JP5958694B2 - Measurement information collecting system, wireless node, wireless node communication method and program - Google Patents
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Description
本発明は、複数のネットワークトポロジー(ツリー、スター型等)を有する無線通信システム係り、特にマルチホップネットワークを利用したスマートメータ等の計測装置の計測情報収集システム、無線ノード、無線ノードの通信方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a wireless communication system having a plurality of network topologies (tree, star type, etc.), and in particular, a measurement information collection system for a measurement device such as a smart meter using a multi-hop network, a wireless node, a wireless node communication method, and Regarding the program.
総務省から出された2015年/2020年に向けた周波数確保の基本方針に基づき、スマートメータ等の導入を推進するため、900MHz帯の周波数再編が早急に進められている。これに基づき、スマートメータ等のRFID(Radio Frequency Identification:電波による個別識別)を利用する電子タグシステムでは、周波数915MHzから928MHzを利用できることになる。この再編に合わせて、携帯電話端末は、新たな通信規格であるLTE(Long Term Evolution)を使用し、周波数900MHzから915MHzが使用可能となる。また、携帯電話基地局は、周波数945MHzから960MHzが使用可能となる。 Based on the basic policy for securing frequency for 2015/2020 issued by the Ministry of Internal Affairs and Communications, in order to promote the introduction of smart meters and the like, frequency reorganization in the 900 MHz band is being promoted promptly. Based on this, an electronic tag system using RFID (Radio Frequency Identification) such as a smart meter can use frequencies from 915 MHz to 928 MHz. In accordance with this reorganization, the mobile phone terminal uses LTE (Long Term Evolution), which is a new communication standard, and can use frequencies from 900 MHz to 915 MHz. The mobile phone base station can use a frequency of 945 MHz to 960 MHz.
特に、携帯電話基地局の出すLTE電波は強いため、基地局に近いスマートメータ等は、その他の強力な電波源があるのと同様に広帯域電波障害を受けやすくなる可能性がある。また、同一周波数帯の同一チャネルによる電波干渉も電波障害である。電波障害が広帯域に広がると、経路変更処理そのものに影響を与え、ネットワーク全体のスループットが低下して経路変更の収束に時間がかかる。特許文献1にはスループットを良好にする方法が開示されている。
In particular, since LTE radio waves emitted by mobile phone base stations are strong, smart meters and the like close to the base stations may be susceptible to broadband radio wave interference in the same manner as other powerful radio sources. Also, radio wave interference caused by the same channel in the same frequency band is a radio wave interference. When radio interference spreads over a wide band, the route change process itself is affected, the throughput of the entire network is lowered, and it takes time to converge the route change.
特許文献1では、無線ネットワークシステムにおいて、複数の周波数チャネルを選択的に設定して電子機器端末と無線通信制御局(アクセスポイント)とが無線通信接続する。その場合に、無線アンテナで受信した信号に基づいて、複数の周波数チャネル毎の電波レベルを所定の周期で測定する。この測定されたデータを所定の閾値と比較して周波数チャネル毎に使用或いは未使用を判定して周波数チャネル毎に使用頻度の統計データとして記憶する。電子機器端末と無線通信制御局との無線通信実行中に、必要に応じてその統計データに基づいて周波数チャネルを変更する。
In
以上の方法により、無線LANによる通常の通信に影響を与えることなく実質的なトラフィック量に応じてチャネル変更を行い、電波干渉を解消して良好なスループットが得られることが開示されている。 According to the above method, it is disclosed that a channel can be changed according to a substantial traffic amount without affecting normal communication by a wireless LAN, and radio wave interference can be eliminated to obtain good throughput.
しかしながら、特許文献1では、電波障害による障害状況を把握しない状態でチャネル変更をしているため、特に広帯域電波障害では、アクティブスキャン等の新規接続が多発してしまう。この状態について、図11の従来の問題点を模式化した説明図を用いて説明する。電波障害が発生すると、無線ノード200は、広範囲に他の無線ノード200からのビーコンを受信できない状態となる(図11(a)参照)。受信できない状態が一定時間以上続くと、無線ノード200は、チャネルの代替えルート処理を実行する。チャネル変更のため、無線ノード200は、チャネルスキャンを行うが広帯域電波障害により他の無線ノード200が検出できないため、新規接続を自動的に開始する。従って、広帯域に広がる電波障害では、近隣の各無線ノード200が、ほぼ同時に代替えルート変更処理を行うため、新規接続処理が多発することになる(図11(b)参照)。アクティブスキャン等の新規接続処理が多発すると、接続先がなかなか見つからず、代替えルート変更処理の収束に時間がかかるという問題を生じていた。また、アクティブスキャンの動作は実施した無線ノードに加えて、周囲の無線ノードの電力消費につながるので省電力化における問題も生じていた。
However, in
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、広帯域電波障害の影響を少なくし、省電力化と良好なスループットが得られる計測情報収集システム及び無線ノードを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a measurement information collection system and a wireless node that can reduce the influence of broadband radio wave interference, achieve power saving and good throughput. is there.
本発明の第1の無線ノードは、複数の無線ノードから計測装置の計測情報を収集するネットワークトポロジーによって構成される計測情報収集システムにおいて、第2の無線ノードと通信可能な第1の無線ノードであって、前記第1の無線ノードは、前記第2の無線ノードとの間で通信データを送受信し、少なくともRSSI値を計測する通信部と、少なくとも前記計測したRSSI値を記憶する記憶部と、前記RSSI値を用いて広帯域電波障害が存在しているか否かの判定を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記広帯域電波障害が存在していると判定した場合、新規代替えルートの検出の前に前記通信部からの信号を一定時間停止させ、既存の通信先である前記第2の無線ノードとの通信を試みる。 The first wireless node of the present invention is a first wireless node capable of communicating with a second wireless node in a measurement information collecting system configured by a network topology that collects measurement information of a measuring device from a plurality of wireless nodes. The first wireless node transmits / receives communication data to / from the second wireless node, measures at least an RSSI value, and stores at least the measured RSSI value; A control unit that determines whether broadband radio interference exists using the RSSI value, and when the control unit determines that the broadband radio interference exists, a new alternative route Before detection, the signal from the communication unit is stopped for a certain period of time, and communication with the second wireless node that is an existing communication destination is attempted.
前記第1の無線ノードにおいて、例えば、前記制御部は、前記RSSI値を用いて帯域パターンを生成し、前記帯域パターンを解析することにより前記広帯域電波障害が存在しているか否かを判定し、前記帯域パターンは、前記記憶部に記憶される。 In the first wireless node, for example, the control unit generates a band pattern using the RSSI value, and determines whether the broadband radio wave interference exists by analyzing the band pattern, The band pattern is stored in the storage unit.
前記第1の無線ノードにおいて、例えば、前記制御部は、前記記憶された前記帯域パターンと新たに取得された帯域パターンとを比較演算し、広帯域電波障害が存在しているか否かの判定を行う。 In the first wireless node, for example, the control unit compares the stored band pattern with a newly acquired band pattern and determines whether or not a broadband radio wave interference exists. .
前記第1の無線ノードにおいて、例えば、前記制御部は、前記帯域パターンを解析して判定時間を設定し、前記判定時間に基づき前記停止する一定時間を決定する。 In the first wireless node, for example, the control unit analyzes the band pattern to set a determination time, and determines the fixed time to stop based on the determination time.
前記第1の無線ノードにおいて、例えば、前記制御部は、前記記憶された前記帯域パターンと新たに取得された帯域パターンとを比較演算し、前記判定時間の設定を変更する。 In the first wireless node, for example, the control unit compares and calculates the stored band pattern and the newly acquired band pattern, and changes the setting of the determination time.
さらに本発明の第1の無線ノードは、複数の無線ノードから計測装置の計測情報を収集するネットワークトポロジーによって構成される計測情報収集システムにおいて、第2の無線ノードと通信可能な第1の無線ノードであって、前記第1の無線ノードは、前記第2の無線ノードとの間で通信データを送受信し、少なくとも周波数チャネル毎にキャリアセンスの検出をおこなう通信部と、前記キャリアセンスの検出結果に基づいて前記キャリアセンスの結果を示す帯域パターンを生成し、前記生成した帯域パターンを解析して広帯域電波障害が存在しているか否かの判定を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記広帯域電波障害が存在していると判定した場合、新規代替えルートの検出の前に前記通信部からの信号を一定時間停止させ、既存の通信先である前記第2の無線ノードとの通信を試みる。 Furthermore, the first wireless node of the present invention is a first wireless node that can communicate with the second wireless node in a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measuring device from a plurality of wireless nodes. The first wireless node transmits / receives communication data to / from the second wireless node, detects a carrier sense at least for each frequency channel, and outputs a detection result of the carrier sense. A control unit that generates a band pattern indicating the result of the carrier sense based on the analysis and analyzes the generated band pattern to determine whether or not a broadband radio wave interference is present, the control unit, If it is determined that the broadband radio wave interference exists, the signal from the communication unit is stopped for a certain period of time before detection of a new alternative route, It is a communication destination of the presence attempts to communicate with the second wireless node.
前記第1の無線ノードにおいて、例えば、前記制御部は、代替えルートの検出を行うパッシブスキャンにより代替えルートが検出できない場合、広帯域電波障害が存在しているか否かの判定を行う。 In the first wireless node, for example, when the alternative route cannot be detected by the passive scan for detecting the alternative route, the control unit determines whether or not a broadband radio wave interference exists.
前記第1の無線ノードにおいて、例えば、前記制御部は、広帯域電波障害が存在しないと判定した場合は、アクティブスキャンによる代替えルート生成処理を実施する。 In the first wireless node, for example, when the control unit determines that there is no broadband radio wave interference, the control unit performs an alternative route generation process by active scanning.
前記第1の無線ノードにおいて、例えば、前記制御部は、当該無線ノードが広帯域電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を生成し、前記通信部が、前記生成した頻度情報を前記第2の無線ノードに送る。 In the first wireless node, for example, the control unit generates frequency information indicating a frequency at which the wireless node is involved in broadband radio wave interference, and the communication unit transmits the generated frequency information to the second wireless node. Send to node.
本発明の第2の無線ノードは、複数の無線ノードから計測装置の計測情報を収集するネットワークトポロジーによって構成される計測情報収集システムにおいて、第1の無線ノードと通信可能な第2の無線ノードであって、前記第2の無線ノードは、前記第1の無線ノードとの間で少なくとも通信データを送受信し、前記第1の無線ノードが生成した当該無線ノードが広帯域電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を受信する通信部と、 少なくとも前記頻度情報を記憶する記憶部と、前記頻度情報に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定する制御部と、を備える。 The second wireless node according to the present invention is a second wireless node that can communicate with the first wireless node in a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes. The second wireless node transmits / receives at least communication data to / from the first wireless node, and indicates a frequency at which the wireless node generated by the first wireless node is involved in broadband radio wave interference. A communication unit that receives frequency information; a storage unit that stores at least the frequency information; and a control unit that determines priority as a connection candidate of the first wireless node based on the frequency information.
前記第2の無線ノードにおいて、例えば、前記通信部は前記第1の無線ノードとのRSSIを計測し、前記制御部は、前記頻度情報および前記計測したRSSI値に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定する。 In the second radio node, for example, the communication unit measures an RSSI with the first radio node, and the control unit determines the first radio node based on the frequency information and the measured RSSI value. The priority as a connection candidate is determined.
本発明の計測情報収集システムは、複数の無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジーによって構成される計測情報収集システムであって、第1の無線ノードは、第2の無線ノードとの間で通信データを送受信し、少なくともRSSIを計測する通信部と、少なくとも前記計測したRSSI値を記憶する記憶部と、前記RSSI値を用いて広帯域電波障害が存在しているか否かの判定を行い、前記広帯域電波障害が存在していると判定した場合、新規代替えルートの検出の前に前記通信部からの信号を一定時間停止させ、既存の通信先である前記第2の無線ノードとの通信を試みる制御部と、を備え、前記第2の無線ノードは、前記第1の無線ノードとの間で少なくとも通信データを送受信し、前記第1の無線ノードが生成した当該無線ノードが広帯域電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を受信する通信部と、少なくとも前記頻度情報を記憶する記憶部と、前記頻度情報に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定する制御部と、を備える。 The measurement information collection system of the present invention is a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information from a plurality of wireless nodes, and the first wireless node communicates with the second wireless node. A communication unit that transmits and receives data and measures at least RSSI, a storage unit that stores at least the measured RSSI value, and determines whether or not broadband radio wave interference exists using the RSSI value, and the broadband If it is determined that there is a radio interference, the signal from the communication unit is stopped for a certain period of time before detection of a new alternative route, and communication with the second wireless node that is an existing communication destination is attempted. And the second wireless node transmits and receives at least communication data to and from the first wireless node, and the first wireless node generates As a connection candidate for the first wireless node based on the frequency information, a communication unit that receives frequency information indicating how often the wireless node is involved in broadband radio interference, a storage unit that stores at least the frequency information, and A control unit for determining priority.
本発明の第1の無線ノードの通信方法は、複数の無線ノードから計測装置の計測情報を収集するネットワークトポロジーによって構成される計測情報収集システムにおいて、第2の無線ノードと通信可能な第1の無線ノードの通信方法であって、前記第1の無線ノードは、通信部が少なくともRSSIを計測し、記憶部が少なくとも前記計測したRSSI値を記憶し、制御部が前記RSSI値を用いて広帯域電波障害が存在しているか否かの判定を行い、前記広帯域電波障害が存在していると判定した場合、新規代替えルートの検出の前に前記通信部からの信号を一定時間停止させ、既存の通信先である前記第2の無線ノードとの通信を試みる。 The first wireless node communication method of the present invention is a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes. In the communication method of a wireless node, in the first wireless node, a communication unit measures at least RSSI, a storage unit stores at least the measured RSSI value, and a control unit uses the RSSI value to transmit a broadband radio wave. If it is determined whether or not a fault exists, and it is determined that the broadband radio wave interference exists, the signal from the communication unit is stopped for a certain period of time before detecting a new alternative route, and the existing communication Attempts to communicate with the second wireless node that is the destination.
本発明の第1の無線ノードのプログラムは、複数の無線ノードから計測装置の計測情報を収集するネットワークトポロジーによって構成される計測情報収集システムにおいて、第2の無線ノードと通信可能な第1の無線ノードのプログラムであって、通信部が計測したRSSI値を記憶部から読み出す手順と、前記読み出したRSSI値を用いて広帯域電波障害が存在しているか否かの判定を行い、前記広帯域電波障害が存在していると判定した場合、新規代替えルートの検出の前に前記通信部からの信号を一定時間停止させ、既存の通信先である前記第2の無線ノードとの通信を試みる手順と、をコンピュータに実行させる。 The first wireless node program of the present invention is a first wireless that can communicate with a second wireless node in a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measuring device from a plurality of wireless nodes. It is a program of a node, a procedure for reading out an RSSI value measured by a communication unit from a storage unit, a determination as to whether or not a broadband radio wave interference exists using the read RSSI value, and the broadband radio wave interference is If it is determined that it exists, a procedure for stopping a signal from the communication unit for a certain period of time before detecting a new alternative route and attempting communication with the second wireless node that is an existing communication destination. Let the computer run.
本発明の第2の無線ノードの通信方法は、複数の無線ノードから計測装置の計測情報を収集するネットワークトポロジーによって構成される計測情報収集システムにおいて、第1の無線ノードと通信可能な第2の無線ノードの通信方法であって、通信部が前記第1の無線ノードとの間で少なくとも通信データを送受信し、前記第1の無線ノードが生成した当該無線ノードが広帯域電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を受信し、記憶部が少なくとも前記頻度情報を記憶し、制御部が前記頻度情報に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定し、当該優先度に基づいて通信を試みる。 The second wireless node communication method of the present invention is a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes, and a second wireless node that can communicate with the first wireless node. A communication method of a wireless node, wherein a communication unit transmits / receives at least communication data to / from the first wireless node, and a frequency at which the wireless node generated by the first wireless node is involved in broadband radio wave interference is determined. The frequency information is received, the storage unit stores at least the frequency information, the control unit determines the priority as the connection candidate of the first wireless node based on the frequency information, and based on the priority Try to communicate.
前記第2の無線ノードの通信方法において、例えば、前記通信部が前記第1の無線ノードとのRSSIを計測し、前記制御部が前記頻度情報およびRSSI値に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定する、当該優先度に基づいて通信を試みる。 In the communication method of the second wireless node, for example, the communication unit measures an RSSI with the first wireless node, and the control unit determines the first wireless node based on the frequency information and the RSSI value. Communication is attempted based on the priority, which determines the priority as a connection candidate.
本発明の第2の無線ノードのプログラムは、複数の無線ノードから計測装置の計測情報を収集するネットワークトポロジーによって構成される計測情報収集システムにおいて、第1の無線ノードと通信可能な第2の無線ノードのプログラムであって、前記第1の無線ノードが生成した当該無線ノードが広帯域電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を記憶部から読み出す手順と、前記読み出した頻度情報に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定し、当該優先度に基づいて通信を試みる手順と、をコンピュータに実行させる。 The second wireless node program of the present invention is a second wireless that can communicate with a first wireless node in a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes. Based on a procedure for reading out frequency information from a storage unit, which is a program of a node, the frequency information indicating how often the radio node generated by the first radio node is involved in broadband radio interference, and the first frequency information The priority of the wireless node as a connection candidate is determined, and the computer is caused to execute a procedure for attempting communication based on the priority.
本発明によれば、新規接続を行う前に広帯域電波障害の状況を検出する。その検出された通信状況データに基づき、新規接続を行うか否か決めるので、新規接続の多発が防止できる。特に、広帯域電波障害発生中は、無線ノードの代替えルート処理を一定時間行わず、通常の通信へ復帰するため、速やかなネットワークトポロジー復帰が可能となる。また、一定時間代替えルート処理を行わないことは、省電力化にも繋がり、通信復帰もスムーズに行え、スループットの低減を抑えることが可能となる。 According to the present invention, the state of broadband radio wave interference is detected before a new connection is made. Since it is determined whether or not a new connection is to be made based on the detected communication status data, frequent new connections can be prevented. In particular, during the occurrence of broadband radio wave interference, the wireless node substitute route processing is not performed for a certain period of time, and the normal communication is restored, so that the network topology can be quickly restored. Further, not performing the alternative route processing for a certain period of time leads to power saving, communication can be smoothly restored, and reduction in throughput can be suppressed.
さらに、広帯域電波障害を検出した無線ノードが、周囲からの代替ルート接続要求や新規接続要求の際に障害発生状況を伝えることにより、通信品質の悪い無線ノードを避けたトポロジーの構築が行われ、スループットの低減を抑えることが可能となる。 In addition, a wireless node that has detected a broadband radio wave interference communicates the failure occurrence status at the time of an alternative route connection request or a new connection request from the surroundings, thereby building a topology that avoids wireless nodes with poor communication quality, It is possible to suppress a reduction in throughput.
以下、本発明に係る計測情報収集システム及びそれに用いる無線ノードの好適な実施形態を、図1〜図10に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a measurement information collecting system and a wireless node used therefor according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は本発明に係る計測情報収集システムの一実施形態を示す概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a measurement information collecting system according to the present invention.
計測情報収集システム1は、複数の無線ノード2と、一定領域の無線ノード2からのデータを収集するサーバー装置3と、インターネット回線4等を介してサーバー装置3と通信でつながる中央処理装置5から構成されている。図1に記載される計測情報収集システム1は、ネットワークトポロジーがツリー型であり、多くのツリー型が組み合わさった多段ネットワークトポロジーである。尚、トポロジーは、メッシュ型、スター型等であっても良く、ツリー型に限定されるものではない。
The measurement
計測情報収集システム1は、スマートメータやITS(高速道路交通システム)、医療機器等を利用するセンサーネットワークシステムを主に指している。また、計測情報収集システム1は、920MHz帯(周波数915MHzから930MHz)を利用する電子タグシステム(総務省)でもある。また、ネットワークを構成する一つ一つの要素のことをノードと呼ぶが、本発明の無線ノード2は、一例として、マルチホップネットワークを利用したスマートメータに取り付けられるチップの如きものであるが、その具体的な態様は任意である。計測装置としてのスマートメータは、双方向通信機能を備えたメータであり、例えば、家庭内の電力やガス等のメータ類と一体化し、電力会社やガス会社とのデータのやり取りや、家電製品の制御をしたりするデバイスである。スマートメータは家庭内に限らず、工場等内の電力や在庫管理等にも利用され、また、放射能測定装置や太陽光発電の発電測定装置等にも利用されている。
The measurement
サーバー装置3は、特定地域やローカルエリア等の支局に設置され、複数の無線ノード2からくるデータを受信したり、各無線ノード2に制御指令を送信したりする。また、サーバー装置3は、各無線ノード2を下位無線ノードとすると、上位無線ノードになる。各無線ノード2は、双方向通信が可能であり、一方が上位無線ノードであれば他方が下位無線ノードであり、端末や中継局としての機能を備え、双方が自由に無線ノード関係を変更することが可能である。従って、サーバー装置3は、ネットワークトポロジーの最上位無線ノードと言える。本発明の実施形態の説明においては、上位無線ノード側に位置する無線ノード2を上位無線ノード2A、下位無線ノード側に位置する無線ノード2を下位無線ノード2Bとする。中央処理装置5は、電力会社やガス会社等の本部に設置されたホストコンピュータであり、インターネット回線4等のインフラソリューションを介してサーバー装置3と連携している。
The
図2は、無線ノード2の一実施形態を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an embodiment of the
無線ノード2は、主として制御部10と記憶部11と通信部12と通信回路部13とから成る。制御部10は、CPU等を備えるマイコンであり、無線ノード2を制御し、プログラムの実行やデータの分析、解析を行い、無線ノード2の全体を統括している。また、制御部10は当該無線ノードと接続している無線ノードの他に周囲に存在する無線ノード、および携帯電話等の基地局、その他の電波発信源から発している信号、周囲の影響物(たとえば蛍光灯など)からのノイズ、電波や信号などの強度(以下、これらをRSSI「Received Signal Strength Indicator」と定義する)の分析、解析を行う。
The
判定に係るRSSIの閾値(判定基準値)は、予め定めた固定値であってもよい。また、閾値を通常範囲の熱雑音(例:装置内の熱振動によって生じる雑音等)レベル、無信号入力時の雑音レベル等を基準として設定してもよい。また、複数のRSSIの加重平均を基準(周囲雑音レベル等)としても良い。これらの基準レベルと比較して、受信したRSSI値が高い値であれば広帯域電波障害が発生していると判定することも可能である。 The RSSI threshold (determination reference value) related to the determination may be a predetermined fixed value. Further, the threshold value may be set with reference to a normal level of thermal noise (eg, noise caused by thermal vibration in the apparatus), a noise level at the time of no signal input, or the like. A weighted average of a plurality of RSSIs may be used as a reference (ambient noise level or the like). If the received RSSI value is higher than these reference levels, it is possible to determine that a broadband radio wave interference has occurred.
なお、熱雑音(例:装置内の熱振動によって生じるノイズ等)や無信号入力時のノイズ等もRSSIとして検出し、分析、解析の対象とすることができる。 It should be noted that thermal noise (eg, noise caused by thermal vibration in the apparatus), noise at the time of no signal input, and the like can also be detected as RSSI and analyzed.
すなわち、無線ノード2が存在する一定の空間内で発生している、さまざまな電波や信号等をRSSIとして検出し、分析、解析の対象とすることができる。
That is, various radio waves and signals generated in a certain space where the
記憶部11は、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の不揮発性メモリから成り、計測データ等の各種データや後述の頻度情報等を記憶する。また、制御部10がRSSIを用いて生成した帯域パターンや、キャリアセンスの検出結果に基づいて生成したキャリアセンスの結果を示す帯域パターンも記憶する。
The
通信部12は、各無線ノード2やサーバー装置3との双方向通信を行い、家電製品等の遠隔操作用通信を行うと共に、上述したRSSIの測定も行う。
The
なお、各ノード間の通信データとしては、たとえば上位ノードや下位ノードまたは周辺ノードへの制御内容や制御内容に対する応答、コマンド、センサが計測した計測データ、センサからの通知等、通信に係る一般的な事項であり、これに限定されるものでない。 In addition, as communication data between each node, for example, control contents to upper nodes, lower nodes or peripheral nodes, responses to control contents, commands, measurement data measured by sensors, notifications from sensors, etc. However, the present invention is not limited to this.
通信回路部13は、UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)等で構成され、電気やガス等の使用状態を把握するセンサ14の計測情報等を直接電気的にまたは通信で取得する。センサ14は、既存のガスや電力メータまたは計測を行う計測部でも良く、スマートメータ等の計測装置の一部を構成するものであるが、計器情報を取得するという機能の観点から、計器装置そのものと把握することもできる。
The
広帯域電波障害が発生した場合の代替えルート変更について図3の概念図を用いて説明する。 An alternative route change when a broadband radio wave interference occurs will be described with reference to the conceptual diagram of FIG.
たとえば、何らかの原因で、無線ノード21と無線ノード22との間で電波干渉が発生し、障害となって互いが通信出来なくなったとする。無線ノード21は、無線ノード22からのビーコンが一定時間受信できない、または受信できたがデータの誤り率が一定以上(たとえばパケットの誤りや受信データ中のビットの誤り等)の場合、他の新規無線ノードと接続し、これを介して情報を伝達するため、代替えルート検出に入る。ここで無線ノード23(新規無線ノード)と通信が可能となると代替えルートの切替えは完了する。これにより、無線ノード21からの計測データ等は、無線ノード23から無線ノード22を介してサーバー装置3に送信することが可能となる(図3(a)参照)。しかしながら、無線ノード21がより強力な電波障害を受けて無線ノード23と通信できない場合は、アクティブスキャン等により、さらに別の新規無線ノード24と通信可能になる(図5(b)矢印参照)。
For example, it is assumed that for some reason, radio wave interference occurs between the
しかしながら、それでも代替えルートが検出できないときは、無線ノード21の周囲にLTEなどの広帯域妨害波による広帯域電波障害の発生が疑われる。しかし、周囲に発生している広帯域妨害波は時間の経過で解消することがあるため、広帯域妨害波の検出を行い、広帯域電波障害発生中と判定した場合、新規接続前に無線ノード25のように一定時間又は広帯域電波障害が収束するまで通信を一時中断する。
However, when the alternative route cannot be detected, the occurrence of broadband radio wave interference due to broadband interference waves such as LTE around the
次に下位無線ノード2Bが行う通信手順の第1実施形態について図4のフローチャート図を用いて説明する。なお、ビーコンが受信できない例で説明しているがデータの誤り率が一定以上(たとえばパケットの誤りや受信データ中のビットの誤り等)の場合も同様である。
Next, a first embodiment of a communication procedure performed by the
下位無線ノード2Bは、上位無線ノード2Aとの通信障害が発生すると、制御部10は、チャネル変更処理を行う(ステップ30)。上位無線ノード2Aは、ビーコン送出前のキャリアセンスにより該当チャネルが利用できなかった場合、次のビーコン送出時に、他のチャネルに変更してビーコンを送出する。この変更先のチャネルは予め上位無線ノード2Aと下位無線ノード2Bとの間で情報を共有しておく。下位無線ノード2Bが、上位無線ノード2Aのビーコンを直近のチャネルで受信できない場合は、上位無線ノード2Aのチャネル変更に追従し、通信する。上位無線ノード2Aから発信するビーコンが通信部12で受信できたか否かを制御部10で判定する(ステップ31)。
When a communication failure with the higher-
ビーコンが受信できた場合(ステップ31がY)は、処理を終了する。受信できない場合(ステップ31がN)は、ビーコンが受信できない状況が、一定時間以上続いているか否か、制御部10で判定する(ステップ32)。一定時間以上継続していなければ(ステップ32がN)処理を終了する。一定時間以上継続していれば(ステップ32がY)、制御部10は、パッシブスキャン等で代替えルートの検出処理の実行を指令する(ステップ33)。代替えルートの検出できたか否か判定する(ステップ34)。代替えルートの検出ができた場合(ステップ34がY)は、代替えルートに切り替え(ステップ35)処理を終了する。
If a beacon is received (
一方、代替えルートの検出ができなかった場合(ステップ34がN)は、広帯域電波障害の検出処理を開始する(ステップ36)。そして、広帯域電波障害が発生中か否かを制御部10で判定する(ステップ37)。詳細を後述する広帯域電波障害発生中の判定は、広帯域妨害波を検出、解析して、閾値以上の電波を一定以上のチャネルで検出しているか否かで行う。広帯域電波障害発生中と判定しない場合(ステップ37がN)は、現在参加しているネットワークから離れて、別のネットワークとの接続を行う(ステップ38)。広帯域電波障害発生中と判定した場合(ステップ37がY)は、代替えルート処理を行うために予め決めていた判定時間(詳細は後述する)をクリアにして変更する処理を行う(ステップ39)。
On the other hand, when the alternative route cannot be detected (N in step 34), the detection process of the broadband radio wave disturbance is started (step 36). Then, the
実施形態では、新規接続を行う前に広帯域電波障害の状況を検出する。その検出された通信状況データに基づき、新規接続を行うか否か決めるので、新規接続の多発が防止できる。特に、広帯域電波障害発生中は、無線ノード2の代替えルート処理を一定時間行わず、通常の通信へ復帰するため、速やかなネットワークトポロジー復帰が可能となる。また、一定時間代替えルート処理を行わないことは、省電力化にも繋がり、通信復帰もスムーズに行え、スループットの低減を抑えることが可能となる。
In the embodiment, the status of broadband radio wave interference is detected before a new connection is made. Since it is determined whether or not a new connection is to be made based on the detected communication status data, frequent new connections can be prevented. In particular, during the occurrence of wideband radio wave interference, the alternative route processing of the
下位無線ノード2Bが行う通信手順の第2実施形態について図5のフローチャート図を用いて説明する。
A second embodiment of the communication procedure performed by the
下位無線ノード2Bは、上位無線ノード2Aとの電波干渉による通信障害が発生すると、チャネル変更処理を行う(ステップ40)。上位無線ノード2Aは、ビーコン送出前のキャリアセンスにより該当チャネルが利用できなかった場合、次のビーコン送出時に、他のチャネルに変更してビーコンを送出する。この変更先のチャネルは予め上位無線ノード2Aと下位無線ノード2Bとの間で情報を共有しておく。下位無線ノード2Bが、上位無線ノード2Aのビーコンを直近のチャネルで受信できない場合は、上位無線ノード2Aのチャネル変更に追従し、通信する。上位無線ノード2Aから発信するビーコンが通信部12で受信できたか否かを制御部10で判定する(ステップ41)。ビーコンが受信できた場合(ステップ41がY)は、処理を終了する。受信できない場合(ステップ41がN)は、ビーコンが受信できない状況が、一定時間以上続いているか否か、制御部10で判定する(ステップ42)。一定時間以上継続していなければ(ステップ42がN)処理を終了する。一定時間以上継続していれば(ステップ42がY)、制御部10は、代替えルート生成処理の実行を指令する(ステップ43)。
The
次に、ステップ43の代替えルート生成処理について、図6のフローチャート図を用いて詳述する。 Next, the alternative route generation process of step 43 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
下位無線ノード2Bは、制御部10の指令によりパッシブスキャンを開始する(ステップ50)。パッシブスキャンとは、下位無線ノード2Bがチャネルを変えながら、上位無線ノード2A(他の下位無線ノード2Bでも良い)が発するビーコンを監視することによりチャネルを検索する方法である。接続可能な上位無線ノード2Aであるか否かを制御部10で判定する(ステップ51)。接続可能な新たな上位無線ノード2Aが存在していた場合は(ステップ51がYである)、パッシブスキャン時の代替え接続処理を制御部10の指令により実行し、上位無線ノード2Aと通信を開始する(ステップ52)。一方、接続可能な上位無線ノード2Aが存在していない場合は(ステップ51がNである)、制御部10の指令により広帯域電波障害の検出処理を実行する(ステップ53)。この検出処理の具体的方法については、後述する。
The
検出処理に基づき広帯域電波障害発生中か否かを制御部10で判定する(ステップ54)。広帯域電波障害発生中でないと制御部10で判定した場合は(ステップ54がNである)、下位無線ノード2Bは、アクティブスキャンを制御部10の指令により実行する(ステップ55)。アクティブスキャンとは、下位無線ノード2Bが、自らプローブ要求を送信して、使用可能なチャネルでプローブ応答する上位無線ノード2Aを検索する方法である。アクティブスキャンの結果、接続可能な上位無線ノード2Aが存在するか否かを制御部10で判定する(ステップ56)。接続可能な上位無線ノード2Aが存在していないと制御部が判定した場合(ステップ56がNである)は、現在参加しているネットワークから離れて、別のネットワークとの接続を行う(ステップ57)。
Based on the detection process, the
一方、接続可能な上位無線ノード2Aが存在していた場合は(ステップ56がYである)、アクティブスキャン時の代替え接続処理を行い(ステップ58)処理を終了する。また、広帯域電波障害中であると判定した場合は(ステップ54がYである)、代替えルート処理を行うために予め決めていた判定時間(詳細は後述する)をクリアまたは変更する処理を行う(ステップ59)。ここで述べるクリアとは、判定時間を30秒と設定し、30秒ビーコン受信がない場合、0秒にセットする意味である。また、変更とは、判定時間を、例えば、60秒に変更するという意味である。
On the other hand, if there is a connectable higher-
従来、各無線ノード2が一斉にアクティブスキャンを実施していた状況と比較して、本実施形態では、アクティブスキャン開始前に広帯域電波障害の状況を検出する。その検出された電波情報に基づき、アクティブスキャンを行うか否か決めるので、アクティブスキャンの多発が防止できる。特に、広帯域電波障害発生中は、下位無線ノード2Bの代替えルート処理を行わず、障害停止後に通常の通信へ復帰するため、速やかなネットワークトポロジー復帰が可能となる。また、一定時間代替えルート処理を行わないことは、省電力化にも繋がり、通信復帰もスムーズに行え、スループットの低減を抑えることが可能となる。
Compared with the situation where each
上述の広帯域電波障害の検出処理(ステップ36とステップ53)では、下位無線ノード2B(上位無線ノード2Aでも良い)が用いる全ての利用可能チャネルを、通信部12を介してパッシブスキャンする。
In the broadband radio wave interference detection process described above (steps 36 and 53), all available channels used by the
ところで、広帯域電波障害の検出にあたっては、RSSIを利用することが可能である。制御部10は、通信部12を介して取得されたRSSI値に基づいて、所定値以上のRSSI値を一定以上の周波数チャネルにて検出した場合、広帯域電波障害発生中と判定することも可能である。
By the way, RSSI can be used for detecting broadband radio wave interference. Based on the RSSI value acquired via the
判定に係るRSSIの閾値(判定基準値)は、予め定めた固定値であってもよい。また、閾値を通常範囲の熱雑音(例:装置内の熱振動によって生じる雑音等)レベル、無信号入力時の雑音レベル等を基準として設定してもよい。また、複数のRSSIの加重平均を基準(周囲雑音レベル等)としても良い。これらの基準レベルと比較して、受信したRSSI値が高い値であれば広帯域電波障害が発生していると判定することも可能である。 The RSSI threshold (determination reference value) related to the determination may be a predetermined fixed value. Further, the threshold value may be set with reference to a normal level of thermal noise (eg, noise caused by thermal vibration in the apparatus), a noise level at the time of no signal input, or the like. A weighted average of a plurality of RSSIs may be used as a reference (ambient noise level or the like). If the received RSSI value is higher than these reference levels, it is possible to determine that a broadband radio wave interference has occurred.
上述したRSSI値を用いて、広帯域電波障害中であるか否かを判定する具体的な方法の一例について、図3を用いて説明する。 An example of a specific method for determining whether or not broadband radio wave interference is occurring using the above-described RSSI value will be described with reference to FIG.
無線ノード21と無線ノード22とのRSSI=−50dBm、無線ノード22と無線ノード23とのRSSI=−70dBm、無線ノード23と無線ノード24とのRSSI=−80dBmと測定されたとする。この値から、無線ノード21と無線ノード22間に電波干渉があり、電波障害が発生していると判定することが可能である。また、無線ノード22と無線ノード23間及び無線ノード23と無線ノード24間は通信可能な信号強度である。
Assume that RSSI = −50 dBm between the
実施形態では、広帯域電波障害中であるか否かの判定は、妨害波を検出して帯域パターンを生成し、帯域パターンを分析することにより行っている。図7は、RSSIの値をチャネル毎に検出した帯域パターン表である。 In the embodiment, it is determined whether or not a broadband radio wave interference is occurring by detecting a jamming wave, generating a band pattern, and analyzing the band pattern. FIG. 7 is a band pattern table in which RSSI values are detected for each channel.
帯域パターンは、1ch(チャネル)から順にスキャンを行い、チャネルに対するRSSIの値を棒グラフ的に示したものである。図7(a)は、RSSIが−60dBm以上を1とし、−60dBm以下を0としている。即ち、−60dBmをRSSIの閾値としている。図7(b)は、RSSIを量子化した値で示している。例えば、RSSI<=−90dBmであれば0とし、−90dBm〜―80dBmであれば1とし、−80dBmから−70dBmであれば2としている。図7(c)は、RSSIの実測値を表している。帯域パターン表のチャネルは、番号で表記しているが、実際は中心周波数と帯域幅により定義される。例えば、950MHzのアクティブタグでは、帯域幅200KHzで単位チャンネル番号は[1]、中心周波数は951.0MHz、チャネル番号[2]は951.2MHz、等である。 The band pattern scans in order from 1ch (channel), and shows the RSSI value for the channel in a bar graph. In FIG. 7A, RSSI is set to 1 when −60 dBm or more and 0 when −60 dBm or less. That is, −60 dBm is set as the RSSI threshold. FIG. 7B shows a value obtained by quantizing RSSI. For example, 0 is set when RSSI <= − 90 dBm, 1 is set when −90 dBm to −80 dBm, and 2 is set when −80 dBm to −70 dBm. FIG. 7C shows an actual measurement value of RSSI. The channels in the band pattern table are indicated by numbers, but are actually defined by the center frequency and the bandwidth. For example, in an active tag of 950 MHz, the bandwidth is 200 KHz, the unit channel number is [1], the center frequency is 951.0 MHz, the channel number [2] is 951.2 MHz, and so on.
閾値を決め、帯域パターン表から広帯域電波障害の発生中を決めることができる。例えば、(1)閾値以上の電波を一定数以上のチャネルで検出した、(2)閾値以上の電波を一定数以上かつ偏りがある。偏りとは、例えば、10ch中5chが干渉。1、3、5、7、9のように全体に広がっている場合は、広帯域電波障害と判定し、1、2、3、4、5の場合は、全体に広がっていないので広帯域電波障害ではないと判定する。また、(3)干渉回避機能により利用できるチャネル全てに対して一定数以上に閾値以上の電波を検出、(4)過去の帯域パターンと一定時間以上の発生時間がある帯域パターンと同じ帯域パターンを検出、等である。更に、帯域パターン表から広帯域電波障害の発生した期間も把握できる。発生継続時間をデータ化することにより広帯域電波障害中の代替えルート処理停止時間の判定時間を決めることができる。 A threshold value can be determined, and the occurrence of broadband radio interference can be determined from the band pattern table. For example, (1) radio waves above a threshold value are detected by a certain number of channels, (2) radio waves above a threshold value are above a certain number and biased. For example, 5 channels out of 10 channels interfere. If it spreads over the whole like 1, 3, 5, 7 and 9, it is judged as a wideband radio wave interference. If 1, 2, 3, 4, 5 it is not spread over the whole, Judge that there is no. In addition, (3) a radio wave having a threshold value exceeding a certain number is detected for all channels that can be used by the interference avoidance function. Detection, etc. Furthermore, it is possible to grasp the period of occurrence of broadband radio wave interference from the band pattern table. By determining the generation duration time as data, it is possible to determine the determination time of the alternative route processing stop time during broadband radio wave interference.
次にキャリアセンスの結果を用いて広帯域電波障害を判定する方法を説明する。図8は、周波数チャネル毎のキャリアセンスの結果を示した帯域パターンを示している。 Next, a method for determining broadband radio interference using the result of carrier sense will be described. FIG. 8 shows a band pattern showing the result of carrier sense for each frequency channel.
図8(a)において、キャリアセンスの検出があるチャネルとキャリアセンスの検出がないチャネル(斜線参照)を直線状に表示してある。この帯域パターンから、電波障害でキャリアセンスの無い時間(電波障害継続時間)が何s(秒)続いていたか分かる。これを基に判定時間を設定することが可能である。図8(b)は、登録帯域パターンを示している。登録帯域パターンは、過去に通信部12から取得された電波情報を記録したデータで、記憶部11に記憶されている。この登録帯域パターンを分析し、判定時間を算出する。判定時間とは、広帯域電波障害が発生した場合、通信部12からの信号を一時的に停止する時間である。換言すれば、電波障害が沈静化するまでの時間を把握しておき、その時間に基づいて、一定時間、下位無線ノード2Bは通信処理を行わず待機しているということである。また、登録帯域パターンを地域ごとに分類することにより、地域毎で起こる電波障害継続時間に対応した判定時間を設定することも可能である。
In FIG. 8A, a channel with carrier sense detection and a channel with no carrier sense detection (see diagonal lines) are displayed in a straight line. From this band pattern, it can be understood how many seconds (seconds) in which there is no carrier sense due to radio interference (radio interference duration). The determination time can be set based on this. FIG. 8B shows a registered bandwidth pattern. The registered band pattern is data in which radio wave information acquired from the
上述の判定時間は、新たに取得された新規帯域パターンに基づいて変更することも可能である。図8(c)に示すように、例えば、新規帯域パターンにおける広帯域電波障害の継続時間が180sである。登録帯域パターンには、広帯域電波障害の継続時間が60s以下で登録され、判定時間が30s毎と設定されている。制御部10は、新規帯域パターンに基づいて、判定時間を60s毎に変更することができる。判定時間変更を算出する方法として、例えば、ビーコンが受信できるまでの時間を計測し、移動平均率を用いることも可能である。
The above-described determination time can be changed based on a newly acquired new band pattern. As shown in FIG. 8C, for example, the duration time of the broadband radio wave disturbance in the new band pattern is 180 s. In the registered band pattern, the duration of the broadband radio wave disturbance is registered for 60 s or less, and the determination time is set every 30 s. The
特に、定期的に発生する地域の広帯域電波障害を分析し、その地域の判定時間を定めたり更新したりすることにより、広帯域電波障害発生中、その状況に応じた通信部12からの信号を一定時間停止させることができ、下位無線ノード2B(上位無線ノード2Aでも良い)の省電力化とネットワークスループットの低減を抑えることができる。
In particular, by analyzing broadband radio interference in a region that occurs regularly and setting or updating the determination time for that region, the signal from the
また、RSSI値やキャリアセンスの結果等によって得られた広帯域電波障害の情報を干渉状況データとして生成し、周囲の無線ノードに通知しておくことより、事前に広帯域電波障害の状態を考慮したトポロジーを構築することができる。 Also, a topology that takes into account the state of broadband radio interference in advance by generating broadband interference information obtained from RSSI values and carrier sense results as interference status data and notifying the surrounding wireless nodes. Can be built.
具体的には上述の広帯域電波障害などの電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を干渉状況データとして生成して記憶部11に記憶させ、無線ノード2のビーコン送信時やアクティブスキャンの応答時に頻度情報を他の無線ノード2に通知する。この頻度情報を受信した無線ノードは、頻度情報を分析して広帯域電波障害の発生頻度が高い無線ノード2との接続優先度を下げることが可能となる。従って、広帯域電波障害の発生している無線ノード2を避けたネットワークトポロジーの構築が容易に可能となり、広帯域電波障害発生時でもスループットの低減を抑えることが可能となる。
Specifically, frequency information indicating the frequency involved in radio wave interference such as the above-mentioned broadband radio wave interference is generated as interference state data and stored in the
なお、干渉状況データ(頻度情報等)の通知タイミングは、周囲の下位無線ノードからの接続要求時に設定してもよいし、上位無線ノードのビーコン発信時や下位無線ノードとの通信時に設定してもよい。 The notification timing of interference status data (frequency information, etc.) may be set at the time of a connection request from a surrounding lower wireless node, or set at the time of beacon transmission of an upper wireless node or communication with a lower wireless node. Also good.
上記の例では、上位無線ノード2Aが、通信状況データに基づき、それ自身が広帯域電波中で存在している場合の通信処理を行う、第1の無線ノードとして機能する例を示した。次に下位無線ノード2Bが、上述した別の無線ノード(たとえば第1の無線ノードとする)から受信した干渉状況データ(頻度情報等)に基づいて、接続先を選択する第2の無線ノードとして機能する際の動作について、図9のフローチャート図を用いて説明する。尚、上位無線ノード2A、下位無線ノード2Bはある時点で見たときの特定の二つの無線ノードの立場を示すものであり、異時点でみた場合は、互いの立場が入れ替わる場合もある。したがって、特定の無線ノードが第1の無線ノードになる場合もあれば、第2の無線ノードになる場合もあるし、第1、第2いずれの無線ノードでもない場合もある。
In the above example, the
たとえば、ある無線ノードが特定の時点で第1の無線ノードとして機能する場合、当該無線ノードから見て、当該無線ノードに対して頻度情報を送る他の複数の無線ノードは第2の無線ノートとして機能し得る。逆に、ある無線ノードが特定の時点で第2の無線ノードとして機能する場合、当該無線ノードに対して、頻度情報を送った他の複数の無線ノードは第1の無線ノートとして機能し得る。また、第1の無線ノードおよび第2の無線ノードの関係はそれぞれ1:N、N:1、N:Nの接続関係にある。 For example, when a certain wireless node functions as a first wireless node at a specific time, a plurality of other wireless nodes that send frequency information to the wireless node viewed from the wireless node are used as second wireless notes. Can function. Conversely, when a certain wireless node functions as a second wireless node at a specific time, a plurality of other wireless nodes that have transmitted frequency information to the wireless node can function as a first wireless note. The relationship between the first wireless node and the second wireless node is a connection relationship of 1: N, N: 1, and N: N, respectively.
下位無線ノード2Bは、制御部10の指令によりパッシブスキャンを開始する(ステップ60)。パッシブスキャンとは、下位無線ノード2Bがチャネルを変えながら、上位無線ノード2A(他の下位無線ノード2Bでも良い)が発するビーコンを監視することによりチャネルを検索する方法である。次に、接続可能な上位無線ノード2Aであるか否かを制御部10で判定する(ステップ61)。パッシブスキャンで接続可能な上位無線ノード2Aが見つからない場合には(ステップ61がNである)、下位無線ノード2Bによるアクティブスキャンを開始する(ステップ62)。
The
パッシブスキャン(ステップ60)またはアクティブスキャン(ステップ62)によって、接続可能な無線ノードの候補が複数取得できた場合(ステップ63がYである)、各々取得できた接続候補無線ノードの頻度情報に従って、下位無線ノード2Bは、どの候補と接続するか判断する(ステップ64)。
When a plurality of connectable wireless node candidates can be acquired by passive scan (step 60) or active scan (step 62) (step 63 is Y), according to the frequency information of each acquired connection candidate wireless node, The
下位無線ノード2Bは、各々の接続候補ノードにおける頻度情報を比較し、最も広帯域妨害波の影響が少ない無線ノードを第一接続候補として選択し、優先接続を試みる(ステップ65)。
The
なお、第一接続候補との接続に失敗した場合(ステップ65がNである)、残りの候補の中から次に広帯域妨害波の影響が少ないノードの選択接続をおこなう。接続不可能な場合はさらに優先度を下げて同様に繰り返す。接続候補との接続に成功できた場合は、終了する(ステップ65がYである)。
If the connection with the first connection candidate fails (
頻度情報による分析結果に基づいて、接続優先度を決定する方法としては、以下の例が考えられる。(1)一定時間以内(例えば1時間以内)に代替え処理を行った回数。例えば、新規ノードの接続判断で回数が3回以上ならば接続候補から外す、等。(2)一定時間以内に代替え処理を行い広帯域妨害波を検出した回数。例えば、新規ノードの接続判断例で回数が3回以上ならば接続候補から外す、等。(3)一定時間以内に代替え処理を行い広帯域妨害波を検出し、広帯域妨害波を受けた合計の時間。例えば、新規ノードの接続判断例で時間が300秒以上ならば接続候補から外す、等。(4)一定時間以内に代替え処理を行い広帯域妨害波を検出し、広帯域妨害波を受けた帯域パターン。例えば図7(a)で0は妨害波なし、1は妨害波ありと判定する、等。 The following example can be considered as a method for determining the connection priority based on the analysis result based on the frequency information. (1) Number of times substitution processing was performed within a certain time (for example, within 1 hour). For example, if the number of times of connection determination of a new node is 3 or more, it is excluded from connection candidates. (2) The number of times that broadband interference was detected by performing substitution processing within a certain time. For example, if the number of times is 3 or more in the connection determination example of the new node, it is removed from the connection candidates. (3) The total time of receiving the wideband jamming wave by detecting the wideband jamming wave by performing substitution processing within a predetermined time. For example, in the example of determining the connection of a new node, if the time is 300 seconds or more, it is removed from the connection candidates. (4) A band pattern in which substitution processing is performed within a predetermined time to detect a wideband jamming wave and receive the wideband jamming wave. For example, in FIG. 7A, 0 is determined to be no interference wave, 1 is determined to be interference wave, and so on.
なお、接続候補の選択を量子化し、その量子化値から接続候補を選択しても良い。 Note that the connection candidate selection may be quantized, and the connection candidate may be selected from the quantized value.
接続候補となる無線ノードの優先度を表示する接続優先テーブルの一例について、図10(a)を用いて説明する。接続候補無線ノードA、B、Cにおいて、無線ノードAの頻度情報として広帯域妨害波を検出した回数が10回の場合、優先度を3とする。無線ノードBが広帯域妨害波を検出していない場合は優先度1とする。無線ノードCが広帯域妨害波を検出した回数が2回の場合、優先度2とする。したがって、無線ノードの優先度B→C→Aの順で接続が試みられる。 An example of a connection priority table that displays the priorities of wireless nodes that are connection candidates will be described with reference to FIG. In the connection candidate radio nodes A, B, and C, when the frequency of the broadband jamming wave detected as the frequency information of the radio node A is 10, the priority is set to 3. The priority is set to 1 when the wireless node B has not detected the broadband interference wave. When the frequency at which the wireless node C detects the broadband jamming wave is 2, the priority is 2. Therefore, connection is attempted in the order of the priority B → C → A of the wireless node.
上記では頻度情報の優先度にしたがって接続先の無線ノードを判断する例を説明しているが、他のパラメータを複合的に用いて接続先を選択しても良い。たとえば、頻度情報に加えてRSSI値を用いて優先度の重み付けをおこなうことも可能である。 In the above description, an example in which the wireless node of the connection destination is determined according to the priority of the frequency information has been described. However, the connection destination may be selected by using other parameters in combination. For example, priority weighting can be performed using RSSI values in addition to frequency information.
頻度情報とRSSI値に基づく優先度の評価に際しては、たとえば、所定のパラメータを用いた次の様な評価式を用いることができる。 In evaluating the priority based on the frequency information and the RSSI value, for example, the following evaluation formula using predetermined parameters can be used.
評価式=α×RSSI値(量子化値も含む)+β×(頻度情報を分析した広帯域電波障害の発生頻度)(α、β:重み付け値) Evaluation formula = α × RSSI value (including quantized value) + β × (frequency of occurrence of broadband radio wave interference analyzed frequency information) (α, β: weighting values)
これにより、広帯域電波障害を検出した無線ノードは、周囲からの代替ルート接続要求や新規接続要求の際に、障害発生状況を他の無線ノードに伝えることで、通信品質の悪い無線ノードを避けたトポロジー構成を行うことが可能となり、より通信状況の良い経路を選択できることで、スループットの低減を抑えることが可能となる。 As a result, a wireless node that has detected wideband radio wave interference avoids wireless nodes with poor communication quality by communicating the failure occurrence status to other wireless nodes when an alternative route connection request or a new connection request is received from the surrounding area. It is possible to perform a topology configuration, and it is possible to suppress a reduction in throughput by selecting a route with better communication status.
一例として広帯域電波障害が発生している状況のなかであっても、無線ノード間の通信における電波強度(RSSI値)が相対的に強い(通信が安定している)場合はこの影響下においても良好なスループットが得られる可能性がある。 As an example, even in the situation where broadband interference is occurring, if the radio field strength (RSSI value) in communication between wireless nodes is relatively strong (communication is stable), even under this influence Good throughput may be obtained.
また、新規接続または代替ルートの接続を試みる無線ノードは広帯域電波障害を受けているが、当該接続要求した無線ノードと接続候補無線ノード間の電波強度が強い場合には、広帯域電波障害を受けておらず、電波強度が弱い場合よりも良好なスループットが得られる可能性がある。 In addition, a wireless node that attempts to connect to a new connection or an alternative route has suffered wideband radio interference. However, if the radio field strength between the wireless node that requested the connection and the connection candidate radio node is strong, the radio node has suffered wideband radio interference. There is a possibility that better throughput can be obtained than when the radio field intensity is weak.
そのため、電波強度が強い場合には頻度情報による判断基準(重み付け)を下げ、反対に電波強度が弱い場合(通信が不安定)には頻度情報による判断基準(重み付け)を上げることで、通信品質の悪いノードを避けたトポロジー構成をおこない、スループットの低減を抑えることが可能となる。 Therefore, the communication quality can be reduced by lowering the criterion (weighting) based on frequency information when the signal strength is strong, and increasing the criterion (weighting) based on frequency information when the signal strength is weak (communication is unstable). It is possible to perform a topology configuration that avoids bad nodes and suppress a reduction in throughput.
この場合の評価式として、RSSI値が−50dBm未満ではα=1、β=1とした場合、RSSI値が−50dBm以上ではα=1、β=0.5 等、βの値を下げることで、通信品質の悪いノードを避けたトポロジー構成をおこない、より通信状況の良い経路を選択できることで、スループットの低減を抑えることが可能となる。 As an evaluation formula in this case, when α = 1 and β = 1 when the RSSI value is less than −50 dBm, α = 1, β = 0.5, etc. when the RSSI value is −50 dBm or more, By performing a topology configuration that avoids nodes with poor communication quality and selecting a route with better communication status, it is possible to suppress a reduction in throughput.
なお、通信状況の判定に係るRSSI値は−50dBmを固定値として基準にしているが、この限りでなく、状況に応じて変更可能である。この例について図10(b)を用いて説明すると、接続候補無線ノードA、B、Cにおいて、無線ノードAの頻度情報として広帯域妨害波を検出した回数が10回の場合であってもRSSI値が−50dBmであれば、優先度を1とし、無線ノードA→C→Bの順で接続が試みられる。すなわち、図10(a)とは異なる接続優先度となる。 The RSSI value related to the determination of the communication status is based on -50 dBm as a fixed value, but is not limited to this, and can be changed according to the status. This example will be described with reference to FIG. 10B. Even in the case where the connection candidate radio nodes A, B, and C detect the broadband jamming wave as the frequency information of the radio node A, the RSSI value is 10 times. Is -50 dBm, the priority is set to 1, and connection is attempted in the order of wireless nodes A → C → B. That is, the connection priority is different from that in FIG.
上述した、計測情報収集システム1や無線ノード2の全体の制御や各無線ノード2の制御は、ハードウェアやソフトウェアにより実行可能である。また、ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、制御部10内のメモリや記憶部11にインストールして実行させることが可能である。
The overall control of the measurement
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. In addition, the material, shape, dimension, numerical value, form, number, arrangement location, and the like of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.
本発明に係る計測情報収集システム、無線ノード、無線ノードの通信方法及びプログラムは、ネットワークトポロジーの広帯域電波障害を回避する用途に適用可能である。また、広帯域電波障害の発生する頻度の高い地域を避けてネットワークトポロジーを構築する用途にも適用可能である。 The measurement information collection system, the wireless node, the wireless node communication method, and the program according to the present invention can be applied to a use for avoiding broadband radio wave interference in a network topology. Further, the present invention can be applied to an application for constructing a network topology while avoiding an area where broadband radio wave interference occurs frequently.
1:計測情報収集システム
2、21、22、23、24、25:無線ノード
3:サーバー装置
4:インターネット回線
5:中央処理装置
10:制御部
11:記憶部
12:通信部
13:通信回路部
14:センサ
1: Measurement
Claims (17)
前記第1の無線ノードは、
前記第2の無線ノードとの間で通信データを送受信し、前記第2の無線ノードの他に周囲に存在する電波発信源から発している電波または信号の強度に対応するRSSI値を計測する通信部と、
少なくとも前記計測したRSSI値を記憶する記憶部と、
前記RSSI値を予め定められた基準レベルと比較して、前記RSSI値が高い値の場合は電波障害が存在しているとの判定を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電波障害が存在していると判定した場合、新規代替えルートの検出の前に前記通信部からの信号を一定時間停止させ、既存の通信先である前記第2の無線ノードとの通信を試みる、第1の無線ノード。 In a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes, the first wireless node capable of communicating with a second wireless node,
The first wireless node is
Communication that transmits / receives communication data to / from the second wireless node and measures an RSSI value corresponding to the intensity of a radio wave or a signal emitted from a radio wave source existing in the vicinity of the second radio node. And
A storage unit for storing at least the measured RSSI value;
And compared with a predetermined reference level the RSSI value, when the RSSI value is higher value and a control unit for judging that interference is present,
With
If the control unit determines that the radio wave interference exists, the control unit stops the signal from the communication unit for a certain period of time before detecting a new alternative route, and the second wireless node that is an existing communication destination A first wireless node attempting to communicate with the first wireless node.
前記制御部は、前記RSSI値を用いて帯域パターンを生成し、前記帯域パターンを解析することにより前記電波障害が存在しているか否かを判定し、
前記帯域パターンは、前記記憶部に記憶される、第1の無線ノード。 A first wireless node according to claim 1, comprising:
The control unit generates a band pattern using the RSSI value, determines whether or not the radio wave interference exists by analyzing the band pattern,
The bandwidth pattern is a first wireless node stored in the storage unit.
前記制御部は、前記記憶された前記帯域パターンと新たに取得された帯域パターンとを比較演算し、前記電波障害が存在しているか否かの判定を行う、第1の無線ノード。 A first wireless node according to claim 2, comprising:
The control unit compares the stored band pattern with a newly acquired band pattern, and determines whether or not the radio wave interference exists, a first wireless node.
前記制御部は、前記帯域パターンを解析して判定時間を設定し、前記判定時間に基づき前記停止する一定時間を決定する、第1の無線ノード。 A first wireless node according to claim 3, comprising:
The control unit is a first wireless node that analyzes the band pattern, sets a determination time, and determines the fixed time to stop based on the determination time.
前記制御部は、前記記憶された前記帯域パターンと新たに取得された帯域パターンとを比較演算し、前記判定時間の設定を変更する、第1の無線ノード。 A first wireless node according to claim 4, comprising:
The control unit is a first wireless node that compares the stored band pattern with a newly acquired band pattern and changes the setting of the determination time.
前記第1の無線ノードは、
前記第2の無線ノードとの間で通信データを送受信し、少なくとも周波数チャネル毎にキャリアセンスの検出をおこなう通信部と、
前記キャリアセンスの検出結果に基づいて前記キャリアセンスの結果を示す帯域パターンを生成し、前記生成した帯域パターンを過去に取得した電波情報を記録したデータである登録帯域パターンと比較して前記通信部からの信号を一定時間停止させるべき電波障害が存在しているか否かの判定を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電波障害が存在していると判定した場合、新規代替えルートの検出の前に前記通信部からの信号を一定時間停止させ、既存の通信先である前記第2の無線ノードとの通信を試みる、第1の無線ノード。 In a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes, the first wireless node capable of communicating with a second wireless node,
The first wireless node is
A communication unit that transmits / receives communication data to / from the second wireless node and detects carrier sense at least for each frequency channel;
The communication unit generates a band pattern indicating the carrier sense result based on the carrier sense detection result, and compares the generated band pattern with a registered band pattern which is data in which radio wave information acquired in the past is recorded. A control unit for determining whether or not there is a radio interference that should stop the signal from
With
If the control unit determines that the radio wave interference exists, the control unit stops the signal from the communication unit for a certain period of time before detecting a new alternative route, and the second wireless node that is an existing communication destination A first wireless node attempting to communicate with the first wireless node.
前記制御部は、代替えルートの検出を行うパッシブスキャンにより代替えルートが検出できない場合、前記電波障害が存在しているか否かの判定を行う、第1の無線ノード。 The first wireless node according to claim 1 or 6, comprising:
The control unit is a first wireless node that determines whether or not the radio wave interference exists when an alternative route cannot be detected by a passive scan that detects an alternative route.
前記制御部は、前記電波障害が存在しないと判定した場合は、アクティブスキャンによる代替えルート生成処理を実施する、第1の無線ノード。 The first wireless node according to any one of claims 1, 6 and 7,
If the control unit determines that the radio wave interference does not exist, the control unit performs a substitute route generation process by active scan.
前記制御部は、当該無線ノードが前記電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を生成し、
前記通信部が、前記生成した頻度情報を前記第2の無線ノードに送る、第1の無線ノード。 The first wireless node according to any one of claims 1 to 8, comprising:
The control unit generates frequency information indicating how often the wireless node is involved in the radio interference ,
A first wireless node, wherein the communication unit sends the generated frequency information to the second wireless node.
前記第2の無線ノードは、
前記第1の無線ノードとの間で少なくとも通信データを送受信し、前記第1の無線ノードが生成した当該無線ノードについて、他に周囲に存在する電波発信源から発している電波または信号の強度に対応するRSSI値を計測し、前記RSSI値が予め定められた基準レベルよりも高い値を示す電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を受信する通信部と、
少なくとも前記頻度情報を記憶する記憶部と、
前記頻度情報に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定する制御部と、
を備える第2の無線ノード。 In a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes, the second wireless node capable of communicating with the first wireless node,
The second wireless node is
At least communication data is transmitted / received to / from the first radio node, and the radio node generated by the first radio node has a radio wave or signal intensity emitted from a radio wave source that exists in the vicinity. A communication unit that measures a corresponding RSSI value and receives frequency information indicating a frequency at which the RSSI value is higher than a predetermined reference level .
A storage unit for storing at least the frequency information;
A control unit that determines priority as a connection candidate of the first wireless node based on the frequency information;
A second wireless node comprising:
前記通信部は前記第1の無線ノードとのRSSI値を計測し、
前記制御部は、前記頻度情報および前記計測したRSSI値に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定する、第2の無線ノード。 A second wireless node according to claim 10, comprising:
The communication unit measures an RSSI value with the first wireless node,
The control unit is a second radio node that determines a priority as a connection candidate of the first radio node based on the frequency information and the measured RSSI value.
第1の無線ノードは、
第2の無線ノードとの間で通信データを送受信し、前記第2の無線ノードの他に周囲に存在する電波発信源から発している電波または信号の強度に対応するRSSI値を計測する通信部と、
少なくとも前記計測したRSSI値を記憶する記憶部と、
前記RSSI値を予め定められた基準レベルと比較して、前記RSSI値が高い値の場合は広帯域電波障害が存在しているとの判定を行い、前記広帯域電波障害が存在していると判定した場合、新規代替えルートの検出の前に前記通信部からの信号を一定時間停止させ、既存の通信先である前記第2の無線ノードとの通信を試みる制御部と、を備え、
前記第2の無線ノードは、
前記第1の無線ノードとの間で少なくとも通信データを送受信し、前記第1の無線ノードが生成した当該無線ノードが広帯域電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を受信する通信部と、
少なくとも前記頻度情報を記憶する記憶部と、
前記頻度情報に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定する制
御部と、
を備えた計測情報収集システム。 A measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information from a plurality of wireless nodes,
The first wireless node is
A communication unit that transmits / receives communication data to / from the second wireless node and measures an RSSI value corresponding to the intensity of a radio wave or a signal emitted from a radio wave source existing around the second radio node. When,
A storage unit for storing at least the measured RSSI value;
The RSSI value is compared with a predetermined reference level, and when the RSSI value is high, it is determined that broadband radio interference exists, and it is determined that the broadband radio interference exists. A control unit that attempts to communicate with the second wireless node that is an existing communication destination by stopping a signal from the communication unit for a certain period of time before detection of a new alternative route,
The second wireless node is
A communication unit that transmits and receives at least communication data to and from the first wireless node, and receives frequency information indicating a frequency at which the wireless node generated by the first wireless node is involved in broadband radio wave interference;
A storage unit for storing at least the frequency information;
A control unit that determines priority as a connection candidate of the first wireless node based on the frequency information;
Measurement information collection system with
前記第1の無線ノードは、
通信部が前記第2の無線ノードの他に周囲に存在する電波発信源から発している電波または信号の強度に対応するRSSI値を計測し、
記憶部が少なくとも前記計測したRSSI値を記憶し、
制御部が前記RSSI値を予め定められた基準レベルと比較して、前記RSSI値が高い値の場合は広帯域電波障害が存在しているとの判定を行い、
前記広帯域電波障害が存在していると判定した場合、新規代替えルートの検出の前に前記通信部からの信号を一定時間停止させ、既存の通信先である前記第2の無線ノードとの通信を試みる、第1の無線ノードの通信方法。 In a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes, a communication method of a first wireless node capable of communicating with a second wireless node,
The first wireless node is
The communication unit measures an RSSI value corresponding to the intensity of a radio wave or signal emitted from a radio wave source existing around the second radio node ,
A storage unit stores at least the measured RSSI value,
The control unit is compared with a predetermined reference level the RSSI value, when the RSSI value is higher values a determination is that the wideband interference is present,
If it is determined that the broadband radio wave interference exists, the signal from the communication unit is stopped for a certain period of time before detection of a new alternative route, and communication with the second wireless node that is an existing communication destination is performed. A communication method of the first wireless node to be attempted.
通信部が計測した、前記第2の無線ノードの他に周囲に存在する電波発信源から発している電波または信号の強度に対応するRSSI値を記憶部から読み出す手順と、
前記読み出したRSSI値を予め定められた基準レベルと比較して、前記RSSI値が高い値の場合は広帯域電波障害が存在しているとの判定を行い、前記広帯域電波障害が存在していると判定した場合、新規代替えルートの検出の前に前記通信部からの信号を一定時間停止させ、既存の通信先である前記第2の無線ノードとの通信を試みる手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。 In a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes, a first wireless node program capable of communicating with a second wireless node,
A procedure of reading out an RSSI value corresponding to the intensity of a radio wave or signal emitted from a radio wave source existing in the vicinity of the second radio node measured by the communication unit from the storage unit;
The read RSSI value is compared with a predetermined reference level, and when the RSSI value is a high value, it is determined that broadband radio interference exists, and the broadband radio interference exists. If determined, a procedure for stopping a signal from the communication unit for a certain period of time before detection of a new alternative route, and attempting communication with the second wireless node that is an existing communication destination;
A program that causes a computer to execute.
通信部が前記第1の無線ノードとの間で少なくとも通信データを送受信し、前記第1の無線ノードが生成した当該無線ノードについて、他に周囲に存在する電波発信源から発している電波または信号の強度に対応するRSSI値を計測し、前記RSSI値が予め定められた基準レベルよりも高い値を示す電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を受信し、
記憶部が少なくとも前記頻度情報を記憶し、
制御部が前記頻度情報に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定し、当該優先度に基づいて通信を試みる第2の無線ノードの通信方法。 In a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes, a communication method of a second wireless node capable of communicating with the first wireless node,
The communication unit transmits / receives at least communication data to / from the first wireless node, and for the wireless node generated by the first wireless node , a radio wave or signal emitted from a radio wave source that exists in the vicinity Measuring the RSSI value corresponding to the intensity of the received frequency information indicating the frequency at which the RSSI value is involved in radio interference indicating a value higher than a predetermined reference level ,
A storage unit stores at least the frequency information,
A communication method of a second wireless node, in which a control unit determines priority as a connection candidate of the first wireless node based on the frequency information, and attempts communication based on the priority.
前記通信部が前記第1の無線ノードとのRSSI値を計測し、
前記制御部が前記頻度情報およびRSSI値に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定する、当該優先度に基づいて通信を試みる第2の無線ノードの通信方法。 The communication method of the second wireless node according to claim 15,
The communication unit measures an RSSI value with the first wireless node;
A communication method of a second wireless node that attempts communication based on the priority, wherein the control unit determines a priority as a connection candidate of the first wireless node based on the frequency information and an RSSI value.
前記第1の無線ノードが生成した当該無線ノードについて、他に周囲に存在する電波発信源から発している電波または信号の強度に対応するRSSI値を計測し、前記RSSI値が予め定められた基準レベルよりも高い値を示す電波障害に巻き込まれる頻度を示す頻度情報を記憶部から読み出す手順と、
前記読み出した頻度情報に基づき、前記第1の無線ノードの接続候補としての優先度を決定し、当該優先度に基づいて通信を試みる手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。 In a measurement information collection system configured by a network topology that collects measurement information of a measurement device from a plurality of wireless nodes, a program for a second wireless node capable of communicating with the first wireless node,
For the wireless node generated by the first wireless node, an RSSI value corresponding to the intensity of a radio wave or a signal emitted from a radio wave source existing around is measured, and the RSSI value is determined in advance. A procedure for reading out frequency information indicating the frequency of being involved in radio interference indicating a value higher than the level from the storage unit;
Based on the read frequency information, determining a priority as a connection candidate of the first wireless node, and attempting communication based on the priority,
A program that causes a computer to execute.
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