JP7543981B2 - Wireless communication system - Google Patents
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Description
本開示は、無線通信システムに関する。 This disclosure relates to a wireless communication system.
無線通信システムの一例として、特許文献1に開示された通信システムがある。この通信システムは、基地局装置と移動局装置とを備えている。 One example of a wireless communication system is the communication system disclosed in Patent Document 1. This communication system includes a base station device and a mobile station device.
ところで、従来技術ではないが、無線通信システムには、マスタノードと複数のスレーブノードとが無線通信可能な接続状態の場合に、無線通信する無線通信システムが考えられる。そして、複数のスレーブノードは、接続状態でない場合、接続状態とするためにマスタノードに対して接続要求を送信することが考えられる。 Although not a conventional technology, a possible wireless communication system is a wireless communication system that communicates wirelessly when a master node and multiple slave nodes are in a connected state that allows wireless communication. If the multiple slave nodes are not in a connected state, they may send a connection request to the master node to establish a connected state.
このとき、複数のスレーブノードは、周期的に接続要求を送信し続けるか、マスタノードの起動に伴い一斉に接続要求を送信する。そして、マスタノードは、接続要求を受信すると接続応答を返信し、その接続要求を送信したスレーブノードと接続状態となる。 At this time, the multiple slave nodes either continue to send connection requests periodically, or send connection requests all at once when the master node starts up. When the master node receives a connection request, it replies with a connection response and becomes connected to the slave node that sent the connection request.
しかしながら、複数のスレーブは、スレーブ間で同期がとられていない場合、同時に接続要求を送信することもある。この場合、無線通信システムは、接続要求の衝突が発生する虞れがある。 However, if multiple slaves are not synchronized, they may send connection requests simultaneously. In this case, the wireless communication system may experience connection request collisions.
開示される一つの目的は、接続要求の衝突を抑制できる無線通信システムを提供することである。 One disclosed objective is to provide a wireless communication system that can suppress collisions of connection requests.
ここに開示された無線通信システムは、
マスタ装置と、マスタ装置と無線通信を行う複数のスレーブ装置とを備えた無線通信システムであって、
複数のスレーブ装置は、
マスタ装置と無線通信可能な接続状態の場合、マスタ装置に対して、スケジューリングされたデータ送信周期でデータを送信するデータ送信部(S30)と、
マスタ装置と複数のスレーブ装置とが接続要求の送受信を行う接続断状態において、マスタ装置に対して、他のスレーブ装置と異なるタイミングで、無線通信を行うための接続要求を周期的に送信する接続要求部(S33)と、
接続断状態において、データ送信周期に係数を乗算して、接続要求部にて接続要求を送信する際の接続要求送信周期を設定する周期設定部(S32)と、を備えている。
The wireless communication system disclosed herein comprises:
A wireless communication system including a master device and a plurality of slave devices that perform wireless communication with the master device,
The plurality of slave devices
a data transmission unit (S30) that transmits data to the master device at a scheduled data transmission period when the master device is in a connected state capable of wireless communication with the master device;
a connection request unit (S33) that periodically transmits a connection request for wireless communication to the master device at a timing different from that of the other slave devices in a disconnected state in which the master device and the plurality of slave devices transmit and receive connection requests;
and a cycle setting section (S32) that multiplies the data transmission cycle by a coefficient in the disconnected state to set a connection request transmission cycle when the connection request section transmits a connection request.
このように、各スレーブ装置は、他のスレーブ装置と異なるタイミングであり、データ送信周期に係数を乗算した接続要求送信周期で接続要求を送信する。このため、無線通信システムは、各スレーブ装置間において、接続要求の衝突を抑制できる。また、ここに開示された無線通信システムは、マスタ装置と、マスタ装置と無線通信を行う複数のスレーブ装置とを備えた無線通信システムであって、複数のスレーブ装置は、イグニッションスイッチのオンを示す信号を受信することで、マスタ装置に対して接続要求を送信する接続断状態に遷移するものであり(S15,S17)、マスタ装置と無線通信可能な接続状態の場合、マスタ装置に対して、スケジューリングされたデータ送信周期でデータを送信するデータ送信部(S30)と、接続断状態において、マスタ装置に対して、他のスレーブ装置と異なるタイミングで、無線通信を行うための接続要求を周期的に送信する接続要求部(S33)と、接続断状態において、データ送信周期に係数を乗算して、接続要求部にて接続要求を送信する際の接続要求送信周期を設定する周期設定部(S32)と、を備えている。 In this way, each slave device transmits a connection request at a connection request transmission period obtained by multiplying a data transmission period by a coefficient, which is different from other slave devices. Therefore, the wireless communication system can suppress collisions of connection requests between the slave devices. The wireless communication system disclosed herein is a wireless communication system including a master device and a plurality of slave devices that perform wireless communication with the master device, and the plurality of slave devices transition to a disconnected state in which they transmit a connection request to the master device by receiving a signal indicating that an ignition switch is on (S15, S17). In a connected state in which wireless communication with the master device is possible, the system includes a data transmission unit (S30) that transmits data to the master device at a scheduled data transmission period, a connection request unit (S33) that periodically transmits a connection request to perform wireless communication to the master device at a timing different from other slave devices in the disconnected state, and a period setting unit (S32) that multiplies the data transmission period by a coefficient to set a connection request transmission period when the connection request is transmitted by the connection request unit in the disconnected state.
この明細書において開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The various aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. The claims and the reference characters in parentheses in this section are illustrative of the corresponding relationships with the embodiments described below, and are not intended to limit the technical scope. The objectives, features, and advantages disclosed in this specification will become clearer with reference to the detailed description that follows and the accompanying drawings.
以下において、図1~5を参照しながら、本開示を実施するための形態を説明する。 Below, a mode for implementing the present disclosure will be described with reference to Figures 1 to 5.
本実施形態では、一例として、無線通信システム100を車両に搭載可能な電池パックに適用した例を採用する。車両は、電気自動車、ハイブリッド自動車などの電動車両である。しかしながら、本開示は、これに限定されず、電池パックとは異なるシステムにも適用できる。
In this embodiment, as an example, the
<電池パックの周辺>
電池パックは、PCU、MG、ECUなどとともに、車両に搭載可能に構成されている。PCUは、Power Control Unitの略称である。MGは、Motor Generatorの略称である。ECUは、Electronic Control Unitの略称である。電池パックは、例えば車両のフロントコンパートメントに配置される。電池パックは、リアコンパートメント、座席下、または床下などに配置されてもよい。例えばハイブリッド自動車の場合、エンジンが配置されるコンパートメントは、エンジンコンパートメント、エンジンルームと称されることがある。
<Around the battery pack>
The battery pack is configured to be mountable in a vehicle together with a PCU, MG, ECU, etc. PCU is an abbreviation for Power Control Unit. MG is an abbreviation for Motor Generator. ECU is an abbreviation for Electronic Control Unit. The battery pack is disposed, for example, in the front compartment of the vehicle. The battery pack may also be disposed in the rear compartment, under the seat, or under the floor. For example, in the case of a hybrid vehicle, the compartment in which the engine is disposed may be called an engine compartment or an engine room.
PCUは、ECUからの制御信号にしたがい、電池パックとMGとの間で双方向の電力変換を実行する。MGは、交流回転電機、例えばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。MGは、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。MGは、PCU12により駆動されて回転駆動力を発生する。MGが発生した駆動力は、駆動輪に伝達される。 The PCU performs bidirectional power conversion between the battery pack and the MG in accordance with control signals from the ECU. The MG is an AC rotating electric machine, for example a three-phase AC synchronous motor with a permanent magnet embedded in the rotor. The MG functions as the vehicle's driving source, i.e., an electric motor. The MG is driven by the PCU 12 to generate rotational driving force. The driving force generated by the MG is transmitted to the drive wheels.
ECUは、プロセッサ、メモリ、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたコンピュータを含む構成である。ECUは、例えば電池パックから組電池200に関する情報を取得する。ECUは、取得した情報を用いて、PCUを制御することにより、MGの駆動および電池パックの充放電を制御する。
The ECU includes a computer equipped with a processor, memory, an input/output interface, and a bus connecting these. The ECU acquires information about the
<電池パック>
図1に示すように、電池パックは、無線通信システム100に加えて、筐体300と、組電池200とを備えている。無線通信システム100は、集約ノード10と複数のセンサノード20とを備えている。このため、筐体300は、集約ノード10と、複数のセンサノード20と、組電池200とを一体的に収容している。本実施形態では、一例として、五個のセンサノード20を備えた無線通信システム100を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されない。
<Battery pack>
1, the battery pack includes a
集約ノード10と各センサノード20とは、無線通信可能に構成されている。集約ノード10と各センサノード20は、組電池200の管理を行っている。よって、集約ノード10と複数のセンサノード20は、電池管理システムを構成しているといえる。電池管理システムは、無線通信を利用して電池を管理するシステムである。本実施形態の電池管理システムでは、ひとつの集約ノード10と複数のセンサノード20との間で、無線通信が実行される。この無線通信では、近距離通信で使用される周波数帯、例えば2.4GHz帯や5GHz帯を用いる。
The
なお、図面では、集約ノード10をMNと記載している。また、図面では、第1センサノードをSN1、第2センサノードをSN2、第3センサノードをSN3、第4センサノードをSN4、第5センサノードをSN5と記載している。各センサノード20は、同様の構成をなしている。このため、特に区別する必要がない場合は、センサノード20と記載する。集約ノード10とセンサノード20の構成に関しては、後ほど詳しく説明する。
In the drawings, the
組電池200は、例えば複数の電池スタックを有している。電池スタックは、電池ブロック、電池モジュールと称されることがある。組電池200は、複数の電池スタックが直列に接続されて構成されている。各電池スタックは、複数の電池セルを有している。電池スタックは、直列に接続された複数の電池セルを有している。複数の電池セルは、バスバーで電気的に接続されている。バスバーは、銅などの導電性が良好な金属を主成分とする板材である。組電池200は、電池に相当する。
The assembled
電池セルは、化学反応によって起電圧を生成する二次電池である。二次電池として、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池を採用することができる。リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池である。電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池の他、固体の電解質を用いたいわゆる全固体電池も含み得る。 A battery cell is a secondary battery that generates an electromotive force through a chemical reaction. For example, a lithium-ion secondary battery or a nickel-metal hydride secondary battery can be used as a secondary battery. A lithium-ion secondary battery is a secondary battery that uses lithium as a charge carrier. In addition to typical lithium-ion secondary batteries that use a liquid electrolyte, this can also include so-called all-solid-state batteries that use a solid electrolyte.
集約ノード10は、例えば電池スタックの外側側面に取り付けられている。センサノード20は、例えば複数の電池スタックに対して個別に設けられている。センサノード20は、バスバーにネジ等で固定されている。つまり、集約ノード10とセンサノード20は、組電池200に一体的に取り付けられている。
The
筐体300は、金属を主成分として構成されている。つまり、筐体300は、金属筐体といえる。筐体300は、集約ノード10、センサノード20、組電池200を収容している。しかしながら、本開示は、これに限定されない。筐体300は、樹脂製でもよいし、金属部分と樹脂部分を含んでもよい。また、筐体300は、集約ノード10、センサノード20を収容し、組電池200を収容していなくてもよい。さらに、集約ノード10およびセンサノード20は、筐体300に収容されていなくてもよい。
The
<センサノード>
ここで、図1、図2を用いて、センサノード20について説明する。各センサノード20の構成は互いに共通である。なお、図1では、図面を簡略化するために、一つのセンサノード20の回路要素だけ図示している。また、図2では、図面を簡略化するために、センサノード20を一つだけ図示している。
<Sensor node>
Here, the
図1に示すように、センサノード20は、電源回路(PSC)2aと、マルチプレクサ(MUX)2bと、監視IC(MIC)2cと、マイコン(MC)2dと、無線IC(WIC)2eと、アンテナ(ANT)2fなどの回路要素を備えている。センサノード20内の各回路要素間の通信については、有線で行われる。図1に示すセンサノード20の回路要素は、一例である。本開示は、これに限定されない。センサノード20は、スレーブ装置に相当する。センサノード20は、監視装置やスレーブノードと称されることがある。
As shown in FIG. 1, the
電源回路2aは、電池スタックから供給される電圧を用いて、センサノード20が備える他の回路要素の動作電力を生成する。マルチプレクサ2bは、電池パックが備える複数のセンサの検出信号を入力し、ひとつの信号として出力する選択回路である。センサは、電池セルそれぞれの物理量を検出するセンサ、および、いずれの電池セルであるかを判別するためのセンサなどを含んでいる。物理量検出センサは、例えば電圧センサ、温度センサ、電流センサなどを含んでいる。
The
監視IC2cは、マルチプレクサ2bを通じて、セル電圧、セル温度、セル判別などの電池情報をセンシング(取得)し、マイコン2dに送信する。監視IC2cは、マイコン2dから送信された電池情報の取得を要求するデータを受信すると、マルチプレクサ2bを通じて電池情報をセンシングし、電池情報をマイコン2dに送信する。電池情報は、特許請求の範囲におけるデータに相当する。
The
マイコン2dは、プロセッサであるCPU、メモリであるROMおよびRAM、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたマイクロコンピュータである。CPUが、RAMの一時格納機能を利用しつつ、ROMに格納された種々のプログラムを実行することで、複数の機能部を構築する。ROMは、Read Only Memoryの略称である。RAMは、Random Access Memoryの略称である。
The
マイコン2dは、監視IC2cによるセンシングや自己診断のスケジュールなどを制御する。マイコン2dは、監視IC2cから送信された電池情報を受信し、無線IC2eに送信する。マイコン2dは、監視IC2cに電池情報の取得を要求するデータを送信する。一例として、本実施形態のマイコン2dは、無線IC2eから送信された電池情報の取得を要求するデータを受信すると、監視IC2cに電池情報の取得を要求するデータを送信する。
The
無線IC2eは、データを無線で送受信するために、例えばRF回路などを含んでいる。無線IC2eは、送信データを変調し、RF信号の周波数で発振する送信機能を有している。無線IC2eは、受信データを復調する受信機能を有している。RFは、radio frequencyの略称である。
The
無線IC2eは、マイコン2dから送信された電池情報を含むデータを変調しアンテナ2fを介して集約ノード10に送信する。また、無線IC2eは、後ほど説明する接続要求を変調しアンテナ2fを介して集約ノード10に送信する。無線IC2eは、電池情報を含む送信データに、通信制御情報などの無線通信に必要なデータなどを付与して送信する。無線通信に必要なデータは、例えば識別子(ID)や誤り検出符号などを含む。無線IC2eは、センサノード20と集約ノード10との間の通信のデータサイズ、通信形式、スケジュール、エラー検知などを制御する。
The
無線IC2eは、アンテナ2fを介して、集約ノード10から送信されたデータを受信して復調する。無線IC2eは、例えば接続応答を受信する。また、無線IC2eは、電池情報の取得および送信要求を含むデータを受信してもよい。この場合、無線IC2eは、要求に対する応答として、監視IC2cを通じて電池情報を取得して集約ノード10に送信する。アンテナ2fは、電気信号であるRF信号を電波に変換して空間に放射する。アンテナ2fは、空間を伝搬する電波を受信して、電気信号に変換する。
The
また、センサノード20は、機能ブロックとして、アクセス制御部(ACU)21、タイマ制御部(TCU)22、無線通信部(WCU)23、センシング部(SCU)24を備えている。各機能ブロックは、各回路要素が動作することで得られる機能である。
The
アクセス制御部21は、接続ノードを管理する。アクセス制御部21は、接続ノードの管理として、接続要求の送信や集約ノード10からの情報管理を行う。アクセス制御部21は、接続要求(creq)およびアンカーポイント(ancp)を出力する。また、アクセス制御部21は、接続応答(cres)および接続断通知(dcn)を受信する。
The
接続要求は、センサノード20が集約ノード10との無線通信を行うための要求である。センサノード20は、後ほど説明する接続断状態において、集約ノード10に対して接続要求を送信する。言い換えると、センサノード20は、集約ノード10とデータの送受信を行うために接続要求を送信する。
The connection request is a request for the
タイマ制御部22は、送信周期制御、タイムアウト制御、タイムスロット制御を行う。タイマ制御部22は、送信周期制御として、集約ノード10に対して送信するデータや接続要求の送信周期の設定を行う。タイマ制御部22は、タイムアウト制御として、集約ノード10から受信するデータの受信タイムアウトを管理する。タイマ制御部22は、タイムスロット制御を行うためにアンカーポイントを保持する。アンカーポイントは、各センサノード20に割り当てられたタイムスロットの先頭である。タイムスロットは、図5などにおけるガードタイム(GT)に相当する。タイマ制御部22は、送受信指示(sri)および接続断通知を出力する。また、タイマ制御部22は、アンカーポイントおよび受信通知(ren)を取得する。
The
無線通信部23は、送信処理および受信処理を行う。無線通信部23は、送信処理として、接続要求およびデータの送信を行う。無線通信部23は、上記のように、データとして、例えば電池情報を送信する。無線通信部23は、受信処理として、接続応答およびデータの受信を行う。無線通信部23は、接続応答および受信通知を出力する。また、無線通信部23は、接続要求および送受信指示を取得する。なお、接続要求は、センサノード20の存在を集約ノード10に通知するための要求とみなすこともできる。言い換えると、無線通信部23は、アドバタイズを送信する。
The
センシング部24は、電池情報の取得および送信要求を含むデータを取得する。センシング部24は、電池情報を取得するとともに、取得した電池情報を出力する。
The
このように、複数のセンサノード20は、組電池200の状態を示す電池情報を監視するものである。そして、複数のセンサノード20は、データとして、電池情報を送信する(データ送信部)。
In this way, the
<集約ノード>
ここで、図1、図2を用いて、集約ノード10について説明する。集約ノード10は、電源回路(PSC)1a、マイコン(MC)1b、アンテナ(ANT)1c、無線IC(WIC)1dなどの回路要素を備えている。集約ノード10内の各要素間の通信については、有線で行われる。図1に示す集約ノード10の回路要素は、一例である。本開示は、これに限定されない。集約ノード10は、マスタ装置に相当する。集約ノード10は、電池ECU、BMU、マスタノードと称されることがある。BMUは、Battery Management Unitの略称である。
<Aggregation node>
Here, the
電源回路1aは、バッテリから供給される電圧を用いて、集約ノード10が備える他の回路要素の動作電力を生成する。バッテリは、車両に搭載された、電池パックとは別の直流電圧源である。バッテリは、車両の補機に電力を供給するため、補機バッテリと称されることがある。アンテナ1cは、電気信号であるRF信号を電波に変換して空間に放射する。アンテナ1cは、空間を伝搬する電波を受信して、電気信号に変換する。
The
無線IC1dは、無線IC2eと同様の構成を有している。よって、無線IC1dは、送信機能および受信機能を有している。無線IC1dは、アンテナ1cを介して、センサノード20から送信されたデータを受信して復調する。無線IC1dは、例えばデータとして電池情報を受信する。そして、無線IC1dは、電池情報を、マイコン1bに送信する。無線IC1dは、マイコン1bから送信されたデータを受信して変調し、アンテナ1cを介してセンサノード20に送信する。無線IC1dは、送信データに、通信制御情報などの無線通信に必要なデータなどを付与して送信する。無線通信に必要なデータは、例えば識別子(ID)や誤り検出符号などを含む。また、無線IC1dは、後ほど説明する接続応答などを送信する。
The
マイコン1bは、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたマイクロコンピュータである。ROMは、CPUによって実行される種々のプログラムを格納している。マイコン1bは、センサノード20に対して電池情報の処理を要求するコマンドを生成し、該コマンドを含む送信データを、無線IC1dに送信してもよい。
The
なお、マイコン1bは、無線IC1dから送信された電池情報を受信し、電池情報に基づいて所定の処理を実行してもよい。例えばマイコン1bは、取得した電池情報を、外部のECUに送信する処理を実行する。マイコン1bは、電池情報に基づいてSOCおよび/またはSOHを算出し、算出したSOC、SOHを含む電池情報をECUに送信してもよい。マイコン1bは、電池情報に基づいて、各電池セルの電圧を均等化させる均等化処理を実行してもよい。マイコン1bは、車両のIG信号を取得し、車両の駆動状態に応じて上記した処理を実行してもよい。マイコン1bは、電池情報に基づいて、電池セルの異常を検出する処理を実行してもよいし、異常検出情報をECUに送信してもよい。
The
また、図2に示すように、集約ノード10は、機能ブロックとして、アクセス制御部(ACU)11、タイマ制御部(TCU)12、無線通信部(WCU)13、IG制御部(IGCU)14を備えている。
As shown in FIG. 2, the
アクセス制御部11は、センサノード20を管理する。アクセス制御部11は、センサノード20の管理として、接続応答の送信やセンサノード20からの情報管理を行う。アクセス制御部11は、接続応答を送信することで、センサノード20からの接続要求を許可する。アクセス制御部11は、接続応答やアンカーポイントを出力する。また、アクセス制御部11は、接続要求および接続断通知を取得する。
The
さらに、アクセス制御部11は、IG制御部14からIGON信号およびIGOFF信号を受信する。IGON信号は、イグニッションスイッチのオンを示す信号である。IGOFF信号は、イグニッションスイッチのオフを示す信号である。IGON信号およびIGOFF信号をまとめてIG信号ともいえる。
Furthermore, the
タイマ制御部12は、送信周期制御、タイムアウト制御、タイムスロット制御を行う。タイマ制御部12は、送信周期制御として、センサノード20に対して送信するデータや接続応答の送信周期の設定を行う。タイマ制御部12は、タイムアウト制御として、センサノード20から受信するデータの受信タイムアウトを管理する。タイマ制御部22は、タイムスロット制御を行うためにアンカーポイントを設定する。
The
また、タイマ制御部12は、タイムスロット制御として、アンカーポイントを設定する。タイマ制御部12は、送受信指示、接続断通知、およびスキャン指示(sci)を出力する。そして、タイマ制御部12は、タイマ制御部22と同様、アンカーポイントおよび受信通知を取得する。
The
無線通信部13は、送信処理および受信処理を行う。無線通信部13は、送信処理として、接続応答およびデータの送信を行う。無線通信部13は、受信処理として、接続要求およびデータの受信を行う。なお、無線通信部13は、受信処理として、スキャン処理を行うことで、データを受信する。言い換えると、無線通信部13は、スキャンウィンドウ(sw)を開いてデータを受信する。無線通信部13は、接続要求および受信通知を出力する。また、無線通信部23は、接続応答および送受信指示を取得する。さらに、無線通信部13は、データとして電池情報を受信する。
The
集約ノード10とセンサノード20の状態遷移に関して説明する。集約ノード10は、初期状態、接続断状態、通常通信状態、スリープ状態をとりうる。一方、センサノード20は、初期状態、接続断状態、通常通信状態をとりうる。
The state transitions of the
集約ノード10は、イグニッションスイッチがオンすると初期状態に状態遷移する。集約ノード10は、初期状態で初期設定を行い、接続断状態へと状態遷移する。なお、集約ノード10は、初期状態ではセンサノード20との通信を行わない。
When the ignition switch is turned on, the
集約ノード10は、接続断状態においてスキャンを行う。つまり、集約ノード10は、センサノード20からの接続要求をスキャン(確認)する。集約ノード10は、スキャンして得た接続要求から接続先のセンサノード20を決定する。そして、集約ノード10は、そのセンサノード20に接続応答を送信して通常通信状態に状態遷移する。詳述すると、集約ノード10は、複数のセンサノード20のうち接続要求を送信したセンサノード20との間で通常通信状態に状態遷移する。なお、通常通信状態は、接続状態ともいえる。
The
集約ノード10は、通常通信状態において、間欠的にセンサノード20とデータの送受信を行う。集約ノード10は、所定期間、センサノード20からデータを受信しない場合、タイムアウトして接続断状態へと状態遷移する。つまり、集約ノード10は、データを所定期間送信しないセンサノード20との間で接続断状態へと状態遷移する。
In a normal communication state, the
なお、集約ノード10は、接続断状態と通常通信状態において、イグニッションスイッチがオフするとスリープ状態へと状態遷移する。そして、集約ノード10は、スリープ状態において、イグニッションスイッチがオンすると初期状態に状態遷移する。スリープ状態である期間は、スリープ期間ともいえる。
In addition, in the disconnected state and normal communication state, the
センサノード20は、リセットされると初期状態に状態遷移する。センサノード20は、初期状態で初期設定を行い、接続断状態へと状態遷移する。なお、センサノード20は、初期状態ではセンサノード20との通信を行わない。
When the
センサノード20は、接続断状態において一定期間ごとに接続要求を送信する。つまり、センサノード20は、集約ノード10に対して、一定期間ごとに接続要求を送信する。そして、センサノード20は、接続応答を受信すると、通常通信状態に遷移する。センサノード20は、所定期間、集約ノード10から接続応答を受信しない場合、タイムアウトして初期状態へと状態遷移する。なお、接続断状態は、アドバタイジング状態ともいえる。
The
センサノード20は、通常通信状態において、間欠的に集約ノード10とデータの送受信を行う。センサノード20は、所定期間、集約ノード10からデータを受信しない場合、タイムアウトして接続断状態へと状態遷移する。
In a normal communication state, the
<無線通信>
無線通信システム100は、集約ノード10と各センサノード20が無線通信可能な構成となっている。無線通信システム100は、一例として、集約ノード10と各センサノード20が近距離無線通信を行う例を採用する。また、集約ノード10は、定期的に、かつ、長期間にわたって電池情報を収集できることを要求されることがある。この場合、無線通信システム100は、省電力性能に長けたBLEやZigBee(登録商標)などの通信規格を採用することが望ましい。BLEは、Bluetooth Low Energyの略称である。Bluetoothは登録商標である。
<Wireless communication>
The
無線通信システム100は、通常通信状態において、集約ノード10と各センサノード20の間欠動作がスケジューリングされる。また、無線通信システム100は、通常通信状態が解除された状態、つまり接続断状態の場合、集約ノード10と各センサノード20との間で再接続の処理が行われる。このとき、無線通信システム100は、例えばミリ秒単位での再接続確立が求められる場合、再接続の時間を最小限に留める接続制御が必要となる。
In the
通常通信状態では、集約ノード10がデータの送信周期を制御する。集約ノード10は、通常通信状態において、一定期間ごとに、各センサノード20にデータを送信する。各センサノード20は、集約ノード10からのデータに返信するかたちでデータを送信する。データの送信周期は、データ送信周期に相当する。一方、接続断状態では、各センサノード20が接続要求の送信周期を制御する。接続要求の送信周期は、接続要求送信周期に相当する。
In a normal communication state, the
なお、通常通信状態とは、集約ノード10と各センサノード20がデータの無線通信が可能な状態である。また、通常通信状態は、集約ノード10から各センサノード20に対してデータを送信できる状態といえる。さらに、通常通信状態は、集約ノード10と各センサノード20との間で、無線通信が確立された状態ともいえる。なお、無線通信システム100は、集約ノード10がセンサノード20からの接続要求を受信し、センサノード20が集約ノード10から接続応答を受信することで通常通信状態となる。
The normal communication state is a state in which the
一方、接続断状態とは、集約ノード10と各センサノード20との間で、無線通信が確立されていない状態である。よって、接続断状態では、集約ノード10から各センサノード20に対してデータの送信は行われない。接続断状態は、集約ノード10が初期状態ではなく、集約ノード10と各センサノード20とが接続要求の送受信を行うことができる状態である。また、接続断状態は、再接続を行っている再接続状態ともいえる。
On the other hand, the disconnected state is a state in which wireless communication has not been established between the
<処理動作>
ここで、図3、図4、図5を用いて、集約ノード10とセンサノード20の処理動作に関して説明する。なお、複数のセンサノード20は、同様の処理動作を行う。まず、図3を用いて、集約ノード10の処理動作に関して説明する。
<Processing Operation>
Here, the processing operations of the
ステップS10では、通常通信を行う。集約ノード10は、通常通信状態である。集約ノード10と各センサノード20は、通常通信状態において、互いにデータの送受信を行う。集約ノード10は、例えば周波数チャネルホッピングにより使用する周波数チャネルを決定する。このとき、集約ノード10は、エラーが頻発する周波数チャネルを検出して、その周波数チャネルを使用しないように周波数チャネルを決定する。また、集約ノード10は、無線LANのチャネルが占有している帯域を回避するように、ホッピングパターンを作成してもよい。
In step S10, normal communication is performed. The
そして、集約ノード10は、周波数チャネルを決定すると、ガードタイム(GT)中に、ひとつのセンサノード20との間でデータの送受信処理を行う。集約ノード10は、コネクションインターバル(CI、通信間隔)において、通信対象のセンサノード20を切り替えながら、各センサノード20と通信を行う。なお、コネクションインターバルは、集約ノード10と各センサノード20との間で共有されている。
After determining the frequency channel, the
また、通常通信状態では、データ送信周期で、集約ノード10からデータを送信する。集約ノード10は、例えば各センサノード20のアンカーポイントでデータを送信する。また、集約ノード10によるデータの送信タイミングは、コネクションイベントともいえる。
In addition, in a normal communication state, data is transmitted from the
例えば、集約ノード10は、アクセス制御部11がアンカーポイントを出力する。タイマ制御部12は、各センサノード20に対して送信するデータ送信周期を設定する。また、タイマ制御部12は、タイムスロット制御を行うために、アクセス制御部11から出力されたアンカーポイントを設定する。タイマ制御部12は、設定したデータ送信周期におけるアンカーポイントのタイミングで送受信指示を出力する。無線通信部13は、タイマ制御部12から出力された送受信指示に従って、データの送受信を行う。
For example, in the
ステップS11では、IGOFF信号を確認する。IG制御部14は、スリープ状態へ状態遷移するか否かを判定するために、IGOFF信号の受信を確認する。
In step S11, the IGOFF signal is confirmed. The
ステップS12では、IGOFF信号を受信したか否かを判定する。IG制御部14は、IGOFF信号を受信したと判定するとステップS13へ進む。つまり、IG制御部14は、IGOFF信号を受信すると、スリープ状態へ状態遷移するとみなしてステップS13へ進む。一方、IG制御部14は、IGOFF信号を受信したと判定しないとステップS10へ戻る。つまり、IG制御部14は、IGOFF信号を受信しないと、スリープ状態へ状態遷移しないとみなしてステップS10へ戻る。なお、IG制御部14は、IGOFF信号を受信した場合、IGOFF信号をアクセス制御部11へ出力する。
In step S12, it is determined whether or not an IGOFF signal has been received. If the
ステップS13では、スリープ状態へ状態遷移する。集約ノード10は、IG制御部14がIGOFF信号を受信するとスリープ状態へ状態遷移する。
In step S13, the state transitions to a sleep state. When the
集約ノード10は、無線通信システム100のスリープ期間中は動作しない。このため、集約ノード10は、センサノード20との通常通信状態が切れる。一方、センサノード20は、無線通信システム100のスリープ期間中であっても、接続要求を周期的に送信し続ける。
The
ステップS14では、IGON信号を確認する。IG制御部14は、ステップS16の初期状態へ状態遷移するか否かを判定するために、IGON信号の受信を確認する。なお、IG制御部14は、スリープ状態に状態遷移すると、所定時間ごとにステップS14を実行する。
In step S14, the IG ON signal is confirmed. The
ステップS15では、IGON信号を受信したか否かを判定する。IG制御部14は、IGON信号を受信したと判定するとステップS16へ進む。つまり、IG制御部14は、IGON信号を受信すると、初期状態へ状態遷移するとみなしてステップS16へ進む。一方、IG制御部14は、IGON信号を受信したと判定しないとステップS14へ戻る。つまり、IG制御部14は、IGON信号を受信しないと、初期状態へ状態遷移しないとみなしてステップS14へ戻る。なお、IG制御部14は、IGON信号を受信した場合、IGON信号をアクセス制御部11へ出力する。
In step S15, it is determined whether or not an IGON signal has been received. If the
ステップS16では、初期状態へ状態遷移する。集約ノード10は、IG制御部14がIGON信号を受信すると初期状態へ状態遷移する。
In step S16, the state transitions to the initial state. When the
ステップS17では、接続断状態へ状態遷移する。集約ノード10は、初期状態において初期設定が終了すると接続断状態へ状態遷移する。
In step S17, the state transitions to the disconnected state. When the initial settings are completed in the initial state, the
ステップS18では、スキャンウィンドウを開く。タイマ制御部12は、通信を行っていない空き時間にスキャン指示を出力する。無線通信部13は、スキャン指示に従ってスキャンウィンドウを開く。つまり、集約ノード10は、接続断状態において接続要求を受信する。
In step S18, a scan window is opened. The
ステップS19では、接続要求を確認する。アクセス制御部11は、センサノード20が接続を要求しているか否かを判定するために、接続要求の受信を確認する。
In step S19, the connection request is confirmed. The
ステップS20では、接続要求を受信したか否かを判定する。アクセス制御部11は、無線通信部13から接続要求を取得すると、接続要求を受信したと判定してステップS21へ進む。アクセス制御部11は、無線通信部13から接続要求を取得しないと、接続要求を受信したと判定せずにステップS18へ戻る。
In step S20, it is determined whether or not a connection request has been received. If the
ステップS21では、接続要求先に接続応答を送信する。アクセス制御部11は、通常通信状態に状態遷移するために、無線通信部13を介して接続要求先に接続応答を送信する。つまり、アクセス制御部11は、接続要求を送信したセンサノード20に対して、接続応答を送信する。
In step S21, a connection response is sent to the connection request destination. The
ステップS22では、接続を完了する。アクセス制御部11は、接続要求を送信したセンサノード20との接続を完了する。
In step S22, the connection is completed. The
ステップS23では、通常通信状態へ状態遷移する。集約ノード10は、接続要求を送信したセンサノード20との間において、接続断状態から通常通信状態へと状態遷移する。
In step S23, the state transitions to a normal communication state. The
次に、図4を用いて、センサノード20の処理動作に関して説明する。
Next, the processing operation of the
ステップS30では、通常通信を行う(データ送信部)。センサノード20は、通常通信状態である。センサノード20は、集約ノード10からのデータを受信する。そして、センサノード20は、受信したデータに応答して、集約ノード10にデータを送信する。例えば、無線通信部23は、集約ノード10からデータを受信すると、センシング部24から取得した電池情報を集約ノード10に送信する。
In step S30, normal communication is performed (data transmission unit). The
ステップS31では、受信タイムアウト時間を経過したか否かを判定する。タイマ制御部22は、通常通信状態から接続断状態へと状態遷移するか否かを確認するために、受信タイムアウト時間を経過したか否かを判定する。
In step S31, it is determined whether the reception timeout time has elapsed. The
タイマ制御部22は、集約ノード10からのデータを受信すると経過時間の計測を開始する。そして、センサノード20は、経過時間が受信タイムアウト時間を経過すると、集約ノード10との無線通信の接続が切れたと判断してステップS32へ進む。タイマ制御部22は、経過時間が受信タイムアウト時間を経過しないと、集約ノード10との無線通信の接続が切れてないとみなしてステップS30へ戻る。つまり、センサノード20は、受信タイムアウト時間が経過する前にデータを受信すると、接続が維持されていると判断してステップS30を維持する。センサノード20は、このようにタイムアウト制御を行う。
When the
ステップS32では、接続断状態へ状態遷移する。センサノード20は、通常通信状態において、受信タイムアウト時間が経過する前にデータを受信しないと接続断状態へ状態遷移する。
In step S32, the state transitions to the disconnected state. If the
ステップS33では、係数αでタイマを設定する(周期設定部)。タイマ制御部22は、係数αでタイマを設定する。つまり、タイマ制御部22は、データ送信周期に係数αを乗算して接続要求送信周期を設定する。接続要求送信周期は、ステップS33で接続要求を送信する際の周期である。そして、タイマ制御部22は、経過時間を計測する。係数αは、整数であっても非整数であってもよい。
In step S33, a timer is set with coefficient α (period setting unit). The
このように、タイマ制御部22は、データ送信周期に係数αを乗算して接続要求送信周期を設定する。接続要求送信周期は、アンカーポイントを起点として設定される。このため、各センサノード20は、係数αに整数が設定された場合、アンカーポイントで接続要求を送信することになる。各センサノード20は、係数αに非整数が設定された場合、アンカーポイントからタイミングをずらしながら接続要求を送信することになる。また、通常通信時に設定されたアンカーポイントは、各センサノード20に割り当てられている。このため、各センサノード20は、互いに異なるタイミングで接続要求を送信することになる。
In this way, the
ステップS34では、接続要求を送信する(接続要求部)。アクセス制御部21は、無線通信部23を介して、ステップS32で設定した接続要求送信周期で接続要求を送信する。つまり、センサノード20は、集約ノード10との通常通信状態が切れている場合、集約ノード10に対して、他のセンサノード20と異なるタイミングで接続要求を周期的に送信する。
In step S34, a connection request is transmitted (connection request unit). The
ステップS35では、接続応答を確認する。無線通信部23は、集約ノード10との間で通常通信状態となったか否かを確認するために、集約ノード10からの接続応答を確認する。
In step S35, the connection response is confirmed. The
ステップS36では、接続応答を受信したか否かを判定する。アクセス制御部21は、通常通信状態とするために、無線通信部23を介して接続応答を受信したか否かを判定する。アクセス制御部21は、接続応答を受信したと判定するとステップS37へ進む。また、アクセス制御部21は、接続応答を受信したと判定しないとステップS34へ戻る。
In step S36, it is determined whether or not a connection response has been received. In order to establish a normal communication state, the
ステップS37では、接続を完了する。アクセス制御部21は、接続応答を受信すると、集約ノード10との接続を完了する。
In step S37, the connection is completed. When the
ステップS38では、通常通信状態へ状態遷移する。センサノード20は、集約ノード10との間において、接続断状態から通常通信状態へと状態遷移する。
In step S38, the state transitions to a normal communication state. The
図5の例では、第1センサノード20は、タイミングt1で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第1センサノード20は、タイミングt2からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
In the example of FIG. 5, the
第4センサノード20は、タイミングt3で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第4センサノード20は、タイミングt4からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
第5センサノード20は、タイミングt5で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第5センサノード20は、タイミングt6からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
なお、タイミングt3で第5センサノード20が通常通信状態となることも考えられる。この場合、第4センサノード20が集約ノード10に対して接続要求を送信する期間に、第1センサノード20と第5センサノード20のデータ送信周期が割り当てられるため、集約ノード10が接続要求を受信できなくなる。第4センサノード20は、接続要求送信周期を何度繰り返しても通常通信状態となりえないデッドロックの状態に陥る。デッドロックとは、データの送受信と送信要求の送信とが衝突して、集約ノード10に対して送信要求を送信できなくなることである。しかしながら、本実施形態では、タイミングt3で第5センサノード20が通常通信状態となっていない。このため、第4センサノード20は、タイミングt3で接続要求を送信して通常通信状態となることができる。
It is also conceivable that the
第2センサノード20は、タイミングt7で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第2センサノード20は、タイミングt8からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
第3センサノード20は、タイミングt9で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第3センサノード20は、タイミングt10からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
なお、図5における星印(☆印)は、タイミングランダムな要素である。つまり、集約ノード10のスキャン開始タイミングは、集約ノード10の処理状況によりランダムにばらつく。各センサノード20のアンカーポイントは、各センサノード10のクロック誤差によりランダムにばらつく。上向きの破線矢印は、接続要求である。下向きの破線矢印は、接続応答である。下向きの実線矢印は、データである。データに関しては、下向き矢印で示しているものの双方向通信となる。
Note that the stars (☆ marks) in Figure 5 represent random timing elements. In other words, the timing at which the
<効果>
このように、各センサノード20は、他のセンサノード20と異なるタイミングであり、データ送信周期に係数を乗算した接続要求送信周期で接続要求を送信する。このため、無線通信システム100は、各センサノード20間において、接続要求の衝突を抑制できる。これに伴って、無線通信システム100は、接続要求の衝突が発生する場合よりも、通常通信状態の確立までの時間を短縮できる。
<Effects>
In this way, each
本実施形態では、無線通信システム100を電池パックに適用している。この場合、集約ノード10は、イグニッションスイッチがオフの場合など、バッテリの長寿命化を目的として、消費電力を低減する制御が行わる。例えば、集約ノード10は、送受信をできない状態とすることで、消費電力を低減している。なお、集約ノード10は、イグニッションスイッチがオフの場合以外にも、アイドル状態やスリープでも送受信ができない状態としてもよい。
In this embodiment, the
この場合、無線通信システム100は、集約ノード10がいつ送受信できる状態になってもいいように、各センサノード20が接続要求を送信し続けることになり、制御不能な状態となる。このような状態となることを想定し、無線通信システム100は、スリープ状態中の接続要求を事前にスケジューリングしておく。これによって、無線通信システム100は、通常通信状態の確立までの時間を短縮し、制御不能な状態を回避できる。
In this case, each
無線通信システム100は、金属製の筐体300に収容されている。このため、集約ノード10と各センサノード20との無線通信の電波(以下、単に電波)は、筐体300の外部から干渉を受けることを抑制できる。しかしながら、無線通信システム100は、筐体300の外部に電波が放出されにくい。つまり、無線通信システム100は、筐体300の内部に電波がこもりやすい。よって、無線通信システム100は、筐体300の内部で電波が干渉しあうことが考えられる。例えば、無線通信システム100は、複数のセンサノード20から同時に接続要求が送信されると、各接続要求の電波が干渉し合う。この場合、集約ノード10は、接続要求を受信できない可能性がある。
The
しかしながら、無線通信システム100は、上記のように接続要求を送信するため、複数のセンサノード20が同時に接続要求を送信することを抑制できる。よって、無線通信システム100は、筐体300内における電波の干渉を抑制でき、集約ノード10が接続要求を受信できる。
However, because the
電池パックに適用した無線通信システム100では、上記のように、例えばミリ秒単位での再接続確立が求められることがある。つまり、接続遅延要件として、非常に短い時間が要求される。しかしながら、無線通信システム100は、複数のセンサノード20間で接続要求の衝突を抑制できるため、遅延時間要件を満たしやすい。
As described above, in the
なお、マイコンやICが手段および/または機能を提供する例を示したが、これに限定されない。各手段および/または機能は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサを含む専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、専用ハードウェア論理回路を用いて実現されてもよい。さらに、コンピュータプログラムを実行するプロセッサとひとつ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成されたひとつ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に格納されていてもよい。 In the above examples, a microcomputer or an IC provides the means and/or functions, but the present invention is not limited to this. Each means and/or function may be realized by a dedicated computer including a processor that executes a computer program. It may also be realized using dedicated hardware logic circuits. It may also be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor that executes a computer program with one or more hardware logic circuits. The computer program may be stored on a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions that are executed by the computer.
手段および/または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供できる。例えばプロセッサが備える機能の一部または全部はハードウェアとして実現されてもよい。或る機能をハードウェアとして実現する態様には、ひとつ以上のICなどを用いて実現する態様が含まれる。 The means and/or functions can be provided by software recorded in a physical memory device and a computer that executes the software, by software alone, by hardware alone, or by a combination of these. For example, some or all of the functions of a processor may be realized as hardware. Aspects in which a certain function is realized as hardware include those in which it is realized using one or more ICs, etc.
プロセッサは、CPUの代わりに、MPUやGPU、DFPを用いて実現されていてもよい。プロセッサは、CPUや、MPU、GPUなど、複数種類の演算処理装置を組み合せて実現されていてもよい。プロセッサは、システムオンチップとして実現されていてもよい。 The processor may be realized using an MPU, GPU, or DFP instead of a CPU. The processor may be realized by combining multiple types of arithmetic processing devices, such as a CPU, MPU, or GPU. The processor may be realized as a system-on-chip.
さらに、各種処理部は、FPGAや、ASICを用いて実現されていてもよい。各種プログラムは、非遷移的実体的記録媒体に格納されていればよい。プログラムの保存媒体としては、HDDやSSD、フラッシュメモリ、SDカードなど、多様な格納媒体を採用可能であるDFPは、Data Flow Processorの略称である。FPGAは、Field Programmable Gate Arrayの略称である。ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略称である。HDDは、Hard disk Driveの略称である。SSDは、Solid State Driveの略称である。SDは、Secure Digitalの略称である。 Furthermore, the various processing units may be realized using FPGAs or ASICs. The various programs may be stored in non-transient physical recording media. Various storage media such as HDDs, SSDs, flash memories, and SD cards can be used as storage media for the programs. DFP is an abbreviation for Data Flow Processor. FPGA is an abbreviation for Field Programmable Gate Array. ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit. HDD is an abbreviation for Hard disk Drive. SSD is an abbreviation for Solid State Drive. SD is an abbreviation for Secure Digital.
例えばセンサノード20がマイコン2dを備える例を示したが、これに限定されるものではない。センサノード20がマイコン2dを備えない構成の無線通信システム100を採用してもよい。
For example, an example has been shown in which the
電池パックが、ひとつの集約ノード10を備える例を示したが、これに限定されない。複数の集約ノード10を備えてもよい。電池パックは、ひとつ以上のセンサノード20とひとつ以上の集約ノード10を備えればよい。電池パックは、無線通信システムを複数組備えてもよい。
Although an example in which the battery pack includes one
センサノード20が、監視IC2cをひとつ備える例を示したが、これに限定されない。複数の監視IC2cを備えてもよい。この場合において、監視IC2cごとに無線IC2eを設けてもよいし、複数の監視IC2cに対して、ひとつの無線IC2eを設けてもよい。
Although an example has been shown in which the
電池スタックごとにセンサノード20を配置する例を示したが、これに限定されない。例えば複数の電池スタックに対して、ひとつのセンサノード20を配置してもよい。ひとつの電池スタックに対して、複数のセンサノード20を配置してもよい。
Although an example in which a
以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本開示のその他の形態として、変形例に関して説明する。上記実施形態および変形例は、それぞれ単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本開示は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。 The above describes preferred embodiments of the present disclosure. However, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure. Below, modifications are described as other aspects of the present disclosure. The above embodiments and modifications can be implemented individually, or can be implemented in appropriate combinations. The present disclosure is not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented in various combinations.
(変形例)
センサノード20は、接続要求送信周期を設定する際に、整数にならない係数αを用いる(周期設定部)。これによって、無線通信システム100は、データ送信周期と接続要求送信周期をずらすことができる。これによって、無線通信システム100は、デッドロックを抑制することができる。デッドロックとは、データの送受信と送信要求の送信とが衝突して、集約ノード10に対して送信要求を送信できなくなることである。
(Modification)
When setting the connection request transmission period, the
例えば図6の例は、係数αとして整数を採用している。第1センサノード20は、タイミングt1で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第1センサノード20は、タイミングt2からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
For example, in the example of Figure 6, an integer is used as the coefficient α. The
第5センサノード20は、タイミングt3で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第5センサノード20は、タイミングt4からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
第2センサノード20は、タイミングt5で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第2センサノード20は、タイミングt6からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
第3センサノード20は、タイミングt7で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第3センサノード20は、タイミングt8からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
第4センサノード20は、タイミングt9などで接続要求を送信する。しかしながら、接続要求は、他のセンサノード20と集約ノード10とのデータの送受信と衝突してしまう。よって、第4センサノード20は、タイミングt9でデッドロックが発生してしまう。
The
しかしながら、係数αとして、整数にならない値(非整数)を採用することで、図7に示すようにデッドロックを抑制できる。図7では、係数αとして1.8を採用している。さらに、図7では、接続要求の送信開始のタイミングを時間的にオフセットさせている例を採用している(周期設定部)。第2、第4センサノードがオフセットさせている。センサノード20は、事前に設定された時間だけ、接続要求の送信開始のタイミングをオフセットする。
However, by using a value that is not an integer (non-integer) as the coefficient α, deadlock can be suppressed as shown in FIG. 7. In FIG. 7, 1.8 is used as the coefficient α. Furthermore, FIG. 7 uses an example in which the timing of starting to send a connection request is offset in time (period setting unit). The second and fourth sensor nodes perform the offset. The
この図7の例では、第1センサノード20は、タイミングt1で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第1センサノード20は、タイミングt2からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
In the example of FIG. 7, the
第5センサノード20は、タイミングt3で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第5センサノード20は、タイミングt4からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
第2センサノード20は、タイミングt5で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第2センサノード20は、タイミングt6からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
第4センサノード20は、タイミングt7で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第4センサノード20は、タイミングt8からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
第3センサノード20は、タイミングt9で集約ノード10から接続応答を受信する。そして、第3センサノード20は、タイミングt10からデータ送信周期で、集約ノード10とデータの送受信を行う。
The
これによって、無線通信システム100は、接続要求の衝突だけではなく、デッドロックの発生も抑制できる。このため、無線通信システム100は、接続要求の衝突およびデッドロックが発生する場合よりも、接続状態の確立までの時間を短縮できる。つまり、無線通信システム100は、接続状態の確立にかかる時間を最小限に短縮できる。
This allows the
ところで、係数αは、各種値を採用することができる。例えば、係数αは、(接続要求期間/タイムスロット)-(1/集約ノード10が収容するセンサノード20の数)を採用することができる。集約ノード10が収容するセンサノード20とは、集約ノード10と無線通信可能なセンサノード20である。よって、本実施形態では、集約ノード10が収容するセンサノード20の数が5となる。接続要求期間は、各センサノード20に割り当てられた、接続要求を送信できる期間である。
The coefficient α can take various values. For example, the coefficient α can be (connection request period/time slot) - (1/number of
このように、係数αは、タイムスロットに対する接続要求期間の倍数を設定することで、効率良く接続要求の衝突を避けることができる。また、係数αは、1ノード分周期を短く設定することで、デッドロックを避けることができる。 In this way, by setting the coefficient α to a multiple of the connection request period for the time slot, it is possible to efficiently avoid collisions of connection requests. Also, by setting the coefficient α to a period that is one node shorter, it is possible to avoid deadlock.
また、係数αの変形例としては、
係数α=(接続要求期間/タイムスロット)-β
βは、固定的に周期を変化させる係数を自由に設定する。
係数α=(接続要求期間/タイムスロット)-(1/集約ノード10が収容するセンサノード20の数)-(クロック誤差/タイムスロット)
クロック誤差とは、センサノード20のクロックにおける集約ノード10のクロックとの誤差である。
係数α=(接続要求期間/タイムスロット)-(クロック誤差/タイムスロット)-β
係数α=接続要求期間-β
接続要求期間は、省電力要件や接続遅延要件に合わせ固定的に設定することができる。
係数α=接続要求期間-(1/集約ノード10が収容するセンサノード20の数)-(クロック誤差/タイムスロット)
係数α=接続要求期間-(クロック誤差/タイムスロット)
以上のものをあげることができる。
In addition, examples of modified examples of the coefficient α include
Coefficient α = (Connection request period/time slot) - β
β is a coefficient that changes the period in a fixed manner and can be freely set.
Coefficient α=(Connection request period/time slot)−(1/number of
The clock error is the error between the clock of the
Coefficient α = (Connection request period/time slot) - (Clock error/time slot) - β
Coefficient α = connection request period - β
The connection request period can be set to a fixed value in accordance with power saving requirements and connection delay requirements.
Coefficient α=Connection request period−(1/number of
Coefficient α = connection request period - (clock error/time slot)
I can give you more than that.
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to an embodiment, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiment or structure. The present disclosure also encompasses various modifications and modifications within the scope of equivalents. In addition, while various combinations and forms are shown in the present disclosure, other combinations and forms including only one element, more, or less are also within the scope and concept of the present disclosure.
10…集約ノード、11…アクセス制御部、12…タイマ制御部、13…無線通信部、20…センサノード、21…アクセス制御部、22…タイマ制御部、23…無線通信部、24…センシング部、30…制御装置、31…IG制御部、100…無線通信システム、200…筐体、300…筐体 10...aggregation node, 11...access control unit, 12...timer control unit, 13...wireless communication unit, 20...sensor node, 21...access control unit, 22...timer control unit, 23...wireless communication unit, 24...sensing unit, 30...control device, 31...IG control unit, 100...wireless communication system, 200...housing, 300...housing
Claims (8)
複数の前記スレーブ装置は、
前記マスタ装置と無線通信可能な接続状態の場合、前記マスタ装置に対して、スケジューリングされたデータ送信周期でデータを送信するデータ送信部(S30)と、
前記マスタ装置と複数の前記スレーブ装置とが接続要求の送受信を行う接続断状態において、前記マスタ装置に対して、他の前記スレーブ装置と異なるタイミングで、前記無線通信を行うための接続要求を周期的に送信する接続要求部(S33)と、
前記接続断状態において、前記データ送信周期に係数を乗算して、前記接続要求部にて前記接続要求を送信する際の接続要求送信周期を設定する周期設定部(S32)と、を備えている無線通信システム。 A wireless communication system including a master device and a plurality of slave devices that perform wireless communication with the master device,
The plurality of slave devices
a data transmission unit (S30) that transmits data to the master device at a scheduled data transmission period when the master device is in a connected state capable of wireless communication with the master device;
a connection request unit (S33) that, in a disconnected state in which the master device and the plurality of slave devices transmit and receive connection requests, periodically transmits a connection request to the master device for performing the wireless communication at a timing different from that of the other slave devices;
a period setting unit (S32) that , in the disconnected state , multiplies the data transmission period by a coefficient to set a connection request transmission period when the connection request unit transmits the connection request.
複数の前記スレーブ装置は、
イグニッションスイッチのオンを示す信号を受信することで、前記マスタ装置に対して接続要求を送信する接続断状態に遷移するものであり(S15,S17)、
前記マスタ装置と無線通信可能な接続状態の場合、前記マスタ装置に対して、スケジューリングされたデータ送信周期でデータを送信するデータ送信部(S30)と、
前記接続断状態において、前記マスタ装置に対して、他の前記スレーブ装置と異なるタイミングで、前記無線通信を行うための接続要求を周期的に送信する接続要求部(S33)と、
前記接続断状態において、前記データ送信周期に係数を乗算して、前記接続要求部にて前記接続要求を送信する際の接続要求送信周期を設定する周期設定部(S32)と、を備えている無線通信システム。 A wireless communication system including a master device and a plurality of slave devices that perform wireless communication with the master device,
The plurality of slave devices
When a signal indicating that the ignition switch is turned on is received, the state transitions to a disconnected state in which a connection request is transmitted to the master device (S15, S17).
a data transmission unit (S30) that transmits data to the master device at a scheduled data transmission period when the master device is in a connected state capable of wireless communication with the master device;
a connection request unit (S33) that, in the disconnected state , periodically transmits to the master device a connection request for performing the wireless communication at a timing different from that of the other slave devices;
a period setting unit (S32) that , in the disconnected state , multiplies the data transmission period by a coefficient to set a connection request transmission period when the connection request unit transmits the connection request.
前記データ送信部は、前記データとして、前記電池情報を送信する請求項1~6のいずれか1項に記載の無線通信システム。 The slave devices monitor battery information indicating the state of the battery (200);
The wireless communication system according to claim 1 , wherein the data transmission unit transmits the battery information as the data.
複数の前記スレーブ装置は、前記電池情報として、前記電池の物理量を監視する請求項7に記載の無線通信システム。The wireless communication system according to claim 7 , wherein the plurality of slave devices monitor a physical quantity of the battery as the battery information.
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