JP2016111438A - Communication control device, communication device, radio frame collision avoidance method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線ネットワークに関し、より詳細に、同一の無線周波数帯を使用するネットワークから送信されるフレームの衝突を回避するための通信制御装置、通信装置、無線フレーム衝突回避方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a radio network, and more particularly to a communication control device, a communication device, a radio frame collision avoidance method, and a program for avoiding collision of frames transmitted from networks using the same radio frequency band.
従来、各種センサを無線接続したセンサネットワークやIP（Internet Protocol）系無線ネットワークである無線LANが開発され使用されている。センサネットワークとIP系無線ネットワークが、同じ周波数帯を利用する場合、電波干渉が発生する。そのため、センサネットワークとIP系無線ネットワークのそれぞれにおいて、他の機器等による電波が送出されていないことを確認してから自身の電波を送出するキャリアセンスが行われている。 Conventionally, a sensor network in which various sensors are wirelessly connected and a wireless LAN that is an IP (Internet Protocol) wireless network have been developed and used. When the sensor network and the IP wireless network use the same frequency band, radio wave interference occurs. For this reason, in each of the sensor network and the IP wireless network, carrier sense for transmitting its own radio wave after confirming that no radio wave is transmitted from another device or the like is performed.
例えば、IEEE（登録商標）802.11の無線LANのアクセス制御方法であるDCF（Distributed Coordination Function）では、CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）と呼ばれる手順で、まずキャリアセンスを行い、使用する周波数帯の使用が検知されなければ、DIFS（Distributed Inter Frame Space）やAIFS（Arbitration Inter Frame Space）などのIFSと呼ばれるフレーム送信間隔およびコンテンションウィンドウと呼ばれるランダムな待機時間（ランダムな数のスロットのバックオフ時間）の間だけ送信を待機し、この間もキャリアセンスで同周波数帯の使用が検知されなければフレームの送信を開始する。同様に、例えば、IEEE802.15.4/ZigBee（登録商標）のセンサネットワークの端末もデータフレームを送信前にCSMA/CAの手順で、キャリアセンスを行い、使用する周波数帯の使用が検知されなければデータフレームの送信を開始する。 For example, in DCF (Distributed Coordination Function), which is a wireless LAN access control method of IEEE (registered trademark) 802.11, carrier sense is first performed using a procedure called CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). If frequency band usage is not detected, a frame transmission interval called IFS such as Distributed Inter Frame Space (DIFS) or Arbitration Inter Frame Space (AIFS) and a random waiting time called a contention window (a random number of slots) The transmission is waited only during the backoff time), and during this time, if the use of the same frequency band is not detected by the carrier sense, the frame transmission is started. Similarly, for example, the terminal of the sensor network of IEEE802.15.4 / ZigBee (registered trademark) also performs carrier sense in the CSMA / CA procedure before transmitting the data frame, and if the use of the frequency band to be used is not detected, the data Start sending frames.
しかしながら、IEEE802.15.4/ZigBeeのセンサネットワークのデータフレームを受信した端末は、データフレームを受信してから応答時間が経過した後に正常にデータを受信できたことを通知（応答）する制御フレームを送信する。応答を示す制御フレームを送信する際には、センサネットワークの端末はキャリアセンスを実施していない。すなわち、センサネットワークにおいてデータフレームの受信完了から当該データを正常に受信できたことを通知する制御フレームの送信開始までの応答時間は固定応答時間である。 However, a terminal that has received a data frame of an IEEE802.15.4 / ZigBee sensor network transmits a control frame that notifies (responds) that data has been successfully received after the response time has elapsed since the data frame was received. To do. When transmitting a control frame indicating a response, the sensor network terminal does not perform carrier sense. That is, the response time from the completion of reception of the data frame to the start of transmission of the control frame notifying that the data has been normally received in the sensor network is a fixed response time.
図１はセンサネットワークの応答を示す制御フレームとIP系無線ネットワークのデータフレームの衝突を説明するための概念図である。図１に示したように、IP系無線ネットワークの各機器は、データ送信前にキャリアセンスを行い、センサネットワークのデータフレームによる周波数帯の使用が終わりbusy状態からidle状態に切り替わると、フレーム送信間隔（IFS）とランダムなバックオフ時間（コンテンションウィンドウ）の間、IP系無線ネットワークのデータフレームの送信を待機し、この間に他の機器による電波の送出がなければIP系無線ネットワークのデータフレームを送信する。他方、センサネットワークのデータフレームを受信した端末は、データフレーム受信後から応答を示す制御フレーム送信までの固定応答時間の間は、電波を送出せず、固定応答時間が経過した後に、キャリアセンスを行うことなく、制御フレームの送信を開始する。したがって、センサネットワークのデータフレームの送信完了からその応答である制御フレームの送信開始までの間に、IP系無線ネットワークの各機器がキャリアセンスを行い、無線周波数が未使用であることを確認するとIP系無線ネットワークの機器がデータフレームの送信を開始し、IP系無線ネットワークのデータフレームとセンサネットワークの応答を示す制御フレームが衝突する。 FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a collision between a control frame indicating a response of a sensor network and a data frame of an IP wireless network. As shown in FIG. 1, each device of the IP wireless network performs carrier sense before data transmission, and when the use of the frequency band by the data frame of the sensor network ends and the state is switched from the busy state to the idle state, the frame transmission interval (IFS) and a random backoff time (contention window), it waits for the transmission of data frames of the IP wireless network. Send. On the other hand, the terminal that has received the data frame of the sensor network does not transmit radio waves during the fixed response time from the reception of the data frame to the transmission of the control frame indicating the response, and performs carrier sense after the fixed response time has elapsed. The transmission of the control frame is started without performing it. Therefore, between the completion of transmission of the data frame of the sensor network and the start of transmission of the control frame that is the response, each device of the IP wireless network performs carrier sense and confirms that the radio frequency is unused. The device of the system wireless network starts transmission of the data frame, and the data frame of the IP system wireless network and the control frame indicating the response of the sensor network collide.
上述の問題に対して、非特許文献１では、センサネットワークのデータフレーム受信後から応答を示す制御フレームの送信までの間に、電波（ビジートーン）を送出することで、IP系無線ネットワークのキャリアセンスでビジー状態を検知し、IP系無線ネットワークのデータフレームの送信ができず、結果的に衝突を回避している。
In response to the above problem, Non-Patent
センサネットワークとIP系無線ネットワークが共存する環境において、センサネットワークの応答を示す制御フレームとIP系無線ネットワークのデータフレームの衝突を回避する引用文献１において提案された方法では、標準規格で規定されていない特殊なフレームを利用しており、標準規格のフレームだけで通信ができないという問題があった。すなわち、特殊なフレームをサポートするための新たな標準規格が必要になるという問題があった。
In the environment where the sensor network and the IP wireless network coexist, the method proposed in
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、既存の標準規格のフレームを用いて、センサネットワークの応答を示す制御フレームとIP系無線ネットワークのデータフレームの衝突を回避することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to use a frame of an existing standard, a control frame indicating a response of a sensor network, and a data frame of an IP wireless network. It is to avoid collisions.
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、通信制御装置である。通信制御装置は、無線センサネットワークにおけるデータフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定する手段と、無線ネットワークの存在を通知する管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻に基づいて、後続の管理フレーム作成時刻を推定する手段であって、無線センサネットワークおよび無線ネットワークは同一の周波数で動作し、後続の管理フレーム作成時刻は推定された後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレーム作成時刻である、手段と、推定された後続の管理フレーム作成時刻における無線ネットワークの管理フレーム中の無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更する手段とを備える。 In order to achieve such an object, a first aspect of the present invention is a communication control device. The communication control device is configured to estimate a subsequent data frame reception time based on a data frame reception time in the wireless sensor network, and based on a management frame creation time which is a management frame creation time for notifying the presence of the wireless network. The wireless sensor network and the wireless network operate at the same frequency, and the subsequent management frame creation time is a management frame immediately before the estimated subsequent data frame reception time. Means for creating time, and means for changing the frame transmission interval of the wireless network in the management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time.
一実施形態では、通信制御装置は、無線センサネットワークのモジュールから、データフレーム受信時刻を受信して蓄積する手段と、蓄積されたデータフレーム受信時刻に基づいて、無線センサネットワークにおけるデータフレーム受信間隔を算出する手段と、無線ネットワークのモジュールから管理フレーム作成時刻を受信して蓄積する手段と、蓄積された管理フレーム作成時刻に基づいて、無線ネットワークにおける管理フレーム作成間隔を算出する手段と、をさらに備える。後続のデータフレーム受信時刻は、算出されたデータフレーム受信間隔に基づいて推定される。後続の管理フレーム作成時刻は、算出された管理フレーム作成間隔に基づいて推定される。フレーム送信間隔は一時的に変更される。 In one embodiment, the communication control device receives the data frame reception time from the module of the wireless sensor network and stores the data frame reception interval in the wireless sensor network based on the stored data frame reception time. Means for calculating, means for receiving and storing a management frame creation time from a module of the wireless network, and means for calculating a management frame creation interval in the wireless network based on the accumulated management frame creation time. . Subsequent data frame reception times are estimated based on the calculated data frame reception interval. The subsequent management frame creation time is estimated based on the calculated management frame creation interval. The frame transmission interval is temporarily changed.
本発明の第２の態様は、無線フレーム衝突回避方法である。無線フレーム衝突回避方法は、通信制御装置が、無線センサネットワークにおけるデータフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定するステップと、無線ネットワークの存在を通知する管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻に基づいて、後続の管理フレーム作成時刻を推定するステップであって、無線センサネットワークおよび無線ネットワークは同一の周波数で動作し、後続の管理フレーム作成時刻は推定された前記後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレーム作成時刻である、ステップと、推定された後続の管理フレーム作成時刻における無線ネットワークの管理フレーム中の無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更するステップとを含む。 A second aspect of the present invention is a radio frame collision avoidance method. The radio frame collision avoidance method includes a step in which the communication control device estimates a subsequent data frame reception time based on a data frame reception time in the wireless sensor network, and a creation time of a management frame that notifies the existence of the radio network. A step of estimating a subsequent management frame creation time based on the management frame creation time, wherein the wireless sensor network and the wireless network operate at the same frequency, and the subsequent management frame creation time is estimated from the subsequent data And a step of changing the frame transmission interval of the wireless network in the management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time.
本発明の第３の態様は、プログラムである。プログラムは、コンピュータを、無線センサネットワークにおけるデータフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定する手段と、無線ネットワークの存在を通知する管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻に基づいて、後続の管理フレーム作成時刻を推定する手段であって、無線センサネットワークおよび無線ネットワークは同一の周波数で動作し、後続の管理フレーム作成時刻は推定された後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレーム作成時刻である、手段と、推定された後続の管理フレーム作成時刻における無線ネットワークの管理フレーム中の無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更する手段として機能させる。 The third aspect of the present invention is a program. The program is based on a management frame creation time, which is a creation time of a management frame for notifying the existence of a wireless network, and means for estimating a subsequent data frame reception time based on the data frame reception time in the wireless sensor network. The wireless sensor network and the wireless network operate at the same frequency, and the subsequent management frame creation time is managed immediately before the estimated subsequent data frame reception time. It is made to function as means for changing the frame transmission interval of the wireless network in the management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time, which is the frame creation time.
本発明の第４の態様は、無線ネットワークの通信装置である。無線ネットワークの通信装置は、無線センサネットワークにおけるデータフレームを受信して、データフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定する手段であって、無線センサネットワークおよび無線ネットワークは同一の周波数で動作する、手段と、無線ネットワークの存在を通知する管理フレームであり、推定された後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻を推定する手段と、推定された後続の管理フレーム作成時刻における無線ネットワークの管理フレーム中の無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更する手段とを備える。 A fourth aspect of the present invention is a wireless network communication device. A wireless network communication device is a means for receiving a data frame in a wireless sensor network and estimating a subsequent data frame reception time based on the data frame reception time. The wireless sensor network and the wireless network have the same frequency. And a means for estimating a management frame creation time that is a management frame notifying the existence of a wireless network and that is the creation time of the management frame immediately before the estimated subsequent data frame reception time. Means for changing the frame transmission interval of the wireless network in the management frame of the wireless network at the subsequent management frame creation time.
本発明の第５の態様は、無線フレーム衝突回避方法である。無線フレーム衝突回避方法は、無線ネットワークの通信装置が、無線センサネットワークにおけるデータフレームを受信して、データフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定するステップであって、無線センサネットワークおよび無線ネットワークは同一の周波数で動作する、ステップと、無線ネットワークの存在を通知する管理フレームであり、推定された後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻を推定するステップと、推定された後続の管理フレーム作成時刻における無線ネットワークの管理フレーム中の無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更するステップとを含む。 A fifth aspect of the present invention is a radio frame collision avoidance method. The wireless frame collision avoidance method is a step in which a communication device of a wireless network receives a data frame in the wireless sensor network and estimates a subsequent data frame reception time based on the data frame reception time. And the wireless network operate at the same frequency, and a management frame notifying the existence of the wireless network, and a management frame creation time that is a creation time of the management frame immediately before the estimated subsequent data frame reception time. Estimating, and changing a frame transmission interval of the wireless network in the management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time.
本発明の第６の態様は、プログラムである。プログラムは、無線ネットワークの通信装置が有するプロセッサを、無線センサネットワークにおけるデータフレームを受信して、データフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定する手段であって、無線センサネットワークおよび無線ネットワークは同一の周波数で動作する、手段と、無線ネットワークの存在を通知する管理フレームであり、推定された前記後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻を推定する手段と、推定された後続の管理フレーム作成時刻における無線ネットワークの管理フレーム中の無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更する手段として機能させる。 A sixth aspect of the present invention is a program. The program is a means for receiving a data frame in the wireless sensor network and estimating a subsequent data frame reception time based on the data frame reception time by a processor included in the communication device of the wireless network, The wireless network is a management frame for notifying the existence of the wireless network, the means operating at the same frequency, and the management frame creation time which is the creation time of the management frame immediately before the estimated subsequent data frame reception time. And a means for estimating and a means for changing a frame transmission interval of the wireless network in the management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time.
本発明では、同一周波数帯を利用する異なる無線システムにおいて、既存の標準規格のフレームを用いて、センサネットワークの応答を示す制御フレームとIP系無線ネットワークのデータフレームの衝突を回避することができる。そのため、干渉によるフレーム再送回数が減少し、通信速度の低下を防ぐ効果がある。 In the present invention, in different wireless systems using the same frequency band, it is possible to avoid collision between a control frame indicating a response of the sensor network and a data frame of the IP wireless network using an existing standard frame. Therefore, the number of frame retransmissions due to interference is reduced, and there is an effect of preventing a reduction in communication speed.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、特定の標準規格の無線ネットワークを例示して、本願発明の実施形態を説明するが、本願発明は、一般性を失うことなく他の標準規格の無線ネットワークでも実施することができる。また、以下の説明における具体的な数値は、例示であり、本願発明は例示の数値に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, an embodiment of the present invention will be described by exemplifying a wireless network of a specific standard, but the present invention can also be implemented in a wireless network of another standard without losing generality. . Moreover, the specific numerical value in the following description is an illustration, and this invention is not limited to the numerical value of an illustration.
図２は、センサネットワークのデータフレームの受信とIP系無線ネットワークの存在を通知する管理フレーム作成の時系列を説明するための概念図である。IP系無線ネットワークは、IEEE 802.11の無線LANとすることができる。また、センサネットワークは、IEEE802.15.4/ZigBeeネットワークとすることができる。本発明によれば、IP系無線ネットワークの標準規格のフレームを用いて、センサネットワークの制御フレームとIP系無線ネットワークのデータフレームとの衝突を回避するために、センサネットワークのデータフレームの受信時刻とIP系無線ネットワークの管理フレーム作成予定時刻とを取得し、センサネットワークがデータフレームを受信する時刻を予測し、当該予測された時刻の直前にIP系無線ネットワークから送信される管理フレームにおいてIP系無線ネットワークにおけるフレーム送信間隔を変更させる。例えば、フレーム送信間隔の変更は、IP系無線ネットワークから送信される管理フレーム（ビーコン）内において通知されるDIFS（Distributed Inter Frame Space）やAIFS（Arbitration Inter Frame Space）などのIFSの値を変更することができる。IP系無線ネットワークの端末は、アクセスポイントから周期的に報知される管理フレーム（ビーコン、制御信号）を受信し、当該ビーコン内のフレーム送信間隔にしたがって、フレーム送信を制御する。 FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the time series of creation of a management frame for notifying the reception of the data frame of the sensor network and the presence of the IP wireless network. The IP wireless network can be an IEEE 802.11 wireless LAN. The sensor network can be an IEEE 802.15.4 / ZigBee network. According to the present invention, in order to avoid collision between the control frame of the sensor network and the data frame of the IP wireless network, using the standard frame of the IP wireless network, The management frame creation scheduled time of the IP wireless network is acquired, the time when the sensor network receives the data frame is predicted, and the IP wireless is transmitted in the management frame transmitted from the IP wireless network immediately before the predicted time. Change the frame transmission interval in the network. For example, changing the frame transmission interval changes the value of IFS such as DIFS (Distributed Inter Frame Space) and AIFS (Arbitration Inter Frame Space) notified in the management frame (beacon) transmitted from the IP wireless network. be able to. A terminal of the IP wireless network receives a management frame (beacon, control signal) periodically broadcast from an access point, and controls frame transmission according to a frame transmission interval in the beacon.
図２に示すように、このような制御下で、IP系無線ネットワークにおける存在を通知する管理フレーム（制御信号（ビーコン））作成時刻と、センサネットワークにおけるデータフレーム受信時刻とを取得し、取得した情報に基づいて、センサネットワークのデータフレームの受信が予測される時刻の直前のIP系無線ネットワークの存在を通知する管理フレーム（制御信号（ビーコン）（図２の＃２と＃５））におけるIP系無線ネットワークのフレーム送信間隔の変更を指示する。これによりセンサネットワークにおけるデータフレーム受信予定時刻の直前のIP系無線ネットワークの制御フレーム内におけるフレーム送信間隔の変更を通知する。 As shown in FIG. 2, under such control, the management frame (control signal (beacon)) creation time for notifying the existence in the IP wireless network and the data frame reception time in the sensor network are acquired and acquired. Based on the information, the IP in the management frame (control signal (beacon) (# 2 and # 5 in FIG. 2)) that notifies the presence of the IP wireless network immediately before the time when the data frame of the sensor network is predicted to be received Instructs to change the frame transmission interval of the system wireless network. This notifies the change of the frame transmission interval in the control frame of the IP wireless network immediately before the data frame reception scheduled time in the sensor network.
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の実施形態にかかる通信制御装置に実装された連携モジュールであって、ZigBeeと無線LANのフレームを管理する連携モジュールを説明するための概念図である。連携モジュール300は、ハードウェアまたはソフトウェアまたはこれらの組み合わせによるモジュールである。連携モジュール300は、コンピュータ等の通信制御装置に実装され、図３に示すように、IP系無線ネットワークのモジュールである無線LANアクセスポイント100およびセンサネットワークのモジュールであるZigBee（登録商標）コーディネータ200と接続されている。コンピュータは、CPU等のプロセッサ、メモリ等の記録媒体、通信デバイス等を備えた、汎用コンピュータまたは専用コンピュータとすることができる。
(First embodiment)
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the cooperation module that is installed in the communication control apparatus according to the embodiment of the present invention and manages ZigBee and wireless LAN frames. The
図４は、本発明の実施形態にかかる無線LANのフレーム送信間隔であるAIFSを変更する処理フローを説明するための図である。処理フローにおける各ステップは、コンピュータのハードウェアまたはソフトウェアまたはこれらの組み合わせにより実装され機能部により実行することができる。 FIG. 4 is a diagram for explaining a processing flow for changing AIFS which is a frame transmission interval of the wireless LAN according to the embodiment of the present invention. Each step in the processing flow is implemented by computer hardware or software, or a combination thereof, and can be executed by a functional unit.
図４に示すように、連携モジュール300(例えば、管理フレーム（Beacon）作成時刻受信部)が、ステップ311において、無線LANアクセスポイント100から無線LANアクセスポイントの存在（例えば、Service Set ID:SSID）を通知する管理フレーム（Beacon、制御信号）作成時刻の通知を受信し、ステップ312において、無線LANのBeacon作成時刻を記録部に記録（蓄積）する。ステップ313において、連携モジュール300(例えば、管理フレーム（Beacon）作成間隔算出部)が、蓄積された複数のBeacon作成時刻に基づいて、無線LANのBeacon作成の間隔を算出する。ステップ314において、連携モジュール300(例えば、管理フレーム（Beacon）作成時刻推定部)が、無線LANの将来のBeacon作成時刻を推定する。
As shown in FIG. 4, the cooperation module 300 (for example, the management frame (Beacon) creation time receiving unit) receives the wireless LAN access point from the wireless
また、連携モジュール300(例えば、Dataフレーム受信時刻受信部)が、ステップ321において、ZigBeeコーディネータ200からZigBeeコーディネータにおけるDataフレームの受信時刻の通知を受信し、ステップ322において、ZigBeeのDataフレーム受信時刻を記録媒体に記録（蓄積）する。ステップ323において、連携モジュール300(例えば、ZigBeeDataフレーム受信間隔算出部)が、蓄積された複数のDataフレーム受信時刻に基づいて、ZigBeeのDataフレーム受信の間隔を算出する。ステップ324において、連携モジュール300(例えば、ZigBeeDataフレーム受信時刻推定部)が、ZigBeeの将来のDataフレーム受信時刻を推定する。
In addition, the cooperation module 300 (for example, the Data frame reception time reception unit) receives the notification of the reception time of the Data frame in the ZigBee coordinator from the
さらに、ステップ331において、連携モジュール300（例えば、管理フレーム（Beacon）作成時刻算出部）は、推定されたZigBeeのDataフレーム受信時刻に対して、その直前の無線LANのBeacon作成時刻を算出する（例えば、図２の制御信号＃２または＃５の作成時刻を算出する）。次いで、ステップ332において、連携モジュール300（例えば、フレーム送信間隔変更部）は、算出したBeacon作成時刻において作成される無線LANのBeacon内において無線LANの端末に報知されるフレーム送信間隔（AIFS：Arbitration Inter Frame Spacing）の変更を無線LANアクセスポイントへ通知する。例えば、ステップ332において、通常よりも長いフレーム送信間隔を指定して、フレーム送信間隔の変更を無線LANアクセスポイントへ通知することで、無線LANにおけるフレーム送信間隔を一時的に変更する。連携モジュール300（例えば、フレーム送信間隔変更部）は、算出したBeacon作成時刻において作成される無線LANのBeacon内において無線LANの端末に報知されるフレーム送信間隔（AIFS：Arbitration Inter Frame Spacing）の変更を無線LANアクセスポイントへ通知する。通常よりも長いフレーム送信間隔を指定して、フレーム送信間隔の変更を無線LANアクセスポイントへ通知することで、無線LANにおけるフレーム送信間隔を一時的に変更する。なお、フレーム送信間隔変更部は、無線LANアクセスポイントへフレーム送信間隔（AIFS）の変更を通知して、ZigBeeのDataフレームを受信した後にフレーム送信間隔を元に戻すように通知する。
Further, in
無線LANのBeacon作成の間隔およびZigBeeのDataフレーム受信の間隔の算出については、例えば、直近の各時刻間隔を代表値とすることや、各時刻間隔を逐次計算し、それらの直近の数個の平均値をとることでそれぞれの時間間隔を算出するようにしても良い。 Regarding the calculation of the interval between Beacon creation of wireless LAN and the interval of data frame reception of ZigBee, for example, taking the most recent time interval as a representative value, or calculating each time interval sequentially, Each time interval may be calculated by taking an average value.
無線LANのBeacon作成時刻の推定およびZigBeeのDataフレーム受信時刻の推定については、例えば、算出されたBeacon作成間隔およびDataフレーム受信間隔を、最新の通知の受け取り時刻に加算することで、次のBeacon作成およびDataフレーム受信の時刻を推定するようにしても良い。 For estimation of wireless LAN Beacon creation time and ZigBee Data frame reception time, for example, by adding the calculated Beacon creation interval and Data frame reception interval to the latest notification reception time, the next Beacon The time of creation and data frame reception may be estimated.
図５は、本発明の実施形態にかかるZigBeeのDataフレームおよび制御（ACK）フレームとの送信間隔と、無線LANのDataフレームの送信タイミングを説明する図である。ZigBeeのDataフレーム受信から応答を示す制御（ACK）フレーム送信までの時間は192μs（aTurnaroundTime）に固定されていることから、無線LANのフレーム送信間隔であるAIFSを210μsに指定して、無線LANのアクセスポイントへフレーム送信間隔の変更を通知することで、ZigBeeのACKフレームと無線LANのデータフレームとの衝突を回避できる。すなわち、無線LANのキャリアセンスにおいてZigBeeのACKフレームが検知されて、無線LANのデータフレームの送信の待機時間が延長されることとなる。 FIG. 5 is a diagram for explaining the transmission interval between the ZigBee Data frame and the control (ACK) frame and the transmission timing of the Wireless LAN Data frame according to the embodiment of the present invention. Since the time from the ZigBee Data frame reception to the control (ACK) frame transmission indicating the response is fixed at 192μs (aTurnaroundTime), the wireless LAN frame transmission interval AIFS is specified as 210μs, and the wireless LAN By notifying the access point of the change in the frame transmission interval, it is possible to avoid collision between the ZigBee ACK frame and the wireless LAN data frame. That is, a ZigBee ACK frame is detected in the carrier sense of the wireless LAN, and the waiting time for transmission of the data frame of the wireless LAN is extended.
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の実施形態に係るZigBeeのDataフレームを受信する機能を追加した無線LANアクセスポイント（通信装置）の機能ブロック図である。本実施形態においては、図６に示すように、CPU等のプロセッサ、メモリ等の記録媒体、無線送／受信デバイス等を備えた、無線LANアクセスポイントに、ZigBeeのDataフレームを受信するZigBeeDataフレームを受信部401と、ZigBeeのDataフレームの受信時刻を記録（蓄積）する記録部402と、蓄積された複数のDataフレーム受信時刻に基づいて、ZigBeeのDataフレーム受信の間隔を算出するZigBeeDataフレーム受信間隔算出部403と、ZigBeeのDataフレーム受信の間隔に基づいて将来のZigBeeDataフレームの受信時刻を推定するZigBeeDataフレーム受信時刻推定部404と、推定されたZigBeeDataフレームの受信時刻付近の（受信時刻の直前の）無線LANのBeacon作成においてAIFSを変更するフレーム送信間隔変更部405を備える。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a functional block diagram of a wireless LAN access point (communication device) to which a function of receiving a ZigBee Data frame according to an embodiment of the present invention is added. In this embodiment, as shown in FIG. 6, a ZigBeeData frame for receiving a ZigBee Data frame is received by a wireless LAN access point having a processor such as a CPU, a recording medium such as a memory, a wireless transmission / reception device, and the like. The receiving
さらに、無線LANアクセスポイントは、自身の管理フレーム（Beacon、制御信号）作成時刻を記録部に記録（蓄積）する管理フレーム（Beacon）作成時刻受信部（不図示）と、蓄積された複数のBeacon作成時刻に基づいて、無線LANのBeacon作成の間隔を算出する管理フレーム（Beacon）作成間隔算出部（不図示）と、無線LANの将来のBeacon作成時刻を推定する管理フレーム（Beacon）作成時刻推定部（不図示）とを備えても良い。これらの機能部をフレーム送信間隔変更部405に含め、フレーム送信間隔変更部405が、蓄積された複数のBeacon作成時刻に基づいて、無線LANのBeacon作成の間隔を算出して、ZigBeeDataフレーム受信時刻推定部404により推定されたZigBeeDataフレームの受信時刻付近の（受信時刻の直前の）無線LANのBeacon作成においてAIFSを変更するようにしても良い。
Furthermore, the wireless LAN access point includes a management frame (Beacon) creation time receiving unit (not shown) that records (accumulates) its own management frame (Beacon, control signal) creation time in a recording unit, and a plurality of accumulated Beacons. A management frame (Beacon) creation interval calculation unit (not shown) that calculates the beacon creation interval of the wireless LAN based on the creation time, and a management frame (Beacon) creation time estimate that estimates the future Beacon creation time of the wireless LAN Part (not shown). These functional units are included in the frame transmission
無線LANアクセスポイント（通信装置）の構成において、実施形態１と同様に、管理フレーム（Beacon）作成時刻算出部は、ZigBeeDataフレーム受信時刻推定部404により推定されたZigBeeのDataフレーム受信時刻に対して、その直前の無線LANのBeacon作成時刻を算出する（例えば、図２の制御信号＃２または＃５の作成時刻を算出する）。次いで、算出したBeacon作成時刻において作成される無線LANのBeacon内において無線LANの端末に報知されるフレーム送信間隔（AIFS：Arbitration Inter Frame Spacing）を変更する。無線LANアクセスポイントは、変更したフレーム送信間隔（AIFS）を含むBeaconをブロードキャストして報知する。
In the configuration of the wireless LAN access point (communication device), as in the first embodiment, the management frame (Beacon) creation time calculation unit performs the ZigBee Data frame reception time estimated by the ZigBeeData frame reception
以上、説明したように、本願発明によれば、既存の標準規格のフレームを用いて、センサネットワークの応答を示す制御フレームとIP系無線ネットワークのデータフレームの衝突を回避することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to avoid a collision between a control frame indicating a response of a sensor network and a data frame of an IP wireless network using an existing standard frame.
１００ 無線ＬＡＮアクセスポイント
２００ ＺｉｇＢｅｅコーディネータ
３００ 連携モジュール
４０１ データフレーム受信部
４０２ データフレーム受信時刻管理部
４０３ データフレーム受信間隔算出部
４０４ データフレーム受信時刻推定部
４０５ 管理フレーム送信間隔変更部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
無線センサネットワークにおけるデータフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定する手段と、
無線ネットワークの存在を通知する管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻に基づいて、後続の管理フレーム作成時刻を推定する手段であって、前記無線センサネットワークおよび前記無線ネットワークは同一の周波数で動作し、前記後続の管理フレーム作成時刻は推定された前記後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレーム作成時刻である、手段と、
推定された前記後続の管理フレーム作成時刻における前記無線ネットワークの管理フレーム中の前記無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更する手段と
を備えた、通信制御装置。 A communication control device,
Means for estimating a subsequent data frame reception time based on the data frame reception time in the wireless sensor network;
A means for estimating a subsequent management frame creation time based on a management frame creation time, which is a creation time of a management frame notifying the presence of a wireless network, wherein the wireless sensor network and the wireless network operate at the same frequency The subsequent management frame creation time is a management frame creation time immediately before the estimated subsequent data frame reception time;
Means for changing a frame transmission interval of the wireless network in a management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time.
蓄積された前記データフレーム受信時刻に基づいて、前記無線センサネットワークにおけるデータフレーム受信間隔を算出する手段と、
前記無線ネットワークのモジュールから前記管理フレーム作成時刻を受信して蓄積する手段と、
蓄積された前記管理フレーム作成時刻に基づいて、前記無線ネットワークにおける管理フレーム作成間隔を算出する手段と、
をさらに備え、
前記後続のデータフレーム受信時刻は、算出された前記データフレーム受信間隔に基づいて推定され、
前記後続の管理フレーム作成時刻は、算出された前記管理フレーム作成間隔に基づいて推定され、
前記フレーム送信間隔は一時的に変更される、請求項１に記載の通信制御装置。 Means for receiving and storing the data frame reception time from the module of the wireless sensor network;
Means for calculating a data frame reception interval in the wireless sensor network based on the accumulated data frame reception time;
Means for receiving and storing the management frame creation time from a module of the wireless network;
Means for calculating a management frame creation interval in the wireless network based on the accumulated management frame creation time;
Further comprising
The subsequent data frame reception time is estimated based on the calculated data frame reception interval,
The subsequent management frame creation time is estimated based on the calculated management frame creation interval,
The communication control apparatus according to claim 1, wherein the frame transmission interval is temporarily changed.
無線センサネットワークにおけるデータフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定するステップと、
無線ネットワークの存在を通知する管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻に基づいて、後続の管理フレーム作成時刻を推定するステップであって、前記無線センサネットワークおよび前記無線ネットワークは同一の周波数で動作し、前記後続の管理フレーム作成時刻は推定された前記後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレーム作成時刻である、ステップと、
推定された前記後続の管理フレーム作成時刻における前記無線ネットワークの管理フレーム中の前記無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更するステップと
を含む、無線フレーム衝突回避方法。 A radio frame collision avoidance method comprising: a communication control device comprising:
Estimating a subsequent data frame reception time based on the data frame reception time in the wireless sensor network; and
Estimating a subsequent management frame creation time based on a management frame creation time that is a creation time of a management frame notifying the presence of a wireless network, wherein the wireless sensor network and the wireless network operate at the same frequency The subsequent management frame creation time is a management frame creation time immediately before the estimated subsequent data frame reception time; and
Changing the frame transmission interval of the wireless network in the management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time.
無線センサネットワークにおけるデータフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定する手段と、
無線ネットワークの存在を通知する管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻に基づいて、後続の管理フレーム作成時刻を推定する手段であって、前記無線センサネットワークおよび前記無線ネットワークは同一の周波数で動作し、前記後続の管理フレーム作成時刻は推定された前記後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレーム作成時刻である、手段と、
推定された前記後続の管理フレーム作成時刻における前記無線ネットワークの管理フレーム中の前記無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更する手段と
として機能させるプログラム。 Computer
Means for estimating a subsequent data frame reception time based on the data frame reception time in the wireless sensor network;
A means for estimating a subsequent management frame creation time based on a management frame creation time, which is a creation time of a management frame notifying the presence of a wireless network, wherein the wireless sensor network and the wireless network operate at the same frequency The subsequent management frame creation time is a management frame creation time immediately before the estimated subsequent data frame reception time;
A program that functions as means for changing a frame transmission interval of the wireless network in a management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time.
無線センサネットワークにおけるデータフレームを受信して、データフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定する手段であって、前記無線センサネットワークおよび前記無線ネットワークは同一の周波数で動作する、手段と、
無線ネットワークの存在を通知する管理フレームであり、推定された前記後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻を推定する手段と、
推定された前記後続の管理フレーム作成時刻における前記無線ネットワークの管理フレーム中の前記無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更する手段と
を備えた、通信装置。 A communication device for a wireless network,
Means for receiving a data frame in a wireless sensor network and estimating a subsequent data frame reception time based on the data frame reception time, wherein the wireless sensor network and the wireless network operate at the same frequency When,
Means for estimating a management frame creation time, which is a management frame notifying the presence of a wireless network, and is a creation time of a management frame immediately before the estimated subsequent data frame reception time;
Means for changing a frame transmission interval of the wireless network in a management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time.
無線センサネットワークにおけるデータフレームを受信して、データフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定するステップであって、前記無線センサネットワークおよび前記無線ネットワークは同一の周波数で動作する、ステップと、
無線ネットワークの存在を通知する管理フレームであり、推定された前記後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻を推定するステップと、
推定された前記後続の管理フレーム作成時刻における前記無線ネットワークの管理フレーム中の前記無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更するステップと
を含む、無線フレーム衝突回避方法。 A wireless frame collision avoidance method comprising: a wireless network communication device comprising:
Receiving a data frame in a wireless sensor network and estimating a subsequent data frame reception time based on the data frame reception time, wherein the wireless sensor network and the wireless network operate at the same frequency; When,
A management frame notifying the presence of a wireless network, and estimating a management frame creation time that is a creation time of a management frame immediately before the estimated subsequent data frame reception time;
Changing the frame transmission interval of the wireless network in the management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time.
無線センサネットワークにおけるデータフレームを受信して、データフレーム受信時刻に基づいて、後続のデータフレーム受信時刻を推定する手段であって、前記無線センサネットワークおよび前記無線ネットワークは同一の周波数で動作する、手段と、
無線ネットワークの存在を通知する管理フレームであり、推定された前記後続のデータフレーム受信時刻の直前の管理フレームの作成時刻である管理フレーム作成時刻を推定する手段と、
推定された前記後続の管理フレーム作成時刻における前記無線ネットワークの管理フレーム中の前記無線ネットワークのフレーム送信間隔を変更する手段と
して機能させるプログラム。 A processor included in the communication device of the wireless network;
Means for receiving a data frame in a wireless sensor network and estimating a subsequent data frame reception time based on the data frame reception time, wherein the wireless sensor network and the wireless network operate at the same frequency When,
Means for estimating a management frame creation time, which is a management frame notifying the presence of a wireless network, and is a creation time of a management frame immediately before the estimated subsequent data frame reception time;
A program that functions as means for changing a frame transmission interval of the wireless network in a management frame of the wireless network at the estimated subsequent management frame creation time.
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