JP2013187686A - 通信システム及び無線通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】受信信号強度の計測のための特別な通信を行わずに、十分な数の受信信号強度の計測結果を得る。
【解決手段】親局1100が、無線信号の受信信号強度の計測を目的としない通常フレームを繰り返し子局1200に送信する。子局1200は、通常フレームの受信の度に、通常フレーム受信時の無線信号の受信信号強度を計測する。これにより、受信信号強度の計測のための特別な通信を行わずに、十分な数の受信信号強度の計測結果を得ることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、無線通信システムに関する。
無人監視を目的とする無線通信システムでは、目的の通信装置からの応答が無くなった場合、通信不能に陥った原因を知るためには、設置場所で通信装置の状態や設置状況を調査する必要があった。
例えば、特許文献1において、無線通信システム内の親局は、無線信号のRSSI(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度)、通信信号のノイズレベル、経由する無線端末のホップ数、及び、無線端末の中継局としての利用度の少なくとも1つを条件に最適な通信ルートを判定するルート判定手段と、判定した最適な通信ルートを無線端末に設定するために、最適な通信経路に係わる経路情報を送信する手段を備える。
そして、親局は他の無線端末の要求もしくは当該親局自身の要求により、リンク間のRSSI、ノイズレベル、経由する無線端末の段数、無線端末の中継局としての利用度から最適な通信経路を算出し、当該最適な通信経路ルートで要求元の無線端末との通信経路を設定する。
特開2006−287468号公報
従来の手法では、RSSIを計測するためのテストパケットを通信してRSSIを計測しており、RSSIの計測のために余計な通信を行わなければならない。
また、従来の手法は、少数のRSSIのサンプルで通信状態を判定する場合があり、正確に通信状態を判定できない場合がある。
この発明は上記のような課題を解決することを主な目的の一つとしており、受信信号強度の計測のための特別な通信を行わずに、十分な数の受信信号強度の計測結果を得ることを主な目的とする。
本発明に係る通信システムは、
通信フレームを無線通信する第1の無線通信装置と第2の無線通信装置とを有する通信システムであって、
前記第1の無線通信装置は、
無線信号の受信信号強度の計測を目的としない通信フレームを、第1の通常フレームとして、前記第2の無線通信装置に対して繰り返し送信し、
前記第2の無線通信装置は、
前記第1の無線通信装置から送信された第1の通常フレームを受信するとともに、第1の通常フレームの受信の度に、第1の通常フレーム受信時の無線信号の受信信号強度を計測し、計測結果と第1の通常フレームの受信回数を記憶することを特徴とする。
本発明によれば、繰り返し送信される、無線信号の受信信号強度の計測を目的としない通信フレームを用いて、無線信号の受信信号強度を計測するため、受信信号強度の計測のための特別な通信を行わずに、十分な数の受信信号強度の計測結果を得ることができる。
実施の形態1に係るシステム構成例を示す図。 実施の形態1に係る障害管理情報テーブルの例を示す図。 実施の形態1に係る障害管理情報バッファの例を示す図。 実施の形態1に係る送信回数管理リストの例を示す図。 実施の形態1に係る通常フレームのフォーマット例を示す図。 実施の形態1に係るテストフレームのフォーマット例を示す図。 実施の形態1に係る計測結果収集要求のフォーマット例を示す図。 実施の形態1に係る計測結果収集応答のフォーマット例を示す図。 実施の形態1に係る計測要求のフォーマット例を示す図。 実施の形態1に係る親局装置の構成例を示す図。 実施の形態1に係る子局装置の構成例を示す図。 実施の形態1に係る中継局装置の構成例を示す図。 実施の形態1に係るアプリケーションの送受信手順を示すフローチャート図。 実施の形態1に係る親局装置のフレーム送信手順を示すフローチャート図。 実施の形態1に係るリンク状態の計測手順を示すフローチャート図。 実施の形態1に係る子局装置のフレーム送信手順を示すフローチャート図。 実施の形態1に係る計測要求手順を示すフローチャート図。 実施の形態1に係る計測結果収集手順を示すフローチャート図。 実施の形態1に係る親局装置等のハードウェア構成例を示す図。
実施の形態1.
本実施の形態では、通信状態を計測することを目的とする通信以外の通信を用いて通信状態を計測し、周期的に通信状態や無線端末の状態に関する情報を収集する方法について説明する。
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成例を示す。
図1において、親局装置1100(以下、単に「親局1100」という)は商用電源で駆動し、無線ネットワークを制御する無線端末である。
子局装置1200(以下、単に「子局1200」という)は電池で駆動し、センサなどにより無人監視を行う無線端末である。
中継局装置1300(以下、単に「中継局1300という」は電池で駆動する無線端末である。
無線リンクN10、N11、N12はそれぞれ、親局1100と子局1200、親局1100と中継局1300、中継局1300と子局1200が通信可能な無線リンクである。
つまり、N10は親局1100と子局1200が通信する際に使用する無線リンクである。
N11は親局1100と中継局1300が通信する際に使用する無線リンクである。
N12は中継局1300と子局1200が通信する際に使用する無線リンクである。
以下では、任意の無線端末を指す場合にノードと呼ぶ。
なお、親局1100のノードアドレスは例えば0x01である。
また、子局1200のノードアドレスは例えば0x10である。
また、中継局1300のノードアドレスは例えば0x11である。
また、親局1100は、第1の無線通信装置の例であり、また、無線通信又は通信相手装置の例でもある。
また、子局1200は、第2の無線通信装置の例であり、また、無線通信又は通信相手装置の例でもある。
また、中継局1300は、第3の無線通信装置の例であり、また、外部装置の例でもある。
[実施の形態1のデータ構造]
図2は、親局1100が障害要因の判別のためのデータを格納する障害管理情報テーブルT100である。
障害管理情報テーブルT100は、計測シーケンス番号とノードごとの障害管理情報とから構成される。
計測シーケンス番号は、通信状態を計測したシーケンスを識別するための番号である。
ノードごとの障害管理情報は、ノードアドレスと、測定日時と、電池状態と、エラーログとリンク状態で構成される。
測定日時は、データを収集した時刻である。
エラーログには、親局1100の該当する計測シーケンス内に計測した、通信エラーが記録される。
リンク状態において、平均RSSIは、親局1100と子局1200、中継局1300間の通信で計測されたRSSIの平均値である。
RSSI標準偏差は、RSSIの標準偏差である。
フレームの受信回数は、該当するノードがフレームを受信した回数である。
フレームの送信回数は、該当するノードからフレームが送信された回数である。
パケットロス率は、パケットロスが発生した頻度である。
図3は、子局1200、中継局1300が保持する障害管理情報バッファT200である。
障害管理情報バッファT200は計測シーケンス番号、電池状態、リンク状態(送信元ノードアドレス、同一の計測シーケンスにおける平均RSSI、RSSI標準偏差、フレームの受信回数)からなる。
図4は親局1100が、システム内の各ノードがフレームを送信した回数を管理するため保持する送信回数管理リストT300である。
送信回数管理リストT300はシステム内のノードのノードアドレスとノードに対応する送信回数からなる。
[実施の形態1のフレームフォーマット]
図5は、通常フレームC100のフレームフォーマットの一例を示す。
通常フレームC100は、次ホップのノードを表す送信先ノードアドレス、フレームを送信したノードを表す送信元ノードアドレス、通信経路、計測シーケンスの識別子である計測シーケンス番号、アプリケーションペイロードを持つ。
通常フレームC100は、無線信号の受信信号強度(RSSI)の計測を目的としない通信フレームである。
通常フレームC100は、例えば、親局1100のアプリケーションプログラムと子局1200のアプリケーションプログラムとの間で用いられるデータをアプリケーションペイロードに含む通信フレームである。
なお、親局1100から子局1200に送信する通常フレームが第1の通常フレームに相当し、子局1200から親局1100に送信する通常フレームが第2の通常フレームに相当する。
本実施の形態では、親局1100及び子局1200は、通常フレームC100の受信時にRSSIを計測する。
図6は、テストフレームC200のフレームフォーマットの一例を示す。
テストフレームC200は、ブロードキャストする際に使用する送信先ノードアドレスであるブロードキャストアドレス、送信元ノードアドレス、通信経路、計測シーケンス番号、テストフレームを表すコマンドIDを持つ。
テストフレームC200は、リンク状態の計測に用いるための通信フレームである。
上述したように、原則として通常フレームC100でRSSIを計測し、通常フレームC100による計測数が不足している場合に、テストフレームC200を用いたRSSIの計測が行われる。
テストフレームC200は、親局1100から要求に基づき、中継局1300が送信する。
図7は、親局1100が他のノードに障害管理情報の送信を要求する計測結果収集要求C300の一例である。
計測結果収集要求C300は、送信先ノードアドレス、送信元ノードアドレス、通信経路、計測シーケンス番号、計測結果収集要求であることを表すコマンドID、コマンドシーケンス番号を持つ。
図8は、ノードが親局1100に障害管理情報を送るための計測結果収集応答C400の一例である。
計測結果収集応答C400は、送信先ノードアドレス、送信元ノードアドレス、通信経路、計測シーケンス番号、計測結果収集応答を表すコマンドID、計測結果収集要求の応答であることを表すコマンドシーケンス番号、送信元ノードで計測された平均RSSI、受信回数、送信回数からなる障害管理情報を持つ。
図9は、親局1100が中継局1300にテストフレームの送信を要求する計測要求C500の一例を表す。
計測要求C500は、送信先ノードアドレス、送信元ノードアドレス、通信経路、計測シーケンス番号、計測要求を表すコマンドID、計測要求送信成功を確認するために送信する計測要求ごとにシーケンシャルに付加されるコマンドシーケンス番号、テストフレーム送信回数を持つ。
[実施の形態1のノードの構成]
図10は、親局1100の構成例を表す図である。
アプリ送信部101は、定期的にデータ収集などを要求する通常フレームC100を送信する手段(例えばプログラム)である。
通信経路管理部102は、システム内の全てのノードへの通信経路を保持する手段(例えばプログラム)である。
無線受信部103は、無線信号を受信し、無線信号からフレームのデータに復号(復調、A/D変換等)する無線チップなどの回路やアンテナである。
計測判定部104は、リンク状態の計測結果を記録するかを判定する手段(例えばプログラム)である。
宛先判定部105は、受信したフレームが自局宛かを判定し、自局宛でなければ、受信したフレームを棄却する手段(例えばプログラム)である。
無線送信部106は、フレームのデータを変調し、無線信号として送信する無線チップなどの回路やアンテナである。
送信回数管理部107は、1つの計測シーケンスの中でシステム内の各ノードが送信を行った回数を計数し、保持する手段(例えばプログラム)である。
リンク状態計測部108は、リンク状態としてRSSIを算出し、受信回数をインクリメントする手段(例えばプログラム)である。
計測結果収集送信部109は、障害管理情報の収集を要求する計測結果収集要求C300を生成する手段(例えばプログラム)である。
計測要求送信部110は、計測要求C500を生成する手段(例えばプログラム)である。
計測結果記録部111は、他のノードから受信したフレームから障害管理情報を取り出し、障害管理情報テーブルT100に記録する手段(例えばプログラム)である。
障害識別部112は、全ノードから収集したRSSI、テストフレーム受信成功回数といった障害管理情報を格納する障害管理情報テーブルT100を保持するDRAM(Dynamic Random Access Memory)などの記録素子である。
なお、親局1100において、アプリ送信部101と通信経路管理部102と無線送信部106は、通常フレーム送信部の例に相当する。
また、計測要求送信部110と通信経路管理部102と無線送信部106は、テストフレーム指示部の例に相当する。
また、無線受信部103と計測判定部104とリンク状態計測部108は、受信計測部の例に相当する。
また、障害識別部112は、記憶部の例に相当する。
図11は、子局1200の構成例を表す図である。
図11において、図10の親局1100の構成要素と同一番号の構成要素は同一の機能を持つ。
ルーティング部201は、受信したフレームから中継するノードの情報を制御・保持する手段(例えばプログラム)である。
アプリ応答部202は、通常フレームC100による親局からの要求に対して応答を表すフレームを生成し、送信する手段(例えばプログラム)である。
障害管理情報バッファ部203は、自局内で計測した障害管理情報を次の計測シーケンスまで蓄積するメモリである。
送信回数計数部204は、単一の計測シーケンスにおいてフレームを送信した回数を記録するメモリである。
計測結果収集応答部205は、障害管理情報を含む計測結果収集応答C400のフレームを生成する手段(例えばプログラム)である。
子局1200において、アプリ応答部202とルーティング部201と無線送信部106は、通常フレーム送信部の例に相当する。
また、無線受信部103と計測判定部104とリンク状態計測部108は、受信計測部の例に相当する。
また、障害管理情報バッファ部203は、記憶部の例に相当する。
図12は、中継局1300の構成を表す図である。
図12において、図10の親局1100および図11の子局1200の構成要素と同一番号の構成要素は同一の機能を持つ。
中継部301は、次ホップのノードにフレームをフォワードするようにフレームのフィールドを変更する手段(例えばプログラム)である。
テストフレーム生成部302は、リンク状態を計測するためのテストフレームC200を生成する手段(例えばプログラム)である。
[実施の形態1の動作]
図13に通常のアプリケーションの送受信手順の一例を示す。
親局1100において、設定されたアプリケーションの起動時刻になったとき、アプリ送信部101は通常フレームC100のフォーマットで子局1200宛のフレームを生成し、通信経路管理部102に送る。
アプリ送信部101が生成するフレームは例えばセンサ情報を収集する要求などである。
フレームは後述する図14に示す送信処理によって送信される(S101)。
子局1200の無線受信部103は無線信号を受信したら、無線信号の復調及びA/D変換を行い、無線信号から通常フレームC100を取得し、取得した通常フレームC100を計測判定部104に送り、後述する図15に示すリンク状態の記録処理を行う。
つまり、リンク状態計測部108がリンク状態としてRSSIを算出し、受信回数をインクリメントし、算出したRSSIと受信回数を障害管理情報バッファ部203に記録する。
また、無線受信部103は、通常フレームC100の通信経路を逆方向に変換し、親局1100宛の通信経路としてルーティング部201に記録する。
また、計測判定部104は、宛先判定部105に通常フレームC100を送る。
宛先判定部105は送信先ノードアドレスが自局宛か判定し、送信先ノードアドレスが自局のアドレスと一致するとき、フレームの受信をアプリケーションに通知する(S102)。
中継局1300は親局1100の通信範囲であるので、S102と同様に親局1100からの無線信号を受信し、無線信号から通常フレームC100を取得する。
そして、デコードされた通常フレームC100は宛先判定部105に送られる。
このフレームは送信先ノードアドレスが自局宛でないため、宛先判定部105から中継部301に送られる。
中継部301は通常フレームC100の通信経路を参照し、自局が通信経路に含まれなければ、通常フレームC100を棄却する(S103)。
子局1200では、受信した通常フレームC100に対する応答を通常フレームC100のフォーマットにてアプリ応答部202が生成し、親局1100宛に後述する図16に示す送信処理により送信する(S104)。
親局1100はS102と同様の受信処理を行う(S105)。
親局1100では、子局1200からの通常フレームの受信時に、リンク状態計測部108がリンク状態としてRSSIを算出し、受信回数をインクリメントし、算出したRSSIと受信回数を、障害識別部112の障害管理情報テーブルT100に記録する。
なお、親局1100にも障害管理情報バッファT200を設け、親局1100のリンク状態計測部108が、親局1100内の障害管理情報バッファT200に、算出したRSSIと受信回数を記録するようにしてもよい。
また、中継局1300はS103と同様の受信処理を行う(S106)。
図14に親局1100におけるフレームの送信処理手順の一例を示す。
通信経路管理部102は、フレームに通信経路を付加する(S201)。
通信経路管理部102は、送信するフレームが計測結果収集要求C300、計測結果収集応答C400及び計測要求C500のいずれかであるかを確認し、それらのフレームの場合(Yes)、送信回数管理リストT300の更新を行わない。
一方、異なる場合(No)、つまり送信するフレームが通常フレームの場合、次のS203の処理を行う(S202)。
通信経路管理部102は、送信回数管理部107の送信回数管理リストT300における通信経路のノードの送信回数をインクリメントする。
例えば、親局1100が1ホップで子局1200に送信するとき、0x01と0x10の送信回数をインクリメントする(S203)。
その後、通信経路管理部102は、フレームを無線送信部106に受け渡し、無線送信部106はフレームを無線信号に変換して送信する(S204)。
図15に、親局1100、子局1200もしくは中継局1300のリンク状態計測部108がフレームを受け取り、リンク状態を計測し、障害管理情報テーブルT100又は障害管理情報バッファT200に記録する動作の一例を示す。
なお、以下では、説明の簡明化のために、親局1100も障害管理情報バッファT200を有しており、親局1100もリンク状態の計測結果を障害管理情報バッファT200に記録する場合を例にして説明を進める。
リンク状態計測部108がフレームを受け取ると、そのフレームが計測結果収集要求C300、計測結果収集応答C400及び計測要求C500のいずれであるかを確認し、それらのフレームの場合(Yes)、リンク状態の計測を行わない。
一方、異なる場合(No)、つまり、受信したフレームが通常フレームC100又はテストフレームC200の場合、次のS302の処理を行う(S301)。
なお、親局1100、子局1200は通常フレームC100とテストフレームC200の両者を受信する場合があるが、中継局1300は通常フレームC100のみを受信する。
なお、以下では、「通常フレームC100(テストフレームC200)」と表記するが、これは、親局1100、子局1200の場合は通常フレームC100とテストフレームC200のいずれかを受信した際の処理を意味し、中継局1300の場合は通常フレームC100を受信した際の処理を意味する。
リンク状態計測部108が障害管理情報バッファ部203から障害管理情報バッファT200の計測シーケンス番号を参照する(S302)。
リンク状態計測部108は、障害管理情報バッファT200の計測シーケンス番号と通常フレームC100(テストフレームC200)の計測シーケンス番号を比較し(S303)、計測シーケンス番号が異なる場合(No)、リンク状態計測部108は、通常フレームC100(テストフレームC200)の受信時のRSSIを計測するとともに、障害管理情報バッファ部203に記録されている障害管理情報バッファT200の全体をクリアし、通常フレームC100(テストフレームC200)より得た計測シーケンス番号を記録する。
また、リンク状態計測部108は障害管理情報バッファT200のリンク状態の1つのフィールドにおいて、通常フレームC100(テストフレームC200)の送信元ノードアドレスを送信元ノードアドレス、通常フレームC100(テストフレームC200)から計測したRSSIを平均RSSIとし、RSSI標準偏差を0とし、受信回数を1とする(S304)。
一方、S303において、障害管理情報バッファT200の計測シーケンス番号と通常フレームC100(テストフレームC200)の計測シーケンス番号が同一の場合(Yes)、リンク状態計測部108は、通常フレームC100(テストフレームC200)の受信時のRSSIを計測するとともに、通常フレームC100(テストフレームC200)の送信元ノードアドレスに該当するリンク状態のフィールドが障害管理情報バッファT200にあるか確認する(S305)。
障害管理情報バッファT200に該当するリンク状態のフィールドがない場合(No)、リンク状態が記録されていないリンク状態のフィールドにおいて、通常フレームC100(テストフレームC200)の送信元ノードアドレスを送信元ノードアドレス、通常フレームC100(テストフレームC200)から計測したRSSIを平均RSSIとし、RSSI標準偏差を0とし、受信回数を1とする(S306)。
また、S305において、障害管理情報バッファT200に該当するリンク状態のフィールドがある場合(Yes)、リンク状態計測部108は該当するリンク状態のフィールドにおいて、受信回数をインクリメントする。
そして、リンク状態計測部108は、計測したRSSIと、障害管理情報バッファT200に保持している平均RSSI、RSSI標準偏差、受信回数から、平均RSSIとRSSI標準偏差を更新する(S307)。
上述のように、親局1100のリンク状態計測部108が子局1200からの通常フレームC100又は中継局1300からのテストフレームC200を受け取った場合、障害管理情報バッファT200ではなく、障害管理情報テーブルT100の親局1100に相当するフィールドに、平均RSSI、RSSI標準偏差、受信回数を書き込むようにしてもよい。
図16は、子局1200もしくは中継局1300が親局1100宛にフレームを送信する動作の一例である。
ルーティング部201は、フレーム送信の要求を受け取ると、ルーティング部201が保持する通信経路を参照し、フレームの通信経路に付加し、無線送信部106に送る(S401)。
ルーティング部201は送信するフレームが計測結果収集要求C300もしくは計測結果収集応答C400か確認し、それらのフレームの場合(Yes)、送信回数のインクリメントを行わない。
一方、異なる場合(No)、つまり、送信するフレームが通常フレームC100又はテストフレームC200の場合は、次のS403の処理を行う(S402)。
より具体的には、子局1200は通常フレームC100を送信し、中継局1300はテストフレームC200を送信する。
次に、ルーティング部201が、送信回数計数部204が保持する送信回数をインクリメントする(S403)。
そして、無線送信部106が無線信号としてフレームを送信する(S404)。
図17は、親局1100が中継局1300に、リンク状態の計測回数の不足を補うためのテストフレームの送信を要求する計測要求を行う動作の一例を示す。
親局1100において、設定された時刻となった場合、計測要求送信部110は送信回数管理部107から中継局1300と隣接するノード(子局1200)との間の計測回数(送信回数)を取得し、取得した計測回数と予め設定された最低計測回数とを比較する(S501)。
計測回数が不足している場合(No)、すなわち、親局1100から子局1200への通常フレームの送信回数が閾値である最低計測回数に満たない場合に、親局1100の計計測要求送信部110は中継局1300を宛先とし、最低計測回数と計測回数の差分をテストフレーム送信回数とする計測要求C500を生成し、通信経路管理部102に送る。
通信経路管理部102は、計測要求C500を図14に示す送信処理で送信する(S502)。
子局1200は計測要求C500を受信したら、S301と同様の方法で受信処理する(S503)。
つまり、RSSIの計測を行わず、また、計測要求C500の送信先ノードアドレスが自局のアドレスと一致しないので、子局1200は計測要求C500を破棄する。
中継局1300は計測要求C500を受信したら、S103と同様の方法で受信処理し、テストフレーム生成部302に計測要求C500内のテストフレーム送信回数を通知する(S504)。
中継局1300のテストフレーム生成部302はテストフレーム送信回数だけテストフレームC200を生成して、ルーティング部201に送る。
ルーティング部201はブロードキャストアドレスに対応する通信経路を付加して、無線送信部106により無線信号として送信する。
また、ルーティング部201は送信回数計数部204をインクリメントする(S505)。
テストフレームC200を受信した親局1100の処理(S506)とテストフレームC200を受信した子局1200の処理(S507)は、以下の手順にて行われる。
無線受信部103は無線信号を受信したら、無線信号の復調及びA/D変換を行い、無線信号からテストフレームC200を取得し、取得したテストフレームC200を計測判定部104に送り、図15に示すリンク状態の記録処理を行う。
また、計測判定部104は宛先判定部105にテストフレームC200を送る。
宛先判定部105は送信先ノードアドレスが自局宛か確認し、フレームの送信先ノードアドレスがブロードキャストアドレスでかつコマンドIDがテストフレームを示しているので、破棄する。
図18は、親局1100が計測結果収集要求C300および計測結果収集応答C400を使用してシステム内の全ノードから障害管理情報を収集する動作の一例を示す。
親局1100は図17のフローが完了したら、計測結果収集送信部109が子局1200宛とする計測結果収集の送信要求を通知する。
計測結果収集送信部109は計測結果収集要求C300を生成し、通信経路管理部102に通知する。
通信経路管理部102は子局1200宛の計測結果収集要求C300を図14に示す送信処理で無線信号を送信する(S601)。
子局1200は、無線信号を受信すると、無線受信部103により計測結果収集要求C300にデコードする。
また、無線受信部103は、計測結果収集要求C300の通信経路を逆方向に変換し、親局1100宛の通信経路としてルーティング部201に記録する。
また、計測判定部104は宛先判定部105に計測結果収集要求C300を送る。
宛先判定部105は送信先ノードアドレスが自局宛か判定し、一致するとき、通信経路の宛先のノードアドレスが自局宛か判定し、一致するとき、計測結果収集応答部205に通知する(S602)。
また、中継局1300は親局1100の通信範囲内なので、S102と同様の方法で計測結果収集要求C300を受信し、破棄する(S603)。
子局1200は、受信した計測結果収集要求C300に対して応答の送信処理を行う。
子局1200の計測結果収集応答部205は障害管理情報バッファ部203から障害管理情報バッファT200を参照し、親局1100を宛先とする計測結果収集応答C400を生成し、ルーティング部201に送る。
計測結果収集応答部205は障害管理情報バッファ部203をクリア、もしくは、再送に備えてログバッファへ退避してもよい。
ルーティング部201は図16に示す送信処理を行い、親局1100宛の計測結果収集応答C400を送信する(S604)。
中継局1300は子局1200の通信範囲内なので、S603と同様の方法で計測結果収集要求C400を受信し、破棄する(S605)。
親局1100は無線受信部103により計測結果収集応答C400を受信すると、宛先判定部105を通して、計測結果記録部111にフォワードする(S606)。
計測結果記録部111は、障害識別部112が保持する障害管理情報テーブルT100の子局1200に相当するフィールドに障害管理情報を記録する(S607)。
計測結果収集送信部109は、同様の方法で中継局1300宛の計測結果収集要求C300を生成し、図14に示す送信処理で無線信号を送信する(S608)。
子局1200は親局1100の通信範囲なので、S603と同様の方法で計測結果収集要求C300を受信し、破棄する(S609)。
中継局1300はS602と同様の方法で計測結果収集要求C300を受信し、計測結果収集応答部205に通知する(S610)。
中継局1300の計測結果収集応答部205は、S604と同様の方法で親局1100宛の計測結果収集応答C400を生成し、送信する(S611)。
子局1200は中継局1300の通信範囲なので、S603と同様の方法で計測結果収集応答C400を受信し、破棄する(S612)。
親局1100はS606と同様の方法で計測結果収集応答C400を受信する(S613)。
親局1100は障害識別部112が保持する障害管理情報テーブルT100の子局1200に相当するフィールドに障害管理情報を記録し、受信回数を送信回数で除算することで、パケットロス率を算出する。例えば、障害管理情報テーブルT100において、親局1100の中継局1300に対するリンク状態のパケットロス率は親局1100のリンク状態の中継局1300に対する受信回数を中継局1300のリンク状態の送信回数の総和で除算して算出する(S614)。
[実施の形態1の効果]
親局1100、子局1200、中継局1300がリンク状態計測部108により、障害管理を目的とするフレーム以外のフレームを用いてリンク状態を計測することにより、通信オーバーヘッドや消費電力を削減する。
また、親局1100において、送信回数管理部107で計数した送信回数が最低限の計測要求に満たない場合に、計測要求送信部110から計測要求C500を中継局1300に送信し、中継局1300がテストフレーム生成部302によりテストフレームを送信して、リンク状態の計測を補助する。
これにより、最低限のリンク状態の計測サンプルを得ることができる。
以上、本実施の形態では、無線通信システム上の全ての無線端末が送信回数を計測する手段、および、特定のパケットを除く全てのフレームの受信時にRSSIや受信回数を計測する手段を持つことを説明した。
また、1つの親局が他の無線端末から送信回数、RSSI、受信回数を収集する手段、収集した情報を蓄積する手段、他の無線端末への送信回数を管理する手段、送信回数に応じてテストフレームの送信を要求する手段を持つことを説明した。
このように、各無線端末は、通常フレームにてリンク状態を計測するため、リンク状態の計測のためのテストフレームの通信回数を削減しても、システムが要求する計測サンプル数を得ることが可能となることを説明した。
また、本実施の形態では、
送信したフレームの宛先に応じてシステム内の全てのノードの送信回数を管理する送信回数管理手段と、
中継局に対して設定した回数のテストフレームの送信を要求する計測要求送信手段と、
計測結果収集要求および計測結果収集応答以外の全ての受信したフレームに対してRSSIの計測と受信回数の計数を行う計測判定手段と、
障害管理情報テーブルの各ノードの送信回数と受信回数からパケットロス率を計算するパケットロス率計算手段と、
を備える親局と、
前記と同様の計測判定手段、
を備える子局と、
前記と同様の計測判定手段と、
計測要求に応じてテストフレームを送信するテストフレーム送信手段と、
を備える中継局からなる無線通信システムを説明した。
最後に、本実施の形態に示した親局1100、子局1200、中継局1300(以下、まとめて「親局1100等」という)のハードウェア構成例について説明する。
図19は、本実施の形態に示す親局1100等のハードウェア資源の一例を示す図である。
なお、図19の構成は、あくまでも親局1100等のハードウェア構成の一例を示すものであり、親局1100等のハードウェア構成は図19に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。
図19において、親局1100等は、プログラムを実行するCPU911(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう)を備えている。
CPU911は、バス912を介して、例えば、ROM(Read Only Memory)913、RAM(Random Access Memory)914、通信ボード915、表示装置901、磁気ディスク装置920と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
更に、CPU911は、キーボードやマウスといった入力装置と接続されていてもよい。
また、CPU911は、FDD(Flexible Disk Drive)、コンパクトディスク装置(CDD)等と接続していてもよい。
また、磁気ディスク装置920の代わりに、SSD(Solid State Drive)、光ディスク装置、メモリカード(登録商標)読み書き装置などの記憶装置でもよい。
本実施の形態で説明した「障害識別部112」、「障害管理情報バッファ部203」及び「送信回数計数部204」は、RAM914、磁気ディスク装置920等により実現される。
通信ボード915は、他ノードと無線通信が可能である。
「無線受信部103」及び「無線送信部106」は、通信ボード915により実現される。
磁気ディスク装置920には、オペレーティングシステム921(OS)、プログラム群923、ファイル群924が記憶されている。
プログラム群923のプログラムは、CPU911がオペレーティングシステム921を利用しながら実行する。
また、RAM914には、CPU911に実行させるオペレーティングシステム921のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。
また、RAM914には、CPU911による処理に必要な各種データが格納される。
上記プログラム群923には、本実施の形態の説明において「〜部」(「無線受信部103」、「無線送信部106」、「障害識別部112」、「障害管理情報バッファ部203」及び「送信回数計数部204」以外、以下同様)、「〜手段」として説明している機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、CPU911により読み出され実行される。
ファイル群924には、本実施の形態の説明において、「〜の判断」、「〜の判定」、「〜の計測」、「〜の計数」、「〜の比較」、「〜の変換」、「〜の設定」、「〜の登録」、「〜の選択」、「〜の入力」、「〜の出力」等として説明している処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値が、ディスクやメモリなどの記憶媒体にファイルとして記憶されている。
また、暗号鍵・復号鍵や乱数値やパラメータが、ディスクやメモリなどの記憶媒体にファイルとして記憶されてもよい。
「〜ファイル」や「〜データベース」は、ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶される。
ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してCPU911によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出される。
また、本実施の形態で説明しているフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示す。
データや信号値は、RAM914のメモリ、磁気ディスク装置920の磁気ディスク、その他光ディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD等の記憶媒体に記録される。
また、データや信号は、バス912や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
また、本実施の形態の説明において「〜部」、「〜手段」として説明しているものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。
また、親局1100等の処理をデータ処理方法として捉えることができる。
また、「〜部」、「〜手段」として説明しているものは、ROM913に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。
或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等の記憶媒体に記憶される。
プログラムはCPU911により読み出され、CPU911により実行される。
すなわち、プログラムは、本実施の形態の「〜部」、「〜手段」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、本実施の形態の「〜部」、「〜手段」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
101 アプリ送信部、102 通信経路管理部、103 無線受信部、104 計測判定部、105 宛先判定部、106 無線送信部、107 送信回数管理部、108 リンク状態計測部、109 計測結果収集送信部、110 計測要求送信部、111 計測結果記録部、112 障害識別部、201 ルーティング部、202 アプリ応答部、203 障害管理情報バッファ部、204 送信回数計数部、205 計測結果収集応答部、301 中継部、302 テストフレーム生成部、1100 親局、1200 子局、1300 中継局。

Claims (11)

  1. 通信フレームを無線通信する第1の無線通信装置と第2の無線通信装置とを有する通信システムであって、
    前記第1の無線通信装置は、
    無線信号の受信信号強度の計測を目的としない通信フレームを、第1の通常フレームとして、前記第2の無線通信装置に対して繰り返し送信し、
    前記第2の無線通信装置は、
    前記第1の無線通信装置から送信された第1の通常フレームを受信するとともに、第1の通常フレームの受信の度に、第1の通常フレーム受信時の無線信号の受信信号強度を計測し、計測結果と第1の通常フレームの受信回数を記憶することを特徴とする通信システム。
  2. 前記第2の無線通信装置は、
    無線信号の受信信号強度の計測を目的としない通信フレームを、第2の通常フレームとして、前記第1の無線通信装置に対して繰り返し送信し、
    前記第1の無線通信装置は、
    前記第2の無線通信装置から送信された第2の通常フレームを受信するとともに、第2の通常フレームの受信の度に、第2の通常フレーム受信時の無線信号の受信信号強度を計測し、計測結果と第2の通常フレームの受信回数を記憶することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  3. 前記通信システムは、更に、
    第3の無線通信装置を有し、
    前記第1の無線通信装置は、
    前記第2の無線通信装置への第1の通常フレームの送信回数と閾値とを比較し、前記第2の無線通信装置への第1の通常フレームの送信回数が閾値に満たない場合に、前記第3の無線通信装置に対して、無線信号の受信信号強度の計測のための通信フレームであるテストフレームを送信するよう指示し、
    前記第3の無線通信装置は、
    前記第1の無線通信装置によりテストフレームの送信が指示された場合に、テストフレームを送信し、
    前記第2の無線通信装置は、
    前記第3の無線通信装置から送信されたテストフレームを受信するとともに、テストフレーム受信時の無線信号の受信信号強度を計測し、計測結果とテストフレームの受信回数を記憶することを特徴とする請求項1又は2に記載の通信システム。
  4. 前記第1の無線通信装置は、
    前記第3の無線通信装置から送信されたテストフレームを受信するとともに、テストフレーム受信時の無線信号の受信信号強度を計測し、計測結果とテストフレームの受信回数を記憶することを特徴とする請求項3に記載の通信システム。
  5. 前記第1の無線通信装置は、
    前記第2の無線通信装置への第1の通常フレームの送信回数が閾値に満たない場合に、前記第2の無線通信装置への第1の通常フレームの送信回数と閾値との差の回数分のテストフレームを送信するよう前記第3の無線通信装置に指示し、
    前記第3の無線通信装置は、
    前記第1の無線通信装置により指示された回数分のテストフレームの送信を行うことを特徴とする請求項3又は4に記載の通信システム。
  6. 前記第2の無線通信装置は、
    第1の通常フレーム受信時の計測結果及び第1の通常フレームの受信回数と、テストフレーム受信時の計測結果及びテストフレームの受信回数とを、前記第1の無線通信装置に通知することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の通信システム。
  7. 前記第1の無線通信装置は、
    第1の通常フレームとして、前記第1の無線通信装置のアプリケーションと前記第2の無線通信装置のアプリケーションとの間で用いられるデータをアプリケーションペイロードとして含む通信フレームを、前記第2の無線通信装置に対して繰り返し送信することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の通信システム。
  8. 通信相手装置から通信フレームを受信する無線通信装置であって、
    無線信号の受信信号強度の計測を目的としない、前記通信相手装置から繰り返し送信される通信フレームである通常フレームを受信するとともに、通常フレームの受信の度に、通常フレーム受信時の無線信号の受信信号強度を計測する受信計測部と、
    前記受信計測部による計測結果と、前記受信計測部による通常フレームの受信回数とを記憶する記憶部とを有することを特徴とする無線通信装置。
  9. 前記受信計測部は、
    前記通信相手装置以外の外部装置から送信された、無線信号の受信信号強度の計測のための通信フレームであるテストフレームを受信するとともに、テストフレーム受信時の無線信号の受信信号強度を計測し、
    前記記憶部は、
    前記受信計測部による計測結果と、前記受信計測部によるテストフレームの受信回数とを記憶することを特徴とする請求項8に記載の無線通信装置。
  10. 通信相手装置に通信フレームを送信する無線通信装置であって、
    無線信号の受信信号強度の計測を目的としない通信フレームを、通常フレームとして、前記通信相手装置に対して繰り返し送信して、前記通信相手装置において通常フレームの受信の度に通常フレームの受信時の無線信号の受信信号強度を計測させる通常フレーム送信部と、
    前記通常フレーム送信部による通常フレームの送信回数と閾値とを比較し、前記通常フレーム送信部による通常フレームの送信回数が閾値に満たない場合に、前記通信相手装置以外の外部装置に対して、無線信号の受信信号強度の計測のための通信フレームであるテストフレームを送信するよう指示し、前記外部装置からテストフレームを送信させ、前記通信相手装置においてテストフレームの受信時の無線信号の受信信号強度を計測させるテストフレーム指示部とを有することを特徴とする無線通信装置。
  11. 前記テストフレーム指示部は、
    前記通常フレーム送信部による通常フレームの送信回数が閾値に満たない場合に、前記通常フレーム送信部による通常フレームの送信回数と閾値との差の回数分のテストフレームを送信するよう前記外部装置に指示することを特徴とする請求項10に記載の無線通信装置。
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