JP2020202585A - Wireless communication device, wireless communication system, wireless communication method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明の実施形態は、無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法およびプログラムに関する。 Embodiments of the present invention relate to wireless communication devices, wireless communication systems, wireless communication methods and programs.
ネットワーク上に存在する通信装置を無線にて相互に接続させた無線メッシュネットワークにおける各無線通信装置は、他の無線通信装置からデータを受信すると、受信したデータと自身が生成したデータをあわせて送信先である親ノードに送信する。これにより、データがバケツリレー方式にて中継されて、宛先に到達する。しかし、無線通信では伝送波の干渉などにより、データを親ノードに届けられない場合も生ずる。無線通信装置は、親ノードとの通信接続が継続できないと判断したときは、新たな親ノードを探索する。 When each wireless communication device in a wireless mesh network in which communication devices existing on the network are wirelessly connected to each other receives data from another wireless communication device, the received data and the data generated by itself are transmitted together. Send to the destination parent node. As a result, the data is relayed by the bucket brigade method and reaches the destination. However, in wireless communication, data may not be delivered to the parent node due to transmission wave interference or the like. When the wireless communication device determines that the communication connection with the parent node cannot be continued, it searches for a new parent node.
しかし、親ノードの候補となる無線通信装置が多いほど新しい親ノードを決めるのに時間がかかり、非効率である。 However, the more wireless communication devices that are candidates for the parent node, the longer it takes to determine a new parent node, which is inefficient.
本発明の実施形態は、親ノードとの通信状況に応じて、新しい親ノードを効率的に切り替えることを課題とする。 An object of the embodiment of the present invention is to efficiently switch a new parent node according to a communication status with the parent node.
本発明の一態様としての無線通信装置は、集約装置と無線通信で接続される複数の他の無線通信装置との間でデータを送受信する送受信処理部であって、前記複数の他の無線通信装置に含まれる他の第１無線通信装置へデータを送信する送受信処理部と、前記他の第１無線通信装置との通信状態に基づき、前記他の第１無線通信装置との通信を継続するか否かを判断する判断部と、を備え、前記判断部が前記他の第１無線通信装置への送信を継続しないと判断したとき、前記送受信処理部は前記複数の他の無線通信装置に含まれる所定の他の第２無線通信装置からデータを受信し、前記判断部は前記他の第２無線通信装置との通信状態が所定の条件を満たす場合には、前記他の第１無線通信装置に代えて前記他の第２無線通信装置にデータを送信する。 The wireless communication device as one aspect of the present invention is a transmission / reception processing unit that transmits / receives data between the aggregation device and a plurality of other wireless communication devices connected by wireless communication, and is the plurality of other wireless communication devices. Communication with the other first wireless communication device is continued based on the communication state between the transmission / reception processing unit for transmitting data to the other first wireless communication device included in the device and the other first wireless communication device. When the determination unit is provided with a determination unit for determining whether or not to continue transmission to the other first wireless communication device, the transmission / reception processing unit causes the plurality of other wireless communication devices to perform transmission. When data is received from the other predetermined second wireless communication device included, and the communication state with the other second wireless communication device satisfies a predetermined condition, the determination unit performs the other first wireless communication. Data is transmitted to the other second wireless communication device in place of the device.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１の実施形態）
図１は、無線メッシュネットワークについて説明する図である。無線メッシュネットワークは、複数の無線通信装置１（１Ａ〜１Ｐ）と、１台の集約装置２から構成されることを想定する。図１では、各無線通信装置１は添え字のアルファベット（Ａ〜Ｐ）にて区別されて示されている。なお、無線通信装置１の数は、特に限られるものではない。また、無線通信装置１と無線通信を行う無線通信端末など、無線通信装置１と集約装置２とは異なる無線通信装置が無線メッシュネットワークに存在してもよい。また、集約装置２が明示的に存在せず、複数の無線通信装置１のみが無線メッシュネットワークを構成してもよい。この場合、複数の無線通信装置１のうちの一つを集約装置として機能させることができる。また、集約装置２を複数とし、無線メッシュネットワークを複数のネットワークに分割してもよい。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a wireless mesh network. It is assumed that the wireless mesh network is composed of a plurality of wireless communication devices 1 (1A to 1P) and one aggregation device 2. In FIG. 1, each wireless communication device 1 is distinguished by a subscript alphabet (A to P). The number of wireless communication devices 1 is not particularly limited. Further, a wireless communication device different from the wireless communication device 1 and the aggregation device 2 may exist in the wireless mesh network, such as a wireless communication terminal that performs wireless communication with the wireless communication device 1. Further, the aggregation device 2 may not explicitly exist, and only a plurality of wireless communication devices 1 may form a wireless mesh network. In this case, one of the plurality of wireless communication devices 1 can function as an aggregation device. Further, the aggregation device 2 may be a plurality, and the wireless mesh network may be divided into a plurality of networks.
無線通信装置１は、他の無線通信装置１および集約装置２と、無線通信を行うことができる。例えば、無線通信装置１はアクセスポイントである。 The wireless communication device 1 can perform wireless communication with another wireless communication device 1 and an aggregation device 2. For example, the wireless communication device 1 is an access point.
集約装置２は、例えば他のネットワークと接続された通信装置である。例えば、集約装置２はＧａｔｅｗａｙである。当該無線メッシュネットワーク上に存在する複数の無線通信装置１が送信するデータは、集約装置２に集約される。なお、集約装置２は無線通信装置１と同じ構成の装置でもよい。 The aggregation device 2 is, for example, a communication device connected to another network. For example, the aggregation device 2 is a Gateway. The data transmitted by the plurality of wireless communication devices 1 existing on the wireless mesh network is aggregated in the aggregation device 2. The aggregation device 2 may be a device having the same configuration as the wireless communication device 1.
図１の矢印は情報（データ）の伝送経路を示し、矢印の元はデータの送信元、矢印の先はデータの送信先を示す。ここでは、図１の矢印にて示すように、各無線通信装置１によりデータがバケツリレー方式にて中継転送され集約装置２に到達するという、マルチホップ通信を想定する。 The arrow in FIG. 1 indicates an information (data) transmission path, the source of the arrow indicates the source of data, and the tip of the arrow indicates the destination of data. Here, as shown by the arrows in FIG. 1, it is assumed that the data is relay-transferred by each wireless communication device 1 by the bucket brigade method and reaches the aggregation device 2.
各無線通信装置１は、集約装置２と自身との間のホップ数の情報を保持しているものとする。さらに、各無線通信装置１は、集約装置２と他の無線通信装置１との間のホップ数の情報を保持しているものとする。なお、以降の説明において、特に断りがないときは、ホップ数は、集約装置２とのホップ数を意味することとする。無線通信装置１で構成されるネットワークにおいては、最終的にデータを伝送したい無線通信装置１とのホップ数を意味する。例えば、各無線通信装置１が伝送するデータに自身のホップ数も含めることにより、他の無線通信装置１のホップ数を保持することができる。また、集約装置２が、定期的またはネットワーク構成に変化があったときに、ホップ数の情報を各無線通信装置１に送信するようにしてもよい。 It is assumed that each wireless communication device 1 holds information on the number of hops between the aggregation device 2 and itself. Further, it is assumed that each wireless communication device 1 holds information on the number of hops between the aggregation device 2 and another wireless communication device 1. In the following description, unless otherwise specified, the number of hops means the number of hops with the aggregation device 2. In a network composed of a wireless communication device 1, it means the number of hops with the wireless communication device 1 to which data is finally transmitted. For example, the number of hops of another wireless communication device 1 can be maintained by including the number of hops of the data transmitted by each wireless communication device 1. Further, the aggregation device 2 may transmit information on the number of hops to each wireless communication device 1 at regular intervals or when the network configuration changes.
そして、各無線通信装置１は、ホップ数が自身よりも１つ大きい無線通信装置１から受信したデータを、ホップ数が自身よりも１つ小さい無線通信装置１に送信する。 Then, each wireless communication device 1 transmits data received from the wireless communication device 1 having a hop number one larger than itself to the wireless communication device 1 having a hop number one smaller than itself.
無線通信装置１が、データを他の無線通信装置１に送信するとき、送信先の無線通信装置１を送信元の無線通信装置１の親ノードと称することとする。例えば、図１のネットワークにおいて、無線通信装置１Ｇの親ノードは、無線通信装置１Ｅである。また、送信元の無線通信装置１を送信先の無線通信装置１の子ノードと称することとする。図１のネットワークにおいて無線通信装置１Ｇの子ノードは、無線通信装置１Ｉおよび１Ｌである。また、集約装置２を根ノードと称し、各無線通信装置１のうちの一つを自ノードと称することとする。 When the wireless communication device 1 transmits data to another wireless communication device 1, the transmission destination wireless communication device 1 is referred to as a parent node of the transmission source wireless communication device 1. For example, in the network of FIG. 1, the parent node of the wireless communication device 1G is the wireless communication device 1E. Further, the source wireless communication device 1 is referred to as a child node of the transmission destination wireless communication device 1. In the network of FIG. 1, the child nodes of the wireless communication device 1G are the wireless communication devices 1I and 1L. Further, the aggregation device 2 is referred to as a root node, and one of the wireless communication devices 1 is referred to as a local node.
また、ホップ数が小さい方を上位ノード、ホップ数が大きい方を下位ノードとする。ゆえに、データは、子ノードから自ノードを経由して親ノードへ中継されることにより、下位ノードから上位ノードの方向に流れる。 The one with the smaller number of hops is the upper node, and the one with the larger number of hops is the lower node. Therefore, the data flows from the lower node to the upper node by being relayed from the child node to the parent node via the own node.
無線通信装置１は、子ノードから親ノードへデータを中継するのみならず、自ノードが生成したデータも送信してもよい。このとき、自ノードが生成したデータは、子ノードからの受信データと合わせて親ノードへ送信される。 The wireless communication device 1 may not only relay data from the child node to the parent node, but may also transmit data generated by the own node. At this time, the data generated by the own node is transmitted to the parent node together with the received data from the child node.
無線通信装置１から送信されたデータは、伝送波の干渉などにより、親ノードに受信されないことがあり得る。そこで各無線通信装置１は、親ノードとの通信状態に関する情報（通信状態情報）をもとに、親ノードとの無線通信を継続するか否かを判断する。親ノードとの通信状態に関する情報は、例えば、過去の一定期間において自ノード（自ノードの送受信処理部）と親ノードとの無線通信が切断されたかどうか、自ノードと親ノードとの無線通信が切断された回数、自ノードと親ノードとの無線通信が連続して切断された回数、親ノードが受信する子ノードの総数、親ノードが子ノード受信するデータ数、親ノードのホップ数、親ノードとの通信品質を表す親ノードから自ノードが受信する信号強度、自ノードが親ノードから受信するデータの誤り率のうちの少なくとも一つである。親ノードとの無線通信を継続できないと判断したときは、無線通信装置１は、新しい親ノードに切り替える。 The data transmitted from the wireless communication device 1 may not be received by the parent node due to interference of transmission waves or the like. Therefore, each wireless communication device 1 determines whether or not to continue the wireless communication with the parent node based on the information (communication state information) regarding the communication state with the parent node. Information on the communication status with the parent node includes, for example, whether or not the wireless communication between the local node (transmission / reception processing unit of the local node) and the parent node has been disconnected in a certain period in the past, and the wireless communication between the local node and the parent node. Number of disconnections, number of times wireless communication between own node and parent node was disconnected continuously, total number of child nodes received by parent node, number of data received by parent node, number of hops of parent node, parent It is at least one of the signal strength received by the own node from the parent node indicating the communication quality with the node and the error rate of the data received by the own node from the parent node. When it is determined that the wireless communication with the parent node cannot be continued, the wireless communication device 1 switches to the new parent node.
無線通信装置１の無線通信を行うタイミングについて説明する。 The timing of performing wireless communication of the wireless communication device 1 will be described.
各無線通信装置１は、時分割通信方式にて、データを送信する。時分割通信方式において、予め定められた一定期間をフレーム（送信周期）と称する。また、フレームを複数の区間に分割し、分割された１区間をスロット（単位期間）と称する。なお、ここでは、フレームは、データ通信におけるデータ単位であるフレームを意味しないものとする。 Each wireless communication device 1 transmits data by a time-division communication method. In a time-division communication system, a predetermined fixed period is called a frame (transmission cycle). Further, the frame is divided into a plurality of sections, and one divided section is referred to as a slot (unit period). In addition, here, a frame does not mean a frame which is a data unit in data communication.
各無線通信装置１は、１つのスロットが割り当てられている。１つのスロットに割り当てられる無線通信装置１は１つのみである。そして、無線通信装置１は、割り当てられたスロットにおいて、データを送信することができる。割り当てられていないスロットにおいては、データを送信することができない。ゆえに、各無線通信装置１は、１フレームにつき１スロットにおいてデータを送信することができる。 One slot is assigned to each wireless communication device 1. Only one wireless communication device 1 is assigned to one slot. Then, the wireless communication device 1 can transmit data in the assigned slot. Data cannot be transmitted in unallocated slots. Therefore, each wireless communication device 1 can transmit data in one slot per frame.
無線通信装置１は、各無線通信装置１と各スロットの対応関係を保持しているものとする。そして、無線通信装置１は、各スロットに基づき、自身の動作を決定する。 It is assumed that the wireless communication device 1 maintains a correspondence relationship between each wireless communication device 1 and each slot. Then, the wireless communication device 1 determines its own operation based on each slot.
例えば、子ノードが割り当てられたスロットにおいては、子ノードからデータが送られてくる可能性があるため、無線通信装置１は受信待機状態となる。受信待機状態とは、データが送られてきた場合に無線通信装置１が給電され受信処理を行う状態を意味する。具体的には、受信待機状態は、例えば送受信処理部１０１が給電されている状態である。また親ノードが割り当てられたスロットにおいては、親ノードとの通信状態を確認するため、無線通信装置１は受信待機状態となる。 For example, in the slot to which the child node is assigned, data may be sent from the child node, so that the wireless communication device 1 is in the reception standby state. The reception standby state means a state in which the wireless communication device 1 is supplied with power and performs reception processing when data is sent. Specifically, the reception standby state is, for example, a state in which the transmission / reception processing unit 101 is supplied with power. Further, in the slot to which the parent node is assigned, the wireless communication device 1 is in the reception standby state in order to confirm the communication state with the parent node.
例えば、図１の無線通信装置１Ｇは、無線通信装置１Ｇのスロットにおいては送信を行う。また、無線通信装置１Ｉのスロットと、無線通信装置１Ｌのスロットと、無線通信装置１Ｅのスロットにおいて受信待機状態となる。 For example, the wireless communication device 1G of FIG. 1 transmits in the slot of the wireless communication device 1G. Further, the reception standby state is set in the slot of the wireless communication device 1I, the slot of the wireless communication device 1L, and the slot of the wireless communication device 1E.
例えば、自ノード、親ノード、または子ノードのいずれも割り当てられていないスロットにおいては、無線通信装置１は送信も受信も行わない。ゆえに、自ノード、親ノード、または子ノードのいずれも割り当てられていないスロットにおいては、スリープ状態になることができる。無線通信装置１のスリープ状態においては、例えば、送受信処理部１０１がスリープ状態にある。送受信処理部１０１のスリープ状態とは、送信と受信の少なくとも一方を行わない状態であり、例えば送受信処理部１０１への給電が中止している状態や、送受信処理部１０１が受信したデータを親ノードへ送信せずに破棄し親ノードへの送信を行わない状態である。スリープ状態においては、無線通信装置１の電力消費量が抑えられる。 For example, in a slot to which none of the local node, the parent node, or the child node is assigned, the wireless communication device 1 does not transmit or receive. Therefore, a slot in which none of the local node, the parent node, or the child node is assigned can go to sleep. In the sleep state of the wireless communication device 1, for example, the transmission / reception processing unit 101 is in the sleep state. The sleep state of the transmission / reception processing unit 101 is a state in which at least one of transmission and reception is not performed. For example, a state in which power supply to the transmission / reception processing unit 101 is stopped or data received by the transmission / reception processing unit 101 is sent to the parent node. It is in a state where it is discarded without being sent to the parent node and is not sent to the parent node. In the sleep state, the power consumption of the wireless communication device 1 is suppressed.
次に、無線通信装置１の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係る無線通信装置１の概略構成の一例を示すブロック図である。第１の実施形態に係る無線通信装置１は、送受信処理部１０１と、判断部１０２とを備える。無線通信装置１は、さらに親ノード受信範囲決定部１０３を備えても良い。 Next, the configuration of the wireless communication device 1 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the wireless communication device 1 according to the first embodiment. The wireless communication device 1 according to the first embodiment includes a transmission / reception processing unit 101 and a determination unit 102. The wireless communication device 1 may further include a parent node reception range determination unit 103.
なお、無線通信装置１は、上記以外の部を有していてもよい。 The wireless communication device 1 may have a unit other than the above.
送受信処理部１０１は、集約装置と無線通信で接続される複数の他の無線通信装置との間でデータを送受信する。送受信処理部１０１は、複数の他の無線通信装置に含まれる親ノード（他の第１無線通信装置）にデータを送信する。送受信処理部１０１は、例えば子ノードが割り当てられたスロットにおいてデータを受信し、自ノードが割り当てられたスロットにおいて、子ノードから受信したデータを親ノードに送信する。また親ノードが割り当てられたスロットにおいてもデータを受信する。なお、接続とは、集約装置と送受信を行うことだけでなく、他の無線通信装置を介して集約装置と送受信を行うことも含む。 The transmission / reception processing unit 101 transmits / receives data between the aggregation device and a plurality of other wireless communication devices connected by wireless communication. The transmission / reception processing unit 101 transmits data to a parent node (another first wireless communication device) included in the plurality of other wireless communication devices. For example, the transmission / reception processing unit 101 receives data in the slot to which the child node is assigned, and transmits the data received from the child node to the parent node in the slot to which the own node is assigned. Data is also received in the slot to which the parent node is assigned. The connection includes not only transmission / reception with the aggregation device but also transmission / reception with the aggregation device via another wireless communication device.
判断部１０２は、親ノードが割り当てられたスロットにおける、親ノードとの通信状態情報に基づき、親ノードとの通信を継続するか否かを判断する。継続するか否かを判断する基準は、任意に定めてよい。例えば、過去の一定期間親ノードからの受信データを受信できなかった場合、受信データを受信できなかった回数が所定値よりも多い場合、受信データを連続して受信できなかった回数が所定値よりも多い場合、受信データのエラー率が所定値よりも高い場合、受信電波の強度が所定値よりも小さい場合、親ノードのホップ数が所定値よりも大きいか小さい場合、親ノードが受信する子ノードの総数が所定値よりも大きい場合、または親ノードが受信するデータの総数が所定値よりも大きい場合に、継続しないと判断してもよい。 The determination unit 102 determines whether to continue communication with the parent node based on the communication status information with the parent node in the slot to which the parent node is assigned. The criteria for determining whether or not to continue may be set arbitrarily. For example, if the received data from the parent node could not be received for a certain period of time in the past, the number of times the received data could not be received is greater than the predetermined value, the number of times the received data could not be continuously received is greater than the predetermined value. If there are many, the error rate of the received data is higher than the predetermined value, the strength of the received radio wave is smaller than the predetermined value, the number of hops of the parent node is larger or smaller than the predetermined value, the child received by the parent node If the total number of nodes is larger than the predetermined value, or if the total number of data received by the parent node is larger than the predetermined value, it may be determined not to continue.
判断部１０２が親ノードへの送信を継続しないと判断したとき、送受信処理部１０１は、所定の無線通信装置１（他の第２無線通信装置）からデータを受信する。所定の無線通信装置１以外の無線通信装置１からはデータを受信しない。判断部１０２は当該他の無線通信装置１との通信状態情報に基づいて、親ノードとしていた他の無線通信装置１（他の第１無線通信装置）に代えて、当該無線通信装置１（他の第２無線通信装置）にデータを送信する。すなわち、判断部１０２は、当該他の無線通信装置１との通信状態情報に基づいて、親ノードを変更する。具体的には、以下のとおりである。親ノード受信範囲決定部１０３は、判断部１０２が継続しないと判断した場合、新たな親ノードを探索するためのる際の受信範囲を決定する。 When the determination unit 102 determines that the transmission to the parent node is not continued, the transmission / reception processing unit 101 receives data from the predetermined wireless communication device 1 (another second wireless communication device). No data is received from the wireless communication device 1 other than the predetermined wireless communication device 1. Based on the communication status information with the other wireless communication device 1, the determination unit 102 replaces the other wireless communication device 1 (other first wireless communication device) as the parent node with the wireless communication device 1 (other). Data is transmitted to the second wireless communication device). That is, the determination unit 102 changes the parent node based on the communication status information with the other wireless communication device 1. Specifically, it is as follows. When the determination unit 102 determines that the determination unit 102 does not continue, the parent node reception range determination unit 103 determines the reception range when searching for a new parent node.
受信範囲とは、無線通信装置１が受信待機状態となる期間を意味する。なお、受信範囲は、受信する無線電波の周波数の範囲であってもよい。本実施形態においては、前述の通り、無線通信装置１は、自ノード、親ノード、または子ノードのいずれも割り当てられていないスロットにおいては、スリープ状態となる。新たな親ノードを探す際は、決定された受信範囲において、受信待機状態になる。この受信範囲を限定することにより、特定の期間において受信待機状態になるため、無線通信装置１の消費電力を抑えることができる。 The reception range means a period during which the wireless communication device 1 is in the reception standby state. The reception range may be the frequency range of the received radio wave. In the present embodiment, as described above, the wireless communication device 1 goes into a sleep state in a slot to which none of the local node, the parent node, or the child node is assigned. When searching for a new parent node, the reception standby state is set in the determined reception range. By limiting the reception range, the reception standby state is set in a specific period, so that the power consumption of the wireless communication device 1 can be suppressed.
親ノード受信範囲決定部１０３は、例えば、所定の基準ホップ数に基づいて受信範囲を決定する。例えば、親ノード受信範囲決定部１０３は、所定の基準ホップ数の前後ｊホップ（ｊは１以上の整数）のホップ数を有する無線通信装置１に対応するスロットを受信範囲とする。基準ホップ数は、例えば、通信状態が良い可能性が高い無線通信装置１のホップ数とすることができる。このように受信範囲を特定することにより消費電力を抑えつつ、通信状態の良い新しい親ノードを探索する確率を高めることができる。探索時間をあまりに短くすると、他に適切な無線通信装置があるにも関わらず通信品質の劣る無線通信装置を新たな親ノードとしてしまい、再度通信が継続しない判断がされる可能性が高まる。特に、探索を行う際は電力消費量が大きいため、頻繁に親ノードの探索を行うと、無線通信装置の連続稼働日数が低下してしまう場合がある。本実施形態によると、稼働時間の低下を防止することができる。なお、便宜上、このｊを差分ホップ数と称することとする。 The parent node reception range determination unit 103 determines the reception range based on, for example, a predetermined number of reference hops. For example, the parent node reception range determination unit 103 sets the reception range to the slot corresponding to the wireless communication device 1 having j hops (j is an integer of 1 or more) before and after the predetermined reference hop number. The reference number of hops can be, for example, the number of hops of the wireless communication device 1 which is likely to have a good communication state. By specifying the reception range in this way, it is possible to increase the probability of searching for a new parent node having a good communication state while suppressing power consumption. If the search time is too short, a wireless communication device with poor communication quality will be used as a new parent node even though there is another suitable wireless communication device, and there is a high possibility that it will be determined that communication will not continue again. In particular, since the power consumption is large when searching, if the parent node is searched frequently, the number of continuous operating days of the wireless communication device may decrease. According to this embodiment, it is possible to prevent a decrease in operating time. For convenience, this j is referred to as the number of differential hops.
なお、ここでは、受信範囲を基準ホップ数の前後ｊホップとしたが、基準ホップ数の前ｍ（ｍは１以上の整数）ホップから基準ホップ数の後ろｎ（ｎは１以上の整数）ホップまでとしてもよい。例えば、基準ホップ数が３、前から２ホップ、後ろは１ホップとすると、ホップ数が１から４までが受信範囲となる。ｍとｎは同じでも異なってもよい。親ノード受信範囲決定部１０３が受信範囲を決定する代わりに、他の無線通信装置から受信範囲に関する情報を受け取ってもよい。 Here, the reception range is j hops before and after the reference hop number, but from the m (m is an integer of 1 or more) hop before the reference hop number to the n (n is an integer of 1 or more) hop after the reference hop number. May be up to. For example, if the reference hop number is 3, the front is 2 hops, and the back is 1 hop, the reception range is from 1 to 4 hops. m and n may be the same or different. Instead of the parent node reception range determination unit 103 determining the reception range, information regarding the reception range may be received from another wireless communication device.
本実施形態においては、通信を継続しないと判断された親ノードのホップ数に基づき、受信範囲を定める。具体的には、通信を継続しないと判断された親ノードのホップ数を基準ホップ数とする。なお、以降は、継続不能と判断された親ノードを、旧親ノードと称することとする。 In the present embodiment, the reception range is determined based on the number of hops of the parent node determined not to continue communication. Specifically, the number of hops of the parent node determined not to continue communication is used as the reference number of hops. From now on, the parent node determined to be unsustainable will be referred to as the old parent node.
例えば、旧親ノードのホップ数が３である場合に、前後１ホップを受信範囲と定めたときは、ホップ数が２、３、および４の無線通信装置１に対応するスロットが受信範囲となる。定められた受信範囲に対応する無線通信装置１は、１以上であればよい。 For example, when the number of hops of the old parent node is 3, and 1 hop before and after is defined as the reception range, the slot corresponding to the wireless communication device 1 having 2, 3, and 4 hops is the reception range. .. The number of wireless communication devices 1 corresponding to the defined reception range may be 1 or more.
ホップ数は無線通信装置同士１間の実際の距離を意味しないが、ホップ数の差が大きいほど、遠距離になりやすく、通信品質が劣化する可能性が高くなると考えられる。ゆえに、例えば、旧親ノードとの通信品質は良好であったが、旧親ノードの障害などにより通信できなくなった場合などでは、本実施形態のように、旧親ノードのホップ数を基準ホップ数とすることができる。 The number of hops does not mean the actual distance between the wireless communication devices, but it is considered that the larger the difference in the number of hops, the longer the distance is likely to be, and the higher the possibility that the communication quality is deteriorated. Therefore, for example, when the communication quality with the old parent node is good, but communication becomes impossible due to a failure of the old parent node or the like, the number of hops of the old parent node is used as the reference number of hops as in the present embodiment. Can be.
差分ホップ数ｊの数値は、例えば、無線ネットワークの構成、自ノードのホップ数、親ノードのホップ数、自ノードが受信できる無線ノードのホップ数の平均値、自ノードが受信できる無線ノードのホップ数の平均値と標準偏差、無線ネットワークが形成されてからの経過時間、無線ネットワークに自ノードが参加してからの経過時間、親ノードからの受信信号強度、親ノードから受信されるデータの誤り率のうちの少なくとも１つを考慮して定める。また、差分ホップ数ｊの数値は親ノード受信範囲決定部１０３に予め定められていてもよい。また、他の無線通信装置１などからの制御信号を受信して更新されるようにしてもよい。 The numerical value of the difference hop number j is, for example, the configuration of the wireless network, the number of hops of the own node, the number of hops of the parent node, the average value of the number of hops of the wireless node that the own node can receive, and the hops of the wireless node that the own node can receive. Average and standard deviation of numbers, elapsed time since the formation of the wireless network, elapsed time since the own node joined the wireless network, received signal strength from the parent node, error in the data received from the parent node Determined by considering at least one of the rates. Further, the numerical value of the difference hop number j may be predetermined in the parent node reception range determination unit 103. Further, the control signal from another wireless communication device 1 or the like may be received and updated.
受信範囲を決めた後は、送受信処理部１０１が受信範囲に基づき、データを受信する。そして、データの受信に関わる通信状態が所定の条件を満たす場合に親ノードを変更し新親ノードへデータを送信する。例えば、定められた受信範囲に対応する無線通信装置１と自ノードとの通信状態が、通信を継続しないと判断された無線通信装置１と自ノードとの通信状態よりも良い場合には、定められた受信範囲に対応する無線通信装置１を新しい親ノードとする。通信状態は、例えば、当該無線通信装置と自ノードが無線通信を行えたかどうか、当該無線通信装置と自ノードの無線通信の途中で切断があったかどうか、当該無線通信装置と自ノードの無線通信の途中の切断の回数、当該無線通信装置１に接続された子ノードの数、当該無線通信装置１が子ノードから受信するデータ数、当該無線通信装置１のホップ数、当該無線通信装置から自ノードが受信する信号の強度、当該無線通信装置から自ノードが受信するデータの誤り率、のうちの少なくとも一つである。具体的には、過去の一定期間当該無線通信装置からの受信データを受信できた場合、当該無線通信装置からデータを受信できなかった回数が所定値よりも少ない場合、当該無線通信装置からデータを連続して受信できなかった回数が所定値よりも少ない場合、当該無線通信装置からのデータのエラー率が所定値よりも低い場合、当該無線通信装置からの受信電波の強度が所定値よりも大きい場合、当該無線通信装置のホップ数が所定値よりも大きいか小さい場合、当該無線通信装置が受信する子ノードの総数が所定値よりも小さい場合、または当該無線通信装置が受信するデータの総数が所定値よりも小さい場合において、当該無線通信装置１を新しい親ノードとする。定められた受信範囲に対応する複数の無線通信装置１がある場合には、その複数の無線通信装置１と通信を継続しないと判断された無線通信装置１のうち、自ノードとの通信状態が最も良いものを新しい親ノードとする。新たな親ノードを決定するに当たっては、その他公知な手法を用いることができる。 After determining the reception range, the transmission / reception processing unit 101 receives data based on the reception range. Then, when the communication state related to data reception satisfies a predetermined condition, the parent node is changed and the data is transmitted to the new parent node. For example, if the communication state between the wireless communication device 1 and the own node corresponding to the specified reception range is better than the communication state between the wireless communication device 1 and the own node, which is determined not to continue communication, it is determined. The wireless communication device 1 corresponding to the received reception range is set as the new parent node. The communication status is, for example, whether or not the wireless communication device and the own node can perform wireless communication, whether or not there is a disconnection in the middle of the wireless communication between the wireless communication device and the own node, and whether or not the wireless communication device and the own node have wireless communication. The number of disconnections in the middle, the number of child nodes connected to the wireless communication device 1, the number of data received by the wireless communication device 1 from the child node, the number of hops of the wireless communication device 1, and the own node from the wireless communication device 1. It is at least one of the strength of the signal received by the wireless communication device and the error rate of the data received by the own node from the wireless communication device. Specifically, when the received data from the wireless communication device can be received for a certain period in the past, and the number of times the data cannot be received from the wireless communication device is less than the predetermined value, the data is input from the wireless communication device. When the number of times that the wireless communication device could not be received continuously is less than the predetermined value, when the error rate of the data from the wireless communication device is lower than the predetermined value, the strength of the received radio wave from the wireless communication device is larger than the predetermined value. When the number of hops of the wireless communication device is larger or smaller than the predetermined value, the total number of child nodes received by the wireless communication device is smaller than the predetermined value, or the total number of data received by the wireless communication device is When the value is smaller than the predetermined value, the wireless communication device 1 is set as the new parent node. When there are a plurality of wireless communication devices 1 corresponding to a predetermined reception range, the communication status with the own node among the wireless communication devices 1 determined not to continue communication with the plurality of wireless communication devices 1 is changed. Let the best one be the new parent node. Other known methods can be used in determining the new parent node.
次に、第１の実施形態に係る無線通信装置１の処理の流れについて説明する。図３は、第１の実施形態に係る無線通信装置１の新たな親ノードを選択するためのデータ収集処理のフローチャートである。この処理は、親ノードからの情報を取得するために、親ノードに割り当てられたスロットにおいて、無線通信装置１が受信待機するときに行われる。 Next, the processing flow of the wireless communication device 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart of a data collection process for selecting a new parent node of the wireless communication device 1 according to the first embodiment. This process is performed when the wireless communication device 1 waits for reception in the slot assigned to the parent node in order to acquire the information from the parent node.
送受信処理部１０１が、親ノードが割り当てられた送信可能期間において受信待機状態となる（Ｓ１０１）。この受信待機状態における受信データ、受信結果などの通信状態情報は判断部１０２に送られ、判断部１０２は通信状態情報に基づき、親ノードとの通信接続を継続するか否かを判断する（Ｓ１０２）。通信状態情報は、例えば、送受信処理部１０１において、親ノードからデータを受信して判断される、親ノードからの受信信号強度、親ノードから受信されるデータの誤り率、親ノードのホップ数、過去の一定期間において親ノードと無線通信が切断されたか、無線通信が切断された回数、連続して無線通信が切断された回数、親ノードが受信する子ノードの数、親ノードが受信するデータ数のうちの少なくとも１を含む。親ノードとの通信接続が継続可能と判断した場合は（Ｓ１０３のＴｒｕｅ、処理を終了する。親ノードとの通信接続が継続不可の場合（Ｓ１０３のＦａｌｓｅ）は、親ノード受信範囲決定部１０３が、親ノード候補を調査するための受信範囲を決定する（Ｓ１０４）。決定された受信範囲は、送受信処理部１０１に渡され、送受信処理部１０１が受信範囲にて、受信待機を行う（Ｓ１０５）。送受信処理部１０１は、受信待機中に、他の無線通信装置からデータを受信する（Ｓ１０６）。判断部は、他の無線通信装置との通信状態が所定の条件を満たすと判断した場合に、他の無線通信装置を新たしい親ノードと決定する（Ｓ１０７）。そして、送受信処理部１０１は、決定した新しい親ノードにデータを送信する（Ｓ１０８）。以上が、受信範囲決定処理のフローである。 The transmission / reception processing unit 101 enters the reception standby state during the transmission enable period to which the parent node is assigned (S101). Communication status information such as reception data and reception result in the reception standby state is sent to the determination unit 102, and the determination unit 102 determines whether to continue the communication connection with the parent node based on the communication status information (S102). ). The communication status information is determined by, for example, the transmission / reception processing unit 101 by receiving data from the parent node, the received signal strength from the parent node, the error rate of the data received from the parent node, the number of hops of the parent node, and the like. The number of times wireless communication was disconnected or disconnected from the parent node in the past certain period, the number of times wireless communication was disconnected continuously, the number of child nodes received by the parent node, the data received by the parent node Includes at least one of the numbers. When it is determined that the communication connection with the parent node can be continued (True of S103, the process is terminated. When the communication connection with the parent node cannot be continued (False of S103), the parent node reception range determination unit 103 determines. The reception range for investigating the parent node candidate is determined (S104). The determined reception range is passed to the transmission / reception processing unit 101, and the transmission / reception processing unit 101 waits for reception in the reception range (S105). The transmission / reception processing unit 101 receives data from another wireless communication device during reception standby (S106). When the determination unit determines that the communication state with the other wireless communication device satisfies a predetermined condition. , Another wireless communication device is determined as a new parent node (S107). Then, the transmission / reception processing unit 101 transmits data to the determined new parent node (S108). The above is the flow of the reception range determination process. is there.
以上のように、通信状態の良い無線通信装置１が多く存在する可能性が高い、特定の受信範囲において親ノードを探索することにより、少ない消費電力で親ノードを探索することができる。したがって、無線通信装置１に搭載される電池の連続稼働日数が延伸される。また、新たな親ノードが通信品質の良い無線通信装置１になる可能性も高まるため、根ノードにおけるデータ収集率が向上する可能性が高まる。 As described above, the parent node can be searched with low power consumption by searching for the parent node in a specific reception range in which there is a high possibility that many wireless communication devices 1 having good communication conditions exist. Therefore, the number of continuous operating days of the battery mounted on the wireless communication device 1 is extended. Further, since the possibility that the new parent node becomes the wireless communication device 1 with good communication quality is increased, the possibility that the data collection rate at the root node is improved is increased.
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る無線通信装置１の概略構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態に係る無線通信装置１は、親ノード候補選択部１０４と、と、分布構築部１０６とをさらに備える点が第１の実施形態と異なる。無線通信装置１は、さらに親ノード候補情報蓄積部１０５を備えることができる。また、第２の実施形態は、親ノード受信範囲決定部１０３が受信範囲を決定する方法が第１の実施形態と異なる。第１の実施形態と同様な点は、説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the wireless communication device 1 according to the second embodiment. The wireless communication device 1 according to the second embodiment is different from the first embodiment in that it further includes a parent node candidate selection unit 104 and a distribution construction unit 106. The wireless communication device 1 can further include a parent node candidate information storage unit 105. Further, in the second embodiment, the method in which the parent node reception range determination unit 103 determines the reception range is different from that in the first embodiment. The same points as in the first embodiment will be omitted.
第２の実施形態では、無線通信装置１自らが基準ホップ数を算出し、受信範囲を決定する。具体的な処理は、各部とともに説明する。 In the second embodiment, the wireless communication device 1 itself calculates the reference hop number and determines the reception range. Specific processing will be described together with each part.
親ノード候補選択部１０４は、予め定められた適切な選択方法に基づき、選択対象のノードから適切な親ノード候補を選択する。 The parent node candidate selection unit 104 selects an appropriate parent node candidate from the nodes to be selected based on an appropriate predetermined selection method.
親ノード候補を選択する方法は、例えば第１の実施形態で述べた方法など、任意に定めてよい。 The method for selecting the parent node candidate may be arbitrarily determined, for example, the method described in the first embodiment.
親ノード候補は、１つの送信周期（フレーム）において送受信処理部１０１が受信した受信データに基づく最適な親ノードを意味する。この親ノード候補を、複数のフレームにおいて繰り返し算出する。 The parent node candidate means the optimum parent node based on the received data received by the transmission / reception processing unit 101 in one transmission cycle (frame). This parent node candidate is repeatedly calculated in a plurality of frames.
ここでは、親ノード候補はネットワークの全てまたは少なくとも一部の無線通信装置１から選択される。 Here, the parent node candidate is selected from all or at least a part of the wireless communication device 1 in the network.
１つの送信周期において、１回、親ノード候補の選択が行われる。親ノード候補選択部１０４は、実施した選択の回数と、選択回数の閾値を保持する。親ノード候補選択部１０４は、例えば、選択回数が当該閾値を超えるまで、親ノード候補を選択することを想定する。調査回数の閾値は、親ノード候補選択部１０４に予め定めておいてもよいし、送受信処理部１０１を介して、他の無線通信装置から親ノード候補選択部１０４に入力されてもよい。 The parent node candidate is selected once in one transmission cycle. The parent node candidate selection unit 104 holds the number of selections made and the threshold value of the number of selections. It is assumed that the parent node candidate selection unit 104 selects the parent node candidate until, for example, the number of selections exceeds the threshold value. The threshold value of the number of investigations may be predetermined in the parent node candidate selection unit 104, or may be input to the parent node candidate selection unit 104 from another wireless communication device via the transmission / reception processing unit 101.
親ノード候補情報蓄積部１０５は、一または複数の親ノード候補のホップ数を格納する。また、旧親ノードのホップ数も格納する。なお、親ノード候補および旧親ノードのその他の情報も格納してもよい。 The parent node candidate information storage unit 105 stores the number of hops of one or more parent node candidates. It also stores the number of hops on the old parent node. In addition, other information of the parent node candidate and the old parent node may also be stored.
分布構築部１０６は、度数分布を作成する。この度数分布は、親ノード候補情報蓄積部１０５にて蓄積された、親ノード候補のホップ数と旧親ノードのホップ数との差分に関する分布である。 The distribution construction unit 106 creates a frequency distribution. This frequency distribution is a distribution related to the difference between the number of hops of the parent node candidate and the number of hops of the old parent node accumulated in the parent node candidate information storage unit 105.
親ノード受信範囲決定部１０３は、分布構築部１０６により算出された度数分布に基づき、受信範囲を決定する。第２の実施形態では、度数分布において、最も度数が高いホップ数を基準とし、基準ホップ数の前後ｊホップの範囲に含まれるホップ数を有する無線通信装置１に対応するスロットを受信範囲とする。あるいは、一定値以上の度数に対応するホップ数を有する無線通信装置１に対応するスロットを受信範囲とする。この受信範囲に基づいて、親ノードの探索を行う。 The parent node reception range determination unit 103 determines the reception range based on the frequency distribution calculated by the distribution construction unit 106. In the second embodiment, the number of hops having the highest frequency in the frequency distribution is used as a reference, and the slot corresponding to the wireless communication device 1 having the number of hops included in the range of j hops before and after the reference hop number is set as the reception range. .. Alternatively, the reception range is the slot corresponding to the wireless communication device 1 having the number of hops corresponding to the frequency of a certain value or more. The parent node is searched based on this reception range.
このように、度数分布に基づき、受信範囲を決定することにより、さらに効率よく親ノードを探索することができる。 In this way, by determining the reception range based on the frequency distribution, the parent node can be searched more efficiently.
次に、第２の実施形態に係る無線通信装置１の処理のフローについて説明する。図５は、度数分布生成処理のフローチャートである。この度数分布生成処理は、例えば無線通信装置１の電源投入時など、無線通信が始まる前に行われる。例えば、度数分布生成処理は、定められた親ノードとの無線通信を行っている期間に行われてもよい。また、度数分布生成処理は、例えば、所定の期間の経過後または所定の時刻などに定期的に行われてもよい。 Next, the processing flow of the wireless communication device 1 according to the second embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart of the frequency distribution generation process. This frequency distribution generation process is performed before the start of wireless communication, such as when the power of the wireless communication device 1 is turned on. For example, the frequency distribution generation process may be performed during a period of wireless communication with a predetermined parent node. Further, the frequency distribution generation process may be performed periodically after a lapse of a predetermined period or at a predetermined time, for example.
親ノード候補選択部１０４は、選択回数が予め定められた閾値以内かを確認する。選択回数が閾値以内であるとき（Ｓ２０１のＴｒｕｅ）は、送受信処理部１０１が他の無線通信装置１からデータを受信する（Ｓ２０２）。受信した受信データは親ノード候補選択部１０４に送られる。 The parent node candidate selection unit 104 confirms whether the number of selections is within a predetermined threshold value. When the number of selections is within the threshold value (True of S201), the transmission / reception processing unit 101 receives data from the other wireless communication device 1 (S202). The received received data is sent to the parent node candidate selection unit 104.
親ノード候補選択部１０４が、親ノード候補を選択する（Ｓ２０３）。また、実施した選択回数を示す値が１つ増加される。 The parent node candidate selection unit 104 selects the parent node candidate (S203). In addition, the value indicating the number of selections performed is increased by one.
選択された親ノード候補のホップ数は、親ノード候補情報蓄積部１０５に蓄積される（Ｓ２０４）。そして、再度、選択回数が予め定められた閾値以内か確認される（Ｓ２０１）。 The number of hops of the selected parent node candidate is accumulated in the parent node candidate information storage unit 105 (S204). Then, it is confirmed again whether the number of selections is within a predetermined threshold value (S201).
Ｓ２０２からＳ２０４の処理が繰り返され、選択回数が閾値を超えると（Ｓ２０１のＦａｌｓｅ）、分布構築部１０６が親ノード候補情報蓄積部１０５から、親ノード候補のホップ数と旧親ノード候補のホップ数を読み出し、両ホップ数の差分の度数分布を生成する（Ｓ２０５）。以上が、度数分布生成処理のフローである。 When the processes from S202 to S204 are repeated and the number of selections exceeds the threshold value (False of S201), the distribution construction unit 106 receives the number of hops of the parent node candidate and the number of hops of the old parent node candidate from the parent node candidate information storage unit 105. Is read out to generate a frequency distribution of the difference between the numbers of both hops (S205). The above is the flow of the frequency distribution generation process.
第２の実施形態に係る無線通信装置１の新たな親ノードを選択するためのデータ収集処理のフローは、親ノード受信範囲決定部１０３が親ノードを選択するための受信範囲を決定する処理（Ｓ１０４）が、分布構築部１０６が生成した度数分布に基づき行われる点だけが異なるため、説明は省略する。 The flow of the data collection process for selecting a new parent node of the wireless communication device 1 according to the second embodiment is a process of determining the reception range for the parent node reception range determination unit 103 to select the parent node ( Since S104) is performed based on the frequency distribution generated by the distribution construction unit 106, the description thereof will be omitted.
以上のように、第２の実施形態によれば、送信周期ごとに親ノードとして最適な親ノード候補を収集し、さらに親ノード候補に関する度数分布を生成した上で、受信範囲を定める。これにより、受信範囲が、第１の実施形態よりもさらに通信状態の良い親ノードを効率よく探索することができる。 As described above, according to the second embodiment, the optimum parent node candidate as the parent node is collected for each transmission cycle, and the frequency distribution for the parent node candidate is generated, and then the reception range is determined. As a result, it is possible to efficiently search for a parent node whose reception range is better than that of the first embodiment.
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係る無線通信装置１の概略構成の一例を示すブロック図である。第３の実施形態に係る無線通信装置１は、測定部１０７をさらに備える点が第２の実施形態と異なる。また、分布構築部１０６が生成した度数分布を初期化する点も異なる。第２の実施形態と同様な点は、説明を省略する。
(Third Embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the wireless communication device 1 according to the third embodiment. The wireless communication device 1 according to the third embodiment is different from the second embodiment in that the measurement unit 107 is further provided. Another difference is that the frequency distribution generated by the distribution construction unit 106 is initialized. The same points as in the second embodiment will be omitted.
測定部１０７は、無線通信装置１が属するネットワークの状態や、無線通信装置１が送受信したデータなどに関するパラメータを測定する。例えば、当該パラメータは、送受信処理部１０１が他の無線通信装置１へデータを送信した回数もしくは他の無線通信装置１からデータを受信した回数、親パラメータ候補の選択回数、ネットワークに接続している全ての無線通信装置１の平均ホップ数または平均ホップ数の変化量などがある。 The measuring unit 107 measures parameters related to the state of the network to which the wireless communication device 1 belongs, the data transmitted / received by the wireless communication device 1, and the like. For example, the parameter is connected to the network, the number of times the transmission / reception processing unit 101 transmits data to the other wireless communication device 1, the number of times data is received from the other wireless communication device 1, the number of times the parent parameter candidate is selected, and the number of times the parent parameter candidate is selected. There is an average number of hops or a change in the average number of hops of all wireless communication devices 1.
測定は、無線通信装置１の電源が投入された時から開始してもよいし、所定の時刻または前回の測定から所定の期間の経過後に行われてもよい。 The measurement may be started when the power of the wireless communication device 1 is turned on, or may be performed at a predetermined time or after a predetermined period of time has elapsed from the previous measurement.
測定部１０７は、測定したパラメータに基づき、分布構築部１０６が生成した度数分布を初期化するか否かを決定する。例えば、算出したパラメータ値が閾値を超えたときに初期化してもよい。初期化を行う条件および閾値は予め、測定部１０７に定められていてもよいし、根ノードまたは他の無線通信装置１からの指示を受けてもよい。 The measurement unit 107 determines whether or not to initialize the frequency distribution generated by the distribution construction unit 106 based on the measured parameters. For example, it may be initialized when the calculated parameter value exceeds the threshold value. The conditions and thresholds for initialization may be predetermined in the measuring unit 107, or may be instructed by the root node or another wireless communication device 1.
次に、第３の実施形態に係る無線通信装置１の処理のフローについて説明する。図７は、度数分布初期化処理のフローチャートである。ここでは、計測するパラメータを送受信処理部１０１のデータ送信回数として説明する。 Next, the processing flow of the wireless communication device 1 according to the third embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart of the frequency distribution initialization process. Here, the parameter to be measured will be described as the number of data transmissions of the transmission / reception processing unit 101.
送受信処理部１０１が、親ノードに対しデータの送信を行ったときは、送信回数履歴を１つ増加させる（Ｓ３０１）。測定部１０７は、送受信処理部１０１から送信回数履歴を取得し、閾値と比較する。送信回数が閾値以内であるときは（Ｓ３０２のＴｒｕｅ）、処理は終了する。送信回数が閾値を超えたときは（Ｓ３０２のＦａｌｓｅ）、分布構築部１０６に初期化を指示し、分布構築部１０６が度数分布を初期化する（Ｓ３０３）。度数分布が初期化されたため、新たな度数分布を生成するために、図５で示した度数分布生成処理が行われる（Ｓ３０４）。以上が、度数分布初期化処理のフローである。 When the transmission / reception processing unit 101 transmits data to the parent node, the transmission count history is increased by one (S301). The measurement unit 107 acquires the transmission count history from the transmission / reception processing unit 101 and compares it with the threshold value. When the number of transmissions is within the threshold value (True of S302), the process ends. When the number of transmissions exceeds the threshold value (False of S302), the distribution construction unit 106 is instructed to initialize, and the distribution construction unit 106 initializes the frequency distribution (S303). Since the frequency distribution has been initialized, the frequency distribution generation process shown in FIG. 5 is performed in order to generate a new frequency distribution (S304). The above is the flow of the frequency distribution initialization process.
度数分布生成処理と新たな親ノードを選択するためのデータ収集処理のフローは、第２の実施形態と同様であるため、省略する。 Since the flow of the frequency distribution generation process and the data collection process for selecting a new parent node is the same as that of the second embodiment, it is omitted.
以上のように、第３の実施形態によれば、測定部１０７が測定したネットワーク状況または送受信した回数もしくはデータなどに基づいて、度数分布が初期化されることにより、現状を反映させた度数分布となる。これにより、第２の実施形態よりも、さらに通信状態の良い親ノードを効率よく探索可能することができる。 As described above, according to the third embodiment, the frequency distribution is initialized based on the network condition measured by the measuring unit 107, the number of times of transmission / reception, data, or the like, so that the frequency distribution reflects the current situation. It becomes. As a result, it is possible to efficiently search for a parent node having a better communication state than in the second embodiment.
（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態に係る無線通信装置１の概略構成の一例を示すブロック図である。第４の実施形態に係る無線通信装置１は、測定部１０７をさらに備える点が第１の実施形態と異なる。また、親ノード受信範囲決定部１０３が、測定部１０７の測定結果に基づき、受信範囲を変化させる点も異なる。第１の実施形態と同様な点は、説明を省略する。
(Fourth Embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the wireless communication device 1 according to the fourth embodiment. The wireless communication device 1 according to the fourth embodiment is different from the first embodiment in that it further includes a measuring unit 107. Another difference is that the parent node reception range determination unit 103 changes the reception range based on the measurement result of the measurement unit 107. The same points as in the first embodiment will be omitted.
第３の実施形態の測定部１０７は、度数分布を初期化させるために、所定のパラメータ値を測定する。第４の実施形態の測定部１０７は、親ノード受信範囲決定部１０３が定める受信範囲を、測定したパラメータ値に基づき変化させる。 The measuring unit 107 of the third embodiment measures a predetermined parameter value in order to initialize the frequency distribution. The measurement unit 107 of the fourth embodiment changes the reception range defined by the parent node reception range determination unit 103 based on the measured parameter value.
測定部１０７は、無線通信装置１が属するネットワークの状態や、無線通信装置１が送受信したデータなどに関するパラメータを測定する。例えば、親ノードに接続できなかった回数（通信切断回数）を測定する。なお、通信切断回数は、通信切断が連続したときの回数でもよいし、所定期間内の総回数としてもよい。 The measuring unit 107 measures parameters related to the state of the network to which the wireless communication device 1 belongs, the data transmitted / received by the wireless communication device 1, and the like. For example, the number of times the parent node could not be connected (the number of communication disconnections) is measured. The number of communication disconnections may be the number of times when communication disconnections are continuous, or may be the total number of times within a predetermined period.
親ノード受信範囲決定部１０３は、パラメータ値に基づき、受信範囲を変更することが可能である。具体的には、親ノード受信範囲決定部１０３は、受信範囲を定めるための差分ホップ数ｊの値を変化させる。例えば、測定部１０７が通信切断回数をパラメータとして測定すると、通信切断回数が１回の場合は、差分ホップ数ｊを０とし、旧親ノードのホップ数と同数の無線通信装置１から電波を受信する。通信切断回数が２回の場合は、差分ホップ数ｊを１とし、旧親ノードのホップ数の前後１ホップの範囲に含まれるホップ数を有する無線通信装置１からの電波を受信する。通信切断回数が３回の場合、差分ホップ数ｊを２とし、旧親ノードのホップ数と前後２ホップの範囲に含まれるホップ数と同数の無線通信装置１からの電波を受信する。 The parent node reception range determination unit 103 can change the reception range based on the parameter value. Specifically, the parent node reception range determination unit 103 changes the value of the difference hop number j for determining the reception range. For example, when the measuring unit 107 measures the number of communication disconnections as a parameter, when the number of communication disconnections is 1, the difference hop number j is set to 0, and radio waves are received from the wireless communication device 1 having the same number of hops as the old parent node. To do. When the number of communication disconnections is 2, the difference hop number j is set to 1, and the radio wave from the wireless communication device 1 having the number of hops included in the range of 1 hop before and after the number of hops of the old parent node is received. When the number of communication disconnections is 3, the difference hop number j is set to 2, and radio waves from the wireless communication device 1 are received as many as the number of hops of the old parent node and the number of hops included in the range of 2 hops before and after.
このように、例えば、通信切断回数Ｎ−１を差分ホップ数ｊとし、通信切断回数が多いほど受信範囲を広くすることができる。通信切断回数が４回以上の場合は、差分ホップ数ｊによらずに、全ホップ数の範囲に含まれる他のノード、つまりネットワークの全ノードからの電波を受信する。この全ノードからの電波を受信する閾値は任意に定めてよい。 As described above, for example, the number of communication disconnections N-1 is set to the number of differential hops j, and the larger the number of communication disconnections, the wider the reception range can be. When the number of communication disconnections is 4 or more, radio waves are received from other nodes included in the range of the total number of hops, that is, all nodes of the network, regardless of the number of differential hops j. The threshold value for receiving radio waves from all the nodes may be arbitrarily set.
なお、通信切断回数だけでなく、ネットワークの状態などのパラメータでも、ホップ数の差分ホップ数ｊの値を変化させてよい。例えば、旧親ノードから受電した無線電波の強度が閾値よりも低いほど、差分ホップ数ｊを大きくすることが考えられる。 It should be noted that the value of the difference hop number j of the number of hops may be changed not only by the number of communication disconnections but also by parameters such as the network state. For example, it is conceivable that the difference hop number j increases as the intensity of the radio wave received from the old parent node becomes lower than the threshold value.
次に、第４の実施形態に係る無線通信装置１の処理のフローについて説明する。図９は、第４の実施形態に係る新たな親ノードを選択するためのデータ収集処理の概略フローチャートである。 Next, the processing flow of the wireless communication device 1 according to the fourth embodiment will be described. FIG. 9 is a schematic flowchart of a data collection process for selecting a new parent node according to the fourth embodiment.
Ｓ１０１からＳ１０３までの処理、およびＳ１０３のＴｒｕｅにおいて処理が終了することは、図４にて示した第１の実施形態における処理と同様である。一方、親ノードと通信接続可能でなかったとき（Ｓ１０３のＦａｌｓｅ）からは、第１の実施形態と異なる。 The processing from S101 to S103 and the processing ending in True in S103 are the same as the processing in the first embodiment shown in FIG. On the other hand, it is different from the first embodiment from the time when the communication connection with the parent node is not possible (False of S103).
親ノードとの通信接続を継続不可と判断したとき（Ｓ１０３のＦａｌｓｅ）は、測定部１０７が連続して接続できなかった回数を取得する（Ｓ４０１）。なお、測定部１０７が接続できなかった回数を数え保持していてもよい。その場合は、Ｓ１０３のＴｒｕｅの後に、測定部１０７が連続して接続できなかった回数を初期化すればよい。当該回数は、親ノード受信範囲決定部１０３に渡される。 When it is determined that the communication connection with the parent node cannot be continued (False in S103), the number of times that the measuring unit 107 cannot be continuously connected is acquired (S401). The number of times that the measuring unit 107 could not be connected may be counted and held. In that case, after True of S103, the number of times that the measuring unit 107 cannot be continuously connected may be initialized. The number of times is passed to the parent node reception range determination unit 103.
親ノード受信範囲決定部１０３は、取得した回数に基づき、受信範囲を決定する。ここでは、回数が１回のときは（Ｓ４０２のＴｒｕｅ）、親ノード受信範囲決定部１０３は、旧親ノードのホップ数を基準に前後ｊホップまでを受信範囲とする（Ｓ４０３）。一方、回数が１回ではないときは（Ｓ４０２のＦａｌｓｅ）、親ノード受信範囲決定部１０３はネットワーク上に存在する全ノードを受信範囲とする（Ｓ４０４）。 The parent node reception range determination unit 103 determines the reception range based on the number of acquisitions. Here, when the number of times is one (True of S402), the parent node reception range determination unit 103 sets the reception range up to j hops before and after based on the number of hops of the old parent node (S403). On the other hand, when the number of times is not one (False of S402), the parent node reception range determination unit 103 sets all the nodes existing on the network as the reception range (S404).
決定された受信範囲は、送受信処理部１０１に渡され、送受信処理部１０１が受信範囲にて、受信待機を行う（Ｓ１０５）。以降のＳ１０６からＳ１０８までの処理も第１の実施形態と同様である。以上が、第４の実施形態に係る新たな親ノードを選択するためのデータ収集処理のフローである。 The determined reception range is passed to the transmission / reception processing unit 101, and the transmission / reception processing unit 101 performs reception standby in the reception range (S105). Subsequent processes from S106 to S108 are the same as those in the first embodiment. The above is the flow of the data collection process for selecting the new parent node according to the fourth embodiment.
上記フローでは、Ｓ４０２の判断の閾値を１回にし、ＹＥＳとＮＯの２つに分岐させたが、３つ以上の分岐にしてもよい。例えば、５回を第２閾値とし、２回から５回までは差分ホップ数ｊを１つずつ増加させ、５回を超えたときは、全ノードを受信範囲とすることが考えられる。 In the above flow, the threshold value for the determination of S402 is set to 1 and branched into two, YES and NO, but three or more branches may be used. For example, it is conceivable to set 5 times as the second threshold value, increase the difference hop number j by 1 from 2 times to 5 times, and set all nodes as the reception range when 5 times are exceeded.
以上のように、第４の実施形態によれば、測定部１０７が測定したネットワーク状況または送受信した回数もしくはデータなどに基づいて、予め定められていた受信範囲を拡大または縮小させることができる。これにより、さらに通信状態の良い親ノードを効率よく探索することができる。 As described above, according to the fourth embodiment, the predetermined reception range can be expanded or contracted based on the network condition measured by the measuring unit 107, the number of times of transmission / reception, data, and the like. As a result, it is possible to efficiently search for a parent node having a better communication state.
また、上記に説明した実施形態における各処理は、ソフトウェア（プログラム）によって実現することが可能である。よって、上記に説明した実施形態における無線通信装置１は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用い、コンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することが可能である。 Further, each process in the embodiment described above can be realized by software (program). Therefore, the wireless communication device 1 in the embodiment described above can be realized, for example, by using a general-purpose computer device as basic hardware and causing a processor mounted on the computer device to execute a program.
図１０は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置１を実現したハードウェア構成例を示すブロック図である。無線通信装置１は、プロセッサ１１１、主記憶装置１１２、補助記憶装置１１３、ネットワークインタフェース１１４、デバイスインタフェース１１５、アンテナ１１６、電源制御装置１１７を備え、これらがバス１１８などを介して接続された、コンピュータ装置として実現できる。 FIG. 10 is a block diagram showing a hardware configuration example in which the wireless communication device 1 according to the embodiment of the present invention is realized. The wireless communication device 1 includes a processor 111, a main storage device 112, an auxiliary storage device 113, a network interface 114, a device interface 115, an antenna 116, and a power supply control device 117, and these are connected via a bus 118 or the like. It can be realized as a device.
電源制御装置１１７は、無線通信装置１をスリープ状態にするものである。ここでは独立した装置として存在しているが、電源制御の機能は、プロセッサ１１１またはネットワークインタフェース１１４に搭載するようにしてもよい。 The power control device 117 puts the wireless communication device 1 into a sleep state. Although present as an independent device here, the power control function may be mounted on the processor 111 or the network interface 114.
プロセッサ１１１が、補助記憶装置１１３からプログラムを読み出して、主記憶装置１１２に展開して、実行することで、送受信処理部１０１、判断部１０２、親ノード受信範囲決定部１０３、親ノード候補選択部１０４、親ノード候補情報蓄積部１０５、分布構築部１０６、測定部１０７の機能を実現することができる。 The processor 111 reads a program from the auxiliary storage device 113, expands it to the main storage device 112, and executes the program to execute the transmission / reception processing unit 101, the determination unit 102, the parent node reception range determination unit 103, and the parent node candidate selection unit. The functions of 104, the parent node candidate information storage unit 105, the distribution construction unit 106, and the measurement unit 107 can be realized.
本実施形態の無線通信装置１は、当該無線通信装置１で実行されるプログラムをコンピュータ装置に予めインストールすることで実現してもよいし、プログラムをＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して配布して、コンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。 The wireless communication device 1 of the present embodiment may be realized by pre-installing a program executed by the wireless communication device 1 in a computer device, or storing the program in a storage medium such as a CD-ROM. Alternatively, it may be distributed via a network and appropriately installed in a computer device.
ネットワークインタフェース１１４は、ネットワークに接続するためのインタフェースである。ネットワークインタフェース１１４は、アンテナ１１６を介して、無線信号の送受信を行う。ネットワークインタフェース１１４は、既存の無線規格に適合したものを用いればよい。送受信処理部１０１は、このネットワークインタフェース１１４にて実現してもよい。ここではネットワークインタフェースを１つのみ示しているが、複数のネットワークインタフェースが搭載されていてもよい。 The network interface 114 is an interface for connecting to a network. The network interface 114 transmits and receives radio signals via the antenna 116. As the network interface 114, one conforming to an existing wireless standard may be used. The transmission / reception processing unit 101 may be realized by the network interface 114. Although only one network interface is shown here, a plurality of network interfaces may be mounted.
デバイスインタフェース１１５は、外部記憶媒体３などの機器に接続するインタフェースである。外部記憶媒体３は、ＨＤＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＳＡＮ（Ｓｔｏｒａｇｅ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）等の任意の記録媒体でよい。親ノード候補情報蓄積部１０５などデータを格納する各部は、外部記憶媒体３としてデバイスインタフェース１１５に接続されてもよい。 The device interface 115 is an interface for connecting to a device such as an external storage medium 3. The external storage medium 3 may be any recording medium such as an HDD, a CD-R, a CD-RW, a DVD-RAM, a DVD-R, or a SAN (Storage area network). Each unit that stores data, such as the parent node candidate information storage unit 105, may be connected to the device interface 115 as the external storage medium 3.
主記憶装置１１２は、プロセッサ１１１が実行する命令、および各種データ等を一時的に記憶するメモリ装置であり、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリでも、ＭＲＡＭ等の不揮発性メモリでもよい。補助記憶装置１１３は、プログラムやデータ等を永続的に記憶する記憶装置であり、例えば、ＨＤＤまたはＳＳＤ等がある。親ノード候補情報蓄積部１０５などが保持するデータは、主記憶装置１１２、補助記憶装置１１３または外部記憶媒体３に保存される。 The main storage device 112 is a memory device that temporarily stores instructions executed by the processor 111, various data, and the like, and may be a volatile memory such as a DRAM or a non-volatile memory such as an MRAM. The auxiliary storage device 113 is a storage device that permanently stores programs, data, and the like, and includes, for example, an HDD or an SSD. The data held by the parent node candidate information storage unit 105 and the like is stored in the main storage device 112, the auxiliary storage device 113, or the external storage medium 3.
上記に、本発明の一実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although one embodiment of the present invention has been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１ 無線通信装置
１０１ 送受信処理部
１０２ 判断部
１０３ 親ノード受信範囲決定部
１０４ 親ノード候補選択部
１０５ 親ノード候補情報蓄積部
１０６ 分布構築部
１０７ 測定部
１１１ プロセッサ
１１２ 主記憶装置
１１３ 補助記憶装置
１１４ ネットワークインタフェース
１１５ デバイスインタフェース
１１６ アンテナ
１１７ 電源制御装置
１１８ バス
２ 集約装置
３ 外部記憶媒体
1 Wireless communication device 101 Transmission / reception processing unit 102 Judgment unit 103 Parent node reception range determination unit 104 Parent node candidate selection unit 105 Parent node candidate information storage unit 106 Distribution construction unit 107 Measurement unit 111 Processor 112 Main storage device 113 Auxiliary storage device 114 Network Interface 115 Device interface 116 Antenna 117 Power controller 118 Bus 2 Aggregator 3 External storage medium
Claims (1)
第１期間においてデータを受信し、第２期間において前記集約装置および前記複数の無線通信装置のうちのいずれかである指定先へデータを送信する送受信処理部と、
前記指定先との通信状態に基づき、前記指定先を変更するか否かを判断する判断部と、
を備え、
前記送受信処理部は、前記指定先を変更すると判断されたときには、前記集約装置および前記複数の無線通信装置のうちの少なくともいずれかが含まれる第１グループに対応する第３期間内であれば前記第１期間でなくともデータを受信し、
前記判断部は、前記第３期間において受信したデータの通信状態に基づき、前記第１グループに属する装置のうちから、新しい指定先を決定する
無線通信装置。 A wireless communication device belonging to a communication system including an aggregation device and a plurality of wireless communication devices.
A transmission / reception processing unit that receives data in the first period and transmits data to a designated destination that is one of the aggregation device and the plurality of wireless communication devices in the second period.
A judgment unit that determines whether or not to change the designated destination based on the communication status with the designated destination.
With
When the transmission / reception processing unit determines that the designated destination is to be changed, the transmission / reception processing unit is said to be within a third period corresponding to a first group including at least one of the aggregation device and the plurality of wireless communication devices. Receive data even if it is not the first period,
The determination unit is a wireless communication device that determines a new designated destination from the devices belonging to the first group based on the communication state of the data received in the third period.
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