JP6413260B2 - Wireless communication apparatus and wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信装置及び無線通信システムに関し、例えば、データ収集装置とセンサ端末との間の通信の一部を無線化する無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication device and a wireless communication system, and for example, relates to a wireless communication system that wirelessly performs a part of communication between a data collection device and a sensor terminal.
従来、エネルギー管理システム(BEMS:Building Environment and Energy Management System)としては、各種データを取得するセンサ端末群を有するセンサネットワークにより構築されるものがある。 Conventionally, as an energy management system (BEMS: Building Environment and Energy Management System), there is one constructed by a sensor network having a group of sensor terminals for acquiring various data.
従来、BEMS等で利用されるセンサ端末は、通常、上位のデータ収集装置(以下、「データロガー」とも呼ぶ)と、有線ケーブル(例えば、RS485ケーブル等の有線ケーブル)を用いて接続し、データロガーからデータ収集等を指示する制御指示(コマンド)を送信することで、センサデータの取得を行う。 Conventionally, a sensor terminal used in BEMS or the like is usually connected to a higher-level data collection device (hereinafter also referred to as “data logger”) using a wired cable (for example, a wired cable such as an RS485 cable), and data Sensor data is acquired by transmitting a control instruction (command) instructing data collection or the like from the logger.
しかし、有線ケーブルは、配線コストや設置工事期間が掛かるなどの課題があるため、従来のBEMSでは、工事費用削減のために有線ケーブル部分を無線化することが必要となる場合がある。 However, since the wired cable has problems such as the wiring cost and the installation work period, in the conventional BEMS, it may be necessary to make the wired cable part wireless in order to reduce the construction cost.
従来のBEMSに用いられるネットワークでは、データロガーとセンサ端末との間の有線ケーブル接続部分を無線化するために、データロガーに中継用の無線親機を有線ケーブルで接続し、センサ端末と無線子機を有線ケーブル接続することで、データロガーとセンサ端末との間の無線化を実現している。しかし、この方式では単純にケーブル部分を無線化しているだけに過ぎないため、無線親機が故障した場合は、ケーブル断線と同じく、通信が断たれ、センサデータの収集ができなくなってしまう。 In a conventional network used for BEMS, in order to wirelessly connect a wired cable connection between a data logger and a sensor terminal, a wireless base unit for relay is connected to the data logger with a wired cable, and the sensor terminal and the wireless terminal are connected. Wireless connection between the data logger and sensor terminal is realized by connecting the machine with a wired cable. However, in this method, the cable portion is simply made wireless, and if the wireless master unit fails, communication is cut off as in the case of cable disconnection, and sensor data cannot be collected.
そのため、従来の無線通信ネットワークにおける冗長化方式としては、例えば、特許文献1の記載技術がある。特許文献1には、無線マルチホップネットワークにおいて、無線衝突を起こさずにマルチホップ転送経路の二重化を行う方式について記載されている。
Therefore, as a redundancy method in a conventional wireless communication network, for example, there is a technique described in
しかしながら、従来の無線通信の冗長化方式を適用した場合でも、上述のように、無線中継用の無線親機及び無線子機を用いてデータロガーとセンサ端末群との間で一部無線化されたセンサネットワークでは、効率的に通信ができない場合があった。 However, even when the conventional wireless communication redundancy method is applied, as described above, a part of the data logger and the sensor terminal group are wirelessly used by using the wireless master unit and the wireless slave unit for wireless relay. In some sensor networks, efficient communication may not be possible.
例えば、データロガーから、特定のセンサ端末に制御指示のデータ(以下、「コマンド」とも呼ぶ)を送信する場合でも、マルチポイントシリアル接続型のインタフェース仕様に基づいた有線ケーブル(例えば、RS485ケーブル等の有線ケーブル)を用いた通信では、データロガーから全ての無線子機への一斉送信となってしまうため、無駄な電波送出が発生してしまう(コマンド送信先と関係のない無線親機から無線子機への電波送出)という問題があった。これは、本来、データロガーとセンサ端末との間は直接有線ケーブルで接続されていたところに、上述の無線親機及び無線子機を挿入した場合、データロガーからのデータ送信は一斉送信にならざるを得ないためである。 For example, even when data of a control instruction (hereinafter also referred to as “command”) is transmitted from a data logger to a specific sensor terminal, a wired cable (for example, an RS485 cable or the like) based on a multipoint serial connection type interface specification is used. In communication using a wired cable, the data logger transmits all of the wireless slave units at the same time, so unnecessary radio wave transmission occurs (from the wireless master unit unrelated to the command transmission destination to the wireless slave unit). There was a problem of radio wave transmission to the machine. This is because when the above-mentioned wireless master unit and wireless slave unit are inserted where the data logger and the sensor terminal are directly connected by a wired cable, data transmission from the data logger is not simultaneous transmission. This is unavoidable.
特に、特に無線親機と無線子機との間で920Mhz帯域を用いた無線通信を行う場合、電波送出の制限(例えば、1時間あたりの電波送信時間に制限)があるため、無駄な電波送出を繰り返すことで、電波送信時間制限を越えてしまった場合、本来通信したい時に、電波を利用できなくなってしまう可能性があり、大きな問題となる。 In particular, when wireless communication using the 920 Mhz band is performed between the wireless master device and the wireless slave device, there is a limitation on the transmission of radio waves (for example, limitation on the radio wave transmission time per hour). By repeating the above, if the radio wave transmission time limit is exceeded, there is a possibility that the radio wave cannot be used when originally communicating, which is a serious problem.
そのため、データ収集装置とセンサ端末との間の通信の一部を無線化する無線通信システムにおいて、効率的な電波送出を行うことができる無線通信装置及び無線通信システムが望まれている。 Therefore, a wireless communication apparatus and a wireless communication system that can perform efficient radio wave transmission are desired in a wireless communication system in which a part of communication between the data collection device and the sensor terminal is wireless.
第1の本発明の無線通信装置は、(1)データ収集装置と有線接続するデータ収集装置接続手段と、(2)センサ端末と接続した子ノードからの接続要求に基づき、1又は複数の子ノードと無線接続する子ノード接続手段と、(3)上記子ノード接続手段で接続している子ノードごとに、対応するセンサ端末のセンサ端末識別子を取得して管理する管理手段と、(4)上記データ収集装置から送出されたセンタ端末に対する指示データを取得する指示データ取得手段と、(5)上記指示データ取得手段が取得した指示データに設定された、当該指示データの宛先となるセンサ端末のセンサ端末識別子が、上記子ノード接続手段で接続した子ノードに対応するセンサ端末であると、当該子ノードに当該指示データを送信する指示データ送信手段とを有し、(6)上記管理手段は、上記子ノード接続手段で接続している子ノードごとに、対応するセンサ端末の端末識別子を登録した管理テーブルを保持し、上記管理テーブルを編集することにより、子ノードごとに対応するセンサ端末の管理を行い、(7)1又は複数の上記子ノードのそれぞれは当該子ノードを識別する子ノード識別子を有し、(8)上記管理手段はさらに、1又は複数の上記子ノードの全ての上記子ノード識別子と上記センサ端末識別子との対応関係を登録したセンサ端末管理テーブルを有し、(9)上記管理手段は、上記子ノード接続手段が上記子ノードを無線接続したならば、上記センサ端末管理テーブルを参照して無線接続した当該子ノードの上記子ノード識別子に対応する上記センサ端末識別子を取得し、取得した当該センサ端末識別子を用いて上記管理テーブルを編集することを特徴とする。 The wireless communication device according to the first aspect of the present invention includes: (1) data collection device connection means for wired connection with the data collection device; and (2) one or more children based on a connection request from a child node connected to the sensor terminal. A child node connection means for wirelessly connecting to a node; (3) a management means for acquiring and managing a sensor terminal identifier of a corresponding sensor terminal for each child node connected by the child node connection means; and (4) Instruction data acquisition means for acquiring instruction data for the center terminal sent from the data collection device; and (5) a sensor terminal as a destination of the instruction data set in the instruction data acquired by the instruction data acquisition means. If the sensor terminal identifier is a sensor terminal corresponding to the child node connected by the child node connecting means, the instruction data transmitting means for transmitting the instruction data to the child node Have a, (6) the management means, for each child node connected with said child node connection means, holds a management table registering the terminal identifier of the corresponding sensor terminal edits the management table that (7) Each of the one or more child nodes has a child node identifier for identifying the child node, and (8) the management means further includes: A sensor terminal management table in which correspondence relationships between all the child node identifiers of the one or more child nodes and the sensor terminal identifiers are registered. (9) The management unit includes the child node connection unit and the child node connection unit. If the node is wirelessly connected, the sensor terminal identifier corresponding to the child node identifier of the child node wirelessly connected is obtained by referring to the sensor terminal management table, and the node is acquired. Characterized by editing said management table by using the sensor terminal identifier.
第2の本発明の無線通信システムは、データ収集装置と有線接続する複数の親ノード、及びセンサ端末と接続した子ノードとを備える無線通信システムにおいて、上記親ノードとして、第1の本発明の無線通信装置を適用したことを特徴とする。 A wireless communication system according to a second aspect of the present invention is a wireless communication system including a plurality of parent nodes connected in a wired manner to a data collection device and a child node connected to a sensor terminal. A wireless communication device is applied.
本発明によれば、データ収集装置とセンサ端末との間の通信の一部を無線化する無線通信システムにおいて、効率的な電波送出を行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, efficient radio wave transmission can be performed in the radio | wireless communications system which makes a part of communication between a data collection device and a sensor terminal wireless.
(A)主たる実施形態
以下、本発明による無線通信装置及び無線通信システムの一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。以下では、本発明の親ノードとして動作する無線通信装置を無線親機に適用し、子ノードとして動作する無線通信装置を無線子機に適用した例について説明する。
(A) Main Embodiment Hereinafter, an embodiment of a wireless communication apparatus and a wireless communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, an example will be described in which a wireless communication device operating as a parent node of the present invention is applied to a wireless master device, and a wireless communication device operating as a child node is applied to a wireless slave device.
(A−1)実施形態の構成
図2は、この実施形態の無線通信システム1を適用したセンサデータ収集システムの全体構成について示したブロック図である。
(A-1) Configuration of Embodiment FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of a sensor data collection system to which the
センサデータ収集システム1000では、データ収集装置としてのデータロガー10と複数のセンサ端末40(40−1〜40−4)との間の通信の一部が、無線通信システム1により無線化されている。無線通信システム1を構成する各装置の数は限定されないものであるが、ここでは、1台のデータロガー10、2台の無線親機20(20−1、20−2)、4台の無線子機30(30−1〜30−4)、及び4台のセンサ端末40(40−1〜40−4)が配置されているものとする。
In the sensor data collection system 1000, a part of communication between the
無線通信システム1には、4台センサ端末40(40−1〜40−4)に、それぞれ対応する無線子機30(30−1〜30−4)が配置されている。なお、無線子機30−1〜30−4とセンサ端末40−1〜40−4との間は、それぞれ有線ケーブルC2により接続されている。無線子機30−1〜30−4とセンサ端末40−1〜40−4との間の有線ケーブルC2の仕様は限定されないものであるが、例えば、RS485ケーブル等のシリアル接続型のケーブルを適用することができる。
In the
各センサ端末40が搭載するセンサについては限定されないものであり、例えば、電力、温度、湿度、ガス濃度、照度等のセンサを適用することができる。センサ端末40は、データロガー10から送出されるコマンド(制御指示データを含むデータ)に基づいて動作するものとする。センサ端末40は、例えば、図示しないセンサ手段の検知結果に基づくデータ(以下、「センサデータ」と呼ぶ)の出力を指示するコマンドが供給された場合、当該コマンドに従ってセンサデータを取得して出力する処理を行う。ここでは、センサ端末40が出力するセンサデータは、無線区間(無線通信システム1)を経由して、データロガー10に供給されることになる。
The sensor mounted on each
データロガー10は、バス接続型の伝送路である有線ケーブルC1に接続されている。そして、各無線親機20も、有線ケーブルC1に接続している。
The
無線通信システム1において、各無線子機30は、複数の無線親機20の両方と無線通信可能となるように配置されているものとする。したがって、各無線子機30は、通信可能な無線親機20のいずれかを選択して接続する構成となっているものとする。このように、無線通信システム1では、無線子機30が、複数の無線親機20のいずれかを選択して接続可能な状態とすることで、無線区間の通信の冗長化が図られている。
In the
有線ケーブルC1の仕様(インタフェースの仕様)については限定されないものであるが、例えば、RS−485等のマルチポイントシリアル接続型のインタフェースに準拠したケーブルを適用することができる。なお、有線ケーブルC1と有線ケーブルC2は同じ仕様にインタフェースに基づくケーブルであるものとする。有線ケーブルC1は、一端がデータロガー10に接続されており、複数分岐可能なものである。そして、有線ケーブルC1は無線親機20ごとに分岐されており、分岐された有線ケーブルC1のそれぞれの端に無線親機20が接続されている。
Although the specification (interface specification) of the wired cable C1 is not limited, for example, a cable conforming to a multipoint serial connection type interface such as RS-485 can be applied. Note that the wired cable C1 and the wired cable C2 are cables based on the same specifications and based on the interface. One end of the wired cable C1 is connected to the
データロガー10から送出されるコマンドの形式は限定されないものであるが、ここでは、図4に示すような構成のフレームであるものとして説明する。
Although the format of the command sent from the
図4は、無線通信システム1で流通するコマンドのデータ構成例について示したブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a data configuration example of a command distributed in the
図4に示すように、コマンドには、当該コマンドの宛先のセンサ端末40に係る識別子(以下、「固有ID」と呼ぶ)と、当該コマンドの指示内容を示すデータ(以下、「制御指示データ」と呼ぶ)が含まれている。
As shown in FIG. 4, the command includes an identifier (hereinafter referred to as “unique ID”) related to the
なお、無線通信システム1内の無線区間では、イーサネット(登録商標)フレームを用いたIPパケット(イーサネットパケット)の送受信が行われるものとして説明する。すなわち、データロガー10から送出されたコマンドは、無線区間(無線親機20と無線子機30との間)ではIPパケットに挿入(カプセリング)されて送受信されるものとする。また、センサ端末40から送出されるセンサデータ等のデータも無線区間(無線親機20と無線子機30との間)ではIPパケットに挿入(カプセリング)されて送受信されるものとする。また、無線通信システム1において、データロガー10についても仮想的なIPアドレスが付与されており、無線子機30は、データロガー10宛のデータを送信する際にはそのIPアドレスを設定したIPパケットを送信するものとする。また、無線通信システム1において、データロガー10から送出されたコマンド又はセンサ端末40から送出されたセンサデータをカプセリングしたIPパケット(イーサネットパケット)については、ヘッダ情報に所定の値が設定(例えば、ポート番号やプロトコル番号に所定の値を設定)されており、受信側でコマンド又はセンサデータがカプセリングされたIPパケット(イーサネットパケット)が識別可能となっているものとする。
It is assumed that IP packets (Ethernet packets) using Ethernet (registered trademark) frames are transmitted and received in the wireless section in the
以上のように、データロガー10は無線親機20と有線接続し、無線親機20は無線子機30と無線接続し、無線子機30はセンサ端末40有線接続している。
As described above, the
次に、無線親機20の内部構成について図1を用いて説明する。
Next, the internal configuration of the
ここでは、各無線親機20は、全て同じ構成であるものとして説明する。
Here, description will be given assuming that all the
図1に示すように、無線親機20は、コマンド受信部201、宛先解析部202、コマンド送信部203、子機接続制御部204、接続子機情報テーブル205、有線IF部206、無線IF部207、送受信処理部208、及びセンサ管理テーブル209を有している。
As shown in FIG. 1, the
有線IF部206は、有線ケーブルC1の伝送路に接続するためのネットワークインタフェースである。
The wired IF
無線IF部207は、無線子機30と無線接続するためのネットワークインタフェースである。無線IF部207としては、例えば、種々の無線LANのインタフェースを適用することができる。
The wireless IF
送受信処理部208は、有線IF部206又は無線IF部207を用いたデータの送受信処理を行うものである。送受信処理部208は、有線IF部206でデータロガー10から送出されたコマンドを受信した場合、そのコマンドを、コマンド受信部201に供給する。そして、センサ端末40は、無線子機30から供給されるコマンドを実行することになる。例えば、当該コマンドにセンサ端末40で、現在検知している値に基づくセンサデータの返答(データロガー10)指示が設定されていた場合には、センサ端末40は、当該コマンドに従ってセンサデータを取得し、当該センサデータを返答(無線子機30に返答)する。
The transmission /
また、送受信処理部208は、無線子機30から送出されたセンサデータが挿入されたパケット(IPパケット)を受信した場合、当該パケットからセンサデータを抽出して、有線IF部206から送出(データロガー10へ送信)する処理を行う。
When the transmission /
コマンド受信部201は、送受信処理部208がデータロガー10から送信されたコマンドを検出した場合に、そのコマンドを受信する処理を行うものである。
When the transmission /
宛先解析部202は、コマンド受信部201が受信したコマンドを解析し、当該コマンドの対象(宛先)となるセンサ端末40(固有ID)を特定するものである。
The
接続子機情報テーブル205は、自装置が接続(収容)している無線子機30を管理するための情報である。
The connection slave device information table 205 is information for managing the
コマンド送信部203は、受信したコマンドを、宛先解析部202が解析した宛先のセンサ端末40へ向けて送出(当該センサ端末40が接続されている無線子機30に転送)する処理を行うものである。具体的には、コマンド送信部203は、送受信処理部208を介して、当該コマンドを挿入したパケットを、対応する無線子機30に送信する。
The
図3は、接続子機情報テーブル205の構成例について示した説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration example of the connection child device information table 205.
図3に示す接続子機情報テーブル205では、無線子機30ごとに、MACアドレス(以下、「子機MACアドレス」とも呼ぶ)、IPアドレス(以下、「子機IPアドレス」とも呼ぶ)、及び各無線子機30が接続しているセンサ端末40の固有IDが登録されている。
In the connected slave unit information table 205 shown in FIG. 3, for each
子機接続制御部204は、送受信処理部208を介して、無線子機30との間の通信制御処理を行う。また、子機接続制御部204は、無線子機30からの接続要求等に基づき、接続子機情報テーブル205の登録・削除の処理を行う。言い換えると、子機接続制御部204は、接続子機情報テーブル205の内容を編集することにより、自装置で接続する無線子機30の管理を行う。
The slave unit
図5は、センサ管理テーブル209の構成例について示した説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration example of the sensor management table 209.
センサ管理テーブル209は、無線通信システム1内における各無線子機30とセンサ端末40との対応関係について管理するものである。言い換えると、センサ管理テーブル209では、各センサ端末40がどの無線子機30に接続されているのかを管理している。無線通信システム1では、各無線親機20に、共通する内容のセンサ管理テーブル209が予め登録されているものとする。
The sensor management table 209 manages the correspondence relationship between each
図5に示すセンサ管理テーブル209では、各無線子機30を識別する子機識別子としてIPアドレスをそのまま適用している。なお、子機識別子としては、当該無線子機30のIPアドレスを全桁適用するようにしてもよいし、無線通信システム1内でユニークな識別子(パケットを受信した場合の送信元の特定が可能な識別子)として利用できればIPアドレスの一部の桁(例えば、下位16ビット等のショートアドレス)を適用するようにしてもよい。また、この実施形態では各無線子機30のIPアドレスがIPv6の体系である場合には、IPv6アドレスの下位16ビット分をセンサ管理テーブル209の無線子機識別子(ショートアドレス)として適用するようにしてもよい。
In the sensor management table 209 shown in FIG. 5, the IP address is applied as it is as a slave unit identifier for identifying each
次に、各無線子機30の内部構成について、図6を用いて説明する。
Next, the internal configuration of each
無線子機30は、親機接続制御部301、接続先情報テーブル302、無線IF部303、有線IF部304、及び送受信処理部305を有している。
The
無線IF部303は、無線親機20と無線通信するためのネットワークインタフェースである。
The wireless IF
有線IF部304は、センサ端末40と接続するためのインタフェースである。
The wired IF
送受信処理部305は、無線IF部303又は有線IF部304を用いたデータの送受信処理を行うものである。送受信処理部305は、無線IF部303で、無線親機20から送出されたコマンドが挿入されたパケット(IPパケット)が受信された場合、当該パケットに挿入されたコマンドを抽出し、有線IF部304を介して、センサ端末40に供給する。また、送受信処理部305は、有線IF部304で、センサ端末40から出力されたセンサデータ等のデータが検知された場合、そのデータを挿入したパケットを、有線IF部304から送出(データロガー10へ送信)する処理を行う。
The transmission /
接続先情報テーブル302は、自装置が接続する(収容される)無線親機20を管理するための情報である。
The connection destination information table 302 is information for managing the
図7は、接続先情報テーブル302の構成例について示した説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration example of the connection destination information table 302.
図7に示す接続先情報テーブル302では、自装置が接続可能(直接無線通信可能)な無線親機20ごとに接続優先順位、MACアドレス(以下、「親機MACアドレス」と呼ぶ)及びIPアドレス(以下「親機IPアドレス」と呼ぶ)が管理されている。図7に示す接続先情報テーブル302では、接続優先順位の値が小さい無線親機20ほど優先度が高いことを示している。なお、親機の識別には、MACアドレスの代わりに親機が形成するPAN(Personal Area Network)のIDを用いて識別することでも良い。
In the connection destination information table 302 shown in FIG. 7, connection priority, MAC address (hereinafter referred to as “parent device MAC address”), and IP address for each
親機接続制御部301は、接続先情報テーブル302に従って、いずれかの無線親機20との接続状態(パケットの送受信が可能な状態)を継続するように制御を行う処理を行うものである。
The base unit
ここでは、各無線子機30は、通常時(障害が発生していない状態)で、同時に複数の無線親機20と直接無線通信可能となるように配置されているものとする。これは、各無線子機30からデータロガー10までの通信経路の冗長化を目的とした構成である。
Here, it is assumed that each
言い換えると、1つの無線親機20の配下(無線親機20、無線子機30及びセンサ端末40を含むノード)では、1つのPAN(personal area network)が形成されていることになる。すなわち、接続先情報テーブル302では、接続先のPANの優先度が管理されており、親機接続制御部301は、接続先情報テーブル302に基づいて、接続先のPANを決定する処理を行うことになる。
In other words, one PAN (personal area network) is formed under the control of one wireless master device 20 (a node including the
ここでは、親機接続制御部301は、接続先情報テーブル302に設定された無線親機20で接続可能なもののうち、最も接続優先順位が高い無線親機20との接続を継続する通信制御を行うものとする。具体的には、親機接続制御部301は、起動すると接続先情報テーブル302に基づいて、優先度の高い無線親機20から順に接続を試み、接続可能な無線親機20と接続する。そして、親機接続制御部301は、接続中の無線親機20に対して、定期又は不定期の間隔で、確認応答を伴う接続確認を行い、応答がない場合には、当該無線親機20については当該無線親機30については通信不可と判断し、その次に優先度の高い無線親機20に接続を試みる。このとき、親機接続制御部301は、再度起動時と同様のシーケンスにより、接続可能な無線親機20のうち最も優先度の高い物との接続を行うように制御するようにしてもよい。なお、例えば、親機接続制御部301が行う、無線親機20に対する接続確認方法としては、例えば、ICMP(Internet Control Message Protocol)のコマンドを用いた接続確認の処理(いわゆるPing)や任意のメッセージを用いたACK要求等の確認応答を伴う接続確認用のパケットを送受信するシーケンスを実行するようにしてもよい。
Here, the base unit
なお、各センサ端末40の具体的構成については限定されないものであり、種々のセンサネットワーク等に適用されるセンサ等を適用することができる。また、ここでは、センサ端末40の検知に基づくセンサデータ等の出力データの具体的な形式についても限定されないものである。
The specific configuration of each
(A−2)実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態の無線通信システム1の動作を説明する。
(A-2) Operation | movement of embodiment Next, operation | movement of the radio |
なお、以下では、無線親機20−1、20−2のIPアドレスは、それぞれ169.123.222.111、169.123.222.222であるものとする。また、無線親機20−1、20−2のMACアドレスは、それぞれA1−12−34−56−78−90、A2−12−34−56−78−91であるものとする。さらに、センサ端末40−1、40−2の固有IDはそれぞれ001、002であるものとする。さらにまた、ここでは、無線子機30−1の接続先情報テーブル302の内容は、上述の図7の内容となっているものとする。 In the following, it is assumed that the IP addresses of the wireless masters 20-1 and 20-2 are 169.123.222.111 and 169.123.222.222, respectively. The MAC addresses of the wireless master devices 20-1 and 20-2 are A1-12-34-56-78-90 and A2-12-34-56-78-91, respectively. Further, it is assumed that the unique IDs of the sensor terminals 40-1 and 40-2 are 001 and 002, respectively. Furthermore, here, it is assumed that the content of the connection destination information table 302 of the wireless slave device 30-1 is the content of FIG.
したがって、無線子機30−1の配下には、センサ端末40−1(固有ID:001)が接続される。また、無線子機30−1は、接続先情報テーブル302の内容に基づき、無線親機20−1、20−2のいずれかと接続することになる。なお、図7に示すように、無線子機30−1の接続先情報テーブル302では、無線親機20−1が最も優先度の高い接続優先順位(1)に設定されており、無線親機20−2がその次に優先度の高い接続優先順位(2)に設定されている。 Therefore, the sensor terminal 40-1 (unique ID: 001) is connected under the wireless slave device 30-1. The wireless slave device 30-1 is connected to either the wireless master device 20-1 or 20-2 based on the contents of the connection destination information table 302. As shown in FIG. 7, in the connection destination information table 302 of the wireless slave device 30-1, the wireless master device 20-1 is set to the highest connection priority (1), and the wireless master device 20-2 is set to the connection priority (2) having the next highest priority.
(A−2−1)PANの構成動作
まず、各無線親機20の配下に形成されるPANの動作について図8のシーケンス図を用いて説明する。
(A-2-1) Configuration Operation of PAN First, the operation of the PAN formed under each
ここでは、無線子機30−1を中心とした動作について説明する。 Here, the operation centering on the wireless slave device 30-1 will be described.
ここでは、まず無線子機30−1の有線IF部304が、センサ端末40−1と接続し、接続状態となったものとする(S101)。なお、ここでは、無線子機30−1とセンサ端末40−1との間の接続シーケンスについて詳細説明を省略するが、種々のシリアルインタフェースの接続シーケンスを適用することができる。
Here, it is assumed that the wired IF
そして、無線子機30−1の親機接続制御部301が、接続先情報テーブル302(上述の図7参照)に基づき、最も優先度の高い無線親機20−1に接続要求を行う(S102)。
Then, the parent device
次に、無線親機20−1の子機接続制御部204が、無線子機30−1からの接続要求に応じる確認応答(ACK)を送信し(S103)、その後無線子機30−1と無線親機20−1との接続状態が確立したものとする(S104)。
Next, the slave
なお、無線子機30−1と無線親機20−1との間の接続シーケンスについては、図8の例に限定されないものであり、他の処理(例えば、認証処理や暗号処理等)を含むようにしてもよいことは当然である。 Note that the connection sequence between the wireless slave device 30-1 and the wireless master device 20-1 is not limited to the example in FIG. 8, and includes other processing (for example, authentication processing, encryption processing, etc.). Of course, it may be possible to make it unclear.
次に、無線親機20−1の子機接続制御部204が、接続子機情報テーブル205に、新たに接続した無線子機30−1の情報(子機MACアドレス:A1−12−34−56−78−90、子機IPアドレス:169.123.111.111、固有ID:001)を追加登録する情報更新を行う(S105)。
Next, the slave
無線親機20−1の子機接続制御部204は、無線子機30−1からの接続要求のパケット(IPパケット)を受信したときに、そのパケットのヘッダの送信元を確認することにより、接続要求元の無線子機30−1の無線子機識別子(IPアドレス)を取得する。そして、無線親機20−1の子機接続制御部204は、取得した無線子機識別子をセンサ管理テーブル209で照合することにより、接続要求元の無線子機30−1に接続されているセンサ端末40の固有IDを取得し、接続子機情報テーブル205を上述のように更新することができる。
When receiving the connection request packet (IP packet) from the wireless slave device 30-1, the slave device
以上のような動作で、無線子機30−1は、無線親機20−1が管理するPANに接続が可能となる。そして、その後、無線子機30−1(親機接続制御部301)は、接続中の無線親機20−1に対して、定期又は不定期の間隔で、確認応答を伴う接続確認を行い、応答がない場合(例えば、所定時間又は所定回数以上応答がない場合)には、無線親機20−1については通信不可と判断し、その次に優先度の高い無線親機20−2に接続を試みる処理(上述の図8と同様のシーケンスの処理)を実行することになる。 By the operation as described above, the wireless slave device 30-1 can be connected to the PAN managed by the wireless master device 20-1. After that, the wireless slave device 30-1 (master device connection control unit 301) performs connection confirmation with a confirmation response to the connected wireless master device 20-1 at regular or irregular intervals. When there is no response (for example, when there is no response for a predetermined time or a predetermined number of times), it is determined that communication is impossible for the wireless master device 20-1, and then the wireless master device 20-2 with the next highest priority is connected. The process (the process of the sequence similar to the above-mentioned FIG. 8) which tries is performed.
一方、無線親機20−1(子機接続制御部204)の側でも、定期又は不定期の間隔で、無線子機30−1に対して確認応答を伴う接続確認の処理を行い、応答がない場合(例えば、所定時間又は所定回数以上応答がない場合)に、無線親機20−1は配下に存在しなくなったものとして、管理(接続子機情報テーブル205から無線親機20−1の情報を消去)することにより、接続を中止する処理を行う。 On the other hand, the wireless master device 20-1 (slave device connection control unit 204) also performs connection confirmation processing with a confirmation response to the wireless slave device 30-1 at regular or irregular intervals. If there is no response (for example, when there is no response for a predetermined time or a predetermined number of times), it is assumed that the wireless master device 20-1 no longer exists under the management (from the connected slave device information table 205 to the wireless master device 20-1). The process of canceling the connection is performed by deleting the information.
次に、データロガー10から、センサ端末40に向けて、センサデータを要求するコマンドが送信され、センサ端末40がそれに応答してセンサデータを返答する処理について図9のシーケンス図を用いて説明する。
Next, a process in which a command requesting sensor data is transmitted from the
図9では、データロガー10から、センサ端末40−1を宛先として、センサデータを要求するコマンドが送信された場合の例について示している。
FIG. 9 shows an example where a command requesting sensor data is transmitted from the
ここでは、センサ端末40−1は無線子機30−1に所属しているものとして説明する。また、無線子機30−1は無線親機20−1の配下のPANに所属しているものとして説明する。さらに、無線親機20−1の、接続子機情報テーブル205の内容は、上述の図3のようになっているものとして説明する。 Here, the sensor terminal 40-1 will be described as belonging to the wireless slave device 30-1. The wireless slave device 30-1 will be described as belonging to the PAN under the control of the wireless master device 20-1. Furthermore, description will be made assuming that the contents of the connection slave device information table 205 of the wireless master device 20-1 are as shown in FIG.
まず、データロガー10において、宛先の固有IDに、センサ端末40−1の固有IDである「001」が設定されたコマンド(センサデータの返答を要求するコマンド)が生成され、そのコマンドの信号(フレーム)が有線ケーブルC1上に、送出されたものとする(S201)。
First, the
無線親機20−1では、コマンド受信部201によりそのコマンドが取得され、宛先解析部202により当該コマンドの宛先の固有IDが解析される(S202)。
In the wireless master device 20-1, the
そして、無線親機20−1では、コマンド送信部203により、接続子機情報テーブル205に基づいて、解析されたコマンドの宛先(固有ID)が自装置の配下のセンサ端末40であるか否か判断される(S203)。
In the wireless master device 20-1, the
コマンド送信部203は、当該コマンドの宛先が、自装置の配下である場合には、接続子機情報テーブル205に従って、当該コマンドのデータを、当該コマンドの宛先となるセンサ端末40を収容する無線子機30に送信する。ここでは、当該コマンドの宛先の固有IDは「001」であるため、コマンド送信部203は、接続子機情報テーブル205に従って、当該コマンドのデータを、無線子機30−1に送信するパケットを生成して送信することになる(S204)。
If the destination of the command is under its control, the
なお、上述のステップS203で、当該コマンドの宛先が、自装置の配下でないと判定された場合、コマンド送信部203は、当該コマンドのデータを破棄(S209)して処理を終了することになる。
When it is determined in step S203 described above that the destination of the command is not under the control of the own device, the
無線子機30−1では、無線IF部303により、コマンドが挿入されたパケットが受信されると、送受信処理部305は、当該パケットからコマンドを抽出し、当該コマンドを、センサ端末40−1に供給する(S205)。
In the wireless slave device 30-1, when the wireless IF
センサ端末40は、コマンドが供給されると当該コマンドの実行を開始する(S206)。ここでは、センサ端末40は、供給されたコマンドに従ってセンサの検知に基づくセンサデータを取得して、無線子機30−1に返答する処理を行ったものとする(S207))。なお、センサ端末40が実行可能なコマンドはセンサデータの返答に限定されず、単にセンサデータを保持しておく処理や、センサを初期化する処理等、種々のセンサに係る処理を適用することができる。なお、このとき、センサ端末40は、生成したセンサデータに自装置の固有IDを付加して返答するものとする。
When the command is supplied, the
そして、無線子機30−1のコマンド送信部304は、センサ端末40から取得したセンサデータを挿入したパケットを生成し、当該パケットを、データロガー10宛に送信(親局となる無線子機30に送信)する(S208)。
Then, the
そして、無線親機20−1(送受信処理部208)は、受信したパケット(センサデータが挿入されたパケット)を、データロガー10に転送する処理を行う(S209)。 Then, the wireless master device 20-1 (transmission / reception processing unit 208) performs processing for transferring the received packet (packet in which sensor data is inserted) to the data logger 10 (S209).
このように、無線通信システム1では、データロガー10からのコマンドがセンサ端末40−1に供給され、センサ端末40−1で生成されたセンサデータがデータロガー10に供給されることになる。
As described above, in the
(A−3)実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
(A-3) Effects of Embodiment According to this embodiment, the following effects can be achieved.
無線通信システム1では、データロガー10に有線接続(バス接続)で無線親機20を複数台接続して運用しても、コマンド単位で特定の宛先となる無線子機30に対して電波を送出する無線親機20は1台のみとして無駄な電波送出を抑え、効率的な無線通信を実現することができる。また、無線親機20からの電波送出を抑えることにより、周辺で利用する同じ周波数帯の無線機との電波干渉や衝突などの問題を未然に防ぐ効果も奏する。
In the
言い換えると、本来データロガー10及びセンサ端末40は、RS485等の有線ケーブルを用いたシリアルインタフェースで接続されるため、本来データロガー10から送出されるコマンドは全てのセンサ端末40宛ての同報送信のデータであるが、無線通信システム1を適用することにより、無線親機20が無線子機30に対して無駄な電波送出を行うことを抑制することができる。
In other words, since the
(B)他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
(B) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may include modified embodiments as exemplified below.
(B−1)上記の実施形態の無線子機30では、複数の無線親機20のいずれかを選択して接続可能な状態とし、接続中の無線親機20に障害が発生した場合、通信可能な無線親機20のうち最も優先順位の高い無線親機20と接続し、通信の冗長化を図っているが、このような冗長構成を省略するようにしてもよい。例えば、無線子機30において、接続先情報テーブル302に替えて接続する対象の1つの無線親機20だけを登録するようにしてもよい。
(B-1) In the
(B−2)上記の実施形態では、各無線子機30において、接続する無線親機20を、予め設定された接続先情報テーブル302に従って決定していたが、接続先情報テーブル302を省略して、接続可能な無線親機20から選択して接続するようにしてもよい。例えば、無線子機30が接続可能な無線親機20を検索し、検出した無線親機20から任意のものを選択(例えば、ランダムに選択したり、最も通信状態が良好なものを選択するようにしてもよい)して接続するようにしてもよい。
(B-2) In the above embodiment, in each
1000…センサデータ収集システム、1…無線通信システム、10…データロガー、20、20−1、20−2…無線親機、201…コマンド受信部、202…宛先解析部、203…コマンド送信部、204…子機接続制御部、205…接続子機情報テーブル、206…有線IF部、207…無線IF部、208…送受信処理部、209…センサ管理テーブル、30−1〜30−4、30…無線子機、301…親機接続制御部、302…接続先情報テーブル、303…無線IF部、304…有線IF部、305…送受信処理部、40、40−1〜40−4…センサ端末、C1、C2…有線ケーブル。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1000 ... Sensor data collection system, 1 ... Wireless communication system, 10 ... Data logger, 20, 20-1, 20-2 ... Wireless main | base station, 201 ... Command receiving part, 202 ... Destination analysis part, 203 ... Command transmission part, 204 ... Slave device connection control unit, 205 ... Connection slave device information table, 206 ... Wired IF unit, 207 ... Wireless IF unit, 208 ... Transmission / reception processing unit, 209 ... Sensor management table, 30-1 to 30-4, 30 ...
Claims (4)
センサ端末と接続した子ノードからの接続要求に基づき、1又は複数の子ノードと無線接続する子ノード接続手段と、
上記子ノード接続手段で接続している子ノードごとに、対応するセンサ端末のセンサ端末識別子を取得して管理する管理手段と、
上記データ収集装置から送出されたセンサ端末に対する指示データを取得する指示データ取得手段と、
上記指示データ取得手段が取得した指示データに設定された、当該指示データの宛先となるセンサ端末のセンサ端末識別子が、上記子ノード接続手段で接続した子ノードに対応するセンサ端末であると、当該子ノードに当該指示データを送信する指示データ送信手段とを有し、
上記管理手段は、上記子ノード接続手段で接続している子ノードごとに、対応するセンサ端末の端末識別子を登録した管理テーブルを保持し、上記管理テーブルを編集することにより、子ノードごとに対応するセンサ端末の管理を行い、
1又は複数の上記子ノードのそれぞれは当該子ノードを識別する子ノード識別子を有し、
上記管理手段はさらに、1又は複数の上記子ノードの全ての上記子ノード識別子と上記センサ端末識別子との対応関係を登録したセンサ端末管理テーブルを有し、
上記管理手段は、上記子ノード接続手段が上記子ノードを無線接続したならば、上記センサ端末管理テーブルを参照して無線接続した当該子ノードの上記子ノード識別子に対応する上記センサ端末識別子を取得し、取得した当該センサ端末識別子を用いて上記管理テーブルを編集する
ことを特徴とする無線通信装置。 Data collection device connection means for wired connection with the data collection device;
A child node connection means for wirelessly connecting to one or more child nodes based on a connection request from a child node connected to the sensor terminal;
Management means for acquiring and managing the sensor terminal identifier of the corresponding sensor terminal for each child node connected by the child node connection means,
Instruction data acquisition means for acquiring instruction data for the sensor terminal sent from the data collection device;
When the sensor terminal identifier of the sensor terminal that is the destination of the instruction data set in the instruction data acquired by the instruction data acquisition unit is a sensor terminal corresponding to the child node connected by the child node connection unit, Instruction data transmission means for transmitting the instruction data to the child node ;
The management means maintains a management table in which terminal identifiers of corresponding sensor terminals are registered for each child node connected by the child node connection means, and supports each child node by editing the management table. Manage sensor terminals
Each of the one or more child nodes has a child node identifier identifying the child node;
The management means further includes a sensor terminal management table in which correspondence relationships between all the child node identifiers of the one or more child nodes and the sensor terminal identifier are registered,
If the child node connection means wirelessly connects the child node, the management means acquires the sensor terminal identifier corresponding to the child node identifier of the child node wirelessly connected with reference to the sensor terminal management table And editing the management table using the acquired sensor terminal identifier .
上記管理手段は、上記子ノード接続手段で接続が中止となった子ノードに係る情報を上記管理テーブルから削除する
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。 The child node connection means confirms connection with the connected child node at regular or irregular intervals, and when it is determined that the connection cannot be confirmed, stops the connection with the child node,
The wireless communication apparatus according to claim 1 , wherein the management unit deletes information related to a child node whose connection has been canceled by the child node connection unit from the management table.
上記親ノードとして、請求項1に記載の無線通信装置を適用したこと
を特徴とする無線通信システム。 In a wireless communication system comprising a plurality of parent nodes connected in a wired manner to a data collection device and a child node connected to a sensor terminal,
A wireless communication system, wherein the wireless communication device according to claim 1 is applied as the parent node.
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