JP7281039B2 - Body area network communication method - Google Patents
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Description
本発明は人体とその周辺の数メートルの範囲でのネットワークであるボディーエリアネットワーク(Body Area Network、IEEE802.15.6、以下、BANと略記することがある。)などのアドホックネットワークにおいて、ネットワークどうしが接近する際に生じる干渉を回避するための通信方式に関し、より詳細には、BANなどのアドホックネットワークにおいて,周辺のBANが同じ通信チャネルを使用しているかどうかを監視し,同じ通信チャネルを使用しているBANが検知された際,自身のネットワーク内にある複数のセンサノード(以下、ノードと略記することがある。)の数と検知できた同じチャネルを使用している周辺BANのノードの数を比較し,自身が最大のノード数を接続している場合には通信チャネルを移行せず同じ通信チャネルを保持し,自身が最大のノード数を接続していない場合は通信チャネルを移行する手順に従って,別の通信チャネルに移行することを特徴とするボディーエリアネットワーク通信方式に関する。 The present invention is an ad-hoc network such as a body area network (IEEE802.15.6, hereinafter sometimes abbreviated as BAN), which is a network within a range of several meters around the human body. More specifically, in an ad-hoc network such as a BAN, it monitors whether neighboring BANs are using the same communication channel, and uses the same communication channel. number of sensor nodes (hereinafter sometimes abbreviated as nodes) in its own network and the number of detected peripheral BAN nodes using the same channel If it has connected the maximum number of nodes, it does not transfer the communication channel and keeps the same communication channel, and if it does not have the maximum number of nodes connected, it follows the procedure to transfer the communication channel. , a body area network communication system characterized by transitioning to another communication channel.
BANはアドホックネットワークの1つであり、一般にハブとデータを測定してハブに無線送信する複数のノードとを備え、ハブとノードがBAN確立時に設定されたチャネル上で、高々数メートルの通信距離で信号の授受を行う。高々数メートルの通信可能距離ではあるが、同じチャネルを使用するBANどうしの干渉が起きる可能性がある。これは初期セットアップ時に、指定された40チャネルの中から空きチャンネルを確認してBANを確立しても、ユーザが移動することにより、同じチャンネルで動作する他のユーザが接近することにより発生する。
特に,同じチャネルのBANが周辺に多数接近してきた場合は,迅速かつ効率よく全てのBANが干渉回避できる方式が必要となる.
Smart BANやIEEE 802.15.6などの規格においてもこのようなBANの移動により発生する干渉の回避策については規定がなされておらず,現状では実装依存となっている。
BAN is one of the ad-hoc networks, and generally has a hub and multiple nodes that measure and wirelessly transmit data to the hub, and the communication distance between the hub and nodes is at most several meters on the channel set when the BAN is established. to send and receive signals. Although the communicable distance is only a few meters at most, there is a possibility of interference between BANs using the same channel. Even if a vacant channel is confirmed among the specified 40 channels and a BAN is established at the time of initial setup, other users operating on the same channel may approach as the user moves.
In particular, when a large number of BANs on the same channel approach each other, it is necessary to quickly and efficiently avoid the interference of all BANs.
Even in standards such as Smart BAN and IEEE 802.15.6, there is no provision for measures to avoid interference caused by such BAN movement, and it currently depends on the implementation.
BANにおける干渉を回避する手法として、非特許文献1では、お互いのネットワークID を検知し,自分のID から相手のID を引き算し,その値が「プラスかつ奇数」または「マイナスかつ偶数」ならば自分のチャネル切り替えを行わず,「プラスかつ偶数」または「マイナスかつ奇数」ならば自分のチャネル切り替えを行うという方式が提案されている。この方式では、チャネル切り替えを行うBANがネットワークIDを用いた演算によってランダムに選ばれるため、対象となるBANのチャネル切り替えを行うべき優先度は全て同じとなる。しかしながら,実システムにおいては,1.BANに接続されているノードの数はBANによって異なる,2.接続されているノードが送信するデータのクオリティー・オブ・サービス(Quality of Service、以下、QoSと略記することがある。 )はBANによって異なる等から,チャネル切り替えを行うべきBANに優先度を設けることが望まれる。
As a method to avoid interference in the BAN, Non-Patent
BANにおける干渉を回避するその他の手法として、特許文献1では、同一チャネル上で動作する二つのBANが接近した場合に、アクティブ期間/非アクティブ期間等の通信挙動の変更によって両立が可能であるか否かの判定を行い、両立不可能と判定した場合には、両者のノード数やデューティーサイクルによってチャネル切り替えを行うBANを決定する方式が提案されている。この方式は同一チャネル上で動作するBANが二つの場合、すなわち、1対1の干渉回避方式としては有効であるが、同一チャネル上で動作するBANが多数の場合には、1対1の干渉回避動作を複数回実施する必要があり、迅速かつ効率的な干渉回避という観点での課題が残る。
As another method for avoiding interference in BANs, in
本発明は、従来技術における上記問題点を解消し、同一チャネル上で動作する複数のBANどうしが接近した場合でも、迅速かつ効率的にすべてのBANが干渉回避できる通信方式を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems in the prior art, and to provide a communication system that allows all BANs to quickly and efficiently avoid interference even when a plurality of BANs operating on the same channel are close to each other. and
係る目的を達成するための本発明のボディーエリアネットワーク通信方式は、同一のチャネルでネットワークを確立している複数のBANどうしの接近によって干渉状態が発生した場合に、それぞれのBANが互いに干渉回避対象となっているBANに接続されているノード数を検知し、自身のノード数の方が大きい場合は現在のチャネルを保持し、ノード数が同じか小さい場合は他のチャネルに移行することを特徴とする。 In the body area network communication method of the present invention for achieving such an object, when an interference state occurs due to the proximity of a plurality of BANs establishing a network on the same channel, each BAN is an interference avoidance target. It is characterized by detecting the number of nodes connected to the BAN that is, and if the number of own nodes is larger, the current channel is held, and if the number of nodes is the same or smaller, it shifts to another channel. and
干渉回避対象となっているBANに接続されているノード数の検知方法は、当該BANから所定の時間間隔で報知されるCビーコン信号を受信し、BANにおけるノードの占有率を示すDuty Cycle情報の値を用いることとしてもよい。 The method of detecting the number of nodes connected to a BAN that is subject to interference avoidance is to receive C-beacon signals broadcast from the BAN at predetermined time intervals, and to obtain Duty Cycle information that indicates the occupancy rate of nodes in the BAN. A value may be used.
干渉回避対象となっているBANに接続されているノード数の検知方法は、当該BANから報知される従来のCビーコン信号に接続ノード数を示すビット列を追加した新たなフォーマットのCビーコン信号を構成し、新たなCビーコン信号に含まれる接続ノード数の値を用いることとしてもよい。 The method of detecting the number of nodes connected to a BAN that is subject to interference avoidance consists of a C-beacon signal in a new format that adds a bit string indicating the number of connected nodes to the conventional C-beacon signal broadcast from the BAN. However, the value of the number of connected nodes included in the new C beacon signal may be used.
係る目的を達成するための本発明のボディーエリアネットワーク通信方式は、同一のチャネルでネットワークを確立している複数のBANどうしの接近によって干渉状態が発生した場合に、それぞれのBANが互いに干渉回避対象となっているBANに接続されているノードの中で最高のQoSで通信しているノード数(以下、QoSノード数と略記することがある。)を検知し、自身のQoSノード数の方が大きい場合は現在のチャネルを保持し、QoSノード数が同じか小さい場合は他のチャネルに移行することを特徴とする。 In the body area network communication method of the present invention for achieving such an object, when an interference state occurs due to the proximity of a plurality of BANs establishing a network on the same channel, each BAN is an interference avoidance target. Detects the number of nodes communicating with the highest QoS among the nodes connected to the BAN that If it is larger, the current channel is retained, and if the number of QoS nodes is the same or smaller, it shifts to another channel.
干渉回避対象となっているBANのQoSノード数の検知方法は、当該BANからのCビーコン信号にQoSノード数を示すビット列を追加した新たなフォーマットのCビーコン信号を構成し、新たなCビーコン信号に含まれるQoSノード数の値を用いることとしてもよい。 The method of detecting the number of QoS nodes in a BAN that is subject to interference avoidance consists of adding a bit string indicating the number of QoS nodes to the C-beacon signal from the BAN to form a C-beacon signal in a new format, and generating a new C-beacon signal. It is also possible to use the value of the number of QoS nodes included in .
ノード数あるいはQoSノード数の比較によって他のチャネルに移行することを決定したBANが、その移行動作中に、Cビーコン信号内のチャネル移行中であることを示すInterference Mitigationビットを用いて、周辺のBANに対して自身が移行動作中であることを報知することとしてもよい。 A BAN that has decided to shift to another channel by comparing the number of nodes or the number of QoS nodes uses the Interference Mitigation bit, which indicates that the channel is being shifted in the C beacon signal, during the shift operation, It is also possible to notify the BAN that it is in the transition operation.
ノード数あるいはQoSノード数の比較によって他のチャネルに移行することを決定したBANが、その移行動作中に、Cビーコン信号に移行先チャネル番号を示すビット列を追加した新たなフォーマットのCビーコン信号を構成し、周辺のBANに対して自身がどのチャネルに移行動作中であるかを報知することとしてもよい。 A BAN that has decided to shift to another channel by comparing the number of nodes or the number of QoS nodes generates a C-beacon signal in a new format in which a bit string indicating the destination channel number is added to the C-beacon signal during the shift operation. It may be configured to notify the surrounding BANs to which channel it is in transition operation.
本発明によって、同一チャネル上で動作する複数のBANどうしが接近して干渉状態が発生した場合でも、迅速かつ効率的にすべてのBANが干渉を回避することができる。 According to the present invention, even when a plurality of BANs operating on the same channel approach each other and cause interference, all BANs can quickly and efficiently avoid interference.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似の部分には同一あるいは類似の符号を付して、説明を省略することがある。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals, and their description may be omitted.
図1は複数のBANが接近した際の干渉状態の発生と本発明の通信方式による干渉の回避を概念的に説明する図である。図1において、BAN100は周辺のBANから報知されるCビーコンを受信することで自身の周辺に存在するBANを所定の時間毎に監視している。BAN100に対してBAN110及びBAN120が接近し、BAN100とBAN120は同じチャネル1でハブとノードが通信しており,BAN110は異なるチャネル2でハブとノードが通信しているとする。
BAN100はBAN120の接続ノード数を合わせて検知しており、自身の接続ノード数とBAN120の接続ノード数を比較して,BAN120のノード数が自身のノード数よりも多い場合,あるいはノード数が同じである場合、BAN100はBAN120が所定の範囲内に近づいたことを検知すると,周辺で使用していない別のチャネル(1及び2以外)に移行する。
FIG. 1 is a diagram conceptually explaining the occurrence of an interference state when a plurality of BANs approach each other and avoidance of interference by the communication system of the present invention. In FIG. 1, the BAN 100 monitors the BANs existing in its vicinity at predetermined time intervals by receiving C-beacons broadcast from the BANs in the vicinity. BAN110 and BAN120 are approaching BAN100, BAN100 and BAN120 are communicating with the hub and node on the
BAN100 detects the number of connected nodes of BAN120 together, compares the number of connected nodes of itself and the number of connected nodes of BAN120, and if the number of nodes of BAN120 is larger than the number of nodes of itself, or the number of nodes is the same , when the
図2はBANにおける情報通信方式の概要を示す図である。ハブの無線送受信部3はデータチャネル(Dチャネル)送受信装置31からのDチャネル情報ビット列信号310によって自身のノードとのデータ通信を行っており、各ノードから受信した情報を、情報ビット列として図には示さなかったハブの上位構成部に送出する。
データ送受信に使用されるチャネルは、BAN確立時に、指定された40チャネルの中から空きチャンネルを確認して設定されている。
ハブの無線送受信部3は自身のBANがどのチャネルを使ってノードと通信しているか、ノード数はいくつか等の情報を制御チャネル(Cチャネル)送受信装置30からのCチャネル情報ビット列信号300中のCビーコン信号301によって周辺のBANに報知しており、また、周辺BANのCビーコン信号を受信することで、周辺に自身と同じチャネルでノードとの通信を確立しているBANが存在するか否か、存在する場合いくつ存在するか、それらのノード数はいくつか等の情報を得ることができる。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of an information communication system in BAN. The radio transmitting/receiving
The channel used for data transmission/reception is set by confirming an empty channel from among the 40 specified channels when the BAN is established.
The radio transmitting/receiving
図3はCビーコン信号301、Dチャネル情報ビット列信号310のタイミングチャートを模式的に示したものであり、Cビーコン信号301は所定の時間間隔でハブの無線送受信部3から周辺のBANに報知されており、Dビーコン信号311は自身のBAN内でのハブとノード間の送受信のタイミングで自身のBAN内で送受信されている。
FIG. 3 schematically shows a timing chart of the
(第1の実施形態)
図4、図5、図6、図7、図8を用いて、本発明の第1の実施形態を具体的に説明する。
図4は、接近するBANどうしが自身の周辺に存在するBANを監視し、検知したBANのノード数を評価して、自らは通信チャネルを移行せず同じ通信チャネルを保持すべきか、あるいは別の通信チャネルに移行すべきかを決定する手順を示したものである。
ステップ1
周辺BANからのCビーコン信号301を所定の時間間隔で探索し、周辺BANを監視する。
ステップ2
周辺BANが検知された時、そのCビーコン信号301から自身のBANと周辺BANが同一チャネルか否かを判定し、異なっている場合はステップ1に戻って周辺BANの監視を続け、同一の場合は、ステップ3に進む。
ステップ3
同一チャネルを使用している周辺BANのCビーコン信号301から周辺BANに接続しているノード数を検出して自身の接続ノード数と比較し、自身のノード数の方が大きい場合は自身が使用しているチャネルを保持してステップ1に戻って周辺BANの監視を続け、ノード数が等しいか小さい場合はステップ4に進む。
ステップ4
周辺のBAN対してチャネル移行動作中である旨の報知、移行先チャネル番号の報知等を行い、自身が現在使用しているチャネルを他のチャネルに移行し、移行後、ステップ1に戻って周辺のBANの監視を続行する。
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 4, 5, 6, 7 and 8. FIG.
FIG. 4 shows that approaching BANs monitor BANs existing around themselves, evaluate the number of detected BAN nodes, and determine whether they should maintain the same communication channel without transferring the communication channel, or another It shows the procedure for deciding whether to move to a communication channel.
step one
C beacon signals 301 from peripheral BANs are searched at predetermined time intervals to monitor peripheral BANs.
When a peripheral BAN is detected, it is determined from the
Detects the number of nodes connected to the peripheral BAN from the C beacon signal 301 of the peripheral BAN using the same channel, compares it with the number of connected nodes of its own, and if the number of nodes of its own is larger, it uses itself. Hold the channel that is being used, return to
Notifies the surrounding BAN that the channel is in operation, notifies the destination channel number, etc., transfers the channel currently used by itself to another channel, returns to step 1 after the transfer, and returns to the peripheral continue to monitor for bans.
図4ステップ2の「同じチャネルのBANが存在するか否か」の判定については、自身の周辺に存在するBANを所定の時間毎に監視する仕組みであるETSI BANのチャネル構成(ETSI TS 103 325 V1.1.1 (2015-04)参照)に基づくCビーコン信号301を用いて監視することができる。
図3に示したように、ハブの無線送受信部3は自身のBANがどのチャネルを使ってノードと通信しているかを示す情報を、図5にその信号構成を示すCビーコン信号301中の「D-ch Channel Number(400)」として周辺のBANに報知しており、周辺BANのCビーコン301信号を受信することで,周辺に自分と同じチャネルでノードと通信しているBANが存在するかどうか,存在する場合いくつ存在するか等を確認することが出来る。
Regarding the determination of "whether or not there is a BAN on the same channel" in
As shown in FIG. 3, the radio transmitting/receiving
図4ステップ3の「接続ノード数を検出する」仕組みとしては、例えば、図5に示したCビーコン信号301に含まれるDuty Cycle(410)から接続ノード数を推定することができる。すなわち、Duty Cycleの2ビットが’00’の時はデータチャネルにおけるScheduled Access Period(SAP)の占有率が0以上25%未満,’01’の時は25%以上50%未満,’10’の時は50%以上75%未満,’11’の時は75%以上を示しており、自身のBANの占有率と周辺BANの占有率を比較し、自身の占有率が大きい場合は自身のノード数が大きいと判断し、自身の占有率が小さい場合は自身のノード数が小さいと判断する。
As a mechanism for "detecting the number of connected nodes" in
図4ステップ3の「接続ノード数を検出する」仕組みとして、図6に示す、接続ノード数情報を含んだ新たなフォーマットのCビーコン信号500を構成することも可能である。すなわち、ETSI BANのCビーコン信号に接続ノード数を示すビット(4ビット)を新たに挿入したCビーコン信号を構成することで,接続ノード数を検出することができる。 Time Stampの後に接続ノード数を示すビット4ビット(510)を新たに追加し,バイトアラインさせるために,1ビットだったReserved bit(520)を4ビット増やして5ビットとすることで実現できる。
As a mechanism for "detecting the number of connected nodes" in
図4ステップ4の「チャネル移行手順」については、使用可能なチャネルの中からランダムに移行先を選択することができるが、図7に示すように、隣り合って使用されているチャネルどうしの間隔が最も離れているチャネル間隔を,出来るだけ等間隔に2分するチャネルに移行することも可能である。図7において,現在使用中チャネルはチャネル1, 2, 14, 20の4つのチャネルであるとした場合、このうち,隣り合う使用中チャネルの間隔が最も空いているのはチャネル2と14の間であり,この中間に位置するチャネル8を新しい移行先チャネルとして選択することができる。
As for the "channel transfer procedure" in
周辺で使用していない別のチャネル(1及び2以外)に移行する際,Cビーコン信号によりチャネル移行中であることを報知することができる。例えば,ETSI BANでは,図5に示したCビーコン信号内のInterference Mitigationビット(420)を‘1’にすることによって,チャネル移行中であることを報知する.これにより,周辺に存在する同じチャネルを使用するBANは,自分のBANがチャネル移行すべきかどうかの判断材料として使用することができる。
各BANがお互いにInterference Mitigationビット(420)を検出しあい、自身がチャネル移行をすべきかどうかの判断をすることで、3以上のBANに干渉状態が発生した場合においても、混乱を招くことなく、順次、干渉回避動作を行うことが可能となる。
例えば、図4ステップ2あるいは後述する図10ステップ2で周辺のBANが自身と同じチャネルを使用していることを検知した場合においてもInterference Mitigationビット(420)によって当該BANがチャネル移行中であることを認識した時は、スッテプ3に進まずステップ1に戻るようにすることで、混乱を招くことなく、順次、干渉回避動作を行うことが可能となる。
When switching to another channel (other than 1 and 2) that is not used in the vicinity, it is possible to notify that the channel is being switched by the C beacon signal. For example, in ETSI BAN, by setting the Interference Mitigation bit (420) in the C beacon signal shown in Fig. 5 to '1', it is reported that the channel is being shifted. As a result, surrounding BANs using the same channel can be used as a basis for determining whether or not their own BAN should switch channels.
Each BAN detects the Interference Mitigation bit (420) from each other and determines whether or not it should switch channels, so even if interference occurs in 3 or more BANs, Interference avoidance operations can be performed sequentially.
For example, even if it is detected in
また、図8に示すようにCビーコン信号フォーマットを拡張して、移行先チャネル情報を含んだ新たなフォーマットのCビーコン700を作成し,Cビーコン信号内にDestination Channel (710)を設けて移行先のチャネル番号を記述できれば,移行先のチャネル番号を報知することができ,同時にチャネル移行を行っているBANが同じ番号のチャネルに移行することを避けることができる。
図8の具体例では,710を6ビットとしているため,バイトアラインさせるため,Reserved(720)を2ビット増やして3ビットに拡張している。
Also, as shown in FIG. 8, the C beacon signal format is extended to create a
In the specific example of FIG. 8, since 710 is 6 bits, Reserved (720) is increased by 2 bits and expanded to 3 bits in order to achieve byte alignment.
また図9に示すように,Cビーコン信号フォーマットを拡張して、接続ノード数情報と移行先チャネル情報を含んだ新たなフォーマットのCビーコン信号1000を構成することも可能である。Cビーコン信号内にNumber of Nodes(1003)とDestination Channel (1004)を設けて、Cビーコン信号に接続ノード数を示すビット(4ビット)と移行先のチャネル番号(6ビット)を記述できれば,図4ステップ3の「接続ノード数を検出する」仕組みとして、Number of Nodes(1003)を使用できると同時にチャネル移行を行っているBANが同じ番号のチャネルに移行することを避けることができる。
図9の具体例では,1003と1004の合計を10ビットとしているため,バイトアラインさせるため,PHY version(1001)を3ビット、MAC version(1002)を3ビットを設定している。
Further, as shown in FIG. 9, it is also possible to expand the C beacon signal format and configure a
In the specific example of FIG. 9, since the total of 1003 and 1004 is 10 bits, PHY version (1001) is set to 3 bits and MAC version (1002) is set to 3 bits for byte alignment.
(第2の実施形態)
図10、図11を用いて、本発明の第2の実施形態を具体的に説明する。
第1の実施形態はBANに接続するノード数の大小によって自身が使用しているチャネルを保持すべきかあるいは移行すべきかを決定する方式について説明したが、QoSノード数を利用してチャネル保持/移行を決定する方式も可能である。
前述したように BAN100は自分の周辺に存在するBANを所定の時間毎に監視しており、図1に示した例では、BAN100に対してBAN110及びBAN120が接近してくるとBAN100はBAN 120が同じチャネル1でハブとノードが通信していることを認識する。
この時、BAN100がBAN120のQoSノード数を検知して自身のQoSノード数とBAN120のQoSノード数を比較し、自身のQoSノード数がBAN120のQoSノード数より大きい場合は自身のチャネルを保持し。等しいか小さい場合は、BAN100は周辺で使用していない別のチャネル(1及び2以外)に移行する。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.
In the first embodiment, the method of determining whether to hold or shift the channel used by itself depending on the number of nodes connected to the BAN has been described. is also possible.
As described above,
At this time, BAN100 detects the number of QoS nodes of BAN120 and compares the number of QoS nodes of its own with the number of QoS nodes of BAN120. . If equal or less,
図10に、自身は通信チャネルを移行せず同じ通信チャネルを保持すべきかあるいは別の通信チャネルに移行すべきかを決定する手順を示す。
ステップ1
周辺BANからのCビーコン信号301を所定の時間間隔で探索し、周辺BANを監視する。
ステップ2
周辺BANが検知された時、そのCビーコン信号301から自身のBANと周辺BANが同一チャネルか否かを判定し、異なっている場合はステップ1に戻って周辺BANの監視を続け、同一の場合は、ステップ3に進む。
ステップ3
同一チャネルを使用している周辺BANのCビーコン信号301から周辺BANのQoSノード数を検出して自身QoSノード数と比較し、自身のQoSノード数が周辺BANのQoSノード数よりも大きい場合は自身が使用しているチャネルを保持してステップ1に戻って周辺BANの監視を続け、自身のQoSノード数が周辺BANのQoSノード数と等しいか小さい場合はステップ4に進む。
ステップ4
周辺のBAN対してチャネル移行動作中である旨の報知、移行先チャネル番号の報知等を行い、自身が現在使用しているチャネルを他のチャネルに移行し、移行後、ステップ1に戻って周辺のBANの監視を続行する。
FIG. 10 shows the procedure for determining whether the communication channel itself should not be migrated and the same communication channel should be maintained, or whether the communication channel should be migrated to another communication channel.
step one
C beacon signals 301 from peripheral BANs are searched at predetermined time intervals to monitor peripheral BANs.
When a peripheral BAN is detected, it is determined from the C beacon signal 301 whether or not its own BAN and peripheral BAN are on the same channel. go to
Detect the number of QoS nodes of the surrounding BAN from the C beacon signal 301 of the surrounding BAN using the same channel, compare it with the number of own QoS nodes, and if the number of own QoS nodes is larger than the number of QoS nodes of the surrounding BAN It retains the channel it is using and returns to step 1 to continue monitoring the peripheral BANs.If the number of QoS nodes of itself is equal to or smaller than the number of QoS nodes of the peripheral BANs, it proceeds to step 4.
Notifies the surrounding BAN that the channel is in operation, notifies the destination channel number, etc., transfers the channel currently used by itself to another channel, returns to step 1 after the transfer, and returns to the peripheral continue to monitor for bans.
上記実施例2における各々のBANのQoSノード数を検知する仕組みとして,例えば、 ETSI BANのCビーコンにQoSノード数を示すビット「Number of High QoS 910」(4ビット)を新たに挿入し,図11に示すような、QoSノード数情報を含んだ新たなフォーマットのCビーコン信号900を構成することができる。
ノードとハブ間の通信において、QoSは最低レベル0から最高レベル3の4段階に分類されており、最高レベル3で通信しているノードの数を新たなCビーコンフォーマット「Number of High QoS 910」に書き込み、バイトアラインさせるために,1ビットだったReserved bit(920)を4ビット増やして5ビットとしている。
As a mechanism for detecting the number of QoS nodes of each BAN in the second embodiment, for example, a new bit "Number of
In communication between nodes and hubs, QoS is classified into 4 stages from lowest level 0 to
第1の実施形態、第2の実施形態では、BAN100の周辺でBAN100と同じチャネルを使用しているBANがBAN120のみの場合について説明したが、同じチャネルを使用しているBANが複数存在する場合,所定の範囲内に近づいたBANの中で単独で最も接続ノード数が多い(あるいは、単独でQoSノード数が最も大きい)BANはチャネル移行を行わないで現在のチャネルを保持し,他のBANが全てチャネル移行を行い、順次同じチャネルのBANが無くなるまで,その時点で最も接続ノード数が少ない(あるいはQoSノード数が最も小さい)BANがチャネル移行を行う。本発明のボディーエリアネットワーク通信方式によって、同一チャネルを使用している多くのBANの通信状況を関連する全てのBANが認識することが可能となり、多数のBANが干渉を起こすような状況下での迅速で効率的な干渉回避が可能となる。 In the first and second embodiments, only BAN120 is using the same channel as BAN100 around BAN100. , the BAN with the largest number of connected nodes (or the largest number of QoS nodes) among the BANs approaching within a predetermined range retains the current channel without performing channel migration, and other BANs all perform channel migration, and until there are no more BANs on the same channel, the BAN with the smallest number of connected nodes (or the smallest number of QoS nodes) at that point performs channel migration. The body area network communication method of the present invention makes it possible for all related BANs to recognize the communication status of many BANs using the same channel. Quick and efficient interference avoidance becomes possible.
なお、接近してきたBANを事前に検知して本発明の干渉回避動作を有効に実施するためには、Cビーコンの到達距離はDビーコンの到達距離よりも大きく設定しておく必要があり、Cビーコン到達距離をDビーコン到達距離の2~3倍程度とすることが適切と考えられる。 In addition, in order to detect an approaching BAN in advance and effectively implement the interference avoidance operation of the present invention, it is necessary to set the reaching distance of the C beacon larger than the reaching distance of the D beacon. It is considered appropriate to make the beacon reachable distance about two to three times the D beacon reachable distance.
BANどうしの干渉が発生した時、チャネル移行すべきBANをランダムに決定する方式と、本発明の、BANに接続しているノード数の大小、QoSノード数の大小に基づいた優先度に従って決定する方式について、シミュレーション試験によって、干渉回避のためのチャネル移行完了までに要する時間を検討した。
シミュレーション試験の条件は以下のとおりであり、チャネル移行完了までに要する時間は、伝送路誤り等を考慮して、Dビーコンの間隔を100msecとして、BAN内の全てのノードが正しくDビーコンを受信するまでの平均時間とした。
BAN数:最小値2、ポアソン分布(λ=8)
ノード数:最小値1、最大値16、ガウス分布(平均2、分散2)
QoSノード数:最小値0、最大値3、ガウス分布(平均0、分散2)
Dビーコンのビット数:264bit
Dビーコン間隔:100msec
SN比:11.4dB
試行回数:10000回
When interference between BANs occurs, the method of randomly determining the BAN to be channel-shifted and the priority based on the number of nodes connected to the BAN and the number of QoS nodes of the present invention are used. For the method, simulation tests were conducted to study the time required to complete the channel transition to avoid interference.
The conditions of the simulation test are as follows. Considering transmission line errors, etc., the time required to complete the channel transition is set to 100 msec between D beacons, and all nodes within the BAN correctly receive D beacons. was the average time to
BAN number:
Number of nodes: minimum 1, maximum 16, Gaussian distribution (mean 2, variance 2)
Number of QoS nodes: minimum value 0,
Number of bits of D-beacon: 264bit
D-beacon interval: 100msec
SNR: 11.4dB
Number of trials: 10000 times
シミュレーション試験の結果を図11に示す。
図12の横軸は干渉状態となっているBANの個数を、縦軸は干渉状態回避のためのチャネル移行に要する時間を示しており、図12から、BANに接続しているノード数の大小、QoSノード数の大小に基づいた優先度に従ってチャネル移行すべきBANを決定する本発明の通信方式(図中のA、B)によって、チャネル移行すべきBANをランダムに決定する方式(図中のC)に比べて、効率よく・迅速にチャネル移行が完了できることが分かる。
The results of the simulation test are shown in FIG.
In FIG. 12, the horizontal axis indicates the number of BANs in the interference state, and the vertical axis indicates the time required for channel transition to avoid the interference state. , A method of randomly determining a BAN to be channel-shifted by the communication method of the present invention (A and B in the figure) that determines the BAN to be channel-shifted according to the priority based on the number of QoS nodes ( It can be seen that channel migration can be completed more efficiently and quickly than in C).
本発明は人体とその周辺の数メートルの範囲でのネットワークであるBANにおいて、複数のBANどうしが接近する際に生じる干渉状態を回避するための通信方式として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a communication method for avoiding the interference state that occurs when a plurality of BANs approach each other in a BAN, which is a network within a range of several meters around the human body.
3 ハブの無線送受信部
30 Cチャネル送受信装置
31 Dチャネル送受信装置
100 BAN
110 BAN
120 BAN
300 Cチャネル情報ビット列信号
301 Cビーコン信号
310 Dチャネル情報ビット列信号
311 Dビーコン信号
500 接続ノード数情報を含んだ新たなフォーマットのCビーコン信号
700 移行先チャネル情報を含んだ新たなフォーマットのCビーコン信号
900 QoSノード数情報を含んだ新たなフォーマットのCビーコン信号
1000 接続ノード数情報と移行先チャネル情報を含んだ新たなフォーマットのCビーコン信号
3 Hub wireless transmitter/receiver 30 C-channel transmitter/receiver 31 D-channel transmitter/
110 BAN
120 BAN
300 C channel information bit string signal 301 C beacon signal 310 D channel information bit string signal 311
Claims (8)
A new format in which the radio transmitting/receiving unit of the hub in the BAN that has decided to shift to another channel adds a bit string indicating the destination channel number and the number of connected nodes of its own BAN to the C beacon signal during the transition operation. The C beacon signal is configured to notify the surrounding BANs of the number of connected nodes of its own BAN and to which channel its own BAN is in transition operation by means of the C beacon signal, A body area network communication system according to claim 1 or claim 4.
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Smart Body Area Network (SmartBAN); Lpw Complexity Medium Access Control (MAC) for SmartBAN,ETSI TS 103 325 V1.1.1,2015年04月30日,Internet<https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/103300_103399/103325/01.01.01_60/ts_103325v010101p.pdf> |
第2節 医療・ヘルスケア向け Body Area Network (BAN) 技術,生体情報センシングとヘルスケアへの最新応用,第1版,株式会社技術情報協会,2017年06月30日,pp.481-490 |
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