JP6604243B2 - Short-range wireless communication mesh network system, short-range wireless communication method, and short-range wireless communication program - Google Patents
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Description
本発明は、近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラムに関する。 The present invention relates to a mesh network system for near field communication, a near field communication method, and a near field communication program.
近年、種々の環境下で最適なサービスを受けることができる情報化社会を実現するために、例えば、特許文献1の特開2014−182707号公報「センサネットワークシステム、専門家決定方法およびプログラム」や特許文献2の特開2014−068285号公報「センサデータ収集システムおよびゲートウェイ制御方法」等にも記載されているように、微小なセンサノードを備えたセンサネットワークの構築が鋭意検討されている。つまり、より広範な用途にインターネットを活用するIoT(Internet of Things:いわゆる「もののインターネット」)を形成したり、ネットワークを介して機械同士を接続するM2M(Machine to Machine)を形成したりするセンサネットワークの研究が盛んになってきている。この種のセンサネットワークとしては、例えば、公共建築物にセンサを取り付けて、該公共建築物の強度に関する情報を、インターネットを介して送信して、常に強度を監視する、あるいは、運動選手の足にセンサを取り付けて、運動選手の疲労度や行動パターン等を測定して戦術の展開に活用するなど、従来までネットワークとは無縁であったものを対象にしたものもある。 In recent years, in order to realize an information society that can receive optimal services under various environments, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-182707 “Sensor Network System, Expert Determination Method and Program” As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-068285, “Sensor Data Collection System and Gateway Control Method” of Patent Document 2, the construction of a sensor network including minute sensor nodes has been studied earnestly. That is, a sensor network that forms IoT (Internet of Things) that uses the Internet for a wider range of applications, or forms an M2M (Machine to Machine) that connects machines via a network. The research of is becoming active. As this type of sensor network, for example, a sensor is attached to a public building and information on the strength of the public building is transmitted via the Internet to constantly monitor the strength, or to the athlete's foot. There are some that are not related to the network until now, such as attaching a sensor and measuring the fatigue level, behavior pattern, etc. of the athlete to develop tactics.
このようなIoTやM2M等のセンサネットワークにおいては、センサノードとして、対象の情報を取得するセンサ類に近距離の無線通信を可能にする無線機器を搭載することにより、ゲートウェイ等を介して、インターネット等の広域のネットワークに取得した情報を転送するような構成としている。 In such a sensor network such as IoT and M2M, a sensor device that obtains target information is equipped with a wireless device that enables short-range wireless communication, so that the Internet can be connected via a gateway or the like. The acquired information is transferred to a wide area network.
センサノードの無線通信における送信元や送信先を識別する識別子としては、一般に、IP(Internet Protocol)ネットワークで利用されるIPアドレスやMACアドレス(Media Access Control Address)が用いられ、センサ情報を送受信する通信媒体としては既存のIPやMACに近いフレーム構成のセンサパケットが用いられる。 In general, an IP address or a MAC address (Media Access Control Address) used in an IP (Internet Protocol) network is used as an identifier for identifying a transmission source and a transmission destination in wireless communication of a sensor node, and sensor information is transmitted and received. As a communication medium, a sensor packet having a frame configuration close to existing IP or MAC is used.
近距離無線通信用のセンサネットワークにおいては、遠隔であってもセンサ情報を取得し、多様な様々なサービスの提供が可能になるので、適用対象となるセンサノードは無数に及ぶ可能性が高く、インフラ構築に要する費用や、維持に要する費用が膨大になる。また、ガス、水道、電気等の検針、橋梁や学校等の強度測定等、をも含む社会的な基盤を支えるサービスも当然対象とされることになるので、センサネットワークの途絶は許されない。そのため、センサネットワークとしては、災害に強く、敷設が容易なメッシュネットワークを用いることが望まれている。 In a sensor network for short-range wireless communication, sensor information can be acquired even remotely, and a variety of various services can be provided. Expenses required for infrastructure construction and maintenance are enormous. Also, since services that support social infrastructure including meter reading of gas, water supply, electricity, etc., strength measurement of bridges and schools, etc. are naturally targeted, disruption of the sensor network is not allowed. Therefore, it is desired to use a mesh network that is resistant to disaster and easy to install as a sensor network.
さらには、かくのごときセンサ情報を送受信するセンサネットワークのみに限らず、より広範囲の情報を確実に送受信することが可能な近距離無線通信用のメッシュネットワークの構築が強く望まれている。メッシュネットワークについては、例えば、特許文献3の再特WO2012/131853「管理サーバおよびゲートウェイ」に開示されている。また、特許文献4の特開2013−232963号公報「無線ノード装置」には、メッシュネットワークの一種であるアドホックネットワークが開示されている。 Furthermore, the construction of a mesh network for short-range wireless communication that can reliably transmit and receive a wider range of information is strongly desired, as well as a sensor network that transmits and receives sensor information. The mesh network is disclosed in, for example, the re-specialized WO2012 / 131853 “Management Server and Gateway” of Patent Document 3. Japanese Patent Laid-Open No. 2013-232963 “Wireless Node Device” in Patent Document 4 discloses an ad hoc network which is a kind of mesh network.
しかしながら、センサネットワーク(特許文献1、2)として前述のようなメッシュネットワーク(特許文献3、4)を使った伝送方式の場合は、無線通信要求が発生する都度、送信元から送信先への経路を選択し直し、データ(センサ情報)を送信するため、送信したいデータ(センサ情報)の送信処理量に比して、その準備のための経路の選択に多くの無線リソース(経路選択のための複数の通信)と時間とを浪費してしまう。センサネットワークに接続されるセンサノードの数が増加すれば増加するほど、経路選択による負荷が高くなってしまい、過負荷状態の発生により、肝心のセンサ情報に関する無線通信ができなくなるおそれが高くなる。 However, in the case of the transmission method using the mesh network (Patent Documents 3 and 4) as described above as the sensor network (Patent Documents 1 and 2), every time a wireless communication request is generated, the route from the transmission source to the transmission destination Since the data (sensor information) is transmitted again, compared to the transmission processing amount of the data (sensor information) to be transmitted, the selection of the route for the preparation requires more radio resources (for route selection). Multiple communication) and time. As the number of sensor nodes connected to the sensor network increases, the load due to route selection increases, and there is a high possibility that wireless communication related to essential sensor information cannot be performed due to the occurrence of an overload state.
また、無線通信要求が発生する都度、通信経路を選択し直すために、メッシュネットワークが現在どのような状態になっているかということを、簡単には把握することができない。具体的には、現在、肝心のセンサ情報に関する無線通信ができなくなっているとしても、例えば、無線通信が混み過ぎていて(飽和していて)、通信することができない状態になっているのか、あるいは、経路上重要な通信ノードが故障したために通信できない状態になっているのかということを、区別することができない。かくのごとき課題は、センサネットワークのみに限るものではなく、近距離のメッシュ無線通信を行う近距離無線通信用メッシュネットワーク全てにおいて解決が強く望まれている。 In addition, every time a wireless communication request is generated, it is not possible to easily grasp the current state of the mesh network in order to reselect the communication path. Specifically, even if wireless communication related to essential sensor information cannot be performed at present, for example, whether wireless communication is too crowded (saturated) and communication is not possible. Or it cannot be distinguished whether it is in the state which cannot communicate because an important communication node on a path | route failed. Such a problem is not limited to only the sensor network, but is strongly desired to be solved in all the short-distance wireless communication mesh networks that perform short-distance mesh wireless communication.
(本発明の目的)
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、経路選択の負荷量を軽減し、近距離メッシュ無線通信を行うメッシュネットワークにおける効率的な通信を可能にする近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラムを提供することを、その目的としている。
(Object of the present invention)
The present invention has been made in view of such a problem, and is a short-range wireless communication mesh network system that reduces the load of route selection and enables efficient communication in a mesh network that performs short-range mesh wireless communication. An object of the present invention is to provide a short-range wireless communication method and a short-range wireless communication program.
前述の課題を解決するため、本発明による近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。 In order to solve the above-described problem, the mesh network system for short-range wireless communication, the short-range wireless communication method, and the short-range wireless communication program according to the present invention mainly adopt the following characteristic configuration.
(1)本発明による近距離無線通信用メッシュネットワークシステムは、複数の通信ノードとネットワーク管理機能を備えたゲートウェイとを有し、前記通信ノード間または前記通信ノードと前記ゲートウェイとの間のメッシュ無線通信を行う近距離無線通信用メッシュネットワークシステムであって、
前記ゲートウェイは、前記ネットワーク管理機能として、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モードとの二つのネットワーク動作モードを有し、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、各前記通信ノードから、それぞれの前記通信ノードとの間の無線通信が可能な周辺の通信ノードに関する情報を収集することにより、各前記通信ノードそれぞれの階層と経路とに関するネットワーク情報を作成して、擬似的なユニキャスト通信方式により、無線通信が可能な前記通信ノードそれぞれに対して、該当するそれぞれの階層と経路とに関する前記ネットワーク情報を通知して、メッシュネットワークを構築した後、擬似的なブロードキャスト通信方式により、無線通信が可能な全ての前記通信ノードに対して、ネットワークサービスを開始する旨の指示を通知して、前記メッシュネットワーク構築動作モードから前記ネットワークサービス提供動作モードに移行させ、
一方、各前記通信ノードは、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいて前記ゲートウェイから擬似的なユニキャスト通信方式によりそれぞれに通知されてきた前記ネットワーク情報を保存し、前記ゲートウェイから擬似的なブロードキャスト通信方式によりネットワークサービスを開始する旨の指示を受け取って前記ネットワークサービス提供動作モードに移行した以降において、データの送受信を行う際に、保存した前記ネットワーク情報に従ってデータの送受信動作を行うことを特徴とする。
(1) A mesh network system for near field communication according to the present invention includes a plurality of communication nodes and a gateway having a network management function, and mesh wireless between the communication nodes or between the communication nodes and the gateway. A mesh network system for near field communication that performs communication,
The gateway has two network operation modes, ie, a mesh network construction operation mode and a network service provision operation mode, as the network management function. In the mesh network construction operation mode, By collecting information about surrounding communication nodes capable of wireless communication with the communication nodes, creating network information about the respective layers and routes of each of the communication nodes, by a pseudo unicast communication method, After notifying each of the communication nodes capable of wireless communication of the network information regarding the corresponding hierarchy and route, and building a mesh network, wireless communication is possible by a pseudo broadcast communication method. All the communication nodes Against de notifies an instruction to start the network services, is shifted from the mesh network construction mode of operation to the network service provider operating mode,
On the other hand, each of the communication nodes stores the network information notified from the gateway by the pseudo unicast communication method in the mesh network construction operation mode, and the network by the pseudo broadcast communication method from the gateway. After receiving an instruction to start a service and shifting to the network service providing operation mode, the data transmission / reception operation is performed according to the stored network information when data transmission / reception is performed.
(2)本発明による近距離無線通信方法は、複数の通信ノードとネットワーク管理機能を備えたゲートウェイとを有し、前記通信ノード間または前記通信ノードと前記ゲートウェイとの間のメッシュ無線通信を行う近距離無線通信用メッシュネットワークシステムにおける近距離無線通信方法であって、
前記ゲートウェイは、前記ネットワーク管理機能として、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モードとの二つのネットワーク動作モードを有し、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、各前記通信ノードから、それぞれの前記通信ノードとの間の無線通信が可能な周辺の通信ノードに関する情報を収集することにより、各前記通信ノードそれぞれの階層と経路とに関するネットワーク情報を作成して、擬似的なユニキャスト通信方式により、無線通信が可能な前記通信ノードそれぞれに対して、該当するそれぞれの階層と経路とに関する前記ネットワーク情報を通知して、メッシュネットワークを構築した後、擬似的なブロードキャスト通信方式により、無線通信が可能な全ての前記通信ノードに対して、ネットワークサービスを開始する旨の指示を通知して、前記メッシュネットワーク構築動作モードから前記ネットワークサービス提供動作モードに移行させ、
一方、各前記通信ノードは、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいて前記ゲートウェイから擬似的なユニキャスト通信方式によりそれぞれに通知されてきた前記ネットワーク情報を保存し、前記ゲートウェイから擬似的なブロードキャスト通信方式によりネットワークサービスを開始する旨の指示を受け取って前記ネットワークサービス提供動作モードに移行した以降において、データの送受信を行う際に、保存した前記ネットワーク情報に従ってデータの送受信動作を行うことを特徴とする。
(2) A short-range wireless communication method according to the present invention includes a plurality of communication nodes and a gateway having a network management function, and performs mesh wireless communication between the communication nodes or between the communication node and the gateway. A short-range wireless communication method in a mesh network system for short-range wireless communication,
The gateway has two network operation modes, ie, a mesh network construction operation mode and a network service provision operation mode, as the network management function. In the mesh network construction operation mode, By collecting information about surrounding communication nodes capable of wireless communication with the communication node, creating network information about the hierarchy and route of each of the communication nodes, by a pseudo unicast communication method, After notifying each of the communication nodes capable of wireless communication of the network information regarding the corresponding hierarchy and route, and building a mesh network, wireless communication is possible by a pseudo broadcast communication method. All the communication nodes Against de notifies an instruction to start the network services, is shifted from the mesh network construction mode of operation to the network service provider operating mode,
Meanwhile, each of the communication nodes stores the network information notified to each of the gateways by the pseudo unicast communication method in the mesh network construction operation mode, and the network is transmitted from the gateways by the pseudo broadcast communication method. After receiving an instruction to start a service and shifting to the network service providing operation mode, the data transmission / reception operation is performed according to the stored network information when data transmission / reception is performed.
(3)本発明による近距離無線通信方法プログラムは、前記(2)に記載の近距離無線通信方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする。 (3) A short-range wireless communication method program according to the present invention is characterized in that the short-range wireless communication method described in (2) is implemented as a program executable by a computer.
本発明の近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラムによれば、以下のような効果を奏することができる。 According to the mesh network system for near field communication, the near field communication method, and the near field communication program of the present invention, the following effects can be obtained.
本発明においては、従来技術における近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムと比較して、データ送受信用の経路決定のための通信量を大幅に低減することができる。 In the present invention, the amount of communication for determining a route for data transmission / reception can be greatly reduced as compared with a mesh network system for short-range wireless communication in the prior art.
つまり、従来技術においては、特定の或る通信ノードが宛先となるノード例えばゲートウェイにデータを送信する場合、周辺の通信ノードに対して、最終的な宛先のノード例えばゲートウェイが見つかるか否かの問い合わせを行う。該問い合わせを受け取った周辺の通信ノードは、さらに、同じ問い合わせをその周辺の通信ノードに対して行うという動作を、最終的な宛先のノード例えばゲートウェイが見つかるまで、繰り返す。この結果、例えば、各通信ノードに関し、平均的に、3個の周辺の通信ノードが見えていて、データを送信しようとする特定の通信ノードから、4階層先のノード例えばゲートウェイが宛先であった場合には、データの送信経路を決定するまでに、3^4=81回の送信動作が最低必要になってしまう。 In other words, in the prior art, when data is transmitted to a node, for example, a gateway, to which a specific communication node is a destination, an inquiry about whether a final destination node, for example, a gateway is found is made to surrounding communication nodes. I do. The neighboring communication nodes that have received the inquiry further repeat the operation of making the same inquiry to the neighboring communication nodes until a final destination node, for example, a gateway is found. As a result, for example, with respect to each communication node, on average, three peripheral communication nodes are visible, and a node, for example, a gateway, four layers ahead from a specific communication node to transmit data is the destination In this case, 3 ^ 4 = 81 transmission operations are required at least before the data transmission path is determined.
これに対して、本発明においては、各通信ノードの階層(ランク)と経路とに関するネットワーク情報をあらかじめ確定して、各通信ノードにあらかじめ設定しているので、例えば、第4番目の階層の通信ノードから4階層先の第0番目の階層のノード例えばゲートウェイに対して、データを送信する場合であっても、あらかじめ設定されている経路情報に基づいて、4回のデータの送信動作を行うだけで、送信動作を完了させることができる。 On the other hand, in the present invention, since the network information related to the hierarchy (rank) and route of each communication node is determined in advance and set in advance in each communication node, for example, communication in the fourth hierarchy Even when data is transmitted from the node to the 0th layer node, for example, the gateway, which is four layers ahead, only the data transmission operation is performed four times based on the preset route information. Thus, the transmission operation can be completed.
以下、本発明による近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明による近距離無線通信用メッシュネットワークシステムおよび近距離無線通信方法について説明するが、かかる近距離無線通信方法をコンピュータにより実行可能な近距離無線通信プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、近距離無線通信プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。また、以下の各図面に付した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではないことも言うまでもない。 Preferred embodiments of a mesh network system for short-range wireless communication, a short-range wireless communication method, and a short-range wireless communication program according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, a mesh network system for short-range wireless communication and a short-range wireless communication method according to the present invention will be described. The short-range wireless communication method is implemented as a short-range wireless communication program that can be executed by a computer. Needless to say, the short-range wireless communication program may be recorded on a computer-readable recording medium. In addition, it is needless to say that the drawing reference numerals attached to the following drawings are added for convenience to the respective elements as an example for facilitating understanding, and are not intended to limit the present invention to the illustrated embodiments. Yes.
(本発明の特徴)
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、近距離無線通信用のメッシュネットワークに関する経路情報を、ゲートウェイ(Gateway:GW)またはクラウド上のサーバによって作成・管理し、各通信ノード(例えばセンサノード)における送信データの転送先を該経路情報によって制御することにより、メッシュネットワーク上の故障状態やトラフィック状態を、低機能の通信ノード(例えばセンサノード)側であっても把握することを可能にし、無線通信を効率的に行えるようにすることを主要な特徴としている。
(Features of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, an outline of the features of the present invention will be described first. The present invention creates and manages path information related to a mesh network for short-range wireless communication by a gateway (GW) or a server on the cloud, and sets the transfer destination of transmission data in each communication node (for example, a sensor node). By controlling according to the route information, it is possible to grasp the failure state and traffic state on the mesh network even on the low-function communication node (for example, sensor node) side, so that wireless communication can be performed efficiently. The main feature is to do.
より具体的に説明すると、本発明は、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モード(例えばセンサネットワークの場合には通常測定動作モード)との二つのネットワーク動作モードを用意する。そして、メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、ゲートウェイまたはクラウド上のサーバ側で各通信ノードから通信可能な隣接の通信ノードのリストを取得して、取得したリストに基づいて、無線通信可能なメッシュネットワークを構成し、擬似ユニキャスト通信により、各通信ノードそれぞれに対して、該当の通信ノードの役割(階層(ランク))や経路情報に関するネットワーク情報を通知し、また、擬似ブロードキャスト通信により、全ての通信ノードに対して、ネットワークサービスの開始を指示し、ネットワークサービス提供動作モード(例えばセンサネットワークの場合には通常測定動作モード)に移行する。 More specifically, the present invention provides two network operation modes: a mesh network construction operation mode and a network service providing operation mode (for example, a normal measurement operation mode in the case of a sensor network). In the mesh network construction operation mode, a gateway or a server on the cloud acquires a list of adjacent communication nodes that can communicate from each communication node, and based on the acquired list, a mesh network capable of wireless communication is obtained. The network information about the role (hierarchy (rank)) and route information of the corresponding communication node is notified to each communication node by pseudo unicast communication, and all communication nodes are notified by pseudo broadcast communication. Is instructed to start a network service, and shifts to a network service providing operation mode (for example, a normal measurement operation mode in the case of a sensor network).
一方、ネットワークサービス提供動作モード(例えばセンサネットワークの場合には通常測定動作モード)においては、各通信ノードは、ゲートウェイまたはクラウド上のサーバ側から通知された経路情報に従って、送信先へ送信データ(例えば、通信ノードがセンサノードの場合には、センサノードで測定した測定データ)を送信する。また、ゲートウェイまたはクラウド上のサーバ側は、各通信ノードからの送信データを監視し、あらかじめ定めた一定時間の間に、送信データ(測定データ)が通知されなかった場合には、ネットワーク動作の異常と判断して、擬似ブロードキャスト通信により、全ての通信ノードに対して、ネットワークサービス提供の停止(例えばセンサネットワークの場合にはセンサ情報の測定動作の停止)を指示することにより、メッシュネットワーク構築動作モードへ移行し、メッシュネットワークを再構築する。 On the other hand, in a network service providing operation mode (for example, a normal measurement operation mode in the case of a sensor network), each communication node transmits transmission data (for example, to a transmission destination) according to route information notified from the server side on the gateway or cloud. When the communication node is a sensor node, the measurement data measured by the sensor node is transmitted. Also, the server side on the gateway or cloud monitors the transmission data from each communication node, and if the transmission data (measurement data) is not notified within a predetermined time, the network operation is abnormal. And instructing all communication nodes to stop providing the network service (for example, in the case of a sensor network, stop the sensor information measurement operation) by pseudo broadcast communication. And rebuild the mesh network.
(本発明の実施形態)
次に、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムの一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムは、データの入出力を行う入出力機器(センサノードの場合は対象とする情報を測定して取得するセンサ)と無線通信を行う無線機器とを少なくとも備えた複数の通信ノード(例えばセンサネットワークの場合はセンサノード)と、ネットワーク管理機能として、各通信ノードを無線接続するメッシュネットワークを構築し、各通信ノードの経路情報を管理する機能を少なくとも備えたゲートウェイ(Gateway:GW)と、を少なくとも備えて構成される。なお、メッシュネットワークを構築し、各通信ノードの経路情報を管理するネットワーク管理機能は、ゲートウェイではなく、該ゲートウェイが接続されるクラウド上のサーバ側に備えるようにしても良いが、以下の説明においては、ゲートウェイに備えている場合について説明する。
(Embodiment of the present invention)
Next, an embodiment of a mesh network system for short-range wireless communication according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. This mesh network system for short-range wireless communication includes at least an input / output device that inputs and outputs data (in the case of a sensor node, a sensor that measures and acquires target information) and a wireless device that performs wireless communication. A gateway having at least a function of constructing a mesh network that wirelessly connects each communication node and managing path information of each communication node as a network management function with a plurality of communication nodes (for example, a sensor node in the case of a sensor network) (Gateway: GW). Note that the network management function for constructing a mesh network and managing the routing information of each communication node may be provided on the server side on the cloud to which the gateway is connected instead of the gateway. The case where the gateway is provided will be described.
ゲートウェイ(またはクラウド上のサーバ)は、メッシュネットワークの構築を行うメッシュネットワーク構築動作モードに設定されている場合には、ゲートウェイから見える通信ノードの他、各通信ノードから見える周辺の通信ノードを含むリスト(White List:WL)を作成・保持し、該リストから各通信ノードの階層と経路との決定(すなわち、ネットワークの決定)を行い、決定されたネットワークに関する情報を各通信ノードへ通知する。しかる後、各通信ノードに対してネットワークサービスの開始を通知して、各通信ノードにおけるデータの送受信動作を開始させ、メッシュネットワーク構築動作モードからネットワークサービス提供動作モードに移行する。以下に、現在の環境状況に応じたメッシュネットワークを構築し、各通信ノードがデータの送受信を行うまでの手順について、順を追って詳細に説明する。 When a gateway (or a server on the cloud) is set to a mesh network construction operation mode for constructing a mesh network, a list including communication nodes visible from the gateway and peripheral communication nodes visible from each communication node (White List: WL) is created and held, the hierarchy and route of each communication node is determined from the list (that is, the network is determined), and information regarding the determined network is notified to each communication node. Thereafter, the start of the network service is notified to each communication node, the data transmission / reception operation in each communication node is started, and the mode is shifted from the mesh network construction operation mode to the network service provision operation mode. In the following, a procedure for constructing a mesh network according to the current environmental situation and for each communication node to transmit and receive data will be described in detail step by step.
(第1の手順):各通信ノード(センサノード)から見える隣接通信ノードのリストの作成
まず、ゲートウェイにおいて、無線通信可能な状態にある通信ノード(センサノード)のMACアドレスを登録するWLリスト(White List:WL)の作成手順について、その一例を、図1のネットワーク構成図を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのネットワーク構成例を示すネットワーク構成図であり、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第1の手順として無線通信可能な通信ノードに関する情報を収集する手順の一例を説明するために用いる説明図でもある。以下に、図1を参照しながら、最上位のゲートウェイ1において、無線通信が可能な全ての通信ノードi(センサノードi:i=2,3,…,16)のMACアドレスを取得して、通信可能な通信ノード登録用の登録リストすなわちWLリスト(White List:WL)を作成するまでの手順の一例を説明する。
(First Procedure): Creation of a List of Adjacent Communication Nodes Visible from Each Communication Node (Sensor Node) First, in the gateway, a WL list for registering MAC addresses of communication nodes (sensor nodes) in a state where wireless communication is possible ( An example of the procedure for creating (White List: WL) will be described with reference to the network configuration diagram of FIG. FIG. 1 is a network configuration diagram illustrating a network configuration example of a mesh network system for short-range wireless communication according to the present invention. FIG. 1 is a diagram illustrating a mesh network construction operation mode of a mesh network system for short-range wireless communication according to the present invention. It is also an explanatory diagram used to explain an example of a procedure for collecting information on communication nodes capable of wireless communication as one procedure. In the following, referring to FIG. 1, in the highest gateway 1, the MAC addresses of all communication nodes i capable of wireless communication (sensor nodes i: i = 2, 3,..., 16) are acquired. An example of a procedure for creating a registration list for registering communicable communication nodes, that is, a WL list (White List: WL) will be described.
なお、図1においては、ゲートウェイ1が、各通信ノードi(i=2,3,4,…)のMACアドレスを取得して、無線通信可能な状態にある通信ノードの登録リストすなわちWLリスト(White List)を作成する手順の一例を示しているが、かかる動作を、ゲートウェイ1に代わりに、ゲートウェイ1との間で通信が可能なクラウド上のサーバ20において実施するようにしても良い。また、図1に示す例においては、通信ノードiは合計15台(i=2,…,16)存在している場合を示しているが、通信ノードiの台数は、かかる台数に限るものではなく、任意の台数で差し支えない。 In FIG. 1, the gateway 1 acquires the MAC address of each communication node i (i = 2, 3, 4,...) And registers a communication node in a state where wireless communication is possible, that is, a WL list ( Although an example of a procedure for creating a (White List) is shown, such an operation may be performed in the server 20 on the cloud that can communicate with the gateway 1 instead of the gateway 1. In the example shown in FIG. 1, a total of 15 communication nodes i (i = 2,..., 16) are shown. However, the number of communication nodes i is not limited to such a number. There is no problem with any number.
図1の説明図において、まず、ゲートウェイ1は電源ONすると、自身の存在を近傍の通信ノードiに通知するために、自身のMACアドレスを含むアドバタイズパケットを周辺の通信ノードi(図1の場合は、通信ノード2,3,4の3台が周辺に存在している)に対して送信する(ステップS1)。各通信ノードiも、同様に、電源ONすると、自身の存在を近傍の通信ノードiやゲートウェイ1に通知するために、自身のMACアドレスを含むアドバタイズパケットを周辺の通信ノードiやゲートウェイ1に対して送信する(ステップS2)。ゲートウェイ1は、周辺の通信ノードiからのアドバタイズパケットを受信し、無線通信可能な周辺の通信ノードiのMACアドレスを登録したWLリスト(White List:WL)を作成して保存する(ステップS3)。 In the explanatory diagram of FIG. 1, first, when the gateway 1 is powered on, an advertisement packet including its own MAC address is sent to the neighboring communication node i (in the case of FIG. 1) in order to notify the neighboring communication node i of its existence. Is transmitted to the communication node 2, 3 and 4 in the vicinity (step S1). Similarly, each communication node i, when the power is turned on, sends an advertisement packet including its own MAC address to neighboring communication nodes i and gateways 1 in order to notify the neighboring communication nodes i and gateways 1 of their existence. (Step S2). The gateway 1 receives the advertisement packet from the peripheral communication node i, creates and stores a WL list (White List: WL) in which the MAC addresses of the peripheral communication nodes i capable of wireless communication are registered (step S3). .
さらに、ゲートウェイ1は、周辺に存在する通信ノードiを検索して、WLリストにMACアドレスが登録されている通信ノードiと一致しているものを保存する(ステップS4)。しかる後、ゲートウェイ1は、検索した各通信ノードiに対して、WLリストを通知する(ステップS5)。 Furthermore, the gateway 1 searches for the communication node i existing in the vicinity, and stores the one that matches the communication node i whose MAC address is registered in the WL list (step S4). Thereafter, the gateway 1 notifies the searched communication node i of the WL list (step S5).
ゲートウェイ1からWLリストの通知を受けた各通信ノードiは、周辺に存在する通信ノードiを検索し、周辺の通信ノードiからのアドバタイズパケットの受信結果に基づいて作成したWLリストにMACアドレスが登録されている通信ノードiと一致しているもののみに、当該通信ノードiのWLリストを更新し、更新したWLリストを、ゲートウェイ1に通知するとともに(ステップS6)、検出した周辺の通信ノードiに対して更新したWLリストを通知する(ステップS7)。 Each communication node i that has received the notification of the WL list from the gateway 1 searches for the communication node i existing in the vicinity, and the MAC address is included in the WL list created based on the reception result of the advertised packet from the peripheral communication node i. The WL list of the communication node i is updated only for those that match the registered communication node i, the updated WL list is notified to the gateway 1 (step S6), and the detected peripheral communication nodes The updated WL list is notified to i (step S7).
さらに、周辺の通信ノードiからWLリストの通知を受けた各通信ノードiは、周辺に存在する通信ノードiを検索し、同様の手順により、当該通信ノードiのWLリストを更新し、更新したWLリストを、WLリストを通知してきた通信ノードiに通知し、順次、WLリストの通知を受けた各通信ノードiを経由して、最終的に、ゲートウェイ1に通知するとともに、検出した周辺の通信ノードiに対して更新したWLリストを通知するという動作を繰り返す(ステップS8)。ゲートウェイ1は、無線通信可能な状態にある全ての通信ノードiからWLリストを受け取った段階に達したと判定すると、WLリストの作成・収集動作を終了する(ステップS9)。 Further, each communication node i that has received the notification of the WL list from the peripheral communication node i searches for the communication node i existing in the vicinity, and updates and updates the WL list of the communication node i by the same procedure. The WL list is notified to the communication node i that has notified the WL list, and sequentially notified to the gateway 1 via each communication node i that has received the notification of the WL list, and the detected peripheral The operation of notifying the communication node i of the updated WL list is repeated (step S8). When the gateway 1 determines that it has reached the stage where it has received the WL list from all the communication nodes i in a state capable of wireless communication, the gateway 1 ends the WL list creation / collection operation (step S9).
(第2の手順):WLリストから各通信ノードの階層(ランク)と経路との決定(すなわちメッシュネットワークの決定)
次に、WLリストの作成を終了したゲートウェイ1が、各通信ノードiの階層(ランク)を決定するとともに、経路を決定する動作について、その一例を、図2、図3、図4の各説明図を用いて順次説明する。まず、図2は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第2の手順の一ステップとして作成した無線通信可能な通信ノードに関する隣接行列の一例を説明するための説明図であり、各通信ノードが近距離無線通信を行うメッシュネットワークの構成を決定するために作成した隣接行列の一例を説明している。なお、図2の左側のネットワーク構成図は、図1に示したネットワーク構成図を再掲したものである。
(Second procedure): Determination of hierarchy (rank) and route of each communication node from the WL list (that is, determination of mesh network)
Next, the gateway 1 that has completed the creation of the WL list determines the hierarchy (rank) of each communication node i and determines the route, with an example of each operation illustrated in FIG. 2, FIG. 3, and FIG. This will be sequentially described with reference to the drawings. First, FIG. 2 illustrates an example of an adjacency matrix relating to communication nodes capable of wireless communication created as one step of the second procedure in the mesh network construction operation mode of the mesh network system for short-range wireless communication according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an example of an adjacency matrix created in order to determine the configuration of a mesh network in which each communication node performs short-range wireless communication. The network configuration diagram on the left side of FIG. 2 is a reproduction of the network configuration diagram shown in FIG.
ゲートウェイ1は、ゲートウェイ1自身が作成したWLリスト以外に、全ての通信ノードi(i=2,3,4,…,16)から取得したWLリストも保持している。ゲートウェイ1は、自身が作成したWLリストおよび各通信ノードiから取得したWLリストをベクトルとして、それらを組み合わせることにより、図2の右側の行列に示すように、ゲートウェイ1や各通信ノードiそれぞれからどの通信ノードjが見えているかを表した行列を、
隣接行列A=(ai,j)
ai,j:センサノードiからセンサノードjが見えるか否かを示す。
(ai,j=1:見える、ai,j=0:見えない)
として作成する。
In addition to the WL list created by the gateway 1 itself, the gateway 1 also holds WL lists acquired from all communication nodes i (i = 2, 3, 4,..., 16). The gateway 1 uses the WL list created by itself and the WL list acquired from each communication node i as a vector, and combines them, as shown in the matrix on the right side of FIG. A matrix representing which communication node j is visible,
Adjacency matrix A = (a i, j )
a i, j : Indicates whether sensor node j is visible from sensor node i.
(A i, j = 1: visible, a i, j = 0: invisible)
Create as.
例えば、図2の左側のネットワーク構成図においては、ゲートウェイ1からは、通信ノード2,3,4の3台のみが直接無線通信可能な通信ノードjとして見えていて、その他の通信ノードjは見えていないので、隣接行列Aの第1行目の各要素a1,jについては、次の通りである。なお、自分自身は見えないものとする。
a1,2=1、a1,3=1、a1,4=1、
その他の要素は全て‘0’、すなわち、a1,j=0(j=5,6,…,16)
また、自分自身は見えないものとし、a1,1=0
For example, in the network configuration diagram on the left side of FIG. 2, only three communication nodes 2, 3, and 4 are visible from the gateway 1 as communication nodes j capable of direct wireless communication, and other communication nodes j are visible. The elements a 1 and j in the first row of the adjacency matrix A are as follows. Assume that you cannot see yourself.
a 1,2 = 1, a 1,3 = 1, a 1,4 = 1,
All other elements are “0”, that is, a 1, j = 0 (j = 5, 6,..., 16)
Also, it is assumed that oneself cannot be seen and a 1,1 = 0
したがって、ゲートウェイ1および各通信ノードi(i=2,3,4,…,16)が、図2の左側のネットワーク構成図に示すような位置関係にあった場合には、ゲートウェイ1において作成される隣接行列Aとして、図2の右側に示すような行列が得られる。なお、隣接行列Aの第k(k=1,2,3,…,16)行目の非0の値(0以外の数値)すなわち‘1’の値になっている各列は、各行に該当するゲートウェイ1または通信ノードi(i=2,3,…,16)それぞれから1回の試行(ホッピング)で見える通信ノードjを示している。つまり、例えば、隣接行列Aの第1行目のゲートウェイ1からは、周辺に存在している通信ノード2,3,4の3台が1回の試行で見えていることを示し、第2行目の通信ノード2からは、ゲートウェイ1以外に、隣接の通信ノード3および周辺に位置する通信ノード5,6が1回の試行で見えていることを示している。 Therefore, when the gateway 1 and each communication node i (i = 2, 3, 4,..., 16) have a positional relationship as shown in the network configuration diagram on the left side of FIG. As the adjacent matrix A, a matrix as shown on the right side of FIG. 2 is obtained. Each column having a non-zero value (a numerical value other than 0) on the k-th (k = 1, 2, 3,..., 16) row of the adjacency matrix A, that is, a value of “1” is included in each row. A communication node j that can be seen in one trial (hopping) from each of the corresponding gateway 1 or communication node i (i = 2, 3,..., 16) is shown. That is, for example, the gateway 1 in the first row of the adjacency matrix A indicates that three communication nodes 2, 3, and 4 existing in the vicinity are visible in one trial, and the second row From the first communication node 2, in addition to the gateway 1, the adjacent communication node 3 and the communication nodes 5 and 6 located in the vicinity are visible in one trial.
次に、各通信ノードiが何回目の試行(ホッピング)によって見えるようになるかということを示すために、図2に示した隣接行列Aのべき乗計算結果について、図3を用いて説明する。図3は、図2に例示した隣接行列Aのべき乗計算結果を示す説明図であり、図3(A)は、図2と同じ隣接行列Aを示し、図3(B)は、隣接行列Aの2べき乗(すなわち隣接行列A^2)の計算結果を示し、図3(C)は、隣接行列Aの3べき乗(すなわち隣接行列A^3)の計算結果を示し、図3(D)は、隣接行列Aの4べき乗(すなわち隣接行列A^4)の計算結果を示し、図3(E)は、隣接行列Aの5べき乗(すなわち隣接行列A^5)の計算結果を示し、図3(F)は、隣接行列Aの6べき乗(すなわち隣接行列A^6)の計算結果を示している。 Next, in order to show how many trials (hopping) each communication node i becomes visible, the power calculation result of the adjacency matrix A shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the power calculation result of the adjacency matrix A illustrated in FIG. 2, FIG. 3A illustrates the same adjacency matrix A as in FIG. 2, and FIG. FIG. 3C shows the calculation result of the power of 3 of the adjacency matrix A (namely, adjacency matrix A ^ 3), and FIG. 3D shows the calculation result of the power of 2 of the adjacency matrix A ^ 2. 3 shows the calculation result of the power of the adjacency matrix A (ie, the adjacency matrix A 4), and FIG. 3E shows the calculation result of the power of the adjacency matrix A 5 (ie, the adjacency matrix A 5). (F) shows the calculation result of the sixth power of the adjacency matrix A (that is, the adjacency matrix A ^ 6).
図3の説明に先立って、まず、図2に示す隣接行列Aについて、ゲートウェイ1から各通信ノードiに至るまでの経路の個数(ランク数)について説明する。経路をPで表すと、経路P(N)i,jは、N回のホッピングで通信ノードiから通信ノードjに到達する経路の個数を示している。例えば、P(1)i,jは、1回のホッピングで通信ノードiから通信ノードjに到達する経路の個数を示し、この経路の個数P(1)i,jは、前述のai,jが非0の値になっている個数に一致する。つまり、図2のネットワーク構成図において、ゲートウェイ1から1回のホッピングで到達する通信ノードiは、通信ノード2,3,4の3個であり、経路の個数P(1)1,jは3個である。 Prior to the description of FIG. 3, the number of routes (number of ranks) from the gateway 1 to each communication node i will be described first for the adjacency matrix A shown in FIG. When the route is represented by P, the route P (N) i, j indicates the number of routes that reach the communication node j from the communication node i by N hops. For example, P (1) i, j indicates the number of routes that reach the communication node j from the communication node i in one hopping, and the number of routes P (1) i, j is the above-mentioned a i, It corresponds to the number j is a non-zero value. That is, in the network configuration diagram of FIG. 2, the communication node i that reaches from the gateway 1 by one hopping is three communication nodes 2, 3, and 4, and the number of routes P (1) 1, j is 3 It is a piece.
また、P(2)i,jは、2回のホッピングで通信ノードiから通信ノードjに到達する経路の個数を示し、通信ノードiからいずれかの通信ノードnを経由して通信ノードjに到達する経路の個数を求めて、経由先の通信ノードnを全ての通信ノードに適用した場合の総和を次の式(1)により求めれば良い。 P (2) i, j indicates the number of paths that reach the communication node j from the communication node i by two hops, and the communication node i passes through one of the communication nodes n to the communication node j. What is necessary is just to obtain | require the sum total at the time of calculating | requiring the number of the path | routes to reach | attain, and applying the communication node n of a routing destination to all the communication nodes by following Formula (1).
一例として、ゲートウェイ1から2回のホッピングで通信ノード5に到達する経路の個数P(2)1,5は、図2のネットワーク構成図を参照すると、ゲートウェイ1から通信ノード5に至る経路を通信ノードの番号順に表現すると、(1,2,5)または(1,3,5)の2経路である。すなわち、式(1)を用いて経路の個数P(2)1,5を示すと、次の式(2)の通りである。 As an example, the number P (2) 1 , 5 of routes reaching the communication node 5 by hopping twice from the gateway 1 communicates the route from the gateway 1 to the communication node 5 with reference to the network configuration diagram of FIG. When expressed in the order of the node numbers, the two paths are (1, 2, 5) or (1, 3, 5). That is, when the number of paths P (2) 1 , 5 is expressed using the equation (1), the following equation (2) is obtained.
別の表現で示すと、2回のホッピングで通信ノードiから通信ノードjに到達する経路の個数P(2)i,jは、隣接行列Aの2べき乗数の式(3)で与えられ、N回のホッピングで通信ノードiから通信ノードjに到達する経路の個数P(N)i,jは、隣接行列AのNべき乗数の式(4)で与えられる。 In other words, the number P (2) i, j of paths that reach the communication node j from the communication node i by two hoppings is given by the expression (3) of the power of the adjacency matrix A, The number P (N) i, j of paths that reach the communication node j from the communication node i by N hoppings is given by the N power multiplier formula (4) of the adjacency matrix A.
図2のネットワーク構成図に示すように、ゲートウェイ1は、通信ノードとして番号1を割り付けているので、他の通信ノード(センサノード)は、番号2〜16を付して、通信ノード2〜通信ノード16として示している。ゲートウェイ1から何回ホッピングすれば、通信ノード2〜通信ノード16までの全ての通信ノードに到達することができるかを求める場合は、隣接行列Aの2べき乗、3べき乗、…と順次べき乗数を増やしていって、ゲートウェイ1に該当する第1行目の全ての要素が非0の値(0以外の数値)になる最低のべき乗数を求めれば良いことになる。 As shown in the network configuration diagram of FIG. 2, since the gateway 1 is assigned number 1 as a communication node, the other communication nodes (sensor nodes) are assigned numbers 2 to 16 and the communication nodes 2 to 2 are communicated. Shown as node 16. In order to determine how many times hopping from the gateway 1 can reach all the communication nodes from the communication node 2 to the communication node 16, the powers of the adjacent matrix A are raised to the second power, the third power,. It is sufficient to obtain the lowest power multiplier that increases all the elements in the first row corresponding to the gateway 1 so that they are non-zero values (values other than 0).
ここで、図3(B)〜図3(E)の隣接行列Aのべき乗数の計算結果として、第k(k=1,2,3,…,16)行目の非0の値(0以外の数値)となっている各列は、各行に該当するゲートウェイ1または通信ノードi(i=2,3,…,16)それぞれからべき乗数に相当する回数の試行(ホッピング)によって見える通信ノードjを示している。 Here, as a calculation result of the power of the adjacency matrix A in FIGS. 3B to 3E, a non-zero value (0) in the k-th (k = 1, 2, 3,..., 16) line. Each column that is a numerical value other than the communication node that can be seen by trials (hopping) of the number of times corresponding to a power multiplier from each of the gateway 1 or the communication node i (i = 2, 3,..., 16) corresponding to each row. j.
つまり、例えば、図3(A)の隣接行列Aの第1行目のゲートウェイ1からは、前述したように、第1回目の試行で、通信ノード2,3,4の3台が見えていることを示しているが、隣接行列Aの2べき乗結果を示す図3(B)の隣接行列A^2の第1行目のゲートウェイ1からは、通信ノード2,3,4の3台の他に、第2回目の試行によって、さらに、通信ノード5,6,7の3台が新たに見えてくることを示している。 That is, for example, from the gateway 1 in the first row of the adjacency matrix A in FIG. 3A, as described above, the three communication nodes 2, 3, and 4 are visible in the first trial. From the gateway 1 in the first row of the adjacency matrix A ^ 2 in FIG. 3B showing the power-of-two result of the adjacency matrix A, there are three communication nodes 2, 3 and 4 In addition, it is shown that three communication nodes 5, 6 and 7 are newly seen by the second trial.
さらに、ゲートウェイ1に該当する第1行目の全ての要素が非0の値(0以外の数値)になる最低のべき乗数を求めると、図3(D)の隣接行列Aの4べき乗(すなわち隣接行列A^4)の場合であり、ゲートウェイ1から最低4回試行(ホッピング)すれば、通信ノード2〜通信ノード16の全ての通信ノードに到達することができることを示している。また、図3(D)の隣接行列Aの4べき乗において、第1行目の各列の値(21,29,18,…,2)は、ゲートウェイ1から各通信ノードi(i=2,3,4,…,16)それぞれに到達する経路の個数を示している。 Further, when the lowest power factor at which all the elements in the first row corresponding to the gateway 1 are non-zero values (values other than 0) is obtained, the fourth power of the adjacency matrix A in FIG. This is the case of the adjacency matrix A 4), and indicates that all the communication nodes 2 to 16 can be reached if the gateway 1 tries (hopping) at least four times. In addition, in the fourth power of the adjacency matrix A in FIG. 3D, the values (21, 29, 18,..., 2) of the first row are changed from the gateway 1 to each communication node i (i = 2, 2). 3, 4,..., 16) The number of routes reaching each is shown.
次に、ゲートウェイ1から各通信ノードiに到達するまでの経路を絞り込んで決定するまでの手順について図4を参照しながら説明する。図4は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第2の手順として各通信ノードiの階層(ランク)と経路とを決定する手順の一例を説明するための説明図である。図4には、図2の説明図に例示したゲートウェイ1から各通信ノードi(i=2〜16)に到達するまでの経路を絞り込む手順と、各通信ノードiの階層(ランク)を決定する手順、つまり、n回試行(ホッピング)しないと、通達しない通信ノードiの階層をnとしたときの、階層nの通信ノードiを決定する手順との一例を示している。 Next, a procedure for narrowing down and determining a route from the gateway 1 to each communication node i will be described with reference to FIG. FIG. 4 illustrates an example of a procedure for determining the hierarchy (rank) and path of each communication node i as a second procedure in the mesh network construction operation mode of the mesh network system for short-range wireless communication according to the present invention. It is explanatory drawing for. In FIG. 4, a procedure for narrowing down the route from the gateway 1 illustrated in the explanatory diagram of FIG. 2 to each communication node i (i = 2 to 16) and the hierarchy (rank) of each communication node i are determined. An example of the procedure, that is, the procedure for determining the communication node i of the hierarchy n, where n is the hierarchy of the communication node i that is not notified unless it is tried (hopping) n times, is shown.
図3の隣接行列Aのべき乗数の計算結果に示したように、ゲートウェイ1から最低4回試行(ホッピング)すれば、通信ノード2〜通信ノード16までの全ての通信ノードに到達することができるので、各通信ノードiは、ランク1、ランク2、ランク3、ランク4の4つの階層(ランク)のいずれかにランク付けされることになる。さらに説明すると、図3(A)の隣接行列Aにおけるゲートウェイ1に該当する第1行目、図3(B)の隣接行列Aの2べき乗(A^2)におけるゲートウェイ1に該当する第1行目、図3(C)の隣接行列Aの3べき乗(A^3)におけるゲートウェイ1に該当する第1行目、図3(D)の隣接行列Aの4べき乗(A^4)におけるゲートウェイ1に該当する第1行目のそれぞれにおいて、図3(A)、図3(B)、図3(C)、図3(D)の順に進んで、初めて非0の値(0以外の数値)になった列が、図4(A)に示すように、ランク1、ランク2、ランク3、ランク4それぞれにランク付けられる通信ノードiの候補、または、それぞれへのランク付けとして確定(決定)した通信ノードiであることを示している。 As shown in the calculation result of the power of the adjacency matrix A in FIG. 3, it is possible to reach all the communication nodes from the communication node 2 to the communication node 16 by performing at least four trials (hopping) from the gateway 1. Therefore, each communication node i is ranked in one of the four layers (ranks) of rank 1, rank 2, rank 3, and rank 4. More specifically, the first row corresponding to the gateway 1 in the adjacency matrix A in FIG. 3A and the first row corresponding to the gateway 1 in the power of the adjacency matrix A in FIG. 3B (A ^ 2). First, the first row corresponding to gateway 1 in the third power (A ^ 3) of the adjacency matrix A in FIG. 3C, gateway 1 in the fourth power (A ^ 4) of the adjacency matrix A in FIG. In each of the first row corresponding to the above, the process proceeds in the order of FIG. 3A, FIG. 3B, FIG. 3C, and FIG. As shown in FIG. 4 (A), the communication node i candidates that are ranked in rank 1, rank 2, rank 3, and rank 4 are determined (or determined) as shown in FIG. It is shown that it is the communication node i.
ここで、図4(A)に示すように、先頭の図3(A)の隣接行列Aにおけるゲートウェイ1に該当する第1行目において、非0の値(0以外の数値)の列に該当する通信ノード2,3,4は、ランク1の階層(ランク)として確定し、また、最後の図3(D)の隣接行列Aの4べき乗(A^4)におけるゲートウェイ1に該当する第1行目において初めて非0の値(0以外の数値)になった列に該当する通信ノード12,13,14,16は、最終ランクのランク4の階層(ランク)として確定する。また、途中の図3(B)の隣接行列Aの2べき乗(A^2)におけるゲートウェイ1に該当する第1行目において初めて非0の値(0以外の数値)になった列に該当する通信ノード5,6,7は、ランク2の候補として、これら3個の通信ノードの中から、ランク2を選択する。同様に、途中の図3(C)の隣接行列Aの3べき乗(A^3)におけるゲートウェイ1に該当する第1行目において初めて非0の値(0以外の数値)になった列に該当する通信ノード8,9,10,11,15は、ランク3の候補として、これら5個の通信ノードの中から、ランク3を選択する。 Here, as shown in FIG. 4 (A), in the first row corresponding to the gateway 1 in the adjacency matrix A in the top FIG. 3 (A), it corresponds to a column of non-zero values (numerical values other than 0). The communication nodes 2, 3, and 4 are determined as the rank 1 rank (rank), and the first corresponding to the gateway 1 in the last power of the adjacency matrix A in FIG. 3D (A ^ 4). The communication nodes 12, 13, 14, and 16 corresponding to the column that first becomes a non-zero value (a numerical value other than 0) in the row are determined as the rank (rank) of rank 4 of the final rank. Moreover, it corresponds to the column which becomes a non-zero value (a numerical value other than 0) for the first time in the first row corresponding to the gateway 1 in the power of the adjacency matrix A in the middle of FIG. 3B (A ^ 2). The communication nodes 5, 6, and 7 select rank 2 from these three communication nodes as rank 2 candidates. Similarly, in the first row corresponding to the gateway 1 in the third power (A ^ 3) of the adjacency matrix A in the middle of FIG. 3C, this corresponds to a column that first becomes a non-zero value (a value other than 0) in the first row. The communication nodes 8, 9, 10, 11, and 15 select rank 3 from these five communication nodes as candidates for rank 3.
次に、ランク1、ランク2、ランク3、ランク4の各ランクの通信ノードiの経路を確定(決定)する手順について、図4(C)を参照しながら説明する。なお、一般的に、経路の確定を行う手順として、まず、最下位層の階層nの通信ノードとしてランク付けが確定している末端の通信ノードすなわちn回試行(ホッピング)しないと到達しない最下層の通信ノードから上位階層方向に辿ることができる階層(n−1)の通信ノードiへの経路を決定する。しかる後、その一つ上位階層方向に辿ることができる階層(n−2)の通信ノードiの経路を決定していく、という手順を繰り返すことによって、最下層の末端の通信ノードiから最上層の中央のゲートウェイ1まで順次辿って経路の絞り込みを行うことにより、各階層(ランク)の通信ノードiの経路を決定していく。ゲートウェイ1まで辿り着くと、各通信ノードiの階層(ランク)と経路とを決定したことになり、近距離無線通信を行うメッシュネットワークの構成を決定したことになる。以下、図4(C)を参照して具体例を説明する。 Next, a procedure for determining (determining) the route of the communication node i of each rank of rank 1, rank 2, rank 3, and rank 4 will be described with reference to FIG. In general, as a procedure for determining a route, first, a communication node at the lowest rank that is determined as a communication node at the lowest layer n, that is, a lowermost layer that cannot be reached unless it is tried (hopping) n times A route from the communication node to the communication node i of the layer (n-1) that can be traced in the upper layer direction is determined. After that, by repeating the procedure of determining the route of the communication node i of the layer (n-2) that can be traced in the direction of one higher layer, the communication node i at the lowermost layer is changed to the uppermost layer. The route of the communication node i in each hierarchy (rank) is determined by narrowing down the route by sequentially tracing to the central gateway 1 of the network. When the gateway 1 is reached, the hierarchy (rank) and route of each communication node i are determined, and the configuration of the mesh network that performs short-range wireless communication is determined. Hereinafter, a specific example will be described with reference to FIG.
まず、図4(C)の項番11において、符号A、B、C、Dに示すように、最下層のランク4としてランク付けが確定している通信ノード12,13,14,16それぞれから一つ上に辿ることができる通信ノードiを経路として求める。 First, in the item number 11 in FIG. 4C, as indicated by reference signs A, B, C, and D, from the communication nodes 12, 13, 14, and 16 that have been ranked as the lowest rank 4, respectively. The communication node i that can be traced up by one is obtained as a route.
(1)符号A:通信ノード12の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード8のみであり、通信ノード8は、通信ノード12の一つ上のランク3として確定する。また、通信ノード12への経路(12,8)も確定する。 (1) Symbol A: The communication node immediately above the communication node 12 is only the communication node 8 as shown in the drawing on the right side of FIG. 4B, and the communication node 8 is one of the communication nodes 12. Confirmed as rank 3 above. Further, the route (12, 8) to the communication node 12 is also determined.
(2)符号B:通信ノード13の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード9のみであり、通信ノード9は、通信ノード13の一つ上のランク3として確定する。また、通信ノード13への経路(13,9)も確定する。 (2) Code B: As shown in the drawing on the right side of FIG. 4B, the communication node immediately above the communication node 13 is only the communication node 9, and the communication node 9 is one of the communication nodes 13. Confirmed as rank 3 above. Further, the route (13, 9) to the communication node 13 is also determined.
(3)符号C:通信ノード14の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード10,15の2個であり、通信ノード10,15は、通信ノード14の一つ上のランク3の候補とする。通信ノード14への2つの経路(14,10)、(14,15)も候補とする。 (3) Code C: As shown in the drawing on the right side of FIG. 4B, the communication node immediately above the communication node 14 is two communication nodes 10 and 15, and the communication nodes 10 and 15 are It is assumed that the candidate is rank 3 above the communication node 14. Two routes (14, 10) and (14, 15) to the communication node 14 are also candidates.
(4)符号D:通信ノード16の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード11のみであり、通信ノード11は、通信ノード16の一つ上のランク3として確定する。また、通信ノード16への経路(16,11)も確定する。 (4) Symbol D: As shown in the drawing on the right side of FIG. 4B, the communication node immediately above the communication node 16 is only the communication node 11, and the communication node 11 is one of the communication nodes 16. Confirmed as rank 3 above. Further, the route (16, 11) to the communication node 16 is also determined.
次に、図4(C)の項番12において、符号E、F、G、H、Iに示すように、ランク3としてランク付けが確定した通信ノード8,9,11およびランク3の候補の通信ノード10,15それぞれから一つ上に辿ることができる通信ノードiを求める。 Next, in the item number 12 of FIG. 4C, as shown by the symbols E, F, G, H, and I, the communication nodes 8, 9, 11 and rank 3 candidates whose ranks are determined as rank 3 are determined. A communication node i that can be traced up one by one from each of the communication nodes 10 and 15 is obtained.
(5)符号E:通信ノード8の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード5のみであり、通信ノード5は、通信ノード8の一つ上のランク2として確定する。また、通信ノード8への経路(8,5)も確定する。 (5) Symbol E: As shown in the drawing on the right side of FIG. 4B, the communication node immediately above the communication node 8 is only the communication node 5, and the communication node 5 is one of the communication nodes 8. Confirm as rank 2 above. Further, the route (8, 5) to the communication node 8 is also determined.
(6)符号F:通信ノード9の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード5,6の2個であり、通信ノード5,6は、通信ノード9の一つ上のランク2の候補とする。ただし、通信ノード5については、前述の(5)にて、通信ノード8の一つ上のランク2として確定している。通信ノード9への2つの経路(9,5)、(9,6)も候補とする。 (6) Symbol F: As shown in the drawing on the right side of FIG. 4B, the communication node immediately above the communication node 9 is two communication nodes 5 and 6, and the communication nodes 5 and 6 are It is assumed that the candidate is rank 2 above the communication node 9. However, the communication node 5 is determined as rank 2 above the communication node 8 in the above (5). Two routes (9, 5) and (9, 6) to the communication node 9 are also candidates.
(7)符号G:通信ノード10の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード7のみであり、通信ノード7は、後述の(9)に示すように、通信ノード11の一つ上のランク2として確定するので、通信ノード10の一つ上のランク2としても確定する。したがって、通信ノード10は、ランク3に確定する。また、通信ノード10への経路(10,7)も確定する。 (7) Symbol G: As shown in the drawing on the right side of FIG. 4B, the communication node immediately above the communication node 10 is only the communication node 7, and the communication node 7 is described in (9) below. As shown, since it is determined as rank 2 above the communication node 11, it is also determined as rank 2 above the communication node 10. Therefore, the communication node 10 is determined at rank 3. Further, the route (10, 7) to the communication node 10 is also determined.
(8)符号H:通信ノード15の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード7のみであり、通信ノード7は、前述の(7)の場合と同様、後述の(9)に示すように、通信ノード11の一つ上のランク2として確定するので、通信ノード15の一つ上のランク2としても確定する。したがって、通信ノード15はランク3に確定する。また、通信ノード15への経路(15,7)も確定する。 (8) Symbol H: The communication node immediately above the communication node 15 is only the communication node 7 as shown in the drawing on the right side of FIG. 4B. As in the case, since it is determined as rank 2 above the communication node 11 as shown in (9) described later, it is also determined as rank 2 above the communication node 15. Therefore, the communication node 15 is determined at rank 3. Further, the route (15, 7) to the communication node 15 is also determined.
(9)符号I:通信ノード11の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード7のみであり、通信ノード7は、通信ノード11の一つ上のランク2として確定する。また、通信ノード11への経路(11,7)も確定する。 (9) Symbol I: The communication node immediately above the communication node 11 is only the communication node 7 as shown in the drawing on the right side of FIG. 4B, and the communication node 7 is one of the communication nodes 11. Confirm as rank 2 above. Further, the route (11, 7) to the communication node 11 is also determined.
次に、図4(C)の項番13において、符号J、K、Lに示すように、ランク2としてランク付けが確定した通信ノード5,7およびランク2の候補の通信ノード6それぞれから一つ上に辿ることができる通信ノードiを求める。 Next, in the item number 13 of FIG. 4C, as indicated by the symbols J, K, and L, each of the communication nodes 5 and 7 whose rank is determined as rank 2 and the candidate communication node 6 of rank 2 are assigned. A communication node i that can be traced up is obtained.
(10)符号J:通信ノード5の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード2,3の2個であるが、通信ノード2,3は、通信ノード5の一つ上のランク1として確定済みである。また、通信ノード5への経路(5,2)、(5,3)は候補とする。 (10) Symbol J: The communication node immediately above the communication node 5 is two communication nodes 2 and 3 as shown in the drawing on the right side of FIG. , Has been confirmed as rank 1 above the communication node 5. The routes (5, 2) and (5, 3) to the communication node 5 are candidates.
(11)符号K:通信ノード6の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード2,3の2個であるが、通信ノード2,3は、通信ノード6の一つ上のランク1として確定済みである。したがって、通信ノード6はランク2に確定する。また、通信ノード6への経路(6,2)、(6,3)は候補とする。 (11) Symbol K: The communication node immediately above the communication node 6 is two communication nodes 2 and 3 as shown in the drawing on the right side of FIG. , Has been confirmed as rank 1 above the communication node 6. Therefore, the communication node 6 is determined at rank 2. Further, routes (6, 2) and (6, 3) to the communication node 6 are candidates.
(12)符号L:通信ノード7の一つ上の通信ノードは、図4(B)の右側の図面に示すように、通信ノード3,4の2個であるが、通信ノード3,4は、通信ノード7の一つ上のランク1として確定済みである。また、通信ノード7への経路(7,3)、(7,4)は候補とする。 (12) Code L: As shown in the drawing on the right side of FIG. 4 (B), the communication node one above the communication node 7 is two communication nodes 3 and 4, but the communication nodes 3 and 4 are , Has been confirmed as rank 1 above the communication node 7. Further, routes (7, 3) and (7, 4) to the communication node 7 are candidates.
次に、図4(C)の項番14において、符号M、N、O、Pに示すように、最下位層(ランク4)の末端の通信ノード12,13,14,16およびランク3の通信ノード15から最上位のゲートウェイ1に到達するまでの経路について、候補となっている経路のいずれかを選択して決定していく。 Next, in the item number 14 in FIG. 4C, as indicated by the symbols M, N, O, and P, the communication nodes 12, 13, 14, 16 at the end of the lowest layer (rank 4) and the rank 3 The route from the communication node 15 to the highest gateway 1 is determined by selecting one of the candidate routes.
(13)符号M:符号A、E、Jより、通信ノード12からゲートウェイ1への経路は、(12,8,5,2,1)または(12,8,5,3,1)のいずれかであるが、とりあえず、経路(12,8,5,2,1)を選択して決定する。 (13) Code M: From codes A, E, and J, the path from the communication node 12 to the gateway 1 is either (12, 8, 5, 2, 1) or (12, 8, 5, 3, 1). However, for the time being, the route (12, 8, 5, 2, 1) is selected and determined.
(14)符号N:符号B、F、J、K、Mより、通信ノード13からゲートウェイ1への経路は、上位側の経路(・,・,5,2,1)が符号Mにおいて既に使用済みになっているので、まだ使用していない経路となる(13,9,6,3,1)を選択して決定する。 (14) Code N: Based on codes B, F, J, K, and M, the route from the communication node 13 to the gateway 1 is already used in the code M by the higher-order route (.,.., 5, 2, 1) Since it has already been completed, the route (13, 9, 6, 3, 1) that is not yet used is selected and determined.
(15)符号O:符号C、G、H、L、Nより、通信ノード14からゲートウェイ1への経路は、上位側の経路(・,・,・,3,1)が符号Nにおいて既に使用済みになっているので、まだ使用していない経路となる(14,10,7,4,1)を選択して決定する。また、通信ノード15からゲートウェイ1への経路は、同様に、(15,7,4,1)を選択して決定する。 (15) Code O: Based on codes C, G, H, L, and N, the route from the communication node 14 to the gateway 1 is already used by the code N in the higher-order route (.,..., 3, 1). Since it has already been completed, the route (14, 10, 7, 4, 1) that is not yet used is selected and determined. Similarly, the route from the communication node 15 to the gateway 1 is determined by selecting (15, 7, 4, 1).
(16)符号P:符号D、I、L、Nより、通信ノード16からゲートウェイ1への経路は、(15)の場合と同様、まだ使用していない経路となる(16,11,7,4,1)を選択して決定する。 (16) Code P: From the codes D, I, L, and N, the route from the communication node 16 to the gateway 1 is a route that has not been used as in the case of (15) (16, 11, 7, 4,1) is selected and determined.
(第3の手順):各通信ノードへの階層と経路との通知
ゲートウェイ1は、第2の手順において、各通信ノードiの階層(ランク)と経路とを決定し、近距離無線通信用のメッシュネットワークの構成を決定すると、次に、各通信ノードiへの経路を把握しているゲートウェイ1は、図5に示すように、各通信ノードiそれぞれへの経路を指定して、かつ、各通信ノードiそれぞれを単一の送信先として指定した擬似的なユニキャスト通信方式を用いて、決定したそれぞれの通信ノードiの階層(ランク)と送受信先を示す経路とに関するネットワーク情報を、各通信ノードiに対して通知する。図5は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第3の手順として各通信ノードの階層(ランク)と経路とに関するネットワーク情報を該当する通信ノードそれぞれに対して通知する手順の一例を説明するための説明図である。
(Third Procedure): Notification of Hierarchy and Route to Each Communication Node In the second procedure, the gateway 1 determines the hierarchy (rank) and route of each communication node i for short-range wireless communication. When the configuration of the mesh network is determined, the gateway 1 that knows the route to each communication node i next designates the route to each communication node i, as shown in FIG. Using the pseudo unicast communication method in which each communication node i is designated as a single destination, network information on the determined hierarchy (rank) of each communication node i and the route indicating the transmission / reception destination is obtained for each communication. Notify node i. FIG. 5 is a third procedure in the mesh network construction operation mode of the mesh network system for short-range wireless communication according to the present invention, in which network information related to the hierarchy (rank) and route of each communication node is assigned to each corresponding communication node. It is explanatory drawing for demonstrating an example of the procedure notified with respect to it.
図5に示すゲートウェイ1から各通信ノードiに対する擬似的なユニキャスト通信方式によるネットワーク情報の通知動作は、次の手順で行うことになる。 The network information notification operation by the pseudo unicast communication method from the gateway 1 to each communication node i shown in FIG. 5 is performed according to the following procedure.
(1)階層0のノードに位置付けられるゲートウェイ1は、擬似的なユニキャスト通信方式により、次の階層1にランク付けされた各通信ノードiに対して、それぞれの階層(ランク)を示す番号とそれぞれの通信ノードiの上位のゲートウェイ1と配下の階層2にランク付けされた各通信ノードiとに関する情報を通知する。例えば、ゲートウェイ1は、階層1の通信ノード2に対しては、図5の太い実線の矢印線にて示すように、階層1を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位のゲートウェイ1と配下の階層2の通信ノード5とに関する情報を通知する。 (1) The gateway 1 positioned at the node of the hierarchy 0 has a number indicating each hierarchy (rank) for each communication node i ranked in the next hierarchy 1 by a pseudo unicast communication method. Information about each higher-order gateway 1 of each communication node i and each communication node i ranked in the subordinate hierarchy 2 is notified. For example, the gateway 1 notifies the communication node 2 of the hierarchy 1 of the number information indicating the hierarchy 1 as shown by the thick solid arrow line in FIG. And information regarding the communication node 5 of the subordinate hierarchy 2 are notified.
また、階層1の通信ノード3に対しては、図5の太い一点鎖線の矢印線にて示すように、階層1を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位のゲートウェイ1と配下の階層2の通信ノード6とに関する情報を通知する。また、階層1の通信ノード4に対しては、図5の太い破線の矢印線にて示すように、階層1を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位のゲートウェイ1と配下の階層2の通信ノード7とに関する情報を通知する。 In addition, the communication node 3 in the hierarchy 1 is notified of the number information indicating the hierarchy 1 as shown by the thick dashed-dotted arrow line in FIG. Information about the communication node 6 of the hierarchy 2 is notified. Further, the communication node 4 of the hierarchy 1 is notified of the number information indicating the hierarchy 1 as shown by the thick dashed arrow line in FIG. 5, and the higher-order gateway 1 determined as the route and the hierarchy below it. Information regarding the two communication nodes 7 is notified.
(2)次に、階層0のノードに位置付けられるゲートウェイ1は、擬似的なユニキャスト通信方式により、階層1の通信ノードiを経由して、それぞれの配下の階層2の通信ノードiに対して、それぞれの階層(ランク)を示す番号とそれぞれの通信ノードiの上位の階層1にランク付けされた通信ノードiと配下の階層3にランク付けされた各通信ノードiとに関する情報を通知する。例えば、ゲートウェイ1は、階層2の通信ノード5に対しては、図5の太い実線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード2を経由して、階層2を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層1の通信ノード2と配下の階層3の通信ノード8とに関する情報を通知する。 (2) Next, the gateway 1 positioned at the node of the hierarchy 0 is connected to the communication node i of the subordinate hierarchy 2 via the communication node i of the hierarchy 1 through the pseudo unicast communication method. The number indicating each layer (rank) and the information regarding the communication node i ranked in the upper layer 1 of each communication node i and each communication node i ranked in the subordinate layer 3 are notified. For example, the gateway 1 notifies the communication node 5 of the hierarchy 2 of the number information indicating the hierarchy 2 via the communication node 2 of the hierarchy 1 as indicated by the thick solid arrow in FIG. At the same time, information about the communication node 2 of the higher hierarchy 1 and the communication node 8 of the subordinate hierarchy 3 determined as the route is notified.
また、階層2の通信ノード6に対しては、図5の太い一点鎖線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード3を経由して、階層2を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層1の通信ノード3と配下の階層3の通信ノード9とに関する情報を通知する。また、階層2の通信ノード7に対しては、図5の太い破線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード4を経由して、階層2を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層1の通信ノード4と配下の階層3の通信ノード10と通信ノード11と通信ノード15とに関する情報を通知する。 In addition, the communication node 6 of the hierarchy 2 is notified of the number information indicating the hierarchy 2 via the communication node 3 of the hierarchy 1 as shown by the thick dashed-dotted arrow line in FIG. Information on the communication node 3 of the higher hierarchy 1 determined as the route and the communication node 9 of the subordinate hierarchy 3 is notified. In addition, as shown by the thick dashed arrow line in FIG. 5, the communication node 7 of the hierarchy 2 is notified of the number information indicating the hierarchy 2 via the communication node 4 of the hierarchy 1 and the route. The information about the communication node 4 of the upper hierarchy 1, the communication node 10, the communication node 11, and the communication node 15 of the subordinate hierarchy 3 determined as is notified.
(3)次に、階層0のノードに位置付けられるゲートウェイ1は、擬似的なユニキャスト通信方式により、階層1の通信ノードiとそれぞれの配下の階層2の通信ノードiとを経由して、それぞれの配下の階層3の通信ノードiに対して、それぞれの階層(ランク)を示す番号とそれぞれの通信ノードiの上位の階層2にランク付けされた通信ノードiと配下の階層4にランク付けされた各通信ノードiとに関する情報を通知する。例えば、ゲートウェイ1は、階層3の通信ノード8に対しては、図5の太い実線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード2と階層2の通信ノード5とを経由して、階層3を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層2の通信ノード5と配下の階層4の通信ノード12とに関する情報を通知する。 (3) Next, the gateway 1 positioned at the node of the hierarchy 0 uses the pseudo unicast communication method, via the communication node i of the hierarchy 1 and the communication node i of the subordinate hierarchy 2 respectively. The communication node i in the hierarchy 3 below is numbered in the hierarchy 4 and the number indicating the respective hierarchy (rank) and the communication node i ranked in the hierarchy 2 higher than each communication node i. Information about each communication node i is notified. For example, the gateway 1 passes through the communication node 2 in the hierarchy 1 and the communication node 5 in the hierarchy 2 to the communication node 8 in the hierarchy 3, as indicated by the thick solid arrow in FIG. The number information indicating the layer 3 is notified, and the information regarding the communication node 5 of the higher layer 2 and the communication node 12 of the subordinate layer 4 determined as the route is notified.
また、階層3の通信ノード9に対しては、図5の太い一点鎖線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード3と階層2の通信ノード6とを経由して、階層3を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層2の通信ノード6と配下の階層4の通信ノード13とに関する情報を通知する。また、階層3の通信ノード10と通信ノード11とに対しては、図5の太い破線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード4と階層2の通信ノード7とを経由して、それぞれ、階層3を示す番号情報を通知するとともに、それぞれの経路として決定した上位の階層2の通信ノード7とそれぞれの配下の階層4の通信ノード14と通信ノード16とに関する情報を通知する。また、階層3の通信ノード15に対しては、図5の太い破線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード4と階層2の通信ノード7とを経由して、階層3を示す番号情報を通知するが、経路として決定した上位の階層2の通信ノード7に関する情報のみを通知し、配下の階層4の通信ノードは存在しない旨を通知する。 Further, for the communication node 9 in the hierarchy 3, as indicated by the thick dashed-dotted arrow line in FIG. 5, the hierarchy 3 is passed through the communication node 3 in the hierarchy 1 and the communication node 6 in the hierarchy 2. The number information shown is notified, and information related to the communication node 6 of the higher hierarchy 2 and the communication node 13 of the subordinate hierarchy 4 determined as the route is notified. Further, the communication node 10 and the communication node 11 in the hierarchy 3 are routed through the communication node 4 in the hierarchy 1 and the communication node 7 in the hierarchy 2 as indicated by the thick broken line in FIG. The number information indicating the layer 3 is notified, respectively, and the information regarding the communication node 7 of the higher layer 2 determined as each route, the communication node 14 and the communication node 16 of the subordinate layer 4 is notified. Further, for the communication node 15 in the hierarchy 3, as indicated by the thick broken arrow line in FIG. 5, the hierarchy 3 is indicated via the communication node 4 in the hierarchy 1 and the communication node 7 in the hierarchy 2. The number information is notified, but only the information regarding the communication node 7 of the upper hierarchy 2 determined as the route is notified, and the communication node of the hierarchy 4 below is notified.
(4)以降においても、階層0のノードに位置付けられるゲートウェイ1は、最下位層に位置付けられた通信ノードiに到達するまで、擬似的なユニキャスト通信方式により、前述の手順と同様の手順により、階層1の通信ノードi、それぞれの配下の階層2の通信ノードi、…、それぞれの配下の階層(n−1)の通信ノードiを経由して、それぞれの配下の階層nの通信ノードiに対して、それぞれの階層(ランク)を示す番号とそれぞれの通信ノードiの上位の階層(n−1)にランク付けされた各通信ノードiと配下の階層(n+1)にランク付けされた各通信ノードiとに関する情報を通知するという動作を繰り返す。最下位層に位置付けられた通信ノードiに到達すると、経路として決定した配下の階層の通信ノードは存在しない状態になるので、階層(ランク)の通知とともに、経路として決定した上位の階層の通信ノードiに関する情報のみを通知し、配下の階層の通信ノードは存在しない旨を通知する。しかる後は、全ての通信ノードiに対する階層(ランク)と経路とに関するネットワーク情報の通知を行ったので、階層(ランク)と経路とに関するネットワーク情報の通知動作を終了する。 (4) After that, the gateway 1 positioned at the node of the hierarchy 0 uses the same procedure as the above-described procedure by the pseudo unicast communication method until reaching the communication node i positioned at the lowest layer. , The communication node i in the hierarchy 1, the communication node i in the hierarchy 2 under each, ..., the communication node i in the hierarchy (n-1) under each, and the communication node i in the hierarchy n under each On the other hand, the numbers indicating the respective hierarchies (ranks) and the respective communication nodes i ranked in the upper hierarchy (n-1) of the respective communication nodes i and the respective subordinate hierarchies (n + 1) The operation of notifying information related to the communication node i is repeated. When the communication node i positioned at the lowest layer is reached, there is no subordinate communication node determined as the route, so the communication node of the higher layer determined as the route is notified together with the notification of the hierarchy (rank) Only the information related to i is notified, and notification that there is no communication node in the hierarchy below it. After that, since the network information regarding the hierarchy (rank) and the route is notified to all the communication nodes i, the notification operation of the network information regarding the hierarchy (rank) and the route is finished.
例えば、ゲートウェイ1は、最下位層の階層4の通信ノード12に対しては、図5の太い実線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード2と階層2の通信ノード5と階層3の通信ノード8を経由して、階層4を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層3の通信ノード8に関する情報のみを通知し、配下の階層の通信ノードは存在しない旨を通知する。また、最下位層の階層4の通信ノード13に対しては、図5の太い一点鎖線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード3と階層2の通信ノード6と階層3の通信ノード9を経由して、階層4を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層3の通信ノード9に関する情報のみを通知し、配下の階層の通信ノードは存在しない旨を通知する。 For example, the gateway 1 connects the communication node 2 of the hierarchy 1, the communication node 5 of the hierarchy 2, and the hierarchy to the communication node 12 of the hierarchy 4 of the lowest layer, as indicated by the thick solid arrow line in FIG. The number information indicating the hierarchy 4 is notified via the communication node 8 of 3 and only the information related to the communication node 8 of the higher hierarchy 3 determined as the route is notified, and there is no communication node of the subordinate hierarchy. To be notified. Further, for the communication node 13 of the lowest layer, the communication node 13, as indicated by the thick dashed line in FIG. 5, the communication node 3 of the layer 1, the communication node 6 of the layer 2, and the communication of the layer 3. The node 9 is notified of the number information indicating the hierarchy 4, and is also notified of only the information related to the communication node 9 of the upper hierarchy 3 determined as the route, and notifies that there is no communication node of the subordinate hierarchy. .
また、最下位層の階層4の通信ノード14に対しては、図5の太い破線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード4と階層2の通信ノード7と階層3の通信ノード10とを経由して、階層4を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層3の通信ノード10に関する情報のみを通知し、配下の階層の通信ノードは存在しない旨を通知する。また、最下位層の階層4の通信ノード16に対しては、図5の太い破線の矢印線にて示すように、階層1の通信ノード4と階層2の通信ノード7と階層3の通信ノード11とを経由して、階層4を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層3の通信ノード11に関する情報のみを通知し、配下の階層の通信ノードは存在しない旨を通知する。 For the communication node 14 at the lowest layer, the communication node 14 at the layer 1, the communication node 7 at the layer 2, and the communication node at the layer 3, as shown by the thick broken line in FIG. 10 and the number information indicating the hierarchy 4 are notified, only the information about the communication node 10 of the higher hierarchy 3 determined as the route is notified, and the communication node of the subordinate hierarchy does not exist is notified. . Further, for the communication node 16 at the lowest layer, the communication node 16 at the layer 1, the communication node 7 at the layer 2, and the communication node at the layer 3, as indicated by the thick broken line in FIG. 11 is notified of the number information indicating the hierarchy 4, and only the information regarding the communication node 11 of the higher hierarchy 3 determined as the route is notified, and notifies that there is no communication node of the subordinate hierarchy. .
(第4の手順):ネットワーク全体のサービス開始の通知
ゲートウェイ1は、第3の手順において、全ての通信ノードiに対して、それぞれの通信ノードiの階層(ランク)と経路とに関するネットワーク情報の通知を完了すると、次に、ゲートウェイ1は、図6に示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、全ての通信ノードiに対して、ネットワーク全体のサービスの開始を通知する。図6は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第4の手順としてネットワーク全体のサービスを開始する旨の情報を全ての通信ノードに対して通知する手順の一例を説明するための説明図である。
(Fourth procedure): Notification of the start of service of the entire network In the third procedure, the gateway 1 transmits network information on the hierarchy (rank) and route of each communication node i to all the communication nodes i. When the notification is completed, the gateway 1 next notifies all communication nodes i of the start of the service of the entire network by a pseudo broadcast communication method as shown in FIG. FIG. 6 is a procedure for notifying all communication nodes of information indicating that the service of the entire network is started as a fourth procedure in the mesh network construction operation mode of the mesh network system for short-range wireless communication according to the present invention. It is explanatory drawing for demonstrating an example.
ゲートウェイ1から全ての通信ノードiに対する擬似的なブロードキャスト通信方式によるネットワーク全体のサービス開始の通知動作は、次の手順で行うことになる。 The notification operation of the service start of the entire network by the pseudo broadcast communication method from the gateway 1 to all the communication nodes i is performed according to the following procedure.
(1)階層0のノードに位置付けられるゲートウェイ1は、擬似的なブロードキャスト通信方式により、次の階層1にランク付けされた各通信ノードiに対して、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。例えば、ゲートウェイ1は、階層1の通信ノード2,3,4に対しては、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報をブロードキャスト通知する。 (1) The gateway 1 positioned at the node of the hierarchy 0 notifies each communication node i ranked in the next hierarchy 1 of the information regarding the service start of the entire network by a pseudo broadcast communication method. For example, for the communication nodes 2, 3, and 4 in the hierarchy 1, the gateway 1 uses the pseudo broadcast communication method to provide services for the entire network all at once, as indicated by the thick solid arrows in FIG. 6. Broadcast information about the start.
(2)ゲートウェイ1からの擬似的なブロードキャスト通知を受け取った階層1の通信ノード2,3,4それぞれは、第2、第3の手順においてそれぞれの配下に位置する全ての階層2の通信ノードiを把握しているので、擬似的なブロードキャスト通信方式により、把握している配下の全ての階層2の通信ノードiに対して、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。例えば、階層1の通信ノード2は、配下の階層2の通信ノード5と通信ノード6に対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。 (2) The communication nodes 2, 3, and 4 in the hierarchy 1 that have received the pseudo broadcast notification from the gateway 1 are all the communication nodes i in the hierarchy 2 that are located under the second and third procedures. Therefore, the information regarding the service start of the entire network is notified to all the subordinate layer 2 communication nodes i by the pseudo broadcast communication method. For example, the communication node 2 in the hierarchy 1 simultaneously transmits the pseudo-broadcast communication method to the communication nodes 5 and 6 in the hierarchy 2 under the pseudo broadcast communication method as indicated by the thick solid arrow in FIG. , Informs about the service start of the entire network.
また、階層1の通信ノード3は、配下の階層2の通信ノード5と通信ノード6と通信ノード7とに対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。また、階層1の通信ノード4は、配下の階層2の通信ノード7に対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。 Further, the communication node 3 in the hierarchy 1 performs pseudo broadcast communication with respect to the communication node 5, the communication node 6, and the communication node 7 in the subordinate hierarchy 2, as indicated by thick solid arrow lines in FIG. 6. By this method, information related to the start of services for the entire network is notified at once. Further, the communication node 4 in the hierarchy 1 relates to the service start of the entire network by the pseudo broadcast communication method as shown by the thick solid arrow in FIG. 6 with respect to the communication node 7 in the hierarchy 2 below. Notify information.
(3)階層1の通信ノード2,3,4それぞれからの擬似的なブロードキャスト通知を受け取った階層2の通信ノード5,6,7それぞれは、第2、第3の手順においてそれぞれの配下に位置する全ての階層3の通信ノードiを把握しているので、擬似的なブロードキャスト通信方式により、把握している配下の全ての階層3の通信ノードiに対して、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。例えば、階層2の通信ノード5は、配下の階層3の通信ノード8と通信ノード9とに対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。 (3) Each of the communication nodes 5, 6, 7 of the hierarchy 2 that has received the pseudo broadcast notification from each of the communication nodes 2, 3, 4 of the hierarchy 1 is located under each of them in the second and third procedures. Since all the communication nodes i in the hierarchy 3 are grasped, the information regarding the service start of the entire network is provided to all the communication nodes i in the grasped hierarchy 3 by the pseudo broadcast communication method. Notice. For example, the communication node 5 in the hierarchy 2 is connected to the communication node 8 and the communication node 9 in the hierarchy 3 by the pseudo broadcast communication method as shown by a thick solid arrow line in FIG. To inform about the service start of the entire network.
また、階層2の通信ノード6は、配下の階層3の通信ノード9に対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。また、階層2の通信ノード7は、配下の階層3の通信ノード10と通信ノード11と通信ノード15とに対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。 Further, the communication node 6 in the hierarchy 2 relates to the start of service of the entire network by the pseudo broadcast communication method as shown by the thick solid arrow line in FIG. 6 with respect to the communication node 9 in the hierarchy 3 below. Notify information. Further, the communication node 7 in the hierarchy 2 performs pseudo broadcast communication with respect to the communication node 10, the communication node 11, and the communication node 15 in the subordinate hierarchy 3 as indicated by thick solid arrow lines in FIG. 6. By this method, information related to the start of services for the entire network is notified at once.
(4)以降においても、各階層の通信ノードiは、最下位層に位置付けられた通信ノードiに到達するまで、擬似的なブロードキャスト通信方式により、前述の手順と同様の手順により、それぞれの配下の階層の通信ノードiに対して、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する動作を繰り返す。最下位層に位置付けられた通信ノードiに到達すると、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知すべき配下の通信ノードは存在しない状態になるので、ネットワーク全体のサービス開始の通知動作を終了する。 (4) After that, the communication node i in each layer is subordinated to each other in the same procedure as described above by the pseudo broadcast communication method until the communication node i positioned in the lowest layer is reached. The operation of notifying the communication node i in the next layer of the information regarding the service start of the entire network is repeated. When the communication node i positioned at the lowest layer is reached, there is no subordinate communication node to be notified of information about the service start of the entire network by the pseudo broadcast communication method. The notification operation is terminated.
例えば、階層3の通信ノード8は、配下にある最下位層の階層4の通信ノード12に対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。また、階層3の通信ノード9は、配下にある最下位層の階層4の通信ノード13に対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。 For example, the communication node 8 in the hierarchy 3 is connected to the communication node 12 in the hierarchy 4 in the lowest layer by using a pseudo broadcast communication system as shown by a thick solid arrow in FIG. Notify information about the overall service start. Further, the communication node 9 in the hierarchy 3 is connected to the communication node 13 in the lowest hierarchy in the hierarchy 3 by the pseudo broadcast communication system as shown by the thick solid arrow in FIG. Notify information about the overall service start.
また、階層3の通信ノード10は、配下にある最下位層の階層4の通信ノード14に対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。また、階層3の通信ノード15も、配下にある最下位層の階層4の通信ノード14に対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。また、階層3の通信ノード11は、配下にある最下位層の階層4の通信ノード16に対して、図6の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。 Further, the communication node 10 in the hierarchy 3 is connected to the communication node 14 in the lowest hierarchy in the hierarchy by using a pseudo broadcast communication system as shown by a thick solid arrow in FIG. Notify information about the overall service start. In addition, the communication node 15 in the hierarchy 3 is also connected to the network node 14 in the hierarchy 4 in the lowest layer by the pseudo broadcast communication method as shown by the thick solid arrow in FIG. Notify information about the overall service start. Further, the communication node 11 in the hierarchy 3 is connected to the communication node 16 in the lowest hierarchy under the hierarchy by using a pseudo broadcast communication system as shown by a thick solid arrow in FIG. Notify information about the overall service start.
(第5の手順):ネットワークサービス提供動作モード例えば通常測定動作モードにおけるデータ送受信動作
第4の手順において、全ての通信ノードiに対するネットワーク全体のサービス開始通知が終了すると、近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードは終了し、ネットワークサービス提供動作モード(センサネットワークの場合には通常測定動作モード)に移行して、ネットワークシステムとしてのサービスを開始する。ここで、通信ノードiが、対象の情報の測定を行うセンサノードであった場合には、前述したように、ネットワークシステムのサービス提供動作モードとして、各センサノードにおける測定結果に関する測定データを送受信する通常測定動作モードに移行する。
(Fifth Procedure): Data Transmission / Reception Operation in Network Service Providing Operation Mode, for example, Normal Measurement Operation Mode In the fourth procedure, when the network-wide service start notification is completed for all communication nodes i, the short-range wireless communication mesh The mesh network construction operation mode of the network system is terminated, the network service providing operation mode (normal measurement operation mode in the case of a sensor network) is entered, and the service as the network system is started. Here, when the communication node i is a sensor node that measures the target information, as described above, as the service providing operation mode of the network system, the measurement data regarding the measurement result in each sensor node is transmitted and received. Transition to normal measurement operation mode.
各センサノードi(通信ノードi)は、メッシュネットワーク構築動作モードにおける第3の手順により、データの送受信用の経路情報として、自身の上位に位置するセンサノードi(通信ノードi)と自身の配下に位置するセンサノードi(通信ノードi)とを、ゲートウェイ1からの擬似的なユニキャスト通信方式によりあらかじめ通知されて把握している。したがって、各センサノードi(通信ノードi)は、ゲートウェイ1に対して送信すべき測定データが発生した場合には、自身の上位に位置するセンサノードi(通信ノードi)に対して、該測定データを送信する。また、配下のセンサノードi(通信ノードi)から測定データを受け取ったセンサノードi(通信ノードi)は、自身の上位に位置するセンサノードi(通信ノードi)に対して該測定データを転送するという動作を、最上位の階層1のセンサノードi(通信ノードi)に到達するまで繰り返す。最上位の階層1のセンサノードi(通信ノードi)において、測定データを受け取ると、階層0に相当するゲートウェイ1に対して、受け取った測定データを転送する。 Each sensor node i (communication node i) uses the third procedure in the mesh network construction operation mode as the route information for data transmission / reception, and the sensor node i (communication node i) located above itself and its subordinates The sensor node i (communication node i) located at is notified in advance by the pseudo unicast communication method from the gateway 1 and grasped. Therefore, when the measurement data to be transmitted to the gateway 1 is generated, each sensor node i (communication node i) performs the measurement with respect to the sensor node i (communication node i) positioned above itself. Send data. In addition, the sensor node i (communication node i) that has received the measurement data from the subordinate sensor node i (communication node i) transfers the measurement data to the sensor node i (communication node i) positioned above itself. This operation is repeated until the sensor node i (communication node i) of the highest hierarchy 1 is reached. When sensor data i (communication node i) in the highest hierarchy 1 receives the measurement data, the received measurement data is transferred to the gateway 1 corresponding to hierarchy 0.
例えば、最下位層に位置する各センサノードi(通信ノードi)からゲートウェイ1に対する測定データの送信動作は、図7の説明図に示すように、次の手順で行うことになる。図7は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムの通常測定動作モードにおける手順の一例を第5の手順として説明するための説明図であり、最下位層の階層4に位置するセンサノードi(通信ノードi)それぞれから、それぞれにおいて測定した測定データを、階層0に相当するゲートウェイ1に対して送信する場合の送信経路を示している。なお、図7においては、メッシュネットワークがセンサネットワークとして構成されている場合について例示している。 For example, the measurement data transmission operation from each sensor node i (communication node i) located in the lowest layer to the gateway 1 is performed according to the following procedure as shown in the explanatory diagram of FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an example of a procedure in the normal measurement operation mode of the mesh network system for short-range wireless communication according to the present invention as the fifth procedure, and is located in the hierarchy 4 of the lowest layer. A transmission path in a case where measurement data measured in each sensor node i (communication node i) is transmitted to the gateway 1 corresponding to the hierarchy 0 is shown. In addition, in FIG. 7, the case where the mesh network is comprised as a sensor network is illustrated.
(1)例えば、階層4のセンサノード12(通信ノード12)は、測定した測定データを、図7の太い実線の矢印線にて示すように、経路情報の上位送信先として指定されている階層3のセンサノード8(通信ノード8)に対して送信する。階層3のセンサノード8(通信ノード8)は、センサノード12(通信ノード12)からの測定データを受け取ると、図7の太い実線の矢印線にて示すように、受け取った測定データを、経路情報の上位送信先として指定されている階層2のセンサノード5(通信ノード5)に対して転送する。 (1) For example, the sensor node 12 (communication node 12) of the hierarchy 4 is the hierarchy designated as the upper transmission destination of the route information, as indicated by the thick solid arrow in FIG. 3 to the sensor node 8 (communication node 8). When the sensor node 8 (communication node 8) in the hierarchy 3 receives the measurement data from the sensor node 12 (communication node 12), as shown by a thick solid arrow line in FIG. The information is transferred to the sensor node 5 (communication node 5) in the hierarchy 2 designated as the higher-order transmission destination of information.
階層2のセンサノード5(通信ノード5)は、センサノード8(通信ノード8)からの測定データを受け取ると、図7の太い実線の矢印線にて示すように、受け取った測定データを、経路情報の上位送信先として指定されている階層1のセンサノード2(通信ノード2)に対して転送する。階層1のセンサノード2(通信ノード2)は、センサノード5(通信ノード5)からの測定データを受け取ると、図7の太い実線の矢印線にて示すように、受け取った測定データを、経路情報の上位送信先として指定されている階層0に相当するゲートウェイ1に対して、すなわち、最終的な送信先となるゲートウェイ1に対して、転送する。 When the sensor node 5 (communication node 5) in the hierarchy 2 receives the measurement data from the sensor node 8 (communication node 8), the received measurement data is routed as indicated by a thick solid arrow in FIG. The information is transferred to the sensor node 2 (communication node 2) in the hierarchy 1 designated as the higher-order transmission destination of information. When the sensor node 2 (communication node 2) in the hierarchy 1 receives the measurement data from the sensor node 5 (communication node 5), the received measurement data is routed as indicated by a thick solid arrow in FIG. The information is transferred to the gateway 1 corresponding to the hierarchy 0 designated as the higher-order transmission destination of information, that is, to the gateway 1 that is the final transmission destination.
つまり、最下位層の階層4のセンサノード12(通信ノード12)において測定された測定データは、図7の太い実線の矢印線にて示すように、ゲートウェイ1からの擬似的なユニキャスト通信方式によりあらかじめ通知されている経路情報に基づいて、(12,8,5,2,1)の経路を介して、ゲートウェイ1に転送される。 That is, the measurement data measured at the sensor node 12 (communication node 12) of the lowest layer 4 is a pseudo unicast communication method from the gateway 1 as shown by the thick solid arrow line in FIG. Is transferred to the gateway 1 via the route (12, 8, 5, 2, 1) based on the route information notified in advance.
(2)また、階層4のセンサノード13(通信ノード13)において測定された測定データは、図7の太い一点鎖線の矢印線にて示すように、ゲートウェイ1からの擬似的なユニキャスト通信方式によりあらかじめ通知されている経路情報に基づいて、センサノード12(通信ノード12)の場合とは異なる経路として指定されている(13,9,6,3,1)の経路を介して、ゲートウェイ1に転送される。 (2) In addition, the measurement data measured at the sensor node 13 (communication node 13) in the hierarchy 4 is a pseudo unicast communication method from the gateway 1 as shown by the thick dashed-dotted arrow line in FIG. The gateway 1 via the route (13, 9, 6, 3, 1) designated as a route different from the case of the sensor node 12 (communication node 12) based on the route information notified in advance by Forwarded to
(3)また、階層4のセンサノード14(通信ノード14)において測定された測定データは、図7の太い破線の矢印線にて示すように、ゲートウェイ1からの擬似的なユニキャスト通信方式によりあらかじめ通知されている経路情報に基づいて、センサノード12(通信ノード12)、センサノード13(通信ノード13)の場合とは異なる経路として指定されている(14,10,7,4,1)の経路を介して、ゲートウェイ1に転送される。また、階層4のセンサノード16(通信ノード16)において測定された測定データについても、図7の太い破線の矢印線にて示すように、ゲートウェイ1からの擬似的なユニキャスト通信方式によりあらかじめ通知されている経路情報に基づいて、センサノード12(通信ノード12)、センサノード13(通信ノード13)の場合とは異なる経路として指定されている(16,11,7,4,1)の経路を介して、ゲートウェイ1に転送される。 (3) In addition, the measurement data measured at the sensor node 14 (communication node 14) in the hierarchy 4 is obtained by a pseudo unicast communication method from the gateway 1 as indicated by a thick broken arrow line in FIG. Based on the route information notified in advance, the route is designated as a route different from the case of the sensor node 12 (communication node 12) and the sensor node 13 (communication node 13) (14, 10, 7, 4, 1). Are transferred to the gateway 1 via Further, the measurement data measured at the sensor node 16 (communication node 16) in the hierarchy 4 is also notified in advance by the pseudo unicast communication method from the gateway 1, as indicated by the thick broken line in FIG. Routes (16, 11, 7, 4, 1) that are designated as different routes from the sensor node 12 (communication node 12) and sensor node 13 (communication node 13) based on the route information And transferred to the gateway 1.
なお、ネットワークサービス提供動作モード例えば通常測定動作モードにおいては、ゲートウェイ1またはクラウド上のサーバ20は、各通信ノードiから送信されてくるデータ送信動作を常時監視し、あらかじめ定めた一定時間の間、該データ送信動作が行われていないことを検出した場合には、ネットワーク動作の異常が発生したものと判定して、擬似的なブロードキャスト通信方式により、全ての通信ノードiに対して、ネットワークサービス提供動作モード例えば通常測定動作モードの動作を停止させ、メッシュネットワーク構築動作モードへ移行させて、メッシュネットワークの再構築を実施する。 In the network service providing operation mode, for example, the normal measurement operation mode, the gateway 1 or the server 20 on the cloud constantly monitors the data transmission operation transmitted from each communication node i for a predetermined time. When it is detected that the data transmission operation is not performed, it is determined that a network operation abnormality has occurred, and a network service is provided to all communication nodes i by a pseudo broadcast communication method. The operation in the operation mode, for example, the normal measurement operation mode is stopped, the operation is shifted to the mesh network construction operation mode, and the mesh network is reconstructed.
(第6の手順):特定の通信ノードに対する制御情報の送信
ゲートウェイ1は、各センサノードi(通信ノードi)に対する制御を行う機能も備えている。例えば、前述の第5の手順により、特定のセンサノードi(通信ノードi)からの測定データの一種として、当該センサノードi(通信ノードi)に対する制御を行うことが要求されてきた場合、ゲートウェイ1は、要求された制御を行うための制御情報を作成して、当該センサノードi(通信ノードi)に対して、擬似的なユニキャスト通信方式により、作成した制御情報を送信する。
(Sixth procedure): Transmission of control information to a specific communication node The gateway 1 also has a function of controlling each sensor node i (communication node i). For example, when it is requested by the above-described fifth procedure that control is performed on the sensor node i (communication node i) as a kind of measurement data from the specific sensor node i (communication node i), the gateway 1 creates control information for performing the requested control, and transmits the created control information to the sensor node i (communication node i) by a pseudo unicast communication method.
ここで、ゲートウェイ1は、第2の手順において説明したように、各センサノードi(通信ノードi)が、どのセンサノードi(通信ノードi)から見えているか、すなわち、どのセンサノードi(通信ノードi)に無線接続されているかという経路情報をあらかじめ把握している。したがって、ゲートウェイ1は、特定のセンサノードi(通信ノードi)に対して制御情報を送信しようとする際には、次のような手順で送信動作を行う。 Here, as described in the second procedure, the gateway 1 indicates from which sensor node i (communication node i) each sensor node i (communication node i) is visible, that is, which sensor node i (communication node i). The route information indicating whether or not the node i) is wirelessly connected is known in advance. Therefore, when the gateway 1 attempts to transmit control information to a specific sensor node i (communication node i), the gateway 1 performs a transmission operation in the following procedure.
(1)ゲートウェイ1は、まず、特定のセンサノードi(通信ノードi)に対する制御情報の他に、該制御情報の宛先となる特定のセンサノードi(通信ノードi)までの経路情報を、該制御情報に添付して、宛先のセンサノードi(通信ノードi)へ到達する経路上に位置する階層1のセンサノードi(通信ノードi)に対して、擬似的なユニキャスト通信方式により、送信することができる。 (1) First, the gateway 1 provides route information to a specific sensor node i (communication node i) as a destination of the control information in addition to control information for the specific sensor node i (communication node i). Attached to the control information, transmitted to the sensor node i (communication node i) in the hierarchy 1 located on the route reaching the destination sensor node i (communication node i) by a pseudo unicast communication method can do.
(2)ゲートウェイ1からの制御情報を受け取った階層1のセンサノードi(通信ノードi)は、受け取った制御情報の宛先が自身宛ではなかった場合には、受け取った経路情報の中から配下の次の階層2のセンサノードi(通信ノードi)に関する情報を読み取って、経路上に位置する一つ下の階層2のセンサノードi(通信ノードi)に対して、受け取った制御情報を、受け取った経路情報とともに、擬似的なユニキャスト通信方式により、送信する。 (2) Upon receiving the control information from the gateway 1, the sensor node i (communication node i) of the hierarchy 1 subordinates from the received route information when the destination of the received control information is not addressed to itself. Reads information related to the sensor node i (communication node i) in the next layer 2 and receives the received control information for the sensor node i (communication node i) in the next layer 2 located on the route. Along with the route information, a pseudo unicast communication method is used for transmission.
(3)以降においても、各階層のセンサノードi(通信ノードi)は、宛先として指定されたセンサノードi(通信ノードi)に到達するまで、受け取った制御情報を、受け取った経路情報とともに、擬似的なユニキャスト通信方式により、前述の手順と同様の手順により、それぞれの配下の階層のセンサノードi(通信ノードi)に対して、転送する動作を繰り返す。宛先として指定されたセンサノードi(通信ノードi)に到達すると、当該センサノードi(通信ノードi)において、受け取った制御情報に基づいた制御が実施される。 Even after (3), the sensor node i (communication node i) of each layer will receive the received control information together with the received route information until it reaches the sensor node i (communication node i) designated as the destination. By the pseudo unicast communication method, the transfer operation is repeated for the sensor node i (communication node i) in each subordinate hierarchy according to the same procedure as described above. When the sensor node i (communication node i) designated as the destination is reached, the sensor node i (communication node i) performs control based on the received control information.
以上に説明したように、(第1の手順)〜(第6の手順)までの以上のような実施形態においては、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モード例えば通常測定動作モードとの二つのネットワーク動作モードを用意している。そして、メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、ゲートウェイ1またはクラウド上のサーバ20が各通信ノードiから無線通信可能な隣接の通信ノードiのリストを取得して、取得したリストに基づいて、無線通信可能なメッシュネットワークを構成し、擬似ユニキャスト通信により、各通信ノードiに対して、各通信ノードiの役割(階層(ランク))や経路情報に関するネットワーク情報を通知し、また、擬似ブロードキャスト通信により、全ての通信ノードiに対して、ネットワークサービスの提供開始例えば通常測定動作モードの開始やメッシュネットワーク構築動作モードへの再移行を指示する。 As described above, in the above embodiments from (first procedure) to (sixth procedure), the mesh network construction operation mode and the network service provision operation mode, for example, the normal measurement operation mode, are used. There are two network operation modes. In the mesh network construction operation mode, the gateway 1 or the server 20 on the cloud acquires a list of adjacent communication nodes i capable of wireless communication from each communication node i, and wireless communication is possible based on the acquired list. Network information about the role (hierarchy (rank)) and path information of each communication node i to each communication node i by pseudo unicast communication, and by pseudo broadcast communication, All communication nodes i are instructed to start providing network services, for example, to start the normal measurement operation mode or to re-enter the mesh network construction operation mode.
一方、ネットワークサービス提供動作モード(例えばセンサネットワークの場合は通常測定動作モード)においては、各通信ノードiは、ゲートウェイ1またはクラウド上のサーバ20側から通知された経路情報に従って、送信先への送信データ(例えば、通信ノードiがセンサノードの場合には、センサノードで測定した測定データ)を送信する。また、ゲートウェイ1またはクラウド上のサーバ20側は、各通信ノードiからの送信データを監視し、あらかじめ定めた一定時間の間に、送信データ(測定データ)が通知されなかった場合には、ネットワーク動作の異常と判断して、擬似ブロードキャスト通信により、全ての通信ノードiに対して、ネットワークサービスの提供停止(例えばセンサネットワークの場合はセンサ情報を測定した結果を送信する動作の停止)とメッシュネットワーク構築動作モードへの移行とを指示することにより、メッシュネットワーク構築動作モードへ移行し、メッシュネットワークを再構築する。 On the other hand, in the network service providing operation mode (for example, the normal measurement operation mode in the case of a sensor network), each communication node i transmits to the destination according to the route information notified from the gateway 1 or the server 20 side in the cloud. Data (for example, measurement data measured by the sensor node when the communication node i is a sensor node) is transmitted. The gateway 1 or the server 20 on the cloud monitors the transmission data from each communication node i, and if the transmission data (measurement data) is not notified during a predetermined time, the network It is determined that the operation is abnormal, and the network service is stopped (for example, in the case of the sensor network, the operation of transmitting the sensor information measurement result is stopped) and the mesh network by pseudo broadcast communication. By instructing the transition to the construction operation mode, the transition to the mesh network construction operation mode is performed and the mesh network is reconstructed.
また、以上の実施形態において使用する近距離無線通信用のプロトコルとしては、既存の近距離無線通信規格(ZIGBEEやBLE(Bluetooth(登録商標)Low Energy)など)を使用すれば良く、かかる近距離無線通信規格を適用する場合であっても、前述したように、メッシュネットワーク上の無線通信の管理を容易にして、メッシュネットワークのオーバヘッドを軽減し、効率的にメッシュ無線通信を行うことを可能にしている。さらに言えば、ネットワークのゲートウェイ1またはクラウド上のサーバ20に、ネットワーク全体の管理機能を備えさせて、ネットワークの状況に応じて、適切に、各通信ノードiに階層を付与し、経路を決定することにより、非メッシュネットワークにおける通信方法とメッシュネットワークにおける通信方法との双方の長所を併せ持つような構成とし、無線通信の高効率化を実現している。 In addition, as a short-range wireless communication protocol used in the above embodiment, an existing short-range wireless communication standard (such as ZIGBEE or BLE (Bluetooth (registered trademark) Low Energy)) may be used. Even when the wireless communication standard is applied, as described above, the wireless communication management on the mesh network is facilitated, the overhead of the mesh network is reduced, and the mesh wireless communication can be performed efficiently. ing. Furthermore, the network gateway 1 or the server 20 on the cloud is provided with a management function for the entire network, and appropriately assigns a hierarchy to each communication node i and determines a route according to the network situation. As a result, it has a configuration that has the advantages of both the communication method in the non-mesh network and the communication method in the mesh network, thereby realizing high efficiency of wireless communication.
また、ゲートウェイ1またはクラウド上のサーバ20によって各通信ノードiの階層(ランク)や経路に関するネットワーク情報を集中的に作成・管理しているので、ネットワーク上の故障状態やトラフィック状態を、容易に可視化して、ネットワークの管理者に提示することも可能になる。さらには、例えば、通信ノードiが、センサネットワークを構成するための小型化したセンサノードとした場合、一般的に、バッテリ駆動となり、限られたCPU(Central Processing Unit)性能しか付与されなく、センサノード上では複雑な機能を備えることはできない場合が多い。しかし、本実施形態においては、複雑なネットワーク管理機能は、ゲートウェイ1またはクラウド上のサーバ20側に備える構成としているので、通信ノードiは、低性能のCPUを搭載した機器であっても良く、さらには、センサノード(通信ノード)のバッテリ駆動可能時間を増大させることも可能になる。 In addition, network information related to the hierarchy (rank) and route of each communication node i is centrally created and managed by the gateway 1 or the server 20 on the cloud, so that the failure status and traffic status on the network can be easily visualized. Thus, it can be presented to the network administrator. Further, for example, when the communication node i is a miniaturized sensor node for configuring a sensor network, it is generally battery-driven, and only a limited CPU (Central Processing Unit) performance is provided. In many cases, it is impossible to provide a complicated function on a node. However, in this embodiment, since the complicated network management function is provided on the gateway 1 or the server 20 side in the cloud, the communication node i may be a device equipped with a low-performance CPU. Furthermore, it is possible to increase the battery driveable time of the sensor node (communication node).
(その他の実施形態)
以上の実施形態の説明においては、近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムを構成する各通信ノードiの階層(ランク)、経路に関するネットワーク情報を、ゲートウェイ1において作成し、管理するようにしているが、該ゲートウェイ1の代わりに、該ゲートウェイが接続されているクラウド上のサーバを用いて、該ネットワーク情報を作成、管理するようにしても良いし、あるいは、該ゲートウェイを用いる代わりに、ゲートウェイの一種であるルータを用いてメッシュネットワークを構成している場合には、ルータが、該ネットワーク情報を作成、管理するようにしても良い。
(Other embodiments)
In the description of the above embodiment, the gateway 1 creates and manages network information related to the hierarchy (rank) and route of each communication node i constituting the mesh network system for short-range wireless communication. Instead of the gateway 1, the network information may be created and managed using a server on the cloud to which the gateway is connected, or instead of using the gateway, a kind of gateway When a mesh network is configured using a router, the router may create and manage the network information.
また、図8に示すように、各通信ノードiに関する階層(ランク)、経路に関するネットワーク情報を、複数のゲートウェイやルータにおいて分散して管理するようにしても良い。図8は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムの図1とは異なるネットワーク構成例を示すネットワーク構成図であり、図1の場合とは異なり、複数のゲートウェイに分散して各通信ノードiの階層(ランク)、経路に関するネットワーク情報を管理している場合のネットワーク構成例について示している。 Further, as shown in FIG. 8, the network information about the hierarchy (rank) and the route regarding each communication node i may be distributed and managed in a plurality of gateways and routers. FIG. 8 is a network configuration diagram showing a network configuration example different from FIG. 1 of the mesh network system for short-range wireless communication according to the present invention. Unlike FIG. 1, each network is distributed to a plurality of gateways. A network configuration example in the case of managing network information related to the hierarchy (rank) and route of the communication node i is shown.
つまり、図8のネットワーク構成においては、図1と同様のネットワーク構成のサブネットワークが3組用意されている場合を例示しており、3個のゲートウェイ1a,1b,1cそれぞれにおいて、それぞれに属する通信ノード2a〜16a,2b〜16b,2c〜16cに関するネットワーク情報を分散管理し、かつ、3個のゲートウェイ1a,1b,1c同士の協調動作を行うためのクラウド上のサーバ21を最上位層としてさらに備えている場合について例示している。 That is, the network configuration in FIG. 8 illustrates a case where three sets of sub-networks having the same network configuration as in FIG. 1 are prepared, and the communication belonging to each of the three gateways 1a, 1b, and 1c. The server 21 on the cloud for managing the network information related to the nodes 2a to 16a, 2b to 16b, and 2c to 16c in a distributed manner and performing the cooperative operation of the three gateways 1a, 1b, and 1c is further set as the highest layer. The case where it is provided is illustrated.
また、前述の実施形態においては、擬似的なブロードキャスト通信方式により、全ての通信ノードに対して通知する情報として、ネットワークサービスの開始例えば通常測定動作モードの開始を指示する情報について主に説明したが、かかる情報のみならず、前述したように、ネットワークサービスの停止(例えばセンサネットワークの場合は通常測定動作モードの停止)を指示する情報やメッシュネットワーク構築動作モードへの再移行を指示する情報であってももちろん構わない。 Further, in the above-described embodiment, the information mainly instructing the start of the network service, for example, the start of the normal measurement operation mode, is mainly described as the information notified to all the communication nodes by the pseudo broadcast communication method. In addition to such information, as described above, it is information for instructing the stop of the network service (for example, the stop of the normal measurement operation mode in the case of the sensor network) and the information for instructing the re-transition to the mesh network construction operation mode. Of course.
また、前述の実施形態において図示した各通信ノードiは、前述したように、対象とする情報を測定することが可能なセンサと無線通信を行うことが可能な無線通信機能とを備えたセンサノードとして構成することも、もちろん可能である。かかるセンサノードによるセンサネットワークを構成する場合、例えば、各センサノードに対しては、階層(ランク)のみを決定し、測定データを送受信するための経路情報を決定しないようにしても良い。かくのごとく、経路情報を決定しない場合には、各センサノードにおける測定データは、階層(ランク)が低いセンサノードに対して送信するようにし、ゲートウェイからの制御データは、階層(ランク)が高い方のセンサノードに対して送信するように動作させることにより、従来技術における場合よりも、データの通信量を削減させることもできる。 In addition, each communication node i illustrated in the above-described embodiment includes a sensor node that includes a sensor capable of measuring target information and a wireless communication function capable of performing wireless communication, as described above. Of course, it is also possible to configure. When configuring a sensor network with such sensor nodes, for example, for each sensor node, only a hierarchy (rank) may be determined, and route information for transmitting / receiving measurement data may not be determined. As described above, when route information is not determined, measurement data in each sensor node is transmitted to a sensor node having a lower hierarchy (rank), and control data from the gateway has a higher hierarchy (rank). By operating to transmit to the other sensor node, the amount of data communication can be reduced as compared with the case of the prior art.
(実施形態の効果の説明)
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、以下のような効果を奏することができる。
(Explanation of effect of embodiment)
As described in detail above, the following effects can be achieved in the present embodiment.
本実施形態における近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムにおいては、従来技術における近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムと比較して、データ送受信用の経路決定のための通信量を大幅に低減することができる。 In the mesh network system for short-range wireless communication in the present embodiment, the communication amount for determining the route for data transmission / reception is significantly reduced as compared with the mesh network system for short-range wireless communication in the prior art. Can do.
つまり、従来技術のメッシュネットワークシステムにおいては、特定の或る通信ノードがデータを宛先となるノード例えばゲートウェイに送信する場合、周辺の通信ノードに対して、最終的な宛先のノード例えばゲートウェイが見つかるか否かの問い合わせを行う。該問い合わせを受け取った周辺の通信ノードは、さらに、同じ問い合わせをその周辺の通信ノードに対して行うという動作を、最終的な宛先のノード例えばゲートウェイが見つかるまで、繰り返す。この結果、例えば、各通信ノードに関し、平均的に、3個の周辺の通信ノードが見えていて、データを送信しようとする特定の通信ノードから、4階層先のノード例えばゲートウェイが宛先であった場合には、データの送信経路を決定するまでに、3^4=81回の送信動作が最低必要になってしまう。 In other words, in a conventional mesh network system, when a certain communication node transmits data to a destination node such as a gateway, is the final destination node such as a gateway found for the surrounding communication node? Inquire whether or not. The neighboring communication nodes that have received the inquiry further repeat the operation of making the same inquiry to the neighboring communication nodes until a final destination node, for example, a gateway is found. As a result, for example, with respect to each communication node, on average, three peripheral communication nodes are visible, and a node, for example, a gateway, four layers ahead from a specific communication node to transmit data is the destination In this case, 3 ^ 4 = 81 transmission operations are required at least before the data transmission path is determined.
これに対して、本実施形態におけるメッシュネットワークシステムにおいては、第5の手順において説明したように、ゲートウェイ1において、各センサノードi(通信ノードi)の階層(ランク)と経路とをあらかじめ確定して、擬似的なユニキャスト通信方式により、各センサノードi(通信ノードi)にあらかじめ通知しているので、最下位層の階層4のセンサノードi(通信ノードi)から4階層先の階層0のノードに位置付けられるゲートウェイ1に対して、測定データを送信する場合であっても、4回の測定データの送信動作を行うだけで、送信動作を完了させることができる。 In contrast, in the mesh network system according to the present embodiment, as described in the fifth procedure, the hierarchy (rank) and path of each sensor node i (communication node i) are determined in advance in the gateway 1. Thus, each sensor node i (communication node i) is notified in advance by a pseudo unicast communication method, and therefore, the sensor node i (communication node i) of the lowest layer 4 is layer 0 that is four layers ahead. Even when measurement data is transmitted to the gateway 1 positioned at the node, the transmission operation can be completed by performing only four measurement data transmission operations.
また、本実施形態における近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムにおいては、ゲートウェイ1ないしクラウド上のサーバ側で各通信ノードiの経路情報を構成して、管理を行っているので、運用中の各通信ノードiの役割(ランク数)や各通信ノードiを通過しているデータ量を可視化して、管理することも容易に可能となる。 Further, in the mesh network system for short-range wireless communication in the present embodiment, the route information of each communication node i is configured and managed on the server side on the gateway 1 or the cloud. The role (number of ranks) of the communication node i and the amount of data passing through each communication node i can be visualized and easily managed.
また、本実施形態における近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムにおいては、従来の経路固定型のネットワークシステムとは異なり、例えば、中継する通信ノードiが故障して、通信不能になったとしても、ゲートウェイ1またはクラウド上のサーバ側で、ネットワークを再構成して、サービスを再開することが可能となる。 Further, in the mesh network system for short-range wireless communication in the present embodiment, unlike the conventional route fixed type network system, for example, even if the communication node i to be relayed fails and communication becomes impossible, On the gateway 1 or the server side on the cloud, it is possible to reconfigure the network and restart the service.
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。 The configuration of the preferred embodiment of the present invention has been described above. However, it should be noted that such embodiments are merely examples of the present invention and do not limit the present invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
1 ゲートウェイ
1a ゲートウェイ
1b ゲートウェイ
1c ゲートウェイ
2 通信ノード(センサノード)
2a 通信ノード(センサノード)
2b 通信ノード(センサノード)
2c 通信ノード(センサノード)
3 通信ノード(センサノード)
3a 通信ノード(センサノード)
3b 通信ノード(センサノード)
3c 通信ノード(センサノード)
4 通信ノード(センサノード)
4a 通信ノード(センサノード)
4b 通信ノード(センサノード)
4c 通信ノード(センサノード)
・・・
16 通信ノード(センサノード)
16a 通信ノード(センサノード)
16b 通信ノード(センサノード)
16c 通信ノード(センサノード)
20 サーバ
20a サーバ
20b サーバ
20c サーバ
21 サーバ
1 Gateway 1a Gateway 1b Gateway 1c Gateway 2 Communication node (sensor node)
2a Communication node (sensor node)
2b Communication node (sensor node)
2c Communication node (sensor node)
3 Communication node (sensor node)
3a Communication node (sensor node)
3b Communication node (sensor node)
3c Communication node (sensor node)
4 Communication node (sensor node)
4a Communication node (sensor node)
4b Communication node (sensor node)
4c Communication node (sensor node)
...
16 Communication node (sensor node)
16a Communication node (sensor node)
16b Communication node (sensor node)
16c Communication node (sensor node)
20 server 20a server 20b server 20c server 21 server
Claims (10)
前記ゲートウェイは、前記ネットワーク管理機能として、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モードとの二つのネットワーク動作モードを有し、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、各前記通信ノードから、それぞれの前記通信ノードとの間の無線通信が可能な周辺の通信ノードに関する情報を収集することにより、各前記通信ノードそれぞれの階層と経路とに関するネットワーク情報を作成して、擬似的なユニキャスト通信方式により、無線通信が可能な前記通信ノードそれぞれに対して、該当するそれぞれの階層と経路とに関する前記ネットワーク情報を通知して、メッシュネットワークを構築した後、擬似的なブロードキャスト通信方式により、無線通信が可能な全ての前記通信ノードに対して、ネットワークサービスを開始する旨の指示を通知して、前記メッシュネットワーク構築動作モードから前記ネットワークサービス提供動作モードに移行させ、
一方、各前記通信ノードは、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいて前記ゲートウェイから擬似的なユニキャスト通信方式によりそれぞれに通知されてきた前記ネットワーク情報を保存し、前記ゲートウェイから擬似的なブロードキャスト通信方式によりネットワークサービスを開始する旨の指示を受け取って前記ネットワークサービス提供動作モードに移行した以降において、データの送受信を行う際に、保存した前記ネットワーク情報に従ってデータの送受信動作を行うことを特徴とする近距離無線通信用メッシュネットワークシステム。 A mesh network system for short-range wireless communication that has a plurality of communication nodes and a gateway having a network management function, and performs mesh wireless communication between the communication nodes or between the communication node and the gateway,
The gateway has two network operation modes, ie, a mesh network construction operation mode and a network service provision operation mode, as the network management function. In the mesh network construction operation mode, By collecting information about surrounding communication nodes capable of wireless communication with the communication node, creating network information about the hierarchy and route of each of the communication nodes, by a pseudo unicast communication method, After notifying each of the communication nodes capable of wireless communication of the network information regarding the corresponding hierarchy and route, and building a mesh network, wireless communication is possible by a pseudo broadcast communication method. All the communication nodes Against de notifies an instruction to start the network services, is shifted from the mesh network construction mode of operation to the network service provider operating mode,
On the other hand, each of the communication nodes stores the network information notified from the gateway by the pseudo unicast communication method in the mesh network construction operation mode, and the network by the pseudo broadcast communication method from the gateway. After receiving an instruction to start a service and shifting to the network service providing operation mode, the data transmission / reception operation is performed according to the stored network information when data transmission / reception is performed. Communication mesh network system.
前記ゲートウェイは、前記ネットワーク管理機能として、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モードとの二つのネットワーク動作モードを有し、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、各前記通信ノードから、それぞれの前記通信ノードとの間の無線通信が可能な周辺の通信ノードに関する情報を収集することにより、各前記通信ノードそれぞれの階層と経路とに関するネットワーク情報を作成して、擬似的なユニキャスト通信方式により、無線通信が可能な前記通信ノードそれぞれに対して、該当するそれぞれの階層と経路とに関する前記ネットワーク情報を通知して、メッシュネットワークを構築した後、擬似的なブロードキャスト通信方式により、無線通信が可能な全ての前記通信ノードに対して、ネットワークサービスを開始する旨の指示を通知して、前記メッシュネットワーク構築動作モードから前記ネットワークサービス提供動作モードに移行させ、
一方、各前記通信ノードは、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいて前記ゲートウェイから擬似的なユニキャスト通信方式によりそれぞれに通知されてきた前記ネットワーク情報を保存し、前記ゲートウェイから擬似的なブロードキャスト通信方式によりネットワークサービスを開始する旨の指示を受け取って前記ネットワークサービス提供動作モードに移行した以降において、データの送受信を行う際に、保存した前記ネットワーク情報に従ってデータの送受信動作を行うことを特徴とする近距離無線通信方法。 Short-range wireless communication in a mesh network system for short-range wireless communication, having a plurality of communication nodes and a gateway having a network management function, and performing mesh wireless communication between the communication nodes or between the communication node and the gateway A method,
The gateway has two network operation modes, ie, a mesh network construction operation mode and a network service provision operation mode, as the network management function. In the mesh network construction operation mode, By collecting information about surrounding communication nodes capable of wireless communication with the communication node, creating network information about the hierarchy and route of each of the communication nodes, by a pseudo unicast communication method, After notifying each of the communication nodes capable of wireless communication of the network information regarding the corresponding hierarchy and route, and building a mesh network, wireless communication is possible by a pseudo broadcast communication method. All the communication nodes Against de notifies an instruction to start the network services, is shifted from the mesh network construction mode of operation to the network service provider operating mode,
Meanwhile, each of the communication nodes stores the network information notified to each of the gateways by the pseudo unicast communication method in the mesh network construction operation mode, and the network is transmitted from the gateways by the pseudo broadcast communication method. After receiving an instruction to start a service and shifting to the network service providing operation mode, the data transmission / reception operation is performed according to the stored network information when data transmission / reception is performed. Communication method.
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