JP6273723B2 - Wireless communication system and sensor device - Google Patents

Wireless communication system and sensor device Download PDF

Info

Publication number
JP6273723B2
JP6273723B2 JP2013181160A JP2013181160A JP6273723B2 JP 6273723 B2 JP6273723 B2 JP 6273723B2 JP 2013181160 A JP2013181160 A JP 2013181160A JP 2013181160 A JP2013181160 A JP 2013181160A JP 6273723 B2 JP6273723 B2 JP 6273723B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement data
delay time
sensor device
wireless communication
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013181160A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015050634A (en
Inventor
悟司 塚本
悟司 塚本
前田 隆宏
隆宏 前田
朋宏 宮坂
朋宏 宮坂
伴 弘司
弘司 伴
正行 有吉
正行 有吉
小林 聖
聖 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Original Assignee
ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ATR Advanced Telecommunications Research Institute International filed Critical ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority to JP2013181160A priority Critical patent/JP6273723B2/en
Publication of JP2015050634A publication Critical patent/JP2015050634A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6273723B2 publication Critical patent/JP6273723B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、無線通信システムおよびセンサ装置に関し、より特定的には、測定データを無線通信により通知する機能を有する複数のセンサ装置を含む無線通信ネットワークを管理するための通信システムに関する。   The present invention relates to a wireless communication system and a sensor device, and more particularly to a communication system for managing a wireless communication network including a plurality of sensor devices having a function of notifying measurement data by wireless communication.

IT(Information Technology)化に伴い、その手軽さからワイヤレス機器の増加が著しい。加えて社会的な通信への依存度が増しており、遅延や接続性などの通信品質に対するユーザの要求は高まっている。   With the shift to IT (Information Technology), the number of wireless devices has increased significantly due to its ease of use. In addition, the degree of dependence on social communication is increasing, and user demand for communication quality such as delay and connectivity is increasing.

しかし、機器数や通信量の増加に伴い、十分な無線リソースが得られない状況が発生し、特に異種システムからの干渉を許容するISM帯(:Industry-Science-Medicalバンド)では、従来の自律分散型無線システムによる伝送レート等のサービス品質(Quality of Service: QoS)を確保しようとする制御だけでは、これらの要求を満足させられない状況が増えつつある。   However, with the increase in the number of devices and communication volume, there are situations where sufficient radio resources cannot be obtained, especially in the ISM band (Industry-Science-Medical band) that allows interference from heterogeneous systems. There is an increasing situation in which these requirements cannot be satisfied only by control for ensuring quality of service (QoS) such as a transmission rate by a distributed wireless system.

そこで、無線リソース割当てとネットワーク制御を動的かつ継続的に行うことで高い周波数利用効率と総合的に高いアプリケーション品質(Quality of Experience: QoE、アプリケーションによって得られる満足度) を提供するための無線通信システムの研究結果についても報告されている(たとえば、非特許文献1を参照)。   Therefore, wireless communication to provide high frequency utilization efficiency and comprehensively high application quality (Quality of Experience: QoE, satisfaction obtained by applications) by dynamically and continuously performing wireless resource allocation and network control. System research results have also been reported (for example, see Non-Patent Document 1).

ISM帯を利用する通信として代表的なものは無線LANであるが、センサネットワークやスマートメータなども近年急速に利用が増加しており、これらの機器間(M2M:Machine-to-Machine)通信の適用先として、問い合わせへの応答などの散発的な通信や定期的な通信以外に、多数機器に対する一斉読み取りや設定しきい値超過等のイベントをトリガとした通信が想定される。   A typical communication using the ISM band is a wireless LAN, but sensor networks, smart meters, and the like have been rapidly increasing in recent years, and communication between these devices (M2M: Machine-to-Machine) As an application destination, in addition to sporadic communication such as a response to an inquiry and periodic communication, communication triggered by an event such as simultaneous reading for a large number of devices or exceeding a set threshold value is assumed.

この一斉読み取りやイベント処理を行うアプリケーションでは低遅延で確実なイベント通知を期待するが、多数デバイスが同時送信を行う場合、輻輳による伝送遅延の増加やパケットロスの発生が知られている(たとえば、非特許文献2を参照)。   Applications that perform simultaneous reading and event processing expect reliable event notification with low delay, but when multiple devices perform simultaneous transmission, it is known that transmission delay increases due to congestion and packet loss occurs (for example, (Refer nonpatent literature 2).

このようなM2Mの通信において、近距離無線通信ネットワーク(以下、単にネットワークとも称する)を実現する低コスト・低消費電力型の近距離無線通信規格の一例として、たとえば、ZigBee(登録商標)が策定されている(非特許文献1)。   In such M2M communication, for example, ZigBee (registered trademark) is established as an example of a low-cost, low-power consumption short-range wireless communication standard that realizes a short-range wireless communication network (hereinafter also simply referred to as a network). (Non-Patent Document 1).

このようなISM帯を利用する、近距離無線通信ネットワークを実現するための無線方式としては、他にも、たとえば、Bluetooth(登録商標)なども想定されうる。   As a wireless method for realizing a short-range wireless communication network using such an ISM band, for example, Bluetooth (registered trademark) may be assumed.

ZigBee(登録商標)を例にとると、このような通信方式での輻輳の回避の方法としては、たとえば、特許文献1にも開示がある。   Taking ZigBee (registered trademark) as an example, Patent Document 1 discloses a method for avoiding congestion in such a communication method.

特開2012−195936号JP 2012-195936 A

宇野雅博, 矢野一人, 宮坂朋宏, 大島浩嗣, 山本剛史, 田中義三,岡田洋侍, 小林聖, “ 公正なQoE 充足を実現する動的マルチレイヤ制御型自律分散無線システムのコンセプト提案, ”信学技報,SR2012-62, pp.159-164, Oct. 2012.Masahiro Uno, Hitoshi Yano, Hirohiro Miyasaka, Hiroshi Oshima, Takeshi Yamamoto, Yoshizo Tanaka, Hiromi Okada, Kiyoshi Kobayashi, “Proposal of a Dynamic Multi-layer Control Autonomous Distributed Wireless System Realizing Fair QoE Satisfaction,” Shin Academic Report, SR2012-62, pp.159-164, Oct. 2012. 山根寛, 川喜田佑介, 市川晴久, 羽田久一, 三次仁, “ZigBee を用いた家庭内機器情報一斉読み取り方式の検討,” 信学技報,USN2010-64, pp.143-148, Jan. 2011.Hiroshi Yamane, Keisuke Kawakita, Haruhisa Ichikawa, Hisaichi Haneda, Hitoshi Mitsuji, “Examination of Home Appliance Information Simultaneous Reading Using ZigBee,” IEICE Tech. Bulletin, USN2010-64, pp.143-148, Jan. 2011 . IEEE Std.802.15.4-2003, IEEE Standard for Information TechnologyIEEE Std.802.15.4-2003, IEEE Standard for Information Technology

ZigBee(登録商標)などを利用したセンサネットワークでは、低コスト、小型、小電力を志向することが多く簡易な処理での性能向上が求められ、上記のような輻輳の回避は重要な技術課題である。   Sensor networks that use ZigBee (registered trademark) are often aimed at low cost, small size, and low power, and require improved performance with simple processing. Avoiding the above congestion is an important technical issue. is there.

ただし、非特許文献2に開示の技術は、Coordinatorからの指定呼び出しに応じて、複数のセンサ装置からデータが返信される際に、測定データの値に関わりなく、センサのノードに予め個別に応答開始までの所要時間を割り当て、また、追加的に、センサノードごとにランダムなバックオフを行うことで、一斉読取の高速化を図ろうとする技術である。   However, the technique disclosed in Non-Patent Document 2 responds individually in advance to the sensor node regardless of the value of the measurement data when data is returned from a plurality of sensor devices in response to a designated call from the Coordinator. This is a technique for accelerating simultaneous reading by assigning a required time to start and additionally performing random backoff for each sensor node.

また、特許文献1に開示の技術は、輻輳の回避のために、第1のネットワークまたは第2のネットワークを選択的に利用して、通信を行うものである。   The technique disclosed in Patent Document 1 performs communication by selectively using the first network or the second network in order to avoid congestion.

非特許文献2に開示の技術では、輻輳の影響は低減できるものの、取得される測定データの重要度について考慮がされていないために、センサネットワークで測定されている測定データ群の全体を、受信側で把握するまでに、余計に時間がかかってしまう可能性がある。   In the technique disclosed in Non-Patent Document 2, although the influence of congestion can be reduced, the importance of the acquired measurement data is not taken into consideration, and therefore the entire measurement data group measured by the sensor network is received. It may take extra time to figure out on the side.

また、特許文献1に開示の技術では、複数のネットワークを準備することが必要となるため、システムの運用が複雑化するだけでなく、コストの増加の問題もある。   In addition, the technique disclosed in Patent Document 1 requires preparation of a plurality of networks, which not only complicates the operation of the system but also increases the cost.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、複数のセンサ装置群からの測定データを一斉に受信する際に、輻輳を回避することが可能な無線通信システムおよびセンサ装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to avoid congestion when receiving measurement data from a plurality of sensor device groups all at once. A wireless communication system and a sensor device are provided.

この発明の他の目的は、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することを容易とする無線通信システムおよびセンサ装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a wireless communication system and a sensor device that make it easier to grasp the entire measurement data in a shorter time when receiving measurement data from a plurality of sensor device groups. is there.

この発明の1つの局面に従うと、無線通信システムであって、所定の空間に配置される複数のセンサ装置を備え、各センサ装置は、測定対象となる物理量を測定するためのデータ測定手段と、測定された物理量を表す測定データを格納するための記憶手段と、所定の周波数帯で無線通信を行うための無線通信手段と、所定の通知イベントの発生に応じて、無線通信手段を制御して、センサ装置ごとに決定される遅延時間経過後に、測定データを送信する制御手段とを備え、通知イベントは、測定データが、複数のセンサ装置について特定の広がりを有して分布する定常状態での自身の値よりも、所定のしきい値以上変化したことであり、制御手段は、測定データの変化量に応じて、変化量がより大きな測定データをより早いタイミングで送信するように、遅延時間を決定し、複数のセンサ装置からの測定データを受信する受信装置をさらに備える。 According to one aspect of the present invention, there is provided a wireless communication system including a plurality of sensor devices arranged in a predetermined space, each sensor device including a data measuring unit for measuring a physical quantity to be measured; A storage means for storing measurement data representing the measured physical quantity, a wireless communication means for performing wireless communication in a predetermined frequency band, and controlling the wireless communication means in response to occurrence of a predetermined notification event And a control means for transmitting measurement data after a delay time determined for each sensor device, and the notification event is a steady state in which the measurement data is distributed with a specific spread for a plurality of sensor devices. than its value, is that a change above a predetermined threshold value, the control means, in accordance with a change amount of the measurement data, transmitted at an earlier timing greater measurement data amount of change So that the to determine the delay time, further comprising a receiver for receiving measurement data from a plurality of sensor devices.

好ましくは、無線通信システムは、所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、制御手段は、測定データの変化量と空き状態とに応じて、変化量が大きな測定データほどより小さな遅延時間となり、無線リソースの空きが少ないほど、より大きな遅延時間となるタイミングで送信するように、遅延時間を決定する。 Preferably, the wireless communication system further includes a resource detection unit that detects a free state of a radio resource in a predetermined frequency band, and the control unit has a large change amount according to a change amount of the measurement data and a free state. The delay time is determined so that the measurement data has a smaller delay time, and the smaller the radio resource is, the larger the delay time is transmitted.

好ましくは、所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、制御手段は、測定データの変化量と空き状態とに応じて、変化量が大きな測定データほどより小さな遅延時間とする第1の関数と、無線リソースの空きが少ないほど、より大きな遅延時間とする第2の関数との積により規定されたタイミングで送信するように、遅延時間を決定する。 Preferably, it further comprises resource detection means for detecting a free state of radio resources in a predetermined frequency band, and the control means is smaller in the measurement data having a larger change amount according to the change amount of the measurement data and the free state. The delay time is determined so that transmission is performed at a timing defined by the product of the first function that is the delay time and the second function that has a larger delay time as the radio resource is less free.

好ましくは、受信装置は、定常状態における各センサ装置からの測定データの分布に基づいて、分布での出現頻度に偏りのないようにセンサ装置ごとに第1の遅延時間を割当て、各センサ装置において、制御手段は、変化量大きな測定データをより早いタイミングで、無線リソースの空きが少ないほど、より分散したタイミングで送信するように決定された第2の遅延時間と、第1遅延時間との所定の重み付け和により、遅延時間を決定する。 Preferably, the receiving device allocates a first delay time for each sensor device based on the distribution of measurement data from each sensor device in a steady state so that the appearance frequency in the distribution is not biased. The control means determines the predetermined delay time between the second delay time determined to be transmitted at a more dispersed timing and the first delay time when the measurement data having a large change amount is transmitted at an earlier timing and the available radio resources are smaller. The delay time is determined by the weighted sum of.

この発明の他の局面に従うと、所定の空間に配置され、対象となる物理量の測定データを収集するためのセンサ装置であって、物理量を測定するためのデータ測定手段と、測定された物理量を表す測定データを格納するための記憶手段と、所定の周波数帯で無線通信を行うための無線通信手段と、所定の通知イベントの発生に応じて、無線通信手段を制御して、センサ装置ごとに決定される遅延時間経過後に、測定データを送信する制御手段とを備え、通知イベントは、測定データが、複数のセンサ装置について特定の広がりを有して分布する定常状態での自身の値よりも、所定のしきい値以上変化したことであり、制御手段は、測定データの変化量に応じて、変化量がより大きな測定データをより早いタイミングで送信するように、遅延時間を決定する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a sensor device for collecting measurement data of a target physical quantity that is arranged in a predetermined space, the data measuring means for measuring the physical quantity, and the measured physical quantity. Storage means for storing measurement data to be represented, wireless communication means for performing wireless communication in a predetermined frequency band, and controlling wireless communication means in response to the occurrence of a predetermined notification event, for each sensor device And a control means for transmitting measurement data after the determined delay time elapses, and the notification event is more than its own value in a steady state in which the measurement data is distributed with a specific spread for a plurality of sensor devices. is that changes more than a predetermined threshold value, the control means, in accordance with a change amount of the measurement data amount of change is to transmit at an earlier timing greater measurement data, when the delay To determine.

好ましくは、所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、制御手段は、測定データの変化量と空き状態とに応じて、変化量が大きな測定データほどより小さな遅延時間となり、無線リソースの空きが少ないほど、より大きな遅延時間となるタイミングで送信するように、遅延時間を決定する。 Preferably, it further comprises resource detection means for detecting a free state of radio resources in a predetermined frequency band, and the control means is smaller in the measurement data having a larger change amount according to the change amount of the measurement data and the free state. The delay time is determined so as to be transmitted at a timing at which the delay time becomes larger as the available radio resources are smaller.

好ましくは、所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、制御手段は、測定データの変化量と空き状態とに応じて、変化量が大きな測定データほどより小さな遅延時間とする第1の関数と、無線リソースの空きが少ないほど、より大きな遅延時間とする第2の関数との積により規定されたタイミングで送信するように、遅延時間を決定する。 Preferably, it further comprises resource detection means for detecting a free state of radio resources in a predetermined frequency band, and the control means is smaller in the measurement data having a larger change amount according to the change amount of the measurement data and the free state. The delay time is determined so that transmission is performed at a timing defined by the product of the first function that is the delay time and the second function that has a larger delay time as the radio resource is less free.

好ましくは、複数のセンサ装置からの測定データを集約する受信装置が、定常状態における各センサ装置からの測定データの分布に基づいて、分布での出現頻度に偏りのないようにセンサ装置ごとに割り当てた第1の遅延時間を、各センサ装置は受信し、各センサ装置において、制御手段は、変化量が大きな測定データをより早いタイミングで、無線リソースの空きが少ないほど、より分散したタイミングで送信するように決定された第2の遅延時間と第1遅延時間との所定の重み付け和により、遅延時間を決定する。
Preferably, a receiving device that aggregates measurement data from a plurality of sensor devices is assigned to each sensor device based on the distribution of measurement data from each sensor device in a steady state so that the frequency of occurrence in the distribution is not biased. In addition, each sensor device receives the first delay time, and in each sensor device, the control means transmits measurement data having a large change amount at an earlier timing, and at a more distributed timing as the radio resource is less free. The delay time is determined by a predetermined weighted sum of the second delay time and the first delay time determined to be.

この発明の無線通信システムおよびセンサ装置によれば、複数のセンサ装置群からの測定データを短時間で受信する際に、輻輳を回避することが可能である。   According to the wireless communication system and the sensor device of the present invention, it is possible to avoid congestion when receiving measurement data from a plurality of sensor device groups in a short time.

また、この発明の無線通信システムおよびセンサ装置によれば、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。   In addition, according to the wireless communication system and the sensor device of the present invention, when measuring data from a plurality of sensor device groups is received, it is possible to grasp the entire measurement data in a shorter time.

無線通信システム1000の構成を示す概念図である。1 is a conceptual diagram showing a configuration of a wireless communication system 1000. FIG. センサ装置100の構成を説明するための機能ブロック図である。2 is a functional block diagram for explaining a configuration of a sensor device 100. FIG. 本実施の形態の無線通信システム1000が使用される態様の例のシステム2000を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the system 2000 of the example of the aspect by which the radio | wireless communications system 1000 of this Embodiment is used. ビニールハウス2000.1〜2000.3における電燈およびセンサ装置の平面配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the planar arrangement | positioning of the electric light and the sensor apparatus in the greenhouses 2000.1-2000.3. ビニールハウス2000.1〜2000.3において発生する光強度の非定常な変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the unsteady change of the light intensity generate | occur | produced in the greenhouses 2000.1-2000.3. センサ装置100と受信装置200との通信を説明するための図である。It is a figure for demonstrating communication with the sensor apparatus 100 and the receiver 200. FIG. 実験の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of experiment. 本実験において、通信されるパケットのタイミングを示す図である。In this experiment, it is a figure which shows the timing of the packet transmitted. 無線LANの転送レートを変え各10回計測した時の、PAN 3組を合計した30件の結果を表として示す図である。It is a figure which shows the result of 30 cases which totaled 3 sets of PAN when changing the transfer rate of wireless LAN, and measured 10 times each as a table | surface. 実施の形態2のビニールハウス2000.1〜2000.3における電燈およびセンサ装置の平面配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the planar arrangement | positioning of the electric appliance and sensor apparatus in the greenhouses 2000.1-2000.3 of Embodiment 2. FIG. 図10のような機器異常の発生の前後で、測定される光強度(照度)のセンサ装置の度数分布を示す図である。It is a figure which shows the frequency distribution of the sensor apparatus of the light intensity (illuminance) measured before and after generation | occurrence | production of apparatus abnormality like FIG. 実施の形態2のセンサ装置100と受信装置200との通信を説明するための図である。6 is a diagram for explaining communication between sensor device 100 and receiving device 200 according to Embodiment 2. FIG. 初期遅延時間のセンサ装置100への割当の手順を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the procedure of allocation to the sensor apparatus 100 of initial delay time. 実施の形態3のセンサ装置100と受信装置200との通信を説明するための図である。6 is a diagram for explaining communication between sensor device 100 and receiving device 200 of Embodiment 3. FIG.

以下、本発明の実施の形態の無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
(実施の形態1)
図1は、無線通信システム1000の構成を示す概念図である。
Hereinafter, a radio communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, components and processing steps given the same reference numerals are the same or equivalent, and the description thereof will not be repeated unless necessary.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a wireless communication system 1000.

所定の空間領域に、無線通信での通信機能を有するセンサ装置100.1〜100.6が設置されている。以下、センサ装置100.1〜100.6を総称する場合は、センサ装置100と呼ぶ。   Sensor devices 100.1 to 100.6 having a communication function in wireless communication are installed in a predetermined space area. Hereinafter, the sensor devices 100.1 to 100.6 are collectively referred to as the sensor device 100.

センサ装置100の各々は、測定対象となる物理量を定常的に測定し、測定結果を適宜、受信装置200に対して、無線通信により送信する。ここで、このような無線通信は、特に限定されないが、たとえば、ISM帯であり、他の種類の無線通信システムとの間でも、通信に必要な無線リソースの競合が起こっているものとする。   Each of the sensor devices 100 steadily measures a physical quantity to be measured, and appropriately transmits a measurement result to the receiving device 200 by wireless communication. Here, such wireless communication is not particularly limited, but is, for example, the ISM band, and it is assumed that contention for wireless resources necessary for communication occurs with other types of wireless communication systems.

以下では、例として、センサ装置100と受信装置200とは、ZigBee(登録商標)により、通信を行い、他の種類の無線通信システムとしては、無線LANが存在し競合しているものとする。ただし、センサ装置100と受信装置200とが通信する無線通信方式は、これに限定されるものではない。   Hereinafter, as an example, it is assumed that the sensor device 100 and the receiving device 200 communicate with each other by using ZigBee (registered trademark), and that other types of wireless communication systems exist and compete with each other. However, the wireless communication method in which the sensor device 100 and the receiving device 200 communicate with each other is not limited to this.

図2は、センサ装置100の構成を説明するための機能ブロック図である。   FIG. 2 is a functional block diagram for explaining the configuration of the sensor device 100.

図2を参照して、センサ装置100は、無線通信の処理を実行する無線部110を含む。無線部110は、電波の受信・送信を行うためのアンテナ102と、フロントエンドとして無線通信の復調または変調のための高周波処理を行うRF回路104と、RF回路104からの信号を復号化してデジタル信号に変換し、あるいは、送信されるデジタル信号を復号化してRF回路104に出力するための送受信信号処理部106と、センサ装置100の通信する無線帯での無線通信状況を把握するために電界強度を測定する電界強度測定部108とを含む。   Referring to FIG. 2, sensor device 100 includes a wireless unit 110 that executes wireless communication processing. The wireless unit 110 includes an antenna 102 for receiving and transmitting radio waves, an RF circuit 104 that performs high-frequency processing for demodulation or modulation of wireless communication as a front end, and a digital signal obtained by decoding a signal from the RF circuit 104. A transmission / reception signal processing unit 106 for converting the signal into a signal or decoding a digital signal to be transmitted and outputting the decoded signal to the RF circuit 104, and an electric field for grasping a wireless communication state in a wireless band in which the sensor device 100 communicates And an electric field strength measuring unit 108 for measuring the strength.

センサ装置100は、さらに、センサ装置100の測定処理、測定データの送信処理、受信装置200からのコマンドに対応した処理を実行するための制御部120と、制御部120が動作するためのプログラムや、制御部120の演算結果を格納するためのメモリ122と、センサ装置100の各部に電源を供給するための電源部124と、測定データを送信するためのイベントが発生してから、測定データの送信を行うまでの遅延時間を計測するためのタイマ126と、対象となる物理量、たとえば、加速度、光強度、温度などを測定するためのデータ測定部128とを含む。電源部124としては、たとえば、電池を使用できる。ただし、たとえば、太陽電池などと組み合わせることで、消耗した場合については、昼間に自動的に充電されるような充電池を用いることも可能である。   The sensor device 100 further includes a control unit 120 for executing measurement processing of the sensor device 100, transmission processing of measurement data, processing corresponding to a command from the reception device 200, a program for operating the control unit 120, , A memory 122 for storing the calculation result of the control unit 120, a power supply unit 124 for supplying power to each unit of the sensor device 100, and an event for transmitting measurement data, A timer 126 for measuring a delay time until transmission is performed, and a data measuring unit 128 for measuring a target physical quantity, for example, acceleration, light intensity, temperature, and the like. As the power supply unit 124, for example, a battery can be used. However, for example, a rechargeable battery that is automatically charged in the daytime can be used when exhausted by combining with a solar battery or the like.

ここで、メモリ122は、特に限定されないが、たとえば、データを不揮発的に記憶できるフラッシュメモリなどを使用することができる。あるいは、電源部124から電源のバックアップがあることを前提に、揮発性のメモリを使用してもよい。   Here, the memory 122 is not particularly limited. For example, a flash memory capable of storing data in a nonvolatile manner can be used. Alternatively, a volatile memory may be used on the assumption that there is a power backup from the power supply unit 124.

データ測定部128は、用途に応じて、加速度を電気信号に変換する加速度センサや、光強度を電気信号に変換する光センサや、温度を電気信号に変換する温度センサなどを含む。以下では、光センサにより光強度の測定がされるものとして説明する。   The data measurement unit 128 includes an acceleration sensor that converts acceleration into an electrical signal, an optical sensor that converts light intensity into an electrical signal, a temperature sensor that converts temperature into an electrical signal, and the like depending on the application. In the following description, it is assumed that the light intensity is measured by the optical sensor.

センサ装置100では、データ測定部128にて,センシング対象となる照度値を測定する。制御部120は、測定値をメモリ122に格納する。制御部120により、後に詳しく説明するように、メモリ122内の測定値(定常状態からの変動量)と、無線部110内の電界強度測定部108で測定した無線空きリソース量に応じて、タイマ126のタイマ値を設定する。   In the sensor device 100, the data measurement unit 128 measures the illuminance value to be sensed. The control unit 120 stores the measurement value in the memory 122. As will be described in detail later, the control unit 120 determines the timer according to the measured value (variation amount from the steady state) in the memory 122 and the amount of wireless free resources measured by the electric field strength measuring unit 108 in the wireless unit 110. 126 timer values are set.

制御部120は、タイマ設定時間が経過したら、速やかにメモリ122に格納している測定値を無線部110で送信信号処理し、送信データとして電波の形でアンテナから送出する。   When the timer set time elapses, the control unit 120 promptly processes the measurement value stored in the memory 122 by the radio unit 110 and transmits it as transmission data from the antenna in the form of a radio wave.

図3は、本実施の形態の無線通信システム1000が使用される態様の例のシステム2000を示す概念図である。   FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example system 2000 in which the wireless communication system 1000 according to the present embodiment is used.

図3に示すように、ビニールハウス2000.1〜2000.3が3棟ならんで設置されており、このビニールハウスでは、保温や日照時間の調整のために、電燈による照明が所定の時間帯においてなされるものとする。   As shown in FIG. 3, there are three greenhouses 2000.1 to 2000.3 installed, and in this greenhouse, illumination by electric lamps is performed in a predetermined time zone in order to keep warm and adjust sunshine hours. Shall be made.

図4は、ビニールハウス2000.1〜2000.3における電燈およびセンサ装置の平面配置を説明するための図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining a planar arrangement of the electric light and the sensor device in the greenhouses 2000.1 to 2000.3.

図4に示すように、斜線の丸の位置に電燈300.1〜300.nが設置され、白丸の位置にセンサ装置100.1〜100.mが設置されている。   As shown in FIG. 4, electric lamps 300.1 to 300. n is installed, and the sensor devices 100.1 to 100. m is installed.

図5は、ビニールハウス2000.1〜2000.3において発生する光強度の非定常な変化の例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an unsteady change in light intensity generated in the greenhouses 2000.1 to 2000.3.

すなわち、上述した照明を行う時間帯において、停電により、全ての電燈が消えてしまう状況を考える。   That is, consider a situation in which all the lights are extinguished due to a power failure during the above-described illumination period.

この場合、図5に示すように、定常状態では、ビニールハウス内の照度(光強度)の分布は、たとえば、強度I1を中心とする正規分布となっているものとする。 In this case, as shown in FIG. 5, in a steady state, the distribution of illuminance (light intensity) in the greenhouse is, for example, a normal distribution centered on the intensity I 1 .

センサ装置100の各々には、測定データを受信装置200に対して送信するトリガとなる測定値の変化量が、予め、通知しきい値ΔIとして、メモリ122に設定されている。   In each of the sensor devices 100, a change amount of a measurement value that is a trigger for transmitting measurement data to the reception device 200 is set in advance in the memory 122 as a notification threshold value ΔI.

このような通知しきい値ΔIは、センサ装置100の設置の時点で登録されていてもよいし、あるいは、受信装置200からのコマンドにより設定される構成であってもよい。   Such a notification threshold value ΔI may be registered at the time of installation of the sensor device 100, or may be configured by a command from the receiving device 200.

全ての電燈が停電により消えてしまった場合(全停電の場合)、すべてのセンサ装置100において、測定される光強度の変化が、この通知しきい値ΔIを超えてしまうことになる。   When all the lights have disappeared due to a power failure (in the case of a total power failure), the change in the light intensity measured in all the sensor devices 100 exceeds the notification threshold value ΔI.

そこで、この時点で、すべてのセンサ装置100から受信装置200に対して、同時に測定データの通知が行われると、輻輳の問題が生じてしまう。   Therefore, at this time, if notification of measurement data is simultaneously performed from all the sensor devices 100 to the receiving device 200, a problem of congestion occurs.

本実施の形態のセンサ装置100では、測定データの変化量に応じて、通知までの遅延時間を個々のセンサ装置100が自律的に設定する。   In the sensor device 100 of the present embodiment, each sensor device 100 autonomously sets a delay time until notification according to the amount of change in measurement data.

図6は、センサ装置100と受信装置200との通信を説明するための図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining communication between the sensor device 100 and the receiving device 200.

図6を参照して、たとえば、定常状態においては、受信装置200が、順次、センサ装置100.1〜100.nを呼び出していき、呼び出されたセンサ装置100.iからの測定データの返信を受信装置200が受けることで、測定データの収集が行われているものとする。   Referring to FIG. 6, for example, in a steady state, receiving device 200 sequentially detects sensor devices 100.1 to 100. n and the called sensor device 100. It is assumed that measurement data is collected by receiving a response of measurement data from i by the receiving apparatus 200.

このとき、全停電が発生し、全てのセンサ装置100において、通知しきい値ΔIを超えるような測定データの変化(所定の時間内の測定データの変化量が通知しきい値を超える)が発生したものとする。   At this time, all blackouts occur, and in all sensor devices 100, measurement data changes that exceed the notification threshold ΔI (the amount of change in measurement data within a predetermined time exceeds the notification threshold). Shall be.

このとき、各センサ装置100は、以下の式に従って、通知を行うまでの遅延時間Dを決定する。   At this time, each sensor device 100 determines a delay time D until notification is performed according to the following equation.

ここで、Dmaxは、遅延時間の最大値であり、ΔIは、定常状態からの測定データの変化量である。αは、遅延量の分散の程度を決める係数であり、望ましくは、他のシステムの無線リソース使用状況により分散の程度を補正するために可変とできる係数であり、βは、測定データの変化量を時間に変換するための係数である。 Here, Dmax is the maximum value of the delay time, and ΔI is the amount of change in the measurement data from the steady state. α is a coefficient that determines the degree of dispersion of the delay amount. Preferably, it is a coefficient that can be varied to correct the degree of dispersion according to the radio resource usage status of other systems, and β is the amount of change in the measurement data. Is a coefficient for converting to a time.

なお、係数αは、電界強度測定部108で測定した無線空きリソース量が少ないほど、より大きな値となるように、予めその関数形が設定される構成とすることができる。このような係数αの関数形や係数βの値は、事前に、実験的に定めておくことができる。ここで、「無線空きリソース量」とは、目的とする通信を行うために利用可能な無線リソース、すなわち、空き時間や空き周波数の事である。たとえば、周波数が固定的に確保されている無線システムでは、当該周波数における時間的な空きの量であり、ISM帯の様に同一周波数帯を複数の無線システムで共用し、使用する周波数(チャネル)を周波数帯内で適宜変更できる場合には周波数的な空きも含めていう。   Note that the coefficient α can be configured such that its function form is set in advance so that the smaller the amount of available wireless resources measured by the electric field strength measurement unit 108, the larger the value. Such a function form of the coefficient α and the value of the coefficient β can be experimentally determined in advance. Here, the “wireless free resource amount” is a wireless resource that can be used to perform a target communication, that is, a free time or a free frequency. For example, in a wireless system where a fixed frequency is secured, this is the amount of time available at that frequency, and the frequency (channel) that is shared and used by multiple wireless systems, such as the ISM band. If it can be changed as appropriate within the frequency band, it also includes the frequency vacancy.

この場合、無線空きリソース量が少ないほど、係数αの値が大きくなるため、各センサ装置100からの受信装置200への通知のタイミングは、より遅く、かつ分散して、パケットが送信されることになる。この結果、輻輳を回避することが可能である。   In this case, since the value of the coefficient α increases as the amount of free wireless resources decreases, the timing of notification from each sensor device 100 to the receiving device 200 is slower and distributed, and packets are transmitted. become. As a result, congestion can be avoided.

なお、無線空きリソース量が少ないほど、受信装置200への通知のタイミングは、より遅く、かつ分散して、パケットが送信されるようになるのであれば、関数の形は、必ずしも、このような一次関数でなくてもよい。   Note that the smaller the amount of free wireless resources, the slower the timing of notification to the receiving apparatus 200 and the more dispersed the packet is to be transmitted. It may not be a linear function.

しかも、より大きく測定データが変化したセンサ装置からの測定データほど、より早く、受信装置200に通知されることになるので、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。なお、複数のセンサ装置からの平均値が重要となる場合には、各データに優先度の差を付けつつ偏りが生じないよう周期関数やランダム関数を利用して遅延時間を設定することも可能である。   In addition, since the measurement data from the sensor device whose measurement data has changed greatly is notified to the reception device 200 earlier, the measurement data from a plurality of sensor device groups is received in a shorter time. This makes it possible to grasp the entire measurement data. When the average value from multiple sensor devices is important, it is possible to set a delay time using a periodic function or a random function so as not to cause a bias while giving a difference in priority to each data. It is.

すなわち、センサ装置100からの測定データの「重要度」とは、受信装置200側において把握する統計量に依存して事前に設定されるものであり、式(1)で示される実施の形態では、重要度の大きな測定データほど、より短い遅延時間で通知されるように構成される。たとえば、最大変化量が受信側で把握したい統計量である場合は、最も大きな測定値の変化が生じた測定データの重要度が高いことになり、このような構成により、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。ただし、複数センサ装置からの測定データの平均値が受信側で把握したい統計量である場合は、単純に、式(1)で決定される変化量の大きさで決まる遅延時間ではなく、この遅延時間に、たとえば、センサ番号により大きさが変化する周期関数や、ランダム関数の値を重みとして乗算した「修正された遅延時間」を使用する、というような構成とすることも可能である。   That is, the “importance” of the measurement data from the sensor device 100 is set in advance depending on the statistics grasped on the receiving device 200 side, and in the embodiment shown by the equation (1), The measurement data with the higher importance is configured to be notified with a shorter delay time. For example, if the maximum amount of change is a statistic that the receiver wants to grasp, the measurement data that has the largest change in the measured value is highly important. It becomes possible to grasp the whole picture. However, when the average value of measurement data from a plurality of sensor devices is a statistic that the receiving side wants to grasp, this delay is not simply determined by the magnitude of the amount of change determined by Equation (1). For example, a configuration may be used in which a periodic function whose size changes depending on the sensor number or a “modified delay time” obtained by multiplying a random function value as a weight is used for the time.

また、上記の例では、無線空きリソース量は、電界強度測定部108で測定するものとして説明したが、たとえば、事前に受信先である受信装置200自身が検知したり、あるいは、受信装置200が外部情報を参照するなどして、センサ装置100に通知する構成であってもよい。
(実験結果)
以下、模擬的に、図6で説明した状況に対応する状況を実験的に作り出した場合の結果について、説明する。
Further, in the above example, it has been described that the amount of available wireless resources is measured by the electric field strength measurement unit 108. However, for example, the reception device 200 itself that is the reception destination detects in advance, or the reception device 200 It may be configured to notify the sensor device 100 by referring to external information.
(Experimental result)
In the following, the result of experimentally creating a situation corresponding to the situation described in FIG. 6 will be described.

本実験では、しきい値からの超過量が重要度に対応すると規定し、複数センサ装置の測定値のうち最大のものの伝送遅延時間をQoE指標とし、この遅延時間が少ない事をもってQoEが高いとする。   In this experiment, it is defined that the excess amount from the threshold corresponds to the importance level, and the transmission delay time of the largest measured value of multiple sensor devices is used as the QoE index. To do.

実験に使用した送信側のセンサ装置、受信装置には無線モジュールと10ビットA/D 変換器を内蔵したマイクロプロセッサが実装されており、A/D 変換器に接続された硫化カドミウム(CdS) セルにより照度を0(暗)から1023(明)となる整数値として測定する。   The transmitter sensor and receiver used in the experiment are equipped with a wireless module and a microprocessor with a 10-bit A / D converter. A cadmium sulfide (CdS) cell connected to the A / D converter Is measured as an integer value from 0 (dark) to 1023 (bright).

送信側のセンサ装置では、0.015秒間に、測定値に200以上の増加があった場合のみ値を送信する。   The transmitting sensor device transmits a value only when the measured value increases by 200 or more in 0.015 seconds.

図7は、このような実験の構成を示す概念図である。   FIG. 7 is a conceptual diagram showing the configuration of such an experiment.

図7に示す様に、30個のセンサ装置100からの測定値を、受信装置1個と送信側のセンサ装置10個を1組としたZigBee(登録商標)スター型ネットワークのPAN(Personal Area Network)3組により収集する。データ送出遅延時間Dは、測定値xの分布がほぼ一様であったことから最大値が最短で送出されるよう考慮し、以下の式で設定した。   As shown in FIG. 7, PAN (Personal Area Network) of a ZigBee (registered trademark) star network in which measured values from 30 sensor devices 100 are a set of one receiving device and ten transmitting-side sensor devices. ) Collect by 3 groups. The data transmission delay time D was set by the following equation in consideration of the maximum value being transmitted in the shortest since the distribution of the measurement value x was almost uniform.

D[ms] = 1024−x
これは、式(1)において、α=β=1,Dmax=1024としたことに相当する。
D [ms] = 1024-x
This corresponds to α = β = 1 and Dmax = 1024 in the equation (1).

実験では、PAN3組のCoordinatorを無くし、多数のPANが存在する状況を仮定して同一周波数に固定し使用可能な無線リソースを制限したうえで、同じ周波数でアドホックモードのIEEE802.11g無線LAN 1組によるUDP(User Datagram Protocol)での一定レートの転送を行って時間的にも空き無線リソースを減らした。   In the experiment, three coordinators of PAN were eliminated, and the radio resources were fixed at the same frequency and the usable radio resources were restricted assuming a situation where there were many PANs. By using UDP (User Datagram Protocol) to transfer at a constant rate, free wireless resources were reduced over time.

そのうえで、ストロボ発光をトリガとしてすべてのセンサ装置が、同時に測定値を送信する状況を模擬した。   In addition, a situation was simulated in which all sensor devices transmit measurement values simultaneously using strobe light emission as a trigger.

受信装置は、各センサ装置からの測定値等(センサ装置あたり88Bytes)を、ZigBee(登録商標)を通じて受信し、タイムスタンプを付加して57600BaudでパーソナルコンピュータPCにシリアル伝送すると同時に、自身が発光によりトリガされたタイムを同じくPCにシリアル伝送する。   The receiving device receives the measured value from each sensor device (88 Bytes per sensor device) through ZigBee (registered trademark), serially transmits it to the personal computer PC at 57600Baud with a time stamp added, and at the same time emits light by itself. The triggered time is also serially transmitted to the PC.

そして、これら伝送されたデータに記録されている受信装置におけるタイムスタンプから、伝送遅延時間を計算する。   Then, the transmission delay time is calculated from the time stamp in the receiving device recorded in the transmitted data.

図8では、本実験において、通信されるパケットのタイミングを示す図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating the timing of packets communicated in this experiment.

トリガとなるイベントの発生により、全デバイスが同時に通信を開始する方式を、ここでは、「従来方式の通信」と呼ぶ。   A method in which all devices simultaneously start communication upon occurrence of a trigger event is referred to herein as “conventional communication”.

従来方式の通信では、トリガにより全デバイスが同時に送信を開始するため(図8破線)、送信バックオフ等下位レイヤでの制御が行われるものの輻輳が起きることがある。同一の場所で他のシステムが運用され無線リソースが減少している環境では輻輳が発生する可能性はより高い。   In conventional communication, all devices start transmission at the same time by a trigger (broken line in FIG. 8), so that although control in a lower layer such as transmission backoff is performed, congestion may occur. In an environment where other systems are operated in the same place and the radio resources are reduced, the possibility of congestion is higher.

一方、提案方式は、上述したように送出タイミングを制御し、図8の実線に示すように、QoEの向上と輻輳回避を実現することができる。   On the other hand, the proposed method controls the transmission timing as described above, and can realize QoE improvement and congestion avoidance as shown by the solid line in FIG.

図9は、無線LANの転送レートを変え各10回計測した時の、PAN 3組を合計した30件の結果を示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating the results of 30 cases in which three sets of PANs are totaled when the wireless LAN transfer rate is changed and measured 10 times each.

QoE指標である最大測定値の伝送遅延時間比較では、無線LANの転送による空きリソース量にかかわらず遅延の平均時間、最大時間ともにデータ送出遅延を付加しない従来方式に比べ短い。すなわち、高いQoEが達成されている。   In the transmission delay time comparison of the maximum measured value that is the QoE index, the average delay time and the maximum time are both shorter than the conventional method in which no data transmission delay is added regardless of the amount of free resources due to wireless LAN transfer. In other words, high QoE has been achieved.

加えて、受信した全測定値の伝送遅延でも平均時間で見る限り提案方式は有利である。なお、無線LANの転送レート30Mbps時には、ZigBee(登録商標)の影響により無線LANの転送レートの一時低下が観測された。   In addition, the proposed scheme is advantageous as far as the average time is concerned even with the transmission delay of all received measurements. When the wireless LAN transfer rate was 30 Mbps, a temporary decrease in the wireless LAN transfer rate was observed due to the influence of ZigBee (registered trademark).

ただし、本実施の形態のセンサ装置100の構成を採用することで、従来方式に比べて、所定のイベントが発生した際に複数のセンサ装置から送信される測定データの輻輳を回避することが可能である。   However, by adopting the configuration of the sensor device 100 of the present embodiment, it is possible to avoid congestion of measurement data transmitted from a plurality of sensor devices when a predetermined event occurs, compared to the conventional method. It is.

しかも、より重要度の大きな送信データほど、より早く、受信装置200に通知されることになるので、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。   In addition, since the transmission data with higher importance is notified to the reception device 200 earlier, when measuring data from a plurality of sensor device groups is received, the entire measurement data can be viewed in a shorter time. It becomes possible to grasp.

なお、以上の説明では、「測定データを受信装置200に対して送信するトリガ」は、所定の時間内の測定データの変化量が通知しきい値を超えることであるものとして説明したが、このようなトリガは、受信装置200からの一斉送信の呼び出しコマンドであってもよい。
(実施の形態2)
実施の形態1では、全停電というように、複数のセンサ装置の全てにおいて、ほぼ同時に、測定データを通知するイベントが発生する場合について説明した。
In the above description, the “trigger for transmitting measurement data to the receiving device 200” has been described as the change amount of the measurement data within a predetermined time exceeding the notification threshold. Such a trigger may be a call command for simultaneous transmission from the receiving apparatus 200.
(Embodiment 2)
In the first embodiment, a case has been described where events for notifying measurement data occur almost simultaneously in all of the plurality of sensor devices, such as a total power failure.

ただし、必ずしも、複数のセンサ装置の全てにおいて、ほぼ同時に、測定データを通知するイベントが発生するわけではない場合においても、実施の形態1で説明したセンサ装置100および受信装置200で構成される通信システム1000は、有利な効果を奏する。したがって、実施の形態2でも、センサ装置100および受信装置200の構成は、実施の形態1と同様である。   However, the communication configured by the sensor device 100 and the receiving device 200 described in the first embodiment is not necessarily performed in almost all of the plurality of sensor devices at the same time even when an event for notifying measurement data occurs. The system 1000 has an advantageous effect. Therefore, also in the second embodiment, the configurations of the sensor device 100 and the receiving device 200 are the same as those of the first embodiment.

以下、そのような場合について実施の形態2として説明する。   Hereinafter, such a case will be described as a second embodiment.

図10は、実施の形態2のビニールハウス2000.1〜2000.3における電燈およびセンサ装置の平面配置を説明するための図である。   FIG. 10 is a diagram for explaining a planar arrangement of the electric light and the sensor device in the greenhouse 2000.1 to 2000.3 of the second embodiment.

図10においては、ビニールハウスの長手方向に配置される電燈の列ごとに、電源系統PSL11,PSL12〜PSL31,PSL32が設けられる。   In FIG. 10, power supply systems PSL11, PSL12 to PSL31, PSL32 are provided for each row of electric lamps arranged in the longitudinal direction of the greenhouse.

したがって、何らかの機器異常により、これら電源系統が個別に電源断となり得るものとする。   Accordingly, it is assumed that these power systems can be individually powered off due to some device abnormality.

図10では、一例として、ビニールハウス2000.1内の電源系統PSL12と、ビニールハウス2000.2内の電源系統PSL22とが、電源断となるものとする。   In FIG. 10, as an example, it is assumed that the power supply system PSL12 in the greenhouse 2000.1 and the power supply system PSL22 in the greenhouse 2000.2 are turned off.

図11は、図10のような機器異常の発生の前後で、測定される光強度(照度)のセンサ装置の度数分布を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing the frequency distribution of the sensor device of the measured light intensity (illuminance) before and after the occurrence of the device abnormality as shown in FIG.

図10および図11を参照して、一部の電源系統のみが断となった場合は、影響の少ないビニールハウス2000.3内のセンサ装置で測定される光強度は、定常状態での分布からは大きくは変化せず、強度I22に中心を持つ分布となる。これに対して、電源系統が断となったビニールハウス2000.1または2000.2内のセンサ装置で測定される光強度は、強度I21に中心を持つ分布となる。 Referring to FIGS. 10 and 11, when only a part of the power supply system is cut off, the light intensity measured by the sensor device in the greenhouse 2000.3 having little influence is obtained from the distribution in the steady state. Does not change greatly and has a distribution centered on the intensity I 22 . On the other hand, the light intensity measured by the sensor device in the greenhouse 2000.1 or 2000.2 in which the power supply system is cut off has a distribution centered on the intensity I 21 .

この場合、測定されるデータが大きく減少したセンサ装置の方が、より重要な意義をもつ測定値を通知することになる。なぜなら、これらのセンサ装置は、まさに、機器の異常が起こった場所の測定値を通知するものだからである。   In this case, the sensor device in which the data to be measured is greatly reduced notifies the measurement value having a more important significance. This is because these sensor devices just notify the measured value of the place where the abnormality of the device has occurred.

したがって、ここでも、実施の形態1と同様にして、式(1)により遅延時間を決定し、これに応じて、各センサ装置100から測定データを通知することにする。   Accordingly, in this case as well, similarly to the first embodiment, the delay time is determined by the equation (1), and the measurement data is notified from each sensor device 100 according to this.

図12は、実施の形態2のセンサ装置100と受信装置200との通信を説明するための図である。   FIG. 12 is a diagram for explaining communication between the sensor device 100 and the receiving device 200 according to the second embodiment.

実施の形態2でも、以上のような構成とすれば、所定のイベントが発生した際に複数のセンサ装置から送信される測定データの輻輳を回避することが可能である。   In the second embodiment as well, with the above configuration, it is possible to avoid congestion of measurement data transmitted from a plurality of sensor devices when a predetermined event occurs.

しかも、より重要度の大きな送信データほど、より早く、受信装置200に通知されることになるので、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。
(実施の形態3)
実施の形態3では、実施の形態1と同様に、式(1)により、遅延時間を設定して、各センサ装置100から受信装置200に、所定のイベントが発生した場合に、測定データを受信装置200に通知するものとした。
In addition, since the transmission data with higher importance is notified to the reception device 200 earlier, when measuring data from a plurality of sensor device groups is received, the entire measurement data can be viewed in a shorter time. It becomes possible to grasp.
(Embodiment 3)
In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the delay time is set by the equation (1), and the measurement data is received when a predetermined event occurs from each sensor device 100 to the receiving device 200. The device 200 is notified.

ただし、たとえば、センサ装置100の個数がより多くなるとともに、定常状態で測定されている測定データは、比較的均一な値に集中しているような場合は、より輻輳を回避するためには、遅延時間を分散させて設定できることが望ましい。   However, for example, when the number of sensor devices 100 is increased and the measurement data measured in the steady state is concentrated on a relatively uniform value, in order to avoid more congestion, It is desirable that the delay time can be set in a distributed manner.

実施の形態3では、このような遅延時間の設定方法について説明する。   In the third embodiment, a method for setting such a delay time will be described.

したがって、実施の形態2でも、センサ装置100および受信装置200の構成は、以下で説明する点を除き、実施の形態1と同様である。   Therefore, also in the second embodiment, the configurations of the sensor device 100 and the receiving device 200 are the same as those of the first embodiment except for the points described below.

まず、実施の形態3では、定常状態において、各センサ装置100に対して、これらに対して割り当てられる遅延時間が均等に分散するように、初期遅延時間τ0(i)を割り当てておく。τ0(i)は、センサ番号iのセンサ装置100の初期遅延時間を意味する。 First, in the third embodiment, the initial delay time τ 0 (i) is assigned to each sensor device 100 in a steady state so that the delay times assigned thereto are evenly distributed. τ 0 (i) means the initial delay time of the sensor device 100 with sensor number i.

図13は、初期遅延時間のセンサ装置100への割当の手順を説明するための概念図である。   FIG. 13 is a conceptual diagram for explaining the procedure for assigning the initial delay time to the sensor device 100.

図13に示すように、定常状態において、センサ装置群で測定される光強度(照度)の分布が得られているとする。この定常分布に反比例する確率で、センサ装置100群の中から1つのセンサ装置を順次選択する。順次選択されたセンサ装置100に対して、順番に所定の最小値から最大値まで均等に分布する初期遅延時間を小さいものから順に割り当てる。   As shown in FIG. 13, it is assumed that a distribution of light intensity (illuminance) measured by the sensor device group is obtained in a steady state. One sensor device is sequentially selected from the group of sensor devices 100 with a probability inversely proportional to the steady distribution. For the sensor devices 100 that are sequentially selected, initial delay times that are uniformly distributed from a predetermined minimum value to a maximum value are sequentially assigned in order from the smallest.

このようにすることで、定常分布での出現頻度に偏りなく、各センサ装置100に、初期遅延時間を割り当てることができる。   By doing in this way, the initial delay time can be assigned to each sensor device 100 without being biased to the appearance frequency in the steady distribution.

図14は、実施の形態3のセンサ装置100と受信装置200との通信を説明するための図である。   FIG. 14 is a diagram for explaining communication between the sensor device 100 and the receiving device 200 according to the third embodiment.

図14に示すように、定常状態では、ある周期ごとに、全てのセンサ装置100からの測定データの収集が受信装置200により実行されるものとする。   As illustrated in FIG. 14, in the steady state, it is assumed that collection of measurement data from all the sensor devices 100 is executed by the receiving device 200 every certain period.

この定常状態のデータ収集の最後に、受信装置200から図13のようにして割り当てられた初期遅延時間τ0(i)が、各センサ装置100に通知される。 At the end of the steady state data collection, the initial delay time τ 0 (i) assigned as shown in FIG. 13 is notified from the receiving device 200 to each sensor device 100.

図14において、通知のイベントが発生し、たとえば、一部停電などの異常が発生し、非定常状態となったときには、以下のようにして決定される遅延時間Dにより、各センサ装置100から測定データが、受信装置200に通知される。   In FIG. 14, when a notification event occurs, for example, when an abnormality such as a partial power failure occurs and the state becomes an unsteady state, measurement is performed from each sensor device 100 with a delay time D determined as follows. The data is notified to the receiving device 200.

ここで、Dmaxは、遅延時間の最大値であり、ΔIは、定常状態からの測定データの変化量であり、αは、遅延量の分散の程度を決める係数であり、望ましくは、他のシステムの無線リソース使用状況により分散の程度を補正するために可変とできる係数であり、βは、測定データの変化量を時間に変換するための係数である。これらの係数の意味は、実施の形態1と同様である。 Here, Dmax is the maximum value of the delay time, ΔI is the amount of change in measurement data from the steady state, α is a coefficient that determines the degree of dispersion of the delay amount, and preferably other systems Is a coefficient that can be varied in order to correct the degree of dispersion according to the radio resource usage status, and β is a coefficient for converting the amount of change in measurement data into time. The meaning of these coefficients is the same as in the first embodiment.

たとえば、αは、無線リソース使用状況を電界強度測定部108により適当な時間間隔で測定し、送信直近の無線リソース使用状況により適切な値に決定する。   For example, α is measured at an appropriate time interval by the radio field intensity measuring unit 108 and α is determined to be an appropriate value according to the radio resource usage status nearest to transmission.

より具体的には、測定値を通知するのに十分な空きリソースが得られるときのパケット1つあたりの転送時間を事前に計算しておき、測定により得られた一定時間内の空きリソース量に対して、αにより遅延量を分散させた場合に前記一定時間内に確率的に送信されると考えられるパケットの転送時間の合計が等しいかあるいは少なくなるようにαを決定する。   More specifically, the transfer time per packet when sufficient free resources are obtained to notify the measurement value is calculated in advance, and the amount of free resources within a certain time obtained by measurement is calculated. On the other hand, when the delay amount is dispersed by α, α is determined so that the total transfer time of packets that are considered to be stochastically transmitted within the predetermined time is equal to or less.

さらに、係数γ(0<γ<1)は、遅延時間に対する、初期遅延時間τ0(i)と測定データの重要度との重みを調整するためのパラメータであり、これも実験的に事前に決定されているものとする。 Further, the coefficient γ (0 <γ <1) is a parameter for adjusting the weight of the initial delay time τ 0 (i) and the importance of the measurement data with respect to the delay time, and this is also experimentally determined in advance. It shall be decided.

このような構成とすることでも、所定のイベントが発生した際に複数のセンサ装置から送信される測定データの輻輳を回避することが可能である。   Even with such a configuration, it is possible to avoid congestion of measurement data transmitted from a plurality of sensor devices when a predetermined event occurs.

しかも、より重要度の大きな送信データほど、より早く、受信装置200に通知されることになるので、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。   In addition, since the transmission data with higher importance is notified to the reception device 200 earlier, when measuring data from a plurality of sensor device groups is received, the entire measurement data can be viewed in a shorter time. It becomes possible to grasp.

今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。   Embodiment disclosed this time is an illustration of the structure for implementing this invention concretely, Comprising: The technical scope of this invention is not restrict | limited. The technical scope of the present invention is shown not by the description of the embodiment but by the scope of the claims, and includes modifications within the wording and equivalent meanings of the scope of the claims. Is intended.

100 センサ装置、102 アンテナ、104 RF回路、106 送受信信号処理部、108 電界強度測定部、120 制御部、122 メモリ、124 電源部、126 タイマ、128 データ測定部、200 受信装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Sensor apparatus, 102 Antenna, 104 RF circuit, 106 Transmission / reception signal processing part, 108 Electric field strength measurement part, 120 Control part, 122 Memory, 124 Power supply part, 126 Timer, 128 Data measurement part, 200 Reception apparatus.

Claims (8)

無線通信システムであって、
所定の空間に配置される複数のセンサ装置を備え、各前記センサ装置は、
測定対象となる物理量を測定するためのデータ測定手段と、
測定された前記物理量を表す測定データを格納するための記憶手段と、
所定の周波数帯で無線通信を行うための無線通信手段と、
所定の通知イベントの発生に応じて、前記無線通信手段を制御して、前記センサ装置ごとに決定される遅延時間経過後に、前記測定データを送信する制御手段とを備え、
前記通知イベントは、前記測定データが、前記複数のセンサ装置について特定の広がりを有して分布する定常状態での自身の値よりも、所定のしきい値以上変化したことであり、
前記制御手段は、前記測定データの変化量に応じて、前記変化量がより大きな測定データをより早いタイミングで送信するように、前記遅延時間を決定し、
前記複数のセンサ装置からの測定データを受信する受信装置をさらに備える、無線通信システム。
A wireless communication system,
A plurality of sensor devices arranged in a predetermined space, each of the sensor devices,
Data measuring means for measuring the physical quantity to be measured;
Storage means for storing measurement data representing the measured physical quantity;
Wireless communication means for performing wireless communication in a predetermined frequency band;
Control means for controlling the wireless communication means in response to the occurrence of a predetermined notification event and transmitting the measurement data after a lapse of a delay time determined for each sensor device;
The notification event is that the measurement data has changed by a predetermined threshold or more than its own value in a steady state distributed with a specific spread for the plurality of sensor devices,
The control means determines the delay time according to the amount of change in the measurement data so as to transmit measurement data having a larger amount of change at an earlier timing,
A wireless communication system further comprising a receiving device that receives measurement data from the plurality of sensor devices.
所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記測定データの前記変化量と前記空き状態とに応じて、前記変化量が大きな測定データほどより小さな遅延時間となり、前記無線リソースの空きが少ないほど、より大きな遅延時間となるタイミングで送信するように、前記遅延時間を決定する、請求項1記載の無線通信システム。
It further comprises resource detection means for detecting a free state of radio resources in a predetermined frequency band,
The control means, in response to said idle state and the change amount of the measurement data, the amount of change becomes smaller delay time larger the measured data, as free of the radio resources is small, a larger delay time The wireless communication system according to claim 1, wherein the delay time is determined so as to transmit at a timing.
所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、It further comprises resource detection means for detecting a free state of radio resources in a predetermined frequency band,
前記制御手段は、前記測定データの前記変化量と前記空き状態とに応じて、前記変化量が大きな測定データほどより小さな遅延時間とする第1の関数と、前記無線リソースの空きが少ないほど、より大きな遅延時間とする第2の関数との積により規定されたタイミングで送信するように、前記遅延時間を決定する、請求項1記載の無線通信システム。  The control means, according to the amount of change of the measurement data and the free state, a first function that makes the measurement data with a large amount of change a smaller delay time, and the less free of the radio resource, The wireless communication system according to claim 1, wherein the delay time is determined so as to be transmitted at a timing defined by a product of a second function having a larger delay time.
前記受信装置は、定常状態における各前記センサ装置からの前記測定データの分布に基づいて、前記分布での出現頻度に偏りのないように前記センサ装置ごとに第1の遅延時間を割当て、The receiving device assigns a first delay time for each sensor device based on the distribution of the measurement data from each sensor device in a steady state so that the appearance frequency in the distribution is not biased,
各前記センサ装置において、前記制御手段は、前記変化量大きな測定データをより早いタイミングで、前記無線リソースの空きが少ないほど、より分散したタイミングで送信するように決定された第2の遅延時間と、前記第1遅延時間との所定の重み付け和により、前記遅延時間を決定する、請求項2記載の無線通信システム。  In each of the sensor devices, the control means includes a second delay time determined to transmit the measurement data having a large change amount at an earlier timing, and at a more dispersed timing as the radio resource is less free. The wireless communication system according to claim 2, wherein the delay time is determined by a predetermined weighted sum with the first delay time.
所定の空間に配置され、対象となる物理量の測定データを収集するためのセンサ装置であって、
前記物理量を測定するためのデータ測定手段と、
測定された前記物理量を表す測定データを格納するための記憶手段と、
所定の周波数帯で無線通信を行うための無線通信手段と、
所定の通知イベントの発生に応じて、前記無線通信手段を制御して、前記センサ装置ごとに決定される遅延時間経過後に、前記測定データを送信する制御手段とを備え、
前記通知イベントは、前記測定データが、前記複数のセンサ装置について特定の広がりを有して分布する定常状態での自身の値よりも、所定のしきい値以上変化したことであり、
前記制御手段は、前記測定データの変化量に応じて、前記変化量がより大きな測定データをより早いタイミングで送信するように、前記遅延時間を決定する、センサ装置。
A sensor device arranged in a predetermined space for collecting measurement data of a target physical quantity,
Data measuring means for measuring the physical quantity;
Storage means for storing measurement data representing the measured physical quantity;
Wireless communication means for performing wireless communication in a predetermined frequency band;
Control means for controlling the wireless communication means in response to the occurrence of a predetermined notification event and transmitting the measurement data after a lapse of a delay time determined for each sensor device;
The notification event is that the measurement data has changed by a predetermined threshold or more than its own value in a steady state distributed with a specific spread for the plurality of sensor devices,
The control unit determines the delay time so as to transmit measurement data having a larger change amount at an earlier timing in accordance with the change amount of the measurement data.
所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記測定データの前記変化量と前記空き状態とに応じて、前記変化量が大きな測定データほどより小さな遅延時間となり、前記無線リソースの空きが少ないほど、より大きな遅延時間となるタイミングで送信するように、前記遅延時間を決定する、請求項記載のセンサ装置。
It further comprises resource detection means for detecting a free state of radio resources in a predetermined frequency band,
The control means, in response to said idle state and the change amount of the measurement data, the amount of change becomes smaller delay time larger the measured data, as free of the radio resources is small, a larger delay time The sensor device according to claim 5 , wherein the delay time is determined so as to transmit at a timing.
所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、It further comprises resource detection means for detecting a free state of radio resources in a predetermined frequency band,
前記制御手段は、前記測定データの前記変化量と前記空き状態とに応じて、前記変化量が大きな測定データほどより小さな遅延時間とする第1の関数と、前記無線リソースの空きが少ないほど、より大きな遅延時間とする第2の関数との積により規定されたタイミングで送信するように、前記遅延時間を決定する、請求項5記載のセンサ装置。  The control means, according to the amount of change of the measurement data and the free state, a first function that makes the measurement data with a large amount of change a smaller delay time, and the less free of the radio resource, The sensor device according to claim 5, wherein the delay time is determined so that transmission is performed at a timing defined by a product of a second function having a larger delay time.
前記複数のセンサ装置からの測定データを集約する受信装置が、定常状態における各前記センサ装置からの前記測定データの分布に基づいて、前記分布での出現頻度に偏りのないように前記センサ装置ごとに割り当てた第1の遅延時間を、各前記センサ装置は受信し、For each sensor device, a receiving device that aggregates measurement data from the plurality of sensor devices is based on the distribution of the measurement data from the sensor devices in a steady state so that the frequency of occurrence in the distribution is not biased. Each of the sensor devices receives a first delay time assigned to
各前記センサ装置において、前記制御手段は、前記変化量が大きな測定データをより早いタイミングで、前記無線リソースの空きが少ないほど、より分散したタイミングで送信するように決定された第2の遅延時間と前記第1遅延時間との所定の重み付け和により、前記遅延時間を決定する、請求項6記載のセンサ装置。  In each of the sensor devices, the control means determines a second delay time determined to transmit the measurement data having a large change amount at an earlier timing, and at a more dispersed timing as the radio resource is less free. The sensor device according to claim 6, wherein the delay time is determined by a predetermined weighted sum of the first delay time and the first delay time.
JP2013181160A 2013-09-02 2013-09-02 Wireless communication system and sensor device Active JP6273723B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013181160A JP6273723B2 (en) 2013-09-02 2013-09-02 Wireless communication system and sensor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013181160A JP6273723B2 (en) 2013-09-02 2013-09-02 Wireless communication system and sensor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015050634A JP2015050634A (en) 2015-03-16
JP6273723B2 true JP6273723B2 (en) 2018-02-07

Family

ID=52700296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013181160A Active JP6273723B2 (en) 2013-09-02 2013-09-02 Wireless communication system and sensor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6273723B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10945160B2 (en) 2016-09-30 2021-03-09 Kddi Corporation Management device, communication terminal, and method for communication terminal
JP6456332B2 (en) * 2016-09-30 2019-01-23 Kddi株式会社 COMMUNICATION TERMINAL, COMMUNICATION METHOD, COMMUNICATION PROGRAM, AND COMMUNICATION SYSTEM
JP6750498B2 (en) * 2016-12-21 2020-09-02 富士通株式会社 Control device, control method, control program, and control system
JP7069944B2 (en) * 2018-03-28 2022-05-18 住友電気工業株式会社 Environment detectors, environment detection systems, environment detection methods, and computer programs
JP7014906B2 (en) * 2018-06-15 2022-02-01 オリンパス株式会社 Data transmission terminal, data transmission method, and program

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3945714B2 (en) * 2004-11-26 2007-07-18 株式会社日立製作所 Radio terminal with gas leak detection function, gas leak detection system using the same, and gas leak notification method
JP2007235224A (en) * 2006-02-27 2007-09-13 Toshiba Corp Telemeter system and information gathering method
JP5097631B2 (en) * 2008-07-10 2012-12-12 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Communication control method and sensor network system
US20140056286A1 (en) * 2011-02-11 2014-02-27 Panasonic Corporation Wireless communication system and wireless slave and master units used therein
JP4835802B1 (en) * 2011-03-15 2011-12-14 オムロン株式会社 Information processing apparatus, sensor system, program, and recording medium
JP5885242B2 (en) * 2011-12-28 2016-03-15 日本電気通信システム株式会社 Sensor node, sensor node control method, and sensor node control program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015050634A (en) 2015-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Duquennoy et al. Orchestra: Robust mesh networks through autonomously scheduled TSCH
Eu et al. Opportunistic routing in wireless sensor networks powered by ambient energy harvesting
JP6273723B2 (en) Wireless communication system and sensor device
Tadayon et al. Power management in SMAC-based energy-harvesting wireless sensor networks using queuing analysis
Ali et al. Energy efficient techniques for M2M communication: A survey
Saraswat et al. Effect of duty cycle on energy consumption in wireless sensor networks
Eu et al. Probabilistic polling for multi-hop energy harvesting wireless sensor networks
Cao et al. L 2: Lazy forwarding in low duty cycle wireless sensor networks
US8908536B2 (en) Density-based power outage notification transmission scheduling in frequency-hopping networks
Fujii et al. Multi-tier probabilistic polling in wireless sensor networks powered by energy harvesting
Ceken An energy efficient and delay sensitive centralized MAC protocol for wireless sensor networks
Yu et al. On-demand probabilistic polling for nanonetworks under dynamic IoT backhaul network conditions
Moradian et al. Throughput analysis of a slotted aloha-based network with energy harvesting nodes
Papadopoulos et al. T-AAD: Lightweight traffic auto-adaptations for low-power MAC protocols
Choi et al. Harvest-until-access protocol based on slotted ALOHA for wireless powered dense networks
Huamei et al. An energy‐efficient MAC protocol based on receiver initiation and multi‐priority backoff for wireless sensor networks
Chen et al. Maximizing broadcast throughput under ultra-low-power constraints
Salayma et al. Battery aware beacon enabled IEEE 802.15. 4: An adaptive and cross-layer approach
Del Testa et al. On optimal transmission policies for energy harvesting devices: The case of two users
Nguyen et al. An energy and QoS-aware packet transmission algorithm for IEEE 802.15. 4 networks
Basagni et al. A comparative performance evaluation of wake-up radio-based data forwarding for green wireless networks
Zhuo et al. GoMacH: A traffic adaptive multi-channel MAC protocol for IoT
Haqbeen et al. Joint routing, MAC and physical layer protocol for wireless sensor networks
KR100705536B1 (en) Medium access control based on reserverd energy for wireless sensor networks
Yu et al. On-demand efficient polling for nanonetworks under dynamic IoT backhaul network conditions

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160527

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160527

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170301

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170315

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170512

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170714

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171225

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6273723

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250