JP2011193087A - 無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法および無線通信プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】無線局間で間欠周期を決定するための通信を減らし、適切に間欠周期を決定し、低消費電力で無線通信を行えるようにすることを目的とする。
【解決手段】無線局3〜7は、無線局7で取得されたセンシングデータを無線局7から基地局2へ送り届ける時間として予め定められたエンド間遅延情報を記憶する。無線局3〜7は、エンド間遅延情報に基づいて自局の間欠周期および上位局の間欠周期を算出する。無線局3〜7は、自局の間欠周期に従って間欠受信を行い、下位局からセンシングデータを受信する。無線局3〜7は、上位局の間欠周期に応じたウェークアップ信号を付加したセンシングデータを上位局に転送する。
【選択図】図1
【解決手段】無線局3〜7は、無線局7で取得されたセンシングデータを無線局7から基地局2へ送り届ける時間として予め定められたエンド間遅延情報を記憶する。無線局3〜7は、エンド間遅延情報に基づいて自局の間欠周期および上位局の間欠周期を算出する。無線局3〜7は、自局の間欠周期に従って間欠受信を行い、下位局からセンシングデータを受信する。無線局3〜7は、上位局の間欠周期に応じたウェークアップ信号を付加したセンシングデータを上位局に転送する。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば、低消費電力で無線通信を行う無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法および無線通信プログラムに関するものである。
無線ネットワークを用いる監視制御システムにおいて商用電源の確保が困難な場合、無線局はバッテリを用いて数年間稼動することが要求される。
従来から無線局の低消費電力化技術として、無線局を間欠動作させて消費電力を低減させる方法がある(例えば、特許文献1)。
さらに、無線局及び基地局が、トラフィック、ネットワークトポロジ、時刻、端末のバッテリ残量等に基づいて間欠周期とウェークアップ信号長とを変更し、無駄に待機する時間を減少させて消費電力の低減を行う方法がある(例えば、特許文献2)。
さらに、無線局及び基地局が、トラフィック、ネットワークトポロジ、時刻、端末のバッテリ残量等に基づいて間欠周期とウェークアップ信号長とを変更し、無駄に待機する時間を減少させて消費電力の低減を行う方法がある(例えば、特許文献2)。
無線ネットワークを用いる監視制御システムにおいて商用電源の確保が困難な屋外で使用される場合、無線局はバッテリで長時間稼動する必要がある。
このため、無線局を間欠動作させて低消費電力化する。
一方で、監視対象の故障等のイベントを検出して、一定時間内に通知する必要があるため、所定の応答性能を満たす範囲で間欠周期を設定しなければならない。
ここで、応答性能と間欠周期とはトレードオフの関係にある。すなわち、間欠周期を長く設定すると応答性能は低下するが消費電力は少なくなり、間欠周期を短く設定すると応答性能は向上するが消費電力は多くなる。
このため、無線局を間欠動作させて低消費電力化する。
一方で、監視対象の故障等のイベントを検出して、一定時間内に通知する必要があるため、所定の応答性能を満たす範囲で間欠周期を設定しなければならない。
ここで、応答性能と間欠周期とはトレードオフの関係にある。すなわち、間欠周期を長く設定すると応答性能は低下するが消費電力は少なくなり、間欠周期を短く設定すると応答性能は向上するが消費電力は多くなる。
この課題を解決するために、その時々のシステムの状態に応じて間欠周期を制御することが有効であると考えられる。
すなわち、応答性能を高くする必要がある状況では間欠周期を短くし、応答性能が低くてもよい場合には間欠周期を長くとるようにして、システムが要求する応答性能に追従して間欠周期を変更する。
すなわち、応答性能を高くする必要がある状況では間欠周期を短くし、応答性能が低くてもよい場合には間欠周期を長くとるようにして、システムが要求する応答性能に追従して間欠周期を変更する。
本発明は、例えば、無線局間で間欠周期を決定するための通信を減らし、適切に間欠周期を決定し、低消費電力で無線通信を行えるようにすることを目的とする。
本発明の無線通信装置は、
特定のユーザデータが設定されたデータ信号であって通信先にデータ信号を受信させるためのウェークアップ信号が付加されたデータ信号を通信する無線通信装置において、
前記ウェークアップ信号を検出する検波処理を自無線通信装置が行うアクティブ時間と前記検波処理を自無線通信装置が休止するスリープ時間と通信先の無線通信装置が前記検波処理を休止するスリープ時間との算出に用いられる所定の情報をエンド間遅延情報として記憶するエンド間遅延情報記憶部と、
前記エンド間遅延情報記憶部に記憶されたエンド間遅延情報に基づいて自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間と通信先の無線通信装置のスリープ時間とを算出する間欠周期算出部と、
前記間欠周期算出部により算出された自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間とに基づいて前記検波処理を行う検波処理時間帯を特定し、特定した検波処理時間帯に前記検波処理を行い、前記ウェークアップ信号を検出した場合にデータ信号を受信し、受信したデータ信号からユーザデータを取得するデータ受信部と、
通信先の無線通信装置へ送信するユーザデータを送信データとして生成する送信データ生成部と、
前記間欠周期算出部により算出された通信先の無線通信装置のスリープ時間に基づいてウェークアップ信号の信号長を算出し、算出した信号長を有するウェークアップ信号を前記送信データを設定したデータ信号に付加して送信するデータ送信部とを備える。
特定のユーザデータが設定されたデータ信号であって通信先にデータ信号を受信させるためのウェークアップ信号が付加されたデータ信号を通信する無線通信装置において、
前記ウェークアップ信号を検出する検波処理を自無線通信装置が行うアクティブ時間と前記検波処理を自無線通信装置が休止するスリープ時間と通信先の無線通信装置が前記検波処理を休止するスリープ時間との算出に用いられる所定の情報をエンド間遅延情報として記憶するエンド間遅延情報記憶部と、
前記エンド間遅延情報記憶部に記憶されたエンド間遅延情報に基づいて自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間と通信先の無線通信装置のスリープ時間とを算出する間欠周期算出部と、
前記間欠周期算出部により算出された自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間とに基づいて前記検波処理を行う検波処理時間帯を特定し、特定した検波処理時間帯に前記検波処理を行い、前記ウェークアップ信号を検出した場合にデータ信号を受信し、受信したデータ信号からユーザデータを取得するデータ受信部と、
通信先の無線通信装置へ送信するユーザデータを送信データとして生成する送信データ生成部と、
前記間欠周期算出部により算出された通信先の無線通信装置のスリープ時間に基づいてウェークアップ信号の信号長を算出し、算出した信号長を有するウェークアップ信号を前記送信データを設定したデータ信号に付加して送信するデータ送信部とを備える。
本発明によれば、例えば、無線局(無線通信装置)間で間欠周期(スリープ時間)を決定するための通信を減らし、適切に間欠周期を決定し、低消費電力で無線通信を行うことができる。
実施の形態1.
各無線局がエンド間遅延情報に基づいて自局、親局および子局の間欠周期を算出して無線通信を行う形態について説明する。
各無線局がエンド間遅延情報に基づいて自局、親局および子局の間欠周期を算出して無線通信を行う形態について説明する。
図1は、実施の形態1における監視制御システム99のネットワーク構成例を示す図である。
実施の形態1における監視制御システム99のネットワーク構成について、図1に基づいて以下に説明する。
実施の形態1における監視制御システム99のネットワーク構成について、図1に基づいて以下に説明する。
監視制御システム99(無線通信システムの一例)は、ネットワーク1、基地局2、無線局3〜7を有する。
ネットワーク1は、インターネット、携帯電話回線、衛星回線等、外部の通信網である。
基地局2は通信装置を備え、ネットワーク1に有線または無線で接続してネットワーク1内の通信端末装置と通信を行う。
また、基地局2は無線局3,4と無線通信を行う。基地局2は無線局の一例である。
また、基地局2は無線局3,4と無線通信を行う。基地局2は無線局の一例である。
無線局3〜7は通信装置を備え、無線局3および無線局4は基地局2と無線通信を行う。また、無線局4は無線局5および無線局6と無線通信を行い、無線局6は無線局7と、無線通信を行う。
基地局2および無線局3〜7は木構造で無線ネットワークを構成している。
木構造の無線ネットワークでは、無線局3〜7の位置は基地局2からの木の深さ(階層)で示される。
木構造の無線ネットワークでは、無線局3〜7の位置は基地局2からの木の深さ(階層)で示される。
以下、基地局2が位置する階層を第0層、無線局3および無線局4が位置する階層を第1層、無線局5および無線局6が位置する階層を第2層、無線局7が位置する階層を第3層とする。
また、ある階層に対して基地局2側の階層を上位層、基地局2と反対側の階層を下位層とする。
また、ある階層に対して基地局2側の階層を上位層、基地局2と反対側の階層を下位層とする。
基地局2および無線局3〜7は隣接する階層の無線局、つまり、一つ上または一つ下の階層に位置する無線局(親局、子局)と通信を行う。
例えば、基地局2および無線局3〜7は、隣接しない階層の無線局に対して電波が到達せず、通信を行うことはできない。
基地局2および無線局3〜7は隣接しない階層の無線局と通信を行う場合、隣接する階層の無線局を中継局として利用する。
例えば、基地局2および無線局3〜7は、隣接しない階層の無線局に対して電波が到達せず、通信を行うことはできない。
基地局2および無線局3〜7は隣接しない階層の無線局と通信を行う場合、隣接する階層の無線局を中継局として利用する。
基地局2はバッテリまたは商用電源を利用して駆動し、無線局3〜7はバッテリを用いて駆動する。
無線局3〜7はセンサーを備え、監視対象の状態量(雨量、振動、温度など)をセンサーを用いて観測(センシング)する。以下、センサーによって得られた状態量データを「センシングデータ」という。
また、基地局2および無線局3〜7はアプリケーションプログラムを実行するアプリケーション部を備え、所定のデータ処理を行う。以下、アプリケーション部によって処理されるデータを「アプリケーションデータ」という。
無線局3〜7はセンシングデータを基地局2へ送信する。センシングデータは上位層の無線局によって中継され、基地局2に到達する。
基地局2はアプリケーションデータを無線局3〜7へ送信する。アプリケーションデータは下位層の無線局によって中継され、無線局3〜7に到達する。
以下、センシングデータやアプリケーションデータのように基地局2および無線局3〜7の間で通信されるデータを「ユーザデータ」という。
また、基地局2および無線局3〜7はアプリケーションプログラムを実行するアプリケーション部を備え、所定のデータ処理を行う。以下、アプリケーション部によって処理されるデータを「アプリケーションデータ」という。
無線局3〜7はセンシングデータを基地局2へ送信する。センシングデータは上位層の無線局によって中継され、基地局2に到達する。
基地局2はアプリケーションデータを無線局3〜7へ送信する。アプリケーションデータは下位層の無線局によって中継され、無線局3〜7に到達する。
以下、センシングデータやアプリケーションデータのように基地局2および無線局3〜7の間で通信されるデータを「ユーザデータ」という。
木構造の末端に位置する無線局3,5,7だけがセンシングを行い、残りの無線局4,6は中継処理だけに専念してもよい。この場合、無線局4,6はセンサーを搭載しなくてもよい。
また、基地局2がセンサーを備えてセンシングを行っても構わない。
また、基地局2がセンサーを備えてセンシングを行っても構わない。
以下、ユーザデータを中継する無線局を「中継局」という。例えば、無線局4や無線局6は中継局である。
センシングを行う無線局を「センサー局」という。例えば、無線局3,5,7はセンサー局である。
一つ上の階層の無線局のうち自局と通信する無線局を「親局」という。無線局7の親局は無線局6であり、無線局5,6の親局は無線局4であり、無線局3,4の親局は基地局2である。基地局2の親局はない。
一つ下の階層の無線局のうち自局と通信する無線局を「子局」という。基地局2の子局は無線局4,3であり、無線局4の子局は無線局5,6であり、無線局6の子局は無線局7である。無線局3,5,7の子局はない。
自局の配下にある無線局を「下位局」という。自局は下位局のデータを基地局2へ中継する。基地局2の下位局は無線局3〜7であり、無線局4の下位局は無線局5〜7であり、無線局6の下位局は無線局7である。無線局3,5,7の下位局はない。
各無線局を「ノード」、ノード間の通信路を「エッジ」、一つのエッジまたは連結した複数のエッジを「経路」という。
センシングを行う無線局を「センサー局」という。例えば、無線局3,5,7はセンサー局である。
一つ上の階層の無線局のうち自局と通信する無線局を「親局」という。無線局7の親局は無線局6であり、無線局5,6の親局は無線局4であり、無線局3,4の親局は基地局2である。基地局2の親局はない。
一つ下の階層の無線局のうち自局と通信する無線局を「子局」という。基地局2の子局は無線局4,3であり、無線局4の子局は無線局5,6であり、無線局6の子局は無線局7である。無線局3,5,7の子局はない。
自局の配下にある無線局を「下位局」という。自局は下位局のデータを基地局2へ中継する。基地局2の下位局は無線局3〜7であり、無線局4の下位局は無線局5〜7であり、無線局6の下位局は無線局7である。無線局3,5,7の下位局はない。
各無線局を「ノード」、ノード間の通信路を「エッジ」、一つのエッジまたは連結した複数のエッジを「経路」という。
基地局2及び無線局3〜7は、自局のアンテナに電波が来ているかをチェックする「検波状態」と、データの送受信が不可能な「スリープ状態」とを交互に繰り返す。検波状態とスリープ状態とを繰り返す動作を「間欠動作」という。場合によっては、スリープ状態が無くてもよい。
基地局2および無線局3〜7は送信データの前にウェークアップ信号を付与し、ウェークアップ信号を付与した送信データを送信先の無線局へ送信する。
送信先の無線局は、検波状態のときウェークアップ信号を検波し、ウェークアップ信号を検出した場合に「データ送受信待機状態」になる。送信先の無線局は、ウェークアップ信号を検出しなかった場合には検波を所定時間停止する。
送信先の無線局は、データ送受信待機状態に移行した場合、送信データを受信する。
送信先の無線局は、検波状態のときウェークアップ信号を検波し、ウェークアップ信号を検出した場合に「データ送受信待機状態」になる。送信先の無線局は、ウェークアップ信号を検出しなかった場合には検波を所定時間停止する。
送信先の無線局は、データ送受信待機状態に移行した場合、送信データを受信する。
「ウェークアップ信号」とは、送信元無線局が送信先無線局をデータ送受信待機状態にさせるための信号である。
基地局2および無線局3〜7は、「エンド間遅延情報」「階層位置情報」「ネットワーク情報」に基づいて自局、親局および子局それぞれの「スリープ時間」と「アクティブ時間」とを算出する。
例えば、基地局2および無線局3〜7は、各無線局の消費電力や下位局数等を考慮してスリープ時間およびアクティブ時間を算出する。基地局2および無線局3〜7は、階層位置情報やネットワーク情報に基づいて下位局の構成を容易に把握することができる。
例えば、基地局2および無線局3〜7は、各無線局の消費電力や下位局数等を考慮してスリープ時間およびアクティブ時間を算出する。基地局2および無線局3〜7は、階層位置情報やネットワーク情報に基づいて下位局の構成を容易に把握することができる。
基地局2および無線局3〜7は、算出したスリープ時間およびアクティブ時間を基に、自局のスリープ時間およびアクティブ時間を変更する。
さらに、基地局2および無線局3〜7は、親局と子局それぞれのスリープ時間とアクティブ時間とに応じてウェークアップ信号長を算出し、通信を行う。
さらに、基地局2および無線局3〜7は、親局と子局それぞれのスリープ時間とアクティブ時間とに応じてウェークアップ信号長を算出し、通信を行う。
「エンド間遅延情報」は、例えば、最も深い階層(最下層)に位置する無線局から基地局2にユーザデータを届ける時間として要求される所定の時間(エンド間遅延時間)を示す情報である。つまり、エンド間遅延情報は、基地局2と第3層に位置する無線局7との通信においてシステムが要求する時間を示す。
「階層位置情報」は、無線局3〜7それぞれが位置する階層を示す情報である。例えば、階層位置情報は、無線局4の階層として「1」、無線局6の階層として「2」を示す。
「ネットワーク情報」は、無線局3〜7の接続関係(木構造)、中継局とならない子局の最大数、中継局となる子局の最大数、最大階層数等を示す情報である。例えば、ネットワーク情報は、中継局とならない子局の最大数として「1」、中継局となる子局の最大数として「1」、最大階層数として「3」を示す。
「スリープ時間」はスリープ状態の時間であり、「アクティブ時間」は検波状態及びデータ送受信待機状態の時間である。
以下、スリープ時間+アクティブ時間を「間欠周期」という。但し、以降の説明においてスリープ時間、アクティブ時間またはスリープ時間+アクティブ時間を間欠周期という。
「階層位置情報」は、無線局3〜7それぞれが位置する階層を示す情報である。例えば、階層位置情報は、無線局4の階層として「1」、無線局6の階層として「2」を示す。
「ネットワーク情報」は、無線局3〜7の接続関係(木構造)、中継局とならない子局の最大数、中継局となる子局の最大数、最大階層数等を示す情報である。例えば、ネットワーク情報は、中継局とならない子局の最大数として「1」、中継局となる子局の最大数として「1」、最大階層数として「3」を示す。
「スリープ時間」はスリープ状態の時間であり、「アクティブ時間」は検波状態及びデータ送受信待機状態の時間である。
以下、スリープ時間+アクティブ時間を「間欠周期」という。但し、以降の説明においてスリープ時間、アクティブ時間またはスリープ時間+アクティブ時間を間欠周期という。
図2は、実施の形態1における無線局3〜7の機能構成図である。
実施の形態1における無線局3〜7の機能構成について、図2に基づいて以下に説明する。
実施の形態1における無線局3〜7の機能構成について、図2に基づいて以下に説明する。
無線局3〜7(無線通信装置の一例)は、間欠送受信ブロック9、間欠周期算出ブロック10、送信データ解析ブロック11、受信データ解析ブロック12およびエンド間遅延記憶ブロック13を備える。
エンド間遅延記憶ブロック13(エンド間遅延情報記憶部の一例)は、エンド間遅延情報を記憶する。
エンド間遅延情報は、ウェークアップ信号を検出する検波処理を自無線通信装置(無線局)が行うアクティブ時間と検波処理を自無線通信装置が休止するスリープ時間と通信先の無線通信装置が検波処理を休止するスリープ時間との算出に用いられる所定の情報である。
エンド間遅延情報は、ウェークアップ信号を検出する検波処理を自無線通信装置(無線局)が行うアクティブ時間と検波処理を自無線通信装置が休止するスリープ時間と通信先の無線通信装置が検波処理を休止するスリープ時間との算出に用いられる所定の情報である。
間欠周期算出ブロック10(間欠周期算出部の一例)は、エンド間遅延記憶ブロック13に記憶されたエンド間遅延情報に基づいて自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間と通信先の無線通信装置のスリープ時間とを算出する。
送信データ解析ブロック11(送信データ生成部の一例)は、通信先の無線通信装置へ送信するユーザデータを送信データとして生成する。
間欠送受信ブロック9(データ受信部、データ送信部の一例)は、間欠周期算出ブロック10により算出された自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間とに基づいて検波処理を行う検波処理時間帯を特定する。
間欠送受信ブロック9は、特定した検波処理時間帯に検波処理を行い、ウェークアップ信号を検出した場合にデータ信号を受信し、受信したデータ信号からユーザデータを取得する。
間欠送受信ブロック9は、間欠周期算出ブロック10により算出された通信先の無線通信装置のスリープ時間に基づいてウェークアップ信号の信号長を算出し、算出した信号長を有するウェークアップ信号を送信データを設定したデータ信号に付加して送信する。
間欠送受信ブロック9は、特定した検波処理時間帯に検波処理を行い、ウェークアップ信号を検出した場合にデータ信号を受信し、受信したデータ信号からユーザデータを取得する。
間欠送受信ブロック9は、間欠周期算出ブロック10により算出された通信先の無線通信装置のスリープ時間に基づいてウェークアップ信号の信号長を算出し、算出した信号長を有するウェークアップ信号を送信データを設定したデータ信号に付加して送信する。
受信データ解析ブロック12は、間欠送受信ブロック9により受信されたユーザデータが自無線通信装置宛てのデータであるか、他の無線通信装置へ転送するデータであるかを判定する。
基地局2および無線局3〜7は記憶部を備え、記憶部にはネットワーク情報や階層位置情報が記憶される。
複数の無線通信装置はそれぞれに階層が定められている。
特定層の無線通信装置(自局)は一つ上の階層の無線通信装置(親局)と一つ下の階層の無線通信装置(子局)と通信を行う。
上位層の無線通信装置と下位層の無線通信装置とは中間層の無線通信装置を中継装置として通信を行う。
特定層の無線通信装置(自局)は一つ上の階層の無線通信装置(親局)と一つ下の階層の無線通信装置(子局)と通信を行う。
上位層の無線通信装置と下位層の無線通信装置とは中間層の無線通信装置を中継装置として通信を行う。
図3は、実施の形態1における基地局2の機能構成図である。
基地局2は、無線局3〜7と同じ構成を備える。
但し、基地局2はユーザデータを中継しないため、受信データ解析ブロック12は受信したユーザデータを送信データ解析ブロック11に出力しない。
基地局2は、無線局3〜7と同じ構成を備える。
但し、基地局2はユーザデータを中継しないため、受信データ解析ブロック12は受信したユーザデータを送信データ解析ブロック11に出力しない。
図4は、実施の形態1における基地局2および無線局3〜7のハードウェア資源の一例を示す図である。
図4において、基地局2および無線局3〜7は、CPU911(Central・Processing・Unit)(マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータともいう)を備えている。CPU911は、バス912を介してROM913、RAM914、通信ボード915、センサー916と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
図4において、基地局2および無線局3〜7は、CPU911(Central・Processing・Unit)(マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータともいう)を備えている。CPU911は、バス912を介してROM913、RAM914、通信ボード915、センサー916と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
通信ボード915は、有線または無線で、LAN(Local Area Network)、インターネット、電話回線などの通信網に接続している。
ROM913またはRAM914には、OS(オペレーティングシステム)、プログラム群、ファイル群が記憶されている。
プログラム群には、実施の形態において「〜部」「〜ブロック」として説明する機能を実行するプログラムが含まれる。プログラムは、CPU911により読み出され実行される。すなわち、プログラムは、「〜部」「〜ブロック」としてコンピュータを機能させるものであり、また「〜部」「〜ブロック」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
ファイル群には、実施の形態において説明する「〜部」「〜ブロック」で使用される各種データ(入力、出力、判定結果、計算結果、処理結果など)が含まれる。
実施の形態において構成図およびフローチャートに含まれている矢印は主としてデータや信号の入出力を示す。
実施の形態において「〜部」「〜ブロック」として説明するものは「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」「〜ブロック」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで実装されても構わない。
図5は、実施の形態1における間欠送受信ブロック9の間欠送受信処理を示すフローチャートである。
実施の形態1における基地局2および無線局3〜7の動作について、図5に基づいて以下に説明する。
実施の形態1における基地局2および無線局3〜7の動作について、図5に基づいて以下に説明する。
以下に説明する間欠送受信処理は、送信データ解析ブロック11から送信リクエストがあったときに実行される。
送信データ解析ブロック11は、自局のセンサーにより取得されたセンシングデータ(ユーザデータの一例)や受信データ解析ブロック12から出力されるユーザデータ(他局へ転送するユーザデータ)を入力する。
送信データ解析ブロック11は、入力したユーザデータを所定のフォーマットのデータに変換する。
送信データ解析ブロック11は、ユーザデータの最終的な送信先(宛先)に基づいてユーザデータの次の送信先を特定し、特定した送信先の無線局を識別する情報を設定した送信リクエストを間欠送受信ブロック9へ出力する。
送信データ解析ブロック11は、自局のセンサーにより取得されたセンシングデータ(ユーザデータの一例)や受信データ解析ブロック12から出力されるユーザデータ(他局へ転送するユーザデータ)を入力する。
送信データ解析ブロック11は、入力したユーザデータを所定のフォーマットのデータに変換する。
送信データ解析ブロック11は、ユーザデータの最終的な送信先(宛先)に基づいてユーザデータの次の送信先を特定し、特定した送信先の無線局を識別する情報を設定した送信リクエストを間欠送受信ブロック9へ出力する。
また、間欠送受信処理は、送信リクエスト時とは別に定期的に実行される。
S9−1において、間欠送受信ブロック9は送信データ解析ブロック11から送信リクエストがあったか否かを判定する。
送信リクエストがあった場合(YES)、S9−2に進む。
送信リクエストがない場合、つまり、間欠送受信処理が定期的に開始された場合(NO)、S9−7に進む。
送信リクエストがあった場合(YES)、S9−2に進む。
送信リクエストがない場合、つまり、間欠送受信処理が定期的に開始された場合(NO)、S9−7に進む。
S9−2において、間欠送受信ブロック9は、送信リクエストに基づいて間欠周期算出ブロック10に送信先の無線局識別番号を出力する。
送信リクエストには送信先無線局を特定する情報(例えば、無線局識別番号)を設定する。
送信リクエストには送信先無線局を特定する情報(例えば、無線局識別番号)を設定する。
センサー局がセンシングデータを送信する場合の送信先の無線局識別番号は、センサー局の親局を識別する番号である。
基地局2がアプリケーションデータを送信する場合の送信先の無線局識別番号は、基地局2の子局を識別する番号である。
中継局がユーザデータを中継する場合の送信先の無線局識別番号は、中継局の親局または子局を識別する番号である。
各局の無線局識別番号は自局の記憶部に予め記憶されているものとする。
基地局2がアプリケーションデータを送信する場合の送信先の無線局識別番号は、基地局2の子局を識別する番号である。
中継局がユーザデータを中継する場合の送信先の無線局識別番号は、中継局の親局または子局を識別する番号である。
各局の無線局識別番号は自局の記憶部に予め記憶されているものとする。
S9−2の後、間欠周期算出ブロック10により送信先無線局の間欠周期(スリープ時間)が算出され、S9−3に進む。
S9−3において、間欠送受信ブロック9は、間欠周期算出ブロック10から送信先無線局の間欠周期(スリープ時間)を入力する。
S9−3の後、S9−4に進む。
S9−3の後、S9−4に進む。
S9−4において、間欠送受信ブロック9は、送信先無線局の間欠周期(スリープ時間)に基づいてウェークアップ信号長を算出する。
ウェークアップ信号長は「スリープ時間+検波時間」に相当する。
S9−4の後、S9−5に進む。
ウェークアップ信号長は「スリープ時間+検波時間」に相当する。
S9−4の後、S9−5に進む。
S9−5において、間欠送受信ブロック9は、送信データ解析ブロック11からユーザデータを入力する。
S9−5の後、S9−6に進む。
S9−5の後、S9−6に進む。
S9−6において、間欠送受信ブロック9は、ユーザデータを設定したデータ信号を生成する。
間欠送受信ブロック9は、S9−4で算出した信号長を有するウェークアップ信号をデータ信号の前に付加し、ウェークアップ信号を付加したデータ信号をアンテナ8から発信する。
間欠送受信ブロック9は送信先無線局を特定する情報(例えば、送信先の無線局識別番号)をウェークアップ信号に設定するものとする。
S9−6の後、間欠送受信処理は終了する。
間欠送受信ブロック9は、S9−4で算出した信号長を有するウェークアップ信号をデータ信号の前に付加し、ウェークアップ信号を付加したデータ信号をアンテナ8から発信する。
間欠送受信ブロック9は送信先無線局を特定する情報(例えば、送信先の無線局識別番号)をウェークアップ信号に設定するものとする。
S9−6の後、間欠送受信処理は終了する。
S9−7において、間欠送受信ブロック9は、間欠周期算出ブロック10に自局の無線局識別番号を出力する。
S9−7の後、間欠周期算出ブロック10により自局の間欠周期(スリープ時間およびアクティブ時間)が算出され、S9−8に進む。
S9−7の後、間欠周期算出ブロック10により自局の間欠周期(スリープ時間およびアクティブ時間)が算出され、S9−8に進む。
S9−8において、間欠送受信ブロック9は、間欠周期算出ブロック10から自局の間欠周期(スリープ時間およびアクティブ時間)を入力する。
S9−8の後、S9−9に進む。
S9−8の後、S9−9に進む。
S9−9において、間欠送受信ブロック9は、自局の間欠周期に基づいて検波期間(アクティブ状態の時間帯)か否かを判定する。
検波期間である場合(YES)、S9−10に進む。
検波期間でない場合(NO)、S9−15に進む。
検波期間である場合(YES)、S9−10に進む。
検波期間でない場合(NO)、S9−15に進む。
S9−10において、間欠送受信ブロック9は、アンテナ8を用いて検波を行う。
S9−10の後、S9−11に進む。
S9−10の後、S9−11に進む。
S9−11において、間欠送受信ブロック9は、検波によってウェークアップ信号を検出したか否かを判定する。
ウェークアップ信号を検出した場合(YES)、S9−12に進む。
ウェークアップ信号を検出しなかった場合(NO)、間欠送受信処理は終了する。
ウェークアップ信号を検出した場合(YES)、S9−12に進む。
ウェークアップ信号を検出しなかった場合(NO)、間欠送受信処理は終了する。
S9−12において、間欠送受信ブロック9は、ウェークアップ信号に続くユーザデータ(データ信号)が自局を送信先とするユーザデータであるか否かをウェークアップ信号に基づいて判定する。ウェークアップ信号には送信先無線局を識別する情報が設定されているものとする。
ウェークアップ信号に続くユーザデータが自局を送信先とするユーザデータである場合(YES)、S9−13に進む。
ウェークアップ信号に続くユーザデータが他局を送信先とするユーザデータである場合(NO)、S9−15に進む。
ウェークアップ信号に続くユーザデータが自局を送信先とするユーザデータである場合(YES)、S9−13に進む。
ウェークアップ信号に続くユーザデータが他局を送信先とするユーザデータである場合(NO)、S9−15に進む。
S9−13において、間欠送受信ブロック9は、ウェークアップ信号に続くデータ信号をアンテナ8から受信し、受信したデータ信号からユーザデータを取得する。
S9−13の後、S9−14に進む。
S9−13の後、S9−14に進む。
S9−14において、間欠送受信ブロック9は、ユーザデータを受信データ解析ブロック12へ出力する。
受信データ解析ブロック12は、ユーザデータの種類や最終的な送信先(宛先)を判定し、判定結果に基づいてユーザデータを処理する。
基地局2の受信データ解析ブロック12は、ユーザデータをアプリケーションプログラムで処理したり、ネットワーク1に接続している通信端末装置に送信したりする。
中継局の受信データ解析ブロック12は、センシングデータを基地局2に転送するためにセンシングデータを送信データ解析ブロック11に出力する。
無線局3〜7は、自局を最終的な送信先(宛先)として送信されたアプリケーションデータをアプリケーションプログラムで処理する。
基地局2の受信データ解析ブロック12は、ユーザデータをアプリケーションプログラムで処理したり、ネットワーク1に接続している通信端末装置に送信したりする。
中継局の受信データ解析ブロック12は、センシングデータを基地局2に転送するためにセンシングデータを送信データ解析ブロック11に出力する。
無線局3〜7は、自局を最終的な送信先(宛先)として送信されたアプリケーションデータをアプリケーションプログラムで処理する。
S9−14の後、間欠送受信処理は終了する。
S9−15において、間欠送受信ブロック9は、間欠送受信処理を所定時間停止する。
S9−15の後、間欠送受信処理は終了する。
S9−15の後、間欠送受信処理は終了する。
図6は、実施の形態1における間欠周期算出ブロック10の間欠周期算出処理を示すフローチャートである。
実施の形態1における間欠周期算出ブロック10の間欠周期算出処理について、図6に基づいて以下に説明する。
実施の形態1における間欠周期算出ブロック10の間欠周期算出処理について、図6に基づいて以下に説明する。
以下に説明する間欠周期算出処理は、間欠送受信ブロック9から間欠周期算出ブロック10へ無線局識別番号が出力されたとき(図5のS9−2、S9−7)に実行される。
S10−1において、間欠周期算出ブロック10は、間欠送受信ブロック9から無線局識別番号を入力する。
S10−1の後、S10−2に進む。
S10−1の後、S10−2に進む。
S10−2において、間欠周期算出ブロック10は、エンド間遅延記憶ブロック13からエンド間遅延情報を入力する。
S10−2の後、S10−3に進む。
S10−2の後、S10−3に進む。
S10−3において、間欠周期算出ブロック10は、所定の記憶部から階層位置情報およびネットワーク情報を入力する。
S10−3の後、S10−4に進む。
S10−3の後、S10−4に進む。
S10−4において、間欠周期算出ブロック10は、S10−1で入力した無線局識別番号で識別される無線局に対してエンド間遅延情報、階層位置情報およびネットワーク情報に基づいて間欠周期を算出する。
間欠周期算出ブロック10は算出した間欠周期を記憶部に保持しておいてもよい。間欠周期算出ブロック10は、該当する無線局の間欠周期が保持されている場合に間欠周期を新たに算出せず、保持されている間欠周期を使用する。
間欠周期の算出方法の詳細については、実施の形態5〜7で説明する。
S10−4の後、S10−5に進む。
間欠周期算出ブロック10は算出した間欠周期を記憶部に保持しておいてもよい。間欠周期算出ブロック10は、該当する無線局の間欠周期が保持されている場合に間欠周期を新たに算出せず、保持されている間欠周期を使用する。
間欠周期の算出方法の詳細については、実施の形態5〜7で説明する。
S10−4の後、S10−5に進む。
S10−5において、間欠周期算出ブロック10は、算出した間欠周期(または保持されていた間欠周期)を間欠送受信ブロック9へ出力する。
S10−5の後、間欠周期算出処理は終了する。
S10−5の後、間欠周期算出処理は終了する。
次に、無線局5が基地局2にユーザデータを送信する場合について説明する。
基地局5の送信データ解析ブロック11はユーザデータを入力し、入力したユーザデータを親局である無線局4に送信可能な形式にし、間欠送受信ブロック9に送信リクエストを出力する。
間欠送受信ブロック9はユーザデータの送信であるかを判断する(S9−1)。S9−1でユーザデータの送信である場合、間欠送受信ブロック9は間欠周期算出ブロック10に無線局4の無線局識別番号を出力する(S9−2)。
間欠周期算出ブロック10は無線局4の間欠周期を算出する(S10−1〜5)。
間欠送受信ブロック9は間欠周期算出ブロック10での無線局4の間欠周期の算出結果を入力する(S9−3)。間欠送受信ブロック9は無線局4の間欠周期から無線局4のウェークアップ信号長を算出する(S9−4)。間欠送受信ブロック9は送信データ解析ブロック11からユーザデータを入力(S9−5)後、ユーザデータの前にウェークアップ信号を付与し、ウェークアップ信号を付与したユーザデータをアンテナ8で無線局4へ送信する(S9−6)。
間欠周期算出ブロック10は無線局4の間欠周期を算出する(S10−1〜5)。
間欠送受信ブロック9は間欠周期算出ブロック10での無線局4の間欠周期の算出結果を入力する(S9−3)。間欠送受信ブロック9は無線局4の間欠周期から無線局4のウェークアップ信号長を算出する(S9−4)。間欠送受信ブロック9は送信データ解析ブロック11からユーザデータを入力(S9−5)後、ユーザデータの前にウェークアップ信号を付与し、ウェークアップ信号を付与したユーザデータをアンテナ8で無線局4へ送信する(S9−6)。
無線局4は、無線局5からユーザデータが送信されると、まず間欠送受信処理のS9−11においてウェークアップ信号を検出し、続けてウェークアップ信号の評価を行う(S9−12)。無線局4はデータ送受信可能状態に移行し、ユーザデータを受信する(S9−13)。受信されたユーザデータは受信データ解析ブロック12へ出力される(S9−14)。
受信データ解析ブロック12は、ユーザデータが入力されるとユーザデータが自局宛てかどうか判断する。受信データ解析ブロック12は、基地局2を宛先とするユーザデータを中継処理のため、送信データ解析ブロック11に出力する。
送信データ解析ブロック11はユーザデータを入力し、入力したユーザデータを親局である基地局2に送信が可能な形式にし、間欠送受信ブロック9に送信リクエストを出力する。間欠送受信ブロック9はユーザデータの送信であるかを判断する(S9−1)。S9−1でユーザデータの送信である場合、間欠送受信ブロック9は間欠周期算出ブロック10に基地局2の無線局識別番号を出力する(S9−2)。
間欠周期算出ブロック10は基地局2の間欠周期を算出する(S10−1〜5)。
間欠送受信ブロック9は間欠周期算出ブロック10での基地局2の間欠周期の算出結果を入力する(S9−3)。間欠送受信ブロック9は基地局2の間欠周期から基地局2のウェークアップ信号長を算出する(S9−4)。間欠送受信ブロック9は送信データ解析ブロック11からユーザデータを入力(S9−5)後、ユーザデータの前にウェークアップ信号を付与し、ウェークアップ信号を付与したユーザデータをアンテナ8で基地局2へ送信する(S9−6)。
受信データ解析ブロック12は、ユーザデータが入力されるとユーザデータが自局宛てかどうか判断する。受信データ解析ブロック12は、基地局2を宛先とするユーザデータを中継処理のため、送信データ解析ブロック11に出力する。
送信データ解析ブロック11はユーザデータを入力し、入力したユーザデータを親局である基地局2に送信が可能な形式にし、間欠送受信ブロック9に送信リクエストを出力する。間欠送受信ブロック9はユーザデータの送信であるかを判断する(S9−1)。S9−1でユーザデータの送信である場合、間欠送受信ブロック9は間欠周期算出ブロック10に基地局2の無線局識別番号を出力する(S9−2)。
間欠周期算出ブロック10は基地局2の間欠周期を算出する(S10−1〜5)。
間欠送受信ブロック9は間欠周期算出ブロック10での基地局2の間欠周期の算出結果を入力する(S9−3)。間欠送受信ブロック9は基地局2の間欠周期から基地局2のウェークアップ信号長を算出する(S9−4)。間欠送受信ブロック9は送信データ解析ブロック11からユーザデータを入力(S9−5)後、ユーザデータの前にウェークアップ信号を付与し、ウェークアップ信号を付与したユーザデータをアンテナ8で基地局2へ送信する(S9−6)。
基地局2は無線局4からユーザデータが送信されると、まず間欠送受信ブロック9のS9−11においてウェークアップ信号を検出し、続けてウェークアップ信号の評価を行う(S9−12)。基地局2はデータ送受信可能状態に移行し、ユーザデータを受信する(S9−13)。受信されたユーザデータは、受信データ解析ブロック12へ出力される。
受信データ解析ブロック12はユーザデータが入力されるとユーザデータが自局宛てかどうか判断する。受信データ解析ブロック12は、ユーザデータの宛先が基地局2であるのでユーザデータをアプリケーション等に渡す。
受信データ解析ブロック12はユーザデータが入力されるとユーザデータが自局宛てかどうか判断する。受信データ解析ブロック12は、ユーザデータの宛先が基地局2であるのでユーザデータをアプリケーション等に渡す。
基地局2および無線局3〜7は、複数のエンド間遅延情報を記憶し、複数のエンド間遅延情報からエンド間遅延情報を1つ選択し、選択したエンド間遅延情報を用いて自局または送信先無線局の間欠周期を算出してもよい。
但し、基地局2および無線局3〜7は、同期して同じエンド間遅延情報を使用する。
例えば、基地局2および無線局3〜7は、時刻、指示局(例えば、基地局2)からの指示(イベント)、センシングデータの値、その他の情報に応じてエンド間遅延情報を選択する。
但し、基地局2および無線局3〜7は、同期して同じエンド間遅延情報を使用する。
例えば、基地局2および無線局3〜7は、時刻、指示局(例えば、基地局2)からの指示(イベント)、センシングデータの値、その他の情報に応じてエンド間遅延情報を選択する。
図7は、実施の形態1においてエンド間遅延情報を時刻によって変更する場合を示した概要図である。
図7に示すように、基地局2および無線局3〜7は、指定時刻になると指定時刻に対応するエンド間遅延情報を選択し、選択したエンド間遅延情報を用いてユーザデータの受信時に自局の間欠周期を算出し、ユーザデータの送信時に送信先無線局の間欠周期を算出する。
基地局2および無線局3〜7は、次の指定時刻になるとエンド間遅延情報を新たに選択し、新たに選択したエンド間遅延情報を用いて自局の間欠周期および送信先無線局の間欠周期を算出する。
図7に示すように、基地局2および無線局3〜7は、指定時刻になると指定時刻に対応するエンド間遅延情報を選択し、選択したエンド間遅延情報を用いてユーザデータの受信時に自局の間欠周期を算出し、ユーザデータの送信時に送信先無線局の間欠周期を算出する。
基地局2および無線局3〜7は、次の指定時刻になるとエンド間遅延情報を新たに選択し、新たに選択したエンド間遅延情報を用いて自局の間欠周期および送信先無線局の間欠周期を算出する。
図8は、従来の間欠周期の変更フロー示す図である。
図8において、実線は間欠周期の変更指示を示し、点線は確認応答を示し、一点鎖線はウェークアップ信号長の変更指示を示す。
従来、間欠周期を管理する無線局(指示局)が基地局2である場合、基地局2は無線局3〜7の間欠周期を算出し、無線局3〜7に対して算出結果に基づいた変更を指示していた。
このため、間欠周期の変更に伴う制御トラフィックと所要時間が増加していた。そして、システム規模が大きくなった場合、間欠周期の変更に要する時間が大幅に増加する可能性があった。
図8において、実線は間欠周期の変更指示を示し、点線は確認応答を示し、一点鎖線はウェークアップ信号長の変更指示を示す。
従来、間欠周期を管理する無線局(指示局)が基地局2である場合、基地局2は無線局3〜7の間欠周期を算出し、無線局3〜7に対して算出結果に基づいた変更を指示していた。
このため、間欠周期の変更に伴う制御トラフィックと所要時間が増加していた。そして、システム規模が大きくなった場合、間欠周期の変更に要する時間が大幅に増加する可能性があった。
図9、10は、イベントを基地局へ通知する監視制御システムの流れを示す図である。
図9において、フェーズ0においてシステムが要求する応答性能を1時間とする。
フェーズ0の期間中に無線局が予兆イベント1(例えば、センサーの異常な計測値)を検出した場合、検出した予兆イベント1は1時間以内に基地局へ通知される。
基地局は予兆イベント1が通知されると、予兆イベント2をフェーズ1のシステム要求応答性能である10分を満たすように通知させるため、間欠周期の変更を開始する。フェーズ1の期間中に無線局が予兆イベント2を検出した場合、検出された予兆イベント2は10分以内に基地局へ通知される。
基地局は予兆イベント2が通知されると、予兆イベント3をフェーズ2のシステム要求応答性能である1分を満たすように通知させるため、間欠周期の変更を開始する。
フェーズ2以降も同様の手順を踏む。
図9において、フェーズ0においてシステムが要求する応答性能を1時間とする。
フェーズ0の期間中に無線局が予兆イベント1(例えば、センサーの異常な計測値)を検出した場合、検出した予兆イベント1は1時間以内に基地局へ通知される。
基地局は予兆イベント1が通知されると、予兆イベント2をフェーズ1のシステム要求応答性能である10分を満たすように通知させるため、間欠周期の変更を開始する。フェーズ1の期間中に無線局が予兆イベント2を検出した場合、検出された予兆イベント2は10分以内に基地局へ通知される。
基地局は予兆イベント2が通知されると、予兆イベント3をフェーズ2のシステム要求応答性能である1分を満たすように通知させるため、間欠周期の変更を開始する。
フェーズ2以降も同様の手順を踏む。
間欠周期の変更の要求仕様は、基地局が間欠周期の変更を開始後、次の予兆イベントが発生する前に間欠周期の変更を完了させることである。従って、間欠周期の変更にかかる時間は極力抑える必要がある。
図10において、フェーズ0の期間中に無線局が予兆イベント1を検出した場合、検出された予兆イベント1は1時間以内に基地局へ通知される。
基地局はフェーズ1の要求応答性能にするため、間欠周期の変更を開始する。
しかし、低消費電力化のためにフェーズ0の間欠周期を長く設定していると、無線局が予兆イベント2の検出をしてから基地局へ通知しようとするときに間欠周期の変更が完了しない。このため、フェーズ1のシステムの応答性能である10分を保証することが出来ない。フェーズ1からフェーズ2、フェーズ2からフェーズ3でも同様の問題が生じる可能性がある。
基地局はフェーズ1の要求応答性能にするため、間欠周期の変更を開始する。
しかし、低消費電力化のためにフェーズ0の間欠周期を長く設定していると、無線局が予兆イベント2の検出をしてから基地局へ通知しようとするときに間欠周期の変更が完了しない。このため、フェーズ1のシステムの応答性能である10分を保証することが出来ない。フェーズ1からフェーズ2、フェーズ2からフェーズ3でも同様の問題が生じる可能性がある。
従来の間欠周期の変更制御方法では、システム規模が大きくなると間欠周期の変更にかかるトランザクションが増えるので、間欠周期の変更にかかる時間が増加する。また、間欠周期の変更にかかる時間を短くするために間欠周期を短く設定すると消費電力が増加する。
実施の形態1の監視制御システム99は、上記の課題を解決することができる。
1〜数個の数値データからなる小さなサイズのエンド間遅延情報を無線局3〜7に通知しておき、無線局3〜7が間欠周期を自局内で算出し、算出した間欠周期に基づいて間欠動作とウェークアップ信号長を設定するためである。
監視制御システム99は制御トラフィックを削減し、応答性能が低くてもよい場合の間欠周期を長く設定しても短い時間で間欠周期を変更できる。
1〜数個の数値データからなる小さなサイズのエンド間遅延情報を無線局3〜7に通知しておき、無線局3〜7が間欠周期を自局内で算出し、算出した間欠周期に基づいて間欠動作とウェークアップ信号長を設定するためである。
監視制御システム99は制御トラフィックを削減し、応答性能が低くてもよい場合の間欠周期を長く設定しても短い時間で間欠周期を変更できる。
実施の形態1において、例えば、以下のような無線通信システム(監視制御システム99)について説明した。
無線通信システムは、間欠受信機能を有する無線局、および、前記の無線局を無線通信手段により接続する。
無線局は、エンド間遅延情報を基に自身の間欠動作周期を算出し、その算出結果に基づいて間欠動作を行う。
無線局は、データ送信時には送信先無線局の間欠動作周期に応じたウェークアップ信号長を算出して送信データに付与する。
無線通信システムは、間欠受信機能を有する無線局、および、前記の無線局を無線通信手段により接続する。
無線局は、エンド間遅延情報を基に自身の間欠動作周期を算出し、その算出結果に基づいて間欠動作を行う。
無線局は、データ送信時には送信先無線局の間欠動作周期に応じたウェークアップ信号長を算出して送信データに付与する。
予め、間欠周期算出ブロック10の間欠周期の決定方法として、リアルタイム性を失わない範囲で無線局間の電力消費の格差が小さくなるような方法を定めておけば、特定の無線局が早くバッテリ切れを起こし、ネットワーク寿命が低下してしまうことを防ぐことができる。
実施の形態2.
監視制御システム99が指示局を有し、指示局が各無線局にエンド間遅延情報を通知する形態について説明する。
監視制御システム99が指示局を有し、指示局が各無線局にエンド間遅延情報を通知する形態について説明する。
監視制御システム99のネットワーク構成は実施の形態1(図1参照)と同様である。
但し、実施の形態2の監視制御システム99は、エンド間遅延情報を各無線局に通知する指示局を有する。
但し、実施の形態2の監視制御システム99は、エンド間遅延情報を各無線局に通知する指示局を有する。
図11は、実施の形態2における指示局の機能構成図である。
図11に示すように、指示局(エンド間遅延情報通知装置の一例)は間欠周期指示送信ブロック14を備える。
間欠周期指示送信ブロック14は、エンド間遅延情報を設定したエンド間遅延通知を所定の通信手段を用いて基地局2および無線局3〜7へ送信する。
例えば、間欠周期指示送信ブロック14は、携帯電話回線、FM電波、衛星回線、有線などの通信手段を用いてエンド間遅延通知を送信する。
図11に示すように、指示局(エンド間遅延情報通知装置の一例)は間欠周期指示送信ブロック14を備える。
間欠周期指示送信ブロック14は、エンド間遅延情報を設定したエンド間遅延通知を所定の通信手段を用いて基地局2および無線局3〜7へ送信する。
例えば、間欠周期指示送信ブロック14は、携帯電話回線、FM電波、衛星回線、有線などの通信手段を用いてエンド間遅延通知を送信する。
指示局は、管理者に指定されたエンド間遅延情報を通知する。
指示局は、基地局2や無線局3〜7によって検出されたセンシングデータ(イベントの一例)、時刻に応じてエンド間遅延情報を算出してもよい。
指示局は、ネットワークトポロジやデータ通信量などにより変化するシステムの状態に従ってエンド間遅延情報を算出してもよい。
指示局は、エンド間遅延情報に変化がある度にエンド間遅延情報を通知してもよい。
指示局は、基地局2や無線局3〜7によって検出されたセンシングデータ(イベントの一例)、時刻に応じてエンド間遅延情報を算出してもよい。
指示局は、ネットワークトポロジやデータ通信量などにより変化するシステムの状態に従ってエンド間遅延情報を算出してもよい。
指示局は、エンド間遅延情報に変化がある度にエンド間遅延情報を通知してもよい。
図12は、実施の形態2における無線局3〜7の機能構成図である。
図12に示すように、無線局3〜7は実施の形態1で説明した構成(図2参照)に加えて間欠周期指示受信ブロック15を備える。
間欠周期指示受信ブロック15は、基地局2の間欠周期指示送信ブロック14から送信されたエンド間遅延通知を受信する。
図12に示すように、無線局3〜7は実施の形態1で説明した構成(図2参照)に加えて間欠周期指示受信ブロック15を備える。
間欠周期指示受信ブロック15は、基地局2の間欠周期指示送信ブロック14から送信されたエンド間遅延通知を受信する。
無線局3〜7のいずれかが指示局として機能する場合、その無線局は図12の構成に加えて間欠周期指示送信ブロック14(図11参照)を備える。
間欠周期指示受信ブロック15は間欠周期指示送信ブロック14からエンド間遅延通知を直接受け取る。
間欠周期指示受信ブロック15は間欠周期指示送信ブロック14からエンド間遅延通知を直接受け取る。
図13は、実施の形態2における基地局2の機能構成図である。
図13に示すように、基地局2は実施の形態1で説明した構成(図3参照)に加えて間欠周期指示受信ブロック15を備える。
図13に示すように、基地局2は実施の形態1で説明した構成(図3参照)に加えて間欠周期指示受信ブロック15を備える。
基地局2が指示局として機能する場合、基地局2は図13の構成に加えて間欠周期指示送信ブロック14(図11参照)を備える。
間欠周期指示受信ブロック15は間欠周期指示送信ブロック14からエンド間遅延通知を直接受け取る。
間欠周期指示受信ブロック15は間欠周期指示送信ブロック14からエンド間遅延通知を直接受け取る。
図14は、実施の形態2において基地局2が指示局としてエンド間遅延情報を無線局3〜7に通知する場合を示した概要図である。
図14に示すように、基地局2はエンド間遅延情報を算出し、算出したエンド間遅延情報を示すエンド間遅延通知を無線局3〜7に送信する。無線局3〜7はエンド間遅延通知を受信する。
基地局2は算出したエンド間遅延情報を用いて自局および無線局3,4の間欠周期を算出し、無線局3〜7はエンド間遅延通知に示されるエンド間遅延情報を用いて自局および送信先無線局の間欠周期を算出する。
図14に示すように、基地局2はエンド間遅延情報を算出し、算出したエンド間遅延情報を示すエンド間遅延通知を無線局3〜7に送信する。無線局3〜7はエンド間遅延通知を受信する。
基地局2は算出したエンド間遅延情報を用いて自局および無線局3,4の間欠周期を算出し、無線局3〜7はエンド間遅延通知に示されるエンド間遅延情報を用いて自局および送信先無線局の間欠周期を算出する。
実施の形態2において、例えば、以下のような無線通信システム(監視制御システム99)について説明した。
無線通信システムは、エンド間遅延情報を指示する指示局と、指示局の指示に従って間欠周期を決定する無線局とを有する。
指示局は、検出したイベントや時刻などにより変化するシステムの状態に従ってエンド間遅延情報を算出し、エンド間遅延情報に変化がある度にネットワークを構成する無線局にエンド間遅延情報の指示を行う。
指示局は、検出したイベントや時刻などにより変化するシステムの状態に従ってエンド間遅延情報を算出し、エンド間遅延情報に変化がある度にネットワークを構成する無線局にエンド間遅延情報の指示を行う。
エンド間遅延情報を指示する指示局を有することで、間欠周期の算出に使用するエンド間遅延情報を指示、変更することができる。
実施の形態3.
エンド間遅延情報をユーザデータと同様に無線局3〜7間で中継して無線局3〜7に通知する形態について説明する。
エンド間遅延情報をユーザデータと同様に無線局3〜7間で中継して無線局3〜7に通知する形態について説明する。
監視制御システム99のネットワーク構成は実施の形態1(図1参照)と同様である。
但し、実施の形態3の監視制御システム99は、実施の形態2と同様に指示局を有する。
但し、実施の形態3の監視制御システム99は、実施の形態2と同様に指示局を有する。
図15は、実施の形態3における指示局の機能構成図である。
実施の形態3における指示局の機能構成について、図15に基づいて説明する。
実施の形態3における指示局の機能構成について、図15に基づいて説明する。
指示局は、間欠周期指示送信ブロック14に加えて間欠送受信ブロック9、間欠周期算出ブロック10およびエンド間遅延記憶ブロック13を備える。
間欠周期算出ブロック10は、間欠周期指示送信ブロック14によって今回算出されたエンド間遅延情報ではなく、エンド間遅延記憶ブロック13に記憶されている前回のエンド間遅延情報を用いて送信先無線局の間欠周期を算出する。
間欠送受信ブロック9は、送信先無線局の間欠周期に応じたウェークアップ信号を付加してエンド間遅延通知を送信先無線局へ送信する。
エンド間遅延通知が送信された後、間欠周期算出ブロック10はエンド間遅延記憶ブロック13に記憶されているエンド間遅延情報を今回算出されたエンド間遅延情報に更新する。
間欠周期算出ブロック10は、間欠周期指示送信ブロック14によって今回算出されたエンド間遅延情報ではなく、エンド間遅延記憶ブロック13に記憶されている前回のエンド間遅延情報を用いて送信先無線局の間欠周期を算出する。
間欠送受信ブロック9は、送信先無線局の間欠周期に応じたウェークアップ信号を付加してエンド間遅延通知を送信先無線局へ送信する。
エンド間遅延通知が送信された後、間欠周期算出ブロック10はエンド間遅延記憶ブロック13に記憶されているエンド間遅延情報を今回算出されたエンド間遅延情報に更新する。
図16は、実施の形態3における無線局3〜7の機能構成図である。
図17は、実施の形態3における基地局2の機能構成図である。
実施の形態3における基地局2および無線局3〜7の機能構成について、図16および図17に基づいて説明する。
図17は、実施の形態3における基地局2の機能構成図である。
実施の形態3における基地局2および無線局3〜7の機能構成について、図16および図17に基づいて説明する。
エンド間遅延記憶ブロック13は、エンド間遅延情報を各無線局用に分けて記憶する。
基地局2および無線局3〜7において、間欠送受信ブロック9は指示局から送信されたエンド間遅延通知を受信する。
受信データ解析ブロック12は受信データがエンド間遅延通知であることを判定し、エンド間遅延通知を間欠周期指示受信ブロック15に出力する。
間欠周期指示受信ブロック15は、エンド間遅延通知を間欠周期算出ブロック10と送信データ解析ブロック11とに出力する。
間欠周期算出ブロック10は、エンド間遅延記憶ブロック13に記憶されている送信元無線局用のエンド間遅延情報をエンド間遅延通知に含まれるエンド間遅延情報で更新する。
また、間欠周期算出ブロック10は、エンド間遅延通知に含まれるエンド間遅延情報ではなく、エンド間遅延記憶ブロック13に記憶されている送信先無線局用のエンド間遅延情報を用いて送信先無線局の間欠周期を算出する。
送信データ解析ブロック11はエンド間遅延通知を間欠送受信ブロック9に出力する。
間欠送受信ブロック9は送信先無線局の間欠周期に応じたウェークアップ信号を付加してエンド間遅延通知を送信先無線局へ送信する。
エンド間遅延通知が送信された後、間欠周期算出ブロック10はエンド間遅延記憶ブロック13に記憶されている送信先無線局用のエンド間遅延情報をエンド間遅延通知に含まれるエンド間遅延情報に更新する。
受信データ解析ブロック12は受信データがエンド間遅延通知であることを判定し、エンド間遅延通知を間欠周期指示受信ブロック15に出力する。
間欠周期指示受信ブロック15は、エンド間遅延通知を間欠周期算出ブロック10と送信データ解析ブロック11とに出力する。
間欠周期算出ブロック10は、エンド間遅延記憶ブロック13に記憶されている送信元無線局用のエンド間遅延情報をエンド間遅延通知に含まれるエンド間遅延情報で更新する。
また、間欠周期算出ブロック10は、エンド間遅延通知に含まれるエンド間遅延情報ではなく、エンド間遅延記憶ブロック13に記憶されている送信先無線局用のエンド間遅延情報を用いて送信先無線局の間欠周期を算出する。
送信データ解析ブロック11はエンド間遅延通知を間欠送受信ブロック9に出力する。
間欠送受信ブロック9は送信先無線局の間欠周期に応じたウェークアップ信号を付加してエンド間遅延通知を送信先無線局へ送信する。
エンド間遅延通知が送信された後、間欠周期算出ブロック10はエンド間遅延記憶ブロック13に記憶されている送信先無線局用のエンド間遅延情報をエンド間遅延通知に含まれるエンド間遅延情報に更新する。
図18は、実施の形態3において基地局2が指示局としてエンド間遅延情報を無線局3〜7に通知する場合を示した概要図である。
基地局2が指示局としてエンド間遅延情報を無線局3〜7に通知する場合について、図18に基づいて説明する。
基地局2が指示局としてエンド間遅延情報を無線局3〜7に通知する場合について、図18に基づいて説明する。
各無線局は、自局に接続する無線局のうちエンド間遅延通知が伝達されていない無線局にエンド間遅延通知を送信し、送信先無線局用のエンド間遅延情報を書き換える。
また、エンド間遅延通知を受信した無線局は、エンド間遅延通知に記載されているエンド間遅延情報に基づいて自局の間欠周期を算出し、その算出結果に基づいて間欠動作を行い、送信元無線局用のエンド間遅延情報を更新する。
送信先無線局用のエンド間遅延情報と送信元無線局用のエンド間遅延情報とはどちらを先に更新してもかまわない。
その後、エンド間遅延通知を受信した無線局は、自局に接続する無線局のうちエンド間遅延通知がまだ伝達されていない無線局にエンド間遅延通知を転送する。
また、エンド間遅延通知を受信した無線局は、エンド間遅延通知に記載されているエンド間遅延情報に基づいて自局の間欠周期を算出し、その算出結果に基づいて間欠動作を行い、送信元無線局用のエンド間遅延情報を更新する。
送信先無線局用のエンド間遅延情報と送信元無線局用のエンド間遅延情報とはどちらを先に更新してもかまわない。
その後、エンド間遅延通知を受信した無線局は、自局に接続する無線局のうちエンド間遅延通知がまだ伝達されていない無線局にエンド間遅延通知を転送する。
以下に、具体的に説明する。
基地局2は、エンド間遅延通知を子局である無線局3,4に送信する。その後、基地局2は、無線局3,4の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局3,4用のエンド間遅延情報を書き換える。
基地局2からエンド間遅延通知を受信した無線局3,4は、それぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局3,4は基地局2の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の基地局2用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局4は、子局である無線局5,6に対してエンド間遅延通知を転送する。無線局4は、無線局5,6にエンド間遅延通知を送信後、無線局5,6の新しい間欠周期を算出できるようにするためにエンド間遅延記憶ブロック13内の無線局5,6用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局4からエンド間遅延通知を受信した無線局5,6は、それぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局5,6は無線局4の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局4用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局6は、子局である無線局7に対してエンド間遅延通知を転送する。無線局6は、無線局7にエンド間遅延通知を送信後、無線局7の新しい間欠周期を算出できるようにするためにエンド間遅延記憶ブロック13内の無線局7用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局6からエンド間遅延通知を受信した無線局7は自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局7は無線局6の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局6用のエンド間遅延情報を書き換える。
基地局2からエンド間遅延通知を受信した無線局3,4は、それぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局3,4は基地局2の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の基地局2用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局4は、子局である無線局5,6に対してエンド間遅延通知を転送する。無線局4は、無線局5,6にエンド間遅延通知を送信後、無線局5,6の新しい間欠周期を算出できるようにするためにエンド間遅延記憶ブロック13内の無線局5,6用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局4からエンド間遅延通知を受信した無線局5,6は、それぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局5,6は無線局4の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局4用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局6は、子局である無線局7に対してエンド間遅延通知を転送する。無線局6は、無線局7にエンド間遅延通知を送信後、無線局7の新しい間欠周期を算出できるようにするためにエンド間遅延記憶ブロック13内の無線局7用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局6からエンド間遅延通知を受信した無線局7は自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局7は無線局6の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局6用のエンド間遅延情報を書き換える。
実施の形態3において、例えば、以下のような無線通信システム(監視制御システム99)について説明した。
指示局は、エンド間遅延情報を無線通信手段を用いて、ネットワークを構成する無線局に指示する。
指示局は、エンド間遅延情報を自局に接続する無線局に送信し、送信先無線局の間欠周期算出に用いるエンド間遅延情報を更新する。
エンド間遅延情報を受信した無線局は、自局の間欠周期を算出し、その算出結果に基づいて間欠動作を行い、送信元無線局の間欠周期算出に用いるエンド間遅延情報を更新し、自局に接続する無線局のうちまだエンド間遅延情報が伝達されていない無線局にエンド間遅延情報を転送する。
エンド間遅延情報を転送した無線局は、転送先無線局の間欠周期の算出に用いるエンド間遅延情報を更新する。
エンド間遅延情報を受信した無線局は、自局の間欠周期を算出し、その算出結果に基づいて間欠動作を行い、送信元無線局の間欠周期算出に用いるエンド間遅延情報を更新し、自局に接続する無線局のうちまだエンド間遅延情報が伝達されていない無線局にエンド間遅延情報を転送する。
エンド間遅延情報を転送した無線局は、転送先無線局の間欠周期の算出に用いるエンド間遅延情報を更新する。
上記の手順により、エンド間遅延通知のトラヒックを無線局の各リンクに対して一回のみに抑えることができる(図18では5回)。
また、間欠周期の変更に伴う制御情報はエンド間遅延情報だけなので、データサイズも小さく、エンド間遅延通知の伝播に必要な通信時間を短縮することができる。
また、間欠周期の変更に伴う制御情報はエンド間遅延情報だけなので、データサイズも小さく、エンド間遅延通知の伝播に必要な通信時間を短縮することができる。
全階層の無線局3〜7の間欠周期を変更するのではなく、特定の階層の無線局あるいは個別の無線局についてだけ間欠周期を変更してもよい。その場合、指示局は間欠周期を変更する無線局及びその親局と子局にエンド間遅延通知を配布すればよい。
実施の形態4.
間欠周期が短くなる場合と間欠周期が長くなる場合とでエンド間遅延情報の更新タイミングを変える形態について説明する。
間欠周期が短くなる場合と間欠周期が長くなる場合とでエンド間遅延情報の更新タイミングを変える形態について説明する。
監視制御システム99のネットワーク構成は実施の形態1(図1参照)と同様である。
指示局、基地局2および無線局3〜7の構成は実施の形態3(図15〜図17参照)と同様である。
指示局、基地局2および無線局3〜7の構成は実施の形態3(図15〜図17参照)と同様である。
実施の形態3においてエンド間遅延通知が送信先無線局に届かない場合も考えられる。
エンド間遅延通知が送信先無線局に届かなかった場合、送信先無線局は間欠周期を変更して間欠動作を行うことができない。このため、送信元無線局は送信先無線局に対してシステムで規定する最大長で設定したウェークアップ信号を付与してユーザデータを送信する必要がある。
エンド間遅延通知が送信先無線局に届かなかった場合、送信先無線局は間欠周期を変更して間欠動作を行うことができない。このため、送信元無線局は送信先無線局に対してシステムで規定する最大長で設定したウェークアップ信号を付与してユーザデータを送信する必要がある。
また、エンド間遅延通知が送信先無線局に届いた場合でも、送信先無線局で間欠周期が変更される前に送信先無線局へユーザデータを送信してしまうと、ユーザデータの送信が失敗する可能性がある。
そこで、送信元無線局は送信先無線局が間欠周期を変更するまでユーザデータを再送する必要がある。
そこで、送信元無線局は送信先無線局が間欠周期を変更するまでユーザデータを再送する必要がある。
実施の形態4では、送信先無線局はエンド間遅延通知を受信した場合、エンド間遅延情報を更新し、エンド間遅延通知を受信したことを示す確認応答を送信元無線局へ送信する。
送信元無線局は、送信先無線局から確認応答を受信することにより、送信先無線局がエンド間遅延情報を更新したことを確認することができる。
以後、送信元無線局と送信先無線局とは新たなエンド間遅延情報に基づく間欠周期を用いてユーザデータの送受信を行う。
送信元無線局は、送信先無線局から確認応答を受信することにより、送信先無線局がエンド間遅延情報を更新したことを確認することができる。
以後、送信元無線局と送信先無線局とは新たなエンド間遅延情報に基づく間欠周期を用いてユーザデータの送受信を行う。
以下に、間欠周期を短くする場合(エンド間遅延時間が短くなる場合)のエンド間遅延情報の更新タイミングと、間欠周期を長くする場合(エンド間遅延時間が長くなる場合)のエンド間遅延情報の更新タイミングとについて説明する。
まず、間欠周期を短くする場合のエンド間遅延情報の更新タイミングについて説明する。
間欠周期を短くする場合には、送信元無線局はエンド間遅延通知を送信して確認応答を受信するまで送信先無線局用のエンド間遅延情報を更新しない。
図19は、実施の形態4において間欠周期を短くする場合のエンド間遅延情報の更新タイミングを示す図である。
図19に示すように、各無線局は自局に接続する無線局のうちエンド間遅延通知がまだ伝達されていない無線局にエンド間遅延通知を送信し、送信先無線局からエンド間遅延通知に対する確認応答を受信してから送信先無線局用のエンド間遅延情報を書き換える。
こうすることで、エンド間遅延通知に対する確認応答が送信される前に送信元無線局が送信先無線局へユーザデータを送信しても、ユーザデータに付与されるウェークアップ信号は長いままである。そして、送信先無線局はウェークアップ信号を検出し、ユーザデータを受信することができる。
こうすることで、エンド間遅延通知に対する確認応答が送信される前に送信元無線局が送信先無線局へユーザデータを送信しても、ユーザデータに付与されるウェークアップ信号は長いままである。そして、送信先無線局はウェークアップ信号を検出し、ユーザデータを受信することができる。
以下に、具体例を説明する。
基地局2は、エンド間遅延情報が記載されたエンド間遅延通知を子局である無線局3,4に送信する。
基地局2からエンド間遅延通知を受信した無線局3,4はそれぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局3,4は基地局2の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の基地局2用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局3,4は基地局2に対して、間欠周期の変更(エンド間遅延情報の更新)が完了したことを示す確認応答を送信する。
すると、基地局2は、無線局3,4の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局3,4用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局4は、子局である無線局5,6に対してエンド間遅延通知を転送する。
無線局4からエンド間遅延通知を受信した無線局5,6はそれぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局5,6は無線局4の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局4用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局5,6は無線局4に対して、間欠周期の変更が完了したことを示す確認応答を送信する。
すると、無線局4は、無線局5,6の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局5,6用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局6は、子局である無線局7に対してエンド間遅延通知を転送する。
無線局6からエンド間遅延通知を受信した無線局7は自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局7は無線局6の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局6用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局7は無線局6に対して、間欠周期の変更が完了したことを示す確認応答を送信する。
すると、無線局6は、無線局7の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局7用のエンド間遅延情報を書き換える。
基地局2からエンド間遅延通知を受信した無線局3,4はそれぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局3,4は基地局2の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の基地局2用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局3,4は基地局2に対して、間欠周期の変更(エンド間遅延情報の更新)が完了したことを示す確認応答を送信する。
すると、基地局2は、無線局3,4の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局3,4用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局4は、子局である無線局5,6に対してエンド間遅延通知を転送する。
無線局4からエンド間遅延通知を受信した無線局5,6はそれぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局5,6は無線局4の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局4用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局5,6は無線局4に対して、間欠周期の変更が完了したことを示す確認応答を送信する。
すると、無線局4は、無線局5,6の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局5,6用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局6は、子局である無線局7に対してエンド間遅延通知を転送する。
無線局6からエンド間遅延通知を受信した無線局7は自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。次に、無線局7は無線局6の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局6用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局7は無線局6に対して、間欠周期の変更が完了したことを示す確認応答を送信する。
すると、無線局6は、無線局7の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局7用のエンド間遅延情報を書き換える。
次に、間欠周期を長くする場合のエンド間遅延情報の更新タイミングについて説明する。
間欠周期を長くする場合には、送信元無線局はエンド間遅延通知を送信した直後に送信先無線局用のエンド間遅延情報を更新する。
図20は、実施の形態4において間欠周期を長くする場合のエンド間遅延情報の更新タイミングを示す図である。
図20に示すように、各無線局は自局に接続する無線局のうちエンド間遅延通知をまだ伝達されていない無線局にエンド間遅延通知を送信し、送信先無線局用のエンド間遅延情報を書き換える。
こうすることで、エンド間遅延通知に対する確認応答が送信される前に送信元無線局が送信先無線局へユーザデータを送信しても、ユーザデータに付与されるウェークアップ信号はエンド間遅延情報の更新前より長い。このため、送信先無線局はウェークアップ信号を検出し、ユーザデータを受信することができる。
また、エンド間遅延通知を受信した無線局は、自局用のエンド間遅延情報と親局用のエンド間遅延情報とのいずれを先に書き換えてもかまわない。
こうすることで、エンド間遅延通知に対する確認応答が送信される前に送信元無線局が送信先無線局へユーザデータを送信しても、ユーザデータに付与されるウェークアップ信号はエンド間遅延情報の更新前より長い。このため、送信先無線局はウェークアップ信号を検出し、ユーザデータを受信することができる。
また、エンド間遅延通知を受信した無線局は、自局用のエンド間遅延情報と親局用のエンド間遅延情報とのいずれを先に書き換えてもかまわない。
以下に、具体例を説明する。
基地局2は、エンド間遅延情報が記載されたエンド間遅延通知を子局である無線局3,4に送信する。直後に、基地局2は、無線局3,4の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局3,4用のエンド間遅延情報を書き換える。
基地局2からエンド間遅延通知を受信した無線局3,4は、エンド間遅延通知を基地局2から受信すると、基地局2の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の基地局2用のエンド間遅延情報を書き換える。続いて、無線局3,4は、それぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局3,4は基地局2に対して、間欠周期の変更が完了したことを示す確認応答を送信する。
無線局4は、子局である無線局5,6に対してエンド間遅延通知を転送する。直後に、無線局4は、無線局5,6の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局5,6用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局4からエンド間遅延通知を受信した無線局5,6は無線局4の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局4用のエンド間遅延情報を書き換える。続いて、無線局5,6は、それぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局5,6は無線局4に対して、間欠周期の変更が完了したことを示す確認応答を送信する。
無線局6は、子局である無線局7に対してエンド間遅延通知を転送する。直後に、無線局6は、無線局7の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局7用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局6からエンド間遅延通知を受信した無線局7は無線局6の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局6用のエンド間遅延情報を書き換える。続いて、無線局7は自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局7は無線局6に対して、間欠周期の変更が完了したことを示す確認応答を送信する。
基地局2からエンド間遅延通知を受信した無線局3,4は、エンド間遅延通知を基地局2から受信すると、基地局2の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の基地局2用のエンド間遅延情報を書き換える。続いて、無線局3,4は、それぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局3,4は基地局2に対して、間欠周期の変更が完了したことを示す確認応答を送信する。
無線局4は、子局である無線局5,6に対してエンド間遅延通知を転送する。直後に、無線局4は、無線局5,6の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局5,6用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局4からエンド間遅延通知を受信した無線局5,6は無線局4の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局4用のエンド間遅延情報を書き換える。続いて、無線局5,6は、それぞれ自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局5,6は無線局4に対して、間欠周期の変更が完了したことを示す確認応答を送信する。
無線局6は、子局である無線局7に対してエンド間遅延通知を転送する。直後に、無線局6は、無線局7の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局7用のエンド間遅延情報を書き換える。
無線局6からエンド間遅延通知を受信した無線局7は無線局6の新しい間欠周期を算出できるようにするため、エンド間遅延記憶ブロック13内の無線局6用のエンド間遅延情報を書き換える。続いて、無線局7は自局の間欠周期を変更するため、エンド間遅延記憶ブロック13内の自局用のエンド間遅延情報を書き換える。さらに、無線局7は無線局6に対して、間欠周期の変更が完了したことを示す確認応答を送信する。
実施の形態4において、例えば、以下のような無線通信システム(監視制御システム99)について説明した。
無線局は、間欠周期が短くなるようにする場合には、エンド間遅延情報を送信した後、確認応答を受信するまで送信先無線局用のエンド間遅延情報を更新しない。
無線局は、間欠周期が長くなるようにする場合には、エンド間遅延情報を送信した直後に、送信先無線局用のエンド間遅延情報を更新する。
無線局は、間欠周期が長くなるようにする場合には、エンド間遅延情報を送信した直後に、送信先無線局用のエンド間遅延情報を更新する。
これにより、間欠周期の変更中も、各無線局は、間欠周期の変更にかかわるデータ以外の送受信を行うことができる。また、確認応答によりエンド間遅延通知が送信先無線局に受信されたことを保証できるため、確認応答の有無に基づいてエンド間遅延通知の再送等の処理を行うことができる。つまり、間欠周期の変更を確実に行うことができる。
全階層の無線局3〜7の間欠周期を変更するのではなく、特定の階層の無線局あるいは個別の無線局についてだけ間欠周期を変更してもよい。その場合、指示局は間欠周期を変更する無線局及びその親局と子局にエンド間遅延通知を配布すればよい。
間欠周期を長くする場合も間欠周期を短くする場合と同様に、送信先無線局から確認応答を受信した後で、送信先無線局用のエンド間遅延情報を更新しても構わない。
実施の形態5.
無線局寿命曲線に基づいて間欠周期を算出する形態について説明する。
無線局寿命曲線に基づいて間欠周期を算出する形態について説明する。
各無線局は、各階層における無線局の間欠周期(スリープ時間)の合計時間がエンド間遅延時間以下になり、各階層の無線局寿命が等しくなるように間欠周期を階層毎に算出する。
図21は、実施の形態5における間欠周期算出ブロック10の間欠周期算出処理(S10−4)を示すフローチャートである。
実施の形態5における間欠周期算出ブロック10の間欠周期算出処理(S10−4)(図6参照)について、図21に基づいて以下に説明する。
実施の形態5における間欠周期算出ブロック10の間欠周期算出処理(S10−4)(図6参照)について、図21に基づいて以下に説明する。
各無線局は、以下のようにして自局、親局および子局のスリープ時間を算出する。
アクティブ時間は、所定時間からスリープ時間を差し引いた時間として求まる。
アクティブ時間は、所定時間からスリープ時間を差し引いた時間として求まる。
S10−4−1において、間欠周期算出ブロック10は、間欠周期(スリープ時間)と無線局寿命との関係を表す無線局寿命曲線を階層毎に算出する。無線局寿命とは、バッテリの充電が切れるまでの時間である。
無線局寿命曲線は間欠周期が長いほど無線局寿命が長く、間欠周期が短いほど無線局寿命が短い。また、階層が上がるほど無線局の下位局が多く通信機会が増えるため、上位の階層ほど無線局寿命が短い。
無線局寿命曲線は、最大階層数Lmax、最大中継子局数Rmax、最大非中継子局数Cmaxなどを所定の式に設定することによって算出される。
無線局寿命曲線は間欠周期が長いほど無線局寿命が長く、間欠周期が短いほど無線局寿命が短い。また、階層が上がるほど無線局の下位局が多く通信機会が増えるため、上位の階層ほど無線局寿命が短い。
無線局寿命曲線は、最大階層数Lmax、最大中継子局数Rmax、最大非中継子局数Cmaxなどを所定の式に設定することによって算出される。
「最大階層数Lmax」とは、監視制御システム99のネットワーク構成内の階層数である。
「最大中継子局数Rmax」とは、親局が接続する中継局(子局)の最大数である。
「最大非中継子局数Cmax」とは、親局が接続できる中継局以外の子局の最大数である。
「最大中継子局数Rmax」とは、親局が接続する中継局(子局)の最大数である。
「最大非中継子局数Cmax」とは、親局が接続できる中継局以外の子局の最大数である。
図22は、実施の形態5における監視制御システム99のネットワーク構成を示す図である。「中継局」を網掛けの丸印で示し、中継局以外の「無線局」を網掛け無しの丸印で示している。
図22において、最大階層数Lmaxは「4」(第0層を含まない場合)または「5」(第0層を含める場合)である。基地局が間欠動作をしない場合(基地局のスリープ時間が「0」の場合)、最大階層数Lmaxに第0層を含めず、基地局が間欠動作する場合(基地局のスリープ時間が「0」でない場合)、最大階層数Lmaxに第0層を含める。
最大中継子局数Rmaxは「2」、最大非中継子局数Cmaxは「4」である。
図22において、最大階層数Lmaxは「4」(第0層を含まない場合)または「5」(第0層を含める場合)である。基地局が間欠動作をしない場合(基地局のスリープ時間が「0」の場合)、最大階層数Lmaxに第0層を含めず、基地局が間欠動作する場合(基地局のスリープ時間が「0」でない場合)、最大階層数Lmaxに第0層を含める。
最大中継子局数Rmaxは「2」、最大非中継子局数Cmaxは「4」である。
図23は、実施の形態5における無線局寿命曲線を示す図である。
間欠周期算出ブロック10は、図23に示すように各階層の無線局寿命曲線l*を算出する。
「l*」は第*層の無線局寿命曲線を示す。
「Tx」は特定の間欠周期を示す。
「l(Tx)」は間欠周期Txにおける無線局寿命を示す。
間欠周期算出ブロック10は、図23に示すように各階層の無線局寿命曲線l*を算出する。
「l*」は第*層の無線局寿命曲線を示す。
「Tx」は特定の間欠周期を示す。
「l(Tx)」は間欠周期Txにおける無線局寿命を示す。
基地局が間欠動作する場合、間欠周期算出ブロック10はさらに第0層の無線局寿命曲線l0を算出する。
図21に戻り、間欠周期算出処理(S10−4)の説明を続ける。
S10−4−1の後、S10−4−2に進む。
S10−4−2において、間欠周期算出ブロック10は、最上位層(第0層または第1層)の間欠周期として用いる変数Tthresholdに初期値としてエンド間遅延時間Tmax_delayを設定する。
S10−4−2の後、S10−4−3に進む。
S10−4−2の後、S10−4−3に進む。
S10−4−3において、間欠周期算出ブロック10は、間欠周期Tthresholdにおける最上位層の無線局寿命lA(Tthreshold)を算出する。添え字「A」は最上位層の階層番号を示すものとする。
S10−4−3の後、S10−4−4に進む。
S10−4−3の後、S10−4−4に進む。
S10−4−4において、間欠周期算出ブロック10は、最上位層以外の各階層の無線局寿命曲線l*に基づいて、無線局寿命lA(Tthreshold)に対応する各階層の間欠周期Tbalance_*(図23参照)を算出する。添え字「*」は階層番号を示す。
S10−4−4の後、S10―4−5に進む。
S10−4−4の後、S10―4−5に進む。
S10−4−5において、間欠周期算出ブロック10は、各階層の間欠周期Tbalance_*の合計時間を算出する。
最上位層の間欠周期Tbalance_Aは間欠周期Tthresholdである。
S10−4−5の後、S10−4−6に進む。
最上位層の間欠周期Tbalance_Aは間欠周期Tthresholdである。
S10−4−5の後、S10−4−6に進む。
S10−4−6において、間欠周期算出ブロック10は、間欠周期Tbalance_*の合計時間とエンド間遅延時間Tmax_delayとを大小比較する。
間欠周期Tbalance_*の合計時間がエンド間遅延時間Tmax_delay以下である場合(YES)、間欠周期算出ブロック10は間欠周期Tbalance_*を各階層の間欠周期に決定し、間欠周期算出処理(S10−4)を終了する。
間欠周期Tbalance_*の合計時間がエンド間遅延時間Tmax_delayを超えている場合(NO)、S10−4−7に進む。
間欠周期Tbalance_*の合計時間がエンド間遅延時間Tmax_delay以下である場合(YES)、間欠周期算出ブロック10は間欠周期Tbalance_*を各階層の間欠周期に決定し、間欠周期算出処理(S10−4)を終了する。
間欠周期Tbalance_*の合計時間がエンド間遅延時間Tmax_delayを超えている場合(NO)、S10−4−7に進む。
S10−4−7において、間欠周期算出ブロック10は、間欠周期Tthresholdから所定時間εを引いた時間を新たな間欠周期Tthresholdとして算出する。
S10−4−7の後、S10−4−3に戻る。
S10−4−7の後、S10−4−3に戻る。
以下に、間欠周期算出処理(S10−4)で用いる式を示す。
まず、基地局が間欠動作しない場合の式を示す。
第*層の無線局寿命曲線l*および間欠周期Txにおける無線局寿命l*(Tx)は以下の条件を満たす(S10−4−1)。
間欠周期Tmax_delayはエンド間遅延時間を意味する。
間欠周期Tmax_delayはエンド間遅延時間を意味する。
まず、各階層のうち間欠周期Tmax_delayにおける無線局寿命l*(Tmax_delay)が最大の第max層と最小の第min層とを探す。
次に、区間[0,Tthreshold]における第max層の平衡間欠周期Tbalance_maxと第min層の平衡間欠周期Tbalance_minとを求める。
Tthresholdの初期値はエンド間遅延時間(Tmax_delay)である。
Tthresholdの初期値はエンド間遅延時間(Tmax_delay)である。
第max層と第min層以外の階層の無線局寿命曲線lkについても平衡間欠周期Tbalance_kを求める(S10−4−4)。
第k層の平衡間欠周期Tbalance_kは第max層の平衡間欠周期における無線局寿命と第min層の平衡間欠周期における無線局寿命と等しい。但し、完全に等しく無くても構わない。例えば、平衡間欠周期の小数点以下は切り上げまたは切り捨てても構わない。
第k層の平衡間欠周期Tbalance_kは第max層の平衡間欠周期における無線局寿命と第min層の平衡間欠周期における無線局寿命と等しい。但し、完全に等しく無くても構わない。例えば、平衡間欠周期の小数点以下は切り上げまたは切り捨てても構わない。
最後に、各階層の平衡間欠周期Tbalance_iが以下の条件式(5)を満たすか判定する(S10−4−6)。
各階層の平衡間欠周期Tbalance_*が上記の条件式(5)を満たす場合、その平衡間欠周期Tbalance_iが設定すべき各階層の無線局の間欠周期である。
各階層の平衡間欠周期Tbalance_*が上記の条件式(5)を満たさない場合、「Tthreshold=Tthreshold−ε(0<ε<Tthreshold)」として第max層と第min層の平衡間欠周期の算出からやり直し、上記の条件式(5)を満たすまで繰り返す(S10−4−7)。
図24は、実施の形態5における間欠周期の算出結果を示す図である。
図24に示す第1層から第4層の無線局寿命曲線l*に対して、エンド間遅延時間Tmax_delayを「60秒」、所定時間εを「6.5秒」として各階層の間欠周期を算出すると、第1層の間欠周期は「31.5秒」、第2層の間欠周期は「12秒」、第3層の間欠周期は「10秒」、第4層の間欠周期は「6.5秒」となる。
図24に示す第1層から第4層の無線局寿命曲線l*に対して、エンド間遅延時間Tmax_delayを「60秒」、所定時間εを「6.5秒」として各階層の間欠周期を算出すると、第1層の間欠周期は「31.5秒」、第2層の間欠周期は「12秒」、第3層の間欠周期は「10秒」、第4層の間欠周期は「6.5秒」となる。
次に、基地局が間欠動作する場合の式を示す。
基地局が間欠動作する場合、基地局(第0層)の無線局寿命曲線l0を追加して間欠周期を算出する。
このため、上記の式(2)(4)(5)を以下の式(6)〜(8)に置き換える。
このため、上記の式(2)(4)(5)を以下の式(6)〜(8)に置き換える。
無線局寿命曲線l*の代わりに無線局電力消費曲線e*を用いて間欠周期を算出してもよい。
無線局電力消費曲線e*とは間欠周期Txと無線局の消費電力e*(Tx)との関係を表す曲線である。
無線局電力消費曲線e*とは間欠周期Txと無線局の消費電力e*(Tx)との関係を表す曲線である。
基地局が間欠動作しない場合、上記の式(1)〜(4)を以下の式(9)〜(12)に置き換える。
基地局が間欠動作する場合、上記の式(10)(12)を以下の式(13)(14)に置き換える。また、上記の式(5)の代わりに上記の式(8)を用いる。
実施の形態5において、例えば、以下のような無線通信システム(監視制御システム99)について説明した。
各無線局は、自身の間欠動作周期とフレーム送信時に付与するウェークアップ信号長とを各無線局の消費電力やバッテリ寿命等を考慮して、無線局の消費電力の格差を低減するように算出する。
各無線局は、自身の間欠動作周期とフレーム送信時に付与するウェークアップ信号長とを各無線局の消費電力やバッテリ寿命等を考慮して、無線局の消費電力の格差を低減するように算出する。
実施の形態6.
下位局数に基づいて間欠周期を算出する形態について説明する。
下位局数に基づいて間欠周期を算出する形態について説明する。
図25は、実施の形態6における間欠周期算出ブロック10の間欠周期算出処理(S10−4)を示すフローチャートである。
実施の形態6における間欠周期算出ブロック10の間欠周期算出処理(S10−4)(図6参照)について、図25に基づいて以下に説明する。
実施の形態6における間欠周期算出ブロック10の間欠周期算出処理(S10−4)(図6参照)について、図25に基づいて以下に説明する。
各無線局は、以下のようにして自局、親局および子局のスリープ時間を算出する。
アクティブ時間は、所定時間からスリープ時間を差し引いた時間として求まる。
アクティブ時間は、所定時間からスリープ時間を差し引いた時間として求まる。
S10−4−1Bにおいて、間欠周期算出ブロック10は、自局と自局の下位に位置する無線局(下位局)とのうちセンサー局である無線局の数を算出する。以下、算出した数を自局の下位センサー局数C#という。
また、間欠周期算出ブロック10は、各下位局の下位センサー局数C#も算出する。
S10−4−1Bの後、S10−4−2Bに進む。
また、間欠周期算出ブロック10は、各下位局の下位センサー局数C#も算出する。
S10−4−1Bの後、S10−4−2Bに進む。
図26は、実施の形態6における監視制御システム99のネットワーク構成を示す図である。
図27は、実施の形態6における監視制御システム99の各無線局の下位センサー局数C#を示す図である。
図26、図27において中継局を網掛けの丸印で示し、中継局以外の無線局を網掛け無しの丸印で示している。
ここで、中継局以外の無線局をセンサー局とし、基地局および中継局はセンサー局でないものとする。
図26に示すネットワーク構成における各無線局の下位センサー局数C#を図27に示す。
例えば、中継局Fの下位センサー局数C#は「4」、中継局Gの下位センサー局数C#は「2」、中継局Fと中継局Gとの親局である中継局Cの下位センサー局数C#は「6(=4+2)」である。
図27は、実施の形態6における監視制御システム99の各無線局の下位センサー局数C#を示す図である。
図26、図27において中継局を網掛けの丸印で示し、中継局以外の無線局を網掛け無しの丸印で示している。
ここで、中継局以外の無線局をセンサー局とし、基地局および中継局はセンサー局でないものとする。
図26に示すネットワーク構成における各無線局の下位センサー局数C#を図27に示す。
例えば、中継局Fの下位センサー局数C#は「4」、中継局Gの下位センサー局数C#は「2」、中継局Fと中継局Gとの親局である中継局Cの下位センサー局数C#は「6(=4+2)」である。
図25に戻り、間欠周期算出処理(S10−4)の説明を続ける。
S10−4−2Bにおいて、間欠周期算出ブロック10は、自局から末端の下位局(子局を持たない下位局)までの経路毎にコストを算出する。
コストとは、経路上に位置する各無線局について下位センサー局数C#を合計した値である。
例えば、図26および図27において、中継局Aからセンサー局FCまでの経路のコストは「26(=15+6+4+1)」である。
S10−4−2Bの後、S10−4−3Bに進む。
コストとは、経路上に位置する各無線局について下位センサー局数C#を合計した値である。
例えば、図26および図27において、中継局Aからセンサー局FCまでの経路のコストは「26(=15+6+4+1)」である。
S10−4−2Bの後、S10−4−3Bに進む。
S10−4−3Bにおいて、間欠周期算出ブロック10は、最大コストに対する自局の下位センサー局数C#の割合を算出する。以下、算出した割合をコスト割合という。
間欠周期算出ブロック10は、親局から通知されたエンド間遅延時間Tdelayにコスト割合を掛けた値を自局の間欠周期TSとして算出する。
各無線局には、親局からエンド間遅延時間Tdelayが通知されるものとする。実施の形態6において、エンド間遅延時間Tdelayは送信先無線局と送信先無線局の下位局とで費やすことができる通信時間である。
S10−4−3Bの後、S10−4−4Bに進む。
間欠周期算出ブロック10は、親局から通知されたエンド間遅延時間Tdelayにコスト割合を掛けた値を自局の間欠周期TSとして算出する。
各無線局には、親局からエンド間遅延時間Tdelayが通知されるものとする。実施の形態6において、エンド間遅延時間Tdelayは送信先無線局と送信先無線局の下位局とで費やすことができる通信時間である。
S10−4−3Bの後、S10−4−4Bに進む。
S10−4−4Bにおいて、間欠周期算出ブロック10は、親局から通知されたエンド間遅延時間Tdelayから自局の間欠周期TSを差し引いた時間を子局用のエンド間遅延時間Tdelayとして算出する。
S10−4−4Bの後、間欠周期算出処理(S10−4)は終了する。
S10−4−4Bの後、間欠周期算出処理(S10−4)は終了する。
間欠周期算出処理(S10−4)の後、無線局は子局用のエンド間遅延時間Tdelayを子局へ通知する。
図28は、実施の形態6における監視制御システム99の各無線局の間欠周期TSを示す図である。
実施の形態6における間欠周期の算出例について、図26〜図28に基づいて説明する。
実施の形態6における間欠周期の算出例について、図26〜図28に基づいて説明する。
各無線局の名称は図26に示したとおりである。
図28においてシステム全体のエンド間遅延時間を「60秒」とする。
基地局は中継局Aにエンド間遅延時間「60秒」を通知する。
中継局Aの下位センサー局数C#は「15」であり、最大コストは「27(=15+8+3+1)」である(図27参照)。
したがって、コスト割合は「0.55・・・(=15/27)」であり、中継局Aの間欠周期TSは「33.3・・・(=60×0.55・・・)」である。
中継局Aは、自局の間欠周期TSを差し引いたエンド間遅延時間「26.6・・・(=60−33.3・・・)」を中継局C,Dに通知する。
図28においてシステム全体のエンド間遅延時間を「60秒」とする。
基地局は中継局Aにエンド間遅延時間「60秒」を通知する。
中継局Aの下位センサー局数C#は「15」であり、最大コストは「27(=15+8+3+1)」である(図27参照)。
したがって、コスト割合は「0.55・・・(=15/27)」であり、中継局Aの間欠周期TSは「33.3・・・(=60×0.55・・・)」である。
中継局Aは、自局の間欠周期TSを差し引いたエンド間遅延時間「26.6・・・(=60−33.3・・・)」を中継局C,Dに通知する。
以下に、間欠周期算出処理(S10−4)で用いる式を示す。
以下において、C* #(Node_id)は、第*層の無線局識別番号(Node_id)を持つ無線局の下位局数+1を示す。
但し、センサーによる観測を行わない下位局はカウントしない。
また、第*層の無線局識別番号としてNode_idを持つ無線局がセンサーによる観測を行わない場合はC* #(Node_id)から1を引く。
但し、センサーによる観測を行わない下位局はカウントしない。
また、第*層の無線局識別番号としてNode_idを持つ無線局がセンサーによる観測を行わない場合はC* #(Node_id)から1を引く。
また、H(Node_id)は、第*層の無線局識別番号としてNode_idを持つ無線局の位置する階層を示す。
C* #(Node_id)はネットワーク情報に含まれる値である。
H(Node_id)は階層位置情報に含まれる値である。
H(Node_id)は階層位置情報に含まれる値である。
まず、以下の式(15)によりコストを計算する(S10−4−2B)。
コストとは、自局から子局を持たないある無線局までの経路のC* #を足したものである。
コストとは、自局から子局を持たないある無線局までの経路のC* #を足したものである。
次に、コストが最大となる経路を見つける。
そして、無線局Sが設定すべき間欠周期TS duty_cycleを以下の式(17)により算出する(S10−4−3B)。
Tdelayは、階層以下で割り当てることのできるエンド間遅延時間を示す。
H(Node_id)=1において、Tdelay=Tmax_delayである。
Tdelayは、階層以下で割り当てることのできるエンド間遅延時間を示す。
H(Node_id)=1において、Tdelay=Tmax_delayである。
また、以下の式(18)により子局に対するTdelayを算出する(S10−4−4B)。
そして、無線局SはTdelayとTS duty_cycleを記載したエンド間遅延通知を子局に転送する。
無線局Sは、自局以下のネットワーク構成を容易に把握できるため、予め子局が設定する間欠周期を計算することができる。
設定する間欠周期の精度に制限がある場合(例えば、1秒単位でしか設定できない場合)、上記の式(17)で求まる間欠周期に近い値を以下の式(19)を用いて算出する。
「ε」は、精度を示す。
設定する間欠周期の精度に制限がある場合(例えば、1秒単位でしか設定できない場合)、上記の式(17)で求まる間欠周期に近い値を以下の式(19)を用いて算出する。
「ε」は、精度を示す。
実施の形態6において、例えば、以下のような無線通信システム(監視制御システム99)について説明した。
各無線局は、自身の間欠動作周期とデータ送信時に付与するウェークアップ信号長とを各無線局の配下の無線局数に基づいて無線局の消費電力の格差を低減するように算出する。
また、直下局数の変化を検出することで、ネットワークの状態に追従しつつ、各無線局間の消費電力の格差を低減することができる。
また、直下局数の変化を検出することで、ネットワークの状態に追従しつつ、各無線局間の消費電力の格差を低減することができる。
基地局は間欠動作をしてもしなくても構わない。
自局がセンサー局であり、センサーを用いた観測に伴う消費電力が大きい場合、下位センサー局数C#を算出するときに自局分の値として「1」より大きい値を用いてもよい。
また、自局がセンサー局であり、センサーを用いた観測に伴う消費電力が小さい場合、下位センサー局数C#を算出するときに自局分の値として「1」より小さい値を用いてもよい。
例えば、データ通信1回あたりの消費電力に対するセンシング1回あたりの消費電力を自局分の値とする。つまり、センシング1回あたりの消費電力がデータ通信1回あたりの消費電力の3倍であれば、自局分の値を「3」とする。このとき、自局の下位に位置するセンサー局の数が「10」であれば、自局分の値「3」を加えた値「13」が下位センサー局数C#となる。
また、自局がセンサー局であり、センサーを用いた観測に伴う消費電力が小さい場合、下位センサー局数C#を算出するときに自局分の値として「1」より小さい値を用いてもよい。
例えば、データ通信1回あたりの消費電力に対するセンシング1回あたりの消費電力を自局分の値とする。つまり、センシング1回あたりの消費電力がデータ通信1回あたりの消費電力の3倍であれば、自局分の値を「3」とする。このとき、自局の下位に位置するセンサー局の数が「10」であれば、自局分の値「3」を加えた値「13」が下位センサー局数C#となる。
また、間欠周期は、直下局数ではなく直下局数に応じた無線局の消費電力や無線局寿命等に基づいて算出してもかまわない。
実施の形態7.
エンド間遅延時間と間欠周期とを対応付けた対応表を用いて間欠周期を特定する形態について説明する。
エンド間遅延時間と間欠周期とを対応付けた対応表を用いて間欠周期を特定する形態について説明する。
図29は、実施の形態7における間欠周期対応表を示す図である。
実施の形態7における間欠周期対応表について、図29に基づいて以下に説明する。
実施の形態7における間欠周期対応表について、図29に基づいて以下に説明する。
間欠周期対応表は、エンド間遅延時間毎に各階層の間欠周期を示すデータである。
例えば、エンド間遅延時間が「10秒」である場合、第0層の中継局(基地局)のスリープ時間は「0秒」であり、アクティブ時間は無限である。また、第1層の中継局のスリープ時間は「5秒」であり、アクティブ時間は「0.0015秒」である。
例えば、エンド間遅延時間が「10秒」である場合、第0層の中継局(基地局)のスリープ時間は「0秒」であり、アクティブ時間は無限である。また、第1層の中継局のスリープ時間は「5秒」であり、アクティブ時間は「0.0015秒」である。
間欠周期算出ブロック10は、間欠周期算出処理(S10−4)においてエンド間遅情報に設定されているエンド間遅延時間と自局が位置する階層とに基づいて、図29に示すような間欠周期対応表から自局、親局および子局の間欠周期を特定する。
間欠周期対応表は各無線局の記憶部に予め記憶される。
また、間欠周期対応表は指示局などから通知され、変更されても構わない。
また、間欠周期対応表は指示局などから通知され、変更されても構わない。
実施の形態7において、例えば、以下のような無線通信システムについて説明した。
各無線局は、エンド間遅延情報と自局が設定すべき間欠周期の対応表を予め定めておき、自身の間欠動作周期とデータ送信時に付与するウェークアップ信号長とをエンド間遅延情報に対応する間欠周期を対応表から検索する。
各無線局は、エンド間遅延情報と自局が設定すべき間欠周期の対応表を予め定めておき、自身の間欠動作周期とデータ送信時に付与するウェークアップ信号長とをエンド間遅延情報に対応する間欠周期を対応表から検索する。
各無線局は、実施の形態5〜7以外の方法で間欠周期を算出してもかまわない。
1 ネットワーク、2 基地局、3〜7 無線局、8 アンテナ、9 間欠送受信ブロック、10 間欠周期算出ブロック、11 送信データ解析ブロック、12 受信データ解析ブロック、13 エンド間遅延記憶ブロック、14 間欠周期指示送信ブロック、15 間欠周期指示受信ブロック、99 監視制御システム、911 CPU、912 バス、913 ROM、914 RAM、915 通信ボード、916 センサー。
Claims (11)
- 特定のユーザデータが設定されたデータ信号であって通信先にデータ信号を受信させるためのウェークアップ信号が付加されたデータ信号を通信する無線通信装置において、
前記ウェークアップ信号を検出する検波処理を自無線通信装置が行うアクティブ時間と前記検波処理を自無線通信装置が休止するスリープ時間と通信先の無線通信装置が前記検波処理を休止するスリープ時間との算出に用いられる所定の情報をエンド間遅延情報として記憶するエンド間遅延情報記憶部と、
前記エンド間遅延情報記憶部に記憶されたエンド間遅延情報に基づいて自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間と通信先の無線通信装置のスリープ時間とを算出する間欠周期算出部と、
前記間欠周期算出部により算出された自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間とに基づいて前記検波処理を行う検波処理時間帯を特定し、特定した検波処理時間帯に前記検波処理を行い、前記ウェークアップ信号を検出した場合にデータ信号を受信し、受信したデータ信号からユーザデータを取得するデータ受信部と、
通信先の無線通信装置へ送信するユーザデータを送信データとして生成する送信データ生成部と、
前記間欠周期算出部により算出された通信先の無線通信装置のスリープ時間に基づいてウェークアップ信号の信号長を算出し、算出した信号長を有するウェークアップ信号を前記送信データを設定したデータ信号に付加して送信するデータ送信部と
を備えたことを特徴とする無線通信装置。 - 請求項1記載の無線通信装置を複数有し、
複数の無線通信装置はそれぞれに階層が定められ、
特定層の無線通信装置は一つ上の階層の無線通信装置と一つ下の階層の無線通信装置と通信を行い、
上位層の無線通信装置と下位層の無線通信装置とは中間層の無線通信装置を中継装置として通信を行う
ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記無線通信システムは、複数の無線通信装置それぞれに前記エンド間遅延情報を通知するエンド間遅延情報通知装置を有する
ことを特徴とする請求項2記載の無線通信システム。 - 前記エンド間遅延情報通知装置は、
複数の無線通信装置において使用されている現在のエンド間遅延情報と複数の無線通知装置それぞれに新たに通知する新たなエンド間遅延情報とを記憶するエンド間遅延情報通知記憶部と、
前記エンド間遅延情報通知記憶部に記憶された現在のエンド間遅延情報に基づいて通信先の無線通信装置のスリープ時間を算出する間欠周期通知算出部と、
前記間欠周期通知算出部により算出された通信先の無線通信装置のスリープ時間に基づいてウェークアップ信号の信号長を算出し、算出した信号長を有するウェークアップ信号を前記新たなエンド間遅延情報を設定したデータ信号に付加し、ウェークアップ信号を付加したデータ信号を送信するエンド間遅延情報通知送信部とを備える
ことを特徴とする請求項3記載の無線通信システム。 - 複数の無線通信装置それぞれのエンド間遅延情報記憶部は、複数の無線通信装置それぞれに対応させてエンド間遅延情報を記憶し、
特定の無線通信装置である親通信装置は、
前記エンド間遅延情報通知装置によって送信されたデータ信号から新たなエンド間遅延情報を前記データ受信部を用いて取得し、
前記新たなエンド間遅延情報を設定したデータ信号に一つ下の階層の無線通信装置用のエンド間遅延情報に基づくウェークアップ信号を付加し、ウェークアップ信号を付加したデータ信号を一つ下の階層の無線通信装置である子通信装置に前記データ送信部を用いて送信し、
前記新たなエンド間遅延情報を設定したデータ信号を前記子通信装置に送信した後に、前記子通信装置用のエンド間遅延情報を前記新たなエンド間遅延情報で更新する
ことを特徴とする請求項4記載の無線通信システム。 - 前記子通信装置は、
前記親通信装置によって送信されたデータ信号から新たなエンド間遅延情報を前記データ受信部を用いて取得し、
前記親通信装置用のエンド間遅延情報を前記新たなエンド間遅延情報で更新し、
前記新たなエンド間遅延情報を取得したことを示す情報を確認応答として設定したデータ信号に前記親通信装置用の新たなエンド間遅延情報に基づくウェークアップ信号を付加し、ウェークアップ信号を付加したデータ信号を前記親通信装置に前記データ送信部を用いて送信し、
前記親通信装置は、
確認応答が設定されたデータ信号を前記データ受信部を用いて受信した後に、前記子通信装置用のエンド間遅延情報を前記新たなエンド間遅延情報で更新する
ことを特徴とする請求項5記載の無線通信システム。 - 前記エンド間遅延情報は、最上位層の無線通信装置と最下位層の無線通信装置とが通信を行う時間としてエンド間遅延時間を示し、
複数の無線通信装置それぞれの間欠周期算出部は、
無線通信装置のスリープ時間に対応させて無線通信装置の電力寿命を示す寿命曲線を所定の算出式を用いて階層毎に算出し、
各階層のスリープ時間を合計した時間がエンド間遅延時間以内になり各階層の電力寿命が同じになるスリープ時間を自無線通信装置のスリープ時間として算出する
ことを特徴とする請求項2〜請求項6いずれかに記載の無線通信システム。 - 前記エンド遅延情報は、自無線通信装置と最下層の無線通信装置とが通信を行う時間としてエンド間遅延時間を示し、
複数の無線通信装置それぞれの間欠周期算出部は、
無線通信装置毎に当該無線通信装置の階層より下の階層にある無線通信装置の個数を下位通信装置数として算出し、
自無線通信装置に対して算出した自無線通信装置の下位通信装置数と自無線通信装置の階層より下の階層にある無線通信装置に対して算出した下位通信装置数との合計を自無線通信装置のコストとして算出し、
自無線通信装置のコストに対する自無線通信装置の下位通信装置数の割合を自無線通信装置のスリープ時間として算出する
ことを特徴とする請求項2〜請求項6いずれかに記載の無線通信システム。 - 複数の無線通信装置それぞれのエンド間遅延情報記憶部は、
最上位層の無線通信装置と最下位層の無線通信装置とが通信を行う時間としてエンド間遅延時間を示す情報を前記エンド間遅延情報として記憶し、複数のエンド間遅延時間それぞれに対応させてスリープ時間とアクティブ時間とを階層毎に示す情報をエンド間遅延時間対応情報として記憶し、
複数の無線通信装置それぞれの間欠周期算出部は、
前記エンド間遅延情報が示すエンド間遅延時間と前記エンド間遅延時間対応情報と自無線通信装置の階層と通信先の無線通信装置の階層とに基づいて、自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間と通信先の無線通信装置のスリープ時間とを特定する
ことを特徴とする請求項2〜請求項6いずれかに記載の無線通信システム。 - 特定のユーザデータが設定されたデータ信号であって通信先にデータ信号を受信させるためのウェークアップ信号が付加されたデータ信号を通信する無線通信装置の無線通信方法において、
エンド間遅延情報記憶部が、前記ウェークアップ信号を検出する検波処理を自無線通信装置が行うアクティブ時間と前記検波処理を自無線通信装置が休止するスリープ時間と通信先の無線通信装置が前記検波処理を休止するスリープ時間との算出に用いられる所定の情報をエンド間遅延情報として記憶し、
間欠周期算出部が、前記エンド間遅延情報記憶部に記憶されたエンド間遅延情報に基づいて自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間と通信先の無線通信装置のスリープ時間とを算出し、
データ受信部が、前記間欠周期算出部により算出された自無線通信装置のアクティブ時間と自無線通信装置のスリープ時間とに基づいて前記検波処理を行う検波処理時間帯を特定し、特定した検波処理時間帯に前記検波処理を行い、前記ウェークアップ信号を検出した場合にデータ信号を受信し、受信したデータ信号からユーザデータを取得し、
送信データ生成部が、通信先の無線通信装置へ送信するユーザデータを送信データとして生成し、
データ送信部が、前記間欠周期算出部により算出された通信先の無線通信装置のスリープ時間に基づいてウェークアップ信号の信号長を算出し、算出した信号長を有するウェークアップ信号を前記送信データを設定したデータ信号に付加して送信する
ことを特徴とする無線通信装置の無線通信方法。 - 請求項10記載の無線通信方法をコンピュータに実行させる無線通信プログラム。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014183470A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | 無線通信装置および無線通信システム |
JP2015130099A (ja) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | ホーチキ株式会社 | 防災システム、受信機、及び感知器 |
WO2015133076A1 (ja) * | 2014-03-05 | 2015-09-11 | 日本電気株式会社 | 災害対応システム及び災害対応方法、災害センシング装置及びその処理方法 |
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2010
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