無(wú)線通信系統(tǒng)及無(wú)線通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)及無(wú)線通信方法，其對(duì)來(lái)自設(shè)置于多個(gè)場(chǎng)所的各個(gè)傳感器的信息進(jìn)行收集。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的無(wú)線通信系統(tǒng)具備訪問(wèn)點(diǎn)和多個(gè)終端。訪問(wèn)點(diǎn)為了將能夠相互進(jìn)行發(fā)送和接收的終端群組化，并使得在各個(gè)組內(nèi)不存在隱藏終端，而創(chuàng)建多個(gè)組。例如，將多個(gè)終端分為組A和組B。并且，訪問(wèn)點(diǎn)針對(duì)每個(gè)組分配通信區(qū)間和待機(jī)區(qū)間，在各個(gè)組中進(jìn)行與終端的通信。
[0003]作為對(duì)與組A和組B之間的通信進(jìn)行切換的方法，使用RTS/CTS包。組A所下轄的某個(gè)終端，為了征求針對(duì)組A的發(fā)送許可而向訪問(wèn)點(diǎn)發(fā)送RTS包。訪問(wèn)點(diǎn)回送CTS包而作為針對(duì)組A的發(fā)送許可。組A所下轄的終端根據(jù)接收到的CTS包，判斷為是組A的通信區(qū)間。組A所下轄的終端在判斷為是通信區(qū)間的情況下，按照CSMA/CA方式，直至通信區(qū)間結(jié)束為止與訪問(wèn)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0004]專利文獻(xiàn)1:TO2005/067213 (例如，段落 0020、0023、0024、0033、0034 及圖 4)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在現(xiàn)有的無(wú)線通信系統(tǒng)中，在無(wú)法接收彼此發(fā)送的電波的終端之間，有時(shí)由于同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收而引起干涉。將如上述問(wèn)題稱為隱藏終端問(wèn)題。在專利文獻(xiàn)1中，以將隱藏終端彼此分離為不同組為目的而進(jìn)行分組。因此，組內(nèi)的終端數(shù)量有可能出現(xiàn)差距。即，在專利文獻(xiàn)1中存在下述課題，即，由于組內(nèi)的終端數(shù)的疏密，使整體的通信效率降低。
[0006]本發(fā)明就是鑒于上述的課題而提出的，其目的在于使訪問(wèn)點(diǎn)高效地進(jìn)行從終端(在以下的說(shuō)明中稱為節(jié)點(diǎn)。)的信息收集。
[0007]本發(fā)明所涉及的無(wú)線通信系統(tǒng)具備:多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其收集設(shè)備的數(shù)據(jù)；以及訪問(wèn)點(diǎn)，其從多個(gè)節(jié)點(diǎn)收集所述數(shù)據(jù)。訪問(wèn)點(diǎn)基于各節(jié)點(diǎn)中的由相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)出的相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)分組為，由能夠接收彼此發(fā)送的電波的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成、且由小于或等于通過(guò)用于避免擁擠的訪問(wèn)方式高效地避免無(wú)線干涉的數(shù)量的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的多個(gè)組。訪問(wèn)點(diǎn)對(duì)多個(gè)節(jié)點(diǎn)通知各個(gè)節(jié)點(diǎn)自身所屬的組所涉及的信息。訪問(wèn)點(diǎn)將賦予發(fā)送權(quán)的輪詢包向每個(gè)組發(fā)送。多個(gè)節(jié)點(diǎn)在根據(jù)接收到的輪詢包判斷為向自身所屬的組賦予了發(fā)送權(quán)的情況下，通過(guò)所述訪問(wèn)方式避免與該組內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)之間的干涉，并將數(shù)據(jù)作為包向訪問(wèn)點(diǎn)進(jìn)行發(fā)送。
[0008]發(fā)明的效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)如上述的結(jié)構(gòu)，能夠高效地進(jìn)行從節(jié)點(diǎn)的信息收集。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是表示實(shí)施方式1所涉及的無(wú)線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0011]圖2是表示實(shí)施方式1所涉及的AP的硬件結(jié)構(gòu)的圖。
[0012]圖3是表示實(shí)施方式1所涉及的節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)的圖。
[0013]圖4是表示實(shí)施方式1所涉及的構(gòu)建節(jié)點(diǎn)組的通信階段的圖。
[0014]圖5是表示實(shí)施方式1所涉及的生成節(jié)點(diǎn)組之前的狀態(tài)的圖。
[0015]圖6是表示實(shí)施方式1所涉及的按照節(jié)點(diǎn)組生成條件臨時(shí)性地生成的節(jié)點(diǎn)組的圖。
[0016]圖7是表示實(shí)施方式1所涉及的無(wú)線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0017]圖8是表示實(shí)施方式1所涉及的組輪詢包的字段結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖9是表示實(shí)施方式1所涉及的通過(guò)組輪詢包進(jìn)行的來(lái)自節(jié)點(diǎn)的信息收集的通常通信時(shí)序的圖。
[0019]圖10是表示實(shí)施方式2所涉及的在AP和節(jié)點(diǎn)間的通信失敗的情況下的通信時(shí)序的圖。
[0020]圖11是表示實(shí)施方式3所涉及的在AP和節(jié)點(diǎn)間的通信失敗、且沒(méi)有供通信失敗的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多次發(fā)送的帶寬的情況下的通信時(shí)序的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施方式1
[0022]以下，基于附圖對(duì)實(shí)施方式1所涉及的無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明并不受本實(shí)施方式1限定。
[0023]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的無(wú)線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，實(shí)施方式1所涉及的無(wú)線通信系統(tǒng)由1個(gè)訪問(wèn)點(diǎn)(在以下的說(shuō)明中稱為AP 1)和多個(gè)節(jié)點(diǎn)2構(gòu)成。在實(shí)施方式1中，多個(gè)節(jié)點(diǎn)2由任意數(shù)量的節(jié)點(diǎn)2構(gòu)成。各節(jié)點(diǎn)2分別具有傳感器信息。所謂傳感器信息，例如在節(jié)點(diǎn)2為電力計(jì)的情況下，是對(duì)設(shè)置有節(jié)點(diǎn)2的設(shè)備進(jìn)行測(cè)定得到的消耗電力。例如在節(jié)點(diǎn)2為溫度計(jì)的情況下，是對(duì)設(shè)置有節(jié)點(diǎn)2的設(shè)備進(jìn)行測(cè)定得到的溫度。例如在節(jié)點(diǎn)2為流量計(jì)的情況下，是對(duì)設(shè)置有節(jié)點(diǎn)2的設(shè)備進(jìn)行測(cè)定得到的流量。AP 1對(duì)各節(jié)點(diǎn)2具有的傳感器信息進(jìn)行收集。另外，這些多個(gè)節(jié)點(diǎn)2形成由網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(節(jié)點(diǎn)2相互進(jìn)行通信的網(wǎng)眼(網(wǎng)格)狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu))構(gòu)成的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)(Mesh網(wǎng)絡(luò))。此外，本發(fā)明的傳感器相當(dāng)于節(jié)點(diǎn)2，信息收集裝置相當(dāng)于AP 1。
[0024]如圖1所示，各節(jié)點(diǎn)2分為由多個(gè)節(jié)點(diǎn)2構(gòu)成的組(在以下的說(shuō)明中稱為節(jié)點(diǎn)組20)。此外，在實(shí)施方式1中，所謂節(jié)點(diǎn)組20，是指節(jié)點(diǎn)組20A、20B、20C、20D。另外，在實(shí)施方式1所涉及的無(wú)線通信系統(tǒng)中，用于將多個(gè)節(jié)點(diǎn)2分為各節(jié)點(diǎn)組20A、20B、20C、20D的節(jié)點(diǎn)組生成條件在后面進(jìn)行記述。
[0025]在本實(shí)施方式1中，后述的包的“發(fā)送目標(biāo)”指定是指所使用的網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議(例如，Internet Protocol)中的“發(fā)送目標(biāo)”。所謂網(wǎng)絡(luò)層，表示0SI參考模型的7層中的第3層。并且，在本實(shí)施方式1中，假設(shè)圖1所示的構(gòu)成節(jié)點(diǎn)組20A的多個(gè)節(jié)點(diǎn)2和構(gòu)成節(jié)點(diǎn)組20B的多個(gè)節(jié)點(diǎn)2，與AP 1直接進(jìn)行包的發(fā)送和接收。假設(shè)構(gòu)成節(jié)點(diǎn)組20C的多個(gè)節(jié)點(diǎn)2和構(gòu)成節(jié)點(diǎn)組20D的多個(gè)節(jié)點(diǎn)2，通過(guò)多跳轉(zhuǎn)發(fā)而與AP 1進(jìn)行包的發(fā)送和接收。在本實(shí)施方式1中，多跳轉(zhuǎn)發(fā)的包基于后述的無(wú)線通信系統(tǒng)的路由路徑，由各節(jié)點(diǎn)2進(jìn)行多跳轉(zhuǎn)發(fā)。
[0026]下面，說(shuō)明實(shí)施方式1所涉及的原理。在工廠和車(chē)間等中，節(jié)點(diǎn)2在設(shè)置于工廠內(nèi)的工作機(jī)械的周邊等，大范圍且大量地設(shè)置。并且，這些節(jié)點(diǎn)2周期性地對(duì)工作機(jī)械的動(dòng)作狀況等信息進(jìn)行收集。在工廠內(nèi)的工作機(jī)械設(shè)置有許多的情況等下，對(duì)應(yīng)于工作機(jī)械的臺(tái)數(shù)而增加節(jié)點(diǎn)2。因此，無(wú)線通信系統(tǒng)成為大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。作為一個(gè)例子，對(duì)為了使工廠內(nèi)的最大需要電力(在以下的說(shuō)明中稱為需要電力。)不超過(guò)與電力公司的合同電力值而控制工作機(jī)械等負(fù)載設(shè)備的動(dòng)作的情況進(jìn)行說(shuō)明。在本例中，所形成的網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)2，對(duì)工作機(jī)械等負(fù)載設(shè)備的消耗電力的信息進(jìn)行收集。
[0027]在上述例子的情況下，AP 1使用特定低功率無(wú)線等窄頻帶無(wú)線，從各節(jié)點(diǎn)2對(duì)工作機(jī)械等負(fù)載設(shè)備的消耗電力的信息進(jìn)行收集。此外，多個(gè)節(jié)點(diǎn)2例如形成網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。
[0028]作為對(duì)各節(jié)點(diǎn)2和AP 1之間的通信進(jìn)行控制的方式，具有輪詢通信控制方式。在輪詢通信控制方式中，AP 1向能夠直接通信的各節(jié)點(diǎn)2，針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)2發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求包(在以下的說(shuō)明中稱為輪詢包)。hKAP 1接收到輪詢包的各節(jié)點(diǎn)2，按照輪詢包將收集到的設(shè)備的消耗電力等傳感器信息發(fā)送至AP 1。在大規(guī)模工廠等中設(shè)置有許多節(jié)點(diǎn)2的情況下，為了避免從許多節(jié)點(diǎn)2向AP 1的通信的沖突(擁擠)，利用輪詢通信控制方式。
[0029]但是，在AP 1從許多節(jié)點(diǎn)2收集信息的情況下，在輪詢通信控制方式中，AP 1為了從各節(jié)點(diǎn)2對(duì)工作機(jī)械等負(fù)載設(shè)備的消耗電力的信息進(jìn)行收集，需要將大量的輪詢包發(fā)送至許多節(jié)點(diǎn)2。另外，AP 1在使用特定低功率無(wú)線等窄頻帶無(wú)線，從各節(jié)點(diǎn)2對(duì)工作機(jī)械等負(fù)載設(shè)備的消耗電力的信息進(jìn)行收集的情況下，不僅是由來(lái)自各節(jié)點(diǎn)2的通信的沖突所產(chǎn)生的影響對(duì)窄頻帶無(wú)線的帶寬造成壓力，大量的輪詢包也對(duì)窄頻帶無(wú)線的帶寬造成壓力。
[0030]對(duì)此，在上述的專利文獻(xiàn)1的無(wú)線通信系統(tǒng)中，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)2群組化，AP 1將1個(gè)CTS包(該CTS包相當(dāng)于輪詢包)向多個(gè)節(jié)點(diǎn)2發(fā)送。該輪詢包僅對(duì)特定的組所下轄的節(jié)點(diǎn)2賦予發(fā)送權(quán)。如果設(shè)為上述結(jié)構(gòu)，其結(jié)果，能夠減少由AP 1發(fā)送的輪詢包數(shù)量，能夠抑制由輪詢包對(duì)帶寬造成的壓力。
[0031]但是，在僅按照將能夠接收彼此發(fā)送的電波的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行群組化的條件劃分出節(jié)點(diǎn)組20的情況下，關(guān)于構(gòu)成節(jié)點(diǎn)組20的節(jié)點(diǎn)2的數(shù)量，在各節(jié)點(diǎn)組20間有可能出現(xiàn)差距。即，由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)組20的節(jié)點(diǎn)2的數(shù)量的疏密，導(dǎo)致整體的通信效率降低。
[0032]下面，說(shuō)明實(shí)施方式1所涉及的AP 1及節(jié)點(diǎn)2的硬件結(jié)構(gòu)。在這里，參照?qǐng)D2、圖3及圖4，對(duì)節(jié)點(diǎn)組20的構(gòu)建所涉及的硬件結(jié)構(gòu)及動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0033]圖2及圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的AP 1的硬件結(jié)構(gòu)及動(dòng)作的圖。在圖2中，節(jié)點(diǎn)間接收功率儲(chǔ)存單元11對(duì)從各節(jié)點(diǎn)2收集到的相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息進(jìn)行儲(chǔ)存。所謂相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息，是各節(jié)點(diǎn)2中的由相鄰的其他節(jié)點(diǎn)2發(fā)出的電波的接收功率信息。
[0034]在圖2中，節(jié)點(diǎn)組信息生成單元12基于在節(jié)點(diǎn)間接收功率儲(chǔ)存單元11中儲(chǔ)存的相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息，根據(jù)第1節(jié)點(diǎn)組生成條件、第2節(jié)點(diǎn)組生成條件，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)2分為各節(jié)點(diǎn)組20A、20B、20C、20D，生成節(jié)點(diǎn)組20。對(duì)該節(jié)點(diǎn)組生成條件在后面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，節(jié)點(diǎn)組信息生成單元12針對(duì)各節(jié)點(diǎn)組20A、20B、20C、20D，選擇后述的組輪詢包廣播(broadcast)節(jié)點(diǎn)。
[0035]在圖2中，節(jié)點(diǎn)組信息儲(chǔ)存單元13對(duì)由節(jié)點(diǎn)組信息生成單元12生成的、關(guān)于節(jié)點(diǎn)組20A、20B、20C、20D的節(jié)點(diǎn)組信息進(jìn)行儲(chǔ)存。關(guān)于節(jié)點(diǎn)組信息在后面進(jìn)行說(shuō)明。
[0036]在圖2中，發(fā)送包生成單元14生成圖4所示的相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息請(qǐng)求包321。所謂相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息請(qǐng)求包321，是AP 1向各節(jié)點(diǎn)2請(qǐng)求發(fā)送相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息的包。
[0037]另外，發(fā)送包生成單元14生成圖4所示的組ID通知包331。組ID通知包331是將所屬組信息向各節(jié)點(diǎn)2通知的包。所謂所屬組信息，是“組ID”和后述的“發(fā)送方式控制位圖字段42的參照位置”。所謂組ID，是對(duì)節(jié)點(diǎn)組20進(jìn)行識(shí)別的標(biāo)識(shí)符。
[0038]在圖2中，無(wú)線發(fā)送單元15將由發(fā)送包生成單元14生成的相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息請(qǐng)求包321或組ID通知包331進(jìn)行發(fā)送。
[0039]在圖2中，無(wú)線接收單元16將接收到的包發(fā)送至接收包處理單元17。接收包處理單元17在從節(jié)點(diǎn)2接收到圖4所示的相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息響應(yīng)包322的情況下，將該信息儲(chǔ)存至節(jié)點(diǎn)間接收功率儲(chǔ)存單元U。
[0040]圖3及圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的節(jié)點(diǎn)2的硬件結(jié)構(gòu)及動(dòng)作的圖。在圖3中，發(fā)送數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元21將要向AP I發(fā)送的數(shù)據(jù)作為發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。
[0041]在圖3中，相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息儲(chǔ)存單元22將由相鄰的其他節(jié)點(diǎn)2發(fā)出的電波的接收功率的信息、即相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息進(jìn)行儲(chǔ)存。
[0042]在圖3中，發(fā)送包生成單元23基于相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息儲(chǔ)存單元22的信息，生成圖4所示的相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息響應(yīng)包322。
[0043]在圖3中，通信參數(shù)儲(chǔ)存單元24儲(chǔ)存后述的通信參數(shù)。無(wú)線發(fā)送單元25將由發(fā)送包生成單元23生成的相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息響應(yīng)包322進(jìn)行發(fā)送。在發(fā)送包時(shí)，無(wú)線發(fā)送單元25基于通信參數(shù)儲(chǔ)存單元24的通信參數(shù)，進(jìn)行包的發(fā)送控制(CSMA/CA控制等)。
[0044]在圖3中，無(wú)線接收單元26將接收到的包發(fā)送至接收包處理單元27。接收包處理單元27在從AP I接收到圖4所示的相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率信息請(qǐng)求包321的情況下，將相鄰節(jié)點(diǎn)接收功率請(qǐng)求向發(fā)送包生成單元23進(jìn)行通知。另外，接收包處理單元27在從AP I接收到圖4所示的組ID通知包331的情況下，將所通知的所屬組信息儲(chǔ)存在組信息儲(chǔ)存單元28中。
[0045]在圖3中，組信息儲(chǔ)存單元28將從接收包處理單元27通知的所屬組信息進(jìn)行儲(chǔ)存。
[0046]下面，參照?qǐng)D3、圖4、圖5、圖6及圖7，對(duì)構(gòu)建節(jié)點(diǎn)組20的順序進(jìn)行說(shuō)明。圖4是表示實(shí)施方式I所涉及的用于構(gòu)建節(jié)點(diǎn)組20的節(jié)點(diǎn)組構(gòu)建階段3的圖。如圖4所示，節(jié)點(diǎn)組構(gòu)建階段3由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖呻A段31、相鄰節(jié)點(diǎn)接收