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JP4563210B2 - Communication control method, communication node, and communication system - Google Patents

Communication control method, communication node, and communication system Download PDF

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JP4563210B2 JP2005044572A JP2005044572A JP4563210B2 JP 4563210 B2 JP4563210 B2 JP 4563210B2 JP 2005044572 A JP2005044572 A JP 2005044572A JP 2005044572 A JP2005044572 A JP 2005044572A JP 4563210 B2 JP4563210 B2 JP 4563210B2
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Description

本発明は、通信制御方法、通信ノード、及び通信システムに関するものである。   The present invention relates to a communication control method, a communication node, and a communication system.

ワイヤレスセンサネットワークは、小型、低能力な通信ノードによって構成され、データを発生するノードはソース（Ｓｏｕｒｃｅ）ノード、データを収集するノードはシンク（Ｓｉｎｋ）ノードと呼ばれている。当該通信ノードは、一般的にバッテリ駆動であり、ネットワークの寿命を長くするためには通信ノードにおける消費電力を低く抑える必要がある。消費電力を抑える一つの方法として、ネットワーク内で情報を転送する際、中継ノードで複数のデータを集約することによって、通信量を削減する通信制御方法がある。かかる通信制御方法の一種として、シンクノードからの要求に応じて周期的にデータを送信する場合に、予め複数の通信ノードがデータ送信を行うタイミングを適切に設定することよって、効率よくデータの集約を行う通信制御方法が知られている（例えば、下記非特許文献１を参照）。
Ignacio Solis, Katia Obraczka, “Theimpact of timing in data aggregation for sensor networks,” Proc. of the IEEEinternational Conference on Communications(ICC2004), June 2004. A wireless sensor network is composed of small, low-capacity communication nodes. A node that generates data is called a source node, and a node that collects data is called a sink node. The communication node is generally battery-driven, and power consumption in the communication node needs to be kept low in order to extend the life of the network. As one method of reducing power consumption, there is a communication control method that reduces the amount of communication by aggregating a plurality of data at a relay node when transferring information in a network. As one type of such communication control method, when data is periodically transmitted in response to a request from a sink node, data is efficiently aggregated by appropriately setting timings at which a plurality of communication nodes perform data transmission in advance. A communication control method for performing is known (for example, see Non-Patent Document 1 below).
Ignacio Solis, Katia Obraczka, “Theimpact of timing in data aggregation for sensor networks,” Proc. Of the IEEE international Conference on Communications (ICC2004), June 2004.

ところで、上記従来の通信制御方法に従って動作する通信ノードは、一定の時間間隔で送信データを生成し、周期的に隣接通信ノードへのデータ送信を行うことを前提としている。したがって、全通信ノードがデータを送信するために、シンクノードからより遠方に位置する上流の通信ノードから順に通信を開始するよう、タイミングをずらして送信時刻を設定することによって、効率良く集約を行いながらデータ転送が行われている。   By the way, it is assumed that a communication node that operates according to the conventional communication control method generates transmission data at regular time intervals and periodically transmits data to adjacent communication nodes. Therefore, in order for all communication nodes to transmit data, aggregation is efficiently performed by setting transmission times at different timings so that communication is started in order from an upstream communication node located farther from the sink node. Data transfer is being performed.

しかしながら、事象の発生に応じて通信ノードがデータ生成、送信要求を行う事象起動型の通信形態では、送信要求を行う通信ノード、及びその送信要求の時刻が事象発生まで未確定であるため、予めタイミング設定を行う必要がある上記従来の通信制御方法をそのまま採用することができない。   However, in the event activation type communication mode in which the communication node performs data generation and transmission request according to the occurrence of the event, since the communication node that performs the transmission request and the time of the transmission request are uncertain until the event occurs, The conventional communication control method that requires timing setting cannot be employed as it is.

また、各通信ノードは、自分の周囲の通信ノードが送信すべきデータを持っているか否かを認識できないため、上流からのデータ到着を待ち合わせる必要があるかどうかを判定できない。   Further, since each communication node cannot recognize whether or not the communication nodes around it have data to be transmitted, it cannot determine whether it is necessary to wait for data arrival from the upstream.

ここで、データを生成した通信ノードがランダムにデータ送信を開始する方法も考えられる。しかしながら、シンクノードにより近い下流の通信ノードが先にデータ送信を開始した場合、上流の通信ノードのデータが集約されない。したがって、下流の通信ノードは上流の通信ノードからデータを受信すると、再びこのデータを中継するために送信を行わなければならない。その結果、データを生成した全ノードからシンクノードにデータが収集されるまでに、集約されていない冗長度の高いデータがシンクノードに至る経路上に何度も転送され、通信量が増加する。通信量が増加すると、通信ノードで消費する電力が大きくなり、通信ノードのバッテリ持続時間が短くなる。   Here, a method in which the communication node that generated the data starts data transmission at random may be considered. However, when the downstream communication node closer to the sink node starts data transmission first, the data of the upstream communication node is not aggregated. Therefore, when the downstream communication node receives data from the upstream communication node, it must transmit again to relay this data. As a result, before the data is collected from all the nodes that generated the data to the sink node, high-redundancy data that has not been aggregated is transferred many times on the route to the sink node, increasing the amount of communication. When the amount of communication increases, the power consumed by the communication node increases and the battery duration of the communication node decreases.

そこで、本発明は、事象起動型の通信形態においてデータ通信量の低減、及び消費電力の低減を可能とする通信制御方法、通信ノード、及び通信システムを提供することを目的としている。   Therefore, an object of the present invention is to provide a communication control method, a communication node, and a communication system that can reduce the amount of data communication and the power consumption in an event activation type communication mode.

本発明の一側面に係る通信制御方法は、通信ノードが、送信すべき第１のデータを有する場合に、周囲の他の通信ノードにデータの存在通知を送信する通知ステップと、上記通信ノードが、上記通知ステップの後、所定時間が経過するまでに、データを収集するシンクノードから当該通信ノードより経路上で遠方に位置する上流の通信ノードからの第２のデータの存在通知の有無に基づき、当該上流の通信ノードにおける第２のデータの有無を判定する判定ステップと、上記判定ステップにおいて上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在すると判定された場合に、上記通信ノードが、上記上流の通信ノードからの上記第２のデータを受信するデータ受信ステップと、上記判定ステップにおいて上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在すると判定された場合に、上記通信ノードが、上記第２のデータを受信後、上記第１のデータと上記第２のデータとを集約することによって第３のデータを生成する集約ステップと、上記通信ノードが、上記第１のデータ又は上記第３のデータを送信するデータ送信ステップと、を備え、上記判定ステップにおいて上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在しないと判定された場合には、上記通信ノードが、上記判定ステップの後に上記データ送信ステップにおいて上記第１のデータを送信し、上記判定ステップにおいて上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在すると判定された場合は、上記通信ノードが、上記集約ステップの後に上記データ送信ステップにおいて上記第３のデータを送信することを特徴としている。   When the communication node has the first data to be transmitted, the communication control method according to one aspect of the present invention includes a notification step of transmitting a data presence notification to other surrounding communication nodes, and the communication node includes: Based on the presence / absence of the presence notification of the second data from the upstream communication node located far from the communication node from the sink node collecting the data until the predetermined time elapses after the notification step. A determination step for determining the presence or absence of the second data in the upstream communication node, and when it is determined in the determination step that the second data exists in the upstream communication node, the communication node A data receiving step for receiving the second data from the upstream communication node; and the second data to the upstream communication node in the determining step. An aggregation step in which the communication node generates the third data by aggregating the first data and the second data after receiving the second data when the communication node is determined to exist. The communication node includes a data transmission step of transmitting the first data or the third data, and it is determined in the determination step that the second data does not exist in the upstream communication node. In the case where the communication node transmits the first data in the data transmission step after the determination step, and it is determined in the determination step that the second data exists in the upstream communication node Is characterized in that the communication node transmits the third data in the data transmission step after the aggregation step.

本発明の別の一側面に係る通信ノードは、送信すべき第１のデータを有する場合に、周囲の他の通信ノードにデータの存在通知を送信する通知手段と、上記通知手段によって通知が行われた後、所定時間が経過するまでに、データを収集するシンクノードから自ノードより経路上で遠方に位置する上流の通信ノードからの第２のデータの存在通知の有無に基づき、当該上流の通信ノードにおける第２のデータの有無を判定する判定手段と、上記判定手段によって上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在すると判定された場合に、上記上流の通信ノードからの上記第２のデータを受信するデータ受信手段と、上記判定手段によって上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在すると判定された場合に、上記第２のデータを受信後、上記第１のデータと上記第２のデータとを集約することによって第３のデータを生成する集約手段と、上記第１のデータ又は上記第３のデータを送信するデータ送信手段と、を備え、上記判定手段によって、上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在しないと判定された場合には、上記判定手段による判定の後に、データ送信手段が、上記第１のデータを送信し、上記判定手段によって、上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在すると判定された場合は、上記集約手段によって上記第３のデータが生成された後に、データ送信手段が、当該第３のデータを送信することを特徴としている。   When the communication node according to another aspect of the present invention has the first data to be transmitted, the communication node sends notification of data existence to other communication nodes in the vicinity, and the notification unit performs notification. Before the predetermined time elapses, based on the presence of the second data presence notification from the upstream communication node located farther on the route from the sink node collecting the data, A determination unit configured to determine presence / absence of second data in the communication node; and the second unit from the upstream communication node when the determination unit determines that the second data exists in the upstream communication node. Data receiving means for receiving the data, and when the determining means determines that the second data exists in the upstream communication node, after receiving the second data, An aggregation means for generating third data by aggregating the first data and the second data, and a data transmission means for transmitting the first data or the third data, When the determination means determines that the second data does not exist in the upstream communication node, after the determination by the determination means, the data transmission means transmits the first data, and If the determination means determines that the second data exists in the upstream communication node, the data transmission means transmits the third data after the third data is generated by the aggregation means. It is characterized by transmitting.

本発明の更に別の一側面に係る通信システムは、複数の通信ノードと、上記複数の通信ノードによって生成されるデータを収集するシンクノードと、を備え、上記複数の通信ノードはそれぞれ、送信すべき第１のデータを有する場合に、周囲の他の通信ノードにデータの存在通知を送信する通知手段と、上記通知手段によって通知が行われた後、所定時間が経過するまでに、データを収集するシンクノードから自ノードより経路上で遠方に位置する上流の通信ノードからの第２のデータの存在通知の有無に基づき、当該上流の通信ノードにおける第２のデータの有無を判定する判定手段と、上記判定手段によって上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在すると判定された場合に、上記上流の通信ノードからの上記第２のデータを受信するデータ受信手段と、上記判定手段によって上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在すると判定された場合に、上記第２のデータを受信後、上記第１のデータと上記第２のデータとを集約することによって第３のデータを生成する集約手段と、上記第１のデータ又は上記第３のデータを送信するデータ送信手段と、を有しており、上記判定手段によって、上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在しないと判定された場合には、上記判定手段による判定の後に、データ送信手段が、上記第１のデータを送信し、上記判定手段によって、上記上流の通信ノードに上記第２のデータが存在すると判定された場合は、上記集約手段によって上記第３のデータが生成された後に、データ送信手段が、当該第３のデータを送信することを特徴としている。   A communication system according to still another aspect of the present invention includes a plurality of communication nodes and a sink node that collects data generated by the plurality of communication nodes, and each of the plurality of communication nodes transmits. When there is first data to be collected, a notification means for transmitting a data existence notification to other communication nodes in the vicinity, and after the notification is made by the notification means, data is collected until a predetermined time elapses. Determining means for determining the presence / absence of the second data in the upstream communication node based on the presence / absence of the presence notification of the second data from the upstream communication node located farther on the path from the own node from the sink node And receiving the second data from the upstream communication node when the determination means determines that the second data exists in the upstream communication node. And receiving the second data, the first data and the second data after receiving the second data when the determination means determines that the second data exists in the upstream communication node. And a data transmission means for transmitting the first data or the third data, and the determination means allows the upstream of the upstream data. When it is determined that the second data does not exist in the communication node, after the determination by the determination unit, the data transmission unit transmits the first data, and the determination unit performs the upstream communication. When it is determined that the second data exists in the node, the data transmitting unit transmits the third data after the third data is generated by the aggregation unit. It is characterized.

本発明によれば、通信ノードが、第１のデータの存在通知を送信した後、所定時間内に上流の通信通信ノードから第２のデータの存在通知を受信した場合には、第１のデータと第２のデータとの集約を行うことによって第３のデータを生成し、当該第３のデータを、シンクノードに向けて送信する。ここで、シンクノードから末端の通信ノードに至る経路上において、ある通信ノードを基準にした場合に、シンクノードから当該通信ノードより遠方に位置する通信ノードが上流の通信ノードである。したがって、本発明によれば、通信ノードに送信すべきデータが発生した場合に、経路上で遠方にある通信ノードからのデータを集約しつつ、シンクノードに収集することができる。故に、データ通信量が削減される。また、通信ノードの通信回数が低減されるので、通信ノードの消費電力が低減される。   According to the present invention, if the communication node receives the second data presence notification from the upstream communication node within a predetermined time after transmitting the first data presence notification, the first data And the second data are aggregated to generate third data, and the third data is transmitted to the sink node. Here, when a certain communication node is used as a reference on the route from the sink node to the terminal communication node, the communication node located farther from the communication node than the communication node is the upstream communication node. Therefore, according to the present invention, when data to be transmitted to the communication node is generated, the data from the communication nodes far away on the route can be collected and collected in the sink node. Therefore, the amount of data communication is reduced. In addition, since the number of communications of the communication node is reduced, the power consumption of the communication node is reduced.

上述した本発明においては、前記第１のデータ及び第２のデータのうち一部を選択することによって、前記第３のデータが生成されてもよい。   In the present invention described above, the third data may be generated by selecting a part of the first data and the second data.

本発明によれば、本事象起動型の通信形態においてデータ通信量の低減、及び消費電力の低減を可能とする通信制御方法、通信ノード、及び通信システムが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the communication control method, the communication node, and communication system which enable reduction of data communication amount and reduction of power consumption in this event starting type | mold communication form are provided.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。図１に示す通信システム１は、複数の通信ノード１０、及び情報を収集するシンクノード１２を備えている。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention. The communication system 1 illustrated in FIG. 1 includes a plurality of communication nodes 10 and a sink node 12 that collects information.

通信ノード１０は、情報の生成機能、及び、隣接する通信ノード１０間で情報を送受信する機能を有している。通信ノード１０によって生成された情報は、シンクノード１２に至るまでの予め定められた経路上の他の通信ノード１０によって中継される。通信ノード１０は、バッテリ駆動であり、一定の電力を消費するとデータの生成及び通信動作が不可能となる。   The communication node 10 has a function of generating information and a function of transmitting and receiving information between adjacent communication nodes 10. Information generated by the communication node 10 is relayed by another communication node 10 on a predetermined route to the sink node 12. The communication node 10 is battery-driven, and data generation and communication operation become impossible when a certain amount of power is consumed.

情報は、通信ノード１０の周囲でセンシング対象となる事象が発生した場合に生成される。図１には、事象の発生範囲１４が例示されている。当該事象は、発生範囲１４内に存在する複数の通信ノード１０によって検出される。当該事象を検出した複数の通信ノード１０は、当該事象に対応する情報を含むデータを生成する。   Information is generated when an event to be sensed occurs around the communication node 10. FIG. 1 illustrates an event occurrence range 14. The event is detected by a plurality of communication nodes 10 existing within the generation range 14. The plurality of communication nodes 10 that have detected the event generate data including information corresponding to the event.

図２は、通信ノードの構成を示す図である。図２に示す通信ノード１０は、物理的に、ＣＰＵ、環境のセンシングを行うセンサデバイスと、データを格納するメモリと、無線の送受信を行う無線送受信器と、電力を供給するバッテリとを備えている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a communication node. The communication node 10 shown in FIG. 2 includes a CPU, a sensor device that senses the environment, a memory that stores data, a wireless transceiver that performs wireless transmission and reception, and a battery that supplies power. Yes.

図２に示すように、通信ノード１０は、センサデバイス部１６と、データ制御部（集約手段）１８と、無線ユニット部（通知手段、データ受信手段、データ送信手段）２０と、無線通信制御部（判定手段）２２とを備えている。   As shown in FIG. 2, the communication node 10 includes a sensor device unit 16, a data control unit (aggregation unit) 18, a radio unit unit (notification unit, data reception unit, data transmission unit) 20, and a radio communication control unit. (Determination means) 22.

センサデバイス部１６は、周囲の環境（例えば音、振動など）の事象を検出し、検出した事象に対応の情報を生成し、当該情報を含むデータをデータ制御部１８へ出力する。   The sensor device unit 16 detects an event of the surrounding environment (for example, sound, vibration, etc.), generates information corresponding to the detected event, and outputs data including the information to the data control unit 18.

データ制御部１８は、データ格納部１８ａを有している。データ制御部１８は無線ユニット部２０との間で互いに生成したデータ、及び隣接した通信ノード１０から受信したデータの出力を行う。また、データ制御部１８は、センサデバイス部１６から出力されるデータあるいは無線ユニット部２０から受け取ったデータに対し、送信に適した形態への加工、複数のデータを集約することによってデータ量を圧縮したデータの生成を行い、当該データをデータ格納部１８ａに格納する。さらに、データ制御部１８は、送信すべきデータが存在する場合は、無線通信制御部２２に対してデータ存在通信の送信を要求する。   The data control unit 18 has a data storage unit 18a. The data control unit 18 outputs data generated with the wireless unit unit 20 and data received from the adjacent communication node 10. Further, the data control unit 18 processes the data output from the sensor device unit 16 or the data received from the wireless unit unit 20 into a form suitable for transmission, and compresses the data amount by aggregating a plurality of data. The generated data is generated, and the data is stored in the data storage unit 18a. Furthermore, when there is data to be transmitted, the data control unit 18 requests the wireless communication control unit 22 to transmit data presence communication.

無線ユニット部２０は、無線送信部２０ａと無線受信部２０ｂとを有している。無線送信部２０ａは、無線通信制御部２２からの要求に従い、制御パケット、あるいはデータ制御部１８から出力されるデータの送信を行う。無線受信部２０ｂは他の通信ノード１０から送信された制御パケット、及びデータの受信を行い、それぞれ無線通信制御部２２、データ制御部１８に対して受信した内容を通知する。   The wireless unit unit 20 includes a wireless transmission unit 20a and a wireless reception unit 20b. The wireless transmission unit 20 a transmits a control packet or data output from the data control unit 18 in accordance with a request from the wireless communication control unit 22. The wireless reception unit 20b receives control packets and data transmitted from other communication nodes 10, and notifies the wireless communication control unit 22 and the data control unit 18 of the received contents.

無線通信制御部２２は、無線ユニット部２０に対する送受信の制御を行う。無線通信制御部２２は、データ制御部１８よりデータ存在通知の送信の要求を受けると、通信制御パケットの送信タイミングを決定し、無線送信部２０ａに対し、周囲の通信ノード１０へのデータ存在通知パケットの送信を要求する。   The wireless communication control unit 22 controls transmission / reception with respect to the wireless unit unit 20. When receiving a data presence notification transmission request from the data control unit 18, the wireless communication control unit 22 determines the transmission timing of the communication control packet, and notifies the wireless transmission unit 20a of the data presence notification to the surrounding communication nodes 10. Request packet transmission.

無線通信制御部２２は、上記のデータ存在通知パケットが送信された後、無線受信部２０ｂより渡される他の通信ノード１０の送信情報に基づいてデータ送信タイミングを決定する。より詳細には、無線通信制御部２２は、データ存在通知パケットが送信された後、所定時間が経過するまでに、自ノードより上流に位置する通信ノード１０（シンクノード１２から遠いノード）からデータ存在通知パケットを受信しなかった場合、もしくはデータ存在通知パケットを自ノードに送信した全ての上流の通信ノードからデータ（第２のデータ）を受信した場合に、続けて自ノードからのデータ送信が行われるようにデータ送信タイミングを設定する。   After the data presence notification packet is transmitted, the wireless communication control unit 22 determines the data transmission timing based on the transmission information of the other communication node 10 delivered from the wireless reception unit 20b. More specifically, the wireless communication control unit 22 transmits data from the communication node 10 (a node far from the sink node 12) located upstream from the own node until a predetermined time elapses after the data presence notification packet is transmitted. When the presence notification packet has not been received, or when data (second data) has been received from all upstream communication nodes that have transmitted the data presence notification packet to the own node, data transmission from the own node continues. Set the data transmission timing to be performed.

無線通信制御部２２内にはルーティングテーブル２２ａが設けられている。図３は、ルーティングテーブルに格納された情報を示す図である。図３に示すように、ルーティングテーブル２２ａには、周囲の通信ノード１０を特定するための情報に対応付けられて当該通信ノード１０の相対位置が格納されている。この相対位置とは、シンクノード１２から自ノードを経由して末端の通信ノードに至る経路上において、周囲の通信ノード１０が、上流に位置する通信ノードであること、下流に位置する通信ノードであること、又は、同一の経路上に設けられていない通信ノードであることを示す情報である。   A routing table 22 a is provided in the wireless communication control unit 22. FIG. 3 is a diagram illustrating information stored in the routing table. As shown in FIG. 3, the relative position of the communication node 10 is stored in the routing table 22 a in association with information for specifying the surrounding communication node 10. This relative position means that the communication node 10 in the vicinity is a communication node located upstream in the path from the sink node 12 via its own node to the terminal communication node, or a communication node located downstream. This is information indicating that there is a communication node that is not provided on the same route.

続いて、本実施形態にかかる通信ノード１０の動作について説明し、併せて本発明の実施の形態に係る通信制御方法について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る通信制御方法を示すシーケンス図である。   Next, the operation of the communication node 10 according to the present embodiment will be described, and the communication control method according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a sequence diagram showing a communication control method according to the embodiment of the present invention.

図４に示すように、まず、事象の発生範囲に存在する通信ノード１０のセンサデバイス部１６が、当該事象に対応する情報を含むデータを発生する（ステップＳ１）。このデータは、センサデバイス部１６からデータ制御部１８に出力される（ステップＳ２）。   As shown in FIG. 4, first, the sensor device unit 16 of the communication node 10 existing in the event occurrence range generates data including information corresponding to the event (step S1). This data is output from the sensor device unit 16 to the data control unit 18 (step S2).

次いで、データ制御部１８が、上記のデータを通信に適した形態に加工し、加工したデータをデータ格納部１８ａに格納する（ステップＳ３）。このステップＳ３の後、データ制御部１８が、無線通信制御部２２にデータ存在通知の送信を要求する（ステップＳ４）。   Next, the data control unit 18 processes the data into a form suitable for communication, and stores the processed data in the data storage unit 18a (step S3). After step S3, the data control unit 18 requests the wireless communication control unit 22 to transmit a data presence notification (step S4).

次いで、データ存在通知の送信要求を受けた無線通信制御部２２が、無線が使用中かどうかを判定し、使用可能となった時点で、周囲の通信ノードへのデータ存在通知パケットの送信を、無線ユニット部２０に対して許可する（ステップＳ５）。これによって、無線ユニット部２０が、データ存在通知パケットを周囲の他の通信ノード１０に送信する（ステップＳ６）。   Next, the wireless communication control unit 22 that has received the data presence notification transmission request determines whether or not the wireless is in use, and when the wireless communication control unit 22 becomes available, transmits the data presence notification packet to surrounding communication nodes. The wireless unit 20 is permitted (step S5). As a result, the radio unit 20 transmits a data presence notification packet to other communication nodes 10 in the vicinity (step S6).

次いで、通信ノード１０は、データ存在通知パケット送信後、所定時間待機し（ステップＳ７）、この所定時間内に上流の通信ノードからデータ存在通知パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定結果がＮＯの場合、即ち、所定時間内に上流の通信ノードからデータ存在通知パケットを受信しなかった場合には、無線通信制御部２２が、無線ユニット部２０に対しデータの送信を許可する（ステップＳ９）。この後、データ制御部１８が、データ格納部１８ａに格納されたデータ（第１のデータ）を取り出して、当該データを無線ユニット部２０に出力する（ステップＳ１０）。そして、無線ユニット部２０の無線送信部２０ａが、当該データ（第１のデータ）を、下流の通信ノード、即ち自ノードより経路上でシンクノード１２に近いノードに送信する（ステップＳ１１）。   Next, the communication node 10 waits for a predetermined time after transmitting the data presence notification packet (step S7), and determines whether or not the data presence notification packet is received from the upstream communication node within the predetermined time (step S8). . If the determination result is NO, that is, if the data presence notification packet is not received from the upstream communication node within a predetermined time, the wireless communication control unit 22 permits the wireless unit unit 20 to transmit data. (Step S9). Thereafter, the data control unit 18 takes out the data (first data) stored in the data storage unit 18a and outputs the data to the wireless unit unit 20 (step S10). Then, the wireless transmission unit 20a of the wireless unit unit 20 transmits the data (first data) to a downstream communication node, that is, a node closer to the sink node 12 on the route than the own node (step S11).

一方、上述の判定結果がＹＥＳの場合、即ち、上流の通信ノードからデータ存在通知パケットを受信した場合には、データ存在通知パケットを送信した全ての上流の通信ノードからデータ（第２のデータ）を受信するまで、通信ノード１０は待機する（ステップＳ１２）。   On the other hand, if the determination result is YES, that is, if a data presence notification packet is received from an upstream communication node, data (second data) is transmitted from all upstream communication nodes that transmitted the data presence notification packet. Until the communication node 10 waits (step S12).

上流の通信ノードからデータの受信が終了すると、無線ユニット部２０が、当該データをデータ制御部１８に出力する（ステップＳ１３）。そして、データ制御部１８が、集約処理によって、上流の通信ノードから受信したデータ（第２のデータ）と自ノードで生成したデータ（第１のデータ）を集約したデータ（第３のデータ）を生成し、データ格納部１８ａに格納する（ステップＳ１４）。   When reception of data from the upstream communication node is completed, the wireless unit unit 20 outputs the data to the data control unit 18 (step S13). Then, the data control unit 18 collects data (third data) obtained by aggregating the data (second data) received from the upstream communication node and the data (first data) generated by the own node by the aggregation process. It is generated and stored in the data storage unit 18a (step S14).

この集約処理では、複数のデータの統合により、データ量が削減される。例えば、センサデバイス部１６で検出した振動の最大値を収集する目的の場合、受信した複数のデータのうち、最も大きい値を持つデータのみを下流のノードに向けて転送する。即ち、集約処理によって生成されるデータ（第３のデータ）は、自ノードのデータ（第１のデータ）と上流の通信ノードからのデータ（第２のデータ）とのうちから一部を選択したデータであることができる。   In this aggregation processing, the amount of data is reduced by integrating a plurality of data. For example, for the purpose of collecting the maximum value of vibration detected by the sensor device unit 16, only the data having the largest value among the plurality of received data is transferred to the downstream node. That is, a part of the data (third data) generated by the aggregation process is selected from the data of the own node (first data) and the data from the upstream communication node (second data). Can be data.

次いで、無線通信制御部２２が、無線ユニット部２０に対しデータ送信を許可する（ステップＳ９）。データ送信が許可されると、データ制御部１８が、送信するデータ（第３のデータ）をデータ格納部１８ａから無線ユニット部２０に出力し（ステップＳ１０）、無線ユニット部２０の無線送信部２０ａが、下流の通信ノードに、データ（第３のデータ）を送信する（ステップＳ１１）。   Next, the wireless communication control unit 22 permits data transmission to the wireless unit unit 20 (step S9). When the data transmission is permitted, the data control unit 18 outputs the data to be transmitted (third data) from the data storage unit 18a to the wireless unit unit 20 (step S10), and the wireless transmission unit 20a of the wireless unit unit 20 Transmits data (third data) to the downstream communication node (step S11).

以下、本実施の形態にかかる通信システム１、通信ノード１０、及び通信制御方法の作用及び効果について説明する。本実施の形態においては、通信ノード１０は、自ノードより上流の通信ノードが送信すべきデータを有していない場合、即ちデータ存在通知パケットの送信後、所定時間内に、上流の通信ノードからのデータ存在通知パケットを受信しなかった場合には、下流の通信ノードへのデータ（第１のデータ）の転送を開始する。上記の所定時間内に上流の通信ノードからデータ存在通知パケットを受信した場合には、通信ノード１０は、上流の通信ノードからのデータ（第２のデータ）を受信するまで待ち合わせ、上流の通信ノードから得られたデータと自ノードが生成したデータを集約することによってデータ量を圧縮し、集約したデータ（第３のデータ）を下流の通信ノードに送信する。   Hereinafter, the operation and effect of the communication system 1, the communication node 10, and the communication control method according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, when the communication node 10 upstream does not have data to be transmitted, that is, after the transmission of the data presence notification packet, the communication node 10 from the upstream communication node If the data presence notification packet is not received, transfer of data (first data) to the downstream communication node is started. When the data presence notification packet is received from the upstream communication node within the predetermined time, the communication node 10 waits until data (second data) is received from the upstream communication node, and the upstream communication node The amount of data is compressed by aggregating the data obtained from the above and the data generated by the own node, and the aggregated data (third data) is transmitted to the downstream communication node.

したがって、ある範囲内で複数の通信ノードに同時にデータが発生した場合、シンクノード１２からより遠方に位置する通信ノードから集約を行いながら、順次にデータの転送が行われる。そのため全てのデータを収集するまでに、各通信ノードがデータの送信を行う回数は一回で済み、データの転送回数が減少する。また、各通信ノードで集約により送信データ量を削減することができるので、転送される通信量が減少する。   Therefore, when data is simultaneously generated in a plurality of communication nodes within a certain range, the data is sequentially transferred while being aggregated from communication nodes located farther from the sink node 12. Therefore, the number of times each communication node transmits data is only once until all data is collected, and the number of data transfers is reduced. Further, since the amount of transmission data can be reduced by aggregation at each communication node, the amount of communication transferred is reduced.

さらに、データ送信のためにＲＴＳ／ＣＴＳシーケンスに代表される無線衝突回避のための制御手順を用いる場合には、通信ノードは自ノードの上流の通信ノードからデータを受信するまで、無線が利用可能かどうか確認するためのＲＴＳパケットの送信を行わないので、この無線衝突回避のための制御パケットの通信量を減少することが可能である。   Furthermore, when a control procedure for avoiding radio collision represented by RTS / CTS sequence is used for data transmission, the communication node can use the radio until data is received from the communication node upstream of its own node. Since the RTS packet is not transmitted to check whether or not the communication packet of the control packet for avoiding the radio collision can be reduced.

その結果、通信ノード１０の消費電力が減少し、通信ノード１０のバッテリの持続時間を延ばすことが可能である。   As a result, the power consumption of the communication node 10 can be reduced, and the battery duration of the communication node 10 can be extended.

図１は、図１は、本発明の実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention. 図２は、通信ノードの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a communication node. 図３は、ルーティングテーブルに格納された情報を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating information stored in the routing table. 図４は、本発明の実施の形態に係る通信制御方法を示すシーケンス図である。FIG. 4 is a sequence diagram showing a communication control method according to the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０…通信ノード、１２…シンクノード、１４…事象の発生範囲、１６…センサデバイス部、１８…データ制御部、１８ａ…データ格納部、２０…無線ユニット部、２０ａ…無線送信部、２０ｂ…無線受信部、２２…無線通信制御部、２２ａ…ルーティングテーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Communication node, 12 ... Sink node, 14 ... Event occurrence range, 16 ... Sensor device part, 18 ... Data control part, 18a ... Data storage part, 20 ... Wireless unit part, 20a ... Wireless transmission part, 20b ... Wireless Receiving unit, 22 ... wireless communication control unit, 22a ... routing table

Claims (4)

通信ノードが、送信すべき第１のデータを有する場合に、周囲の他の通信ノードにデータの存在通知を送信する通知ステップと、
前記通信ノードが、前記通知ステップの後、所定時間が経過するまでに、データを収集するシンクノードから当該通信ノードより経路上で遠方に位置する上流の通信ノードからの第２のデータの存在通知の有無に基づき、当該上流の通信ノードにおける第２のデータの有無を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在すると判定された場合に、前記通信ノードが、前記上流の通信ノードからの前記第２のデータを受信するデータ受信ステップと、
前記判定ステップにおいて前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在すると判定された場合に、前記通信ノードが、前記第２のデータを受信後、前記第１のデータと前記第２のデータとを集約することによって第３のデータを生成する集約ステップと、
前記通信ノードが、前記第１のデータ又は前記第３のデータを送信するデータ送信ステップと、
を備え、
前記判定ステップにおいて前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在しないと判定された場合には、前記通信ノードが、前記判定ステップの後に前記データ送信ステップにおいて前記第１のデータを送信し、
前記判定ステップにおいて前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在すると判定された場合は、前記通信ノードが、前記集約ステップの後に前記データ送信ステップにおいて前記第３のデータを送信する、
通信制御方法。 A notification step of transmitting a data presence notification to other surrounding communication nodes when the communication node has first data to be transmitted;
Presence notification of second data from an upstream communication node located far from the communication node from the sink node that collects data until a predetermined time elapses after the notification step after the notification step A determination step of determining the presence or absence of second data in the upstream communication node based on the presence or absence of
A data receiving step in which, when it is determined in the determining step that the second data exists in the upstream communication node, the communication node receives the second data from the upstream communication node;
When it is determined in the determination step that the second data exists in the upstream communication node, the communication node receives the second data, and then receives the first data and the second data. An aggregation step of generating third data by aggregating
A data transmission step in which the communication node transmits the first data or the third data;
With
When it is determined in the determination step that the second data does not exist in the upstream communication node, the communication node transmits the first data in the data transmission step after the determination step;
When it is determined in the determination step that the second data exists in the upstream communication node, the communication node transmits the third data in the data transmission step after the aggregation step.
Communication control method. 送信すべき第１のデータを有する場合に、周囲の他の通信ノードにデータの存在通知を送信する通知手段と、
前記通知手段によって通知が行われた後、所定時間が経過するまでに、データを収集するシンクノードから自ノードより経路上で遠方に位置する上流の通信ノードからの第２のデータの存在通知の有無に基づき、当該上流の通信ノードにおける第２のデータの有無を判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在すると判定された場合に、前記上流の通信ノードからの前記第２のデータを受信するデータ受信手段と、
前記判定手段によって前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在すると判定された場合に、前記第２のデータを受信後、前記第１のデータと前記第２のデータとを集約することによって第３のデータを生成する集約手段と、
前記第１のデータ又は前記第３のデータを送信するデータ送信手段と、
を備え、
前記判定手段によって、前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在しないと判定された場合には、前記判定手段による判定の後に、前記データ送信手段が、前記第１のデータを送信し、
前記判定手段によって、前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在すると判定された場合は、前記集約手段によって前記第３のデータが生成された後に、前記データ送信手段が、該第３のデータを送信する、
通信ノード。 A notification means for transmitting a data presence notification to other surrounding communication nodes when having the first data to be transmitted;
After the notification is performed by the notification means, the second data existence notification from the upstream communication node located farther on the path from the sink node collecting data until the predetermined time elapses. Determining means for determining the presence or absence of second data in the upstream communication node based on the presence or absence;
Data receiving means for receiving the second data from the upstream communication node when the determination means determines that the second data exists in the upstream communication node;
When the determination unit determines that the second data is present in the upstream communication node, the first data and the second data are aggregated after receiving the second data. Aggregation means for generating third data;
Data transmission means for transmitting the first data or the third data;
With
If the determination means determines that the second data does not exist in the upstream communication node, after the determination by the determination means, the data transmission means transmits the first data,
If it is determined by the determination means that the second data exists in the upstream communication node, the data transmission means is configured to generate the third data after the aggregation data is generated by the aggregation means. Send data,
Communication node. 前記集約手段は、前記第１のデータ及び第２のデータのうち一部を選択することによって、前記第３のデータを生成する、請求項２に記載の通信ノード。   The communication node according to claim 2, wherein the aggregation unit generates the third data by selecting a part of the first data and the second data. 複数の通信ノードと、
前記複数の通信ノードによって生成されるデータを収集するシンクノードと、
を備え、
前記複数の通信ノードはそれぞれ、
送信すべき第１のデータを有する場合に、周囲の他の通信ノードにデータの存在通知を送信する通知手段と、
前記通知手段によって通知が行われた後、所定時間が経過するまでに、データを収集するシンクノードから自ノードより経路上で遠方に位置する上流の通信ノードからの第２のデータの存在通知の有無に基づき、当該上流の通信ノードにおける第２のデータの有無を判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在すると判定された場合に、前記上流の通信ノードからの前記第２のデータを受信するデータ受信手段と、
前記判定手段によって前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在すると判定された場合に、前記第２のデータを受信後、前記第１のデータと前記第２のデータとを集約することによって第３のデータを生成する集約手段と、
前記第１のデータ又は前記第３のデータを送信するデータ送信手段と、
を有しており、
前記判定手段によって、前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在しないと判定された場合には、前記判定手段による判定の後に、前記データ送信手段が、前記第１のデータを送信し、
前記判定手段によって、前記上流の通信ノードに前記第２のデータが存在すると判定された場合は、前記集約手段によって前記第３のデータが生成された後に、前記データ送信手段が、該第３のデータを送信する、
通信システム。
Multiple communication nodes;
A sink node that collects data generated by the plurality of communication nodes;
With
Each of the plurality of communication nodes is
A notification means for transmitting a data presence notification to other surrounding communication nodes when having the first data to be transmitted;
After the notification is performed by the notification means, the second data existence notification from the upstream communication node located farther on the path from the sink node collecting data until the predetermined time elapses. Determining means for determining the presence or absence of second data in the upstream communication node based on the presence or absence;
Data receiving means for receiving the second data from the upstream communication node when the determination means determines that the second data exists in the upstream communication node;
When the determination unit determines that the second data is present in the upstream communication node, the first data and the second data are aggregated after receiving the second data. Aggregation means for generating third data;
Data transmission means for transmitting the first data or the third data;
Have
If the determination means determines that the second data does not exist in the upstream communication node, after the determination by the determination means, the data transmission means transmits the first data,
If it is determined by the determination means that the second data exists in the upstream communication node, the data transmission means is configured to generate the third data after the aggregation data is generated by the aggregation means. Send data,
Communications system.
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