JP7013721B2 - Wireless communication devices, wireless communication programs, and wireless communication systems - Google Patents
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本発明は、無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムに関し、例えば、時分割多重接続(Time Division Multiple Access)方式とチャネルホッピング方式を採用する無線ネットワークに適用し得るものである。 The present invention relates to a wireless communication device, a wireless communication program, and a wireless communication system, and can be applied to, for example, a wireless network that employs a time division multiple access method and a channel hopping method.
従来から時分割多重接続方式を採用し、タイムスロットに割り当てられた無線通信装置のみ送信権を与えることでフレームの衝突を回避する無線通信方式が存在する。 Conventionally, there is a wireless communication system that avoids frame collision by adopting a time division multiple access system and giving transmission rights only to wireless communication devices assigned to time slots.
また、あるチャネルのみでフレーム送受信を行うと電波干渉により、無線通信装置の送信エラー率が高くなることがある。そのため、フレーム毎に送信チャネルを変更し、電波干渉の起こり難いチャネルも利用することで、トータルの送信エラー率を抑えるようにするという無線チャネルホッピング方式も存在する。 Further, if frame transmission / reception is performed only on a certain channel, the transmission error rate of the wireless communication device may increase due to radio wave interference. Therefore, there is also a wireless channel hopping method in which the transmission channel is changed for each frame and a channel in which radio wave interference is unlikely to occur is also used to suppress the total transmission error rate.
このような時分割多重接続方式とチャネルホッピング方式の両方の機能を持つ方式として、Bluetooth(登録商標)やTSCH(Time Slotted channel hopping)(例えば、非特許文献1参照)等が存在する。 As a method having both functions of such a time division multiple access method and a channel hopping method, there are Bluetooth (registered trademark), TSCH (Time Slotted channel hopping) (see, for example, Non-Patent Document 1) and the like.
TSCHでは、占有タイムスロットと共有タイムスロット(ブロードキャスト用タイムスロット)が存在する。占有タイムスロットは、無線リンク(送信元/送信先の無線通信装置間)が固定的に割り当てられ、これら以外の無線通信装置は受信待機する必要がない。共有スロットは全無線通信装置でタイムスロットを共有する。送信フレームがない場合には、他の無線通信装置からフレームが送信されていないか受信待ち状態となる。そして、無線通信装置は、ブロードキャストフレームや、宛先アドレスが占有タイムスロットに割り当てられていない場合には、共有タイムスロットで送信し、周囲の全無線通信装置が無線信号を受信する。 In TSCH, there are an occupied time slot and a shared time slot (broadcast time slot). A wireless link (between the source / destination wireless communication device) is fixedly assigned to the occupied time slot, and wireless communication devices other than these do not need to wait for reception. The shared slot shares the time slot with all wireless communication devices. If there is no transmission frame, the frame is not transmitted from another wireless communication device or is in a reception waiting state. Then, the wireless communication device transmits in the shared time slot when the broadcast frame or the destination address is not assigned to the occupied time slot, and all the surrounding wireless communication devices receive the wireless signal.
タイムスロットの割り当て方法として、集中制御とリンク単位制御方法が存在する。集中制御は、ネットワークのトポロジー情報を収集し、各無線通信装置にタイムスロットを割り当てる方法である。また、リンク単位制御は、リンクの両無線通信装置で使用するタイムスロットを事前に取り決め、このタイムスロットを用いてフレームの送受信を行う方法である。 There are centralized control and link unit control methods as time slot allocation methods. Centralized control is a method of collecting network topology information and allocating time slots to each wireless communication device. Further, the link unit control is a method in which a time slot used in both wireless communication devices of the link is determined in advance, and a frame is transmitted / received using this time slot.
しかしながら、上述のTSCH方式を採用する無線通信装置は、送信エラーが発生すると、次の送信権のあるタイムスロットまで待たされることになる。また、無線通信装置は干渉をできるだけ回避できるよう、送信エラー率の高いチャネルを使用しないことで送信エラー率を下げることはできるが、この場合も遅延が大きくなる。特にマルチホップ通信によるデータ転送では、ホップ数が多くなるほどエンド・ツー・エンドの遅延が大きくなるという問題が発生する。 However, when a transmission error occurs, the wireless communication device adopting the above-mentioned TSCH method waits until the next time slot having the transmission right. Further, the wireless communication device can reduce the transmission error rate by not using a channel having a high transmission error rate so as to avoid interference as much as possible, but the delay is also large in this case as well. In particular, in data transfer by multi-hop communication, there is a problem that the end-to-end delay increases as the number of hops increases.
そのため、通信の遅延量を考慮しつつ、電波干渉を回避しながら効率的に無線通信を行うことができる無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムが望まれている。 Therefore, a wireless communication device, a wireless communication program, and a wireless communication system capable of efficiently performing wireless communication while avoiding radio wave interference while considering the amount of communication delay are desired.
第1の本発明は、時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロット毎にチャネルを変更する無線通信装置において、(1)少なくともデータの送信先、使用チャネル毎の送信成功回数、送信エラー回数の情報を記憶する記憶手段と、(2)データを他の無線通信装置に送信する際に、前記記憶手段に記憶される情報から導かれる送信エラー率、及び現時点のタイムスロット位置から、次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数である通信遅延時間に基づき、割り当てられた送信可能な前記タイムスロットの中からデータ送信する前記タイムスロットを選択する送信タイミング決定手段とを有することを特徴とする。 The first aspect of the present invention is a wireless communication device that employs a time-division multiple access method and changes a channel for each time-division time slot. From the storage means for storing information on the number of transmission errors, (2) the transmission error rate derived from the information stored in the storage means when transmitting data to another wireless communication device, and the current time slot position. It has a transmission timing determining means for selecting the time slot for data transmission from the assigned transmittable time slots based on the communication delay time which is the number of time slots until the next transmission right time slot . It is characterized by that.
第2の本発明の無線通信プログラムは、時分割多重接続方式を採用し、時分割されたタイムスロット毎にチャネルを変更する無線通信装置に搭載されるコンピュータを、(1)少なくともデータの送信先、使用チャネル毎の送信成功回数、送信エラー回数の情報を記憶する記憶手段と、(2)データを他の無線通信装置に送信する際に、前記記憶手段に記憶される情報から導かれる送信エラー率、及び現時点のタイムスロット位置から、次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数である通信遅延時間に基づき、割り当てられた送信可能な前記タイムスロットの中からデータ送信する前記タイムスロットを選択する送信タイミング決定手段として機能させることを特徴とする。 The second wireless communication program of the present invention employs a time-divided multiple connection method, and a computer mounted on a wireless communication device that changes a channel for each time-divided time slot is (1) at least a data transmission destination. , A storage means for storing information on the number of successful transmissions and the number of transmission errors for each channel used, and (2) a transmission error derived from the information stored in the storage means when transmitting data to another wireless communication device. Based on the communication delay time, which is the number of time slots from the rate and the current time slot position to the time slot to which the next transmission right is granted, the time slot for data transmission from the assigned transmittable time slots is selected. It is characterized in that it functions as a means for determining the transmission timing to be selected.
第3の本発明は、複数の無線通信装置により構成される無線通信装置システムにおいて、前記無線通信装置として第1の本発明の無線通信装置が適用されることを特徴とする無線通信装置システム。 A third aspect of the present invention is a wireless communication device system in which the first wireless communication device of the present invention is applied as the wireless communication device in a wireless communication device system composed of a plurality of wireless communication devices.
本発明によれば、通信の遅延量を考慮しつつ、電波干渉を回避しながら効率的に無線通信を行うことができる。 According to the present invention, wireless communication can be efficiently performed while avoiding radio wave interference while considering the amount of communication delay.
(A)第1の実施形態
以下、本発明に係る無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムの第1の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(A) First Embodiment Hereinafter, the first embodiment of the wireless communication device, the wireless communication program, and the wireless communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(A-1)第1の実施形態の構成
(A-1-1)全体構成
図2は、第1の実施形態に係る無線通信システムの全体構成の例について示すブロック図である。
(A-1) Configuration of First Embodiment (A-1-1) Overall Configuration FIG. 2 is a block diagram showing an example of an overall configuration of a wireless communication system according to the first embodiment.
無線通信システム1には、ネットワーク(無線通信装置)を管理するネットワーク管理装置5と、無線通信を行う複数の無線通信装置10(10-1~10-n)が配置されている。無線通信システム1に配置される各装置の数は限定されないものであるが、この実施形態の無線通信システム1では、1個のネットワーク管理装置5と、複数個の無線通信装置10(10-1~10-n)が配置されているものとして説明する。また、ネットワーク管理装置5及び無線通信装置10の通信方式は、特に限定されるものではなく、例えば、種々の無線LANインタフェースを適用することができる。この実施形態では、ネットワーク管理装置5及び無線通信装置10は、TSCHの無線通信方式により無線通信を行っていることを前提とする。以下では、説明の便宜上、無線通信システム1(無線ネットワーク)を構成するネットワーク管理装置5及び無線通信装置10を総称して「ノード」とも呼ぶものとする。
In the
ネットワーク管理装置5は、ネットワーク内の各無線通信装置10に関する情報を管理し、リンク情報を該当する無線通信装置10に通知するものである。リンク情報とは、宛先(宛先アドレス)へのフレーム送信、又はフレーム受信をどのタイムスロットで行うかの情報である。また、ネットワーク管理装置5は、ネットワークのチャネルホッピング情報を管理し、全無線通信装置10に通知する機能を有する。なお、ネットワーク管理装置5は一部の構成についてソフトウェア的に構成しても良い。さらに、ネットワーク管理装置5の機能は複数の無線通信装置10中の任意の1台が有していても良い。
The
(A-1-2)無線通信装置の詳細な構成
図1は、第1の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。第1の実施形態に係る無線通信装置は、図1に示す各構成部を搭載した専用のICチップ等のハードウェアとして構成しても良いし、又は、CPUと、CPUが実行するプログラムを中心としてソフトウェア的に構成して良いが、機能的には、図1で表すことができる。
(A-1-2) Detailed Configuration of Wireless Communication Device FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication device according to the first embodiment. The wireless communication device according to the first embodiment may be configured as hardware such as a dedicated IC chip equipped with each component shown in FIG. 1, or may be mainly composed of a CPU and a program executed by the CPU. Although it may be configured as software, it can be functionally represented by FIG.
図1において、無線通信装置10は、送受信制御部11、無線受信部12、受信フレーム解析部13、送信タイミング決定部14、無線送信部15、送受信カウンター16、及び近傍通信装置管理テーブル17を有する。
In FIG. 1, the
送受信制御部11は、後述する受信フレーム解析部13から取得した受信フレーム内容を図示しない上位レイヤに通知するものである。また、送受信制御部11は、送信要求フレームがあれば、送信タイミング決定部14に対し送信を指示する機能を有する。
The transmission /
無線受信部12は、図示しないアンテナからの無線信号に対して復調処理を行い、デジタルデータ(フレーム)に変換して受信フレーム解析部13に与えるものである。
The
受信フレーム解析部13は、無線送信部15からの入力フレームの宛先アドレスを解析し自装置内に取り込むフレームならば送受信制御部11に与え、自身以外の宛先の場合には入力フレームを廃棄する。また、受信フレーム解析部13は、受信結果を送受信カウンター16に通知する機能を有する。
The reception
送信タイミング決定部14は、送受信制御部11から、送信フレームとともに宛先、除外チャネル情報が与えられ、該当タイムスロットかつ送信可能チャネルになれば無線送信部15に送信フレームを入力する。また、送信タイミング決定部14では、送信保留になったフレームを保持できるよう1以上のフレームを保持するためのメモリを有する。
The transmission
無線送信部15は、送信タイミング決定部14から与えられた送信フレーム(送信要求)を無線信号に変換して(変調処理を行って)図示しないアンテナに与えるものである。
The
送受信カウンター16は、送受信結果を近傍通信装置管理テーブル17に記録する機能を有する。図3は、第1の実施形態に係る近傍通信装置管理テーブルの構成例を示す図である。
The transmission /
図3において、近傍通信装置管理テーブル17は、自無線通信装置10と通信できる範囲の全無線通信装置10についての宛先アドレス、そしてチャネル毎に、フレーム送信成功回数、フレーム受信成功回数、フレーム送信エラー回数、及びフレーム受信エラー回数を記録するテーブルである。なお、近傍通信装置管理テーブル17は、フレーム受信エラー回数を省略しても良いし、これ以外の情報を記録してもよい。また、図3(及び後述する図6)において、宛先アドレスには、説明を簡易なものにするために、各ノード(無線通信装置)の符号を示している。
In FIG. 3, the neighborhood communication device management table 17 shows the destination addresses of all the
無線通信装置10は、この近傍通信装置管理テーブル17を基に後述する図6のような宛先(宛先アドレス)及び送信チャネルごとの送信権割り当て率(送信権割り当て率表TB)を生成する。
The
近傍通信装置管理テーブル17の管理は占有タイムスロットを用いた送信先ごとの通信結果に応じて行うので、共有タイムスロットの通信結果については近傍通信装置管理テーブル17の内容更新処理を行わない。近傍通信装置管理テーブル17及び送信権割り当て率表TBの具体的な使用方法については動作の項で述べる。 Since the management of the neighborhood communication device management table 17 is performed according to the communication result for each destination using the occupied time slot, the content update processing of the neighborhood communication device management table 17 is not performed for the communication result of the shared time slot. The specific usage of the neighborhood communication device management table 17 and the transmission right allocation rate table TB will be described in the section of operation.
(A-2)第1の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第1の実施形態の無線通信システム1の動作を、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態では、無線通信システム1を構成する各無線通信装置10の動作について特徴が存在するので、以下では、無線通信装置10の動作について説明を行う。なお、図4の近傍通信装置管理テーブルの内容更新の処理と図5の占有スロットでのフレーム送信処理では一部重複する部分が存在するが、重複する部分についても改めて説明を行っている。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the
(A-2-1)無線通信装置10の近傍通信装置管理テーブル17の内容更新処理
図4は、第1の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作(近傍通信装置管理テーブルの内容更新)を示すフローチャートである。無線通信装置10は、フレームの送受信が可能なタイムスロットになると、近傍通信装置管理テーブル17の更新処理も開始する。
(A-2-1) Content update process of the neighborhood communication device management table 17 of the
送信タイミング決定部14は、現時点のタイムスロットが占有タイムスロットであるか否か判定する(S101)。送信タイミング決定部14は、現時点のタイムスロットが占有タイムスロットならば、後述するS102の処理を実行し、それ以外(共有タイムスロット)ならば、近傍通信装置管理テーブル17の更新処理を終了する。
The transmission
送信タイミング決定部14は、タイムスロット(占有タイムスロット)が送信スロット又は受信スロットのいずれであるか判定する(S102)。送信タイミング決定部14は、タイムスロットが送信スロットの場合には後述するステップS103、受信スロットの場合には後述するステップS107の処理を行う。
The transmission
送信タイミング決定部14は、該当スロット(送信スロット)内で、送受信制御部11からの送信フレームを無線送信部15に与える。そして、無線送信部15は入力された送信フレームを無線送信する(S103)。
The transmission
受信フレーム解析部13は、先述のステップS103の送信処理が成功したか否かの判定を行う(S104)。例えば、ACK(acknowledgement)要求有によるフレーム送信の場合には、送信先の無線通信装置10からのACK信号を受信したと受信フレーム解析部13で判定(解析)すれば、送信成功とする。また、無線通信装置10は、ACK無しフレーム送信の場合には、キャリアセンスに成功すれば送信成功とみなしても良い。無線フレーム送信に成功すれば、後述するステップS105の処理を実行し、送信に失敗すればS106の処理を実行する。
The reception
送受信カウンター16は、先述のステップS104の処理で送信成功と判定された場合には、近傍通信装置管理テーブル17の該当送信チャネルに対応する宛先アドレスのフレーム送信成功回数を1だけ加算する(S105)。
When the transmission /
また、送受信カウンター16は、先述のステップS104の処理で送信成功と判定されなかった場合には、近傍通信装置管理テーブル17の該当送信チャネルに対応する宛先アドレスのフレーム送信エラー回数を1だけ加算する(S106)。
Further, when the transmission /
一方、受信フレーム解析部13は、受信タイムスロット内でフレームを受信すれば後述するステップS108の処理を行い、受信タイムスロット内でフレームを受信しなければ処理を終了する(S107)。
On the other hand, the reception
フレームを受信後、受信フレーム解析部13は、FCS(Frame Check Sequence)を実施する(S108)。そして、受信フレーム解析部13は、エラーがなければ後述するS109の処理を実行し、エラーがあればS110の処理を実行する。
After receiving the frame, the reception
送受信カウンター16は、先述のステップS108の処理でエラーが無いと判定された場合には、近傍通信装置管理テーブル17の送信チャネル、宛先アドレスに対応するフレーム受信成功回数を1だけ加算する(S109)。
When the transmission /
また、送受信カウンター16は、先述のステップS104の処理でエラーが無いと判定されなかった場合には、近傍通信装置管理テーブル17の送信チャネル、宛先アドレスに対応するフレーム受信エラー回数を1だけ加算する(S110)。
If the transmission /
なお、変形例として、ステップS107~S108の処理については省略しても良い。 As a modification, the processing of steps S107 to S108 may be omitted.
(A-2-2)無線通信装置10の占有スロットでのフレーム送信処理
図5は、第1の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作(占有スロットでのフレーム送信)を示すフローチャートである。送信フレーム要求が、送受信制御部11から送信タイミング決定部14に入力されると以下の処理を開始する。
(A-2-2) Frame transmission processing in the occupied slot of the
送信タイミング決定部14は、現時点のタイムスロットが送信権のあるタイムスロットであるか否か確認する(S201)。送信タイミング決定部14は、送信権のあるタイムスロットで、送信要求フレームの宛先アドレスがタイムスロットの宛先と同一であれば、次のステップS202の処理を行う。また、送信タイミング決定部14は、該当しなければ次回の送信権があるタイムスロットまで、送信タイミング決定部14内の送信バッファで保持しておく。
The transmission
送信タイミング決定部14は、宛先アドレス及びチャネル情報を用い、後述する図6に示す送信権割り当て率表TBの送信権割り当て率を参照する(S202)。また、送信タイミング決定部14は、次回の送信権のあるタイムスロットの送信権割り当て率についても取得しておく。
The transmission
送信タイミング決定部14は、送信権割り当て率に記載されている確率で送信判定を行う(S203)。送信タイミング決定部14は、送信すると判定すれば、ステップS205の処理に移行し、送信しないと判定すれば次のステップS204の処理を行う。
The transmission
送信タイミング決定部14は、通信の遅延量(通信遅延時間)を考慮した送信の可否判定を行う(S204)。送信タイミング決定部14は、送信権割り当て率が低く送信不可となることで通信の遅延量が大きくなる場合には送信可と判定する。具体的に、送信タイミング決定部14は、現時点のタイムスロット位置から、次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数が、予め設定したタイムスロット数のしきい値Tnより大きい場合には、現時点で送信可状態とすることで行う。例えば、しきい値Tnは遅延の許容量をもとに設定する。
The transmission
また、送信タイミング決定部14は、しきい値Tnより小さくても次回のタイムスロットの送信権割り当て率が低ければ送信可とする。例えば、今回より送信権割り当て率が低かったり、次回の送信権割り当て率が予め定めておいた値より低い時は送信可とする。さらに、送信タイミング決定部14は、次回の送信権のあるタイムスロットとして共有スロットを用いるようにしても良い。
Further, even if the transmission
送信タイミング決定部14は、伝送遅延量を考慮した送信の可否判定により、送信可能な状態であればS105の処理を行い、送信が不可である状態であれば処理を終了する。
The transmission
指定されたタイムスロット内で、送信タイミング決定部14によりフレームが無線送信部15に入力され、無線送信部15は無線送信を行う(S205)。
Within the designated time slot, a frame is input to the
送信タイミング決定部14は、該当宛先アドレス、送信チャネルについて送信エラー率を用いて送信権割り当て率を更新する(S206)。共有スロットでフレームを送信したならば、この処理は省略しても良い。
The transmission
(A-2-3)無線通信装置10の動作例
次に、図6の送信権割り当て率表、及び図7で示すタイムスロット、割り当てチャネルの時の無線通信装置10の動作例を説明する。
(A-2-3) Operation Example of
図6は、第1の実施形態に係る送信権割り当て率表の構成例を示す図である。図6において、送信権割り当て率表TBは、フレームの送信先(宛先)を示す「宛先アドレス」、フレーム送信に使用するチャネルを示す「送信チャネル」、宛先へのパケットの送信エラー率を示す「送信エラー率」、及び送信権の割り当て率を示す「送信権割り当て率」の項目を示す。図6において、送信権割り当て率表TBは、送信エラー率が0%の場合の送信権割り当て率は、100%、送信エラー率が上昇するほど、送信権割り当て率を90%、80%、50%、20%というように減少させる構成となっている。 FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a transmission right allocation rate table according to the first embodiment. In FIG. 6, the transmission right allocation rate table TB shows a “destination address” indicating the destination (destination) of a frame, a “transmission channel” indicating a channel used for frame transmission, and a “transmission error rate” indicating a packet transmission error rate to the destination. The items of "transmission error rate" and "transmission right allocation rate" indicating the transmission right allocation rate are shown. In FIG. 6, the transmission right allocation rate table TB shows that the transmission right allocation rate is 100% when the transmission error rate is 0%, and the transmission right allocation rate is 90%, 80%, 50 as the transmission error rate increases. It is configured to decrease by%, 20%, and so on.
図7は、第1の実施形態に係るタイムスロットの割り当て例を示す図である。図7では、「0」~「15」の16個のタイムスロットが例として示されている。 FIG. 7 is a diagram showing an example of allocating a time slot according to the first embodiment. In FIG. 7, 16 time slots of “0” to “15” are shown as an example.
以下では、説明を簡略化するため全てのタイムスロットで送信要求があるものとする。また、先述のステップS203の処理で示した次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数のしきい値Tnの値は「5」とする。また、以下では、無線通信装置10-4(ノード10-4)を例に挙げて説明する。 In the following, for the sake of brevity, it is assumed that there is a transmission request in all time slots. Further, the value of the threshold value Tn of the number of time slots until the next time slot having the transmission right shown in the process of step S203 described above is set to "5". Further, in the following, the wireless communication device 10-4 (node 10-4) will be described as an example.
ノード10-4はタイムスロット0で送信する場合には共有スロットで、チャネル1を使用する。また、送信権割り当て率表TBを参照すると、送信権割り当て率は100%であるので、ノード10-4はフレームを送信する。共有スロットで送信したので、ノード10-4は近傍通信装置管理テーブル17の更新は行わない。
Nodes 10-4 are shared slots when transmitting in
ノード10-4はタイムスロット1で送信する場合には、宛先がノード10-1でチャネルが2である。また、送信権割り当て率表TBを参照すると、送信権割り当て率は20%である。ノード10-4は送信すると判定すれば、タイムスロット1で送信する。ノード10-4は送信不可と判定すれば次回の宛先を参照する。宛先がノード10-1への送信権があるタイムスロット4はチャネル1で送信権割り当て率80%である。タイムスロット1からタイムスロット4までのタイムスロット数は3で、Tnより短いのでタイムスロット4まで該当フレームを送信待機させる。送信待機させたので、ノード10-4は近傍通信装置管理テーブル17の更新を行わない。
When node 10-4 transmits in
ノード10-4はタイムスロット2で送信する場合には、宛先がノード10-2でチャネルが3である。また、送信権割り当て率表TBを参照すると、送信権割り当て率は90%である。ノード10-4は仮に送信不可と判定すれば、次回の送信権のあるタイムスロットを参照する。次回の送信権のあるタイムスロットは、タイムスロット7でチャネル4、送信権割り当て率は50%である。タイムスロット2からタイムスロット7までのタイムスロット数は5でTn以下であるが、送信権割り当て率(タイムスロット7(チャネル4)での送信権割り当て率は50%)がタイムスロット2より小さい。その次のノード10-2への送信権のあるタイムスロットは12でTnより間隔が広くなる。よって、ノード10-4はタイムスロット2で送信を行う。送信結果により、ノード10-4は近傍通信装置管理テーブル17の宛先アドレス(ノード10-2)、チャネル3についてフレーム送信成功回数またはフレーム送信エラー回数をカウントアップする。
When node 10-4 transmits in
ノード10-4はタイムスロット3で送信する場合には、宛先がノード10-3でチャネルが4である。また、送信権割り当て率表TBを参照すると、送信権割り当て率は100%であるので、ノード10-4は送信を行う。ノード10-4は送信を行ったので、タイムスロット2と同様に近傍通信装置管理テーブル17の更新を行う。
When node 10-4 transmits in
ノード10-4はタイムスロット4で送信する場合には、宛先がノード10-1でチャネルが1である。ノード10-4は仮に送信不可と判定すれば、次回の送信権のあるタイムスロットを参照する。次回の送信権のあるタイムスロットは、タイムスロット11で7タイムスロット先となり、Tnより間隔が広い。そのため、ノード10-4はタイムスロット4で送信可と判定し、フレームを送信する。送信を行ったので、ノード10-4は送信結果に応じて、タイムスロット2と同様に近傍通信装置管理テーブル17の更新を行う。これ以降のタイムスロットにおいても、ノード10-4は上記同様の処理を行う。
When node 10-4 transmits in the
この実施形態では、フレーム送信側の無線通信装置10(ノード10)のみについて説明を行ったが、事前に受信側の無線通信装置10に送信権割り当て率を通知し、送信保留するタイムスロットを送受信無線通信装置間で合致させるようにしても良い。例えば、送信権割り当て率が50%の場合には、タイムスロット番号が奇数の時だけ送信を行うというように事前に設定することで実現できる。これにより、受信ノードが保留タイムスロットでスリープ状態にすることができ、省電力化をさらに図ることができる。
In this embodiment, only the wireless communication device 10 (node 10) on the frame transmitting side has been described, but the transmission right allocation rate is notified to the
(A-3)第1の実施形態の効果
第1の実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(A-3) Effect of the first embodiment According to the first embodiment, the following effects are obtained.
無線通信装置10(送信タイミング決定部14)は、現時点から、次回の送信権のあるタイムスロットまでの時間、及び次回の送信エラー率を考慮し、フレーム送信を行うかどうかを判定するようにした。これにより、無線通信システムは遅延量を所望の値以下に低減した干渉回避を実現しやすくなるという効果が得られる。 The wireless communication device 10 (transmission timing determination unit 14) determines whether or not to perform frame transmission in consideration of the time from the present time to the time slot to which the next transmission right is granted and the next transmission error rate. .. This has the effect that the wireless communication system can easily realize interference avoidance in which the delay amount is reduced to a desired value or less.
また、どのタイムスロットで送信するかをリンクの両通信装置間で整合を取ることで、省電力化を図れるという効果がさらに得られる。 Further, by matching the time slot for transmission between both communication devices of the link, the effect of saving power can be further obtained.
(B)第2の実施形態
以下、本発明に係る無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムの第2の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(B) Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the wireless communication device, the wireless communication program, and the wireless communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(B-1)第2の実施形態の構成
第2の実施形態の無線通信装置10及び無線通信システム1の構成についても、第1の実施形態と同様に図1~図3を用いて示すことができる。第1の実施形態では、1リンクに対して間隔を空けてタイムスロットを割り当てた場合(図7)に有効な例を示したが、第2の実施形態では、1リンクに対し後述する図8で示すように連続でタイムスロットを割り当てた場合に有効な例を示す。なお、図8では、図7の構成に加えて、ある宛先(1リンク)に連続スロットがどれだけ残っているかを示す残存タイムスロット数を追加している。
(B-1) Configuration of Second Embodiment The configurations of the
以下では、第2の実施形態の無線通信装置10の構成について、第1の実施形態との差異(送信タイミング決定部14)を中心に説明する。
Hereinafter, the configuration of the
第2の実施形態の送信タイミング決定部14は、ある宛先に対するフレームの送信判定に失敗した場合に、残存タイムスロット数を参照して、同一の宛先のタイムスロットが残像しているかを確認する。そして、送信タイミング決定部14は、残像タイムスロットに応じて、フレーム送信の制御を行う点が第1の実施形態と異なる。第2の実施形態の送信タイミング決定部14の詳細な動作については、動作の項で述べる。
When the transmission
(B-2)第2の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第2の実施形態の無線通信システム1の動作を、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態では、無線通信システム1を構成する各無線通信装置10の送信動作について特徴が存在するので、以下では、無線通信装置10の送信動作について説明を行う。
(B-2) Operation of the Second Embodiment Next, the operation of the
(B-2-1)無線通信装置10の占有スロットでのフレーム送信処理
図9は、第2の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作(占有スロットでのフレーム送信)を示すフローチャートである。第1の実施形態と同様に送信フレーム要求が送受信制御部11から送信タイミング決定部14に入力されると以下の処理が開始される。
(B-2-1) Frame transmission processing in the occupied slot of the
送信タイミング決定部14は、先述のステップS201同様に現時点のタイムスロットが送信権のあるタイムスロットであるか否か確認する処理を行う(S301)。
The transmission
送信タイミング決定部14は、先述のステップS202、S203の処理と同様に送信判定を行う(S302)。送信タイミング決定部14は、送信すると判定すれば、ステップS304の処理に移行し、送信しないと判定すれば次のステップS303の処理を行う。
The transmission
送信タイミング決定部14は、残存タイムスロット数を参照し、次のタイムスロットが該当宛先アドレスへの送信権が存在するか否か確認する(S303)。送信タイミング決定部14は、送信権が存在すると判定すれば、ステップS301の処理に移行し、送信権が存在しないと判定すれば次のステップS304の処理を行う。
The transmission
送信タイミング決定部14により指定されたタイムスロット内で、フレームが無線送信部15に入力され、無線送信部15は宛先に対して無線送信を行う(S304)。
Within the time slot designated by the transmission
送信タイミング決定部14は、ステップS304の送信処理が終了したならば、一連の処理を終了し、送信エラーが発生したならば次のステップS306の処理を行う(S305)。
When the transmission process of step S304 is completed, the transmission
送信タイミング決定部14は、フレームの再送回数が予め設定された送信エラー時の再送回数の上限を超えているか否か判定する(S306)。送信タイミング決定部14は、再送回数の上限を超えている場合には一連の処理を終了し、超えていなければ、先述のステップS301の処理に移行(再送処理)を行う。
The transmission
(B-2-2)無線通信装置10の動作例
次に、図8に示すタイムスロットがノード10-4に割り当てられ、図6の送信権割り当て率表TBを用いてフレームを送信する場合の具体例を示す。
(B-2-2) Operation Example of
ノード10-4がタイムスロット1を用いて送信する場合、タイムスロット1では、宛先がノード10-1、チャネルが2、送信権割り当て率が20%である。また、残存スロット数は2であるので、ノード10-4は送信の保留が可能である。ノード10-4は送信不可と判定したならば、タイムスロット2まで送信を保留する。
When the node 10-4 transmits using the
ノード10-4がタイムスロット2を用いて送信する場合、タイムスロット2では、宛先がノード10-1、チャネルが3、送信権割り当て率は100%である。そのため、ノード10-4は送信を行う。
When the node 10-4 transmits using the
ノード10-4はタイムスロット2による送信で送信エラーとなれば、次回の宛先がノード10-1のタイムスロットであるタイムスロット3で送信可否判定を行う。タイムスロット3での残存スロット数は0であるので、ノード10-4は送信を行う。
If a transmission error occurs in the transmission of the node 10-4 through the
ノード10-4がタイムスロット5を用いて送信する場合、タイムスロット5では、宛先がノード10-3、チャネルが2、送信権割り当て率は80%である。また、残存スロット数は0であるので、ノード10-4はこのスロットで送信を行うようにする。なお、ノード10-4はタイムスロット5で送信エラーとなれば次回の宛先がノード10-3へのタイムスロットで送信することになるが、遅延量が大きくなる場合共有スロット8で送信するようにしても良い。
When the node 10-4 transmits using the
以降のタイムスロットでも、上記と同様の処理が行われる。なお、変形例として、同じリンクに割り当てられた連続するタイムスロットの内、最も送信権割り当て率が低いタイムスロットでの送信を保留するようにしても良い。 The same processing as above is performed in the subsequent time slots. As a modification, transmission may be suspended in the time slot having the lowest transmission right allocation rate among the consecutive time slots assigned to the same link.
(B-3)第2の実施形態の効果
第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
(B-3) Effect of Second Embodiment According to the second embodiment, the following effects are exhibited in addition to the effect of the first embodiment.
無線通信装置10(送信タイミング決定部14)は、1リンクに対し連続でタイムスロットを割り当てるようにし、これらの内、パケット廃棄率の高いタイムスロットでは送信を行わないようにすることにより、第1の実施形態に比べて、伝送遅延量の品質を所望の値以下に抑えやすくなるという効果がさらに得られる。特にマルチホップ通信時に第2の実施形態の無線通信装置10を適用すると有効である。
The wireless communication device 10 (transmission timing determination unit 14) allocates time slots continuously to one link, and among these, the time slot having a high packet discard rate is not used for transmission. Compared with the embodiment, the effect that the quality of the transmission delay amount can be easily suppressed to a desired value or less can be further obtained. In particular, it is effective to apply the
例えば、図2で示す無線通信システム1がマルチホップネットワークシステムであって、ノード10-4、ノード10-3、ノード10-1という経路、及びノード10-5、ノード10-3、ノード10-1という経路で、各ノード10(無線通信装置10)からノード10-1にデータを収集するような場合を例に挙げて説明する。このような構成の場合、図10のようにノード10-3でのデータ収集後、ノード10-3からノード10-1に送信するようなタイムスロット割り当てをする。即ち、ノード10-4とノード10-5はタイムスロット5までにノード10-3へデータ送信完了しておくと遅延量が少なくなる。連続スロット数は、各リンクのエラー率が高いと増加させるといったように可変にしても良い。
For example, the
1…無線通信システム、5…ネットワーク管理装置、7…タイムスロット、8…共有スロット、10…無線通信装置、11…送受信制御部、12…無線受信部、13…受信フレーム解析部、14…送信タイミング決定部、15…無線送信部、16…送受信カウンター、17…近傍通信装置管理テーブル、TB…送信権割り当て率表。 1 ... wireless communication system, 5 ... network management device, 7 ... time slot, 8 ... shared slot, 10 ... wireless communication device, 11 ... transmission / reception control unit, 12 ... wireless reception unit, 13 ... reception frame analysis unit, 14 ... transmission Timing determination unit, 15 ... wireless transmission unit, 16 ... transmission / reception counter, 17 ... neighborhood communication device management table, TB ... transmission right allocation rate table.
Claims (7)
少なくともデータの送信先、使用チャネル毎の送信成功回数、送信エラー回数の情報を記憶する記憶手段と、
データを他の無線通信装置に送信する際に、前記記憶手段に記憶される情報から導かれる送信エラー率、及び現時点のタイムスロット位置から、次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数である通信遅延時間に基づき、割り当てられた送信可能な前記タイムスロットの中からデータ送信する前記タイムスロットを選択する送信タイミング決定手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。 In a wireless communication device that adopts a time-division multiple access method and changes the channel for each time-division time slot.
A storage means for storing at least information on the data transmission destination, the number of successful transmissions for each channel used, and the number of transmission errors.
When transmitting data to another wireless communication device, the transmission error rate derived from the information stored in the storage means, and the number of time slots from the current time slot position to the next time slot to which the transmission right is granted. A wireless communication device comprising a transmission timing determining means for selecting the time slot for data transmission from the assigned transmittable time slots based on a certain communication delay time.
少なくともデータの送信先、使用チャネル毎の送信成功回数、送信エラー回数の情報を記憶する記憶手段と、
データを他の無線通信装置に送信する際に、前記記憶手段に記憶される情報から導かれる送信エラー率、及び現時点のタイムスロット位置から、次回の送信権のあるタイムスロットまでのタイムスロット数である通信遅延時間に基づき、割り当てられた送信可能な前記タイムスロットの中からデータ送信する前記タイムスロットを選択する送信タイミング決定手段と
して機能させることを特徴とする無線通信プログラム。 A computer installed in a wireless communication device that adopts a time-division multiple access method and changes the channel for each time-division time slot.
A storage means for storing at least information on the data transmission destination, the number of successful transmissions for each channel used, and the number of transmission errors.
When transmitting data to another wireless communication device, the transmission error rate derived from the information stored in the storage means, and the number of time slots from the current time slot position to the next time slot to which the transmission right is granted. A wireless communication program characterized in that it functions as a transmission timing determining means for selecting the time slot for data transmission from the assigned transmittable time slots based on a certain communication delay time.
前記無線通信装置として請求項1~5に記載の無線通信装置が適用されることを特徴とする無線通信装置システム。 In a wireless communication device system composed of multiple wireless communication devices,
A wireless communication device system, wherein the wireless communication device according to claim 1 to 5 is applied as the wireless communication device.
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