JP2010245725A - Sensor network system and sensor network control method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To switch a frequency to an optimal one by taking the characteristics of a sensor network system into consideration. <P>SOLUTION: Each relay router 10 transmits to a reader 20 importance related information about the importance of sensor data collection processing to be performed personally, scans a using state of each candidate frequency around self in the entire sensor data collection processing that is performed in the entire sensor network system 1, and transmits obtained scan results to the reader 20. The reader 20 calculates priorities showing the degrees for using the candidate frequency preferentially for each candidate frequency on the basis of the importance related information and the scan results received from the relay router 10, and instructs each relay router 10 to switch to the optimal frequency selected on the basis of the priorities. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、センサネットワーク技術に関し、特に各ノードの無線環境に応じてノード間の無線通信に用いる周波数を設定する技術に関する。   The present invention relates to a sensor network technology, and more particularly to a technology for setting a frequency used for wireless communication between nodes according to the wireless environment of each node.

近年、セキュリティ管理をはじめとして、空調・照明・室温管理、電気・ガスメーターのテレメタリング、生産現場・倉庫における流通管理、家庭における電気製品の遠隔制御、心拍数・体温・姿勢・手足の動き・緊急事態等の生体情報の監視など、センサーを用いた無線ネットワークの適用範囲が拡がっている。   In recent years, including security management, air conditioning, lighting, room temperature management, telemetering of electricity and gas meters, distribution management at production sites and warehouses, remote control of electrical products at home, heart rate, body temperature, posture, movement of limbs, The application range of wireless networks using sensors, such as monitoring of biological information in emergency situations, is expanding.

このような無線ネットワークを用いた制御ネットワークは、センサネットワークシステムと呼ばれ、温度や湿度、電流、マグネットスイッチなどの物理量を計測するセンサが搭載された複数のノードを、無線通信によりネットワーク化して、これらノードで得られたセンサデータを収集している。また、LEDやブザーなどのアクチュエータをノードに搭載し、これらアクチュエータを制御するための制御データを配信するセンサネットワークもある。   A control network using such a wireless network is called a sensor network system, and a plurality of nodes equipped with sensors that measure physical quantities such as temperature, humidity, current, and magnet switch are networked by wireless communication. Sensor data obtained at these nodes is collected. There is also a sensor network in which actuators such as LEDs and buzzers are mounted on a node and control data for controlling these actuators is distributed.

センサネットワークシステムで用いられる無線通信としては、微弱無線、特定小電力無線、IEEE802.15.4をベースとしたZigBee(登録商標)といった無線通信がある。特に、ZigBeeは、マルチホップ無線に対応しており、シンプル、高信頼性、低コスト、低消費電力といった特長を持ち、柔軟なネットワークを構築できることから、有望視されている。   Wireless communication used in the sensor network system includes weak wireless, specific low-power wireless, and wireless communication such as ZigBee (registered trademark) based on IEEE 802.15.4. In particular, ZigBee is promising because it supports multi-hop radio, has features such as simplicity, high reliability, low cost, and low power consumption, and can construct a flexible network.

センサネットワークで用いられるこれら無線通信は、PAN(Personal Area Network)を実現する技術であり、PAN内においては、同一の無線周波数が用いられる。また、センサネットワークでは、ノードの小型化や省電力化を実現するため、比較的小さな送信電力を用いて無線通信を行う必要がある。
したがって、周囲の無線環境に影響されやすくなるため、センサネットワークの全ノードで共通して使用する周波数は、センサネットワークの品質性能に対して直接関係する重要な要素となる。
These wireless communications used in the sensor network are techniques for realizing a PAN (Personal Area Network), and the same radio frequency is used in the PAN. Further, in the sensor network, it is necessary to perform wireless communication using relatively small transmission power in order to realize node miniaturization and power saving.
Therefore, since it is easily affected by the surrounding wireless environment, the frequency used in common by all nodes of the sensor network is an important factor directly related to the quality performance of the sensor network.

このような無線通信に用いる周波数を決定する際、無線LANや無線タグなどのワイヤレスネットワークでは、アクセスポイントやリーダが起動時に周囲で使用されている周波数をスキャンし、干渉の少ない最適な周波数を選択している。
この際、周囲の無線環境が、時々刻々と変化するケースも想定される。例えば、任意のノードの周囲に新たな無線デバイスが設置された場合、あるいはノード自体が他の無線デバイスの周囲に移設されたり、ノード自体が他の無線デバイスの周囲に移動した場合には、当該無線デバイスとの電波干渉が新たに発生して、ノード間で正常な無線通信ができなくなる。
When determining the frequency used for such wireless communication, in wireless networks such as wireless LAN and wireless tags, the access point or reader scans the frequency used in the surroundings at startup and selects the optimal frequency with less interference is doing.
At this time, there may be a case where the surrounding wireless environment changes from moment to moment. For example, when a new wireless device is installed around an arbitrary node, or when the node itself is moved around another wireless device, or when the node itself moves around another wireless device, Radio interference with the wireless device newly occurs, and normal wireless communication cannot be performed between nodes.

従来、無線環境の変化に対応する技術として、無線ネットワークで使用する周波数を2つ定めておき、一方の周波数から他方の周波数へ切り替える際、任意の無線デバイスで周囲の無線環境をスキャンして、当該無線デバイスにおける周波数の切替可否を判定し、得られたスキャン結果や切替可否判定結果に基づき、マスタに選ばれた1つの無線デバイスが、他の無線デバイスにおける他方の周波数への切替可否を決定する技術が提案されている(例えば、特許文献1など参照)。   Conventionally, as a technology corresponding to changes in the wireless environment, two frequencies used in the wireless network are determined, and when switching from one frequency to the other frequency, the surrounding wireless environment is scanned with an arbitrary wireless device, Determines whether or not frequency switching is possible in the wireless device, and based on the obtained scan results and switching result determination results, one wireless device selected as the master determines whether or not to switch to the other frequency in the other wireless device. The technique which performs is proposed (for example, refer patent document 1 etc.).

特表2008−539609号公報Special table 2008-539609 gazette

"ZigBee Specification", Document 053474r17, ZigBee Standards Organization, 2008/1/17"ZigBee Specification", Document 053474r17, ZigBee Standards Organization, 2008/1/17

このような従来技術は、一般的なワイヤレスネットワークを前提として、無線デバイスから得られたスキャン結果や切替可否判定結果に基づいて、周波数の切替可否を決定することにより、周波数の切り替えを自動化している。
しかしながら、センサネットワークシステムには、マルチホップ無線で構築される固有のトポロジやセンサデータの重要度など、それぞれのセンサネットワークシステムに固有の特徴がある。このため、単に従来技術をセンサネットワークへ適用しただけでは、当該センサネットワークシステムが持つ特徴を考慮した周波数切替を行うことができず、当該センサネットワークシステムにおいて良好なパフォーマンスが得られないという問題点がある。
Such a conventional technique automates frequency switching by determining whether or not to switch frequencies based on a scan result obtained from a wireless device or a switchability determination result on the premise of a general wireless network. Yes.
However, each sensor network system has features unique to each sensor network system, such as a topology unique to multi-hop wireless communication and importance of sensor data. For this reason, simply applying the prior art to the sensor network cannot perform frequency switching in consideration of the characteristics of the sensor network system, and the sensor network system cannot obtain good performance. is there.

すなわち、センサネットワークシステムでは、比較的小さな送信電力を用いて比較的広い範囲に配置されたノードから、マルチホップ無線を用いて各種センサデータを収集している。このため、各ノードにおける周囲の無線環境は、個々のノードの設置位置に応じて大きく異なる場合を想定する必要がある。   That is, in the sensor network system, various sensor data are collected using multi-hop wireless from nodes arranged in a relatively wide range using relatively small transmission power. For this reason, it is necessary to assume a case where the surrounding wireless environment in each node is greatly different depending on the installation position of each node.

図14は、センサネットワークの通信状況(周波数切替前)を示す説明図である。ここでは、ネットワーク全体を管理するリーダLに対して、中継ルータR1,R2,R3,R4がマルチホップで順に接続されており、これら中継ルータR1〜R4の通信エリア内にはセンサデバイスがそれぞれ配置されている。このセンサネットワークではPANが実現されており、リーダL、中継ルータR1〜R4、およびセンサデバイスの各ノードにおいて、同一周波数CH1を用いて相互に無線通信を行う。これにより、各センサデバイスで得られたセンサデータが中継ルータR1〜R4を介してリーダLに収集され、リーダLから上位装置へ通知される。   FIG. 14 is an explanatory diagram showing the communication status of the sensor network (before frequency switching). Here, relay routers R1, R2, R3, and R4 are sequentially connected in a multi-hop manner to a reader L that manages the entire network, and sensor devices are arranged in the communication areas of these relay routers R1 to R4. Has been. In this sensor network, PAN is realized, and the reader L, the relay routers R1 to R4, and each node of the sensor device perform wireless communication with each other using the same frequency CH1. Thereby, the sensor data obtained by each sensor device is collected by the reader L via the relay routers R1 to R4, and is notified from the reader L to the host device.

このようなセンサネットワークにおいて、周波数CH1で動作中の中継ルータR4の周囲に周波数CH1に対する干渉源が発生し、隣接する中継ルータR3への無線通信の送信エラーレート(PER)が30%と上昇した場合、周波数CH1を例えば干渉の小さい周波数CH2へ切り替える必要がある。
リーダLが、中継ルータR4からのレポートに応じて上記通信状況の悪化を確認し、各ノードに対して周波数切替指示を行うことにより、センサネットワーク全体の周波数をCH1からCH2へ切り替えた場合、中継ルータR4,R3間の通信状況が改善される。
In such a sensor network, an interference source for the frequency CH1 is generated around the relay router R4 operating at the frequency CH1, and the transmission error rate (PER) of wireless communication to the adjacent relay router R3 is increased to 30%. In this case, it is necessary to switch the frequency CH1 to, for example, the frequency CH2 with low interference.
When the reader L switches the frequency of the entire sensor network from CH1 to CH2 by confirming the deterioration of the communication status according to the report from the relay router R4 and issuing a frequency switching instruction to each node, The communication situation between the routers R4 and R3 is improved.

図15は、センサネットワークの通信状況(周波数切替後)を示す説明図である。ここでは、周波数CH2への切り替えにより、中継ルータR4,R3間の送信エラーレートは0%まで低下している。
しかしながら、中継ルータR1の周囲に、元々、周波数CH2に対する干渉源が存在していたことから、周波数CH1では良好であった、リーダLと中継ルータR1との間の通信状況が悪化し、例えば送信エラーレートが10%まで上昇している。
したがって、周波数の切替可否判定には、一部のノードの無線環境だけではなくすべてのノードの無線環境を総合的に考慮する必要がある。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing the communication status of the sensor network (after frequency switching). Here, the transmission error rate between the relay routers R4 and R3 is reduced to 0% by switching to the frequency CH2.
However, since an interference source for the frequency CH2 originally existed around the relay router R1, the communication situation between the reader L and the relay router R1 that was good at the frequency CH1 deteriorates, for example, transmission The error rate has increased to 10%.
Therefore, it is necessary to comprehensively consider not only the radio environment of some nodes but also the radio environments of all nodes in determining whether to switch frequencies.

また、マルチホップ無線の場合、中継ルータR1〜R4間や中継ルータR1とリーダLとの間の無線通信を介して、各センサデバイスからのセンサデータが収集される。このため、通信状況が悪化した箇所がどのノード間の無線通信かによって、センサネットワーク全体におけるセンサデータ収集効率に及ぼす影響度も異なる。
例えば、リーダLと中継ルータR1との間の無線通信では、すべてのセンサデータがやり取りされるため、図15に示すように、この無線通信での通信状況の悪化は、センサデータ収集効率に大きな影響を及ぼす。一方、中継ルータR4,R3間の無線通信は、中継ルータ4で収集されたセンサデータにしか影響を及ぼさない。
したがって、周波数の切替可否判定には、ノードの無線環境だけではなく、そのノードで扱うセンサデータ量についても考慮する必要がある。
Further, in the case of multi-hop wireless, sensor data from each sensor device is collected through wireless communication between the relay routers R1 to R4 and between the relay router R1 and the reader L. For this reason, the degree of influence on the sensor data collection efficiency in the entire sensor network differs depending on which node the wireless communication is where the communication state deteriorates.
For example, in the wireless communication between the reader L and the relay router R1, all sensor data is exchanged. Therefore, as shown in FIG. 15, the deterioration of the communication state in the wireless communication greatly affects the sensor data collection efficiency. affect. On the other hand, the wireless communication between the relay routers R4 and R3 affects only the sensor data collected by the relay router 4.
Therefore, it is necessary to consider not only the wireless environment of a node but also the amount of sensor data handled by that node in determining whether to switch frequencies.

また、センサネットワークシステムでは、各ノードから得られるセンサデータがそれぞれ等しい重要度を持つケースは希であり、各センサデータはそれぞれ異なる重要度を有している。したがって、重要度の高いセンサデータを優先して収集するには、当該ノードの通信状況が優先的に良好となるよう周波数へ切り替える必要がある。
さらに、センサネットワークシステムでは、マルチホップ無線を用いているため、中継ルータとして動作するノード自体が重要度の高いセンサデータをセンシングしていないにもかかわらず、重要度の高いセンサデータを中継するケースもある。したがって、このような中継ルータについても、その無線状況が優先的に良好となるよう周波数へ切り替える必要がある。
In the sensor network system, it is rare that sensor data obtained from each node has the same importance, and each sensor data has a different importance. Therefore, in order to preferentially collect highly important sensor data, it is necessary to switch to a frequency so that the communication status of the node is preferentially good.
Furthermore, because the sensor network system uses multi-hop radio, the node acting as a relay router itself does not sense sensor data with high importance, but relays sensor data with high importance. There is also. Accordingly, it is necessary to switch to such a frequency so that the wireless status of such a relay router is preferentially favorable.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、同一周波数を用いて無線通信を行う複数のノードがマルチホップ無線を行うことによりセンサデータを収集するセンサネットワークシステムにおいて、当該センサネットワークシステムの特徴を考慮して、最適な周波数へ切り替えを行うことができるセンサネットワーク制御技術を提供することを目的としている。   The present invention is for solving such a problem. In a sensor network system in which a plurality of nodes that perform wireless communication using the same frequency collects sensor data by performing multi-hop wireless communication, the sensor network system It is an object of the present invention to provide a sensor network control technique capable of switching to an optimum frequency in consideration of the above characteristics.

このような目的を達成するために、本発明にかかるセンサネットワークシステムは、複数の候補周波数のうちのいずれか1つを共通に使用して互いに無線通信を行うノードとして、複数のエンドデバイス、複数の中継ルータ、および1つのリーダを含み、エンドデバイスは自己のセンサにより計測したセンサデータを無線送信し、中継ルータは受信したセンサデータをマルチホップ無線によりリーダへ転送し、リーダは中継ルータを介して収集したセンサデータを上位装置へ通知するセンサネットワークシステムであって、中継ルータは、当該センサネットワークシステム全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報を、リーダへ送信する重要度関連情報処理部と、自己の周囲における各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果をリーダへ送信するスキャン処理部と、リーダからの周波数切替指示に応じて、無線通信で使用する周波数を指示された周波数へ切り替える周波数切替処理部とを備え、リーダは、各中継ルータから受信したスキャン結果に基づいて、当該中継ルータで使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する周波数選択部と、各中継ルータから受信した重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータで行われるセンサデータ収集処理に関する重要度をそれぞれ算出する重要度算出部と、中継ルータごとの当該重要度と当該周波数選択結果とから、候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度をそれぞれ算出する優先度算出部と、各候補周波数の優先度に基づき最適周波数を選択し、この最適周波数への切り替えを指示する周波数切替指示を中継ルータへ送信する周波数切替処理部とを備えている。   In order to achieve such an object, a sensor network system according to the present invention includes a plurality of end devices, a plurality of nodes as nodes that perform wireless communication with each other using any one of a plurality of candidate frequencies in common. Relay router and one reader, the end device wirelessly transmits the sensor data measured by its own sensor, the relay router transfers the received sensor data to the reader by multi-hop wireless, and the reader passes through the relay router. The sensor network system that notifies the higher-level device of the sensor data collected in this way, and the relay router is an importance level related to the importance of the sensor data collection process performed by itself in the entire sensor data collection process performed in the entire sensor network system. Importance related information processing unit for transmitting related information to the reader; Scan processing unit that scans the usage status of each candidate frequency around you and sends the obtained scan result to the reader, and the frequency that is instructed the frequency to be used in wireless communication according to the frequency switching instruction from the reader The frequency switching processing unit for switching to the reader, the reader selects a candidate frequency that can be used by the relay router based on the scan result received from each relay router, and the important received from each relay router. Based on the degree-related information, the importance calculation unit for calculating the importance related to the sensor data collection processing performed in the relay router, the importance for each relay router, and the frequency selection result, for each candidate frequency, A priority calculation unit for calculating a priority indicating the degree to which the candidate frequency should be used with priority, and each candidate frequency Choose the best frequency based on the priority, and a frequency switching processing unit for transmitting a frequency switching instruction to switch to the optimal frequency to the relay router.

この際、重要度関連情報処理部で、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードを示す情報をリーダへ送信し、重要度算出部で、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの子ノード数を計数し、得られた子ノード数が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。   At this time, the importance-related information processing unit transmits information indicating a child node connected to the reader to the reader as importance-related information, and the importance calculation unit transmits the relay based on the importance-related information. The number of child nodes of the router may be counted, and an index value that increases as the obtained number of child nodes increases may be calculated as the importance of the relay router.

また、重要度関連情報処理部で、重要度関連情報として、自己が接続されている親ノードを示す情報をリーダへ送信し、重要度算出部で、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータからリーダまでのホップ数を計数し、得られたホップ数に応じた指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。   In addition, the importance-related information processing unit transmits information indicating the parent node to which the self is connected as importance-related information to the reader, and the importance calculation unit determines that the relay router based on the importance-related information. The number of hops from the leader to the leader may be counted, and an index value corresponding to the obtained number of hops may be calculated as the importance of the relay router.

また、重要度関連情報処理部で、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報をリーダへ送信し、重要度算出部で、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの各子ノードで計測されるすべてのセンサデータの重要度を合計し、得られた合計値が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。   Also, the importance-related information processing unit sends information indicating the importance of the sensor data measured by the child nodes connected to the reader to the reader as the importance-related information. Based on the related information, the importance of all the sensor data measured at each child node of the relay router is summed, and an index value that increases as the obtained total value increases is calculated as the importance of the relay router. You may do it.

また、本発明にかかるセンサネットワーク制御方法は、複数の候補周波数のうちのいずれか1つを共通に使用して互いに無線通信を行うノードとして、複数のエンドデバイス、複数の中継ルータ、および1つのリーダを含み、エンドデバイスは自己のセンサにより計測したセンサデータを無線送信し、中継ルータは受信したセンサデータをマルチホップ無線によりリーダへ転送し、リーダは中継ルータを介して収集したセンサデータを上位装置へ通知するセンサネットワークシステムで用いられるセンサネットワーク制御方法であって、中継ルータの重要度関連情報処理部が、当該センサネットワークシステム全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報を、リーダへ送信する重要度関連情報処理ステップと、中継ルータのスキャン処理部が、自己の周囲における各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果をリーダへ送信するスキャン処理ステップと、中継ルータの周波数切替処理部が、リーダからの周波数切替指示に応じて、無線通信で使用する周波数を指示された周波数へ切り替える周波数切替ステップと、リーダの周波数選択部が、各中継ルータから受信したスキャン結果に基づいて、当該中継ルータで使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する周波数選択ステップと、リーダの重要度算出部が、各中継ルータから受信した重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータで行われるセンサデータ収集処理に関する重要度をそれぞれ算出する重要度算出ステップと、リーダの優先度算出部が、中継ルータごとの当該重要度と当該周波数選択結果とから、候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度をそれぞれ算出する優先度算出ステップと、リーダの周波数切替処理部が、各候補周波数の優先度に基づき最適周波数を選択し、この最適周波数への切り替えを指示する周波数切替指示を中継ルータへ送信する周波数切替処理ステップとを備えている。   The sensor network control method according to the present invention includes a plurality of end devices, a plurality of relay routers, and a single node that perform wireless communication with each other using any one of a plurality of candidate frequencies in common. Including the reader, the end device wirelessly transmits the sensor data measured by its own sensor, the relay router transfers the received sensor data to the reader by multi-hop wireless, and the reader sends the sensor data collected via the relay router to the host A sensor network control method used in a sensor network system for notifying a device, in which an importance-related information processing unit of a relay router performs sensor data collection performed by itself in an overall sensor data collection process performed in the entire sensor network system Import the importance related information on the importance of processing The information processing step related to the importance level to be transmitted, the scan processing unit of the relay router scans the usage status of each candidate frequency in its surroundings, the scan processing step of transmitting the obtained scan result to the reader, the relay router In response to a frequency switching instruction from the reader, the frequency switching processing unit switches the frequency used for wireless communication to the instructed frequency, and the frequency selection unit of the reader receives the scan result received from each relay router. Based on the frequency selection step for selecting candidate frequencies that can be used in the relay router based on the importance level related information received from the relay router by the importance level calculation unit of the reader, Importance calculation step for calculating the importance of data collection processing and leader priority calculation A priority calculating step for calculating a priority indicating a degree to which the candidate frequency should be used with priority for each candidate frequency from the importance for each relay router and the frequency selection result; The frequency switching processing unit includes a frequency switching processing step of selecting an optimal frequency based on the priority of each candidate frequency and transmitting a frequency switching instruction for instructing switching to the optimal frequency to the relay router.

この際、重要度関連情報処理ステップで、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードを示す情報をリーダへ送信し、重要度算出ステップで、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの子ノード数を計数し、得られた子ノード数が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。   At this time, in the importance related information processing step, information indicating a child node connected to itself is transmitted to the reader as importance related information, and in the importance calculating step, the relay is performed based on the importance related information. The number of child nodes of the router may be counted, and an index value that increases as the obtained number of child nodes increases may be calculated as the importance of the relay router.

また、重要度関連情報処理ステップで、重要度関連情報として、自己が接続されている親ノードを示す情報をリーダへ送信し、重要度算出ステップで、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータからリーダまでのホップ数を計数し、得られたホップ数に応じた指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。   Also, in the importance level information processing step, information indicating the parent node to which it is connected is transmitted to the reader as importance level related information, and in the importance level calculation step, the relay router is based on the importance level related information. The number of hops from the leader to the leader may be counted, and an index value corresponding to the obtained number of hops may be calculated as the importance of the relay router.

また、重要度関連情報処理ステップで、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報をリーダへ送信し、重要度算出ステップで、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの各子ノードで計測されるすべてのセンサデータの重要度を合計し、得られた合計値が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。   Also, in the importance level information processing step, information indicating the importance level of sensor data measured by the child nodes connected to the node is transmitted to the reader as importance level related information. Based on the related information, the importance of all the sensor data measured at each child node of the relay router is summed, and an index value that increases as the obtained total value increases is calculated as the importance of the relay router. You may do it.

本発明によれば、同一周波数を用いて無線通信を行う複数のノードがマルチホップ無線を行うことによりセンサデータを収集するセンサネットワークシステム1において、当該センサネットワークシステムの特徴、すなわち各ノードの無線環境、センサネットワークシステム全体のトポロジ、あるいは各センサデータの重要度を考慮して、周波数の切替可否判定を適切に行うことができる。   According to the present invention, in the sensor network system 1 in which a plurality of nodes performing wireless communication using the same frequency collects sensor data by performing multi-hop wireless communication, the characteristics of the sensor network system, that is, the wireless environment of each node Considering the topology of the entire sensor network system or the importance of each sensor data, it is possible to appropriately determine whether to switch frequencies.

本発明の本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sensor network system concerning this Embodiment of this invention. 子ノードのトポロジ情報を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the topology information of a child node. 中継ルータ自身のトポロジ情報を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the topology information of the relay router itself. センサデータ重要度情報を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows sensor data importance information. スキャン結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a scanning result. 中継ルータの処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of a relay router. リーダの処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of a reader. 周波数切替処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a frequency switching process. 周波数選択結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a frequency selection result. 重要度を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows importance. 優先度を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a priority. センサネットワークシステムの構成例である。It is a structural example of a sensor network system. 本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの動作例を示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the operation example of the sensor network system concerning this Embodiment. センサネットワークの通信状況(周波数切替前)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the communication condition (before frequency switching) of a sensor network. センサネットワークの通信状況(周波数切替後)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the communication condition (after frequency switching) of a sensor network.

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
[センサネットワークシステム]
まず、図1を参照して、本発明の一実施の形態にかかるセンサネットワークシステムについて説明する。図1は、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Sensor network system]
First, a sensor network system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sensor network system according to the present embodiment.

このセンサネットワークシステム1は、予め設定された複数の候補周波数(チャネル)のうちのいずれか1つを共通に使用して互いに無線通信を行うノードとして、複数のエンドデバイスED、複数の中継ルータ10、および1つのリーダ20を含んでいる。   The sensor network system 1 includes a plurality of end devices ED and a plurality of relay routers 10 as nodes that perform wireless communication with each other by commonly using any one of a plurality of preset candidate frequencies (channels). , And one reader 20.

エンドデバイスEDは、温度や湿度、電流、マグネットスイッチなどの物理量を計測する各種センサデバイスからなるセンサ、無線通信モジュール、制御用半導体チップなどを搭載した小型の端末デバイスからなり、計測対象の近傍に設置されて、自己のセンサにより計測したセンサデータを無線送信する機能を有している。   The end device ED consists of a small terminal device equipped with sensors, wireless communication modules, control semiconductor chips, etc. that consist of various sensor devices that measure physical quantities such as temperature, humidity, current, and magnet switch. It is installed and has a function of wirelessly transmitting sensor data measured by its own sensor.

中継ルータ10は、小型の無線通信端末からなり、他の中継ルータ10とマルチホップ無線を行うことにより、エンドデバイスEDから受信したセンサデータをリーダ20へ転送する機能を有している。
リーダ20は、無線通信機能を有する情報処理装置からなり、中継ルータ10を介して収集したセンサデータを上位装置30へ通知する機能を有している。
The relay router 10 is a small wireless communication terminal, and has a function of transferring sensor data received from the end device ED to the reader 20 by performing multi-hop wireless communication with other relay routers 10.
The reader 20 is composed of an information processing device having a wireless communication function, and has a function of notifying sensor data collected via the relay router 10 to the host device 30.

本実施の形態は、各中継ルータ10で、センサネットワークシステム1全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報をリーダ20へ送信するとともに、自己の周囲における各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果をリーダ20へ送信し、リーダ20で、中継ルータ10から受信した重要度関連情報とスキャン結果とから、候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度を算出し、これら優先度に基づき選択した最適周波数への切り替えを、各中継ルータ10に対して指示するようにしたものである。   In the present embodiment, each relay router 10 transmits, to the reader 20, importance-related information regarding the importance of the sensor data collection process performed by itself in the entire sensor data collection process performed in the entire sensor network system 1. The usage situation of each candidate frequency in the surroundings of itself is scanned, and the obtained scan result is transmitted to the reader 20, and the importance level related information received from the relay router 10 and the scan result are read by the reader 20 for each candidate frequency. The priority indicating the degree to which the candidate frequency should be used with priority is calculated, and each relay router 10 is instructed to switch to the optimum frequency selected based on these priorities.

[中継ルータの構成]
次に、図1を参照して、中継ルータの構成について詳細に説明する。
中継ルータ10には、主な機能部として、センサ11、無線インターフェース部(以下、無線I/F部という)12、初期処理部13、記憶部14、センサデータ処理部15、重要度関連情報処理部16、エラー処理部17、周波数スキャン処理部18、および周波数切替処理部19が設けられている。
[Configuration of relay router]
Next, the configuration of the relay router will be described in detail with reference to FIG.
The relay router 10 includes, as main functional units, a sensor 11, a wireless interface unit (hereinafter referred to as a wireless I / F unit) 12, an initial processing unit 13, a storage unit 14, a sensor data processing unit 15, and importance-related information processing. A unit 16, an error processing unit 17, a frequency scan processing unit 18, and a frequency switching processing unit 19 are provided.

センサ11は、温度や湿度、電流、マグネットスイッチなどの各種センサデバイスからなり、中継ルータ10の周囲から物理量を計測する機能を有している。
無線I/F部12は、専用の無線通信回路からなり、リーダ20から指定された周波数を用いて、他のノードと無線通信を行う機能を有している。
初期処理部13は、中継ルータ10の動作を初期化する際、自己の親ノードを介してリーダ20と接続処理を行うことにより、センサネットワークシステム1へ接続する機能を有している。
The sensor 11 includes various sensor devices such as temperature, humidity, current, and magnet switch, and has a function of measuring a physical quantity from around the relay router 10.
The wireless I / F unit 12 includes a dedicated wireless communication circuit, and has a function of performing wireless communication with other nodes using a frequency designated by the reader 20.
The initial processing unit 13 has a function of connecting to the sensor network system 1 by performing connection processing with the reader 20 via its parent node when initializing the operation of the relay router 10.

記憶部14は、半導体メモリなどの記憶装置からなり、中継ルータ10がセンサネットワークシステム1に接続して無線通信およびセンサデータ収集処理を行うために必要な処理情報を記憶する機能を有している。
記憶部14で記憶される主な処理情報としては、無線通信に用いる候補周波数や現用の周波数を示すチャネル情報、センサ11で計測したセンサデータ、および配下のノードから受信したセンサデータのほか、リーダ20での周波数切替処理に用いる重要度を算出するための重要度関連情報や、無線I/F部12でスキャンした自己の周囲における各候補周波数の使用状況を示すスキャン結果がある。
The storage unit 14 includes a storage device such as a semiconductor memory, and has a function of storing processing information necessary for the relay router 10 to connect to the sensor network system 1 and perform wireless communication and sensor data collection processing. .
Main processing information stored in the storage unit 14 includes channel information indicating candidate frequencies used for wireless communication and current frequencies, sensor data measured by the sensor 11, sensor data received from subordinate nodes, readers 20 includes importance-related information for calculating the importance used for the frequency switching process at 20, and scan results indicating the use status of each candidate frequency in the surroundings scanned by the wireless I / F unit 12.

このうち、重要度関連情報については、中継ルータ10に隣接する子ノードのトポロジ情報、中継ルータ10自身のトポロジ情報、中継ルータ10に隣接する子ノードおよび中継ルータ10自身で計測されるセンサデータの重要度を示すセンサデータ重要度情報がある。
ここで、子ノードとは、中継ルータ10の通信エリア内に位置し、当該中継ルータ10と直接無線通信を行うノードであり、エンドデバイスEDだけでなく、当該中継ルータ10とマルチホップ無線で直接接続されている下位(ネットワークトポロジにおいてリーダ20とは反対側)の中継ノード10も含まれる。なお、当該中継ルータ10とマルチホップ無線で直接接続されている上位(ネットワークトポロジにおいてリーダ20側)の中継ノード10を親ノードという。
Among them, the importance related information includes the topology information of the child node adjacent to the relay router 10, the topology information of the relay router 10 itself, the child node adjacent to the relay router 10 and the sensor data measured by the relay router 10 itself. There is sensor data importance information indicating the importance.
Here, the child node is a node that is located in the communication area of the relay router 10 and performs direct wireless communication with the relay router 10 and is directly connected to the relay router 10 and the multi-hop wireless as well as the end device ED. A connected relay node 10 at a lower level (opposite the leader 20 in the network topology) is also included. Note that the relay node 10 at the upper level (on the leader 20 side in the network topology) that is directly connected to the relay router 10 via multi-hop radio is referred to as a parent node.

図2は、子ノードのトポロジ情報を示す説明図である。
中継ルータ10に隣接している子ノードのトポロジ情報には、マルチホップ無線で中継ルータ10に直接接続されている下位の中継ルートに関するネイバー情報と、中継ルータ10に直接接続されているエンドデバイスEDに関するネイバー情報とが含まれている。なお、ネイバーとは、一般に、当該中継ルータ10の隣接ノードのことをいう。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing topology information of child nodes.
The topology information of the child node adjacent to the relay router 10 includes the neighbor information regarding the lower-level relay route directly connected to the relay router 10 by multi-hop radio, and the end device ED directly connected to the relay router 10. And neighbor information about. A neighbor generally refers to an adjacent node of the relay router 10.

個々のネイバー情報には、当該子ノードが所属するセンサネットワークシステム1のPANを識別するためのPANID、当該子ノードをPAN上で識別するためのノードID、当該子ノードが、リーダ、中継ルータ、エンドデバイスのいずれの種別であるかを示すノード種別などの各種属性情報が含まれている。   The individual neighbor information includes a PAN ID for identifying the PAN of the sensor network system 1 to which the child node belongs, a node ID for identifying the child node on the PAN, the child node includes a leader, a relay router, Various attribute information such as a node type indicating which type of the end device is included is included.

図3は、中継ルータ自身のトポロジ情報を示す説明図である。
中継ルータ自身のトポロジ情報には、ネイバー情報と同様のPANID、ノードID、ノード種別のほか、センサデータの送信先となるリーダ20をPAN上で識別するための送信先ノードID、当該中継ルータが直属する親ノードをPAN上で識別するための親ノードIDなどの各種属性情報が含まれている。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the topology information of the relay router itself.
The topology information of the relay router itself includes the same PANID, node ID, and node type as the neighbor information, a transmission destination node ID for identifying the reader 20 as the transmission destination of the sensor data on the PAN, and the relay router. Various attribute information such as a parent node ID for identifying a parent node directly belonging to the PAN is included.

図4は、センサデータ重要度情報を示す説明図である。
センサデータ重要度情報には、自己のセンサ11、マルチホップ無線で中継ルータ10に直接接続されている下位の中継ルートに搭載されたセンサ、中継ルータ10に直接接続されているエンドデバイスEDに搭載されたセンサごとに、これらセンサで計測されるセンサデータの重要度が含まれている。
個々のセンサデータ重要度情報には、温度や湿度、電流、マグネットスイッチなど、当該センサで計測するセンサデータに応じたセンサ種別や、センサネットワークシステム1全体におけるセンサデータ収集処理における当該センサデータの重要性を示す重要度などの各種属性情報が含まれている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing sensor data importance information.
The sensor data importance level information is installed in its own sensor 11, a sensor mounted on a lower relay route directly connected to the relay router 10 by multihop radio, and an end device ED directly connected to the relay router 10. For each sensor, the importance of sensor data measured by these sensors is included.
The individual sensor data importance information includes the sensor type according to the sensor data measured by the sensor, such as temperature, humidity, current, and magnet switch, and the importance of the sensor data in the sensor data collection process in the entire sensor network system 1 Various attribute information such as importance indicating gender is included.

図5は、スキャン結果を示す説明図である。
スキャン結果は、予め設定された複数の候補周波数(チャネル)ごとに、中継ルータ10の無線I/F部12で計測した、当該候補周波数における電界強度(雑音信号レベル)が登録されている。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a scan result.
In the scan result, the electric field strength (noise signal level) at the candidate frequency measured by the wireless I / F unit 12 of the relay router 10 is registered for each of a plurality of preset candidate frequencies (channels).

センサデータ処理部15は、センサ11で計測したセンサデータ、および配下のノードから受信したセンサデータを、一定周期あるいはイベントドリブンで無線I/F部12から親ノードへ送信することにより、リーダ20へ通知する機能を有している。   The sensor data processing unit 15 transmits the sensor data measured by the sensor 11 and the sensor data received from the subordinate nodes from the wireless I / F unit 12 to the parent node at a constant period or event driven, thereby to the reader 20. It has a function to notify.

重要度関連情報処理部16は、センサネットワークシステム1全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報を記憶部14から取得する機能と、無線I/F部12により配下のノードから重要度関連情報を受信する機能と、これら重要度関連情報を一定周期あるいはイベントドリブンで無線I/F部12から親ノードへ送信することにより、リーダ20へ通知する機能を有している。   The importance-related information processing unit 16 has a function of acquiring importance-related information related to the importance of the sensor data collection process performed by itself in the entire sensor data collection process performed by the entire sensor network system 1, and a wireless A function of receiving importance level related information from a subordinate node by the I / F unit 12 and transmitting the importance level related information from the wireless I / F unit 12 to the parent node in a fixed cycle or event driven, to the reader 20 It has a function to notify.

エラー処理部17は、親ノードへ送信した重要度関連情報やセンサデータに対する親ノードからの肯定応答(ACK)を正常に受信できなかった回数をエラー回数として計数する機能と、一定期間におけるデータ送信回数とエラー回数との比を示す送信エラーレートが規定値を越えた場合、当該エラー状況を示すエラーレポートを無線I/F部12から親ノードへ送信することにより、リーダ20へ通知する機能を有している。   The error processing unit 17 counts the number of times that the acknowledgment (ACK) from the parent node with respect to the importance-related information and sensor data transmitted to the parent node has not been normally received as the number of errors, and data transmission over a certain period When the transmission error rate indicating the ratio between the number of times and the number of errors exceeds a specified value, a function for notifying the reader 20 by transmitting an error report indicating the error status from the wireless I / F unit 12 to the parent node is provided. Have.

なお、エラーレポートについては公知の技術を利用すればよい。例えば、ZigBeeのFrecuency Agility機能では、ある一定のエラービットレート(25%)を越えた場合、PANを管理しているコーディネータに対してノードからエラーレポートを送信するという仕様が規定されている(例えば、非特許文献1など参照)。   A known technique may be used for the error report. For example, ZigBee's Frequency Agility function defines a specification in which an error report is transmitted from a node to a coordinator managing a PAN when a certain error bit rate (25%) is exceeded (for example, And non-patent document 1).

周波数スキャン処理部18は、無線I/F部12で受信したリーダ20からのスキャン要求に応じて、無線I/F部12を制御して、自己の周囲における各候補周波数の電界強度を、各候補周波数の使用状況としてスキャンする機能と、得られたスキャン結果を無線I/F部12から親ノードへ送信することにより、リーダ20へ通知する機能を有している。   The frequency scan processing unit 18 controls the wireless I / F unit 12 in response to the scan request received from the reader 20 received by the wireless I / F unit 12, and determines the electric field strength of each candidate frequency around itself. It has a function of scanning as a use state of the candidate frequency and a function of notifying the reader 20 by transmitting the obtained scan result from the wireless I / F unit 12 to the parent node.

周波数切替処理部19は、無線I/F部12で受信したリーダ20からの周波数切替指示に応じて、無線I/F部12を制御して、他ノードとの無線通信に用いる周波数を指示された周波数へ切り替える機能を有している。   The frequency switching processing unit 19 controls the wireless I / F unit 12 according to the frequency switching instruction from the reader 20 received by the wireless I / F unit 12 and is instructed about the frequency used for wireless communication with other nodes. It has a function to switch to a different frequency.

なお、中継ルータ10における初期処理部13、センサデータ処理部15、重要度関連情報処理部16、エラー処理部17、周波数スキャン処理部18、および周波数切替処理部19の各機能部は、CPUなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部14に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、各種処理部を実現する演算処理部から構成される。これら機能部の一部またはすべてを演算処理回路で実現してもよい。   The function units of the initial processing unit 13, the sensor data processing unit 15, the importance-related information processing unit 16, the error processing unit 17, the frequency scan processing unit 18, and the frequency switching processing unit 19 in the relay router 10 are a CPU or the like. And an arithmetic processing unit that implements various processing units by reading out and executing a program stored in the storage unit 14. Some or all of these functional units may be realized by an arithmetic processing circuit.

[リーダの構成]
次に、図1を参照して、リーダの構成について詳細に説明する。
リーダ20には、主な機能として、通信インターフェース部(以下、通信I/F部という)21、無線インターフェース部(以下、無線I/F部という)22、初期処理部23、記憶部24、センサデータ処理部25、重要度算出部26、周波数選択部27、優先度算出部28、および周波数切替処理部29が設けられている。
[Reader configuration]
Next, the configuration of the reader will be described in detail with reference to FIG.
The reader 20 includes, as main functions, a communication interface unit (hereinafter referred to as a communication I / F unit) 21, a wireless interface unit (hereinafter referred to as a wireless I / F unit) 22, an initial processing unit 23, a storage unit 24, a sensor. A data processing unit 25, an importance calculation unit 26, a frequency selection unit 27, a priority calculation unit 28, and a frequency switching processing unit 29 are provided.

通信I/F部21は、専用のデータ通信回路からなり、サーバなどの上位装置30とLANなどの通信回線を介してデータ通信を行う機能を有している。
無線I/F部22は、専用の無線通信回路からなり、初期処理部23あるいは周波数切替処理部29で決定した最適周波数を用いて、他のノードと無線通信を行う機能を有している。
The communication I / F unit 21 includes a dedicated data communication circuit, and has a function of performing data communication with a host device 30 such as a server via a communication line such as a LAN.
The wireless I / F unit 22 includes a dedicated wireless communication circuit, and has a function of performing wireless communication with other nodes using the optimum frequency determined by the initial processing unit 23 or the frequency switching processing unit 29.

初期処理部23は、リーダ20の動作を初期化する際、候補周波数のうちから最適な周波数を現用周波数として選択する機能と、選択した現用周波数を用いて子ノードと無線通信を開始してセンサネットワークシステム1のためのワイヤレスネットワークを構築する機能とを有している。   When initializing the operation of the reader 20, the initial processing unit 23 has a function of selecting an optimum frequency from among the candidate frequencies as a working frequency, and starts wireless communication with the child node using the selected working frequency. And a function of constructing a wireless network for the network system 1.

記憶部24は、半導体メモリやハードディスクなどの記憶装置からなり、リーダ20がワイヤレスネットワークを構築して無線通信およびセンサデータ収集処理を行うために必要な処理情報を記憶する機能を有している。
記憶部24で記憶される主な処理情報としては、無線通信に用いる候補周波数や現用の周波数を示すチャネル情報、配下のノードで計測されたセンサデータ、各中継ルータ10から通知された重要度関連情報およびスキャン結果がある。
The storage unit 24 includes a storage device such as a semiconductor memory or a hard disk, and has a function of storing processing information necessary for the reader 20 to construct a wireless network and perform wireless communication and sensor data collection processing.
The main processing information stored in the storage unit 24 includes channel information indicating candidate frequencies used for wireless communication and current frequencies, sensor data measured by subordinate nodes, and importance levels notified from each relay router 10. There is information and scan results.

このほか、自己に隣接している子ノードに関するトポロジ情報や自己に隣接している子ノードおよび自己に搭載されているセンサで計測されるセンサデータの重要度などの自己の重要度関連情報、無線I/F部22でスキャンした自己の周囲における各候補周波数の使用状況を示すスキャン結果、これら各中継ルータ10および自己に関する重要度関連情報やスキャン結果から算出した、各中継ルータ10および自己でのセンサデータ収集処理に関する重要度、これら重要度から算出した各候補周波数の優先度などがある。   In addition, topology information related to child nodes adjacent to the self, information related to the importance of the self such as the importance of sensor data measured by the child nodes adjacent to the self and sensors mounted on the self, wireless The scan result indicating the usage status of each candidate frequency in the vicinity of the self scanned by the I / F unit 22, the importance level related information and the scan result regarding each relay router 10 and the self, There are importance levels for sensor data collection processing, priority levels of candidate frequencies calculated from these importance levels, and the like.

センサデータ処理部25は、無線I/F部22で中継ルータ10から受信した、各ノードで計測されたセンサデータを、通信I/F部21から上位装置30へ通知する機能を有している。   The sensor data processing unit 25 has a function of notifying the host device 30 of the sensor data received at the wireless I / F unit 22 from the relay router 10 and measured at each node. .

重要度算出部26は、無線I/F部22で中継ルータ10から受信した重要度関連情報を記憶部24へ保存する機能と、記憶部24から取得した各中継ルータ10および自己の重要度関連情報に基づいて、各中継ルータ10およびリーダ20からなるノードごとに、センサネットワークシステム1全体で行われる全体センサデータ収集処理における、当該ノードで行うセンサデータ収集処理に関する重要性を示す重要度を算出する機能を有している。   The importance level calculation unit 26 stores the importance level related information received from the relay router 10 by the wireless I / F unit 22 in the storage unit 24, the relay router 10 acquired from the storage unit 24, and the importance level related to itself. Based on the information, for each node including the relay router 10 and the reader 20, the importance indicating the importance of the sensor data collection process performed by the node in the entire sensor data collection process performed by the entire sensor network system 1 is calculated. It has a function to do.

周波数選択部27は、無線I/F部22を制御して、自己の周囲における各候補周波数の電界強度を、各候補周波数の使用状況としてスキャンして記憶部24へ保存する機能と、無線I/F部22で中継ルータ10から受信したスキャン結果、および記憶部24で記憶している自己のスキャン結果を参照し、これらスキャン結果に含まれている候補周波数の電界強度と、ノード間の無線通信で必要となる基準雑音レベルとの比較結果に基づき、各中継ルータ10およびリーダ20において使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する機能とを有している。   The frequency selection unit 27 controls the wireless I / F unit 22 to scan the electric field strength of each candidate frequency around itself as the usage status of each candidate frequency and store it in the storage unit 24. The / F unit 22 refers to the scan result received from the relay router 10 and the own scan result stored in the storage unit 24, the electric field strength of the candidate frequency included in these scan results, and the radio between the nodes The relay router 10 and the reader 20 each have a function of selecting candidate frequencies that can be used based on the comparison result with the reference noise level required for communication.

優先度算出部28は、重要度算出部26で算出された各中継ルータ10およびリーダ20に関する重要度と、周波数選択部27で選択された各中継ルータ10およびリーダ20で使用可能な候補周波数とに基づいて、すべてのノードで使用する周波数として優先して使用すべき度合いを示す優先度を、候補周波数ごとに算出する機能とを有している。   The priority calculation unit 28 calculates the importance regarding each relay router 10 and the reader 20 calculated by the importance calculation unit 26, and the candidate frequencies usable by each relay router 10 and the reader 20 selected by the frequency selection unit 27. And a function for calculating a priority indicating a degree to be preferentially used as a frequency used in all nodes for each candidate frequency.

周波数切替処理部29は、優先度算出部28で算出された各候補周波数の優先度に基づいて、すべてのノードで使用すべき最適周波数を選択する機能と、この最適周波数への切り替えを指示する周波数切替指示を、無線I/F部22から中継ルータへ送信する機能とを有している。   The frequency switching processing unit 29 instructs to select the optimum frequency to be used in all nodes based on the priority of each candidate frequency calculated by the priority calculating unit 28 and to switch to the optimum frequency. It has a function of transmitting a frequency switching instruction from the wireless I / F unit 22 to the relay router.

なお、リーダ20における初期処理部23、センサデータ処理部25、重要度算出部26、周波数選択部27、優先度算出部28、および周波数切替処理部29の各機能部は、CPUなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部24に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、各種処理部を実現する演算処理部から構成される。なお、これら機能部の一部またはすべてを演算処理回路で実現してもよい。   Note that each functional unit of the initial processing unit 23, sensor data processing unit 25, importance calculation unit 26, frequency selection unit 27, priority calculation unit 28, and frequency switching processing unit 29 in the reader 20 is a microprocessor such as a CPU. And an arithmetic processing unit that implements various processing units by reading out and executing a program stored in the storage unit 24. Note that some or all of these functional units may be realized by an arithmetic processing circuit.

[本実施の形態の動作]
次に、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの動作について説明する。ここでは、センサネットワークシステム1の各ノードがZigBeeに基づくワイヤレスネットワークによりPANを構成する場合を例として、中継ルータ10における処理動作と、リーダ20における処理動作について、それぞれ説明する。
[Operation of this embodiment]
Next, the operation of the sensor network system according to this embodiment will be described. Here, the processing operation in the relay router 10 and the processing operation in the reader 20 will be described by taking as an example a case where each node of the sensor network system 1 configures a PAN by a wireless network based on ZigBee.

[中継ルータの動作]
まず、図6を参照して、本実施の形態にかかる中継ルータの処理動作について詳細に説明する。図6は、中継ルータの処理動作を示すフローチャートである。
中継ルータ10は、自己の起動に応じて、図6の処理動作を開始する。
まず、初期処理部13により、ZigBeeの仕様に基づいて各種初期処理を実行することにより、親ノードと無線通信を開始してセンサネットワークシステム1のためのワイヤレスネットワークに接続する(ステップ100)。
[Operation of relay router]
First, the processing operation of the relay router according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the processing operation of the relay router.
The relay router 10 starts the processing operation of FIG. 6 in response to its activation.
First, the initial processing unit 13 executes various initial processes based on the ZigBee specification, thereby starting wireless communication with the parent node and connecting to the wireless network for the sensor network system 1 (step 100).

ここでは、ワイヤレスネットワークに対する自己の接続処理や、自己の通信エリア内に在圏する子ノードのワイヤレスネットワークに対する接続処理、これら接続処理結果で得られた自己および子ノードに関するトポロジ情報の取得および記憶部14への保存、自己および子ノードで得られるセンサデータの重要度の取得および記憶部14への保存などの各種初期処理が実行される。
なお、センサデータの重要度については、各ノードに予め登録されているものを用いてもよく、個々のセンサの種別に基づき、予め記憶部14に登録されている対応テーブルを参照して、当該センサ種別に対応する重要度を取得してもよい。
Here, the self connection process to the wireless network, the connection process to the wireless network of the child node located within the communication area of the self, the acquisition and storage unit of the topology information about the self and the child node obtained by the connection process result 14, various initial processes such as acquisition of importance of sensor data obtained by itself and child nodes and storage in the storage unit 14 are executed.
In addition, about the importance of sensor data, what is registered in advance in each node may be used. The importance corresponding to the sensor type may be acquired.

この後、中継ルータ10は、CPUのタイマ機能を利用して、一定間隔で各種データの送信タイミングを計時し(ステップ101)、送信タイミングの到来に応じて(ステップ101:YES)、重要度関連情報処理部16により、記憶部14から重要度関連情報を取得して、無線I/F部12から親ノードへ送信することにより、リーダ20へ通知する(ステップ102)。   Thereafter, the relay router 10 measures the transmission timing of various data at regular intervals using the timer function of the CPU (step 101), and according to the arrival of the transmission timing (step 101: YES) The information processing unit 16 acquires importance related information from the storage unit 14 and transmits it to the parent node from the wireless I / F unit 12 to notify the reader 20 (step 102).

また、センサ11や子ノードで計測された新たなセンサデータが記憶部14に保存されている場合には、センサデータ処理部15により、記憶部14からこれらセンサデータを取得して、無線I/F部12から親ノードへ送信することにより、リーダ20へ通知する(ステップ103)。
これら重要度関連情報やセンサデータについては、これらデータの更新や取得のイベントが発生したタイミングに応じて、イベントドリブンで無線I/F部12から親ノードへ送信することにより、リーダ20へ通知してもよい。
Further, when new sensor data measured by the sensor 11 or the child node is stored in the storage unit 14, the sensor data processing unit 15 acquires the sensor data from the storage unit 14, and the wireless I / O The reader 20 is notified by transmitting it from the F unit 12 to the parent node (step 103).
The importance-related information and sensor data are notified to the reader 20 by transmitting from the wireless I / F unit 12 to the parent node in an event-driven manner according to the timing at which an event of updating or acquiring these data occurs. May be.

この後、中継ルータ10は、エラー処理部17により、無線I/F部12から送信した重要度関連情報やセンサデータに対する肯定応答(ACK)を、無線I/F部12により親ノードから正常受信できたかどうか検査し(ステップ104)、データ送信から規定時間内に正常受信できた場合には(ステップ104:YES)、ステップ101へ戻る。   Thereafter, the relay router 10 normally receives an acknowledgment (ACK) for the importance level related information and sensor data transmitted from the wireless I / F unit 12 by the error processing unit 17 from the parent node by the wireless I / F unit 12. It is checked whether or not it has been completed (step 104), and if data can be normally received within a specified time after data transmission (step 104: YES), the process returns to step 101.

一方、肯定応答が正常受信できなかった場合(ステップ104:NO)、エラー処理部17は、送信データエラーが発生したと判定してエラー回数を計数し(ステップ105)、一定期間におけるデータ送信回数とエラー回数との比を示す送信エラーレートを算出して、規定値と比較する(ステップ106)。   On the other hand, when the acknowledgment has not been received normally (step 104: NO), the error processing unit 17 determines that a transmission data error has occurred, counts the number of errors (step 105), and counts the number of data transmissions in a certain period. The transmission error rate indicating the ratio between the error number and the error count is calculated and compared with a specified value (step 106).

ここで、送信エラーレートが規定値以下の場合には(ステップ106:YES)、ステップ101へ戻る。
また、送信エラーレートが規定値を越えた場合には(ステップ106:NO)、自己および親ノードのネットワークIDやエラーレートなど、当該送信データエラーの状況を示すエラーレポートを、無線I/F部12から親ノードへ送信することにより、リーダ20へ通知し(ステップ107)、ステップ101へ戻る。
If the transmission error rate is equal to or less than the specified value (step 106: YES), the process returns to step 101.
If the transmission error rate exceeds the specified value (step 106: NO), an error report indicating the status of the transmission data error such as the network ID and error rate of the self and the parent node is sent to the wireless I / F unit. By transmitting from 12 to the parent node, the reader 20 is notified (step 107), and the process returns to step 101.

また、ステップ101において、送信タイミングが到来していない場合(ステップ101:NO)、中継ルータ10は、無線I/F部12により、リーダ20からのスキャン要求を受信しているか確認する(ステップ110)。
ここで、スキャン要求を受信している場合(ステップ110:YES)、周波数スキャン処理部18により、無線I/F部12を制御して、自己の周囲における各候補周波数の電界強度を、各候補周波数の使用状況としてスキャンし(ステップ111)、得られたスキャン結果を無線I/F部12から親ノードへ送信することにより、リーダ20へ通知し(ステップ112)、ステップ101へ戻る。
In step 101, if the transmission timing has not arrived (step 101: NO), the relay router 10 confirms whether the scan request from the reader 20 is received by the wireless I / F unit 12 (step 110). ).
Here, when a scan request is received (step 110: YES), the frequency scan processing unit 18 controls the wireless I / F unit 12 to determine the electric field strength of each candidate frequency around itself as each candidate. Scanning is performed as a frequency usage state (step 111), and the obtained scan result is transmitted from the wireless I / F unit 12 to the parent node, thereby notifying the reader 20 (step 112) and returning to step 101.

また、ステップ110において、スキャン要求を受信していない場合(ステップ110:NO)、中継ルータ10は、無線I/F部12により、リーダ20からの周波数切替指示を受信しているか確認する(ステップ120)。
ここで、周波数切替指示を受信している場合(ステップ120:YES)、周波数切替処理部19により、無線I/F部12を制御して、他ノードとの無線通信に用いる周波数を指示された周波数へ切り替え(ステップ121)、ステップ101へ戻る。また、周波数切替指示を受信していない場合(ステップ120:NO)、ステップ101へ戻る。
If the scan request is not received in step 110 (step 110: NO), the relay router 10 confirms whether the frequency switching instruction from the reader 20 is received by the wireless I / F unit 12 (step 110). 120).
Here, when the frequency switching instruction is received (step 120: YES), the frequency switching processing unit 19 controls the wireless I / F unit 12 to instruct the frequency used for wireless communication with other nodes. Switch to frequency (step 121) and return to step 101. If no frequency switching instruction has been received (step 120: NO), the process returns to step 101.

[リーダの動作]
次に、図7を参照して、本実施の形態にかかるリーダの処理動作について詳細に説明する。図7は、リーダの処理動作を示すフローチャートである。
リーダ20は、自己の起動に応じて、図7の処理動作を開始する。
まず、初期処理部23により、ZigBeeの仕様に基づいて各種初期処理を実行することにより、子ノードと無線通信を開始してセンサネットワークシステム1のためのワイヤレスネットワークを構築する(ステップ130)。
[Reader operation]
Next, the processing operation of the reader according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the processing operation of the reader.
The reader 20 starts the processing operation of FIG. 7 in response to its activation.
First, the initial processing unit 23 executes various initial processes based on the ZigBee specification, thereby starting wireless communication with the child node to construct a wireless network for the sensor network system 1 (step 130).

ここでは、無線I/F部22で自己の周囲における各候補周波数の電界強度(雑音信号レベル)スキャンして最も電界強度の低い候補周波数を、ワイヤレスネットワークの現用周波数として決定する周波数決定処理や、自己の通信エリア内に在圏する子ノードのワイヤレスネットワークに対する接続処理、これら接続処理結果で得られた子ノードに関するトポロジ情報の取得および記憶部24への保存などの各種初期処理が実行される。   Here, the wireless I / F unit 22 scans the electric field strength (noise signal level) of each candidate frequency around itself, and determines the candidate frequency having the lowest electric field strength as the working frequency of the wireless network, Various initial processes such as connection processing of a child node located in the own communication area to the wireless network, acquisition of topology information regarding the child node obtained as a result of the connection processing, and storage in the storage unit 24 are executed.

この後、リーダ20は、無線I/F部22により、中継ルータ10からの重要度関連情報を受信しているか確認する(ステップ131)。ここで、重要度関連情報を受信している場合(ステップ131:YES)、重要度算出部26により、受信した重要度関連情報を記憶部24へ保存し(ステップ132)、ステップ131へ戻る。   Thereafter, the reader 20 confirms whether the importance level related information from the relay router 10 is received by the wireless I / F unit 22 (step 131). Here, when importance level related information is received (step 131: YES), the importance level calculation unit 26 stores the received importance level related information in the storage unit 24 (step 132), and returns to step 131.

また、ステップ131で、重要度関連情報を受信していない場合(ステップ131:NO)、リーダ20は、無線I/F部22により、中継ルータ10からのセンサデータを受信しているか確認する(ステップ133)。ここで、センサデータを受信している場合(ステップ133:YES)、センサデータ処理部25により、通信I/F部21から上位装置30へ通知し(ステップ134)、ステップ131へ戻る。   If the importance level related information is not received in step 131 (step 131: NO), the reader 20 confirms whether the wireless I / F unit 22 has received sensor data from the relay router 10 (step 131). Step 133). If sensor data is received (step 133: YES), the sensor data processing unit 25 notifies the host device 30 from the communication I / F unit 21 (step 134), and returns to step 131.

また、ステップ133で、センサデータを受信していない場合(ステップ133:NO)、リーダ20は、無線I/F部22により、中継ルータ10からエラーレポートを受信しているか確認する(ステップ135)。ここで、エラーレポートを受信していない場合(ステップ135:NO)、ステップ131へ戻る。
一方、エラーレポートを受信している場合(ステップ135:YES)、ワイヤレスネットワークで使用中の現用周波数を新たな周波数へ切り替えるための周波数切替処理を実行し(ステップ136)、ステップ131へ戻る。
If the sensor data is not received at step 133 (step 133: NO), the reader 20 confirms whether the error report is received from the relay router 10 by the wireless I / F unit 22 (step 135). . If no error report has been received (step 135: NO), the process returns to step 131.
On the other hand, if an error report has been received (step 135: YES), a frequency switching process for switching the active frequency being used in the wireless network to a new frequency is executed (step 136), and the process returns to step 131.

図8は、周波数切替処理を示すフローチャートである。
リーダ20は、図7のステップ136において、図8に示す周波数切替処理を実行する。
まず、リーダ20は、各中継ルータ10に対するスキャン要求を無線I/F部22から送信し(ステップ150)、これに応じて無線I/F部22から返送されたスキャン結果を、無線I/F部22を介して受信し、記憶部24へ保存する(ステップ151)。また、周波数選択部27により、無線I/F部22を制御して、自己の周囲における各候補周波数の電界強度を、各候補周波数の使用状況としてスキャンして記憶部24へ保存する(ステップ152)。
FIG. 8 is a flowchart showing the frequency switching process.
The reader 20 executes the frequency switching process shown in FIG. 8 in step 136 of FIG.
First, the reader 20 transmits a scan request for each relay router 10 from the wireless I / F unit 22 (step 150), and in response to this, the scan result returned from the wireless I / F unit 22 is displayed as a wireless I / F. The data is received via the unit 22 and stored in the storage unit 24 (step 151). Further, the frequency selection unit 27 controls the wireless I / F unit 22 to scan the electric field strength of each candidate frequency around itself as the usage status of each candidate frequency and store it in the storage unit 24 (step 152). ).

続いて、リーダ20は、周波数選択部27により、記憶部24から中継ルータ10および自己のスキャン結果を読み出し、これらスキャン結果に含まれている候補周波数の電界強度と、ノード間の無線通信で必要となる基準雑音レベルとの比較結果に基づき、リーダ20および各中継ルータ10において使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する(ステップ153)。
図9は、周波数選択結果を示す説明図である。ここでは、リーダ20および各中継ルータ10からなるノードごとに、各候補周波数(チャネル)の使用可否が○(使用可),×(使用不可)で示されている。
Subsequently, the reader 20 reads the relay router 10 and its own scan result from the storage unit 24 by the frequency selection unit 27, and is necessary for the electric field strength of the candidate frequency included in these scan results and wireless communication between nodes. Candidate frequencies that can be used in the reader 20 and each relay router 10 are selected based on the comparison result with the reference noise level (step 153).
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the frequency selection result. Here, for each node comprising the reader 20 and each relay router 10, the availability of each candidate frequency (channel) is indicated by ○ (usable) and x (unusable).

次に、リーダ20は、重要度算出部26により、記憶部24から自己および各中継ルータ10の重要度関連情報を読み出し、これら重要度関連情報に基づいて、リーダ20および各中継ルータ10からなるノードごとに、センサネットワークシステム1全体で行われる全体センサデータ収集処理における、当該ノードで行うセンサデータ収集処理に関する重要性を示す重要度を算出する(ステップ154)。   Next, the reader 20 reads the importance level related information of itself and each relay router 10 from the storage unit 24 by the importance level calculation unit 26, and consists of the reader 20 and each relay router 10 based on the importance level related information. For each node, the importance indicating the importance of the sensor data collection process performed at the node in the entire sensor data collection process performed by the entire sensor network system 1 is calculated (step 154).

図10は、重要度を示す説明図である。ここでは、リーダ20および各中継ルータ10からなるノードの重要度として、子ノード数重要度、ホップ数重要度、センサデータ重要度からなる3種類の重要度が示されている。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing importance. Here, as the importance of the node composed of the reader 20 and each relay router 10, three types of importance including the number of child nodes, the number of hops, and the importance of sensor data are shown.

子ノード数重要度は、当該ノードと隣接している子ノードの数が大きいほど高くなる指標値であり、例えば重要度関連情報に基づいて当該ノードと隣接している子ノードの数を計数した子ノード数を用いればよい。
これにより、最適周波数を選択する際、子ノード数が多いノードほど、すなわち多くのセンサからセンサデータを収集するノードほど、重要なノードとして考慮することができる。
The importance of the number of child nodes is an index value that increases as the number of child nodes adjacent to the node increases. For example, the number of child nodes adjacent to the node is counted based on the importance related information. The number of child nodes may be used.
Thereby, when selecting the optimum frequency, a node having a larger number of child nodes, that is, a node collecting sensor data from many sensors can be considered as an important node.

また、ホップ数重要度は、当該ノードからリーダ20までのホップ数が大きいほど低くなる指標値であり、例えば重要度関連情報に基づいて計数した当該ノードのホップ数を、当該マルチホップ無線の最大ホップ数以上の規定ホップ数から減算した値を用いればよい。
これにより、最適周波数を選択する際、ホップ数が少ないノードほど、すなわち多くのセンサデータを転送するノードほど、重要なノードとして考慮することができる。
なお、当該ノードの下位に接続されているすべてのノード数により、上記ホップ数を重み付けした指標値を、ポップ数重要度として用いてもよい。
The hop count importance is an index value that decreases as the hop count from the node to the leader 20 increases. For example, the hop count of the node counted based on the importance related information is the maximum of the multihop radio. A value obtained by subtracting from the specified number of hops equal to or greater than the number of hops may be used.
As a result, when selecting the optimum frequency, a node with a smaller number of hops, that is, a node that transfers more sensor data can be considered as an important node.
Note that an index value obtained by weighting the number of hops according to the number of all nodes connected to the lower level of the node may be used as the pop number importance.

また、センサデータ重要度は、当該ノードと隣接している子ノードで計測されるすべてりセンサデータの重要度の合計が大きいほど高くなる指標値であり、例えば重要度関連情報に基づいて当該ノードと隣接している子ノードで計測されるすべてりセンサデータの重要度を合計した値を用いればよい。
これにより、最適周波数を選択する際、重要度の大きいセンサデータを数多く収集しているノードほど、すなわちセンサネットワークシステムにおけるセンサデータ収集処理において重要となるセンサデータを収集しているノードほど、重要なノードとして考慮することができる。
The sensor data importance is an index value that increases as the total importance of all the sensor data measured at the child nodes adjacent to the node increases. For example, the sensor data importance is based on the importance related information. A value obtained by summing the importance of all sensor data measured at the child nodes adjacent to each other may be used.
As a result, when selecting an optimum frequency, the more important the node that collects sensor data that is more important, that is, the node that collects sensor data that is important in the sensor data collection process in the sensor network system is more important. Can be considered as a node.

この後、リーダ20は、子ノード数重要度、ホップ数重要度、センサデータ重要度からなる3種類の重要度を、リーダ20および各中継ルータ10からなるノードごとに、これら重要度を合計することによりノード別重要度を算出する。この際、3つの重要度を単に均等に合計してもよく、予め設定しておいた個別の重み係数を用いて積和計算することにより、ノード別重要度を算出してもよい。また、いずれか1つまたは2つの重み係数をゼロとしてもよい。
これにより、センサネットワークシステム1に求められる特徴に応じたノード別重要度を算出することができる。
After that, the leader 20 sums up three kinds of importance levels including the child node number importance level, the hop number importance level, and the sensor data importance level for each node including the reader 20 and each relay router 10. Thus, the importance level for each node is calculated. At this time, the three importance levels may be simply summed up equally, or the node-by-node importance levels may be calculated by performing a product-sum calculation using individual weighting factors set in advance. Further, any one or two weighting factors may be set to zero.
Thereby, the importance according to node according to the characteristic calculated | required by the sensor network system 1 is computable.

続いて、リーダ20は、優先度算出部28により、重要度算出部26で算出された各中継ルータ10およびリーダ20に関するノード別重要度と、周波数選択部27で選択された各中継ルータ10およびリーダ20で使用可能な候補周波数とに基づいて、すべてのノードで共通して使用する周波数として優先使用すべき度合いを示す優先度を、候補周波数ごとに算出する(ステップ155)。   Subsequently, the leader 20 uses the priority calculator 28 to calculate the importance of each relay router 10 and the node 20 related to the reader 20 calculated by the importance calculator 26, the relay router 10 selected by the frequency selector 27, and Based on the candidate frequencies that can be used by the reader 20, a priority indicating a degree to be preferentially used as a frequency that is commonly used by all nodes is calculated for each candidate frequency (step 155).

図11は、優先度を示す説明図である。ここでは、リーダ20および各中継ルータ10からなるノードと各候補周波数の交差欄に、当該ノードのノード別重要度が並べられている。このうち、任意のノードにおいて使用不可と判定された候補周波数のノード別重要度は「0」に置換されている。すなわち図9において、使用可能を示す○印が記載されている欄には、当該ノードのノード別重要度が記載され、使用不可を示す×印が記載されている欄には「0」が記載されている。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing priorities. Here, the node-by-node importance of the node is arranged in the intersection column of the candidate frequency and the node composed of the reader 20 and each relay router 10. Of these, the node-by-node importance of candidate frequencies determined to be unusable at an arbitrary node is replaced with “0”. That is, in FIG. 9, in the column in which a circle indicating availability is described, the importance level for each node of the node is described, and “0” is described in a column in which an x mark indicating unusable is described. Has been.

優先度算出部28は、これらノード別重要度を候補周波数ごとに合計することにより、周波数別優先度を算出する。
これにより、周波数別優先度において、任意のノードにおいて使用不可と判定された候補周波数に関するノード別重要度を評価せず、任意のノードにおいて使用可能と判定された候補周波数に関するノード別重要度のみを評価することができる。
The priority calculation unit 28 calculates the priority by frequency by summing the importance by node for each candidate frequency.
As a result, in the priority by frequency, the importance by node regarding the candidate frequency determined to be unusable at any node is not evaluated, and only the importance by node regarding the candidate frequency determined to be usable at any node is determined. Can be evaluated.

したがって、多くのノードで使用可能な周波数であるだけでなく、これらノードとして、当該ノードでのセンサデータ収集処理が、センサネットワークシステム1全体で行われる全体センサデータ収集処理において重要性が高いノードを含むような候補周波数が、最適周波数として選択される。   Therefore, not only the frequency that can be used in many nodes, but also a node that is highly important in the entire sensor data collection process in which the sensor data collection process in the entire node is performed as the node. Candidate frequencies that are to be included are selected as optimal frequencies.

この後、リーダ20は、周波数切替処理部29により、優先度算出部28で算出された周波数別優先度のうち最も高い周波数別優先度を示す候補周波数を、すべてのノードで使用すべき最適周波数として選択し(ステップ156)、現用周波数からこの最適周波数への切り替えを指示する周波数切替指示を、無線I/F部22から中継ルータへ送信する(ステップ157)。   Thereafter, the reader 20 uses the frequency switching processing unit 29 to select the candidate frequency indicating the highest frequency priority among the frequency priorities calculated by the priority calculation unit 28 as the optimum frequency to be used in all nodes. Is selected (step 156), and a frequency switching instruction for instructing switching from the working frequency to the optimum frequency is transmitted from the wireless I / F unit 22 to the relay router (step 157).

これにより、各ノードで現用周波数が最適周波数へ切り替えられて、各ノード間で無線通信が再開され、リーダ20は、初期処理部23により、センサネットワークシステム1のワイヤレスネットワークを再構築した後(ステップ158)、一連の周波数切替処理を終了する。   Thereby, the working frequency is switched to the optimum frequency at each node, and wireless communication is resumed between the nodes. The reader 20 reconstructs the wireless network of the sensor network system 1 by the initial processing unit 23 (step 158), a series of frequency switching processing is terminated.

[本実施の形態の動作例]
次に、図12および図13を参照して、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの動作例について説明する。図12は、センサネットワークシステムの構成例である。図13は、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの動作例を示すシーケンス図である。
ここでは、図12に示す構成を有するセンサネットワークシステム1において、中継ルータR1からのエラーレポートに応じて、リーダ20で周波数切替処理を行う場合を例として説明する。
[Operation example of this embodiment]
Next, an operation example of the sensor network system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a configuration example of a sensor network system. FIG. 13 is a sequence diagram illustrating an operation example of the sensor network system according to the present embodiment.
Here, in the sensor network system 1 having the configuration shown in FIG. 12, a case where the reader 20 performs frequency switching processing according to an error report from the relay router R1 will be described as an example.

図12に示すように、このセンサネットワークシステム1には、1とリーダL(20)と4つの中継ルータR1〜R4(10)が設けられており、マルチホップ無線によりリーダLから中継ルータR1,R2,R3,R4の順に中継ルータR1〜R4が接続されている。
また、リーダLには4つのエンドデバイスが接続されており、同様にして中継ルータR1,R2,R3,R4には、それぞれ2つ、2つ、2つ、3つのエンドデバイスがそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 12, the sensor network system 1 is provided with 1, a reader L (20), and four relay routers R1 to R4 (10). Relay routers R1 to R4 are connected in the order of R2, R3, and R4.
Further, four end devices are connected to the reader L, and similarly, two, two, two, and three end devices are connected to the relay routers R1, R2, R3, and R4, respectively. Yes.

このようなセンサネットワークシステム1において、各中継ルータR1〜R4からリーダLへ重要度関連情報が送信される(ステップ200)。リーダLは、これら重要度関連情報を受信して記憶部へ保存する(ステップ201)。
また、各中継ルータR1〜R4からリーダLへ、子ノードおよび自己で計測したセンサデータが送信される(ステップ202)。リーダLは、これらセンサデータを受信して上位装置30へ通知する(ステップ203)。
これら重要度関連情報やセンサデータの送信タイミングについては、中継ルータR1〜R4ごとに別個であってもよい。
In such a sensor network system 1, importance level related information is transmitted from each relay router R1 to R4 to the reader L (step 200). The reader L receives the importance related information and stores it in the storage unit (step 201).
Further, the sensor data measured by the child node and itself is transmitted from each relay router R1 to R4 to the reader L (step 202). The reader L receives these sensor data and notifies the host device 30 (step 203).
The transmission timing of the importance related information and sensor data may be different for each of the relay routers R1 to R4.

この後、中継ルータR1で送信エラーレートが規定値を超えた場合、中継ルータR1からリーダLに対してエラーリポートが送信される(ステップ210)。
これに応じて、リーダLから各中継ルータR1〜R4に対してスキャン要求が送信され(ステップ211)、各中継ルータR1〜R4からリーダLへスキャン結果が送信される(ステップ212)。
Thereafter, when the transmission error rate exceeds the specified value at the relay router R1, an error report is transmitted from the relay router R1 to the reader L (step 210).
In response to this, a scan request is transmitted from the reader L to each of the relay routers R1 to R4 (step 211), and a scan result is transmitted from each of the relay routers R1 to R4 to the reader L (step 212).

リーダLでは、これらスキャン結果に基づいて、各中継ルータR1〜R4および自己で使用可能な候補周波数が選択されるとともに(ステップ213)、保存しておいた重要度関連情報に基づいてノード別重要度が算出される(ステップ214)。
そして、これら周波数選択結果とノート別重要度に基づいて、周波数別優先度が算出され(ステップ215)、周波数別優先度に基づいて最適周波数が選択される(ステップ216)。
The reader L selects each of the relay routers R1 to R4 and a candidate frequency that can be used by itself based on these scan results (step 213), and also determines the importance for each node based on the stored importance related information. The degree is calculated (step 214).
Then, the priority for each frequency is calculated based on the frequency selection result and the importance for each note (step 215), and the optimum frequency is selected based on the priority for each frequency (step 216).

ここで、図12に示すようなセンサネットワークシステム1のトポロジの場合、リーダLと中継ルータR1〜R4の子ノード数は、それぞれ「5」,「3」,「3」,「3」,「3」となり、図10に示すような子ノード数重要度が算出される。
また、リーダLと中継ルータR1〜R4のホップ数は、それぞれ「0」,「1」,「2」,「3」,「4」であることから、規定ホップ数を「10」とした場合、規定ホップ数と実ホップ数との差で求められるホップ数重要度は、図10に示すように、それぞれ「10」,「9」,「8」,「7」,「6」となる。
Here, in the case of the topology of the sensor network system 1 as shown in FIG. 12, the numbers of child nodes of the reader L and the relay routers R1 to R4 are “5”, “3”, “3”, “3”, “ 3 ", and the importance of the number of child nodes as shown in FIG. 10 is calculated.
In addition, since the hop numbers of the leader L and the relay routers R1 to R4 are “0”, “1”, “2”, “3”, and “4”, respectively, the specified hop number is “10”. The hop count importance obtained from the difference between the specified hop count and the actual hop count is “10”, “9”, “8”, “7”, and “6”, respectively, as shown in FIG.

また、図12に示すように、中継ルータR1〜R4で計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「2」,「5」,「3」,「1」であり、リーダLのエンドデバイスで計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「2」であるものとする。
同じく、中継ルータR1のエンドデバイスで計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「5」であり、中継ルータR2のエンドデバイスで計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「1」であり、中継ルータR3のエンドデバイスで計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「1」であり、中継ルータR4のエンドデバイスで計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「1」であるものとする。
Further, as shown in FIG. 12, the importance levels of the sensor data measured by the relay routers R1 to R4 are “2”, “5”, “3”, and “1”, respectively, and are measured by the end device of the reader L. Assume that the importance of each sensor data is “2”.
Similarly, the importance of the sensor data measured by the end device of the relay router R1 is “5”, and the importance of the sensor data measured by the end device of the relay router R2 is “1”. Assume that the importance of the sensor data measured by the R3 end device is “1”, and the importance of the sensor data measured by the end device of the relay router R4 is “1”.

このような場合、これら重要度をリーダLと中継ルータR1〜R4ごとに合計して得られるセンサデータ重要度は、図10に示すように、それぞれ「10」,「15」,「3」,「3」,「3」となる。
したがって、これら子ノード数重要度、ホップ数重要度、センサデータ重要度を、リーダLおよび中継ルータR1〜R4ごとに合計して得られるノード別重要度は、図10に示すように、それぞれ「25」,「27」,「14」,「13」,「12」となる。
In such a case, the sensor data importance obtained by summing up the importance for each of the reader L and the relay routers R1 to R4 is “10”, “15”, “3”, respectively, as shown in FIG. “3” and “3”.
Therefore, as shown in FIG. 10, the importance by node obtained by summing the importance of the number of child nodes, the importance of the number of hops, and the importance of sensor data for each of the reader L and the relay routers R1 to R4 is “ 25 ”,“ 27 ”,“ 14 ”,“ 13 ”,“ 12 ”.

この後、図9において、使用可能を示す○印が記載されている欄に相当するノード別重要度が候補周波数ごとに合計される。これにより、候補周波数CH1〜CH5の周波数別優先度は、図11に示すように、それぞれ「12」,「52」,「64」,「66」,「40」となる。
この結果、候補周波数のうち最も高い周波数別優先度「66」を持つCH4が、最適周波数として選択される。
Thereafter, in FIG. 9, the node-by-node importance corresponding to the column in which “O” indicating availability is described is totaled for each candidate frequency. As a result, the frequency priorities of the candidate frequencies CH1 to CH5 are “12”, “52”, “64”, “66”, and “40”, respectively, as shown in FIG.
As a result, the CH4 having the highest frequency priority “66” among the candidate frequencies is selected as the optimum frequency.

従来のように、中継ルータR1からのエラーレポートに応じて現用周波数を切り替える場合、例えば最も多くの中継ルータで使用可能となるCH3が、最適周波数として選択される。しかしながら、CH3では、重要度の高いセンサデータを多く収集している中継ルータR1で電波干渉が起きやすくなり、センサネットワークシステム1に求められている目的に応じたセンサデータ収集処理を実現できなくなる。   When switching the working frequency according to an error report from the relay router R1 as in the prior art, for example, CH3 that can be used by the most relay routers is selected as the optimum frequency. However, in CH3, radio wave interference is likely to occur in the relay router R1 that collects a lot of highly important sensor data, and sensor data collection processing corresponding to the purpose required of the sensor network system 1 cannot be realized.

本実施の形態によれば、CH4が最適周波数として選択されるため、中継ルータR3,R4での電波干渉が起きやすくなるものの、これら中継ルータR3,R4で収集されるセンサデータ量が少なく、またセンサデータの重要度が低いことから、センサネットワークシステム1に求められている目的に応じたセンサデータ収集処理を実現することが可能となる。   According to the present embodiment, since CH4 is selected as the optimum frequency, radio wave interference is likely to occur in the relay routers R3 and R4, but the amount of sensor data collected by these relay routers R3 and R4 is small, and Since the importance of the sensor data is low, it is possible to realize sensor data collection processing corresponding to the purpose required for the sensor network system 1.

このようにして、リーダLにより最適周波数が選択され、リーダLから各中継ルータR1〜R4に対して、周波数切替指示が送信され(ステップ217)、各中継ルータR1〜R4からそれぞれの配下のエンドデバイスへ周波数切替指示が送信され(ステップ218)。
これにより、センサネットワークシステム1に属するすべてのノードで、現用周波数が最適周波数へ切り替えられることになる(ステップ219)。
In this way, the optimum frequency is selected by the reader L, a frequency switching instruction is transmitted from the reader L to each of the relay routers R1 to R4 (step 217), and each subordinate end is subordinate from each of the relay routers R1 to R4. A frequency switching instruction is transmitted to the device (step 218).
As a result, the working frequency is switched to the optimum frequency in all nodes belonging to the sensor network system 1 (step 219).

[本実施の形態の効果]
このように、本実施の形態では、各中継ルータ10で、センサネットワークシステム1全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理にの重要度に関する重要度関連情報をリーダ20へ送信するとともに、自己の周囲における各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果をリーダ20へ送信し、リーダ20で、中継ルータ10から受信した重要度関連情報とスキャン結果とから、候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度を算出し、これら優先度に基づき選択した最適周波数への切り替えを、各中継ルータ10に対して指示するようにしている。
[Effects of the present embodiment]
As described above, in the present embodiment, each relay router 10 reads the importance-related information related to the importance of the sensor data collection process performed by itself in the entire sensor data collection process performed by the entire sensor network system 1. And the usage status of each candidate frequency in its surroundings is scanned, the obtained scan result is transmitted to the reader 20, and the reader 20 uses the importance related information received from the relay router 10 and the scan result. For each candidate frequency, a priority indicating the degree to which the candidate frequency should be used with priority is calculated, and switching to the optimum frequency selected based on the priority is instructed to each relay router 10. ing.

これにより、同一周波数を用いて無線通信を行う複数のノードがマルチホップ無線を行うことによりセンサデータを収集するセンサネットワークシステム1において、当該センサネットワークシステムの特徴、すなわち各ノードの無線環境、センサネットワークシステム全体のトポロジ、あるいは各センサデータの重要度を考慮して、周波数の切替可否判定を適切に行うことができる。   Accordingly, in the sensor network system 1 in which a plurality of nodes performing wireless communication using the same frequency collects sensor data by performing multi-hop wireless communication, the characteristics of the sensor network system, that is, the wireless environment of each node, the sensor network Considering the topology of the entire system or the importance of each sensor data, it is possible to appropriately determine whether to switch frequencies.

また、本実施の形態では、中継ルータ10から、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードを示す情報(子ノードのトポロジ情報)をリーダ20へ送信し、リーダ20で、この重要度関連情報に基づいて当該中継ルータ10と隣接している子ノードの数を計数し、得られた子ノード数が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータ10の重要度として算出するようにしたので、最適周波数を選択する際、子ノード数が多いノードほど、すなわち多くのセンサからセンサデータを収集するノードほど、重要なノードとして考慮することができる。   In this embodiment, the relay router 10 transmits information indicating the child node connected to itself (topology information of the child node) to the reader 20 as importance related information. The number of child nodes adjacent to the relay router 10 is counted based on the degree related information, and an index value that increases as the number of obtained child nodes increases is calculated as the importance of the relay router 10. Therefore, when selecting the optimum frequency, a node having a larger number of child nodes, that is, a node collecting sensor data from many sensors can be considered as an important node.

また、本実施の形態では、中継ルータ10から、重要度関連情報として、自己が接続されている親ノードを示す情報(中継ルータ自身のトポロジ情報)をリーダ20へ送信し、リーダ20で、この重要度関連情報に基づいて当該中継ルータ10からリーダ20までのホップ数を計数し、得られたホップ数が大きいほど低くなる指標値を当該中継ルータ10の重要度として算出するようにしたので、最適周波数を選択する際、ホップ数が少ないノードほど、すなわち多くのセンサデータを転送するノードほど、重要なノードとして考慮することができる。   In the present embodiment, the relay router 10 transmits information indicating the parent node to which the relay router 10 is connected (topology information of the relay router itself) to the reader 20 as importance related information. Since the number of hops from the relay router 10 to the leader 20 is counted based on the importance level related information, and an index value that decreases as the obtained number of hops increases, the importance level of the relay router 10 is calculated. When selecting the optimum frequency, a node with a smaller number of hops, that is, a node that transfers more sensor data can be considered as an important node.

また、本実施の形態では、中継ルータ10から、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報(センサデータ重要度情報)をリーダ20へ送信し、リーダ20で、この重要度関連情報に基づいて当該中継ルータの子ノードで計測されるすべてのセンサデータの重要度を合計し、得られた合計値が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしたので、最適周波数を選択する際、重要度の大きいセンサデータを数多く収集しているノードほど、すなわちセンサネットワークシステムにおけるセンサデータ収集処理において重要となるセンサデータを収集しているノードほど、重要なノードとして考慮することができる。   Further, in the present embodiment, information indicating the importance of sensor data (sensor data importance information) measured by the child node connected to the reader 20 as importance related information from the relay router 10 to the reader 20. The reader 20 sums the importance of all the sensor data measured at the child nodes of the relay router based on the importance related information, and the index value that increases as the total value obtained increases. Since it is calculated as the importance of the relay router, when selecting the optimum frequency, the more important sensor data is collected in the node, that is, the sensor data that is more important in the sensor data collection process in the sensor network system Can be considered as an important node.

また、本実施の形態では、自己に接続している子ノードを示す情報、自己が接続されている親ノードを示す情報、および自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報の3種類すべてを、中継ルータ10から重要度関連情報としてリーダ20へ送信する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。当該センサネットワークシステムの特徴に応じて、前述した3種類のいずれか1つまたは複数を、中継ルータ10から重要度関連情報としてリーダ20へ送信すればよい。   In this embodiment, the information indicating the child node connected to itself, the information indicating the parent node to which the self is connected, and the importance of the sensor data measured by the child node connected to the self As an example, the case where all three types of information indicating “” are transmitted from the relay router 10 to the reader 20 as importance related information has been described. However, the present invention is not limited to this. Any one or more of the three types described above may be transmitted from the relay router 10 to the reader 20 as importance related information according to the characteristics of the sensor network system.

また、本実施の形態では、各中継ノード10にセンサ11が搭載されており、当該中継ノード10で計測したセンサデータを、子ノードからのセンサデータとともにリーダへ送信する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。中継ノード10にセンサ11が搭載されていない場合でも、前述と同様にして本実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。   Further, in the present embodiment, the case where the sensor 11 is mounted on each relay node 10 and the sensor data measured by the relay node 10 is transmitted to the reader together with the sensor data from the child node has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. Even when the sensor 11 is not mounted on the relay node 10, the present embodiment can be applied in the same manner as described above, and the same operational effects can be obtained.

また、本実施の形態では、リーダ20の子ノードとしてエンドデバイスEDが含まれており、これらエンドデバイスEDからのセンサデータを、中継ルータ10からのセンサデータととにリーダへ送信する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。リーダ20の子ノードとしてエンドデバイスEDが含まれていない場合でも、前述と同様にして本実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。   In the present embodiment, an end device ED is included as a child node of the reader 20, and sensor data from these end devices ED is transmitted to the reader together with sensor data from the relay router 10. However, the present invention is not limited to this. Even when the end device ED is not included as a child node of the reader 20, the present embodiment can be applied in the same manner as described above, and the same operational effects can be obtained.

1…センサネットワークシステム、10…中継ルータ、11…センサ、12…無線I/F部、13…初期処理部、14…記憶部、15…センサデータ処理部、16…重要度関連情報処理部、17…エラー処理部、18…周波数スキャン処理部、19…周波数切替処理部、20…リーダ、21…通信I/F部、22…無線I/F部、23…初期処理部、24…記憶部、25…センサデータ処理部、26…重要度算出部、27…周波数選択部、28…優先度算出部、29…周波数切替処理部、30…上位装置、ED…エンドデバイス。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor network system, 10 ... Relay router, 11 ... Sensor, 12 ... Wireless I / F part, 13 ... Initial processing part, 14 ... Memory | storage part, 15 ... Sensor data processing part, 16 ... Importance related information processing part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Error processing part, 18 ... Frequency scan processing part, 19 ... Frequency switching processing part, 20 ... Reader, 21 ... Communication I / F part, 22 ... Wireless I / F part, 23 ... Initial processing part, 24 ... Memory | storage part , 25 ... sensor data processing unit, 26 ... importance calculation unit, 27 ... frequency selection unit, 28 ... priority calculation unit, 29 ... frequency switching processing unit, 30 ... host device, ED ... end device.

Claims (8)

複数の候補周波数のうちのいずれか1つを共通に使用して互いに無線通信を行うノードとして、複数のエンドデバイス、複数の中継ルータ、および1つのリーダを含み、前記エンドデバイスは自己のセンサにより計測したセンサデータを無線送信し、前記中継ルータは受信した前記センサデータをマルチホップ無線により前記リーダへ転送し、前記リーダは前記中継ルータを介して収集した前記センサデータを上位装置へ通知するセンサネットワークシステムであって、
前記中継ルータは、
当該センサネットワークシステム全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報を、前記リーダへ送信する重要度関連情報処理部と、
自己の周囲における前記各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果を前記リーダへ送信するスキャン処理部と、
前記リーダからの周波数切替指示に応じて、前記無線通信で使用する周波数を指示された周波数へ切り替える周波数切替処理部と
を備え、
前記リーダは、
前記各中継ルータから受信した前記スキャン結果に基づいて、当該中継ルータで使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する周波数選択部と、
前記各中継ルータから受信した重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータで行われるセンサデータ収集処理に関する重要度をそれぞれ算出する重要度算出部と、
前記中継ルータごとの当該重要度と当該周波数選択結果とから、前記候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度をそれぞれ算出する優先度算出部と、
前記各候補周波数の優先度に基づき最適周波数を選択し、この最適周波数への切り替えを指示する前記周波数切替指示を前記中継ルータへ送信する周波数切替処理部と
を備える
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
A node that performs wireless communication with each other using any one of a plurality of candidate frequencies in common includes a plurality of end devices, a plurality of relay routers, and a reader. Sensor that wirelessly transmits measured sensor data, the relay router transfers the received sensor data to the reader by multi-hop wireless, and the reader notifies the host device of the sensor data collected via the relay router A network system,
The relay router is
Importance-related information processing unit for transmitting importance-related information related to the importance of sensor data collection processing performed by itself in the entire sensor data collection processing performed in the entire sensor network system;
A scan processing unit that scans the usage status of each candidate frequency in its surroundings, and transmits the obtained scan result to the reader;
A frequency switching processing unit that switches the frequency used in the wireless communication to the instructed frequency in response to a frequency switching instruction from the reader,
The reader is
Based on the scan result received from each relay router, a frequency selection unit that selects candidate frequencies that can be used by the relay router, and
Based on importance-related information received from each relay router, an importance calculation unit that calculates importance related to sensor data collection processing performed in the relay router, and
A priority calculation unit for calculating a priority indicating the degree to which the candidate frequency should be used with priority for each candidate frequency from the importance and the frequency selection result for each relay router;
A frequency switching processing unit that selects an optimal frequency based on the priority of each candidate frequency and transmits the frequency switching instruction for instructing switching to the optimal frequency to the relay router. .
請求項1に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記重要度関連情報処理部は、前記重要度関連情報として、自己に接続している子ノードを示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出部は、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの子ノード数を計数し、得られた子ノード数が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
The sensor network system according to claim 1,
The importance related information processing unit transmits information indicating a child node connected to the reader as the importance related information to the reader,
The importance calculating unit counts the number of child nodes of the relay router based on the importance related information, and calculates an index value that increases as the number of obtained child nodes increases as the importance of the relay router. A sensor network system characterized by
請求項1に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記重要度関連情報処理部は、前記重要度関連情報として、自己が接続されている親ノードを示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出部は、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータから前記リーダまでのホップ数を計数し、得られたホップ数に応じた指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
The sensor network system according to claim 1,
The importance related information processing unit transmits information indicating a parent node to which the self is connected as the importance related information to the reader.
The importance calculation unit counts the number of hops from the relay router to the leader based on the importance related information, and calculates an index value according to the obtained number of hops as the importance of the relay router A sensor network system characterized by
請求項1に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記重要度関連情報処理部は、前記重要度関連情報として、自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出部は、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの各子ノードで計測されるすべてのセンサデータの重要度を合計し、得られた合計値が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
The sensor network system according to claim 1,
The importance-related information processing unit transmits, as the importance-related information, information indicating the importance of sensor data measured by a child node connected to the reader to the reader,
The importance calculation unit, based on the importance related information, sums the importance of all sensor data measured at each child node of the relay router, and the index value that increases as the obtained total value increases Is calculated as the importance of the relay router. A sensor network system, wherein:
複数の候補周波数のうちのいずれか1つを共通に使用して互いに無線通信を行うノードとして、複数のエンドデバイス、複数の中継ルータ、および1つのリーダを含み、前記エンドデバイスは自己のセンサにより計測したセンサデータを無線送信し、前記中継ルータは受信した前記センサデータをマルチホップ無線により前記リーダへ転送し、前記リーダは前記中継ルータを介して収集した前記センサデータを上位装置へ通知するセンサネットワークシステムで用いられるセンサネットワーク制御方法であって、
前記中継ルータの重要度関連情報処理部が、当該センサネットワークシステム全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報を、前記リーダへ送信する重要度関連情報処理ステップと、
前記中継ルータのスキャン処理部が、自己の周囲における前記各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果を前記リーダへ送信するスキャン処理ステップと、
前記中継ルータの周波数切替処理部が、前記リーダからの周波数切替指示に応じて、前記無線通信で使用する周波数を指示された周波数へ切り替える周波数切替ステップと
前記リーダの周波数選択部が、前記各中継ルータから受信した前記スキャン結果に基づいて、当該中継ルータで使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する周波数選択ステップと、
前記リーダの重要度算出部が、前記各中継ルータから受信した重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータで行われるセンサデータ収集処理に関する重要度をそれぞれ算出する重要度算出ステップと、
前記リーダの優先度算出部が、前記中継ルータごとの当該重要度と当該周波数選択結果とから、前記候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度をそれぞれ算出する優先度算出ステップと、
前記リーダの周波数切替処理部が、前記各候補周波数の優先度に基づき最適周波数を選択し、この最適周波数への切り替えを指示する前記周波数切替指示を前記中継ルータへ送信する周波数切替処理ステップと
を備えることを特徴とするセンサネットワーク制御方法。
A node that performs wireless communication with each other using any one of a plurality of candidate frequencies in common includes a plurality of end devices, a plurality of relay routers, and a reader. Sensor that wirelessly transmits measured sensor data, the relay router transfers the received sensor data to the reader by multi-hop wireless, and the reader notifies the host device of the sensor data collected via the relay router A sensor network control method used in a network system,
The importance-related information processing unit of the relay router transmits importance-related information related to the importance of the sensor data collection process performed by itself in the entire sensor data collection process performed in the entire sensor network system to the reader. Degree related information processing step,
A scan processing step in which the scan processing unit of the relay router scans the usage status of each candidate frequency in its surroundings, and transmits the obtained scan result to the reader;
A frequency switching step in which the frequency switching processing unit of the relay router switches the frequency used in the wireless communication to the instructed frequency in response to a frequency switching instruction from the reader; Based on the scan result received from the router, a frequency selection step of selecting candidate frequencies that can be used in the relay router,
Importance calculation step in which the importance calculation unit of the reader calculates importance related to sensor data collection processing performed in the relay router based on importance related information received from each relay router;
The priority calculation unit of the leader calculates, for each of the candidate frequencies, a priority indicating the degree to which the candidate frequency should be used with priority from the importance for each relay router and the frequency selection result. A priority calculation step;
A frequency switching processing step in which the frequency switching processing unit of the reader selects an optimal frequency based on the priority of each candidate frequency and transmits the frequency switching instruction to instruct switching to the optimal frequency to the relay router; A sensor network control method comprising:
請求項5に記載のセンサネットワーク制御方法において、
前記重要度関連情報処理ステップは、前記重要度関連情報として、自己に接続している子ノードを示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出ステップは、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの子ノード数を計数し、得られた子ノード数が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワーク制御方法。
The sensor network control method according to claim 5,
The importance-related information processing step transmits information indicating a child node connected to the reader to the reader as the importance-related information.
The importance level calculating step counts the number of child nodes of the relay router based on the importance level related information, and calculates an index value that increases as the number of obtained child nodes increases as the importance level of the relay router. A sensor network control method characterized by:
請求項5に記載のセンサネットワーク制御方法において、
前記重要度関連情報処理ステップは、前記重要度関連情報として、自己が接続されている親ノードを示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出ステップは、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータから前記リーダまでのホップ数を計数し、得られたホップ数に応じた指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワーク制御方法。
The sensor network control method according to claim 5,
The importance related information processing step transmits information indicating a parent node to which the self is connected as the importance related information to the reader,
The importance calculating step counts the number of hops from the relay router to the leader based on the importance related information, and calculates an index value according to the obtained number of hops as the importance of the relay router A sensor network control method characterized by:
請求項5に記載のセンサネットワーク制御方法において、
前記重要度関連情報処理ステップは、前記重要度関連情報として、自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出ステップは、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの各子ノードで計測されるすべてのセンサデータの重要度を合計し、得られた合計値が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワーク制御方法。
The sensor network control method according to claim 5,
The importance-related information processing step transmits, as the importance-related information, information indicating the importance of sensor data measured by a child node connected to the reader to the reader.
In the importance calculation step, based on the importance related information, the importance of all sensor data measured at each child node of the relay router is totaled, and an index value that increases as the obtained total value increases. Is calculated as the importance of the relay router. A sensor network control method, comprising:
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