JP6432725B2 - WIRELESS DEVICE, WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM WITH THE SAME, AND PROGRAM RUNNED IN WIRELESS DEVICE - Google Patents
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Description
この発明は、無線装置、それを備えた無線通信システムおよび無線装置において実行されるプログラムに関するものである。 The present invention relates to a radio apparatus, a radio communication system including the radio apparatus, and a program executed in the radio apparatus.
従来、スリープ状態から起動状態へ移行させる無線装置の識別情報をフレーム長によって表して無線装置を起動させる技術が知られている(特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique is known in which identification information of a wireless device that is shifted from a sleep state to an activated state is represented by a frame length to activate the wireless device (Patent Document 1).
特許文献1に記載された技術においては、送信元の無線装置は、起動させたい無線装置の識別情報を示すフレーム長を有する無線フレームを生成し、その生成した無線フレームを無線通信の相手先である無線装置へ送信する。そして、相手先の無線装置は、無線フレームを受信し、その受信した無線フレームの受信信号をサンプリング間隔で包絡線検波してフレーム長を検出する。その後、相手先の無線装置は、その検出したフレーム長を識別情報に復号し、その復号した識別情報が自己の識別情報に一致するとき、スリープ状態から起動状態へ移行する。
In the technique described in
そうすると、送信元の無線装置は、相手先の無線装置と無線通信を行う。 Then, the transmission source wireless device performs wireless communication with the counterpart wireless device.
また、複数のセンサー端末と、管理端末とを備える無線センサーネットワークが知られている(特許文献2)。 A wireless sensor network including a plurality of sensor terminals and a management terminal is known (Patent Document 2).
複数のセンサー端末は、センサーを備える。管理端末は、複数のセンサー端末と通信する通信経路を構築し、その構築した通信経路に基づいて各センサー端末と無線通信を行う。そして、管理端末は、各センサー端末が検出したセンサー値を収集する。 The plurality of sensor terminals includes a sensor. The management terminal constructs a communication path for communicating with the plurality of sensor terminals, and performs wireless communication with each sensor terminal based on the constructed communication path. Then, the management terminal collects sensor values detected by each sensor terminal.
しかし、特許文献1に記載された技術を特許文献2に記載された無線センサーネットワークに適用して、センサー値の送信元のセンサー端末から管理端末までの経路上に存在する少なくとも1つのセンサー端末を順次起動させながらセンサー値を送信元のセンサー端末から管理端末へ送信することを想定した場合、次のような問題がある。
However, by applying the technology described in
無線センサーネットワークを構成するセンサー端末の個数が少ない場合でも、ウェイクアップIDを構成するフレーム長およびフレーム数が増大し、ウェイクアップIDの送信による消費電力が多くなるという問題がある。 Even when the number of sensor terminals constituting the wireless sensor network is small, there is a problem that the frame length and the number of frames constituting the wakeup ID increase, and power consumption due to transmission of the wakeup ID increases.
また、起動回数の少ないセンサー端末も起動回数の多いセンサー端末も、起動のためのオーバーヘッドが同じであるため、無線センサーネットワーク全体の消費電力が増大するという問題がある。 In addition, the sensor terminal with a small number of activations and the sensor terminal with a large number of activations have the same overhead for activation, which increases the power consumption of the entire wireless sensor network.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、識別情報の送信による消費電力を低減可能な無線装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a radio apparatus capable of reducing power consumption due to transmission of identification information.
また、この発明の別の目的は、識別情報の送信による消費電力を低減可能な無線装置を備える無線通信システムを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a wireless communication system including a wireless device capable of reducing power consumption due to transmission of identification information.
更に、この発明の別の目的は、識別情報の送信による消費電力を低減可能な無線装置において実行されるプログラムを提供することである。 Furthermore, another object of the present invention is to provide a program executed in a wireless device capable of reducing power consumption due to transmission of identification information.
この発明の実施の形態によれば、無線装置は、検出手段と、収集手段と、割当手段とを備える。検出手段は、無線ネットワークを構成する無線装置の配置状態を示すトポロジーを検出し、その検出したトポロジーを示すトポロジー情報に基づいて、無線ネットワークを構成する無線装置の総数、無線ネットワークを構成する無線装置に含まれ、かつ、他の無線装置からデータを収集する第1の無線装置からの近さの度合いを示す近さ指標、無線ネットワークを構成する無線装置に隣接する隣接無線装置の個数、各無線装置間のホップ数、および無線ネットワークを構成する各無線装置よりも下位層に存在し、かつ、無線ネットワークを構成する各無線装置から1ホップ以上の位置に存在する子ノードの総数のいずれかを検出する。収集手段は、所望の時間長において無線装置を制御する回数である制御回数、各無線装置における受信信号強度、および各無線装置において所望の時間長に送信されるフレームの数であるフレーム送信数のいずれかを収集する。割当手段は、検出手段による検出結果および収集手段による収集結果のいずれかに基づいて、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定された基準識別情報からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するように無線装置を制御するための識別情報を前記無線ネットワークを構成する全ての無線装置に割り当てる割当処理を実行する。 According to the embodiment of the present invention, the wireless device includes a detection unit, a collection unit, and an allocation unit. The detecting means detects a topology indicating an arrangement state of the wireless devices constituting the wireless network, and based on the topology information indicating the detected topology, the total number of wireless devices constituting the wireless network, and the wireless devices constituting the wireless network Included, and a proximity index indicating the degree of proximity from the first wireless device that collects data from other wireless devices, the number of adjacent wireless devices adjacent to the wireless device constituting the wireless network, and each wireless device Either the number of hops between the devices, or the total number of child nodes existing in a lower layer than each wireless device constituting the wireless network and located at a position of 1 hop or more from each wireless device constituting the wireless network To detect. The collection means includes a control count that is the number of times that the radio apparatus is controlled in a desired time length, a received signal strength in each radio apparatus, and a frame transmission number that is the number of frames transmitted in a desired time length in each radio apparatus. Collect one. The allocation means sequentially increases the frame length or the frame length and the number of frames from the reference identification information defined by the shortest frame length and the smallest number of frames based on either the detection result by the detection means or the collection result by the collection means. In this way, an assignment process for assigning identification information for controlling the wireless device to all the wireless devices constituting the wireless network is executed.
この発明の実施の形態による無線装置は、無線ネットワークを構成する無線装置のトポロジーを示すトポロジー情報に基づいて検出された各種の指標、または収集された各種の指標を用いて、基準識別情報からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するように識別情報を無線ネットワークを構成する全ての無線装置に割り当てる。その結果、無線ネットワークを構成する無線装置の識別情報は、各無線装置によってフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が異なる。そして、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられた無線装置に識別情報を送信する無線装置は、識別情報を構成する無線フレームを少ない消費電力で送信する。 A radio apparatus according to an embodiment of the present invention uses a variety of indices detected based on topology information indicating the topology of radio apparatuses constituting a radio network, or collected indices to generate a frame from reference identification information. Identification information is assigned to all wireless devices constituting the wireless network so that the length or the frame length and the number of frames sequentially increase. As a result, the identification information of the wireless devices constituting the wireless network differs in frame length or frame length and number of frames depending on each wireless device. Then, a wireless device that transmits identification information to a wireless device to which identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames is assigned transmits the wireless frame constituting the identification information with less power consumption.
従って、識別情報の送信による消費電力を低減できる。 Accordingly, power consumption due to transmission of identification information can be reduced.
また、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられた無線装置は、識別情報を構成する無線フレームを少ない消費電力で受信する。 In addition, a wireless device to which identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames is assigned receives a wireless frame constituting the identification information with low power consumption.
従って、識別情報の受信による消費電力を低減できる。 Therefore, power consumption due to reception of the identification information can be reduced.
好ましくは、割当手段は、収集手段によって制御回数が収集されたとき、制御回数が最も多い無線装置から制御回数が最も少ない無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, when the number of times of control is collected by the collecting means, the allocating unit executes the allocating process from the wireless device having the largest number of times of control toward the wireless device having the smallest number of times of control.
制御回数が多い無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられるので、識別情報の受信による消費電力を低減できる。また、1回の制御に要する時間を短縮できる。 Since the wireless device having a larger number of times of control is assigned identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames, power consumption due to reception of the identification information can be reduced. Further, the time required for one control can be shortened.
好ましくは、割当手段は、検出手段によって無線装置の総数が検出されたとき、無線装置の総数に基づいて、割当処理を実行する。 Preferably, the allocating unit executes the allocation process based on the total number of wireless devices when the total number of wireless devices is detected by the detecting unit.
無線装置の総数に依存して、用いられる識別情報の個数が決定される。そして、その決定された個数の識別情報は、相互に、フレーム長またはフレーム長およびフレーム数が異なる。 Depending on the total number of wireless devices, the number of identification information used is determined. Then, the determined number of pieces of identification information have different frame lengths or frame lengths and frame numbers.
従って、全ての識別情報が同じフレーム数によって規定される場合に比べて、各無線装置における識別情報の送信および受信による消費電力を低減でき、無線ネットワークの消費電力を低減できる。 Therefore, compared to a case where all pieces of identification information are defined by the same number of frames, power consumption due to transmission and reception of identification information in each wireless device can be reduced, and power consumption of the wireless network can be reduced.
好ましくは、割当手段は、検出手段によって近さ指標が検出されたとき、第1の無線装置に最も近い無線装置から第1の無線装置に最も遠い無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, the assignment unit executes the assignment process from the wireless device closest to the first wireless device to the wireless device farthest from the first wireless device when the proximity index is detected by the detection unit.
第1の無線装置に近い無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられ、第1の無線装置から遠い無線装置ほど、より長いフレーム数およびより多いフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられる。 A wireless device closer to the first wireless device is assigned identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames, and a wireless device farther from the first wireless device has a longer frame number and a larger frame number. The identification information defined by is assigned.
従って、第1の無線装置に近い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御に要する消費電力を低減できる、また、第1の無線装置に近い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されることに要する時間を短縮できる。 Therefore, even if the wireless device close to the first wireless device is controlled, the power consumption required for the control can be reduced. Also, the wireless device close to the first wireless device has the controlled number of times. Even if it increases, the time required for control can be shortened.
好ましくは、割当手段は、検出手段によって隣接無線装置が検出されたとき、隣接無線装置の個数が最も多い無線装置から隣接無線装置の個数が最も少ない無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, the allocation unit executes allocation processing from a radio device having the largest number of adjacent radio devices to a radio device having the smallest number of adjacent radio devices when an adjacent radio device is detected by the detection unit.
隣接無線装置の個数が多い無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられ、隣接無線装置の個数が少ない無線装置ほど、より長いフレーム数およびより多いフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられる。 A wireless device with a larger number of adjacent wireless devices is assigned identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames, and a wireless device with a smaller number of adjacent wireless devices has a longer frame number and a larger number of frames. The identification information defined by is assigned.
従って、隣接無線装置の個数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されることに要する消費電力を低減できる、また、隣接無線装置の個数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されることに要する時間を短縮できる。 Therefore, a wireless device having a large number of adjacent wireless devices can reduce power consumption required for being controlled even if the number of times of control is increased, and a wireless device having a large number of adjacent wireless devices is controlled. The time required for control can be shortened even if the number of times is increased.
好ましくは、割当手段は、収集手段によって受信信号強度が収集されたとき、受信信号強度が最も小さい無線リンクを有する無線装置から受信信号強度が最も大きい無線リンクを有する無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, when the reception signal strength is collected by the collection unit, the assignment unit performs an assignment process from a wireless device having a wireless link having the smallest received signal strength to a wireless device having a wireless link having the largest received signal strength. Run.
受信信号強度が小さい無線リンクを有する無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられ、受信信号強度が大きい無線リンクを有する無線装置ほど、より長いフレーム長およびより多いフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられる。 A wireless device having a wireless link with a lower received signal strength is assigned identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames, and a wireless device having a wireless link with a higher received signal strength has a longer frame length and Identification information defined by a larger number of frames is assigned.
従って、受信信号強度が小さい無線リンクを有する無線装置の制御に成功する確率を増加させることができる。また、受信信号強度が小さい無線リンクを有する無線装置の制御の失敗によるウェイクアップ信号の再送時のオーバーヘッドを低減できる。 Therefore, it is possible to increase the probability of successfully controlling a wireless device having a wireless link with low received signal strength. In addition, it is possible to reduce the overhead at the time of retransmission of the wakeup signal due to the failure of the control of the wireless device having the wireless link having a small received signal strength.
好ましくは、割当手段は、検出手段によってホップ数が検出されたとき、ホップ数がh(hは1以上の整数)ホップ以上である2つの無線装置に同じ識別情報を割り当てながら割当処理を実行する。 Preferably, when the number of hops is detected by the detection unit, the allocation unit executes the allocation process while allocating the same identification information to two wireless devices having a hop count of h (h is an integer of 1 or more) hops or more. .
より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報がhホップ以上離れた無線装置間で再利用される。その結果、無線ネットワークにおいて使用される識別情報を規定するフレーム長およびフレーム数が低減される。 Identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames is reused between wireless devices separated by more than h hops. As a result, the frame length and the number of frames that define the identification information used in the wireless network are reduced.
従って、各無線装置における識別情報の送受信による消費電力を低減でき、無線ネットワークの消費電力を低減できる。 Therefore, power consumption due to transmission / reception of identification information in each wireless device can be reduced, and power consumption of the wireless network can be reduced.
好ましくは、割当手段は、収集手段によってフレーム送信数が収集されたとき、フレーム送信数が最も多い無線装置からフレーム送信数が最も少ない無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, when the number of frame transmissions is collected by the collection unit, the allocation unit executes the allocation process from the wireless device having the largest number of frame transmissions to the wireless device having the smallest number of frame transmissions.
フレーム送信数が多い無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられ、フレーム送信数が少ない無線装置ほど、より長いフレーム長およびより多いフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられる。 A wireless device with a larger number of frame transmissions is assigned identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames, and a wireless device with a smaller number of frame transmissions is defined by a longer frame length and a larger number of frames. Identification information is assigned.
従って、フレーム送信数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されることに要する消費電力を低減できる、また、フレーム送信数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されることに要する時間を短縮できる。 Therefore, a wireless device with a large number of frame transmissions can reduce power consumption required to be controlled even if the number of times of control is increased, and a wireless device with a large number of frame transmissions has a large number of times of control. Even so, the time required for control can be shortened.
好ましくは、割当手段は、検出手段によって子ノードの総数が検出されたとき、子ノードの総数が最も多い無線装置から子ノードの総数が最も少ない無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, when the total number of child nodes is detected by the detection unit, the allocation unit executes an allocation process from a wireless device having the largest number of child nodes to a wireless device having the smallest number of child nodes.
子ノードの総数が多い無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられ、子ノードの総数が少ない無線装置ほど、より長いフレーム長およびより多いフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられる。 A wireless device with a larger total number of child nodes is assigned identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames, and a wireless device with a smaller total number of child nodes is defined by a longer frame length and a larger number of frames. Identification information is assigned.
従って、子ノードの総数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されることに要する消費電力を低減できる、また、子ノードの総数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されることに要する時間を短縮できる。 Therefore, a wireless device with a large total number of child nodes can reduce power consumption required to be controlled even if the number of controlled times increases, and a wireless device with a large total number of child nodes can be controlled Even if there is a large amount, the time required for control can be shortened.
また、この発明の実施の形態によれば、無線装置は、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の無線装置によって割り当てられた識別情報を用いて他の無線装置を制御する無線装置であって、保持手段と、第1および第2の送信手段とを備える。保持手段は、当該無線装置に割り当てられた第1の識別情報と、当該無線装置に隣接する隣接無線装置に割り当てられた第2の識別情報とを保持する。第1の送信手段は、第2の識別情報を規定するフレーム長を有し、かつ、第2の識別情報を規定するフレーム数に等しい個数の第1の無線フレームを生成し、その生成した第1の無線フレームを送信する。第2の送信手段は、第1の送信手段によって第1の無線フレームが送信された後、隣接無線装置が制御可能情報であることを示す第1の通知を受信すると、データを送信する。
According to the embodiment of the present invention, the wireless device controls the other wireless device using the identification information assigned by the wireless device according to any one of
割り当てられた識別情報がより短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される場合、第1の無線フレームの送信による消費電力を低減できる。また、第1の無線フレームの送信に要する時間を短縮できる。 When the assigned identification information is defined by a shorter frame length and a smaller number of frames, power consumption due to transmission of the first radio frame can be reduced. In addition, the time required for transmitting the first radio frame can be shortened.
好ましくは、第1の送信手段は、第2の識別情報に誤りが生じたとき、バックアップIDとしての隣接無線装置のMACアドレスを表すフレーム長を有する第2の無線フレームを生成し、その生成した第2の無線フレームを送信する。 Preferably, when an error occurs in the second identification information, the first transmission unit generates a second radio frame having a frame length representing the MAC address of the adjacent radio apparatus as the backup ID, and the generated A second radio frame is transmitted.
第2の識別情報が誤っているとき、隣接無線装置のMACアドレスを用いて隣接無線装置が制御される。 When the second identification information is incorrect, the adjacent wireless device is controlled using the MAC address of the adjacent wireless device.
従って、第2の識別情報が誤っていても、隣接無線装置を制御することができる。 Therefore, even if the second identification information is incorrect, the adjacent wireless device can be controlled.
更に、この発明の実施の形態によれば、無線装置は、送信手段と、受信手段と、割当手段とを備える。送信手段は、無線装置を制御するための識別情報の割当要求を示すフレーム長を有する第1の無線フレームを送信する。受信手段は、他の無線装置の識別情報と他の無線装置に隣接する無線装置の識別情報とを含む識別情報リストを受信する。割当手段は、第1の無線フレームの送信回数が基準値に達するまでに受信手段によって受信されたn(n=0,1,2,3,・・・)個の前記識別情報リストに基づいて、他の無線装置に割り当てられていない識別情報のうち、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定される識別情報を当該無線装置に割り当てる。 Furthermore, according to the embodiment of the present invention, the radio apparatus includes a transmission unit, a reception unit, and an allocation unit. The transmitting means transmits a first radio frame having a frame length indicating an identification information allocation request for controlling the radio apparatus. The receiving unit receives an identification information list including identification information of another wireless device and identification information of a wireless device adjacent to the other wireless device. The assigning means is based on the n (n = 0, 1, 2, 3,...) Identification information lists received by the receiving means until the number of transmissions of the first radio frame reaches a reference value. Among the identification information not assigned to other wireless devices, the identification information defined by the shortest frame length and the smallest number of frames is assigned to the wireless device.
隣接無線装置に割り当てられていない識別情報が自律的に当該無線装置に割り当てられる。 Identification information that is not assigned to the adjacent wireless device is autonomously assigned to the wireless device.
従って、無線ネットワークを構成する無線装置のトポロジーに即して識別情報を割り当てることができる。 Accordingly, identification information can be assigned in accordance with the topology of the wireless devices constituting the wireless network.
好ましくは、送信手段は、受信手段が他の無線装置から第1の無線フレームを受信すると、一定時間、待機し、一定時間が経過すると、第1の無線フレームの送信回数が基準値に達するまでに第1の無線フレームを再送する。 Preferably, the transmission unit waits for a certain period of time when the reception unit receives the first radio frame from another radio apparatus, and after the certain period of time has elapsed, the number of transmissions of the first radio frame reaches a reference value. To retransmit the first radio frame.
より多くの識別情報リストが収集され、その収集されたより多くの識別情報リストに含まれていない識別情報のうち、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定される識別情報が当該無線装置に割り当てられる。 More identification information lists are collected, and among the identification information not included in the collected more identification information lists, the identification information defined by the shortest frame length and the smallest number of frames is assigned to the wireless device. It is done.
従って、同じ識別情報が当該無線装置および隣接無線装置に割り当てられるのを抑制できる。 Therefore, it can suppress that the same identification information is allocated to the said radio | wireless apparatus and adjacent radio | wireless apparatus.
好ましくは、送信手段は、当該無線装置に識別情報を割り当てた後、当該無線装置に隣接する隣接無線装置の間で同じ識別情報が割り当てられた無線装置が存在すると判定したとき、更に、識別情報の再割当を指示する再割当指示を隣接無線装置へ送信する。 Preferably, when the transmission unit determines that there is a wireless device to which the same identification information is assigned between adjacent wireless devices adjacent to the wireless device after assigning the identification information to the wireless device, the identification information is further A reassignment instruction for instructing reassignment is transmitted to the adjacent wireless device.
従って、同じ識別情報が複数の隣接無線装置に割り当てられるのを抑制できる。 Therefore, it is possible to suppress the same identification information from being assigned to a plurality of adjacent wireless devices.
好ましくは、送信手段は、割当手段による識別情報の割当が完了すると、更に、割当手段によって割り当てられた識別情報と当該無線装置に隣接する無線装置に割り当てられた識別情報とを含む割当完了メッセージを送信する。 Preferably, when the assignment unit completes the assignment of the identification information, the transmission unit further includes an assignment completion message including the identification information assigned by the assignment unit and the identification information assigned to the wireless device adjacent to the wireless device. Send.
割り当てた識別情報を当該無線装置および隣接無線装置間で共有できる。 The assigned identification information can be shared between the wireless device and the adjacent wireless device.
更に、この発明の実施の形態によれば、無線通信システムは、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の無線装置を備える。
Furthermore, according to an embodiment of the present invention, a wireless communication system includes the wireless device according to any one of
従って、無線通信システムにおける消費電力を低減できる。 Therefore, power consumption in the wireless communication system can be reduced.
更に、この発明の実施の形態によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムは、検出手段が、無線ネットワークを構成する無線装置の配置状態を示すトポロジーを検出し、その検出したトポロジーを示すトポロジー情報に基づいて、無線ネットワークを構成する無線装置の総数、無線ネットワークを構成する無線装置に含まれ、かつ、他の無線装置からデータを収集する第1の無線装置からの近さの度合いを示す近さ指標、無線ネットワークを構成する無線装置に隣接する隣接無線装置の個数、各無線装置間のホップ数、および無線ネットワークを構成する各無線装置よりも下位層に存在し、かつ、無線ネットワークを構成する各無線装置から1ホップ以上の位置に存在する子ノードの総数のいずれかを検出する第1のステップと、収集手段が、所望の時間長において無線装置を制御する回数である制御回数、各無線装置における受信信号強度、および各無線装置において所望の時間長に送信されるフレームの数であるフレーム送信数のいずれかを収集する第2のステップと、割当手段が、検出手段による検出結果および収集手段による収集結果のいずれかに基づいて、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定された基準識別情報からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するように無線装置を制御するための識別情報を無線ネットワークを構成する全ての無線装置に割り当てる割当処理を実行する第3のステップとをコンピュータに実行させる。 Further, according to the embodiment of the present invention, in the program for causing a computer to execute, the detecting means detects the topology indicating the arrangement state of the wireless devices constituting the wireless network, and topology information indicating the detected topology. Based on the total number of wireless devices constituting the wireless network, the proximity indicating the degree of proximity from the first wireless device included in the wireless devices constituting the wireless network and collecting data from other wireless devices Index, the number of adjacent wireless devices adjacent to the wireless devices that make up the wireless network, the number of hops between the wireless devices, and the wireless network that is in a lower layer than each wireless device that makes up the wireless network A first step of detecting any of the total number of child nodes existing at a position of 1 hop or more from each wireless device; The number of times the collection means controls the wireless device in a desired time length, the received signal strength in each wireless device, and the number of frames transmitted in the desired time length in each wireless device. The second step of collecting either one of the reference identification information defined by the shortest frame length and the smallest number of frames based on either the detection result by the detection unit or the collection result by the collection unit. Causing the computer to execute a third step of executing allocation processing for assigning identification information for controlling the wireless device to all the wireless devices constituting the wireless network so that the frame length or the frame length and the number of frames sequentially increase. .
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、無線ネットワークを構成する無線装置のトポロジーを示すトポロジー情報に基づいて検出された各種の指標、または収集された各種の指標を用いて、基準識別情報からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するように識別情報が無線ネットワークを構成する全ての無線装置に割り当てられる。その結果、無線ネットワークを構成する無線装置の識別情報は、各無線装置によってフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が異なる。そして、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられた無線装置に識別情報を含む信号を送信する無線装置は、識別情報を構成する無線フレームを少ない消費電力で送信する。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, the reference identification is performed using various indices detected based on the topology information indicating the topology of the wireless devices constituting the wireless network or collected various indices. Identification information is assigned to all wireless devices constituting the wireless network so that the frame length or the frame length and the number of frames sequentially increase from the information. As a result, the identification information of the wireless devices constituting the wireless network differs in frame length or frame length and number of frames depending on each wireless device. A wireless device that transmits a signal including identification information to a wireless device to which identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames is allocated transmits the wireless frame constituting the identification information with less power consumption. .
従って、識別情報の送信による消費電力を低減できる。 Accordingly, power consumption due to transmission of identification information can be reduced.
また、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられた無線装置は、識別情報を構成する無線フレームを少ない消費電力で受信する。 In addition, a wireless device to which identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames is assigned receives a wireless frame constituting the identification information with low power consumption.
従って識別情報の受信による消費電力を低減できる。 Therefore, power consumption due to reception of identification information can be reduced.
好ましくは、割当手段は、収集手段によって制御回数が収集されたとき、第3のステップにおいて、制御回数が最も多い無線装置から制御回数が最も少ない無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, when the number of times of control is collected by the collecting means, in the third step, the assigning means executes assignment processing from the wireless device having the largest number of controls to the wireless device having the smallest number of controls.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、制御回数が多い無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられるので、識別情報の受信による消費電力を低減できる。また、1回の制御に要する時間を短縮できる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, a wireless device with a larger number of times of control is assigned identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames. Can be reduced. Further, the time required for one control can be shortened.
好ましくは、割当手段は、検出手段によって無線装置の総数が検出されたとき、第3のステップにおいて、無線装置の総数に基づいて、割当処理を実行する。 Preferably, when the total number of wireless devices is detected by the detecting unit, the allocating unit executes an allocation process based on the total number of wireless devices in the third step.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、無線装置の総数に依存して、用いられる識別情報の個数が決定される。そして、その決定された個数の識別情報は、相互に、フレーム長またはフレーム長およびフレーム数が異なる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, the number of identification information to be used is determined depending on the total number of wireless devices. Then, the determined number of pieces of identification information have different frame lengths or frame lengths and frame numbers.
従って、全ての識別情報が同じフレーム数によって規定される場合に比べて、各無線装置における識別情報の送信および受信による消費電力を低減でき、無線ネットワークの消費電力を低減できる。 Therefore, compared to a case where all pieces of identification information are defined by the same number of frames, power consumption due to transmission and reception of identification information in each wireless device can be reduced, and power consumption of the wireless network can be reduced.
好ましくは、割当手段は、検出手段によって近さ指標が検出されたとき、第3のステップにおいて、第1の無線装置に最も近い無線装置から第1の無線装置に最も遠い無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, when the proximity index is detected by the detecting unit, the allocating unit allocates from the wireless device closest to the first wireless device to the wireless device farthest from the first wireless device in the third step. Execute the process.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、第1の無線装置に近い無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられ、第1の無線装置から遠い無線装置ほど、より長いフレーム数およびより多いフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames is assigned to a wireless device closer to the first wireless device. The far radio device is assigned identification information defined by a longer frame number and a larger frame number.
従って、第1の無線装置に近い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されるときの消費電力を低減できる、また、第1の無線装置に近い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されるときの時間を短縮できる。 Therefore, even if the number of times that the wireless device close to the first wireless device is controlled can reduce power consumption when controlled, the wireless device close to the first wireless device is controlled. Even if the number of times increases, the time required for control can be shortened.
好ましくは、割当手段は、検出手段によって隣接無線装置が検出されたとき、第3のステップにおいて、隣接無線装置の個数が最も多い無線装置から隣接無線装置の個数が最も少ない無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, when the adjacent wireless device is detected by the detecting unit, the assigning unit assigns from the wireless device having the largest number of adjacent wireless devices to the wireless device having the smallest number of adjacent wireless devices in the third step. Execute the process.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、隣接無線装置の個数が多い無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられ、隣接無線装置の個数が少ない無線装置ほど、より長いフレーム数およびより多いフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, a wireless device having a larger number of adjacent wireless devices is assigned identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames, and the number of adjacent wireless devices is reduced. The fewer wireless devices are assigned identification information defined by a longer frame number and a larger frame number.
従って、隣接無線装置の個数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されるときの消費電力を低減できる、また、隣接無線装置の個数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されるときの時間を短縮できる。 Therefore, a wireless device with a large number of adjacent wireless devices can reduce power consumption when controlled even if the number of times of control is increased, and a wireless device with a large number of adjacent wireless devices is controlled. Even if the number of times increases, the time required for control can be shortened.
好ましくは、割当手段は、収集手段によって受信信号強度が収集されたとき、第3のステップにおいて、受信信号強度が最も小さい無線リンクを有する無線装置から受信信号強度が最も大きい無線リンクを有する無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, when the reception signal strength is collected by the collection unit, the allocating unit, in the third step, from the wireless device having the wireless link having the smallest received signal strength to the wireless device having the wireless link having the largest received signal strength The allocation process is executed toward
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、受信信号強度が小さい無線リンクを有する無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられ、受信信号強度が大きい無線リンクを有する無線装置ほど、より長いフレーム長およびより多いフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames is assigned to a wireless device having a wireless link with a smaller received signal strength, and the received signal strength is reduced. A wireless device having a large wireless link is assigned identification information defined by a longer frame length and a larger number of frames.
従って、受信信号強度が小さい無線リンクを有する無線装置の制御に成功する確率を増加させることができる。また、受信信号強度が小さい無線リンクを有する無線装置の制御の失敗による識別情報を含む信号の再送時のオーバーヘッドを低減できる。 Therefore, it is possible to increase the probability of successfully controlling a wireless device having a wireless link with low received signal strength. In addition, it is possible to reduce overhead at the time of retransmission of a signal including identification information due to a control failure of a wireless device having a wireless link having a small received signal strength.
好ましくは、割当手段は、検出手段によってホップ数が検出されたとき、第3のステップにおいて、ホップ数がh(hは1以上の整数)ホップ以上である2つの無線装置に同じ識別情報を割り当てながら割当処理を実行する。 Preferably, when the number of hops is detected by the detecting means, the assigning means assigns the same identification information to two wireless devices having the number of hops equal to or greater than h (h is an integer equal to or greater than 1) in the third step. While executing the allocation process.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報がhホップ以上離れた無線装置間で再利用される。その結果、無線ネットワークにおいて使用される識別情報を規定するフレーム長およびフレーム数が低減される。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames is reused between wireless devices separated by h hops or more. As a result, the frame length and the number of frames that define the identification information used in the wireless network are reduced.
従って、各無線装置における識別情報の送受信による消費電力を低減でき、無線ネットワークの消費電力を低減できる。 Therefore, power consumption due to transmission / reception of identification information in each wireless device can be reduced, and power consumption of the wireless network can be reduced.
好ましくは、割当手段は、第3のステップにおいて、収集手段によって前記フレーム送信数が収集されたとき、フレーム送信数が最も多い無線装置からフレーム送信数が最も少ない無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, in the third step, when the number of frame transmissions is collected by the collecting unit in the third step, the allocating unit executes an allocation process from a wireless device having the largest number of frame transmissions to a wireless device having the smallest number of frame transmissions. To do.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、フレーム送信数が多い無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられ、フレーム送信数が少ない無線装置ほど、より長いフレーム長およびより多いフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, a wireless device with a larger number of frame transmissions is assigned identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames, and a wireless device with a smaller number of frame transmissions. Identification information defined by a longer frame length and a larger number of frames is assigned.
従って、フレーム送信数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されることに要する消費電力を低減できる、また、フレーム送信数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されることに要する時間を短縮できる。 Therefore, a wireless device with a large number of frame transmissions can reduce power consumption required to be controlled even if the number of times of control is increased, and a wireless device with a large number of frame transmissions has a large number of times of control. Even so, the time required for control can be shortened.
好ましくは、割当手段は、第3のステップにおいて、検出手段によって子ノードの総数が検出されたとき、子ノードの総数が最も多い無線装置から子ノードの総数が最も少ない無線装置に向かって割当処理を実行する。 Preferably, in the third step, when the total number of child nodes is detected by the detection unit, the allocation unit performs allocation processing from a wireless device having the largest total number of child nodes to a wireless device having the smallest total number of child nodes. Execute.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、子ノードの総数が多い無線装置ほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられ、子ノードの総数が少ない無線装置ほど、より長いフレーム長およびより多いフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, a wireless device having a larger total number of child nodes is assigned identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames, and a wireless device having a smaller total number of child nodes. The device is assigned identification information defined by a longer frame length and a larger number of frames.
従って、子ノードの総数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されるときの消費電力を低減できる、また、子ノードの総数が多い無線装置は、制御される回数が多くなっても、制御されるときの時間を短縮できる。 Therefore, a wireless device with a large total number of child nodes can reduce power consumption when controlled even if the number of controlled times increases, and a wireless device with a large total number of child nodes has a controlled number of times. Even if it increases, the time when it is controlled can be shortened.
更に、この発明の実施の形態によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムは、請求項17から請求項25のいずれか1項に記載のプログラムをコンピュータに実行させることによって割り当てられた識別情報を用いて他の無線装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、保持手段が、当該無線装置に割り当てられた第1の識別情報と、当該無線装置に隣接する隣接無線装置に割り当てられた第2の識別情報とを保持する第4のステップと、第1の送信手段が、第2の識別情報を規定するフレーム長を有し、かつ、第2の識別情報を規定するフレーム数に等しい個数の第1の無線フレームを生成し、その生成した第1の無線フレームを送信する第5のステップと、第2の送信手段が、第1の送信手段によって第1の無線フレームが送信された後、隣接無線装置が制御可能状態であることを示す第1の通知を受信すると、データを送信する第6のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
Furthermore, according to an embodiment of the present invention, a program for causing a computer to execute the identification information assigned by causing the computer to execute the program according to any one of
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定される識別情報が割り当てられた場合、第1の無線フレームの送信による消費電力を低減できる。また、第1の無線フレームの送信に要する時間を短縮できる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, when identification information defined by a shorter frame length and a smaller number of frames is assigned, power consumption due to transmission of the first radio frame can be reduced. In addition, the time required for transmitting the first radio frame can be shortened.
好ましくは、第1の送信手段は、第2の識別情報に誤りが生じたとき、第5のステップにおいて、隣接無線装置のMACアドレスに基づいて生成されたバックアップIDを表すフレーム長を有する第2の無線フレームを生成し、その生成した第2の無線フレームを送信する。 Preferably, when an error occurs in the second identification information, the first transmission means has a second frame length indicating the backup ID generated based on the MAC address of the adjacent wireless device in the fifth step. Is generated, and the generated second radio frame is transmitted.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、第2の識別情報が誤っているとき、隣接無線装置のMACアドレスを用いて隣接無線装置が制御される。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, when the second identification information is incorrect, the adjacent wireless device is controlled using the MAC address of the adjacent wireless device.
従って、第2の識別情報が誤っていても、隣接無線装置を制御することができる。 Therefore, even if the second identification information is incorrect, the adjacent wireless device can be controlled.
更に、この発明の実施の形態によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムは、送信手段が、無線装置を制御するための識別情報の割当要求を示すフレーム長を有する第1の無線フレームを送信する第1のステップと、受信手段が、他の無線装置の識別情報Dと他の無線装置に隣接する無線装置の識別情報とを含む識別情報リストを受信する第2のステップと、割当手段が、第1の無線フレームの送信回数が基準値に達するまでに受信手段によって受信されたn(n=0,1,2,3,・・・)個の識別情報リストに基づいて、他の無線装置に割り当てられていない識別情報のうち、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定される識別情報を当該無線装置に割り当てる第3のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。 Further, according to the embodiment of the present invention, in the program for causing a computer to execute, the transmission means transmits a first radio frame having a frame length indicating an identification information allocation request for controlling the radio apparatus. A first step of receiving, a second step of receiving an identification information list including identification information D of another wireless device and identification information of a wireless device adjacent to the other wireless device; Based on the n (n = 0, 1, 2, 3,...) Identification information list received by the receiving means until the number of transmissions of the first radio frame reaches the reference value, A third step of assigning to the wireless device the identification information defined by the shortest frame length and the smallest number of frames among the identification information not assigned to the device; It is because of the program.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、隣接無線装置に割り当てられていない識別情報が自律的に当該無線装置に割り当てられる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, identification information that is not assigned to the adjacent wireless device is autonomously assigned to the wireless device.
従って、無線ネットワークを構成する無線装置のトポロジーに即して識別情報を割り当てることができる。 Accordingly, identification information can be assigned in accordance with the topology of the wireless devices constituting the wireless network.
好ましくは、送信手段は、受信手段が他の無線装置から前記第1の無線フレームを受信すると、一定時間、待機し、一定時間が経過すると、第1のステップにおいて、第1の無線フレームの送信回数が基準値に達するまでに第1の無線フレームを再送する。 Preferably, when the receiving unit receives the first radio frame from another radio apparatus, the transmitting unit waits for a predetermined time, and when the predetermined time has elapsed, in the first step, the transmitting unit transmits the first radio frame. The first radio frame is retransmitted until the number of times reaches the reference value.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、より多くの識別情報リストが収集され、その収集されたより多くの識別情報リストに含まれていない識別情報のうち、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定される識別情報が当該無線装置に割り当てられる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, more identification information lists are collected, and among the identification information not included in the collected more identification information lists, the shortest frame length and the smallest Identification information defined by the number of frames is assigned to the wireless device.
従って、同じ識別情報が当該無線装置および隣接無線装置に割り当てられるのを抑制できる。 Therefore, it can suppress that the same identification information is allocated to the said radio | wireless apparatus and adjacent radio | wireless apparatus.
好ましくは、コンピュータに実行させるためのプログラムは、送信手段が、当該無線装置に識別情報を割り当てた後、当該無線装置に隣接する隣接無線装置の間で同じ識別情報が割り当てられた無線装置が存在すると判定したとき、識別情報の再割当を指示する再割当指示を隣接無線装置へ送信する第7のステップを更にコンピュータに実行させる。 Preferably, the program to be executed by the computer includes a wireless device in which the same identification information is assigned between adjacent wireless devices adjacent to the wireless device after the transmission unit assigns the identification information to the wireless device. If so, the computer is further caused to execute a seventh step of transmitting a reassignment instruction for instructing reassignment of identification information to the adjacent wireless device.
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、同じ識別情報が複数の隣接無線装置に割り当てられるのを抑制できる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, it is possible to suppress the same identification information from being assigned to a plurality of adjacent wireless devices.
好ましくは、コンピュータに実行させるためのプログラムは、割当手段による識別情報の割当が完了すると、送信手段が、割当手段によって割り当てられた識別情報と当該無線装置に隣接する無線装置に割り当てられた識別情報とを含む割当完了メッセージを送信する第8のステップを更にコンピュータに実行させる。 Preferably, in the program to be executed by the computer, when the assignment of the identification information by the assignment unit is completed, the transmission unit performs the identification information assigned by the assignment unit and the identification information assigned to the wireless device adjacent to the wireless device. And causing the computer to further execute an eighth step of transmitting an assignment completion message including:
この発明の実施の形態によるプログラムを実行することによって、割り当てた識別情報を当該無線装置および隣接無線装置間で共有できる。 By executing the program according to the embodiment of the present invention, the assigned identification information can be shared between the wireless device and the adjacent wireless device.
この発明の実施の形態によれば、識別情報の送信による消費電力を低減できる。 According to the embodiment of the present invention, power consumption due to transmission of identification information can be reduced.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態による無線センサーネットワークの概略図である。図1を参照して、この発明の実施の形態による無線センサーネットワーク10は、無線ノード1〜7を備える。
FIG. 1 is a schematic diagram of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a
無線ノード1〜7は、無線通信空間に配置される。無線ノード1〜7は、例えば、IEEE802.15.4gに対応した920MHz帯で無線通信を行う。
The
無線ノード2〜7の各々は、センサーを有する。
Each of the
無線ノード1〜7は、後述する方法によって、RPL:IPv6 Routing Protocol for Low−Power and Lossy Networks(RFC6550)を用いて各無線ノード2〜7から無線ノード1までの経路を構築する。また、無線ノード1〜7は、後述する方法によって、RPLを用いて各無線ノード2〜7から無線ノード1までの経路を維持する。
The
そして、各無線ノード2〜7から無線ノード1までの経路が確立された場合、無線センサーネットワーク10は、無線ノード1〜7が階層構造に配置されたトポロジーを有する。この場合、無線ノード1は、最上位層に配置され、無線ノード2〜7は、第2層以下にツリー状に配置される。
When a path from each of the
この発明の実施の形態においては、無線ノード1を「シンク」とも言う。無線ノード1は、無線センサーネットワーク10における無線ノード1〜7のトポロジーに基づいて、後述する方法によって、フレーム長およびフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを無線ノード1〜7に割り当てる。ウェイクアップIDは、各無線ノード1〜7をスリープ状態から起動状態へ移行させるためのIDである。
In the embodiment of the present invention, the
無線ノード1は、無線ノード1〜7にウェイクアップIDを割り当てると、その割り当てたウェイクアップIDを無線ノード2〜7へ送信する。より具体的には、無線ノード1は、無線ノード2に割り当てたウェイクアップIDと、無線ノード2に隣接する無線ノード1,3,5のウェイクアップIDとを無線ノード2へ送信する。無線ノード1は、同様にして、各無線ノード3〜7に割り当てられたウェイクアップIDと、各無線ノード3〜7に隣接する無線ノードに割り当てられたウェイクアップIDとを各無線ノード3〜7に送信する。
When the
無線ノード2〜7の各々は、自己のウェイクアップIDと、自己に隣接する無線ノードのウェイクアップIDとを無線ノード1から受信し、その受信した自己のウェイクアップIDと、自己に隣接する無線ノードのウェイクアップIDとを保持する。
Each of the
無線ノード2〜7の各々は、センサー(図示せず)によってセンサー値を検出する。そして、無線ノード2〜7の各々は、その検出したセンサー値を自己から無線ノード1までの経路上に存在する無線ノードをウェイクアップIDを用いて順次起動させながら無線ノード1(=シンク)へ送信する。
Each of the
この場合、各無線ノード2〜7から無線ノード1までの経路上に存在する無線ノードは、後述する方法によって、他の無線ノードから受信したセンサー値を転送する。
In this case, the wireless node existing on the path from each of the
無線ノード1〜7の各々は、ウェイクアップIDが割り当てられていないとき、またはウェイクアップIDが誤っている場合、MACアドレスをバックアップIDとして用い、隣接する無線ノードを起動させる。
Each of the
図2は、図1に示す無線ノード1の構成を示す概略図である。図2を参照して、無線ノード1は、アンテナ11,12と、無線通信部13と、制御部14と、経路制御部15と、割当部16と、ウェイクアップ信号受信部17と、ウェイクアップ信号判定部18とを含む。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the
無線ノード1は、スリープ状態と、起動状態とを有する。スリープ状態とは、ウェイクアップ信号受信部17およびウェイクアップ信号判定部18が動作し、無線通信部13、制御部14、経路制御部15および割当部16が動作を停止した状態である。
The
また、起動状態とは、ウェイクアップ信号受信部17およびウェイクアップ信号判定部18が動作を停止し、無線通信部13、制御部14、経路制御部15および割当部16が動作している状態である。
The activated state is a state in which the wakeup
アンテナ11は、無線通信部13に接続される。アンテナ12は、ウェイクアップ信号受信部17に接続される。
The
無線通信部13は、ウェイクアップ信号判定部18から起動信号を受けると、スリープ状態から起動状態へ移行する。また、無線通信部13は、タイマーを内蔵しており、ウェイクアップ信号受信部17およびウェイクアップ信号判定部18が停止しているとき、一定間隔Tで間欠動作を行う。即ち、無線通信部13は、一定間隔Tのうちの時間T_1の間、起動状態へ移行し、一定間隔Tのうちの時間T_2の間、スリープ状態へ移行する。T_1,T_2は、T_1+T_2=Tを満たす。
When receiving the activation signal from the wake-up
無線通信部13は、無線センサーネットワーク10における経路を確立する場合、または確立した経路を維持する場合、制御パケットを制御部14から受け、その受けた制御パケットを変調してアンテナ11を介して送信する。また、無線通信部13は、アンテナ11を介して制御パケットを受信し、その受信した制御パケットを復調して制御部14へ出力する。なお、制御パケットは、DIO,DAOからなる。
When establishing a route in the
また、無線通信部13は、データを含むパケットをアンテナ11を介して受信し、その受信したパケットを復調して制御部14へ出力する。無線通信部13は、データを含むパケットを制御部14から受け、その受けたパケットを変調してアンテナ11を介して送信する。
The
更に、無線通信部13は、1時間当たりの無線フレームの送信数であるフレーム送信数Nを計測する。そして、無線通信部13は、その計測したフレーム送信数Nを制御部14へ出力する。
Furthermore, the
制御部14は、ウェイクアップ信号判定部18から起動信号を受けると、スリープ状態から起動状態へ移行する。また、制御部14は、タイマーを内蔵しており、ウェイクアップ信号受信部17およびウェイクアップ信号判定部18が停止しているとき、無線通信部13と同様にして、一定間隔Tで間欠動作を行う。
When the
制御部14は、無線センサーネットワーク10における経路を確立する場合、または確立した経路を維持する場合、制御パケットを経路制御部15から受け、その受けた制御パケットを無線通信部13へ出力する。また、制御部14は、制御パケットを無線通信部13から受け、その受けた制御パケットを経路制御部15へ出力する。
When establishing a route in the
制御部14は、無線通信部13からフレーム送信数Nを受け、その受けたフレーム送信数Nを割当部16へ出力する。
The
制御部14は、無線ノード1〜7に割り当てられたウェイクアップIDを割当部16から受ける。また、制御部14は、無線センサーネットワーク10におけるトポロジーを経路制御部15から受ける。そうすると、制御部14は、トポロジーを参照して、各無線ノード1〜7に隣接する無線ノードを検出する。そして、制御部14は、無線ノード1のウェイクアップIDと、無線ノード1に隣接する無線ノードのウェイクアップIDとを保持する。また、制御部14は、無線ノード2のウェイクアップIDと、無線ノード2に隣接する無線ノードのウェイクアップIDとを含むパケットを生成し、その生成したパケットを無線通信部13へ出力する。更に、制御部14は、同様にして、無線ノード3〜7の各々についても、無線ノードA(=無線ノード3〜7のいずれか)のウェイクアップIDと、無線ノードAに隣接する無線ノードのウェイクアップIDとを含むパケットを生成し、その生成したパケットを無線通信部13へ出力する。
The
制御部14は、無線ノード1に隣接する無線ノードADJをスリープ状態から起動状態へ移行させるとき、保持している無線ノードADJのウェイクアップIDを規定するフレーム長を有し、かつ、無線ノードADJのウェイクアップIDを規定するフレーム数に等しい個数の無線フレームを生成し、その生成した無線フレームをウェイクアップ信号として無線通信部13へ出力する。
When the wireless node ADJ adjacent to the
制御部14は、無線ノードADJのMACアドレスを経路制御部15から受ける。そして、制御部14は、割当部16によって割り当てられたウェイクアップIDが誤っている場合、無線ノードADJのMACアドレス(=バックアップID)のハッシュ値を演算する。その後、制御部14は、その演算したハッシュ値を後述する方法によってフレーム長に変換し、その変換したフレーム長を有する無線フレームを生成し、その生成した無線フレームをウェイクアップ信号として無線通信部13へ出力する。
The
制御部14は、センサー(図示省略)からセンサー値(=データ)を受け、その受けたセンサー値を含むパケットを生成する。そして、制御部14は、その生成したパケットを無線通信部13へ出力する。
The
制御部14は、データを含むパケットを無線通信部13から受け、その受けたパケットの送信先が無線ノード1であるか否かを判定する。そして、制御部14は、パケットの送信先が無線ノード1であると判定したとき、パケットからデータを取り出し、その取り出したデータを受理する。一方、制御部14は、パケットの送信先が無線ノード1以外の無線ノードであると判定したとき、データを含むパケットを無線通信部13へ出力する。
The
経路制御部15は、ウェイクアップ信号判定部18から起動信号を受けると、スリープ状態から起動状態へ移行する。また、経路制御部15は、ウェイクアップ信号受信部17およびウェイクアップ信号判定部18が停止しているとき、無線通信部13と同様にして、一定間隔Tで間欠動作を行う。
When the path control
経路制御部15は、無線センサーネットワーク10における経路を確立する場合、または確立した経路を維持する場合、制御パケットを生成し、その生成した制御パケットを制御部14へ出力する。経路制御部15は、制御パケットを制御部14から受け、その受けた制御パケットに基づいて、無線センサーネットワーク10における経路を確立または維持する。そして、経路制御部15は、その確立または維持した経路を示す経路情報を保持する。また、経路制御部15は、無線センサーネットワーク10における無線ノード1〜7の配置状態を示すトポロジーを示すトポロジー情報を保持する。
When establishing a route in the
経路制御部15は、無線ノードのMACアドレスの要求に応じて、経路情報を参照して無線ノードのMACアドレスを検出し、その検出したMACアドレスを制御部14へ出力する。
The
割当部16は、ウェイクアップ信号判定部18から起動信号を受けると、スリープ状態から起動状態へ移行する。割当部16は、起動状態において経路制御部15からトポロジー情報を受ける。そして、割当部16は、トポロジー情報を参照して、後述する方法によってフレーム長およびフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを無線ノード1〜7に割り当て、その割り当てたウェイクアップIDを制御部14へ出力する。
When the allocating
ウェイクアップ信号受信部17およびウェイクアップ信号判定部18は、タイマーを内蔵しており、一定の間隔で起動状態へ移行する。
The wake-up
ウェイクアップ信号受信部17は、起動状態において受信電力を検出すると、アンテナ12を介してウェイクアップ信号を受信し、その受信したウェイクアップ信号の受信信号をサンプリング間隔で包絡線検波し、その検波した検波値に基づいてフレーム長を検出する。より具体的には、ウェイクアップ信号受信部17は、検波値における“1”の個数をカウントし、そのカウントした個数にサンプリング間隔を乗算することによってフレーム長を検出する。そして、ウェイクアップ信号受信部17は、フレーム長の検出を少なくとも1回行い、フレーム長とフレーム数とを検出する。そうすると、ウェイクアップ信号受信部17は、その検出したフレーム長およびフレーム数をウェイクアップ信号判定部18へ出力する。
When detecting the reception power in the activated state, the wakeup
ウェイクアップ信号判定部18は、無線ノード1のウェイクアップID(=フレーム長およびフレーム数)およびMACアドレスを予め保持している。また、ウェイクアップ信号判定部18は、フレーム長とデータとの関係を示す対応表を予め保持している。更に、ウェイクアップ信号判定部18は、ウェイクアップ信号受信部17からフレーム長およびフレーム数を受ける。
The wakeup
そうすると、ウェイクアップ信号判定部18は、その受けたフレーム長およびフレーム数がウェイクアップIDを規定するフレーム長およびフレーム数に一致するか否かを判定する。ウェイクアップ信号判定部18は、その受けたフレーム長およびフレーム数がウェイクアップIDを規定するフレーム長およびフレーム数に一致すると判定したとき、起動信号を生成して無線通信部13、制御部14、経路制御部15および割当部16へ出力する。
Then, wakeup
一方、ウェイクアップ信号判定部18は、その受けたフレーム長およびフレーム数がウェイクアップIDを規定するフレーム長およびフレーム数に一致しないと判定したとき、ウェイクアップ信号受信部17から受けたフレーム長を対応表を参照してデータに変換する。そして、ウェイクアップ信号判定部18は、その変換したデータが、保持しているMACアドレスに一致するか否かを判定する。ウェイクアップ信号判定部18は、その変換したデータがMACアドレスに一致すると判定したとき、起動信号を生成して無線通信部13、制御部14、経路制御部15および割当部16へ出力する。
On the other hand, when the wakeup
一方、ウェイクアップ信号判定部18は、その変換したデータがMACアドレスに一致しないと判定したとき、フレーム長およびフレーム数を破棄し、何も出力しない。
On the other hand, when it is determined that the converted data does not match the MAC address, the wakeup
なお、後述するブロードキャストIDまたはマルチキャストIDが用いられる場合、ウェイクアップ信号判定部18は、その変換したデータがブロードキャストIDまたはマルチキャストIDに一致すると判定したとき、起動信号を生成して無線通信部13、制御部14、経路制御部15および割当部16へ出力する。
When a broadcast ID or multicast ID, which will be described later, is used, the wakeup
一方、ウェイクアップ信号判定部18は、その変換したデータがブロードキャストIDまたはマルチキャストIDに一致しないと判定したとき、その変換したデータを破棄し、何も出力しない。
On the other hand, when it is determined that the converted data does not match the broadcast ID or the multicast ID, the wakeup
ウェイクアップ信号受信部17およびウェイクアップ信号判定部18は、一定の間隔で起動状態へ移行して上述した動作を行い、上述した動作が終了すると、スリープ状態へ移行する。即ち、ウェイクアップ信号受信部17およびウェイクアップ信号判定部18は、間欠動作を行う。
The wake-up
なお、図1に示す無線ノード2〜7の各々は、図2に示す無線ノード1から割当部16を削除した構成からなる。そして、無線ノード2〜7の制御部14は、無線通信部13からフレーム送信数Nを受けると、その受けたフレーム送信数Nを含むパケットを生成し、その生成したパケットを無線通信部13およびアンテナ11を介して無線ノード1(=シンク)へ送信する。
Each of the
図3は、制御パケットDIOの構成図である。図3を参照して、制御パケットDIOは、rootのアドレスと、送信先と、送信元と、ID格納部と、Rankと、DTSNとを含む。 FIG. 3 is a configuration diagram of the control packet DIO. Referring to FIG. 3, control packet DIO includes a root address, a transmission destination, a transmission source, an ID storage unit, a Rank, and a DTSN.
rootのアドレスは、シンクである無線ノード1のアドレスからなる。送信先は、制御パケットDIOの送信先の無線ノードのアドレスからなる。送信元は、制御パケットDIOを生成した無線ノードのアドレスからなる。ID格納部は、ESSIDまたはPANIDからなる。Rankは、256×n(nは、正の整数)からなり、無線ノード1(=シンク)からのホップ数が1ホップ増加するごとに“256”づつ増加する。そして、Rankは、数値が小さい程、シンク(=無線ノード1)に近いことを表わす。DTSNは、正の整数からなり、1つの無線ノード(=無線ノード1〜7のいずれか)が新たな制御パケットDIOを生成するごとに“1”づつ増加する。DTSNは、各無線ノード1〜7が同じ無線ノードから制御パケットDIOを受信した場合に、制御パケットDAOを送信するか否かの判定基準になる。より具体的には、各無線ノード1〜7は、同じ無線ノードから制御パケットDIOを受信した場合に、その受信した制御パケットDIOのDTSNが、以前に受信した制御パケットDIOのDTSNよりも増加していると判定したとき、制御パケットDAOを送信し、受信した制御パケットDIOのDTSNが、以前に受信した制御パケットDIOのDTSNよりも増加していないと判定したとき、制御パケットDAOを送信しない。そして、DTSNが増加していることは、親ノードが変更されたことに相当する。
The address of the root is composed of the address of the
図4は、制御パケットDAOの構成図である。図4を参照して、制御パケットDAOは、親ノードのアドレスと、送信元と、DAOSequenceとを含む。 FIG. 4 is a configuration diagram of the control packet DAO. Referring to FIG. 4, control packet DAO includes a parent node address, a transmission source, and a DAOSsequence.
親ノードのアドレスは、制御パケットDAOを生成する無線ノードよりも1ホップだけシンク側に存在し、制御パケットDAOを生成する無線ノードが無線通信可能な全ての無線ノードのアドレスからなる。 The address of the parent node is present on the sink side by one hop from the wireless node that generates the control packet DAO, and includes the addresses of all the wireless nodes that can wirelessly communicate with the wireless node that generates the control packet DAO.
送信元は、制御パケットDAOを生成する無線ノードのアドレスからなる。DAOSequenceは、制御パケットDAOのシーケンス番号である。そして、DAOSequenceの初期値は、“240”である。DAOSequenceは、“0”〜“255”の範囲の整数からなる。DAOSequenceは、新たな制御パケットDAOが送信される毎にインクリメントされる。DAOSequenceが“128”よりも小さい場合、最大値は、“127”であり、DAOSequenceが“128”以上である場合、最大値は、“255”である。DAOSequenceは、“255”の次に、“0”になり、その後、“1”づつインクリメントされる。 The transmission source consists of the address of the wireless node that generates the control packet DAO. DAOSsequence is the sequence number of the control packet DAO. The initial value of DAOSsequence is “240”. DAOSsequence consists of an integer in the range of “0” to “255”. DAOSsequence is incremented each time a new control packet DAO is transmitted. When DAOSsequence is smaller than “128”, the maximum value is “127”, and when DAOSsequence is “128” or more, the maximum value is “255”. DAOSsequence becomes “0” after “255”, and then incremented by “1”.
制御パケットDAOが新しいか否かは、次の方法によって決定される。ここでは、比較する2つのDAOSequenceをそれぞれA,Bとする。 Whether or not the control packet DAO is new is determined by the following method. Here, the two DAOS sequences to be compared are A and B, respectively.
(i)Aが“128”〜“255”であり、Bが“0”〜“127”である場合
・(256+B−A)がSEQUENCE_WINDOW(=16)以下である場合、Aは、Bよりも小さい。
(I) When A is “128” to “255” and B is “0” to “127”. When (256 + B−A) is less than or equal to SEQUENCE_WINDOW (= 16), A is more than B small.
・(256+B−A)がSEQUENCE_WINDOW(=16)よりも大きい場合、Bは、Aよりも小さい。 If (256 + B−A) is greater than SEQUENCE_WINDOW (= 16), B is smaller than A.
そして、大きい方(AまたはB)を有する制御パケットDAOが新しいと判定される。 Then, it is determined that the control packet DAO having the larger one (A or B) is new.
(ii)両方の値が“127”以下、または“128”以上である場合
・2つの値の差の絶対値がSEQUENCE_WINDOW(=16)以下である場合、比較結果がそのまま結果となる。
(Ii) When both values are “127” or less, or “128” or more • When the absolute value of the difference between the two values is SEQUENCE_WINDOW (= 16) or less, the comparison result becomes the result as it is.
・2つの値の差の絶対値がSEQUENCE_WINDOW(=16)よりも大きい場合、同期されていないと判定され、2つのA,Bは、比較できないと判定される。 When the absolute value of the difference between the two values is larger than SEQUENCE_WINDOW (= 16), it is determined that the two values A and B cannot be compared.
この場合、受信した制御パケットDAOが最新であると判定しないか、最後に受信したDAOSequenceを有する制御パケットDAOを最新であると判定してもよい。 In this case, it may be determined that the received control packet DAO is not the latest or the control packet DAO having the last received DAOS sequence is determined to be the latest.
この発明の実施の形態においては、次の3つのウェイクアップIDを定義する。 In the embodiment of the present invention, the following three wakeup IDs are defined.
(1)ユニキャストID
(2)マルチキャストID
(3)ブロードキャストID
(1) Unicast ID
(2) Multicast ID
(3) Broadcast ID
ユニキャストIDは、任意の無線ノードを指し示すウェイクアップIDであり、各無線ノードのMACアドレス等の一意に無線ノードを特定可能なIDである。 The unicast ID is a wakeup ID indicating an arbitrary wireless node, and is an ID that can uniquely identify a wireless node such as a MAC address of each wireless node.
マルチキャストIDは、電波範囲内の特定の無線ノードのグループを起動状態へ移行させるためのウェイクアップIDである。 The multicast ID is a wake-up ID for shifting a specific group of wireless nodes in the radio wave range to an activated state.
マルチキャストIDは、LocalマルチキャストID、ParentマルチキャストIDおよびChildマルチキャストIDからなる。 The multicast ID includes a local multicast ID, a parent multicast ID, and a child multicast ID.
LocalマルチキャストIDは、ESSIDまたはPANIDで表わされる同一システムの無線ノードを起動状態へ移行させるためのウェイクアップIDである。 The local multicast ID is a wake-up ID for shifting a wireless node of the same system represented by ESSID or PANID to an activated state.
ParentマルチキャストIDは、無線センサーネットワーク10において各無線ノード2〜7から見た場合に親ノードになる得る無線ノード群を示すウェイクアップIDである。
The Parent multicast ID is a wake-up ID indicating a wireless node group that can become a parent node when viewed from the
ChildマルチキャストIDは、無線センサーネットワーク10において各無線ノード1〜7から見た場合に子ノードとして収容した無線ノード群を示すウェイクアップIDである。
The child multicast ID is a wake-up ID indicating a wireless node group accommodated as a child node when viewed from the
ブロードキャストIDは、電波範囲内の全ての無線ノードを起動状態へ移行させることができるウェイクアップIDであり、予め無線センサーネットワーク10において決められている。そして、ブロードキャストIDは、無線ノード1〜7の経路制御部15に予め設定されている。
The broadcast ID is a wake-up ID that can shift all wireless nodes in the radio wave range to the activated state, and is determined in advance in the
この発明の実施の形態においては、上述したユニキャストID、マルチキャストIDおよびブロードキャストIDをウェイクアップIDとして用いる。 In the embodiment of the present invention, the above-described unicast ID, multicast ID, and broadcast ID are used as the wake-up ID.
図5は、ウェイクアップIDを構成するフレーム長およびフレーム数を示す図である。なお、図5に示す割当表TBL1は、1つのフレーム長で表現可能なビット数が4ビットであることを前提としている。 FIG. 5 is a diagram showing the frame length and the number of frames constituting the wakeup ID. Note that the allocation table TBL1 shown in FIG. 5 is based on the premise that the number of bits that can be expressed by one frame length is 4 bits.
図5を参照して、割当表TBL1は、ウェイクアップID(以下、「WuID」と言う。)と、第1フレーム長、第2フレーム長、第3フレーム長、・・・および第m(mは1以上の整数)フレーム長とを含む。 Referring to FIG. 5, allocation table TBL1 includes a wakeup ID (hereinafter referred to as “WuID”), a first frame length, a second frame length, a third frame length,. Is an integer greater than or equal to 1).
WuIDは、少なくとも1つのフレーム長および少なくとも1つのフレーム数によって規定される。WuID1は、10.8[ms]のフレーム長および1個のフレーム数によって規定される。WuID2は、12.8[ms]のフレーム長および1個のフレーム数によって規定される。以下、同様にして、WuID3〜WuID16は、それぞれ14.8[ms],16.8[ms],18.8[ms],20.8[ms],22.8[ms],24.8[ms],26.8[ms],28.8[ms],30.8[ms],32.8[ms],34.8[ms],36.8[ms],38.8[ms],40.8[ms]のフレーム長と、1個のフレーム数とによって規定される。 WuID is defined by at least one frame length and at least one frame number. WuID1 is defined by a frame length of 10.8 [ms] and the number of one frame. WuID2 is defined by a frame length of 12.8 [ms] and the number of one frame. Similarly, WuID3 to WuID16 are 14.8 [ms], 16.8 [ms], 18.8 [ms], 20.8 [ms], 22.8 [ms], and 24.8, respectively. [Ms], 26.8 [ms], 28.8 [ms], 30.8 [ms], 32.8 [ms], 34.8 [ms], 36.8 [ms], 38.8 [ms] ms], 40.8 [ms] and the number of frames.
10.8[ms]のフレーム長は、無線センサーネットワーク10において使用される無線システムにおける最も短いフレーム長である。そして、フレーム長を識別可能な間隔として2[ms]を随時加算して12.8[ms]〜40.8[ms]のフレーム長が得られた。従って、1個のWuIDを1個のフレーム長によって表した場合、識別可能なWuIDは、WuID1〜WuID16の16個になる。1つのフレーム長が4ビットを表すので、24=16であるからである。そして、WuID1〜WuID16は、短い順に割り当てられた1個のフレーム長および1個のフレーム数によって規定される。
The frame length of 10.8 [ms] is the shortest frame length in the wireless system used in the
WuIDを17個以上作成する必要がある場合、17個目以降のWuIDは、2個のフレーム長および2個のフレーム数によって規定される。 When it is necessary to create 17 or more WuIDs, the 17th and subsequent WuIDs are defined by two frame lengths and two frame numbers.
より具体的には、WuID17は、10.8[ms],12.8[ms]のフレーム長および2個のフレーム数によって規定される。WuID18は、12.8[ms],14.8[ms]のフレーム長および2個のフレーム数によって規定される。WuID19は、14.8[ms],16.8[ms]のフレーム長および2個のフレーム数によって規定される。WuID20は、16.8[ms],18.8[ms]のフレーム長および2個のフレーム数によって規定される。以下、同様して、WuID31は、38.8[ms],40.8[ms]のフレーム長および2個のフレーム数によって規定される。
More specifically,
WuID17〜WuID31は、第1フレーム長と第2フレーム長との和が短い順に割り当てられた2個のフレーム長および2個のフレーム数によって規定される。 WuID17 to WuID31 are defined by two frame lengths and two frame numbers assigned in ascending order of the sum of the first frame length and the second frame length.
WuIDを32個以上作成する必要がある場合、WuID32は、10.8[ms],12.8[ms],14.8[ms]のフレーム長および3個のフレーム数によって規定される。WuID33は、12.8[ms],14.8[ms],16.8[ms]のフレーム長および3個のフレーム数によって規定される。34個目以降のWuIDも、同様に3個のフレーム長および3個のフレーム数によって規定される。このように、32個目以降のWuIDは、3つのフレーム長の和が短い順に割り当てられた3個のフレーム長および3個のフレーム数によって規定される。 When 32 or more WuIDs need to be created, the WuID 32 is defined by a frame length of 10.8 [ms], 12.8 [ms], and 14.8 [ms] and the number of three frames. The WuID 33 is defined by a frame length of 12.8 [ms], 14.8 [ms], 16.8 [ms] and the number of three frames. The 34th and subsequent WuIDs are similarly defined by three frame lengths and three frame numbers. Thus, the 32nd and subsequent WuIDs are defined by the three frame lengths and the three frame numbers assigned in ascending order of the sum of the three frame lengths.
3個のフレーム長および3個のフレーム数によってWuIDを規定できなくなった場合、WuIDは、4個のフレーム長の和が短い順に割り当てられた4個のフレーム長および4個のフレーム数によって規定される。 When WuID cannot be defined by 3 frame lengths and 3 frame numbers, WuID is defined by 4 frame lengths and 4 frame numbers assigned in ascending order of 4 frame lengths. The
以下、同様にして、WuIDは、m個のフレーム長およびm個のフレーム数によって規定される。 Hereinafter, similarly, WuID is defined by m frame lengths and m frame numbers.
無線ノード1の割当部16は、割当表TBL1を保持しており、割当表TBL1を参照して、後述する各種の方法によって無線ノード1〜7にウェイクアップIDを割り当てる。
The
なお、上記においては、1つのフレーム長が4ビットのビット値を表し、かつ、2個のフレーム長および2個のフレーム数によって15個のWuIDを規定する場合を説明したが、この発明の実施の形態においては、2個のフレーム長が同じである場合も許容されるので、1つのフレーム長が4ビットのビット値を表し、かつ、2個のフレーム長および2個のフレーム数によってWuIDを規定する場合、16×16=256個のWuIDを規定できる。また、1つのフレーム長が4ビットのビット値を表し、かつ、3個のフレーム長および3個のフレーム数によってWuIDを規定する場合、同様にして、16×16×16=4096個のWuIDを規定できる。従って、1つのフレーム長が4ビットのビット値を表し、かつ、m個のフレーム長およびm個のフレーム数によってWuiDを規定する場合、16m個のWuIDを規定できる。そして、2個以上のフレーム長および2個以上のフレーム数でWuIDを規定する場合、2個以上のフレーム長の和が短い順にフレーム長およびフレーム数が割り当てられる。 In the above description, a case where one frame length represents a 4-bit bit value and 15 WuIDs are defined by two frame lengths and two frame numbers has been described. In this form, even when two frame lengths are the same, it is allowed. Therefore, one frame length represents a bit value of 4 bits, and WuID is represented by two frame lengths and two frame numbers. In the case of defining, 16 × 16 = 256 WuIDs can be defined. In addition, when one frame length represents a 4-bit bit value and the WuID is defined by three frame lengths and three frame numbers, 16 × 16 × 16 = 4096 WuIDs are similarly set. Can be defined. Therefore, when one frame length represents a bit value of 4 bits and WuiD is defined by m frame lengths and the number of m frames, 16 m WuIDs can be defined. When the WuID is defined by two or more frame lengths and two or more frame numbers, the frame length and the number of frames are assigned in ascending order of the sum of the two or more frame lengths.
また、割当表TBL1においては、2つのフレーム長間の差は、2[ms]に限らず、2つのフレーム長を識別可能な差であれば、2[ms]以外であってもよい。 In the allocation table TBL1, the difference between the two frame lengths is not limited to 2 [ms], but may be other than 2 [ms] as long as the two frame lengths can be identified.
更に、割当表TBL1においては、1つのフレーム長は、4ビット以外のビット値を表してもよい。一般に、1つのフレーム長がj(jは正の整数)ビットのビット値を表す場合、1個のフレーム長および1個のフレーム数によって規定されるWuIDの個数は、2j個になる。従って、1つのフレーム長がjビットのビット値を表し、かつ、m個のフレーム長およびm個のフレーム数によってWuIDを規定する場合、(2j)m個のWuIDを規定できる。 Furthermore, in the allocation table TBL1, one frame length may represent a bit value other than 4 bits. In general, when one frame length (the j is a positive integer) j represents the bit value of the bit, the number of WuID defined by one frame length and the number of one frame will 2 j pieces. Therefore, when one frame length represents a bit value of j bits and the WuID is defined by m frame lengths and the number of m frames, (2 j ) m WuIDs can be defined.
図6は、フレーム長とデータとの対応関係を示す対応表を示す図である。図6を参照して、対応表TBL2は、フレーム長とデータとを含む。フレーム長およびデータは、相互に対応付けられる。 FIG. 6 is a diagram showing a correspondence table showing the correspondence between frame length and data. Referring to FIG. 6, correspondence table TBL2 includes a frame length and data. The frame length and data are associated with each other.
11.8[ms]のフレーム長は、0x0に対応付けられ、12.1[ms]のフレーム長は、0x1に対応付けられ、12.4[ms]のフレーム長は、0x2に対応付けられ、12.7[ms]のフレーム長は、0x3に対応付けられ、13.0[ms]のフレーム長は、0x4に対応付けられ、13.3[ms]のフレーム長は、0x5に対応付けられ、13.6[ms]のフレーム長は、0x6に対応付けられる。 The frame length of 11.8 [ms] is associated with 0x0, the frame length of 12.1 [ms] is associated with 0x1, and the frame length of 12.4 [ms] is associated with 0x2. The frame length of 12.7 [ms] is associated with 0x3, the frame length of 13.0 [ms] is associated with 0x4, and the frame length of 13.3 [ms] is associated with 0x5. The frame length of 13.6 [ms] is associated with 0x6.
また、13.9[ms]のフレーム長は、0x7に対応付けられ、14.2[ms]のフレーム長は、0x8に対応付けられ、14.5[ms]のフレーム長は、0x9に対応付けられ、14.8[ms]のフレーム長は、0xAに対応付けられ、15.1[ms]のフレーム長は、0xBに対応付けられ、15.4[ms]のフレーム長は、0xCに対応付けられ、15.7[ms]のフレーム長は、0xDに対応付けられ、16.0[ms]のフレーム長は、0xEに対応付けられ、16.3[ms]のフレーム長は、0xFに対応付けられる。0x0〜0xFの各々は、4ビットのビット値からなる。 The frame length of 13.9 [ms] is associated with 0x7, the frame length of 14.2 [ms] is associated with 0x8, and the frame length of 14.5 [ms] is associated with 0x9. A frame length of 14.8 [ms] is associated with 0xA, a frame length of 15.1 [ms] is associated with 0xB, and a frame length of 15.4 [ms] is associated with 0xC. The frame length of 15.7 [ms] is associated with 0xD, the frame length of 16.0 [ms] is associated with 0xE, and the frame length of 16.3 [ms] is 0xF. Is associated with. Each of 0x0 to 0xF consists of a 4-bit bit value.
各無線ノード1〜7の制御部14およびウェイクアップ信号判定部18は、対応表TBL2を保持している。そして、各無線ノード1〜7の制御部14は、MACアドレスのハッシュ値を演算し、その演算したハッシュ値を対応表TBL2を参照してフレーム長に変換する。
The
また、各無線ノード1〜7のウェイクアップ信号判定部18は、ウェイクアップ信号受信部17から受けたフレーム長を対応表TBL2を参照してデータ(ビット値)に変換する。
The wakeup
図7は、図2に示す経路制御部15が保持するルーティングテーブルRTの構成図である。図7を参照して、ルーティングテーブルRTは、送信先と、次の無線ノードと、ホップ数と、Rankとを含む。送信先、次の無線ノード、ホップ数およびRankは、相互に対応付けられる。
FIG. 7 is a configuration diagram of the routing table RT held by the
送信先は、ウェイクアップ信号、制御パケットDIO,DAOおよびパケット等の受信先の無線ノードのMACアドレスMACaddからなる。次の無線ノードは、送信先までの経路上においてルーティングテーブルRTを保持する無線ノードに送信先側で隣接する無線ノードのMACアドレスMACadd_NBからなる。 The transmission destination includes a wake-up signal, control packets DIO and DAO, and a MAC address MACadd of a wireless node that receives the packet. The next wireless node includes the MAC address MACadd_NB of the wireless node adjacent on the transmission side to the wireless node holding the routing table RT on the route to the transmission destination.
ホップ数は、ルーティングテーブルRTを保持する無線ノードから送信先の無線ノードまでのホップ数hからなる。Rankは、送信先(無線ノード)のシンク(=無線ノード)に対する近さの程度を示し、r=256×j(=256,512,768,・・・)からなる。 The number of hops consists of the number of hops h from the wireless node holding the routing table RT to the destination wireless node. Rank indicates the degree of proximity of the transmission destination (wireless node) to the sink (= wireless node), and consists of r = 256 × j (= 256, 512, 768,...).
図8は、図1に示す無線センサーネットワーク10における無線ノード1〜3の配置状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an arrangement state of the
図8を参照して、無線ノード1〜3は、それぞれ、電波範囲REG1〜REG3を有する。無線ノード1は、2つの電波範囲REG1,REG2が重なった領域に存在する。無線ノード2は、3つの電波範囲REG1〜REG3が重なった領域に存在する。無線ノード3は、2つの電波範囲REG2,REG3が重なった領域に存在する。
Referring to FIG. 8,
このように、自己の電波範囲がシンク(=無線ノード1)まで届かない無線ノードが存在する状態において、各無線ノード2〜7からシンク(=無線ノード1)までの経路の構築が行われる。
In this manner, in the state where there is a wireless node whose own radio wave range does not reach the sink (= wireless node 1), a path from each
経路の構築方法について説明する。図9は、経路を構築するときの動作を説明するためのフローチャートである。図9を参照して、経路を構築する動作が開始されると、無線ノード1(=シンク)の制御部14は、ウェイクアップ信号のウェイクアップIDとしてブロードキャストIDを経路制御部15から受ける。
A route construction method will be described. FIG. 9 is a flowchart for explaining an operation when a route is constructed. Referring to FIG. 9, when the operation of constructing a route is started,
そして、無線ノード1の制御部14は、無線ノード2のMACアドレスのハッシュ値を演算し、12ビットのハッシュ値a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10a11a12を取得する。その結果、ブロードキャストIDは、a9a10a11a12=0x2、a5a6a7a8=0x0、a1a2a3a4=0x3として、0xF,0x2,0x0,0x3によって表される。
Then, the
その後、無線ノード1の制御部14は、対応表TBL2を参照して、0xFに対応する16.3[ms]のフレーム長FL1と、0x2に対応する12.4[ms]のフレーム長FL2と、0x0に対応する11.8[ms]のフレーム長FL3と、0x3に対応する12.7[ms]のフレーム長FL4とを検出する。
Thereafter, the
そうすると、無線ノード1の制御部14は、4個のフレーム長FL1〜FL4をそれぞれ有する4個の無線フレームFR1〜FR4を生成して無線通信部13へ出力する。
Then, the
無線ノード1の無線通信部13は、4個の無線フレームFR1〜FR4を制御部14から受け、その受けた4個の無線フレームFR1〜FR4からなるウェイクアップ信号WuSを変調し、その変調したウェイクアップ信号WuSをアンテナ11を介してブロードキャストする(ステップS1)。
The
無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、一定の間隔で起動状態へ移行し、アンテナ12を介して受信電力の有無を確認する。そして、無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、受信電力を検出すると、アンテナ12を介してウェイアップ信号WuSを受信し、その受信したウェイクアップ信号WuSの受信電波に基づいて、4個のフレーム長FL1〜FL4を検出する。
The wake-up
より具体的には、無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、アンテナ12を介してウェイクアップ信号を受信し、その受信したウェイクアップ信号の受信信号をサンプリング間隔(=10μs)で包絡線検波してビット列を得る。
More specifically, the wakeup
その後、無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、ビット列の先頭から“1”の個数をカウントし、ビット列のビット値が“0”になると、カウントを停止し、そのカウントを停止したときのカウント値を“1”の個数N1とするとともにカウント値をリセットする。その後、無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、ビット列のビット値が“1”になると、ビット列のビット値が“0”になるまで“1”の個数をカウントし、ビット列のビット値が“0”になると、カウントを停止し、そのカウントを停止したときのカウント値を“1”の個数N2とするとともにカウント値をリセットする。
After that, the wake-up
無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、この動作をビット列の最後まで繰り返し実行して4つの“1”の個数N1〜N4を得る。
The wake-up
そして、無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、個数N1にサンプリング間隔(=10μsec)を乗算して16.3[ms]のフレーム長を取得し、個数N2にサンプリング間隔(=10μsec)を乗算して12.4[ms]のフレーム長を取得し、個数N3にサンプリング間隔(=10μs)を乗算して11.8[ms]のフレーム長を取得し、個数N4にサンプリング間隔(=10μs)を乗算して12.7[ms]のフレーム長を取得する。
Then, the wake-
そうすると、無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、16.3[ms]のフレーム長、12.4[ms]のフレーム長、11.8[ms]のフレーム長、および12.7[ms]のフレーム長をウェイクアップ信号判定部18へ出力する。
Then, the wakeup
無線ノード2のウェイクアップ信号判定部18は、16.3[ms]のフレーム長、12.4[ms]のフレーム長、11.8[ms]のフレーム長、および12.7[ms]のフレーム長をウェイクアップ信号受信部17から受ける。
The wakeup
そして、無線ノード2のウェイクアップ信号判定部18は、対応表TBL2を参照して、16.3[ms]のフレーム長に対応する0xFを検出し、12.4[ms]のフレーム長に対応する0x2を検出し、11.8[ms]のフレーム長に対応する0x0を検出し、12.7[ms]のフレーム長に対応する0x3を検出する。その後、無線ノード2のウェイクアップ信号判定部18は、0xF,0x2,0x0,0x3を一列に配列してビット列からなるブロードキャストIDを取得する。
Then, the wakeup
そうすると、無線ノード2のウェイクアップ信号判定部18は、ブロードキャストIDが、予め保持したウェイクアップID(=ブロードキャストID)に一致すると判定し、起動信号を生成して無線通信部13、制御部14、経路制御部15および割当部16へ出力する。これによって、無線ノード2は、スリープ状態から起動状態へ移行する(ステップS2)。
Then, the wakeup
その後、無線ノード2の制御部14は、無線ノード2のMACアドレスを含む起動通知を生成し、その生成した起動通知を無線通信部13へ出力する。そして、無線ノード2の無線通信部13は、起動通知を制御部14から受け、その受けた起動通知を変調し、その変調した起動通知をアンテナ11を介してブロードキャストする。
Thereafter, the
無線ノード1の無線通信部13は、アンテナ11を介して起動通知を受信する。そして、無線ノード1の制御部14は、無線通信部13から起動通知を受ける。
The
無線ノード1の制御部14は、起動通知を受けると、無線ノード2が起動状態へ移行したことを検知する。
When receiving the activation notification, the
そして、無線ノード1の経路制御部15は、無線ノード1(=シンク)のMACアドレスMACadd1からなるrootのアドレスと、無線ノード2のMACアドレスMACadd2からなる送信先と、無線ノード1(=シンク)のMACアドレスMACadd1からなる送信元と、ESSIDまたはPANIDからなるID格納部と、256からなるRankと、1からなるDTSNとを含むDIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を生成し、その生成したDIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を制御部14へ出力する。
The
無線ノード1の制御部14は、DIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を経路制御部15から受け、その受けたDIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を無線通信部13へ出力する。
The
無線ノード1の無線通信部13は、DIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を制御部14から受け、その受けたDIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を変調する。そして、無線ノード1の無線通信部13は、その変調したDIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]をアンテナ11を介して送信する(ステップS3)。その後、無線ノード1は、起動状態からスリープ状態へ移行する。
The
一方、無線ノード2の無線通信部13は、アンテナ11を介してDIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を受信し(ステップS4)、その受信したDIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を制御部14へ出力する。
On the other hand, the
そして、無線ノード2の制御部14は、DIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を無線通信部13から受け、その受けたDIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を経路制御部15へ出力する。
The
無線ノード2の経路制御部15は、DIO1=[MACadd1/MACadd2/MACadd1/ESSID/256/1]を制御部14から受ける。そして、無線ノード2の経路制御部15は、DIO1の先頭のアドレスMACadd1を参照して、rootが無線ノード1であることを検知する。また、無線ノード2の経路制御部15は、DIO1の2個目のアドレスMACadd2を参照して、DIO1の送信先が無線ノード2であることを検知する。更に、無線ノード2の経路制御部15は、DIO1の3個目のアドレスMACadd1を参照してDIO1の送信元が無線ノード1(=シンク)であることを検知する。更に、無線ノード2の経路制御部15は、“256”からなるRankおよび“1”からなるDTSNをDIO1から取り出して保持する。そして、無線ノード2の経路制御部15は、“256”からなるRankに基づいて、無線ノード1(=シンク)から無線ノード2までのホップ数が“1”であることを検知する。“256”のRankは、Rankの最小値であり、無線ノード2は、その最小値である“256”からなるRankを無線ノード1(=シンク)から直接受信したからである。また、無線ノード2の経路制御部15は、無線ノード1(=シンク)が最小のRankを有するので、無線ノード1(=シンク)が無線ノード2の親ノードであることを検知する。
The path control
そうすると、無線ノード2の経路制御部15は、ルーティングテーブルRTの送信先にMACadd1を格納し、次の無線ノードにMACadd1を格納し、ホップ数に“1”を格納し、Rankに“256”を格納する。そして、無線ノード2の経路制御部15は、“256”のRankに基づいて、無線ノード2のRankが“512”からなることを検知し、“512”のRankを保持する。
Then, the
その後、無線ノード2の経路制御部15は、DIOを最初に受信したので、“1”からなるDTSNに基づいて、DTSNが増加したことを検知し、DAOを送信すると判定する。
Thereafter, since the path control
そうすると、無線ノード2の制御部14は、経路制御部15からの依頼に応じて、ウェイクアップ信号のウェイクアップIDとしてユニキャストIDを生成する。DAOは、無線ノード1へ送信されるので、無線ノード2の制御部14は、無線ノード1のMACアドレスMACadd1を経路制御部15から受ける。そして、無線ノード2の制御部14は、MACアドレスMACadd1のハッシュ値を演算し、12ビットのハッシュ値b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10b11b12を取得する。その結果、ユニキャストIDは、b9b10b11b12=0x5、b5b6b7b8=0x2、b1b2b3b4=0x8として、0x1,0x5,0x2,0x8によって表される。
Then, the
その後、無線ノード2の制御部14は、対応表TBL2を参照して、0x1に対応する12.1[ms]のフレーム長FL5と、0x5に対応する13.3[ms]のフレーム長FL6と、0x2に対応する12.4[ms]のフレーム長FL7と、0x8に対応する14.2[ms]のフレーム長FL8とを検出する。
After that, the
そうすると、無線ノード2の制御部14は、4個のフレーム長FL5〜FL8をそれぞれ有する4個の無線フレームFR5〜FR8を生成して無線通信部13へ出力する。
Then, the
無線ノード2の無線通信部13は、4個の無線フレームFR5〜FR8を制御部14から受け、その受けた4個の無線フレームFR5〜FR8からなるウェイクアップ信号WuSを変調し、その変調したウェイクアップ信号WuSをアンテナ11を介してブロードキャストする(ステップS5)。
The
無線ノード1のウェイクアップ信号受信部17は、一定の間隔で起動状態へ移行し、受信電力の有無を確認する。そして、無線ノード1のウェイクアップ信号受信部17は、受信電力を検出すると、アンテナ12を介してウェイクアップ信号WuSを受信し、その受信したウェイクアップ信号WuSの受信電波に基づいて、上述した方法によって4個のフレーム長FL5〜FL8を検出する。そうすると、無線ノード1のウェイクアップ信号受信部17は、4個のフレーム長FL5〜FL8をウェイクアップ信号判定部18へ出力する。
The wake-up
無線ノード1のウェイクアップ信号判定部18は、4個のフレーム長FL5〜FL8をウェイクアップ信号受信部17から受けると、対応表TBL2を参照して、上述した方法によって4個のフレーム長FL5〜FL8をそれぞれビット値0x1,0x5,0x2,0x8に変換してユニキャストIDを取得する。
When the wakeup
そうすると、無線ノード1のウェイクアップ信号判定部18は、ユニキャストIDが、予め保持したウェイクアップIDに一致すると判定し、起動信号を生成して無線通信部13、制御部14、経路制御部15および割当部16へ出力する。これによって、無線ノード1は、スリープ状態から起動状態へ移行する(ステップS6)。
Then, the wakeup
その後、無線ノード1は、無線ノード2と同じ方法によって起動通知を生成してブロードキャストする。
Thereafter, the
そうすると、無線ノード2の経路制御部15は、無線ノード1から送信された起動通知に応じて、MACアドレスMACadd1からなる親ノードのアドレスと、MACアドレスMACadd2からなる送信元と、“1”からなるDAOSequenceとを含むDAO1=[MACadd1/MACadd2/1]を生成して制御部14へ出力する。
Then, in response to the activation notification transmitted from the
無線ノード2の制御部14は、DAO1=[MACadd1/MACadd2/1]を経路制御部15から受け、その受けたDAO1=[MACadd1/MACadd2/1]を無線通信部13へ出力する。
The
無線ノード2の無線通信部13は、DAO1=[MACadd1/MACadd2/1]を制御部14から受け、その受けたDAO1=[MACadd1/MACadd2/1]を変調する。そして、無線ノード2の無線通信部13は、その変調したDAO1=[MACadd1/MACadd2/1]をアンテナ11を介して送信する(ステップS7)。
The
その後、無線ノード2は、起動状態からスリープ状態へ移行する。
Thereafter, the
無線ノード1の無線通信部13は、アンテナ11を介してDAO1=[MACadd1/MACadd2/1]を受信し(ステップS8)、その受信したDAO1=[MACadd1/MACadd2/1]を復調して制御部14へ出力する。
The
無線ノード1の制御部14は、DAO1=[MACadd1/MACadd2/1]を無線通信部13から受け、その受けたDAO1=[MACadd1/MACadd2/1]を経路制御部15へ出力する。
The
無線ノード1の経路制御部163は、DAO1=[MACadd1/MACadd2/1]を制御部14から受ける。そして、無線ノード1の経路制御部15は、DAO1の先頭のアドレスMACadd1および2番目のアドレスMACadd2を参照して、無線ノード2が無線ノード1の子ノードであることを検知する。無線ノード1は、無線ノード2からDAO1を直接受信したからである。そうすると、無線ノード2の経路制御部15は、ルーティングテーブルRTの送信先および次の無線ノードにアドレスMACadd2を格納し、ホップ数に“1”を格納し、Rankに“512”を格納する。この場合、無線ノード1の経路制御部15は、DAO1を無線ノード2から直接受信したので、無線ノード1から無線ノード2までのホップ数が“1”であることが解る。また、無線ノード1の経路制御部15は、無線ノード1から無線ノード2までのホップ数が“1”であるので、無線ノード2のRankが“512”であることが解る。
The path control unit 163 of the
その後、無線ノード2は、ステップS1における無線ノード1の動作と同じ動作を実行し、ウェイクアップ信号WuSをブロードキャストする(ステップS9)。
Thereafter, the
そして、無線ノード3は、ステップS2における無線ノード2の動作と同じ動作によってスリープ状態から起動状態へ移行し(ステップS10)、アドレスMACadd3を含む起動通知をブロードキャストする。
Then, the
その後、無線ノード2は、起動通知を受信すると、ステップS3における無線ノード1の動作と同じ動作によってDIOを送信し(ステップS11)、起動状態からスリープ状態へ移行する。
Thereafter, when receiving the activation notification, the
無線ノード3は、DIOを受信し(ステップS12)、その受信したDIOに基づいて、上述した無線ノード2と同じ方法によってルーティングテーブルRTに新たな経路の経路情報を格納する。また、無線ノード3は、受信したDIOに含まれるRank(=512)に基づいて、自己のRankが“768”であることを検知し、“768”からなるRankを保持する。更に、無線ノード3は、受信したDIOに含まれるDTSNの数値が増加していることを検知し、DAOを送信すると判定する。
The
そうすると、無線ノード3は、ステップS5における無線ノード2の動作と同じ動作によってユニキャストIDを表すフレーム長を有する無線フレームからなるウェイクアップ信号WuSをユニキャストする(ステップS13)。
Then, the
無線ノード2は、ステップS2における動作と同じ動作によって、スリープ状態から起動状態へ移行し(ステップS14)、無線ノード2のアドレスMACadd2を含む起動通知をブロードキャストする。
The
無線ノード3は、起動通知を受信すると、ステップS7における動作と同じ動作によってDAOを送信する(ステップS15)。その後、無線ノード3は、起動状態からスリープ状態へ移行する。
When receiving the activation notification, the
無線ノード2は、DAOを受信し(ステップS16)、DAOに含まれるDAOSequenceに基づいて、上述した方法によって、受信したDAOが最新であると判定し、DAOを転送すべきと判定する。
The
そして、無線ノード2は、ステップS5の動作と同じ動作によってユニキャストIDを表すフレーム長を有する無線フレームからなるウェイクアップ信号WuSを送信する(ステップS17)。
Then, the
そして、無線ノード1は、ステップS6における動作と同じ動作によってスリープ状態から起動状態へ移行し(ステップS18)、無線ノード1のアドレスMACadd1を含む起動通知をブロードキャストする。
Then, the
その後、無線ノード2は、起動通知を受信すると、ステップS6における動作と同じ動作によってDAOを送信する(ステップS19)。
After that, when receiving the activation notification, the
無線ノード1は、DAOを受信し(ステップS20)、DAOの親ノードのアドレスがMACadd2からなり、送信元がMACアドレスMACadd3からなるので、ルーティングテーブルRTの送信先にMACアドレスMACadd3を格納し、次の無線ノードにMACアドレスMACadd2を格納し、ホップ数に“2”を格納し、Rankに“768”を格納してルーティングテーブルRTを更新する。なお、無線ノード1は、自己から無線ノード2までのホップ数が“1”であることが無線ノード2を送信先とする経路に対応してルーティングテーブルRTに既に格納されており、無線ノード3の親ノードが無線ノード2であるので、自己から無線ノード3までのホップ数が“2”であることを検知できる。また、無線ノード1は、無線ノード2のRankが“512”であることが無線ノード2を送信先とする経路に対応してルーティングテーブルRTに既に格納されており、無線ノード3の親ノードが無線ノード2であるので、無線ノード3のRankが“768”であることを検知できる。
The
以降、無線ノード1〜7は、上述した動作を繰り返し実行し、無線ノード1から各無線ノード2〜7までの経路を確立し、その確立した経路の経路情報を含むルーティングテーブルRTを作成する。そして、無線ノード1は、その作成したルーティングテーブルRTに基づいて、無線ノード1〜7のトポロジー状態を示すトポロジー情報を作成して保持する。
Thereafter, the
このように、無線センサーネットワーク10において、最初に経路を構築する場合、バックアップIDであるMACアドレスを用いて各無線ノード1〜7をスリープ状態から起動状態へ移行させる。これは、フレーム長およびフレーム数によって規定されるウェイクアップID(=WuID)が各無線ノード1〜7に割り当てられていないからである。
As described above, in the
図9に示すフローチャートにおいて、無線ノード1は、DIOを送信する場合、ウェイクアップ信号をブロードキャストして無線ノード2を起動状態へ移行させ、その後、DIOを送信する(ステップS1〜S3参照)。そして、無線ノード1は、DIOの送信を完了すると、スリープ状態へ移行する。
In the flowchart shown in FIG. 9, when transmitting DIO, the
また、無線ノード2は、ウェイクアップ信号に応じて起動状態へ移行すると、DIOを受信し、DAOを送信する場合、ウェイクアップ信号をユニキャストして無線ノード1を起動状態へ移行させ、その後、DAOを送信する(ステップS4,S5,S7参照)。そして、無線ノード2は、DAOの送信を完了すると、スリープ状態へ移行する。
In addition, when the
更に、無線ノード2は、DIOを送信する場合、ウェイクアップ信号をブロードキャストして無線ノード3を起動状態へ移行させ、その後、DIOを送信する(ステップS9〜S11参照)。そして、無線ノード2は、DIOの送信を完了すると、スリープ状態へ移行する。
Further, when transmitting the DIO, the
更に、無線ノード3は、ウェイクアップ信号に応じて起動状態へ移行すると、DIOを受信し、DAOを送信する場合、ウェイクアップ信号をユニキャストして無線ノード2を起動状態へ移行させ、その後、DAOを送信する(ステップS12,S13,S15参照)。そして、無線ノード3は、DAOの送信を完了すると、スリープ状態へ移行する。
Further, when the
更に、無線ノード2は、ウェイクアップ信号に応じて起動状態へ移行すると、DAOを受信し、DAOを転送する場合、ウェイクアップ信号をユニキャストして無線ノード1を起動状態へ移行させ、その後、DAOを送信する(ステップS16,S17,S19参照)。そして、無線ノード2は、DAOの送信を完了すると、スリープ状態へ移行する。
Further, when the
このように、無線ノード1〜3の各々は、起動状態へ移行すると、必要な動作を行った後、スリープ状態へ移行する。そして、起動状態においては、無線ノード2は、無線ノード3から受信したDAOの転送が必要な場合、DAOの転送を完了した後にスリープ状態へ移行する。その結果、無線ノード3から送信されたDAOは、迅速に無線ノード1へ届けられる。つまり、各無線ノード1〜3は、必要な場合のみ起動状態へ移行して必要な動作を行った後、スリープ状態へ移行する。
As described above, when each of the
従って、無線ノード1〜7の消費電力を最小限に抑制できる。
Therefore, the power consumption of the
図10は、図9に示すフローチャートに従って構築されるトポロジーの例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing an example of a topology constructed according to the flowchart shown in FIG.
図10を参照して、図9に示すステップS1〜S8が実行されることにより、無線ノード2が無線ノード1に接続される(図10の(a)参照)。
Referring to FIG. 10, steps S1 to S8 shown in FIG. 9 are executed, whereby
その後、図9に示すステップS9〜S20が実行されることにより、無線ノード3が無線ノード2に接続される(図10の(b)参照)。
Thereafter, steps S9 to S20 shown in FIG. 9 are executed, whereby the
そして、図9に示すステップS1〜ステップS20が繰り返し実行されることにより、無線ノード4が無線ノード1に接続され(図10の(c)参照)、無線ノード5が無線ノード4に接続され、無線ノード6が無線ノード4に接続され、無線ノード7が無線ノード5に接続される(図10の(d)参照)。
Then, by repeatedly executing steps S1 to S20 shown in FIG. 9, the
シンクである無線ノード1がルーティングテーブルRTを作成する場合、無線ノード1は、無線ノード2〜7の各々が作成した制御パケットDAOを受信し、その受信した制御パケットDAOには、制御パケットDAOを作成した無線ノード(=無線ノード2〜7のいずれか)の親ノードのアドレスが格納されている。従って、無線ノード1は、無線ノード2〜7の各々が作成した制御パケットDAOを順次受信することによって、図10の(d)に示すトポロジーを把握できる。
When the
このように、無線センサーネットワーク10においては、ループ状の経路が存在せず、かつ、ツリー構造のトポロジーがRPLに従って構築される。
As described above, in the
そして、無線ノード1がシンクであり、無線ノード2,4の親ノードが無線ノード1である。また、無線ノード2は、無線ノード3の親ノードであり、無線ノード4は、無線ノード5,6の親ノードである。更に、無線ノード5は、無線ノード7の親ノードである。
The
一方、無線ノード2,4は、無線ノード1の子ノードであり、無線ノード5,6は、無線ノード4の子ノードであり、無線ノード7は、無線ノード5の子ノードである。
On the other hand, the
その結果、無線ノード1は、2つの無線ノード2,4を子ノードとして持ち、無線ノード2は、1つの無線ノード3を子ノードとして持ち、無線ノード4は、2つの無線ノード5,6を子ノードとして持ち、無線ノード5は、1つの無線ノード7を子ノードとして持つ。
As a result, the
従って、無線ノード1(=シンク)が最上位層に配置され、無線ノード2,4が第2階層に配置され、無線ノード3,5,6が第3階層に配置され、無線ノード7が第4階層に配置される。
Therefore, the wireless node 1 (= sink) is arranged in the highest layer, the
このように、無線ノード1〜7は、RPLに従って、階層構造からなるトポロジーを構築する。そして、このトポロジーにおいては、各無線ノードの親ノードは、1個である。従って、無線ノード1〜7は、最上位層から下位層へ向かってツリー状に配置される。
In this way, the
また、同じ値からなるRankを含む複数のDIOを受信した場合、各無線ノードは、単位時間当たりに送受信されるDIOの送受信数である送受信確率を演算し、その演算した送受信確率が最大であるDIOを送信した無線ノードを親ノードとして選択する。 Further, when receiving a plurality of DIOs including Ranks having the same value, each wireless node calculates a transmission / reception probability that is the number of DIOs transmitted / received per unit time, and the calculated transmission / reception probability is maximum. The wireless node that transmitted the DIO is selected as the parent node.
図9に示すフローチャートは、定期的(例えば、30分ごと)に実行され、または新たな無線ノードが無線センサーネットワーク10に参入したときに実行され、または各無線ノード2〜7の親ノードが変更または削除されたときに実行される。また、図9に示すフローチャートは、トポロジーが変化したときに実行される。
The flowchart shown in FIG. 9 is executed periodically (for example, every 30 minutes), or when a new wireless node enters the
新たな無線ノードが無線センサーネットワーク10に参入した場合、新たに参入した無線ノードは、DIOの送信要求であるDISをブロードキャストする。そして、DISを受信した無線ノードがDIOを送信することによって図9に示すフローチャートが実行され、新たなトポロジーが構築される。
When a new wireless node enters the
図11は、図7に示すルーティングテーブルRTの具体例を示す図である。なお、図11に示すルーティングテーブルRT−1は、図10の(d)に示す無線ノード5におけるルーティングテーブルRTである。
FIG. 11 is a diagram showing a specific example of the routing table RT shown in FIG. Note that the routing table RT-1 illustrated in FIG. 11 is the routing table RT in the
図11を参照して、無線ノード5のルーティングテーブルRT−1は、送信先として、無線ノード1,4,7を有する。送信先が無線ノード4(MACadd4)である場合、送信先に対応する「次の無線ノード」には、無線ノード4のMACアドレスMACadd4が格納される。そして、送信先に対応する「ホップ数」には、“1”が格納される。また、送信先に対応する「Rank」には、“512”が格納される。
Referring to FIG. 11, the routing table RT-1 of the
無線ノード5は、無線ノード4で生成された制御パケットDIOを無線ノード4から受信し、その受信した制御パケットDIOに含まれる送信元が無線ノード4(=MACadd4)であることを検知することにより、無線ノード4が自己に隣接する無線ノードであること、および無線ノード4までのホップ数が“1”であることを検知する。また、無線ノード5は、無線ノード4から受信した制御パケットDIOに含まれる「Rank」に“512”が格納されていることを検知し、無線ノード4の「Rank」が“512”であることを検知する。従って、無線ノード5は、ルーティングテーブルRT−1の第1行目の経路情報を作成できる。
The
また、無線ノード5は、無線ノード4から受信した制御パケットDIOに含まれる「Rank」が“512”であり、制御パケットDIOに含まれる「rootのアドレス」がMACadd1であることを検知すると、自己の「Rank」が“768”(=512+256)であることを検知する。そして、無線ノード5は、自己の「Rank」が“768”であり、「Rank」は、1ホップごとに“256”づつ増加するので、“768”を“256”で除算し、その除算結果“3”から“1”を減算することにより、無線ノード1までのホップ数(=2)を取得する。なお、除算結果“3”から“1”を減算するのは、無線ノード1の「Rank」が“256”であるので、ホップ数を求めるには、「Rank」が何回増加したかを求める必要があるからである。また、「rootのアドレス」がMACadd1であるので、無線ノード5は、送信先としての無線ノード1に対応する「Rank」が“256”であることが解る。更に、無線ノード5は、制御パケットDIOを無線ノード4から受信し、無線ノード1までのホップ数が“2”であるので、送信先としての無線ノード1に対応する「次の無線ノード」が無線ノード4(=MACadd4)であることを検知する。従って、無線ノード5は、ルーティングテーブルRT−1の第2行目の経路情報を作成できる。
When the
更に、無線ノード5は、無線ノード7から制御パケットDAOを受信し、その受信した制御パケットDAOに含まれる送信元(=MACadd7)に基づいて、無線ノード7が自己に隣接する子ノードであることを検知する。制御パケットDAOに含まれる「親ノードのアドレス」がMACadd5(=無線ノード5)からなり、制御パケットDAOは、制御パケットDIOの応答であり、かつ、上り方向(各無線ノード2〜7から無線ノード1への方向)で送信される制御パケットである。従って、無線ノード5は、無線ノード7が自己の子ノードであることを検知する。また、無線ノード5は、制御パケットDAOを無線ノード7から直接受信したので、無線ノード7までのホップ数が“1”であることを検知する。更に、無線ノード5は、自己の「Rank」が“768”であり、無線ノード7までのホップ数が“1”であるので、無線ノード7の「Rank」が“1024”であることを検知する。従って、無線ノード5は、ルーティングテーブルRT−1の第3行目の経路情報を作成できる。
Further, the
なお、無線ノード1がデータを含むデータパケットを無線ノード7へ送信する場合、無線ノード1は、無線ノード1から無線ノード7までの経路情報(=無線ノード1→無線ノード4→無線ノード5→無線ノード7)とデータとを含むデータパケットを生成して送信する。従って、経路情報(=無線ノード1→無線ノード4→無線ノード5→無線ノード7)によって示される経路上の無線ノード4,5の各々は、経路情報(=無線ノード1→無線ノード4→無線ノード5→無線ノード7)を参照することによって、自己から2ホップ以上離れた無線ノードを送信先とする経路情報をルーティングテーブルRTに格納できる。
When the
その結果、無線ノード2〜7の各々は、無線センサーネットワーク10を構成する全ての無線ノードを送信先とする経路情報をルーティングテーブルRTに格納できる。
As a result, each of the
以下、フレーム長およびフレーム数によって規定されるウェイクアップID(WuID)を各無線ノード1〜7に割り当てる方法について説明する。
Hereinafter, a method for assigning the wakeup ID (WuID) defined by the frame length and the number of frames to each of the
(A)ウェイクアップIDの割当方法1
図12は、ウェイクアップIDが割当方法1によって無線ノード1〜7に割り当てられた例を示す図である。
(A) Wakeup
FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which the wakeup ID is allocated to the
無線センサーネットワーク10における経路が図9に示すフローチャートに従って構築されると、無線ノード1の経路制御部15は、無線センサーネットワーク10における無線ノード1〜7の配置状態を示すトポロジーを保持する。
When the route in the
そして、無線ノード1の経路制御部15は、その保持するトポロジーを示すトポロジー情報を割当部16へ出力する。
Then, the
無線ノード1の割当部16は、トポロジー情報を経路制御部15から受け、その受けたトポロジー情報に基づいて無線センサーネットワーク10を構成する無線ノード1〜7の総数(=7個)を検出する。
The
その後、無線ノード1の割当部16は、割当表TBL1を参照して、ウェイクアップID(WuID1)〜ウェイクアップID(WuID7)までの7個のウェイクアップIDを抽出する。即ち、無線ノード1の割当部16は、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定されたウェイクアップID(WuID1)からフレーム長が順次増加するように7個のウェイクアップID(WuID1〜WuID7)を抽出する。なお、ウェイクアップID(WuID1)を「基準ウェイクアップID」と言う。
After that, the
そうすると、無線ノード1の割当部16は、その抽出した7個のウェイクアップID(WuID1〜WuID7)を無線ノード1〜7にランダムに割り当てる。
Then, the
その結果、例えば、ウェイクアップID(WuID6),ウェイクアップID(WuID4),ウェイクアップID(WuID1),ウェイクアップID(WuID7),ウェイクアップID(WuID2),ウェイクアップID(WuID3),ウェイクアップID(WuID5)は、それぞれ、無線ノード1〜7に割り当てられる(図12参照)。
As a result, for example, wakeup ID (WuID6), wakeup ID (WuID4), wakeup ID (WuID1), wakeup ID (WuID7), wakeup ID (WuID2), wakeup ID (WuID3), wakeup ID (WuID5) is assigned to each of the
なお、無線センサーネットワーク10を構成する無線ノードの総数が20個であれば、無線ノード1の割当部16は、割当表TBL1から20個のウェイクアップID(=WuID1〜WuID20)を抽出する。そして、無線ノード1の割当部16は、20個のウェイクアップID(=WuID1〜WuID20)を20個の無線ノードにランダムに割り当てる。この場合、WuID1〜WuID16は、1個のフレーム長および1個のフレーム数によって規定され、WuID17〜WuID20は、2個のフレーム長および2個のフレーム数によって規定される。
If the total number of wireless nodes constituting the
このように、無線ノード1の割当部16は、無線センサーネットワーク10を構成する無線ノードの総数を検出し、その検出した無線ノードの総数に等しい数のWuIDを基準ウェイクアップID(WuID1)からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するように割当表TBL1から抽出し、その抽出したWuIDを無線センサーネットワーク10を構成する無線ノードにランダムに割り当てる。
As described above, the allocating
これによって、無線センサーネットワーク10においては、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定されたウェイクアップIDを用いて各無線ノードがスリープ状態から起動状態へ移行されるので、一定のフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを用いる場合よりも、ウェイクアップIDの送信による消費電力およびウェイクアップIDの受信による消費電力を低減して各無線ノードをスリープ状態から起動状態へ移行させることができる。
As a result, in the
無線ノード1の割当部16は、7個のウェイクアップID(WuID1〜WuID7)を無線ノード1〜7に割り当てると、その割り当てた割当結果を制御部14へ出力する。
When the
無線ノード1の制御部14は、割当結果を割当部16から受け、トポロジー情報を経路制御部15から受ける。そして、無線ノード1の制御部14は、トポロジー情報に基づいて、無線ノード1に隣接する無線ノードが無線ノード2であることを検出する。そうすると、無線ノード1の制御部14は、割当結果に基づいて、無線ノード1に割り当てられたウェイクアップID(WuID6)と、無線ノード2に割り当てられたウェイクアップID(WuID4)とを保持する。
The
また、無線ノード1の制御部14は、トポロジー情報に基づいて、無線ノード2に隣接する無線ノード1,3,5と、無線ノード3に隣接する無線ノード2,4,6と、無線ノード4に隣接する無線ノード3,7と、無線ノード5に隣接する無線ノード2と、無線ノード6に隣接する無線ノード3と、無線ノード7に隣接する無線ノード4とを検出する。
Further, the
そして、無線ノード1の制御部14は、割当結果に基づいて、無線ノード2に割り当てられたウェイクアップID(WuID4)と、無線ノード1,3,5にそれぞれ割り当てられたウェイクアップID(WuID6),ウェイクアップID(WuID1),ウェイクアップID(WuID2)とを検出する。
Then, based on the assignment result, the
そうすると、無線ノード1の制御部14は、ウェイクアップID(WuID4)と、ウェイクアップID(WuID6,WuID1,WuID2)とを含むWuIDリスト1=[WuID2/WuID6,WuID1,WuID2]を作成し、その作成したWuIDリスト1=[WuID2/WuID6,WuID1,WuID2]を無線通信部13およびアンテナ11を介して無線ノード2へ送信する。
Then, the
また、無線ノード1の制御部14は、割当結果に基づいて、無線ノード3に割り当てられたウェイクアップID(WuID1)と、無線ノード2,4,6にそれぞれ割り当てられたウェイクアップID(WuID4),ウェイクアップID(WuID7),ウェイクアップID(WuID3)とを検出する。
Further, the
そうすると、無線ノード1の制御部14は、ウェイクアップID(WuID1)と、ウェイクアップID(WuID4,WuID7,WuID3)とを含むWuIDリスト2=[WuID1/WuID4,WuID7,WuID3]を作成し、その作成したWuIDリスト2=[WuID1/WuID4,WuID7,WuID3]を無線通信部13およびアンテナ11を介して無線ノード3へ送信する。
Then, the
更に、無線ノード1の制御部14は、割当結果に基づいて、無線ノード4に割り当てられたウェイクアップID(WuID7)と、無線ノード3,7にそれぞれ割り当てられたウェイクアップID(WuID1),ウェイクアップID(WuID5)とを検出する。
Further, the
そうすると、無線ノード1の制御部14は、ウェイクアップID(WuID7)と、ウェイクアップID(WuID1,WuID5)とを含むWuIDリスト3=[WuID7/WuID1,WuID5]を作成し、その作成したWuIDリスト3=[WuID7/WuID1,WuID5]を無線通信部13およびアンテナ11を介して無線ノード4へ送信する。
Then, the
更に、無線ノード1の制御部14は、割当結果に基づいて、無線ノード5に割り当てられたウェイクアップID(WuID2)と、無線ノード2に割り当てられたウェイクアップID(WuID4)とを検出する。
Furthermore, the
そうすると、無線ノード1の制御部14は、ウェイクアップID(WuID2)と、ウェイクアップID(WuID4)とを含むWuIDリスト4=[WuID2/WuID4]を作成し、その作成したWuIDリスト4=[WuID2/WuID4]を無線通信部13およびアンテナ11を介して無線ノード5へ送信する。
Then, the
更に、無線ノード1の制御部14は、割当結果に基づいて、無線ノード6に割り当てられたウェイクアップID(WuID3)と、無線ノード3に割り当てられたウェイクアップID(WuID1)とを検出する。
Furthermore, the
そうすると、無線ノード1の制御部14は、ウェイクアップID(WuID3)と、ウェイクアップID(WuID1)とを含むWuIDリスト5=[WuID3/WuID1]を作成し、その作成したWuIDリスト5=[WuID3/WuID1]を無線通信部13およびアンテナ11を介して無線ノード6へ送信する。
Then, the
更に、無線ノード1の制御部14は、割当結果に基づいて、無線ノード7に割り当てられたウェイクアップID(WuID5)と、無線ノード4に割り当てられたウェイクアップID(WuID7)とを検出する。
Furthermore, the
そうすると、無線ノード1の制御部14は、ウェイクアップID(WuID5)と、ウェイクアップID(WuID7)とを含むWuIDリスト6=[WuID5/WuID7]を作成し、その作成したWuIDリスト6=[WuID5/WuID7]を無線通信部13およびアンテナ11を介して無線ノード7へ送信する。
Then, the
このように、無線ノード1は、各無線ノード1〜7にウェイクアップIDを割り当てると、無線ノード(=無線ノード2〜7のいずれか)に割り当てられたウェイクアップIDと無線ノード(=無線ノード2〜7のいずれか)に隣接する無線ノードに割り当てられたウェイクアップIDとを含むWuIDリストを作成して無線ノード(=無線ノード2〜7のいずれか)へ送信する。
Thus, when the
各無線ノード2〜7の制御部14は、WuIDリストを無線ノード1から受信し、その受信したWuIDリストに基づいて、自己に割り当てられたウェイクアップIDと、自己に隣接する無線ノードに割り当てられたウェイクアップIDとを検出して保持する。
The
(B)ウェイクアップIDの割当方法2
無線センサーネットワーク10における経路が図9に示すフローチャートに従って構築されると、無線ノード1〜7の制御部14は、自己がスリープ状態から起動状態へ移行した起動回数を所望の時間長において計測する。そして、無線ノード2〜7の制御部14は、その計測した起動回数を無線ノード1へ送信する。
(B) Wakeup
When the route in the
無線ノード1の制御部14は、無線ノード2〜7から起動回数を受信し、その受信した起動回数と自己が計測した起動回数とを割当部16へ出力する。
The
無線ノード1の割当部16は、無線ノード1〜7の起動回数を制御部14から受ける。そして、無線ノード1の割当部16は、無線ノード1〜7の起動回数に基づいて、起動回数が最も多い無線ノードから起動回数が最も少ない無線ノードに向かって、基準ウェイクアップIDからフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するようにウェイクアップIDを各無線ノード1〜7に割り当てる。
The
即ち、無線ノード1の割当部16は、起動回数が多いほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップID(WuID)を割り当てる。
That is, the
より具体的に説明する。無線ノード1〜7の起動回数がそれぞれ10回,8回,7回,5回,1回,3回,2回である場合、無線ノード1の割当部16は、WuID1〜WuID7を割当表TBL1から抽出し、WuID1を無線ノード1に割り当て、WuID2を無線ノード2に割り当て、WuID3を無線ノード3に割り当て、WuID4を無線ノード4に割り当て、WuID5を無線ノード6に割り当て、WuID6を無線ノード7に割り当て、WuID7を無線ノード5に割り当てる。
This will be described more specifically. When the activation times of the
なお、起動回数が同じである無線ノードが複数存在する場合には、その複数の無線ノードには、ランダムにウェイクアップIDを割り当てる。 If there are a plurality of wireless nodes having the same activation count, a wake-up ID is randomly assigned to the plurality of wireless nodes.
これによって、一定のフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを用いる場合よりも、起動回数が多い無線ノードにおける消費電力を低減して無線ノードをスリープ状態から起動状態へ移行させることができる。 As a result, it is possible to reduce the power consumption in the wireless node having a large number of activations and shift the wireless node from the sleep state to the activated state, compared with the case where the wakeup ID defined by a certain number of frames is used.
なお、無線ノード1は、無線ノード1〜7にウェイクアップIDを割り当てると、上述した方法によって、WuIDリストを各無線ノード2〜7へ送信する。
When the
(C)ウェイクアップIDの割当方法3
図13は、ウェイクアップIDが割当方法3によって無線ノード1〜7に割り当てられた例を示す図である。
(C) Wakeup
FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which the wakeup ID is allocated to the
無線センサーネットワーク10における経路が図9に示すフローチャートに従って構築されると、無線ノード1の割当部16は、トポロジー情報を経路制御部15から受ける。
When the route in the
そして、無線ノード1の割当部16は、トポロジー情報に基づいて、各無線ノード1〜7の無線ノード1からの近さを示す近さ指標CLNを検出する。近さ指標CLNは、無線ノード1からのホップ数であってもよく、各無線ノード1〜7のRankであってもよい。
Then, the
無線ノード1の割当部16は、近さ指標CLNを検出すると、シンク(=無線ノード1)に最も近い無線ノードからシンク(=無線ノード1)に最も遠い無線ノードに向かって、基準ウェイクアップID(WuID1)からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するようにウェイクアップIDを無線ノード1〜7に割り当てる。
When the
即ち、無線ノード1の割当部16は、無線ノード1(=シンク)に近いほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを割り当て、無線ノード1(=シンク)から遠いほど、より長いフレーム長およびより多いフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを割り当てる。
That is, the allocating
無線ノード1(=シンク)に近いほど、起動回数が多くなり、無線ノード1(=シンク)から遠いほど、起動回数が少なくなる。従って、無線ノード1(=シンク)に近いほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを用いることによって、スリープ状態から起動状態へ移行させるときの消費電力を低減できる。 The closer to the wireless node 1 (= sink), the greater the number of activations, and the farther from the wireless node 1 (= sink), the smaller the number of activations. Therefore, the closer to the wireless node 1 (= sync), the power consumption when shifting from the sleep state to the activated state can be reduced by using a wakeup ID defined by a shorter frame length and a smaller number of frames.
なお、無線ノード1は、無線ノード1〜7にウェイクアップIDを割り当てると、上述した方法によって、WuIDリストを各無線ノード2〜7へ送信する。
When the
(D)ウェイクアップIDの割当方法4
図14は、ウェイクアップIDが割当方法4によって無線ノード1〜7に割り当てられた例を示す図である。
(D) Wakeup
FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which the wakeup ID is allocated to the
無線センサーネットワーク10における経路が図9に示すフローチャートに従って構築されると、無線ノード1の割当部16は、トポロジー情報を経路制御部15から受ける。
When the route in the
そして、無線ノード1の割当部16は、トポロジー情報に基づいて、各無線ノード1〜7に隣接する隣接無線ノードの個数を検出する。図14に示す場合、無線ノード1に隣接する無線ノードの個数は、1個であり、無線ノード2に隣接する無線ノードの個数は、3個であり、無線ノード3に隣接する無線ノードの個数は、4個であり、無線ノード4に隣接する無線ノードの個数は、1個であり、無線ノード5に隣接する無線ノードの個数は、1個であり、無線ノード6に隣接する無線ノードの個数は、1個であり、無線ノード7に隣接する無線ノードの個数は、1個である。
Then, the
無線ノード1の割当部16は、各無線ノード1〜7について、隣接無線ノードの個数を検出すると、隣接無線ノードの個数が最も多い無線ノードから隣接無線ノードの個数が最も少ない無線ノードに向かって、基準ウェイクアップID(WuID1)からフレーム長またはフレームおよびフレーム数が順次増加するようにウェイクアップIDを無線ノード1〜7に割り当てる。
When the
より具体的には、無線ノード1の割当部16は、隣接無線ノードの個数が最も多い無線ノード3にウェイクアップID(WuID1)を割り当て、隣接無線ノードの個数が2番目に多い無線ノード2にウェイクアップID(WuID2)を割り当てる。そして、無線ノード1の割当部16は、無線ノード1,4〜7に隣接する無線ノードの個数が同じ(=1個)であるので、WuID3〜WuID7を無線ノード1,4〜7にランダムに割り当てる。
More specifically, the
隣接無線ノードの個数が多い無線ノードは、スリープ状態から起動状態へ移行する回数が多いので、上記のように隣接無線ノードの個数が多いほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを割り当てることによって、消費電力を低減してスリープ状態から起動状態へ移行させることができる。 A wireless node with a large number of adjacent wireless nodes has a higher number of transitions from the sleep state to the activated state, and thus, as the number of adjacent wireless nodes increases, the number of adjacent wireless nodes is defined by a shorter frame length and a smaller number of frames. By assigning the wake-up ID, it is possible to reduce power consumption and shift from the sleep state to the activated state.
なお、無線ノード1は、無線ノード1〜7にウェイクアップIDを割り当てると、上述した方法によって、WuIDリストを各無線ノード2〜7へ送信する。
When the
(E)ウェイクアップIDの割当方法5
図15は、ウェイクアップIDが割当方法5によって無線ノード1〜7に割り当てられた例を示す図である。
(E) Wakeup
FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which the wakeup ID is assigned to the
無線センサーネットワーク10における経路が図9に示すフローチャートに従って構築されると、各無線ノード1〜7の無線通信部13は、隣接する無線ノードから制御パケットまたはデータパケットを受信したときの受信信号強度RSSIを検出する。この場合、各無線ノード1〜7の無線通信部13は、隣接する無線ノードとの間で複数の無線リンクを有する場合、その複数の無線リンクの全てについて受信信号強度RSSIを検出する。
When the route in the
そして、各無線ノード1〜7の無線通信部13は、その検出した受信信号強度RSSIを制御部14へ出力する。
Then, the
無線ノード1の制御部14は、受信信号強度RSSIを受けると、その受けた受信信号強度RSSIを割当部16へ出力する。
When receiving the received signal strength RSSI, the
無線ノード2〜7の制御部14は、受信信号強度RSSIを受けると、その受けた受信信号強度RSSIと無線ノード2〜7のMACアドレスとを含むパケットPKT_RSSIを生成し、その生成したパケットPKT_RSSIを無線通信部13を介して無線ノード1へ送信する。この場合、無線ノード2〜7の制御部14は、複数の受信信号強度RSSIを送信するとき、各受信信号強度RSSIを隣接無線ノードに対応付けて無線ノード1へ送信する。
When receiving the received signal strength RSSI, the
無線ノード1の無線通信部13は、パケットPKT_RSSIを無線ノード2〜7から受信し、その受信したパケットPKT_RSSIを制御部14へ出力し、制御部14は、パケットPKT_RSSIを割当部16へ出力する。
The
無線ノード1の割当部16は、パケットPKT_RSSIを受けると、パケットPKT_RSSIから受信信号強度RSSIを取り出す。
When receiving the packet PKT_RSSI, the allocating
この場合、無線ノード1の割当部16は、無線ノード2における受信信号強度RSSIとして、無線ノード1に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−65dBm)と、無線ノード3に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−70dBm)と、無線ノード5に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−60dBm)とを取り出す。また、無線ノード1の割当部16は、無線ノード3における受信信号強度RSSIとして、無線ノード2に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−70dBm)と、無線ノード4に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−65dBm)と、無線ノード6に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−75dBm)とを取り出す。更に、無線ノード1の割当部16は、無線ノード4における受信信号強度RSSIとして、無線ノード3に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−70dBm)と、無線ノード7に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−85dBm)とを取り出す。更に、無線ノード1の割当部16は、無線ノード5における受信信号強度RSSIとして、無線ノード2に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−65dBm)を取り出す。更に、無線ノード1の割当部16は、無線ノード6における受信信号強度RSSIとして、無線ノード3に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−70dBm)を取り出す。更に、無線ノード1の割当部16は、無線ノード7における受信信号強度RSSIとして、無線ノード4に対応付けられた受信信号強度RSSI(=−80dBm)を取り出す。
In this case, the allocating
そして、無線ノード1の割当部16は、複数の無線リンクを有する無線ノードについては、最も小さい受信信号強度RSSIを検出する。即ち、無線ノード1の割当部16は、無線ノード2については、−70dBmの受信信号強度RSSIを検出し、無線ノード3については、−75dBmの受信信号強度RSSIを検出し、無線ノード4については、−85dBmの受信信号強度RSSIを検出する。
Then, the allocating
そうすると、無線ノード1の割当部16は、受信信号強度RSSIが最も小さい無線リンクを有する無線ノードから受信信号強度RSSIが最も大きい無線リンクを有する無線ノードに向かって、基準ウェイクアップID(WuID1)からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が増加するようにウェイクアップIDを無線ノード1〜7に割り当てる。
Then, the allocating
より具体的には、無線ノード1の割当部16は、受信信号強度RSSIが最も小さい無線リンクを有する無線ノード4にウェイクアップID(WuID1)を割り当て、受信信号強度RSSIが2番目に小さい無線リンクを有する無線ノード7にウェイクアップID(WuID2)を割り当てる。また、無線ノード1の割当部16は、受信信号強度RSSIが3番目に小さい無線リンクを有する無線ノード3にウェイクアップID(WuID3)を割り当て、受信信号強度RSSIが4番目に小さい無線リンクを有する無線ノード2,6にウェイクアップID(WuID4,WuID5)をランダムに割り当てる。更に、無線ノード1の割当部16は、受信信号強度RSSIが5番目に小さい無線リンクを有する無線ノード5にウェイクアップID(WuID6)を割り当て、受信信号強度RSSIが最も大きい無線リンクを有する無線ノード1にウェイクアップID(WuID7)を割り当てる。
More specifically, the assigning
このように、受信信号強度RSSIが小さい無線リンクを有する無線ノードに、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップID(WuID)を割り当てることにより、受信信号強度RSSIが小さい無線リンクを有する無線ノードがスリープ状態から起動状態へ移行するのに失敗する確率を低減できる。また、起動するのに失敗し、ウェイクアップ信号を再送するときのオーバーヘッドを下げることができる。 In this way, by assigning a wakeup ID (WuID) defined by a shorter frame length and a smaller number of frames to a radio node having a radio link having a small received signal strength RSSI, a radio link having a small received signal strength RSSI It is possible to reduce the probability that a wireless node having a failure to transition from the sleep state to the active state. Further, it is possible to reduce the overhead when the activation fails and the wakeup signal is retransmitted.
また、無線ノード1の割当部16は、受信信号強度RSSIのしきい値RSSI_REFを保持しており、受信信号強度RSSIがしきい値RSSI_REFよりも小さい無線リンクを有する無線ノードを優先して、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップID(WuID)を割り当ててもよい。この場合、受信信号強度RSSIがしきい値RSSI_REFよりも小さい無線リンクを有する無線ノードが複数存在するとき、その複数の無線ノードにフレーム長の短い順および/またはフレーム数の少ない順にウェイクアップID(WuID)をランダムに割り当てる。また、受信信号強度RSSIがしきい値RSSI_REF以上である無線リンクを有する無線ノードが複数存在するとき、その複数の無線ノードにフレーム長の短い順および/またはフレーム数の少ない順にウェイクアップID(WuID)をランダムに割り当てる。
Further, the allocating
このようにウェイクアップID(WuID)を割り当てた場合も、上記の効果を得ることができる。 The above-described effect can be obtained even when the wakeup ID (WuID) is assigned in this way.
なお、無線ノード1は、無線ノード1〜7にウェイクアップIDを割り当てると、上述した方法によって、WuIDリストを各無線ノード2〜7へ送信する。
When the
(F)ウェイクアップIDの割当方法6
無線センサーネットワーク10における経路が図9に示すフローチャートに従って構築されると、無線ノード1の割当部16は、トポロジー情報に基づいて、h(hは1以上の整数)ホップ離れた無線ノードに同じウェイクアップID(WuID)を割り当てながら、基準ウェイクアップIDからフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するようにウェイクアップID(WuID)割り当てる。
(F) Wake-up
When the route in the
h=1である場合、全ての無線ノード1〜7に同じウェイクアップID(WuID)を割り当てるため、ウェイクアップ信号を送信した無線ノードに隣接する全ての無線ノードがスリープ状態から起動状態へ移行する。
When h = 1, in order to assign the same wakeup ID (WuID) to all the
h=2である場合、ウェイクアップ信号を送信した無線ノードに隣接する複数の無線ノードがスリープ状態から起動状態へ移行する可能性がある。 When h = 2, there is a possibility that a plurality of wireless nodes adjacent to the wireless node that has transmitted the wakeup signal shift from the sleep state to the activated state.
h=3である場合、ウェイクアップ信号を送信した無線ノードに隣接する1個の無線ノードのみがスリープ状態から起動状態へ移行する。 When h = 3, only one wireless node adjacent to the wireless node that has transmitted the wakeup signal shifts from the sleep state to the activated state.
図16は、h=3である場合にウェイクアップIDを割り当てた例を示す図である。図16を参照して、ウェイクアップID(WuID1)を無線ノード1に割り当てた場合、無線ノード1から3ホップの位置に存在する無線ノード4にウェイクアップID(WuID1)を割り当てる。無線ノード6は、無線ノード1から3ホップの位置に存在するが、無線ノード4から3ホップよりも少ない2ホップの位置に存在するので、ウェイクアップID(WuID1)は、無線ノード6に割り当てられない。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example in which a wakeup ID is assigned when h = 3. Referring to FIG. 16, when the wakeup ID (WuID1) is assigned to the
無線ノード2は、無線ノード1から1ホップの位置に存在するので、ウェイクアップID(WuID1)と異なるウェイクアップID(WuID2)を無線ノード2に割り当てる。そして、無線ノード2から3ホップの位置に存在する無線ノード7にウェイクアップID(WuID2)を割り当てる。
Since the
無線ノード3は、無線ノード2から1ホップの位置に存在するので、ウェイクアップID(WuID2)と異なるウェイクアップID(WuID3)を無線ノード3に割り当てる。
Since the
無線ノード5は、無線ノード3から2ホップの位置に存在するので、ウェイクアップID(WuID3)と異なるウェイクアップID(WuID4)を無線ノード5に割り当てる。
Since the
無線ノード6は、無線ノード5から3ホップの位置に存在するので、ウェイクアップID(WuID4)を無線ノード6に割り当てる。
Since the
その結果、無線ノード2がWuID1を送信した場合、無線ノード1のみが起動し、無線ノード7がWuID1を送信した場合、無線ノード4のみが起動する。
As a result, when the
また、無線ノード2がWuiD4を送信した場合、無線ノード5のみが起動し、無線ノード3がWuID4を送信した場合、無線ノード6のみが起動する。
Further, when the
更に、無線ノード1がWuID2を送信した場合、無線ノード2のみが起動し、無線ノード4がWuID2を送信した場合、無線ノード7のみが起動する。
Furthermore, when the
更に、無線ノード3がWuID2を送信した場合、無線ノード2のみが起動し、無線ノード5がWuID2を送信した場合、無線ノード2のみが起動する。
Furthermore, when the
更に、無線ノード6がWuID3を送信した場合、無線ノード3のみが起動し、無線ノード3がWuID1を送信した場合、無線ノード4のみが起動する。
Further, when the
従って、3ホップ離れた無線ノードに同じウェイクアップIDを割り当てても、1個の無線ノードのみが起動する。 Therefore, even if the same wakeup ID is assigned to wireless nodes that are three hops away, only one wireless node is activated.
3ホップ離れた無線ノードに同じウェイクアップIDを割り当てても、1個の無線ノードのみが起動するのであるから、4ホップ以上離れた無線ノードに同じウェイクアップIDを割り当てても、1個の無線ノードのみが起動する。 Even if the same wakeup ID is assigned to a radio node that is 3 hops away, only one radio node is activated. Therefore, even if the same wakeup ID is assigned to a radio node that is 4 hops away or more, one radio Only the node starts.
このように、hホップ離れた無線ノードに同じウェイクアップIDをフレーム長の短い順および/またはフレーム数の少ない順に割り当てることによって、使用するフレーム長をより短くでき、使用するフレーム数をより少なくできる。 In this way, by assigning the same wakeup ID to radio nodes that are h hops away from each other in the order of short frame length and / or low frame number, the frame length to be used can be shortened and the number of frames to be used can be reduced. .
その結果、無線センサーネットワーク10を構成する無線ノード1〜7を起動させるときの消費電力を低減できる。
As a result, power consumption when starting up the
なお、無線ノード1は、無線ノード1〜7にウェイクアップIDを割り当てると、上述した方法によって、WuIDリストを各無線ノード2〜7へ送信する。
When the
(G)ウェイクアップIDの割当方法7
図17は、ウェイクアップIDが割当方法7によって無線ノード1〜7に割り当てられた例を示す図である。
(G) Wakeup
FIG. 17 is a diagram illustrating an example in which the wakeup ID is allocated to the
無線センサーネットワーク10における経路が図9に示すフローチャートに従って構築されると、無線ノード1〜7の各々は、フレーム送信数Nを取得する。フレーム送信数Nを取得する方法について説明する。
When the route in the
各無線ノード1〜7の制御部14は、無線センサーネットワーク10におけるセンサー値(=データ)の収集周期、制御フレーム(DIO,DAO)の送信間隔、トポロジーから得られるツリーサイズ(子ノードの総数)およびリンクの通信品質に基づいてフレーム送信数Nを算出する。
The
ここで、子ノードの総数は、フレーム送信数Nを算出する無線ノードよりも下位の階層に位置し、かつ、フレーム送信数Nを算出する無線ノードを介してシンク(=無線ノード1)へセンサー値を送信可能な無線ノードの総数である。また、全ての子ノードから送信されたセンサー値は、センサー値の収集周期以内にフレーム送信数Nを算出する無線ノードへ届くことを前提としている。更に、制御パケットDIO,DAOのうち、制御パケットDIOのみが送信されることを前提としている。センサー値がシンク(=無線ノード1)へ収集される場合、無線センサーネットワーク10のトポロジーは、安定しており、制御パケットDAOは、送信されないからである。更に、リンクの通信品質は、フレーム送信数Nを算出する無線ノードへの無線フレームの到達率、または受信信号強度RSSIを用いた倍率からなる。無線フレームの到達率は、過去の通信状況から算出され、フレーム送信数Nを算出する無線ノードに実際に到達した無線フレームのフレーム数を送信元の無線ノードから送信された無線フレームのフレーム数で除算することにより算出される。
Here, the total number of child nodes is located in a lower hierarchy than the wireless node that calculates the frame transmission number N, and is sent to the sink (= wireless node 1) via the wireless node that calculates the frame transmission number N. This is the total number of wireless nodes that can transmit the value. Also, it is assumed that the sensor values transmitted from all the child nodes reach the wireless node that calculates the frame transmission number N within the sensor value collection cycle. Further, it is assumed that only the control packet DIO is transmitted among the control packets DIO and DAO. This is because when the sensor value is collected in the sink (= wireless node 1), the topology of the
この方法を用いてフレーム送信数Nを算出する場合、制御部14は、例えば、1分間のセンサー値の収集周期と、5分間の制御フレームの送信間隔と、100台の子ノードの総数と、20%の到達率とに基づいて、(60個×100台+12個)/0.2=30060[個/h]のフレーム送信数Nを算出する。
When calculating the number N of frame transmissions using this method, the
この方法で、子ノードの総数を用いているのは、センサー値を最上位に存在するシンク(=無線ノード1)へ収集するからである。 The reason why the total number of child nodes is used in this method is that the sensor values are collected in the sink (= wireless node 1) existing at the highest level.
また、リンクの通信品質として受信信号強度RSSIを用いる場合、RSSI≧−20dBmであれば、倍率が1倍になり、−50dBm≦RSSI<−20dBmであれば、倍率が2倍になり、−80dBm≦RSSI<−50dBmであれば、倍率が5倍になり、RSSI<−80dBmであれば、倍率が10倍になる。従って、制御部14は、例えば、1分間のセンサー値の収集周期と、5分間の制御フレームの送信間隔と、100台の子ノードの総数と、−50dBm≦RSSI<−20dBmとに基づいて、(60個×100台+12個)×2=12024[個/h]のフレーム送信数Nを算出する。
Also, when the received signal strength RSSI is used as the communication quality of the link, if RSSI ≧ −20 dBm, the magnification is 1 ×, and if −50 dBm ≦ RSSI <−20 dBm, the magnification is 2 ×, −80 dBm If RSSI <−50 dBm, the magnification is 5 times, and if RSSI <−80 dBm, the magnification is 10 times. Therefore, the
このように、リンクの通信品質を用いてフレーム送信数Nを算出することにより、フレーム送信数Nは、必ず到達した無線フレームのフレーム数になり、フレーム送信数Nの確度を上げることができる。 Thus, by calculating the number N of frame transmissions using the communication quality of the link, the number N of frame transmissions is always the number of radio frames reached, and the accuracy of the number N of frame transmissions can be improved.
上述した方法を用いてフレーム送信数Nを算出する場合、制御部14は、センサー値の収集周期を予め保持しており、制御フレームの送信間隔を経路制御部15から受け、経路制御部15から受けたトポロジー情報に基づいてツリーサイズ(子ノードの総数)を得る。
When calculating the number N of frame transmissions using the above-described method, the
上述した方法によってフレーム送信数Nを算出することによって、フレーム送信数Nを容易に得ることができる。 By calculating the frame transmission number N by the method described above, the frame transmission number N can be easily obtained.
また、制御部14は、無線通信部13が実測したフレーム送信数Nを無線通信部13から受けてもよい。
Further, the
フレーム送信数Nを実測することによって、無線センサーネットワーク10に即したフレーム送信数Nを得ることができる。
By actually measuring the frame transmission number N, the frame transmission number N in accordance with the
無線ノード1の制御部14は、上述した方法によってフレーム送信数Nを取得すると、その取得したフレーム送信数Nを割当部16へ出力する。また、無線ノード2〜7の制御部14は、上述した方法によってフレーム送信数Nを取得すると、その取得したフレーム送信数Nを含むパケットを生成する。そして、無線ノード2〜7の制御部14は、その生成したパケットを無線通信部13およびアンテナ11を介して無線ノード1(=シンク)へ送信する。
When the
無線ノード1の無線通信部13は、フレーム送信数Nを含むパケットを無線ノード2〜7から受信し、その受信したパケットを復調して制御部14へ出力する。無線ノード1の制御部14は、無線通信部13からパケットを受け、その受けたパケットから送信元のアドレスとフレーム送信数Nとを取り出し、その取り出した送信元のアドレスおよびフレーム送信数Nを相互に対応付けて割当部16へ出力する。
The
無線ノード1の割当部16は、送信元のアドレスおよびフレーム送信数Nを制御部14から受け、その受けた送信元のアドレスおよびフレーム送信数Nを相互に対応付けて保持する。
The allocating
無線ノード1〜7のフレーム送信数Nは、例えば、図17に示すようになる。無線ノード1の割当部16は、無線ノード1〜7のフレーム送信数Nを収集すると、フレーム送信数Nが最も多い無線ノードからフレーム送信数Nが最も少ない無線ノードに向かって、基準ウェイクアップID(WuID1)からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が増加するようにウェイクアップIDを無線ノード1〜7に割り当てる。
The frame transmission number N of the
より具体的には、無線ノード1の割当部16は、フレーム送信数Nが最も多い無線ノード2にウェイクアップID(WuID1)を割り当て、フレーム送信数Nが2番目に多い無線ノード3にウェイクアップID(WuID2)を割り当てる。また、無線ノード1の割当部16は、フレーム送信数Nが3番目に多い無線ノード4にウェイクアップID(WuID3)を割り当て、フレーム送信数Nが4番目に多い無線ノード6にウェイクアップID(WuID4)を割り当てる。更に、無線ノード1の割当部16は、フレーム送信数Nが5番目に多い無線ノード7にウェイクアップID(WuID5)を割り当て、フレーム送信数Nが6番目に多い無線ノード5にウェイクアップID(WuID6)を割り当て、フレーム送信数Nが最も少ない無線ノード1にウェイクアップID(WuID7)を割り当てる。
More specifically, the
このように、フレーム送信数Nが多いほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを割り当てることによって、ウェイクアップIDの送信および受信による消費電力を低減できる。 In this way, as the number N of frame transmissions increases, power consumption due to transmission and reception of wakeup IDs can be reduced by assigning a wakeup ID defined by a shorter frame length and a smaller number of frames.
なお、無線ノード1は、無線ノード1〜7にウェイクアップIDを割り当てると、上述した方法によって、WuIDリストを各無線ノード2〜7へ送信する。
When the
(H)ウェイクアップIDの割当方法8
図18は、ウェイクアップIDが割当方法8によって無線ノード1〜7に割り当てられた例を示す図である。
(H) Wakeup ID assignment method 8
FIG. 18 is a diagram illustrating an example in which the wakeup ID is assigned to the
無線センサーネットワーク10における経路が図9に示すフローチャートに従って構築されると、無線ノード1の割当部16は、トポロジー情報を経路制御部15から受ける。そして、無線ノード1の割当部16は、トポロジー情報に基づいて、各無線ノード1〜7の子ノードの総数を検出する。
When the route in the
そうすると、無線ノード1の割当部16は、子ノードの総数が最も多い無線ノードから子ノードの総数が最も少ない無線ノードに向かって、基準ウェイクアップID(WuID1)からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が増加するようにウェイクアップIDを無線ノード1〜7に割り当てる。
Then, the
より具体的には、無線ノード1の割当部16は、子ノードの総数が最も多い無線ノード1にウェイクアップID(WuID1)を割り当て、子ノードの総数が2番目に多い無線ノード2にウェイクアップID(WuID2)を割り当てる。また、無線ノード1の割当部16は、子ノードの総数が3番目に多い無線ノード3にウェイクアップID(WuID3)を割り当て、子ノードの総数が最も少ない無線ノード4〜7にウェイクアップID(WuID6,WuID4,WuID5,WuID7)をランダムに割り当てる。
More specifically, the
このように、子ノードの総数が多いほど、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを割り当てることによって、ウェイクアップIDの送信および受信による消費電力を低減できる。 In this way, the larger the total number of child nodes, the lower the power consumption due to the transmission and reception of the wakeup ID by assigning the wakeup ID defined by the shorter frame length and the smaller number of frames.
なお、無線ノード1は、無線ノード1〜7にウェイクアップIDを割り当てると、上述した方法によって、WuIDリストを各無線ノード2〜7へ送信する。
When the
図19は、この発明の実施の形態によるウェイクアップIDの割当方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 19 is a flowchart for illustrating a method for assigning a wakeup ID according to the embodiment of the present invention.
図19を参照して、ウェイクアップIDを割り当てる動作が開始されると、無線ノード1の経路制御部15は、無線センサーネットアーク10を構成する無線ノード1〜7の配置状態を示すトポロジーを検出し(ステップS21)、その検出したトポロジーを割当部16へ出力する。
Referring to FIG. 19, when the operation for assigning the wakeup ID is started, the
そして、無線ノード1の割当部16は、トポロジーを経路制御部15から受け、その受けたトポロジーを示すトポロジー情報に基づいて、無線センサーネットワーク10を構成する無線ノード1〜7の総数、シンク(=無線ノード1)からの近さの度合いを示す近さ指標CLN、各無線ノード1〜7に隣接する隣接無線ノードの個数、各無線ノード間のホップ数およびツリーサイズ(=子ノードの総数)のいずれかを検出し、各無線ノード1〜7の起動回数、各無線ノード1〜7における受信信号強度RSSIおよび各無線ノード1〜7のフレーム送信数Nのいずれかを収集する(ステップS22)。
Then, the allocating
その後、無線ノード1の割当部16は、ステップS22における検出結果または収集結果に基づいて、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定される基準ウェイクアップIDからフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するようにウェイクアップIDを全ての無線ノード1〜7に割り当てる割当処理ASGNを実行する(ステップS23)。
Thereafter, the
これによって、ウェイクアップIDを割り当てる動作が終了する。 This completes the operation of assigning the wakeup ID.
図20は、図19に示すステップS23の詳細な動作を示すフローチャートである。図20を参照して、図19のステップS22の後、無線ノード1の割当部16は、無線ノードの総数を検出したか否かを判定する(ステップS231)。
FIG. 20 is a flowchart showing the detailed operation of step S23 shown in FIG. Referring to FIG. 20, after step S22 of FIG. 19, the
ステップS231において、無線ノードの総数を検出したと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、無線ノードの総数に基づいて割当処理ASGNを実行する(ステップS232)。
When it is determined in step S231 that the total number of radio nodes has been detected, the allocating
一方、ステップS231において、無線ノードの総数を検出しなかったと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、無線ノードの起動回数を収集したか否かを更に判定する(ステップS233)。
On the other hand, when it is determined in step S231 that the total number of wireless nodes has not been detected, the
ステップS233において、無線ノードの起動回数を収集したと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、起動回数が最も多い無線ノードから起動回数が最も少ない無線ノードに向かって割当処理ASGNを実行する(ステップS234)。
When it is determined in step S233 that the number of activations of the wireless node has been collected, the
一方、ステップS233において、無線ノードの起動回数を収集しなかったと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、近さ指標CLNを検出したか否かを更に判定する(ステップS235)。
On the other hand, when it is determined in step S233 that the number of activations of the wireless node has not been collected, the
ステップS235において、近さ指標CLNを検出したと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、シンク(=無線ノード1)に最も近い無線ノードからシンク(=無線ノード1)から最も遠い無線ノードに向かって割当処理ASGNを実行する(ステップS236)。
When it is determined in step S235 that the proximity index CLN has been detected, the allocating
一方、ステップS235において、近さ指標CLNを検出しなかったと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、隣接無線ノードの個数を検出したか否かを更に判定する(ステップS237)。
On the other hand, when it is determined in step S235 that the proximity index CLN has not been detected, the
ステップS237において、隣接無線ノードの個数を検出したと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、隣接無線ノードの個数が最も多い無線ノードから隣接無線ノードの個数が最も少ない無線ノードに向かって割当処理ASGNを実行する(ステップS238)。
When it is determined in step S237 that the number of adjacent wireless nodes has been detected, the
一方、ステップS237において、隣接無線ノードの個数を検出しなかったと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、受信信号強度RSSIを収集したか否かを更に判定する(ステップS239)。
On the other hand, when it is determined in step S237 that the number of adjacent wireless nodes has not been detected, the
ステップS239において、受信信号強度RSSIを収集したと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、受信信号強度RSSIが最も小さい無線リンクを有する無線ノードから受信信号強度RSSIが最も大きい無線リンクを有する無線ノードに向かって割当処理ASGNを実行する(ステップS240)。
When it is determined in step S239 that the received signal strength RSSI has been collected, the assigning
一方、ステップS239において、受信信号強度RSSIを収集しなかったと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、ホップ数を検出したか否かを更に判定する(ステップS241)。
On the other hand, when it is determined in step S239 that the received signal strength RSSI has not been collected, the
ステップS241において、ホップ数を検出したと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、ホップ数がhホップである2つの無線ノードに同じウェイクアップIDを割り当てながら割当処理ASGNを実行する(ステップS242)。
When it is determined in step S241 that the number of hops has been detected, the
一方、ステップS241において、ホップ数を検出しなかったと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、フレーム送信数Nを収集したか否かを更に判定する(ステップS243)。
On the other hand, when it is determined in step S241 that the number of hops has not been detected, the
ステップS243において、フレーム送信数Nを収集したと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、フレーム送信数Nが最も多い無線ノードからフレーム送信数が最も少ない無線ノードに向かって、割当処理ASGNを実行する(ステップS244)。
When it is determined in step S243 that the number N of frame transmissions has been collected, the
一方、ステップS243において、フレーム送信数Nを収集しなかったと判定されたとき、無線ノード1の割当部16は、子ノードの総数が検出されたと判定し、子ノードの総数が最も多い無線ノードから子ノードの総数が最も少ない無線ノードに向かって、割当処理ASGNを実行する(ステップS245)。
On the other hand, when it is determined in step S243 that the number N of frame transmissions has not been collected, the allocating
そして、ステップS232,S234,S236,S238,S240,S242,S244,S245のいずれかの後、一連の動作は、図19の“終了”へ移行する。 Then, after any of steps S232, S234, S236, S238, S240, S242, S244, and S245, the series of operations proceeds to “END” in FIG.
なお、ステップS231,S233,S235,S237,S239,S241,S243は、任意の優先順位で実行されてもよい。 Note that steps S231, S233, S235, S237, S239, S241, and S243 may be executed in any priority order.
また、ステップS231,S233,S235,S237,S239,S241,S243を実行せずに、ステップS232,S234,S236,S238,S240,S242,S244,S246から1つのステップを任意に選択し、その選択した1つのステップを実行するようにしてもよい。 Further, without executing steps S231, S233, S235, S237, S239, S241, and S243, one step is arbitrarily selected from steps S232, S234, S236, S238, S240, S242, S244, and S246, and the selection is made. One step may be executed.
(J)ウェイクアップIDの自律的な割当
上記においては、無線ノード1(=シンク)がウェイクアップIDを無線ノード1〜7に割り当てると説明したが、この発明の実施の形態においては、無線ノード1〜7がウェイクアップIDを自律的に割り当ててもよい。
(J) Autonomous assignment of wakeup ID In the above description, it has been described that the wireless node 1 (= sink) assigns the wakeup ID to the
以下に説明するウェイクアップIDの自律的な割当は、ウェイクアップIDの割当が完了した割当済無線ノードASGN_CPLと、ウェイクアップIDの割当が完了していない未割当無線ノードASGN_NonCPLとが混在することを前提としている。 In the autonomous allocation of the wakeup ID described below, the allocated radio node ASGN_CPL for which the allocation of the wakeup ID is completed and the unallocated radio node ASGN_NonCPL for which the allocation of the wakeup ID is not completed are mixed. It is assumed.
例えば、上述した割当方法1から割当方法6のいずれかを用いてウェイクアップIDが無線ノード1〜7に割り当てられた後、無線ノードが新たに無線センサーネットワーク10に参入した場合である。
For example, this is a case where the wireless node newly enters the
また、ウェイクアップIDの自律的な割当が実行される場合、無線ノード2〜7の各々は、図2に示す無線ノード1と同じ構成からなる。
When autonomous allocation of the wakeup ID is executed, each of the
未割当無線ノードASGN_NonCPLは、ウェイクアップID(WuID)の割当を要求する割当要求メッセージを送信する。割当要求メッセージは、ビット列およびフレーム長によって表される。そして、割当要求メッセージを表すフレーム長のセットは、予め決定され、各無線ノード1〜7の割当部16およびウェイクアップ信号判定部18に格納されている。
The unallocated radio node ASGN_NonCPL transmits an allocation request message for requesting allocation of a wakeup ID (WuID). The allocation request message is represented by a bit string and a frame length. A set of frame lengths representing the allocation request message is determined in advance and stored in the
そして、無線ノード(未割当無線ノードASGN_NonCPLおよび割当済無線ノードASGN_CPL)は、無線通信部13またはウェイクアップ信号受信部17によって割当要求メッセージを受信する。
Then, the radio nodes (unallocated radio node ASGN_NonCPL and allocated radio node ASGN_CPL) receive the allocation request message by the
無線ノード(未割当無線ノードASGN_NonCPLおよび割当済無線ノードASGN_CPL)は、無線通信部13によって割当要求メッセージを受信した場合、割当要求メッセージの受信信号を復調して割当要求メッセージを受信したことを検知する。
When receiving the allocation request message by the
また、無線ノード(未割当無線ノードASGN_NonCPLおよび割当済無線ノードASGN_CPL)は、ウェイクアップ信号受信部17によって割当要求メッセージを受信した場合、受信信号のフレーム長を検出し、その検出したフレーム長が割当要求メッセージを表すフレーム長に一致するとき、割当要求メッセージを受信したことを検知する。
When the wireless node (unassigned wireless node ASGN_NonCPL and assigned wireless node ASGN_CPL) receives the assignment request message by the wake-up
そして、無線ノード(未割当無線ノードASGN_NonCPLおよび割当済無線ノードASGN_CPL)は、スリープ状態において、割当要求メッセージを受信すると、必ず、スリープ状態から起動状態へ移行する。 When the wireless node (unassigned wireless node ASGN_NonCPL and assigned wireless node ASGN_CPL) receives the assignment request message in the sleep state, the wireless node always shifts from the sleep state to the activated state.
割当要求メッセージを送信した未割当無線ノードASGN_NonCPL以外の未割当無線ノードASGN_NonCPLは、割当要求メッセージを受信して割当要求メッセージを検知すると、ウェイクアップIDの割当を要求する動作を一時停止する。 When the unallocated radio node ASGN_NonCPL other than the unallocated radio node ASGN_NonCPL that has transmitted the allocation request message receives the allocation request message and detects the allocation request message, the operation of requesting allocation of the wakeup ID is temporarily stopped.
割当済無線ノードASGN_CPLは、割当要求メッセージを受信してスリープ状態から起動状態へ移行すると、自己のウェイクアップIDと、自己に隣接する無線ノードのウェイクアップIDとを含むウェイクアップIDリストを作成して送信する。 When the assigned wireless node ASGN_CPL receives the assignment request message and shifts from the sleep state to the activated state, the assigned wireless node ASGN_CPL creates a wakeup ID list including its own wakeup ID and the wakeup ID of the wireless node adjacent to itself. To send.
そして、割当済無線ノードASGN_CPLは、ウェイクアップIDの割当が完了したことを示す割当完了メッセージを受信するまでスリープ状態へ移行しない。 The assigned wireless node ASGN_CPL does not enter the sleep state until it receives an assignment completion message indicating that the assignment of the wakeup ID is completed.
起動状態にある割当済無線ノードASGN_CPLは、割当要求メッセージを受信すると、ウェイクアップIDリストを作成して送信する。 When the assigned wireless node ASGN_CPL in the activated state receives the assignment request message, it creates and transmits a wakeup ID list.
割当要求メッセージを送信した未割当無線ノードASGN_NonCPLは、一定時間、ウェイクアップIDリストの受信を待ち、一定時間が経過すると、割当要求メッセージの送信回数が基準値に達するまで割当要求メッセージを再送する。ここで、割当要求メッセージを再送するのは、ウェイクアップIDを正しく受信しない無線ノードが存在する可能性があり、またはウェイクアップIDリストの返信が衝突する可能性があるためである。 The unallocated radio node ASGN_NonCPL that has transmitted the allocation request message waits for reception of the wakeup ID list for a certain period of time, and when the certain period of time has elapsed, retransmits the allocation request message until the number of allocation request message transmissions reaches a reference value. Here, the reason why the allocation request message is retransmitted is that there may be a wireless node that does not correctly receive the wakeup ID, or the wakeup ID list replies may collide.
また、未割当無線ノードASGN_NonCPLは、2回目以降に、割当要求メッセージを送信する場合、ウェイクアップIDリストを既に受信した無線ノードの情報をペイロードに含めて割当要求メッセージを送信する。これは、ウェイクアップIDリストの返信によるパケットの衝突を緩和するためである。 Further, when transmitting the allocation request message for the second and subsequent times, the unallocated radio node ASGN_NonCPL transmits the allocation request message including the information of the radio node that has already received the wakeup ID list in the payload. This is to alleviate the collision of packets due to the return of the wakeup ID list.
未割当無線ノードASGN_NonCPLは、ウェイクアップIDリストの収集が完了すると、その収集したウェイクアップIDリストに含まれるウェイクアップID以外のウェイクアップIDにおいて、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを選択し、その選択したウェイクアップIDを自己に割り当てる。 When the collection of the wakeup ID list is completed, the unassigned wireless node ASGN_NonCPL is defined by the shortest frame length and the smallest number of frames in the wakeup IDs other than the wakeup ID included in the collected wakeup ID list. A wakeup ID is selected, and the selected wakeup ID is assigned to itself.
未割当無線ノードASGN_NonCPLは、自己にウェイクアップIDを割り当てると、自己に隣接する隣接無線ノードの間で同じウェイクアップIDが割り当てられた無線ノードが存在するか否かを判定する。即ち、未割当無線ノードASGN_NonCPLは、隣接無線ノード間でウェイクアップIDのコンフリクトが生じているか否かを判定する。そして、未割当無線ノードASGN_NonCPLは、隣接無線ノード間でウェイクアップIDのコンフリクトが生じていると判定したとき、ウェイクアップIDの再割当を指示する再割当指示を隣接無線ノードへ送信する。この場合、未割当無線ノードASGN_NonCPLは、ウェイクアップIDの再割当をしないでよい隣接無線ノードを選択し、その選択した隣接無線ノード以外の隣接無線ノードに再割当指示を送信する。 When the unassigned wireless node ASGN_NonCPL assigns the wakeup ID to itself, it determines whether or not there is a wireless node to which the same wakeup ID is assigned between adjacent wireless nodes adjacent to the unassigned wireless node ASGN_NonCPL. That is, the unassigned wireless node ASGN_NonCPL determines whether or not a wake-up ID conflict has occurred between adjacent wireless nodes. When the unallocated radio node ASGN_NonCPL determines that there is a wakeup ID conflict between adjacent radio nodes, the unallocated radio node ASGN_NonCPL transmits a reassignment instruction that instructs reassignment of the wakeup ID to the adjacent radio node. In this case, the unallocated radio node ASGN_NonCPL selects an adjacent radio node that should not be reassigned with the wakeup ID, and transmits a reassignment instruction to an adjacent radio node other than the selected adjacent radio node.
未割当無線ノードASGN_NonCPLは、自己にウェイクアップIDを割り当て、かつ、隣接無線ノードの間で同じウェイクアップIDが割り当てられた無線ノードが存在しないと判定したとき、自己に割り当てられたウェイクアップIDと隣接無線ノードに割り当てられたウェイクアップIDとを含む割当完了メッセージを生成して送信する。 The unassigned radio node ASGN_NonCPL assigns a wakeup ID to itself and determines that there is no radio node to which the same wakeup ID is assigned among adjacent radio nodes. An assignment completion message including the wakeup ID assigned to the adjacent wireless node is generated and transmitted.
割当完了メッセージを受信した未割当無線ノードASGN_NonCPLは、自己の割当要求を再開する。 The unallocated radio node ASGN_NonCPL that has received the allocation completion message resumes its allocation request.
割当済無線ノードASGN_CPLは、ウェイクアップIDのコンフリクトが生じているとき、再割当指示を受信すると、ウェイクアップIDの割当完了メッセージを受信するまで待機し、または受信した割当完了メッセージに基づいて、自己のウェイクアップIDを再決定する。そして、割当済無線ノードASGN_CPLは、自己のウェイクアップIDを再決定したとき、再決定後のウェイクアップIDを含む変更通知を生成して隣接無線ノードへ送信する。 When the assigned wireless node ASGN_CPL receives a reassignment instruction when a wakeup ID conflict has occurred, the assigned wireless node ASGN_CPL waits until receiving a wakeup ID assignment completion message, or based on the received assignment completion message, Re-determine the wake-up ID. When the assigned wireless node ASGN_CPL re-determines its own wake-up ID, the assigned wireless node ASGN_CPL generates a change notification including the re-determined wake-up ID and transmits it to the adjacent wireless node.
図21は、フレーム長とデータとの対応関係を示す別の対応表を示す図である。図21を参照して、対応表TBL3は、フレーム長とデータとを含む。フレーム長およびデータは、相互に対応付けられる。 FIG. 21 is a diagram showing another correspondence table showing the correspondence between the frame length and the data. Referring to FIG. 21, correspondence table TBL3 includes a frame length and data. The frame length and data are associated with each other.
11.5[ms]のフレーム長は、0x0に対応付けられ、11.9[ms]のフレーム長は、0x1に対応付けられ、12.3[ms]のフレーム長は、0x2に対応付けられ、12.7[ms]のフレーム長は、0x3に対応付けられ、13.1[ms]のフレーム長は、0x4に対応付けられ、13.5[ms]のフレーム長は、0x5に対応付けられ、13.9[ms]のフレーム長は、0x6に対応付けられる。 The frame length of 11.5 [ms] is associated with 0x0, the frame length of 11.9 [ms] is associated with 0x1, and the frame length of 12.3 [ms] is associated with 0x2. The frame length of 12.7 [ms] is associated with 0x3, the frame length of 13.1 [ms] is associated with 0x4, and the frame length of 13.5 [ms] is associated with 0x5. The frame length of 13.9 [ms] is associated with 0x6.
また、14.3[ms]のフレーム長は、0x7に対応付けられ、14.7[ms]のフレーム長は、0x8に対応付けられ、15.1[ms]のフレーム長は、0x9に対応付けられ、15.5[ms]のフレーム長は、0xAに対応付けられ、15.9[ms]のフレーム長は、0xBに対応付けられ、16.3[ms]のフレーム長は、0xCに対応付けられ、16.7[ms]のフレーム長は、0xDに対応付けられ、17.1[ms]のフレーム長は、0xEに対応付けられ、17.5[ms]のフレーム長は、0xFに対応付けられる。 The frame length of 14.3 [ms] is associated with 0x7, the frame length of 14.7 [ms] is associated with 0x8, and the frame length of 15.1 [ms] corresponds to 0x9. A frame length of 15.5 [ms] is associated with 0xA, a frame length of 15.9 [ms] is associated with 0xB, and a frame length of 16.3 [ms] is associated with 0xC. The frame length of 16.7 [ms] is associated with 0xD, the frame length of 17.1 [ms] is associated with 0xE, and the frame length of 17.5 [ms] is 0xF. Is associated with.
各無線ノード1〜7の割当部16およびウェイクアップ信号判定部18は、対応表TBL3を保持している。そして、各無線ノード1〜7の割当部16は、ウェイクアップIDの割当要求を示すビット列(例えば、c1c2c3c4c5c6c7c8c9c10c11c12の12ビットからなる)をc1c2c3c4,c5c6c7c8,c9c10c11c12に分割し、その分割したc1c2c3c4,c5c6c7c8,c9c10c11c12を対応表TBL3を参照してそれぞれフレーム長FL9,FL10,FL10に変換する。そうすると、各無線ノード1〜7の割当部16は、c1c2c3c4をペイロードに含み、かつ、フレーム長FL9を有する無線フレームFR9と、c5c6c7c8をペイロードに含み、かつ、フレーム長FL10を有する無線フレームFR10と、c9c10c11c12をペイロードに含み、かつ、フレーム長FL11を有する無線フレームFR11とを生成する。そして、各無線ノード1〜7の割当部16は、制御部14、無線通信部13およびアンテナ11を介して無線フレームFR9〜FR11を順次送信する。これによって、ウェイクアップIDの割当要求メッセージが送信される。
The
各無線ノード1〜7のウェイクアップ信号受信部17は、アンテナ12を介して無線フレームFR9〜FR11を順次受信し、その受信した無線フレームFR9〜FR11の受信信号に基づいて、上述した方法によってフレーム長FL9〜FL11を検出する。そして、各無線ノード1〜7のウェイクアップ信号受信部17は、その検出したフレーム長FL9〜FL11をウェイクアップ信号判定部18へ出力する。各無線ノード1〜7のウェイクアップ信号判定部18は、フレーム長FL9〜FL11を受け、その受けたフレーム長FL9〜FL11を対応表TBL3を参照してそれぞれビット値c1c2c3c4,c5c6c7c8,c9c10c11c12に変換する。そうすると、各無線ノード1〜7のウェイクアップ信号判定部18は、ビット値c1c2c3c4,c5c6c7c8,c9c10c11c12を一列に配列したビット列c1c2c3c4c5c6c7c8c9c10c11c12がウェイクアップIDの割当要求メッセージを示すことを検知し、起動信号を無線通信部13、制御部14、経路制御部15および割当部16へ出力し、その後、割当要求メッセージの検知信号を割当部16へ出力する。そして、各無線ノード1〜7の割当部16は、検知信号に基づいて、ウェイクアップIDの割当要求メッセージを受信したことを検知する。
The wake-up
また、各無線ノード1〜7の無線通信部13は、アンテナ11を介して無線フレームFR9〜FR11を順次受信し、その受信した無線フレームFR9〜FR11の受信信号を復調してビット列c1c2c3c4c5c6c7c8c9c10c11c12を制御部14へ出力する。各無線ノード1〜7の制御部14は、無線通信部13から受けたビット列c1c2c3c4c5c6c7c8c9c10c11c12を割当部16へ出力し、割当部16は、ビット列c1c2c3c4c5c6c7c8c9c10c11c12に基づいてウェイクアップIDの割当要求メッセージを受信したことを検知する。
In addition, the
図22は、ウェイクアップIDの自律的な割り当てを行う動作を説明するフローチャートである。なお、図22に示すフローチャートは、未割当無線ノードASGN_NonCPLにおける動作を説明するフローチャートである。 FIG. 22 is a flowchart for explaining an operation for autonomously assigning a wakeup ID. In addition, the flowchart shown in FIG. 22 is a flowchart explaining the operation | movement in unallocated radio | wireless node ASGN_NonCPL.
図22を参照して、一連の動作が開始されると、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、n=0を設定するとともに、当該無線ノードへウェイクアップIDリスト(WuIDリスト)を送信した無線ノードの情報を初期化する(ステップS31)。
Referring to FIG. 22, when a series of operations is started,
そして、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、当該無線ノードへWuIDリストを送信した無線ノードの情報を含むWuIDの割当要求メッセージを上述した方法によって制御部14、無線通信部13およびアンテナ11を介して送信する(ステップS32)。
Then, the allocating
その後、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、n=n+1を設定し(ステップS33)、WuIDリストを受信したか否かを判定する(ステップS34)。
Thereafter, the
ステップS34において、WuIDリストを受信したと判定されたとき、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、当該無線ノードへWuIDリストを送信した無線ノードの情報を更新する(ステップS35)。
When it is determined in step S34 that the WuID list has been received, the
そして、ステップS34において、WuIDリストを受信しなかったと判定されたとき、またはステップS35の後、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、n<Nrであるか否かを判定する(ステップS36)。Nrは、WuIDの割当要求メッセージの送信回数であり、例えば、5回に設定される。
Then, when it is determined in step S34 that the WuID list has not been received, or after step S35, the
ステップS36において、n<Nrであると判定されたとき、一連の動作は、ステップS32に戻り、ステップS36において、n<Nrでないと判定されるまで、ステップS32〜ステップS36が繰り返し実行される。 When it is determined in step S36 that n <Nr, the series of operations returns to step S32, and steps S32 to S36 are repeatedly executed until it is determined in step S36 that n <Nr is not satisfied.
そして、ステップS36において、n<Nrでないと判定されると、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、受信したWuIDリストに基づいて当該無線ノードにWuIDを割り当てる(ステップS37)。より具体的には、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、受信したWuIDリストに含まれるウェイクアップID以外のウェイクアップIDにおいて、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを選択し、その選択したウェイクアップIDを当該無線ノードに割り当てる。
When it is determined in step S36 that n <Nr is not satisfied, the allocating
その後、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、他の無線ノード間でWuIDのコンフリクトを検出したか否かを判定する(ステップS38)。即ち、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、受信したWuIDリストに基づいて、当該無線ノードに隣接する隣接無線ノードの間で同じウェイクアップIDが割り当てられた隣接無線ノードが存在するか否かを判定する。
Thereafter, the
ステップS38において、他の無線ノード間でWuIDのコンフリクトを検出したと判定されたとき、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、WuIDの再割当指示を制御部14、無線通信部13およびアンテナ11を介して送信する(ステップS39)。
When it is determined in step S38 that a WuID conflict has been detected between other wireless nodes, the allocating
そして、ステップS38において、他の無線ノード間でWuIDのコンフリクトを検出しなかったと判定されたとき、またはステップS39の後、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、当該無線ノードに割り当てたウェイクアップIDと、当該無線ノードから1ホップの位置に存在する無線ノードのウェイクアップIDとを含むWuIDの割当完了メッセージを生成し、その生成した割当完了メッセージを制御部14、無線通信部13およびアンテナ11を介して送信する(ステップS40)。これにより、一連の動作が終了する。
Then, when it is determined in step S38 that no WuID conflict has been detected between other wireless nodes, or after step S39, the allocating
なお、ステップS34において、WuIDリストを受信したと判定されることなく、ステップS36の“NO”を経由してステップS37へ移行する場合もある。この場合、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、他の無線ノードから受信したWuIDリストを保持しないが、割当表TBL1を保持するので、ステップS37において、割当表TBL1を参照して、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを当該無線ノードに割り当てる。このように、受信されたWuIDリストの個数が“0”であることもあるので、WuIDの割当要求メッセージの送信回数nは、ステップS31において、n=0が設定される。
In step S34, the process may proceed to step S37 via “NO” in step S36 without determining that the WuID list has been received. In this case, the allocating
図23は、未割当無線ノードASGN_NonCPLによる割込ルーチンを示すフローチャートである。 FIG. 23 is a flowchart showing an interrupt routine by the unallocated radio node ASGN_NonCPL.
図23を参照して、割込ルーチンが開示されると、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、他の無線ノードからWuIDの割当要求メッセージを上述した方法によって受信する(ステップS41)。
Referring to FIG. 23, when the interrupt routine is disclosed,
そして、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、当該無線ノードにおけるWuIDの割当処理を中断し、待機する(ステップS42)。
Then, the allocating
その後、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、待機してから一定時間が経過したか否かを判定することにより、タイムアウトを検出したか否かを判定する(ステップS43)。なお、一定時間は、例えば、10秒に設定される。
Thereafter, the allocating
ステップS43において、タイムアウトを検出しなかったと判定されたとき、未割当無線ノードASGN_NonCPLの割当部16は、WuIDの割当完了メッセージを受信したか否かを更に判定する(ステップS44)。
When it is determined in step S43 that no timeout has been detected, the
ステップS44において、割当完了メッセージを受信しなかったと判定されたとき、一連の動作は、ステップS42へ戻り、ステップS44において、割当完了メッセージを受信したと判定されるまで、ステップS42〜S43が繰り返し実行される。 When it is determined in step S44 that the assignment completion message has not been received, the series of operations returns to step S42, and steps S42 to S43 are repeatedly executed until it is determined in step S44 that the assignment completion message has been received. Is done.
そして、ステップS43において、タイムアウトを検出したと判定されたとき、またはステップS44において、割当完了メッセージを受信したと判定されたとき、一連の動作は、図20に示す“スタート”へ遷移し(ステップS45)、割込ルーチンの動作が終了する。 When it is determined in step S43 that a timeout has been detected, or when it is determined in step S44 that an allocation completion message has been received, the series of operations transitions to “START” shown in FIG. S45), the operation of the interrupt routine ends.
図24は、ウェイクアップIDの自律的な割当において、ウェイクアップIDの割当要求メッセージを受信した割当済無線ノードの動作を説明するフローチャートである。 FIG. 24 is a flowchart for explaining the operation of the assigned wireless node that has received the wakeup ID assignment request message in the autonomous assignment of the wakeup ID.
図24を参照して、一連の動作が開始されると、割当済無線ノードASGN_CPLの割当部16は、他の無線ノードからWuIDの割当要求メッセージを受信する(ステップS51)。
Referring to FIG. 24, when a series of operations is started, allocating
そして、割当済無線ノードASGN_CPLの割当部16は、割当要求メッセージ内に当該無線ノードのWuIDを検出したか否かを判定する(ステップS52)。
Then, the
ステップS52において、割当要求メッセージ内に当該無線ノードのWuIDを検出しなかったと判定されたとき、割当済無線ノードASGN_CPLの割当部16は、当該無線ノードのWuIDと、当該無線ノードから1ホップの位置に存在する無線ノードのWuIDとを含むWuIDリストを生成し、その生成したWuIDリストを送信する(ステップS53)。
When it is determined in step S52 that the WuID of the wireless node has not been detected in the allocation request message, the allocating
ステップS52において、割当要求メッセージ内に当該無線ノードのWuIDを検出したと判定されたとき、またはステップS53の後、割当済無線ノードASGN_CPLは、スリープ禁止状態へ移行し(ステップS54)、一定時間が経過したか否かを判定することによりタイムアウトを検出したか否かを判定する(ステップS55)。なお、この場合も、一定時間は、例えば、10秒に設定される。 In step S52, when it is determined that the WuID of the wireless node is detected in the assignment request message, or after step S53, the assigned wireless node ASGN_CPL shifts to the sleep prohibited state (step S54), and the predetermined time has passed. It is determined whether or not a timeout has been detected by determining whether or not the time has elapsed (step S55). Also in this case, the fixed time is set to 10 seconds, for example.
ステップS55において、タイムアウトを検出しなかったと判定されたとき、割当済無線ノードASGN_CPLの割当部16は、WuIDの割当完了メッセージを受信したか否かを更に判定する(ステップS56)。
When it is determined in step S55 that no timeout has been detected, the
ステップS56において、WuIDの割当完了メッセージを受信しなかったと判定されたとき、一連の動作は、ステップS54へ戻り、ステップS56において、WuIDの割当完了メッセージを受信したと判定されるまで、ステップS54〜S56が繰り返し実行される。 When it is determined in step S56 that a WuID assignment completion message has not been received, the series of operations returns to step S54, and steps S54 to S54 are performed until it is determined in step S56 that a WuID assignment completion message has been received. S56 is repeatedly executed.
そして、ステップS55において、タイムアウトを検出したと判定されたとき、またはステップS56において、WuIDの割当完了メッセージを受信したと判定されたとき、割当済無線ノードASGN_CPLは、スリープ禁止状態を解除する(ステップS57)。これによって、一連の動作が終了する。 When it is determined in step S55 that a timeout has been detected, or when it is determined in step S56 that a WuID assignment completion message has been received, the assigned wireless node ASGN_CPL cancels the sleep inhibition state (step S55). S57). As a result, a series of operations is completed.
割当済無線ノードASGN_CPLがステップS52において割当要求メッセージ内に当該無線ノードのWuIDを検出しなかったと判定したときにWuIDリストを送信する(ステップS53参照)のは、割当済無線ノードASGN_CPLに割り当てられたWuIDと割当済無線ノードASGN_CPLに隣接する隣接無線ノードに割り当てられたWuIDとを送信することにより、未割当無線ノードASGN_NonCPLが割当済無線ノードASGN_CPLおよび割当済無線ノードASGN_CPLの隣接無線ノードと同じWuIDを自己に割り当てないようにするためである。 When the allocated radio node ASGN_CPL determines in step S52 that the WuID of the radio node has not been detected in the allocation request message (see step S53), the allocated radio node ASGN_CPL is allocated to the allocated radio node ASGN_CPL. By transmitting the WuID and the WuID assigned to the adjacent radio node adjacent to the assigned radio node ASGN_CPL, the unassigned radio node ASGN_NonCPL has the same WuID as that of the assigned radio node ASGN_CPL and the assigned radio node ASGN_CPL. This is in order not to assign it to itself.
また、割当要求メッセージ内に当該無線ノードのWuIDを検出したと判定されたとき、またはステップS53の後、割当済無線ノードASGN_CPLがスリープ禁止状態へ移行するのは、割当済無線ノードASGN_CPLがタイムアウトにならない範囲でWuIDの割当完了メッセージを受信できるようにするためである。 In addition, when it is determined that the WuID of the wireless node is detected in the assignment request message or after step S53, the assigned wireless node ASGN_CPL shifts to the sleep prohibited state because the assigned wireless node ASGN_CPL times out. This is because a WuID assignment completion message can be received within a range that is not possible.
図25は、ウェイクアップIDの自律的な割当において、ウェイクアップIDの再割当指示を受信した割当済無線ノードの動作を説明するフローチャートである。 FIG. 25 is a flowchart for explaining the operation of the assigned wireless node that has received the wakeup ID reassignment instruction in the autonomous assignment of the wakeup ID.
図25を参照して、一連の動作が開始されると、割当済無線ノードASGN_CPLの割当部16は、WuIDの再割当指示を受信する(ステップS61)。そして、割当済無線ノードASGN_CPLの割当部16は、WuIDの割当完了メッセージを受信するまで待機する(ステップS62)。
Referring to FIG. 25, when a series of operations is started, allocating
その後、割当済無線ノードASGN_CPLの割当部16は、WuIDの割当完了メッセージを受信したか否かを判定する(ステップS63)。
Thereafter, the
ステップS63において、WuIDの割当完了メッセージを受信しなかったと判定されたとき、一連の動作は、ステップS62へ戻り、ステップS63において、WuiDの割当完了メッセージを受信したと判定されるまでステップS62,S63が繰り返し実行される。 When it is determined in step S63 that the WuID assignment completion message has not been received, the series of operations returns to step S62, and steps S62 and S63 are performed until it is determined in step S63 that a WuiD assignment completion message has been received. Is repeatedly executed.
そして、ステップS63において、WuIDの割当完了メッセージを受信したと判定されると、割当済無線ノードASGN_CPLの割当部16は、受信した情報に基づいてWuIDの再割当を行う(ステップS64)。
If it is determined in step S63 that the WuID assignment completion message has been received, the assigning
そして、割当済無線ノードASGN_CPLの割当部16は、当該無線ノードに再割当したウェイクアップIDと当該無線ノードに隣接する無線ノードに割り当てられたウェイクアップIDとを含むWuIDの変更通知を生成し、その生成した変更通知を送信する。そして、割当済無線ノードASGN_CPLは、スリープ禁止状態を解除する(ステップS65)。これによって、一連の動作が終了する。
Then, the
上述した図22から図25に示すフローチャートを繰り返し実行することにより、ウェイクアップIDが未割当無線ノードSGN_NonCPLに割り当てられる。 By repeatedly executing the flowcharts shown in FIGS. 22 to 25 described above, the wakeup ID is assigned to the unassigned radio node SGN_NonCPL.
図22から図25のフローチャートによって示すように、ウェイクアップIDの自律的な割当においては、未割当無線ノードSGN_NonCPLは、ウェイクアップIDの割当要求メッセージを送信して他の無線ノードからWuIDリストを受信するとともに(図22のステップS32,S34の“YES”,S35参照)、WuIDのコンフリクトを検出したとき、WuIDの再割当指示を送信する(図22のステップS38の“YES”,S39参照)。割当済無線ノードASGN_CPLは、WuIDの割当要求メッセージを受信し、割当要求メッセージに自己のWuIDが含まれていないとき、自己のWuIDと自己の隣接無線ノードのWuIDとを含むWuIDリストを送信する(図24のステップS51,S52の“NO”,S53参照)。 As shown by the flowcharts of FIGS. 22 to 25, in the autonomous assignment of the wakeup ID, the unassigned wireless node SGN_NonCPL receives the WuID list from the other wireless nodes by transmitting a wakeup ID assignment request message. At the same time (see “YES” in steps S32 and S34 in FIG. 22, S35), a WuID reassignment instruction is transmitted when a conflict in WuID is detected (“YES” in step S38 in FIG. 22, see S39). The assigned wireless node ASGN_CPL receives the WuID assignment request message, and when the assignment request message does not include its own WuID, transmits the WuID list including its own WuID and its own neighboring wireless node WuID ( (Refer to “NO” in steps S51 and S52 of FIG. 24, S53).
その結果、未割当無線ノードSGN_NonCPLは、割当済無線ノードASGN_CPLからWuIDリストを収集でき、その収集したWuIDリストに含まれていないウェイクアップIDのうちで、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを自己に割り当てる。 As a result, the unassigned radio node SGN_NonCPL can collect the WuID list from the assigned radio node ASGN_CPL, and is defined by the shortest frame length and the smallest number of frames among the wakeup IDs not included in the collected WuID list. Assigned wakeup IDs to itself.
従って、ウェイクアップIDの自律的な割当が終了すると、無線センサーネットワーク10を構成する無線ノードには、より短いフレーム長およびより少ないフレーム数によって規定されるウェイクアップIDを割り当てることができる。
Therefore, when the autonomous assignment of the wakeup ID is completed, a wakeup ID defined by a shorter frame length and a smaller number of frames can be assigned to the wireless nodes constituting the
また、割当済無線ノードASGN_CPLは、WuIDの再割当指示を受信すると、WuIDの割当完了メッセージを受信するまで待機し、割当完了メッセージを受信すると、WuIDの再割当を行い、WuIDの変更通知を送信する(図25のステップS61,S62,S63,S64,S65参照)。 In addition, when the assigned wireless node ASGN_CPL receives a WuID reassignment instruction, the assigned wireless node ASGN_CPL waits until a WuID assignment completion message is received. (Refer to steps S61, S62, S63, S64, S65 in FIG. 25).
その結果、割当済無線ノードASGN_CPLは、未割当無線ノードSGN_NonCPLにおけるウェイクアップIDの割当が完了した後に、ウェイクアップIDの再割当を行う。 As a result, the assigned radio node ASGN_CPL performs the reassignment of the wakeup ID after the assignment of the wakeup ID in the unassigned radio node SGN_NonCPL is completed.
従って、ウェイクアップIDの更なるコンフリクトを抑制できる。 Therefore, further conflicts of the wakeup ID can be suppressed.
図26は、無線ノードを起動させる動作を示す図である。図26を参照して、無線ノード2は、ウェイクアップID=WuID2を有する。WuID2は、12.8[ms]のフレーム長および1個のフレーム数によって規定される(割当表TBL1参照)。
FIG. 26 is a diagram illustrating an operation of starting a wireless node. Referring to FIG. 26,
無線ノード1が無線ノード2を起動させる場合、無線ノード1の制御部14は、12.8[ms]のフレーム長を有する1個の無線フレームFR12を生成し、その生成した無線フレームFR12を無線通信部13へ出力する。無線ノード1の無線通信部13は、無線フレームFR12を変調し、その変調した無線フレームFR12をアンテナ11を介して送信する。
When the
無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、無線フレームFR12をアンテナ12を介して受信し、その受信した無線フレームFR12の受信信号に基づいて、上述した方法によって12.8[ms]のフレーム長を検出する。そして、無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、その検出した12.8[ms]のフレーム長をウェイクアップ信号判定部18へ出力する。
The wake-up
無線ノード2のウェイクアップ信号判定部18は、12.8[ms]のフレーム長をウェイクアップ信号受信部17から受け、その受けた12.8[ms]のフレーム長が予め保持するWuID2のフレーム長に一致し、かつ、受信した無線フレームFR12のフレーム数(=1個)がWuID2のフレーム数に一致することを検知する。そうすると、無線ノード2のウェイクアップ信号判定部18は、起動信号を生成して無線通信部13、制御部14、経路制御部15および割当部16へ出力する。これによって、無線ノード2は、スリープ状態から起動状態へ移行する。
The wakeup
なお、ウェイクアップID(WuID)に誤りが生じた場合、各無線ノード1〜7は、バックアップIDとしてのMACアドレスを用いて隣接無線ノードを起動させる。
If an error occurs in the wakeup ID (WuID), each of the
ウェイクアップID(WuID)に誤りが生じた場合としては、例えば、一部の無線ノードが割当変更通知を受信できなかった場合および起動対象の無線ノードの起動に連続して失敗した場合等が考えられる。 Examples of cases where an error has occurred in the wake-up ID (WuID) include a case where some wireless nodes have failed to receive the allocation change notification and a case where the activation of the activation target wireless node has failed continuously. It is done.
バックアップIDとしてのMACアドレスを用いて隣接無線ノードを起動させる場合、無線ノード1の制御部14は、MACアドレスのハッシュ値を演算し、その演算したハッシュ値のビット列を対応表TBL2を参照して少なくとも1つのフレーム長に変換し、その変換した少なくとも1つのフレーム長を有する少なくとも1つの無線フレームを生成する。そして、無線ノード1の制御部14は、その生成した少なくとも1つの無線フレームを無線通信部13およびアンテナ11を介して送信する。
When the adjacent wireless node is activated using the MAC address as the backup ID, the
無線ノード2のウェイクアップ信号受信部17は、アンテナ12を介して、少なくとも1つの無線フレームを受信し、その受信した少なくとも1つの無線フレームの受信信号に基づいて、上述した方法によって、少なくとも1つのフレーム長を検出し、その検出した少なくとも1つのフレーム長をウェイクアップ信号判定部18へ出力する。
The wake-up
無線ノード2のウェイクアップ信号判定部18は、少なくとも1つのフレーム長をウェイクアップ信号受信部17から受け、その受けた少なくとも1つのフレーム長を対応表TBL2を参照してビット値に変換してMACアドレスを取得する。そして、無線ノード2のウェイクアップ信号判定部18は、その取得したMACアドレスが、保持しているMACアドレスに一致する場合、起動信号を生成して無線通信部13、制御部14および経路制御部15(割当部16を備えている場合は割当部16へも)へ出力する。これによって、無線ノード2は、起動する。そして、無線ノード2の制御部14は、無線ノード2が起動すると、無線ノード2に割り当てられたウェイクアップID(WuID)を無線ノード1(=隣接無線ノード)へ送信する。
The wakeup
そして、無線ノード1の制御部14は、無線ノード2からウェイクアップID(WuID)を受信し、その受信したウェイクアップID(WuID)を保持して無線ノード2のウェイクアップIDを更新する。
Then, the
これによって、無線ノード2の新しいウェイクアップID(WuID)を共有することができる。
As a result, the new wake-up ID (WuID) of the
ウェイクアップIDが上述した各種の方法によって無線ノード1〜7に割り当てられた後、無線ノード1〜7は、割り当てられたウェイクアップIDを用いて図26に示す動作によって隣接無線ノードを起動させながら制御パケットDIO,DAOを送受信し、図9に示すフローチャートを実行する。これにより、無線センサーネットワーク10における経路が維持される。
After the wake-up ID is assigned to the
その結果、無線ノード1〜7の全てに同じフレーム数によって規定されたウェイクアップIDが割り当てられた場合に比べ、ウェイクアップID(WuID)を送信するときの消費電力およびウェイクアップID(WuID)を受信するときの消費電力を低減して無線センサーネットワーク10における経路を維持できる。
As a result, the power consumption and wakeup ID (WuID) when transmitting the wakeup ID (WuID) are compared with the case where the wakeup ID defined by the same number of frames is assigned to all of the
図27は、図1に示す無線センサーネットワーク10におけるセンサー値の転送動作を説明するためのフローチャートである。なお、上述した方法によって、ウェイクアップID(WuID3)が無線ノード1に割り当てられ。ウェイクアップID(WuID5)が無線ノード2に割り当てられているものとする。
FIG. 27 is a flowchart for explaining the sensor value transfer operation in the
図27を参照して、無線ノード3の制御部14は、内蔵したタイマーから起動時刻を受けると、起動状態へ移行するとともに、無線通信部13および経路制御部15を起動状態へ移行させる。これによって、無線ノード3は、起動状態へ移行する。
Referring to FIG. 27, when receiving the activation time from the built-in timer,
そして、無線ノード3の制御部14は、センサー値を検出するようにセンサー(図示せず)を制御する。
And the
その後、無線ノード3の制御部14は、センサー(図示せず)からセンサー値を受けると、その受けたセンサー値を無線ノード1(=シンク)へ送信するために無線ノード3の親ノードを経路制御部15に問い合わせる。
After that, when receiving a sensor value from a sensor (not shown), the
そして、無線ノード3の制御部14は、無線ノード3の親ノードである無線ノード2のアドレスMACadd2を経路制御部15から受ける。
Then, the
そうすると、無線ノード3の制御部14は、MACアドレスMACadd2に対応する無線ノード2のウェイクアップID(WuID5)を検出し、18.8[ms]のフレーム長を有する1個の無線フレームを生成する。そして、無線ノード3の制御部14は、その生成した無線フレームからなるウェイクアップ信号WuSを無線通信部13へ出力する。
Then, the
無線通信部13は、ウェイクアップ信号WuSを制御部14から受け、その受けたウェイクアップ信号WuSを変調し、その変調したウェイクアップ信号WuSをアンテナ11を介して送信する(ステップS71)。
The
そして、無線ノード2は、図26において説明した動作と同じ動作によって、無線ノード3からのウェイクアップ信号WuSに応じてスリープ状態から起動状態へ移行し(ステップS72)、無線ノード2のアドレスMACadd2を含む起動通知をブロードキャストする。
Then, the
無線ノード3は、起動通知を受信すると、無線ノード2が起動したことを検知する。そして、無線ノード3の制御部14は、無線ノード1(=シンク)のアドレスMACadd1と、起動通知を送信した無線ノード2のアドレスMACadd2と、無線ノード3のアドレスMACadd3と、センサー値とを含むパケットPKT1=[MACadd1/MACadd2/MACadd3/センサー値]を生成し、その生成したパケットPKT1=[MACadd1/MACadd2/MACadd3/センサー値]を無線通信部13へ出力する。無線ノード3の無線通信部13は、パケットPKT1=[MACadd1/MACadd2/MACadd3/センサー値]を制御部14から受け、その受けたパケットPKT1を変調し、その変調したパケットPKT1をアンテナ11を介して送信する(ステップS73)。その後、無線ノード3は、起動状態からスリープ状態へ移行する。
Upon receiving the activation notification, the
無線ノード2は、無線ノード3からパケットPKT1=[MACadd1/MACadd2/MACadd3/センサー値]を受信する(ステップS74)。そして、無線ノード2は、パケットPKT1の先頭のアドレスが無線ノード1のアドレスMACadd1であることを検知し、パケットPKT1を無線ノード1へ転送すべきことを検知する。
The
そして、無線ノード2は、ステップS71における無線ノード3の動作と同じ動作によって、14.8[ms]のフレーム長を有する1個の無線フレームからなるウェイクアップ信号WuSを送信する(ステップS75)。無線ノード1は、無線ノード2からのウェイクアップ信号WuSに応じて、ステップS72における無線ノード2の動作と同じ動作によって、スリープ状態から起動状態へ移行し(ステップS76)、無線ノード1のアドレスMACadd1を含む起動通知をブロードキャストする。
Then, the
無線ノード2は、起動通知を受信すると、パケットPKT1=[MACadd1/MACadd2/MACadd3/センサー値]のアドレスMACadd2をアドレスMACadd1に変えたパケットPKT2=[MACadd1/MACadd1/MACadd3/センサー値]を生成し、その生成したパケットPKT2=[MACadd1/MACadd1/MACadd3/センサー値]を送信する(ステップS77)。そして、無線ノード2は、起動状態からスリープ状態へ移行する。
Upon receiving the activation notification, the
無線ノード1は、無線ノード2からパケットPKT2=[MACadd1/MACadd1/MACadd3/センサー値]を受信する(ステップS78)。そして、無線ノード1の制御部14は、その受信したパケットPKT2から送信元のアドレスMACadd3およびセンサー値を取り出し、その取り出したアドレスMACadd3およびセンサー値を相互に対応付けて保持する。
The
その後、無線ノード2は、タイマー割込みによってスリープ状態から起動状態へ移行し、センサー値をセンサー(図示せず)から受ける。そうすると、無線ノード2は、ステップS71における無線ノード3の動作と同じ動作によって、14.8[ms]のフレーム長を有する1個の無線フレームからなるウェイクアップ信号WuSを送信する(ステップS79)。
Thereafter, the
無線ノード1は、無線ノード2からのウェイクアップ信号WuSに応じてスリープ状態から起動状態へ移行し(ステップS80)、無線ノード1のアドレスMACadd1を含む起動通知をブロードキャストする。
The
無線ノード2は、起動通知を受信すると、ステップS73における無線ノード3の動作と同じ動作によって、センサー値を含むパケットPKT3=[MACadd1/MACadd1/MACadd2/センサー値]を送信する(ステップS81)。
Upon receiving the activation notification, the
無線ノード1は、パケットPKT3=[MACadd1/MACadd1/MACadd2/センサー値]を受信する(ステップS82)。そして、無線ノード1の制御部14は、パケットPKT3から送信元のアドレスMACadd2とセンサー値とを取り出し、その取り出した送信元のアドレスMACadd2およびセンサー値を相互に対応付けて保持する。
The
このように、図27に示すフローチャートに従って、無線ノード2〜7で検出されたセンサー値が無線ノード1(=シンク)へ送信され、無線ノード1(=シンク)に保持される。
In this way, according to the flowchart shown in FIG. 27, the sensor values detected by the
図27に示すフローチャートにおいて、無線ノード3は、センサー値を送信する場合、ウェイクアップ信号をユニキャストして無線ノード2を起動状態へ移行させ、その後、センサー値を送信する(ステップS71〜S73参照)。そして、無線ノード3は、センサー値の送信を完了すると、スリープ状態へ移行する。
In the flowchart shown in FIG. 27, when transmitting the sensor value, the
また、無線ノード2は、ウェイクアップ信号に応じて起動状態へ移行すると、センサー値を受信し、センサー値を転送する場合、ウェイクアップ信号をユニキャストして無線ノード1を起動状態へ移行させ、その後、センサー値を送信する(ステップS75,S76,S77参照)。そして、無線ノード2は、センサー値の転送を完了すると、スリープ状態へ移行する。
In addition, when the
更に、無線ノード2は、自己が検出したセンサー値を送信する場合、ウェイクアップ信号をユニキャストして無線ノード1を起動状態へ移行させ、その後、センサー値を送信する(ステップS79〜S81参照)。そして、無線ノード2は、センサー値の送信を完了すると、スリープ状態へ移行する。
Further, when transmitting the sensor value detected by itself, the
このように、無線ノード1〜3の各々は、センサー値の無線ノード1への送信および転送動作において、起動状態へ移行すると、必要な動作を行った後、スリープ状態へ移行する。そして、起動状態においては、無線ノード2は、無線ノード3から受信したセンサー値を転送する場合、センサー値の転送を完了した後にスリープ状態へ移行する。その結果、無線ノード3から送信されたセンサー値は、迅速に無線ノード1へ届けられる。つまり、各無線ノード1〜3は、必要な場合のみ起動状態へ移行して必要な動作を行った後、スリープ状態へ移行する。
As described above, when the
また、無線ノード1〜3の各々は、送信先をスリープ状態から起動状態へ移行させる場合、上述した方法によって割り当てられたウェイクアップIDを用いる。
Each of the
従って、センサー値の無線ノード1への送信および転送動作において、ウェイクアップIDの送信時の消費電力および受信時の消費電力を低減できる。
Therefore, in the transmission and transfer operations of the sensor value to the
この発明の実施の形態においては、上述した各無線ノード1〜7の動作は、プログラムによって実行されてもよい。
In the embodiment of the present invention, the operations of the
この場合、各無線ノード1〜7は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Randum Access Memory)を備える。
In this case, each of the
そして、ROMは、図9に示すステップS1,S3,S6,S8,S18,S20からなるプログラムPROG1、図9に示すステップS2,S4,S5,S7,S9,S11,S14,S16,S17,S19からなるプログラムPROG2、図9に示すステップS10,S12,S13,S15からなるプログラムPROG3、図19に示すステップS21〜S23および図20に示すステップS231〜S245からなるプログラムPROG4、図22に示すステップS31〜S40からなるプログラムPROG5、図22に示すステップS31〜S40および図23に示すステップS41〜S45からなるプログラムPROG6、図24に示すステップS51〜S57からなるプログラムPROG7、図25に示すステップS61〜S65からなるプログラムPROG8、図26に示すステップS71,S73からなるプログラムPROG9、図27に示すステップS72,S74,S75,S77,S79,S81からなるプログラムPROG10、図27に示すステップS76,S78,S80,S82からなるプログラムPROG11、割当表TBL1および対応表TBL2,3を記憶する。 The ROM stores a program PROG1 including steps S1, S3, S6, S8, S18, and S20 shown in FIG. 9, and steps S2, S4, S5, S7, S9, S11, S14, S16, S17, and S19 shown in FIG. 9, program PROG3 consisting of steps S10, S12, S13 and S15 shown in FIG. 9, steps S21 to S23 shown in FIG. 19, and program PROG4 consisting of steps S231 to S245 shown in FIG. 20, and step S31 shown in FIG. Program SPROG5 consisting of S40, Steps S31 to S40 shown in FIG. 22 and Program PROG6 consisting of Steps S41 to S45 shown in FIG. 23, Program PROG7 consisting of Steps S51 to S57 shown in FIG. 24, Step S61 shown in FIG. Program PROG8 consisting of 65, program PROG9 consisting of steps S71 and S73 shown in FIG. 26, program PROG10 consisting of steps S72, S74, S75, S77, S79 and S81 shown in FIG. 27, steps S76, S78 and S80 shown in FIG. , S82, a program PROG11, an allocation table TBL1, and a correspondence table TBL2,3 are stored.
CPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG1〜PROG11のいずれかを読み出して実行する。 The CPU reads and executes one of the programs PROG1 to PROG11 stored in the ROM.
CPUは、プログラムPROG4を実行してウェイクアップIDの割り当てを行う場合、割当表TBL1をROMから読み出して参照する。 When the CPU executes the program PROG4 and assigns the wakeup ID, the CPU reads the assignment table TBL1 from the ROM and refers to it.
また、CPUは、プログラムPROG5またはプログラムPROG6を実行してウェイクアップIDを自律的に割り当てる場合、対応表TBL3をROMから読み出して参照する。 Further, when executing the program PROG5 or the program PROG6 and autonomously assigning the wakeup ID, the CPU reads the reference table TBL3 from the ROM and refers to it.
更に、CPUは、プログラムPROG1〜PROG3,PROG9〜PROG11のいずれかを実行する場合において、バックアップIDとしてのMACアドレスを用いて無線ノードを起動させるとき、対応表TBL2をROMから読み出して参照する。 Further, when executing any one of the programs PROG1 to PROG3 and PROG9 to PROG11, the CPU reads the reference table TBL2 from the ROM and refers to it when the wireless node is activated using the MAC address as the backup ID.
更に、CPUは、RAMを用いてMACアドレスのハッシュ値を演算する。 Further, the CPU calculates a hash value of the MAC address using the RAM.
このように、プログラムPROG1〜PROG11のいずれかは、各無線ノード1〜7の動作をコンピュータ(CPU)に実行させるためのプログラムである。
Thus, any of the programs PROG1 to PROG11 is a program for causing the computer (CPU) to execute the operations of the
そして、各無線ノード1〜7の動作をプログラムによって実行した場合も、上述した各種の効果を享受できる。
And even when the operation of each of the
なお、上記においては、無線センサーネットワーク10を例にして本発明を説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、本発明は、どのような無線ネットワークに適用されてもよい。
In the above, the present invention has been described by taking the
また、上記においては、無線センサーネットワーク10を構成する無線ノード1〜7をスリープ状態から起動状態へ移行させるためのウェイクアップID(WuID)を無線ノード1〜7に割り当てる例を説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、無線センサーネットワーク10を構成する無線ノード1〜7を起動状態からスリープ状態へ移行させるための識別情報(=ID)を無線ノード1〜7に割り当ててもよい。そして、各無線ノード1〜7をスリープ状態から起動状態へ移行させること、および各無線ノード1〜7を起動状態からスリープ状態へ移行させることは、各無線ノード1〜7を制御することに相当する。
In the above description, the example in which the
従って、この発明の実施の形態においては、一般的には、フレーム長およびフレーム数によって規定され、かつ、無線ノード1〜7を制御するための識別情報を上述した方法によって各無線ノード1〜7に割り当てるものであればよい。
Therefore, in the embodiment of the present invention, the
その結果、ウェイクアップID(=WuID)は、無線ノードを制御するための「識別情報」を構成し、上述した基準ウェイクアップID(=WuID1)は、「基準識別情報」を構成する。 As a result, the wakeup ID (= WuID) constitutes “identification information” for controlling the wireless node, and the above-described reference wakeup ID (= WuID1) constitutes “reference identification information”.
また、上述した「起動回数」は、「制御回数」または「制御される回数」に相当する。 Further, the above-mentioned “number of activations” corresponds to “number of times of control” or “number of times of being controlled”.
更に、ウェイクアップIDによって起動された無線ノードが送信する起動通知は、各無線ノードが制御可能状態であることを示す通知に相当する。 Furthermore, the activation notification transmitted by the wireless node activated by the wakeup ID corresponds to a notification indicating that each wireless node is in a controllable state.
更に、ウェイクアップIDの割当要求は、無線ノードを制御するための識別情報の割当要求に相当する。 Furthermore, the assignment request for the wakeup ID corresponds to an assignment request for identification information for controlling the wireless node.
更に、ウェイクアップIDリストは、識別情報リストに相当する。 Further, the wakeup ID list corresponds to an identification information list.
更に、無線ノード1〜7を起動状態からスリープ状態へ移行させるための識別情報(=ID)を無線ノード1〜7に割り当てた場合、各無線ノード1〜7のウェイクアップ信号受信部17およびウェイクアップ信号判定部18は、無線ノード1〜7の起動状態においても動作する。
Further, when identification information (= ID) for shifting the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、無線装置、それを備えた無線通信システムおよび無線装置において実行されるプログラムに適用される。 The present invention is applied to a radio apparatus, a radio communication system including the radio apparatus, and a program executed in the radio apparatus.
1〜7 無線ノード、10 無線センサーネットワーク、11,12 アンテナ、13 無線通信部、14 制御部、15 経路制御部、16 割当部、17 ウェイクアップ信号受信部、18 ウェイクアップ信号判定部。 1 to 7 wireless nodes, 10 wireless sensor networks, 11 and 12 antennas, 13 wireless communication units, 14 control units, 15 route control units, 16 allocation units, 17 wakeup signal reception units, and 18 wakeup signal determination units.
Claims (23)
所望の時間長において前記無線装置を制御する回数である制御回数、各無線装置における受信信号強度、および各無線装置において所望の時間長に送信されるフレームの数であるフレーム送信数のいずれかを収集する収集手段と、
前記検出手段による検出結果および前記収集手段による収集結果のいずれかに基づいて、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定された基準識別情報からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するように前記無線装置を制御するための識別情報を前記無線ネットワークを構成する全ての無線装置に割り当てる割当処理を実行する割当手段とを備える無線装置。 Detecting a topology indicating an arrangement state of wireless devices constituting a wireless network, and based on topology information indicating the detected topology, the total number of wireless devices constituting the wireless network, included in the wireless devices constituting the wireless network And a proximity index indicating the degree of proximity from the first wireless device that collects data from other wireless devices, the number of adjacent wireless devices adjacent to the wireless devices that constitute the wireless network, and each wireless device Any of the number of hops between them and the total number of child nodes existing in a lower layer than each wireless device constituting the wireless network and located at one hop or more from each wireless device constituting the wireless network Detecting means for detecting
One of the number of times of control, which is the number of times the wireless device is controlled in a desired time length, the received signal strength in each wireless device, and the number of frames transmitted, which is the number of frames transmitted in the desired time length in each wireless device. Collection means to collect;
Based on either the detection result by the detection means or the collection result by the collection means, the frame length or the frame length and the number of frames sequentially increase from the reference identification information defined by the shortest frame length and the smallest number of frames. A wireless device comprising: an assigning unit that executes assignment processing for assigning identification information for controlling the wireless device to all wireless devices constituting the wireless network.
当該無線装置に割り当てられた第1の識別情報と、当該無線装置に隣接する隣接無線装置に割り当てられた第2の識別情報とを保持する保持手段と、
前記第2の識別情報を規定するフレーム長を有し、かつ、前記第2の識別情報を規定するフレーム数に等しい個数の第1の無線フレームを生成し、その生成した第1の無線フレームを送信する第1の送信手段と、
前記第1の送信手段によって前記第1の無線フレームが送信された後、前記隣接無線装置が制御可能状態であることを示す第1の通知を受信すると、データを送信する第2の送信手段とを備える無線装置。 A wireless device that controls another wireless device using the identification information assigned by the wireless device according to any one of claims 1 to 9,
Holding means for holding first identification information assigned to the wireless device and second identification information assigned to an adjacent wireless device adjacent to the wireless device;
A number of first radio frames having a frame length defining the second identification information and equal to the number of frames defining the second identification information are generated, and the generated first radio frames are First transmitting means for transmitting;
A second transmission means for transmitting data when receiving the first notification indicating that the adjacent wireless device is in a controllable state after the first wireless frame is transmitted by the first transmission means; A wireless device comprising:
収集手段が、所望の時間長において無線装置を制御する回数である制御回数、各無線装置における受信信号強度、および各無線装置において所望の時間長に送信されるフレームの数であるフレーム送信数のいずれかを収集する第2のステップと、 The number of times the collection means controls the radio device in a desired time length, the received signal strength in each radio device, and the number of frames transmitted in the desired time length in each radio device. A second step of collecting either;
割当手段が、検出手段による検出結果および収集手段による収集結果のいずれかに基づいて、最も短いフレーム長および最も少ないフレーム数によって規定された基準識別情報からフレーム長またはフレーム長およびフレーム数が順次増加するように無線装置を制御するための識別情報を無線ネットワークを構成する全ての無線装置に割り当てる割当処理を実行する第3のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。 The allocation means sequentially increases the frame length or the frame length and the number of frames from the reference identification information defined by the shortest frame length and the smallest number of frames based on either the detection result by the detection means or the collection result by the collection means. A program for causing a computer to execute a third step of executing assignment processing for assigning identification information for controlling a wireless device to all wireless devices constituting the wireless network.
保持手段が、当該無線装置に割り当てられた第1の識別情報と、当該無線装置に隣接する隣接無線装置に割り当てられた第2の識別情報とを保持する第4のステップと、 A fourth step in which holding means holds the first identification information assigned to the wireless device and the second identification information assigned to an adjacent wireless device adjacent to the wireless device;
第1の送信手段が、前記第2の識別情報を規定するフレーム長を有し、かつ、前記第2の識別情報を規定するフレーム数に等しい個数の第1の無線フレームを生成し、その生成した第1の無線フレームを送信する第5のステップと、 The first transmission means generates a number of first radio frames having a frame length that defines the second identification information and equal to the number of frames that defines the second identification information. A fifth step of transmitting the first radio frame,
第2の送信手段が、前記第1の送信手段によって前記第1の無線フレームが送信された後、前記隣接無線装置が制御可能状態であることを示す第1の通知を受信すると、データを送信する第6のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。 When the second transmission unit receives the first notification indicating that the adjacent radio apparatus is in a controllable state after the first radio frame is transmitted by the first transmission unit, the second transmission unit transmits data. A program for causing a computer to execute the sixth step.
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