JP4500330B2 - Wireless communication system - Google Patents
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本発明は、情報を収集する親ノードと、親ノードに対して直接又は他の子ノードを介して無線接続される複数の子ノードと、を備える無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication system including a parent node that collects information and a plurality of child nodes that are wirelessly connected to the parent node directly or via other child nodes.
近年、ユビキタスネットワーク技術やその技術を利用したアプリケーションに関する研究開発が盛んである。例えば、総務省の「ユビキタスセンサーネットワーク技術に関する調査研究会」の最終報告書では、ユビキタスセンサーネットワークの将来利用イメージの一つとして、防災・災害対策分野への利用が提案されている。この防災・災害対策分野への利用では、大地震等が発生した被災地の状況を迅速に把握できるユビキタスネットワークシステム(以下、「防災ネットワークシステム」と呼ぶ)を想定している(非特許文献1)。 In recent years, research and development related to ubiquitous network technology and applications using the technology have been active. For example, the Ministry of Internal Affairs and Communications' “Survey Study Group on Ubiquitous Sensor Network Technology” proposes the use of the ubiquitous sensor network in the field of disaster prevention and disaster countermeasures as one of the future use images. This use in the field of disaster prevention / disaster countermeasures assumes a ubiquitous network system (hereinafter referred to as “disaster prevention network system”) that can quickly grasp the situation of the stricken area where a major earthquake or the like has occurred (Non-patent Document 1). ).
上述した「防災ネットワークシステム」の具体例としては、被災地の各種情報(温度、ガス、化学物質等)を収集するためのセンサが内蔵された複数の子ノードを被災地に空中から散布し、各々の子ノード及び各子ノードのセンサデータを収集する親ノードが自律的に無線ネットワークを構築するとともに、親ノードが被災地の状況を監視する監視センターに各子ノードのセンサデータを逐次送信するシステムが考えられる。 As a specific example of the “disaster prevention network system” described above, a plurality of child nodes having sensors for collecting various information (temperature, gas, chemical substances, etc.) of the disaster area are scattered from the air to the disaster area. Each child node and the parent node that collects the sensor data of each child node autonomously constructs a wireless network, and the parent node sequentially transmits the sensor data of each child node to the monitoring center that monitors the status of the disaster area. A system is conceivable.
「防災ネットワークシステム」における子ノードは、小型でかつ、電池駆動の必要があるので、送信パワーを抑えた短距離無線方式が用いられ、かつ、子ノードは小型のマイクロコンピュータと少量のRAMとROMで構成する必要がある。一方、各子ノードは、親ノードに逐次センサデータを送信するが、親ノードに直接センサデータを送信できない場合は、他の子ノードを中継ノードにして、かつ、効率の良い中継経路でセンサデータを送信する必要がある。さらには、人命や財産の保護そして被災地の迅速な復旧に係るために、通信の信頼性が要求され、中継ノードが故障しても、他の子ノードは通信を途絶えることなく、迂回の中継経路を利用して、親ノードにセンサデータを送信するいわゆる自律型無線ネットワークを構成する必要がある。 Since the child node in the “disaster prevention network system” is small and needs to be battery-powered, a short-range wireless system with reduced transmission power is used, and the child node is a small microcomputer and a small amount of RAM and ROM. It is necessary to consist of. On the other hand, each child node sequentially transmits sensor data to the parent node. However, if the sensor data cannot be transmitted directly to the parent node, the other child node is used as a relay node and the sensor data is transmitted through an efficient relay route. Need to send. Furthermore, in order to protect human lives and property, and to quickly recover the disaster area, communication reliability is required, and even if a relay node fails, other child nodes do not interrupt communication and bypass relay It is necessary to configure a so-called autonomous wireless network that transmits sensor data to a parent node using a route.
前述した「防災ネットワークシステム」に利用できる低消費電流化が可能な無線方式としてZigBee(登録商標)がある。ZigBee(登録商標)の通信距離は通常10m〜70m程度で、通信速度は250kbpsである。ZigBee(登録商標)では、自律型無線ネットワーク方式としてAODVと呼ばれる通信プロトコルを採用しており、広範囲のデータ転送を可能にしている(非特許文献2)。 There is ZigBee (registered trademark) as a wireless method capable of reducing current consumption that can be used in the above-mentioned “disaster prevention network system”. The communication distance of ZigBee (registered trademark) is usually about 10 m to 70 m, and the communication speed is 250 kbps. ZigBee (registered trademark) employs a communication protocol called AODV as an autonomous wireless network system, and enables a wide range of data transfer (Non-Patent Document 2).
AODVでは、送信元ノードが送信先ノードまでの通信経路を検索する場合は、まず、送信元ノードは、RREQパケットを隣接ノードに向けてブロードキャスト(これを「フラッティング」と呼ぶ)をする。RREQパケットを受信した隣接ノードはさらに、RREQパケットをフラッティングで転送し、以後、送信先ノードが発見されるまでRREQパケットの転送が繰り返される。 In AODV, when a transmission source node searches for a communication path to a transmission destination node, first, the transmission source node broadcasts an RREQ packet toward an adjacent node (this is called “flatting”). The adjacent node that has received the RREQ packet further transfers the RREQ packet by flatting, and thereafter, the transfer of the RREQ packet is repeated until a transmission destination node is found.
送信先ノードが、RREQパケットを受信すると、送信元ノードにRREPパケットを返す。このとき、各中継ノードはこの一連のパケットの送受信の中でルーティングテーブルを形成する。そして、以後、中継ノードの稼動状況に変化がなければ各ノードは自ノードのルーティングテーブルを利用して送信元ノードと送信先ノードの間でデータパケットの送受信が行われる。ここで、もし、中継ノードの稼動状況が変化し、特定のノードが移動あるいは故障した場合等は、送信元ノードあるいは中継ノードは、経路検索のためにパケットを再度フラッティングして送信先の経路を検索することになる。 When the destination node receives the RREQ packet, it returns the RREP packet to the source node. At this time, each relay node forms a routing table in the transmission / reception of this series of packets. Thereafter, if there is no change in the operation status of the relay node, each node transmits and receives data packets between the transmission source node and the transmission destination node using the routing table of the local node. Here, if the operating status of the relay node changes and a specific node moves or breaks down, the source node or the relay node again flattens the packet for route search and sends the destination route. Will search.
一方、ZigBee(登録商標)と同様に低消費電流化が可能で「防災ネットワークシステム」に利用できる無線方式に特定小電力無線がある。特定小電力無線の通信距離は300m程度で、通信速度は1200bps〜4800bpsであり、ZigBee(登録商標)に比べ通信距離が長くとれる利点があるが、通信速度は低速である。 On the other hand, there is a specific low-power radio as a radio system that can reduce the current consumption and can be used for the “disaster prevention network system” as in ZigBee (registered trademark). The communication distance of the specific low-power radio is about 300 m and the communication speed is 1200 bps to 4800 bps. There is an advantage that the communication distance can be longer than ZigBee (registered trademark), but the communication speed is low.
また、特定小電力無線にAODVのような高速ネットワークを前提とした通信プロトコルを採用するのは非効率的である。より詳細に説明すると、低速ネットワークでは、(1)フラッティングによる周波数帯域の占有時間が長くなり、無線ネットワーク上で輻輳が発生し、無線ネットワークの利用効率が低下する。(2)中継ノードに異常が発生した場合に、新たな経路を検索できるまでセンサデータの送信が中断する。(3)また、AODVなどのプロトコルを利用すると、RAMやROMのメモリ容量も増える、などの問題が発生してしまい非効率的である。(4)さらに、複数の子ノードや親ノードを被災地に大量に散布するためにも、経済的に低コストで実現できることが望ましい。本発明の目的は、以上の課題を解決することにあり、低速な無線通信であっても自律型無線ネットワーク化が可能で、かつ、従来より簡単なプロトコルで通信の信頼性を確保した無線通信システムを実現することにある。 In addition, it is inefficient to use a communication protocol based on a high-speed network such as AODV for a specific low-power radio. More specifically, in a low-speed network, (1) the occupied time of a frequency band due to flatting becomes long, congestion occurs on the wireless network, and the utilization efficiency of the wireless network decreases. (2) When an abnormality occurs in the relay node, transmission of sensor data is interrupted until a new route can be searched. (3) If a protocol such as AODV is used, problems such as an increase in the memory capacity of the RAM or ROM occur, which is inefficient. (4) Furthermore, it is desirable that it can be economically realized at a low cost in order to disperse a plurality of child nodes and parent nodes in a large amount in the affected area. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and wireless communication that can be made into an autonomous wireless network even with low-speed wireless communication and that has ensured communication reliability with a simpler protocol than before. To realize the system.
本発明は、情報を収集する親ノードと、親ノードに対して直接又は他の子ノードを介して無線接続される複数の子ノードと、を備え、前記子ノードは、情報を収集するセンサと、無線接続可能な範囲にある他の子ノードの識別符号とその子ノードの親ノードまでの中継回数とを対応付けたテーブルを記憶する記憶装置と、を有し、前記テーブルに基づいて親ノードに対して直接又は親ノードまでの中継回数が最も少ない他の子ノードを介して自己のセンサにより収集した情報又は他の子ノードから受信した情報を送信する無線通信システムにおいて、前記子ノードは、さらに、親ノードまでの中継回数の少ない順に中継ノードの識別符号を前記記憶装置に記憶し、前記子ノードは、前記親ノードまでの中継回数が最も少ない他の子ノードに情報を送信したのち所定時間、中継先となる他の子ノードから前記情報が次の中継先となる他の子ノード又は親ノードに送信されているか確認し、その中継先となる他の子ノードから前記情報が送信されていないときは、前記テーブルに基づいて中継先となる子ノードの候補の中から親ノードまでの中継回数が次に少ない別の子ノードに切替えて情報を再送することを特徴とする。 The present invention includes a parent node that collects information, and a plurality of child nodes that are wirelessly connected to the parent node directly or via other child nodes, the child node including a sensor that collects information A storage device that stores a table in which identification codes of other child nodes in a wirelessly connectable range and the number of relays to the parent node of the child node are associated with each other. In the wireless communication system that transmits information collected by its own sensor or information received from another child node directly or via another child node having the smallest number of relays to the parent node, the child node further includes: The relay node identification codes are stored in the storage device in ascending order of the number of relays to the parent node, and the child node stores information on other child nodes with the smallest number of relays to the parent node. The predetermined time after the transmission, to see if the information from the other child node is a relay destination has been sent to the other child nodes or parent nodes is the next relay destination, from another child node becomes the relay destination When the information is not transmitted, the information is switched to another child node having the next smallest number of relays from the candidate child node as a relay destination to the parent node based on the table, and the information is retransmitted. And
また、前記情報を送信する子ノードは、親ノードまでの中継回数が同じである複数の中継先の子ノードがあるときは、より良好な無線通信が確保できる子ノードに対して前記情報を送信することが望ましい。
In addition, when there are a plurality of relay destination child nodes that have the same number of relays to the parent node , the child node that transmits the information transmits the information to a child node that can ensure better wireless communication. It is desirable to do.
本発明によれば、低速な無線通信であっても自律型無線ネットワーク化が可能で、かつ、従来より簡単なプロトコルで通信の信頼性を確保した無線通信システムを実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a low-speed radio | wireless communication, an autonomous radio network is possible, and the radio | wireless communications system which ensured the reliability of communication with a simpler protocol than before can be implement | achieved.
以下、本実施形態に係る通信システム1について、図1〜図6を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態に係る通信システム1は、「防災ネットワークシステム」を想定して説明する。まず、本実施形態に係る通信システム1の構成から説明する。
Hereinafter, the
図1は、本実施形態に係る通信システム1の全体構成を示す図である。図1に示す通信システム1は、子ノード100−1〜100−15、親ノード300を備えており、公衆回線網500を介して監視センター700に接続されている。ここで、子ノード100−1〜100−15、親ノード300及び公衆回線網500を接続する点線は無線回線であり、公衆回線網500及び監視センター700を接続する実線は有線回線であるものとする(なお、公衆回線網500及び監視センター700の区間は無線回線であってもよい)。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a
図2に子ノード100を示す。図2に示す子ノード100は、他の子ノード100や親ノード300と通信するための通信部100aと、各種情報を収集するセンサ部100bと、を備えている。
FIG. 2 shows the
通信部100aは、送受信アンテナ11、送信部12、受信部13、制御部14、表示部15及び記憶部16を備えている。ここで、通信部100aは、例えば、特定小電力無線規格(『ARIB STD−T67』、一例として、送受信周波数429MHz帯、空中線電力10mW、通信速度4800bps、無線エリア半径約100〜300m)に準拠するものとする。
The communication unit 100a includes a transmission / reception antenna 11, a
送受信アンテナ11は、他の子ノード100との間で無線通信を行うためのアンテナである。送信部12は、送信パケット(送信信号)の変調及び増幅を行う。受信部13は、受信パケット(受信信号)の増幅及び復調を行う。この受信部13は、受信パケットの受信電界強度を検出する検出回路を含んでいる(図示せず)。この検出回路により検出された受信電界強度は、後述するように、ルーティングテーブルの生成やパケット転送の際の中継ノードの選定などに用いられる。
The transmission / reception antenna 11 is an antenna for performing wireless communication with
制御部14は、送信パケットの生成や受信パケットの復号などの信号処理を行う。表示部15は、動作中か否かを表したり情報の転送等を示したりするLEDランプにより構成されている。記憶部16は、情報を転送する際に必要となるルーティングテーブルが格納される(ルーティングテーブルについては後述にて詳細に説明する)。
The
また、センサ18は、被災地の各種情報(例えば、温度、湿度、気圧、音、ガス、化学物質などの情報)を収集するためのセンサである。また、A/D変換部17は、それらアナログの情報を制御部14にて処理できるようデジタル化する。
The
次に、図3に示す親ノード300の構成について説明する。図3に示す親ノード300は、子ノード100−1〜100−15と通信するための子ノード用通信部300aと、公衆回線網500(の基地局)と通信するための公衆回線用通信部300bと、を備えている。
Next, the configuration of the
子ノード用通信部300aは、前述した通信部100aと同様に、送受信アンテナ31、送信部32、受信部33、制御部34、表示部35、記憶部36を備えており、特定小電力無線規格(『ARIB STD−T67』)に準拠している。
Similar to the communication unit 100a described above, the child
送受信アンテナ31は他の子ノード100との間で無線通信を行うためのアンテナである。送信部32は送信パケットの変調及び増幅を行う。受信部33は受信パケットの増幅及び復調を行う。制御部34は送信パケットの生成や受信パケットの復号などの信号処理を行う。また、表示部35は動作中か否かを表したり情報の転送等を示したりするLEDランプにより構成されている。記憶部36は情報を他の子ノード100−1〜100−15に転送する際に必要となるルーティングテーブルが格納される。
The transmission /
公衆回線用通信部300bは、送受信アンテナ37、送信部38、受信部39、外部ネットワーク制御部41を備えている。この公衆回線用通信部300bは、公衆回線網500(の基地局)と通信するために、公衆回線網500と同一の通信規格(例えばW−CDMA等)により構成されている。
The public
送受信アンテナ37は、公衆回線網500(の基地局)との間で無線通信を行うためのアンテナである。送信部38は、送信パケットの変調及び増幅を行う。受信部39は受信パケットの増幅及び復調を行う。外部ネットワーク制御部41は送信パケットの生成や受信パケットの復号などの信号処理や制御部34との間で情報のやりとりを行う。
The transmission /
また、公衆回線網500は、前述したW−CDMAに準拠したセルラー方式のネットワークであり、各々の基地局が前述した親ノード300と無線通信が可能である。また、監視センター700は、公衆回線網500を介して、親ノード300から送信されてきた情報を受信する。
The
なお、後述するように、本発明に係る通信システム1では、中継経路にある子ノードが通信不能な場合、中継元の子ノードが、中継先の子ノードからパケットが送信されていないことを検出して他の中継先となる子ノードに切替えてパケットを転送する。これにより、本実施形態に係る通信システム1では、通信の信頼性を確保した無線通信システムを実現することができる。また、中継先の子ノードの通信不能も、後述するパケットを検出するだけでよいため、より簡単なプロトコルで通信システムを構築することができる。
As will be described later, in the
図4は、本実施形態における無線パケットフォーマットの一例である。ヘッダ部43は、当該パケットを中継送信するためのルートなどを表す部分である。データ部45は、パケットに必要となる実際の情報(温度や親ノード300までの中継回数等のデータ)を格納する部分である。誤り検出符号47は、ヘッダ部43のシステム識別符号からデータ部45の終端までのデータを無線送信した際に、電波障害などによりデータに誤りが発生したかどうかを検出するための符号である。 FIG. 4 is an example of a wireless packet format in the present embodiment. The header portion 43 is a portion that represents a route for relay transmission of the packet. The data unit 45 is a part that stores actual information (data such as temperature and the number of relays to the parent node 300) necessary for the packet. The error detection code 47 is a code for detecting whether or not an error has occurred in the data due to radio wave interference or the like when data from the system identification code of the header section 43 to the end of the data section 45 is wirelessly transmitted.
ヘッダ部43は、いくつかの情報を含んでいる。ビット同期431は、受信側で送信側のビットタイミング同期をとるための信号である。フレーム同期432は、受信側でパケットフォーマット位置を認識するための信号である。システム識別符号433は、当該無線パケットの送受信を行う親ノード300、子ノード100−1〜100−15を特定するための識別符号である(なお、各ノードは、自ノードに予め設定されている識別符号と異なるシステム識別符号のパケットを受信しても、そのパケットは処理しない)。
The header part 43 includes some information. The
中継元識別符号434は、当該パケットを実際に送信した親ノード300又は子ノード100−1〜100−15の識別符号を表す。中継先識別符号435は、当該パケットを受信すべき親ノード300及び子ノード100−1〜100−15の識別符号である(なお、各ノードは、自ノードに予め設定されている自ノードの識別符号とは異なる中継先識別符号のパケットを受信してもそのパケットは処理しない)。
The relay
送信元識別符号436は、当該パケットを送信する発端となった親ノード300又は子100−1〜100−15の識別符号を表す。送信先識別符号437は、当該パケットを最終的に受信すべき最終端の親ノード300又は子ノード100−1〜100−15の識別符号を表す。また、送信先識別符号437がブロードキャスト符号と呼ばれる特別な符号ならば、どのノードでも受信すべきパケットとなる。なお、子ノード100−1〜100−15は送信先識別符号437がブロードキャスト符号のパケットを受信しても中継はしない。
The transmission
パケット種別438は、当該パケットがどのような内容であるのかを示すものである(パケット種別438の詳細については後述にて説明する)。データ長439は、データ部45のバイト数を表す。データ部45の長さはパケット種別毎に可変である。
The
図5にパケット種別438毎のデータ部45の構成を示す。パケット種別438が“1”は、「イベント通知パケット」であることを示す。このときデータ部45には温度等のセンサデータが挿入されている。また、送信元は子ノード100−1〜100−15のいずれかである。
FIG. 5 shows the configuration of the data unit 45 for each
パケット種別438が“3”は、「中継ノード情報パケット」であることを示す。このときデータ部45には自ノードから親ノード300までの最小中継回数が挿入されている。また、送信元は子ノード100−1〜100−15か又は親ノード300のいずれかである。
The
次に、通信システム1の動作について図1〜6を用いて説明する。通信システム1は、「テーブル形成処理」や「情報転送処理」を行う。以下、各々の処理について詳細に説明する。
Next, operation | movement of the
「テーブル形成処理」
まず、情報を他の子ノードや親ノードに転送する際に必要となるルーティングテーブルを形成する処理(以下「テーブル形成処理」と呼ぶ)について説明する。前述したように、通信システム1の子ノード100−1〜100−15及び親ノード300は、地震等が発生した被災地にヘリコプター等から空中散布される。空中散布された子ノード100−1〜100−15及び親ノード300は、図6に示すように、各々の情報を転送するためのルーティングテーブルを自律的に形成する。
"Table formation process"
First, processing for forming a routing table (hereinafter referred to as “table formation processing”) required when transferring information to other child nodes or parent nodes will be described. As described above, the child nodes 100-1 to 100-15 and the
まず、親ノード300は、制御部34にて自己の識別符号をヘッダ部43の送信元識別符号436と中継元識別符号434に挿入し、送信先識別符号437をブロードキャスト符号にした中継ノード情報パケットを生成する。この中継ノード情報パケットのデータ部45には、中継回数“0(ゼロ)”が挿入される。このように生成されたパケットは、送信部32及び送受信アンテナ31を介して送信される。
First, the
親ノード300の通信可能範囲にある子ノード100−1及び子ノード100−2は、親ノード300が送信したパケットを送受信アンテナ11で受信し、受信部13で受信電界強度を検出する。さらに、子ノード100−1及び子ノード100−2は、受信したパケットを受信部13にて増幅及び復調したのち、制御部14で所定の処理(親ノード300の識別符号や中継回数などの検出)を行う。
The child node 100-1 and the child node 100-2 within the communicable range of the
子ノード100−1は、受信した中継ノード情報パケットのヘッダ部43とデータ部45から親ノード300の識別符号と中継回数の読み込み処理などをすることにより、親ノード300の識別符号と、親ノード300までの中継回数“0(ゼロ)”と、親ノード300から中継ノード情報パケットを受信する際に計測した受信電界強度と、を対応付けたルーティングテーブルを形成し記憶部16に記憶する。同様に、子ノード100−2は、親ノード300の識別符号と、親ノード300までの中継回数“0(ゼロ)”と、親ノード300から中継ノード情報パケットを受信する際に計測した受信電界強度と、を対応付けてルーティングテーブルを形成し記憶部16に記憶する。
The child node 100-1 performs processing such as reading the identification code of the
次に、子ノード100−1は、通信可能範囲にある(隣接する)子ノード100−2、100−3、100−5及び100−6に対しても同様な処理を行う。すなわち、子ノード100−1は、自己の識別符号をパケットのヘッダ部43の送信元識別符号436と中継元識別符号434に挿入し、送信先識別符号437をブロードキャスト符号にした中継ノード情報パケットを生成する。この中継ノード情報パケットのデータ部45には、親ノード300までの中継回数“1回”が挿入される。子ノード100−1の通信可能範囲にある子ノード100−2、100−3、100−5及び100−6は、子ノード100−1が送信したパケットを受信する。なお、中継回数は、受信した中継回数を1つカウントアップしてから送信しているが、受信先の子ノードでカウントアップしてからルーティングテーブルを形成してもよい。
Next, the child node 100-1 performs the same process on the child nodes 100-2, 100-3, 100-5, and 100-6 that are in the communicable range (adjacent). That is, the child node 100-1 inserts its own identification code into the transmission
更に、ルーティングケーブルを形成した子ノード100−2、100−3、100−5及び100−6は、各々の子ノードの通信可能範囲にある(図1で隣接している)子ノード(例えば子ノード100−2であれば、子ノード100−1、100−4、100−6及び100−7)に対して同様な処理を行う。このような処理を子ノード100−1〜100−15が順次行うことにより、子ノード100−1〜100−15までルーティングケーブルの形成が行われる。 Further, the child nodes 100-2, 100-3, 100-5, and 100-6 that form the routing cable are within the communicable range of each child node (adjacent in FIG. 1) (for example, child nodes). In the case of the node 100-2, similar processing is performed on the child nodes 100-1, 100-4, 100-6, and 100-7). When the child nodes 100-1 to 100-15 sequentially perform such processing, a routing cable is formed up to the child nodes 100-1 to 100-15.
また、子ノード100−1〜100−15は、このような自己の識別符号と親ノード300までの中継回数とを挿入した中継ノード情報パケットの送信を所定の時間間隔で行い、パケットを受信した子ノード100−1〜100−15がその都度ルーティングテーブルの更新を行う。これにより、子ノード100−1〜100−15が、図6に示すようなルーティングテーブルを形成することができる。
Further, the child nodes 100-1 to 100-15 transmit the relay node information packet in which the self identification code and the number of relays to the
なお、このようなパケットの送信は所定の回数のみ行っても良いが、被災地等のような不安定な場所では通信環境の再現性が低いため、(回数を区切らず)継続的に行いルーティングテーブルを随時更新していくか、あるいは、もし、子ノード数が多いためパケット送信の衝突が懸念される場合は、子ノードが情報転送処理において、他の子ノードの故障などによる通信不能をトリガとして、各子ノードのルーティングテーブルを更新していくことが望ましい(情報転送処理については、後述にて詳細に説明する)。 Such packets may be transmitted only a predetermined number of times. However, in unstable places such as disaster areas, the reproducibility of the communication environment is low. Update the table from time to time, or if there are concerns about packet transmission collisions due to the large number of child nodes, the child node will trigger a communication failure due to a failure of another child node in the information transfer process. It is desirable to update the routing table of each child node (information transfer processing will be described in detail later).
「情報転送処理」
次に、子ノード100−1〜100−15が、温度等の情報を監視センター700に送信する処理(以下「情報転送処理」と呼ぶ)について説明する。ここで一例として子ノード100−13から親ノード300に情報を転送する場合について説明する。なお、子ノード100−1〜100−15が親ノード300に温度等の情報を転送する場合は、イベント通知パケットが利用される。
"Information transfer process"
Next, processing (hereinafter referred to as “information transfer processing”) in which the child nodes 100-1 to 100-15 transmit information such as temperature to the
子ノード100−13は、センサ18で検出した情報(例えば温度)をA/D変換したのち制御部14にてイベント通知パケットのデータ部45に挿入する。イベント通知パケットは子ノード100−1〜100−15が親ノード300にセンサデータを送信するためのパケットである。また、制御部14では、自己の識別符号をイベント通知パケットのヘッダ部43の送信元識別符号436と中継元識別符号434とに挿入し、送信先識別符号437には親ノード300の識別符号を、中継先識別符号435にはルーティングテーブルに基づいて、親ノード300までの中継回数が最も少ない(“3”回の)子ノード100−9の識別符号を挿入する。このように生成されたイベント通知パケットは送信部12にて変調及び増幅されたのち送受信アンテナ11から送信される。
The child node 100-13 performs A / D conversion on the information (for example, temperature) detected by the
ここで、子ノード100−13は、子ノード100−9にイベント通知パケットが到達したか否かを確認するために、所定の時間、子ノード100−9が次の子ノード(例えば、子ノード100−5、100−8、100−10のいずれか)に送信するイベント通知パケットの受信を試みる。具体的には、パケット種別、送信元識別符号、送信先識別符号が子ノード100−13が送信したイベント通知パケットと比較して一致していれば、子ノード100−9がイベント通知パケットを受信できたとみなして処理を終了する(なお、受信不可能であった場合には後述にて説明する)。 Here, the child node 100-13 checks whether the event notification packet has arrived at the child node 100-9 for a predetermined time, and the child node 100-9 has the next child node (for example, child node). 100-5, 100-8, or 100-10) to receive an event notification packet. Specifically, if the packet type, the transmission source identification code, and the transmission destination identification code match with the event notification packet transmitted by the child node 100-13, the child node 100-9 receives the event notification packet. The processing is terminated assuming that it has been completed (note that, if reception is impossible, this will be described later).
子ノード100−13から送信されたイベント通知パケットを受信した子ノード100−9は、受信したイベント通知パケットを転送する。このとき、子ノード100−9は、自己の識別符号をイベント通知パケットのヘッダ部43の中継元識別符号434に挿入し、中継先識別符号435には、ルーティングテーブルに基づいて、親ノード300までの中継回数が最も少ない(“2”回の)子ノード100−5の識別符号を挿入する。なお、送信元識別符号436と送信先識別符号437は操作しない。このように生成されたイベント通知パケットは子ノード100−9から送信される。また、子ノード100−9は、前述した子ノード100−13と同様に、子ノード100−5にイベント通知パケットが到達したかの確認作業を行う。
The child node 100-9 that has received the event notification packet transmitted from the child node 100-13 transfers the received event notification packet. At this time, the child node 100-9 inserts its own identification code into the relay
ここで、子ノード100−9は、子ノード100−5にイベント通知パケットが到達したか否かを確認するために、所定の時間、子ノード100−5が次の子ノード(例えば、子ノード100−1、100−3、100−6、100−8、100−10のいずれか)に送信するイベント通知パケットの受信を試みる。すなわち、パケット種別438、送信元識別符号436、送信先識別符号437が子ノード100−9が送信したイベント通知パケットと比較して一致していれば、子ノード100−5がイベント通知パケットを受信できたとみなして処理を終了する。
Here, the child node 100-9 checks whether or not the event notification packet has arrived at the child node 100-5, and the child node 100-5 receives the next child node (for example, child node) for a predetermined time. 100-1, 100-3, 100-6, 100-8, 100-10), and attempts to receive the event notification packet. That is, if the
そして、子ノード100−9から送信されたイベント通知パケットを受信した子ノード100−5は、前述した子ノード100−9と同様に受信したイベント通知パケットを親ノード300までの中継回数が最も少ない(“1”回の)子ノード100−1に転送する。さらに、子ノード100−5から送信されたイベント通知パケットを受信した子ノード100−1は、前述した子ノード100−5と同様に受信したイベント通知パケットを親ノード300に転送する。
Then, the child node 100-5 that has received the event notification packet transmitted from the child node 100-9 has the smallest number of times of relaying the received event notification packet to the
親ノード300は、このように子ノード100−1から送信されたイベント通知パケットを受信する。すなわち、親ノード300は、子ノード100−1から送信されたイベント通知パケットを送受信アンテナ31にて受信し、受信部33にて増幅及び復調したのち、制御部34にて所定の処理を施す。このように処理が施されたイベント通知パケットは、外部ネットワーク制御部41にて前述したW−CDMA用のフォーマットに変換され、送信部38及び送受信アンテナ37を介して送信される。
The
このように親ノード300から送信されたイベント通知パケットは、公衆回線網500(の基地局)を介して、監視センター700に伝送される。なお、親ノード300は、子ノード100−1〜100−15から送信された個別の情報毎に監視センター700に伝送してもよいし、ある程度の情報を収集してから一括して監視センター700に伝送してもよい。これらは、公衆回線網の帯域等に合わせて適宜設計するのが望ましい。
The event notification packet transmitted from the
次に、中継経路にある子ノードが通信不能な場合について説明する。ここで、子ノード100−5が、故障等の理由により通信不能な状況になったものとする。前述したのと同様に、子ノード100−13から親ノード300に情報を転送する場合について説明する。
Next, a case where a child node on the relay path cannot communicate will be described. Here, it is assumed that the child node 100-5 has become unable to communicate due to a failure or the like. As described above, a case where information is transferred from the child node 100-13 to the
子ノード100−13は、前述した処理と同様に、センサ18で検出した情報(例えば温度)をイベント通知パケットのデータ部45に挿入し送信する。また、子ノード100−9は、子ノード100−13から送信されたイベント通知パケットを受信する。子ノード100−13から送信されたイベント通知パケットを受信した子ノード100−9は、受信したイベント通知パケットを子ノード100−5に転送する。
The child node 100-13 inserts information (for example, temperature) detected by the
子ノード100−9は、子ノード100−5にイベント通知パケットが到達したか否かを確認するために、所定の時間、子ノード100−5からイベント通知パケットが送信されたか否かを計測する。前述したように、子ノード100−5は、通信不能な状況である。このため、子ノード100−9は、パケット種別438、送信元識別符号436、送信先識別符号437が子ノード100−9が送信したイベント通知パケットと一致するイベント通知パケットを検出することができない。
The child node 100-9 measures whether or not the event notification packet is transmitted from the child node 100-5 for a predetermined time in order to check whether or not the event notification packet has reached the child node 100-5. . As described above, the child node 100-5 cannot communicate. For this reason, the child node 100-9 cannot detect an event notification packet in which the
子ノード100−9は、子ノード100−5から送信させるイベント通知パケットが検出されないため、子ノード100−5にはイベント通知パケットが到達していないとみなし、ルーティングテーブルに基づいて、中継先となる子ノード100−8及び100−10の候補の中から親ノード300までの中継回数が次に少ない子ノードに切替えてイベント通知パケットを転送する。また、子ノード100−9は、イベント通知パケットが到達していない場合に、子ノード100−5に所定の回数再送信してもよい。
Since the event notification packet to be transmitted from the child node 100-5 is not detected, the child node 100-9 regards that the event notification packet has not reached the child node 100-5, and based on the routing table, The event notification packet is transferred by switching to the child node having the next smallest number of relays to the
このルーティングテーブルでは、子ノード100−8及び100−10は、親ノード300までの中継回数は共に“3”回で同じである。このような場合は、子ノード100−9は、より受信環境の良い(すなわち、受信電界強度が高い)子ノード100−8にイベント通知パケットを転送するよう処理する。すなわち、子ノード100−9は、ヘッダ部43の中継先識別符号435に子ノード100−8の識別符号を挿入してイベント通知パケットを転送する。
In this routing table, the child nodes 100-8 and 100-10 have the same number of relays to the
このように、再送されたイベント通知パケットは、子ノード100−8により受信される。ここで、子ノード100−9は、子ノード100−8にイベント通知パケットが到達したか否かを確認するために、再度、所定の時間、子ノード100−8が次の子ノードに送信するイベント通知パケットの受信を試みる。すなわち、パケット種別438、送信元識別符号436、送信先識別符号437が子ノード100−9が送信したイベント通知パケットと比較して一致していれば、子ノード100−8がイベント通知パケットを受信できたとみなして処理を終了する。
Thus, the retransmitted event notification packet is received by the child node 100-8. Here, the child node 100-9 again transmits the child node 100-8 to the next child node for a predetermined time in order to confirm whether or not the event notification packet has reached the child node 100-8. Attempt to receive event notification packets. That is, if the
子ノード100−9から送信されたイベント通知パケットを受信した子ノード100−8は、自己の識別符号をイベント通知パケットのヘッダ部43の中継元識別符号434に挿入し、中継先識別符号435には、ルーティングテーブルに基づいて、親ノード300までの中継回数が最も少なく、受信電界強度の最も強い子ノード100−3の識別符号を挿入して、イベント通知パケットを送信する。
The child node 100-8 that has received the event notification packet transmitted from the child node 100-9 inserts its own identification code into the relay
そして、子ノード100−8から送信されたイベント通知パケットは、子ノード100−3及び100−1を介して親ノード300に転送される。親ノード300は、子ノード100−13から転送されてきたイベント通知パケットを前述したのと同様に公衆回線網500を介して監視センター700に伝送する。
Then, the event notification packet transmitted from the child node 100-8 is transferred to the
このように、通信システム1では、中継経路にある子ノード(例えば子ノード100−5)が通信不能な状況になったとしても、中継元の子ノード(例えば子ノード100−9)が、中継先の子ノードが通信不能であることを検出し、他の中継先となる子ノードに切替えてイベント通知パケットを転送している。このため、通信の信頼性を確保した無線通信システムを実現することができる。また、中継先の子ノードの通信不能も、所定の時間、イベント通知パケットの受信を試みればよいため、より簡単なプロトコルで通信システムを構築することができる。
As described above, in the
11,31,37 送受信アンテナ、12,32,38 送信部、13,33,39 受信部、14,34 制御部、15,35 表示部、16,36 記憶部、17 A/D変換部、18 センサ、41 外部ネットワーク制御部、100−1〜100−15 子ノード、300 親ノード、500 公衆回線網、700 監視センター。 11, 31, 37 Transmission / reception antenna, 12, 32, 38 Transmission unit, 13, 33, 39 Reception unit, 14, 34 Control unit, 15, 35 Display unit, 16, 36 Storage unit, 17 A / D conversion unit, 18 Sensor, 41 External network control unit, 100-1 to 100-15 Child node, 300 Parent node, 500 Public line network, 700 Monitoring center.
Claims (2)
前記子ノードは、
情報を収集するセンサと、無線接続可能な範囲にある他の子ノードの識別符号とその子ノードの親ノードまでの中継回数とを対応付けたテーブルを記憶する記憶装置と、を有し、前記テーブルに基づいて親ノードに対して直接又は親ノードまでの中継回数が最も少ない他の子ノードを介して自己のセンサにより収集した情報又は他の子ノードから受信した情報を送信する無線通信システムにおいて、
前記子ノードは、さらに、親ノードまでの中継回数の少ない順に中継ノードの識別符号を前記記憶装置に記憶し、
前記子ノードは、前記親ノードまでの中継回数が最も少ない他の子ノードに情報を送信したのち所定時間、中継先となる他の子ノードから前記情報が次の中継先となる他の子ノード又は親ノードに送信されているか確認し、その中継先となる他の子ノードから前記情報が送信されていないときは、前記テーブルに基づいて中継先となる子ノードの候補の中から親ノードまでの中継回数が次に少ない別の子ノードに切替えて情報を再送することを特徴とする無線通信システム。 A parent node that collects information, and a plurality of child nodes that are wirelessly connected to the parent node directly or via other child nodes;
The child node is
A sensor that collects information, and a storage device that stores a table in which identification codes of other child nodes in a wirelessly connectable range and the number of relays to the child node of the child node are associated with each other. In a wireless communication system for transmitting information collected by its own sensor or information received from another child node directly to the parent node or through another child node having the smallest number of relays to the parent node based on
The child node further stores the identification code of the relay node in the storage device in ascending order of the number of relays to the parent node,
The child node transmits information to another child node having the smallest number of relays to the parent node, and then, for a predetermined time , another child node whose information is the next relay destination from another child node that is the relay destination or confirm is sent to the parent node, when the information from the other child node serving as the relay destination has not been transmitted, to the parent node from among the candidate slave node that is a relay destination in accordance with the table A wireless communication system, wherein information is retransmitted by switching to another child node having the next smallest number of relays.
前記情報を送信する子ノードは、親ノードまでの中継回数が同じである複数の中継先の子ノードがあるときは、より良好な無線通信が確保できる子ノードに対して前記情報を送信することを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1,
When there are a plurality of relay destination child nodes that have the same number of relays to the parent node , the child node that transmits the information transmits the information to the child node that can ensure better wireless communication. A wireless communication system.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08139659A (en) * | 1994-11-11 | 1996-05-31 | Fuji Electric Co Ltd | Simultaneous multi-address communication method with repetition |
JP2001237764A (en) * | 2000-02-24 | 2001-08-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Multi-hop radio network and radio station |
JP2007005963A (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Koden Electronics Co Ltd | Radio relay system |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08139659A (en) * | 1994-11-11 | 1996-05-31 | Fuji Electric Co Ltd | Simultaneous multi-address communication method with repetition |
JP2001237764A (en) * | 2000-02-24 | 2001-08-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Multi-hop radio network and radio station |
JP2007005963A (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Koden Electronics Co Ltd | Radio relay system |
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