JP2012070370A - Multi-hop communication method, multi-hop communication system, and communication terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチホップ通信方法、マルチホップ通信システム、及び通信端末に関するものである。 The present invention relates to a multihop communication method, a multihop communication system, and a communication terminal.
従来から、通信ネットワーク上に存在する通信端末間で通信する際に、情報を伝送しようとする通信端末間で通信を直接行うことができない場合に、他の通信端末を通信の中継に用いることによって通信を可能にするマルチホップ通信が知られている。このようなマルチホップ通信は、とくに通信ネットワークの一つである無線ネットワークにおいて用いられる。 Conventionally, when communicating between communication terminals existing on a communication network, when communication cannot be performed directly between communication terminals that are trying to transmit information, other communication terminals are used for relaying communication. Multi-hop communication that enables communication is known. Such multi-hop communication is used particularly in a wireless network which is one of communication networks.
このような通信ネットワークでは、通信端末の接続・離脱、通信環境の変動等によって、通信可能であった通信端末が通信不可能となって、通信ネットワークのネットワークトポロジーが変化する場合がある。したがって、各通信端末間で良好に通信を行うためには、通信ネットワークのネットワークトポロジーが変化した場合に各通信端末間の通信ルートを構築することが必要となる(例えば、特許文献1、2参照)。
In such a communication network, communication terminals that can communicate with each other may become unable to communicate due to connection / disconnection of communication terminals, fluctuations in the communication environment, and the like, and the network topology of the communication network may change. Therefore, in order to perform good communication between the communication terminals, it is necessary to construct a communication route between the communication terminals when the network topology of the communication network changes (see, for example,
通信ルートを構築する方法としては、例えば、通信端末間で経路情報を交換し、使用可能な通信ルートを探索するとともに使用可能な通信ルートのうち通信品質のよいルートを選択することによって、通信端末間の通信ルートを構築することができる。 As a method of constructing a communication route, for example, by exchanging route information between communication terminals, searching for a usable communication route and selecting a route with good communication quality from among the usable communication routes, the communication terminal A communication route between them can be established.
また近年、例えば自動遠隔検針システムのように、複数台の親端末を所定範囲毎に設置し、各親端末が周辺に存在する複数の子端末との間で通信を行う通信システムがある。この種の通信システムにおいても、親端末と子端末との間の通信に上記マルチホップ通信を用いた通信ネットワークを構築することが提案されている。 In recent years, for example, there is a communication system in which a plurality of parent terminals are installed for each predetermined range and each parent terminal communicates with a plurality of child terminals existing in the vicinity, like an automatic remote meter reading system. Also in this type of communication system, it has been proposed to construct a communication network using the multi-hop communication for communication between a parent terminal and a child terminal.
この親端末および子端末を用いた通信ネットワークでは、所定範囲毎に設けた親端末が、周辺の複数の子端末の各々から、直接的、または他の子端末を中継端末として用いて間接的に、所定の情報を取得する。すなわち、1台の親端末とこの親端末が所定情報を取得する複数台の子端末によって、マルチホップ通信による通信セルが形成され、この通信セルが並設されることで通信ネットワークが構築されている。 In the communication network using the parent terminal and the child terminal, the parent terminal provided for each predetermined range is directly from each of a plurality of surrounding child terminals or indirectly using another child terminal as a relay terminal. , Obtain predetermined information. That is, a communication cell by multi-hop communication is formed by one parent terminal and a plurality of child terminals from which the parent terminal obtains predetermined information, and a communication network is constructed by arranging these communication cells in parallel. Yes.
ところで、上述の親端末および子端末を用いた通信ネットワークでは、所定の周波数帯域内に設けられた複数の無線チャンネルから、何れかの無線チャンネルを択一的に選択して無線パケットの送受信が行われる。そのため、複数の通信セルを並設した場合には、近接した通信ネットワーク同士で同じ無線チャンネルを用いて通信を行うと、無線パケットが互いに干渉して通信品質が低下する恐れがある。 By the way, in the communication network using the above-mentioned parent terminal and child terminal, wireless packets are transmitted and received by selectively selecting one of the plurality of wireless channels provided in a predetermined frequency band. Is called. Therefore, when a plurality of communication cells are arranged in parallel, if communication is performed using the same wireless channel between adjacent communication networks, wireless packets may interfere with each other and communication quality may deteriorate.
そこで、光ファイバ網などにより構成される上位ネットワークに親端末を接続し、各親端末に設けたGPSからの位置情報に基づいて、親端末が利用する無線チャンネルを上位ネットワークのサーバ側で集中的に管理するような方法が考えられる。この時、親端末間の距離が短い場合には異なる無線チャンネルを割り当てるように無線チャンネルを通知することで、近接した通信ネットワークの無線パケットが干渉する可能性を低減することができる。 Therefore, the parent terminal is connected to an upper network composed of an optical fiber network or the like, and the radio channel used by the parent terminal is concentrated on the server side of the upper network based on the positional information from the GPS provided in each parent terminal. It is conceivable to manage it. At this time, when the distance between the parent terminals is short, by notifying the radio channel so that a different radio channel is allocated, the possibility of interference of radio packets in the adjacent communication network can be reduced.
また、近接した親端末同士が互いに通信して、互いに異なる無線チャンネルを利用するように設定すれば、近接した通信ネットワークの無線パケットが干渉する可能性を低減することができる。 Moreover, if the parent terminals that are close to each other communicate with each other and use different wireless channels, it is possible to reduce the possibility that the wireless packets of the adjacent communication network interfere with each other.
しかしながら、上述のようなマルチホップ通信を用いた通信ネットワークでは、各子端末が異なる子端末の無線パケットを中継して通信を行う為、親端末と子端末とが直接通信する場合に比べて通信ネットワークが形成する物理的な空間距離が大きくなる。そのため、親端末同士が遠い位置にあった場合であっても、各親端末に接続された子端末同士は近い位置にある場合も多く、親端末の位置情報だけでは無線パケットが干渉する可能性を十分に低減できない。また、親端末同士が遠い位置にあると、親端末同士が互いに通信することが出来ないため、無線パケットが干渉する可能性を十分に低減できないという問題があった。 However, in a communication network using multi-hop communication as described above, each child terminal performs communication by relaying radio packets of different child terminals, so communication is performed in comparison with the case where the parent terminal and child terminals communicate directly. The physical spatial distance formed by the network increases. For this reason, even if the parent terminals are far from each other, the child terminals connected to each parent terminal are often close to each other, and the wireless packet may interfere only with the position information of the parent terminal. Cannot be reduced sufficiently. Further, when the parent terminals are located far from each other, the parent terminals cannot communicate with each other, and thus there is a problem that the possibility of radio packet interference cannot be sufficiently reduced.
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、親端末同士による通信や、サーバ等の集中的な管理が不要で、無線パケットの干渉を低減することができるマルチホップ通信方法、マルチホップ通信システム、及び通信端末を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and the object of the present invention is that communication between parent terminals and intensive management of a server and the like are unnecessary, and interference of radio packets can be reduced. An object is to provide a multihop communication method, a multihop communication system, and a communication terminal.
上記目的を達成するために、本願のマルチホップ通信方法では、1台の親端末と複数台の子端末の各々とが互いに同一の無線チャンネルを用いてマルチホップ通信する通信セルを複数構築し、子端末は、自端末が通信に用いる無線チャンネルを使用している他の通信セルを検知して親端末に通知し、親端末は、他の通信セルと自端末が属する通信セルとの通信における干渉の度合いを通信セルごとに導出し、その和が所定の閾値を超えると他の無線チャンネルに切り替えて通信することを特徴とする。 To achieve the above object, in the multi-hop communication method of the present application, one parent terminal and each of a plurality of child terminals construct a plurality of communication cells that perform multi-hop communication using the same radio channel, The child terminal detects another communication cell using the radio channel used for communication by the own terminal and notifies the parent terminal, and the parent terminal communicates with another communication cell and the communication cell to which the own terminal belongs. The degree of interference is derived for each communication cell, and when the sum exceeds a predetermined threshold, communication is performed by switching to another radio channel.
また本願のマルチホップ通信システムでは、1台の親端末と複数台の子端末の各々とが互いに同一の無線チャンネルを用いてマルチホップ通信する通信セルが複数構築され、
各端末は、互いに周波数の異なる複数の無線チャンネルから択一的に選択した無線チャンネルを通信に用いる通信チャンネルとして設定するとともに、自端末が属する通信セルを識別するための通信セル情報を含み、自端末の生存を報知するハローパケットを送信し、子端末は、通信チャンネルを用いてハローパケットを受信した際に、受信したハローパケットの通信セル情報が示す通信セルと、自端末が属する通信セルとが異なる場合には、受信したハローパケットの通信セル情報を含み、通信チャンネルを利用する他の通信セルを検知したことを通知する検知情報を、自端末と同じ通信セルに属する親端末に送信し、親端末は、受信した検知情報に基づいて、当該検知情報の通信セル情報が示す通信セルごとに干渉レベルを導出し、この干渉レベルの和が所定の閾値よりも大きければ、複数の無線チャンネルから通信チャンネルとは異なる無線チャンネルを択一的に選択して、自端末が属する通信セルで使用する新たな通信チャンネルとして設定することを特徴とする。
Further, in the multi-hop communication system of the present application, a plurality of communication cells in which one parent terminal and each of a plurality of child terminals perform multi-hop communication using the same radio channel are constructed,
Each terminal sets a radio channel that is alternatively selected from a plurality of radio channels having different frequencies as a communication channel used for communication, includes communication cell information for identifying a communication cell to which the terminal belongs, When transmitting a hello packet for notifying the existence of the terminal, and the child terminal receives the hello packet using the communication channel, the communication cell indicated by the communication cell information of the received hello packet, and the communication cell to which the own terminal belongs If the communication terminal information is different, the detection information including the communication cell information of the received hello packet and notifying that another communication cell using the communication channel has been detected is transmitted to the parent terminal belonging to the same communication cell as the own terminal. Based on the received detection information, the parent terminal derives an interference level for each communication cell indicated by the communication cell information of the detection information. If the sum of the negotiation levels is larger than a predetermined threshold, a radio channel different from the communication channel is selected from a plurality of radio channels and set as a new communication channel used in the communication cell to which the terminal belongs. It is characterized by that.
このマルチホップ通信システムにおいて、通信セルは、個別に付与された識別情報をそれぞれ有し、親端末は、受信した検知情報の通信セル情報が示す通信セルの識別情報と、自端末が属する通信セルの識別情報が、所定の関係を有している場合に限って、新たな通信チャンネルを設定することを特徴とすることが好ましい。 In this multi-hop communication system, each communication cell has identification information assigned individually, and the parent terminal is the communication cell identification information indicated by the communication cell information of the received detection information and the communication cell to which the own terminal belongs. Preferably, a new communication channel is set only when the identification information has a predetermined relationship.
また、このマルチホップ通信システムにおいて、子端末は、複数の無線チャンネルを順次に切り替えてハローパケットを受信し、受信したハローパケットの通信セル情報が示す通信セルと自端末が属する通信セルとが異なる場合には、受信したハローパケットの通信セル情報と、ハローパケットを受信した無線チャンネルを示すチャンネル情報と含むチャンネル利用情報を親端末に送信し、親端末は、チャンネル利用情報に含まれる通信セル情報とチャンネル情報とに基づいて、各無線チャンネルごとにその無線チャンネルを利用している通信セル数を求め、この求めた通信セル数が少ない無線チャンネルを優先して新たな通信チャンネルを選択することが好ましい。 In this multi-hop communication system, the child terminal receives a hello packet by sequentially switching a plurality of radio channels, and the communication cell indicated by the communication cell information of the received hello packet is different from the communication cell to which the own terminal belongs. In this case, channel usage information including communication cell information of the received hello packet and channel information indicating the radio channel that received the hello packet is transmitted to the parent terminal, and the parent terminal transmits the communication cell information included in the channel usage information. On the basis of the channel information, the number of communication cells using the wireless channel is obtained for each wireless channel, and a new communication channel is selected by giving priority to the wireless channel with the obtained small number of communication cells. preferable.
また、このマルチホップ通信システムにおいて、子端末は、自端末から自端末が属する通信セルの親端末までの通信ルートにおけるホップ数を検知情報に含めて送信し、親端末は、検知情報に含まれるホップ数が小さいほど干渉レベルを高くなるよう導出することが好ましい。 In this multi-hop communication system, the child terminal transmits the detection information including the number of hops in the communication route from the own terminal to the parent terminal of the communication cell to which the own terminal belongs, and the parent terminal is included in the detection information. It is preferable to derive the interference level to be higher as the number of hops is smaller.
また、このマルチホップ通信システムにおいて、親端末は、検知情報を送信した自端末と同じ通信セルに属する子端末の数が多いほど、干渉レベルを高く設定することが好ましい。 In this multi-hop communication system, it is preferable that the parent terminal sets the interference level higher as the number of child terminals belonging to the same communication cell as the own terminal that transmitted the detection information increases.
また、このマルチホップ通信システムにおいて、各端末は、自端末が親端末と子端末の何れであるかを示すとともに、自端末が子端末の場合に自端末から自端末が属する通信セルの親端末までの通信ルートにおけるホップ数を示す端末情報をハローパケットに含めて送信し、子端末は、受信したハローパケットに含まれる端末情報を検知情報に含めて送信し、親端末は、検知情報に含まれる端末情報に基づいて干渉レベルを導出することが好ましい。 Also, in this multi-hop communication system, each terminal indicates whether the terminal is a parent terminal or a child terminal, and when the terminal is a child terminal, the parent terminal of the communication cell to which the terminal belongs from the own terminal The terminal information indicating the number of hops in the communication route up to and including the hello packet is transmitted, the child terminal includes the terminal information included in the received hello packet in the detection information, and the parent terminal is included in the detection information. It is preferable to derive the interference level based on the terminal information.
また本願の通信端末では、1台の親端末と複数台の子端末の各々とが互いに同一の無線チャンネルを用いてマルチホップ通信する通信セルを複数構築したマルチホップ通信システムの前記親端末に用いられる通信端末であって、自端末が属する通信セルの無線チャンネルを使用している他の通信セルに関する検知情報を、自端末と同じ通信セルに属する前記子端末から取得し、この取得した検知情報に基づいて、自端末が属する通信セルと前記他の通信セルとの通信における干渉の度合いを、前記他の通信セルごとに導出し、その和が所定の閾値を超えると、他の無線チャンネルに切り替えて通信することを特徴とする。 Further, in the communication terminal of the present application, one parent terminal and each of a plurality of child terminals are used for the parent terminal of the multi-hop communication system in which a plurality of communication cells for performing multi-hop communication using the same radio channel are constructed. Detection information on other communication cells using the radio channel of the communication cell to which the own terminal belongs is acquired from the child terminal belonging to the same communication cell as the own terminal, and the acquired detection information Based on the above, a degree of interference in communication between the communication cell to which the terminal belongs and the other communication cell is derived for each of the other communication cells, and when the sum exceeds a predetermined threshold value, It is characterized by switching and communicating.
また本願の通信端末では、1台の親端末と複数台の子端末の各々とが互いに同一の無線チャンネルを用いてマルチホップ通信する通信セルを複数構築したマルチホップ通信システムの前記子端末に用いられる通信端末であって、自端末が属する通信セルの無線チャンネルを使用している他の通信セルを検知して、自端末と同じ前記通信セルに属する前記親端末に通知することを特徴とする。 Also, in the communication terminal of the present application, one parent terminal and each of a plurality of child terminals are used for the child terminal of the multihop communication system in which a plurality of communication cells for performing multihop communication using the same radio channel are constructed. A communication terminal that detects a communication cell using a radio channel of the communication cell to which the terminal belongs, and notifies the parent terminal that belongs to the same communication cell as the terminal. .
このマルチホップ通信ネットワークによれば、サーバ等の集中的な管理が不要で、且つ、無線パケットの干渉を低減することができる。 According to this multi-hop communication network, centralized management of a server or the like is unnecessary, and interference of radio packets can be reduced.
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本実施形態のマルチホップ通信システムが構成する無線ネットワークの概略図である。この無線ネットワークは、複数の住戸Xで構成される住戸群で用いられ、住戸群内には、所定範囲毎(例えば、半径500m毎)に親となる通信端末1が設置され、各住戸Xには、子となる通信端末2が設置される。なお以降、親となる通信端末1は親端末1と称し、子となる通信端末2は子端末2と称す。さらに、親端末1を個別に識別する場合は、親端末1−1、1−2、1−3、...の符号を用い、子端末2を個別に識別する場合は、子端末2−1、2−2、2−3、...の符号を用いる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of a wireless network configured by the multi-hop communication system of the present embodiment. This wireless network is used in a dwelling unit group composed of a plurality of dwelling units X. Within the dwelling unit group, a
そして、子端末2は、各住戸Xに関する所定情報を、1台の親端末1へ無線送信する機能を有する。親端末1は、各住戸Xに関する所定情報を複数の子端末2から無線で取得し、取得した所定情報を、図示しない上位の管理装置へ光ファイバ回線等を用いて送信する機能を有する。例えば、親端末1が、各住戸Xにおける電力使用量、ガス使用量、水道使用量等の検針情報を、子端末2から取得することによって、遠隔検針システムを構成できる。また、親端末1が、予め設定された所定の情報を子端末2との間で送受することによって、各住戸X内の機器の状態を監視する遠隔監視システム、各住戸X内の機器の状態を制御する遠隔制御システム等を構成することも可能である。
The
この無線ネットワークでは、親端末1および子端末2は、マルチホップ通信により無線信号を互いに送受している。すなわち、本無線ネットワークでは、親端末1と各子端末2との間で直接または間接に通信が行われ、親端末1と直接通信できない子端末2は、通信可能な距離にある他の子端末2が通信パケットを順次中継することで、親端末1との間で通信を行っている。
In this wireless network, the
また、このマルチホップ通信システムでは、1台の親端末1と、この親端末1へ所定情報を直接または間接に送信する1台〜複数台の子端末2とによって、小規模な無線ネットワークである通信セルが構築されている。すなわち、本実施形態では、複数の通信セルC1、C2、...が併設されている。各通信セルにおける親端末1は、互いに周波数の異なる複数の無線チャンネルから、通信パケットの送受信に用いる通信チャンネルを択一的に選択する。また子端末2は、自端末が属する親端末1が選択した通信チャンネルを用いて、通信パケットの送受信を行う。すなわち、同一通信セルに属する親端末1及び子端末2は、同じ周波数の無線チャンネルを利用して無線パケットの送受信を行う。本実施形態では、各通信端末Aが利用可能な無線チャンネルとして、互いに周波数の異なる無線チャンネルCh1、Ch2、・・・、ChNが設定されている。
Further, this multi-hop communication system is a small-scale wireless network including one
図2は、通信端末Aのブロック図である。本実施形態では、親端末1と子端末2とに同一の通信端末Aを用いており、例えば、通信端末Aは、ジャンパースイッチや切替スイッチ等の設定手段を用いて「親」に設定されることで親端末1として機能し、また「子」に設定されることで子端末2として機能する。また以降では、親端末1と子端末2とを区別しない場合、通信端末Aと称す。
FIG. 2 is a block diagram of the communication terminal A. In the present embodiment, the same communication terminal A is used for the
通信端末Aは、記憶部10と、制御部20と、無線通信インタフェース部30とを備えて構成される。
The communication terminal A includes a
記憶部10は、ROMなどの不揮発性のメモリ、EEPROMなどの書換え可能な不揮発性のメモリ、RAMなどの揮発性のメモリからなる。そして記憶部10は、通信ルートや通信可能な隣接端末(直接通信可能な親端末1または子端末2)に関するリンク情報などを記憶するテーブル記憶部101を備える。さらに記憶部10は、通信端末Aを動作させるための制御プログラム等の各プログラムや、各プログラムの実行に必要な情報等も記憶している。
The
本実施形態では、親端末1、子端末2の各々に、ユニークな端末IDが割り付けられ、各通信端末Aの記憶部10には、自端末に割り付けられた端末IDも格納されている。本実施形態では、親端末1−1、1−2、1−3、....に、端末ID「M1」、「M2」、「M3」...が、予め割り付けられている。また、子端末2−1、2−2、2−3、....には、後述する通信ルートが構築された場合に、親端末1によって端末ID「T1」、「T2」、「T3」...が割り付けられる。
In this embodiment, a unique terminal ID is assigned to each of the
また、通信端末Aの各々には、シリアル番号(製造番号)やMACアドレス等の装置IDが予め割り付けられており、各通信端末Aの記憶部10には、この装置IDが予め格納されている。そして、通信端末Aが送受信する通信パケットは、この装置IDが付加されることによって通信制御がなされる。また、各通信セルの各々には、ユニークな通信セルIDが割り付けられ、通信端末Aは、通信パケットに自端末が属する通信セルの通信セルIDを含めて送信する。本実施形態では、通信セルに属する親端末1の端末IDを通信セルIDとして用いており、通信セルC1、C2、C3、....の通信セルIDは、それぞれ「M1」、「M2」、「M3」、....が用いられる。
Further, each communication terminal A is pre-assigned with a device ID such as a serial number (manufacturing number) or a MAC address, and the
親端末1および子端末2のテーブル記憶部101には、図3に示す通信可能端末管理テーブルTB11が格納され、親端末1のテーブル記憶部101には、図5に示す検知情報管理テーブルTB12が格納される。また、親端末1のテーブル記憶部101には、図4(a)に示す通信ルートテーブルTB21が格納され、子端末2のテーブル記憶部101には、図4(b)に示す通信ルートテーブルTB22が格納される。
The
通信可能端末管理テーブルTB11は、図3に示すように、他の通信端末Aによって中継されることなく、当該通信端末Aと直接通信することができる通信端末A(隣接端末)に関する情報(通信可能端末情報)を、テーブル形式で記憶している。具体的に、通信可能端末管理テーブルTB11は、隣接端末ID、端末種類、受信リンク通信品質、送信リンク通信品質、リンク通信品質の各フィールドが設けられている。 As shown in FIG. 3, the communicable terminal management table TB11 is information (communication is possible) regarding the communication terminal A (adjacent terminal) that can directly communicate with the communication terminal A without being relayed by another communication terminal A. Terminal information) is stored in a table format. Specifically, the communicable terminal management table TB11 includes fields for adjacent terminal ID, terminal type, reception link communication quality, transmission link communication quality, and link communication quality.
通信可能端末管理テーブルTB11において、隣接端末IDは、自端末と直接通信が可能な通信端末A(以降、隣接端末Aと称す)に割り付けられた端末IDである。端末種類は、隣接端末Aの種類(親端末1「親」または子端末2「子」)を示す。受信リンク通信品質は、隣接端末Aから自端末への通信リンクの通信品質を示す。送信リンク通信品質は、自端末から隣接端末Aへの通信リンクの通信品質を示す。リンク通信品質は、隣接端末Aと自端末との間の通信リンクにおける通信品質を示す。
In the communicable terminal management table TB11, the adjacent terminal ID is a terminal ID assigned to the communication terminal A (hereinafter referred to as the adjacent terminal A) that can directly communicate with the own terminal. The terminal type indicates the type of the adjacent terminal A (
直接通信可能な2台の通信端末A−A間の通信リンクにおけるリンク通信品質は、例えば、通信品質値SQが用いられる。通信品質値SQは、直接通信可能な2台の通信端末A−A間の受信信号強度が大きいほど小さくなる10段階や20段階等の整数値で表される。すなわち、通信品質値SQは、その整数値が小さいほど、通信パケットの減衰が小さく、通信状態がよい。 For example, the communication quality value SQ is used as the link communication quality in the communication link between the two communication terminals A-A capable of direct communication. The communication quality value SQ is represented by an integer value such as 10 steps or 20 steps that becomes smaller as the received signal strength between the two communication terminals A-A capable of direct communication becomes larger. That is, as the communication quality value SQ is smaller, the communication packet is less attenuated and the communication state is better.
そして、通信パケットを受信する場所におけるノイズレベルが異なることから、通信リンクにおける双方向の通信品質は互いに異なり、通信リンクにおける双方向の通信品質は、受信リンク通信品質および送信リンク通信品質で構成される。受信リンク通信品質は、直接通信可能な2台の通信端末A−A間のリンクにおいて、自端末Aが他の通信端末Aから通信パケットを受信したときの受信信号強度である。送信リンク通信品質は、直接通信可能な2台の通信端末A−A間のリンクにおいて、自端末Aが他の通信端末Aへ通信パケットを送信し、他の通信端末Aが通信パケットを受信したときの受信信号強度である。 And since the noise level at the place where the communication packet is received is different, the bidirectional communication quality in the communication link is different from each other, and the bidirectional communication quality in the communication link is composed of the reception link communication quality and the transmission link communication quality. The The received link communication quality is a received signal strength when the own terminal A receives a communication packet from another communication terminal A in a link between two communication terminals A-A capable of direct communication. As for the transmission link communication quality, in the link between two communication terminals A-A capable of direct communication, the own terminal A transmits a communication packet to the other communication terminal A, and the other communication terminal A receives the communication packet. Is the received signal strength.
通信可能端末管理テーブルTB11においても、通信端末Aにおける受信リンク通信品質および送信リンク通信品質の各フィールドが設けられている。そして、通信端末A−A間で通信を行った場合に通信の確実性(信頼性)を保証する観点から、受信リンク通信品質と送信通信品質とのうち、通信状態の悪い方(リンク通信品質の値が大きい方)が、2台の通信端末A−A間のリンク通信品質として採用される。 Also in the communicable terminal management table TB11, fields of reception link communication quality and transmission link communication quality in the communication terminal A are provided. From the viewpoint of guaranteeing the reliability (reliability) of communication when communication is performed between the communication terminals A and A, one of the reception link communication quality and the transmission communication quality having the worse communication state (link communication quality) The larger communication value) is adopted as the link communication quality between the two communication terminals A-A.
そして、親端末1と子端末2との間における通信ルートの通信品質の評価である後述のルート通信品質は、親端末1と子端末2との間の通信ルートを構成する各通信リンクのリンク通信品質の和が採用される。
The route communication quality, which will be described later, which is an evaluation of the communication quality of the communication route between the
なお、上述の通信品質値SQは、受信信号強度と関連付けられたが、受信信号強度に代えて、SN比、EVM(Error Vector Magnitude)、ビットエラーレート、パケットエラーレート等の他の要素と関連付けて算出してもよい。 The communication quality value SQ described above is associated with the received signal strength. However, instead of the received signal strength, the communication quality value SQ is associated with other elements such as an SN ratio, an EVM (Error Vector Magnitude), a bit error rate, and a packet error rate. May be calculated.
次に、検知情報管理テーブルTB12には、親端末1と同じ通信セルに属する各子端末により検知された、同一の通信チャンネルを利用する通信セルを示す情報(検知情報)をテーブル形式で記憶している。具体的に、検知情報管理テーブルTB12は、他の通信セルを検出した子端末の端末ID(子端末ID)、検知された通信セルの通信セルID(検知セルID)、検知時刻の各フィールドが設けられている。なお、検知情報管理テーブルTB12は、検知時刻から一定時間経過した検知情報については、定期的に削除されるよう設定されている。
Next, in the detection information management table TB12, information (detection information) indicating a communication cell using the same communication channel detected by each child terminal belonging to the same communication cell as the
次に、親端末1と子端末2との間における通信ルートは、1乃至複数の通信リンクによって形成されている。そして、親端末1が保持する通信ルートテーブルTB21(図4(a)参照)は、親端末1−この親端末1の配下にある子端末2間における通信ルートに関する情報(通信ルート情報)を、テーブル形式で記憶している。具体的に、通信ルートテーブルTB21は、端末ID、ルート通信品質、ホップ数、ホップ先の各フィールドが設けられている。
Next, a communication route between the
親端末1が保持する通信ルートテーブルTB21において、端末IDは、通信ルートが構築された配下の子端末2に割り付けられた端末IDである。ルート通信品質は、端末IDフィールドに登録された子端末2までの通信ルートにおける通信品質を示す。ホップ数は、端末IDフィールドに登録された子端末2までの通信ルートにおけるホップ数を示す。ホップ先は、端末IDフィールドに登録された子端末2までの通信ルートにおいて、各ホップにおける送信先の通信端末Aを示す。
In the communication route table TB21 held by the
次に、子端末2が保持する通信ルートテーブルTB22(図4(b)参照)は、子端末2−この子端末2と通信可能な親端末1間の通信ルートに関する情報(通信ルート情報)を、テーブル形式で記憶している。具体的に、通信ルートテーブルTB22は、端末ID、ルート通信品質、ホップ数、ホップ先の各フィールドが設けられている。
Next, the communication route table TB22 (see FIG. 4B) held by the
子端末2が保持する通信ルートテーブルTB22において、端末IDは、この子端末2と通信可能な親端末1に割り付けられた端末IDである。ルート通信品質は、端末IDフィールドに登録された親端末1までの通信ルートにおける通信品質を示す。ホップ数は、端末IDフィールドに登録された親端末1までの通信ルートにおけるホップ数を示す。ホップ先は、端末IDフィールドに登録された親端末1までの通信ルートにおいて、各ホップにおける送信先の通信端末Aを示す。
In the communication route table TB22 held by the
通信ルートテーブルTB21、TB22において、ホップ数は、自端末から通信先端末までの通信ルートにおける通信端末Aの台数である。例えば、子端末2−2が子端末2−1を介して親端末1と通信を行う通信ルートの場合は、ホップ数は「2」となる。ホップ先は、自端末から通信先端末に至るまでに経由する通信端末Aの端末IDが経由順に登録され、最後は、端末IDフィールドに登録された通信端末Aの端末IDが登録される。
In the communication route tables TB21 and TB22, the number of hops is the number of communication terminals A in the communication route from the own terminal to the communication destination terminal. For example, in the case of a communication route in which the child terminal 2-2 communicates with the
次に、無線通信インタフェース部30は、無線信号を用いて他の通信端末Aとの間で通信を行うための通信インタフェース回路である。そして、無線通信インタフェース部30は、互いに周波数の異なる複数の無線チャンネルから択一的に選択された無線チャンネルを用いて、通信パケットの送受信に用いる。以降では、この通信パケットの送受信に用いる無線チャンネルを通信チャンネルと称す。
Next, the wireless
制御部20は、通信端末Aの各部を制御することによって通信端末A全体の動作を制御する装置であり、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路等で構成される。そして、制御部20は、テーブル処理部201と、通信処理部202と、送信タイマ部203とを備えて、直接または間接に子端末2と親端末1との間の通信ルートを構築するための処理である通信ルート構築処理を実行する。
The
また、制御部20は、チャンネル切替処理部204と、干渉レベル検出部205と、変更タイマ部206を備え、子端末2と親端末1との間で通信パケットの送受信に用いる通信チャンネルを決定・変更するための処理である通信チャンネル決定処理を実行する。
The
テーブル処理部201は、記憶部10のテーブル記憶部101に記憶されている各テーブルの登録内容を管理する。通信処理部202は、無線通信インタフェース部30を用いて、他の通信端末Aとの間で通信パケットを送受信し、後述の動作を行うことによって、親端末1と子端末2との間の通信ルートを構築するための通信ルート構築処理を行う。送信タイマ部203は、所定の時間の経過を計る計時手段であり、所定の時間間隔で通信処理部202に各種通信パケットの送信タイミングの到来を通知する。
The
チャンネル切替処理部204は、干渉レベル検出部205にて検出される干渉レベルなどに基づいて、複数の無線チャンネルから通信チャンネルを択一的に選択し、無線通信インタフェース部30に設定する。干渉レベル検出部205は、通信処理部202で受信した他の通信端末Aから送信された通信パケットから、通信セルごとの干渉レベルを検出してチャンネル切替処理部204に出力する。変更タイマ部203は、所定の時刻になったことを検知する計時手段であり、チャンネル切替処理部204に通信チャンネルの変更タイミングの到来を通知する。
The channel
次に、本無線ネットワークにおける通信ルートの構築について説明する。 Next, the construction of a communication route in this wireless network will be described.
まず、通信端末Aが起動されると、各通信端末Aの制御部20における送信タイマ部203は、ハローパケット(Hello Packet、以下、「Hパケット」と称する)を送信すべく計時を開始する。送信タイマ部203は、タイムアップすると、Hパケットの送信タイミングである旨を通信処理部202に通知する。通信処理部202は、この通知を受けると、Hパケットを無線ネットワークに同報通信で送信する。
First, when the communication terminal A is activated, the
Hパケットは、各通信端末Aが、他の通信端末Aに対して自端末の生存を報知する通信パケットである。図7(a)は、Hパケットのフォーマットを示し、送信元端末ID部と、送信先端末ID部と、セルID部と、オペレーションコード部と、端末種類部と、通信ルート部とを備えて構成される。 The H packet is a communication packet in which each communication terminal A notifies the other communication terminals A of the existence of its own terminal. FIG. 7A shows the format of the H packet, which includes a source terminal ID part, a destination terminal ID part, a cell ID part, an operation code part, a terminal type part, and a communication route part. Composed.
Hパケットの送信元端末ID部は、Hパケットを送信した通信端末Aの端末IDが収容される。送信先端末ID部は、Hパケットの送信先となる通信端末Aの端末IDが収容され、Hパケットの場合は、ブロードキャスト等の同報通信のコード「BC」が収容される。セルID部は、Hパケットを送信した通信端末Aが属する通信セルに割り当てられた通信セルIDが収容される。本実施形態では、親端末1は、自端末の端末IDを収容し、子端末1は、自端末が属する通信セルの親端末1の端末IDを収容する。オペレーションコード部は、Hパケットのコードが収容される。端末種類部は、Hパケットを送信した通信端末Aが親端末1と子端末2とのいずれであるかを識別するための情報が収容される。
The transmission packet terminal ID part of the H packet accommodates the terminal ID of the communication terminal A that has transmitted the H packet. The transmission destination terminal ID portion accommodates the terminal ID of the communication terminal A that is the transmission destination of the H packet. In the case of the H packet, the transmission destination code ID “BC” is accommodated. The cell ID section accommodates a communication cell ID assigned to the communication cell to which the communication terminal A that has transmitted the H packet belongs. In this embodiment, the
さらにHパケットの通信ルート部は、子端末2から親端末1までの通信ルートを表す通信ルート情報、およびこの通信ルートの通信品質を表すルート品質情報が収容される。通信ルート情報は、子端末2から親端末1までの通信ルートにおいて経由する通信端末Aの端末IDが順に並べられることによって表される。ルート品質情報は、通信ルート内のリンク通信品質の和で表され、このリンク通信品質の和をルート通信品質と称す。
Further, the communication route part of the H packet accommodates communication route information indicating the communication route from the
例えば、子端末2−2が子端末2−1を介して親端末1との間で通信ルートを構築し、そのルート通信品質が17であるとする。この場合、子端末2−2が送信するHパケットの通信ルート部には、「T2→T1→M1;17」が収容される。この通信ルートのホップ数は「2」になる。また、親端末1が送信するHパケットの通信ルート部は、「null」(または空データ)となり、ホップ数「0」、ルート通信品質「0」に相当する。
For example, assume that the child terminal 2-2 establishes a communication route with the
なお、Hパケットは、無線ネットワークの通信トラフィックを抑制するために、通信端末Aが親端末1に設定されている場合、および通信端末Aが、親端末1までの通信ルートが構築されている子端末2である場合に、各通信端末Aから送信される。そして、このHパケットの送信処理は、起動後、一定時間間隔で行われる。
The H packet is a child in which the communication terminal A is set as the
また親端末1までの通信ルートが構築されていない子端末2は、このHパケットを受信して、Hパケットのルート通信品質情報などに基づいて子端末2−親端末1間の通信コストを求め、通信コストが最も小さな親端末1及び親端末1までの通信ルートを構築する。なお、親端末1と子端末2間の通信ルートを構築する方法については、既知の技術であるので詳細な説明は省略する。
The
次に、本無線ネットワークにおける通信チャンネルの決定方法について、図6のシーケンスを用いて説明する。 Next, a method for determining a communication channel in this wireless network will be described using the sequence of FIG.
まず、親端末1が起動されると、親端末1のチャンネル切替処理部204は、所定の無線チャンネルを仮の通信チャンネルとして通信インタフェース部30に設定する(図6のステップS1)。ここで、仮の通信チャンネルとしたのは、周囲の通信セルにおいてどの無線チャンネルが利用されているのかが不明であるので、以降の動作を行うことで通信チャンネルが変更されることを想定したためである。なお、この仮の通信チャンネルを決定する際には、例えば、利用可能な無線チャンネルごとに無線信号強度を測定し、この信号強度が最も低いものを選択するようにしてもよく、利用可能な無線チャンネルからランダムに選択するようにしてもよい。
First, when the
ここで、この親端末1の周囲に配置された子端末2は、仮の通信チャンネルを用いて送信されたHパケットを受信し、自端末が属する通信セルよりも通信品質が高い場合には、この親端末1との間で通信ルートを構築する。これにより、この親端末1の周囲に配置された子端末2は、親端末1と同じ通信チャンネルを用いて直接的・間接的に通信を行い、この親端末1と子端末2とを含む通信セルが形成される。なお、子端末2は、自端末が属する通信セルの親端末1に付与された端末IDを、通信セルIDとして記憶部10に記憶する。
Here, the
本実施形態においては、通信セルC1には、親端末1−1、子端末2−1、2−2、2−3が含まれ、通信セルC2には、親端末1−2、子端末2−4、2−5が含まれ、通信セルC3には、親端末1−3、子端末2−6が含まれる(図1を参照)。そして、子端末2−2は、子端末2−1を中継して親端末1−1と間接的に通信し、子端末2−1及び子端末2−3は、親端末1−1と直接的に通信する。また、子端末2−5は、子端末2−4を中継して親端末1−2と間接的に通信し、子端末2−4は、親端末1−2と直接的に通信する。また、子端末2−6は、親端末1−3と直接的に通信する。
In the present embodiment, the communication cell C1 includes a parent terminal 1-1 and child terminals 2-1, 2-2, and 2-3, and the communication cell C2 includes a parent terminal 1-2 and a
ここで、親端末1−1、1−2、1−3は、何れも通信パケットの送受信に利用する通信チャンネルとして、チャンネルCh1が設定されている。また、子端末2−2と直接通信可能な範囲には、子端末2−1、2−5が存在する。すなわち、子端末2−2と子端末2−5は、互いに異なる通信セルに含まれているが、同じ無線チャンネルを用いて無線パケットの通信を行っている。さらに、子端末2−3と直接通信可能な範囲には、親端末1−1と子端末2−6が存在する。すなわち、子端末2−3と子端末2−6は、互いに異なる通信セルに含まれているが、同じ無線チャンネルを用いて無線パケットの通信を行っている。 Here, each of the parent terminals 1-1, 1-2, and 1-3 has channel Ch1 set as a communication channel used for transmission and reception of communication packets. Further, there are child terminals 2-1 and 2-5 in a range in which direct communication with the child terminal 2-2 is possible. That is, the child terminal 2-2 and the child terminal 2-5 are included in different communication cells, but perform wireless packet communication using the same wireless channel. Further, a parent terminal 1-1 and a child terminal 2-6 exist in a range where direct communication with the child terminal 2-3 is possible. That is, the child terminal 2-3 and the child terminal 2-6 are included in different communication cells, but communicate wireless packets using the same wireless channel.
ここで、各子端末2は、上述のように定期的にHパケットを送信するとともに、周囲の通信端末Aから送信されたHパケットを受信している。なお、本実施形態では、自端末が属する通信セルの通信チャンネルを用いて送信されるHパケットを受信している。
Here, each
子端末2は、Hパケットを受信すると、Hパケットに含まれる通信セルIDと、自端末が属する通信セルの通信セルIDとを比較する。本実施形態では、通信セルIDとして親端末1の端末IDを用いているので、実際には、Hパケットに含まれる通信セルIDと、自端末が属する通信セルの親端末1の端末IDとを比較する。この比較の結果、双方の通信セルIDが異なれば、自端末が属する通信セルと同じ無線チャンネルを使用する他の通信セルを検知したことを示すチャンネル検出情報パケット(以降、Dパケットと称す)を、自端末が属する通信セルの親端末1に向けて直接または間接に送信する。
When the
図7(b)は、このDパケットのフォーマットを示している。Dパケットは、送信元端末ID部と、送信先端末ID部と、セルID部と、オペレーションコード部と、検知情報部とを備えて構成される。 FIG. 7B shows the format of this D packet. The D packet includes a transmission source terminal ID part, a transmission destination terminal ID part, a cell ID part, an operation code part, and a detection information part.
Dパケットの送信元端末ID部は、Dパケットを送信した通信端末Aの端末IDが収容される。送信先端末ID部は、Dパケットの送信先となる通信端末Aの端末IDが収容され、Dパケットの場合は、通信端末Aが属する通信セルの親端末1の端末IDが収容される。セルID部は、Dパケットを送信する通信端末Aが属する通信セルに割り当てられた通信セルIDが収容される。本実施形態では、親端末1は、自端末の端末IDを収容し、子端末1は、自端末が属する通信セルの親端末1の端末IDを収容する。オペレーションコード部は、Dパケットのコードが収容される。検知情報部には、例えば受信したHパケットに含まれるセルID部と同じ値であり、検知した通信セルの通信セルIDを示す検知セルIDが収容される。
The transmission packet terminal ID part of the D packet contains the terminal ID of the communication terminal A that has transmitted the D packet. The transmission destination terminal ID section accommodates the terminal ID of the communication terminal A that is the transmission destination of the D packet, and in the case of the D packet, the terminal ID of the
具体的に図6において、子端末2−5が周囲の端末にHパケットを送信すると(ステップS2)、子端末2−2、2−4は、それぞれ子端末2−5からのHパケットを受信する。Hパケットを受信した子端末2−4は、子端末2−5と同一の通信セルに含まれているので、Dパケットの送信などは行わない。 Specifically, in FIG. 6, when the child terminal 2-5 transmits an H packet to surrounding terminals (step S2), each of the child terminals 2-2 and 2-4 receives the H packet from the child terminal 2-5. To do. Since the child terminal 2-4 that has received the H packet is included in the same communication cell as the child terminal 2-5, the D packet is not transmitted.
Hパケットを受信した子端末2−2は、Hパケットに含まれる通信セルIDと、自身が属する通信セルの通信セルIDとが異なるので、Dパケットを子端末2−1を中継して親端末1−1に間接的に送信する(ステップS3)。 The child terminal 2-2 that has received the H packet has a communication cell ID included in the H packet that is different from the communication cell ID of the communication cell to which the child terminal 2-2 belongs. Indirectly transmit to 1-1 (step S3).
次に、親端末1の通信処理部202は、自端末が属する通信セルに含まれる子端末2から送信されたDパケットを受信し、チャンネル切替処理部204にDパケットを通知する。チャンネル切替処理部204は、Dパケットを送信した子端末2の端末IDと、Dパケットを受信した時刻と、Dパケットに含まれる検知セルIDを検知情報管理テーブルTB12に記憶させる。
Next, the
具体的に図6において、親端末1−1は、子端末2−2から送信されたDパケットを受信すると、現在の時刻を検知時刻として、子端末2−2の子端末ID、Dパケット内の検知セルID、及び、検知時刻をテーブルTB12に記憶する(ステップS5)。 Specifically, in FIG. 6, when the parent terminal 1-1 receives the D packet transmitted from the child terminal 2-2, the child terminal ID of the child terminal 2-2, the D packet, The detection cell ID and the detection time are stored in the table TB12 (step S5).
次に、チャンネル切替処理部204は、検知情報管理テーブルTB12に含まれる各情報に基づいて、通信チャンネルを他の無線チャンネルに切り替える必要があるかを判断し、必要が有れば通信チャンネルを切り替える。なお、本実施形態では、Dパケットを受信したことをトリガとして、この通信チャンネルの切り替え処理を開始しているが、所定の時間周期ごとに通信チャンネルの切り替え処理を開始するようにしてもよい。
Next, the channel
次に、親端末1−1は、子端末2−2から送信されたDパケットを受信し、検知情報管理テーブルTB12に必要な情報を格納する。そして、親端末1−1の干渉レベル検出部205は、検知情報管理テーブルTB12の各レコードを参照して、通信セルごとに干渉レベルを導出する。本実施の形態では、干渉レベル検出部205は、検知情報管理テーブルTB12に検知セルIDが格納された通信セルの干渉レベルを常に「1」とする。
Next, the parent terminal 1-1 receives the D packet transmitted from the child terminal 2-2, and stores necessary information in the detection information management table TB12. Then, the interference
そして、親端末1−1は、通信セルごとに導出した干渉レベルの和(すなわち、親端末1−1の属する通信セルと干渉する他の通信セルの数)と、所定の閾値とを比較し、干渉レベルの和がこの閾値よりも大きければ、後述する通信チャンネルの変更処理を行う。なお、本実施形態では、閾値として「1」が予め記憶部10に記憶されている。
Then, the parent terminal 1-1 compares the sum of interference levels derived for each communication cell (that is, the number of other communication cells that interfere with the communication cell to which the parent terminal 1-1 belongs) and a predetermined threshold value. If the sum of the interference levels is larger than this threshold value, a communication channel changing process described later is performed. In the present embodiment, “1” is stored in the
具体的に図6において、親端末1−1は、子端末2−1から送信されたDパケットに基づいて種々の情報を検知情報管理テーブルTB12に格納後、干渉レベル検出部205が干渉レベルの和を求める。ここで、検知情報管理テーブルTB12には、子端末2−1からの情報のみが格納されており、干渉レベルの和は「1」となるので、通信チャンネルの変更処理は行わない。
Specifically, in FIG. 6, after the parent terminal 1-1 stores various information in the detection information management table TB12 based on the D packet transmitted from the child terminal 2-1, the interference
次に、子端末2−6がHパケットを送信すると(ステップS6)、子端末2−3は、このHパケットを受信する。Hパケットを受信した子端末2−3は、Hパケットに含まれる通信セルIDと、自身が属する通信セルの通信セルIDとが異なるので、Dパケットを親端末1−1へ直接的に送信する(ステップS7)。この時、親端末1−1に送信されるDパケットの検知情報部には、子端末2−5が属する通信セルの通信セルIDを意味する「M3」がそれぞれ収容されている。 Next, when the child terminal 2-6 transmits the H packet (step S6), the child terminal 2-3 receives the H packet. The child terminal 2-3 that has received the H packet transmits the D packet directly to the parent terminal 1-1 because the communication cell ID included in the H packet is different from the communication cell ID of the communication cell to which it belongs. (Step S7). At this time, “M3” indicating the communication cell ID of the communication cell to which the child terminal 2-5 belongs is accommodated in the detection information part of the D packet transmitted to the parent terminal 1-1.
親端末1−1は、子端末2−3から送信されたDパケットを受信すると、子端末2−3の子端末ID、Dパケット内の検知セルID、及び、検知時刻を検知情報管理テーブルTB12に記憶する(ステップS8)。その後、親端末1−1は、上述の干渉レベルの和を求める。ここで、検知情報管理テーブルTB12には、子端末2−2と子端末2−3のそれぞれから送信された情報が格納されており、干渉レベルの和は「2」となり閾値「1」よりも大きいので、以降に続く通信チャンネルの変更処理を開始する。 When the parent terminal 1-1 receives the D packet transmitted from the child terminal 2-3, the child terminal ID of the child terminal 2-3, the detection cell ID in the D packet, and the detection time are detected in the detection information management table TB12. (Step S8). Thereafter, the parent terminal 1-1 obtains the sum of the interference levels described above. Here, information transmitted from each of the child terminals 2-2 and 2-3 is stored in the detection information management table TB12, and the sum of the interference levels is “2”, which is lower than the threshold value “1”. Since it is larger, the subsequent communication channel changing process is started.
通信チャンネルの変更処理では、まず親機1−1は、現在設定されている通信チャンネルとは異なる無線チャンネルを、利用可能な無線チャンネルから択一的に選択して、新たな通信チャンネルを決定する。また、親機1−1は、通信チャンネルを変更する変更時刻を現在の時刻から求め、この変更時刻と新たな通信チャンネルとを含むチャンネル変更通知パケットを、自端末と同じ通信セルに属する全ての子端末2に向けて同報通信により送信する。ここで、この変更時刻は、例えば、現在の時刻から5分後の時刻であり、自端末と同じ通信セルに属する全ての子端末2が、このチャンネル変更通知パケットを正常に受信可能な時刻に設定されていればよい。
In the communication channel change process, first, the base unit 1-1 selects a wireless channel different from the currently set communication channel from the available wireless channels, and determines a new communication channel. . In addition, base unit 1-1 obtains a change time for changing the communication channel from the current time, and sends a channel change notification packet including the change time and a new communication channel to all communication cells belonging to the same communication cell as the own terminal. It transmits to the
チャンネル変更通知パケットのフォーマットを図7(c)に示す。チャンネル変更通知パケットは、送信元端末ID部と、送信先端末ID部と、セルID部と、オペレーションコード部と、変更時刻部と、通信チャンネル部とを備えて構成される。 The format of the channel change notification packet is shown in FIG. The channel change notification packet includes a transmission source terminal ID part, a transmission destination terminal ID part, a cell ID part, an operation code part, a change time part, and a communication channel part.
チャンネル変更通知パケットの送信元端末ID部は、チャンネル変更通知パケットを送信した通信端末Aの端末IDが収容される。送信先端末ID部は、チャンネル変更通知パケットの送信先となる通信端末Aの端末IDが収容され、チャンネル変更通知パケットの場合は、ブロードキャスト等の同報通信のコード「BC」が収容される。セルID部は、チャンネル変更通知パケットを送信した通信端末Aが属する通信セルに割り当てられた通信セルIDが収容される。本実施形態では、親端末1は、自端末の端末IDを収容し、子端末1は、自端末が属する通信セルの親端末1の端末IDを収容する。オペレーションコード部は、チャンネル変更通知パケットのコードが収容される。変更時刻部には、通信チャンネルの変更を開始する変更時刻が収容され、通信チャンネル部には、変更時刻において変更する通信チャンネルを識別可能な値が収容されている。
The transmission source terminal ID portion of the channel change notification packet accommodates the terminal ID of the communication terminal A that has transmitted the channel change notification packet. The transmission destination terminal ID section accommodates the terminal ID of the communication terminal A that is the transmission destination of the channel change notification packet. In the case of the channel change notification packet, the transmission destination code ID “BC” is accommodated. The cell ID unit accommodates a communication cell ID assigned to the communication cell to which the communication terminal A that transmitted the channel change notification packet belongs. In this embodiment, the
具体的に図6において、親端末1−1は、新たな通信チャンネルをチャンネルCh2とし、通信チャンネルの変更時刻を現在時刻から5分後に設定して(ステップS9)、チャンネル変更通知パケットを同報通信により送信する(ステップS10)。
Specifically, in FIG. 6, the parent terminal 1-1 sets the new communication channel to channel Ch2, sets the change time of the
チャンネル変更通知パケットを受信した子端末2は(2−1、2−2、2−3)は、チャンネル変更通知パケットの変更時刻部に格納された時刻に通信チャンネルを変更するため、自端末が備える変更タイマ部206を起動する(ステップS12)。この時、子端末2−2は、子端末2−1がチャンネル変更通知パケットを中継することで(ステップS11)、親端末1−1からのチャンネル変更通知パケットを受信する。また、自端末が属する通信セルとは異なる通信セルのチャンネル変更通知パケットを受信した場合は、これらの処理を行わない。
The
その後、所定の時間が経過して変更時刻になると、親端末1−1及び各子端末2−1〜2−3のチャンネル切替処理部204は、変更タイマ部206からの通知を受けて、通信チャンネルをチャンネルCh2に変更する(ステップS13)。このようにして、親端末1−1及び各子端末2−1〜2−3を含む通信セルC1で利用する通信チャンネルは、新たな通信チャンネルであるチャンネルCh2に変更される。
Thereafter, when the predetermined time has elapsed and the change time is reached, the channel
これにより、子端末2−2及び子端末2−5と、子端末2−3及び子端末2−6は、それぞれ別の通信チャンネルを用いて通信パケットの送受信を行い、通信パケットの干渉を低減することができる。 Thereby, the child terminal 2-2 and the child terminal 2-5, and the child terminal 2-3 and the child terminal 2-6 transmit and receive communication packets using different communication channels, respectively, to reduce communication packet interference. can do.
しかしながら、上述の干渉レベルの和に応じた通信チャンネルの変更処理は、親端末1−2、1−3においても同条件で実施される。すなわち、各親端末1(1−2、1−3)において、自端末が属する通信セル(C2、C3)内に、他の通信セルを検知する子端末2が他に存在する場合に、干渉レベルの和(干渉する通信セルの数)が所定の閾値を超えると、通信チャンネルの変更処理が行われる。したがって、親端末1−2の干渉レベル検出部205により導出された干渉レベルの和が閾値を超えた場合に、親端末1−1と親端末1−2が新たな通信チャンネルを共にCh2に設定すると、通信チャンネルを変更しても干渉が解決しない場合がある。
However, the communication channel changing process according to the sum of the interference levels described above is also performed under the same conditions in the parent terminals 1-2 and 1-3. That is, in each parent terminal 1 (1-2, 1-3), when there are
そこで、各親端末1のチャンネル切替処理部204は、自端末が属する通信セルの通信セルIDと、受信したDパケットに含まれる通信セルIDを比較し、自端末の通信セルIDの方が大きい場合に限り、通信チャンネルの変更を行うようにしても良い。具体的には、親端末1−1が属する通信セルの通信セルID「M1」と、親端末1−2が属する通信セルの通信セルID「M2」の数値部分を比較すればよく、この場合は、親端末1−2のみが通信チャンネルの変更を行う。
Therefore, the channel
なお、例えば、通信セルの親端末1のシリアル番号、IPアドレス、MACアドレスなどの種々の情報を通信パケット内に含め、これらの値を比較することで、通信チャンネルの変更処理を行うか否かを判定するようにしてもよい。また、通信セルごとに予め比較用の数値を付与して記憶部10に記憶させておき、通信パケットの通信セルIDと記憶部10とを参照して、通信セルに付与された数値を比較するようにしても良い。
Whether or not to change the communication channel by including various information such as the serial number, IP address, and MAC address of the
また本実施形態では、各親端末1の干渉レベル検出部205は、検知情報管理テーブルTB12に検知セルIDが格納された通信セルの干渉レベルを常に「1」としているが、検知情報管理テーブルTB12に格納された子端末IDの総数に応じた値を干渉レベルとしてもよい。具体的には、親端末1−1では、子端末2−2とともに子端末2−1も子端末2−5からのHパケットを受信してDパケットを親端末1−1に送信し、検知情報管理テーブルTB12には通信セルC2に対応するレコードが2つ存在する。この時、親端末1−1の干渉レベル検出部205は、通信セルC2に対する干渉レベルは「2」であると導出する。
In this embodiment, the interference
このようにすることで、同じ通信チャンネルを用いて通信パケットを送受信する子端末2の台数が多く、無線パケットの送受信にエラーが発生易い状況である場合に、的確に通信チャンネルを変更することができる。
By doing in this way, when the number of the
(実施の形態2)
本実施形態のマルチホップ通信システムの構成は、実施形態1と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 2)
The configuration of the multi-hop communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態において、各子端末2は、利用可能な無線チャンネルを所定の時間間隔をあけて順次にスキャンする。ここで、各無線チャンネルをスキャンする時間は、Hパケットの送信間隔よりも長い時間に設定されており、スキャン対象の無線チャンネルを使用している他の端末装置Aがあれば、確実にHパケットを受信できるようにしている。次に、子端末2は、スキャンした各無線チャンネルでHパケットを受信すると、無線チャンネルの利用状況を示すチャンネル利用状況通知パケットを自端末が属する親端末1に送信する。
In the present embodiment, each
図8は、このチャンネル利用状況通知パケットのフォーマットを示している。チャンネル利用状況通知パケットは、送信元端末ID部と、送信先端末ID部と、セルID部と、オペレーションコード部と、チャンネル利用情報部とを備えて構成される。 FIG. 8 shows the format of this channel usage status notification packet. The channel usage status notification packet includes a transmission source terminal ID portion, a transmission destination terminal ID portion, a cell ID portion, an operation code portion, and a channel usage information portion.
チャンネル利用状況通知パケットの送信元端末ID部は、チャンネル利用状況通知パケットを送信した通信端末Aの端末IDが収容される。送信先端末ID部は、チャンネル利用状況通知パケットの送信先となる通信端末Aの端末IDが収容され、チャンネル利用状況通知パケットの場合は、通信端末Aが属する通信セルの親端末1の端末IDが収容される。セルID部は、チャンネル利用状況通知パケットを送信する通信端末Aが属する通信セルに割り当てられた通信セルIDが収容される。本実施形態では、親端末1は、自端末の端末IDを収容し、子端末1は、自端末が属する通信セルの親端末1の端末IDを収容する。オペレーションコード部は、チャンネル利用状況通知パケットのコードが収容される。チャンネル利用情報部は、Hパケットを受信した無線チャンネルを示すチャンネル情報と、このチャンネル情報が示す無線チャンネルを用いて受信したHパケットに基づく通信セルIDとを対にして複数個収容している。本実施形態においては、チャンネル情報として、チャンネルCh1の場合には「1」、チャンネルCh2の場合には「2」などの数値が収容される。
The transmission source terminal ID portion of the channel usage status notification packet accommodates the terminal ID of the communication terminal A that has transmitted the channel usage status notification packet. The transmission destination terminal ID section accommodates the terminal ID of the communication terminal A that is the transmission destination of the channel usage status notification packet, and in the case of the channel usage status notification packet, the terminal ID of the
親端末1のテーブル記憶部101には、図9に示すチャンネル情報管理テーブルTB13が更に記憶される。チャンネル情報管理テーブルTB13には、親端末1と同じ通信セルに属する各子端末により検知された、自端末が利用している通信チャンネルとは異なる無線チャンネルの利用状況を示す情報(チャンネル利用情報)をテーブル形式で記憶している。具体的に、チャンネル情報管理テーブルTB13は、子端末ID、検知セルID、検知時刻、及び、検知された通信セルが利用する通信チャンネル(検知チャンネル)の各フィールドが設けられている。
The
親端末1は、自端末と同じ通信セルに属する子端末2から送信されたチャンネル利用状況通知パケットを受信すると、このパケットに含まれる各情報をチャンネル情報管理テーブルTB13に記憶させる。
When the
次に、親端末1のチャンネル切替処理部204は、通信チャンネルを変更する必要が有る場合には、チャンネル情報管理テーブルTB13の各レコードに基づいて新たな通信チャンネルを導出する。具体的には、まず、チャンネル情報管理テーブルTB13にレコードが存在しない無線チャンネルを利用可能な無線チャンネルから任意の方法で1つの無線チャンネルを選択し、この無線チャンネルを新たな通信チャンネルとして導出する。一方、チャンネル情報管理テーブルTB13にレコードが存在しない無線チャンネルが無い場合には、チャンネル情報管理テーブルTB13に記憶された各レコードから、利用可能な無線チャンネルごとに、その無線チャンネルを利用する通信セルの数を求める。そして、この通信セルの数が最も小さな無線チャンネルを新たな通信チャンネルとして導出する。
Next, when it is necessary to change the communication channel, the channel
このようにすることで、新たな通信チャンネルを切り替えた際に、通信チャンネルが周囲の通信セルと重複する可能性を低減して、各通信端末Aで送受信する無線パケットの干渉を低減することができる。 In this way, when a new communication channel is switched, the possibility that the communication channel overlaps with surrounding communication cells is reduced, and interference of radio packets transmitted and received by each communication terminal A can be reduced. it can.
(実施の形態3)
本実施形態のマルチホップ通信システムの構成は、実施形態1と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 3)
The configuration of the multi-hop communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
親端末1のテーブル記憶部101には、実施形態1の検知情報管理テーブルTB12に代えて、図10に示す検知情報管理テーブルTB14が記憶される。検知情報管理テーブルTB14には、各子端末により検知された検知情報をテーブル形式で記憶している。具体的に、検知情報管理テーブルTB14は、子端末ID、検知セルID、検知時刻、及び、他の通信セルを検知した子端末2から親端末1までのホップ数(子端末ホップ数)の各フィールドが設けられている。
The
ここで、子端末2から親端末1までのホップ数は、親端末1が備える通信ルートテーブルTB21に記憶されたホップ数と同じ値である。すなわち、本実施形態では、検知情報管理テーブルTB14に設けた子端末ホップ数フィールドを参照しているが、通信ルートテーブルTB21のホップ数フィールドを参照することも可能である。
Here, the number of hops from the
次に、親端末1の干渉レベル検出部205は、検知情報管理テーブルTB14の各レコードのうち、子端末ホップ数が小さなレコードほど値が大きくなるように干渉レベルを導出する。例えば、通信セルごとの干渉レベルを、[通信セルごとの干渉レベル]=1/(α×[通信セルを検知した子端末2までのホップ数])という数式で求める(αは0より大きな数値)。親端末1の干渉レベル検出部205は、この通信セルごとの干渉レベルの和を閾値と比較する。
Next, the interference
このようにすることで、親端末1に近い位置に位置する子端末2と、他の通信セルとが干渉して、自端末が属する通信セルと他の通信セルとの干渉の度合いが大きな場合ほど、通信チャンネルの変更が行われやすくなる。これにより、通信チャンネルの変更が必要な場合に、的確に通信チャンネルの変更が行われ、無線パケットの干渉を低減することができる。
By doing in this way, when the
(実施の形態4)
本実施形態のマルチホップ通信システムの構成は、実施形態1と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 4)
The configuration of the multi-hop communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態において、各子端末2は、他の通信セルから送信されたHパケットを受信すると、Hパケットを送信した通信端末Aの種別と、Hパケットを送信した通信端末Aが属する通信セルの親端末1までのホップ数とを検知情報部に収納して送信する。
In this embodiment, when each
図11は、Dパケットの検知情報部の詳細を示している。Dパケットの検知情報部は、検知数部と、検出セルID部と、検出端末種別部と、検出ホップ数部とを備えて構成される。 FIG. 11 shows details of the detection information part of the D packet. The detection information part of the D packet includes a detection number part, a detection cell ID part, a detection terminal type part, and a detection hop number part.
検知数部は、以降に続く検出セルID部、検出端末種別部、検出ホップ数部の個数を収容している。検出セルID部は、他の通信セルから送信されたHパケットに収容された通信セルIDが収容される。検出端末種別部は、Hパケットを送信した他の通信セルに属する通信端末Aの種別が収容し、親端末1もしくは子端末2の何れかを示す値が収容される。検出ホップ数部は、Hパケットを送信した他の通信セルに属する通信端末Aが子端末2である場合には、その通信端末Aが属する通信セルの親端末1とその通信端末A間のホップ数を収容する。また、この通信端末Aが親端末1である場合には、「null」が収容される。なお、検出端末種別部を設けず、検出ホップ数部の値が1以上であれば子端末2を示し、検出ホップ数部の値が「0」であれば親端末1を示すものとして扱うことも可能である。
The detection number part accommodates the number of detection cell ID parts, detection terminal type parts, and detection hop number parts that follow. The detected cell ID unit accommodates a communication cell ID accommodated in an H packet transmitted from another communication cell. The detection terminal type section stores the type of the communication terminal A belonging to another communication cell that has transmitted the H packet, and stores a value indicating either the
次に、親端末1のテーブル記憶部101には、実施形態1の検知情報管理テーブルTB12に代えて、図12に示す検知情報管理テーブルTB15が記憶される。検知情報管理テーブルTB15には、各子端末により検知された検知情報をテーブル形式で記憶している。具体的に、検知情報管理テーブルTB15は、子端末ID、検知セルID、検知時刻、検知された端末装置Aの端末種別(検知端末種別)、及び、検知された子端末2が属する通信セルの親端末1までのホップ数(検知ホップ数)の各フィールドが設けられている。
Next, instead of the detection information management table TB12 of the first embodiment, the detection information management table TB15 shown in FIG. 12 is stored in the
次に、親端末1の干渉レベル検出部205は、検知情報管理テーブルTB15の各レコードを参照し、レコードごとに干渉レベルを求める。ここで、干渉レベルは、検知端末種別が親端末であれば値が大きく、また、検知端末種別が子端末であれば、検知ホップ数が小さなレコードほど大きくなるよう導出される。
Next, the interference
例えば、[干渉レベル]=1/α×(([検知ホップ数])+1)という式で求められる。なお、検知端末種別が親端末の場合には、[検知ホップ数]として「0」を用いて干渉レベルを求める。 For example, [interference level] = 1 / α × (([number of detected hops]) + 1). When the detection terminal type is the parent terminal, the interference level is obtained using “0” as the [number of detected hops].
そして、干渉レベル検出部205は、検知情報管理テーブルTB15に含まれる検知セルIDごとに、この干渉レベルの最も大きな値を通信セルごとの干渉レベルとし、この干渉レベルの和が閾値よりも大きければ、通信チャンネルの変更処理を開始する。
Then, for each detection cell ID included in the detection information management table TB15, the interference
このようにすることで、自端末が属する通信セルと干渉する端末装置Aが、親端末1である場合や親端末1に近い子端末2であり、干渉の度合いが大きくなる場合ほど、通信チャンネルの変更が行われやすくなる。これにより、通信チャンネルの変更が必要な場合には、的確に通信チャンネルの変更が行われ、無線パケットの干渉を低減することができる。
By doing in this way, when the terminal device A that interferes with the communication cell to which the own terminal belongs is the
A 通信端末
1 親端末
2 子端末
10 記憶部
101 テーブル記憶部
20 制御部
201 テーブル管理部
202 通信処理部
204 チャンネル切替処理部
205 干渉レベル検出部
A
Claims (9)
前記各端末は、
互いに周波数の異なる複数の無線チャンネルから択一的に選択した無線チャンネルを通信に用いる通信チャンネルとして設定するとともに、自端末が属する通信セルを識別するための通信セル情報を含み、自端末の生存を報知するハローパケットを送信し、
前記子端末は、
前記通信チャンネルを用いて前記ハローパケットを受信した際に、受信したハローパケットの前記通信セル情報が示す通信セルと、自端末が属する通信セルとが異なる場合には、受信したハローパケットの前記通信セル情報を含み、前記通信チャンネルを利用する他の通信セルを検知したことを通知する検知情報を、自端末と同じ前記通信セルに属する前記親端末に送信し、
前記親端末は、
受信した前記検知情報に基づいて、当該検知情報の前記通信セル情報が示す通信セルごとに干渉レベルを導出し、この干渉レベルの和が所定の閾値よりも大きければ、前記複数の無線チャンネルから前記通信チャンネルとは異なる無線チャンネルを択一的に選択して、自端末が属する通信セルで使用する新たな通信チャンネルとして設定することを特徴とするマルチホップ通信システム。 A plurality of communication cells in which one parent terminal and each of a plurality of child terminals communicate with each other using the same radio channel are constructed,
Each terminal is
A wireless channel that is alternatively selected from a plurality of wireless channels having different frequencies is set as a communication channel used for communication, and includes communication cell information for identifying a communication cell to which the terminal belongs, Send a hello packet to broadcast,
The child terminal is
When the hello packet is received using the communication channel and the communication cell indicated by the communication cell information of the received hello packet is different from the communication cell to which the terminal belongs, the communication of the received hello packet is performed. Sending detection information notifying that other communication cells using the communication channel are detected, including cell information, to the parent terminal belonging to the same communication cell as the own terminal,
The parent terminal
Based on the received detection information, an interference level is derived for each communication cell indicated by the communication cell information of the detection information, and if the sum of the interference levels is greater than a predetermined threshold, the plurality of radio channels A multi-hop communication system characterized in that a radio channel different from a communication channel is selectively selected and set as a new communication channel used in a communication cell to which the terminal belongs.
前記親端末は、受信した前記検知情報の前記通信セル情報が示す通信セルの前記識別情報と、自端末が属する通信セルの前記識別情報が、所定の関係を有している場合に限って、新たな通信チャンネルを設定することを特徴とする請求項2記載のマルチホップ通信システム。 Each of the communication cells has identification information given individually,
The parent terminal, only when the identification information of the communication cell indicated by the communication cell information of the received detection information and the identification information of the communication cell to which the own terminal belongs have a predetermined relationship, The multi-hop communication system according to claim 2, wherein a new communication channel is set.
前記親端末は、前記チャンネル利用情報に含まれる前記通信セル情報と前記チャンネル情報とに基づいて、各無線チャンネルごとにその無線チャンネルを利用している通信セル数を求め、この求めた通信セル数が少ない無線チャンネルを優先して前記新たな通信チャンネルを選択することを特徴とする請求項2又は3の何れか一項に記載のマルチホップ通信システム。 The child terminal receives the hello packet by sequentially switching the plurality of radio channels. If the communication cell indicated by the communication cell information of the received hello packet is different from the communication cell to which the own terminal belongs, the child terminal receives the hello packet. Transmitting channel usage information including the communication cell information of the hello packet and channel information indicating a wireless channel that has received the hello packet to the parent terminal;
The parent terminal obtains the number of communication cells using the radio channel for each radio channel based on the communication cell information and the channel information included in the channel use information, and determines the number of communication cells obtained. 4. The multi-hop communication system according to claim 2, wherein the new communication channel is selected by giving priority to a radio channel having a small number of radio channels. 5.
前記親端末は、前記検知情報に含まれる前記ホップ数が小さいほど前記干渉レベルを高くなるよう導出することを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載のマルチホップ通信システム。 The child terminal transmits the detection information including the number of hops in the communication route from the own terminal to the parent terminal of the communication cell to which the own terminal belongs,
The multi-hop communication system according to any one of claims 2 to 4, wherein the parent terminal derives the interference level to be higher as the number of hops included in the detection information is smaller.
前記子端末は、受信したハローパケットに含まれる前記端末情報を前記検知情報に含めて送信し、
前記親端末は、前記検知情報に含まれる前記端末情報に基づいて前記干渉レベルを導出することを特徴とする請求項2〜6の何れか一項に記載のマルチホップ通信システム。 Each terminal indicates whether the terminal is a parent terminal or a child terminal, and when the terminal is a child terminal, the number of hops in the communication route from the terminal to the parent terminal of the communication cell to which the terminal belongs The terminal information shown is included in the Hello packet and
The child terminal transmits the terminal information included in the received hello packet included in the detection information,
The multi-hop communication system according to any one of claims 2 to 6, wherein the parent terminal derives the interference level based on the terminal information included in the detection information.
自端末が属する通信セルの無線チャンネルを使用している他の通信セルに関する検知情報を、自端末と同じ通信セルに属する前記子端末から取得し、この取得した検知情報に基づいて、自端末が属する通信セルと前記他の通信セルとの通信における干渉の度合いを、前記他の通信セルごとに導出し、その和が所定の閾値を超えると、他の無線チャンネルに切り替えて通信する
ことを特徴とする通信端末。 A communication terminal used for the parent terminal of a multi-hop communication system in which a single parent terminal and each of a plurality of child terminals construct a plurality of communication cells that perform multi-hop communication using the same radio channel,
The detection information about the other communication cell using the radio channel of the communication cell to which the own terminal belongs is acquired from the child terminal belonging to the same communication cell as the own terminal, and based on the acquired detection information, the own terminal The degree of interference in communication between the communication cell to which the cell belongs and the other communication cell is derived for each of the other communication cells, and when the sum exceeds a predetermined threshold, communication is performed by switching to another radio channel. Communication terminal.
自端末が属する通信セルの無線チャンネルを使用している他の通信セルを検知して、自端末と同じ前記通信セルに属する前記親端末に通知する
ことを特徴とする通信端末。 A communication terminal used for the child terminal of a multi-hop communication system in which a single parent terminal and each of a plurality of child terminals construct a plurality of communication cells for multi-hop communication using the same radio channel,
A communication terminal that detects another communication cell that uses a radio channel of a communication cell to which the own terminal belongs and notifies the parent terminal that belongs to the same communication cell as the own terminal.
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