JP2008048365A - 無線通信システム及び通信制御方法並びに通信ノード - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ゲートウェイ(GW)100から送信されるビーコンを先頭にした一定周期を、各無線ノード(P2Pタグ)がフレームの送受信を行うアクティブ期間と、フレーム送受信動作を休止するスリープ期間と分けて規定する。さらにアクティブ期間を、複数の固定長タイムスロットによって分割するとともに、GW、固定ノード(P2P−Sタグ)、移動ノード(P2P−Mタグ)の各種別がそれぞれフレーム送信を行うことが可能な期間を区切って設定する。各P2Pタグは、自身の種別の期間からランダムにタイムスロットを選択し、選択したタイムスロットでランダムな待機時間だけ待機した後に、自身のID及び選択したタイムスロットや待機時間を特定する情報を含むフレームを送信する。
【選択図】図1
Description
前記アクティブ期間に対して同期している無線ノードが、データ送信時に前記タイムスロットをランダムに選択したうえで、前記選択したタイムスロットのスロット番号を同期情報として付加したフレームを送信するフレーム送信手段を有し、
前記同期情報が付加された前記フレームを受信した無線ノードが、前記フレーム内の前記同期情報に基づいて、前記アクティブ期間に対する同期処理を行う同期手段を有する。
この構成により、基準ノードが送信するフレームにより同期した無線ノードから送信されるフレームを用いて、さらに他の無線ノードが同期していくことが可能であり、基準ノードと直接通信できない無線ノードも順次同期して送受信を行うことが可能となる。これにより、広範囲なエリアで無線ノードによるデータ交換を実施することが可能となり、また、送受信部を常時起動しておく必要がなく、効率的なアクセス制御を実現して電力消費量を低減させることが可能となる。
この構成により、フレームの受信によって行われる同期処理の精度を向上させることが可能となる。
この構成により、各タイムスロットの先頭でCSMA/CAによる確認を行うことで、同一タイムスロットを選択した無線ノード同士によってフレーム衝突が発生し、フレームの送信ができなくなってしまう可能性を低減させることが可能となり、衝突によるフレームのエラーを回避でき、信頼性を向上させることが可能となる。
この構成により、更に1つのタイムスロット内で複数の送信タイミングの中から送信タイミングを選択することによって、より衝突の可能性を低減させることが可能となり、衝突によるフレームのエラーを回避でき、信頼性を向上させることが可能となる。
この構成により、アクティブ期間に同期して、フレーム監視のために送受信部をアクティブ期間のみ起動することが可能となり、無線ノードの電力消費を低減させることが可能となる。
この構成により、基準ノードのフレームを受信可能な無線ノードは、アクティブ期間の最初のタイムスロットで受信する基準ノードからの受信フレームに基づいて同期を行い、その他の無線ノードからのフレーム受信時も最初に受信したフレームに基づいて再同期処理を一度だけ行うことで、電力消費を低減させることが可能となる。
この構成により、固定ノードは、基準ノード又は他の固定ノードと通信可能な場合にのみ同期処理を行うことが可能となる。これによって、例えば分断されたエリアができた場合に基準ノードが存在しないにもかかわらず、移動ノードからのフレームに基づいて同期処理が行われ、以降、同期ずれを起こしたまま無線通信システムが動作するということを防ぐことが可能となる。
この構成により、基準ノード用のタイムスロット又は固定ノード用のタイムスロットでフレームを受信した移動ノードは、その後のアクティブ期間における監視処理を行わないことで、電力消費を低減させることが可能となる。
この構成により、例えば移動ノードが同一の場所に留まっている場合には、移動ノード用のタイムスロットからスリープ処理に入ることが可能となり、電力消費を低減させることが可能となる。
この構成により、他の無線ノードからフレームを受信することができなくなった場合でも、すぐに同期が外れたと判断して同期再調整処理を行うのではなく、規定回数だけ同期が外れた状態が検出されて初めて、同期が外れた状態(非同期状態)と判断することで、同期状態又は非同期状態を確実に見極めることが可能となる。
かつ
(2)当該P2P−Mタグは、前回未受信のP2P−Sタグの受信を検知してフレームを送信する別のP2P−Mタグからフレームを受信できない場所に存在している。
あるいは、
(3)任意のP2P−Sタグと通信可能な場所に存在する別のP2P−Mタグが自身の通信可能範囲に存在しているが、この別のP2P−Mタグは、例えば移動していないために前回未受信のP2P−Sタグを検知することがなく、かつ、この別のP2P−Mタグはフレームを送信していないため、当該P2P−Mタグは、この別のP2P−Mタグからフレームを受信することができない。
105 外部ネットワーク
110、111、112 P2P−Sタグ(無線タグ、無線ノード)
113、114 P2P−Mタグ(無線タグ、無線ノード)
200 P2Pタグ
201 送信部
202 受信部
203 制御部
204 ID蓄積部
205 クロック
206 給電部
210 無線部
401 スロット番号フィールド
402 待機時間数フィールド
403 タイプフィールド
404 IDフィールド
Claims (31)
- 複数の無線ノード及び基準ノードによって構成されており、前記複数の無線ノード及び前記基準ノードがフレームの送受信を行うことが可能な複数の固定長のタイムスロットで構成されたアクティブ期間と、前記無線ノードの送受信部が停止状態であるスリープ期間とが一定周期で繰り返され、前記基準ノードが、繰り返される前記一定周期の基準タイムスロットに対してフレームを送信する無線通信システムであって、
前記アクティブ期間に対して同期している無線ノードが、データ送信時に前記タイムスロットをランダムに選択したうえで、前記選択したタイムスロットのスロット番号を同期情報として付加したフレームを送信するフレーム送信手段を有し、
前記同期情報が付加された前記フレームを受信した無線ノードが、前記フレーム内の前記同期情報に基づいて、前記アクティブ期間に対する同期処理を行う同期手段を有する無線通信システム。 - 前記同期情報は、前記フレームを送信する前記タイムスロット内部の送信タイミング情報を更に含むように構成されている請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記フレーム送信手段は、前記フレームを送信する前記タイムスロットをランダムに選択し、更にCSMA/CAにより伝送路の使用状態を確認して、前記フレームを送信する前記タイムスロットが未使用であると判断された場合のみ前記フレームを送信するように構成されている請求項1又は2に記載の無線通信システム。
- 前記フレーム送信手段は、前記フレームを送信するために選択した前記タイムスロットにおいて、前記フレームの送信を開始するタイミングを複数のタイミングからランダムに選択するように構成されている請求項3に記載の無線通信システム。
- 前記同期手段は、自無線ノードが前記アクティブ期間に対して非同期状態の場合に、前記アクティブ期間及び前記スリープ期間からなる前記一定周期をビーコン周期とすると、最大1ビーコン周期の間、伝送路のフレームの監視処理を行って、受信した前記フレームに含まれる同期情報に基づいて同期処理を行うように構成されている請求項1から4のいずれか1つに記載の無線通信システム。
- 前記同期手段は、自無線ノードが前記アクティブ期間に対して同期済みの場合、前記アクティブ期間で最初に受信したフレームに含まれている前記同期情報に基づいて同期再調整処理を行うように構成されている請求項1から5のいずれか1つに記載の無線通信システム。
- 前記無線ノードが、固定設置されている固定ノード及び移動を行う移動ノードのいずれか一方の種別に属し、前記固定ノードは、前記アクティブ期間に対して非同期状態の場合に、前記アクティブ期間及び前記スリープ期間からなる前記一定周期をビーコン周期とすると、最大1ビーコン周期の間、伝送路のフレームの監視処理を行って、前記基準ノード又は前記固定ノードからの前記フレームを受信できなかった場合には同期処理を行わないように構成されている請求項1から6のいずれか1つに記載の無線通信システム。
- 前記無線ノードが、固定設置されている固定ノード及び移動を行う移動ノードのいずれか一方の種別に属し、前記アクティブ期間の前記タイムスロットが、前記基準ノード用のタイムスロットと、前記固定ノード用のタイムスロットと、その後に設定される前記移動ノード用のタイムスロットとに区切られており、前記移動ノードは、前記基準ノード用又は前記固定ノード用のタイムスロットにおいて前記フレームを受信した場合には、前記移動ノード用のタイムスロットにおいて伝送路のフレームの監視処理を実施しないように構成されている請求項1から7のいずれか1つに記載の無線通信システム。
- 前記移動ノードは、前記アクティブ期間の前記基準ノード用又は前記固定ノード用のタイムスロットにおいて前記フレームを受信した場合には、前回の前記アクティブ期間で受信した前記基準ノード又は前記固定ノードと比較して、異なる前記無線ノードからのフレーム受信があった場合のみ、前記フレーム送信手段によるフレーム送信処理を実施するように構成されている請求項1から8のいずれか1つに記載の無線通信システム。
- 前記無線ノードは、前記アクティブ期間の全タイムスロットにおいて前記フレームの受信がなかった場合、前記アクティブ期間において同期再調整処理を行わず、前回の前記アクティブ期間の同期状態で通信を継続し、規定の回数以上連続して全タイムスロットにおける前記フレームの受信がなかった場合には、同期が外れたとみなして非同期時における処理を行うように構成されている請求項1から9のいずれか1つに記載の無線通信システム。
- 複数の無線ノード及び基準ノードによって構成されており、前記複数の無線ノード及び前記基準ノードがフレームの送受信を行うことが可能な複数の固定長のタイムスロットで構成されたアクティブ期間と、前記無線ノードの送受信部が停止状態であるスリープ期間とが一定周期で繰り返され、前記基準ノードが、繰り返される前記一定周期の基準タイムスロットに対してフレームを送信する無線通信システムにおける通信制御方法であって、
前記アクティブ期間に対して同期している無線ノードが、データ送信時に前記タイムスロットをランダムに選択したうえで、前記選択したタイムスロットのスロット番号を同期情報として付加したフレームを送信するフレーム送信ステップと、
前記同期情報が付加された前記フレームを受信した無線ノードが、前記フレーム内の前記同期情報に基づいて、前記アクティブ期間に対する同期処理を行う同期ステップとを、
有する通信制御方法。 - 前記同期情報は、前記フレームを送信する前記タイムスロット内部の送信タイミング情報を更に含むように構成されている請求項11に記載の通信制御方法。
- 前記フレーム送信ステップは、前記フレームを送信する前記タイムスロットをランダムに選択し、更にCSMA/CAにより伝送路の使用状態を確認して、前記フレームを送信する前記タイムスロットが未使用であると判断された場合のみ前記フレームを送信するステップを有する請求項11又は12に記載の通信制御方法。
- 前記フレーム送信ステップは、前記フレームを送信するために選択した前記タイムスロットにおいて、前記フレームの送信を開始するタイミングを複数のタイミングからランダムに選択するステップを有する請求項13に記載の通信制御方法。
- 前記同期ステップは、自無線ノードが前記アクティブ期間に対して非同期状態の場合に、前記アクティブ期間及び前記スリープ期間からなる前記一定周期をビーコン周期とすると、最大1ビーコン周期の間、伝送路のフレームの監視処理を行って、受信した前記フレームに含まれる同期情報に基づいて同期処理を行うステップを有する請求項11から14のいずれか1つに記載の通信制御方法。
- 前記同期ステップは、自無線ノードが前記アクティブ期間に対して同期済みの場合、前記アクティブ期間で最初に受信したフレームに含まれている前記同期情報に基づいて同期再調整処理を行うステップを有する請求項11から15のいずれか1つに記載の通信制御方法。
- 前記無線ノードが、固定設置されている固定ノード及び移動を行う移動ノードのいずれか一方の種別に属し、前記固定ノードは、前記アクティブ期間に対して非同期状態の場合に、前記アクティブ期間及び前記スリープ期間からなる前記一定周期をビーコン周期とすると、最大1ビーコン周期の間、伝送路のフレームの監視処理を行って、前記基準ノード又は前記固定ノードからの前記フレームを受信できなかった場合には同期処理を行わないように制御する同期制御ステップを有する請求項11から16のいずれか1つに記載の通信制御方法。
- 前記無線ノードが、固定設置されている固定ノード及び移動を行う移動ノードのいずれか一方の種別に属し、前記アクティブ期間の前記タイムスロットが、前記基準ノード用のタイムスロットと、前記固定ノード用のタイムスロットと、その後に設定される前記移動ノード用のタイムスロットとに区切られており、前記移動ノードは、前記基準ノード用又は前記固定ノード用のタイムスロットにおいて前記フレームを受信した場合には、前記移動ノード用のタイムスロットにおいて伝送路のフレームの監視処理を実施しないように制御する監視制御ステップを有する請求項11から17のいずれか1つに記載の通信制御方法。
- 前記移動ノードは、前記アクティブ期間の前記基準ノード用又は前記固定ノード用のタイムスロットにおいて前記フレームを受信した場合には、前回の前記アクティブ期間で受信した前記基準ノード又は前記固定ノードと比較して、異なる前記無線ノードからのフレーム受信があった場合のみ、前記フレーム送信ステップにおけるフレーム送信処理を実施するように制御するフレーム送信処理制御ステップを有する請求項11から18のいずれか1つに記載の通信制御方法。
- 前記無線ノードは、前記アクティブ期間の全タイムスロットにおいて前記フレームの受信がなかった場合、前記アクティブ期間において同期再調整処理を行わず、前回の前記アクティブ期間の同期状態で通信を継続し、規定の回数以上連続して全タイムスロットにおける前記フレームの受信がなかった場合には、同期が外れたとみなして非同期時における処理を行うように制御する非同期制御ステップを有する請求項11から19のいずれか1つに記載の通信制御方法。
- 所定の基準ノードが一定周期で送信するフレームの送信タイミングを有し、フレームの送受信を行うことが可能な複数の固定長のタイムスロットで構成されたアクティブ期間に同期して通信を行う通信ノードであって、
自通信ノードが前記アクティブ期間に対して同期している場合に、データ送信時に前記タイムスロットをランダムに選択したうえで、所定の同期情報を付加したフレームを送信するフレーム送信手段と、
前記同期情報が付加された前記フレームを受信した場合に、前記フレーム内の前記同期情報に基づいて、前記アクティブ期間に対する同期処理を行う同期手段とを、
有する通信ノード。 - 前期同期情報として、前記選択したタイムスロットのスロット番号を使用するように構成されている請求項21に記載の通信ノード。
- 前記同期情報は、前記フレームを送信する前記タイムスロット内部の送信タイミング情報を更に含むように構成されている請求項22に記載の通信ノード。
- 前記フレーム送信手段は、前記フレームを送信する前記タイムスロットをランダムに選択し、更にCSMA/CAにより伝送路の使用状態を確認して、前記フレームを送信する前記タイムスロットが未使用であると判断された場合のみ前記フレームを送信するように構成されている請求項21から23のいずれか1つに記載の通信ノード。
- 前記フレーム送信手段は、前記フレームを送信するために選択した前記タイムスロットにおいて、前記フレームの送信を開始するタイミングを複数のタイミングからランダムに選択するように構成されている請求項24に記載の通信ノード。
- 前記同期手段は、自無線ノードが前記アクティブ期間に対して非同期状態の場合に、前記アクティブ期間及び前記無線ノードの送受信部が停止状態であるスリープ期間からなる前記一定周期をビーコン周期とすると、最大1ビーコン周期の間、伝送路のフレームの監視処理を行って、受信した前記フレームに含まれる前記同期情報に基づいて同期処理を行うように構成されている請求項21から25のいずれか1つに記載の通信ノード。
- 前記同期手段は、自無線ノードが前記アクティブ期間に対して同期済みの場合、前記アクティブ期間で最初に受信したフレームに含まれている前記同期情報に基づいて同期再調整処理を行うように構成されている請求項21から26のいずれか1つに記載の通信ノード。
- 前記無線ノードが、固定設置されている固定ノード及び移動を行う移動ノードのいずれか一方の種別に属しており、前記アクティブ期間に対して非同期状態の場合に、前記アクティブ期間及び前記無線ノードの前記送受信部が停止状態であるスリープ期間からなる前記一定周期をビーコン周期とすると、最大1ビーコン周期の間、伝送路のフレームの監視処理を行って、前記基準ノード又は前記固定ノードからの前記フレームを受信できなかった場合には同期処理を行わないように構成されている請求項21から27のいずれか1つに記載の通信ノード。
- 前記無線ノードが、固定設置されている固定ノード及び移動を行う移動ノードのいずれか一方の種別に属しており、前記アクティブ期間の前記タイムスロットが、前記基準ノード用のタイムスロットと、前記固定ノード用のタイムスロットと、その後に設定される前記移動ノード用のタイムスロットとに区切られており、前記基準ノード用又は前記固定ノード用のタイムスロットにおいて前記フレームを受信した場合には、前記移動ノード用のタイムスロットにおいて伝送路のフレームの監視処理を実施しないように構成されている請求項21から28のいずれか1つに記載の通信ノード。
- 前記アクティブ期間の前記基準ノード用又は前記固定ノード用のタイムスロットにおいて前記フレームを受信した場合には、前回の前記アクティブ期間で受信した前記基準ノード又は前記固定ノードと比較して、異なる前記無線ノードからのフレーム受信があった場合のみ、前記フレーム送信手段によるフレーム送信処理を実施するように構成されている請求項21から29のいずれか1つに記載の通信ノード。
- 前記アクティブ期間の全タイムスロットにおいて前記フレームの受信がなかった場合、前記アクティブ期間において同期再調整処理を行わず、前回の前記アクティブ期間の同期状態で通信を継続し、規定の回数以上連続して全タイムスロットにおける前記フレームの受信がなかった場合には、同期が外れたとみなして非同期時における処理を行うように構成されている請求項21から30のいずれか1つに記載の通信ノード。
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