JP5235535B2 - Node time synchronization method and sensor network system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、省電力化のために一定時間間隔で動作状態と休止状態を繰り返す間欠動作を行うセンサノードの利用システムに関し、特に、システム内のセンサノード全体で、あるいは一部の複数のセンサノード間で時刻同期を取る技術に関する。 The present invention relates to a sensor node utilization system that performs intermittent operation in which an operation state and a sleep state are repeated at regular time intervals for power saving, and in particular, the entire sensor node in the system or a part of a plurality of sensor nodes. It is related with the technology which synchronizes time between.
近年、センサに無線通信機能を有する小型の電子回路を付加して、現実世界の様々な情報をリアルタイムに情報処理装置に取り込むネットワークシステム(以下、センサネットワークシステムという)が検討されている。 In recent years, a network system (hereinafter referred to as a sensor network system) in which a small electronic circuit having a wireless communication function is added to a sensor and various information in the real world is taken into an information processing device in real time has been studied.
また、センサ機能を搭載した小型無線センサノード(以下、センサノード)、中継機、基地局、及びセンサネット管理サーバ(以下、管理サーバ)から構成されるセンサネットワークシステムの開発が進められている。センサノードは、人又は場所の状態等に関するデータ(センサデータ)を取得し、取得したセンサデータを中継機によりマルチホップに中継し、基地局を経由して管理サーバに送信する。 Further, development of a sensor network system including a small wireless sensor node (hereinafter referred to as a sensor node) equipped with a sensor function, a relay station, a base station, and a sensor network management server (hereinafter referred to as a management server) is being promoted. The sensor node acquires data (sensor data) related to the state of a person or a place, etc., relays the acquired sensor data in a multi-hop by a relay, and transmits it to the management server via the base station.
センサネットワークシステムは、複数のセンサノードのセンサデータを収集し、一括管理して、アプリケーションに応じたデータ処理(解析や表示)をし、様々なサービスを実現する。例えば、ある構造物上である距離を離れた複数箇所に加速度センサノードを設置すると、それぞれの加速度の時間変化から、地震などの揺れに応じた構造物の線、面、3次元の挙動が解析できる。 The sensor network system collects sensor data of a plurality of sensor nodes, collectively manages them, performs data processing (analysis and display) according to the application, and realizes various services. For example, if acceleration sensor nodes are installed at multiple locations on a certain structure at a certain distance, the line, surface, and three-dimensional behavior of the structure corresponding to the shaking such as an earthquake will be analyzed from the time variation of each acceleration. it can.
また、電池駆動を基本とするセンサノードは、低消費電力動作が要求される。そのため、センサノードは、通常間欠動作を行う。これは、センシングやデータ送信のようなタスクを実行する時のみ必要なハードウェアを駆動する動作状態と、実行すべきタスクがない時はマイコン、無線通信機能等を低電力モードで休眠させる休止状態を繰り返す動作である。間欠動作を行うことにより、センサノードは、限られたバッテリの下で長時間動作が可能となる。 In addition, a sensor node based on battery driving is required to operate with low power consumption. For this reason, the sensor node normally performs intermittent operation. This is an operating state that drives the necessary hardware only when performing tasks such as sensing and data transmission, and a sleep state that sleeps the microcomputer, wireless communication function, etc. in low-power mode when there are no tasks to be performed. It is an operation to repeat. By performing the intermittent operation, the sensor node can operate for a long time under a limited battery.
このセンサノード各々の時刻調整を行う方法として、親局と子局との間の1対1で、時刻同期を行う方法がある(例えば、特許文献1参照)。
また、前述のセンサノードを個別に時刻同期させる方式に対して、親ノードから送信される同じ時刻同期信号で、複数の子ノードを一斉に時刻同期させる方法がある。一般に、RBS(Reference Broadcast Synchronization)と分類され、短時間で高精度な同期精度が可能である。
As a method of adjusting the time of each sensor node, there is a method of performing time synchronization on a one-to-one basis between a master station and a slave station (see, for example, Patent Document 1).
In addition, there is a method in which a plurality of child nodes are time-synchronized simultaneously with the same time-synchronization signal transmitted from the parent node, in contrast to the above-described method of time-synchronizing the sensor nodes individually. Generally, it is classified as RBS (Reference Broadcast Synchronization), and high-precision synchronization accuracy is possible in a short time.
ある構造物上である距離を離れた複数箇所に加速度センサノードを設置して、それぞれの加速度の時間変化から地震などの揺れに応じた構造物の線、面、あるいは三次元の挙動を解析する場合、揺れに対する加速度の値は時刻に対して急激に変化するので、センシングの時刻精度が非常に重要となる。例えば、複数の加速度センサノードそれぞれが100Hzで加速度をサンプリングしている場合、複数のセンサノードのサンプリングデータ間の時刻は少なくとも1/200秒以内のズレに維持するように運用保守する必要がある。 Install acceleration sensor nodes at multiple locations on a structure at a certain distance, and analyze the line, surface, or three-dimensional behavior of the structure in response to shaking such as an earthquake from the time variation of each acceleration. In this case, since the acceleration value with respect to shaking changes rapidly with respect to time, sensing time accuracy is very important. For example, when each of a plurality of acceleration sensor nodes is sampling acceleration at 100 Hz, it is necessary to maintain the operation so that the time between the sampling data of the plurality of sensor nodes is maintained at a deviation within at least 1/200 second.
ここで、1/200秒(5ミリ秒)以内は,複数のセンサノードでの加速度データから線上,面上,あるいは三次元上で挙動を正確に解析をする場合に,同時刻でのサンプリングであることの対応付けが可能な精度を取るための制限である。 Here, within 1/200 second (5 milliseconds), sampling is performed at the same time when the behavior is accurately analyzed on the line, surface, or three dimensions from acceleration data at multiple sensor nodes. This is a restriction for obtaining an accuracy capable of associating a certain thing.
特許文献1では、親局と子局の間で通信する度に1対1の時刻同期手順を踏んでいる。このように、子局各々を個別に時刻同期させようとした場合、親局が信号を発してから、子局がその信号を受信して時刻調整するまでの所要時間に揺らぎが存在する。
例えば送信処理において、電波の衝突を避けるためのCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)処理や信頼性向上のための再送処理(ack信号を受信しなかった場合に再送する)が必要であるが、それぞれの処理において規格として未確定(乱数)の遅延時間が発生する。そのため、複数の子局間での時刻同期の要求精度が低い場合、例えば親局と子局の間で通信に必要な時刻同期を実現する場合には適切かもしれないが、子局間の時刻同期精度を高めるのは困難である。そのため、上述したような高頻度で加速度をサンプリングしているような場合の、センサノード間の時刻同期の要求精度を満たすことはできない。
In
For example, in transmission processing, CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) processing to avoid radio wave collision and retransmission processing to improve reliability (retransmit when ack signal is not received) are required. However, an indeterminate (random number) delay time occurs as a standard in each process. Therefore, it may be appropriate when the required accuracy of time synchronization between multiple slave stations is low, for example, when realizing the time synchronization required for communication between the master station and the slave station, the time between slave stations It is difficult to increase the synchronization accuracy. Therefore, the required accuracy of time synchronization between sensor nodes in the case where acceleration is sampled with high frequency as described above cannot be satisfied.
また、同じ時刻同期信号で複数の子ノードを一斉に時刻同期させる方法は、子ノードが常時受信可能な状態であることを前提としており、センサノードの消費電力が大きな問題となる。間欠動作している複数のセンサノード間で、同一の時刻同期信号を確実に受信できるように考慮する必要がある。 In addition, the method of time-synchronizing a plurality of child nodes at the same time with the same time synchronization signal is based on the premise that the child nodes can always receive, and the power consumption of the sensor node becomes a big problem. It is necessary to consider so that the same time synchronization signal can be reliably received between a plurality of sensor nodes that are intermittently operated.
そこで本発明は、省電力化のために一定時間間隔で動作状態と停止状態を繰り返す複数のセンサノード間の時刻を、高精度に同期させることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to highly accurately synchronize the time between a plurality of sensor nodes that repeats an operation state and a stop state at regular time intervals in order to save power.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。 Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
第1の子ノードは、第1の動作状態と第1の休止状態とを繰り返し、第1の動作状態において第1のセンサデータを取得して親ノードに送信する。第2の子ノードは、第2の動作状態と第2の休止状態とを繰り返し、第2の動作状態において第2のセンサデータを取得して親ノードに送信する。親ノードは、第1及び第2の子ノードの動作間隔に基づいて時刻同期信号を送信するタイミングを設定し、第1及び第2のセンサデータを受信して時刻同期信号を送信するタイミングを示す信号を第1及び第2の子ノードに送信する。第1の子ノードは、時刻同期信号を送信するタイミングに基づいて第1の休止状態から第3の動作状態に移行する。第2の子ノードは、上記時刻同期信号を送信するタイミングに基づいて第2の休止状態から第4の動作状態に移行する。親ノードは、時刻同期信号を送信するタイミングで上記時刻同期信号をブロードキャスト送信する。第1の子ノードは、第3の動作状態において受信する時刻同期信号に含まれる時刻に、自己の時刻を調整し、第2の子ノードは、第4の動作状態において受信する時刻同期信号に含まれる時刻に、自己の時刻を調整する。 The first child node repeats the first operation state and the first sleep state, acquires first sensor data in the first operation state, and transmits the first sensor data to the parent node. The second child node repeats the second operation state and the second sleep state, acquires the second sensor data in the second operation state, and transmits it to the parent node. The parent node sets the timing for transmitting the time synchronization signal based on the operation interval between the first and second child nodes, and indicates the timing for receiving the first and second sensor data and transmitting the time synchronization signal. A signal is transmitted to the first and second child nodes. The first child node shifts from the first sleep state to the third operation state based on the timing of transmitting the time synchronization signal. The second child node shifts from the second sleep state to the fourth operation state based on the timing of transmitting the time synchronization signal. The parent node broadcasts the time synchronization signal at the timing of transmitting the time synchronization signal. The first child node adjusts its own time to the time included in the time synchronization signal received in the third operation state, and the second child node uses the time synchronization signal received in the fourth operation state. Adjust own time to included time.
本発明によれば、複数のセンサノードそれぞれで高頻度に取得されるデータ(例えば加速度センサによる3軸加速度)間の時刻同期を高精度に行うことが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to perform highly accurate time synchronization between the data (for example, 3-axis acceleration by an acceleration sensor) acquired at high frequency in each of several sensor nodes.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、複数のセンサノードを用いた多地点観測システムの一構成例である。複数のセンサノード210〜250、無線基地局110、無線中継器(または単に,中継器)160,管理サーバ30、クライアント端末40からなる。複数のセンサノード210〜250及び無線基地局110,無線中継器160は、無線通信可能であり、無線基地局110、管理サーバ30、クライアント端末40はネットワーク20で接続されているものとする。なお、複数のセンサノードの個数は5個に限定せず,無線基地局110や無線中継器160の個数も1個ずつに限定しない。
FIG. 1 is a configuration example of a multipoint observation system using a plurality of sensor nodes. It comprises a plurality of
複数のセンサノードは、電池駆動により間欠動作をしており、センサノード毎に設定された間隔で動作状態と休止状態を繰り返す。起動時には搭載されているセンサ(温度センサ、加速度センサ、照度センサなど)で予め指定されたサンプリング周波数で物理量を観測し、その結果は無線通信により無線基地局110まで送信される。観測した物理量は,無線基地局110からネットワーク20を介して、管理サーバ30へ転送される。
The plurality of sensor nodes are intermittently operated by battery drive, and repeat the operation state and the pause state at intervals set for each sensor node. At the time of startup, a physical quantity is observed at a sampling frequency specified in advance by a sensor (temperature sensor, acceleration sensor, illuminance sensor, etc.) mounted, and the result is transmitted to the
無線基地局110,あるいは,無線中継器160にはセンサノードが接続されており,無線基地局110,あるいは,無線中継器160は,接続されているセンサノードの通信IDやその通信IDと対応付けられたセンサノード毎の間欠動作の動作間隔を知る手段を持っている。具体的には,無線基地局110,あるいは,無線中継器160が,自身で接続されているセンサノードの情報(動作間隔等)を管理してもよいし,管理サーバ30でセンサノードの情報一括管理しておいて,無線基地局110,あるいは,無線中継器160が必要時に管理サーバ30にセンサノードの情報を問合せるようにしても良い。
A sensor node is connected to the
管理サーバ30では、送受信部、記憶部、及び制御部(図示省略)を備える。送受信部は、基地局との間で、データの送信及び受信を行う。記憶部は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの不揮発記憶装置によって構成され、システム全体の様々な構成情報(センサノードの動作間隔などの動作パラメータ,搭載しているセンサデバイスの種類,各ノードの各種識別子等)、制御部によって実行されるプログラムなどを格納する。制御部は、記憶部に格納されたプログラムを実行することによって、データ解析や管理者による構成情報の設定や更新等を実行する。
The
クライアント端末40は,利用者の要求に基づいて,観測データやそれを解析した結果を表示する。すなわち,利用者は、クライアント端末40を通して、観測データやそれを解析した結果を閲覧できる。
The
また,ネットワーク20を広域ネットワークにすることにより,遠隔監視サービスが実現できる。管理サーバ30を大容量ストレージを共にデータセンタなどに置くことにより,データの蓄積,解析,提供等を含むサービス事業を行うことも可能である。
図1では、複数のセンサノード210〜250はある構造物10に設置してあり、複数センサノードには、少なくとも加速度センサが搭載されている。構造物10に対して、何らかの振動(例えば、地震)が作用した場合、各地点がそれぞれ揺れを生じ、各センサノード210〜250の加速度センサがその揺れを検出することが可能であり、検出した揺れの結果を管理サーバ30に収集することによって、どのような揺れが構造物に発生し、伝わっていったかを解析することができる。
In addition, a remote monitoring service can be realized by making the network 20 a wide area network. By placing the
In FIG. 1, a plurality of
ただし、このような解析を行うためには、収集するセンサデータの時刻情報(または、タイムスタンプ)が高精度に時刻同期が取れている必要がある。例えば、センサノードの加速度センサのサンプリング周波数が100Hzだった場合、複数センサノード間で、サンプリングの周期、すなわち10msec、が正しく区別できる精度で時刻同期が取れている必要がある。 However, in order to perform such an analysis, it is necessary that time information (or time stamp) of sensor data to be collected is time synchronized with high accuracy. For example, when the sampling frequency of the acceleration sensor of the sensor node is 100 Hz, it is necessary to synchronize the time between the plurality of sensor nodes with accuracy that can correctly distinguish the sampling period, that is, 10 msec.
図2Aは、無線基地局110及びセンサノード210のハードウェア構成例、図2Bは中継器160のハードウェア構成例を示す。
2A shows a hardware configuration example of the
無線基地局110は、アンテナ1101、RF回路1102、電源1103、MC(マイクロコントローラ)1104、RTC(Real-Time Clock)1105、及び不揮発メモリ1106,上位通信部1107からなり、MC1104上のプログラムにより動作を制御する。
The
センサノード210は、アンテナ2101、RF回路2102、電源2103、MC2104、RTC2105、不揮発メモリ2106、センサ2107からなり、MC(マイコン,または,マイクロコントローラ)2104上のプログラムにより動作を制御する。2110から2119はプログラムの機能ブロックを示し、休止状態では電源制御部2118がRTC2105以外の電源を遮断し、消費電力を抑える。RTC2105のタイマ割込みによりMC2104を駆動し、プログラムに従い、タスク制御部2110が動作を制御する。タイマ割込み後に起動したタスク制御部2110の動作は,大よそ次の通りである。まず電源制御部2118により,電源回路切替I/F(レジスタ)2119を操作し,センサノード上の各機能ブロックに電源を供給する。次にセンサ制御部2114を介して,センサI/F(レジスタ)を操作し,その結果加速度データを取得する。取得した加速度データは,データ管理部2116を介して,不揮発メモリI/F(レジスタ)を操作し,不揮発メモリ2106に蓄積される。それと同時にシステム上位へのデータが作成される。数サンプリングの加速度データが溜まると,タスク制御部2110は,無線通信部2112を介して,RF回路I/F(レジスタ)を操作し,溜まってデータをシステム上位へ向かって無線送信する。こうした一連のサンプリング動作は,タイマ割込みレジスタ2111の信号をトリガに実行される。
The
中継器160は、アンテナ1601、RF回路1602、電源1603、MC(マイクロコントローラ)1604、RTC1605、及び不揮発性メモリ1606からなる。中継器はアンテナを介してセンサデータを受信し、不揮発性メモリ1606に蓄積後、基地局110に転送される。これらの動作は、MC上のプログラムにより動作を制御される。
The
ここで、センサノードの時刻同期を実現する従来の手段は大きく2種類ある。1つは、親ノードが複数の子ノードと個別にデータ通信した上で時刻同期処理を実行する方法、もう1つは、親ノードが発信する信号を複数の子ノードが同時に受信し、時刻同期処理を実行する方法である。 Here, there are roughly two types of conventional means for realizing time synchronization of sensor nodes. One is a method in which a parent node performs data synchronization with a plurality of child nodes individually and executes time synchronization processing, and the other is a method in which a plurality of child nodes simultaneously receive signals transmitted from the parent node, and time synchronization is performed. This is a method for executing processing.
図3は、時刻同期を実現するための従来の一例を表すシーケンス図であり、親ノードと子ノードとが1対1で時刻同期する場合を説明している。図3では、時刻情報を提供するノードを親ノード(Parent Node)、時刻情報を受けるノードを子ノード(Child Node)とする。また,図3のシーケンス図では、親ノードと子ノードの動作シーケンスをアプリ部(Appli)と無線部(RF)に分けている。アプリ部はノードの動作制御を司る部分であり、無線部はアプリ部の指示を受けて、無線の送受信処理を実行するモジュールである。無線部はネットワーク階層構造のMAC層(Media Access Control Layer)を表している。ここで,アプリ部(Appli)と無線部(RF)に分けているのは一般的な分け方の1つである。 FIG. 3 is a sequence diagram showing an example of a conventional technique for realizing time synchronization, and illustrates a case where a parent node and a child node are time-synchronized on a one-to-one basis. In FIG. 3, a node that provides time information is a parent node, and a node that receives time information is a child node. In the sequence diagram of FIG. 3, the operation sequence of the parent node and the child node is divided into an application unit (Appli) and a radio unit (RF). The application unit is a part that controls operation of the node, and the wireless unit is a module that executes wireless transmission / reception processing in response to an instruction from the application unit. The wireless unit represents a MAC layer (Media Access Control Layer) having a network hierarchical structure. Here, the application part (Appli) and the radio part (RF) are divided into one general way.
親ノード(Parent Node)では、あるタイミングで時刻同期要求(Time-Sync-Request 301)が発生する。その後で、子ノード(Child Node)のアプリ部では自分宛のデータの有無を無線部経由で問合せる(Data-Polling 701)。親ノードの無線部(RF)は,子ノードからデータ要求のメッセージ(Data-Request-CMD 601)を無線通信で受け取ると、確認のための信号(ACK 602)を無線通信ですぐに返す。親ノードのアプリ部(Appli)は無線部からデータ要求メッセージ(Data-Request-CMD 302)が転送されてくると,自分の保持しているRTCから現在時刻T1を取得し(Get Time 401)、その時刻情報T1を子ノードに送信するように無線部に指示する(Time-Sync-CMD(T1) 303)。そして,親ノードの無線部は,子ノードに対して,時刻同期コマンド(Time-Sync-CMD(T1) 603)を無線通信で送信する。時刻同期コマンドを受信した子ノードの無線部は,時刻同期コマンド(Time-Sync-CMD(T1) 303)をアプリ部に転送し、アプリ部は自分の時刻をT1に設定する(Set Time(T1) 801)。また、時刻同期コマンドを受信した子ノードの無線部は、確認のメッセージ(ACK602)を親ノードに送信し、当該メッセージを受信した親ノードの無線部は、アプリ部に時刻同期コマンドが送信されたことを示す信号(Time-Sync-CMD-Sent 304)を送信する。 In the parent node, a time synchronization request (Time-Sync-Request 301) is generated at a certain timing. Thereafter, the application section of the child node (Child Node) inquires about the presence / absence of data addressed to itself via the wireless section (Data-Polling 701). When receiving the data request message (Data-Request-CMD 601) from the child node by wireless communication, the wireless unit (RF) of the parent node immediately returns a confirmation signal (ACK 602) by wireless communication. When the data request message (Data-Request-CMD 302) is transferred from the wireless unit, the application unit (Appli) of the parent node acquires the current time T1 from the RTC held by itself (Get Time 401), The radio unit is instructed to transmit the time information T1 to the child node (Time-Sync-CMD (T1) 303). Then, the wireless unit of the parent node transmits a time synchronization command (Time-Sync-CMD (T1) 603) to the child node by wireless communication. The radio unit of the child node that has received the time synchronization command transfers the time synchronization command (Time-Sync-CMD (T1) 303) to the application unit, and the application unit sets its own time to T1 (Set Time (T1 801). In addition, the radio unit of the child node that has received the time synchronization command transmits a confirmation message (ACK602) to the parent node, and the radio unit of the parent node that has received the message has transmitted the time synchronization command to the application unit. A signal indicating that (Time-Sync-CMD-Sent 304) is transmitted.
ここで、子ノードがデータ要求のメッセージを無線で送信しようとしたとき、及び、親ノードが時刻情報を含むメッセージを無線で送信しようとしたときに、無線送信処理で不確定な所要時間がかかり,時刻同期精度の揺らぎの原因となる。この不確定な所要時間とは、CSMA/CA処理によるものである。 Here, when the child node attempts to transmit a data request message wirelessly and when the parent node attempts to wirelessly transmit a message including time information, the wireless transmission processing takes an uncertain time. This causes fluctuations in time synchronization accuracy. This uncertain duration is due to CSMA / CA processing.
CSMA/CA処理を使ったメッセージ送信の概要は、次の通りである。データを伝送しようとするデバイスはまずチャンネル上で通信が行われていないかどうかを確認する。通信を検出するとランダムな長さの待ち時間の後に、もう一度起動して通信の有無を確認することを数回繰り返す。そして、チャンネルが空いていればメッセージを送信する。繰り返す回数は規格により決まっていたり、実装依存であったりして一意には決まっていない。この繰り返し回数が、時刻調整にかかる所要時間,すなわち時刻同期精度の揺らぎの原因の一つとなる。 The outline of message transmission using CSMA / CA processing is as follows. A device attempting to transmit data first checks whether communication is being performed on the channel. When communication is detected, after waiting for a random length of time, starting again and checking for communication is repeated several times. If the channel is free, a message is transmitted. The number of repetitions is determined by the standard or implementation-dependent, so it is not uniquely determined. This number of repetitions is one of the causes of fluctuations in time required for time adjustment, that is, time synchronization accuracy.
あるデバイスが、他のデバイスに対して現在の時刻を通知しようとした場合、待ち時間の繰り返しは、送信元のアプリ部で時刻をエンコードした後、無線部で実際にチャンネルの空きを検出して送出されるまでの間に入る処理である。この所要時間をメッセージ受信側で知る術はなく、受信側での補正が不可能である。なお、揺らぎがある所要時間は、例えば0秒から数十ミリ秒である。 When one device tries to notify the other device of the current time, the waiting time is repeated by encoding the time in the application section of the transmission source and then actually detecting the free channel in the wireless section. It is a process that enters until it is sent out. There is no way of knowing this required time on the message receiving side, and correction on the receiving side is impossible. The time required for fluctuation is, for example, 0 seconds to several tens of milliseconds.
なお、CSMA/CA処理でチャンネルが空いたことを確認してから、送信する時刻をメッセージにエンコードする手順も考えられるが、これではエンコードしている間に他のデバイスがチャンネルを使ってしまう可能性があり、CSMA/CAの本来の目的が達成できなくなってしまう。 Note that it is possible to encode the transmission time into a message after confirming that the channel is free by CSMA / CA processing, but this may cause other devices to use the channel while encoding. The original purpose of CSMA / CA cannot be achieved.
不確定な所要時間には、CSMA/CAにおけるCCA(Clear Channel Assessment)という無線チャンネルの利用状況を確認する手順が含まれている。CCAは、IEEE 802.11やIEEE 802.15.4などの無線通信の規格で定められた動作手順である。RF部は、無線でデータ送信しようとする際にCCAを実行し(Check CCA 501)、その結果無線チャンネルが使用されていなければ、その直後に送信したいデータを無線送信するが、無線チャンネルが使用されている状況であれば、ランダム時間待機した後に再度CCAを実行する。CCAは、無線チャンネルの未使用状態を検出するまで、あるいは、規定の回数に達するまで繰り返し実行される。 The uncertain required time includes a procedure for confirming the use status of a radio channel called CCA (Clear Channel Assessment) in CSMA / CA. CCA is an operation procedure defined by wireless communication standards such as IEEE 802.11 and IEEE 802.15.4. The RF unit performs CCA when attempting to transmit data wirelessly (Check CCA 501), and if the wireless channel is not used as a result, wirelessly transmits data to be transmitted immediately after that, but the wireless channel is used. If this is the case, CCA is executed again after waiting for a random time. CCA is repeatedly executed until an unused state of a radio channel is detected or until a predetermined number of times is reached.
図3の上半分では、子ノードからの無線送信時はCCAを1回のみで無線チャンネルの未使用状態を検出し、親ノードからの無線送信時はCCAを3回実行して無線チャンネルの未使用状態を検出した例を示している。すなわち、CCAを何回実行するかは、そのときの無線チャンネル空間の状況により、一定ではない。また、この回数を通常は受信側で判断できる手段がない。また、図3の下半分では、親ノードからの時刻同期コマンド(Time-Sync-CMD(T2) 603)に対する確認のメッセージ(ACK 602)が親ノードで確認できず、親ノードではACK信号待ちが時間切れとなった(ACK Time-out 502)後,同じ時刻同期コマンドを再送しているケースを示している。 In the upper half of FIG. 3, when the wireless transmission from the child node is performed, the CCA is used only once to detect the unused state of the wireless channel, and when the wireless transmission from the parent node is performed, the CCA is executed three times and the wireless channel is not used. The example which detected the use condition is shown. That is, how many times CCA is executed is not constant depending on the state of the radio channel space at that time. Also, there is usually no means by which this number can be determined on the receiving side. In the lower half of FIG. 3, the confirmation message (ACK 602) for the time synchronization command (Time-Sync-CMD (T2) 603) from the parent node cannot be confirmed by the parent node, and the parent node waits for the ACK signal. This shows a case where the same time synchronization command is retransmitted after the time is up (ACK Time-out 502).
図3の上半分と下半分のそれぞれのケースのように,CCA処理の実行回数が異なったり,コマンドの再送処理の有無の差があるために,親ノードから時刻同期コマンド(Time-Sync-CMD 603)を送信して子ノードに時刻情報が届くまでの所要時間(遅延時間 Time Error)は一定になり得ない。また,図3の上半分及び下半分のいずれの場合でも、子ノードが遅延時間(Time Error)を知る術はない。したがって、この手順で複数のセンサノードが個別に親ノード(無線基地局)と時刻同期を取ろうとした場合に、少なくとも遅延時間のばらつきによる誤差は避けられない。CCAを繰り返す周期は、例えば数msecから数十msecであり、例えば100Hzのような高頻度で加速度をサンプリングしている場合には、この誤差は許容範囲を超えており、時刻同期手段としては要求精度を満たさない。なお、温度などを1Hzよりも低頻度でサンプリングするような場合には、図3の従来の方式でも対応可能である。 As in the cases of the upper half and the lower half of FIG. 3, the time synchronization command (Time-Sync-CMD) is sent from the parent node because the number of CCA processing executions is different or there is a difference in the presence or absence of command retransmission processing. 603) to send the time information to the child node (delay time Time Error) cannot be constant. Also, there is no way for the child node to know the delay time (Time Error) in either case of the upper half or the lower half of FIG. Therefore, when a plurality of sensor nodes individually try to synchronize time with the parent node (radio base station) by this procedure, at least an error due to variation in delay time is inevitable. The cycle of repeating the CCA is, for example, several milliseconds to several tens of milliseconds. For example, when the acceleration is sampled at a high frequency such as 100 Hz, this error exceeds the allowable range, and is required as a time synchronization means. Does not meet accuracy. In the case where the temperature is sampled at a frequency lower than 1 Hz, the conventional method shown in FIG. 3 can be used.
次に、従来のもう1つの方法の課題を説明する。親ノードが発信する信号を複数の子ノードが同時に受信し、複数の子ノードが一斉に時刻同期処理を実行する方法は、子ノードが同一の信号で一斉に時刻同期処理をするため、子ノード間の遅延時間のばらつきは問題にしなくてもよい。ただし、親ノードが信号を発信する段階で、対象となる子ノードが全て受信可能状態になければ効果がない。ところが、間欠動作をするセンサノードでは、常時無線を受信可能な状態に維持することは消費電力の観点で困難であり、上記方法を単純に適用することはできない。 Next, the problem of another conventional method will be described. A method in which a plurality of child nodes simultaneously receive a signal transmitted from a parent node and a plurality of child nodes execute time synchronization processing at the same time is because the child nodes perform time synchronization processing simultaneously with the same signal. Variations in the delay time may not be a problem. However, there is no effect if all the target child nodes are not in a receivable state when the parent node transmits a signal. However, in a sensor node that operates intermittently, it is difficult to constantly maintain radio reception from the viewpoint of power consumption, and the above method cannot be simply applied.
図4は、本実施例による時刻同期方式を、1つの親ノード(Parent Node)110が2台の子ノード(Child Node)210及び220を同時に時刻同期させる場合を例に説明するシーケンス図である。ここで、親ノードは、図1の無線基地局110又は中継器160、子ノードは、センサノード210〜250に相当する。
FIG. 4 is a sequence diagram illustrating an example of a time synchronization method according to the present embodiment in which one
なお,図4では,ネットワーク階層の第2層(MAC層: Media Access Control層)よりも一段上の層でのシーケンス図としているため,親ノードと子ノードのいずれにおいてもアプリ部(Appli)と無線部(RF)の区別を表現しておらず,Acknowledge信号も記載していない。これは、CCA処理を行った場合でも子ノード間の遅延時間のばらつきが発生しないため、省略したものである。 In FIG. 4, since the sequence diagram is a layer one level higher than the second layer (MAC layer: Media Access Control layer) of the network hierarchy, the application part (Appli) and the application part (Appli) The radio part (RF) distinction is not expressed, and the Acknowledge signal is not described. This is omitted because there is no variation in delay time between child nodes even when CCA processing is performed.
さらにまた,親ノードと子ノードのいずれにおいても無線部(RF)において,送信時には無線通信フレームへのエンコード,受信時には無線通信フレームからのデコード処理を行う。 Furthermore, in both the parent node and the child node, the wireless unit (RF) performs encoding into a wireless communication frame at the time of transmission and decoding processing from the wireless communication frame at the time of reception.
子ノードは、子ノード毎に決められた間隔で間欠的に動作しており、1回の動作では起動後にセンサを動作させ加速度を観測し(sensing 802),無線部を動作させて(RF-working 803),観測データを親ノードに送信(Data-Sending 604)した直後に、続けてデータ要求メッセージ(Data-Req-CMD 601)を親ノードに送信する。 The child node operates intermittently at intervals determined for each child node. In one operation, the sensor is operated after activation to observe acceleration (sensing 802), and the radio unit is operated (RF- working 803), immediately after the observation data is transmitted to the parent node (Data-Sending 604), a data request message (Data-Req-CMD 601) is subsequently transmitted to the parent node.
一方、親ノード110は、あるタイミングで時刻同期要求(Time-Sync-Request301)が発生すると、次に時刻同期信号をブロードキャスト送信するタイミング(子ノードが次に動作状態に移行するタイミング)を、子ノードの動作間隔に基づいて予め決めておく(Decide Time To Sync, 402)。この時刻同期要求は、定期的にタイマにより発生したり、上位システム(例えば、図1における管理サーバ30)から時刻同期の指示を受けて発生したりする。親ノード110は、時刻同期要求が発生している(すなわち、時刻同期信号をブロードキャスト送信するタイミングが決まっている)状態で、1つの子ノード(Child Node #1)210からデータ要求メッセージ(Data-Req-CMD 601)を受け取ると、時刻同期のタイミングをその時点からの相対時間(T1)として計算し(Calculate Time 403),その時間(T1)を通知するメッセージ(Wakeup-later-CMD(T1) 605)を子ノード#1に送信する。
On the other hand, when a time synchronization request (Time-Sync-Request 301) is generated at a certain timing, the
その相対時間(T1)を受信した子ノード210は、その時間(T1)経過後に起動するようにタイマセットして休止状態に移行する。
The
もう1つの子ノード(Child Node #2)220が観測データ送信(Data Sending 604)後にデータ要求メッセージ(Data-Req-CMD 601)を送信した場合も同様に、親ノード110は時刻同期信号をブロードキャスト送信するタイミングをその時点からのの相対時間(T2)として通知するメッセージ(Wakeup-later-CMD(T2) 606)をその子ノード220に送信し、子ノード220はその時間(T2)経過後に起動するようにタイマセットして休止状態に移行する。
Similarly, when another child node (Child Node # 2) 220 transmits a data request message (Data-Req-CMD 601) after transmitting observation data (Data Sending 604), the
そして、親ノードが時刻同期信号(Time-Sync-CMD(T)607)をブロードキャスト送信するタイミングで、全ての子ノード(図4ではChild Node #1 210とChild Node #2 220)は動作状態に移行し、無線受信可能状態になっており、時刻同期信号を受信した子ノードは一斉に時刻Tに時刻を調整する(Set Time (T))。
なお、親ノードが子ノードからデータ要求メッセージを受信した時点からの相対時間を計算する例について説明したが、センサデータを受信した時点からの相対時間を計算してもよい。つまり、親ノードがセンサデータを受信して相対時間を送信することにより、子ノードはデータ要求メッセージを送信しなくても時刻調整を行うことが可能となる。これにより、さらなる消費電力の低減を図ることができる。
At the timing when the parent node broadcasts the time synchronization signal (Time-Sync-CMD (T) 607), all the child nodes (
Although an example in which the parent node calculates the relative time from the time when the data request message is received from the child node has been described, the relative time from the time when the sensor data is received may be calculated. That is, when the parent node receives the sensor data and transmits the relative time, the child node can perform time adjustment without transmitting the data request message. Thereby, further reduction of power consumption can be aimed at.
このように,親ノードにおいて時刻同期を行うタイミングを決め,そのタイミングを予め各子ノードに通知するメッセージを導入する。そして、間欠動作を行う複数の子ノードに対して一斉に時刻同期信号をブロードキャスト送信する。これにより、子ノードの低消費電力を維持することができ、かつ、子ノード間の遅延時間のばらつきがないため、複数の子ノード間で高精度な時刻同期が可能となる。
また,それぞれの子ノードのマイコンが数MHzの動作クロックで動作していることを前提とした場合,時刻同期信号を受信してから実際に子ノード自身の時刻を調整するタイミングの個体差は数サイクル(数マイクロ秒)程度になるので,1/200秒(5ミリ秒)以内に抑えることが十分に可能である。
In this way, a timing for performing time synchronization in the parent node is determined, and a message for notifying each child node of the timing is introduced in advance. Then, the time synchronization signal is broadcasted simultaneously to a plurality of child nodes performing intermittent operation. As a result, low power consumption of the child nodes can be maintained, and there is no variation in delay time between the child nodes, so that highly accurate time synchronization can be performed among a plurality of child nodes.
In addition, assuming that each child node's microcomputer operates at an operating clock of several MHz, there are several differences in the timing of actually adjusting the child node's own time after receiving the time synchronization signal. Since it is about a cycle (several microseconds), it can be sufficiently suppressed within 1/200 second (5 milliseconds).
なお、親ノードが子ノードに相対時間を通知するメッセージ(Wakeup-later-CMD 605及び606)において、同時に時刻同期信号をブロードキャスト送信する時刻(T)を予め含めて通知しておいてもよい。こうすることによって、時刻同期信号(Time-Sync-CMD 607)を受信する際の時刻情報のデコード処理を事前に実施しておくことができ、時刻設定時の親ノードとの遅延を小さくすることが可能である。
In the message (Wakeup-later-
また、通常,時刻を刻むRTCの動作タイミングを決めるクロック・モジュール(水晶振動子と発振回路からなる電子部品)には個体差があるため,上記の時刻同期処理を、所定の間隔が経過した場合に実行することが望ましい。ここでの所定の間隔とは、子ノードが行うセンシングの間隔とは異なり、加速度センサのサンプリング周波数が100Hzである場合、複数のセンサノード間でサンプリング周期10msecが正しく区別できる精度を保つことを可能にする間隔である。 In addition, there is usually an individual difference in the clock module (electronic component consisting of a crystal resonator and an oscillation circuit) that determines the operation timing of the RTC that ticks the time, so the above time synchronization processing is performed when a predetermined interval has elapsed. It is desirable to carry out. The predetermined interval here is different from the sensing interval performed by the child node, and when the sampling frequency of the acceleration sensor is 100 Hz, it is possible to maintain the accuracy with which the sampling period of 10 msec can be correctly distinguished among multiple sensor nodes. It is an interval.
この時刻同期処理を実行する間隔は、子ノードの持つクロック・モジュールの精度に基づいて予め決定し,システムにパラメータを組み込んでおく。例えば,センサノードが部品として採用しているクロック・モジュールの精度に関する仕様(通常製品のデータシートに記載されている)から,タイマのズレが最大10msecになり得る時間を求め,それより短い適当な時間間隔でTime-Sync-Requestを発生させることが考えられる。一般的にはこの間隔は数時間で,1日に数回程度の時刻同期処理が必要になると考えられる。 The interval for executing this time synchronization processing is determined in advance based on the accuracy of the clock module of the child node, and parameters are incorporated into the system. For example, from the specifications related to the accuracy of the clock module used as a part by the sensor node (usually described in the data sheet of the product), the time when the timer deviation can be up to 10 msec is obtained, and an appropriate time shorter than that is obtained. It is possible to generate Time-Sync-Request at time intervals. Generally, this interval is several hours, and it is considered that time synchronization processing is required several times a day.
なお、図4では、説明を簡単にするために子ノードの数を2台としているが、言うまでもなく2台に限定しない。 In FIG. 4, the number of child nodes is two in order to simplify the description. Needless to say, the number is not limited to two.
次に、親ノードが時刻同期信号(Time-Sync-CMD(T) 607)をブロードキャスト送信する時刻Tを決める方法を詳しく説明する。図1で説明したように、(1)親ノードは自分に接続している子ノードを通信ID(通信フレーム内に含まれている)で管理している。(2)各子ノードは、子ノード毎に決められた間隔で間欠動作している。(3)親ノードは自分に接続している全ての子ノードのそれぞれの間欠動作の間隔(動作周期)を知っている(前述した通り,間欠動作の間隔は、構成管理機能を持っている管理サーバに問合せてもよいし、親ノードが管理していても良い)。 Next, a method for determining the time T at which the parent node broadcasts the time synchronization signal (Time-Sync-CMD (T) 607) will be described in detail. As described with reference to FIG. 1, (1) a parent node manages a child node connected to itself with a communication ID (included in a communication frame). (2) Each child node is intermittently operated at intervals determined for each child node. (3) The parent node knows the interval (operation cycle) of each intermittent operation of all the child nodes connected to itself (as described above, the interval of intermittent operation is a management having a configuration management function. The server may be inquired, or the parent node may manage it).
このとき、次の手順で時刻Tを決定する。親ノードは、時刻同期要求が発生すると、自分に接続している子ノード全ての動作周期の最大値を求め、現時刻から、その最大値の時間に適当なマージン時間を加えた時間経過後のタイミングを時刻同期信号(Time-Sync-CMD 607)の送信タイミングTとする。 At this time, the time T is determined by the following procedure. When a time synchronization request occurs, the parent node obtains the maximum value of the operation cycle of all the child nodes connected to itself, and after the elapse of the time obtained by adding an appropriate margin time to the maximum time from the current time. The timing is set as the transmission timing T of the time synchronization signal (Time-Sync-CMD 607).
なお、子ノード側で、センサによるセンシング処理と時刻同期信号を受信するタイミングが重なってしまう場合は、時刻にズレがある状態ではセンシングデータの価値が下がるため、時刻同期処理を優先すると良い。 In addition, when the sensing process by the sensor and the timing of receiving the time synchronization signal overlap on the child node side, it is preferable to prioritize the time synchronization process because the value of the sensing data is lowered when there is a time lag.
次に、実施例1に時刻同期検証ステップを追加した第2の実施例について説明する。 Next, a second embodiment in which a time synchronization verification step is added to the first embodiment will be described.
図5は実施例2の動作を示すシーケンス図である。図4との違いは、子ノード#1及び#2が、親ノードから時刻同期信号(Time-Sync-CMD(T) 607)を受信した直後に、その時刻同期信号によって時刻調整をしたことを示す時刻調整通知を送信している点である。具体的には、調整した時刻T、及び、調整した際に生じていた時刻のズレ(Δt1及びΔ
t2)を通知する(Data-sending (T、Δt1)608、 Data-sending (T、Δt2)609)。
FIG. 5 is a sequence diagram illustrating the operation of the second embodiment. The difference from FIG. 4 is that the
t2) (Data-sending (T, Δt1) 608, Data-sending (T, Δt2) 609).
これにより、親ノードは、自分が管理している子ノード全てが時刻同期できたか否かを検証できる。したがって、システムの信頼度が高くなる。例えば,親ノードは,一部の子ノードから時刻調整通知(608あるいは609に相当)が届かない場合(事前に設定した所定の時間受信しない場合)は、時刻同期信号(607)をブロードキャスト送信する時刻を再設定して、手順を最初から実行しても良い。これにより、時刻同期の信頼性を向上することが可能となる。 Thereby, the parent node can verify whether or not all the child nodes managed by the parent node have been time synchronized. Therefore, the reliability of the system is increased. For example, when the time adjustment notification (corresponding to 608 or 609) does not arrive from some of the child nodes (when the predetermined time set in advance is not received), the parent node broadcasts the time synchronization signal (607). You may reset the time and execute the procedure from the beginning. Thereby, the reliability of time synchronization can be improved.
また,これらの時刻同期状況は,親ノードが管理サーバ30に結果を通知し,管理サーバが管理することができる。管理サーバが時刻同期状態テーブルを用いてセンサノードの時刻同期状況を管理する例について、図6を用いて説明する。図6においては,センサノードのIDに対応づけて、”Sync-Failed”と”Latest Sync-Time Reported”と”Latest Time
Error”が記録されている。”ID”はセンサノードの識別子を表し,”Sync-Failed”は各センサノードが時刻同期に連続して失敗した回数,”Latest Sync-Time Reported”は各センサノードが最後に時刻同期を実行した時刻,”Latest Time Error”は”Latest Sync-Time Reported”に調整した際の時間のズレを表す。
In addition, the parent node notifies the
"Error" is recorded, "ID" represents the identifier of the sensor node, "Sync-Failed" is the number of times each sensor node has failed in time synchronization, and "Latest Sync-Time Reported" is each sensor node “Latest Time Error” indicates the time difference when adjusting to “Latest Sync-Time Reported”.
次に、図6のテーブルの作成手順及び更新手順を説明する。テーブルの作成はシステム構築時に,システム構成管理の一環でシステムに含まれるセンサノード全てに対応するエントリを作成しておく。システムの運用中において,Time-Sync-Request301が発生した際に,対象となる全てのセンサノードの”Sync-Failed”の値を+1インクリメントしておく。管理サーバは,親ノード経由でセンサノード時刻調整通知を受けると,”Sync-Failed”の値を1削減して,”Latest Sync-Time Reported”及び”Latest Time Error”を更新する。
Next, the procedure for creating and updating the table in FIG. 6 will be described. When creating a table, entries corresponding to all sensor nodes included in the system are created as part of system configuration management. When a Time-Sync-
管理サーバは、図6のテーブルをシステム構成管理情報の一部として管理してもよい。管理サーバでは,図6に示すテーブルを参照することにより、各センサノードから収集する観測データに付加されている時刻情報の信頼度を確認でき、アプリケーションがデータを活用してよいかどうかの判断指標に活用できる。例えば、Sync−Failedが所定値より大きい場合、Last Sync−Time Reported以降のタイムスタンプが付いている観測データを解析データとして用いるか否かを決定してもよい。具体的には,管理サーバは、アプリケーションの要求としての時刻同期精度を確認し,”Sync-Falied”の値が1以上の場合であって,”Latest Time Error”の値が要求される時刻精度より大きいとき,管理サーバは、”Last Sync-Time Reported”以降のタイムスタンプが付与されている観測データを用いないで解析するようにする。これにより,データの信頼性を保証する効果がある。 The management server may manage the table of FIG. 6 as part of the system configuration management information. The management server can check the reliability of the time information added to the observation data collected from each sensor node by referring to the table shown in FIG. 6, and can determine whether the application can use the data. Can be used for For example, when Sync-Failed is larger than a predetermined value, it may be determined whether to use observation data with a time stamp after Last Sync-Time Reported as analysis data. Specifically, the management server checks the time synchronization accuracy as a request of the application, and when the value of “Sync-Falied” is 1 or more and the value of “Latest Time Error” is required When the value is larger, the management server analyzes without using observation data having a time stamp after “Last Sync-Time Reported”. This has the effect of guaranteeing data reliability.
さらにまた、図6の時刻同期状態テーブルの”Last Time Error”の値の分布を用いて、必要な時刻同期精度を維持するための定期的な時刻同期処理の間隔を最適化することが可能となる。すなわち,定期的に時刻同期処理を実行しつつしばらく試験運用した後で,各センサノードの”Time Error”の値を確認し,その値がシステムが要求する時間精度よりも大きい場合は,時刻同期処理を実行する間隔を短くする方向に調整し,逆にその”Time Error”の値が要求する時間精度よりも小さい場合は,時刻同期処理の間隔を長くする方向に調整することが考えられる。 Furthermore, using the distribution of “Last Time Error” values in the time synchronization state table of FIG. 6, it is possible to optimize the interval of periodic time synchronization processing for maintaining the required time synchronization accuracy. Become. That is, after performing a test operation for a while while performing time synchronization processing periodically, check the value of “Time Error” of each sensor node, and if the value is larger than the time accuracy required by the system, It can be considered that the interval for executing the process is adjusted to be shortened, and conversely if the value of “Time Error” is smaller than the required time accuracy, the interval of the time synchronization process is adjusted to be increased.
なお、親ノードが、例えばGPS(Global Positioning System)や電波時計などで標準時刻に同期を取る機能を備えていれば、GPSや電波時計が提供可能な時刻同期精度で、絶対時刻に対する同期精度も上げることができる。こうすることによって、より広域な範囲(例えばマルチホップの範囲)のセンサノード間の時刻同期精度を向上できる。 If the parent node has a function to synchronize with the standard time using, for example, a GPS (Global Positioning System) or a radio clock, the time synchronization accuracy that GPS or radio clock can provide can be synchronized with absolute time. Can be raised. By doing so, it is possible to improve time synchronization accuracy between sensor nodes in a wider range (for example, a multi-hop range).
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、種々変形実施可能であり、上述した各実施形態を適宜組み合わせることが可能であることは、当業者に理解されよう。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made, and it is possible to appropriately combine the above-described embodiments. It will be understood by the contractor.
本発明は,構造物の地震などの揺れに対する応答解析のデータ収集に用いることが可能である。特に有線センサの設置が困難な場合に有効である。 The present invention can be used to collect data for response analysis of a structure such as an earthquake. This is particularly effective when it is difficult to install a wired sensor.
10…構造物
20…ネットワーク
30…管理サーバ
40…クライアント端末
110…無線基地局
160…無線中継器
210、220、230、240、250…センサノード
DESCRIPTION OF
Claims (8)
上記第1の子ノードは、第1の動作状態と第1の休止状態とを繰り返す間欠動作をし、上記第1の動作状態において第1のセンサデータを取得して上記親ノードに送信し、
上記第2の子ノードは、第2の動作状態と第2の休止状態とを繰り返す間欠動作をし、上記第2の動作状態において第2のセンサデータを取得して上記親ノードに送信し、
上記親ノードは、
上記第1及び上記第2の子ノードの間欠動作の動作間隔に基づいて時刻同期信号をブロードキャスト送信するタイミングを決定し、
上記第1及び第2の子ノードから上記第1及び第2のセンサデータを受信すると上記決定した上記時刻同期信号をブロードキャスト送信するタイミングを含む信号を上記第1及び第2の子ノードに送信し、
上記第1の子ノードは、上記親ノードが上記時刻同期信号を送信するタイミングに基づいて上記第1の休止状態から第3の動作状態に移行し、
上記第2の子ノードは、上記親ノードが上記時刻同期信号を送信するタイミングに基づいて上記第2の休止状態から第4の動作状態に移行し、
上記親ノードは、上記時刻同期信号を送信するタイミングで上記時刻同期信号をブロードキャスト送信し、
上記第1の子ノードは、上記第3の動作状態において受信するブロードキャストされた上記時刻同期信号に含まれる時刻に、自己の時刻を調整し、
上記第2の子ノードは、上記第4の動作状態において受信するブロードキャストされた上記時刻同期信号に含まれる時刻に、自己の時刻を調整するノード時刻同期方法。 A node time synchronization method in a sensor network system comprising a first child node, a second child node, and a parent node that performs wireless communication with the first and second child nodes,
The first child node, a first operating state and repeatedly to intermittent operation and the first resting state, transmits to obtain the first sensor data in the first operation state to said master node And
The second child node, a second operating state and repeatedly to intermittent operation and a second sleep state, transmitted in the second operating state to obtain the second sensor data to the parent node And
The parent node is
The timing of broadcast time synchronization signal based on the operation interval of the intermittent operation of the first and the second child node to determine,
When receiving the first and second sensor data from the first and second child node transmits a signal including the timing of broadcasting the time synchronization signal the determined to the first and second child node And
The first child node transitions from the first hibernation state to the third operation state based on the timing at which the parent node transmits the time synchronization signal,
The second child node transitions from the second hibernation state to the fourth operation state based on the timing at which the parent node transmits the time synchronization signal,
The parent node broadcasts the time synchronization signal at a timing to transmit the time synchronization signal,
The first child node adjusts its own time to a time included in the broadcast time synchronization signal received in the third operation state,
The node time synchronization method in which the second child node adjusts its own time to a time included in the broadcast time synchronization signal received in the fourth operation state.
上記第1の子ノードが受信する時刻同期信号を送信するタイミングとは、上記第1のセンサデータを受信する時刻と上記第3の動作状態に移行する時刻との差を示す時間であり、
上記第2の子ノードが受信する時刻同期信号を送信するタイミングとは、上記第2のセンサデータを受信する時刻と上記第4の動作状態に移行する時刻との差を示す時間であるノード時刻同期方法。 The node time synchronization method according to claim 1,
The timing of transmitting the time synchronization signal received by the first child node is a time indicating the difference between the time of receiving the first sensor data and the time of transition to the third operation state,
The timing at which the time synchronization signal received by the second child node is transmitted is a node time that indicates the difference between the time at which the second sensor data is received and the time at which the fourth operation state is shifted to. Synchronization method.
上記第1の子ノードは、上記第1のセンサデータの送信に続けて、第1のデータ要求コマンドを送信し、
上記第2の子ノードは、上記第2のセンサデータの送信に続けて、第2のデータ要求コマンドを送信し、
上記第1の子ノードが受信する時刻同期信号を送信するタイミングとは、上記第1のデータ要求コマンドを受信する時刻と上記第3の動作状態に移行する時刻との差を示す時間であり、
上記第2の子ノードが受信する時刻同期信号を送信するタイミングとは、上記第2のデータ要求コマンドを受信する時刻と上記第4の動作状態に移行する時刻との差を示す時間であるノード時刻同期方法。 The node time synchronization method according to claim 1,
The first child node transmits a first data request command following transmission of the first sensor data,
The second child node transmits a second data request command following transmission of the second sensor data,
The timing of transmitting the time synchronization signal received by the first child node is a time indicating a difference between the time of receiving the first data request command and the time of transition to the third operation state,
The timing at which the time synchronization signal received by the second child node is transmitted is a time indicating the difference between the time at which the second data request command is received and the time at which the fourth operation state is shifted to Time synchronization method.
上記親ノードは、接続される上記第1及び第2の子ノードの間欠動作の動作周期の最大値を算出し、現時刻から上記最大値にマージン時間を加えた時間経過後の時刻を上記時刻同期信号を送信するタイミングとすることを特徴と請求項1に記載のノード時刻同期方法。 The node time synchronization method according to claim 1,
The parent node calculates the maximum value of the operation cycle of the intermittent operation of the first and second child nodes to be connected, and the time after the elapse of time obtained by adding a margin time to the maximum value from the current time is the time The node time synchronization method according to claim 1, wherein the synchronization time is transmitted .
上記親ノードは、上記第1及び第2の子ノードのクロックの精度に基づいて予め決められた間隔を経過した場合であって、上記第1及び第2のセンサデータを受信したとき、上記時刻同期信号を送信するタイミングを示す信号を送信するノード時刻同期方法。 The node time synchronization method according to claim 1,
When the parent node has passed a predetermined interval based on the clock accuracy of the first and second child nodes and receives the first and second sensor data, A node time synchronization method for transmitting a signal indicating a timing for transmitting a synchronization signal.
上記親ノードは、自己の時刻を標準時刻に同期を取る機能を有しているノード時刻同期方法。 The node time synchronization method according to claim 1,
The node time synchronization method, wherein the parent node has a function of synchronizing its own time with a standard time.
第2の動作状態と第2の休止状態とを繰り返す間欠動作をし、上記第2の動作状態において第2のセンサデータを取得する第2のセンサと、上記第2のセンサデータを送信する第2の無線部と、を有する第2の子ノードと、
上記第1及び上記第2の子ノードの上記間欠動作の動作間隔に基づいて時刻同期信号をブロードキャスト送信するタイミングを決定する制御部と、上記第1及び第2の子ノードから上記第1及び第2のセンサデータを受信すると上記決定した上記時刻同期信号を送信するタイミングを含む信号を上記第1及び第2の子ノードに対して送信する送受信部と、を有する親ノードと、を備え、
上記第1の子ノードは、上記親ノードが上記時刻同期信号を送信するタイミングに基づいて上記第1の休止状態から第3の動作状態に移行し、
上記第2の子ノードは、上記親ノードが上記時刻同期信号を送信するタイミングに基づいて上記第2の休止状態から第4の動作状態に移行し、
上記親ノードの送受信部は、上記時刻同期信号を送信するタイミングで上記時刻同期信号をブロードキャスト送信し、
上記第1の子ノードは、上記第3の動作状態において受信する上記ブロードキャストされた上記時刻同期信号に含まれる時刻に、自己の時刻を調整し、
上記第2の子ノードは、上記第4の動作状態において受信する上記ブロードキャストされた上記時刻同期信号に含まれる時刻に、自己の時刻を調整するセンサネットワークシステム。 A first operating state and repeatedly to intermittent operation and a first dormant transmitted, a first sensor for acquiring the first sensor data in the first operating state, the first sensor data A first wireless node having a first child node,
The second operating state and repeatedly to intermittent operation and a second dormant transmitted, a second sensor for acquiring the second sensor data in the second operating state, the second sensor data A second radio node having a second radio unit,
A control unit for determining a timing of broadcast transmission of a time synchronization signal based on an operation interval of the intermittent operation of the first and second child nodes, and the first and second child nodes from the first and second child nodes . A parent node having a transmission / reception unit that transmits to the first and second child nodes a signal including a timing for transmitting the time synchronization signal determined when the sensor data of 2 is received,
The first child node transitions from the first hibernation state to the third operation state based on the timing at which the parent node transmits the time synchronization signal,
The second child node transitions from the second hibernation state to the fourth operation state based on the timing at which the parent node transmits the time synchronization signal,
The transmission / reception unit of the parent node broadcasts the time synchronization signal at the timing of transmitting the time synchronization signal,
The first child node adjusts its own time to a time included in the broadcast time synchronization signal received in the third operation state,
The sensor network system, wherein the second child node adjusts its own time to a time included in the broadcast time synchronization signal received in the fourth operation state.
上記時刻同期信号を送信するタイミングを示す信号には、上記時刻同期信号に含まれる時刻を含むセンサネットワークシステム。 The sensor network system according to claim 7 ,
A sensor network system including a time included in the time synchronization signal in a signal indicating a timing of transmitting the time synchronization signal.
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