JP5651527B2 - 無線端末装置、無線通信システム、プログラムおよび無線通信方法 - Google Patents
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Description
無線により通信可能な複数の装置により形成される無線マルチホップネットワークは、典型的には、外部ネットワークとの接続機能を有する基地局装置(以下、「BS」と呼ぶ)と、BSを介して外部ネットワークに接続する1つ以上の無線端末装置とを含む、木構造のネットワークである。ここで、BSは、当該木構造のネットワークの根であり、各無線端末装置は、当該木構造のネットワークの節または葉である。木構造上の節となる無線端末装置、すなわち木構造上の子を有する無線端末装置を、ルータと呼び、木構造上の葉となる無線端末装置、すなわち木構造上の子を有さない無線端末装置を、エンドデバイスと呼ぶこととする。各無線端末装置は、直接的に、または木構造上の先祖(親を含む)である無線端末装置を経由して、BSにデータを送信することができ、またBSからのデータを受信することができる。また、各無線端末装置は、自身の木構造上の子孫宛のデータを受信した場合には、当該無線端末装置のいずれかの子に当該データを転送する。各無線端末装置は、BS宛のデータを受信した場合には、当該無線端末装置の親に当該データを転送する。このように、各無線端末装置は、直接的に、または他の無線端末装置を経由して、BSに接続される。
一般的なパスコストのみを用いた親選択方式の一例を、以下に示す。
本発明の一実施形態に係る無線端末装置は、周辺無線端末装置のパスコストをそのまま使って親を選択しない。より具体的には、無線端末装置は、周辺無線端末装置のパスコスト、当該周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報、および当該周辺無線端末装置が無線端末装置の木構造上の親として選択されている周辺無線端末装置であるか否かに基づいて、当該周辺無線端末装置を木構造上の親として選択することに対する評価値(以下、「親選択用コスト」と呼ぶ)を算出する。そして、無線端末装置は、この親選択用コストに基づいて、周辺無線端末装置のいずれかを木構造上の親として選択する。
図7〜9を参照して、ルータおよびエンドデバイスが具体的にどのように通信するかを説明する。まず、図7は、一実施形態に係る無線端末装置間での送受信を説明する。図7を参照すると、ルータa、ルータbおよびエンドデバイスcが通信している。ここでは、ルータaはルータbの親であり、ルータbはエンドデバイスcの親である。
図10を用いて、一実施形態に係る無線端末装置100の具体的な構成を説明する。図10は、一実施形態に係る無線端末装置100の構成の一例を示すブロック図である。図10を参照すると、無線端末装置100は、送受信アンテナ110、受信回路120、受信データ処理部130、状態管理部140、親選択用コスト算出部150、アプリケーション部160、送信データ生成部170、送信回路180を備える。ここで、親選択用コスト算出部150は評価値算出部の一例であり、受信回路120および受信データ処理部130は、受信部の一例であり、また送信データ生成部170および送信回路150は、送信部の一例である。
送信アンテナ110は、周辺無線端末装置からの信号を受信し、受信回路120に渡す。また、送信アンテナ110は、送信回路150からの信号を周辺無線端末装置へ送信する。
受信回路120は、受信信号を復調し、復号する。そして、受信回路120は、復号された受信情報を受信データ処理部130に出力する。
受信データ処理部130は、受信情報の種類を判別する。受信情報が通知情報、受信確認、またはルータ遷移指示であれば、受信データ処理部130は、当該受信情報を状態管理部140へ出力する。また、受信情報が他の装置宛のデータであれば、当該受信情報を送信データ生成部170へ出力する。また、受信情報が無線端末装置100宛のデータであれば、当該受信情報をアプリケーション部160へ出力する。なお、周辺無線端末装置からの通知情報は、当該周辺無線端末装置のパスコスト、当該周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報、および当該周辺無線端末装置の木構造上の親の識別情報のうちの少なくとも1つを含む。
状態管理部140は、親選択用コスト算出部150に親選択用コストを算出させる。そして、状態管理部140は、当該親選択用コストに基づいて、周辺無線端末装置のいずれかを木構造上の親として選択する。当該親選択用コストの具体例は、上記[1.木構造のネットワークにおける親の選択方式]で説明されたとおりである。
親選択用コスト算出部150は、周辺無線端末装置のパスコスト、当該周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報、および当該周辺無線端末装置が無線端末装置100の木構造上の親として選択されている周辺無線端末装置であるか否かに基づいて、親選択用コストを算出する。当該親選択用コストの具体例は、上記[1.木構造のネットワークにおける親の選択方式]で説明されたとおりである。また、親選択用コスト算出部150は、例えば、無線端末装置100の木構造上の子孫に関する情報にさらに基づいて、親選択用コストを算出する。ここで、周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報は、例えば、周辺無線端末装置の木構造上の子の数および周辺無線端末装置の子ルータの数を含む。また、無線端末装置100の木構造上の子孫に関する情報は、例えば、無線端末装置100の子ルータの数を含む。
アプリケーション部160は、無線端末装置100が備えるアプリケーションを実行する。アプリケーション部160は、無線端末装置100宛のデータを受信した場合には、当該データを処理する。また、アプリケーション部160は、無線端末装置100とは別の装置にデータを送信する必要がある場合には、送信データ生成部170に当該データの送信を依頼する。
送信データ生成部170は、状態管理部140からの依頼に応じて、通知情報、受信確認またはルータ遷移指示を含む送信パケットおよび送信フレームを生成する。また、送信データ生成部170は、受信データ処理部130から受け取った他の装置宛のデータを含む送信パケットおよび送信フレームを生成する。また、送信データ生成部170は、アプリケーション部160からの依頼に応じて、他の装置宛のデータを含む送信パケットおよび送信フレームを生成する。
送信回路180は、送信フレームを符号化し、変調する。そして、送信回路180は、送受信アンテナ110を介して、変調された送信信号を送信する。
以下では、図11〜13を用いて、本発明の一実施形態に係る無線通信処理について説明する。一実施形態に係る無線端末装置は、エンドデバイスである場合にはエンドデバイスモードの動作を行い、ルータである場合にはルータモードの動作を行う。ただし、無線端末装置は、親と通信できなくなった場合に、自身の動作を通信状態が「切断」である場合の通信切断動作に切り替える。よって、以下では、エンドデバイスモードの動作、ルータモードの動作、および通信切断動作のそれぞれについて、処理の流れを説明する。
まず、エンドデバイスモードの動作における処理の流れを説明する。図11は、エンドデバイスの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
次に、ルータモードの動作における処理の流れを説明する。図12は、ルータの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
次に、通信切断動作における処理の流れを説明する。図13は、通信が切断された場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
既に説明されたとおり、上記の一実施形態に係る親選択方式は、ネットワーク全体の消費電力を低減するというメリットを有するが、ネットワークの性能および信頼性に関するデメリットを有する。とりわけ、ネットワークの信頼性について言えば、受信機の電源を切る無線端末装置の数の増加により常時利用可能な通信経路が減少するため、通信経路の切断、無線端末装置の故障等が発生した場合に、ネットワークの機能が回復するまでの時間は長くなる。そこで、このネットワークの信頼性に関するデメリットを解消するために、一実施形態の変形例に係る無線端末装置100は、ある周辺無線端末装置を木構造上の親として選択することに加えて、別の周辺無線端末装置を予備の親(以下、「バックアップノード」と呼ぶ)も選択する。バックアップノードとして選択された周辺無線端末装置は、ルータと同様に、受信機の間欠動作を行わない。そして、当該無線端末装置100は、木構造上の親として選択されている周辺無線端末装置と通信できなくなった場合に、当該バックアップノードを木構造上の親として選択する。その結果、無線端末装置100は、バックアップノードであった新たな親を介して、即座に通信を再開することができる。これにより、通信経路の切断、無線端末装置の故障等が発生した場合のネットワーク機能が回復するまでの時間が短縮され得る。
上記の一実施形態に係る無線端末装置100と変形例に係る無線端末装置100との構成上の主な相違点を説明する。なお、当該変形例に係る無線端末装置100の構成要素は、図10に示されたものと同じである。
本発明の一実施形態の変形例に係る無線通信処理は、図11および図12の処理の一部を変更することにより実現される。なお、一実施形態の変形例では、エンドデバイスである無線端末装置であっても、周辺無線端末装置からバックアップノードとして選択されている場合には、エンドデバイスモードではなくルータモードの動作を行う。
120 受信回路
130 受信データ処理部
140 状態管理部
150 親選択用コスト算出部
160 アプリケーション部
170 送信データ生成部
180 送信回路
1000 BS
Claims (16)
- 無線により通信可能な複数の装置をノードとして含む木構造のネットワークにおいて通信する無線端末装置であって、
前記複数の装置のうちの通信可能な周辺無線端末装置のパスコスト、当該周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報、および当該周辺無線端末装置が前記無線端末装置の木構造上の親として選択されている周辺無線端末装置であるか否かに基づいて、当該周辺無線端末装置を木構造上の親として選択することに対する評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値に基づいて、前記周辺無線端末装置のいずれかを木構造上の親として選択する状態管理部と、
を備える無線端末装置。 - 前記評価値算出部は、前記無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報にさらに基づいて、前記評価値を算出する、請求項1の無線端末装置。
- 前記周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報は、前記周辺無線端末装置の木構造上の子の数を含む、請求項1または2の無線端末装置。
- 前記周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報は、前記周辺無線端末装置の木構造上の孫を木構造上の子として有する、当該周辺無線端末装置の木構造上の子の数をさらに含む、請求項3の無線端末装置
- 前記無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報は、前記無線端末装置の木構造上の孫を木構造上の子として有する、当該無線端末装置の木構造上の子の数をさらに含む、請求項2から4のいずれかの無線端末装置
- 前記評価値算出部は、前記周辺無線端末装置のパスコストに第1の係数を乗じた値と、前記周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報、および当該周辺無線端末装置が前記無線端末装置の木構造上の親として選択されている周辺無線端末装置であるか否か、に基づいて得られる付加コストに第2の係数を乗じた値とに応じて、前記評価値を算出する、請求項1から5のいずれかの無線端末装置。
- 前記状態管理部は、前記無線端末装置が木構造上の子を有しない場合に、前記無線端末装置の受信機に間欠動作を行わせる、請求項1から6のいずれかの無線端末装置。
- 前記無線端末装置のパスコスト、前記無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報、および前記無線端末装置の木構造上の親の識別情報のうちの少なくとも1つを含む通知情報を送信する送信部と、
前記周辺無線端末装置のパスコスト、前記周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報、および前記周辺無線端末装置の木構造上の親の識別情報のうちの少なくとも1つを含む通知情報を受信する受信部と、
をさらに備える、請求項1から7のいずれかの無線端末装置。 - 前記送信部は、前記通知情報を繰り返し送信する、請求項8の無線端末装置。
- 前記送信部は、間欠動作を行う受信機を有する周辺無線端末装置が前記無線端末装置の木構造上の親として選択された場合に、間欠動作の中止を指示する指示情報を送信する、請求項7から9のいずれかの無線端末装置。
- 前記状態管理部は、前記評価値に基づいて前記周辺無線端末装置のいずれかを予備の親として選択し、前記無線端末装置が、前記無線端末装置の木構造上の親として選択されている周辺無線端末装置と通信できなくなった場合には、前記予備の親を木構造上の親として選択する、請求項1から10のいずれかの無線端末装置。
- 前記状態管理部は、前記無線端末装置が木構造上の子を有さず、かつ前記無線端末装置が前記周辺無線端末装置のいずれからも予備の親として選択されていない場合に、前記無線端末装置の受信機に間欠動作を行わせる、請求項11の無線端末装置。
- 前記状態管理部は、最善の評価値を伴う前記周辺無線端末装置を木構造上の親として選択し、次善の評価値を伴う前記周辺無線端末装置を予備の親として選択する、請求項11または12の無線端末装置。
- 請求項1から13のいずれかの無線端末装置を含む無線通信システム。
- 無線により通信可能な複数の装置をノードとして含む木構造のネットワークにおいて通信する無線端末装置を制御するコンピュータを、
前記複数の装置のうちの通信可能な周辺無線端末装置のパスコスト、当該周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報、および当該周辺無線端末装置が前記無線端末装置の木構造上の親として選択されている周辺無線端末装置であるか否かに基づいて、当該周辺無線端末装置を木構造上の親として選択することに対する評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値に基づいて、前記周辺無線端末装置のいずれかを木構造上の親として選択する状態管理部と、
として機能させるプログラム。 - 無線により通信可能な複数の装置をノードとして含む木構造のネットワークにおいて通信する無線端末装置を用いた無線通信方法であって、
前記複数の装置のうちの通信可能な周辺無線端末装置のパスコスト、当該周辺無線端末装置の木構造上の子孫に関する情報、および当該周辺無線端末装置が前記無線端末装置の木構造上の親として選択されている周辺無線端末装置であるか否かに基づいて、当該周辺無線端末装置を木構造上の親として選択することに対する評価値を算出するステップと、
前記評価値に基づいて、前記周辺無線端末装置のいずれかを木構造上の親として選択するステップと、
を含む無線通信方法。
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