JP2011223419A - Multihop wireless ad hoc network, communication system, information collection and setting device, information terminal, and route search method - Google Patents

Multihop wireless ad hoc network, communication system, information collection and setting device, information terminal, and route search method Download PDF

Info

Publication number
JP2011223419A
JP2011223419A JP2010091740A JP2010091740A JP2011223419A JP 2011223419 A JP2011223419 A JP 2011223419A JP 2010091740 A JP2010091740 A JP 2010091740A JP 2010091740 A JP2010091740 A JP 2010091740A JP 2011223419 A JP2011223419 A JP 2011223419A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
information
route
terminal
communication
gateway
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010091740A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5430481B2 (en
Inventor
Takashi Kawabata
孝史 川端
Yoshihiko Jokura
義彦 城倉
Hitoshi Kubota
仁 久保田
Koichi Ishibashi
孝一 石橋
Satoshi Kurosawa
怜志 黒澤
Hiroaki Hirai
博昭 平井
Yukinobu Tsukamoto
幸辰 塚本
Toshihiro Inoue
俊宏 井上
Takeshi Mikota
剛 三小田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2010091740A priority Critical patent/JP5430481B2/en
Publication of JP2011223419A publication Critical patent/JP2011223419A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5430481B2 publication Critical patent/JP5430481B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multihop wireless ad hoc network that can reduce power consumption.SOLUTION: The multihop wireless ad hoc network constitutes a tree-structured wireless network by having a gateway 12 as a master station. Terminals 1-11 in the network are synchronized with adjacent terminals on a route to the gateway 12 so that all the terminals in the network are synchronized with the gateway 12. An activation cycle, an activation phase, and an activation period are aligned across all the terminals and the gateway 12 in order to perform a changeover operation between activation and sleep. During the activation period, data transfer is executed in an activation section within a synchronization error range. During the sleep period, minimal sections are activated, and resynchronization is performed from the gateway 12 according to the tree structure in order to maintain the synchronization operation.

Description

本発明は、マルチホップ無線アドホックネットワーク、通信システム、情報収集・設定装置、情報端末および経路探索方法に関する。   The present invention relates to a multi-hop wireless ad hoc network, a communication system, an information collection / setting device, an information terminal, and a route search method.

情報収集や制御機器の操作のため、マルチホップ無線アドホックネットワークが注目されている。マルチホップ通信では、送信先との距離が長い、見通しがない、など直接通信ができない場合に、中間に存在する他のノードを中継して通信を行うことにより、広いエリアをカバーすることができる。マルチホップ通信のノードを実現するためには、無線通信技術やアドレス割当技術などの要素技術とともに、中継機能を実現するための経路制御技術が必要である。   Multi-hop wireless ad hoc networks are attracting attention for information collection and control device operation. In multi-hop communication, when direct communication is not possible, such as when the distance to the transmission destination is long or there is no line of sight, it is possible to cover a wide area by relaying communication with other nodes existing in the middle. . In order to realize a multi-hop communication node, a route control technique for realizing a relay function is required in addition to elemental techniques such as a wireless communication technique and an address assignment technique.

また、経路制御プロトコルの多くは、IETF(Internet Engineering TaskForce)のMANET(Mobile Adhoc Network)ワーキンググループで考案、策定が進められている。MANETの経路制御プロトコルは、経路情報の生成タイミングの観点から、大きくプロアクティブ型とリアクティブ型に分類される。プロアクティブ型は周期的な制御メッセージの交換により各ノードが経路情報を常に保持する方式である。リアクティブ型は、通信要求が生じた時だけに経路情報を取得するので、オーバーヘッドが比較的少ない方式である。   Many routing protocols are being devised and formulated by the Internet Engineering Task Force (IETF) MANET (Mobile Adhoc Network) working group. The MANET route control protocol is roughly classified into a proactive type and a reactive type from the viewpoint of generation timing of route information. The proactive type is a method in which each node always holds route information by periodically exchanging control messages. In the reactive type, route information is acquired only when a communication request occurs, so that the overhead is relatively small.

リアクティブ型の従来の代表的な経路探索プロトコルとしては、たとえば、オンデマンド型ルーティングプロトコルがある(非特許文献1参照)。   As a typical reactive type route search protocol of the reactive type, for example, there is an on-demand type routing protocol (see Non-Patent Document 1).

また、端末の消費電力削減を実現するためには、スリープモードの適用が考えられる。たとえば、マルチホップでない無線ネットワークでは、端末は自分宛/発の信号のみを考慮すればよいので比較的自由にスリープモードの導入が可能である。一方、マルチホップ無線アドホックネットワークでは、中継ノードとなった端末は、自分宛/発の信号以外の信号も中継する必要があるため、ネットワーク動作を考慮したスリープモードへの移行が必要となる。   In order to reduce the power consumption of the terminal, the sleep mode can be applied. For example, in a wireless network that is not multi-hop, since the terminal needs to consider only the signal addressed to / from itself, the sleep mode can be introduced relatively freely. On the other hand, in a multi-hop wireless ad hoc network, a terminal that has become a relay node needs to relay a signal other than a signal addressed to / from the terminal, and therefore, it is necessary to shift to a sleep mode in consideration of network operation.

IETF RFC3561 “Ad Hoc On−Demand Distance Vector(AODV) Routing”IETF RFC3561 “Ad Hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing” “A survey of geocast routing protocols”, Communications Surveys & Tutorials, IEEE, vol.6, no.2, pp.32-42, Second Quarter 2004“A survey of geocast routing protocols”, Communications Surveys & Tutorials, IEEE, vol.6, no.2, pp.32-42, Second Quarter 2004 “Efficient forwarding of symbolically addressed geocast messages” Computer Communications and Networks, 2005. ICCCN 2005. Proceedings. 14th International Conference on, vol., no., pp. 77- 83, 17-19 Oct. 2005“Efficient forwarding of symbolically addressed geocast messages” Computer Communications and Networks, 2005. ICCCN 2005. Proceedings. 14th International Conference on, vol., No., Pp. 77-83, 17-19 Oct. 2005 IETF(0Internet Engineering Task Force) RFC3561 「Ad hoc On−Demand Distance Vector (AODV) Routing」 http://www.ietf.org/よりRFC3561を検索、または、http://datatracker.ietf.org/doc/rfc3561/IETF (0 Internet Engineering Task Force) RFC3561 “Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing” Search RFC3561 from http://www.ietf.org/, or http://datatracker.ietf.org/doc/ rfc3561 /

従来のマルチホップ無線アドホックネットワークでは、中継ノードとなった端末は、自分宛/発の信号以外の信号も中継する必要があるが、ネットワーク動作を考慮したスリープモードへの移行処理が実現できていない、という問題があった。   In a conventional multi-hop wireless ad hoc network, a terminal that has become a relay node needs to relay a signal other than the signal addressed to / from itself, but the transition process to the sleep mode in consideration of the network operation cannot be realized. There was a problem.

また、消費電力を下げるためにはスリープ時間を長くする必要があるが、従来のマルチホップ無線アドホックネットワークでは、経路維持、構築などのネットワーク制御信号が多い、スリープ時間を長く取ることができない、等の問題があった。   In addition, it is necessary to lengthen the sleep time in order to reduce power consumption, but in conventional multi-hop wireless ad hoc networks, there are many network control signals such as route maintenance and construction, etc. There was a problem.

また、CSMAを適用した無線ネットワークでは、端末数が多くなると、無線信号の衝突が増加し、衝突により届かなかった信号の再送が多くなるため、スリープ時間を長く取ることができない、という問題があった。   In addition, in a wireless network to which CSMA is applied, when the number of terminals increases, the collision of wireless signals increases, and the number of retransmissions of signals that did not reach due to the collision increases, so that the sleep time cannot be extended. It was.

一方、スリープモードでは、スリープ時間は通信ができず、システムスループットを削減して低消費電力化を実現するため、大容量ファイル転送などの高速通信が必要となった場合には低消費電力化を実現できない、という問題があった。   On the other hand, in sleep mode, communication is not possible during the sleep time, and in order to reduce system throughput and reduce power consumption, lower power consumption is required when high-speed communication such as large file transfer is required. There was a problem that it could not be realized.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、効率的なスリープモードを実現することにより低消費電力化を実現可能なマルチホップ無線アドホックネットワークを得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a multi-hop wireless ad hoc network capable of realizing low power consumption by realizing an efficient sleep mode.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ゲートウエイを親局とし、ツリー構造の無線ネットワークを構成するマルチホップ無線アドホックネットワークにおいて、ネットワーク内のすべての端末をゲートウエイへの経路の隣接端末に同期させ、全体がゲートウエイに同期したネットワークを構成し、全端末とゲートウエイが起動周期、起動位相、起動期間を合わせて起動とスリープの切り替え動作を行い、起動期間中は同期誤差範囲内での起動区間でデータ転送を実施し、スリープ期間中は最小限の部分を動作させ、同期動作を維持するためにゲートウエイからツリー構造に応じて再同期を実施する、ことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a route for all terminals in a network to a gateway in a multi-hop wireless ad hoc network that forms a tree-structured wireless network with the gateway as a master station. Synchronize with the neighboring terminals of the network, and the entire network is synchronized with the gateway, and all terminals and gateways switch between startup and sleep in accordance with the startup cycle, startup phase, and startup period, and the synchronization error range during the startup period The data transfer is performed during the startup period, the minimum part is operated during the sleep period, and the resynchronization is performed from the gateway according to the tree structure in order to maintain the synchronization operation.

本発明によれば、効率的なスリープモードを実現することにより低消費電力化を実現可能なマルチホップ無線アドホックネットワークを得ることができる、という効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to obtain a multi-hop wireless ad hoc network that can realize low power consumption by realizing an efficient sleep mode.

図1は、実施の形態1のマルチホップ無線アドホックネットワークの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a multi-hop wireless ad hoc network according to the first embodiment. 図2は、新規端末の参入動作を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the entry operation of a new terminal. 図3は、同期動作を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the synchronization operation. 図4は、別の同期動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining another synchronization operation. 図5は、スリープ動作を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the sleep operation. 図6は、定期再同期シーケンスの動作を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the periodic resynchronization sequence. 図7は、連続モードと低消費電力モードの切り替え動作を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the switching operation between the continuous mode and the low power consumption mode. 図8は、従来の通信システムのシステム構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a system configuration of a conventional communication system. 図9は、従来の通信システムの課題を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a problem of a conventional communication system. 図10は、実施の形態4の通信システムの構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a communication system according to the fourth embodiment. 図11は、補正の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of correction. 図12は、補正の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of correction. 図13は、中継端末1台がカバーする情報端末の台数を3台以下として、図10の初期状態に基づき通信経路を確立した場合の、システム構成例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a system configuration example when the number of information terminals covered by one relay terminal is three or less and a communication path is established based on the initial state of FIG. 図14は、実施の形態4の情報収集・設定装置の機能ブロックを示す図である。FIG. 14 is a functional block diagram of the information collection / setting apparatus according to the fourth embodiment. 図15は、実施の形態4の情報端末の機能ブロックを示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating functional blocks of the information terminal according to the fourth embodiment. 図16は、実施の形態5の通信システムの初期状態の構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of an initial state of the communication system according to the fifth embodiment. 図17は、実施の形態5の通信システムの構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a communication system according to the fifth embodiment. 図18は、実施の形態6の情報端末の機能ブロックを示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating functional blocks of the information terminal according to the sixth embodiment. 図19は、従来のローカル経路修復の動作を説明するための図である。FIG. 19 is a diagram for explaining a conventional local path repair operation. 図20は、ローカル経路修復に失敗する場合の動作を説明するための図である。FIG. 20 is a diagram for explaining the operation in the case where the local path repair fails. 図21は、実施の形態8のローカル経路修復の動作を説明するための図である。FIG. 21 is a diagram for explaining an operation of local path repair according to the eighth embodiment. 図22は、図21に対応する処理を示すフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart showing processing corresponding to FIG. 図23は、実施の形態9のローカル経路修復の動作を説明するための図である。FIG. 23 is a diagram for explaining an operation of local route repair according to the ninth embodiment. 図24は、図23に対応する処理を示すフローチャートである。FIG. 24 is a flowchart showing processing corresponding to FIG. 図25は、実施の形態10のローカル経路修復の動作を説明するための図である。FIG. 25 is a diagram for explaining the local path repair operation according to the tenth embodiment. 図26は、図25に対応する処理を示すフローチャートである。FIG. 26 is a flowchart showing processing corresponding to FIG.

以下に、本発明にかかるマルチホップ無線アドホックネットワーク、通信システム、情報収集・設定装置、情報端末および経路探索方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a multi-hop wireless ad hoc network, a communication system, an information collection / setting device, an information terminal, and a route search method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1のマルチホップ無線アドホックネットワークの構成を示す図である。端末1〜11は、分散配置され、それぞれが無線リンクで接続され、ゲートウエイ(以下、GW)12と接続される。GW12と直接無線接続できない端末は、他の端末の中継によりGW12と接続される。他のネットワークとの通信は、GW12を介して行われる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a multi-hop wireless ad hoc network according to the first embodiment. The terminals 1 to 11 are arranged in a distributed manner, each connected by a wireless link, and connected to a gateway (hereinafter referred to as GW) 12. A terminal that cannot be directly wirelessly connected to the GW 12 is connected to the GW 12 by relaying with another terminal. Communication with other networks is performed via the GW 12.

端末の低消費電力化を実現するためには、たとえば、端末にスリープモードを導入し、端末がデータを送受する時間のみ起動モードとし、それ以外の時間をスリープモードとし、スリープモードでの動作中は無線部の動作を停止させることが考えられる。しかしながら、マルチホップ無線アドホックネットワークにおいて、中継経路となった端末は、自局のデータ送受時間に加え、他の端末のデータを中継する時間も起動モードとして動作する必要がある。本実施の形態では、GW配下の全ての端末をGWの時間に同期させ、GWと全端末が起動時間を合わせて起動時間内にデータの送受を行う。   In order to achieve low power consumption of the terminal, for example, a sleep mode is introduced into the terminal, the start mode is set only during the time when the terminal transmits / receives data, the other time is set as the sleep mode, and the sleep mode is operating. Can be considered to stop the operation of the radio unit. However, in a multi-hop wireless ad hoc network, a terminal that has become a relay route needs to operate as a start-up mode in addition to the data transmission / reception time of the local station and the time for relaying data of other terminals. In the present embodiment, all the terminals under the GW are synchronized with the GW time, and the GW and all the terminals transmit and receive data within the activation time together with the activation time.

図1において、マルチホップ無線アドホックネットワークの立ち上がり時、各端末は、周辺の端末およびGW12を探索し、GW12への無線リンク数、無線信号強度等により最適な隣接端末を選択し接続する。このように動作することにより、自律的にGW12近くの端末からGW12に接続するリンクが形成され、順次外側へネットワークが拡大していく。   In FIG. 1, when a multi-hop wireless ad hoc network starts up, each terminal searches for nearby terminals and the GW 12, and selects and connects an optimal neighboring terminal based on the number of wireless links to the GW 12, the wireless signal strength, and the like. By operating in this way, a link that connects autonomously from a terminal near the GW 12 to the GW 12 is formed, and the network gradually expands outward.

図2は、新規端末の参入動作を説明するための図である。新規端末の周辺端末探索では、周辺端末(参入済み端末)が低電力動作中(低消費電力モードで動作中)の場合、スリープ期間中のタイミングでは通信が不可能である。そのため、新規端末は、周辺端末を探索するための探索信号の送信(周辺端末探索)を短い周期で繰り返し実行する。周辺端末がスリープ状態(Sleep)のときは探索信号が無視され、応答信号(周辺端末情報)が返信されず、周辺端末が起動状態(Active)となると、探索信号に対する応答信号が返信される。周辺端末は同期誤差範囲内で同時に起動モードとなっているため、ある端末から応答信号が返信された時刻から一定時間の受信信号を確認すれば、周辺端末の探索が完了する。新規端末は、周辺端末からの周辺端末情報(GWへのホップ数、無線信号強度、等)に基づいて最適なGW経路となる接続端末(またはGW)に同期処理を実施する。   FIG. 2 is a diagram for explaining the entry operation of a new terminal. In the peripheral terminal search for a new terminal, when the peripheral terminal (participated terminal) is operating at low power (operating in the low power consumption mode), communication is impossible at the timing during the sleep period. Therefore, the new terminal repeatedly executes transmission of a search signal for searching for a peripheral terminal (peripheral terminal search) in a short cycle. When the peripheral terminal is in the sleep state (Sleep), the search signal is ignored, the response signal (peripheral terminal information) is not returned, and when the peripheral terminal is in the active state (Active), a response signal to the search signal is returned. Since the peripheral terminals are simultaneously in the start-up mode within the synchronization error range, the search for the peripheral terminals is completed by confirming the received signal for a predetermined time from the time when the response signal is returned from a certain terminal. The new terminal performs synchronization processing on the connection terminal (or GW) that is the optimal GW path based on the peripheral terminal information (number of hops to the GW, wireless signal strength, etc.) from the peripheral terminal.

図3は、同期動作を説明するための図である。同期処理は、NTP(Network Time Protocol)等で使用されている同期シーケンスを使用して実行される。たとえば、同期処理前は、タイムマスタ(例:GW12)とスレーブ(例:端末1)は、独立の時計で動いている。この状態で、スレーブが、スレーブの送信時刻(T1)を設定した時刻同期要求信号を送出する。時刻同期要求信号を受信したタイムマスタは、時刻同期要求信号の受信時刻(T2)と時刻同期応答の送信時間(T3)を設定した時刻同期応答信号を返送する。時刻同期応答信号を受信したスレーブは、時刻同期応答信号の受信時刻(T4)を設定する。ここで、上り/下り伝送時間が等しいと仮定すると、伝送時間dは「d=((T4−T1)−(T3−T2))/2」となり、タイムマスタとスレーブの時刻差Toffsetは「Toffset=T4−T3−d」となるので、スレーブは、Toffset分だけ自局の時計を修正し、タイムマスタの時計に同期させる。なお、時刻同期要求信号、時刻同期応答信号は、遅延時間の測定に使用するため、無線MACレイヤでの再送が発生すると誤差が大きくなる。そのため、これらの信号は、再送制御の発生しないマルチキャストパケットを使用して送信する。また、図2記載の周辺端末探索および周辺端末情報に、時刻同期の情報を載せて、周辺端末探索処理と同期処理とを同時に実行することとしてもよい。   FIG. 3 is a diagram for explaining the synchronization operation. The synchronization process is executed using a synchronization sequence used in NTP (Network Time Protocol) or the like. For example, before the synchronization process, the time master (for example, GW12) and the slave (for example, terminal 1) are operated by independent clocks. In this state, the slave sends a time synchronization request signal in which the slave transmission time (T1) is set. The time master that has received the time synchronization request signal returns a time synchronization response signal in which the reception time (T2) of the time synchronization request signal and the transmission time (T3) of the time synchronization response are set. The slave that has received the time synchronization response signal sets the reception time (T4) of the time synchronization response signal. Assuming that the uplink / downlink transmission times are equal, the transmission time d is “d = ((T4−T1) − (T3−T2)) / 2”, and the time difference Toffset between the time master and the slave is “Toffset”. = T4-T3-d ", the slave corrects its own clock by Toffset and synchronizes with the clock of the time master. Since the time synchronization request signal and the time synchronization response signal are used for delay time measurement, an error increases when retransmission at the wireless MAC layer occurs. For this reason, these signals are transmitted using multicast packets for which retransmission control does not occur. Also, the peripheral terminal search process and the synchronous process may be executed simultaneously by placing time synchronization information on the peripheral terminal search and peripheral terminal information shown in FIG.

また、図4は、別の同期動作を説明するための図である。ここでは、同期精度をさらに向上させることが可能な同期動作の例を示す。図3では、アドホックネットワークのレイヤの信号のみでの動作例を示したが、図4では、同期誤差を少なくするため、MACレイヤの信号を活用した同期動作を示す。図4では、アドホックネットワークレイヤの時刻同期要求信号、時刻同期応答信号を無線MACレイヤのユニキャスト信号で送信し、その応答として、無線MACレイヤのAck信号を受信し、上り下りの遅延時間がほぼ等しいことを前提に、通信遅延時間d1を「d1=(Tc−Ta)/2」により求める。通信遅延時間d1+d2は、「d1+d2=(Te−Ta)−(Td−Tb)」となり、通信遅延時間d2を求めることができる。したがって、タイムマスタとスレーブの時刻差Toffsetは、「Toffset=Te−(Td+d2)=(Ta−2Tb+Tc)/2」により求める。(図4において、スレーブの時刻Ta−Tcの中点と、タイムマスタの時刻Tbとの時刻差がオフセット量であることからも明らか。) FIG. 4 is a diagram for explaining another synchronization operation. Here, an example of a synchronization operation that can further improve the synchronization accuracy is shown. FIG. 3 shows an operation example using only signals in the ad hoc network layer, but FIG. 4 shows a synchronization operation using a MAC layer signal in order to reduce synchronization errors. In FIG. 4, the time synchronization request signal and the time synchronization response signal of the ad hoc network layer are transmitted as a unicast signal of the wireless MAC layer, and the Ack signal of the wireless MAC layer is received as the response, and the uplink and downlink delay time is approximately Assuming that they are equal, the communication delay time d1 is obtained by “d1 = (T c −T a ) / 2”. The communication delay time d1 + d2 is “d1 + d2 = (T e −T a ) − (T d −T b )”, and the communication delay time d2 can be obtained. Therefore, the time difference Toffset between the time master and the slave is obtained by “Toffset = T e − (T d + d2) = (T a −2T b + T c ) / 2”. (In FIG. 4, it is clear from the fact that the time difference between the midpoint of the slave time T a -T c and the time T b of the time master is the offset amount.)

ここでは、スレーブが、Toffset分だけ自局の時計を修正し、タイムマスタの時計に同期させる。MACレイヤでの再送が発生した場合は、通信が完了したときの無線MAC送信信号時間、Ack受信時間を使用し、d1、d2を算出する。   Here, the slave corrects its own clock by Toffset and synchronizes with the clock of the time master. When retransmission at the MAC layer occurs, d1 and d2 are calculated using the wireless MAC transmission signal time and the Ack reception time when communication is completed.

図5は、スリープ動作を説明するための図である。GWとの時計の同期が完了した新規端末は、あらかじめ設定されている起動周期(起動・スリープを3秒周期で繰り返す等)、起動位相(どのタイミングから起動・スリープ周期動作を始めるか)、起動期間(起動:スリープ=1:5 等)に従い、端末の起動・スリープ動作を開始する。複数の端末が同様の動作を実施しているが、それぞれの端末に同期誤差がある。端末は、起動時間(アクティブスロット)の始めと終わりにあらかじめ設定されている同期誤差に対する保護時間(図中ハッチング部:想定時刻誤差)以外の時間(図中の起動時間中の中央の白い部分:送信可能時間)で信号を送信する。受信側は起動時間全体で受信が可能となるように動作し、端末間の起動時間のずれを見込んだ、端末間の通信を可能とする。   FIG. 5 is a diagram for explaining the sleep operation. The new terminal that has completed synchronization with the clock of the GW has a preset start cycle (start / sleep is repeated every 3 seconds, etc.), start phase (from which timing start / sleep cycle operation starts), start Start / sleep operation of the terminal is started according to the period (start: sleep = 1: 5, etc.). A plurality of terminals perform the same operation, but each terminal has a synchronization error. The terminal has a time other than the protection time (hatched portion: assumed time error in the figure) against the synchronization error set in advance at the beginning and end of the activation time (active slot) (white portion in the middle of the activation time in the figure: (Sendable time). The receiving side operates so as to be able to receive during the entire activation time, and enables communication between terminals in consideration of a difference in activation time between terminals.

図6は、定期再同期シーケンスの動作を説明するための図である。各端末は、それぞれ独立の時計源信により動作するため、時間経過とともに同期がずれてくる。したがって、端末間同期を維持するためには、定期的な再同期処理が必要となる。再同期処理では、たとえば、GW12は、全端末の経路情報に基づき同期させる端末の制御順を決定する。端末の同期制御は同期誤差が含まれるため、同期誤差の影響が最低となるように、各木構造の経路毎にGW12に近い順から実施する。今回の例では、まず、端末1の含まれる経路で、1→7→11→10(10と11はどちらが先でも同様)の順で同期させ、つぎに、端末2の経路に進み、同様の動作を繰り返す。GW12からの同期指示を受けた端末は、GW12への経路の1つ上位の端末またはGW12(端末1はGW12、端末7は端末1に同期)との同期処理を実施し、自局を同期させる。   FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the periodic resynchronization sequence. Since each terminal operates by an independent clock source signal, the synchronization is shifted as time passes. Therefore, periodic resynchronization processing is necessary to maintain synchronization between terminals. In the resynchronization process, for example, the GW 12 determines the control order of terminals to be synchronized based on the route information of all terminals. Since the synchronization control of the terminal includes a synchronization error, it is performed from the order close to the GW 12 for each path of each tree structure so that the influence of the synchronization error is minimized. In this example, first, the route including the terminal 1 is synchronized in the order of 1 → 7 → 11 → 10 (whichever is the same for 10 and 11), and then proceeds to the route of the terminal 2, Repeat the operation. The terminal that has received the synchronization instruction from the GW 12 performs a synchronization process with the terminal one higher in the route to the GW 12 or the GW 12 (the terminal 1 is synchronized with the GW 12 and the terminal 7 is synchronized with the terminal 1), and synchronizes itself. .

なお、本実施の形態では、GW12が同期させる端末の制御順を決定する形態で説明したが、GW12に他ネットワークで接続されているネットワーク管理装置等の別装置にて実施することも可能である。この場合、GW12の保有する全端末の経路情報をネットワーク管理装置に通知し、ネットワーク管理装置が、同期させる端末の制御順を決定し、GW12に同期指示送出要求を通知する。そして、同期指示送出要求を受けたGW12が、上記動作と同様に端末に同期指示を送出する。また、同期指示の代わりに、あらかじめ再同期実施時間情報をGW12から端末に渡しておき、設定時刻のタイミングで端末からの動作で上位局に再同期をかけるように構成してもよい。   In the present embodiment, the control order of the terminals to be synchronized by the GW 12 has been described. However, the control order of the terminals to be synchronized with the GW 12 by another network such as a network management apparatus connected to the GW 12 can also be implemented. . In this case, the route information of all the terminals held by the GW 12 is notified to the network management device, the network management device determines the control order of the terminals to be synchronized, and notifies the GW 12 of the synchronization instruction transmission request. Then, the GW 12 that has received the synchronization instruction transmission request transmits a synchronization instruction to the terminal in the same manner as the above operation. Instead of the synchronization instruction, the resynchronization execution time information may be passed from the GW 12 to the terminal in advance, and the higher station may be resynchronized by the operation from the terminal at the set time.

このように、本実施の形態においては、効率的なスリープモードを実現することにより低消費電力化を実現可能なマルチホップ無線アドホックネットワークを得ることができる。   As described above, in this embodiment, it is possible to obtain a multi-hop wireless ad hoc network that can realize low power consumption by realizing an efficient sleep mode.

実施の形態2.
低消費電力モード(低消費電力化を実現するためのモード)では、起動時間を短くし、スリープ時間を長くすることにより、端末の消費電力をより低減できる。起動時間を短くするためには、端末が送受する信号の削減を図る必要がある。従来のAODV等のオンデマンド型のアドホックプロトコルは、送受する信号が少ないと言われているが、本実施の形態では、AODVに対して更なる信号削減を図る。
Embodiment 2. FIG.
In the low power consumption mode (mode for realizing low power consumption), the power consumption of the terminal can be further reduced by shortening the startup time and the sleep time. In order to shorten the startup time, it is necessary to reduce the number of signals transmitted and received by the terminal. Conventional on-demand ad hoc protocols such as AODV are said to have few signals to be transmitted and received, but in this embodiment, further signal reduction is attempted with respect to AODV.

従来のAODVでは、通信が発生する毎に経路探索を実施している。たとえば、ファイル転送の場合は、ファイル転送の開始前に経路探索を実施して経路を確立し、その後、ファイル転送(複数信号)を実施する。また、一定期間をおいて次のファイル転送を同一の宛先に実施する場合も、経路探索から再度実施する。一方、本実施の形態では、GW12をルートとする木構造の特徴を生かし、同一の宛先(たとえばGW12)であれば、前回の経路を使用し通信を試みる。無線状態の変化等により前回の経路が使用できない場合のみ再度経路探索を実行する。   In the conventional AODV, a route search is performed every time communication occurs. For example, in the case of file transfer, a path search is performed before the start of file transfer to establish a path, and then file transfer (multiple signals) is performed. Also, when the next file transfer is performed to the same destination after a certain period, it is performed again from the route search. On the other hand, in the present embodiment, utilizing the characteristics of the tree structure with GW 12 as the root, if the destination is the same (for example, GW 12), communication is attempted using the previous route. The route search is executed again only when the previous route cannot be used due to a change in the wireless state or the like.

また、従来のAODVの経路探索は、経路探索元からの経路探索信号をネットワーク全体に通知(フラッディング)し、そのAckにより経路を確立する。一方、本実施の形態では、GW12をルートとする木構造の特徴を生かし、フラッディングを行わず、経路探索元の隣接端末のみに探索信号を送出し、隣接端末からのAck信号によるGW12までのホップ数と、無線信号強度の情報から、GW12へのルートの最適隣接端末を選択する。   In the conventional AODV route search, a route search signal from the route search source is notified (flooded) to the entire network, and the route is established by the Ack. On the other hand, in the present embodiment, the characteristics of the tree structure with GW 12 as a root are utilized, flooding is not performed, a search signal is transmitted only to the adjacent terminal of the route search source, and the hop to GW 12 by the Ack signal from the adjacent terminal The optimum neighboring terminal of the route to the GW 12 is selected from the number and the information of the radio signal strength.

また、GW12を親局とし、木構造の無線ネットワークを構成するマルチホップ無線アドホックネットワークにおいて、下り(GW12→端末)信号は、GW12にてスケジューリングを実施し、上り(端末→GW12)信号は、GW12からのタイミング信号通知により端末の上り信号送信時間を制御することにより、マルチホップ無線アドホックネットワーク内の無線信号衝突を削減し、不要トラヒック増加を抑制する。GW12からのタイミング信号通知は、データ送信毎のポーリング動作や、GW12からあらかじめ端末に送信開始時刻を指定しその時刻毎に端末が上りデータを送出するなどの動作、が考えられる。   Also, in a multi-hop wireless ad hoc network that forms a tree-structured wireless network with GW 12 as a master station, downlink (GW 12 → terminal) signals are scheduled in GW 12, and uplink (terminal → GW 12) signals are GW 12 By controlling the uplink signal transmission time of the terminal based on the timing signal notification from the mobile station, radio signal collisions in the multi-hop wireless ad hoc network are reduced, and an increase in unnecessary traffic is suppressed. The timing signal notification from the GW 12 may be a polling operation for each data transmission or an operation in which a transmission start time is designated in advance from the GW 12 to the terminal and the terminal transmits uplink data at each time.

本実施の形態では、これらの動作を実施し、トラヒックを最小化し、スリープ時間を拡大する。   In this embodiment, these operations are performed to minimize the traffic and extend the sleep time.

実施の形態3.
前述した、起動・スリープを周期的に切替える低消費電力モードでは、スリープ時間は通信ができないため、システムスループットは、起動・スリープの比率に応じて低下する。一方で、システムを低消費電力化する要求条件と並行し、必要な時は物理媒体の持つ最大性能で使いたいという要求条件も存在する。これらの要求条件を満足させるため、本実施の形態では、連続モードと低消費電力モードの切り替え動作を実現する。
Embodiment 3 FIG.
In the low power consumption mode in which activation / sleep is switched periodically as described above, since the sleep time cannot be communicated, the system throughput decreases according to the activation / sleep ratio. On the other hand, in parallel with the requirement for reducing the power consumption of the system, there is also a requirement to use the maximum performance of the physical medium when necessary. In order to satisfy these requirements, the present embodiment realizes a switching operation between the continuous mode and the low power consumption mode.

図7は、連続モードと低消費電力モードの切り替え動作を説明するための図である。大量ファイル転送等の実行のため、連続動作モードへ移行したいと希望する端末は、低消費電力モードの起動時間中に、連続モードへ移行するための連続モード移行情報をヘッダに付加した信号を、通信相手に送出し、連続動作モードに切り替える。また、この信号を転送する中継端末は、中継時にヘッダを確認し、連続モード移行情報がセットされている場合に、自局を連続動作モードに切り替える。その後、最終的に到達した局(本例ではGW12)において同様の動作が実施され、連続モードへの切り替えが行われる。   FIG. 7 is a diagram for explaining the switching operation between the continuous mode and the low power consumption mode. A terminal that wants to shift to the continuous operation mode for execution of large-volume file transfer, etc., during the startup time of the low power consumption mode, a signal in which continuous mode transition information for shifting to the continuous mode is added to the header, Send to communication partner and switch to continuous operation mode. Further, the relay terminal that transfers this signal checks the header at the time of relaying, and switches the local station to the continuous operation mode when the continuous mode transition information is set. Thereafter, the same operation is performed in the station that finally arrives (GW 12 in this example), and switching to the continuous mode is performed.

本実施の形態の動作により、連続モード移行情報がセットされた信号が転送された経路の端末およびGWが連続動作モードに移行し、無線媒体の最大速度でのデータ通信が可能となる。そして、以降の通信では、データのヘッダに連続モード情報をセットし続けることにより、連続モードでの通信を維持する。その後、大量ファイル転送が終了し、連続モード移行情報を一定期間以上にわたって受信しなかった場合、各端末は、連続モードを終了し、低消費電力モードへ戻る。   By the operation of the present embodiment, the terminal and the GW on the path to which the signal in which the continuous mode transition information is set is transferred shifts to the continuous operation mode, and data communication at the maximum speed of the wireless medium becomes possible. In subsequent communication, communication in the continuous mode is maintained by continuously setting the continuous mode information in the data header. Thereafter, when the mass file transfer is completed and the continuous mode transition information is not received for a certain period or longer, each terminal ends the continuous mode and returns to the low power consumption mode.

実施の形態4.
まず、本実施の形態の通信システムにおける構成および動作を説明する前に、従来の通信システムについて説明する。
Embodiment 4 FIG.
First, a conventional communication system will be described before describing the configuration and operation of the communication system according to the present embodiment.

複数の通信端末をネットワーク化し、ネットワーク網を、論理的な接続だけでなく、端末の実際の位置情報と関連付けて管理する手法が、従来から研究されてきた。その後、GPS(Global Positioning System)の普及により、情報端末が位置情報を取得することが容易になり、位置が固定でなく、情報端末が移動する場合の経路探索の研究も進められている。   Conventionally, a method of networking a plurality of communication terminals and managing the network in association with the actual location information of the terminals as well as logical connections has been studied. Thereafter, with the spread of GPS (Global Positioning System), it becomes easy for information terminals to acquire position information, and research on route search when the position of the information terminal is not fixed and the information terminal moves is also underway.

経路を探索する方法は、以下の2つの手法に大別される。1つ目は、対象とする情報端末の位置方向にのみ問い合わせ情報であるFloodingを行うLBM(Location Based Multicast)に代表される方法と、この方法に基づき論理的に形成された通信経路と地図情報とを結びつけて最短距離となるようにする方法がある。通信経路と地図情報とを結びつけて最短距離となるようにする方法としては、Voronoi図を用いたものや、Meshを構築するもの、地形をGRID化したGeoGRID(非特許文献2参照)と呼ばれるものがある。   The method of searching for a route is roughly divided into the following two methods. The first is a method represented by LBM (Location Based Multicast) that performs flooding that is inquiry information only in the direction of the location of the target information terminal, and a communication path and map information that are logically formed based on this method. There is a method to make the shortest distance by connecting. As a method of connecting the communication route and the map information so as to be the shortest distance, a method using a Voronoi map, a method for constructing a mesh, a method called GeoGRID (see Non-Patent Document 2) in which the terrain is converted into a GRID. There is.

2つ目は、対象とする情報端末の位置情報により、Floodingを必要とせずに経路を構築する手法である。例として、URAD(Unicast Routing with Area Delivery)と呼ばれる方法や、GeoNodeと呼ばれる方法である。   The second is a method for constructing a route based on position information of the target information terminal without requiring flooding. Examples include a method called URAD (Unicast Routing with Area Delivery) and a method called GeoNode.

上記従来の各手法により、各端末は、直接通信のできない情報端末に対して、位置情報を関連させて通信経路を確立することができ、この経路を利用して情報の伝達を行うことができる。   With each of the above conventional methods, each terminal can establish a communication path by associating position information with an information terminal that cannot perform direct communication, and can transmit information using this path. .

また、情報効率を高めるには、通信経路探索を頻繁に行わないようにする必要がある。これを実現するために、ネットワークに属する情報端末は、ネットワーク経路(トポロジー)を内部に記憶する必要がある。しかしながら、ネットワークに収容される情報端末が増大した場合には、情報端末で管理するべき台数が増加し、メモリやCPU等のコストが上がってしまう。そのため、従来から、エリアの代表を設けるなど、ネットワークを階層化することが提案されている(非特許文献3参照)。   Moreover, in order to improve information efficiency, it is necessary not to frequently search for communication paths. In order to realize this, the information terminals belonging to the network need to store the network route (topology) inside. However, when the number of information terminals accommodated in the network increases, the number of information terminals to be managed by the information terminals increases, and the cost of memory, CPU, etc. increases. Therefore, conventionally, it has been proposed to hierarchize the network, such as providing a representative of the area (see Non-Patent Document 3).

図8は、従来の通信システムのシステム構成を示す図である。この通信システムは、複数のセンサーや外部機器等からの情報収集を目的とした情報端末(41,42等)と、それらの情報端末の中でエリアを代表した中継端末(31〜35等)と、端末に数値を設定することを簡易的に行うために無線通信を利用した情報収集・設定装置(21)からなる。情報端末と中継端末は、同一でもよく、また、中継端末の方が高性能であってもよい。   FIG. 8 is a diagram showing a system configuration of a conventional communication system. This communication system includes an information terminal (41, 42, etc.) for collecting information from a plurality of sensors, external devices, etc., and a relay terminal (31-35, etc.) representing an area among these information terminals. The information collecting / setting device (21) using wireless communication is used to easily set numerical values in the terminal. The information terminal and the relay terminal may be the same, or the relay terminal may have higher performance.

ここでは、位置情報を2次元的にエリア分割し、X軸をX1〜X5とし、Y軸をY1〜Y4として均等に区分けを行い、従来技術であるGeoGRIDタイプで、情報収集・設定装置21が情報端末41と情報のやり取りを行う場合について説明する。経路を矢印にて示す。   Here, the position information is divided into two-dimensional areas, the X-axis is set to X1 to X5, the Y-axis is set to Y1 to Y4, and the information is collected and set by the conventional GeoGRID type. A case where information is exchanged with the information terminal 41 will be described. The route is indicated by an arrow.

情報収集・設定装置21は、全ての端末の位置情報を記憶する。各中継端末は、自端末がカバーするエリアの情報端末を記憶するが、他のエリアの情報端末については記憶しない。また、各中継端末は、中継端末間の接続情報を記憶する。これにより、情報収集・設定装置21から情報端末41に宛てられた情報は、中継端末31、32、33、34を経由している間は、中継端末34宛てで伝達され、中継端末34が、受け取った情報を情報端末41宛てに伝達する。このような動作により、各中継端末は、記憶するべき情報端末の数の削減している。   The information collection / setting device 21 stores the position information of all terminals. Each relay terminal stores information terminals in the area covered by the terminal itself, but does not store information terminals in other areas. Each relay terminal stores connection information between relay terminals. Thereby, the information addressed to the information terminal 41 from the information collection / setting device 21 is transmitted to the relay terminal 34 while passing through the relay terminals 31, 32, 33, 34. The received information is transmitted to the information terminal 41. Through such operations, each relay terminal reduces the number of information terminals to be stored.

また、たとえば、中継端末32に障害が起きた場合には、情報端末41宛ての経路探索を行う必要は無く、中継端末31と中継端末33を結ぶ経路(図では、31⇔35⇔33)を確立するだけでよい。これにより、通信経路復旧にかかる時間を削減することができる。   Further, for example, when a failure occurs in the relay terminal 32, it is not necessary to perform a route search for the information terminal 41, and a route connecting the relay terminal 31 and the relay terminal 33 (31 (35⇔33 in the figure) is used. Just establish it. Thereby, the time required for communication path restoration can be reduced.

しかしながら、上記従来の通信システムは、以下のような課題がある。図9を用いて、説明する。一例として、図9の通信システムは、複数の情報端末と中継端末31〜39と情報収集・設定装置21からなるものとする。
(1)たとえば、ネットワーク形態が一次元的な場合において、中継端末32が故障した際には、別の情報端末を中継端末にするなど、代替ルートを探索する必要がある。
(2)無線通信では、高層ビル等による電波の遮蔽(図示のO1)や、同一周波数を使った別システムによる干渉(I1)により、地理的な距離と無線の品質が一致しない場合がある。
(3)一つの中継端末が収容する無線端末が過剰になり、中継端末の処理能力や記憶容量を超える場合がある(図では中継端末36が最大8台の管理を超えて9台目が参入している)。
However, the conventional communication system has the following problems. This will be described with reference to FIG. As an example, the communication system of FIG. 9 includes a plurality of information terminals, relay terminals 31 to 39, and an information collection / setting device 21.
(1) For example, when the network form is one-dimensional, when the relay terminal 32 breaks down, it is necessary to search for an alternative route, such as making another information terminal a relay terminal.
(2) In wireless communication, there is a case where the geographical distance and the wireless quality do not match due to radio wave shielding (O1 in the figure) by a high-rise building or the like, and interference (I1) by another system using the same frequency.
(3) There are cases where the number of wireless terminals accommodated by one relay terminal becomes excessive and exceeds the processing capacity and storage capacity of the relay terminal (in the figure, the relay terminal 36 exceeds the management of a maximum of eight units and the ninth unit enters is doing).

つづいて、本実施の形態の通信システムについて説明する。図10は、実施の形態4の通信システムの構成を示す図である。情報収集・設定装置21は、傘下に属する全ての情報端末(51〜63)を把握し、各情報端末の位置情報を保持しているものとする。なお、ここでは、位置情報の精度は必要でなく、初期状態として使用する。図10では、情報収集・設定装置21が保持する初期状態の一例を示している。   It continues and demonstrates the communication system of this Embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a communication system according to the fourth embodiment. It is assumed that the information collection / setting device 21 grasps all the information terminals (51 to 63) belonging to the information and holds the position information of each information terminal. Here, the accuracy of the position information is not necessary, and is used as an initial state. FIG. 10 shows an example of an initial state held by the information collection / setting device 21.

情報収集・設定装置21は、初期状態から、各情報端末の接続関係として距離的に不可能なものを削減し、論理的な接続を仮作成する。その際に、各情報端末において、送信出力や受信性能、伝送速度が異なる場合には、条件ごとに論理的な接続を切断してもよい。なお、初期状態においては、中継端末と情報端末の区別は無い。   From the initial state, the information collection / setting device 21 reduces the connection relationship between the information terminals, which is impossible in terms of distance, and temporarily creates a logical connection. At this time, when the transmission output, reception performance, and transmission speed are different in each information terminal, the logical connection may be disconnected for each condition. In the initial state, there is no distinction between a relay terminal and an information terminal.

また、本実施の形態では、情報端末間の距離をLとし、たとえば、情報収集・設定装置21と情報端末60の距離はL(21−60)のように表し、情報収集・設定装置21と情報端末51の距離はL(21−51)のように表し、情報端末51と情報端末52の距離はL(51−52)のように表す。また、通信が明らかに不可能な距離の場合には、接続から除外する。   In this embodiment, the distance between the information terminals is L, for example, the distance between the information collection / setting device 21 and the information terminal 60 is represented as L (21-60), and the information collection / setting device 21 The distance between the information terminals 51 is represented as L (21-51), and the distance between the information terminals 51 and 52 is represented as L (51-52). If the distance is clearly impossible to communicate, it is excluded from the connection.

また、図11、図12に示すように、2次元的な地図情報に基づき電波を遮蔽するものが存在する場合には、距離を加算する補正や、接続関係の補正を行うこととしてもよい。図11および図12は、補正の一例を示す図である。   Further, as shown in FIGS. 11 and 12, when there is an object that shields radio waves based on two-dimensional map information, correction for adding a distance or correction for connection relation may be performed. 11 and 12 are diagrams illustrating an example of correction.

そして、情報収集・設定装置21では、残った接続関係から、以下の観点で中継端末を抽出する。
(1)中継端末同士の通信品質が所望の値以上を期待される。
(2)中継端末の台数を少なく設定できる。
(3)中継端末がカバーする情報端末が一定数を超えない。
(4)中継端末が故障時に、代替となるルートを確立できる。
なお、中継端末を抽出する場合は、上記(1)〜(4)を全て満たす必要はなく、一部を満たす場合であってもよい。
Then, the information collection / setting apparatus 21 extracts relay terminals from the following viewpoints from the remaining connection relationship.
(1) The communication quality between relay terminals is expected to exceed a desired value.
(2) The number of relay terminals can be set small.
(3) The number of information terminals covered by the relay terminal does not exceed a certain number.
(4) An alternative route can be established when a relay terminal fails.
In addition, when extracting a relay terminal, it is not necessary to satisfy | fill all said (1)-(4), and the case where some are satisfy | filled may be sufficient.

図13は、中継端末1台がカバーする情報端末の台数を3台以下として、図10の初期状態に基づき通信経路を確立した場合の、システム構成例を示す図である。実線が論理的な接続を表しており、点線が障害時の代替経路である。図13では、一例として、55、56、58、59が中継端末として抽出されている。   FIG. 13 is a diagram illustrating a system configuration example when the number of information terminals covered by one relay terminal is three or less and a communication path is established based on the initial state of FIG. A solid line represents a logical connection, and a dotted line is an alternative route at the time of failure. In FIG. 13, as an example, 55, 56, 58, and 59 are extracted as relay terminals.

つづいて、本実施の形態の通信システムに含まれる各装置の構成を具体的に説明する。図14は、本実施の形態の情報収集・設定装置21の機能ブロックを示す図である。情報収集・設定装置21は、管理者からの情報を入力する処理、および管理者への通信管理情報や情報収集のための情報を出力する処理を行う表示I/F部71と、情報端末の通信経路の管理や、情報端末への情報収集の指示および設定を行う制御部72と、情報端末と無線通信を行うための無線通信部73から構成される。   Next, the configuration of each device included in the communication system according to the present embodiment will be specifically described. FIG. 14 is a diagram illustrating functional blocks of the information collection / setting apparatus 21 according to the present embodiment. The information collection / setting device 21 includes a display I / F unit 71 that performs processing for inputting information from an administrator, and processing for outputting communication management information to the administrator and information for information collection, and an information terminal It comprises a control unit 72 for managing communication paths, instructing and setting information collection to the information terminal, and a wireless communication unit 73 for performing wireless communication with the information terminal.

制御部72は、情報端末の通信経路の計算を行う通信経路制御部81と、情報端末からの情報を収集および設定する情報収集・設定部82からなる。また、通信経路制御部81は、収容される情報端末の位置情報を管理する端末位置情報管理部91と、地図情報・地形情報を管理する地図情報・地形情報管理部92と、情報端末の位置情報と地図から情報端末の論路的な接続関係を計算する通信経路演算部93と、演算した通信経路を保持する通信経路保持部94から構成される。   The control unit 72 includes a communication path control unit 81 that calculates a communication path of the information terminal, and an information collection / setting unit 82 that collects and sets information from the information terminal. In addition, the communication path control unit 81 includes a terminal position information management unit 91 that manages position information of accommodated information terminals, a map information / terrain information management unit 92 that manages map information / terrain information, and a position of the information terminal. The communication path calculation unit 93 calculates the logical connection relationship between the information terminals from the information and the map, and the communication path holding unit 94 holds the calculated communication path.

管理者は、表示I/F部71を介して、通信経路制御部81に対して、情報端末の追加や地図情報・地形情報の追加、通信経路を求めるためのアルゴリズムの更新、を行うことができ、また、演算された通信経路を表示させることが可能である。   The administrator can add an information terminal, add map information / terrain information, and update an algorithm for obtaining a communication path to the communication path control unit 81 via the display I / F unit 71. It is also possible to display the calculated communication path.

情報収集・設定部82は、通信時に、通信経路制御部81から、情報端末までの経路を参照可能である。また、情報収集・設定部82は、無線信号への変復調および通信制御を行う無線通信部73との間で所定のやり取りを行う。無線通信部73は、外部の無線端末と無線信号のやり取りを行う。   The information collection / setting unit 82 can refer to the route from the communication route control unit 81 to the information terminal during communication. In addition, the information collection / setting unit 82 performs predetermined exchanges with the wireless communication unit 73 that performs modulation / demodulation to a wireless signal and communication control. The wireless communication unit 73 exchanges wireless signals with an external wireless terminal.

図15は、本実施の形態の情報端末の機能ブロックを示す図である。情報端末(51〜63)は、外部から収集された入力情報や外部への設定情報を出力する外部I/F部101と、情報端末の通信経路の管理や情報端末への情報収集の指示および設定を行う制御部102と、他の情報端末や情報収集・設定装置21と無線通信を行う無線通信部103から構成される。   FIG. 15 is a diagram illustrating functional blocks of the information terminal according to the present embodiment. The information terminals (51 to 63) include an external I / F unit 101 that outputs input information collected from the outside and setting information to the outside, management of the communication route of the information terminal and information collection instructions to the information terminal, It comprises a control unit 102 that performs settings, and a wireless communication unit 103 that performs wireless communication with other information terminals and the information collection / setting device 21.

また、制御部102は、周辺と経路に存在する情報端末の管理を行う端末情報管理部121および通信経路を記憶する通信経路保持部122からなる通信経路制御部111と、情報端末からの情報の収集および設定を行う情報収集・設定部112とからなる。   The control unit 102 also includes a communication path control unit 111 including a terminal information management unit 121 that manages information terminals existing in the periphery and the route, and a communication path holding unit 122 that stores the communication route, and information from the information terminal. It comprises an information collection / setting unit 112 that performs collection and setting.

無線通信部103は、外部の無線端末と無線信号のやり取りを行う。通信経路にかかわる情報については、通信経路制御部111とやり取りを行い、情報端末から収集した情報や設定にかかわる情報については、情報収集・設定部112とやり取りを行う。また、情報収集・設定部112は、外部I/F部101を介して、情報の収集および設定を行う。   The wireless communication unit 103 exchanges wireless signals with an external wireless terminal. Information related to the communication path is exchanged with the communication path control unit 111, and information collected from the information terminal and information related to the setting are exchanged with the information collection / setting unit 112. The information collection / setting unit 112 collects and sets information via the external I / F unit 101.

なお、本実施の形態における距離計算の手法は、上記に限らず、たとえば、ボロノイ図(Voronoi Diagram)やドロネー図(Delaunay Diagram)等、距離の最小総和を求めるアルゴリズムと組み合わせることとしてもよい。   The distance calculation method in the present embodiment is not limited to the above, and may be combined with an algorithm for obtaining a minimum sum of distances such as a Voronoi diagram and a Delaunay diagram.

以上のように、本実施の形態では、適用される無線通信ネットワークの形態や、地理的要因を考慮した通信トポロジーを作成し、代表となる中継端末を選定することとした。これにより、情報端末は、把握するべき端末数を削減することができるので、低コスト化を実現することができ、さらに、ネットワークの形態をシンプルに把握することができるので、障害時の早期復旧を実現することができる。   As described above, in the present embodiment, a communication topology considering the form of the wireless communication network to be applied and geographical factors is created, and a representative relay terminal is selected. As a result, the information terminals can reduce the number of terminals to be grasped, so that cost reduction can be realized, and furthermore, the network form can be grasped simply, so that an early recovery from a failure is possible. Can be realized.

実施の形態5.
本実施の形態では、前述した実施の形態4と異なる点について説明する。本実施の形態では、情報収集・設定装置21は、傘下に属する全ての情報端末の接続関係を把握する場合に、管理者からの入力ではなく、情報端末同士が通信を介して検出した、隣接する情報端末との接続関係、を利用する。
Embodiment 5 FIG.
In the present embodiment, differences from the above-described fourth embodiment will be described. In the present embodiment, the information collection / setting device 21 is not the input from the administrator but the adjacent information detected by the information terminals through communication when grasping the connection relationship of all information terminals belonging to the information terminal. Connection with the information terminal to be used.

図16は、本実施の形態の通信システムの初期状態の構成を示す図である。ここでは、各情報端末(51〜67)によって収集された接続関係の初期状態が示されている。この状態において、たとえば、情報端末55は、自身の配下に接続される情報端末58、59、62、63、66、67をすべて把握する必要がある。この際、情報端末55は、内部の管理テーブルに、たとえば、情報端末62、63、66、67宛ての無線信号は端末59に向けて中継すること、という情報を記憶しておく必要がある。そして、図16の状態においては、管理テーブルの増大により、新たな情報端末を接続することができなくなる可能性がある。また、障害時の情報端末の経路探索方法にも課題が残る。   FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of an initial state of the communication system according to the present embodiment. Here, the initial state of the connection relation collected by each information terminal (51-67) is shown. In this state, for example, the information terminal 55 needs to grasp all the information terminals 58, 59, 62, 63, 66, and 67 connected to the information terminal 55. At this time, the information terminal 55 needs to store information in the internal management table that, for example, wireless signals addressed to the information terminals 62, 63, 66, and 67 are relayed to the terminal 59. In the state of FIG. 16, there is a possibility that a new information terminal cannot be connected due to an increase in the management table. In addition, problems remain in the route search method of the information terminal at the time of failure.

そこで、本実施の形態においては、情報収集・設定装置21が、図16に示す通信経路(初期状態)を、たとえば、図17のように、特定の情報端末(52、59)を中継装置として設定した通信経路に変更する。これにより、情報端末55は、情報端末58と中継端末59のみを把握すればよいことになる。そして、中継端末59が、自身のエリアに存在する4台の情報端末(62、63、66、67)を把握することとなる。   Therefore, in the present embodiment, the information collection / setting device 21 uses the communication path (initial state) shown in FIG. 16 as a relay device, for example, as shown in FIG. Change to the set communication path. As a result, the information terminal 55 needs to grasp only the information terminal 58 and the relay terminal 59. And the relay terminal 59 will grasp | ascertain four information terminals (62, 63, 66, 67) which exist in an own area.

また、新たに情報端末が検出された場合には、新たな情報端末を検出した周辺の情報端末または中継端末が情報収集・設定装置21に対してネットワークが拡大された旨を通知する。そして、情報収集・設定装置21は、必要に応じて、中継端末を新たに設定する処理を行う。   When a new information terminal is detected, the neighboring information terminal or relay terminal that has detected the new information terminal notifies the information collection / setting device 21 that the network has been expanded. Then, the information collection / setting device 21 performs processing for newly setting a relay terminal as necessary.

以上のように、本実施の形態では、ネットワークの運用の際に管理者の入力を必要とすることなく、各情報端末が把握するべき端末数を削減することができるので、さらなる低コスト化を実現することができる。また、ネットワークの形態をシンプルに把握することが可能となることから、障害時の早期復旧を実現することもできる。   As described above, according to the present embodiment, the number of terminals that each information terminal should grasp can be reduced without requiring an administrator input when operating the network. Can be realized. In addition, since it is possible to simply grasp the form of the network, it is possible to realize early recovery in the event of a failure.

実施の形態6.
本実施の形態では、前述した実施の形態4と異なる点について説明する。本実施の形態では、情報収集・設定装置21が設定した経路が最適な経路かどうかを検証する仕組みを追加する。
Embodiment 6 FIG.
In the present embodiment, differences from the above-described fourth embodiment will be described. In the present embodiment, a mechanism for verifying whether the route set by the information collection / setting device 21 is an optimal route is added.

情報収集・設定装置21は、通信経路を各情報端末に通知し、初期の通信経路を確立後、特定の情報端末や全情報端末から、周辺の情報端末の通信品質の測定結果を収集する。通信品質としては、SNRやRSSI、SINR等である。   The information collection / setting device 21 notifies each information terminal of the communication path, and after establishing the initial communication path, collects the measurement results of the communication quality of the peripheral information terminals from a specific information terminal or all information terminals. Communication quality includes SNR, RSSI, SINR, and the like.

図18は、本実施の形態の情報端末の機能ブロックを示す図である。本実施の形態の制御部102aの通信経路制御部111aは、前述した通信経路制御部111と比較すると、各情報端末との通信品質を測定する通信性能測定部123aとその測定結果を保持する通信性能保持部124aが追加されており、通信性能測定部123aは、情報収集・設定装置21からの指示により他の情報端末との通信性能の測定し、その測定結果を情報収集・設定装置21に報告する機能を有する。   FIG. 18 is a diagram illustrating functional blocks of the information terminal according to the present embodiment. Compared with the communication path control unit 111 described above, the communication path control unit 111a of the control unit 102a of the present embodiment has a communication performance measurement unit 123a that measures the communication quality with each information terminal and a communication that holds the measurement result. A performance holding unit 124 a is added, and the communication performance measuring unit 123 a measures communication performance with other information terminals according to instructions from the information collecting / setting device 21, and the measurement result is sent to the information collecting / setting device 21. Has the ability to report.

以上のように、本実施の形態では、各情報端末にて測定した通信品質をネットワークに反映させることができるので、実環境に即した通信経路を構築することができる。   As described above, in the present embodiment, the communication quality measured at each information terminal can be reflected in the network, so that a communication path that matches the actual environment can be constructed.

実施の形態7.
本実施の形態では、前述した実施の形態4と異なる点について説明する。本実施の形態では、使用する無線通信の種類が、たとえば、ISMバンドや特定小電力無線のように、使用する周波数を別の無線システムと共用する場合を想定する。ここで、周波数を共用する別の無線システムとしては、たとえば、オフィス環境での無線通信において、昼間の使用率が高く、夜間の使用率が低い、といった無線システムが考えられる。
Embodiment 7 FIG.
In the present embodiment, differences from the above-described fourth embodiment will be described. In the present embodiment, it is assumed that the type of wireless communication to be used shares a frequency to be used with another wireless system, such as an ISM band or a specific low power radio. Here, as another wireless system sharing the frequency, for example, in wireless communication in an office environment, a wireless system in which a daytime usage rate is high and a nighttime usage rate is low can be considered.

このように、時間帯や季節、曜日等により通信環境が異なることを、管理者側の測定により、または、情報端末から得られる通信品質情報から、把握できる場合には、それらの情報を通信経路演算部93に反映させてもよい。また、情報収集・設定装置21および各情報端末における通信経路保持部では、複数の通信経路を保持し、時間帯や季節、曜日等に応じて通信経路を切り替えて使用することとしてもよい。   In this way, when it is possible to grasp that the communication environment varies depending on the time zone, season, day of the week, etc., from the measurement by the administrator or from the communication quality information obtained from the information terminal, the information is transmitted to the communication path. You may reflect in the calculating part 93. FIG. In addition, the information collection / setting device 21 and the communication route holding unit in each information terminal may hold a plurality of communication routes and switch the communication route according to the time zone, season, day of the week, or the like.

以上のように、本実施の形態では、同一の周波数を用いた別システムがネットワーク内に存在する場合に、外部から入力された別システムの運用状況、または、測定により把握した結果を、通信経路に反映させることとした。これにより、前述した実施の形態4と比較して、さらに安定した通信経路を構築することができる。   As described above, in the present embodiment, when another system using the same frequency exists in the network, the operation status of the other system input from the outside or the result obtained by measurement is obtained as a communication path. It was decided to reflect on. Thereby, it is possible to construct a more stable communication path as compared with the fourth embodiment described above.

実施の形態8.
まず、本実施の形態のローカル経路修復の動作を説明する前に、従来のローカル経路修復の動作について説明する。
Embodiment 8 FIG.
First, before explaining the operation of local route repair according to the present embodiment, the operation of conventional local route repair will be described.

センサー値を収集するアプリケーションなどでは、各ノードからゲートウエイへの経路がツリー上に構成される。ツリー型のトポロジーでは、全てのノードがゲートウエイへの経路を保持することから、中継ノードがゲートウエイに向けたパケットの転送を失敗した場合、ローカル経路修復(Local Repair)と呼ばれる機能により、効率よく経路を再探索することが可能である。ローカル経路修復では、転送ホップ数を限定した(たとえば、転送ホップ数=1)RREQ(Route Request)メッセージをブロードキャスト送信することにより、隣接ノードに経路を問い合わせ、経路を再探索する(非特許文献4参照)。   In an application for collecting sensor values, a path from each node to the gateway is configured on a tree. In a tree topology, all nodes maintain a route to the gateway. Therefore, if a relay node fails to transfer a packet to the gateway, a route called a local repair is used to efficiently route the packet. It is possible to search again. In local route restoration, by sending a RREQ (Route Request) message with a limited number of transfer hops (for example, the number of transfer hops = 1), the route is inquired to an adjacent node, and the route is searched again (Non-Patent Document 4). reference).

図19は、従来のローカル経路修復の動作を説明するための図である。図19において、201〜206はノードであり、301はゲートウエイ(Gate Way)であり、実線は、経路テーブルに登録されている転送経路を示し、点線は、無線伝送は可能であるが経路テーブルとして登録されていない経路を示している。たとえば、ノード204でリンクエラーが発生した場合(ステップS1、S2、S3)、ノード204は、転送ホップ数を限定した(たとえば、転送ホップ数=1)RREQメッセージをブロードキャスト送信することにより、隣接ノードに経路を問い合わせる。宛先への経路を知っているノード206は、RREPメッセージを返信する(ステップS4)。そして、RREPメッセージを受信したノード204は、データをノード206へ転送し(ステップS5)、ノード206経由でゲートウエイ301にデータが到達する(ステップS6)。   FIG. 19 is a diagram for explaining a conventional local path repair operation. In FIG. 19, reference numerals 201 to 206 denote nodes, 301 denotes a gateway (Gate Way), a solid line indicates a transfer route registered in the route table, and a dotted line indicates that the wireless transmission is possible but the route table Indicates a route that is not registered. For example, when a link error occurs in the node 204 (steps S1, S2, and S3), the node 204 broadcasts an RREQ message with a limited number of transfer hops (for example, the number of transfer hops = 1), thereby adjacent nodes. Ask for route. The node 206 that knows the route to the destination returns a RREP message (step S4). The node 204 that has received the RREP message transfers the data to the node 206 (step S5), and the data reaches the gateway 301 via the node 206 (step S6).

図20は、ローカル経路修復に失敗する場合の動作を説明するための図である。図20において、ノード203がリンクエラーを検出した場合(ステップS11、S12、S13)、ノード203は、隣接問い合わせによるローカル経路探索を行うが、ゲートウエイ301への経路を持つ隣接ノードが無く、ローカル経路修復に失敗する(ステップS14)。この場合、ノード203は、RERRメッセージを送信(ステップS15)し、経路テーブルからゲートウエイ301への経路を削除する。そして、RERRメッセージを受信したノード202は、経路テーブルからゲートウエイ301への経路を削除し、さらに、RERRメッセージをノード201に送信する(ステップS16)。   FIG. 20 is a diagram for explaining the operation in the case where the local path repair fails. In FIG. 20, when the node 203 detects a link error (steps S11, S12, and S13), the node 203 performs a local route search by an adjacency inquiry, but there is no adjacent node having a route to the gateway 301, and the local route Repair fails (step S14). In this case, the node 203 transmits a RERR message (step S15), and deletes the route from the route table to the gateway 301. Then, the node 202 that has received the RERR message deletes the route to the gateway 301 from the route table, and further transmits the RERR message to the node 201 (step S16).

このとき、ノード201の近隣のノードは、ゲートウエイ301へのルートを持っておらず、転送ホップ数を限定したRREQメッセージでは経路を発見することができない。経路を発見するためには、転送ホップ数を限定しないRREQメッセージにより広範囲な経路探索が必要となり、制御トラフィック量が増大する。   At this time, a node adjacent to the node 201 does not have a route to the gateway 301, and a route cannot be found with an RREQ message in which the number of transfer hops is limited. In order to find a route, a wide-range route search is required by an RREQ message that does not limit the number of transfer hops, and the amount of control traffic increases.

つづいて、本実施の形態のローカル経路修復の動作を説明する。図21は、本実施の形態のローカル経路修復の動作を説明するための図である。また、図22は、図21に対応する処理を示すフローチャートである。   Next, the operation of local path repair according to the present embodiment will be described. FIG. 21 is a diagram for explaining the operation of local path restoration according to the present embodiment. FIG. 22 is a flowchart showing processing corresponding to FIG.

図21および図22において、ノード203は、リンクエラーを検出した場合(ステップS21、S22、S23)、隣接問い合わせによるローカル経路探索を行うが応答が無く、ローカル経路修復に失敗する(ステップS24)。この場合、ノード203は、ローカル経路修復フラグ(LR:Local Repair)を付けたRERR(経路エラー)メッセージを送信する(ステップS25)。   In FIG. 21 and FIG. 22, when the node 203 detects a link error (steps S21, S22, S23), the node 203 searches for a local route by an adjacent inquiry, but there is no response, and the local route repair fails (step S24). In this case, the node 203 transmits a RERR (route error) message with a local route repair flag (LR: Local Repair) (step S25).

ノード202は、ローカル経路修復フラグの付いたRERRメッセージを受信した場合に、隣接問い合わせによるローカル経路探索を実施し、ゲートウエイ301へのルートを探索しておく(ステップS26)。また、発信ノードにデータ転送が失敗したことを知らせるため、RERRメッセージを送信する(ステップS27)。ただし、このとき、RERRメッセージに経路非削除フラグ(N=1: No delete)を付けておく。   When the node 202 receives the RERR message with the local route repair flag, the node 202 searches for a route to the gateway 301 by performing a local route search by an adjacent inquiry (step S26). Also, a RERR message is transmitted to inform the originating node that the data transfer has failed (step S27). However, at this time, a route non-delete flag (N = 1: No delete) is attached to the RERR message.

そして、経路非削除フラグのついたRERRメッセージを受信したノード201は、ゲートウエイ301への経路を削除しない。データを再送する場合、ノード201は、ゲートウエイ301への経路を保持しているため、ノード202にデータを送信する。ノード202は、ローカル経路修復によりゲートウエイ301へのルートを持っているため、データをノード204へ転送することができる。   Then, the node 201 that has received the RERR message with the route non-deletion flag does not delete the route to the gateway 301. When retransmitting the data, the node 201 holds the route to the gateway 301 and therefore transmits the data to the node 202. Since the node 202 has a route to the gateway 301 by local path repair, data can be transferred to the node 204.

実施の形態9.
図23は、本実施の形態のローカル経路修復の動作を説明するための図である。また、図24は、図23に対応する処理を示すフローチャートである。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 23 is a diagram for explaining the operation of local path restoration according to the present embodiment. FIG. 24 is a flowchart showing processing corresponding to FIG.

図23および図24において、ノード203は、リンクエラーを検出した場合(ステップS21、S22、S23)、隣接問い合わせによるローカル経路探索を行うが応答が無く、ローカル経路修復に失敗する(ステップS24)。この場合、ノード203は、ローカル経路修復フラグを付けたRERRメッセージを送信する(ステップS25)。   In FIG. 23 and FIG. 24, when the node 203 detects a link error (steps S21, S22, S23), the node 203 searches for a local route by an adjacent inquiry, but there is no response, and the local route repair fails (step S24). In this case, the node 203 transmits a RERR message with a local route repair flag (step S25).

ノード202は、ローカル経路修復フラグの付いたRERRを受信した場合に、隣接問い合わせによるローカル経路探索を実施し、ゲートウエイ301へのルートを探索しておく(ステップS26)。また、発信ノードにデータ転送が失敗したことを知らせるため、RERRメッセージ(N=0)を送信する(ステップS28)。   When the node 202 receives the RERR with the local route repair flag, the node 202 searches for a route to the gateway 301 by performing a local route search based on an adjacent query (step S26). Further, a RERR message (N = 0) is transmitted to notify the originating node that the data transfer has failed (step S28).

RERRメッセージを受信したノード201は、データを再送することが考えられる。このとき、ノード201は、ゲートウエイ301への経路を持っていないため、転送ホップ数を限定したRREQメッセージを送信し、経路探索を行う。ノード202がRREQメッセージを受信した場合は、ゲートウエイ301へのルートを持っているため、RREPをメッセージ応答することができ、ノード201は、ゲートウエイ301への経路を発見できる。   The node 201 that has received the RERR message can retransmit the data. At this time, since the node 201 does not have a route to the gateway 301, the node 201 transmits an RREQ message with a limited number of transfer hops to perform route search. When the node 202 receives the RREQ message, since it has a route to the gateway 301, it can respond to the RREP message, and the node 201 can find the route to the gateway 301.

実施の形態10.
図25は、本実施の形態のローカル経路修復の動作を説明するための図である。また、図26は、図25に対応する処理を示すフローチャートである。
Embodiment 10 FIG.
FIG. 25 is a diagram for explaining the operation of local path repair according to the present embodiment. FIG. 26 is a flowchart showing processing corresponding to FIG.

図25および図26において、ノード203が、リンクエラーを検出した場合(ステップS21、S22、S23)、隣接問い合わせによるローカル経路探索を行うが応答が無く、局地的経路修復に失敗する(ステップS24)。ノード203は、ローカル経路修復フラグ(LR:Local Repair)を付けたRERRメッセージを送信する(ステップS29)。このとき、RERRメッセージには転送データを付加しておく。   In FIG. 25 and FIG. 26, when the node 203 detects a link error (steps S21, S22, S23), it performs a local route search by an adjacent inquiry, but there is no response, and the local route repair fails (step S24). ). The node 203 transmits a RERR message with a local route repair flag (LR: Local Repair) (step S29). At this time, transfer data is added to the RERR message.

ノード202は、ローカル経路修復フラグの付いたRERRメッセージを受信した場合に、隣接問い合わせによるローカル経路探索を実施し、ゲートウエイ301へのルートを探索しておく(ステップS26)。さらに、ノード202は、発見した経路を用いて、ノード204にデータを転送する(ステップS30)。   When the node 202 receives the RERR message with the local route repair flag, the node 202 searches for a route to the gateway 301 by performing a local route search by an adjacent inquiry (step S26). Further, the node 202 transfers data to the node 204 using the found route (step S30).

ノード204は、ノード205にデータを転送し、これにより、ノード205経由でゲートウエイ301にデータを転送することができる(ステップS31)。   The node 204 transfers the data to the node 205, and can thereby transfer the data to the gateway 301 via the node 205 (step S31).

以上のように、本発明にかかるマルチホップ無線アドホックネットワークは、効率的なスリープモードの実現を図る場合に有用である。   As described above, the multi-hop wireless ad hoc network according to the present invention is useful for realizing an efficient sleep mode.

1〜11 端末
12 ゲートウエイ(GW)
1-11 Terminal 12 Gateway (GW)

Claims (21)

ゲートウエイを親局とし、ツリー構造の無線ネットワークを構成するマルチホップ無線アドホックネットワークにおいて、
ネットワーク内のすべての端末を前記ゲートウエイへの経路の隣接端末に同期させ、全体が当該ゲートウエイに同期したネットワークを構成し、
全端末と前記ゲートウエイが起動周期、起動位相、起動期間を合わせて起動とスリープの切り替え動作を行い、
起動期間中は同期誤差範囲内での起動区間でデータ転送を実施し、
スリープ期間中は最小限の部分を動作させ、
同期動作を維持するために前記ゲートウエイからツリー構造に応じて再同期を実施する、
ことを特徴とするマルチホップ無線アドホックネットワーク。
In a multi-hop wireless ad hoc network that configures a tree-structured wireless network with a gateway as a master station,
Synchronize all the terminals in the network with the adjacent terminals in the route to the gateway, and configure a network that is entirely synchronized with the gateway,
All terminals and the gateway perform the switching operation of the start and sleep in accordance with the start cycle, start phase and start period,
During the startup period, data transfer is performed in the startup section within the synchronization error range,
During the sleep period, operate the minimum part,
Resynchronization is performed according to a tree structure from the gateway in order to maintain the synchronization operation.
A multi-hop wireless ad hoc network characterized by that.
新規端末が参入する場合、周辺端末探索信号中に同期処理に必要な信号を重畳し、周辺端末探索と同期処理を同時実行する、
ことを特徴とする請求項1記載のマルチホップ無線アドホックネットワーク。
When a new terminal enters, superimpose a signal necessary for the synchronization process in the peripheral terminal search signal, and simultaneously execute the peripheral terminal search and the synchronization process.
The multi-hop wireless ad hoc network according to claim 1.
同期処理にマルチキャスト信号を使用する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のマルチホップ無線アドホックネットワーク。
Use multicast signals for synchronization,
The multi-hop wireless ad hoc network according to claim 1 or 2.
無線MACレイヤの信号を活用した時刻同期処理を行う、
ことを特徴とする請求項1、2または3に記載のマルチホップ無線アドホックネットワーク。
Perform time synchronization processing using wireless MAC layer signals,
The multi-hop wireless ad hoc network according to claim 1, 2, or 3.
再同期処理において、
前記ゲートウエイをルートとするツリー構造に応じて、当該ゲートウエイへの経路の次段の端末をタイミングマスタとして同期動作を行い、ネットワーク全体を同期させる、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のマルチホップ無線アドホックネットワーク。
In resynchronization processing,
According to the tree structure with the gateway as the root, the terminal at the next stage of the route to the gateway is synchronized as a timing master, and the entire network is synchronized.
The multi-hop wireless ad hoc network according to any one of claims 1 to 4.
オンデマンド型のアドホックネットワーク方式を用いる場合において、
端末の立ち上がり時に経路構築動作を実施し、通信可能であれば経路を維持し、通信不可能な場合に経路構築動作を行い、
経路探索時に隣接端末のゲートウエイまでの経路情報と受信電力情報に基づいて、フラッディングを行わずに、ゲートウエイへの最適隣接ノードを決定し、
下り信号は、親局として動作するゲートウエイでスケジューリングを実施し、
上り信号は、ゲートウエイからのタイミング信号通知に基づき端末の上り信号送信時間を制御することにより、アドホックネットワーク内の無線信号衝突を削減し、不要トラヒック増加を抑制し、
アドホックネットワーク用制御信号を削減することによりスリープ時間を拡大する、
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチホップ無線アドホックネットワーク。
When using an on-demand ad hoc network method,
When the terminal starts up, the route construction operation is performed, the route is maintained if communication is possible, and the route construction operation is performed when communication is impossible.
Based on the route information to the gateway of the adjacent terminal and the received power information at the time of route search, the optimum adjacent node to the gateway is determined without performing flooding,
Downlink signals are scheduled at the gateway that operates as the master station,
By controlling the uplink signal transmission time of the terminal based on the timing signal notification from the gateway, the uplink signal reduces radio signal collisions in the ad hoc network, suppresses unnecessary traffic increase,
Extend sleep time by reducing ad hoc network control signals,
The multi-hop wireless ad hoc network according to claim 1.
間欠的にスリープする低消費電力モードとスリープしない連続モードとを有し、
間欠モードで動作中に、送信信号に連続モード設定情報をのせて送信し、その信号を検出した中継局、宛先局が、連続モードに移行する、
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチホップ無線アドホックネットワーク。
It has a low power consumption mode that sleeps intermittently and a continuous mode that doesn't sleep,
During operation in the intermittent mode, the transmission signal is transmitted with the continuous mode setting information, and the relay station and the destination station that detected the signal shift to the continuous mode.
The multi-hop wireless ad hoc network according to claim 1.
情報収集・設定装置と2台以上の情報端末から構成される通信システムであって、
前記情報収集・設定装置は、
情報端末の通信接続関係を決定する通信経路演算部、
を備え、
前記情報端末は、前記通信経路演算部により決定された経路に従い通信を中継する、
ことを特徴とする通信システム。
A communication system comprising an information collection / setting device and two or more information terminals,
The information collecting / setting device includes:
A communication path calculation unit for determining communication connection relations of information terminals,
With
The information terminal relays communication according to a route determined by the communication route calculation unit.
A communication system characterized by the above.
前記通信経路演算部は、通信品質に基づいて、情報端末の保持する経路情報を集約するための中継ノードを決定する、
ことを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
The communication path calculation unit determines a relay node for aggregating path information held by the information terminal based on communication quality.
The communication system according to claim 8.
前記通信経路演算部は、初期の通信接続関係に、情報端末位置情報を使用する、
ことを特徴とする請求項8または9に記載の通信システム。
The communication path calculation unit uses information terminal position information for the initial communication connection relationship.
The communication system according to claim 8 or 9, wherein
前記通信経路演算部は、初期の通信接続関係に、情報端末から収集した接続情報を使用する、
ことを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
The communication path calculation unit uses the connection information collected from the information terminal for the initial communication connection relationship.
The communication system according to claim 8.
前記通信経路演算部は、情報端末から得られた通信品質を反映させる、
ことを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
The communication path calculation unit reflects the communication quality obtained from the information terminal,
The communication system according to claim 8.
前記通信経路演算部は、日時に応じた情報端末間の通信品質を反映させる、
ことを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
The communication path calculation unit reflects the communication quality between information terminals according to the date and time,
The communication system according to claim 8.
情報収集・設定装置と2台以上の情報端末から構成される通信システムであって、
前記情報収集・設定装置と各情報端末との間で情報通信を行う前に、前記情報収集・設定装置が、各情報端末の中から中継端末を決定して接続経路を確立する、
ことを特徴とする通信システム。
A communication system comprising an information collection / setting device and two or more information terminals,
Before performing information communication between the information collection / setting device and each information terminal, the information collection / setting device determines a relay terminal from each information terminal and establishes a connection path;
A communication system characterized by the above.
2台以上の情報端末とともに通信システムを構成し、
前記情報端末の通信接続関係を決定する通信経路演算部、
を備えることを特徴とする情報収集・設定装置。
Configure a communication system with two or more information terminals,
A communication path calculation unit for determining a communication connection relationship of the information terminal;
An information collecting / setting device comprising:
情報収集・設定装置と2台以上の情報端末から構成される通信システムにおける前記情報端末であって、
前記情報収集・設定装置により決定された経路に従い通信を中継する、
ことを特徴とする情報端末。
The information terminal in a communication system comprising an information collection / setting device and two or more information terminals,
Relay communication according to the route determined by the information collection / setting device;
An information terminal characterized by that.
ゲートウエイをルートとしたツリー構造のネットワークを構成するマルチホップ無線アドホックネットワークにおける経路探索方法であって、
データ転送処理に障害が発生したことを伝える経路エラーメッセージにローカル経路修復を指示するフラグを設ける、
ことを特徴とする経路探索方法。
A route search method in a multi-hop wireless ad hoc network constituting a tree-structured network with a gateway as a root,
Provide a flag to instruct local route repair in the route error message that indicates that a failure has occurred in the data transfer process.
A route search method characterized by that.
データ転送に障害が発生した場合に、データ転送方向がゲートウエイ方向であることを判別し、ゲートウエイ方向への転送である場合にローカル経路修復を行う、
ことを特徴とする請求項17に記載の経路探索方法。
When a failure occurs in data transfer, it is determined that the data transfer direction is the gateway direction, and if the transfer is in the gateway direction, local route repair is performed.
The route search method according to claim 17, wherein:
ローカル経路修復が成功しなかった場合に、ローカル経路修復を指示するフラグを付加した経路エラーメッセージを送信し、
ローカル経路修復を指示するフラグを付加した経路エラーメッセージを受信した場合に、ローカル経路修復を行うことを特徴とする請求項18に記載の経路探索方法。
If local route repair is not successful, send a route error message with a flag indicating local route repair.
19. The route search method according to claim 18, wherein when a route error message to which a flag for instructing local route repair is added is received, local route repair is performed.
ローカル経路修復が成功しなかった場合に、ローカル経路修復を指示するフラグと、転送データとを付加した経路エラーメッセージを送信する、
ことを特徴とする請求項18に記載の経路探索方法。
When local route repair is not successful, a route error message with a flag for instructing local route repair and forwarding data is sent.
The route search method according to claim 18, wherein:
ローカル経路修復が成功した場合に、経路非削除を指示するフラグを付加した経路エラーメッセージを送信する、
ことを特徴とする請求項17または18に記載の経路探索方法。
If local route repair is successful, send a route error message with a flag indicating non-deletion of route,
The route search method according to claim 17 or 18, characterized in that:
JP2010091740A 2010-04-12 2010-04-12 Gateway and terminal Active JP5430481B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010091740A JP5430481B2 (en) 2010-04-12 2010-04-12 Gateway and terminal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010091740A JP5430481B2 (en) 2010-04-12 2010-04-12 Gateway and terminal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011223419A true JP2011223419A (en) 2011-11-04
JP5430481B2 JP5430481B2 (en) 2014-02-26

Family

ID=45039769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010091740A Active JP5430481B2 (en) 2010-04-12 2010-04-12 Gateway and terminal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5430481B2 (en)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013207384A (en) * 2012-03-27 2013-10-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Radio communication system, radio communication device, and radio communication method
WO2014020714A1 (en) * 2012-08-01 2014-02-06 株式会社日立製作所 Method for synchronizing time in wireless network system
JP2014533071A (en) * 2011-11-09 2014-12-08 オラクル・インターナショナル・コーポレイション System and method for providing deadlock-free routing between switches in a fat tree topology
JP2015011030A (en) * 2013-06-27 2015-01-19 エルジー シーエヌエス カンパニー リミテッド Real time remote leak detection system and method
JP2015503092A (en) * 2011-11-15 2015-01-29 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Method and apparatus for determining distance in a Wi-Fi network
JP2015505206A (en) * 2011-12-22 2015-02-16 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation Wireless sensor network, method and computer program for routing at least one data packet within a wireless sensor network
WO2015022845A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-19 住友電気工業株式会社 Communication apparatus, communication system, communication control method, and communication control program
EP2922215A1 (en) 2014-03-14 2015-09-23 Fujitsu Limited Method for digital communication, radio communication system, and radio communication apparatus
EP2947949A1 (en) 2014-05-20 2015-11-25 Fujitsu Limited Communication method, communication system, and communication device
JP2016225833A (en) * 2015-05-29 2016-12-28 株式会社東芝 Communication control device, power consumption reduction method, and computer program
JP2017184145A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 大井電気株式会社 Base station, wireless apparatus, and wireless communication system
CN107615873A (en) * 2015-06-04 2018-01-19 三菱电机株式会社 Radio communication device and wireless communications method
JP2018511274A (en) * 2015-04-10 2018-04-19 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated IoE device awake scheduling and discovery
US10172021B2 (en) 2014-08-20 2019-01-01 Fujitsu Limited Communication method, non-transitory computer-readable recording medium, and communication system
JP2019506598A (en) * 2015-12-23 2019-03-07 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Broadcast departure time (TOD) frame format
US10401185B2 (en) 2015-11-04 2019-09-03 Fujitsu Limited Apparatus and method for online generation of an optimum route-graph
US10805880B2 (en) 2016-08-29 2020-10-13 Mitsubishi Electric Corporation Communication device, communication method, and computer readable medium
CN112136343A (en) * 2018-06-19 2020-12-25 奥林巴斯株式会社 Wireless communication terminal, wireless communication system, wireless communication method, and program
WO2022009724A1 (en) * 2020-07-06 2022-01-13 国立研究開発法人情報通信研究機構 Time synchronization network
CN114585041A (en) * 2022-03-01 2022-06-03 海能达通信股份有限公司 Routing protocol method, mobile ad hoc network, station and storage medium

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205788714U (en) * 2016-04-26 2016-12-07 中国石油大学(华东) A kind of 32 triple channel synchronous data collection devices with wireless self-networking function

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009260734A (en) * 2008-04-17 2009-11-05 Panasonic Corp Wireless node system, wireless node, and synchronization method for wireless node

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009260734A (en) * 2008-04-17 2009-11-05 Panasonic Corp Wireless node system, wireless node, and synchronization method for wireless node

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013054045; 徳永 雄一: '無線センサネットワークの時刻同期における中継スケジューリング手法' 電子情報通信学会論文誌 第J91-B巻(10), 20081001, pp.1267-1278, 社団法人電子情報通信学会 *

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014533071A (en) * 2011-11-09 2014-12-08 オラクル・インターナショナル・コーポレイション System and method for providing deadlock-free routing between switches in a fat tree topology
US9143967B2 (en) 2011-11-15 2015-09-22 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for determining distance in a Wi-Fi network
JP2015503092A (en) * 2011-11-15 2015-01-29 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Method and apparatus for determining distance in a Wi-Fi network
JP2015505206A (en) * 2011-12-22 2015-02-16 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation Wireless sensor network, method and computer program for routing at least one data packet within a wireless sensor network
JP2013207384A (en) * 2012-03-27 2013-10-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Radio communication system, radio communication device, and radio communication method
WO2014020714A1 (en) * 2012-08-01 2014-02-06 株式会社日立製作所 Method for synchronizing time in wireless network system
JP5868506B2 (en) * 2012-08-01 2016-02-24 株式会社日立製作所 Time synchronization method in wireless network system
JP2015011030A (en) * 2013-06-27 2015-01-19 エルジー シーエヌエス カンパニー リミテッド Real time remote leak detection system and method
WO2015022845A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-19 住友電気工業株式会社 Communication apparatus, communication system, communication control method, and communication control program
US10075366B2 (en) 2013-08-12 2018-09-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Communication device, communication system, communication control method, and communication control program
JP2015037208A (en) * 2013-08-12 2015-02-23 住友電気工業株式会社 Communication device, communication system, communication control method, and communication control program
EP2922215A1 (en) 2014-03-14 2015-09-23 Fujitsu Limited Method for digital communication, radio communication system, and radio communication apparatus
US9572082B2 (en) 2014-03-14 2017-02-14 Fujitsu Limited Method for digital communication, radio communication system, and radio communication apparatus
US9706427B2 (en) 2014-05-20 2017-07-11 Fujitsu Limited Communication method, communication system, and communication device
EP2947949A1 (en) 2014-05-20 2015-11-25 Fujitsu Limited Communication method, communication system, and communication device
US10172021B2 (en) 2014-08-20 2019-01-01 Fujitsu Limited Communication method, non-transitory computer-readable recording medium, and communication system
JP2018511274A (en) * 2015-04-10 2018-04-19 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated IoE device awake scheduling and discovery
JP2016225833A (en) * 2015-05-29 2016-12-28 株式会社東芝 Communication control device, power consumption reduction method, and computer program
CN107615873B (en) * 2015-06-04 2021-06-18 三菱电机株式会社 Wireless communication apparatus and wireless communication method
CN107615873A (en) * 2015-06-04 2018-01-19 三菱电机株式会社 Radio communication device and wireless communications method
US10401185B2 (en) 2015-11-04 2019-09-03 Fujitsu Limited Apparatus and method for online generation of an optimum route-graph
JP2019506598A (en) * 2015-12-23 2019-03-07 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Broadcast departure time (TOD) frame format
JP2017184145A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 大井電気株式会社 Base station, wireless apparatus, and wireless communication system
US10805880B2 (en) 2016-08-29 2020-10-13 Mitsubishi Electric Corporation Communication device, communication method, and computer readable medium
CN112136343A (en) * 2018-06-19 2020-12-25 奥林巴斯株式会社 Wireless communication terminal, wireless communication system, wireless communication method, and program
US11330524B2 (en) 2018-06-19 2022-05-10 Olympus Corporation Wireless communication terminal, wireless communication system, wireless communication method, and recording medium
CN112136343B (en) * 2018-06-19 2024-01-12 奥林巴斯株式会社 Wireless communication terminal, wireless communication system, wireless communication method, and storage medium
WO2022009724A1 (en) * 2020-07-06 2022-01-13 国立研究開発法人情報通信研究機構 Time synchronization network
CN114585041A (en) * 2022-03-01 2022-06-03 海能达通信股份有限公司 Routing protocol method, mobile ad hoc network, station and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP5430481B2 (en) 2014-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5430481B2 (en) Gateway and terminal
JP6323856B2 (en) Communication control method and mobile terminal
CN102761931B (en) Method for carrying out dynamic data transmission in asynchronous duty ratio wireless sensor network
CN110995599B (en) Satellite self-organizing network route anti-damage method based on link survival time
CN105794284B (en) So that node is synchronized to the method for data sink and is used to form the node of wireless network
US9826493B2 (en) Synchronized multi-sink routing for wireless networks
JP2008283675A (en) Ad-hoc network routing control protocol including use of forward and reverse multi-point relay (mpr) spanning tree routes
JP2017510190A (en) Method for configuring node device, network, and node device
Okazaki et al. Ant-based dynamic hop optimization protocol: A routing algorithm for mobile wireless sensor networks
Kumari et al. New performance analysis of AODV, DSDV and OLSR routing protocol for MANET
Nagayama et al. Suspension bridge vibration measurement using multihop wireless sensor networks
Braun et al. Multihop wireless networks
KR20170081904A (en) Method and apparatus for operating network
Banik et al. Design of QoS Routing Framework based on OLSR Protocol
Sivrikaya et al. Minimum delay routing for wireless networks with STDMA
Santos et al. A geographic routing algorithm for wireless sensor networks
JP6086479B2 (en) Mobile terminal, method and program
WO2016194204A1 (en) Wireless communication apparatus and wireless communication method
Ji et al. A new reliable transmission protocol for wireless sensor network
Cordero et al. Wired/wireless compound networking
JP2003219472A (en) Communication system and communication method
Deng et al. Dynamic and robust routing protocol for orbit access networks in lunar exploration
Noureddine et al. FORTEL: Forecasting routing technique using location information for Mobile Ad hoc networks
CN102170651B (en) Trusted 802.11DSR (dynamic source routing) adjacent node detection and maintenance method
Abedi et al. Agile Spectrum mobility aided spectrum-aware routing protocol for cognitive radio ad hoc networks

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121030

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130409

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5430481

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250