JP5142283B2 - Wireless packet communication method and system - Google Patents
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本発明は、共通の無線チャネルを使用して無線パケット通信を行う無線基地局と無線端末間のデータパケット通信を行う無線パケット通信方法及びシステムに関し、特にIEEE802.15.4規格に基づく無線パーソナルエリア環境において、パケットの廃棄量を軽減させ、特に無線端末における消費電力を軽減させる際に好適な無線パケット通信方法及びシステムに関する。 The present invention relates to a wireless packet communication method and system for performing data packet communication between a wireless base station that performs wireless packet communication using a common wireless channel and a wireless terminal, and more particularly to a wireless personal area based on the IEEE 802.15.4 standard. The present invention relates to a radio packet communication method and system suitable for reducing the amount of discarded packets, especially for reducing power consumption in a radio terminal in the environment.
無線LAN(Local Area Network)は、有線LANと比較して、ケーブルのためのスペースが削減されることや、ノート型パーソナルコンピュータ(ノートPC)等を始めとした携帯端末が、その携帯性を損なうことなくLANに接続できる等の利点がある。また無線LANそのものも高速化され、また安価になってきたため、無線LANに対する実用化が一段と加速している。このような背景から、無線LANの標準化がIEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineering)で進められている。 A wireless LAN (Local Area Network) reduces the space for a cable as compared with a wired LAN, and portable terminals such as notebook personal computers (notebook PCs) impair portability. There are advantages such as being able to connect to a LAN without any problems. In addition, since the wireless LAN itself has become faster and cheaper, the practical use of the wireless LAN is further accelerated. Against this background, standardization of wireless LAN is being promoted by the Institute of Electrical and Electronics Engineering (IEEE).
特に無線LANに代表される無線パケット通信システムにおいて、複数の端末間における無線リソースの競合が問題視されている。この無線リソースの競合を回避するためには、媒体アクセス制御(MAC:Medium Access Control)が必要となる。この無線LANにおけるMACプロトコルとしては、端末がパケットを送信する前に他端末の搬送波を検出する、いわゆるキャリアセンスを実行し、キャリアを捕捉できない場合に自身のパケットを送信するCSMA(Carrier Sense Multiple Access)方式が提案されている。また、このCSMA方式に対して、更にパケットの衝突回避の仕組みを付加したCSMA/CA方式(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式も提案されている。 Particularly in a wireless packet communication system typified by a wireless LAN, contention of wireless resources among a plurality of terminals is regarded as a problem. In order to avoid the competition of radio resources, medium access control (MAC) is necessary. As a MAC protocol in this wireless LAN, a so-called carrier sense in which a terminal detects a carrier wave of another terminal before transmitting a packet, and when the carrier cannot be captured, a CSMA (Carrier Sense Multiple Access) is transmitted. ) Method has been proposed. Also, a CSMA / CA scheme (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) is proposed in which a mechanism for avoiding packet collision is added to the CSMA scheme.
このCSMA/CA方式では、通信を開始して、通信相手の無線ノードからACK(Acknowledge)信号の返信を受け取った場合には、通信が成功したものとみなし、ACK信号を受け取らなかった場合には、他の無線ノードとの通信衝突が発生したものとみなして、再びバックオフ時間を設けてパケットデータを再送信するシステムである。 In this CSMA / CA system, when communication is started and a response of an ACK (Acknowledge) signal is received from the wireless node of the communication partner, it is considered that communication is successful, and when an ACK signal is not received In this system, it is assumed that a communication collision with another wireless node has occurred, and the packet data is retransmitted again with a back-off time.
特に近年において、このCSMA/CA方式は、IEEE802.15.4規格に準拠する場合が多くなっている。IEEE802.15.4規格は、868MHz、915MHz及び2.45GHz付近の周波数を利用する無線通信であって、特にZigbee(登録商標)等の家電向け近距離通信に利用されている。Zigbee(登録商標)は、IEEE802.15.4規格で規定されたPHY層及びMAC層を用い、その上位のネットワーク層、アプリケーション層を規格化したものである。このZigbee(登録商標)は、IEEE802.15.4規格の特徴を生かし、超低消費電力化、小型化、低コスト化を実現可能としている。 In particular, in recent years, the CSMA / CA system is increasingly compliant with the IEEE 802.15.4 standard. The IEEE 802.15.4 standard is wireless communication using frequencies near 868 MHz, 915 MHz, and 2.45 GHz, and is particularly used for short-range communication for home appliances such as Zigbee (registered trademark). Zigbee (registered trademark) uses the PHY layer and the MAC layer defined in the IEEE 802.15.4 standard and standardizes the network layer and application layer above it. This Zigbee (registered trademark) makes it possible to realize ultra-low power consumption, downsizing, and low cost by making use of the features of the IEEE 802.15.4 standard.
このように、IEEE802.15.4規格は、センサネットワークのみならず、ホームネットワーク、オフィスネットワーク、人体に装着した各種医療用機器との通信ネットワークに加え、将来的にはユビキタスネットワーク社会を実現するためのキーテクノロジーとしても注目されている。 In this way, the IEEE 802.15.4 standard is not only for sensor networks, but also for realizing a ubiquitous network society in the future in addition to home networks, office networks, and communication networks with various medical devices attached to the human body. It is also attracting attention as a key technology.
IEEE802.15.4規格による無線通信では、図10に示すように、ネットワーク7を制御するNC(Network-Coordinator)71と、複数のED(End Device)72と間で近距離無線通信を行うのが一般的である。ちなみに、このネットワーク7の例としては、スター型、ツリー型、メッシュ型といった多彩なネットワーク形態が選択可能である。 In wireless communication based on the IEEE 802.15.4 standard, short-range wireless communication is performed between an NC (Network-Coordinator) 71 that controls the network 7 and a plurality of EDs (End Devices) 72, as shown in FIG. Is common. Incidentally, as an example of the network 7, various network forms such as a star type, a tree type, and a mesh type can be selected.
また、このIEEE802.15.4規格による無線通信では、ビーコンを使用したいわゆるスーパーフレーム構造を用いる。このスーパーフレーム構造は、ビーコン間隔を全てのED72がアクセス可能なCAP(Contention Access Period)、特定のED72が専有してアクセス可能なCFP(Contention Free Period)、全てのED72がアクセス禁止となるInactive期間に分割される。またCFPは、GTS(Guaranty time Slot)メカニズムにより7等分されて、通信を優先的に行いたいED72へ割り当てることが可能となる。
In wireless communication based on the IEEE 802.15.4 standard, a so-called superframe structure using a beacon is used. In this superframe structure, a CAP (Contention Access Period) in which all
従来におけるこのIEEE802.15.4規格による無線パケット通信システムとしては、例えば、特許文献1、2等が提案されている。またCSMA/CA方式におけるパケットの衝突を最小限に抑える技術としては、例えば、特許文献3、4の開示技術が提案されている。
ところで、このようなIEEE802.15.4規格による図10に示すネットワーク7において、ED72から送られてきたデータフローを組み込むためのCFPのスロットは、かかるED72毎に予め決められており、固定されている。複数のED72からNC71に対して同時にデータを送信する際に、ある1つのED72からは送信されるデータが無いにも関わらず、別のED72からは非常に高いレートでデータが送信されてくる場合もある。かかる場合において、上述した従来の方法では、上記1つのED72のためにわざわざ使用しないスロットを常時確保しなければならず、また、かかる空きスロットを、他のED72から送信されてくる大量のデータのために使用することができず、スロットを浪費してしまうという問題点があった。これに加えて、他のED72から送信すべきデータに関しては、CFPのスロットが確保されないため、パケットを廃棄せざるを得なくなるという問題点があった。
By the way, in the network 7 shown in FIG. 10 according to the IEEE 802.15.4 standard, the slot of the CFP for incorporating the data flow sent from the ED 72 is predetermined for each
なお、IEEE802.15.4規格において、パケット廃棄率を減少させるためのスキームは従来において提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。しかしながら、これらのスキームは、何れもED72、ひいてはシステム全体の仕様につき大きく改変を施す必要があり、現時点において既に現在において稼働しているシステムに対する適用が困難になるという問題点があった。
In the IEEE 802.15.4 standard, a scheme for reducing the packet discard rate has been proposed in the past (for example, see Non-Patent Document 1). However, each of these schemes has a problem in that it is necessary to make significant changes to the specifications of the
更に従来のスーパーフレーム構造では、ビーコンの後にCAP、CFP、Inactive期間が続く構成であるため、フレームにおいてCFPが終わるまで消費電力を減らすことができないという問題点があった。特にこのネットワーク7について、ED72を人体内に装着して内部の臓器の情報をリアルタイムに検出する場合等では、ED72の消費電力を極力低減させる必要があった。このため、医療用通信システムとして応用する際において、特にこのED72における低消費電力化の要請が強かった。 Furthermore, the conventional super frame structure has a configuration in which the CAP, CFP, and Inactive periods follow the beacon, and thus there is a problem that power consumption cannot be reduced until the CFP ends in the frame. In particular, for the network 7, when the ED 72 is attached to a human body and information on internal organs is detected in real time, it is necessary to reduce the power consumption of the ED 72 as much as possible. For this reason, when applied as a medical communication system, there is a strong demand for lower power consumption particularly in the ED72.
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、CFPのスロットを効率よく活用することによりパケット廃棄率を低減可能させ、低消費電力化が可能な無線パケット通信方法及びシステムを提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to reduce the packet discard rate by efficiently utilizing the CFP slot, thereby reducing the power consumption. It is an object of the present invention to provide a wireless packet communication method and system capable of performing the above.
本発明に係る無線パケット通信方法は、上述した課題を解決するために、複数の無線端末と、無線基地局との間で無線パケット通信を行う無線パケット通信方法において、上記各無線端末が送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知するデータ情報通知ステップと、上記データ情報通知ステップにおいて受信した上記データ情報に基づき、上記無線基地局側において、ビーコンの後にCFP(Contention Free Period)とCAP(Contention Access Period)とInactive期間とが続くフレームにおける上記CFPと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記CFPを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当てステップと、上記割り当てステップにおいて上記データフロー毎に割り当てた上記CFPを構成するスロットをSRL(Slot Reservation List)に書き込むことにより更新するSRL更新ステップと、上記SRL更新ステップにより更新されたSRLを参照し、上記無線端末毎に割り当てたCFPのスロットを、上記無線基地局から上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知ステップと、上記各無線端末が、上記スロット通知ステップにおいて通知されたCFPのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信するデータ送信ステップとを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a wireless packet communication method according to the present invention is a wireless packet communication method in which wireless packet communication is performed between a plurality of wireless terminals and a wireless base station. A data information notification step for notifying the wireless base station of data information on data to be transmitted in advance, and a CFP (Contention Free Period) after a beacon on the wireless base station side based on the data information received in the data information notification step The number of slots in the CFP and the inactive period in a frame in which a CAP (Contention Access Period) and an inactive period continue is adjusted, and the slots constituting the CFP are adjusted for each data flow scheduled to be transmitted from each wireless terminal. Further allocation step, and the data flow in the allocation step The SRL update step for updating the slot constituting the CFP allocated for each time by writing it in an SRL (Slot Reservation List), the SRL updated by the SRL update step is referred to, and the CFP allocated for each radio terminal is referred to A slot notifying step for notifying a slot from the radio base station to each radio terminal by the beacon, and each radio terminal sending data to the radio base station for the slot of the CFP notified in the slot notifying step. And a data transmission step of transmitting.
本発明に係る無線パケット通信システムは、上述した課題を解決するために、複数の無線端末と、無線基地局との間で無線パケット通信を行う無線パケット通信システムにおいて、送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知する無線端末と、上記無線端末から受信した上記データ情報に基づき、ビーコンの後にCFP(Contention Free Period)とCAP(Contention Access Period)とInactive期間とが続くフレームにおける上記CFPと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記CFPを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当て手段と、上記割り当て手段により上記データフロー毎に割り当てた上記CFPを構成するスロットをSRL(Slot Reservation List)に書き込むことにより更新するSRL更新手段と、上記SRL更新手段により更新されたSRLを参照し、上記無線端末毎に割り当てたCFPのスロットを、上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知手段とを備える無線基地局とを備え、上記各無線端末は、上記無線基地局におけるスロット通知手段により通知されたCFPのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a wireless packet communication system according to the present invention provides data information on data to be transmitted in a wireless packet communication system that performs wireless packet communication between a plurality of wireless terminals and a wireless base station. In a frame in which a beacon is followed by a CFP (Contention Free Period), a CAP (Contention Access Period), and an Inactive period, based on the wireless terminal that notifies the wireless base station in advance, and the data information received from the wireless terminal. The number of slots in the CFP and the inactive period is adjusted, and an allocation unit that further allocates slots constituting the CFP for each data flow scheduled to be transmitted from each wireless terminal, and allocation for each data flow by the allocation unit In addition, the slots constituting the above CFP are written into the SRL (Slot Reservation List) SRL updating means for updating by means of, and referring to the SRL updated by the SRL updating means, and slot notification means for notifying each wireless terminal of the CFP slot assigned to each wireless terminal by the beacon. Each of the radio terminals transmits data to the radio base station in the CFP slot notified by the slot notifying unit in the radio base station.
上述した構成からなる本発明では、パケット廃棄率を低く抑えることができ、ひいては、平均消費電力も低く抑えることが可能となる。 In the present invention having the above-described configuration, the packet discard rate can be kept low, and consequently the average power consumption can be kept low.
以下、本発明を実施するための最良の形態として、IEEE802.15.4規格に基づく無線パーソナルエリア環境に適用される無線パケット通信方法及びシステムについて、図面を参照しながら詳細に説明をする。 Hereinafter, as a best mode for carrying out the present invention, a wireless packet communication method and system applied to a wireless personal area environment based on the IEEE 802.15.4 standard will be described in detail with reference to the drawings.
本発明を適用した無線パケット通信システム1は、例えば図1に示すように、複数の無線端末2と、ネットワーク全体を制御する無線基地局3とを備えている。無線パケット通信システム1は、IEEE802.15.4標準に基づく低速WPAN(Wireless Personal Area Network)である。なお、無線パケット通信システム1は、図1に示すようなスター型に限定されるものではなく、ツリー型やメッシュ型等いかなるネットワーク形態を適用してもよい。
A radio
また、この無線パケット通信システム1では、無線端末2を例えば人体内に埋め込み(インプラント)し、或いは人体に装着するものであってもよい。そして、人体外に無線基地局3を配設するようにしてもよい。かかる場合において、無線端末2は、人体内を撮像し、あるいは体内の各種情報をセンシングし、取得したデータを体外の無線基地局3へと送信する。無線基地局3は、かかるデータを受信し、これを解析することにより、人体の異常を検知することになる。
Further, in the wireless
無線端末2は、少なくともWPANにおいて無線基地局3との間で無線パケット通信を行うことができ、更には無線基地局3を介して他の無線端末2との間で無線パケット通信を行うことができる。以下では、無線端末2から無線基地局3へパケットデータを無線により送信する場合を例にとり説明をする。ちなみに、この無線端末2を人体内に埋め込みする場合には、非常に小型化されたチップで構成されることになる。
The
無線基地局3も同様に上述した携帯情報端末と構成を同一とするものであってもよい。この無線基地局3は、コーディネータとしての役割を担う。そして、この無線基地局3は、無線端末2から送信されてくるビーコンを取得し、また無線端末2をそれぞれWPANに接続させるために、これらを互いに同期化させる役割を担う。
Similarly, the
本発明を適用した無線パケット通信システム1は、例えば図2(a)に示すように、ビーコン21を使用したいわゆるスーパーフレーム構造を用いる。スーパーフレームは、ビーコン21の後にCFP(Contention Free Period)22と、CAP(Contention Access Period)23と、Inactive期間24とを有している。さらに、2つのビーコン21間の時間は、スーパーフレームの周期に関係なく、所定数のスロットに分けられる。このスーパーフレームでは、上述したCAP23の前に、特定の無線端末2のみが専有してアクセス可能なCFP22、全ての無線端末2がアクセス禁止となるInactive期間24が続くことになる。
The radio
ちなみに、このスーパーフレーム構造において、CFP22と、Inactive期間24を構成するスロット数は可変としており、CAP23を構成するスロット数は固定としている。なお、1フレームを構成するスロットの数も固定とされていることから、CFP22のスロット数を増やした場合には、Inactive期間24のスロット数をこれに応じて減らし、またCFP22のスロット数を減らした場合には、Inactive期間24のスロット数をこれに応じて増やすことになる。
Incidentally, in this superframe structure, the number of slots constituting the
次に、本発明を適用した無線パケット通信システム1の動作について図3を用いて詳細に説明をする。この図3の例では、2つの無線端末2a、2bから1つの無線基地局3に対してそれぞれデータを送信する場合を例にとる。
Next, the operation of the wireless
先ず、ステップS11において、各無線端末2a、2bからデータ情報を無線基地局3へ通知する。このステップS11におけるデータ情報の通知は、各無線端末2a、2bが送信すべきデータに関するデータ情報である。例えば、無線端末2aがこれから無線基地局3へデータを送ろうとするとき、その送ろうとしているデータに関するデータ情報として、作動周期と、データレート等を通知する。同様に無線端末2bも、これから送ろうとしているデータの作動周期と、データレート等をデータ情報として送る。無線端末2aと無線端末2b間において、互いに送ろうとしているデータのデータレート等は異なる場合が多い。ステップS11において、上述したデータ情報を受け取った無線基地局3は、無線端末2aと無線端末2bとが、それぞれ送ろうとしているデータに関するデータレートを初めとした各種情報を予め取得することが可能となる。なお。これら無線端末2a、2bによるデータ情報の送信のタイミングは、同時である場合に限定されるものではなく、若干のインターバルが発生していてもよい。
First, in step S11, the
次にステップS12へ移行し、無線基地局3は、スロットの割り当てを行う。このステップS12におけるスロットの割り当ては、ステップS11において無線基地局3が受信したデータ情報に基づいて行う。
Next, the process proceeds to step S12, and the
このステップS12におけるスロットの割り当ては、先ずこのスーパーフレーム構造において、CFP22と、Inactive期間24を構成するスロット数の調整を行う。例えば、CFP22に挿入すべきデータの量が多い場合には、図2(b)に示すようにCFP22を構成するスロット数を増加させる。そして、このCPF22において増加させたスロットの分、Inactive期間24のスロット数を減少させる。逆にCFP22に挿入すべきデータの量が少なくなる場合には、CFP22を構成するスロット数を減少させる。そして、このCPF22において減少させたスロットの分、Inactive期間24のスロット数を増加させる。
In the allocation of slots in step S12, first, in this superframe structure, the number of slots constituting the
これにより、本発明では、CFP22に挿入すべきデータの量が多い場合には、CFP22を構成するスロット数を増加させることにより、複数のフレーム間に跨ることなく、一のフレーム内で処理することが可能となり、フレームを構成するスロットを効率的に活用することができる。また逆にCFP22に挿入すべきデータの量が少ない場合には、CFP22を構成するスロット数を減少させることにより、CFP22以降のCAP23、Inactive期間24の期間において電力をOFFすることが可能となり、消費電力を軽減させることが可能となる。即ち、本発明では、データの受信量が少なくなりそうな場合にCAP23、Inactive期間24を構成するスロットの割合を増加させることにより、消費電力を低減させることが可能となる。
Thus, in the present invention, when the amount of data to be inserted into the
このステップS12では、上述したCFP22と、Inactive期間24を構成するスロット数の調整を行った後、更にCFP22を構成するスロットを各無線端末2a、2bから送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる。例えば図4に示すように、無線端末2a、2bからデータフローが、フローF1〜フローF4に亘り送信が予定されていることを、上記受信したデータ情報に基づいて識別することができたものとする。かかる場合において、j-1番目のフレーム((j-1)th frame)と、j+1番目のフレーム((j+1)th frame)との間にある、j番目のフレーム(jth frame)に、フローF1〜フローF4をフローF2、フローF1、フローF4、フローF3の順で構成する場合を例に示したのが図4である。
In this step S12, after adjusting the
ステップS12では、これらデータフローをフレーム内に挿入するために、前もってCFP22の各スロットを割り当てる。このとき、フローF1〜フローF4のために、全部でCFP22のスロットとして49スロット必要であることを、上述したデータ情報に基づいて識別する。そして、先ずCFP22のスロットとして、49スロット分確保すべく、CFP22と、Inactive期間24とのスロット数を調整する。因みに、図中において、このj番目のフレームの下側に割り振られている番号は、スロットNo.である。このスロットNo.1〜5はビーコン21に割り当てられる。このため、CFP22は、スロットNo.6〜53において割り当てられることになる。次に、CFP22について、更にフローF2についてスロットNo.6〜13を、フローF1についてスロットNo.14〜29を、フローF4についてスロットNo.30〜45を、更にフローF3についてスロットNo.46〜53を割り当てる。
In step S12, each slot of the
上述したステップS11において送信されてきたデータ情報において、各フローF1〜F4におけるデータ量に関する情報も記述されている。このため、各フローF1〜F4毎についてデータ情報からそれぞれデータ量情報を取得することにより、各フローF1〜F4についてそれぞれCFP22のスロットをいかなる量に亘って配分すべきかを決めることが可能となる。その結果、上述したように、各フローF1〜F4についてそのデータ量の大きさに応じて上述の如きCFP22のスロットを割り当てることが可能となる。
In the data information transmitted in step S11 described above, information on the data amount in each of the flows F1 to F4 is also described. Therefore, by acquiring the data amount information from the data information for each of the flows F1 to F4, it is possible to determine how much the slots of the
次にステップS13へと移行し、無線基地局3は、SRL(Slot Reservation List)への情報の書き込みを行う。このSRLは、例えば無線基地局3に実装されているハードディスクやメモリ等の記録媒体に記録されるものであり、また必要に応じてこれらSRLが記録された記録媒体へアクセスすることにより、SRLへ書き込んだ情報を読み出すことが可能となる。
Next, the process proceeds to step S13, and the
図5は、実際にステップS13においてSRLに、スロットの割り当てを書き込んだ例を示している。j番目のフレームの場合、それぞれフローF2、フローF1、フローF4、フローF3の順で上から記述し、さらに、各フローF1〜F4についてNSとNLを記述する。 FIG. 5 shows an example in which slot assignments are actually written to the SRL in step S13. In the case of the j-th frame, the flow F2, the flow F1, the flow F4, and the flow F3 are described from the top in this order, and NS and NL are described for each of the flows F1 to F4.
このNSは、それぞれデータの書き込みを開始するスロットのNo.を示しており、NLは、それぞれのフローについてデータの書き込みに必要なスロット数を示している。無線基地局3は、このSRLに対して随時、情報の書き込みを行うことにより、これを更新していくことになる。このSRLへの情報の書き込みは、今後無線端末3から送信されてくるデータのためのスロットの予約を意味する。
This NS is the slot number where data writing is started. NL indicates the number of slots necessary for data writing for each flow. The
ちなみに、このスロットの予約は、フレーム単位で行う。例えば図6に示すように、無線端末2からのデータパケットは、タイミングdk(i-1)、タイミングdki、タイミングdk(i+1)、タイミングdk(i+2)、で送られてくるものとし、1フレームの長さをTFとする。また、タイミングdkiで送られてくる今回のデータ送信分については、TDkiにより指定されたj番目のフレームを、またタイミングdk(i+1)で送られてくる次回のデータ送信分については、RDkiにより指定されたj+1番目のフレームを割り当てるものとする。
Incidentally, this slot reservation is performed on a frame basis. For example, as shown in FIG. 6, the data packet from the
かかる場合において、本発明では、CFP22のスロット数の調整と、各無線端末2から送信されるデータフロー毎のCFP22を構成するスロットの割り当てを、今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についても実行する。即ち、TDkiにより指定されたj番目のフレームのみならず、次回分のRDkiにより指定されたj+1番目のフレームについても、スロットの確保を予約しておく。そして、予約したスロットについての情報は、上述したSRLへ書き込む。
In such a case, in the present invention, the adjustment of the number of slots of the
また、今回のデータ送信が、タイミングdki+1で送られてくるデータとなる場合、TDki+1により指定されるのはj+1番目のフレームとなり、RDki+1により指定されるのはj+2番目のフレームとなる。j+2番目のフレームが次回のデータ送信時に割り当てられるフレームであるが、そのスロットを予め予約しておく。このようにして、順次TDkとRDkを後ろのフレームにシフトさせながら、今回のデータ送信と次回のデータ送信の2回分のスロットの予約を行い、その都度SRLの更新を行う。 Also, if the current data transmission is the data sent at timing d ki + 1 , the TD ki + 1 specifies the j + 1th frame, and it is specified by RD ki + 1. Is the j + 2th frame. The j + 2th frame is a frame assigned at the next data transmission, and the slot is reserved in advance. In this way, while shifting sequentially TD k and RD k to the back of the frame, make a reservation for two times of the slot of the current data transmission and the next data transmission, to update the each time SRL.
次にステップS14へ移行し、前ステップS13において無線端末2a、2b毎に割り当てたCFP22のスロットをビーコン21により、無線基地局3から各無線端末2a、2bへと通知する。このとき、無線基地局3は、上記更新されたSRLを参照し、それに書き込まれているスロットに関する情報を読み出し、これを無線端末2a、2bへと送信する。無線基地局3は、SRLに記述されている全てのスロットに関する情報を無線端末2a、2bそれぞれに対して送信するのではなく、各無線端末2a、2bが送信を予定しているデータフローに関するスロットを通知すればよい。例えば、上述したフローF1〜フローF4のうち、フローF1、F2が無線端末2aにより送信を予定するものであり、フローF3、F4が無線端末2bにより送信を予定するものである場合、無線端末2aには、フローF1、F2に割り当てたスロットに関する情報を、また無線端末2bには、フローF3、F4に割り当てたスロットに関する情報を送信する。
Next, the process proceeds to step S14, and the slot of the
次にステップS15へ移行し、各無線端末2a、2bは、ステップS14において通知されたCFP22のスロットに対して無線基地局3へデータを送信する。これにより、無線基地局3は、予め予約しておいた各スロットに、各無線端末2a、2bからのデータを挿入することが可能となる。
Next, the process proceeds to step S15, and each of the radio terminals 2a and 2b transmits data to the
このような本発明を適用した無線パケット通信方法によれば、以下に説明するような効果を得ることができる。 According to the wireless packet communication method to which the present invention is applied, the following effects can be obtained.
図7は、無線端末2の数Nに対するパケット廃棄率のシミュレーション結果を示している。この図7において、DCは、作動周期(=1、0.5)を示しており、本発明例におけるパケット廃棄率に加え、従来のIEEE802.15.4仕様におけるパケット廃棄率を比較のために示している。
FIG. 7 shows a simulation result of the packet discard rate with respect to the number N of
いずれの場合においても、無線端末2の数Nが増加するにつれてパケット廃棄率は増加していた。また、本発明例は、従来仕様と比較してパケット廃棄率が低くなっていた。特に無線端末2の数Nが大きい場合において、従来仕様と比較したそのパケット廃棄率の格差が一段と大きくなる傾向も示されていた。またDCが減少するにつれて、パケット廃棄率が高くなる傾向も表れていた。
In either case, the packet discard rate increased as the number N of
このように本発明では、上述したステップS12におけるスロットの割り当てを実行することから、使用しないスロットを、他のデータの送信を希望している無線端末2に対して割り当てることが可能となり、スロットが確保されないことによるパケットの廃棄を防止することができる。
As described above, in the present invention, since the slot allocation in step S12 described above is executed, it is possible to allocate a slot not to be used to the
図8は、無線端末2の数Nに対する平均遅延時間(ms)のシミュレーション結果を示している。この図8では、ステップS11におけるデータ情報の送信を”Request”として表し、またステップS15におけるデータ送信を”Data”として表している。その結果、いずれの場合においても無線端末2の数Nが増加するにつれて平均遅延時間は増加していた。ちなみに、本発明例では、上述したステップS11〜14の工程が従来例と比較して新たに加わる分において、処理時間が増大し、従来仕様と比較して、僅かではあるがそのパケット送信に至るまでの平均遅延時間が増加していた。
FIG. 8 shows a simulation result of the average delay time (ms) with respect to the number N of
図9は、無線端末2の数Nに対する平均消費電力の関係を示している。ちなみに、この平均消費電力は、無線端末2と、無線基地局3の双方についてシミュレーションを行った。その結果、本発明例では、従来例のDC=1と比較して、無線端末2と、無線基地局3について消費電力が減少する傾向が示されていた。特に無線端末2において、従来例と比較して消費電力を大幅に低減できることが分かった。その理由として、CFP22の後に、CAP23、Inactive期間が続く構成としていることから、上述のように電源をOFFすることができ、また無線端末2側においても、その期間は同様に電源をOFFすることができ、消費電力を低減することができるためである。特に、無線端末2における消費電力を減らすことができる本発明では、特に無線端末2を人体内に装着して内部の臓器の情報をリアルタイムに検出する場合等において好適となる。
FIG. 9 shows the relationship of average power consumption with respect to the number N of
1 無線パケット通信システム
2 無線端末
3 無線基地局
21 ビーコン
22 CFP
23 CAP
24 Inactive期間
1 wireless
23 CAP
24 Inactive period
Claims (8)
上記各無線端末が送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知するデータ情報通知ステップと、
上記データ情報通知ステップにおいて受信した上記データ情報に基づき、上記無線基地局側において、ビーコンの後にCFP(Contention Free Period)とCAP(Contention Access Period)とInactive期間とが続くフレームにおける上記CFPと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記CFPを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当てステップと、
上記割り当てステップにおいて上記データフロー毎に割り当てた上記CFPを構成するスロットをSRL(Slot Reservation List)に書き込むことにより更新するSRL更新ステップと、
上記SRL更新ステップにより更新されたSRLを参照し、上記無線端末毎に割り当てたCFPのスロットを、上記無線基地局から上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知ステップと、
上記各無線端末が、上記スロット通知ステップにおいて通知されたCFPのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信するデータ送信ステップとを有すること
を特徴とする無線パケット通信方法。 In a wireless packet communication method for performing wireless packet communication between a plurality of wireless terminals and a wireless base station,
A data information notification step of notifying the wireless base station in advance of data information related to data to be transmitted by each wireless terminal;
Based on the data information received in the data information notification step, on the radio base station side, the CFP and the Inactive in a frame in which a beacon is followed by a CFP (Contention Free Period), a CAP (Contention Access Period), and an Inactive period. An allocation step of adjusting the number of slots in the period and further allocating slots constituting the CFP for each data flow scheduled to be transmitted from each wireless terminal;
An SRL update step for updating the slot constituting the CFP assigned for each data flow in the assignment step by writing it in an SRL (Slot Reservation List);
A slot notification step of referring to the SRL updated in the SRL update step and notifying each wireless terminal of the CFP slot allocated to each wireless terminal from the wireless base station by the beacon;
A wireless packet communication method comprising: a data transmission step in which each of the wireless terminals transmits data to the wireless base station for the CFP slot notified in the slot notification step.
上記SRL更新ステップでは、上記割り当てステップにおいて調整した上記CFPのスロット数と、上記データフロー毎に割り当てた上記CFPを構成するスロットを今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についてSRLに書き込むことにより更新すること
を特徴とする請求項1記載の無線パケット通信方法。 In the assignment step, the adjustment of the number of slots of the CFP and the assignment of the slots constituting the CFP for each data flow transmitted from each wireless terminal are added to the current data transmission and the next data transmission Also run about
In the SRL update step, the number of slots of the CFP adjusted in the allocation step and the slots constituting the CFP allocated for each data flow are added to the current data transmission, and the next data transmission is stored in the SRL. The wireless packet communication method according to claim 1, wherein updating is performed by writing.
を特徴とする請求項1又は2記載の無線パケット通信方法。 The wireless packet communication method according to claim 1 or 2, wherein, in the data information notifying step, an operation cycle and a data rate are notified as the data information.
を特徴とする請求項1〜3のうち何れか1項記載の無線パケット通信方法。 The wireless packet communication method according to any one of claims 1 to 3, wherein the wireless packet communication protocol conforms to the IEEE 802.15.4 standard.
送信すべきデータに関するデータ情報を上記無線基地局に予め通知する無線端末と、
上記無線端末から受信した上記データ情報に基づき、ビーコンの後にCFP(Contention Free Period)とCAP(Contention Access Period)とInactive期間とが続くフレームにおける上記CFPと上記Inactive期間のスロット数を調整するとともに、上記CFPを構成するスロットを上記各無線端末から送信される予定のデータフロー毎に更に割り当てる割り当て手段と、上記割り当て手段により上記データフロー毎に割り当てた上記CFPを構成するスロットをSRL(Slot Reservation List)に書き込むことにより更新するSRL更新手段と、上記SRL更新手段により更新されたSRLを参照し、上記無線端末毎に割り当てたCFPのスロットを、上記ビーコンにより上記各無線端末へ通知するスロット通知手段とを備える無線基地局とを備え、
上記各無線端末は、上記無線基地局におけるスロット通知手段により通知されたCFPのスロットに対して上記無線基地局へデータを送信すること
を特徴とする無線パケット通信システム。 In a wireless packet communication system that performs wireless packet communication between a plurality of wireless terminals and a wireless base station,
A wireless terminal that notifies the wireless base station in advance of data information related to data to be transmitted;
Based on the data information received from the wireless terminal, the number of slots in the CFP and the Inactive period in a frame in which a CFP (Contention Free Period), a CAP (Contention Access Period), and an Inactive period follow the beacon is adjusted. Allocation means for further assigning slots constituting the CFP for each data flow scheduled to be transmitted from each wireless terminal, and slots constituting the CFP assigned for each data flow by the assignment means are assigned to SRL (Slot Reservation List). SRL updating means for updating by writing to the SRL, and slot notifying means for referring to the SRL updated by the SRL updating means and notifying each wireless terminal of the CFP slot allocated for each wireless terminal by the beacon A wireless base station comprising
Each of the wireless terminals transmits data to the wireless base station to the CFP slot notified by the slot notification means in the wireless base station.
上記SRL更新手段は、上記割り当てステップにおいて調整した上記CFPのスロット数と、上記データフロー毎に割り当てた上記CFPを構成するスロットを今回のデータ送信分に加えて、次回のデータ送信分についてSRLに書き込むことにより更新すること
を特徴とする請求項5記載の無線パケット通信システム。 The assigning means adjusts the number of CFP slots and assigns slots constituting the CFP for each data flow transmitted from each wireless terminal in addition to the current data transmission, Also run about
The SRL updating means adds the number of slots of the CFP adjusted in the assigning step and the slots constituting the CFP assigned for each data flow to the current data transmission, and stores the next data transmission in the SRL. The wireless packet communication system according to claim 5, wherein the wireless packet communication system is updated by writing.
を特徴とする請求項5又は6記載の無線パケット通信システム。 The wireless packet communication system according to claim 5 or 6, wherein the wireless terminal notifies an operation cycle and a data rate as the data information.
を特徴とする請求項5〜7のうち何れか1項記載の無線パケット通信システム。 The wireless packet communication system according to any one of claims 5 to 7, wherein the wireless packet communication protocol conforms to the IEEE 802.15.4 standard.
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