JP7577495B2 - Wireless communication device, information processing device, wireless communication method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信技術に関する。 The present invention relates to wireless communication technology.
バッテリセルの電圧をモニタするシステムや工場における機器の動作状況をモニタするシステムのような、有線通信を利用して多数のセンサ装置からゲートウェイにセンサデータを収集するセンサデータ収集システムが知られている。 Sensor data collection systems are known that use wired communication to collect sensor data from multiple sensor devices to a gateway, such as systems that monitor the voltage of battery cells and systems that monitor the operating status of equipment in a factory.
近年、センサデータ収集システムにおいて、有線通信を無線通信に置き換える需要が高まっている。その中でも低消費電力の無線通信であるBluetooth(登録商標) LE(Low Energy)の利用が注目されている。 In recent years, there has been an increasing demand to replace wired communication with wireless communication in sensor data collection systems. Among these, the use of Bluetooth (registered trademark) LE (Low Energy), a low-power wireless communication, has been attracting attention.
Bluetooth LEを使用して多数のセンサ装置からセンサデータを収集する場合、センサデータを受信するゲートウェイ(Master)とセンサデータを送信するセンサ装置(Slave)との間で接続(Connection)を確立して通信を行う方法が採用される。この方法においては、1つのゲートウェイと接続できるセンサ装置の数は多くても数十台が上限となる。それより多い台数のセンサ装置からセンサデータを収集する場合には、複数のゲートウェイを使用する必要がある。 When collecting sensor data from multiple sensor devices using Bluetooth LE, a method is adopted in which a connection is established between a gateway (Master) that receives the sensor data and a sensor device (Slave) that transmits the sensor data, and communication is carried out. With this method, the maximum number of sensor devices that can be connected to one gateway is several dozen. To collect sensor data from a greater number of sensor devices, multiple gateways must be used.
複数のゲートウェイを設置した環境では、Bluetooth LEの仕様上、あるゲートウェイとその配下のセンサ装置との通信と別のゲートウェイとその配下のセンサ装置との通信とが同時刻に同じチャネルで行われる状況が発生し得る。この状況では、電波の干渉が発生して通信が阻害され、その結果としてセンサデータが失われることがある。 In an environment where multiple gateways are installed, due to the specifications of Bluetooth LE, a situation may arise in which communication between one gateway and its subordinate sensor devices and communication between another gateway and its subordinate sensor devices are carried out at the same time and on the same channel. In this situation, radio wave interference occurs, disrupting communication, which may result in the loss of sensor data.
Bluetooth LEでは、周波数ホッピングにより通信に使用するチャネルを時間とともに変化させる。これにより、上記のような干渉が発生したとしても時間経過で干渉を回避できるようになっている。 Bluetooth LE uses frequency hopping to change the channel used for communication over time. This makes it possible to avoid interference over time, even if the above-mentioned interference does occur.
センサデータ収集システムでは、多数のセンサ装置から短い時間間隔で継続的に欠落なくセンサデータを取得することが必要とされる場合がある。言い換えると、センサデータの喪失がシステムとして無視できない場合が存在する。Bluetooth LEの周波数ホッピングは、電波干渉の発生を確実に回避できるというものではなく、Bluetooth LEを使用する複数のゲートウェイが近接する環境では、電波干渉によるセンサデータの喪失が発生する。 In a sensor data collection system, it may be necessary to continuously obtain sensor data from a large number of sensor devices at short time intervals without any loss. In other words, there are cases where the loss of sensor data cannot be ignored as a system. The frequency hopping of Bluetooth LE does not ensure that radio interference can be avoided, and in an environment where multiple gateways using Bluetooth LE are in close proximity, loss of sensor data due to radio interference will occur.
特許文献1は、周波数ホッピング方式スペクトラム拡散近距離無線通信の音声リンクが近距離空間に複数存在する場合でも、電波干渉によるパケットエラーが発生しないようにする技術を開示している。特許文献1の技術は、互いに重ならない複数のAFH(Adaptive Frequency Hopping)チャネルマップを予め用意し、主装置が、親機のTEN番号(内線端末番号)に応じて異なるチャネルマップを親機に割り当てる。特許文献1の技術では、選択できるチャネルマップが限られるため、親機の数が既知でなければならない。例えば、チャネルマップの数が親機の数より少ない場合、電波干渉が発生することになり、チャネルマップの数が親機の数より多い場合、通信帯域を無駄に狭めることになる。 Patent Document 1 discloses a technology that prevents packet errors caused by radio interference even when multiple voice links of frequency hopping spread spectrum short-distance wireless communication exist in a short distance space. The technology of Patent Document 1 prepares multiple non-overlapping AFH (Adaptive Frequency Hopping) channel maps in advance, and the main unit assigns different channel maps to the base unit according to the base unit's TEN number (extension terminal number). In the technology of Patent Document 1, the number of selectable channel maps is limited, so the number of base units must be known. For example, if the number of channel maps is smaller than the number of base units, radio interference will occur, and if the number of channel maps is greater than the number of base units, the communication bandwidth will be unnecessarily narrowed.
特許文献1の技術は、Bluetooth(Classic)に標準搭載されるAFH機能により親機が使用するチャネルの初期値を決定するので、最初は電波干渉が発生しないが、その効果は時間とともに解消される。 The technology in Patent Document 1 uses the AFH function that is standard on Bluetooth (Classic) to determine the initial channel used by the parent device, so no radio interference occurs at first, but the effect disappears over time.
Bluetooth LEは、AFH機能を実装していない。このため、Bluetooth LEを使用するセンサデータ収集システムに特許文献1の技術を適用することはできない。 Bluetooth LE does not implement the AFH function. For this reason, the technology of Patent Document 1 cannot be applied to a sensor data collection system that uses Bluetooth LE.
Bluetooth LEのような無線通信を使用するセンサデータ収集システムにおいて、最初から干渉が発生しないとともに、干渉の発生が永続的に回避できることが求められている。 In sensor data collection systems that use wireless communication such as Bluetooth LE, there is a demand for interference to not occur from the start and for interference to be permanently avoided.
本発明の一実施形態に係る、単一のマスタノードと少なくとも1つのスレーブノードとを含むネットワークにおける前記マスタノードに対応する無線通信装置は、他の無線通信装置からビーコン信号を受信するスキャン処理を行うスキャン部と、前記スキャン処理の結果に基づいて、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの数及び前記無線通信装置の順番を決定する決定部と、前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から1つのチャネルマップを選択する選択部と、前記選択されたチャネルマップに従って、前記少なくとも1つのスレーブノードと通信する第1通信部と、を備える。 In one embodiment of the present invention, a wireless communication device corresponding to a single master node in a network including the master node and at least one slave node includes a scanning unit that performs a scanning process to receive beacon signals from other wireless communication devices, a determination unit that determines the number of master nodes present in the surrounding environment of the wireless communication device and the order of the wireless communication devices based on the result of the scanning process, a selection unit that selects one channel map from a plurality of predetermined channel maps based on the determined number of master nodes and the determined order, and a first communication unit that communicates with the at least one slave node according to the selected channel map.
本発明によれば、ネットワーク間の電波干渉を回避する技術が提供される。 The present invention provides technology to avoid radio interference between networks.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
[構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る通信システム100を概略的に示している。図1に示すように、通信システム100は、複数のゲートウェイ110、複数のセンサ装置120、及びサーバ装置130を備える。通信システム100は、サーバ装置130がゲートウェイ110を介してセンサ装置120からセンサデータを収集するIoTネットワークである。
[composition]
Fig. 1 is a schematic diagram of a communication system 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, the communication system 100 includes a plurality of gateways 110, a plurality of sensor devices 120, and a server device 130. The communication system 100 is an IoT network in which the server device 130 collects sensor data from the sensor devices 120 via the gateways 110.
センサ装置120は、センサ装置120が設置された場所又は機器の状態を測定し、状態の測定結果を含むセンサデータを生成する。 The sensor device 120 measures the state of the location or equipment in which the sensor device 120 is installed and generates sensor data including the state measurement results.
ゲートウェイ110は、センサ装置120とサーバ装置130との間で信号を中継する。例えば、ゲートウェイ110は、センサ装置120からセンサデータを受信し、このセンサデータをサーバ装置130に送信する。 The gateway 110 relays signals between the sensor device 120 and the server device 130. For example, the gateway 110 receives sensor data from the sensor device 120 and transmits the sensor data to the server device 130.
ゲートウェイ110とセンサ装置120との間の通信には、Bluetooth LEなどの無線通信を使用する。本実施形態では、Bluetooth LEを使用する。Bluetooth LEでは、単一のマスタノードと当該マスタノードに接続された少なくとも1つのスレーブノードとによりネットワークが形成される。マスタノードがネットワークの通信を制御する。例えば、マスタノードは使用すべき周波数チャネルをスレーブノードに通知する。ゲートウェイ110はマスタノードとして使用される無線通信装置を備え、センサ装置120はスレーブノードとして使用される無線通信装置を備える。 For communication between the gateway 110 and the sensor device 120, wireless communication such as Bluetooth LE is used. In this embodiment, Bluetooth LE is used. In Bluetooth LE, a network is formed by a single master node and at least one slave node connected to the master node. The master node controls communication in the network. For example, the master node notifies the slave node of the frequency channel to be used. The gateway 110 is equipped with a wireless communication device used as the master node, and the sensor device 120 is equipped with a wireless communication device used as the slave node.
サーバ装置130とゲートウェイ110との間の通信には、無線通信を使用してもよく、有線通信を使用してもよい。無線通信を使用する場合には、ゲートウェイ110とセンサ装置120との間の通信で使用する周波数帯(2.4GHz帯)とは異なる周波数帯を使用する無線通信を使用し得る。本実施形態では、5GHz帯のWi-Fiを使用する。 Communication between the server device 130 and the gateway 110 may be performed using wireless communication or wired communication. When using wireless communication, wireless communication using a frequency band different from the frequency band (2.4 GHz band) used for communication between the gateway 110 and the sensor device 120 may be used. In this embodiment, 5 GHz band Wi-Fi is used.
ゲートウェイ110の無線通信装置は、個々の通信エリア112を有する。通信エリア112は、ゲートウェイ110の無線通信装置により送信された無線信号が届く範囲に相当する。通信エリア112は互いに部分的に重なっている。ゲートウェイ110は互いの無線電波が届く範囲に配置される。好ましくは、ゲートウェイ110は他のシステムからの無線電波の影響を受けづらい環境に配置される。 The wireless communication device of the gateway 110 has an individual communication area 112. The communication area 112 corresponds to the range where the wireless signal transmitted by the wireless communication device of the gateway 110 can reach. The communication areas 112 partially overlap each other. The gateways 110 are placed within the range where each other's wireless radio waves can reach. Preferably, the gateways 110 are placed in an environment where they are less susceptible to the influence of wireless radio waves from other systems.
図1に示す例では、通信システム100は、3つのゲートウェイ110-1、110-2、110-3を備える。ゲートウェイ110-1、110-2、110-3はそれぞれ、通信エリア112-1、112-2、112-3を有する。通信エリア112-1、112-2、112-3は、互いに部分的に重なっている。ゲートウェイ110-1はセンサ装置120-1~120-6と通信し、ゲートウェイ110-1及びセンサ装置120-1~120-6がネットワークを形成する。ゲートウェイ110-2はセンサ装置120-7~120-12と通信し、ゲートウェイ110-2及びセンサ装置120-7~120-12が別のネットワークを形成する。ゲートウェイ110-3はセンサ装置120-13~120-18と通信し、ゲートウェイ110-3及びセンサ装置120-13~120-18がさらに別のネットワークを形成する。 In the example shown in FIG. 1, the communication system 100 has three gateways 110-1, 110-2, and 110-3. The gateways 110-1, 110-2, and 110-3 have communication areas 112-1, 112-2, and 112-3, respectively. The communication areas 112-1, 112-2, and 112-3 partially overlap each other. The gateway 110-1 communicates with sensor devices 120-1 to 120-6, and the gateway 110-1 and the sensor devices 120-1 to 120-6 form a network. The gateway 110-2 communicates with sensor devices 120-7 to 120-12, and the gateway 110-2 and the sensor devices 120-7 to 120-12 form another network. Gateway 110-3 communicates with sensor devices 120-13 to 120-18, and gateway 110-3 and sensor devices 120-13 to 120-18 form yet another network.
図1において破線で囲まれる領域では、Bluetooth LEを使用するネットワーク間の電波干渉が発生し得る。電波干渉はセンサデータの喪失を引き起こすことがある。本実施形態では、通信システム100は、ネットワーク間の電波干渉を回避するために、ネットワークが異なる周波数チャネルを使用するように制御される。ネットワークが異なるチャネルを使用するように制御する方法については後述する。 In the area surrounded by the dashed line in FIG. 1, radio interference between networks using Bluetooth LE may occur. Radio interference may cause loss of sensor data. In this embodiment, the communication system 100 controls the networks to use different frequency channels in order to avoid radio interference between the networks. A method for controlling the networks to use different channels will be described later.
図2は、ゲートウェイ110の機能構成の一例を概略的に示している。図2に示すゲートウェイ110は、図1に示したゲートウェイ110のうちの1つに対応する。図1に示したゲートウェイ110のうちの残りは、図2に示すゲートウェイ110と同じ機能構成を有することができる。 FIG. 2 shows an example of a schematic functional configuration of a gateway 110. The gateway 110 shown in FIG. 2 corresponds to one of the gateways 110 shown in FIG. 1. The remaining gateways 110 shown in FIG. 1 may have the same functional configuration as the gateway 110 shown in FIG. 2.
図2に示すように、ゲートウェイ110は、第1通信部202、アドバタイジング部204、スキャン部206、第2通信部208、制御部210、及び記憶部220を備える。制御部210は、第1通信部202、アドバタイジング部204、スキャン部206、第2通信部208、及び記憶部220を制御する。第1通信部202、アドバタイジング部204、スキャン部206、及び制御部210が本発明の無線通信装置に相当する。 As shown in FIG. 2, the gateway 110 includes a first communication unit 202, an advertising unit 204, a scanning unit 206, a second communication unit 208, a control unit 210, and a memory unit 220. The control unit 210 controls the first communication unit 202, the advertising unit 204, the scanning unit 206, the second communication unit 208, and the memory unit 220. The first communication unit 202, the advertising unit 204, the scanning unit 206, and the control unit 210 correspond to the wireless communication device of the present invention.
第1通信部202は、センサ装置120と無線通信する。上述したように、ゲートウェイ110とセンサ装置120との間の通信にはBluetooth LEを使用する。よって、第1通信部202は、Bluetooth LEに準拠する通信処理を行う。第1通信部202は、センサ装置120からセンサデータを受信する。 The first communication unit 202 wirelessly communicates with the sensor device 120. As described above, Bluetooth LE is used for communication between the gateway 110 and the sensor device 120. Therefore, the first communication unit 202 performs communication processing that complies with Bluetooth LE. The first communication unit 202 receives sensor data from the sensor device 120.
アドバタイジング部204は、BDアドレス(Bluetooth device address)とUUID(Universally Unique Identifier)とを含むアドバタイズメントパケットをブロードキャストするアドバタイジング処理を所定の時間間隔で行う。この時間間隔はアドバタイジングインターバルと呼ばれる。アドバタイジング処理は、37ch(ID=37のチャネル)でアドバタイズメントパケットをブロードキャストすることと、38chでアドバタイズメントパケットをブロードキャストすることと、39chでアドバタイズメントパケットをブロードキャストすることと、を含む。アドバタイズメントパケットはビーコン信号に相当する。BDアドレスは、デバイス固有情報であり、具体的には、Bluetooth機器に一意に割り当てられた識別情報である。UUIDは、例えば、サービスUUID(service UUID)である。 The advertising unit 204 performs advertising processing at a predetermined time interval, broadcasting an advertisement packet including a Bluetooth device address (BD address) and a universally unique identifier (UUID). This time interval is called an advertising interval. The advertising processing includes broadcasting an advertisement packet on 37ch (channel with ID=37), broadcasting an advertisement packet on 38ch, and broadcasting an advertisement packet on 39ch. The advertisement packet corresponds to a beacon signal. The Bluetooth address is device-specific information, and more specifically, is identification information uniquely assigned to a Bluetooth device. The UUID is, for example, a service UUID.
スキャン部206は、他のゲートウェイ110からアドバタイズメントパケットを受信するスキャン処理を所定の時間間隔で行う。この時間間隔はスキャンインターバルと呼ばれる。スキャン処理は、スキャンウィンドウと呼ばれる時間期間にわたって行われる。スキャン部206は、他のゲートウェイ110からアドバタイズメントパケットを受信した場合、受信したアドバタイズメントパケットを制御部210に送出する。 The scanning unit 206 performs a scanning process to receive advertisement packets from other gateways 110 at a predetermined time interval. This time interval is called a scan interval. The scanning process is performed over a time period called a scan window. When the scanning unit 206 receives an advertisement packet from another gateway 110, it sends the received advertisement packet to the control unit 210.
制御部210はチャネル設定を行う。チャネル設定は、センサ装置120との通信に使用するチャネルを設定する処理である。制御部210は、チャネル設定を行うために記憶部220に記憶されているチャネル情報を参照する。チャネル情報は、複数のチャネルマップをマスタノード数と順番の組に関連付けた情報である。各チャネルマップはチャネルのセットを示す。制御部210は、決定部212及び選択部214を備える。 The control unit 210 performs channel setting. Channel setting is a process for setting a channel to be used for communication with the sensor device 120. The control unit 210 refers to the channel information stored in the storage unit 220 to perform channel setting. The channel information is information that associates multiple channel maps with a set of the number of master nodes and an order. Each channel map indicates a set of channels. The control unit 210 includes a determination unit 212 and a selection unit 214.
決定部212は、スキャン部206によるスキャン処理の結果に基づいて、自身(ゲートウェイ110の無線通信装置)の周囲環境に存在するマスタノードの数及び自身の順番(順位)を決定する。ゲートウェイ110の周囲環境はゲートウェイ110が設置された環境を示す。決定部212は、所定の情報(本実施形態ではUUID)を含むアドバタイズメントパケットを送信する無線通信装置の数に基づいてマスタノードの数を決定する。具体的には、決定部212は、UUIDを含むアドバタイズメントパケットを送信する無線通信装置に1を加算した値をマスタノードの数とする。決定部212は、自身のBDアドレスと受信されたアドバタイズメントパケットに含まれるBDアドレスとの比較に基づいて順番を決定する。例えば、決定部212は、自身のBDアドレスと受信されたアドバタイズメントパケットに含まれるBDアドレスとを含む複数のBDアドレスの中で自身のBDアドレスが何番目に大きいかに応じて順番を決定する。 The determination unit 212 determines the number of master nodes present in the surrounding environment of itself (wireless communication device of the gateway 110) and its own order (ranking) based on the result of the scan process by the scan unit 206. The surrounding environment of the gateway 110 indicates the environment in which the gateway 110 is installed. The determination unit 212 determines the number of master nodes based on the number of wireless communication devices that transmit advertisement packets including predetermined information (UUID in this embodiment). Specifically, the determination unit 212 sets the number of master nodes to a value obtained by adding 1 to the number of wireless communication devices that transmit advertisement packets including UUID. The determination unit 212 determines the order based on a comparison between its own BD address and the BD address included in the received advertisement packet. For example, the determination unit 212 determines the order according to the order in which its own BD address is the largest among multiple BD addresses including its own BD address and the BD address included in the received advertisement packet.
選択部214は、決定部212により決定されたマスタノードの数及び順番に基づいて、複数のチャネルマップの中から1つのチャネルマップを選択する。具体的には、選択部214は、記憶部220に記憶されているチャネル情報を参照し、チャネル情報に含まれる複数のチャネルマップの中から、決定されたマスタノード数の及び順番の組に関連付けられているチャネルマップを選択する。 The selection unit 214 selects one channel map from among the multiple channel maps based on the number and order of master nodes determined by the determination unit 212. Specifically, the selection unit 214 refers to the channel information stored in the storage unit 220, and selects a channel map associated with the determined combination of the number and order of master nodes from among the multiple channel maps included in the channel information.
第1通信部202は、選択部214により選択されたチャネルマップに従ってセンサ装置120と通信する。第1通信部202は、選択されたチャネルマップのチャネル間で周波数を変更(ホッピング)しながら通信を行う。 The first communication unit 202 communicates with the sensor device 120 according to the channel map selected by the selection unit 214. The first communication unit 202 communicates while changing (hopping) the frequency between the channels of the selected channel map.
第2通信部208は、サーバ装置130と通信する。上述したように、ゲートウェイ110とサーバ装置130との間の通信にはWi-Fiを使用する。よって、第2通信部208は、Wi-Fiに準拠する通信処理を行う。第2通信部208は、制御部210を介して第1通信部202からセンサデータを受け取り、センサデータをサーバ装置130に送信する。 The second communication unit 208 communicates with the server device 130. As described above, Wi-Fi is used for communication between the gateway 110 and the server device 130. Therefore, the second communication unit 208 performs communication processing that complies with Wi-Fi. The second communication unit 208 receives sensor data from the first communication unit 202 via the control unit 210 and transmits the sensor data to the server device 130.
図3は、記憶部220に記憶されているチャネル情報の一例を示している。上述したように、チャネル情報は、複数のチャネルマップをマスタノード数と順番の組に関連付けた情報である。図3に示す例では、チャネルマップ{0ch,2ch,4ch,・・・,34ch,36ch}は、2台のマスタノード数と1番目の順番の組に関連付けられている。チャネルマップ{1ch,3ch,5ch,・・・,33ch,35ch}は、2台のマスタノード数と2番目の順番の組に関連付けられている。2台のマスタノード数に関連付けられているこれら2つのチャネルマップは重なり合わない。 Figure 3 shows an example of channel information stored in the storage unit 220. As described above, the channel information is information that associates multiple channel maps with a set of master node numbers and orders. In the example shown in Figure 3, the channel map {0ch, 2ch, 4ch, ..., 34ch, 36ch} is associated with a set of two master node numbers and the first order. The channel map {1ch, 3ch, 5ch, ..., 33ch, 35ch} is associated with a set of two master node numbers and the second order. These two channel maps associated with two master node numbers do not overlap.
チャネルマップ{0ch,3ch,6ch,・・・,33ch,36ch}は、3台のマスタノード数と1番目の順番の組に関連付けられている。チャネルマップ{1ch,4ch,7ch,・・・,31ch,34ch}は、3台のマスタノード数と2番目の順番の組に関連付けられている。チャネルマップ{2ch,5ch,8ch,・・・,32ch,35ch}は、3台のマスタノード数と3番目の順番の組に関連付けられている。3台のマスタノード数に関連付けられているこれら3つのチャネルマップは重なり合わない。 The channel map {0ch, 3ch, 6ch, ..., 33ch, 36ch} is associated with the set of three master node numbers and the first order. The channel map {1ch, 4ch, 7ch, ..., 31ch, 34ch} is associated with the set of three master node numbers and the second order. The channel map {2ch, 5ch, 8ch, ..., 32ch, 35ch} is associated with the set of three master node numbers and the third order. These three channel maps associated with three master node numbers do not overlap.
図4を参照してチャネル設定について説明する。ここでは、図3に示すチャネル情報を使用するものとする。図4に示すように、マスタノードとして使用される無線通信装置を備えるゲートウェイ110-1、110-2、110-3が近接して配置されている。ゲートウェイ110-1は、BDアドレス“XX:XX:XX:・・・”を含むアドバタイズメントパケットをブロードキャストする。ゲートウェイ110-2は、BDアドレス“YY:YY:YY:・・・”を含むアドバタイズメントパケットをブロードキャストする。ゲートウェイ110-1は、BDアドレス“ZZ:ZZ:ZZ:・・・”を含むアドバタイズメントパケットをブロードキャストする。 The channel setting will be described with reference to FIG. 4. Here, it is assumed that the channel information shown in FIG. 3 is used. As shown in FIG. 4, gateways 110-1, 110-2, and 110-3 equipped with wireless communication devices used as master nodes are arranged in close proximity. Gateway 110-1 broadcasts an advertisement packet including a BD address "XX:XX:XX:...". Gateway 110-2 broadcasts an advertisement packet including a BD address "YY:YY:YY:...". Gateway 110-1 broadcasts an advertisement packet including a BD address "ZZ:ZZ:ZZ:...".
ゲートウェイ110-1は、スキャン処理を行い、その結果としてゲートウェイ110-2、110-3を発見する。言い換えると、ゲートウェイ110-1は、干渉を発生させる電波を発する機器が2台近くに存在することを認識する。ゲートウェイ110-1は、自身の周囲環境に3台のマスタノード(具体的にはゲートウェイ110-1、110-2、110-3のマスタノード)が存在することを認識する。ゲートウェイ110-2、110-3も同様に自身の周囲環境に3台のマスタノードが存在することを認識する。 Gateway 110-1 performs a scan process and discovers gateways 110-2 and 110-3 as a result. In other words, gateway 110-1 recognizes that there are two devices nearby that emit radio waves that cause interference. Gateway 110-1 recognizes that there are three master nodes in its surrounding environment (specifically, the master nodes of gateways 110-1, 110-2, and 110-3). Gateways 110-2 and 110-3 similarly recognize that there are three master nodes in their surrounding environment.
BDアドレス“XX:XX:XX:・・・”はBDアドレス“YY:YY:YY:・・・”より大きく、BDアドレス“YY:YY:YY:・・・”はBDアドレス“ZZ:ZZ:ZZ:・・・”より大きいとする。この場合、ゲートウェイ110-1は自身の順番を1番目と認識し、ゲートウェイ110-2は自身の順番を2番目と認識し、ゲートウェイ110-3は自身の順番を3番目と認識する。 Let us assume that BD address "XX:XX:XX:..." is greater than BD address "YY:YY:YY:...", which is greater than BD address "ZZ:ZZ:ZZ:...". In this case, gateway 110-1 recognizes its own turn as first, gateway 110-2 recognizes its own turn as second, and gateway 110-3 recognizes its own turn as third.
ゲートウェイ110-1は、マスタノードの数が3台であり、順番が1番目であると決定する。ゲートウェイ110-1は、センサ装置120との通信にチャネルマップ{0ch,3ch,6ch,・・・,33ch,36ch}を使用することを決定する。同様にして、ゲートウェイ110-2はチャネルマップ{1ch,4ch,7ch,・・・,31ch,34ch}の使用を決定し、ゲートウェイ110-3はチャネルマップ{2ch,5ch,8ch,・・・,32ch,35ch}の使用を決定する。 Gateway 110-1 determines that the number of master nodes is three and that it is first in order. Gateway 110-1 determines to use channel map {0ch, 3ch, 6ch, ..., 33ch, 36ch} for communication with sensor device 120. Similarly, gateway 110-2 determines to use channel map {1ch, 4ch, 7ch, ..., 31ch, 34ch}, and gateway 110-3 determines to use channel map {2ch, 5ch, 8ch, ..., 32ch, 35ch}.
このようにして、ゲートウェイ110-1、110-2、110-3は異なるチャネルを使用する。これにより、ネットワーク間での干渉が発生することが回避される。 In this way, gateways 110-1, 110-2, and 110-3 use different channels, which avoids interference between the networks.
図5は、図2に示したゲートウェイ110を実現するハードウェア構成例を概略的に示している。図5に示すように、ゲートウェイ110は、プロセッサ502、RAM(Random Access Memory)504、プログラムメモリ506、ストレージデバイス508、通信インタフェース510、及びバス516を備える。プロセッサ502は、バス516を介して、RAM504、プログラムメモリ506、ストレージデバイス508、及び通信インタフェース510と信号をやり取りする。 Figure 5 shows an outline of an example of a hardware configuration for realizing the gateway 110 shown in Figure 2. As shown in Figure 5, the gateway 110 includes a processor 502, a RAM (Random Access Memory) 504, a program memory 506, a storage device 508, a communication interface 510, and a bus 516. The processor 502 exchanges signals with the RAM 504, the program memory 506, the storage device 508, and the communication interface 510 via the bus 516.
プロセッサ502は、典型的には、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)などの汎用回路を含む。RAM504はワーキングメモリとしてプロセッサ502により使用される。RAM504はSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)などの揮発性メモリを含む。プログラムメモリ506は、チャネル設定プログラムなど、プロセッサ502により実行されるプログラムを記憶する。プログラムはコンピュータ実行可能命令を含む。プログラムメモリ506として、例えば、ROM(Read-Only Memory)が使用される。プロセッサ502は、プログラムメモリ506に記憶されたプログラムをRAM504に展開し、プログラムを解釈及び実行する。チャネル設定プログラムは、プロセッサ502により実行されたときに、決定部212及び選択部214に関して説明する処理をプロセッサ502に実行させる。 The processor 502 typically includes general-purpose circuits such as a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphics Processing Unit). The RAM 504 is used by the processor 502 as a working memory. The RAM 504 includes a volatile memory such as an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory). The program memory 506 stores programs executed by the processor 502, such as a channel setting program. The programs include computer-executable instructions. For example, a ROM (Read-Only Memory) is used as the program memory 506. The processor 502 loads the program stored in the program memory 506 into the RAM 504, and interprets and executes the program. When the channel setting program is executed by the processor 502, it causes the processor 502 to execute the processes described with respect to the determination unit 212 and the selection unit 214.
通信制御プログラムなどのプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態でゲートウェイ110に提供されてよい。この場合、例えば、ゲートウェイ110は、記憶媒体からデータを読み出すドライブを備え、記憶媒体からプログラムを取得する。記憶媒体の例は、磁気ディスク、光ディスク(CD-ROM、CD-R、DVD-ROM、DVD-Rなど)、光磁気ディスク(MOなど)、半導体メモリを含む。また、プログラムをネットワーク上のサーバに格納し、ゲートウェイ110がサーバからプログラムをダウンロードするようにしてもよい。 Programs such as the communication control program may be provided to the gateway 110 in a state where they are stored in a computer-readable storage medium. In this case, for example, the gateway 110 is provided with a drive that reads data from the storage medium, and acquires the program from the storage medium. Examples of storage media include magnetic disks, optical disks (CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, DVD-R, etc.), magneto-optical disks (MO, etc.), and semiconductor memories. The program may also be stored on a server on the network, and the gateway 110 may download the program from the server.
ストレージデバイス508はチャネル情報などのデータを記憶する。ストレージデバイス508は、ハードディスクドライブ(HDD)又はソリッドステートドライブ(SSD)などの不揮発性メモリを含む。ストレージデバイス508の一部領域がプログラムメモリ506として使用されてもよい。 The storage device 508 stores data such as channel information. The storage device 508 includes a non-volatile memory such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD). A portion of the storage device 508 may be used as the program memory 506.
通信インタフェース510は、外部装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース510は、センサ装置120と通信するために、Bluetooth LEモジュール512を含む。Bluetooth LEモジュール512は、プロセッサとメモリとを含む処理回路、RF(Radio Frequency)回路、及びアンテナを備える。Bluetooth LEモジュール512はチップ(LSIチップ)として提供されてよい。Bluetooth LEモジュール512には、BDアドレスが割り当てられている。 The communication interface 510 is an interface for communicating with an external device. The communication interface 510 includes a Bluetooth LE module 512 for communicating with the sensor device 120. The Bluetooth LE module 512 includes a processing circuit including a processor and a memory, an RF (Radio Frequency) circuit, and an antenna. The Bluetooth LE module 512 may be provided as a chip (LSI chip). A BD address is assigned to the Bluetooth LE module 512.
通信インタフェース510は、サーバ装置130と通信するために、Wi-Fiモジュール514をさらに含む。ゲートウェイ110とサーバ装置130との間の通信が有線通信である実施形態では、通信インタフェース510は、Wi-Fiモジュール514に代えて有線モジュールを含む。 The communication interface 510 further includes a Wi-Fi module 514 for communicating with the server device 130. In an embodiment in which the communication between the gateway 110 and the server device 130 is wired communication, the communication interface 510 includes a wired module instead of the Wi-Fi module 514.
図4に示したハードウェア構成例では、第1通信部202、アドバタイジング部204、及びスキャン部206は、Bluetooth LEモジュール512により実現される。第2通信部208はWi-Fiモジュール514により実現される。制御部210はプロセッサ502により実現される。記憶部220はストレージデバイス508により実現される。 In the example hardware configuration shown in FIG. 4, the first communication unit 202, advertising unit 204, and scanning unit 206 are realized by a Bluetooth LE module 512. The second communication unit 208 is realized by a Wi-Fi module 514. The control unit 210 is realized by a processor 502. The memory unit 220 is realized by a storage device 508.
なお、制御部210は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)又はFPGA(Field Programmable Gate Array)などの専用回路で実施されてもよい。制御部210に含まれる決定部212及び選択部214と記憶部220とはBluetooth LEモジュール512により実現されてもよい。 The control unit 210 may be implemented as a dedicated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array). The decision unit 212 and selection unit 214 included in the control unit 210 and the storage unit 220 may be realized by a Bluetooth LE module 512.
図6は、センサ装置120の機能構成の一例を概略的に示している。図6に示すセンサ装置120は、図1に示したセンサ装置120のうちの1つに対応する。図1に示したセンサ装置120のうちの残りは、図6に示すセンサ装置120と同じ機能構成を有することができる。 Figure 6 shows an example of a schematic functional configuration of a sensor device 120. The sensor device 120 shown in Figure 6 corresponds to one of the sensor devices 120 shown in Figure 1. The remaining sensor devices 120 shown in Figure 1 can have the same functional configuration as the sensor device 120 shown in Figure 6.
図6に示すように、センサ装置120は、センサ部602、通信部604、及び制御部606を備える。制御部606は、センサ部602及び通信部604を制御する。 As shown in FIG. 6, the sensor device 120 includes a sensor unit 602, a communication unit 604, and a control unit 606. The control unit 606 controls the sensor unit 602 and the communication unit 604.
センサ部602は、センサ装置120が設置されている場所又は機器の状態を測定し、状態の測定結果を示すセンサデータを生成する。センサ部602は、制御部606を介して通信部604にセンサデータを送出する。 The sensor unit 602 measures the state of the location or equipment in which the sensor device 120 is installed, and generates sensor data indicating the state measurement results. The sensor unit 602 sends the sensor data to the communication unit 604 via the control unit 606.
通信部604は、ゲートウェイ110と通信する。上述したように、ゲートウェイ110とセンサ装置120との間の通信にはBluetooth LEを使用する。よって、通信部604は、Bluetooth LEに準拠する通信処理を行う。通信部604は、ゲートウェイ110にセンサデータを送信する。 The communication unit 604 communicates with the gateway 110. As described above, Bluetooth LE is used for communication between the gateway 110 and the sensor device 120. Therefore, the communication unit 604 performs communication processing that complies with Bluetooth LE. The communication unit 604 transmits sensor data to the gateway 110.
図7は、図6に示したセンサ装置120を実現するハードウェア構成例を概略的に示している。図7に示すように、センサ装置120は、プロセッサ702、RAM704、プログラムメモリ706、ストレージデバイス708、Bluetooth LEモジュール710、センサ712、及びバス714を備える。プロセッサ702は、バス714を介して、RAM704、プログラムメモリ706、ストレージデバイス708、Bluetooth LEモジュール710、及びセンサ712と信号をやり取りする。 Figure 7 shows an outline of an example of a hardware configuration for implementing the sensor device 120 shown in Figure 6. As shown in Figure 7, the sensor device 120 includes a processor 702, a RAM 704, a program memory 706, a storage device 708, a Bluetooth LE module 710, a sensor 712, and a bus 714. The processor 702 exchanges signals with the RAM 704, the program memory 706, the storage device 708, the Bluetooth LE module 710, and the sensor 712 via the bus 714.
プロセッサ702は、典型的には、CPU、GPUなどの汎用回路を含む。RAM704はワーキングメモリとしてプロセッサ702により使用される。RAM704はSDRAMなどの揮発性メモリを含む。プログラムメモリ706は、制御プログラムなど、プロセッサ702により実行されるプログラムを記憶する。プログラムメモリ706として、例えば、ROMが使用される。プロセッサ702は、プログラムメモリ706に記憶されたプログラムをRAM704に展開し、プログラムを解釈及び実行する。制御プログラムは、プロセッサ702により実行されたときに、制御部606に関して説明する処理をプロセッサ702に実行させる。 The processor 702 typically includes general-purpose circuits such as a CPU and a GPU. The RAM 704 is used by the processor 702 as a working memory. The RAM 704 includes a volatile memory such as an SDRAM. The program memory 706 stores programs executed by the processor 702, such as a control program. For example, a ROM is used as the program memory 706. The processor 702 expands the program stored in the program memory 706 into the RAM 704, and interprets and executes the program. When the control program is executed by the processor 702, it causes the processor 702 to execute the processing described with respect to the control unit 606.
ストレージデバイス708はセンサデータなどのデータを記憶する。ストレージデバイス708は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリを含む。ストレージデバイス708の一部領域がプログラムメモリ706として使用されてもよい。 The storage device 708 stores data such as sensor data. The storage device 708 includes a non-volatile memory such as a flash memory. A portion of the storage device 708 may be used as the program memory 706.
Bluetooth LEモジュール710は、ゲートウェイ110と通信するためのインタフェースである。Bluetooth LEモジュール710は、プロセッサとメモリとを含む処理回路、RF回路、及びアンテナを備える。Bluetooth LEモジュール710はチップ(LSIチップ)として提供されてよい。 The Bluetooth LE module 710 is an interface for communicating with the gateway 110. The Bluetooth LE module 710 includes a processing circuit including a processor and a memory, an RF circuit, and an antenna. The Bluetooth LE module 710 may be provided as a chip (LSI chip).
センサ712は、センサ装置120が設置されている場所又は機器の状態を測定してセンサデータを生成する。センサ712の例は、温度センサ、加速度センサ、角速度センサを含む。 The sensor 712 measures the state of the location or equipment in which the sensor device 120 is installed and generates sensor data. Examples of the sensor 712 include a temperature sensor, an acceleration sensor, and an angular velocity sensor.
図7に示したハードウェア構成例では、通信部604はBluetooth LEモジュール710により実現される。制御部606はプロセッサ702により実現される。 In the example hardware configuration shown in FIG. 7, the communication unit 604 is realized by a Bluetooth LE module 710. The control unit 606 is realized by a processor 702.
なお、制御部606は、ASIC又はFPGAなどの専用回路で実施されてもよい。 The control unit 606 may be implemented as a dedicated circuit such as an ASIC or FPGA.
[動作]
図8は、ゲートウェイ110により実行されるチャネル設定の手順例を概略的に示している。
[Action]
FIG. 8 illustrates an example of a channel setup procedure performed by the gateway 110.
図8のステップS801において、ゲートウェイ110が起動される。これに伴って、ゲートウェイ110のBluetooth LEモジュール512がアクティブになる。 In step S801 of FIG. 8, the gateway 110 is started. Accordingly, the Bluetooth LE module 512 of the gateway 110 becomes active.
ステップS802において、ゲートウェイ110は、一定期間、アドバタイジング処理及びスキャン処理を行う。例えば、アドバタイジング部204は、BDアドレスとUUIDとを含むアドバタイズメントパケットを周期的にブロードキャストし、スキャン部206は、アドバタイズメントパケットを受信するスキャン処理を行う。 In step S802, the gateway 110 performs advertising and scanning processes for a certain period of time. For example, the advertising unit 204 periodically broadcasts an advertisement packet including a BD address and a UUID, and the scanning unit 206 performs scanning to receive the advertisement packet.
ステップS803において、決定部212は、スキャン処理の結果に基づいて、ゲートウェイ110の周囲環境に存在するマスタノードの数を決定する。例えば、決定部212は、UUIDを含むアドバタイズメントパケットを送信する無線通信装置の数に1を加算した値をマスタノードの数とする。スキャン処理の結果としてN台のマスタノードが発見された場合、決定部212は、マスタノードの数を(N+1)と決定する。 In step S803, the determination unit 212 determines the number of master nodes present in the surrounding environment of the gateway 110 based on the results of the scan process. For example, the determination unit 212 determines the number of master nodes to be the number of wireless communication devices that transmit advertisement packets including UUIDs plus 1. If N master nodes are discovered as a result of the scan process, the determination unit 212 determines the number of master nodes to be (N+1).
ステップS804において、決定部212は、スキャン処理の結果に基づいて、ゲートウェイ110の順番を決定する。具体的には、決定部212は、自身のBDアドレスとスキャン部206により受信されたアドバタイズメントパケットに含まれるBDアドレスとの比較に基づいて順番を決定する。スキャン処理の結果として発見されたN台のマスタノードを第1から第Nのマスタノードと称する。まず、決定部212は、変数Orderを初期化する(例えばOrder=1)。決定部212は、自身のBDアドレスを第1のマスタノードのBDアドレスと比較する。自身のBDアドレスが第1のマスタノードのBDアドレスより大きい場合には、決定部212は、変数Orderを変更せず、自身のBDアドレスを第2のマスタノードのBDアドレスと比較する。自身のBDアドレスが第1のマスタノードのBDアドレスより小さい場合には、決定部212は、変数Orderを1インクリメントし、続いて、自身のBDアドレスを第2のマスタノードのBDアドレスと比較する。この操作を繰り返して、決定部212は、自身のBDアドレスを第1から第NのマスタノードのBDアドレスと比較する。決定部212は、比較が終了したときの変数Orderの値を順位とする。 In step S804, the determination unit 212 determines the order of the gateways 110 based on the results of the scan process. Specifically, the determination unit 212 determines the order based on a comparison between its own BD address and the BD address included in the advertisement packet received by the scan unit 206. The N master nodes discovered as a result of the scan process are referred to as the first to Nth master nodes. First, the determination unit 212 initializes the variable Order (e.g., Order = 1). The determination unit 212 compares its own BD address with the BD address of the first master node. If its own BD address is larger than the BD address of the first master node, the determination unit 212 does not change the variable Order and compares its own BD address with the BD address of the second master node. If the BD address of the node itself is smaller than the BD address of the first master node, the determination unit 212 increments the variable Order by 1, and then compares the BD address of the node itself with the BD address of the second master node. By repeating this operation, the determination unit 212 compares the BD address of the node itself with the BD addresses of the first to Nth master nodes. The determination unit 212 sets the value of the variable Order at the end of the comparison as the ranking.
ステップS805において、選択部214は、決定部212により決定されたマスタノードの数及び順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から1つのチャネルマップを選択する。具体的には、選択部214は、記憶部220に記憶されているチャネル情報を参照し、決定部212により決定されたマスタノードの数及び順番に関連付けられているチャネルマップを選択する。図3に示されるチャネル情報では、決定部212が、マスタノード数が4台であり、順位が2番目であると決定した場合、選択部214は、チャネルマップ{1ch,5ch,9ch,・・・,29ch,33ch}を選択する。 In step S805, the selection unit 214 selects one channel map from among a plurality of predetermined channel maps based on the number and order of master nodes determined by the determination unit 212. Specifically, the selection unit 214 refers to the channel information stored in the storage unit 220 and selects a channel map associated with the number and order of master nodes determined by the determination unit 212. In the channel information shown in FIG. 3, if the determination unit 212 determines that the number of master nodes is four and that the order is second, the selection unit 214 selects the channel map {1ch, 5ch, 9ch, ..., 29ch, 33ch}.
ステップS806において、制御部210は、選択部214により選択されたチャネルマップを第1通信部202に適用する。第1通信部202は、選択されたチャネルマップに従って通信を行う。ゲートウェイ110は、センサ装置120との接続を確立する。ゲートウェイ110は接続確立時にチャネルマップをセンサ装置120に通知し、ゲートウェイ110及びセンサ装置120はチャネルマップに従って通信を行う。 In step S806, the control unit 210 applies the channel map selected by the selection unit 214 to the first communication unit 202. The first communication unit 202 communicates according to the selected channel map. The gateway 110 establishes a connection with the sensor device 120. When the connection is established, the gateway 110 notifies the sensor device 120 of the channel map, and the gateway 110 and the sensor device 120 communicate according to the channel map.
このようにして、ゲートウェイ110は、センサ装置120との通信に使用するチャネルマップを自立的に設定する。 In this way, the gateway 110 autonomously sets the channel map to be used for communication with the sensor device 120.
図8に示した例では、チャネル設定はゲートウェイ110が起動したときに実施される。チャネル設定は他のタイミングで実施されてもよい。 In the example shown in FIG. 8, the channel configuration is performed when the gateway 110 starts up. The channel configuration may also be performed at other times.
ネットワーク数が動的に変化しない場合には、チャネル設定は、ゲートウェイ110が起動したタイミング又はネットワークが通信を開始するタイミングで実施されてよい。この場合、ネットワークは、そのときに決定されたチャネルマップを継続して使用する。 If the number of networks does not change dynamically, channel setting may be performed when the gateway 110 is started or when the network starts communication. In this case, the network continues to use the channel map determined at that time.
ネットワーク数が動的に変化する場合には、チャネル設定はネットワーク稼働中の任意のタイミングで実施されてよい。ゲートウェイ110は、周期的にチャネル設定を実施してよい。また、ゲートウェイ110は、通信品質の劣化を検出した場合にチャネル設定を実施してよい。また、ゲートウェイ110は、サーバ装置130からの指示に従ってチャネル設定を実施してよい。 When the number of networks changes dynamically, channel setting may be performed at any time while the network is in operation. The gateway 110 may perform channel setting periodically. The gateway 110 may also perform channel setting when it detects a deterioration in communication quality. The gateway 110 may also perform channel setting according to instructions from the server device 130.
例えば、新たなネットワークが追加された後にゲートウェイ110がチャネル設定を実施した場合、ゲートウェイ110は、新たなマスタノードを発見し、その結果として新たなチャネルマップを使用するようになる。これにより、新たなネットワークの通信とも干渉を発生させずに通信を行うことができるようになる。また、いずれかのネットワークが除去された(ネットワーク数が減った)場合にも、チャネル設定の実施によりチャネルマップを変更してもよい。ゲートウェイ110は、ネットワークの動的な増減に対してもチャネル設定を自立して行うことができる。 For example, if gateway 110 performs channel setting after a new network is added, gateway 110 will discover a new master node and, as a result, will use a new channel map. This allows communication to be performed without causing interference with communication of the new network. Also, if any network is removed (the number of networks is reduced), the channel map may be changed by performing channel setting. Gateway 110 can perform channel setting independently even in response to dynamic increases and decreases in networks.
[効果]
以上のように、通信システム100に含まれるゲートウェイ110の各々は、アドバタイズメントパケットを受信するスキャン処理を行い、スキャン処理の結果に基づいて、ゲートウェイ110の周囲環境に存在するマスタノードの数及び自身の順番を決定し、決定されたマスタノードの数及び決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から1つのチャネルマップを選択し、選択されたチャネルマップに従って、センサ装置120と通信する。この構成では、ゲートウェイ110は、互いに異なるチャネルでセンサ装置120と通信するようになる。それにより、複数のゲートウェイ110を含む通信システム100においてネットワーク間の電波干渉が回避され、電波干渉によるセンサデータの喪失が防止される。その結果、センサ装置120により生成されたセンサデータはサーバ装置130に確実に到達することができるようになる。ゲートウェイ110は電波干渉によるデータの喪失が許容されないシステムに好適である。また、チャネル設定は、Bluetooth LEが搭載された通信LSIのBluetooth LEの無線通信仕様を構成するプログラムを改変することなしに実施することができる。
[effect]
As described above, each of the gateways 110 included in the communication system 100 performs a scan process to receive advertisement packets, and determines the number of master nodes present in the surrounding environment of the gateway 110 and its own order based on the result of the scan process, selects one channel map from a plurality of predetermined channel maps based on the determined number of master nodes and the determined order, and communicates with the sensor device 120 according to the selected channel map. In this configuration, the gateway 110 communicates with the sensor device 120 on channels different from each other. Thereby, radio interference between networks is avoided in the communication system 100 including a plurality of gateways 110, and loss of sensor data due to radio interference is prevented. As a result, the sensor data generated by the sensor device 120 can reliably reach the server device 130. The gateway 110 is suitable for a system in which data loss due to radio interference is not allowed. In addition, the channel setting can be implemented without modifying the program constituting the wireless communication specification of Bluetooth LE of the communication LSI equipped with Bluetooth LE.
複数のチャネルマップはマスタノード数と順番の組に関連付けられており、ゲートウェイ110は、複数のチャネルマップの中から決定されたマスタノードの数及び決定された順番に関連付けられたチャネルマップを選択する。これにより、すべての利用可能なチャネルがゲートウェイ110により使用される。例えば、2台のゲートウェイ110がある場合、一方のゲートウェイ110はチャネルマップ{0ch,2ch,4ch,・・・,34ch,36ch}を使用し、もう一方のゲートウェイ110はチャネルマップ{1ch,3ch,5ch,・・・,33ch,35ch}を使用し、すべてのチャネル0ch~35chが使用されることになる。チャネルを有効に使用することが可能である。 The multiple channel maps are associated with a combination of the number of master nodes and an order, and the gateway 110 selects from the multiple channel maps a channel map associated with the determined number of master nodes and the determined order. This allows all available channels to be used by the gateway 110. For example, if there are two gateways 110, one gateway 110 uses the channel map {0ch, 2ch, 4ch, ..., 34ch, 36ch}, and the other gateway 110 uses the channel map {1ch, 3ch, 5ch, ..., 33ch, 35ch}, and all channels 0ch to 35ch are used. The channels can be used effectively.
ゲートウェイ110は、無線通信装置(Bluetooth LEモジュール512)に一意に割り当てられた識別情報とスキャン処理の結果として発見された無線通信装置に一意に割り当てられた識別情報との比較に基づいて、順番を決定する。本実施形態では、識別情報はBDアドレスである。他の実施形態では、識別情報は無線通信装置のシリアルナンバーであってよい。これにより、ゲートウェイ110が互いに異なる順番になることが保証される。 The gateway 110 determines the order based on a comparison between the identification information uniquely assigned to the wireless communication device (Bluetooth LE module 512) and the identification information uniquely assigned to the wireless communication device discovered as a result of the scanning process. In this embodiment, the identification information is the BD address. In other embodiments, the identification information may be the serial number of the wireless communication device. This ensures that the gateways 110 are in a different order from each other.
ゲートウェイ110は、センサ装置120からセンサデータを受信し、センサデータをサーバ装置130に送信する。ゲートウェイ110は、他のゲートウェイ110と異なるチャネルを使用する。このため、電波干渉が発生せず、ゲートウェイ110はセンサ装置120からセンサデータを確実に受信することができる。その結果、データ喪失なしに、センサデータをサーバ装置130に集約することができる。 The gateway 110 receives sensor data from the sensor device 120 and transmits the sensor data to the server device 130. The gateway 110 uses a channel different from that of the other gateways 110. Therefore, no radio interference occurs, and the gateway 110 can reliably receive the sensor data from the sensor device 120. As a result, the sensor data can be aggregated in the server device 130 without data loss.
[変形例]
上述した実施形態では、ゲートウェイ110は、センサ装置120からサーバ装置130へセンサデータを転送する中継器である。ゲートウェイ110は、マスタノードとして使用される無線通信装置を含むマスター機器(情報処理装置)の一例である。他の実施形態では、マスター機器は、センサ装置120から受信したセンサデータを処理してもよい。この場合、マスター機器は第2通信部208を備えていなくてもよい。
[Modification]
In the above-described embodiment, the gateway 110 is a repeater that transfers sensor data from the sensor device 120 to the server device 130. The gateway 110 is an example of a master device (information processing device) that includes a wireless communication device used as a master node. In other embodiments, the master device may process the sensor data received from the sensor device 120. In this case, the master device may not include the second communication unit 208.
センサ装置120は、スレーブノードとして使用される無線通信装置を含むスレーブ機器の一例である。スレーブ機器は、スレーブ機器が設置されている場所又は機器の状態を制御する制御装置であってもよい。例えば、制御装置は、ゲートウェイ110を介してサーバ装置130から制御データを受信し、受信した制御データに従って制御を行う。なお、制御データはゲートウェイ110により生成されてもよい。例えば、制御装置がセンサ部602を備え、ゲートウェイ110は、制御装置から受信したセンサデータに含まれる測定値を所定の閾値と比較する。ゲートウェイ110は、測定値が所定の閾値を超える場合に、所定の動作を行う(例えばバルブを閉める)ための制御データを生成し、制御データを制御装置に送信する。 The sensor device 120 is an example of a slave device including a wireless communication device used as a slave node. The slave device may be a control device that controls the location where the slave device is installed or the state of the device. For example, the control device receives control data from the server device 130 via the gateway 110 and performs control according to the received control data. The control data may be generated by the gateway 110. For example, the control device includes a sensor unit 602, and the gateway 110 compares the measurement value included in the sensor data received from the control device with a predetermined threshold value. If the measurement value exceeds the predetermined threshold value, the gateway 110 generates control data for performing a predetermined operation (for example, closing a valve) and transmits the control data to the control device.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.
100…通信システム、110…ゲートウェイ、112…通信エリア、120…センサ装置、130…サーバ装置、202…第1通信部、204…アドバタイジング部、206…スキャン部、208…第2通信部、210…制御部、212…決定部、214…選択部、220…記憶部、502…プロセッサ、504…RAM、506…プログラムメモリ、508…ストレージデバイス、510…通信インタフェース、512…Bluetooth LEモジュール、514…Wi-Fiモジュール、516…バス、602…センサ部、604…通信部、606…制御部、702…プロセッサ、704…RAM、706…プログラムメモリ、708…ストレージデバイス、710…Bluetooth LEモジュール、712…センサ、714…バス。
100...communication system, 110...gateway, 112...communication area, 120...sensor device, 130...server device, 202...first communication unit, 204...advertising unit, 206...scanning unit, 208...second communication unit, 210...control unit, 212...determination unit, 214...selection unit, 220...storage unit, 502...processor, 504...RAM, 506...program memory, 508...storage device, 510...communication interface, 512...Bluetooth LE module, 514...Wi-Fi module, 516...bus, 602...sensor unit, 604...communication unit, 606...control unit, 702...processor, 704...RAM, 706...program memory, 708...storage device, 710...Bluetooth LE module, 712...sensor, 714...bus.
Claims (9)
他の無線通信装置からビーコン信号を受信するスキャン処理を行うスキャン部と、
前記スキャン処理の結果に基づいて、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの数と、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの中での前記無線通信装置に対応する前記マスタノードの順番と、を決定する決定部と、
前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から1つのチャネルマップを選択する選択部と、
前記選択されたチャネルマップに従って、前記少なくとも1つのスレーブノードと通信する第1通信部と、
を備える無線通信装置。 A wireless communication device corresponding to a master node in a network including a single master node and at least one slave node,
a scanning unit that performs a scanning process to receive a beacon signal from another wireless communication device;
a determination unit that determines, based on a result of the scanning process, the number of master nodes present in a surrounding environment of the wireless communication device and an order of the master nodes corresponding to the wireless communication device among the master nodes present in the surrounding environment of the wireless communication device;
A selection unit that selects one channel map from a plurality of predetermined channel maps based on the determined number of master nodes and the determined order;
a first communication unit for communicating with the at least one slave node according to the selected channel map;
A wireless communication device comprising:
前記選択部は、前記複数のチャネルマップの中から前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に関連付けられたチャネルマップを選択する、
請求項1に記載の無線通信装置。 The plurality of channel maps are associated with a set of a master node number and an order;
The selection unit selects a channel map associated with the determined number of master nodes and the determined order from among the plurality of channel maps.
The wireless communication device of claim 1 .
請求項1又は2に記載の無線通信装置。 The determination unit determines the number of master nodes present in a surrounding environment of the wireless communication device based on the number of wireless communication devices that transmit beacon signals including predetermined information.
3. The wireless communication device according to claim 1 or 2.
前記少なくとも1つのスレーブノードは、少なくとも1つのセンサ装置に設けられ、
前記第1通信部は、前記少なくとも1つのスレーブノードから前記少なくとも1つのセンサ装置により得られたセンサデータを受信する、
情報処理装置。 A wireless communication device according to any one of claims 1 to 5,
The at least one slave node is provided in at least one sensor device,
The first communication unit receives sensor data obtained by the at least one sensor device from the at least one slave node.
Information processing device.
前記第2通信部は、前記受信されたセンサデータを前記サーバ装置に送信する、
請求項6に記載の情報処理装置。 A second communication unit that communicates with a server device different from the at least one slave node,
The second communication unit transmits the received sensor data to the server device.
The information processing device according to claim 6.
他の無線通信装置からビーコン信号を受信するスキャン処理を行うことと、
前記スキャン処理の結果に基づいて、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの数と、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの中での前記無線通信装置に対応する前記マスタノードの順番と、を決定することと、
前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から1つのチャネルマップを選択することと、
前記選択されたチャネルマップに従って、前記少なくとも1つのスレーブノードと通信することと、
を備える無線通信方法。 A wireless communication method executed by a wireless communication device corresponding to a master node in a network including a single master node and at least one slave node, comprising:
performing a scanning process for receiving a beacon signal from another wireless communication device;
Determining the number of master nodes present in the surrounding environment of the wireless communication device and an order of the master nodes corresponding to the wireless communication device among the master nodes present in the surrounding environment of the wireless communication device based on a result of the scanning process;
selecting one channel map from a plurality of predetermined channel maps based on the determined number of master nodes and the determined order;
communicating with the at least one slave node according to the selected channel map;
A wireless communication method comprising:
他の無線通信装置からビーコン信号を受信するスキャン処理を行う手段、
前記スキャン処理の結果に基づいて、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの数と、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの中での前記無線通信装置に対応する前記マスタノードの順番と、を決定する手段、
前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から1つのチャネルマップを選択する手段、及び
前記選択されたチャネルマップに従って、前記少なくとも1つのスレーブノードと通信する手段として機能させるためのプログラム。 A computer included in a wireless communication device corresponding to a master node in a network including a single master node and at least one slave node,
A scanning means for performing a process of receiving a beacon signal from another wireless communication device;
A means for determining, based on a result of the scanning process, the number of master nodes present in the surrounding environment of the wireless communication device and an order of the master nodes corresponding to the wireless communication device among the master nodes present in the surrounding environment of the wireless communication device ;
A program for causing the device to function as a means for selecting one channel map from a plurality of predetermined channel maps based on the determined number of master nodes and the determined order, and a means for communicating with the at least one slave node according to the selected channel map.
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