WO2012026308A1 - 負荷制御装置、負荷制御システム、負荷制御プログラム、及び、負荷制御方法 - Google Patents

負荷制御装置、負荷制御システム、負荷制御プログラム、及び、負荷制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012026308A1
WO2012026308A1 PCT/JP2011/068006 JP2011068006W WO2012026308A1 WO 2012026308 A1 WO2012026308 A1 WO 2012026308A1 JP 2011068006 W JP2011068006 W JP 2011068006W WO 2012026308 A1 WO2012026308 A1 WO 2012026308A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
load control
control device
power consumption
node
value
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/068006
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
輪 長池
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Publication of WO2012026308A1 publication Critical patent/WO2012026308A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0251—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of local events, e.g. events related to user activity
    • H04W52/0258—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of local events, e.g. events related to user activity controlling an operation mode according to history or models of usage information, e.g. activity schedule or time of day
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/08—Load balancing or load distribution
    • H04W28/088—Load balancing or load distribution among core entities
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a load control device, a load control system, a load control program, and a load control method.
  • U.S. Patent No. 6,099,077 discloses an adaptive sleeping and wakeup method for a high energy efficient ad hoc network.
  • the sleep period of the node radio unit is determined based on the residual energy of the node, the average residual energy of the neighboring node, the position of the neighboring node, and a combination thereof in at least one node of the multi-node network.
  • Patent Document 2 makes a relay request to another station and receives communication information addressed to the own station via another station when the relay request setting value obtained from the remaining battery level and transmission power setting of the own station falls below.
  • a communication terminal is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses a data transmission scheduling method.
  • Patent Literature 4 discloses a control device that selects a processing device with the smallest resource amount.
  • Patent Document 5 describes a communication method in an ad hoc communication system. In this method, the transmission source terminal apparatus determines an operation schedule based on the position information of all the relay apparatuses passing through the route, the packet arrival rate, and the radio wave reception intensity level information, and wirelessly transmits the relay apparatuses outside the path. Turn off the power supply.
  • the master unit collects the transfer rate of each slave unit and the remaining amount of the storage battery, and the slave unit having the fastest transfer rate among the slave units with the remaining amount of storage battery exceeding a certain level is the new true parent.
  • An ad hoc network re-selected as a machine is disclosed.
  • Communication nodes in the network autonomously load balance between communication nodes, and the power consumption of the nodes cannot be leveled. As a result, for example, the operation of the network is hindered due to the battery running out of a specific node.
  • the network requires a load balancing control device where power consumption is not a problem.
  • the sensor nodes of Patent Document 1 only determine the sleep period based on the average residual energy of neighboring sensor nodes, and do not necessarily achieve leveling of the residual energy of individual nodes. For example, when a large number of nodes having a relatively low residual energy are close to each other, sensor nodes having a relatively high residual energy may prolong the sleep period.
  • the terminal of Patent Document 2 does not consider the remaining battery level of other stations and does not solve the above problem.
  • Patent Document 3 is not directly related to the above solution.
  • the relay device of Patent Document 5 does not perform an autonomous schedule.
  • This technology requires a schedule device (transmission source terminal device) that does not matter power consumption.
  • the technology of Patent Document 6 does not take into account the remaining battery level of the master unit and does not solve the above problem.
  • An object of the present invention is to provide a technique for solving the above problems.
  • a load control device includes: a calculation unit that calculates a power parameter value of the own device; and a power consumption index of the own device after additional execution of a predetermined process based on the power parameter value of the own device. Based on the power parameter value of the other load control device that is input from the other load control device that calculates the expected value, can communicate with the own device, and executes the predetermined process. A power consumption index value is calculated, and when the power consumption index value of the other load control device represents a remaining battery capacity smaller than the expected power consumption index value of the own device, the other load control device Control means for transmitting a predetermined process stop request and starting execution of the predetermined process.
  • the load control program includes a calculation process for calculating a power parameter value of the own apparatus, and a power consumption index of the own apparatus after additional execution of a predetermined process based on the power parameter value of the own apparatus.
  • a power parameter value of the other load control device that is input from the other load control device that calculates the expected value, can communicate with the own device, and executes the predetermined process.
  • a power consumption index value is calculated, and when the power consumption index value of the other load control device represents a remaining battery capacity smaller than the expected power consumption index value of the own device, the other load control device
  • a predetermined process stop request is transmitted to cause the computer to execute a control process for starting execution of the predetermined process.
  • the load control method calculates a power parameter value of the own device, and calculates an estimated power consumption index value of the own device after additional execution of a predetermined process based on the power parameter value of the own device.
  • the power consumption of the other load control device based on the power parameter value of the other load control device input from the other load control device that is calculated and can communicate with the own device and executes the predetermined process An index value is calculated, and when the power consumption index value of the other load control device represents a remaining battery capacity smaller than the expected power consumption index value of the own device, the predetermined processing is stopped in the other load control device A request is transmitted, and execution of the predetermined process is started.
  • the present invention enables communication nodes in a network to perform load distribution autonomously between communication nodes and level the remaining battery power of the nodes.
  • FIG. 1 shows a configuration of a network system 50.
  • the structure of the frame 60 in the present embodiment is shown.
  • the structure of the load control apparatus 30 in 1st embodiment is shown. It is a flow chart of load control device 30 communication slot allocation processing.
  • 5 is a flowchart (part 1) of a load distribution operation between two load control devices 30;
  • 5 is a flowchart (No. 2) of a load distribution operation between two load control devices.
  • FIG. 7 shows the configuration of the load control device 30 in the third embodiment.
  • FIG. 1 shows the configuration of the network system 50.
  • the network system 50 includes a plurality of load control devices 30 (parent node devices) and child node devices 40.
  • the load control device 30 and the child node device 40 perform wireless communication complying with a standard such as Bluetooth.
  • the load control device 30 and the child node device 40 may be referred to as nodes without distinguishing between them.
  • Each node performs data transfer using wireless communication.
  • the data is transmitted from the transmission source node (for example, the node src which is the child node device 40) to the transmission destination node (for example, the child node device 40) via the data relay node (for example, the node p which is the load control device 30).
  • the load control device 30 (for example, the node p) assigns a slot in the wireless communication frame 60 to the peripheral child node device 40 and the own device that can wirelessly communicate with the own device. Each node performs data transfer using the assigned slot. Nodes in the network system 50 perform time synchronization using existing technology, and each node can be synchronized in units of slots and frames 60. In the present embodiment, two load control devices 30 (for example, nodes p and q) perform load distribution, and the remaining amount of battery power (or the battery capacity of both devices is the same). Level power consumption) based on the premise of The child node device 40 is a known wireless communication device.
  • FIG. 2 shows the structure of the frame 60 in the present embodiment.
  • the frame 60 is configured by m slots (for example, s0, s1,... Sm-1) each having a period of Ts (msec), for example.
  • Ts time of Ts * m (msec).
  • m is an integer of 2 or more.
  • Each node performs communication by transmitting and receiving the same frame 60 wirelessly.
  • Each node transmits and receives data using the assigned slot by a known time division wireless communication technique.
  • the load control device 30 includes a control unit 20, a data holding unit 21, a power parameter calculation unit 22, a node density estimation unit 23, a transmission path setting unit 24, a power supply unit 13, and a radio unit 14.
  • the control unit 20 has the following functions.
  • Power parameter calculation unit 22 has already been assigned to its own device and child node device 40 It has a function of holding the total number of slots nallloc, calculating and holding a power parameter value. Based on the power parameter value, the control unit 20 derives an expected value of a power consumption index value after handover, which will be described later.
  • the power supply unit 13 has a function of supplying power to all the hardware modules of the load control device 30 and a function of periodically measuring and holding information about the battery.
  • the wireless unit 14 is a wireless unit conforming to a standard such as Bluetooth, and has a function of transmitting / receiving data to / from peripheral nodes and a function of measuring radio wave reception intensity information from other nodes.
  • the node density estimation unit 23 receives a function of deriving a surrounding node density ⁇ based on the radio wave reception intensity information, and the obtained node density ⁇ as an input, and a path score value E representing the influence on the data transmission rate due to the path change.
  • the transmission path setting unit 24 has a function of setting an appropriate data transmission path based on destination information included in transmission data and position information of nodes in the network.
  • the data holding unit 21 has a function of storing a program that operates in the load control device 30, relay data received from another node, and other data.
  • the load control device 30 includes a part that realizes a function of collecting environmental information such as a temperature sensor, or a function of inputting to the data holding unit 21 by connection with an external peripheral device, which is not illustrated. May be.
  • Each unit described above is realized in hardware by a logic circuit or the like. Each unit may be realized by executing a program stored in the data holding unit 21 or the like by the load control device 30 or a processor (not shown) included in each unit.
  • the data storage unit 21 is realized by a storage device such as a semiconductor memory or a disk device (not shown) of the load control device 30.
  • the load control device 30 periodically measures the power parameter value of its own device when the number of allocatable slots nrsupply is 0 or more.
  • the power parameter values are, for example, band occupation ratio ⁇ i, cumulative power consumption ⁇ i, and data size score value_szi.
  • i is a node number of the load control device 30 as a node.
  • the power parameter calculation unit 22 of the node i calculates the band occupation rate ⁇ i as follows. [Equation 1]
  • nrsupply (i) is the total number of slots that can be allocated by the node i.
  • nallloc (i) is the total number of slots allocated to the node i and the child node devices 40 under its control, and is stored in the data holding unit 21 or the like.
  • the control unit 20 or the like resets the value of nallloc (i) to 0 when the battery of the node i is replaced or charged.
  • the bandwidth occupancy ⁇ i is an index value indicating how much allocation processing the node i has performed and how much power has been consumed. That is, this index value indicates, for example, a large amount of power consumed by the node i or a small amount of remaining battery power.
  • the power parameter calculation unit 22 of the node i measures the accumulated power consumption ⁇ i by a known method.
  • This accumulated power consumption can be calculated, for example, by inputting the remaining battery capacity and the battery capacity from the power supply unit 13.
  • the power parameter calculation unit 22 may calculate the cumulative power consumption by dividing the cumulative number of wireless use slots by the maximum number of available wireless slots. Note that ⁇ i is a value that becomes 0 when the battery of the node i is replaced or charged.
  • the power parameter calculation unit 22 of the node i calculates the data size score value according to Equation 2. calculate. [Expression 2]
  • szi is the data size [number of bits] held by the data holding unit 21.
  • FIG. 4 is a flowchart of the load control device 30 communication slot allocation process.
  • the control unit 20 of the load control device 30 When the accumulated power consumption ⁇ p of the load control device 30 is equal to or less than a preset threshold value (Yes in S101), the control unit 20 of the load control device 30 performs the allocation advertisement at a preset timing, Allocation of slots to peripheral child node devices 40 is started (S102). At this time, the control unit 20 includes identification information of the device itself, assignable slot number information (hereinafter referred to as void slot), and advertisement issuance schedule information in the slot assignment advertisement. When the accumulated power consumption ⁇ p exceeds the threshold value (No in S101), the load control device 30 performs a later-described load distribution advertisement (S108).
  • the control unit 20 may issue an allocation advertisement when the integrated value of the band occupation ratio ⁇ p and the cumulative power consumption ⁇ p is equal to or less than a threshold value.
  • the child node device 40 that desires to transmit data receives the allocation advertisement, the child node device 40 sends back a transmission request message to the load control device 30 with the request slot number dem and transmission destination information of its own device attached.
  • the control unit 20 of the load control device 30 confirms whether the requested slot number dem of the child node device 40 does not exceed the assignable number of slots nrsupply. (S104). As long as it does not exceed (Yes in S104), the control unit 20 allocates an empty slot to the child node device 40 (S105).
  • the control unit 20 adds the newly allocated slot number dem to the aforementioned nallloc (i).
  • the control unit 20 stops the slot allocation process.
  • the control unit 20 periodically continues the operations from S101 to S103.
  • the child node device 40 attaches a transmission completion notification to the last data packet and transmits it to the load control device 30.
  • the load control device 30 releases the slot assigned to the child node device 40 (S107).
  • FIG. 5 is a flowchart of the load control device 30 (for example, the node p in FIG. 1) when the assignment process is transferred.
  • FIG. 6 is a flowchart of the load control device 30 (for example, the node q in FIG. 1) when assignment processing is transferred.
  • One load control device 30 executes the process of FIG. 5 or 6 depending on whether the assignment process is transferred or transferred.
  • the control unit 20 of the node p starts the load distribution process by issuing an advertisement for load distribution when ⁇ p of the own device exceeds a preset threshold (S201). .
  • This step is described as S108 in FIG.
  • This load distribution advertisement includes void slot information and ⁇ p, ⁇ p, and _szp information of the device itself.
  • the void slot of the node p is described as _sk.
  • the node p waits for a reply from another node (S202). If no reply is received from any of the neighboring nodes (node q or the like) after a certain period of time (No in S202), the node p issues a normal slot allocation advertisement (S102 in FIG. 4).
  • the node q allocates one slot from the void slot to itself, and waits for an advertisement from a nearby load control device 30 (node p or the like) periodically or at a preset timing (S301 in FIG. 6).
  • a nearby load control device 30 node p or the like
  • the control unit 20 of the node q ends the load distribution process.
  • the control unit 20 of the node q receives the carrier reception strength RSSI (Received Signal Strength Indicator) measurement value of the carrier wave received from the node p from the wireless unit 14. The information is input together with the above-mentioned information included in the advertisement (S302).
  • RSSI Receiveived Signal Strength Indicator
  • the control unit 20 of the node q transfers node identification information such as the MAC address of the node p and RSSI information to the node density estimation unit 23, for example.
  • the node density estimation unit 23 stores the node identification information and the RSSI information in association with each other in the data holding unit 21 or the like.
  • the node density estimator 23 of the node q is a peripheral node density ⁇ based on the RSSI information of the carrier wave received from the node p, and further, a score value E ( ⁇ ) representing the influence of the route change in a dimensionless manner (hereinafter referred to as a route score). Value) is calculated and returned to the control unit 20 (S303).
  • the node density estimation unit 23 calculates the distance between the node p and the node q as the peripheral node density ⁇ .
  • the node density estimator 23 calculates the route score value E ( ⁇ ) using, for example, the equation (3).
  • the route score value E ( ⁇ ) (0 ⁇ E ( ⁇ ) ⁇ 1) is a small value if the peripheral node density ⁇ is small. Therefore, E ( ⁇ ) becomes smaller, for example, when the distance between the node p and the node q is closer, and indicates that the influence is small even when the slot allocation process is handed over from the node p to the node q.
  • Equation 3 Equation 3
  • l and L are positive real numbers
  • M is a positive integer.
  • I, L, and M are all values set by the administrator as system parameters of the load control device 30.
  • the power parameter calculation unit 22 of the node q calculates the bandwidth occupancy ⁇ q, the accumulated power consumption ⁇ q, and the data size score value_szq of the own device, and notifies the control unit 20 of the own device (S303).
  • the control unit 20 of the node q determines that the handover from the node p to the own node is performed.
  • m is the number of slots per frame 60.
  • _slpp is a sleep period set for the node p.
  • _Slpp is a multiple of the time of the frame 60 (number of cycles), that is, the number of slots to which the assignment is transferred by the node q.
  • _Slpp is a value set by the administrator as a system parameter of the node q.
  • _Slp may be the same in all load control devices 30 in the network system 50.
  • tx_maxq is the maximum number of times of wireless transmission / reception when a battery in which the node q is fully charged is used.
  • tx_maxq is a value set by the administrator as a system parameter of the load control device 30 based on actual measurement or the like.
  • tx_maxq may be the same in all load control devices 30 in the network system 50.
  • the left side of the equation 4 is a power consumption index value that increases and decreases according to the increase and decrease of the power consumption of the node p.
  • the index value may be a value that increases or decreases according to the increase or decrease of the power consumption of the node p, and is not limited to the calculated value by the left side of the equation (4).
  • the right side of the equation 4 is the expected value of the power consumption index of the node q that increases or decreases according to the increase or decrease of the power consumption after the handover of the node q.
  • the expected value is calculated based on the power consumption index value of the node q and taking into account the increase in the number of processing slots, the influence of radio transmission / reception, and the handover period.
  • the index value may be a value that increases or decreases according to the increase or decrease of the power consumption of the node q after the handover, and is not limited to the calculated value by the left side of the equation (4).
  • the control unit 20 of the node q issues a sleep request to the node p at _sk of the next frame 60 that has received the load distribution advertisement (S305).
  • the sleep request is received (Yes in S202 of FIG. 5)
  • the control unit 20 of the node p transitions to the sleep state for the number of cycles specified by slpp (S203).
  • the power supply unit 13 instructed by the control unit 20 or the control unit 20 turns off the power of the wireless unit 14 at _sk.
  • the control unit 20 may shift to another power saving mode in which the power of the wireless unit 14 in the corresponding slot_sk is not turned off and the slot allocation process is not performed.
  • the control unit 20 of the node q allocates _sk on behalf of the node p while the node p is in the sleep state.
  • the control unit 20 of the node q issues a slot allocation advertisement related to _sk to the surrounding child node devices 40 (S306). This process is the process described in S102 to S105 of FIG.
  • the child node device 40 makes a transmission reservation for _sk using the slot allocation advertisement issued by the node q, and starts transmission / reception of data.
  • the control unit 20 of the node q confirms whether transmission / reception with the child node device 40 is performed at _sk after the _slpp cycle number has elapsed since the sleep transition of the node p.
  • the node q transmits a message (hereinafter referred to as a restore request) to release the right to allocate _sk to the node p (S308).
  • the node q transmits a sleep request to the node p again (S305).
  • the node p checks whether or not there is a message from the node q in _sk immediately after returning from the sleep state (S204).
  • this message is a restore request (Yes in S204)
  • the control unit 20 of the node p resumes _sk allocation (S204). That is, the control unit 20 of the node p proceeds to the process of S102 of FIG.
  • the message from the node q is a sleep request (No in S204)
  • the node p transitions to the sleep state again and turns off the power of the wireless unit 14 at _sk (S203). Note that the determination by the above equation (Equation 4) is based on the premise that the battery capacities of all nodes are the same.
  • control unit 20 indirectly determines that the handover is performed when the remaining power level of the battery of the node p is smaller than the estimated remaining power level of the battery of the node q, according to the above equation (Equation 4).
  • the control unit 20 may directly determine whether or not handover is possible using a remaining battery index that reflects the difference in battery capacity of each node. For example, the control unit 20 obtains the remaining battery index value by subtracting the above-described power consumption index value or the expected power consumption index value from the power consumption index value during full charge.
  • the power consumption index value at the time of full charge is obtained based on actual measurement and experience, for example. This value is a value set by the administrator as a system parameter of the load control device 30.
  • the load control device 30 of the present embodiment autonomously distributes the load in the network system 50, and the remaining amount of power such as a battery between the load control devices 30. Can be leveled. As a result, it is possible to prolong the operation time of the network system 50 as a whole without requiring battery replacement or the like. Furthermore, the collection of the load control device 30, the replacement frequency of the battery, etc. can be reduced, and the maintenance cost can be reduced. The reason is that the control unit 20 evaluates the remaining power based on the power consumption index value of each load control device 30 and avoids the bias of the remaining power between the load control devices 30.
  • the load control device 30 of the present embodiment can correctly estimate the influence of the handover and appropriately determines whether or not to perform the handover.
  • the reason is that the control unit 20 takes into account the increase of the processing amount, the influence of the radio wave condition due to the route change, and the like in the calculation of the expected value of the power consumption index on the handover side.
  • the load control device 30 of the present embodiment can effectively utilize the radio band. Therefore, the throughput of the network system 50 is improved.
  • the reason is that other load control devices 30 assign void slots that can be assigned by the load control device 30 in the sleep state. Therefore, it is possible to avoid a state in which the wireless band (wireless slot) that is the shared asset cannot be used during the sleep period.
  • the load control device 30 of the present embodiment can estimate the power consumption of the peripheral nodes with a small additional load. Therefore, the load control device 30 of the present embodiment can be applied to a sensor node that is severe in terms of power. The reason is that the control unit 20 estimates the estimated power consumption of the peripheral nodes using only the environmental information that is easy to collect.
  • the configuration of the load control device 30 in this embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 3).
  • the operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except for the advertising operation at the time of load distribution.
  • the handover from the node p to the node q is performed as follows.
  • the control unit 20 of the node p allocates one slot from the void slot to the own device, and periodically collects ⁇ i, ⁇ i, _szi, and demi information of the peripheral load control device 30 including the node q.
  • the control unit 20 calculates the score value Li, associates the node identification information with it, and stores it in the data storage unit 21, for example.
  • the score value Li is an index calculated by the following formula, and is an index indicating that the smaller the value, the less the power consumption, and the more preferable as a handover destination. [Equation 5] When the ⁇ p of the own device exceeds a preset threshold value (Yes in S101 in FIG.
  • the control unit 20 of the node p applies to the load control device 30 having the smallest Li (for example, the node q).
  • the load distribution advertisement is issued (S108 in FIG. 4 or S201 in FIG. 5).
  • This load distribution advertisement includes the identifier information of the node q in addition to the void slot information, the ⁇ p, ⁇ p, and _szp information of the own device.
  • the operation of the control unit 20 of the node q is the same as that of FIG. 6 in the first embodiment except for the operation when the conditional expression for load distribution is not satisfied (No in S304 of FIG. 6).
  • the node q issues an error message to the node p.
  • the control unit 20 of the node p waits for a reply regarding the load balancing advertisement (S202 in FIG. 5).
  • the control unit 20 of the node p performs load distribution advertisement to the other load control device 30 having the second smallest Li value.
  • Send. (Effect of Second Embodiment)
  • the load control device 30 of this embodiment can appropriately find the load control device 30 to be handed over from the surrounding nodes. The reason is that the control unit 20 collects the score values Li of a plurality of other load control devices 30 and searches for the load control device 30 to be handed over in order of increasing Li value.
  • the load control device 30 includes a power parameter calculation unit 22 and a control unit 20.
  • the power parameter calculation unit 22 calculates the power parameter value of the own device. Based on the power parameter value of the own device, the control unit 20 calculates the expected power consumption index value of the own device after the additional execution of the predetermined process. Next, the control unit 20 is communicable with the own device and executes a predetermined process.
  • the other load control device is based on the power parameter value of the other load control device 30 input from the other load control device 30. 30 power consumption index values are calculated.
  • the control unit 20 transmits a predetermined process stop request to another load control device 30 when the power consumption index value of the other load control device 30 represents a remaining battery level smaller than the expected power consumption index value of the own device.
  • the load control device 30 autonomously distributes the load in the network system 50 and makes it possible to level the remaining amount of power such as a battery between the load control devices 30. As a result, it is possible to prolong the operation time of the network system 50 as a whole without requiring battery replacement or the like. Furthermore, the collection of the load control device 30, the replacement frequency of the battery, etc. can be reduced, and the maintenance cost can be reduced. The reason is that the control unit 20 evaluates the remaining power based on the power consumption index value of each load control device 30 and avoids the bias of the remaining power between the load control devices 30. While the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

　ネットワーク内の通信ノードが、通信ノード間で自律的に負荷分散を行い、ノードの電力消費量を平準化することを可能とする。　負荷制御装置は、自装置の電力パラメータ値を算出する算出手段と、自装置の電力パラメータ値に基づいて、所定処理の追加実行後の自装置の電力消費量指標見込み値を算出し、自装置と通信可能であって所定処理を実行する、他の負荷制御装置から入力された他の負荷制御装置の電力パラメータ値に基づいて他の負荷制御装置の電力消費量指標値を算出し、他の負荷制御装置の電力消費量指標値が自装置の電力消費量指標見込み値より小さな電池残量を表す場合に、他の負荷制御装置に所定処理停止要求を送信し、所定処理の実行を開始する制御手段、を備える。

Description

負荷制御装置、負荷制御システム、負荷制御プログラム、及び、負荷制御方法
本発明は、負荷制御装置、負荷制御システム、負荷制御プログラム、及び、負荷制御方法に関する。
　特許文献１は、高エネルギ効率アドホック・ネットワーク用の適応型スリーピングおよびウェイクアップの方法を開示する。同方法は、マルチノードネットワークの少なくとも１つのノードにおいて、ノードの残留エネルギ、近傍ノードの平均残留エネルギ、近傍ノードの位置、およびそれらの組合せに基づいてノード無線部のスリープ期間を決定する。
　特許文献２は、自局のバッテリ残量と送信電力設定から求めた中継依頼設定値を下回った場合に、他局へ中継依頼を行い、他局を経由して自局宛の通信情報を受信する通信端末を開示する。
　特許文献３は、データ送信スケジューリングの方法を開示する。同方法は、自装置の送受信イベントに加えて周辺の他ノードの送受信イベントを学習し、この進行をトレース・考慮しつつ、自装置の送信タイミングを決定する。
　特許文献４は、リソース量が最小の処理装置を選択する、制御装置を開示する。
　特許文献５は、アドホック通信システムにおける通信の方法が記載されている。同方法において、送信元端末装置は、経路内を通過する全ての中継装置の位置情報、およびパケット到達率、および電波受信強度レベル情報に基づいて動作スケジュールを決定し、経路外の中継装置の無線電源供給をオフ状態にする。
　特許文献６は、親機が、各子機の転送レートと蓄電池の残量を収集して、蓄電池の残量が一定以上ある子機の中で一番転送レートが速いものを新しい真の親機として選定し直すアドホック・ネットワークを開示する。
特開２００４−３３６７７９号公報 特開２００７−９６９８８号公報 特開２００８−９９０７４号公報 特開２００８−１４８２７８号公報 特開２００９−１５９４５７号公報 特開平１０−１４５２７６号公報
　ネットワーク内の通信ノードが、通信ノード間で自律的に負荷分散を行い、ノードの電力消費量を平準化することが出来ない。この結果、例えば、特定ノードのバッテリ切れ等でネットワークの運転が妨害される。または、ネットワークは、電力消費が問題とならない負荷分散制御装置を必要とする。
　特許文献１のセンサノードは、おのおの、近傍センサノードの平均残留エネルギに基づいてスリープ期間を決定するのみであり、個々のノードの残留エネルギの平準化は必ずしも達成しない。例えば、残留エネルギが比較的低いノードが近傍に多数密集している場合、残留エネルギが比較的高いセンサノードは、スリープ期間を長くする可能性がある。
　特許文献２の端末は、他局のバッテリ残量を考慮しておらず、上記課題を解決しない。特許文献３の技術は、上記解決に直接関係しない。
　特許文献５の中継装置は自律的なスケジュールを行わない。同技術は、電力消費量を問題としないスケジュール装置（送信元端末装置）を必要とする。特許文献６の技術は、親機の蓄電池残量を考慮しておらず、上記課題を解決しない。
　本願発明は、上記課題を解決するための技術を提供することを目的とする。
　本発明の一実施形態の負荷制御装置は、自装置の電力パラメータ値を算出する算出手段と、前記自装置の電力パラメータ値に基づいて、所定処理の追加実行後の自装置の電力消費量指標見込み値を算出し、自装置と通信可能であって前記所定処理を実行する、他の負荷制御装置から入力された前記他の負荷制御装置の電力パラメータ値に基づいて前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値を算出し、前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値が前記自装置の電力消費量指標見込み値より小さな電池残量を表す場合に、前記他の負荷制御装置に前記所定処理停止要求を送信し、前記所定処理の実行を開始する制御手段、を備える。
　本発明の一実施形態の負荷制御プログラムは、自装置の電力パラメータ値を算出する算出処理と、前記自装置の電力パラメータ値に基づいて、所定処理の追加実行後の自装置の電力消費量指標見込み値を算出し、自装置と通信可能であって前記所定処理を実行する、他の負荷制御装置から入力された前記他の負荷制御装置の電力パラメータ値に基づいて前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値を算出し、前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値が前記自装置の電力消費量指標見込み値より小さな電池残量を表す場合に、前記他の負荷制御装置に前記所定処理停止要求を送信し、前記所定処理の実行を開始する制御処理、をコンピュータに実行させる。
　本発明の一実施形態の負荷制御方法は、自装置の電力パラメータ値を算出し、前記自装置の電力パラメータ値に基づいて、所定処理の追加実行後の自装置の電力消費量指標見込み値を算出し、自装置と通信可能であって前記所定処理を実行する、他の負荷制御装置から入力された前記他の負荷制御装置の電力パラメータ値に基づいて前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値を算出し、前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値が前記自装置の電力消費量指標見込み値より小さな電池残量を表す場合に、前記他の負荷制御装置に前記所定処理停止要求を送信し、前記所定処理の実行を開始する。
　本発明は、ネットワーク内の通信ノードが、通信ノード間で自律的に負荷分散を行い、ノードのバッテリの電力残量を平準化することを可能とする。
ネットワークシステム５０の構成を示す。 本実施の形態におけるフレーム６０の構造を示す。 第一の実施の形態に於ける負荷制御装置３０の構成を示す。 負荷制御装置３０通信スロット割り当て処理のフローチャートである。 ２台の負荷制御装置３０の間の負荷分散動作のフローチャート（その１）である。 ２台の負荷制御装置３０の間の負荷分散動作のフローチャート（その２）である。 図７は、第三の実施の形態に於ける負荷制御装置３０の構成を示す。
　＜第一の実施形態＞
　（第一の実施形態の構成）
　図１は、ネットワークシステム５０の構成を示す。ネットワークシステム５０は、複数の負荷制御装置３０（親ノード装置）と子ノード装置４０を包含する。負荷制御装置３０及び子ノード装置４０は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の規格に準拠した無線通信を行う。以降、負荷制御装置３０及び子ノード装置４０は、両者を区別せずにノードと呼ばれることがある。
　各ノードは無線通信を使用してデータ転送を行う。データは、送信元ノード（例えば、子ノード装置４０であるノードｓｒｃ）から、データ中継ノード（例えば、負荷制御装置３０であるノードｐ）を経て、送信先ノード（例えば、子ノード装置４０であるノードｄｓｔ）に達する。
　負荷制御装置３０（例えば、ノードｐ）は、自装置と無線通信可能な周辺の子ノード装置４０及び自装置に対して、無線通信のフレーム６０中のスロットを割り当てる。各ノードは割り当てられたスロットを使ってデータ転送を行う。ネットワークシステム５０内のノードは既存技術によって時刻同期を行っており、各ノードは、スロットおよびフレーム６０という単位で同期可能である。
　本実施の形態に於いては、２つの負荷制御装置３０（例えばノードｐとｑ）が、負荷分散を行って、両装置間のバッテリの電力残量（または、両装置のバッテリ容量が同じとの前提の基で、電力消費量）を平準化する。なお、子ノード装置４０は既知の無線通信装置である。負荷分散後、データは、例えば、ノードｓｒｃから、ノードｑを経てノードｄｓｔに達する。
　なお、同一の通信装置が、負荷制御装置３０兼子ノード装置４０として動作するように構成されても良い。
　図２は、本実施の形態におけるフレーム６０の構造を示す。フレーム６０は、それぞれ期間が例えばＴｓ（ｍｓｅｃ）のｍ個のスロット（例えば、ｓ０、ｓ１、．．．ｓｍ−１）によって構成される。各フレーム６０は、Ｔｓ＊ｍ（ｍｓｅｃ）の時間で送受信される。この時、ｍは２以上の整数である。
　各ノードは、同じフレーム６０を無線により送受信することで通信を行う。各ノードは、既知の時分割無線通信技術により、割り当てられたスロットを用いてデータを送受信する。
　図３は、第一の実施の形態に於ける負荷制御装置３０の構成を示す。負荷制御装置３０は、制御部２０、データ保持部２１、電力パラメータ算出部２２、ノード密度推定部２３、送信経路設定部２４、電力供給部１３、及び、無線部１４を備える。
　制御部２０は、例えば、以下の機能を有する。１）スロットの単位で無線部１４の電源をオン／オフする機能２）子ノード装置４０に対して割り当て可能なスロットを通知する割り当て広告を送信する機能３）隣接する負荷制御装置３０から受信した割り当て広告に対して、子ノード装置４０のデータ中継および自装置のデータ送受信に必要なスロットの数（要求スロット数ｄｅｍ）を返信する機能４）帯域占有率α、累積電力消費量β、経路スコア値Ｅ（ρ）、およびデータサイズスコア値＿ｓｚ等に基づいて負荷分散の是非を判定する機能５）スロットの割り当てを行う機能
　電力パラメータ算出部２２は、自装置と子ノード装置４０に割り当て済みの総スロット数ｎｒａｌｌｏｃを保持し、電力パラメータ値を算出して、保持する機能を有する。制御部２０は、電力パラメータ値に基づいて、後述するハンドオーバ後の電力消費量指標値の見込み値を導出する。
　電力供給部１３は、負荷制御装置３０の全てのハードウェアモジュールに電力を供給する機能と、バッテリに関する情報を定期的に測定・保持する機能を有する。無線部１４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等の規格に準拠した無線手段であり、周辺のノードとデータの送受信が行える機能と、他ノードからの電波受信強度情報を測定する機能とを備える。
　ノード密度推定部２３は、電波受信強度情報に基づいて周辺のノード密度ρを導出する機能と、得られたノード密度ρを入力として、経路変更によるデータ伝送率への影響を表す経路スコア値Ｅ（ρ）を導出する機能とを有する。
　送信経路設定部２４は、送信データに含まれる宛先情報およびネットワーク内ノードの位置情報に基づいて、適切なデータ伝送経路設定を行う機能を有する。
　データ保持部２１は、負荷制御装置３０で動作するプログラム、他ノードから受信した中継データ、その他データを格納する機能を備える。
　負荷制御装置３０は、この他、図示されていない、温度センサのような環境情報を収集する機能、または外部周辺機器との接続によってデータ保持部２１に対して入力する機能を実現する部分を備えても良い。
　上述した各部は、論理回路等によってハードウェア的に実現される。各部は、負荷制御装置３０や各部が備える図示しないプロセッサが、データ保持部２１等に格納されるプログラムを実行することで実現されても良い。なお、データ格納部２１は、負荷制御装置３０の図示しない半導体メモリやディスク装置等の記憶装置によって実現される。
　（第一の実施形態の動作）負荷制御装置３０は、割り当て可能なスロット数ｎｒｓｕｐｐｌｙが０以上の場合、定期的に自装置の電力パラメータ値を測定する。電力パラメータ値は、例えば、帯域占有率αｉ、累積電力消費量βｉ、データサイズスコア値＿ｓｚｉである。ここで、ｉは、ノードとしての負荷制御装置３０のノード番号である。
　ノードｉの電力パラメータ算出部２２は、帯域占有率αｉを以下のように算出する。
　［数１］
　ここで、ｎｒｓｕｐｐｌｙ（ｉ）はノードｉが割り当て可能な全スロット数である。ｎｒａｌｌｏｃ（ｉ）はノードｉと配下の子ノード装置４０に割り当て済みの総スロット数であり、データ保持部２１等に記憶されている。なお、制御部２０等は、ノードｉのバッテリ交換や充電時に、ｎｒａｌｌｏｃ（ｉ）の値を０にリセットする。
　帯域占有率αｉは、概ねノードｉがどれだけの割り当て処理を行ってきており、どれだけ電力を消費してきたかの指標値である。即ち、この指標値は、例えば、ノードｉの電力消費量の多さ、或いは、バッテリ残量の少なさを示す。
　ノードｉの電力パラメータ算出部２２は、周知の方法で累積電力消費量βｉを測定する。この累積電力消費量は、例えば、電力供給部１３からバッテリ残量とバッテリ容量を入力して算出可能である。電力パラメータ算出部２２は、累積無線利用スロット数を最大無線利用可能スロット数で割ることで、この累積電力消費量を算出しても良い。
　なお、βｉは、ノードｉのバッテリ入替、または、充電により０となる値である。
　ノードｉの電力パラメータ算出部２２は、バッファに書き込まれている現在のデータサイズｓｚｉ、および無線部１４の無線（Ｌ１）の転送速度ｂｉｔｒａｔｅ（ｂｐｓ）に基づいて、数２に従ってデータサイズスコア値を算出する。
　［数２］ここで、ｓｚｉは、データ保持部２１が保持するデータサイズ［ｂｉｔ数］である。
　図４は、負荷制御装置３０通信スロット割り当て処理のフローチャートである。負荷制御装置３０の制御部２０は、自装置の累積電力消費量βｐが事前に設定された閾値以下の場合（Ｓ１０１でＹｅｓ）、予め設定されたタイミングで割り当て広告を行うことで、自装置および周辺の子ノード装置４０に対するスロットの割り当てを開始する（Ｓ１０２）。この時、制御部２０は、スロット割り当て広告に、自装置の識別情報、割り当て可能なスロット番号情報（以降ｖｏｉｄ　ｓｌｏｔ）、および広告発行スケジュール情報を含める。
　負荷制御装置３０は、累積電力消費量βｐが閾値を越えた場合（Ｓ１０１でＮｏ）、後述の負荷分散広告を行う（Ｓ１０８）。制御部２０は、帯域占有率αｐと累積電力消費量βｐの積算値が閾値以下である場合に割り当て広告を発行しても良い。
　データの送信を希望する子ノード装置４０は、割り当て広告を受信すると、自装置の要求スロット数ｄｅｍおよび送信宛先情報を添付して送信要求メッセージを負荷制御装置３０に返信する。
　負荷制御装置３０の制御部２０は、子ノード装置４０から送信要求メッセージを受信した場合（Ｓ１０３でＹｅｓ）、子ノード装置４０の要求スロット数ｄｅｍが割り当て可能なスロット数ｎｒｓｕｐｐｌｙを越えないかを確認する（Ｓ１０４）。越えない限り（Ｓ１０４でＹｅｓ）、制御部２０は、当該子ノード装置４０に対して空きスロットを割り当てる（Ｓ１０５）。この時、制御部２０は、新規に割り当てたスロット数ｄｅｍを前述のｎｒａｌｌｏｃ（ｉ）に加算する。また、要求スロット数ｄｅｍがｎｒｓｕｐｐｌｙを越える場合（Ｓ１０４でＮｏ）、制御部２０はスロットの割り当て処理を中止する。どのノードからも送信要求メッセージを受信しなかった場合（Ｓ１０３でＮｏ）、制御部２０は定期的にＳ１０１からＳ１０３までの動作を継続する。
　子ノード装置４０はデータ送信完了時、最後のデータパケットに送信完了通知を添付して負荷制御装置３０に送信する。負荷制御装置３０は、この送信完了通知を受信すると（Ｓ１０６でＹｅｓ））、当該子ノード装置４０に割り当てていたスロットを解放する（Ｓ１０７）。
　図５及び図６は、２台の負荷制御装置３０の間の負荷分散動作のフローチャートである。負荷分散動作においては、例えば、電力残量が小さい負荷制御装置３０が、電力残量が比較的大きい他方の負荷制御装置３０に、スロットの割り当て処理を移譲（ハンドオーバ）する。
　図５は、割り当て処理を移譲する場合の負荷制御装置３０（例えば、図１のノードｐ）のフローチャートである。図６は、割り当て処理を移譲される場合の負荷制御装置３０（例えば、図１のノードｑ）のフローチャートである。一台の負荷制御装置３０は、割り当て処理を移譲する場合なのか、移譲される場合なのかに応じて、図５または６の処理を実行する。
　前述のように、ノードｐの制御部２０は、自装置のβｐが事前に設定された閾値を越えた場合、負荷分散を目的とした広告を発行することで負荷分散処理を開始する（Ｓ２０１）。なお、本ステップは、図４においてはＳ１０８として記載されている。この負荷分散広告は、ｖｏｉｄ　ｓｌｏｔ情報および自装置のαｐ、βｐ、および＿ｓｚｐ情報を含む。以降、ノードｐの持つｖｏｉｄ　ｓｌｏｔは＿ｓｋと記載される。
　ノードｐは負荷分散広告を発行した後、他のノードからの返信を待ち合わせる（Ｓ２０２）。一定期間経過してもどの周辺ノード（ノードｑ等）からも返信がなかった場合（Ｓ２０２でＮｏ）、ノードｐは通常のスロット割り当て広告を発行する（図４のＳ１０２）。
　ノードｑは、ｖｏｉｄ　ｓｌｏｔの中から１スロットを自装置に割り当て、定期的あるいは予め設定されたタイミングで付近の負荷制御装置３０（ノードｐ等）からの広告を待ち合わせる（図６のＳ３０１）。ノードｐからの負荷分散広告が無い場合（Ｓ３０１でＮｏ）、ノードｑの制御部２０は負荷分散処理を終了する。
　ノードｐからの負荷分散広告を受け取った場合（Ｓ３０１でＹｅｓ）、ノードｑの制御部２０は、無線部１４から、ノードｐから受信した搬送波の搬送波受信強度ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）測定値を、広告内に含まれる上述の情報と併せて入力する（Ｓ３０２）。
　ノードｑの制御部２０は、ノード密度推定部２３に対して、例えばノードｐのＭＡＣアドレスのようなノード識別情報とＲＳＳＩ情報を転送する。ノード密度推定部２３は、ノード識別情報とＲＳＳＩ情報を対応付けてデータ保持部２１等に記憶する。
　ノードｑのノード密度推定部２３は、ノードｐから受信した搬送波のＲＳＳＩ情報に基づいた周辺ノード密度ρ、さらには経路変更による影響を無次元で表したスコア値Ｅ（ρ）（以降、経路スコア値）を算出し、制御部２０へ返信する（Ｓ３０３）。ノード密度推定部２３は、例えば、ノードｐとノードｑ間の距離を周辺ノード密度ρとして算出する。
　ノード密度推定部２３は、経路スコア値Ｅ（ρ）を、例えば、数３の式を用いて算出する。経路スコア値Ｅ（ρ）（０＜Ｅ（ρ）＜１）は、周辺ノード密度ρが小さければ小さな値となる。従って、Ｅ（ρ）は、例えばノードｐとノードｑ間距離が近ければ小さくなり、スロット割り当て処理がノードｐからノードｑにハンドオーバされても、その影響が小さいことを示す。
　［数３］
　ここで、ｌおよびＬは正の実数であり、Ｍは正の整数である。Ｉ、Ｌ、Ｍは何れも、負荷制御装置３０のシステムパラメータとして、管理者によって設定される値である。
　ノードｑの電力パラメータ算出部２２は、自装置の帯域占有率αｑ、累積電力消費量βｑ、データサイズスコア値＿ｓｚｑを算出し、自装置の制御部２０へ通知する（Ｓ３０３）。
　ノードｑの制御部２０は、以下の数４の条件を満たす場合に（Ｓ３０４でＹｅｓ）、ノードｐから自ノードへのハンドオーバを行うと判断する。
　［数４］ここで、ｍはフレーム６０当たりスロット数である。
　また、＿ｓｌｐｐはノードｐに設定されたスリープ期間である。＿ｓｌｐｐは、フレーム６０の時間の倍数（サイクル数）、即ち、ノードｑが割り当てを移譲されるスロット数である。＿ｓｌｐｐは、ノードｑのシステムパラメータとして、管理者によって設定される値である。＿ｓｌｐは、ネットワークシステム５０内の全負荷制御装置３０で同一であっても良い。
　ｔｘ＿ｍａｘｑは、ノードｑがフルに充電されたバッテリを用いた場合の最大無線送受信回数である。ｔｘ＿ｍａｘｑは、実測などに基づいて、負荷制御装置３０のシステムパラメータとして、管理者によって設定される値である。ｔｘ＿ｍａｘｑは、ネットワークシステム５０内の全負荷制御装置３０で同一であっても良い。
　なお、上記数４の式の左辺は、ノードｐの電力消費量の増減に応じて増減する電力消費量指標値である。当該指標値は、ノードｐの電力消費量の増減に応じて増減する値であれば良く、上記数４の式の左辺による計算値に限定されない。
　上記数４の式の右辺は、ノードｑのハンドオーバ後の電力消費量の増減に応じて増減するノードｑの電力消費量指標見込み値である。上記式の右辺に於いて、当該見込み値は、ノードｑの電力消費量指標値をベースに、処理スロット数増、無線送受信影響度、ハンドオーバ期間を加味して計算される。当該指標値は、ハンドオーバ後のノードｑの電力消費量の増減に応じて増減する値であれば良く、数４の式の左辺による計算値に限定されない。
　負荷分散を行う場合、ノードｑの制御部２０は、負荷分散広告を受信した次のフレーム６０の＿ｓｋにおいてノードｐに対してスリープ要求を発行する（Ｓ３０５）。
　スリープ要求を受信する（図５のＳ２０２でＹｅｓ）と、ノードｐの制御部２０は、ｓｌｐｐで指定されるサイクル数の間スリープ状態に遷移する（Ｓ２０３）。スリープ状態にある間、制御部２０または制御部２０から指示された電力供給部１３は、＿ｓｋにおける無線部１４の電源をオフにする。
　制御部２０は、該当スロット＿ｓｋにおける無線部１４の電源をオフにせず、スロットの割り当て処理を行わない他の省電力モードに移行しても良い。
　ノードｑの制御部２０は、ノードｐがスリープ状態にある期間中、ノードｐに代わって＿ｓｋの割り当てを行う。この場合ノードｑの制御部２０は、ノードｑは周囲の子ノード装置４０に対して＿ｓｋに関するスロット割り当て広告を発行する（Ｓ３０６）。この処理は、図４のＳ１０２乃至Ｓ１０５に記載した処理である。
　子ノード装置４０は、ノードｑによって発行されたスロット割り当て広告を利用して＿ｓｋに関する送信予約を行い、データの送受信を開始する。
　ノードｑの制御部２０は、ノードｐのスリープ遷移から＿ｓｌｐｐサイクル数経過後、＿ｓｋにおいて子ノード装置４０との送受信が行われているかを確認する。データの送受信が無い場合（Ｓ３０７でＹｅｓ）、ノードｑは、＿ｓｋを割り当てる権利を解放する旨のメッセージ（以降、リストア要求）をノードｐに送信する（Ｓ３０８）。データの送受信が存在する場合（Ｓ３０７でＮｏ）、ノードｑは、ノードｐに対して再度スリープ要求を送信する（Ｓ３０５）。
　ノードｐは、スリープ状態からの復帰直後の＿ｓｋにおいて、ノードｑからのメッセージの有無を確認する（Ｓ２０４）。このメッセージがリストア要求であった場合（Ｓ２０４でＹｅｓ）、ノードｐの制御部２０は＿ｓｋの割り当てを再開する（Ｓ２０４）。即ち、ノードｐの制御部２０は、図４のＳ１０２の処理に進む。
　ノードｑからのメッセージがスリープ要求であった場合（Ｓ２０４でＮｏ）、ノードｐは再度スリープ状態へ遷移し、＿ｓｋにおいて無線部１４の電源をオフにする（Ｓ２０３）。
　なお、上記式（数４）による判断は、全てのノードのバッテリ容量が同じであることを前提としている。即ち、制御部２０は、上記式（数４）により間接的に、ノードｐのバッテリの電力残量が、ノードｑのバッテリの電力残量見込み値より小さい時にハンドオーバすると判断する。
　制御部２０は、ハンドオーバが可能か否かを、各ノードのバッテリ容量差を反映したバッテリ残量指標を用いて直接判断しても良い。例えば、制御部２０は、フル充電時の電力消費量指標値から上述の電力消費量指標値または電力消費量指標見込み値を差し引いてバッテリ残量指標値を求める。フル充電時の電力消費量指標値は、例えば、実測、経験に基づいて求められる。本値は、負荷制御装置３０のシステムパラメータとして、管理者によって設定される値である。
　（第一の実施の形態の効果）第一に、本実施形態の負荷制御装置３０は、ネットワークシステム５０内において、自律的に負荷分散を行い、負荷制御装置３０間のバッテリ等の電力残量を平準化することを可能とする。この結果、ネットワークシステム５０全体としての、バッテリ交換等を要しない運転時間の長期化が可能となる。さらに、負荷制御装置３０の回収やバッテリ等の交換頻度の低減、メンテナンスコスト低減が可能となる。
　その理由は、制御部２０が、各負荷制御装置３０の電力消費量指標値に基づいて電力残量を評価し、負荷制御装置３０間の電力残量の偏りを避けるからである。
　第二に、本実施形態の負荷制御装置３０は、ハンドオーバによる影響を正しく見積もることが出来、ハンドオーバすべきか否かの判断を適切に行う。
　その理由は、制御部２０は、ハンドオーバされる側の電力消費量指標の見込み値の算出に於いて、処理量の増加、経路変更による電波状態の影響等を加味するからである。
　第三に、本実施形態の負荷制御装置３０は、無線帯域を有効に活用することができる。したがって、ネットワークシステム５０のスループットが向上する。
　その理由は、スリープ状態の負荷制御装置３０によって割り当て可能なｖｏｉｄ　ｓｌｏｔを、他の負荷制御装置３０が割り当てるからである。したがって、共有資産である無線帯域（無線スロット）がスリープ期間中利用できないという状態を避けることができる。
　第四に、本実施形態の負荷制御装置３０は、周辺ノードの電力消費量を、小さな追加負荷で推定できる。したがって、本実施形態の負荷制御装置３０は、電力面でシビアなセンサノードにも適用可能である。
　その理由は、制御部２０は、収集の簡単な環境情報のみを利用して周辺ノードの見込み消費電力量を推定しているためである。
　＜第二の実施形態＞（第二の実施形態の構成）本実施の形態に於ける負荷制御装置３０の構成は、第１の実施形態と同じである（図３）。
　（第二の実施形態の動作）第二の実施形態の動作は、負荷分散時の広告動作を除いて、第一の実施形態と同様である。本実施形態において、ノードｐからノードｑへのハンドオーバは以下のように行われる。
　ノードｐの制御部２０は、ｖｏｉｄ　ｓｌｏｔの中から１スロットを自装置に割り当て、定期的にノードｑを含む周辺の負荷制御装置３０のαｉ、βｉ、＿ｓｚｉ、ｄｅｍｉ情報を収集する。制御部２０はスコア値Ｌｉを計算し、ノード識別情報を対応付けて、例えば、データ保持部２１に保持する。
　スコア値Ｌｉは以下の式で算出される指標であり、小さいほど、消費電力量が少なく、ハンドオーバ先としての好ましいことを示す指標である。
　［数５］
　ノードｐの制御部２０は、自装置のβｐが事前に設定された閾値を越えた場合（図４のＳ１０１でＹｅｓ）、最小のＬｉを持つ負荷制御装置３０（例えば、ノードｑ）に対して、負荷分散広告を発行する（図４のＳ１０８あるいは図５のＳ２０１）。この負荷分散広告は、ｖｏｉｄ　ｓｌｏｔ情報、自装置のαｐ、βｐ、および＿ｓｚｐ情報に加えて、ノードｑの識別子情報を含む。
　ノードｑの制御部２０の動作は、負荷分散の条件式を満たさない場合（図６のＳ３０４でＮｏ）の動作を除いて、第一の実施形態における図６同様である。ノードｑは、負荷分散の条件を満たさなかった場合（図６のＳ３０４でＮｏ）、ノードｐに対してエラーメッセージを発行する。
　ノードｐの制御部２０は、第一の実施形態と同様、負荷分散広告に関する返信を待ち合わせる（図５のＳ２０２）。送信先のノードｑからエラーメッセージを受信した場合（図５のＳ２０２でＮｏ）、ノードｐの制御部２０は、２番目に小さいＬｉの値を持つ他の負荷制御装置３０に対して負荷分散広告を送信する。
　（第二の実施の形態の効果）本実施形態の負荷制御装置３０は、周辺のノードからハンドオーバすべき負荷制御装置３０を適切に探し出すことが出来る。その理由は、制御部２０は、複数の他の負荷制御装置３０のスコア値Ｌｉを収集し、Ｌｉの値が小さい順に、ハンドオーバすべき負荷制御装置３０を探すからである。
　（第３の実施形態）
　負荷制御装置３０は、電力パラメータ算出部２２と制御部２０を備える。電力パラメータ算出部２２は自装置の電力パラメータ値を算出する。制御部２０は、自装置の電力パラメータ値に基づいて、所定処理の追加実行後の自装置の電力消費量指標見込み値を算出する。次に、制御部２０は、自装置と通信可能であって所定処理を実行する、他の負荷制御装置３０から入力された他の負荷制御装置３０の電力パラメータ値に基づいて他の負荷制御装置３０の電力消費量指標値を算出する。制御部２０は、他の負荷制御装置３０の電力消費量指標値が自装置の電力消費量指標見込み値より小さな電池残量を表す場合に、他の負荷制御装置３０に所定処理停止要求を送信し、所定処理の実行を開始する。
　本実施形態の負荷制御装置３０は、ネットワークシステム５０内において、自律的に負荷分散を行い、負荷制御装置３０間のバッテリ等の電力残量を平準化することを可能とする。この結果、ネットワークシステム５０全体としての、バッテリ交換等を要しない運転時間の長期化が可能となる。さらに、負荷制御装置３０の回収やバッテリ等の交換頻度の低減、メンテナンスコスト低減が可能となる。
　その理由は、制御部２０が、各負荷制御装置３０の電力消費量指標値に基づいて電力残量を評価し、負荷制御装置３０間の電力残量の偏りを避けるからである。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１０年８月２３日に出願された日本出願特願２０１０−１８６４１０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１３　電力供給部
　１４　無線部
　２０　制御部
　２１　データ保持部
　２２　電力パラメータ算出部
　２３　ノード密度推定部
　２４　送信経路設定部
　３０　負荷制御装置
　４０　子ノード装置
　５０　ネットワークシステム
　６０　フレーム

Claims (10)

  1. 　自装置の電力パラメータ値を算出する算出手段と、
    　前記自装置の電力パラメータ値に基づいて、所定処理の追加実行後の自装置の電力消費量指標見込み値を算出し、自装置と通信可能であって前記所定処理を実行する、他の負荷制御装置から入力された前記他の負荷制御装置の電力パラメータ値に基づいて前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値を算出し、前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値が前記自装置の電力消費量指標見込み値より小さな電池残量を表す場合に、前記他の負荷制御装置に前記所定処理停止要求を送信し、前記所定処理の実行を開始する制御手段、を備える負荷制御装置。
  2. 　前記所定処理は子ノード装置に近接無線通信フレーム内のｋ番目スロット（ｋは、１乃至フレーム内スロット数の何れか）を割り当てる処理であり、
    　前記電力パラメータ値は、帯域占有率、累積電力消費量、並びに、自装置または他の負荷制御装置に格納されるデータの送信時間を包含する請求項１の負荷制御装置。
  3. 　前記制御手段は、前記自装置の電力パラメータ値、及び、前記他の負荷制御装置から受信した電波強度に基づいて、前記自装置の電力消費量指標見込み値を算出する、請求項２の負荷制御装置。
  4. 　前記制御手段は、複数の他の負荷制御装置（複数の候補装置）の各々から、候補装置の電力パラメータ値および要求スロット数を受信して、前記候補装置の電力パラメータ値および前記要求スロット数に基づいて、前記複数の候補装置から前記他の負荷制御装置を選択する請求項２または３の負荷制御装置。
  5. 　前記停止要求を受け付けて、フレーム中のｋ番目のスロット期間中、無線通信を行う無線手段の電源をオフにする前記他の負荷制御装置、
    　前記子ノード装置、及び、
    　請求項２乃至４の何れかの負荷制御装置を包含する、負荷制御システム。
  6. 　自装置の電力パラメータ値を算出する算出処理と、
    　前記自装置の電力パラメータ値に基づいて、所定処理の追加実行後の自装置の電力消費量指標見込み値を算出し、自装置と通信可能であって前記所定処理を実行する、他の負荷制御装置から入力された前記他の負荷制御装置の電力パラメータ値に基づいて前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値を算出し、前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値が前記自装置の電力消費量指標見込み値より小さな電池残量を表す場合に、前記他の負荷制御装置に前記所定処理停止要求を送信し、前記所定処理の実行を開始する制御処理、をコンピュータに実行させる負荷制御プログラム。
  7. 　前記所定処理は子ノード装置に近接無線通信フレーム内のｋ番目スロット（ｋは、１乃至フレーム内スロット数の何れか）を割り当てる処理であり、
    　前記電力パラメータ値は、帯域占有率、累積電力消費量、並びに、自装置または他の負荷制御装置に格納されるデータの送信時間を包含する請求項６の負荷制御プログラム。
  8. 　前記自装置の電力パラメータ値、及び、前記他の負荷制御装置から受信した電波強度に基づいて、前記自装置の電力消費量指標見込み値を算出する前記制御処理を前記コンピュータに実行させる請求項７の負荷制御プログラム。
  9. 　自装置の電力パラメータ値を算出し、
    　前記自装置の電力パラメータ値に基づいて、所定処理の追加実行後の自装置の電力消費量指標見込み値を算出し、自装置と通信可能であって前記所定処理を実行する、他の負荷制御装置から入力された前記他の負荷制御装置の電力パラメータ値に基づいて前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値を算出し、前記他の負荷制御装置の電力消費量指標値が前記自装置の電力消費量指標見込み値より小さな電池残量を表す場合に、前記他の負荷制御装置に前記所定処理停止要求を送信し、前記所定処理の実行を開始する負荷制御方法。
  10. 　前記所定処理は子ノード装置に近接無線通信フレーム内のｋ番目スロット（ｋは、１乃至フレーム内スロット数の何れか）を割り当てる処理であり、
    　前記電力パラメータ値は、帯域占有率、累積電力消費量、並びに、自装置または他の負荷制御装置に格納されるデータの送信時間を包含する請求項９の負荷制御方法。
PCT/JP2011/068006 2010-08-23 2011-08-02 負荷制御装置、負荷制御システム、負荷制御プログラム、及び、負荷制御方法 WO2012026308A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010186410 2010-08-23
JP2010-186410 2010-08-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012026308A1 true WO2012026308A1 (ja) 2012-03-01

Family

ID=45723313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/068006 WO2012026308A1 (ja) 2010-08-23 2011-08-02 負荷制御装置、負荷制御システム、負荷制御プログラム、及び、負荷制御方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2012026308A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10145276A (ja) * 1996-11-07 1998-05-29 Nec Corp アドホックネットワークシステムとその接続方法
JP2005537692A (ja) * 2001-11-28 2005-12-08 モトローラ・インコーポレイテッド 複数のポイントを統合する無線ネットワーク間の通信システム及び通信方法
JP2008113354A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Nec Electronics Corp スター型接続のアドホックな無線ネットワークにおける親機選定方法及び親機選定機能を備えた端末

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10145276A (ja) * 1996-11-07 1998-05-29 Nec Corp アドホックネットワークシステムとその接続方法
JP2005537692A (ja) * 2001-11-28 2005-12-08 モトローラ・インコーポレイテッド 複数のポイントを統合する無線ネットワーク間の通信システム及び通信方法
JP2008113354A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Nec Electronics Corp スター型接続のアドホックな無線ネットワークにおける親機選定方法及び親機選定機能を備えた端末

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3200536B1 (en) Method and device for information submission and resource allocation in internet of vehicles
US10439749B2 (en) Wireless communication device and wireless communication system
JP5825131B2 (ja) ゲートウエイ装置、ノード装置、通信システム、動作期間の制御方法及びコンピュータプログラム
EP3354077B1 (en) Method and communications network for assigning enhanced physical downlink control channel resources
US7756096B2 (en) Transmission resource reservation management in wireless network
JP6593801B2 (ja) バッテリー駆動式ノード（ｂｐｎ）を管理するためのコンピューター実施方法
JP2018129788A (ja) 広域エネルギ回収センサ・ネットワーク展開のためのマルチホップ・ネットワーキング・プロトコル
JP5853797B2 (ja) ゲートウエイ装置、ノード装置、通信システム、動作期間の制御方法及びコンピュータプログラム
CN105657837B (zh) 虚拟小区资源分配方法、装置和系统
CN103703844A (zh) 用于覆盖独立单播调度的动态公共广播调度参数
JP6955880B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
KR101386835B1 (ko) 무선 애드혹 네트워크에서 노드 생존시간 증대를 위한 멀티홉 전송 방법
KR20130107345A (ko) 개인 영역 네트워크에서 통신하기 위한 방법 및 장치
KR20140075958A (ko) 채널 정보 제공 방법과 채널정보제공 데이터베이스 서버 및 채널 정보 제공 시스템
WO2012026308A1 (ja) 負荷制御装置、負荷制御システム、負荷制御プログラム、及び、負荷制御方法
JP5041871B2 (ja) ホスト計算機および無線ネットワーク・システム
CN113543203B (zh) 一种通信资源分配和通信节点唤醒的方法
JPWO2013133191A1 (ja) 通信システム及びその輻輳回避方法、並びにこの通信システムを用いた検針システム
JP2014036283A (ja) 無線通信システム
JP5454367B2 (ja) 通信システム、通信方法および通信処理用プログラム
JP6983931B2 (ja) 無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法及びプログラム
Aroua et al. A distributed unselfish spectrum assignment for smart microgrid cognitive wireless sensor networks
JP6057694B2 (ja) 無線テレメータリングシステム
JP6823133B2 (ja) 無線通信装置及び無線通信システム
CN113543198B (zh) 一种mesh网络通信方法及相关装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11819772

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11819772

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP