JP7795733B2 - Communication device, communication system, and communication method - Google Patents
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Description
本発明は、通信装置、通信システム及び通信方法に関する。 The present invention relates to a communication device, a communication system, and a communication method.
従来、送信装置と受信装置とを備える無線通信システムにおいて、送信装置から受信装置へ情報を送信する際、周波数が異なる複数のチャネルを使用して無線通信する方法があった。このような無線通信システムにおいて、無線通信の干渉が検出された場合、検出されたチャネルを使用しないことにより、不要な電力消費を防ぐ技術があった(例えば、特許文献1を参照)。 In the past, in wireless communication systems equipped with a transmitting device and a receiving device, when transmitting information from the transmitting device to the receiving device, there was a method of wireless communication using multiple channels with different frequencies. In such wireless communication systems, there was technology that, when wireless communication interference was detected, prevented unnecessary power consumption by not using the detected channel (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述したような従来技術では、無線通信の干渉の有無を検出するまでは、不要な電力消費を防ぐことができなかった。したがって、送信装置が置かれた通信環境によっては、早期に通信環境に適応することが困難である場合があった。 However, with the conventional technology described above, it was not possible to prevent unnecessary power consumption until the presence or absence of wireless communication interference was detected. Therefore, depending on the communication environment in which the transmitting device was located, it was sometimes difficult for the device to quickly adapt to the communication environment.
そこで、本発明は、早期に通信環境に適応することが可能な通信技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide communication technology that can quickly adapt to the communication environment.
本発明の一態様に係る通信装置は、自装置の位置又は時刻の少なくとも一方に応じて変化する情報のうち、特定の瞬間に取得された情報である状態情報を記憶する状態記憶部と、情報通信を行う際に用いられる通信パラメータの演算に用いられる情報と、前記状態情報とを対応付けて内部状態情報として記憶する内部状態記憶部と、状態記憶部に記憶された前記状態情報と、前記内部状態記憶部に記憶された前記内部状態情報とに基づき、前記通信パラメータを演算する演算部と、演算された前記通信パラメータを出力する出力部とを備え、前記演算部は、前記状態記憶部に記憶された前記状態情報から自装置の周囲の電波の混雑状況を推定し、推定した前記混雑状況に基づいて前記通信パラメータを演算する。 A communication device according to one embodiment of the present invention comprises a state memory unit that stores state information, which is information acquired at a specific moment among information that changes depending on at least one of the location of the device or the time; an internal state memory unit that associates information used to calculate communication parameters used when performing information communication with the state information and stores the state information as internal state information; a calculation unit that calculates the communication parameters based on the state information stored in the state memory unit and the internal state information stored in the internal state memory unit; and an output unit that outputs the calculated communication parameters, wherein the calculation unit estimates the radio wave congestion status around the device from the state information stored in the state memory unit and calculates the communication parameters based on the estimated congestion status .
また、本発明の一態様に係る通信装置は、自装置の位置又は時刻の少なくとも一方に応じて変化する情報のうち、特定の瞬間に取得された情報である状態情報を記憶する状態記憶部と、情報通信を行う際に用いられる通信パラメータの演算に用いられる情報と、前記状態情報とを対応付けて内部状態情報として記憶する内部状態記憶部と、状態記憶部に記憶された前記状態情報と、前記内部状態記憶部に記憶された前記内部状態情報とに基づき、前記通信パラメータを演算する演算部と、演算された前記通信パラメータを出力する出力部とを備え、前記演算部は、前記状態記憶部に記憶された前記状態情報から自装置の周囲の人の粗密を推定し、推定した前記人の粗密に基づいて前記通信パラメータを演算する。In addition, a communication device according to one aspect of the present invention comprises a state memory unit that stores state information, which is information acquired at a specific moment among information that changes depending on at least one of the location of the device or the time, an internal state memory unit that associates information used to calculate communication parameters used when performing information communication with the state information and stores the state information as internal state information, a calculation unit that calculates the communication parameters based on the state information stored in the state memory unit and the internal state information stored in the internal state memory unit, and an output unit that outputs the calculated communication parameters, wherein the calculation unit estimates the density of people around the device from the state information stored in the state memory unit, and calculates the communication parameters based on the estimated density of people.
また、本発明の一態様に係る通信装置において、前記状態情報とは、自装置の周囲において収音された音声情報であって、前記演算部は、前記音声情報に基づいて推定を行い、推定された結果に基づいて前記通信パラメータを演算する。 In addition, in a communication device according to one aspect of the present invention, the status information is audio information collected around the device, and the calculation unit performs estimation based on the audio information and calculates the communication parameters based on the estimated results .
また、本発明の一態様に係る通信装置は、自装置の位置又は時刻の少なくとも一方に応じて変化する情報のうち、特定の瞬間に取得された情報である状態情報を記憶する状態記憶部と、情報通信を行う際に用いられる通信パラメータの演算に用いられる情報と、前記状態情報とを対応付けて内部状態情報として記憶する内部状態記憶部と、状態記憶部に記憶された前記状態情報と、前記内部状態記憶部に記憶された前記内部状態情報とに基づき、前記通信パラメータを演算する演算部と、演算された前記通信パラメータを出力する出力部とを備え、自身とは異なる装置の内部状態を示す情報を、前記内部状態情報として取得する内部状態取得部を更に備え、前記内部状態記憶部は、取得した前記内部状態情報を記憶し、前記演算部は、前記内部状態記憶部に記憶された前記内部状態情報に基づき、前記通信パラメータを演算する。In addition, a communication device according to one embodiment of the present invention comprises a state memory unit that stores state information, which is information acquired at a specific moment among information that changes depending on at least one of the location of the device or the time, an internal state memory unit that associates information used to calculate communication parameters used when performing information communication with the state information and stores the state information as internal state information, a calculation unit that calculates the communication parameters based on the state information stored in the state memory unit and the internal state information stored in the internal state memory unit, and an output unit that outputs the calculated communication parameters, and further comprises an internal state acquisition unit that acquires information indicating the internal state of a device other than itself as the internal state information, wherein the internal state memory unit stores the acquired internal state information, and the calculation unit calculates the communication parameters based on the internal state information stored in the internal state memory unit.
また、本発明の一態様に係る通信装置において、前記内部状態記憶部に記憶された前記内部状態情報を、所定の継承タイミングにおいて出力する内部状態出力部を更に備える。 Furthermore, a communication device according to one aspect of the present invention further includes an internal state output unit that outputs the internal state information stored in the internal state memory unit at a predetermined inheritance timing.
また、本発明の一態様に係る通信システムは、上述したいずれかの前記通信装置と、一以上の前記通信装置との間で前記内部状態情報の送受信を行う中継装置とを備え、前記中継装置は、前記通信装置により出力された前記内部状態情報を、中継情報として取得する中継情報取得部と、取得した前記中継情報を記憶する中継情報記憶部と、記憶された前記中継情報を、前記内部状態情報として前記通信装置に出力する中継情報出力部とを備える。 Furthermore, a communication system according to one aspect of the present invention includes any of the communication devices described above and a relay device that transmits and receives the internal state information between one or more of the communication devices, and the relay device includes a relay information acquisition unit that acquires the internal state information output by the communication device as relay information, a relay information storage unit that stores the acquired relay information, and a relay information output unit that outputs the stored relay information to the communication device as the internal state information.
また、本発明の一態様に係る通信システムにおいて、前記中継装置は、複数の前記通信装置から取得した前記中継情報に基づいて共有中継情報を生成する共有中継情報生成部を更に備え、前記中継情報記憶部は、前記共有中継情報を前記中継情報として記憶し、前記中継情報出力部は、前記共有中継情報を前記中継情報として出力する。 In a communication system according to one aspect of the present invention, the relay device further includes a shared relay information generation unit that generates shared relay information based on the relay information acquired from the plurality of communication devices, the relay information storage unit stores the shared relay information as the relay information, and the relay information output unit outputs the shared relay information as the relay information.
また、本発明の一態様に係る通信方法は、自装置の位置又は時刻の少なくとも一方に応じて変化する情報のうち、特定の瞬間に取得された情報である状態情報を記憶する状態記憶工程と、情報通信を行う際に用いられる通信パラメータの演算に用いられる情報と、前記状態情報とを対応付けて内部状態情報として記憶する内部状態記憶工程と、前記状態記憶工程において記憶された前記状態情報と、前記内部状態記憶工程において記憶された前記内部状態情報とに基づき、前記通信パラメータを演算する演算工程と、演算された前記通信パラメータを出力する出力工程とを有し、前記演算工程は、前記状態記憶工程において記憶された前記状態情報から自装置の周囲の電波の混雑状況を推定し、推定した前記混雑状況に基づいて前記通信パラメータを演算する。
In addition, a communication method according to one aspect of the present invention includes a state storage step of storing state information, which is information acquired at a specific moment among information that changes depending on at least one of the position or time of the device itself; an internal state storage step of correlating information used to calculate communication parameters used when performing information communication with the state information and storing the state information as internal state information; a calculation step of calculating the communication parameters based on the state information stored in the state storage step and the internal state information stored in the internal state storage step ; and an output step of outputting the calculated communication parameters , wherein the calculation step estimates the radio wave congestion status around the device itself from the state information stored in the state storage step, and calculates the communication parameters based on the estimated congestion status .
本発明によれば、早期に通信環境に適応することが可能な通信技術を提供することができる。 The present invention provides communication technology that can quickly adapt to the communication environment.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下において説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限定されない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiments described below are merely examples, and the embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the following embodiments.
[第1の実施形態]
まず、図1から図7を参照しながら、第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る通信システムの装置構成の一例について説明するための図である。同図を参照しながら、通信システム1について説明する。
[First embodiment]
First, the first embodiment will be described with reference to FIGS.
1 is a diagram illustrating an example of a device configuration of a communication system according to the first embodiment. The communication system 1 will be described with reference to the diagram.
[通信システム]
通信システム1は、送信装置20と、受信装置30とを備える。送信装置20と受信装置30とは、互いに情報通信を行う。通信システム1は、複数の送信装置20と、複数の受信装置30とを備えていてもよい。この場合、それぞれの送信装置20は、一以上の受信装置30との間で情報通信を行う。同図を参照しながら、通信システム1の一例として、一の送信装置20と、複数の受信装置30とを備える場合について説明する。具体的には、受信装置30の一例として、受信装置30-1と、受信装置30-2と、受信装置30-3とを備える場合について説明する。
[Communication System]
The communication system 1 includes a transmitting device 20 and a receiving device 30. The transmitting device 20 and the receiving device 30 communicate information with each other. The communication system 1 may include a plurality of transmitting devices 20 and a plurality of receiving devices 30. In this case, each transmitting device 20 communicates information with one or more receiving devices 30. With reference to the same figure, an example of the communication system 1 will be described, in which one transmitting device 20 and a plurality of receiving devices 30 are included. Specifically, an example of the receiving device 30 will be described, in which receiving devices 30-1, 30-2, and 30-3 are included.
送信装置20と受信装置30とは、互いに近距離無線通信により情報通信を行う。以降の説明において、送信装置20と受信装置30とは、近距離無線通信の一例として、ブルートゥース(登録商標)(Bluetooth)の規格に準拠する無線通信、特にBLE(Bluetooth Low Energy)の規格に準拠する無線通信により情報通信を行う場合の一例について説明する。
本実施形態における近距離無線通信は、BLEの一例に限定されず、種々の通信方式を採用可能である。例えば、近距離無線通信とは、NFC(Near Field Communication)、Wi-Fi(登録商標)、IrDA(Infrared Data Association)、TransferJet(登録商標)、ZigBee(登録商標)等であってもよい。あるいは、無線通信は近距離に限定されず、LPWA(Low Power Wide Area)などであってもよい。
The transmitting device 20 and the receiving device 30 communicate information with each other through short-range wireless communication. In the following description, an example of a case where the transmitting device 20 and the receiving device 30 communicate information with each other through wireless communication conforming to the Bluetooth (registered trademark) standard, particularly wireless communication conforming to the BLE (Bluetooth Low Energy) standard, will be described as an example of short-range wireless communication.
The short-range wireless communication in this embodiment is not limited to an example of BLE, and various communication methods can be adopted. For example, the short-range wireless communication may be NFC (Near Field Communication), Wi-Fi (registered trademark), IrDA (Infrared Data Association), TransferJet (registered trademark), ZigBee (registered trademark), etc. Alternatively, the wireless communication is not limited to short distances, and may be LPWA (Low Power Wide Area), etc.
通信システム1がBLEの規格に準拠する無線通信により情報通信を行う場合、送信装置20はペリフェラルであり、受信装置30は、セントラルであってもよい。
ペリフェラルである送信装置20は、受信装置30を特定せずに送信情報ISを送信する。送信装置20の付近に存在する受信装置30は、送信情報ISを受信した場合に、受信情報IRを送信する。
送信装置20及び受信装置30の間で行われる情報通信とは、所定の周波数帯域の中で複数の通信チャネルが定義された通信方法であってもよい。例えば、送信装置20と受信装置30とは、BLEの規格に準拠する無線通信におけるアドバタイズパケットを用いて情報のやり取りを行ってもよい。
When the communication system 1 performs information communication by wireless communication conforming to the BLE standard, the transmitting device 20 may be a peripheral and the receiving device 30 may be a central.
The transmitting device 20, which is a peripheral, transmits transmission information IS without specifying the receiving device 30. When the receiving device 30 located near the transmitting device 20 receives the transmission information IS, it transmits reception information IR.
The information communication between the transmitting device 20 and the receiving device 30 may be a communication method in which multiple communication channels are defined within a predetermined frequency band. For example, the transmitting device 20 and the receiving device 30 may exchange information using advertisement packets in wireless communication that conforms to the BLE standard.
図2は、第1の実施形態に係る通信システムの情報通信の一例について説明するための図である。同図を参照しながら、通信システム1が備える送信装置20と受信装置30との間で行われる情報通信の一例について説明する。
送信装置20は、アルゴリズム231により算出された通信パラメータに基づき、送信情報ISを送信する。通信パラメータとは、例えば、通信に使用する周波数帯、信号の送信間隔や送信回数、又は送信電力等を含んでいてもよい。
2 is a diagram for explaining an example of information communication in the communication system according to the first embodiment. With reference to the diagram, an example of information communication performed between a transmitting device 20 and a receiving device 30 included in the communication system 1 will be described.
The transmitting device 20 transmits the transmission information IS based on the communication parameters calculated by the algorithm 231. The communication parameters may include, for example, a frequency band used for communication, a signal transmission interval, the number of transmissions, or transmission power.
送信装置20は、制御部21と、無線通信部22とを備える。
無線通信部22は、制御部21から取得した通信パラメータに基づき、アンテナ221から送信する電波を制御する。また、無線通信部22は、アンテナ221により受信した電波に基づく情報を制御部21に出力する。
The transmitting device 20 includes a control unit 21 and a wireless communication unit 22 .
The wireless communication unit 22 controls the radio waves to be transmitted from the antenna 221 based on the communication parameters acquired from the control unit 21. The wireless communication unit 22 also outputs information based on the radio waves received by the antenna 221 to the control unit 21.
制御部21は、アルゴリズム231を備え、通信パラメータを演算する。制御部21は、アルゴリズム231を備えることにより、通信履歴情報233に基づき通信パラメータを演算する。制御部21は、演算した通信パラメータを指針情報232として随時更新する。制御部21は、演算した通信パラメータを、無線通信部22に出力する。
また、制御部21は、無線通信部22から、アンテナ221により受信した電波の情報を取得する。制御部21は、取得した電波の情報に含まれる劣化率に基づいて、指針情報232を更新する。
The control unit 21 includes an algorithm 231 and calculates communication parameters. By using the algorithm 231, the control unit 21 calculates communication parameters based on communication history information 233. The control unit 21 updates the calculated communication parameters as guideline information 232 as needed. The control unit 21 outputs the calculated communication parameters to the wireless communication unit 22.
The control unit 21 also acquires information about radio waves received by the antenna 221 from the wireless communication unit 22. The control unit 21 updates the guideline information 232 based on the deterioration rate included in the acquired radio wave information.
劣化率とは、通信品質の劣化の程度を示す値であり、例えば、送信装置20が送信した送信情報ISがいずれかの受信装置30に到達したか否かに基づいて算出されてもよい。すなわち、劣化率とは、送信装置20と受信装置30との間で通信が成功したか否かを示す値であってもよい。この場合、劣化率は、2値であってもよい。劣化率が2値である場合、制御部21は、受信装置30が正しく送信情報ISを受け取った場合に返送する制御信号(例えば、ACK信号)等によって算出される。
制御信号の他の実施形態として、BLEのアドバタイズパケットに対するスキャンレスポンス要求の有無を劣化率として用いてもよい、また、セントラル(すなわち、受信装置30)からのコネクション要求の有無を劣化率として用いてもよい。受信装置30が無線通信を介さず、異なる通信手段を用いて、正しく送信情報ISを受け取ったか否かを伝えてもよい。制御部21は、受信装置30が正しく送信情報ISを受け取った場合、劣化率を低く設定する。制御部21は、受信装置30が正しく送信情報ISを受け取った場合、劣化率を0(ゼロ)に設定してもよい。
The deterioration rate is a value indicating the degree of deterioration of communication quality, and may be calculated, for example, based on whether or not the transmission information IS transmitted by the transmitting device 20 reaches any of the receiving devices 30. In other words, the deterioration rate may be a value indicating whether or not communication between the transmitting device 20 and the receiving device 30 is successful. In this case, the deterioration rate may be a binary value. When the deterioration rate is a binary value, the control unit 21 calculates the deterioration rate based on a control signal (e.g., an ACK signal) or the like that is returned when the receiving device 30 correctly receives the transmission information IS.
As another embodiment of the control signal, the presence or absence of a scan response request in response to a BLE advertising packet may be used as the deterioration rate, or the presence or absence of a connection request from the central (i.e., the receiving device 30) may be used as the deterioration rate. The receiving device 30 may communicate whether or not it has correctly received the transmission information IS using a different communication means, rather than via wireless communication. If the receiving device 30 has correctly received the transmission information IS, the control unit 21 sets the deterioration rate to a low value. If the receiving device 30 has correctly received the transmission information IS, the control unit 21 may set the deterioration rate to 0 (zero).
また、他の実施形態として、劣化率とは、アンテナ221が受信装置30から受信した電波に含まれる電波の強度に関する情報に基づいていてもよい。電波の強度に関する情報とは、例えば、RSSI(Received Signal Strength Indicator)等であってもよい。この場合、受信装置30は、不図示の電波強度測定部を備え、送信情報ISを受信した時の電波強度を測定する。受信装置30は、測定した電波強度を送信装置20に受信情報IRとして送信する。制御部21は、受信した受信情報IRに含まれる電波強度が低いほど、劣化率を高く設定する。すなわち、劣化率は、小さいほど、受信装置30に送信した電波が劣化していないことを示す。 In another embodiment, the deterioration rate may be based on information about the strength of radio waves contained in the radio waves received by the antenna 221 from the receiving device 30. The information about the strength of radio waves may be, for example, RSSI (Received Signal Strength Indicator). In this case, the receiving device 30 has a radio wave strength measurement unit (not shown) that measures the radio wave strength when it receives the transmission information IS. The receiving device 30 transmits the measured radio wave strength to the transmitting device 20 as reception information IR. The control unit 21 sets a higher deterioration rate the lower the radio wave strength contained in the received reception information IR. In other words, a smaller deterioration rate indicates that the radio waves transmitted to the receiving device 30 have not deteriorated.
さらに、他の実施形態として、劣化率は、誤り検出符号あるいは誤り訂正符号により符号化された情報を受信装置30が受け取った際に、その誤り率から算出されたものであってもよい。この場合、受信装置30が備える制御部31は、送信装置20から取得した送信情報ISの誤り率を算出する。受信装置30は、算出した誤り率を受信情報IRとして送信装置20に送信する。送信装置20が備える制御部21は、受信した受信情報IRに含まれる誤り率が高いほど、劣化率を高く設定する。
換言すれば、出力された通信パラメータに基づいて受信装置30に送信される信号は誤り検出機能を持つ符号化方式で符号化されており、劣化率は、受信装置30から受信した信号を復号した際の誤り率に基づく。
Furthermore, in another embodiment, the deterioration rate may be calculated from the error rate when the receiving device 30 receives information encoded with an error detection code or an error correction code. In this case, the control unit 31 included in the receiving device 30 calculates the error rate of the transmission information IS obtained from the transmitting device 20. The receiving device 30 transmits the calculated error rate to the transmitting device 20 as reception information IR. The control unit 21 included in the transmitting device 20 sets the deterioration rate higher as the error rate included in the received reception information IR is higher.
In other words, the signal transmitted to the receiving device 30 based on the output communication parameters is coded using a coding method with an error detection function, and the degradation rate is based on the error rate when the signal received from the receiving device 30 is decoded.
受信装置30は、制御部31と、無線通信部32とを備える。
無線通信部32は、アンテナ321を介して送信装置20から電波を受信する。制御部31は、無線通信部32から入力された、受信した電波の情報に基づいて、受信した電波の電波強度(RSSI)や、誤り率等を算出する。無線通信部32は、制御部31により算出された電波強度や、誤り率等を受信情報IRとして出力する。
The receiving device 30 includes a control unit 31 and a wireless communication unit 32 .
The wireless communication unit 32 receives radio waves from the transmitting device 20 via the antenna 321. The control unit 31 calculates the radio wave strength (RSSI) and error rate of the received radio waves based on the information of the received radio waves input from the wireless communication unit 32. The wireless communication unit 32 outputs the radio wave strength, error rate, etc. calculated by the control unit 31 as reception information IR.
ここで、送信装置20と受信装置30とは、同様の装置構成を有していてもよい。すなわち、通信システム1において、ある時点で送信側のふるまいを行う装置を送信装置20と呼称し、送信装置20により送信された電波を受信する装置を受信装置30と呼称する。以降の説明において、送信装置20と受信装置30とを区別しない場合は、通信装置10とも記載する。 Here, the transmitting device 20 and the receiving device 30 may have the same device configuration. That is, in the communication system 1, a device that behaves as a transmitter at a given time is referred to as the transmitting device 20, and a device that receives radio waves transmitted by the transmitting device 20 is referred to as the receiving device 30. In the following description, when there is no need to distinguish between the transmitting device 20 and the receiving device 30, they will also be referred to as the communication device 10.
[送信装置の機能構成]
図3は、第1の実施形態に係る送信装置の機能構成の一例を示すブロック図である。同図を参照しながら、送信装置20の機能構成の一例について説明する。通信システム1の説明において既に説明した構成については、同様の符号を付すことにより、説明を省略する場合がある。
送信装置20は、制御部21と、無線通信部22とを備える。送信装置20は、バスで接続された不図示のCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read only memory)又はRAM(Random access memory)等の記憶装置等を備え、送信プログラムを実行することによって制御部21と、無線通信部22とを備える装置として機能する。
制御部21は、内部状態記憶部242と、演算部212と、出力部213と、記憶制御部215と、状態記憶部251と、状態情報取得部252とを備える。
[Functional configuration of the transmitting device]
3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the transmission device according to the first embodiment. An example of the functional configuration of the transmission device 20 will be described with reference to the same figure. Components already described in the description of the communication system 1 will be denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
The transmitting device 20 includes a control unit 21 and a wireless communication unit 22. The transmitting device 20 includes a central processing unit (CPU) (not shown), a storage device such as a read only memory (ROM) or a random access memory (RAM), etc., which are connected via a bus, and functions as a device including the control unit 21 and the wireless communication unit 22 by executing a transmission program.
The control unit 21 includes an internal state storage unit 242 , a calculation unit 212 , an output unit 213 , a storage control unit 215 , a state storage unit 251 , and a state information acquisition unit 252 .
なお、送信装置20の各機能の全てまたは一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)又はFPGA(Field-Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。送信プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。送信プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。 In addition, all or part of the functions of the transmitting device 20 may be implemented using hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), or an FPGA (Field-Programmable Gate Array). The transmission program may be recorded on a computer-readable recording medium. Examples of computer-readable recording media include portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks built into computer systems. The transmission program may also be transmitted via telecommunications lines.
状態記憶部251は、状態情報ICを記憶する。状態情報ICとは、自装置の位置又は時刻の少なくとも一方に応じて変化する情報のうち、特定の瞬間に取得された情報である。状態情報ICとは、例えば、時刻を示す時刻情報、自装置の位置を示す位置情報、自装置周辺の環境情報等であってもよい。
なお、自装置の位置を示す位置情報とは、三次元空間における自装置の位置を示す位置情報であってもよいし、二次元的な座標情報における自装置の位置を示す位置情報であってもよい。二次元的な座標情報の場合、高さ(高度)の情報を要しない。
The state storage unit 251 stores state information IC. The state information IC is information acquired at a specific moment that changes depending on at least one of the location of the device and the time. The state information IC may be, for example, time information indicating the time, location information indicating the location of the device, environmental information around the device, etc.
The position information indicating the position of the device itself may be position information indicating the position of the device itself in three-dimensional space, or may be position information indicating the position of the device itself in two-dimensional coordinate information. In the case of two-dimensional coordinate information, height (altitude) information is not required.
状態情報ICが時刻情報である場合、例えば、状態記憶部251は、送信装置20に備えられる不図示の計時部により計時された現在の時刻を記憶してもよい。時刻情報は計時部により更新されてもよい。
状態情報ICが位置情報である場合、例えば、測位システムを使って取得された位置座標であってもよい。当該位置座標は、送信装置20に備えられる不図示のGPS(Global Positioning System)通信部により取得される。GPS通信部は、GPS等の人工衛星から電波を受信する。受信した電波により、自装置の位置が測定される。
状態情報ICが環境情報である場合、例えば、状態記憶部251は、温度、湿度、照度、UV(紫外線)、気圧、騒音、加速度等の環境情報を記憶する。状態情報ICは、環境情報の種類に応じて、送信装置20に備えられる不図示の温度センサ、湿度センサ、照度センサ、紫外線センサ、気圧センサ、騒音センサ、加速度センサ等の環境センサ(環境情報取得部)により取得される。
なお、計時部、GPS通信部、環境センサは、送信装置20外部に備えられていてもよい。この場合、送信装置20は、外部に備えられた計時部、GPS通信部、環境センサから状態情報ICを取得する。
When the status information IC is time information, for example, the status storage unit 251 may store the current time measured by a time measuring unit (not shown) provided in the transmitting device 20. The time information may be updated by the time measuring unit.
When the status information IC is location information, it may be, for example, location coordinates acquired using a positioning system. The location coordinates are acquired by a GPS (Global Positioning System) communication unit (not shown) provided in the transmitting device 20. The GPS communication unit receives radio waves from artificial satellites such as GPS. The location of the device itself is measured based on the received radio waves.
When the status information IC is environmental information, for example, the status storage unit 251 stores environmental information such as temperature, humidity, illuminance, UV (ultraviolet rays), air pressure, noise, acceleration, etc. The status information IC is acquired by an environmental sensor (environmental information acquisition unit) such as a temperature sensor, humidity sensor, illuminance sensor, UV sensor, air pressure sensor, noise sensor, acceleration sensor, etc. (not shown) provided in the transmitting device 20 depending on the type of environmental information.
The clock unit, GPS communication unit, and environmental sensor may be provided externally to the transmitting device 20. In this case, the transmitting device 20 acquires the status information IC from the externally provided clock unit, GPS communication unit, and environmental sensor.
送信装置20が状態情報ICをWi-Fi経由で取得する場合、位置情報は、接続されるアクセスポイントの情報に基づいて推定されてもよい。また、位置情報は、アクセスポイントの位置情報と、アクセスポイントから自装置までの距離情報に基づいて推定されてもよい。すなわち、位置情報は、状態情報ICを取得するための電波に基づいて推定されてもよい。
また、位置情報は、状態情報ICを取得するための電波とは異なる情報通信を行うための電波に基づいて推定されてもよい。すなわち、位置情報は、状態情報ICを取得するための電波、及び情報通信を行うための電波の双方またはいずれか一方に基づいて推定されてもよい。
When the transmitting device 20 acquires the status information IC via Wi-Fi, the location information may be estimated based on information about the connected access point. Alternatively, the location information may be estimated based on location information about the access point and information about the distance from the access point to the transmitting device. In other words, the location information may be estimated based on radio waves used to acquire the status information IC.
Furthermore, the location information may be estimated based on radio waves for performing information communication that are different from the radio waves for acquiring the status information IC. That is, the location information may be estimated based on both or either one of the radio waves for acquiring the status information IC and the radio waves for performing information communication.
計時部、GPS通信部、環境情報取得部等の状態情報ICを取得するための装置を区別しない場合は、状態情報取得装置50とも記載する。
状態情報取得部252は、状態情報ICを、状態情報取得装置50から取得してもよい。
When there is no need to distinguish between devices for acquiring status information IC, such as a timekeeping unit, a GPS communication unit, and an environmental information acquisition unit, they are also referred to as status information acquisition device 50.
The state information acquisition unit 252 may acquire the state information IC from the state information acquisition device 50 .
なお、状態記憶部251は、複数の瞬間に取得された状態情報ICを複数記憶していてもよい。すなわち、状態記憶部251は、状態情報ICの履歴を記憶していてもよい。 The state storage unit 251 may store multiple pieces of state information IC acquired at multiple moments. In other words, the state storage unit 251 may store a history of state information IC.
内部状態記憶部242は、内部状態情報ISIを記憶する。内部状態情報ISIとは、送信装置20が情報通信を行う際に用いられる通信パラメータPMの演算に用いられる情報と、状態情報ICとが対応付けられた情報である。通信パラメータPMの演算に用いられる情報とは、例えば、機械学習アルゴリズムにより学習された学習済みパラメータであってもよいし、強化学習アルゴリズムによって用いられる行動価値関数であってもよい。 The internal state memory unit 242 stores internal state information ISI. The internal state information ISI is information that associates information used to calculate communication parameters PM used when the transmitting device 20 performs information communication with state information IC. The information used to calculate the communication parameters PM may be, for example, learned parameters learned by a machine learning algorithm, or an action value function used by a reinforcement learning algorithm.
なお。内部状態記憶部242は、通信履歴情報IHを記憶する通信履歴情報記憶部211として機能してもよい。
ここで、通信履歴情報IHとは、内部状態情報ISIの一例である。通信履歴情報IHは、情報通信を行うための通信パラメータPMと、当該通信パラメータPMを用いて情報通信を行った際の劣化率Dとが対応付けられた情報である。劣化率Dとは、受信装置30に情報を送信する際に通信パラメータPMを用いて送信された電波と、受信装置30から受信した電波とに基づく値である。例えば、劣化率Dは、劣化率D=(受信した電波の電波強度/送信した電波の電波強度)により定義されてもよい。通信履歴情報記憶部211は、揮発性のRAM(Random Access Memory)を含んでいてもよいし、不揮発性のROM(Read Only Memory)を含んでいてもよい。
The internal state storage unit 242 may function as the communication history information storage unit 211 that stores the communication history information IH.
Here, the communication history information IH is an example of the internal state information ISI. The communication history information IH is information in which communication parameters PM for performing information communication are associated with a deterioration rate D when the information communication is performed using the communication parameters PM. The deterioration rate D is a value based on the radio waves transmitted using the communication parameters PM when transmitting information to the receiving device 30 and the radio waves received from the receiving device 30. For example, the deterioration rate D may be defined as deterioration rate D = (radio wave intensity of received radio waves / radio wave intensity of transmitted radio waves). The communication history information storage unit 211 may include a volatile random access memory (RAM) or a non-volatile read only memory (ROM).
演算部212は、状態記憶部251に記憶された状態情報ICと、内部状態記憶部242に記憶された内部状態情報ISIとに基づき、通信パラメータPMを演算する。状態記憶部251に複数の状態情報ICが記憶されている場合、演算部212は、蓄積された複数の状態情報ICに基づき、通信パラメータPMを決定する。 The calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on the state information IC stored in the state memory unit 251 and the internal state information ISI stored in the internal state memory unit 242. If multiple pieces of state information IC are stored in the state memory unit 251, the calculation unit 212 determines the communication parameters PM based on the multiple pieces of stored state information IC.
状態情報ICが、時刻を示す情報である場合、状態情報ICに示される時刻に対応する情報を内部状態記憶部242から取得し、取得した情報に基づいて通信パラメータPMを演算する。すなわち、演算部212は、内部状態記憶部242に記憶された情報であって、状態記憶部251に記憶された状態情報ICに示される時刻に対応する情報に基づいて通信パラメータPMを演算する。 If the status information IC is information indicating a time, the calculation unit 212 obtains information corresponding to the time indicated in the status information IC from the internal status storage unit 242 and calculates the communication parameters PM based on the obtained information. In other words, the calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on the information stored in the internal status storage unit 242 and corresponding to the time indicated in the status information IC stored in the status storage unit 251.
同様に、状態情報ICが、環境情報を示す情報である場合、状態情報ICに示される環境情報に対応する情報を内部状態記憶部242から取得し、取得した情報に基づいて通信パラメータPMを演算する。すなわち、演算部212は、内部状態記憶部242に記憶された情報であって、状態記憶部251に記憶された状態情報ICに示される環境情報に対応する情報に基づいて通信パラメータPMを演算する。 Similarly, if the state information IC is information indicating environmental information, information corresponding to the environmental information indicated in the state information IC is obtained from the internal state storage unit 242, and the communication parameters PM are calculated based on the obtained information. In other words, the calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on information stored in the internal state storage unit 242 that corresponds to the environmental information indicated in the state information IC stored in the state storage unit 251.
同様に、状態情報ICが、自装置の位置情報を示す情報である場合、状態情報ICに示される位置情報に対応する情報を内部状態記憶部242から取得し、取得した情報に基づいて通信パラメータPMを演算する。すなわち、演算部212は、内部状態記憶部242に記憶された情報であって、状態記憶部251に記憶された状態情報ICに示される位置情報に対応する情報に基づいて通信パラメータPMを演算する。 Similarly, if the status information IC indicates the location information of the device itself, information corresponding to the location information indicated in the status information IC is obtained from the internal status storage unit 242, and the communication parameters PM are calculated based on the obtained information. In other words, the calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on the information stored in the internal status storage unit 242 and corresponding to the location information indicated in the status information IC stored in the status storage unit 251.
状態情報ICの他の一例として、状態情報ICとは、自装置の周囲が撮像された画像情報、又は自装置の周囲において収音及び録音された音声情報であってもよい。この場合、状態情報取得部252は、不図示のカメラ又はマイクから画像情報又は音声情報を取得する。
この場合、演算部212は、取得した画像情報に基づいて推定を行い、推定された結果に基づいて通信パラメータPMを演算する。同様に、演算部212は、取得した音声情報に基づいて推定を行い、推定された結果に基づいて通信パラメータPMを演算する。
As another example of the status information IC, the status information IC may be image information of the surroundings of the device itself, or audio information collected and recorded around the device itself. In this case, the status information acquisition unit 252 acquires the image information or audio information from a camera or microphone (not shown).
In this case, the calculation unit 212 performs estimation based on the acquired image information and calculates the communication parameters PM based on the estimated results. Similarly, the calculation unit 212 performs estimation based on the acquired audio information and calculates the communication parameters PM based on the estimated results.
また、演算部212は、状態情報ICから、電波の混雑状態を推定し、推定した混雑状況に基づいて通信パラメータPMを演算してもよい。すなわち、演算部212は、状態記憶部251に記憶された状態情報ICから自装置の周囲の電波の混雑状況を推定し、推定した混雑状況ICに基づいて通信パラメータICを演算する。 The calculation unit 212 may also estimate the radio wave congestion state from the status information IC and calculate the communication parameter PM based on the estimated congestion state. In other words, the calculation unit 212 estimates the radio wave congestion state around the device from the status information IC stored in the status memory unit 251 and calculates the communication parameter IC based on the estimated congestion state IC.
また、演算部212は、電波の混雑状況に代えて、人の粗密を推定してもよい。この場合、演算部212は、状態記憶部251に記憶された状態情報ICから自装置の周囲の人の粗密を推定し、推定した人の粗密に基づいて通信パラメータPMを演算する。 Furthermore, the calculation unit 212 may estimate the density of people instead of the radio wave congestion status. In this case, the calculation unit 212 estimates the density of people around the device from the status information IC stored in the status memory unit 251, and calculates the communication parameter PM based on the estimated density of people.
状態情報ICの他の一例として、状態情報ICとは、自装置の周辺の天気を示す情報であってもよい。状態情報ICが自装置の周辺の天気を示す情報である場合、演算部212は、状態情報ICに示される天気を示す情報に対応する情報を内部状態記憶部242から取得し、取得した情報に基づいて通信パラメータPMを演算する。すなわち、演算部212は、内部状態記憶部242に記憶された情報であって、状態記憶部251に記憶された状態情報に示される天気を示す情報に対応する情報に基づいて通信パラメータPMを演算する。
ここで、天気を示す情報は、気温、湿度、視程、風、雲量、雨、雪、雷などの気象に関する情報を含み、不図示の各種センサによって取得される。あるいは、何らかの通信方法により外部から取得されたものであってもよい。
As another example of the status information IC, the status information IC may be information indicating the weather around the device. When the status information IC is information indicating the weather around the device, the calculation unit 212 acquires information corresponding to the information indicating the weather indicated in the status information IC from the internal state storage unit 242 and calculates the communication parameters PM based on the acquired information. In other words, the calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on information stored in the internal state storage unit 242 that corresponds to the information indicating the weather indicated in the status information stored in the status storage unit 251.
Here, the weather information includes information related to meteorology such as temperature, humidity, visibility, wind, cloud cover, rain, snow, and lightning, and is acquired by various sensors (not shown). Alternatively, the weather information may be acquired from outside using some communication method.
演算部212は、機械学習アルゴリズムを用いて、通信パラメータPMを演算する。機械学習アルゴリズムは、たとえばQ学習、深層強化学習などの状態情報を用いる強化学習アルゴリズムであってよい。機械学習アルゴリズムが強化学習アルゴリズムである場合、機械学習アルゴリズムは劣化率Dから算出される値を報酬として、報酬が最大化するための通信パラメータPMを学習する。なお、劣化率Dが高いほど、報酬は小さい値となることが好ましい。 The calculation unit 212 calculates the communication parameters PM using a machine learning algorithm. The machine learning algorithm may be a reinforcement learning algorithm that uses state information, such as Q-learning or deep reinforcement learning. When the machine learning algorithm is a reinforcement learning algorithm, the machine learning algorithm uses a value calculated from the deterioration rate D as a reward and learns the communication parameters PM to maximize the reward. Note that the higher the deterioration rate D, the smaller the reward value preferably becomes.
ここで、機械学習アルゴリズムは、予め学習された学習済モデルであってもよい。なお、初回動作時は、機械学習アルゴリズムが未学習である場合がある。そのため、機械学習アルゴリズムは未学習の場合、乱数によって結果が決められてもよい。
機械学習アルゴリズムは、通信履歴情報IHに基づき、学習される。通信履歴情報IHとは、出力部213により出力された通信パラメータPMと、当該通信パラメータPMを用いて情報通信した結果得られる劣化率Dとが対応付けられた情報である。すなわち、演算部212は、出力部213により出力された通信パラメータPMを用いて情報通信した結果得られる劣化率Dに基づき学習される。
Here, the machine learning algorithm may be a trained model that has been trained in advance. Note that, at the time of the first operation, the machine learning algorithm may be untrained. Therefore, when the machine learning algorithm is untrained, the result may be determined by a random number.
The machine learning algorithm is trained based on the communication history information IH. The communication history information IH is information in which the communication parameters PM output by the output unit 213 are associated with the deterioration rate D obtained as a result of information communication using the communication parameters PM. In other words, the calculation unit 212 is trained based on the deterioration rate D obtained as a result of information communication using the communication parameters PM output by the output unit 213.
なお、内部状態記憶部242は、複数の内部状態情報ISIを記憶してもよい。この場合、演算部212は、記憶された複数の内部状態情報ISIのうち、状態記憶部251に記憶された状態情報ICに対応する内部状態情報ISIに基づいて、通信パラメータPMを演算する。 The internal state storage unit 242 may store multiple pieces of internal state information ISI. In this case, the calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on the internal state information ISI corresponding to the state information IC stored in the state storage unit 251, among the multiple pieces of internal state information ISI stored.
演算部212は、演算した通信パラメータPMが含まれるパラメータ情報IPを、出力部213に出力する。 The calculation unit 212 outputs parameter information IP containing the calculated communication parameters PM to the output unit 213.
出力部213は、演算部212により演算された通信パラメータPMが含まれるパラメータ情報IPを、無線通信部22に出力する。
無線通信部22は、出力部213により出力されたパラメータ情報IPに含まれる通信パラメータPMに基づいて、受信装置30との間で情報通信を行う。
The output unit 213 outputs parameter information IP including the communication parameters PM calculated by the calculation unit 212 to the wireless communication unit 22 .
The wireless communication unit 22 communicates information with the receiving device 30 based on the communication parameters PM included in the parameter information IP output by the output unit 213 .
記憶制御部215は、無線通信部22から、劣化率Dが含まれる劣化情報IDを取得する。記憶制御部215は、取得した劣化情報IDを、通信パラメータPMと対応づけて、通信履歴情報IHとして通信履歴情報記憶部211に記憶させる。記憶制御部215は、出力部213又は無線通信部22のうち少なくともいずれか一方からパラメータ情報IPを取得し、取得したパラメータ情報IPに含まれる通信パラメータPMと劣化率Dとを対応付けることにより通信履歴情報IHを生成し、生成した通信履歴情報IHを通信履歴情報記憶部211に記憶させる。 The storage control unit 215 acquires degradation information ID including a degradation rate D from the wireless communication unit 22. The storage control unit 215 associates the acquired degradation information ID with communication parameters PM and stores it in the communication history information storage unit 211 as communication history information IH. The storage control unit 215 acquires parameter information IP from at least one of the output unit 213 or the wireless communication unit 22, generates communication history information IH by associating the communication parameters PM included in the acquired parameter information IP with the degradation rate D, and stores the generated communication history information IH in the communication history information storage unit 211.
図4は、第1の実施形態に係る送信装置の一連の動作について説明するための図である。同図を参照しながら、送信装置20の動作の一例について説明する。
演算部212は、状態記憶部251に記憶される状態情報ICと、内部状態記憶部242に記憶された内部状態情報ISIとを参照し、通信パラメータPMを決定する。
4 is a diagram for explaining a series of operations of the transmission device according to the first embodiment. An example of the operation of the transmission device 20 will be described with reference to the diagram.
The calculation unit 212 refers to the state information IC stored in the state storage unit 251 and the internal state information ISI stored in the internal state storage unit 242 to determine the communication parameters PM.
ここで、内部状態情報ISIの一例について説明する。内部状態情報ISIは、“通信環境”と、“価値関数A”と、“価値関数B”とが対応付けられた情報である。“通信環境”とは、状態情報ICの種類に対応する情報である。状態情報ICが、時刻情報である場合、“通信環境”は時刻に関する情報である。状態情報ICが、位置情報である場合、“通信環境”は位置に関する情報である。状態情報ICが、環境情報である場合、“通信環境”は環境に関する情報である。
“価値関数A”及び“価値関数B”は、いずれも強化学習における行動価値関数であってもよい。
Here, an example of the internal state information ISI will be described. The internal state information ISI is information in which a "communication environment", a "value function A", and a "value function B" are associated with each other. The "communication environment" is information corresponding to the type of state information IC. If the state information IC is time information, the "communication environment" is information related to the time. If the state information IC is location information, the "communication environment" is information related to the location. If the state information IC is environmental information, the "communication environment" is information related to the environment.
Both "value function A" and "value function B" may be action value functions in reinforcement learning.
図4に示す一例においては、“通信環境”として環境1、“価値関数A”としてA1、“価値関数B”としてB1が対応付けられ、“通信環境”として環境2、“価値関数A”としてA2、“価値関数B”としてB2が対応付けられ、“通信環境”として環境3、“価値関数A”としてA3、“価値関数B”としてB3が対応付けられ、“通信環境”として環境4、“価値関数A”としてA4、“価値関数B”としてB4が対応付けられ、…、“通信環境”として環境n、“価値関数A”としてAn、“価値関数B”としてBn
が対応付けられる(nは1以上の自然数)。
In the example shown in FIG. 4, environment 1 corresponds to the "communication environment," A1 corresponds to the "value function A," and B1 corresponds to the "value function B." environment 2 corresponds to the "communication environment," A2 corresponds to the "value function A," and B2 corresponds to the "value function B." environment 3 corresponds to the "communication environment," A3 corresponds to the "value function A," and B3 corresponds to the "value function B." environment 4 corresponds to the "communication environment," A4 corresponds to the "value function A," and B4 corresponds to the "value function B." ... environment n corresponds to the "communication environment," An corresponds to the "value function A," and Bn corresponds to the "value function B."
are associated with each other (n is a natural number equal to or greater than 1).
演算部212は、状態記憶部251から状態情報ICを取得し、状態情報ICと内部状態情報ISIとに基づいて、通信環境に応じた価値関数を選択し、選択された価値関数に基づいて通信パラメータPMを決定する。
通信パラメータPMには、例えば通信チャネルと、通信強度とが含まれる。
図4に示す一例においては、環境2に応じた価値関数が選択され、選択された価値関数に基づいて、通信チャネルと、通信強度とが決定される。具体的には、通信チャネルとして、チャネル37と、チャネル38とが決定され、通信強度として-8[dBm]が決定される。
The calculation unit 212 acquires the state information IC from the state memory unit 251, selects a value function according to the communication environment based on the state information IC and the internal state information ISI, and determines the communication parameters PM based on the selected value function.
The communication parameters PM include, for example, a communication channel and a communication strength.
4, a value function according to environment 2 is selected, and a communication channel and communication strength are determined based on the selected value function. Specifically, channel 37 and channel 38 are determined as communication channels, and −8 dBm is determined as communication strength.
演算部212は、通信に用いたパラメータと、通信結果に応じて、内部状態記憶部242に記憶される内部状態情報ISIを更新する。
このように、演算部212は、好適な通信パラメータを学習する動作である「探索」と、探索において決定した通信パラメータPMを使用し、通信を行う動作である「活用」を繰り返しながら、情報通信を行う時点において最適な通信パラメータを導く。
The calculation unit 212 updates the internal state information ISI stored in the internal state storage unit 242 in accordance with the parameters used in the communication and the communication result.
In this way, the calculation unit 212 repeats the "search" operation, which is the operation of learning suitable communication parameters, and the "utilization" operation, which is the operation of using the communication parameters PM determined in the search to perform communication, thereby deriving the optimal communication parameters at the time of information communication.
図5は、第1の実施形態に係る通信パラメータの探索と活用について説明するための図である。同図を参照しながら、アルゴリズム231の「探索」と「活用」について説明する。アルゴリズム231は、演算部212の一例である。
“パラメータA”及び“パラメータB”は、通信パラメータPMの一例である。すなわち、同図を参照しながら説明する一例において、通信パラメータPMは、2つのパラメータを有する。それぞれのパラメータの時間変化を、横軸を時間として示す。“通信”は、アルゴリズム231が「探索」又は「活用」のいずれを行っているかについて、横軸を時間として示す。「探索」は黒塗りの矩形にて、「活用」は白抜きの矩形にて示す。
5 is a diagram for explaining the search and utilization of communication parameters according to the first embodiment. The "search" and "utilization" of the algorithm 231 will be explained with reference to the diagram. The algorithm 231 is an example of the calculation unit 212.
"Parameter A" and "parameter B" are examples of communication parameters PM. That is, in the example described with reference to the same figure, the communication parameters PM have two parameters. The change in each parameter over time is shown with the horizontal axis representing time. "Communication" indicates whether the algorithm 231 is performing "exploration" or "utilization" with the horizontal axis representing time. "Exploration" is shown with a solid rectangle, and "utilization" is shown with a hollow rectangle.
時刻t11において、アルゴリズム231は、「探索」を行う。アルゴリズム231は、パラメータAの値を“A1”に、パラメータBの値を“B1”に決定する。時刻t11から時刻t12にかけて、送信装置20は、決定された通信パラメータPMを用いて情報通信を行う。すなわち、時刻t11から時刻t12にかけて、「活用」を行う。
時刻t12において、アルゴリズム231は、時刻t11から時刻t12にかけて「活用」された結果、蓄積された通信履歴情報IHに基づき、より好適な通信パラメータPMを「探索」する。探索の結果、アルゴリズム231は、パラメータAの値を“A1”から“A2”に、パラメータBの値を“B1”から“B2”に決定する。時刻t12から時刻t13にかけて、送信装置20は、決定された通信パラメータPMを用いて情報通信を行う。
At time t11 , the algorithm 231 performs "search." The algorithm 231 determines the value of parameter A to be "A1" and the value of parameter B to be "B1." From time t11 to time t12 , the transmitting device 20 performs information communication using the determined communication parameters PM. In other words, from time t11 to time t12, the algorithm 231 performs "utilization."
At time t12 , the algorithm 231 "searches" for more suitable communication parameters PM based on the communication history information IH accumulated as a result of "utilization" from time t11 to time t12 . As a result of the search, the algorithm 231 changes the value of parameter A from "A1" to "A2" and the value of parameter B from "B1" to "B2". From time t12 to time t13 , the transmitting device 20 performs information communication using the determined communication parameters PM.
時刻t13において、アルゴリズム231は、時刻t11から時刻t12、及び時刻t12から時刻t13にかけて「活用」された結果、蓄積された通信履歴情報IHに基づき、より好適な通信パラメータPMを「探索」する。探索の結果、アルゴリズム231は、パラメータAの値を“A2”から“A3”に、パラメータBの値を“B2”から“B3”に決定する。時刻t13から時刻t14にかけて、送信装置20は、決定された通信パラメータPMを用いて情報通信を行う。 At time t13 , the algorithm 231 "searches" for more suitable communication parameters PM based on the communication history information IH accumulated as a result of "utilization" from time t11 to time t12 and from time t12 to time t13 . As a result of the search, the algorithm 231 changes the value of parameter A from "A2" to "A3" and the value of parameter B from "B2" to "B3". From time t13 to time t14 , the transmitting device 20 performs information communication using the determined communication parameters PM.
上述したように、アルゴリズム231は、「探索」と「活用」とを繰り返しながら、好適な通信パラメータPMを導き、導いた通信パラメータPMに基づき情報通信を行う。
なお、図6に示した一例では、「探索」を行うタイミングである時刻t11、時刻t12、時刻t13、及び時刻t14、はアルゴリズム231により決定された所定のタイミングである。「探索」を行うタイミングは、この一例のように、不定期であってもよいし、定期的なタイミングであってもよい。
As described above, the algorithm 231 repeats "search" and "utilization" to derive suitable communication parameters PM, and performs information communication based on the derived communication parameters PM.
6, the timings at which the "search" is performed, ie, times t11 , t12 , t13 , and t14 , are predetermined timings determined by the algorithm 231. The timings at which the "search" is performed may be irregular, as in this example, or may be regular.
アルゴリズム231は、具体的には機械学習アルゴリズムである。より具体的には、アルゴリズム231はMAB(Multi Armed Bandit、多腕バンディット)アルゴリズム等であってもよい。すなわち、演算部212は、MABアルゴリズム(多腕バンディットアルゴリズム)を用いて学習されてもよい。
MABアルゴリズムを用いることにより、送信装置20は、少ない消費電力で、確実に受信装置30に向けて情報を発信することができる。
Specifically, the algorithm 231 is a machine learning algorithm. More specifically, the algorithm 231 may be a MAB (Multi-Armed Bandit) algorithm or the like. That is, the calculation unit 212 may learn using the MAB (Multi-Armed Bandit) algorithm.
By using the MAB algorithm, the transmitting device 20 can reliably transmit information to the receiving device 30 with low power consumption.
[MABアルゴリズム]
以下、MABアルゴリズムについて説明する。MABアルゴリズムは、報酬を得られる確率が明らかでないスロットマシンが複数台ある場合に、限られた試行回数の中で報酬を最大化する問題を解くために使用されるアルゴリズムである。このMABアルゴリズムを用いて好適な通信パラメータPMを決定するためには、送信に必要な電力消費と、受信装置30が正しく情報を受信したか否かのトレードオフを考慮して報酬量を設定しなければならない。
送信装置20は、所定の方法により、通信に要した電力量を取得する。送信装置20は、例えば不図示の電力測定器を備えることにより、実際に消費される電力量を測定してもよい。また、送信装置20は、通信パラメータPMと、電力消費推定量とが対応づけられた不図示の電力消費量対応表を記憶し、電力消費量対応表を参照することにより電力量を取得してもよい。
[MAB Algorithm]
The MAB algorithm will be described below. The MAB algorithm is an algorithm used to solve the problem of maximizing rewards within a limited number of attempts when there are multiple slot machines with unknown reward probabilities. In order to determine suitable communication parameters PM using this MAB algorithm, the reward amount must be set taking into consideration the trade-off between the power consumption required for transmission and whether or not the receiving device 30 correctly receives information.
The transmitting device 20 acquires the amount of power required for communication using a predetermined method. The transmitting device 20 may measure the amount of power actually consumed, for example, by including a power meter (not shown). Alternatively, the transmitting device 20 may store a power consumption correspondence table (not shown) in which communication parameters PM are associated with estimated power consumption amounts, and acquire the amount of power by referring to the power consumption correspondence table.
電力消費は少ない方がより好ましいため、電力消費が増えるにしたがって報酬量を減少することが望ましい。電力消費が増えるにしたがって報酬量を減少することにより、MABアルゴリズムであるアルゴリズム231は、電力消費を低減させるように通信パラメータPMを決定することとなり、送信に要する電力量を抑止することができる。劣化率Dは低いほど高品質に(すなわち、確実に)情報を送信できたことを意味するため、劣化率Dが低いほど報酬量を増加させることが望ましい。 Since lower power consumption is more preferable, it is desirable to decrease the reward amount as power consumption increases. By decreasing the reward amount as power consumption increases, algorithm 231, which is the MAB algorithm, determines the communication parameters PM to reduce power consumption, thereby suppressing the amount of power required for transmission. Since a lower degradation rate D means that information was transmitted with higher quality (i.e., more reliably), it is desirable to increase the reward amount as the degradation rate D decreases.
アルゴリズム231は、算出された劣化率Dを用いて、通信履歴情報IHを構成する。例えば、通信履歴情報IHは、劣化率Dの時系列データであってよい。アルゴリズム231は、劣化率Dの時系列データである通信履歴情報IHに基づき、好適な通信パラメータPMを決定する。
なお、通信履歴情報IHは過去に蓄積された劣化率Dに基づき算出された単一の値であってもよい。
The algorithm 231 constructs the communication history information IH using the calculated deterioration rate D. For example, the communication history information IH may be time-series data of the deterioration rate D. The algorithm 231 determines suitable communication parameters PM based on the communication history information IH, which is time-series data of the deterioration rate D.
The communication history information IH may be a single value calculated based on the deterioration rate D accumulated in the past.
他の一例として、通信履歴情報IHを送信装置20に保持する一例に代えて、他の装置から通信履歴情報IHを取得してもよい。他の装置とは、例えば、受信装置30であってもよい。すなわち、他の一例において、受信装置30は、送信装置20に代えて通信履歴情報IHを保持する。この場合、受信装置30は、送信装置20から取りこぼさずに情報を受信できた回数をカウントし、カウントした回数に基づいて劣化率を推定してもよい。この場合、受信装置30は、所定のタイミングにおいて送信装置20に通信履歴情報IHを送信する。 As another example, instead of storing the communication history information IH in the transmitting device 20, the communication history information IH may be acquired from another device. The other device may be, for example, the receiving device 30. That is, in another example, the receiving device 30 stores the communication history information IH instead of the transmitting device 20. In this case, the receiving device 30 may count the number of times it was able to receive information from the transmitting device 20 without any dropouts, and estimate the degradation rate based on the counted number. In this case, the receiving device 30 transmits the communication history information IH to the transmitting device 20 at a predetermined timing.
また、通信パラメータPMが、その構成要素として複数のパラメータを有し、さらに各パラメータが離散値により構成されている場合、アルゴリズム231は通信パラメータPMが取り得る全ての組み合わせから一つを選ぶことができる。すなわち、アルゴリズム231は、通信パラメータPMに含まれる複数の構成要素の組み合わせのうち、一つの組み合わせを選択することにより、通信パラメータPMを演算する。
具体的には、通信パラメータPMが、構成要素x、構成要素y及び構成要素zを有する場合について説明する。例えば、構成要素xがx1、x2及びx3の三値であり、構成要素yがy1及びy2の二値であり、構成要素zがz1、z2及びz3の三値であった場合、アルゴリズムは18(3×2×3)の組み合わせから一つを選ぶことにより通信パラメータPMを決定できる。このように構成することにより、アルゴリズム231は、容易に複数要素からなる通信パラメータPMを最適に選択することができる。
Furthermore, when the communication parameters PM have multiple parameters as their components and each parameter is configured with a discrete value, the algorithm 231 can select one from all possible combinations of the communication parameters PM. That is, the algorithm 231 calculates the communication parameters PM by selecting one combination from among the combinations of the multiple components included in the communication parameters PM.
Specifically, a case will be described in which the communication parameters PM have components x, y, and z. For example, if the component x is a ternary value of x1, x2, and x3, the component y is a binary value of y1 and y2, and the component z is a ternary value of z1, z2, and z3, the algorithm can determine the communication parameters PM by selecting one from 18 (3 x 2 x 3) combinations. This configuration allows the algorithm 231 to easily select an optimal communication parameter PM consisting of multiple components.
ここで、アルゴリズム231は、ある程度複雑な通信パラメータPMの組み合わせである場合には、UCB(Upper Confidence Bound)1アルゴリズムを用いることができる。この場合、演算部212は、UCB1アルゴリズムを用いて学習される。
また、アルゴリズム231は、スペックが低いマイコンで動作させる必要がある場合には、より軽量なTOW(Tug Of War)アルゴリズムを用いることができる。この場合、演算部212は、TOWアルゴリズムを用いて学習される。
なお、ここでいうUCB1アルゴリズムは、UCB1アルゴリズムと、UCB1-tunedアルゴリズムとを含む。
Here, when the combination of communication parameters PM is somewhat complicated, the algorithm 231 can use the UCB (Upper Confidence Bound) 1 algorithm. In this case, the calculation unit 212 performs learning using the UCB1 algorithm.
Furthermore, if it is necessary to operate on a microcomputer with low specifications, a lighter TOW (Tug of War) algorithm can be used as the algorithm 231. In this case, the calculation unit 212 performs learning using the TOW algorithm.
The UCB1 algorithm mentioned here includes the UCB1 algorithm and the UCB1-tuned algorithm.
[通信パラメータ]
図6は、実施形態に係る送信装置が送出するデータのタイミングの一例を示すタイミングチャートである。同図を参照しながら、通信パラメータPMの具体的な構成要素について説明する。この一例において、通信パラメータPMは、その構成要素として、「通信チャネル」、「第1の送出間隔SI1」、「第2の送出間隔SI2」、「送信回数ST」、及び「送信電力」を有する。同図に示す一例においては、「通信チャネル」として、BLEのアドバタイズに用いられるアドバタイズチャネルである37ch(2402MHz)、38ch(2426MHz)、39ch(2480MHz)の3チャンネルを用いる。同図には、それぞれのチャネルに送信されるデータの時間変化について、横軸を時間軸として示す。
[Communication parameters]
6 is a timing chart showing an example of the timing of data transmitted by a transmitting device according to an embodiment. Specific components of the communication parameters PM will be described with reference to the same diagram. In this example, the communication parameters PM include, as its components, a "communication channel," a "first transmission interval SI1," a "second transmission interval SI2," a "number of transmissions ST," and a "transmission power." In the example shown in the same diagram, three channels, 37ch (2402 MHz), 38ch (2426 MHz), and 39ch (2480 MHz), which are advertising channels used for BLE advertising, are used as "communication channels." In the same diagram, the horizontal axis represents the time axis, showing the change over time in data transmitted on each channel.
時刻t21から時刻t22において、無線通信部22は、37ch、38ch及び39chのそれぞれに順次データAを出力する。期間T21は、データAの送出に要する期間を示す。
具体的には、無線通信部22は、時刻t21において37chにデータAを出力し、その後、38chにデータAを出力し、その後、39chにデータAを出力する。無線通信部22は、それぞれのチャネルにデータAを出力した後、第1の送出間隔SI1を空けて、再度、それぞれのチャネルにデータAを出力する。これを、所定の送信回数STになるまで繰り返す。図7に示す一例によれば、送信回数STは4であるため、各チャネルにつき、4回ずつ同一のデータを出力する。
すなわち、通信パラメータPMは、第一の送出間隔SI1を含み、無線通信部22は、第一の送出間隔SI1に基づいて、受信装置30に信号を送出する。
From time t21 to time t22 , the wireless communication unit 22 sequentially outputs data A to each of channels 37, 38, and 39. A period T21 indicates the period required to transmit data A.
Specifically, at time t21 , the wireless communication unit 22 outputs data A to channel 37, then outputs data A to channel 38, and then outputs data A to channel 39. After outputting data A to each channel, the wireless communication unit 22 waits a first transmission interval SI1, and then outputs data A to each channel again. This is repeated until the predetermined number of transmissions ST is reached. In the example shown in FIG. 7, the number of transmissions ST is 4, so the same data is output four times for each channel.
That is, the communication parameters PM include a first transmission interval SI1, and the wireless communication unit 22 transmits a signal to the receiving device 30 based on the first transmission interval SI1.
ここで、第1の送出間隔SI1とは、それぞれのチャネルに同一のデータを送る間隔である。BLEによれば、アドバタイズメント処理は、複数存在するアドバタイズチャネルのそれぞれに対して実行される処理であり、例えば、37、38、39チャネルの3つのアドバタイズチャネルに対して別個に実行される。ここで、各チャネルは、空間中に存在する他の電波と干渉する場合がある。3チャネルともに干渉が発生した場合、又は受信装置30の受信準備が整っていない場合、送信装置20により送信された情報が、受信装置30に到達しない事態が発生する。このような事態に備え、同一のデータを符号化したパケットを複数回にわたって定期的に送信する。
なお、受信装置の受信準備が整っていない場合とは、BLEの受信側(セントラル)において、消費電力を抑えるために断続的に受信動作を行う場合等である。
Here, the first transmission interval SI1 is the interval at which the same data is sent to each channel. According to BLE, the advertisement process is a process performed for each of the multiple advertisement channels, and is performed separately for, for example, the three advertisement channels 37, 38, and 39. Here, each channel may interfere with other radio waves present in space. If interference occurs on all three channels, or if the receiving device 30 is not ready to receive, a situation may occur in which the information transmitted by the transmitting device 20 does not reach the receiving device 30. To prepare for such a situation, packets in which the same data is encoded are periodically transmitted multiple times.
Note that a case where the receiving device is not ready to receive refers to a case where the BLE receiving side (central) performs intermittent reception operations to reduce power consumption.
無線通信部22は、時刻t21においてデータAを出力し始めてから第2の送出間隔SI2経過後、データAとは異なるデータBを出力し始める。すなわち、時刻t23から時刻t24において、無線通信部22は、37ch、38ch及び39chにデータBを出力する。第2の送出間隔SI2とは、データが更新され、新たに送信するまでの間隔である。 The wireless communication unit 22 starts outputting data A at time t21 , and then starts outputting data B, which is different from data A, after a second transmission interval SI2 has elapsed. That is, from time t23 to time t24 , the wireless communication unit 22 outputs data B to channels 37, 38, and 39. The second transmission interval SI2 is the interval between when data is updated and when it is newly transmitted.
ここで、無線通信部22は、信号を生成し始めてから送出し終えるまでの時間である送出時間の間に受信装置30への情報送出処理を完了する。
演算部212は、無線通信部22により送出された情報を受信装置30が連続して安定的に受信した場合に、送出時間を減少させるように通信パラメータPMを調整してもよい。この場合、演算部212は、受信装置30から受信した受信情報IRに含まれる情報に基づいて、送出時間を減少させるように通信パラメータPMを調整してもよい。
Here, the wireless communication unit 22 completes the information transmission process to the receiving device 30 within the transmission time, which is the time from when the signal generation starts to when the transmission is completed.
The calculation unit 212 may adjust the communication parameters PM to reduce the transmission time when the receiving device 30 continuously and stably receives information transmitted by the wireless communication unit 22. In this case, the calculation unit 212 may adjust the communication parameters PM to reduce the transmission time based on information included in the received information IR received from the receiving device 30.
なお、無線通信部22により送出された情報を受信装置30が連続して安定的に受信した場合とは、受信装置30により判定されてもよいし、送信装置20により判定されてもよい。送信装置20により判定される場合、送信情報ISに対する応答である受信情報IRがあったか否かに基づいて判定されてもよい。 Note that whether the receiving device 30 has continuously and stably received the information transmitted by the wireless communication unit 22 may be determined by the receiving device 30 or by the transmitting device 20. If determined by the transmitting device 20, this determination may be based on whether or not there has been received information IR, which is a response to the transmitted information IS.
また、無線通信部22は、システムの起動時から想定動作寿命までの間に繰り返し送出処理を行う。システムとは、例えば送信装置20を動作させるシステムであって、システムの起動時とは、送信装置20に電源が投入されたときであってもよい。送信装置20に電源が投入されたときとは、工場出荷前に初めて電源投入されたときであってもよいし、工場出荷後に初めて電源投入されたときであってもよい。 Furthermore, the wireless communication unit 22 repeatedly performs transmission processing from the time the system is started up until the end of its expected operating life. The system may be, for example, a system that operates the transmitting device 20, and the time when the system is started up may be when the transmitting device 20 is powered on. The time when the transmitting device 20 is powered on may be when it is powered on for the first time before shipping from the factory, or when it is powered on for the first time after shipping from the factory.
この場合、演算部212は、無線通信部22により送出された情報を受信装置30が連続して安定的に受信した場合に、情報送出処理に必要な合計時間を減少させるように通信パラメータPMを調整する。演算部212は、受信装置30から受信した受信情報IRに含まれる情報に基づいて、情報送出処理に必要な合計時間を減少させるように通信パラメータPMを調整してもよい。 In this case, when the receiving device 30 continuously and stably receives information transmitted by the wireless communication unit 22, the calculation unit 212 adjusts the communication parameters PM to reduce the total time required for the information transmission process. The calculation unit 212 may adjust the communication parameters PM to reduce the total time required for the information transmission process based on the information contained in the received information IR received from the receiving device 30.
また、無線通信部22は、同一データを符号化した第1のデータ(データA)を第一の送出間隔SI1に基づいて特定の送信回数STに達するまで送出した後、第1のデータとは異なる第2のデータ(データB)を第二の送出間隔SI2に基づいて送出する。さらに、継続して第二の送出間隔SI2に基づいて、第3、第4、…、第n(nは1以上の自然数)の異なるデータを送出してもよい。
この場合、通信パラメータPMは、第二の送出間隔SI2と、送信回数STを含む。
Furthermore, the wireless communication unit 22 transmits first data (data A) obtained by encoding the same data at a first transmission interval SI1 until a specific number of transmissions ST is reached, and then transmits second data (data B) different from the first data at a second transmission interval SI2. Furthermore, the wireless communication unit 22 may continuously transmit third, fourth, ..., nth (n is a natural number equal to or greater than 1) different data at the second transmission interval SI2.
In this case, the communication parameters PM include a second transmission interval SI2 and a transmission count ST.
また、演算部212は、無線通信部22により送出された情報を受信装置30が連続して安定的に受信した場合に、送信回数STを減少させるように通信パラメータPMを調整する。演算部212は、受信装置30から受信した受信情報IRに含まれる情報に基づいて、送信回数STを減少させるように通信パラメータPMを調整してもよい。 Furthermore, when the receiving device 30 continuously and stably receives information transmitted by the wireless communication unit 22, the calculation unit 212 adjusts the communication parameters PM to reduce the number of transmissions ST. The calculation unit 212 may also adjust the communication parameters PM to reduce the number of transmissions ST based on information contained in the received information IR received from the receiving device 30.
通信パラメータPMに第二の送出間隔SI2が含まれる場合、無線通信部22により送出された情報を受信装置30が連続して安定的に受信した場合に、第二の送出間隔SI2を増加させるように通信パラメータPMを調整してもよい。また、演算部212は、無線通信部22により送出された情報が受信装置30により連続して受信されなかった場合に、第二の送出間隔SI2を増加させるように通信パラメータPMを調整してもよい。また、通信環境が改善し、データが安定的に受信できるようになった場合、第二の送出間隔SI2を減少させる、あるいは元の値に戻してもよい。第二の送出間隔SI2を減少させる、あるいは元の値に戻すことにより、受信装置30と接続されるまでの時間を短くすることができ、安定して接続することができる。
また、第二の送出間隔SI2は、緊急性の高いデータを送信する場合には減少させてもよい。これにより、通常のデータを送信する場合には消費電力を抑制しつつ、緊急性の高いデータを送信する場合には遅延なく受信装置30に送信することができる。
If the communication parameters PM include the second transmission interval SI2, the calculation unit 212 may adjust the communication parameters PM so as to increase the second transmission interval SI2 when the receiving device 30 continuously and stably receives information transmitted by the wireless communication unit 22. Furthermore, the calculation unit 212 may adjust the communication parameters PM so as to increase the second transmission interval SI2 when the receiving device 30 does not continuously receive information transmitted by the wireless communication unit 22. Furthermore, when the communication environment improves and data can be stably received, the calculation unit 212 may decrease the second transmission interval SI2 or return it to its original value. By decreasing the second transmission interval SI2 or returning it to its original value, the time required to connect with the receiving device 30 can be shortened, thereby enabling a stable connection.
The second transmission interval SI2 may be decreased when urgent data is being transmitted, thereby reducing power consumption when transmitting normal data and enabling urgent data to be transmitted to the receiving device 30 without delay.
[チャネルマスク]
次に、通信パラメータPMの一例であるチャネルマスクについて説明する。チャネルマスクとは、使用帯域の中で複数のチャネルが定義された通信方法を用いる場合、使用するチャネルを決めるための通信パラメータである。使用帯域の中で複数のチャネルが定義された通信方法を用いる場合、通信パラメータPMとして、使用するチャネルを決めるためのチャネルマスクを含んでもよい。
[Channel Mask]
Next, a channel mask, which is an example of the communication parameters PM, will be described. The channel mask is a communication parameter for determining the channel to be used when using a communication method in which multiple channels are defined within the bandwidth used. When using a communication method in which multiple channels are defined within the bandwidth used, the communication parameters PM may include a channel mask for determining the channel to be used.
換言すれば、チャネルマスクにより指定されるチャネルは通信に使用されないチャネルであってもよい。具体的には、本実施形態における通信方法が、BLE規格で定義されるアドバタイジングである場合、通信チャネルとは、BLE規格で定義されるアドバタイジングチャネルであってもよい。アドバタイジングとは、コネクション可能なアドバタイジングであってもよい。劣化率Dとは、コネクション要求が返答されたかどうかに基づいて算出される値であってもよい。
演算部212は、演算した通信パラメータPMに含まれるチャネルマスクを介して特定の相手方の受信装置30に通信を行った際に、劣化率Dが減少するように通信パラメータPMを決定する。
In other words, the channel specified by the channel mask may be a channel not used for communication. Specifically, when the communication method in this embodiment is advertising defined in the BLE standard, the communication channel may be an advertising channel defined in the BLE standard. The advertising may be connection-enabled advertising. The deterioration rate D may be a value calculated based on whether a connection request has been responded to.
The calculation unit 212 determines the communication parameters PM so that the deterioration rate D decreases when communication is performed with a specific receiving device 30 via a channel mask included in the calculated communication parameters PM.
例えば、BLEのアドバタイズ処理は、37、38、39チャネルの3つのアドバタイズチャネルに対して別個に実行される。このとき、38チャネルをマスクすれば37チャネル及び39チャネルによりアドバタイズ処理が行われ、38チャネル及び39チャネルがマスクされれば37チャネルによりアドバタイズ処理が行われる。このとき、当然使用チャネルが少ないほど送信に必要な電力が削減できるが、一方で干渉によって情報が伝達できない確率が増加するといったトレードオフの関係が生じる。 For example, BLE advertising processing is performed separately for the three advertising channels 37, 38, and 39. In this case, if channel 38 is masked, advertising processing is performed using channels 37 and 39, and if channels 38 and 39 are masked, advertising processing is performed using channel 37. Naturally, the fewer channels used, the less power required for transmission, but there is a trade-off in that the probability of information not being able to be transmitted due to interference increases.
送信装置20の置かれた環境が干渉の少ない通信環境であれば、チャネルマスクによって使用するチャネル数を最小限に抑え、かつ最も干渉の確率の少ないチャネルに限定するべきである。また、送信装置20の置かれた環境が干渉の多い通信環境であれば消費電力を犠牲にしてでも使用するチャネルを多く使用するべきである。送信装置20は前もって通信環境の状況を知ることはできないが、チャネルマスクの「活用」と「探索」によって、置かれている通信環境に適応し、小さい電力消費で情報を送信するような好適なチャネルマスクを選択することができる。 If the environment in which transmitting device 20 is located is a communications environment with little interference, the number of channels used should be minimized using a channel mask, and limited to channels with the lowest probability of interference. Furthermore, if the environment in which transmitting device 20 is located is a communications environment with a lot of interference, more channels should be used, even at the expense of power consumption. Although transmitting device 20 cannot know the state of the communications environment in advance, by "utilizing" and "searching" for channel masks, it can adapt to the communications environment and select an appropriate channel mask that transmits information with minimal power consumption.
ここで、単純化された手続きとしては、劣化率Dが増加したときには情報通信に使用するチャネルが増えるようにチャネルマスクを調整するのが好適である。また、劣化率Dが十分に小さいとみなせるときは、通信に使用するチャネルを減少させて電力消費を抑えることが好適である。これらは相反するものであって、アルゴリズム231は情報の確実な伝送と消費電力のトレードオフを考慮して、適切にチャネルマスクを更新することが好適である。 Here, as a simplified procedure, it is preferable to adjust the channel mask so that more channels are used for information communication when the degradation rate D increases. Also, when the degradation rate D is considered to be sufficiently small, it is preferable to reduce the number of channels used for communication and suppress power consumption. These are contradictory concepts, and it is preferable for algorithm 231 to appropriately update the channel mask, taking into account the trade-off between reliable information transmission and power consumption.
一例として、アドバタイジングはスキャン要求を受け入れてもよい。この場合、アドバタイジングパケットを受信したセントラルはスキャン要求を発送でき、劣化率Dは、スキャン要求が返答されたかどうかに基づいて算出される。また、送信装置20が、複数の受信装置30と通信する場合、劣化率Dは、特定の一又は複数の受信装置30がアドバタイジングパケットを受信した数に基づいて算出されてもよい。 As an example, advertising may accept a scan request. In this case, the central that receives the advertising packet can send a scan request, and the degradation rate D is calculated based on whether the scan request is responded to. Also, if the transmitting device 20 communicates with multiple receiving devices 30, the degradation rate D may be calculated based on the number of times a specific receiving device or devices 30 receive the advertising packet.
[送信の時間間隔と回数]
次に、通信パラメータPMの一例である第1の送出間隔SI1、送信回数ST及び第2の送出間隔SI2について、より具体的に説明する。
第1の送出間隔SI1は、同一のデータを送信するための時間間隔である。これは情報の送信を時間的に分散(冗長化)することで干渉の確率を低減させるものである。ただし、単に劣化率に対して手続きを定義するのは現実的ではなく、たとえば、比較的長期間にわたって連続した干渉が発生するような場合には時間間隔を長くすることが望ましい。一方で、バースト的に(短時間に凝縮する形で)干渉が頻発する場合には時間間隔を短くすることが望ましい。こうした通信環境の時間に依存した干渉度合いは、事前に推測することは困難であるため、送信装置20は、「活用」と「探索」を用いて、好適な通信パラメータPMを導き出す。
[Transmission interval and number of times]
Next, the first transmission interval SI1, the number of transmissions ST, and the second transmission interval SI2, which are examples of the communication parameters PM, will be described in more detail.
The first transmission interval SI1 is the time interval for transmitting the same data. This reduces the probability of interference by dispersing (adding redundancy to) the transmission of information over time. However, it is not realistic to simply define a procedure based on the degradation rate. For example, it is desirable to lengthen the time interval when continuous interference occurs over a relatively long period of time. On the other hand, it is desirable to shorten the time interval when interference occurs frequently in bursts (condensed into a short period of time). Since it is difficult to predict the degree of interference that depends on the time of such a communication environment in advance, the transmitting device 20 uses "utilization" and "search" to derive the suitable communication parameter PM.
送信回数STは、劣化率Dが増加したときには増加させ、また劣化率Dが十分に小さいとみなせるときは、減少させることが望ましい。これは、送信回数STを減らすことにより所要電力を削減するためである。
第1の送出間隔SI1と、送信回数STとを合わせて考慮すると、同一データを送信完了するまでに必要な時間(必要送出時間、たとえば第1の送出間隔SI1×送信回数ST)を短縮することが電力削減において望ましい。これは、必要送出時間の間は次の送信処理のために不図示の制御部(マイクロコントローラや集積回路、その他の電子回路)が動作を継続する必要があり、必要送出時間が増加するにつれて電力を消費するためである。
It is desirable to increase the number of transmissions ST when the deterioration rate D increases, and to decrease it when the deterioration rate D is considered to be sufficiently small, in order to reduce the required power by decreasing the number of transmissions ST.
Considering the first transmission interval SI1 and the number of transmissions ST together, it is desirable to reduce power consumption by shortening the time required to complete transmission of the same data (required transmission time, for example, first transmission interval SI1 × number of transmissions ST). This is because a control unit (a microcontroller, integrated circuit, or other electronic circuit, not shown) must continue operating for the next transmission process during the required transmission time, and power consumption increases as the required transmission time increases.
したがって、必要送出時間は、劣化率Dが増加したときには増加させ、また劣化率Dが十分に小さいとみなせるときは、減少させることが望ましい。必要送出時間は第1の送出間隔SI1と、送信回数STとによって規定されるものであるため、アルゴリズム231は、これらの値を独立して調整する。 Therefore, it is desirable to increase the required transmission time when the deterioration rate D increases, and to decrease it when the deterioration rate D is considered to be sufficiently small. Because the required transmission time is determined by the first transmission interval SI1 and the number of transmissions ST, algorithm 231 adjusts these values independently.
演算部212は、無線通信部22により送出された情報を受信装置30が連続して安定的に受信した場合に、第一の送出間隔SI1を減少させるように、通信パラメータPMを調整してもよい。 The calculation unit 212 may adjust the communication parameter PM so as to decrease the first transmission interval SI1 when the receiving device 30 continuously and stably receives information transmitted by the wireless communication unit 22.
第2の送出間隔SI2は、更新された情報を新たに送信する間隔である。たとえば情報の更新の頻度が高くない場合においては、劣化率Dが十分に小さいとみなせるとき、第2の送出間隔SI2を増加させることが望ましい。第2の送出間隔SI2も、装置の稼働開始から稼働終了までの期間における電力消費に影響する。 The second transmission interval SI2 is the interval at which updated information is newly transmitted. For example, if information is not updated frequently and the deterioration rate D is considered to be sufficiently small, it is desirable to increase the second transmission interval SI2. The second transmission interval SI2 also affects power consumption during the period from when the device starts operating to when it stops operating.
情報を送信する対象の装置である受信装置30が、送信装置20の通信可能範囲内に存在しないと推測される場合においては、無用な情報送出を頻繁に行うことを抑止するために、第2の送出間隔SI2を増加させることが望ましい。これは、例えば、すべてのチャネルを使用し、かつ送信電力を十分に大きくした場合であっても不通であったときなどである。通信の相手方となる受信装置30が復帰したときの場合のためにチャネル数や送信電力はそのまま維持すべきであるが、存在確認の頻度は落とすべきである。 If it is assumed that the receiving device 30, the device to which information is to be transmitted, is not within the communication range of the transmitting device 20, it is desirable to increase the second transmission interval SI2 to prevent frequent unnecessary information transmission. This occurs, for example, when communication is interrupted even when all channels are in use and the transmission power is sufficiently high. The number of channels and transmission power should be maintained in case the receiving device 30, the communication partner, recovers, but the frequency of presence checks should be reduced.
上述したような時間的要素(第1の送出間隔SI1、送信回数ST及び第2の送出間隔SI2)は、アルゴリズム231によって決定された数値と必ずしも完全に一致した値で使用する必要はない。例えば、アルゴリズム231により決定された数値に、ある程度の幅を持たせて通信間隔として使用してもよい。すなわち、第1の送出間隔SI1、送信回数ST及び第2の送出間隔SI2は、ランダム値に基づいた時間間隔であってもよい。例えば、決定された数値にランダムな値を加減算して使用すること等により、ランダム値に基づいた時間間隔を実現してもよい。
ランダム値に基づいた時間間隔を用いる方法は、複数機器が通信システム1の手法を利用したときに、互いに間隔が一致することで干渉しあうことを防ぐのに有用である。例えば、装置Aの送信間隔が400[ms(ミリ秒)]であり、装置Bの送信間隔も400[ms]である場合に、タイミングが一致しているため干渉し続ける場合がある。このような場合であっても、ランダム値に基づいて時間間隔を決定すれば、干渉を避けることができる。
The time elements described above (first sending interval SI1, number of transmissions ST, and second sending interval SI2) do not necessarily need to be used with values that are exactly the same as the values determined by the algorithm 231. For example, the values determined by the algorithm 231 may be used as communication intervals with a certain degree of latitude. In other words, the first sending interval SI1, number of transmissions ST, and second sending interval SI2 may be time intervals based on random values. For example, time intervals based on random values may be realized by adding or subtracting a random value to or from the determined values.
The method of using a time interval based on a random value is useful for preventing interference caused by matching intervals when multiple devices use the method of communication system 1. For example, if device A's transmission interval is 400 ms (milliseconds) and device B's transmission interval is also 400 ms, interference may continue because the timing is matched. Even in such a case, interference can be avoided by determining the time interval based on a random value.
[送信電力]
送信電力が通信パラメータPMに含まれる場合において、劣化率Dが増加したときには電波の強度を増加させ、劣化率Dが十分に小さいとみなせるときは、電波の強度を減少させることが望ましい。通信環境に適応して電波の強度を加減することにより、所要電力を削減するためである。
[Transmission power]
When the transmission power is included in the communication parameters PM, it is desirable to increase the radio wave strength when the deterioration rate D increases, and to decrease the radio wave strength when the deterioration rate D is deemed to be sufficiently small. This is because the required power can be reduced by adjusting the radio wave strength in accordance with the communication environment.
なお、通信パラメータPMとして、送信装置20が有する構成要素について説明してきたが、受信装置30が有する構成要素を通信パラメータとしてもよい。受信装置30が有する構成要素とは、例えば、受信装置30の通信部のONデューティー比、多段増幅器の段数、受信パケットに対する返答の応答速度等であってもよい。 Note that although the components of the transmitting device 20 have been described as the communication parameters PM, the components of the receiving device 30 may also be used as communication parameters. Examples of the components of the receiving device 30 include the ON duty ratio of the communication unit of the receiving device 30, the number of stages in a multi-stage amplifier, and the response speed of a reply to a received packet.
[通信履歴情報の変形例]
図7は、実施形態に係る通信履歴情報の変形例を示す図である。同図を参照しながら、通信履歴情報IHAについて説明する。通信履歴情報IHAは、通信履歴情報IHの変形例である。通信履歴情報IHと同様の構成については、同様の符号を付すことにより説明を省略する場合がある。通信履歴情報IHAは、パラメータ識別子PMIDを更に有し、通信パラメータPMとして、チャネルマスクCMと、第1の送出間隔SI1と、送信回数STと、第2の送出間隔SI2と、消費電力PCとを有する点において、通信履歴情報IHと異なる。
[Modification of communication history information]
7 is a diagram showing a modified example of communication history information according to an embodiment. The communication history information IHA will be described with reference to the same figure. The communication history information IHA is a modified example of the communication history information IH. Components similar to those in the communication history information IH are given the same reference numerals, and descriptions thereof may be omitted. The communication history information IHA differs from the communication history information IH in that it further includes a parameter identifier PMID and includes, as communication parameters PM, a channel mask CM, a first transmission interval SI1, a transmission count ST, a second transmission interval SI2, and power consumption PC.
通信履歴情報IHAは、通信履歴情報記憶部211に記憶され、演算部212は、通信履歴情報記憶部211に記憶された通信履歴情報IHAに基づき、通信パラメータPMを演算する。消費電力PCとは、通信履歴情報IHAに含まれる通信パラメータPMを用いて電波を送信することにより生じる消費電力である。通信履歴情報IHAには、当該通信パラメータPMを用いた際の劣化率Dが対応付けられる。すなわち、演算部212は、通信履歴情報IHAに含まれる通信パラメータPMを用いて電波を送信することにより生じる消費電力PCと、対応する劣化率Dとに基づいて通信パラメータPMを演算する。より具体的には、演算部212は、消費電力PCを低減させるよう通信パラメータPMを演算する。 The communication history information IHA is stored in the communication history information storage unit 211, and the calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on the communication history information IHA stored in the communication history information storage unit 211. Power consumption PC is the power consumption resulting from transmitting radio waves using the communication parameters PM included in the communication history information IHA. The communication history information IHA is associated with a deterioration rate D when the communication parameters PM are used. In other words, the calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on the power consumption PC resulting from transmitting radio waves using the communication parameters PM included in the communication history information IHA and the corresponding deterioration rate D. More specifically, the calculation unit 212 calculates the communication parameters PM so as to reduce the power consumption PC.
通信履歴情報IHAは、通信パラメータPMとして、チャネルマスクCMと、第1の送出間隔SI1と、送信回数STと、第2の送出間隔SI2と、消費電力PCとを有するため、送信装置20は、より精度よく、通信の信頼性と消費電力とのトレードオフを考慮して、好適な通信パラメータPMを用いて通信することができる。 The communication history information IHA includes the communication parameters PM, which include the channel mask CM, the first transmission interval SI1, the number of transmissions ST, the second transmission interval SI2, and the power consumption PC. This allows the transmitting device 20 to communicate more accurately using the appropriate communication parameters PM, taking into account the trade-off between communication reliability and power consumption.
ここで、通信履歴情報IHAは、パラメータ識別子PMIDを有するため、それぞれの通信パラメータPMが取りうる値の全ての組み合わせについて、漏れなく検討することができる。また、通信履歴情報IHAは、パラメータ識別子PMIDを有するため、アルゴリズム231は、好適なパラメータを容易に探し出すことができる。 Here, because the communication history information IHA has the parameter identifier PMID, it is possible to thoroughly consider all possible combinations of values for each communication parameter PM. Furthermore, because the communication history information IHA has the parameter identifier PMID, the algorithm 231 can easily find suitable parameters.
[第1の実施形態のまとめ]
以上説明した実施形態によれば、送信装置20は、状態記憶部251を備えることにより状態情報ICを記憶し、内部状態記憶部242を備えることにより内部状態情報ISIを記憶し、演算部212を備えることにより状態情報ICと内部状態情報ISIに基づいて通信パラメータPMを演算し、出力部213を備えることにより演算された通信パラメータPMを出力する。したがって、本実施形態によれば、状態情報ICに基づいて通信パラメータPMを決定するため、早期に通信環境に適応することができる。
[Summary of the First Embodiment]
According to the embodiment described above, the transmitting device 20 includes the state storage unit 251 to store the state information IC, the internal state storage unit 242 to store the internal state information ISI, the calculation unit 212 to calculate the communication parameters PM based on the state information IC and the internal state information ISI, and the output unit 213 to output the calculated communication parameters PM. Therefore, according to the present embodiment, the communication parameters PM are determined based on the state information IC, and therefore the transmitting device can adapt to the communication environment quickly.
また、以上説明した実施形態によれば、演算部212は機械学習アルゴリズムを含み、内部状態情報ISIは、機械学習アルゴリズムにより学習された学習済みパラメータを含む。したがって、本実施形態によれば、機械学習を用いることにより、複数の入力変数(通信の結果、複数の状態情報)に基づいて、好適な通信パラメータPMを決定することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the calculation unit 212 includes a machine learning algorithm, and the internal state information ISI includes learned parameters learned by the machine learning algorithm. Therefore, according to this embodiment, by using machine learning, it is possible to determine suitable communication parameters PM based on multiple input variables (communication results, multiple state information).
また、以上説明した実施形態によれば、機械学習アルゴリズムは、強化学習アルゴリズムであって、内部状態情報ISIは、強化学習アルゴリズムによって用いられる行動価値関数を含む。したがって、本実施形態によれば、自身で探索と活用を繰り返し、環境に適応した通信パラメータPMを早期に決定することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the machine learning algorithm is a reinforcement learning algorithm, and the internal state information ISI includes an action value function used by the reinforcement learning algorithm. Therefore, according to this embodiment, the system can repeat search and utilization on its own, and quickly determine communication parameters PM that are adapted to the environment.
また、以上説明した実施形態によれば、状態記憶部251は、複数の瞬間に取得された状態情報ICを複数記憶し、演算部212は、蓄積された複数の状態情報ICに基づき、通信パラメータPMを決定する。したがって、本実施形態によれば、現在の状態だけでなく、過去の状態についても、蓄積・活用することができる。よって、本実施形態によれば、より好適な通信パラメータPMを決定することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the state storage unit 251 stores multiple pieces of state information IC acquired at multiple instants, and the calculation unit 212 determines the communication parameters PM based on the multiple pieces of stored state information IC. Therefore, according to this embodiment, not only the current state but also past states can be stored and utilized. Therefore, according to this embodiment, more suitable communication parameters PM can be determined.
また、以上説明した実施形態によれば、送信装置20は、状態情報を取得するための状態情報取得部252を更に備える。したがって、本実施形態によれば、送信装置20は、自装置内又は自装置外に備えられたセンサから情報を取得することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the transmitting device 20 further includes a status information acquisition unit 252 for acquiring status information. Therefore, according to this embodiment, the transmitting device 20 can acquire information from a sensor provided within or outside the transmitting device.
また、以上説明した実施形態によれば、状態情報ICとは、時刻を示す情報である。ここで、時間帯によって通信状況に変動が生じる場合がある。例えば、多くの人が電波を使用する日中の時間帯は通信状況が悪く、多くの人が電波を使用しない夜間の時間帯は通信状況がよい場合がある。本実施形態によれば、送信装置20は、時間帯により通信状況に変動のある通信環境に適応することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the status information IC is information indicating the time of day. Here, communication conditions may vary depending on the time of day. For example, communication conditions may be poor during the day when many people use radio waves, and good during the night when many people do not use radio waves. According to this embodiment, the transmitting device 20 can adapt to communication environments in which communication conditions vary depending on the time of day.
また、以上説明した実施形態によれば、状態情報ICとは、環境情報を示す情報である。ここで、周囲の環境によって通信状況に変動が生じる場合がある。例えば、雨の日と晴れの日では、電波を使用する人の数が異なる場合がある。本実施形態によれば、送信装置20は、周囲の環境により通信状況に変動のある通信環境に適応することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the status information IC is information indicating environmental information. Here, communication conditions may fluctuate depending on the surrounding environment. For example, the number of people using radio waves may differ on a rainy day compared to a sunny day. According to this embodiment, the transmitting device 20 can adapt to a communication environment in which communication conditions fluctuate depending on the surrounding environment.
また、以上説明した実施形態によれば、状態情報ICとは、自装置の位置情報を示す情報である。ここで、自装置の位置によって通信状況に変動が生じる場合がある。例えば、都会と田舎では、電波を使用する人の数が異なる場合がある。本実施形態によれば、送信装置20は、自装置の位置により通信状況に変動のある通信環境に適応することができる。
なお、本実施形態において、位置情報とは、絶対的な位置情報に限定されず、対象物との間における距離・位置関係などの相対的な位置情報も含む。
Furthermore, according to the embodiment described above, the status information IC is information indicating the location information of the device itself. Here, the communication situation may vary depending on the location of the device itself. For example, the number of people using radio waves may differ between urban and rural areas. According to this embodiment, the transmitting device 20 can adapt to a communication environment in which the communication situation varies depending on the location of the device itself.
In this embodiment, the position information is not limited to absolute position information, but also includes relative position information such as the distance and positional relationship between the target object.
また、以上説明した実施形態によれば、位置情報は、測位システムを使って取得された位置座標である。したがって、本実施形態によれば、送信装置20は、外部に備えられた測位システムから、位置情報又は座標情報を取得することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the location information is location coordinates obtained using a positioning system. Therefore, according to this embodiment, the transmitting device 20 can obtain location information or coordinate information from an external positioning system.
また、以上説明した実施形態によれば、位置情報は、状態情報ICを取得するための電波、及び情報通信を行うための電波の双方またはいずれか一方に基づいて推定される。したがって、本実施形態によれば、GPSの電波を取得できない建物内においても、位置情報を取得することができる。また、本実施形態によれば、GPSにより推定された位置情報に加えて、電波により位置情報特定するため、より簡易に、より詳細に位置情報を推定することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, location information is estimated based on both or either of the radio waves used to acquire the status information IC and the radio waves used to communicate information. Therefore, according to this embodiment, location information can be acquired even inside a building where GPS radio waves cannot be acquired. Furthermore, according to this embodiment, location information is determined using radio waves in addition to location information estimated by GPS, making it possible to estimate location information more easily and in more detail.
また、以上説明した実施形態によれば、演算部212は、状態記憶部251に記憶された状態情報ICから、自装置の周囲の電波の混雑状況を推定し、推定した混雑状況に基づいて通信パラメータPMを演算する。したがって、本実施形態によれば、送信装置20の置かれた通信環境の混線具合を推定し、推定された混線具合に基づいて、自装置の置かれた通信環境に早期に適応することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the calculation unit 212 estimates the radio wave congestion status around the device from the status information IC stored in the status memory unit 251, and calculates the communication parameters PM based on the estimated congestion status. Therefore, according to this embodiment, the degree of interference in the communication environment in which the transmitting device 20 is located can be estimated, and the device can quickly adapt to the communication environment in which it is located based on the estimated degree of interference.
また、以上説明した実施形態によれば、演算部212は、状態記憶部251に記憶された状態情報ICから、自装置の周囲の人の粗密を推定し、推定した人の粗密に基づいて通信パラメータPMを演算する。したがって、本実施形態によれば、周囲の人の粗密に基づいて電波の混雑状況を推定し、推定された混雑状況に基づいて、自装置の置かれた通信環境に早期に適応することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the calculation unit 212 estimates the density of people around the device from the status information IC stored in the status memory unit 251, and calculates the communication parameter PM based on the estimated density of people. Therefore, according to this embodiment, the radio wave congestion status is estimated based on the density of people around the device, and the device can quickly adapt to the communication environment in which it is located based on the estimated congestion status.
また、以上説明した実施形態によれば、状態情報ICとは、自装置の周囲が撮像された画像情報であって、演算部212は、画像情報に基づいて推定を行い、推定された結果に基づいて通信パラメータPMを演算する。したがって、本実施形態によれば、カメラで取得した画像に基づいて混雑状況を推定することにより、周囲の人の数等から混線具合を推定する。本実施形態によれば、推定された混線具合に基づいて、自装置の置かれた通信環境に早期に適応することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the status information IC is image information of the surroundings of the device, and the calculation unit 212 makes an estimation based on the image information and calculates the communication parameters PM based on the estimation results. Therefore, according to this embodiment, the congestion situation is estimated based on the image acquired by the camera, and the degree of congestion is estimated from the number of people in the vicinity, etc. According to this embodiment, the device can quickly adapt to the communication environment in which it is located based on the estimated degree of congestion.
また、以上説明した実施形態によれば、状態情報ICとは、自装置の周囲において収音された音声情報であって、演算部212は、音声情報に基づいて推定を行い、推定された結果に基づいて通信パラメータPMを演算する。したがって、本実施形態によれば、マイクが取得した音声情報に基づいて混雑状況を推測することにより、負荷の小さい処理で混線具合を推定することができ、消費電力の低減、及び装置の小型化をすることができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the status information IC is audio information collected around the device, and the calculation unit 212 performs estimation based on the audio information and calculates the communication parameters PM based on the estimation results. Therefore, according to this embodiment, by inferring the congestion situation based on the audio information acquired by the microphone, it is possible to estimate the degree of congestion with low-load processing, reducing power consumption and making the device more compact.
また、以上説明した実施形態によれば、状態情報ICとは、自装置の周辺の天気を示す情報であり、演算部212は、内部状態記憶部242に記憶された情報であって、状態記憶部251に記憶された状態情報ICに示される天気を示す情報に対応する情報に基づいて通信パラメータを演算する。したがって、本実施形態によれば、通信システム1が天候に影響を受ける通信方法により通信する場合であっても、送信装置20は、環境適応することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the status information IC is information indicating the weather around the device, and the calculation unit 212 calculates communication parameters based on information stored in the internal status memory unit 242 that corresponds to the information indicating the weather indicated by the status information IC stored in the status memory unit 251. Therefore, according to this embodiment, even if the communication system 1 communicates using a communication method that is affected by the weather, the transmitting device 20 can adapt to the environment.
また、以上説明した実施形態によれば、内部状態記憶部242は、複数の内部状態情報ISIを記憶し、演算部212は、記憶された複数の内部状態情報ISIのうち、状態記憶部251に記憶された状態情報ICに対応する内部状態情報ISIに基づいて、通信パラメータを演算する。すなわち、演算部212は、状態情報ICに対応する内部状態情報ISIを参照し、通信パラメータPMを決定する。したがって、本実施形態によれば、シンプルな処理により、容易に状態情報ICを活用することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the internal state storage unit 242 stores multiple pieces of internal state information ISI, and the calculation unit 212 calculates communication parameters based on the internal state information ISI corresponding to the state information IC stored in the state storage unit 251 from among the multiple pieces of internal state information ISI stored. In other words, the calculation unit 212 determines the communication parameters PM by referencing the internal state information ISI corresponding to the state information IC. Therefore, according to this embodiment, the state information IC can be easily utilized through simple processing.
[第2の実施形態]
次に、図8から図12を参照しながら、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態における通信システム1Aは、複数の送信装置20Aを備える。送信装置20Aは、複数の送信装置20A間において情報通信をする点において、送信装置20とは異なる。以降の説明において、送信装置20A間における情報通信を、「継承」とも記載する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to Figures 8 to 12. A communication system 1A in the second embodiment includes a plurality of transmitting devices 20A. The transmitting devices 20A differ from the transmitting device 20 in that information communication is performed between the plurality of transmitting devices 20A. In the following description, information communication between the transmitting devices 20A is also referred to as "inheritance."
まず、第2の実施形態の前提となる事項について説明する。第2の実施形態に係る送信装置20Aは、安定した外部電源が存在しない場所で稼働することを想定している。安定した外部電源が存在しない場所での稼働においては、電池寿命が尽きると、送信装置20Aは、その動作を継続することができなくなり、電池が充電あるいは交換されるまで動作不能状態であり続ける。 First, we will explain the assumptions underlying the second embodiment. The transmitting device 20A according to the second embodiment is intended to operate in a location where a stable external power source is not available. When operating in a location where a stable external power source is not available, once the battery life expires, the transmitting device 20A will no longer be able to continue operating and will remain in an inoperable state until the battery is charged or replaced.
また、送信装置20Aの電池は、充電ができず、使い捨てである場合がある。送信装置20Aの電池が使い捨てである場合、送信装置20Aは電池寿命が尽きた段階で廃棄される。しかしながら送信装置20Aによって得られるセンシング情報は重要であり、データの送信を途切れさせることが望ましくない場合、動作不能状態が問題となることがある。
このような場合、送信装置20Aは、自装置の周辺に存在する待機中の別の送信装置20Aに、その機能を継承していく。
Furthermore, the battery of the transmitting device 20A may not be rechargeable and may be disposable. If the battery of the transmitting device 20A is disposable, the transmitting device 20A is discarded when the battery life expires. However, the sensing information obtained by the transmitting device 20A is important, and if interruption of data transmission is undesirable, an inoperable state may become a problem.
In such a case, the transmitting device 20A passes on its functions to another transmitting device 20A that is on standby in the vicinity of the transmitting device itself.
図8は、第2の実施形態に係る通信システムの構成の一例について説明するための図である。同図を参照しながら、第2の実施形態における「継承」について説明する。
送信装置20Aの一例として、通信システム1Aは、送信装置20A-1と、送信装置20A-2と、送信装置20A-3とを備える。送信装置20A-1は、継承情報IIを送信装置20A-2に送信する。また、送信装置20A-2は、継承情報IIを送信装置20A-3に送信する。すなわち、送信装置20A-1は、送信装置20A-2に継承し、送信装置20A-2は、送信装置20A-3に継承する。
8 is a diagram for explaining an example of the configuration of a communication system according to the second embodiment. With reference to the same figure, "inheritance" in the second embodiment will be explained.
As an example of the transmitting device 20A, the communication system 1A includes a transmitting device 20A-1, a transmitting device 20A-2, and a transmitting device 20A-3. The transmitting device 20A-1 transmits the inheritance information II to the transmitting device 20A-2. The transmitting device 20A-2 transmits the inheritance information II to the transmitting device 20A-3. That is, the transmitting device 20A-1 inherits the inheritance information to the transmitting device 20A-2, and the transmitting device 20A-2 inherits the inheritance information to the transmitting device 20A-3.
ここで、継承情報IIとは、例えば、送信装置20Aが学習した結果を含む情報である。すなわち、本実施形態によれば、送信装置20A-1により学習された情報を送信装置20A-2に継承する。したがって、本実施形態によれば、送信装置20A-1が製品寿命又は故障等により使用できなくなった場合であっても、送信装置20A-2が送信装置20A-1に置き換わることにより、学習された情報を引き続き活用することができる。同様に、送信装置20A-2が製品寿命又は故障等により使用できなくなった場合であっても、送信装置20A-3が送信装置20A-2に置き換わることにより、学習された情報を引き続き活用することができる。 Here, inheritance information II refers to information that includes, for example, the results of learning by transmitting device 20A. That is, according to this embodiment, information learned by transmitting device 20A-1 is inherited by transmitting device 20A-2. Therefore, according to this embodiment, even if transmitting device 20A-1 becomes unusable due to the end of its product life or a malfunction, transmitting device 20A-2 can replace transmitting device 20A-1, allowing the learned information to continue to be used. Similarly, even if transmitting device 20A-2 becomes unusable due to the end of its product life or a malfunction, transmitting device 20A-3 can replace transmitting device 20A-2, allowing the learned information to continue to be used.
図9は、第2の実施形態に係る送信装置の機能構成の一例を示すブロック図である。同図を参照しながら、送信装置20Aの機能構成の一例について説明する。送信装置20Aの説明において、送信装置20と同様の構成については同様の符号を付すことにより説明を省略する場合がある。送信装置20Aは、継承制御部240を更に備える点において送信装置20とは異なる。 Figure 9 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a transmission device according to the second embodiment. An example of the functional configuration of transmission device 20A will be described with reference to this figure. In the description of transmission device 20A, components similar to those in transmission device 20 are given the same reference numerals and descriptions thereof may be omitted. Transmission device 20A differs from transmission device 20 in that it further includes an inheritance control unit 240.
継承制御部240は、内部状態取得部241と、内部状態出力部244とを備える。継承制御部240は、送信装置20A間にける内部状態情報ISIの継承を制御する。
図9に示す一例においては、送信装置20A-1の一例について説明する。送信装置20A-1は、送信装置20A-2から内部状態情報ISIを継承し、送信装置20A-3に内部状態情報ISIを継承する。以降の説明において、送信装置20A-2を第1装置、送信装置20A-3を第2装置とも記載する。
The inheritance control unit 240 includes an internal state acquisition unit 241 and an internal state output unit 244. The inheritance control unit 240 controls the inheritance of internal state information ISI between the transmitting devices 20A.
9, an example of the transmitting device 20A-1 will be described. The transmitting device 20A-1 inherits internal state information ISI from the transmitting device 20A-2, and inherits the internal state information ISI to the transmitting device 20A-3. In the following description, the transmitting device 20A-2 will also be referred to as the first device, and the transmitting device 20A-3 will also be referred to as the second device.
内部状態取得部241は、自身とは別個の装置である送信装置(第1装置)20A-2から、第1装置の内部状態を示す内部状態情報ISIを取得する。内部状態取得部241は、取得した内部状態情報ISIを内部状態記憶部242に記憶させる。すなわち、内部状態記憶部242は、内部状態取得部241により取得された内部状態情報ISIを記憶する。
ここで、自身とは別個の装置とは、互いに通信を行う独立した装置をいう。したがって、同一規格の別個体についても、自身とは別個の装置である。
The internal state acquisition unit 241 acquires internal state information ISI indicating the internal state of the first device from the transmitting device (first device) 20A-2, which is a device separate from the internal state acquisition unit 241. The internal state acquisition unit 241 stores the acquired internal state information ISI in the internal state storage unit 242. That is, the internal state storage unit 242 stores the internal state information ISI acquired by the internal state acquisition unit 241.
Here, a device separate from itself refers to an independent device that communicates with another device. Therefore, even if a separate device has the same specifications, it is still a separate device from itself.
演算部212は、内部状態記憶部242に記憶された内部状態情報ISIに基づいた処理を行う。内部状態情報ISIに基づいた処理とは、例えば、内部状態情報ISIに基づいて情報通信を行うための通信パラメータPMを演算する処理であってもよい。演算部212は、処理を行った結果、内部状態記憶部242に記憶された内部状態情報ISIを更新する。すなわち、内部状態記憶部242に記憶された内部状態情報ISIは、演算部212により行われた処理に基づいて更新される。 The calculation unit 212 performs processing based on the internal state information ISI stored in the internal state storage unit 242. Processing based on the internal state information ISI may be, for example, processing to calculate communication parameters PM for performing information communication based on the internal state information ISI. As a result of performing the processing, the calculation unit 212 updates the internal state information ISI stored in the internal state storage unit 242. In other words, the internal state information ISI stored in the internal state storage unit 242 is updated based on the processing performed by the calculation unit 212.
内部状態出力部244は、内部状態記憶部242に記憶された内部状態情報ISIを、所定の継承タイミングにおいて出力する。具体的には、内部状態出力部244は、送信装置(第1装置)20A-2とは別個の装置である送信装置(第2装置)20A-3に出力する。 The internal state output unit 244 outputs the internal state information ISI stored in the internal state storage unit 242 at a predetermined inheritance timing. Specifically, the internal state output unit 244 outputs it to a transmitting device (second device) 20A-3, which is a separate device from the transmitting device (first device) 20A-2.
なお、継承が行われる時点において、継承先の装置の一部の機能は休止状態であってもよい。休止状態にある一部の機能とは、例えば、演算部212等の継承の機能に関与しない機能であってもよい。すなわち、内部状態取得部241が内部状態情報ISIを取得した時点において、演算部212は休止状態であり、内部状態取得部241及び内部状態出力部244は休止状態でない。 Note that at the time of inheritance, some functions of the inheriting device may be in a dormant state. The dormant functions may be, for example, functions that are not involved in the inherited function, such as the calculation unit 212. In other words, at the time the internal state acquisition unit 241 acquires the internal state information ISI, the calculation unit 212 is in a dormant state, but the internal state acquisition unit 241 and the internal state output unit 244 are not in a dormant state.
[第2の実施形態の第1の変形例]
図10は、第2の実施形態に係る送信装置の機能構成の第1の変形例を示すブロック図である。同図を参照しながら、送信装置20Aの第1の変形例について説明する。送信装置20Aの第1の変形例においては、継承タイミング情報取得部245を備える点において、上述した送信装置20Aとは異なる。
[First Modification of the Second Embodiment]
10 is a block diagram showing a first modified example of the functional configuration of a transmission device according to the second embodiment. The first modified example of the transmission device 20A will be described with reference to the same figure. The first modified example of the transmission device 20A differs from the above-described transmission device 20A in that it includes an inheritance timing information acquisition unit 245.
継承タイミング情報取得部245は、継承タイミング情報ITを取得する。継承タイミング情報ITは、継承をするトリガーとなるタイミングである継承タイミングに関する情報を含む。内部状態出力部244は、取得された継承タイミング情報ITに含まれる継承タイミングに関する情報に基づいて、内部状態情報ISIを出力する。 The inheritance timing information acquisition unit 245 acquires inheritance timing information IT. The inheritance timing information IT includes information related to the inheritance timing, which is the timing that triggers inheritance. The internal state output unit 244 outputs internal state information ISI based on the information related to the inheritance timing included in the acquired inheritance timing information IT.
例えば、継承タイミング情報取得部245は、自装置を駆動する電源である電池60の電池残量に関する情報を、継承タイミング情報ITとして取得してもよい。電池60の電池残量に関する情報とは、電源電圧であってもよい。
内部状態出力部は、取得した継承タイミング情報ITに含まれる電池60の電池残量が所定の閾値を下回った場合に、内部状態情報ISIを出力する。電池60の電池残量に関する情報が電源電圧であった場合、内部状態出力部は、電源電圧が所定の閾値を下回った場合に、内部状態情報ISIを出力する。
For example, the inheritance timing information acquisition unit 245 may acquire information about the remaining battery capacity of the battery 60, which is the power source that drives the device, as the inheritance timing information IT. The information about the remaining battery capacity of the battery 60 may be the power supply voltage.
The internal state output unit outputs the internal state information ISI when the remaining battery charge of the battery 60 included in the acquired inheritance timing information IT falls below a predetermined threshold. If the information regarding the remaining battery charge of the battery 60 is the power supply voltage, the internal state output unit outputs the internal state information ISI when the power supply voltage falls below a predetermined threshold.
なお、送信装置20Aは、所定の周期に基づいて継承を行ってもよい。この場合、継承タイミング情報ITは、所定の周期に関する情報を含んでいてもよい。
前記内部状態出力部は、取得した前記継承タイミング情報に含まれる所定の周期で前記内部状態情報を出力する。
The transmission device 20A may perform inheritance based on a predetermined cycle. In this case, the inheritance timing information IT may include information about the predetermined cycle.
The internal state output unit outputs the internal state information at a predetermined cycle included in the acquired inheritance timing information.
[第2の実施形態の第2の変形例]
図11は、第2の実施形態に係る送信装置の機能構成の第2の変形例を示すブロック図である。同図を参照しながら、送信装置20Aの第2の変形例について説明する。送信装置20Aの第2の変形例においては、故障判定部246を備える点において、上述した送信装置20Aの第1の変形例とは異なる。
[Second Modification of the Second Embodiment]
11 is a block diagram showing a second modified example of the functional configuration of the transmission device according to the second embodiment. The second modified example of the transmission device 20A will be described with reference to the same figure. The second modified example of the transmission device 20A differs from the first modified example of the transmission device 20A described above in that it includes a failure determination unit 246.
故障判定部246は、自装置が故障状態にあるか否かを判定する。故障判定部246は、自装置が故障状態にあるか否かに関する情報を、継承タイミング情報取得部245に出力する。継承タイミング情報取得部245は、故障判定部246により判定された結果を、継承タイミング情報ITとして取得する。内部状態出力部244は、自装置が故障状態にある場合に、内部状態情報ISIを出力する。 The failure determination unit 246 determines whether or not the device itself is in a failure state. The failure determination unit 246 outputs information regarding whether or not the device itself is in a failure state to the inheritance timing information acquisition unit 245. The inheritance timing information acquisition unit 245 acquires the result of the determination by the failure determination unit 246 as inheritance timing information IT. The internal state output unit 244 outputs internal state information ISI when the device itself is in a failure state.
なお、故障判定部246は、演算部212により制御されるウォッチドッグタイマ(WDT)等であってもよい。 The fault determination unit 246 may also be a watchdog timer (WDT) controlled by the calculation unit 212.
図12は、第2の実施形態に係る送信装置同士の継承について説明するための図である。同図を参照しながら、送信装置20A同士の継承について説明する。同図に示す一例において、送信装置20Aは、ワイヤレスセンサネットワークを構成するセンサノードである。送信装置20Aをセンサノードと記載する場合がある。 Figure 12 is a diagram illustrating inheritance between transmission devices according to the second embodiment. With reference to this figure, inheritance between transmission devices 20A will be described. In the example shown in this figure, transmission device 20A is a sensor node that constitutes a wireless sensor network. Transmission device 20A may also be referred to as a sensor node.
図12に示す一例では、送信装置20A-1から、送信装置20A-6の6台の送信装置20Aが示されている。送信装置20A-1は寿命により使用ができず、送信装置20A-2は故障により使用ができない状態である。送信装置20A-3及び送信装置20A-4は稼働状態であり、送信装置20A-5及び送信装置20A-4は待機状態(休止状態)である。
ここで、送信装置20A-3は、送信装置20A-1が寿命により継続的な使用ができなくなった際に、内部状態情報ISIを継承している。また、送信装置20A-4は、送信装置20A-2が故障により動作が停止する際に、内部状態情報ISIを継承している。
12 shows six transmitting devices 20A, from transmitting device 20A-1 to transmitting device 20A-6. Transmitting device 20A-1 is unavailable due to its lifespan, and transmitting device 20A-2 is unavailable due to a malfunction. Transmitting devices 20A-3 and 20A-4 are in operation, and transmitting devices 20A-5 and 20A-4 are in standby (hiatus) state.
Here, the transmitting device 20A-3 inherits the internal status information ISI when the transmitting device 20A-1 reaches the end of its life and is no longer able to be used continuously.Furthermore, the transmitting device 20A-4 inherits the internal status information ISI when the transmitting device 20A-2 stops operating due to a malfunction.
ここで、センサノードが広範囲の複数の場所に設置される場合、すべてのセンサノードを同時に稼働させる必要がない場合がある。そのため、図12に示す一例においては、送信装置20A-3及び送信装置20A-4が稼働状態であり、送信装置20A-5及び送信装置20A-6が待機状態である。この場合、待機状態である送信装置20A-5及び送信装置20A-6は休止状態として待機し、予備のセンサノードとしての役割を担う。 Here, when sensor nodes are installed in multiple locations over a wide area, it may not be necessary to operate all sensor nodes simultaneously. Therefore, in the example shown in Figure 12, transmission devices 20A-3 and 20A-4 are in operation, and transmission devices 20A-5 and 20A-6 are in standby. In this case, transmission devices 20A-5 and 20A-6, which are in standby, are in a dormant state and wait, fulfilling the role of spare sensor nodes.
センサノードの1つが動作不能の状態に陥ったとき、そのセンサノード(以下、継承元ノードと記載する場合がある。)は他の1つのセンサノード(以下、継承先ノードと記載する場合がある。)にセンサノードとしての機能を、内部状態情報ISIとして継承する。このとき、継承によって、継承先ノードが稼働状態となり、センサ機能、通信機能等が有効となる。 When one of the sensor nodes becomes inoperable, that sensor node (hereinafter sometimes referred to as the inheritor node) inherits its sensor node functions to another sensor node (hereinafter sometimes referred to as the inheritor node) as internal state information ISI. At this time, the inheritor node becomes operational through inheritance, and its sensor functions, communication functions, etc. become enabled.
継承先ノードは、継承元ノードと同様の環境におけるセンサ情報を収集することが重要である。したがって、センサノードとしての機能継承のためには当然、継承先ノードは継承元ノードの付近に存在するべきである。すなわち、継承元ノードと継承先ノードは類似の通信環境で動作する。類似の通信環境とは、例えば、設置距離が近い、同一通信網を利用する等である。
本実施形態によれば、センサノードとして蓄積した情報を継承するため、学習した情報が失われることによる新たな学習を一から始める必要がない。すなわち、継承元ノードと継承先ノード間で学習した情報を共有することができるため、継承後即座に通信環境に適応することができる。
It is important for the successor node to collect sensor information in an environment similar to that of the source node. Therefore, in order to inherit the functions of a sensor node, the successor node should naturally be located near the source node. In other words, the source node and the successor node operate in a similar communication environment. A similar communication environment means, for example, that they are installed close to each other or use the same communication network.
According to this embodiment, since the information accumulated as a sensor node is inherited, there is no need to start new learning from scratch due to the loss of learned information. In other words, since the learned information can be shared between the inheritance source node and the inheritance destination node, it can adapt to the communication environment immediately after inheritance.
ここで、継承のタイミングについて説明する。図12を参照しながら説明した一例においては、送信装置20A-1は寿命により使用ができなくなったタイミングにおいて継承し、送信装置20A-2は故障により使用ができなくなったタイミングにおいて継承する一例について説明した。しかしながら継承のタイミングはこれらの一例に限定されず、例えば装置が使用できなくなると判定される前に、継承を行ってもよい。
装置が使用できなくなると判定される前に継承を行う場合、同一の継承元ノード-継承先ノード間において複数回継承することにより、最新の情報を継承できるようにしてもよい。複数回継承することは、定期的に内部状態情報ISIのバックアップを実施することと同等である。したがって、定期的なバックアップにより、不意に内部状態情報ISIが失われることを防ぐことができる。
Here, the timing of inheritance will be described. In the example described with reference to FIG. 12, the transmitting device 20A-1 inherits the power when it becomes unusable due to its lifespan, and the transmitting device 20A-2 inherits the power when it becomes unusable due to a malfunction. However, the timing of inheritance is not limited to this example, and inheritance may be performed, for example, before it is determined that the device will become unusable.
When inheritance is performed before it is determined that the device will become unusable, the latest information may be inherited by inheriting multiple times between the same inheritance source node and inheritance destination node. Inheriting multiple times is equivalent to periodically backing up the internal state information ISI. Therefore, by periodically backing up the internal state information ISI, it is possible to prevent the internal state information ISI from being unexpectedly lost.
また、センサネットワークの実際の使用上、オンデマンドで稼働ノード数を増やす必要がある場合がある、このような場合にも、継承を行ってもよい。 In addition, in actual use of a sensor network, it may be necessary to increase the number of active nodes on demand. In such cases, inheritance may also be performed.
次に、継承先ノードについて説明する。図12を参照しながら説明した一例においては、送信装置20A-1が送信装置20A-3に継承し、送信装置20A-2が送信装置20A-4に継承する一例について説明した。しかしながら継承先ノードはこれらの一例のように1つの装置である場合の一例に限定されず、複数の継承先ノードに継承を行ってもよい。 Next, we will explain the successor node. In the example described with reference to Figure 12, transmitting device 20A-1 inherits to transmitting device 20A-3, and transmitting device 20A-2 inherits to transmitting device 20A-4. However, the successor node is not limited to a single device as in these examples, and succession may occur at multiple successor nodes.
さらに、継承には、いかなる通信機能を用いてもよく、内部状態出力部244による通信機能を介してもよいし、無線通信部22による通信機能を介してもよいし、その他の通信機能であってもよい。継承のための通信は、無線、有線通信を問わない。 Furthermore, any communication function may be used for the inheritance, such as via the communication function of the internal state output unit 244, via the communication function of the wireless communication unit 22, or via some other communication function. Communication for the inheritance may be wireless or wired.
[第2の実施形態のまとめ]
以上説明した実施形態によれば、送信装置20Aは、内部状態取得部241を備えることにより自身とは別個の装置から内部状態情報ISIを取得し、内部状態記憶部242を備えることにより取得した内部状態情報ISIを記憶し、演算部212を備えることにより記憶された内部状態情報ISIに基づいた処理を行い、内部状態出力部244を備えることにより所定の継承タイミングにおいて内部状態情報ISIを出力する。
したがって、本実施形態によれば、送信装置20Aが意図せず動作不能に陥った場合であっても、内部状態情報ISIを次代へ継承することができる。よって、本実施形態によれば、新たに一から学習をする必要がなく、先代が学習した結果を用いることができる。
よって、本実施形態によれば、送信装置20Aが置き換わった場合であっても、即座に次代の送信装置20Aの使用を開始することができる。
[Summary of the second embodiment]
According to the embodiment described above, the transmitting device 20A is equipped with an internal state acquisition unit 241 to acquire internal state information ISI from a device separate from itself, an internal state memory unit 242 to store the acquired internal state information ISI, an arithmetic unit 212 to perform processing based on the stored internal state information ISI, and an internal state output unit 244 to output the internal state information ISI at a predetermined inheritance timing.
Therefore, according to this embodiment, even if the transmitting device 20A unintentionally becomes inoperable, the internal state information ISI can be inherited by the next generation. Therefore, according to this embodiment, there is no need to learn from scratch, and the results learned by the previous generation can be used.
Therefore, according to this embodiment, even when the transmission device 20A is replaced, it is possible to immediately start using the next generation transmission device 20A.
また、上述した実施形態によれば、内部状態情報ISIは、演算部212により行われた処理に基づいて更新される。演算部212は、内部状態情報ISIに基づいて通信パラメータPMを演算する。すなわち、内部状態情報ISIは、通信パラメータPMに基づいて更新される。したがって、内部状態情報ISIとは、自装置が置かれた環境に応じて信号通信された結果に基づいて更新される。
したがって、本実施形態によれば、自装置が置かれた環境に応じて信号通信された結果に基づいて更新される内部状態情報ISIを承継するため、学習した結果を時代に継承することができる。
Furthermore, according to the above-described embodiment, the internal state information ISI is updated based on the processing performed by the calculation unit 212. The calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on the internal state information ISI. That is, the internal state information ISI is updated based on the communication parameters PM. Therefore, the internal state information ISI is updated based on the results of signal communication in accordance with the environment in which the device is placed.
Therefore, according to this embodiment, the internal state information ISI, which is updated based on the results of signal communication depending on the environment in which the device is placed, is inherited, so that the learned results can be passed on to the future.
また、以上説明した実施形態によれば、演算部212は機械学習アルゴリズムを含み、内部状態情報ISIは、機械学習アルゴリズムにより学習された学習済みパラメータを含む。したがって、本実施形態によれば、機械学習を用いるアルゴリズムで更新される学習済みパラメータを継承することができ、自装置が意図せずに動作不能に陥ったときに学習済みパラメータが失われてしまうことを防ぐことができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the calculation unit 212 includes a machine learning algorithm, and the internal state information ISI includes learned parameters learned by the machine learning algorithm. Therefore, according to this embodiment, learned parameters updated by an algorithm using machine learning can be inherited, and the learned parameters can be prevented from being lost when the device itself becomes unintentionally inoperable.
また、以上説明した実施形態によれば、機械学習アルゴリズムは、強化学習アルゴリズムであって、内部状態情報ISIは、強化学習アルゴリズムによって用いられる行動価値関数を含む。したがって、本実施形態によれば、強化学習を用いるアルゴリズムにより更新される行動価値関数を継承することができ、自装置が意図せずに動作不能に陥ったときに行動価値関数が失われてしまうことを防ぐことができる。よって、継承先ノードである送信装置20Aは、強化学習が進んだ状態で処理を再開できる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the machine learning algorithm is a reinforcement learning algorithm, and the internal state information ISI includes an action value function used by the reinforcement learning algorithm. Therefore, according to this embodiment, it is possible to inherit an action value function updated by an algorithm that uses reinforcement learning, and to prevent the action value function from being lost when the device itself unintentionally becomes inoperable. Therefore, the transmitting device 20A, which is the inheritance node, can resume processing in a state where reinforcement learning has progressed.
また、以上説明した実施形態によれば、演算部212は、内部状態情報ISIに基づいて情報通信を行うための通信パラメータPMを演算する。送信装置20Aは、無線通信部22を備えることにより、演算部212により演算された通信パラメータPMに応じた情報通信を行う。したがって、本実施形態によれば、送信装置20Aが何らかの理由で動作不能状態に陥った場合であっても、送信装置20Aの学習結果を別の機器に継承できる。よって、継承先ノードである送信装置20Aは、通信環境に適応した状態で処理を再開することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the calculation unit 212 calculates communication parameters PM for performing information communication based on the internal state information ISI. By including a wireless communication unit 22, the transmitting device 20A performs information communication according to the communication parameters PM calculated by the calculation unit 212. Therefore, according to this embodiment, even if the transmitting device 20A becomes inoperable for some reason, the learning results of the transmitting device 20A can be inherited by another device. Therefore, the transmitting device 20A, which is the inheritor node, can resume processing in a state adapted to the communication environment.
また、以上説明した実施形態によれば、送信装置20Aは、継承タイミング情報取得部245を備えることにより、継承タイミングに関する情報を含む継承タイミング情報ITを取得する。また、内部状態出力部244は、取得された継承タイミング情報ITに含まれる継承タイミングに関する情報に基づいて、内部状態情報を出力する。したがって、送信装置20Aは、好適な継承タイミングにおいて内部状態情報ISIを出力することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the transmitting device 20A is equipped with an inheritance timing information acquisition unit 245, thereby acquiring inheritance timing information IT, which includes information related to the inheritance timing. Furthermore, the internal state output unit 244 outputs internal state information based on the information related to the inheritance timing included in the acquired inheritance timing information IT. Therefore, the transmitting device 20A can output internal state information ISI at an appropriate inheritance timing.
また、以上説明した実施形態によれば、継承タイミング情報取得部245は、自装置を駆動する電源である電池60の残量に関する情報を、継承タイミング情報ISとして取得する。また、内部状態出力部244は、電池60の電池残量が所定の閾値を下回った場合に、内部状態情報ISIを出力する。したがって、送信装置20Aは、機能が完全に停止してしまう前に、次代に内部状態情報ISIを継承することができる。したがって、送信装置20Aに電池が一つのみである場合等、電池の残量不足により継承自体ができなくなるような事態を防ぐことができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the inheritance timing information acquisition unit 245 acquires information regarding the remaining charge of the battery 60, which is the power source that drives the device, as inheritance timing information IS. Furthermore, the internal state output unit 244 outputs internal state information ISI when the remaining charge of the battery 60 falls below a predetermined threshold. Therefore, the transmitting device 20A can inherit the internal state information ISI to the next generation before its functions completely cease. Therefore, it is possible to prevent a situation in which inheritance itself becomes impossible due to insufficient battery charge, such as when the transmitting device 20A has only one battery.
また、以上説明した実施形態によれば、送信装置20Aは、故障判定部246を備えることにより、自装置が故障状態にあるか否かを判定する。また、継承タイミング情報取得部245は、故障判定部246により判定された結果を、継承タイミング情報ITとして取得し、内部状態出力部244は、自装置が故障状態にある場合に、内部状態情報ISIを出力する。したがって、送信装置20Aは、処理を継続できなくなったときに継承を行うことができる。すなわち、送信装置20Aは、機能停止時に次代に内部状態を継承できる。換言すれば、送信装置20Aは、電源遮断以外の理由であっても、処理が継続できなくなったと判定された場合には、継承を行うことができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the transmitting device 20A is equipped with a failure determination unit 246, thereby determining whether or not the device itself is in a failure state. Furthermore, the inheritance timing information acquisition unit 245 acquires the result of the determination made by the failure determination unit 246 as inheritance timing information IT, and the internal state output unit 244 outputs internal state information ISI when the device itself is in a failure state. Therefore, the transmitting device 20A can perform inheritance when it is no longer able to continue processing. In other words, the transmitting device 20A can inherit its internal state to the next generation when it stops functioning. In other words, the transmitting device 20A can perform inheritance when it is determined that it is no longer able to continue processing, even for reasons other than a power outage.
また、以上説明した実施形態によれば、継承タイミング情報ITは、所定の周期に関する情報を含み、内部状態出力部244は、取得した継承タイミング情報ITに含まれる所定の周期で内部状態情報ISIを出力する。したがって、継承元ノードである送信装置20Aは、定期的に継承先ノードに内部状態情報ISIを出力することにより、継承ができない状況に陥った場合であっても、既に継承されている内部状態情報ISIに基づいて処理を再開することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the inheritance timing information IT includes information regarding a predetermined cycle, and the internal state output unit 244 outputs the internal state information ISI at the predetermined cycle included in the acquired inheritance timing information IT. Therefore, by periodically outputting the internal state information ISI to the inheritance node, the transmitting device 20A, which is the inheritance source node, can resume processing based on the internal state information ISI that has already been inherited, even if a situation arises in which inheritance is not possible.
また、以上説明した実施形態によれば、内部状態取得部241が内部状態情報ISIを取得した時点において、演算部212は休止状態であり、内部状態取得部241及び内部状態出力部244は休止状態でない。したがって、本実施形態によれば、継承先ノードである送信装置20Aを休止状態とすることにより、センサネットワークを構成する一部のセンサノードの電力を消費せずに予備機として設置することができ、かつ稼働中の装置が機能停止した際に待機装置に機能を継承できる。 Furthermore, according to the embodiment described above, when the internal state acquisition unit 241 acquires the internal state information ISI, the calculation unit 212 is in a dormant state, and the internal state acquisition unit 241 and the internal state output unit 244 are not in a dormant state. Therefore, according to this embodiment, by putting the transmission device 20A, which is the successor node, into a dormant state, it can be installed as a backup device without consuming the power of some of the sensor nodes that make up the sensor network, and functions can be inherited by the standby device when the operating device stops functioning.
[第3の実施形態]
次に、図13から図17を参照しながら、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態における通信システム1Bは、送信装置20Aに代えて送信装置20Bを備える点において通信システム1Aとは異なる。また、通信システム1Bは、送信装置20Bに加え、中継装置40を備える。送信装置20Bは、通信システム1Aが送信装置20A間において継承を行うことに代えて、又は加えて、中継装置40に対して継承を行い、中継装置40から継承を行う点において、送信装置20Aとは異なる。送信装置20Bの説明において、送信装置20Aと同様の構成については、同様の符号を付すことにより説明を省略する場合がある。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 17 . A communication system 1B in the third embodiment differs from the communication system 1A in that it includes a transmitting device 20B instead of the transmitting device 20A. Furthermore, the communication system 1B includes a relay device 40 in addition to the transmitting device 20B. The transmitting device 20B differs from the transmitting device 20A in that, instead of or in addition to the communication system 1A performing inheritance between the transmitting devices 20A, the transmitting device 20B performs inheritance to the relay device 40 and inheritance is performed from the relay device 40. In the description of the transmitting device 20B, components similar to those of the transmitting device 20A are denoted by similar reference numerals, and description thereof may be omitted.
図13は、第2の実施形態に係る通信システムの構成の一例について説明するための図である。同図を参照しながら、送信装置20Bについて説明する。第3の実施形態に係る送信装置20Bは、中継装置40と直接、又は所定のネットワークを介して、接続される。所定のネットワークとは、クラウドシステムであってもよい。
送信装置20Bは、中継装置40に継承情報IIを送信し、中継装置40から継承情報IIを取得する。継承情報IIは、内部状態情報ISIを含んでいてもよい。
13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a communication system according to the second embodiment. The transmitting device 20B will be described with reference to the same figure. The transmitting device 20B according to the third embodiment is connected to the relay device 40 directly or via a predetermined network. The predetermined network may be a cloud system.
The transmitting device 20B transmits the inheritance information II to the relay device 40 and acquires the inheritance information II from the relay device 40. The inheritance information II may include the internal state information ISI.
中継装置40は、送信装置20Bから継承情報IIを取得すると、取得した継承情報IIに含まれる内部状態情報ISIを、記憶部に記憶する。中継装置40は、所定の継承タイミングで、又は送信装置20Bが動作不能になった場合に、送信装置20Bに継承情報IIを出力する。
すなわち、中継装置40は、送信装置20Bの内部状態情報ISIを記憶しており、送信装置20Bが何らかの理由で動作不能になり、かつ継承を行うことができなかった場合に、中継装置40が保持していた継承元ノードの内部状態情報ISIを新たな継承先ノードに継承することができる。この結果、継承先ノードは完全な初期状態からではなく、継承元ノードの内部状態情報ISIを継承した上で処理を継続できる。
When the relay device 40 acquires the inheritance information II from the transmitting device 20B, the relay device 40 stores the internal state information ISI included in the acquired inheritance information II in a storage unit. The relay device 40 outputs the inheritance information II to the transmitting device 20B at a predetermined inheritance timing or when the transmitting device 20B becomes inoperable.
That is, the relay device 40 stores the internal state information ISI of the transmitting device 20B, and if the transmitting device 20B becomes inoperable for some reason and inheritance cannot be performed, the internal state information ISI of the inheritance source node held by the relay device 40 can be inherited by the new inheritance destination node. As a result, the inheritance destination node can continue processing after inheriting the internal state information ISI of the inheritance source node, rather than starting from a completely initial state.
また、送信装置20Bがセンサネットワークを構成するセンサノードである場合、センサノードは定期的に内部状態を他のセンサノードに送信し、内部状態の複製を行ってもよい。たとえば、他のセンサノードに対して定期的に内部状態を送信し、何らかの理由で継承を実施することが不可能となった場合であっても、複製された内部状態を引き継ぐことが可能な構成にしてもよい。 Furthermore, if transmitting device 20B is a sensor node that constitutes a sensor network, the sensor node may periodically transmit its internal state to other sensor nodes and replicate the internal state. For example, the internal state may be periodically transmitted to other sensor nodes, and even if it becomes impossible to perform the inheritance for some reason, the replicated internal state may be able to be taken over.
具体的には、複製先のセンサノードは、たとえば将来継承先となるセンサノードであってもよい。この場合、将来継承先となるセンサノードは休止状態であるが、複製元の内部状態のみを保有する。複製元センサノードが動作不能となったときに、将来継承先となるセンサノードは稼働を開始し、複製された内部状態の時点から動作を開始する。複製は中継装置40を介して行われてもよい。 Specifically, the sensor node to be replicated may be, for example, a sensor node that will become a successor in the future. In this case, the future successor sensor node is in a dormant state, but retains only the internal state of the source node. When the source node becomes inoperable, the future successor sensor node starts up and begins operating from the point in time of the replicated internal state. Replication may be performed via a relay device 40.
また、中継装置40自身が複製された内部状態情報ISIを格納してもよい。複製元センサノードが動作不能となった場合、中継装置40は将来継承先となるセンサノードに対して複製元センサノードの代わりに継承を行う。将来継承先センサノードは、中継装置40から継承された内部状態情報ISIに基づいて動作を開始する。このような構成とすることにより、継承先ノードをすぐに使用することが出来、更に待機電力を減少させることもできる。 The relay device 40 itself may also store the replicated internal state information ISI. If the source sensor node becomes inoperable, the relay device 40 will take over for the future successor sensor node. The future successor sensor node will begin operation based on the internal state information ISI inherited from the relay device 40. This configuration allows the successor node to be used immediately and also reduces standby power consumption.
図14は、第3の実施形態に係る中継装置を中継した場合における継承について説明するための図である。同図を参照しながら、中継装置40を中継した継承の一例について説明する。
同図に示す一例では、送信装置20B-1、送信装置20B-2、送信装置20B-3が、それぞれ中継装置40を中継して継承を行う。送信装置20B-1は寿命又はその他の理由により使用ができない状態である。送信装置20B-2は稼働状態であり、送信装置20B-3は待機状態(休止状態)である。ここで、送信装置20B-2は、送信装置20B-1が寿命又はその他の理由により継続的な使用ができなくなった際に、中継装置40から内部状態情報ISIを継承している。また、送信装置20B-3は、待機状態であるが、次回継承候補であるため、中継装置40を中継して送信装置20B-2の内部状態情報ISIを継承している。
14 is a diagram for explaining succession in the case where a relay device according to the third embodiment is used as a relay device. With reference to the same figure, an example of succession in which a relay device 40 is used as a relay device will be described.
In the example shown in the figure, transmitting device 20B-1, transmitting device 20B-2, and transmitting device 20B-3 each perform inheritance via relay device 40. Transmitting device 20B-1 is in an unusable state due to its lifespan or other reasons. Transmitting device 20B-2 is in an operating state, and transmitting device 20B-3 is in a standby state (dormant state). Here, transmitting device 20B-2 inherits internal state information ISI from relay device 40 when transmitting device 20B-1 can no longer be used continuously due to its lifespan or other reasons. Furthermore, transmitting device 20B-3 is in a standby state, but is a candidate for next inheritance, so it inherits internal state information ISI of transmitting device 20B-2 via relay device 40.
図15は、第3の実施形態に係る中継装置を中継した場合における代理継承について説明するための図である。同図を参照しながら、代理継承について説明する。同図を参照しながら説明する一例において、送信装置20Bは、センサネットワークを構成するセンサノードである。
センサノードは、中継装置40に対して定期的に生存確認通信を行う。中継装置40は、センサノードから定期的な生存確認通信を取得することにより、センサネットワークを構成するセンサノードの稼働状態を把握することができる。
15 is a diagram for explaining proxy succession in the case where a relay device according to the third embodiment relays. Proxy succession will be explained with reference to the same figure. In one example that will be explained with reference to the same figure, a transmitting device 20B is a sensor node that constitutes a sensor network.
The sensor nodes periodically send liveness confirmation communications to the relay device 40. By receiving the liveness confirmation communications from the sensor nodes periodically, the relay device 40 can grasp the operating status of the sensor nodes that make up the sensor network.
具体的には、センサネットワークである通信システム1Bは、送信装置20B-1から送信装置20B-5と、中継装置40とを備える。送信装置20B-1は寿命により使用ができず、送信装置20B-2は故障により使用ができない状態である。送信装置20B-3は稼働状態であり、送信装置20B-4及び送信装置20B-5は待機状態(休止状態)である。
ここで、送信装置20B-2は、送信装置20B-1が寿命により継続的な使用ができなくなった際に、中継装置40を中継して内部状態情報ISIを継承している。しかしながら、送信装置20B-2は、継承前に、故障により動作が停止しているため、内部状態情報ISIを次代に継承することができない。
Specifically, communication system 1B, which is a sensor network, includes transmitting devices 20B-1 to 20B-5 and relay device 40. Transmitting device 20B-1 is unavailable due to its lifespan, and transmitting device 20B-2 is unavailable due to a malfunction. Transmitting device 20B-3 is in an operating state, and transmitting devices 20B-4 and 20B-5 are in a standby state (inactive state).
Here, when the transmitting device 20B-1 reaches the end of its life and can no longer be used continuously, the transmitting device 20B-2 inherits the internal state information ISI via the relay device 40. However, since the transmitting device 20B-2 stopped operating due to a malfunction before the inheritance, the internal state information ISI cannot be inherited by the next generation.
そこで、本実施形態によれば、送信装置20B-2に代えて、中継装置40が送信装置20B-3に対して代理継承を行う。このように構成することにより、送信装置20B-1から継承された内部状態情報ISIの情報が失われてしまうことを防ぐことができる。 According to this embodiment, relay device 40 performs proxy inheritance for transmitter device 20B-3 instead of transmitter device 20B-2. This configuration prevents the internal state information ISI inherited from transmitter device 20B-1 from being lost.
本実施形態において、中継装置40は、センサネットワークを構成するセンサノードの稼働状態を把握することができるため、故障などの理由で動作不能な状態になったセンサノードに対して、代理で継承することができる。
例えば、センサノードからの生存確認通信が途絶えた場合に、中継装置40は、センサノードが動作不能になったと判断し、他のセンサノードに継承を行う。
In this embodiment, the relay device 40 is capable of grasping the operational status of the sensor nodes that make up the sensor network, and can therefore take over as a proxy for a sensor node that has become inoperable due to a failure or other reason.
For example, if the survival confirmation communication from the sensor node is interrupted, the relay device 40 determines that the sensor node has become inoperable, and causes another sensor node to take over.
図16は、第3の実施形態に係る中継装置の機能構成の一例を示すブロック図である。同図を参照しながら、中継装置40の機能構成について説明する。
第3の実施形態に係る通信システム1Bは、複数の送信装置20Bと、中継装置40とを備える。具体的には、送信装置20Bとして、送信装置20B-1と、送信装置20B-2とを備える。
中継装置40は、一以上の送信装置20Bとの間で内部状態情報ISIの送受信を行う。具体的には、中継装置40は、送信装置20B-1から内部状態情報ISIを取得し、取得した内部状態情報ISIを記憶し、送信装置20B-2対し記憶した内部状態情報ISIを出力する。
16 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a relay device according to the third embodiment. The functional configuration of the relay device 40 will be described with reference to the same figure.
The communication system 1B according to the third embodiment includes a plurality of transmission devices 20B and a relay device 40. Specifically, the transmission devices 20B include a transmission device 20B-1 and a transmission device 20B-2.
The relay device 40 transmits and receives internal state information ISI to and from one or more transmission devices 20 B. Specifically, the relay device 40 acquires internal state information ISI from transmission device 20 B-1, stores the acquired internal state information ISI, and outputs the stored internal state information ISI to transmission device 20 B-2.
中継装置40は、中継情報取得部401と、中継情報記憶部402と、中継情報出力部403とを備える。
中継情報取得部401は、送信装置20Bにより出力された内部状態情報ISIを、中継情報として取得する。中継情報記憶部402は、中継情報取得部401により取得された中継情報を記憶する。中継情報出力部403は、中継情報記憶部402に記憶された中継情報を、内部状態情報ISIとして送信装置20Bに出力する。
The relay device 40 includes a relay information acquisition unit 401 , a relay information storage unit 402 , and a relay information output unit 403 .
The relay information acquisition unit 401 acquires, as relay information, the internal state information ISI output by the transmitting device 20B. The relay information storage unit 402 stores the relay information acquired by the relay information acquisition unit 401. The relay information output unit 403 outputs the relay information stored in the relay information storage unit 402 to the transmitting device 20B as the internal state information ISI.
なお、中継装置40が、センサノードからの生存確認通信が途絶えた場合に、他のセンサノードに継承を行う構成とする場合、送信装置20Bが備える内部状態出力部244は、所定の周期に基づいて中継装置40に内部状態情報ISIを出力する。また、中継装置40が備える中継情報出力部403は、中継情報取得部401が、所定期間以上、送信装置20Bから内部状態情報ISIを取得できなかった場合に、継承先ノードである送信装置20Bに対して中継情報を出力する。 If the relay device 40 is configured to transfer control to another sensor node when liveness confirmation communication from a sensor node is interrupted, the internal state output unit 244 of the transmission device 20B outputs internal state information ISI to the relay device 40 at a predetermined cycle. If the relay information acquisition unit 401 is unable to acquire internal state information ISI from the transmission device 20B for a predetermined period of time or longer, the relay information output unit 403 of the relay device 40 outputs relay information to the transmission device 20B, which is the successor node.
図17は、第3の実施形態に係る中継装置の機能構成の変形例を示すブロック図である。同図を参照しながら、中継装置40の変形例について説明する。
本実施形態において、中継装置40は、複数の送信装置20Bの内部状態を中継装置40に蓄積する。中継装置40に蓄積された内部状態は、統合処理され、他の送信装置20Bへの継承時に活用される。
17 is a block diagram showing a modified example of the functional configuration of the relay device according to the third embodiment. The modified example of the relay device 40 will be described with reference to the same figure.
In this embodiment, the relay device 40 stores the internal states of multiple transmission devices 20B in the relay device 40. The internal states stored in the relay device 40 are integrated and are used when they are passed on to other transmission devices 20B.
本実施形態において、中継装置40は共有中継情報生成部404を備える。
共有中継情報生成部404は、複数の送信装置20Bから取得した中継情報に基づいて、共有中継情報を生成する。この場合、中継情報記憶部402は、共有中継情報を中継情報として記憶する。また、中継情報出力部403は、共有中継情報を中継情報として出力する。
なお、共有中継情報生成部404は、例えば、中継情報取得部401が中継情報を取得したことをトリガーとして、共有中継情報を生成してもよい。すなわち、共有中継情報は、継承の処理を行う際に生成されてもよい。
In this embodiment, the relay device 40 includes a shared relay information generating unit 404 .
The shared relay information generating unit 404 generates shared relay information based on relay information acquired from multiple transmitting devices 20B. In this case, the relay information storage unit 402 stores the shared relay information as relay information. Furthermore, the relay information output unit 403 outputs the shared relay information as relay information.
The shared relay information generating unit 404 may generate the shared relay information, for example, when the relay information acquiring unit 401 acquires the relay information. That is, the shared relay information may be generated when the inheritance process is performed.
本実施形態において、中継装置40は、複数の送信装置20Bの内部状態を統合処理することにより、他の送信装置20Bの早期適用に寄与することができる。例えば、センサネットワークが広範囲に広がっており、センサノードが広範囲に点在する場合に、本実施形態における構成は有効である。送信装置20Bは、各々のセンサノードが設置された環境情報と内部状態に紐づいて自己学習した内容を、継承時に中継装置40に出力する。 In this embodiment, the relay device 40 can contribute to the early adoption of other transmission devices 20B by integrating the internal states of multiple transmission devices 20B. For example, the configuration of this embodiment is effective when the sensor network is widespread and the sensor nodes are scattered over a wide area. The transmission device 20B outputs to the relay device 40 at the time of inheritance the self-learned content linked to the environmental information and internal state of each sensor node in which it is installed.
このとき、稼働中のセンサノードAと、新たに設置されるセンサノードBとは、場所は離れているものの、似た環境に設置されることとする。センサノードBは、中継装置40によりセンサノードAが学習した情報を継承させる。センサノードBは、搭載するセンサによる測定値によって、センサノードAと似た環境であることが分かるため、継承された内部状態のうちセンサノードAの内部状態を優先的に採用し、センサノードBが置かれた環境に早期に適応させることができる。センサノードが複数台、特に大規模なネットワークを構築できるとき、このような共有中継情報の蓄積による内部状態の共有は有効な手段となる。 In this case, the operating sensor node A and the newly installed sensor node B are assumed to be installed in similar environments, although they are located apart. Sensor node B inherits the information learned by sensor node A via relay device 40. Sensor node B knows that it is in a similar environment to sensor node A based on the measurements taken by its onboard sensors, so it can prioritize the internal state of sensor node A from the inherited internal states and quickly adapt to the environment in which sensor node B is located. When multiple sensor nodes can be configured, especially when a large-scale network can be constructed, sharing internal states by accumulating shared relay information in this way is an effective method.
[第3の実施形態のまとめ]
以上説明した実施形態によれば、通信システム1Bは、複数の送信装置20Bと、中継装置40とを備える。中継装置40は、中継情報取得部401を備えることにより送信装置20Bから内部状態情報ISIを取得し、中継情報記憶部402を備えることにより取得した内部状態情報ISIを記憶し、中継情報出力部403を備えることにより記憶した内部状態情報ISIを送信装置20Bに出力する。したがって、本実施形態に係る通信システム1Bによれば、送信装置20Bは、中継装置40を介して継承することができる。
本実施形態によれば、中継装置40を介して継承することができるため、送信装置20B間で継承を行うことができない場合であっても、学習した結果が失われてしまうことを防ぐことができる。
[Summary of the Third Embodiment]
According to the embodiment described above, the communication system 1B includes a plurality of transmitting devices 20B and a relay device 40. The relay device 40 includes a relay information acquisition unit 401 to acquire internal state information ISI from the transmitting devices 20B, a relay information storage unit 402 to store the acquired internal state information ISI, and a relay information output unit 403 to output the stored internal state information ISI to the transmitting devices 20B. Therefore, according to the communication system 1B of this embodiment, the transmitting devices 20B can inherit the information via the relay device 40.
According to this embodiment, inheritance can be achieved via the relay device 40, so that even if inheritance cannot be achieved between the transmitting devices 20B, the learned results can be prevented from being lost.
また、以上説明した実施形態によれば、中継装置40を介して継承することができるため、中継装置40により各々の送信装置20Bの電池残量や異常を監視することができ、適切な継承のタイミングを制御することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, since inheritance can be achieved via the relay device 40, the relay device 40 can monitor the remaining battery power and abnormalities of each transmitting device 20B, and the appropriate timing of inheritance can be controlled.
また、以上説明した実施形態によれば、送信装置20Bが備える内部状態出力部244は、所定の周期に基づいて中継装置に内部状態情報ISIを出力し、中継装置40が備える中継情報出力部403は、中継情報取得部401が所定期間以上、通信装置20Bから内部状態情報ISIが取得されなかった場合に、中継情報を出力する。したがって、本実施形態によれば、中継装置40は、送信装置20Bの電源が遮断された等により機能を継続できなくなった場合に継承を行うことにより、機能停止時であっても、次代に内部状態情報ISIを継承することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the internal state output unit 244 included in the transmitting device 20B outputs internal state information ISI to the relay device based on a predetermined cycle, and the relay information output unit 403 included in the relay device 40 outputs relay information when the relay information acquisition unit 401 has not acquired internal state information ISI from the communication device 20B for a predetermined period of time or longer. Therefore, according to this embodiment, the relay device 40 can inherit the internal state information ISI to the next generation even when the function is stopped by performing inheritance when it can no longer continue to function due to a power outage of the transmitting device 20B, etc.
また、以上説明した実施形態によれば、中継装置40は、共有中継情報生成部404を疎なることにより、複数の送信装置20Bから取得した中継情報に基づいて共有中継情報を生成する。したがって、本実施形態によれば、複数の送信装置20Bから得られた内部状態を統合又は加工することにより、新たに継承される送信装置20Bが早期学習することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the relay device 40 generates shared relay information based on relay information obtained from multiple transmission devices 20B by using the shared relay information generation unit 404. Therefore, according to this embodiment, by integrating or processing the internal states obtained from multiple transmission devices 20B, the newly succeeding transmission device 20B can learn quickly.
また、以上説明した実施形態によれば、共有中継情報は、中継情報取得部401が中継情報を取得したことをトリガーとして生成される。すなわち、共有中継情報は、継承の処理を行う際に生成される。したがって、本実施形態によれば、継承時に内部状態を蓄積することにより、余計な通信処理を発生させることなく、中継装置40に内部状態を蓄積することができる。 Furthermore, according to the embodiment described above, the shared relay information is generated when the relay information acquisition unit 401 acquires relay information as a trigger. In other words, the shared relay information is generated when the inheritance process is performed. Therefore, according to this embodiment, by accumulating the internal state at the time of inheritance, the internal state can be accumulated in the relay device 40 without generating unnecessary communication processes.
また、上述した第1の実施形態と、第2の実施形態とは、組み合わせて用いることができる。例えば、第1の実施形態に係る送信装置20において、内部状態記憶部242は、取得した内部状態情報ISIを記憶してもよい。この場合、送信装置20は、内部状態取得部を更に備えることにより、自身とは異なる送信装置20の内部状態を示す情報を、内部状態情報ISIとして取得する。演算部212は、内部状態記憶部242に記憶された内部状態情報ISIに基づき、通信パラメータPMを演算する。 Furthermore, the first and second embodiments described above can be used in combination. For example, in the transmitting device 20 according to the first embodiment, the internal state storage unit 242 may store the acquired internal state information ISI. In this case, the transmitting device 20 further includes an internal state acquisition unit, thereby acquiring information indicating the internal state of a transmitting device 20 other than itself as internal state information ISI. The calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on the internal state information ISI stored in the internal state storage unit 242.
すなわち、第1の実施形態に係る送信装置20についても、他の送信装置20から内部状態を継承することができる。したがって、本実施形態によれば、予備の送信装置20を用意しておくことにより、一の送信装置20が動作不能な状態に陥ったときであっても、予備の送信装置20から機能継承し、通信システム1全体として信頼性を向上させることができる。 In other words, the transmitting device 20 according to the first embodiment can also inherit the internal state from another transmitting device 20. Therefore, according to this embodiment, by preparing a spare transmitting device 20, even if one transmitting device 20 becomes inoperable, the function can be inherited from the spare transmitting device 20, thereby improving the reliability of the communication system 1 as a whole.
また、第1の実施形態に係る送信装置20は、内部状態出力部を更に備えることにより、内部状態記憶部242に記憶された内部状態情報ISIを、所定の継承タイミングにおいて出力してもよい。すなわち、本実施形態によれば、予備の送信装置20を用意しておくことにより、一の送信装置20が動作不能な状態に陥ったときであっても、予備の送信装置20に対して機能継承し、通信システム1全体として信頼性を向上させることができる。 Furthermore, the transmitting device 20 according to the first embodiment may further include an internal state output unit, which may output the internal state information ISI stored in the internal state memory unit 242 at a predetermined inheritance timing. In other words, according to this embodiment, by providing a spare transmitting device 20, even if one transmitting device 20 becomes inoperable, the function can be inherited by the spare transmitting device 20, thereby improving the reliability of the communication system 1 as a whole.
また、第1の実施形態に係る通信システム1は、中継装置40を備えていてもよい。中継装置40は、一以上の送信装置20との間で内部状態情報ISIの送受信を行う。また、中継装置40は、中継情報取得部401を備えることにより内部状態情報ISIを中継情報として取得し、中継情報記憶部402を備えることにより取得した中継情報を記憶し、中継情報出力部403を備えることにより記憶された中継情報を内部状態情報ISIとして出力する。したがって、本実施形態によれば、送信装置20は、中継装置40を介在し、継承することができる。 The communication system 1 according to the first embodiment may also include a relay device 40. The relay device 40 transmits and receives internal state information ISI to and from one or more transmission devices 20. The relay device 40 also includes a relay information acquisition unit 401 to acquire the internal state information ISI as relay information, a relay information storage unit 402 to store the acquired relay information, and a relay information output unit 403 to output the stored relay information as internal state information ISI. Therefore, according to this embodiment, the transmission device 20 can inherit the relay information via the relay device 40.
また、第1の実施形態に係る通信システム1においても、中継装置40は、共有中継情報生成部404を備えていてもよい。共有中継情報生成部404は、複数の送信装置20から取得した中継情報に基づいて共有中継情報を生成する。中継情報記憶部402は、共有中継情報を中継情報として記憶し、中継情報出力部403は、共有中継情報を中継情報として出力する。したがって、本実施形態によれば、複数の送信装置20から得られた内部状態を統合又は加工することにより、新たに継承される送信装置20が早期学習することができる。 Furthermore, in the communication system 1 according to the first embodiment, the relay device 40 may also include a shared relay information generation unit 404. The shared relay information generation unit 404 generates shared relay information based on relay information acquired from multiple transmission devices 20. The relay information storage unit 402 stores the shared relay information as relay information, and the relay information output unit 403 outputs the shared relay information as relay information. Therefore, according to this embodiment, by integrating or processing the internal states acquired from multiple transmission devices 20, the newly succeeding transmission device 20 can learn quickly.
また、第2の実施形態に係る送信装置20Aは、状態記憶部251を更に備えることにより状態情報ICを記憶してもよい。この場合、内部状態記憶部242は、通信パラメータPMの演算に用いられる情報と、状態情報ICとを対応付けて内部状態情報ISIとして記憶する。また、演算部212は、状態記憶部251に記憶された状態情報ICと、内部状態記憶部242に記憶された内部状態情報ISIとに基づき、通信パラメータPMを演算する。したがって、本実施形態によれば、状態情報ICに基づいて通信パラメータPMを決定するため、早期に通信環境に適応することができる。 Furthermore, the transmitting device 20A according to the second embodiment may further include a state storage unit 251 to store state information IC. In this case, the internal state storage unit 242 associates information used in the calculation of the communication parameters PM with the state information IC and stores the information as internal state information ISI. Furthermore, the calculation unit 212 calculates the communication parameters PM based on the state information IC stored in the state storage unit 251 and the internal state information ISI stored in the internal state storage unit 242. Therefore, according to this embodiment, the communication parameters PM are determined based on the state information IC, allowing for early adaptation to the communication environment.
また、第2の実施形態に係る送信装置20Aにおいて、状態記憶部251は、複数の瞬間に取得された状態情報ICを複数記憶し、演算部212は、蓄積された複数の状態情報ICに基づき、通信パラメータPMを決定する。したがって、本実施形態によれば、現在の状態だけでなく、過去の状態についても、蓄積・活用することができる。よって、本実施形態によれば、より好適な通信パラメータPMを決定することができる。 Furthermore, in the transmitting device 20A according to the second embodiment, the state storage unit 251 stores multiple pieces of state information IC acquired at multiple instants, and the calculation unit 212 determines the communication parameters PM based on the multiple pieces of stored state information IC. Therefore, according to this embodiment, it is possible to store and utilize not only the current state but also past states. Therefore, according to this embodiment, it is possible to determine more suitable communication parameters PM.
以上、送信装置20、受信装置30及び中継装置40が、無線通信により情報通信を行う場合の一例について説明したが、本実施形態は無線通信の一例に限定されない。送信装置20、受信装置30及び中継装置40は、有線通信により情報通信を行ってもよい。送信装置20、受信装置30及び中継装置40が有線通信により情報通信を行う場合、通信間隔、送信電力、通信が多重化されている場合はそのチャネルが通信パラメータとして含まれうる。
この場合、同一線路で接続される他の装置からの干渉を避けながら最小の電力消費で情報を送信することができる。有線通信の一例としては、バス接続、スター接続、メッシュ接続などの一体多、多対多の有線通信方式であってもよい。具体的には、インターネット、I2C(Inter-Integrated Circuit)、SPI(Serial Peripheral Interface)、CAN(Controller Area Network)等の通信方式であってもよい。
While an example of the case where the transmitting device 20, the receiving device 30, and the relay device 40 communicate information via wireless communication has been described above, this embodiment is not limited to the example of wireless communication. The transmitting device 20, the receiving device 30, and the relay device 40 may communicate information via wired communication. When the transmitting device 20, the receiving device 30, and the relay device 40 communicate information via wired communication, the communication parameters may include a communication interval, a transmission power, and, if the communication is multiplexed, the channel.
In this case, information can be transmitted with minimal power consumption while avoiding interference from other devices connected via the same line. Examples of wired communication include one-to-multiple and many-to-multiple wired communication methods such as bus connection, star connection, and mesh connection. Specifically, communication methods such as the Internet, I2C (Inter-Integrated Circuit), SPI (Serial Peripheral Interface), and CAN (Controller Area Network) may be used.
なお、上述した実施形態における通信システム1が備える各装置、及び各装置が備える各部の機能全体あるいはその一部は、これらの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 In addition, all or part of the functions of each device and each unit of each device included in communication system 1 in the above-described embodiment may be realized by recording a program for realizing these functions on a computer-readable recording medium, and then loading and executing the program recorded on this recording medium into a computer system. Note that the term "computer system" here includes hardware such as the OS and peripheral devices.
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶部のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。 In addition, "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, as well as storage units such as hard disks built into computer systems. Furthermore, "computer-readable recording medium" may also include devices that dynamically store programs for a short period of time, such as communication lines when transmitting programs over networks like the Internet or communication lines like telephone lines, or devices that store programs for a fixed period of time, such as volatile memory within computer systems that serve as servers or clients in such cases. Furthermore, the above-mentioned programs may be those that implement some of the functions described above, or may be those that can implement the functions described above in combination with programs already stored in the computer system.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…通信システム、10…通信装置、20…送信装置、30…受信装置、21…制御部、211…通信履歴情報記憶部、212…演算部、213…出力部、215…記憶制御部、22…無線通信部、221…アンテナ、231…アルゴリズム、232…指針情報、233…通信履歴情報、31…制御部、32…無線通信部、321…アンテナ、240…継承制御部、241…内部状態取得部、242…内部状態記憶部、243…処理部、244…内部状態出力部、245…継承タイミング情報取得部、246…故障判定部、40…中継装置、401…中継情報取得部、402…中継情報記憶部、403…中継情報出力部、404…共有中継情報生成部、251…状態記憶部、252…状態情報取得部、50…状態情報取得装置、60…電池、IS…送信情報、IR…受信情報、IH…通信履歴情報、IP…パラメータ情報、ISI…内部状態情報、ID…劣化情報、II…継承情報、IC…状態情報、IT…継承タイミング情報、PM…通信パラメータ、D…劣化率、SI1…第1の送出間隔、SI2…第2の送出間隔、ST…送信回数 1...communication system, 10...communication device, 20...transmitting device, 30...receiving device, 21...control unit, 211...communication history information storage unit, 212...calculation unit, 213...output unit, 215...storage control unit, 22...wireless communication unit, 221...antenna, 231...algorithm, 232...guideline information, 233...communication history information, 31...control unit, 32...wireless communication unit, 321...antenna, 240...inheritance control unit, 241...internal state acquisition unit, 242...internal state storage unit, 243...processing unit, 244...internal state output unit, 245...inheritance timing information acquisition unit, 246...fault judgment Unit, 40...Relay device, 401...Relay information acquisition unit, 402...Relay information storage unit, 403...Relay information output unit, 404...Shared relay information generation unit, 251...Status storage unit, 252...Status information acquisition unit, 50...Status information acquisition device, 60...Battery, IS...Transmission information, IR...Reception information, IH...Communication history information, IP...Parameter information, ISI...Internal state information, ID...Degradation information, II...Inheritance information, IC...Status information, IT...Inheritance timing information, PM...Communication parameters, D...Degradation rate, SI1...First transmission interval, SI2...Second transmission interval, ST...Number of transmissions
Claims (8)
情報通信を行う際に用いられる通信パラメータの演算に用いられる情報と、前記状態情報とを対応付けて内部状態情報として記憶する内部状態記憶部と、
状態記憶部に記憶された前記状態情報と、前記内部状態記憶部に記憶された前記内部状態情報とに基づき、前記通信パラメータを演算する演算部と、
演算された前記通信パラメータを出力する出力部と
を備え、
前記演算部は、前記状態記憶部に記憶された前記状態情報から自装置の周囲の電波の混雑状況を推定し、推定した前記混雑状況に基づいて前記通信パラメータを演算する、
通信装置。 a state storage unit that stores state information, which is information acquired at a specific moment, among information that changes depending on at least one of the location of the device itself and the time;
an internal state storage unit that associates information used in calculating communication parameters used when performing information communication with the state information and stores the information as internal state information;
a calculation unit that calculates the communication parameters based on the state information stored in the state storage unit and the internal state information stored in the internal state storage unit;
an output unit that outputs the calculated communication parameters ,
the calculation unit estimates a radio wave congestion state around the device from the state information stored in the state storage unit, and calculates the communication parameters based on the estimated congestion state.
Communication equipment.
情報通信を行う際に用いられる通信パラメータの演算に用いられる情報と、前記状態情報とを対応付けて内部状態情報として記憶する内部状態記憶部と、an internal state storage unit that associates information used in calculating communication parameters used when performing information communication with the state information and stores the information as internal state information;
状態記憶部に記憶された前記状態情報と、前記内部状態記憶部に記憶された前記内部状態情報とに基づき、前記通信パラメータを演算する演算部と、a calculation unit that calculates the communication parameters based on the state information stored in the state storage unit and the internal state information stored in the internal state storage unit;
演算された前記通信パラメータを出力する出力部とan output unit that outputs the calculated communication parameters;
を備え、Equipped with
前記演算部は、前記状態記憶部に記憶された前記状態情報から自装置の周囲の人の粗密を推定し、推定した前記人の粗密に基づいて前記通信パラメータを演算する、the calculation unit estimates a density of people around the device from the state information stored in the state storage unit, and calculates the communication parameters based on the estimated density of people.
通信装置。Communication equipment.
前記演算部は、前記音声情報に基づいて推定を行い、推定された結果に基づいて前記通信パラメータを演算する、the calculation unit performs estimation based on the voice information, and calculates the communication parameters based on the estimation result.
請求項1又は請求項2に記載の通信装置。The communication device according to claim 1 or 2.
情報通信を行う際に用いられる通信パラメータの演算に用いられる情報と、前記状態情報とを対応付けて内部状態情報として記憶する内部状態記憶部と、an internal state storage unit that associates information used in calculating communication parameters used when performing information communication with the state information and stores the information as internal state information;
状態記憶部に記憶された前記状態情報と、前記内部状態記憶部に記憶された前記内部状態情報とに基づき、前記通信パラメータを演算する演算部と、a calculation unit that calculates the communication parameters based on the state information stored in the state storage unit and the internal state information stored in the internal state storage unit;
演算された前記通信パラメータを出力する出力部とan output unit that outputs the calculated communication parameters;
を備え、Equipped with
自身とは異なる装置の内部状態を示す情報を、前記内部状態情報として取得する内部状態取得部を更に備え、an internal state acquisition unit that acquires information indicating an internal state of a device other than itself as the internal state information;
前記内部状態記憶部は、取得した前記内部状態情報を記憶し、the internal state storage unit stores the acquired internal state information;
前記演算部は、前記内部状態記憶部に記憶された前記内部状態情報に基づき、前記通信パラメータを演算する、the calculation unit calculates the communication parameters based on the internal state information stored in the internal state storage unit.
通信装置。Communication equipment.
請求項4に記載の通信装置。The communication device according to claim 4.
前記中継装置は、The relay device
前記通信装置により出力された前記内部状態情報を、中継情報として取得する中継情報取得部と、a relay information acquisition unit that acquires the internal state information output by the communication device as relay information;
取得した前記中継情報を記憶する中継情報記憶部と、a relay information storage unit that stores the acquired relay information;
記憶された前記中継情報を、前記内部状態情報として前記通信装置に出力する中継情報出力部とを備えるa relay information output unit that outputs the stored relay information to the communication device as the internal state information.
通信システム。Communication system.
前記中継情報記憶部は、前記共有中継情報を前記中継情報として記憶し、the relay information storage unit stores the shared relay information as the relay information;
前記中継情報出力部は、前記共有中継情報を前記中継情報として出力するThe relay information output unit outputs the shared relay information as the relay information.
請求項6に記載の通信システム。7. The communication system according to claim 6.
情報通信を行う際に用いられる通信パラメータの演算に用いられる情報と、前記状態情報とを対応付けて内部状態情報として記憶する内部状態記憶工程と、an internal state storage step of storing information used in calculating communication parameters used when performing information communication and the state information in association with each other as internal state information;
前記状態記憶工程において記憶された前記状態情報と、前記内部状態記憶工程において記憶された前記内部状態情報とに基づき、前記通信パラメータを演算する演算工程と、a calculation step of calculating the communication parameters based on the state information stored in the state storage step and the internal state information stored in the internal state storage step;
演算された前記通信パラメータを出力する出力工程とan output step of outputting the calculated communication parameters;
を有し、and
前記演算工程は、前記状態記憶工程において記憶された前記状態情報から自装置の周囲の電波の混雑状況を推定し、推定した前記混雑状況に基づいて前記通信パラメータを演算する、the computing step estimates a radio wave congestion state around the device from the state information stored in the state storage step, and computes the communication parameters based on the estimated congestion state.
通信方法。Communication method.
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