JP6508594B2 - Communication node, communication method and wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、通信ノード、通信方法及び無線通信システムに関し、より詳細には、マルチホップ通信を行う通信ノード、通信方法及び無線通信システムに関する。 The present invention relates to a communication node, a communication method, and a wireless communication system, and more particularly, to a communication node performing multi-hop communication, a communication method, and a wireless communication system.
従来、基地局ノード装置と、複数台の子ノード装置との間で、マルチホップ無線通信を行うネットワークシステムが提案されている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a network system for performing multi-hop wireless communication between a base station node device and a plurality of child node devices has been proposed (for example, see Patent Document 1).
一般に、通信ネットワークでは、あるノードが送信したデータが別のノードによって受信されると、受信側のノードは送信側のノードにACKを送信する。したがって、送信側のノードは、データを送信してから所定の受信待ち時間が経過するまでの間、無線送受信部をACKが受信可能な状態に制御しており、この間にACKを受信できなければデータを再送信している。そのため、あるノードが送信したデータが別のノードに受信されなかった場合、データの送信時点より受信待ち時間が経過してからでないと、データの再送信が行われない。よって、送信元ノードから最終宛先ノードまでの各ノードでデータの再送信が発生すると、最終宛先ノードまでデータが届くのに時間がかかっていた。 Generally, in a communication network, when data transmitted by one node is received by another node, the receiving node transmits an ACK to the transmitting node. Therefore, the node on the transmitting side controls the wireless transmission / reception unit to a state in which the ACK can be received until the predetermined reception waiting time elapses after transmitting the data, and if the ACK can not be received during this time You are retransmitting data. Therefore, if the data transmitted by one node is not received by another node, the data is not retransmitted unless the reception waiting time has elapsed since the data transmission time. Therefore, when data retransmission occurs at each node from the source node to the final destination node, it takes time for the data to reach the final destination node.
本発明は上記課題に鑑みてなされ、最終宛先ノードまでデータが届くのにかかる時間を短縮できる通信ノード、通信方法及び無線通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a communication node, a communication method, and a wireless communication system capable of shortening the time required for data to reach the final destination node.
通信ノードは、無線通信を行う無線通信部と制御部とを備えている。制御部は、自ノードから最終宛先ノードまでの通信経路が確立していない状態では、ブロードキャストでデータを他ノードへ送信し、自ノードから最終宛先ノードまでの通信経路が確立されており送信先のノードが決定している状態では、前記送信先のノードにユニキャストで前記データを送信するように前記無線通信部を制御する。さらに、制御部は、他ノードあるいは決定された前記送信先のノードからACKを受信するように前記無線通信部を制御する。なお、データは、第1の測定データと、前記第1の測定データが測定されてから規定時間経過後に測定された第2の測定データを含んでいる。そして制御部は、ブロードキャストによって送信された前記第1の測定データを受信したノードのうちのいずれかから、最終宛先情報に基づいて自ノードから前記最終宛先ノードまでの通信経路が確立した旨の情報を含むACKを、ブロードキャストで前記第1の測定データを送信してから第1時間が経過するまでの間に受信することによって、前記送信先のノードを決定し、次回前記第2の測定データを送信する際に前記送信先のノードに対して前記第2の測定データをユニキャストで送信させ、ユニキャストで前記第2の測定データを送信してから、前記第1時間よりも短い第2時間が経過するまでの間に、前記送信先のノードから前記ACKを受信できず前記送信先のノードへの前記第2の測定データの送信に失敗した場合、前記第2の測定データを再送信するように前記無線通信部を制御するように構成されたことを特徴とする。 Communication node Bei Eteiru and a controller wireless communication section that performs wireless communication. The control unit, when no communication path from the local node to the final destination node is established, transmits data to the other nodes in the broadcast, the destination is communication route from the own node to the final destination node is established in a state where the node is determined, it controls the wireless communication unit to transmit the data in unicast to the destination node. Further, the control unit controls the wireless communication unit to receive an ACK from another node or the determined destination node. The data includes first measurement data and second measurement data measured after a predetermined time has elapsed since the first measurement data was measured. Then, the control unit, from any of the nodes that received the first measurement data transmitted by broadcast, based on the final destination information, information indicating that the communication path from the own node to the final destination node has been established. The transmission destination node is determined by receiving an ACK including the first measurement data in a broadcast and before the first time elapses, and the second measurement data next time When transmitting, the second measurement data is transmitted by unicast to the destination node, and the second measurement data is transmitted by unicast, and then a second time shorter than the first time If the transmission of the second measurement data to the destination node is unsuccessful because the ACK can not be received from the destination node until the elapse of Characterized in that the measured data is configured to control the wireless communication unit to retransmit.
通信方法は、自ノードから最終宛先ノードまでの通信経路が確立していない状態では無線通信部にブロードキャストでデータを送信させるステップと、自ノードから最終宛先ノードまでの通信経路が確立されており送信先のノードが決定している状態では、前記無線通信部に前記送信先のノードへユニキャストで前記データを送信させるステップと、ブロードキャストによって送信された前記データを受信したノードのうちのいずれかから、最終宛先情報に基づいて自ノードから前記最終宛先ノードまでの通信経路が確立した旨のACKを、ブロードキャストで前記データを送信してから第1時間が経過するまでの間に受信することによって前記送信先のノードを決定し、次回前記データを送信する際に決定された前記送信先のノードに対してユニキャストで前記データを送信させるステップと、ユニキャストで前記データを送信してから、前記第1時間よりも短い第2時間が経過するまでの間に、前記ACKを受信できず前記送信先のノードへの前記データの送信に失敗した場合、前記データを再送信するように前記無線通信部を制御するステップと、を含むことを特徴とする。 Communication method includes the step of transmitting the data by broadcast to the wireless communication unit when no communication path from the local node to the final destination node is established, the communication route from the own node to the final destination node is established in a state where the cage destination node is determined, which of the steps of transmitting the data in unicast to the destination node in the wireless communication unit, the node which received the data sent by the broadcast From that point on, based on the final destination information, an ACK indicating that the communication path from the own node to the final destination node has been established is received between the transmission of the data by broadcast and the elapse of the first time. To the node of the transmission destination determined by the above, and for the node of the transmission destination determined when transmitting the data next time In the step of transmitting the data by unicast, and after the data is transmitted by unicast, the ACK can not be received during a time until a second time shorter than the first time elapses, the transmission destination Controlling the wireless communication unit to retransmit the data if the transmission of the data to the node fails .
無線通信システムは、無線通信機能を有する送信元ノードと、無線通信機能を有する最終宛先ノードと、送信元ノードと最終宛先ノードとの間の無線通信を中継する機能を備えた複数台の中継ノードとを備えている。送信元ノード及び中継ノードは、自ノードから最終宛先ノードまでのデータの通信経路が確立していない状態ではブロードキャストで他ノードへ前記データを送信する。また、送信元ノード及び中継ノードは、通信経路が確立することによって送信先が決まったノードに対して、ユニキャストで前記データを送信し、前記他ノードあるいは決定された前記送信先のノードからACKを受信する。なお、データは、第1の測定データと、第1の測定データが測定されてから規定時間経過後に測定された第2の測定データを含んでいる。送信元ノード及び中継ノードは、ブロードキャストによって送信された前記第1の測定データを受信したノードのうちのいずれかから、最終宛先情報に基づいて自ノードから前記最終宛先ノードまでの前記通信経路が確立した旨のACKを、ブロードキャストで前記第1の測定データを送信してから第1時間が経過するまでの間に受信することによって送信先ノードを決定し、次回前記第2の測定データを送信する際に前記送信先のノードに対して前記第2の測定データをユニキャストで送信し、ユニキャストで前記第2の測定データを送信してから、前記第1時間よりも短い第2時間が経過するまでの間に、前記ACKを受信できず前記送信先のノードへの前記第2の測定データの送信に失敗した場合、前記第2の測定データを再送信することを特徴とする。 Radio communications system includes a source node having a wireless communication function, the final destination node and, a plurality of relay having a function of relaying radio communication between the source node and the final destination node having a wireless communication function And a node. The transmission source node and the relay node transmit the data to other nodes by broadcast in a state where the communication path of data from the own node to the final destination node is not established. Also, the source node and the relay node, to the node which decided destination by a communication route is established, and transmits the data in unicast, from the other node or determined the destination node Receive an ACK. The data includes the first measurement data and the second measurement data measured after a predetermined time has elapsed since the first measurement data was measured. The transmission source node and the relay node establish the communication path from the own node to the final destination node based on the final destination information from any of the nodes having received the first measurement data transmitted by broadcast. A transmission destination node is determined by receiving an ACK to the effect that the first measurement data has been transmitted by broadcast and before the first time has elapsed, and the second measurement data is transmitted next time When the second measurement data is transmitted by unicast to the destination node and the second measurement data is transmitted by unicast, a second time shorter than the first time elapses until that, if it fails to transmit the second measurement data to the destination node can not receive the ACK, it retransmits the second measurement data And wherein the door.
本発明の通信ノード、通信方法及び無線通信システムによれば、ユニキャストでデータを送信した場合は、ブロードキャストでデータを送信した場合に比べて、ACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を短くしている。したがって、ユニキャストでデータを送信している場合に、ACKを受信できずにデータを再送信する場合、データを再送信するまでにかかる時間が短縮されるので、送信元ノードから最終宛先ノードまでデータが届くのにかかる時間を短縮できる。 According to the communication node, the communication method, and the wireless communication system of the present invention, when data is transmitted by unicast, the reception waiting time in which an ACK can be received can be shortened compared to the case where data is transmitted by broadcast. doing. Therefore, when data is transmitted by unicast, when it is not possible to receive ACK and retransmits the data, the time taken to retransmit the data is reduced, so from the source node to the final destination node It can reduce the time it takes for data to arrive.
本発明に係る通信ノード及び無線通信システムの実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に説明する構成は本発明の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。 Embodiments of a communication node and a wireless communication system according to the present invention will be described based on the drawings. However, the configuration described below is merely an example of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made according to the design and the like without departing from the technical concept of the present invention.
図1に本実施形態の無線通信システムの概略構成を示す。本実施形態の無線通信システムは、通信ノードとして、データの送信元である子機(送信元ノード)10と、データの最終的な送信先である親機(最終宛先ノード)20と、複数台(図1では例えば3台)の中継機(中継ノード)30とを備える。なお、本実施形態の無線通信システムでは子機10及び親機20の台数がそれぞれ1台であるが、子機10及び親機20の台数は1台に限定されず、複数台でもよい。また、本実施形態の無線通信システムは中継機30の台数が3台であるが、中継機30の台数は子機10の台数や設置場所などに応じて適宜変更が可能である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a wireless communication system according to the present embodiment. The wireless communication system according to the present embodiment includes, as a communication node, a plurality of slaves (transmission source nodes) 10 that are data transmission sources, a plurality of masters (final destination nodes) 20 that are final transmission destinations of data, The relay unit (relay node) 30 is provided (for example, three in FIG. 1). In the wireless communication system of the present embodiment, the number of
子機10と親機20と中継機30とは、それぞれ、無線免許が不要の無線通信部(例えば特定小電力無線モジュール、IEEE802.15.1の規格に準拠した無線通信部、IEEE802.15.4の規格に準拠した無線通信部など)を備えている。ここで、子機10と親機20とが互いの通信圏内にあり、子機10と親機20との間の通信環境が良好であれば、子機10と親機20との間で無線通信が直接行われる。しかしながら、子機10と親機20とが直接通信できないほど離れている場合や、通信可能であっても通信環境が良好でない場合、子機10と親機20との間では中継機30を介して無線通信が行われる。そのため、複数台の中継機30は、子機10と親機20の間の無線通信を中継できるように、隣接する他の中継機30が通信圏内に存在するように配置されており、子機10と親機20と複数台の中継機30で中継通信網が構築されている。子機10、親機20及び複数台の中継機30は無線通信ネットワークを構成する通信ノードであり、各々の通信ノードには、無線通信ネットワーク内で個々のノードを識別するための個別のノード番号が付与されている。本実施形態の無線通信システムでは、親機20のノード番号が「0」に設定され、3台ある中継機30の各々に「1」〜「3」のノード番号がそれぞれ設定され、子機10には「11」のノード番号が設定されている。なお、図1、図5、図6の説明図において、子機10、親機20、中継機30のそれぞれを示す四角の箱内の数字は、子機10、親機20、中継機30のそれぞれに割り当てられたノード番号を示している。
The
次に、子機10と親機20と中継機30の構成を図2〜図4に基づいて説明する。
Next, configurations of the
子機10は、図2に示すように、MCU(Micro Control Unit)100と、記憶部101と、無線通信部102と、アンテナ103と、有線通信部104と、操作部105と、表示部106と、電源部107と、測定部108とを備えている。子機10は、測定部108が測定したデータを親機20に一定の時間間隔で無線送信する。
As shown in FIG. 2, the
MCU100は、記憶部101に記憶されたプログラムを実行することによって、制御部としての機能を実現する。MCU100が実行するプログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカードなどの記録媒体に記憶されて提供されてもよい。 The MCU 100 implements a function as a control unit by executing a program stored in the storage unit 101. The program executed by the MCU 100 may be provided through a telecommunication line, or may be stored and provided in a recording medium such as a memory card.
無線通信部102は例えば特定小電力無線の通信規格に適合した無線モジュールからなり、アンテナ103を介して無線信号の送信又は受信を行う。また、無線通信部102は、受信信号の受信信号強度を測定する機能も備える。
The
記憶部101はROMやRAMなどを備える。記憶部101は、EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)などの電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを備えてもよい。記憶部101は、MCU100が実行するプログラムを記憶する。記憶部101は、子機10に割り当てられた識別情報(アドレスやノード番号)や、測定部108による測定データや、通信経路の情報などを記憶する。また、記憶部101は、ACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数を記憶する。ここにおいて、ACKの受信待ち時間とは、データ送信後に無線通信部102をACKが受信可能な状態で動作させる時間のことをいう。本実施形態では、記憶部101は、ACKの受信待ち時間として、ブロードキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第1時間と、ユニキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第2時間及び第3時間を記憶する。第2時間は、第1時間よりも短い時間であって、無線通信部102が送信先のノードにユニキャストでデータを送信してからACKを受信するまでにかかった時間の最大時間に設定されていればよい。第3時間は、第2時間よりも長く、かつ、第1時間よりも短い時間に設定されていればよい。
The storage unit 101 includes a ROM, a RAM, and the like. The storage unit 101 may include an electrically rewritable non-volatile memory such as an EEPROM (electrically erasable and programmable read only memory). The storage unit 101 stores a program executed by the
有線通信部104は、例えば設定器などの機器に通信線を介して接続され、有線通信方式で通信を行う。 The wired communication unit 104 is connected to, for example, a device such as a setting device via a communication line, and performs communication by a wired communication method.
操作部105は、例えば測定部108による測定範囲の下限値及び上限値や、測定間隔や、測定データの送信間隔をユーザが設定するために用いられる。操作部105は、ACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数をユーザが設定するためにも用いられる。
The
表示部106は例えば1個又は複数個の発光ダイオードからなり、MCU100によって点灯/消灯が制御される。
The display unit 106 includes, for example, one or more light emitting diodes, and the
電源部107は例えば電池を電源として、子機10の内部回路に対して動作に必要な電力を供給する。
The
測定部108は、例えば温度を測定するためのものであり、周囲温度に応じて電気抵抗が変化するサーミスタを備え、サーミスタの抵抗値を測定することによって周囲温度を測定する。なお、測定部108の測定対象は温度に限定されず、周囲の湿度や照度など使用目的や用途に応じた物理量を測定すればよい。
The measuring
親機20は、図3に示すように、MCU200と、記憶部201と、無線通信部202と、アンテナ203と、有線通信部204と、操作部205と、表示部206と、電源部207とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
MCU200は、記憶部201に記憶されたプログラムを実行することによって、親機20としての機能を実現する。MCU200が実行するプログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカードなどの記録媒体に記憶されて提供されてもよい。
The
無線通信部202は例えば特定小電力無線の通信規格に適合した無線モジュールからなり、アンテナ203を介して無線信号の送信又は受信を行う。また、無線通信部202は、受信信号の受信信号強度を測定する機能も備える。
The
記憶部201はROMやRAMなどを備える。記憶部201は、EEPROMなどの電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを備えてもよい。記憶部201は、MCU200が実行するプログラムを記憶する。記憶部201は、親機20に割り当てられた識別情報や、子機10から収集した測定データや、通信経路の情報などを記憶する。また、記憶部201は、親機20が送信元となってデータを送信する場合のACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数を記憶する。記憶部201には、ACKの受信待ち時間として、ブロードキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第1時間と、ユニキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第2時間及び第3時間が記憶されている。第2時間は、第1時間よりも短い時間であって、無線通信部202が送信先のノードにユニキャストでデータを送信してからACKを受信するまでにかかった時間の最大時間に設定されていればよい。第3時間は、第2時間よりも長く、かつ、第1時間よりも短い時間に設定されていればよい。
The
有線通信部204は、例えばサーバに通信線を介して接続されており、子機10から収集したデータを有線通信方式でサーバに送信する。
The wired communication unit 204 is connected to, for example, a server via a communication line, and transmits data collected from the
操作部205は、例えば親機20の動作設定をユーザが行うために使用される。操作部205は、親機20が送信元となってデータを送信する場合のACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数を設定するためにも使用される。
The operation unit 205 is used, for example, for the user to set the operation of the
表示部206は例えば1個又は複数個の発光ダイオードからなり、MCU200によって点灯/消灯が制御される。
The
電源部207は、例えば商用電源から電力の供給を受け、親機20の内部回路に対して動作に必要な電力を供給する。
The
中継機30は、子機10と親機20との間の無線通信を中継する機能を備えている。中継機30は、図4に示すように、MCU300と、記憶部301と、無線通信部302と、アンテナ303と、有線通信部304と、操作部305と、表示部306と、電源部307とを備えている。
The
MCU300は、記憶部301に記憶されたプログラムを実行することによって、中継機30としての機能を実現する。MCU300が実行するプログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、メモリカードなどの記録媒体に記憶されて提供されてもよい。
The
記憶部301はROMやRAMなどを備える。記憶部301は、EEPROMなどの電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを備えてもよい。記憶部301は、MCU300が実行するプログラムを記憶する。記憶部301は、自機に割り当てられた識別情報や、無線通信部302が受信したデータや、無線通信部302が過去に送信したデータや、通信経路の情報などを記憶する。また、記憶部301は、ACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数を記憶する。記憶部301には、ACKの受信待ち時間として、ブロードキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第1時間、ユニキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第2時間及び第3時間が記憶されている。第2時間は、第1時間よりも短い時間であって、無線通信部302が送信先のノードにユニキャストでデータを送信してからACKを受信するまでにかかった時間の最大時間に設定されていればよい。第3時間は、第2時間よりも長く、かつ、第1時間よりも短い時間に設定されていればよい。
The
無線通信部302は例えば特定小電力無線の通信規格に適合した無線モジュールからなり、アンテナ303を介して無線信号の送信又は受信を行う。また、無線通信部302は、受信信号の受信信号強度を測定する機能も備える。
The
有線通信部304は、例えば設定器などの機器に通信線を介して接続され、有線通信方式で通信を行う。 The wired communication unit 304 is connected to, for example, a device such as a setting device via a communication line, and performs communication by a wired communication method.
操作部305は、例えば中継機30の動作設定をユーザが行うために使用される。操作部305は、ACKの受信待ち時間や、データを再送する場合の規定回数及び最大再送回数をユーザが設定するためにも使用される。
The
表示部306は例えば1個又は複数個の発光ダイオードからなり、MCU300によって点灯/消灯が制御される。
The display unit 306 includes, for example, one or more light emitting diodes, and the
電源部307は例えば電池を電源として、中継機30の内部回路に対して動作に必要な電力を供給する。中継機30は電池を電源としているので、中継機30を自由な場所に設置して使用することができる。なお、電源部307は商用電源から電力の供給を受けて、中継機30の内部回路に動作に必要な電力を供給してもよい。
The
次に、本実施形態の無線通信システムにおいて、子機10と親機20との間の通信経路が確立されていない状態で子機10から親機20へデータ(例えば測定データ)を送信する処理について、図1、図5及び図6を参照して説明する。なお、子機10、親機20、複数台の中継機30には、それぞれ別個のノード番号が付与されており、以下では複数台の中継機30を区別して説明するために、ノード番号を使用して説明する。例えば、ノード番号が「2」の中継機30は2番の中継機30と表記する。また、図1、図5及び図6における矢印線はノード間の通信を示し、実線の矢印線はデータの送信処理を、点線の矢印線はACKの送信処理を示している。
Next, in the wireless communication system of this embodiment, processing for transmitting data (for example, measurement data) from the
子機10から親機20までデータを送信する通信経路が確立されていない状態で、子機10が測定データを1回目に送信する場合の通信手順について図1を参照して説明する。
A communication procedure in the case where the
子機10のMCU100は、所定のサンプリング間隔(例えば数秒から数分の間隔)でスリープモードから起動し、測定部108に温度を測定させる。MCU100は、測定部108の測定データと、送信データに割り付けた個別のシーケンス番号とを格納し、宛先アドレスをブロードキャストアドレス、送信元アドレス及びデータ元アドレスを自機のアドレス(例えばノード番号)とした送信データを作成する。MCU100は、作成した送信データをブロードキャストで送信するように無線通信部102を制御し、子機10から送信データがブロードキャストで無線送信される(図1の処理T1)。
The
図1の例では子機10の通信圏内にノード番号が1番〜3番の3台の中継機30が存在し、子機10から送信されたデータは、これら3台の中継機30の無線通信部302で受信される。各中継機30のMCU300は、受信したデータから、測定データとシーケンス番号と宛先アドレス(ブロードキャストアドレス)と送信元アドレスとデータ元アドレスを取り出す。子機10からのデータを受信した1番〜3番の中継機30の各々は、送信元の子機10にACK(acknowledgement:肯定応答)を送信する。ここで、各中継機30のMCU300は、データを受信した場合にACKを送信するまでのウエイト時間をランダムな時間に設定している。1番〜3番の中継機30のMCU300は、それぞれ、データ受信時からウエイト時間の経過後に無線通信部302を制御して、送信元の子機10宛てにACKを送信させる(図1の処理T2)。なお、ウエイト時間はランダムな時間に設定されているので、複数の中継機30から同時にACKが送信される可能性が低くなり、データの衝突による通信エラーが起こりにくくなる。
In the example of FIG. 1, three
子機10のMCU100は、ブロードキャストでデータを送信した時点から一定の受信待ち時間が経過するまでの間は、無線通信部102がACKを受信可能な状態となるように無線通信部102を制御する。なお、子機10のMCU100は、データ送信後にいずれかの中継機30から送信されたACKを受信できれば、データの送信に成功したと判断し、データ送信時から受信待ち時間が経過する前であってもスリープモードに移行して、消費電力の低減を図る。
The
図1の例では、1番の中継機30のウエイト時間が、他の中継機30のウエイト時間よりも短い時間となっている。そのため、1番の中継機30が、他の中継機30よりも早く、ウエイト時間の経過後に子機10にACKを送信する。ここで、子機10のMCU100は、無線通信部102が1番の中継機30からのACKを受信すると、データD1の送信に成功したと判断して、スリープモードに移行する。したがって、2番及び3番の中継機30が子機10にACKを送信した時点では、子機10はスリープモードに移行しており、子機10は2番及び3番の中継機30からのACKを受信できない。子機10は、2番及び3番の中継機30からのACKを受信できないが、1番の中継機30からのACKを受信することでデータD1の送信に成功したと判断できるから、特に問題はない。なお、子機10のMCU100は、データを送信した時点から受信待ち時間が経過するまでの間に無線通信部102がACKを受信できなければ、データの送信に失敗したと判断する。この場合、子機10のMCU100は、送信に失敗したデータの再送処理を行ってからスリープモードに移行してもよいし、スリープモードに移行して次回のデータ送信時に今回のデータを一緒に送信してもよい。
In the example of FIG. 1, the wait time of the
各中継機30は、下位ノードからブロードキャストで送信されたデータを受信した場合、このデータに対するACKを送信する前に、同一のデータに対して他の中継機30から送信されたACKを受信すると、上位ノードへの中継送信は行わないように構成される。図1の例では1番の中継機30が子機10にACKを最初に送信しているため、1番の中継機30のみがデータの中継送信を行う。2番及び3番の中継機30は、ACKを送信する前に1番の中継機30から送信されたACKを受信するため、データの中継送信を行わず、ACKの送信のみ行う。なお、2番及び3番の中継機30は、子機10から送信されたデータを受信した後に同一のデータに対して他の中継機30から子機10に送信されたACKを受信した場合、データの中継送信も、子機10へのACKの送信も行わないようにしてもよい。すなわち、子機10から送信されたデータを中継機30が受信した場合、子機10に対して1番最初にACKを送信した中継機30のみが、子機10へのACKの送信と、上位ノードへのデータの中継送信を行うようにしてもよい。
When each
1番の中継機30のMCU300は、処理T1で子機10から送信されたデータD1を受信すると、子機10から受信した送信データから測定データとシーケンス番号と宛先アドレスと送信元アドレスとデータ元アドレスを取り込む。そして、1番の中継機30のMCU300は、測定データとシーケンス番号とを含め、宛先アドレスをブロードキャストアドレス、送信元アドレスを自機のアドレス、データ元アドレスを11番の子機10のアドレスとした送信データを作成する。そして、1番の中継機30のMCU300は、データ受信時から送信待ち時間が経過した時点で、この送信データをブロードキャストで送信するように無線通信部302を制御する(図1の処理T3)。ここで、送信待ち時間は、あらかじめ設定された一定の時間でもよいし、ランダムな時間でもよい。また、送信待ち時間は、データを受信してからACKを送信するまでのウエイト時間よりも長い時間に設定されるのが好ましく、1番の中継機30が中継送信するデータと、2番及び3番の中継機30から送信されるACKとが衝突する可能性が低下する。
When the
図1の例では、1番の中継機30の通信圏内に子機10と親機20と2番の中継機30とが存在しているので、1番の中継機30からブロードキャストで送信されたデータは、親機20の無線通信部202と、2番の中継機30の無線通信部302とに受信される。子機10は、データ送信後にスリープモードになっているので、1番の中継機30から送信されたデータは子機10では受信されない。
In the example of FIG. 1, since the
親機20の無線通信部202が、1番の中継機30からの送信データを受信すると、親機20のMCU200は、受信したデータから測定データとシーケンス番号と宛先アドレスと送信元アドレスとデータ元アドレスを取り出す。親機20のMCU200は、1番の中継機30から送信データを受信すると、ウエイト時間を設けず、送信元である1番の中継機30に最終宛先情報を付加したACKを送信する(図1の処理T4)。最終宛先情報とは、送信元の通信ノードが親機20と通信可能な通信ノードであることを示す情報であり、本実施形態では最終宛先情報を親機20までの中継ホップ数としている。したがって、親機20は、1番の中継機30に対して親機20までの中継ホップ数であるデータの「1」を付加したACKを送信する。なお、処理T2で1番〜3番の中継機30がACKを送信する場合、1番〜3番の中継機30は上位ノードから最終宛先情報を受信していないので、1番〜3番の中継機30から送信されるACKには最終宛先情報が付加されていない。換言すれば、処理T2で1番〜3番の中継機30から送信されるACKには、中継ホップ数がゼロであることを示すデータが付加されていることになる。本実施形態では、子機10及び中継機30は、最終宛先情報が付加されたACKを上位ノード(親機20又は中継機30)から受信すれば、最終宛先情報が付加されたACKを送信してきた上位ノードを送信先のノードに決定する。
When the
また、2番の中継機30の無線通信部302が1番の中継機30からの送信データを受信すると、2番の中継機30のMCU300は、受信したデータから測定データとシーケンス番号と宛先アドレスと送信元アドレスとデータ元アドレスを取り出す。2番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30から送信データを受信すると、ウエイト時間の経過後に、送信元である1番の中継機30へACKを送信する(図1の処理T5)。
Further, when the
ここで、1番の中継機30のMCU300は、データ送信時からACKの受信待ち時間である第1時間が経過するまでの間は無線通信部302を受信状態で動作させ、第1時間が経過するまでの間に送信されたACKを全て受信する。ここにおいて、第1時間は、中継機30の台数分のACKが連続して送信される場合に全てのACKを受信可能な時間に設定されており、本実施形態では例えば30ミリ秒に設定されている。図1の例では、1番の中継機30は、親機20から最終宛先情報が付加されたACKを受信するので、親機20を送信先ノードとして確定し、次回のデータ送信時は親機20に対してユニキャストでデータを送信する。また、1番の中継機30は、2番の中継機30からもACKを受信するので、2番の中継機30を送信先の候補ノードとして記憶部301に記憶させる。
Here, the
次に、子機10が測定データを2回目に送信する場合の通信手順について図5を参照して説明する。なお、図1を参照して説明した通信手順と共通する通信手順については簡単に説明する。
Next, a communication procedure in the case where
子機10のMCU100は、次回の送信タイミングがくると、スリープモードから起動する。子機10のMCU100は、測定部108が測定した測定データとシーケンス番号とを格納した送信データを、ブロードキャストで送信するように無線通信部102を制御する(図5の処理T11)。
The
図5の例では、1番〜3番の中継機30が子機10から送信されたデータを受信し、送信元の子機10宛てにACKを送信する(図5の処理T12)。子機10のMCU100は、データ送信後に無線通信部102を受信状態で動作させており、1番〜3番の中継機30のうち最初にACKを送信してきた1番の中継機30からのACKを受信すると、スリープモードに移行する。ここで、1番の中継機30からは最終宛先情報が付加されたACKが送信されるので、子機10は、1番の中継機30から送信された最終宛先情報を記憶部101に記憶させる。子機10は、1番の中継機30を送信先ノードとして確定し、次回のデータ送信時は1番の中継機30に対してユニキャストでデータを送信する。また、図5の例では1番の中継機30が最初にACKを送信するため、1番の中継機30のみがデータを中継送信する。2番及び3番の中継機30は、ACKを送信する前に、1番の中継機30から送信されたACKを受信したため、データの中継送信は行わず、ACKの送信のみ行う。なお、2番及び3番の中継機30は、子機10から送信されたデータを受信した後に同一のデータに対して他の中継機30から子機10に送信されたACKを受信した場合、データの中継送信も、子機10へのACKの送信も行わないようにしてもよい。
In the example of FIG. 5, the first to
1番の中継機30のMCU300は、処理T11で子機10から送信されたデータより、測定データとシーケンス番号と宛先アドレスと送信元アドレスとデータ元アドレスを取り込む。そして、1番の中継機30のMCU300は、測定データとシーケンス番号とを含め、宛先アドレスを親機20のアドレス、送信元アドレスを自機のアドレス、データ元アドレスを11番の子機10のアドレスとした送信データを作成する。そして、1番の中継機30のMCU300は、データ受信時から送信待ち時間が経過した時点で、この送信データを親機20へユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する(図5の処理T13)。
The
1番の中継機30から親機20へユニキャストで送信されたデータは、親機20の無線通信部202で受信される。親機20の無線通信部202が1番の中継機30からの送信データを受信すると、親機20のMCU200はウエイト時間を設けずに送信元である1番の中継機30に最終宛先情報を付加したACKを送信する(図5の処理T14)。これにより、子機10から親機20へのデータの送信処理が終了する。
The data transmitted in unicast from the
1番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータを送信したので、ACKの受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合の第1時間よりも短い第2時間とする。1番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータを送信した時点から第2時間が経過するまでの間は、無線通信部102がACKを受信可能な状態となるように無線通信部102を制御する。ユニキャストでデータを送信する場合は送信先のノードが決まっているので、ブロードキャストでデータを送信する場合に比べて、ACKが送信されるまでの時間は短くなる。したがって、本実施形態では第2時間を第1時間よりも短い所定の時間(例えば2ミリ秒)に設定している。
Since the
以上のようにして子機10から親機20までの通信経路が確立すると、以降は子機10→1番の中継機30→親機20の通信経路で子機10から親機20へとユニキャストでデータが送信される。この場合の通信処理を図6にしたがって説明する。なお、図1及び図5を参照して説明した通信手順と共通する通信手順については簡単に説明する。
After the communication path from the
子機10のMCU100は、次回の送信タイミングがくると、スリープモードから起動し、測定部108に温度を測定させる。子機10のMCU100は、測定部108が測定した測定データとシーケンス番号とを格納した送信データを、1番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部102を制御する(図6の処理T21)。子機10のMCU100は、データ送信後に無線通信部102がACKを受信可能な状態に無線通信部102を制御する。
At the next transmission timing, the
1番の中継機30は、子機10からユニキャストで送信されたデータを受信すると、送信元の子機10へACKを送信する(図6の処理T22)。
When the
また、1番の中継機30は、子機10から受信したデータより、測定データとシーケンス番号と宛先アドレスと送信元アドレスとデータ元アドレスを取り出す。1番の中継機30は、測定データとシーケンス番号とを含め、宛先アドレスを親機20のアドレス、送信元アドレスを自機のアドレス、データ元アドレスを子機10のアドレスとした送信データを作成する。そして、1番の中継機30は、データ受信後から送信待ち時間が経過した時点で、この送信データを親機20へユニキャストで送信させる(図6の処理T23)。
Further, the
親機20は、1番の中継機30からユニキャストで送信されたデータを受信すると、ウエイト時間を設けずに、送信元である1番の中継機30へACKを送信する(図6の処理T24)。これにより、子機10から親機20へのデータの送信処理が終了する。
When the
上述のように、本実施形態の中継機30は、ユニキャストでデータを送信した場合のACKの受信待ち時間である第2時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合のACKの受信待ち時間である第1時間よりも短い時間に設定している。中継機30は、ACKの受信待ち時間をブロードキャストでの通信時とユニキャストでの通信時とで変更しており、この動作を図7に基づいて説明する。
As described above, the
図7では、下位の通信ノードである4番の中継機30が、上位の通信ノードである1番の中継機30にデータを送信する場合の動作について説明する。
In FIG. 7, an operation in the case where the
4番の中継機30は、送信先のノードが決定していない状態では、ブロードキャストでデータを送信しており、データ送信後のACKの受信待ち時間を第1時間DT1に設定している。4番の中継機30がデータD1をブロードキャストで送信すると、4番の中継機30から送信されたデータD1は1番〜3番の中継機30で受信される。4番の中継機30のMCU300は、ブロードキャストでデータを送信した時刻t1から第1時間DT1が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。図7の例では、4番の中継機30は、時刻t1から第1時間DT1が経過するまでの間に1番、2番、3番の中継機30からのACK(A11,A21,A31)を受信する。これにより、4番の中継機30は、1番目にACKを受信した1番の中継機30を送信先のノードに決定し、2番及び3番の中継機30を送信先の候補ノードに決定する。なお、1番の中継機30は、データD1を受信した時点から送信待ち時間が経過した時刻t2に、データD11を上位ノードに送信する。
In the state where the node of the transmission destination is not determined, the
その後、4番の中継機30が、下位ノードから送信されたデータを受信すると、受信したデータをもとに作成したデータD2を1番の中継機30にユニキャストで送信する。4番の中継機30のMCU300は、データ送信時(時刻t11)から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。4番の中継機30のMCU300は、時刻t11から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACK(A12)を受信できれば、データ送信に成功したと判断し、データの中継処理を終了する。なお、1番の中継機30は、データD2を受信した時点から送信待ち時間が経過した時刻t12に、データD12を上位ノードに送信する。
Thereafter, when the
また、4番の中継機30が、下位ノードから送信されたデータを受信すると、受信したデータをもとに作成したデータD3を1番の中継機30にユニキャストで送信する。4番の中継機30のMCU300は、データ送信時(時刻t13)から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。4番の中継機30のMCU300は、時刻t13から第2時間DT2が経過するまでの間に無線通信部302がACKを受信できなければ、データの送信に失敗したと判断する。そして、4番の中継機30は、データ送信に失敗したと判断してから再送待ち時間が経過した時点で、1番の中継機30に対してユニキャストでデータD3を再送する。このように、ユニキャストでの通信ではACKの受信待ち時間を第2時間DT2に設定しているので、ACKの受信待ち時間が第1時間DT1に設定されている場合に比べて、データ送信に失敗した場合にデータが再送されるまでの時間が短縮される。なお、4番の中継機30は、1番の中継機30に対してユニキャストでデータD3を再送した時点(時刻t14)から第2時間DT2が経過するまでの間に、1番の中継機30からACK(A13)を受信できれば、データの再送処理を終了する。
When the
なお、本実施形態の無線通信システムにおいて、計測対象の物理量(温度、湿度、照度など)を測定するセンサが中継機30に接続されている場合、親機20が中継機30に対してセンサの測定データを要求する要求データを送信する場合もある。また、親機20が子機10にセンサの測定データを要求する要求データを送信する場合もある。この場合は親機20が送信元ノードとなって、測定データを要求する対象の中継機30又は子機10が最終宛先ノードとなる。
In the wireless communication system of the present embodiment, when a sensor for measuring a physical quantity to be measured (temperature, humidity, illuminance, etc.) is connected to the
また、本実施形態では、子機10が、データ送信後にACKを受信できればスリープモードに移行しているが、中継機30と同様に、データ送信時から受信待ち時間が経過するまでの間、無線通信部102がACKを受信可能な状態としてもよい。子機10は、ユニキャストでデータを送信した場合に無線通信部102がACKを受信可能な状態となる第2時間DT2を、ブロードキャストでデータを送信した場合に無線通信部102がACKを受信可能な状態となる第1時間より短い時間に設定してもよい。
Moreover, in the present embodiment, if the
上述のように、通信ノード(子機10、親機20、中継機30)の制御部(MCU100,200,300)は、通信経路が確立していない状態ではブロードキャストでデータを送信するように無線通信部(無線通信部102,202,302)を制御する。そして、制御部は、最終宛先ノードまでの通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先のノードが決定されると、送信先のノードにユニキャストでデータを送信するように無線通信部を制御する。送信先のノードが決定した通信ノードは、送信先のノードに対してユニキャストでデータを送信するから、ブロードキャストでデータを送信する場合に比べて、送信されるACKの数が減少する。したがって、通信量が低減し、送信データが衝突する可能性が低下する。さらに、通信ノードの制御部は、ユニキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第1時間DT1よりも短い第2時間DT2に設定している。これにより、通信ノードがユニキャストでのデータ送信に失敗した場合、ブロードキャストでのデータ送信に比べてデータを再送するまでの時間が短くなり、最終宛先ノードまでデータが到達するのに要する到達時間を短くできる。特に、最終宛先ノードまでの中継ホップ数が多い場合は、各々の中継ノードでデータが再送されるまでの時間が短くなるから、最終宛先ノードまでデータが到達するのにかかる到達時間を短縮する効果が大きくなる。
As described above, the control unit (
また、本実施形態では各通信ノードの制御部は、無線通信部がブロードキャストでデータを送信した場合にACKを送信してきた全てのノードを候補ノードとして記憶部に記憶させている。各通信ノードの制御部は、無線通信部から送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、記憶部に記憶された候補ノードのうち送信先のノード以外の候補ノードにユニキャストでデータを送信するように無線通信部を制御してもよい。 Further, in the present embodiment, the control unit of each communication node stores, in the storage unit as candidate nodes, all nodes that have transmitted ACK when the wireless communication unit transmits data by broadcast. When data transmission from the wireless communication unit to the transmission destination node fails, the control unit of each communication node transmits data in unicast to candidate nodes other than the transmission destination node among the candidate nodes stored in the storage unit. The wireless communication unit may be controlled to do so.
ここで、1番〜4番の中継機30を備え、4番の中継機30が、1番の中継機30を送信先のノードに決定し、2番及び3番の中継機30を候補ノードとしている場合の動作を図8に基づいて説明する。
Here, the first to
4番の中継機30が、下位ノードから受信したデータD4を時刻t15に1番の中継機30に送信した場合に、1番の中継機30が通信エラーなどでデータD4の受信に失敗すると、1番の中継機30から4番の中継機30へACKが送信されなくなる。そのため、4番の中継機30の無線通信部302は、データD4の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30からのACKを受信できないため、1番の中継機30との通信に失敗したと判断し、記憶部301に記憶された候補ノード(2番及び3番の中継機30)のうちのいずれかを送信先ノードに決定する。ここで、4番の中継機30の記憶部301には候補ノードである2番及び3番の中継機30の各々について受信信号強度の測定値が記憶されている。4番の中継機30のMCU300は、記憶部301に記憶された受信信号強度をもとに、2番及び3番の中継機30のうち受信信号強度がより高いノード、例えば2番の中継機30を送信先ノードに決定する。そして、下位の中継機30のMCU300は、時刻t16において、送信に失敗したデータD4を、2番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD4を送信した後に無線通信部302が2番の中継機30からのACK(A22)を受信すると、データD4の送信に成功したと判断して、通信処理を終了する。
When the
その後、4番の中継機30のMCU300が、下位ノードからデータD5を受信すると、受信したデータD5を2番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する(時刻t17)。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD5を送信した時点から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。
Thereafter, when the
2番の中継機30が通信エラーなどでデータD5の受信に失敗した場合、4番の中継機30の無線通信部302は、データD4の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に2番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、2番の中継機30からのACKを受信できないため、2番の中継機30との通信に失敗したと判断し、記憶部301に記憶された候補ノードである3番の中継機30を送信先ノードに決定する。そして、4番の中継機30のMCU300は、時刻t18において、送信に失敗したデータD5を、3番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する。データD5の送信時(時刻t18)から第2時間DT2が経過するまでの間に4番の中継機30の無線通信部302が3番の中継機30からのACK(A32)を受信すると、4番の中継機30のMCU300はデータD5の送信に成功したと判断する。4番の中継機30のMCU300は、データD5の送信に成功すると、通信処理を終了する。
When the
このように、各々の通信ノード(子機10、親機20又は中継機30)は、送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、候補ノードにデータをユニキャストで送信しているので、最終宛先ノードまでの通信経路を再構築するのに要する時間を短くできる。しかも、通信ノードの制御部は、候補ノードにデータを再送信する場合もACKの受信待ち期間を第2時間T2に短縮しているので、ブロードキャストでデータを再送信する場合に比べ、データ送信に失敗した場合にデータを再送信するまでの時間が短くなる。したがって、送信元ノードから最終宛先ノードまでデータが到達するのに要する到達時間を短くできる。
As described above, when each communication node (the
ところで、第2時間DT2は、無線通信部(無線通信部102,202,302)が送信先のノードにユニキャストでデータを送信してからACKを受信するまでにかかった時間の最大時間に設定されるのが好ましい。各通信ノードの制御部は、例えば数時間程度のデータ収集期間において、無線通信部が送信先のノードにユニキャストでデータを送信してからACKを受信するまでにかかった時間を記憶部(記憶部101,201,301)に記録する。そして、各通信ノードの制御部は、記憶部に記憶された時間のうちの最大時間を第2時間DT2に設定すればよい。これにより、各通信ノードから送信先のノードへのユニキャストでのデータ送信が正常に行われた場合は、送信先のノードから送信されるACKを確実に受信できる。なお、送信先のノードによってデータを送信してからACKを受信できるまでの時間が異なる場合があるので、第2時間DT2は送信先のノードごとに設定されていてもよい。
By the way, the second time DT2 is set to the maximum time taken for the wireless communication unit (
また、本実施形態の無線通信システムにおいて、各通信ノードの制御部は、無線通信部が送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、データを送信先のノードへ再送信するように無線通信部を制御してもよい。そして、各通信ノードの制御部は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数が規定回数以上になると、ユニキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間を第3時間に設定してもよい。ここで、第3時間は、第2時間DT2よりも長く、かつ、第1時間DT1よりも短い時間であってもよい。 Further, in the wireless communication system according to the present embodiment, the control unit of each communication node performs wireless communication so as to retransmit data to the transmission destination node when the wireless communication unit fails to transmit data to the transmission destination node. You may control the department. Then, when the number of retransmissions for retransmitting data to the transmission destination node becomes equal to or greater than the specified number, the control unit of each communication node sets the reception waiting time in the case of transmitting data by unicast to the third time. Good. Here, the third time may be longer than the second time DT2 and shorter than the first time DT1.
例えば、4番の中継機30が、1番の中継機30を送信先のノードに設定している場合の通信処理を図8に基づいて説明する。
For example, communication processing in a case where the
4番の中継機30のMCU300は、下位ノードからデータを受信すると、受信したデータをもとに作成した送信データD6を1番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する(時刻t21)。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD6を送信した時点から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。
The
ここで、1番の中継機30が通信エラーなどでデータD6の受信に失敗した場合、4番の中継機30の無線通信部302は、データD6の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30からのACKを受信できないため、1番の中継機30との通信に失敗したと判断し、1番の中継機30にデータD6をユニキャストで再送信するように無線通信部302を制御する(時刻t22)。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD6を送信した時点(時刻t22)から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。
Here, when the
1番の中継機30が通信エラーなどでデータD6の受信に再び失敗した場合、4番の中継機30の無線通信部302は、データD6の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30からのACKを受信できないため、1番の中継機30との通信に失敗したと判断し、1番の中継機30にデータD6をユニキャストで再送信するように無線通信部302を制御する(時刻t23)。4番の中継機30のMCU300は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数をカウントしており、再送回数が規定回数(例えば2回)以上になると、受信待ち時間を第2時間DT2よりも長く、かつ、第1時間DT1よりも短い第3時間DT31に設定する。受信待ち時間を第3時間DT31に延ばしているから、4番の中継機30と1番の中継機30との間の通信経路で電波が障害物に当たって反射を繰り返すことでACKが4番の中継機30に届くまでの時間が長くなったとしても、ACKを受信しやすくなる。
When the
また、各通信ノードの制御部は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数が規定回数以上になると、再送回数が増えるにつれて、ユニキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第3時間を段階的に長くしてもよい。 Also, when the number of retransmissions for retransmitting data to the transmission destination node becomes equal to or greater than the specified number, the control unit of each communication node receives the reception waiting time when data is transmitted by unicast as the number of retransmissions increases. 3 hours may be extended gradually.
図9の例では、4番の中継機30のMCU300は、データD6の再送回数が2回(規定回数)になると、ACKの受信待ち時間を第3時間DT31に設定する。そして、4番の中継機30のMCU300は、データD6の再送回数が3回になると、ACKの受信待ち時間を第3時間DT32(DT31<DT32<DT1)に設定する。このように、データの再送回数が規定回数以上になると、4番の中継機30のMCU300はACKの受信待ち時間を段階的に長くしている。したがって、4番の中継機30と1番の中継機30との間の通信経路で電波が障害物などに当たって反射を繰り返すことによって、ACKが4番の中継機30に届くまでの時間が長くなった場合でも、ACKを受信しやすくなる。
In the example of FIG. 9, the
また、各通信ノードの制御部は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数が規定回数以上になると、ユニキャストでデータを送信した場合に前記無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、第1時間DT1と同じ時間に設定してもよい。 In addition, when the number of retransmissions for retransmitting data to the destination node becomes equal to or greater than a prescribed number, the control unit of each communication node is in a state where the wireless communication unit can receive an ACK when data is transmitted by unicast. The reception waiting time may be set to the same time as the first time DT1.
このように、データの再送回数が規定回数以上になると、中継機30のMCU300はACKの受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信する場合のACKの受信待ち時間である第1時間DT1と同じ時間にしている。これにより、2台の中継機30の間の通信経路で電波が障害物などに当たって反射を繰り返すことで、送信元の中継機30にACKが届くまでの時間が長くなった場合でも、ACKを受信しやすくなる。なお、受信待ち時間を第1時間DT1と同じ時間にすることは、全く同一の時間にすることに限定されず、製造誤差などに起因した多少の時間差があってもよい。
As described above, when the number of times of data retransmission is equal to or more than the specified number, the
また、本実施形態の無線通信システムにおいて、各通信ノードの制御部は、無線通信部が送信先のノードへのデータ送信に失敗した場合、データを送信先のノードへ再送信するように無線通信部を制御してもよい。そして、各通信ノードの制御部は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数が最大再送回数に達すると、ブロードキャストでデータを送信するように無線通信部を制御してもよい。 Further, in the wireless communication system according to the present embodiment, the control unit of each communication node performs wireless communication so as to retransmit data to the transmission destination node when the wireless communication unit fails to transmit data to the transmission destination node. You may control the department. Then, the control unit of each communication node may control the wireless communication unit to transmit data by broadcast when the number of retransmissions for retransmitting data to the destination node reaches the maximum number of retransmissions.
例えば、4番の中継機30が1番の中継機30を送信先のノードに設定している場合の通信処理を図10に基づいて説明する。
For example, communication processing in the case where the
4番の中継機30のMCU300は、下位ノードからデータを受信すると、受信したデータをもとに作成した送信データD7を1番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する(時刻t31)。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD7を送信した時点から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。
The
ここで、1番の中継機30が通信エラーなどでデータD7の受信に失敗した場合、4番の中継機30の無線通信部302は、データD7の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30からのACKを受信できないため、1番の中継機30との通信に失敗したと判断し、1番の中継機30にデータD7をユニキャストで再送信するように無線通信部302を制御する(時刻t32)。4番の中継機30のMCU300は、ユニキャストでデータD7を送信した時点から第2時間DT2が経過するまでの間、無線通信部302がACKを受信可能な状態に無線通信部302を制御する。
Here, when the
1番の中継機30が通信エラーなどでデータD7の受信に再び失敗した場合、4番の中継機30の無線通信部302は、データD7の送信時点から第2時間DT2が経過するまでの間に1番の中継機30からのACKを受信できなくなる。4番の中継機30のMCU300は、1番の中継機30からのACKを受信できないため、1番の中継機30との通信に失敗したと判断し、1番の中継機30にデータD7をユニキャストで再送信するように無線通信部302を制御する(時刻t33)。
When the
ここで、4番の中継機30のMCU300は、送信先のノードへデータを再送信する再送回数をカウントしており、再送回数が最大再送回数(例えば4回)に達すると、ブロードキャストでデータD7を送信するように無線通信部302を制御する(時刻t35)。図10の例では、時刻t35において子機10がデータを再送する場合、再送回数が最大再送回数に達しているので、4番の中継機30のMCU300は、ブロードキャストでデータD7を送信するように無線通信部302を制御する。4番の中継機30のMCU300は、ブロードキャストでデータを送信した時点から第1時間DT1が経過するまでの間は、無線通信部302がACKを受信可能な状態となるように無線通信部302を制御する。
Here, the
このように、データを再送信する再送回数が最大再送回数に達すると、各通信ノードの制御部は、ブロードキャストでデータを送信するように無線通信部を制御するから、データがいずれかの通信ノードによって受信される確率が高くなる。したがって、最終宛先ノードにデータが到達する確率が高くなり、送信元ノードから最終宛先ノードへデータをより確実に到達させることができる。 As described above, when the number of retransmissions for retransmitting data reaches the maximum number of retransmissions, the control unit of each communication node controls the wireless communication unit to transmit data by broadcast, so that any data communication node Is more likely to be received. Therefore, the probability of data reaching the final destination node is high, and data can be more reliably reached from the source node to the final destination node.
なお、図10の例では再送回数が最大再送回数に達すると、各通信ノードの制御部は、ブロードキャストでデータを送信するように無線通信部を制御しているが、再送回数が最大再送回数に達すると、各通信ノードの制御部がデータの再送処理を終了してもよい。 In the example of FIG. 10, when the number of retransmissions reaches the maximum number of retransmissions, the control unit of each communication node controls the wireless communication unit to transmit data by broadcast, but the number of retransmissions is the maximum number of retransmissions. When reached, the control unit of each communication node may end the data retransmission process.
再送回数が最大再送回数に達した場合は、電波環境の悪化や送信先のノードの動作不良などで通信エラーが発生しやすい状態であると予想されるので、再送処理を終了することで、データの再送信がそれ以上繰り返される事態を回避できる。 If the number of retransmissions reaches the maximum number of retransmissions, it is expected that communication errors are likely to occur due to deterioration of the radio wave environment or malfunction of the destination node, etc. It is possible to avoid the case where the retransmission of is repeated again.
また、各通信ノードの制御部は、再送回数が最大再送回数に達したことによってデータの再送処理を終了するように無線通信部を制御した場合、次回の送信時に新たなデータを送信するように無線通信部を制御してもよい。 In addition, when the control unit of each communication node controls the wireless communication unit to end the data retransmission process because the number of retransmissions reaches the maximum number of retransmissions, the control unit of the communication node transmits new data at the next transmission. The wireless communication unit may be controlled.
例えば、図10に示すように、データの再送回数が最大送信回数に達した場合、4番の中継機30のM300は、ブロードキャストでデータD7を送信するように無線通信部302を制御する。そして、4番の中継機30のMCU300は、ブロードキャストでデータD7を送信した時点から第1時間DT1が経過するまでの間、無線通信部302をACKが受信可能な状態となるように無線通信部302を制御する。4番の中継機30のMCU300は、ブロードキャストでデータD7を送信した時点から第1時間DT1が経過すると、データD7の送信処理を終了する。そして、4番の中継機30のMCU300は、下位の通信ノードから新たなデータD8を受信すると、このデータD8を前回送信時の送信先のノードである1番の中継機30にユニキャストで送信するように無線通信部302を制御する(時刻t36)。
For example, as shown in FIG. 10, when the number of retransmissions of data reaches the maximum number of transmissions, the M300 of the
このように、各通信ノードの制御部は、データの再送回数が最大再送回数に達すると、データの再送処理を終了するように無線通信部を制御しているが、データの再送処理を終了した場合、次回の送信時に新たなデータを送信するように無線通信部を制御してもよい。これにより、各通信ノードの制御部は、送付先のノードにデータを送信する処理を再開することができる。 As described above, the control unit of each communication node controls the wireless communication unit to end the data retransmission process when the number of data retransmissions reaches the maximum number of retransmissions, but the data retransmission process is completed. In this case, the wireless communication unit may be controlled to transmit new data at the next transmission. Thus, the control unit of each communication node can resume the process of transmitting data to the destination node.
また、本実施形態の無線通信システムでは、送信元ノード及び中継ノードは、送信元ノードから最終宛先ノードまでデータを送信する通信経路が確立していない状態ではブロードキャストでデータを送信する。送信元ノード及び中継ノードのうち、通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先が決まったノードは、ユニキャストでデータを送信する。そして、送信元ノード及び中継ノードは、ユニキャストでデータを送信した場合にACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合にACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定する。なお、本実施形態において、子機10から親機20にデータを送信する場合は、子機10が送信元ノード、親機20が最終宛先ノード、中継機30が中継ノードとなる。また、親機20から子機10にデータを送信する場合は、親機20が送信元ノード、子機10が最終宛先ノード、中継機30が中継ノードとなる。
Further, in the wireless communication system of the present embodiment, the transmission source node and the relay node transmit data by broadcast in a state where a communication path for transmitting data from the transmission source node to the final destination node has not been established. Among the transmission source node and the relay node, a node whose transmission destination is determined by establishment of at least a part of the communication path transmits data by unicast. Then, the transmission source node and the relay node are capable of receiving an ACK upon receiving data by unicast, and are capable of receiving an ACK upon transmitting data by broadcast. Set the second time shorter than the time. In the present embodiment, when data is transmitted from the
このように、送信先のノードが決定した場合は送信先のノードに対してユニキャストでデータを送信するから、ブロードキャストでデータを送信する場合に比べて、送信されるACKの数が減少する。したがって、通信量が低減し、送信データが衝突する可能性が低下する。さらに、ユニキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合の受信待ち時間である第1時間DT1よりも短い第2時間DT2に設定している。これにより、ユニキャストでのデータ送信に失敗した場合、ブロードキャストでのデータ送信に比べてデータを再送するまでの時間が短くなり、最終宛先ノードまでデータが到達するのに要する到達時間を短くできる。特に、最終宛先ノードまでの中継ホップ数が多い場合は、各々の中継ノードでデータが再送されるまでの時間が短くなるから、最終宛先ノードまでデータが到達するのにかかる到達時間を短縮する効果が大きくなる。なお、本実施形態の無線通信システムは、上記の実施形態で説明した各通信ノードの機能を適宜採用可能である。 As described above, when the transmission destination node is determined, the data is transmitted by unicast to the transmission destination node, so the number of ACKs to be transmitted is reduced compared to the case of transmitting the data by broadcast. Therefore, the amount of communication is reduced, and the possibility of collision of transmission data is reduced. Furthermore, when the data is transmitted by unicast, the reception waiting time in which the wireless communication unit can receive the ACK is shorter than the first time DT1, which is the reception waiting time when the data is transmitted by broadcasting. It is set to time DT2. As a result, when data transmission in unicast fails, the time to retransmit the data becomes shorter compared to data transmission in broadcast, and the arrival time required for the data to reach the final destination node can be shortened. In particular, when the number of relay hops to the final destination node is large, the time until data is resent at each relay node becomes short, so the effect of shortening the arrival time taken for data to reach the final destination node Becomes larger. The wireless communication system of the present embodiment can appropriately adopt the functions of the respective communication nodes described in the above embodiments.
また、本実施形態の通信方法は上記の無線通信システムが採用した通信方法であり、以下のステップ1〜3を含む。ステップ1は、最終宛先ノードまでの通信経路が確立していない状態では無線通信部(無線通信部102,202,302)にブロードキャストでデータを送信させるステップである。ステップ2は、最終宛先ノードまでの通信経路の少なくとも一部が確立することによって送信先のノードが決定されると無線通信部に送信先のノードへユニキャストでデータを送信させるステップである。ステップ3は、ユニキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACKを受信可能な状態となる受信待ち時間を、ブロードキャストでデータを送信した場合に無線通信部がACKを受信可能な状態となる第1時間よりも短い第2時間に設定するステップである。
The communication method of the present embodiment is a communication method adopted by the above-described wireless communication system, and includes the following
このような通信方法を採用することによって、最終宛先ノードまでデータが到達するのに要する到達時間を短くできる。なお、本実施形態の通信方法は、上記の実施形態で説明した各種の通信方法を適宜採用可能である。 By adopting such a communication method, it is possible to shorten the arrival time required for data to reach the final destination node. In addition, the communication method of this embodiment can employ | adopt suitably the various communication methods demonstrated by said embodiment.
10 子機(通信ノード、送信元ノード)
20 親機(通信ノード、最終宛先ノード)
30 中継機(通信ノード、中継ノード)
100,200,300 MCU(制御部)
101,201,301 記憶部
102,202,302 無線通信部
DT1 第1時間
DT2 第2時間
DT31,DT32 第3時間
10 handsets (communication node, source node)
20 parent machine (communication node, final destination node)
30 Repeater (communication node, relay node)
100, 200, 300 MCU (control unit)
101, 201, 301
Claims (10)
前記制御部は、
自ノードから最終宛先ノードまでの通信経路が確立していない状態では、ブロードキャストでデータを他ノードへ送信し、
自ノードから前記最終宛先ノードまでの通信経路が確立されており送信先のノードが決定している状態では、前記送信先のノードにユニキャストで前記データを送信し、
前記他ノードあるいは決定された前記送信先のノードからACKを受信するように前記無線通信部を制御する通信ノードであって、
前記データは、第1の測定データと、前記第1の測定データが測定されてから規定時間経過後に測定された第2の測定データを含み、
前記制御部は、
ブロードキャストによって送信された前記第1の測定データを受信したノードのうちのいずれかから、最終宛先情報に基づいて自ノードから前記最終宛先ノードまでの通信経路が確立した旨の情報を含むACKを、ブロードキャストで前記第1の測定データを送信してから第1時間が経過するまでの間に受信することによって、前記送信先のノードを決定し、
次回前記第2の測定データを送信する際に前記送信先のノードに対して前記第2の測定データをユニキャストで送信させ、
ユニキャストで前記第2の測定データを送信してから、前記第1時間よりも短い第2時間が経過するまでの間に、前記送信先のノードから前記ACKを受信できず前記送信先のノードへの前記第2の測定データの送信に失敗した場合、前記第2の測定データを再送信するように前記無線通信部を制御する、
通信ノード。 A wireless communication unit for performing wireless communication and a control unit ;
The control unit
If the communication path from the own node to the final destination node has not been established , send data to other nodes by broadcast.
In a state in which a communication route from the own node to the final destination node is the destination node has been established it is determined to transmit the data in unicast to the destination node,
A communication node that controls the wireless communication unit to receive an ACK from the other node or the determined destination node ,
The data includes a first measurement data and a second measurement data measured after a prescribed time has elapsed since the first measurement data was measured,
The control unit
An ACK including information indicating that a communication path from the own node to the final destination node has been established based on the final destination information from any of the nodes that have received the first measurement data transmitted by broadcast. Determining the destination node by transmitting the first measurement data in a broadcast and receiving the first measurement data in a lapse of a first time,
When transmitting the second measurement data next time, the second measurement data is transmitted by unicast to the transmission destination node,
The node can not receive the ACK from the node of the transmission destination after the second measurement data is transmitted by unicast and until the second time shorter than the first time elapses, the node of the transmission destination can not be received Controlling the wireless communication unit to retransmit the second measurement data if the transmission of the second measurement data to the storage device fails.
Communication node.
前記制御部は、前記無線通信部がブロードキャストで前記第1の測定データを送信した場合に前記ACKを送信してきた全てのノードを候補ノードとして前記記憶部に記憶させ、
前記制御部は、前記無線通信部から前記送信先のノードへの前記第2の測定データの送信に失敗した場合、前記記憶部に記憶された前記候補ノードのうち前記送信先のノード以外の前記候補ノードにユニキャストで前記第2の測定データを送信するように前記無線通信部を制御することを特徴とする請求項1に記載の通信ノード。 The storage unit is further provided,
Wherein the control unit, the wireless communication unit is stored in the storage unit every node having transmitted the ACK when transmitting the first measurement data broadcast as a candidate node,
Wherein, the radio if the communication unit fails to send the second measurement data to the destination node, the other than the node of the destination of the candidate nodes stored in the storage unit The communication node according to claim 1, wherein the wireless communication unit is controlled to transmit the second measurement data in unicast to a candidate node.
自ノードから前記最終宛先ノードまでの通信経路が確立されており送信先のノードが決定している状態では、前記無線通信部に前記送信先のノードへユニキャストで前記データを送信させるステップと、
ブロードキャストによって送信された前記データを受信したノードのうちのいずれかから、最終宛先情報に基づいて自ノードから前記最終宛先ノードまでの通信経路が確立した旨のACKを、ブロードキャストで前記データを送信してから第1時間が経過するまでの間に受信することによって前記送信先のノードを決定し、次回前記データを送信する際に決定された前記送信先のノードに対してユニキャストで前記データを送信させるステップと、
ユニキャストで前記データを送信してから、前記第1時間よりも短い第2時間が経過するまでの間に、前記ACKを受信できず前記送信先のノードへの前記データの送信に失敗した場合、前記データを再送信するように前記無線通信部を制御するステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。 Causing the wireless communication unit to transmit data by broadcast in a state where a communication path from the own node to the final destination node has not been established;
In a state in which the final destination node until the communication route is the destination has been established node from the own node is determined, the step of transmitting the data in unicast to the destination node to the radio communication unit ,
The data is broadcasted by an ACK indicating that a communication path from the own node to the final destination node has been established based on the final destination information from any of the nodes that have received the data transmitted by broadcast. The node of the transmission destination is determined by receiving during the time when the first time elapses, and the data is unicasted to the node of the transmission destination determined when transmitting the data next time. Sending it,
In the case where transmission of the data to the transmission destination node fails because the ACK can not be received before the second time shorter than the first time elapses after the data is transmitted by unicast. Controlling the wireless communication unit to retransmit the data;
A communication method comprising:
無線通信機能を有する最終宛先ノードと、
前記送信元ノードと前記最終宛先ノードとの間の無線通信を中継する機能を備えた複数台の中継ノードとを備え、
前記送信元ノード及び前記中継ノードは、
自ノードから前記最終宛先ノードまでのデータの通信経路が確立していない状態ではブロードキャストで他ノードへ前記データを送信し、
前記通信経路が確立することによって送信先が決まったノードに対して、ユニキャストで前記データを送信し、
前記他ノードあるいは決定された前記送信先のノードからACKを受信するように構成された無線通信システムであって、
前記データは、第1の測定データと、前記第1の測定データが測定されてから規定時間経過後に測定された第2の測定データを含み、
前記送信元ノード及び前記中継ノードは、
ブロードキャストによって送信された前記第1の測定データを受信したノードのうちのいずれかから、最終宛先情報に基づいて自ノードから前記最終宛先ノードまでの前記通信経路が確立した旨のACKを、ブロードキャストで前記第1の測定データを送信してから第1時間が経過するまでの間に受信することによって送信先ノードを決定し、
次回前記第2の測定データを送信する際に前記送信先のノードに対して前記第2の測定データをユニキャストで送信し、
ユニキャストで前記第2の測定データを送信してから、前記第1時間よりも短い第2時間が経過するまでの間に、前記ACKを受信できず前記送信先のノードへの前記第2の測定データの送信に失敗した場合、前記第2の測定データを再送信する、
ことを特徴とする無線通信システム。 A source node having a wireless communication function;
A final destination node having a wireless communication function;
A plurality of relay nodes having a function of relaying wireless communication between the source node and the final destination node;
The source node and the relay node
When the communication path of data from the own node to the final destination node is not established, the data is transmitted to the other node by broadcast.
To the node which decided destination by pre Symbol communication route is established, and transmits the data in unicast,
A wireless communication system configured to receive an ACK from the other node or the determined destination node ,
The data includes a first measurement data and a second measurement data measured after a prescribed time has elapsed since the first measurement data was measured,
The source node and the relay node
From any of the nodes that have received the first measurement data transmitted by broadcast, broadcasts an ACK indicating that the communication path from the own node to the final destination node has been established based on final destination information, A destination node is determined by transmitting the first measurement data and receiving the first measurement data after the lapse of a first time,
Transmitting the second measurement data in unicast to the destination node when transmitting a next second measurement data,
It is not possible to receive the ACK after the second measurement data is transmitted by unicast and before the second time shorter than the first time elapses, the second to the destination node can not be received. Retransmitting the second measurement data if transmission of the measurement data fails;
A wireless communication system characterized in that.
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