JP4747009B2 - Wireless sensor network route construction method, data collection method, route reconstruction method, wireless sensor network system and program - Google Patents

Wireless sensor network route construction method, data collection method, route reconstruction method, wireless sensor network system and program Download PDF

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Description

本発明は無線センサーネットワークの経路構築方法、データ収集方法、経路再構築方法、無線センサーネットワークシステム及びプログラムに係り、特に複数の無線センサーからのセンサーデータを収集する無線センサーネットワークの経路構築方法、データ収集方法、経路再構築方法、無線センサーネットワークシステム及びプログラムに関する。   The present invention relates to a wireless sensor network route construction method, a data collection method, a route reconstruction method, a wireless sensor network system, and a program, and more particularly, to a wireless sensor network route construction method and data for collecting sensor data from a plurality of wireless sensors. The present invention relates to a collection method, a route reconstruction method, a wireless sensor network system, and a program.

近年、温度、湿度、音、位置その他の測定した情報をデータとして提供する無線通信機能を持つ小型の多数の無線センサーを、それぞれ所望の位置に配置させ、それらを相互に連携させて各無線センサー間や、所定の装置との間で自律的に通信を行う無線センサーネットワークが注目されている。   In recent years, a large number of small wireless sensors with wireless communication functions that provide measured information such as temperature, humidity, sound, position, etc. as data are arranged at desired positions, and they are mutually linked to each wireless sensor. Wireless sensor networks that autonomously communicate with each other and with a predetermined device have attracted attention.

このような無線センサーネットワークの一例として、従来アドホック通信を用いた環境監視システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この従来の無線センサーネットワークシステムでは、散点的に複数の場所に備えられたアドホック通信が可能なセンサーモジュールが、通信装置と環境汚染物濃度を計測するセンサーとを備えており、アドホック通信により得られた各センサーの測定値のデータを、ホットスポットに送信させることにより、ホットスポットはインターネットにより環境監視センターに送信する。環境監視センターは、各センサーからの測定値のデータを分析管理する。   As an example of such a wireless sensor network, a conventional environment monitoring system using ad hoc communication has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this conventional wireless sensor network system, a sensor module capable of ad hoc communication, which is provided at multiple locations in a scattered manner, includes a communication device and a sensor for measuring the concentration of environmental pollutants, and is obtained by ad hoc communication. By transmitting the measured value data of each sensor to the hot spot, the hot spot is transmitted to the environmental monitoring center via the Internet. The environmental monitoring center analyzes and manages the measurement data from each sensor.

この従来の無線センサーネットワークでは、隣接する無線センサー(ノード)にブロードキャストフレームを送信し、応答が返ってくるノード間で経路を構築している。また、センサーデータ収集では、前記で作成した経路に従い1つ1つのノードを経由してセンサーデータを中央の環境監視センターに送信している。また、無線センサーノード間の電波状態が悪く、データ収集に失敗した場合、その都度最適の経路を提供するために、経路を更新している。   In this conventional wireless sensor network, a broadcast frame is transmitted to an adjacent wireless sensor (node), and a path is constructed between nodes to which a response is returned. In sensor data collection, sensor data is transmitted to a central environmental monitoring center via each node according to the route created above. In addition, when the radio wave condition between the wireless sensor nodes is bad and data collection fails, the route is updated in order to provide the optimum route each time.

また、無線ネットワークを用いた遠隔データ収集システムも従来知られている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2記載のシステムは、電気、ガス、水道等の広い地域にわたって設置されたメータからの監視測定データを、子機からグループ内の親機へ無線送信し、親機のみが通信事業者の回線を介してデータ収集センタに監視測定データを纏めて送信する無線センサーネットワークシステムである。   A remote data collection system using a wireless network is also known in the art (see, for example, Patent Document 2). This system described in Patent Document 2 wirelessly transmits monitoring measurement data from meters installed over a wide area such as electricity, gas, water, etc., from a slave unit to a master unit in a group, and only the master unit is a communication carrier. This is a wireless sensor network system that collectively transmits monitoring measurement data to the data collection center via the line.

特開2004−178491号公報JP 2004-178491 A 特開2002−218080号公報JP 2002-2108080 A

しかしながら、上記の特許文献1記載の従来の無線センサーネットワークシステムは、無線センサーノード間の電波状態や距離を考慮していないため、安定して経路が構築できないという問題がある。また、この従来の無線センサーネットワークのアドホック・マルチホップ通信では、データ収集時に同じ内容のフレームが何度もネットワーク上に流れてしまう。マルチホップでは、センサーデータを収集する毎にバケツリレー式にフレームを中央に戻すことで、中継フレームが多く流れ、中継フレームが流れている間は、他の通信ができず、全体のスループットが大きく落ちるという問題がある。   However, the conventional wireless sensor network system described in Patent Document 1 does not consider the radio wave state and distance between wireless sensor nodes, and thus has a problem that a route cannot be stably constructed. In addition, in the conventional ad hoc multi-hop communication of the wireless sensor network, a frame having the same content flows over the network many times during data collection. In multi-hop, each time sensor data is collected, the frame is returned to the center in a bucket relay manner, so that many relay frames flow. While the relay frame is flowing, other communication is not possible and the overall throughput is large. There is a problem of falling.

また、無線センサーノード間の電波状態が悪くデータ収集に失敗した場合、その都度最適な経路を提供するために経路を更新しているため、電波状態の悪い状況が続くと、経路構築の更新割合が劇的に増加し、より多くのフレームがネットワークの中に送信されてしまう問題がある。   In addition, if the radio wave condition between wireless sensor nodes is bad and data collection fails, the route is updated to provide the optimal route each time. Increases dramatically and more frames are sent into the network.

また、上記の特許文献2記載の従来のネットワークシステムは、ネットワーク間に無駄なフレームが多く送信されるという問題がある。その理由は、1つのグループについて子機の数やホップ数の制限を特に設けていないので、1グループで子機の数が増え、ホップ数が多くなることで、センサーデータを収集する毎に、バケツリレー式にフレームを中央の戻すことで、中継フレームが多く流れるからである。また、特許文献1記載の従来の無線センサーネットワークシステムと同様に、電波状態の悪い状況が続くと、経路構築の更新割合が劇的に増加し、より多くのフレームがネットワークの中に送信されてしまうという問題もある。   In addition, the conventional network system described in Patent Document 2 has a problem that many unnecessary frames are transmitted between networks. The reason is that there is no restriction on the number of slave units or the number of hops for one group, so the number of slave units increases in one group and the number of hops increases. This is because a lot of relay frames flow by returning the frame to the bucket relay type. Similarly to the conventional wireless sensor network system described in Patent Document 1, when the radio wave condition continues to be bad, the path construction update rate dramatically increases, and more frames are transmitted into the network. There is also a problem of end.

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、無線センサーノードの位置情報と互いの電波強度を基に安定した経路を構築し、更に、経路のグループ化を取り入れることで、センサーデータ収集と経路再構築の時に無駄なフレームを無くし、効率的なアドホック・マルチホップのプロトコルを提供し得る無線センサーネットワークの経路構築方法、データ収集方法、経路再構築方法、無線センサーネットワークシステム及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and by constructing a stable path based on the position information of the wireless sensor node and the radio field strength of each other, and further incorporating the grouping of paths, sensor data collection and path To provide a wireless sensor network route construction method, data collection method, route reconstruction method, wireless sensor network system, and program capable of eliminating an unnecessary frame at the time of reconstruction and providing an efficient ad hoc multi-hop protocol. With the goal.

上記の目的を達成するため、本発明の無線センサーネットワークの経路構築方法は、所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する無線センサーノードが複数、それぞれ任意の位置に散点的に配置されており、それら複数の無線センサーノードからセンサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードが設けられた無線センサーネットワークの経路構築方法であって、
各々互いに異なるノードIDが設定された複数の無線センサーノードを任意の位置にそれぞれ配置する第1のステップと、基地局ノードの第1の記憶部に予め記憶された、複数の無線センサーノードの各ノードIDを送信先として、順次検出フレームを送信する第2のステップと、複数の無線センサーノードのうち、自己のノードIDが送信先である検出フレームを受信した無線センサーノードが、自己の位置情報と基地局ノードとの間の電波強度とを付属情報としてリンク通知のフレームを応答情報として基地局ノードに送信する第3のステップと、基地局ノードが受信したリンク通知のフレームのうち、電波強度と位置情報とが、規定値以内のリンク通知のフレームの送信元の無線センサーノードの電波強度と位置情報を、基地局ノードの第2の記憶部に経路情報として登録する第4のステップと、第5のステップで送信された検出フレームを受信した第1の無線センサーノードから送信された、自己の位置情報と第2の無線センサーノードとの間の電波強度とを付属情報とするリンク通知のフレームを、第2の無線センサーノードを経由して基地局ノードが受信する第6のステップと、第6のステップで受信したリンク通知のフレームの電波強度と位置情報とを基地局ノードの第2の記憶部に経路情報として追加登録する第7のステップと、基地局ノードの第2の記憶部に登録された経路情報に基づいて、複数の無線センサーノードのうち、基地局ノードに直接繋がる複数の第1の無線センサーノードをそれぞれグループ親無線センサーノードとし、それらのグループ親無線センサーノードに対して基地局ノードが各グループ親無線センサーノードの電波範囲内にある一又は二以上の他の第2の無線センサーノードのID情報を有するグループの親設定要求を受信させることにより、各グループ親無線センサーノード毎にその電波範囲内にある一又は二以上の第2の無線センサーノードとそのグループ親無線センサーノードとを同じグループとするグループ分けを行い、第2の無線センサーノードの電波範囲内にのみ更に別の第3の無線センサーノードが存在するときは、その第3の無線センサーノードも同じ電波範囲内にある第2の無線センサーノードと同じグループにグループ分けを行う第8のステップと、同じ1つのグループにグループ分けされている複数の無線センサーノードのホップ数が第1の所定値を超えるときは、そのグループを分割する第9のステップと、1つのグループにグループ分けされている無線センサーノードの数が第2の所定値を超えるときは、そのグループを分割する第10のステップとを含み、ツリー状に経路を構築することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a wireless sensor network path construction method according to the present invention includes a plurality of wireless sensor nodes that measure predetermined data and transmit the measured data as sensor data, each of which is scattered at arbitrary positions. A wireless sensor network path construction method provided with a base station node that collects sensor data from the plurality of wireless sensor nodes and performs network management,
A first step of disposing a plurality of wireless sensor nodes each having a different node ID at an arbitrary position; and a plurality of wireless sensor nodes stored in advance in a first storage unit of the base station node A second step of sequentially transmitting detection frames with a node ID as a transmission destination, and a wireless sensor node that has received a detection frame having a transmission destination of its own node ID among a plurality of wireless sensor nodes; A third step of transmitting a link notification frame as response information to the base station node using the radio field strength between the base station node and the base station node as ancillary information, and among the link notification frames received by the base station node, the radio field strength And the location information are the radio field strength and location information of the wireless sensor node that is the transmission source of the link notification frame within the specified value. The fourth step of registering as route information in the second storage unit and the first wireless sensor node and the second wireless device transmitted from the first wireless sensor node that has received the detection frame transmitted in the fifth step. link frames of the link notifies the radio wave strength and associated information between the sensor node, and a sixth step of the base station node via the second wireless sensor node receives, it received at the sixth step A seventh step of additionally registering the radio wave intensity and position information of the notification frame as route information in the second storage unit of the base station node, and based on the route information registered in the second storage unit of the base station node; Te, among a plurality of wireless sensor nodes, a plurality of first wireless sensor nodes connected directly to the base station node and each group parent wireless sensor nodes, those groups parent radio By the base station node to receive the parent setting request group having the ID information of one or more other second wireless sensor nodes within radio range of each group parent wireless sensor nodes for Nsanodo, each For each group parent wireless sensor node, one or two or more second wireless sensor nodes within the radio wave range and the group parent wireless sensor node are grouped into the same group, and the radio waves of the second wireless sensor node When another third wireless sensor node exists only within the range, the third wireless sensor node is also grouped into the same group as the second wireless sensor node within the same radio wave range. And the number of hops of multiple wireless sensor nodes grouped in the same group exceeds the first predetermined value. A ninth step of dividing the group, and a tenth step of dividing the group when the number of wireless sensor nodes grouped into one group exceeds a second predetermined value; And the path is constructed in a tree shape.

この発明では、基地局ノードが、複数の無線センサーノードの位置情報と互いの電波強度を基に複数の無線センサーノードの経路をツリー状に構築し、かつ、その経路を、基地局ノードに直接繋がる無線センサーノードをグループ親無線センサーノードとし、かつ、そのグループ親無線センサーノードにツリー状に繋がる一又は二以上の無線センサーノードを含むグループに分割する経路構築を行うことができる。   In this invention, the base station node constructs a route of the plurality of wireless sensor nodes in a tree shape based on the position information of the plurality of wireless sensor nodes and the radio field strength of each other, and the route is directly connected to the base station node. It is possible to construct a route that divides a wireless sensor node to be connected into a group parent wireless sensor node and is divided into a group including one or more wireless sensor nodes connected to the group parent wireless sensor node in a tree shape.

また、上記の目的を達成するため、本発明は、所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する無線センサーノードが複数、それぞれ任意の位置に散点的に配置されており、それら複数の無線センサーデータからのセンサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードが設けられており、本発明の経路構築方法により経路が構築された無線センサーネットワークのデータ収集方法であって、
基地局ノードからグループ親無線センサーノードにデータ収集要求のフレームを送信する第1のステップと、データ収集要求を受信したグループ親無線センサーノードは、自分のグループに属する他の無線センサーノードからセンサーデータを収集する第2のステップと、第2のステップで他の無線センサーノードから収集したセンサーデータと、グループ親無線センサーノード自体が収集したセンサーデータとを基地局データに送信する第3のステップとを含み、基地局ノードは、第2のステップでグループ親無線センサーノードが自分のグループに属する他の無線センサーノードからセンサーデータを収集する際に、データ収集を所定回数失敗するまでは経路再構築は行わず、同じ経路でセンサーデータを収集させることを特徴とする。この発明では、データ収集を所定回数失敗するまでは経路再構築は行わないので、経路再構築の回数を減らすことができる。
Further, in order to achieve the above object, the present invention measures a predetermined data, a plurality of wireless sensor nodes that transmit the measurement data as sensor data, each arranged in a scattered manner at each arbitrary position, A base station node that collects sensor data from the plurality of wireless sensor data and performs network management is provided, and is a data collection method for a wireless sensor network in which a route is constructed by the route construction method of the present invention. ,
A first step of transmitting a data collection request frame from the base station node to the group parent wireless sensor node, and the group parent wireless sensor node receiving the data collection request receives sensor data from other wireless sensor nodes belonging to its own group. A third step of transmitting the sensor data collected from other wireless sensor nodes in the second step and the sensor data collected by the group parent wireless sensor node itself to the base station data; When the group parent wireless sensor node collects sensor data from other wireless sensor nodes belonging to its group in the second step, the base station node reconstructs the route until data collection fails a predetermined number of times. It is characterized in that the sensor data is collected by the same route without performing. In the present invention, route reconstruction is not performed until data collection fails a predetermined number of times, so the number of route reconstruction can be reduced.

また、上記の目的を達成するため、本発明は、所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する無線センサーノードが複数、それぞれ任意の位置に散点的に配置されており、それら複数の無線センサーデータからのセンサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードが設けられており、本発明の経路構築方法により経路が構築された無線センサーネットワークの経路再構築方法であって、基地局ノードからグループ親無線センサーノードにデータ収集要求のフレームを送信して、グループ親無線センサーノードにより、そのグループに属する他の無線センサーノードからセンサーデータを収集させたときに、データ収集を所定回数失敗したときは、そのグループ内でグループ親無線センサーノードに繋がる無線センサーノードの経路を変更する第1のステップと、第1のステップによる同じグループ内の経路変更によっても、経路変更後の無線センサーノードからセンサーノードを収集できないときには、経路変更後の無線センサーノードの電波範囲内にある、他のグループ内の別の無線センサーノードに経路接続を行う第2のステップとを含むことを特徴とする。この発明では、基地局ノードが、複数の無線センサーノードの位置情報と互いの電波強度を基に経路の再構築を行うことができる。   Further, in order to achieve the above object, the present invention measures a predetermined data, a plurality of wireless sensor nodes that transmit the measurement data as sensor data, each arranged in a scattered manner at each arbitrary position, A base station node that collects sensor data from the plurality of wireless sensor data and performs network management is provided, and is a route reconstructing method of a wireless sensor network in which a route is constructed by the route construction method of the present invention. When the base station node sends a data collection request frame to the group parent wireless sensor node and the group parent wireless sensor node collects sensor data from other wireless sensor nodes belonging to the group, data collection is performed. If the group parent wireless sensor no. If the sensor node cannot be collected from the wireless sensor node after the route change by the first step of changing the route of the wireless sensor node connected to the wireless sensor node and the route change within the same group by the first step, the wireless after the route change And a second step of performing path connection to another wireless sensor node in another group within the radio wave range of the sensor node. In the present invention, the base station node can reconstruct the route based on the position information of the plurality of wireless sensor nodes and the mutual radio field intensity.

また、上記の目的を達成するため、本発明の無線センサーネットワークシステムは、それぞれ任意の位置に散点的に配置されて、所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する複数の無線センサーノードと、複数の無線センサーノードからセンサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードとを有する無線センサーネットワークシステムであって、基地局ノードは、
複数の無線センサーノードの位置情報と互いの電波強度を基に複数の無線センサーノードの経路をツリー状に構築し、かつ、その経路を、基地局ノードに直接繋がる無線センサーノードをグループ親無線センサーノードとし、かつ、そのグループ親無線センサーノードにツリー状に繋がる一又は二以上の無線センサーノードを1つのグループにグループ分けすると共に、同じ1つのグループにグループ分けされている複数の無線センサーノードのホップ数が第1の所定値を超えるときはそのグループを分割し、1つのグループにグループ分けされている無線センサーノードの数が第2の所定値を超えるときは、そのグループを分割する経路構築手段と、分割された複数のグループ内の各グループ親無線センサーノードから、そのグループの無線センサーノード及びグループ親無線センサーノードで測定されたセンサーデータをグループ単位で収集するデータ収集手段と、無線センサーノードからのデータ収集が所定回数失敗したときは、経路構築手段で構築された、データ収集に失敗した無線センサーノードを含む経路の再構築を行う経路再構築手段とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the wireless sensor network system of the present invention is arranged in a scattered manner at each arbitrary position, measures predetermined data, and transmits a plurality of measurement data as sensor data. A wireless sensor network system comprising: a wireless sensor node; and a base station node that collects sensor data from a plurality of wireless sensor nodes and performs network management.
Based on the location information of multiple wireless sensor nodes and the radio field strength of each other, the path of multiple wireless sensor nodes is constructed in a tree shape, and the wireless sensor node that directly connects the path to the base station node is the group parent wireless sensor One or two or more wireless sensor nodes connected to the group parent wireless sensor node in a tree shape are grouped into one group, and a plurality of wireless sensor nodes grouped into the same group Route construction that divides the group when the number of hops exceeds the first predetermined value, and divides the group when the number of wireless sensor nodes grouped into one group exceeds the second predetermined value Means and each group parent wireless sensor node in the plurality of divided groups. Data collection means for collecting sensor data measured in sensor units and group parent wireless sensor nodes in units of groups, and data collection constructed by path construction means when data collection from the wireless sensor node fails a predetermined number of times Route reconstructing means for reconstructing a route including a wireless sensor node that has failed.

また、上記の目的を達成するため、本発明は、本発明の経路構築方法をコンピュータにより実行させる経路構築プログラム、本発明のデータ収集方法をコンピュータにより実行させるデータ収集プログラム、本発明の経路再構築方法をコンピュータにより実行させる経路再構築プログラムを包含する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a route construction program for causing a computer to execute the route construction method of the present invention, a data collection program for causing the computer to execute the data collection method of the present invention, and a route reconstruction of the present invention. A path reconstruction program for causing the method to be executed by a computer is included.

本発明によれば、基地局ノードが、複数の無線センサーノードの位置情報と互いの電波強度を基に複数の無線センサーノードの経路をツリー状に構築し、かつ、その経路を、基地局ノードに直接繋がる無線センサーノードをグループ親無線センサーノードとし、かつ、そのグループ親無線センサーノードにツリー状に繋がる一又は二以上の無線センサーノードを含むグループに分割する経路構築を行うことで、センサーデータ収集時に同じ内容のフレームが何度もネットワーク上に流れることを防止できる。   According to the present invention, the base station node constructs a path of the plurality of wireless sensor nodes in a tree shape based on the position information of the plurality of wireless sensor nodes and the radio field strength of each other, and the path is configured as a base station node. By creating a route that divides a wireless sensor node directly connected to the group parent wireless sensor node into groups including one or more wireless sensor nodes connected to the group parent wireless sensor node in a tree shape, the sensor data It is possible to prevent frames with the same contents from flowing over the network many times during collection.

また、本発明によれば、バケツリレー式にフレームを多数の無線センサーノードを中継していくのではなく、グループ単位でデータ収集を行うようにしているため、ネットワークのスループットを向上させることができ、更に、本発明によれば、無線センサーノード間の電波状態が悪くデータ収集に失敗した場合は、その都度最適の経路を提供するために経路を更新するのではなく、それまでの経路で所定回数データ収集を行うようにしているため、電波状態の悪い状況が続いても、センサーデータ収集の無駄なフレームを無くし、経路再構築の回数を減らすことで効率的なアドホック・マルチホップの通信が可能になる。   In addition, according to the present invention, data is collected in units of groups instead of relaying frames to a large number of wireless sensor nodes in a bucket relay manner, so that the throughput of the network can be improved. Furthermore, according to the present invention, when the radio wave condition between the wireless sensor nodes is poor and data collection fails, the route is not updated in order to provide an optimum route each time. Since the frequency data collection is performed, even if the radio wave condition continues to be low, efficient ad hoc multi-hop communication is achieved by eliminating unnecessary frames for sensor data collection and reducing the number of path reconstructions. It becomes possible.

次に、本発明の一実施の形態について図面と共に説明する。図1は本発明になる無線センサーネットワークシステムの一実施の形態のシステム構成図を示す。同図に示すように、本実施の形態は、無線センサーノードを用いた環境モニタリングの無線センサーネットワークについて、ネットワークが固定的で中央にデータを収集する形態において、キーボード等の入力装置1と、環境等のデータを測定するセンサーを具備し、収集したセンサーデータを無線で伝送する無線センサーノード3と、無線センサーノードの伝送経路をグループ化した時のグループ親無線センサーノード4と、無線センサーノード3とグループ親無線センサーノード4を制御し、マルチホップ無線通信ネットワークを管理するセンサーデータを収集する基地局ノード5とを含む。なお、ここでは、グループは2A、2B、2Cの3つとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a system configuration diagram of an embodiment of a wireless sensor network system according to the present invention. As shown in the figure, the present embodiment relates to a wireless sensor network for environmental monitoring using wireless sensor nodes, in a form in which the network is fixed and data is collected in the center, and the input device 1 such as a keyboard and the environment A wireless sensor node 3 that wirelessly transmits collected sensor data, a group parent wireless sensor node 4 when the transmission paths of the wireless sensor nodes are grouped, and a wireless sensor node 3 And a base station node 5 that controls the group parent wireless sensor node 4 and collects sensor data for managing the multi-hop wireless communication network. Here, although there are three groups, 2A, 2B, and 2C, the present invention is not limited to this.

各無線センサーノード3は、それぞれセンサー情報記憶部31と位置情報記憶部32とを備えている。センサー情報記憶部31は、センサー情報をN件(Nは1以上の自然数)まで記憶できるメモリテーブルである。位置情報記憶部32は、自分自身の無線センサーノードを設置する場所の緯度・経度の位置情報を予め記憶している。   Each wireless sensor node 3 includes a sensor information storage unit 31 and a position information storage unit 32. The sensor information storage unit 31 is a memory table that can store up to N pieces of sensor information (N is a natural number of 1 or more). The position information storage unit 32 stores in advance position information of latitude / longitude of a place where the wireless sensor node of its own is installed.

各グループ親無線センサーノード4は、それぞれセンサー情報記憶部41と位置情報記憶部42と下位経路情報記憶部43とを備えている。センサー情報記憶部41は、センサー情報をN件まで記憶できるメモリテーブルである。位置情報記憶部42は、自分自身の無線センサーノード4を設置する場所の緯度・経度の位置情報を予め記憶している。下位経路情報記憶部43は、自分に属するグループの下位の経路情報を記憶するメモリテーブルである。   Each group parent wireless sensor node 4 includes a sensor information storage unit 41, a position information storage unit 42, and a lower path information storage unit 43, respectively. The sensor information storage unit 41 is a memory table that can store up to N pieces of sensor information. The position information storage unit 42 stores in advance position information of latitude / longitude of the place where the wireless sensor node 4 of its own is installed. The lower path information storage unit 43 is a memory table that stores lower path information of a group belonging to itself.

基地局ノード5は、構成センサーノード記憶部51と、経路情報記憶部52と、グループ情報記憶部53と、電波強度/位置情報記憶54とを備えている。構成センサーノード記憶部51は、計測する無線センサーノード3の一覧情報を予め記憶するメモリテーブルである。経路情報記憶部52は、無線センサーノ−ド3をツリー情報として記憶する。グループ情報記憶部53は、ツリー情報の無線センサーノードID情報をグループ単位に記憶するメモリテーブルである。電波強度/位置情報記憶54は、構成要素の無線センサーノード3の電波強度と位置情報を記憶するメモリテーブルである。   The base station node 5 includes a configuration sensor node storage unit 51, a route information storage unit 52, a group information storage unit 53, and a radio wave intensity / position information storage 54. The configuration sensor node storage unit 51 is a memory table that stores in advance list information of wireless sensor nodes 3 to be measured. The route information storage unit 52 stores the wireless sensor node 3 as tree information. The group information storage unit 53 is a memory table that stores wireless sensor node ID information of tree information in units of groups. The radio wave intensity / position information storage 54 is a memory table that stores radio wave intensity and position information of the wireless sensor node 3 as a component.

また、基地局ノード5は、経路構築手段55と、データ収集手段56と、経路再構築手段57とを備えている。経路構築手段55は、無線センサーノード3の位置情報と、お互いの電波強度を基に安定した経路をツリー状に構築する。次に、ツリー状に構築した経路情報をグループ分割する。データ収集手段56は、グループ分割された無線センサーノード単位にデータ収集を行い、グループ親無線センサーノード4からセンサーデータを取得する。無線センサーノード間の電波状態が悪くデ−タ収集に失敗した場合は、直ぐに経路再構築手段57は経路再構築は行わず、センサー情報記憶部31及び41がそれぞれ保持するM回は、同じ経路でデータ収集を行う。但し、M回を超えて失敗した場合は、経路再構築手段57の処理に移る。   The base station node 5 includes a route construction unit 55, a data collection unit 56, and a route reconstruction unit 57. The route construction means 55 constructs a stable route in a tree shape based on the position information of the wireless sensor node 3 and the mutual radio field intensity. Next, the route information constructed in a tree shape is divided into groups. The data collection unit 56 collects data for each wireless sensor node divided into groups, and acquires sensor data from the group parent wireless sensor node 4. If the radio wave condition between the wireless sensor nodes is poor and data collection fails, the route reconstructing means 57 does not immediately reconstruct the route, and the M times that the sensor information storage units 31 and 41 respectively hold are the same route. To collect data. However, if it fails more than M times, the process proceeds to the process of the path reconstruction means 57.

経路再構築手段57は、グループ内での経路再構築を行う。グループ内での経路構築が不可能な場合は、ノードがフレームを送信できる範囲で自分自身の距離から近い順に再構築を実施する。フレームが送信できる範囲に接続できるノードがない場合は、計測の対象から外れたことを促すメッセージを保守者6に通知する。   The route reconstruction means 57 performs route reconstruction within the group. If it is impossible to construct a route within the group, reconstruction is performed in order from the distance of the node within the range in which the node can transmit a frame. When there is no node that can be connected within the frame transmission range, the maintenance person 6 is notified of a message prompting that the frame is not measured.

次に、本実施の形態の動作について詳細に説明する。まず、経路構築方法について、図2のフローチャートと共に説明する。センサーデータを収集するために、最初に無線センサーノード3の無線経路を構築する。まず、ノードIDを設定した無線センサーノード3を環境データ測定地に配置する(ステップA1)。続いて、入力装置1から基地局ノード5に対し経路構築指示の要求を入力する(ステップA2)。経路構築指示の要求を受け付けた基地局ノード5は、自身の構成センサーノード記憶部51に登録されているノードが存在するかどうか判定し(ステップA3)、存在する場合は構成センサーノード記憶部51に予め登録されているノードIDを送信先として、1つずつ検出フレームを送信する(ステップA4)。   Next, the operation of the present embodiment will be described in detail. First, the route construction method will be described with reference to the flowchart of FIG. In order to collect sensor data, the wireless path of the wireless sensor node 3 is first constructed. First, the wireless sensor node 3 in which the node ID is set is arranged at the environmental data measurement site (step A1). Subsequently, a route construction instruction request is input from the input device 1 to the base station node 5 (step A2). The base station node 5 that has received the request for the path construction instruction determines whether or not there is a node registered in its own configuration sensor node storage unit 51 (step A3). The detection frames are transmitted one by one with the node ID registered in advance as the transmission destination (step A4).

各無線センサーノード3にはノードIDが付けられており、自分のノードIDに対する検出フレーム(リンクアップ通知)を受信したかどうか監視しており(ステップA5)、自分のノードIDに対する検出フレームを受信した場合は、電波強度と位置情報を付属情報としてリンク通知のフレームを応答情報として送信元ノードに返す(ステップA6)。リンク通知は最終的に基地局ノード5まで戻る(ステップA7)。   Each wireless sensor node 3 is assigned a node ID, and monitors whether or not a detection frame (link up notification) for its own node ID has been received (step A5), and receives a detection frame for its own node ID. In this case, the radio wave intensity and the position information are returned as attached information, and a link notification frame is returned as response information to the transmission source node (step A6). The link notification finally returns to the base station node 5 (step A7).

基地局ノード5は、受信した各無線センサーノード3の電波強度と位置情報を基に、それらが規定範囲内であるかどうか判定し(ステップA8)、それらが規定範囲内であれば、経路情報記憶部52、電波強度/位置情報記憶54に受信した情報を保存する(ステップA9)。電波強度と位置情報が規定範囲をこえている場合は、リンクアップの解除処理を行い、接続しない(ステップA10)。以下同様にして、ステップA3〜A9(又はA10)の処理が繰り返され、すべての無線センサーノードの経路構築を行う。   The base station node 5 determines whether or not they are within the specified range based on the received radio field intensity and position information of each wireless sensor node 3 (step A8). If they are within the specified range, the route information The received information is stored in the storage unit 52 and the radio wave intensity / position information storage 54 (step A9). If the radio wave intensity and the position information exceed the specified range, the link-up cancellation process is performed and the connection is not established (step A10). In the same manner, the processing of steps A3 to A9 (or A10) is repeated to perform route construction for all wireless sensor nodes.

続いて、すべての無線センサーノードの経路構築を終了して、リンクアップされていないノードがあるかどうか判定し(ステップA11)、リンクアップされていないノードがあるときには、位置情報をもとに隣接した無線センサーから経路に追加する(ステップA12)。ステップA11でリンクアップされていないノードがないと判定された場合、又はステップA12の処理が終了すると、最後に、経路情報をグループ化する(ステップA13)。   Subsequently, the path construction of all the wireless sensor nodes is completed, and it is determined whether there is a node that is not linked up (step A11). The added wireless sensor is added to the route (step A12). When it is determined in step A11 that there is no node that is not linked up, or when the process of step A12 is completed, the route information is finally grouped (step A13).

このグループ化では、まず、基地局ノード5と直接繋がる無線センサーノードをグループ親無線センサーノード4として、そのグループ親無線センサーノード4に繋がる無線センサーノードを同一グループとして割り当てる。このとき、1つのグループの無線センサーノードのホップ数(階層)がXを超える場合は、グループを分割する。ただし、グループのノード数が1個の場合は、グループ分割しない。   In this grouping, first, a wireless sensor node directly connected to the base station node 5 is assigned as a group parent wireless sensor node 4, and wireless sensor nodes connected to the group parent wireless sensor node 4 are assigned as the same group. At this time, if the number of hops (hierarchy) of wireless sensor nodes in one group exceeds X, the group is divided. However, when the number of nodes in the group is one, the group is not divided.

また、1つのグループの無線センサーノードの数が所定値Lを超える場合は、グループ分割する。例えば、1グループのセンサーデータの収集時間を1分以内に抑えるものとし、また、データ収集するのに1つの無線センサーノード当たり1秒かかるものとすると、上記の1グループ当たりの最大無線センサーノードの所定値Lは64個となる。   When the number of wireless sensor nodes in one group exceeds a predetermined value L, the group is divided. For example, if the collection time of one group of sensor data is limited to less than one minute, and it takes 1 second per wireless sensor node to collect data, the maximum wireless sensor node per group described above The predetermined value L is 64.

次に、本発明のセンサーデータの収集方法について図3のフローチャートと共に説明する。図1の基地局ノード5が、まず、グループ親無線センサーノード4に対し、データ収集要求のフレームを送信する(ステップB1)。上記指示フレームを受信したグループ親無線センサーノード4は、自分のグループに属する下位無線センサーノード3のデータ収集を行う(ステップB2)。   Next, the sensor data collection method of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the base station node 5 of FIG. 1 transmits a data collection request frame to the group parent wireless sensor node 4 (step B1). The group parent wireless sensor node 4 that has received the instruction frame collects data of the lower wireless sensor node 3 belonging to its own group (step B2).

データ収集要求のフレームを受信した無線センサーノード3は、自ノードが収集したセンサーデータをセンサー情報記憶部31に保持する(ステップB3)。続いて、無線センサーノード3は収集したセンサーノードを、その無線センサーノード3が属するグループのグループ親無線センサーノード4へ送信し、そのセンサー情報記憶部41に保持されることが、同じグループ内のすべての無線センサーノード3について行われる(ステップB4)。   The wireless sensor node 3 that has received the data collection request frame stores the sensor data collected by the own node in the sensor information storage unit 31 (step B3). Subsequently, the wireless sensor node 3 transmits the collected sensor nodes to the group parent wireless sensor node 4 of the group to which the wireless sensor node 3 belongs, and is stored in the sensor information storage unit 41. This is performed for all wireless sensor nodes 3 (step B4).

グループ内の全ての無線センサーノード3のデータ収集が終了した時点で、グループ親無線センサーノード4は、基地局ノード5にデータ収集応答結果(センサー情報記憶部41に保持したグループ内のすべてのセンサーデータ)のフレームを返す(ステップB5)。グループ親無線センサーノード4がセンサー情報記憶部41にセンサーデータを保持している間、経路再構築は行わず、基地局ノード5は最初に作成した経路でデータ収集を行う(ステップB6)。   When the data collection of all the wireless sensor nodes 3 in the group is completed, the group parent wireless sensor node 4 sends the data collection response result to the base station node 5 (all the sensors in the group held in the sensor information storage unit 41). Data) frame is returned (step B5). While the group parent wireless sensor node 4 holds the sensor data in the sensor information storage unit 41, route reconstruction is not performed, and the base station node 5 collects data using the route created first (step B6).

次に、上記の規則内でデータ収集ができない無線センサーノードが発生した場合の本発明による経路再構築について図4のフローチャートと共に説明する。まず、基地局ノード5からのデータ収集要求をトリガにして、グループ内での経路再構築を行う(ステップC1)。再構築した場合に、予め設定した回数連続してセンサーデータを収集できないときは(再構築の対象無線センサーノードがリンクアップされていないノードになった場合に)、経路再構築に失敗したと基地局ノード5が判定して(ステップC2、yes)、基地局ノード5はグループ外に対し無線センサーノードがフレーム送信できる範囲で自分自身の距離から近い順に再構築を実施させる(ステップC3)。   Next, route reconstruction according to the present invention when a wireless sensor node that cannot collect data within the above rules occurs will be described with reference to the flowchart of FIG. First, using a data collection request from the base station node 5 as a trigger, route reconstruction within the group is performed (step C1). If sensor data cannot be collected consecutively for a preset number of times after reconfiguration (when the target wireless sensor node to be reconfigured is a node that has not been linked up), it is assumed that route reconfiguration has failed. The station node 5 makes a determination (step C2, yes), and the base station node 5 causes the wireless sensor node to perform reconstruction in the order close to its own distance within a range in which the wireless sensor node can transmit frames (step C3).

グループ内の無線センサーノード3が他のグループの隣接する無線センサーノード3との接続処理を行い、メッセージが送信できる範囲に接続できるノードがあるかどうか判定する(ステップC4)。接続できるノードがない場合は、一旦基地局ノード5に処理が戻り、基地局ノード5が計測の対象から外れたことを促すメッセージを保守者6に通知する(ステップC5)。   The wireless sensor node 3 in the group performs a connection process with an adjacent wireless sensor node 3 in another group, and determines whether there is a node that can be connected in a range where a message can be transmitted (step C4). If there is no node that can be connected, the process once returns to the base station node 5, and a message that prompts the base station node 5 to be excluded from the measurement target is notified to the maintenance person 6 (step C5).

このように、本実施の形態によれば、無線センサーネットワークをグループ分割することで、センサーデータ収集の際の無駄なフレームの送受信を無くし、また、経路再構築の回数を減らすことで無線センサーネットワークのスループットを向上させることができ、効率的なアドホック・マルチホップの通信ができる。   As described above, according to the present embodiment, wireless sensor networks are divided into groups, so that unnecessary frame transmission / reception at the time of sensor data collection is eliminated, and the number of times of path reconstruction is reduced, thereby reducing wireless sensor networks. Throughput can be improved, and efficient ad hoc multi-hop communication can be performed.

次に、具体例を用いて本実施の形態の動作を説明する。図5のような配置で無線センサーノードが配置されている場合の経路構築手段、データ収集手段、経路再構築について説明する。まず、経路構築手段について説明する。基地局ノード5はID=0であり、予め無線センサーノード3の構成ノードID(1〜10)を構成センサーノード記憶部51に保持している。   Next, the operation of this embodiment will be described using a specific example. A description will be given of route construction means, data collection means, and route reconstruction when wireless sensor nodes are arranged as shown in FIG. First, route construction means will be described. The base station node 5 has ID = 0, and holds the configuration node ID (1 to 10) of the wireless sensor node 3 in the configuration sensor node storage unit 51 in advance.

経路構築では、1ホップについて図6と共に説明する。図6中、図5と同一構成部分には同一符号を付してある。まず、ID=0の基地局ノード5が、電波が届く範囲内にあるID=1の無線センサーノード3に対し検出フレームを送信する。上記検出フレームを受信した無線センサーノード3(ID=1)は、電波強度(基地局ノード5からの電波の受信電界強度)と位置情報(自ノードの緯度・経度情報)とを付属情報としてリンクアップ通知を基地局ノード5(ID=0)に応答する。基地局ノード5(ID=0)は、無線センサーノード3(ID=1)の電波強度と位置情報を電波強度/位置情報記憶部54に登録する。基地局ノード5(ID=0)は、電波が届く最寄りの他の2つの無線センサーノード3(ID=4、ID=9)に対しても、上記と同様な処理を行う。   In route construction, one hop will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the same components as those in FIG. First, the base station node 5 with ID = 0 transmits a detection frame to the wireless sensor node 3 with ID = 1 in the range where radio waves reach. The wireless sensor node 3 (ID = 1) that has received the detection frame links the radio wave intensity (the received electric field intensity of the radio wave from the base station node 5) and the position information (latitude / longitude information of the own node) as attached information. The up notification is responded to the base station node 5 (ID = 0). The base station node 5 (ID = 0) registers the radio wave intensity and position information of the wireless sensor node 3 (ID = 1) in the radio wave intensity / position information storage unit 54. The base station node 5 (ID = 0) performs the same process as described above for the other two nearest wireless sensor nodes 3 (ID = 4, ID = 9) through which radio waves reach.

次に、図7と共に基地局ノード5(ID=0)からの電波が届かない無線センサーノードの経路構築についてID=2の無線センサーノード3を例にとって説明する。図7中、図5、図6と同一構成部分には同一符号を付してある。図7において、基地局ノード5は、ID=2の無線センサーノード3を送信先IDとして検出フレームを送信する。リンクアップ通知の応答が受信できない場合は、接続されている無線センサーノード3(ID=1)に検出を依頼する。この場合、基地局ノード5は無線センサーノード3(ID=1)に検出先:ID=2、検出元:ID=1として無線センサーノード3(ID=1)に検出フレームを送信する。   Next, with reference to FIG. 7, the path construction of a wireless sensor node that does not receive radio waves from the base station node 5 (ID = 0) will be described by taking the wireless sensor node 3 with ID = 2 as an example. In FIG. 7, the same components as those in FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 7, the base station node 5 transmits a detection frame with the wireless sensor node 3 of ID = 2 as the transmission destination ID. When the response of the link up notification cannot be received, the detection is requested to the connected wireless sensor node 3 (ID = 1). In this case, the base station node 5 transmits the detection frame to the wireless sensor node 3 (ID = 1) with the detection destination: ID = 2 and the detection source: ID = 1 to the wireless sensor node 3 (ID = 1).

無線センサーノード3(ID=1)は、送信先:ID=2、送信元:ID=1、検出先:ID=2、検出元:ID=1として無線センサーノード3(ID=2)に検出フレームを送信する。無線センサーノード3(ID=2)が検出フレームを受信すると、電波強度(無線センサーノード3(ID=1)からの電波の受信電界強度)と位置情報(自ノードの緯度・経度情報)を付属情報としてリンクアップ通知を送信元の無線センサーノード3(ID=1)に応答送信する。   Wireless sensor node 3 (ID = 1) is detected by wireless sensor node 3 (ID = 2) as transmission destination: ID = 2, transmission source: ID = 1, detection destination: ID = 2, detection source: ID = 1. Send a frame. When the wireless sensor node 3 (ID = 2) receives the detection frame, the radio wave intensity (the received electric field intensity of the radio wave from the wireless sensor node 3 (ID = 1)) and the position information (latitude / longitude information of the own node) are attached. As information, a link-up notification is transmitted as a response to the wireless sensor node 3 (ID = 1) as the transmission source.

無線センサーノード3(ID=1)は、上記のリンクアップ通知を受信すると、送信先:ID=0、送信元:ID=1、検出先:ID=2、検出元:ID=1とし、受信した電波強度及び位置情報を付属情報とするリンクアップ通知を基地局ノード5(ID=0)に返す。基地局ノード5(ID=0)は、ID=1の無線センサーノード3からのリンクアップ通知を受信すると、その内部メモリに無線センサーノード3(ID=1)の子ノードとして、付属情報として受信した無線センサーノード3(ID=2)の電波強度と位置情報を電波強度/位置情報記憶54に登録する。基地局ノード5(ID=0)からの電波が届かない他の無線センサーノード3(ID=3、5、7、10)に対しても上記と同様な処理を行う。   When the wireless sensor node 3 (ID = 1) receives the link-up notification, the wireless sensor node 3 (ID = 1), transmission destination: ID = 0, transmission source: ID = 1, detection destination: ID = 2, detection source: ID = 1 are received. A link-up notification with the received radio wave intensity and position information as attached information is returned to the base station node 5 (ID = 0). When the base station node 5 (ID = 0) receives the link-up notification from the wireless sensor node 3 with ID = 1, the base station node 5 (ID = 0) receives it as attached information as a child node of the wireless sensor node 3 (ID = 1) in its internal memory. The radio field intensity and position information of the wireless sensor node 3 (ID = 2) are registered in the radio field intensity / position information storage 54. The same processing as described above is performed for the other wireless sensor nodes 3 (ID = 3, 5, 7, 10) to which radio waves from the base station node 5 (ID = 0) do not reach.

そして、基地局ノード5(ID=0)が無線センサーノード3(ID=8)の検出をID=4の無線センサーノード3及びID=7の無線センサーノード3経由で依頼する。無線センサーノード3(ID=8)が基地局ノード5から送信された検出フレームを無線センサーノード3(ID=4,7)経由で受信すると、電波強度(無線センサーノード3(ID=7)からの電波の受信電界強度)と位置情報(自ノードの緯度・経度情報)を付属情報としてリンクアップ通知を同じ経路を経て基地局ノード5(ID=0)に返す。   The base station node 5 (ID = 0) requests detection of the wireless sensor node 3 (ID = 8) via the wireless sensor node 3 with ID = 4 and the wireless sensor node 3 with ID = 7. When the wireless sensor node 3 (ID = 8) receives the detection frame transmitted from the base station node 5 via the wireless sensor node 3 (ID = 4, 7), the radio wave intensity (from the wireless sensor node 3 (ID = 7)). The link up notification is returned to the base station node 5 (ID = 0) through the same route with the received electric field strength of the radio wave) and the position information (latitude / longitude information of the own node) as attached information.

このリンクアップ通知を受信した基地局ノード5(ID=0)は、無線センサーノード3(ID=7)と無線センサーノード3(ID=8)との間の電波強度が第1の閾値を下回っているかどうか判定し、かつ、受信した位置情報に基づいて無線センサーノード3(ID=7)と無線センサーノード3(ID=8)との間の距離を算出し、その算出した距離が第2の閾値を下回っているかどうか判定する。   The base station node 5 (ID = 0) that has received this link-up notification has the radio field strength between the wireless sensor node 3 (ID = 7) and the wireless sensor node 3 (ID = 8) below the first threshold. And the distance between the wireless sensor node 3 (ID = 7) and the wireless sensor node 3 (ID = 8) is calculated based on the received position information, and the calculated distance is the second It is determined whether it is below the threshold value.

そして、電波強度と距離の両方がそれぞれの閾値を下回っているか、電波強度が第1の閾値を下回っているときには、経路構築失敗と判断して、基地局ノード5(ID=0)は今度は無線センサーノード3(ID=8)の検出を無線センサーノード3(ID=10)に依頼する。無線センサーノード3(ID=8)が基地局ノード5から送信された検出フレームを無線センサーノード3(ID=10)経由で受信すると、電波強度(無線センサーノード3(ID=10)からの電波の受信電界強度)と位置情報(自ノードの緯度・経度情報とを付属情報としてリンクアップ通知を同じ経路を経て基地局ノード5(ID=0)に返す。   When both the radio field intensity and the distance are below the respective threshold values, or the radio field intensity is below the first threshold value, it is determined that the path construction has failed, and the base station node 5 (ID = 0) The wireless sensor node 3 (ID = 10) is requested to detect the wireless sensor node 3 (ID = 8). When the wireless sensor node 3 (ID = 8) receives the detection frame transmitted from the base station node 5 via the wireless sensor node 3 (ID = 10), the radio wave intensity (the radio wave from the wireless sensor node 3 (ID = 10)). The link up notification is returned to the base station node 5 (ID = 0) through the same route with the received field strength of the received information and position information (latitude / longitude information of the own node) as auxiliary information.

このリンクアップ通知を受信した基地局ノード5(ID=0)は、無線センサーノード3(ID=10)と無線センサーノード3(ID=8)との間の電波強度と、距離がそれぞれの閾値を上回っていると判定した場合は、ID=8の無線センサーノード3の上位ノードとしてID=10の無線センサーノード3を基地局ノード5(ID=0)の経路情報記憶部52に記憶して管理する。なお、上記と同様にして、基地局ノード5(ID=0)は、ID=6の無線センサーノード3の上位ノードとしてID=5の無線センサーノード3を管理する。このようにして、基地局ノード5の経路構築手段55により図8に示すツリー構造の経路情報を作成して経路情報記憶部52に記憶する。   The base station node 5 (ID = 0) that has received this link-up notification has the radio field intensity and distance between the wireless sensor node 3 (ID = 10) and the wireless sensor node 3 (ID = 8) as the threshold values. If the wireless sensor node 3 is ID = 8, the wireless sensor node 3 with ID = 10 is stored in the route information storage unit 52 of the base station node 5 (ID = 0). to manage. In the same manner as described above, the base station node 5 (ID = 0) manages the wireless sensor node 3 with ID = 5 as an upper node of the wireless sensor node 3 with ID = 6. In this way, the route construction unit 55 of the base station node 5 creates route information having the tree structure shown in FIG. 8 and stores it in the route information storage unit 52.

次に、ツリー構造のネットワークを基地局ノード5(ID=0)によりグループ分割する。グループ分割する規則は、前述したように以下の3つである。   Next, the tree-structured network is divided into groups by the base station node 5 (ID = 0). As described above, there are the following three rules for group division.

(1)基地局ノード5と直接繋がる無線センサーノードを親無線センサーノードとする。親無線センサーノード以下の無線センサーノードを同一グループとして割り当てる。   (1) A wireless sensor node directly connected to the base station node 5 is set as a parent wireless sensor node. Wireless sensor nodes below the parent wireless sensor node are assigned as the same group.

(2)1つのグループの無線センサーノードのホップ数がXを超える場合は、グループを分割する。ただし、グループのノード数が1個の場合は、グループ分割しない。   (2) When the number of hops of wireless sensor nodes in one group exceeds X, the group is divided. However, when the number of nodes in the group is one, the group is not divided.

(3)1グループの無線センサーノードの数が所定値L(例えば、64)を超える場合は、グループ分割する。   (3) When the number of wireless sensor nodes in one group exceeds a predetermined value L (for example, 64), the group is divided.

上記規則に従い、図9に示すような、ツリー構造の経路情報をグループ分割する。なお、図9中、図8と同一ノードには同一符号を付してある。図9に示すように、基地局ノード5は、基地局ノード5と直接繋がる無線センサーノード3(ID=1、4、9)をグループ親無線センサーノード4とすると共に、それらのグループ親無線センサーノード4(ID=1、4、9)に対し、グループの親の設定要求としてグループに属する下位ノードID情報を送信する。このグループの親の設定要求を受信した各グループ親無線センサーノード4(ID=1,4,9)は、自分がグループの親であり、子ノードのツリー構造を下位経路情報記憶部43に保持する。   In accordance with the above rules, route information having a tree structure as shown in FIG. 9 is divided into groups. In FIG. 9, the same nodes as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 9, the base station node 5 sets the wireless sensor node 3 (ID = 1, 4, 9) directly connected to the base station node 5 as the group parent wireless sensor node 4, and the group parent wireless sensor. The lower node ID information belonging to the group is transmitted to the node 4 (ID = 1, 4, 9) as a group parent setting request. Each group parent wireless sensor node 4 (ID = 1, 4, 9) that has received this group parent setting request is the parent of the group and holds the tree structure of the child nodes in the lower path information storage unit 43. To do.

これにより、図9に示すように、グループ親無線センサーノード4(ID=1)は、下位経路情報記憶部43にID=2とID=3の無線センサーノード3を記憶してグループ2Aを構成し、グループ親無線センサーノード4(ID=4)は、下位経路情報記憶部43にID=5とID=7の無線センサーノード3を記憶し、更にID=5の無線センサーノード3の下位にID=6の無線センサーノード3を記憶してグループ2Bを構成し、グループ親無線センサーノード4(ID=9)は、下位経路情報記憶部43にID=9、ID=9の下位にID=10、ID=10の下位にID=8の各無線センサーノード3を記憶してグループ2Cを構成する。基地局ノード5はグループ情報記憶部53に上記のグループ2A、2B、2CのグループID=1,2,3を記憶すると共に、そのグループを構成する親無線センサーノード4及び無線センサーノード3のIDをグループ別に記憶する。   As a result, as shown in FIG. 9, the group parent wireless sensor node 4 (ID = 1) stores the wireless sensor nodes 3 with ID = 2 and ID = 3 in the lower-level route information storage unit 43 to form the group 2A. Then, the group parent wireless sensor node 4 (ID = 4) stores the wireless sensor node 3 with ID = 5 and ID = 7 in the lower path information storage unit 43 and further subordinate to the wireless sensor node 3 with ID = 5. The wireless sensor node 3 with ID = 6 is stored to form the group 2B, and the group parent wireless sensor node 4 (ID = 9) has ID = 9 in the lower path information storage unit 43 and ID = 9 in the lower order of ID = 9. 10. Each wireless sensor node 3 with ID = 8 is stored below ID = 10 to form a group 2C. The base station node 5 stores the group IDs = 1, 2, and 3 of the groups 2A, 2B, and 2C in the group information storage unit 53, and the IDs of the parent wireless sensor node 4 and the wireless sensor node 3 that constitute the group. For each group.

次に、データ収集手段の一実施例について図10と共に説明する。まず、基地局ノード5(ID=0)がグループ親無線センサーノード4(ID=1)に対し、10−1で示すようにデータ収集要求のフレームを送信する。グループ親無線センサーノード4(ID=1)は、上記のデータ収集要求のフレームを受信すると、10−2で示すように、その下位経路情報記憶部43の記憶情報を基に、グループ親無線センサーノード4(ID=1)を含め、自グループに属する無線センサーノード3(ID=2、3)にデータ収集の要求フレームを送信する。   Next, an embodiment of the data collection means will be described with reference to FIG. First, the base station node 5 (ID = 0) transmits a data collection request frame to the group parent wireless sensor node 4 (ID = 1) as indicated by 10-1. When the group parent wireless sensor node 4 (ID = 1) receives the data collection request frame, as shown by 10-2, the group parent wireless sensor node 4 (ID = 1) is based on the stored information in the lower path information storage unit 43. A data collection request frame is transmitted to the wireless sensor nodes 3 (ID = 2, 3) belonging to the own group including the node 4 (ID = 1).

無線センサーノード3(ID=2、3)がデータ収集要求フレームを受信すると、まず自分が測定したセンサーデータを自分のセンサー情報記憶部31に保持し、次にグループ親無線センサーノード4(ID=1)に対し10−3で示すように、センサーデータの応答フレームを送信する。   When the wireless sensor node 3 (ID = 2, 3) receives the data collection request frame, first, the sensor data measured by the wireless sensor node 3 (ID = 2, 3) is stored in its own sensor information storage unit 31, and then the group parent wireless sensor node 4 (ID = In response to 1), a response frame of sensor data is transmitted as indicated by 10-3.

応答フレームを受信したグループ親無線センサーノード4(ID=1)は、まず自分が測定したセンサーデータをセンサー情報記憶部31に保持した後、下位ノード(ID=2、3)のセンサーデータと自分(ID=1)のセンサーデータを、10−4で示すように、基地局ノード5(ID=0)に応答フレームとして送信する。   The group parent wireless sensor node 4 (ID = 1) that has received the response frame first stores the sensor data measured by itself in the sensor information storage unit 31, and then the sensor data of the lower node (ID = 2, 3) and the self The sensor data of (ID = 1) is transmitted as a response frame to the base station node 5 (ID = 0) as indicated by 10-4.

無線センサーノード間の電波状態が悪く、データ収集に失敗した場合は、直ぐに経路再構築は行わず、センサー情報記憶部31、41で保持するM回は、同じ経路でデータ収集を行う。但し、M回を超えて失敗した場合は、経路再構築の処理に移る。この経路再構築の処理について図11と共に説明する。   If the radio wave condition between the wireless sensor nodes is bad and the data collection fails, the route is not immediately reconstructed, and the data is collected on the same route for M times held in the sensor information storage units 31 and 41. However, if it fails more than M times, the process proceeds to a path reconstruction process. This route reconstruction processing will be described with reference to FIG.

いま、図11(A)に示すように無線センサーノード3(ID=2)がセンサー情報記憶部31で保持するN回を超えてグループ親無線センサーノード4(ID=1)が無線センサーノード3(ID=2)からデータ収集ができない場合は、同図(B)に示すように、グループ親無線センサーノード4(ID=1)が属するグループID=1のグループ2Aの中での経路再構築を行う。すなわち、図11(B)に示すように、基地局ノード5の経路再構築手段57は、グループ親無線センサーノード4(ID=1)に対し、無線センサーノード3(ID=2)を、無線センサーノード3(ID=3)の下位のノードとして経路を再構築する設定を行う。   Now, as shown in FIG. 11A, the wireless sensor node 3 (ID = 2) holds the sensor information storage unit 31 and the group parent wireless sensor node 4 (ID = 1) exceeds the wireless sensor node 3 more than N times. When data cannot be collected from (ID = 2), as shown in FIG. 5B, route reconstruction is performed in the group 2A of the group ID = 1 to which the group parent wireless sensor node 4 (ID = 1) belongs. I do. That is, as shown in FIG. 11B, the route restructuring means 57 of the base station node 5 transmits the wireless sensor node 3 (ID = 2) to the group parent wireless sensor node 4 (ID = 1). A setting is made to reconstruct the route as a lower node of the sensor node 3 (ID = 3).

グループ2A内での経路構築が不可能な場合は、基地局ノード5の経路再構築手段57は、グループ2A内の無線センサーノード(ID=1,2,3)がフレーム送受信できる範囲にある別のグループの無線センサーノードのうち、自分自身の距離から近い順に再構築を実施する。無線センサーノード(ID=1,2,3)がフレームを送受信できる範囲に接続できる無線センサーノードが存在しない場合は、計測の対象から外れたことを促すメッセージを保守者6に通知する。   When route construction within the group 2A is impossible, the route reconstruction means 57 of the base station node 5 is in a range where the wireless sensor nodes (ID = 1, 2, 3) within the group 2A can transmit and receive frames. Among the wireless sensor nodes in the group, reconstruction is performed in the order from the closest distance to the own distance. When there is no wireless sensor node that can be connected to a range where the wireless sensor node (ID = 1, 2, 3) can transmit and receive a frame, a message prompting that the wireless sensor node is excluded from the measurement target is notified to the maintenance person 6.

なお、本発明は以上の実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、基地局ノード5が行う経路構築、データ収集、経路再構築などをコンピュータで実行させるコンピュータプログラムも包含するものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and includes a computer program that causes a computer to execute route construction, data collection, route reconstruction, and the like performed by the base station node 5. .

本発明の無線センサーネットワークシステムの一実施の形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of one embodiment of a wireless sensor network system of the present invention. 本発明の経路構築方法の一実施の形態のフローチャートである。It is a flowchart of one embodiment of the route construction method of the present invention. 本発明のデータ収集方法の一実施の形態のフローチャートである。It is a flowchart of one embodiment of a data collection method of the present invention. 本発明の規則内でデータ収集ができない無線センサーノードが発生した場合の経路再構築方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the path | route reconstruction method when the wireless sensor node which cannot collect data within the rule of this invention generate | occur | produces. 本発明の経路構築方法、データ収集方法、経路再構築方法が適用される無線センサーノードの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the wireless sensor node to which the route construction method of this invention, the data collection method, and the route reconstruction method are applied. 本発明の経路構築方法の1ホップについての説明図である。It is explanatory drawing about 1 hop of the route construction method of this invention. 本発明の基地局ノード(ID=0)からの電波が届かない無線センサーノードの経路構築方法の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the path | route construction method of the wireless sensor node which the electromagnetic wave from the base station node (ID = 0) of this invention does not reach. 本発明により基地局ノードの経路構築手段により作成されたツリー構造の経路情報を示す図である。It is a figure which shows the path | route information of the tree structure created by the path | route construction means of the base station node by this invention. 本発明によりツリー構造の経路情報をグループ分割した例を示す図である。It is a figure which shows the example which divided the path | route information of the tree structure into groups by this invention. 本発明のデータ収集方法の一実施例の説明図である。It is explanatory drawing of one Example of the data collection method of this invention. 本発明の経路再構築方法の一実施例の説明図である。It is explanatory drawing of one Example of the route reconstruction method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 入力装置
2A、2B、2C グループ
3 無線センサーノード
4 グループ親無線センサーノード
5 基地局ノード
31、41 センサー情報記憶部
32、42 位置情報記憶部
43 下位経路情報記憶部
51 構成センサーノード記憶部
52 経路情報記憶部
53 グループ情報記憶部
54 電波強度/位置情報記憶
55 経路情報構築手段
56 データ収集手段
57 経路再構築手段

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input device 2A, 2B, 2C Group 3 Wireless sensor node 4 Group parent wireless sensor node 5 Base station node 31, 41 Sensor information storage part 32, 42 Position information storage part 43 Lower path information storage part 51 Configuration sensor node storage part 52 Route information storage unit 53 Group information storage unit 54 Radio wave intensity / position information storage 55 Route information construction means 56 Data collection means 57 Route reconstruction means

Claims (7)

所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する無線センサーノードが複数、それぞれ任意の位置に散点的に配置されており、それら複数の前記無線センサーノードから前記センサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードが設けられた無線センサーネットワークの経路構築方法であって、
各々互いに異なるノードIDが設定された前記複数の無線センサーノードを前記任意の位置にそれぞれ配置する第1のステップと、
前記基地局ノードの第1の記憶部に予め記憶された、前記複数の無線センサーノードの各ノードIDを送信先として、順次検出フレームを送信する第2のステップと、
前記複数の無線センサーノードのうち、自己のノードIDが送信先である前記検出フレームを受信した無線センサーノードが、自己の位置情報と前記基地局ノードとの間の電波強度とを付属情報としてリンク通知のフレームを応答情報として前記基地局ノードに送信する第3のステップと、
前記基地局ノードが受信した前記リンク通知のフレームのうち、前記電波強度と位置情報とが、規定値以内のリンク通知のフレームの送信元の前記無線センサーノードの電波強度と位置情報を、前記基地局ノードの第2の記憶部に経路情報として登録する第4のステップと、
前記リンク通知のフレームを受信できないノードIDの第1の無線センサーノードに対して、その第1の無線センサーノードに隣接し、かつ、前記第2の記憶部に電波強度と位置情報が登録されている第2の無線センサーノードに依頼して、前記第1の無線センサーノードのノードIDを送信先とする検出フレームを送信する第5のステップと、
前記第5のステップで送信された検出フレームを受信した前記第1の無線センサーノードから送信された、自己の位置情報と前記第2の無線センサーノードとの間の電波強度とを付属情報とするリンク通知のフレームを、前記第2の無線センサーノードを経由して前記基地局ノードが受信する第6のステップと、
前記第6のステップで受信した前記前記リンク通知のフレームの前記電波強度と位置情報とを前記基地局ノードの第2の記憶部に経路情報として追加登録する第7のステップと、
前記基地局ノードの第2の記憶部に登録された前記経路情報に基づいて、前記複数の無線センサーノードのうち、前記基地局ノードに直接繋がる複数の第1の無線センサーノードをそれぞれグループ親無線センサーノードとし、それらのグループ親無線センサーノードに対して前記基地局ノードが各グループ親無線センサーノードの電波範囲内にある一又は二以上の他の第2の無線センサーノードのID情報を有するグループの親設定要求を受信させることにより、各グループ親無線センサーノード毎にその電波範囲内にある一又は二以上の第2の無線センサーノードとそのグループ親無線センサーノードとを同じグループとするグループ分けを行い、前記第2の無線センサーノードの電波範囲内にのみ更に別の第3の無線センサーノードが存在するときは、その第3の無線センサーノードも同じ電波範囲内にある前記第2の無線センサーノードと同じグループにグループ分けを行う第8のステップと、
同じ1つのグループにグループ分けされている複数の前記無線センサーノードのホップ数が第1の所定値を超えるときは、そのグループを分割する第9のステップと、
1つのグループにグループ分けされている前記無線センサーノードの数が第2の所定値を超えるときは、そのグループを分割する第10のステップと
を含み、ツリー状に経路を構築することを特徴とする無線センサーネットワークの経路構築方法。
A plurality of wireless sensor nodes that measure predetermined data and transmit the measured data as sensor data are arranged at arbitrary positions, and the sensor data is collected from the plurality of wireless sensor nodes. A wireless sensor network path construction method provided with a base station node for performing network management,
A first step of disposing the plurality of wireless sensor nodes, each having a different node ID, at the arbitrary position;
A second step of sequentially transmitting detection frames with the node IDs of the plurality of wireless sensor nodes stored in advance in the first storage unit of the base station node as destinations;
Among the plurality of wireless sensor nodes, the wireless sensor node receiving the detection frame whose own node ID is a transmission destination links the position information of itself and the radio field intensity between the base station node as attached information. A third step of transmitting a notification frame to the base station node as response information;
Of the link notification frames received by the base station node, the radio wave intensity and position information are the radio wave intensity and position information of the wireless sensor node that is the transmission source of the link notification frame within a specified value. A fourth step of registering as route information in the second storage unit of the station node;
For the first wireless sensor node having a node ID that cannot receive the link notification frame, the radio field intensity and the position information are registered in the second storage unit adjacent to the first wireless sensor node. A fifth step of requesting the second wireless sensor node to transmit a detection frame whose destination is the node ID of the first wireless sensor node;
And the fifth step in which is transmitted from the first wireless sensor node that received the detection frames transmitted in radio wave strength and the attached information between the position information of the self and the second wireless sensor node A sixth step in which the base station node receives a link notification frame via the second wireless sensor node;
A seventh step of additionally registering the radio field intensity and position information of the link notification frame received in the sixth step as path information in a second storage unit of the base station node;
Based on the route information registered in the second storage unit of the base station node, wherein among the plurality of wireless sensor nodes, each group parent wireless multiple first wireless sensor nodes connected directly to the base station node and a sensor node, a group having the base station nodes for those groups parent wireless sensor node ID information of one or more other second wireless sensor nodes within radio range of each group parent wireless sensor node By receiving the parent setting request, grouping is performed so that each group parent wireless sensor node has one or more second wireless sensor nodes within the radio wave range and the group parent wireless sensor node as the same group. And another third wireless sensor node is only within the radio wave range of the second wireless sensor node. When standing is an eighth step of performing grouping to the same group as the third wireless sensor nodes said second wireless sensor nodes within the same radio range,
A ninth step of dividing the group when the number of hops of the plurality of wireless sensor nodes grouped into the same group exceeds a first predetermined value;
A tenth step of dividing the group when the number of the wireless sensor nodes grouped into one group exceeds a second predetermined value, and constructing a path in a tree structure, To build a route for wireless sensor networks.
所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する無線センサーノードが複数、それぞれ任意の位置に散点的に配置されており、それら複数の前記無線センサーデータからの前記センサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードが設けられており、請求項1記載の経路構築方法により経路が構築された無線センサーネットワークのデータ収集方法であって、
前記基地局ノードから前記グループ親無線センサーノードにデータ収集要求のフレームを送信する第1のステップと、
前記データ収集要求を受信した前記グループ親無線センサーノードは、自分のグループに属する他の前記無線センサーノードからセンサーデータを収集する第2のステップと、 前記第2のステップで他の前記無線センサーノードから収集したセンサーデータと、前記グループ親無線センサーノード自体が収集したセンサーデータとを前記基地局データに送信する第3のステップと
を含み、前記基地局ノードは、前記第2のステップで前記グループ親無線センサーノードが自分のグループに属する他の前記無線センサーノードからセンサーデータを収集する際に、データ収集を所定回数失敗するまでは経路再構築は行わず、同じ経路でセンサーデータを収集させることを特徴とする無線センサーネットワークのデータ収集方法。
A plurality of wireless sensor nodes that measure predetermined data and transmit the measured data as sensor data are arranged in scattered points at arbitrary positions, and the sensor data is collected from the plurality of wireless sensor data. In addition, a base station node that performs network management is provided, and a data collection method for a wireless sensor network in which a route is constructed by the route construction method according to claim 1,
A first step of transmitting a data collection request frame from the base station node to the group parent wireless sensor node;
The group parent wireless sensor node that has received the data collection request collects sensor data from the other wireless sensor nodes belonging to its own group, and the other wireless sensor node in the second step. And a third step of transmitting the sensor data collected by the group parent wireless sensor node itself to the base station data, wherein the base station node is configured to send the group data in the second step. When the parent wireless sensor node collects sensor data from other wireless sensor nodes belonging to its own group, it does not perform route reconstruction until the data collection fails a predetermined number of times, and collects sensor data on the same route. A data collection method for a wireless sensor network.
所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する無線センサーノードが複数、それぞれ任意の位置に散点的に配置されており、それら複数の前記無線センサーデータからの前記センサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードが設けられており、請求項1記載の経路構築方法により経路が構築された無線センサーネットワークの経路再構築方法であって、
前記基地局ノードから前記グループ親無線センサーノードにデータ収集要求のフレームを送信して、前記グループ親無線センサーノードにより、そのグループに属する他の前記無線センサーノードからセンサーデータを収集させたときに、データ収集を所定回数失敗したときは、そのグループ内で前記グループ親無線センサーノードに繋がる無線センサーノードの経路を変更する第1のステップと、
前記第1のステップによる同じグループ内の経路変更によっても、経路変更後の前記無線センサーノードからセンサーノードを収集できないときには、該経路変更後の無線センサーノードの電波範囲内にある、他のグループ内の別の無線センサーノードに経路接続を行う第2のステップと
を含むことを特徴とする無線センサーネットワークの経路再構築方法。
A plurality of wireless sensor nodes that measure predetermined data and transmit the measured data as sensor data are arranged in scattered points at arbitrary positions, and the sensor data is collected from the plurality of wireless sensor data. In addition, a base station node that performs network management is provided, and a route reconstructing method for a wireless sensor network in which a route is constructed by the route constructing method according to claim 1,
When transmitting a data collection request frame from the base station node to the group parent wireless sensor node and collecting the sensor data from the other wireless sensor nodes belonging to the group by the group parent wireless sensor node, A first step of changing a route of a wireless sensor node connected to the group parent wireless sensor node within the group when data collection has failed a predetermined number of times;
If sensor nodes cannot be collected from the wireless sensor node after the route change even if the route within the same group is changed in the first step, within another group within the radio wave range of the wireless sensor node after the route change. And a second step of establishing a path connection to another wireless sensor node of the wireless sensor network.
それぞれ任意の位置に散点的に配置されて、所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する複数の無線センサーノードと、
前記複数の無線センサーノードから前記センサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードとを有する無線センサーネットワークシステムであって、
前記基地局ノードは、
前記複数の無線センサーノードの位置情報と互いの電波強度を基に前記複数の無線センサーノードの経路をツリー状に構築し、かつ、その経路を、前記基地局ノードに直接繋がる無線センサーノードをグループ親無線センサーノードとし、かつ、そのグループ親無線センサーノードにツリー状に繋がる一又は二以上の無線センサーノードを1つのグループにグループ分けすると共に、同じ1つのグループにグループ分けされている複数の前記無線センサーノードのホップ数が第1の所定値を超えるときはそのグループを分割し、1つのグループにグループ分けされている前記無線センサーノードの数が第2の所定値を超えるときは、そのグループを分割する経路構築手段と、
分割された複数の前記グループ内の各グループ親無線センサーノードから、そのグループの無線センサーノード及びグループ親無線センサーノードで測定されたセンサーデータをグループ単位で収集するデータ収集手段と、
前記無線センサーノードからのデータ収集が所定回数失敗したときは、前記経路構築手段で構築された、データ収集に失敗した無線センサーノードを含む経路の再構築を行う経路再構築手段と
を有することを特徴とする無線センサーネットワークシステム。
A plurality of wireless sensor nodes that are arranged in arbitrary positions at scattered points, measure predetermined data, and transmit the measurement data as sensor data;
A wireless sensor network system including a base station node that collects the sensor data from the plurality of wireless sensor nodes and performs network management,
The base station node
Based on the positional information of the plurality of wireless sensor nodes and the radio wave strength of each other, the routes of the plurality of wireless sensor nodes are constructed in a tree shape, and the wireless sensor nodes that are directly connected to the base station node are grouped. One or two or more wireless sensor nodes connected as a parent wireless sensor node in a tree shape to the group parent wireless sensor node are grouped into one group, and a plurality of the aforementioned grouped into the same group When the number of hops of the wireless sensor node exceeds the first predetermined value, the group is divided. When the number of the wireless sensor nodes grouped into one group exceeds the second predetermined value, the group A path construction means for dividing
Data collection means for collecting sensor data measured in group units from each group parent wireless sensor node in the plurality of divided groups, the wireless sensor node of the group and the group parent wireless sensor node;
A route reconstructing unit configured to reconstruct a route including the wireless sensor node that has failed in data collection, which is constructed by the route construction unit when data collection from the wireless sensor node has failed a predetermined number of times. A featured wireless sensor network system.
所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する無線センサーノードが複数、それぞれ任意の位置に散点的に配置されており、それら複数の前記無線センサーノードから前記センサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードが設けられた無線センサーネットワークの経路構築をコンピュータにより実行させる経路構築プログラムであって、
コンピュータに、
前記基地局ノードの第1の記憶部に予め記憶されており、各々互いに異なるノードIDが設定された前記複数の無線センサーノードの各ノードIDを送信先として、順次検出フレームを送信する第1のステップと、
前記複数の無線センサーノードのうち、自己のノードIDが送信先である前記検出フレームを受信した無線センサーノードが、自己の位置情報と前記基地局ノードとの間の電波強度とを付属情報として送信した、リンク通知のフレームを受信する第2のステップと、 受信した前記リンク通知のフレームのうち、前記電波強度と位置情報とが、規定値以内のリンク通知のフレームの送信元の前記無線センサーノードの電波強度と位置情報を、前記基地局ノードの第2の記憶部に経路情報として登録する第3のステップと、
前記リンク通知のフレームを受信できないノードIDの第1の無線センサーノードに対して、その第1の無線センサーノードに隣接し、かつ、前記第2の記憶部に電波強度と位置情報が登録されている第2の無線センサーノードに依頼して、前記第1の無線センサーノードのノードIDを送信先とする検出フレームを送信する第4のステップと、
前記第4のステップで送信された検出フレームを受信した前記第1の無線センサーノードから送信された、自己の位置情報と前記第2の無線センサーノードとの間の電波強度とを付属情報とするリンク通知のフレームを、前記第2の無線センサーノードを経由して受信する第5のステップと、
前記第5のステップで受信した前記前記リンク通知のフレームの前記電波強度と位置情報とを前記基地局ノードの第2の記憶部に経路情報として追加登録する第6のステップと、
前記基地局ノードの第2の記憶部に登録された前記経路情報に基づいて、前記複数の無線センサーノードのうち、前記基地局ノードに直接繋がる複数の第1の無線センサーノードをそれぞれグループ親無線センサーノードとし、それらのグループ親無線センサーノードに対して前記基地局ノードが各グループ親無線センサーノードの電波範囲内にある一又は二以上の他の第2の無線センサーノードのID情報を有するグループの親設定要求を受信させることにより、各グループ親無線センサーノード毎にその電波範囲内にある一又は二以上の第2の無線センサーノードとそのグループ親無線センサーノードとを同じグループとするグループ分けを行い、前記第2の無線センサーノードの電波範囲内にのみ更に別の第3の無線センサーノードが存在するときは、その第3の無線センサーノードも同じ電波範囲内にある前記第2の無線センサーノードと同じグループにグループ分けを行う第7のステップと、
同じ1つのグループにグループ分けされている複数の前記無線センサーノードのホップ数が第1の所定値を超えるときは、そのグループを分割する第8のステップと、
1つのグループにグループ分けされている前記無線センサーノードの数が第2の所定値を超えるときは、そのグループを分割する第9のステップと
を実行させることを特徴とする無線センサーネットワークの経路構築プログラム。
A plurality of wireless sensor nodes that measure predetermined data and transmit the measured data as sensor data are arranged at arbitrary positions, and the sensor data is collected from the plurality of wireless sensor nodes. A route construction program for causing a computer to perform route construction of a wireless sensor network provided with a base station node that performs network management,
On the computer,
A first frame that is stored in advance in the first storage unit of the base station node and that sequentially transmits detection frames with the node IDs of the plurality of wireless sensor nodes each having a different node ID set as a transmission destination. Steps,
Among the plurality of wireless sensor nodes, the wireless sensor node that has received the detection frame whose transmission destination is its own node ID transmits its own position information and the radio field intensity between the base station node as attached information. The second step of receiving the link notification frame, and the radio sensor node that is the transmission source of the link notification frame within the link notification frame in which the radio wave intensity and the position information are within a specified value. A third step of registering the radio field strength and position information of the base station node as route information in a second storage unit of the base station node;
For the first wireless sensor node having a node ID that cannot receive the link notification frame, the radio field intensity and the position information are registered in the second storage unit adjacent to the first wireless sensor node. A fourth step of requesting the second wireless sensor node to transmit a detection frame having the node ID of the first wireless sensor node as a transmission destination;
And the fourth transmitted from the first wireless sensor node that received the detection frame transmitted in step, radio wave strength and the attribute information between the position information of the self and the second wireless sensor node A fifth step of receiving a link notification frame via the second wireless sensor node;
A sixth step of additionally registering the radio field intensity and position information of the link notification frame received in the fifth step as path information in a second storage unit of the base station node;
Based on the route information registered in the second storage unit of the base station node, wherein among the plurality of wireless sensor nodes, each group parent wireless multiple first wireless sensor nodes connected directly to the base station node and a sensor node, a group having the base station nodes for those groups parent wireless sensor node ID information of one or more other second wireless sensor nodes within radio range of each group parent wireless sensor node By receiving the parent setting request, grouping is performed so that each group parent wireless sensor node has one or more second wireless sensor nodes within the radio wave range and the group parent wireless sensor node as the same group. And another third wireless sensor node is only within the radio wave range of the second wireless sensor node. When standing is a seventh step of performing grouping to the same group as the third wireless sensor nodes said second wireless sensor nodes within the same radio range,
An eighth step of dividing the group when the number of hops of the plurality of wireless sensor nodes grouped into the same group exceeds a first predetermined value;
When the number of the wireless sensor nodes grouped into one group exceeds a second predetermined value, the ninth step of dividing the group is executed. program.
所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する無線センサーノードが複数、それぞれ任意の位置に散点的に配置されており、それら複数の前記無線センサーデータからの前記センサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードが設けられており、請求項1記載の経路構築方法により経路が構築された無線センサーネットワークのデータ収集を、コンピュータにより実行させるデータ収集プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記基地局ノードから前記グループ親無線センサーノードにデータ収集要求のフレームを送信する第1のステップと、
前記データ収集要求を受信した前記グループ親無線センサーノードが、自分のグループに属する他の前記無線センサーノードから収集したセンサーデータと、前記グループ親無線センサーノード自体が収集したセンサーデータとを、前記グループ親無線センサーノードから収集する第2のステップと
を順次実行し、データ収集を所定回数失敗するまでは経路再構築は行わず、同じ経路でセンサーデータを収集させることを特徴とする無線センサーネットワークのデータ収集プログラム。
A plurality of wireless sensor nodes that measure predetermined data and transmit the measured data as sensor data are arranged in scattered points at arbitrary positions, and the sensor data is collected from the plurality of wireless sensor data. In addition, a base station node for performing network management is provided, and a data collection program for causing a computer to perform data collection of a wireless sensor network in which a route is constructed by the route construction method according to claim 1,
In the computer,
A first step of transmitting a data collection request frame from the base station node to the group parent wireless sensor node;
The group parent wireless sensor node that has received the data collection request collects the sensor data collected from the other wireless sensor nodes belonging to the group and the sensor data collected by the group parent wireless sensor node itself. The second step of collecting from the parent wireless sensor node is sequentially executed, and route data is not reconstructed until data collection fails a predetermined number of times, and sensor data is collected by the same route. Data collection program.
所定のデータを測定し、その測定データをセンサーデータとして送信する無線センサーノードが複数、それぞれ任意の位置に散点的に配置されており、それら複数の前記無線センサーデータからの前記センサーデータを収集すると共に、ネットワーク管理を行う基地局ノードが設けられており、請求項1記載の経路構築方法により経路が構築された無線センサーネットワークの経路再構築をコンピュータにより実行させる無線センサーネットワークの経路構築プログラムであって、
前記基地局ノードから前記グループ親無線センサーノードにデータ収集要求のフレームを送信して、前記グループ親無線センサーノードにより、そのグループに属する他の前記無線センサーノードからセンサーデータを収集させたときに、データ収集を所定回数失敗したときは、そのグループ内で前記グループ親無線センサーノードに繋がる無線センサーノードの経路を変更する第1のステップと、
前記第1のステップによる同じグループ内の経路変更によっても、経路変更後の前記無線センサーノードからセンサーノードを収集できないときには、該経路変更後の無線センサーノードの電波範囲内にある、他のグループ内の別の無線センサーノードに経路接続を行う第2のステップと
を実行させることを特徴とする無線センサーネットワークの経路再構築プログラム。

A plurality of wireless sensor nodes that measure predetermined data and transmit the measured data as sensor data are arranged in scattered points at arbitrary positions, and the sensor data is collected from the plurality of wireless sensor data. A wireless sensor network path reconstruction program that includes a base station node that performs network management and causes a computer to perform path reconstruction of a wireless sensor network that has been constructed by the path construction method according to claim 1. Because
When transmitting a data collection request frame from the base station node to the group parent wireless sensor node and collecting the sensor data from the other wireless sensor nodes belonging to the group by the group parent wireless sensor node, A first step of changing a route of a wireless sensor node connected to the group parent wireless sensor node within the group when data collection has failed a predetermined number of times;
If sensor nodes cannot be collected from the wireless sensor node after the route change even if the route within the same group is changed in the first step, within another group within the radio wave range of the wireless sensor node after the route change. A wireless sensor network route reconstructing program, comprising: performing a second step of performing route connection to another wireless sensor node.

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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4808202B2 (en) * 2007-10-04 2011-11-02 中国電力株式会社 Wireless communication system control method and wireless communication system
JP2009165070A (en) * 2008-01-10 2009-07-23 Hitachi Ltd Ad hoc network communication system, method therefor, and communication terminal
JP2009253823A (en) * 2008-04-09 2009-10-29 Mitsubishi Electric Corp Automatic measuring system
JP5162356B2 (en) * 2008-07-08 2013-03-13 シャープ株式会社 Specific low-power radio telemeter system
JP5114751B2 (en) * 2008-10-14 2013-01-09 独立行政法人情報通信研究機構 Cognitive radio communication system
JP2010136007A (en) * 2008-12-03 2010-06-17 Mitsubishi Electric Corp Data collecting method and data collection system
EP2227057B1 (en) * 2009-03-04 2012-12-26 Fujitsu Limited Improvements to short-range wireless networks
JP5347846B2 (en) * 2009-08-31 2013-11-20 富士通株式会社 Node-related information collecting system, node device, and frame processing method
JP5446621B2 (en) * 2009-09-03 2014-03-19 富士通株式会社 Wireless device, wireless communication system, and wireless communication method
EP2553975B1 (en) 2010-04-02 2018-08-15 InterDigital Patent Holdings, Inc. Group procedures for machine type communications devices
WO2012172665A1 (en) 2011-06-15 2012-12-20 富士通株式会社 Data communication method and data communication system
JP2013021516A (en) * 2011-07-11 2013-01-31 Toshiba Corp Consumed quantity measurement system, radio communication center device and program for the same measurement system
JP5739794B2 (en) * 2011-12-06 2015-06-24 株式会社日立産機システム Wireless communication system and communication path control method for wireless communication system
JPWO2013111182A1 (en) * 2012-01-25 2015-05-11 株式会社日立製作所 Wireless communication system, control device, and wireless communication method
CN104025658A (en) * 2012-01-25 2014-09-03 株式会社日立制作所 Wireless communication system, control apparatus, and wireless communication method
JP5825131B2 (en) * 2012-02-09 2015-12-02 富士通株式会社 Gateway device, node device, communication system, operation period control method, and computer program
JP5790555B2 (en) * 2012-03-15 2015-10-07 オムロン株式会社 Sensor module, sensor network system, data transmission method, data transmission program, and data collection method in sensor network system
JP5949298B2 (en) * 2012-08-07 2016-07-06 富士通株式会社 Communication method and information processing apparatus
JP6287841B2 (en) 2012-08-29 2018-03-07 富士通株式会社 Communication apparatus, system, and communication method
JP5814208B2 (en) * 2012-10-19 2015-11-17 東芝エレベータ株式会社 Elevator wireless sensor network system
JP2014086776A (en) * 2012-10-19 2014-05-12 Sharp Corp Management node, program, and radio communication system
WO2014080522A1 (en) * 2012-11-26 2014-05-30 三菱電機株式会社 Radio communication system, sink node, and radio communication method
KR101449674B1 (en) * 2012-12-12 2014-10-13 주식회사 케이티 Mobile gateway of the wireless sensor network and method for transmitting sensing data in the mobile gateway
JP6064198B2 (en) * 2013-03-27 2017-01-25 住友精密工業株式会社 Wireless network system and safety confirmation system using the same
JP6379629B2 (en) 2014-04-24 2018-08-29 ソニー株式会社 Communication control device, wireless communication device, communication control method, and wireless communication method
JP6490356B2 (en) * 2014-06-30 2019-03-27 国立大学法人九州大学 Data collection method and system
JP2016100803A (en) * 2014-11-25 2016-05-30 富士電機株式会社 Data collection wireless communication system, collection management station, communication path establishment method, and wireless communication network system
CN104684011B (en) * 2015-02-08 2018-04-27 浙江大学 The measuring method of dynamic topology in a kind of wireless sensor network
KR102402036B1 (en) * 2015-10-30 2022-05-24 에스케이플래닛 주식회사 Dynamic reconfiguration method for beacon topology network, apparatus and system therefor
JP6915475B2 (en) * 2017-09-25 2021-08-04 サクサ株式会社 Remote meter reading system
JP6731971B2 (en) * 2018-04-13 2020-07-29 ソフトバンク株式会社 Information processing apparatus, information processing apparatus control method, information processing apparatus control program, wireless communication apparatus, wireless communication apparatus control method, and wireless communication apparatus control program
KR102093438B1 (en) * 2018-12-19 2020-03-25 유니마이크로텍 주식회사 Multiple wireless access method between transmitter and receiver
JP2020145540A (en) * 2019-03-05 2020-09-10 沖電気工業株式会社 Controller, control program, control method, communication apparatus, and communication system
KR102015623B1 (en) * 2019-03-26 2019-08-28 한화시스템(주) Location information sharing system
CN113286347B (en) 2020-02-19 2024-06-14 摩点物联创意科技股份有限公司 Wireless network construction method
JP7017605B2 (en) * 2020-07-07 2022-02-08 ソフトバンク株式会社 Information processing device, information processing device control method, information processing device control program, wireless communication device, wireless communication device control method, and wireless communication device control program

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000207672A (en) * 1999-01-11 2000-07-28 Omron Corp System and method for wireless meter-reading
JP2001251316A (en) * 2000-03-07 2001-09-14 Omron Corp Path retrieval method for wireless network system
JP2002218080A (en) * 2001-01-16 2002-08-02 Fujitsu Denso Ltd Remote data collection system using radio network
JP2005094530A (en) * 2003-09-19 2005-04-07 Nec Corp Data transfer path construction method, wireless communication network system and sensor network system
JP2005328230A (en) * 2004-05-13 2005-11-24 Mitsubishi Electric Corp Wireless sensor node, sensor network, and monitor server

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000207672A (en) * 1999-01-11 2000-07-28 Omron Corp System and method for wireless meter-reading
JP2001251316A (en) * 2000-03-07 2001-09-14 Omron Corp Path retrieval method for wireless network system
JP2002218080A (en) * 2001-01-16 2002-08-02 Fujitsu Denso Ltd Remote data collection system using radio network
JP2005094530A (en) * 2003-09-19 2005-04-07 Nec Corp Data transfer path construction method, wireless communication network system and sensor network system
JP2005328230A (en) * 2004-05-13 2005-11-24 Mitsubishi Electric Corp Wireless sensor node, sensor network, and monitor server

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