JP4387263B2 - 通信システム及び通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は、上位装置から下位装置に時刻情報を送信し、下位装置の時刻修正等を行なう通信システムにおける時刻情報伝達の確実性を高めた通信システム及びその通信システムを構成する装置に関する。

親時計が基準となる時刻情報を電波等の無線で発信し、周囲に配置された子時計がこれを受信して親時計の基準時刻情報に基づいて時刻を修正して親時計の時刻に一致させる無線式の親子時計システムが知られている。親時計の基準時刻は外部の標準時刻情報源から電波等で受信して作られる。この無線式親子時計システムは、時刻情報のリレー式伝達に有線を必要としないから、親時計の時刻と一致した時刻を表示する複数の子時計を比較的に自由に敷地内又は構内に配置するのに好適である。

例えば、比較的広い敷地内又は複雑な建物内等に設置された無線式親子時計システムにおいて、親時計が基準時刻情報を子時計にリレー式に送信でき、さらに、子時計の位置を比較的に自由に選択又は変更できるものとして、特許文献１に開示されるものがある。
特開２００２−１４８３７１号公報

特許文献１に記載された親子時計システムでは、時刻情報がシステム内でリレー式に転送されるため、比較的広い敷地内又は複雑な建物内等に無線式親子時計システムを設置でき、子時計の位置を比較的自由に選択又は変更できる。しかし、従来の親子時計システムでは、法的規制を受けず免許を必要としない微弱な電波を使用して時刻情報を送信するために、伝達距離に限界があり、また、雑音等の電波受信環境により必ずしも十分な時刻情報の伝達ができない場合が有る。

また、親子時計システムを構築する装置の通信方式を全て同一の方式に統一するのは困難な場合があり、事情により、一部に通信ケーブルによる通信を組み入れたりする等、異なる通信方式を採用せざるを得ないばあいがある。但し、このようなシステム構成とすると、通信方式毎に伝送遅延が異なるため、同一ランクに位置する子時計でさえも、互いの時刻がずれてしまう虞がある。

同様の問題は、計時時刻の表示を主機能とする時計に限らず、他装置より時刻情報を受信して自己の計時時刻を修正する一方で、自己の計時時刻を送信するような計時機能を有する様々な電子機器（例えば、情報処理端末（ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、ノートパソコン、ラップトップパソコン、ハンディターミナル）、無線タグ、ＩＣタグ、無線ＩＣタグ、ＩＣチップ、ゲーム機、音響機器、等）に共通に存在する。

従って、本発明は上記した従来技術の問題点を解決することを目的とする。
また、本発明は時刻情報の伝達に複数の通信方式が混在している場合でも、同一ランクの装置の計時時刻が互いに一致するようにすることである。

この目的を達成するため、請求項１に記載の本発明の通信システムは、時刻情報を送信する親装置と、親装置から送信された時刻情報を受信し、受信した時刻情報に基づいて自己の計時手段の計時する計時時刻を修正する子装置とを含む通信システムであって、
前記子装置は、
前記計時手段の計時時刻に基づいて、所定のデータ処理を実行するデータ処理手段と、
時刻情報を第１の通信方式で受信する第１の受信手段と、
時刻情報を前記第１の通信方式よりも通信時間が長い第２の通信方式で受信する第２の受信手段と、
前記第１の受信手段で受信した時刻情報を所定の時間だけ遅延する遅延手段と、
前記第１の受信手段で受信した時刻情報と前記第２の受信手段で受信した時刻情報との一方を選択する選択手段と、
前記選択手段により第２の受信手段で受信した時刻情報が選択されたときには、該時刻情報に基づいて計時時刻を修正し、前記選択手段により第１の受信手段で受信した時刻情報が選択されたときには、前記遅延手段によって遅延された時刻情報に基づいて前記計時手段の計時時刻を修正する修正手段と、
修正された計時時刻に基づいて他の子装置の時刻を修正するための時刻情報を送信する手段と、
を有することを特徴とする。

本発明は上記構成により、必要に応じて適切な通信方式を選択することができる。また、相対的な位置（順位）が等しい子装置の計時時刻が通信方式の差のためにばらついてしまう事態を防止できる。

例えば、前記第２の通信方式は無線通信方式であり、前記第１の通信方式は有線通信方式である。

前記遅延手段は、前記第２の通信方式による時刻情報の通信時間と第１の通信方式による時刻情報の通信時間との間の時間差に相当する遅延時間を与える。これにより、同一のランクに位置する装置は通信方式によらず実質的に同一のタイミングで時刻情報を受信できる。

前記選択手段は、例えば、第１の通信方式による第１の受信手段で受信した時刻情報と第２の通信方式による第２の受信手段で受信した時刻情報の受信の両方を使用し、受信状態の良好な方の時刻情報を採用する。

例えば、前記遅延手段は、親装置からの時刻情報の伝送順番で、同一順位に位置する複数の子装置の計時手段による計時時刻が実質的に一致するような時間だけ、時刻情報を遅延する。

前記子装置は、例えば、無線タグ又は情報端末から構成される。
あるいは、前記子装置は、例えば、データ記憶手段とパッケージとを備える無線タグから構成される。この場合、前記データ処理手段は、所定のトリガ信号に応答して、前記計時手段の計時時刻を示す計時情報を前記データ記憶手段に記憶し、前記データ記憶手段に記憶した時刻情報を直接又はデータ処理して、無線で外部に出力する手段を備え、前記パッケージは無線信号を透過可能な材料から構成され、全体を封入する。

また、本発明の通信装置は、時刻情報を送信する親装置と、親装置から送信された時刻情報を受信し、受信した時刻情報に基づいて自己の計時手段の計時する計時時刻を修正する子装置とを含む通信システムにおいて、前記子装置として用いられる通信装置であって、前記計時手段の計時時刻に基づいて、所定のデータ処理を実行するデータ処理手段と、時刻情報を第１の通信方式で受信する第１の受信手段と、時刻情報を前記第１の通信方式よりも通信時間が長い第２の通信方式で受信する第２の受信手段と、前記第１の受信手段で受信した時刻情報を所定の時間だけ遅延する遅延手段と、前記第１の受信手段で受信した時刻情報と前記第２の受信手段で受信した時刻情報との一方を選択する選択手段と、前記選択手段により第２の受信手段で受信した時刻情報が選択されたときには、該時刻情報に基づいて計時時刻を修正し、前記選択手段により第１の受信手段で受信した時刻情報が選択されたときには、前記遅延手段によって遅延された時刻情報に基づいて前記計時手段の計時時刻を修正する修正手段と、修正された計時時刻に基づいて他の子装置の時刻を修正するための時刻情報を送信する送信手段と、を有する。

本発明の通信システムによれば、時刻情報の通信方式を選択でき、ネットワークの拡張性や柔軟性が増す。
また、遅延手段により通信方式の差による伝送遅延を均一化することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態による通信システム１の概略を示す。図示するように、この通信システム１は、親装置２と、複数の子装置３（ランク１の子装置３Ａ１及び３Ａ２、複数のランク２の子装置３Ｂ１及び３Ｂ２、複数のランク３の子装置３Ｃ１、３Ｃ２、及び３Ｃ３、ランク４の子装置３Ｄ１、ランク５の子装置３Ｅ１）と、複数の中継器４（４１及び４２）とを備える。

親装置２とランク１の子装置３Ａ１及び３Ａ２の間、ランク１の子装置３Ａ１とランク２の子装置３Ｂ１の間、ランク２の子装置３Ｂ２と中継器４１の間、中継器４１とランク４の子装置３Ｄ１の間、ランク２の子装置３Ｂ１とランク３の子装置３Ｃ１の間、ランク２の子装置３Ｂ２とランク３の子装置３Ｃ２及び３Ｃ３の間、ランク３の子装置３Ｃ３と中継器４２の間、中継器４２とランク５の子装置３Ｅ１の間は、所定の出力（パワー）と所定の周波数を持った電波で双方向に通信可能に接続されている。この出力と周波数は法規制による免許や許可を必要としない値の大きさに選ばれている。この電波は同一周波数であってよい。

また、親装置２とランク１の子装置３Ａ１の間、ランク１の子装置３Ａ２とランク２の子装置３Ｂ２の間は、有線通信５１又は５２により双方向通信可能に接続されている。有線通信５１及び５２は、ＲＳ２３２Ｃ、ＲＳ４２２／４８５、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４（ｆｉｒｅ ｗｉｒｅ）等の有線シリアル通信、セントロニクス、ＧＰ−ＩＢ等の有線パラレル通信、イーサネット（登録商標）等のＰＣ（パーソナルコンピュータ）用の通信又はその他の汎用有線通信、光ファイバによる光通信であってよい。さらに、近赤外線を利用した光通信又は超音波を使用した無線通信であってもよい。親装置２、ランク１の子装置３Ａ１、ランク１の子装置３Ａ２、及びランク２の子装置３Ｂ２はそれぞれ有線通信５１又は５２のための送受信部５１Ａ又は５２Ａ（コネクタ）を備えている。なお、親装置２とランク１の子装置３Ａ１の間は、低出力による無線と有線通信５１の両方により時刻情報を含む情報の送受信ができるように二重化されている。

親装置２は、図２に示す構成を有する。すなわち、親装置２は、アンテナ２０及び受信器２１により外部の標準時刻情報の電波（放送の時報、長波標準電波または全地球測位システム（ＧＰＳ）の時刻情報等）を受信して、デコーダ２２により標準時刻情報の時刻コードにする。これに限らず、親装置２はテレホンＪＪＹまたは專用回線等の有線にて標準時刻情報を受信するようにしても良い。なお、親装置２が外部から標準時刻情報を受信する時間は、受信器２１に電力を供給する電源制御部２９を制御する識別番号記憶部２７により所定の時間帯に制御できる。受信された標準時刻情報の時刻コードは、デコーダ２２を経由して時刻修正部２３に送られる。そして標準時刻情報の時刻コードに基づいて時刻修正部２３は標準時刻に一致するように修正する修正情報を作り、計時部２４に送る。計時部２４は自己の時刻を標準時刻に合うように修正して時刻表示部２５の時刻表示を修正する。計時部２４は、子装置に送信して子装置の時刻を修正するための基準時刻情報をエンコーダ２６に送る。エンコーダ２６は、親装置２からの情報であることを識別するためのデータを識別番号記憶部２７から受けて、これを基準時刻情報に付して送信器２８へ送る。

送信器２８には、親装置２が基準時刻情報を送信する所定の時間になると、識別番号記憶部２７により電源制御部２９から電力が供給される。そして、送信器２８とアンテナ２０を介して、基準時刻情報に親装置からの情報を識別する情報を付して、所定の周波数と出力の搬送電波で子装置３へ向けて送信する。

さらに、計時部２４は、子装置３に送信して子装置の時刻を修正するための基準時刻情報をシリアル信号エンコーダ６１にも送る。シリアル信号エンコーダ６１は有線通信に適した形、例えば、ＲＳ４２２等のフォーマット、で時刻情報をエンコードして、親装置２からの情報であることを識別するためのデータを識別番号記憶部２７から受けて基準時刻情報に付して有線通信用の送受信器６２へ送る。送受信器６２には、親装置２が基準時刻情報を送信する所定の時間になると、識別番号記憶部２７により第２電源制御部６３から電力が供給される。そして、送受信器６２は有線通信５１に接続された送受信部５１Ａ（コネクタ）を経由して、基準時刻情報に親装置からの情報を識別する情報を付して有線通信５１により通信システム１内の子装置３Ａ１へ向けて送信する。

親装置２は、後述するように通信システム１内の各子装置からの状態を伝える情報をアンテナ２０及び受信器２１により受信して、デコーダ２２により各子装置から情報を識別して表示部１９により各子装置の状態を表示する。また、通信システム１内の各子装置からの状態を伝える情報を送受信部５１Ａ及び送受信器６２により受信して、第２デコーダ６４により各子装置から情報を識別して表示部１９により各子装置の状態を表示する。通信システム１内の各子装置からの状態データに異常、例えば、時刻情報の解読不能、受信不可能等、があれば、通信システム１の管理者がこれを表示部１９を見て知ることができる。

なお、親装置２が送信する電波と各子装置が送信する後述の電波は同一の周波数でもよい。但し、後述するように親装置２と子装置の送信時間が一致しないように時間をシフトして送信して、混信を回避する。これに代えて、親装置２が送信する電波と各子装置が送信する電波を異なる周波数として、混信を回避してもよい。

電源制御部２９は、計時部２４から供給される現在時刻と親装置２であることを識別する識別番号記憶部２７から供給される識別番号に従って、基準時刻情報の送信時間と子装置３からの電波の受信時間にのみ、送信器２８、受信器２１、及びその他の必要な回路に電力を送り、電力消費を節約する。

図１に示す子装置３Ａ１，３Ａ２，３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｃ３，は、例えば、所謂無線ＩＣタグから構成され、図３に示すように、通信回路３０１と、タイマ回路３０２と、メモリ３０３と、プロセッサ３０４と、から構成され、パッケージ３０５に封入されている。

通信回路３０１は、アンテナ、高周波回路などを含む無線通信用の無線通信回路と、通信ケーブル接続用コネクタ（ジャック）等を含む有線通信回路とを備え他の装置との間で通信を行う。
タイマ回路３０２は、現在時刻をカウントする。
メモリ３０３は、プロセッサ３０４の動作プログラムとこの子装置３の識別情報を記憶している。また、プロセッサ３０４のワークエリアとして機能する。

プロセッサ３０４は、通信回路３０１を介して、親装置２又は自己より上位の子装置３からの時刻修正用情報（タイマ回路３０２の計時時刻を修正するための情報であり、親装置２からのものを基準時刻情報、子装置３からのものを参照時刻情報と呼ぶ）を受信し、受信した時刻修正用情報に含まれている時刻情報に基づいて、タイマ回路３０２の計時時刻を修正し、修正した時刻情報に基づいて自己より下位ランクの無線ＩＣタグの計時時刻を修正するための時刻修正用情報を通信回路３０１を介して送信する。また、次のアップリンク時に、時刻修正情報の受信状況（受信の成否、受信したデータの品質、計時時刻の修正の可否、下流への送信状況）を示す受信状況信号等を通信回路３０１を介して送信する。

プロセッサ３０４は、その無線ＩＣタグの機能に応じて様々なデータ処理を行う。例えば、プロセッサ３０４は、下位ランクの装置から上位ランクの装置に情報を伝達するアップリンクのときに、例えば、送信情報に識別情報（ＩＤ；通信制御用に後述する個体識別番号記憶部３７に記憶されている個体識別番号と同一でも異なっていても良い）を含める。これにより、その識別情報は親装置２までリレー式に伝送され、親装置２によって子装置３の存在の有無を確認でき、例えば、無線ＩＣタグを添付した物品の存在確認ができる。また、プロセッサ３０４は、無線ＩＣタグの内部又は外部に配置された種々のセンサ（温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、瓦斯メータ、水道メータ、電力メータ）の出力データを収集し、タイマ回路３０２の計時時刻と対応付けて記憶し、必要に応じて収集したデータを処理し、アップリンクの際に、識別情報と共に通信回路３０１を介して無線送信する。また、例えば、無線ＩＣタグが温度計等のデータロガーであれば、プロセッサ３０４は、内部又は外部の温度センタに接続され、所定の時間間隔で得た温度履歴等のデータ履歴を識別情報と共にアップリンクのときの送信情報に含める。これらの情報も親装置２に伝送され、親装置２によって各装置の温度履歴などを確認できる。また、プロセッサ３０４は、通信回路３０１を介して、外部より自己宛の問い合わせコマンドを受信すると、自己の識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を通信回路３０１を介して送信する。また、問い合わせコマンドを受信した時刻や問い合わせコマンドの発行元の識別情報等をメモリ３０３に記録し、所定の読み出しコマンドを受信すると、メモリ３０３に蓄積しておいた履歴情報を通信回路３０１を介して外部装置に送信するようにしてもよい。

パッケージ３０５は、一辺が、例えば、数センチメートル〜数ミリメートルの直方体又は立方体形状に、電波透過性の樹脂材料から形成され、通信回路３０１による外部との通信を可能としつつ全体を封入する。また、パッケージ３０５には、有線ケーブル接続用のジャック（送受信部）Ｊが配置されている。

次に、図４を参照して、子装置３（３Ａ１〜３Ｅ１）それぞれの主要機能の構成の詳細を、親装置２からの基準時刻情報を直接受信する子装置３Ａを例に説明する。
なお、各子装置３は互いに実質的に同一の構成を有し、無線通信及び／又は有線通信により親装置２及び他の子装置３と双方向に通信可能である。

図１に示すように、ランク１の子装置３Ａ１、３Ａ２は、親装置２と直接に電波又は有線通信５１により双方向の通信可能な子装置である。ランク２の子装置３Ｂ１、３Ｂ２は、親装置２と直接に双方向の通信することはできないが、ランク１の子装置３Ａ１又は３Ａ２と電波若しくは有線通信５２により双方向に通信可能な子装置である。ランク３の子装置３Ｃ１、３Ｃ２、３Ｃ３は、親装置２及び第１の子装置３Ａと直接に双方向の通信することはできないが、ランク２の子装置３Ｂ１又は３Ｂ２と電波により双方向に通信可能な子装置である。ランク４の子装置３Ｄ１は、ランク２の子装置３Ｂ２と中継器４１を介して双方向に通信可能である。ランク５の子装置３Ｅ１は、ランク３の子装置３Ｃ３と中継器４２を介して双方向に通信可能である。

再び、図４を参照して、子装置３の例としてのランク１の子装置３Ａ１は、アンテナ３０と受信器３１により親装置２から基準時刻情報を含む無線情報を受信して、デコーダ３２で時刻情報を受信した後、時刻修正部３３に送る。さらにデコーダ３２は親装置２から送られたことを示す情報を解読して、ランク制御部３５に送る。ランク制御部３５は電源制御部３９を介して受信器３１及びその他の回路への電力供給を停止して、次ぎの基準時刻情報の受信までの所定時間の間、受信を停止する。

同時に、子装置３Ａ１は、有線通信５１と送受信部５１Ａ（コネクタ）と送受信器７２により親装置２から基準時刻情報を含むＲＳ４２２等のシリアル信号を受信して、第２のデコーダ７４で時刻コードにデコードした後、遅延時間調整部７５に送る。

遅延時間調整部７５は、第２デコーダ７４でデコードされた基準時刻情報を一定時間Δｔだけ遅延して、時刻修正部３３に供給する。この一定時間ΔＴは、有線通信５１，５２による時刻情報の通信時間は、無線通信による時刻情報の通信時間よりも早いという前提に基づいて、装置間の無線通信による時刻情報の通信時間と有線通信による時刻情報の通信時間との差（例えば、復調、エラーチェック、エラー訂正、等の時間を総合的に含む時間差）を、装置スペックに基づいた計算あるいは実験などにより求め、これを設定する。これにより、有線通信５１，５２により取得した時刻情報を時刻修正部３３に供給するタイミングを予め設定された時間Δｔだけ遅延させて、有線通信５１、５２による時刻情報の出力タイミングと無線通信による時刻情報の出力タイミングの差をなくして、同じランクの子装置３同士の時刻修正のタイミングを等しくするようにして時刻修正部３３に送る。遅延時間調整部７５は、遅延線等を用いたものでも、予め設定された遅延時間で出力するＦＩＦ０（Ｆｉｒｓｔ‐ｉｎ Ｆｉｒｓｔ‐ｏｕｔ）レジスタやシフトレジスタであってよい。

第２のデコーダ７４は、有線通信５１，５２による時刻情報が親装置２から送られた情報を示すランク情報をランク制御部３５に送る。ランク制御部３５は第２の電源制御部７３から送受信器７２及びその他の回路への電力供給を停止して所定時間の間、受信を停止する。

ランク制御部３５は、無線通信と有線通信の両方で時刻情報の受信に成功した場合は、ランクの上位の時刻情報を優先する。子装置３Ａ１，３Ｂ１の場合、両方とも親装置２から受信しているために、ランクの差がない。このために、時刻情報の受信に成功した方を優先するが、共に時刻情報の受信に成功している場合は、デフオルトとして、有線通信による時刻情報を使用して時刻修正部３３において時刻修正を行なう。

ランク制御部３５は、デコーダ３２と第２デコーダ７４のいずれも、親装置２（又は他の子装置３）から送られる時刻情報（本実施例の場合は、無線と有線の両方による時刻情報）の時刻コードを復元できなかった場合は、時刻修正部３３による時刻修正を停止する。そして、子装置３から時刻情報を他の子装置３に送らないように、例えば、電源制御部３９と第２の電源制御部７３に指示する（例えば、これらの電源制御部は時刻情報送信タイミングで送受信器３８，７２等に電力を供給しない）。ランク制御部３５（プロセッサ３０４）は、このような情報をメモリ３０３等に保存しておいて、アップリンク時にエンコーダ３６、送信器３８、アンテナ３０を介して無線により、若しくは、シリアル信号エンコーダ７１、送受信器７２、送受信部５１Ａ又は５２Ａを介して有線により、親装置２又は上位の子装置３に時刻情報の受信失敗を通知する。親装置２に送られた子装置３の通知は、親装置２の表示部１９に表示される及び／又は親装置２の送信器２８等を介して通信システム１の管理者又は管理用の機器へ送信される。

時刻修正部３３は、親装置２から受信（無線又は有線により）された基準時刻情報に基づいて自己の時刻を修正する修正情報を作り、計時部３４の計時時刻を修正し親装置２の時刻に合わせる。なお、本例では、子装置３として無線ＩＣタグを想定しており、この計時部３４の計時時刻を表示する表示部を配置していないが、時刻情報を表示する表示部を配置してもよい。
計時部３４は、その計時時刻に基づいて、ランク２の子装置３Ｂ１の時刻を修正するためのランク１の参照時刻情報を作成して、エンコーダ３６若しくはシリアル信号エンコーダ７１に送る。このランク１の参照時刻情報は、後述するランク１の子装置３Ａ１の所定の送信時間に送信される。このランク１の参照時刻情報はこのランク１の子装置３Ａ１の所定の送信時間に対応した計時部３４の時刻情報であり、親装置２からの基準時刻情報とは異なり、それよりも時間的に後の時間情報である。

エンコーダ３６若しくはシリアル信号エンコーダ７１は、このランク１の参照時刻情報に親装置２の基準時刻情報から区別するためのデータを追加する。即ち、ランク制御部３５はデコーダ３２若しくは第２のデコーダ７４からの情報に基づき、送信する時刻情報がランク１の参照時刻情報であることを表すデータをエンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１に送る。また、個体識別番号記憶部３７はこの子装置３Ａ１を通信システム１内の他の子装置３から識別する個体識別情報である個体識別番号をエンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１に与える。エンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１は、計時部３４からのランク１の参照時刻情報に、ランク制御部３５からのランク１の参照時刻情報であることを示すデータと、個体識別番号記憶部３７からの特定の子装置３Ａ１を示す個体識別番号とを付け加えて、送信器３８と送受信器７２とに送る。

送信器３８及び送受信器７２は、所定の送信時刻に情報をアンテナ３０若しくは送受信部５１Ａ又は５２Ａ（コネクタ）を経由して他の子装置３へ送信する。この所定の送信時刻は後述するようにランクと個体識別番号によって予め決定されており、同一送信周波数を使用する親装置２や他の子装置の送信時間と重複しないようになっていて、混信を回避している。各子装置の送信時間は、子装置のランク、すなわち、親装置２からの基準時刻情報を直接に受信するランク１の子装置３Ａ、ランク１の子装置からのランク１の参照時刻情報を受信するランク２の子装置３Ｂ、ランク２の子装置からのランク２の参照時刻情報を受信するランク３の子装置３Ｃ、に応じて、順次時間が遅れるようにシフトされている。さらに、同じランクでも複数の子装置（例えば、ランク１には子装置３Ａ１と３Ａ２、ランク２には子装置３Ｂ１と３Ｂ２、ランク３には子装置３Ｃ１、３Ｃ２、３Ｃ３）が存在し得るため、各子装置は子装置の個体識別番号に応じてさらに細分して割当てられた送信時間に送信するようになっている。

電源制御部３９及び第２の電源制御部７３は、上記した自己のランクをランク制御部３５から得て、自己の個体識別番号を個体識別番号記憶部３７から得て、自己のランクと個体識別番号に基づいて割当てられた所定時刻に達したことを計時部３４から知り、送信器３８若しくは送受信器７２に電力を供給して送信を行なう。

電源制御部３９と第２の電源制御部７３とは、それぞれ、親装置２及び自己のランクより上位ランクの子装置からの時刻情報の所定の送信時間に受信器３１と送受信器７２等への電力を供給を開始して、時刻情報を受信し、受信後に受信器３１と送受信器７２等への電力の供給を停止する。この例では、第１の子装置３Ａ１は、最上位ランクとされているので、親装置２の送信時間に受信器３１及び送受信器７２等を動作させる。これにより受信のための消費電力を節約することができる。これに加えて、他の子装置が送信する第１又はランク２の参照時間情報の受信を防止して、繰返しの時刻修正や再度の参照時刻情報の送信を防止する。

また、子装置３は上記の通り、時刻情報の受信に成功したか否か等の情報を、予め定められたアップリンク時に親装置２に送信する。後述するように、この予め定められたアップリンク時は、時刻情報の送信時間とは異なる時間帯であって、ランクごと、個体識別番号ごと、に異なる時間が割当てられている。電源制御部３８と第２の電源制御部７３とは、計時部３４、個体識別番号記憶部３７、及びランク制御部３５からこの予め定められた時間になったことを知ると、自己の個体識別番号の情報、時刻情報の受信の成否等を含んだ情報を親装置２にアップリンク送信するために、送信器３８と送受信器７２へ電力を供給する。

さらに、子装置３Ａは、下位のランクの子装置、例えば、ランク２の子装置３Ｂとランク３の子装置３Ｃが、自己の個体識別番号の情報と時刻情報の受信の可否等の情報を親装置２にアップリンク送信する際、電波の中継を行う。このため、子装置３Ａは下位のランクの子装置が親装置に受信情報を送信する時間帯に受信器３１と送受信器７２に電力を供給して、下位ランクの子装置からの電波を受信する。

ランク２の子装置３Ｂは第１の子装置３Ａと同じ構成を有し、類似した作用を行う。ランク２の子装置３Ｂは、ランク１の子装置３Ａからのランク１の参照時刻情報を受信したことをデコーダ３２と第２デコーダ７４で解析してランク制御部３５に伝える。ランク制御部３５は、自己がランク２の子装置であることを識別し、自己が発信する時刻情報がランク２の参照時刻情報であることを示すデータをエンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１に送り、さらにランク２の子装置に割当てられた受信時間と送信時間に受信と送信をするために電源制御部３９と第２の電源制御部７３を介して受信器３１と送信器３８若しくは送受信器７２への電力供給の時間を指示する。受信器３１と送受信器７２は、ランク１の参照時刻情報を受信した後は、次回のランク１の参照時刻情報の受信時間まで受信を停止し、他のランクの子装置の発信する時刻情報を受信することを防止する。さらにデコーダ３２と第ランクの子装置３Ｃが時刻修正に使用するためのランク２の参照時刻情報をエンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１に送る。エンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１は、この時刻情報に個体識別番号記憶部３７からの当該子装置３Ｂの特定の個体識別番号とランク２の参照時刻情報であることを示す情報を付け加えて、送信器３８と送受信器７２に送る。このランク２の子装置３Ｂが送信するランク２の参照時刻情報は、後述のようにランク２と個体識別番号により割当てられた送信時間における時刻情報である。

上述の動作説明では、ランク２の子装置３Ｂは、親装置２の送信する基準時刻情報を受信できない状態にあるとして説明したが、もし、親装置２から基準時刻情報を受信できた場合には、ランク１の子装置３Ａと同様に動作し、自己が発信する時刻情報をランク１の参照時刻情報とすることもできる。このように、子装置３は一般に上位のランクの時刻情報が送信される時に受信可能な状態にし、より上位のランクの時刻情報を受信できるかどうかを検出して、より上位のランクの時刻情報が受信できた場合は、そのランクの受信に切り換える（初期設定のまま固定でもよい）。

時刻修正部３３は、ランク１の参照時刻情報に基づいて自己の計時部３４の時刻を修正する。そして、次のランク３の子装置３Ｃの時刻を修正するためのランク２の参照時刻情報を作成して、エンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１に送る。エンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１は、このランク１の参照時刻情報に親装置の基準時刻情報から区別するためのデータを追加する。ランク制御部３５はデコーダ３２と第２デコーダからの情報に基づき、送信する時刻情報がランク１の参照時刻情報であることを表すデータをエンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１に送る。また、個体識別番号記憶部３７は個体識別番号をエンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１に与える。エンコーダ３６とシリアル信号エンコーダ７１は、計時部３４からのランク２の時刻情報に、ランク制御部３５からのランク２であることを示すデータと、個体識別番号記憶部３７からの個体識別番号とを加えて、第２のランクの参照時刻情報（送信対象情報）を生成し、送信器３８と送受信器７２にそれぞれ送る。送信器３８と送受信器７２は、参照時刻情報を他の子装置３へ送信する。この所定の送信時刻は後述するようにランクと個体識別番号によって予め決定されている。

ランク３の子装置３Ｃ１、３Ｃ２、３Ｃ３と、ランク４の子装置３Ｄ１とランク５の子装置３Ｅ１は、上記第１及びランク２の子装置３Ａ及び３Ｂと同じ構成を有し、類似した作用を行う。

ここで、ランク４の子装置３Ｄ１はランク２の子装置３Ｂ２から直接に電波を受信できない位置にあるため、ランク２の子装置３Ｂ２とランク４の子装置３Ｄ１の間に、必要な数波中継器、例えば図１の場合は、１つの中継器４１を介在させて双方向の電波の通信を行なう。中継器４１（及び４２）は、各ランクの子装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃと実質的に同一構成のものであり、子装置としての個体識別番号を備える。中継器４１、４２はそれぞれ第３、第４の子装置のランクである。また、中継器４１及び４２は、子装置と同じ表示部により、電波の受信の可否、受信された電波のランク、すなわち、時刻情報の区別、及びその送信元とを表示して、中継器４１及び４２の設置の際に利用できる。なお、中継器として単なる電波中継器のための受信・送信部からなるものとしても良い。

図１は、ランク１の子装置３Ａ１からランク５の子装置３Ｅ１までを示しているが、これ以上の子装置を配置して、リレー式に電波で双方向通信可能に接続することもできる。

各子装置３は、独自の個体識別番号を個体識別番号記憶部３７に有するがその他は同じ構成を有し、ランク制御部３５により親装置２からの基準時刻情報を受信する場合はランク１の子装置３Ａに、ランク１の子装置３Ａからのランク１の参照時刻情報を受信する場合は第２（１＋１）ランクの子装置３Ｂに、ランク２の子装置３Ｂからのランク２の参照時刻情報を受信する場合は第３（２＋１）ランクの子装置３Ｃに、自動的にランク付けされる。この結果、子装置同士は交換可能である。

次に、図５を参照して、親装置２と子装置３の間で時刻修正のための時刻情報を送信するダウンリンク時の時間割当てを説明する。ダウンリンクは、例えば１日に１回、午前２時台に１時間を使用して行なう。但し、各子装置が時刻情報の受信と送信に要する時間は、その内の割当てられた時間、この例では１秒間である。しかも子装置３は時刻修正のための時刻情報を一旦受信すると、上記のように受信器３１及び送受信機７２の電源を切るために無駄な電力消費を防ぐことができる。以降の時刻情報の受信は受信器による受信を停止して行なわないから、繰返しの時刻修正や送信が防止できる。各子装置は受信可能な基準時刻情報、ランク１の参照時刻情報、ランク２の参照時刻情報等の時刻情報の内、より高いランク、すなわち、より親装置に近い方の時刻情報を優先して受信するように構成されている。なお、ダウンリンクは１日に１回に限るものではない。２〜３時間に１回間隔でダウンリンクを行なうこととすれば、システム内の装置の累積誤差をさらに抑えることができる。また、低精度の装置では品質や設置環境の温度変化の影響等によって１日の誤差が１秒程度になるものがあり、このようなものでは、１日に１回のダウンリンクを行なうとすれば、本例のシステムの１秒の間に通信を完結する方式から逸脱するおそれがあるため、子装置に採用することは難しい。２〜３時間に１回間隔でダウンリンクを行なうシステムとすれば、システム内の装置の累積誤差が抑えられ、低精度の装置であっても子装置に採用することができ、安価にシステム構築が可能となる。

まず、午前２時前の所定タイミング（例えば、午前１時５９分５９秒〜午前２時００分００秒の１秒間、ランク０に相当する親装置２が子装置３に基準時刻情報を送信する。この基準時刻情報を受信できた子装置３は、ランク制御部３５の機能により、自動的にランク１の子装置として設定され、その後の受信動作が停止する。
続いて、図５に示すように、午前２時から午前２時１分までの１分間がランク１であるランク１の子装置３Ａの時刻情報、すなわち、ランク１の参照時刻情報の送信時間帯である。この１分の時間帯はさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、第１の子装置３Ａの個体識別番号（１から６０の間の特定の番号とする）に対応して割当てられた時間帯の１秒間に無線若しくは有線送信を行なう。２時１分から２時２分までの１分間がランク２であるランク２の子装置３Ｂの時刻情報、すなわち、ランク２の参照時刻情報、の送信時間帯である。この１分の時間帯はさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、ランク２の子装置３Ｂの個体識別番号（１から６０の間の特定の番号とする）に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。以下のランクの子装置がある場合も同様である。このようにして、同一の周波数の電波を用いても、混信することかない。

次に、図６を参照して、ランク１乃至ランク３の子装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃから親装置２へ各子装置の受信状態等を示す情報（受信状況情報）を電波で送信するアップリンクの時間割当てを説明する。各子装置３の受信状況情報は、図７（ａ）〜（ｃ）に例示するように、ランク、個体識別番号、時刻修正のための時刻情報の受信の成否、そして受信した時刻情報の送信元の個体識別番号、計時時刻の修正の成否等の情報を含む。また、子装置３である無線ＩＣタグの機能に応じて、図７（ｂ）、（ｃ）に例示するように、その無線ＩＣタグ３の識別情報（ＩＤ；個体識別情報とは別個のもの）や各子装置３が生成又は収集した情報（例えば、温度・圧力・湿度履歴の情報、メータ（瓦斯メータ、水道メータ、電気メータの値等、あるいは、これを処理・加工して得た情報）を含んでも良い。アップリンクは、例えば、１日に１回、午前３時台に１時間を使用して行なう。但し、各子装置が情報の送信に要する時間は、その内の割当てられた時間、この例では１秒問である。したがって、無駄な電力消費を防ぐことができる。アップリンク開始とともに各子装置３において中継のための受信動作が開始される。アップリンクは、情報を親装置に集めて、システム全体の稼動状況を監視し、保守作業に利用し、必要ならば、中継器の配置あるいは子装置の位置の変更を行なうこともできる。各子装置３は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、下位ランクの子装置３から送信されて来た受信状況情報に自己の受信状況情報を付加して、上位装置に送信する。

図６に示すように、ダウンリンクの場合とは逆により下位ランクの子装置からアップリンク送信が開始される。すなわち、３時から３時１分までの１分間がランク６０の子装置の情報の送信時間帯である。この１分の時間帯はさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、子装置の個体識別番号（１から６０の間の特定の番号とする）ごとに割当てられた時間帯の１秒間に無線若しくは有線による送信を行なう。この子装置の送信した電波は上位の子装置により順次無線若しくは有線で中継されて親装置２まで送られる。

３時５５分から３時５６分までの１分間が、例えば、ランク５であるランク５の子装置３Ｅ１の情報の送信時間帯である。この１分の時間帯は上記のようにさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、子装置３Ｅ１は自己の個体識別番号に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。子装置３Ｅ１は、自己の個体識別番号と時刻情報の受信の可否と時刻情報のランク（すなわち、ランク５の参照時刻情報であること）とその送信元の中継器４２の個体識別番号を含む情報を送信する。このランク５の子装置３Ｅ１の情報は、中継器４２、ランク３の子装置３Ｃ３、ランク２の子装置３Ｂ２、ランク１の子装置３Ａ２により中継される。すなわち、中継される子装置のそれぞれの送信タイミングに送信されるそれぞれの子装置の情報に付加されて、親装置２で受信される。３時５６分から３時５７分までの１分間がランク４である中継器４２及び子装置３Ｄ１の情報の送信時間帯である。この１分の時間帯は上記のようにさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、中継器４２及び子装置３Ｄ１は自己の個体識別番号に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。３時５７分から３時５８分までの１分間がランク３である中継器４１及び子装置３Ｃ１、３Ｃ２、３０３の情報の送信時間帯である。この１分の時間帯は上記のようにさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、中継器４１及び子装置３Ｃ１、３Ｃ２、３Ｃ３は自己の個体識別番号に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。

３時５８分から３時５９分までの１分間がランク２であるランク２の子装置３Ｂ１及び３Ｂ２の情報の送信時間帯である。この１分の時間帯は上記のようにさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、子装置３Ｂ及び３Ｂ２は自己の個体識別番号（１から６０の間の特定の番号とする）に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。ランク２の子装置３Ｂ１及び３Ｂ２の情報はランク１の子装置３Ａ１及び３Ａ２に受信されて、子装置３Ａ１及び３Ａ２の情報に付加されて親装置２に届けられる。

第１のランクである第１の子装置３Ａ１及び３Ａ２は、３時５９分から４時までの１分間の内の割当てられた１秒の間に、直接に親装置２に情報を送信する。このようにして、同一の周波数の電波を用いても、混信することがない。

親装置２は、４時の時点で全ての子装置３からの受信状況情報を受信し、その受信状況情報を表示部１９に表示する。また、必要に応じて、受信状況情報を記憶装置に格納し、処理する。この表示された受信状態により、各子装置３が実際に時刻情報を受信して時刻を修正することができたか否か及び時刻情報の伝播経路を確認でき、必要ならば中継器４を配置したり子装置３を移設したりして、通信システム１の信頼性を高めることができる。また、受信情報に含まれている各無線ＩＣタグで、時刻情報に対応付けて収集され、あるいは加工・処理された情報を表示することができる。

なお、実施の形態では、デコーダと第２デコーダ、電源制御部と第２電源制御部を別の構成としたが同一構成により２つの機能を持たせるようにしてもよい。

このような構成とすることにより、有線通信と無線通信とが混在した状態で通信システムを構築する場合に、同一ランク（親装置からのリンク距離）の計時時刻を通信媒体の差異によらず一定にすることができ、同一ランクの子装置３の計時時刻がばらつくという問題を回避できる。

上記実施の形態においては、子装置３として、無線ＩＣタグを示したが、無線通信機能を有する他の任意の電子装置にこの発明は適用可能である。例えば、図８に示すような、通信回路５０１，タイマ回路５０２，メモリ５０３，入力部５０４，表示部５０５，プロセッサ５０６を備える構成の無線機器５（ＰＤＡ、携帯無線機器、ノートパソコン、ラップトップパソコンなど）等の、計時と計時時刻を主目的としない様々な装置にも適用可能である。

さらに、１つの無線システムを構成する子装置の数、時分割通信を行う際の各チャネルの幅（期間）、アップリンク及びダウンリンクの所用時間等も任意であり、子装置の数、チャネル検出の精度、ダウンリンクとアップリンクに使用できる期間などを考慮して適宜設定可能である。例えば、図５のランク１の送信時間帯のいずれかのタイミングで親装置２が基準時刻情報を送信する、図５のランク２〜６０の送信時間帯で、それぞれ、ランク１〜５９の子装置３が参照時刻情報を送信する等してもよい。さらに、個体識別番号は、数字情報である番号である必要はなく、互いを区別するための識別情報でもよい。また、ランク（階層順位、伝達順位）の設定手法も任意である。

上記実施の形態では、１つの子装置３の中に通信速度の異なる種類の通信経路で通信するための２つの構成を配置したが、１つの子装置内にいずれか１種類の通信経路で通信を行う回路のみを配置するようにしてもよい。この場合には、同一ランクに配置される他の子装置の通信時間を考慮して、遅延時間を遅延時間調整部７５に設定する。
また、電力消費を抑えるため、例えば、無線系の回路と有線系の回路との一方をスリープ状態に設定するようにしてもよい。例えば、プロセッサ３０４は、定期的に無線での通信と有線での通信を行い、最もランクの高い時刻情報を受信できる通信ルートを判別し、以後は、そのルートでのみ信号を受信するようにしてもよい。そして、定期的に及び／又は所定回連続して情報を受信できなかったような場合に、無線での通信と有線での通信を行うようにしてもよい。

また、装置間で無線通信する際の媒体は電波に限定されず、光や超音波などでもよい。
さらに、上記実施の形態においては、無線通信と有線通信での伝送遅延の差を問題としたが、複数種類の信号伝送速度の通信方式が混在している場合に広く適用可能である。
例えば、親装置２と子装置３Ａ１がｘｂｐｓの伝送速度で接続されており、親装置２と子装置３Ａ２がｙｂｐｓ（ｘ＞＞ｙ）の伝送速度で接続されているような場合に、子装置３Ａ１の時刻を所定時間遅らせて、子装置３Ａ１の計時時刻と子装置３Ａ２の計時時刻が同期するように調整する場合に広く適用可能である。

上記実施の形態においては、理解を容易にするために、各子装置３は、任意のタイミングで発生するコマンドや指示を受信して処理するために常時オンしている受信器やデコーダを備えることとしたが、ダウンリンク・アップリンク用と、コマンド受信用とで同一の受信器を使用することも可能である。この場合には、ダウンリンク時に、ランク制御部３５がランク情報を出力してからは、あるいは、アップリンク時に送信が終了した後は、コマンド信号などのみをチューニングして受信するようにすればよい。

また、正確な値に維持された計時部を用いて、通信システム１全体として、あるいは、各子装置３で、どのような処理を行うかは任意である。例えば、子装置３が温度計であれば、例えば、所定の時間を計時する度に、温度センサの計測データを読み込んで、メモリに格納することにより所定の時間間隔で温度履歴を取り、また、子装置３が、例えば、スロットマシン等のゲーム機であれば、所定の時間間隔で投入されるコイン、排出されるコインの履歴を取ることもできる。この他、例えば、外部からの所定の指示・要求があった場合（第１のトリガが発生した場合）に、要求された処理を実行すると共に実行時刻を処理内容と共に記録し、また、アップリンク時、あるいは、外部から指示・要求があった場合（第２のトリガが発生した場合）に、記憶しておいた時刻情報と処理内容とを無線送信又は出力する等してもよい。例えば、子装置３がガスメータであれば、検針用端末からの無線による要求に応答して使用量データとともにその時刻を送信し、要求元の検針用端末のＩＤと共に送信情報を記録して内部に履歴をとるようにしても良い。そして、例えば、計時時刻を修正し、アップリンクの処理で収集した情報を送信する。

本発明の実施の形態による通信システムの概略図。 図１に示す親装置のブロック図。 図１に示す子装置のブロック図。 図３に示す子装置の通信機能部分のブロック図。 図１の通信システムにおける、時刻修正用の時刻情報のダウンリンク時の時間割当てを示すタイムチャート。 図１の通信システムにおける、子装置の情報のアップリンク時の時間割当てを示すタイムチャート。 アップリンク時に伝送される受信状況情報の構成例を示す図である。 図１に示す子装置の応用例のブロック図。

符号の説明

１ 通信システム
２ 親装置
３ 子装置
１９ 表示部
２１、３１ 受信器
２３、３３ 時刻修正部
２４、３４ 計時部
２７ 識別番号記憶部
３７ 個体識別番号記憶部
３５ ランク制御部
２８、３８ 送信器
５１、５２ 有線通信
５１Ａ、５２Ａ 送受信部
６１、７１ シリアル信号エンコーダ
６２、７２ 送受信器
６４、７４ 第２デコーダ
７５ 遅延時間調整部

Claims (8)

1. 時刻情報を送信する親装置と、親装置から送信された時刻情報を受信し、受信した時刻情報に基づいて自己の計時手段の計時する計時時刻を修正する子装置とを含む通信システムであって、
   前記子装置は、
   前記計時手段の計時時刻に基づいて、所定のデータ処理を実行するデータ処理手段と、
   時刻情報を第１の通信方式で受信する第１の受信手段と、
   時刻情報を前記第１の通信方式よりも通信時間が長い第２の通信方式で受信する第２の受信手段と、
   前記第１の受信手段で受信した時刻情報を所定の時間だけ遅延する遅延手段と、
   前記第１の受信手段で受信した時刻情報と前記第２の受信手段で受信した時刻情報との一方を選択する選択手段と、
   前記選択手段により第２の受信手段で受信した時刻情報が選択されたときには、該時刻情報に基づいて計時時刻を修正し、前記選択手段により第１の受信手段で受信した時刻情報が選択されたときには、前記遅延手段によって遅延された時刻情報に基づいて前記計時手段の計時時刻を修正する修正手段と、
   修正された計時時刻に基づいて他の子装置の時刻を修正するための時刻情報を送信する手段と、
   を有することを特徴とする通信システム。
2. 前記第２の通信方式は無線通信方式であり、前記第１の通信方式は有線通信方式である、ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記遅延手段は、前記第２の通信方式による時刻情報の通信時間と第１の通信方式による時刻情報の通信時間との間の時間差に相当する遅延時間を与える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 前記選択手段は、第１の通信方式による第１の受信手段で受信した時刻情報と第２の通信方式による第２の受信手段で受信した時刻情報の受信の両方を使用し、受信状態の良好な方の時刻情報を採用することを特徴とする請求項１，２，又は３に記載の通信システム。
5. 前記遅延手段は、親装置からの時刻情報の伝送順番で、同一順位に位置する複数の子装置の計時手段による計時時刻が実質的に一致するような時間だけ、時刻情報を遅延する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 前記子装置は、無線タグ又は情報端末から構成される、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。
7. 前記子装置は、データ記憶手段とパッケージとを備える無線タグから構成され、前記データ処理手段は、所定のトリガ信号に応答して、前記計時手段の計時時刻を示す計時情報を前記データ記憶手段に記憶し、前記データ記憶手段に記憶した時刻情報を直接又はデータ処理して、無線で外部に出力する手段を備え、前記パッケージは無線信号を透過可能な材料から構成され、全体を封入する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信システム。
8. 時刻情報を送信する親装置と、親装置から送信された時刻情報を受信し、受信した時刻情報に基づいて自己の計時手段の計時する計時時刻を修正する子装置とを含む通信システムにおいて、前記子装置として用いられる通信装置であって、
   前記計時手段の計時時刻に基づいて、所定のデータ処理を実行するデータ処理手段と、
   時刻情報を第１の通信方式で受信する第１の受信手段と、
   時刻情報を前記第１の通信方式よりも通信時間が長い第２の通信方式で受信する第２の受信手段と、
   前記第１の受信手段で受信した時刻情報を所定の時間だけ遅延する遅延手段と、
   前記第１の受信手段で受信した時刻情報と前記第２の受信手段で受信した時刻情報との一方を選択する選択手段と、
   前記選択手段により第２の受信手段で受信した時刻情報が選択されたときには、該時刻情報に基づいて計時時刻を修正し、前記選択手段により第１の受信手段で受信した時刻情報が選択されたときには、前記遅延手段によって遅延された時刻情報に基づいて前記計時手段の計時時刻を修正する修正手段と、
   修正された計時時刻に基づいて他の子装置の時刻を修正するための時刻情報を送信する送信手段と、
   を有することを特徴とする通信装置。

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