JP2008011314A - 無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法 - Google Patents

無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】競合の発生するおそれが極めて少ない無線通信システムにおける装置識別番号の生成方法を提供する。
【解決手段】通信ネットワークに参加を希望する無線装置は、ID生成部1で自装置の装置アドレスと時刻に基づいてハッシュ関数を用いて自装置の装置識別番号を生成し、IDリスト記憶部3に登録する。また、ビーコン信号から得られた他の装置の装置識別番号は、リスト更新部5によってその装置アドレスと共にIDリスト記憶部3に格納される。競合判定部4で装置識別番号の競合が検出されると、ID検索部6はIDリスト記憶部3を検索し、自装置と他の装置の装置アドレスの大小関係に基づいて、競合した装置識別番号に対して所定の関係を有する未使用の装置識別番号を探す。ID更新部7は、検索された未使用の装置識別番号を新たな装置識別番号として、IDリスト記憶部3中の自装置の装置識別番号を更新する。
【選択図】図1

Description

本発明は、UWB(Ultra Wide Band:超広帯域無線)等の無線通信システムにおいて、各無線装置がデータ送受信に使用する装置識別符号を生成する方法に関するものである。
MBOA(MultiBand OFDM Alliance)という業界標準策定団体が定めた、「UWB MBOA MCA V0.70」規格では、拡張クラスタと呼ばれる一定のエリア内の無線ネットワークで相互に通信を行う各装置(デバイス)が、データの送受信に使用するDEVIDと呼ばれる装置識別番号IDを各自ランダムに生成することになっている。装置識別番号IDは、2オクテットの0x0200〜0xFFFF(但し、0xは後に続く英数字が16進数であることを意味している)の範囲の値である。
無線ネットワークに参加するデバイスは、独自に装置識別番号IDを生成し、生成した装置識別番号IDを、予め装置に割り当てられている8オクテットの固有の装置アドレスADと共にビーコン信号で送信する。また、各デバイスは、生成した装置識別番号IDが他の装置の装置識別番号IDと競合(重複)しないように、他の装置のビーコン信号を監視し、もしも、同一の装置識別番号IDが使用されていることが判明したときには、新しい装置識別番号IDを再生成しなければならない。
装置識別番号IDの競合検出は、受信した他の装置のビーコン信号中に自装置と同一の装置識別番号IDがあることを発見する場合と、第1と第2の装置が同一の装置識別番号IDを含むビーコン信号を送信していることを第3の装置で発見する場合がある。
前者の場合、競合を検出した双方の装置が、競合した装置識別番号IDの使用を停止し、それぞれ再生成した新しい装置識別番号IDに切り替える。後者の場合は、競合を発見した第3の装置から、第1と第2の装置に対して競合が生じている旨の情報を含むビーコン信号を送信し、各装置に装置識別番号IDの変更を促すようになっている。
これにより、各装置の装置識別番号IDは、参加する無線ネットワーク内でユニークであることが保証され、8オクテットの長い装置アドレスを使用せずに、2オクテットの短い装置識別番号IDを使用してデータの送受信を行うことができる。
特開2005−94749号公報
しかしながら、前記「UWB MBOA MCA V0.70」規格では、装置識別番号IDが競合したときには、競合した装置識別番号IDの使用を停止し、それぞれ再生成した新しい装置識別番号IDに切り替えることが規定されているが、その装置識別番号IDの具体的な生成方法については規定されていない。このため、各デバイスが、0x0200から順番に装置識別番号IDを設定したり、競合したときには装置識別番号IDを1だけ増加させたりする等の、単純な生成方法を使用すると、競合が頻発し実際のデータの送受信に影響を及ぼすおそれがある。
本発明は、競合の発生するおそれが極めて少ない無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法を提供することを目的としている。
本発明は、それぞれ固有の装置アドレスを有する複数の無線装置が任意に装置識別符号を生成し、該装置アドレスと該装置識別符号をビーコン信号で宣言することによって通信ネットワークに参加する無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法を、次のような処理で構成している。
即ち、前記通信ネットワークに参加を希望する無線装置が、自装置の装置アドレスとその時点の時刻に基づいてハッシュ関数を用いて自装置の装置識別符号を生成する生成処理と、前記生成された自装置の装置識別符号を前記自装置の装置アドレスと対応付けて記憶部に登録する登録処理と、他の無線装置から送信されるビーコン信号を受信して前記自装置の装置識別符号と競合しているか否かを判定する判定処理と、前記判定処理で競合しない新たな装置識別符号が検出されたときに、その装置識別符号を前記他の無線装置の装置アドレスと対応付けて前記記憶部に格納する格納処理と、前記判定処理で競合する装置識別符号が検出されたときに前記記憶部を検索し、自装置と前記他の無線装置の装置アドレスの大小関係に基づいて該競合した装置識別符号に対して所定の関係を有する装置識別符号を探す検索処理と、前記登録処理で前記記憶部に登録された前記自装置の装置識別符号を、前記探索処理で探した装置識別符号に更新する更新処理とを行う。
本発明では、通信ネットワークに参加を希望する無線装置が、自装置の装置アドレスとその時点の時刻に基づいてハッシュ関数を用いて自装置の装置識別符号を生成するので、競合の確率が極めて少ない装置識別符号が得られる。また、運悪く競合が発生したときには、自装置と他の無線装置の装置アドレスの大小関係に基づいて、その競合した装置識別符号に対して所定の関係を有する装置識別符号を探すようにしている。これにより、変更した装置識別符号が再び競合する、というおそれが極めて少なくなるという効果がある。
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
図1は、本発明の実施例1を示す装置識別符号管理部の構成図である。
この装置識別符号管理部は、UWB無線通信システムを構成する各無線装置に設けられて、その装置識別番号IDを管理するものである。
装置識別符号管理部は、装置が無線ネットワークに参加するときに、独自に装置識別番号IDを生成するID生成部1、生成した装置識別番号IDを記憶するIDリスト記憶部3、及びこのIDリスト記憶部3に装置識別番号IDを登録するためのID登録部2を有している。ID生成部1は、予め装置に割り当てられている8オクテットの固有の装置アドレスADとシステムタイマの時間に基づいて、ハッシュ関数を用いて2オクテットの装置識別番号IDを生成するようになっている。
一方、IDリスト記憶部3は、無線ネットワークに参加している各装置の装置アドレスADと装置識別番号IDをセットにして、装置識別番号IDの順番に記憶するものである。即ち、IDリスト記憶部3は、装置毎に前ポインタPP、装置アドレスAD、装置識別番号ID及び次ポインタNPの4つの情報で構成され、前ポインタPPと次ポインタNPを用いて、装置識別番号IDが昇順に並ぶようにリンク付けが成されている。
また、この装置識別符号管理部は、ビーコン受信部で受信された他の装置のビーコン信号を調べて、装置識別番号IDが競合しているか否かを判定する競合判定部4と、競合しない新しい装置識別番号IDが発見されたときに、その装置識別番号IDをIDリスト記憶部3に追加するリスト更新部5を有している。
更に、この装置識別符号管理部は、競合する装置識別番号IDが発見されたときに、IDリスト記憶部3を検索して変更するための未使用の装置識別番号IDを探すID検索部と、自装置の装置識別番号IDを、探し出した未使用の装置識別番号IDに更新するID更新部7を備えている。
図2(a)〜(d)は、図1の動作説明図であり、装置識別番号IDの生成、検出、更新等によってIDリスト記憶部3の内容が変化する様子を例示している。なお、この図2では、説明を簡潔にするために、装置アドレスADと装置識別番号IDを、それぞれ10進の4桁と2桁の値で示している。また、IDリスト記憶部3上の格納位置は、“#+数字”で示している。以下、この図2を参照しつつ、図1の動作を、競合がないときの装置識別符号管理(I)と、競合が発生したときの装置識別符号管理(II)に分けて説明する。
(I) 競合がないときの装置識別符号管理
装置が無線ネットワークに参加するとき、ID生成部1は、予め装置に割り当てられている装置アドレスADとシステムタイマの時間に基づいて、ハッシュ関数を用いて装置識別番号IDを生成する。生成された装置識別番号IDは装置アドレスADと共に、ビーコン信号として送信される。また、装置識別番号IDはID登録部2に与えられ、図2(a)に示すように、IDリスト記憶部3に装置アドレスADとセットにして格納される。即ち、格納位置#1には、自身の装置アドレスAD=0125と生成した装置識別番号ID=11が格納される。また、この時点では、他の装置の装置識別番号IDは、一切不明であるので格納されておらず、前ポインタPPと次ポインタNPは示されていない。
次に、ビーコン信号の受信により、装置アドレスAD=1251の装置が装置識別番号ID=23で送信していることを検出すると、競合判定部4で自己の装置識別番号ID(=11)と競合しているか否かを判定する。この場合は競合していないので、リスト更新部5が起動される。リスト更新部5では、図2(b)に示すように、格納位置#2に検出した装置アドレスAD=1251と装置識別番号ID=23を格納する。また、格納位置#2の装置識別番号ID=23は、格納位置#1の装置識別番号ID=11よりも大きいので、格納位置#1の次ポインタNPを#2に設定し、格納位置#2の前ポインタPPを#1に設定する。
その後、ビーコン信号の受信により、装置アドレスAD=0130の装置が装置識別番号ID=9で送信していることを検出すると、競合判定部4は自己の装置識別番号IDと競合していないことを判定し、リスト更新部5が、格納位置#3に検出した装置アドレスAD=0130と装置識別番号ID=9を格納する。また、格納位置#3の装置識別番号ID=9は、格納位置#1の装置識別番号ID=11よりも小さいので、格納位置#1の前ポインタPPを#3に設定し、格納位置#3の次ポインタNPを#1に設定する。
更に、ビーコン信号の受信により、装置アドレスAD=1240の装置が装置識別番号ID=26で送信していることを検出すると、競合判定部4は自己の装置識別番号IDと競合していないことを判定し、リスト更新部5が、格納位置#4に検出した装置アドレスAD=1240と装置識別番号ID=26を格納する。また、格納位置#4の装置識別番号ID=26は、格納位置#2の装置識別番号ID=23よりも大きいので、格納位置#4の前ポインタPPを#2に設定し、格納位置#2の次ポインタNPを#4に設定する。
これにより、図2(b)に示すように、格納位置#1の自己の装置識別番号IDを中心に、前ポインタPPと次ポインタNPで昇順にリンク付けされたIDリストが生成される。
この状態で、ビーコン信号の受信により、装置アドレスAD=0128の装置が装置識別番号ID=12で送信していることを検出すると、競合判定部4は自己の装置識別番号IDと競合していないことを判定し、リスト更新部5が、格納位置#5に検出した装置アドレスAD=0128と装置識別番号ID=12を格納する。ここで、装置識別番号ID=12は、格納位置#1の装置識別番号ID=11と格納位置#2の装置識別番号ID=23の間の値であるので、格納位置#5の前ポインタは#1、次ポインタNPは#2に設定される。また、格納位置#1の次ポインタNPと格納位置#2の前ポインタPPは、共に#5に変更される。
(II) 競合が発生したときの装置識別符号管理
図2(c)に示すように、IDリスト記憶部3に5つの装置識別番号IDが格納された状態で通信ネットワークが運用されているときに、ビーコン信号の受信によって、装置アドレスAD=0120の装置が装置識別番号ID=11で送信していることを検出したとする。競合判定部4では、自装置と同じ装置識別番号ID=11が使用されているので、競合していると判定してID検索部6を起動する。なお、競合判定部4は、背景技術で説明したように、競合を発見した第3の装置から競合が生じている旨の情報を含むビーコン信号を受信した場合にも、ID検索部6を起動するようになっている。
ID検索部6は、自装置の装置アドレスAD(=0125)が、競合相手の装置アドレスAD(=0120)よりも大きいので、IDリスト記憶部3を検索して自装置の装置識別番号ID(=11)よりも大きな装置識別番号IDで未使用のもの順番に探す。
先ず、格納位置#1の次ポインタNPで示される格納位置#5の装置識別番号IDを調べる。格納位置#5の装置識別番号IDは12であり、自装置の装置識別番号IDの次の値であるので、この間には未使用の番号は存在しない。このため、更に、格納位置#5の次ポインタNPで示される格納位置#2の装置識別番号IDを調べる。これにより、格納位置#2の装置識別番号IDは23で、13から22までの装置識別番号IDが、未使用であることが検索される。従って、ID検索部6はID更新部7に対して、自装置の装置識別番号IDを13に変更するように指示する。なお、変更する装置識別番号IDは、13に限らず、14,15等の他の番号でも良い。即ち、未使用で、かつ競合した番号よりも大きな番号であれば良い。
ID更新部7は、格納位置#1に格納されている自装置の装置識別番号ID(=11)を13に変更すると共に、前ポインタPPを#5、次ポインタNPを#2にそれぞれ変更する。また、変更された装置識別番号IDは、それ以降に送信されるビーコン信号に反映される。
なお、装置識別番号IDの競合を検出したとき、自装置の装置アドレスADが、競合相手よりも小さい場合は、ID検索部6は、IDリスト記憶部3を検索して自装置の装置識別番号IDよりも小さな装置識別番号IDで未使用のもの順番に探す。この場合も、競合した番号よりも小さく、かつ未使用の番号であればどの番号を選択しても良い。
以上のように、この実施例1の装置識別符号管理部は、次のような利点がある。
(1) 装置識別番号IDを自己の装置アドレスADとシステムタイマの時間に基づいて、ハッシュ関数を用いて生成している。これにより、競合の確率が極めて少なくなる。
(2) 競合の確率が極めて少ないので、予め他の装置のビーコン信号をサーチして使用中の装置識別番号IDを確認することなしに、生成した装置識別番号IDを使用して直ちに無線ネットワークに参加することができる。
(3) 競合した2つの装置が、それぞれ逆方向に未使用の装置識別番号IDを検索するので、それぞれの装置が装置識別番号IDを変更した後で、再び競合するおそれがない。
(4) また、競合した相手の装置が、本方式とは別の手順で装置識別番号IDを変更する場合でも、それぞれの装置が装置識別番号IDを変更した後で、再び競合するおそれが少ない。
図3は、本発明の実施例2を示す装置識別符号管理部の構成図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この装置識別符号管理部は、図1の装置識別符号管理部に、競合によって装置識別番号IDを変更した後の経過時間を測定するタイマ8を設けると共に、ID検索部6及びID更新部7に代えて、その機能を若干変更したID検索部6A及びID更新部7Aを設けたものである。
ID更新部7Aは、ID検索部6Aからの指示に従い、IDリスト記憶部3に格納された自装置の装置識別番号IDを変更すると共に、タイマ8を起動させるための開始信号STAを出力するものである。タイマ8は、開始信号STAが与えられた後の経過時間を測定し、自装置の装置アドレスADを初期値とする乱数で設定された一定時間が経過するまでの間、変更指示信号CNGを出力し、この一定時間が経過した後、変更指示信号CNGの出力を停止するものである。変更指示信号CNGは、ID検索部6Aに与えられるようになっている。
ID検索部6Aは、競合判定部4から起動されたときに変更指示信号CNGが与えられていないときは、図1中のID検索部6と同様の動作を行う。即ち、ID検索部6Aは、自装置の装置アドレスADが競合相手の装置アドレスADよりも大きければ、IDリスト記憶部3を検索して自装置の装置識別番号IDよりも大きな装置識別番号IDを順番に調べて未使用のものを探し、自装置の装置アドレスADが競合相手の装置アドレスADよりも小さければ、自装置の装置識別番号IDよりも小さな装置識別番号IDを順番に調べて未使用のものを探すようになっている。
一方、競合判定部4から起動されたときに変更指示信号CNGが与えられていると、ID検索部6Aは、逆の順番に装置識別番号IDを探すようになっている。即ち、ID検索部6Aは、自装置の装置アドレスADが競合相手の装置アドレスADよりも大きければ、IDリスト記憶部3を検索して自装置の装置識別番号IDよりも小さな装置識別番号IDを順番に調べて未使用のものを探し、自装置の装置アドレスADが競合相手の装置アドレスADよりも小さければ、自装置の装置識別番号IDよりも大きな装置識別番号IDを順番に調べて未使用のものを探すようになっている。
この装置識別符号管理部では、競合が発生して自装置の装置識別番号IDを変更した後、タイマ8に設定された一定時間が経過しないうちに再び装置識別番号IDの競合が発生した場合に、未使用の装置識別番号IDを逆方向に検索して新たな装置識別番号IDを探す他は、図1の装置識別符号管理部と同じ動作が行われる。
以上のように、この実施例2の装置識別符号管理部は、実施例1の(1)〜(4)の利点に加えて、次のような利点がある。
(5) 短時間に装置識別番号IDの競合が再発するということは、双方が同じ論理で装置識別番号IDを変更している可能性が高いので、論理を切り替えることによって競合の再発を防止することができる可能性が高まる。
(6) タイマ8の監視時間は、自装置の装置アドレスADに基づく乱数によって設定されているので、たとえ同じ論理を用いている場合でも、論理を切り替えるタイミングが異なるので、競合の再発を防止することができる可能性が高まる。
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
(a) 「UWB MBOA MCA V0.70」規格に基づく無線通信システムの装置を対象として説明したが、各装置が独自に装置識別番号IDを設定する無線通信システムに適用することができる。
(b) 図1中のID検索部6では、自装置の装置アドレスADが競合相手よりも大きい場合は、IDリスト記憶部3を検索して自装置の装置識別番号IDよりも大きな装置識別番号IDで未使用のものを順番に探しているが、逆に、自装置の装置識別番号IDよりも小さな装置識別番号IDで未使用のものを順番に探すようにしても良い。
(c) 図2に示したIDリスト記憶部3の構成は一例であり、装置アドレスADと装置識別番号IDをセットにして、装置識別番号IDの順番に自由に検索できる構成であれば、どのように構成しても良い。
本発明の実施例1を示す装置識別符号管理部の構成図である。 図1の動作説明図である。 本発明の実施例2を示す装置識別符号管理部の構成図である。
符号の説明
1 ID生成部
2 ID登録部
3 IDリスト記憶部
4 競合判定部
5 リスト更新部
6,6A ID検索部
7,7A ID更新部
8 タイマ

Claims (5)

  1. それぞれ固有の装置アドレスを有する複数の無線装置が任意に装置識別符号を生成し、該装置アドレスと該装置識別符号をビーコン信号で宣言することによって通信ネットワークに参加する無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法であって、
    前記通信ネットワークに参加を希望する無線装置が、自装置の装置アドレスとその時点の時刻に基づいてハッシュ関数を用いて自装置の装置識別符号を生成する生成処理と、
    前記生成された自装置の装置識別符号を前記自装置の装置アドレスと対応付けて記憶部に登録する登録処理と、
    他の無線装置から送信されるビーコン信号を受信して前記自装置の装置識別符号と競合しているか否かを判定する判定処理と、
    前記判定処理で競合しない新たな装置識別符号が検出されたときに、その装置識別符号を前記他の無線装置の装置アドレスと対応付けて前記記憶部に格納する格納処理と、
    前記判定処理で競合する装置識別符号が検出されたときに前記記憶部を検索し、自装置と前記他の無線装置の装置アドレスの大小関係に基づいて該競合した装置識別符号に対して所定の関係を有する装置識別符号を探す検索処理と、
    前記登録処理で前記記憶部に登録された前記自装置の装置識別符号を、前記探索処理で探した装置識別符号に更新する更新処理とを、
    行うことを特徴とする無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法。
  2. 前記検索処理における所定の関係とは、前記自装置の装置アドレスが前記他の無線装置の装置アドレスよりも大きいときは、前記競合した装置識別符号よりも大きな値を有する未使用の装置識別符号であり、該自装置の装置アドレスが該他の無線装置の装置アドレスよりも小さいときは、該競合した装置識別符号よりも小さな値を有する未使用の装置識別符号であることを特徴とする請求項1記載の無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法。
  3. 前記検索処理における所定の関係とは、前記自装置の装置アドレスが前記他の無線装置の装置アドレスよりも大きいときは、前記競合した装置識別符号よりも小さな値を有する未使用の装置識別符号であり、該自装置の装置アドレスが該他の無線装置の装置アドレスよりも小さいときは、該競合した装置識別符号よりも大きな値を有する未使用の装置識別符号であることを特徴とする請求項1記載の無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法。
  4. それぞれ固有の装置アドレスを有する複数の無線装置が任意に装置識別符号を生成し、該装置アドレスと該装置識別符号をビーコン信号で宣言することによって通信ネットワークに参加する無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法であって、
    前記通信ネットワークに参加を希望する無線装置が、自装置の装置アドレスとその時点の時刻に基づいてハッシュ関数を用いて自装置の装置識別符号を生成する生成処理と、
    前記生成された自装置の装置識別符号を前記自装置の装置アドレスと対応付けて記憶部に登録する登録処理と、
    他の無線装置から送信されるビーコン信号を受信して前記自装置の装置識別符号と競合しているか否かを判定する判定処理と、
    前記判定処理で競合しない新たな装置識別符号が検出されたときに、その装置識別符号を前記他の無線装置の装置アドレスと対応付けて前記記憶部に格納する格納処理と、
    前記判定処理で競合する装置識別符号が検出されたときに、変更指示が与えられていなければ、自装置と前記他の無線装置の装置アドレスの大小関係に基づいて前記記憶部を検索して該競合した装置識別符号に対して第1の関係を有する未使用の装置識別符号を探し、該変更指示が与えられていれば、該競合した装置識別符号に対して該第1とは逆の第2の関係を有する未使用の装置識別符号を探す検索処理と、
    前記登録処理で前記記憶部に登録された前記自装置の装置識別符号を、前記探索処理で探した装置識別符号に更新する更新処理と、
    前記更新処理からの経過時間を測定し、前記自装置の装置アドレスに従って発生された乱数に基づく時間が経過するまでは前記変更指示を出力し、該乱数に基づく時間が経過した後は該変更指示の出力を停止する時間監視処理とを、
    行うことを特徴とする無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法。
  5. 前記検索処理における第1の関係とは、前記自装置の装置アドレスが前記他の無線装置の装置アドレスよりも大きいときは、前記競合した装置識別符号よりも大きな値を有する装置識別符号であり、該自装置の装置アドレスが該他の装置の装置アドレスよりも小さいときは、該競合した装置識別符号よりも小さな値を有する装置識別符号であることを特徴とする請求項4記載の無線通信システムにおける装置識別符号の生成方法。
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