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JP6630559B2 - Wireless communication system - Google Patents
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Description

本発明は、複数の無線機がRIT方式の通信を行う無線通信システムに関する。   The present invention relates to a wireless communication system in which a plurality of wireless devices perform RIT communication.

ガス事業者は、需要者が消費したガスの使用量を積算するため、需要箇所にガスメータを配置している。また、近年では、ガスメータに無線機を設け、ガス事業者との間で双方向にデータ通信を行い、ガスの使用量を自動的に遠隔検針することが可能なスマートメータが脚光を浴びている。かかるスマートメータは、例えば、水道メータにも利用でき、ガスや水道などのインフラ網の安全性や利用効率を高めるための情報源としても利用できる。   Gas companies arrange gas meters at demand locations in order to accumulate the amount of gas consumed by consumers. In recent years, smart meters have been in the spotlight, which are equipped with a wireless device in a gas meter, perform bidirectional data communication with a gas company, and can automatically and remotely measure gas consumption. . Such a smart meter can be used for a water meter, for example, and can also be used as an information source for improving the safety and use efficiency of an infrastructure network such as gas and water.

また、上述したスマートメータとガス事業者とのデータ通信を実現すべく様々な手段が提案されている。例えば、スマートメータに近距離の無線機を設け、無線機同士によるマルチホップ通信を行うネットワークを構築することが考えられている。このようなマルチホップ通信に関し、例えば、RIT(Receiver Initiated Transmission)を利用した方式が検討されている(例えば、特許文献1)。このRIT方式は、受信側から送信側にRIT Data Request Frameを間欠送信し、送信側は、このFrameに同期してデータを送信する方式である。   In addition, various means have been proposed to realize data communication between the above-described smart meter and a gas company. For example, it has been considered to provide a smart meter with a short-range wireless device and construct a network for performing multi-hop communication between wireless devices. For such multi-hop communication, for example, a method using RIT (Receiver Initiated Transmission) has been studied (for example, Patent Document 1). This RIT method is a method in which a RIT Data Request Frame is intermittently transmitted from a receiving side to a transmitting side, and the transmitting side transmits data in synchronization with the Frame.

特開2015−53593号公報JP-A-2005-53593

RIT方式では、受信側から送信側にRIT Data Request Frameを間欠送信することで、送信側がWakeup Sequenceを一定期間送信し続けなければならない従来のCSL方式に比べて、消費電力の削減が可能となっている。この低消費電力というRIT方式の利点を一層向上させる技術の開発が希求されている。加えて、近隣の同一周波数を用いた他システムからの干渉に耐性の高いシステムの開発が必要となる。   In the RIT method, by intermittently transmitting the RIT Data Request Frame from the receiving side to the transmitting side, it is possible to reduce power consumption compared to the conventional CSL method in which the transmitting side has to continuously transmit the Wakeup Sequence for a certain period of time. ing. There is a need for the development of a technology that further improves the advantage of the RIT method of low power consumption. In addition, it is necessary to develop a system that is highly resistant to interference from other systems using the same neighboring frequencies.

本発明は、このような課題に鑑み、消費電力を抑制し、他システムからの干渉に強い無線通信システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a wireless communication system that suppresses power consumption and is resistant to interference from other systems.

上記課題を解決するために、本発明の無線通信システムは、受信機が送信機に向けて周期的にRIT Data Request Frameの送信を試みるRIT方式の通信を行う無線通信システムであって、受信機は、送信機に対してRIT Data Request Frameを送信した後、所定期間、受信待受状態となる受信側制御部を備え、送信機は、送信対象となるデータである対象データがあれば受信待受状態となり、受信待受状態において受信機からRIT Data Request Frameを受信すると、対象データを受信機に送信する送信側制御部を備え、受信側制御部は、RIT Data Request Frameの送信前に、送信に利用する周波数帯域の受信待受状態に移行することで周波数帯域の受信電波強度を測定するキャリアセンスを行い、周波数帯域の受信電波強度が閾値を超えていると、受信待受状態を継続せずに受信待受状態を解除し、今回のRIT Data Request Frameの送信を中止し、次回のRIT Data Request Frameの送信タイミングまで、キャリアセンスを休止し、送信側制御部は、RIT Data Request Frameを受信した後、対象データを送信する前に、RIT Data Request Frameに示される受信機のアドレス情報を対象データとは別個のフレームで受信機に送信し、受信側制御部は、受信待受状態において自機のアドレス情報を受信した場合にのみ、続いて送信された、自機のアドレス情報が格納されたフレームとは別個のフレームに格納された対象データを受信することを特徴とする。 In order to solve the above problem, a wireless communication system according to the present invention is a wireless communication system that performs RIT communication in which a receiver periodically attempts to transmit a RIT Data Request Frame to a transmitter. Is provided with a receiving-side control unit that enters a reception standby state for a predetermined period after transmitting a RIT Data Request Frame to the transmitter, and the transmitter waits for reception if there is target data to be transmitted. The receiving state is established, and when the RIT Data Request Frame is received from the receiver in the receiving standby state, the transmitting side control unit that transmits the target data to the receiver is provided, and the receiving side control unit transmits the RIT Data Request Frame before transmitting the RIT Data Request Frame. By shifting to the reception standby state of the frequency band used for transmission, Carrier sense is performed, and if the received radio wave intensity of the frequency band exceeds the threshold, the reception standby state is released without continuing the reception standby state, and the transmission of the current RIT Data Request Frame is stopped, Until the transmission timing of the next RIT Data Request Frame, the carrier sense is suspended, and after transmitting the RIT Data Request Frame and before transmitting the target data, the transmitting-side control unit performs the process of the receiver indicated by the RIT Data Request Frame. The address information is transmitted to the receiver in a frame separate from the target data, and the receiving side control unit transmits the address of the own device only when the address information of the own device is received in the reception standby state. Receives target data stored in a frame separate from the frame in which the information is stored. Characterized in that it.

受信側制御部は、アドレス情報として受信機のアドレス情報のみが含まれるRIT Data Request Frameを送信機に対して送信してもよい。   The receiving side control unit may transmit a RIT Data Request Frame including only the address information of the receiver as the address information to the transmitter.

本発明によれば、消費電力を抑制するとともにキャリアセンスを行うために他システムからの干渉に強くすることが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to suppress interference from another system in order to suppress power consumption and perform carrier sense.

無線通信システムの概略的な構成を示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a wireless communication system. 無線機の概略的な構成を示した機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of a wireless device. 比較例のRIT方式について説明するための第1の図である。FIG. 9 is a first diagram for describing an RIT method of a comparative example. 比較例のRIT方式について説明するための第2の図である。FIG. 9 is a second diagram for describing the RIT method of the comparative example. F−RIT方式について説明するための第1の図である。FIG. 3 is a first diagram for describing an F-RIT method. 比較例のRIT方式について説明するための第3の図である。FIG. 11 is a third diagram for describing the RIT method of the comparative example. 比較例のRIT方式について説明するための第4の図である。FIG. 14 is a fourth diagram for describing the RIT method of the comparative example. 本実施形態のF−RIT方式について説明するための第2の図である。FIG. 2 is a second diagram illustrating the F-RIT method according to the embodiment. 無線通信による電力消費の理論モデルである。5 is a theoretical model of power consumption by wireless communication. 消費電力計算に関する変数および定数をまとめた図である。FIG. 3 is a diagram summarizing variables and constants related to power consumption calculation. 間欠動作間隔と消費電力性能の評価指標との関係を示す第1のグラフである。9 is a first graph illustrating a relationship between an intermittent operation interval and an evaluation index of power consumption performance. 間欠動作間隔と消費電力性能の評価指標との関係を示す第2のグラフである。9 is a second graph illustrating a relationship between an intermittent operation interval and an evaluation index of power consumption performance. 一対の無線機の通信エリアに、他の複数の無線機が存在する評価モデルを示す。An evaluation model in which a plurality of other wireless devices exist in a communication area of a pair of wireless devices is shown. CSLベース方式のモデルシーケンスを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a model sequence of a CSL-based method. F−RIT方式のモデルシーケンスを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a model sequence of the F-RIT method. F−RIT方式とCSLベース方式の通信リンク確立の成功率を比較評価したグラフである。4 is a graph comparing and evaluating the success rate of establishing a communication link between the F-RIT method and the CSL-based method. 計算機シミュレーションの処理の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of a process of a computer simulation. 計算機シミュレーションの各パラメータの設定値を示す図である。It is a figure showing the set value of each parameter of computer simulation. Pre−CSを導入しない場合における、通信リンク確立の成功率の計算機シミュレーション結果を説明するための第1の説明図である。FIG. 9 is a first explanatory diagram for describing a computer simulation result of a success rate of establishing a communication link when Pre-CS is not introduced. Pre−CSを導入しない場合における、通信リンク確立の成功率の計算機シミュレーション結果を説明するための第2の説明図である。FIG. 13 is a second explanatory diagram for describing a computer simulation result of a success rate of establishing a communication link when Pre-CS is not introduced. 利用が想定される上位層のデータパケット長を説明するための説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a data packet length of an upper layer assumed to be used; Pre−CSを導入した場合における、通信リンク確立の成功率の計算機シミュレーション結果を説明するための第1の説明図である。FIG. 9 is a first explanatory diagram for describing a computer simulation result of a success rate of establishing a communication link when Pre-CS is introduced. Pre−CSを導入した場合における、通信リンク確立の成功率の計算機シミュレーション結果を説明するための第2の説明図である。FIG. 13 is a second explanatory diagram for describing a computer simulation result of a success rate of establishing a communication link when Pre-CS is introduced.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, other specific numerical values, and the like shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the present invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration will be denoted by the same reference numerals, without redundant description, and elements not directly related to the present invention will be omitted. I do.

(無線通信システム100)
図1は、無線通信システム100の概略的な構成を示した説明図である。図1に示すように、無線通信システム100は、無線機110と、ゲートウェイ機器112を含んで構成される。例えば、無線通信システム100は、スマートメータに対応付けられる。スマートメータは、例えば、ガス事業者から需要者にガスを供給する場合に用いられ、ガスの使用量を自動検針する装置である。
(Wireless communication system 100)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the wireless communication system 100. As shown in FIG. 1, the wireless communication system 100 includes a wireless device 110 and a gateway device 112. For example, the wireless communication system 100 is associated with a smart meter. The smart meter is used, for example, when gas is supplied from a gas company to a consumer, and is a device that automatically measures the amount of gas used.

無線機110は、スマートメータそれぞれに設けられ、少なくともスマートメータで利用されるデータの送受信を行う。ゲートウェイ機器112は、スマートメータに対応付けて設置され、1または複数の無線機110のデータを収集し、また、1または複数の無線機110に対してデータを配信する。センター装置114は、コンピュータ等で構成され、ガス事業者や電力事業者といった無線通信システム100の管理者側に属する機器で、ゲートウェイ機器112のデータを収集し、また、ゲートウェイ機器112に対してデータを配信する。なお、ゲートウェイ機器112およびゲートウェイ機器112を介してセンター装置114と通信する無線機110のグループGは、複数設けられる。   The wireless device 110 is provided in each smart meter, and transmits and receives at least data used by the smart meter. The gateway device 112 is installed in association with the smart meter, collects data of one or a plurality of wireless devices 110, and distributes data to one or a plurality of wireless devices 110. The center device 114 is composed of a computer or the like, and is a device belonging to a manager of the wireless communication system 100 such as a gas company or a power company. The center device 114 collects data of the gateway device 112 and transmits data to the gateway device 112. To deliver. Note that a plurality of gateway devices 112 and a plurality of groups G of the wireless devices 110 that communicate with the center device 114 via the gateway devices 112 are provided.

ここで、ゲートウェイ機器112とセンター装置114との間は、例えば、基地局116を含む携帯電話網やPHS(Personal Handyphone System)網等の通信網を利用した無線通信が実行される。また、無線機110同士および無線機110とゲートウェイ機器112との間は、例えば、後述するF−RIT(Feather−Receiver Initiated Transmission)方式を通じた無線通信が実行される。   Here, wireless communication is performed between the gateway device 112 and the center device 114 using a communication network such as a mobile phone network including the base station 116 or a PHS (Personal Handyphone System) network. Further, wireless communication is performed between the wireless devices 110 and between the wireless device 110 and the gateway device 112, for example, through an F-RIT (Feather-Receiver Initiated Transmission) method described later.

本実施形態では、複数の需要者それぞれに対してスマートメータが配置されている。また、スマートメータにはそれぞれ無線機110もしくはゲートウェイ機器112が対応付けられ、センター装置114は、その無線機110もしくはゲートウェイ機器112を通じてスマートメータの情報を収集、または、スマートメータを制御する。したがって、無線機110やゲートウェイ機器112が、需要者が存在する複数の位置に配置されることとなる。   In the present embodiment, a smart meter is arranged for each of a plurality of consumers. The smart meter is associated with a wireless device 110 or a gateway device 112, respectively, and the center device 114 collects information on the smart meter or controls the smart meter through the wireless device 110 or the gateway device 112. Therefore, the wireless device 110 and the gateway device 112 are arranged at a plurality of positions where the consumer exists.

スマートメータ用の無線通信システム100においては、複数の無線機110の間でRIT方式を元としたマルチホップ通信が行われている。RIT方式は、端末(ノード)間においてリレー方式でデータを送受信し、電波状況に応じて経由する端末の経路を変更可能なマルチホップ通信に用いられ、通信規格IEEE802.15.4/4eに準拠し低消費電力を実現する通信方式である。本実施形態では、RIT方式をさらに低消費電力化したF−RIT方式を採用している。以下、無線機110の構成について説明した後、F−RIT方式について詳述する。   In the wireless communication system 100 for smart meters, multi-hop communication based on the RIT method is performed between a plurality of wireless devices 110. The RIT method is used for multi-hop communication in which data can be transmitted and received between terminals (nodes) by a relay method and the route of the terminal to be passed can be changed according to the radio wave condition, and conforms to the communication standard IEEE 802.15.4 / 4e. This is a communication method that realizes low power consumption. In the present embodiment, the F-RIT method in which the power consumption is further reduced from the RIT method is adopted. Hereinafter, after describing the configuration of the wireless device 110, the F-RIT method will be described in detail.

(無線機110)
図2は、無線機110の概略的な構成を示した機能ブロック図である。無線機110は、通信部150と、記憶部152と、中央制御部154とを含んで構成される。通信部150は、ゲートウェイ機器112や他の無線機110と無線通信を確立する。記憶部152は、ROM、RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成され、無線機110に用いられるプログラムや各種データを記憶する。
(Wireless device 110)
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of the wireless device 110. The wireless device 110 includes a communication unit 150, a storage unit 152, and a central control unit 154. The communication unit 150 establishes wireless communication with the gateway device 112 and another wireless device 110. The storage unit 152 includes a ROM, a RAM, a flash memory, an HDD, and the like, and stores a program used for the wireless device 110 and various data.

中央制御部154は、CPUやDSPで構成され、記憶部152に格納されたプログラムを用い、無線機110全体を制御する。また、中央制御部154は、通信制御部160、記憶制御部162として機能する。   The central control unit 154 includes a CPU and a DSP, and controls the entire wireless device 110 by using a program stored in the storage unit 152. The central control unit 154 functions as the communication control unit 160 and the storage control unit 162.

通信制御部160は、通信部150を制御し、ゲートウェイ機器112や他の無線機110とF−RIT方式のマルチホップ通信を遂行する。   The communication control unit 160 controls the communication unit 150 to perform F-RIT multi-hop communication with the gateway device 112 and another wireless device 110.

記憶制御部162は、自機が設けられたスマートメータからガスの使用量などのデータを取得し、記憶部152に記憶させる。また、記憶制御部162は、ゲートウェイ機器112や他の無線機110から送信されたデータを記憶部152に記憶させる。   The storage control unit 162 acquires data such as the amount of gas used from the smart meter in which the storage device is provided, and causes the storage unit 152 to store the data. The storage control unit 162 causes the storage unit 152 to store data transmitted from the gateway device 112 or another wireless device 110.

このように、無線機110は、スマートメータのデータや他の無線機110やゲートウェイ機器112から受信したデータを記憶するとともに、記憶部152に記憶されたデータを、必要に応じて他の無線機110やゲートウェイ機器112に送信する。以下、このような送信対象となるデータを対象データと称する。   As described above, the wireless device 110 stores the data of the smart meter and the data received from the other wireless device 110 and the gateway device 112, and converts the data stored in the storage unit 152 into another wireless device as necessary. 110 and the gateway device 112. Hereinafter, such data to be transmitted is referred to as target data.

図3は、比較例のRIT方式について説明するための第1の図である。ここでは、従来方式を含む比較例のRIT方式のマルチホップ通信を行う無線機10について、送信側と受信側を区別するとき、対象データの送信側の無線機10を送信機A’、対象データの受信側の無線機10を受信機B’という。   FIG. 3 is a first diagram illustrating the RIT method of the comparative example. Here, regarding the wireless device 10 performing the multi-hop communication of the RIT method of the comparative example including the conventional method, when distinguishing between the transmitting side and the receiving side, the wireless device 10 on the transmitting side of the target data is set to the transmitter A ′ and the target data Is called a receiver B ′.

図3に示すように、受信機B’は、予め設定された間欠動作間隔(MAC RIT Period)おきにRIT Data Request Frame(図中、フレームRFa’、フレームRFb’で示す)を送信する。RIT Data Request Frameは、通信規格IEEE802.15.4のMAC部と同様のフレーム構成である。   As shown in FIG. 3, the receiver B 'transmits RIT Data Request Frame (indicated by a frame RFa' and a frame RFb 'in the figure) at intervals of a preset intermittent operation interval (MAC RIT Period). The RIT Data Request Frame has the same frame configuration as the MAC section of the communication standard IEEE 802.15.4.

具体的には、受信機B’が送信するRIT Data Request Frame(フレームRFb’)には、受信機B’のネットワークID(PANID:Personal Area Network ID、無線機10が加わっているPANを識別する情報)とアドレス情報(無線通信システム100に含まれる個々の無線機10を識別する識別情報)が含まれる。また、受信機B’は、自機に対して対象データを送信する送信機A’に関するネットワークIDとアドレス情報を記憶部152に記憶しており、RIT Data Request Frame(フレームRFb’)には、このネットワークIDとアドレス情報についても含まれている。   Specifically, in the RIT Data Request Frame (frame RFb ') transmitted by the receiver B', a network ID (PANID: Personal Area Network ID) of the receiver B 'and a PAN to which the wireless device 10 is added are identified. Information) and address information (identification information for identifying each wireless device 10 included in the wireless communication system 100). Further, the receiver B ′ stores the network ID and the address information of the transmitter A ′ that transmits the target data to the own device in the storage unit 152, and the RIT Data Request Frame (frame RFb ′) includes This network ID and address information are also included.

同様に、送信機A’が送信するRIT Data Request Frame(フレームRFa’)には、送信機A’のネットワークIDとアドレス情報に加え、送信機A’に対して対象データを送信する不図示の無線機10のネットワークIDとアドレス情報が含まれている。   Similarly, the RIT Data Request Frame (frame RFa ') transmitted by the transmitter A' includes, in addition to the network ID and address information of the transmitter A ', an unillustrated transmission of the target data to the transmitter A'. The network ID and address information of the wireless device 10 are included.

また、無線機10は、RIT Data Request Frameの送信前には、キャリアセンス(CS)を行う。キャリアセンス(CS)は、送信に利用する周波数帯域のデータの受信待受状態に移行することで受信電波強度(受信電力レベル、受信信号強度、RSSI(Received Signal Strength Indication))を測定し、周波数帯域が他の機器によって占有されていないかを確認する処理である。キャリアセンスCSの結果、周波数帯域における受信電波強度が閾値以下であれば、無線機10は、RIT Data Request Frameを送信する。このように、RIT方式では、受信機B’が送信機A’に向けて周期的にRIT Data Request Frameの送信を試みる。   Further, the radio device 10 performs carrier sense (CS) before transmitting the RIT Data Request Frame. The carrier sense (CS) measures a received radio wave intensity (a received power level, a received signal strength, an RSSI (Received Signal Strength Indication)) by shifting to a reception standby state for data in a frequency band used for transmission, and This is a process for checking whether the band is occupied by another device. As a result of the carrier sense CS, if the received radio wave intensity in the frequency band is equal to or less than the threshold, the wireless device 10 transmits a RIT Data Request Frame. As described above, in the RIT method, the receiver B 'periodically attempts to transmit the RIT Data Request Frame to the transmitter A'.

そして、無線機10は、RIT Data Request Frameの送信後、予め設定された所定期間(RIT Data Wait Duration、図中、期間WDで示す)、受信待受状態となる。無線機10の中央制御部154は、受信待受状態の間、受信に必要な機能が有効となるように通信部150を制御する。   Then, after transmitting the RIT Data Request Frame, the wireless device 10 enters a reception standby state for a predetermined period (RIT Data Wait Duration, which is indicated by a period WD in the drawing) set in advance. The central control unit 154 of the wireless device 10 controls the communication unit 150 so that functions necessary for reception are enabled during the reception standby state.

図4は、比較例のRIT方式について説明するための第2の図である。送信機A’において、対象データTDFを取得したり、対象データTDFが内部で生じたりすると、送信機A’は、図4中、ハッチングで示すように受信待受状態となる。   FIG. 4 is a second diagram illustrating the RIT method of the comparative example. When the transmitter A 'obtains the target data TDF or generates the target data TDF internally, the transmitter A' enters a reception standby state as shown by hatching in FIG.

そして、送信機A’は、受信機B’が送信したRIT Data Request Frameを受信する。そして、RIT Data Request Frameに含まれるネットワークIDとアドレス情報が自機を示すものであれば、送信機A’は、対象データTDFを受信機B’に送信する。   Then, the transmitter A 'receives the RIT Data Request Frame transmitted by the receiver B'. If the network ID and the address information included in the RIT Data Request Frame indicate the own device, the transmitter A 'transmits the target data TDF to the receiver B'.

受信機B’は、RIT Data Request Frameを送信した後、受信待受状態となっていることから、送信機A’が送信した対象データTDFを受信することが可能となる。   Since the receiver B 'is in the reception standby state after transmitting the RIT Data Request Frame, the receiver B' can receive the target data TDF transmitted by the transmitter A '.

このように、RIT方式は、受信機B’がRIT Data Request Frameを間欠送信することで、対象データTDFの受信を可能としている。そのため、例えば、送信機がWakeup Sequenceと呼ばれるWakeup Frameの連続送信を行って受信機の受信を促すCSL(Coordinated Sampled Listening)方式に比べ、消費電力を大幅に削減することができる。   As described above, the RIT method enables the receiver B 'to receive the target data TDF by intermittently transmitting the RIT Data Request Frame. Therefore, for example, the power consumption can be significantly reduced as compared with the CSL (Coordinated Sampled Listening) method in which the transmitter performs continuous transmission of Wakeup Frame called Wakeup Sequence to prompt the receiver to receive.

図5は、F−RIT方式について説明するための第1の図である。ここでは、F−RIT方式のマルチホップ通信を行う無線機110について、送信側と受信側を区別するとき、対象データTDFの送信側の無線機110を送信機A、対象データTDFの受信側の無線機110を受信機Bという。   FIG. 5 is a first diagram for describing the F-RIT method. Here, regarding the wireless device 110 performing the multi-hop communication of the F-RIT method, when distinguishing between the transmitting side and the receiving side, the wireless device 110 on the transmitting side of the target data TDF is referred to as the transmitter A, and the receiving side of the target data TDF. The wireless device 110 is called a receiver B.

比較例のRIT方式と同様、受信機Bは、予め設定された間欠動作間隔おきにRIT Data Request Frame(図中、フレームRFa、フレームRFbで示す)を送信する。   Similarly to the RIT method of the comparative example, the receiver B transmits an RIT Data Request Frame (indicated by a frame RFa and a frame RFb in the figure) at every preset intermittent operation interval.

ここで、F−RIT方式では、受信機Bが送信するRIT Data Request Frame(フレームRFb)には、アドレス情報に関して、受信機Bのアドレス情報のみが含まれており、RIT方式と異なり、受信機BのネットワークID、送信機AのネットワークIDとアドレス情報が含まれていない。送信機Aが送信するRIT Data Request Frame(フレームRFa)についても同様である。   Here, in the F-RIT method, only the address information of the receiver B is included in the RIT Data Request Frame (frame RFb) transmitted by the receiver B, which is different from the RIT method. The network ID of B, the network ID of transmitter A, and the address information are not included. The same applies to the RIT Data Request Frame (frame RFa) transmitted by the transmitter A.

送信機Aにおいて、対象データTDFを取得したり対象データTDFが生じたりすると、送信機Aは、図5中、ハッチングで示すように受信待受状態となる。そして、送信機Aの通信制御部160(以下、送信側制御部という)は、受信機Bが送信したRIT Data Request Frameを受信すると、RIT Data Request Frameに示されるアドレス情報AD(受信機Bのアドレス情報)に拘わらず、そのアドレス情報ADを受信機Bに送信する。ここで、例えば、送信機Aには、送信対象として適切な受信機Bのアドレス情報ADが登録されており、送信側制御部は、登録されたアドレス情報ADと受信したRIT Data Request Frameに示されるアドレス情報ADとを照らし合わせて、アドレス情報ADが登録されていなければ、受信機Bから送信されたRIT Data Request Frameに対して返送しないといった制御を行ってもよい。   When the transmitter A obtains the target data TDF or generates the target data TDF, the transmitter A enters a reception standby state as indicated by hatching in FIG. Then, upon receiving the RIT Data Request Frame transmitted by the receiver B, the communication control unit 160 (hereinafter, referred to as a transmission-side control unit) of the transmitter A receives the address information AD (of the receiver B) indicated in the RIT Data Request Frame. Regardless of the address information), the address information AD is transmitted to the receiver B. Here, for example, in the transmitter A, the address information AD of the receiver B that is appropriate as a transmission target is registered, and the transmission-side control unit indicates the registered address information AD and the received RIT Data Request Frame. If the address information AD is not registered, control may be performed such that the address information AD is not returned to the RIT Data Request Frame transmitted from the receiver B.

受信機Bの通信制御部160(以下、受信側制御部という)は、RIT Data Request Frameを送信した後、受信待受状態となっていることから、送信機Aが送信したアドレス情報ADを受信できる。アドレス情報ADを受信すると、受信側制御部は、アドレス情報ADが自機(受信機B)のアドレス情報であることを確認する。   After transmitting the RIT Data Request Frame, the communication control unit 160 of the receiver B (hereinafter, referred to as a reception-side control unit) receives the address information AD transmitted by the transmitter A because it is in the reception standby state. it can. Upon receiving the address information AD, the receiving side control unit confirms that the address information AD is the address information of the own device (receiver B).

そして、送信側制御部は、アドレス情報ADの後、受信機Bに対象データTDFを送信し、受信側制御部は、引き続き受信待受状態となっていることから対象データTDFを受信可能となる。   Then, after the address information AD, the transmission-side control unit transmits the target data TDF to the receiver B, and the reception-side control unit can receive the target data TDF because it is in the reception standby state. .

また、例えば、受信側制御部は、送信機Aが送信したアドレス情報ADが自機のアドレス情報でない場合には、続いて受信されるデータは、自機宛てのものではないと判断して受信処理を行わない、もしくは、受信したとしても有効なデータとして扱わない。   Further, for example, when the address information AD transmitted by the transmitter A is not the address information of the own device, the receiving side control unit determines that the subsequently received data is not addressed to the own device and receives the data. No processing is performed, or even if received, it is not treated as valid data.

このように、F−RIT方式では、送信側制御部がRIT Data Request Frameを受信した後、対象データTDFを送信する前に、RIT Data Request Frameに示される受信機のアドレス情報ADを受信機Bに送信する。   As described above, in the F-RIT method, after the transmission-side control unit receives the RIT Data Request Frame and before transmitting the target data TDF, the address information AD of the receiver indicated in the RIT Data Request Frame is transmitted to the receiver B. Send to

そして、受信側制御部は、受信待受状態において自機のアドレス情報を受信すると、続いて送信された対象データTDFを受信する。そのため、受信機Bが、送信機A以外の機器から送信されたデータを誤受信する事態を回避することが可能となる。   Then, when receiving the address information of its own device in the reception standby state, the receiving-side control unit receives the subsequently transmitted target data TDF. Therefore, it is possible to avoid a situation where the receiver B erroneously receives data transmitted from a device other than the transmitter A.

また、上述したように、F−RIT方式においては、RIT Data Request Frameに、受信機Bのアドレス情報のみが含まれており、受信機BのネットワークID、送信機AのネットワークIDとアドレス情報が含まれていない。RIT Data Request Frameは、定常的に間欠送信されていることから、RIT Data Request Frameの情報量を減らすことで、消費電力の大幅な削減が可能となるとともに、電波利用効率の向上を図ることが可能となる。   Further, as described above, in the F-RIT method, only the address information of the receiver B is included in the RIT Data Request Frame, and the network ID of the receiver B, the network ID and the address information of the transmitter A are included in the RIT Data Request Frame. Not included. Since the RIT Data Request Frame is constantly intermittently transmitted, it is possible to greatly reduce power consumption by reducing the information amount of the RIT Data Request Frame and to improve radio wave use efficiency. It becomes possible.

図6は、比較例のRIT方式について説明するための第3の図である。図6では、RIT方式において、送信機A’から受信機B’へ対象データTDFが送信されている間に、受信機C’がRIT Data Request Frameの送信を試みる場合を示している。   FIG. 6 is a third diagram illustrating the RIT method of the comparative example. FIG. 6 illustrates a case where the receiver C 'attempts to transmit the RIT Data Request Frame while the target data TDF is being transmitted from the transmitter A' to the receiver B 'in the RIT method.

上記のように、RIT Data Request Frame(フレームRFc’)の送信前には、キャリアセンスCSが遂行される。受信機C’は、キャリアセンスCSの結果、周波数帯域が他の無線機10(送信機A’)によって占有され、その周波数帯域での送信が不可能と判断すると、延期期間の待機後、再度、キャリアセンスCSを行う。このとき、まだ、対象データTDFの送信が完了していなければ、受信機C’は、さらに、延期期間の待機後、再度、キャリアセンスCSを行う。   As described above, the carrier sense CS is performed before the transmission of the RIT Data Request Frame (frame RFc '). When the receiver C ′ determines that the frequency band is occupied by another wireless device 10 (transmitter A ′) as a result of the carrier sense CS and that transmission in the frequency band is impossible, the receiver C ′ waits for the postponement period and then again Perform carrier sense CS. At this time, if the transmission of the target data TDF has not been completed yet, the receiver C 'performs the carrier sense CS again after waiting for the postponement period.

そして、対象データTDFの送信が完了した後のキャリアセンスCSで、周波数帯域における受信電波強度が閾値以下となると、受信機C’は、RIT Data Request Frameを送信する。   Then, in the carrier sense CS after the transmission of the target data TDF is completed, when the received radio wave intensity in the frequency band becomes equal to or less than the threshold, the receiver C 'transmits an RIT Data Request Frame.

このように、RIT方式においては、RIT Data Request Frameを送信できるまでキャリアセンスCSを繰り返すCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance)が適用される。ここで、延期期間は、ランダムかつキャリアセンスCSを繰り返すごとに短く設定される。   As described above, in the RIT method, CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) in which the carrier sense CS is repeated until the RIT Data Request Frame can be transmitted is applied. Here, the postponement period is set to be short each time the carrier sense CS is repeated at random.

図7は、比較例のRIT方式について説明するための第4の図である。図7に示すように、CSMA/CAには、例えば、キャリアセンスCSを繰り返すのではなく、継続する処理も含まれる。   FIG. 7 is a fourth diagram illustrating the RIT method of the comparative example. As shown in FIG. 7, the CSMA / CA includes, for example, a process of continuing the carrier sense CS instead of repeating it.

具体的には、受信機D’は、キャリアセンスCSの結果、周波数帯域が他の無線機10(送信機A’)によって占有され、その周波数帯域での送信が不可能と判断すると、周波数帯域が空くまでキャリアセンスCSを継続する。すなわち、受信機D’は、受信電波強度が閾値以下となるまで、受信待受状態を維持して受信電波強度を測定し続ける。   Specifically, as a result of the carrier sense CS, the receiver D ′ determines that the frequency band is occupied by another wireless device 10 (transmitter A ′) and that transmission in that frequency band is not possible. Continue carrier sense CS until is empty. That is, the receiver D 'maintains the reception standby state and continuously measures the received radio wave intensity until the received radio wave intensity becomes equal to or less than the threshold value.

そして、対象データTDFの送信が完了し、測定された受信電波強度が閾値以下となると、受信機D’は、RIT Data Request Frameを送信する。   Then, when the transmission of the target data TDF is completed and the measured received radio wave intensity becomes equal to or less than the threshold, the receiver D 'transmits a RIT Data Request Frame.

図8は、本実施形態のF−RIT方式について説明するための第2の図である。図8に示すように、F−RIT方式では、RIT方式と同様、送信機Aから受信機Bへ対象データTDFが送信されている間に、受信機Cの受信側制御部がキャリアセンスCSを行う。   FIG. 8 is a second diagram for describing the F-RIT method according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, in the F-RIT method, similarly to the RIT method, while the target data TDF is being transmitted from the transmitter A to the receiver B, the receiving side control unit of the receiver C detects the carrier sense CS. Do.

しかし、周波数帯域が他の無線機110(送信機A)によって占有され、その周波数帯域の受信電波強度が閾値を超えていると、受信機Cの受信側制御部は、受信待受状態を継続することなく、即座に受信待受状態を解除してキャリアセンスCSを終了する。その後、再度のキャリアセンスCSを行わず、そのキャリアセンスCSに基づく今回のRIT Data Request Frameの送信を中止して、次回のRIT Data Request Frameの送信タイミングまでキャリアセンスCSを休止する。   However, if the frequency band is occupied by another wireless device 110 (transmitter A) and the received radio field intensity of the frequency band exceeds the threshold, the receiving side control unit of the receiver C continues the reception standby state. Instead, the reception standby state is immediately released and the carrier sense CS is terminated. Thereafter, the transmission of the current RIT Data Request Frame based on the carrier sense CS is stopped without performing the carrier sense CS again, and the carrier sense CS is suspended until the next transmission timing of the RIT Data Request Frame.

上記のように、F−RIT方式においては、繰り返しのキャリアセンスCSを行わない。このようなキャリアセンスCSの処理方式をPre−CSと称する。   As described above, in the F-RIT method, the repeated carrier sense CS is not performed. Such a processing method of the carrier sense CS is referred to as Pre-CS.

RIT Data Request Frameは、定期的に必ず送信しなければならないものではなく、次回のRIT Data Request Frameの送信タイミングまで延期しても、ネットワーク性能に大きな影響はない。むしろ、対象データTDFの優先度を高めることで通信頻度を抑え、無線機110が増加しても通信成功率の低下を抑制することが可能となる。   The RIT Data Request Frame does not necessarily need to be transmitted periodically, and even if it is postponed until the next RIT Data Request Frame transmission timing, there is no significant effect on network performance. Rather, by increasing the priority of the target data TDF, the communication frequency can be suppressed, and even if the number of wireless devices 110 increases, a decrease in the communication success rate can be suppressed.

また、図6に示す比較例では、キャリアセンスCSを繰り返すため、キャリアセンスCSに費やされる消費電力が大きくなる。さらに、図7に示す比較例では、キャリアセンスCSを継続的に実行することから、受信待受状態が長くなって消費電力が一層増大してしまう。Pre−CSでは、キャリアセンスCSの回数が少なくその継続時間が短いため、消費電力を大幅に抑制することができる。   Further, in the comparative example shown in FIG. 6, since the carrier sense CS is repeated, the power consumed for the carrier sense CS increases. Further, in the comparative example shown in FIG. 7, since the carrier sense CS is continuously executed, the reception standby state is lengthened, and the power consumption is further increased. In the Pre-CS, since the number of times of the carrier sense CS is small and the duration thereof is short, the power consumption can be significantly suppressed.

また、ここでは、RIT Data Request FrameについてはPre−CSとするが、対象データTDFについては、送信前にPre−CSを行ってもよいが、送信前にCSMA/CAを行うとすれば、通信成功率をさらに向上することが可能となる。   In addition, here, the RIT Data Request Frame is Pre-CS, but the target data TDF may be Pre-CS before transmission. However, if CSMA / CA is performed before transmission, communication may be performed. The success rate can be further improved.

(1.消費電力性能評価)
続いて、上述したF−RIT方式の性能について、CSL方式のうち、非同期式である非同期CSLをベースとしたMAC方式(以下、CSLベース方式)を比較対象とする消費電力の性能評価の結果を詳述する。CSLベース方式では、Wakeup Sequenceの送信前に、F−RIT方式と同様の上記Pre−CSを行うこととする。
(1. Power consumption performance evaluation)
Next, regarding the performance of the above-described F-RIT method, among the CSL methods, the results of the power consumption performance evaluation comparing the MAC method based on the asynchronous CSL (hereinafter, the CSL-based method), which is the asynchronous method, will be described. It will be described in detail. In the CSL-based scheme, the same Pre-CS as in the F-RIT scheme is performed before transmitting the Wakeup Sequence.

(1−1.モデル化)
図9は、無線通信による電力消費の理論モデルである。図9に示すように、一対の無線機(Sender、Receiver)の電波の届く通信エリアに一対の無線機のみが存在する環境を想定する。また、通信エリア外にも、他の無線機が存在しないものとし、Senderに通信リンク確立要求が発生する頻度を頻度λLinkとする。
(1-1. Modeling)
FIG. 9 is a theoretical model of power consumption by wireless communication. As shown in FIG. 9, an environment is assumed in which only a pair of radios exist in a communication area where radio waves of a pair of radios (Sender, Receiver) can reach. Further, it is assumed that no other wireless device exists outside the communication area, and the frequency at which a communication link establishment request is issued to the Sender is defined as the frequency λ Link .

図10は、消費電力計算に関する変数および定数をまとめた表であり、図10(a)には、電力消費計算の変数をまとめた表を示し、図10(b)には、アプリケーションごとのIDの長さをまとめた表を示し、図10(c)には、各変数の値をまとめた表を示す。   FIG. 10 is a table summarizing variables and constants related to the power consumption calculation. FIG. 10A shows a table summarizing the variables of the power consumption calculation, and FIG. 10B shows the ID for each application. FIG. 10 (c) shows a table in which the values of the variables are summarized.

F−RIT方式とCSLベース方式における間欠動作間隔(MAC RIT Period、MAC CSL Period)は同じ長さTCSL=TRIT=Tと設定する。なお、本モデル化においては、Pre−CSにかかる消費電力は計算に含めないこととする。 The intermittent operation intervals (MAC RIT Period, MAC CSL Period) in the F-RIT scheme and the CSL-based scheme are set to the same length T CSL = T RIT = T. In this modeling, the power consumption of the Pre-CS is not included in the calculation.

提案手法であるF−RIT方式と、比較手法であるCSLベース方式におけるSenderの消費電力をそれぞれPS:RIT、PS:CSLとする。Senderの消費電力は、間欠送受信動作に係る消費電力P Int(RIT)、P Int(CSL)、通信相手の間欠送受信動作をとらえるためのリンク動作に係るSender側の消費電力P S:Link(RIT)、P S:Link(CSL)、そしてデータ伝送動作に係るSender側の消費電力PS:Dataから構成される。このうち通信リンク確立の要求は頻度λLinkで発生する。消費電力PS:RIT、PS:CSLは数式1で表現できる。

Figure 0006630559
…(数式1)
ここで数式(1)の右辺はそれぞれ数式2となる。
Figure 0006630559
…(数式2)
ただし、期間TIDは単一IDフレームの送信期間であり、F−RIT方式ではRIT Data Request Frameの送信期間、比較手法CSLベース方式ではWakeup Sequence Frameの送信期間に相当する。また、PtおよびPはそれぞれ送信および受信動作に係る単位時間あたりの消費電力である。 The power consumption of the sender in the F-RIT method as the proposed method and the power consumption of the Sender in the CSL-based method as the comparison method are respectively set to PS: RIT and PS : CSL . The power consumption of the sender is power consumption P Int (RIT) , P Int (CSL) related to the intermittent transmission / reception operation, and power consumption P S: Link (RIT ) on the sender side related to the link operation for capturing the intermittent transmission / reception operation of the communication partner. ) , PS: Link (CSL) , and power consumption PS : Data on the Sender side relating to the data transmission operation. Among them, a request for establishing a communication link occurs at a frequency λ Link . The power consumption P S: RIT and P S: CSL can be expressed by Equation 1.
Figure 0006630559
... (Formula 1)
Here, the right side of Expression (1) is Expression 2 respectively.
Figure 0006630559
... (Formula 2)
However, the period T ID is a transmission period of a single ID frame, and corresponds to a transmission period of a RIT Data Request Frame in the F-RIT system and a transmission period of a Wakeup Sequence Frame in the comparison method CSL-based system. Pt and Pr are the power consumption per unit time for the transmission and reception operations, respectively.

次にReceiverの消費電力PR:RITおよびPR:CSLを同様にモデル化すると数式3となる。

Figure 0006630559
…(数式3)
ただしP R:Link(RIT)およびP R:Link(CSL)はそれぞれアクセス動作に係るReceiver側の消費電力であり、PR:Dataはデータ伝送動作に係るReceiver側の消費電力であり、それぞれ数式4の様に表すことができる。
Figure 0006630559
…(数式4) Next, Equation 3 is obtained by similarly modeling the power consumption PR: RIT and PR : CSL of the receiver.
Figure 0006630559
... (Formula 3)
Where PR: Link (RIT) and PR : Link (CSL) are the receiver-side power consumption related to the access operation, and PR : Data is the receiver-side power consumption related to the data transmission operation. 4 can be represented.
Figure 0006630559
... (Formula 4)

これらの消費電力PS:RIT、PS:CSL、PR:RIT、および、PR:CSLを用いてF−RIT方式とCSLベース方式それぞれの消費電力性能を比較評価するための評価指標ηPを数式5に定義する。

Figure 0006630559
…(数式5)
評価指標ηP<1であればF−RIT方式に比べてCSLベース方式の消費電力が大きく、評価指標ηP>1であればその逆となる。 An evaluation index η for comparing and evaluating the power consumption performance of the F-RIT method and the CSL-based method using these power consumptions PS: RIT , PS : CSL , PR: RIT , and PR : CSL. P is defined in Equation 5.
Figure 0006630559
... (Equation 5)
If the evaluation index η P <1, the power consumption of the CSL-based scheme is larger than that of the F-RIT scheme, and if the evaluation index η P > 1, the opposite is true.

(1−2.計算結果)
上記の評価指標ηPを用いてF−RIT方式の消費電力性能を評価する。評価にあたっては、通信規格IEEE802.15.4gで標準化され、U−Bus Airで採用されている伝送速度100kbpsを前提とし、図10(b)に示す、実用上想定される各種アプリケーション(上位層)のID長に合わせて設定した、単一IDフレームの送信に要する期間TIDのうち、0.08ms、0.32ms、1.28msの場合について評価する。その他の評価パラメータを図10(c)に示す。なお、Pre−CS動作期間は現行の無線機の実力値を参考にT CS =0.01msとした。また、F−RITとCSLベース方式で消費電力に差のない、データ伝送に要する期間TDataに関してはいずれの計算でも0msとした。
(1-2. Calculation result)
The power consumption performance of the F-RIT method is evaluated using the above evaluation index η P. In the evaluation, on the assumption that the transmission speed is 100 kbps, which is standardized by the communication standard IEEE 802.15.4g and is adopted by U-Bus Air, various applications (upper layers) assumed for practical use as shown in FIG. Of the periods T ID required for transmission of a single ID frame set in accordance with the ID length of 0.08 ms, 0.32 ms, and 1.28 ms. Other evaluation parameters are shown in FIG. Note that the Pre-CS operation period was set to T CS = 0.01 ms with reference to the actual value of the current wireless device. In addition, the period T Data required for data transmission, which has no difference in power consumption between the F-RIT and the CSL-based system, was set to 0 ms in both calculations.

図11、図12は、間欠動作間隔Tと消費電力性能の評価指標ηPとの関係を示すグラフであり、図11(a)には、期間TIDの異なる凡例を示す。期間TID=0.08msでは間欠動作間隔Tが約0.1s以上の場合、期間TID=0.32msでは間欠動作間隔Tが約0.6s以上の場合において、F−RIT方式の方がCSLベース方式に比べて消費電力性能が優れていることがわかる。また期間TIDを短く設定するほどF−RIT方式の消費電力性能は向上することがわかる。これは期間TIDが短くなると、F−RIT方式の消費電力のうち支配的な間欠動作に要する消費電力が低減されるためである。 FIGS. 11 and 12 are graphs showing the relationship between the intermittent operation interval T and the evaluation index ηP of the power consumption performance. FIG. 11A shows legends having different periods T ID . If the period T ID = 0.08ms in the intermittent operation interval T is equal to or greater than about 0.1s, when the period T ID = 0.32ms in the intermittent operation interval T is equal to or greater than about 0.6 s, the direction of F-RIT method It can be seen that the power consumption performance is superior to the CSL-based method. Also, it can be seen that the power consumption performance of the F-RIT method improves as the period T ID is set shorter. This is because when the period T ID is shortened, the power consumption required for the dominant intermittent operation among the power consumption of the F-RIT method is reduced.

また、図11(b)には、頻度λLinkの異なる凡例を示す。図11(b)に示すように、頻度λLink=0.1では間欠動作間隔Tが約0.1s以上の場合、頻度λLink=0.001では間欠動作間隔Tが約1.0s以上の場合においてF−RIT方式の方がCSLベース方式に比べて消費電力性能が優れていることがわかる。またアクセス発生の頻度λLinkが高いほどF−RIT方式の消費電力性能は向上することがわかる。これはアクセス発生の頻度λLinkが高い領域ではCSLベース方式のWakeup Sequenceによる送信電力が消費電力の中で支配的になるためである。 FIG. 11B shows a different legend of the frequency λ Link . As shown in FIG. 11B, when the intermittent operation interval T is about 0.1 s or more at the frequency λ Link = 0.1, the intermittent operation interval T is about 1.0 s or more at the frequency λ Link = 0.001. In this case, it can be seen that the F-RIT method has better power consumption performance than the CSL-based method. Also, it can be seen that the power consumption performance of the F-RIT method improves as the frequency of access occurrence λ Link increases. This is because the transmission power by the CSL-based wakeup sequence becomes dominant in the power consumption in an area where the frequency of access occurrence λ Link is high.

図12には、送信動作に係る単位時間あたりの消費電力Ptと受信動作に係る単位時間あたりの消費電力Pとの比であるPt/Pが異なる凡例を示す。すべてのPt/Pについて間欠動作間隔Tが約0.3s以上の場合においてF−RIT方式の方がCSLベース方式に比べて消費電力性能が優れていることがわかる。またTが約0.3s以上となる領域においては、Pt/Pが大きくなるほどF−RIT方式の消費電力性能は向上することがわかる。これは間欠動作間隔Tが広くなる領域では、アクセス発生頻度が高い領域と同様にCSLベース方式のWakeup Sequenceによる送信電力が消費電力の中で支配的になるためである。 FIG. 12 shows a P t / P r is different legends is the ratio between the power consumption P r per unit according to the received operation and the power consumption P t per unit according to transmission operation time period. It can be seen that towards the F-RIT scheme for all P t / P r when the intermittent operation interval T is equal to or greater than about 0.3s has excellent power performance in comparison with the CSL based method. Also in the region where T is about 0.3s or more, power performance of larger the F-RIT method P t / P r it can be seen that improved. This is because in the region where the intermittent operation interval T is wide, similarly to the region where the access frequency is high, the transmission power by the CSL-based wakeup sequence becomes dominant in the power consumption.

上記のように、図11、図12で示したいずれの条件においても、間欠動作間隔Tが約1.0s以上の場合はF−RIT方式の方がCSLベース方式に比べて消費電力性能が優れていることが示された。   As described above, under any of the conditions shown in FIGS. 11 and 12, when the intermittent operation interval T is about 1.0 s or more, the F-RIT method has better power consumption performance than the CSL-based method. It was shown that.

(1−3.考察)
F−RIT方式がCSLベース方式に比べて有利になる条件は数式6のようにηP≦1となるときである。

Figure 0006630559
…(数式6) (1-3. Discussion)
The condition in which the F-RIT method is more advantageous than the CSL-based method is when ηP ≦ 1 as shown in Expression 6.
Figure 0006630559
... (Formula 6)

したがって、数式6に数式2および数式4を代入し、さらに数式7で示す送受信動作に係る消費電力の比DPを代入すると条件式として数式8が算出できる。

Figure 0006630559
…(数式7)
Figure 0006630559
…(数式8) Therefore, by substituting Expressions 2 and 4 into Expression 6, and further substituting the power consumption ratio D P related to the transmission / reception operation shown in Expression 7, Expression 8 can be calculated as a conditional expression.
Figure 0006630559
... (Formula 7)
Figure 0006630559
... (Equation 8)

つまり数式8を満たすような条件においては、常にF−RIT方式がCSLベース方式に比べて消費電力性能の観点で有利になる。数式8は、期間TIDを短くするほどF−RIT方式の消費電力性能が有利になることを示している。すなわちID長自体を短くするか、伝送速度を上げて期間TIDを短くするほどF−RIT方式の消費電力性能が向上することを意味している。したがって将来、より高速通信が可能な伝送帯域が利用可能になればF−RIT方式の消費電力性能はさらに向上する。 That is, under the condition that satisfies Equation 8, the F-RIT scheme is always more advantageous in terms of power consumption performance than the CSL-based scheme. Equation 8 shows that the shorter the period T ID , the more advantageous the power consumption performance of the F-RIT method. That is, the power consumption performance of the F-RIT scheme is improved as the ID length itself is shortened or the transmission speed is increased to shorten the period T ID . Therefore, if a transmission band enabling higher-speed communication becomes available in the future, the power consumption performance of the F-RIT scheme will be further improved.

(2.干渉環境における通信リンク確立の成功率評価)
続いて、通信エリア内に複数の無線機が存在して干渉する場合における通信リンク確立の成功率(伝送成功率)を、F−RIT方式とCSLベース方式とで比較評価する。
(2. Evaluation of success rate of communication link establishment in interference environment)
Subsequently, the success rate (transmission success rate) of establishing a communication link when a plurality of wireless devices are present in the communication area and causing interference is compared and evaluated between the F-RIT method and the CSL-based method.

(2−1.モデル化)
図13は、一対の無線機の通信エリアに、他の複数の無線機が存在する評価モデルを示す。一対の無線機の通信エリアには、N個の無線機が存在するものとし、すべての無線機には固有の通信相手が存在(すなわちN/2個の通信ペアが存在)し、すべての無線機にはデータ伝送イベントが頻度λLinkで発生しSenderとなるものとする。また、本モデル化では理論計算の複雑化を避けるため、F−RIT方式およびCSLベース方式のPre−CSを省略する。
(2-1. Modeling)
FIG. 13 shows an evaluation model in which a plurality of other wireless devices exist in a communication area of a pair of wireless devices. In the communication area of a pair of radios, it is assumed that N radios exist, and all radios have unique communication partners (that is, N / 2 communication pairs exist), and all radios It is assumed that a data transmission event occurs at a frequency λ Link and becomes a Sender. In this modeling, the F-RIT method and the Pre-CS of the CSL-based method are omitted in order to avoid complication of theoretical calculation.

(2−2.通信リンク確立の成功率の定式化)
図14は、CSLベース方式のモデルシーケンスを示す図であり、図14(a)には、通信リンク確立が成功する場合を、図14(b)には、干渉によって通信リンク確立が失敗する場合を示す。
(2-2. Formulation of Success Rate of Communication Link Establishment)
FIG. 14 is a diagram showing a model sequence of the CSL-based system. FIG. 14A shows a case where the communication link establishment is successful, and FIG. 14B shows a case where the communication link establishment fails due to interference. Is shown.

初めにCSLベース方式の場合の通信リンク確立の成功率S(CSL)を導出する。与干渉となる区間T Link(CSL)は、干渉源となる通信ペアにおけるSender(干渉源Sender)のWakeup Sequence間欠動作間隔Tと、干渉源となる通信ペアにおけるReceiver(干渉源Receiver)のID返送に要する期間TID、および、干渉源Senderのデータ伝送に要する期間TDataとの合計値としてT Link(CSL)=T+TID+TDataで表される。また、図14(b)に示すように、所望通信ペアにおける被干渉区間は最大T Link(CSL)となる。各無線機における呼発生が頻度λLinkの確率でポアソン分布に従って発生するものとすると、ピュアアロハ方式の理論式と同様の考え方で通信が衝突しない確率、すなわち通信リンク確立の成功率S(CSL)を数式9のように表すことができる。

Figure 0006630559
…(数式9) First, the success rate S (CSL) of establishing a communication link in the case of the CSL-based scheme is derived. In the section T Link (CSL) that causes interference, the Wakeup Sequence intermittent operation interval T of the Sender (interference source Sender) in the communication pair that becomes the interference source and the ID return of the Receiver (interference source Receiver) in the communication pair that becomes the interference source T Link (CSL) = T + T ID + T Data as the total value of the period T ID required for the data transmission and the period T Data required for the data transmission of the interference source Sender. Further, as shown in FIG. 14B, the interfered section in the desired communication pair is the maximum T Link (CSL) . Assuming that a call is generated in each wireless device according to a Poisson distribution with a probability of frequency λ Link , the probability that communication will not collide in the same way as the theoretical formula of the pure Aloha system, that is, the success rate S (CSL) of establishing a communication link Can be expressed as Expression 9.
Figure 0006630559
... (Formula 9)

次にF−RIT方式の場合の通信リンク確立の成功率S(RIT)を導出する。図15は、F−RIT方式のモデルシーケンスを示す図であり、図15(a)には、通信リンク確立が成功する場合を、図15(b)には、干渉によって通信リンク確立が失敗する場合を示す。 Next, a success rate S (RIT) of establishing a communication link in the case of the F-RIT method is derived. FIG. 15 is a diagram showing a model sequence of the F-RIT system. FIG. 15A shows a case where the communication link is successfully established, and FIG. 15B shows a case where the communication link is failed due to interference. Show the case.

F−RIT方式の場合、与干渉の原因は2種類存在する。まず一つ目は、干渉源となるN−1個の無線機による定期的な期間TIDの間欠送信である。またCSLベース方式の場合と同様に各無線機から頻度λLinkで発生する時間長であるTID+TData区間のデータ送信も与干渉区間になる。これに対し被干渉区間は、図15に示すように、所望通信ペアにおけるSenderとReceiverとのリンク確立に係る区間T Link(RIT)であり、T Link(RIT)=2・TID+TDataになる。CSLベース方式と同様に、各無線機における呼発生が頻度λLinkの確率でポアソン分布に従って発生するものとすると、ピュアアロハ方式の理論式と同様の考え方で通信リンク確立の成功率S(RIT)を導出すると数式10となる。

Figure 0006630559
…(数式10) In the case of the F-RIT method, there are two types of causes of interference. The first one is intermittent transmission of a period T ID by N-1 wireless devices serving as interference sources. Similarly to the case of the CSL-based system, the data transmission in the T ID + T Data section, which is the time length generated at the frequency λ Link from each wireless device, is also an interference section. On the other hand, as shown in FIG. 15, the interfered section is a section T Link (RIT) related to the establishment of a link between the sender and the receiver in the desired communication pair, and T Link (RIT) = 2 · T ID + T Data . Become. As in the case of the CSL-based system, assuming that a call is generated in each wireless device according to the Poisson distribution with a probability of frequency λ Link , the success rate S (RIT) of establishing a communication link is calculated in the same way as the theoretical formula of the pure Aloha system. Is derived as Equation 10.
Figure 0006630559
... (Formula 10)

(2−3.計算結果と考察)
図16は、F−RIT方式とCSLベース方式の通信リンク確立の成功率S(RIT)、S(CSL)を比較評価したグラフである。なお、図16では、IDフレームの送信に要する期間TID=0.32ms、頻度λLink=0.001とし、Sender端末数N=10、100、1000とした各凡例を示す。図16において、縦軸は通信リンク確立の成功率S(RIT)、S(CSL)、横軸は間欠動作間隔Tである。
(2-3. Calculation result and consideration)
FIG. 16 is a graph comparing and evaluating the success rates S (RIT) and S (CSL) of establishing a communication link between the F-RIT method and the CSL-based method. Note that FIG. 16 shows legends in which the period T ID required for ID frame transmission is 0.32 ms, the frequency λ Link is 0.001, and the number of Sender terminals N is 10, 100, and 1000. In FIG. 16, the vertical axis represents the success rates S (RIT) and S (CSL) of establishing a communication link, and the horizontal axis represents the intermittent operation interval T.

本評価では通信リンクを確立する事だけに着目し、データ伝送に要する期間TData=0とした。図16に示すように、間欠動作間隔Tが0.7s以上になるとSender端末数Nに関わらずF−RIT方式が有利になる。これはCSLベース方式の場合、間欠動作間隔Tが大きくなるとWakeup Sequenceが長くなり、与干渉となる無線機あたりの電波占有時間が増大することに起因する。 In this evaluation, attention was paid only to establishing a communication link, and the period T Data = 0 required for data transmission was set. As shown in FIG. 16, when the intermittent operation interval T becomes 0.7 s or more, the F-RIT method becomes advantageous regardless of the number N of sender terminals. This is because, in the case of the CSL-based system, when the intermittent operation interval T increases, the wakeup sequence increases, and the radio wave occupation time per radio device that causes interference increases.

これらの結果より、頻度λLinkが高い環境で、消費電力性能を向上させるために間欠動作間隔Tを大きく設定する場合、CSLベース方式に比べてF−RIT方式の通信リンク確立の成功率S(RIT)は高く、プロトコルの電波利用効率が優れていることが示された。さらに、数式9および数式10によって頻度λLinkがさらに高頻度になれば、F−RIT方式の優位性がより向上することがわかる。よってF−RIT方式はアドホックなネットワークプロトコルに好適であるといえる。 From these results, in an environment where the frequency λ Link is high, when the intermittent operation interval T is set to be large in order to improve the power consumption performance, the success rate S ( F) of establishing the communication link of the F-RIT scheme compared to the CSL-based scheme is RIT) is high, indicating that the radio wave efficiency of the protocol is excellent. Furthermore, it can be seen from Equations 9 and 10 that the higher the frequency λ Link becomes, the more the superiority of the F-RIT scheme is improved. Therefore, it can be said that the F-RIT method is suitable for an ad hoc network protocol.

(3.Pre−CSの効果の計算機シミュレーション)
続いて、Pre−CSの効用を定量的に示すために、データ長(データ伝送に要する期間TData)を変化させた場合におけるF−RIT方式およびCSLベース方式の通信リンク確立の成功率を計算機シミュレーションによって評価する。
(3. Computer simulation of the effect of Pre-CS)
Subsequently, in order to quantitatively show the utility of the Pre-CS, the success rate of establishing a communication link of the F-RIT method and the CSL-based method when the data length (the period T Data required for data transmission) is changed is calculated by a computer. Evaluate by simulation.

(3―1.条件設定)
図17は、計算機シミュレーションの処理の流れを説明するためのフローチャートであり、図18は、計算機シミュレーションの各パラメータの設定値を示す図である。ここでは、図17に示す処理について、図18に示すような設定値を各パラメータに設定してシミュレーションを行った。
(3-1. Condition setting)
FIG. 17 is a flowchart for explaining the flow of the processing of the computer simulation, and FIG. 18 is a diagram showing the set values of the parameters of the computer simulation. Here, for the processing shown in FIG. 17, a simulation was performed by setting the setting values as shown in FIG. 18 for each parameter.

次に、無線機の間欠送受信動作タイミングの初期値と送信データ発生タイミングをランダムで割り付ける。その後、それぞれの端末毎に所望通信ペアのSenderにおける通信リンク確立のための区間T Link(CSL)および区間T Link(RIT)と、干渉源となる無線機が発生させる与干渉区間との衝突を10μsの精度で検出し、衝突回数をカウントすることで通信リンク確立の成功率を算出する。 Next, the initial value of the intermittent transmission / reception operation timing of the wireless device and the transmission data generation timing are randomly assigned. After that, for each terminal, a collision between the section T Link (CSL) and the section T Link (RIT) for establishing a communication link in the sender of the desired communication pair and the interference section generated by the radio device serving as the interference source occurs. The detection rate is 10 μs, and the number of collisions is counted to calculate the success rate of establishing the communication link.

まず、本計算機シミュレーションの妥当性を示すために、Pre−CSを行わない場合の頻度λLinkと通信リンク確立の成功率の関係性を計算機シミュレーションにより評価し、上記の数値計算結果との比較評価を行った。Sender端末数N=100、T=5.0s、IDフレームの送信に要する期間TID=0.32msとした。また、計算機シミュレーションの試行回数はいずれも5000回とした。 First, in order to show the validity of the present computer simulation, the relationship between the frequency λ Link when Pre-CS is not performed and the success rate of establishing a communication link was evaluated by computer simulation, and a comparative evaluation with the above numerical calculation results was performed. Was done. The number of sender terminals N = 100, T = 5.0 s, and the period T ID = 0.32 ms required for ID frame transmission. In addition, the number of trials in the computer simulation was set to 5,000.

(3−2.計算機シミュレーション結果)
図19、図20は、Pre−CSを導入しない場合における、通信リンク確立の成功率の計算機シミュレーション結果を説明するための説明図であり、図19(a)には、データ伝送に要する期間TDataを0msとした場合を示し、図19(b)には、期間TDataを20msとした場合を示し、図20(a)には、期間TDataを50msとした場合を示し、図20(b)には、期間TDataを100msとした場合を示す。
(3-2. Computer simulation result)
FIGS. 19 and 20 are explanatory diagrams for explaining computer simulation results of the success rate of establishing a communication link when Pre-CS is not introduced. FIG. 19A shows a period T required for data transmission. Data are shown a case where the 0ms, FIG. 19 (b), showing a case in which the period T Data and 20 ms, in FIG. 20 (a), showing a case in which the period T Data and 50 ms, 20 ( (b) shows a case where the period T Data is set to 100 ms.

また、図21は、利用が想定される上位層のデータパケット長を説明するための説明図であり、100kbpsで各アプリケーションにおける1パケットを伝送するために要する期間TDataを示す。 FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining a data packet length of an upper layer assumed to be used, and shows a period T Data required for transmitting one packet in each application at 100 kbps.

図19、図20のいずれに示す結果も、計算機シミュレーション結果と理論計算結果がほぼ一致している。これにより理論計算に用いた干渉モデルおよび計算機シミュレーションの妥当性が示された。   19 and 20, the computer simulation results and the theoretical calculation results are almost the same. This shows the validity of the interference model and computer simulation used for the theoretical calculation.

また、図19、図20に示すように、データ伝送に要する期間TDataが長くなるにつれてF−RIT方式の相対的な通信リンク確立の成功率が全体的に劣化することがわかる。これはデータ長に比例してF−RIT方式の間欠送受信動作とデータ伝送動作との衝突頻度が増加するためである。一方、頻度λLinkが高い場合は、間欠動作間隔Tが長いため上述の衝突頻度増加は抑制され、CSLベース方式に対するF−RIT方式の優位性は維持されている。 Further, as shown in FIGS. 19 and 20, it can be seen that as the period T Data required for data transmission becomes longer, the success rate of establishing a relative communication link of the F-RIT system is entirely deteriorated. This is because the frequency of collision between the F-RIT intermittent transmission / reception operation and the data transmission operation increases in proportion to the data length. On the other hand, when the frequency λ Link is high, the above-mentioned increase in the collision frequency is suppressed because the intermittent operation interval T is long, and the superiority of the F-RIT scheme over the CSL-based scheme is maintained.

この間欠送受信動作とデータ伝送動作との衝突頻度を抑圧するために、上記のPre−CSを導入する。図19、図20と同一のシミュレーション条件において、Pre−CSを導入した場合の通信リンク確立の成功率の計算機シミュレーションを行った。   In order to suppress the collision frequency between the intermittent transmission / reception operation and the data transmission operation, the above-mentioned Pre-CS is introduced. Under the same simulation conditions as in FIGS. 19 and 20, a computer simulation of the success rate of establishing a communication link when Pre-CS was introduced was performed.

図22、図23は、Pre−CSを導入した場合における、通信リンク確立の成功率の計算機シミュレーション結果を説明するための説明図であり、図22(a)には、データ伝送に要する期間TDataを0msとした場合を示し、図22(b)には、期間TDataを20msとした場合を示し、図23(a)には、期間TDataを50msとした場合を示し、図23(b)には、期間TDataを100msとした場合を示す。 FIGS. 22 and 23 are explanatory diagrams for explaining computer simulation results of the success rate of establishing a communication link when the Pre-CS is introduced. FIG. 22A shows a period T required for data transmission. Data are shown a case where the 0ms, in FIG. 22 (b) showing a case in which the period T Data and 20 ms, in FIG. 23 (a), showing a case in which the period T Data and 50 ms, 23 ( (b) shows a case where the period T Data is set to 100 ms.

図22、図23のいずれに示す結果も、Pre−CSによって間欠送受信動作とデータ伝送動作との衝突頻度が抑圧され、F−RIT方式の通信リンク確立の成功率がPre−CSを導入しない場合に比べて大幅に改善されていることがわかる。その結果λLink=0.1s-1、TData=100msという条件において、通信リンク確立の成功率が最大約20倍程度改善し、ほぼ100%に近い通信リンク確立の成功率を達成できることがわかる。 22 and 23 show that the frequency of collision between the intermittent transmission / reception operation and the data transmission operation is suppressed by Pre-CS, and the success rate of establishing a communication link of the F-RIT scheme is not introduced by Pre-CS. It can be seen that it is greatly improved as compared with. As a result, under the conditions of λ Link = 0.1 s −1 and T Data = 100 ms, the success rate of establishing a communication link is improved by about 20 times at the maximum, and a success rate of establishing a communication link close to 100% can be achieved. .

一方、CSLベース方式にPre−CSを導入した場合は、Pre−CSを導入しない場合に比べて通信リンク確立の成功率が若干改善するが、F−RIT方式ほど顕著な効果はみられない。CSLベース方式の通信リンク確立成功率をさらに改善するためには、再送シーケンスを追加する必要があると考えられるが、再送によって電波利用効率は劣化する問題が発生する。   On the other hand, when Pre-CS is introduced into the CSL-based system, the success rate of establishing a communication link is slightly improved as compared with the case where Pre-CS is not introduced, but the effect is not so remarkable as in the F-RIT system. In order to further improve the success rate of establishing a CSL-based communication link, it is considered necessary to add a retransmission sequence, but the retransmission causes a problem that radio use efficiency is degraded.

上記のように、F−RIT方式は、RIT方式をベースにした実装性の高いMACプロトコルであり、本実施形態の無線通信システム100によれば、F−RIT方式の通信を利用しているため、CSLベース方式を利用するシステムに対して下記の優位性を持っている。   As described above, the F-RIT scheme is a highly mountable MAC protocol based on the RIT scheme. According to the wireless communication system 100 of the present embodiment, since the F-RIT scheme communication is used. Has the following advantages over systems using the CSL-based method.

すなわち、消費電力性能については、図11(a)に示すように、間欠動作間隔Tが所定値以上の場合において、単一IDフレームの送信に要する期間TIDが短いほど優位となる。言い換えれば、期間TIDの短縮による消費電力削減効果が、CSLベース方式より大きい。無線通信システム100では、上記のように、RIT Data Request Frameに、受信機Bのアドレス情報のみが含まれており、受信機BのネットワークID、送信機AのネットワークIDとアドレス情報が含まれていない。そのため、期間TIDの短縮が可能となり、この構成をCSLベース方式に適用する場合に比べて、好適に消費電力削減を図ることが可能となる。 That is, as shown in FIG. 11A, when the intermittent operation interval T is equal to or more than the predetermined value, the power consumption performance becomes superior as the period T ID required for transmitting a single ID frame becomes shorter. In other words, the effect of reducing the power consumption by shortening the period T ID is greater than that of the CSL-based method. In the wireless communication system 100, as described above, the RIT Data Request Frame includes only the address information of the receiver B, and includes the network ID of the receiver B, the network ID of the transmitter A, and the address information. Absent. Therefore, the period T ID can be shortened, and the power consumption can be reduced more preferably than when this configuration is applied to a CSL-based system.

また、Pre−CSを導入した場合の通信リンク確立の成功率については、無線通信システム100では、図22、図23に示すように、間欠送受信動作とデータ伝送動作との衝突頻度が抑圧され、通信リンク確立の成功率が大幅に改善する。一方、CSLベース方式を利用するシステムでは、通信リンク確立の成功率の改善幅は小さい。   Further, regarding the success rate of establishing a communication link when the Pre-CS is introduced, in the wireless communication system 100, as shown in FIGS. 22 and 23, the frequency of collision between the intermittent transmission / reception operation and the data transmission operation is suppressed, The success rate of establishing a communication link is greatly improved. On the other hand, in the system using the CSL-based method, the improvement rate of the success rate of establishing the communication link is small.

これは、以下の理由による。すなわち、CSLベース方式の場合、Wakeup Sequenceの送信前にキャリアセンスCSを行うことで成功率が改善するものの、Pre−CSでは、Wakeup Sequenceを送信できなかった場合には、通信リンク確立が失敗となってしまう。そのため、CSLベース方式では、Pre−CSによる改善幅は小さく、むしろ、繰り返しキャリアセンスCSを行うCSMA/CAを採用する方が、成功率は改善する。   This is for the following reason. That is, in the case of the CSL-based method, the success rate is improved by performing the carrier sense CS before transmitting the Wakeup Sequence. However, if the Wakeup Sequence cannot be transmitted in the Pre-CS, the communication link establishment fails. turn into. Therefore, in the CSL-based method, the improvement range by the Pre-CS is small, and the success rate is improved by adopting CSMA / CA that performs the carrier sense CS repeatedly.

一方、F−RIT方式の場合、RIT Data Request Frameに対してキャリアセンスCSを繰り返さずとも、図22、図23のように、ほとんど100%近い成功率を実現できる。むしろ、RIT Data Request Frameに対して繰り返しキャリアセンスCSを行うCSMA/CAを採用すると、必ずRIT Data Request Frameが送信されて電波帯域を占有することから、他の通信リンク確立の成功率を低下させる要因となってしまう。   On the other hand, in the case of the F-RIT method, as shown in FIGS. 22 and 23, a success rate of almost 100% can be achieved without repeating the carrier sense CS for the RIT Data Request Frame. Rather, if CSMA / CA that repeatedly performs carrier sense CS on the RIT Data Request Frame is adopted, the RIT Data Request Frame is always transmitted and occupies the radio wave band, thereby lowering the success rate of establishing other communication links. It becomes a factor.

すなわち、従来のCSL−ベース方式であれば、Pre−CSよりもCSMA/CAを採用する方が成功率の改善が見込まれるが、無線通信システム100で利用するFーRIT方式では、従来とは逆に、CSMA/CAよりもPre−CSの方が通信リンク確立の成功率の改善に好適となり、電波利用効率を向上することが可能となる。また、Pre−CSの結果、RIT Data Request Frameが送信されない場合があることから、消費電力のさらなる抑制を図ることが可能となる。   That is, in the case of the conventional CSL-based system, the success rate is expected to be improved by adopting CSMA / CA rather than Pre-CS. However, the F-RIT system used in the wireless communication system 100 is different from the conventional one. Conversely, Pre-CS is more suitable for improving the success rate of establishing a communication link than CSMA / CA, and the radio wave use efficiency can be improved. Further, as a result of Pre-CS, the RIT Data Request Frame may not be transmitted, so that it is possible to further suppress power consumption.

また、Pre−CSでは、上記の図6〜図8に示したように、CSMA/CAに比べてキャリアセンスCSの回数や継続時間を抑制することができるため、RIT Data Request Frameの送信回数の削減と併せて、一層の消費電力抑制を実現することが可能となる。   In addition, as shown in FIGS. 6 to 8, in the Pre-CS, the number and duration of the carrier sense CS can be suppressed as compared with the CSMA / CA, so that the number of transmissions of the RIT Data Request Frame can be reduced. In addition to the reduction, it is possible to further reduce power consumption.

また、図11(b)、図12に示すように、消費電力性能について、間欠動作間隔Tが所定値以上の場合において、Senderに通信リンク確立要求が発生する頻度λLinkが高いほど優位となり、消費電力Ptと受信動作に係る単位時間あたりの消費電力Pとの比が大きいほど優位となる。 In addition, as shown in FIGS. 11B and 12, when the intermittent operation interval T is equal to or larger than a predetermined value, the power consumption performance becomes superior as the frequency λ Link at which the sender generates a communication link establishment request increases, the ratio between the power consumption P t and the power consumption P r per unit according to the received operation time becomes more and dominant large.

Pre−CSを導入しない場合の通信リンク確立の成功率については、図16に示すように、間欠動作間隔Tを大きく設定する場合に優位性が高くなる。また、数式9、数式10、図19、図20からわかるように、頻度λLinkが高いほど、優位性が高くなる。 Regarding the success rate of establishing a communication link when Pre-CS is not introduced, as shown in FIG. 16, the superiority increases when the intermittent operation interval T is set to be large. Also, as can be seen from Equations 9 and 10, and FIGS. 19 and 20, the higher the frequency λ Link , the higher the advantage.

このように、データ伝送の頻度λLinkが高く、消費電力性能を向上させるために間欠動作間隔Tを大きく設定する場合、CSLベース方式に比べてF−RIT方式の伝送成功率は高く、プロトコルの電波利用効率が優れていることが示された。さらに計算機シミュレーションにより、F−RIT方式の伝送成功率を評価し、Pre−CS機能を導入することで、通信リンク確立成功率を最大約20倍程度改善し、通信の頻度λLinkが0.1s−1、TData=100msという実用的な条件においても、ほぼ100%近い伝送成功率を達成できる。 As described above, when the frequency of data transmission λ Link is high and the intermittent operation interval T is set large to improve power consumption performance, the transmission success rate of the F-RIT scheme is higher than that of the CSL-based scheme, It was shown that the radio use efficiency was excellent. Furthermore, the transmission success rate of the F-RIT method is evaluated by computer simulation, and by introducing the Pre-CS function, the communication link establishment success rate is improved up to about 20 times at the maximum, and the communication frequency λ Link is 0.1s. Even under practical conditions of -1 and T Data = 100 ms, a transmission success rate of nearly 100% can be achieved.

また、F−RIT方式は高端末密度、高アクセス頻度という条件下においても、ID時間長、間欠動作間隔を適切に設定することにより、優れた消費電力性能と高い伝送成功率および電波利用効率を両立可能であり、ガス事業者や水道事業者におけるSUN(Smart Utility Network)の実現に必要となる、低消費電力で柔軟性の高いマルチホップ無線ネットワークを実現可能とする極めて実用性の高いMACプロトコルである。   In addition, the F-RIT method achieves excellent power consumption performance, high transmission success rate, and radio wave use efficiency by appropriately setting the ID time length and the intermittent operation interval even under conditions of high terminal density and high access frequency. An extremely practical MAC protocol that is compatible with the gas utility and water utility and is required for the realization of a Smart Utility Network (SUN). It is.

そのため、将来、無線ICの受信電力の低消費電力化が進み、送受信電力比が大きい高効率な送受信機が実現されると、F−RIT方式の有効性はより顕著に表れる。高密度端末環境、高アクセス頻度条件で高い電波利用効率、低消費電力性能を実現するF−RIT方式に最適化したIP上位層と組み合わせることでSUNをIPネットワーク上で展開することが可能となる。そのため、これまでにない超高密度なセンサ配置や、エネルギーハーベスティングセンサ等、定常的な通信相手特定が困難なセンサのネットワーク化を実現できると考えられ、今後の本格的なIoT社会の実現にF−RIT方式が大きく貢献できると考えられる。   Therefore, if the reception power of the wireless IC is reduced in the future and a high-efficiency transceiver having a large transmission / reception power ratio is realized, the effectiveness of the F-RIT scheme will become more remarkable. SUN can be deployed on an IP network by combining it with an IP upper layer optimized for the F-RIT method that realizes high radio use efficiency and low power consumption performance under high-density terminal environment, high access frequency conditions . For this reason, it is thought that it will be possible to realize a network of sensors where it is difficult to identify a communication partner on a regular basis, such as an unprecedented ultra-high-density sensor arrangement and energy harvesting sensor. It is considered that the F-RIT method can greatly contribute.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such embodiments. It is obvious that those skilled in the art can conceive various changes or modifications within the scope of the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. I understand.

例えば、上述した実施形態では、マルチホップ通信にF−RIT方式を適用する場合について説明したが、マルチホップ通信に限らず、例えば、ゲートウェイ機器112などの中継器に対して複数の無線機が個々に通信する通信形態にも利用できる。具体的には、ホームセキュリティのための各種センサを家屋などに複数配置し、各センサに設けられた無線機が中継器と個々に通信するような適用例が挙げられる。   For example, in the above-described embodiment, the case where the F-RIT method is applied to the multi-hop communication has been described. However, the present invention is not limited to the multi-hop communication. It can also be used in a communication mode for communicating to Specifically, there is an application example in which a plurality of sensors for home security are arranged in a house or the like, and a wireless device provided in each sensor individually communicates with a repeater.

また、コンピュータを上記無線機110として機能させるプログラムや当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD、DVD、BD等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。   In addition, a program that causes a computer to function as the wireless device 110 and a computer-readable storage medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD, a DVD, and a BD that stores the program are also provided. Here, the program refers to data processing means described in an arbitrary language or description method.

本発明は、複数の無線機がRIT方式の通信を行う無線通信システムに利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a wireless communication system in which a plurality of wireless devices perform RIT communication.

A 送信機
B、C 受信機
CS キャリアセンス
TDF 対象データ
RFc フレーム(RIT Data Request Frame)
100 無線通信システム
160 通信制御部(送信側制御部、受信側制御部)
A Transmitter B, C Receiver CS Carrier sense TDF Target data RFc frame (RIT Data Request Frame)
100 wireless communication system 160 communication control unit (transmission side control unit, reception side control unit)

Claims (2)

受信機が送信機に向けて周期的にRIT Data Request Frameの送信を試みるRIT方式の通信を行う無線通信システムであって、
前記受信機は、
前記送信機に対して前記RIT Data Request Frameを送信した後、所定期間、受信待受状態となる受信側制御部を備え、
前記送信機は、
送信対象となるデータである対象データがあれば受信待受状態となり、受信待受状態において前記受信機から前記RIT Data Request Frameを受信すると、該対象データを該受信機に送信する送信側制御部を備え、
前記受信側制御部は、
前記RIT Data Request Frameの送信前に、送信に利用する周波数帯域の受信待受状態に移行することで該周波数帯域の受信電波強度を測定するキャリアセンスを行い、該周波数帯域の受信電波強度が閾値を超えていると、該受信待受状態を継続せずに該受信待受状態を解除し、今回のRIT Data Request Frameの送信を中止し、次回のRIT Data Request Frameの送信タイミングまで、該キャリアセンスを休止し、
前記送信側制御部は、
前記RIT Data Request Frameを受信した後、前記対象データを送信する前に、該RIT Data Request Frameに示される前記受信機のアドレス情報を前記対象データとは別個のフレームで該受信機に送信し、
前記受信側制御部は、
受信待受状態において自機のアドレス情報を受信した場合にのみ、続いて送信された、自機のアドレス情報が格納されたフレームとは別個のフレームに格納された前記対象データを受信することを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system for performing RIT communication in which a receiver periodically attempts to transmit a RIT Data Request Frame to a transmitter,
The receiver,
After transmitting the RIT Data Request Frame to the transmitter, a reception-side control unit that is in a reception standby state for a predetermined period,
The transmitter is
If there is target data that is data to be transmitted, it enters a reception standby state. When the RIT Data Request Frame is received from the receiver in the reception standby state, the transmission-side control unit transmits the target data to the receiver. With
The receiving side control unit,
Prior to the transmission of the RIT Data Request Frame, carrier sense for measuring the received radio wave intensity of the frequency band is performed by shifting to a reception standby state of the frequency band used for transmission, and the received radio wave intensity of the frequency band is set to a threshold. Is exceeded, the reception standby state is not continued, the reception standby state is released, the transmission of the current RIT Data Request Frame is stopped, and the carrier is not transmitted until the next transmission timing of the RIT Data Request Frame. Pause sense ,
The transmitting side control unit,
After receiving the RIT Data Request Frame, before transmitting the target data, the address information of the receiver indicated in the RIT Data Request Frame is transmitted to the receiver in a frame separate from the target data,
The receiving side control unit,
Only when the address information of the own device is received in the reception standby state, is the subsequent transmission of the target data stored in a frame different from the frame in which the address information of the own device is stored. A wireless communication system, characterized by:
前記受信側制御部は、
アドレス情報として前記受信機のアドレス情報のみが含まれる前記RIT Data Request Frameを前記送信機に対して送信することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
The receiving side control unit,
The wireless communication system according to claim 1, wherein the RIT Data Request Frame including only the address information of the receiver as address information is transmitted to the transmitter.
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