JP2011176888A - Radio communication system, communication control method, and communication node - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve reduction in power consumption of each radio node, efficient access control and the like, in an electronic tag system or sensor network system for which power saving at radio nodes is important. <P>SOLUTION: A fixed period starting from a beacon transmitted from a gateway (GW) 100 is specified separately from an active period during which each radio node (P2P tag) transmits/receives a frame, and a sleep period during which a frame transmitting/receiving operation is halted. Further, the active period is divided by a plurality of fixed-length timeslots, such a period is divided and set such that each class of GW, fixed node (P2P-S tag) and mobile node (P2P-M tag) can perform frame transmission, respectively. Each P2P tag randomly selects a timeslot from the period for its own class and after waiting just for a random waiting time in the selected timeslot, a frame is transmitted which includes information specifying its own ID and the selected timeslot or the waiting time. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、無線通信システム及び通信制御方法並びに通信ノードに関し、特に、移動を行う通信ノードが双方向にデータ交換する場合の低消費電力メディアアクセス制御(MAC:Media Access Control)を実現する無線通信システム及び通信制御方法並びに通信ノードに関する。   The present invention relates to a wireless communication system, a communication control method, and a communication node, and more particularly, wireless communication for realizing low power consumption media access control (MAC) when a moving communication node exchanges data bidirectionally. The present invention relates to a system, a communication control method, and a communication node.

無線機器における無線ハードウェアの消費電力の低減は、重要な要求事項である。無線通信システムにおいて、特に省電力メカニズムが必要とされるアプリケーションの例としては、アクティブ電子タグシステムやセンサネットワークシステムなどが挙げられる。これらのアクティブ電子タグやセンサネットワークにおけるセンサノードなどは、携帯性、設置の容易/柔軟性が求められており、通常は小型の電池を内蔵した電池式ノードである。   Reduction of power consumption of wireless hardware in a wireless device is an important requirement. Examples of applications that particularly require a power saving mechanism in a wireless communication system include an active electronic tag system and a sensor network system. These active electronic tags and sensor nodes in sensor networks are required to be portable and easy to install / flexible, and are usually battery-powered nodes incorporating a small battery.

これらのアクティブ電子タグシステムやセンサネットワークシステムなどのアプリケーションは、低トラフィックを特徴としている。アクティブ電子タグシステムでは、通常はアクティブ電子タグ自身のID(識別情報)を含む小さなデータの送信が行われる。また、センサネットワークシステムにおいても、センサノードは、小さなセンシングデータの間欠的な送信を行うことが多い。   Applications such as these active electronic tag systems and sensor network systems are characterized by low traffic. In the active electronic tag system, usually, small data including the ID (identification information) of the active electronic tag itself is transmitted. In sensor network systems as well, sensor nodes often perform intermittent transmission of small sensing data.

アクティブ電子タグシステムにおいては、情報の交換は電子タグからのデータ送信をリーダが受信するという形で行われる。通常、アクティブ電子タグは他のアクティブ電子タグとの関係性を持たないため、ランダムに送信されるアクティブ電子タグからの情報を受信するために、リーダは、受信器を常時起動しておく必要がある。また、アクティブ電子タグシステムでは、各アクティブ電子タグが独立して動作するので、複数のアクティブ電子タグの同時データ送信によるデータ衝突が発生することも考えられる。このようなアクティブ電子タグシステムでは、電子タグからリーダへの片方向通信が行われるため、単純に双方向通信を行うために電子タグとリーダ/ライタを1つにしたようなノードを用いたとしても、消費電力やアクセス制御(衝突回避制御)に関する課題が残る。   In the active electronic tag system, information exchange is performed in such a way that a reader receives data transmission from the electronic tag. Normally, an active electronic tag does not have a relationship with other active electronic tags. Therefore, in order to receive information from an active electronic tag that is randomly transmitted, the reader must always activate the receiver. is there. Further, in the active electronic tag system, since each active electronic tag operates independently, a data collision may occur due to simultaneous data transmission of a plurality of active electronic tags. In such an active electronic tag system, one-way communication from the electronic tag to the reader is performed. Therefore, in order to simply perform bidirectional communication, it is assumed that a node having a single electronic tag and reader / writer is used. However, problems relating to power consumption and access control (collision avoidance control) remain.

上述のような無線機器における消費電力の低減は重要な要件であり、従来、いくつかの解決方法が提案されている。上記の解決方法の一例としては、例えば、センサネットワークなどの低トラフィックネットワークにおいては、データの送受信がなく無線回路(無線通信機能)が使用されていない場合、無線回路をオフ(スリープ状態)にすることが挙げられる。このような間欠通信において、送信側及び受信側の両方で無線回路をオフにすることを考える場合、送信及び受信のタイミングを送信ノードと受信ノードとの間でどのように同期するかが重要な問題となる。   Reduction of power consumption in the wireless device as described above is an important requirement, and several solutions have been proposed. As an example of the above solution, for example, in a low-traffic network such as a sensor network, when there is no data transmission / reception and the wireless circuit (wireless communication function) is not used, the wireless circuit is turned off (sleep state). Can be mentioned. In such intermittent communication, when considering turning off the radio circuit on both the transmission side and the reception side, it is important how the transmission and reception timings are synchronized between the transmission node and the reception node. It becomes a problem.

間欠双方向通信における1つの解決方法としては、IEEE802.15.4で定義されているMAC層を使用するZigBee(ジグビー:登録商標)における取り組みが挙げられる。IEEE802.15.4ではビーコンモードと呼ばれる同期モードを用いた場合、制御装置となるコーディネータから送信されるビーコンによって各ノードが同期する。また、ZigBeeでは、図9に図示されているようにスーパーフレームを定義し、ビーコン間隔をスーパーフレーム期間より大きくすることで、アイドル期間を定義することができる。これにより、同期したすべてのノードは、このアイドル期間中はスリープ状態となることが可能となる。   One solution in intermittent two-way communication is an approach in ZigBee (ZigBee: registered trademark) that uses the MAC layer defined in IEEE 802.15.4. In IEEE 802.15.4, when a synchronization mode called a beacon mode is used, each node is synchronized by a beacon transmitted from a coordinator serving as a control device. In ZigBee, an idle period can be defined by defining a super frame as shown in FIG. 9 and making the beacon interval larger than the super frame period. This allows all synchronized nodes to go to sleep during this idle period.

しかしながら、この方法では、各ノードが制御装置のビーコンを受信して同期することが必要であり、例えば複数のビーコン送信ノードが存在する場合には、ビーコン送信ノードを中心としたスターネットワーク間での送受信タイミング調整がないため、ネットワークトポロジがスター型に限定されるという課題がある。   However, in this method, it is necessary for each node to receive and synchronize the beacon of the control device. For example, when there are a plurality of beacon transmission nodes, between the star networks centering on the beacon transmission nodes. Since there is no transmission / reception timing adjustment, there is a problem that the network topology is limited to a star type.

また、下記の特許文献1には、ビーコンによるシステム同期を行わないビーコンレスソリューションにおける低消費電力化にかかる技術が開示されている(図10参照)。この特許文献1に開示されている技術では、各受信ノードは、監視周期TPL及び監視期間Tに関してT≪TPLとした場合には、周期的に一定の時間だけ起動して、エアインタフェースを監視する。 Patent Document 1 below discloses a technique related to low power consumption in a beacon-less solution that does not perform system synchronization using a beacon (see FIG. 10). In the technique disclosed in Patent Document 1, each receiving node is activated for a certain period of time periodically when T L << T PL with respect to the monitoring period T PL and the monitoring period T L. Monitor the interface.

一方、送信元ノードはこのTPL期間中にウェークアップ信号(WU)を出力し、これによりすべての受信ノードは、自身の受信期間であるT中に当該ウェークアップ信号に対応したデータが送信されることを把握する。また、ウェークアップ信号に送信開始の時刻に関する情報(時間ポインタ)が含まれる場合には、起動時間(データの送信開始時刻)を把握することが可能である。 On the other hand, the transmission source node outputs a wake-up signal (WU) during this TPL period, whereby all the receiving nodes transmit data corresponding to the wake-up signal during TL , which is its own reception period. Grasp that. In addition, when the wakeup signal includes information (time pointer) regarding the transmission start time, it is possible to grasp the activation time (data transmission start time).

さらに、ウェークアップ信号に乗せて送信される情報として、ウェークアップ信号にあて先アドレスが含まれる場合には、このウェークアップ信号を受信した該当ノードのみが受信部を起動することで、他のノードの起動時間を減少させることが可能となる。さらに、通信のたびに通信終了時刻と該当ノードの次の監視期間の通信開始時刻を相互にやり取りすることで、各ノードのサンプリングスケジュールをテーブル情報として保持しておき、監視周期TPLの期間中必要であるウェークアップ信号の送信時間を短くすることが可能となる。 Furthermore, when the destination address is included in the wake-up signal as the information transmitted on the wake-up signal, only the corresponding node that has received this wake-up signal activates the receiving unit, so that the activation time of the other nodes is increased. It becomes possible to decrease. Furthermore, by exchanging the communication end time and the communication start time of the next monitoring period of the corresponding node every time communication is performed, the sampling schedule of each node is held as table information, and during the period of the monitoring cycle TPL It is possible to shorten the necessary transmission time of the wakeup signal.

特開2006−148906号公報JP 2006-148906 A

しかしながら、上述の特許文献1に開示されている技術においては、テーブル情報を得るまでは監視周期TPLの期間にウェークアップ信号が送信される必要があり、特許文献1に示唆されているように、この期間は、送信元ノードの電力が消費されるだけでなく、相当な時間周期の間、無線チャンネルが占有されてしまい、これにより、他のノードが他のウェークアップ信号を送信することが妨害されるか、あるいは他の進行中の伝送において衝突が生じることがある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1 described above, a wake-up signal needs to be transmitted in the period of the monitoring period TPL until the table information is obtained. As suggested in Patent Document 1, This period not only consumes the power of the source node, but also occupies the radio channel for a considerable time period, which prevents other nodes from transmitting other wake-up signals. Or collisions may occur in other ongoing transmissions.

特に、不特定の多数の無線ノードが移動しながら通信を行う場合、最初のテーブル構成までは、ウェークアップ信号WUを用いた長い期間のやりとりが必要とされる機会が増えると考えられ、電力が無駄に消費されてしまうことになる。また、不特定多数のノードに対して送信を行う場合(ブロードキャストやマルチキャスト)も同様に、各ノードの監視期間にウェークアップ信号を通知する必要があり、電力が無駄に消費されてしまうことになる。また、実際のデータを出力する前に、ウェークアップ信号によって送信するデータの情報を通知して受信ノードと送受信タイミングを同期させる方式では、非常に低頻度で小さなデータをやり取りする場合、ウェークアップ信号はデータに対して相対的に大きくならざるを得ず、通信が非効率的になってしまうことが考えられる。   In particular, when a large number of unspecified wireless nodes perform communication while moving, it is considered that there will be more opportunities for long-term exchange using the wake-up signal WU until the first table configuration, and power is wasted. Will be consumed. Similarly, when transmission is performed to an unspecified number of nodes (broadcast or multicast), it is necessary to notify a wakeup signal during the monitoring period of each node, and power is wasted. In addition, in the method of notifying the information of the data to be transmitted by the wakeup signal before outputting the actual data and synchronizing the transmission / reception timing with the receiving node, when exchanging small data at a very low frequency, the wakeup signal is the data However, it is considered that communication becomes inefficient.

また、特許文献1に開示されている技術では、各ノードのサンプリングスケジュールをテーブル情報として保持できている場合には、送信ノードは、相手先となる受信ノードの監視期間の間だけウェークアップ信号を送信し、そこで自身の送信開始タイミングなどを通知する。しかし、監視周期TPLの間中、ウェークアップ信号を送信している場合と異なり、この送信ノードのデータ送信期間を認識するノードはこの相手先となる受信ノードのみであるため、他の送信ノードが、他の受信ノードに対して同じ時間にデータを送信する可能性があっても、これを検出することができない。このため、信号が衝突する可能性が増加してしまい、送信ノード間でのアクセス制御(衝突回避制御)が困難になるという問題が生じる。 In the technique disclosed in Patent Document 1, when the sampling schedule of each node can be held as table information, the transmitting node transmits a wakeup signal only during the monitoring period of the receiving node that is the counterpart. Then, its own transmission start timing is notified. However, during the monitoring period T PL, unlike when transmitting a wake-up signal, since the node recognizes data transmission period of the transmitting node is only receiving node serving as the destination, the other transmitting node Even if there is a possibility of transmitting data to other receiving nodes at the same time, this cannot be detected. For this reason, the possibility that the signals collide increases, and there arises a problem that access control (collision avoidance control) between the transmission nodes becomes difficult.

本発明は、上記の問題に鑑み、双方向の通信が可能な小型無線ノードを含む無線通信システムにおいて、移動する多数の小型無線ノードが移動しながら通信を行う際の電力消費量の低減や、効率的なアクセス制御を実現するための無線通信システム及び通信制御方法並びに通信ノードを提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention is a wireless communication system including a small wireless node capable of bidirectional communication, and a reduction in power consumption when performing communication while a large number of moving small wireless nodes are moving, An object of the present invention is to provide a radio communication system, a communication control method, and a communication node for realizing efficient access control.

上記の目的を達成するため、複数の無線ノード及び基準ノードによって構成されており、前記複数の無線ノード及び前記基準ノードがフレームの送受信を行うことが可能な複数の固定長のタイムスロットで構成されたアクティブ期間と、前記無線ノードの送受信部が停止状態であるスリープ期間とが一定周期で繰り返され、前記基準ノードが、繰り返される前記一定周期の基準タイムスロットに対してフレームを送信する際に、前記基準ノードが送信するフレームを前記無線ノードが受信していない場合、前記アクティブ期間の開始タイミングを前記基準ノードと合わせる無線通信システムであって、
前記アクティブ期間に対して同期している無線ノードが、データ送信時に前記タイムスロットをランダムに選択したうえで、前記選択したタイムスロットのスロット番号を同期情報として付加したフレームを送信するフレーム送信手段を有し、
前記同期情報が付加された前記フレームを受信した無線ノードが、前記フレーム内の前記同期情報と前記フレームとを受信したタイミングに基づいて、前記フレームを受信したアクティブ期間の次のアクティブ期間の開始タイミングを算出し、前記アクティブ期間に対する同期処理を行う同期手段を有する。
この構成により、基準ノードが送信するフレームにより同期した無線ノードから送信されるフレームを用いて、さらに他の無線ノードが同期していくことが可能であり、基準ノードと直接通信できない無線ノードも順次同期して送受信を行うことが可能となる。これにより、広範囲なエリアで無線ノードによるデータ交換を実施することが可能となり、また、送受信部を常時起動しておく必要がなく、効率的なアクセス制御を実現して電力消費量を低減させることが可能となる。
In order to achieve the above-mentioned object, it is composed of a plurality of wireless nodes and a reference node, and is composed of a plurality of fixed-length time slots in which the plurality of wireless nodes and the reference node can transmit and receive frames. The active period and the sleep period in which the transceiver unit of the wireless node is in a stopped state are repeated at a constant cycle, and when the reference node transmits a frame to the reference time slot of the fixed cycle that is repeated, A wireless communication system that matches a start timing of the active period with the reference node when the wireless node has not received a frame transmitted by the reference node;
Frame transmitting means for transmitting a frame in which a wireless node synchronized with the active period randomly selects the time slot at the time of data transmission and adds a slot number of the selected time slot as synchronization information Have
Based on the timing at which the wireless node that has received the frame with the synchronization information added receives the synchronization information and the frame in the frame, the start timing of the active period next to the active period in which the frame has been received And a synchronization means for performing a synchronization process for the active period.
With this configuration, another wireless node can be synchronized using a frame transmitted from a wireless node synchronized with a frame transmitted by the reference node, and wireless nodes that cannot communicate directly with the reference node are also sequentially Transmission and reception can be performed synchronously. This makes it possible to exchange data with a wireless node in a wide area, and it is not necessary to always start the transmitter / receiver, realizing efficient access control and reducing power consumption. Is possible.

さらに、上記の構成に加えて、前記同期情報は、前記フレームを送信する前記タイムスロット内部の送信タイミング情報を更に含むように構成されている無線通信システムが提供される。
この構成により、フレームの受信によって行われる同期処理の精度を向上させることが可能となる。
Furthermore, in addition to the above configuration, a wireless communication system is provided in which the synchronization information further includes transmission timing information inside the time slot for transmitting the frame.
With this configuration, it is possible to improve the accuracy of the synchronization processing performed by frame reception.

また、本発明によれば、無線通信システムと同様に、通信制御方法及び通信ノードも提供される。   Further, according to the present invention, a communication control method and a communication node are also provided as in the case of a wireless communication system.

本発明は、電力消費が低減されるように各無線ノードの無線部(送受信部)の起動を制御することが可能となるとともに、伝送路における効率的なアクセス制御を実現することが可能となるという効果を有している。また、本発明は、同期した各無線ノードが送信するフレームによって、このフレームを受信した無線ノードがアクティブ期間に対して同期可能であるため、基準ノードからフレームを直接受信できない無線ノードも当該無線通信システムにおいて同期することが可能となり、より広いエリアに当該無線通信システムを適用及び拡張することが可能であるという効果も有する。   According to the present invention, it is possible to control activation of a radio unit (transmission / reception unit) of each radio node so that power consumption is reduced, and it is possible to realize efficient access control in a transmission path. It has the effect. Further, according to the present invention, since a wireless node that has received this frame can synchronize with an active period by a frame transmitted by each synchronized wireless node, a wireless node that cannot directly receive a frame from a reference node can also perform the wireless communication. It is possible to synchronize in the system, and there is an effect that the wireless communication system can be applied and extended to a wider area.

本発明の実施の形態において、各種別の無線ノードによって構成されている通信システムの一例を示す図The figure which shows an example of the communication system comprised by the various different wireless node in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるP2Pタグの構成の一例を示すブロック図The block diagram which shows an example of a structure of the P2P tag in embodiment of this invention 発明の実施の形態におけるタイムスロット構成の一例を示す図The figure which shows an example of the time slot structure in embodiment of invention 本発明の実施の形態における各P2Pタグが送信するフレーム構成の一例を示す図The figure which shows an example of the frame structure which each P2P tag in embodiment of this invention transmits 本発明の実施の形態における通信システムの各ノードのフレーム送受信タイミングの一例を示すタイミングチャートThe timing chart which shows an example of the frame transmission / reception timing of each node of the communication system in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における通信システムの各ノードのフレーム送受信タイミングの別の一例を示すタイミングチャートThe timing chart which shows another example of the frame transmission / reception timing of each node of the communication system in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるP2P−Sタグの動作の一例を示すフローチャートThe flowchart which shows an example of operation | movement of the P2P-S tag in embodiment of this invention 図7AのステップS701における同期処理の一例を示すフローチャート7 is a flowchart illustrating an example of the synchronization process in step S701 in FIG. 7A. 本発明の実施の形態におけるP2P−Mタグの動作の一例を示すフローチャートThe flowchart which shows an example of operation | movement of the P2P-M tag in embodiment of this invention. 従来の同期システムにおける、タイムスロット構成を説明する図The figure explaining the time slot structure in the conventional synchronous system 従来の非同期システムにおける、送受信タイミング処理を説明する図The figure explaining the transmission and reception timing processing in the conventional asynchronous system

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。まず、図1を参照しながら、本発明の実施の形態において、各種別の無線ノードによって構成されている通信システムについて説明する。図1は、本発明の実施の形態において、各種別の無線ノードによって構成されている通信システムの一例を示す図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 1, a communication system configured with various types of wireless nodes in the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a communication system configured by various types of wireless nodes in the embodiment of the present invention.

図1に図示されている通信システムは、ゲートウェイ(GW)100と複数の無線ノード(無線タグ)110〜114によって構成されている。GW100は、有線/無線を介して外部ネットワーク(例えば、インターネット)105に接続されており、外部ネットワーク105と通信可能な通信ノードである。なお、GW100は、所定の配線を通じて動作に必要な電源の供給を受けることが可能な場所に固定設置されていることが望ましい。   The communication system illustrated in FIG. 1 includes a gateway (GW) 100 and a plurality of wireless nodes (wireless tags) 110 to 114. The GW 100 is a communication node that is connected to an external network (for example, the Internet) 105 via wired / wireless communication and can communicate with the external network 105. Note that the GW 100 is preferably fixedly installed in a place where power supply necessary for operation can be received through predetermined wiring.

一方、無線タグ110〜114は、電池で駆動する小型の無線タグ(アクティブ電子タグ)であり、フレームの送受信が可能であり、双方向にデータをやり取りすることが可能な通信ノードである。なお、以降、この無線タグをP2Pタグと呼ぶ。P2Pタグには、設置後の移動を想定しないP2Pタグ(すなわち、固定設置されるP2Pタグ)であるP2P−Sタグと、例えば人が保持して移動を行うP2PタグであるP2P−Mタグの2種類が存在する。   On the other hand, the wireless tags 110 to 114 are small wireless tags (active electronic tags) driven by a battery, and are communication nodes capable of transmitting and receiving frames and exchanging data bidirectionally. Hereinafter, this wireless tag is referred to as a P2P tag. The P2P tag includes a P2P-S tag that is a P2P tag that does not assume movement after installation (that is, a P2P tag that is fixedly installed), and a P2P-M tag that is a P2P tag that is held and moved by a person, for example. There are two types.

図1に図示されているように、各P2Pタグはアドホックに、自身の通信可能範囲にあるP2Pタグと自身のID(識別情報)を交換する。このように、移動するP2P−Mタグによって、相互にIDを交換・蓄積することで、お互いの接触履歴を保持することになる。これによりP2P−Mタグにはある人の行動履歴(P2P−Mタグが立ち寄った場所に存在するP2P−Sタグの識別情報の履歴)が、また、P2P−Sタグにはある地点における人の通過履歴(P2P−Sタグの通信可能範囲を通過したP2P−Mタグの識別情報の履歴)が蓄積されるようになる。   As shown in FIG. 1, each P2P tag exchanges its ID (identification information) with a P2P tag in its communicable range ad hoc. In this way, mutual contact histories are held by exchanging and accumulating IDs with each other by the moving P2P-M tag. As a result, a P2P-M tag contains a person's action history (a history of identification information of the P2P-S tag existing at the place where the P2P-M tag stopped), and a P2P-S tag contains a person's action history. The passage history (the history of identification information of the P2P-M tag that has passed through the communicable range of the P2P-S tag) is accumulated.

なお、図1には、3つのP2P−Sタグ(P2P−Sタグ110(識別情報“#0”)、P2P−Sタグ111(識別情報“#1”)、P2P−Sタグ112(識別情報“#2”))、2つのP2P−Mタグ(P2P−Mタグ113(識別情報“#3”)、P2P−Mタグ114(識別情報“#4”))が図示されている。また、図1では、P2P−Mタグ113(識別情報“#3”)が、P2P−Sタグ112(識別情報“#2”)及びP2P−Sタグ111(識別情報“#1”)の通信可能範囲を移動してGW100に接続する様子が図示されている。さらに、図1では、P2P−Mタグ114(識別情報“#4”)が、P2P−Sタグ110(識別情報“#0”)及びP2P−Sタグ111(識別情報“#1”)の通信可能範囲を移動する様子が図示されている。   1 includes three P2P-S tags (P2P-S tag 110 (identification information “# 0”), P2P-S tag 111 (identification information “# 1”), and P2P-S tag 112 (identification information). "# 2")) Two P2P-M tags (P2P-M tag 113 (identification information "# 3"), P2P-M tag 114 (identification information "# 4")) are shown. In FIG. 1, the P2P-M tag 113 (identification information “# 3”) communicates with the P2P-S tag 112 (identification information “# 2”) and the P2P-S tag 111 (identification information “# 1”). A state in which the possible range is moved and connected to the GW 100 is illustrated. Further, in FIG. 1, the P2P-M tag 114 (identification information “# 4”) communicates with the P2P-S tag 110 (identification information “# 0”) and the P2P-S tag 111 (identification information “# 1”). The movement of the possible range is illustrated.

この結果、P2P−Sタグ110には識別情報“#4”、P2P−Sタグ111には識別情報“#3”及び“#4”、P2P−Sタグ112には識別情報“#3”、P2P−Mタグ113には識別情報“#2”及び“#1”、P2P−Mタグ114には識別情報“#0”及び“#1”がそれぞれ記録される。   As a result, the P2P-S tag 110 has identification information “# 4”, the P2P-S tag 111 has identification information “# 3” and “# 4”, the P2P-S tag 112 has identification information “# 3”, Identification information “# 2” and “# 1” are recorded in the P2P-M tag 113, and identification information “# 0” and “# 1” are recorded in the P2P-M tag 114, respectively.

図1に図示されているような通信システムの具体的なアプリケーションの一例としては、街中での人の行動、接触履歴の取得などが考えられる。この場合、電源を確保できる場所にGW100を固定設置するとともに、それ以外の場所に多数のP2P−Sタグを配置することで、P2P−Mタグを持った人の行動、接触履歴などを取得することが可能となる。なお、無線ノード(P2Pタグ)により自身のIDを単に交換して、接触履歴を残していくという上述のアプリケーションにおいては、情報の送信側が受信側を特定する必要はなく、それぞれのP2Pタグが自身のIDをブロードキャストして、このIDを受信したP2Pタグが、受信IDを蓄積すればよい。   As an example of a specific application of the communication system as illustrated in FIG. 1, human behavior in a city, acquisition of a contact history, and the like can be considered. In this case, the GW 100 is fixedly installed in a place where a power source can be secured, and a large number of P2P-S tags are arranged in other places, so that the behavior, contact history, etc. of the person with the P2P-M tag are acquired. It becomes possible. In the above-mentioned application in which the wireless node (P2P tag) simply exchanges its own ID and leaves a contact history, it is not necessary for the transmitting side of the information to specify the receiving side, and each P2P tag has its own The P2P tag that received the ID may accumulate the received ID.

次に、図2を参照しながら、本発明の実施の形態におけるP2Pタグの機能について説明する。図2は、本発明の実施の形態におけるP2Pタグの構成の一例を示すブロック図である。なお、図2では、P2Pタグの各機能がブロックによって図示されているが、各ブロックによって表されている機能は、ハードウェア及び/又はソフトウェアによって実現可能である。   Next, the function of the P2P tag in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the P2P tag in the embodiment of the present invention. In FIG. 2, each function of the P2P tag is illustrated by a block, but the function represented by each block can be realized by hardware and / or software.

図2に図示されているP2Pタグ200は、送信部201及び受信部202を有する無線部210、制御部203、ID蓄積部204、クロック205、給電部206により構成されている。   The P2P tag 200 illustrated in FIG. 2 includes a wireless unit 210 having a transmission unit 201 and a reception unit 202, a control unit 203, an ID storage unit 204, a clock 205, and a power supply unit 206.

送信部201は、無線を介して自身のIDを含むフレームを外部に送信する機能を有している。なお、上述のように、送信部201におけるID送信はブロードキャストによって行われる。また、受信部202は、他のP2PタグやGWが同様に送信しているIDを含むフレームを受信する機能を有している。   The transmitting unit 201 has a function of transmitting a frame including its own ID to the outside via wireless. As described above, ID transmission in the transmission unit 201 is performed by broadcasting. The receiving unit 202 has a function of receiving a frame including an ID transmitted by another P2P tag or GW in the same manner.

また、制御部203は、このP2Pタグ200の動作を制御する機能を有している。制御部203は、例えば、クロック205から得られるクロック信号に基づいて、送信部201におけるID送信のタイミングを制御する機能を有している。また、制御部203は、受信部202で受信した他のP2PタグのIDをID蓄積部204に蓄積する機能を有している。また、制御部203は、後述の図7A、図7B、図8に図示されている動作の制御を行う機能も有している。   The control unit 203 has a function of controlling the operation of the P2P tag 200. For example, the control unit 203 has a function of controlling the ID transmission timing in the transmission unit 201 based on a clock signal obtained from the clock 205. Further, the control unit 203 has a function of accumulating IDs of other P2P tags received by the receiving unit 202 in the ID accumulating unit 204. The control unit 203 also has a function of controlling operations illustrated in FIGS. 7A, 7B, and 8 to be described later.

なお、P2Pタグ200がP2P−Sタグの場合には、制御部203は、基本的にP2P−Mタグから受信したフレームの記録のみを行うように制御する。一方、P2Pタグ200がP2P−Mタグの場合には、制御部203は、基本的にGW、P2P−S、P2P−Mから受信したフレームを区別無く記録するように制御する。   When the P2P tag 200 is a P2P-S tag, the control unit 203 basically controls to record only the frame received from the P2P-M tag. On the other hand, when the P2P tag 200 is a P2P-M tag, the control unit 203 basically controls to record the frames received from the GW, P2P-S, and P2P-M without discrimination.

また、ID蓄積部204は、受信部202で受信した他のP2PタグのIDを蓄積する機能を有している。なお、ID蓄積部204にIDが蓄積される際、例えば、その時点における時刻情報がIDと共に記録されてもよい。   The ID storage unit 204 has a function of storing IDs of other P2P tags received by the receiving unit 202. When the ID is stored in the ID storage unit 204, for example, time information at that time may be recorded together with the ID.

また、クロック205は、送信部201におけるフレーム送信や受信部202におけるフレーム受信のタイミングを把握するためのクロック信号を出力する機能を有している。また、給電部206は、P2Pタグが任意の場所に移動可能なようにP2Pタグ200内に内蔵されている電源であり、例えばP2Pタグ200の筐体内に実装されている電池である。   The clock 205 has a function of outputting a clock signal for grasping the timing of frame transmission in the transmission unit 201 and frame reception in the reception unit 202. The power feeding unit 206 is a power source built in the P2P tag 200 so that the P2P tag can be moved to an arbitrary place, for example, a battery mounted in a housing of the P2P tag 200.

次に、図3を参照しながら、本発明の実施の形態におけるタイムスロット構成について説明する。図3は本発明の実施の形態におけるタイムスロット構成の一例を示す図である。   Next, a time slot configuration according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of the time slot configuration in the embodiment of the present invention.

本発明の実施の形態では、図3に図示されているように、使用電力の低減を実現するために、無線部のアクティブ期間(T_act)とスリープ期間とを規定し、このアクティブ期間が一定周期(ビーコン周期:T_p)で繰り返されるように定められる。   In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, in order to reduce the power consumption, an active period (T_act) and a sleep period of the radio unit are defined, and this active period is a constant cycle. It is determined to be repeated at (beacon period: T_p).

さらに、アクティブ期間は複数のタイムスロットで構成される。本実施の形態においては、アクティブ期間の最初のタイムスロット(図3には、GW用と記載)を基準タイムスロットとし、この基準タイムスロットはGWにより使用される。GWは基準ノードとして機能し、常に一定周期のアクティブ期間の最初にGWからフレームが送信されることにより、このフレームを受信したP2Pタグは、アクティブ期間の同期を取ることが可能となる。なお、上述のように、GWは電源を確実に確保できる状態で動作を行うことができるため、アクティブ期間の最初のスロットにおいて、同期を取るための指標として用いられるフレームがGWから確実に送信される。ただし、本発明においては、基準ノードが使用するフレームがシステム内で規定されていればよく、必ずしもアクティブ期間の最初のタイムスロットである必要はない。   Further, the active period is composed of a plurality of time slots. In the present embodiment, the first time slot in the active period (described as being for GW in FIG. 3) is used as a reference time slot, and this reference time slot is used by the GW. The GW functions as a reference node, and a frame is always transmitted from the GW at the beginning of an active period of a fixed period, so that the P2P tag that has received this frame can synchronize with the active period. Note that, as described above, since the GW can operate in a state in which power can be reliably secured, a frame used as an index for synchronization is reliably transmitted from the GW in the first slot of the active period. The However, in the present invention, the frame used by the reference node only needs to be defined in the system, and is not necessarily the first time slot of the active period.

また、アクティブ期間内のその他のタイムスロットは、P2P−Sタグのフレーム送信用のタイムスロット(以下、P2P−S用スロットと呼ぶこともある)と、P2P−Mタグのフレーム送信用のタイムスロット(以下、P2P−M用スロットと呼ぶこともある)とに分けられて設定される。なお、P2P−Mタグ及びP2P−Sタグのそれぞれに対してタイムスロットを配分する方法やタイムスロットの配分数などについては、システムの構成、設定に依存して任意に定めることが可能である。   The other time slots in the active period are a P2P-S tag frame transmission time slot (hereinafter also referred to as a P2P-S slot) and a P2P-M tag frame transmission time slot. (Hereinafter also referred to as a P2P-M slot). The time slot allocation method and the number of time slot allocations for each of the P2P-M tag and the P2P-S tag can be arbitrarily determined depending on the system configuration and settings.

図3では一例として、アクティブ期間の最初のタイムスロット(基準タイムスロット)に続いて、P2P−Sタグのフレーム送信用のタイムスロット(図3には、P2P−S用と記載)が5スロット割り当てられており、さらに、その後ろにP2P−Mタグのフレーム送信用のタイムスロット(図3には、P2P−M用と記載)が10スロット割り当てられている。また、図3に示すタイムスロット構成の一例では、各タイムスロットは固定長であり、各P2Pタグが交換するフレームを送信するために十分な大きさ(期間)を有しているとする。また、該当スロットにおいてフレームを送信し始めるためのポイントを決める待機時間{単位待機時間×n(整数)}が規定されている。図3では、例として4つの送信ポイント(待機時間のnが0から3までのランダムな数値)が示されている。フレームを送信するポイントとしてどの送信ポイントを用いるか(待機時間をいくつにするか)は、各スロットに対して送信しようとするノードごとにランダムに決定可能である。また、nの最大値及び単位待機時間をいくつにするかは、システムの構成、設定に依存して任意に定めることが可能である。   In FIG. 3, as an example, following the first time slot (reference time slot) of the active period, five time slots for P2P-S tag frame transmission (indicated as P2P-S in FIG. 3) are allocated. Further, a time slot for transmitting a frame of the P2P-M tag (denoted as being for P2P-M in FIG. 3) is assigned 10 slots. In the example of the time slot configuration shown in FIG. 3, it is assumed that each time slot has a fixed length and has a sufficient size (period) for transmitting a frame exchanged by each P2P tag. Further, a standby time {unit standby time × n (integer)} for determining a point for starting transmission of a frame in the corresponding slot is defined. In FIG. 3, four transmission points (random numerical values in which the standby time n is 0 to 3) are shown as an example. Which transmission point is used as a frame transmission point (how many standby times are used) can be determined randomly for each node to be transmitted for each slot. The maximum value of n and the unit standby time can be arbitrarily determined depending on the system configuration and settings.

次に、図4を参照しながら、本発明の実施の形態に各P2Pタグが送信するフレームの構成について説明する。図4は、本発明の実施の形態における各P2Pタグが送信するフレーム構成の一例を示す図である。   Next, the configuration of a frame transmitted by each P2P tag according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of a frame configuration transmitted by each P2P tag in the embodiment of the present invention.

図4に図示されているように、P2Pタグが送信するフレームには、P2PタグのIDを格納するIDフィールド404に加えて、そのP2Pタグが送信するスロット番号を格納するスロット番号フィールド401と、各スロットにおける待機時間数(上述の整数n)を格納する待機時間数フィールド402とが含まれている。この待機時間数によって、このフレームが該当タイムスロットのどのタイミングで送信されたかが把握できるようになっている。   As shown in FIG. 4, the frame transmitted by the P2P tag includes a slot number field 401 for storing the slot number transmitted by the P2P tag in addition to the ID field 404 for storing the ID of the P2P tag. A waiting time number field 402 for storing the waiting time number (the above-mentioned integer n) in each slot is included. From this waiting time number, it is possible to grasp at which timing of the corresponding time slot this frame is transmitted.

図4に図示されているようなフォーマットを有するフレームを受信したP2Pタグは、受信タイミングと、受信フレームに含まれているスロット番号及び待機時間数の情報とに基づき、アクティブ期間の同期を取ることが可能となる。すなわち、このフレーム構成によれば、受信した任意のフレーム(任意のタイミングで任意の送信元から受信したフレーム)内のデータに基づいて、アクティブ期間の同期を取ることが可能である。また、フレームには更にタイプフィールド403が含まれている。このタイプフィールド403には、このフレームを送信したノードの種別を示すタイプ情報が格納される。例えば、タイプ情報によって、GW、P2P−Sタグ、P2P−Mタグがそれぞれ区別される。   A P2P tag that has received a frame having a format as shown in FIG. 4 synchronizes the active period based on the reception timing and the slot number and waiting time information included in the received frame. Is possible. That is, according to this frame configuration, it is possible to synchronize the active period based on data in an arbitrary frame received (a frame received from an arbitrary transmission source at an arbitrary timing). The frame further includes a type field 403. This type field 403 stores type information indicating the type of node that transmitted this frame. For example, GW, P2P-S tag, and P2P-M tag are distinguished from each other by type information.

次に、図7A及び図7Bを参照しながら、P2P−Sタグの具体的な動作について説明する。図7Aは、本発明の実施の形態におけるP2P−Sタグの動作の一例を示すフローチャートであり、図7Bは、図7AのステップS701における同期処理の一例を示すフローチャートである。   Next, a specific operation of the P2P-S tag will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. FIG. 7A is a flowchart illustrating an example of the operation of the P2P-S tag according to the embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a flowchart illustrating an example of the synchronization processing in step S701 in FIG. 7A.

図7Aにおいて、P2P−Sタグは起動すると、まず同期処理を行う(ステップS701)。以下、このステップS701の同期処理の詳細な動作について、図7Bを参照しながら説明する。   In FIG. 7A, when the P2P-S tag is activated, synchronization processing is first performed (step S701). Hereinafter, the detailed operation of the synchronization processing in step S701 will be described with reference to FIG. 7B.

図7Bにおいて、まずP2P−Sタグは、自身がアクティブ期間に対して同期が取れているかどうかを判断する(ステップS7011)。例えばP2P−Sタグが、同期が取れた場合に所定のフラグによって同期状態であることを示すように構成されており、ステップS7011では、この所定のフラグが参照されて同期状態か否かの判断が行われる。   In FIG. 7B, the P2P-S tag first determines whether it is synchronized with the active period (step S7011). For example, the P2P-S tag is configured to indicate that it is in a synchronized state by a predetermined flag when synchronization is established. In step S7011, it is determined whether or not the predetermined state is referred to by referring to the predetermined flag. Is done.

当然、起動直後であれば同期していないため、非同期時の処理が開始される。このとき、P2P−Sタグは、自身がフレームの送受信をするための無線部210を起動し(ステップS7012)、その後、スキャンを開始する(ステップS7013)。なお、本発明は、通信に使用される無線周波数、チャンネルに関しては特に限定されるものではない。本発明の実施の形態では、ステップS7013において、P2P−Sタグは、通信システムにおいて使用することが設定されているチャンネルに対して、スキャンを行うものとする。   Naturally, since it is not synchronized immediately after the start, processing in asynchronous time is started. At this time, the P2P-S tag activates the wireless unit 210 for transmitting and receiving the frame itself (step S7012), and then starts scanning (step S7013). The present invention is not particularly limited with respect to the radio frequency and channel used for communication. In the embodiment of the present invention, in step S7013, the P2P-S tag scans a channel that is set to be used in the communication system.

ステップS7014、S7015において、スキャンを開始してから時間T_p(1ビーコン周期)が経過するまでに1つもフレームを受信しなかった場合には、その時点において、このP2P−Sタグの周辺(P2P−Sタグがフレームを受信することができるエリア内)にフレームを送信しているP2Pタグ及びGWが存在しないことを意味する。この場合、P2P−Sタグはスリープ処理Aの状態に移行する(ステップS7016)。スリープ処理Aでは、P2P−Sタグは、例えば1ビーコン周期T_pを基準にしてランダムにその整数倍の時間(周期T_p×整数)を算出し、その算出された時間、無線部210の動作を停止することによって省電力化を図る。   In step S7014 and S7015, if no frame is received from the start of scanning until the time T_p (one beacon period) elapses, at that time, the vicinity of the P2P-S tag (P2P- This means that there is no P2P tag and GW transmitting the frame in the area where the S tag can receive the frame. In this case, the P2P-S tag shifts to the sleep process A state (step S7016). In the sleep process A, for example, the P2P-S tag randomly calculates an integral multiple of the time (cycle T_p × integer) based on one beacon cycle T_p, and stops the operation of the radio unit 210 for the calculated time. To save power.

一方、ステップS7014、S7015において、スキャン開始から1ビーコン周期T_pが経過する前にフレームを受信した場合、P2P−Sタグは、受信フレームの情報に基づいて即座にアクティブ期間の同期を行う(ステップS7017)。なお、フレームの送信を行えるのはGW及び同期しているP2Pタグのみであり、P2P−Sタグは、フレームを受信した時点で、該当フレームのスロット番号及び待機時間数からアクティブ期間の始まり(開始タイミング)を算出することが可能である。また、P2P−Sタグは、P2P−Mタグから受信したフレームに基づく同期処理は行わないことが望ましい。すなわち、P2P−Sタグは、受信したフレームのタイプフィールド403を参照し、このフレームがGW又はP2P−Sタグから送信されたフレームの場合にのみ、このフレームに基づいたアクティブ期間の開始タイミングの算出を行うことが望ましい。   On the other hand, in steps S7014 and S7015, when a frame is received before one beacon period T_p has elapsed from the start of scanning, the P2P-S tag immediately synchronizes the active period based on the information of the received frame (step S7017). ). The frame can be transmitted only by the GW and the synchronized P2P tag, and the P2P-S tag starts the active period from the slot number and the waiting time number of the corresponding frame when the frame is received. Timing) can be calculated. In addition, it is desirable that the P2P-S tag does not perform synchronization processing based on the frame received from the P2P-M tag. That is, the P2P-S tag refers to the type field 403 of the received frame, and only when this frame is a frame transmitted from the GW or P2P-S tag, the start timing of the active period based on this frame is calculated. It is desirable to do.

上述のステップS701における同期処理(図7Bに示すステップS7011〜S7017の処理)によって、アクティブ期間の同期が取れている状態(同期状態)となったP2P−Sタグは、図7Aに示すように、アクティブ期間に同期して、フレームの送受信を行うために無線部210を起動する(ステップS702)。   As shown in FIG. 7A, the P2P-S tag that is in a state where the active period is synchronized (synchronized state) by the synchronization process in the above-described step S701 (the process of steps S7011 to S7017 shown in FIG. 7B), In synchronization with the active period, the wireless unit 210 is activated to transmit and receive a frame (step S702).

さらにP2P−Sタグは、同時に、自身がフレームを送信するためのタイムスロット(フレーム送信スロット)を決定する(ステップS703)。このフレーム送信スロットの決定は、単に自ノードの中でフレーム送信を行うタイムスロットをランダムに選択するだけである。ただし、このとき、例えばP2P−Sタグの場合はP2P−S用スロット(図3の例では、アクティブ期間の基準タイムスロットに続く5スロット)を選択するなど、各P2Pタグは、そのP2Pタグの種類に対して割り当てられているタイムスロットの中から、フレーム送信スロットを選択する必要がある。また、ステップS703において、P2P−Sタグは、フレーム送信スロットの選択と同様に、待機時間に関してもランダムに決定し、選択したフレーム送信スロットにおける送信タイミングの調整を行っておく。   Further, the P2P-S tag determines a time slot (frame transmission slot) for transmitting a frame at the same time (step S703). The determination of the frame transmission slot is simply to randomly select a time slot for frame transmission in the own node. However, at this time, for example, in the case of a P2P-S tag, each P2P tag has its P2P tag selected, such as selecting a slot for P2P-S (in the example of FIG. 3, five slots following the reference time slot of the active period). It is necessary to select a frame transmission slot from the time slots allocated to the type. Also, in step S703, the P2P-S tag determines the waiting time at random similarly to the selection of the frame transmission slot, and adjusts the transmission timing in the selected frame transmission slot.

その後、P2P−Sタグは、アクティブ期間の基準タイムスロットからスキャンを開始する(ステップS704)。このとき、P2P−Sタグは、無線部210を起動し、自身がフレーム送信を行うタイムスロットになるまで通常のスキャン処理を行う(ステップS705〜S707)。   Thereafter, the P2P-S tag starts scanning from the reference time slot in the active period (step S704). At this time, the P2P-S tag activates the wireless unit 210 and performs normal scan processing until it becomes a time slot for transmitting a frame (steps S705 to S707).

このスキャン処理においてフレームを受信した場合は、P2P−Sタグは、後述する受信データの処理を行って(ステップS708)、同期の再調整処理を行う(ステップS709)。また、P2P−Sタグは、自身が送信を行うタイムスロットのタイミングになると、決定した待機時間数だけ待機した後、キャリアセンスを行って、そのタイムスロットが未使用状態(アイドル)であることを確認してから、実際に自身のフレームを送信する(ステップS710)。   When a frame is received in this scan processing, the P2P-S tag performs processing of received data described later (step S708), and performs synchronization readjustment processing (step S709). In addition, when the P2P-S tag reaches the timing of the time slot for transmission, the P2P-S tag waits for the determined number of waiting times and then performs carrier sense to confirm that the time slot is unused (idle). After confirming, it actually transmits its own frame (step S710).

ステップS710で送信されるフレームには、該当スロット番号(フレーム送信を行うタイムスロットの識別情報)と待機時間数とが含まれている。このようにフレームの送信時にランダムに選択されたタイムスロットにおいても、待機時間によって送信タイミングをずらしたうえでキャリアセンスによる衝突回避処理を行うため、複数のP2Pタグが同一のタイムスロットをフレーム送信スロットとして選択した場合であっても、無駄な衝突によるフレームの破壊を防ぐことが可能となる。また、アクティブ期間ごとにフレーム送信スロットはランダムに決定されて固定されることがないため、設置されるP2P−Sタグの数の変化に対しても柔軟に対応することが可能となる。   The frame transmitted in step S710 includes the corresponding slot number (identification information of the time slot that performs frame transmission) and the number of standby times. Even in a time slot randomly selected at the time of frame transmission in this manner, a plurality of P2P tags are assigned the same time slot as a frame transmission slot in order to perform collision avoidance processing by carrier sense after shifting the transmission timing according to the standby time. Even if it is selected as, it is possible to prevent the destruction of the frame due to a useless collision. Further, since the frame transmission slot is not randomly determined and fixed for each active period, it is possible to flexibly cope with a change in the number of installed P2P-S tags.

なお、P2P−Sタグは、図7BのステップS7017において、GWからのフレームの受信以外にも、既に同期している各P2P−Sタグが送出するフレームの受信によって、アクティブ期間における同期を行うことが可能である。なお、このステップS7017の同期処理では、厳密には各P2P−Sタグのクロック精度に依存したずれが生じることが考えられる。しかしながら、各P2P−Sタグのフレーム送信(図7AのステップS710のフレーム送信処理)は、キャリアセンスによるチェックに基づいて伝送路のアイドル状態が確認されてから行われる。このようなCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance:搬送波感知多重アクセス/衝突回避方式)では、送信フレームの衝突を回避して伝送路を有効に利用するためには送信タイミングのランダム性が重要であり、上述の各P2P−Sタグのクロック精度に依存したずれは、完全に同期したシステムにおいて生じる可能性のあるキャリアセンス後の衝突を避けられるようにするという効果を有している。   Note that the P2P-S tag performs synchronization in the active period by receiving a frame transmitted by each already synchronized P2P-S tag in addition to receiving a frame from the GW in step S7017 of FIG. 7B. Is possible. Strictly speaking, in the synchronization processing in step S7017, it is considered that a shift depending on the clock accuracy of each P2P-S tag occurs. However, frame transmission of each P2P-S tag (frame transmission processing in step S710 in FIG. 7A) is performed after the idle state of the transmission path is confirmed based on a check by carrier sense. In such CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), in order to avoid transmission frame collision and to use the transmission path effectively, the transmission timing is random. Importantly, the deviation depending on the clock accuracy of each P2P-S tag described above has the effect of avoiding collisions after carrier sense that can occur in a fully synchronized system.

また、図7Aには不図示であるが、後述(図6のP2P−S1タグ)のように、基準タイムスロットにおいてGWからのフレームを受信することが可能なP2P−Sタグは、自身がフレームを送信するタイムスロットを除く他のP2P−S用スロットにおいて、無線部210の動作を停止することが可能である。   Although not shown in FIG. 7A, as described later (P2P-S1 tag in FIG. 6), the P2P-S tag that can receive a frame from the GW in the reference time slot is a frame itself. It is possible to stop the operation of the radio unit 210 in other P2P-S slots excluding the time slot for transmitting.

次に、上述のステップS708における受信データ処理について説明する。P2P−Sタグは、基本的にP2P−Mタグから受信したフレームの記録のみを行うように構成されている。すなわち、P2P−Sタグにおける受信データ処理では、受信フレーム中に示されるタイプフィールドがP2P−Mタグではない場合には、受信データの記録は行われず、一方、受信フレーム中に示されるタイプフィールドがP2P−Mタグである場合には、受信データの記録が行われる。ただし、前回のアクティブ期間に受信した同一のP2P−Mタグからフレームを再度受信した場合、P2P−Sタグは、この受信フレームに関しては何の処理も行わないことが望ましい。   Next, the reception data processing in step S708 described above will be described. The P2P-S tag is basically configured to record only frames received from the P2P-M tag. That is, in the received data processing in the P2P-S tag, if the type field indicated in the received frame is not a P2P-M tag, the received data is not recorded, while the type field indicated in the received frame is In the case of a P2P-M tag, received data is recorded. However, when a frame is received again from the same P2P-M tag received during the previous active period, it is desirable that the P2P-S tag does not perform any processing for this received frame.

上述のようにGWやP2P−Sタグから受信したフレームの記録を行わない理由は、固定設置されているGWやP2P−Sタグに関しては移動による変化が生じないことによる。このように、変化の無い通信ノード(GWやP2P−Sタグ)に関しては移動履歴を取らないようにすることで、無駄にメモリを消費することがないようにすることが可能となる。また、同様の理由により、同一の場所に留まっているP2P−Mタグに関しても、連続して記録を行わないようにすることで無駄な処理による電力消費や、無駄にメモリを消費することを避けるようにしてもよい。   The reason why the frame received from the GW or P2P-S tag is not recorded as described above is that there is no change due to movement in the GW or P2P-S tag that is fixedly installed. In this way, it is possible to prevent unnecessary memory consumption by not taking a movement history for a communication node (GW or P2P-S tag) that does not change. Also, for the same reason, it is possible to avoid wasteful power consumption and wasteful memory consumption by avoiding continuous recording of P2P-M tags that remain in the same place. You may do it.

次に、上述のステップS709における同期再調整処理について説明する。本発明の実施の形態における通信システムでは、GWから直接フレームを受信することが可能なP2Pタグ以外は、GWと直接又は間接的に同期しているP2Pタグからの受信フレームに基づいて、そのP2Pタグと同期を取る。このため、長時間にわたってアクティブ期間の同期の再調整を行わないと、各P2Pタグのクロックの精度のずれによって、GWから離れた場所に存在するP2Pタグの同期の精度が落ちていく。このため、各P2Pタグは同期の再調整を適宜行うことが望ましい。例えば、各P2Pタグは、フレームを受信すると同期再調整処理を行うように構成される。   Next, the synchronization readjustment process in step S709 described above will be described. In the communication system according to the embodiment of the present invention, except for the P2P tag that can directly receive a frame from the GW, the P2P tag is based on the received frame from the P2P tag that is directly or indirectly synchronized with the GW. Synchronize with tags. For this reason, unless the readjustment of the synchronization of the active period is performed for a long time, the accuracy of synchronization of the P2P tag existing at a place away from the GW is lowered due to the deviation of the clock accuracy of each P2P tag. For this reason, it is desirable that each P2P tag performs synchronization readjustment as appropriate. For example, each P2P tag is configured to perform synchronization readjustment processing upon receipt of a frame.

ただし、各P2Pタグは、基準タイムスロットでフレームを受信できる場合(すなわち、GWからのフレームを受信できる場合)には、この受信フレームに基づく同期再調整処理を行い、その後のタイムスロットにおける受信フレームに基づいた同期再調整処理を行わないことが望ましい。また、P2P−S用スロットでフレームを受信した場合には、各P2Pタグは、最初にフレームを受信したタイムスロットに基づいて同期再調整処理を行い、その後のタイムスロットにおける受信フレームに基づいた同期再調整処理を行わないことが望ましい。   However, if each P2P tag can receive a frame in the reference time slot (that is, if it can receive a frame from the GW), it performs a synchronization readjustment process based on this received frame, and then receives the received frame in the subsequent time slot. It is desirable not to perform synchronization readjustment processing based on the above. In addition, when a frame is received in the P2P-S slot, each P2P tag performs synchronization readjustment processing based on the time slot that first received the frame, and synchronization based on the received frame in the subsequent time slot. It is desirable not to perform readjustment processing.

また、基準タイムスロット及びP2P−S用スロットでフレームを受信できない場合には、たとえP2P−M用スロットでフレームを受信した場合であっても、各P2Pタグは、この受信フレームに基づく同期再調整処理を行わないことが望ましい。これは、P2P−Mタグの場合は、移動によって、どの通信ノードからもフレームを受信することができない場所に存在していた可能性があり、したがってP2P−Mタグを同期再調整の基準とするには適切ではないことを理由とする。   In addition, when a frame cannot be received in the reference time slot and the P2P-S slot, each P2P tag is synchronized again based on the received frame even if the frame is received in the P2P-M slot. It is desirable not to perform processing. This is because, in the case of the P2P-M tag, it may have existed in a place where no frame can be received from any communication node due to movement, and therefore the P2P-M tag is used as a reference for the synchronization readjustment. Because it is not appropriate.

また、P2P−Sタグは、P2P−Mタグの情報のみを記録・保持するため、上述の同期再調整処理が終わると、次のP2P−Mスロットのタイミング(P2P−M用スロット)になるまで、自身がフレームを送信するタイムスロットを除く他のP2P−S用スロットにおいて無線部210の動作を停止させることが可能である。P2P−M用の最終スロットの受信が終わり、アクティブ期間が終了すると、P2P−Sタグは、スリープ処理Bを行う(ステップS711)。このスリープ処理Bでは、P2P−Sタグは、1ビーコン周期のうちの残り時間、フレームを送受信するための無線部210をオフにし、これによって消費電力が節約される。   Further, since the P2P-S tag records and holds only the information of the P2P-M tag, when the above-mentioned synchronization readjustment process is completed, until the timing of the next P2P-M slot (P2P-M slot) is reached. The operation of the radio unit 210 can be stopped in other P2P-S slots other than the time slot in which the frame itself is transmitted. When reception of the last slot for P2P-M ends and the active period ends, the P2P-S tag performs sleep processing B (step S711). In the sleep process B, the P2P-S tag turns off the wireless unit 210 for transmitting and receiving frames for the remaining time in one beacon period, thereby saving power consumption.

次に、図8を参照しながら、P2P−Mタグの処理について説明する。図8は、本発明の実施の形態におけるP2P−Mタグの動作の一例を示すフローチャートである。P2P−MタグとP2P−Sタグとの処理の違いは、P2P−Sタグは設置後に移動することがない一方、P2P−Mタグは移動するという点にある。このため、P2P−Sタグは、いったん同期すると同期再調整処理によって同期を保つことが可能であるが、P2P−Mタグの場合は、GWや他のP2Pタグと通信できない場所に移動してしまい、GWや他のP2Pタグからの受信フレームに基づいた同期再調整処理を行うことができなくなる可能性もある。この場合、P2P−Mタグは、アクティブ期間の同期ずれを起こす可能性がある。このため、P2P−Mタグは、P2P−Sタグとは一部異なる処理を行う。   Next, the processing of the P2P-M tag will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the P2P-M tag in the embodiment of the present invention. The difference in processing between the P2P-M tag and the P2P-S tag is that the P2P-S tag does not move after installation, whereas the P2P-M tag moves. For this reason, once the P2P-S tag is synchronized, it can be kept synchronized by the synchronization readjustment process. However, in the case of the P2P-M tag, the P2P-S tag moves to a place where it cannot communicate with the GW or other P2P tags. There is a possibility that the synchronization readjustment process based on the received frame from the GW or another P2P tag cannot be performed. In this case, the P2P-M tag may cause a synchronization shift in the active period. For this reason, the P2P-M tag performs processing that is partially different from that of the P2P-S tag.

図8において、P2P−Mタグが起動すると、P2P−Sタグと同様に自身が同期しているかどうかの判断を行い、同期済みでなければ同期を取る処理を行う(ステップS801)。なお、このステップS801の同期処理では、基本的に、上述の図7Bに図示されている同期処理と同様の処理が行われる。すなわち、P2P−Mタグは、まだ同期していない場合には無線部210を起動して、ビーコン周期であるT_pの期間だけスキャンを行い、この間にフレームを受信した場合には、この受信フレームに基づく同期処理を行う。なお、P2P−Sタグとは異なり、P2P−Mタグは、GWやP2P−Sタグからのフレーム受信が無い場合でも、他のP2P−Mタグからのフレームを受信した場合には、この受信フレームに基づいて同期処理を行う。これは、P2P−MタグはP2P−Sタグと異なり、自身が移動するため、いったんP2P−Mタグに対して同期しても、その後の移動で更にGWやP2P−Sタグから直接フレームを受信し、この受信フレームに基づいた同期処理を行える可能性があるためである。   In FIG. 8, when the P2P-M tag is activated, it is determined whether or not it is synchronized in the same manner as the P2P-S tag. If it is not synchronized, a synchronization process is performed (step S801). In the synchronization process in step S801, basically, the same process as the synchronization process illustrated in FIG. 7B is performed. That is, the P2P-M tag activates the wireless unit 210 when not synchronized yet, scans for the period of T_p which is the beacon period, and receives a frame during this period, Based on the synchronization process. Unlike the P2P-S tag, the P2P-M tag receives this frame when receiving a frame from another P2P-M tag even when no frame is received from the GW or P2P-S tag. The synchronization process is performed based on the above. This is because the P2P-M tag moves differently from the P2P-S tag, so even if it synchronizes with the P2P-M tag once, it receives further frames directly from the GW or P2P-S tag in the subsequent movement. This is because there is a possibility that synchronization processing based on this received frame can be performed.

アクティブ期間の同期が取れている状態(同期状態)となったP2P−Mタグは、上述のP2P−Sタグと同様に、アクティブ期間に同期してフレーム送受信を行うために無線部210を起動し(ステップS802)、同時に、自身がフレームを送信するためのスロットを決定して、待機時間も決定する(ステップS803)。その後、アクティブ期間の基準タイムスロット及びP2P−S用スロットのスキャンを行う(ステップS804、S805)。ここで、P2P−Mタグは、P2P−S用スロットにおいてフレームを受信した場合(ステップS806)には、上述のP2P−Sタグと同様の受信データ処理及び同期再調整処理を行う(ステップS807、S808)。   The P2P-M tag that is in a state in which the active period is synchronized (synchronized state) activates the wireless unit 210 to perform frame transmission / reception in synchronization with the active period, similarly to the P2P-S tag described above. (Step S802) At the same time, a slot for transmitting a frame is determined at the same time, and a standby time is also determined (Step S803). Thereafter, the reference time slot and the P2P-S slot in the active period are scanned (steps S804 and S805). When the P2P-M tag receives a frame in the P2P-S slot (step S806), the P2P-M tag performs reception data processing and synchronization readjustment processing similar to the above-described P2P-S tag (step S807, S808).

P2P−S用スロットが終了すると、P2P−Mタグの処理は、それまでに(すなわち基準タイムスロット及びP2P−S用スロットにおいて)、フレームを受信した場合と受信しなかった場合とで異なる処理が行われる(ステップS809)。   When the P2P-S slot ends, the processing of the P2P-M tag is different depending on whether the frame is received or not (that is, in the reference time slot and the P2P-S slot). This is performed (step S809).

P2P−S用スロット(及び基準タイムスロット)においてフレームを受信した場合には、P2P−Mタグは、以降のP2P−M用スロットに関しては受信処理を行わない。そして、該当受信フレームの送信ノード(GW又はP2P−Sタグ)に前回未受信のノードが含まれている場合には、P2P−Mタグは、あらかじめ決定していた自身の送信スロットにおいてフレーム送信処理のみを行う(ステップS810)。なお、フレーム送信処理に関しては、P2P−Sタグと同様の処理(例えば、図7AのステップS710と同様の処理)である。また、受信フレームを送信したノードに前回未受信のノードが含まれていない場合やステップS810のフレーム送信処理後、P2P−Mタグは、フレームを送受信するための無線部210をオフにするスリープ処理Bに移行する(ステップS811)。   When a frame is received in the P2P-S slot (and the reference time slot), the P2P-M tag does not perform reception processing for the subsequent P2P-M slots. When the transmission node (GW or P2P-S tag) of the corresponding reception frame includes a previously unreceived node, the P2P-M tag performs frame transmission processing in its own transmission slot determined in advance. (Step S810). Note that the frame transmission process is the same process as the P2P-S tag (for example, the same process as step S710 in FIG. 7A). In addition, when the node that has transmitted the received frame does not include a previously unreceived node or after the frame transmission processing in step S810, the P2P-M tag performs a sleep process that turns off the wireless unit 210 for transmitting and receiving the frame. The process proceeds to B (step S811).

一方、P2P−S用スロットが終了するまでにフレームを受信しなかった場合には、P2P−Mタグは、続けてP2P−M用スロットにおいてもフレーム受信処理を継続して行う(ステップS812)。P2P−M用スロットでは、P2P−Mタグは、送信すべきフレームを有している場合には、自身がフレーム送信を行うために選択したフレーム送信スロットになると(ステップS813)、フレーム送信処理を行う(ステップS815)。また、P2P−Mタグは、P2P−M用スロットでフレームを受信した場合(ステップS814)には、受信データ処理及び同期再調整処理(ステップS816、S817)を実施する。   On the other hand, if the frame is not received before the end of the P2P-S slot, the P2P-M tag continues to perform the frame reception process also in the P2P-M slot (step S812). In the slot for P2P-M, when the P2P-M tag has a frame to be transmitted, when the P2P-M tag becomes a frame transmission slot selected for frame transmission by itself (step S813), frame transmission processing is performed. This is performed (step S815). When the P2P-M tag receives a frame in the P2P-M slot (step S814), the P2P-M tag performs reception data processing and synchronization readjustment processing (steps S816 and S817).

また、P2P−M用スロットが終了した場合には、アクティブ期間のすべてのタイムスロットが終了したことになる。このアクティブ期間のすべてのタイムスロットにおいてフレームを受信しなかった場合とは、次の事柄(1)及び(2)、あるいは(1)及び(3)を意味する。   When the P2P-M slot ends, all time slots in the active period have ended. The case where no frames are received in all the time slots in the active period means the following matters (1) and (2), or (1) and (3).

(1)当該P2P−Mタグは、GW及びP2P−Sタグからの受信ができない場所に存在している。
かつ
(2)当該P2P−Mタグは、前回未受信のP2P−Sタグの受信を検知してフレームを送信する別のP2P−Mタグからフレームを受信できない場所に存在している。
あるいは、
(3)任意のP2P−Sタグと通信可能な場所に存在する別のP2P−Mタグが自身の通信可能範囲に存在しているが、この別のP2P−Mタグは、例えば移動していないために前回未受信のP2P−Sタグを検知することがなく、かつ、この別のP2P−Mタグはフレームを送信していないため、当該P2P−Mタグは、この別のP2P−Mタグからフレームを受信することができない。
(1) The P2P-M tag exists in a place where reception from the GW and the P2P-S tag is not possible.
(2) The P2P-M tag is present at a place where a frame cannot be received from another P2P-M tag that detects reception of a previously unreceived P2P-S tag and transmits a frame.
Or
(3) Another P2P-M tag that exists in a place where it can communicate with an arbitrary P2P-S tag exists in its own communicable range, but this other P2P-M tag has not moved, for example. Therefore, since the P2P-S tag that has not been received last time is not detected, and the other P2P-M tag is not transmitting a frame, the P2P-M tag is separated from the other P2P-M tag. The frame cannot be received.

上述のように、通信可能な範囲に別のP2P−Mタグが存在している場合(すなわち(3)の場合)でも、当該P2P−Mタグが、別のP2P−Mタグからフレームを受信しない場合も起こり得る。したがって、ステップS818でP2P−M用スロットの終了時までにフレームを受信しなかった場合でも、すぐに同期が外れたと判断して同期再調整処理を行わずに、規定回数までは同期再調整を行うことなく他の場合と同様にスリープ処理Bに移行する(ステップS819)。   As described above, even when another P2P-M tag exists in a communicable range (that is, in the case of (3)), the P2P-M tag does not receive a frame from another P2P-M tag. Cases can also occur. Therefore, even if the frame is not received by the end of the P2P-M slot in step S818, it is determined that synchronization has been lost immediately, and synchronization readjustment is not performed and synchronization readjustment is performed up to the specified number of times. Without performing, the process proceeds to the sleep process B as in the other cases (step S819).

一方、規定回数のアクティブ期間だけ連続してフレームを受信できなかった場合には、P2P−Mタグは、同期が外れたと判断し、例えば同期状態か否かを示すフラグを非同期状態にセットする(ステップS820)。この結果、再度ステップS801における同期処理に戻り、ここでアクティブ期間の同期が行われる。これにより、1ビーコン期間にわたってスキャンを行うことで、同期が外れてアクティブ期間に送信されているフレームを受信できなくなっていたP2P−Mタグは、再同期して通常の動作に戻ることが可能となる。また、アクティブ期間が終わると、ステップS811のスリープ処理Bに移行し、P2P−Mタグは、アクティブ期間を除く期間はスリープ状態となる。   On the other hand, if the frames cannot be received continuously for the prescribed number of active periods, the P2P-M tag determines that the synchronization has been lost, and sets, for example, a flag indicating whether or not the synchronization is in an asynchronous state ( Step S820). As a result, the process returns to the synchronization process in step S801 again, where the active period is synchronized. As a result, by performing scanning for one beacon period, the P2P-M tag that has been out of synchronization and cannot receive frames transmitted during the active period can re-synchronize and return to normal operation. Become. When the active period ends, the process proceeds to sleep process B in step S811, and the P2P-M tag enters a sleep state during the period other than the active period.

なお、P2P−Mタグにおける受信データ処理では、P2P−Mタグは、基本的にGW、P2P−S、P2P−Mから受信したフレームを区別無く記録するように構成されている。ただし、前回のアクティブ期間に受信したそれぞれ同一のGW、P2P−Sタグ、P2P−Mタグからフレームを受信した場合、P2P−Mタグは、この受信フレームに関しては何の処理も行わない。   In the received data processing in the P2P-M tag, the P2P-M tag is basically configured to record the frames received from the GW, P2P-S, and P2P-M without discrimination. However, when frames are received from the same GW, P2P-S tag, and P2P-M tag received during the previous active period, the P2P-M tag does not perform any processing for this received frame.

次に、図5を用いて、本発明の実施の形態における通信システムの各ノードのフレーム送受信タイミングについて説明する。図5は、本発明の実施の形態における通信システムの各ノードのフレーム送受信タイミングの一例を示すタイミングチャートである。なお、図5には、2つのP2P−Sタグ(P2P−S1タグ及びP2P−S2タグ)、1つのP2P−Mタグ(P2P−M1タグ)のそれぞれのフレーム送受信タイミングが図示されている。   Next, the frame transmission / reception timing of each node in the communication system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a timing chart showing an example of frame transmission / reception timing of each node of the communication system according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 shows the frame transmission / reception timings of two P2P-S tags (P2P-S1 tag and P2P-S2 tag) and one P2P-M tag (P2P-M1 tag).

図5では、例えばGWからのフレームを受信して既に同期調整が行われているP2P−S1タグに対して、まだ同期していないP2P−S2タグ及びP2P−M1タグが同期を取るタイミングについて図示されている。   FIG. 5 illustrates the timing at which the P2P-S2 tag and the P2P-M1 tag that are not yet synchronized are synchronized with the P2P-S1 tag that has already undergone synchronization adjustment after receiving a frame from the GW, for example. Has been.

P2P−S2タグ及びP2P−M1タグはそれぞれスキャンを行っている。このスキャン処理が行われる状態は、P2P−S2タグに関しては起動時、P2P−M1タグに関しては起動時若しくは非同期で同期のためのスキャンをしながら移動してきた場合に該当する。図5中に示されている斜線部は、それぞれのタグがフレームを送信していることを示している。なお、図5では、フレーム送信タイミングのみが斜線部で示されており、フレーム受信タイミングについては図示省略されている。P2P−S2タグ及びP2P−M1タグのどちらも、P2P−S1タグのフレームを受信した時点でスキャンを中止し、P2P−S1タグからの受信フレームに基づく同期処理を行い、次のアクティブ期間に同期して無線部210を起動する。また、このように同期した時点でスキャンを停止できるため、必ずしも1ビーコン周期の間、ずっと無線部210を起動しておく必要はない。   Each of the P2P-S2 tag and the P2P-M1 tag performs scanning. The state in which this scan processing is performed corresponds to a case where the P2P-S2 tag is moved while being activated, and a case where the P2P-M1 tag is moved while being scanned for synchronization at the time of activation or asynchronously. The hatched portion shown in FIG. 5 indicates that each tag transmits a frame. In FIG. 5, only the frame transmission timing is indicated by hatching, and the frame reception timing is not shown. Both the P2P-S2 tag and the P2P-M1 tag stop scanning when the P2P-S1 tag frame is received, perform synchronization processing based on the received frame from the P2P-S1 tag, and synchronize with the next active period. Then, the wireless unit 210 is activated. In addition, since the scan can be stopped at the time of synchronization in this way, it is not always necessary to activate the wireless unit 210 for one beacon period.

また、図6は、本発明の実施の形態における通信システムの各ノードのフレーム送受信タイミングの別の一例を示すタイミングチャートである。図6には、図5に示されている上述の状況において、すべてのP2Pタグが同期した後におけるP2Pタグ間でのフレーム送受信の動作が模式的に示されている。なお、図6において、各スロットに付されている符号『GW』、『S1』、『S2』、『M1』は、それぞれGW、P2P−S1、P2P−S2、P2P−M1がフレーム送信に使用するタイムスロットであることを示しており、フレーム『GW』、『S1』、『S2』、『S2』は各タイムスロットで送信されるフレームを示している。また、図6の各タイムスロットのうちの太線で囲まれた部分は各P2Pタグが無線部210をオンにしている期間であり、一方、それ以外の期間では、各P2Pタグは無線部210をオフにして省電力化を図っている。   FIG. 6 is a timing chart showing another example of the frame transmission / reception timing of each node of the communication system in the embodiment of the present invention. FIG. 6 schematically shows frame transmission / reception operations between P2P tags after all P2P tags are synchronized in the above-described situation shown in FIG. In FIG. 6, the symbols “GW”, “S1”, “S2”, and “M1” attached to each slot are used by GW, P2P-S1, P2P-S2, and P2P-M1 for frame transmission, respectively. The frames “GW”, “S1”, “S2”, and “S2” indicate frames transmitted in each time slot. In addition, a portion surrounded by a thick line in each time slot in FIG. 6 is a period in which each P2P tag is turning on the wireless unit 210, while each P2P tag has a wireless unit 210 in other periods. It is turned off to save power.

図6において、P2P−S1タグはGWからのフレーム『GW』を受信して同期しており、P2P−S2タグはP2P−S1タグからのフレーム『S1』を受信して同期している。また、P2P−M1タグは、移動後にP2P−S1タグのフレームを初めて受信し、さらにP2P−S2タグの方向に向かって移動している状態にある。   In FIG. 6, the P2P-S1 tag receives and synchronizes the frame “GW” from the GW, and the P2P-S2 tag receives and synchronizes the frame “S1” from the P2P-S1 tag. In addition, the P2P-M1 tag receives a frame of the P2P-S1 tag for the first time after moving, and is moving in the direction of the P2P-S2 tag.

図6において、最初のアクティブ期間における各P2Pタグのフレーム送受信では、P2P−S1タグのみが最初のスロットでフレーム『GW』を受信している。これは、P2P−S1タグのみがGWと通信することが可能であることによる。P2P−S1タグは、このGWからの受信フレームに基づいて同期再調整処理を行うことが可能であるため、図6に図示されているように、以降のP2P−S用スロットにおいては、自身がフレームを送信するときを除いて無線部210を停止して省電力化を図ってもよい。   In FIG. 6, in the frame transmission / reception of each P2P tag in the first active period, only the P2P-S1 tag receives the frame “GW” in the first slot. This is because only the P2P-S1 tag can communicate with the GW. Since the P2P-S1 tag can perform synchronization readjustment processing based on the received frame from the GW, as shown in FIG. 6, in the subsequent P2P-S slots, Except when transmitting a frame, the radio unit 210 may be stopped to save power.

また、P2P−S1タグが送信したフレーム『S1』は、P2P−M1タグ及びP2P−S2タグの両方で受信される。P2P−M1タグ及びP2P−S2タグは両方共、このP2P−S1タグのフレーム『S1』に基づいて同期再調整処理を行う。一方、P2P−S2タグは、自身のフレーム送信タイミングでフレーム『S2』を送信している。しかしながら、このP2P−S2タグから送信されるフレーム『S2』は、P2P−M1タグに対してはまだ届かない。また、P2P−S1は、フレーム『S1』の送信後に無線部210を停止しているため、P2P−S2タグからのフレームを受信することはない。   The frame “S1” transmitted by the P2P-S1 tag is received by both the P2P-M1 tag and the P2P-S2 tag. Both the P2P-M1 tag and the P2P-S2 tag perform synchronization readjustment processing based on the frame “S1” of the P2P-S1 tag. On the other hand, the P2P-S2 tag transmits the frame “S2” at its own frame transmission timing. However, the frame “S2” transmitted from the P2P-S2 tag has not yet reached the P2P-M1 tag. Also, P2P-S1 does not receive the frame from the P2P-S2 tag because the wireless unit 210 is stopped after transmitting the frame “S1”.

一方、P2P−M1タグは、フレーム『S1』が初めてのフレーム受信であるためP2P−S1タグを記録する。また、P2P−S用スロットにおけるフレーム受信を終了した後、P2P−M1タグは、P2P−M用スロットの自身が選択したタイムスロットにおいて、自身のフレームを送信する処理を行う。なお、P2P−M1タグは、P2P−S用スロットにおいてフレームを受信したので、P2P−M用スロットに関しては受信処理を行わない。また、P2P−M1タグが自身の選択したP2P−M用スロットに対してフレーム『M1』を送信した場合、通信可能範囲に存在しているP2P−S1タグが、このフレームを受信する。この時点で、P2P−S1タグにP2P−M1タグのIDが記録される。   On the other hand, the P2P-M1 tag records the P2P-S1 tag because the frame “S1” is the first frame reception. In addition, after completing the frame reception in the P2P-S slot, the P2P-M1 tag performs a process of transmitting its own frame in the time slot selected by the P2P-M slot itself. Note that since the P2P-M1 tag receives the frame in the P2P-S slot, the P2P-M slot does not perform reception processing. When the P2P-M1 tag transmits the frame “M1” to the P2P-M slot selected by itself, the P2P-S1 tag existing in the communicable range receives this frame. At this time, the ID of the P2P-M1 tag is recorded in the P2P-S1 tag.

ここで、次のアクティブ期間においても、P2P−M1タグは移動せずに同一の場所に存在し続けたとする。この場合、P2P−M1タグは、前回のアクティブ期間と同様にフレーム『S1』を受信するが、既に以前(前回)のアクティブ期間でP2P−S1タグからのフレーム『S1』を受信済みのため、自身のフレームの送信処理を行わず、無線部210の動作を停止する。   Here, it is assumed that the P2P-M1 tag continues to exist in the same place without moving even in the next active period. In this case, the P2P-M1 tag receives the frame “S1” as in the previous active period, but has already received the frame “S1” from the P2P-S1 tag in the previous (previous) active period. The operation of the wireless unit 210 is stopped without performing its own frame transmission processing.

さらに次のアクティブ期間において、P2P−M1タグは移動して、さらにP2P−S2タグとも通信可能になったとする。この場合、P2P−M1タグは、P2P−S1及びP2P−S2タグの両方からフレームを受信し、P2P−S2からの受信フレーム『S2』が、前回のアクティブ期間に受信していない新しいP2Pタグからのフレームであるため、このフレーム『S2』の送信元であるP2P−S2タグのIDを記録し、また、フレーム『M1』の送信処理を行う。フレーム『M1』は通信可能範囲に存在しているP2P−S1タグ及びP2P−S2タグの両方によって受信され、P2P−S2タグによってP2P−M1タグのIDが記録される。このとき、P2P−S1タグにおいては、例えばこのフレーム受信をフレーム受信時刻と共に追加で更に記録を行ってもよいし、また、既にP2P−M1からの受信フレームを記録済みであるため、一定時間以上経過していなければ、同一のP2Pタグからのフレーム受信の記録を行わないようにしてもよい。   Further, in the next active period, it is assumed that the P2P-M1 tag moves and can further communicate with the P2P-S2 tag. In this case, the P2P-M1 tag receives frames from both the P2P-S1 and P2P-S2 tags, and the received frame “S2” from P2P-S2 is received from a new P2P tag that has not been received during the previous active period. Therefore, the ID of the P2P-S2 tag that is the transmission source of the frame “S2” is recorded, and the transmission process of the frame “M1” is performed. The frame “M1” is received by both the P2P-S1 tag and the P2P-S2 tag existing in the communicable range, and the ID of the P2P-M1 tag is recorded by the P2P-S2 tag. At this time, in the P2P-S1 tag, for example, this frame reception may be additionally recorded together with the frame reception time, and since a reception frame from P2P-M1 has already been recorded, a certain time or more If it has not elapsed, recording of frame reception from the same P2P tag may not be performed.

このように、P2P−SタグやP2P−Mタグのそれぞれが、アクティブ期間の中のタイムスロットにおいても、無線部210を停止する期間をそれぞれ持つことが可能であり、更なる低消費電力化を図ることが可能である。なお、本実施の形態では、基準ノードであるGWを1台のみの場合で説明しているが、本発明においては、同一のシステム内において基準ノードが1台である必要はなく、複数の基準ノードと一度に通信可能なノードがないように設置し、これらの複数の基準ノードを本発明の方法以外で同期させておけば、複数の基準ノードを同じシステムで使用してもよい。例えば基準ノードの同期の方法としては、基準ノードが接続される外部ネットワークを用いて同期させることなどが考えられる。   As described above, each of the P2P-S tag and the P2P-M tag can have a period during which the radio unit 210 is stopped even in the time slot in the active period, thereby further reducing power consumption. It is possible to plan. In this embodiment, the case where only one GW as a reference node is described has been described. However, in the present invention, it is not necessary to have one reference node in the same system. A plurality of reference nodes may be used in the same system if they are installed so that no nodes can communicate with the node at the same time, and these multiple reference nodes are synchronized other than by the method of the present invention. For example, as a method of synchronizing the reference node, synchronization using an external network to which the reference node is connected can be considered.

本発明は、無線通信システムにおける各無線ノードの消費電力の低減や、効率的なアクセス制御を実現することが可能であり、無線ネットワークシステムに適用可能であり、特に、各通信ノードにおける省電力化が重要な電子タグシステムやセンサネットワークシステムなどに適用可能である。   The present invention can reduce power consumption of each wireless node in a wireless communication system and can realize efficient access control, and can be applied to a wireless network system, and in particular, power saving in each communication node. Is applicable to an electronic tag system or a sensor network system.

100 ゲートウェイ(GW)
105 外部ネットワーク
110、111、112 P2P−Sタグ(無線タグ、無線ノード)
113、114 P2P−Mタグ(無線タグ、無線ノード)
200 P2Pタグ
201 送信部
202 受信部
203 制御部
204 ID蓄積部
205 クロック
206 給電部
210 無線部
401 スロット番号フィールド
402 待機時間数フィールド
403 タイプフィールド
404 IDフィールド
100 Gateway (GW)
105 External network 110, 111, 112 P2P-S tag (wireless tag, wireless node)
113, 114 P2P-M tag (wireless tag, wireless node)
200 P2P tag 201 Transmission unit 202 Reception unit 203 Control unit 204 ID storage unit 205 Clock 206 Power supply unit 210 Radio unit 401 Slot number field 402 Waiting time field 403 Type field 404 ID field

Claims (6)

複数の無線ノード及び基準ノードによって構成されており、前記複数の無線ノード及び前記基準ノードがフレームの送受信を行うことが可能な複数の固定長のタイムスロットで構成されたアクティブ期間と、前記無線ノードの送受信部が停止状態であるスリープ期間とが一定周期で繰り返され、前記基準ノードが、繰り返される前記一定周期の基準タイムスロットに対してフレームを送信する際に、前記基準ノードが送信するフレームを前記無線ノードが受信していない場合、前記アクティブ期間の開始タイミングを前記基準ノードと合わせる無線通信システムであって、
前記アクティブ期間に対して同期している無線ノードが、データ送信時に前記タイムスロットをランダムに選択したうえで、前記選択したタイムスロットのスロット番号を同期情報として付加したフレームを送信するフレーム送信手段を有し、
前記同期情報が付加された前記フレームを受信した無線ノードが、前記フレーム内の前記同期情報と前記フレームとを受信したタイミングに基づいて、前記フレームを受信したアクティブ期間の次のアクティブ期間の開始タイミングを算出し、前記アクティブ期間に対する同期処理を行う同期手段を有する無線通信システム。
An active period configured by a plurality of radio nodes and a reference node, and configured by a plurality of fixed-length time slots in which the plurality of radio nodes and the reference node can transmit and receive frames; and the radio node When the reference node transmits a frame to the repeated reference time slot of the fixed period, a sleep period in which the transmission / reception unit is stopped is repeated at a fixed period, and a frame transmitted by the reference node is transmitted. If the wireless node is not receiving, a wireless communication system that matches the start timing of the active period with the reference node,
Frame transmitting means for transmitting a frame in which a wireless node synchronized with the active period randomly selects the time slot at the time of data transmission and adds a slot number of the selected time slot as synchronization information Have
Based on the timing at which the wireless node that has received the frame with the synchronization information added receives the synchronization information and the frame in the frame, the start timing of the active period next to the active period in which the frame has been received A wireless communication system having synchronization means for calculating the synchronization period for the active period.
前記同期情報は、前記フレームを送信する前記タイムスロット内部の送信タイミング情報を更に含むように構成されている請求項1に記載の無線通信システム。   The wireless communication system according to claim 1, wherein the synchronization information further includes transmission timing information inside the time slot for transmitting the frame. 複数の無線ノード及び基準ノードによって構成されており、前記複数の無線ノード及び前記基準ノードがフレームの送受信を行うことが可能な複数の固定長のタイムスロットで構成されたアクティブ期間と、前記無線ノードの送受信部が停止状態であるスリープ期間とが一定周期で繰り返され、前記基準ノードが、繰り返される前記一定周期の基準タイムスロットに対してフレームを送信する際に、前記基準ノードが送信するフレームを前記無線ノードが受信していない場合、前記アクティブ期間の開始タイミングを前記基準ノードと合わせる無線通信システムにおける通信制御方法であって、
前記アクティブ期間に対して同期している無線ノードが、データ送信時に前記タイムスロットをランダムに選択したうえで、前記選択したタイムスロットのスロット番号を同期情報として付加したフレームを送信するフレーム送信ステップと、
前記同期情報が付加された前記フレームを受信した無線ノードが、前記フレーム内の前記同期情報と前記フレームとを受信したタイミングに基づいて、前記フレームを受信したアクティブ期間の次のアクティブ期間の開始タイミングを算出し、前記アクティブ期間に対する同期処理を行う同期ステップとを、
有する通信制御方法。
An active period configured by a plurality of radio nodes and a reference node, and configured by a plurality of fixed-length time slots in which the plurality of radio nodes and the reference node can transmit and receive frames; and the radio node When the reference node transmits a frame to the repeated reference time slot of the fixed period, a sleep period in which the transmission / reception unit is stopped is repeated at a fixed period, and a frame transmitted by the reference node is transmitted. When the wireless node is not receiving, a communication control method in a wireless communication system that matches the start timing of the active period with the reference node,
A frame transmitting step in which a wireless node synchronized with the active period randomly selects the time slot at the time of data transmission and then transmits a frame with the slot number of the selected time slot added as synchronization information; ,
Based on the timing at which the wireless node that has received the frame with the synchronization information added receives the synchronization information and the frame in the frame, the start timing of the active period next to the active period in which the frame has been received And a synchronization step for performing a synchronization process for the active period,
A communication control method.
前記同期情報は、前記フレームを送信する前記タイムスロット内部の送信タイミング情報を更に含む請求項3に記載の通信制御方法。   The communication control method according to claim 3, wherein the synchronization information further includes transmission timing information inside the time slot for transmitting the frame. 所定の基準ノードが一定周期で送信するフレームの送信タイミングを有し、フレームの送受信を行うことが可能な複数の固定長のタイムスロットで構成されたアクティブ期間に同期して通信を行うとともに、前記所定の基準ノードが送信するフレームを受信していない場合には、前記アクティブ期間の開始タイミングを前記所定の基準ノードと合わせる通信ノードであって、
自通信ノードが前記アクティブ期間に対して同期している場合に、データ送信時に前記タイムスロットをランダムに選択したうえで、所定の同期情報を付加したフレームを送信するフレーム送信手段と、
前記同期情報が付加された前記フレームを受信した場合に、前記フレーム内の前記同期情報に基づいて、前記フレームを受信したアクティブ期間の次のアクティブ期間の開始タイミングを算出し、前記アクティブ期間に対する同期処理を行う同期手段とを、
有する通信ノード。
The predetermined reference node has a transmission timing of a frame to be transmitted at a constant cycle, and performs communication in synchronization with an active period composed of a plurality of fixed-length time slots capable of transmitting and receiving the frame. A communication node that matches the start timing of the active period with the predetermined reference node when a frame transmitted by the predetermined reference node is not received;
When the communication node is synchronized with the active period, a frame transmission means for transmitting a frame with predetermined synchronization information after randomly selecting the time slot at the time of data transmission;
When the frame to which the synchronization information is added is received, the start timing of the active period next to the active period in which the frame is received is calculated based on the synchronization information in the frame, and the synchronization with respect to the active period is calculated. Synchronization means for processing,
Having communication nodes.
前期同期情報として、前記選択したタイムスロットのスロット番号を使用するように構成されている請求項5に記載の通信ノード。   The communication node according to claim 5, wherein the communication node is configured to use a slot number of the selected time slot as the previous period synchronization information.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014123938A (en) * 2012-12-21 2014-07-03 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Electronic shelf label system and method of operating the same
WO2014207961A1 (en) 2013-06-28 2014-12-31 株式会社 東芝 Wireless communication device, wireless communication system, computer-readable recording medium, and wireless communication method
WO2015099142A1 (en) 2013-12-26 2015-07-02 株式会社 東芝 Radio communication apparatus, radio communication system, and radio communication method
JP2015530010A (en) * 2013-06-17 2015-10-08 インテル コーポレイション Improved collision avoidance techniques for wireless communication systems
CN113228805A (en) * 2018-12-28 2021-08-06 三菱电机株式会社 Wireless communication device, wireless communication method, and wireless communication program

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005210698A (en) * 2003-12-24 2005-08-04 Ntt Docomo Inc Mobile communication system and control device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005210698A (en) * 2003-12-24 2005-08-04 Ntt Docomo Inc Mobile communication system and control device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CSNG200500591014; 関根理敏・竹内彰次郎・瀬崎薫: 'センサネットワークにおける衝突抑制型MACプロトコル' 電子情報通信学会技術研究報告 NS2004-65 Vol.104 No.183, 20040708, pp.73-76, 社団法人電子情報通信学会 *
JPN6011017948; 関根理敏・竹内彰次郎・瀬崎薫: 'センサネットワークにおける衝突抑制型MACプロトコル' 電子情報通信学会技術研究報告 NS2004-65 Vol.104 No.183, 20040708, pp.73-76, 社団法人電子情報通信学会 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014123938A (en) * 2012-12-21 2014-07-03 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Electronic shelf label system and method of operating the same
JP2015530010A (en) * 2013-06-17 2015-10-08 インテル コーポレイション Improved collision avoidance techniques for wireless communication systems
US9906979B2 (en) 2013-06-17 2018-02-27 Intel Corporation Apparatus, system and method of communicating an authentication request frame
WO2014207961A1 (en) 2013-06-28 2014-12-31 株式会社 東芝 Wireless communication device, wireless communication system, computer-readable recording medium, and wireless communication method
KR20150023216A (en) 2013-06-28 2015-03-05 가부시끼가이샤 도시바 Wireless communication apparatus, wireless communication system, computer-readable recording medium, and wireless communication method
WO2015099142A1 (en) 2013-12-26 2015-07-02 株式会社 東芝 Radio communication apparatus, radio communication system, and radio communication method
CN113228805A (en) * 2018-12-28 2021-08-06 三菱电机株式会社 Wireless communication device, wireless communication method, and wireless communication program
CN113228805B (en) * 2018-12-28 2024-01-16 三菱电机株式会社 Wireless communication device, wireless communication method, and computer-readable recording medium

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