JP2013005419A - Communication system, packet transmission device, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パケットを端末間で授受する通信システム、パケット送信装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a communication system, a packet transmission device, and a program for exchanging packets between terminals.
パケットを端末間で授受する通信システムにおいては、受信端末の間欠受信間隔よりも長い時間を要して受信される長いプリアンブルを用いて、確実に通信できるようになっている。 In a communication system that exchanges packets between terminals, communication can be reliably performed using a long preamble that is received longer than the intermittent reception interval of the receiving terminal.
これに対し、パケットのプリアンブルを変更する技術としては、下記の特許文献1に記載されたものが知られている。
On the other hand, as a technique for changing the preamble of a packet, one described in
特許文献1には、通信が失敗した際にリカバーできるようにするために、通信が正常に終了しなかった場合に、プリアンブル信号の長さを変更し、当該プリアンブル信号をデータに付加して送信する、ことが記載されている。
In
また、端末の消費電力を低減するために間欠通信を行う技術としては、下記の特許文献2に記載されたものが知られている。この特許文献2には、送信機が、起動信号の後にパケットを複数回繰り返し送信し、受信機が、起動信号を検出するために第一の時間間隔で間欠受信動作し、起動信号を検出後は第二の時間間隔で上記パケットを検出することが記載されている。
Further, as a technique for performing intermittent communication in order to reduce the power consumption of the terminal, a technique described in
しかしながら、上述した従来の技術における長いプリアンブルは、通常のプリアンブルよりはるかに長いので、送信時に時間がかかるという問題がある。 However, since the long preamble in the above-described conventional technique is much longer than the normal preamble, there is a problem that it takes time at the time of transmission.
例えば、ロングプリアンブル送信は、1000msecの時間を要し、通常のプリアンブル送信は、数10msecの時間を要する。このため、無線端末が複数の端末に順にコマンドを送信する場合や、送信に失敗した場合に再送した場合などには、長い送信時間が係ってしまう。すると、次のコマンドを送るまで時間がかかり、即時応答性が悪くなったり、タイムアウト処理等で送信できないことが発生するという課題があった。 For example, long preamble transmission takes 1000 msec, and normal preamble transmission takes tens of msec. For this reason, when a wireless terminal transmits commands to a plurality of terminals in order, or when retransmission is performed when transmission fails, a long transmission time is involved. Then, it takes time until the next command is sent, and there is a problem that the immediate responsiveness is deteriorated or the time-out process or the like cannot be sent.
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、長いプリアンブルを使用することなく通信を行って短い処理時間で通信が可能な通信システム、パケット送信装置及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and provides a communication system, a packet transmission device, and a program that can communicate in a short processing time by performing communication without using a long preamble. With the goal.
上記の課題を解決する第1の発明に係る通信システムは、送信端末と受信端末とを含む通信システムにおいて、前記送信端末は、前記受信端末の受信間隔情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された受信間隔情報が示す受信間隔よりも短い時間で受信可能なプリアンブルを含むパケットを送信する送信部とを有し、前記受信端末は、前記受信間隔情報が示す受信間隔で前記送信端末から送信されたパケットを受信する受信部を有することを特徴とする。 A communication system according to a first invention for solving the above-mentioned problem is a communication system including a transmission terminal and a reception terminal, wherein the transmission terminal stores a storage interval information of the reception terminal, and the storage unit And a transmission unit that transmits a packet including a preamble that can be received in a time shorter than the reception interval indicated by the reception interval information stored in the reception interval information, and the reception terminal receives the transmission terminal at the reception interval indicated by the reception interval information. It has the receiving part which receives the packet transmitted from (2).
第1の発明に係る通信システムであって、第2の発明は、前記送信端末の受信端末にパケットを送信するリトライ回数を、前記プリアンブルの長さとリトライ回数の積が前記受信端末の受信間隔よりも長くなるように設定していることを特徴とする。 The communication system according to the first aspect is the communication system according to the first aspect, wherein the number of retries for transmitting a packet to the receiving terminal of the transmitting terminal is a product of the length of the preamble and the number of retries from the reception interval of the receiving terminal Is set to be longer.
第1又は第2の発明に係る通信システムであって、第3の発明は、前記送信端末は、前記受信端末の受信間隔情報を、他の無線端末から受信することを特徴とする。 In the communication system according to the first or second invention, the third invention is characterized in that the transmitting terminal receives the reception interval information of the receiving terminal from another wireless terminal.
上記の課題を解決する第4の発明に係るパケット送信装置は、受信端末と通信可能なパケット送信装置において、前記受信端末の受信間隔情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された受信間隔情報が示す受信間隔よりも短い時間で受信可能なプリアンブルを含むパケットを送信する送信部とを有することを特徴とする。 A packet transmission device according to a fourth invention for solving the above-mentioned problems is a packet transmission device communicable with a reception terminal, wherein the storage unit stores reception interval information of the reception terminal, and the reception stored in the storage unit And a transmission unit that transmits a packet including a preamble that can be received in a time shorter than the reception interval indicated by the interval information.
上記の課題を解決する第5の発明に係るパケット送信装置のプログラムは、受信端末と通信可能なパケット送信装置のプログラムであって、前記パケット送信装置のコンピュータを、前記受信端末の受信間隔情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された受信間隔情報が示す受信間隔よりも短い時間で受信可能なプリアンブルを含むパケットを送信する送信部として機能させる。 A packet transmission device program according to a fifth invention for solving the above-described problem is a packet transmission device program capable of communicating with a reception terminal, wherein the packet transmission device computer is configured to receive reception interval information of the reception terminal. A storage unit that stores the packet and a transmission unit that transmits a packet including a preamble that can be received in a time shorter than the reception interval indicated by the reception interval information stored in the storage unit.
本発明によれば、受信端末の受信間隔を予め設定しておき、当該受信間隔よりも短い時間で受信可能なプリアンブルを含むパケットを送信するので、長いプリアンブルを使用することなく通信を行って短い処理時間で通信が可能となる。 According to the present invention, since the reception interval of the receiving terminal is set in advance and a packet including a preamble that can be received in a time shorter than the reception interval is transmitted, the communication is performed without using a long preamble and is short. Communication is possible in processing time.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施形態として示す無線通信システムは、例えば図1に示すように構成される。この無線通信システムは、送信端末としてのコントローラ1と、受信端末としてのワイヤレススイッチ2とを有する。なお、図1では、コントローラ1に接続された端末がワイヤレススイッチ2のみである場合を示しているが、複数のワイヤレススイッチやその他のセンサが接続されているものとする。この無線通信システムは、コントローラ1がワイヤレススイッチ2との間で通信を行って、ワイヤレススイッチ2の状態を監視して、ON/OFF状態や電力管理の表示、ON/OFFのリモート制御などを行うシステムである。
A wireless communication system shown as an embodiment of the present invention is configured as shown in FIG. This wireless communication system includes a
コントローラ1は、図2に示すように、記憶部11、制御部12、通信I/F13を含む。コントローラ1は、記憶部や通信I/F回路、CPU及びプログラムを含むコンピュータであり、CPUがプログラムを実行する。これにより、コントローラ1のプログラムは、後述するようにプリアンブル長及びリトライ回数を制御して間欠受信端末との間で通信を行うことができる。
As illustrated in FIG. 2, the
記憶部11は、受信端末としてのワイヤレススイッチ2の受信間隔情報を記憶している。この記憶部11は、システム設定時に、システム設定者の操作を受け付けてワイヤレススイッチ2の受信間隔情報を記憶しても良く、予め記憶していても良い。制御部12は、記憶部11に記憶された受信間隔情報を用いて、通信I/F13の通信動作を制御する。通信I/F13は、記憶部11に記憶された受信間隔情報が示す受信間隔よりも短い時間で受信可能なプリアンブルを含むパケットを送信する。すなわち通信I/F13は、通常に送信する長いプリアンブルをN等分して、N回送信する。例えば、長いプリアンブルを1/3の長さの短いプリアンブルを含むパケットを、3回に亘って送信する。これにより、通信I/F13は、ワイヤレススイッチ2のスイッチ状態をコントローラ1に送信する要求コマンドを含むパケット(要求パケット)を送信する。
The
ワイヤレススイッチ2は、図3に示すように、スイッチ状態センサ21、通信I/F22を含む。スイッチ状態センサ21は、現状におけるスイッチ状態を検出する。このスイッチ状態センサ21によって検出されたスイッチ状態は、通信I/F22によってコントローラ1に送信される。通信I/F22は、受信間隔情報が示す受信間隔でコントローラ1から送信された要求パケットを受信する。そして、通信I/F22は、当該要求パケットに応答して、スイッチ状態報告パケットをコントローラ1に送信する。
As shown in FIG. 3, the
このワイヤレススイッチ2は、例えば、電池の電力によって駆動する電池駆動端末である。ワイヤレススイッチ2は、電池電力の消費を押さえるために、通常状態においては、休止状態となっている。そして、ワイヤレススイッチ2は、予め設定した受信間隔情報に従って間欠受信可能状態となり、コントローラ1からの要求パケットを受信可能となる。
The
つぎに、上述した無線通信システムにおいて、コントローラ1とワイヤレススイッチ2とが通信を行う具体例について、図4を参照して説明する。図4(a)はワイヤレススイッチ2が起動して要求パケットを受信可能となるタイミングを示す。図4(b)は従来の無線通信システムにおいて長いプリアンブルを使用していた場合の通信を示す。図4(c)は、本実施形態における無線通信システムにおいて短いプリアンブルを使用した場合の通信を示す。
Next, a specific example in which the
このような無線通信システムにおいて、ワイヤレススイッチ2は、図4(a)に示すように、所定の間隔Tごとに休止状態から起動して、所定の受信可能期間だけ、コントローラ1からの要求パケットが受信可能な状態となる。
In such a radio communication system, as shown in FIG. 4A, the
この無線通信システムにおいて、ワイヤレススイッチ2の受信間隔、パケットのプリアンブル長、パケットの再送回数は予め設定されている。
In this wireless communication system, the reception interval of the
例えば、比較例としての従来の無線通信システムにおいては、ワイヤレススイッチ2の間欠受信間隔は1000msecであり、コントローラ1が送信するパケットのプリアンブル長は1100msecで受信可能である。また、比較例としての無線通信システムにおけるパケットの再送回数は3回である。
For example, in the conventional wireless communication system as a comparative example, the intermittent reception interval of the
このような比較例としての無線通信システムは、図4(b)に示すように、プリアンブル101’が長い。コントローラ1はプリアンブル101’及び送信データ102’を含むパケットを送信し、当該パケットは何らかの原因によってワイヤレススイッチ2では受信されないとする。例えば、図4(b)のように、通常は、時刻t1でパケットのプリアンブル101‘が受信され、ワイヤレススイッチ2は、送信データ102’を受信するまで受信可能状態となり、受信データ102‘を受信する。しかし、ノイズや遮蔽物で電波環境が悪化して、受信データ102‘を受信できない。この後、コントローラ1は、パケットを再送する。すると、このパケットは、時刻t3から時刻t4に亘って受信される。
Such a wireless communication system as a comparative example has a long preamble 101 'as shown in FIG. The
一方、本実施形態における無線通信システムにおいて、ワイヤレススイッチ2の間欠受信間隔は500msecとし、コントローラ1が送信するパケットのプリアンブル長は550msecで受信可能とする。また、本実施形態としての無線通信システムにおけるパケットの再送回数は6回とした。
On the other hand, in the wireless communication system according to the present embodiment, the intermittent reception interval of the
この再送回数(リトライ回数)は、プリアンブルの長さとリトライ回数の積がワイヤレススイッチ2の受信間隔よりも長くなるように設定されている。これにより、リトライを含めれば確実にワイヤレススイッチ2への通信を行うことができる。
The number of retransmissions (the number of retries) is set so that the product of the length of the preamble and the number of retries is longer than the reception interval of the
このような無線通信システムは、図4(c)に示すように、時刻t1にて、コントローラ1からワイヤレススイッチ2にプリアンブル101及び送信データ102を含むパケットを送信する。このパケットは、比較例としての無線通信システムよりも半分の受信時間で受信できるので、送信時間は半減できる。
As shown in FIG. 4C, such a wireless communication system transmits a packet including the
このように1回のパケット送信によってワイヤレススイッチ2が要求パケットを受信できる場合、図5に示すように、送信端末としてのコントローラ1からスイッチ状態を取得する要求パケット(Switch Status Get)(S1b)を送信する。この要求パケットS1bと共にプリアンブルS1aは送信される。この要求パケット(S1a)をワイヤレススイッチ2が受信すると、ワイヤレススイッチ2は、コントローラ1に対してACK(S2)をコントローラ1に返信する。その後、ワイヤレススイッチ2は、自己のスイッチ状態を含むスイッチ状態報告パケット(Switch Status Report)(S3)をコントローラ1に送信する。コントローラ1は、スイッチ状態報告パケット(S3)を受信すると、ACK(S4)をワイヤレススイッチ2に返信する。
When the
時刻t1から送信したパケットが何らかの原因によってワイヤレススイッチ2で受信されなかったとする。その後、コントローラ1は、パケットの再送を行い、プリアンブル101A及び送信データ102Aを含むパケット、プリアンブル101B及び送信データ102Bを含むパケットの順に送信する。2回に亘ってパケットを送信した場合、時刻t3からt4に亘ってパケットを送信する必要がある。この場合、パケットの送信時間は、比較例としての無線通信システムと同じとなる。
It is assumed that the packet transmitted from time t1 is not received by the
また、コントローラ1は、図6に示すように、プリアンブルS11a、S12aと要求パケット(S11b)、(S12b)に対するACKが送信されない場合には、3回目のプリアンブルS13a、要求パケット(S13b)を送信するよう動作する。
Further, as shown in FIG. 6, when the ACK for the preambles S11a and S12a and the request packets (S11b) and (S12b) is not transmitted, the
例えば、ノイズ等により無線の電波環境が一時的に悪くなった場合で、1回目でパケット送信が成功する確率が90%、2回目でパケット送信が成功する確率が9%、三回目でパケット送信が成功する確率が1%であったとする。この場合、比較例としての無線通信システムは、平均して1221msecの送信時間を要する。 For example, if the radio wave environment temporarily deteriorates due to noise, etc., the probability of successful packet transmission at the first time is 90%, the probability of successful packet transmission at the second time is 9%, and the packet transmission at the third time Suppose the probability of success is 1%. In this case, the wireless communication system as a comparative example requires an average transmission time of 1221 msec.
すなわち、比較例としての無線通信システムの場合、平均送信時間として、
1100×0.9+(1100*2*0.09)+(1100*3*0.01) = 1,221msec
の時間を要する。
That is, in the case of a wireless communication system as a comparative example, as an average transmission time,
1100 × 0.9 + (1100 * 2 * 0.09) + (1100 * 3 * 0.01) = 1,221msec
Takes time.
一方、本実施形態の無線通信システムの場合、1回目と2回目、3回目と4回目、5回目と6回目で各通信が成功する確率が同じとすると、
550*0.45 + 550*2*0.45 + 550*3*0.045 + 550*4*0.045 +550*5*0.005 + 550*6*0.005 = 946msec
の送信時間となる。したがって、本実施形態の無線通信システムによれば、ワイヤレススイッチ2の受信間隔よりも短くするようプリアンブルのデータ長を設定し、且つ、再送回数を増やす。これにより、1つのパケットを送信するために必要とされる送信時間を短縮できる。
On the other hand, in the case of the wireless communication system of the present embodiment, if the probability that each communication succeeds at the first time, the second time, the third time, the fourth time, the fifth time, and the sixth time is the same,
550 * 0.45 + 550 * 2 * 0.45 + 550 * 3 * 0.045 + 550 * 4 * 0.045 + 550 * 5 * 0.005 + 550 * 6 * 0.005 = 946msec
Is the transmission time. Therefore, according to the wireless communication system of the present embodiment, the preamble data length is set to be shorter than the reception interval of the
以上のように、この無線通信システムによれば、ワイヤレススイッチ2の受信間隔を予め設定しておき、当該受信間隔よりも短い時間で受信可能なプリアンブルを含むパケットを送信する。これにより、比較例としての無線通信システムのように長いプリアンブルを使用することなく通信を行って、短い処理時間で通信が可能となる。すなわち、本実施形態の無線通信システムでは、リトライが生じる回数が増える可能性があるが、一回で通信ができる場合もあり、無線通信システム中に間欠受信端末が存在する場合であっても、システム全体としては時間当たりの通信量の期待値を高めることができる。
As described above, according to this wireless communication system, the reception interval of the
また、この無線通信システムによれば、無線通信システム中に間欠受信端末としてのワイヤレススイッチ2が複数台存在する場合であっても、順次にスイッチ状態の取得等を行う場合は、コントローラ1における処理時間の短縮が可能となる。
Further, according to this wireless communication system, even when there are a plurality of
つぎに、本発明を適用した他の無線通信システムについて説明する。 Next, another wireless communication system to which the present invention is applied will be described.
この無線通信システムは、間欠受信端末への送信端末Bが、受信端末の受信間隔情報を、他の無線端末である送信端末Aから受信するものである。送信端末Bは、受信端末の受信間隔情報を送信端末Aから事前に受信している場合もあるし、要求パケット(S21)に情報が入っている場合の両方で実現可能である。送信端末Aは、システム設定時に、システム設定者の操作を受け付けて間欠受信端末の受信間隔情報を記憶しても良く、予め記憶していても良い。なお、送信端末Aがコントローラ1に相当する。
In this wireless communication system, a transmission terminal B to an intermittent reception terminal receives reception interval information of a reception terminal from a transmission terminal A that is another wireless terminal. The transmitting terminal B may receive the reception interval information of the receiving terminal from the transmitting terminal A in advance, or can be realized both when information is included in the request packet (S21). The transmission terminal A may receive the operation of the system setter at the time of system setting and store the reception interval information of the intermittent reception terminal, or may store it in advance. The transmission terminal A corresponds to the
このような無線通信システムは、図7に示すように、送信端末Aは要求パケット(S21)を送信端末Bに送信し、当該送信端末BからACK(S22)を受信する。そして、送信端末Bは、要求パケット(S23b)、(S24b)を送信してもACKが返送されず、3回目の要求パケット(S25b)によってACK(S26)を受信する。その後、送信端末Bは、送信端末Aへ転送成功通知(S27)を送信する。送信端末Aは、ACK(S28)を返信する。その後、間欠受信端末は、スイッチ状態報告パケット(S29)を送信端末Bに送信する。送信端末Bは、スイッチ状態報告パケット(S30)を送信端末Aに転送する。 In such a wireless communication system, as shown in FIG. 7, the transmitting terminal A transmits a request packet (S21) to the transmitting terminal B, and receives an ACK (S22) from the transmitting terminal B. The transmitting terminal B receives the ACK (S26) by the third request packet (S25b) without transmitting the ACK even if the request packets (S23b) and (S24b) are transmitted. Thereafter, the transmission terminal B transmits a transfer success notification (S27) to the transmission terminal A. The transmitting terminal A returns ACK (S28). Thereafter, the intermittent receiving terminal transmits a switch status report packet (S29) to the transmitting terminal B. The transmitting terminal B transfers the switch status report packet (S30) to the transmitting terminal A.
その後、送信端末AはACK(S31)を送信端末Bに送信する。その後、送信端末Bは転送成功通知(S32)を転送し、間欠受信端末は送信端末BにACK(S33)を返信する。 Thereafter, the transmitting terminal A transmits ACK (S31) to the transmitting terminal B. Thereafter, the transmitting terminal B transfers a transfer success notification (S32), and the intermittent receiving terminal returns an ACK (S33) to the transmitting terminal B.
このように、送信端末Aが送信端末Bを介して間欠受信端末と通信する場合であっても、送信端末Bは送信端末Aから受信間隔情報を取得できる。これにより、各端末に受信間隔情報を有していない場合であっても、ホップ通信に対応して、間欠受信端末から通信を行うことができる。 Thus, even when the transmission terminal A communicates with the intermittent reception terminal via the transmission terminal B, the transmission terminal B can acquire the reception interval information from the transmission terminal A. Thereby, even if it is a case where each terminal does not have reception interval information, it can communicate from an intermittent receiving terminal corresponding to a hop communication.
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.
1 コントローラ
2 ワイヤレススイッチ
11 記憶部
12 制御部
13 通信I/F
21 スイッチ状態センサ
22 通信I/F
DESCRIPTION OF
21
Claims (5)
前記送信端末は、前記受信端末の受信間隔情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された受信間隔情報が示す受信間隔よりも短い時間で受信可能なプリアンブルを含むパケットを送信する送信部とを有し、
前記受信端末は、前記受信間隔情報が示す受信間隔で前記送信端末から送信されたパケットを受信する受信部を有すること
を特徴とする通信システム。 In a communication system including a transmitting terminal and a receiving terminal,
The transmission terminal transmits a packet including a preamble that can be received in a time shorter than the reception interval indicated by the reception interval information stored in the storage unit, and a storage unit that stores the reception interval information of the reception terminal And
The said receiving terminal has a receiving part which receives the packet transmitted from the said transmission terminal by the receiving interval which the said receiving interval information shows.
前記受信端末の受信間隔情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された受信間隔情報が示す受信間隔よりも短い時間で受信可能なプリアンブルを含むパケットを送信する送信部と
を有することを特徴とするパケット送信装置。 In a packet transmission device capable of communicating with a receiving terminal,
A storage unit for storing reception interval information of the receiving terminal;
And a transmission unit that transmits a packet including a preamble that can be received in a time shorter than the reception interval indicated by the reception interval information stored in the storage unit.
前記パケット送信装置のコンピュータを、
前記受信端末の受信間隔情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された受信間隔情報が示す受信間隔よりも短い時間で受信可能なプリアンブルを含むパケットを送信する送信部
として機能させるためのパケット送信装置のプログラム。 A packet transmission device program capable of communicating with a receiving terminal,
A computer of the packet transmission device;
A storage unit for storing reception interval information of the receiving terminal;
A program for a packet transmission device for causing a packet to be transmitted as a transmission unit that includes a preamble that can be received in a shorter time than a reception interval indicated by reception interval information stored in the storage unit.
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