JP2009038585A - Radio communication method, system, and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義してアクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置に関する。
本発明は特に、定期的にデータを送信しながら移動を行う無線通信装置（ノード）が双方向にデータ交換する場合の低消費電力メディアアクセス制御（ＭＡＣ：Media Access Control）に関する。
The present invention defines an arbitrary period within a superframe period of a certain period as an active period and the rest as a sleep period, and divides the active period into a plurality of time slots. The present invention relates to a wireless communication method, a wireless communication system, and a wireless communication apparatus that perform two-way communication using time division.
In particular, the present invention relates to low power consumption media access control (MAC) when wireless communication apparatuses (nodes) that move while periodically transmitting data exchange data bidirectionally.
無線機器における無線ハードウェアの消費電力の低減は、重要な要求事項である。無線通信システムにおいて、特に省電力メカニズムが必要とされるアプリケーションの例としては、アクティブ電子タグシステムやセンサネットワークシステムなどが挙げられる。これらのアクティブ電子タグやセンサネットワークにおけるセンサノードなどは、携帯性、設置の容易／柔軟性が求められており、通常は小型の電池を内蔵した電池式ノードである。
これらのアクティブ電子タグシステムやセンサネットワークシステムなどのアプリケーションは、低トラフィックを特徴としている。アクティブ電子タグシステムでは、通常はアクティブ電子タグ自身のＩＤ（識別情報）を含む小さなデータの送信が行われる。また、非特許文献１に示されるようなＺｉｇＢｅｅ(登録商標）を用いたセンサネットワークシステムにおいても、センサノードは、小さなセンシングデータの間欠的な送信を行うことが多い。
近距離無線通信規格として下記の非特許文献１に示されるようなＺｉｇＢｅｅ（登録商標）では、ビーコン信号を同期信号として一定周期内の所定期間をアクティブ期間（スーパーフレーム期間）、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う。また、他の従来例として下記の特許文献１には、多数の無線通信ノードが基地局や制御局などの他のノードを介することなく直接非同期の無線通信を行うアドホック通信システムとして、各無線通信ノードが送信するビーコン信号の直後に受信区間を設け、残りを未使用期間とする方法が提案されている。また、下記の特許文献２には、各無線通信ノードが送信するビーコン信号を同期信号として一定周期のスーパーフレーム期間を設定する場合に、ビーコン信号を送信するタイムスロットを決定する方法が提案されている。
Reduction of power consumption of wireless hardware in a wireless device is an important requirement. Examples of applications that particularly require a power saving mechanism in a wireless communication system include an active electronic tag system and a sensor network system. These active electronic tags and sensor nodes in sensor networks are required to be portable and easy to install / flexible, and are usually battery-powered nodes incorporating a small battery.
Applications such as these active electronic tag systems and sensor network systems are characterized by low traffic. In the active electronic tag system, usually, small data including the ID (identification information) of the active electronic tag itself is transmitted. Also, in a sensor network system using ZigBee (registered trademark) as shown in Non-Patent Document 1, sensor nodes often perform intermittent transmission of small sensing data.
In ZigBee (registered trademark) as shown in the following Non-Patent Document 1 as a short-range wireless communication standard, a predetermined period within a certain period is set as an active period (superframe period) with a beacon signal as a synchronization signal, and the rest is set as a sleep period. The active period is defined and divided into a plurality of time slots, and each of the plurality of wireless communication apparatuses performs bidirectional communication in a time division manner using each time slot. In addition, as another conventional example, Patent Document 1 below describes each wireless communication as an ad hoc communication system in which a large number of wireless communication nodes perform direct asynchronous wireless communication without passing through other nodes such as a base station and a control station. There has been proposed a method in which a reception section is provided immediately after a beacon signal transmitted by a node and the remaining period is an unused period. Patent Document 2 below proposes a method of determining a time slot for transmitting a beacon signal when a superframe period of a certain period is set using a beacon signal transmitted by each wireless communication node as a synchronization signal. Yes.
省電力無線通信を可能とする非特許文献１では、衝突の発生を回避する手段として二つの手法が定義されている。以下に、そのうちの一つの手法を示す。図１４でＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）により空きタイムスロットを検出して送信する手順を示す。ＣＳＭＡ／ＣＡでは、無線チャネルの空き状態を確認する処理をＣＣＡ（Clear Channel Assessment）と呼ぶ。図１４に示す手法では、このＣＣＡを各タイムスロット内で行い、無線通信を行っているノードを検知した時には送信をやめることで、衝突の発生を回避することができる。最初のアクティブ期間ＡＰ１（タイムスロット＝０，１〜７）では、ノード１はノード２、３に対してタイムスロット＝１でデータを送信し、ノード２はノード１、３に対してタイムスロット＝４でデータを送信し、ノード３はノード１、２に対してタイムスロット＝６でデータを送信している。次のアクティブ期間ＡＰ２（タイムスロット＝０，１〜７）では、ノード３はノード１、２に対してタイムスロット＝１でデータを送信し、ノード２はノード１、３に対してタイムスロット＝５でデータを送信し、ノード１はノード１、３に対してタイムスロット＝７でデータを送信している。
二つには、タイムスロットの予約を要求してきたノードに対して、コーディネータが各ノードに対してタイムスロットの割り当てを実施することで、衝突発生の回避を保証する手法である。非特許文献１では、ネットワークの立ち上げと維持、各ノードの送信タイミングの指定などを行うコーディネータの制御下にノードを置くネットワーク構成を取ることができる。この場合、各ノードはコーディネータの指示するタイミングでデータを送信するので衝突を発生しない。
また、ＺｉｇＢｅｅ(登録商標）は、ＡＣＫ機能を持つことデータ到達確認を実現している。ＡＣＫを受信できない場合には、データパケットの再送を行うことで、データパケット到達の信頼性を上げている。データパケットをユニキャストした場合には、データパケット送信先でデータ受信が完了するとＡＣＫを送信先の特定を行わずに即座に送信する。ＡＣＫには受信データのシーケンス番号のみを含めることで、ＡＣＫメッセージ作成の時間を短縮している。この２つの特徴より、データ到達確認を完了するまでの時間を短縮している。また、ブロードキャスト時には、他のノードが転送したブロードキャストデータを受信することで、自ノードが送信したブロードキャストパケットに対するＡＣＫと判断することで、データ到達の確認が取れるようになっている。これはパッシブＡＣＫと呼ばれている。パッシブＡＣＫを用いることで、ＡＣＫメッセージ作成に必要とする時間をなくし、データ到達確認を完了するまでの時間を短縮している。
また、特許文献１では、周辺ノードがデータを送信しているタイミングを記録し、データ送信タイミングの衝突を避けて自ノードのデータ送信のタイミングを決定する手法が開示されている。この手法は、一定の周期（スーパーフレーム）でデータを送信するノード間でデータ交換を行うシステムであり、データ送信開始前にスーパーフレーム内でのスキャンを行い、周辺ノードがデータを送信しているタイミングを避けて自ノードのデータ送信のタイミングを決定する。以降、決定した送信タイミングでデータ送信を実行し続ける。
Second, the coordinator assigns the time slot to each node for the node that has requested the reservation of the time slot, thereby ensuring the avoidance of the collision. In Non-Patent Document 1, it is possible to adopt a network configuration in which a node is placed under the control of a coordinator that performs startup and maintenance of the network, designation of transmission timing of each node, and the like. In this case, since each node transmits data at the timing instructed by the coordinator, no collision occurs.
In addition, ZigBee (registered trademark) realizes data arrival confirmation that it has an ACK function. When ACK cannot be received, the data packet is retransmitted to increase the reliability of arrival of the data packet. When the data packet is unicast, ACK is immediately transmitted without specifying the transmission destination when data reception is completed at the data packet transmission destination. The ACK message creation time is shortened by including only the sequence number of the received data in the ACK. Due to these two features, the time required to complete the data arrival confirmation is shortened. Further, at the time of broadcasting, by receiving broadcast data transferred by other nodes, it is possible to confirm the arrival of data by determining that it is an ACK to the broadcast packet transmitted by the own node. This is called a passive ACK. By using the passive ACK, the time required for creating the ACK message is eliminated, and the time until the data arrival confirmation is completed is shortened.
Patent Document 1 discloses a method of recording the timing at which a peripheral node transmits data, and determining the data transmission timing of the own node while avoiding the collision of the data transmission timing. This method is a system in which data is exchanged between nodes that transmit data at a constant cycle (superframe). Scanning within the superframe is performed before data transmission starts, and peripheral nodes transmit data. Avoid the timing and determine the data transmission timing of its own node. Thereafter, data transmission continues to be executed at the determined transmission timing.
しかしながら、上記の手法は、移動を行う通信ノードが双方向にデータ交換する通信システムにおいてノードが密集している場合には、必ずしも適用できる手法ではない。非特許文献１における一つ目の手法は、送信タイミングを各ノードのランダム性に依存して選択しているので、分散制御での送信を可能としている。しかし、一回のアクティブ期間内のタイムスロット数の倍のノードが相互の伝播範囲内に存在した場合に、通信が全くできない状態となる可能性がある。同一タイムスロット内において同一タイミングでＣＣＡを実施した２つのノードの組が、タイムスロットの数だけ存在すると、そのアクティブ期間内では通信が可能であったノードが存在できないことになる。これは、同一の無線伝播範囲内に密集して存在するノードの数が増えれば増えるほど、通信が不可能となる可能性が高まる。 However, the above method is not necessarily applicable when nodes are densely packed in a communication system in which moving communication nodes exchange data bidirectionally. The first method in Non-Patent Document 1 selects transmission timing depending on the randomness of each node, and thus enables transmission by distributed control. However, when nodes twice the number of time slots in one active period exist in the mutual propagation range, there is a possibility that communication cannot be performed at all. If there are as many pairs of two nodes that have performed CCA at the same timing in the same time slot as many as the number of time slots, it is impossible to have a node capable of communication within the active period. As the number of nodes that are densely present in the same radio propagation range increases, the possibility that communication becomes impossible increases.
非特許文献１における二つ目の手法は、送信路を保証しているので、コーディネータからタイムスロットの割り当てを受けたノードは確実にデータを送信できる。しかし、この保証機能は、ネットワークトポロジがコーディネータを中心としたスター型である場合に限定されている。ノードが移動することでノードの存在位置を固定できない通信システムにおいては、コーディネータという特殊な機能を持つノードを常に近隣に持つことはできない。また、コーディネータが移動ノードの近隣に常に存在したとしてもノードが移動する通信システムにおいてスター型トポロジの構成を行うことは非常に困難である。スター型トポロジを形成するための制御データの交換においても衝突を回避できなくては、データ送信を開始するができないことが問題となる。 Since the second method in Non-Patent Document 1 guarantees the transmission path, a node that has been assigned a time slot from the coordinator can reliably transmit data. However, this guarantee function is limited to the case where the network topology is a star type centering on the coordinator. In a communication system in which the location of a node cannot be fixed by moving the node, a node having a special function called a coordinator cannot always be in the vicinity. Even if the coordinator is always present in the vicinity of the mobile node, it is very difficult to configure a star topology in a communication system in which the node moves. Even in the exchange of control data for forming a star topology, there is a problem that data transmission cannot be started unless a collision can be avoided.
また、データ送信のたびにタイムスロットの割り当てをコーディネータから受けなくてはならない。したがって、移動ノードがタイムスロットの割り当てを受けるために行うデータ交換においても衝突を回避できなくては、データ送信を開始することができないという問題を生じる。
また、ＺｉｇＢｅｅ(登録商標）のＡＣＫ機能も、定期的にデータを送信しながら移動を行うノードが密集している場合に用いることは困難である。ユニキャスト時には、データパケット内に記載された送信先のノードが、ＡＣＫを送信することでデータ到達の確認を取れるようにしているが、電子タグシステムのようなデータパケット内に送信先の情報を持たないシステムでは、データパケットを受信した複数のノードの中からＡＣＫを送信するノードを特定できないため、ＡＣＫが出せない。また、ＡＣＫを送信するノードを特定せずにデータパケットを受信したすべてのノードがＡＣＫを送信したとすると、送信衝突を起こす。ブロードキャスト時には、他のノードからパッシブＡＣＫを受信する必要があるが、電子タグシステムのようなデータパケットを転送しないシステムにおいては、パッシブＡＣＫの受信を期待することができない。このため、移動ノードが密集した状態では、ＺｉｇＢｅｅ(登録商標）のＡＣＫ機能を用いて、自ノードが送信したデータの到達を確認することができない。
In addition, the time slot must be assigned from the coordinator every time data is transmitted. Accordingly, there arises a problem that data transmission cannot be started unless collision can be avoided even in data exchange performed for the mobile node to receive time slot assignment.
Further, the ACK function of ZigBee (registered trademark) is difficult to use when nodes that move while regularly transmitting data are dense. At the time of unicast, the destination node described in the data packet can confirm the arrival of the data by sending an ACK, but the destination information is included in the data packet as in the electronic tag system. In a system that does not have an ACK, a node that transmits an ACK cannot be identified from among a plurality of nodes that have received the data packet, and therefore an ACK cannot be issued. Also, if all nodes that received a data packet without specifying a node that transmits ACK transmit ACK, a transmission collision occurs. At the time of broadcasting, it is necessary to receive a passive ACK from another node. However, in a system that does not transfer a data packet such as an electronic tag system, the reception of the passive ACK cannot be expected. For this reason, in a state where the mobile nodes are dense, it is impossible to confirm arrival of data transmitted by the own node using the ACK function of ZigBee (registered trademark).
特許文献１における手法では、データを送信するノードが増え続けると、スーパーフレーム内での送信タイミングの空きが少なくなり、データを送信できないノードが発生する。また、同時にスキャンを行い、同じ送信タイミングを選択したノード同士は、それ以降必ず送信衝突が発生する。したがって、移動するノードが集まり、ノードの通信可能範囲内の密集度が上がった場合に、データ送信要求を持つノードに対する送信機会を減らしてしまう。また、繰り返し送信衝突を発生していても、送信タイミングを変更する仕組みを持たないので、受信エラーを起こしたデータを再度送信する機会を持つことができない。 With the method in Patent Document 1, if the number of nodes that transmit data continues to increase, there will be less transmission timing in the superframe, and there will be nodes that cannot transmit data. In addition, transmission collisions always occur between nodes that simultaneously scan and select the same transmission timing. Therefore, when the moving nodes gather and the congestion within the communicable range of the nodes increases, the transmission opportunity for the node having the data transmission request is reduced. Even if repeated transmission collisions occur, there is no mechanism for changing the transmission timing, so it is not possible to have the opportunity to retransmit data that has received a reception error.
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the conventional example, and an object of the present invention is to provide a wireless communication method, a wireless communication system, and a wireless communication apparatus that can prevent a collision in a state where the wireless communication apparatuses are densely packed.
本発明は上記目的を達成するために、一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信方法において、
前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定するステップと、
前記代表ノードとして決定された第１の無線通信装置が、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信するステップと、
前記代表ノードとして決定されなかった第２の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信するステップと、
前記第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信するステップと、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止するステップとを、
備えたことを特徴とする。
この構成により、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる。
In order to achieve the above object, the present invention defines an arbitrary period within a superframe period of a fixed period as an active period and the rest as a sleep period, and divides the active period into a plurality of time slots, thereby realizing a plurality of radio communication In a wireless communication method in which each of the devices performs bidirectional communication in a time-sharing manner using each time slot,
Each of the plurality of wireless communication devices detecting a dense state of the plurality of wireless communication devices based on a communication state in each time slot, and determining one of the plurality of wireless communication devices as a representative node; ,
Transmitting a representative node advertisement message for advertising that the first wireless communication apparatus determined as the representative node becomes the representative node;
A second wireless communication device that is not determined as the representative node transmits a data packet when receiving the representative node advertisement message;
Transmitting a confirmation message when the first wireless communication device receives the data packet after transmitting the representative node advertisement message;
When the second wireless communication device receives the confirmation message after transmitting the data packet, stopping the transmission of the data packet in the next active period;
It is characterized by having.
With this configuration, it is possible to prevent a collision in a state where the wireless communication devices are dense.
また、本発明は上記目的を達成するために、一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信システムにおいて、
前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する手段と、
前記代表ノードとして決定された第１の無線通信装置が、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信する手段と、
前記代表ノードとして決定されなかった第２の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信する手段と、
前記第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信する手段と、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止する手段とを
備えたことを特徴とする。
この構成により、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる。
In order to achieve the above object, the present invention defines an arbitrary period within a superframe period of a fixed period as an active period and the rest as a sleep period, and divides the active period into a plurality of time slots. In a wireless communication system in which each wireless communication device performs bidirectional communication in a time-sharing manner using each time slot,
Means for each of the plurality of wireless communication devices to detect a dense state of the plurality of wireless communication devices based on a communication state in each time slot and determine one of the plurality of wireless communication devices as a representative node; ,
Means for transmitting a representative node advertisement message for advertising that the first wireless communication apparatus determined as the representative node becomes the representative node;
Means for transmitting a data packet when the second wireless communication apparatus not determined as the representative node receives the representative node advertisement message;
Means for transmitting a confirmation message when the first wireless communication apparatus receives the data packet after transmitting the representative node advertisement message;
The second wireless communication apparatus comprises means for stopping transmission of a data packet in a next active period when the confirmation message is received after transmitting the data packet.
With this configuration, it is possible to prevent a collision in a state where the wireless communication devices are dense.
また、本発明は上記目的を達成するために、一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ期間と定義して前記アクティブ期間を複数のタイムスロットに分割し、複数の無線通信装置の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う無線通信システムにおける前記無線通信装置であって、
前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する手段と、
前記代表ノードとして決定された場合、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信し、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信する手段と、
前記代表ノードとして決定されなかった場合、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信し、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止する手段とを、
備えた構成とした。
この構成により、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができる。
In order to achieve the above object, the present invention defines an arbitrary period within a superframe period of a fixed period as an active period and the rest as a sleep period, and divides the active period into a plurality of time slots. The wireless communication device in a wireless communication system in which each of the wireless communication devices performs bidirectional communication in a time division manner using each time slot,
Means for detecting a crowded state of a plurality of wireless communication devices based on a communication state in each time slot and determining one of the plurality of wireless communication devices as a representative node;
Means for transmitting a representative node advertisement message that advertises becoming the representative node when determined as the representative node, and transmitting a confirmation message when the data packet is received after transmitting the representative node advertisement message; ,
If it is not determined as the representative node, a data packet is transmitted when the representative node advertisement message is received, and a data packet is transmitted in the next active period when the confirmation message is received after transmitting the data packet. With a means to stop
The configuration was provided.
With this configuration, it is possible to prevent a collision in a state where the wireless communication devices are dense.
また、前記確認メッセージを送信した後に、前記データパケットを受信しなかった場合、又は衝突検知タイムスロット数が基準値以下の場合に、次のアクティブ期間における前記代表ノード広告メッセージの送信を停止し、
前記データパケットの送信を停止した後に前記代表ノード広告メッセージを受信しなかった場合に、次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を再開する構成とした。
この構成により、無線通信装置が密集しなくなった場合にデータパケットの送信を再開することができる。
In addition, when the data packet is not received after transmitting the confirmation message, or when the number of collision detection time slots is equal to or less than a reference value, the transmission of the representative node advertisement message in the next active period is stopped,
When the representative node advertisement message is not received after the transmission of the data packet is stopped, the transmission of the data packet in the next active period is resumed.
With this configuration, transmission of data packets can be resumed when wireless communication devices are no longer crowded.
また、前記代表ノードを決定する場合、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出して、代表ノード候補となることを宣言する代表ノード候補宣言メッセージを次のアクティブ期間に送信し、前記代表ノード候補宣言メッセージを受信して所定の手法に基づいて前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する構成とした。
この構成により、代表ノードを簡単に決定することができる。
Further, when determining the representative node, a representative node candidate declaration message for declaring that a plurality of wireless communication devices are crowded based on the communication state in each time slot and declaring that the representative node is a candidate is displayed. And the representative node candidate declaration message is received, and one of the plurality of wireless communication devices is determined as a representative node based on a predetermined method.
With this configuration, the representative node can be easily determined.
また、前記代表ノードとして決定した無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージの送信を停止する場合に、次に代表ノード候補となる優先度を下げる構成とした。
この構成により、一部の無線通信装置が頻繁に代表ノードとなって自データパケットを送信できなくなることを防止することができる。
Further, when the wireless communication apparatus determined as the representative node stops transmission of the representative node advertisement message, the priority of becoming the next representative node candidate is lowered.
With this configuration, it is possible to prevent some wireless communication apparatuses from becoming frequent representative nodes and unable to transmit their own data packets.
本発明によれば、低消費電力を実現する移動ノードが密集した状態で送信衝突の発生頻度が上がりデータパケットの到達率が低下した場合に、自ノードが送信したデータパケットを受信したノードの存在を確認できる。また、周辺ノードへのデータパケット到達を確認できたノードが一時的にデータ送信を停止することで、同一タイムスロットの使用を試みるノードの数を減らすことができる。したがって、データパケットの受信確認を行いながら、データパケット送信の成功率を上げることができる。 According to the present invention, the presence of a node that has received a data packet transmitted by the own node when the occurrence frequency of transmission collisions increases and the arrival rate of the data packet decreases in a state where mobile nodes realizing low power consumption are dense. Can be confirmed. In addition, the number of nodes attempting to use the same time slot can be reduced by temporarily stopping data transmission by the node that has confirmed arrival of the data packet to the peripheral node. Therefore, the success rate of data packet transmission can be increased while confirming reception of the data packet.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置を示す説明図である。図１（ａ）は、ノード１(Node 1)とノード２（Node 2）、ノード２とノード３（Node 3）が通信可能な範囲に位置し、ノード１とノード３が通信可能な範囲に位置しないことを示している。この場合には、本発明では図１（ｂ）に示すように、ノード２が代表ノード（DesiＧnated Node、以下、ＤＧＮ）に状態遷移する。ここで、図１（ａ）、（ｂ）の状態をそれぞれ、スペアモード（Spare Mode）、デンスモード（Dense Mode）と言う。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a wireless communication method, a wireless communication system, and a wireless communication apparatus according to the present invention. FIG. 1A is located in a range in which node 1 (Node 1) and node 2 (Node 2), node 2 and node 3 (Node 3) can communicate, and in a range in which node 1 and node 3 can communicate. It indicates that it is not located. In this case, in the present invention, as shown in FIG. 1B, the node 2 changes state to a representative node (DesiGnated Node, hereinafter referred to as DGN). Here, the states of FIGS. 1A and 1B are referred to as a spare mode and a dense mode, respectively.
また、本発明では、一定周期のスーパーフレーム期間内の任意の期間をアクティブ期間、残りをスリープ（インアクティブ）期間と定義して、アクティブ期間を図２に示すように複数のタイムスロット（＝０，１〜７）に分割し、複数の無線通信装置（ノード）の各々が各タイムスロットを使用して時分割で双方向通信を行う際、最初のタイムスロット＝０を管理用スロットとし、また、以降のタイムスロット＝１〜７のそれぞれをデータ送信用スロット（＝１〜７）及び制御用スロット（＝１〜７）と定義する。管理用スロット（＝０）は、ＤＧＮがＤＧＮ広告メッセージを送信し、また、衝突を許す。データ送信用スロット（＝１〜７）はＤＧＮとならなかったノード（通常ノード）がランダムに選択してデータ（パケット）を送信し、ＤＧＮはデータ送信用スロット（＝１〜７）でデータを受信すると、直後の制御用スロット（＝１〜７）で確認メッセージ（ＡＣＫ）を送信する。制御用スロット（＝１〜７）はまた、ＤＧＮがランダムに選択して制御パケットを送信する。 Further, in the present invention, an arbitrary period within a superframe period of a fixed period is defined as an active period and the rest is defined as a sleep (inactive) period, and the active period is defined as a plurality of time slots (= 0) as shown in FIG. , 1 to 7), and when each of the plurality of wireless communication devices (nodes) performs bidirectional communication in a time division manner using each time slot, the first time slot = 0 is set as a management slot, and The subsequent time slots = 1 to 7 are defined as data transmission slots (= 1 to 7) and control slots (= 1 to 7). In the management slot (= 0), the DGN transmits a DGN advertisement message and allows a collision. The data transmission slot (= 1-7) randomly selects a node (ordinary node) that has not become a DGN and transmits data (packets). The DGN transmits data in the data transmission slot (= 1-7). Upon receipt, an acknowledgment message (ACK) is transmitted in the immediately following control slot (= 1-7). The control slots (= 1 to 7) are also randomly selected by the DGN and transmit control packets.
図３は制御用メッセージのフォーマットを示し、メッセージの種類（Type）と送信元のノードＩＤにより構成される。Typeは次のメッセージの種類を示す。
００：ＣＤＧＮ（Candidate of ＤＧＮ：代表ノード候補）宣言メッセージ
０１：ＤＧＮ広告メッセージ
１１：ＡＣＫ
FIG. 3 shows the format of the control message, which is composed of the message type (Type) and the source node ID. Type indicates the type of the next message.
00: CDGN (Candidate of DGN: representative node candidate) declaration message 01: DGN advertisement message 11: ACK
＜第１の実施の形態＞
図４、図５は第１の実施の形態の代表ノード候補（ＣＤＧＮ）の動作を説明するためのフローチャートである。図４において、まず、ＣＳＭＡ／ＣＤによりタイムスロットの使用率及び使用タイムスロットの衝突率により、Dense Mode（ＤＭ）に遷移してＣＤＧＮとなるか否かを判定する（ステップＳ１、Ｓ２）。ＣＤＧＮとならない場合には通常ノードへと遷移し（ステップＳ３）、次いで終了する。他方、ＣＤＧＮとなると判定した場合には、ＣＤＧＮ宣言メッセージを生成し（ステップＳ４）、次いでＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御用スロット（＝１〜７）を決定する（ステップＳ５）。次いでタイムスロットのタイミングが、ＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御用スロットか否かを判定し（ステップＳ６）、そうであればＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し（ステップＳ７）、他方、そうでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行する（ステップＳ８）。ステップＳ８の受信処理では、図５に詳しく示すように受信パケットがＣＤＧＮ宣言メッセージか否かを判定し（ステップＳ３１）、そうであればそのＣＤＧＮ宣言メッセージを記録し（ステップＳ３２）、他方、そうでなければ受信パケットをデータパケットとして処理する（ステップＳ３３）。
<First Embodiment>
4 and 5 are flowcharts for explaining the operation of the representative node candidate (CDGN) of the first embodiment. In FIG. 4, first, it is determined by CSMA / CD whether the state changes to dense mode (DM) and becomes CDGN based on the usage rate of the time slot and the collision rate of the usage time slot (steps S1 and S2). If it is not CDGN, it transitions to a normal node (step S3) and then ends. On the other hand, if it is determined that the CDGN is determined, a CDGN declaration message is generated (step S4), and then a control slot (= 1-7) for transmitting the CDGN declaration message is determined (step S5). Next, it is determined whether or not the timing of the time slot is a control slot for transmitting a CDGN declaration message (step S6). If so, a CDGN declaration message is transmitted (step S7). The reception process shown in detail in FIG. In the reception process of step S8, as shown in detail in FIG. 5, it is determined whether or not the received packet is a CDGN declaration message (step S31). If so, the CDGN declaration message is recorded (step S32). Otherwise, the received packet is processed as a data packet (step S33).
図４に戻り、ステップＳ９では最終スロット（＝７）か否かを判定し、そうでなければステップＳ６に戻り、他方、そうであればステップＳ１０に進み、受信（及び送信）したＣＤＧＮ宣言メッセージから所定の手法（後述）でＤＧＮを決定する。次いで自ノードがＤＧＮとなるか否かを判断し（ステップＳ１１）、ＤＧＮとならない場合にＣＤＧＮからDense Mode（ＤＭ）の通常ノードに遷移し（ステップＳ１２）、次いで終了する。他方、ＤＧＮとなる場合にはＤＧＮ広告メッセージを生成し（ステップＳ１３）、次いで次のアクティブ期間のタイムスロット＝０でそのＤＧＮ広告メッセージを送信する（ステップＳ１４）。次いでデータパケットを受信したか否かを判断し（ステップＳ１５）、受信した場合にそのデータパケットを受信した制御スロットでＡＣＫを送信する（ステップＳ１６）。次いで最終タイムスロット＝７か否かを判断し（ステップＳ１７）、そうでなければステップＳ１５に戻り、他方、そうであればステップＳ１８に進む。 Returning to FIG. 4, in step S9, it is determined whether or not it is the last slot (= 7). If not, the process returns to step S6. If so, the process proceeds to step S10, and the received (and transmitted) CDGN declaration message. To determine DGN by a predetermined method (described later). Next, it is determined whether or not the own node becomes DGN (step S11), and if it does not become DGN, it transitions from CDGN to a normal node in Dense Mode (DM) (step S12), and then ends. On the other hand, if it becomes DGN, a DGN advertisement message is generated (step S13), and then the DGN advertisement message is transmitted at time slot = 0 of the next active period (step S14). Next, it is determined whether or not a data packet has been received (step S15), and if received, an ACK is transmitted in the control slot that received the data packet (step S16). Next, it is determined whether or not the final time slot = 7 (step S17). If not, the process returns to step S15. If not, the process proceeds to step S18.
ステップＳ１８ではアクティブ期間中にデータパケットを受信しなかったか否かを判断し、受信した場合にはステップＳ１４に戻って引き続きＤＧＮとしての動作を継続し、他方、受信しなかった場合にはステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では次のアクティブ期間でＤＧＮ広告メッセージの送信を停止し、次いで次のアクティブ期間でデータパケットを送信するタイムスロットを決定する（ステップＳ２０）。ＤＭ中は自ノードからのデータパケット送信を行っていないので、ステップＳ２０データパケットを送信するタイムスロットを決定する。次いで自ノードの送信タイムスロットのタイミングか否かを判断し（ステップＳ２１）、そうであればデータパケットを送信し（ステップＳ２２）、他方、そうでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行する（ステップＳ２３）。次いで最終タイムスロット＝７か否かを判断し（ステップＳ２４）、そうでなければステップＳ２１に戻り、他方、そうであればステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では次のDense Mode（ＤＭ）となる機会でＣＤＧＮとなる優先度を下げ、次いでＤＭを終了し（ステップＳ２６）、次いでこの処理を終了する。 In step S18, it is determined whether or not a data packet has not been received during the active period. If it has been received, the process returns to step S14 and continues to operate as a DGN. On the other hand, if it has not been received, step S19 Proceed to In step S19, transmission of the DGN advertisement message is stopped in the next active period, and then a time slot for transmitting a data packet in the next active period is determined (step S20). Since the data packet is not transmitted from the own node during the DM, the time slot for transmitting the data packet is determined in step S20. Next, it is determined whether or not it is the timing of the transmission time slot of the own node (step S21). If so, the data packet is transmitted (step S22). Otherwise, the reception process shown in detail in FIG. 5 is executed. (Step S23). Next, it is determined whether or not the final time slot = 7 (step S24). If not, the process returns to step S21. If not, the process proceeds to step S25. In step S25, the priority to become CDGN is lowered at the opportunity to become the next dense mode (DM), then DM is terminated (step S26), and this process is then terminated.
次に図６を参照して通常ノードの処理について説明する。まず、データパケットを送信するタイムスロットを決定し（ステップＳ４１）、次いで自ノードがデータパケットを送信するタイムスロットのタイミングか否かを判断する（ステップＳ４２）。そして、そうであればデータパケットを送信し（ステップＳ４３）、他方、そうでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行する（ステップＳ４４）。次いで、最終タイムスロットか否かを判断し（ステップＳ４５）、そうでなければステップＳ４２に戻り、他方、そうであればステップＳ４６に進む。 Next, normal node processing will be described with reference to FIG. First, a time slot for transmitting a data packet is determined (step S41), and then it is determined whether or not it is the time slot for transmitting a data packet (step S42). If so, the data packet is transmitted (step S43). Otherwise, the receiving process shown in detail in FIG. 5 is executed (step S44). Next, it is determined whether or not it is the final time slot (step S45). If not, the process returns to step S42, and if so, the process proceeds to step S46.
ステップＳ４６では制御スロットでＣＤＧＮ宣言メッセージを受信したか否かを判断し、受信していなければステップＳ４１に戻り、他方、受信していれば受信したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法（後述）でＤＧＮ（他のノード）を決定する（ステップＳ４７）。以降、通常ノードはＳＭからＤＭへと状態遷移している。次いでデータパケット送信を停止中か否かを判断し（ステップＳ４８）、停止中の場合には図５に詳しく示す受信処理を実行し（ステップＳ４９）、次いでステップＳ５６に進む。他方、ステップＳ４８においてパケット送信を停止中でない場合には、データパケットを送信するタイムスロットを決定し（ステップＳ５０）、次いで自ノードがデータパケットを送信するタイムスロットのタイミングか否かを判断する（ステップＳ５１）。そして、そうであればデータパケットを送信し（ステップＳ５２）、次いで制御スロットでＡＣＫメッセージを受信した否かを判断する（ステップＳ５３）。そして、そうであればデータパケットの送信を停止し（ステップＳ５４）、次いでステップＳ５６に進む。他方、ステップＳ５３においてＡＣＫメッセージを受信しなかった場合にそのままステップＳ５６に進んでデータパケットの送信を停止しない。ステップＳ５１においてデータパケット送信タイムスロットでない場合には図５に詳しく示す受信処理を実行し（ステップＳ５５）、次いでステップＳ５６に進む。 In step S46, it is determined whether or not a CDGN declaration message has been received in the control slot. If it has not been received, the process returns to step S41. On the other hand, if it has been received, a predetermined method (described later) is selected from the received CDGN declaration message. To determine DGN (other node) (step S47). Thereafter, the normal node changes state from SM to DM. Next, it is determined whether or not the data packet transmission is stopped (step S48). If the data packet transmission is stopped, the reception process shown in detail in FIG. 5 is executed (step S49), and then the process proceeds to step S56. On the other hand, if the packet transmission is not stopped in step S48, the time slot for transmitting the data packet is determined (step S50), and then it is determined whether or not the time slot is the time slot for transmitting the data packet. Step S51). If so, a data packet is transmitted (step S52), and then it is determined whether or not an ACK message is received in the control slot (step S53). If so, the transmission of the data packet is stopped (step S54), and then the process proceeds to step S56. On the other hand, if the ACK message is not received in step S53, the process proceeds to step S56 as it is and transmission of the data packet is not stopped. If it is not a data packet transmission time slot in step S51, the reception process shown in detail in FIG. 5 is executed (step S55), and then the process proceeds to step S56.
ステップＳ５６では最終タイムスロットか否かを判断し、そうでなければステップＳ４８に戻り、他方、そうであればステップＳ５７に進む。ステップＳ５７ではタイムスロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを受信したか、もしくはタイムスロット＝０で衝突を検出したか否かを判断し、いずれかであればステップＳ４８に戻ってＤＭを継続し、他方、いずれでもなければデータパケットの送信を再開し（ステップＳ５８）、次いでステップＳ４１に戻る。このとき、通常ノードはＤＭを終了し、ＳＭへと状態遷移している。 In step S56, it is determined whether or not it is the last time slot. If not, the process returns to step S48, and if so, the process proceeds to step S57. In step S57, it is determined whether a DGN advertisement message is received at time slot = 0 or a collision is detected at time slot = 0, and if any, the process returns to step S48 to continue DM, If it is neither, transmission of the data packet is resumed (step S58), and then the process returns to step S41. At this time, the normal node ends DM and changes state to SM.
図７、図８は第１の実施の形態のノード１、２、３の動作例を示す。ここで、紙面の都合上、図７はアクティブ期間ＡＰ１、ＡＰ２を示し、図８はアクティブ期間ＡＰ３、ＡＰ４を示す。
＜アクティブ期間ＡＰ１＞
（１）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード１は、アクティブ期間ＡＰ１の制御スロット＝１でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（２）前のアクティブ期間で衝突を検知しないノード３は、アクティブ期間ＡＰ１のデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信し、
（３）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード２は、アクティブ期間ＡＰ１の制御スロット＝７でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する。
（４）（５）（６）ノード１、２、３は、受信及び送信したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法（例えばノードＩＤが最小のノード）で代表ノード（ＤＧＮ）を選出し、ここでは、ノードＩＤが最小のノード１をＤＧＮとして選出する。ここでＣＤＧＮへと遷移していたノード２は通常ノードへと遷移する（図４のステップＳ１０〜Ｓ１２）。以下、アクティブ期間ＡＰ２〜ＡＰ４まで、代表ノードとなるノード１を「代表ノード１」と記載する。同様に、代表ノードとはならずに通常ノードであるノード２及びノード３を「通常ノード２」及び「通常ノード３」と記載する。
7 and 8 show examples of operation of the nodes 1, 2, and 3 according to the first embodiment. Here, for the sake of space, FIG. 7 shows active periods AP1 and AP2, and FIG. 8 shows active periods AP3 and AP4.
<Active period AP1>
(1) The node 1 that has detected a collision in the previous active period and has decided to transition to the CDGN transmits a CDGN declaration message in the control slot = 1 of the active period AP1,
(2) The node 3 that does not detect a collision in the previous active period transmits a data packet in the data transmission slot = 4 of the active period AP1,
(3) The node 2 that detects the collision in the previous active period and determines the transition to the CDGN transmits the CDGN declaration message in the control slot = 7 of the active period AP1.
(4) (5) (6) The nodes 1, 2, and 3 select a representative node (DGN) from the received and transmitted CDGN declaration messages by a predetermined method (for example, the node having the smallest node ID). Then, the node 1 having the smallest node ID is selected as the DGN. Here, the node 2 that has transitioned to the CDGN transitions to a normal node (steps S10 to S12 in FIG. 4). Hereinafter, the node 1 serving as the representative node from the active periods AP2 to AP4 is referred to as “representative node 1”. Similarly, the nodes 2 and 3 that are not the representative nodes but are the normal nodes are referred to as “normal node 2” and “normal node 3”.
＜アクティブ期間ＡＰ２＞
（７）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の管理用スロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを送信し、
（８）通常ノード２はアクティブ期間ＡＰ２のデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信し、
（９）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御スロット＝４でＡＣＫを送信する。通常ノード２はデータ送信スロット＝４で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝４でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図６のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１０）通常ノード３はこのＡＣＫ（宛先はないがノード２宛）を受信するが、同じデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信していないので破棄する。
<Active period AP2>
(7) The representative node 1 transmits a DGN advertisement message with the management slot of the active period AP2 = 0,
(8) The normal node 2 transmits a data packet in the data transmission slot = 4 of the active period AP2,
(9) The representative node 1 transmits ACK in the control slot = 4 of the active period AP2. Since the normal node 2 receives the ACK in the control slot = 4 for the data packet transmitted in the data transmission slot = 4, the normal node 2 next stops the data packet transmission in the active period AP3 (steps S50 to S54 in FIG. 6). .
(10) The normal node 3 receives this ACK (no destination but addressed to the node 2), but discards it because it has not transmitted a data packet in the same data transmission slot = 4.
（１１）通常ノード３はアクティブ期間ＡＰ２のデータ送信スロット＝７でデータパケットを送信し、
（１２）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御スロット＝７でＡＣＫを送信する。通常ノード３はデータ送信スロット＝７で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝７でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図６のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１３）通常ノード２はこのＡＣＫ（宛先はないがノード３宛）を受信するが、同じデータ送信スロット＝７でデータパケットを送信していないので破棄する。
(11) The normal node 3 transmits a data packet in the data transmission slot = 7 in the active period AP2,
(12) The representative node 1 transmits ACK in the control slot = 7 of the active period AP2. Since the normal node 3 has received the ACK at the control slot = 7 for the data packet transmitted at the data transmission slot = 7, the normal node 3 next stops the data packet transmission during the active period AP3 (steps S50 to S54 in FIG. 6). .
(13) Normally node 2 receives this ACK (no destination but addressed to node 3), but discards it because it has not transmitted a data packet in the same data transmission slot = 7.
＜アクティブ期間ＡＰ３＞
（１４）（１５）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の終了後、図４のステップＳ１８（データ送信ノードの存在の判定）でＤＭを維持するかの判定を行い、この場合にはアクティブ期間ＡＰ２でデータ送信ノードが存在するのでＤＭ維持と判定し、次のアクティブ期間ＡＰ３の管理用スロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを送信する。
（１６）（１７）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ２でＡＣＫを受信した（図６のステップＳ５３でYes）ので、次のアクティブ期間ＡＰ３のデータパケットの送信を停止
する（図６のステップＳ５４）。また、アクティブ期間ＡＰ２の管理用スロット＝０でＤＧＮ広告メッセージを受信している（図６のステップＳ５７でYes）ので、ＤＭを維持する。
<Active period AP3>
(14) (15) After the end of the active period AP2, the representative node 1 determines whether to maintain DM in step S18 (determination of the presence of the data transmission node) in FIG. 4, and in this case, in the active period AP2 Since there is a data transmission node, it is determined that the DM is maintained, and the DGN advertisement message is transmitted in the management slot = 0 of the next active period AP3.
(16) (17) Since the normal nodes 2 and 3 receive the ACK in the active period AP2 (Yes in step S53 in FIG. 6), the transmission of the data packet in the next active period AP3 is stopped (step S54 in FIG. 6). ). Since the DGN advertisement message is received in the management slot = 0 of the active period AP2 (Yes in step S57 in FIG. 6), the DM is maintained.
＜アクティブ期間ＡＰ４＞
（１８）（１９）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ３の終了後、同じく図４のステップＳ１８（データ送信ノードの存在の判定）でＤＭを維持するかの判定を行い、この場合にはアクティブ期間ＡＰ３でデータ送信ノードが存在しないので、アクティブ期間ＡＰ４でのＤＧＮ広告メッセージの送信を停止し（ステップＳ１９）、アクティブ期間ＡＰ４のデータ送信スロット＝２で自ノードのデータパケットを送信する。
（２０）（２１）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ３でＤＧＮ広告メッセージを受信している（図６のステップＳ５７でYes）ので、ＤＭを維持する。
<Active period AP4>
(18) (19) After the end of the active period AP3, the representative node 1 determines whether to maintain the DM in step S18 (determination of the presence of the data transmission node) in FIG. 4, and in this case, the active period AP3 Since there is no data transmission node, the transmission of the DGN advertisement message in the active period AP4 is stopped (step S19), and the data packet of the own node is transmitted in the data transmission slot = 2 of the active period AP4.
(20) (21) Since the normal nodes 2 and 3 have received the DGN advertisement message during the active period AP3 (Yes in step S57 in FIG. 6), the normal nodes 2 and 3 maintain DM.
（２２）代表ノード１は次のDense Mode（ＤＭ）となる機会でＣＤＧＮとなる優先度を下げ（図４のステップＳ２５）、次のアクティブ期間からデータパケット送信を開始する。
（２３）（２４）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ４でＤＧＮ広告メッセージを受信していないのでＤＭ終了と判定し、次のアクティブ期間からデータパケット送信を開始（再開）する。
(22) The representative node 1 lowers the priority of becoming CDGN at the opportunity to become the next dense mode (DM) (step S25 in FIG. 4), and starts data packet transmission from the next active period.
(23) (24) Since the normal nodes 2 and 3 have not received the DGN advertisement message in the active period AP4, the normal nodes 2 and 3 determine that the DM has ended, and start (resume) data packet transmission from the next active period.
＜第２の実施の形態＞
次に図９は第２の実施の形態の代表ノード候補（ＣＤＧＮ）の動作を説明するためのフローチャートである。第２の実施の形態では、ＣＤＧＮ宣言メッセージを同じアクティブ期間の管理用スロット（＝０）と制御スロットの両方で送信する。図９において、まず、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４はそれぞれ図４のステップＳ１〜Ｓ４と同じであるので、説明を省略する。ステップＳ１０４においてＣＤＧＮ宣言メッセージを生成すると、データパケットを送信するタイムスロットを決定する（ステップＳ１０５）。次いでＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御スロットを決定し（ステップＳ１０６）、次いでＣＤＧＮ宣言メッセージを管理用スロット＝０で送信する（ステップＳ１０７）。
<Second Embodiment>
Next, FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the representative node candidate (CDGN) of the second embodiment. In the second embodiment, the CDGN declaration message is transmitted in both the management slot (= 0) and the control slot in the same active period. In FIG. 9, steps S101 to S104 are the same as steps S1 to S4 in FIG. When the CDGN declaration message is generated in step S104, the time slot for transmitting the data packet is determined (step S105). Next, the control slot for transmitting the CDGN declaration message is determined (step S106), and then the CDGN declaration message is transmitted with the management slot = 0 (step S107).
次いでデータパケットを送信するタイムスロットのタイミングか否かを判断し（ステップＳ１０８）、そうであればステップＳ１０９に進み、他方、そうでなければステップＳ１１１に進んで図５に詳しく示す受信処理を実行し、次いでステップＳ１１２に進む。ステップＳ１０９ではデータパケットを送信し、次いでデータパケットの送信を停止し（ステップＳ１１０）、次いでステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２ではＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御スロットのタイミングか否かを判断し、そうであればＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し（ステップＳ１１３）、次いでステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１２でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する制御スロットでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行し、次いでステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では最終タイムスロットか否かを判断し、そうであればステップＳ１０８に戻り、他方、そうでなければステップＳ１１６に進む。 Next, it is determined whether or not it is the timing of the time slot for transmitting the data packet (step S108). If so, the process proceeds to step S109. If not, the process proceeds to step S111 and the reception process shown in detail in FIG. 5 is executed. Then, the process proceeds to step S112. In step S109, the data packet is transmitted, and then the transmission of the data packet is stopped (step S110), and then the process proceeds to step S112. In step S112, it is determined whether or not it is the timing of the control slot for transmitting the CDGN declaration message. If so, the CDGN declaration message is transmitted (step S113), and then the process proceeds to step S115. If the control slot does not transmit the CDGN declaration message in step S112, the reception process shown in detail in FIG. 5 is executed, and then the process proceeds to step S115. In step S115, it is determined whether or not it is the last time slot. If so, the process returns to step S108, and if not, the process proceeds to step S116.
ステップＳ１１６では受信（及び送信）したＣＤＧＮ宣言メッセージからＤＧＮを決定し、次いで自ノードがＤＧＮとなる場合にはＤＧＮ広告メッセージを生成し（ステップＳ１１７→ステップＳ１１８）、次いでステップＳ１２０に進む。ステップＳ１１７において自ノードがＤＧＮとならない場合にはＣＤＧＮからDense Mode（ＤＭ）の通常ノードに遷移し（ステップＳ１１９）、次いで終了する。ステップＳ１２０ではＤＧＮ広告メッセージをタイムスロット＝０で送信し、次いでデータパケットを受信したか否かを判断し（ステップＳ１２１）、受信した場合にはデータパケットを受信したデータ送信用スロットの直後の制御スロットでＡＣＫを送信する（ステップＳ１２２）。次いで最終タイムスロットか否かを判断し（ステップＳ１２３）、そうでなければステップＳ１２１に戻り、他方、そうでなければステップＳ１２４に進む。 In step S116, the DGN is determined from the received (and transmitted) CDGN declaration message. Next, when the local node becomes the DGN, a DGN advertisement message is generated (step S117 → step S118), and then the process proceeds to step S120. If the own node does not become DGN in step S117, it transitions from CDGN to a normal node in Dense Mode (DM) (step S119), and then ends. In step S120, a DGN advertisement message is transmitted at time slot = 0, and then it is determined whether or not a data packet has been received (step S121). If received, control immediately after the data transmission slot that received the data packet is performed. ACK is transmitted in the slot (step S122). Next, it is determined whether or not it is the last time slot (step S123). If not, the process returns to step S121. If not, the process proceeds to step S124.
ステップＳ１２４では、衝突を検知するタイムスロット数が基準値より減少したか否かを判断し、減少していない場合にはステップＳ１２０に戻ってＤＭを継続し、他方、減少した場合にはステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２５では、次のアクティブ期間でＤＧＮ広告メッセージの送信を停止し、ステップＳ１２６では次のＤＭとなる機会でＣＤＧＮとなる優先度を下げ、次いでＤＭを終了し（ステップＳ１２７）、次いでこの処理を終了する。 In step S124, it is determined whether or not the number of time slots for detecting a collision has decreased from the reference value. If not, the process returns to step S120 to continue DM, whereas if it has decreased, step S125 is performed. Proceed to In step S125, the transmission of the DGN advertisement message is stopped in the next active period. In step S126, the priority to become CDGN is lowered at the opportunity to become the next DM, and then the DM is terminated (step S127). finish.
次に図１０を参照して第２の実施の形態の通常ノードの処理について説明する。図１０ではステップＳ４２−１〜Ｓ４２−６の処理が図６に示すステップＳ４２〜Ｓ４４と異なっている。まず、データパケットを送信するタイムスロットを決定し（ステップＳ４１）、次いでタイムスロット＝０でＣＤＧＮ宣言メッセージを受信したか、もしくは衝突を検出したか否かを判断する（ステップＳ４２−１）。いずれかであればステップＳ４２−２に進み、他方、いずれでもなければステップＳ４２−４に分岐する。ステップＳ４２−２ではデータパケット送信を停止し、次いで図５に詳しく示す受信処理を実行し（ステップＳ４２−３）、次いでステップＳ４５に進む。ステップＳ４２−４では自ノードがデータパケットを送信するタイムスロットか否かを判断し、そうであればデータパケットを送信し（ステップＳ４２−５）、次いでステップＳ４５に進む。他方、そうでなければ図５に詳しく示す受信処理を実行し（ステップＳ４２−６）、次いでステップＳ４５に進む。ＣＤＧＮ宣言メッセージの存在は、自ノードの周辺にノードが密集しており送信衝突が発生している検知したノードが存在していることを意味しているので、ステップＳ４２−１でＹＥＳと判定されたノードは直ちにデータパケット送信を停止して（ステップＳ４２−２）、新たな送信衝突を発生させる原因を作ることを避ける。 Next, processing of a normal node according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 10, the processing of steps S42-1 to S42-6 is different from steps S42 to S44 shown in FIG. First, a time slot for transmitting a data packet is determined (step S41), and then it is determined whether a CDGN declaration message is received at time slot = 0 or a collision is detected (step S42-1). If it is either, the process proceeds to step S42-2, and if not, the process branches to step S42-4. In step S42-2, the data packet transmission is stopped, and then the reception process shown in detail in FIG. 5 is executed (step S42-3), and then the process proceeds to step S45. In step S42-4, it is determined whether or not the current node is a time slot for transmitting a data packet. If so, the data packet is transmitted (step S42-5), and then the process proceeds to step S45. On the other hand, if not, the reception process shown in detail in FIG. 5 is executed (step S42-6), and then the process proceeds to step S45. The presence of the CDGN declaration message means that there is a detected node where nodes are crowded and a transmission collision has occurred in the vicinity of the own node. Therefore, YES is determined in step S42-1. The node immediately stops data packet transmission (step S42-2) to avoid creating a cause for a new transmission collision.
ステップＳ４５〜Ｓ４７の処理は図６と同じであるが、ステップＳ４７とＳ４８の間にステップＳ４７ａが追加されている。ステップＳ４７において、受信したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法でＤＧＮを決定すると、ステップＳ４７ａではデータパケットの送信を再開し、次いでステップＳ４８に進む。ステップＳ４８以下の処理は、図６と同じであるので説明を省略する。 The processing in steps S45 to S47 is the same as that in FIG. 6, but step S47a is added between steps S47 and S48. In step S47, when the DGN is determined by a predetermined method from the received CDGN declaration message, transmission of the data packet is resumed in step S47a, and then the process proceeds to step S48. The processing after step S48 is the same as that in FIG.
図１１、図１２は第２の実施の形態のノード１、２、３の動作例を示す。同じく紙面の都合上、図１１はアクティブ期間ＡＰ１、ＡＰ２を示し、図１２はアクティブ期間ＡＰ３を示す。
＜アクティブ期間ＡＰ１＞
（１）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード１は、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（２）前のアクティブ期間で衝突を検知してＣＤＧＮへの遷移を決定したノード２も同じく、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（３）前のアクティブ期間で衝突を検知しなかったノード３は、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）での衝突を検知する。
（４）ノード１はアクティブ期間ＡＰ１のデータ送信用スロット（＝４）でデータパケットを送信し、
（５）ノード１はアクティブ期間ＡＰ１の制御用スロット（＝４）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信し、
（６）ノード２はアクティブ期間ＡＰ１のデータ送信用スロット（＝６）でデータパケットを送信し、
（７）ノード２はアクティブ期間ＡＰ１の制御用スロット（＝６）でＣＤＧＮ宣言メッセージを送信する。
FIG. 11 and FIG. 12 show an operation example of the nodes 1, 2, and 3 according to the second embodiment. Similarly, for the sake of space, FIG. 11 shows active periods AP1 and AP2, and FIG. 12 shows an active period AP3.
<Active period AP1>
(1) The node 1 that has detected a collision in the previous active period and has decided to transition to the CDGN transmits a CDGN declaration message in the management slot (= 0) of the active period AP1,
(2) Similarly, the node 2 that has detected the collision in the previous active period and determines the transition to the CDGN also transmits a CDGN declaration message in the management slot (= 0) of the active period AP1,
(3) The node 3 that has not detected a collision in the previous active period detects a collision in the management slot (= 0) of the active period AP1.
(4) The node 1 transmits a data packet in the data transmission slot (= 4) in the active period AP1,
(5) The node 1 transmits a CDGN declaration message in the control slot (= 4) of the active period AP1,
(6) The node 2 transmits a data packet in the data transmission slot (= 6) in the active period AP1,
(7) The node 2 transmits a CDGN declaration message in the control slot (= 6) of the active period AP1.
（８）（９）ノード１、２は、受信(及び送信)したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法（例えばノードＩＤが最小のノード）でＤＧＮ（代表ノード）を選出し、ここでは、ノードＩＤが最小のノード１をＤＧＮとして選出する。
（１０）ノード３は、アクティブ期間ＡＰ１の管理用スロット（＝０）での衝突を検知したので、アクティブ期間ＡＰ１でのパケット送信を停止する(図１０のステップＳ４２−１→Ｓ４２−２)。また、制御用スロット（＝４、６）で受信したＣＤＧＮ宣言メッセージの中から所定の手法（例えばノードＩＤが最小のノード）でＤＧＮを選出し、ここでは、ノードＩＤが最小のノード１をＤＧＮとして選出する。ここでＣＤＧＮへと遷移していたノード２は通常ノードへと遷移する（図９のステップＳ１１６〜Ｓ１１９）。以下、アクティブ期間ＡＰ２〜ＡＰ４まで、代表ノードとなるノード１を「代表ノード１」と記載する。同様に、代表ノードとはならずに通常ノードであるノード２及びノード３を「通常ノード２」及び「通常ノード３」と記載する。
(8) (9) The nodes 1 and 2 select a DGN (representative node) from the received (and transmitted) CDGN declaration message by a predetermined method (for example, the node having the smallest node ID). Node 1 with the smallest ID is selected as DGN.
(10) Since the node 3 detects a collision in the management slot (= 0) in the active period AP1, the node 3 stops packet transmission in the active period AP1 (steps S42-1 to S42-2 in FIG. 10). Also, a DGN is selected from a CDGN declaration message received in the control slot (= 4, 6) by a predetermined method (for example, the node having the smallest node ID). Here, the node 1 having the smallest node ID is selected as the DGN. Elected as. Here, the node 2 that has transitioned to the CDGN transitions to a normal node (steps S116 to S119 in FIG. 9). Hereinafter, the node 1 serving as the representative node from the active periods AP2 to AP4 is referred to as “representative node 1”. Similarly, the nodes 2 and 3 that are not the representative nodes but are the normal nodes are referred to as “normal node 2” and “normal node 3”.
＜アクティブ期間ＡＰ２＞
（１１）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の管理用スロット（＝０）でＤＧＮ広告メッセージを送信し、
（１２）通常ノード２はアクティブ期間ＡＰ２のデータ送信用スロット（＝４）でデータパケットを送信し、
（１３）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御用スロット（＝４）でＡＣＫを送信する。通常ノード２はデータ送信スロット＝４で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝４でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図１０のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１４）通常ノード３はこのＡＣＫ（宛先はないがノード２宛）を受信するが、同じデータ送信スロット＝４でデータパケットを送信していないので破棄する。
<Active period AP2>
(11) The representative node 1 transmits a DGN advertisement message in the management slot (= 0) of the active period AP2,
(12) The normal node 2 transmits a data packet in the data transmission slot (= 4) in the active period AP2,
(13) The representative node 1 transmits ACK in the control slot (= 4) of the active period AP2. Since the normal node 2 receives the ACK in the control slot = 4 with respect to the data packet transmitted in the data transmission slot = 4, the normal node 2 next stops the data packet transmission in the active period AP3 (steps S50 to S54 in FIG. 10). .
(14) Normal node 3 receives this ACK (no destination but addressed to node 2), but discards it because it has not transmitted a data packet in the same data transmission slot = 4.
（１５）通常ノード３はアクティブ期間ＡＰ２のデータ送信用スロット（＝７）でデータパケットを送信し、
（１６）代表ノード１はアクティブ期間ＡＰ２の制御用スロット（＝７）でＡＣＫを送信する。通常ノード３はデータ送信スロット＝７で送信したデータパケットに対し、制御スロット＝７でＡＣＫを受信したので、次にアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を停止する（図１０のステップＳ５０〜Ｓ５４）。
（１７）通常ノード２はこのＡＣＫ（宛先はないがノード３宛）を受信するが、データ送信スロット＝７でデータパケットを送信していないので破棄する。
(15) The normal node 3 transmits a data packet in the data transmission slot (= 7) in the active period AP2,
(16) The representative node 1 transmits ACK in the control slot (= 7) of the active period AP2. Since the normal node 3 receives the ACK in the control slot = 7 for the data packet transmitted in the data transmission slot = 7, the normal node 3 next stops the data packet transmission in the active period AP3 (steps S50 to S54 in FIG. 10). .
(17) The normal node 2 receives this ACK (no destination but addressed to the node 3), but discards it because the data transmission slot = 7 does not transmit a data packet.
（１８）代表ノード１は図９に示すステップＳ１２４〜Ｓ１２７において、ＤＭを維持するか否かを判定し、例えば衝突検知スロット数が減少したらＤＭ終了と判定し、次のアクティブ期間ＡＰ３でのＤＧＮ広告メッセージの送信を停止する。また、次のアクティブ期間ＡＰ３でのデータパケット送信を再開する。
（１９）（２０）通常ノード２、３はＡＣＫを受信したので、ＤＭ中はデータパケットの送信を停止する。但し、ＤＧＮ広告メッセージを管理用スロット（＝０）で受信しなくなったらデータパケット送信を再開する。
(18) In steps S124 to S127 shown in FIG. 9, the representative node 1 determines whether or not to maintain DM. For example, when the number of collision detection slots decreases, it determines that DM is completed, and DGN in the next active period AP3. Stop sending advertising messages. In addition, data packet transmission in the next active period AP3 is resumed.
(19) (20) Since the normal nodes 2 and 3 have received the ACK, the transmission of the data packet is stopped during the DM. However, when no DGN advertisement message is received in the management slot (= 0), data packet transmission is resumed.
＜アクティブ期間ＡＰ３＞
（２１）通常ノード２はアクティブ期間ＡＰ３のデータ送信用スロット（＝１）でデータパケットを送信し、
（２２）通常ノード１はアクティブ期間ＡＰ３のデータ送信用スロット（＝３）でデータパケットを送信し、
（２３）通常ノード３はアクティブ期間ＡＰ３のデータ送信用スロット（＝６）でデータパケットを送信する。
（２４）通常ノード１は次のＤＭ遷移の機会ではＣＤＧＭとなる優先度を下げる。
（２５）（２６）通常ノード２、３はアクティブ期間ＡＰ３では管理用スロット（＝０）でＤＧＮ広告メッセージを受信しなかったので、データパケット送信を再開し、（２１）及び（２３）においてデータパケットの送信を行った。
<Active period AP3>
(21) The normal node 2 transmits a data packet in the data transmission slot (= 1) in the active period AP3,
(22) The normal node 1 transmits a data packet in the data transmission slot (= 3) in the active period AP3,
(23) The normal node 3 transmits a data packet in the data transmission slot (= 6) in the active period AP3.
(24) The normal node 1 lowers the priority of becoming a CDGM at the next DM transition opportunity.
(25) (26) Since the normal nodes 2 and 3 did not receive the DGN advertisement message in the management slot (= 0) in the active period AP3, data packet transmission is resumed, and the data in (21) and (23) A packet was sent.
図１１は本発明に係る無線通信装置（ノード）１０の構成を示す。各タイムスロット上のキャリアは無線アンテナ１１を経由して受信され、次いで無線受信手段１２により復調されて衝突検知手段１３と、ＣＤＧＮ宣言メッセージ解析手段１４と、ＤＧＮ広告メッセージ解析手段１５と、ＡＣＫ解析手段１６とデータパケット解析手段１７に印加される。各タイムスロット上のキャリアの衝突は衝突検知手段１３で検知され、検知された衝突発生スロット１９ａが情報記憶手段１９に記憶される。また、各タイムスロット上のＣＤＧＮ宣言メッセージはＣＤＧＮ宣言メッセージ解析手段１４で解析され、解析されたＣＤＧＮ宣言メッセージ１９ｃが情報記憶手段１９に記憶される。情報記憶手段１９にはまた、使用されていたスロット数１９ｂと、自ノードのＤＧＮに決定したノードのＩＤ１９ｄと、ＣＤＧＮに遷移する優先度１９ｅが記憶される。 FIG. 11 shows a configuration of a wireless communication apparatus (node) 10 according to the present invention. The carrier in each time slot is received via the radio antenna 11 and then demodulated by the radio reception means 12 to be detected by the collision detection means 13, the CDGN declaration message analysis means 14, the DGN advertisement message analysis means 15, and the ACK analysis. Applied to the means 16 and the data packet analysis means 17. The collision of the carrier on each time slot is detected by the collision detection means 13, and the detected collision occurrence slot 19 a is stored in the information storage means 19. Further, the CDGN declaration message on each time slot is analyzed by the CDGN declaration message analysis means 14, and the analyzed CDGN declaration message 19 c is stored in the information storage means 19. The information storage unit 19 also stores the number of used slots 19b, the ID 19d of the node determined as the DGN of the own node, and the priority 19e for transitioning to the CDGN.
また、各タイムスロット上のＤＧＮ広告メッセージと、ＡＣＫとデータパケットがそれぞれＤＧＮ広告メッセージ解析手段１５と、ＡＣＫ解析手段１６とデータパケット解析手段１７により解析される。解析されたＤＧＮ広告メッセージとＡＣＫに基づいて、「データパケット送信停止の制御手段」１８によりデータパケット送信停止が判断される。「ＣＤＧＮ遷移の判定手段」２０は情報記憶手段１９に記憶されている衝突発生スロット１９ａと、「使用されていたスロット数」１９ｂに基づいてＣＤＧＮに遷移するかを判定し、また、「ＣＤＧＮに遷移する優先度」１９ｅを下げる。「ＤＧＮ遷移の判定手段」２１は情報記憶手段１９に記憶されているＣＤＧＮ宣言メッセージ１９ｃに基づいてＤＧＮに遷移するかを判定する。 Further, the DGN advertisement message, ACK, and data packet on each time slot are analyzed by the DGN advertisement message analysis means 15, the ACK analysis means 16, and the data packet analysis means 17, respectively. Based on the analyzed DGN advertisement message and ACK, the “data packet transmission stop control means” 18 determines whether the data packet transmission is stopped. The “CDGN transition judging means” 20 judges whether or not to transit to the CDGN based on the collision occurrence slot 19a stored in the information storage means 19 and the “number of used slots” 19b. Decrease transition priority "19e. The “DGN transition determining means” 21 determines whether to transition to DGN based on the CDGN declaration message 19 c stored in the information storage means 19.
「ＤＧＮ広告メッセージの送信制御手段」２２は、「ＤＧＮ遷移の判定手段」２１がＤＧＮに遷移すると判定した場合にＤＧＮ広告メッセージを生成し、「ＣＤＧＮ宣言メッセージ送信制御手段」２３は「ＣＤＧＮ遷移の判定手段」２０がＣＤＧＮに遷移すると判定した場合にＣＤＧＮ宣言メッセージを生成する。また、「データパケットの送信制御手段」２４は、「データパケット送信停止の制御手段」１８がデータパケット送信を停止すると判定した場合にデータパケット送信を停止し、「ＡＣＫの送信制御手段」２５はデータパケット解析手段１８により解析されたデータパケットに基づいてＡＣＫの送信を制御する。これら送信制御手段２２〜２５により生成されたメッセージ等は、無線送信手段２６により変調されて無線アンテナ１１を経由して送信される。 “DGN advertisement message transmission control means” 22 generates a DGN advertisement message when it is determined that “DGN transition determination means” 21 transitions to DGN, and “CDGN declaration message transmission control means” 23 When the “determination means” 20 determines to transition to the CDGN, a CDGN declaration message is generated. The “data packet transmission control means” 24 stops the data packet transmission when the “data packet transmission stop control means” 18 determines to stop the data packet transmission, and the “ACK transmission control means” 25 The transmission of ACK is controlled based on the data packet analyzed by the data packet analyzing means 18. The messages generated by the transmission control units 22 to 25 are modulated by the wireless transmission unit 26 and transmitted via the wireless antenna 11.
なお、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又はすべてを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブ ル・プロセッサーを利用してもよい。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。例えば、バイオ技術の適用などが可能性としてあり得る。 Note that each functional block used in the description of the above embodiment is typically realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them. The name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration. Further, the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used. Further, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. For example, biotechnology can be applied.
本発明は、無線通信装置が密集した状態での衝突を防止することができるという効果を有し、無線通信ネットワークの小型の電池式ノード、特に交換するデータの小さい電子タグシステムのほか、他のネットワーク機器に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect that it is possible to prevent a collision in a state where wireless communication devices are densely packed. It can be applied to network equipment.
１０ 無線通信装置（ノード）
１１ 無線アンテナ
１２ 無線受信手段
１３ 衝突検知手段
１４ ＣＤＧＮ宣言メッセージ解析手段
１５ ＤＧＮ広告メッセージ解析手段
１６ ＡＣＫ解析手段
１７ データパケット解析手段
１８ データパケット送信停止の制御手段
１９ 情報記憶手段
１９ａ 衝突発生スロット
１９ｂ 使用されていたスロット数
１９ｃ ＣＤＧＮ宣言メッセージ
１９ｄ 自ノードのＤＧＮに決定したノードのＩＤ
１９ｅ ＣＤＧＮに遷移する優先度
２１ ＤＧＮ遷移の判定手段
２２ ＤＧＮ広告メッセージの送信制御手段
２３ ＣＤＧＮ宣言メッセージ送信制御手段
２４ データパケットの送信制御手段
２５ ＡＣＫの送信制御手段
２６ 無線送信手段
10 Wireless communication device (node)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Radio antenna 12 Radio | wireless receiving means 13 Collision detection means 14 CDGN declaration message analysis means 15 DGN advertisement message analysis means 16 ACK analysis means 17 Data packet analysis means 18 Data packet transmission stop control means 19 Information storage means 19a Collision occurrence slot 19b Use Number of slots 19c CDGN declaration message 19d Node ID determined to DGN of own node
19e Priority for transition to CDGN 21 DGN transition determination means 22 DGN advertisement message transmission control means 23 CDGN declaration message transmission control means 24 Data packet transmission control means 25 ACK transmission control means 26 Radio transmission means
Claims (12)
前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定するステップと、
前記代表ノードとして決定された第１の無線通信装置が、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信するステップと、
前記代表ノードとして決定されなかった第２の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信するステップと、
前記第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信するステップと、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止するステップとを、
備えたことを特徴とする無線通信方法。 An arbitrary period within a superframe period of a certain period is defined as an active period and the rest is defined as a sleep period, and the active period is divided into a plurality of time slots, and each of a plurality of wireless communication devices uses each time slot. In a wireless communication method that performs bidirectional communication in a time-sharing manner,
Each of the plurality of wireless communication devices detecting a dense state of the plurality of wireless communication devices based on a communication state in each time slot, and determining one of the plurality of wireless communication devices as a representative node; ,
Transmitting a representative node advertisement message for advertising that the first wireless communication apparatus determined as the representative node becomes the representative node;
A second wireless communication device that is not determined as the representative node transmits a data packet when receiving the representative node advertisement message;
Transmitting a confirmation message when the first wireless communication device receives the data packet after transmitting the representative node advertisement message;
When the second wireless communication device receives the confirmation message after transmitting the data packet, stopping the transmission of the data packet in the next active period;
A wireless communication method comprising:
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットの送信を停止した後に前記代表ノード広告メッセージを受信しなかった場合に、次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を再開するステップとを、
さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。 When the first wireless communication apparatus does not receive the data packet after transmitting the confirmation message, or when the number of collision detection time slots is equal to or less than a reference value, the representative node advertisement in the next active period Stopping sending messages;
Resuming transmission of data packets in the next active period when the second wireless communication device does not receive the representative node advertisement message after stopping transmission of the data packets;
The wireless communication method according to claim 1, further comprising:
前記複数の無線通信装置の各々が、前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する手段と、
前記代表ノードとして決定された第１の無線通信装置が、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信する手段と、
前記代表ノードとして決定されなかった第２の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信する手段と、
前記第１の無線通信装置が、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信する手段と、
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止する手段とを、
備えたことを特徴とする無線通信システム。 An arbitrary period within a superframe period of a certain period is defined as an active period and the rest is defined as a sleep period, and the active period is divided into a plurality of time slots, and each of a plurality of wireless communication devices uses each time slot. In a wireless communication system that performs bidirectional communication in a time-sharing manner,
Means for each of the plurality of wireless communication devices to detect a dense state of the plurality of wireless communication devices based on a communication state in each time slot and determine one of the plurality of wireless communication devices as a representative node; ,
Means for transmitting a representative node advertisement message for advertising that the first wireless communication apparatus determined as the representative node becomes the representative node;
Means for transmitting a data packet when the second wireless communication apparatus not determined as the representative node receives the representative node advertisement message;
Means for transmitting a confirmation message when the first wireless communication apparatus receives the data packet after transmitting the representative node advertisement message;
Means for stopping transmission of the data packet in the next active period when the second wireless communication apparatus receives the confirmation message after transmitting the data packet;
A wireless communication system comprising:
前記第２の無線通信装置が、前記データパケットの送信を停止した後に前記代表ノード広告メッセージを受信しなかった場合に、次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を再開する手段とを、
さらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。 When the first wireless communication apparatus does not receive the data packet after transmitting the confirmation message, or when the number of collision detection time slots is equal to or less than a reference value, the representative node advertisement in the next active period A means to stop sending messages;
Means for resuming transmission of the data packet in the next active period when the second wireless communication apparatus does not receive the representative node advertisement message after stopping transmission of the data packet;
The wireless communication system according to claim 5, further comprising:
前記各タイムスロットにおける通信状態に基づいて複数の無線通信装置が密集した状態を検出し、前記複数の無線通信装置の１つを代表ノードとして決定する手段と、
前記代表ノードとして決定された場合、前記代表ノードとなることを広告する代表ノード広告メッセージを送信し、前記代表ノード広告メッセージを送信した後に前記データパケットを受信した場合に確認メッセージを送信する手段と、
前記代表ノードとして決定されなかった場合、前記代表ノード広告メッセージを受信した場合にデータパケットを送信し、前記データパケットを送信した後に前記確認メッセージを受信した場合に次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を停止する手段とを、
備えた無線通信装置。 An arbitrary period within a superframe period of a certain period is defined as an active period and the rest is defined as a sleep period, and the active period is divided into a plurality of time slots, and each of a plurality of wireless communication devices uses each time slot. The wireless communication device in a wireless communication system that performs bidirectional communication in a time-sharing manner,
Means for detecting a crowded state of a plurality of wireless communication devices based on a communication state in each time slot and determining one of the plurality of wireless communication devices as a representative node;
Means for transmitting a representative node advertisement message that advertises becoming the representative node when determined as the representative node, and transmitting a confirmation message when the data packet is received after transmitting the representative node advertisement message; ,
If it is not determined as the representative node, a data packet is transmitted when the representative node advertisement message is received, and a data packet is transmitted in the next active period when the confirmation message is received after transmitting the data packet. With a means to stop
A wireless communication device provided.
前記データパケットの送信を停止した後に前記代表ノード広告メッセージを受信しなかった場合に、次のアクティブ期間におけるデータパケットの送信を再開する手段とを、
さらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。 Means for stopping the transmission of the representative node advertisement message in the next active period when the data packet is not received after transmitting the confirmation message, or when the number of collision detection time slots is equal to or less than a reference value;
Means for resuming the transmission of the data packet in the next active period when the representative node advertisement message is not received after stopping the transmission of the data packet;
The wireless communication apparatus according to claim 9, further comprising:
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