JP2007235719A

JP2007235719A - マルチホップネットワークを構成する無線端末

Info

Publication number: JP2007235719A
Application number: JP2006056444A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Hiraoka; 精一平岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: JP4584161B2

Abstract

【課題】各無線端末間のリンク品質を簡易に得ることができるマルチホップネットワークを構成する無線端末を提供する。
【解決手段】通信フレームを、無線端末が実行する処理を格納するコマンドフィールド、受信電波強度測定を指示した無線端末の番号を格納する発行元フィールド、通信フレームの送付先の無線端末の番号を格納する宛先フィールド、通信フレームを送信する無線端末の番号を格納する送信元フィールド、受信電波強度測定を行うために要する通信段数を格納する総段数フィールド、受信電波強度測定が行われた通信段数を格納する現段数フィールド、受信電波強度測定を行う無線端末の番号リストを格納する通信ルート格納部フィールド、受信電波強度の測定結果を格納する受信電波強度格納部フィールドで構成し、通信フレーム生成部４は、通信ルートを指定し、各無線端末間の受信電波強度を測定・保存・伝送するように通信フレームを生成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の無線端末を中継して情報を伝達するマルチホップネットワークを構成する無線端末に関するものである。

従来のマルチホップネットワークでは、中継ルートを構築するときに中継に参加する端末間のリンク品質を測定し、中継経路を選択していた（例えば、特許文献１参照）。また、受信強度を測定し、送信電力を調整することによって、電波干渉を解決する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−３３５５７号公報特開２００３−２５８６９７号公報

上述したように、従来のマルチホップネットワークは、通信のリンク品質を使用して中継経路を選択している。これは、中継用の無線端末がすでに設置されており、中継経路が確立していることが前提である。新規に無線システムを構築する場合には、無線中継の回線設計を行い、中継経路に置かれる個々の無線端末間の通信可否については、当該無線端末の一方から電波を送信し、他方の無線端末の近傍にて受信電波強度を測定するか、無線端末間の通信を試み無線端末に保有する機能を使用してリンク品質を確認するなどの手段がとられている。このような人手による個々の無線端末間のリンク品質の確認による中継局の設置では、無線端末数の増加に伴い設置コストが増加するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、マルチホップネットワークを構成する各無線端末間のリンク品質を簡易に得ることができるマルチホップネットワークを構成する無線端末を提供することを目的とする。

この発明に係るマルチホップネットワークを構成する無線端末は、複数の無線端末を中継して情報を伝達するマルチホップネットワークを構成する無線端末であって、電波を受信・復調して情報を取り込む受信部と、前記受信部で受信した電波の強度を測定する受信電波強度測定部と、受信した通信フレームを復号して解析するための通信フレーム解釈部と、前記通信フレーム解釈部で解析した通信フレームの情報に従い送信する通信フレームを生成する通信フレーム生成部と、前記通信フレーム生成部により生成された通信フレームを変調し電波として放射する送信部とを備え、前記通信フレームは、無線端末が実行する処理を格納するコマンドフィールドと、受信電波強度測定を指示した無線端末の番号を格納する発行元フィールドと、通信フレームの送付先の無線端末の番号を格納する宛先フィールドと、通信フレームを送信する無線端末の番号を格納する送信元フィールドと、受信電波強度測定を行うために要する通信段数を格納する総段数フィールドと、受信電波強度測定が行われた通信段数を格納する現段数フィールドと、受信電波強度測定を行う無線端末の番号リストを格納する通信ルート格納部フィールドと、受信電波強度の測定結果を格納する受信電波強度格納部フィールドとでなり、前記通信フレーム生成部は、前記通信フレーム解釈部により、受信した通信フレームのコマンドフィールドが受信電波強度測定コマンドであると解釈されたときに、前記受信電波強度測定部により測定された受信電波強度を取り出して前記通信フレームの電波強度格納部フィールド内の現段数で指定されたフィールドに格納し、現段数フィールドの値を１加算して現段数フィールドに格納し、現段数フィールドの値と総段数フィールドの値とを比較して、総段数フィールドの総段数が現段数フィールドの現段数以上の時は、通信ルート格納部フィールド内の現段数フィールドで指定されたＩＤを取り出して宛先フィールドに格納すると共に自ＩＤを送信元フィールドに格納することで生成した通信フレームを前記送信部に送り、前記通信フレーム解釈部により、受信した通信フレームのコマンドフィールドが受信電波強度測定返信コマンドであると解釈されたときに、現段数フィールドの値を１減算して現段数フィールドに格納し、現段数フィールドの値が０より大きいか否かを判定し、判定結果大きいと判定された場合に、通信ルート格納部内の現段数フィールドで指定されたＩＤを取り出して宛先フィールドに格納すると共に自ＩＤを送信元フィールドに格納することで生成した通信フレームを前記送信部に送ると共に、前記判定結果、現段数フィールドの値が０の場合に、宛先フィールドの値と発行元フィールドの値とを比較して同じでない場合は発行元フィールドの値を宛先フィールドに格納すると共に自ＩＤを送信元フィールドに格納することで生成した通信フレームを前記送信部に送り、宛先フィールドの値と発行元フィールドの値とを比較して同じ場合は受信電波強度測定を完了し結果を表示することを特徴とする。

この発明によれば、通信ルートを指定し、各無線端末間の受信電波強度を測定・保存・伝送するようにしているので、個々の無線端末間の受信電波強度を遠隔から測定することができ、マルチホップネットワークを構成する各無線端末間のリンク品質を簡易に得ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るマルチホップネットワークを構成する無線端末の内部構成を示すブロック図である。図１に示される無線端末は、電波を受信・復調して無線端末内部に情報を取り込むためのアンテナ等を有する受信部１と、受信部１で受信した電波の強度を測定し保存するための受信電波強度測定部２と、受信した通信フレームを復号して解析するための通信フレーム解釈部３と、通信フレーム解釈部３で解析した通信フレームの情報に従い、送信する通信フレームを生成するための通信フレーム生成部４と、通信フレームを変調し電波として放射するためのアンテナ等を有する送信部５と、発行したコマンドが宛先で受信されたことを確認するためタイマー等を有する通信成功監視部６とを備えている。

図２は、この発明のマルチホップネットワークを構成する無線端末間の受信電波強度を測定するために使用する通信フレームの構造を示す図である。図２に示す通信フレームは、無線端末が実行する処理を格納するコマンドフィールド２０と、受信電波強度測定を指示した無線端末の番号を格納する発行元フィールド２１と、通信フレームの送付先の無線端末の番号を格納する宛先フィールド２２と、通信フレームを送信する無線端末の番号を格納する送信元フィールド２３と、受信電波強度測定を行うために要する通信段数を格納する総段数フィールド２４と、受信電波強度測定が行われた通信段数を格納する現段数フィールド２５と、受信電波強度測定を行う無線端末の番号リストを格納する通信ルート格納部フィールド２６と、受信電波強度の測定結果を格納する受信電波強度格納部フィールド２７とでなる。

次に、図３に示す例の如く、無線端末Ａ→無線端末Ｂ→無線端末Ｃ→無線端末Ｄ→無線端末Ｅの経路で受信電波強度の測定を行う動作について説明する。まず、無線端末Ａで行われる受信電波強度測定の起動処理について説明する。無線端末Ａは、無線端末Ｂ→無線端末Ｃ→無線端末Ｄ→無線端末Ｅの経路で受信電波強度の測定を行うために、通信フレーム生成部４にて、コマンドフィールド２０に「受信電波強度測定コマンド」を、発行元フィールド２１に「Ａ」を、宛先フィールド２２に「Ｂ」を、総段数フィールド２４に「４」を、現段数フィールド２５に「１」を、通信ルート格納部フィールド２６のＩＤ１２６１に「Ｂ」を、ＩＤ２２６２に「Ｃ」を、ＩＤ３２６３に「Ｄ」を、ＩＤ４２６４に「Ｅ」を、受信電波強度格納部フィールド２７の強度１２７１〜強度４２７４に初期値（例えば「０」）を格納する。通信フレーム生成部４は、このようにして生成した通信フレームを送信部５に送り、無線通信を行う。

次に、受信電波強度の測定の動作について、無線端末間がすべて通信成功する場合に関し図４に示すフローチャートを参照して説明する。無線端末Ｂの受信部１は、無線端末Ａからの無線通信を受け取り、受信電波強度測定部２は、受信した電波の受信電波強度を測定し保存する。同時に、通信フレーム解釈部３は、通信フレームの解釈を行う（ステップ１）。解釈の結果は受信電波強度測定コマンドなので、ステップ２は「ＹＥＳ」になる。

次に、通信フレーム生成部４は、受信電波強度測定コマンドの処理を開始する。まず、通信フレーム生成部４は、受信電波強度測定部２から受信した電波の受信電波強度を取り出し、受信電波強度格納部フィールド２７内の現段数フィールド２５（値は「１」）で指定された強度１２７１のフィールドに格納する（ステップ３）。そして、現段数フィールド２５の値を１加算し、現段数フィールド２５に格納する（ステップ４）。

次に、現段数フィールド２５と総段数フィールド２４を比較する（ステップ５）。現段数フィールド２５には「２」、総段数フィールド２４には「４」が格納されているので、ステップ５の比較結果は「ＹＥＳ」になる。次に、通信ルート格納部フィールド２６内の現段数フィールド２５（値は「２」）で指定されたＩＤ２２６２のフィールドから通信の宛先「Ｃ」を格納する（ステップ６）。次に、自分のＩＤ「Ｂ」を送信元フィールド２３に格納する（ステップ７）。その後、送信部５に生成した通信フレームを送り、無線通信を行う（ステップ８）。次に、通信成功監視部６を起動（例えば、タイマーの計時開始）する（ステップ９）。無線端末Ｃへの通信が成功するので、ステップ１０の比較結果は「ＹＥＳ」になり、無線端末Ｂでの受信電波強度の測定処理は完了する。なお、無線端末Ｂから無線端末Ｃへの通信成功はコマンドに対する応答通信により行うことができる。

無線端末Ｃおよび無線端末Ｄでは、総段数「４」に対して、現段数が「３」ないし「４」なので、ステップ５の比較結果は「ＹＥＳ」となる。したがって、無線端末Ｂと同様の処理が行われる。無線端末Ｅでは、ステップ１からステップ４までは無線端末Ｂと同様の処理が行われる。ステップ５の比較結果は、総段数「４」に対して、現段数が「５」なので、「ＮＯ」となり、返信通信の起動（ステップ１２）を実行する。

次に、無線端末Ｅの通信フレーム生成部４で行われる返信通信の起動について説明する。まず、受信電波強度測定を行うために無線端末Ｄから送られてきた通信フレームを通信フレームの母体として設定する。次に、「受信電波強度測定返信コマンド」をコマンドフィールド２０に設定する。次に、現段数フィールド２５を２減じて、現段数フィールド２５に設定する。このとき、現段数フィールド２５の値は「３」になる。次に、通信ルート格納部フィールド２６内の現段数フィールド２５で指定されたフィールドＩＤ３から取り出したデータ（値は「Ｄ」）を宛先フィールド２２に、自分のＩＤ「Ｅ」を送信元フィールド２３に格納する。次に、送信部５に生成した通信フレームを送り、無線通信を行う。

次に、返信通信の伝播動作について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。無線端末Ｄの受信部１は、無線端末Ｅからの無線通信を受け取り、次に、通信フレーム解釈部３で、通信フレームの解釈を行う（ステップ２１）。解釈の結果は受信電波強度測定返信コマンドなので、ステップ２２は「ＹＥＳ」になる。次に、通信フレーム生成部４は、受信電波強度測定応答コマンドの処理を行う。現段数フィールド２５の値を１減算し、現段数フィールド２５に格納する（ステップ２３）。次に、現段数フィールド２５の値を評価する。現段数フィールド２５の値は「２」なので、ステップ２４の比較結果は「ＹＥＳ」になる。次に、通信ルート格納部２６内の現段数フィールド２５（値は「２」）で指定されたＩＤ２２６２のフィールドから通信の宛先「Ｃ」を格納する（ステップ２５）。次に、自分のＩＤ「Ｄ」を送信元フィールド２３に格納する（ステップ２６）。そして、送信部５に生成した通信フレームを送り、無線通信を行う（ステップ２７）。

無線端末Ｃでは、ステップ２４における現段数フィールド２５の値が「１」なので、ステップ４の比較結果が「ＹＥＳ」となる。したがって、動作は無線端末Ｄと同様である。無線端末Ｂでは、ステップ２４における現段数フィールド２５の値が「０」なので、ステップ２４の比較結果は「ＮＯ」になる。次に、宛先フィールド２２と発行元フィールド２１を比較する（ステップ２８）。宛先フィールド２２には「Ｂ」が格納され、発行元フィールド２１には「Ａ」が格納されているので、ステップ２８の比較結果は「ＮＯ」になる。次に、発行元フィールド２１を宛先フィールド２２に格納する（ステップ２９）。以降の動作（ステップ２６およびステップ２７）を無線端末Ｃおよび無線端末Ｄと同様に行う。次に、無線端末Ａでは、ステップ２４における比較結果は「ＮＯ」、ステップ２８における比較結果は「ＹＥＳ」となる。これで、受信電波強度測定を完了し、結果を表示する（ステップ３０）

次に、無線端末Ｃから無線端末Ｄの間の通信に失敗した図６に示す例のように、設定した通信ルートの途中で通信が失敗する場合の動作について図４を用いて説明する。無線端末Ａ、無線端末Ｂの処理は上記の動作と同様である。無線端末Ｃの動作は、ステップ９までは上記の動作と同様である。無線端末Ｃから無線端末Ｄへの通信は失敗するので、ステップ１０の比較結果は「ＮＯ」になる。次に、通信失敗（例えば「Ｆ」）を受信電波強度格納部フィールド２７内の現段数フィールド２５（値は「３」）で指定された強度３２７３のフィールドに格納する。次に、返信通信の起動（ステップ１２）を実行する。

次に、無線端末Ｃの通信フレーム生成部４で行われる返信通信の起動について説明する。まず、受信電波強度測定を行うために無線端末Ｃで生成した通信フレームを通信フレームの母体として設定する。次に、「受信電波強度測定返信コマンド」をコマンドフィールド２０に設定する。次に、現段数フィールド２５を２減じて、現段数フィールド２５に設定する。このとき、現段数フィールド２５の値は「１」になる。次に、通信ルート格納部フィールド２６内の現段数フィールド２５で指定されたＩＤ１２６１のフィールドから取り出したデータ（値は「Ｂ」）を宛先フィールド２２に、自分のＩＤ「Ｃ」を送信元フィールド２３に格納する。次に、送信部５に生成した通信フレームを送り、無線通信を行う。

以上のように、上述した実施の形態によれば、通信ルートを指定し、各無線端末間の受信電波強度を測定・保存・伝送するようにしているので、個々の無線端末間の受信電波強度を遠隔から測定することができる。また、測定操作を繰り返すことにより、全無線端末間の受信電波強度測定の総当りを行うことができる。さらに、無線端末の設置構成を変更した場合には、変更した箇所に限った測定を行うこともできる。

また、通信失敗した場合に、途中までの受信電波強度測定の結果を保存・伝送するようにしているので、どの無線端末間で通信を失敗したのかを遠隔から測定することができる。

なお、受信電波強度を測定・保存・伝送して通信状況を測定しているが、ビットエラーレートや応答時間、伝送速度などのリンク品質を測定・保存・伝送すれば、各端末間のリンク品質を測定することが可能である。

また、返信通信を測定のために指定した通信ルートを使用して行っているが、独自に中継経路を構築して通信しても良い。

この発明の実施の形態１に係るマルチホップネットワークを構成する無線端末の内部構成を示すブロック図である。この発明のマルチホップネットワークを構成する無線端末間の受信電波強度を測定するために使用する通信フレームの構造を示す図である。無線端末Ａ→無線端末Ｂ→無線端末Ｃ→無線端末Ｄ→無線端末Ｅの経路で受信電波強度の測定する場合の説明図である。受信電波強度測定の動作を説明するフローチャートである。返信通信の伝播動作を説明するフローチャートである。設定した通信ルートの途中で通信が失敗する場合の説明図である。

符号の説明

１受信部、２受信電波強度測定部、３通信フレーム解釈部、４通信フレーム生成部、５送信部、６通信成功監視部、２０コマンドフィールド、２１発行元フィールド、２２宛先フィールド、２３送信元フィールド、２４総段数フィールド、２５現段数フィールド、２６通信ルート格納部フィールド、２７受信電波強度格納部フィールド。

Claims

複数の無線端末を中継して情報を伝達するマルチホップネットワークを構成する無線端末であって、
電波を受信・復調して情報を取り込む受信部と、
前記受信部で受信した電波の強度を測定する受信電波強度測定部と、
受信した通信フレームを復号して解析するための通信フレーム解釈部と、
前記通信フレーム解釈部で解析した通信フレームの情報に従い送信する通信フレームを生成する通信フレーム生成部と、
前記通信フレーム生成部により生成された通信フレームを変調し電波として放射する送信部と
を備え、
前記通信フレームは、無線端末が実行する処理を格納するコマンドフィールドと、受信電波強度測定を指示した無線端末の番号を格納する発行元フィールドと、通信フレームの送付先の無線端末の番号を格納する宛先フィールドと、通信フレームを送信する無線端末の番号を格納する送信元フィールドと、受信電波強度測定を行うために要する通信段数を格納する総段数フィールドと、受信電波強度測定が行われた通信段数を格納する現段数フィールドと、受信電波強度測定を行う無線端末の番号リストを格納する通信ルート格納部フィールドと、受信電波強度の測定結果を格納する受信電波強度格納部フィールドとでなり、
前記通信フレーム生成部は、
前記通信フレーム解釈部により、受信した通信フレームのコマンドフィールドが受信電波強度測定コマンドであると解釈されたときに、前記受信電波強度測定部により測定された受信電波強度を取り出して前記通信フレームの電波強度格納部フィールド内の現段数で指定されたフィールドに格納し、現段数フィールドの値を１加算して現段数フィールドに格納し、現段数フィールドの値と総段数フィールドの値とを比較して、総段数フィールドの総段数が現段数フィールドの現段数以上の時は、通信ルート格納部フィールド内の現段数フィールドで指定されたＩＤを取り出して宛先フィールドに格納すると共に自ＩＤを送信元フィールドに格納することで生成した通信フレームを前記送信部に送り、
前記通信フレーム解釈部により、受信した通信フレームのコマンドフィールドが受信電波強度測定返信コマンドであると解釈されたときに、現段数フィールドの値を１減算して現段数フィールドに格納し、現段数フィールドの値が０より大きいか否かを判定し、判定結果大きいと判定された場合に、通信ルート格納部内の現段数フィールドで指定されたＩＤを取り出して宛先フィールドに格納すると共に自ＩＤを送信元フィールドに格納することで生成した通信フレームを前記送信部に送ると共に、前記判定結果、現段数フィールドの値が０の場合に、宛先フィールドの値と発行元フィールドの値とを比較して同じでない場合は発行元フィールドの値を宛先フィールドに格納すると共に自ＩＤを送信元フィールドに格納することで生成した通信フレームを前記送信部に送り、宛先フィールドの値と発行元フィールドの値とを比較して同じ場合は受信電波強度測定を完了し結果を表示する
ことを特徴とするマルチホップネットワークを構成する無線端末。
請求項１に記載のマルチホップネットワークを構成する無線端末において、
発行したコマンドが宛先で受信されたことを確認する通信成功監視部をさらに備え、
前記通信フレーム生成部は、前記通信成功監視部を起動させ、通信失敗の確認時に、通信失敗を、受信電波強度格納部フィールド内の現段数フィールドで指定されたフィールドに格納する
ことを特徴とするマルチホップネットワークを構成する無線端末。