JP2007036361A - Method of forming radio multihop network and radio communication device - Google Patents

Method of forming radio multihop network and radio communication device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a radio multihop network capable of shortening a transmission time of a packet, and to provide a radio communication device. <P>SOLUTION: The method of forming the radio multihop network having a plurality of nodes connected to enable communication by radio includes a first step for detecting a close node capable of communication by one hop at each node; a second step for connecting the adjacent nodes each other for enabling communication by a polling system, and for forming a plurality of polling clusters each comprising one node operating as a master and at least one node operating as a slave; a third step for detecting adjacent polling clusters at each polling cluster; and a fourth step for setting a communication route enabling communication by a carrier sense system between the adjacent polling clusters. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はホットゾーンシステムに適用して好適な無線マルチホップネットワークの形成方法及び該無線マルチホップネットワークを構成する無線通信装置に関する。   The present invention relates to a method for forming a wireless multi-hop network suitable for application to a hot zone system, and a wireless communication apparatus constituting the wireless multi-hop network.

ホットゾーンシステムとは、複数のアクセスポイント(以下、AP)に対して無線LANスイッチを1台ずつ接続し、無線LANスイッチどうしを無線により接続することで広範囲な無線LANサービスエリアを提供するシステムである。ホットゾーンシステムは、有線ではなく無線によりAPどうしを接続するため、ケーブル敷設の手間がかからずコストを削減できる利点を持つ。このホットゾーンシステムでは、指定されたサービスエリアをカバーするためにAPがきめ細かく配置され、またサービスの利用人数が多い場所ではAPが高密度に配置される。   A hot zone system is a system that provides a wide wireless LAN service area by connecting wireless LAN switches to a plurality of access points (hereinafter referred to as APs) one by one and connecting the wireless LAN switches wirelessly. is there. Since the hot zone system connects APs by radio instead of by wire, there is an advantage that the cost can be reduced without the trouble of laying cables. In this hot zone system, APs are arranged finely to cover a designated service area, and APs are arranged at high density in places where the number of service users is large.

ホットゾーンシステムのように、複数の無線通信装置(例えば、無線LANスイッチ)を相互接続することで構築されるネットワークは、任意のAPから入力されたパケットを複数の無線通信装置を経由して所望のAPまで伝送するために、無線マルチホップネットワークと呼ばれる。   A network constructed by interconnecting a plurality of wireless communication devices (for example, a wireless LAN switch) as in a hot zone system, a packet input from an arbitrary AP is desired via a plurality of wireless communication devices. It is called a wireless multi-hop network in order to transmit to the AP.

このような無線マルチホップネットワークに対するアクセス方式として、従来、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)等を使用するキャリアセンス方式が知られている。   As an access method for such a wireless multi-hop network, a carrier sense method using CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) has been known.

このキャリアセンス方式を無線マルチホップネットワークにおける無線通信装置間の通信に適用すれば、各無線通信装置の送信間隔がそれぞれランダムに変化するため、複数の無線通信装置が一斉に送信することによるパケットの衝突を回避できる。   If this carrier sense method is applied to communication between wireless communication devices in a wireless multi-hop network, the transmission interval of each wireless communication device changes at random. Therefore, a plurality of wireless communication devices transmit packets at the same time. Collisions can be avoided.

しかしながら、キャリアセンス方式だけを適用した無線マルチホップネットワークでは、無線通信装置の配置密度が高くなると、コンテンション数が多くなるためにパケットの衝突を回避できなくなる問題がある。パケットの衝突が発生すると、その度にパケットの送信待ち時間がおよそ2倍に増加するため、パケットの転送遅延の増大を招いてしまう。そのため、無線マルチホップネットワークを音声通信のようなリアルタイム性が要求されるアプリケーションで利用する場合に音声品質の劣化を招くおそれがある。   However, in a wireless multi-hop network to which only the carrier sense method is applied, there is a problem that collision of packets cannot be avoided because the number of contentions increases when the arrangement density of wireless communication devices increases. When a packet collision occurs, the packet transmission waiting time increases approximately twice each time, leading to an increase in packet transfer delay. For this reason, when the wireless multi-hop network is used in an application that requires real-time performance such as voice communication, voice quality may be deteriorated.

また、無線マルチホップネットワークにおける無線通信装置間の通信に適用可能な他の方式として、非特許文献1に記載されたポーリング方式がある。   As another method applicable to communication between wireless communication devices in a wireless multihop network, there is a polling method described in Non-Patent Document 1.

ポーリング方式を適用した無線マルチホップネットワークでは、各無線通信装置がMasterあるいはSlaveのいずれか一方の役割を担当する。本明細書では1つのMasterとなる無線通信装置と少なくとも1つのSlaveとなる無線通信装置から構成される集合体をポーリングクラスタ(以下、PCFクラスタと略す)と呼ぶ。ポーリング方式を適用した無線マルチホップネットワークでは、Masterとなる無線通信装置(以下、Masterノードと称す)がSlaveとなる複数の無線通信装置(以下、Slaveノードと称す)を予め決められたスケジュールにしたがって順次ポーリングすることでパケットの送受信を行う。   In a wireless multi-hop network to which a polling method is applied, each wireless communication device takes on the role of either Master or Slave. In this specification, an aggregate composed of one wireless communication device serving as a master and at least one wireless communication device serving as a slave is referred to as a polling cluster (hereinafter abbreviated as a PCF cluster). In a wireless multi-hop network to which a polling method is applied, a plurality of wireless communication devices (hereinafter referred to as slave nodes) in which a wireless communication device serving as a master (hereinafter referred to as a master node) is slaved according to a predetermined schedule. Packets are transmitted and received by sequentially polling.

MasterノードからSlaveノードへパケットを送信する場合、Masterノードは送信先のSlaveノードに対してポーリングするタイミングでパケットを送信する。逆に、SlaveノードからMasterノードへパケットを送信する場合、SlaveノードはMasterノードからのポーリングを受けたタイミングでパケットを送信する。このような方式では、MasterノードがSlaveノードの送信タイミングを制御することになるため、Slaveノード間やMasterノードとSlaveノード間の通信におけるパケットの衝突を回避でき、結果としてパケットの転送時間を低減できる。   When a packet is transmitted from the master node to the slave node, the master node transmits the packet at a polling timing with respect to the destination slave node. Conversely, when transmitting a packet from the slave node to the master node, the slave node transmits the packet at the timing when the polling from the master node is received. In such a method, since the master node controls the transmission timing of the slave node, it is possible to avoid packet collision in communication between the slave nodes or between the master node and the slave node, and consequently reduce the packet transfer time. it can.

しかしながら、ポーリング方式を適用した無線マルチホップネットワークでは、PCFクラスタを形成するSlaveノード数に比例してポーリングによる待ち時間が増大し、かつパケットが複数のPCFクラスタを経由することにより各PCFクラスタにおけるポーリング待ち時間が累積されるという問題がある。   However, in a wireless multi-hop network to which the polling method is applied, the waiting time due to polling increases in proportion to the number of slave nodes forming the PCF cluster, and the polling in each PCF cluster is caused by packets passing through a plurality of PCF clusters. There is a problem that waiting time is accumulated.

図15は、18台の無線LANスイッチ(WS:Wireless Switch)WS1〜WS18を備えた、ポーリング方式だけを適用した無線マルチホップネットワークの一構成例を示している。また、図16は図15に示したWS2からWS15へパケットを転送する際に発生するポーリング待ち時間を示している。   FIG. 15 shows a configuration example of a wireless multi-hop network including 18 wireless LAN switches (WS: Wireless Switch) WS1 to WS18 to which only a polling method is applied. FIG. 16 shows a polling waiting time that occurs when a packet is transferred from WS2 to WS15 shown in FIG.

図15に示す無線マルチホップネットワークは、WS1、WS7、WS12及びWS16がそれぞれMasterノードとして動作し、WS2〜4、WS5、WS6、WS8〜11、WS13〜15、WS17及びWS18がそれぞれSlaveノードとして動作する例である。   In the wireless multi-hop network shown in FIG. 15, WS1, WS7, WS12, and WS16 operate as master nodes, and WS2-4, WS5, WS6, WS8-11, WS13-15, WS17, and WS18 operate as slave nodes, respectively. This is an example.

図15に示すように、WS1をMasterノードとする第1のPCFクラスタは、Slaveノードとして、WS2、WS3、WS4、WS5及びWS6を備えている。WS7をMasterノードとする第2のPCFクラスタは、Slaveノードとして、WS6、WS8、WS9、WS10及びWS11を備えている。また、WS12をMasterノードとする第3のPCFクラスタは、Slaveノードとして、WS10、WS13、WS14及びWS15を備えている。さらに、WS16をMasterノードとする第4のPCFクラスタは、Slaveノードとして、WS13、WS17及びWS18を備えている。   As shown in FIG. 15, the first PCF cluster having WS1 as a master node includes WS2, WS3, WS4, WS5, and WS6 as slave nodes. The second PCF cluster having WS7 as a master node includes WS6, WS8, WS9, WS10, and WS11 as slave nodes. In addition, the third PCF cluster having WS 12 as a master node includes WS 10, WS 13, WS 14, and WS 15 as slave nodes. Further, the fourth PCF cluster having WS16 as a master node includes WS13, WS17, and WS18 as slave nodes.

第1のPCFクラスタ〜第4のPCFクラスタでそれぞれ利用する無線周波数は、各PCFクラスタ間で干渉しないように設定する。図15では、第1のPCFクラスタが無線周波数f1を使用し、第2のPCFクラスタが無線周波数f2を使用し、第3のPCFクラスタが無線周波数f3を使用し、第4のPCFクラスタが無線周波数f4を使用する例を示している。   The radio frequency used in each of the first PCF cluster to the fourth PCF cluster is set so as not to interfere between the PCF clusters. In FIG. 15, the first PCF cluster uses radio frequency f1, the second PCF cluster uses radio frequency f2, the third PCF cluster uses radio frequency f3, and the fourth PCF cluster is radio. An example using the frequency f4 is shown.

このような構成において、例えば図15に示したWS2からWS15へパケットを転送する場合、第1のPCFクラスタでは、WS2からWS1、WS1からWS6の順にパケットが転送される。このとき、第1のPCFクラスタでは、MasterノードであるWS1によってパケットの送信タイミングが制御されるため、図16に示すようにWS2からWS1に対するパケット転送が終了後、次にWS1からWS6に対するパケット転送が始まるまでにポーリング待ち時間(待ち時間1)が生じる。   In such a configuration, for example, when packets are transferred from WS2 to WS15 shown in FIG. 15, in the first PCF cluster, packets are transferred in the order of WS2 to WS1, WS1 to WS6. At this time, in the first PCF cluster, the packet transmission timing is controlled by the master node WS1. Therefore, after the packet transfer from WS2 to WS1 is completed as shown in FIG. 16, the packet transfer from WS1 to WS6 is performed next. A polling waiting time (waiting time 1) occurs before the start of.

また、第2のPCFクラスタでは、WS6からWS7、WS7からWS10の順にパケットが転送され、WS1からWS6に対するパケット転送が終了後、次にWS6からWS7に対するパケット転送が始まるまでにポーリング待ち時間(待ち時間2)が生じ、さらにWS6からWS7に対するパケット転送が終了後、次にWS7からWS10に対するパケット転送が始まるまでにポーリング待ち時間(待ち時間3)が生じる。   In the second PCF cluster, packets are transferred in the order of WS6 to WS7, WS7 to WS10, and after the packet transfer from WS1 to WS6 is finished, the polling waiting time (waiting) is started until the next packet transfer from WS6 to WS7 is started. After the packet transfer from WS6 to WS7 is completed, a polling waiting time (waiting time 3) is generated until the next packet transfer from WS7 to WS10 starts.

同様に、第3のPCFクラスタでは、WS10からWS12、WS12からWS15の順にパケットが転送され、先のパケット転送が終了してから次にこれらのパケット転送が始まるまでにポーリング待ち時間(待ち時間4、待ち時間5)が生じる。   Similarly, in the third PCF cluster, packets are transferred in the order of WS10 to WS12 and WS12 to WS15, and the polling waiting time (waiting time 4) from the end of the previous packet transfer to the start of the next packet transfer. , Waiting time 5) occurs.

したがって、図15に示した無線ネットワークにおいて、WS2からWS15へパケットを転送する場合、第1のPCFクラスタ、第2のPCFクラスタ及び第3のPCFクラスタにおけるそれぞれポーリング待ち時間を累積した遅延(待ち時間1〜5の合計)が生じることになる。
K. Mizuno, M. Katayama, H. Suda, "A New QoS-guaranteed Multichannel MAC Protocol for Multihop Wireless Networks," Vehicular Technology Conference 2002, VTC Spring 2002, IEEE 55th, Volume 2, 6-9 May 2002, pp.967-971, vol.2
Therefore, in the wireless network shown in FIG. 15, when packets are transferred from WS2 to WS15, delays (latency times) in which the polling waiting time in each of the first PCF cluster, the second PCF cluster, and the third PCF cluster is accumulated. 1 to 5).
K. Mizuno, M. Katayama, H. Suda, "A New QoS-guaranteed Multichannel MAC Protocol for Multihop Wireless Networks," Vehicular Technology Conference 2002, VTC Spring 2002, IEEE 55th, Volume 2, 6-9 May 2002, pp. 967-971, vol.2

上述したように、従来の無線マルチホップネットワークのうち、キャリアセンス方式だけを適用した構成では、無線通信装置が高密度に配置されていると、コンテンション数が多くなるためにパケットの衝突に起因して転送遅延が大きくなる問題がある。   As described above, in the configuration in which only the carrier sense method is applied in the conventional wireless multi-hop network, if the wireless communication devices are arranged at a high density, the contention number increases, resulting in packet collision. As a result, there is a problem that the transfer delay becomes large.

また、ポーリング方式だけを適用した構成では、複数のPCFクラスタを通過する際に、各PCFクラスタにおけるポーリング待ち時間が累積されるため、パケットの転送遅延が増大する問題がある。   Further, in the configuration in which only the polling method is applied, there is a problem that the packet transfer delay increases because the polling waiting time in each PCF cluster is accumulated when passing through a plurality of PCF clusters.

本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、パケットの転送時間を短縮することが可能な無線マルチホップネットワークの形成方法及び無線通信装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and provides a wireless multi-hop network forming method and a wireless communication apparatus capable of reducing the packet transfer time. For the purpose.

上記目的を達成するため本発明の無線マルチホップネットワークの形成方法は、無線によって通信可能に接続される複数のノードを備えた無線マルチホップネットワークの形成方法であって、
前記ノード毎に、1ホップで通信可能な近傍のノードをそれぞれ検出する第1のステップと、
前記近傍のノードどうしをポーリング方式による通信を可能に接続し、マスターとして動作する1つのノードとスレーブとして動作する少なくとも1つのノードとから成る複数のポーリングクラスタを形成する第2のステップと、
前記ポーリングクラスタ毎に、隣接する近傍のポーリングクラスタをそれぞれ検出する第3のステップと、
前記近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートを設定する第4のステップと、
を有する方法である。
To achieve the above object, a method for forming a wireless multi-hop network according to the present invention is a method for forming a wireless multi-hop network including a plurality of nodes that are communicably connected by radio,
A first step of detecting, for each node, neighboring nodes capable of communicating in one hop;
A second step of connecting the neighboring nodes so as to enable communication by a polling method, and forming a plurality of polling clusters including one node operating as a master and at least one node operating as a slave;
A third step of detecting adjacent neighboring polling clusters for each of the polling clusters;
A fourth step of setting a communication route that enables communication by a carrier sense method between the neighboring polling clusters;
It is the method which has.

一方、本発明の無線通信装置は、無線によってパケットを転送する無線マルチホップネットワークを構成するための無線通信装置であって、
1ホップで通信可能な近傍のノードを検出する近傍ノード発見部と、
自無線通信装置を、無線通信装置の集合体であるポーリングクラスタのマスターまたはスレープのいずれか一方に選択し、前記近傍のノードとポーリング方式による通信が可能に接続するアソシエーション実行部と、
前記ポーリングクラスタ毎に隣接する近傍のポーリングクラスタを検出する近傍クラスタ発見部と、
前記近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートを設定するクラスタ間接続部と、
を有する構成である。
On the other hand, the wireless communication device of the present invention is a wireless communication device for configuring a wireless multi-hop network that transfers packets wirelessly,
A neighboring node discovery unit that detects neighboring nodes that can communicate in one hop;
An association execution unit that selects the own wireless communication device as either a master or a slave of a polling cluster that is an aggregate of wireless communication devices, and connects to the neighboring nodes so as to enable communication by a polling method;
A neighboring cluster discovery unit that detects neighboring polling clusters adjacent to each polling cluster;
An inter-cluster connection unit that sets a communication route that enables communication by a carrier sense method between the neighboring polling clusters;
It is the structure which has.

上記のような無線マルチホップネットワークの形成方法及び無線通信装置では、近傍のノードどうしをポーリング方式による通信を可能に接続し、マスターとして動作する1つのノードとスレーブとして動作する少なくとも1つのノードとから成る複数のポーリングクラスタを形成し、近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートを設定することで、キャリアセンス方式のみを用いた構成と比べて近傍のノード間のパケット衝突に起因する遅延時間が低減し、ポーリング方式のみを用いた構成と比べてポーリングクラスタ間でのポーリング待ち時間に起因する遅延時間が低減する。   In the wireless multi-hop network forming method and the wireless communication apparatus as described above, neighboring nodes are connected so as to be able to communicate with each other by a polling method. From one node operating as a master and at least one node operating as a slave Packet collision between neighboring nodes compared to a configuration using only the carrier sensing method by forming a plurality of polling clusters and setting a communication route that enables communication by the carrier sensing method between neighboring polling clusters The delay time due to polling is reduced, and the delay time due to the polling waiting time between polling clusters is reduced as compared with the configuration using only the polling method.

本発明によれば、近傍のノードどうしをポーリング方式による通信を可能に接続し、マスターとして動作する1つのノードとスレーブとして動作する少なくとも1つのノードとから成る複数のポーリングクラスタを形成し、近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートを設定することで、キャリアセンス方式のみを用いた構成と比べて近傍のノード間のパケット衝突に起因する遅延時間が低減し、ポーリング方式のみを用いた構成と比べてポーリングクラスタ間でのポーリング待ち時間に起因する遅延時間が低減する。したがって、無線マルチホップネットワークにおけるパケットの転送遅延が低減する。   According to the present invention, neighboring nodes are connected so as to be able to communicate with each other in a polling manner, and a plurality of polling clusters including one node operating as a master and at least one node operating as a slave are formed. By setting a communication route that enables communication using the carrier sense method between polling clusters, the delay time caused by packet collisions between neighboring nodes is reduced compared to a configuration using only the carrier sense method. Compared to a configuration using only the delay time, the delay time caused by polling waiting time between polling clusters is reduced. Accordingly, packet transfer delay in the wireless multi-hop network is reduced.

次に本発明について図面を参照して説明する。   Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の無線マルチホップネットワークの形成方法の手順を示すフローチャートである。   FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a method for forming a wireless multi-hop network according to the present invention.

図1に示すように、本発明では以下に示す4つのステップS1〜S4によって無線マルチホップネットワークを形成する。   As shown in FIG. 1, in the present invention, a wireless multi-hop network is formed by the following four steps S1 to S4.

ステップS1は、無線通信装置(以下、ノードと称す)毎にそれぞれ近接ノードを検出する工程である(Neighbor Discovery)。ステップS1では、ノード毎にそれぞれ1ホップで到達可能な近傍ノードを検出し、無線インターフェースで接続可能な近傍ノード数をそれぞれ算出する。   Step S1 is a step of detecting neighboring nodes for each wireless communication device (hereinafter referred to as a node) (Neighbor Discovery). In step S1, a neighboring node that can be reached by one hop is detected for each node, and the number of neighboring nodes that can be connected by the wireless interface is calculated.

ステップS2は、PCFクラスタを形成する工程である。ステップS2では、ステップS1の処理で検出した近傍ノード数の情報を1ホップで到達可能な近傍ノード間でそれぞれ交換する。そして、近傍ノード数が最大のノードをPCFクラスタにおけるMasterノードとして選択し、選択したノードにそれぞれアソシエーションを要求する。このとき、近傍ノード数が最大のノードが複数存在する場合は、それらのノードから送信された無線信号の受信電界強度が最大のノードをMasterノードとして選択する。さらに、近傍ノード数が最大であり、かつ受信電界強度が最大のノードが複数存在する場合は、各ノードに付与されたMACアドレス等の値が最小(または最大)のノードをMasterノードとして選択する。近傍ノード数、受信電界強度及びMACアドレスの各情報は、キャリアセンス方式によりパケットを送受信することで近傍ノードどうしが互いに通知する。   Step S2 is a process of forming a PCF cluster. In step S2, information on the number of neighboring nodes detected in step S1 is exchanged between neighboring nodes that can be reached in one hop. Then, the node having the largest number of neighboring nodes is selected as a master node in the PCF cluster, and an association is requested to each of the selected nodes. At this time, if there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the node having the maximum received electric field strength of the radio signal transmitted from those nodes is selected as the master node. Further, when there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes and the maximum received electric field strength, a node having a minimum (or maximum) value such as a MAC address assigned to each node is selected as a master node. . Each information on the number of neighboring nodes, the received electric field strength, and the MAC address is notified to each other by sending and receiving packets by the carrier sense method.

なお、自ノードの近傍ノード数が最大の場合は、自ノードをMasterノードに選択して他ノードからのアソシエーション要求を待ち受ける。但し、近傍ノード数が最大のノードが自ノードの他にも存在する場合は、上記と同様に受信電界強度が最大のときに自ノードをMasterノードとして選択する。さらに、近傍ノード数が最大であり、かつ受信電界強度が最大のノードが自ノードの他にも存在する場合は、MACアドレスが最小(または最大)のときに自ノードをMasterノードに選択する。   When the number of neighboring nodes of the own node is maximum, the own node is selected as a master node and an association request from another node is awaited. However, when there is a node having the maximum number of neighboring nodes in addition to the self node, the self node is selected as the master node when the received electric field strength is the maximum as described above. Further, when there are other nodes having the maximum number of neighboring nodes and the maximum received electric field strength, the own node is selected as the master node when the MAC address is minimum (or maximum).

アソシエーション要求を受信したMasterノードは、その送信元のノードへ応答メッセージを返信する。アソシエーション要求に対する応答メッセージを受け取ったノードは全てSlaveノードとして動作する。本発明では、ステップBの処理で選択されたMasterノードとSlaveノードとにより構成されるPCFクラスタ内の通信にポーリング方式を利用する。   The master node that has received the association request returns a response message to the transmission source node. All the nodes that have received the response message for the association request operate as a slave node. In the present invention, a polling method is used for communication within the PCF cluster constituted by the Master node and the Slave node selected in Step B.

ステップS2の処理で選択された各PCFクラスタのMasterノードは、他のPCFクラスタと無線周波数が干渉しないように自PCFクラスタで使用する無線周波数を決定する。   The master node of each PCF cluster selected in the process of step S2 determines the radio frequency to be used in its own PCF cluster so that the radio frequency does not interfere with other PCF clusters.

ステップS3は、PCFクラスタ単位で近傍のPCFクラスタを検出する工程である。ステップS3では、自PCFクラスタと接続可能な近傍PCFクラスタのリストを生成する。   Step S3 is a step of detecting neighboring PCF clusters in units of PCF clusters. In step S3, a list of neighboring PCF clusters connectable with the own PCF cluster is generated.

ステップS4は、PCFクラスタ間を接続する工程である。ステップS4では、隣接する各PCFクラスタ間でパケットを送受信するための通信ルートを決定する。本発明では、PCFクラスタ間の通信にキャリアセンス方式を利用する。   Step S4 is a step of connecting PCF clusters. In step S4, a communication route for transmitting and receiving packets between adjacent PCF clusters is determined. In the present invention, a carrier sense method is used for communication between PCF clusters.

次に、本発明の無線マルチホップネットワークの形成方法について図面を用いて具体的に説明する。   Next, a method for forming a wireless multi-hop network of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図2は本発明の無線マルチホップネットワークを形成方法で用いるパケットの一構成例を示す模式図であり、図3は本発明の無線マルチホップネットワークを構成するノードの一構成例を示すブロック図である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a packet used in the method for forming a wireless multi-hop network of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a node constituting the wireless multi-hop network of the present invention. is there.

図2に示すように、本発明ではノード間で送受信するパケットが、送信局アドレス、受信局アドレス、送信先アドレス及び送信元アドレスの各フィールドを備えた構成である。図2に示す各フィールドを備えたパケットは、例えばIEEE802.11で規定されている。送信局アドレスはパケットの転送元ノードのアドレスが格納されるフィールドであり、受信局アドレスはパケットの転送先ノードのアドレスが格納されるフィールドである。また、送信先アドレス及び送信元アドレスは、APを経由してパケットを送受信する端末等のend to endのアドレスがそれぞれ格納されるフィールドである。なお、図2はパケットの送受信に必要な最低限の情報のみを示している。実際のパケットは、上記アドレスフィールドに続いてパケットの種類を識別するための情報が搭載されるフィールドや送受信対象のデータが搭載されるデータフィールド等を備えている。後述する、無線マルチホップネットワークを構成するために各ノード間で送受信する種々のパケットは、これらのフィールドを備えた構成である。   As shown in FIG. 2, in the present invention, a packet transmitted / received between nodes includes fields of a transmission station address, a reception station address, a transmission destination address, and a transmission source address. A packet having each field shown in FIG. 2 is defined by, for example, IEEE 802.11. The transmitting station address is a field in which the address of the packet transfer source node is stored, and the receiving station address is a field in which the address of the packet transfer destination node is stored. The destination address and the source address are fields in which end to end addresses of terminals that transmit and receive packets via the AP are stored, respectively. FIG. 2 shows only the minimum information necessary for packet transmission / reception. An actual packet includes a field in which information for identifying the type of the packet is mounted following the address field, a data field in which data to be transmitted / received is mounted, and the like. Various packets to be transmitted / received between the nodes to form a wireless multi-hop network, which will be described later, have a configuration including these fields.

図3に示すように、ノード100は、2つの無線インターフェースを備え、一方の無線インターフェースがポーリング方式の通信で使用され、他方の無線インターフェースがキャリアセンス方式の通信で使用される構成である。各ノード100が備える無線インターフェースは、パケットの転送に用いる有限数の無線チャネルから任意の無線チャネルを選択可能とする。なお、各ノード100には、PCFクラスタ内の通信用及びPCFクラスタ間の通信用として、それぞれ2つ以上の無線インターフェースを備えていてもよい。その場合、無線チャネルを使い分けることで干渉による実効データレートの低下を防止できるため、無線帯域を有効に利用できる。   As illustrated in FIG. 3, the node 100 includes two wireless interfaces, and one wireless interface is used for polling communication, and the other wireless interface is used for carrier sense communication. The wireless interface included in each node 100 can select an arbitrary wireless channel from a finite number of wireless channels used for packet transfer. Each node 100 may include two or more wireless interfaces for communication within the PCF cluster and for communication between the PCF clusters. In that case, since the effective data rate can be prevented from lowering due to interference by using different radio channels, the radio band can be used effectively.

図3に示すように、ノード100は、第1の無線インターフェース101、第2の無線インターフェース102、有線インターフェース103、Master/Slave動作部104、近傍ノード発見部105、アソシエーション実行部106、無線周波数調査部107、近傍クラスタ発見部108及びクラスタ間接続部109を有する構成である。   As shown in FIG. 3, the node 100 includes a first wireless interface 101, a second wireless interface 102, a wired interface 103, a master / slave operation unit 104, a neighboring node discovery unit 105, an association execution unit 106, and a radio frequency survey. And a neighboring cluster discovery unit 108 and an intercluster connection unit 109.

第1の無線インターフェース101、第2の無線インターフェース102、有線インターフェース103、Master/Slave動作部104、近傍ノード発見部105、アソシエーション実行部106、無線周波数調査部107、近傍クラスタ発見部108及びクラスタ間接続部109は、例えば論理回路やメモリ等を用いてそれぞれ構成してもよく、これらを集積したLSI等によりその機能を実現してもよい。また、ノード100は、上記第1の無線インターフェース101、第2の無線インターフェース102及び有線インターフェース103に加えて、CPU(またはDSP)やメモリを備え、該メモリに格納されたプログラムにしたがってCPU(またはDSP)により以下に記載するMaster/Slave動作部104、近傍ノード発見部105、アソシエーション実行部106、無線周波数調査部107、近傍クラスタ発見部108及びクラスタ間接続部109の処理をそれぞれ実行する、例えばコンピュータで実現することも可能である。   1st wireless interface 101, 2nd wireless interface 102, wired interface 103, Master / Slave operation part 104, neighborhood node discovery part 105, association execution part 106, radio frequency investigation part 107, neighborhood cluster discovery part 108, and between clusters The connection unit 109 may be configured by using, for example, a logic circuit or a memory, and the function may be realized by an LSI or the like in which these are integrated. In addition to the first wireless interface 101, the second wireless interface 102, and the wired interface 103, the node 100 includes a CPU (or DSP) and a memory, and the CPU (or according to a program stored in the memory). DSP) executes the processes of the master / slave operation unit 104, the neighborhood node discovery unit 105, the association execution unit 106, the radio frequency investigation unit 107, the neighborhood cluster discovery unit 108, and the intercluster connection unit 109 described below, for example, It can also be realized by a computer.

第1の無線インターフェース101は、主としてPCFクラスタ内の通信で使用される、ポーリング方式によりパケットを送受信するための無線インターフェースである。PCFクラスタの各ノード間では、無線マルチホップネットワークを形成するために、後述する近傍ノード発見パケット、近傍ノード応答パケット、近傍ノード数通知パケット、アソシエーション要求パケット、アソシエーション応答パケット、無線周波数調査指示パケット、無線周波数調査結果パケット、クラスタ内無線周波数通知パケット、近傍クラスタ発見指示パケット、近傍クラスタ応答通知パケット、クラスタ接続要求送信指示パケット、クラスタ接続応答結果パケット等が送受信される。   The first wireless interface 101 is a wireless interface for transmitting and receiving packets by a polling method, which is mainly used for communication within a PCF cluster. Between the nodes of the PCF cluster, in order to form a wireless multi-hop network, a neighbor node discovery packet, a neighbor node response packet, a neighbor node number notification packet, an association request packet, an association response packet, a radio frequency investigation instruction packet, which will be described later, Radio frequency investigation result packets, intra-cluster radio frequency notification packets, neighboring cluster discovery instruction packets, neighboring cluster response notification packets, cluster connection request transmission instruction packets, cluster connection response result packets, and the like are transmitted and received.

第2の無線インターフェース102は、主としてPCFクラスタ間の通信で使用される、キャリアセンス方式によりパケットを送受信するための無線インターフェースである。異なるPCFクラスタのノード間では、無線マルチホップネットワークを形成するために、後述する無線周波数調査パケット、無線周波数ビジーパケット、近傍クラスタ発見パケット、近傍クラスタ応答パケット、クラスタ接続要求パケット、クラスタ接続応答パケット等が送受信される。   The second wireless interface 102 is a wireless interface for transmitting and receiving packets by a carrier sense method, which is mainly used for communication between PCF clusters. In order to form a wireless multi-hop network between nodes of different PCF clusters, a radio frequency investigation packet, a radio frequency busy packet, a neighboring cluster discovery packet, a neighboring cluster response packet, a cluster connection request packet, a cluster connection response packet, etc., which will be described later Are sent and received.

有線インターフェース103は、有線による伝送路を介してAPとパケット通信を行うためのインターフェースである。   The wired interface 103 is an interface for performing packet communication with the AP via a wired transmission path.

Master/Slave動作部104は、自ノードをPCFクラスタのMasterノードまたはSlaveノードとして動作させるための処理を行う。   The Master / Slave operation unit 104 performs processing for operating the own node as a Master node or Slave node of the PCF cluster.

近傍ノード発見部105は、第1の無線インターフェース101または第2の無線インターフェース102で接続可能な近傍ノードを検出する。近傍ノード発見部105は、近接ノードの検出時、最初に第1の無線インターフェース101を用いて近傍ノード発見パケットを他ノード間で送受信する。近傍ノード発見パケットは1ホップで到達可能な隣接するノードにのみ送信される。近傍ノード発見パケットを他ノードから受信した場合、近傍ノード発見部105は、近傍ノード応答パケットによりその送信元のノードへ応答メッセージを返信する。近傍ノード発見パケットを送信した近傍ノード発見部105は、他ノードから返信される近傍ノード応答パケットの受信数をカウントすることで近傍ノード数を算出する。そして、算出した自ノードの近傍ノード数を、近傍ノード数通知パケットを用いて各近傍ノードへそれぞれ通知する。   The neighboring node discovery unit 105 detects neighboring nodes that can be connected by the first wireless interface 101 or the second wireless interface 102. When detecting a neighboring node, the neighboring node discovery unit 105 first transmits / receives a neighboring node discovery packet between other nodes using the first wireless interface 101. Neighboring node discovery packets are transmitted only to neighboring nodes that can be reached in one hop. When the neighboring node discovery packet is received from another node, the neighboring node discovery unit 105 returns a response message to the transmission source node by the neighboring node response packet. The neighboring node discovery unit 105 that has transmitted the neighboring node discovery packet calculates the number of neighboring nodes by counting the number of neighboring node response packets received from other nodes. Then, the calculated number of neighboring nodes of the own node is notified to each neighboring node using the neighboring node number notification packet.

アソシエーション実行部106は、近傍ノード発見部105で検出した情報を用いてPCFクラスタを形成する。アソシエーション実行部106は、最初に各近傍ノードから受信した近傍ノード数と自ノードの近傍ノード数とを比較する。そして、近傍にMasterノードが無く、かつ自ノードの近傍ノード数が最大の場合は、自ノードをMasterノードに選択して他ノードからのアソシエーション要求パケットを待ち受ける。但し、近傍ノード数が最大のノードが複数存在する場合は、受信電界強度が最大のときに自ノードをMasterノードに選択する。さらに、近傍ノード数が最大であり、かつ受信電界強度が最大のノードが複数存在する場合は、MACアドレス等の値が最小(または最大)のときに自ノードをMasterノードに選択する。   The association execution unit 106 forms a PCF cluster using the information detected by the neighboring node discovery unit 105. Association execution unit 106 compares the number of neighboring nodes received first from each neighboring node with the number of neighboring nodes of the own node. If there is no master node in the vicinity and the number of neighboring nodes of the own node is the maximum, the own node is selected as the master node and an association request packet from another node is waited for. However, when there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the local node is selected as the master node when the received electric field strength is maximum. Further, when there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes and the maximum received electric field strength, the local node is selected as the master node when the value of the MAC address or the like is minimum (or maximum).

Masterノードから近傍ノード数通知パケットを受信した場合、あるいは自ノードの近傍ノード数が他ノードの近傍ノード数よりも小さい場合は、近傍ノード数が最大のノードを選択してアソシエーション要求パケットを送信する。近傍ノード数が最大のノードが複数存在する場合は、受信電界強度が最大のノードを選択する。さらに、近傍ノード数が最大であり、かつ受信電界強度が最大のノードが複数存在する場合は、MACアドレス等の値が最小(または最大)のノードを選択する。   When the neighboring node number notification packet is received from the master node, or when the number of neighboring nodes of the own node is smaller than the number of neighboring nodes of the other node, the node having the largest number of neighboring nodes is selected and the association request packet is transmitted. . When there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the node having the maximum received electric field strength is selected. Further, when there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes and the maximum received electric field strength, the node having the minimum (or maximum) value such as the MAC address is selected.

アソシエーション応答パケットを受信したノードは、アソシエーション応答パケットの送信元を自PCFクラスタにおけるMasterノードとみなし、自らはSlaveノードとして動作する。MasterノードまたはSlaveノードとしての動作はMaster/Slave動作部104の制御による。   The node that has received the association response packet regards the transmission source of the association response packet as a master node in its own PCF cluster, and operates as a slave node. The operation as the master node or slave node is controlled by the master / slave operation unit 104.

アソシエーション実行部106は、自ノードがMasterのとき、近傍ノードからアソシエーション要求パケットを受信すると、その送信元の近傍ノードに対してアソシエーション応答パケットをそれぞれ返信する。但し、アソシエーション数が予め決められたしきい値を越える場合は、しきい値を越えた時点でアソシエーション要求パケットを送信した近傍ノードに対するアソシエーション応答パケットの返信を停止する。このような処理を行うことでPCFクラスタのSlaveノード数を制限する。   When the association execution unit 106 receives an association request packet from a neighboring node when the node is the master, the association execution unit 106 returns an association response packet to the transmission source neighboring node. However, when the number of associations exceeds a predetermined threshold value, the response of the association response packet to the neighboring node that has transmitted the association request packet is stopped when the threshold value is exceeded. By performing such processing, the number of slave nodes in the PCF cluster is limited.

無線周波数調査部107は、自ノードがMasterのとき、自PCFクラスタ内で使用する無線周波数を決定する。無線周波数調査部107は、他のPCFクラスタ内で使用する無線周波数を知るために、自PCFクラスタ内で使用する(あるいは使用したい)無線周波数の情報(使用無線周波数)を載せた無線周波数調査パケットを各PCFクラスタ間で交換する。無線周波数調査パケットの送受信には第1の無線インターフェース101が使用される。   The radio frequency examining unit 107 determines a radio frequency to be used in the own PCF cluster when the own node is a master. The radio frequency investigation unit 107 knows the radio frequency to be used in another PCF cluster, and uses the radio frequency investigation packet (information on the radio frequency to be used) in the own PCF cluster (or the radio frequency to be used). Are exchanged between each PCF cluster. The first wireless interface 101 is used for transmission / reception of the radio frequency survey packet.

無線周波数調査パケットを交換する場合、Masterノードから無線周波数調査パケットを送信する場合と、Slaveノードを介して隣接するPCFクラスタへ無線周波数調査パケットを送信する場合とがある。Slaveノードを介して隣接するPCFクラスタへ無線周波数調査パケットを送信する場合、Masterノードの無線周波数調査部107はSlaveノードへ無線周波数調査指示パケットを送信する。無線周波数調査指示パケットには自PCFクラスタ内で使用する無線周波数の情報をMasterノードが搭載する。無線周波数調査指示パケットを受信したSlaveノードの無線周波数調査部107は各々の近傍ノードへ無線周波数調査パケットを送信する。   When exchanging radio frequency survey packets, there are a case where a radio frequency survey packet is transmitted from a master node and a case where a radio frequency survey packet is transmitted to an adjacent PCF cluster via a slave node. When transmitting a radio frequency survey packet to an adjacent PCF cluster via a slave node, the radio frequency survey unit 107 of the master node transmits a radio frequency survey instruction packet to the slave node. The master node carries information on the radio frequency used in the own PCF cluster in the radio frequency investigation instruction packet. The radio frequency investigation unit 107 of the slave node that has received the radio frequency investigation instruction packet transmits the radio frequency investigation packet to each neighboring node.

無線周波数調査パケットを受信したノードの無線周波数調査部107は、その送信局アドレスを参照し、自PCFクラスタに所属するノードのアドレスと異なる場合は、無線周波数調査パケット内の使用無線周波数の情報を取得する。そして、自PCFクラスタ内で使用する無線周波数の情報(使用無線周波数)を無線周波数ビジーパケットに搭載して送信元ノードへ返信する。また、送信局アドレスが自PCFクラスタに所属するノードのアドレスと一致する場合は送信元ノードへ応答を返信しない。無線周波数ビジーパケットを受信したノードがSlaveノードの場合、その無線周波数調査部107は無線周波数ビジーパケットの情報を無線周波数調査結果パケットへ搭載して自PCFクラスタのMasterノードへ送信する。   The radio frequency survey unit 107 of the node that has received the radio frequency survey packet refers to the transmitting station address, and if it is different from the address of the node belonging to the own PCF cluster, information on the used radio frequency in the radio frequency survey packet is displayed. get. Then, information on the radio frequency used in the own PCF cluster (used radio frequency) is mounted on the radio frequency busy packet and returned to the transmission source node. If the transmission station address matches the address of a node belonging to the own PCF cluster, no response is returned to the transmission source node. When the node that has received the radio frequency busy packet is a slave node, the radio frequency survey unit 107 loads the radio frequency busy packet information into the radio frequency survey result packet and transmits it to the master node of the own PCF cluster.

近傍クラスタ発見部108は、無線により接続可能な近傍クラスタを検出する。自ノードがMasterのとき、近傍クラスタ発見部108は、自身で近傍クラスタ発見パケットを送信する。または、自PCFクラスタ内の各Slaveノードに近傍クラスタ発見指示パケットを送信する。その場合、Slaveノードの近傍クラスタ発見部108は、近傍クラスタ発見パケットを各々の近傍ノードへ送信する。   The neighboring cluster discovery unit 108 detects neighboring clusters that can be connected wirelessly. When the own node is a master, the neighboring cluster discovery unit 108 transmits a neighboring cluster discovery packet by itself. Alternatively, a neighboring cluster discovery instruction packet is transmitted to each slave node in the own PCF cluster. In that case, the neighboring cluster discovery unit 108 of the slave node transmits a neighboring cluster discovery packet to each neighboring node.

近傍クラスタ発見部108は、近傍クラスタ発見パケットを受信すると、その送信局アドレスを参照し、自ノードのPCFクラスタに所属するノードのアドレスと異なる場合は、近傍クラスタ応答パケットを送信元ノードへ返信する。また、送信局アドレスが自PCFクラスタに所属するノードのアドレスと一致する場合は送信元ノードへ応答を返信しない。近傍クラスタ応答パケットを受信したノードがSlaveノードの場合、その近傍クラスタ発見部108は近傍クラスタ応答パケットの情報及び近傍クラスタ応答パケットに含まれる受信電界強度の情報を近傍クラスタ応答通知パケットに搭載して自PCFクラスタのMasterノードへ送信する。   When the neighboring cluster discovery unit 108 receives the neighboring cluster discovery packet, the neighboring cluster discovery unit 108 refers to the transmitting station address, and if it is different from the address of the node belonging to the PCF cluster of the own node, returns the neighboring cluster response packet to the transmission source node. . If the transmission station address matches the address of a node belonging to the own PCF cluster, no response is returned to the transmission source node. When the node that received the neighborhood cluster response packet is a slave node, the neighborhood cluster discovery unit 108 mounts information on the neighborhood cluster response packet and information on the received electric field strength included in the neighborhood cluster response packet in the neighborhood cluster response notification packet. It transmits to the master node of its own PCF cluster.

クラスタ間接続部109は、自ノードがMasterのとき、近傍クラスタ発見部108で収集した近傍クラスタ応答パケット及び近傍クラスタ応答通知パケット内の情報に基づき自PCFクラスタと近傍PCFクラスタとを接続する通信ルートを決定する。このとき、同一の近傍PCFクラスタに対して複数の通信ルートが存在する場合は受信電界強度がより強い接続ルートを選択する。   The inter-cluster connection unit 109 connects the local PCF cluster and the neighboring PCF cluster based on the information in the neighboring cluster response packet and the neighboring cluster response notification packet collected by the neighboring cluster discovery unit 108 when the own node is a master. To decide. At this time, when there are a plurality of communication routes for the same neighboring PCF cluster, a connection route having a stronger received electric field strength is selected.

クラスタ間接続部109は、自ノードがMasterのとき、他PCFクラスタのノードへ直接接続を要求する場合は、クラスタ接続要求パケットを送信する。また、自PCFクラスタ内のSlaveノードを経由して他PCFクラスタのノードへ接続を要求する場合は、該Slaveノードへクラスタ接続要求送信指示パケットを送信する。クラスタ接続要求送信指示パケットを受信したSlaveノードのクラスタ間接続部109は、クラスタ接続要求パケットを近傍ノードへ送信する。   The inter-cluster connection unit 109 transmits a cluster connection request packet when requesting a direct connection to a node of another PCF cluster when the own node is a master. When a connection is requested to a node of another PCF cluster via a slave node in the own PCF cluster, a cluster connection request transmission instruction packet is transmitted to the slave node. The inter-cluster connection unit 109 of the slave node that has received the cluster connection request transmission instruction packet transmits the cluster connection request packet to the neighboring nodes.

クラスタ接続要求パケットを受信したMasterノードのクラスタ間接続部109は、クラスタ接続を要求したPCFクラスタのノードへクラスタ接続応答パケットを送信する。クラスタ接続応答パケットをSlaveノードで受信した場合、そのクラスタ間接続部109は受信したクラスタ接続応答パケットの情報をクラスタ接続応答通知パケットに搭載して自PCFクラスタのMasterノードへ送信する。その結果、他PCFクラスタとの接続が確立する。   The inter-cluster connection unit 109 of the master node that has received the cluster connection request packet transmits a cluster connection response packet to the node of the PCF cluster that has requested the cluster connection. When the cluster connection response packet is received by the slave node, the inter-cluster connection unit 109 mounts the received cluster connection response packet information in the cluster connection response notification packet and transmits it to the master node of the own PCF cluster. As a result, a connection with another PCF cluster is established.

次に、本発明の無線マルチホップネットワークの形成方法について図4〜図11を用いて説明する。   Next, a method for forming a wireless multi-hop network according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図4は図3に示した近接ノード発見部の処理手順を示すフローチャートであり、図5は図3に示したアソシエーション実行部の処理を示す状態遷移図である。図6及び図7は図3に示した無線周波数調査部の処理手順を示すフローチャートであり、図8及び図9は図3に示した近傍クラスタ発見部108の処理手順を示すフローチャートである。また、図10及び図11は図3に示したクラスタ間接続部の処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of the neighboring node discovery unit shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a state transition diagram showing processing of the association execution unit shown in FIG. 6 and 7 are flowcharts showing the processing procedure of the radio frequency examining unit shown in FIG. 3, and FIGS. 8 and 9 are flowcharts showing the processing procedure of the neighboring cluster finding unit 108 shown in FIG. 10 and 11 are flowcharts showing the processing procedure of the inter-cluster connection unit shown in FIG.

図4に示すように、各ノードの近接ノード発見部105は、まず近傍ノード発見パケットをそれぞれ送信する(ステップA1)。近傍ノード発見パケットを送信したノードの近接ノード発見部105は近傍ノード応答パケットの受信待ち状態となる(ステップA2)。   As shown in FIG. 4, the neighboring node discovery unit 105 of each node first transmits a neighboring node discovery packet (step A1). The neighboring node discovery unit 105 of the node that has transmitted the neighboring node discovery packet enters a reception waiting state for the neighboring node response packet (step A2).

次に、近接ノード発見部105は、近傍ノード応答パケットを受信したか否かを判定し(ステップA3)、近傍ノード応答パケットを受信した場合は、自ノードの近傍ノード数をカウントアップする(ステップA4)。   Next, the neighboring node discovery unit 105 determines whether or not a neighboring node response packet has been received (step A3). If the neighboring node response packet has been received, the neighboring node finding unit 105 counts up the number of neighboring nodes of the own node (step S3). A4).

続いて、近接ノード発見部105は、近傍ノード発見パケットを受信したか否かを判定し(ステップA5)、近傍ノード発見パケットを受信した場合は、その送信元ノードへ近傍ノード応答パケットを返信する(ステップA6)。   Subsequently, the neighboring node discovery unit 105 determines whether or not a neighboring node discovery packet has been received (step A5). When the neighboring node discovery packet is received, a neighboring node response packet is returned to the transmission source node. (Step A6).

ステップA5の処理で近傍ノード発見パケットを受信しない場合、近接ノード発見部105は、予め決められた所定時間が過ぎたか(タイムオーバー)否かを判定し(ステップA7)、タイムオーバーでない場合は、ステップA3の処理に戻ってステップA3〜A7の処理を繰り返す。また、ステップA7の処理でタイムオーバーを検出した場合は、自ノードの近傍ノード数を近傍ノード数通知パケットに搭載して各近傍ノードへそれぞれ送信する(ステップA8)。近傍ノード数通知パケットを送信したノードは、近傍ノードからの近傍ノード数通知パケットの受信待ち状態となる(ステップA9)。   If the neighboring node discovery packet is not received in the process of step A5, the neighboring node discovery unit 105 determines whether or not a predetermined time has passed (time over) (step A7). Returning to the process, steps A3 to A7 are repeated. Further, when a time-over is detected in the process of step A7, the number of neighboring nodes of the own node is mounted in the neighboring node number notification packet and transmitted to each neighboring node (step A8). The node that has transmitted the neighboring node number notification packet enters a reception waiting state for the neighboring node number notification packet from the neighboring node (step A9).

次に、近接ノード発見部105は、近傍ノード数通知パケットを受信したか否かを判定し(ステップA10)、近傍ノード数通知パケットを受信した場合は、その情報(近傍ノード数)を送信元ノードに関連付けてそれぞれ保存する。   Next, the neighboring node discovery unit 105 determines whether or not a neighboring node number notification packet has been received (step A10). When the neighboring node number notification packet is received, the information (number of neighboring nodes) is transmitted from the transmission source. Save each associated with a node.

近傍ノード数通知パケットを受信しない場合は、予め決められた所定時間が過ぎたか(タイムオーバー)否かを判定し(ステップA11)、タイムオーバーでない場合は、ステップA10に戻ってステップA1からステップA11の処理を繰り返す。タイムオーバーとなった場合は近接ノード発見部105による処理を終了する。   If the neighboring node count notification packet is not received, it is determined whether or not a predetermined time has passed (time over) (step A11). If the time is not over, the process returns to step A10 and the processing from step A1 to step A11 is performed. repeat. If the time is over, the process by the neighboring node discovery unit 105 is terminated.

図5に示すように、アソシエーション実行部106は、まず近接ノード発見部105で検出した自ノードの近接ノード数と他ノードから通知された近傍ノード数とを比較する。そして、Masterノードが近傍に無く、かつ自ノードの近傍ノード数が最大の場合は、自ノードをMasterノードに選択して近傍ノードからのアソシエーション要求パケットの受信を待ち受ける。ここで、近傍ノード数が最大のノードが複数存在する場合は受信電界強度が最大の場合に自ノードをMasterノードに選択する。また、近傍ノード数が最大で、かつ受信電界強度が最大のノードが複数存在する場合はMACアドレスの値が最小(または最大)の場合に自ノードをMasterノードに選択する。   As shown in FIG. 5, the association execution unit 106 first compares the number of neighboring nodes detected by the neighboring node discovery unit 105 with the number of neighboring nodes notified from other nodes. When the master node is not in the vicinity and the number of neighboring nodes of the own node is the maximum, the own node is selected as the master node and the reception of the association request packet from the neighboring node is awaited. Here, when there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the local node is selected as the master node when the received electric field strength is maximum. Further, when there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes and the maximum received electric field strength, the local node is selected as the master node when the MAC address value is minimum (or maximum).

一方、自ノードよりも多くの近傍ノード数を持つノードが存在する場合は、近傍ノード数が最大のノードを選択し、そのノードにアソシエーション要求パケットを送信する。近傍ノード数が最大のノードが複数存在する場合は受信電界強度が最大のノードを選択する。また、近傍ノード数が最大で、かつ受信電界強度が最大のノードが複数存在する場合は、MACアドレスの値が最小(または最大)のノードを選択し、そのノードへアソシエーション要求パケットを送信する。   On the other hand, if there is a node having a larger number of neighboring nodes than the own node, the node having the largest number of neighboring nodes is selected, and an association request packet is transmitted to that node. When there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the node having the maximum received electric field strength is selected. When there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes and the maximum received electric field strength, the node having the minimum (or maximum) MAC address value is selected, and the association request packet is transmitted to that node.

Masterに選択されたノードのアソシエーション実行部106は、アソシエーション要求パケットを受信すると、その送信元ノードへアソシエーション応答パケットを返信する。   When the association execution unit 106 of the node selected as the master receives the association request packet, it returns an association response packet to the transmission source node.

アソシエーション要求パケットを送信したノードは、アソシエーション応答パケットの受信待ちとなる。アソシエーション応答パケットを受信した場合、そのノードはSlaveノードとなる。アソシエーション応答パケットを受信できなかったノードは、図4に示した近接ノード発見部105による近傍ノードの検出処理を再び実行する(クラスタリセット)。   The node that has transmitted the association request packet waits to receive an association response packet. When an association response packet is received, the node becomes a slave node. The node that has not received the association response packet performs the neighboring node detection process by the neighboring node discovery unit 105 shown in FIG. 4 again (cluster reset).

Masterに選択されたノードでは、無線周波数調査部107により自PCFクラスタで使用する無線周波数を決定する。   In the node selected as the master, the radio frequency investigation unit 107 determines the radio frequency used in the own PCF cluster.

図6に示すように、無線周波数調査部107は、まず無線周波数調査パケットを近傍PCFクラスタのノードへ送信する(ステップC1)。無線周波数調査パケットを送信した無線周波数調査部107は、近傍のPCFクラスタから返送される、そのPCFクラスタで使用する無線周波数の情報(使用無線周波数)を含む無線周波数ビジーパケットの受信待ち状態となる(ステップC2)。   As shown in FIG. 6, the radio frequency survey unit 107 first transmits a radio frequency survey packet to the nodes of the neighboring PCF cluster (step C1). The radio frequency survey unit 107 that has transmitted the radio frequency survey packet enters a reception wait state for a radio frequency busy packet that is returned from a nearby PCF cluster and that includes information on the radio frequency used in the PCF cluster (used radio frequency). (Step C2).

次に、無線周波数調査部107は、無線周波数ビジーパケットを受信したか否かを判定し(ステップC3)、無線周波数ビジーパケットを受信した場合は、それに含まれる使用無線周波数の情報を抽出し、PCFクラスタ毎の使用無線周波数を保存する(ステップC4)。無線周波数ビジーパケットを受信しない場合は、予め決められた所定時間が過ぎたか(タイムオーバー)否かを判定し(ステップC5)、タイムオーバーでない場合は、ステップC3に戻ってステップC3からステップC5の処理を繰り返す。タイムオーバーとなった場合は、全てのSlaveノードへ無線周波数調査指示パケットを送信し、Slaveノードを介して近傍PCFクラスタで使用する無線周波数を調査する(ステップC6)。無線周波数調査指示パケットを受信したSlaveノードの無線周波数調査部107は、図7に示すフローチャートにしたがって処理を実行する。   Next, the radio frequency investigation unit 107 determines whether or not a radio frequency busy packet has been received (step C3), and when a radio frequency busy packet is received, extracts information on the used radio frequency included therein, The used radio frequency for each PCF cluster is stored (step C4). If the radio frequency busy packet is not received, it is determined whether a predetermined time has passed (time over) or not (step C5). If the time is not over, the process returns to step C3 to perform the processing from step C3 to step C5. repeat. When time is over, the radio frequency investigation instruction packet is transmitted to all the slave nodes, and the radio frequency used in the neighboring PCF cluster is investigated through the slave node (step C6). The radio frequency investigation unit 107 of the slave node that has received the radio frequency investigation instruction packet executes processing according to the flowchart shown in FIG.

Masterノードの無線周波数調査部107は、無線周波数調査指示パケットを送信すると、Slaveノードから無線周波数調査結果パケットを受信したか否かを判定する(ステップC7)。そして、Slaveノードから無線周波数調査結果パケットを受信すると、そのパケットに含まれるPCFクラスタ毎の使用無線周波数の情報を保存する(ステップC8)。   When transmitting the radio frequency investigation instruction packet, the radio frequency investigation unit 107 of the master node determines whether or not a radio frequency investigation result packet has been received from the slave node (step C7). When the radio frequency investigation result packet is received from the slave node, information on the radio frequency used for each PCF cluster included in the packet is stored (step C8).

無線周波数調査結果パケットを受信しない場合は、予め決められた所定時間が過ぎたか(タイムオーバー)否かを判定し(ステップC9)、タイムオーバーでない場合は、ステップC7に戻ってステップC7からステップC9の処理を繰り返す。タイムオーバーとなった場合は、保存した近傍PCFクラスタの使用無線周波数を参照して未使用の無線周波数を自PCFクラスタの使用無線周波数に決定し(ステップC10)、決定した使用無線周波数の情報をクラスタ内無線周波数通知パケットに搭載して自PCFクラスタ内の各Slaveノードへ通知する(ステップC11)。   If the radio frequency survey result packet is not received, it is determined whether a predetermined time has passed (time over) or not (step C9). If the time is not over, the process returns to step C7 to perform the processing from step C7 to step C9. repeat. When the time is over, the unused radio frequency is determined as the used radio frequency of the own PCF cluster with reference to the stored used radio frequency of the neighboring PCF cluster (step C10), and information on the determined used radio frequency is the cluster. It is mounted on the internal radio frequency notification packet and notified to each slave node in its own PCF cluster (step C11).

図7に示すように、Slaveノードの無線周波数調査部107は無線周波数調査指示パケットの受信待ち状態にある(ステップD1)。無線周波数調査部107は、Masterノードから無線周波数調査指示パケットを受信したか否かを判定し(ステップD2)、無線周波数調査指示パケットを受信しない場合はMasterノードからの無線周波数調査指示パケットを待ち受ける。また、Masterノードから無線周波数調査指示パケットを受信すると、無線周波数調査パケットを近傍ノード(他PCFクラスタ)へ送信する(ステップD3)。そして、無線周波数調査部107は、近傍ノードから無線周波数ビジーパケットを受信したか否かを判定し(ステップD4)、無線周波数ビジーパケットを受信した場合は、それに含まれる他PCFクラスタの使用無線周波数の情報を無線周波数調査結果パケットに搭載して自PCFクラスタのMasterノードへ返信する。また、無線周波数ビジーパケットを受信しない場合は、予め決められた所定時間が過ぎたか(タイムオーバー)否かを判定し(ステップD5)、タイムオーバーでない場合は、ステップD3に戻ってステップD3からステップD5の処理を繰り返す。タイムオーバーとなった場合は、“応答なし”を示す情報を無線周波数調査結果パケットに搭載して自PCFクラスタのMasterノードへ返信し処理を終了する。   As shown in FIG. 7, the radio frequency investigation unit 107 of the slave node is waiting to receive a radio frequency investigation instruction packet (step D1). Radio frequency investigation unit 107 determines whether or not a radio frequency investigation instruction packet has been received from the master node (step D2). If no radio frequency investigation instruction packet has been received, it waits for a radio frequency investigation instruction packet from the master node. . When receiving the radio frequency survey instruction packet from the master node, the radio frequency survey packet is transmitted to the neighboring node (other PCF cluster) (step D3). Then, the radio frequency examining unit 107 determines whether or not a radio frequency busy packet has been received from a neighboring node (step D4). If a radio frequency busy packet is received, the radio frequency used by other PCF clusters included therein is determined. Is loaded into the radio frequency survey result packet and returned to the master node of the own PCF cluster. If a radio frequency busy packet is not received, it is determined whether a predetermined time has passed (time over) or not (step D5). If not, the process returns to step D3 and steps D3 to D5 are performed. Repeat the process. When the time is over, information indicating “no response” is mounted in the radio frequency survey result packet and returned to the master node of the own PCF cluster, and the process is terminated.

Masterノードは、自PCFクラスタの使用無線周波数を決定すると、近傍クラスタ発見部108により接続可能な近傍PCFクラスタを検出する。   When the master node determines the use radio frequency of the own PCF cluster, the master node detects a neighboring PCF cluster that can be connected by the neighboring cluster discovery unit 108.

図8に示すように、Masterノードの近傍クラスタ発見部108は、まず近傍ノードに近傍クラスタ発見パケットを送信する(ステップE1)。近傍クラスタ発見パケットを送信した近傍クラスタ発見部108は、近傍クラスタ応答パケットの受信待ち状態となる(ステップE2)。   As shown in FIG. 8, the neighboring cluster discovery unit 108 of the Master node first transmits a neighboring cluster discovery packet to the neighboring node (step E1). The neighborhood cluster discovery unit 108 that has transmitted the neighborhood cluster discovery packet enters a reception waiting state for the neighborhood cluster response packet (step E2).

次に、近傍クラスタ発見部108は近傍クラスタ応答パケットを受信したか否かを判定し(ステップE3)、近傍クラスタ応答パケットを受信した場合は、そのパケットに含まれる近傍クラスタ情報を保存する(ステップE4)。近傍クラスタ情報は、自PCFクラスタの近傍に存在する他のPCFクラスタを識別するための情報である。近傍クラスタ応答パケットを受信しない場合は、予め決められた所定時間が過ぎたか(タイムオーバー)否かを判定し(ステップE5)、タイムオーバーでない場合は、ステップE3に戻ってステップE3からステップE5の処理を繰り返す。タイムオーバーとなった場合は、Slaveノードへ近傍クラスタ発見指示パケットを送信する(ステップE6)。近傍クラスタ発見指示パケットを受信したSlaveノードの近傍クラスタ発見部108は、図9に示すフローチャートにしたがって処理を実行する。   Next, the neighboring cluster discovery unit 108 determines whether or not a neighboring cluster response packet has been received (step E3). If a neighboring cluster response packet has been received, the neighboring cluster information included in the packet is stored (step E3). E4). The neighboring cluster information is information for identifying other PCF clusters existing in the vicinity of the own PCF cluster. If the neighboring cluster response packet is not received, it is determined whether a predetermined time has passed (time over) or not (step E5). If not, the process returns to step E3 to perform the processing from step E3 to step E5. repeat. If the time is over, a neighbor cluster discovery instruction packet is transmitted to the slave node (step E6). The neighbor cluster discovery unit 108 of the slave node that has received the neighbor cluster discovery instruction packet executes processing according to the flowchart shown in FIG.

近傍クラスタ発見指示パケットを送信したMasterノードの近傍クラスタ発見部108は、Slaveノードからの近傍クラスタ応答通知パケットの受信待ち状態となる(ステップE7)。   The neighboring cluster discovery unit 108 of the master node that has transmitted the neighboring cluster discovery instruction packet enters a reception waiting state for the neighboring cluster response notification packet from the slave node (step E7).

続いて、近傍クラスタ発見部108は、Slaveノードから近傍クラスタ応答通知パケットを受信したか否かを判定し(ステップE8)、近傍クラスタ応答通知パケットを受信した場合は、そのパケットに含まれる近傍クラスタ情報を保存する(ステップE9)。近傍クラスタ応答通知パケットを受信しない場合は、予め決められた所定時間が過ぎたか(タイムオーバー)否かを判定し(ステップE10)、タイムオーバーでない場合は、ステップE8に戻ってステップE8からステップE10の処理を繰り返す。タイムオーバーとなった場合は、近傍クラスタ発見部108による処理を終了する。   Subsequently, the neighboring cluster discovery unit 108 determines whether or not a neighboring cluster response notification packet has been received from the slave node (step E8). When the neighboring cluster response notification packet has been received, the neighboring cluster included in the packet is determined. Information is saved (step E9). If the neighboring cluster response notification packet is not received, it is determined whether a predetermined time has passed (time over) or not (step E10). If the time is not over, the process returns to step E8 and the processing from step E8 to step E10 is performed. repeat. If the time is over, the process by the neighboring cluster discovery unit 108 is terminated.

図9に示すように、Slaveノードの近傍クラスタ発見部108は、Masterノードからの近傍クラスタ発見指示パケットの受信待ち状態にある(ステップF1)。近傍クラスタ発見部108は、まずMasterノードから近傍クラスタ発見指示パケットを受信したか否かを判定し(ステップF2)、近傍クラスタ発見指示パケットを受信しない場合はMasterノードからの近傍クラスタ発見指示パケットを待ち受ける。Masterノードから近傍クラスタ発見指示パケットを受信した場合は、近傍クラスタ発見パケットを近傍ノード(他PCFクラスタ)へ送信する(ステップF3)。そして、近傍ノードから近傍クラスタ応答パケットを受信したか否かを判定し(ステップF4)、近傍クラスタ応答パケットを受信した場合は、それに含まれる近傍クラスタ情報を保存する(ステップF5)。また、近傍クラスタ応答パケットを受信しない場合は、予め決められた所定時間が過ぎたか(タイムオーバー)否かを判定し(ステップF6)、タイムオーバーでない場合は、ステップF4に戻ってステップF4からステップF6の処理を繰り返す。タイムオーバーとなった場合は、保存した近傍クラスタ情報を近傍クラスタ応答通知パケットに搭載して自PCFクラスタのMasterノードへ返信し処理を終了する。   As shown in FIG. 9, the neighbor cluster discovery unit 108 of the slave node is in a waiting state for reception of a neighbor cluster discovery instruction packet from the master node (step F1). The neighboring cluster discovery unit 108 first determines whether or not a neighboring cluster discovery instruction packet has been received from the master node (step F2). If the neighboring cluster discovery instruction packet has not been received, the neighboring cluster discovery instruction packet is received from the master node. I wait. When the neighboring cluster discovery instruction packet is received from the master node, the neighboring cluster discovery packet is transmitted to the neighboring node (other PCF cluster) (step F3). Then, it is determined whether or not a neighboring cluster response packet has been received from a neighboring node (step F4). If a neighboring cluster response packet has been received, neighboring cluster information included therein is stored (step F5). If the neighboring cluster response packet is not received, it is determined whether a predetermined time has passed (time over) or not (step F6). If the time is not over, the process returns to step F4 to return from step F4 to step F6. Repeat the process. When the time is over, the stored neighboring cluster information is mounted in the neighboring cluster response notification packet, and the reply is returned to the master node of the own PCF cluster, and the process is terminated.

Masterノードは、近傍クラスタ発見部108により近傍クラスタ情報を収集すると、クラスタ間接続部109により近傍PCFクラスタとの通信ルートを決定する。   When the master node collects the neighboring cluster information by the neighboring cluster discovery unit 108, the master node determines a communication route with the neighboring PCF cluster by the inter-cluster connection unit 109.

図10に示すように、Masterノードのクラスタ間接続部109は、まず収集した近傍クラスタ情報を参照し(ステップG1)、各近傍PCFクラスタとの通信ルートが1つであるか否かを判定する(ステップG2)。近傍PCFクラスタとの通信ルートが1つである場合、MasterノードがそのPCFクラスタと直接接続するときは、Masterノードからクラスタ接続要求パケットを送信する。また、Slaveノードを介してそのPCFクラスタと接続する場合は、該Slaveノードにクラスタ接続要求送信指示パケットを送信する(ステップG6)。   As shown in FIG. 10, the inter-cluster connection unit 109 of the Master node first refers to the collected neighboring cluster information (step G1), and determines whether there is one communication route with each neighboring PCF cluster. (Step G2). When there is one communication route with a neighboring PCF cluster, when the master node is directly connected to the PCF cluster, a cluster connection request packet is transmitted from the master node. When connecting to the PCF cluster via the slave node, a cluster connection request transmission instruction packet is transmitted to the slave node (step G6).

一方、近傍PCFクラスタとの通信ルートが複数存在する場合、クラスタ間接続部109は、ホップ数が最小となる通信ルートを選択する(ステップG3)。そして、近傍PCFクラスタとのホップ数が最小となる通信ルートが1つであるか否かを判定し(ステップG3)、ホップ数が最小となる通信ルートが1つである場合は上記ステップG6の処理へ移行してクラスタ接続要求パケットまたはクラスタ接続要求送信指示パケットを送信する。ホップ数が最小となる通信ルートが複数存在する場合は、近傍クラスタ応答パケットの受信電界強度が最大の通信ルートを選択し(ステップG5)、上記ステップG6の処理へ移行してクラスタ接続要求パケットまたはクラスタ接続要求送信指示パケットを送信する。クラスタ接続要求送信指示パケットを受信したSlaveノードのクラスタ間接続部109は、図11に示すフローチャートにしたがって処理を実行する。   On the other hand, when there are a plurality of communication routes with neighboring PCF clusters, the inter-cluster connection unit 109 selects a communication route that minimizes the number of hops (step G3). Then, it is determined whether or not there is one communication route that minimizes the number of hops with the neighboring PCF cluster (step G3). If there is one communication route that minimizes the number of hops, the process proceeds to step G6. The process proceeds to processing, and a cluster connection request packet or a cluster connection request transmission instruction packet is transmitted. If there are a plurality of communication routes with the smallest number of hops, the communication route with the maximum received electric field strength of the neighboring cluster response packet is selected (step G5), and the process proceeds to step G6, where the cluster connection request packet or A cluster connection request transmission instruction packet is transmitted. The inter-cluster connection unit 109 of the slave node that has received the cluster connection request transmission instruction packet executes processing according to the flowchart shown in FIG.

クラスタ接続要求パケットまたはクラスタ接続要求送信指示パケットを送信したMasterノードは、他PCFクラスタからのクラスタ接続応答パケットまたはSlaveノードからのクラスタ接続応答結果パケットの受信待ち状態となる(ステップG7)。   The master node that has transmitted the cluster connection request packet or the cluster connection request transmission instruction packet enters a state of waiting for reception of a cluster connection response packet from another PCF cluster or a cluster connection response result packet from the slave node (step G7).

クラスタ間接続部109は、クラスタ接続要求パケットを送信した全てのPCFクラスタからのクラスタ接続応答パケットまたはSlaveノードからのクラスタ接続応答結果パケットを受信したか否かを判定し(ステップG8)、クラスタ接続応答パケットまたはクラスタ接続応答結果パケットを受信していない場合はこれらのパケットの受信を待ち受ける。クラスタ接続応答パケットまたはクラスタ接続応答結果パケットを受信した場合は処理を終了する。   The inter-cluster connection unit 109 determines whether or not a cluster connection response packet from all PCF clusters that transmitted the cluster connection request packet or a cluster connection response result packet from the slave node has been received (step G8). If no response packet or cluster connection response result packet has been received, reception of these packets is awaited. If a cluster connection response packet or a cluster connection response result packet is received, the process ends.

図11に示すように、Slaveノードのクラスタ間接続部109は、Masterノードからのクラスタ接続要求送信指示パケットの受信待ち状態にある(ステップH1)。クラスタ間接続109は、Masterノードからクラスタ接続要求送信指示パケットを受信すると、指定された近傍PCFクラスタへクラスタ接続要求パケットを送信する(ステップH2)。そして、近傍PCFクラスタからクラスタ接続応答パケットを受信したか否かを判定し(ステップH3)、クラスタ接続応答パケットを受信しない場合はクラスタ接続応答パケットの受信を待ち受ける。また、クラスタ接続応答パケットを受信した場合は、そのパケットに含まれる情報をクラスタ接続応答結果パケットに搭載して自PCFクラスタのMasterノードへ送信し(ステップH4)、該近傍PCFクラスタとの接続を確立して処理を終了する。   As shown in FIG. 11, the inter-cluster connection unit 109 of the slave node is in a waiting state for receiving a cluster connection request transmission instruction packet from the master node (step H1). When the inter-cluster connection 109 receives the cluster connection request transmission instruction packet from the master node, the inter-cluster connection 109 transmits the cluster connection request packet to the designated neighboring PCF cluster (step H2). Then, it is determined whether or not a cluster connection response packet has been received from the neighboring PCF cluster (step H3). If no cluster connection response packet is received, the reception of the cluster connection response packet is awaited. When a cluster connection response packet is received, information contained in the packet is loaded into the cluster connection response result packet and transmitted to the master node of the own PCF cluster (step H4), and connection with the neighboring PCF cluster is established. Establish and end processing.

本発明によれば、近傍のノードどうしをポーリング方式による通信を可能に接続し、マスターとして動作する1つのノードとスレーブとして動作する少なくとも1つのノードとから成る複数のポーリングクラスタを形成し、近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートを設定することで、キャリアセンス方式のみを用いた構成と比べて近傍のノード間のパケット衝突に起因する遅延時間が低減し、ポーリング方式のみを用いた構成と比べてポーリングクラスタ間でのポーリング待ち時間に起因する遅延時間が低減する。したがって、無線マルチホップネットワークにおけるパケットの転送遅延が低減する。   According to the present invention, neighboring nodes are connected so as to be able to communicate with each other in a polling manner, and a plurality of polling clusters including one node operating as a master and at least one node operating as a slave are formed. By setting a communication route that enables communication using the carrier sense method between polling clusters, the delay time caused by packet collisions between neighboring nodes is reduced compared to a configuration using only the carrier sense method. Compared to a configuration using only the delay time, the delay time caused by polling waiting time between polling clusters is reduced. Accordingly, packet transfer delay in the wireless multi-hop network is reduced.

(実施例)
次に本発明の無線マルチホップネットワークの形成方法の実施例について説明する。
(Example)
Next, an embodiment of a method for forming a wireless multi-hop network according to the present invention will be described.

本実施例では、図12に示すように18台の無線LANスイッチWS1〜WS18が配置された状態から無線マルチホップネットワークを形成する場合を例にして説明する。   In this embodiment, a case where a wireless multi-hop network is formed from a state where 18 wireless LAN switches WS1 to WS18 are arranged as shown in FIG. 12 will be described as an example.

図12に示すように配置された各無線LANスイッチ(ノード)WS1〜WS18は、まず図4に示した手順にしたがって自ノードの近傍ノード数をそれぞれ算出する。その算出結果を表1に示す。   Each wireless LAN switch (node) WS1 to WS18 arranged as shown in FIG. 12 first calculates the number of neighboring nodes of the own node according to the procedure shown in FIG. The calculation results are shown in Table 1.

Figure 2007036361
WS1〜WS18は、自ノードの近傍ノード数を、近傍ノード数通知パケットを用いてそれぞれ近傍ノードへ通知する。
Figure 2007036361
WS1 to WS18 notify the neighboring nodes of the number of neighboring nodes of the own node using neighboring node number notification packets.

表1に示したように、WS1〜WS18は全てMasterノードではなく、かつWS1、WS7、WS12及びWS16が最大の近傍ノード数を持っている。したがって、これらのノードが他のノードからのアソシエーション要求パケットを待つことになる。WS2、WS3、WS4、WS5、WS6、WS8、WS9、WS10、WS11、WS13、WS14、WS15及びWS17は、近傍ノードの中で近傍ノード数が最大のノードへアソシエーション要求パケットを送信する。   As shown in Table 1, WS1 to WS18 are not all Master nodes, and WS1, WS7, WS12, and WS16 have the maximum number of neighboring nodes. Therefore, these nodes wait for association request packets from other nodes. WS2, WS3, WS4, WS5, WS6, WS8, WS9, WS10, WS11, WS13, WS14, WS15, and WS17 transmit an association request packet to the node having the largest number of neighboring nodes.

具体的には、WS2、WS3、WS4及びWS5は、最大の近傍ノード数を持つWS1へアソシエーション要求パケットを送信する。   Specifically, WS2, WS3, WS4, and WS5 transmit an association request packet to WS1 having the maximum number of neighboring nodes.

また、WS8、WS9、WS10及びWS11は、WS7へアソシエーション要求パケットを送信する。ここで、表1に示すように、WS6では、近傍ノードであるWS1とWS7とがそれぞれ最大(5個)の近傍ノード数を持っている。そのため、WS6は、近傍ノード応答パケットの受信電界強度がより大きいノードへアソシエーション要求パケットを送信する。ここでは、WS1よりもWS7から強い受信電界強度で近傍ノード応答パケットを受信したと仮定する。したがって、WS6はWS7へアソシエーション要求パケットを送信する。   WS8, WS9, WS10, and WS11 transmit an association request packet to WS7. Here, as shown in Table 1, in WS6, the neighboring nodes WS1 and WS7 each have the maximum (five) number of neighboring nodes. Therefore, the WS 6 transmits an association request packet to a node having a larger received field strength of the neighborhood node response packet. Here, it is assumed that the neighboring node response packet is received from WS7 with a stronger received electric field strength than WS1. Therefore, WS6 transmits an association request packet to WS7.

WS14及びWS15は、WS12へアソシエーション要求パケットを送信する。また、WS13、WS17及びWS18は、WS16へアソシエーション要求パケットを送信する。   WS14 and WS15 transmit an association request packet to WS12. WS13, WS17, and WS18 transmit an association request packet to WS16.

アソシエーション要求パケットを受信したWS1、WS7、WS12及びWS16はアソシエーション応答パケットを送信元ノードへそれぞれ返信する。アソシエーション要求パケットを受信したWS1、WS7、WS12及びWS16は、PCFクラスタのMasterノードとなる。一方、アソシエーション応答パケットを受信した他のノードは、PCFクラスタのSlaveノードとなる。   Upon receiving the association request packet, WS1, WS7, WS12, and WS16 each return an association response packet to the transmission source node. The WS1, WS7, WS12, and WS16 that have received the association request packet are master nodes of the PCF cluster. On the other hand, the other node that has received the association response packet becomes a slave node of the PCF cluster.

次に、Masterに選択されたWS1、WS7、WS12及びWS16は、それぞれ自PCFクラスタ内で使用する無線周波数を決定する。各PCFクラスタ内で使用する無線周波数は、図6及び図7に示した手順にしたがって決定する。ここでは、第1のPCFクラスタが無線周波数f1を使用し、第2のPCFクラスタが無線周波数f2を使用し、第3のPCFクラスタが無線周波数f3を使用し、第4のPCFクラスタが無線周波数f4を使用する。   Next, each of WS1, WS7, WS12, and WS16 selected as the master determines a radio frequency to be used in its own PCF cluster. The radio frequency used in each PCF cluster is determined according to the procedure shown in FIGS. Here, the first PCF cluster uses radio frequency f1, the second PCF cluster uses radio frequency f2, the third PCF cluster uses radio frequency f3, and the fourth PCF cluster uses radio frequency f2. Use f4.

続いて、Masterに選択されたWS1、WS7、WS12及びWS16は、図8及び図9に示した手順に従い、近傍クラスタ発見パケット及び近傍クラスタ発見指示パケットを用いて近傍PCFクラスタを検出する。近傍PCFクラスタの検出結果を表2に示す。   Subsequently, the WS1, WS7, WS12, and WS16 selected as the master detect neighboring PCF clusters using the neighboring cluster discovery packet and the neighboring cluster discovery instruction packet according to the procedure shown in FIGS. Table 2 shows the detection results of neighboring PCF clusters.

Figure 2007036361
表2に示す例では、WS1をMasterノードとする第1のPCFクラスタでは第2のPCFクラスタに対する通信ルートを2つ発見する。また、WS7をMasterノードとする第2のPCFクラスタでは、第1のPCFクラスタに対する2つの通信ルートと、第3のPCFクラスタ及び第4のPCFクラスタに対する通信ルートをそれぞれ1つずつ発見する。また、WS12をMasterノードとする第3のPCFクラスタでは、第2のPCFクラスタ及び第4のPCFクラスタに対する通信ルートをそれぞれ1つずつ発見する。また、WS16をMasterノードとする第4のPCFクラスタでは、第2のPCFクラスタ及び第3のPCFクラスタに対する通信ルートをそれぞれ1つずつ発見する。
Figure 2007036361
In the example shown in Table 2, two communication routes for the second PCF cluster are found in the first PCF cluster having WS1 as the master node. Further, in the second PCF cluster having WS7 as the master node, two communication routes for the first PCF cluster and one communication route for the third PCF cluster and the fourth PCF cluster are found one by one. Further, in the third PCF cluster having WS 12 as the master node, one communication route for each of the second PCF cluster and the fourth PCF cluster is found. Further, in the fourth PCF cluster having WS 16 as the master node, one communication route for each of the second PCF cluster and the third PCF cluster is found.

ここで、第1のPCFクラスタと第2のPCFクラスタ間の通信ルートが複数存在する。この場合、第1のPCFクラスタ及び第2のPCFクラスタのMasterノードは、ホップ数が最小の通信ルートを選択する。表2に示す例では、第1のPCFクラスタから第2のPCFクラスタへ送信する場合、WS1からWS6を通る通信ルートが最短である。また、第2のPCFクラスタから第1のPCFクラスタへ送信する場合は、WS6からWS1を通る通信ルートが最短である。   Here, there are a plurality of communication routes between the first PCF cluster and the second PCF cluster. In this case, the master node of the first PCF cluster and the second PCF cluster selects a communication route with the smallest number of hops. In the example shown in Table 2, when transmitting from the first PCF cluster to the second PCF cluster, the communication route passing through WS1 to WS6 is the shortest. When transmitting from the second PCF cluster to the first PCF cluster, the communication route passing from WS6 to WS1 is the shortest.

各PCFクラスタのMasterノードは、近傍PCFクラスタに対する最小の通信ルートを選択し、クラスタ接続要求パケットまたはクラスタ接続要求送信指示パケットを送信し、クラスタ接続応答パケットまたはクラスタ接続応答結果パケットを受信することで、近傍PCFクラスタとの接続を確立する。   The master node of each PCF cluster selects the minimum communication route for the neighboring PCF cluster, transmits the cluster connection request packet or the cluster connection request transmission instruction packet, and receives the cluster connection response packet or the cluster connection response result packet. Establish a connection with a neighboring PCF cluster.

図13は以上の手順によって形成された無線マルチホップネットワークの一例を示している。この図13に示した無線マルチホップネットワークのWS2からWS15へパケットが転送される様子を図14に示す。   FIG. 13 shows an example of a wireless multi-hop network formed by the above procedure. FIG. 14 shows how a packet is transferred from WS2 to WS15 of the wireless multi-hop network shown in FIG.

図14に示すように、図13に示した無線マルチホップネットワークにおいて、WS2からWS15へパケットを転送する場合、第1のPCFクラスタでは、WS2からWS1、WS1からWS6の順にパケットが転送される。図14に示すように、第1のPCFクラスタでは、MasterノードであるWS1によってWS2からWS1に対するパケット転送が制御されるが、WS1からWS6へはキャリアセンス方式でパケットが転送されるためにポーリング待ち時間が発生しない。   As shown in FIG. 14, in the wireless multi-hop network shown in FIG. 13, when packets are transferred from WS2 to WS15, the packets are transferred in the order of WS2 to WS1, WS1 to WS6 in the first PCF cluster. As shown in FIG. 14, in the first PCF cluster, the packet transfer from WS2 to WS1 is controlled by WS1, which is the master node, but since the packet is transferred from WS1 to WS6 by the carrier sense method, waiting for polling is performed. Time does not occur.

また、第2のPCFクラスタでは、WS6からWS7、WS7からWS10の順にパケットが転送されるが、いずれもキャリアセンス方式でパケットが転送されるためにポーリング待ち時間が発生しない。   Further, in the second PCF cluster, packets are transferred in the order of WS6 to WS7 and WS7 to WS10. However, since the packets are transferred by the carrier sense method, no polling waiting time occurs.

さらに、第3のPCFクラスタでは、WS10からWS12、WS12からWS15の順にパケットが転送されるが、WS10からWS12へはキャリアセンス方式でパケットが転送されるためにポーリング待ち時間が発生しない。但し、WS10からWS12に対するパケット転送が終了してからWS12からWS15に対するパケット転送が始まるまでにポーリング待ち時間が生じる。しかしながら、図15に示した従来の無線マルチホップネットワークに比べてポーリング待ち時間が大幅に低減しているため、本発明の形成方法によって構成された無線マルチホップネットワークでは、パケットの転送遅延を大幅に低減できる。   Further, in the third PCF cluster, packets are transferred in the order of WS10 to WS12 and WS12 to WS15, but no packet waiting time is generated because packets are transferred from WS10 to WS12 by the carrier sense method. However, there is a polling waiting time from the end of packet transfer from WS10 to WS12 to the start of packet transfer from WS12 to WS15. However, since the polling waiting time is significantly reduced as compared with the conventional wireless multi-hop network shown in FIG. 15, in the wireless multi-hop network configured by the forming method of the present invention, the packet transfer delay is greatly increased. Can be reduced.

なお、上記説明では、PCFクラスタを形成する際に、Masterノードが所定のアソシエーション数を超える場合にアソシエーション応答パケットを返信しないことでPCFクラスタを構成するSlaveノード数を制限する方法を示した。   In the above description, when forming a PCF cluster, a method of limiting the number of slave nodes constituting the PCF cluster by not returning an association response packet when the master node exceeds the predetermined number of associations has been shown.

しかしながら、Masterノードとなり得る複数のノードが存在する場合、すなわち近傍ノード数が最大のノードが複数存在する場合、Slaveノードは、アソシエーション要求パケットを送信する前に、それらのノードに対して現在のアソシエーション数を問い合わせ、その問い合わせ結果から、最もアソシエーション数の少ないノードへアソシエーション要求パケットを送信してもよい。その場合、各PCFクラスタに所属するSlaveノード数が均一になるため、各Masterノードの処理負荷が平滑化されるという効果がある。   However, when there are a plurality of nodes that can be master nodes, that is, when there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the slave node sends the current association to the nodes before sending the association request packet. The association request packet may be transmitted to the node with the smallest number of associations from the inquiry result. In that case, since the number of Slave nodes belonging to each PCF cluster becomes uniform, there is an effect that the processing load of each Master node is smoothed.

本発明の無線マルチホップネットワークの形成方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the formation method of the radio | wireless multihop network of this invention. 本発明の無線マルチホップネットワークを形成方法で用いるパケットの一構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one structural example of the packet used with the formation method of the radio | wireless multihop network of this invention. 本発明の無線マルチホップネットワークを構成するノードの一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one structural example of the node which comprises the radio | wireless multihop network of this invention. 図3に示した近接ノード発見部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the adjacent node discovery part shown in FIG. 図3に示したアソシエーション実行部の処理を示す状態遷移図である。It is a state transition diagram which shows the process of the association execution part shown in FIG. 図3に示した無線周波数調査部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the radio frequency investigation part shown in FIG. 図3に示した無線周波数調査部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the radio frequency investigation part shown in FIG. 図3に示した近傍クラスタ発見部108の処理手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a processing procedure of a neighboring cluster discovery unit illustrated in FIG. 3. 図3に示した近傍クラスタ発見部108の処理手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a processing procedure of a neighboring cluster discovery unit illustrated in FIG. 3. 図3に示したクラスタ間接続部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the connection part between clusters shown in FIG. 図3に示したクラスタ間接続部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the connection part between clusters shown in FIG. 本発明の無線マルチホップネットワークを構成するノードの配置例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of arrangement | positioning of the node which comprises the radio | wireless multihop network of this invention. 図12に示すノードの配置例から形成した本発明の無線マルチホップネットワークを一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one structural example of the radio | wireless multihop network of this invention formed from the example of arrangement | positioning of the node shown in FIG. 図13に示した無線マルチホップネットワークのパケット転送時における遅延時間の発生例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of generation | occurrence | production of the delay time at the time of packet transmission of the radio | wireless multihop network shown in FIG. 従来の無線マルチホップネットワークの一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of 1 structure of the conventional radio | wireless multihop network. 図15に示した無線マルチホップネットワークのパケット転送時における遅延時間の発生例を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example of occurrence of a delay time during packet transfer in the wireless multi-hop network illustrated in FIG. 15.

符号の説明Explanation of symbols

100 ノード
101 第1の無線インターフェース
102 第2の無線インターフェース
103 有線インターフェース
104 Master/Slave動作部
105 近傍ノード発見部
106 アソシエーション実行部
107 無線周波数調査部
108 近傍クラスタ発見部
109 クラスタ間接続部
WS1〜WS18 無線LANスイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Node 101 1st wireless interface 102 2nd wireless interface 103 Wired interface 104 Master / Slave operation part 105 Neighboring node discovery part 106 Association execution part 107 Radio frequency investigation part 108 Neighboring cluster discovery part 109 Intercluster connection part WS1-WS18 Wireless LAN switch

Claims (18)

無線によって通信可能に接続される複数のノードを備えた無線マルチホップネットワークの形成方法であって、
前記ノード毎に、1ホップで通信可能な近傍のノードをそれぞれ検出する第1のステップと、
前記近傍のノードどうしをポーリング方式による通信を可能に接続し、マスターとして動作する1つのノードとスレーブとして動作する少なくとも1つのノードとから成る複数のポーリングクラスタを形成する第2のステップと、
前記ポーリングクラスタ毎に、隣接する近傍のポーリングクラスタをそれぞれ検出する第3のステップと、
前記近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートを設定する第4のステップと、
を有する無線マルチホップネットワークの形成方法。
A method of forming a wireless multi-hop network comprising a plurality of nodes that are communicably connected by radio,
A first step of detecting, for each node, neighboring nodes capable of communicating in one hop;
A second step of connecting the neighboring nodes so as to enable communication by a polling method, and forming a plurality of polling clusters including one node operating as a master and at least one node operating as a slave;
A third step of detecting adjacent neighboring polling clusters for each of the polling clusters;
A fourth step of setting a communication route that enables communication by a carrier sense method between the neighboring polling clusters;
A method for forming a wireless multi-hop network.
前記第2のステップは、
前記近傍のノード数が最大のノードを前記マスターとして選択し、
前記近傍のノード数が最大のノードが複数存在する場合は、前記近傍のノードからの受信電界強度が最大のノードを前記マスターとして選択し、
前記近傍のノード数が最大で、かつ前記近傍のノードからの受信電界強度が最大のノードが複数存在する場合は、前記ノードにそれぞれ付与されたアドレスの値が最小または最大のノードを前記マスターとして選択する請求項1記載の無線マルチホップネットワークの形成方法。
The second step includes
Select the node with the largest number of nearby nodes as the master,
When there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the node having the largest received electric field strength from the neighboring nodes is selected as the master,
When there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes and the maximum received electric field strength from the neighboring nodes, the node having the smallest or largest address value assigned to each of the nodes is set as the master. The method of forming a wireless multi-hop network according to claim 1 to select.
前記第2のステップは、
前記近傍のノード数が最大のノードを前記マスターとして選択し、
前記近傍のノード数が最大のノードが複数存在する場合、該ノードに対するアソシエーションを要求したノード数が最も少ないノードを前記マスターとして選択する請求項1記載の無線マルチホップネットワークの形成方法。
The second step includes
Select the node with the largest number of nearby nodes as the master,
2. The method of forming a wireless multi-hop network according to claim 1, wherein when there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, a node having the smallest number of nodes that requested association with the node is selected as the master.
前記第4のステップは、
前記近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートが複数存在する場合、前記近傍のポーリングクラスタに対するホップ数が最小となる通信ルートを選択する請求項1記載の無線マルチホップネットワークの形成方法。
The fourth step includes
2. The wireless multi-hop network according to claim 1, wherein when there are a plurality of communication routes that enable communication by a carrier sense method between the neighboring polling clusters, a communication route that minimizes the number of hops with respect to the neighboring polling cluster is selected. Forming method.
前記第4のステップは、
前記近傍のポーリングクラスタに対するホップ数が最小となる通信ルートが複数存在する場合、前記前記近傍のポーリングクラスタからの受信電界強度が最大の通信ルートを選択する請求項4記載の無線マルチホップネットワークの形成方法。
The fourth step includes
5. The formation of a wireless multi-hop network according to claim 4, wherein when there are a plurality of communication routes having a minimum number of hops with respect to the neighboring polling cluster, a communication route having a maximum received electric field strength from the neighboring polling cluster is selected. Method.
前記第2のステップは、
前記近傍のポーリングクラスタから、それぞれが使用する無線周波数の情報を送信させ、他のポーリングクラスタで未使用の無線周波数を選択する処理をさらに有する請求項1から請求項5のいずれか1項記載の無線マルチホップネットワークの形成方法。
The second step includes
6. The method according to claim 1, further comprising a process of transmitting information on a radio frequency used by each of the neighboring polling clusters and selecting an unused radio frequency in another polling cluster. A method for forming a wireless multi-hop network.
無線によってパケットを転送する無線マルチホップネットワークを構成するための無線通信装置であって、
1ホップで通信可能な近傍のノードを検出する近傍ノード発見部と、
自無線通信装置を、無線通信装置の集合体であるポーリングクラスタのマスターまたはスレープのいずれか一方に選択し、前記近傍のノードとポーリング方式による通信が可能に接続するアソシエーション実行部と、
前記ポーリングクラスタ毎に隣接する近傍のポーリングクラスタを検出する近傍クラスタ発見部と、
前記近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートを設定するクラスタ間接続部と、
を有する無線通信装置。
A wireless communication device for configuring a wireless multi-hop network for transferring packets by wireless,
A neighboring node discovery unit that detects neighboring nodes that can communicate in one hop;
An association execution unit that selects the own wireless communication device as either a master or a slave of a polling cluster that is an aggregate of wireless communication devices, and connects to the neighboring nodes so as to enable communication by a polling method;
A neighboring cluster discovery unit that detects neighboring polling clusters adjacent to each polling cluster;
An inter-cluster connection unit that sets a communication route that enables communication by a carrier sense method between the neighboring polling clusters;
A wireless communication device.
前記アソシエーション実行部は、
前記近傍のノード数が最大のノードを前記マスターとして選択し、
前記近傍のノード数が最大のノードが複数存在する場合は、前記近傍のノードからの受信電界強度が最大のノードを前記マスターとして選択し、
前記近傍のノード数が最大で、かつ前記近傍のノードからの受信電界強度が最大のノードが複数存在する場合は、前記ノードにそれぞれ付与されたアドレスの値が最小または最大のノードを前記マスターとして選択する請求項7記載の無線通信装置。
The association execution unit
Select the node with the largest number of nearby nodes as the master,
When there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the node having the largest received electric field strength from the neighboring nodes is selected as the master,
When there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes and the maximum received electric field strength from the neighboring nodes, the node having the smallest or largest address value assigned to each of the nodes is set as the master. The wireless communication device according to claim 7 to be selected.
前記アソシエーション実行部は、
前記近傍のノード数が最大のノードを前記マスターとして選択し、
前記近傍のノード数が最大のノードが複数存在する場合、該ノードに対するアソシエーションを要求したノード数が最も少ないノードを前記マスターとして選択する請求項7記載の無線通信装置。
The association execution unit
Select the node with the largest number of nearby nodes as the master,
8. The wireless communication apparatus according to claim 7, wherein when there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the node having the smallest number of nodes that requested association with the node is selected as the master.
前記クラスタ間接続部は、
前記近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートが複数存在する場合、前記近傍のポーリングクラスタに対するホップ数が最小となる通信ルートを選択する請求項7記載の無線通信装置。
The inter-cluster connection unit is
The wireless communication apparatus according to claim 7, wherein when there are a plurality of communication routes that enable communication by a carrier sense method between the neighboring polling clusters, the wireless communication device selects a communication route that minimizes the number of hops with respect to the neighboring polling cluster.
前記クラスタ間接続部は、
前記近傍のポーリングクラスタに対するホップ数が最小となる通信ルートが複数存在する場合、前記前記近傍のポーリングクラスタからの受信電界強度が最大の通信ルートを選択する請求項10記載の無線通信装置。
The inter-cluster connection unit is
The wireless communication apparatus according to claim 10, wherein when there are a plurality of communication routes having a minimum number of hops with respect to the neighboring polling cluster, the wireless communication device selects a communication route having a maximum received electric field intensity from the neighboring polling cluster.
前記近傍のポーリングクラスタから、それぞれが使用する無線周波数の情報を送信させ、他のポーリングクラスタで未使用の無線周波数を選択する無線周波数調査部をさらに有する請求項7から請求項11のいずれか1項記載の無線通信装置。   12. The radio frequency survey unit according to claim 7, further comprising: a radio frequency examining unit that transmits information on a radio frequency used by each neighboring polling cluster and selects an unused radio frequency in another polling cluster. The wireless communication device according to item. 無線によってパケットを転送する無線マルチホップネットワークを構成するコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
1ホップで通信可能な近傍のノードを検出する第1のステップと、
自無線通信装置を、無線通信装置の集合体であるポーリングクラスタのマスターまたはスレープのいずれか一方に選択し、前記近傍のノードとポーリング方式による通信が可能に接続する第2のステップと、
前記ポーリングクラスタ毎に隣接する近傍のポーリングクラスタを検出するための処理を実行する第3のステップと、
前記近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートを設定するための処理を実行する第4のステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
A program for causing a computer constituting a wireless multi-hop network that transfers packets by radio to execute the program,
A first step of detecting neighboring nodes capable of communicating in one hop;
A second step of selecting the own wireless communication device as either a master or a slave of a polling cluster that is an aggregate of wireless communication devices and connecting the neighboring nodes so as to enable communication by a polling method;
A third step of performing processing for detecting neighboring polling clusters adjacent to each of the polling clusters;
A fourth step of executing a process for setting a communication route enabling communication by a carrier sense method between the neighboring polling clusters;
A program that causes a computer to execute.
前記第2のステップは、
前記近傍のノード数が最大のノードを前記マスターとして選択し、
前記近傍のノード数が最大のノードが複数存在する場合は、前記近傍のノードからの受信電界強度が最大のノードを前記マスターとして選択し、
前記近傍のノード数が最大で、かつ前記近傍のノードからの受信電界強度が最大のノードが複数存在する場合は、前記ノードにそれぞれ付与されたアドレスの値が最小または最大のノードを前記マスターとして選択する請求項13記載のプログラム。
The second step includes
Select the node with the largest number of nearby nodes as the master,
When there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the node having the largest received electric field strength from the neighboring nodes is selected as the master,
When there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes and the maximum received electric field strength from the neighboring nodes, the node having the smallest or largest address value assigned to each of the nodes is set as the master. The program according to claim 13 to be selected.
前記第2のステップは、
前記近傍のノード数が最大のノードを前記マスターとして選択し、
前記近傍のノード数が最大のノードが複数存在する場合、該ノードに対するアソシエーションを要求したノード数が最も少ないノードを前記マスターとして選択する請求項13記載のプログラム。
The second step includes
Select the node with the largest number of nearby nodes as the master,
14. The program according to claim 13, wherein when there are a plurality of nodes having the maximum number of neighboring nodes, the node having the smallest number of nodes that requested association with the node is selected as the master.
前記第4のステップは、
前記近傍のポーリングクラスタ間にキャリアセンス方式による通信を可能にする通信ルートが複数存在する場合、前記近傍のポーリングクラスタに対するホップ数が最小となる通信ルートを選択する請求項13記載のプログラム。
The fourth step includes
The program according to claim 13, wherein when there are a plurality of communication routes that enable communication by a carrier sense method between the neighboring polling clusters, a communication route that minimizes the number of hops with respect to the neighboring polling cluster is selected.
前記第4のステップは、
前記近傍のポーリングクラスタに対するホップ数が最小となる通信ルートが複数存在する場合、前記前記近傍のポーリングクラスタからの受信電界強度が最大の通信ルートを選択する請求項16記載のプログラム。
The fourth step includes
The program according to claim 16, wherein when there are a plurality of communication routes having a minimum number of hops with respect to the neighboring polling cluster, the communication route having the maximum received electric field intensity from the neighboring polling cluster is selected.
前記第2のステップは、
前記近傍のポーリングクラスタから、それぞれが使用する無線周波数の情報を送信させ、他のポーリングクラスタで未使用の無線周波数を選択する処理をさらに有する請求項13から請求項17のいずれか1項記載のプログラム。

The second step includes
18. The method according to claim 13, further comprising a process of transmitting information on a radio frequency used by each of the neighboring polling clusters and selecting an unused radio frequency in another polling cluster. program.

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