JP2019216303A - Sensor node, relay node, and sensor network, and operation estimation method for relay node and operation method for relay node - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、省電力動作が可能な中継ノードを備えセンサネットワークに関する。 The present disclosure relates to a sensor network including a relay node capable of power saving operation.
従来から、センサをネットワーク(有線または無線)に接続することにより、センサがセンシングした計測データを収集するためのセンサネットワークが知られている(特許文献1〜3、非特許文献1参照)。例えば無線センサネットワークでは、無線通信機能を備えたセンサであるセンサノード(無線通信子機)から無線で送信される計測データが、この無線センサネットワークと有線ネットワークとの境界などに位置するゲートウェイノード(基地局)に送られることにより収集される。この際、例えば発電プラント内など、センサノードの設置場所の制約や金属構造物などの遮蔽物の影響からセンサノードおよびゲートウェイノード間で通信の安定性を十分に確保できないような場合には、通信安定性向上策として、通信の中継動作が可能な中継ノード(ルータノード)が配置される。これによって、センサノードおよびゲートウェイノードは、1以上の中継ノードによってマルチホップ接続され、安定した通信が可能となる。なお、中継ノードは、中継機能を有するセンサノードである場合もある。
2. Description of the Related Art A sensor network for collecting measurement data sensed by a sensor by connecting the sensor to a network (wired or wireless) has been known (see
また、センサノードは、ネットワークの端に位置するエンドノードである場合が多く、他ノードとの通信可能なアクティブモードで動作するアクティブ状態と、他ノードとの通信ができないスリープモードで操作するスリープ状態とを周期的などで切り替える省電力動作が可能である。これによって、電池(バッテリ)で駆動するセンサノードは、スリープモードで動作することにより無線回路などをスリープ状態にさせることで、電力消費を抑制することができ、電池交換することなく長期間の駆動が可能となる。 In many cases, the sensor node is an end node located at the edge of the network. The active state operates in an active mode in which communication with other nodes is possible, and the sleep state operates in a sleep mode in which communication with other nodes is not possible. And a power saving operation in which the power saving operation is switched periodically. As a result, the sensor node driven by a battery (battery) operates in a sleep mode to put a wireless circuit or the like into a sleep state, thereby suppressing power consumption and operating for a long time without replacing the battery. Becomes possible.
その一方で、中継ノードは、センサノード(エンドノード)や他の中継ノードと非同期に通信を行う可能性がある。このため、中継ノードを省電力動作させるための方法としては、様々な提案がなされている。例えば、中継ノードが、自身が管理するセンサノードに対して送信間隔を指定するコマンドを送信し、センサノードからの通信がない期間にスリープ状態になるといった方法(特許文献1)や、ゲートウェイ(収集局)が、センサネットワーク内の中継ノードおよびセンサノードに対してスリープ期間を指定した命令パケットを送信し、これを受信した各ノードが、指定されたスリープ期間にスリープ状態になるといった方法(特許文献2)などが提案されている。 On the other hand, a relay node may asynchronously communicate with a sensor node (end node) or another relay node. For this reason, various proposals have been made as a method for causing the relay node to perform a power saving operation. For example, a method in which a relay node transmits a command specifying a transmission interval to a sensor node managed by itself and enters a sleep state during a period in which there is no communication from the sensor node (Patent Document 1), a gateway (collection) Station) transmits a command packet specifying a sleep period to a relay node and a sensor node in a sensor network, and each node receiving the command packet enters a sleep state during the specified sleep period (Patent Document 1) 2) has been proposed.
なお、特許文献3では、中継ノードが、センサノードから送信される計測データの受信状況に基づいて、センサノードがアクティブ状態となる周期(起動周期)を推定し、アクティブ状態のセンサノードに対して、起動周期や起動時間の変更設定や、各種計測のための処理要求を行うことが開示されている。
In
特許文献1〜2が開示する方法は、中継ノードとセンサノードとが、アクティブ状態となるアクティブ期間およびスリープ状態となるスリープ期間を設定によって同期させることにより、中継ノードの省電力動作を可能としている。このためには、中継ノードおよびセンサノードの両方にそのための機能を実装する必要があり、既存のセンサネットワークシステムへの変更がその分だけ大きくなる。各種のノード間で時間同期が必要となるため、センサネットワークシステムのセットアップが複雑になる。また、特許文献1では、中継ノードが配下のセンサノードを管理する必要が生じる。このような課題に鑑みて、本発明者らは、中継ノードが省電力動作をするための新たな手法を考えた。
The methods disclosed in
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、センサネットワークを構成する中継ノードが省電力動作をするための方式を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to provide a method for a relay node configuring a sensor network to perform a power saving operation.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るセンサノードは、
センサネットワークを構成する中継ノードであって、送達確認の送信を要求する応答要求フレームに対して前記送達確認を送信するアクティブ期間と前記送達確認を送信しないスリープ期間とを所定の動作設定に従って切り替えるように構成された中継ノード、に前記応答要求フレームを送信するよう構成されたセンサノードであって、
前記センサネットワークに接続するための通信部と、
センシング対象を計測するためのセンサ部と、
前記応答要求フレームを所定の推定送信動作設定に従って前記中継ノードに送信するように構成された推定送信部、及び前記送達確認の受信状況に基づいて前記中継ノードの前記アクティブ期間または前記スリープ期間の少なくとも一方を判定するように構成された判定部、を含む動作状態推定部と、
前記動作設定の推定結果に基づいて、前記センサ部によって計測された計測データの通信先との通信の実行を制御するように構成された通信実行制御部と、を備える。
(1) The sensor node according to at least one embodiment of the present invention includes:
A relay node configuring a sensor network, wherein an active period for transmitting the acknowledgment and a sleep period for not transmitting the acknowledgment for a response request frame requesting transmission of an acknowledgment are switched according to a predetermined operation setting. A relay node configured to, the sensor node configured to transmit the response request frame,
A communication unit for connecting to the sensor network;
A sensor unit for measuring a sensing object,
The estimated transmission unit configured to transmit the response request frame to the relay node according to a predetermined estimated transmission operation setting, and at least the active period or the sleep period of the relay node based on the reception status of the delivery confirmation. A determining unit configured to determine one, an operating state estimating unit including:
A communication execution control unit configured to control execution of communication with the communication destination of the measurement data measured by the sensor unit based on the estimation result of the operation setting.
上記(1)の構成によれば、センサノードは、アクティブ状態とスリープ状態とを切り替えることにより省電力動作を行う中継ノードと通信するように構成されている。そして、センサノードは、中継ノードに対して送達確認の送信を要求する送信データである応答要求フレームを送信することより、その要求に応じて中継ノードから送信される送達確認の受信状況に基づいてアクティブ期間またはスリープ期間を推定し、その推定結果に基づいて通信先(ゲートウェイなど)との通信の実行を制御する。 According to the configuration (1), the sensor node is configured to communicate with the relay node that performs the power saving operation by switching between the active state and the sleep state. Then, the sensor node transmits a response request frame, which is transmission data requesting transmission of an acknowledgment to the relay node, based on the reception status of the acknowledgment transmitted from the relay node in response to the request. An active period or a sleep period is estimated, and execution of communication with a communication destination (such as a gateway) is controlled based on the estimation result.
このように、センサノードが中継ノードの動作設定(省電力動作設定)を推定することにより、センサノードは、中継ノードのアクティブ期間に通信を行い、スリープ期間に通信を行わないなど、中継ノードを介した通信先との通信を適切なタイミングで行うことができる。よって、中継ノードの省電力動作を可能にすることができると共に、中継ノードのスリープ期間に通信を行うことによるセンサノードの電力消費を防止することができる。また、センサノードが新たに記憶する必要があるのは、省電力動作設定の推定に必要な送達確認の受信状況(過去数回の通信記録データ)や、省電力動作設定の推定結果のみであり、この構成を実現のために必要な記憶領域は大きくなく、センサノードのコストを押し上げることもない。 In this way, the sensor node estimates the operation setting (power saving operation setting) of the relay node, so that the sensor node performs communication during the active period of the relay node and does not perform communication during the sleep period. Communication with a communication destination via the communication destination can be performed at an appropriate timing. Therefore, the power saving operation of the relay node can be enabled, and power consumption of the sensor node due to communication during the sleep period of the relay node can be prevented. Further, the sensor node needs to newly store only the reception status of reception confirmation (communication record data of the past several times) necessary for estimating the power saving operation setting and the estimation result of the power saving operation setting. However, the storage area required for realizing this configuration is not large, and does not increase the cost of the sensor node.
その他、センサノードおよび中継ノード間の精密な時間同期(特許文献1〜2など)が不要であるため、センサネットワークのセットアップを簡易化することができる。センサノードが上記の推定結果に基づいて通信頻度を自動的に調整するため、中継ノードがセンサノードを管理する必要がなく、また、1以上のセンサノードが省電力動作を行う場合にそれに合わせて中継ノードの省電力動作を調整するといった中継動作に対するチューニング等も不要とすることができる。
In addition, since precise time synchronization between the sensor node and the relay node (
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記動作状態推定部は、
前記センサノードが受信した前記送達確認に対応する第1の前記応答要求フレームおよび第2の前記応答要求フレームである2つの前記応答要求フレームであって、前記第1の応答要求フレームの送信時と前記第2の応答要求フレームの送信時との間には、前記中継ノードからの対応する前記送達確認を受信しなかった第3の応答要求フレームが送信されている場合の前記2つの応答要求フレームの送信間隔、または、前記2つの応答要求フレームに対して前記センサノードが受信した2つの前記送達確認の受信間隔に基づいて、前記アクティブ期間の時間間隔を算出するように構成された算出部を、さらに有する。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The operating state estimating unit,
The two response request frames, which are the first response request frame and the second response request frame corresponding to the acknowledgment received by the sensor node, the two response request frames being transmitted when the first response request frame is transmitted. Between the time of transmission of the second response request frame and the second response request frame when a third response request frame that has not received the corresponding acknowledgment from the relay node is transmitted A transmission interval of, or a calculating unit configured to calculate a time interval of the active period based on a reception interval of the two acknowledgments received by the sensor node with respect to the two response request frames. Have further.
中継ノードは、アクティブ期間とスリープ期間とを交互に繰り返す。よって、センサノードは、アクティブ期間で応答要求フレームを送信することによって、応答要求フレームに対する送達確認が受信される場合である通信成功を経験した後には、そのアクティブ期間の次に続くスリープ期間に応答要求フレームを送信することによって、応答要求フレームに対する送達確認が受信されない場合である通信失敗を経験し、その次のアクティブ期間で通信成功を再度経験することになる。 The relay node alternately repeats the active period and the sleep period. Therefore, after transmitting a response request frame in the active period, the sensor node responds to the sleep period following the active period after experiencing a communication success in which a delivery confirmation for the response request frame is received. By transmitting the request frame, one experiences a communication failure when no acknowledgment for the response request frame is received, and again experiences a successful communication in the next active period.
上記(2)の構成によれば、中継ノードのスリープ期間を挟んで隣接する2つのアクティブ期間の各々に行った通信成功時の応答要求フレームの送受信間隔に基づいて、中継ノードのアクティブ期間が繰り返される時間間隔(周期)を算出することができる。また、アクティブ期間やスリープ期間のタイミングを推定することもできる。 According to the configuration of (2), the active period of the relay node is repeated based on the transmission / reception interval of the response request frame at the time of successful communication performed in each of two adjacent active periods with the sleep period of the relay node interposed therebetween. Time interval (period) can be calculated. Further, the timing of the active period and the sleep period can be estimated.
(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の構成において、
前記推定送信動作設定は、複数の前記応答要求フレームの各々を送信する送信間隔設定を含み、
前記動作状態推定部は、前記送信間隔設定に従って前記応答要求フレームを送信する前記推定送信部による前記応答要求フレームの送信実行間隔を変更するように構成された送信実行間隔変更部を、さらに有し、
前記送信実行間隔変更部は、
前記送達確認が受信された場合には前記応答要求フレームの送信実行間隔を短くし、前記送達確認が受信されない場合には、前記応答要求フレームの送信実行間隔を長くする。
(3) In some embodiments, in the configuration of the above (2),
The estimated transmission operation setting includes a transmission interval setting for transmitting each of the plurality of response request frames,
The operation state estimating unit further includes a transmission execution interval changing unit configured to change a transmission execution interval of the response request frame by the estimation transmission unit that transmits the response request frame according to the transmission interval setting. ,
The transmission execution interval changing unit,
The transmission execution interval of the response request frame is shortened when the acknowledgment is received, and the transmission execution interval of the response request frame is lengthened when the acknowledgment is not received.
上記(3)の構成によれば、センサノードは、中継ノードとの通信成功時には、応答要求フレームの送信実行間隔をより長い値に更新し、中継ノードとの通信失敗時にはこの送信実行間隔をより短い値に更新する。これによって、中継ノードのスリープ期間、およびこのスリープ期間を挟んで隣接する2つのアクティブ期間に送信する応答要求フレームの送信数を減らしつつ、アクティブ期間が繰り返される周期を適切に算出することができる。 According to the above configuration (3), the sensor node updates the transmission execution interval of the response request frame to a longer value when communication with the relay node is successful, and increases the transmission execution interval when communication with the relay node fails. Update to a shorter value. This makes it possible to appropriately calculate the cycle in which the active period is repeated while reducing the sleep period of the relay node and the number of transmissions of the response request frames transmitted in two active periods adjacent to each other with the sleep period therebetween.
(4)幾つかの実施形態では、上記(3)の構成において、
前記送信実行間隔変更部は、前記応答要求フレームの送信実行間隔が、所定の最小値以上で、かつ、所定の最大値以下の範囲に収まるように、前記応答要求フレームの送信実行間隔を変更する。
上記(4)の構成によれば、応答要求フレームの送信実行間隔に最小値を設けることで、タイマ時間が短くなり過ぎることによって、不必要なほど過度に推定のための応答要求フレームが送信さることを防止し、推定時の電力消費の増大の防止することができる。また、応答要求フレームの送信実行間隔に最大値を設けることで、センサノードが中継ノードと通信可能な最小の時間間隔などの適切な推定を図ることができる。
(4) In some embodiments, in the configuration of the above (3),
The transmission execution interval changing unit changes the transmission execution interval of the response request frame so that the transmission execution interval of the response request frame falls within a range of not less than a predetermined minimum value and not more than a predetermined maximum value. .
According to the configuration of the above (4), by setting the minimum value in the transmission execution interval of the response request frame, the timer time becomes too short, and the response request frame for estimation is excessively transmitted unnecessarily. Can be prevented, and an increase in power consumption at the time of estimation can be prevented. Further, by providing a maximum value for the transmission execution interval of the response request frame, it is possible to appropriately estimate the minimum time interval at which the sensor node can communicate with the relay node.
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(4)の構成において、
前記通信実行制御部は、
前記動作設定の推定結果に基づいて、前記中継ノードの前記アクティブ期間に前記通信先との通信を実行する通信実行タイミングを決定するように構成された通信タイミング決定部と、
前記通信実行タイミングで前記通信先との通信を実行するように構成された通信実行部と、を有する。
上記(5)の構成によれば、アクティブ期間の周期の推定結果を用いて、通信実行タイミングが中継ノードのアクティブ期間に重なるように決定する。この通信実行タイミングに従って、センサノードがゲートウェイなど通信先との通信を実行することにより、中継ノードのアクティブ期間に通信を行うことができ、電力消費を抑制しつつ、通信先との通信をより確実に行うことができる。
(5) In some embodiments, in the above configurations (1) to (4),
The communication execution control unit,
A communication timing determination unit configured to determine a communication execution timing for executing communication with the communication destination during the active period of the relay node based on the estimation result of the operation setting,
A communication execution unit configured to execute communication with the communication destination at the communication execution timing.
According to the configuration of (5), the communication execution timing is determined so as to overlap the active period of the relay node using the estimation result of the period of the active period. According to this communication execution timing, the sensor node performs communication with the communication destination such as the gateway, so that communication can be performed during the active period of the relay node, and communication with the communication destination can be more reliably performed while suppressing power consumption. Can be done.
(6)幾つかの実施形態では、上記(5)の構成において、
前記通信タイミング決定部は、
前記通信実行タイミングの初期値を設定するように構成された初期値設定部と、
前記通信先との通信時に送信する前記応答要求フレームに対する前記送達確認の受信状況に基づいて、前記通信実行タイミングの初期値を調整していくことにより、前記通信実行タイミングを決定するように構成された調整部と、をさらに有する。
上記(6)の構成によれば、状況に応じて通信実行タイミングを決定することができ、より適した通信実行タイミングによる通信先との通信の実行を図ることができる。
(6) In some embodiments, in the configuration of the above (5),
The communication timing determining unit,
An initial value setting unit configured to set an initial value of the communication execution timing,
It is configured to determine the communication execution timing by adjusting an initial value of the communication execution timing based on a reception status of the delivery confirmation with respect to the response request frame transmitted at the time of communication with the communication destination. And an adjusting unit.
According to the configuration of the above (6), the communication execution timing can be determined according to the situation, and communication with the communication destination can be performed at a more appropriate communication execution timing.
(7)幾つかの実施形態では、上記(6)の構成において、
前記調整部は、前記送達確認が受信された場合に、通信頻度が段階的に下がるように、前記通信実行タイミングの初期値を調整していく。
上記(7)の構成によれば、通信実行タイミングを段階的に調整することにより、より適した通信実行タイミングによる通信先との通信の実行を図ることができる。
(7) In some embodiments, in the configuration of the above (6),
The adjustment unit adjusts the initial value of the communication execution timing such that the communication frequency decreases stepwise when the delivery confirmation is received.
According to the configuration of (7), by adjusting the communication execution timing stepwise, it is possible to execute communication with the communication destination at more appropriate communication execution timing.
(8)幾つかの実施形態では、上記(6)〜(7)の構成において、
前記調整部は、前記送達確認が受信されない場合に、通信頻度が段階的に上がるように、前記通信実行タイミングの初期値を調整していく。
上記(8)の構成によれば、通信実行タイミングを段階的に調整することにより、より適した通信実行タイミングによる通信先との通信の実行を図ることができる。
(8) In some embodiments, in the above configurations (6) to (7),
The adjustment unit adjusts the initial value of the communication execution timing so that the communication frequency increases stepwise when the delivery confirmation is not received.
According to the configuration of (8), by adjusting the communication execution timing stepwise, it is possible to execute communication with the communication destination at more appropriate communication execution timing.
(9)幾つかの実施形態では、上記(5)〜(8)の構成において、
前記通信実行部によって送信された前記応答要求フレームに対して前記送達確認が受信されない場合に前記動作状態推定部に対して通知するように構成された通知部を、さらに備える。
上記(9)の構成によれば、中継ノードの動作設定(省電力動作設定)の推定結果に基づいて送信された応答要求フレームに対する中継ノードからの送達確認が受信されない場合には、継動作推定部に対してその旨を通知する。中継ノードからの送達確認が受信されない場合には、応答要求フレームが中継ノードの省電力動作設定の推定結果に基づいて送信されているので、例えばセンサネットワークに何らかの変化が生じたなどにより、これまでの中継ノードの省電力動作設定の推定結果が適切ではなくなったものと想定される。よって、このような状況を動作状態推定部に通知するようにすれば、再度の推定を行う契機を与えることができ、これを契機に動作状態推定部による再推定を行うことにより、現在の状況に適した推定結果を得ることができる。
(9) In some embodiments, in the above configurations (5) to (8),
And a notifying unit configured to notify the operation state estimating unit when the acknowledgment is not received for the response request frame transmitted by the communication executing unit.
According to the configuration of the above (9), when the acknowledgment from the relay node for the response request frame transmitted based on the estimation result of the operation setting (power saving operation setting) of the relay node is not received, the relay operation estimation is performed. Department. If the acknowledgment from the relay node is not received, since the response request frame is transmitted based on the estimation result of the power saving operation setting of the relay node, for example, some change has occurred in the sensor network. It is assumed that the estimation result of the power saving operation setting of the relay node is no longer appropriate. Therefore, if such a situation is notified to the operation state estimating unit, it is possible to provide an opportunity to perform re-estimation. Can be obtained.
(10)本発明の少なくとも一実施形態に係る中継ノードは、
センサネットワークを構成し、1または複数のセンサノードが行う通信の中継が可能なアクティブ期間と前記通信の中継をしないスリープ期間とを所定の動作設定に従って切り替えるように構成された中継ノードであって、
前記1または複数のセンサノードから送信される送信データの受信状況を監視するように構成された受信状況監視部、および前記送信データの受信状況に基づいて前記動作設定を決定するように構成された設定決定部、を含む動作設定生成部と、
前記動作設定生成部によって生成された前記動作設定に従って、前記アクティブ期間と前記スリープ期間とを切り替えるように構成された動作制御部と、を備える。
(10) The relay node according to at least one embodiment of the present invention includes:
A relay node configured to constitute a sensor network and configured to switch between an active period in which relay of communication performed by one or more sensor nodes is possible and a sleep period in which the communication is not relayed according to a predetermined operation setting,
A reception status monitoring unit configured to monitor a reception status of transmission data transmitted from the one or more sensor nodes; and configured to determine the operation setting based on the reception status of the transmission data. An operation setting generation unit including a setting determination unit,
An operation control unit configured to switch between the active period and the sleep period in accordance with the operation setting generated by the operation setting generation unit.
上記(10)の構成によれば、中継ノードは、動作設定(省電力動作設定)に従って、アクティブ状態とスリープ状態とを切り替えることにより省電力動作が可能に構成されており、この省電力動作設定を、センサノードが送信するゲートウェイなどの通信先に向けた送信データなどの受信状況に応じて生成する。これによって、中継ノードは、通信を実行するセンサノードが存在しないと見込まれる期間にはスリープ状態になることができ、電力消費を抑制することができる。また、中継ノードは、通信を実行するセンサノードが1つでも存在することが見込まれる期間にはアクティブ状態になることによりセンサノードの通信の確実な中継を図ることができる。よって、ゲートウェイなどによる計測データの収集のリアルタイム性の向上や、センサノードの送信データの再送などに伴う電力消費を抑制することができる。 According to the configuration of (10) above, the relay node is configured to be able to perform the power saving operation by switching between the active state and the sleep state according to the operation setting (power saving operation setting). Is generated in accordance with a reception state of transmission data or the like transmitted to a communication destination such as a gateway transmitted by the sensor node. Accordingly, the relay node can be in the sleep state during a period in which it is expected that there is no sensor node performing communication, and power consumption can be suppressed. In addition, the relay node becomes active during a period in which it is expected that at least one sensor node that executes communication exists, thereby enabling reliable relay of communication of the sensor node. Therefore, it is possible to improve the real-time property of collection of measurement data by a gateway or the like, and to suppress power consumption due to retransmission of transmission data of a sensor node.
その他、センサノードと中継ノードとの間の精密な時間同期が不要であるため、センサネットワークのセットアップを簡易化することができる。また、先に説明したような、センサノードが中継ノードの省電力動作設定を推定するような場合に比べて、センサノードに対する機能追加を不要とすることや、センサノードの推定時の電力消費の低減、メンテナンスを中継ノードに集約できるといった効果を有する。 In addition, since precise time synchronization between the sensor node and the relay node is not required, the setup of the sensor network can be simplified. Also, compared to the case where the sensor node estimates the power saving operation setting of the relay node as described above, it is not necessary to add a function to the sensor node, and the power consumption at the time of estimation of the sensor node is reduced. This has the effect that reduction and maintenance can be concentrated on the relay node.
(11)幾つかの実施形態では、上記(10)の構成において、
前記設定決定部は、前記送信データの受信状況に基づいて、前記送信データを受信しない時間間隔に基づいて前記スリープ期間を決定するか、あるいは、前記送信データを受信する時間間隔に基づいて前記アクティブ期間を決定するかの少なくとも一方を実行する。
上記(11)の構成によれば、中継ノードは、省電力動作設定を適切に決定することができる。
(11) In some embodiments, in the configuration of the above (10),
The setting determining unit determines the sleep period based on a time interval during which the transmission data is not received, based on a reception state of the transmission data, or the active period based on a time interval at which the transmission data is received. At least one of determining the period is performed.
According to the configuration (11), the relay node can appropriately determine the power saving operation setting.
(12)幾つかの実施形態では、上記(10)〜(11)の構成において、
前記動作設定を更新するように構成された設定更新部を、さらに備え、
前記設定更新部は、
前記アクティブ期間毎に、前記送信データを送信する前記センサノードの数の期待数を算出するように構成された期待数算出部と、
前記アクティブ期間毎に、前記送信データを送信する前記センサノードの数の実績数を算出するように構成された実績数算出部と、
前記期待数と前記実績数とが一致しない場合に前記動作設定生成部に通知するように構成された不一致通知部と、を有する。
上記(12)の構成によれば、中継ノードは、センサノードからの送信データの期待数および実績数をアクティブ期間毎に確認し、期待数と実績数が一致しない場合には通知する。期待数と実績数が一致しない場合には、中継ノードがセンサノードの通信状況を適切に把握できていないと判断される。よって、期待数と実績数との比較により、中継ノードの省電力動作設定が適切であるか否かを判定することができ、適切でない場合には中継ノードの省電力動作設定を更新するようにすれば、センサネットワークの変化に追従した、中継ノードの適切な省電力動作設定を維持することができる。
(12) In some embodiments, in the above configurations (10) to (11),
A setting update unit configured to update the operation setting, further comprising:
The setting update unit,
For each active period, an expected number calculation unit configured to calculate an expected number of sensor nodes transmitting the transmission data,
For each active period, an actual number calculating unit configured to calculate an actual number of the number of the sensor nodes transmitting the transmission data,
A mismatch notification unit configured to notify the operation setting generation unit when the expected number does not match the actual number.
According to the configuration of (12), the relay node checks the expected number and the actual number of transmission data from the sensor node for each active period, and notifies when the expected number and the actual number do not match. If the expected number and the actual number do not match, it is determined that the relay node has not properly grasped the communication status of the sensor node. Therefore, by comparing the expected number and the actual number, it is possible to determine whether or not the power saving operation setting of the relay node is appropriate. If not, the power saving operation setting of the relay node is updated. Then, it is possible to maintain an appropriate power saving operation setting of the relay node that follows a change in the sensor network.
(13)本発明の少なくとも一実施形態に係るセンサネットワークは、
上記(1)〜(9)のいずれか1つに記載のセンサノードと、
前記センサノードが送信する送信データを収集するように構成されたゲートウェイノードと、
前記センサノードが送信する前記送信データを前記ゲートウェイノードに中継するように構成された中継ノードと、を備える。
(13) The sensor network according to at least one embodiment of the present invention includes:
A sensor node according to any one of (1) to (9),
A gateway node configured to collect transmission data transmitted by the sensor node;
And a relay node configured to relay the transmission data transmitted by the sensor node to the gateway node.
上記(13)の構成によれば、上記(1)〜(9)と同様の効果を奏する。 According to the configuration of the above (13), the same effects as those of the above (1) to (9) can be obtained.
(14)本発明の少なくとも一実施形態に係るセンサネットワークは、
センサノードと、
前記センサノードが送信する送信データを収集するように構成されたゲートウェイノードと、
上記(10)〜(12)のいずれか1つに記載の中継ノードと、を備える。
(14) The sensor network according to at least one embodiment of the present invention includes:
A sensor node,
A gateway node configured to collect transmission data transmitted by the sensor node;
And the relay node according to any one of (10) to (12).
上記(14)の構成によれば、上記(10)〜(12)と同様の効果を奏する。 According to the configuration of the above (14), the same effects as those of the above (10) to (12) can be obtained.
(15)本発明の少なくとも一実施形態に係る中継ノードの動作推定方法は、
センサネットワークを構成する中継ノードであって、送達確認の送信を要求する応答要求フレームに対して前記送達確認を送信するアクティブ期間と前記送達確認を送信しないスリープ期間とを所定の動作設定に従って切り替えるように構成された中継ノード、に前記応答要求フレームを送信するよう構成されたセンサノードで実行する中継ノードの動作推定方法であって、
前記応答要求フレームを所定の推定送信動作設定に従って前記中継ノードに送信するステップ、及び前記送達確認の受信状況に基づいて前記中継ノードの前記アクティブ期間または前記スリープ期間の少なくとも一方を判定するステップ、を含む動作状態推定のためのステップと、
前記動作設定の推定結果に基づいて、前記センサ部によって計測された計測データの通信先との通信の実行を制御するステップと、を備える。
(15) The operation estimation method of the relay node according to at least one embodiment of the present invention includes:
A relay node configuring a sensor network, wherein an active period for transmitting the acknowledgment and a sleep period for not transmitting the acknowledgment for a response request frame requesting transmission of an acknowledgment are switched according to a predetermined operation setting. A relay node configured to, the relay node operation estimation method executed by the sensor node configured to transmit the response request frame,
Transmitting the response request frame to the relay node according to a predetermined estimated transmission operation setting, and determining at least one of the active period or the sleep period of the relay node based on a reception status of the acknowledgment, Steps for estimating the operating state including:
Controlling execution of communication of the measurement data measured by the sensor unit with a communication destination based on the estimation result of the operation setting.
上記(15)の構成によれば、上記(1)と同様の効果を奏する。 According to the configuration of the above (15), the same effect as in the above (1) can be obtained.
(16)本発明の少なくとも一実施形態に係る中継ノードの動作方法は、
センサネットワークを構成し、1または複数のセンサノードが行う通信の中継が可能なアクティブ期間と前記通信の中継をしないスリープ期間とを所定の動作設定に従って切り替えるように構成された中継ノードのための中継ノードの動作方法であって、
前記1または複数のセンサノードから送信される送信データの受信状況を監視する受信状況監視ステップ、および前記送信データの受信状況に基づいて前記動作設定を決定する設定決定ステップ、を含む動作設定生成のためのステップと、
前記動作設定生成部によって生成された前記動作設定に従って、前記アクティブ期間と前記スリープ期間とを切り替えるステップと、を備える。
(16) The operation method of the relay node according to at least one embodiment of the present invention includes:
A relay for a relay node configured to configure a sensor network and to switch between an active period in which communication performed by one or a plurality of sensor nodes can be relayed and a sleep period in which the communication is not relayed according to a predetermined operation setting A method of operating a node,
An operation setting generation step including: a reception state monitoring step of monitoring a reception state of transmission data transmitted from the one or more sensor nodes; and a setting determining step of determining the operation setting based on the reception state of the transmission data. Steps for
Switching between the active period and the sleep period according to the operation setting generated by the operation setting generation unit.
上記(16)の構成によれば、上記(10)と同様の効果を奏する。 According to the configuration of the above (16), the same effect as the above (10) can be obtained.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、センサネットワークを構成する中継ノードが省電力動作をするための方式が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, a scheme is provided for a relay node constituting a sensor network to perform a power saving operation.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.
図1は、本発明の一実施形態に係る無線センサネットワーク1の構成を概略的に示す図である。図1に示すように、センサネットワーク(無線センサネットワーク1)は、1又は複数のセンサノード2と、1又は複数の中継ノード5と、ゲートウェイノード(以下、単に、ゲートウェイ8)と、で構成される。そして、センサノード2は、ゲートウェイ8と直接通信するか、または、その近隣に存在する中継ノード5を介してゲートウェイ8と通信することにより、ゲートウェイ8に送信データDを送るように構成される。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a
なお、以下の説明では、図1に示すような無線センサネットワーク1を例に説明するが、センサネットワークは有線で構築されていても良いし、有線の部分と無線の部分とを含んで構築されていても良く、以下の説明中の無線を適宜有線と読み替えて適用する。
In the following description, the
詳述すると、センサノード2は、センシング対象を計測するためのセンサ部2s、および無線センサネットワーク1に接続するための無線通信機能を備える装置である。換言すれば、センサノード2は、センサ部2sと、無線通信が可能な無線通信部2rとが接続された装置である。センサ部2sは、センシング対象をセンシング可能に設置されることにより、そのセンシング(計測)を行う。無線通信部2rは、センサ部2sによってセンシングされた結果である計測データの無線による送信や、中継ノード5などの他のノードから送信される送達確認Fa(後述)などの受信を行う。なお、センサノード2は、1つの無線通信部2rと1つのセンサ部2sとが接続されて構成されていても良いし(1対1の接続)、1つの無線通信部2rに対して同一又は異なるセンシング対象を計測する複数のセンサ部2sが接続されて構成されていても良い(多対1の接続)。
More specifically, the
具体的には、センサノード2は、例えば周期的(アップロード間隔)などの所定の送信タイミングで、計測データを送信する。計測データなどの送信データDは、その下位レイヤを構成するネットワーク層(レイヤ)のプロトコルによるパケット化、MAC層のプロトコルによるフレーム化を受けた後に、無線通信部2rから出力される。こうしてセンサノード2から送信された送信データDは、ゲートウェイ8により直接受信されるか、中継ノード5によって中継されることにより、ゲートウェイ8に受信される。
Specifically, the
また、センサノード2は、通常、電池(バッテリ。以下同様。)で駆動するように構成されており、スリープ状態(後述)とアクティブ状態(後述)とを例えば周期的などで繰り返すように動作(省電力動作)する。つまり、センサノード2は、電池交換することなく長期間の駆動を可能とするために、送信データDを送信しない時にはスリープ状態(後述)になり、送信データDを送信する時には、全ての機能に対する電源供給を行った状態など、スリープ状態を解除したアクティブ状態(後述)になるように動作する。ただし、本発明では、センサノード2は省電力動作を実行しても良いし、その実行をしなくても良い。センサノード2が省電力動作をすることにより、センサノード2に対する電池交換などのメンテナンスコストの削減が可能となる。
The
ゲートウェイ8は、上述したセンサノード2(通常は複数)から送信される計測データを収集する装置である。図1に示すように、ゲートウェイ8は、無線センサネットワーク1と有線ネットワーク91との境界などに設置される。よって、通常、ゲートウェイ8は、電源の確保が容易であり、また、無線センサネットワーク1を構成する各種ノードからの不定期な通信に対応する必要があることから、省電力動作は行わない(常時アクティブ状態)。なお、ゲートウェイ8で収集された計測データは、ゲートウェイ8自身が利用しても良いし、ルーティングするなどして、有線ネットワーク91に設置されるサーバなどの他の装置に送信しても良い。
The
中継ノード5は、センサノード2の通信を中継する装置である。すなわち、中継ノード5は、センサノード2から送信された通信フレームを受信すると共に、その通信フレームにカプセル化されているパケット(送信データD)をゲートウェイ8に向けて中継送信する。図1に示すように、中継ノード5が中継送信した通信フレームをゲートウェイ8が直接受信する場合もあれば、さらに他の1以上の中継ノード5によってさらに中継送信されていくことにより、最終的にゲートウェイ8が送信データDを受信する場合がある。つまり、センサノード2とゲートウェイ8とは中継ノード5を介してマルチホップ接続される。なお、中継ノード5は、ゲートウェイ8や他の中継ノード5からの通信を中継しても良い。
The
このような中継ノード5は、センサノード2およびゲートウェイ8間での安定した通信を確保するために設置される。例えば、発電プラント内に無線センサネットワーク1を構築する場合には、発電プラント内にはボイラ、タービン、配管など様々な設備が設置されており、ゲートウェイ8やセンサノード2の設置に対して様々な制約が存在する。例えば、ゲートウェイ8の設置に関しては、ゲートウェイ8を駆動する電源や通信線(有線ネットワーク91側)の配線が可能かという観点や、温度や振動などの環境条件が適合するか、梁や柱など設置が可能な構造物があるか、などの制約条件を満たす必要がある。センサノード2の設置に関しては、センサ部2sと無線通信部2rとの配線が可能であるかという観点や、上記の環境条件によるものほか、無線通信部2rの設置固定が可能な場所であるか、などの制約条件を満たす必要がある。電源の配線については、ノードを電池で駆動するように構成すれば良いが、電池の消耗に伴う定期的な電池交換が必要となる。
Such a
このため、各種のノードの設置場所は、上述したような制約を満たす場所に限定される。また、これらの設置に関する制約を全て満たす場所に各種のノードを設置したとしても、センサノード2とゲートウェイ8との間に、例えば密集した金属製配管93などの金属構造物や壁94などの遮蔽物(図1参照)が存在すると、その影響により、通信の安定性が十分に確保できない場合がある。このような場合に中継ノード5を配置することにより、センサノード2およびゲートウェイ8間での通信の安定化を図ることが可能となる。
For this reason, the installation locations of various nodes are limited to locations that satisfy the above-described restrictions. Further, even if various nodes are installed in a place that satisfies all the restrictions on these installations, for example, a metal structure such as a dense metal pipe 93 or a shield such as a wall 94 is provided between the
なお、例えば発電プラントでは、数十分に一回〜数時間に一回、あるいは一日に一回など、センシング対象を低頻度で計測できれば良いようなリアルタイム性を問わないデータの収集に用いられるのが良い。このようなリアルタイム性を問わないデータは、例えば発電プラントでは、例えば温度、振動の統計値(所定期間の平均値や、最大値、最小値など)や、油、水の漏洩有無、補助ボイラや送風ファンなど短時間の停止がプラントの動作上致命的とならない補機におけるセンシング情報が挙げられる。 In a power plant, for example, it is used to collect data regardless of real-time such that it is only necessary to be able to measure a sensing target infrequently, such as once every tens of minutes to once every several hours, or once a day. Is good. Such data irrespective of the real-time property include, for example, in a power plant, for example, statistics of temperature and vibration (average value, maximum value, minimum value, etc. of a predetermined period), oil / water leakage, auxiliary boiler, There is sensing information in auxiliary equipment such as a blower fan in which a short stoppage is not fatal to the operation of the plant.
また、無線センサネットワーク1に適用する無線通信規格としては、具体的には、ZigBee(登録商標)であっても良い。ZigBeeでは、上述したセンサノード2はエンドデバイスであり、中継ノード5はルータノードであり、ゲートウェイ8は例えばコーディネータと呼ばれる。ただし、ZigBeeに限らず、Bluetooth(登録商標) Low Energy、LoRaWANやSigFoxなど、中継ノード5による中継送信が行われる全ての低頻度・低消費電力向け無線通信規格のいずれかであれば良い。なお、センサノード2の数が増加した場合、後述するように、中継ノード5の起動時間を狙って複数のセンサノード2が通信を実施し、輻輳状態となることがあることから、CSMA/CAなど、通信の衝突を回避する仕組みを持つ通信規格であることが望ましい。
Further, as a wireless communication standard applied to the
上述したような構成を備える無線センサネットワーク1において、本発明の中継ノード5は、上述した省電力動作を実行することが可能である。具体的には、中継ノード5は、例えば周期的などの所定のタイミングでスリープ状態とアクティブ状態とを切り替える省電力動作を実行する。換言すれば、中継ノード5は、省電力動作によって、アクティブ状態で動作するアクティブモードと、スリープ状態で動作するスリープモードとで動作モードを切り替える。アクティブ状態とは、無線通信回路などの少なくとも一部の機能(回路)に対する電力供給を停止した状態であり、他ノードとの通信(データの送受信)が可能な状態である。スリープ状態とは、他のノードとの通信をしない状態(あるいは通信ができな状態)であり、アクティブ状態以外の状態である。
In the
より具体的には、中継ノード5は、例えば、スリープ状態を時間x(例えば3時間など)継続した後にアクティブ状態を時間y(例えば10分間など)継続するなど、アクティブ状態にある期間(時間帯)であるアクティブ期間Taとスリープ状態にある期間(時間帯)であるスリープ期間Tsとを交互に繰り返す。スリープ期間Tsでは、無線通信機能などへの電力供給が停止されることで、中継ノード5は、スリープ状態になることによりアクティブ状態の時よりも電力消費を抑制できる。このため、中継ノード5を電池で駆動するように構成する場合には、電池交換なしにより長期の駆動が可能となる。
More specifically, the
その反面、中継ノード5が省電力動作を実行する場合には、センサノード2は、中継ノード5のアクティブ期間Taでしか通信ができない。つまり、中継ノード5のアクティブ期間Taにセンサノード2が送信データDを送信する場合には、中継ノード5がセンサノード2からの通信フレームを受信するので、通信が中継される。ところが、センサノード2が送信データDを送信する送信タイミング(センサノード2のアクティブ期間Ta)に中継ノード5がスリープ状態(スリープ期間Ts)にあると、中継ノード5がセンサノード2からの通信フレームを受信処理しないなどにより、中継ノード5が中継をせず、センサノード2はゲートウェイ8と通信を行うことができない。さらに、中継ノード5による通信の中継が行われない場合には、ゲートウェイ8による計測データの収集に遅延が生じたり、通信の失敗を検知したセンサノード2が再送制御を行う場合には、その再送による電力消費が生じたりする。センサノード2が再送しない場合には、ゲートウェイ8において収集する計測データの欠落が生じる場合もある。
On the other hand, when the
(実施形態1)
そこで、本発明の幾つかの実施形態では、以下で説明するような手法により、センサノード2が、中継ノード5のアクティブ期間Taやスリープ期間Tsを推定する。これによって、センサノード2は、中継ノード5がアクティブ状態と推定される時に、センサノード2はゲートウェイ8との通信を行うようにすることが可能となる。
(Embodiment 1)
Therefore, in some embodiments of the present invention, the
本実施形態について、図2〜図5を用いて説明する。図2は、本発明の一実施形態に係るセンサノード2の機能を示すブロック図である。図3は、本発明の一実施形態に係る通信実行制御部4による通信の実行制御を説明するための図である。図4は、本発明の一実施形態に係るセンサノードによるアクティブ期間間隔Pの推定方法を説明するための図である。また、図5は、本発明の一実施形態に係る中継ノード5の省電力動作設定推定方法のフローを示す図である。
This embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a block diagram showing functions of the
詳述すると、幾つかの実施形態では、センサノード2は、上述したアクティブ期間Taとスリープ期間Tsとを所定の動作設定(以下、省電力動作設定)に従って切り替える中継ノード5を介して、ゲートウェイ8などとなる送信データDの通信先と通信を行うノードである(図1参照)。図2に示すように、センサノード2は、上記の無線通信部2rおよびセンサ部2sに加えて、動作状態推定部3と、通信実行制御部4と、を備える。これらのセンサノード2が備える機能部について、それぞれ説明する。
More specifically, in some embodiments, the
なお、センサノード2や中継ノード5などの各種ノードは、コンピュータを含んで構成されても良く、図示しないCPU(プロセッサ)や、ROMやRAMといったメモリなどとなる記憶装置m(2m、5m)を備えている。そして、メモリ(主記憶装置)にロードされたプログラムの命令に従ってCPUが動作(データの演算など)することで、センサノード2が備える上記の各機能部など、各種ノードに必要な機能を実現する。換言すれば、上記のプログラムは、コンピュータに後述する各機能部を実現させるためのソフトウェアであり、コンピュータによる読み込みが可能な記憶媒体に記憶されても良い。あるいは、各種ノードは、上記の各機能部の少なくとも一部の処理を実行するための専用の回路(ハード)を含んで構成されても良い。
Note that various nodes such as the
動作状態推定部3は、中継ノード5の省電力動作設定(動作状態)を推定するよう構成される機能部である。換言すれば、中継ノード5の動作状態を推定するよう構成される機能部である。より詳細には、動作状態推定部3は、送達確認Faの送信を要求する通信フレームである応答要求フレームFrを所定の設定(推定送信動作設定)に従って中継ノード5に送信する推定送信部31と、この応答要求フレームFrを受信した中継ノード5から送信(返送)される上記の送達確認Faの受信状況に基づいて、中継ノード5のアクティブ期間Taまたはスリープ期間Tsの少なくとも一方を判定する判定部32と、を有する。
The operation
上記の送達確認Fa(Ack)は、通信フレームを受信したことを、その通信フレームの送信元に通知するための情報を有する通信フレームである。例えばZigBee(登録商標)では、MAC層レベルでAckの要求を行うオプションにより、Ackの要求が必要であることを指定することによって、隣接するノード間で送達確認Faの要求と応答を行うことが可能である。本実施形態では、このようなセンサノード2は、隣接するノード(1ホップ先)に対して送達確認Faを要求する応答要求フレームFrを送信するように構成されている。
The acknowledgment Fa (Ack) is a communication frame having information for notifying the transmission source of the communication frame that the communication frame has been received. For example, in ZigBee (registered trademark), by specifying that an Ack request is required by an option for requesting an Ack at the MAC layer level, it is possible to request and respond to a delivery confirmation Fa between adjacent nodes. It is possible. In the present embodiment, such a
ただし、本実施形態に本発明は限定されない。他の幾つかの実施形態では、センサノード2は、中継ノード5の先に位置するゲートウェイ8などの通信先に対して送達確認Faを要求(アプリケーション層での送達確認Faを要求)する応答要求フレームFrを送信しても良い。この場合、応答要求フレームFrおよび送達確認Faは中継ノード5を介して送受信されることになるので、センサノード2は、送達確認Faの受信の有無によって、中継ノード5の動作状態を判定することが可能となる。あるいは、例えば通信先を隣接ノードとした通信を実行(応答要求フレームFrを送信)することによって、隣接するノード間で、アプリケーション層での送達確認Faの要求と応答を行っても良い。
However, the present invention is not limited to this embodiment. In some other embodiments, the
このセンサノード2からの応答要求フレームFrに対して、中継ノード5は、アクティブ期間Taではセンサノード2などの他のノードから送信された通信フレームを受信処理する。よって、中継ノード5は、通信フレームが応答要求フレームFrの場合には、送達確認Faが要求されていることを検知することができ、送達確認Faを送信(返信)する。逆に、スリープ期間Tsでは、中継ノード5は他のノードから送信された通信フレームの受信処理をしないなどのため、応答要求フレームFrを送信したセンサノード2に対して、送達確認Faを送信しない。なお、スリープ状態における電力供給の停止をどの機能(回路)にするかによって、中継ノード5が、スリープ状態において送達確認Faの要求を検知できるように構成されているような場合には、送達確認Faを送信しないように中継ノード5を構成しても良い。
In response to the response request frame Fr from the
したがって、判定部32は、推定送信部31によって送信された応答要求フレームFrに対する中継ノード5からの送達確認Faが受信された場合には、その受信時など、応答要求フレームFrや送達確認Faの送受信の際には中継ノード5がアクティブ状態であると判定することができ、逆に、送達確認Faが受信されない場合には、中継ノード5がスリープ状態であると判定することができる。
Therefore, when the acknowledgment Fa from the
例えば、中継ノード5の省電力動作設定が、例えば1日の何時から何時までアクティブ状態あるいはスリープ状態になるなど、動作状態を時刻で設定したものである場合には、センサノード2による送達確認Faの受信時刻などに中継ノード5がアクティブ状態になることが分かるので、アクティブ期間Taのタイミングを判定することができる。同様に、センサノード2による送達確認Faが受信できなかった時刻などに中継ノード5がスリープ状態になることが分かるので、スリープ期間Tsのタイミングを判定することができる(図3参照)。
For example, if the power saving operation setting of the
中継ノード5が、例えばスリープ状態を3時間(時間x)継続した後にアクティブ状態を10分間(時間y)継続するといった周期的などにスリープ状態とアクティブ状態とを交互に繰り返す場合には、後述するように、判定部32は、応答要求フレームFrを時間の経過に従って複数送信し、各応答要求フレームFrに対する送達確認Faの受信、不受信を記憶することにより、送達確認Faの受信間隔や応答要求フレームFrの送信間隔などに基づいて、アクティブ期間Taやスリープ期間Tsを判定することができる(図3参照)。
The case where the
また、センサノード2による送達確認Faの受信の有無は、幾つかの実施形態では、1つの応答要求フレームFrの送信に対する送達確認Faの受信の有無で評価しても良い。他の幾つかの実施形態では、規定時間α内に送信する複数の応答要求フレームFrに対する送達確認Faの受信割合(通信成功率)で評価しても良い。この場合、通信成功率が所定値以上の場合に通信成功とし、所定値よりも低い場合に通信失敗とする。通信成功率で評価することにより、中継ノード5がアクティブ状態であるにもかかわらず、通信の輻輳時や、一時的な無線通信環境の悪化によって、センサノード2および中継ノード5間の応答要求フレームFrや送達確認Faの送受信が失敗した場合に、センサノード2が、中継ノード5がスリープ状態であることにより送達確認Faが受信されないと誤って判定するのを防止することが可能となる。
In some embodiments, whether or not the
他方、通信実行制御部4は、図3に示すように、上述した動作状態推定部3によって推定された、中継ノード5の省電力動作設定の推定結果Eに基づいて、センサ部2sによって計測された計測データの通信先(本実施形態ではゲートウェイ8)との通信の実行を制御するよう構成される機能部である。具体的には、通信実行制御部4は、上記の推定結果Eに基づいて、ゲートウェイ8に対する計測データの送信を、中継ノード5がアクティブ状態と推定される時(アクティブ期間Ta)に実行し、中継ノード5がスリープ状態と推定される時(スリープ期間Ts)には実行しないように制御する。
On the other hand, as illustrated in FIG. 3, the communication
これによって、中継ノード5の省電力動作を可能としつつ、センサノード2からゲートウェイ8への通信が、中継ノード5のスリープ期間Tsに実行されることによる通信遅延や電力消費などを防止することが可能となる。また、例えば、センサノード2が、中継ノード5のスリープ期間Tsには一緒にスリープ状態で動作するようにすれば、センサノード2の電力消費もより効果的に低減することが可能となる。
Accordingly, it is possible to prevent a communication delay or power consumption due to the communication from the
なお、本実施形態では、センサノード2は、中継ノード5のスリープ期間Tsと推定される期間にはスリープ状態で動作するよう構成されるが、他の幾つかの実施形態では、スリープ状態で動作せずに、単に、計測データの送信を行わないように構成しても良い。
In the present embodiment, the
上記の構成によれば、センサノード2は、アクティブ状態とスリープ状態とを切り替えることにより省電力動作を行う中継ノード5と通信するように構成されている。そして、センサノード2は、中継ノード5に対して送達確認Faの送信を要求する応答要求フレームFrを送信することより、その要求に応じて中継ノード5から送信される送達確認Faの受信状況に基づいてアクティブ期間Taまたはスリープ期間Tsを推定し、その推定結果に基づいて通信先(ゲートウェイ8など)との通信の実行を制御する。
According to the above configuration, the
このように、センサノード2が中継ノード5の省電力動作設定を推定することにより、センサノード2は、中継ノード5のアクティブ期間Taに通信を行い、スリープ期間Tsに通信を行わないなど、中継ノード5を介した通信先との通信を適切なタイミングで行うことができる。よって、中継ノード5の省電力動作を可能にすることができると共に、中継ノード5のスリープ期間Tsに通信を行うことによるセンサノード2の電力消費を防止することができる。また、センサノード2が新たに記憶する必要があるのは、中継ノード5の省電力動作設定の推定に必要な送達確認Faの受信状況(過去数回の通信記録データ)や、省電力動作設定の推定結果のみであり、この構成を実現のために必要な記憶領域は大きくなく、センサノード2のコストを押し上げることもない。
As described above, the
その他、センサノード2および中継ノード5間の精密な時間同期が不要であるため、無線センサネットワーク1のセットアップを簡易化することができる。センサノード2が上記の推定結果Eに基づいて通信頻度を自動的に調整するため、中継ノード5がセンサノード2を管理する必要がなく、また、1以上のセンサノード2が省電力動作を行う場合にそれに合わせて中継ノード5の省電力動作を調整するといった中継動作に対するチューニング等も不要とすることができる。
In addition, since precise time synchronization between the
なお、上述した実施形態では、中継ノード5の省電力動作設定を推定するセンサノード2が、自ら送信した応答要求フレームFrを送信し、それに対する送達確認Faの受信状況に基づいて推定を行うが、他の幾つかの実施形態では、センサノード2は、中継ノード5と他のセンサノード2との間で送受信される通信フレーム(応答要求フレームFr、送達確認Faなど)をキャプチャし、そのキャプチャした通信フレームに基づいて上記の推定行っても良い。
In the above-described embodiment, the
次に、センサノード2が行う中継ノード5の省電力動作設定の推定手法に関する幾つかの実施形態について、図4を用いて詳細に説明する。
幾つかの実施形態では、動作状態推定部3は、センサノード2が受信した送達確認Faに対応する第1の応答要求フレームFrおよび第2の応答要求フレームFrである2つの応答要求フレームFrであって、第1の応答要求フレームFrの送信時と第2の応答要求フレームFrの送信時との間には、中継ノード5からの対応する送達確認Faを受信しなかった第3の応答要求フレームFrが送信されている場合の2つの応答要求フレームFrの送信間隔、または、この2つの応答要求フレームFrに対してセンサノード2が受信した2つの送達確認Faの受信間隔に基づいて、アクティブ期間Taの時間間隔を算出する算出部を、さらに有しても良い。
Next, some embodiments of the estimation method of the power saving operation setting of the
In some embodiments, the operation
上述したように、中継ノード5は、アクティブ期間Taとスリープ期間Tsとを交互に繰り返す。よって、センサノードは5、アクティブ期間Taで応答要求フレームFrを送信することによって、応答要求フレームFrに対する送達確認Faが受信される場合である通信成功を経験した後には、そのアクティブ期間Taの次に続くスリープ期間Tsに応答要求フレームFrを送信することによって、応答要求フレームFrに対する送達確認Faが受信されない場合である通信失敗を経験し、その次のアクティブ期間Taで通信成功を再度経験することになる。
As described above, the
例えば、中継ノード5が、3時間(時間x)に1回10分(時間y)だけアクティブ状態になるとすると、図4に示すように、10分のアクティブ期間Ta、3時間のスリープ期間Tsの後、再度、10分のアクティブ期間Taが始まるというような繰り返しが行われる。この際、センサノード2が、例えば5分周期で1の応答要求フレームFrを送信する場合、図4に示すように、第1のアクティブ期間Ta(1)で送信した各応答要求フレームFrに対して最後に通信が成功した後(図4の〇)、その通信成功後の5分後に送信した応答要求フレームFrは、第1のスリープ期間Ts(1)でなされることになるので、通信が失敗する(図4の×)。その後、この第1のスリープ期間Ts(1)において5分間隔で送信した応答要求フレームFrは全て通信失敗となるが、その最後の通信失敗後は、第2のアクティブ期間Ta(2)に応答要求フレームFrを送信することになるので、通信が成功することになる。
For example, assuming that the
よって、このような通信成功と通信失敗との関係性から、第1のアクティブ期間Ta(1)で最後に通信が成功した時刻と、第2のアクティブ期間Ta(2)で最初に通信が成功した時刻との2つの時刻の時間間隔を算出することにより、アクティブ期間Taが繰り返される時間間隔(アクティブ期間間隔P)を求めることができる。そして、ある通信成功の時刻から、アクティブ期間間隔Pで、アクティブ期間Taが繰り返されることが推定できる。 Therefore, based on such a relationship between the communication success and the communication failure, the time at which the communication last succeeded in the first active period Ta (1) and the time when the communication succeeded first during the second active period Ta (2). By calculating the time interval between the two times and the calculated time, the time interval (active period interval P) in which the active period Ta is repeated can be obtained. Then, it can be estimated that the active period Ta is repeated at an active period interval P from a certain communication success time.
また、アクティブ期間間隔Pの間には、そのアクティブ期間間隔P以下の期間長を有するスリープ期間Tsが存在することも推定できる。ある1つのアクティブ期間Taで通信が2回以上連続で成功すれば、その最初の通信成功と最後の通信成功との時間間隔は、1つのアクティブ期間Taの少なくとも一部であると推定できる。 It can also be estimated that a sleep period Ts having a period length equal to or less than the active period interval P exists between the active period intervals P. If communication succeeds two or more consecutive times in one active period Ta, it can be estimated that the time interval between the first successful communication and the last successful communication is at least a part of one active period Ta.
上記の構成によれば、中継ノード5のスリープ期間Tsを挟んで隣接する2つのアクティブ期間Taの各々に行った通信成功時の応答要求フレームFrの送受信間隔に基づいて、中継ノード5のアクティブ期間Taが繰り返される時間間隔(周期)を算出することができる。また、アクティブ期間Taやスリープ期間Tsのタイミングを推定することもできる。
According to the above configuration, the active period of the
上記の実施形態において、幾つかの実施形態では、上記の推定送信部31の動作を規定する上記の推定送信動作設定は、複数の応答要求フレームFrの各々を送信する送信間隔設定を含む。この場合において、幾つかの実施形態では、上述した動作状態推定部3は、上記の送信間隔設定に従って応答要求フレームFrを送信する推定送信部31による応答要求フレームFrの送信実行間隔を変更する送信実行間隔変更部34を、さらに有しても良い。より詳細には、送信実行間隔変更部34は、推定送信部31が送信した応答要求フレームFrに対する送達確認Faが受信された場合には応答要求フレームFrの送信実行間隔を短くし、上記の送達確認Faが受信されない場合には送信実行間隔を長くする。
In the above embodiments, in some embodiments, the above-described estimated transmission operation setting that defines the operation of the above-described
応答要求フレームFrの送信実行間隔を長くすると、推定送信部31が送信する応答要求フレームFrの送信頻度(単位時間当たりの送信回数)が下がる。そして、上述したスリープ期間Tsを挟んで隣接する2つのアクティブ期間Taのうちの最初のアクティブ期間Taで通信が1度成功した後は送信頻度を下げると、もう一方である次のアクティブ期間Taが来るまでに送信する応答要求フレームFrの数がより少なくなる。よって、センサノード2が中継ノード5の省電力動作設定の推定のための電力消費を抑制することが可能となる。
When the transmission execution interval of the response request frame Fr is lengthened, the transmission frequency (the number of transmissions per unit time) of the response request frame Fr transmitted by the
逆に、応答要求フレームFrの送信実行間隔を短くすると、推定送信部31が送信する応答要求フレームFrの送信頻度が上がる。上述したスリープ期間Tsを挟んで隣接する2つのアクティブ期間Taのうちの最初のアクティブ期間Taでの通信成功が繰り返されると、その都度、応答要求フレームFrの送信実行間隔を長くすることになる。このため、場合によっては応答要求フレームFrの送信実行間隔が長くなり過ぎ、最初のアクティブ期間Taに続くスリープ期間Tsや、もう一方のアクティブ期間Taに応答要求フレームFrが適切に送信されない場合が生じ得る。このような場合によって、中継ノード5のアクティブ期間間隔Pの最小値が求められない場合には、送信データDが本来送信できるタイミングを適切に判定できず、送信データDをアップロード間隔などで送信できないなどの問題が生じ得る。よって、通信失敗時には応答要求フレームFrの送信実行間隔を短くすることにより、アクティブ期間間隔Pの適切な算出を図ることが可能となる。
Conversely, when the transmission execution interval of the response request frame Fr is shortened, the transmission frequency of the response request frame Fr transmitted by the estimated
図2に示す実施形態では、推定送信部31は、応答要求フレームFrの送信にあたって推定送信動作設定を読み込み、送信間隔設定値をタイマ時間(変数)にセットするようになっている。また、推定送信部31は、経過時間を測るためのカウンタをタイマ時間までカウントアップしていき、タイマ時間の値まで時間をカウントする度に応答要求フレームFrを送信するように構成されている。また、応答要求フレームFrの送信後にカウンタをリセットするように構成されている。そして、送信実行間隔変更部34は、上記のタイマ時間を変更するようになっている。つまり、推定送信動作設定(送信間隔設定)の値を変更するのではなく、その値を初期値としてタイマ時間にセットすると共に、セットしたタイマ時間の値を変更することにより、推定送信部31の応答要求フレームFrの送信実行間隔を変更する。
In the embodiment shown in FIG. 2, the
本実施形態について、図5を用いて、ステップ順に説明する。なお、図5のフローは、センサノード2の電源投入後、無線センサネットワーク1に参加(接続)した後に行われるようになっている。また、送信間隔設定値(初期値)は、中継ノード5のスリープ期間Tsやアクティブ期間Taよりも十分短いものとする。
This embodiment will be described in the order of steps with reference to FIG. Note that the flow in FIG. 5 is performed after the
図5のステップS51において、センサノード2は、送信間隔設定の設定値(例えば5分など)を初期値としてタイマ時間にセットする。その後、ステップS52において、中継ノード5の省電力動作設定の推定のために応答要求フレームFrを送信する。そして、ステップS53において、センサノード2は、ステップS52で送信した応答要求フレームFrに対する送達確認Faが中継ノード5から受信されるか否か(通信が成功したか否か)を判定する。
In step S51 of FIG. 5, the
そのステップS53での判定の結果、センサノード2は、送達確認Faが受信されなかったと判定した場合(通信失敗の場合)には、ステップS54において、タイマ時間を短くするためタイマ時間短縮処理を実行する。具体的には、例えば現在のタイマ時間を半分にした値や、タイマ時間から所定値を減算した値など、現在のタイマ時間に任意の演算を行うことにより、現在のタイマ時間よりも短い値を有する変更値を算出し、変更値でタイマ時間を更新(上書き)する。
As a result of the determination in step S53, when the
逆に、ステップS53において、センサノード2は、送達確認Faが受信されたと判定した場合(通信成功の場合)には、ステップS55において、タイマ時間を長くするためタイマ時間延長処理を実行する。具体的には、例えば現在のタイマ時間を2倍にした値や、タイマ時間から所定値を加算した値など、現在のタイマ時間に任意の演算を行うことにより、現在のタイマ時間よりも長い値を有する変更値を算出し、変更値でタイマ時間を更新(上書き)する。
Conversely, when the
その後、ステップS56において、中継ノード5の省電力動作の推定が完了したか否かを判定し、推定が完了していないと判定した場合には、ステップS57でタイマ時間の満了まで待機後、ステップS52に戻り、応答要求フレームFrを送信する。逆に、ステップS56において推定が完了したと判定される場合には、フローを終了する。上記の推定の完了は、例えば、アクティブ期間間隔Pが算出できた場合であっても良い。
Thereafter, in step S56, it is determined whether or not the estimation of the power saving operation of the
なお、ステップS53での通信成功、通信失敗は、ステップS52で送信した1または複数の応答要求フレームFrに対する送達確認Faの受信割合(通信成功率)で評価しても良い。例えば、タイマ時間から規定時間α(αはタイマ時間よりも短時間)を減算し、この(タイマ時間−α)毎に、α時間の間に周期的に複数の応答要求フレームFrを送信しても良い。 Note that the communication success and the communication failure in step S53 may be evaluated based on the reception ratio (communication success rate) of the delivery confirmation Fa to one or a plurality of response request frames Fr transmitted in step S52. For example, a specified time α (α is shorter than the timer time) is subtracted from the timer time, and a plurality of response request frames Fr are periodically transmitted during the time α (timer−α). Is also good.
また、幾つかの実施形態では、図2に示す実施形態では、送信実行間隔変更部34は、応答要求フレームFrの送信実行間隔が、所定の最小値以上で、かつ所定の最大値以下の範囲に収まるように、応答要求フレームFrの送信実行間隔を変更しても良い。具体的には、上述した図5のステップS54において、タイマ時間の最小値(例えば初期値など)と、上記の変更値とを比較し、そのうちの大きい値を有する方で現在のタイマ時間を変更する。このように、タイマ時間に対して最小値を設けることで、タイマ時間が短くなり過ぎることによって、不必要なほど過度に応答要求フレームFrが送信さることを防止し、推定時の電力消費の増大の防止を図ることが可能となる。
In some embodiments, in the embodiment shown in FIG. 2, the transmission execution
同様に、ステップS55において、所定の最大値と、上記の変更値とを比較し、そのうちの小さい値を有する方で現在のタイマ時間を変更する。このように、タイマ時間に対して最大値を設定することで、センサノード2が中継ノード5と通信可能な最小の時間間隔などの適切な推定を図ることが可能となる。
Similarly, in step S55, a predetermined maximum value is compared with the above-mentioned changed value, and the timer value having the smaller value is changed to the current timer time. As described above, by setting the maximum value for the timer time, it is possible to appropriately estimate the minimum time interval at which the
上記の構成によれば、センサノード2は、中継ノード5との通信成功時には、応答要求フレームFrの送信実行間隔をより長い値に更新し、中継ノード5との通信失敗時にはこの送信実行間隔をより短い値に更新する。これによって、中継ノード5のスリープ期間Ts、およびこのスリープ期間Tsを挟んで隣接する2つのアクティブ期間Taに送信する応答要求フレームFrの送信数を減らしつつ、アクティブ期間Taが繰り返される周期(アクティブ期間間隔P)を適切に算出することができる。
なお、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、図5のステップS54やS55において、現在のタイマ時間を変更値で無条件に変更しても良い。
According to the above configuration, the
Note that the present invention is not limited to this embodiment, and in some other embodiments, the current timer time may be unconditionally changed with the changed value in steps S54 and S55 in FIG.
他の幾つかの実施形態では、例えば、中継ノード5は、3時間(時間x)のスリープ期間Tsおきに、10分(時間y)だけアクティブ状態になるなど、中継ノード5の省電力動作設定に関する情報をセンサノード2に事前に登録するように構成しても良い。このような実施形態では、センサノード2が1または複数回送信する応答要求フレームFrに対する送達確認Faが1回受信できれば、スリープ期間Tsが分かっているので、アクティブ期間Taが繰り返される周期がx+y時間と算出できる。
In some other embodiments, for example, the
次に、上述した通信実行制御部4に関する幾つかの実施形態について、説明する。
幾つかの実施形態では、図2に示すように、通信実行制御部4は、動作状態推定部3による推定結果Eに基づいて、中継ノード5のアクティブ期間Taに通信先との通信を実行する通信実行タイミングを決定する通信タイミング決定部41と、この通信実行タイミングで通信先との通信を実行する通信実行部44と、を有しても良い。
Next, some embodiments relating to the above-described communication
In some embodiments, as illustrated in FIG. 2, the communication
具体的には、通信タイミング決定部41は、動作状態推定部3(判定部32)が推定した例えばアクティブ期間間隔Pなどに基づいて、その間隔や、その間隔の公倍数などの間隔を通信実行間隔として設定し、応答要求フレームFrあるいは送達確認Faの送受信時刻を起点として、アクティブ期間間隔Pで通信先との通信を行うような通信実行タイミングを決定しても良い。あるいは、後述するように、通信タイミング決定部41は、通信実行タイミングの初期値を設定し、その初期値を調整しながら、通信実行タイミングを決定しても良い。 Specifically, the communication timing determination unit 41 determines the interval or an interval such as a common multiple of the interval based on, for example, the active period interval P estimated by the operation state estimation unit 3 (determination unit 32). The communication execution timing may be determined such that communication with the communication destination is performed at the active period interval P starting from the transmission / reception time of the response request frame Fr or the delivery confirmation Fa. Alternatively, as described later, the communication timing determining unit 41 may set an initial value of the communication execution timing, and determine the communication execution timing while adjusting the initial value.
上記の構成によれば、アクティブ期間Taの周期(アクティブ期間間隔P)の推定結果Eを用いて、通信実行タイミングが中継ノード5のアクティブ期間Taに重なるように決定する。この通信実行タイミングに従って、センサノード2がゲートウェイ8など通信先との通信を実行することにより、中継ノード5のアクティブ期間Taに通信を行うことができ、電力消費を抑制しつつ、通信先との通信をより確実に行うことができる。
According to the above configuration, the communication execution timing is determined to overlap the active period Ta of the
また、上述した実施形態において、幾つかの実施形態では、図2に示すように、上記の通信タイミング決定部41は、上述した通信実行タイミングの初期値(以下、通信タイミング初期値Ps)を設定する初期値設定部41aと、通信先(ゲートウェイ8など)との通信時に送信する応答要求フレームFrに対する送達確認Faの受信状況に基づいて、通信タイミング初期値Psを調整していくことにより、通信実行タイミングを決定する調整部41bと、をさらに有しても良い。センサノード2は、通常、予め定められた規定のアップロード間隔(頻度)などの所定の送信タイミングで計測データ(送信データD)を通信先に送信するが、このような所定の送信タイミングに従って送信データDを送信するための調整を行う。
In some of the above-described embodiments, as shown in FIG. 2, the communication timing determination unit 41 sets the above-described initial value of the communication execution timing (hereinafter, communication timing initial value Ps). The communication timing is adjusted by adjusting the communication timing initial value Ps based on the reception status of the acknowledgment Fa for the response request frame Fr transmitted at the time of communication with the communication destination (such as the gateway 8). And an adjusting
すなわち、推定によって得られたアクティブ期間間隔Pが、中継ノード5のアクティブ期間の最小間隔(周期)ではなかった場合において、規定のアップロード間隔と、アクティブ期間間隔Pの公倍数で得られる間隔であって規定のアップロード間隔に最も近い間隔との差異が許容できないほど大きい場合が有り得る。このような場合、アクティブ期間間隔Pが最小値でないため、規定のアップロード間隔により近く、上記の差異が許容できるような通信実行タイミングに設定できる可能性がある。よって、センサノード2は、調整部41bによる調整を通して、より適切な通信実行タイミングを探す。
That is, when the active period interval P obtained by the estimation is not the minimum interval (period) of the active period of the
具体的には、調整部41bは、応答要求フレームFrに対する送達確認Faが受信された場合に通信タイミング初期値Psを調整しても良く、例えば通信頻度が段階的に下がるように、通信タイミング初期値Psを調整しても良い。逆に、調整部41bは、応答要求フレームFrに対する送達確認Faが受信されない場合に通信タイミング初期値Psを調整しても良く、例えば通信頻度が段階的に上がるように、通信タイミング初期値Psを調整しても良い。
Specifically, the
より具体的には、調整部41bは、通信タイミング初期値Psを変数にアクティブ期間間隔Pセットし、送達確認Faの受信状況に応じて、この変数値を変更する。上記の通信タイミング初期値Psは、例えばアクティブ期間間隔Pの公倍数(P×n。nは1以上の整数)であっても良い。また、調整部41bによる通信頻度の段階的な上げ下げの幅は、通信タイミング初期値Psあるいはアクティブ期間間隔Pよりも小さい間隔となる。
More specifically, the adjusting
例えば、調整部41bは、アクティブ期間間隔Pに基づいて算出される、規定のアップロード間隔よりも小さく、かつ、それに最も近い間隔を通信タイミング初期値Psとして、アクティブ期間間隔Pを2以上の任意の数で分割するような周期で、通信タイミング初期値Psから、通信タイミング初期値Psからアクティブ期間間隔P(Ps+P)まで、応答要求フレームFrの送信および送達確認Faの受信確認を行っても良い。通信タイミング決定部41は、このような処理によって、通信タイミング初期値Psからアクティブ期間間隔Pまでの間で見つけられた規定のアップロード間隔に最も近い間隔を、通信実行タイミングに決定する。
For example, the
上記の構成によれば、状況に応じて通信実行タイミングを決定することができ、より適した通信実行タイミングによる通信先との通信の実行を図ることができる。
なお、上述した通信タイミング決定部41と同様の処理を実行するためのステップを、中継ノードの動作推定方法が備えていても良い。
According to the above configuration, the communication execution timing can be determined according to the situation, and communication with the communication destination can be performed at more appropriate communication execution timing.
Note that the operation estimation method of the relay node may include a step for executing the same processing as that of the communication timing determination unit 41 described above.
その他、幾つかの実施形態では、通信実行制御部4は、通信実行部44によって送信された応答要求フレームFrに対して送達確認Faが受信されない場合に動作状態推定部3に対して通知する通知部45を、さらに備えても良い。中継ノード5からの送達確認Faが受信されない場合には、応答要求フレームFrが中継ノード5の省電力動作設定の推定結果Eに基づいて送信されているので、例えば無線センサネットワーク1に何らかの変化が生じたなどにより、これまでの中継ノード5の省電力動作設定の推定結果Eが適切ではなくなったものと想定される。
In addition, in some embodiments, the communication
よって、このような状況を動作状態推定部3に通知するようにすれば、再度の推定を行う契機を与えることができ、これを契機に動作状態推定部3による再推定を行うことにより、現在の状況に適した推定結果Eを得ることができる。
なお、上述した通知部45と同様の処理を実行するためのステップを、中継ノードの動作推定方法が備えていても良い。
Therefore, if such a situation is notified to the operation
Note that the operation estimation method of the relay node may include a step for executing the same processing as that of the
(実施形態2)
次に、本発明の他の幾つかの実施形態について、図6〜図10を用いて説明する。
図6は、本発明の一実施形態に係る中継ノードの機能を示すブロック図である。図7は、本発明の一実施形態に係る中継ノードが管理するセンサノードテーブルを示す図である。図8は、本発明の一実施形態に係る中継ノードの動作方法を示す図であり、中継ノードの学習後の定常動作時の状況を説明するための図である。図9は、本発明の一実施形態に係る中継ノードの動作方法を示す図であり、中継ノードの学習時の動作を示すフロー図である。また、図10は、本発明の一実施形態に係る中継ノードの学習後の定常動作時の動作を示すフロー図である。
(Embodiment 2)
Next, some other embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a block diagram showing functions of the relay node according to one embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating a sensor node table managed by a relay node according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram illustrating an operation method of the relay node according to the embodiment of the present invention, and is a diagram for describing a situation at the time of a steady operation after learning of the relay node. FIG. 9 is a diagram illustrating an operation method of the relay node according to an embodiment of the present invention, and is a flowchart illustrating an operation of the relay node at the time of learning. FIG. 10 is a flowchart showing an operation of the relay node according to the embodiment of the present invention at the time of a steady operation after learning.
本実施形態は、上述した省電力動作を行う中継ノード5が、電源投入後の初期状態などにおいて、センサノード2からの送信データDの送信状況を監視し、その監視結果に基づいて、自ノードのアクティブ期間Taやスリープ期間Tsをいつにするかを決定する。つまり、中継ノード5は、センサノードの通信状況を把握して、自ノードの動作設定(省電力動作設定)を決定する。これによって、中継ノード5は、センサノード2が通信(送信データDを送信)すると推定される時(時間帯)がアクティブ期間Taになり、センサノード2が通信しないと推定される時がスリープ期間Tsになるように、省電力動作設定を生成することが可能となり、センサノード2の動作に応じた中継ノード5の適切な省電力動作を図れる。
In the present embodiment, the
詳述すると、幾つかの実施形態では、中継ノード5は、上述したように、1または複数のセンサノード2が行う通信の中継が可能なアクティブ期間Taと、この通信の中継をしないスリープ期間Tsとを所定の動作設定(以下、省電力動作設定)に従って切り替える装置である。図6に示すように、中継ノード5は、省電力動作に関する動作設定生成部6と、動作制御部7と、を備える。
More specifically, in some embodiments, as described above, the
動作設定生成部6は、省電力動作設定を生成するよう構成された機能部である。通常、センサノード2は、事前に設定されたアップロード間隔などで計測データをゲートウェイ8に送信するよう構成されている。そこで、中継ノード5は、省電力動作設定が初期化されていることで未だ内容設定がない初期化時においては、スリープ状態になることなくアクティブ状態で動作することにより、センサノード2の通信状況を監視する。そして、中継ノード5は、この監視結果に基づいて、各センサノード2のアクティブ期間Taやスリープ期間Tsを把握(学習)し、自ノードの省電力動作設定として保存する。
より詳細には、動作設定生成部6は、受信状況監視部61と、設定決定部62と、を含む。
The operation setting
More specifically, the operation setting
受信状況監視部61は、1または複数のセンサノード2から送信される送信データDの受信状況を監視する。具体的には、中継ノード5は、センサノード2が送信した送信データDを受信すると、その送信データDの通信フレーム中から省電力動作設定を決定するのに用いる情報を抽出する。具体的には、例えば通信フレームのヘッダ情報から送信元(センサノード2のアドレス)を抽出し、その通信フレームの受信時刻などの通信時刻と共に履歴データHとして記憶する。この動作を所定の学習期間(監視期間)にわたって実行することで、複数の履歴データHを記憶装置5mに蓄積する。なお、通信フレームから送信データDの宛先(ネットワーク層の宛先)をさらに抽出しても良い。宛先がゲートウェイ8であれば、その送信データDが、センサノード2からのゲートウェイ8への計測データの通信のためのものであることが確認できる。
The reception
設定決定部62は、センサノード2から送信された送信データDの受信状況に基づいて、自ノードの省電力動作設定を決定する。つまり、上述した学習期間に得られる複数の履歴データHを解析し、省電力動作を決定する。より詳細には、設定決定部62は、送信データDの受信状況に基づいて、1または複数のセンサノード2が送信する送信データDを受信しない時間間隔に基づいてスリープ期間Tsを決定しても良い。あるいは、1または複数のセンサノード2が送信する送信データDを受信する時間間隔に基づいてアクティブ期間Taを決定しても良い。これらのうちの両方を行っても良い。スリープ期間Tsあるいはアクティブ期間Taを設定すべき期間が分かれば、その期間以外を他方の期間とすれば良く、省電力動作設定を生成することが可能となる。
The
すなわち、学習期間に蓄積された複数の履歴データHの送信元から、中継ノード5が中継すべきセンサノード2が把握できる。また、複数の履歴データHを送信元毎に確認することにより、各センサノード2が行ったゲートウェイ8などの通信先との通信時刻が把握できる。よって、複数の履歴データHの通信時刻をセンサノード2毎に確認することにより、その複数の通信時刻に基づいて、各センサノード2の通信間隔を推定することができる。
That is, the
さらに、各センサノード2の通信間隔の推定値(推定通信間隔G)を用いることで、図10に示すように、中継ノード5は、例えば、その推定後に受信した送信データDの受信時刻およびその送信データDの送信元から、各センサノード2のその後の通信先との通信時刻を推定することができる。よって、設定決定部62は、各センサノード2の通信の推定時刻の前後に所定の時間を付加するなどした、この推定時刻を含む所定の時間帯にアクティブ状態で動作するようにし、それ以外の時間帯ではスリープ状態で動作するような省電力動作設定を生成する。
Further, by using the estimated value of the communication interval of each sensor node 2 (estimated communication interval G), as illustrated in FIG. From the source of the transmission data D, the communication time of each
図6に示す実施形態では、中継ノード5は、図7に示すようなセンサノードテーブル5Tで、自ノードが中継する必要がある1または複数のセンサノード2を管理するようになっている。センサノードテーブル5Tは、センサノード2毎に、推定した推定通信間隔Gと、最新の送信データDの受信時刻と、この最新の送信データDの受信時刻の次に、同一のセンサノード2から送信データDを受信する想定受信時刻を記憶するようになっている。
In the embodiment shown in FIG. 6, the
この動作設定生成部6は、幾つかの実施形態では、図8に示すフローに従って動作しても良い。図8をステップ順に説明すると、中継ノード5は、電源投入がなされると、学習モードに移行する。すなわち、無線センサネットワーク1への参加、および、ステップS81におけるセンサノードテーブル5Tの初期化(クリア)の後、ステップS82において、センサノード2から送信される送信データDを待ち受ける。そして、ステップS83において、中継すべき送信データDを受信したら、その送信データDの通信フレームから送信元を抽出し、その送信元が初めて送信データDを送信した場合など未だセンサノードテーブル5Tへ登録がない場合には、センサノードテーブル5Tに登録する。また、ステップS84において、履歴データHを記憶装置5mなどに保存する。
The operation setting
そして、ステップS85において、学習モードを完了させるか否かを判定し、学習モードを継続すると判定した場合には、ステップS82に戻り、上述したステップS82〜S85を繰り返す。学習モードの完了は、学習モードを完了できるものとして設定した所定の時間が経過した場合に完了と判定しても良い。あるいは、センサノードテーブル5Tに最後に登録されたセンサノード2の登録後から、所定の時間を経過しても、新たなセンサノード2が追加されなかった場合に完了と判定しても良い。このような複数の条件の少なくとも1つが成立した場合に、完了と判定しても良い。
Then, in step S85, it is determined whether or not to complete the learning mode. If it is determined that the learning mode is to be continued, the process returns to step S82, and the above steps S82 to S85 are repeated. The completion of the learning mode may be determined to be completed when a predetermined period of time set as being capable of completing the learning mode has elapsed. Alternatively, the completion may be determined when a
逆に、ステップS85において、学習モードを完了すると判定した場合には、ステップS84の実行により蓄積した複数の履歴データHを用いて、各センサノード2毎に推定通信間隔G(前述)の算出を行い、センサノードテーブル5Tに登録する。この際、センサノード2毎に、最新の通信フレームの受信時刻を履歴データHから抽出し、最新の受信時刻に登録する。その後、次に説明する動作制御部7による定常動作モードへ移行する。
Conversely, if it is determined in step S85 that the learning mode is to be completed, the estimation communication interval G (described above) is calculated for each
他方、動作制御部7は、動作設定生成部6によって生成された省電力動作設定に従って、自ノードのアクティブ期間Taとスリープ期間Tsとを切り替える。上述したセンサノードテーブル5Tを参照すれば、各センサノード2の想定受信時刻のうちの現在時刻に最も近い想定受信時刻に、次に中継すべきセンサノード2からの送信データDの想定受信時刻が得られる。よって、動作制御部7は、この現在時刻から最も時間的に近い想定受信時刻まではスリープ状態になり、この想定受信時刻付近でアクティブ状態になるように制御(省電力動作)する。アクティブ状態になった後は、動作制御部7は、例えば、上記と同様の処理を行うことにより、次のスリープ状態になるタイミングと、アクティブ状態になるタイミングを決定し、その決定に従って省電力動作を実行しても良い。あるいは、センサノードテーブル5Tに基づいて、スリープ状態およびアクティブ状態の各タイミングを決めて、これに基づく周期などで省電力動作を実行しても良い。その結果、中継ノード5は、時間の経過に従って、アクティブ期間Taとスリープ期間Tsを交互に繰り返すようになる(図10参照)。
On the other hand, the operation control unit 7 switches between the active period Ta and the sleep period Ts of the own node according to the power saving operation setting generated by the operation setting
より具体的には、動作制御部7は、図9に示すフローに従って動作しても良い。図9をステップ順に説明すると、中継ノード5は、定常動作モードへの移行後のステップS91において、センサノードテーブル5Tに登録されたセンサノード2毎の次の想定受信時刻から現在時刻に最も近い想定受信時刻を探す。ステップS92において、ステップS91で見つけた想定受信時刻までスリープ状態となる。ステップS93において、スリープ状態からの復帰後(アクティブ状態への切替り後)、センサノードテーブル5Tの次の想定受信時刻に登録された時刻のうち、現在時刻から任意の時間(β)以内(現在時刻+β以内)の時刻となっているセンサノード2を抽出する。その後、ステップS94において、抽出した1以上のセンサノード2からの送信データDを待機する。
More specifically, the operation control unit 7 may operate according to the flow shown in FIG. 9 will be described in the order of steps. In step S91 after the shift to the steady operation mode, the
そして、ステップS95において、ステップ53で抽出したセンサノード2の全てから、現在時刻+β以内に送信データDを通信するための通信フレームが受信できた場合には、ステップS96において、センサノードテーブル5Tに変更が有るか否かを判定する。例えば、センサノードテーブル5Tに登録されていない他のセンサノード2からの通信フレームを受信した場合には、変更有りと判定する。
Then, in step S95, if a communication frame for communicating the transmission data D can be received from all of the
例えばZigbeeでは、センサノード2は、無線センサネットワーク1に参加する際には、CSMA/CAのキャリアセンスなどにより、他の通信が存在する時間に割り込むように孤立通知(Beacon request)をブロードキャストし、自ノードの存在を近隣の中継ノード5(近隣のノード)に通知する。センサノード2は、自ノードが送信した孤立通知に対して中継ノード5が応答(Beacon response)するまで孤立通知を送信するが、中継ノード5は、この孤立通知を受け取った段階で新規のセンサノード2が出現したことを検知する。よって、中継ノード5を、センサノード2からの孤立通知の受信に応じてセンサノードテーブル5Tに変更有りと判定するように構成しても良い。あるいは、新しいセンサノード2が無線センサネットワーク1に参加する前にゲートウェイ8に対して新しいセンサノード2を登録するなど、ゲートウェイ8に新しいセンサノード2がペアリングされたことをゲートウェイ8からアクティブ状態の中継ノード5に通知することにより、中継ノード5がセンサノードテーブル5Tに変更有りと判定するように構成しても良い。物理的なスイッチあるいはソフトウェアスイッチを中継ノード5に設けておき、センサノード2を設置した段階で人が中継ノード5のモードを切り替えることにより、中継ノード5がセンサノードテーブル5Tに変更有りと判定するように構成しても良い。
For example, in Zigbee, when participating in the
そして、ステップS96において、変更無しの場合には、ステップS91に戻って上述したステップを繰り返す。逆に、ステップS96において、変更有りの場合には、学習モード(図8参照)へ遷移する。 If there is no change in step S96, the process returns to step S91 and repeats the above-described steps. Conversely, in step S96, if there is a change, the mode transits to the learning mode (see FIG. 8).
一方、上述したステップS95において、全てのセンサノード2から通信フレームが受信できない場合には、学習モードへ遷移する。本実施形態では、多少のタイミングずれで通信フレームを受信できない場合に学習モードへ遷移するのを防止するために、ステップS97において、さらに所定の時間だけ受信を待機する。例えば、さらにβだけ受信を待機しても良いし、β×m(mは1以上の整数)の間、受信を待機しても良い。その後、ステップS98で、抽出した全てのセンサノード2からの通信フレームが受信できたか否かを判定し、受信できた場合には、上述したステップS96に移り、受信できない場合には、学習モードへ遷移する。
On the other hand, if the communication frames cannot be received from all the
上記の構成によれば、中継ノード5は、省電力動作設定に従って、アクティブ状態とスリープ状態とを切り替えることにより省電力動作が可能に構成されており、この省電力動作設定を、センサノード2が送信するゲートウェイ8などの通信先に向けた送信データDなどの受信状況に応じて生成する。これによって、中継ノード5は、通信を実行するセンサノード2が存在しないと見込まれる期間にはスリープ状態になることができ、電力消費を抑制することができる。また、中継ノード5は、通信を実行するセンサノード2が1つでも存在することが見込まれる期間にはアクティブ状態になることによりセンサノード2の通信の確実な中継を図ることができる。よって、ゲートウェイ8などによる計測データの収集のリアルタイム性の向上や、センサノード2の送信データDの再送などに伴う電力消費を抑制することができる。
According to the above configuration, the
その他、センサノード2と中継ノード5との間の精密な時間同期が不要であるため、無線センサネットワーク1のセットアップを簡易化することができる。また、先に説明したような、センサノード2が中継ノード5の省電力動作設定を推定するような場合に比べて、センサノード2に対する機能追加を不要とすることや、センサノード2の推定時の電力消費の低減、メンテナンスを中継ノード5に集約できるといった効果を有する。
In addition, since precise time synchronization between the
また、幾つかの実施形態では、中継ノード5は、上記の省電力動作設定を更新する設定更新部64を、さらに備えても良い。設定更新部64は、アクティブ期間Ta毎に、送信データDを送信するセンサノード2の数の期待数を算出する期待数算出部64aと、アクティブ期間Ta毎に、送信データDを送信するセンサノード2の数の実績数を算出する実績数算出部64bと、上記の期待数と実績数とが一致しない場合に動作設定生成部6に通知する通知部64cと、を有する。
In some embodiments, the
本実施形態について図10を用いて説明する。図10では、中継ノード5は、時間の経過に従って、アクティブ期間Taを6回繰り返している。その中の1番目〜4番目、および6番目のアクティブ期間Taでは、中継ノード5は、センサノード2a〜2cのうちのいずれか1つのセンサノード2のみが送信した送信データDを受信する見込みなので、期待数は1となる。他方、5番目のアクティブ期間Taでは、中継ノード5は、センサノード2aおよび2cの2つのセンサノード2が送信した送信データDを受信する見込みなので、期待数は2となる。
This embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 10, the
このように設定された各アクティブ期間Taの期待数に対して、実際に受信した送信データDの実績数の全てが1であったとする。この場合、5番目の各アクティブ期間Taでの期待数は2であるため、5番目の各アクティブ期間Taにおける期待数と実績数とが一致しない。よって、通知部64cによる上記の通知がなされる。また、図10に示す実施形態では、実績数が期待数よりも小さい場合を示しているが、いずれかの中継ノード5のアクティブ期間Taにおいて実績数が期待数よりも多い場合にも、通知部64cによる通知がなされる。
It is assumed that all of the actual numbers of transmission data D actually received are 1 with respect to the expected number of each active period Ta set as described above. In this case, since the expected number in each fifth active period Ta is 2, the expected number and the actual number in each fifth active period Ta do not match. Therefore, the above-described notification is made by the notification unit 64c. In the embodiment shown in FIG. 10, the case where the actual number is smaller than the expected number is shown. However, when the actual number is larger than the expected number in the active period Ta of any of the
上記の構成によれば、中継ノードは、センサノード2からの送信データDの期待数および実績数をアクティブ期間Ta毎に確認し、期待数と実績数が一致しない場合には通知する。期待数と実績数が一致しない場合には、中継ノード5がセンサノード2の通信状況を適切に把握できていないと判断される。よって、期待数と実績数との比較により、中継ノード5の省電力動作設定が適切であるか否かを判定することができ、適切でない場合には中継ノード5の省電力動作設定を更新するようにすれば、センサネットワークの変化に追従した、中継ノード5の適切な省電力動作設定を維持することができる。
According to the above configuration, the relay node checks the expected number and the actual number of transmission data D from the
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a form in which the above-described embodiment is modified and a form in which these forms are appropriately combined.
1 無線センサネットワーク
2 センサノード
2r 無線通信部
2s センサ部
3 動作状態推定部
31 推定送信部
32 判定部
34 送信実行間隔変更部
4 通信実行制御部
41 通信タイミング決定部
41a 初期値設定部
41b 調整部
44 通信実行部
45 通知部
5 中継ノード
5T センサノードテーブル
6 動作設定生成部
61 受信状況監視部
62 設定決定部
64 設定更新部
64a 期待数算出部
64b 実績数算出部
64c 通知部
7 動作制御部
8 ゲートウェイ
91 有線ネットワーク
93 金属製配管
94 壁
Fr 応答要求フレーム
Fa 送達確認
Ta アクティブ期間
Ts スリープ期間
D 送信データ
E 中継ノードの省電力動作設定の推定結果
P アクティブ期間間隔
G 推定通信間隔
REFERENCE SIGNS
Claims (16)
前記センサネットワークに接続するための通信部と、
センシング対象を計測するためのセンサ部と、
前記応答要求フレームを所定の推定送信動作設定に従って前記中継ノードに送信するように構成された推定送信部、及び前記送達確認の受信状況に基づいて前記中継ノードの前記アクティブ期間または前記スリープ期間の少なくとも一方を判定するように構成された判定部、を含む動作状態推定部と、
前記動作設定の推定結果に基づいて、前記センサ部によって計測された計測データの通信先との通信の実行を制御するように構成された通信実行制御部と、を備えることを特徴とするセンサノード。 A relay node configuring a sensor network, wherein an active period for transmitting the acknowledgment and a sleep period for not transmitting the acknowledgment for a response request frame requesting transmission of an acknowledgment are switched according to a predetermined operation setting. A relay node configured to, the sensor node configured to transmit the response request frame,
A communication unit for connecting to the sensor network;
A sensor unit for measuring a sensing object,
The estimated transmission unit configured to transmit the response request frame to the relay node according to a predetermined estimated transmission operation setting, and at least the active period or the sleep period of the relay node based on the reception status of the delivery confirmation. A determining unit configured to determine one, an operating state estimating unit including:
A communication execution control unit configured to control execution of communication with a communication destination of the measurement data measured by the sensor unit based on the estimation result of the operation setting. .
前記センサノードが受信した前記送達確認に対応する第1の前記応答要求フレームおよび第2の前記応答要求フレームである2つの前記応答要求フレームであって、前記第1の応答要求フレームの送信時と前記第2の応答要求フレームの送信時との間には、前記中継ノードからの対応する前記送達確認を受信しなかった第3の応答要求フレームが送信されている場合の前記2つの応答要求フレームの送信間隔、または、前記2つの応答要求フレームに対して前記センサノードが受信した2つの前記送達確認の受信間隔に基づいて、前記アクティブ期間の時間間隔を算出するように構成された算出部を、さらに有することを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。 The operating state estimating unit,
The two response request frames, which are the first response request frame and the second response request frame corresponding to the acknowledgment received by the sensor node, the two response request frames being transmitted when the first response request frame is transmitted. Between the time of transmission of the second response request frame and the second response request frame when a third response request frame that has not received the corresponding acknowledgment from the relay node is transmitted A transmission interval of, or a calculating unit configured to calculate a time interval of the active period based on a reception interval of the two acknowledgments received by the sensor node with respect to the two response request frames. The sensor node according to claim 1, further comprising:
前記動作状態推定部は、前記送信間隔設定に従って前記応答要求フレームを送信する前記推定送信部による前記応答要求フレームの送信実行間隔を変更するように構成された送信実行間隔変更部を、さらに有し、
前記送信実行間隔変更部は、
前記送達確認が受信された場合には前記応答要求フレームの送信実行間隔を短くし、前記送達確認が受信されない場合には、前記応答要求フレームの送信実行間隔を長くすることを特徴とする請求項2に記載のセンサノード。 The estimated transmission operation setting includes a transmission interval setting for transmitting each of the plurality of response request frames,
The operation state estimating unit further includes a transmission execution interval changing unit configured to change a transmission execution interval of the response request frame by the estimation transmission unit that transmits the response request frame according to the transmission interval setting. ,
The transmission execution interval changing unit,
The transmission execution interval of the response request frame is shortened when the acknowledgment is received, and the transmission execution interval of the response request frame is lengthened when the acknowledgment is not received. 3. The sensor node according to 2.
前記動作設定の推定結果に基づいて、前記中継ノードの前記アクティブ期間に前記通信先との通信を実行する通信実行タイミングを決定するように構成された通信タイミング決定部と、
前記通信実行タイミングで前記通信先との通信を実行するように構成された通信実行部と、を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のセンサノード。 The communication execution control unit,
A communication timing determination unit configured to determine a communication execution timing for executing communication with the communication destination during the active period of the relay node based on the estimation result of the operation setting,
The sensor node according to claim 1, further comprising: a communication execution unit configured to execute communication with the communication destination at the communication execution timing.
前記通信実行タイミングの初期値を設定するように構成された初期値設定部と、
前記通信先との通信時に送信する前記応答要求フレームに対する前記送達確認の受信状況に基づいて、前記通信実行タイミングの初期値を調整していくことにより、前記通信実行タイミングを決定するように構成された調整部と、をさらに有することを特徴とする請求項5に記載のセンサノード。 The communication timing determining unit,
An initial value setting unit configured to set an initial value of the communication execution timing,
It is configured to determine the communication execution timing by adjusting an initial value of the communication execution timing based on a reception status of the delivery confirmation with respect to the response request frame transmitted at the time of communication with the communication destination. The sensor node according to claim 5, further comprising: an adjusting unit.
前記1または複数のセンサノードから送信される送信データの受信状況を監視するように構成された受信状況監視部、および前記送信データの受信状況に基づいて前記動作設定を決定するように構成された設定決定部、を含む動作設定生成部と、
前記動作設定生成部によって生成された前記動作設定に従って、前記アクティブ期間と前記スリープ期間とを切り替えるように構成された動作制御部と、を備えることを特徴とする中継ノード。 A relay node configured to constitute a sensor network and configured to switch between an active period in which relay of communication performed by one or more sensor nodes is possible and a sleep period in which the communication is not relayed according to a predetermined operation setting,
A reception status monitoring unit configured to monitor a reception status of transmission data transmitted from the one or more sensor nodes; and configured to determine the operation setting based on the reception status of the transmission data. An operation setting generation unit including a setting determination unit;
A relay node, comprising: an operation control unit configured to switch between the active period and the sleep period according to the operation setting generated by the operation setting generation unit.
前記設定更新部は、
前記アクティブ期間毎に、前記送信データを送信する前記センサノードの数の期待数を算出するように構成された期待数算出部と、
前記アクティブ期間毎に、前記送信データを送信する前記センサノードの数の実績数を算出するように構成された実績数算出部と、
前記期待数と前記実績数とが一致しない場合に前記動作設定生成部に通知するように構成された不一致通知部と、を有することを特徴とする請求項10または11に記載の中継ノード。 A setting update unit configured to update the operation setting, further comprising:
The setting update unit,
For each active period, an expected number calculation unit configured to calculate an expected number of sensor nodes transmitting the transmission data,
For each active period, an actual number calculating unit configured to calculate an actual number of the number of the sensor nodes transmitting the transmission data,
12. The relay node according to claim 10, further comprising: a mismatch notification unit configured to notify the operation setting generation unit when the expected number does not match the actual number. 13.
前記センサノードが送信する送信データを収集するように構成されたゲートウェイノードと、
前記センサノードが送信する前記送信データを前記ゲートウェイノードに中継するように構成された中継ノードと、を備えることを特徴とするセンサネットワーク。 A sensor node according to any one of claims 1 to 9,
A gateway node configured to collect transmission data transmitted by the sensor node;
A relay node configured to relay the transmission data transmitted by the sensor node to the gateway node.
前記センサノードが送信する送信データを収集するように構成されたゲートウェイノードと、
請求項10〜12のいずれか1項に記載の中継ノードと、を備えることを特徴とするセンサネットワーク。 A sensor node,
A gateway node configured to collect transmission data transmitted by the sensor node;
A sensor network comprising: the relay node according to claim 10.
前記応答要求フレームを所定の推定送信動作設定に従って前記中継ノードに送信するステップ、及び前記送達確認の受信状況に基づいて前記中継ノードの前記アクティブ期間または前記スリープ期間の少なくとも一方を判定するステップ、を含む動作状態推定のためのステップと、
前記動作設定の推定結果に基づいて、前記センサ部によって計測された計測データの通信先との通信の実行を制御するステップと、を備えることを特徴とする中継ノードの動作推定方法。 A relay node configuring a sensor network, wherein an active period for transmitting the acknowledgment and a sleep period for not transmitting the acknowledgment for a response request frame requesting transmission of an acknowledgment are switched according to a predetermined operation setting. A relay node configured to, the relay node operation estimation method executed by the sensor node configured to transmit the response request frame,
Transmitting the response request frame to the relay node according to a predetermined estimated transmission operation setting, and determining at least one of the active period or the sleep period of the relay node based on a reception status of the acknowledgment, Steps for estimating the operating state including:
Controlling the execution of communication with the communication destination of the measurement data measured by the sensor unit based on the estimation result of the operation setting.
前記1または複数のセンサノードから送信される送信データの受信状況を監視する受信状況監視ステップ、および前記送信データの受信状況に基づいて前記動作設定を決定する設定決定ステップ、を含む動作設定生成のためのステップと、
前記動作設定生成部によって生成された前記動作設定に従って、前記アクティブ期間と前記スリープ期間とを切り替えるステップと、を備えることを特徴とする中継ノードの動作方法。 A relay for a relay node configured to configure a sensor network and to switch between an active period in which communication performed by one or a plurality of sensor nodes can be relayed and a sleep period in which the communication is not relayed according to a predetermined operation setting A method of operating a node,
An operation setting generation step including: a reception state monitoring step of monitoring a reception state of transmission data transmitted from the one or more sensor nodes; and a setting determining step of determining the operation setting based on the reception state of the transmission data. Steps for
Switching between the active period and the sleep period in accordance with the operation setting generated by the operation setting generation unit.
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