JP2008306657A - Wireless node and wireless network system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、省電力の機能を無線ノード側でコントロールすることにより、無線ノードの省電力化を図ることができる無線ノードおよびこの無線ノードを用いた無線ネットワークシステムに関するものである。 The present invention relates to a radio node capable of reducing power consumption of a radio node by controlling a power saving function on the radio node side, and a radio network system using the radio node.
電池で駆動される無線ノード(無線端末)を用いた無線ネットワークシステムでは、電池の長寿命化を図るために、無線ノードの消費電力を少なくしなければならない。IEEEE802.15.4には、無線ノードの消費電力を削減することができる同期手法が規定されている。この同期手法を図8および図9を用いて説明する。 In a wireless network system using a wireless node (wireless terminal) driven by a battery, the power consumption of the wireless node must be reduced in order to extend the life of the battery. IEEE 802.15.4 defines a synchronization method that can reduce the power consumption of a wireless node. This synchronization method will be described with reference to FIGS.
図8はメッシュ型ネットワークに用いられるPAN(Personal Area Network)の構成を表した図である。図8において、10はホストであり、1つのPANに対して電波が到達可能な範囲内に1つだけ設置される。ホスト10には同期信号送信部11が配置されている。20a〜20nは無線ノード(無線端末)であり、それぞれホスト10と通信する。ホスト10は同期信号送信部11を用いて同期信号(点線)を定期的に無線ノード20a〜20nに送信し、データの送受信(実線)を行う。なお、ホスト10を介さず、無線ノード20a〜20n間でデータの送受信を行う場合もある。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a PAN (Personal Area Network) used in a mesh network. In FIG. 8,
無線ノード20a〜20nは、電波を送受信するとき、あるいは内部のCPUその他が動作するときに消費電力が大きくなる。従って、送受信する期間を短くすることにより、消費電力を削減することができる。このため、各無線ノードは同期信号に同期した後、無線ノードを動作させる通常モードを一定期間維持し、その後次の同期信号受信の直前まで、必要最小限の機能を除く全ての機能を停止させる省電力モードに移行する。
The
図9は無線ノードの状態を表した図である。図9において、21は同期信号送信部11が送信する同期信号であり、Tpの時間間隔で送信される。無線ノード20a〜20nはこの同期信号を受信すると、Ta時間の間通常モードになる。無線ノード20a〜20nはホスト10、或いは、無線ノード20a〜20nとデータの送受信を行う。このTa時間が経過すると、Ts(=Tp−Ta)時間省電力モードに移行し、次の同期信号の直前で通常モードに復帰する動作を繰り返す。無線ノード20a〜20nは、Ts/(Ta+Ts)の割合で省電力モードになるので、消費電力を削減することができる。
FIG. 9 is a diagram showing the state of the wireless node. In FIG. 9,
なお、同期信号の周期などの同期に関する情報は同期信号に含まれているので、無線ノード20a〜20nは次に同期信号が送信される時間を予測することができる。また、同期信号の送信に用いる無線チャンネルは、データの送受信で用いる無線チャンネルと同じチャンネルを使用する。
Since information related to synchronization such as the period of the synchronization signal is included in the synchronization signal, the
特許文献1には、このような無線ネットワークを前提として、次のような改良を施すことにより、ホストと無線ノード間のデータ送受信を確実に行うことができる間欠受信制御方法の発明が記載されている。
(1)無線ノードからホストにデータを送信するときは、優先度の高いデータから順番に送信する。
(2)ホストから大量のデータを送信するときは、その旨を無線ノードに通知する。無線ノードは全てのデータを受信し終わるまで、省電力モードに移行しない。
(3)予め通知されたデータを受信できなかったときは、決められた時間だけ通常モードを維持する。
(4)無線ノードとやりとりするデータ量に応じて、同期信号の周期を変更できるようにする。
Patent Document 1 describes an invention of an intermittent reception control method capable of reliably performing data transmission / reception between a host and a wireless node by making the following improvements on the premise of such a wireless network. Yes.
(1) When data is transmitted from the wireless node to the host, data is transmitted in order from the data with the highest priority.
(2) When transmitting a large amount of data from the host, it notifies the wireless node to that effect. The wireless node does not enter the power saving mode until all data is received.
(3) When the data notified in advance cannot be received, the normal mode is maintained for a predetermined time.
(4) The period of the synchronization signal can be changed according to the amount of data exchanged with the wireless node.
特許文献2には、無線ノードを呼び出す必要がある場合のみ、ホストから呼び出し信号を送信し、無線ノードは呼び出し信号がないと判断すると、直ちに受信を中断して省電力モードに移行する発明が記載されている。省電力モードの時間を長くすることができるので、無線ノードの消費電力を更に削減することができる。
特許文献3には、送信端末と複数の受信端末を有するネットワークにおいて、(送信端末の送信間隔より短い時間×受信端末数)の間隔で受信端末を動作させる発明が記載されている。どれかの受信端末で受信することができ、かつ受信端末の非動作時間を長くすることができる。
しかしながら、このような無線ネットワークおよび無線ノードは、同期信号に同期して通常モードと省電力モードを交互に切り換える方式であるため、データの送受信の有無に関わらず、同期信号が送信される度に通常モードに切り換えなければならない。同期信号の周期は最大4分間隔程度と短いので、長時間省電力モードを維持することができず、大幅な省電力化を行うことが出来ないという課題があった。 However, since such a wireless network and wireless node are configured to alternately switch between the normal mode and the power saving mode in synchronization with the synchronization signal, each time the synchronization signal is transmitted regardless of whether data is transmitted or received. Must switch to normal mode. Since the cycle of the synchronization signal is as short as a maximum of about 4 minutes, there is a problem that the power saving mode cannot be maintained for a long time, and that significant power saving cannot be performed.
電池で動作する無線ノードは、同一PAN内で動作するノードであっても、送信するデータの種類やアプリケーションの特性、電池の残量によって最適な省電力手法が異なる。例えば、無線ノードの構成、電池残量等によって最適な送信タイミングを変化させ、また受信そのものを行わない方が得策な場合がある。しかしながら、同期信号が送信される度に通常モードに復帰しなければならないので、無線ノードの構成に応じた細かな電力制御の仕組みを導入することが難しかった。 Even if a wireless node operating on a battery is a node operating on the same PAN, an optimum power saving method varies depending on the type of data to be transmitted, the characteristics of the application, and the remaining battery level. For example, it may be advantageous to change the optimal transmission timing according to the configuration of the wireless node, the remaining battery level, etc., and not to perform reception itself. However, since it is necessary to return to the normal mode every time the synchronization signal is transmitted, it is difficult to introduce a detailed power control mechanism according to the configuration of the wireless node.
特許文献1に記載された発明は、大量のデータを分割することなく送受信できる発明であり、必ずしも省電力化を目的とした発明ではない。また、特許文献2に記載された発明は、同期信号を受信する時間を短くすることはできるが、毎回同期信号を受信しなければならず、省電力化には限界がある。更に、特許文献3に記載された発明は、N台の受信端末を1つの組にして動作させるネットワークに適用できる発明であり、一般的なネットワークに適用することは困難である。
The invention described in Patent Document 1 is an invention that can transmit and receive a large amount of data without dividing it, and is not necessarily an invention aimed at power saving. Moreover, although the invention described in
また、従来は同期信号を送信する無線チャンネルと、データを送受信する無線チャンネルは、同じチャンネルを使用していた。そのため、データを送受信する無線帯域を同期信号が圧迫し、データ送受信の効率が低下してしまうという課題があった。この課題は、同期信号の間隔が短いほど顕著になる。 Conventionally, the same channel is used for the wireless channel for transmitting the synchronization signal and the wireless channel for transmitting and receiving data. For this reason, there is a problem in that the synchronization signal is compressed in the wireless band for transmitting and receiving data, and the efficiency of data transmission and reception is reduced. This problem becomes more prominent as the interval between the synchronization signals is shorter.
同期信号を送信する無線チャンネルとデータを送受信する無線チャンネルに同じチャンネルを使用すると、電波の干渉を避けるために、同期信号を送信するホストは電波の到達可能範囲に1つしか配置することが出来ない。電波の到達範囲内に複数の同期信号送信源があると、一方の同期信号の送信が他方の同期信号の送信に影響され、正確なタイミングで同期信号を送信することができなくなるためである。 If the same channel is used for the wireless channel that transmits the synchronization signal and the wireless channel that transmits and receives data, in order to avoid radio wave interference, only one host that transmits the synchronization signal can be placed in the reachable range of the radio wave. Absent. This is because if there are a plurality of synchronization signal transmission sources within the radio wave reach, the transmission of one synchronization signal is affected by the transmission of the other synchronization signal, and the synchronization signal cannot be transmitted with accurate timing.
電波の到達範囲内に同期信号送信源を1つしか置くことが出来ないという制約は、スター型のネットワークでは問題にならない。しかし、ツリー型やメッシュ型等のデータ中継の仕組みを持ったネットワークでは、電波到達範囲内に複数の同期信号送信源が置かれる場合があるが、このような場合では無線ノードが同期信号を受信することができず、ネットワーク全体の同期を取ることが出来ないという課題もあった。 The limitation that only one synchronization signal transmission source can be placed within the radio wave reach is not a problem in a star network. However, in a network with a data relay mechanism such as a tree type or mesh type, there are cases where a plurality of synchronization signal transmission sources are placed within the radio wave reach. In such a case, the wireless node receives the synchronization signal. There is also a problem that the entire network cannot be synchronized.
従って本発明の目的は、無線ノード側で正確な時間管理を行うことにより、同期信号の受信回数を削減して省電力化を図ることができる無線ノードおよび無線ネットワークシステムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless node and a wireless network system capable of reducing power consumption by reducing the number of times a synchronization signal is received by performing accurate time management on the wireless node side.
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
電池を内蔵し、無線を用いて他の機器とデータの授受を行う無線ノードにおいて、
無線を用いて他の機器にデータを送信し、また他の機器が送信したデータを受信する無線送受信部と、
時計を内蔵し、前記無線送受信部が受信した同期信号により前記時計を起動および/または補正すると共に、前記時計に基づいて省電力モード移行通知および通常モード復帰通知を出力する時刻管理部と、
前記省電力モード移行通知および通常モード復帰通知が入力され、省電力モード移行通知が入力されたときに省電力モードに移行させ、通常モード復帰通知が入力されたときに通常モードに復帰させる制御部と、
を具備したものである。毎回同期信号を受信する必要がないので、省電力期間を長くすることができる。
In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention,
In a wireless node that has a built-in battery and exchanges data with other devices using wireless communication,
A wireless transmission / reception unit for transmitting data to other devices using wireless and receiving data transmitted by other devices;
A time management unit that incorporates a clock, activates and / or corrects the clock according to a synchronization signal received by the wireless transmission / reception unit, and outputs a power saving mode transition notification and a normal mode return notification based on the clock;
A control unit that receives the power saving mode transition notification and the normal mode return notification, shifts to the power saving mode when the power saving mode transition notification is input, and returns to the normal mode when the normal mode recovery notification is input. When,
Is provided. Since it is not necessary to receive the synchronization signal every time, the power saving period can be extended.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記制御部は、省電力モード移行通知が入力されたときに前記無線送受信部の動作を停止させ、通常モード復帰通知が入力されたときに前記無線送受信部の動作を開始させるようにしたものである。簡単かつ効果的に省電力ができる。
The invention according to
The control unit is configured to stop the operation of the wireless transmission / reception unit when a power saving mode transition notification is input and to start the operation of the wireless transmission / reception unit when a normal mode return notification is input. is there. Power can be saved easily and effectively.
請求項3記載の発明は、請求項1若しくは請求項2記載の発明において、
前記同期信号には所定の周期を有し、一定の変化分で値が変化するシーケンス番号が含まれ、前記時刻管理部はこのシーケンス番号が第1の値になる時刻に省電力モード移行通知を出力し、前記第1の値とは異なる第2の値になる時刻に通常モード復帰通知を出力するようにしたものである。複数の無線ノードの省電力タイミングを同期させることができる。
The invention according to
The synchronization signal includes a sequence number having a predetermined period and a value that changes with a constant change, and the time management unit notifies the transition to the power saving mode at a time when the sequence number becomes the first value. The normal mode return notification is output at a time when the second value different from the first value is output. The power saving timings of a plurality of wireless nodes can be synchronized.
請求項4記載の発明は、
同期信号を出力する同期信号送信装置と、
請求項1乃至請求項3いずれかに記載の、複数の無線ノードと、
を具備したものである。省電力が可能で、かつ省電力タイミングを同期させることができる。
The invention according to
A synchronization signal transmitter for outputting a synchronization signal;
A plurality of wireless nodes according to any one of claims 1 to 3,
Is provided. Power saving is possible and the power saving timing can be synchronized.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、
前記同期信号送信装置が同期信号を出力するために用いる無線チャンネルと、前記無線ノードがデータを送受信するために用いる無線チャンネルを異ならせるようにしたものである。同期信号の送受信がデータ送受信を妨げることがない。
The invention according to
A radio channel used for the synchronization signal transmitting apparatus to output a synchronization signal is different from a radio channel used for the wireless node to transmit and receive data. The transmission / reception of the synchronization signal does not interfere with the data transmission / reception.
請求項6記載の発明は、請求項4若しくは請求項5に記載の発明において、
前記複数の無線ノードを複数の組に分割し、これらの組毎に省電力モードに移行させるタイミング、および通常モードに復帰するタイミングを異ならせるようにしたものである。いつも少なくとも1つの無線ノードの組が送受信可能であるようにできる。
The invention according to
The plurality of wireless nodes are divided into a plurality of groups, and the timing for shifting to the power saving mode and the timing for returning to the normal mode are made different for each group. It is always possible for at least one set of wireless nodes to be able to transmit and receive.
請求項7記載の発明は、請求項4乃至請求項6いずれかに記載の発明において、
少なくとも2台の同期信号送信装置を具備し、これらの同期信号送信装置が同期信号送信に用いる無線チャンネルを異ならせるようにしたものである。隣接するエリアの同期信号が干渉することがない。
The invention according to
At least two synchronization signal transmission devices are provided, and these synchronization signal transmission devices use different radio channels for synchronization signal transmission. Adjacent area sync signals do not interfere.
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項1,2、3、4、5、6および7の発明によれば、無線ノードに時計を内蔵した時刻管理部を配置し、この時計を同期信号で起動/補正すると共に、この時計に基づいて省電力モード移行通知および通常モード復帰通知を出力して、これらの通知により省電力モードへの移行、および通常モードへの復帰を行うようにした。また、この無線ノードおよび同期信号送信装置で無線ネットワークシステムを構成するようにした。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh aspects of the present invention, a time management unit including a clock is arranged in the wireless node, and the clock is activated / corrected by a synchronization signal. Based on this, a power saving mode transition notification and a normal mode return notification are output, and the transition to the power saving mode and the return to the normal mode are performed based on these notifications. In addition, a wireless network system is configured by the wireless node and the synchronization signal transmitting apparatus.
毎回同期信号を受信しなくても、複数の無線ノード間で省電力モードへの移行および通常モードへの復帰を同期させることができるので、省電力期間を長く取ることができ、消費電力を削減することができるという効果がある。 Even without receiving a synchronization signal every time, the transition to power saving mode and the return to normal mode can be synchronized between multiple wireless nodes, so the power saving period can be extended and power consumption can be reduced. There is an effect that can be done.
また、中継ノード等他から電力が供給されている無線ノードは省電力動作を行わないなど、無線ノードの特性に応じた省電力動作を行わせることができるという効果もある。さらに、同期信号と共に送られる省電力モードへの移行、通常モードへの復帰のタイミングデータを変更するだけで、同じネットワークに属している全ての無線ノードの動作タイミングを一斉に変えることができるという効果もある。 In addition, there is an effect that it is possible to perform a power saving operation according to the characteristics of the wireless node, for example, a wireless node to which power is supplied from others such as a relay node does not perform a power saving operation. Furthermore, it is possible to change the operation timing of all wireless nodes belonging to the same network at the same time only by changing the timing data of the transition to the power saving mode and the return to the normal mode sent together with the synchronization signal. There is also.
また、同期信号送信に用いる無線チャンネルとデータ送受信に用いる無線チャンネルを異ならせることにより、同期信号がデータ送受信を圧迫しない無線ネットワークシステムを実現できるという効果もある。さらに、隣接するエリアの同期信号送信に用いる無線チャンネルを異ならせることにより、同期信号間の干渉をなくすることができるという効果もある。 In addition, by making the wireless channel used for transmission of the synchronization signal different from the wireless channel used for data transmission / reception, there is an effect that a wireless network system in which the synchronization signal does not impose data transmission / reception can be realized. Furthermore, there is an effect that interference between the synchronization signals can be eliminated by changing the radio channel used for the synchronization signal transmission in the adjacent area.
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係る無線ノードの構成図である。図1において、30は無線ノードであり、制御部31、無線送受信部32、時刻管理部33、センサ部34、および電源35で構成されている。この無線ノード30は、センサ部34によって物理量を測定し、この測定値を外部に送信する機能を有した無線ノードである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless node according to the present invention. In FIG. 1,
制御部31はマイクロプロセッサおよびメモリを内蔵し、このメモリに格納されたプログラムに基づいて無線送受信部32、センサ部34を制御し、時刻管理部33を設定する等無線ノード30全体の制御を司る。時刻管理部33は、通常モードあるいは省電力モードになるタイミングを決定する。
The
無線送受信部32は同期信号送信装置から送信された同期信号を受信し、また他の無線ノードとデータの交換を行う。無線送受信部32が受信した同期信号および他の無線ノードからのデータは制御部31に出力され、また制御部31から送信するデータが入力される。
The wireless transmission /
センサ部34は圧力、流量などの物理量を測定して電気信号に変換し、制御部31に出力する。制御部31はこの物理量を、無線送受信部32を介して他の無線ノードに送信する。電源35は電池を内蔵し、制御部31、無線送受信部32、時刻管理部33、センサ部34に電源を供給する。図1では各要素への電源供給線の記載を省略している。
The
なお、この実施例では、無線ノードとして物理量を測定してその測定値を送信する無線ノードとしたが、この実施例に限られることはなく、他の無線ノードであってもよい。 In this embodiment, the wireless node is a wireless node that measures a physical quantity and transmits the measured value, but is not limited to this embodiment, and may be another wireless node.
図2に無線ネットワークシステムの構成を示す。なお、図2は1つのPANの構成のみを示しているが、実際のネットワークはこのPANが複数個メッシュ状に配置されたメッシュ型やツリー型のネットワークを構成している。また、同期信号、データは無線を用いて送受信される。 FIG. 2 shows the configuration of the wireless network system. FIG. 2 shows only the configuration of one PAN, but an actual network constitutes a mesh type or tree type network in which a plurality of PANs are arranged in a mesh shape. The synchronization signal and data are transmitted and received using radio.
なお、ツリー型ネットワークとは、1つの集線装置(ホスト)を中心として、ノードをツリー状に接続したネットワークである。また、メッシュ型ネットワークとは、ノードを網の目のように接続したネットワークであり、その基本単位にはツリー型ネットワーク、集電装置を中心にノードを星状に配置したスター型ネットワーク、1本のバスに複数のノードを接続したバス型ネットワーク等が用いられる。 The tree-type network is a network in which nodes are connected in a tree shape with one concentrator (host) as a center. A mesh network is a network in which nodes are connected like a network. The basic unit is a tree network, a star network in which nodes are arranged in a star shape with a current collector as the center, and one network. A bus type network in which a plurality of nodes are connected to this bus is used.
図2において、30a〜30nは無線ノードであり、図1の無線ノード30と同じ構成を具備している。40は同期信号送信装置であり、所定の周期で無線ノード30a〜30nに同期信号を送信する。この同期信号はブロードキャストアドレスを用いて送信される。そのため、無線ノード30a〜30nは同時に同期信号を受信することができる。
In FIG. 2,
無線ノード30a〜30nは相互にデータを送受信する。同期信号送信装置40は、無線ノード30a〜30nがデータ送受信に使用する無線チャンネルとは異なる無線チャンネルを用いて、同期信号を無線ノード30a〜30nに送信する。なお、この実施例では同期信号送信装置40を独立の装置としたが、無線ノード30a〜30nのいずれかが同期信号送信装置40の機能を兼ねるようにしてもよい。
The
図3に、無線ノード30の動作シーケンスを示す。なお、図1および図2と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。時間は上から下に流れるものとする。また、通常モードとは無線送受信部32がオンになっていることを言い、省電力モードとはオフになっていることを言う。無線ノード30は、通常モードのときのみ同期信号を受信することができる。
FIG. 3 shows an operation sequence of the
図3において、無線ノード30が起動すると、制御部31は同期信号送信装置40から送られてくる同期信号を受信する無線チャンネルを設定する。無線通信では、周波数あるいはコードによって分割された複数の無線チャンネルを使用することができる。同じ無線チャンネルを使用すると、電波の到達範囲内では1台の無線ノードしか送信することができないが、無線チャンネルを異ならせると、同時に複数の無線ノードがデータを送信することができる。
In FIG. 3, when the
時刻T1で同期信号送信装置40から同期信号が送信されると、無線送受信部32は同期信号を受信した旨の通知を制御部31に出力する。制御部31はこの通知を時刻管理部33に出力する。時刻管理部33はこの通知を受信すると内部に配置されたタイマを設定して起動する。そして、制御部31は同期信号を受信する際に使用する同期チャンネルとデータを送受信する際に使用するデータチャンネルが同じにならないように、データチャンネルを設定する。
When the synchronization signal is transmitted from the synchronization
無線送受信部32下部の縦線が2重になっている部分は同期チャンネルとデータチャンネルが同じである可能性があることを表しているが、データチャンネル設定により、同期チャンネルとデータチャンネルは異なる無線チャンネルを用いるように設定される。
The vertical line at the bottom of the wireless transmission /
無線送受信部32がオンになっているので、制御部31は無線送受信部32を制御して他の無線ノードと通信を行い、データの送受信を行う。時刻管理部33は内部のタイマを使用して、自律的に無線送受信部32がオンしている(通常モードの)時間、オフになっている(省電力モードの)時間を監視する。
Since the wireless transmission /
時刻T2で、通常モードの継続時間が予め決められた時間に達すると、時刻管理部33は制御部31に省電力モードに移行することを通知する。制御部31はこの省電力モード移行通知を受けると、無線送受信部32をオフにして省電力モードに移行する。これによって、無線ノード30の消費電力は大幅に低減する。なお、無線送受信部32下部縦線の点線部は、無線送受信部32がオフになっていることを表している。
When the duration of the normal mode reaches a predetermined time at time T2, the
時刻管理部33は省電力モードが継続している時間を計測し、この時間が時刻T3で予め定められた値になると、制御部31に通常モードに復帰する通常モード復帰通知を出力する。制御部31はこの通知を受けると、無線送受信部32をオンにして通常モードに復帰する。これにより、無線通信が可能になる。制御部31は無線送受信部32を制御して、他の無線ノードと通信し、データの送受信を行う。
The
以下同様にして、時刻管理部33は一定時間間隔で省電力モード移行通知と通常モード復帰通知を制御部31に出力する。制御部31はこれらの通知が入力されると、無線送受信部32をオン、オフする。無線送受信部32がオフになると他の無線ノードと通信できないが、データの送受信頻度が高くないと、動作に支障をきたすことはない。
Similarly, the
時刻管理部33が管理する時刻の精度が高いと、毎回同期信号を受信しなくても省電力モードへの移行、通常モードへの復帰のタイミングを同期信号に同期させることができる。同期信号の周期と時刻管理部33の内部時計がほとんど一致していると、起動時に同期信号を受信するだけで、その後同期信号を受信しなくても、省電力モードへの移行、通常モードへの復帰のタイミングを同期信号に同期させることができる。
If the accuracy of the time managed by the
同期信号の周期と時刻管理部33の内部時計にずれがあっても、ずれに応じた頻度で同期信号を受信して内部時計を補正すればよい。最近は高安定な水晶発振器が安価で入手できるので、同期信号の受信回数を大幅に少なくすることができる。図3からわかるように、無線ノード30が省電力モードのときは同期信号を受信することができないが、これが問題になることはない。また、通常モードでも、補正が必要ないときは、同期信号を無視できる。
Even if there is a discrepancy between the cycle of the sync signal and the internal clock of the
各無線ノードの省電力モードへの移行、および通常モードへの復帰のタイミングは予め決めておくこともできるが、動的に決めることもできる。以下、無線送受信部32のオン、オフタイミングを動的に決定する仕組みを説明する。
The timing of the transition of each wireless node to the power saving mode and the return to the normal mode can be determined in advance, but can also be determined dynamically. Hereinafter, a mechanism for dynamically determining the on / off timing of the wireless transmission /
図4に、時刻管理部33が省電力モードへの移行、通常モードへの復帰のタイミングを決めるためのタイミング情報の一例を表す。このタイミング情報は同期信号と共にブロードキャストアドレスで全無線ノードに一斉に送信される。各無線ノード内の制御部31は起動したとき、あるいは時刻管理部33の時計を補正するときに受信する同期信号からこのタイミング情報を受け取り、このタイミング情報に基づいて時刻管理部33を設定する。
FIG. 4 shows an example of timing information for the
図4において、シーケンス番号は0から始まり、同期信号の度に1増加する番号である。この番号は上限が定めれらており、この上限に達すると0に戻る。例えば、上限を9とすると、シーケンス番号は0→1→2・・・・・→9→0・・・の順に変化する。このシーケンス番号は10の周期を有している。 In FIG. 4, the sequence number starts from 0 and increases by 1 for each synchronization signal. This number has an upper limit, and when it reaches this upper limit, it returns to zero. For example, if the upper limit is 9, the sequence number changes in the order of 0 → 1 → 2... 9 → 0. This sequence number has 10 cycles.
1周期の同期信号数は、1周期当たりの同期信号の数を表す。上記の例では10になる。通常モードに復帰するシーケンス番号は、省電力モードから通常モードに復帰するシーケンス番号を表す。時刻管理部33は、シーケンス番号が”通常モードに復帰するシーケンス番号”になると、制御部31に通常モード復帰通知を出力し、シーケンス番号が0に戻ったときに、”省電力モード移行通知”を出力する。同期信号送信間隔は、同期信号が出力される周期を表す。例えば、同期信号が1秒毎に出力されるなら、同期信号送信間隔は1秒である。
The number of synchronization signals in one cycle represents the number of synchronization signals per cycle. In the above example, it is 10. The sequence number for returning to the normal mode represents the sequence number for returning from the power saving mode to the normal mode. When the sequence number becomes “sequence number for returning to the normal mode”, the
次に、図5に基づいて無線ノードの状態切り替えについて説明する。なお、タイミング情報を、
1周期の同期信号数=10
通常モードになるシーケンス番号=5
同期信号送信間隔=1秒
とする。
Next, the state switching of the wireless node will be described with reference to FIG. The timing information
Number of synchronization signals in one cycle = 10
Sequence number for normal mode = 5
The synchronization signal transmission interval is 1 second.
図5において、矢印50は同期信号の送信タイミング、51はシーケンス番号である。シーケンス番号は0から始まり、9を上限とする、1ずつ増加する番号である。通常モードになるシーケンス番号が5なので、無線ノード30は、シーケンス番号が0〜4は省電力モードになり、5〜9は通常モードになる。
In FIG. 5, an
今、シーケンス番号が2と3の間で無線ノードが起動したとする。この無線ノードは、シーケンス番号=3の同期信号を最初に受信し、そのタイミング情報から、現在は省電力モードであり、2秒後に5秒間通常モードを維持し、その後5秒間省電力モードになる動作を繰り返すことを知る。
Assume that the wireless node is activated between the
このため、初期設定を終了した時刻管理部33は省電力モード移行通知を制御部31に出力し、2秒後に通常モード復帰通知を出力する。以後は5秒毎に省電力モード移行通知と通常モード復帰通知を交互に出力する。制御部31は、省電力モード移行通知を受け取ると無線送受信部32をオフにし、通常モード復帰通知を受け取ると、無線送受信部32をオンにする。このようにすると、各無線ノードが通常モードになる期間が重なるので、通信相手が省電力モードのために通信できなくなることがなくなる。
For this reason, the
なお、この実施例ではシーケンス番号が小さいときに省電力モードにし、通常モードになるシーケンス番号以上のときに通常モードになるようにしたが、シーケンス番号が小さいときに通常モード、大きいときに省電力モードになるようにしてもよい。省電力モード、通常モードへの移行タイミング、シーケンス番号の周期や変化分は任意に決めることができる。 In this embodiment, the power saving mode is set when the sequence number is small, and the normal mode is set when the sequence number is equal to or higher than the normal mode. However, the normal mode is set when the sequence number is small, and the power saving is set when the sequence number is large. You may make it become a mode. The transition timing to the power saving mode, the normal mode, the sequence number period, and the change amount can be arbitrarily determined.
また、本実施例では起動時にタイミング情報を取り込むようにしたが、動作中にタイミング情報を更新して、省電力モードの期間と通常モードの期間の比率を変えることもできる。例えば、ネットワーク中の無線ノードの数が増加すると、中継パケットやデータ探索パケットの送受信が増加し、データ送受信の頻度が高くなるので、通用モードの期間を長くしなければならないが、このようなときに便利である。各無線ノードは、時刻管理部33の時計を補正するときに新たなタイミング情報を取得して、このタイミング情報に基づいて時刻管理部33の設定を変えるようにすればよい。このようにすると、同期信号送信装置40が出力するタイミング情報を変えるだけで、全ての無線ノードの設定を変えることができる。
In this embodiment, the timing information is taken in at the time of start-up, but the timing information can be updated during operation to change the ratio between the power saving mode period and the normal mode period. For example, if the number of wireless nodes in the network increases, the transmission / reception of relay packets and data search packets increases, and the frequency of data transmission / reception increases. Convenient to. Each wireless node may acquire new timing information when correcting the clock of the
また、中継ノードや他の無線ノードへのデータ転送を専門に行う無線ノード等などは常時電源が供給されるので、省電力の要求は大きくない。このような無線ノードは、タイミング情報を受信しても省電力モードに移行せず、常時通常モードにしておく等、その無線ノードの状態に最適な制御を行うこともできる。 In addition, since power is always supplied to a relay node, a wireless node that specializes in data transfer to other wireless nodes, and the like, the power saving requirement is not large. Even if such a wireless node receives timing information, the wireless node does not shift to the power saving mode, and can always perform control optimal to the state of the wireless node, such as being always in the normal mode.
また、この実施例では無線送受信部32のオン、オフのみを制御するようにしたが、無線送受信部32だけでなく、省電力モードのときに時刻管理部33を除く他の要素、例えばセンサ部34や制御部31の一部の動作を止めるようにすると、更に消費電力を削減することができる。また、無線送受信部32は、電源をオン、オフするのではなく、動作を停止、開始するようにしてもよい。電源をオフすると当然動作は停止するので、動作の停止、開始には、電源のオン、オフが含まれる。
In this embodiment, only on / off of the wireless transmission /
さらに、この実施例ではタイミング情報に基づいて全ての無線ノードが一斉に通常モードになり、また省電力モードになるようにしたが、通常モード期間と省電力モード期間の比率を各無線ノードが独自に変更するようにしてもよい。このようにすると、電池の残量が少なったときに、省電力モード期間を長くして電池寿命を延ばすことができる。この場合、他の無線ノードにはデータ通信でこのことを通知し、データの送受信に支障が発生しないようにすればよい。 Furthermore, in this embodiment, all the wireless nodes are simultaneously set to the normal mode and the power saving mode based on the timing information. However, each wireless node has a ratio of the normal mode period to the power saving mode period. You may make it change to. In this way, when the remaining amount of the battery is low, the power saving mode period can be lengthened to extend the battery life. In this case, it is only necessary to notify other wireless nodes of this by data communication so that no trouble occurs in data transmission / reception.
図6に、本発明に係る無線ネットワークシステムの他の実施例を示す。この実施例は、無線ノードによって省電力モードの期間と通常モードの期間の位相をずらすことにより、省電力を図り、かつ情報を発信したい無線ノードはいつでも送信することができるネットワークシステムを実現するようにしたものである。この実施例では、無線ノードの2つの組に分けて、常にどちらかの組の無線ノードが通常モードになるようにする。 FIG. 6 shows another embodiment of the wireless network system according to the present invention. This embodiment realizes a network system in which a wireless node can transmit power at any time by shifting the phase of a power saving mode period and a normal mode period by a wireless node, and a wireless node that wants to transmit information can transmit at any time. It is a thing. In this embodiment, the wireless nodes are divided into two groups so that one of the wireless nodes is always in the normal mode.
図6において、(A)は無線ノードの配置を表した図である。ここにおいて、60(□印)は送信元無線ノード、61(△印)は受信先無線ノード、62(●印)は一方の組に属する無線ノード、63(■印)は他方の組に属する無線ノードである。 In FIG. 6, (A) is a diagram showing the arrangement of wireless nodes. Here, 60 (□ mark) is a transmission source wireless node, 61 (Δ mark) is a reception destination wireless node, 62 (● mark) is a wireless node belonging to one set, and 63 (■ mark) belongs to the other set. It is a wireless node.
同図(B)は各無線ノードの通常モード期間を表した図であり、横棒は通常モード期間を表している。無線ノード62は期間Aで通常モードになり、無線ノード63は期間Bで通常モードになる。すなわち、無線ノード62、63のどちらかが常に通常モードになっている。
FIG. 5B is a diagram showing the normal mode period of each wireless node, and the horizontal bar represents the normal mode period. The
このようなネットワークで送信元無線ノード60から受信先無線ノード61にデータを送信する場合、通常モードになっている無線ノードを経由してデータを送信する。すなわち、期間Aでデータを送信する場合、実線64のように■印の無線ノード62を経由してデータを送信する。また、期間Bで送信する場合は、点線65のように●印の無線ノード63を経由してデータを送信する。このようにすることにより、無線ノードの半分は省電力モードにあるにも関わらず、いつでもデータを送受信することができるネットワークを構築することができる。特に、通常モードになるまで待つことができない緊急データを送信しなければならない場合に有効である。
When data is transmitted from the transmission
なお、どの無線ノードがいつ通常モードになるかは、予め決めておけばよい。例えば■印の無線ノード62はシーケンス番号が、”通常モードに復帰するシーケンス番号”より小さいときに通常モードになり、●印の無線ノード63はシーケンス番号が、”通常モードに復帰するシーケンス番号”より大きいときに通常モードになるようにすればよい。送信元無線ノードにこの情報を持たせることにより、どの無線ノードを中継すればよいかを知ることができる。なお、3つ以上に分割してもよい。
In addition, what radio node is to be in the normal mode may be determined in advance. For example, the
図7に他の実施例を示す。この実施例は、複数の同期信号送信装置を含むネットワークの例である。図7において、70〜72は同期信号送信装置、73〜75はそれぞれ同期信号送信装置70〜72の電波到達範囲、黒丸76は無線ノードである。同期信号送信装置70〜72には図示しないケーブルで、或いは、別方式の無線(例えば、WiFiや電波時計)により接続され、正確に同期が取られている。そのため、同期信号送信装置70〜72が出力する同期信号は、正確に同じ時間に出力される。
FIG. 7 shows another embodiment. This embodiment is an example of a network including a plurality of synchronization signal transmission devices. In FIG. 7,
電波到達範囲73〜75は相互に重複する部分が存在する。従来は、同期信号送信装置70〜72は同じ無線チャンネルを用いて同期信号を送信していた。電波到達範囲が重複するエリアでは2つ以上の同期信号が互いに干渉するために、正確に同期した同期信号を出力することができなかった。また、従来は同期信号の無線チャンネルとデータ送受信の無線チャンネルが同じであったので、同期信号送信装置70〜72の無線チャンネルを変えるとデータ送受信に用いるチャンネルも変わってしまい、異なる電波到達エリアに属する無線ノード間でデータ送受信ができなくなるという課題があった。
The radio wave reachable ranges 73 to 75 have overlapping portions. Conventionally, the
本実施例では同期信号を送信する無線チャンネルとデータを送信する無線チャンネルは異なったチャンネルを使用するようにしたので、データの送受信チャンネルを変えることなく、各同期信号送信装置70〜72に異なった無線チャンネルを割り当てることができる。そのため、重複するエリアが存在しても、正確に同期が取れた同期信号を出力することができる。
In this embodiment, since the radio channel for transmitting the synchronization signal and the radio channel for transmitting the data are different from each other, the synchronization
なお、重複したエリアにある無線ノードは2つ以上の異なった同期信号を受信することができる。各無線ノードはどの同期信号送信装置が出力する同期信号を基準とするかを決めればよいが、基本的にはどの同期信号を選択しても問題なくネットワークに同期することができる。 Note that wireless nodes in overlapping areas can receive two or more different synchronization signals. Each wireless node may determine which synchronization signal output from which synchronization signal transmission device is a reference, but basically any synchronization signal can be selected and synchronized to the network without any problem.
30、30a〜30n、62、63、76 無線ノード
31 制御部
32 無線送受信部
33 時刻管理部
34 センサ部
35 電源
40、70〜72 同期信号送信装置
50 同期信号のタイミング
51 シーケンス番号
60 送信元ノード
61 受信先ノード
64、65 中継経路
73〜75 電波到達範囲
30, 30a-30n, 62, 63, 76
Claims (7)
無線を用いて他の機器にデータを送信し、また他の機器が送信したデータを受信する無線送受信部と、
時計を内蔵し、前記無線送受信部が受信した同期信号により前記時計を起動および/または補正すると共に、前記時計に基づいて省電力モード移行通知および通常モード復帰通知を出力する時刻管理部と、
前記省電力モード移行通知および通常モード復帰通知が入力され、省電力モード移行通知が入力されたときに省電力モードに移行させ、通常モード復帰通知が入力されたときに通常モードに復帰させる制御部と、
を具備したことを特徴とする無線ノード。 In a wireless node that has a built-in battery and exchanges data with other devices using wireless communication,
A wireless transmission / reception unit for transmitting data to other devices using wireless and receiving data transmitted by other devices;
A time management unit that incorporates a clock, activates and / or corrects the clock according to a synchronization signal received by the wireless transmission / reception unit, and outputs a power saving mode transition notification and a normal mode return notification based on the clock;
A control unit that receives the power saving mode transition notification and the normal mode return notification, shifts to the power saving mode when the power saving mode transition notification is input, and returns to the normal mode when the normal mode recovery notification is input. When,
A wireless node characterized by comprising:
請求項1乃至請求項3いずれかに記載の、複数の無線ノードと、
を具備したことを特徴とする無線ネットワークシステム。 A synchronization signal transmitter for outputting a synchronization signal;
A plurality of wireless nodes according to any one of claims 1 to 3,
A wireless network system comprising:
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