JP6329744B2 - Node device and network system - Google Patents

Node device and network system Download PDF

Info

Publication number
JP6329744B2
JP6329744B2 JP2013194199A JP2013194199A JP6329744B2 JP 6329744 B2 JP6329744 B2 JP 6329744B2 JP 2013194199 A JP2013194199 A JP 2013194199A JP 2013194199 A JP2013194199 A JP 2013194199A JP 6329744 B2 JP6329744 B2 JP 6329744B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
node device
node
storage unit
data frame
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
JP2013194199A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015061216A (en
Inventor
善継 中川
善継 中川
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.)
Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Instititute (TIRI)
Original Assignee
Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Instititute (TIRI)
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 Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Instititute (TIRI) filed Critical Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Instititute (TIRI)
Priority to JP2013194199A priority Critical patent/JP6329744B2/en
Publication of JP2015061216A publication Critical patent/JP2015061216A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6329744B2 publication Critical patent/JP6329744B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

本発明は、ノード装置及びネットワークシステムに関するものである。   The present invention relates to a node device and a network system.

データを収集するセンサノードを備えたネットワークシステムは、一般に無線センサネットワークと呼ばれている。無線センサネットワークは、センサノード間において経路を複数選択するマルチパスや、複数のチャネルを同時に使うマルチチャネル無線通信により、通信システムの性能を向上できることが知られている。物理層、MAC層を規定しているIEEE802.15.4より上位のネットワーク層では、利用するプロトコルによりメッシュ型をはじめ、スター型、ツリー型など多様なネットワークトポロジを構築することができる。   A network system including sensor nodes that collect data is generally called a wireless sensor network. It is known that a wireless sensor network can improve the performance of a communication system by multipath for selecting a plurality of paths between sensor nodes and multichannel wireless communication using a plurality of channels simultaneously. In a network layer higher than IEEE 802.15.4 that defines the physical layer and the MAC layer, various network topologies such as a mesh type, a star type, and a tree type can be constructed according to a protocol to be used.

通常、無線センサネットワークにおいて、データを中継するノードは、共通の無線チャネルを用いて複数のセンサノードのいずれか一つと通信をしてデータを収集する。さらに別の無線チャネルを用いることにより、他のセンサノードと同時に通信してデータを収集する無線センサネットワークが開示されている(例えば、特許文献1)。   Usually, in a wireless sensor network, a node that relays data communicates with any one of a plurality of sensor nodes using a common wireless channel to collect data. Furthermore, a wireless sensor network that collects data by communicating simultaneously with other sensor nodes by using another wireless channel is disclosed (for example, Patent Document 1).

また、無指向性アンテナにより近接の周辺ノードからデータを収集する一方で、指向性アンテナを使って特定の方角にある転送先ノードへデータを転送する階層構造を有する無線センサネットワークが開示されている(例えば、非特許文献1)。無線センサネットワークでは、動的に通信方向を制御することにより、通信距離が延伸し、かつ指向性アンテナからの通信電波と近接のセンサノードとの通信電波の干渉を減らし、伝送効率を向上することができる。   Also disclosed is a wireless sensor network having a hierarchical structure in which data is collected from nearby peripheral nodes using an omnidirectional antenna, while data is transferred to a destination node in a specific direction using the directional antenna. (For example, Non-Patent Document 1). In wireless sensor networks, by dynamically controlling the communication direction, the communication distance is extended, and the interference between the communication radio waves from the directional antenna and the communication radio waves between adjacent sensor nodes is reduced, and the transmission efficiency is improved. Can do.

特開2012-50089号公報JP 2012-50089

坂本浩ほか、「S-UNAGI:スマートアンテナを用いた階層型センサネットワークの実装」、「マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2008)シンポジウム」平成20年7月、2020頁〜2024頁Hiroshi Sakamoto et al. “S-UNAGI: Implementation of Hierarchical Sensor Network Using Smart Antenna”, “Multimedia, Distributed, Cooperation and Mobile (DICOMO2008) Symposium” July 2008, pp. 2020-2024

しなしながら、上記特許文献1の場合、ノードが共通チャネルを使って通信するのか、別のチャネルを使って通信するのか空間的・時間的判別や制御が複雑となる。データ収集の効率は向上するものの、より遠方へデータを伝搬(ホッピング)させる場合、図10に示すように受信(データの収集)と送信とを同時に実行することができないので、ノードから先への送信がボトルネックとなる可能性がある。また、マルチホップ(伝搬が重なる)により広域伝送を行う際に、経路途中でデータの送受信を行うノード数が増え、データ通信の頻度が密になることは避けられず、その為、遠方へデータを伝送するにしたがい、スループットが低下するという問題がある。   However, in the case of the above-mentioned Patent Document 1, it is complicated to determine and control spatially and temporally whether a node communicates using a common channel or communicates using another channel. Although the efficiency of data collection is improved, when data is propagated (hopped) further away, reception (data collection) and transmission cannot be performed simultaneously as shown in FIG. Transmission can be a bottleneck. In addition, when performing wide-area transmission by multi-hop (overlapping propagation), it is inevitable that the number of nodes that transmit and receive data increases along the route and the frequency of data communication becomes dense. However, there is a problem that the throughput decreases as the data is transmitted.

また上記非特許文献1の場合、指向性アンテナが指し示す相手先ノードの位置を特定する必要があり、実用化には未だ解決すべき課題を含んでいる。また、方角を特定せず通信距離を延伸させるには電波の出力を大きくする必要があるが、一様に電波の出力を大きくすることは電波干渉の範囲を拡張させてしまう。   Moreover, in the case of the said nonpatent literature 1, it is necessary to specify the position of the other party node which a directional antenna points, and the problem which should still be solved is included in practical use. Further, in order to extend the communication distance without specifying the direction, it is necessary to increase the output of the radio wave. However, uniformly increasing the output of the radio wave extends the range of radio wave interference.

そこで本発明は、スループットの低下を抑制することができるノード装置及びネットワークシステムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a node device and a network system that can suppress a decrease in throughput.

本発明に係るノード装置は、複数のセンサノードから、当該センサノードが収集したデータを受信する第1通信部と、前記データを上位の階層の基幹ネットワークに転送する第2通信部とを備え、前記第1通信部と前記第2通信部とは、同時に通信することが可能であることを特徴とする。   A node device according to the present invention includes a first communication unit that receives data collected by a sensor node from a plurality of sensor nodes, and a second communication unit that transfers the data to a higher-level backbone network, The first communication unit and the second communication unit can communicate simultaneously.

本発明に係るネットワークシステムは、上記ノード装置と、複数のセンサノードとで構成される複数のサブネットワークと、複数の前記ノード装置と、前記ノード装置を管理する管理ノード装置とで構成される基幹ネットワークとを備えることを特徴とする。   A network system according to the present invention is a basic system including the node device, a plurality of sub-networks configured by a plurality of sensor nodes, a plurality of the node devices, and a management node device that manages the node devices. And a network.

本発明によれば、データの収集と、データフレームの転送とを同時に行うことができるので、スループットの低下を抑制することができる。   According to the present invention, data collection and data frame transfer can be performed at the same time, so that a reduction in throughput can be suppressed.

本実施形態に係るネットワークシステムの全体構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the whole network system composition concerning this embodiment. 本実施形態に係るノード装置の通信レイヤの説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the communication layer of the node apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るノード装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the node apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るテーブルの説明に供する図である。It is a figure with which it uses for description of the table which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るノード装置のテーブル編集処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the table edit process procedure of the node apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るノード装置の関連付け処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the association processing procedure of the node apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るノード装置の転送処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the transfer processing procedure of the node apparatus concerning this embodiment. 本実施形態に係るノード装置の転送処理におけるタイミングチャートである。It is a timing chart in the transfer processing of the node device according to the present embodiment. 本実施形態に係るノード装置のスケジューリングの説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the scheduling of the node apparatus which concerns on this embodiment. 従来のノードのスケジューリングの説明に供する図である。It is a figure with which it uses for description of the scheduling of the conventional node.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(全体構成)
図1に示すネットワークシステム10は、複数(本図の場合4個)のサブネットワーク12と、当該サブネットワーク12に対し階層が上位の基幹ネットワーク14とで構成されている。サブネットワーク12は、それぞれノード装置18A〜18Dを一つずつ備える。ノード装置18A〜18Dの配下には、それぞれ複数のセンサノード16が設けられている。ノード装置18A〜18Dと、配下のセンサノード16は、互いに電波を送受信することにより双方向に無線通信可能に形成されている。センサノード16は、図示しないが、センサと、ノード装置18A〜18Dと無線通信をする通信機とが設けられている。センサは、例えば、温度、湿度、速度、映像等の情報を収集するセンサが用いられる。
(overall structure)
A network system 10 shown in FIG. 1 includes a plurality (four in the case of this figure) of sub-networks 12 and a backbone network 14 that is higher in hierarchy than the sub-networks 12. The subnetwork 12 includes one node device 18A to 18D, respectively. A plurality of sensor nodes 16 are provided under the node devices 18A to 18D. The node devices 18A to 18D and the subordinate sensor node 16 are formed to be capable of wireless communication in both directions by transmitting and receiving radio waves to and from each other. Although not shown, sensor node 16 is provided with a sensor and a communication device that performs wireless communication with node devices 18A to 18D. As the sensor, for example, a sensor that collects information such as temperature, humidity, speed, and video is used.

基幹ネットワーク14は、各サブネットワーク12に属するノード装置18A〜18Dで構成される。基幹ネットワーク14においては、複数のノード装置18A〜18Dのいずれか一つが管理ノード装置(コーディネータとも呼ばれる)20に設定される。ノード装置18A〜18Dと管理ノード装置20は、互いに電波を送受信することにより双方向に無線通信可能に形成されている。管理ノード装置20は、ゲートウェイ21に接続されている。ゲートウェイ21は、例えば公衆回線に接続可能なパーソナルコンピュータである。   The backbone network 14 is composed of node devices 18A to 18D belonging to each sub-network 12. In the backbone network 14, any one of the plurality of node devices 18 </ b> A to 18 </ b> D is set as a management node device (also called a coordinator) 20. The node devices 18A to 18D and the management node device 20 are configured to be capable of wireless communication in both directions by transmitting and receiving radio waves to and from each other. The management node device 20 is connected to the gateway 21. The gateway 21 is, for example, a personal computer that can be connected to a public line.

サブネットワーク12及び基幹ネットワーク14は、IEEE802.15.4規格に基づき無線通信を行うように形成されている。ネットワークシステム10は、サブネットワーク12で収集したデータを、基幹ネットワーク14を通じてゲートウェイ21へ転送する。これにより、サブネットワーク12で収集されたデータは、ゲートウェイ21からインターネット網22を介してユーザ端末24へ伝送される。   The sub-network 12 and the backbone network 14 are configured to perform wireless communication based on the IEEE 802.15.4 standard. The network system 10 transfers the data collected by the sub-network 12 to the gateway 21 through the backbone network 14. Thereby, the data collected in the sub-network 12 is transmitted from the gateway 21 to the user terminal 24 via the Internet network 22.

ノード装置18A〜18Dは、図2に示すように、第1通信部26及び第2通信部28を備える。第1通信部26及び第2通信部28は、それぞれ、PHY(Physical layer)60A,60B、MAC(Media Access Control)層58A,58B、NW層(Network layer)56A,56Bが実装されている。さらにノード装置は、第1通信部26及び第2通信部28において共通のアプリケーション層54、トランザクション層52が実装されている。PHY60A,60B及びMAC層58A,58Bは、IEEE802.15.4規格で規定されている。NW層56A,56Bは、任意の通信規格を用いることができる。アプリケーション層54は、ルーティング処理に加え、サブネットワーク12に属するセンサノード16から収集したデータと当該データの転送先とを関連づける転送識別登録処理を行う。トランザクション層52は、データの受信処理および送信処理を行う。   As illustrated in FIG. 2, the node devices 18 </ b> A to 18 </ b> D include a first communication unit 26 and a second communication unit 28. In the first communication unit 26 and the second communication unit 28, PHY (Physical layer) 60A and 60B, MAC (Media Access Control) layers 58A and 58B, and NW layers (Network layers) 56A and 56B are mounted, respectively. Furthermore, the node device is mounted with a common application layer 54 and transaction layer 52 in the first communication unit 26 and the second communication unit 28. The PHYs 60A and 60B and the MAC layers 58A and 58B are defined in the IEEE 802.15.4 standard. Any communication standard can be used for the NW layers 56A and 56B. In addition to the routing process, the application layer 54 performs a transfer identification registration process for associating data collected from the sensor nodes 16 belonging to the subnetwork 12 and a transfer destination of the data. The transaction layer 52 performs data reception processing and transmission processing.

実際上、ノード装置18A〜18Dは、図3に示すように、第1通信部26と、第2通信部28と、制御部30とを有する。第1通信部26は、サブネットワーク12内でセンサノード16と無線通信可能に形成されている。第2通信部28は、基幹ネットワーク14において、他のノード装置18A〜18D及び管理ノード装置20と無線通信可能に形成されている。第1通信部26と第2通信部28は、互いに異なる無線チャネルを使用する。   In practice, the node devices 18A to 18D include a first communication unit 26, a second communication unit 28, and a control unit 30, as shown in FIG. The first communication unit 26 is formed to be able to wirelessly communicate with the sensor node 16 within the sub-network 12. The second communication unit 28 is configured to be able to wirelessly communicate with the other node devices 18A to 18D and the management node device 20 in the backbone network 14. The first communication unit 26 and the second communication unit 28 use different radio channels.

制御部30は、MPU(Micro-Processing Unit)32と、インターフェースとしてのI/O34とを有する。I/O34はゲートウェイ21(本図には図示しない)に接続されている。ノード装置18A〜18Dは、制御部30がROM(Read Only Memory)36に記憶されているプログラムをRAM(Random Access Memory)38に読み出す。制御部30は、読み出したプログラムをRAM38上で展開し、この展開したプログラムに従って、各種処理を実行する。また、RAM38内のメモリ40には、管理テーブル42、トランザクションルール44、第1記憶部としての近接フレームバッファ46、第2記憶部としての広域フレームバッファ48、I/Oフレームバッファ50が設けられている。トランザクションルール44は、データを収集し転送するまでの複数の処理を、一つの処理としてまとめて扱うルールを管理する。   The control unit 30 includes an MPU (Micro-Processing Unit) 32 and an I / O 34 as an interface. The I / O 34 is connected to the gateway 21 (not shown in the figure). In the node devices 18 </ b> A to 18 </ b> D, the control unit 30 reads a program stored in a ROM (Read Only Memory) 36 into a RAM (Random Access Memory) 38. The control unit 30 expands the read program on the RAM 38 and executes various processes according to the expanded program. The memory 40 in the RAM 38 includes a management table 42, transaction rules 44, a proximity frame buffer 46 as a first storage unit, a wide area frame buffer 48 as a second storage unit, and an I / O frame buffer 50. Yes. The transaction rule 44 manages a rule that collectively handles a plurality of processes from collecting and transferring data as one process.

MPU32は、センサノード16から収集したデータを、データフレーム化し、近接フレームバッファ46に一時的に格納する。MPU32は、管理ノード装置20からの指示に従って、近接フレームバッファ46に一時的に格納されたデータフレームと、当該データフレームの転送先とを関連付ける転送識別情報を登録する。より具体的には、管理ノード装置20からの指示にしたがい、MPU32は、図4Aに示す転送識別情報を、図4Bに示す転送先アドレス情報を参照しながら編集する。なお、転送先アドレス情報は、管理ノード装置20が各ノード装置18A〜18Dに割り当てたアドレスに基づき設定される。   The MPU 32 converts the data collected from the sensor node 16 into a data frame and temporarily stores it in the proximity frame buffer 46. In accordance with an instruction from the management node device 20, the MPU 32 registers transfer identification information that associates a data frame temporarily stored in the proximity frame buffer 46 with a transfer destination of the data frame. More specifically, in accordance with an instruction from the management node device 20, the MPU 32 edits the transfer identification information shown in FIG. 4A with reference to the transfer destination address information shown in FIG. 4B. Note that the transfer destination address information is set based on addresses assigned by the management node device 20 to the node devices 18A to 18D.

上記のようにしてMPU32は、近接フレームバッファ46に一時的に格納されたデータフレームに対し、管理テーブル42に基づき転送先アドレス情報を付与する加工を行い、データフレームを広域フレームバッファ48に移動する。MPU32は、広域フレームバッファ48に格納された順に、転送識別情報にしたがって他のノード装置18A〜18Dへデータフレームを転送する。   As described above, the MPU 32 performs processing for assigning transfer destination address information to the data frame temporarily stored in the proximity frame buffer 46 based on the management table 42, and moves the data frame to the wide area frame buffer 48. . The MPU 32 transfers the data frames to the other node devices 18A to 18D according to the transfer identification information in the order stored in the wide area frame buffer 48.

MPU32は、上記した転送識別情報を登録することで、センサノード16が収集したデータの最終的なデータ収集地点を指定したり、各センサノード16の状態を把握したりする。   The MPU 32 registers the transfer identification information described above, thereby specifying the final data collection point of the data collected by the sensor node 16 and grasping the state of each sensor node 16.

基幹ネットワーク14において、複数のサブネットワーク12のいずれかで収集されたデータに基づき作成されたデータフレームは、当該サブネットワーク12に属するノード装置18A〜18Dから、他のサブネットワーク12に属するノード装置18A〜18Dへ転送される。したがって、広域フレームバッファ48には、サブネットワーク12内で収集され基幹ネットワーク14へ転送されるデータフレームと、他のサブネットワーク12に属するノード装置18A〜18Dから基幹ネットワーク14を介して転送されてきたデータフレームとが一時的に格納される。   In the backbone network 14, a data frame created based on data collected in any of the plurality of sub-networks 12 is transmitted from the node devices 18 </ b> A to 18 </ b> D belonging to the sub-network 12 to the node device 18 </ b> A belonging to the other sub-network 12. To 18D. Therefore, the data frames collected in the subnetwork 12 and transferred to the backbone network 14 and the node devices 18A to 18D belonging to the other subnetwork 12 are transferred to the wide area frame buffer 48 via the backbone network 14. Data frames are temporarily stored.

(データ収集処理手順)
次に、ノード装置18A〜18Dのデータ収集処理手順について説明する。MPU32は処理プログラムに従って、管理ノード装置20の指示にしたがい管理テーブル42を書き換えるテーブル編集処理を行う。
(Data collection procedure)
Next, the data collection processing procedure of the node devices 18A to 18D will be described. The MPU 32 performs a table editing process for rewriting the management table 42 in accordance with an instruction from the management node device 20 according to the processing program.

次いでMPU32は、自己が属するサブネットワーク12内のセンサノード16から受信したデータと、当該データの転送先とを関連付ける関連付け処理を行う。並行してMPU32は、自己が属するサブネットワーク12内のセンサノード16から受信したデータ及び、他のサブネットワーク12に属するノード装置18A〜18Dから転送されたデータを次のノード装置18A〜18Dへ転送する転送処理を行う。   Next, the MPU 32 performs association processing for associating the data received from the sensor node 16 in the subnetwork 12 to which the MPU 32 belongs and the transfer destination of the data. In parallel, the MPU 32 transfers the data received from the sensor node 16 in the subnetwork 12 to which the MPU 32 belongs and the data transferred from the node devices 18A to 18D belonging to the other subnetwork 12 to the next node devices 18A to 18D. Perform the transfer process.

(テーブル編集処理手順)
次に、図5のフローチャートを参照し、テーブル編集処理手順について説明する。MPU32は本図に示すテーブル編集処理手順RT1を開始してステップSP10へ移る。
(Table editing procedure)
Next, the table editing processing procedure will be described with reference to the flowchart of FIG. The MPU 32 starts the table editing processing procedure RT1 shown in this figure and proceeds to step SP10.

ステップSP10においてMPU32は、管理ノード装置20から送られてくるコマンドを待ち受け、ステップSP11へ移る。   In step SP10, the MPU 32 waits for a command sent from the management node device 20, and proceeds to step SP11.

ステップSP11においてMPU32は、管理ノード装置20からコマンドが送られてきたか否かを判別する。ステップSP11において肯定結果が得られると、このことは管理ノード装置20からの処理要求があることを意味し、このときMPU32はステップSP12へ移る。   In step SP11, the MPU 32 determines whether or not a command has been sent from the management node device 20. If a positive result is obtained in step SP11, this means that there is a processing request from the management node device 20, and at this time, the MPU 32 proceeds to step SP12.

一方ステップSP11において否定結果が得られると、管理ノード装置20からの処理要求がないことを意味し、MPU32はステップSP10を繰り返し、管理ノード装置20からコマンドが送られてくるまで待ち受ける。   On the other hand, if a negative result is obtained in step SP11, it means that there is no processing request from the management node device 20, and the MPU 32 repeats step SP10 and waits until a command is sent from the management node device 20.

ステップSP12においてMPU32は、送られてきたコマンドの内容を解析し、ステップSP13へ移る。ステップSP13においてMPU32はコマンドの内容にしたがい、処理を行い、ステップSP15へ移る。具体的には、サブネットワーク12内で収集されたデータと、当該データの転送先とを関連付けする転送識別情報を登録するため、MPU32はステップSP14においてテーブルを編集する。   In step SP12, the MPU 32 analyzes the contents of the sent command and proceeds to step SP13. In step SP13, the MPU 32 performs processing in accordance with the contents of the command, and proceeds to step SP15. Specifically, in order to register transfer identification information that associates data collected in the subnetwork 12 with a transfer destination of the data, the MPU 32 edits the table in step SP14.

ステップSP15においてMPU32は、テーブルの編集がコマンドにしたがって終了したことを管理ノード装置20へ通知する応答処理を行い、ステップSP16へ移る。ステップSP16においてMPU32は、テーブル編集処理手順を終了する。   In step SP15, the MPU 32 performs a response process for notifying the management node device 20 that the table editing has been completed in accordance with the command, and proceeds to step SP16. In step SP16, the MPU 32 ends the table editing process procedure.

(関連付け処理手順)
次に、図6のフローチャートを参照し、ノード装置18A〜18Dの関連付け処理手順について説明する。MPU32は本図に示す関連付け処理手順RT2を開始してステップSP20へ移る。ステップSP20においてMPU32は、自己が属するサブネットワーク12内のセンサノード16から送信されたデータが、近接フレームバッファ46に格納されるまで待ち受け、ステップSP21へ移る。
(Association procedure)
Next, the association processing procedure of the node devices 18A to 18D will be described with reference to the flowchart of FIG. The MPU 32 starts the association processing procedure RT2 shown in this figure and proceeds to step SP20. In step SP20, the MPU 32 waits until the data transmitted from the sensor node 16 in the subnetwork 12 to which the MPU 32 belongs is stored in the proximity frame buffer 46, and proceeds to step SP21.

ステップSP21においてMPU32はデータの格納が完了したか否かを判別する。ステップSP21において肯定結果が得られると、MPU32はステップSP22へ移る。実際上、MPU32は、センサノード16から受信したデータをデータフレーム化した上で近接フレームバッファ46に格納する。   In step SP21, the MPU 32 determines whether the data storage is completed. If a positive result is obtained in step SP21, the MPU 32 proceeds to step SP22. In practice, the MPU 32 converts the data received from the sensor node 16 into a data frame and stores it in the proximity frame buffer 46.

一方ステップSP21において否定結果が得られると、MPU32はステップSP20を繰り返し、データの格納が完了するまで待ち受ける。   On the other hand, if a negative result is obtained in step SP21, the MPU 32 repeats step SP20 and waits until data storage is completed.

ステップSP22においてMPU32は、近接フレームバッファ46に格納されたデータフレームを取り出し、ステップSP23へ移る。   In step SP22, the MPU 32 takes out the data frame stored in the adjacent frame buffer 46, and proceeds to step SP23.

ステップSP23においてMPU32は、送信先を抽出する。具体的には、MPU32はデータフレームとテーブルを照合し(ステップSP24)、データフレームの送信先を抽出し、ステップSP25へ移る。   In step SP23, the MPU 32 extracts a transmission destination. Specifically, the MPU 32 collates the data frame with the table (step SP24), extracts the data frame transmission destination, and proceeds to step SP25.

ステップSP25においてMPU32は、照合した結果、データフレームの転送先が登録されていたか否かを判別する。ステップSP25において肯定結果が得られると、MPU32はステップSP27へ移る。   In step SP25, the MPU 32 determines whether or not the data frame transfer destination has been registered as a result of the collation. If a positive result is obtained in step SP25, the MPU 32 proceeds to step SP27.

ステップSP27においてMPU32は、データフレームを広域フレームバッファ48に一時的に格納し、ステップSP28へ移る。実際上、MPU32は、近接フレームバッファ46から取り出したデータフレームに対し、管理テーブル42に基づき転送先アドレス情報を付与する加工を行った上で、広域フレームバッファ48に格納する。   In step SP27, the MPU 32 temporarily stores the data frame in the wide area frame buffer 48, and proceeds to step SP28. In practice, the MPU 32 performs processing for assigning transfer destination address information to the data frame extracted from the close frame buffer 46 based on the management table 42 and stores the processed data frame in the wide area frame buffer 48.

一方ステップSP25において否定結果が得られると、このことは要求がないデータを収集したことを意味し、MPU32はステップSP26へ移る。ステップSP26においてMPU32は、エラー処理を行う。具体的には、MPU32は、当該データフレームを消去し、ステップSP28へ移る。ステップSP28においてMPU32は関連付け処理手順を終了する。   On the other hand, if a negative result is obtained in step SP25, this means that unrequested data has been collected, and the MPU 32 proceeds to step SP26. In step SP26, the MPU 32 performs error processing. Specifically, the MPU 32 deletes the data frame and moves to step SP28. In step SP28, the MPU 32 ends the association processing procedure.

(転送処理手順)
次に、図7に示すフローチャートを参照し、ノード装置18A〜18Dの転送処理手順について説明する。MPU32は図8に示す転送処理サブルーチンRT3を開始してステップSP30へ移る。ステップSP30においてMPU32は、広域フレームバッファ48にデータフレームが格納されるのを待ち受け、ステップSP31へ移る。実際上、広域フレームバッファ48に格納されるデータフレームは、センサノード16から収集したデータから作成されたデータフレームと、他のノード装置18A〜18Dから転送されてきたデータフレームとが含まれる。
(Transfer procedure)
Next, the transfer processing procedure of the node devices 18A to 18D will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The MPU 32 starts the transfer processing subroutine RT3 shown in FIG. 8 and proceeds to step SP30. In step SP30, the MPU 32 waits for the data frame to be stored in the wide area frame buffer 48, and proceeds to step SP31. In practice, the data frame stored in the wide area frame buffer 48 includes a data frame created from data collected from the sensor node 16 and a data frame transferred from the other node devices 18A to 18D.

ステップSP31においてMPU32は広域フレームバッファ48にデータフレームが格納されているか否か判別する。ステップSP31において肯定結果が得られると、MPU32はステップSP32へ移る。一方ステップSP31において否定結果が得られると、MPU32はステップSP30を繰り返し、データフレームが格納されるまで待ち受ける。   In step SP31, the MPU 32 determines whether or not a data frame is stored in the wide area frame buffer 48. If a positive result is obtained in step SP31, the MPU 32 proceeds to step SP32. On the other hand, if a negative result is obtained in step SP31, the MPU 32 repeats step SP30 and waits until a data frame is stored.

ステップSP32においてMPU32は、広域フレームバッファ48に格納されたデータフレームを取り出し、ステップSP33へ移る。実際上、広域フレームバッファ48に複数のデータフレームが格納されている場合、MPU32は先に格納されたデータフレームから順に取り出す。   In step SP32, the MPU 32 takes out the data frame stored in the wide area frame buffer 48, and proceeds to step SP33. In practice, when a plurality of data frames are stored in the wide area frame buffer 48, the MPU 32 sequentially extracts from the previously stored data frames.

ステップSP33においてMPU32は、当該データの転送先を抽出し、ステップSP34へ移る。より具体的には、MPU32はデータフレームから転送先情報を抽出する。   In step SP33, the MPU 32 extracts the transfer destination of the data, and proceeds to step SP34. More specifically, the MPU 32 extracts transfer destination information from the data frame.

ステップSP34において、MPU32は転送処理を行う。具体的には、MPU32は転送先を1区切りとしてデータフレームを切り出し、ステップSP35へ移る。   In step SP34, the MPU 32 performs a transfer process. Specifically, the MPU 32 cuts out a data frame with the transfer destination as one segment, and proceeds to step SP35.

ステップSP35において、MPU32は切り出し後にデータフレームが残っているか否かを判別する。ステップSP35において肯定結果が得られると、このことはデキューしたデータフレームが空となったことを意味し、ステップSP36へ移る。   In step SP35, the MPU 32 determines whether a data frame remains after being cut out. If a positive result is obtained in step SP35, this means that the dequeued data frame has become empty, and the process proceeds to step SP36.

一方ステップSP36で否定結果が得られると、このことは転送先の異なるデータフレームが残っていることを意味し、ステップSP33に戻り、ステップSP33からステップSP35を繰り返す。   On the other hand, if a negative result is obtained in step SP36, this means that data frames with different transfer destinations remain, and the process returns to step SP33, and steps SP33 to SP35 are repeated.

ステップSP36において、MPU32は次にデキューする位置をセットし、ステップSP37へ移る。ステップSP37において、MPU32は格納キューに残りデータフレームが格納されているか否かを判別する。ステップSP37において肯定結果が得られると、このことは格納キューが空になったことを意味し、ステップSP38へ移る。   In step SP36, the MPU 32 sets a position to be dequeued next, and proceeds to step SP37. In step SP37, the MPU 32 determines whether or not the remaining data frame is stored in the storage queue. If a positive result is obtained in step SP37, this means that the storage queue is emptied, and the process proceeds to step SP38.

一方SP37で否定結果が得られると、このことは格納キューが空となっていないことを意味し、ステップSP32に戻り、ステップSP32からステップSP37を繰り返す。ステップSP38においてMPU32は転送処理手順を終了する。 On the other hand, if a negative result is obtained in SP37, this means that the storage queue is not empty, the process returns to step SP32, and steps SP32 to SP37 are repeated. In step SP38, the MPU 32 ends the transfer processing procedure.

(動作及び効果)
ネットワークシステム10を構成するノード装置18A〜18Dの動作は、すべて同様であるので、ノード装置18Aを中心として、図8を参照して説明する。
(Operation and effect)
Since the operations of the node devices 18A to 18D constituting the network system 10 are all the same, the description will be made with reference to FIG. 8 focusing on the node device 18A.

ノード装置18Aは、管理ノード装置20が発信するコマンドを受け取ると、当該コマンドに基づき処理を開始する。具体的には、コマンドに基づき、ノード装置18Aは、第1通信部26を介して自己が属するサブネットワーク12内の所定のセンサノード16から所定のデータを収集する。収集したデータは、データフレーム化されて、ノード装置18A内の近接フレームバッファ46に一時的に格納される。   When the node device 18A receives a command transmitted from the management node device 20, the node device 18A starts processing based on the command. Specifically, based on the command, the node device 18A collects predetermined data from the predetermined sensor node 16 in the subnetwork 12 to which the node device 18A belongs via the first communication unit 26. The collected data is converted into a data frame and temporarily stored in the adjacent frame buffer 46 in the node device 18A.

次いで、ノード装置18Aは、近接フレームバッファ46に一時的に格納されたデータフレームを取り出し、当該データフレームに対し管理テーブル42に基づき転送先アドレス情報を付与する加工を行う。加工されたデータフレームは、広域フレームバッファ48に一時的に格納される。ノード装置18Aは、管理ノード装置20からの要求が続く限り、上記動作を繰り返す。これにより広域フレームバッファ48には、転送先アドレス情報が付与されたデータフレームが順に格納されていく。   Next, the node device 18A takes out the data frame temporarily stored in the adjacent frame buffer 46, and performs processing for assigning transfer destination address information to the data frame based on the management table 42. The processed data frame is temporarily stored in the wide area frame buffer 48. The node device 18A repeats the above operation as long as the request from the management node device 20 continues. As a result, the wide area frame buffer 48 sequentially stores the data frames to which the transfer destination address information is assigned.

並行してノード装置18Aは、転送識別情報にしたがい、広域フレームバッファ48に一時的に格納されたデータフレームを、第2通信部28を介して、所定のノード装置18Cへ転送する。この場合、ノード装置18Aは、広域フレームバッファ48に先に格納されたデータフレームから順に転送していく。   In parallel, the node device 18A transfers the data frame temporarily stored in the wide area frame buffer 48 to the predetermined node device 18C via the second communication unit 28 according to the transfer identification information. In this case, the node device 18A sequentially transfers data frames stored in the wide area frame buffer 48 in order.

上記のようにノード装置18Aは、センサノード16と双方向通信する第1通信部26と、他のノード装置18B,18C,18Dと双方向通信する第2通信部28とを備え、第1通信部26と第2通信部28は異なる無線チャネルを使用する。これによりノード装置18Aは、データの収集と、データフレームの転送とを同時に行うことができる。すなわち図9に示すように、ノード装置18Aは、複数のセンサノード16(図中、ノード1、ノード2)からデータを収集しながら、同時に既に広域フレームバッファ48に格納されたデータフレームを他のノード装置18Cへ転送することができる。したがってノード装置18Aは、データの収集完了を待たずに既に収集が完了した他のデータを他のノード装置18Cへ転送することができるので、スループットの低下を抑制することができる。ここでスループットとは、単位時間あたりのデータ転送量をいう。   As described above, the node device 18A includes the first communication unit 26 that performs bidirectional communication with the sensor node 16, and the second communication unit 28 that performs bidirectional communication with the other node devices 18B, 18C, and 18D. The unit 26 and the second communication unit 28 use different radio channels. As a result, the node device 18A can simultaneously collect data and transfer data frames. That is, as shown in FIG. 9, the node device 18A collects data from a plurality of sensor nodes 16 (node 1 and node 2 in the figure), and simultaneously transmits data frames already stored in the wide area frame buffer 48 to other frames. It can be transferred to the node device 18C. Therefore, the node device 18A can transfer other data that has already been collected without waiting for the completion of data collection to the other node device 18C, so that a decrease in throughput can be suppressed. Here, the throughput refers to a data transfer amount per unit time.

ノード装置18Aは他のノード装置18Bが収集したデータに基づき作成されたデータフレームを中継する。すなわち、ノード装置18Bは、管理ノード装置20が発信したコマンドにしたがい、自己が属するサブネットワーク12内のセンサノード16から第1通信部26を介してデータを収集する。ノード装置18Bは、転送識別情報にしたがい、転送先がノード装置18Aであるデータフレームを、第2通信部28を介してノード装置18Aへ転送する(図8)。   The node device 18A relays the data frame created based on the data collected by the other node device 18B. That is, the node device 18B collects data from the sensor node 16 in the subnetwork 12 to which the node device 18B belongs, via the first communication unit 26, according to the command transmitted by the management node device 20. In accordance with the transfer identification information, the node device 18B transfers the data frame whose destination is the node device 18A to the node device 18A via the second communication unit 28 (FIG. 8).

ノード装置18Aは、第2通信部28を介してデータフレームを受信すると、広域フレームバッファ48に一時的に格納し、転送識別情報にしたがい他のノード装置18Cへ順に転送する。したがってノード装置18Aが、センサノード16からデータを収集すると同時に、他のノード装置18Bから転送されてきたデータフレームを他のノード装置18Cへ転送するので、ネットワークシステム10は、スループットの低下を抑制することができる。   When the node device 18A receives the data frame via the second communication unit 28, the node device 18A temporarily stores it in the wide area frame buffer 48 and sequentially transfers it to the other node device 18C according to the transfer identification information. Accordingly, since the node device 18A collects data from the sensor node 16 and simultaneously transfers the data frame transferred from the other node device 18B to the other node device 18C, the network system 10 suppresses a decrease in throughput. be able to.

管理ノード装置20(ノード装置18C)は、各ノード装置18A〜18Cから送信されたデータフレームを受信すると、I/Oフレームバッファ50に一時的に格納する。次いで、管理ノード装置20は、ゲートウェイからの要求にしたがいI/Oフレームバッファ50に格納されたデータフレームを取り出し、I/Oを介してゲートウェイ21に転送する。このようにして、サブネットワーク12で収集されたデータは、ゲートウェイ21からインターネット網22を介してユーザ端末24へ伝送される。   When receiving the data frame transmitted from each of the node devices 18A to 18C, the management node device 20 (node device 18C) temporarily stores it in the I / O frame buffer 50. Next, the management node device 20 takes out the data frame stored in the I / O frame buffer 50 in accordance with a request from the gateway, and transfers it to the gateway 21 via the I / O. In this way, the data collected in the sub-network 12 is transmitted from the gateway 21 to the user terminal 24 via the Internet network 22.

(変形例)
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the gist of the present invention.

上記実施形態では、第1通信部26と第2通信部28が、異なる無線チャネルを使用する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、通信距離や通信速度など用途に応じて異なる無線帯域を使用することとしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the first communication unit 26 and the second communication unit 28 use different wireless channels has been described. A band may be used.

上記実施形態では、管理ノード装置20がゲートウェイ21に接続される場合について説明したが、本発明はこれに限らず、管理ノード装置20以外のノード装置18A〜18Dをゲートウェイ21に接続することとしてもよい。   In the above embodiment, the case where the management node device 20 is connected to the gateway 21 has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the node devices 18A to 18D other than the management node device 20 may be connected to the gateway 21. Good.

上記実施形態では、サブネットワーク12及びセンサノード16について説明の便宜上、数を特定したが、本発明はこれに限らず、サブネットワーク12及びセンサノード16の数は適宜選択することができる。   In the above embodiment, the numbers of the subnetwork 12 and the sensor nodes 16 are specified for convenience of explanation, but the present invention is not limited to this, and the numbers of the subnetwork 12 and the sensor nodes 16 can be appropriately selected.

10 ネットワークシステム
12 サブネットワーク
14 基幹ネットワーク
16 センサノード
18A,18B,18C,18D ノード装置
20 管理ノード装置
21 ゲートウェイ
26 第1通信部
28 第2通信部
34 I/O(インターフェース)
42 管理テーブル
46 近接フレームバッファ(第1記憶部)
48 広域フレームバッファ(第2記憶部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Network system 12 Subnetwork 14 Core network 16 Sensor node 18A, 18B, 18C, 18D Node apparatus 20 Management node apparatus 21 Gateway 26 1st communication part 28 2nd communication part 34 I / O (interface)
42 Management table 46 Proximity frame buffer (first storage unit)
48 Wide area frame buffer (second storage)

Claims (6)

複数のセンサノードから、当該センサノードが収集したデータを受信する第1通信部と、
前記データを上位の階層の基幹ネットワークに転送する第2通信部と
前記複数のセンサノードから収集したデータを格納する第1記憶部と、
前記第2通信部を通じて受信し前記基幹ネットワークへ転送するデータを格納する第2記憶部と、
前記データの転送先を示す管理テーブルと
を備え、
前記第1通信部と前記第2通信部とは、互いにチャネル又は周波数帯が異なり、同時に通信することが可能であり、
前記データを前記第1記憶部から取り出し、前記第1記憶部に格納された前記データと前記データの転送先を関連付け、前記第2記憶部に格納し、並行して、前記第2記憶部に先に格納された前記データから順に転送することを特徴とするノード装置。
A first communication unit that receives data collected by the sensor node from a plurality of sensor nodes;
A second communication unit for transferring the data to a higher-level backbone network ;
A first storage unit for storing data collected from the plurality of sensor nodes;
A second storage unit for storing data received through the second communication unit and transferred to the backbone network;
A management table indicating a transfer destination of the data ;
Wherein the first communication unit and the second communication unit, unlike the channel or frequency band to each other state, and are capable of communicating at the same time,
The data is retrieved from the first storage unit, the data stored in the first storage unit is associated with the transfer destination of the data, stored in the second storage unit, and concurrently in the second storage unit node and wherein that you transfer from the data previously stored in this order.
ゲートウェイと通信可能なインターフェースを備えることを特徴とする請求項1記載のノード装置。 Claim 1 Symbol placement node device, characterized in that it comprises a communicable interface with the gateway. 請求項1又は2記載のノード装置と、複数のセンサノードとで構成される複数のサブネットワークと、
複数の前記ノード装置と、前記ノード装置を管理する管理ノード装置とで構成される基幹ネットワークと
を備え
前記管理ノード装置は、前記管理テーブルの転送先アドレス情報を管理することを特徴とするネットワークシステム。
The claims 1 or 2 SL placing node device, and a plurality of sub-networks made up of a plurality of sensor nodes,
A backbone network including a plurality of the node devices and a management node device that manages the node devices ;
The management node device, a network system, characterized that you manage the transfer destination address information of the management table.
前記管理ノード装置は、複数の前記ノード装置の1つであることを特徴とする請求項記載のネットワークシステム。 The network system according to claim 3 , wherein the management node device is one of the plurality of node devices. 前記ノード装置は、自己が属する前記サブネットワーク内の前記センサノードから受信したデータをデータフレーム化した上で前記第1記憶部に格納し、前記データフレームと前記管理テーブルを照合し前記データフレームの送信先を抽出して、当該データフレームに対し転送先アドレス情報を付加して前記第2記憶部に格納することを特徴とする請求項3又は4記載のネットワークシステム。The node device converts the data received from the sensor node in the subnetwork to which the node device belongs to into a data frame, stores the data frame in the first storage unit, collates the data frame with the management table, and stores the data frame 5. The network system according to claim 3, wherein a transmission destination is extracted, transfer destination address information is added to the data frame, and the data is stored in the second storage unit. 前記ノード装置は、前記第2記憶部から、先に格納されたデータフレームを順に取り出し、当該データフレームから転送先情報を抽出し、転送先アドレスへ当該データフレームを転送する処理を、前記第2記憶部に格納された前記データフレームが無くなるまで繰り返すことを特徴とする請求項5記載のネットワークシステム。The node device sequentially retrieves previously stored data frames from the second storage unit, extracts transfer destination information from the data frames, and transfers the data frame to a transfer destination address. 6. The network system according to claim 5, wherein the network system is repeated until the data frame stored in the storage unit is exhausted.
JP2013194199A 2013-09-19 2013-09-19 Node device and network system Active JP6329744B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013194199A JP6329744B2 (en) 2013-09-19 2013-09-19 Node device and network system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013194199A JP6329744B2 (en) 2013-09-19 2013-09-19 Node device and network system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015061216A JP2015061216A (en) 2015-03-30
JP6329744B2 true JP6329744B2 (en) 2018-05-23

Family

ID=52818409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013194199A Active JP6329744B2 (en) 2013-09-19 2013-09-19 Node device and network system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6329744B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008288978A (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Hitachi Electronics Service Co Ltd Sensor network system
CN101960908B (en) * 2008-07-24 2014-04-23 松下电器产业株式会社 Relay device and relay method
JP5531908B2 (en) * 2010-10-22 2014-06-25 株式会社ナカヨ通信機 Wireless relay device having local connection device control function

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015061216A (en) 2015-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5855760B2 (en) Wireless bridging in hybrid communication networks
JP4535661B2 (en) Transmission node, relay node and communication system in wireless multi-hop network
TWI242955B (en) Multi-channel mobile ad hoc network
CN107079015A (en) System and method for the addressing based on stream under mobile environment
KR100644690B1 (en) Method and apparatus for transmitting frame efficiently in wireless mesh network
JP2008160225A (en) Wireless communication system, wireless communication device, wireless communication method, and program
US20100020740A1 (en) Wireless Communication System, Wireless Communication Device, Wireless Communication Method, and Program
CN1965538B (en) Radio frequency assigning apparatus, wireless communication system, and radio frequency assigning method
CN104540180B (en) A kind of Android multihop routing implementation method without root authority
JP2011055077A (en) Wireless communication apparatus and wireless communication program
CN104509042B (en) A kind of data processing method, base station and user equipment
JP2015015679A (en) Radio terminal, collection device, and program
JP6329744B2 (en) Node device and network system
CN105072586A (en) Management method for forwarding of broadcast message in embedded wireless ad hoc network
JP2004274192A (en) Wireless ad-hoc communication system, terminal, processing method for the terminal and program for the terminal to implement the method
CN107454652B (en) Mobile communication system based on wireless self-organizing network
JP2003060656A (en) Vlan constructing method in wireless lan, vlan packet processing program for wireless repeater, recording medium recording vlan packet processing program for wireless repeater, wireless repeater with vlan function and wireless vlan system
CN107181614A (en) A kind of wifi network and its network-building method and data transmission method
CN104320821A (en) Initial networking and routing method for pilot-frequency wireless sensor network
CN109995678A (en) Message transmitting method and device
JP2007318497A (en) Wireless access controller and control method, wireless unit, and network
JP5541380B1 (en) Wireless communication apparatus, wireless communication system, and wireless communication program
CN102065511A (en) Cross-mesh network communication method and mesh point device
JP2010074504A (en) Communication method and communication device
JPWO2008114327A1 (en) Address resolution method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170815

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171013

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: 20180410

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180423

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6329744

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