JP2013162423A - 無線通信システム、無線通信制御方法および無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】パケットの衝突を抑制することを課題とする。
【解決手段】各ノードは、GWに対して、自ノードがパケットの送信を要求するノードであることを示す登録パケットを送信する。そして、各ノードは、GWから通知された送信時間内で、GWに対してパケットを送信する。GWは、各ノードから登録パケットを受信し、GWと直接通信することができる隣接ノードを経由する経路ごとに、各経路で発生するトラフィック量を算出する。そして、GWは、算出された各経路のトラフィック量に基づいて、経路ごとに、パケットを送信する送信時間を割当て、割当てられた送信時間を各ノードに通知する。
【選択図】図1
【解決手段】各ノードは、GWに対して、自ノードがパケットの送信を要求するノードであることを示す登録パケットを送信する。そして、各ノードは、GWから通知された送信時間内で、GWに対してパケットを送信する。GWは、各ノードから登録パケットを受信し、GWと直接通信することができる隣接ノードを経由する経路ごとに、各経路で発生するトラフィック量を算出する。そして、GWは、算出された各経路のトラフィック量に基づいて、経路ごとに、パケットを送信する送信時間を割当て、割当てられた送信時間を各ノードに通知する。
【選択図】図1
Description
本発明は、無線通信システム、無線通信制御方法および無線通信装置に関する。
近年、複数の中継ノードを介して、宛先ノードに接続するマルチホップの無線通信システムが注目を集めている。マルチホップの無線通信システムでは、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を用いて、各ノードが自律的に通信を実行する。
CSMA/CAでは、各ノードが通信を実行する前にキャアリアセンスを実行して、受信電力強度(RSSI:Received Signal Strength Indication)を監視する。そして、各ノードは、一定値以下のRSSIを検出した場合またはRSSIを検知しない場合には、他のノードが送信していないと判断して、データ送信を実行する。
ところが、この手法では、宛先ノードの直接通信可能な範囲内にあり、かつ、送信ノードの送信をキャリアセンスで検出できないノードとの間でデータの衝突が発生する。つまり、送信ノードと、送信ノードからの受信電力が閾値以下になるノード(以降、隠れ端末と表記する)との間でパケットの衝突が発生し、パケットが宛先に到達しない事象等が発生する。
このような無線通信システムにおいてパケットを効率的に送信する技術として、例えば、各ノードが時間割当用のスロットで通信時間領域を要求し、ホップ数に応じて割当時間を一意に決定する技術が知られている。また、宛先ノードと1ホップで通信できるノードは時分割(Time Division Multiplexing)方式を用いてパケットを送信し、それ以外のノードは、時分割スロット以外の領域においてCSMA/CA方式を用いてパケットを送信する技術が知られている。
しかしながら、従来の技術では、宛先ノードから同一のホップ数でパケットを送信するノード同士でパケットが衝突する可能性が高くなったり、ノードを生成するコストが高くなったりすることから、パケットの衝突を抑制することが難しいという問題がある。
例えば、ホップ数に応じて割当時間を一意に決定する技術では、宛先ノードから同一のホップ数で宛先ノードにパケットを送信する全ノードが、同タイミングでパケット送信を開始する。このため、同一ホップ内で隠れ端末関係にあるノード同士のパケットが衝突する可能性が高い。また、時分割方式を用いる技術では、時分割方式とCSMA/CA方式との両方を1ノード内に実装することになるので、コストが高くなる。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、パケットの衝突を抑制することができる無線通信システム、無線通信制御方法および無線通信装置を提供することを目的とする。
本願の開示する無線通信システム、無線通信制御方法および無線通信装置は、一つの態様において、複数のノードがマルチホップ無線ネットワークを形成する無線通信システムである。各ノードは、宛先ノードに対して、自ノードがパケットの送信を要求するノードであることを示す登録パケットを送信する第1送信部を有する。各ノードは、前記宛先ノードから通知された送信時間内で、前記宛先ノードに対してパケットを送信する第2送信部を有する。前記宛先ノードは、前記各ノードから登録パケットを受信し、前記宛先ノードと直接通信することができる隣接ノードを経由する経路ごとに、各経路で発生するトラフィック量を算出する算出部を有する。前記宛先ノードは、前記算出部によって算出された各経路のトラフィック量に基づいて、前記経路ごとに、パケットを送信する送信時間を割当てる割当部と、前記割当部によって割当てられた送信時間を前記各ノードに通知する通知部とを有する。
本願の開示する無線通信システム、無線通信制御方法および無線通信装置の一つの態様によれば、パケットの衝突を抑制することができるという効果を奏する。
以下に、本願の開示する無線通信システム、無線通信制御方法および無線通信装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
[全体構成例]
図1は、実施例1に係る無線通信システムの全体構成例を示す図である。図1に示すように、この無線通信システムは、有線ネットワーク5と無線マルチホップネットワーク6とがゲートウェイ装置(GW)10を介して接続される。なお、図1に示す装置の数等は、あくまで例示であり、これに限定されるものではない。
図1は、実施例1に係る無線通信システムの全体構成例を示す図である。図1に示すように、この無線通信システムは、有線ネットワーク5と無線マルチホップネットワーク6とがゲートウェイ装置(GW)10を介して接続される。なお、図1に示す装置の数等は、あくまで例示であり、これに限定されるものではない。
有線ネットワーク5は、IP(Internet Protocol)等でデータ通信を実行するIP網であり、GW10に接続される管理サーバ5aを有する。管理サーバ5aは、無線マルチホップネットワーク6で検出されたデータを収集したり、無線マルチホップネットワーク6内の各ノードの電源管理や異常検出等を実行したりするサーバ装置である。
GW10は、無線マルチホップネットワーク6内の各ノードからデータを収集して、管理サーバ5aに送信する装置であり、無線通信を実行する機能やLAN(Local Area Network)等を用いて通信を実行する機能を有する。
無線マルチホップネットワーク6は、アドホックなネットワークを形成する複数のノードで構成される無線ネットワークである。図1の場合、無線マルチホップネットワーク6は、ノードA、ノードB、ノードC、ノードD、ノードE、ノードF、ノードG、ノードH、ノードI、ノードJ、ノードKで構成される。
図1に示した各ノードは、CSMA/CA方式を用いてパケットを送信する無線通信端末である。また、各ノードは、電気メータ、加速度センサ、温度センサなどの各種センサをノードの内部または外部に有する。そして、各ノードは、各種センサがセンシングした値であるセンサ値を含めたデータパケットをGW10に送信する。
ここで、ノードAは、GW10に直接通信できる隣接ノードであり、ノードBは、ノードAを介してGW10にデータを送信するノードであり、ノードCとノードDは、ノードBとノードAとを順に介してGW10にデータを送信するノードである。また、ノードEは、GW10に直接通信できる隣接ノードであり、ノードFは、ノードEを介してGW10にデータを送信するノードであり、ノードGは、ノードEとノードFとを順に介してGW10にデータを送信するノードである。また、ノードHは、GW10に直接通信できる隣接ノードであり、ノードIとノードKは、ノードHを介してGW10にデータを送信するノードであり、ノードJは、ノードIを介してGW10にデータを送信するノードである。
なお、GW10が電波を検出することができる位置に位置するノードAなどの隣接ノードを1ホップノードと呼び、1ホップノード以外のノードをマルチホップノードと呼ぶ。
また、各ノードは、隣接ノードとの間で、自身が保持する経路情報を含んだHELLOパケットなどの制御メッセージを交換することで、自律的に経路情報を更新し、宛先ノードまでの経路を構築する。なお、経路情報は、各ノードが動的に自動生成することもでき、管理者等が手動で更新することもできる。
このような無線マルチホップネットワークにおいて、各ノードは、GW10に対して、自ノードがパケットの送信を要求するノードであることを示す登録パケットを送信する。また、各ノードは、GW10から通知された送信時間内で、GW10に対してパケットを送信する。GW10は、各ノードから登録パケットを受信し、GW10と直接通信することができる隣接ノードを経由する経路ごとに、各経路で発生するトラフィック量を算出する。また、GW10は、算出された各経路のトラフィック量に基づいて、経路ごとに、パケットを送信する送信時間を割当てる。また、GW10は、割当てられた送信時間を各ノードに通知する。
このように、実施例1に係るGW10は、隣接ノードを含む経路ごとに送信時間を割当てることができる。また、各ノードは、GW10から割当てられた送信時間の範囲内でパケット送信を実行することができる。つまり、トラフィック量の多いノード同士に異なるリソースを割り当てるため、隠れ端末関係にあってもパケットの衝突確率が低下し、キャパシティを向上させることができる。この結果、パケットの衝突を抑制することができる。
[ハードウェア構成]
図2は、実施例1に係るゲートウェイおよびノードのハードウェア構成例を示す図である。なお、ゲートウェイとノードとは同様のハードウェア構成を有するので、ここでは、端末1として説明する。
図2は、実施例1に係るゲートウェイおよびノードのハードウェア構成例を示す図である。なお、ゲートウェイとノードとは同様のハードウェア構成を有するので、ここでは、端末1として説明する。
端末1は、アンテナ1aと、RF処理部1bと、A/D変換部1cと、ベースバンド処理部1dと、プロセッサ1eと、メモリ1fと、D/A変換部1gとを有する。アンテナ1aは、データである信号を電波として宛先に向けて送信し、データである信号を電波として受信するハードウェアである。なお、ここで例示したハードウェアはあくまで例示であり、これに限定されるものではなく、例えば変調部等のハードウェアを有していてもよい。なお、GW10については、図2に示したハードウェア以外にも例えば、有線ネットワークと接続するインタフェースを有する。
RF処理部1bは、アンテナ1aによって受信されたRF信号をIF信号等に変換して増幅させた後に、A/D変換部1cに出力する回路等である。また、RF処理部1bは、D/A変換部1gから入力されたデジタル信号をRF信号等に変換して増幅させた後に、アンテナ1aから出力させる回路等である。
A/D変換部1cは、RF処理部1bから入力されたIF信号などのアナログ信号をデジタル信号に変換して、ベースバンド処理部1dに出力する回路等である。ベースバンド処理部1dは、A/D変換部1cから入力されたデジタル信号に対して復調処理や誤り訂正処理等を実行する回路である。また、ベースバンド処理部1dは、プロセッサ1eから入力されたデータに対して変調処理等を実行して、D/A変換部1gに出力する。
プロセッサ1eは、CPU(Central Processing Unit)またはDSP(Digital Signal Processor)などのプロセッサであり、端末1の全体的な制御を司る。このプロセッサ1eは、ベースバンド処理部1dから出力されたデジタル信号に対して、例えば図3や図5に示す各機能部が実行する処理を実行する。また、プロセッサ1eは、送信対象のデータを生成して、ベースバンド処理部1dに出力する。
メモリ1fは、プロセッサ1eが実行するプログラム、プロセッサ1eが使用するデータや各種情報などを記憶する記憶装置である。例えば、メモリ1fは、図3に示す割当情報記憶部57に記憶される情報や図5に示した経路別トラフィック量記憶部12に記憶される情報を記憶する。D/A変換部1gは、ベースバンド処理部1dから出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換してRF処理部1bに出力する回路である。
[ノードの構成]
図3は、実施例1に係るノードの構成を示す機能ブロック図である。図1に示した各ノードは同様の構成を有するので、ここでは、ノード50として説明する。また、ここで示した各処理部は例示であり、これに限定されるものではない。
図3は、実施例1に係るノードの構成を示す機能ブロック図である。図1に示した各ノードは同様の構成を有するので、ここでは、ノード50として説明する。また、ここで示した各処理部は例示であり、これに限定されるものではない。
図3に示すように、ノード50は、パケット種別判定部51、転送処理部52、接続GW決定部53、登録パケット生成部54を有する。また、ノード50は、割当情報読取部55、割当情報転送処理部56、割当情報記憶部57、送信タイミング決定部58、ユーザデータ処理部59、パケット生成部60、パケット送信部61を有する。
パケット種別判定部51は、受信したパケットの種別を判定し、それぞれの種別に対応した処理部に受信パケットを出力する処理部である。例えば、パケット種別判定部51は、受信したパケットのヘッダに含まれるパケットの種類を示す情報を抽出する。そして、パケット種別判定部51は、パケットの種類が「割当通知」を示す識別子である場合には、受信したパケットを割当情報読取部55に出力する。また、パケット種別判定部51は、パケットの種類が「HELLO」などの制御メッセージを示す識別子である場合には、受信したパケットを接続GW決定部53に出力する。また、パケット種別判定部51は、パケットの種類がユニキャストで、かつ、宛先が自ノードではない転送対象のパケットを示す識別子である場合には、受信したパケットを転送処理部52に出力する。
つまり、パケット種別判定部51から転送処理部52へは、転送対象のパケットが出力される。また、パケット種別判定部51から接続GW決定部53へは、経路情報パケットが出力される。パケット種別判定部51から割当情報読取部55へは、割当通知パケットが出力される。パケット種別判定部51からユーザデータ処理部59へは、自分宛のデータパケットが出力される。
転送処理部52は、パケット種別判定部51から入力された転送対象のパケットを、宛先に向けて隣接ノードに転送する処理である。例えば、転送処理部52は、配下ノードから送信されたデータパケットが受信された場合に、GW10への経路となるノードに当該データパケットを転送する。この転送処理部52は、センサデータパケットや登録パケットなどのユニキャストパケットを転送する。なお、割当通知パケットは、ブロードキャストパケットなので、一旦受信した後、改めて送信される。このため、割当通知パケットは、転送処理部52を経由しない。
転送手法の例を説明すると、転送処理部52は、入力されたパケットのヘッダ等に含まれる「隣接宛先」を転送先である自ノードの隣接ノードのアドレス情報に書き換え、「隣接送信元」を自ノードのアドレス情報に書き換えてパケット送信部61に出力する。すなわち、転送処理部52は、最終的な宛先やパケット生成元を示すグローバルな情報については書き換えず、転送先や転送元を示すローカルな情報を書き換えて、次のノードに転送する。なお、転送先ノードを特定するための経路情報については、後述する接続GW決定部53等によって生成されてメモリ等に格納されている。
接続GW決定部53は、隣接ノードとの間で交換した経路情報に基づいて、接続先となるGWを決定する処理部である。また、接続先GW決定部53は、接続先となるGWに送信するための最初の転送先ノードも決定する処理部である。すなわち、接続先GW決定部53は、後述する代表端末を識別する代表端末IDを決定する。この代表端末IDは、割当情報を受信した場合に、自装置が所属するグループを識別する情報となる。
例えば、接続GW決定部53は、パケット種別判定部51から入力された各HELLOパケットから、経路情報を抽出してメモリ等に格納する。そして、接続GW決定部53は、抽出した経路情報から接続先となるGW10を決定し、GW10を決定したことを登録パケット生成部54に通知する。また、接続GW決定部53は、抽出した経路情報からルーティングテーブルを生成してメモリ等に格納する。
なお、接続GW決定部53は、ホップ数や経路品質を用いて、接続先のGWを決定したり、ルーティングテーブルを生成したりすることができる。一例を挙げると、接続GW決定部53は、GW10が接続先であることを通知するパケットを隣接ノードから受信した場合に、接続先のGWを決定する。また、接続GW決定部53は、経路情報等用いてトポロジ情報を生成し、トポロジ情報のルートノードを接続先のGWとして決定することもできる。また、接続GW決定部53は、接続先GWまでの経路について、ホップ数が少なくなる経路の順で決定したり、HELLOパケット等で通知された経路の品質がよい順に決定したりすることができる。
登録パケット生成部54は、ノード50が送信する予定のトラフィック量を含んだ登録パケットを生成する処理部である。例えば、登録パケット生成部54は、接続GW決定部53によって接続先のGWが決定されたことが通知されると、登録パケットを生成して、パケット送信部61に出力する。ここで、生成される登録パケットについて説明する。図4は、登録パケットのフォーマット例を示す図である。図4に示すように、登録パケットは、「隣接宛先、隣接送信元、最終宛先、登録パケット送信元、パケットの種類、発生予定トラフィック量」を有する。
「隣接宛先」は、転送先のノードを示すアドレス情報であり、例えば、ノード50の隣接ノードがノードAである場合には、ノードAのアドレス情報が格納される。「隣接送信元」は、転送元のノードを示すアドレス情報であり、例えば、ノード50がノードCから受信した登録パケットをノードAに転送する場合には、ノード50のアドレス情報が格納される。この「隣接宛先」と「隣接送信元」は、転送されるタイミングで書き換えられる。「最終宛先」は、登録パケットの宛先を示す情報であり、GW10のアドレス情報が格納される。「登録パケット送信元」は、登録パケットを生成したノードのアドレス情報が格納される。「パケットの種類」は、パケットの種別を特定する識別子が格納され、登録パケットの場合には「登録」が格納される。「発生予定トラフィック量」は、ノード50が送信する予定のデータ容量を示し、例えばビット数が格納される。なお、発生予定トラフィック量は、管理者等によってメモリ等に保持される。
割当情報読取部55は、パケット種別判定部51から出力された割当通知パケットから、自ノードがデータを送信することができる時間帯を読み取る処理部である。例えば、割当情報読取部55は、割当通知パケットから、送信開始後60秒後から120秒までの間などの情報までを読み取って、送信可能な時間帯として割当情報記憶部57に格納する。
割当情報転送処理部56は、受信した割当情報を配下のノードに転送するための処理を行う処理部である。例えば、割当情報転送処理部56は、割当情報読取部55によって読み出された割当情報を流用して、割当通知パケットを生成する。このとき、割当情報転送処理部56は、隣接宛先および最終宛先をブロードキャストとし、各領域の代表端末IDを自装置のIDに変更する。
割当情報記憶部57は、割当情報読取部55によって格納された時間帯を記憶する記憶部である。また、割当情報記憶部57は、無線マルチホップネットワークの各ノードで共通に保持する送信開始時間を記憶する。一例を挙げると、割当情報記憶部57は、センサデータを含んだパケットの送信開始時間として、10:00、11:00、12:00などを記憶する。
送信タイミング決定部58は、自ノードのパケット送信開始時間を検出する処理部である。例えば、送信タイミング決定部58は、割当情報記憶部57に情報が格納されると、格納された送信開始時間と送信可能な時間帯とを読み込む。そして、送信タイミング決定部58は、割当てられた送信時間内のランダムな時刻を送信タイミングに決定しておき、ノード50が計時する時刻情報を監視して、自ノードが送信可能な時間に到達すると、パケット生成部60にパケットの生成を指示する。その後、送信タイミング決定部58は、送信可能な時間帯が経過すると、パケット生成部60にパケットの生成を終了させる。
上述した例で説明すると、送信タイミング決定部58は、10:00になったことを検出すると、自ノードに割当てられた時間である60秒後すなわち10:01になるまで待機する。そして、送信タイミング決定部58は、10:01を検出すると、パケット生成部60にパケットの生成を指示する。その後、送信タイミング決定部58は、10:02を検出すると、パケット生成部60にパケットの生成を終了させる。
ユーザデータ処理部59は、ノード50に内蔵されるセンサやノード50の外部に接続されるセンサ等からセンサ値を取得する処理部である。例えば、ユーザデータ処理部59は、各種アプリケーションを実行し、センサがセンシングした値を取得して、パケット生成部60に出力する。
パケット生成部60は、センサ値を含んだデータパケットを生成する処理部である。例えば、パケット生成部60は、ユーザデータ処理部59からセンサ値を受信する。そして、パケット生成部60は、送信タイミング決定部58からパケット生成を指示された場合に、センサ値を含めたデータパケットを生成して、パケット送信部61に出力する。その後、パケット生成部60は、送信タイミング決定部58からパケットの生成を終了することを指示された場合に、データパケットの生成を終了する。
パケット送信部61は、各種パケットを宛先に向けて送信する処理部である。例えば、パケット送信部61は、転送処理部52から入力された転送対象のパケット、登録パケット生成部54から入力された登録パケット、パケット生成部60から入力されたデータパケット、割当情報転送処理部56から入力された割当通知パケットを宛先に向けて送信する。また、パケット送信部61は、各パケットを送信する際に、キャリアセンスを実行し、チャネルが空いていることを確認した上で送信する。
[GWの構成]
図5は、実施例1に係るゲートウェイの構成を示す機能ブロック図である。ここで示した各処理部は例示であり、これに限定されるものではない。
図5は、実施例1に係るゲートウェイの構成を示す機能ブロック図である。ここで示した各処理部は例示であり、これに限定されるものではない。
図5に示すように、GW10は、パケット種別判定部10aと、転送処理部10bと、経路別カウント部11と、経路別トラフィック量記憶部12と、送信時間割当部13と、割当情報生成部14と、ユーザデータ処理部15と、パケット送信部16とを有する。
パケット種別判定部10aは、受信したパケットの種別を判定し、それぞれの種別に対応した処理部に受信パケットを出力する処理部である。例えば、パケット種別判定部10aは、受信したパケットのヘッダに含まれるパケットの種類を示す情報を抽出する。そして、パケット種別判定部51は、パケットの種類が「登録パケット」を示す識別子である場合には、受信したパケットを経路別カウント部11に出力する。また、パケット種別判定部51は、パケットの種類が「データパケット」を示す識別子である場合には、受信したパケットを転送処理部10bに出力する。
転送処理部10bは、パケット種別判定部10aから出力されたデータパケットを管理サーバ5aなどに転送する処理部である。例えば、転送処理部10bは、各ノードから送信されたセンサデータなどのデータパケットが受信された場合に、受信されたパケットを管理サーバ5aに転送する。また、転送処理部10bは、管理サーバ5aから各ノードに対して送信されたパケットを転送する。
経路別カウント部11は、経路別のトラフィック量を算出して、経路別トラフィック量記憶部12に格納する処理部である。具体的には、経路別カウント部11は、1ホップノードごとにトラフィック量を算出する。すなわち、経路別カウント部11は、1ホップノードを経由するノードを1つのグループとして、無線マルチホップネットワーク内の各グループのトラフィック量を算出する。
図1の場合、経路別カウント部11は、ノードAを経由する経路として、ノードA、ノードB、ノードC、ノードDを1つのグループとしてトラフィック量を算出する。同様に、経路別カウント部11は、ノードEを経由する経路として、ノードE、ノードF、ノードGを1つのグループとしてトラフィック量を算出する。同様に、経路別カウント部11は、ノードHを経由する経路として、ノードH、ノードI、ノードJ、ノードKを1つのグループとしてトラフィック量を算出する。
続いて、トラフィック量の算出例について説明する。経路別カウント部11は、ノードA、ノードB、ノードC、ノードDの各々から受信した登録パケットの「発生予定トラフィック量」に格納されるビット数の合計をトラフィック量として算出する。別の例としては、経路別カウント部11は、ノードAを介して受信した登録パケットの数をトラフィック量として算出してもよい。図1のノードAを経由するグループについては、トラフィック量が4と算出される。なお、経路別カウント部11は、受信した登録パケットの「隣接送信元」によって、どの1ホップノードを経由した登録パケットかを特定することができる。
図5に戻り、経路別トラフィック量記憶部12は、経路別カウント部11によって格納された経路別のトラフィック量を記憶する記憶部である。例えば、経路別トラフィック量記憶部12は、ノードAを含む経路のトラフィック量が350ビット数、ノードEを含む経路のトラフィック量が200ビット数、ノードHを含む経路のトラフィック量が450ビット数などと記憶する。別例としてノード数を用いた場合、経路別トラフィック量記憶部12は、ノードAを含む経路のトラフィック量が4、ノードEを含む経路のトラフィック量が3、ノードHを含む経路のトラフィック量が4などと記憶する。
送信時間割当部13は、経路別カウント部11によって算出された各経路のトラフィック量に基づいて、経路ごとに、パケットを送信する送信時間を割当てる処理部である。具体的には、送信時間割当部13は、経路別トラフィック量記憶部12に記憶される情報を参照し、GW10にデータを送信することができる時間帯の範囲内で、トラフィック量が多い経路ごとに送信時間が多くなるように、送信時間を割当てる。
一例として、GW10がデータを受信できる時間が5分であり、ノードAを含む経路のトラフィック量が350ビット数、ノードEを含む経路のトラフィック量が200ビット数、ノードHを含む経路のトラフィック量が450ビット数であったとする。この場合、送信時間割当部13は、ノードAのグループのトラフィック量が全トラフィック量に占める割合が「350/(350+200+450)=0.35」と算出する。同様に、送信時間割当部13は、ノードEのグループのトラフィック量が全トラフィック量に占める割合が「200/(350+200+450)=0.2」と算出する。同様に、送信時間割当部13は、ノードHのグループのトラフィック量が全トラフィック量に占める割合が「450/(350+200+450)=0.45」と算出する。
そして、送信時間割当部13は、GW10がデータを受信できる時間が5分(300秒)のうち、ノードAのグループが送信できる時間帯を「300秒×0.35=105秒」間と算出する。同様に、送信時間割当部13は、GW10がデータを受信できる時間が5分(300秒)のうち、ノードEのグループが送信できる時間帯を「300秒×0.2=60秒」間と算出する。同様に、送信時間割当部13は、GW10がデータを受信できる時間が5分(300秒)のうち、ノードEのグループが送信できる時間帯を「300秒×0.45=135秒」間と算出する。
この結果、送信時間割当部13は、送信開始後から105秒までの時間帯をノードAのグループに対して割当てる。また、送信時間割当部13は、送信開始後105秒経過後から165秒経過するまでの時間帯をノードEのグループに対して割当てる。また、送信時間割当部13は、送信開始後165秒経過後から300秒経過するまでの時間帯をノードHのグループに対して割当てる。そして、送信時間割当部13は、各経路に割当てた時間帯を割当情報生成部14に通知する。
割当情報生成部14は、送信時間割当部13によって割当てられた送信時間を各ノードに通知するための割当通知パケットを生成する処理部である。具体的には、割当情報生成部14は、送信時間割当部13から通知された経路ごとの送信時間を含めたパケットを生成して、パケット送信部16に出力する。ここで、割当通知パケットについて説明する。図6は、割当通知パケットのフォーマット例を示す図である。図6に示すように、割当通知パケットは、「隣接宛先、隣接送信元、最終宛先、パケット送信元、パケットの種類、各領域の代表端末ID/割当時間」を有する。
「隣接宛先」は、転送先のノードを示すアドレス情報であり、例えば、GW10から送信される際にはブロードキャストアドレスが格納される。「隣接送信元」は、転送元のノードを示すアドレス情報である。この「隣接宛先」と「隣接送信元」は、転送されるタイミングで書き換えられる。「最終宛先」は、割当通知パケットの宛先を示す情報であり、ブロードキャストアドレス等が格納される。「パケット送信元」は、割当通知パケットを生成したGW10のアドレス情報が格納される。「パケットの種類」は、パケットの種別を特定する識別子が格納され、割当通知パケットの場合には「割当通知」が格納される。
「各領域の代表端末ID」は、1ホップノードのアドレス情報であり、例えば1ホップノードの数だけ用意される。「割当時間」は、割当情報生成部14から通知された送信時間が格納される。例えば、上述した例の場合、「各領域の代表端末ID」には「ノードAのアドレス情報」、「割当時間」には「送信開始0秒後から105秒まで」が格納される。同様に、「各領域の代表端末ID」には「ノードEのアドレス情報」、「割当時間」には「送信開始105秒後から165秒まで」が格納される。同様に、「各領域の代表端末ID」には「ノードHのアドレス情報」、「割当時間」には「送信開始165秒後から300秒まで」が格納される。
図5に戻り、ユーザデータ処理部15は、各種アプリケーションを実行して各種パケットを生成する処理部である。例えば、ユーザデータ処理部15は、自ノードが接続先のGWであることを通知するパケットや、各ノードや各ノードに接続されるセンサの電源を制御するパケット等を生成して、パケット送信部16に出力する。
パケット送信部16は、割当情報生成部14から入力された割当通知パケットやユーザデータ処理部15から入力された各種パケットを送信する処理部である。例えば、パケット送信部16は、各パケットを送信する際に、キャリアセンスを実行してチャネルが空いていることを確認した後に、上記各種パケットを送信する。
[処理の流れ]
次に、無線通信システムにおける処理の流れを説明する。ここでは、GW10が実行する処理の流れ、無線通信システムで実行される処理シーケンスを説明する。
次に、無線通信システムにおける処理の流れを説明する。ここでは、GW10が実行する処理の流れ、無線通信システムで実行される処理シーケンスを説明する。
(GWが実行する処理の流れ)
図7は、実施例1に係るGWが実行する処理の流れを示すフローチャートである。図7に示すように、GW10の経路別カウント部11は、トラフィック量測定期間中に登録パケットが受信されると(S101肯定、S102肯定)、トラフィック量を測定して(S103)、S101に戻る。なお、GW10の経路別カウント部11は、登録パケットを受信するたびに、登録パケットに含まれる「隣接送信元」ごとに、経路別トラフィック量記憶部12に記憶されるトラフィック量を算出する。
図7は、実施例1に係るGWが実行する処理の流れを示すフローチャートである。図7に示すように、GW10の経路別カウント部11は、トラフィック量測定期間中に登録パケットが受信されると(S101肯定、S102肯定)、トラフィック量を測定して(S103)、S101に戻る。なお、GW10の経路別カウント部11は、登録パケットを受信するたびに、登録パケットに含まれる「隣接送信元」ごとに、経路別トラフィック量記憶部12に記憶されるトラフィック量を算出する。
一方、経路別カウント部11は、トラフィック量測定期間中ではなく(S101否定)、トラフィック測定期間が終了している状態で(S104肯定)、登録パケットが受信されると(S105肯定)、割当時間をリセットする(S106)。そして、経路別カウント部11は、トラフィック量の測定を開始した後(S107)、S101に戻って以降の処理を繰り返す。
また、経路別カウント部11は、トラフィック測定期間が終了した状態で登録パケットが受信されないと(S104否定)、トラフィック量の測定を終了する(S108)。
その後、送信時間割当部13は、経路別カウント部11によって算出された各経路のトラフィック量に基づいて、経路ごとに、パケットを送信する送信時間を割当てる(S109)。
続いて、割当情報生成部14は、送信時間割当部13によって割当てられた送信時間を各ノードに通知するための割当通知パケットを生成する(S110)。そして、パケット送信部16は、キャリアセンスを実行してチャネルが空いていることを確認した後に(S111)、割当情報生成部14によって生成された割当通知パケットを各ノードに向けて送信する(S112)。
なお、ここでは、新たなノードから登録パケットを受信した場合に、図7の処理を実行することもできる。また、定期的に実行してもよく、任意のタイミングで実行してもよく、ノードの追加や削除を検出した場合に実行してもよい。
(シーケンス)
図8と図9は、実施例1に係る無線通信システムが実行する処理シーケンス図である。なお、図8と図9では、1ホップノードと、1ホップノードを経由してGW10にデータを送信する配下ノードとを分けて図示しているが、両ノードとも図3に示した構成を有するので、ここでは、両ノードとも図3で説明した処理部や符号等を用いて説明する。
図8と図9は、実施例1に係る無線通信システムが実行する処理シーケンス図である。なお、図8と図9では、1ホップノードと、1ホップノードを経由してGW10にデータを送信する配下ノードとを分けて図示しているが、両ノードとも図3に示した構成を有するので、ここでは、両ノードとも図3で説明した処理部や符号等を用いて説明する。
図8に示すように、1ホップノードのパケット送信部61は、1ホップで通信できるGW10や配下ノード各々との間で、経路情報を含んだHELLOパケットを交換して、経路情報を構築する(S201〜S203)。そして、接続GW決定部53は、構築された経路情報等に基づいて、接続先となるGW10を決定する(S204)。その後、登録パケット生成部54は、自ノードが送信を予定するトラフィック量を含めて登録パケットを生成する(S205)。そして、パケット送信部61は、キャリアセンスを実行してチャネルが空いていることを確認した後に(S206)、登録パケットをGW10に向けて送信する(S207とS208)。
GW10の経路別カウント部11は、1ホップノードから送信された登録パケットに基づいて、1ホップノードを経由する経路ごとに、トラフィック量を算出して経路別トラフィック量記憶部12に格納する(S209)。すなわち、経路別カウント部11は、登録パケットから「隣接送信元」と「発生予定トラフィック量」とを抽出し、1ホップノードを経由する経路ごとに、トラフィック量の合計を算出して経路別トラフィック量記憶部12に格納する。
なお、1ホップノードから送信された登録パケットは、GW10だけでなく、1ホップノードと直接通信できる配下ノードにも受信される。ところが、当該配下ノードは、登録パケットに含まれる「最終宛先」または「隣接宛先」に自ノードのアドレス情報が格納されていないことから、転送対象外のパケットと判定し、受信した登録パケットを破棄する。
また、配下ノードのパケット送信部61は、1ホップで通信できる1ホップノードや配下ノード各々との間で、経路情報を含んだHELLOパケットを交換して、経路情報を構築する(S210とS211)。そして、配下ノードの接続GW決定部53は、構築された経路情報等に基づいて、接続先となるGW10を決定する(S212)。その後、配下ノードの登録パケット生成部54は、自ノードが送信を予定するトラフィック量を含めて登録パケットを生成する(S213)。そして、配下ノードのパケット送信部61は、キャリアセンスを実行してチャネルが空いていることを確認した後に(S214)、生成された登録パケットをGW10に向けて送信する(S215とS216)。
1ホップノードのパケット種別判定部51が配下ノードから受信した登録パケットを転送対象と判定し、パケット送信部61は、キャリアセンスを実行してチャネルが空いていることを確認した後に(S217)、S218とS219を実行する。すなわち、パケット送信部61は、転送処理部52によって転送処理が実行された後に、宛先のGW10に向けて当該登録パケットを転送する。
このとき、1ホップノードの転送処理部52は、「隣接宛先」を隣接ノードのアドレス情報に書き換え、さらに「隣接送信元」を自ノードのアドレス情報に書き換える。なお、配下ノードから送信された登録パケットは、1ホップノードだけでなく、配下ノードと直接通信できる他の配下ノードにも受信される。ところが、上述したように、他の配下ノードは、登録パケットに含まれる「最終宛先」または「隣接宛先」に自ノードのアドレス情報が格納されていないことから、転送対象外のパケットと判定し、受信した登録パケットを破棄する。
GW10の経路別カウント部11は、1ホップノードから送信された登録パケットに基づいて、1ホップノードを経由する経路ごとに、トラフィック量を算出して経路別トラフィック量記憶部12に格納する(S220)。
その後、GW10の送信時間割当部13は、経路別カウント部11によって算出された各経路のトラフィック量に基づいて、経路ごとに、パケットを送信する送信時間を割当てる(S221)。続いて、割当情報生成部14は、送信時間割当部13によって割当てられた送信時間を各ノードに通知するための割当通知パケットを生成する(S222)。その後、パケット送信部16は、キャリアセンスを実行してチャネルが空いていることを確認した後に(S223)、割当情報生成部14によって生成された割当通知パケットをブロードキャスト送信する(S224とS225)。
この割当通知パケットを受信した1ホップノードの割当情報読取部55は、受信した割当通知パケットの「各領域の代表端末ID/割当時間」から自ノード宛の情報を抽出して、割当情報記憶部57に格納する(S226)。そして、1ホップノードの割当情報転送処理部56が割当通知パケットを生成し、パケット送信部61は、キャリアセンスを実行してチャネルが空いていることを確認した後に(S227)、受信した割当通知パケットを配下ノードに向けて送信する(S228とS229)。
このとき、1ホップノードの割当情報転送処理部56は、自ノードの配下ノードに関係ない、他のグループの「各領域の代表端末ID/割当時間」については削除してもよい。また、「隣接送信元」を自ノードのアドレス情報に書き換える。なお、ここでも、1ホップノードから送信された割当通知パケットは、1ホップノードと直接通信できる配下ノード以外にも、GW10や他の1ホップノードの配下ノードにも受信され、GW10や他の1ホップノードの配下ノードでは自分に関係のある情報が無ければ、破棄されることになる。
また、配下ノードの割当情報読取部55は、1ホップノードから受信した割当通知パケットの「各領域の代表端末ID/割当時間」から自ノード宛の情報を抽出して、割当情報記憶部57に格納する(S230)。なお、配下ノードは、受信した割当通知パケットの含まれる「各領域の代表端末ID/割当時間」を自ノードに割当てられた送信時間と認識することができる。また、配下ノードは、「各領域の代表端末ID/割当時間」が割当通知パケットに複数含まれている場合には、予め記憶する1ホップノードのアドレス情報と一致する「各領域の代表端末ID」に対応する「割当時間」を送信時間と認識することもできる。また、配下ノードは、1ホップノードのアドレスではなく、隣接する親ノードのアドレスを持っていてもよい。この場合、割当通知パケットの「各領域の代表端末ID」は、送信元端末のアドレスとなる。
続いて、図9に示すように、1ホップノードの送信タイミング決定部58は、自ノードに割当てられた送信時間になったことを検知する(S301)。すると、パケット生成部60は、センサ値を含んだデータパケットを生成する(S302)。そして、パケット送信部61は、キャリアセンスを実行してチャネルが空いていることを確認した後に(S303)、データパケットをGW10に向けて送信する(S304とS305)。なお、データパケットは、GW10以外に受信されるが上述した説明と同様の理由で破棄される。
また、配下ノードの送信タイミング決定部58も、自ノードに割当てられた送信時間になったことを検知する(S306)。すると、パケット生成部60は、センサ値を含んだデータパケットを生成する(S307)。そして、パケット送信部61は、キャリアセンスを実行してチャネルが空いていることを確認した後に(S308)、データパケットをGW10に向けて送信する(S309とS310)。なお、データパケットは、1ホップノード以外に受信されるが上述した説明と同様の理由で破棄される。
その後、1ホップノードのパケット種別判定部51が、配下ノードから受信したデータパケットを転送対象と判定し、パケット送信部61は、キャリアセンスを実行してチャネルが空いていることを確認した後に(S311)、S312とS313を実行する。すなわち、パケット送信部61は、転送処理部52によって転送処理が実行された後に、宛先のGW10に向けて当該データパケットを転送する。
[具体例]
次に、図10と図11とを用いて、上述した送信時間割当の具体例を説明する。ここでは、ノードの数によって送信時間を割当てる例を説明する。図10は、具体的なノード配置例を示す図である。図11は、具体的な送信時間割当例を示す図である。
次に、図10と図11とを用いて、上述した送信時間割当の具体例を説明する。ここでは、ノードの数によって送信時間を割当てる例を説明する。図10は、具体的なノード配置例を示す図である。図11は、具体的な送信時間割当例を示す図である。
図10に示す無線通信システムは、複数のノードとGWとを有する。複数のノードのうち、ノードA、ノードB、ノードC、ノードD、ノードE、ノードF、ノードGは、GWと直接通信することができる1ホップノードである。また、ノードAを経由してGWにパケットを送信するノードAの配下ノードとして、2台のノードがノードAに接続されている。同様に、ノードBを経由してGWにパケットを送信するノードBの配下ノードとして、3台のノードがノードBに接続されている。同様に、ノードCを経由してGWにパケットを送信するノードCの配下ノードとして、2台のノードがノードCに接続されている。同様に、ノードDを経由してGWにパケットを送信するノードDの配下ノードとして、1台のノードがノードDに接続されている。ノードE、ノードF、ノードG各々は、配下ノードを有していない。
このような状態において、各ノードは、所定の場所に設置されて起動すると、経路情報を含んだHELLOパケットを隣接ノードと交換して、経路情報の構築や接続GWを決定する。例えば、ノードAは、自ノードと直接通信することができる各ノードおよびGWとHELLOパケットを交換する。
そして、各ノードは、接続先のGWを決定した後、GWに対して登録パケットを送信する。例えば、各1ホップノードは、GWに対して直接登録パケットを送信する。また、1ホップノードは、自ノードの配下ノードから受信した登録パケットの「隣接送信元」を「自ノードのアドレス情報」に書き換えて、自ノードを経由した登録パケットであることを明らかにした上で、GWに向けて転送する。
その後、GWは、各ノードから受信した登録パケットに基づいて、各ノードに送信時間を割当てる。例えば、GWは、ノードAを経由した登録パケットが3つ、ノードBを経由した登録パケットが4つ、ノードCを経由した登録パケットが3つ、ノードDを経由した登録パケットが2つであることを把握する。また、GWは、ノードE、ノードF、ノードG各々を経由した登録パケットが1つずつであることを確認する。
この結果、GWは、ノードBのグループの送信時間が一番長く、その次がノードAのグループ、ノードCのグループ、ノードDのグループ、ノードEのグループ、ノードFのグループ、ノードGのグループの順になるように、送信時間を割当てる。
このようして送信時間を割当てた結果を図11に示す。図11に示すように、GWは、全送信時間Tの範囲内で、ノードAのグループには送信開始0秒後からt1秒までを送信時間として割当てる。また、GWは、ノードBのグループには送信開始t1秒後からt2秒までを送信時間として割当てる。GWは、ノードCのグループには送信開始t2秒後からt3秒までを送信時間として割当てる。GWは、ノードDのグループには送信開始t3秒後からt4秒までを送信時間として割当てる。そして、GWは、配下ノードを有さないノードE、ノードF、ノードG各々に残りの時間を割当てる。
このようにすることで、配下ノードの数が多いほど、GWに送信されるトラフィック量が多いと仮定した上で、送信時間を割当てることができる。トラフィックの多いノードにはそのトラフィック量に応じた領域を割り当てる。トラフィック量の少ないノードには全送信領域から割当済み時間分を除いた領域を割り当てる。このようにすることで、ノードA、ノードB、ノードC、ノードD各々のグループに属するノードから送信されるパケットは衝突なくGWに到着することができる。
また、配下ノードを有さないノードE、ノードF、ノードGから送信されるパケットは、他ノードから送信されるトラフィックとの衝突は回避でき、かつ、割り当て領域の過度な細分化による割り当て情報の肥大化を防ぐ事ができる。
なお、どのグループから送信を開始させるかについては、例えば装置番号の小さい順など任意に設定することができる。また、図10と図11では、配下ノードの数によって送信時間を割当てたので、配下ノードを有さないノードE、ノードF、ノードGについては、同じグループとして扱った。ところが、送信予定のビット数等に基づいて送信時間を割当てる場合には、配下ノードを有さないノードを1グループとせずに、ノードごとに送信時間を割当ててもよい。
[効果]
次に、図12から図14を用いて、上述した実施例の効果を説明する。図12は、従来技術を用いた場合の平均衝突率を説明する図である。図13は、実施例1を用いた場合の平均衝突率を説明する図である。図14は、計算結果を示す図である。
次に、図12から図14を用いて、上述した実施例の効果を説明する。図12は、従来技術を用いた場合の平均衝突率を説明する図である。図13は、実施例1を用いた場合の平均衝突率を説明する図である。図14は、計算結果を示す図である。
図12に示すように、従来技術の場合には、全ノードが、送信可能な時間帯を示す全割当窓幅(Tall)の範囲内で一斉にキャリアセンスを実行して、パケット送信を実行する。このため、Tall全体が、送信可能な時間帯で衝突する可能性のある時間幅となる。
一方、図13に示すように、実施例1を用いた場合、送信可能な時間帯を示す全割当窓幅(Tall)のうち、各グループに割当てられた時間帯Taであり、それ以外の時間帯がTb=Tall−Taとなる。このTaは、送信時間が割当てられたグループのノードだけがパケット送信を実行する時間帯なので、パケットの衝突を抑制できる時間帯(非衝突領域)となる。また、Tbは、配下ノードを有さないノードが一斉にパケット送信を実行する時間帯なので、パケットが衝突する可能性のある時間帯(衝突領域)となる。
すなわち、図12と図13とを比較すると、実施例1を用いた場合、従来技術と比べてTaの時間帯だけパケットが衝突する確率を低減することができる。ここで、シミュレーション結果を説明する。ここでは、ノードの密度固定でノード数を増加させる。また、配下ノードを有さないノード、言い換えると、中継局にならないノード数は、エリア増加に関らず固定される。また、配下ノードを有するノード、言い換えると、中継局になるノード数は、エリア増加に伴い増加する。このような条件下で、総ノード数に対するパケットの平均衝突率を比較した結果を図14に示す。なお、図14では、送信総時間を示す総割当スロットを2000、総ノード数を(A)+(B)、(A)を中継局になるノード数、(B)を中継局にならないノード数を示す100(固定値)とする。
図14に示すように、従来技術では、ノード数が増加するについて衝突確率も上昇している。これは、図12に示すように、ノード数が増加してもTallは変わらないことから、パケットが衝突する確率が単純に増加するためである。これに対して、実施例1を用いた場合、ノード数が増加するにつれて、衝突確率が低下しており、従来の3分の1程度まで確率を抑えることができる。これは、図13に示すように、Tallが固定値の状態で、ノード数が増加するに連れて非衝突領域Taが増加するためである。
上述したように、開示する無線通信システムでは、宛先ノードから同一のホップ数でパケットを送信するノード同士でパケットが衝突する可能性を小さくすることができる。また、開示する無線通信システムでは、各ノードにCSMA/CA方式を実装するだけで、時分割方式を実装しないので、ノードを生成するコストを抑えることができる。この結果、低コストでパケットの衝突を抑制することができる。
さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下に異なる実施例を説明する。
(宛先ノード)
上記実施例では、宛先ノードがGW装置である例を説明したが、これに限定されるものではなく、任意のノードを宛先とすることができる。
上記実施例では、宛先ノードがGW装置である例を説明したが、これに限定されるものではなく、任意のノードを宛先とすることができる。
(登録パケットの中継方法)
上記実施例では、各ノードが登録パケットをGWに送信し、1ホップノードが配下ノードから受信した各登録パケットをGWに転送する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、1ホップノードは、配下ノードから受信した登録パケットを一時的に保持した後に、1つの登録パケットにまとめてGWに送信してもよい。
上記実施例では、各ノードが登録パケットをGWに送信し、1ホップノードが配下ノードから受信した各登録パケットをGWに転送する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、1ホップノードは、配下ノードから受信した登録パケットを一時的に保持した後に、1つの登録パケットにまとめてGWに送信してもよい。
具体例を挙げると、図1に示したノードAは、ノードB、ノードC、ノードD各々から受信した登録パケットを一時的に保持する。その後、ノードAの登録パケット生成部54は、自ノードを含む4つの登録パケットを含めた1つの登録パケットをGWに送信する。このとき、ノードAの登録パケット生成部54は、ノード数が4であること、または各ノードの発生予定トラフィック量、または各ノードの発生予定トラフィック量の合計値を含めた登録パケットをGWに送信する。このようにすることで、登録パケット送信に関する無線リソースの消費を削減することができる。
(割当通知パケットの中継方法)
また、1ホップノードは、GWから受信した割当通知パケットを配下ノードに転送する場合にも、パケット容量を小さくすることができる。例えば、GWは、各1ホップノードに割当てた送信時間、すなわち各グループの割当時間を全て含んだ割当通知パケットを各1ホップノードに送信する。そして、1ホップノードの転送処理部52が、割当通知パケットから自ノードのグループ以外の送信時間を削除し、パケット送信部61が、自ノードのグループ以外の送信時間が削除された割当通知パケットを配下ノードに送信してもよい。なお、パケット送信部61は、割当通知パケットをそのまま配下ノードに送信してもよい。また、1ホップノードは、自ノードのアドレス情報に対応付けられているか否かによって、自ノードのグループに割当てられた送信時間を検出することができる。このようにすることで、割当通知パケット送信に関する無線リソースの消費を削減することができる。
また、1ホップノードは、GWから受信した割当通知パケットを配下ノードに転送する場合にも、パケット容量を小さくすることができる。例えば、GWは、各1ホップノードに割当てた送信時間、すなわち各グループの割当時間を全て含んだ割当通知パケットを各1ホップノードに送信する。そして、1ホップノードの転送処理部52が、割当通知パケットから自ノードのグループ以外の送信時間を削除し、パケット送信部61が、自ノードのグループ以外の送信時間が削除された割当通知パケットを配下ノードに送信してもよい。なお、パケット送信部61は、割当通知パケットをそのまま配下ノードに送信してもよい。また、1ホップノードは、自ノードのアドレス情報に対応付けられているか否かによって、自ノードのグループに割当てられた送信時間を検出することができる。このようにすることで、割当通知パケット送信に関する無線リソースの消費を削減することができる。
(再計算)
上記実施例では、GWは、新たなノードから登録パケットを新たに受信した場合に、送信時間の割当を再計算する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、定期的に実行してもよく、ノードの増減を検出した場合に実行してもよく、経路変更が発生した場合に実行してもよく、任意に設定することができる。具体例を挙げると、GWは、1ホップノードから受信した登録パケットの数が前回と異なる場合に、ノードの増減を検出する。また、GWは、定期的に送受信するHELLOパケットに基づいて経路を構築し、今回構築した経路情報が前回と異なる場合に、経路変更が発生したと検出する。
上記実施例では、GWは、新たなノードから登録パケットを新たに受信した場合に、送信時間の割当を再計算する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、定期的に実行してもよく、ノードの増減を検出した場合に実行してもよく、経路変更が発生した場合に実行してもよく、任意に設定することができる。具体例を挙げると、GWは、1ホップノードから受信した登録パケットの数が前回と異なる場合に、ノードの増減を検出する。また、GWは、定期的に送受信するHELLOパケットに基づいて経路を構築し、今回構築した経路情報が前回と異なる場合に、経路変更が発生したと検出する。
(送信時間内のパケット送信)
例えば、各ノードのパケット送信部は、GWから割当てられた送信時間内に送信するパケットを種別によって制御することができる。一例を挙げると、各ノードのパケット送信部は、自ノードで生成したデータパケットについては、GWから割当てられた送信時間内に送信するように制御することができる。すなわち、各ノードは、GWから割当てられた送信時間以外であっても、他のノードから受信したパケットの転送や自ノードで生成した登録パケットの送信を実行することができる。なお、各ノードは、自ノードで生成した登録パケットおよびデータパケットについては、GWから割当てられた送信時間内に送信するように制御することもできる。
例えば、各ノードのパケット送信部は、GWから割当てられた送信時間内に送信するパケットを種別によって制御することができる。一例を挙げると、各ノードのパケット送信部は、自ノードで生成したデータパケットについては、GWから割当てられた送信時間内に送信するように制御することができる。すなわち、各ノードは、GWから割当てられた送信時間以外であっても、他のノードから受信したパケットの転送や自ノードで生成した登録パケットの送信を実行することができる。なお、各ノードは、自ノードで生成した登録パケットおよびデータパケットについては、GWから割当てられた送信時間内に送信するように制御することもできる。
(システム)
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともできる。あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともできる。あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、パケット生成部60とパケット送信部61とを統合することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
1 端末
1a アンテナ
1b RF処理部
1c A/D変換部
1d ベースバンド処理部
1e プロセッサ
1f メモリ
1g D/A変換部
5 有線ネットワーク
5a 管理サーバ
6 無線マルチホップネットワーク
10 GW
11 経路別カウント部
12 経路別トラフィック量記憶部
13 送信時間割当部
14 割当情報生成部
15 ユーザデータ処理部
16 パケット送信部
50 ノード
51 パケット種別判定部
52 転送処理部
53 接続GW決定部
54 登録パケット生成部
55 割当情報読取部
56 割当情報転送処理部
57 割当情報記憶部
58 送信タイミング決定部
59 ユーザデータ処理部
60 パケット生成部
61 パケット送信部
1a アンテナ
1b RF処理部
1c A/D変換部
1d ベースバンド処理部
1e プロセッサ
1f メモリ
1g D/A変換部
5 有線ネットワーク
5a 管理サーバ
6 無線マルチホップネットワーク
10 GW
11 経路別カウント部
12 経路別トラフィック量記憶部
13 送信時間割当部
14 割当情報生成部
15 ユーザデータ処理部
16 パケット送信部
50 ノード
51 パケット種別判定部
52 転送処理部
53 接続GW決定部
54 登録パケット生成部
55 割当情報読取部
56 割当情報転送処理部
57 割当情報記憶部
58 送信タイミング決定部
59 ユーザデータ処理部
60 パケット生成部
61 パケット送信部
Claims (8)
- 複数のノードがマルチホップ無線ネットワークを形成する無線通信システムであって、
各ノードは、
宛先ノードに対して、自ノードがパケットの送信を要求するノードであることを示す登録パケットを送信する第1送信部と、
前記宛先ノードから通知された送信時間内で、前記宛先ノードに対してパケットを送信する第2送信部と、を有し、
前記宛先ノードは、
前記各ノードから登録パケットを受信し、前記宛先ノードと直接通信することができる隣接ノードを経由する経路ごとに、各経路で発生するトラフィック量を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された各経路のトラフィック量に基づいて、前記経路ごとに、パケットを送信する送信時間を割当てる割当部と、
前記割当部によって割当てられた送信時間を前記各ノードに通知する通知部と
を有することを特徴とする無線通信システム。 - 前記宛先ノードの割当部は、前記宛先ノードにデータを送信することができる時間帯の範囲内で、前記隣接ノードから受信した前記登録パケットの数、または、前記各ノードが送信を予定するデータ量の合計が多い前記経路ごとに送信時間が多くなるように、前記送信時間を割当てることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記各ノードのうち前記隣接ノードは、前記宛先ノードから受信した送信時間のうち自ノードに割当てられた送信時間を、自ノードを経由して前記宛先ノードにパケットを送信する配下のノードに通知する通知部をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記各ノードのうち前記隣接ノードの第1送信部は、自ノードを経由して前記宛先ノードにパケットを送信する配下のノード各々から受信した登録パケットに含まれる情報を1つにまとめた登録パケットを生成し、生成した登録パケットを前記宛先ノードに送信することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記各ノードの第1送信部は、前記宛先ノードまでの経路が変更された場合に、前記登録パケットを前記宛先ノードに送信し、
前記宛先のノードの割当部は、前記複数のノードのいずれかから前記登録パケットを受信した場合には、前記登録パケットを受信してから所定期間内に受信した登録パケットを用いて、前記経路ごとにパケットを送信する送信時間を割当てることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 複数のノードがマルチホップ無線ネットワークを形成する無線通信システムに適した無線通信制御方法であって、
各ノードが、
宛先ノードに対して、自ノードがパケットの送信を要求するノードであることを示す登録パケットを送信し、
前記宛先ノードから通知された送信時間内で、前記宛先ノードに対してパケットを送信する処理を実行し、
前記宛先ノードは、
前記各ノードから登録パケットを受信し、前記宛先ノードと直接通信することができる隣接ノードを経由する経路ごとに、各経路で発生するトラフィック量を算出し、
算出した各経路のトラフィック量に基づいて、前記経路ごとに、パケットを送信する送信時間を割当て、
割当てた送信時間を前記各ノードに通知する処理を
実行することを特徴とする無線通信制御方法。 - マルチホップ無線ネットワーク内の宛先ノードに対して、自ノードがパケットの送信を要求するノードであることを示す登録パケットを送信する第1送信部と、
前記宛先ノードから通知された送信時間内で、前記宛先ノードに対してパケットを送信する第2送信部と
を有することを特徴とする無線通信装置。 - マルチホップ無線ネットワークを形成する各ノードから、前記各ノードがパケットの送信を要求するノードであることを示す登録パケットを受信する受信部と、
前記受信部によって受信された登録パケットに基づいて、自ノードと直接通信することができる隣接ノードを経由する経路ごとに、各経路で発生するトラフィック量を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された各経路のトラフィック量に基づいて、前記経路ごとに、パケットを送信する送信時間を割当てる割当部と、
前記割当部によって割当てられた送信時間を前記各ノードに通知する通知部と
を有することを特徴とする無線通信装置。
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- 2012-02-07 JP JP2012024527A patent/JP2013162423A/ja active Pending
- 2012-10-31 US US13/665,150 patent/US20130201970A1/en not_active Abandoned
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