无线通信系统、汇聚节点及无线通信方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201280077249.1

申请日:

2012.11.26

公开号:

CN104838675A

公开日:

2015.08.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H04W 4/04申请日:20121126|||公开

IPC分类号:

H04W4/04; H04W40/20; H04W74/06

主分类号:

H04W4/04

申请人:

三菱电机株式会社

发明人:

八木章好

地址:

日本东京都

优先权:

专利代理机构:

北京三友知识产权代理有限公司11127

代理人:

李辉; 黄纶伟

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内容摘要

一种网络中的无线通信系统,由作为信息的发射源的多个源节点(2)和收集信息的汇聚节点(1)构成,在所述网络中,源节点(2)及汇聚节点(1)具有无线通信功能,当源节点(2)与汇聚节点(1)无法直接进行无线通信的情况下,利用无线多跳进行连接,汇聚节点(1)具备对源节点(2)请求发送信息的多轮询控制部,源节点(2)具备响应于请求而返回信息的响应的轮询响应控制部,在汇聚节点(1)中,多轮询控制部将各个源节点(2)分割为在空间上避免无线干扰的多个群组,选择所分割的多个群组中的全部或一部分群组,按所选择的每个群组,对群组内的源节点(2)依次进行轮询,由此,同时或连续地进行多轮询。

权利要求书

权利要求书1.  一种网络中的无线通信系统,其由作为信息的发射源的多个源节点以及收集信息的汇聚节点构成,所述源节点及所述汇聚节点具有无线通信功能,当所述源节点与所述汇聚节点无法直接进行无线通信的情况下,利用无线多跳进行连接,其特征在于,所述汇聚节点具备多轮询控制单元,所述多轮询控制单元向所述源节点请求发送信息,所述源节点具备轮询响应控制单元,所述轮询响应控制单元响应于所述请求,回应信息,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元将各个源节点分割为在空间上避免无线干扰的多个群组,选择所分割的多个群组中的全部或一部分群组,按所选择的每个群组,对群组内的源节点依次进行轮询,由此同时或连续地进行多轮询。2.  根据权利要求1所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元针对每个源节点,根据该源节点相对于本节点的位置信息,分割为在空间上避免无线干扰的多个群组。3.  根据权利要求1所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元针对每个源节点,根据从本节点到该源节点的跳数信息或路径信息、或者这两个信息,分割为在空间上避免无线干扰的多个群组。4.  根据权利要求1所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元针对每个源节点,根据该源节点相对于本节点的位置信息、以及从本节点到该源节点的跳数信息或路径信息或者这两个信息,与仅仅根据位置信息、或仅仅根据跳数信息或路径信息或者这两个信息来分割为多个群组时相比,更精细地分割为在空间上避免无线干扰的多个群组。5.  根据权利要求1所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元针对每个源节点,按照每个源节点收集相邻节点之间的干扰程度信息,分割为将干扰程度大的源节点作为同一群组的多个群组。6.  根据权利要求3或4所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元在对所选择的多个群组的源节点进行轮询的情况下,以这样的顺序进行多轮询:从对跳数多的群组的源节点的轮询到对跳数少的群组的源节点的轮询。7.  根据权利要求3或4所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元在对所选择的多个群组的每个源节点进行轮询的情况下,在接收到来自被进行了发送请求的所述每个源节点的回应后、或在接收不到回应时等待接收超时后,按每个群组选择下一源节点来进行轮询。8.  根据权利要求3或4所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元在对所选择的多个群组的每个源节点进行轮询的情况下,设为在同一时间内对跳数少的群组的源节点进行的轮询次数比对跳数多的群组的源节点进行的轮询次数多在同一时间内将对跳数少的群组的源节点的轮询次数设为比对跳数多的群组的源节点的轮询次数多。9.  根据权利要求3或4所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元在对所选择的多个群组的每个源节点进行轮询的情况下,在接收到来自被进行了发送请求的群组的源节点的回应后、或接收不到回应时等待接收超时后,不等待来自其他的群组的源节点的回应,而按每个群组单独地选择下一源节点来进行轮询。10.  根据权利要求2、3或4所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,在无线通信系统中追加或去除了源节点的情况下,所述多轮询控制单元周期性地收集并运算路径信息,进行成为最佳的群组的分割状态的校正。11.  根据权利要求3或4所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,在无线通信系统中因路径变更而导致跳数发生了变化的情况下,所述多轮询控制单元周期性地收集并运算路径信息,进行成为最佳的群组的分割状态的校正。12.  根据权利要求2至5中任意一项所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元对每个群组的信息的收集时间进行计测,在收集时间长的情况下,减少群组内的节点数,在收集时间短的情况下,增加群组内的节点数,由此,进行群组分割的校正。13.  根据权利要求2、3或4所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元针对每个源节点,按每个源节点收集相邻节点间的干扰程度信息,进行将干扰程度大的源节点作为同一群组的群组分割的校正。14.  根据权利要求2至5中任意一项所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元为了优先利用稳定的无线链路,在对同一群组内的所有源节点的轮询结束后,转移到对下一群组的源节点的轮询。15.  根据权利要求2至5中任意一项所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,在无线环境的变动或路径故障时,在针对发给各个源节点的信息发送请求没有来自该源节点的信息回应的情况下,所述多轮询控制单元立即或经过固定时间后、或对同一群组内的其他源节点的轮询全部结束后,对没有接收到信息的回应的源节点再次进行轮询。16.  根据权利要求2至5中任意一项所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,在无线环境的变动或路径故障时,在针对发给各个源节点的信息发送请求没有来自该源节点的信息回应,且即使再次进行了轮询也固定次数地没有回应的情况下,或者,没有回应的源节点多的情况下,所述多轮询控制单元判断为该源节点所属的群组周边的无线状况暂时不良,一并切换轮询对象,以对其他群组进行轮询。17.  根据权利要求2、4或5所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,作为对群组内的每个源节点的轮询的顺序,所述多轮询控制单元根据位置信息及干扰程度信息,在各群组中选择处于群组内的相对于本节点的相对位置类似的位置处的源节点,然后从所选择的源节点开始依次选择位于一致的方向上的源节点,由此,在各群组内对相对于本节点的相对位置类似的源节点进行轮询。18.  根据权利要求3或4所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,作为对群组内的每个源节点的轮询的顺序,所述多轮询控制单元根据跳数信息,在各群组中从跳数多的源节点开始依次选择跳数少的源节点、或从跳数少的源节点开始依次选择跳数多的源节点,由此,对各群组内的跳数次数的排序大致相同的源节点进行轮询。19.  根据权利要求2至5中任意一项所述的无线通信系统,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元在对所选择的多个群组的各个源节点进行轮询的情况下,对于对群组内的对象源节点的轮询全部结束的群组,选择取代该群组的其他群组,针对包括重新选择的群组在内的多个群组,继续进行多轮询。20.  根据权利要求1所述的无线通信系统,其特征在于,所述网络是传感器网络、或自组织网络或无线网状网络。21.  一种汇聚节点,其是网络中的无线通信系统的汇聚节点,所述无线通信系统由作为信息的发射源的多个源节点和收集信息的所述汇聚节点构成,所述源节点及所述汇聚节点具有无线通信功能,当所述源节点与所述汇聚节点无法直接进行无线通信的情况下,利用无线多跳进行连接,其特征在于,所述汇聚节点具备多轮询控制单元,所述多轮询控制单元向所述源节点请求发送信息,所述多轮询控制单元将响应于所述请求回应信息的每个源节点分割为在空间上避免无线干扰的多个群组,选择所分割的多个群组中的全部或一部分群组,按所选择的每个群组,对群组内的源节点依次进行轮询,由此,同时或连续地进行多轮询。22.  根据权利要求21所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元针对每个源节点,根据该源节点相对于本节点的位置信息,分割为在空间上避免无线干扰的多个群组。23.  根据权利要求21所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元针对每个源节点,根据从本节点到该源节点的跳数信息或路径信息、或者这两个信息,分割为在空间上避免无线干扰的多个群组。24.  根据权利要求21所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元针对每个源节点,根据该源节点相对于本节点的位置信息、以及从本节点到该源节点的跳数信息或路径信息或者这两个信息,与仅仅根据位置信息、或仅仅根据跳数信息或路径信息或者这两个信息来分割为多个群组时相比,更精细地分割为在空间上避免无线干扰的多个群组。25.  根据权利要求21所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元针对每个源节点,按照每个源节点收集相邻节点之间的干扰程度信息,分割为将干扰程度大的源节点作为同一群组的多个群组。26.  根据权利要求23或24所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元在对所选择的多个群组的源节点进行轮询的情况下,以这样的顺序进行多轮询:从对跳数多的群组的源节点的轮询到对跳数少的群组的源节点的轮询。27.  根据权利要求23或24所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元在对所选择的多个群组的每个源节点进行轮询的情况下,在接收到来自被进行了发送请求的所述每个源节点的回应后、或在接收不到回应时等待接收超时后,按每个群组选择下一源节点来进行轮询。28.  根据权利要求23或24所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元在对所选择的多个群组的每个源节点进行轮询的情况下,设为在同一时间内对跳数少的群组的源节点进行的轮询次数比对跳数多的群组的源节点进行的轮询次数多。29.  根据权利要求23或24所述的汇聚节点,其特征在于,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元在对所选择的多个群组的每个源节点进行轮询的情况下,在接收到来自被进行了发送请求的群组的源节点的回应后、或接收不到回应时等待接收超时后,不等待来自其他的群组的源节点的回应,而按每个群组单独地选择下一源节点来进行轮询。30.  根据权利要求22、23或24所述的汇聚节点,其特征在于,在无线通信系统中追加或去除了源节点的情况下,所述多轮询控制单元周期性地收集并运算路径信息,进行成为最佳的群组的分割状态的校正。31.  根据权利要求23或24所述的汇聚节点,其特征在于,在无线通信系统中因路径变更而导致跳数发生了变化的情况下,所述多轮询控制单元周期性地收集并运算路径信息,进行成为最佳的群组的分割状态的校正。32.  根据权利要求22至25中任意一项所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元对每个群组的信息的收集时间进行计测,在收集时间长的情况下,减少群组内的节点数,在收集时间短的情况下,增加群组内的节点数,由此,进行群组分割的校正。33.  根据权利要求22、23或24所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元针对每个源节点,按每个源节点收集相邻节点间的干扰程度信息,进行将干扰程度大的源节点作为同一群组的群组分割的校正。34.  根据权利要求22至25中任意一项所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元为了优先利用稳定的无线链路,在对同一群组内的所有源节点的轮询结束后,转移到对下一群组的源节点的轮询。35.  根据权利要求22至25中任意一项所述的汇聚节点,其特征在于,在无线环境的变动或路径故障时,在针对发给各个源节点的信息发送请求没有来自该源节点的信息回应的情况下,所述多轮询控制单元立即或经过固定时间后、或对同一群组内的其他源节点的轮询全部结束后,对没有接收到信息的回应的源节点再次进行轮询。36.  根据权利要求22至25中任意一项所述的汇聚节点,其特征在于,在无线环境的变动或路径故障时,在针对发给各个源节点的信息发送请求没有来自该源节点的信息回应,且即使再次进行了轮询也没有固定次数地回应的情况下,或者,没有回应的源节点多的情况下,所述多轮询控制单元判断为该源节点所属的群组周边的无线状况暂时不良,一并切换轮询对象,以对其他群组进行轮询。37.  根据权利要求22、24或25所述的汇聚节点,其特征在于,作为对群组内的每个源节点的轮询的顺序,所述多轮询控制单元根据位置信息及干扰程度信息,在各群组中选择处于群组内的相对于本节点的相对位置类似的位置处的源节点,然后从所选择的源节点开始依次选择位于一致的方向上的源节点,由此,在各群组内对相对于本节点的相对位置类似的源节点进行轮询。38.  根据权利要求23或24所述的汇聚节点,其特征在于,作为对群组内的每个源节点的轮询的顺序,所述多轮询控制单元根据跳数信息,在各群组中从跳数多的源节点开始依次选择跳数少的源节点、或从跳数少的源节点开始依次选择跳数多的源节点,由此,对各群组内的跳数次数的排序大致相同的源节点进行轮询。39.  根据权利要求22至25中任意一项所述的汇聚节点,其特征在于,所述多轮询控制单元在对所选择的多个群组的各个源节点进行轮询的情况下,对于对群组内的对象源节点的轮询全部结束的群组,选择取代该群组的其他群组,针对包括重新选择的群组在内的多个群组,继续进行多轮询。40.  根据权利要求21所述的汇聚节点,其特征在于,所述网络是传感器网络、或自组织网络或无线网状网络。41.  一种无线通信方法,是网络中的无线通信系统的无线通信方法,所述无线通信系统由作为信息的发射源的多个源节点以及收集信息的汇聚节点构成,所述源节点及所述汇聚节点具有无线通信功能,当所述源节点与所述汇聚节点无法直接进行无线通信的情况下,利用无线多跳进行连接,其特征在于,所述无线通信方法包括:群组分割步骤,所述汇聚节点将每个源节点分割为在空间上避免无线干扰的多个群组;群组选择步骤,所述汇聚节点选择所分割的多个群组中的全部或一部分群组;轮询请求步骤,所述汇聚节点按所选择的每个群组,对群组内的源节点依次请求发送信息;以及轮询响应步骤,所述源节点响应于所述请求回应信息,在所述汇聚节点与所述源节点之间,同时或连续地进行多轮询。42.  根据权利要求41所述的无线通信方法,其特征在于,在所述群组分割步骤中,所述汇聚节点针对每个源节点,根据该源节点相对于本节点的位置信息,分割为在空间上避免无线干扰的多个群组。43.  根据权利要求41所述的无线通信方法,其特征在于,在所述群组分割步骤中,所述汇聚节点针对每个源节点,根据从本节点到该源节点的跳数信息或路径信息、或者这两个信息,分割为在空间上避免无线干扰的多个群组。44.  根据权利要求41所述的无线通信方法,其特征在于,在所述群组分割步骤中,所述汇聚节点针对每个源节点,根据该源节点相对于本节点的位置信息、以及从本节点到该源节点的跳数信息或路径信息或者这两个信息,与仅仅根据位置信息、或仅仅根据跳数信息或路径信息或者这两个信息来分割为多个群组时相比,更精细地分割为在空间上避免无线干扰的多个群组。45.  根据权利要求41所述的无线通信方法,其特征在于,在所述群组分割步骤中,所述汇聚节点按照每个源节点收集相邻节点之间的干扰程度信息,分割为将干扰程度大的源节点作为同一群组的多个群组。46.  根据权利要求43或44所述的无线通信方法,其特征在于,在所述轮询请求步骤中,所述汇聚节点在对所选择的多个群组的源节点进行轮询 的情况下,以这样的顺序进行多轮询:从对跳数多的群组的源节点的轮询到对跳数少的群组的源节点的轮询。47.  根据权利要求43或44所述的无线通信方法,其特征在于,在所述轮询请求步骤中,所述汇聚节点在对所选择的多个群组的每个源节点进行轮询的情况下,在接收到来自被进行了发送请求的所述每个源节点的回应后、或在接收不到回应时等待接收超时后,按每个群组选择下一源节点来进行轮询。48.  根据权利要求43或44所述的无线通信方法,其特征在于,在所述轮询请求步骤中,所述汇聚节点在对所选择的多个群组的每个源节点进行轮询的情况下,设为在同一时间内对跳数少的群组的源节点进行的轮询次数比对跳数多的群组的源节点进行的轮询次数多。49.  根据权利要求43或44所述的无线通信方法,其特征在于,在所述轮询请求步骤中,所述汇聚节点在对所选择的多个群组的每个源节点进行轮询的情况下,在接收到来自被进行了发送请求的群组的源节点的回应后、或接收不到回应时等待接收超时后,不等待来自其他的群组的源节点的回应,而按每个群组单独地选择下一源节点来进行轮询。50.  根据权利要求42、43或44所述的无线通信方法,其特征在于,在所述群组分割步骤中,在无线通信系统中追加或去除了源节点的情况下,所述汇聚节点周期性地收集并运算路径信息,进行成为最佳的群组的分割状态的校正。51.  根据权利要求43或44所述的无线通信方法,其特征在于,在所述群组分割步骤中,在无线通信系统中因路径变更而导致跳数发生了变化的情况下,所述汇聚节点周期性地收集并运算路径信息,进行成为最佳的群组的分割状态的校正。52.  根据权利要求42至45中任意一项所述的无线通信方法,其特征在于,在所述群组分割步骤中,所述汇聚节点对每个群组的信息的收集时间进行计测,在收集时间长的情况下,减少群组内的节点数,在收集时间短的情况下,增加群组内的节点数,由此,进行群组分割的校正。53.  根据权利要求42、43或44所述的无线通信方法,其特征在于,在所述群组分割步骤中,所述汇聚节点针对每个源节点,按每个源节点收集相邻节点间的干扰程度信息,进行将干扰程度大的源节点作为同一群组的群组分割的校 正。54.  根据权利要求42至45中任意一项所述的无线通信方法,其特征在于,在所述轮询请求步骤中,所述汇聚节点为了优先利用稳定的无线链路,在对同一群组内的所有源节点的轮询结束后,转移到对下一群组的源节点的轮询。55.  根据权利要求42至45中任意一项所述的无线通信方法,其特征在于,在所述轮询请求步骤中,在无线环境的变动或路径故障时,在针对发给各个源节点的信息发送请求没有来自该源节点的信息回应的情况下,所述汇聚节点立即或经过固定时间后、或对同一群组内的其他源节点的轮询全部结束后,对没有接收到信息的回应的源节点再次进行轮询。56.  根据权利要求42至45中任意一项所述的无线通信方法,其特征在于,在所述轮询请求步骤中,在无线环境的变动或路径故障时,在针对发给各个源节点的信息发送请求没有来自该源节点的信息回应,且即使再次进行了轮询也固定次数地没有回应的情况下,或者,没有回应的源节点多的情况下,所述汇聚节点判断为该源节点所属的群组周边的无线状况暂时不良,一并切换轮询对象,以对其他群组进行轮询。57.  根据权利要求42、44或45所述的无线通信方法,其特征在于,在所述轮询请求步骤中,作为对群组内的每个源节点的轮询的顺序,所述汇聚节点根据位置信息及干扰程度信息,在各群组中选择处于群组内的相对于本节点的相对位置类似的位置处的源节点,然后从所选择的源节点开始依次选择位于一致的方向上的源节点,由此,在各群组内对相对于本节点的相对位置类似的源节点进行轮询。58.  根据权利要求43或44所述的无线通信方法,其特征在于,在所述轮询请求步骤中,作为对群组内的每个源节点的轮询的顺序,所述汇聚节点根据跳数信息,在各群组中从跳数多的源节点开始依次选择跳数少的源节点、或从跳数少的源节点开始依次选择跳数多的源节点,由此,对各群组内的跳数次数的排序大致相同的源节点进行轮询。59.  根据权利要求42至45中任意一项所述的无线通信方法,其特征在于,在所述群组选择步骤中,所述汇聚节点在对所选择的多个群组的各个源节点进行轮询的情况下,对于对群组内的对象源节点的轮询全部结束的群组,选择取代该群组的其他群组,在所述轮询请求步骤中,所述汇聚节点针对包括重新选择的群组在内的多个群组,继续进行多轮询。60.  根据权利要求41所述的无线通信方法,其特征在于,所述网络是传感器网络、或自组织网络或无线网状网络。

说明书

说明书无线通信系统、汇聚节点及无线通信方法
技术领域
本发明涉及通过轮询进行信息收集的无线通信系统。
背景技术
以往,存在传感器网络、自组织(adhoc)网络、无线网状(mesh)网络等,在这些网络中,作为信息发射源的多个源节点和收集信息的汇聚节点分别具有无线通信功能,在源节点与汇聚节点无法直接进行无线通信的情况下,利用无线多跳进行连接。在这些网络中,作为在短时间内由汇聚节点收集来自多个源节点的信息的方法,有如下两种方法:每个源节点取得时间同步,使从每个源节点发送信息的定时错开,由此防止无线冲突;通过使汇聚节点依次向每个源节点请求发送信息且使每个源节点响应于该请求而回应信息的轮询控制,防止无线冲突并且在短时间内进行收集。
在前者中,为了防止无线冲突并且提高收集效率,需要提高每个源节点的时间同步的精度,并且需要还包含中继在内的每个源节点的发送定时的调度。另外,在后者中,汇聚节点向每个源节点请求发送信息,每个源节点响应于该请求而回应信息,汇聚节点接收到回应后,向下一源节点请求发送信息,这样一台一台地依次进行轮询控制时,既不需要每个源节点的时间同步,也不需要每个源节点的发送定时的调度。然而,需要来自汇聚节点的信息发送请求这样的下行方向的消息,并且系统内的发送节点始终为1个节点,因此,虽然不会发生无线冲突,但是未必能够有效地使用无线,在缩短收集时间方面留有余地。
针对这些问题,例如在下述专利文献1中,公开了作为中间节点的副主站与作为源节点的副站及作为汇聚节点的主站一起进行2阶段的轮询(多轮询)的技术,在该技术中,作为中间节点的副主站通过轮询从多个副站收集信息,而且通过来自主站的轮询将下属的副站的信息汇集后向主站发送。记载了基于从主站对副主站的轮询和从副主站对副站的轮询的2个阶段的多轮询控制及轮询的冲突防止方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平07-074751号公报
发明内容
发明要解决的课问题
然而,根据上述现有的技术,关于同一副主站进行轮询的副站的分组化(区域分割)、及多个副主站对副站的轮询的冲突防止方法没有任何记述。因此,存在如下这样的问题:无法防止无线冲突并提高信息的收集效率来缩短系统整体上的收集时间。
本发明正是鉴于上述内容而提出的,其目的在于获得一种无线通信系统,该无线通信系统能够防止无线冲突并提高信息的收集效率来缩短系统整体上的收集时间。
用于解决问题的手段
为了解决上述的问题而达到目的,本发明的网络中的无线通信系统由作为信息的发射源的多个源节点以及收集信息的汇聚节点构成,所述源节点及所述汇聚节点具有无线通信功能,当所述源节点与所述汇聚节点无法直接进行无线通信的情况下,利用无线多跳进行连接,其特征在于,所述汇聚节点具备多轮询控制单元,所述多轮询控制单元向所述源节点请求发送信息,所述源节点具备轮询响应控制单元,所述轮询响应控制单元响应于所述请求,回应信息,在所述汇聚节点中,所述多轮询控制单元将各个源节点分割为在空间上避免无线干扰的多个群组,选择所分割的多个群组中的全部或一部分群组,按所选择的每个群组,对群组内的源节点依次进行轮询,由此同时或连续地进行多轮询。
发明效果
本发明的无线通信系统产生如下效果:能够防止无线冲突并提高信息的收集效率来缩短系统整体上的收集时间。
附图说明
图1是示出无线通信系统的结构例的图。
图2是示出群组的分布的图。
图3是示出汇聚节点的结构例的图。
图4是示出源节点的结构例的图。
图5是示出本实施方式的无线通信系统中的轮询通信的定时的时序图。
图6是示出现有技术中的轮询通信的定时的时序图。
图7是示出各群组中的源节点的选择方法的一例的图。
具体实施方式
下面,根据附图,对本发明的无线通信系统的实施方式进行详细说明。此外,本发明不限定于该实施方式。
实施方式.
图1是示出本实施方式的无线通信系统的结构例的图。在图1中,无线通信系统由汇聚节点1、源节点2-1a、源节点2-1b、源节点2-1c、源节点2-1d、源节点2-1e、…、源节点2-1n、源节点2-2a、源节点2-2b、源节点2-2c、…、源节点2-2n、源节点2-3a、…、源节点2-3n构成。
图2是示出图1所示的无线通信系统中配置有各个源节点2(不需要区分各个源节点时,作为总称,有时标记为源节点2、源节点2-1、源节点2-2、源节点2-3)的位置上的群组(或区域)的分布的图。在图2中,以汇聚节点1为中心沿半径方向分割为3个群组(或区域),沿以汇聚节点1为中心的同心圆方向分割为3个群组(或区域),合计分割为9个群组(或区域)。此外,在后面的说明中作为群组进行说明,但是也可以作为区域进行说明。
在图2中,将所分割的9个群组中的、沿同心圆方向远离汇聚节点1的群组设为群组(1)、群组(2)、群组(3),将正中间的群组设为群组(4)、群组(5)、群组(6),将最接近的群组设为群组(7)、群组(8)、群组(9)。
在图1中,汇聚节点1与源节点2-1a之间、源节点2-1a与源节点2-1b之间、源节点2-1b与源节点2-1c之间、源节点2-1c与源节点2-1d之间、源节点2-1d与源节点2-1e之间分别通过无线链路进行连接。另外,对于其他源节点2-1而言,也是通过无线链路与汇聚节点1或相邻的源节点2-1连接。由此,从汇聚节点1分别对源节点2-1a、源节点2-1b、源节点2-1c、源节点2-1d、源节点2-1e、…、源节点2-1n进行轮询通信。这里,作为一例,通过经由了源节点2-1a、源节点2-1b、源节点2-1c、源节点2-1d的多跳通信,从汇聚节点1对源节点2-1e进行基于轮询请求3-1e及轮询响应4-1e的轮询通信。
同样,汇聚节点1与源节点2-2a之间、源节点2-2a与源节点2-2b之间、源节点2-2b与源节点2-2c之间分别通过无线链路进行连接。另外,对于其他源节点2-2而言,也是通过无线链路与汇聚节点1或相邻的源节点2-2连接。由此,从汇聚节点1分别对源节点2-2a、源节点2-2b、源节点2-2c、…、源节点2-2n进行轮询通信。这里,作为一例,通过经由了源节点2-1a、源节点2-1b的多跳通信,从汇聚节点1对源节点2-2c进行基于轮询请求3-2c及轮询响应4-2c的轮询通信。
同样,汇聚节点1与源节点2-3a之间通过无线链路进行连接。另外,对于其他源节点2-3而言,也是通过无线链路与汇聚节点1或相邻的源节点2-3连接。由此,从汇聚节点1分别对源节点2-3a、…、源节点2-3n进行轮询通信。这里,作为一例,从汇聚节点1对源节点2-3a进行基于轮询请求3-3a及轮询响应4-3a的轮询通信。
此外,在群组(1)、群组(4)、群组(7)中配置有源节点2-1~源节点2-n的n个源节点、在群组(2)、群组(5)、群组(8)中配置有源节点2-2~源节点2-n的n个源节点、在群组(3)、群组(6)、群组(9)中配置有源节点2-3~源节点2-n的n个源节点,3个群组中的配置于各扇形的区域上的源节点2的个数均为n个,但是不限定于此,3个群组中的配置于各扇形的区域上的源节点2的个数可以不同。
接着,对构成无线通信系统的各节点的结构进行说明。图3是示出构成本实施方式的无线通信系统的汇聚节点1的结构例的图。汇聚节点1由无线通信部11、数据接收部12、轮询响应接收部13、多轮询控制部14、接收信息蓄积部15、轮询请求发送部16以及数据发送部17构成。
无线通信部11与源节点2之间进行无线通信。数据接收部12对接收到的无线信号进行解调等接收处理。轮询响应接收部13向接收信息蓄积部15转发轮询响应所包含的各个源节点2的信息,向多轮询控制部14转发轮询响应,或向多轮询控制部14通知接收到轮询响应的情况。多轮询控制部14参照轮询响应的接收状况,进行对各个源节点2的多轮询的控制。接收信息蓄积部15蓄积从各个源节点2发送来的信息。轮询请求发送部16通过多轮询控制部14的控制,生成轮询请求。数据发送部17对轮询请求发送部16所生成的轮询请求进行调制等发送处理。
图4是示出构成本实施方式的无线通信系统的源节点2的结构例的图。源节点2由无线通信部21、数据接收部22、轮询请求接收部23、轮询响应控制部24、信息收 集部25、轮询响应发送部26以及数据发送部27构成。
无线通信部21与汇聚节点1或其他源节点2之间进行无线通信。数据接收部22对接收到的无线信号进行解调等接收处理。轮询请求接收部23向轮询响应控制部24转发轮询请求,或向轮询响应控制部24通知接收到轮询请求的情况。轮询响应控制部24根据接收到的轮询请求,进行发送轮询响应的控制。信息收集部25收集对轮询响应赋予的与本节点相关的信息。轮询响应发送部26生成轮询响应,该轮询响应包含从信息收集部25获取的信息。数据发送部27对轮询响应发送部26所生成的轮询响应进行调制等发送处理。
接着,对无线通信系统中的轮询通信的定时进行说明。图5是示出本实施方式的无线通信系统中的轮询通信的定时的时序图。示出了汇聚节点1中、从轮询请求3-1e的发送时刻101、轮询请求3-2c的发送时刻102、轮询请求3-3a的发送时刻103、轮询响应4-3a的接收时刻104、轮询响应4-2c的接收时刻105、轮询响应4-1e的接收时刻106、及轮询请求3-1e的发送时刻101到轮询响应4-1e的接收时刻106的轮询时间107。
图6是示出现有技术中的轮询通信的定时的时序图。这里,为了便于说明,示出图1所示的无线通信系统中各节点进行了现有技术中的轮询通信的情况。示出了汇聚节点1中、从轮询请求3-1e的发送时刻201、轮询请求3-2c的发送时刻202、轮询请求3-3a的发送时刻203、轮询响应4-3a的接收时刻204、轮询响应4-2c的接收时刻205、轮询响应4-1e的接收时刻206、及轮询请求3-1e的发送时刻201到轮询响应4-3a的接收时刻204的轮询时间207。
图7是示出本实施方式的无线通信系统中各群组中的源节点2的选择方法的一例的图。例如,从各群组中开头的源节点2开始按顺时针方向依次选择群组内的源节点2。
接下来,使用上述图1~7,对本实施方式的无线通信系统中的轮询通信的动作进行说明。
如图1所示,在无线通信系统中,以汇聚节点1为中心,配置有源节点2-1a~源节点2-1n、源节点2-2a~源节点2-2n、源节点2-3a~源节点2-3n的情况下,汇聚节点1的多轮询控制部14根据相对于汇聚节点1的位置信息,将源节点2-1a~源节点2-1n、源节点2-2a~源节点2-2n、源节点2-3a~源节点2-3n分割为多 个群组。在图1中,相对于汇聚节点1,用半径方向的3条虚线分割为3个群组。这里,为了简化,采用了直线,但是,在实际上可以根据各个源节点2的配置不采用直线。
另外,汇聚节点1的多轮询控制部14根据从汇聚节点1到各个源节点2的跳数信息或路径信息、或者这两个信息,将各个源节点2分割为多个群组。在图1中,相对于汇聚节点1,用同心圆方向的3条虚线分割为3个群组。这里,为了简化,采用了圆,但是,在实际上可以根据各个源节点2的配置不采用圆。
在无线通信系统中,汇聚节点1的多轮询控制部14通过这些分割方法分割为3×3的9个群组。如图2所示,在分割为群组(1)、群组(2)、群组(3)、群组(4)、群组(5)、群组(6)、群组(7)、群组(8)、群组(9)这9个群组的情况下,进行轮询控制的汇聚节点1的多轮询控制部14在该9群组中选择半径方向及同心圆方向不同而交错的群组,由此,执行多轮询控制。
汇聚节点1的多轮询控制部14例如选择群组(1)、群组(5)、群组(9)这3个群组。群组(1)、群组(5)、群组(9)在空间上彼此的无线干扰小,即使各个群组内的源节点2一台一台地进行无线发送,也能够避免同一系统内的源节点2彼此的无线干扰。汇聚节点1的多轮询控制部14按所选择的每个群组,分别一台一台地选择源节点2。这里,选择源节点2-1e、源节点2-2c、源节点2-3a。
在图5中,首先,汇聚节点1在轮询请求3-1e的发送时刻101发送从汇聚节点1到跳数最多的群组(1)的源节点2-1e的轮询请求3-1e。多跳通信至源节点2-1a、源节点2-1b、源节点2-1c、源节点2-1d、源节点2-1e,逐渐远离汇聚节点1,因此能够避免汇聚节点1附近处的无线干扰。
接着,汇聚节点1在轮询请求3-1e的发送时刻101后迅速地(例如,在CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance:载波侦听多路访问/冲突避免)方式的接入的情况下,在载波侦听后)、或者基于跳跃的轮询请求3-1e远离汇聚节点1的最低限度时间后,在轮询请求3-2c的发送时刻102,向正中间的群组(5)的源节点2-2c发送轮询请求3-2c。在空间上与轮询请求3-1e避免干扰,多跳通信至源节点2-2a、源节点2-2b、源节点2-2c,逐渐远离汇聚节点1,因此能够避免汇聚节点1附近处的无线干扰,另外,通过远离,还能够在跳跃目的地的源节点2之间避免无线干扰。
另外,汇聚节点1在轮询请求3-2c的发送时刻102后迅速地(例如,在CSMA/CA方式的接入的情况下,在载波侦听后)、或者基于跳跃的轮询请求3-2c远离汇聚节点1的最低限度时间后,在轮询请求3-3a的发送时刻103,发送从汇聚节点1到跳数最少的群组(9)的源节点2-3a的轮询请求3-3a。
接收到轮询请求3-3a的源节点2-3a返回轮询响应4-3a,该轮询响应4-3a承载本节点中的传感器信息、功率检查值等各种测定信息等的一些信息。
汇聚节点1在轮询响应4-3a的接收时刻104接收轮询响应4-3a。此时,轮询响应4-2c、轮询响应4-1e尚未返回到汇聚节点1附近,因此能够避免无线干扰。
接收到轮询请求3-2c的源节点2-2c返回轮询响应4-2c,该轮询响应4-2c承载本节点中的传感器信息、功率检查值等各种测定信息等的一些信息。
汇聚节点1在轮询响应4-2c的接收时刻105接收轮询响应4-2c。此时,轮询响应4-1e尚未返回到汇聚节点1附近,因此能够避免无线干扰。
接收到轮询请求3-1e的源节点2-1e返回轮询响应4-1e,该轮询响应4-1e承载本节点中的传感器信息、功率检查值等各种测定信息等的一些信息。
汇聚节点1在轮询响应4-1e的接收时刻106接收轮询响应4-1e。此时,其他轮询请求及轮询响应不会被无线发送,因此能够避免无线干扰。
这样,在汇聚节点1中,对跳数多的群组的源节点2开始依次发送轮询请求,由此能够避免空间上干扰的同时,在接收到与最初发送的轮询请求对应的轮询响应之前,对多个源节点2发送轮询请求,另外,能够避免空间上的干扰的同时,接收来自多个源节点2的轮询响应。由此,在轮询时间107的期间,能够在与3个源节点2之间进行轮询控制。
这里,根据图6,对不进行多轮询的现有轮询通信进行说明。这里,汇聚节点1在从轮询请求3-1e的发送时刻201到轮询响应4-1e的接收时刻206的期间,结束与源节点2-1e之间的轮询控制。接着,汇聚节点1在从轮询请求3-2c的发送时刻202到轮询响应4-2c的接收时刻205的期间,结束与源节点2-2c之间的轮询控制。然后,汇聚节点1在从轮询请求3-3a的发送时刻203到轮询响应4-3a的接收时刻204的期间,结束与源节点2-3a之间的轮询控制。在该情况下,虽然能够避免时间上的无线干扰,但是,导致轮询时间207成为与3个源节点2之间的各轮询时间的合计时间。因此,与本实施方式(参照图5)的轮询时间107相比,系统整体上的信息 收集时间变长。即,在本实施方式中,与以往相比,能够缩短系统整体上的信息收集时间。
在汇聚节点1中,通过图5所示的一系列的顺序,对源节点2-1e、源节点2-2c、源节点2-3a的轮询结束后,接着,转移到其他源节点的轮询。汇聚节点1按所选择的群组的群组(1)、群组(5)、群组(9),各自一台一台地选择源节点2,同样地进行轮询。
通过反复执行以上的动作,完成了各群组内要轮询的所有源节点2的轮询的情况下,汇聚节点1在9个群组中重新选择半径方向及同心圆方向不同而交错的群组。例如,选择群组(2)、群组(6)、群组(7)这3个群组,同样按每个群组(2)、群组(6)、群组(7),各自一台一台地选择源节点2,同样地进行轮询。
通过对群组(2)、群组(6)、群组(7)这3个群组的源节点2反复地执行与群组(1)、群组(5)、群组(9)这3个群组的源节点2同样的动作,完成了各群组内要轮询的所有源节点2的轮询的情况下,汇聚节点1在9个群组中重新选择半径方向及同心圆方向不同而交错的群组。这里,选择剩下的群组(3)、群组(4)、群组(8)这3个群组,同样,按每个群组(3)、群组(4)、群组(8),各自一台一台地选择源节点2,同样地进行轮询。
据此,在汇聚节点1中,能够完成所有群组内要轮询的所有源节点2的轮询。
此外,本实施方式中,作为分割群组的方法,对使用各个源节点2的位置信息、跳数信息、路径信息等的情况进行了说明,但不限定于此。例如,汇聚节点1按每个源节点2收集来自相邻节点的接收信号强度等相邻节点之间的干扰程度信息,根据干扰程度信息,以将干扰程度大的节点作为同一群组的方式分割为多个群组,来进行多轮询。
另外,在本实施方式中,当源节点2-1e、源节点2-2c、源节点2-3a的轮询全部结束的情况下,汇聚节点1接着转移到其他源节点2的轮询,但是不限定于此。也可以是,汇聚节点1从被请求发送信息的群组的源节点2接收到返回的响应后、或在接收不到回应时等待接收超时后,在汇聚节点1中不等待来自其他群组的源节点2的回应,而按每个相应群组单独地对下一源节点2同样地进行轮询。例如,也可以是,在汇聚节点1中,在轮询响应4-3a的接收时刻104后,不等待轮询响应4-2c的接收时刻105、轮询响应4-1e的接收时刻106,而选择群组(9)的其他源节点2,开 始进行轮询。
另外,在本实施方式中,当源节点2-1e、源节点2-2c、源节点2-3a的轮询全部结束的情况下,汇聚节点1接着转移到其他源节点2的轮询,但不限定于此。例如,也可以是,与对属于跳数多的群组的源节点2的轮询相比,对属于跳数少的群组的源节点2的轮询能够在更短时间内完成,因此,汇聚节点1在同一时间内将对属于跳数少的群组的源节点2的轮询次数设为比对属于跳数多的群组的源节点2的轮询次数多。
另外,在无线通信系统中,完成了对各群组内的要轮询的所有源节点2的轮询后,重新选择了9个群组中半径方向及同心圆方向而交错的群组,但是也可以是,例如在所选择的群组中针对完成了对要轮询的所有源节点2的轮询的群组,汇聚节点1仅仅针对该群组选择用于取代该群组的其他群组,与继续轮询中的群组一起来继续进行多轮询。
另外,在无线通信系统中追加/去除了源节点2的情况下,汇聚节点1通过周期性地收集/运算路径信息,能够进行校正以使得始终成为最佳的群组分割。
另外,在无线通信系统中,即使在因路径变更而导致跳数发生了变化的情况下,汇聚节点1通过周期性地收集/运算路径信息,也能够进行校正以使得始终成为最佳的群组分割。
另外,也可以是,汇聚节点1对每个群组的信息的收集时间进行计测,当收集时间长的情况下,减少群组内的节点数,当收集时间短的情况下,增加群组内的节点数,由此,进行群组分割的校正。
另外,也可以是,汇聚节点1按每个源节点2收集来自相邻节点的接收信号强度等相邻节点间的干扰程度信息,根据干扰程度信息,以将干扰程度大的节点作为同一群组的方式进行群组分割的校正。
另外,为了优先利用稳定的无线链路,汇聚节点1对同一群组内的所有源节点2进行轮询之前,不会转移到对下一群组的轮询,即、对同一群组内的所有源节点2的轮询结束后,转移到对下一群组的源节点2的轮询。
另外,也可以是,在无线环境的变动或路径故障时,汇聚节点1在针对向源节点2进行的信息发送请求没有来自源节点2的信息回应的情况下,立即、或经过了固定时间后、或对同一群组内的所有源节点2的轮询全部结束后,对没有接收到信息回应 的源节点2,再次进行轮询。
另外,也可以是,在无线环境的变动或路径故障时,汇聚节点1在针对向源节点2进行的信息发送请求没有来自源节点2的信息回应,即使再次进行了轮询,都没有以固定次数回应信息的情况下,或者,没有回应信息的源节点多的情况下,针对这样的群组,判断为该群组附近的无线状况暂时不良,一并替换轮询对象以对另一群组进行轮询,即,变更轮询对象的群组。
另外,汇聚节点1例如按每个群组(1)、群组(5)、群组(9),各自一台一台地选择源节点2来进行轮询的情况下,在图7中,选择群组(1)中的顺时针方向上开头的源节点2、群组(5)中的顺时针方向上开头的源节点2、群组(9)中的顺时针方向上开头的源节点2等,根据位置信息、干扰程度信息,按每个群组将群组内的各个源节点2的轮询的顺序设为一致的方向。即,汇聚节点1在各群组中选择相对于本节点的相对位置类似的位置处的源节点2,然后从所选择的源节点2开始依次选择位于一致的方向上的源节点2,由此对各群组内的相对于本节点的相对位置类似的源节点2进行轮询。由此,即使在轮询的时刻重叠的情况下,也能够进行对彼此的干扰程度低的源节点2的轮询,能够保持该较低的彼此干扰程度。
另外,汇聚节点1将对群组内的各个源节点2的轮询的顺序设为从群组内的跳数多的源节点到跳数少的源节点的顺序等,按每个群组根据跳数设为一致的方向。即,汇聚节点1在各群组中从跳数多的源节点2开始依次选择跳数少的源节点2,或从跳数少的源节点2开始依次选择跳数多的源节点2,由此,对各群组内的跳数次数的排序大致相同的源节点2进行轮询。由此,即使在空间上容易干扰的源节点2之间,也能够够进行彼此错开回应的时刻的轮询,能够保持彼此的回应的时刻的偏差。
另外,在本实施方式中,汇聚节点1从分割为9个的群组中选择半径方向及同心圆方向不同而交错的3个群组来进行轮询,但不限定于此。例如,也可以是,当源节点2在无线通信系统的通信区域中的配置密度低的情况下,减少所分割的群组的数量,将所有群组设为对象进行轮询。
如以上说明那样,根据本实施方式,在无线通信系统中,汇聚节点使用位置信息、跳数信息、路径信息等信息,将多个源节点分割为多个群组以避免空间上的无线干扰,另外,从所分割的群组中选择半径方向及同心圆方向不同而交错的一些群组,执行从属于跳数多的群组的源节点开始依次进行轮询的多轮询控制。据此,在空间上彼此的 无线干扰小,即使各个群组内的源节点一台一台地进行无线发送,也能够避免同一系统内的源节点彼此的无线干扰,另外,能够提高来自源节点的信息的收集效率来缩短系统整体上的收集时间。
标号说明
1汇聚节点;2、2-1a、2-1b、2-1c、2-1d、2-1e、…、2-1n、2-2a、2-2b、2-2c、…、2-2n、2-3a、…、2-3n源节点;11无线通信部;12数据接收部;13轮询响应接收部;14多轮询控制部;15接收信息蓄积部;16轮询请求发送部;17数据发送部;21无线通信部;22数据接收部;23轮询请求接收部;24轮询响应控制部;25信息收集部;26轮询响应发送部;27数据发送部。

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一种网络中的无线通信系统,由作为信息的发射源的多个源节点(2)和收集信息的汇聚节点(1)构成,在所述网络中,源节点(2)及汇聚节点(1)具有无线通信功能,当源节点(2)与汇聚节点(1)无法直接进行无线通信的情况下,利用无线多跳进行连接,汇聚节点(1)具备对源节点(2)请求发送信息的多轮询控制部,源节点(2)具备响应于请求而返回信息的响应的轮询响应控制部,在汇聚节点(1)中,多轮询控制部将各个源节点。

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