JP2014155133A - Network system and communication method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種無線通信を利用したネットワークの通信制御に関する。特に、アドホックネットワークの通信制御に関する。 The present invention relates to network communication control using various types of wireless communication. In particular, it relates to communication control of an ad hoc network.
マルチホップ通信のネットワークでは、物理的な環境の変動、通信回路の特性などが複雑に組み合わさり、通信品質が変動する。そのため、データの送信元から最終宛先までの通信時間や通信の成功/不成功の頻度が変動し、通信が一定の精度を保つことが困難である。このような環境下での通信精度を向上する方法として、ネットワークの性能を自動的に測定し、再送間隔、再送回数を求めて、伝送パラメタを修正する(特許文献1参照)。これにより、通信品質が変動したなかでも、通信を一定の精度を保つ。 In a multi-hop communication network, communication quality varies due to a complex combination of physical environment variations and communication circuit characteristics. For this reason, the communication time from the data transmission source to the final destination and the frequency of success / failure of communication vary, and it is difficult to maintain a certain accuracy in communication. As a method for improving the communication accuracy in such an environment, the network performance is automatically measured, the retransmission interval and the number of retransmissions are obtained, and the transmission parameter is corrected (see Patent Document 1). As a result, the communication is maintained with a certain accuracy even when the communication quality varies.
センサネットワークでは、一定の時間内に多数の通信端末からセンサ情報を取得するために、各通信端末に割り当てられた送信タイミングでデータを送信する。また、通信品質の変動を予想し、送信タイミングや再送回数を予め余裕を持たせる。例えば、再送回数を多めに設定することや、送信タイミングをランダムに変更することで、データ送信成功率の向上を図る。 In the sensor network, in order to acquire sensor information from a large number of communication terminals within a certain period of time, data is transmitted at a transmission timing assigned to each communication terminal. In addition, a fluctuation in communication quality is expected, and a margin is provided in advance for the transmission timing and the number of retransmissions. For example, the data transmission success rate is improved by setting a larger number of retransmissions or changing the transmission timing at random.
しかし、センサネットワークでは送信タイミングや再送回数を変更するだけでは不十分である。なぜならセンサネットワークは一定時間内に多数の通信端末からデータを所得するために、時間的な余裕が無限にない。またセンサネットワークでのデータ収集頻度や、センターからデータ送信間隔は、アプリケーションやサービスの要求により動的に変化する。このような変更に追随して送信タイミングや再送回数を変更する必要がある。 However, it is not sufficient to change the transmission timing and the number of retransmissions in the sensor network. This is because the sensor network obtains data from a large number of communication terminals within a certain period of time, so there is no infinite time margin. The data collection frequency in the sensor network and the data transmission interval from the center change dynamically depending on the application and service request. It is necessary to change the transmission timing and the number of retransmissions following such a change.
特許文献1では、有線で接続された1対1の通信端末間で、再送間隔や再送回数の調整について、開示があるが、上記のような条件下で、センサネットワーク全体で最適に調整することについて考慮されていない。
上記課題を解決するために、本発明は、無線通信によって相互に接続されている複数の通信装置を有し、各々の前記通信装置は、データの送受信を行う通信部と、他の通信装置の通信経路と通信性能と、を取得する通信経路管理部と、タイムスロットを管理し、通信部を通じて他の通信装置にタイムスロットを送信するタイミング管理制御部とを有する。 In order to solve the above-described problem, the present invention includes a plurality of communication devices connected to each other by wireless communication, and each of the communication devices includes a communication unit that transmits and receives data, and another communication device. A communication path management unit that acquires the communication path and communication performance; and a timing management control unit that manages the time slot and transmits the time slot to another communication device through the communication unit.
また、好適な実施形態では、通信管理サーバは、アドホックネットワーク通信装置が属するネットワークに接続可能であって、データの送受信を行う通信制御部と、すべてのアドホックネットワーク通信装置の通信性能を取得し必要なタイムスロットを算出する送信タイミング算出管理部と、すべてのアドホックネットワーク通信装置の送信データ量と必要なタイムスロットから適切な送信データ量を算出する送信データ算出管理部と、システム全体でどのような通信を行うべきかを判断し制御するシステム状態管理運用部を備える。 In a preferred embodiment, the communication management server is connectable to the network to which the ad hoc network communication device belongs, and needs to acquire the communication performance of the communication control unit that transmits and receives data and all the ad hoc network communication devices. A transmission timing calculation management unit that calculates an appropriate time slot, a transmission data calculation management unit that calculates an appropriate transmission data amount from the transmission data amount and necessary time slot of all ad hoc network communication devices, A system state management operation unit that determines and controls whether to perform communication is provided.
また、送信タイミング算出管理部は、所定の条件に基づき、通信装置に分与するタイムスロットの数を決定してもよい。 In addition, the transmission timing calculation management unit may determine the number of time slots to be distributed to the communication device based on a predetermined condition.
このとき、所定の条件として、タイムスロットを分与する通信装置と、データを受信する所定の通信装置との通信成功率に基づいて、タイムスロットの数を決定してもよい。 At this time, as a predetermined condition, the number of time slots may be determined based on a communication success rate between a communication device that distributes time slots and a predetermined communication device that receives data.
また、所定の条件として、規定時間内にすべての送信が終了するのであれば、タイムスロットを分与する際、通信性能が低い場合は、通信性能が高い場合よりも多くのタイムスロットを分与するようにしてもよい。 Also, as a predetermined condition, if all transmissions are completed within a specified time, when time slots are allocated, if the communication performance is low, more time slots are allocated than when the communication performance is high. You may make it do.
これにより、無線マルチホップによるデータ収集において、通信成功率が増減しても、データを確実に取得できる。 As a result, in data collection by wireless multi-hop, even if the communication success rate increases or decreases, data can be reliably acquired.
好適な実施形態では、送信データ算出管理部は、所定の条件に基づき、通信装置が送信する送信データ量を決定してもよい。 In a preferred embodiment, the transmission data calculation management unit may determine the amount of transmission data transmitted by the communication device based on a predetermined condition.
このとき、所定の条件として、前記タイムスロットの分与を行ったうえ、規定の時間内にすべてのデータが送信終了しないのであれば、送信するデータ量を少なくし、規定の時間内にすべてのデータが送信できるようなデータ量に限定してもよい。 At this time, as a predetermined condition, after allotting the time slot, if all data does not finish transmission within the specified time, the amount of data to be transmitted is reduced, and all data is transmitted within the specified time. The amount of data that can be transmitted may be limited.
また、所定の条件として、規定の時間内にすべてのデータが送信終了しないのであれば、送信するデータを別の時間に振り分け、必要最小限のデータのみ送信できるようにデータ量と通信タイミングを調整してもよい。 Also, as a predetermined condition, if transmission of all data is not completed within the specified time, the data to be transmitted is distributed to another time, and the data amount and communication timing are adjusted so that only the minimum necessary data can be transmitted. May be.
これにより、無線マルチホップによるデータ収集において、通信成功率が増減しても、必要なデータを確実に取得できる。 Thereby, in data collection by wireless multi-hop, even if the communication success rate increases or decreases, necessary data can be reliably acquired.
好適な実施形態では、システム管理運用部と送信データ算出管理部と送信タイミング算出管理部は、所定の条件に基づき、送信するデータ種別とタイムスロットの数を決定してもよい。 In a preferred embodiment, the system management operation unit, the transmission data calculation management unit, and the transmission timing calculation management unit may determine the type of data to be transmitted and the number of time slots based on predetermined conditions.
このとき、所定の条件として、ファームウェア一斉更新などで、通常のデータ送信を省略してもよい優先するデータ送信があれば、必要な送信データ量を算出し、通信性能に基づきタイムスロットを分与してもよい。 At this time, as a predetermined condition, if there is priority data transmission that may omit normal data transmission, such as when updating firmware at the same time, the required transmission data amount is calculated and time slots are allocated based on communication performance. May be.
これにより、システムとして優先するデータ送信を、通信成功率が増減しても、必要なデータを送信できる。 As a result, necessary data can be transmitted even if the communication success rate increases or decreases in data transmission that is prioritized as a system.
本発明によれば、無線通信環境に応じて、ネットワークのパラメタを調整し、最適なネットワークを構築することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, according to a radio | wireless communication environment, the parameter of a network can be adjusted and an optimal network can be constructed | assembled.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明の一実施形態に係るアドホックネットワーク通信システムについて、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an ad hoc network communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、アドホックネットワークとは、主に各種無線通信を利用したネットワーク構築手法の一つである。アドホックネットワークは、専用の基地局又はルータ等を必要とせず、通信装置同士が自律的に接続することによって構成されるネットワークである。アドホックネットワークは、インフラストラクチャネットワークと比較すると、ルータ及び無線通信装置等においてルーティングに関する設定等を必要としない場合が多い。 The ad hoc network is one of network construction methods mainly using various wireless communications. An ad hoc network is a network configured by autonomously connecting communication devices without requiring a dedicated base station or router. Ad hoc networks often do not require routing settings and the like in routers, wireless communication devices, etc., as compared to infrastructure networks.
アドホックネットワークでは、通信装置同士がお互いに無線の届かない場所に存在する場合、その通信装置同士が直接データを送受信することはできない。そこで、アドホックネットワークでは、一般的に、無線の届く範囲内に存在する通信装置が中継器の役割を果たし、いわゆるバケツリレーのようにデータを転送するマルチホップ通信を行う。 In an ad hoc network, when communication devices exist in a place where wireless communication does not reach each other, the communication devices cannot directly transmit and receive data. Therefore, in an ad hoc network, generally, a communication device that exists within a wireless reachable range serves as a relay, and performs multi-hop communication that transfers data like a so-called bucket relay.
センサネットワークは、一般的に、アドホックネットワークによって構築され、センサを備えた多数(数百台以上)の装置が、それぞれ測定したセンシングデータを、一斉にデータを収集する通信装置(以下「データ収集装置」)に送信するようなネットワーク構成を有する。センサネットワークは、主に、所定時間内に所定のネットワークに属する多数の通信装置からデータを収集するシステムに用いられる。具体的には、例えば、工場又はビル等の遠隔監視システム、スマートグリッドシステム、住宅の各種状態を監視するシステム等に使用される。 A sensor network is generally constructed by an ad hoc network, and a large number of devices (several hundreds or more) equipped with sensors collectively collect sensing data measured by each device (hereinafter referred to as “data collection device”). )). The sensor network is mainly used in a system that collects data from a large number of communication devices belonging to a predetermined network within a predetermined time. Specifically, it is used for a remote monitoring system such as a factory or a building, a smart grid system, a system for monitoring various states of a house, and the like.
上述したアドホックネットワークを用いると、例えばセンサネットワークなど、数百台単位の多数の通信端末から構成されるネットワークを構築することも容易である。一方、そうした多数の通信端末が、通信帯域が狭く通信速度が遅いネットワーク環境下にある場合、TDMA(Time Division Multiple Access)のような送信タイミング制御手法を適用して、通信端末間の通信データ送信タイミングを調整することになる。 When the above-described ad hoc network is used, it is easy to construct a network composed of a large number of communication terminals in units of several hundred units, such as a sensor network. On the other hand, when such a large number of communication terminals are in a network environment where the communication band is narrow and the communication speed is low, a transmission timing control method such as TDMA (Time Division Multiple Access) is applied to transmit communication data between the communication terminals. The timing will be adjusted.
実施例1のシステム構成を説明する前に、本実施例の概要を説明する。 Before describing the system configuration of the first embodiment, an outline of the present embodiment will be described.
図8は、実施例1に係るアドホックネットワークのネットワークトポロジの一例である。ここでは、本実施形態に係るアドホックネットワークの動作概要を簡単に説明する。なお、ネットワークトポロジとは、データの論理的な通信経路であり、無線又は有線等によって物理的に接続されている通信経路とは異なる。 FIG. 8 is an example of a network topology of the ad hoc network according to the first embodiment. Here, an outline of the operation of the ad hoc network according to the present embodiment will be briefly described. The network topology is a logical communication path for data, and is different from a communication path physically connected by wireless or wired communication.
センサネットワークは、図8(a)に示すようなツリー型のネットワークトポロジで構成することができる。例えば、図8(a)において、通信装置801(GW)は、データ収集装置もしくは他のネットワーク網に対するゲートウェイ(以下「GW」)装置であるとする。通信装置804(C)がセンサ等によって収集したデータは、通信装置803(B)を経由して、通信装置801(GW)に送信される。以下、通信装置801(GW)を通信装置(GW)と、通信装置802(A)を通信装置(A)と、通信装置803(B)を通信装置(B)と、通信装置804(C)を通信装置(C)と略記する場合がある。 The sensor network can be configured with a tree-type network topology as shown in FIG. For example, in FIG. 8A, it is assumed that a communication device 801 (GW) is a data collection device or a gateway (hereinafter “GW”) device for another network. Data collected by the communication device 804 (C) using a sensor or the like is transmitted to the communication device 801 (GW) via the communication device 803 (B). Hereinafter, the communication device 801 (GW) is the communication device (GW), the communication device 802 (A) is the communication device (A), the communication device 803 (B) is the communication device (B), and the communication device 804 (C). May be abbreviated as a communication device (C).
タイムスロットにはそれぞれ番号が付与されており、付与された番号の順番に実行される。各通信装置(GW)〜(C)には、それぞれ図8(a)に示すように、タイムスロットが分与される。 Each time slot is assigned a number and is executed in the order of the assigned number. As shown in FIG. 8A, time slots are allocated to the communication devices (GW) to (C).
図示の例では、通信装置(GW)は、データを上位のサーバに送信する通信メディアは別であるため、無線送信用のタイムスロットを一つも有さない。通信装置(GW)の直下に位置する通信装置(A)は三つのタイムスロット(1)(2)(3)を有する。通信装置(GW)の直下に位置し、かつ、通信装置(C)を直下に有する通信装置(B)は六つのタイムスロット(4)(5)(6)(10)(11)(12)を有する。 In the example shown in the figure, the communication device (GW) does not have any time slot for wireless transmission because the communication media for transmitting data to the host server is different. The communication device (A) located immediately below the communication device (GW) has three time slots (1), (2), and (3). The communication device (B) located immediately below the communication device (GW) and having the communication device (C) immediately below has six time slots (4) (5) (6) (10) (11) (12) Have
通信装置(B)の直下に位置する通信装置(C)は三つのタイムスロット(7)(8)(9)を有する。 The communication device (C) located immediately below the communication device (B) has three time slots (7), (8), and (9).
タイムスロットの番号は、基準時刻からの送信タイミングを示す。各通信装置(GW)〜(C)は、基準時刻を共有している。各通信装置(GW)〜(C)は、保持しているタイムスロットの番号に対応する時刻が到来すると、それまでに保持していたデータ(計測データ)を、上位の通信装置に送信する。データの最終目的地は、通信装置(A)である。 The time slot number indicates the transmission timing from the reference time. Each communication device (GW) to (C) shares a reference time. When the time corresponding to the number of the held time slot comes, each communication device (GW) to (C) transmits the data (measurement data) held so far to the higher-level communication device. The final destination of the data is the communication device (A).
通信装置(C)から見た上位通信装置は、通信装置(B)である。 The host communication device viewed from the communication device (C) is the communication device (B).
タイムスロット(1)に対応する時刻が到来すると、通信装置(A)は、通信装置(GW)にデータを送信できる。タイムスロット(2)、(3)に対応する時刻では、通信装置(A)は、上位の通信装置(GW)に送信が失敗した場合に、同じデータを再送することができる。同様に、タイムスロット(4)に対応する時刻が到来すると、通信装置(B)は、通信装置(GW)にデータを送信できる。タイムスロット(5)、(6)に対応する時刻では、通信装置(B)は、上位の通信装置(GW)に送信が失敗した場合に、同じデータを再送することができる。 When the time corresponding to the time slot (1) arrives, the communication device (A) can transmit data to the communication device (GW). At the time corresponding to the time slots (2) and (3), the communication device (A) can retransmit the same data when transmission to the upper communication device (GW) fails. Similarly, when the time corresponding to the time slot (4) arrives, the communication device (B) can transmit data to the communication device (GW). At the time corresponding to the time slots (5) and (6), the communication device (B) can retransmit the same data when transmission to the upper communication device (GW) fails.
タイムスロット(7)に対応する時刻が到来すると、通信装置(C)は、通信装置(B)にデータを送信することができる。タイムスロット(8)、(9)に対応する時刻では、通信装置(C)は、上位の通信装置(B)に送信が失敗した場合に、同じデータを再送することができる。 When the time corresponding to the time slot (7) arrives, the communication device (C) can transmit data to the communication device (B). At the time corresponding to the time slots (8) and (9), the communication device (C) can retransmit the same data when the transmission to the upper communication device (B) fails.
タイムスロット(10)に対応する時刻が到来すると、通信装置(B)は、通信装置(C)のデータを、通信装置(GW)に送信することができる。タイムスロット(11)、(12)に対応する時刻では、通信装置(B)は、上位の通信装置(GW)に送信が失敗した場合に、同じデータを再送することができる。 When the time corresponding to the time slot (10) arrives, the communication device (B) can transmit the data of the communication device (C) to the communication device (GW). At the time corresponding to the time slots (11) and (12), the communication device (B) can retransmit the same data when transmission to the upper communication device (GW) fails.
さらに説明を加えると、例えば、通信装置(C)が収集したデータは、図8(b)に示すタイムスロット(7)812のタイミングで、通信装置(B)に送信される。通信装置(B)は、通信装置(C)から受け取ったデータを、タイムスロット(11)813のタイミングで、通信装置(GW)に転送する。 More specifically, for example, the data collected by the communication device (C) is transmitted to the communication device (B) at the timing of the time slot (7) 812 shown in FIG. 8B. The communication device (B) transfers the data received from the communication device (C) to the communication device (GW) at the timing of the time slot (11) 813.
これにより、通信装置(C)がセンサ等によって収集したデータを、通信装置(GW)に送信することができる。 Thereby, the data which the communication apparatus (C) collected with the sensor etc. can be transmitted to a communication apparatus (GW).
また、本例では再送用のタイムスロットをそれぞれ用意しているが、再送用のタイムスロットを用意しなくてもよい。また、一つのタイムスロットですでに再送する時間帯を含ませてもよい。 In this example, retransmission time slots are prepared, but it is not necessary to prepare retransmission time slots. In addition, a time slot that is already retransmitted in one time slot may be included.
なお、本明細書では、論理的ネットワークにおいて、データ収集装置(GW)側を上流と呼び、ツリーの末端側(C)を下流と呼ぶ。 In this specification, in the logical network, the data collection device (GW) side is referred to as upstream, and the end side (C) of the tree is referred to as downstream.
ここで、例えば、センサネットワークの通信機器間の通信速度は、約4.2kbpsであるため、無線LAN(Local Area network)等と比較するとかなり遅い。従って、センサネットワークでは、1つのタイムスロットの時間間隔は、約500msecに設定される。なお、上記の数値は、説明のための例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。 Here, for example, since the communication speed between the communication devices of the sensor network is about 4.2 kbps, it is considerably slower than a wireless LAN (Local Area Network) or the like. Therefore, in the sensor network, the time interval of one time slot is set to about 500 msec. In addition, said numerical value is an illustration for description, Comprising: The range of this invention is not limited.
図1は、本発明の一実施形態に係るアドホックネットワーク通信システムの構成例である。この通信システムは、一方の通信装置100と他方の通信装置101とが、無線によるアドホックネットワークを構成している。以下、通信装置100を中心に説明する。通信装置100は、一方のネットワーク網130を介して一方のサーバ140と接続されており、さらに、他方のネットワーク網131を介して他方のサーバ141とも接続されている。
FIG. 1 is a configuration example of an ad hoc network communication system according to an embodiment of the present invention. In this communication system, one
アドホックネットワーク側から見ると、ネットワーク網130、131は、アドホックネットワークとは別のネットワークである。なお、ネットワーク網130、131は、例えば、携帯電話通信網、光回線網、又は公衆無線LANネットワークなどである。
When viewed from the ad hoc network side, the
通信装置100は、CPU(Central Processing Unit)111、メモリ112、及び記憶部114を備える。通信装置100が有する各種プログラムは、記憶部114に記憶されており、必要に応じてメモリ112を介してCPU111に読み込まれ実行される。通信装置100は、通信部113を介して、ネットワーク網130、131に接続されている。
The
通信部113は、他の通信装置101とアドホックネットワーク通信を行うための第1通信インターフェイスと、ネットワーク網130、131に接続するための第2通信インターフェイスとを備える。通信部113は、第1通信インターフェイスを介して、ネットワーク網130、131の選択、ネットワーク網130、131との切断、パケット送受信、通信可否判定、及び通信量の測定等、様々な通信制御を行う。また、通信部113は、アドホックネットワーク通信を行うための第2通信インターフェイスとして、例えば、無線LANのアドホックモード、特定小電力無線通信、又は専用のネットワーク機器を用いてもよい。
The
記憶部114には、通信制御部115、アドホックネットワーク制御部116、送信データ管理制御部121、および送信タイミング管理制御部117が、プログラムとして記憶されている。また各種制御に用いられるアドホックネットワーク通信経路表118、送信データ管理テーブル119、および送信タイミング管理テーブル120が、データとして記憶されている。
In the
送信データ管理テーブル119は、送信データ量を管理するテーブルである。送信データ管理テーブル120は、データ種別とそれに基づく一回に送信するデータ量を管理する。データ種別とは通信装置100が、通信管理サーバ140や、他の通信装置101に送信するデータの種類、センサ情報、経路制御情報、通信性能情報、通信管理サーバからの指示情報、およびファームウェア更新情報などを示す。送信データ管理テーブル119は、送信データ管理制御部121に対応する。
The transmission data management table 119 is a table for managing the transmission data amount. The transmission data management table 120 manages the data type and the amount of data to be transmitted at once based on the data type. Data type refers to the type of data that the
送信タイミング管理テーブル120は、送信タイミングを管理するテーブルである。送信タイミング管理テーブル119は、タイムスロットを管理する。タイムスロットとは、通信装置100がセンサ等によって収集したデータを他の通信装置101に送信するタイミングに関する情報を示す。送信タイミング管理テーブル120は、送信タイミング間制御部117に対応する。
The transmission timing management table 120 is a table for managing transmission timing. The transmission timing management table 119 manages time slots. The time slot indicates information related to the timing at which the
通信制御部115は、ネットワーク網130、131を介する通信管理サーバ140、141との通信を制御する。通信制御に用いられる通信プロトコルは、例えば、TCP/IP等である。ただし、他の通信プロトコルでもよい。
The
アドホックネットワーク通信制御部116は、アドホックネットワークを構築する場合の通信制御を担当する。アドホックネットワーク通信制御部116は、例えば、AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector)、又はOSLR(Optimized Link State Routing Protocol)等のルーティングプロトコルを用いて、他の通信装置101の検知、及びルーティングテーブルの構築等を行う。
The ad hoc network
送信データ管理制御部121は、通信部113を通じて、データ種別とそれに基づく一回に送信するデータ量を通信管理サーバ140から取得する。その取得したデータ種別とそれに基づく一回に送信するデータ量は、送信データ管理テーブル119に記憶される。送信データ管理制御部121は、データ種別とそれに基づく一回に送信するデータ量に基づき、該当データを規定のデータ量に加工して他の通信装置101に送信する。
The transmission data
送信タイミング管理制御部117は、通信部113を通じて、タイムスロットを通信管理サーバ140から取得する。その取得したタイムスロットは、送信タイミング管理テーブル120に記憶される。送信タイミング管理制御部117は、タイムスロットに記載された送信タイミングに基づいて、データを他の通信装置101に送信する。
The transmission timing
本実施例では、通信制御部115、アドホックネットワーク制御部116、送信データ管理制御部121、および送信タイミング管理制御部117は、プログラムとして記憶部114に記憶され、CPU111にて実行されている。これに代えて、これらの機能の少なくとも一部を、専用のハードウェア装置で実現しても良い。
In this embodiment, the
通信管理サーバ140は、CPU151、メモリ152、および記憶部154を備える。通信管理サーバ140が有する各種プログラムは、記憶部154に記憶され、必要に応じてメモリ152を介してCPU151に読み込まれて実行される。通信管理サーバ140は、さらに通信部153を備え、ネットワーク網130に接続している。
The communication management server 140 includes a
通信部153は、ネットワーク網130、131の選択、ネットワーク網130、131との切断、パケット送受信、通信可否判定、及び通信量の測定など、様々な通信制御を行う。
The
記憶部154には、通信制御部155、送信タイミング算出管理部157、送信データ算出管理部159、およびシステム状態管理運用部161が、プログラムとして記憶されている。また、各種制御に用いられる通信経路表156、送信タイミング管理テーブル158、送信データ管理テーブル160、およびデータベース162がデータとして記憶されている。
In the
通信制御部155は、通信経路表156を生成する。さらに、通信制御部155は、ネットワーク網130を介して、他の装置と通信を行う際の通信制御を行う。
The
送信タイミング算出管理部157は、通信装置100らから取得した通信性能情報を、システム状態管理運用部161と連携し、システムに最適性を確認する。確認後、通信装置ごとのタイムスロット数を算出し、送信タイミング管理テーブル158を生成する。送信タイミング管理テーブル158の情報は、通信制御部155を介して、各通信装置に送信される。
The transmission timing
送信データ算出管理部159は、通信装置100らから取得した通信性能情報と、システム状態管理運用部161、および通信タイミング算出管理部157と連携し、データ種別ごとの1回の送信データ量を算出し、送信データ管理テーブル160を生成する。送信タイミング管理テーブル160の情報は、通信制御部155を介して、各通信装置に送信される。
The transmission data
システム状態管理運用部161は、通信装置100から取得するセンサ情報やシステム状況を取得し、データベース160に記録する。システム状態管理運用部161は、アドホックネットワークシステムが現在どのような通信データが必要か、優先すべき通信は何か、および状態制御が必要か、などを判断し、送信データ算出管理部159や送信タイミング算出管理部157にその情報を提供する。
The system state
なお、プログラムは、予め記憶部154に記憶されていても良いし、必要に応じて、記憶媒体もしくは通信ネットワークを介して取得され、記憶部154に記憶されてもよい。
The program may be stored in advance in the
送信タイミング算出管理部157は、通信装置100に分与するタイムスロットの数を決定してもよい。
The transmission timing
例えば、タイムスロットを分与する通信装置101と、データを受信する所定の通信装置100との通信成功率に基づいて、タイムスロットの数を決定してもよい。
For example, the number of time slots may be determined based on the communication success rate between the
また、規定時間内にすべての送信が終了するのであれば、タイムスロットを分与する際、通信性能が低い場合は、通信性能が高い場合よりも多くのタイムスロットを分与するようにしてもよい。 Also, if all transmissions are completed within a specified time, when distributing time slots, if communication performance is low, more time slots may be distributed than when communication performance is high. Good.
送信データ算出管理部159は、通信装置101が送信する送信データ量を決定してもよい。
The transmission data
例えば、前記タイムスロットの分与を行ったうえ、規定の時間内にすべてのデータが送信終了しないのであれば、送信するデータ量を少なくし、規定の時間内にすべてのデータが送信できるようなデータ量に限定してもよい。 For example, after allotting the time slot and not transmitting all data within a specified time, the amount of data to be transmitted can be reduced and all data can be transmitted within a specified time. The amount of data may be limited.
送信データ算出管理部159と送信タイミング算出管理部157は、規定の時間内にすべてのデータが送信終了しないのであれば、送信するデータを別の時間に振り分け、必要最小限のデータのみ送信できるようにデータ量と通信タイミングを調整してもよい。
The transmission data
システム状態管理運用部161と送信データ算出管理部159と送信タイミング算出管理部157は、送信するデータ種別とタイムスロットの数を決定してもよい。
The system state
例えば、ファームウェア一斉更新などで、通常のデータ送信を省略し、優先するデータ送信があれば、必要な送信データ量を算出し、通信性能に基づきタイムスロットを分与してもよい。 For example, in the case of simultaneous update of firmware or the like, normal data transmission may be omitted, and if there is priority data transmission, a necessary transmission data amount may be calculated and time slots may be allocated based on communication performance.
なお、システム状態管理運用部161と送信データ算出管理部159と送信タイミング算出管理部157に関する処理の詳細については、後述する。
Note that details of processing related to the system state
図2は、アドホックネットワーク通信経路表118の一例である。アドホックネットワーク通信経路表118は、アドホックネットワーク通信経路の構成および状態を管理する。アドホックネットワーク通信系路表118は、通信装置名201、リンク状態202と、ランク203と、通信品質204とを保持する。
FIG. 2 is an example of the ad hoc network communication path table 118. The ad hoc network communication path table 118 manages the configuration and state of the ad hoc network communication path. The ad hoc network communication route table 118 holds a
通信装置名201とは、アドホックネットワークに属する通信装置を識別する情報である。リンク状態202は、通信の可否および状態を示す情報である。ランク203は、各通信装置が通信管理サーバ、もしくは図8(a)のようなツリートポロジの場合に、、通信装置801(GW)から、ネットワークとしてどれくらい離れているのかを示す情報である。通信品質204は、周辺装置との通信品質を指標化した値である。アドホックネットワーク通信経路表118は、OSLRやRPL等のルーティングプロトコルを用いてネットワークトポロジを構築する際に用いられる。アドホックネットワーク通信経路表118は、アドホックネットワークを構成している通信装置間で、通信状態及びホップ数等の情報を交換することによって作成することができる。
The
図3は、送信データ管理テーブル119の一例である。送信データ管理テーブル119は、通信端末100を含めたすべての通信端末が、時間帯によってどのような種別のデータを送信するかの情報を管理する。送信データ管理テーブル119は、開始時刻301と、終了時刻302と、データ種別303と、許容データ量304とを保持する。
FIG. 3 is an example of the transmission data management table 119. The transmission data management table 119 manages information on what type of data is transmitted by all communication terminals including the
開始時刻301とは、データ種別303で規定するデータ種別のデータを送信する時刻の開始時刻を示す。終了時刻302とは、同終了時刻を示す。許容データ量304とは1回に送信するデータ量の最大値を示す。
The
図4は、送信タイミング管理テーブル120の一例である。送信タイミング管理テーブル120は、通信端末100がどのような種別のデータをいつ送信すべきであるかの情報を管理する。送信タイミング管理テーブル120は、開始時刻401と、終了時刻402と、データ種別403と、再送回数404とを保持する。
FIG. 4 is an example of the transmission timing management table 120. The transmission timing management table 120 manages information on when and what type of data the
開始時刻401とは、データ種別403で規定するデータ種別のデータを、通信端末101が送信する時刻の開始時刻を示す。終了時刻402とは、同終了時刻を示す。再送回数404とはデータを送信した場合に送信相手に不達だと判断した場合に、再送して良い回数の最大値を示す。
The
図5は、通信経路表156の一例である。通信経路表156は、通信管理サーバ140が有する通信端末100らの通信経路の構成および状態を管理する。通信経路表156は、最終送信先501、次送信先502と、端末種別503と、到達ホップ数504とを保持する。
FIG. 5 is an example of the communication path table 156. The communication path table 156 manages the configuration and state of communication paths of the
最終送信先501とは、アドホックネットワークに属する通信装置およびネットワーク網130、131らに属する装置を識別する情報であり、通信装置100、101らや通信管理サーバ140、141らがデータを送信する宛先を表す。次送信先502とは、受信装置名502とは、同じくアドホックネットワークに属する通信装置およびネットワーク網130、131らに属する装置を識別する情報であり、最終送信先501に送信する場合に、まずどの通信装置にデータを送信すべきかを示す情報である。端末種別503とは通信装置名501の装置の種類を表す。到達ホップ数504とは、アドホックネットワークに属する通信装置でネットワーク網130、131らに接続できる通信装置を1とし、その通信装置から何度通信すればその通信端末にデータを送信できるかを示す。
The
図6は、送信タイミング管理テーブル158の一例である。送信タイミング管理テーブル158は、通信管理サーバ140が有する通信装置100、101らのお互いの通信品質とそこで必要となる通信時間を管理する。送信タイミング管理テーブル158は、送信装置名601と、受信装置名602と、通信品質603と、必要スロット数604とを保持する。
FIG. 6 is an example of the transmission timing management table 158. The transmission timing management table 158 manages the communication quality of the
送信装置名601とは、アドホックネットワークに属する通信装置の中でデータを送信する装置を識別する情報である。受信装置名602とは、同じく通信装置で前記送信装置名601から送信したデータを受信する装置を識別する情報である。通信品質603とは、送信装置名601と受信装置名602の間でデータを送信した場合の通信成功率を指標化したものである。必要スロット数604とは、送信装置名601と受信装置名602の間でデータを送信する場合に、通信成功と判断する指標値となるまで必要となるタイムスロット数を保持する。例えば、通信成功と判断する指標値が0.99であり、1タイムスロットで1回送信であるとき、通信成功率が0.95であるならば、再送1回を行えば0.99となる。この場合のタイムスロットは2となる。
The
図7は、送信データ管理テーブル160の一例である。送信データ管理テーブル160は、通信端末100らがどの通信端末に対してどのような種別のデータを送信するかを管理する。送信データ管理テーブル160は、送信装置名701と、受信装置名702と、データ種別703と、データ量704を保持する。
FIG. 7 is an example of the transmission data management table 160. The transmission data management table 160 manages what type of data is transmitted to which communication terminal by the
送信装置名701とは、アドホックネットワークに属する通信装置の中でデータを送信する装置を識別する情報である。受信装置名702とは、同じく通信装置で前記送信装置名601から送信したデータを受信する装置を識別する情報である。データ種別703は、送信装置名701が送信するデータの種別を表す情報である。データ量704は、送信装置名701が送信する1回のデータ量を表す。
The
図8は、本実施例に係るアドホックネットワークのネットワークトポロジと送信スケジュール、およびタイムスロットの一例である。 FIG. 8 is an example of the network topology, transmission schedule, and time slot of the ad hoc network according to the present embodiment.
図8(a)は、ネットワークトポロジの一例であり、通信装置(A)802と、通信装置(B)803と、通信装置(C)804と、および通信装置(GW)801との、4台の通信装置で構成する。通信装置(GW)801は、通信装置(A)802と通信装置(B)803とは、お互いに通信可能である。通信装置(B)803は、通信装置(C)804とは、お互いに通信可能である。一方、通信装置(GW)は、通信装置(C)804とは直接は通信できない。通信装置(GW)を頂点としたツリー構造のネットワークトポロジである。 FIG. 8A shows an example of a network topology, which includes four communication devices (A) 802, a communication device (B) 803, a communication device (C) 804, and a communication device (GW) 801. The communication device is configured. The communication device (GW) 801 can communicate with each other between the communication device (A) 802 and the communication device (B) 803. The communication device (B) 803 can communicate with the communication device (C) 804. On the other hand, the communication device (GW) cannot communicate directly with the communication device (C) 804. It is a network topology having a tree structure with a communication device (GW) as a vertex.
図8(b)は、全体の送信スケジュールの一例である。全体の送信スケジュールとは特定の時間を1単位として区切り、その特定の時間内をさらに送信する内容で区切っている。例えば、1単位の時間が30分だとしたら、そのうちの前半15分をデータ収集枠821であり、後半15分を自由通信枠822である。
FIG. 8B is an example of the entire transmission schedule. The entire transmission schedule is divided by a specific time as one unit, and the specific time is further divided by the content to be transmitted. For example, if the time of one unit is 30 minutes, the first half 15 minutes of that is the
図8(c)は、タイムスロットの一例である。本例では、通信装置(A)、通信装置(B)、通信装置(C)はそれぞれ1回のデータ送信で3タイムスロットが割り当たっている。通信装置(A)はタイムスロット(1)(2)(3)であり、タイムスロット(1)が通常送信用で、タイムスロット(2)(3)が再送用である。同様に、通信装置(B)はタイムスロット(4)(5)(6)、通信装置(C)は(7)(8)(9)が割り当たっている。通信装置(C)が送るデータは、通信装置(B)がデータを中継するため、通信装置(B)での中継分も同様にタイムスロット(10)(11)(12)が割り当たっている。
図9は、通信装置および通信管理サーバの全体の処理概要を示すフローチャートの一例である。本例では、通信管理サーバと、通信装置GW、通信装置A、通信装置B、通信装置C、が存在する。通信装置GWは通信管理サーバに接続されているため、本例では通信仮サーバと通信装置GWは同様の機能を有するものとして説明する。
FIG. 8C is an example of a time slot. In this example, the communication device (A), the communication device (B), and the communication device (C) are each assigned three time slots in one data transmission. The communication device (A) is the time slots (1), (2), and (3), the time slot (1) is for normal transmission, and the time slots (2) and (3) are for retransmission. Similarly, time slots (4), (5), and (6) are assigned to the communication device (B), and (7), (8), and (9) are assigned to the communication device (C). Since the data sent by the communication device (C) is relayed by the communication device (B), the time slots (10), (11), and (12) are similarly assigned to the data relayed by the communication device (B). .
FIG. 9 is an example of a flowchart showing an overall processing overview of the communication apparatus and the communication management server. In this example, there are a communication management server, a communication device GW, a communication device A, a communication device B, and a communication device C. Since the communication device GW is connected to the communication management server, in this example, the communication temporary server and the communication device GW are described as having similar functions.
また図9のネットワークは、図8のネットワークトポロジ、送信スケジュール、およびタイムスロットで構成するものとする。 9 is configured by the network topology, transmission schedule, and time slot shown in FIG.
まず、通信装置A、通信装置B、通信装置Cは、アドホックネットワークでの経路を作成し周辺の通信装置との通信性能を測定し、アドホックネットワーク通信経路表118を作成する。 First, the communication device A, the communication device B, and the communication device C create an ad hoc network route, measure communication performance with peripheral communication devices, and create an ad hoc network communication route table 118.
次に、通信装置Aは通信管理サーバに通信性能を送信する(901)。同様に通信装置Bも通信管理サーバに通信性能を送信する(902)。同様に通信装置Cも通信管理サーバに通信性能を送信する(903)。通信装置Cは図8(a)のネットワークトポロジのため通信装置(B)を経由して通信管理サーバに通信性能を送信する。 Next, the communication apparatus A transmits communication performance to the communication management server (901). Similarly, the communication device B transmits the communication performance to the communication management server (902). Similarly, the communication device C transmits the communication performance to the communication management server (903). The communication device C transmits the communication performance to the communication management server via the communication device (B) because of the network topology of FIG.
通信性能には各通信装置の現在の経路情報を送信してもよいし、経路情報は別に送信してもよいし、経路情報に変更があった場合のみ送信してもよい。 For the communication performance, the current route information of each communication device may be transmitted, the route information may be transmitted separately, or only when the route information is changed.
また、通信性能の送信は、定期的に通信装置が通信管理サーバに送信してもよいし、通信管理サーバが通信装置に問い合わせてもよいし、通信性能が変わった場合や通信スケジュールを変更したい場合のような特別な事情がある場合に、突発的に送信または問い合わせてもよい。 The communication performance may be transmitted periodically by the communication device to the communication management server, or the communication management server may inquire of the communication device, or if the communication performance has changed or the communication schedule is to be changed. You may send or inquire suddenly when there are special circumstances.
なお、本例では経路作成を通信装置が行っているが、全体の経路作成は別の装置、たとえば、通信管理サーバが経路を作成してもよい。 In this example, the communication device performs route creation. However, another device, for example, a communication management server, may create the route for the entire route creation.
次に、通信管理サーバは全体のタイムスケジュールの変更が必要か否かを判断する(904)。タイムスケジュールの変更が必要と判断した場合は(904:Yes)、全体のタイムスケジュールを変更し(905)、次のステップ906に進む。一方、全体のタイムスケジュールの変更が不必要と判断した場合は(904:No)、次のステップ906に進む。
Next, the communication management server determines whether or not the entire time schedule needs to be changed (904). If it is determined that the time schedule needs to be changed (904: Yes), the entire time schedule is changed (905), and the process proceeds to the
全体タイムスケジュールの変更が必要な場合とは、例えば、通信端末のファームウェア更新するために、すべてのデータ送信を停止し、ファームウェア更新のデータ送信スケジュールを優先する場合、アドホックネットワーク全体で経路を再構築する場合、特定の通信装置のデータを優先して送信する場合などである。全体タイムスケジュール変更の処理は後述する。 When the entire time schedule needs to be changed, for example, when updating the firmware of a communication terminal, if all data transmission is stopped and priority is given to the data transmission schedule of firmware update, the entire ad hoc network is reconstructed. For example, when data of a specific communication device is transmitted with priority. The process for changing the entire time schedule will be described later.
次に、通信管理サーバは送信タイミングを算出する(906)。送信タイミングを算出した結果、規定時間内に収まるか否かを判断する(907)。規定時間内に収まると判断した場合は(907:Yes)、次のステップ909に進む。規定時間内に収まらないと判断した場合は(907:No)、送信データ量を算出し(908)、次のステップ909に進む。
Next, the communication management server calculates transmission timing (906). As a result of calculating the transmission timing, it is determined whether or not the transmission timing falls within the specified time (907). If it is determined that the time is within the specified time (907: Yes), the process proceeds to the
規定時間内に収まらない場合とは、例えば、通信装置の台数が多いため規定時間内のタイムスロット数ではすべての通信装置の通信ができない場合、各通信装置の通信性能が低いため再送を多くする必要がありその結果として規定時間内のタイムスロット数ではすべての通信装置の通信ができない場合、通信装置から通信管理サーバまでのホップ数が多いために1回のデータ送信で中継回数が多数必要でありその結果として規定時間内のタイムスロット数ではすべての通信装置が通信できない場合などである。送信タイミングの算出処理、および送信データ量の算出処理は後述する。 For example, if the number of communication devices is too large to communicate within the specified time, and all communication devices cannot communicate with the number of time slots within the specified time, increase the number of retransmissions because the communication performance of each communication device is low. As a result, if all the communication devices cannot communicate with the number of time slots within the specified time, the number of hops from the communication device to the communication management server is large, so a large number of relays are required for one data transmission. As a result, all communication devices cannot communicate with the number of time slots within a specified time. The transmission timing calculation process and the transmission data amount calculation process will be described later.
次に、通信管理サーバは送信情報を配信する(909)。送信情報を受信した通信装置(A)、通信装置(B)、通信装置(C)は、それぞれ送信情報を設定する(910)。設定結果の一例が、送信データ管理テーブル119および送信タイミング管理テーブル120である。 Next, the communication management server distributes transmission information (909). The communication device (A), the communication device (B), and the communication device (C) that have received the transmission information set the transmission information (910). An example of the setting result is the transmission data management table 119 and the transmission timing management table 120.
図4の送信タイミング管理テーブルの一例では、送信する時刻で記録しているが、タイムスロットの番号で記録しても良い。タイムスロットの番号とは、基準時刻からの送信タイミングを示す。各通信装置(GW)〜(C)は、基準時刻を共有している。 In the example of the transmission timing management table in FIG. 4, the time of transmission is recorded, but the time slot number may be recorded. The time slot number indicates the transmission timing from the reference time. Each communication device (GW) to (C) shares a reference time.
最後に、通信装置(A)(B)(C)は設定した送信情報に基づきデータを送信する。本例は、図8(c)のタイムスロットでデータを送信する。したがって、まず通信装置(A)がデータを送信する(911)。続いて通信装置(B)も同様にデータを送信する(912)。続いて通信装置(C)も同様にデータを送信する(913)。図8(a)のネットワークトポロジに基づき、通信装置(C)のデータは、通信装置(B)が中継する。 Finally, the communication devices (A), (B), and (C) transmit data based on the set transmission information. In this example, data is transmitted in the time slot of FIG. Therefore, first, the communication device (A) transmits data (911). Subsequently, the communication device (B) similarly transmits data (912). Subsequently, the communication device (C) similarly transmits data (913). Based on the network topology of FIG. 8A, data of the communication device (C) is relayed by the communication device (B).
本実施例を実施するシステムにおいての画面イメージを図8、図10および図11に示す。画面ではネットワークトポロジが表示され現状のネットワークの状況とタイムスロットの割り当てが確認できる(図8(a)、図10(a)および図11(a))。また、規定時間内の通信スケジュールが視覚的に確認でき、規定時間内でどのような種別のデータ、もしくはどのような目的や状態の通信が行われるかが視覚的に確認できる(図8(b)、図10(b)および図11(b))。また、その場合のタイムスロットがどうように割り当たっているかを視覚的に確認できる(図8(c)、図10(c)および図11(c))。 Screen images in the system implementing this embodiment are shown in FIGS. On the screen, the network topology is displayed, and the current network status and time slot assignment can be confirmed (FIGS. 8A, 10A, and 11A). Further, the communication schedule within the specified time can be visually confirmed, and what type of data, or what purpose and state of communication is performed within the specified time can be visually confirmed (FIG. 8B). ), FIG. 10 (b) and FIG. 11 (b)). In addition, it is possible to visually confirm how the time slots in that case are assigned (FIG. 8C, FIG. 10C and FIG. 11C).
本画面は通信管理サーバ140が有してもよいし、通信装置100が有してもよいし、別の監視用装置が有してもよい。
This screen may be included in the communication management server 140, the
図8と図10を用いて、送信タイミング算出処理の一例を示す。 An example of a transmission timing calculation process is shown using FIG. 8 and FIG.
まず、現在のアドホックネットワークは、図8のネットワークトポロジと送信スケジュール、およびタイムスロットで構成しているものとする。 First, it is assumed that the current ad hoc network is configured with the network topology, transmission schedule, and time slot of FIG.
通信管理サーバ140は、通信装置100、101らからの通信性能を収集する。
The communication management server 140 collects communication performance from the
収集した結果をデータベース162に保存し、保存したデータを呼び出すことで、送信タイミング算出管理部157がすべての通信装置の送信タイミングを算出する。
The collected results are saved in the
通信装置と通信装置の通信成功率は以下の式(1)で算出することできる。 The communication success rate between the communication device and the communication device can be calculated by the following equation (1).
(1−(誤り率)^最大送信回数)… 式(1)
誤り率とは1から通信成功率を引いた値である。最大送信回数とは再送回数も含めて同じパケットを何度再送するかを規定する。本例では通信性能値を誤り率に変換し、通信成功率を算出する。
(1- (error rate) ^ maximum number of transmissions) (1)
The error rate is a value obtained by subtracting the communication success rate from 1. The maximum number of transmissions defines how many times the same packet is retransmitted including the number of retransmissions. In this example, the communication performance value is converted into an error rate, and the communication success rate is calculated.
複数の通信装置を経由する場合は、それぞれの通信装置間での通信成功率を計算し、それを乗算することで算出できる。 In the case of passing through a plurality of communication devices, it can be calculated by calculating a communication success rate between the communication devices and multiplying them.
例えば、図8のネットワークトポロジとタイムスロットにおける、通信装置(C)から通信装置(GW)との通信成功率は、以下の式(2)で算出することができる。 For example, the communication success rate from the communication device (C) to the communication device (GW) in the network topology and time slot of FIG. 8 can be calculated by the following equation (2).
(1−(通信装置(C)から通信装置(B)へ送信した場合の誤り率))^3
× (1−(通信装置(B)から通信装置(GW)へ送信した場合の誤り率))^3 … 式(2)
いま、通信装置(A)から通信装置(GW)、通信装置(B)から通信装置(GW)、通信装置(C)から通信装置(GW)、以上3経路の通信成功率を算出した結果、通信装置(C)から通信装置(B)への通信成功率が低く、通信成功率の閾値を上回っていなかったものとする。
(1- (error rate when transmitted from communication device (C) to communication device (B))) ^ 3
X (1- (error rate when transmitted from communication device (B) to communication device (GW))) ^ 3 (2)
Now, as a result of calculating the communication success rate of the above three paths from the communication device (A) to the communication device (GW), from the communication device (B) to the communication device (GW), from the communication device (C) to the communication device (GW), It is assumed that the communication success rate from the communication device (C) to the communication device (B) is low and does not exceed the threshold of the communication success rate.
送信タイミング算出管理部157は、規定時間内に収まると判断した場合は、通信成功率の閾値を上回るように、最大送信回数を増やす。最大送信回数を増やす分量だけタイムスロットを増加する。
If the transmission timing
本例では、送信タイミング算出管理部157が、規定時間内に収まらないと判断した場合を図10で記述する。送信タイミング算出管理部157は、規定時間内に収まらないと判断した場合は、他の通信装置の通信成功率を確認する。
In this example, the case where the transmission timing
本例では、通信装置(A)から通信装置(GW)の通信成功率が高く、最大送信回数が2回であれば、通信成功率の閾値を上回るものとする。また通信装置(C)から通信装置(B)の通信は、最大送信回数が4回であれば、通信成功率の閾値を上回るものとする。 In this example, if the communication success rate from the communication device (A) to the communication device (GW) is high and the maximum number of transmissions is 2, the communication success rate threshold is exceeded. The communication from the communication device (C) to the communication device (B) is assumed to exceed the threshold of the communication success rate if the maximum number of transmissions is four.
送信タイミング算出管理部157は、通信装置(A)から通信装置(GW)に必要な最大送信回数を2回とし、2回分のタイムスロットを割り振る。一方、通信装置(C)から通信装置(B)に必要な最大送信回数を4回とし、4回分のタイムスロットを割り振る。
The transmission timing
以上の処理に基づき算出されたタイムスロットを図10(c)に示す。なお、ネットワークトポロジおよびタイムスケジュールは図8(a)(b)と図10(a)(b)で変化はない。 A time slot calculated based on the above processing is shown in FIG. The network topology and time schedule are not changed between FIGS. 8A and 8B and FIGS. 10A and 10B.
図10(c)では、通信装置(A)はタイムスロット(1)(2)であり、タイムスロット(1)が通常送信用で、タイムスロット(2)を再送用としている。通信装置(B)はタイムスロット(3)(4)(5)となり、通信装置(C)は(6)(7)(8)(9)を割り当てる。タイムスロット(6)が通常送信用で、タイムスロット(7)(8)(9)と3回のタイムスロットを再送用とし、合計4回分の送信回数を確保している。通信装置(C)が送るデータは、通信装置(B)がデータを中継するため、通信装置(B)での中継分も同様にタイムスロット(10)(11)(12)が割り当てる。 In FIG. 10C, the communication device (A) is the time slot (1) (2), the time slot (1) is for normal transmission, and the time slot (2) is for retransmission. The communication device (B) becomes time slots (3), (4), and (5), and the communication device (C) assigns (6), (7), (8), and (9). The time slot (6) is used for normal transmission, and the time slots (7), (8), and (9) and the three time slots are used for retransmission, and a total of four transmission times are secured. Since the data sent by the communication device (C) is relayed by the communication device (B), the time slots (10), (11), and (12) are similarly assigned to the data relayed by the communication device (B).
上記処理を行った上でも、通信タイミング算出管理部157が算出した結果、規定時間内に収まらないと判断した場合は、送信データ算出管理部159が送信するデータ量の削減を行う。データ量を削減することでタイムスロットの時間が短くなり、短くなったタイムスロットで上記の処理を行うことで、通信成功率の閾値以上の通信を確保する。
Even if the above processing is performed, if the communication timing
また、送信データ量の削減はデータ種別により削減量を変更してもよい。例えば、データ収集用の通信は送信データ量を半分にするが、設定情報配布用の通信はデータ量を減らさないなどである。 Further, the amount of transmission data may be reduced depending on the data type. For example, the data collection communication halves the transmission data amount, but the setting information distribution communication does not reduce the data amount.
また、送信データ量の削減は、データ種別に応じて送信する時間帯を変化させてもよい。例えば、データ収集用の通信は規定時間内に必ず送信する。一方で設定情報配布用の通信は複数の規定時間内で分割して送信するなどである。 Further, the amount of transmission data may be reduced by changing the transmission time zone according to the data type. For example, communication for data collection is always transmitted within a specified time. On the other hand, the communication for distributing the setting information is divided and transmitted within a plurality of specified times.
なお、データ種別毎の送信データ量の削減量や、データ種別に応じて送信時間帯を変化させることは、予め定義してもよいし、動的に変更してもよい。 Note that the reduction amount of the transmission data amount for each data type and the change of the transmission time zone according to the data type may be defined in advance or may be changed dynamically.
また、通信成功率の閾値はあらかじめ通信管理サーバ140が保持してもよいし、別のサーバから指令してもよいし、ユーザが直接指定してもよい。 Further, the communication success rate threshold value may be held in advance by the communication management server 140, may be instructed from another server, or may be directly designated by the user.
また、通信成功率の閾値はデータ種別により変更してもよい。例えば、データ収集用の通信は通信成功率95%以上で、通信を可能の限り成功させる必要がある設定情報配布用の通信は通信成功率99%以上とするなどである。 Further, the threshold value of the communication success rate may be changed depending on the data type. For example, the communication for data collection has a communication success rate of 95% or more, and the communication for setting information distribution that needs to be successful as much as possible has a communication success rate of 99% or more.
また通信成功率が低すぎる場合は、通信管理サーバ140は通信装置100に、別の経路を探索するように指示してもよい。または、通信成功率が高くなると判断できる経路情報を指示してもよい。
When the communication success rate is too low, the communication management server 140 may instruct the
図8と図11を用いて、全体タイムスケジュール変更の処理の一例を示す。 An example of processing for changing the entire time schedule will be described with reference to FIGS. 8 and 11.
まず、現在のアドホックネットワークは、図8のネットワークトポロジと送信スケジュール、およびタイムスロットで構成しているものとする。 First, it is assumed that the current ad hoc network is configured with the network topology, transmission schedule, and time slot of FIG.
通信管理サーバ140は、通信装置100、101らからの通信性能を収集する。
The communication management server 140 collects communication performance from the
収集した結果をデータベース162に保存し、保存したデータを呼び出すことで、送信タイミング算出管理部157がすべての通信装置の送信タイミングを算出する。
The collected results are saved in the
本例の図8では、ファームウェア更新のためのデータ配信は、図8(b)の送信スケジュール上の自由通信枠で行われているものとする。 In FIG. 8 of this example, it is assumed that data distribution for firmware update is performed in the free communication frame on the transmission schedule of FIG.
いま、システム状態管理運用部161がネットワークシステム全体の運用効率を判断し、データ収集よりもファームウェア更新処理が最優先であると判断したとする。
Now, it is assumed that the system state
この場合は、ファームウェア更新に最適なデータを配信するための送信タイミング算出管理部157が通信成功率に基づく最大送信回数、およびそれに基づくタイムスロットを割り当てる。
In this case, the transmission timing
その結果、全体の送信スケジュールは図11(b)となり、規定時間内はすべてファームウェア配信枠に変更する。また、図11(a)でのネットワークトポロジに変更はないが、図11(c)のようなタイムスロット構成とする。 As a result, the entire transmission schedule is as shown in FIG. 11B, and all are changed to the firmware distribution frame within the specified time. Further, although there is no change in the network topology in FIG. 11A, the time slot configuration as shown in FIG.
図11(c)では、通信装置(GW)と通信装置(A)および通信装置(B)の通信成功率から必要な最大送信回数を3回と判断し、タイムスロット(1)(2)(3)を割り当てる。 In FIG. 11C, the required maximum number of transmissions is determined to be 3 from the communication success rate of the communication device (GW), the communication device (A), and the communication device (B), and the time slots (1), (2) ( 3) Assign.
次いで、通信装置(C)は通信装置(B)が中継するため、同様に通信装置(B)と通信装置(C)の通信成功率から必要な最大送信回数を3回と判断し、タイムスロット(4)(5)(6)を割り当てる。 Next, since the communication device (C) relays the communication device (C), similarly, it is determined that the required maximum number of transmissions is three from the communication success rate of the communication device (B) and the communication device (C), and the time slot (4) (5) (6) are assigned.
以下、同様にタイムスロット(7)(8)(9)を通信装置(GW)に、タイムスロット(10)(11)(12)を通信装置(B)に割り当てる。 Similarly, time slots (7), (8), and (9) are assigned to the communication device (GW), and time slots (10), (11), and (12) are assigned to the communication device (B).
本実施例によれば、アドホックネットワークにおいて、通信性能が異なる場合に、通信性能に応じて通信送信回数が変更できる。また、通信種別に応じてデータ量を調整することできる。このため、本実施例では、システム全体で必要なデータを確実に通信することができる。 According to the present embodiment, in the ad hoc network, when the communication performance is different, the number of communication transmissions can be changed according to the communication performance. Further, the data amount can be adjusted according to the communication type. For this reason, in this embodiment, necessary data can be reliably communicated in the entire system.
上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。例えば、上記した実施礼は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施例の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することが可能である。 The above-described embodiments are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention to the embodiments. Those skilled in the art can implement the present invention in various other modes without departing from the gist of the present invention. For example, the above-mentioned embodiment is described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. It is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of the embodiment.
また、記憶部154や記憶部114の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に置くことができる。
Information in the
100、101…通信装置
113…通信部
114…記憶部
115…通信制御部
116…アドホックネットワーク通信制御部
117…送信タイミング管理制御部
118…アドホックネットワーク通信経路表
119…送信データ管理テーブル
120…送信タイミング管理テーブル
121…送信データ管理部
130、131…ネットワーク網
140、141…通信管理サーバ
153…通信部
154…記憶部
155…通信制御部
156…通信経路表
157…送信タイミング算出管理部
158…送信タイミング管理テーブル
159…送信データ算出管理テーブル
160…送信データ管理テーブル
161…システム状態管理運用部
162…データベース
DESCRIPTION OF
Claims (10)
各々の前記通信装置は、データの送受信を行う通信部と、
他の通信装置の通信経路と通信性能と、を取得する通信経路管理部と、
タイムスロットを管理し、前記通信部を通じて他の通信装置に前記タイムスロットを送信するタイミング管理制御部と、を有するネットワークシステム。 A plurality of communication devices connected to each other by wireless communication;
Each of the communication devices includes a communication unit that transmits and receives data,
A communication path management unit for acquiring communication paths and communication performances of other communication devices;
And a timing management control unit that manages the time slot and transmits the time slot to another communication device through the communication unit.
前記アドホックネットワークの大元には前記複数の通信装置から送信される通信性能情報を収集する通信管理装置を備え、
前記通信管理装置は、前記他の通信装置との間の通信性能に基づいて、前記他の通信装置から取得又は前記他の通信装置に分与する、前記タイムスロットの数を決定する、タイミング算出制御部と、
前記他の通信装置との間の通信性能に基づいて、データ種別ごとの1回あたりに送信するデータ量を算出する送信データ算出管理部と、を有する
請求項1記載のネットワークシステム。 The wireless communication is a tree-type ad hoc network,
The ad hoc network includes a communication management device that collects communication performance information transmitted from the plurality of communication devices.
The communication management device determines the number of time slots to be acquired from or distributed to the other communication device based on communication performance with the other communication device, and timing calculation A control unit;
The network system according to claim 1, further comprising: a transmission data calculation management unit that calculates an amount of data to be transmitted for each data type based on communication performance with the other communication device.
前記通信装置は、前記通信管理装置から送られた前記決定されたタイムスロットの数を受信し、
前記通信装置が前記他の通信装置にデータを送信する場合、前記決定されたタイムスロットの数に基づいて、通信する
請求項2記載のネットワークシステム。 The timing calculation control unit transmits the determined number of time slots to the plurality of communication devices,
The communication device receives the determined number of timeslots sent from the communication management device;
The network system according to claim 2, wherein when the communication device transmits data to the other communication device, communication is performed based on the determined number of time slots.
前記通信装置は、前記通信管理装置から送られた前記データ種別ごとの1回あたりに送信するデータ量を、受信し、
前記通信装置が前記他の通信装置にデータを送信する場合、前記データ種別ごとの1回あたりに送信するデータ量に基づいて、通信する
請求項2記載のネットワークシステム。 The transmission data calculation management unit transmits a data amount to be transmitted per time for each data type to the plurality of communication devices,
The communication device receives the amount of data to be transmitted per time for each data type sent from the communication management device,
The network system according to claim 2, wherein when the communication device transmits data to the other communication device, communication is performed based on a data amount to be transmitted once for each data type.
前記複数の通信装置からのデータ収集よりも前記複数の通信装置のファームウェア更新を優先すべきであると判断するシステム状態管理運用部と、
前記システム状態管理運用部から、ファームウェア更新を優先すべき情報を受けた場合、前記ファームウェア更新のために、各々の前記通信装置に対して、最大送信回数およびタイムスロットを割り当てる送信タイミング算出管理部と、を有する
請求項2記載のネットワークシステム。 The communication management device
A system state management operation unit that determines that firmware update of the plurality of communication devices should be prioritized over data collection from the plurality of communication devices;
A transmission timing calculation management unit that assigns a maximum number of transmissions and a time slot to each of the communication devices for the firmware update when receiving information that should be prioritized for firmware update from the system state management operation unit; The network system according to claim 2.
前記通信成功率が所定の通信成功率の閾値を満たしておらず、所定の規定時間内に通信が収まる場合、最大送信回数及びタイムスロットを増やし、
一方、前記所定の規定時間内に通信が収まらない場合、他の通信装置の通信成功率に基づき、他の通信装置の最大送信回数とタイムスロットを変更する
請求項5記載のネットワークシステム。 The transmission timing calculation management unit calculates the communication success rate of each communication device from the error rate and the maximum number of transmissions,
If the communication success rate does not meet the predetermined communication success rate threshold and communication falls within a predetermined specified time, increase the maximum number of transmissions and time slot,
The network system according to claim 5, wherein if the communication does not fall within the predetermined specified time, the maximum number of transmissions and the time slot of the other communication device are changed based on the communication success rate of the other communication device.
前記通信成功率が所定の通信成功率の閾値を満たしておらず、所定の規定時間内に通信が収まる場合、最大送信回数及びタイムスロットを増やし、
一方、前記所定の規定時間内に通信が収まらない場合、前記第2の通信装置と通信している第3の通信装置と、前記通信管理装置との間の最大送信回数及びタイムスロットの数を、前記第1の通信装置と前記第2の通信装置との間の最大送信回数及びタイムスロットの数よりも多くする
請求項5記載のネットワークシステム。 The transmission timing calculation management unit calculates a communication success rate between the first communication device and the second communication device from the error rate and the maximum number of transmissions among the plurality of communication devices,
If the communication success rate does not meet the predetermined communication success rate threshold and communication falls within a predetermined specified time, increase the maximum number of transmissions and time slot,
On the other hand, if the communication does not fit within the predetermined specified time, the maximum number of transmissions and the number of time slots between the third communication device communicating with the second communication device and the communication management device are set. 6. The network system according to claim 5, wherein the number is greater than the maximum number of transmissions and the number of time slots between the first communication device and the second communication device.
前記各通信装置に割り当てられたスロット数及び、前記ツリー型のアドホックネットワークのトポロジーと、
前記ツリー型のアドホックネットワークの送信スケジュールと、
前記各通信装置のタイムスロットの割り当てと、を1の画面に表示する
請求項2記載のネットワークシステム。 The communication management device
The number of slots assigned to each communication device, and the topology of the tree-type ad hoc network;
A transmission schedule of the tree-type ad hoc network;
3. The network system according to claim 2, wherein the time slot assignment of each communication device is displayed on one screen.
通信経路と通信性能とを取得し、
タイムスロットを管理し、前記通信部を通じて他の通信装置に前記タイムスロットを送信する、
ネットワークシステムの通信方法。 A plurality of communication devices connected to each other by wireless communication transmit and receive data,
Get the communication path and communication performance,
Managing time slots and transmitting the time slots to other communication devices through the communication unit;
Network system communication method.
前記アドホックネットワークの大元である通信管理装置は、前記複数の通信装置から送信される通信性能情報を収集し、
前記他の通信装置との間の通信性能に基づいて、前記他の通信装置から取得又は前記他の通信装置に分与する、前記タイムスロットの数と、データ種別ごとの1回あたりに送信するデータ量を算出する
請求項9記載のネットワークシステムの通信方法。 The wireless communication is a tree-type ad hoc network,
The communication management device that is a major element of the ad hoc network collects communication performance information transmitted from the plurality of communication devices,
Based on the communication performance with the other communication device, the number of time slots acquired from the other communication device or distributed to the other communication device, and transmitted once for each data type The network system communication method according to claim 9, wherein the data amount is calculated.
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