JP2006050461A - Method of configuring multi-hop radio system and radio node device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチホップ型無線システムを自律的に構築する構成方法及び無線ノード装置に関する。 The present invention relates to a configuration method and a wireless node device for autonomously constructing a multi-hop wireless system.
現在無線システムの標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１では、無線システムのモードとして２つのモードが規定されている。１つが特定の基地局（以下、ＡＰ（Access Point）とも言う）を介さず、直接電波の届く無線ノード（以下、無線ノード装置、ＳＴＡ（Station）とも言う）でグループを形成し直接通信を行うアドホックモードと、もう１つがＡＰを使用し、ＡＰの電波の届く範囲の無線ノード（以下、とも言う）がＡＰにスター状に接続し、ＡＰを介して相互に通信可能とするインフラモードである。このような無線システム技術を用いることで、無線ノードはアドホックに通信に参加、離脱が可能であり、移動を伴う通信を行うことが可能となっている。しかし、これらの通信はアドホックモードにおいては通信相手に直接電波が届いていることが必要であり、またインフラモードにおいてはＡＰに直接電波が届いていることが必要であり、電波の直接届かない相手とは無線リンクのみで通信を行うことができない。 In IEEE 802.11, which is currently a standard for wireless systems, two modes are defined as wireless system modes. One forms a group with a wireless node (hereinafter also referred to as a wireless node device or STA (Station)) that directly receives radio waves and does not pass through a specific base station (hereinafter also referred to as an AP (Access Point)), and performs direct communication. Ad-hoc mode and another infrastructure mode that uses AP, and wireless nodes within the reach of AP's radio waves (hereinafter also referred to as “star”) connect to AP in a star shape and can communicate with each other via AP. . By using such a wireless system technology, the wireless node can participate in and leave the communication ad hoc, and can perform communication involving movement. However, these communications require that the radio waves reach the communication partner directly in ad hoc mode, and that the radio waves reach the AP directly in infrastructure mode. Cannot communicate with a wireless link alone.
また、移動体通信の高速化の１つの実施例として無線システムの可能性が下記の特許文献１に開示されている。ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）などの移動体通信と比較して基地局の通信エリアが小さなシステムにおいてサービス提供エリアを広げる１つの手段として、無線ノード間でマルチホップ無線ネットワークを構成する方法が示されている。特許文献１に開示されている発明では、スター型のネットワーク上で各無線ノードが基地局と通信することのみを目的とすることで各無線ノードが基地局までの中継路を確立するのみでよいと考え、基地局と無線ノードとの間で基地局を最上位局とし、かつ各無線ノードが上位接続先無線ノードを一意に定めるような構造を構築している。さらに、スター型マルチホップ無線ネットワークの構築を最上位局（基地局）がすべて制御するのではなく、各無線ノードが最適な接続先の無線ノードとして基地局からのホップ数を基に、基地局までのホップ数が最小となる上位無線ノードを選択することで自律的にマルチホップ無線ネットワークを実現する方式が示されている。
しかしながら、標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１の無線システムでは、複数の無線ノード間をマルチホップするための仕組みはなく、図１１（ａ）に示すような複数の無線ノードが自律的に図１１（ｂ）に示すようなグループを形成することはできるが、２つのグループＡとＢとの間では無線ノードのＡ−５と無線ノードのＢ−１とが通信可能な位置にあるとしても、これを利用して無線ノードＡ−２と無線ノードＢ−３とが通信することはできない。また、特許文献１に開示された発明では自律的にマルチホップ型のネットワークを構築することが可能であるが、基地局となる装置が必要である。また、ある無線ノードを基地局として利用することも可能であるが、１つの無線ノードを基地局として設定することが必要となる。基地局を設けることにより、図１２（ａ）に示すような、ツリーが構成される前の状態から、図１２（ｂ）に示すように、基地局１２００からのホップ数を基にしたツリーが構成されていく。しかし、基地局１２００からのツリーに接続される無線ノードのいずれとも接続不可能な無線ノードは通信を行うことができない。このため、図１２（ａ）及び（ｂ）に示す無線ノード１、２、３は、お互いに通信可能な位置にありながら通信路が設定されることはなく、基地局１２００からのツリーの拡大や自身の移動などにより基地局１２００からのツリーに接続されるまで通信を行うことができないという問題があった。 However, in the IEEE 802.11 wireless system, which is a standard, there is no mechanism for multihop between a plurality of wireless nodes, and a plurality of wireless nodes as shown in FIG. ), Even if the wireless node A-5 and the wireless node B-1 are in a communicable position between the two groups A and B. The wireless node A-2 and the wireless node B-3 cannot communicate with each other. Moreover, although the invention disclosed in Patent Document 1 can autonomously construct a multi-hop network, an apparatus serving as a base station is required. In addition, although a certain wireless node can be used as a base station, it is necessary to set one wireless node as a base station. By providing the base station, the tree based on the number of hops from the base station 1200 is changed from the state before the tree is configured as shown in FIG. It will be composed. However, a wireless node that cannot be connected to any of the wireless nodes connected to the tree from the base station 1200 cannot communicate. For this reason, the wireless nodes 1, 2, and 3 shown in FIGS. 12A and 12B do not set a communication path while being in positions where they can communicate with each other, and the tree from the base station 1200 is expanded. There is a problem in that communication cannot be performed until the tree is connected to the tree from the base station 1200 due to its own movement or the like.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、お互いの無線ノードが自律的にツリーのルートノードとなる無線ノードを決め、自律的にルートノードをルートとしたツリー型マルチホップ無線システムを構築することができるマルチホップ型無線システムの構成方法及び無線ノード装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and each of the wireless nodes autonomously determines a wireless node to be a root node of the tree, and the tree type multi-hop wireless having the root node as a root autonomously. It is an object of the present invention to provide a multi-hop wireless system configuration method and a wireless node device capable of constructing a system.
上記目的を達成するために、本発明によれば、複数の無線ノード装置から構成され、前記複数の無線ノード装置の少なくとも一部が中継装置となってレイヤ２でのマルチホップ通信を可能とするツリー構造のマルチホップ型無線システムの構成方法において、前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置が、上位接続先の無線ノード装置を選択するために、前記複数の無線ノード装置のそれぞれが接続しているツリー状のグループに接続されている無線ノード装置の総数と、前記ツリー状のグループの頂点に位置するルートノードからのホップ数と、前記ルートノードの識別情報と、自身の識別情報とを含む状態情報を有する前記任意の無線ノード装置以外の他の前記複数の無線ノード装置に対して、前記状態情報の取得要求をブロードキャストするステップと、前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置が、自身以外の他の前記複数の無線ノード装置から前記状態情報を受信するステップと、前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置が、受信した前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数と、自身が有する状態情報に含まれる無線ノード装置の総数とを比較し、自身が有する前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数よりも多くの無線ノード装置の総数を含む前記状態情報を有する無線ノード装置を選択し、さらに選択された前記無線ノード装置のうち、前記状態情報に含まれる前記ホップ数の最も小さい無線ノード装置を前記上位接続先の無線ノード装置として選択し接続するステップとを有することを特徴とするマルチホップ型無線システムの構成方法が提供される。この構成により、より無線ノードの数が多いグループに接続が行われ、通信可能な無線ノードの多いグループを効率的に構成することができる。 To achieve the above object, according to the present invention, a plurality of wireless node devices are configured, and at least a part of the plurality of wireless node devices becomes a relay device to enable multi-hop communication at Layer 2 In the configuration method of the tree-structured multi-hop wireless system, each of the plurality of wireless node devices may be selected by any wireless node device among the plurality of wireless node devices in order to select a higher-level connection destination wireless node device. The total number of wireless node devices connected to the tree-like group to which is connected, the number of hops from the root node located at the top of the tree-like group, the identification information of the root node, and its own identification Information acquisition request to the plurality of wireless node devices other than the arbitrary wireless node device having state information including information A step of load-casting, an arbitrary wireless node device of the plurality of wireless node devices receiving the status information from the plurality of wireless node devices other than itself, and a plurality of wireless node devices Any of the wireless node devices compares the total number of wireless node devices included in the received state information with the total number of wireless node devices included in the state information of the wireless node device, and is included in the state information of the wireless node device. A wireless node device having the state information including a total number of wireless node devices greater than the total number of wireless node devices to be selected, and among the selected wireless node devices, the number of hops included in the state information Selecting and connecting the smallest wireless node device as the higher-level connected wireless node device. Configuration method-up type wireless system is provided. With this configuration, connection is made to a group having a larger number of wireless nodes, and a group having many wireless nodes capable of communication can be efficiently configured.
また、本発明のマルチホップ型無線システムの構成方法における前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置がグループのルートノードである場合にのみ、前記状態情報の取得要求をブロードキャストするステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、接続、切断時のツリー構造の変化を最小限に抑えることができる。 Also, the step of broadcasting the acquisition request for the state information only when an arbitrary wireless node device of the plurality of wireless node devices is a root node of the group in the multihop wireless system configuration method of the present invention. Having is a preferred embodiment of the present invention. With this configuration, changes in the tree structure at the time of connection and disconnection can be minimized.
また、本発明のマルチホップ型無線システムの構成方法において、前記上位接続先の無線ノード装置として接続された無線ノード装置が、接続してきた無線ノード装置から送信される前記状態情報を受信し、受信された前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数を、接続してきた前記無線ノード装置ごとに保持するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、接続、切断時に変更のあった無線ノードの数を簡単に判定でき、グループ全体の無線ノードの数の管理を容易にすることができる。 In the multihop wireless system configuration method of the present invention, a wireless node device connected as the higher-level connected wireless node device receives the status information transmitted from the connected wireless node device, and receives the status information. It is a preferable aspect of the present invention to have a step of holding the total number of wireless node devices included in the state information for each of the wireless node devices connected. With this configuration, it is possible to easily determine the number of wireless nodes that have been changed at the time of connection or disconnection, and to easily manage the number of wireless nodes in the entire group.
また、本発明のマルチホップ型無線システムの構成方法において、前記上位接続先の無線ノード装置として接続された無線ノード装置が、少なくとも接続してきた前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置の識別情報と、接続してきた前記無線ノード装置から送信された前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数とを含む接続後状態変更通知を、自身が接続するグループ内の無線ノード装置へ出力するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、複数の接続（情報）の変更が起きた場合でもシステム全体として正しく無線ノードの数を把握することができる。また、変更の対象となった無線ノードの識別情報を用いることにより、複数の接続（情報）の変更の区別を行い、重複した管理を防ぐことができる。 Further, in the configuration method of the multi-hop wireless system according to the present invention, a wireless node device connected as the higher-level connected wireless node device is at least an arbitrary wireless node device among the plurality of wireless node devices to which the wireless node device is connected. A post-connection state change notification including the identification information of the wireless node device and the total number of wireless node devices included in the state information transmitted from the connected wireless node device to the wireless node device in the group to which the wireless node device is connected. Having a step is a preferred embodiment of the present invention. With this configuration, it is possible to correctly grasp the number of wireless nodes as a whole system even when a plurality of connections (information) are changed. Further, by using the identification information of the wireless node that is the target of the change, it is possible to distinguish between changes in a plurality of connections (information) and to prevent duplicate management.
また、本発明のマルチホップ型無線システムの構成方法において、前記上位接続先の無線ノード装置を選択して接続した前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置が、前記上位接続先の無線ノード装置から送信される前記状態情報を受信し、受信された前記状態情報に基づいて、接続後のルートノードの識別情報と、自身の識別情報と、受信された前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数と、受信された前記状態情報に含まれるホップ数に１を加えた数とを含む接続後接続変更通知を、自身に接続する配下の無線ノード装置へ出力するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、大きなグループにルートノードが接続を行った場合に、正しく自身の配下の無線ノードに接続（情報）の変更を通知することができる。 In the multihop wireless system configuration method of the present invention, an arbitrary wireless node device among the plurality of wireless node devices selected and connected to the higher-level connection destination wireless node device may be The state information transmitted from the wireless node device is received, and based on the received state information, the identification information of the connected root node, its own identification information, and the wireless included in the received state information Outputting a post-connection change notification including a total number of node devices and a number obtained by adding 1 to the number of hops included in the received state information to a subordinate radio node device connected to itself; This is a preferred embodiment of the present invention. With this configuration, when a root node connects to a large group, a change in connection (information) can be correctly notified to a radio node under its control.
また、本発明のマルチホップ型無線システムの構成方法において、前記上位接続先の無線ノード装置を選択して接続した前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置が、前記上位接続先の無線ノード装置から切断された場合に、前記上位接続先の無線ノード装置が、少なくとも切断された前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置の識別情報と、切断された前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置の配下に接続していた無線ノード装置の数とを含む切断後状態変更通知を、自身が接続するグループ内の無線ノード装置へ出力するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、切断があっても、その後のグループにおける無線ノードの数を正しく把握することができる。 In the multihop wireless system configuration method of the present invention, an arbitrary wireless node device among the plurality of wireless node devices selected and connected to the higher-level connection destination wireless node device may be When disconnected from a wireless node device, the higher-level connection-destination wireless node device has at least identification information of an arbitrary wireless node device among the plurality of disconnected wireless node devices and the disconnected wireless devices Including a step of outputting a post-disconnection state change notification including the number of wireless node devices connected to any wireless node device among node devices to wireless node devices in a group to which the node device is connected. This is a preferred embodiment of the present invention. With this configuration, even if there is a disconnection, it is possible to correctly grasp the number of wireless nodes in the subsequent group.
また、本発明のマルチホップ型無線システムの構成方法において、前記上位接続先の無線ノード装置を選択して接続した前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置が、前記上位接続先の無線ノード装置から切断された場合に、前記上位接続先の無線ノード装置から切断された無線ノード装置が、自身の識別情報と、切断前のルートノードの識別情報と、切断前の状態情報に含まれる無線ノード装置の総数から自身の配下に接続される無線ノードの数を引いた数と、ホップ数１を含む切断後接続変更通知を、自身の配下に接続する無線ノード装置へ出力するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、切断して分離された無線ノードを含むグループにおける無線ノードの数を正しく把握することができる。 In the multihop wireless system configuration method of the present invention, an arbitrary wireless node device among the plurality of wireless node devices selected and connected to the higher-level connection destination wireless node device may be When disconnected from a wireless node device, the wireless node device disconnected from the higher-level connected wireless node device is included in its own identification information, identification information of the root node before disconnection, and status information before disconnection A step of outputting a connection change notification after disconnection including a number obtained by subtracting the number of wireless nodes connected to itself from the total number of wireless node devices to be connected to itself to a wireless node device connected to itself Having is a preferred embodiment of the present invention. With this configuration, it is possible to correctly grasp the number of wireless nodes in a group including wireless nodes that have been disconnected and separated.
また、本発明のマルチホップ型無線システムの構成方法において、切断された前記無線ノード装置が、切断後、切断前の前記ルートノードの識別情報を保持し、新たな上位接続先の無線ノード装置を選択する際に、保持された切断前の前記ルートノードの識別情報と、上位接続先の候補となる無線ノード装置が有するルートノードの識別情報とを比較し、同一である場合に、優先的に前記上位接続先の候補となる無線ノード装置へ接続することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、一度切断してもすぐに元の状態に戻った場合、接続の構成を変えることなくツリーを維持することができる。 In the configuration method of the multi-hop wireless system of the present invention, the disconnected wireless node device holds the identification information of the root node before disconnection after disconnection, and sets a new higher-level connection destination wireless node device. At the time of selection, the stored identification information of the root node before disconnection is compared with the identification information of the root node of the wireless node device that is a candidate for the higher connection destination. It is a preferable aspect of the present invention to connect to a wireless node device that is a candidate for the higher connection destination. With this configuration, if the original state is restored immediately after being disconnected, the tree can be maintained without changing the connection configuration.
また、本発明のマルチホップ型無線システムの構成方法において、切断された前記無線ノード装置を新たなグループのルートノードとして動作させるステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、切断時もツリー構造を保ったまま新たなグループを形成することができる。 Moreover, in the configuration method of the multihop wireless system of the present invention, it is a preferable aspect of the present invention to include the step of operating the disconnected wireless node device as a root node of a new group. With this configuration, a new group can be formed while maintaining the tree structure even when disconnected.
また、本発明によれば、複数の無線ノード装置から構成され、前記複数の無線ノード装置の少なくとも一部が中継装置となってレイヤ２でのマルチホップ通信を可能とするツリー構造のマルチホップ型無線システムの前記無線ノード装置において、上位接続先の無線ノード装置を選択するために、前記複数の無線ノード装置のそれぞれが接続しているツリー状のグループに接続されている無線ノード装置の総数と、前記ツリー状のグループの頂点に位置するルートノードからのホップ数と、前記ルートノードの識別情報と、自身の識別情報とを含む状態情報を有する他の前記複数の無線ノード装置に対して、前記状態情報の取得要求をブロードキャストする送信手段と、他の前記複数の無線ノード装置から前記状態情報を受信する受信手段と、受信された前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数と、自身が有する状態情報に含まれる無線ノード装置の総数とを比較し、自身が有する前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数よりも多くの無線ノード装置の総数を含む前記状態情報を有する無線ノード装置を選択し、さらに選択された前記無線ノード装置のうち、前記状態情報に含まれる前記ホップ数の最も小さい無線ノード装置を前記上位接続先の無線ノード装置として選択し接続する制御手段とを備えることを特徴とする無線ノード装置が提供される。この構成により、より無線ノードの数が多いグループに接続が行われ、通信可能な無線ノードの多いグループを効率的に構成することができる。 In addition, according to the present invention, a tree structure multi-hop type configured by a plurality of wireless node devices, wherein at least a part of the plurality of wireless node devices becomes a relay device and enables multi-hop communication in layer 2 In the wireless node device of the wireless system, the total number of wireless node devices connected to a tree-like group to which each of the plurality of wireless node devices is connected in order to select a wireless node device that is a higher connection destination. , With respect to the plurality of other wireless node devices having state information including the number of hops from the root node located at the apex of the tree-like group, the identification information of the root node, and the identification information of itself. Transmitting means for broadcasting the acquisition request for the state information; receiving means for receiving the state information from the plurality of other wireless node devices; The total number of wireless node devices included in the received state information is compared with the total number of wireless node devices included in the state information that the device has, and the total number of wireless node devices included in the state information that the device has. The wireless node device having the state information including the total number of many wireless node devices is selected, and among the selected wireless node devices, the wireless node device having the smallest number of hops included in the state information is selected as the higher rank node. There is provided a wireless node device comprising control means for selecting and connecting as a connection-destination wireless node device. With this configuration, connection is made to a group having a larger number of wireless nodes, and a group having many wireless nodes capable of communication can be efficiently configured.
また、本発明の無線ノード装置において、自身がグループのルートノードである場合にのみ、前記送信手段が前記状態情報の取得要求をブロードキャストすることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、接続、切断時のツリー構造の変化を最小限に抑えることができる。 In addition, in the wireless node device of the present invention, it is a preferable aspect of the present invention that the transmission means broadcasts the acquisition request for the status information only when the wireless node device is the root node of the group. With this configuration, changes in the tree structure at the time of connection and disconnection can be minimized.
また、本発明の無線ノード装置において、前記上位接続先の無線ノード装置として接続された場合、前記受信手段が接続してきた無線ノード装置から送信される前記状態情報を受信し、前記制御手段が受信した前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数を、接続してきた前記無線ノード装置ごとに記憶手段に保持することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、接続、切断時に変更のあった無線ノードの数を簡単に判定でき、グループ全体の無線ノードの数の管理を容易にすることができる。 Also, in the wireless node device of the present invention, when connected as the higher-level connected wireless node device, the receiving unit receives the status information transmitted from the connected wireless node device, and the control unit receives It is a preferable aspect of the present invention that the total number of wireless node devices included in the state information is stored in the storage unit for each wireless node device connected. With this configuration, it is possible to easily determine the number of wireless nodes that have been changed at the time of connection or disconnection, and to easily manage the number of wireless nodes in the entire group.
また、本発明の無線ノード装置において、前記上位接続先の無線ノード装置として接続された場合、前記制御手段が、少なくとも接続してきた前記無線ノード装置の識別情報と、接続してきた前記無線ノード装置から送信された前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数とを含む接続後状態変更通知を、自身が接続するグループ内の無線ノード装置へ出力することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、複数の接続（情報）の変更が起きた場合でもシステム全体として正しく無線ノードの数を把握することができる。また、接続（情報）の変更の対象となった無線ノードの識別情報を用いることにより、複数の接続（情報）の変更の区別を行い、重複した管理を防ぐことができる。 Further, in the wireless node device of the present invention, when connected as the higher-level connection destination wireless node device, the control means includes at least identification information of the connected wireless node device and the connected wireless node device. It is a preferable aspect of the present invention to output a post-connection state change notification including the total number of wireless node devices included in the transmitted state information to the wireless node devices in the group to which it is connected. With this configuration, it is possible to correctly grasp the number of wireless nodes as a whole system even when a plurality of connections (information) are changed. Further, by using the identification information of the wireless node that is the target of connection (information) change, it is possible to distinguish between changes in a plurality of connections (information) and to prevent duplicate management.
また、本発明の無線ノード装置において、前記上位接続先の無線ノード装置を選択して接続した場合、前記受信手段が、前記上位接続先の無線ノード装置から送信される前記状態情報を受信し、前記制御手段が、受信された前記状態情報に基づいて、接続後のルートノードの識別情報と、自身の識別情報と、受信された前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数と、受信された前記状態情報に含まれるホップ数に１を加えた数とを含む接続後接続変更通知を、自身に接続する配下の無線ノード装置へ出力することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、大きなグループにルートノードが接続を行った場合に、正しく自身の配下の無線ノードに変更を通知することができる。 Further, in the wireless node device of the present invention, when the higher-level connection destination wireless node device is selected and connected, the receiving unit receives the state information transmitted from the higher-level connection destination wireless node device, Based on the received state information, the control means receives the identification information of the connected root node, its own identification information, the total number of wireless node devices included in the received state information, and It is a preferable aspect of the present invention to output a post-connection change notification including a number obtained by adding 1 to the number of hops included in the state information to a subordinate radio node device connected to itself. With this configuration, when a root node connects to a large group, the change can be correctly notified to the radio node under its control.
また、本発明の無線ノード装置において、前記上位接続先の無線ノード装置を選択して接続してきた無線ノード装置に切断された場合、前記制御手段が、少なくとも接続してきて切断した前記無線ノード装置の識別情報と、接続してきて切断した前記無線ノード装置の配下に接続していた無線ノード装置の数とを含む切断後状態変更通知を、自身が接続するグループ内の無線ノード装置へ出力することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、切断があっても、その後のグループにおける無線ノードの数を正しく把握することができる。 Further, in the wireless node device according to the present invention, when the wireless node device selected by the higher-order connection destination is disconnected and connected to the wireless node device connected thereto, the control means at least connects the wireless node device connected and disconnected. Outputting a state change notification after disconnection including identification information and the number of wireless node devices connected under the connected wireless node device to the wireless node device in the group to which it is connected This is a preferred embodiment of the present invention. With this configuration, even if there is a disconnection, it is possible to correctly grasp the number of wireless nodes in the subsequent group.
また、本発明の無線ノード装置において、前記上位接続先の無線ノード装置を選択して接続してきた無線ノード装置が前記上位接続先の無線ノード装置から切断した場合、前記制御手段は、切断した自身の識別情報と、切断前のルートノードの識別情報と、切断前の状態情報に含まれる無線ノード装置の総数から自身の配下に接続される無線ノードの数を引いた数と、ホップ数１を含む切断後接続変更通知を、自身の配下に接続する無線ノード装置へ出力することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、切断して分離した無線ノードを含むグループにおける無線ノードの数を正しく把握することができる。 Further, in the wireless node device of the present invention, when the wireless node device that has been selected and connected to the higher-level connection destination wireless node device is disconnected from the higher-level connection-destination wireless node device, the control means disconnects itself Identification number, root node identification information before disconnection, and the total number of wireless node devices included in the state information before disconnection minus the number of wireless nodes connected to itself, and the number of hops 1 It is a preferable aspect of the present invention to output the connection change notification after disconnection to the wireless node device connected to itself. With this configuration, it is possible to correctly grasp the number of wireless nodes in the group including the wireless nodes that have been disconnected and separated.
また、本発明の無線ノード装置において、前記上位接続先の無線ノード装置を選択して接続してきた無線ノード装置が前記上位接続先の無線ノード装置から切断された場合、前記制御手段が、切断後、切断前の前記ルートノードの識別情報を所定の記憶領域に保持させ、新たな上位接続先の無線ノード装置を選択する際に、保持された切断前の前記ルートノードの識別情報と、上位接続先の候補となる無線ノード装置が有するルートノードの識別情報とを比較し、同一である場合に、優先的に前記上位接続先の候補となる無線ノード装置へ接続することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、一度切断してもすぐに元の状態に戻った場合、接続の構成を変えることなくツリーを維持することができる。 Further, in the wireless node device of the present invention, when the wireless node device connected by selecting the wireless node device of the higher connection destination is disconnected from the wireless node device of the higher connection destination, the control means The identification information of the root node before disconnection is held in a predetermined storage area, and when the new higher-level connection destination wireless node device is selected, the stored identification information of the root node before disconnection and the upper-level connection are stored. It is preferable that the comparison is made with the identification information of the root node of the wireless node device that is the previous candidate, and when they are the same, the wireless node device that is the candidate for the higher connection destination is preferentially connected. It is an aspect. With this configuration, if the original state is restored immediately after being disconnected, the tree can be maintained without changing the connection configuration.
また、本発明の無線ノード装置において、前記上位接続先の無線ノード装置を選択して接続してきた無線ノード装置が前記上位接続先の無線ノード装置から切断された場合、前記制御手段が、切断された自身を新たなグループのルートノードとして動作させることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、切断時もツリー構造を保ったまま新たなグループを形成することができる。 Further, in the wireless node device of the present invention, when the wireless node device that has been selected and connected to the higher-level connection destination wireless node device is disconnected from the higher-level connection-destination wireless node device, the control means is disconnected. It is a preferred aspect of the present invention to operate itself as a new group root node. With this configuration, a new group can be formed while maintaining the tree structure even when disconnected.
本発明のマルチホップ型無線システムの構成方法及び無線ノード装置は、上記構成を有し、お互いの無線ノードが自律的にツリーのルートノードとなる無線ノードを決め、自律的にルートノードをルートとしたツリー型マルチホップ無線システムを構築することができる。 The multihop wireless system configuration method and wireless node device according to the present invention have the above-described configuration, and each wireless node autonomously determines a wireless node to be a root node of the tree, and autonomously uses the root node as a root. Thus, a tree-type multi-hop wireless system can be constructed.
以下、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線システムの構成方法及び無線ノード装置について図１から図１０を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線ノードの構成を示す構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置が上位接続先の無線ノード装置を選択する際のシーケンスについて説明するためのシーケンスチャートである。図３は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における状態情報について説明するための図である。図４は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における上位接続先の無線ノード装置の選択処理フローについて説明するためのフローチャートである。 Hereinafter, a configuration method of a multi-hop wireless system and a wireless node device according to an embodiment of the present invention will be described using FIG. 1 to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a radio node according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sequence chart for explaining a sequence when the radio node device according to the embodiment of the present invention selects a higher-level connection destination radio node device. FIG. 3 is a diagram for explaining state information in the wireless node device according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart for explaining a selection processing flow of a higher-level connection destination wireless node device in the wireless node device according to the embodiment of the present invention.
図５は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における状態情報の変更処理を説明するためのシーケンスチャート及びその概念図である。図６は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における接続管理テーブルについて説明するための図である。図７は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における状態変更通知について説明するための図である。図８は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における無線リンクの切断時の状態情報の変更処理手順について説明するためのシーケンスチャート及びその概念図である。図９は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における接続変更通知について説明するための図である。図１０は、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における上位接続先の無線ノード装置の他の選択処理フローについて説明するためのフローチャートである。 FIG. 5 is a sequence chart and a conceptual diagram for explaining state information change processing in the wireless node device according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram for explaining a connection management table in the wireless node device according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram for explaining a state change notification in the wireless node device according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a sequence chart and a conceptual diagram for explaining the state information change processing procedure when the radio link is disconnected in the radio node device according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram for explaining a connection change notification in the wireless node device according to the embodiment of the present invention. FIG. 10 is a flowchart for explaining another selection process flow of the higher-level connection destination wireless node device in the wireless node device according to the embodiment of the present invention.
まず、本発明の実施の形態に係る無線ノードの構成について図１を用いて説明する。図１に示すように、無線ノード装置１００は、送信手段１０１、受信手段１０２、制御手段１０３、記憶手段１０４から構成されている。これらは、バス１０５によってつながれている。また、無線ノード装置１００は、外部と通信を行うための不図示のインタフェースを有する。また、無線ノード装置１００を制御するためのプログラムが記憶手段１０４に格納されている。送信手段１０１、受信手段１０２、制御手段１０３は、例えばＣＰＵなどに相当するものであり、記憶手段１０４は、例えばＨＤＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどに相当するものである。各手段の機能については後述する。 First, the configuration of a wireless node according to an embodiment of the present invention will be described using FIG. As illustrated in FIG. 1, the wireless node device 100 includes a transmission unit 101, a reception unit 102, a control unit 103, and a storage unit 104. These are connected by a bus 105. Further, the wireless node device 100 has an interface (not shown) for communicating with the outside. A program for controlling the wireless node device 100 is stored in the storage unit 104. The transmission unit 101, the reception unit 102, and the control unit 103 correspond to, for example, a CPU, and the storage unit 104 corresponds to, for example, an HDD, a ROM, a RAM, and the like. The function of each means will be described later.
次に、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置が上位接続先の無線ノード装置を選択する際のシーケンスについて図２を用いて説明する。上位接続先の無線ノードへ接続しようとする無線ノード１００の送信手段１０１は、状態情報要求をブロードキャストする（ステップＳ２０１、２０２）。状態情報については後述する。この状態情報要求を受信した無線ノード１、２は、自身の保持する状態情報を無線ノード１００へ送信する（ステップＳ２０３、２０４）。無線ノード１００の受信手段１０２は、無線ノード１、２から状態情報を受信し、無線ノード１００の制御手段１０３は、受信された状態情報に基づいて上位接続先の無線ノードを選択し、選択した無線ノード１に対して接続要求を行い（ステップＳ２０５）、これに対する応答を得る（ステップＳ２０６）ことにより上位接続先の無線ノード１への接続を完了する。 Next, a sequence when the wireless node device according to the embodiment of the present invention selects a higher-level connection destination wireless node device will be described with reference to FIG. The transmission means 101 of the wireless node 100 that is to connect to the higher-level connection destination wireless node broadcasts a status information request (steps S201 and S202). The state information will be described later. The wireless nodes 1 and 2 that have received this status information request transmit the status information held by the wireless nodes 1 and 2 to the wireless node 100 (steps S203 and S204). The reception unit 102 of the wireless node 100 receives the state information from the wireless nodes 1 and 2, and the control unit 103 of the wireless node 100 selects and selects the higher-level connection destination wireless node based on the received state information. A connection request is made to the wireless node 1 (step S205), and a response to this is obtained (step S206), thereby completing the connection to the wireless node 1 that is the upper connection destination.
状態情報要求を行う無線ノード１００は、例えば、起動後であって接続関係が未だ無い無線ノード及びアドホックグループのツリーを形成した後のルートノードであって、無線ノード１００は定期的に状態情報要求を行う。この場合の、起動後であって接続関係が未だ無い無線ノードは、１つの無線ノードのみで構成されるグループのルートノードとして動作する。また、状態情報要求に対する応答は、ルートノード及びそれ以外の無線ノードを区別することなく、状態情報要求を受信した無線ノードが応答する。 The wireless node 100 that makes a state information request is, for example, a wireless node that has been activated and has not yet been connected, and a root node after an ad hoc group tree is formed. The wireless node 100 periodically requests a state information request. I do. In this case, the wireless node that has been activated and has not yet been connected operates as a root node of a group including only one wireless node. The response to the state information request is made by the wireless node that has received the state information request without distinguishing between the root node and the other wireless nodes.
ここで、上述した状態情報について図３を用いて説明する。本発明の実施の形態において、上位接続先の無線ノードの選択時に用いる状態情報は、ルートノードを中心にアドホックに形成されているグループの全無線ノード数を示すノード数（Ｎ）、ルートノードからのホップ数（Ｈ）、自身が属するグループのルートノードになっている無線ノードを示すルートノードＩＤ（Ｒ−ＩＤ）、自身を示すユニークな値であるノードＩＤ（Ｎ−ＩＤ）から構成されている。ホップ数は、ルートノードを１とし、ホップするごとに１ずつ増加していくものである。状態情報は、初期値として、ノード数（Ｎ）＝１、ホップ数（Ｈ）＝１、ルートノードＩＤ（Ｒ−ＩＤ）＝ノードＩＤ（Ｎ−ＩＤ）を有する。ここで、ノードＩＤ（Ｎ−ＩＤ）としては自装置のＭＡＣアドレスなどを利用することができる。 Here, the state information described above will be described with reference to FIG. In the embodiment of the present invention, the state information used when selecting a higher-level connection destination wireless node includes the number of nodes (N) indicating the total number of wireless nodes of the group formed ad hoc around the root node, from the root node. Number of hops (H), a root node ID (R-ID) indicating a wireless node that is a root node of a group to which the node belongs, and a node ID (N-ID) that is a unique value indicating itself. Yes. The number of hops is 1 for the root node and increases by 1 for each hop. The state information has, as initial values, the number of nodes (N) = 1, the number of hops (H) = 1, and the root node ID (R-ID) = node ID (N-ID). Here, as the node ID (N-ID), the MAC address of the own device can be used.
次に、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置における上位接続先の無線ノード装置の選択処理について図４を用いて説明する。無線ノード１００の送信手段１０１は、例えば、周囲の無線ノードに対して状態情報要求をブロードキャストし、それに対して無線ノード１００の受信手段１０２が設定される規定時間ｔの間受信した状態情報に基づいて、無線ノード１００の制御手段１０３は、周囲の無線ノードの状態情報を収集しリスト化する（ステップＳ４０１）。制御手段１０３は、状態情報のリスト化を行った後、無線ノード１００の状態情報中のノード数と、リスト化された状態情報に含まれるノード数とを比較し、自身の有する無線ノード１００の状態情報のノード数より多いノード数を有する無線ノードがあるか否かを判断する（ステップＳ４０２）。より多くのノード数を有する無線ノードがある場合には、後述するステップＳ４０６へ進む。より多くのノード数を有する無線ノードが無い場合には、制御手段１０３は、自身の有する無線ノード１００の状態情報のノード数よりも少ないノード数を有する無線ノードしか存在しないか否かを判断する（ステップＳ４０３）。 Next, selection processing of a higher-level connection destination wireless node device in the wireless node device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The transmission means 101 of the wireless node 100 broadcasts a status information request to surrounding wireless nodes, for example, and based on the status information received for a specified time t for which the reception means 102 of the wireless node 100 is set. Then, the control means 103 of the wireless node 100 collects and lists the state information of the surrounding wireless nodes (step S401). After listing the state information, the control unit 103 compares the number of nodes in the state information of the wireless node 100 with the number of nodes included in the listed state information, and the control unit 103 has the wireless node 100 of its own. It is determined whether there is a wireless node having a larger number of nodes than the number of nodes in the state information (step S402). When there is a wireless node having a larger number of nodes, the process proceeds to step S406 described later. When there is no wireless node having a larger number of nodes, the control unit 103 determines whether or not there is only a wireless node having a smaller number of nodes than the number of nodes in the state information of the wireless node 100 that it has. (Step S403).
無線ノード１００の状態情報のノード数よりも少ないノード数を有する無線ノードしか存在しない場合、すなわち無線ノード１００が多くの無線ノードを配下に持つルートノードになっている場合は、他の無線ノードへの接続は行わないで終了する。一方、無線ノード１００の状態情報のノード数よりも少ないノード数を有する無線ノード以外の無線ノードが存在する場合、すなわち無線ノード１００が有する無線ノード数と同数の無線ノードを有する無線ノードがある場合には、制御手段１０３は、無線ノード１００の状態情報に含まれるノードＩＤと、該当する無線ノードの中で最もルートノードＩＤの小さい値とを比較する（ステップＳ４０４）。ここで、ＩＤ同士の比較とあるが、例えば、ＩＤは装置のＭＡＣアドレスであるので、それらを数値として比較することが可能である。 When there are only wireless nodes having a number of nodes smaller than the number of nodes in the state information of the wireless node 100, that is, when the wireless node 100 is a root node subordinate to many wireless nodes, to another wireless node Terminate without connecting. On the other hand, when there are wireless nodes other than the wireless nodes having the number of nodes smaller than the number of nodes in the state information of the wireless node 100, that is, when there are wireless nodes having the same number of wireless nodes as the wireless node 100 has. In step S404, the control unit 103 compares the node ID included in the state information of the wireless node 100 with a value having the smallest root node ID among the corresponding wireless nodes. Here, although there is a comparison between IDs, for example, since the ID is the MAC address of the apparatus, it is possible to compare them as numerical values.
制御手段１０３は、比較した結果、自身の無線ノード１００のノードＩＤより大きいルートノードＩＤを有する無線ノードしか存在しないか否かを判断する(ステップＳ４０５)。無線ノード１００のノードＩＤより大きいルートノードＩＤを有する無線ノードしか存在しないと判断した場合には、他の無線ノードへの接続は行わないで終了する。これにより、同じ規模のグループが接近した場合、ルートノードＩＤの大きさによって、接続する側と接続される側とを区別することが可能となる。また、自身の配下の無線ノードに接続を行ってループが発生することを防ぐことができる。一方、存在すると判断した場合には、制御手段１０３は、該当する無線ノードの中で最も小さいホップ数を有し、さらに最も小さいノードＩＤを有する無線ノードを上位接続先の無線ノードとして選択する（ステップＳ４０６）。そして、制御手段１０３は、接続要求を該当する無線ノードに送信する。なお、接続要求の送信は、制御手段１０３でなく、送信手段１０１がするようにしてもよい。このように、ツリー構造となっているグループの規模のうち、大きなグループに接続を行っていくため、より大規模なグループを構成していくことになる。これにより、より多くの無線ノード間での通信を行うことが可能となる。 As a result of the comparison, the control unit 103 determines whether or not there is only a wireless node having a root node ID greater than the node ID of its own wireless node 100 (step S405). If it is determined that there is only a wireless node having a root node ID greater than the node ID of the wireless node 100, the connection is terminated without connecting to another wireless node. Thereby, when a group of the same scale approaches, it becomes possible to distinguish the connected side from the connected side according to the size of the root node ID. Further, it is possible to prevent a loop from occurring by connecting to a wireless node under its control. On the other hand, if it is determined that the wireless node exists, the control unit 103 selects the wireless node having the smallest hop number and the smallest node ID among the corresponding wireless nodes as the wireless node of the higher connection destination ( Step S406). Then, the control means 103 transmits a connection request to the corresponding wireless node. The connection request may be transmitted not by the control unit 103 but by the transmission unit 101. As described above, since a connection is made to a larger group among the group sizes having a tree structure, a larger group is formed. Thereby, it becomes possible to perform communication between more radio nodes.
次に、本発明の実施の形態に係る無線ノード装置により上位接続先の無線ノードが選択されて実際に接続要求が送信され、小さな独立したグループが大きなグループに吸収される場合の各無線ノードにおける状態情報の変更処理の手順について図５を用いて説明する。図５には５台の無線ノードが示されており、無線ノード１をルートノードとする無線ノード１、２、３からなるグループと、無線ノード４をルートノードとする無線ノード４、５からなるグループとが示されている。以下では、ルートノードである無線ノード４が、ルートノードが無線ノード１であるグループの無線ノード２に接続を行う場合について説明する。 Next, in each radio node when a higher-level connection destination radio node is selected by the radio node device according to the embodiment of the present invention and a connection request is actually transmitted, and a small independent group is absorbed by a large group The procedure of the status information change process will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows five wireless nodes, which are composed of a group of wireless nodes 1, 2, and 3 having wireless node 1 as a root node, and wireless nodes 4 and 5 having wireless node 4 as a root node. Group and are shown. In the following, a case will be described in which the wireless node 4 which is the root node connects to the wireless node 2 of the group whose root node is the wireless node 1.
まず、接続を要求する無線ノード４は、自身が保持していた状態情報をパラメータとした接続要求を上位接続先の無線ノード２へ送信する（ステップＳ５０１）。無線ノード２は、接続応答を無線ノード４へ返す（ステップＳ５０２）。その後、無線ノード２は、自身に接続している無線ノードごとに、その先に接続されているノード数を示す接続管理テーブルに、新たに接続した無線ノード４を加え、自身の保持している状態情報のノード数に、接続要求で受信した無線ノード４の状態情報中のノード数を加えて状態情報のノード数を変更し、その後、状態変更通知を無線ノード１及び３あてに送信する（ステップＳ５０３、Ｓ５０４）。なお、接続管理テーブル及び状態変更通知については後述する。 First, the wireless node 4 requesting connection transmits a connection request using the state information held by itself as a parameter to the wireless node 2 that is a higher connection destination (step S501). The wireless node 2 returns a connection response to the wireless node 4 (step S502). Thereafter, for each wireless node connected to itself, the wireless node 2 adds the newly connected wireless node 4 to the connection management table indicating the number of nodes connected to the wireless node 2 and holds it. The number of nodes in the state information is changed by adding the number of nodes in the state information of the wireless node 4 received by the connection request to the number of nodes in the state information, and then a state change notification is transmitted to the wireless nodes 1 and 3 ( Steps S503 and S504). The connection management table and the status change notification will be described later.
状態変更通知を受信した無線ノード１及び３は、パラメータに示される変更ノード数を用いて、それぞれ、自身の状態情報中のノード数を変更する。さらに、自身から見て、配下の無線ノード２から状態通知情報を受信した無線ノード１に関しては、自身の接続管理テーブル中の該当する無線ノード２のノード数も変更する。一方、接続応答で接続を確認した無線ノード４は、選択した無線ノード２の状態情報中のパラメータを用いて以下のような変更処理を行う。まず、自身の状態情報のノード数においては、自身の保持していたノード数に無線ノード２から受信したノード数を加えた値を新たなノード数とする。次に、ホップ数を無線ノード２のホップ数に１を加えた値を新たなホップ数とする。 The wireless nodes 1 and 3 that have received the state change notification change the number of nodes in their own state information using the number of changed nodes indicated in the parameter. Further, regarding the wireless node 1 that has received the status notification information from the subordinate wireless node 2 as viewed from itself, the number of nodes of the corresponding wireless node 2 in its own connection management table is also changed. On the other hand, the wireless node 4 that has confirmed the connection by the connection response performs the following change process using the parameters in the status information of the selected wireless node 2. First, in the number of nodes in its own state information, a value obtained by adding the number of nodes received from the wireless node 2 to the number of nodes held by itself is set as the new number of nodes. Next, a value obtained by adding 1 to the hop number of the wireless node 2 is set as a new hop number.
また、ルートノードＩＤを無線ノード２の状態情報中のパラメータである「無線ノード１」に変更する。変更処理が終了すると、無線ノード４は、自身の配下に接続する無線ノード５に対して、接続変更通知を送信する（ステップＳ５０５）。接続変更通知を受信した無線ノード５は、パラメータに示される変更ノード数を用いて、自身の状態情報中のノード数を変更する。さらに、ホップ数をパラメータに示されるホップ数に１を加えた値に変更する。また、ルートノードＩＤの変更も行う。接続変更通知については後述する。なお、上述した無線ノード１から５における変更処理などは、各無線ノードの制御手段１０３が行うものとする。 Further, the root node ID is changed to “wireless node 1” which is a parameter in the state information of the wireless node 2. When the change process is completed, the wireless node 4 transmits a connection change notification to the wireless node 5 connected to the wireless node 4 (step S505). The wireless node 5 that has received the connection change notification changes the number of nodes in its own state information using the number of changed nodes indicated by the parameter. Further, the hop count is changed to a value obtained by adding 1 to the hop count indicated in the parameter. Also, the root node ID is changed. The connection change notification will be described later. Note that the above-described change processing in the wireless nodes 1 to 5 is performed by the control unit 103 of each wireless node.
次に、上述した接続管理テーブルについて図６を用いて説明する。各無線ノードは、起動後、自身に接続してくる無線ノードが現れると、接続管理テーブルに、接続してきた無線ノード単位のテーブルを追加していく。この接続管理テーブルは、接続してきた無線ノード（子ノード）のノードＩＤとノード数から構成される。このノード数は、その無線ノードの配下に接続されている無線ノードの数の合計であり、接続している無線ノード自身をも含む。接続管理テーブルの更新は、自身に新たな無線ノードが接続したとき（テーブルの追加）、及び配下の無線ノードから状態変更通知を受信したとき（ノード数の変更）、及び配下の無線ノードが切断されたとき（テーブルの削除）に行われる。なお、接続管理テーブルは、記憶手段１０４に格納されている。 Next, the connection management table described above will be described with reference to FIG. When a wireless node connected to itself appears after activation, each wireless node adds a table for each connected wireless node to the connection management table. This connection management table is composed of the node ID and the number of nodes of the connected wireless node (child node). This number of nodes is the total number of wireless nodes connected to the wireless node, and includes the connected wireless nodes themselves. The connection management table is updated when a new wireless node is connected to itself (addition of a table), when a status change notification is received from a subordinate radio node (change of the number of nodes), and the subordinate radio node is disconnected. When done (delete table). The connection management table is stored in the storage unit 104.
次に、上述した状態変更通知について図７を用いて説明する。状態変更通知には、ルートノードＩＤ（Ｒ−ＩＤ）、自ノードＩＤ（Ｎ−ＩＤ）、対象ノードＩＤ（Ｔ−ＩＤ）、変更ノード数（ΔＮ）が含まれている。ルートノードＩＤは状態変更通知を行うグループのルートノードのＩＤ、自ノードＩＤは状態変更通知を出力した無線ノードのＩＤ、対象ノードＩＤは切断などの接続管理テーブルの追加、削除を行う対象となった無線ノードのノードＩＤ、変更ノード数は具体的に追加、削除される無線ノードの数を示す。例えば、接続時は変更ノード数はプラスの値、切断時はマイナスの値となる。対象ノードＩＤは複数のノードの接続、切断などが起きたときに状態変更通知を区別するために使用される。 Next, the state change notification described above will be described with reference to FIG. The state change notification includes the root node ID (R-ID), the own node ID (N-ID), the target node ID (T-ID), and the number of changed nodes (ΔN). The root node ID is the ID of the root node of the group performing the status change notification, the own node ID is the ID of the wireless node that output the status change notification, and the target node ID is the target for adding or deleting the connection management table such as disconnection. The node ID of the wireless node and the number of changed nodes indicate the number of wireless nodes that are specifically added or deleted. For example, the number of changed nodes is a positive value when connected, and a negative value when disconnected. The target node ID is used to distinguish the state change notification when a plurality of nodes are connected or disconnected.
次に、無線リンクの切断時の状態情報の変更処理手順について図８を用いて説明する。図８は、無線ノード２と無線ノード４との間の無線リンクが、例えば、無線ノード４が移動したことにより通信不能になった場合を示している。無線ノード２及び無線ノード４が無線リンクの切断を判断した場合、それぞれの無線ノードでは下記の処理が行われる。なお、下記の処理は、各無線ノードの制御手段１０３がそれぞれ行うものとする。また、無線リンクの切断の判断に関しては、例えばビーコンの受信断やキープアライブ信号を定期的に出力して判断することなどが考えられる。 Next, the procedure for changing the status information when the wireless link is disconnected will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a case where the wireless link between the wireless node 2 and the wireless node 4 becomes unable to communicate due to, for example, the movement of the wireless node 4. When the wireless node 2 and the wireless node 4 determine that the wireless link is disconnected, the following processing is performed in each wireless node. Note that the following processing is performed by the control means 103 of each wireless node. In addition, regarding the determination of disconnection of the radio link, for example, it is conceivable to perform determination by periodically receiving a beacon reception or outputting a keep-alive signal.
無線ノード２は、配下に接続していた無線ノード４が切断により分離した場合、自身の接続管理テーブルから該当する無線ノード４のデータを削除し、状態情報として保持しているノード数から、削除される前の接続管理テーブルの無線ノード４に対応するノード数を引いた値を新たなノード数として設定する。その後、無線ノード２は、状態変更通知として変更ノード数に、削除される前の接続管理テーブルの無線ノード４に対応するノード数を設定して無線ノード１及び３へ出力する（ステップＳ８０１、Ｓ８０２）。状態変更通知を受信した無線ノード１及び３は、それぞれ、自身の状態情報のノード数を減算する。また、無線ノード２から状態変更通知を受信した無線ノード１は、自身の接続管理テーブルのうち、無線ノード２のノード数を同様に減算する。 When the wireless node 2 connected to the wireless node 2 is disconnected due to disconnection, the wireless node 2 deletes the data of the corresponding wireless node 4 from its own connection management table, and deletes it from the number of nodes held as the status information. A value obtained by subtracting the number of nodes corresponding to the wireless node 4 in the connection management table before being set is set as the new number of nodes. Thereafter, the wireless node 2 sets the number of nodes corresponding to the wireless node 4 in the connection management table before being deleted as the state change notification, and outputs it to the wireless nodes 1 and 3 (steps S801 and S802). ). Each of the wireless nodes 1 and 3 that has received the state change notification subtracts the number of nodes in its own state information. Further, the wireless node 1 that has received the state change notification from the wireless node 2 similarly subtracts the number of nodes of the wireless node 2 from its own connection management table.
これに対して、無線ノード４は、状態情報の変更処理として下記の変更を行う。まず、ルートノードＩＤを自身のノードＩＤに変更する。次に、ノード数を自身の接続管理テーブルで保持している全ノード数の値に変更し、減算値を算出する。そして、ホップ数を１に変更する。これにより無線ノード４は、新たなグループのルートノードとして動作することになる。その後、無線ノード４は、自身に接続している配下の無線ノード５に対して後述する接続変更通知を出力する（ステップＳ８０３）。接続変更通知を受信した無線ノード５は、接続変更通知に含まれるパラメータを用いて、ルートノードＩＤの変更、変更ノード数の削減をし、さらに受信したパラメータのホップ数に１を加えた値を新たなホップ数とする。 On the other hand, the wireless node 4 performs the following change as the state information change process. First, the root node ID is changed to its own node ID. Next, the number of nodes is changed to the value of the total number of nodes held in its own connection management table, and a subtraction value is calculated. Then, the number of hops is changed to 1. As a result, the wireless node 4 operates as a root node of a new group. Thereafter, the wireless node 4 outputs a connection change notification described later to the subordinate wireless node 5 connected to the wireless node 4 (step S803). The wireless node 5 that has received the connection change notification uses the parameters included in the connection change notification to change the root node ID, reduce the number of changed nodes, and further add a value obtained by adding 1 to the hop number of the received parameter. New hop count.
次に、上述した接続変更通知について図９を用いて説明する。接続変更通知には、新ルートノードＩＤ（ｎＲ−ＩＤ）、旧ルートノードＩＤ（ｏＲ−ＩＤ）、変更ノード数（ΔＮ）、ホップ数（Ｈ）が含まれている。無線ノード４が無線ノード２に接続した場合に出力される接続変更通知（図５中のステップＳ５０５）の各構成要素は次のようなものになる。新ルートノードＩＤは新たな接続を行う対象のグループのルートノードＩＤである。旧ルートノードＩＤは接続により吸収されるグループのルートノードＩＤ、すなわち旧ルートノードＩＤは状態変更通知を出力する無線ノードのノードＩＤである。変更ノード数は、接続する前の上位接続先の無線ノードのグループの無線ノードの数である。ホップ数は、上位接続先の無線ノードのホップ数に１を加えた値である。 Next, the connection change notification described above will be described with reference to FIG. The connection change notification includes a new root node ID (nR-ID), an old root node ID (oR-ID), the number of changed nodes (ΔN), and the number of hops (H). Each component of the connection change notification (step S505 in FIG. 5) output when the wireless node 4 is connected to the wireless node 2 is as follows. The new root node ID is a root node ID of a target group to be newly connected. The old root node ID is the root node ID of the group absorbed by the connection, that is, the old root node ID is the node ID of the wireless node that outputs the state change notification. The number of changed nodes is the number of wireless nodes in the group of wireless nodes that are upper connection destinations before connection. The number of hops is a value obtained by adding 1 to the number of hops of the higher-level connection destination wireless node.
一方、無線ノード４が無線ノード２から切断した場合に出力される接続変更通知（図８中のステップＳ８０３）の各構成要素は次のようなものになる。新ルートノードＩＤは切断後のグループのルートノードのＩＤ、すなわち接続変更通知を出力した無線ノードのノードＩＤである。旧ルートノードＩＤは切断前まで所属していたグループのルートノードＩＤである。変更ノード数は上述した減算値、すなわち接続前の上位接続先の無線ノードのグループの無線ノード数である。また、ホップ数はルートノードの場合には１であり、接続変更通知を下位の無線ノードに伝達していく場合には、受信したホップ数に１を加えた値となる。 On the other hand, each component of the connection change notification (step S803 in FIG. 8) output when the wireless node 4 is disconnected from the wireless node 2 is as follows. The new root node ID is the ID of the root node of the group after disconnection, that is, the node ID of the wireless node that has output the connection change notification. The old root node ID is the root node ID of the group to which it belonged before disconnection. The number of changed nodes is the above-described subtraction value, that is, the number of wireless nodes in the group of wireless nodes of higher connection destinations before connection. The number of hops is 1 in the case of a root node, and when a connection change notification is transmitted to a lower radio node, it is a value obtained by adding 1 to the number of received hops.
また、上述したように、無線ノード２と無線ノード４との間の無線リンクが切断された場合に、無線ノード４は、新たにルートノードとなって接続先を探すとき、これまで接続していたグループのルートノードＩＤをキャッシュとして保持しておいてもよい。なお、無線ノード４は、キャッシャのタイマーを保持しており、設定された時間が経過すると、キャッシュはクリアされるようにしてもよい。キャッシュにルートノードＩＤが存在する場合、上位接続先の無線ノードを選択する場合に、受信された状態情報のうち、ルートノードＩＤを比較し、キャッシュされているものと同じルートノードＩＤを有するグループに優先的に接続する。このとき、ノード数が自身のグループよりも小さい場合でも優先的に同じルートノードＩＤを有するグループに接続する。これにより、一度切断しても、すぐに元の状態に戻った場合、接続の構成を変えることなくツリーを維持することができる。これまでの場合、切断時に元々のルートノード側のノード数が少なくなった場合、接続の方向が逆になるだけでなく、ルートノードしか上位接続を行わないため、復帰できなくなる場合があった。 Further, as described above, when the wireless link between the wireless node 2 and the wireless node 4 is disconnected, the wireless node 4 becomes a new root node and searches for a connection destination so far. The root node ID of each group may be stored as a cache. The wireless node 4 holds a cashier timer, and the cache may be cleared when a set time has elapsed. When the root node ID exists in the cache, when selecting a higher-level connection destination wireless node, the group having the same root node ID as the cached one is compared among the received state information by comparing the root node ID Connect with priority. At this time, even when the number of nodes is smaller than that of its own group, it is preferentially connected to a group having the same root node ID. Thereby, even if it cuts once, when it returns to the original state immediately, a tree can be maintained, without changing the composition of connection. In the past, when the number of nodes on the original root node side is reduced at the time of disconnection, not only the direction of connection is reversed, but only the root node is connected in the upper level, so there are cases where it cannot be restored.
切断時にルートノードＩＤをキャッシュとして保持する場合の上位接続先の無線ノードの選択処理について図１０を用いて説明する。無線ノード１００の送信手段１０１は、例えば、周囲の無線ノードに対して状態情報要求をブロードキャストし、それに対して無線ノード１００の受信手段１０２が設定する規定時間ｔの間受信した状態情報に基づいて、無線ノード１００の制御手段１０３は、周囲の無線ノードの状態情報を収集しリスト化する（ステップＳ１００１）。制御手段１０３は、切断時にキャッシュした切断前のルートノードＩＤと、受信した状態情報のルートノードＩＤとが同じものであるか否かを判断する（ステップＳ１００２）。同じものであると判断された場合には、制御手段１０３は、ステップＳ１００７の処理を行う。同じものでないと判断された場合には、ステップＳ１００３以降を続ける。なお、ステップＳ１００３からステップＳ１００７の処理は、上述した図４のステップＳ４０２からステップＳ４０６と同じ処理であるため、説明を省略する。 With reference to FIG. 10, a description will be given of a process of selecting a higher-level connection destination wireless node when the root node ID is held as a cache at the time of disconnection. The transmission means 101 of the wireless node 100 broadcasts a status information request to surrounding wireless nodes, for example, and based on the status information received for a specified time t set by the reception means 102 of the wireless node 100 in response thereto. The control means 103 of the wireless node 100 collects and lists the state information of surrounding wireless nodes (step S1001). The control means 103 determines whether or not the root node ID before disconnection cached at the time of disconnection is the same as the root node ID of the received status information (step S1002). If it is determined that they are the same, the control unit 103 performs the process of step S1007. If it is determined that they are not the same, step S1003 and subsequent steps are continued. Note that the processing from step S1003 to step S1007 is the same as the processing from step S402 to step S406 in FIG.
上述したように、本発明の実施の形態に係るマルチホップ型無線システムの構成方法及び無線ノード装置では、状態情報にグループに含まれる全ノード数を示すパラメータを持ち、これを上位接続先の無線ノードを選択する際に用いることによって、よりノード数の多いグループに対して接続を行い、通信を行うことができる無線ノードを増やしていくことができる。また、各無線ノードは自身に接続する配下の無線ノードごとに該当する無線ノードの配下に接続している無線ノードの数を管理しておくことによって、新たな接続や切断など、グループのノード数に変化があった場合に、すばやく全体にノード数の変化を通知することができる。また、状態情報を要求する無線ノードをルートノードのみとしたことによって、接続及び切断時などのツリー構造の変化を最小限にとどめることが可能であり、変更手続きを大きく減らすことができる。 As described above, the configuration method of the multihop wireless system and the wireless node device according to the embodiment of the present invention have the parameter indicating the total number of nodes included in the group in the status information, and this parameter is used as the wireless of the higher connection destination. By using it when selecting a node, it is possible to connect to a group having a larger number of nodes and increase the number of wireless nodes that can perform communication. In addition, each wireless node manages the number of wireless nodes connected to the corresponding wireless node for each subordinate wireless node connected to itself, so that the number of nodes in the group such as new connection or disconnection When there is a change in the number of nodes, the change in the number of nodes can be quickly notified to the whole. In addition, since the wireless node that requests state information is only the root node, changes in the tree structure such as connection and disconnection can be minimized, and the change procedure can be greatly reduced.
本発明に係るマルチホップ型無線システムの構成方法及び無線ノード装置は、お互いの無線ノードが自律的にツリーのルートノードとなる無線ノードを決め、自律的にルートノードをルートとしたツリー型マルチホップ無線システムを構築することができるため、マルチホップ型無線システムを自律的に構築する構成方法及び無線ノード装置などに有用である。 A configuration method and a wireless node device of a multihop wireless system according to the present invention include a tree-type multihop in which each wireless node autonomously determines a wireless node to be a root node of a tree and autonomously uses the root node as a root. Since a wireless system can be constructed, it is useful for a configuration method and a wireless node device that autonomously constructs a multi-hop wireless system.
１、２、３、４、５、１００ 無線ノード（無線ノード装置）
１０１ 送信手段
１０２ 受信手段
１０３ 制御手段
１０４ 記憶手段
１０５ バス
１２００ 基地局
1, 2, 3, 4, 5, 100 Wireless node (wireless node device)
101 Transmission Means 102 Reception Means 103 Control Means 104 Storage Means 105 Bus 1200 Base Station
Claims (18)
前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置が、上位接続先の無線ノード装置を選択するために、前記複数の無線ノード装置のそれぞれが接続しているツリー状のグループに接続されている無線ノード装置の総数と、前記ツリー状のグループの頂点に位置するルートノードからのホップ数と、前記ルートノードの識別情報と、自身の識別情報とを含む状態情報を有する前記任意の無線ノード装置以外の他の前記複数の無線ノード装置に対して、前記状態情報の取得要求をブロードキャストするステップと、
前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置が、自身以外の他の前記複数の無線ノード装置から前記状態情報を受信するステップと、
前記複数の無線ノード装置のうちの任意の無線ノード装置が、受信した前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数と、自身が有する状態情報に含まれる無線ノード装置の総数とを比較し、自身が有する前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数よりも多くの無線ノード装置の総数を含む前記状態情報を有する無線ノード装置を選択し、さらに選択された前記無線ノード装置のうち、前記状態情報に含まれる前記ホップ数の最も小さい無線ノード装置を前記上位接続先の無線ノード装置として選択し接続するステップとを、
有することを特徴とするマルチホップ型無線システムの構成方法。 In a configuration method of a multi-hop wireless system having a tree structure that includes a plurality of wireless node devices, and at least a part of the plurality of wireless node devices becomes a relay device and enables multi-hop communication at Layer 2.
An arbitrary wireless node device among the plurality of wireless node devices is connected to a tree-like group to which each of the plurality of wireless node devices is connected in order to select a higher-level connection destination wireless node device. The arbitrary wireless node having state information including the total number of wireless node devices, the number of hops from the root node located at the apex of the tree-like group, the identification information of the root node, and its own identification information Broadcasting the acquisition request for the state information to the plurality of wireless node devices other than the device;
An arbitrary wireless node device of the plurality of wireless node devices receives the state information from the plurality of wireless node devices other than itself; and
An arbitrary wireless node device of the plurality of wireless node devices compares the total number of wireless node devices included in the received state information with the total number of wireless node devices included in the state information of the wireless node device The wireless node device having the state information including the total number of wireless node devices larger than the total number of wireless node devices included in the state information included in the state information is selected, and among the selected wireless node devices, the state information is selected. Selecting and connecting the wireless node device with the smallest number of hops included in the above as a wireless node device of the higher connection destination
A method for configuring a multi-hop wireless system, comprising:
上位接続先の無線ノード装置を選択するために、前記複数の無線ノード装置のそれぞれが接続しているツリー状のグループに接続されている無線ノード装置の総数と、前記ツリー状のグループの頂点に位置するルートノードからのホップ数と、前記ルートノードの識別情報と、自身の識別情報とを含む状態情報を有する他の前記複数の無線ノード装置に対して、前記状態情報の取得要求をブロードキャストする送信手段と、
他の前記複数の無線ノード装置から前記状態情報を受信する受信手段と、
受信された前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数と、自身が有する状態情報に含まれる無線ノード装置の総数とを比較し、自身が有する前記状態情報に含まれる無線ノード装置の総数よりも多くの無線ノード装置の総数を含む前記状態情報を有する無線ノード装置を選択し、さらに選択された前記無線ノード装置のうち、前記状態情報に含まれる前記ホップ数の最も小さい無線ノード装置を前記上位接続先の無線ノード装置として選択し接続する制御手段とを、
備えることを特徴とする無線ノード装置。 In the wireless node device of the tree-structured multihop wireless system that is configured by a plurality of wireless node devices, and at least a part of the plurality of wireless node devices becomes a relay device and enables multihop communication in layer 2 ,
In order to select a higher-level connection destination wireless node device, the total number of wireless node devices connected to the tree-like group to which each of the plurality of wireless node devices is connected and the apex of the tree-like group Broadcasting the acquisition request for the state information to the plurality of other wireless node devices having state information including the number of hops from the located root node, the identification information of the root node, and its own identification information A transmission means;
Receiving means for receiving the status information from the other plurality of wireless node devices;
The total number of wireless node devices included in the received state information is compared with the total number of wireless node devices included in the state information that the device has, and the total number of wireless node devices included in the state information that the device has. The wireless node device having the state information including the total number of many wireless node devices is selected, and among the selected wireless node devices, the wireless node device having the smallest number of hops included in the state information is selected as the higher rank node. Control means for selecting and connecting as a wireless node device of the connection destination,
A wireless node device comprising:
When a wireless node device that has selected and connected to the higher-level connection-destination wireless node device is disconnected from the higher-level connection-destination wireless node device, the control means sets the disconnected itself as a root node of a new group The radio node device according to claim 15, wherein the radio node device is operated.
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