JP2015122572A - Radio communication system, radio communication terminal, radio communication method, and radio communication program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アドホック無線通信を行う無線通信システム等に関する。 The present invention relates to a wireless communication system that performs ad hoc wireless communication.
橋梁、トンネル、上下水道等のインフラ設備の老朽化が進んでいるため、これらのインフラ設備に多数のセンサを設置し、インフラ設備の状態を監視して補修や交換の優先度を判断することが検討されている。前記したセンサ群からのデータを無線通信で取得できれば、センサの設置箇所の自由度増加や設備コストの低減等、多くのメリットが得られるため、無線センサネットワークの実用化が期待されている。 As infrastructure facilities such as bridges, tunnels, and water and sewage systems are aging, it is possible to install a large number of sensors in these infrastructure facilities and monitor the status of the infrastructure facilities to determine the priority of repair and replacement. It is being considered. If data from the sensor group described above can be acquired by wireless communication, many advantages such as an increase in the degree of freedom of sensor installation locations and a reduction in equipment costs can be obtained.
ところで、無線センサネットワークを構築する場合、必要となる無線通信端末の個数が非常に多くなる。また、無線通信端末の設置・交換工事を実施することで、周辺に大きな影響が及ぶことがある。したがって、無線センサネットワークを運用する場合、無線通信端末を長期間継続して動作させ、電池の交換回数を減らすことが望まれる。 By the way, when constructing a wireless sensor network, the number of required wireless communication terminals becomes very large. In addition, the installation and replacement of wireless communication terminals may have a significant impact on the surrounding area. Therefore, when operating a wireless sensor network, it is desired to operate the wireless communication terminal continuously for a long period of time and reduce the number of battery replacements.
例えば、特許文献1には、通信ユニットと、自然エネルギを電気エネルギに変換する自立電源部と、原子時計を有する計時部と、この計時部の出力信号に基づいて起動信号を出力する起動時刻設定部と、前記した起動信号に応じて通信ユニットを起動させる電源制御部と、を備える端末装置について記載されている。
For example,
通常、自然エネルギによる発電電力は、端末装置の設置環境によって大きく異なる。例えば、特許文献1に記載の「自立電源部」が太陽電池である場合、この太陽電池への日射量(時間平均)は、端末装置の設置位置によって大きく異なる。さらに、無線端末を用いてアドホック無線通信を行った場合、中継に利用される無線端末は、他の無線端末よりも通信回数が多くなる。そうすると、自立電源部への日射量が小さい無線端末や、中継を頻繁に行う無線端末では、電池残量が減りやすくなる。
Usually, the power generated by natural energy varies greatly depending on the installation environment of the terminal device. For example, when the “self-supporting power supply unit” described in
特許文献1に記載の技術では、自立電源部の発電電力量に関わらず各無線端末を一律に動作させるため、それぞれの無線端末において電池残量にばらつきが生じる可能性がある。例えば、自立電源部の発電電力量が小さい無線端末を使って中継を行う場合、他の無線端末よりも消費電力量が大きくなる可能性がある。その結果、各無線端末の電池の交換時期にばらつきが生じ、電池の交換作業に要する負担が増大してしまう。
In the technique described in
そこで、本発明は、発電電力量の小さい無線通信端末の電力消費を抑制する無線通信システム等を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the radio | wireless communications system etc. which suppress the power consumption of the radio | wireless communication terminal with small electric power generation amount.
前記課題を解決するために、本発明は、アドホック無線通信を行う複数の無線通信端末と、複数の前記無線通信端末と直接又は間接に無線通信を行う基地局と、複数の前記無線通信端末から前記基地局を介して送信される信号を処理するサーバと、を備え、複数の前記無線通信端末はそれぞれ、信号の受信を行う受信回路と、信号の送信を行う送信回路と、少なくとも前記受信回路に接続される発電回路と、制御部と、を備え、前記発電回路は、発電素子と、前記発電素子の発電電力を蓄電する蓄電素子と、を有し、前記制御部は、前記蓄電素子の蓄電量が所定値以上である場合、前記発電回路からの電力供給によって前記受信回路を駆動し、他の無線通信端末からの信号の待ち受けを行うことを特徴とする。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
In order to solve the above problems, the present invention includes a plurality of wireless communication terminals that perform ad hoc wireless communication, a base station that performs direct or indirect wireless communication with the plurality of wireless communication terminals, and a plurality of the wireless communication terminals. A server for processing a signal transmitted via the base station, each of the plurality of wireless communication terminals receiving a signal, a transmitting circuit transmitting the signal, and at least the receiving circuit A power generation circuit connected to the power generation circuit, and a control unit, wherein the power generation circuit includes a power generation element and a power storage element that stores power generated by the power generation element, and the control unit includes: When the charged amount is equal to or larger than a predetermined value, the receiving circuit is driven by supplying power from the power generation circuit, and a signal from another wireless communication terminal is waited for.
Details will be described in an embodiment for carrying out the invention.
本発明によれば、発電電力量の小さい無線通信端末の電力消費を抑制する無線通信システム等を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radio | wireless communications system etc. which suppress the power consumption of the radio | wireless communication terminal with small electric power generation amount can be provided.
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、一例として、無線通信システムS(図1参照)が、センサ1(図2参照)の検出値に基づいて機器の稼働監視や異常検知を行う場合について説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Hereinafter, as an example, a case where the wireless communication system S (see FIG. 1) performs device operation monitoring and abnormality detection based on the detection value of the sensor 1 (see FIG. 2) will be described.
≪第1実施形態≫
<無線通信システムの構成>
図1は、本実施形態に係る無線通信システムの構成図である。無線通信システムSは、設備や機器の状態(例えば、橋梁の歪み)を表す物理量をセンサ1(図2参照)で検出し、その検出結果を基地局20を介してサーバ30に送信するシステムである。図1に示すように、無線通信システムSは、複数の無線通信端末11〜19と、基地局20と、サーバ30と、を備えている。
<< First Embodiment >>
<Configuration of wireless communication system>
FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless communication system according to the present embodiment. The wireless communication system S is a system that detects a physical quantity representing the state of equipment or equipment (for example, distortion of a bridge) with a sensor 1 (see FIG. 2) and transmits the detection result to the
(無線通信端末)
無線通信端末11〜19は、アドホック無線通信を行うことで周囲の他の無線通信端末を自律的に認識してネットワークを構築する機能を有している。無線通信システムSでは、無線通信端末14〜19と基地局20との情報をやり取りを、他の無線通信端末11〜13によって中継する(マルチホップ通信)。無線通信端末11〜19は、自身が送信した情報が基地局20に到達するまでのホップ数に応じて、複数のランクに分類される。以下では、M段のホップで基地局20に接続可能な無線通信端末を「ランクMの無線通信端末」と記す。
(Wireless communication terminal)
The
例えば、図1に示す無線通信端末11からの情報は、基地局20に対し直接的に送信される。したがって、無線通信端末11は、ランク1の無線通信端末である。また、無線通信端末14からの情報は、ランク1の無線通信端末11を経由することで基地局20に対し間接的に送信される。したがって、無線通信端末14は、ランク2の無線通信端末である。
なお、図1では、ランク1又はランク2の無線通信端末11〜19を図示したが、実際にはランク3以上の無線通信端末も存在している。
For example, information from the
In FIG. 1, the
図2は、無線通信端末の機能ブロック図である。無線通信端末11は、センサ1と、制御部2と、メモリ3と、送信回路4と、アンテナ5と、受信回路6と、スイッチ回路7と、電池8と、発電回路9と、を備えている。なお、図2ではバスBを一本線で簡略化して図示したが、実際には、データバス(図示せず)、アドレスバス(図示せず)等、複数のバスが制御部2に接続されている。
FIG. 2 is a functional block diagram of the wireless communication terminal. The
センサ1は、設備の状態(例えば、橋梁の歪み具合)を表す物理量を検出するものである。センサ1として、歪センサ、破断センサ、温度センサ、傾斜センサ等、様々な種類のセンサを用いることができる。センサ1によって取得された情報(検出値)は、送信回路4及びアンテナ5を介し、基地局20に向けて送信される。
The
制御部2は、例えばマイコン(Microcomputer:図示せず)であり、ROM(Read Only Memory)に記憶されたプログラムを読み出してRAM(Random Access Memory)に展開し、CPU(Central Processing Unit)が各種処理を実行するようになっている。
制御部2は、無線通信端末11の動作を統括制御する機能を有し、バスBを介してセンサ1、メモリ3、送信回路4、受信回路6、スイッチ回路7、電池8、及び発電回路9に接続されている。なお、制御部2が実行する処理の詳細については後記する。
The
The
メモリ3は、無線通信端末11の端末ID・ランク、センサ1の検出値、電池8の残量、サーバ30からのコマンド指示、他の無線端末装置から受信した情報等を記憶するものである。メモリ3として、例えば、半導体記憶素子が用いられる。
The
送信回路4は、制御部2によってメモリ3から読み出された信号を送信する回路である。送信回路4は、高周波を発生させる発振回路(図示せず)、搬送波の振幅又は周波数を変化させて変調する変調回路(図示せず)等を有している。送信回路4の入力側は制御部2に接続され、出力側はスイッチ回路7に接続されている。
The
アンテナ5は、送信回路4から入力される電気信号を電磁波に変換して放出したり(送信)、空間を介して伝播してきた電磁波を電気信号に変換したり(受信)するものである。アンテナ5は、スイッチ回路7に接続されている。
受信回路6は、アンテナ5から入力される電気信号を受信する回路である。受信回路6は、前記した電気信号を復調して元の信号を取得するための復調回路(図示せず)を有している。受信回路6の入力側はスイッチ回路7に接続され、出力側は制御部2に接続されている。
The
The receiving
スイッチ回路7は、制御部2からの指令に従って、送信回路4とアンテナ5との接続、及び、アンテナ5と受信回路6との接続を切り替える回路である。すなわち、信号送信時においてスイッチ回路7は、送信回路4とアンテナ5とを接続し、アンテナ5と受信回路6とを遮断する。一方、信号受信時においてスイッチ回路7は、アンテナ5と受信回路6とを接続し、送信回路4とアンテナ5とを遮断する。
The
なお、スイッチ回路7を省略し、送信用アンテナ(図示せず)と受信用アンテナ(図示せず)とを別体で設けてもよい。この場合、前記した送信用アンテナは送信回路4に接続され、受信用アンテナは受信回路6に接続される
The
電池8は、例えば、一次電池であり、センサ1、制御部2、メモリ3、送信回路4、及び受信回路6に対して給電可能に設置されている。なお、電池8として、充放電可能な二次電池を用いてもよい。
The
発電回路9は、発電素子9a(図3参照)によって得られる発電電力を、制御部2からの指令に応じて受信回路6に給電する回路である。
図3は、無線通信端末が備える発電回路の機能ブロック図である。図3に示すように、発電回路9は、発電素子9aと、昇圧部9bと、キャパシタ9cと、電力供給制御部9dと、を有している。
The
FIG. 3 is a functional block diagram of a power generation circuit included in the wireless communication terminal. As shown in FIG. 3, the
発電素子9aは、例えば、太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池であり、1つ又は複数の太陽電池セル(図示せず)を有している。発電素子9aは、配線K1を介して昇圧部9bに接続されている。
昇圧部9bは、発電素子9aから入力される電圧を、キャパシタ9cの蓄電に適した電圧に昇圧する機能を有している。昇圧部9bは、配線K2,K3を介してキャパシタ9cに接続されるとともに、配線K2を介して電力供給制御部9dに接続されている。
The
The
キャパシタ9c(蓄電素子)は、発電素子9aで生成された電荷を蓄えたり放出したりする素子であり、配線K3を介して配線K2に接続されている。キャパシタ9cには、発電素子9aからの発電電力が蓄電される。また、後記する電力供給制御部9dによって、キャパシタ9cから受信回路6に向けて放電される。なお、キャパシタ9cとして、例えば、電気二重層キャパシタを用いることができる。
The
電力供給制御部9dは、配線K4を介した受信回路6への電力供給を、制御部2からの指令に応じて制御するものである。キャパシタ9cの蓄電量(電圧値)が所定値以上である場合、電力供給制御部9dは、キャパシタ9cを放電させることで受信回路6に電力供給する。発電回路9から受信回路6に供給される電力は、後記する転送待ち受けに用いられる。
The power
一方、キャパシタ9cの蓄電量(電圧値)が所定値未満である場合、電力供給制御部9dは、受信回路6への電力供給を行わない。つまり、発電素子9aから充分な発電電力量が得られていない間、受信回路6による転送待ち受けは行われない。このように本実施形態では、発電素子9aによる発電電力量が充分である無線通信端末のみを用いて、他の無線通信端末からの信号を中継するようにした。
なお、図1に示す無線通信端末12〜19も、前記した無線通信端末11と同様の構成(図2、図3参照)を備えている。
On the other hand, when the charged amount (voltage value) of the
Note that the
(基地局)
図1に示す基地局20は、ランク1の無線通信端末11〜13との間で直接的に無線通信を行ったり、ランク2以上の無線通信端末14〜19との間で間接的に(つまり、ランク1の無線通信端末11〜13を介して)無線通信を行ったりする。基地局20は、自身が取得した情報をネットワークNを介してサーバ30に送信する。その他、基地局20は、ネットワークNを介してサーバ30から受信したコマンド指示を、無線通信端末11〜19に向けて送信する機能も有している。
(base station)
The
図4は、基地局の構成を示す機能ブロック図である。図4に示すように、基地局20は、アンテナ21と、スイッチ回路22と、信号を送信する送信回路23と、信号を受信する受信回路24と、基地局20全体の動作を制御する制御部25と、各種情報が格納されるメモリ26と、を備えている。基地局20には、外部の電源E(例えば、商用電力系統)から電力供給される。
なお、スイッチ回路22を省略し、送信用アンテナ(図示せず)と受信用アンテナ(図示せず)とを別体で設けてもよい。基地局20の各構成の詳細については説明を省略する。
FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the base station. As shown in FIG. 4, the
Note that the
(サーバ)
図1に示すサーバ30は、ネットワークNを介して基地局20から送信される信号を処理する機能を有している。また、サーバ30は、基地局20を介して無線通信端末11〜19にコマンド指示を送信する機能も有している。サーバ30は、無線通信システムSの管理者のコンピュータ(図示せず)に接続されている。
(server)
The
<無線通信端末の動作>
まず、図5を参照して無線通信端末11〜19の動作の概要を説明した後、図6〜図13を参照しつつ無線通信端末11〜19の各動作について詳細に説明する。
図5は、無線通信システムでの上り通信に関する説明図である。図5に示す無線通信端末11,13,15,17,18(白抜きの三角印)では、発電素子9a(図3参照)の発電電力量が充分であり、受信回路6によってデータ信号の中継が行われている。一方、無線通信端末12,14,16,19(斜線入りの三角印)では、発電素子9aの発電電力量が充分でなく、データ信号の中継が行われていない。
<Operation of wireless communication terminal>
First, an outline of operations of the
FIG. 5 is an explanatory diagram regarding uplink communication in a wireless communication system. In the
以下では、一例として、図5に示す無線通信端末17が、基地局20に向けてデータ信号を送信する場合について説明する。無線通信端末17は、センサ1(図2参照)の検出値を含むデータ信号を、基地局20に向けて定期的に送信する。
まず、無線通信端末17は、自身のランク(=2)を含む送信予告信号を周囲の無線通信端末12,13,16,18にブロードキャストする。この送信予告信号は、周囲の無線通信端末12,13,16,18の中で、発電回路9(図2参照)から受信回路6に電力供給されている無線通信端末13,18によって受信される。なお、無線通信端末12,16では、発電素子9aの発電電力量が充分でなく受信回路6が動作していないため、送信予告信号を受信できない。
Below, the case where the radio |
First, the
送信予告信号を受信した無線通信端末13,18のうち、送信元の無線通信端末17よりも上位ランクである無線通信端末13によって、無線通信端末17とのコネクションが確立される。ランク1である無線通信端末13は、ランク2である無線通信端末17から受信したデータ信号を基地局20に送信する。なお、基地局20に送信されたデータ信号は、ネットワークNを介してサーバ30に送信される。
A connection with the
(送信処理)
図6は、上り通信におけるメッセージシーケンスである。以下では、図5に示す無線通信端末13を「上位ランクの端末」とし、無線通信端末17を「下位ランクの端末」として説明する。
下位ランクの無線通信端末17は、センサ1(図2参照)の検出値を含むデータ信号を基地局20に向けて定期的に送信する。ステップS101において無線通信端末17は、周囲の無線通信端末12,13,16,18(図5参照)に送信予告信号をブロードキャストする。この送信予告信号には、無線通信端末17の端末IDと、ランク(=2)と、が含まれる。ステップS102において無線通信端末17は、後記する受信通知信号の待ち受けを行う。
(Transmission process)
FIG. 6 is a message sequence in uplink communication. In the following description, it is assumed that the
The lower rank
一方、上位ランクの無線通信端末13は、ステップS201において送信予告信号の待ち受け(転送待ち受け)を行う。転送待ち受けには、発電回路9(図3参照)の電力が用いられる。
無線通信端末17から送信予告信号を受信すると、ステップS202において無線通信端末13は、無線通信端末17に対して受信通知信号を送信する。これによって、無線通信端末13,17との間でコネクションが確立される。
On the other hand, the higher rank
When the transmission notice signal is received from the
ちなみに、受信通知信号を送信する無線通信端末が複数存在する場合、その送信タイミングをずらすことによって、無線通信端末17における受信通知信号の衝突を防止することが好ましい。例えば、送信予告信号を受信してから受信通知信号を送信するまでの遅延時間として、受信した送信予告信号の信号強度に反比例した値を用いることができる。これによって、信号の受信状態が最も良い無線通信端末13からの受信通知信号が無線通信端末17に最初に届くことになる。
Incidentally, when there are a plurality of wireless communication terminals that transmit reception notification signals, it is preferable to prevent collision of reception notification signals in the
なお、ステップS202の処理を行う際、無線通信端末13の制御部2(図2参照)は、電力の供給源を発電回路9から電池8に切り替える。つまり、ステップS201の処理には発電回路9の電力が用いられ、ステップS202,S203,S204の処理には電池8の電力が用いられる。なお、電源の切り替えの詳細については後記する。
ステップS203において無線通信端末13は、データ信号の待ち受け(データ待ち受け)を実行する。
In addition, when performing the process of step S202, the control part 2 (refer FIG. 2) of the radio |
In step S203, the
無線通信端末13から受信通知信号を受信すると、ステップS103において無線通信端末17は、無線通信端末13に対してデータ信号を送信する。このデータ信号には、無線通信端末17の端末IDと、ランク(=2)と、電池残量と、センサ1の検出値と、が含まれる。データ信号を送信した後、ステップS104において無線通信端末17は、Ack信号の待ち受けを行う。
When the reception notification signal is received from the
無線通信端末17からデータ信号を受信すると、ステップS204において無線通信端末13は、無線通信端末17に対してAck信号を送信する。これによって、無線通信端末13の受信処理が完了する。また、ステップS204で送信されたAck信号を受信することで、無線通信端末17の送信処理が完了する。
When the data signal is received from the
図7は、上り通信においてデータ信号の通信が完了しなかった場合のメッセージシーケンスである。下位ランクの無線通信端末17(図5参照)は、データ信号を送信した後(S1031)、ステップS1041において無線通信端末13からのAck信号の待ち受けを行う。所定時間経過後もAck信号を受信しない場合、ステップS1032において無線通信端末17は、データ信号を再送する。
FIG. 7 is a message sequence when data signal communication is not completed in uplink communication. After transmitting the data signal (S1031), the lower rank wireless communication terminal 17 (see FIG. 5) waits for an Ack signal from the
このようにして無線通信端末17は、Ack信号を受信するまで所定の最大再送回数(例えば、3回)に達するまでデータ信号の再送を行う。最大再送回数以内にAck信号が得られなかった場合、無線通信端末17は通信失敗を記録して送信処理を停止する。当該通信で送り損ねたデータ信号は、次の信号送信時に併せて送信される。
In this way, the
図8は、信号の中継処理を行う場合において、送信側・受信側の無線通信端末の電源状態を示す説明図である。図8では、発電回路9(図2参照)の電力で行われる処理を斜線で図示し、電池8(図2参照)の電力で行われる処理を白抜きで図示した。なお、かっこ中に示すステップ番号は、図6に対応している。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing the power state of the wireless communication terminal on the transmission side / reception side when performing signal relay processing. In FIG. 8, the process performed with the power of the power generation circuit 9 (see FIG. 2) is shown by hatching, and the process performed with the power of the battery 8 (see FIG. 2) is shown in white. The step numbers shown in parentheses correspond to those in FIG.
送信側の無線通信端末17(図5参照)は、送信予告信号の送信(S101)、受信通知信号の待ち受け(S102)、データ信号の送信(S103)、及びAck信号の待ち受け(S104)を行う際、電池8の電力を用いる。
一方、受信側の無線通信端末13(図5参照)は、発電回路9の電力で転送信号の待ち受けを行う(S201:斜線部分)。このとき、受信回路6以外の各構成については電池8の電力で動作しており、制御部2をスリープ状態にして電池8の消耗を最低限に抑えている。
The transmitting-side wireless communication terminal 17 (see FIG. 5) transmits a transmission notice signal (S101), waits for a reception notification signal (S102), transmits a data signal (S103), and waits for an Ack signal (S104). At that time, the power of the
On the other hand, the
送信側の無線通信端末17から送信予告信号(S101)を受信した後、無線通信端末13の制御部2(図2参照)は、受信回路6も含めた各構成の電源を電池8に切り替える。そして、制御部2は、電池8の電力を用いて受信通知信号の送信(S202)、データ信号の待ち受け(S203)、及びAck信号の送信(S204)を行う。このように電池8の電力を用いることで、ステップS202〜S204の処理を確実に行うことができる。
After receiving the transmission notice signal (S101) from the
図9は、無線通信端末による送信処理の動作を示すフローチャートである。以下では、一例として、図5に示す無線通信端末17から無線通信端末13を介してデータ信号を転送する場合について説明する。
ステップS301において無線通信端末17は、送信すべきデータが発生したか否かを判定する。送信すべきデータの発生には、定期的な信号送信時刻の到来や、他の無線通信端末からのデータ信号の受信が含まれる。
FIG. 9 is a flowchart showing an operation of transmission processing by the wireless communication terminal. Below, the case where a data signal is transferred via the radio |
In step S301, the
送信すべきデータが発生していない場合(S301→No)、無線通信端末17はステップS301の処理を繰り返す。一方、送信すべきデータが発生した場合(S301→Yes)、ステップS302において無線通信端末17は、周囲の無線通信端末12,13,16,18(図5参照)に送信予告信号をブロードキャストする。次に、ステップS303において無線通信端末17は、送信予告信号を送信してから所定時間内に受信通知信号を受信したか否かを判定する。
If there is no data to be transmitted (S301 → No), the
受信通知信号を受信していない場合(S303→No)、ステップS304において無線通信端末17は、送信予告信号の再送回数が所定回数(最大再送回数)に達したか否かを判定する。送信予告信号の再送回数が所定回数に達した場合(S304→Yes)、ステップS310において無線通信端末17は送信処理を停止する。
一方、送信予告信号の再送回数が所定回数に達していない場合(S304→No)、無線通信端末17の処理はステップS305に進む。ステップS305において無線通信端末17は、再び送信予告信号をブロードキャストし、ステップS303の処理に戻る。
If the reception notification signal has not been received (S303 → No), in step S304, the
On the other hand, when the number of retransmissions of the transmission announcement signal has not reached the predetermined number (S304 → No), the processing of the
ステップS303において受信通知信号を受信した場合(S303→Yes)、ステップS306において無線通信端末17は、受信通知信号に含まれる端末ID及びランクを参照して、無線通信端末13(図5参照)にデータ信号を送信する。
なお、複数の無線通信端末から受信通知信号を受信した場合、無線通信端末17は、最初に受信した受信通知信号の送信元である無線通信端末13に対して、データ信号を送信することが好ましい。前記したように、信号の受信状態が最も良い無線通信端末13からの受信通知信号が、最も早いタイミングで無線通信端末17に届くからである。
When the reception notification signal is received in step S303 (S303 → Yes), in step S306, the
When reception notification signals are received from a plurality of wireless communication terminals, the
ステップS307において無線通信端末17は、データ信号を送信してから所定時間内に無線通信端末13からAck信号を受信したか否かを判定する。
Ack信号を受信していない場合(S307→No)、ステップS308において無線通信端末17は、データ信号の再送回数が所定回数(最大再送回数)に達したか否かを判定する。
In step S307, the
When the Ack signal is not received (S307 → No), in step S308, the
データ信号の再送回数が所定回数に達していない場合(S308→No)、無線通信端末17の処理はステップS309に進む。ステップS309において無線通信端末17は、無線通信端末13に対してデータ信号を再送し、ステップS307の処理に戻る。
一方、データ信号の再送回数が所定回数に達した場合(S308→Yes)、ステップS310において無線通信端末17は、送信処理を停止する。なお、今回送信できなかったデータは、次回の通信でまとめて送られる。
If the number of retransmissions of the data signal has not reached the predetermined number (S308 → No), the processing of the
On the other hand, when the number of retransmissions of the data signal reaches a predetermined number (S308 → Yes), the
また、ステップS307においてAck信号を受信した場合(S307→Yes)、無線通信端末17は送信処理を終了する(END)。前記したように、ステップS301〜S310までの一連の処理には、電池8の電力が用いられる(図8参照)。
If the Ack signal is received in step S307 (S307 → Yes), the
(中継処理)
図10は、無線通信端末による中継処理の動作を示すフローチャートである。なお、「START」時において無線通信端末13は、待ち受けを行っていない待機状態とする。
ステップS401において無線通信端末13は、電力供給制御部9d(図3参照)によって、発電素子9aの発電電力量(つまり、キャパシタ9cの蓄電量)が所定値以上であるか否かを判定する。前記した「所定値」は、転送の待ち受けを所定時間継続して行うことができるか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。
(Relay processing)
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of relay processing by the wireless communication terminal. Note that at the time of “START”, the
In step S401, the
発電素子9aの発電電力量が所定値未満である場合(S401→No)、無線通信端末13はステップS401の処理を繰り返す。つまり、無線通信端末13は、発電電力量が所定値に達するか、又は、送信すべきデータが発生するまで待機する。なお、送信すべきデータが発生した場合、無線通信端末13は、前記した送信処理(図9参照)を実行する。
When the power generation amount of the
発電素子9aの発電電力量が所定値以上である場合(S401→Yes)、ステップS402において無線通信端末13は、送信予告信号の待ち受け(転送待ち受け)を開始する。つまり、無線通信端末13は、発電回路9(図3参照)からの電力によって受信回路6を動作させ、他の無線通信端末からの送信予告信号の待ち受けを行う。
If the amount of power generated by the
ステップS403において無線通信端末13は、制御部2(図3参照)によって、下位ランクの無線通信端末から送信予告信号を受信したか否かを判定する。送信予告信号を受信していない場合(S403→No)、無線通信端末13の処理はステップS401に戻る。一方、送信予告信号を受信した場合(S403→Yes)、ステップS404において無線通信端末13は、電力供給制御部9d(図3参照)によって、受信回路6の電源を発電素子9aから電池8に切り替える。
In step S403, the
ステップS405において無線通信端末13は、送信予告信号の送信元である無線通信端末17に対して受信通知信号を送信する。
ステップS406において無線通信端末13は、無線通信端末17からデータ信号を受信したか否かを判定する。データ信号を受信した場合(S406→Yes)、ステップS407において無線通信端末13は、無線通信端末17に対してAck信号を送信する。
In step S405, the
In step S <b> 406, the
次に、ステップS408において無線通信端末13は、データ信号を転送(中継)する。すなわち、無線通信端末13は、無線通信端末17から受信したデータ信号に自身の端末ID等を付加した上で、このデータ信号を基地局20(図1参照)に送信する。これによって、データ信号がどのような経路で到達したかをサーバ30側で把握できる。なお、ステップS408の処理内容は、図9で説明した送信処理と同様である。
Next, in step S408, the
一方、ステップS406においてデータ信号を受信していない場合(S406→No)、ステップS409において無線通信端末13は、受信通知信号を送信してから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していない場合(S409→No)、無線通信端末13の処理はステップS406に戻る。一方、所定時間が経過した場合(S409→Yes)、ステップS410において無線通信端末13は、データ信号の待ち受けを停止する。
On the other hand, when no data signal is received in step S406 (S406 → No), in step S409, the
ステップS411において無線通信端末13は、受信回路6(図3参照)の電源を電池8から発電素子9aに切り替える。次に、無線通信端末13の処理はSTARTに戻り(RETURN)、発電回路9において転送待ち受けに充分な電力が得られるまで待機する。
In step S411, the
(端末管理テーブルについて)
図11は、無線通信端末を管理するための端末管理テーブルの説明図である。
サーバ30(図1参照)は、自身に送信されたデータ信号を用いて端末管理テーブルTを作成する。端末管理テーブルTには、送信元である無線通信端末の端末ID・ランク・位置ブロックと、過去に受信した信号の伝達ルートと、データ周期と、前回のデータ受信時刻と、電池残量と、を含む情報が記録される。
サーバ30は、例えば、電池8(図2参照)の電圧値に基づいて、無線通信端末の電池残量を推定する。なお、無線通信端末の合計起動時間、又は信号送受信の合計回数に基づいて電池残量を推定するようにしてもよい。
(About terminal management table)
FIG. 11 is an explanatory diagram of a terminal management table for managing wireless communication terminals.
The server 30 (see FIG. 1) creates the terminal management table T using the data signal transmitted to itself. The terminal management table T includes a terminal ID / rank / position block of a wireless communication terminal that is a transmission source, a transmission route of a signal received in the past, a data cycle, a previous data reception time, a battery remaining amount, Information including is recorded.
For example, the
図11に示す端末管理テーブルTのうち端末ID、ランク、過去の伝達ルート、及び電池残量は、無線通信端末から送信されるデータ信号に含まれている。また、データ周期(例えば、300sec)は、予め設定されている。サーバ30は、端末管理テーブルTのうち「データ周期」及び「前回のデータ受信時刻」に基づいて、無線通信端末11〜19からの定期的なデータ通信が途切れていないかを監視する。
In the terminal management table T shown in FIG. 11, the terminal ID, rank, past transmission route, and remaining battery level are included in the data signal transmitted from the wireless communication terminal. Further, the data cycle (for example, 300 sec) is set in advance. Based on the “data cycle” and “previous data reception time” in the terminal management table T, the
また、サーバ30は、過去に受信した信号の伝達ルートに基づいて、無線通信端末11〜19の位置を推定し、位置ブロックとして記録する。
図12は、それぞれの無線通信端末の位置ブロックを示す説明図である。図12に示す例では、無線通信端末11,14,15を位置ブロックAとして分類し、無線通信端末12,15,16,17を位置ブロックBとして分類し、無線通信端末13,17,18,19を位置ブロックCとして分類している。
図12に示すように、その設置位置によって、1個の無線通信端末が複数の位置ブロックに重複して登録されることもある。また、ランク1の無線通信端末1個当たりに1つの位置ブロックが割り当てるとは限らない。
Moreover, the
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a position block of each wireless communication terminal. In the example shown in FIG. 12, the
As shown in FIG. 12, one wireless communication terminal may be registered in a plurality of position blocks in an overlapping manner depending on the installation position. Further, one position block is not always assigned to each
(サーバからのコマンド指示)
図13は、サーバから無線端末装置にコマンド指示信号を送信する処理のメッセージシーケンスである。以下では、図12に示すサーバ30から無線通信端末13(上位ランクの端末)を介して、無線通信端末17(下位ランクの端末)にコマンド指示を送る場合について説明する。
ステップS501においてサーバ30は、基地局20に対してコマンド指示信号を送信する。コマンド指示信号には、コマンド指示の内容(例えば、データ周期の変更)に加えて、指示対象となる無線通信端末13の端末ID及び位置ブロックも含まれる。
(Command instructions from the server)
FIG. 13 is a message sequence of a process for transmitting a command instruction signal from the server to the wireless terminal device. Hereinafter, a case where a command instruction is transmitted from the
In step S <b> 501, the
基地局20は、無線通信端末17が所属する位置ブロックのうち、無線通信端末17よりもランクが1つ上の無線通信端末13から送信予告信号を受信すると(S502)、受信通知信号にコマンド指示信号の内容を含めて無線通信端末13に送信する(S503)。ちなみに、ステップS502の処理は、上位ランクの無線通信端末13自身が取得したデータ(センサ1の検出値を含む:図2参照)を基地局20に送信するために、電池8の電力を用いて定期的に実行される。
基地局20は、上位ランクの無線通信端末13からデータ信号を受信した後(S504)、この無線通信端末13にAck信号を送信する(S505)。
When the
After receiving the data signal from the higher rank wireless communication terminal 13 (S504), the
次に、上位ランクである無線通信端末13は、下位ランクである無線通信端末17から送信予告信号を受信すると(S506)、受信通知信号にコマンド指示信号の内容を含めて無線通信端末17に送信する(S507)。
無線通信端末17は、自身が受信した信号の中からコマンド指示を読み取り、これに対するコマンド指示Ackを含めたデータ信号を無線通信端末13に送信する(S508)。これに対して、無線通信端末13から無線通信端末17にAck信号が送信される(S509)。
Next, when the
The
前記したコマンド指示Ackを含むデータ信号は、通常のデータ信号のやり取りと同様の手順で基地局20まで転送される(S510〜S513)。基地局20は、指示Ack信号を含むデータ信号を無線通信端末13から受信した場合(S512)、この無線通信端末13にAck信号を送信するとともに(S513)、サーバ30に指示Ack信号を送信する(S514)。
The data signal including the command instruction Ack is transferred to the
なお、無線通信端末17から指示Ack信号を含むデータ信号を受け取った無線通信端末13は(S508)、それ以後のブロードキャストを停止し、自身のメモリ3(図2参照)に格納されたコマンド指示信号を消去する。コマンド指示信号の中継に使われた他の無線通信端末は、自身よりも下位の無線通信端末に下り信号を一定期間ブロードキャストした後、この信号を消去してブロードキャストを停止する。
The
<効果>
本実施形態では、無線通信端末11〜19のうち発電素子9aの発電電力量(キャパシタ9cの蓄電量)が所定値以上である無線通信端末のみを用いて信号の中継を行うようにした。このように発電回路9からの電力で受信回路6が転送待ち受けを行うことで、中継処理を行う際の電池8の消耗を抑制できる。
また、本実施形態では、発電電力量が所定値未満である無線通信端末は転送待ち受けを行わない。このように中継を行う際の転送待ち受けに電池8の電力を使う必要がないため、発電電力量の小さい無線通信端末の電力消費を抑制できる。
<Effect>
In the present embodiment, signals are relayed using only the wireless communication terminals in which the power generation amount of the
In this embodiment, the wireless communication terminal whose generated power is less than a predetermined value does not wait for transfer. Thus, since it is not necessary to use the power of the
仮に、発電素子9aの発電電力量が充分でない無線通信端末も電池8の電力で中継を行うこととした場合、設置環境や中継の有無によって、特定の無線通信端末で電池8の残量が急速に減っていく可能性がある。例えば、日当たりの悪い位置に設置され、かつ、頻繁に中継を行う無線通信端末は、他の無線通信端末よりも電池8の残量が急速に減っていく。その結果、無線通信端末間で電池8の消費電力量に大きな差が生じ、電池8の交換時期にばらつきが生じてしまう。
If a wireless communication terminal whose power generation amount of the
これに対して本実施形態では、発電回路9の電力で転送待ち受け可能な無線通信端末のみを用いて中継を行う(そうでないものは、中継を行わない)。したがって、無線通信端末間において電池8の消費電力量の差が小さくなり、電池8の残量を均一化することができる。その結果、電池8の交換時期のばらつきが小さくなり、各無線通信端末11〜19に関して電池8の交換作業を一括して行うことが可能になる。したがって、電池8の交換作業に必要なコストを低減できるとともに、交換作業を短期間で済ませることができる。
On the other hand, in the present embodiment, relaying is performed using only wireless communication terminals that can wait for transfer with the power of the power generation circuit 9 (otherwise, relaying is not performed). Therefore, the difference in power consumption of the
また、無線通信端末11〜19は、発電回路9の電力で転送待ち受けを行った後、受信通知信号の送信、データ信号の待ち受け、及びAck信号の送信を電池8の電力で行う。これによって、信号の中継処理を中断することなく確実に実行できる。
In addition, the
≪第2実施形態≫
第2実施形態は、他の無線通信端末から受信した複数のデータ信号をまとめて転送する点が第1実施形態と異なるが、各無線通信端末11〜19の構成(図2、図3参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
以下では、一例として、図1に示す無線通信端末13によって信号を中継する場合について説明する。
<< Second Embodiment >>
The second embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of data signals received from other wireless communication terminals are transferred together, but the configuration of each of the
Below, the case where a signal is relayed by the radio |
図14、図15は、無線通信端末による中継処理の動作を示すフローチャートである。なお、図14のステップS401〜S404、図15のステップS405〜S407,S409〜S411の処理は、第1実施形態で説明した中継処理(図10参照)と同様である。 14 and 15 are flowcharts showing the operation of the relay process by the wireless communication terminal. Note that the processing in steps S401 to S404 in FIG. 14 and steps S405 to S407 and S409 to S411 in FIG. 15 are the same as the relay processing (see FIG. 10) described in the first embodiment.
図15のステップS406でデータ信号を受信した場合(S406→Yes)、無線通信端末13はAck信号を送信した後(S407)、ステップS601においてデータ数が所定値に達したか否かを判定する。前記したデータ数は、下位ランクの無線通信端末から受信して一時的にメモリ3(図2参照)に格納しておくデータ数の上限値である。つまり、無線通信端末13は、下位ランクの無線通信端末から受信したデータ信号をすぐに転送することなく、データ数が所定値(例えば、3つ)に達するまでメモリ3に記憶しておく。
When a data signal is received in step S406 of FIG. 15 (S406 → Yes), the
データ数が所定値に達していない場合(S601→No)、無線通信端末13の処理は図14のステップS401に戻る。一方、データ数が所定値に達した場合(S601→Yes)、無線通信端末13の処理はステップS602に進む。
ステップS602において無線通信端末13は、データ信号の送信時刻になったか否かを判定する。この送信時刻の周期(例えば、300sec:図11参照)は予め設定されている。データ信号の送信時刻になっていない場合(S602→No)、無線通信端末13はステップS602の処理を繰り返す。一方、データ信号の送信時刻になった場合(S602→Yes)、無線通信端末13の処理はステップS603に進む。
If the number of data has not reached the predetermined value (S601 → No), the processing of the
In step S602, the
ステップS603において無線通信端末13は、メモリ3(図2参照)に格納されたデータを読み出し、上位ランクの無線通信端末に転送すべきデータと、自身のデータ(端末ID、ランク、電池残量、センサ1の検出値等)と、を合わせた合同データを生成する。
ステップS604において無線通信端末13は、ステップS603で生成した合同データの信号を基地局20に送信(転送)する。
In step S603, the
In step S604, the
<効果>
本実施形態によれば、他の無線通信端末からの信号をその都度転送する場合と比較して、データ信号の送信(中継)回数を減らすことができる。したがって、第1実施形態よりもさらに電池8の消費電力を削減できる。
<Effect>
According to this embodiment, the number of data signal transmissions (relays) can be reduced as compared with the case where signals from other wireless communication terminals are transferred each time. Therefore, the power consumption of the
≪第3実施形態≫
第3実施形態は、無線通信端末の周囲に中継可能な他の無線通信端末が存在しない場合、サーバ30が指定した無線通信端末を用いて中継を行う点が第1実施形態と異なるが、その他の点については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
«Third embodiment»
The third embodiment differs from the first embodiment in that when there is no other wireless communication terminal that can be relayed around the wireless communication terminal, relay is performed using the wireless communication terminal specified by the
<サーバの動作>
図16は、サーバの動作を示すフローチャートである。
ステップS701においてサーバ30は、定期的なデータ通信(定時データ通信)が途絶えている無線通信端末が存在するか否かを判定する。つまり、サーバ30は、端末管理テーブルT(図11参照)を参照し、データ周期と、前回のデータ受信時刻と、に基づいて、データ周期(所定期間)ごとにデータ通信が行われているか否かを各無線通信端末について判定する。
<Server operation>
FIG. 16 is a flowchart showing the operation of the server.
In step S <b> 701, the
定時データ通信が途絶えている無線通信端末が存在しない場合(S701→No)、サーバ30は処理を終了する(END)。一方、定時データ通信が途絶えている無線通信端末が存在する場合(S701→Yes)、サーバ30の処理はステップS702に進む。
以下では、図12に示す無線通信端末17(ランク2、位置ブロックC)で定時データ通信が途絶えているものとして説明する。
When there is no wireless communication terminal in which the scheduled data communication is interrupted (S701 → No), the
In the following description, it is assumed that the scheduled data communication is interrupted in the wireless communication terminal 17 (
ステップS702においてサーバ30は、ステップS701で特定した無線通信端末17の周囲に位置する同ランクの無線通信端末について、データ信号が途絶えているか否かを判定する。つまり、サーバ30は、端末管理テーブルT(図11参照)を参照し、無線通信端末17と同じ位置ブロックCに属し、かつ、無線通信端末17と同ランクである無線通信端末18,19(図12参照)について、データ信号が途絶えていないか否かを判定する。
In step S702, the
無線通信端末17の周囲に位置する同ランクの無線通信端末18,19について、データ信号が途絶えているものが存在する場合(S702→Yes)、サーバ30の処理はステップS703に進む。この場合、上位ランクの無線通信端末が中継を行っていない可能性が高い。
ステップS703においてサーバ30は、無線通信端末17よりも1つ上のランクの無線通信端末11〜13の中から、信号未達の端末群をカバーできる無線通信端末を抽出する。つまり、サーバ30は、信号未達の無線通信端末よりも基地局20へのホップ数が少なく、かつ、信号未達の無線通信端末を介して過去に信号を中継したことのある無線通信端末(当番端末の候補)を抽出する。当該処理は、端末管理テーブルT(図11参照)のランクと、過去の伝達ルートと、を参照することで行われる。
If there are
In step S <b> 703, the
ステップS704においてサーバ30は、ステップS703で抽出した候補の中から当番端末を決定する。ここで「当番端末」とは、それまで中継(待ち受け)を行っていなかった無線通信端末のうち、電池8(図1参照)の電力で一時的に中継を行うよう指示される無線通信端末である。
サーバ30は、例えば、ステップS703で抽出した候補の中で、電池残量が最大であるものを当番端末にする。つまり、サーバ30は、端末管理テーブルT(図11参照)を参照して電池残量を比較し、電池残量が最大であるものを当番端末として指定する。なお、上位側から階層的に複数の無線通信端末を当番端末に指定してもよい。
In step S704, the
For example, among the candidates extracted in step S703, the
ステップS705においてサーバ30は、ステップS704で決定した当番端末(例えば、無線通信端末13:図12参照)に対して、電池8の電力で転送の待ち受けを行う旨のコマンド指示信号を送信する。
前記したコマンド指示信号は、図13で説明した手順で送信される。つまり、それまで中継を行っていなかった無線通信端末13が電池8の電力でデータ送信を行った際、基地局20からの受信通知信号にコマンド信号(当番端末の指定)を含めるようにする。
なお、当番端末を指定した後もデータ信号の到達状況が改善しない場合、サーバ30によって、別の無線通信端末を当番端末に指定することが好ましい。
In step S705, the
The command instruction signal described above is transmitted according to the procedure described in FIG. That is, when the
If the arrival status of the data signal does not improve even after specifying the duty terminal, it is preferable that the
一方、ステップS702において、無線通信端末17の周囲に位置する同ランクの無線通信端末18,19の中で、データ信号が途絶えているものが存在しない場合(S702→No)、サーバ30の処理はステップS706に進む。
ステップS706においてサーバ30は、ステップS701で特定した無線通信端末17の接続先が、1つ上のランクである他の無線通信端末を介した伝達ルートに含まれているか否かを判定する。前記した「接続先」とは、無線通信端末17と過去にデータのやり取りがあった他の無線通信端末を意味している。
On the other hand, in step S702, when there is no data signal interruption among the
In step S706, the
無線通信端末17の接続先が、1つ上のランクである他の無線通信端末を介した伝達ルートに含まれている場合(S706→Yes)、サーバ30の処理はステップS707に進む。ステップS707においてサーバ30は、ステップS706で特定した伝達ルート(例えば、無線通信端末18→無線通信端末13→基地局20)が、無線通信端末17のデータ途絶後も使用されているか否かを判定する。
When the connection destination of the
ステップS706で特定した伝達ルートが、無線通信端末17のデータ途絶後も使用されている場合(S707→Yes)、サーバ30の処理はステップS708に進む。この場合、上位ランクの無線通信端末13は正常であるため、信号未達の無線通信端末17自体に異常がある可能性が高い。ステップS708においてサーバ30は、無線通信端末17が故障しているかをチェックすべき旨の情報を、管理者のコンピュータ(図示せず)に送信する。
When the transmission route specified in step S706 is still used after the data interruption of the wireless communication terminal 17 (S707 → Yes), the processing of the
一方、無線通信端末17の接続先が、他の無線通信端末を介した伝達ルートに含まれていない場合(S706→No)、サーバ30の処理はステップS709に進む。この場合、上位の無線通信端末13が中継を行っていない可能性が高い。
ステップS709においてサーバ30は、無線通信端末17の接続先である上位ランクの無線通信端末13に中継の開始を指示する。この場合、上位ランクの無線通信端末13は、前記した「当番端末」と同様に電池8の電力で中継(転送の受信待ち受け)を行う。
また、ステップS706で特定した伝達ルートが、無線通信端末17のデータ途絶後に使用されていない場合も(S707→No)、サーバ30はステップS709の処理を実行する。
On the other hand, when the connection destination of the
In step S <b> 709, the
Further, also when the transmission route specified in step S706 is not used after the data interruption of the wireless communication terminal 17 (S707 → No), the
<当番端末の動作>
図17は、当番端末となる無線通信端末の動作を示すフローチャートである。以下では、無線通信端末13(図12参照)が当番端末に指定されるものとして説明する。
ステップS801において無線通信端末13は、自身が当番端末に指定されたか否かを判定する。すなわち、無線通信端末13は、定期的なデータ通信を行う際の受信通知信号(S503:図13参照)に、無線通信端末13を当番端末として動作させる旨のコマンド指示が含まれるか否かを判定する。
前記した受信通知信号は、無線通信端末13自身が取得したデータ(センサ1の検出値を含む:図2参照)を送信するために電池8の電力を用いて定期的な送信予告信号を送信した際(S502:図13参照)、基地局20から返信される信号である。
<Operation of duty terminal>
FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the wireless communication terminal serving as the duty terminal. In the following description, it is assumed that the wireless communication terminal 13 (see FIG. 12) is designated as the duty terminal.
In step S801, the
The reception notification signal described above transmitted a periodic transmission notice signal using the power of the
当番端末に指定されていない場合(S801→No)、無線通信端末13はステップS801の処理を繰り返す。一方、当番端末に指定された場合(S801→Yes)、無線通信端末13の処理はステップS802に進む。
ステップS802において無線通信端末13は、受信回路6の電源を発電素子9a(図3参照)から電池8に切り替える。
ステップS803において無線通信端末13は、受信回路6によって、送信予告信号の待ち受け(転送待ち受け)を開始する。
If the designated terminal is not designated (S801 → No), the
In step S802, the
In step S803, the
ステップS804において無線通信端末13は、他の無線通信端末から送信予告信号を受信したか否かを判定する。送信予告信号を受信していない場合(S804→No)、無線通信端末13の処理はステップS805に進む。
ステップS805において無線通信端末13は、自身が当番端末として指定されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していない場合(S805→No)、無線通信端末13の処理はステップS804に戻る。一方、所定時間が経過した場合(S805→Yes)、無線通信端末13の処理はステップS808に進む。
In step S804, the
In step S805, the
一方、ステップS804において送信予告信号を受信した場合(S804→Yes)、ステップS405において無線通信端末13は、下位ランクの無線通信端末に受信通知信号を送信する。
なお、送信予告信号を受信してから受信通知信号を送信するまでの遅延時間を、通常の中継処理時よりも長くする(つまり、時間稼ぎをする)ことが好ましい。発電素子9aの電力で自発的に中継を開始した他の無線通信端末が無線通信端末13の近くに存在する可能性があるからである。他の無線通信端末からの受信通知信号が、下位ランクの無線通信端末に先に届けば、無線通信端末13自身が中継を行う必要がなくなり、電池8の消耗を抑制できる。
On the other hand, when the transmission advance notice signal is received in step S804 (S804 → Yes), in step S405, the
Note that it is preferable that the delay time from when the transmission notice signal is received to when the reception notification signal is transmitted is longer than that during normal relay processing (that is, time is earned). This is because there is a possibility that another wireless communication terminal that spontaneously starts relaying with the electric power of the
受信通知信号を送信した後(S405)、データ信号を受信しないまま(S406→No)、所定時間が経過した場合(S806→Yes)、無線通信端末13の処理はステップS808に進む。
ステップS808において無線通信端末13は、当番端末としての動作を終了する旨をサーバ30に通知する。これによって、転送の受信待ちを無用に長時間行うことを回避し、電池8の消耗を抑制できる。
ステップS809において無線通信端末13は、受信回路6の電源を電池8から発電素子9aに切り替える。つまり、無線通信端末13は、当番端末としての役割を終了して待機する。
After transmitting the reception notification signal (S405), if the predetermined time has elapsed without receiving the data signal (S406 → No) (S806 → Yes), the processing of the
In step S808, the
In step S809, the
図17に示すステップS405〜S408の処理については、第1実施形態で説明した中継処理(図10参照)と同様であるから説明を省略する。無線通信端末13が当番端末として中継を行うことで、それまで信号未達であった無線通信端末17等のデータ信号が基地局20を介してサーバ30に送信される。
The processing in steps S405 to S408 illustrated in FIG. 17 is the same as the relay processing (see FIG. 10) described in the first embodiment, and thus description thereof is omitted. When the
ステップS810において無線通信端末13は、発電素子9aの発電電力量が所定値以上であるか否かを判定する。前記した「所定値」は、転送の待ち受けを所定時間継続して行うことができるか否かの判定基準となる閾値である。
発電電力量が所定値未満である場合(S810→No)、無線通信端末13の処理はステップS804に戻る。一方、発電電力量が所定値以上である場合(S810→Yes)、無線通信端末13の処理はステップS811に進む。
In step S810, the
If the amount of generated power is less than the predetermined value (S810 → No), the processing of the
ステップS811において無線通信端末13は、受信回路6の電源を電池8から発電素子9aに切り替える。この場合、無線通信端末13は、発電素子9aの発電電力を用いて中継処理(図10参照)を実行する。
In step S811, the
<効果>
本実施形態によれば、無線通信端末17の周囲に中継可能な無線通信端末が存在しない場合、サーバ30によって指定された無線通信端末13(当番端末)が、電池8の電力を用いて中継を行う。このように、それまで中継を行っていなかった(発電素子9aの発電電力量が充分でない)無線通信端末13を用いて一時的に中継を行うことで、各無線通信端末からのデータ信号を定期的に取得できる。
<Effect>
According to the present embodiment, when there is no wireless communication terminal that can be relayed around the
また、サーバ30は、当番端末の候補となる無線通信端末が複数存在する場合、電池残量が最大であるものを当番端末に指定する。これによって、無線通信端末11〜19の電池残量の均一化が促される。
また、サーバ30は、過去の伝達ルートを調べることで、定時データ通信が途絶えている無線通信端末17について故障している可能性が高いか否かを判定する。これによって、無線通信システムSの管理者は、修理又は交換すべき無線通信端末を容易に把握できる。
In addition, when there are a plurality of wireless communication terminals that are candidates for the duty terminal, the
Further, the
≪第4実施形態≫
第4実施形態は、中継に関わる動作を全て発電回路9の電力で行う点が第1実施形態と異なるが、その他の点については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
なお、図示は省略するが、本実施形態において無線通信端末11〜19の発電回路9(図2参照)は受信回路6に接続されるとともに、送信回路4にも接続されている。つまり、制御部2からの指令に応じて、発電回路9から送信回路4にも電力供給できるようになっている。
<< Fourth Embodiment >>
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that all operations related to relaying are performed by the power of the
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, in this embodiment, the electric power generation circuit 9 (refer FIG. 2) of the radio | wireless communication terminals 11-19 is connected to the
図18は、無線通信端末による中継処理の動作を示すフローチャートである。図18に示すフローチャートでは、前記した中継処理のフローチャート(図10参照)からステップS404,S411の処理(受信回路6の電源切替)を省略し、中継処理に用いる電源を全て発電回路9としている。以下では、一例として、無線通信端末13(図12参照)によって中継処理を行う場合について説明する。
FIG. 18 is a flowchart showing an operation of relay processing by the wireless communication terminal. In the flowchart shown in FIG. 18, the processing of steps S <b> 404 and S <b> 411 (power supply switching of the receiving circuit 6) is omitted from the flowchart of the relay processing (see FIG. 10), and the power source used for the relay processing is all the
ステップS401において発電素子9aの発電電力量が所定値以上である場合(S401→Yes)、ステップS402aにおいて無線通信端末13は、発電回路9からの電力で転送待ち受けを開始する。なお、転送待ち受けを行う間、電池8の電力は受信回路6に供給されない。
また、ステップS403において送信予告信号を受信した場合(S403→Yes)、ステップS405aにおいて無線通信端末13は、発電回路9からの電力で受信通知信号を送信する。
If the amount of power generated by the
When a transmission advance notice signal is received in step S403 (S403 → Yes), the
また、ステップS406においてデータ信号を受信した場合(S406→Yes)、無線通信端末13は、発電回路9からの電力でAck信号を送信し(S407a)、さらに発電回路9からの電力でデータ信号を転送する(S408a)。データ信号を転送した後、無線通信端末13の処理はSTARTに戻り(RETURN)、中継処理に必要な電力を発電回路9から得られるまで待機する。
なお、待機中に送信すべきデータが発生した場合、無線通信端末13は待機を中止し、電池8の電力でデータ信号を送信する。
When the data signal is received in step S406 (S406 → Yes), the
When data to be transmitted occurs during standby, the
<効果>
本実施形態によれば、中継処理を行う際の転送待ち受けだけでなく、その後に行う受信通知信号の送信、Ack信号の送信、及びデータ信号の転送も、発電回路9の電力で行う。このように一連の中継処理に発電回路9の電力を用いるため、第1実施形態よりもさらに電池8の消費電力を削減できる。
<Effect>
According to this embodiment, not only waiting for transfer when relay processing is performed, but also transmission of a reception notification signal, transmission of an Ack signal, and transfer of a data signal performed thereafter are performed by the power of the
≪変形例≫
以上、本発明に係る無線通信システムSについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、発電素子9aが太陽電池である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、発電素子9aとして、振動(圧力の変化)に伴うエネルギを電気エネルギに変換する振動発電素子を用いてもよい。振動発電素子は、例えば、圧電素子を敷き詰めてなる板状を呈しており、モータ等の機器に設置される。
≪Modification≫
As described above, the wireless communication system S according to the present invention has been described by each embodiment. However, the present invention is not limited to these descriptions, and various modifications can be made.
For example, although each embodiment demonstrated the case where the electric
また、発電素子9aとして、デバイスの温度差から電力を得る熱電素子を用いてもよい。熱電素子は、2種類の金属(又は、p型半導体とn型半導体)を接合することで構成され、温度差に伴って起電力を生じる(ゼーベック効果)。熱電素子は、例えば、発熱体であるサーバに設置されたり、高温水が流れる配管に設置されたりする。
また、前記した太陽電池、振動発電素子、熱電素子のうち2種類又は3種類を組み合わせる(並列接続する)ことで発電素子9aを構成してもよい。
Further, as the
Moreover, you may comprise the electric
また、各実施形態では、センサ1(図2参照)の検出値に基づいて機器の稼働状況を管理するセンサネットシステムとして無線通信システムSを用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、機器の消費電力を測定して、その出力を制御するエネルギマネジメントシステムとして無線通信システムSを用いてもよい。エネルギマネジメントシステムの例として、複数の空気調和機の消費電力を測定し、その測定結果に応じて設定温度等を変更することが考えられる。 Moreover, although each embodiment demonstrated the case where the radio | wireless communications system S was used as a sensor network system which manages the operating condition of an apparatus based on the detected value of the sensor 1 (refer FIG. 2), it is not restricted to this. For example, you may use the radio | wireless communications system S as an energy management system which measures the power consumption of an apparatus and controls the output. As an example of the energy management system, it is conceivable to measure the power consumption of a plurality of air conditioners and change the set temperature or the like according to the measurement result.
また、第3実施形態では、ランク2の無線通信端末17(図12参照)からのデータ信号がサーバ30に届かない場合について説明したが、これに限らない。すなわち、ランク3以上の無線通信端末についても、過去の伝達ルートを調べることで信号未達の端末群をカバーできる上位ランクの無線通信端末(当番端末の候補:S703)を1つ又は複数抽出できる。
In the third embodiment, the case where the data signal from the rank-2 wireless communication terminal 17 (see FIG. 12) does not reach the
また、例えば、第3実施形態と第4実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、信号未達の無線通信端末が存在する場合(S702:図16参照)、信号未達の無線通信端末とは別の無線通信端末を当番端末に指定し(S704:図16参照)、この当番端末によって電池8の電力で中継処理を行ってもよい。なお、発電素子9aの発電電力量が所定値以上になった場合(S810→Yes:図17参照)、それまで当番端末だった無線通信端末は、発電素子9aの発電電力を用いて一連の中継処理を行う(図18参照)。
Further, for example, the third embodiment and the fourth embodiment may be combined. That is, when there is a radio communication terminal that has not reached the signal (S702: see FIG. 16), a radio communication terminal different from the radio communication terminal that has not reached the signal is designated as the duty terminal (S704: see FIG. 16). The relay processing may be performed with the power of the
また、図2、図3に示す各構成は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、前記の各構成は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テープ、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。 Each of the configurations shown in FIGS. 2 and 3 may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. In addition, each of the above-described configurations may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tapes, and files that realize each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD. .
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
S 無線通信システム
11,12,13,14,15,16,17,18,19 無線通信端末
1 センサ
2 制御部
4 送信回路
6 受信回路
8 電池
9 発電回路
9a 発電素子(太陽電池、振動発電素子、熱発電素子)
9b 昇圧部
9c キャパシタ(蓄電素子)
9d 電力供給制御部(制御部)
20 基地局
30 サーバ
N ネットワーク
T 端末管理テーブル
S
9d Power supply control unit (control unit)
20
Claims (10)
複数の前記無線通信端末はそれぞれ、信号の受信を行う受信回路と、信号の送信を行う送信回路と、少なくとも前記受信回路に接続される発電回路と、制御部と、を備え、
前記発電回路は、発電素子と、前記発電素子の発電電力を蓄電する蓄電素子と、を有し、
前記制御部は、前記蓄電素子の蓄電量が所定値以上である場合、前記発電回路からの電力供給によって前記受信回路を駆動し、他の無線通信端末からの信号の待ち受けを行うこと
を特徴とする無線通信システム。 A plurality of wireless communication terminals that perform ad hoc wireless communication, a base station that directly or indirectly performs wireless communication with the plurality of wireless communication terminals, and a signal that is transmitted from the plurality of wireless communication terminals via the base station And a server to
Each of the plurality of wireless communication terminals includes a reception circuit that receives a signal, a transmission circuit that transmits a signal, a power generation circuit connected to at least the reception circuit, and a control unit,
The power generation circuit includes a power generation element and a power storage element that stores power generated by the power generation element,
The control unit drives the reception circuit by supplying power from the power generation circuit and waits for a signal from another wireless communication terminal when the storage amount of the power storage element is equal to or greater than a predetermined value. Wireless communication system.
前記制御部は、前記発電回路からの電力供給によって前記送信回路を駆動し、前記受信回路の前記待ち受けによって受信された信号を、前記送信回路によって他の無線通信端末に転送すること
を特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 The power generation circuit is also connected to the transmission circuit,
The control unit drives the transmission circuit by power supply from the power generation circuit, and transfers a signal received by the standby of the reception circuit to another wireless communication terminal by the transmission circuit. The wireless communication system according to claim 1.
前記コマンド指示を受信した前記当番端末は、電池の電力で前記中継を行うこと
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線通信システム。 The server, when there is a wireless communication terminal that has not reached the signal within a predetermined period, among the plurality of wireless communication terminals that are signal sources, the wireless communication that has not reached the signal A wireless communication terminal different from the terminal is designated as a duty terminal to be temporarily relayed, and a command instruction for relaying with battery power is transmitted to the duty terminal,
The wireless communication system according to claim 1, wherein the duty terminal that has received the command instruction performs the relay with battery power.
を特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。 The server has a less number of hops to the base station than a wireless communication terminal that has not reached the signal, and a wireless communication terminal that has relayed a signal in the past via the wireless communication terminal that has not reached the signal. The radio communication system according to claim 3, wherein a radio communication terminal having the maximum remaining battery power among the candidates is designated as the duty terminal.
前記発電回路は、発電素子と、前記発電素子の発電電力を蓄電する蓄電素子と、を有し、
前記制御部は、前記蓄電素子の蓄電量が所定値以上である場合、前記発電回路からの電力供給によって前記受信回路を駆動し、他の無線通信端末からの信号の待ち受けを行うこと
を特徴とする無線通信端末。 Wireless communication is performed directly or indirectly by ad hoc wireless communication with a base station connected to a server, and a reception circuit that receives a signal, a transmission circuit that transmits a signal, and a connection to at least the reception circuit A power generation circuit and a control unit,
The power generation circuit includes a power generation element and a power storage element that stores power generated by the power generation element,
The control unit drives the reception circuit by supplying power from the power generation circuit and waits for a signal from another wireless communication terminal when the storage amount of the power storage element is equal to or greater than a predetermined value. Wireless communication terminal.
前記制御部は、
前記発電回路からの電力供給によって前記送信回路を駆動し、前記受信回路の前記待ち受けによって受信された信号を、前記送信回路によって他の無線通信端末に転送すること
を特徴とする請求項5に記載の無線通信端末。 The power generation circuit is also connected to the transmission circuit,
The controller is
6. The transmission circuit is driven by power supply from the power generation circuit, and a signal received by the standby of the reception circuit is transferred to another wireless communication terminal by the transmission circuit. Wireless communication terminal.
を特徴とする請求項5又は請求項6に記載の無線通信端末。 The wireless communication terminal according to claim 5 or 6, wherein the power generation element is any one of a solar battery, a vibration power generation element, and a thermoelectric generation element.
を特徴とする請求項5又は請求項6に記載の無線通信端末。 The wireless communication terminal according to claim 5, wherein the power generation element is a combination of a plurality of types among a solar cell, a vibration power generation element, and a thermoelectric generation element.
前記無線通信端末は、信号の受信を行う受信回路と、信号の送信を行う送信回路と、少なくとも前記受信回路に接続される発電回路と、制御部と、を備えており、
前記発電回路は、発電素子と、前記発電素子の発電電力を蓄電する蓄電素子と、を有し、
前記制御部は、前記蓄電素子の蓄電量が所定値以上である場合、前記発電回路からの電力供給によって前記受信回路を駆動し、他の無線通信端末からの信号の待ち受けを行うこと
を特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method executed by a wireless communication terminal that performs direct or indirect wireless communication by ad hoc wireless communication with a base station connected to a server,
The wireless communication terminal includes a reception circuit that receives a signal, a transmission circuit that transmits a signal, a power generation circuit connected to at least the reception circuit, and a control unit.
The power generation circuit includes a power generation element and a power storage element that stores power generated by the power generation element,
The control unit drives the reception circuit by supplying power from the power generation circuit and waits for a signal from another wireless communication terminal when the storage amount of the power storage element is equal to or greater than a predetermined value. Wireless communication method.
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