伝達するマルチキャスト通信を利用することで通信を効率化する方法を用いることが可能であるが、特許文献２に記載の従来技術では各無線通信装置は時間ごとに別々の周波数チャネルを利用するため、マルチキャスト通信を利用して通信を効率化することが困難であるという課題がある。
【００１０】
そこで、本発明では、実効的な通信速度を向上させ、干渉を抑制して通信信頼性を向上しつつ、かつ通信を効率化するためのマルチキャスト通信を可能とすることのできる無線通信装置および無線通信システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の無線通信装置は、無線通信のためのアンテナと、無線通信信号処理を実行する無線通信部と、無線通信を制御する通信制御部と、無線通信信号の周波数チャネルを切替えるチャネル切替制御部と、周波数チャネルを切替えるための条件を検出するチャネル切替条件検出部と、チャネル切替信号の送信指示を与えるチャネル切替信号生成部と、アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定するチャネル切替信号判定部を備え、
チャネル切替制御部は、チャネル切替条件検出部とチャネル切替信号判定部から入力される信号に基づいて自局無線通信部の周波数チャネルを制御し、またチャネル切替制御部は、チャネル切替信号生成部を駆動してチャネル切替信号を他端に送信せしめる機能を有する。
【００１２】
本発明の無線通信装置は、無線通信のためのアンテナと、無線通信信号処理を実行する無線通信部と、無線通信を制御する通信制御部と、無線通信信号の周波数チャネルを切替えるチャネル切替制御部と、周波数チャネルを切替えるための条件を検出するチャネル切替条件検出部と、チャネル切替信号の送信指示を与えるチャネル切替信号生成部と、アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定するチャネル切替信号判定部を備え、
チャネル切替制御部は、チャネル切替条件検出部から入力される信号に基づいて無線通信部の周波数チャネルを制御した後に、チャネル切替信号生成部を駆動してチャネル切替信号の送信指示を与えるとともに、チャネル切替信号判定部においてアンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに無線通信部の周波数チャネルを制御する機能を有する。
【００１３】
なお、チャネル切替信号判定部においてアンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、チャネル切替信号を受信した旨の応答としてチャネル切替応答信号を、アンテナを介して送信し、かつ無線通信部の周波数チャネルを制御する機能を有するのがよい。
【００１４】
また、チャネル切替信号の送信から所定時間内に、チャネル切替応答信号を受信しないときに、チャネル切替信号の再送信を実行するのがよい。
【００１５】
本発明の無線通信システムは、第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
少なくとも二つの無線通信装置は、第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が第２の周波数チャネルを使用するようにした。
【００１６】
なお、受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、チャネル切替信号を受信した旨の応答としてチャネル切替応答信号を送信し、かつ自己の使用する周波数チャネルを切替制御するのがよい。
【００１７】
また、チャネル切替信号の送信から所定時間内に、チャネル切替応答信号を受信しないときに、チャネル切替信号の再送信を実行するのがよい。
【００１８】
本発明の無線通信システムは、第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
少なくとも二つの無線通信装置は、第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルを切替使用でき、第１の無線通信装置は、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能を有し、第２の無線通信装置は、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が第２の周波数チャネルを使用する。
【００１９】
なお、第２の無線通信装置を２つ以上備え、各第２の無線通信装置は、受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、自己の使用する周波数チャネルを切替制御し、かつ他の第２の無線通信装置に向けてチャネル切替信号を送信する機能を有するのがよい。
【００２０】
本発明の無線通信システムは、第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループと、第３の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第３のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
第１のグループと、第２のグループのあいだの無線通信の実行のために、少なくとも二つの第１の無線通信装置が備えられ、第１の無線通信装置は、第１の周波数チャネルと第２の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が第２の周波数チャネルを使用するとともに、
第２のグループと、第３のグループのあいだの無線通信の実行のために、少なくとも二つの第２の無線通信装置が備えられ、第２の無線通信装置は、第２の周波数チャネルと第３の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が第２の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が第３の周波数チャネルを使用するようにした。
【００２１】
なお、無線通信装置は、検針対象設備の検針器に設置されて検針データを無線通信するものとされるのがよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡易な方法で複数の周波数チャネルを使用することで干渉を抑制可能な無線通信装置を提供することが可能である。また本発明による無線通信装置を複数用いることで干渉を抑制して実効的な通信速度を向上可能な自動検針システムを提供することが可能である。更にマルチキャスト通信を併用することでより通信を効率化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】無線通信装置の構成の一例を示す図。
【図２】ユニット式電力量計の設置例と、回路構成の一例を示す図。
【図３】無線通信の周波数チャネル配置の一例を示す図。
【図４】本発明の適用される自動検針システムの全体構成を示す図。
【図５】集約装置の構成の一例を示す図。
【図６】切替端末の周波数チャネルの切替の一例を示す図。
【図７】周波数チャネル切替処理の第一実施例を示す図。
【図８】図７の周波数チャネル切替方法を示すフロー図。
【図９】周波数チャネル切替処理の第二実施例を示す図。
【図１０】図９の周波数チャネル切替方法を示すフロー図。
【図１１】周波数チャネル切替処理の第三実施例を示す図。
【図１２】図１１の周波数チャネル切替方法を示すフロー図。
【図１３】周波数チャネルの切替端末を３台用いる自動検針システムの全体構成を示す図。
【図１４】周波数チャネル切替処理の第四実施例を示す図。
【図１５】図１４の周波数チャネル切替方法を示すフロー図。
【図１６】周波数チャネルを３チャネル用いる自動検針システム一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明を実施するための形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００２５】
本発明の適用される自動検針システムの全体構成が、図４に示されている。この自動検針システムは、複数の端末１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅと、集約装置２で構成される。そして、集約装置２に集められた各家庭の電気使用量は、基幹ネットワーク５を介して図示せぬ電力会社などに送られる。なお、本システムの検針対象は、ガス、水道などであってもよいが、ここでは電力量検針の例で説明する。
【００２６】
端末１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅとは、自動検針の対象となっている各家庭に設置されたユニット式電力量計１のことであり、別途図２を用いて、その設置例と、回路構成について説明する。
【００２７】
また、集約装置２について、別途図５を用いて説明する。
【００２８】
さらに、これらの端末１及び集約装置２には、これら機器の間での通信を実現する為の無線通信装置１０が搭載されており、無線通信装置１０について、別途図１を用いて説明する。
【００２９】
まず、図２において、端末１（ユニット式電力量計）は、商用交流の高電圧が重畳された高圧配電線２１から、変圧器２２によって低電圧に変換された電圧が重畳される低圧配電線２３に複数個接続される。一般には１０台〜２０台程度のユニット式電力量計１が、一台の変圧器２２に接続される。
【００３０】
ここで、変圧器２２とは、いわゆる柱上変圧器のことであり、集約装置２は柱上変圧器の位置に設置されることが多い。また、ユニット式電力量計１は、電力料金支払い単位となる各家庭に設けられ、ユニット式電力量計１を経由して、各家庭２５の分電盤２４に電力を供給する。
【００３１】
ユニット式電力量計１は、電力量計測部３０、開閉器４０、および無線通信装置１０を備える。電力量計測部３０は、電力を時間的に積算した量（電力量）を計測し、その計測値（検針値）を、無線通信装置１０を介して集約装置２側に向けて出力する。開閉器４０は、無線通信装置１０から出力される信号に基づき、開閉器４０を切断状態（ＯＦＦ）にした場合、分電盤２４を介して家屋２５内への電力供給を一度に遮断する。
【００３２】
無線通信装置１０は、電力量計測部３０から受信した計測値を、無線通信（例えば、２．４ＧＨｚ帯や９５０ＭＨｚ帯）によって送信する。この無線通信装置１０が送受信する信号としては、単に家庭の消費電力の検診結果のみではなく、各家庭での太陽光発電などの発電電力つまり、売電電力量の検針結果も含む。また、各家庭の開閉器４０の開閉状態信号あるいは、操作信号も含まれ、単なる検針ばかりでなく、開閉器４０の監視・制御操作も実行することができる。
【００３３】
なお、ユニット式電力量計１から、集約装置２へ向けての信号送出（以下、この方向の信号送信を上り方向、逆方向を下り方向という）は、複数のユニット式電力量計１の間で予め定められた順番に従い、一定周期で行なうこともできるし、集約装置２からの送信指令を受けて、これに応答する形で行なうことも可能である。あるいは、通信の空き状態を検知して自己のデータを送信する形で行うこともできる。
【００３４】
集約装置２は、図５に示すように無線通信装置１０と基幹ネットワークインターフェース５０で構成され、基幹ネットワーク５から入力されたデータを、基幹ネットワークインターフェース５０を介して無線通信装置１０でユニット式電力量計１に向けて送信し、また無線通信装置１０で受信されたユニット式電力量計１からのデータを、基幹ネットワークインターフェース５０を介して基幹ネットワーク５へ出力する機能を有する。なお基幹ネットワーク５は、光ファイバやメタル線、あるいは無線通信であっても構わない。
【００３５】
このように、自動検針システムを構成する主要な機器である複数の端末１や集約装置２は、無線通信装置１０によりネットワークを構成し、信号伝送を行なっている。
【００３６】
次に、図１を用いて、本実施形態における無線通信装置１０の構成について説明する。無線通信装置１０は、無線通信部１１、チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、記憶部１４、通信制御部１５、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７、入出力インターフェース部１８、電源部１９およびアンテナ２０を備える。
【００３７】
このうち、通信制御部１５は、入出力インターフェース部１８において外部と入出力されるデータを記憶部１４に保存したり、あるいは無線通信部１１を制御してデータを無線通信するためのデータに変換したりする機能を有する。
【００３８】
通信制御部１５は、一般的には中央処理装置ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に相当するが、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などで構成しても良い。
【００３９】
記憶部１４は、一般的にはＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリで構成される。
【００４０】
入出力インターフェース部１８は、一般的にはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＲＳ２３２Ｃ、ＩｒＤＡなどの有線、無線、赤外線インターフェースなどで構成される。
【００４１】
そして、入出力インターフェース部１８は、無線通信装置１０が図２のユニット式電力量計として使用されるときには、電力量計測部３０から電力量を入手し、開閉器４０の開閉状態を入手すると共に、開閉操作信号を与えるなどの機能を果たす。また、無線通信装置１０が図５の集約装置２として使用されるときには、基幹ネットワークインターフェイス５０に接続されて使用される。なお、入出力インターフェース部１８は、無線通信装置１０が設置された適用対象の状況に応じて適宜、複数個設けることが可能である。
【００４２】
無線通信部１１は、通信制御部１５から入力されるデータに基づき、アンテナ２０を介して無線通信信号を送信する。またアンテナ２０を介して入力される無線通信信号は無線通信部１１において受信され、通信制御部１５に出力される。
【００４３】
無線通信部１１は、通常は変復調、周波数変換器、フィルタ、高周波スイッチ等の無線通信で用いられる回路にて構成される。このとき無線通信部１１において無線通信信号の送信および受信に使用される周波数チャネルは、チャネル切替制御部１２において選択され、チャネル切替制御部１２から無線通信部１１に入力される制御信号１２１に基づき決定される。
【００４４】
チャネル切替制御部１２は、チャネル切替条件検出部１３からの信号２０１、およびチャネル切替信号判定部１６からの信号１２３に基づき制御信号１２１を決定し、無線通信部１１で使用する周波数チャネルを選択する。周波数チャネルの選択方法は纏めて後述する。
【００４５】
チャネル切替信号判定部１６は、無線通信部１１または入出力インターフェース部１８を介して通信制御部１５に入力される信号を入力して、この中からチャネル切替信号１２３を抽出し、チャネル切替制御部１２を駆動する。
【００４６】
またチャネル切替信号生成部１７は、チャネル切替制御部１２から入力される信号１２２に基づいて、無線通信部１１または入出力インターフェース部１８へ出力されるチャネル切替信号を通信制御部１５に出力する。
【００４７】
チャネル切替条件検出部１３の動作条件は、適宜設定することができるが、例えばタイマーを用いて予め決められた時刻になったらチャネル切替信号２０１を発生すればよい。あるいは、無線通信回数が一定回数に達したらチャネル切替信号２０１を発生するという条件にしてもよい。
【００４８】
なお本実施形態では説明を簡易にするために、チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７は、別々の機能ブロックとして説明したが、通常の無線通信装置では、これらの機能を、通信制御部１５を構成する中央処理装置ＣＰＵと同一の部品に実装し、ソフトによってこれらの複数の機能を実現することが多い。
【００４９】
また、無線通信装置１０は、標準的に図１の構成を備えるが、図４のネットワークの全ての端末２内の無線通信装置１０が、これらの機能を常時使用するというものではなく、端末２の果たすべき役割に応じて、その機能の一部または全部が適宜選択して使用される。
【００５０】
特に、チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７の機能を標準的に備え、かつこれらの機能を選択的に使用することで、本発明の３つの課題（実効的な通信速度の向上、干渉抑制による信頼性向上、通信効率向上）を達成することができる図４のネットワークの構成に貢献することができる。
【００５１】
なお、電源部１９は、外部から供給されるＡＣ１００Ｖなどの電源から無線通信装置１０内で使用される複数の電源、例えばＤＣ５Ｖなどに変換してから各部に供給する機能を有する。
【００５２】
図４に全体構成を示す自動検針システムは、図１、図２、図５に示したような装置を用いて構成されているが、ここで使用する無線通信では、電波法によって通信に使用できる周波数が規定されている。
【００５３】
図３に示すように、周波数軸上においてｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５等の中心周波数を持ち、ある一定の周波数幅を持つ周波数チャネルが複数設けられている。図３では周波数チャネルＣＨ１、チャネルＣＨ２、チャネルＣＨ３、チャネルＣＨ４、チャネルＣＨ５等のように複数存在する。例えば９５０ＭＨｚ帯では、２００ｋＨｚの周波数幅を持つ周波数チャネルが２４個設けられている。
【００５４】
本発明の適用される自動検針システムにおいては、上記のような無線通信設備と規定の周波数環境のもとで、本発明の３つの課題（実効的な通信速度の向上、干渉抑制による信頼性向上、通信効率向上）を達成する。
【００５５】
本発明においては、図４の自動検針システムを構成するに際し、第１の課題である「実効的な通信速度の向上」と、第２の課題である「干渉抑制による信頼性向上」を図る目的で、無線通信装置のグルーピング化と、複数周波数チャネル化を行う。
【００５６】
具体的には、集約装置２、端末１ａ、切替端末１ｂ、１ｃは、第一の周波数チャネルＣＨ１を使用するグループ４ａに属することとする。同様に、切替端末１ｂ、１ｃ、端末１ｄ、１ｅは、第二の周波数チャネルＣＨ２を使用するグループ４ｂに属することとする。
【００５７】
ここでグループ４ａと４ｂが、異なる周波数チャネルを使用することが、本発明においては重要である。それぞれのグループ内における無線通信信号は、他のグループ内における無線通信信号には干渉しないため、信頼性が高く、かつ自動検針システム全体での実効的な通信速度を向上させることが可能である。
【００５８】
なお、端末１ｂ及び１ｃを切替端末と称しているが、これは説明の都合によるものであり、装置の構成は他の端末１ａ，１ｄ，１ｅと同一の、図１の構成とすればよい。他の端末１ａ，１ｄ，１ｅと、切替端末１ｂ、１ｃとの相違は、前者が周波数チャネルを第一あるいは第二の周波数チャネルＣＨ１，チャネルＣＨ２のいずれかに固定されて使用されるのに対し、後者は第一、第二の周波数チャネルＣＨ１，チャネルＣＨ２を適宜切り替えて使用する点で相違している。
【００５９】
このことを、図１の無線通信装置１０の構成で説明すると、まず全ての端末１は無線通信装置１０の構成を備えている。そして、他の端末１ａ，１ｄ，１ｅは、標準的に備えたチャネル切替に関する構成（チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７の機能）を使用しない（機能させない）のに対して、切替端末１ｂ、１ｃは、このチャネル切替に関する構成を積極的に利用する。
【００６０】
しかしながら、単にグループ化したままでは、グループ４ａとグループ４ｂは異なる周波数チャネルを使用するために、相互に無線通信によってデータを伝達することは通常は困難である。例えば、集約装置２が送信したデータを端末１ｅまでマルチホップ無線通信によって伝送することを想定すると、集約装置２から端末１ａを介して切替端末１ｂまでは第一の周波数チャネルＣＨ１で無線通信を行うことが可能であるが、端末１ｄは第二の周波数チャネルＣＨ２を使用しているために端末１ｄを介して端末１ｅにデータを伝達することができないことになる。
【００６１】
そこで切替端末１ｂおよび１ｃは、グループ４ａと４ｂの間での無線通信を可能とするため、複数の周波数チャネルの間で周波数チャネルを交互に切替えることとする。
【００６２】
この切替を可能にする為の設備は、図１で説明したように、無線通信装置１０内に備えられている。つまり、無線通信信号の送信および受信に使用される周波数チャネルを適宜切替使用可能なチャネル切替制御部１２が備えられている。そして、チャネル切替条件検出部１３およびチャネル切替信号判定部１６から入力される信号に基づき、自局のチャネルを切替ることができ、かつチャネル切替信号生成部１７を介して、他局のチャネル切替を指示することができるように構成されている。
【００６３】
切替端末１ｂおよび１ｃは、上記構成の装置、機能を利用してグループ４を跨ぐ通信を、図６に示すように実行する。具体的には、切替端末１ｂおよび１ｃは、グループ４ａ向けの無線通信チャネルＣＨ１と、グループ４ｂ向けの無線通信チャネルＣＨ２とを、適宜切替使用する。
【００６４】
例えば、チャネルＣＨ１を使用してグループ４ａ向けの通信１０１ａを実行中に、チャネル切替条件検出部１３が切替条件２０１ａを検出したときには、チャネル切替制御部１２が、無線通信部１１に作用して、チャネルＣＨ２を使用するグループ４ｂ向けの通信１０２ａに切り替える。また、通信１０２ａ実行中に、チャネル切替条件検出部１３が切替条件２０１ｂを検出したときには、チャネル切替制御部１２が、無線通信部１１に作用して、再度チャネルＣＨ２を使用するグループ４ａ向けの通信に切り替わり、新たな通信１０１ｂを実行する。
【００６５】
ここで、チャネルの切替は図６のように実行されるが、各通信において切替端末１ｂおよび１ｃが送出する情報は、その前段階において別のチャネルを利用して行っていた通信内容である。例えば、チャネルＣＨ１を用いた通信１０１ｂのときの通信内容は、その前にチャネルＣＨ２を用いた通信１０２ａのときの通信内容とされる。これは、通信１０２ａで、グループ４ｂの端末１ｄ、１ｅが上流に向けて送信した内容を、通信１０１ｂで、切替端末１ｂおよび１ｃがグループ４ａの集約装置２に向けて送信することを意味する。
【００６６】
同様に、チャネルＣＨ２を用いた通信１０２ａのときの通信内容は、その前にチャネルＣＨ１を用いた通信１０１ａのときの通信内容とされる。これは、通信１０１ａで、グループ４ａの集約装置２が下流に向けて送信した内容を、通信１０２ａで、切替端末１ｂおよび１ｃがグループ４ｂの端末１ｄ、１ｅに向けて送信することを意味する。
【００６７】
この結果を纏めると、例えば通信１０１ａで、集約装置２が下流の端末に向けて送信した内容を、グループ４ａ内の端末１ａ、１ｂおよび１ｃはこの期間内に受信可能であり、さらには必要な応答をこの期間内にすることができる。これに対し、グループ４ｂ内の端末１ｄ、および１ｅは、切替端末１ｂおよび１ｃを介して通信１０２ａで受信することになる。従って、必要な応答をこの通信１０２ａの期間内にすることができたとしても、届くのは切替端末１ｂおよび１ｃまでであり、集約装置２へ応答が到達するのは、通信１０１ｂによってである。係る通信によって、一部グループへの時間遅れは発生するが、上下方向の通信が達成される。
【００６８】
このことから明らかなように、チャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１に切り替えるということは、図４の上り線ＰＵを形成したことを意味している。逆にチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２に切り替えるということは、図４の下り線ＰＤを形成したことを意味している。
【００６９】
なお、チャネル切替条件は、適宜設定することができるが、例えばタイマーを用いて予め決められた時刻になったらチャネルを切替えるという条件にすればよい。あるいは、無線通信回数が一定回数に達したら切替えるという条件にしてもよい。
【００７０】
このように、例えば時間ごとに切替端末の周波数チャネルを切替えることによって、周波数チャネルＣＨ１に設定されている期間はグループ４ａに属する端末と無線通信を行うことが可能となり、また周波数チャネルＣＨ２に設定されている期間はグループ４ｂに属する端末と無線通信を行うことが可能となる。
【００７１】
このようにして、切替端末が時間ごとに周波数チャネルを切替えることによって複数のグループに属する端末と無線通信することが可能となる。しかし時間によっては、切替端末が使用する周波数チャネルとは異なる周波数チャネルを使用するグループの端末は、切替端末との無線通信を行うことができない。つまり、図６の方式のままでは、本発明の第３の課題である「通信効率向上」の目的を十分には達成できない。
【００７２】
このため、本発明では、図４に示すようにグループ４ａと４ｂの境界に、２台の切替端末１ｂと１ｃを設ける。そして切替端末１ｂと１ｃの間では、チャネル切替信号３ａと３ｂを相互に伝達することとする。この結果として、一方の切替端末が一方のグループ向けに通信しているときには、他方の切替端末が他方のグループ向けに通信している状況としておく。これにより、システム全体としては常時双方向の通信を行なっている状況を実現できる。
【００７３】
切替端末１ｂと１ｃを使用して、常時双方向の通信を実現するための周波数チャネル切替処理の第一の実施例を、図７を用いて説明する。なお、図７の上部には切替端末１ｂの動作を記載し、下部には切替端末１ｃの動作を記載している。
【００７４】
この切替動作説明に当り、初期状態では切替端末１ｂはグループ４ｂ向けにチャネルＣＨ２を使用して通信１０２ｂを実行し、同時にこの期間において切替端末１ｃはグループ４ａ向けにチャネルＣＨ１を使用して通信１０１ｄを実行しているものとする。
【００７５】
この状態において、切替端末１ｂ内のチャネル切替制御部１２は、チャネル切替条件検出部１３からの、チャネルを切り替えるための切替条件検出信号２０１ｃを検出し、無線通信部１１に作用して自局のチャネル切替を時刻ｔ１で実行する。これにより、切替端末１ｂの周波数チャネルはチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１へと変更され、通信内容が１０２ｂから１０１ｃに変更される。
【００７６】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｂ内のチャネル切替制御部１２は、信号１２２をチャネル切替信号生成部１７に送り、通信制御部１５に作用して、他局に送信するデータの一部に他局でのチャネル切替を指示するチャネル切替信号を含ませた通信を実行する。このときの通信は、チャネルＣＨ１を用いて行われ、他局として、切替端末１ｃを指定するチャネル切替信号３ａが送信される。
【００７７】
この信号３ａは、グループ４ａ内の端末及び集約装置に受信される。この状態では、切替端末１ｃは、チャネルＣＨ１を使用中であるので、チャネル切替信号３ａの受信が可能である。切替端末１ｃ内のチャネル切替信号判定部１６では、通信制御部１５の受信データに含まれたチャネル切替信号３ａが自局宛の指示であると判定した場合、チャネル切替制御部１２に信号１２３を送り、無線通信部１１に作用して時刻ｔ２において自局の周波数チャネルをチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へと変更する。そして、通信内容が１０１ｄから１０２ｄに変更される。
【００７８】
複数の切替端末１間における以上の働きは、無線通信装置１０のチャネル切替に関する構成（チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７の機能）の相互の働きにより、上記の手順で各部が動作することにより達成されている。このため、本発明の以下の説明においては、特別に必要のない限り、結果として達成される事象のみ説明し、逐一のチャネル切替に関する構成の詳細な動作説明を割愛する。
【００７９】
その後、切替端末１ｃはチャネルＣＨ２での通信を継続するが、切替条件検出信号２０１ｄを検出した時には、切替を時刻ｔ３で実行する。これにより、切替端末１ｃの周波数チャネルはチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１へと変更され、通信内容が１０２ｄから１０１ｅに変更される。
【００８０】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｂを送信する。この信号３ｂはグループ４ｂ内の端末に受信される。この状態では、切替端末１ｂは、チャネルＣＨ１を使用中であるので、チャネル切替信号３ｂの受信が可能である。切替端末１ｂは、チャネル切替信号３ｂを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、時刻ｔ４において周波数チャネルをチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へと変更し、通信内容が１０１ｃから１０２ｃに変更される。
【００８１】
以上述べたように、２つの切替端末１ｂ、１ｃは、通常は一方がチャネルＣＨ１、他方がチャネルＣＨ２を利用して通信を行っており、チャネル切替条件２０１を検出すると、まず自分のチャネルを他方のチャネルに合わせるべく切替を実行し、通信を確保する。その上でチャネル切替信号３を送信し、これを確認したときに相手側がチャネル切替を行うことで、当初の状態「一方がチャネルＣＨ１、他方がチャネルＣＨ２を利用した通信」に復帰する。
【００８２】
この方式によれば、切替端末１ｂと１ｃの間で無線通信を行なうためには、２つの切替端末が、同一の周波数チャネルにおいて伝送する必要があるため、チャネル切替時間３００の間は、切替端末１ｂと１ｃが共に周波数チャネルＣＨ１を使用することが必須条件となる。
【００８３】
しかしこのことは、周波数チャネルＣＨ２を使用するグループ４ｂに属する端末からの無線通信信号を、この期間は受信できないことを意味する。一方でのチャネル切替条件検出時刻ｔ１（またはｔ３）から、他方でのチャネル切替信号受信、確認後のチャネルの追従切替の時刻ｔ２（またはｔ４）までは、周波数チャネルＣＨ２を使用する通信が行えない。
【００８４】
この事自体は、常時双方向通信を行う上では障害となるが、以下のようにして障害の度合いを軽減することが可能である。その１つは、切替を短期間で実行することである。
【００８５】
他の手法は、常に周波数チャネルＣＨ１が生きていることから、下り方向の通信が確保されていることを利用する。つまり、上り方向の通信が確保されずとも、集約装置２が端末からの応答が受信できない場合に、常時通信が確保されている下り通信を利用してデータの再送要求をすることで、端末からの送信データの欠損を防ぐことができる。
【００８６】
以上述べたように、本実施例によれば、切替端末１ｂと１ｃのどちらか一方は、常に周波数チャネルＣＨ１を使用していることになる。すなわち、グループ４ａに属する端末が送信する無線通信信号は、切替端末１ｂまたは１ｃのどちらかが必ず受信することが可能である。
【００８７】
これにより、例えば集約装置２から端末１ｅに向けて下り方向のマルチホップ通信によってデータを伝送する場合には、切替端末１ｂまたは１ｃが周波数チャネルを切替えることによる無線通信信号のロスを回避することが可能である。すなわち、データの通信方向を優先的に制御することが可能である。
【００８８】
なお、切替端末１ｂと１ｃの周波数チャネルを切替える順番とチャネル切替信号の送信方向を入れ替えることで、切替端末１ｂと１ｃのどちらか一方は、常に周波数チャネルＣＨ２を使用することにし、グループ４ｂに属する端末からの無線通信信号を切替端末１ｂまたは１ｃのどちらか一方が必ず受信可能なように制御することも可能である。
【００８９】
この場合には、常時周波数チャネルＣＨ２が生きていることから、上り方向の通信が確保されているので、集約装置２は端末１からの通信を欠損することなく受信可能である。但し、下り方向の通信が常時確保されるわけではないので、集約装置２からの指令に対する端末からの応答がない場合には、再度集約装置２からの指令を与える必要がある。
【００９０】
切替端末における以上の図７での周波数チャネル切替方法について、図８のフローチャートを用いて説明する。フローチャートは、左側に切替端末１ｂの動きを、右側に切替端末１ｃの動きを示す。なお、フローチャートの初期状態は図７の場合と同じとし、最初に切替端末１ｂが切替条件を検知するものとする。
【００９１】
図８において、切替端末１ｂはステップＳ７０において、まず周波数チャネルを切替える条件を検出する。このとき切替る条件は、例えばタイマーを用いて予め設定しておいた時刻になったら周波数チャネルを切り替えるとすればよい。
【００９２】
次に切替端末１ｂは、ステップＳ７１において、周波数チャネルをチャネルＣＨ２から１０１へ変更する。その後、ステップＳ７２において切替端末１ｂはチャネル切替信号３ａを送信する。切替端末１ｂは、以後、指示があるまでは切替に関する動作を実施しない。ここで、指示とは切替端末１ｃからのチャネル切替信号３ｂの受信である。
【００９３】
これに対して切替端末１ｃは、切替端末１ｂからチャネル切替信号３ａを受信するまでは、自ら切替を実施しない。切替端末１ｃでは、ステップＳ７３において、チャネル切替信号３ａの受信を確認し、受信した信号が自局宛のチャネル切替指示であることを判定する。ステップＳ７４において、自局宛のチャネル切替信号である場合には、切替端末１ｃは周波数チャネルをチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へ変更する。
【００９４】
次にステップＳ７５では、切替端末１ｃは、まず周波数チャネルを切替える条件を検出するまで待機し、検出したときは、ステップＳ７６において、切替端末１ｃは周波数チャネルをチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１へ変更する。このとき切り替える条件は、例えばタイマーを用いて予め設定しておいた時刻になったら周波数チャネルを切り替えるとすればよい。
【００９５】
ステップＳ７７では、チャネル切替後、切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｂを送信する。以後、切替端末１ｃはチャネル切替信号３ａを再度受信するまで、チャネル切替に関与しない。
【００９６】
なお、続いて切替端末１ｂは、ステップＳ７８において受信したチャネル切替信号３ｂが自局宛のチャネル切替指示であるかを判定し、ステップＳ７９において自局宛のチャネル切替信号であれば、切替端末１ｂは、周波数チャネルをチャネルＣＨ１から１０２へ変更する。
【００９７】
切替端末１ｂにおける以降の動作は、ステップＳ７０からステップＳ７２までの繰り返しである。切替端末も、ステップＳ７３からステップＳ７７までの手順を繰り返し実行する。
【００９８】
以上、本実施形態では、無線通信装置１０が周波数チャネルを切り替える機能を有し、また周波数チャネルによって複数の端末をグループ化することで無線通信信号の干渉を抑制し、異なる周波数チャネルのグループに属する端末とは周波数チャネルを切り替える端末がデータを中継する機能を有することで、無線通信信号の干渉を抑制して無線通信ネットワークの実効的な通信速度を向上し、通信信頼性を向上させることが可能である。また同じ周波数チャネルを使用するグループ内の端末に対してはマルチキャスト通信を行うことで、効率的にデータを伝達することが可能である。
【００９９】
次に、本発明を実施するための第二の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１００】
本実施形態では、周波数チャネルの切替条件検出を一方の切替端末１ｂでのみ行いながら切替端末１ｂと１ｃのチャネル切替を実行する。先に述べた第一の実施形態では、一方のチャネルが常時通信可能とされるのに対し、他方のチャネルは通信できない空白期間を生じていた。本実施形態では、空白期間を一方のチャネルに集中させるのではなく、２つのチャネルに均等に配分することで、通信速度を共に平均的な速度にすることが可能である。
【０１０１】
この場合の、切替端末１ｂと１ｃにおける周波数チャネル切替処理を、図９を用いて説明する。但し、初期状態では、切替端末１ｂはチャネルＣＨ２を使用して通信１０２ｅを実行しており、切替端末１ｃはチャネルＣＨ１を使用して通信１０２ｇを実行しているものとする。
【０１０２】
まず、切替端末１ｂは、チャネルを切り替えるための切替条件検出２０１ｅを検出し、時刻ｔ１において切替端末１ｂの周波数チャネルを、チャネルＣＨ２を使用する通信１０２ｅからチャネルＣＨ１を使用する通信１０１ｆに変更する。但し、チャネル切替条件は、例えばタイマーを用いて予め決められた時刻になったらチャネルを切替えるという条件にすればよい。
【０１０３】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｂはチャネル切替信号３ｃを切替端末１ｃへ送信する。切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｃを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、時刻ｔ２において、チャネルＣＨ１による通信１０１ｇからチャネルＣＨ２による通信１０２ｇへと変更する。
【０１０４】
次に再び切替端末１ｂは、チャネルを切り替えるための切替条件検出２０１ｆを検出し、時刻ｔ３において切替端末１ｂの周波数チャネルを、チャネルＣＨ１を使用する通信１０２ｆからチャネルＣＨ２を使用する通信１０２ｆに変更する。チャネルＣＨ２に変更後、切替端末１ｂはチャネル切替信号３ｄを切替端末１ｃへ送信する。切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｄを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、時刻ｔ４において、チャネルＣＨ２による通信１０２ｇからチャネルＣＨ１による通信１０１ｈへと変更する。
【０１０５】
第二実施例における各切替端末の切替処理は以上のようなものであるが、この図で明らかなように、切替端末の一方（ここでは１ｂ）でのみ、先行切替を実行し、他方の切替端末（ここでは１ｃ）は、従属的にチャネル切替信号を受信して従うのみである。係る、主従の関係を実現すべく、図１の無線通信装置１０のチャネル切替に関する構成（チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７の機能）は、それぞれ以下のようにされる。
【０１０６】
まず、先行切替を実行する切替端末１ｂでは、自己の判断で切替を実行し、その結果（チャネル切替信号）を相手に伝達するだけなので、チャネル切替信号判定部１６を使用しない。従属的にチャネル切替信号を受信して従うのみの切替端末１ｃでは、チャネル切替信号を受信して切替るのみなので、チャネル切替条件検出部１３とチャネル切替信号生成部１７を使用しない。双方をこのように構成するときの図１各部の連携的な働きは、今までの説明から容易に理解できることなので、ここでの詳細な説明を省略する。
【０１０７】
上記のようにしたときには、チャネル切替信号３ｃと３ｄは、同一の周波数チャネルにおいて伝送する必要があるため、チャネル切替時間３００の間は、切替端末１ｂと１ｃが共に周波数チャネルＣＨ１または１０２のどちらかを使用しており、他方の周波数チャネルを使用するグループに属する端末からの無線通信信号を受信できない。本実施形態では、この無線通信信号が受信できない期間（通信空白期間）を双方のグループの端末に公平化する目的で実施するものである。
【０１０８】
つまり、図９の切替端末１ｂがチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１に、そして切替端末１ｃがチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２に切り替えるときには、チャネルＣＨ２側に空白期間３０１（ｔ１からｔ２までの期間）を生じ、逆に切替端末１ｂがチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２に、そして切替端末１ｃがチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１に切り替えるときには、チャネルＣＨ１側に空白期間３０２（ｔ３からｔ４までの期間）を生じることになり、この間の空白期間は、概ね均一化することができる。
【０１０９】
図９の場合に、切替端末が周波数チャネルを切替える方法について図１０のフローチャートを用いて説明する。
【０１１０】
切替端末１ｂは、まずステップＳ８０において周波数チャネルを切替える条件を検出する。このとき切り替える条件は、例えばタイマーを用いて予め設定しておいた時刻になったら周波数チャネルを切り替えるとすればよい。次に切替端末１ｂは、ステップＳ８１において周波数チャネルをチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１へ変更する。その後切替端末１ｂは、ステップＳ８２においてチャネル切替信号３ｃを切替端末１ｃに送信する。
【０１１１】
チャネル切替信号３ｃを受信した切替端末１ｃは、ステップＳ８３において受信したチャネル切替信号３ｃが自局宛のチャネル切替指示であるかを判定する。自局宛のチャネル切替信号であれば、切替端末１ｃはステップＳ８４において周波数チャネルをチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へ変更する。
【０１１２】
次に、再び切替端末１ｂは、ステップＳ８０において周波数チャネルを切替える条件を検出する。そして切替端末１ｂは、ステップＳ８１において周波数チャネルをチャネルＣＨ１からチャネルＣＨ２へ変更する。その後切替端末１ｂは、ステップＳ８２においてチャネル切替信号３ｄを切替端末１ｃに送信する。
【０１１３】
チャネル切替信号３ｄを受信した切替端末１ｃは、ステップＳ８３において受信したチャネル切替信号３ｄが自局宛のチャネル切替指示であるかを判定する。自局宛のチャネル切替信号であれば、切替端末１ｃはステップＳ８４において周波数チャネルをチャネルＣＨ２からチャネルＣＨ１へ変更する。
【０１１４】
このようにして、切替端末１ｂと１ｃは、以降この動作を継続して実施する。この実施形態では、チャネル切替信号３は常に切替端末１ｂが与え、切替端末はチャネル切替信号３受信のたびに、追従してチャネル切替を実行する。
【０１１５】
以上、本実施形態では、切替端末における周波数チャネルの切替方法を変更することで、切替端末の周波数チャネルとは異なる周波数チャネルを使用するグループに属する端末の無線通信信号を受信できない期間（通信空白期間）を公平に割り当て、通信の上りまたは下り方向の実効的な通信速度を共に平均的な速度にすることが可能であるという効果を有する。
【０１１６】
次に、本発明を実施するための第三の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１１７】
本実施形態では、切替端末間で周波数チャネルを切り替えるために、チャネル切替信号とチャネル切替応答信号を送受信する。チャネル切替応答信号は、相手の切替端末において周波数チャネルの切替が適切に行われているかを確認するためであり、周波数チャネル切替処理をより高信頼化するという効果がある。チャネル切替応答信号が受信されなかった場合、再度チャネル切替信号を送信することで互いの周波数チャネル切替処理を適切に行うことが可能になる。
【０１１８】
切替端末１ｂと１ｃにおける周波数チャネル切替処理を図１１を用いて説明する。但し、図１１における通信チャネルの切替は、図７の実施形態に適用するものとする。また、初期状態では、切替端末１ｂはチャネルＣＨ２を使用して通信１０２ｈを実行しており、切替端末１ｃはチャネルＣＨ１を使用して通信１０１ｊを実行しているものとする。
【０１１９】
まず、切替端末１ｂは、チャネルを切り替えるための切替条件検出２０１ｇを検出し、時刻ｔ１において切替端末１ｂの周波数チャネルを、チャネルＣＨ２を使用する通信１０２ｈからチャネルＣＨ１を使用する通信１０１ｉに変更する。但し、チャネル切替条件は、例えばタイマーを用いて予め決められた時刻になったらチャネルを切替えるという条件にすればよい。
【０１２０】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｂはチャネル切替信号３ｅを切替端末１ｃへ送信する。切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｅを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、チャネル切替応答信号６ａを切替端末１ｂに向けて送信する。また切替端末１ｃは、引き続き時刻ｔ２において、チャネルＣＨ１による通信１０１ｊからチャネルＣＨ２による通信１０２ｊへと変更する。なお、チャネル切替応答信号６ａを受信した切替端末１ｂは、その受信を持って切替端末１ｃが正常に作動していることを確認する。もし、所定期間内にチャネル切替応答信号６ａを受信しない場合には、再度チャネル切替信号３ｅを送信して、切替端末１ｃの動作を促す。
【０１２１】
引き続いて、切替端末１ｃは、チャネルを切り替えるための切替条件検出２０１ｈを検出し、時刻ｔ３において切替端末１ｃの周波数チャネルを、チャネルＣＨ２を使用する通信１０２ｊからチャネルＣＨ１を使用する通信１０１ｋに変更する。
【０１２２】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｃはチャネル切替信号３ｆを切替端末１ｂへ送信する。切替端末１ｂはチャネル切替信号３ｆを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、チャネル切替応答信号６ｂを切替端末１ｃに向けて送信する。また切替端末１ｂは、引き続き時刻ｔ４において、チャネルＣＨ１による通信１０１ｉからチャネルＣＨ２による通信１０２ｉへと変更する。なお、チャネル切替応答信号６ｂを受信した切替端末１ｃは、その受信を持って切替端末１ｂが正常に作動していることを確認する。もし、所定期間内にチャネル切替応答信号６ｂを受信しない場合には、再度チャネル切替信号３ｆを送信して、切替端末１ｂの動作を促す。
【０１２３】
図１１を図７と比較して明らかなように、第三実施例は第一実施例において、チャネル切替応答信号を追加し、これを相互に送信しあう方式である。従って、図１の無線通信装置１０のチャネル切替に関する構成（チャネル切替制御部１２、チャネル切替条件検出部１３、チャネル切替信号判定部１６、チャネル切替信号生成部１７の機能）は、双方とも全て使用する。
【０１２４】
その上で、チャネル切替制御部１２に以下の機能を追加する。まず、自己がチャネル切替信号３を送信した立場であるときには、チャネル切替信号制御部１２はこの送信時刻から時間カウントを開始し、所定時間内にチャネル切替信号判定部１６にチャネル切替応答信号６が得られない場合には、チャネル切替信号生成部１７を駆動して、もう一度チャネル切替信号３を送信する。この動作をチャネル切替信号判定部１６にチャネル切替応答信号６が得られるまで継続実行すればよい。自己がチャネル切替信号３を受信する立場であるときには、チャネル切替信号制御部１２は、チャネル切替信号生成部１７を駆動して、チャネル切替応答信号６を送信し、自己のチャネル切替を実行すればよい。
【０１２５】
次に、切替端末が周波数チャネルを切替える方法について図１２を用いて説明する。但し、この第３の実施形態は、基本的には第１の実施形態の手法を受け継いだものである。図７と、図８で説明済みの事項に一部動作を追記したものであり、かつ図７に対応する動作を図１１で説明済みであることから、図１２については、図８と相違する点のみを主体に説明する。
【０１２６】
図１２において、チャネル切替信号３ｅを受信した切替端末１ｃでは、ステップＳ７３において、チャネル切替信号３ｅの受信を判定すると、ステップＳ７４のチャネル切替に先行して、新たなステップＳ９０を実行する。ステップＳ９０では、チャネル切替信号３ｅを受信したことを切替端末１ｂに通知する為のチャネル切替応答信号６ａを送信する。
【０１２７】
一方、チャネル切替信号３ｅを送信した側の切替端末１ｂでは、ステップＳ９１とステップＳ９２が追加されている。ステップＳ９１では、チャネル切替信号３ｅを送信してから、チャネル切替応答信号６ａを受信するまでの時間を監視しており、当該時間内に受信があれば、次にチャネル切替信号３ｆを受信するまで、切替端末１ｂとしての切替動作は実行しない。そして、当該時間内に受信がない場合には、ステップＳ９２においてチャネル切替信号３ｅの再送信を決定し、ステップＳ７２から、チャネル切替信号３ｅを再送信せしめる。
【０１２８】
これと同様の処理は、逆の立場になったときにも実行される。つまり、切替端末１ｂが、チャネル切替信号３ｆを受信したときである。図１２において、チャネル切替信号３ｆを受信した切替端末１ｂでは、ステップＳ７８において、チャネル切替信号３ｆの受信を判定すると、ステップＳ７９のチャネル切替に先行して、新たなステップＳ１００を実行する。ステップＳ１００では、チャネル切替信号３ｆを受信したことを切替端末１ｃに通知する為のチャネル切替応答信号６ｂを送信する。
【０１２９】
一方、チャネル切替信号３ｆを送信した側の切替端末１ｃでは、ステップＳ１０１とステップＳ１０２が追加されている。ステップＳ１０１では、チャネル切替信号３ｆを送信してから、チャネル切替応答信号６ｂを受信するまでの時間を監視しており、当該時間内に受信があれば、次にチャネル切替信号３ｅを受信するまで、切替端末１ｃとしての切替動作は実行しない。そして、当該時間内に受信がない場合には、ステップＳ１０２においてチャネル切替信号３ｆの再送信を決定し、ステップＳ７６から、チャネル切替信号３ｆを再送信せしめる。
【０１３０】
以上、本実施形態では、切替端末における周波数チャネルの切替方法を変更し、チャネル切替信号とチャネル切替応答信号を送受信することで、相手の切替端末において周波数チャネルの切替が適切に行われているかを確認することが可能となり、周波数チャネル切替処理をより高信頼化するという効果を有する。
【０１３１】
次に、本発明を実施するための第四の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１３２】
本実施形態では、周波数チャネルの切替端末を３台用いる構成とする。切替端末が２台の場合は、一時的にチャネル切替時間において２台の切替端末の周波数チャネルが同一とならざるを得ず、他の周波数チャネルを使用するグループに属する端末からの無線通信信号を受信できないという問題を改善する。
【０１３３】
図１３に示すようにグループ４ａと４ｂの境界に切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈの３台の切替端末を設ける。そして切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈの間では互いにチャネル切替信号３を送受信することとする。
【０１３４】
切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈにおける周波数チャネル切替処理について図１４を用いて説明する。但し、初期状態では、切替端末１ｆはチャネルＣＨ２を使用して通信１０２ｋを実行し、切替端末１ｇはチャネルＣＨ１を使用して通信１０１ｎを実行しており、切替端末１ｈはチャネルＣＨ２を使用して通信１０２ｎを実行しているものとする。この結果、チャネルＣＨ１を使用する通信が１つ、チャネルＣＨ２を使用する通信が２つ行われていることになる。
【０１３５】
かかる状況において、チャネル切替の開始は、２つの通信が実行されているチャネルＣＨ２を使用する切替端末の１つである切替端末１ｆから行い、その切替後に１つの通信が行われていたチャネルＣＨ１を使用する切替端末１ｇの切替を行ない、最後に残された切替端末１ｈの切替を行うという順序で逐次実行する。
【０１３６】
まず、最初に開始する切替端末１ｆは、チャネルを切り替えるための切替条件検出２０１ｉを検出し、時刻ｔ１において切替端末１ｆの周波数チャネルを、チャネルＣＨ２を使用する通信１０２ｋからチャネルＣＨ１を使用する通信１０１ｍに変更する。
【０１３７】
チャネルＣＨ１に変更後、切替端末１ｆはチャネル切替信号３ｇを切替端末１ｇへ送信する。切替端末１ｇはチャネル切替信号３ｇを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、時刻ｔ２において、チャネルＣＨ１による通信１０１ｎからチャネルＣＨ２による通信１０２ｍへと変更する。
【０１３８】
また、切替端末１ｇは、チャネルＣＨ２に変更後、チャネル切替信号３ｈを切替端末１ｈへ送信する。切替端末１ｈはチャネル切替信号３ｈを受信後、チャネル切替信号が自局宛の指示であると判定した場合、時刻ｔ３において、チャネルＣＨ２による通信１０２ｎからチャネルＣＨ１による通信１０１ｏへと変更する。
【０１３９】
この結果、時刻ｔ１以前から、最終切替後の時刻ｔ３後までの間、チャネル１も、またチャネル２も、３組の切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈにより常時通信が確保されていることがわかる。つまり、最終切替時刻ｔ３までは、チャネルＣＨ２は切替端末１ｈにより通信が確保され、チャネルＣＨ１については、切替端末１ｆと１ｇが期間を重複して切り替えることにより常時通信が確保されていることがわかる。
【０１４０】
なお、次回の切替も、上記と同じ流れで逐次、切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈの順番に切替を実行すれば良く、この場合にも、一貫してチャネル１も、またチャネル２も、３組の切替端末１ｆ、１ｇ、１ｈにより常時通信が確保される。
【０１４１】
図１４を図９と比較して明らかなように、第四実施例は第二実施例の変形例である。つまり、図１４の切替端末１ｆと１ｈは、図９の切替端末１ｂと１ｃと全く同じように動いている。従って、切替端末１ｆと１ｈは、図９の切替端末１ｂと１ｃと同じ図１の回路構成とされればよい。これに対し、図１４の切替端末１ｇは、以下のように構成される。
【０１４２】
切替端末１ｇは、チャネル切替信号３ｇを受信して自己チャネルを切替え、チャネル切替信号３ｈを送信する機能のものであるので、図１のチャネル切替条件検出部１３を使用しない。そして、チャネル切替制御部１２は、チャネル切替信号判定部１６がチャネル切替信号３ｇを確認したことを持って、チャネル切替信号生成部１７を駆動してチャネル切替信号３ｈを切替端末１ｈ宛に送出する。また、無線通信部１１を用いて、自己のチャネルを切り替える。
【０１４３】
次に、切替端末が周波数チャネルを切替える方法について図１５を用いて説明する。切替端末１ｆはまずステップＳ１１０において、周波数チャネルを切替える条件を検出する。次に切替端末１ｆは、ステップＳ１１１において周波数チャネルをチャネルＣＨ２から１０１へ変更する。その後切替端末１ｆは、ステップＳ１１２において、チャネル切替信号３ｇを送信する。
【０１４４】
続いて切替端末１ｇの動作について説明する。切替端末１ｇは、まずステップＳ１１３において、切替端末１ｆから受信したチャネル切替信号３ｇを判定し、これが自分に向けられたものであることを検出する。次に切替端末１ｇは、ステップＳ１１４において周波数チャネルをチャネルＣＨ１から１０２へ変更する。その後切替端末１ｇは、ステップＳ１１５において、チャネル切替信号３ｈを、切替端末１ｈに向けて送信する。
【０１４５】
続いて切替端末１ｈの動作について説明する。切替端末１ｈは、まずステップＳ１１６において、切替端末１ｇから受信したチャネル切替信号３ｈを判定し、これが自分に向けられたものであることを検出する。次に切替端末１ｈは、ステップＳ１１７において周波数チャネルをチャネルＣＨ２から１０１へ変更する。
【０１４６】
以上、本実施形態では、切替端末を３台用いる構成とし、チャネル切替時間においても、３台の切替端末の内の少なくとの１台は必ずチャネルＣＨ１または１０２を使用しているため、グループ４ａおよび４ｂに属する端末から送信される無線通信信号を、切替端末３台の内の少なくとも１台は必ず受信することが可能であり、無線通信ネットワークを高信頼化することが可能である。
【０１４７】
次に、本発明を実施するための第五の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１４８】
本実施形態では、周波数チャネルを３チャネル用いる構成とする。端末数が多い場合には、チャネル数が２チャネルのみでは１チャネル当りの端末数が多くなり、同じ周波数チャネルを使用するグループ内の端末どうしで無線通信信号が干渉し易くなり信頼性が低下する。そこでチャネル数を３チャネル使用することで、１チャネル当りの端末数を少なくし、グループ内での端末の無線通信信号の干渉を抑制する。なおより端末数が多い場合は３チャネルに限らず、４チャネル以上を用いても構わない。
【０１４９】
周波数チャネルを３チャネル用いる場合の構成について、図１６を用いて説明する。集約装置２、端末１ａ、切替端末１ｂ、１ｃは、第一の周波数チャネルＣＨ１を使用するグループ４ａに属することとする。切替端末１ｂ、１ｃ、１ｉ、１ｊ、端末１ｄ、１ｅは、第二の周波数チャネルＣＨ２を使用するグループ４ｂに属することとする。切替端末１ｉ、１ｊ、端末１ｋは、第三の周波数チャネルＣＨ３を使用するグループ４ｃに属することとする。
【０１５０】
グループ４ａとグループ４ｂの境界に位置する切替端末１ｂと１ｃの間では、チャネル切替信号３ａと３ｂを送受信し、周波数チャネルを、チャネルＣＨ１とチャネルＣＨ２の間で切り替える。チャネルを切り替えるための方法は、既に図７、図８で示した方法とすればよい。同様に、グループ４ｂとグループ４ｃの境界に位置する切替端末１ｉと１ｊの間では、チャネル切替信号３ｉと３ｊを送受信し、周波数チャネルを、チャネルＣＨ２とチャネルＣＨ３の間で切り替える。チャネルを切り替えるための方法は、同様に図７、図８で示した方法とすればよい。
【０１５１】
以上、本実施形態では、周波数チャネルを３チャネル用いる構成とし、１チャネル当りの端末数を少なくし、グループ内での端末の無線通信信号の干渉を抑制する。そのため無線通信ネットワークとしても信頼性が向上するという効果を有する。
【０１５２】
なお、以上述べた第一から第五の実施形態では、ユニット式電力量計１が、電力量計測部３０、開閉器４０、無線通信装置１０を構成要素とするものとして説明したが、電力量計測部３０と開閉器４０を独立の装置として無線通信装置１０を外付けする構成としても構わない。また、電力量計測部３０または開閉器４０が無線通信装置１０を内蔵する構成としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明によれば、各種の検針を容易に実現することができるので、電力検針以外、水道、ガス検針に適用可能であり、検針に限らず無線通信システムに広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１：ユニット式電力量計（電力量計）
１ａ，１ｄ，１ｅ，１ｋ：端末
１ｂ，１ｃ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ：切替端末
２：集約装置
３：チャネル切替信号
４：グループ
５：基幹ネットワーク
６ａ，６ｂ：チャネル切替応答信号
１０：無線通信装置
１１：無線通信部
１２：チャネル切替制御部
１３：チャネル切替条件検出部
１４：記憶部
１５：通信制御部
１６：チャネル切替信号判定部
１７：チャネル切替信号生成部
１８：入出力インターフェース部
１９：電源部
２０：アンテナ
３０：電力量計測部
４０：開閉器
５０：基幹ネットワークインターフェース
ＣＨ１−ＣＨ５：周波数チャネル
２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ：チャネル切替条件検出
２０１ｅ，２０１ｇ，２０１ｈ：チャネル切替条件検出
３００，３０１：チャネル切替時間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信のためのアンテナと、無線通信信号処理を実行する無線通信部と、無線通信を制御する通信制御部と、無線通信信号の周波数チャネルを切替えるチャネル切替制御部と、周波数チャネルを切替えるための条件を検出するチャネル切替条件検出部と、チャネル切替信号の送信指示を与えるチャネル切替信号生成部と、前記アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定するチャネル切替信号判定部を備える無線通信装置であって、
前記チャネル切替制御部は、前記チャネル切替条件検出部と前記チャネル切替信号判定部から入力される信号に基づいて自局の前記無線通信部の周波数チャネルを制御し、また前記チャネル切替制御部は、前記チャネル切替信号生成部を駆動してチャネル切替信号を他端に送信せしめる機能を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
無線通信のためのアンテナと、無線通信信号処理を実行する無線通信部と、無線通信を制御する通信制御部と、無線通信信号の周波数チャネルを切替えるチャネル切替制御部と、周波数チャネルを切替えるための条件を検出するチャネル切替条件検出部と、チャネル切替信号の送信指示を与えるチャネル切替信号生成部と、前記アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定するチャネル切替信号判定部を備える無線通信装置であって、
前記チャネル切替制御部は、前記チャネル切替条件検出部から入力される信号に基づいて前記無線通信部の周波数チャネルを制御した後に、前記チャネル切替信号生成部を駆動してチャネル切替信号の送信指示を与えるとともに、前記チャネル切替信号判定部において前記アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに前記無線通信部の周波数チャネルを制御する機能を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項２記載の無線通信装置において、
前記チャネル切替信号判定部において前記アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、当該チャネル切替信号を受信した旨の応答としてチャネル切替応答信号を、前記アンテナを介して送信し、かつ前記無線通信部の周波数チャネルを制御する機能を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項２記載の無線通信装置において、
前記チャネル切替信号の送信から所定時間内に、前記チャネル切替応答信号を受信しないときに、前記チャネル切替信号の再送信を実行する機能を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
少なくとも二つの無線通信装置は、前記第１の周波数チャネルと前記第２の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が前記第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が前記第２の周波数チャネルを使用するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項５記載の無線通信システムにおいて、
前記受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、当該チャネル切替信号を受信した旨の応答としてチャネル切替応答信号を送信し、かつ自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項６記載の無線通信システムにおいて、
前記チャネル切替信号の送信から所定時間内に、前記チャネル切替応答信号を受信しないときに、前記チャネル切替信号の再送信を実行する機能を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
少なくとも二つの無線通信装置は、前記第１の周波数チャネルと前記第２の周波数チャネルを切替使用でき、第１の無線通信装置は、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能を有し、第２の無線通信装置は、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が前記第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が前記第２の周波数チャネルを使用するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項８記載の無線通信システムにおいて、
前記第２の無線通信装置を２つ以上備え、各第２の無線通信装置は、前記受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、自己の使用する周波数チャネルを切替制御し、かつ他の第２の無線通信装置に向けてチャネル切替信号を送信する機能を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループと、第３の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第３のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
前記第１のグループと、前記第２のグループのあいだの無線通信の実行のために、少なくとも二つの第１の無線通信装置が備えられ、該第１の無線通信装置は、前記第１の周波数チャネルと前記第２の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が前記第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が前記第２の周波数チャネルを使用するとともに、
前記第２のグループと、前記第３のグループのあいだの無線通信の実行のために、少なくとも二つの第２の無線通信装置が備えられ、該第２の無線通信装置は、前記第２の周波数チャネルと前記第３の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が前記第２の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が前記第３の周波数チャネルを使用するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
請求項５から１０のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記無線通信装置は、検針対象設備の検針器に設置されて検針データを無線通信するものとされたことを特徴とする検針用の無線通信システム。
【請求項１】
無線通信のためのアンテナと、無線通信信号処理を実行する無線通信部と、無線通信を制御する通信制御部と、無線通信信号の周波数チャネルを切替えるチャネル切替制御部と、周波数チャネルを切替えるための条件を検出するチャネル切替条件検出部と、チャネル切替信号の送信指示を与えるチャネル切替信号生成部と、前記アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定するチャネル切替信号判定部を備える無線通信装置であって、
前記チャネル切替制御部は、前記チャネル切替条件検出部と前記チャネル切替信号判定部から入力される信号に基づいて自局の前記無線通信部の周波数チャネルを制御し、また前記チャネル切替制御部は、前記チャネル切替信号生成部を駆動してチャネル切替信号を他端に送信せしめる機能を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
無線通信のためのアンテナと、無線通信信号処理を実行する無線通信部と、無線通信を制御する通信制御部と、無線通信信号の周波数チャネルを切替えるチャネル切替制御部と、周波数チャネルを切替えるための条件を検出するチャネル切替条件検出部と、チャネル切替信号の送信指示を与えるチャネル切替信号生成部と、前記アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定するチャネル切替信号判定部を備える無線通信装置であって、
前記チャネル切替制御部は、前記チャネル切替条件検出部から入力される信号に基づいて前記無線通信部の周波数チャネルを制御した後に、前記チャネル切替信号生成部を駆動してチャネル切替信号の送信指示を与えるとともに、前記チャネル切替信号判定部において前記アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに前記無線通信部の周波数チャネルを制御する機能を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項２記載の無線通信装置において、
前記チャネル切替信号判定部において前記アンテナを介して受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、当該チャネル切替信号を受信した旨の応答としてチャネル切替応答信号を、前記アンテナを介して送信し、かつ前記無線通信部の周波数チャネルを制御する機能を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項２記載の無線通信装置において、
前記チャネル切替信号の送信から所定時間内に、前記チャネル切替応答信号を受信しないときに、前記チャネル切替信号の再送信を実行する機能を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
少なくとも二つの無線通信装置は、前記第１の周波数チャネルと前記第２の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が前記第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が前記第２の周波数チャネルを使用するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項５記載の無線通信システムにおいて、
前記受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、当該チャネル切替信号を受信した旨の応答としてチャネル切替応答信号を送信し、かつ自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項６記載の無線通信システムにおいて、
前記チャネル切替信号の送信から所定時間内に、前記チャネル切替応答信号を受信しないときに、前記チャネル切替信号の再送信を実行する機能を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
少なくとも二つの無線通信装置は、前記第１の周波数チャネルと前記第２の周波数チャネルを切替使用でき、第１の無線通信装置は、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能を有し、第２の無線通信装置は、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が前記第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が前記第２の周波数チャネルを使用するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項８記載の無線通信システムにおいて、
前記第２の無線通信装置を２つ以上備え、各第２の無線通信装置は、前記受信したチャネル切替信号が自局宛の指示であることを判定したときに、自己の使用する周波数チャネルを切替制御し、かつ他の第２の無線通信装置に向けてチャネル切替信号を送信する機能を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
第１の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第１のグループと、第２の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第２のグループと、第３の周波数チャネルを使用する複数の無線通信装置により形成された第３のグループとの間で無線通信を実行するための無線通信システムであって、
前記第１のグループと、前記第２のグループのあいだの無線通信の実行のために、少なくとも二つの第１の無線通信装置が備えられ、該第１の無線通信装置は、前記第１の周波数チャネルと前記第２の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が前記第１の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が前記第２の周波数チャネルを使用するとともに、
前記第２のグループと、前記第３のグループのあいだの無線通信の実行のために、少なくとも二つの第２の無線通信装置が備えられ、該第２の無線通信装置は、前記第２の周波数チャネルと前記第３の周波数チャネルを切替使用でき、チャネル切替条件を検出したときに自己の使用する周波数チャネルを切替制御した後に、チャネル切替信号を送信する機能と、受信したチャネル切替信号が自局宛信号であることを判定して自己の使用する周波数チャネルを切替制御する機能を有し、一方の無線通信装置が前記第２の周波数チャネルを使用するときに、他方の無線通信装置が前記第３の周波数チャネルを使用するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
請求項５から１０のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記無線通信装置は、検針対象設備の検針器に設置されて検針データを無線通信するものとされたことを特徴とする検針用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１４】
【図１５】
【図１６】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−２５４２０４（Ｐ２０１１−２５４２０４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５６６９（Ｐ２０１０−１２５６６９）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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