JP2010239227A - Host device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a host device which is coupled via a wireless network to n pieces of client device groups, constitutted of a first client device and i-th client device (i is an integer of 2≤i≤n, n is an integer of ≥2) which respectively send sensor data at sensing intervals Ts, in a steady state. <P>SOLUTION: A host device calculates a waiting term Twi, based on a first time t1 at which sensor data from a first client device are received in an initial state, an i-th time ti (the time ti is later than the time t1), at which the sensor data from the i-th client device are received in an initial state, the sensing intervals Ts and a number n, and instructs the i-th client device to send sensor data, after waiting for the waiting term Twi, and thus, in a steady state, sensor data from the first client device and the i-th client device can be received, at equal intervals on the time base by a host device. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、おおまかにはネットワークの最適化方法に関し、より具体的には無線センサネットワーク上のホスト機器によってネットワークのトラフィックの偏りを減らす装置及び方法に関する。   The present invention relates generally to a network optimization method, and more particularly to an apparatus and method for reducing network traffic bias by a host device on a wireless sensor network.

無線センサネットワークを用いて、クライアント機器(client,子機、末端ノードとも呼ばれ、例えば計測機器)からのデータを無線で集めるニーズがある。例としてクライアントN台(Nは自然数)がホスト機器(host,親機、基地局ノードとも呼ばれる)1台に無線ネットワークを介して接続される計測機器ネットワークが挙げられる。本明細書では簡単のために、クライアント機器を「クライアント」と呼び、ホスト機器を「ホスト」と呼ぶ。   There is a need to wirelessly collect data from client devices (also referred to as clients, slave units, and end nodes, for example, measurement devices) using a wireless sensor network. As an example, there is a measuring device network in which N clients (N is a natural number) are connected to one host device (also referred to as host, base unit, or base station node) via a wireless network. In the present specification, for simplicity, the client device is referred to as a “client” and the host device is referred to as a “host”.

典型的にはクライアントは、ホストにセンサデータを送る。
特開2008−34945号公報
The client typically sends sensor data to the host.
JP 2008-34945 A

個々のクライアントが同じセンシング間隔でセンサデータをホストに送るとする。クライアントは、電源がオンにされると、一定のセンシング間隔でホストにセンサデータを送り始める。一般にクライアントの電源がオンにされるタイミングは恣意的である。そのため複数のクライアントがセンサデータを送るタイミングは、往々にして時間軸上で等間隔にはならない。換言すれば、クライアントがセンサデータを送るタイミングには、偏りが生じやすい。   Assume that each client sends sensor data to the host at the same sensing interval. When the client is turned on, the client starts sending sensor data to the host at a constant sensing interval. In general, the timing at which the client is turned on is arbitrary. For this reason, the timings at which a plurality of clients send sensor data are often not equally spaced on the time axis. In other words, the timing at which the client sends sensor data tends to be biased.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ネットワーク上で、センサデータのトラフィックの偏りを低減するホスト機器を提供することにある。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a host device that reduces the unevenness of traffic of sensor data on a network.

本発明による、定常状態ではそのそれぞれがセンシング間隔Tsでセンサデータを送る第1クライアント機器及び第iクライアント機器(iは2≦i≦nの整数、nはn≧2の整数)からなる個数n個のクライアント機器群に無線ネットワークを介して結合されたホスト機器は、前記第1クライアント機器からの前記センサデータを初期状態で受け取った第1時刻t1と、前記第iクライアント機器からの前記センサデータを初期状態で受け取った第i時刻ti(時刻tiは時刻t1より遅い)と、前記センシング間隔Tsと、前記個数nとに基づいて待機期間Twiを算出し、前記第iクライアント機器に前記待機期間Twiを待ってから前記センサデータを送るように指示することによって、前記定常状態では、前記第1クライアント機器及び前記第iクライアント機器からの前記センサデータが時間軸上で実質的に等間隔に前記ホスト機器によって受け取られるようにする。   According to the present invention, in a steady state, the number n of first client devices and i-th client devices (i is an integer satisfying 2 ≦ i ≦ n and n is an integer satisfying n ≧ 2) each transmitting sensor data at a sensing interval Ts. A host device coupled to a group of client devices via a wireless network receives a first time t1 when the sensor data from the first client device is received in an initial state, and the sensor data from the i-th client device. Is calculated based on the i-th time ti (time ti is later than the time t1), the sensing interval Ts, and the number n, and the i-th client device receives the standby period Twi. By instructing to send the sensor data after waiting for Twi, in the steady state, the first client machine And said sensor data from said i-client device to be received by substantially the host device at regular intervals on the time axis.

ある実施形態では、前記待機期間Twiは、Twi=Ts−(ti−t1)+Ts・(i−1)/nで表される。   In one embodiment, the waiting period Twi is expressed as Twi = Ts− (ti−t1) + Ts · (i−1) / n.

ある実施形態では、前記ホスト機器は、前記第iクライアント機器に対するコマンドが発生すると、前記コマンドを記憶し、前記第iクライアント機器から送られるセンサデータに応答して、前記センサデータのアクノリッジと実質的に同時に、前記コマンドを前記第iクライアント機器に送る。   In one embodiment, when a command for the i-th client device is generated, the host device stores the command, and substantially responds to the sensor data sent from the i-th client device and substantially acknowledges the sensor data. At the same time, the command is sent to the i-th client device.

ある実施形態では、前記ホスト機器は、前記第iクライアント機器から送られる前記コマンドに対するアクノリッジに応答して、前記記憶されたコマンドを削除する。   In one embodiment, the host device deletes the stored command in response to an acknowledgment for the command sent from the i-th client device.

本発明によれば、定常状態ではセンシング間隔Tsでセンサデータを送る第1クライアント機器及び第iクライアント機器(iは2≦i≦nの整数、nはn≧2の整数)からなる個数n個のクライアント機器群に無線ネットワークを介して結合されたホスト機器の制御方法は、待機期間Twiを前記第1クライアント機器からのセンサデータを初期状態で受け取った第1時刻t1と、前記第iクライアント機器からのセンサデータを初期状態で受け取った第i時刻ti(時刻tiは時刻t1より遅い)と、前記センシング間隔Tsと、前記個数nとに基づいて算出するステップと、前記第iクライアント機器に前記待機期間Twiを待ってから前記センサデータを送るように指示することによって、前記定常状態では、前記第1クライアント機器及び前記第iクライアント機器からの前記センサデータが時間軸上で等間隔に前記ホスト機器によって受け取られるようにするステップとを含む。   According to the present invention, the number n of the first client device and the i-th client device (i is an integer of 2 ≦ i ≦ n and n is an integer of n ≧ 2) that sends sensor data at the sensing interval Ts in a steady state. A host device coupled to a group of client devices via a wireless network includes a first time t1 when sensor data from the first client device is received in an initial state during a waiting period Twi, and the i-th client device. From the i-th time ti (time ti is later than the time t1) at which the sensor data from the device is received in the initial state, the sensing interval Ts, and the number n, In the steady state, the first client is instructed to send the sensor data after waiting for a waiting period Twi. And a step of vessels and said sensor data from said i-client device to be received by the host device at regular intervals on the time axis.

本発明によれば、ホストは、複数のクライアントに無線ネットワークを介して結合される。ホストは、初期状態の間にそれぞれのクライアントに待機期間だけ待機してからセンサデータを送るよう指示する待機要求を送る。クライアントは、所定の待機期間だけ待機した後に(つまり定常状態では)、一定のセンシング間隔でセンサデータをホストに送る。クライアントがセンサデータを送るタイミングは、ホストによって時間軸上で実質的に等間隔に配置される。そのためクライアントからホストへのセンサデータに起因するネットワークのトラフィックは、偏りがなくなるか、又は少なくとも偏りが減る。換言すればネットワークのトラフィックが均等に分散される。これによりパケットの衝突によるパケットロスが発生する可能性を減らすことができる。   In accordance with the present invention, a host is coupled to a plurality of clients via a wireless network. The host sends a wait request instructing each client to wait for a waiting period before sending sensor data during the initial state. After waiting for a predetermined waiting period (that is, in a steady state), the client sends sensor data to the host at a constant sensing interval. The timing at which the client sends the sensor data is arranged at substantially equal intervals on the time axis by the host. Therefore, the network traffic resulting from sensor data from the client to the host is eliminated or at least reduced. In other words, network traffic is evenly distributed. This can reduce the possibility of packet loss due to packet collision.

本発明のある実施形態によれば、センサデータを受け取ったホストは、記憶しておいたコマンドを、センサデータに対するアクノリッジと共にクライアントへ送る。これによりリアルタイムではないが、最長でもセンシング間隔以内で、クライアント(末端ノードとも呼ばれる)にコマンドを送ることができる。ここでクライアントは、通常はスリープ状態であるので、クライアントの電池寿命への影響を最小に抑えることができる。   According to an embodiment of the present invention, the host that has received the sensor data sends the stored command to the client along with an acknowledgment for the sensor data. As a result, a command can be sent to a client (also called a terminal node) within a sensing interval at the longest, although not in real time. Here, since the client is normally in the sleep state, the influence on the battery life of the client can be minimized.

本発明の例示的実施形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。同じ参照符号は、同じ構成要素、又は異なる実施形態における対応する構成要素を表す。   Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the drawings. The same reference signs represent the same component or corresponding components in different embodiments.

(システムの概要)
図1は、本発明の例示的実施形態を用いたシステム100の概略図である。システム100は、アドホック無線センサネットワークである。このシステム100は、近接する小型無線センサ端末が自発的にネットワークを構築するよう構成される。システム100は、ホスト110、PC(パーソナルコンピュータ)120、及びクライアント130,140,150,160を備える。この実施形態ではクライアントを4つ設けたが、クライアントの個数はこれに限定されない。ホスト110は基地局ノードとも呼ばれ、クライアント130,140,150,160は末端ノードとも呼ばれる。
(System overview)
FIG. 1 is a schematic diagram of a system 100 using an exemplary embodiment of the present invention. System 100 is an ad hoc wireless sensor network. This system 100 is configured such that a small wireless sensor terminal in the vicinity spontaneously constructs a network. The system 100 includes a host 110, a PC (personal computer) 120, and clients 130, 140, 150, and 160. In this embodiment, four clients are provided, but the number of clients is not limited to this. The host 110 is also called a base station node, and the clients 130, 140, 150, 160 are also called end nodes.

クライアント130は、RF(高周波)ユニット134及びセンサ135を含む。クライアント140は、RFユニット144及びセンサ145を含む。クライアント150は、RFユニット154及びセンサ155を含む。クライアント160は、RFユニット164及びセンサ165を含む。   The client 130 includes an RF (High Frequency) unit 134 and a sensor 135. The client 140 includes an RF unit 144 and a sensor 145. The client 150 includes an RF unit 154 and a sensor 155. The client 160 includes an RF unit 164 and a sensor 165.

ホスト110は、無線リンク133を介してRFユニット134に結合される。ホスト110は、無線リンク143を介してRFユニット144に結合される。ホスト110は、無線リンク153を介してRFユニット154に結合される。ホスト110は、無線リンク163を介してRFユニット164に結合される。   Host 110 is coupled to RF unit 134 via wireless link 133. Host 110 is coupled to RF unit 144 via wireless link 143. Host 110 is coupled to RF unit 154 via wireless link 153. Host 110 is coupled to RF unit 164 via wireless link 163.

無線リンク133,143,153,163は、例えば、2.4GHz帯を用いたIEEE802.15.4に準拠する短距離無線ネットワークであり得る。このIEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network)又はWPAN(Wireless Personal Area Network)と呼ばれる無線通信規格の一つであり、低コスト・低消費電力で、高い信頼性とセキュリティを持つ。無線リンク133,143,153,163は、上述の特定の無線ネットワークに限定されず、典型的にはパケットの形で情報をやりとりできる任意の適切なネットワークであり得る。   The wireless links 133, 143, 153, and 163 may be, for example, a short-range wireless network that conforms to IEEE 802.15.4 using the 2.4 GHz band. This IEEE 802.15.4 is one of wireless communication standards called PAN (Personal Area Network) or WPAN (Wireless Personal Area Network), and has low cost, low power consumption, high reliability and security. The wireless links 133, 143, 153, and 163 are not limited to the specific wireless networks described above, and can be any suitable network that can typically exchange information in the form of packets.

ある実施形態によれば、無線リンク133,143,153,163によって構成される無線ネットワークは、ホスト110と、RFユニット134,144,154,164との間に中間ノードを介して通信し得る。中間ノードは、RFユニット134,144,154,164によって実現され得る。すなわちRFユニット自身がそれぞれ自動中継機能も持ち、通信環境を察知して自発的にネットワークを構成し得る。例示的なネットワークは、真メッシュであり、ホップ数も実質的に無制限である。換言すれば本発明の実施形態は、マルチホップの無線ネットワークを使用可能である。   According to an embodiment, a wireless network comprised of wireless links 133, 143, 153, 163 may communicate between host 110 and RF units 134, 144, 154, 164 via intermediate nodes. The intermediate node may be realized by the RF units 134, 144, 154, 164. That is, each RF unit also has an automatic relay function, and can detect a communication environment and configure a network spontaneously. The exemplary network is a true mesh and the number of hops is virtually unlimited. In other words, embodiments of the present invention can use multi-hop wireless networks.

RFユニット134,144,154,164は、それぞれセンサ135,145,155,165に、例えば有線で結合され得る。具体的には、RFユニット134,144,154,164は、それぞれセンサ135,145,155,165にUART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)等で接続され得る。   The RF units 134, 144, 154, 164 can be coupled to the sensors 135, 145, 155, 165, respectively, for example by wire. Specifically, the RF units 134, 144, 154, and 164 can be connected to the sensors 135, 145, 155, and 165, respectively, by a UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) or the like.

センサ135,145,155,165は、任意の適切なセンサであり得る。そのようなセンサには、温度センサ、湿度センサ、加速度(衝撃)センサ、光センサ等があるが、これらには限定されない。センサ135,145,155,165は、機械的、電磁気的、熱的、音響的、化学的なパラメータ(例えば温度)を表すデータ(「センサデータ」)を出力する。   The sensors 135, 145, 155, 165 can be any suitable sensor. Such sensors include, but are not limited to, temperature sensors, humidity sensors, acceleration (impact) sensors, optical sensors, and the like. The sensors 135, 145, 155, and 165 output data (“sensor data”) representing mechanical, electromagnetic, thermal, acoustic, and chemical parameters (eg, temperature).

センサデータは、アナログ信号又はデジタル信号によって表現され得る。例えば熱的パラメータである温度を表すセンサデータは、10ビット(1024段階)のデジタル信号によって表現され得る。センサ135,145,155,165は、それぞれセンサデータをRFユニット134,144,154,164に送る。センサデータがアナログ信号である場合は、RFユニット134,144,154,164に設けられるA/D(アナログ−デジタル)変換器が、アナログのセンサデータをデジタルのセンサデータに変換すればよい。   Sensor data can be represented by analog or digital signals. For example, sensor data representing temperature, which is a thermal parameter, can be expressed by a 10-bit (1024 step) digital signal. The sensors 135, 145, 155, and 165 send sensor data to the RF units 134, 144, 154, and 164, respectively. When the sensor data is an analog signal, an A / D (analog-digital) converter provided in the RF units 134, 144, 154, and 164 may convert the analog sensor data into digital sensor data.

RFユニット134,144,154,164は、それぞれセンサ135,145,155,165から受け取ったセンサデータを、符号化及び変調することによって無線信号を発生する。RFユニット134,144,154,164は、この無線信号をそれぞれ無線リンク133,143,153,163を介してホスト110へ送る。無線信号の符号化及び変調のための方式にはさまざまなものがあるが、ある具体的な実施形態では、上述のIEEE802.15.4に準拠した方式が用いられる。   The RF units 134, 144, 154, and 164 generate wireless signals by encoding and modulating sensor data received from the sensors 135, 145, 155, and 165, respectively. The RF units 134, 144, 154, and 164 send the wireless signals to the host 110 via the wireless links 133, 143, 153, and 163, respectively. There are various schemes for encoding and modulating a radio signal. In a specific embodiment, a scheme conforming to the above-mentioned IEEE 802.15.4 is used.

ホスト110は、RFユニット134,144,154,164から受け取られた無線信号を復調及び復号化することによって、センサデータを得る。ホスト110は、得られたセンサデータをPC120に送る。PC120は、ホスト110に例えば有線で結合される。具体的にはPC120は、ホスト110にUSB(ユニバーサルシリアルバス)等で接続され得る。   The host 110 obtains sensor data by demodulating and decoding the radio signals received from the RF units 134, 144, 154, 164. The host 110 sends the obtained sensor data to the PC 120. The PC 120 is coupled to the host 110 by, for example, a wired connection. Specifically, the PC 120 can be connected to the host 110 via a USB (Universal Serial Bus) or the like.

PC120は、例えば、GUI(グラフィカルユーザインタフェース)を備えるソフトウェアを用いて、センサデータを視覚的に表示したり、統計的に処理したりできる。そのようなソフトウェアは、例えば通信状態の確認、センサデータの数値表示、グラフ表示、センサ値の分布カラーマッピング、センサデータの記録、センサデータのエクスポート、端末設定の変更等を行うことができる。   The PC 120 can visually display or statistically process sensor data using, for example, software including a GUI (graphical user interface). Such software can perform, for example, confirmation of communication status, numerical display of sensor data, graph display, distribution color mapping of sensor values, recording of sensor data, export of sensor data, change of terminal settings, and the like.

(待機要求)
図2は、本発明の例示的実施形態が採用するプロシージャ200を示す図である。本明細書において、パケットのタイプを示す「センサデータ」、「待機要求(Wait要求とも呼ばれる)」、「ACK(アクノリッジ)」、及び「コマンド」という語は、それぞれを表すメッセージをいう。これらメッセージは、単一、又は複数のパケットによって構成され得る。パケットは、無線又は有線のネットワーク上を伝送され得る。本明細書で例えば「ホストがクライアントに待機要求を送る」という場合、「ホスト機器がクライアント機器に『待機要求』を表すパケットを送る」ことを意味する。
(Waiting request)
FIG. 2 is a diagram illustrating a procedure 200 employed by an exemplary embodiment of the present invention. In this specification, the terms “sensor data”, “waiting request (also called a wait request)”, “ACK (acknowledge)”, and “command” indicating the type of a packet refer to messages representing the respective types. These messages can be composed of single or multiple packets. Packets can be transmitted over a wireless or wired network. In this specification, for example, “the host sends a standby request to the client” means “the host device sends a packet indicating a“ standby request ”to the client device”.

このようなパケットは、例えばそのヘッダ中の1バイトのうちの2ビットを使って、それぞれのパケットタイプを表し得る。例えば「待機要求」は、パケットヘッダのうち、パケットタイプを表す先頭2ビットを「11」に設定することによって表現され得る。   Such a packet may represent each packet type using, for example, two bits of one byte in its header. For example, the “standby request” can be expressed by setting the first 2 bits representing the packet type to “11” in the packet header.

(初期状態におけるタイミング調整)
初期状態S1において、ホスト110は、クライアント140,150,160がセンサデータをホスト110に送るタイミングを調整する。いったんタイミング調整がそれぞれのクライアントについてなされると、その後の定常状態S2においては、クライアント130,140,150,160のそれぞれは、一定のセンシング間隔Tsでセンサデータをホスト110に送る。初期状態S1でタイミング調整がなされることによって、定常状態S2においては、クライアント130,140,150,160がホスト110に送るセンサデータは、時間軸上で等間隔に並べられる。期間P12,P23,P34,P41はいずれも等しい。換言すれば、ホスト110がクライアント130,140,150,160からのセンサデータを受け取る時刻のうち、時間軸上で隣接する2つの時刻の間の期間は、いずれも等しい。
(Timing adjustment in the initial state)
In the initial state S1, the host 110 adjusts the timing at which the clients 140, 150, and 160 send sensor data to the host 110. Once the timing adjustment is made for each client, in the subsequent steady state S2, each of the clients 130, 140, 150, 160 sends sensor data to the host 110 at a constant sensing interval Ts. By adjusting the timing in the initial state S1, in the steady state S2, the sensor data that the clients 130, 140, 150, and 160 send to the host 110 are arranged at equal intervals on the time axis. The periods P12, P23, P34, and P41 are all equal. In other words, among the times when the host 110 receives sensor data from the clients 130, 140, 150, and 160, the time period between two adjacent times on the time axis is equal.

理想的には、初期状態S1でクライアント140,150,160がセンサデータをホスト110に送るタイミングをいったん調整すると、その後の定常状態S2では、クライアント130,140,150,160がホスト110に送るセンサデータは、常に時間軸上で等間隔に並べられる。しかし実際には、センサデータが送られるタイミングは時間の経過と共にずれることがある。そのような場合は、初期状態S1におけるタイミング調整を定期的に(つまり一定の間隔で)実行すればよい。   Ideally, once the timing at which the client 140, 150, 160 sends sensor data to the host 110 is adjusted in the initial state S1, the sensor that the client 130, 140, 150, 160 sends to the host 110 in the subsequent steady state S2. Data is always arranged at equal intervals on the time axis. However, in actuality, the timing at which sensor data is sent may deviate with time. In such a case, the timing adjustment in the initial state S1 may be performed periodically (that is, at regular intervals).

タイミング調整の間隔は、センサデータの送信時刻のずれの量に応じて適宜、決めればよい。具体的にはセンサデータが送信されるタイミングがずれやすい場合は、例えば、1日に1回、ホスト110が初期状態S1を発生させて、タイミング調整を行えばよい。反対に、センサデータが送信されるタイミングがずれにくい場合は、例えば、1週間に1回、ホスト110が初期状態S1を発生させて、タイミング調整を行えばよい。   The timing adjustment interval may be appropriately determined according to the amount of deviation of the transmission time of the sensor data. Specifically, when the timing at which sensor data is transmitted is likely to be shifted, for example, the host 110 may generate the initial state S1 once a day to adjust the timing. On the other hand, if the timing at which the sensor data is transmitted is difficult to shift, the host 110 may generate the initial state S1 once a week, for example, and adjust the timing.

代替としては、初期状態S1におけるタイミング調整は、クライアント130,140,150,160が送るセンサデータのタイミングが時間軸上で等間隔ではなくなったとホスト110が判断するときに、随時、行ってもよい。具体的には、期間P12,P23,P34,P41のうちの任意の2つの期間の差が所定の閾値より大きいかどうかを調べればよい。所定の閾値より大きいときは、タイミング調整が必要なので、初期状態S1を設けてタイミング調整を実行する。この閾値は、システム100のネットワークがどの程度のトラフィックの集中を許容するかによって適宜、決定され得る。   Alternatively, the timing adjustment in the initial state S1 may be performed at any time when the host 110 determines that the timing of the sensor data sent by the clients 130, 140, 150, and 160 is no longer equidistant on the time axis. . Specifically, it may be determined whether or not the difference between any two periods P12, P23, P34, and P41 is greater than a predetermined threshold. When it is larger than the predetermined threshold value, timing adjustment is necessary. Therefore, the initial state S1 is provided and the timing adjustment is executed. This threshold value can be appropriately determined according to how much traffic concentration the network of the system 100 allows.

クライアント130,140,150,160は、それぞれ第1ノード,第2ノード,第3ノード,第4ノードとも呼ばれる。クライアントの個数は任意であり、一般にはホスト機器110は、第1クライアント機器から第nクライアント機器(nはn≧2の整数)までn個のクライアント機器に接続され得る。この場合、任意のクライアント機器は、第iクライアント機器(iは2≦i≦nの整数、nはn≧2の整数)と表現できる。第iクライアント機器は、単に第iノードとも呼ばれる。   Clients 130, 140, 150, and 160 are also referred to as a first node, a second node, a third node, and a fourth node, respectively. The number of clients is arbitrary, and in general, the host device 110 can be connected to n client devices from the first client device to the nth client device (n is an integer of n ≧ 2). In this case, an arbitrary client device can be expressed as an i-th client device (i is an integer of 2 ≦ i ≦ n and n is an integer of n ≧ 2). The i-th client device is also simply called an i-th node.

(クライアントの待機期間の算出)
プロシージャ200において、ホスト110は、第1クライアント130からのセンサデータを時刻t1において受け取る。ホスト110は、第2クライアント140からのセンサデータを時刻t2において受け取る。ホスト110は、第3クライアント150からのセンサデータを時刻t3において受け取る。ホスト110は、第4クライアント160からのセンサデータを時刻t4において受け取る。
(Calculation of client waiting period)
In procedure 200, host 110 receives sensor data from first client 130 at time t1. The host 110 receives the sensor data from the second client 140 at time t2. The host 110 receives the sensor data from the third client 150 at time t3. The host 110 receives the sensor data from the fourth client 160 at time t4.

時刻t1を基準とすれば、期間p2=時刻t2−時刻t1(≧0),期間p3=時刻t3−時刻t1(≧0),及び期間p4=時刻t4−時刻t1(≧0)と表せる。後述するように、ホスト110は、期間p2に基づいて、クライアント140の待機期間140Twを決定する。ホスト110は、期間p3に基づいて、クライアント150の待機期間150Twを決定する。ホスト110は、期間p4に基づいて、クライアント160の待機期間160Twを決定する。   Using time t1 as a reference, period p2 = time t2−time t1 (≧ 0), period p3 = time t3−time t1 (≧ 0), and period p4 = time t4−time t1 (≧ 0). As will be described later, the host 110 determines the waiting period 140Tw of the client 140 based on the period p2. The host 110 determines the waiting period 150Tw of the client 150 based on the period p3. The host 110 determines the waiting period 160Tw of the client 160 based on the period p4.

タイミング調整を行うためにホスト110は、クライアント140からのセンサデータ140d1に応答して、待機要求140wをクライアント140に送り返す。この待機要求140wに基づいて、クライアント140は、待機期間140Twだけ待ってから次のセンサデータ140d2をホスト110に送る。   In order to adjust the timing, the host 110 sends back a standby request 140w to the client 140 in response to the sensor data 140d1 from the client 140. Based on this standby request 140w, the client 140 waits for the standby period 140Tw before sending the next sensor data 140d2 to the host 110.

ホスト110は、他のノードについても同様のタイミング調整を行う。すなわちホスト110は、クライアント150からのセンサデータ150d1に応答して、待機要求150wをクライアント150に送り返す。この待機要求150wに基づいて、クライアント150は、待機期間150Twだけ待ってから次のセンサデータ150d2をホスト110に送る。ホスト110は、クライアント160からのセンサデータ160d1に応答して、待機要求160wをクライアント160に送り返す。この待機要求160wに基づいて、クライアント160は、待機期間160Twだけ待ってから次のセンサデータ160d2をホスト110に送る。   The host 110 performs the same timing adjustment for other nodes. That is, the host 110 sends back a standby request 150 w to the client 150 in response to the sensor data 150 d 1 from the client 150. Based on this standby request 150w, the client 150 waits for the standby period 150Tw and then sends the next sensor data 150d2 to the host 110. In response to the sensor data 160 d 1 from the client 160, the host 110 sends back a standby request 160 w to the client 160. Based on this standby request 160w, the client 160 waits for the standby period 160Tw before sending the next sensor data 160d2 to the host 110.

待機期間Tw(例えば140Tw,150Tw,160Tw)は、
Tw=Ts−pi+Ts・(i−1)/n
と表すことができる。ここでTsはセンシング間隔、piはi番目のノードの受信時間差、iはノード番号、nはノード数(すなわちクライアント機器の個数)である。
The waiting period Tw (for example, 140 Tw, 150 Tw, 160 Tw)
Tw = Ts−pi + Ts · (i−1) / n
It can be expressed as. Here, Ts is a sensing interval, pi is a reception time difference of the i-th node, i is a node number, and n is the number of nodes (that is, the number of client devices).

より一般的に、第iクライアント機器の待機期間Twiは、
Twi=Ts−(ti−t1)+Ts・(i−1)/n
と表すことができる。ここでt1は、第1クライアント機器からのセンサデータを初期状態で受け取った第1時刻であり、tiは、第iクライアント機器からのセンサデータを初期状態で受け取った第i時刻である。
More generally, the waiting period Twi of the i-th client device is
Twi = Ts− (ti−t1) + Ts · (i−1) / n
It can be expressed as. Here, t1 is the first time when sensor data from the first client device is received in the initial state, and ti is the i time when sensor data from the i-th client device is received in the initial state.

例えばセンシング間隔が60秒であり、受信時間差p2が20秒であり、ノード数が4個であるときには、第2クライアント機器であるクライアント140(すなわち第2ノード)についての待機期間140Twは、140Tw=60秒−20秒+60秒・(2−1)/4=60秒−20秒+15秒・1=55秒である。つまりクライアント140は、センサデータ140d1を送ってから55秒の間、待機し、次のセンサデータ140d2を送ればよい。   For example, when the sensing interval is 60 seconds, the reception time difference p2 is 20 seconds, and the number of nodes is 4, the waiting period 140Tw for the client 140 (that is, the second node) as the second client device is 140Tw = 60 seconds−20 seconds + 60 seconds · (2-1) / 4 = 60 seconds−20 seconds + 15 seconds · 1 = 55 seconds. That is, the client 140 may wait for 55 seconds after sending the sensor data 140d1 and send the next sensor data 140d2.

同様に、ホスト110は、クライアント150,160にそれぞれ待機期間150Tw,160Twだけ待つよう命令する。クライアント150の受信時間差p3が40秒であるなら、待機期間150Twは、150Tw=60秒−40秒+60秒・(3−1)/4=60秒−40秒+15秒・2=50秒である。クライアント160の受信時間差p4が35秒であるなら、待機期間160Twは、160Tw=60秒−35秒+60秒・(4−1)/4=60秒−35秒+15秒・3=70秒である。つまりクライアント150,160は、センサデータ150d1及び160d1を送ってからそれぞれ50秒及び70秒の間、待機し、次のセンサデータ150d2及び160d2を送ればよい。   Similarly, the host 110 instructs the clients 150 and 160 to wait for waiting periods 150 Tw and 160 Tw, respectively. If the reception time difference p3 of the client 150 is 40 seconds, the waiting period 150Tw is 150Tw = 60 seconds−40 seconds + 60 seconds · (3-1) / 4 = 60 seconds−40 seconds + 15 seconds · 2 = 50 seconds. . If the reception time difference p4 of the client 160 is 35 seconds, the waiting period 160Tw is 160Tw = 60 seconds−35 seconds + 60 seconds · (4-1) / 4 = 60 seconds−35 seconds + 15 seconds · 3 = 70 seconds. . That is, the clients 150 and 160 may wait for 50 seconds and 70 seconds after sending the sensor data 150d1 and 160d1, respectively, and send the next sensor data 150d2 and 160d2.

上述のタイミング調整により、クライアント130,140,150,160は、時間軸上で等間隔にセンサデータをホスト110に送ることができる。上の例では、期間P12,P23,P34,P41はいずれも(センシング間隔Ts)/(ノード数n)=60秒/4=15秒である。   With the timing adjustment described above, the clients 130, 140, 150, and 160 can send sensor data to the host 110 at regular intervals on the time axis. In the above example, the periods P12, P23, P34, and P41 are all (sensing interval Ts) / (number of nodes n) = 60 seconds / 4 = 15 seconds.

待機期間は、より一般的には上式に限定されない。ホスト110は、それぞれのノードからのセンサデータが時間軸上で等間隔に並ぶように待機期間を設定すればよい。   More generally, the waiting period is not limited to the above equation. The host 110 may set the standby period so that sensor data from each node is arranged at equal intervals on the time axis.

図2においては、図示の都合上、クライアント140がセンサデータ140d1を送ってから、ホスト110からの待機要求140wを受け取るまでに相当な時間がかかるように描かれている。例えばセンシング間隔Tsが1分であり、クライアント140とホスト110との1往復にかかる時間が例えば数10msのオーダーであるとする。このような場合、クライアント140がセンサデータ140d1を送ってから、ホスト110からの待機要求140wを受け取るまでの期間は、センシング間隔Tsに比べると無視できる程度に小さいといえる。   In FIG. 2, for convenience of illustration, it is illustrated that it takes a considerable time from when the client 140 sends the sensor data 140 d 1 to when it receives the standby request 140 w from the host 110. For example, it is assumed that the sensing interval Ts is 1 minute and the time required for one round trip between the client 140 and the host 110 is, for example, on the order of several tens of ms. In such a case, it can be said that the period from when the client 140 sends the sensor data 140d1 until it receives the standby request 140w from the host 110 is negligibly small compared to the sensing interval Ts.

(クライアントへのコマンド送信)
図3は、図1及び図2の実施形態において、ホストがクライアントにコマンドを送るプロシージャの一例を示す図である。図1及び図2の実施形態によるホスト110は、図3のプロシージャ300によってコマンドをクライアント(例えば図3ではクライアント130)に送ってもよいが、この特定のプロシージャには限定されず、他のプロシージャによってコマンドをクライアントに送ってもよい。代替として図1及び図2の実施形態によるホスト110は、クライアントにコマンドを送らなくてもよい。図3のクライアント130は一例であって、図1の他のクライアント140,150,160のうちの任意のものであり得る。
(Send command to client)
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a procedure in which the host sends a command to the client in the embodiment of FIGS. 1 and 2. The host 110 according to the embodiment of FIGS. 1 and 2 may send a command to the client (eg, client 130 in FIG. 3) by the procedure 300 of FIG. 3, but is not limited to this particular procedure and other procedures. May send the command to the client. Alternatively, the host 110 according to the embodiment of FIGS. 1 and 2 may not send commands to the client. The client 130 of FIG. 3 is an example, and may be any of the other clients 140, 150, 160 of FIG.

プロシージャ300において、基地局ノードであるホスト110の電源は通常、オン状態である。すなわち期間PonBにおいて、ホスト110の電源のオン状態が継続する。   In the procedure 300, the power source of the host 110, which is a base station node, is normally on. That is, in the period PonB, the host 110 is kept on.

末端ノードであるクライアント130の電源は、センサデータを送ってから、ACKを受け取るときまで(例えば図3ではPon1)、又はセンサデータを送ってから、ACK・コマンドを受け取り、ACK・データを送るときまで(例えば図3ではPon2)、オン状態である。図3で太く描かれている時間軸PonB,Pon1,Pon2は、ホスト又はクライアントの電源がオン状態であることを表す。図3で細く描かれている時間軸Poff1は、クライアントの電源がオフ状態(スリープ状態)であることを表す。   The power supply of the client 130 which is a terminal node transmits sensor data until receiving an ACK (for example, Pon1 in FIG. 3), or receives sensor command and then receives an ACK command and transmits ACK data. (For example, Pon2 in FIG. 3) is in an on state. The time axes PonB, Pon1, and Pon2 drawn boldly in FIG. 3 indicate that the host or client is powered on. A time axis Poff1 illustrated in a thin line in FIG. 3 indicates that the power supply of the client is in an off state (sleep state).

スリープ状態は、消費電力を下げることによって、電池の持続時間を長くするために設けられる。通常、ホスト110は、AC(交流)電源であるコンセント、又はコンセントに接続されたACアダプタから電源が供給されるので、スリープ状態を設けなくてもよい。しかしこれには限定されず、ホスト110がスリープ状態を設けてもよい。   The sleep state is provided to increase the battery duration by reducing power consumption. Normally, the host 110 is supplied with power from an outlet that is an AC (alternating current) power supply or an AC adapter connected to the outlet. However, the present invention is not limited to this, and the host 110 may provide a sleep state.

末端ノードであるクライアント130,140,150,160は、電池によって駆動されるのがふつうであり、その場合は通常、スリープ状態が設けられる。しかしクライアント130,140,150,160もこれには限定されず、電池以外の電源(例えばAC電源)を利用するのであれば、スリープ状態を設けなくてもよい。   Clients 130, 140, 150, and 160, which are end nodes, are usually driven by batteries, and in this case, a sleep state is usually provided. However, the clients 130, 140, 150, and 160 are not limited to this, and the sleep state may not be provided if a power source other than the battery (for example, AC power source) is used.

クライアント130は、センサデータ130D1をホスト110に送る。ホスト110は、センサデータ130D1を受け取ったことを表すアクノリッジ(ACK)130A1をクライアント130に送る。クライアント130は、ACK130A1を受け取ってから電源をオフ状態にする。したがってクライアント130は、期間Pon1の間は電源がオン状態であり、次に電源がオン状態になるまでの期間Poff1の間はオフ状態である。   The client 130 sends the sensor data 130D1 to the host 110. The host 110 sends an acknowledgment (ACK) 130A1 indicating that the sensor data 130D1 has been received to the client 130. The client 130 turns off the power after receiving the ACK 130A1. Therefore, the client 130 is in the power-on state during the period Pon1, and is in the off-state during the period Poff1 until the next power-on.

時刻tcで、ホスト110においてコマンドCMDが発生する。コマンドCMDの例としては、送信間隔を変えることをリクエストするコマンド、無線ネットワークのルーティング(つまり通信パスの経路)を変えることをリクエストするコマンド、末端ノードの状態(電池電圧等)を通知することをリクエストするコマンド等が挙げられる。コマンドCMDが発生すると、ホスト110は、コマンドCMDと、その宛先のノード130とを関連付けて、例えばホスト110内のコマンドキューを構成する記憶手段に記憶する。コマンドキューは、例えばRAM(ランダムアクセスメモリ)によって構成され得る。   A command CMD is generated in the host 110 at time tc. Examples of the command CMD include a command for requesting to change the transmission interval, a command for requesting to change the routing of the wireless network (that is, the path of the communication path), and the status of the end node (battery voltage, etc.). The command to request is listed. When the command CMD is generated, the host 110 associates the command CMD with the destination node 130 and stores the command CMD in a storage unit that forms a command queue in the host 110, for example. The command queue can be constituted by, for example, a RAM (Random Access Memory).

時刻tcの後、スリープ状態である期間Poff1が終わってから、クライアント130の電源は期間Pon2の間、再びオンにされる。   After the time tc, after the period Poff1 in the sleep state ends, the power of the client 130 is turned on again during the period Pon2.

クライアント130は、センサデータ130D2をホスト110に送る。このときホスト110は、センサデータ130D2に対するACK130A2と、記憶されたコマンドCMDとをクライアント130に送る。ACK130A2と、記憶されたコマンドCMDとは、典型的には単一のパケットの中に含まれることによって無線ネットワーク上で送られる。しかしこれには限定されず、実質的に同時に送られるのであれば、ネットワーク上を任意の適切な方法で送られ得る。   The client 130 sends the sensor data 130D2 to the host 110. At this time, the host 110 sends the ACK 130A2 for the sensor data 130D2 and the stored command CMD to the client 130. The ACK 130A2 and the stored command CMD are typically sent over the wireless network by being included in a single packet. However, the present invention is not limited to this, and can be sent on the network by any appropriate method as long as they are sent substantially simultaneously.

具体的にはコマンドCMDは、さまざまなコマンドのうちの一つを表すコマンドID(識別子)であり得る。そのようなコマンドIDは、例えば1バイトのデータで表現され得る。ACK130A2は、ホスト110がセンサデータ130D2を受け取ったかどうかを表すことができればよく、例えば1ビットのデータ(フラグとも呼ばれる)で表現され得る。   Specifically, the command CMD may be a command ID (identifier) representing one of various commands. Such a command ID can be expressed by, for example, 1-byte data. The ACK 130A2 only needs to be able to indicate whether or not the host 110 has received the sensor data 130D2, and can be expressed by, for example, 1-bit data (also referred to as a flag).

クライアント130は、ACK130A2及びコマンドCMDを受け取ると、コマンドCMDに対するACK130A3をホスト110に送る。ACK130A3は、クライアント130がコマンドCMDを受け取ったことを表すことができればよく、例えば1ビットのデータで表現され得る。   Upon receiving the ACK 130A2 and the command CMD, the client 130 sends an ACK 130A3 for the command CMD to the host 110. The ACK 130A3 only needs to be able to indicate that the client 130 has received the command CMD, and can be expressed by, for example, 1-bit data.

コマンドCMDは、それに対する応答を必要としない場合がある。例えばコマンドCMDがセンサデータの送信間隔を変えることをリクエストするコマンドなら、クライアント130は、センサデータの送信間隔を変えるために、例えばタイマの設定を変更するだけで、ホストには応答を送らない。   The command CMD may not require a response to it. For example, if the command CMD requests to change the sensor data transmission interval, the client 130 only changes the setting of the timer, for example, in order to change the sensor data transmission interval, and does not send a response to the host.

一方、コマンドCMDは、それに対する応答を必要とする場合もある。例えばコマンドCMDが電池電圧を通知することをリクエストするコマンドなら、クライアント130は、電池電圧を表すデータ130D3をホスト110に送る。データ130D3は、これには限定されず、一般にはコマンドCMDに対応する任意の適切な応答であり得る。データ130D3は、コマンドCMDに対応する応答(例えば物理量等の変数に対応するデータ)を表すことができればよく、例えば1バイトのデータで表現され得る。ACK130A3と、データ130D3とは、典型的には単一のパケットで送られるが、これには限定されず、実質的に同時に送られるのであれば任意の適切な方法で送られ得る。   On the other hand, the command CMD may require a response to it. For example, if the command CMD requests to notify the battery voltage, the client 130 sends data 130D3 representing the battery voltage to the host 110. Data 130D3 is not limited to this, and may generally be any suitable response corresponding to command CMD. The data 130D3 only needs to be able to represent a response (for example, data corresponding to a variable such as a physical quantity) corresponding to the command CMD, and can be represented by, for example, 1-byte data. ACK 130A3 and data 130D3 are typically sent in a single packet, but are not limited to this and can be sent in any suitable manner as long as they are sent substantially simultaneously.

コマンドCMDがホスト110からクライアント130に送られた場合、クライアント130は、少なくともACK130A3を送る。しかしコマンドCMDの種類に応じて、データ130D3は送ってもよく、送らなくてもよい。   When the command CMD is sent from the host 110 to the client 130, the client 130 sends at least an ACK 130A3. However, data 130D3 may or may not be sent depending on the type of command CMD.

時刻tdにおいてホスト110は、ACK130A3(及び場合によってはデータ130D3も)を受け取る。ACK130A3は、クライアント130がコマンドCMDを受け取ったことを表すので、ホスト110は、コマンドCMDの処理が完了したと認識する。具体的にはホスト110は、コマンドCMDが記憶されているコマンドキューからコマンドCMDを削除する。   At time td, host 110 receives ACK 130A3 (and possibly data 130D3). Since ACK 130A3 indicates that the client 130 has received the command CMD, the host 110 recognizes that the processing of the command CMD has been completed. Specifically, the host 110 deletes the command CMD from the command queue in which the command CMD is stored.

クライアント130に対するコマンドが発生していないとき、クライアント130は、ACK130A3及びデータ130D3をホスト110に送らない。この場合、クライアント130は、ACK130A3及びデータ130D3をホスト110に送る時間を確保する必要がない。そのため一般に期間Pon1は、期間Pon2よりも短くなる。   When the command for the client 130 is not generated, the client 130 does not send the ACK 130A3 and the data 130D3 to the host 110. In this case, the client 130 does not need to secure time for sending the ACK 130A3 and the data 130D3 to the host 110. Therefore, the period Pon1 is generally shorter than the period Pon2.

プロシージャ300によれば、クライアント130は、コマンドCMDに対する応答を、長くともセンシング間隔でホストに送ることができる。そのようなホストへの応答は、必ずしもリアルタイムではないが、最長でもセンシング間隔でホストへ応答できる。したがってクライアント130は、省電力を実現しつつも、定期的なホストへの応答が可能となる。   According to the procedure 300, the client 130 can send a response to the command CMD to the host at the sensing interval at the longest. Such a response to the host is not necessarily real time, but it can respond to the host at the sensing interval at the longest. Therefore, the client 130 can periodically respond to the host while realizing power saving.

実施形態によって大きく変わるが、例として、期間Pon1及びPon2は、10ms〜1sのオーダーである。クライアント130とホスト110との間に中継ノードが存在する場合(例えば2,3ホップ)なら、期間Pon1及びPon2は、数10msのオーダーである。トラフィックが多い時は、期間Pon1及びPon2は、1秒のオーダーになり得る。期間Poff1は、例えば1sのオーダーであり得るが、具体的な実現例に応じて適当な値に設定され得る。   For example, the periods Pon1 and Pon2 are on the order of 10 ms to 1 s, depending on the embodiment. When a relay node exists between the client 130 and the host 110 (for example, a few hops), the periods Pon1 and Pon2 are on the order of several tens of ms. When there is heavy traffic, the periods Pon1 and Pon2 can be on the order of 1 second. The period Poff1 may be on the order of 1 s, for example, but may be set to an appropriate value according to a specific implementation example.

プロシージャ300を利用すれば、例えば、単三電池2本で6ヶ月の間、クライアント機器を動作させることも可能である。   If the procedure 300 is used, for example, it is possible to operate the client device with two AA batteries for six months.

(クライアントのハードウェア)
図4は、本発明の例示的実施形態のために用いられるクライアント130のブロック図である。クライアント130は、RFユニット134、センサ135、及びアンテナ430を備える。センサ135は、センサデータをRFユニット134に出力する。RFユニット134は、センサ135が出力したセンサデータを無線信号に変換して、アンテナ430からホスト110へ送る。センサ135は、計測機器であってもよい。
(Client hardware)
FIG. 4 is a block diagram of a client 130 used for an exemplary embodiment of the invention. The client 130 includes an RF unit 134, a sensor 135, and an antenna 430. The sensor 135 outputs sensor data to the RF unit 134. The RF unit 134 converts the sensor data output from the sensor 135 into a radio signal and sends the radio signal to the host 110 from the antenna 430. The sensor 135 may be a measuring device.

RFユニット134は、センサインタフェース440、DC(直流)電源445、MCU(Micro Controller Unit)450、ROM(読み出し専用メモリ)452、RAM(ランダムアクセスメモリ)454、タイマ456、無線送受信部458、及びRFインタフェース460を有する。センサインタフェース440は、センサ135によって出力されたセンサ信号をMCU450が処理できる適当な信号(例えば10ビットデジタル信号)に変換する。DC電源445は、RFユニット134の各機能ブロックに直流電源を供給する。DC電源445は、例えば直流3Vを供給するリチウム電池であり得る。   The RF unit 134 includes a sensor interface 440, a DC (direct current) power supply 445, an MCU (micro controller unit) 450, a ROM (read only memory) 452, a RAM (random access memory) 454, a timer 456, a wireless transmission / reception unit 458, and an RF. An interface 460 is included. The sensor interface 440 converts the sensor signal output by the sensor 135 into an appropriate signal (for example, a 10-bit digital signal) that can be processed by the MCU 450. The DC power source 445 supplies a DC power source to each functional block of the RF unit 134. The DC power source 445 can be, for example, a lithium battery that supplies a direct current of 3V.

MCU450は、クライアント130の機能を実現するのに用いられるマイクロプロセッサである。MCU450は、クライアント130の機能を実現するのに必要なプログラム及びデータをROM452又はRAM454に記憶する。タイマ456は、例えば電源をオフにするタイミングを計測し、所定時間が経過したときに、DC電源445からの電源供給を断つようMCU450をトリガする。MCU450は、ROM452、RAM454、及びタイマ456などの周辺素子をその中に含んでもよい。この場合、ROMなどを独立した部品として搭載する場合に比べて、システム構築のためのコストを抑えることができる。   The MCU 450 is a microprocessor that is used to realize the functions of the client 130. The MCU 450 stores a program and data necessary for realizing the function of the client 130 in the ROM 452 or the RAM 454. The timer 456 measures the timing of turning off the power, for example, and triggers the MCU 450 to cut off the power supply from the DC power supply 445 when a predetermined time has elapsed. MCU 450 may include peripheral elements such as ROM 452, RAM 454, and timer 456 therein. In this case, the cost for constructing the system can be reduced as compared with the case where a ROM or the like is mounted as an independent component.

無線送受信部458は、MCU450からのデータをホスト110へ送る応答パケットに変換したり、ホストから受け取られた要求パケットをデータに変換したりする。RFインタフェース460は、無線送受信部458から出力されたパケットをRF信号に変換し、アンテナに出力したり、アンテナで受け取られたRF信号からパケットを再生し、無線送受信部458に出力したりする。   The wireless transmission / reception unit 458 converts data from the MCU 450 into a response packet to be sent to the host 110 or converts a request packet received from the host into data. The RF interface 460 converts the packet output from the wireless transmission / reception unit 458 into an RF signal and outputs the RF signal to the antenna, reproduces the packet from the RF signal received by the antenna, and outputs the packet to the wireless transmission / reception unit 458.

クライアント140,150,160は、図4に示されるクライアント130と同様の構成を有する。   The clients 140, 150 and 160 have the same configuration as the client 130 shown in FIG.

(ホストのハードウェア)
図5は、本発明の例示的実施形態のために用いられるホスト110のブロック図である。ホスト110は、RFユニット510、及びアンテナ530を備える。一般にホスト110は、複数のクライアントのうちどれと通信してもよい。本明細書の以下の説明では、ホスト110がクライアント130と通信すると仮定して説明するが、他のクライアントであるクライアント140,150,160と通信してもよい。
(Host hardware)
FIG. 5 is a block diagram of a host 110 used for an exemplary embodiment of the invention. The host 110 includes an RF unit 510 and an antenna 530. In general, the host 110 may communicate with any of a plurality of clients. In the following description of the present specification, it is assumed that the host 110 communicates with the client 130. However, communication may be performed with the clients 140, 150, and 160 which are other clients.

RFユニット510は、クライアント130に対する要求を無線信号に変換して、アンテナ530からクライアント130へ送る。RFユニット510は、アンテナ530によって受け取られたクライアント130からの応答をデータに変換して、RFユニット510からインタフェース540を介してPC120へ送る。   The RF unit 510 converts a request for the client 130 into a radio signal and sends the request to the client 130 from the antenna 530. The RF unit 510 converts the response from the client 130 received by the antenna 530 into data, and sends the data to the PC 120 via the interface 540.

RFユニット510は、インタフェース540、電源545、MCU550、ROM552、RAM554、タイマ556、無線送受信部558、及びRFインタフェース560を有する。インタフェース540は、PC120によって出力されたさまざまな信号をMCU550が処理できる適当な信号(例えば8ビットデジタル信号)に変換する。電源545は、ホスト110の各機能ブロックに直流電源を供給する。電源545は、例えば家庭用AC(交流)電源のコンセントから供給される100Vの交流を受け取り、直流3Vに変換し、直流電圧を各ブロックに供給する。   The RF unit 510 includes an interface 540, a power supply 545, an MCU 550, a ROM 552, a RAM 554, a timer 556, a wireless transmission / reception unit 558, and an RF interface 560. The interface 540 converts various signals output by the PC 120 into appropriate signals (for example, 8-bit digital signals) that can be processed by the MCU 550. The power source 545 supplies DC power to each functional block of the host 110. The power source 545 receives, for example, 100V AC supplied from a household AC (AC) power outlet, converts it to DC 3V, and supplies DC voltage to each block.

MCU550は、ホスト110の機能を実現するのに用いられるマイクロプロセッサである。MCU550は、ホスト110の機能を実現するのに必要なプログラム及びデータをROM552又はRAM554に記憶する。タイマ556は、例えばタイムアウト時間230を計測し、所定時間が経過したときに、要求取消を送信するようMCU550をトリガする。MCU550は、ROM552、RAM554、及びタイマ556などの周辺素子をその中に含んでもよい。この場合、ROMなどを独立した部品として搭載する場合に比べて、システム構築のためのコストを抑えることができる。   The MCU 550 is a microprocessor that is used to realize the functions of the host 110. The MCU 550 stores programs and data necessary for realizing the functions of the host 110 in the ROM 552 or the RAM 554. The timer 556 measures a timeout time 230, for example, and triggers the MCU 550 to transmit a request cancellation when a predetermined time has elapsed. MCU 550 may include peripheral elements such as ROM 552, RAM 554, and timer 556 therein. In this case, the cost for constructing the system can be reduced as compared with the case where a ROM or the like is mounted as an independent component.

無線送受信部558は、MCU550からのデータを、クライアントへ送る要求パケット又は要求取消パケットに変換したり、クライアントから受け取られた応答パケットをデータに変換したりする。RFインタフェース560は、無線送受信部558から出力されたパケットをRF信号に変換し、アンテナに出力したり、アンテナで受け取られたRF信号からパケットを再生し、無線送受信部558に出力したりする。   The wireless transmission / reception unit 558 converts data from the MCU 550 into a request packet or a request cancellation packet to be sent to the client, or converts a response packet received from the client into data. The RF interface 560 converts the packet output from the wireless transmission / reception unit 558 into an RF signal and outputs the RF signal to the antenna, reproduces the packet from the RF signal received by the antenna, and outputs the packet to the wireless transmission / reception unit 558.

以上、本発明の実施形態を詳細に説明した。   The embodiments of the present invention have been described in detail above.

本発明の実施形態によるホスト及びクライアントは、基板上に取り付けられた、半導体素子を含む回路要素群によって典型的には実現され得る。典型的にはホスト110及びクライアント130,140,150,160は、センサからのアナログ信号、及び無線ネットワークのための高周波信号を扱うアナログ回路と、MCUを主要素とするデジタル回路との組み合わせによって実現され得る。   Hosts and clients according to embodiments of the present invention can typically be realized by a group of circuit elements including semiconductor elements mounted on a substrate. Typically, the host 110 and the clients 130, 140, 150, and 160 are realized by a combination of an analog circuit that handles an analog signal from a sensor and a high-frequency signal for a wireless network, and a digital circuit whose main element is an MCU. Can be done.

本発明によるホスト機器の制御は、典型的にはソフトウェアによって実現され得る。すなわち図2に示されるプロシージャは、典型的にはコンピュータで読み取り可能な媒体に記憶されたソフトウェアによって実現され得る。コンピュータで読み取り可能な媒体には、ハードディスクドライブ、半導体メモリ等がある。代替として本発明の実施形態によるプロシージャは、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせ、又はハードウェアのみによって実現され得る。本発明の実施形態によるクライアント機器の制御も典型的にはソフトウェアによって実現され得る。   The control of the host device according to the present invention can typically be realized by software. That is, the procedure shown in FIG. 2 can typically be implemented by software stored on a computer readable medium. Examples of the computer readable medium include a hard disk drive and a semiconductor memory. Alternatively, procedures according to embodiments of the present invention may be implemented by a combination of software and hardware, or only by hardware. Control of client devices according to embodiments of the present invention may also typically be implemented by software.

図4及び図5に示される機能ブロック群の一部又は全ては、適宜、結合されることによって一体化されて実現されてもよい。例えば、RFユニット134は、ハイブリッドIC(集積回路)として実現されてもよい。さらには例えばクライアント130は、RFユニット134、センサ135、及びアンテナ430を一つの基板に一体化して実現されてもよい。   A part or all of the functional block groups shown in FIGS. 4 and 5 may be integrated and realized by being appropriately combined. For example, the RF unit 134 may be realized as a hybrid IC (integrated circuit). Further, for example, the client 130 may be realized by integrating the RF unit 134, the sensor 135, and the antenna 430 on one substrate.

本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。   The present invention is not limited to the embodiments, and can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof.

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   As described above, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is defined by the claims, and is not limited by the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

以上説明したように、本発明は、特に無線センサネットワークを利用するホスト・クライアントシステム等について有用である。   As described above, the present invention is particularly useful for a host / client system using a wireless sensor network.

本発明の例示的実施形態を用いたシステムの概略図である。1 is a schematic diagram of a system using an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的実施形態が採用するプロシージャを示す図である。FIG. 6 illustrates a procedure employed by an exemplary embodiment of the present invention. 図1及び図2の実施形態において、ホストがクライアントにコマンドを送るプロシージャの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a procedure in which a host sends a command to a client in the embodiment of FIGS. 1 and 2. 本発明の例示的実施形態のために用いられるクライアントのブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a client used for an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的実施形態のために用いられるホストのブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a host used for an exemplary embodiment of the invention.

200 プロシージャ
110 ホスト
130,140,150,160 クライアント
130d1,140d1,150d1,160d1 センサデータ
140w,150w,160w 待機要求
S1 初期状態
S2 定常状態
Ts センシング間隔
140Tw,150Tw,160Tw 待機期間
200 Procedure 110 Host 130, 140, 150, 160 Client 130d1, 140d1, 150d1, 160d1 Sensor data 140w, 150w, 160w Standby request S1 Initial state S2 Steady state Ts Sensing interval 140Tw, 150Tw, 160Tw Standby period

Claims (5)

定常状態ではそのそれぞれがセンシング間隔Tsでセンサデータを送る第1クライアント機器及び第iクライアント機器(iは2≦i≦nの整数、nはn≧2の整数)からなる個数n個のクライアント機器群に無線ネットワークを介して結合されたホスト機器であって、
前記ホスト機器は、
前記第1クライアント機器からの前記センサデータを初期状態で受け取った第1時刻t1と、
前記第iクライアント機器からの前記センサデータを初期状態で受け取った第i時刻ti(時刻tiは時刻t1より遅い)と、
前記センシング間隔Tsと、
前記個数nと
に基づいて待機期間Twiを算出し、
前記第iクライアント機器に前記待機期間Twiを待ってから前記センサデータを送るように指示することによって、前記定常状態では、前記第1クライアント機器及び前記第iクライアント機器からの前記センサデータが時間軸上で実質的に等間隔に前記ホスト機器によって受け取られるようにする、ホスト機器。
In a steady state, the number n of client devices each composed of a first client device and an i-th client device (i is an integer of 2 ≦ i ≦ n and n is an integer of n ≧ 2) each sending sensor data at a sensing interval Ts. A host device coupled to a group via a wireless network,
The host device is
A first time t1 when the sensor data from the first client device is received in an initial state;
I-th time ti (time ti is later than time t1) when the sensor data from the i-th client device is received in the initial state;
The sensing interval Ts;
A waiting period Twi is calculated based on the number n,
Instructing the i-th client device to send the sensor data after waiting for the waiting period Twi, in the steady state, the sensor data from the first client device and the i-th client device is A host device that is received by the host device at substantially equal intervals above.
前記待機期間Twiは、Twi=Ts−(ti−t1)+Ts・(i−1)/nで表される請求項1に記載のホスト機器。   The host device according to claim 1, wherein the waiting period Twi is represented by Twi = Ts− (ti−t1) + Ts · (i−1) / n. 前記ホスト機器は、
前記第iクライアント機器に対するコマンドが発生すると、前記コマンドを記憶し、
前記第iクライアント機器から送られるセンサデータに応答して、前記センサデータのアクノリッジと実質的に同時に、前記コマンドを前記第iクライアント機器に送る、請求項1〜2のいずれか1項に記載のホスト機器。
The host device is
When a command for the i-th client device is generated, the command is stored,
3. The command according to claim 1, wherein, in response to sensor data sent from the i-th client device, the command is sent to the i-th client device substantially simultaneously with an acknowledgment of the sensor data. 4. Host equipment.
前記ホスト機器は、
前記第iクライアント機器から送られる前記コマンドに対するアクノリッジに応答して、前記記憶されたコマンドを削除する、請求項3に記載のホスト機器。
The host device is
4. The host device according to claim 3, wherein the stored command is deleted in response to an acknowledge for the command sent from the i-th client device.
定常状態ではセンシング間隔Tsでセンサデータを送る第1クライアント機器及び第iクライアント機器(iは2≦i≦nの整数、nはn≧2の整数)からなる個数n個のクライアント機器群に無線ネットワークを介して結合されたホスト機器の制御方法であって、
待機期間Twiを
前記第1クライアント機器からのセンサデータを初期状態で受け取った第1時刻t1と、
前記第iクライアント機器からのセンサデータを初期状態で受け取った第i時刻ti(時刻tiは時刻t1より遅い)と、
前記センシング間隔Tsと、
前記個数nと
に基づいて算出するステップと、
前記第iクライアント機器に前記待機期間Twiを待ってから前記センサデータを送るように指示することによって、前記定常状態では、前記第1クライアント機器及び前記第iクライアント機器からの前記センサデータが時間軸上で等間隔に前記ホスト機器によって受け取られるようにするステップと
を含む、ホスト機器の制御方法。
In a steady state, wirelessly transmits a group of n client devices including a first client device and an i-th client device (i is an integer of 2 ≦ i ≦ n and n is an integer of n ≧ 2) that sends sensor data at a sensing interval Ts. A method of controlling a host device coupled via a network,
The waiting time Twi is a first time t1 when sensor data from the first client device is received in an initial state, and
I-th time ti (time ti is later than time t1) when sensor data from the i-th client device is received in the initial state;
The sensing interval Ts;
Calculating based on the number n;
Instructing the i-th client device to send the sensor data after waiting for the waiting period Twi, in the steady state, the sensor data from the first client device and the i-th client device is And receiving at a regular interval by the host device.
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