JP2008301269A - Method of constructing communication route and communication terminal using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチホップ通信を用いた通信端末における通信ルートの構築方法およびそれを用いる通信端末に関するものである。 The present invention relates to a method for constructing a communication route in a communication terminal using multi-hop communication and a communication terminal using the method.
従来、無線通信網に接続された複数台の通信端末からなる通信ネットワークにおいて、通信端末間で通信信号を中継することで、自端末と直接通信できない端末との通信を行う方法が知られている(いわゆるマルチホップ通信)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a communication network composed of a plurality of communication terminals connected to a wireless communication network, a method for communicating with a terminal that cannot directly communicate with the own terminal by relaying a communication signal between the communication terminals is known. (So-called multi-hop communication).
また近年、電力線に接続された複数台の電気機器の間で、電力線を通信線とした電力線搬送通信(以下、PLC(Power Line Communication)と略す。)を行う電力線搬送通信ネットワーク(以下、PLCネットワークと言う。)が普及している。 In recent years, a power line carrier communication network (hereinafter referred to as PLC network) that performs power line carrier communication (hereinafter referred to as PLC (Power Line Communication)) using a power line as a communication line between a plurality of electric devices connected to the power line. ) Is popular.
このようなPLCネットワークを利用し、集合住宅の各住戸に設置された電力量計に電力線搬送通信機能を付加するとともに、電気室にPLC親機を設置し、PLC親機が各住戸の電力量計(PLC子機)から検針データを取得して、取得した検針データをネットワークを通じて遠隔の検針サーバに送信するような遠隔検針システムが提案されている。また、集合住宅の電気室などに設置される幹線分岐盤に親機ユニットを設置するとともに、各住戸の住宅分電盤内に子機ユニットを設置して、親機ユニットと子機ユニットの間で分岐幹線を介して電力線搬送通信を行うことで、各住戸の電気使用量を監視、制御するシステムも提案されている。このシステムでは、子機ユニットから親機ユニットへ各住戸の電気使用量を送信させて、親機ユニットで各住戸の電気使用量と集合住宅全体の電気使用量とを同時に監視し、各住戸の電気使用量の合計が共用電気幹線の容量を超えそうな場合には、電気使用量の多い住戸の子機ユニットに親機ユニットが使用制限命令を送信し、子機ユニットが予め設定された家電製品を自動的に停止させて、集合住宅全体の電気使用量を制限するようにしている。PLCネットワークを利用したこれらのシステムでは、通信端末間の配線長が長く、また通信端末の接続台数も多くなるため、通信可能な距離にある通信端末が通信信号を中継することで、子機と親機との間で通信を行うマルチホップ通信が行われている(例えば、特許文献1を参照)。 Using such a PLC network, a power line carrier communication function is added to the watt hour meter installed in each dwelling unit of the apartment, and a PLC master unit is installed in the electrical room. There has been proposed a remote meter reading system that acquires meter reading data from a meter (PLC slave) and transmits the acquired meter reading data to a remote meter reading server through a network. In addition, a master unit is installed in the main branch board installed in the electrical room of the apartment, and a slave unit is installed in the residential distribution board of each unit. In addition, a system for monitoring and controlling the amount of electricity used in each dwelling unit by performing power line carrier communication via a branch trunk line has also been proposed. In this system, the power usage of each dwelling unit is transmitted from the slave unit to the master unit, and the power usage of each dwelling unit and the total power consumption of the entire apartment are simultaneously monitored by the master unit. If the total amount of electricity used is likely to exceed the capacity of the common electric trunk line, the master unit sends a usage restriction command to the slave unit of the dwelling unit that consumes a lot of electricity, and the slave unit is set in advance. Products are automatically shut down to limit the amount of electricity used in the entire apartment. In these systems using the PLC network, the wiring length between the communication terminals is long and the number of communication terminals connected is large, so that the communication terminals at a communicable distance relay the communication signal, Multi-hop communication that performs communication with a parent device is performed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上述した無線の通信ネットワークでは、ネットワーク内で端末が移動するため、ネットワークトポロジーが変化しやすい傾向があり、トポロジーの変化に対応して、各端末間の通信ルートを再構築する必要があった。またPLCネットワークにおいても、電力線を介して通信を行うために、電気機器の発生するノイズの影響により通信不可能な状態になる場合があり、また電気機器からの電源プラグを電源コンセントに抜き差しすることで、電気機器の電力線への接続状態が変化し、通話不可能になる電気機器が発生するため、ネットワークトポロジーが変化しやすいという特徴があり、トポロジーの変化に対応して、各端末間の通信ルートを再構築する必要があった。 By the way, in the wireless communication network described above, since the terminal moves within the network, the network topology tends to change, and it is necessary to reconstruct the communication route between the terminals in response to the change in topology. It was. Also, in PLC networks, communication may be impossible due to the effects of noise generated by electrical equipment because communication is performed via the power line, and the power plug from the electrical equipment must be plugged in and unplugged. Therefore, there is a feature that the network topology is easy to change because the connection state of the electrical equipment to the power line changes, and there is an electrical equipment that cannot make a call, and communication between each terminal responds to the change in topology. There was a need to rebuild the route.
そこで、これらの通信ネットワークでは、所定時間が経過する毎に端末間で通信品質レベルの最も良い通信ルートを探索する必要があり、通信ルートを効率的に探索するためにダイクストラアルゴリズムと呼ばれるアルゴリズムが用いられていた(例えば非特許文献1参照)。
上述の通信ネットワークでは、親機と各子機との間の通信ルートを構築するために、各通信端末が、自端末の生存を通知する通信パケット(Hello Packet、以下、Hパケットと略す。)の送受信を行うことで、直接通信可能な隣接端末を探索した後、探索結果を親機に通知するトポロジー通知メッセージを親機に対して返送しており、親機では受信したトポロジー通知メッセージから、リンクが確立している始点側の通信端末および終点側の通信端末の端末IDと、両端末間の通信品質レベルを示すリンクコストを図1(c)に示すようなトポロジーテーブルTB1’に記録させている。そして、親機ではトポロジーテーブルTB1’に記録されたリンク情報(各子機が直接通信可能な隣接端末に関する情報)をもとに、ダイクストラアルゴリズムを用いて各子機への通信ルートを構築するようになっている。 In the communication network described above, in order to establish a communication route between the parent device and each child device, each communication terminal notifies the existence of its own terminal (Hello Packet, hereinafter abbreviated as H packet). After searching for neighboring terminals that can communicate directly with each other, a topology notification message for notifying the search result to the parent device is returned to the parent device, and in the parent device, from the received topology notification message, The terminal ID of the communication terminal on the start side and the terminal side on which the link is established and the link cost indicating the communication quality level between both terminals are recorded in the topology table TB1 ′ as shown in FIG. ing. Then, based on the link information recorded in the topology table TB1 ′ (information on adjacent terminals that can be directly communicated with each child device), the parent device constructs a communication route to each child device using the Dijkstra algorithm. It has become.
ところで、図1(c)に示すトポロジーテーブルTB1’は、例えば始点側の通信端末の端末IDを列、終点側の通信端末の端末IDを行にとった2次元のデータテーブルからなり、始点側の通信端末に対応する列と終点側の通信端末に対応する行とが交差する升目にリンクコストを記録してある。また、升目に「−」が入っている箇所は対応する端末間でリンクが確立していないことを示している。ここで、始点側の通信端末と終点側の通信端末を入れ替えたセルには同じ値が記録されることになるので(m行n列のセルに入るリンクコストとn行m列のセルに入るリンクコストは同じ値になるので)、図1(c)に示すトポロジーテーブルTB1’では、対角線を挟んだ一方の領域のみにデータを記録することでテーブルサイズを小さくしているが、リンクが確立していない端末間でもリンクコストを記録させるためのメモリ領域が確保されていた。そのため、メモリ領域が無駄になり、実際に使用するメモリ領域に比べて記憶容量の大きなRAMを用意する必要があり、コスト高になるという問題があった。また、ダイクストラアルゴリズムを用いた通信ルートの探索には時間がかかり、端末の数が増えるほどルート探索に要する時間も長くなるため、通信ルートの探索時間を短縮したいという要求もあった。 By the way, the topology table TB1 ′ shown in FIG. 1C is composed of a two-dimensional data table in which, for example, the terminal IDs of the communication terminals on the start point side are arranged in a row and the terminal IDs of the communication terminals on the end point side are arranged in a row. The link cost is recorded at the grid where the column corresponding to the communication terminal and the row corresponding to the communication terminal on the end point intersect. In addition, a portion including “−” in the grid indicates that a link is not established between corresponding terminals. Here, the same value is recorded in the cell in which the communication terminal on the start point side and the communication terminal on the end point side are exchanged (the link cost that enters the cell of m rows and n columns and the cell of n rows and m columns). In the topology table TB1 ′ shown in FIG. 1C, the table size is reduced by recording data in only one area across the diagonal line, but the link is established. A memory area for recording the link cost is secured even between terminals that are not connected. For this reason, the memory area is wasted, and it is necessary to prepare a RAM having a large storage capacity compared to the memory area that is actually used, resulting in a high cost. In addition, it takes time to search for a communication route using the Dijkstra algorithm, and as the number of terminals increases, the time required for the route search becomes longer. Therefore, there has been a demand for shortening the communication route search time.
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、請求項1、7の発明の目的とするところは、トポロジーデータを記録するためのメモリ領域を小さくできる通信ルートの構築方法および通信端末を提供することにある。また、請求項2〜6の発明の目的とするところは、通信ルートの探索に要する時間を短縮しつつ、トポロジーデータを記録するためのメモリ領域を小さくた通信ルートの構築方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to establish a communication route and a communication terminal capable of reducing a memory area for recording topology data. Is to provide. Further, an object of the present invention is to provide a method for constructing a communication route in which a memory area for recording topology data is reduced while reducing the time required for searching for a communication route. is there.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、通信ネットワークを構成する複数の通信端末の内の1台を親機、残りを子機とし、親機が、当該親機と各子機との間の通信ルートを記憶した記憶部から、所望の子機への通信ルートを読み出し、当該通信ルートにしたがって隣接端末間で通信信号を授受することにより、親機と子機との間で通信を行うにあたり、親機が各子機から直接通信可能な隣接端末に関するリンク情報を受信し、受信したリンク情報をもとに各子機への通信ルートを構築する通信ルートの構築方法であって、各子機から、当該子機が直接通信可能な隣接端末に関するリンク情報を受信するリンク情報受信ステップと、受信したリンク情報をもとに、始点側の通信端末の端末ID、終点側の通信端末の端末ID、および、両端末間の通信品質レベルを示すリンクコストを一次元のデータテーブルからなるトポロジーテーブルに記録させるトポロジー記録ステップと、トポロジーテーブルに記録されたリンク情報をもとに、ダイクストラアルゴリズムを用いて各子機への通信ルートを求める通信ルート構築ステップとを備えることを特徴とする。 To achieve the above object, according to the present invention, one of a plurality of communication terminals constituting a communication network is a master unit and the rest is a slave unit, and the master unit includes the master unit and each slave unit. Between the master unit and the slave unit by reading the communication route to the desired slave unit from the storage unit storing the communication route between and the neighboring unit according to the communication route. This is a communication route construction method in which the base unit receives link information related to adjacent terminals that can communicate directly from each slave unit and establishes a communication route to each slave unit based on the received link information. Then, from each slave unit, a link information receiving step for receiving link information related to an adjacent terminal with which the slave unit can directly communicate, and based on the received link information, the terminal ID of the start-point side communication terminal, The terminal ID of the communication terminal, and Based on the topology recording step for recording the link cost indicating the communication quality level between terminals in the topology table consisting of a one-dimensional data table and the link information recorded in the topology table to each slave unit using the Dijkstra algorithm And a communication route construction step for obtaining a communication route.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、通信ルート構築ステップでダイクストラアルゴリズムを用いて各子機への通信ルートを求める際に、親機から対象の子機に至る通信ルートとして、所定の通信品質以上の通信ルートが探索できた場合は、当該通信ルートを当該子機への通信ルートに決定し、当該子機に至る全ての通信ルートを探索する前に当該子機への通信ルートの探索を終了することを特徴とする。
According to the invention of
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、 始点側の通信端末の端末IDと、終点側の通信端末の端末IDとの大小関係が一定の関係となるようにトポロジーテーブルがソートされた状態で通信ルート構築ステップを実行することを特徴とする。
The invention according to
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかの発明において、トポロジーテーブルに記憶させた始点側の通信端末の端末IDが昇順又は降順に並ぶようにソートされた状態で通信ルート構築ステップを実行することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the communication route construction step according to any one of the first to third aspects, wherein the terminal IDs of the communication terminals on the start side stored in the topology table are sorted in ascending or descending order. It is characterized by performing.
請求項5の発明は、請求項4の発明において、トポロジーテーブルに記憶させた終点側の通信端末の端末IDが昇順又は降順に並ぶようにソートされた状態で通信ルート構築ステップを実行することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the invention, in the fourth aspect of the invention, the communication route construction step is executed in a state where the terminal IDs of the terminal side communication terminals stored in the topology table are sorted in ascending or descending order. Features.
請求項6の発明は、請求項1乃至5の何れかの発明において、トポロジー記録ステップにおいて、始点側または終点側の通信端末の端末IDの少なくとも何れか一方が昇順又は降順に並ぶように、始点側および終点側の通信端末の端末IDとリンクコストとをトポロジーテーブルに記録させることを特徴とする。
The invention of
請求項7の発明は、通信ネットワークを構成する複数の通信端末の内の1台を親機、残りを子機とし、親機が、当該親機と各子機との間の通信ルートを記憶した記憶部から、所望の子機への通信ルートを読み出し、当該通信ルートにしたがって隣接端末間で通信信号を授受することにより、親機と子機との間で通信を行う親機側の通信端末であって、各子機から、当該子機が直接通信可能な隣接端末に関するリンク情報を受信するリンク情報受信手段と、受信したリンク情報をもとに、始点側の通信端末の端末ID、終点側の通信端末の端末ID、および、両端末間の通信品質レベルを示すリンクコストを一次元のデータテーブルからなるトポロジーテーブルに記録させるテーブル処理手段と、ソートされたトポロジーテーブルに記録されたリンク情報をもとに、ダイクストラアルゴリズムを用いて各子機への通信ルートを求める通信ルート構築手段とを備えることを特徴とする。 According to the seventh aspect of the present invention, one of a plurality of communication terminals constituting a communication network is a master unit and the rest is a slave unit, and the master unit stores a communication route between the master unit and each slave unit. The communication on the parent device side that performs communication between the parent device and the child device by reading out the communication route to the desired child device from the storage unit and exchanging communication signals between adjacent terminals according to the communication route. A link information receiving means for receiving link information related to an adjacent terminal that can be directly communicated with each slave unit, and a terminal ID of the communication terminal on the start point side based on the received link information, Recorded in the sorted topology table, table processing means for recording the terminal ID of the communication terminal on the end point side and the link cost indicating the communication quality level between both terminals in a topology table composed of a one-dimensional data table Based on link information, characterized by comprising a communication route constructing means for obtaining a communication route to the handset by using the Dijkstra algorithm.
請求項1の発明によれば、各子機から受信したリンク情報をもとに、始点側の通信端末の端末ID、終点側の通信端末の端末ID、および、両端末間の通信品質レベルを示すリンクコストを一次元のデータテーブルからなるトポロジーテーブルに記録させているので、始点側の通信端末を列、終点側の通信端末を行にとった二次元のデータテーブルからなるトポロジーテーブルにリンクコストを記録させる場合に比べて、リンクが確立できていない端末間のリンクコストを記録させるメモリ領域が無駄になることがなく、トポロジーデータを記録させるための記憶容量を小さくした通信ルートの構築方法を実現することができる。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、親機から対象の子機に至る通信ルートとして、所定の通信品質以上の通信ルートが探索できた場合は、当該通信ルートを当該子機への通信ルートに決定しているので、親機と子機との間の通信ルートとして所定の通信品質以上の通信ルートを確保でき、また当該子機に至る全ての通信ルートを探索し、その中から通信品質が最も良い通信ルートを選択する場合に比べて短い時間で通信ルートを探索することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、始点側の通信端末の端末IDと、終点側の通信端末の端末IDとの大小関係が一定の関係となるようにトポロジーテーブルがソートされた状態で通信ルート構築ステップを実行するので、所望の通信端末のリンク情報を検索する際に、まず始点側のみ順番に検索し、始点側が一致した時のみ終点側を検索することで、検索にかかる時間を短縮することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、始点側の通信端末の端末IDが昇順又は降順に並ぶようにソートされた状態で通信ルート構築処理を行っているので、所望の通信端末のリンク情報を検索する際に検索にかかる時間を短縮することができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、終点側の通信端末の端末IDが昇順又は降順に並ぶようにソートされた状態で通信ルート構築処理を行っているので、所望の通信端末のリンク情報を検索する際に検索にかかる時間を短縮することができる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、始点側または終点側の通信端末の端末IDの少なくとも何れか一方が昇順又は降順に並ぶように、始点側および終点側の通信端末の端末IDとリンクコストとをトポロジーテーブルに記録させているので、通信ルートを構築する際に端末IDをソートする処理を行う必要がなくなり、通信ルートの探索にかかる時間をさらに短縮することができる。
According to the invention of
請求項7の発明によれば、リンク情報受信手段が各子機から受信したリンク情報をもとに、テーブル処理手段が、始点側の通信端末の端末ID、終点側の通信端末の端末ID、および、両端末間の通信品質レベルを示すリンクコストを一次元のデータテーブルからなるトポロジーテーブルに記録させているので、始点側の通信端末を列、終点側の通信端末を行にとった二次元のデータテーブルからなるトポロジーテーブルにリンクコストを記録させる場合に比べて、リンクが確立できていない端末間のリンクコストを記録させるメモリ領域が無駄になることがなく、トポロジーデータを記録させるための記憶容量を小さくできる通信端末を実現することができる。
According to the invention of
以下に、本発明に係る通信ルートの構築方法を、電力線搬送通信により通信を行う通信ネットワークに適用した実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a communication route construction method according to the present invention is applied to a communication network that performs communication by power line carrier communication will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
本発明の実施形態1を図面に基づいて説明する。図16は電力線搬送通信ネットワーク(以下、PLCネットワークと略す。)1の概略構成図である。このPLCネットワーク1は、例えば集合住宅のような建築物等で用いられ、複数の通信端末2を電力線Lに接続することにより構成され、複数台の通信端末2の内の1台を親機A、残りを子機Bn(n=1,2,3…)としている。
(Embodiment 1)
このPLCネットワーク1では、親機Aおよび子機Bnが、通信可能な距離にある隣接端末2(親機A又は子機Bn)との間で所定の通信プロトコル(例えばSCP、エコーネット等)を用いて電力線搬送通信を行っており、親機Aが子機Bnから所定の情報を収集するとともに、子機Bnの遠隔監視が行われるものである。ここで、本ネットワーク1では、親機Aと各子機Bnとの間で直接又は間接に通信が行われ、親機Aと直接通信できない子機Bnは、通信可能な距離にある他の子機Bnに通信信号を順次中継することで、親機Aとの通信を行っている。
In the
図17は本実施形態に用いる通信端末2(親機A又は子機Bn)のブロック図である。本実施形態では親機Aと子機Bnとに同一の通信端末2を用いており、例えば何れかの通信端末2で、ジャンパースイッチや切替スイッチなどの設定手段(図示せず)を用いて親機側に設定することで親機Aとして機能させ、他の通信端末2では設定手段を用いて子機側に設定することで子機Bnとして機能させるようになっている。
FIG. 17 is a block diagram of the communication terminal 2 (master device A or slave device Bn) used in this embodiment. In the present embodiment, the
通信端末2は、記憶部3と、電力線搬送通信インターフェース部(以下、PLCインターフェース部と略す)4と、制御部5とを備える。記憶部3は、ROMなどの不揮発性のメモリや、EEPROMなどの書き換え可能な不揮発性のメモリや、RAMなどの揮発性メモリからなり、通信ルートや通信可能な隣接端末に関するリンク情報などを記憶するテーブル記憶部3aを備えると共に、この通信端末2を動作させるための制御プログラムなどの各種プログラムや、各プログラムの実行に必要な情報などを記憶する。
The
テーブル記憶部3aはテーブル形式のデータを記憶する領域であり、本端末が親機Aの場合にはテーブル記憶部3aに、ネットワーク内で構築された端末間の全通信ルートを登録するための通信ルートテーブルや、各端末が直接通信可能な隣接端末の情報(リンク情報)を記録するためのトポロジーテーブルが記憶される。一方、本端末が子機Bnの場合にはテーブル記憶部3aに、当該子機Bnが通信可能な隣接端末2(親機Aまたは他の子機Bn)と、当該子機Bnと隣接端末2(親機Aまたは他の子機Bn)との間の通信品質レベルを示す通信コスト値(以下、リンクコストと言う。)と、隣接端末2を経由した当該子機Bnと親機Aとの間の通信品質レベルを示す通信コスト値(以下、ルートコストと言う。)とを表す通信可能端末テーブルDを記憶する。
The
表1は通信可能端末テーブルDの1例を示し、このデータテーブルDには、自端末と直接通信が可能な隣接端末2(親機Aまたは他の子機Bn)に割り当てた端末IDと、隣接端末2の種別(親機Aまたは他の子機Bn)を示す端末種別データと、隣接端末2と自端末との間の通信品質レベルを示すリンクコストと、隣接端末2と親機Aとの間のルートコストと、隣接端末2から親機Aまでの通信ルートにおいて自機から1ホップ目、2ホップ目、…、Nホップ目の通信端末2を示す端末IDとが対応付けて記憶されている。なお、上記の通信コスト値(リンクコストおよびルートコスト)は、隣接端末から受信した通信信号の受信信号強度を数段階のレベルで表したものであり、値が小さいほど、通信信号の減衰が小さく、通信品質レベルが高いことを示している。また、自端末から親機Aまでのルートコストは、自端末と隣接端末との間のリンクコストに、隣接端末と親機Aとの間の上位側ルートコストを加算した値になる。
Table 1 shows an example of the communicable terminal table D. In this data table D, the terminal ID assigned to the adjacent terminal 2 (master A or other slave Bn) that can directly communicate with the own terminal, The terminal type data indicating the type of the adjacent terminal 2 (base unit A or other slave unit Bn), the link cost indicating the communication quality level between the
ここで、PLCネットワーク1では電力線Lを通じて通信を行うため、電力線Lに接続される他の家電機器から発生するノイズや、他の家電機器が接続されることによる電力線Lのインピーダンスの低下等によって、伝送環境が悪化し、通信エラー率が増大する虞がある。またPLCネットワーク1の伝送環境は、家電機器の電源プラグを電源コンセントに抜き差したり、家電機器の可動状態に応じてダイナミックに変化する。そのため、PLCネットワーク1では、ネットワークトポロジーが固定的ではなく、変化しやすい傾向があり、ネットワークトポロジーが変化しても、親機Aと子機Bnとの間で通信を良好に行えるように、親機Aと各子機Bnとの間の通信ルートを定期的に探索し、最適な通信ルートを構築する必要がある。
Here, since the
すなわち通信端末2の制御部5は、例えば、マイクロプロセッサやその周辺回路等で構成され、親機Aと子機Bnとの間の通信ルートを探索するための処理[すなわち隣接端末を探索する処理や探索結果(リンク情報)を親機に通知する処理や親機側でリンク情報をもとにルートを探索する処理など]を実行するために、通信処理部5aと、テーブル処理部5bと、ハロー・パケット送信タイマ部(以下、Hパケット送信タイマ部と略す)5cと、リンク通知パケット送信タイマ部5dとを備えている。
That is, the
通信処理部5aは、PLCインターフェース部4を用いて他の通信端末2との間で電力線搬送通信により通信信号を送受信し、後述の動作を行うことによって、親機Aと子機Bnとの間の通信ルートを構築する通信ルート構築処理(ルート探索処理およびルート選択処理からなる)を行う。図18(a)は通信端末2(親機Aおよび子機Bn)間で授受される通信パケットの基本フォーマットを示しており、送信元の通信端末2の送信端末IDと、受信側の通信端末2の受信端末IDと、メッセージタイプと、メッセージタイプに応じたデータ(メッセージ依存部)とで構成される。メッセージタイプとしては、自端末の生存や通信ルートを通知するためのハロー・パケット、隣接端末情報を親機に通知するためのリンク通知パケット、通常パケットを送信したときに中継途中で通信エラーが起こった場合に送信するルートエラーパケットなどがある。図18(b)はハロー・パケット(Hパケット)のパケットフォーマットを示し、送信端末IDと、受信端末IDと、メッセージタイプを示すデータ「Hello」と、送信元の端末タイプ(親機Aまたは子機Bnの種別)を示すデータと、子機側で求めた自機から親機Aまでの通信ルートを示すデータとを少なくとも含み、リンクが喪失した端末が存在する場合はそのアドレスを示すリンク喪失端末アドレスを付加して構成される。また図18(c)はリンク通知パケットのパケットフォーマットを示し、送信端末IDと、受信端末IDと、メッセージタイプを示すデータ「リンク通知」と、子機側で求めた自機から親機Aまでの通信ルートを示すルート情報と、直接通信可能な隣接端末に関する隣接端末情報とを少なくとも含み、リンクが喪失した端末が存在する場合はそのアドレスを示すリンク喪失端末アドレスを付加して構成される。また図18(d)はルートエラーパケットのパケットフォーマットを示し、送信端末IDと、受信端末IDと、メッセージタイプを示すデータ「ルートエラー」と、自機から親機Aまでの通信ルートを示すルート情報と、通信エラーが発生したエラー箇所を示す情報とを含んで構成される。
The
またテーブル処理部5bは、テーブル記憶部3aに記憶されているデータテーブル(通信ルートテーブル、トポロジーテーブル、通信可能端末テーブルDなど)を管理する。
The
Hパケット送信タイマ部5cは時間を計時する計時手段を有し、所定の送信時間が経過する毎に通信処理部5aにトリガ信号を与え、通信処理部5aからHパケットを送信させる。すなわち、Hパケットが所定の送信時間間隔で送信されることになる。
The H packet transmission timer unit 5c has time measuring means for measuring time, and gives a trigger signal to the
またリンク通知パケット送信タイマ部5dも時間を計時する計時手段を有し、所定の送信時間が経過する毎に通信処理部5aにトリガ信号を与え、通信処理部5aからリンク通知パケットを送信させる。すなわち、リンク通知パケットが所定の送信時間間隔で送信されることになる。
The link notification packet
各通信端末2では、Hパケット送信タイマ部5cから通信処理部5aに送信タイミングの到来を示す信号が出力されると、通信処理部5aがHパケットを作成し、ブロードキャストで電力線Lに送信しており、Hパケットを受信可能な隣接端末との間の通信品質レベル(リンクコスト)や、隣接端末の上位ルートに関する情報を取得する。
In each
ここで、図3(a)に示す通信ネットワークにおいて通信ルートを構築する処理について以下に説明する。この通信ネットワークは1台の親機Aと複数台(例えば6台)の子機B1〜B6とで構成され、親機Aの端末IDを100、子機B1〜B6の端末IDをそれぞれ101〜106に設定してある。また図3(a)において実線でつながれた端末同士は直接通信可能な端末を示し、両端末間をつなぐ線の近傍に表示した数字は両端末間のリンクコストを示している。 Here, processing for constructing a communication route in the communication network shown in FIG. This communication network is composed of one parent device A and a plurality of (for example, six) child devices B1 to B6. The terminal ID of the parent device A is 100, and the terminal IDs of the child devices B1 to B6 are 101 to 101 respectively. 106 is set. In FIG. 3A, terminals connected by a solid line indicate terminals that can directly communicate with each other, and a number displayed in the vicinity of a line connecting the two terminals indicates a link cost between the two terminals.
先ず親機Aにおいて、Hパケット送信タイマ部5cから通信処理部5aに送信タイミングの到来を示す信号が出力されると、通信処理部5aが上述のHパケットを作成し、ブロードキャストで電力線Lに送信する。この時、親機Aから送信されるHパケットは、送信端末IDが自機のID=100、受信端末IDがブロードキャスト、メッセージタイプが「Hello」、端末タイプが親機となる。
First, when a signal indicating the arrival of transmission timing is output from the H packet transmission timer unit 5c to the
子機B1,B2の通信処理部5aは、親機Aから送信されたHパケットを受信することで、親機Aと直接通信が可能であることが分かり、また上記Hパケットの受信信号強度から親機Aとの間の通信品質レベル(リンクコスト)を算出することができる。そして、各子機B1,B2の通信処理部5aでは、親機AからのHパケットを受信することで、親機と直接通信できることが判明したため、上述のHパケットを作成し、ブロードキャストで電力線Lに送信する。この時、子機B1から送信されるHパケットは、送信端末IDが自機のID=101、受信端末IDがブロードキャスト、メッセージタイプが「Hello」、端末タイプが子機、子機の求めた親機へのルートが子機B1(101)→親機A(100)で、そのルートコストが3となる。子機B2から送信されるHパケットは、送信端末IDが自機のID=102、受信端末IDがブロードキャスト、メッセージタイプが「Hello」、端末タイプが子機、子機の求めた親機へのルートが子機B2(102)→親機A(100)で、そのルートコストが2となる。
It is understood that the
子機B3の通信処理部5aでは、子機B1から送信されたHパケットを受信することにより、子機B1との間で直接通信が可能であることが分かり、また子機B1からのHパケットの受信信号レベルに基づいて子機B1との間のリンクコスト(=5)を求める。この時、子機B3の通信処理部5aでは、自機と親機とをつなぐ通信ルートとして子機B1を経由した通信ルートのみを発見でき、この通信ルートのルートコストは各ホップのリンクコストの総和(=8)になる。なお、子機B3から送信されるHパケットは、送信端末IDが自機のID=103、受信端末IDがブロードキャスト、メッセージタイプが「Hello」、端末タイプが子機、親機への通信ルートが子機B3(103)→子機B1(101)→親機A(100)で、そのルートコストが8となる。
The
また子機B4の通信処理部5aでは、子機B1,B2,B3から送信されたHパケットを受信することにより、子機B1,B2,B3との間でそれぞれ直接通信が可能であることが分かり、また各子機からのHパケットの受信信号レベルに基づいて各子機との間のリンクコスト(子機B1間はリンクコストが2、子機B2間はリンクコストが4、子機B3間はリンクコストが5)を求める。この時、子機B4の通信処理部5aでは、自機と親機とをつなぐ通信ルートとして子機B1,B2,B3をそれぞれ経由した3つの通信ルートを発見でき、各通信ルートのルートコストは各ホップのリンクコストの総和になるので、子機B1を経由するルートコストが5、子機B2を経由するルートコストが6、子機B3を経由するルートコストが13であることが分かる。ここで、ルートコストは値が小さいほど通信品質レベルが良好であるので、子機B1を経由するルートコストが最も小さいことから、子機B0の通信処理部5aは、自機と親機Aとの間の通信ルートとして「子機B4→子機B1→親機A」との通信ルートを選択し、選択した通信ルートを通知するためのHパケットを作成し、ブロードキャストで送信する。なお、子機B4から送信されるHパケットは、送信端末IDが自機のID=104、受信端末IDがブロードキャスト、メッセージタイプが「Hello」、端末タイプが子機、親機への通信ルートが子機B4(104)→子機B1(101)→親機A(100)で、そのルートコストが5となる。
In addition, the
他の子機B5(105),B6(106)も他の子機からのHパケットを受信することで、直接通信可能な隣接端末を検出でき、隣接端末から親機Aまでの通信ルートおよびその上位側ルートコストと、隣接端末との間のリンクコストをもとに自端末から親機Aまでの通信ルートおよびそのルートコストを求め、Hパケットによりブロードキャスト送信する。 The other handset B5 (105) and B6 (106) can also detect the adjacent terminal capable of direct communication by receiving the H packet from the other handset, and the communication route from the adjacent terminal to the base unit A and its Based on the higher-order route cost and the link cost between the adjacent terminals, the communication route from the own terminal to the parent device A and its route cost are obtained, and broadcast transmission is performed using H packets.
以上のようにして各子機B1〜B6では、親機Aとの間の通信ルートを選択でき、また各子機BnではHパケットを送受することで、直接通信可能な隣接端末の情報を取得でき、リンク通知パケット送信タイマ部5dからトリガ信号が与えられると、隣接端末に関するリンク情報をリンク通知パケットに格納して親機Aに送信する。
As described above, each of the slave units B1 to B6 can select a communication route with the master unit A, and each slave unit Bn obtains information on adjacent terminals that can communicate directly by transmitting and receiving H packets. When a trigger signal is given from the link notification packet
例えば、子機B4がリンク通知パケットを送信する場合、そのリンク通知パケットは、送信端末IDが自機のID=104、受信端末IDが子機B1のID=101、メッセージタイプが「リンク通知」、親機へのルートが子機B4(104)→子機B1(101)→親機A(100)でそのルートコストが5、隣接端末情報が子機B1(ID=101、リンクコスト2)、子機B2(ID=102、リンクコスト4)、子機B3(ID=103、リンクコスト5)となる。このリンク通知パケットを受信した子機B1の通信処理部5aでは、リンク通知パケットに含まれるルート情報を参照することにより、親機Aに中継すれば良いことが分かるので、子機B4から受信したリンク通知パケットをもとに、親機Aへ送信するリンク通知パケットを作成し、親機Aに送信する。ここで、子機B1が送信するリンク通知パケットは、送信端末IDが自機のID=101、受信端末IDが親機のID=100、メッセージタイプが「リンク通知」、親機へのルートが子機B4(104)→子機B1(101)→親機A(100)でそのルートコストが5、隣接端末情報が子機B1(ID=101、リンクコスト2)、子機B2(ID=102、リンクコスト4)、子機B3(ID=103、リンクコスト5)となる。このリンク通知パケットを親機Aが受信すると、リンク通知パケットに含まれる親機へのルート情報から送信元が子機B4(ID=104)であることが分かるので、子機B4間の通信ルートに関する情報を取得するとともに、上記パケットに含まれる隣接端末情報をもとに、図3(b)に示すようなトポロジーテーブルTB1を作成する。このリンク通知パケットは各子機Bnから一定の時間間隔で送信されるので、親機Aでは各子機Bnからのリンク通知パケットを受信することで、各子機Bnとの間の通信ルートや、各子機Bnの隣接端末情報を取得することができる。
For example, when the slave unit B4 transmits a link notification packet, the link notification packet has a transmission terminal ID of own device ID = 104, a reception terminal ID of slave unit B1 ID = 101, and a message type of “link notification”. The route to the parent device is the child device B4 (104) → the child device B1 (101) → the parent device A (100), the route cost is 5, and the adjacent terminal information is the child device B1 (ID = 101, link cost 2). , Slave unit B2 (ID = 102, link cost 4) and slave unit B3 (ID = 103, link cost 5). The
而して、親機Aの通信処理部5a(リンク情報受信手段)では、各子機Bnからのリンク通知パケットを受信することで、各子機Bnが直接通信可能な隣接端末の情報を取得することができ(リンク情報受信ステップ)、テーブル処理部5bを用いて、各子機Bnの隣接端末に関するリンク情報をトポロジーテーブルTB1に記憶させる。なお、リンク通知パケットに含まれる通信ルートのデータは、各子機が、Hパケットを送受できる範囲で求めた通信ルートであり、しかも1つのルートのデータしか含まれていなので、トポロジーの変化などによって通信ルートが不通となっている可能性もあり、親機Aでは、トポロジーテーブルTB1に記録されたリンク情報をもとに後述する探索処理を行って、各子機Bnへの通信ルートを探索するようにしている。
Thus, the
ここで、従来の通信ネットワークでは、親機Aが子機Bnから送信されたトポロジー通知メッセージに基づいて、このメッセージに格納されたリンク情報(始点側および終点側の通信端末2の端末IDとリンクコストからなる)を図1(c)に示すトポロジーテーブルTB1’に記録させていた。このトポロジーテーブルTB1’は、始点側の通信端末を列、終点側の通信端末を行にとった二次元のデータテーブルで構成されているため、通信端末の個数をn個とすると、リンクコストを記録させるメモリ領域が[(n−1)!]個用意されることになり、双方向リンクが確立できていない端末間のリンクコストを記録させるためのメモリ領域が無駄になるという問題があった。
Here, in the conventional communication network, based on the topology notification message transmitted from the slave unit Bn by the master unit A, the link information stored in this message (the terminal ID and the link of the
そこで、本実施形態では親機Aのテーブル処理部5b(テーブル処理手段)が、子機Bnからのトポロジー通知メッセージに格納されて送信されてきたリンク情報を、図1(a)に示すようなトポロジーテーブルTB1に格納している(トポロジー記録ステップ)。尚、図1,図2では図示を簡単にするため始点ノードおよび終点ノードを1桁の数字で示している。
Therefore, in the present embodiment, the link information stored in the topology notification message from the slave unit Bn and transmitted by the
本実施形態で用いるトポロジーテーブルTB1は、始点側の通信端末(始点ノード)の端末ID、終点側の通信端末(終点ノード)の端末ID、および、両端末間の通信品質レベルを示すリンクコストを一次元に記録したテーブルからなり、リンク情報が通知された分のメモリ領域しか必要とせず、図1(c)に示すトポロジーテーブルTB1’のように予め所定個数のメモリ領域を確保する場合に比べてメモリ領域を小さくでき、無駄になるメモリ領域が発生しないので、メモリ領域を有効に活用することができ、記憶容量が必要以上に大きいメモリを用意する必要がないので、通信端末のコストが増大するのを防止できるという利点がある。 The topology table TB1 used in the present embodiment includes a terminal ID of a communication terminal (start node) on the start side, a terminal ID of a communication terminal (end node) on the end side, and a link cost indicating a communication quality level between both terminals. It consists of a one-dimensionally recorded table, and only requires a memory area for which link information is notified. Compared to a case where a predetermined number of memory areas are secured in advance as in the topology table TB1 ′ shown in FIG. The memory area can be made smaller and there is no wasted memory area, so the memory area can be used effectively, and it is not necessary to prepare a memory with a larger storage capacity than necessary. There is an advantage that can be prevented.
なお親機Aの通信処理部5aでは、トポロジーテーブルTB1に記録されたリンク情報をもとに、各子機Bnへの通信ルートを探索する後述のルート探索処理を実行するのであるが、リンク情報の検索を容易にするために、図1(b)に示すように始点ノードの端末IDと、終点ノードの端末IDとの大小関係が一定の関係(例えば、(始点ノードの端末ID)<(終点ノードの端末ID))となるようにトポロジーテーブルTB1に記録させることが好ましい。ここで、検索対象の端末と通信可能なリンク(端末)を検索する際に、始点ノードの端末IDと終点ノードの端末IDとの大小関係に一定の関係付けが行われていない場合は、トポロジーテーブルTB1に記録されている全てのリンク情報の始点側のIDと終点側のIDを両方共に検索しなければならないが、(始点ノードの端末ID)<(終点ノードの端末ID)となるようにトポロジーテーブルTB1に記録させておけば、始点側或いは終点側の片方だけを検索すれば良く、通信ルートの計算にかかる時間を短縮できるという利点がある。
Note that the
また、図2(a)に示すトポロジーテーブルTB1のように始点ノードの端末IDあるいは終点ノードの端末IDが昇順または降順にソートされていない場合は、所望の端末のリンク情報を検索するのに、先頭レコードから順番に検索しなければならないため時間を要するが、図2(b)に示すように始点ノードの端末IDを昇順にソートすることで、所望の端末のリンク情報を検索するのに2分探索などの探索アルゴリズムを利用できるから、端末の検索処理を効率よく行うことができる。また、図2(c)に示すように始点ノードの端末IDを第1キーとして昇順にソートした後に、終点ノードの端末IDを第2キーとして昇順にソートすることで、所望の端末のリンク情報を検索する処理をさらに効率よく行うことができる。尚、図2(b)(c)に示すトポロジーテーブルTB1では、始点ノードまたは終点ノードを昇順にソートしているが、降順にソートしても良く、所望の端末のリンク情報を検索する処理を効率よく行うことができる。また、図2(b)に示すトポロジーテーブルTB1では、始点ノードの端末IDを昇順にソートしているが、終点ノードの端末IDを昇順にソートしても良いし、終点ノードの端末IDを第1キーとして昇順にソートした後、始点ノードの端末IDを第2キーとして昇順にソートしても良い。また、親機Aの通信処理部5aが、テーブル処理部5bを用いて始点ノードおよび終点ノードの端末IDとリンクコストとをトポロジーテーブルTB1に記録させる際に、端末IDが昇順又は降順に並ぶようソートしてからトポロジーテーブルTB1に記録させておけば、所望の端末のリンク情報を検索する際に短時間で検索を行えるが、トポロジー通知メッセージを受信した順番にリンク情報をトポロジーテーブルTB1に記録させておき、所望の端末のリンク情報を検索する際に、端末IDが昇順または降順に並ぶようにソートしてから、検索を行うようにしても良い。
Further, when the terminal ID of the start node or the terminal ID of the end node are not sorted in ascending or descending order as in the topology table TB1 shown in FIG. 2A, to search for link information of a desired terminal, Since it is necessary to search in order from the first record, it takes time. As shown in FIG. 2B, the terminal IDs of the start node are sorted in ascending order to search for link information of a desired terminal. Since a search algorithm such as a partial search can be used, the terminal search process can be performed efficiently. Further, as shown in FIG. 2C, after sorting the terminal IDs of the start node as the first key in ascending order, the terminal IDs of the end node are sorted in the ascending order using the second key, so that link information of the desired terminal is obtained. The process of searching for can be performed more efficiently. In the topology table TB1 shown in FIGS. 2B and 2C, the start point node or the end point node is sorted in ascending order. However, it may be sorted in descending order, and processing for searching link information of a desired terminal is performed. It can be done efficiently. In the topology table TB1 shown in FIG. 2B, the terminal IDs of the start node are sorted in ascending order, but the terminal IDs of the end node may be sorted in ascending order, and the terminal IDs of the end node are After sorting in ascending order as one key, the terminal IDs of the start node may be sorted in ascending order as the second key. Further, when the
以上のようにして、親機Aが、ネットワークを構成する子機Bnからトポロジー通知メッセージを受信し、記憶部3内のトポロジーテーブルTB1にリンク情報を記録させると、親機Aの通信処理部5a(通信ルート構築手段)が、トポロジーテーブルTB1に記録させたリンク情報をもとに、ダイクストラアルゴリズムを用いて各子機への通信ルートを求めるルート探索処理を行う(通信ルート構築ステップ)。
As described above, when the parent device A receives the topology notification message from the child device Bn configuring the network and records the link information in the topology table TB1 in the
ここで、親機Aによるルート探索処理について図3〜図11を参照して説明する。なお、各端末で隣接端末の探索処理を行い、リンク情報をリンク通知パケットに格納して親機A(100)に送信することで、親機AのトポロジーテーブルTB1には各端末のリンク情報が記録されているものとする(図3(b)参照)。また図5(a)は親機Aのテーブル記憶部3aに用意された通信ルートの演算テーブルTB2を示している。演算テーブルTB2は通信ルートを探索する過程で使用されるテーブルであり、この演算テーブルTB2には、各端末の端末ID100〜106に対して、前ホップの端末IDと、ルート構築端末に設定されたか否かを示すフラグVisitと、親機Aからのホップ数HOPと、親機Aからのルートコストとを記録するようになっている。
Here, route search processing by the base unit A will be described with reference to FIGS. Each terminal performs a search process for adjacent terminals, stores link information in a link notification packet, and transmits the link information to the base unit A (100), so that the link information of each terminal is stored in the topology table TB1 of the base unit A. It is assumed that it is recorded (see FIG. 3B). FIG. 5A shows a communication route calculation table TB2 prepared in the
図4は親機Aによるルート探索処理のフローチャートであり、先ず親機Aの通信処理部5aは、自機(端末ID=100)をルート構築端末に決定するとともに(S1)、ルート構築端末を検索対象に決定し、図5(b)に示すように自機(端末ID=100)のフラグVisitをTRUE(○)にする(S2)。そして、親機Aの通信処理部5aは、始点ノードを検索対象の端末ID(=100)に指定するとともに、終点ノードの端末IDを101、102、103、…、106に順番に指定し、対応するリンクがトポロジーテーブルTB1に存在するか否かを検索する(S3)。ここで、検索対象の端末と通信可能なリンクをトポロジーテーブルTBの先頭から順番に検索していくと、特にトポロジー数が多い場合には検索に非常に長い時間を要するので、始点ノードおよび終点ノードを指定して検索するが、上述のようにトポロジーテーブルTB1は始点ノード或いは終点ノードの端末IDが昇順又は降順にソートされているので、先ず始点ノードを2分探索を用いて検索した後、抽出されたリンクから終点ノードが一致するリンクを検索することで、検索に要する時間をかなり短縮することができる。
FIG. 4 is a flowchart of route search processing by the base unit A. First, the
そして、S3においてトポロジーテーブルTB1に該当リンクを発見できれば該当リンクのルートコストRC1と、演算テーブルTB2に記録されているルートコストRCとの大小を比較し(S4)、今回発見したルートコストRC1が演算テーブルTB2に記録されているルートコストRCよりも小さければ(RC>RC1)、演算テーブルTB2に前ホップの端末IDとルートコストとホップ数HOPを書き込んだ後(S5)、S2に戻って処理を続行する。一方、S4において今回発見したルートコストRC1が演算テーブルTB2に記録されているルートコストRC以上であれば(RC≦RC1)、通信処理部5aは演算テーブルTB2へのルートコストの書き込み処理は行わず、S2に戻って処理を続行する。なお演算テーブルTB2にルートコストが記録されていない場合は、今回発見したルートコストRC1を演算テーブルTB2に書き込むものとする。ここで、検索対象の端末が親機(端末ID=100)の場合は、端末IDが101,102の端末とリンクがつながっており、両端末間のホップ数HOP(=1)と前ホップの端末IDとルートコストRC[端末(101)が3,端末(102)が2]が演算テーブルTB2に記録される(図5(c)参照)。
If the link can be found in the topology table TB1 in S3, the route cost RC1 of the link is compared with the route cost RC recorded in the calculation table TB2 (S4), and the route cost RC1 discovered this time is calculated. If it is smaller than the route cost RC recorded in the table TB2 (RC> RC1), the terminal ID of the previous hop, the route cost, and the number of hops HOP are written in the operation table TB2 (S5), and the process returns to S2 continue. On the other hand, if the route cost RC1 discovered this time in S4 is equal to or higher than the route cost RC recorded in the calculation table TB2 (RC ≦ RC1), the
検索対象の端末について通信可能なリンクを全て検索し終えると、親機Aの通信処理部5aは、演算テーブルTB2から、フラグVisitがFALSEとなっている端末(Visitの欄に○がついていない端末)が存在するかを検索し(S6)、存在する場合はフラグVisitがFALSEとなっている端末の中でルートコストが最小の端末を検索対象に決定するとともに、この端末のフラグVisitをTRUE(○)として(S7)、S3に戻り、上述の処理を繰り返す。
When all the communicable links for the search target terminal have been searched, the
ここで、フラグVisitがFALSEとなっている端末(101〜106)の中でルートコストが最小の端末は、端末IDが102の端末(以下、端末(102)と表す)なので、通信処理部5aは、この端末を検索対象に設定し、図6(a)に示すように端末(102)のフラグVisitをTRUE(○)に設定した後、始点ノードを検索対象の端末ID(=102)に指定するとともに、終点ノードの端末IDをフラグVisitがTRUE(○)となっていない端末の端末ID101、103、104、105、106に順番に指定して、対応するリンクがトポロジーテーブルTB1に存在するか否かを検索する(S3)。そして、トポロジーテーブルTB1に該当リンクを発見できれば、今回発見した該当リンク(端末IDが104,105,106の端末)のルートコストRC1と演算テーブルTB2に記録されている当該端末のルートコストRCを比較し、RC>RC1であれば演算テーブルTB2に前ホップの端末IDとルートコストとホップ数HOP(=2)を上書きする(図6(b)参照)。なお、ルートコストは自機と親機との間の通信コスト値であるので、ルートコストは各ホップのリンクコストの合計値となる。例えば端末(104)では、端末(100)と端末(102)の間のリンクコスト(=2)と、端末(102)と端末(104)の間のリンクコスト(=4)との合計値(=6)となる。
Here, among the terminals (101 to 106) whose flag Visit is FALSE, the terminal with the lowest root cost is the terminal whose terminal ID is 102 (hereinafter referred to as the terminal (102)), so the
端末(102)について通信可能な端末の検出が全て終了すると、通信処理部5aは、フラグVisitがFALSEとなっている端末(101、104〜106)の中でルートコストが最小の端末(101)を検索対象に設定し、図7(a)に示すように端末(101)のフラグVisitをTRUE(○)に設定した後、始点ノードを検索対象の端末ID(=101)に指定するとともに、終点ノードの端末IDをフラグVisitがTRUE(○)となっていない端末の端末ID103、104、105、106に順番に指定して、対応するリンクがトポロジーテーブルTB1に存在するか否かを検索する(S3)。そして、トポロジーテーブルTB1に該当リンクを発見できれば、今回発見した該当リンク(端末IDが103〜105の端末)のルートコストRC1と演算テーブルTB2に記録されている当該端末のルートコストRCを比較し、RC>RC1であれば演算テーブルTB2に前ホップの端末IDとルートコストとホップ数HOP(=2)を上書きする(図7(b)参照)。ここで、端末(103)は、演算テーブルTB2にデータが記録されていなかったので、今回発見したリンクのルートコストと前ホップの端末IDとホップ数とを演算テーブルに記録する。また、端末(104)は、今回発見したリンク(前ホップの端末IDが101)のルートコストRC1(=5)の方が、演算テーブルTB2に記憶されているルートコストRC(=6)よりも小さいので、今回発見したリンクのルートコストと前ホップの端末IDとホップ数とを演算テーブルに記録する。一方、端末端末(105)のルートコストは、今回発見したリンク(前ホップの端末IDが101)のルートコストRC1の方が、演算テーブルTB2に記憶されているルートコストRC以上となるので、演算テーブルTB2のデータはそのままとする。
When the detection of all communicable terminals for the terminal (102) is completed, the
次に、端末(101)について通信可能な端末の検出が全て終了すると、通信処理部5aは、フラグVisitがFALSEとなっている端末(103〜106)の中でルートコストが最小の端末(104)を検索対象に設定し、図8(a)に示すように端末(104)のフラグVisitをTRUE(○)に設定した後、始点ノードを検索対象の端末ID(=104)に指定するとともに、終点ノードの端末IDをフラグVisitがTRUE(○)となっていない端末の端末ID103、105、106に順番に指定して、対応するリンクがトポロジーテーブルTB1に存在するか否かを検索する(S3)。この場合、トポロジーテーブルTB1には該当するリンクが発見できないので、演算テーブルTB2のデータはそのままとする(図8(b)参照)。
Next, when all the terminals that can communicate with the terminal (101) have been detected, the
端末(104)ついて、通信可能な端末の検出が全て終了すると、通信処理部5aは、フラグVisitがFALSEとなっている端末(103,105,106)の中でルートコストが最小の端末(106)を検索対象に設定し、図9(a)に示すように端末(106)のフラグVisitをTRUE(○)に設定した後、始点ノードを検索対象の端末ID(=106)に指定するとともに、終点ノードの端末IDをフラグVisitがTRUE(○)となっていない端末の端末ID103、105に順番に指定して、対応するリンクがトポロジーテーブルTB1に存在するか否かを検索する(S3)。そして、トポロジーテーブルTB1に該当リンクが発見できれば、今回発見した該当リンク(端末(105))のルートコストRC1と演算テーブルTB2に記録されている当該端末のルートコストRCを比較する。この場合、端末(105)のルートコストは、今回発見したリンク(前ホップの端末IDが106)のルートコストRC1の方が、演算テーブルTB2に記憶されているルートコストRC以上となるので、演算テーブルTB2のデータはそのままとする(図9(b)参照)。
When the detection of all communicable terminals is completed for the terminal (104), the
端末(106)について通信可能な端末の検出が全て終了すると、通信処理部5aは、フラグVisitがFALSEとなっている端末(103)、(105)の中でルートコストが最小の端末(103)を検索対象に設定し(この場合はルートコストが同じ値となっているので端末IDの小さい方に決定)、図10(a)に示すように端末(103)のフラグVisitをTRUE(○)に設定した後、始点ノードを検索対象の端末ID(=103)に指定するとともに、終点ノードの端末IDをフラグVisitがTRUE(○)となっていない端末の端末ID105に指定して、対応するリンクがトポロジーテーブルTB1に存在するか否かを検索する(S3)。この場合、トポロジーテーブルTB1には該当するリンクが発見できないので、演算テーブルTB2のデータはそのままとする(図10(b)参照)。
When the detection of all communicable terminals for the terminal (106) is completed, the
端末(103)について通信可能な端末の検出が全て終了すると、通信処理部5aは、フラグVisitがFALSEとなっている端末(105)を検索対象に設定し、図11(a)に示すように端末(105)のフラグVisitをTRUE(○)に設定した後、始点ノードを検索対象の端末ID(=105)に指定するが、フラグVisitがTRUE(○)となっていない端末が存在しないので終点ノードの指定が行えず、該当リンクの検索処理は行わないまま、処理を終了するので、演算テーブルTB2のデータはそのままとなる(図11(b)参照)。そして、端末(105)について処理を終えると、全ての端末のフラグVisitがTRUEとなるので、通信処理部5aは、全ての端末の通信ルートが設定できたと判断し、テーブル処理部5bを用いて演算テーブルTB2の情報を記憶部3の通信ルートテーブルに反映させて(S8)、ルート探索処理を終了し、以後は通信ルートテーブルに記録された通信ルートを用いて親機Aと各子機Bnとの間で通信信号が授受されるのである。
When the detection of all communicable terminals for the terminal (103) is completed, the
(実施形態2)
本発明の実施形態2を図12〜図15に基づいて説明する。本実施形態では、実施形態1で説明した通信ネットワークにおいて、通信ルート構築ステップで親機Aが各子機への通信ルートを求める際に、親機Aから対象の子機に至る通信ルートとして、所定の通信品質以上(すなわちルートコストRCが所定の閾値以下)の通信ルートが探索できた場合は、当該通信ルートを当該子機への通信ルートに決定し、探索対象の子機に至る全ての通信ルートを探索する前に当該子機への通信ルートの探索を終了するようにしている。例えば本実施形態ではルートコストの閾値を、1ホップ目であれば5、2ホップ目であれば10、3ホップ目であれば15に設定している。尚、ルート探索処理以外は実施形態1で説明した通信ネットワークと同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, in the communication network described in the first embodiment, when the parent device A obtains a communication route to each child device in the communication route construction step, as a communication route from the parent device A to the target child device, When a communication route with a predetermined communication quality or higher (that is, the route cost RC is equal to or lower than a predetermined threshold value) can be searched, the communication route is determined as a communication route to the child device, and all of the devices reaching the search target child device are determined. Before searching for a communication route, the search for the communication route to the child device is terminated. For example, in this embodiment, the route cost threshold is set to 5 for the first hop, 10 for the second hop, and 15 for the third hop. In addition, since it is the same as that of the communication network demonstrated in
親機Aによるルート探索処理を図12のフローチャートに基づいて説明する。ところで、図13(a)は親機Aの通信処理部5aがルート探索処理を行う際に用いる演算テーブルTB2を示し、実施形態1で説明した演算テーブルTB2において通信ルートが決定されたか未決定かを示すルート決定フラグを追加してある。
The route search process by the base unit A will be described based on the flowchart of FIG. By the way, FIG. 13A shows a calculation table TB2 used when the
親機Aの通信処理部5aがルート探索処理を開始すると、先ず自機(端末ID=100)をルート構築端末に決定するとともに(S10)、ルート構築端末を検索対象に決定し、図13(b)に示すように自機(端末ID=100)のフラグVisitをTRUE(○)、ルート決定フラグを「決定」にするとともに、他の端末のルート決定フラグを「未決定」にする(S11)。そして、親機Aの通信処理部5aは、始点ノードを検索対象の端末ID(=100)に指定するとともに、終点ノードの端末IDを101、102、103、…、106に順番に指定し、対応するリンクがトポロジーテーブルTB1に存在するか否かを検索する(S12)。ここで、検索対象の端末と通信可能なリンクをトポロジーテーブルTBの先頭から順番に検索していくと、特にトポロジー数が多い場合には検索に非常に長い時間を要するので、始点ノードおよび終点ノードを指定して検索するが、実施形態1で説明したようにトポロジーテーブルTB1は始点ノード或いは終点ノードの端末IDが昇順又は降順にソートされているので、先ず始点ノードを2分探索を用いて検索した後、抽出されたリンクから終点ノードが一致するリンクを検索することで、検索に要する時間をかなり短縮することができる。
When the
そして、S12においてトポロジーテーブルTB1に該当リンクを発見できれば該当リンクのルートコストRC1と、演算テーブルTB2に記録されているルートコストRCとの大小を比較し(S13)、今回発見したルートコストRC1が演算テーブルTB2に記録されているルートコストRCよりも小さければ(RC>RC1)、演算テーブルTB2に前ホップの端末IDとルートコストとホップ数HOPを書き込む(S14)。一方、S13において、今回発見したルートコストRC1が演算テーブルTB2に記録されているルートコストRC以上であれば(RC≦RC1)、通信処理部5aは演算テーブルTB2へのルートコストの書き込みは行わず、S12に戻って処理を継続する。なお演算テーブルTB2にルートコストが記録されていない場合は、今回発見したルートコストRC1を演算テーブルTB2に書き込むものとする。また、S14で演算テーブルへの書き込みを終えると、通信処理部5aはルートコストが閾値以下であるか否かを判定し(S15)、閾値以下であれば当該子機への通信ルートを決定し、ルート決定フラグを「決定」とした後(S16)、S12に戻って処理を継続する。また、S15においてルートコストが閾値よりも大きければ、通信処理部5aは、ルート決定フラグを「未決定」のままとし、S12に戻って処理を継続する。
If the link can be found in the topology table TB1 in S12, the route cost RC1 of the link is compared with the route cost RC recorded in the calculation table TB2 (S13), and the route cost RC1 discovered this time is calculated. If it is smaller than the route cost RC recorded in the table TB2 (RC> RC1), the terminal ID of the previous hop, the route cost, and the number of hops HOP are written in the calculation table TB2 (S14). On the other hand, in S13, if the route cost RC1 discovered this time is equal to or higher than the route cost RC recorded in the calculation table TB2 (RC ≦ RC1), the
ここで、検索対象の端末が親機(端末ID=100)の場合は、端末IDが101,102の端末(101)および端末(102)とリンクがつながっているので、通信処理部5aは、両端末間のホップ数HOP(=1)と前ホップの端末IDとルートコスト[端末(101)が3,端末(102)が2]を演算テーブルTB2に記録するとともに(図13(b)参照)、各端末のルートコストが1ホップ目の閾値(=5)以下となっていることから、各端末(101),(102)のルート決定フラグを「決定」とする(図13(c)参照)。
Here, when the search target terminal is the parent device (terminal ID = 100), since the link is connected to the terminal (101) and the terminal (102) having the
検索対象の端末について通信可能なリンクを全て検索し終えると、親機Aの通信処理部5aは、演算テーブルTB2から、ルート決定フラグが「未決定」となっている端末が存在するかを検索し(S17)、存在する場合はフラグVisitがFALSEとなっている端末(Visitの欄に○がついていない端末)が存在するかを検索し(S18)、存在する場合はフラグVisitがFALSEとなっている端末の中でルートコストが最小の端末を検索対象に決定するとともに、この端末のフラグVisitをTRUE(○)として(S19)、S12に戻り、上述の処理を繰り返す。一方、S17でルート決定フラグが「未決定」の端末が存在しなかったり、フラグVisitがFALSEの端末が存在しなかった場合、親機Aの通信処理部5aはルート探索処理が完了したと判断し、演算テーブルTB2の情報を通信ルートテーブルに反映させる(S20)。
When all the communicable links for the search target terminal have been searched, the
ここで、親機Aの通信処理部5aが、親機100と通信可能なリンクの検索を全て終了した時点では、フラグVisitがFALSEとなっている端末(101〜106)の中でルートコストが最小の端末は、端末IDが102の端末なので、通信処理部5aは、この端末(102)を検索対象に設定し、図14(a)に示すように端末(102)のフラグVisitをTRUE(○)に設定した後、始点ノードを検索対象の端末ID(=102)に指定するとともに、終点ノードを「ルート決定フラグ」が「未決定」となっている端末の端末ID103、104、105、106に順番に指定して、対応するリンクがトポロジーテーブルTB1に存在するか否かを検索する(S12)。そして、トポロジーテーブルTB1に該当リンクが発見できれば、今回発見した該当リンク(端末IDが104,105,106の端末)のルートコストRC1と演算テーブルTB2に記録されている当該端末のルートコストRCを比較し、RC>RC1であれば演算テーブルTB2に前ホップの端末ID(=102)とルートコストRCとホップ数HOP(=2)を上書きした後、ルートコストを2ホップ目の閾値(=10)と比較し、何れのルートコストも閾値以下となっているので、ルート決定フラグを「決定」とする(図14(b)参照)。
Here, when the
端末(102)について通信可能な端末の検出が全て終了すると、親機Aの通信処理部5aは、演算テーブルTB2から、ルート決定フラグが「未決定」となっている端末が存在するかを検索する。ここで、端末IDが103の端末(103)はルート決定フラグが未決定となっているので、親機Aの通信処理部5aは、フラグVisitがFALSEとなっている端末を検索し、フラグVisitがFALSEとなっている端末の中でルートコストが最小の端末(端末IDが101の端末)を検索対象に設定し、図15(a)に示すように端末(101)のフラグVisitをTRUE(○)に設定した後、始点ノードを検索対象の端末ID(=101)に指定するとともに、終点ノードを「ルート決定フラグ」が「未決定」となっている端末の端末ID103に指定して、対応するリンクがトポロジーテーブルTB1に存在するか否かを検索する(S12)。そして、トポロジーテーブルTB1に該当リンクが発見できれば、端末(103)のルートコストRC1と演算テーブルTB2に記録されている当該端末のルートコストRCを比較し、RC>RC1であれば演算テーブルTB2に前ホップの端末IDとルートコストとホップ数HOP(=2)を上書きする。ここで、端末(103)はルートコストが未定であったので、親機Aの通信処理部5aは、端末(103)について前ホップの端末IDとルートコストとホップ数HOP(=2)を上書きした後、ルートコストを2ホップ目の閾値(=10)と比較し、何れのルートコストも閾値以下となっているので、ルート決定フラグを「決定」とする(図15(b)参照)。
When the detection of all communicable terminals for the terminal (102) is completed, the
端末(101)について通信可能な端末の検出が全て終了すると、全ての端末のルート決定フラグが「決定」となるので、親機Aの通信処理部5aは、全ての端末の通信ルートが設定できたと判断し、テーブル処理部5bを用いて演算テーブルTB2の情報を記憶部3の通信ルートテーブルに反映させて、ルート探索処理を終了し(S20)、以後は通信ルートテーブルに記録された通信ルートを用いて親機Aと各子機Bnとの間で通信信号が授受されるのである。
When all the terminals that can communicate with the terminal (101) have been detected, the route determination flags of all the terminals become “determined”, so that the
以上説明したように本実施形態では、親機Aの通信処理部5aがルート探索処理を行う際に、親機Aから対象の子機に至る通信ルートとして、所定の通信品質以上の通信ルート(つまりルートコストが所定の閾値以下の通信ルート)が探索できた場合は、当該通信ルートを当該子機への通信ルートに決定し、当該子機への通信ルートの探索処理を終了しているので、親機Aと子機Bnとの間の通信ルートとして所定の通信品質以上の通信ルートを確保でき、また当該子機に至る全ての通信ルートを探索し、その中から通信品質が最も良い通信ルートを選択する場合に比べて短い時間で通信ルートを探索することができる。
As described above, in the present embodiment, when the
なお本実施形態では、実施形態1で説明したトポロジーテーブルTB1を用いて通信ルートの探索処理を行っているが、従来のトポロジーテーブルTB1’を用いて本実施形態のようなルート探索処理を行った場合でも、親機Aから対象の子機に至る通信ルートとして、所定の通信品質以上の通信ルート(つまりルートコストが所定の閾値以下の通信ルート)が探索できると、当該通信ルートを当該子機への通信ルートに決定し、当該子機への通信ルートの探索処理を終了することで、通信ルートの探索時間を短縮することができる。 In this embodiment, the communication route search process is performed using the topology table TB1 described in the first embodiment, but the route search process as in the present embodiment is performed using the conventional topology table TB1 ′. Even in this case, when a communication route with a predetermined communication quality or higher (that is, a communication route with a route cost equal to or less than a predetermined threshold) can be searched for as a communication route from the parent device A to the target child device, the communication route is determined as the child device. The communication route search time can be shortened by determining the communication route to and terminating the communication route search process for the child device.
上述した構成例は、従来構成において説明したPLCネットワークに用いることを想定しているが、他の有線の伝送路を用いる通信ネットワーク、あるいは小電力無線による無線LANのように無線の伝送路を用いる無線ネットワークなど、種々のマルチホップ通信ネットワークに上述の技術を適用してもよい。 The above-described configuration example is assumed to be used for the PLC network described in the conventional configuration, but uses a wireless transmission path such as a communication network using another wired transmission path, or a wireless LAN using low-power radio. The above-described technique may be applied to various multi-hop communication networks such as a wireless network.
さらにいえば、PLCネットワークには、10〜450kHzの低周波帯を利用する低速PLCと、2〜30MHzの高周波帯を利用する高速PLCとが知られており、低速PLCのノードは、高速PLCより伝送速度が遅いから、上述の構成のように低トラフィックでもネットワークトポロジを把握できることはとくに有効であり、また、通信ネットワーク全体のリンクを各ノードが持たなくとも隣接ノードテーブルがあればよいから、ノードに実装するメモリの容量を小さくすることができる。しかも、他の有線の伝送路を用いる場合に比較すると、PLCでは各ノードとなる電気機器のオン/オフや稼働状態によってネットワークトポロジや通信品質が変化しやすいから、本発明の技術は有効である。 Furthermore, the PLC network is known to have a low-speed PLC that uses a low frequency band of 10 to 450 kHz and a high-speed PLC that uses a high-frequency band of 2 to 30 MHz. Since the transmission speed is slow, it is particularly effective to be able to grasp the network topology even with low traffic as in the above configuration, and it is only necessary to have an adjacent node table even if each node does not have a link of the entire communication network. The capacity of the memory to be mounted on can be reduced. In addition, compared with the case where other wired transmission lines are used, the network topology and communication quality are easily changed in the PLC depending on the on / off and operating state of the electrical equipment serving as each node, so the technique of the present invention is effective. .
1 通信ネットワーク
2 通信端末
3 記憶部
4 PLCインターフェース部
5 制御部
5a 通信処理部
5b テーブル処理部
5c Hパケット送信タイマ部
A 親機
B1〜B5 子機
TB1 トポロジーテーブル
TB2 演算テーブル
DESCRIPTION OF
Claims (7)
各子機から、当該子機が直接通信可能な隣接端末に関するリンク情報を受信するリンク情報受信ステップと、受信したリンク情報をもとに、始点側の通信端末の端末ID、終点側の通信端末の端末ID、および、両端末間の通信品質レベルを示すリンクコストを一次元のデータテーブルからなるトポロジーテーブルに記録させるトポロジー記録ステップと、トポロジーテーブルに記録されたリンク情報をもとに、ダイクストラアルゴリズムを用いて各子機への通信ルートを求める通信ルート構築ステップとを備えることを特徴とする通信ルートの構築方法。 One of the plurality of communication terminals constituting the communication network is a master unit and the rest is a slave unit. The master unit stores a desired communication route from the storage unit storing the communication route between the master unit and each slave unit. By reading the communication route to the slave unit and exchanging communication signals between adjacent terminals according to the communication route, the master unit can communicate directly from each slave unit when communicating between the master unit and the slave unit. A communication route construction method for receiving link information related to a neighboring terminal and constructing a communication route to each slave unit based on the received link information,
A link information receiving step for receiving link information related to an adjacent terminal with which the slave can communicate directly from each slave, and the terminal ID of the start-side communication terminal and the communication terminal on the end-point based on the received link information Based on the topology recording step of recording the terminal ID of the terminal and the link cost indicating the communication quality level between both terminals in a topology table composed of a one-dimensional data table, and the link information recorded in the topology table A communication route construction method, comprising: a communication route construction step for obtaining a communication route to each child device using a computer.
各子機から、当該子機が直接通信可能な隣接端末に関するリンク情報を受信するリンク情報受信手段と、受信したリンク情報をもとに、始点側の通信端末の端末ID、終点側の通信端末の端末ID、および、両端末間の通信品質レベルを示すリンクコストを一次元のデータテーブルからなるトポロジーテーブルに記録させるテーブル処理手段と、ソートされたトポロジーテーブルに記録されたリンク情報をもとに、ダイクストラアルゴリズムを用いて各子機への通信ルートを求める通信ルート構築手段とを備えることを特徴とする通信端末。 One of the plurality of communication terminals constituting the communication network is a master unit and the rest is a slave unit. The master unit stores a desired communication route from the storage unit storing the communication route between the master unit and each slave unit. A communication terminal on the parent device side that performs communication between the parent device and the child device by reading a communication route to the child device and exchanging communication signals between adjacent terminals according to the communication route,
Link information receiving means for receiving link information related to an adjacent terminal that can directly communicate with the slave unit from each slave unit, and the terminal ID of the start side communication terminal and the end point communication terminal based on the received link information Based on the table processing means for recording the terminal ID and the link cost indicating the communication quality level between both terminals in a topology table composed of a one-dimensional data table, and the link information recorded in the sorted topology table And a communication route construction means for obtaining a communication route to each slave unit using the Dijkstra algorithm.
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