JP5913209B2 - Route control device, sensor node network system, and program - Google Patents
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Description
本発明は、経路制御装置、センサノードネットワークシステム及びプログラム、特に経路制御装置が固定的に配置された固定型マルチホップセンサネットワークに関する。 The present invention relates to a path control device, a sensor node network system and a program, and more particularly to a fixed multi-hop sensor network in which the path control device is fixedly arranged.
センサノードと呼ばれるセンサ付無線端末を空間に複数散在させ、それらのセンサノードを協調させてセンサデータを一括収集するセンサネットワークがある。センサネットワークの形態として、スマートメータに代表されるセンサノードを多数、固定的に配置した固定型マルチホップセンサネットワークの形態で構築する場合が少なくない。固定的に配置されたセンサノードは、それぞれ自律して動作する。 There is a sensor network in which a plurality of sensor-equipped wireless terminals called sensor nodes are scattered in a space and the sensor nodes are coordinated to collect sensor data collectively. In many cases, the sensor network is constructed in the form of a fixed multi-hop sensor network in which a large number of sensor nodes represented by smart meters are fixedly arranged. Each sensor node arranged in a fixed manner operates autonomously.
固定型マルチホップセンサネットワークにおいて、各センサノードにおいて生成されたセンサ情報は、データ収集ノードに一括収集されることになるが、そのために、データ収集ノードの遠方に配置されたセンサノードで生成されたセンサ情報を含むデータパケットは、そのセンサノードの上り方向(データ収集ノードに近い場所)に配置されたセンサノードによって順次中継されることによってデータ収集ノードまで送り届けられる。一方、センサノードにおける動作を制御するためにデータ収集ノードから発せられる制御パケットは、データ収集ノードから下り方向に配置されたセンサノードによって順次中継されることによって宛先として指定されたセンサノードへ送り届けられる。 In a fixed multi-hop sensor network, sensor information generated at each sensor node is collected at the data collection node in a lump. For this reason, the sensor information is generated at a sensor node arranged far from the data collection node. The data packet including the sensor information is delivered to the data collection node by being sequentially relayed by the sensor node arranged in the upstream direction of the sensor node (a place close to the data collection node). On the other hand, a control packet issued from the data collection node to control the operation in the sensor node is sent to the sensor node designated as the destination by being sequentially relayed from the data collection node by the sensor node arranged in the downstream direction. .
このように、各センサノードは、パケットを中継する際に、そのパケットの送信先とする他のセンサノードを決定することになるが、他のセンサノードとの位置関係を認識するために、当該他のセンサノードからデータ収集ノードまでのホップ数を含むルート情報を取得するようにしている。従来においては、ルート情報送信要求をブロードキャストして周辺のセンサノードから取得するようにしている。そして、取得したルート情報に含まれているホップ数を参照してデータパケットの送信先となる隣接ノードを決定する。 Thus, each sensor node determines another sensor node as a transmission destination of the packet when relaying the packet. In order to recognize the positional relationship with the other sensor node, Route information including the number of hops from other sensor nodes to the data collection node is acquired. Conventionally, a route information transmission request is broadcast and acquired from surrounding sensor nodes. Then, referring to the number of hops included in the acquired route information, an adjacent node that is a transmission destination of the data packet is determined.
ところで、センサノード間でやり取りされるルート情報は、センサノードネットワークにおいて収集対象となる情報そのものではないので、ネットワーク負荷や、各センサノードにおける電力使用量を考慮すると、センサノード間でルート情報をやり取りする数を極力抑えたい。 By the way, the route information exchanged between the sensor nodes is not the information itself to be collected in the sensor node network, so the route information is exchanged between the sensor nodes in consideration of the network load and the power usage at each sensor node. I want to suppress the number of to do as much as possible.
また、いずれかのセンサノードを副データ収集ノードとして設定し、データ収集ノードに障害が発生したなど何らかの理由により副データ収集ノードをデータ収集ノードとして機能させたい場合があるが、従来においては、このような副データ収集ノードの設定については意識していない。仮に、副データ収集ノードを設定していたとしても、副データ収集ノードをデータ収集ノードとして機能させる際にはルート情報をやり取りして、副データ収集ノードまでデータパケットを送り届けるためのルート学習を改めて実施する必要がある。 In addition, there is a case where one of the sensor nodes is set as a secondary data collection node and the secondary data collection node functions as the data collection node for some reason, such as when a failure occurs in the data collection node. I am not conscious of the setting of the secondary data collection node. Even if the secondary data collection node is set, when the secondary data collection node functions as the data collection node, route information is exchanged and route learning for sending data packets to the secondary data collection node is performed again. Need to be implemented.
本発明は、従来に比してルート情報の経路制御装置間での交換数を削減することを目的とする。 It is an object of the present invention to reduce the number of exchanges of route information between route control devices as compared with the prior art.
また、現在のデータ収集ノードの代わりにいずれかのセンサノードをデータ収集ノードとして機能させる場合でも、センサノード間でルート情報のやり取りを新たに行わせることなくデータ収集ノードの変更に対応できるようにすることを別の目的とする。 In addition, even when any sensor node functions as a data collection node instead of the current data collection node, it is possible to cope with a change in the data collection node without newly exchanging route information between the sensor nodes. Another purpose is to do.
本発明に係る経路制御装置は、パケットの宛先毎に、当該宛先までパケットを送り届けるときの当該パケットの送信先となる他の経路制御装置を特定する送信先情報及び当該宛先にパケットを中継して送り届けるときの自装置の送信先を決定する際に参照される指標情報を対応付けして含む経路制御情報を記憶する経路制御情報記憶手段と、送信対象のパケットを取得する取得手段と、前記経路制御情報に含まれている指標情報に基づいて、前記取得手段により取得されたパケットを当該宛先に送り届けるときの自装置の送信先となる他の経路制御装置を決定する送信先決定手段と、前記取得手段により取得されたパケットに付加されている中継装置情報であって当該パケットを中継した他の経路制御装置の識別情報及び当該他の経路制御装置それぞれのパケットの中継順を特定しうる情報を含む中継装置情報に基づき当該宛先の経路制御情報を前記経路制御情報記憶手段に設定する経路制御情報設定手段と、前記取得手段により取得されたパケットに付加されている中継装置情報に、自装置の識別情報及び自装置が中継する順番を特定しうる情報を設定することで当該中継装置情報を更新する中継装置情報更新手段と、前記中継装置情報更新手段により中継装置情報が更新されたパケットを、前記送信先決定手段により決定された送信先へ送信するパケット送信手段と、前記パケット送信手段によるパケットの送信実績に基づき当該宛先の経路制御情報に含まれる当該送信先に対応する指標情報を更新する指標情報更新手段と、を有し、指標情報は、前記送信先決定手段により決定された送信先へパケットを送信した回数を含み、前記送信先決定手段は、パケットの宛先の経路制御情報に送信先の候補となる他の経路制御装置が複数設定されている場合、送信回数が最も小さい他の経路制御装置を送信先として決定することを特徴とする。 The routing control device according to the present invention relays a packet to each destination of the packet, destination information for specifying another routing control device as a destination of the packet when the packet is delivered to the destination, and the destination. Route control information storage means for storing route control information including associated index information referred to when determining the transmission destination of the own device when delivering, an acquisition means for acquiring a transmission target packet, and the route Based on the index information included in the control information, a transmission destination determination unit that determines another path control device that is a transmission destination of the own device when the packet acquired by the acquisition unit is delivered to the destination; and Relay device information added to the packet acquired by the acquisition means, the identification information of the other route control device that relayed the packet, and the other route control device The routing control information setting means for setting the routing control information of the destination in the routing control information storage means based on the relay device information including information that can specify the relay order of each packet, and the packet acquired by the acquisition means Relay device information updating means for updating the relay device information by setting identification information of the own device and information that can specify the order of relaying of the own device in the added relay device information, and the relay device information update A packet transmission unit that transmits the packet whose relay device information has been updated by the unit to the transmission destination determined by the transmission destination determination unit, and is included in the routing control information of the destination based on the transmission result of the packet by the packet transmission unit possess the index information updating means for updating the index information corresponding to the destination is, the, the index information is determined by the destination determining unit The transmission destination determination means includes the number of transmissions in the case where a plurality of other route control devices that are transmission destination candidates are set in the route control information of the packet destination. The smallest other routing control device is determined as a transmission destination .
また、指標情報は、更に送信時に発生したエラー回数又は送信した回数に対するエラー率を含み、前記送信先決定手段は、パケットの宛先の経路制御情報に送信先の候補となる他の経路制御装置が複数設定されている場合、送信回数及びエラー回数又はエラー率に基づいて送信先を決定することを特徴とする。 The index information further includes the number of errors that occurred at the time of transmission or an error rate with respect to the number of times of transmission. When a plurality of transmissions are set, the transmission destination is determined based on the number of transmissions and the number of errors or the error rate .
本発明に係るセンサノードネットワークシステムは、前述したいずれかの発明に記載の経路制御装置を有し、センサ情報を含むデータパケットを生成する複数のセンサノードと、前記各センサノードにより生成されたデータパケットを収集するデータ収集ノードと、を有し、前記各センサノードにおける経路制御情報記憶手段に記憶された経路制御情報に含まれている指標情報は、当該センサノードにおける送信先決定手段により決定された送信先へパケットを送信した回数を含み、前記各センサノードにおける送信先決定手段は、パケットの宛先の経路制御情報に送信先の候補となる他の経路制御装置が複数設定されている場合、送信回数が最も小さい他の経路制御装置を送信先として決定することを特徴とする。 A sensor node network system according to the present invention includes the path control device according to any one of the above-described inventions, a plurality of sensor nodes that generate data packets including sensor information, and data generated by the sensor nodes. possess a data collection node that collects packets, and the index information included in the routing information storing means stored routing information at each sensor node is determined by the destination determination means in the sensor node Including the number of times the packet has been transmitted to the destination, and the destination determination means in each of the sensor nodes has a plurality of other route control devices that are destination candidates set in the route control information of the destination of the packet, Another route control device having the smallest number of transmissions is determined as a transmission destination .
また、前記各センサノードにおける送信先決定手段は、当該センサノードにおける経路制御情報記憶手段に記憶された経路制御情報に含まれている指標情報に基づいて、前記取得手段により取得された、前記データ収集ノードから発信された制御パケットを当該宛先に送り届けるときの自装置の送信先となる他のセンサノードを決定することを特徴とする。
また、前記各センサノードにおける経路制御情報記憶手段に記憶された経路制御情報に含まれている指標情報は、更に送信時に発生したエラー回数又は送信した回数に対するエラー率を含み、前記各センサノードにおける送信先決定手段は、パケットの宛先の経路制御情報に送信先の候補となる他の経路制御装置が複数設定されている場合、送信回数及びエラー回数又はエラー率に基づいて送信先を決定することを特徴とする。
Further, the transmission destination determination means in each sensor node is the data acquired by the acquisition means based on the index information included in the route control information stored in the route control information storage means in the sensor node. It is characterized in that another sensor node as a transmission destination of its own apparatus when a control packet transmitted from the collection node is delivered to the destination is determined.
The index information included in the path control information stored in the path control information storage unit in each sensor node further includes the number of errors that occurred during transmission or the error rate for the number of transmissions. The transmission destination determination means determines a transmission destination based on the number of transmissions and the number of errors or the error rate when a plurality of other path control devices that are transmission destination candidates are set in the route control information of the packet destination. It is characterized by.
本発明に係るプログラムは、パケットの宛先毎に、当該宛先までパケットを送り届けるときの当該パケットの送信先となる他の経路制御装置を特定する送信先情報及び当該宛先にパケットを中継して送り届けるときの自装置の送信先を決定する際に参照される指標情報を対応付けして含む経路制御情報を記憶する経路制御情報記憶手段を有する経路制御装置に搭載されたコンピュータを、送信対象のパケットを取得する取得手段、前記経路制御情報に含まれている指標情報に基づいて、前記取得手段により取得されたパケットを当該宛先に送り届けるときの自装置の送信先となる他の経路制御装置を決定する送信先決定手段、前記取得手段により取得されたパケットに付加されている中継装置情報であって当該パケットを中継した他の経路制御装置の識別情報及び当該他の経路制御装置それぞれのパケットの中継順を特定しうる情報を含む中継装置情報に基づき当該宛先の経路制御情報を前記経路制御情報記憶手段に設定する経路制御情報設定手段、前記取得手段により取得されたパケットに付加されている中継装置情報に、自装置の識別情報及び自装置が中継する順番を特定しうる情報を設定することで当該中継装置情報を更新する中継装置情報更新手段、前記中継装置情報更新手段により中継装置情報が更新されたパケットを、前記送信先決定手段により決定された送信先へ送信するパケット送信手段、前記パケット送信手段によるパケットの送信実績に基づき当該宛先の経路制御情報に含まれる当該送信先に対応する指標情報を更新する指標情報更新手段、として機能させ、指標情報は、前記送信先決定手段により決定された送信先へパケットを送信した回数を含み、前記送信先決定手段は、パケットの宛先の経路制御情報に送信先の候補となる他の経路制御装置が複数設定されている場合、送信回数が最も小さい他の経路制御装置を送信先として決定することを特徴とする。
When the program according to the present invention relays and delivers a packet to each destination of the packet, the destination information for specifying another routing control device that is the destination of the packet when the packet is delivered to the destination, and the destination A computer mounted in a route control device having route control information storage means for storing route control information including association with index information referred to when determining the transmission destination of the own device is transmitted as a packet to be transmitted. Based on index information included in the acquisition unit and the route control information to be acquired, another route control device that is a transmission destination of the own device when the packet acquired by the acquisition unit is delivered to the destination is determined. Destination determination means, relay device information added to the packet acquired by the acquisition means, and other route control that relays the packet Route control information setting means for setting the route control information of the destination in the route control information storage means based on relay device information including identification information of the device and information capable of specifying the relay order of the packets of the other route control devices The relay device that updates the relay device information by setting the identification information of the own device and information that can specify the order of relay of the own device in the relay device information added to the packet acquired by the acquisition means Information updating means, packet transmitting means for transmitting the packet whose relay apparatus information has been updated by the relay apparatus information updating means to the transmission destination determined by the transmission destination determining means, based on the packet transmission results by the packet transmission means index information updating means for updating the index information corresponding to the destination included in the routing information of the destination, to function as, The mark information includes the number of times the packet has been transmitted to the transmission destination determined by the transmission destination determination unit, and the transmission destination determination unit includes another route control device that is a transmission destination candidate in the route control information of the packet destination. When a plurality of are set, another route control device having the smallest number of transmissions is determined as a transmission destination .
本発明によれば、従来に比してルート情報の経路制御装置間での交換数を削減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the number of exchanges of route information between route control devices as compared with the conventional case.
また、現在のデータ収集ノードの代わりにいずれかのセンサノードをデータ収集ノードとして機能させる場合でも、センサノード間でルート情報のやり取りを新たに行わせることなくデータ収集ノードの変更に対応することができる。 In addition, even when any sensor node functions as a data collection node instead of the current data collection node, it is possible to cope with the change of the data collection node without newly exchanging route information between the sensor nodes. it can.
以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るセンサネットワークシステムの一例を示した全体構成図である。本実施の形態におけるセンサネットワークシステムは、複数のセンサノード10及びゲートウェイ(GW)2から成るセンサネットワークを有している。本実施の形態における各センサノード10は、本発明に係る経路制御装置にセンサを搭載することによって形成される、ルーティング機能を有するセンサ付無線端末である。本実施の形態では、センサノード10を、センサネットワークシステム内において固定的に散在配置されるスマートメータ等で実現する場合を想定している。各センサノード10は、センサノード10が有するセンサにより測定されたセンサデータを含むセンサ情報をゲートウェイ2に送信するほか、他のセンサノード10において生成されたセンサ情報を含むデータパケットをゲートウェイ2に送り届けるために中継する中継ノードとして機能する。図1には、複数のセンサノードA〜Xが示されているが、センサノード10の設置数はこれに限るものではない。以下の説明では、各センサノード(以下、単に「ノード」と称する)に共通する場合はノード10と、特定のノード10に対して説明する場合にはノードA〜Xと英字を用いて記載する。各ノード10は、少なくとも1つのノード10と無線通信可能な位置に配置されており、その通信可能なノード10又はゲートウェイ2との間で経路(ルート)3が形成可能である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of a sensor network system according to the present invention. The sensor network system in the present embodiment has a sensor network composed of a plurality of
ゲートウェイ2は、各センサノード10により生成されたセンサ情報を含むデータパケットを一括収集するデータ収集ノードであり、IEEE802.15.4及びZigBee(登録商標)におけるコーディネータに相当する。
The
図2は、本実施の形態におけるノード10に搭載されたコンピュータのハードウェア構成図である。本実施の形態においてノード10に搭載されたコンピュータは、従前から存在する汎用的なハードウェア構成で実現できる。すなわち、コンピュータは、図2に示したようにCPU21、ROM22、RAM23、通信手段として設けられたネットワークコントローラ26、電力使用量等を測定するセンサ27を接続する入出力コントローラ28を内部バス29に接続して構成される。
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a computer mounted on the
本実施の形態におけるゲートウェイ2は、従来からあるハードウェア構成にて実現してよい。すなわち、センサ27は搭載されていないかもしれないが、コンピュータの基本構成は図2と同様に図示してもよい。更に、入力手段として設けられたマウスとキーボード及び表示手段として設けられたディスプレイを搭載するコンピュータを有線又は無線にて接続できるように構成してもよい。
The
ここで、各ノード(ノード10及びゲートウェイ2)間でやり取りされるパケットの種類について説明する。
Here, the types of packets exchanged between the nodes (
本実施の形態においてノード間の経路3上を流れるパケットとして、データパケット、制御パケット及び経路制御用パケットがある。「データパケット」は、各ノード10がセンサ27による測定により得られたセンサ情報をゲートウェイ2に一括収集する機能を基本機能としたセンサネットワークにおいて、各ノード10がセンサ情報をゲートウェイ2に直接又は間接的に送信するためのパケットである。「制御パケット」は、ゲートウェイ2がセンサ機能等の動作制御を行うための制御情報を制御対象のノード10へ送信するためのパケットである。「経路制御用パケット」は、各ノード10が周辺ノードとの間での経路3の確立のためにノード間でやり取りされるパケットである。本実施の形態の場合、ゲートウェイ2までのホップ数を情報交換するために用いるHelloパケットやHelloReplyパケットがこれに該当する。経路制御用パケットにて情報交換されるルート情報は、データパケットや制御パケットの中継経路を決定するために用いられる制御用の情報であるため、センサネットワークシステムにおける送受信量を必要最小限に抑えて、ネットワーク負荷の増大や各ノード10における電力使用量の増大の防止を図るようにすべきである。なお、「周辺ノード」というのは、自ノードが無線通信機能を利用してブロードキャストにより発信したHelloパケットを受信できたノードのことをいう。
In the present embodiment, there are a data packet, a control packet, and a route control packet as packets that flow on the
図3は、本実施の形態におけるノード10のブロック構成図である。なお、本実施の形態の説明に用いない構成要素については図から省略している。本実施の形態におけるノード10は、センサ部11、パケット生成部12、パケット受信部13、パケット送信部14、通信制御部15及びルーティングテーブル保持部16を有している。センサ部11は、センサ27により実現され、ノード10がスマートメータの場合、測定された電力使用量データを含むセンサ情報を生成する。パケット生成部12は、センサ部11から送られてくるセンサ情報を含むデータパケットを生成する。パケット受信部13は、他のノード10から送られてくるパケットを受信する。パケット受信部13が受信するパケットとしては、他のノード10で生成されたデータパケット、ゲートウェイ2から発信された制御パケット及び他のノード10のうち周辺ノードから発信された経路制御用パケットである。パケット送信部14は、パケット送信手段として設けられ、通信制御部15により中継装置情報(以下、「中継ノード情報」ともいう)が更新されたパケットを、通信制御部15により決定された送信先へ送信する。
FIG. 3 is a block diagram of the
通信制御部15は、パケット種別判定部151、送信先決定部152、テーブル更新部153、パケット更新部154及び初期設定部155を有しており、ノード10におけるパケット通信制御機能を実現する。パケット種別判定部151は、取得手段として機能する通信制御部15がパケット生成部12又はパケット受信部13からパケットを取得すると、その取得したパケットの種類を判別する。送信先決定部152は、送信先決定手段として設けられ、ルーティングテーブル保持部16に設定されている経路制御情報に含まれている指標情報に基づいて、取得されたパケットを、指定された宛先に送り届けるときの自ノードの送信先となる他のノード10を決定する。テーブル更新部153は、経路制御情報設定手段として設けられ、取得されたパケットに付加されている中継ノード情報であって当該パケットを中継した他のノード10の識別情報(ノードID)及び当該他のノード10それぞれの中継順を特定しうる情報を含む中継ノード情報に基づき当該宛先の経路制御情報をルーティングテーブル保持部16に設定する。テーブル更新部153は、また指標情報更新手段としても設けられており、パケット送信部14によるパケットの送信実績に基づき当該宛先の経路制御情報に含まれる当該送信先に対応する指標情報を更新する。パケット更新部154は、中継装置情報更新手段として設けられ、取得されたパケットに付加されている中継ノード情報に、自ノードのノードID及び自ノードが中継する順番を特定しうる情報を設定することで当該中継ノード情報を更新する。初期設定部155は、自ノードの起動時に起動時処理を実行することによってルーティングテーブルに初期設定を行う。
The
ルーティングテーブル保持部16は、経路制御情報記憶手段として設けられ、経路制御情報をテーブル形式にて記憶する。この経路制御情報をテーブル形式にて記憶するルーティングテーブルのデータ設定例を図6及び図10に示す。ルーティングテーブルには、送信するパケットの宛先毎に、自ノードホップ数、ノードID、ホップ数、信号強度、試行回数及びエラー率が対応付けられた経路制御情報が設定される。なお、各パケットの宛先は、パケットヘッダを参照することで特定できる。自ノードホップ数は、自ノードから当該宛先までのホップ数である。ノードIDは、当該宛先までパケットを送り届けるときの当該パケットの送信先となる他のノードを特定する送信先情報であり、当該他のノードを識別するノードIDが設定される。ホップ数は、ノードIDにより特定されるノード(以下、「送信先ノード」とも称する)から宛先ノードまでのホップ数である。なお、「送信先ノード」というのは、自ノードがパケットを直接送信する先となるノードのことをいい、「宛先」又は「宛先ノード」というのは、パケットの宛先として指定されているノードであり、パケットの最終到達点となるノードのことをいう。信号強度は、送信先ノードとの間の信号強度である。無線の場合、電界強度でよい。試行回数及びエラー回数は、当該宛先にパケットを送り届けるときの送信先として決定するために参照される指標情報である。試行回数は、送信先決定部152により決定された送信先へパケットを送信した回数を示す。エラー回数は、送信先決定部152により決定された送信先へパケットを送信したときに発生したエラー回数である。本実施の形態では、エラー率を用いて送信先を決定するが、このエラー率は、エラー回数を試行回数で除算することによって算出される。
The routing
図6及び図10に例示したように、一の宛先に対して複数の経路制御情報が設定されているということは、当該宛先に対してパケットを送り届けるための経路が複数存在することを意味している。各ノード10では、この複数の経路の中からパケットの送信先を決定する際、指標情報の設定値を参照してパケットの送信先を決定する。この送信先の決定処理については追って説明する。
As illustrated in FIGS. 6 and 10, the fact that a plurality of route control information is set for one destination means that there are a plurality of routes for sending packets to the destination. ing. Each
各ノード10における各構成要素11〜15は、ノード10に搭載されたコンピュータと、コンピュータに搭載されたCPU21で動作するプログラムとの協調動作により実現される。また、ルーティングテーブル保持部16は、RAM3にて実現される。
Each component 11-15 in each
ゲートウェイ2は、データパケットの宛先(最終到達点)であり、また制御パケットの発信元であり、更に無線通信可能なノード10との間で経路制御用パケットを交換するが、パケットを中継することはない。従って、ノード10が有するパケットの中継機能を搭載する必要はないが、制御パケットの送信先を決定するために前述したノード10が有する構成要素12〜16と同様の構成要素を持つ。
The
また、本実施の形態で用いるプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、CD−ROMやDVD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。通信手段や記録媒体から提供されたプログラムはコンピュータにインストールされ、コンピュータのCPU21がプログラムを順次実行することで各種処理が実現される。
Further, the program used in this embodiment can be provided not only by communication means but also by storing it in a computer-readable recording medium such as a CD-ROM or DVD-ROM. A program provided from a communication unit or a recording medium is installed in a computer, and various processes are realized by the
次に、本実施の形態における動作について説明する。まず最初に、ノード10が起動することによってセンサネットワークシステムに参加するときに実施される起動時処理について図4に示したフローチャートを用いて説明する。
Next, the operation in this embodiment will be described. First, the startup process that is performed when the
ノードの起動時にはルーティングテーブルに経路制御情報が何も設定登録されていない状態である。そこで、ゲートウェイ2へデータパケットを送信するための経路3を認識するためにルート情報を収集する必要がある。そのために、ノード10における通信制御部15は、パケット送信部14にHelloパケットをブロードキャストさせる(ステップ101)。
When the node is activated, no routing control information is set and registered in the routing table. Therefore, it is necessary to collect route information in order to recognize the
Helloパケットを受信した周辺ノードは、当該ノードのゲートウェイ2へのホップ数を含むルート情報が設定されたHelloReplyパケットを、起動時にHelloパケットを発信したノード(以下、「起動ノード」という)へユニキャストする。
The peripheral node that has received the Hello packet unicasts the HelloReply packet in which the route information including the number of hops to the
起動ノードは、各周辺ノードから送られてきたHelloReplyパケットを受信すると(ステップ102)、そのHelloReplyパケットに含まれるルート情報等に基づき経路制御情報をルーティングテーブルに設定登録する(ステップ103)。 When the activation node receives the Hello Reply packet sent from each peripheral node (Step 102), the activation node sets and registers the path control information in the routing table based on the route information included in the Hello Reply packet (Step 103).
続いて、起動ノードは、センサネットワークへの参加手順を実行することによってセンサネットワークに参加する(ステップ103)。この参加手順は、従前と同じでよいので説明を省略する。 Subsequently, the activation node participates in the sensor network by executing a participation procedure in the sensor network (step 103). Since this participation procedure may be the same as before, description thereof is omitted.
参加手順が完了したら、起動ノードは、自ノードからゲートウェイ2までのホップ数(自ノードホップ数)を設定したHelloパケットをブロードキャストすることで、周辺ノードに報知する(ステップ105)。自ノードホップ数は、次のようにして決定する。ここでは、図5に示したセンサネットワークシステムにおけるノードJが起動ノードの場合を例にして説明する。なお、図5において破線で示した範囲31は、ノードJが無線通信可能な範囲を示している。図5では、ノードC,D,I,K,O,PがノードJと無線通信可能な位置に設置されたノードであり、ノードJの周辺ノードである。 When the participation procedure is completed, the activation node broadcasts a Hello packet in which the number of hops from the own node to the gateway 2 (the number of own node hops) is set, thereby notifying the neighboring nodes (step 105). The number of local node hops is determined as follows. Here, the case where the node J in the sensor network system shown in FIG. 5 is the start node will be described as an example. Note that a range 31 indicated by a broken line in FIG. 5 indicates a range in which the node J can perform wireless communication. In FIG. 5, nodes C, D, I, K, O, and P are nodes installed at positions where wireless communication with the node J is possible, and are nodes around the node J.
ステップ101においてHelloパケットをブロードキャストすることによってルート情報の収集を行うと、複数の周辺ノードC,D,I,K,O,PからHelloReplyパケットが返信されてくる。このように、複数のノード10からHelloReplyパケットが送られてきた場合、自ノードから宛先ノード(この場合、ゲートウェイ2)までのホップ数(自ノードホップ数)は、取得したルート情報中最も小さいホップ数に1を加算することで求める。図5に例示したセンサネットワークシステムにおいて、ノードJがHelloReplyパケットを受信したことによりルーティングテーブルに設定登録された経路制御情報の設定例を図6に示す。図5を参照すれば明らかなように、ノードC,Dはホップ数1を含むルート情報を、ノードI,Kはホップ数2を含むルート情報を、ノードO,Pはホップ数3を含むルート情報を、それぞれ設定したHelloReplyパケットを送信することになる。これにより、図6に示した経路制御情報がルーティングテーブルに設定登録されるが、本実施の形態においては、周辺ノードについての経路制御情報のみが設定登録されることになる。
When the route information is collected by broadcasting the Hello packet in Step 101, HelloReply packets are returned from the plurality of peripheral nodes C, D, I, K, O, and P. As described above, when HelloReply packets are sent from a plurality of
前述したように、ノードJは、取得したルート情報中最も小さいホップ数に1を加算することで自ノードホップ数を求めることになるが、図6を参照すると明らかなように最も小さなホップ数の周辺ノードは、ノードC,Dであり、ホップ数は1である。従って、ノードJは,最も宛先に近いノードC,Dを親とし、その直下に自ノードを位置づける。この結果、ノードJにおけるゲートウェイ2までの自ノードホップ数は2となる。
As described above, the node J obtains the number of hops of its own node by adding 1 to the smallest number of hops in the acquired route information. As is clear from FIG. 6, the smallest number of hops is obtained. The peripheral nodes are nodes C and D, and the number of hops is 1. Therefore, the node J has the nodes C and D closest to the destination as parents, and positions its own node immediately below it. As a result, the number of node hops to the
なお、ノードJは、図示しない測定手段により各周辺ノードとのパケット交換時に各周辺ノード間の信号強度を測定してルーティングテーブルに設定登録する。また、ノードJは、パケットの中継をまだ行っていないので、試行回数及びエラー回数には初期値として0が設定される。 The node J measures the signal strength between the peripheral nodes at the time of packet exchange with the peripheral nodes by a measuring unit (not shown), and registers and registers the signal strength in the routing table. Further, since the node J has not yet relayed the packet, 0 is set as the initial value for the number of trials and the number of errors.
本実施の形態においては、起動時処理においてネットワーク負荷が大きくなるブロードキャストを行うが、以降の説明から明らかなように、これ以降、ルーティングテーブルに経路制御情報を設定するためにブロードキャストを行うことはない。 In the present embodiment, the broadcast that increases the network load is performed in the startup process, but as will be apparent from the following description, the broadcast is not performed thereafter to set the routing control information in the routing table. .
次に、初期設定が終了し、センサネットワークシステムに参加した後に実施する、ノード10におけるパケット中継処理について図7に示したフローチャートを用いて説明する。まず最初に、他のノード10から発信されたデータパケットを、当該データパケットの宛先であるゲートウェイ2まで送り届けるという、いわゆる上り方向の中継処理について説明する。ここでは、ノードJがパケットの中継を行う場合を例にして説明する。
Next, packet relay processing in the
ノードJにおいて、パケット受信部13がいずれかのノード10から送られてきたパケットを受信すると(ステップ111)、通信制御部15は、そのパケットを取得する。パケット種別判定部151は、その取得したパケットのパケットヘッダの宛先及び送信元を示す情報を参照することで、取得されたパケットは、宛先がゲートウェイ2の、他のノード10から発信されたデータパケットと判定する。データパケットの場合、続いて、送信先決定部152は、次のようにしてデータパケットの送信先を決定する(ステップ112)。図10は、ルーティングテーブルの設定例を示す図であるが、現時点においては、図10に例示した経路制御情報が設定されているものとして説明する。なお、図10に示した経路制御情報を設定登録する処理については追って説明する。
In the node J, when the
一般に、データパケットの中継先(送信先)は、コストの最も少ないノードを選択する場合が少なくない。すなわち、送信先候補のホップ数、あるいはホップ数及び信号強度等を参照して最もコストの少ない経路(最小コストとなる隣接ノード)を送信先として選択している。ただ、最もコストの少ない経路を送信先の選択基準としていると、選択される経路は固定化されてしまう。ルート情報を頻繁にやり取りしない本実施の形態のような方式を採用する場合において、経路が固定化されてしまうと、その固定化された経路上に何らかの障害が発生した場合、迂回経路を探し出すことができないか、探し出すまでに多大な処理、時間を要してしまう可能性がある。 In general, as a relay destination (transmission destination) of a data packet, a node with the lowest cost is often selected. That is, the route with the lowest cost (adjacent node having the lowest cost) is selected as the destination by referring to the number of hops of the destination candidate or the number of hops and signal strength. However, if the route with the lowest cost is used as a transmission destination selection criterion, the route to be selected is fixed. In the case of adopting a method such as this embodiment that does not frequently exchange route information, if a route is fixed, if a failure occurs on the fixed route, a bypass route is searched. It may take a lot of processing and time to find out.
そこで、本実施の形態では、宛先にパケットを送り届けるときの送信先として決定するための指標情報をコストとは別個に設定し、その指標情報を参照して送信先を決定するようにした。本実施の形態では、指標情報として試行回数と、試行回数及びエラー回数から算出されるエラー率を用いる場合を例にしている。なお、ここでは、説明の便宜上、試行回数のみを用いて送信先を決定する場合を説明する。 Therefore, in this embodiment, index information for determining a transmission destination when a packet is delivered to a destination is set separately from the cost, and the transmission destination is determined with reference to the index information. In the present embodiment, the number of trials and an error rate calculated from the number of trials and the number of errors are used as index information. Here, for convenience of explanation, a case will be described in which a transmission destination is determined using only the number of trials.
すなわち、送信先決定部152は、中継対象のデータパケットの宛先がゲートウェイ2と認識すると、ルーティングテーブルに登録されている宛先がゲートウェイ2であるレコード41〜46に設定されているノードIDがC,D,I,K,O,Pのノードを送信先の候補として選出する。そして、これらのノードC,D,I,K,O,Pのうち試行回数が最小となるノードを送信先として決定する。
That is, when the
但し、図10に示した例によると、ノードJにおけるゲートウェイ2までの自ノードホップ数は2なので、宛先までの自ノードホップ数以上のノード、すなわち2以上のホップ数となるノードI,K,O,Pは選択対象外とし、自ノードホップ数より小さいノードC,Dのみを選択対象としてよい。そして、ノードC,Dのうち試行回数の少ない方を送信先として決定する。もちろん、自ノードホップ数より小さいノードC,Dの全てが通信障害等によりパケットが送信できなかった場合は、ノードI,K,O,Pを選択対象としてもよいが、ノードJにパケットを送信した送信元ノード(図1に示した構成だとノードO又はノードP)にその旨を通知し、ノードJ以外のノードを送信先として再選択させるようにしてもよい。
However, according to the example shown in FIG. 10, the number of own node hops to the
データパケットの送信先が決定されると、続いて、テーブル更新部153は、中継対象のデータパケットのパケットヘッダに含まれている中継ノード情報を取得し、この取得した中継ノード情報を参照して経路制御情報を生成してルーティングテーブルに設定登録する(ステップ113)。このテーブル更新部153が行う経路制御情報の設定登録処理について、図8乃至図11を用いて説明する。
When the transmission destination of the data packet is determined, the
図8は、図1と同じセンサネットワークシステムの全体構成図であるが、ノードXから発信されるデータパケットが流れるルートとして2つのルート32,33が示されている。ルート32では、ノードXから発信されたデータパケットは、ノードV、ノードT、ノードP、ノードJ、そしてノードCを中継してゲートウェイ2に送り届けられる。一方、ルート33では、ノードXから発信されたデータパケットは、ノードU、ノードS、ノードO、ノードJ、そしてノードCを中継してゲートウェイ2に送り届けられる。
FIG. 8 is an overall configuration diagram of the same sensor network system as in FIG. 1, but two
図9Aには、ノードXからゲートウェイ2まで送信されるデータパケットが、ルート32を通って送り届けられる場合におけるノードJが受信するデータパケットが、図9Bには、図9Aに示したデータパケットをノードJが更新した後に送信する際のデータパケットが、それぞれ示されている。データパケット40は、ヘッダ41及びペイロード42を含んでいる。そして、本実施の形態では、ヘッダ41に中継ノード情報を設定する領域43を含めるようにしたことを特徴の一つとしている。中継ノード情報を格納する領域43には、当該データパケットを中継したノードの識別情報としてノードIDが設定される領域44と、当該領域44に登録されたノードの数、すなわち当該データパケットを中継したノード数が設定される領域45が設けられている。なお、ノードXは、当該データパケットの生成元であって、厳密には当該データパケットを中継していないかもしれないが、当該データパケットをゲートウェイ2まで送り届けるための経路上に存在するノードの一つであることから「中継」という用語を広義に解釈してノードXも中継ノードの一つとみなして中継ノード情報に含めるようにした。これにより、ルート32上に位置するノードは、中継ノード情報を参照することで特定できる。
9A shows the data packet received by the node J when the data packet transmitted from the node X to the
なお、「中継」を厳密に解釈しても、ヘッダ41には、当該データパケットの発信元と宛先とを特定する情報が設定されていることから、ルート32上にノードXが存在することは把握できる。
Even if the “relay” is strictly interpreted, since the
また、本実施の形態では、データパケットの生成元から中継した順番にノードIDを領域44に登録するようにした。つまり、領域44におけるノードIDの並び順がデータパケットの中継順を特定しうる情報に相当する。これにより、中継順が一目瞭然に把握できる。もちろん、中継した順番を示す情報をノードIDそれぞれに付加することで、中継した順番に各ノードIDを並べて領域44に登録しなくてもよい。
In this embodiment, the node IDs are registered in the
図9Aに示したデータパケットの領域44への並びを参照すると、生成元のノードXから発信されたデータパケットの中継順にノードIDが登録されていることがわかる。
Referring to the arrangement of the data packets in the
テーブル更新部153は、図9Aに示したデータパケットを取得すると、まず領域44に登録されている最後尾のノードPから先頭に向けて順に経路制御情報を生成してルーティングテーブルに登録する。すなわち、まずノードP宛のパケットを受信した場合を想定して、レコード46の経路制御情報を生成する。このためには、経路制御情報の宛先に、ノードPを設定する。また、ノードPにパケットを送り届けるためにはノードPにパケットを送信すればよいので、経路制御情報のノードIDに、ノードPのノードID“P”を設定する。また、ノードPは、ノードJの隣接ノードであることから経路制御情報の自ノードホップ数に1を設定する。また、ノードPは、ノードP自身なので経路制御情報のホップ数に0を設定する。経路制御情報の信号強度には、当該データパケットの受信時に、図示しない測定手段により測定された信号強度FIppを設定する。そして、現時点では、パケットの中継をまだ行っていないので、試行回数及びエラー回数には初期値である0を設定する。テーブル更新部153は、以上のようにしてレコード46の経路制御情報を生成してルーティングテーブルに登録する。
When the
続いて、テーブル更新部153は、最後尾のノードPの直前に当該データパケットを中継したノードTを宛先とするレコード47の経路制御情報を生成する。このためには、経路制御情報の宛先に、ノードTを設定する。また、ノードTにパケットを送り届けるためにはノードPにパケットを送信すればよいので、経路制御情報のノードIDに、ノードPのノードID“P”を設定する。また、宛先ノードTに対する経路制御情報はレコード47のみであるため、自ノードホップ数にはレコード47のホップ数1に1を加えた2を設定する。また、ノードPは、ノードTの隣接ノードなので経路制御情報のホップ数に1を設定する。経路制御情報の信号強度には、当該データパケットの受信時に、図示しない測定手段により測定された信号強度FIptを設定する。なお、この時点では、信号強度FIppとFIptは同じ時点で測定されているので同値である。また、現時点では、パケットの中継をまだ行っていないので、試行回数及びエラー回数には初期値である0を設定する。テーブル更新部153は、以上のようにしてレコード47の経路制御情報を生成してルーティングテーブルに登録する。
Subsequently, the
ノードVに対するレコード48の経路制御情報及びノードXに対するレコード49の経路制御情報も上記と同様にして生成されるので、説明を省略する。
Since the route control information of the
以上のようにしてルーティングテーブルが更新されると、続いて、パケット更新部154は、受信したデータパケットの領域44の最後尾に自ノード、この例の場合、ノードJのノードIDを追加すると共に、領域45に設定するノード数を、現在の値に1を加算して5に更新する。このようにして、中継するデータパケットに付加されている中継ノード情報を更新する(ステップ114)。この処理により更新されたデータパケットの中継ノードの設定例を図9Bに示す。
When the routing table is updated as described above, the
以上のようにデータパケットに付加された中継ノード情報を更新すると、パケット送信部14は、通信制御部15からの指示に従い、中継ノード情報が更新されたデータパケットを、送信先決定部152により決定された送信先ノードへ送信する(ステップ115)。この例の場合は、ノードCへ送信する。そして、送信処理の結果、すなわち、パケット送信の正常終了かどうかを通信制御部15に通知する。また、図示しない測定手段は、ノードCとの間の信号強度を測定し、通信制御部15に通知する。
When the relay node information added to the data packet is updated as described above, the
通信制御部15が上記通知を受け取ると、テーブル更新部153は、該当する送信先に対応する経路制御情報を更新する。この例の場合、データパケットは、ルート32上のノードCに送信されるので、テーブル更新部153は、ノードCに対応するレコード41の試行回数に1を加算する。また、正常終了しなかった場合は、エラー回数に1を加算する。このように、テーブル更新部153は、指標情報を更新する(ステップ116)。テーブル更新部153は、更に受け取った信号強度でFIcを上書き更新する。
When the
なお、本実施の形態では、データパケットの送信先の決定(ステップ112)、ルーティングテーブルの更新(ステップ113)及びデータパケットの更新(ステップ114)を上記の手順にて行ったが、各処理は、必ずしもこの順番に実施する必要はない。すなわち、データパケットの送信先の決定(ステップ112)及びデータパケットの更新(ステップ114)は、データパケットを送信する処理(ステップ115)の前に実施されていればよい。また、ルーティングテーブルの更新(ステップ113)は、指標情報を更新する処理(ステップ116)の前に実施されていればよい。 In this embodiment, the determination of the transmission destination of the data packet (step 112), the update of the routing table (step 113), and the update of the data packet (step 114) are performed according to the above procedure. It is not always necessary to carry out in this order. That is, the determination of the transmission destination of the data packet (step 112) and the update of the data packet (step 114) may be performed before the process of transmitting the data packet (step 115). Further, the update of the routing table (step 113) may be performed before the process of updating the index information (step 116).
図11Aには、ノードXからゲートウェイ2まで送信されるデータパケットが、図8に示したルート33を通って送り届けられる場合におけるノードJが受信するデータパケットが、図11Bには、図11Aに示したデータパケットをノードJが更新した後に送信する際のデータパケットが、それぞれ示されている。ルート32の場合は、図10に示したルーティングテーブルのレコード46〜49の経路制御情報が設定されたが、図11Aに示したデータパケットに対してステップ113の処理することで、ルート33の場合、レコード50〜53の経路制御情報がルーティングテーブルに設定される。ここで、図10に示したルーティングテーブルを参照すれば明らかなように、ルート32とルート33は、同じノードXが生成元のデータパケットが流れるルートであるので、宛先がノードXに対する経路制御情報として複数のレコード49,50が設定登録される。
11A shows the data packet received by the node J when the data packet transmitted from the node X to the
本実施の形態におけるパケット中継処理は上記の通りに実行される。本実施の形態においては、ノードJを代表させて説明したが、他のノード10においても同様に処理することで、データパケットは最終的にゲートウェイ2まで届けられる。
The packet relay process in this embodiment is executed as described above. In the present embodiment, the node J has been described as a representative, but the data packet is finally delivered to the
また、ゲートウェイ2は、データパケットを受信するとデータパケットを中継しないが、中継ノードと同様に、受信したデータパケットに含まれている中継ノード情報に基づき経路制御情報を生成して自ノードのルーティングテーブルに設定登録する。これにより、ゲートウェイ2は、データパケットがどのようなルートで到達したかを知ることができるので、ルーティングテーブルはネットワーク構成図の自動生成などネットワークのメンテナンスの利用にも好適である。
Further, the
前述したように、ノードXは、自ノードのルーティングテーブルの試行回数を参照することで、ノードU,V,Wの中から試行回数が最も少ない送信先のノードを選択するので、送信先は一意に特定されない。ノードXからのデータパケットを中継する他のノードA〜Wも同様に、自ノードのルーティングテーブルの試行回数を参照してデータパケットの送信先を決定するので、各中継ノードにおいても送信先は一意に特定されない。この結果、ノードXから発信されるデータパケットは、図12に例示したように様々なルートを介してゲートウェイ2まで送り届けられることになる。
As described above, since the node X refers to the number of trials in the routing table of its own node, the node X selects the destination node having the smallest number of trials from among the nodes U, V, and W. Not specified. Similarly, the other nodes A to W that relay the data packet from the node X refer to the number of trials in the routing table of the own node to determine the destination of the data packet. Therefore, the destination is also unique in each relay node. Not specified. As a result, the data packet transmitted from the node X is delivered to the
ところで、図9Aに示したデータパケットは、ノードXから発信されると、ノードV,T,Pを介してノードJに届いた上り方向に流れるデータパケットである。仮に、ノードJが下り方向のノードX宛の制御パケットを受信した場合、この上り方向とは逆の経路、すなわちノードP,T,Vに順番に中継されれば、その制御パケットは、ノードXまで送り届けることができるということである。同様に、ノードJが下り方向のノードV宛のパケットを受信した場合、ノードP,Tに順番に中継されれば、その制御パケットは、ノードVまで送り届けることができるということである。ノードT、さらにノードPに対しても同様である。 By the way, when the data packet shown in FIG. 9A is transmitted from the node X, it is a data packet that flows in the upstream direction, reaching the node J via the nodes V, T, and P. If the node J receives a control packet addressed to the node X in the downlink direction, if the node J is relayed in turn to the path opposite to the uplink direction, that is, the nodes P, T, and V, the control packet It can be delivered to. Similarly, when node J receives a packet addressed to node V in the downstream direction, the control packet can be delivered to node V if it is relayed in turn to nodes P and T. The same applies to the node T and further to the node P.
以上のことから、ノードJは、上り方向のデータパケットを中継する際に、そのデータパケットに含まれている中継ノード情報に基づき経路制御情報を生成し、ルーティングテーブルに登録しておけば、下り方向のノードX,V,T及びP宛の制御パケットを中継する場合、ルート情報を発信して周辺ノードとの位置関係を確認しなくてもすむことになる。図10に示した設定例によると、ノードX,V,T又はP宛の制御パケットを受信した場合、ノードPを送信先として選択すればよいということになる。 From the above, when relaying an upstream data packet, the node J generates routing control information based on the relay node information included in the data packet and registers it in the routing table. When relaying control packets addressed to the nodes X, V, T, and P in the direction, it is not necessary to send route information and confirm the positional relationship with surrounding nodes. According to the setting example shown in FIG. 10, when a control packet addressed to the node X, V, T, or P is received, the node P may be selected as the transmission destination.
このように、本実施の形態では、パケットのヘッダ41に中継ノード情報を含めるようにし、上り方向へ流すデータパケットを中継する際に、データパケットに付加された中継ノード情報を参照して、下り方向の送信先を決定する際に用いる経路制御情報を予め生成してルーティングテーブルに登録しておくようにしたことを特徴としている。特に、1つのデータパケットの中継に対し、複数の下り方向のノードに関する経路制御情報を設定登録できる。また、本実施の形態においては、経路制御情報を、センサ情報を含むデータパケットのやり取りとは直接的に関係のないHelloパケット等の経路制御用パケットを用いずに生成することができる。
As described above, in this embodiment, the relay node information is included in the
次に、ノードJ自身がデータパケットの生成元である場合について説明する。 Next, a case where the node J itself is a data packet generation source will be described.
センサ部11が測定によりセンサデータを生成すると、パケット生成部12は、そのセンサデータから得られるセンサ情報を含むデータパケットを生成する。通信制御部15がパケット生成部12により生成されたパケットを取得すると、パケット種別判定部151は、その取得したパケットのパケットヘッダを参照することで、受信されたパケットは宛先がゲートウェイ2であり、発信元はノードJであることから、自ノードで生成されたデータパケットと判定する。
When the
これ以降の処理は、他のノード10からのデータパケットを中継する場合とほぼ同様に処理すればよい。但し、データパケットの中継ノード情報には、中継したノードIDが登録されていないので、ステップ113においてルーティングテーブルに設定登録されるレコードはない。また、ステップ114において、パケット更新部154は、データパケットの領域44に自ノードのノードIDを追加すると共に、領域45に設定するノード数に1を設定することで、データパケットを設定する。
The subsequent processing may be performed in substantially the same manner as when data packets from
なお、パケット種別判定部151が、パケット受信部13により受信されたパケットの種別が経路制御用パケットと判定した場合、通信制御部15は、従前と同様に処理すればよい。本実施の形態において用いる経路制御用パケットは、従前と同じデータフォーマットでよく、パケットヘッダに中継ノード情報が含まれていない。
When the packet
ここで、ゲートウェイ2からいずれかのノード宛に制御パケットを送信する場合、いわゆる下り方向にパケットが流れる場合について説明する。この処理は、図7に示した基本的にはステップ112〜116と同様の処理が実行される。なお、制御パケットのデータ構造は、図9,11に例示したデータパケットを同じでよい。
Here, a case where a control packet is transmitted from the
ゲートウェイ2は、制御パケットを送信する場合において送信先を決定する際、自ノードのルーティングテーブルの試行回数を参照する。例えば、ノードX宛の制御パケットを生成して送信する場合、自ノードのルーティングテーブルに登録されている宛先がノードXの経路制御情報を参照する。宛先がノードXの経路制御情報にノードIDをノードA,B,C,Dとする各レコードが設定登録されているとすると、ゲートウェイ2における送信先決定部は、その中から試行回数を最も少ないノードを送信先として決定する。そして、パケット更新部は、制御パケットの領域44に自ノードのノードIDを追加すると共に、領域45に設定するノード数に1を設定することで、制御パケットを設定する。そして、パケット送信部は、制御パケットを送信先決定部により決定された送信先へ送信する。
When the
制御パケットを中継する中継ノードにおけるパケット中継処理は、図7を用いて説明した処理と同じなので、詳細な説明は省略する。 Since the packet relay process in the relay node that relays the control packet is the same as the process described with reference to FIG. 7, detailed description thereof is omitted.
例えば、ノードJが制御パケットを中継する場合、その制御パケットの宛先がノードVなら、図10に例示したルーティングテーブルのレコード48を参照してノードPに制御パケットを送信すればよい。また、その制御パケットの宛先がノードUなら、図10に例示したルーティングテーブルのレコード53を参照してノードOに制御パケットを送信すればよい。
For example, when the node J relays the control packet, if the destination of the control packet is the node V, the control packet may be transmitted to the node P with reference to the
パケット送信後、テーブル更新部153は、パケットの送信実績に基づいて当該宛先の経路制御情報に含まれる当該送信先に対応する指標情報を更新する。具体的には、試行回数に1を加算する。また、テーブル更新部153は、パケット送信時に、図示しない測定手段により測定された信号強度で、当該送信先に対応する信号強度を更新する。また、エラーが発生した場合にはエラー回数に1を加算すると共に異なる送信先を再選択するか、あるいは自ノードに制御パケットを送信した送信元ノードにその旨を通知して、自ノード以外のノードを選択し直せる。
After the packet transmission, the
なお、例えばノードJでは、宛先がノードVの制御パケットをノードPに送信することになるが、この場合、ノードPに対する信号強度ということでノードPに対する全ての信号強度FIp,FIpp,FIpt,FIpv,FIpxを更新してもよいが、処理負荷の軽減等の理由で制御パケットの送信先に対応する信号強度FIpvのみを更新してもよい。 For example, in the node J, the control packet whose destination is the node V is transmitted to the node P. In this case, the signal strength for the node P is all signal strengths FIp, FIpp, FIpt, FIpv for the node P. FIpx may be updated, but only the signal strength FIpv corresponding to the transmission destination of the control packet may be updated for reasons such as reduction of processing load.
本実施の形態によれば、下り方向のノードを宛先とする経路制御情報をデータパケットを中継するパケット中継処理においてすでに生成されているので、制御パケットを中継するための経路制御情報を生成する処理を別途実施させなくてすむ。 According to the present embodiment, since the routing control information destined for the downlink node has already been generated in the packet relay processing for relaying the data packet, the processing for generating the routing control information for relaying the control packet Need not be implemented separately.
また、本実施の形態において各中継ノードにおけるルーティングテーブルには、データパケットを中継することにより下り方向のノードを宛先とする経路制御情報が設定登録されるが、以上説明したように下り方向に流れる制御パケットを中継することにより上り方向のノードを宛先とする経路制御情報が設定登録されることになる。 In this embodiment, the routing table in each relay node is set and registered with the routing control information destined for the downstream node by relaying the data packet, but flows in the downstream direction as described above. By relaying the control packet, the routing control information destined for the upstream node is set and registered.
ところで、上り方向と下り方向の双方について経路制御情報が同じルーティングテーブルに同様のレコード形式にて設定登録されるということは、上り、下りというパケットが流れる方向を区別する必要はないともいえる。例えば、ノードXを副ゲートウェイ(副データ収集ノード)として設定しておき、ゲートウェイ2が故障したなど何らかの理由によりゲートウェイ2に代えてノードXをゲートウェイ(データ収集ノード)として機能させるようにシステム構成を変更したとする。方向付けを持たせるとしたならば、図1に例示したシステムと上りと下りが逆転したことになる。このような場合でも、本実施の形態によれば、ルート情報をやり取りするなどして経路制御情報を再設定しなくても、既存のルーティングテーブルを参照することで、ゲートウェイであるノードXにデータパケットを送り届けることが可能であり、またノードXが制御パケットを送信することも可能である。
By the way, the fact that the path control information is set and registered in the same routing table in the same record format for both the upstream and downstream directions can be said to require no distinction between the upstream and downstream packets flowing directions. For example, the node X is set as a sub-gateway (sub-data collection node), and the system configuration is configured so that the node X functions as a gateway (data collection node) instead of the
なお、上記説明において送信先を決定する際に指標情報として試行回数のみを参照する場合を例にして説明した。試行回数の最も少ないノードを選択するようにすれば、輻輳の原因となりうるパケットの集中を回避しやすくなる。ただ、指標情報として試行回数に限るものではない。例えば、試行回数の代わりにエラー回数やエラー率を用いてもよい。ただ、エラー回数などは、エラーが発生しないと選択される送信先が固定化されてしまうおそれがあるので、試行回数及びエラー回数それぞれに重み付けをして両方を用いるようにしてもよいし、試行回数が同値のノードが存在する場合にエラー率を用いるなど指標情報に優先順位を持たせてもよい。 In the above description, the case where only the number of trials is referred to as index information when the transmission destination is determined has been described as an example. If the node with the smallest number of trials is selected, it is easy to avoid the concentration of packets that may cause congestion. However, the index information is not limited to the number of trials. For example, the number of errors and the error rate may be used instead of the number of trials. However, the number of errors, etc. may be fixed if the error does not occur, so the selected destination may be fixed. You may give priority to index information, such as using an error rate, when a node with the same number of times exists.
また、本実施の形態では、指標情報として試行回数及びエラー回数を記録し、パケットを中継するたびに指標情報を更新し、指標情報を参照することで送信先を決定するようにした。つまり、本実施の形態では、パケットの送信先が一意に特定されないようにパケットの中継等により更新されうる指標を用いることを特徴としているので、指標値が変更されうる指標であれば、試行回数やエラー率以外の指標を用いるようにしてもよい。 In the present embodiment, the number of trials and the number of errors are recorded as index information, the index information is updated each time a packet is relayed, and the transmission destination is determined by referring to the index information. That is, in this embodiment, since an index that can be updated by relaying a packet or the like is used so that the transmission destination of the packet is not uniquely specified, the number of trials is an index that can be changed. An index other than the error rate may be used.
また、ノード10がセンサネットワークから外れる場合、その旨を示す情報をブロードキャストにより周辺ノードに通知して各周辺ノードのルーティングテーブルから、当該ノードに関する経路制御情報を削除するようにしてもよい。
Further, when the
また、本実施の形態におけるセンサネットワークに含めるセンサ付無線端末(センサノード)としては、電力使用量を測定するスマートメータなどが考えられるが、電力使用量以外のセンサデータを測定するセンサ付無線端末に経路制御装置を適用してもよいし、センサデータ以外のデータを取り扱う無線端末に経路制御装置を適用してもよい。 In addition, as a sensor-equipped wireless terminal (sensor node) included in the sensor network in the present embodiment, a smart meter or the like that measures power consumption can be considered, but a sensor-equipped wireless terminal that measures sensor data other than power consumption The route control device may be applied to the wireless terminal, or the route control device may be applied to a wireless terminal that handles data other than the sensor data.
また、本実施の形態においては、経路制御装置を無線端末に適用した場合を例にして説明したが、経路制御装置をPLC(Power Line Communication)等の有線接続する装置にも適用してもよい。つまり、経路制御装置間の通信に用いる通信方式として無線に限定する必要はなく、経路制御装置を有線にて接続してネットワークシステムを構築してもよいし、有線と無線とを混在させてネットワークシステムを構築してもよい。 In the present embodiment, the case where the route control device is applied to a wireless terminal has been described as an example. However, the route control device may also be applied to a wired connection device such as a PLC (Power Line Communication). . In other words, it is not necessary to limit the communication method used for communication between the route control devices to wireless. A network system may be constructed by connecting the route control devices by wire, or a network in which wire and wireless are mixed. A system may be constructed.
2 ゲートウェイ、3 経路、10 センサノード、11 センサ部、12 パケット生成部、13 パケット受信部、14 パケット送信部、15 通信制御部、16 ルーティングテーブル保持部、21 CPU、22 ROM、23 RAM、26 ネットワークコントローラ、27 センサ、28 入出力コントローラ、29 内部バス、151 パケット種別判定部、152 送信先決定部、153 テーブル更新部、154 パケット更新部、155 初期設定部。 2 gateways, 3 routes, 10 sensor nodes, 11 sensor units, 12 packet generation units, 13 packet reception units, 14 packet transmission units, 15 communication control units, 16 routing table holding units, 21 CPU, 22 ROM, 23 RAM, 26 Network controller, 27 sensors, 28 I / O controller, 29 internal bus, 151 packet type determination unit, 152 destination determination unit, 153 table update unit, 154 packet update unit, 155 initial setting unit.
Claims (6)
送信対象のパケットを取得する取得手段と、
前記経路制御情報に含まれている指標情報に基づいて、前記取得手段により取得されたパケットを当該宛先に送り届けるときの自装置の送信先となる他の経路制御装置を決定する送信先決定手段と、
前記取得手段により取得されたパケットに付加されている中継装置情報であって当該パケットを中継した他の経路制御装置の識別情報及び当該他の経路制御装置それぞれのパケットの中継順を特定しうる情報を含む中継装置情報に基づき当該宛先の経路制御情報を前記経路制御情報記憶手段に設定する経路制御情報設定手段と、
前記取得手段により取得されたパケットに付加されている中継装置情報に、自装置の識別情報及び自装置が中継する順番を特定しうる情報を設定することで当該中継装置情報を更新する中継装置情報更新手段と、
前記中継装置情報更新手段により中継装置情報が更新されたパケットを、前記送信先決定手段により決定された送信先へ送信するパケット送信手段と、
前記パケット送信手段によるパケットの送信実績に基づき当該宛先の経路制御情報に含まれる当該送信先に対応する指標情報を更新する指標情報更新手段と、
を有し、
指標情報は、前記送信先決定手段により決定された送信先へパケットを送信した回数を含み、
前記送信先決定手段は、パケットの宛先の経路制御情報に送信先の候補となる他の経路制御装置が複数設定されている場合、送信回数が最も小さい他の経路制御装置を送信先として決定することを特徴とする経路制御装置。 For each destination of the packet, the destination information for specifying another routing control device that is the transmission destination of the packet when delivering the packet to the destination, and the transmission destination of the own device when relaying and delivering the packet to the destination Route control information storage means for storing route control information including associated index information referred to when determining;
An acquisition means for acquiring a packet to be transmitted;
Based on the index information included in the route control information, transmission destination determination means for determining another route control device that is a transmission destination of the own device when the packet acquired by the acquisition means is delivered to the destination; and ,
Relay device information added to the packet acquired by the acquisition means, the identification information of the other route control device that relayed the packet, and information that can specify the relay order of the packets of the other route control device Route control information setting means for setting the destination route control information in the route control information storage means based on the relay device information including:
Relay device information for updating the relay device information by setting identification information of the own device and information that can specify the order of relaying the own device in the relay device information added to the packet acquired by the acquisition unit Update means;
A packet transmission means for transmitting the packet in which the relay apparatus information is updated by the relay apparatus information update means to the transmission destination determined by the transmission destination determination means;
Index information updating means for updating index information corresponding to the transmission destination included in the routing control information of the destination based on the transmission result of the packet by the packet transmission means;
I have a,
The index information includes the number of times the packet has been transmitted to the transmission destination determined by the transmission destination determination means,
The destination determination unit determines, as a transmission destination, another path control device having the smallest number of transmissions when a plurality of other route control devices that are transmission destination candidates are set in the route control information of the packet destination. A path control device characterized by that.
指標情報は、更に送信時に発生したエラー回数又は送信した回数に対するエラー率を含み、
前記送信先決定手段は、パケットの宛先の経路制御情報に送信先の候補となる他の経路制御装置が複数設定されている場合、送信回数及びエラー回数又はエラー率に基づいて送信先を決定することを特徴とする経路制御装置。 The route control device according to claim 1,
The index information further includes the number of errors that occurred during transmission or the error rate for the number of transmissions ,
The transmission destination determination unit determines a transmission destination based on the number of transmissions and the number of errors or the error rate when a plurality of other path control devices that are transmission destination candidates are set in the route control information of the packet destination. A path control device characterized by that.
前記各センサノードにより生成されたデータパケットを収集するデータ収集ノードと、
を有し、
前記各センサノードにおける経路制御情報記憶手段に記憶された経路制御情報に含まれている指標情報は、当該センサノードにおける送信先決定手段により決定された送信先へパケットを送信した回数を含み、
前記各センサノードにおける送信先決定手段は、パケットの宛先の経路制御情報に送信先の候補となる他の経路制御装置が複数設定されている場合、送信回数が最も小さい他の経路制御装置を送信先として決定することを特徴とするセンサノードネットワークシステム。 A plurality of sensor nodes that have the path control device according to claim 1 and generate data packets including sensor information;
A data collection node for collecting data packets generated by each of the sensor nodes;
I have a,
The index information included in the route control information stored in the route control information storage unit in each sensor node includes the number of times the packet is transmitted to the transmission destination determined by the transmission destination determination unit in the sensor node,
The transmission destination determination means in each sensor node transmits another path control device with the smallest number of transmissions when a plurality of other route control devices that are transmission destination candidates are set in the route control information of the packet destination. A sensor node network system characterized by being determined as a destination .
前記各センサノードにおける送信先決定手段は、当該センサノードにおける経路制御情報記憶手段に記憶された経路制御情報に含まれている指標情報に基づいて、前記取得手段により取得された、前記データ収集ノードから発信された制御パケットを当該宛先に送り届けるときの自装置の送信先となる他のセンサノードを決定することを特徴とするセンサノードネットワークシステム。 In the sensor node network system according to claim 3 ,
The transmission destination determination unit in each sensor node is the data collection node acquired by the acquisition unit based on the index information included in the path control information stored in the path control information storage unit in the sensor node. A sensor node network system, which determines another sensor node as a transmission destination of its own device when sending a control packet transmitted from the destination to the destination.
前記各センサノードにおける経路制御情報記憶手段に記憶された経路制御情報に含まれている指標情報は、更に送信時に発生したエラー回数又は送信した回数に対するエラー率を含み、The index information included in the path control information stored in the path control information storage means in each sensor node further includes the number of errors that occurred at the time of transmission or the error rate for the number of times of transmission,
前記各センサノードにおける送信先決定手段は、パケットの宛先の経路制御情報に送信先の候補となる他の経路制御装置が複数設定されている場合、送信回数及びエラー回数又はエラー率に基づいて送信先を決定することを特徴とするセンサノードネットワークシステム。The transmission destination determination means in each sensor node transmits based on the number of transmissions and the number of errors or the error rate when a plurality of other path control devices that are transmission destination candidates are set in the packet destination route control information. A sensor node network system characterized by determining a destination.
送信対象のパケットを取得する取得手段、
前記経路制御情報に含まれている指標情報に基づいて、前記取得手段により取得されたパケットを当該宛先に送り届けるときの自装置の送信先となる他の経路制御装置を決定する送信先決定手段、
前記取得手段により取得されたパケットに付加されている中継装置情報であって当該パケットを中継した他の経路制御装置の識別情報及び当該他の経路制御装置それぞれのパケットの中継順を特定しうる情報を含む中継装置情報に基づき当該宛先の経路制御情報を前記経路制御情報記憶手段に設定する経路制御情報設定手段、
前記取得手段により取得されたパケットに付加されている中継装置情報に、自装置の識別情報及び自装置が中継する順番を特定しうる情報を設定することで当該中継装置情報を更新する中継装置情報更新手段、
前記中継装置情報更新手段により中継装置情報が更新されたパケットを、前記送信先決定手段により決定された送信先へ送信するパケット送信手段、
前記パケット送信手段によるパケットの送信実績に基づき当該宛先の経路制御情報に含まれる当該送信先に対応する指標情報を更新する指標情報更新手段、
として機能させ、
指標情報は、前記送信先決定手段により決定された送信先へパケットを送信した回数を含み、
前記送信先決定手段は、パケットの宛先の経路制御情報に送信先の候補となる他の経路制御装置が複数設定されている場合、送信回数が最も小さい他の経路制御装置を送信先として決定することを特徴とするプログラム。 For each destination of the packet, the destination information for specifying another routing control device that is the transmission destination of the packet when delivering the packet to the destination, and the transmission destination of the own device when relaying and delivering the packet to the destination A computer mounted in a route control device having route control information storage means for storing route control information that includes reference information that is referred to when determining is associated with,
An acquisition means for acquiring a packet to be transmitted;
Based on the index information included in the route control information, a transmission destination determination unit that determines another route control device that is a transmission destination of the own device when the packet acquired by the acquisition unit is delivered to the destination,
Relay device information added to the packet acquired by the acquisition means, the identification information of the other route control device that relayed the packet, and information that can specify the relay order of the packets of the other route control device Route control information setting means for setting the destination route control information in the route control information storage means based on the relay device information including:
Relay device information for updating the relay device information by setting identification information of the own device and information that can specify the order of relaying the own device in the relay device information added to the packet acquired by the acquisition unit Update means,
A packet transmission means for transmitting a packet whose relay apparatus information has been updated by the relay apparatus information update means to a transmission destination determined by the transmission destination determination means;
Index information updating means for updating index information corresponding to the transmission destination included in the routing control information of the destination based on the transmission result of the packet by the packet transmission means;
To function as,
The index information includes the number of times the packet has been transmitted to the transmission destination determined by the transmission destination determination means,
The destination determination unit determines, as a transmission destination, another path control device having the smallest number of transmissions when a plurality of other route control devices that are transmission destination candidates are set in the route control information of the packet destination. A program characterized by that .
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