(57)【要約】      （修正有）【課題】低電力で動作可能であり、長距離かつ高速なデータ伝送を可能とする無線センサシステムを提供する。【解決手段】無線センサシステム１０は、所定の測定データを取得する複数のセンサーノード１２と、センサーノード１２間でリレー伝送された測定データを受信し、測定データをＬＰＷＡ（Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ）通信により所定の通信装置（例えば、ゲートウェイ１０５）へ送信する中継スポット１３と、を有する。測定データの送受信を行うセンサーノード１２間では、受信側（セントラル）と送信側（ペリフェラル）とを非同期で切り替える切替動作が行われる。【選択図】図４
2020188451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の測定データを取得する複数のセンサーノードと、
前記センサーノード間でリレー伝送された前記測定データを受信し、該測定データをＬＰＷＡ（Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ）通信により所定の通信装置へ送信する中継スポットと、を有し、
前記測定データの送受信を行う前記センサーノード間では、受信側と送信側とを非同期で切り替える切替動作が行われる、
無線センサシステム。
【請求項２】
前記切替動作は、
前記センサーノードが受信側である期間と、
前記センサーノードが送信側である期間と、
送信側の前記センサーノードが自己の存在を受信側に通知するためのアドバタイズを受信側の前記センサーノードへ送信する時間間隔と、を乱数により発生させることで実行される、
請求項１に記載の無線センサシステム。
【請求項３】
送信側の前記センサーノードは、受信側の前記センサーノードへ、前記測定データをパケット単位で送信する、
請求項１又は２記載の無線センサシステム。
【請求項４】
前記アドバタイズは、
送信側の前記センサーノードの識別子と、
送信側の前記センサーノードにより送信される前記測定データの識別子と、を含む、
請求項２に記載の無線センサシステム。
【請求項５】
前記センサーノードの設定データは、
前記中継スポットから送信され、前記センサーノード間でリレー伝送される、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線センサシステム。
【請求項６】
前記センサーノードは、
前記センサーノードが設置された環境下で発生するエネルギーを利用して発電された電力を用いて動作する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線センサシステム。
【請求項７】
第１の前記センサーノードは、
前記測定データが、一定の値以下の場合、前記測定データを、第２の前記センサーノードへ送らない請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線センサシステム。
【請求項８】
第１の前記センサーノードは、
前記測定データが、一定の値以下の場合、前記測定データを、第２の前記センサーノードへ送らないが、第３の前記センサーノードからの前記測定データを受け取り、第４の前記センサーノードへ前記測定データを送る請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサにより測定されたデータを無線により伝送する無線センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、無線センサモジュールの電源には、使い切りの１次電池、または、充電が可能な２次電池（例えば、ボタン電池等）が使用されている。１次電池では、電池の交換が必須となる。また、２次電池では、充電のための配線や作業が必要となる。
【０００３】
このように電源として電池を使用する場合では、人手による定期的な交換作業または充電作業が必要となる。しかし、無線センサモジュールが例えば壁の中へ埋め込まれている場合や狭い隙間に設置されている場合、上述した作業を行うことができない。
【０００４】
このような事情から、無線センサモジュールの設置場所またはその近傍で発生するエネルギーを利用して電力を発生させ、その電力を電源に用いるエナジーハーベストが注目されている。上記エネルギーは、例えば、モータ、エンジン、または橋梁などで発生する振動エネルギー、プラントの排熱エネルギー、人体の体温の熱エネルギー、太陽・照明の環境光などである。
【０００５】
このようにエネルギーから発生した電力を使用すれば、エネルギー的に自立した無線センサモジュールが実現され、長期間または半永久的にメンテナンスフリーとなる。また、この無線センサモジュールは配線を必要としないので、すでに設置済みの機械や、鉄道や橋梁などのインフラに対しても、後付けで容易に設置できる。
【０００６】
上記エネルギーを利用した発電方式としては、例えば、振動発電、熱発電、光発電などが挙げられるが、いずれも発電電力が低い。そのため、無線センサモジュールを用いた無線通信システムでは、その消費電力を抑えることが求められている。
【０００７】
そこで、エナジーハーベストにより供給される低消費電力と、広い通信領域とを両立させるための技術として、例えば、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ）ネットワークの活用や、リレー端末による端末間のリレー通信が検討されている。
【０００８】
例えば特許文献１には、センサデバイスからのデータをＬＰＷＡネットワークにより効率的に長距離伝送可能とする通信システムが開示されている。
【０００９】
ここで、図７を用いて、特許文献１の通信システムの概要について説明する。図７は、特許文献１の通信システムのネットワーク構成を示す模式図である。
【００１０】
特許文献１の通信システムは、図７に示すように、無線センサデバイス１０３からのデータを受信する通信端末である子機１０２と、子機１０２を制御する通信端末である親機１００と、子機１０２と親機１００との間のデータの伝送を中継する中継器１０１と、を備える。親機１００は、ゲートウェイ１０５およびインターネット回線を介して、クラウドサーバ１０６に接続されている。
【００１１】
子機１０２は、所定のデータ処理を実施するデータ処理部１０４を備える。データ処理部１０４は、子機１０２と親機１００との間において、ＬＰＷＡによる長距離伝送処理（具体的には、ＬＰＷＡ方式によるホップ処理）を実行する。
【００１２】
上りのデータ伝送では、子機１０２〜中継器１０１間、中継器１０１〜親機１００間、および、子機１０２〜親機１００間において、同一チャネルを高速側と低速側とで仮想的に分けて使用している。一方、下りのデータ伝送では、親機１００〜中継器１０１間、および、中継器１０１〜子機１０２間において、全て同一チャネルを使用している。
【００１３】
また、子機１０２は、親機１００および中継器１０１それぞれから受信したＡＣＫのＲＳＳＩ（受信強度）を比較し、ＲＳＳＩが強い方を宛先として選択し、その宛先へ次のデータを送信する。または、親機１００は、子機１０２および中継器１０１それぞれから受信した信号のＲＳＳＩを比較し、ＲＳＳＩが強い方へＡＣＫを送信する。
【００１４】
以上のように、特許文献１の通信システムでは、ＬＰＷＡ方式によるホップ処理を実施することにより、障害物等により直接見通しがきかない環境下でも長距離伝送を実現することができる。
【００１５】
次に、図８を用いて、リレー通信を可能とする通信システムについて説明する。図８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｓｉｇ  Ｃｏｒｅ  Ｓｐｅｃ  Ｖｅｒ５．０のＢＬＥｍｅｓｈのトポロジーの例を示す模式図である。
【００１６】
図８に示す通信システムは、ビーコンベースのメッシュ型リレー伝送を可能とする。この通信システムは、図８に示すように、送信専用のローパワーノード１１２と、リレーノード１１１と、プロキシノード１１０と、ホスト端末１１３と、を有する。この通信システムの通信規格は、近距離（例えば、１０〜５０ｍ程度）のデータ伝送を低消費電力により実現可能とする通信規格である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第６３２２３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、図７に示した通信システムでは、どの子機１０２からデータが送信されてもそのデータを受信できるように、中継器１０１を常時起動状態にする必要がある。よって、中継器１０１の電源が常時オンとなり、消費電力が増加してしまう。
【００１９】
また、図８に示した通信システムでは、数ｍＷ〜数１０ｍＷという低消費電力ではあるものの、送信専用端末のローパワーノード１１２のデータ伝送がいつ発生するかわからない。そのため、リレーノード１１１を常時起動状態にする必要がある。よって、リレーノード１１１の電源が常時オンとなり、消費電力が増加してしまう。
【００２０】
さらに、図８に示した通信システムでは、通信方式がビーコンベースであるため、通信の接続時間は多いときで１秒ほど要する。そのため、大量のデータを伝送する場合、大幅に時間を要してしまい、低速なデータ伝送となってしまう。
【００２１】
本開示の一態様の目的は、低電力で動作可能であり、長距離かつ高速なデータ伝送を可能とする無線センサシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本開示の一態様に係る無線センサシステムは、所定の測定データを取得する複数のセンサーノードと、前記センサーノード間でリレー伝送された前記測定データを受信し、該測定デ  ータをＬＰＷＡ（Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ）通信により所定の通信装置へ送信する中継スポ  ットと、を有し、前記測定データの送受信を行う前記センサーノード間では、受信側と送信側とを非同期で切り替える切替動作が行われる。
【発明の効果】
【００２３】
本開示によれば、低電力で動作可能であり、長距離かつ高速なデータ伝送を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本開示の実施の形態に係る無線センサシステムの構成を示す模式図
【図１Ｂ】本開示の実施の形態に係る中継スポットの設置位置を示す模式図
【図２】本開示の実施の形態に係るセンサーノードおよび中継スポットの配置例を示す模式図
【図３】本開示の実施の形態に係るセンサーノードの構成を示すブロック図
【図４】本開示の実施の形態に係る無線センサシステムのトポロジーを示す模式図
【図５】本開示の実施の形態に係るセンサーノードのロール切替動作の説明に供する模式図
【図６】本開示の実施の形態に係るセンサーノード間のデータのリレー転送の説明に供する模式図
【図７】特許文献１に係る通信システムのネットワーク構成を示す模式図
【図８】Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｓｉｇ  Ｃｏｒｅ  Ｓｐｅｃ  Ｖｅｒ５．０のＢＬＥｍｅｓｈのトポロジーの例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００２６】
＜無線センサシステム１０＞
図１Ａ、図１Ｂを用いて、本開示の実施の形態に係る無線センサシステム１０の全体構成について説明する。図１Ａは、無線センサシステム１０の構成を示す模式図である。図１Ｂは、中継スポット１３の設置位置を示す模式図である。
【００２７】
図１Ａに示すように、無線センサシステム１０は、複数のセンサーノード１２、中継スポット１３、ゲートウェイ１０５、およびクラウドサーバ１０６を有する。
【００２８】
図１Ａに示すように、複数のセンサーノード１２は、橋梁１１の床版（車両等が走行する面の裏面）の桁間に設けられている。図１Ａにおいて、センサーノード１２間の破線はセンサーノード１２同士が無線接続されていることを示している。なお、図１Ｂでは、複数のセンサーノード１２の図示は省略している。センサーノード１２間の無線通信方式としては、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を用いることができるが、これらに限定されない。
【００２９】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、中継スポット１３は、橋梁１１の長さ方向の中間地点に設けられている。
【００３０】
中継スポット１３は、複数のセンサーノード１２のうちの少なくとも１つと無線接続される。中継スポット１３とセンサーノード１２との間の無線通信方式としては、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を用いることができるが、これらに限定されない。
【００３１】
また、中継スポット１３は、ゲートウェイ１０５と無線接続される。ゲートウェイ１０５は、インターネット回線を介してクラウドサーバ１０６と接続される。中継スポット１３とゲートウェイ１０５との間の無線通信方式としては、例えば、ＬｏＲａまたはＳｉｇｆｏｘ等を用いることができるが、これらに限定されない。
【００３２】
＜センサーノード１２、中継スポット１３の配置＞
ここで、図２を用いて、橋梁１１におけるセンサーノード１２および中継スポット１３の配置例について、さらに詳細に説明する。図２は、橋梁１１の床版におけるセンサーノード１２および中継スポット１３の配置例を示す模式図である。
【００３３】
図２に示すように、複数のセンサーノード１２が設けられる橋梁１１は、長さが２００ｍであり、幅が３０ｍである。
【００３４】
図２に示すように、センサーノード１２は、橋梁１１の床版において、格子状に配置されている。具体的には、センサーノード１２は、橋梁１１の幅方向において７．５ｍの間隔を空けて、かつ、橋梁１１の長さ方向に２０ｍの間隔を空けて配置されている。
【００３５】
また、図２に示すように、中継スポット１３は、橋梁１１の床版の裏面側（車両等の走行面側）において、橋梁１１の長さ方向の中間地点に配置されている。中継スポット１３の数は、１つである。
【００３６】
なお、図２では、センサーノード１２が格子状に配置される例を図示したが、これに限定されず、例えば、千鳥状に配置されてもよい。また、センサーノード１２は、橋梁１１の長さ方向および幅方向に等間隔ではなく、ランダムに配置されてもよい。
【００３７】
また、図２では、中継スポット１３が橋梁１１の長さ方向の中間地点に配置される例を図示したが、中間地点以外に配置されてもよい。また、中継スポット１３は、複数個配置されてもよい。
なお、図２，４で、センサーノード１２は、隣接するセンサーノード１２へ測定データを送くるとなっているが、送信距離内なら、１つ飛ばした先のセンサーノード１２へ測定データをおくることができる。
また、センサーノード１２は、想定データを持った場合、特定のセンサーノード１２へデータを送信するのではなく、まず測定データを持っていることを不特定のセンサーノード１２に通知する。不特定のセンサーノード１２の中で、セントラルモードになっているセンサーノード１２がデータを受け取る状態であった場合は、要求信号を出力し、センサーノード１２間の通信が確立される。その時にはじめて測定データを送るセンサーノード１２が決まる。
【００３８】
＜センサーノード１２＞
図３を用いて、センサーノード１２の構成について説明する。図３は、センサーノード１２の構成を示すブロック図である。
【００３９】
図３に示すように、センサーノード１２は、無線センサデバイス１０３、データ処理部３５、データ伝送部３６、および電源部３７を有する。
【００４０】
無線センサデバイス１０３は、橋梁１１またはその周辺の状態を測定し、測定の結果を示すデータ（以下、測定データという）の無線通信を行うデバイスである。無線センサデバイス１０３としては、例えば、加速度センサ、温度センサ、湿度センサ、歪センサ、気圧センサ等が挙げられるが、これらに限定されない。なお、１つのセンサーノード１２に含まれる無線センサデバイス１０３は、１種類でもよいし、複数種類でもよい。
【００４１】
データ処理部３５は、無線センサデバイス１０３の動作を制御したり、無線センサデバイス１０３から受け取った測定データを蓄積したり、測定データを所定の形式（例えば、無線送信可能な形式）に変換したりする装置である。
【００４２】
データ処理部３５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）変換装置、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換装置等で構成されている。
【００４３】
データ伝送部３６は、測定データの伝送を行う通信装置である。具体的には、データ伝送部３６は、無線センサデバイス１０３から測定データを受け取り、その測定データを別
のセンサーノード１２へ伝送する。
【００４４】
データ伝送部３６は、例えば、アンテナ、通信ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等で構成されている。なお、データ伝送部３６は、アンテナおよび通信ＩＣに加えて、通信制御用の演算処理装置を含んでもよい。
【００４５】
電源部３７は、電力を無線センサデバイス１０３、データ処理部３５、およびデータ伝送部３６に供給する電源装置である。
【００４６】
例えば、電源部３７は、振動発電装置、熱発電装置、光発電装置等で構成され、橋梁１１で発生するエネルギーを利用して発電を行う装置でもよいし、１次電池（例えば、ボタン電池、アルカリ乾電池等）または２次電池（例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等）でもよい。また、電源部３７は、例えば、ＤＣＤＣコンバータ、ＡＣＤＣコンバータなどの電源制御装置を含んでもよい。
【００４７】
また、電源部３７は、データ処理部３５の制御により、インテリジェントな電力マネジメントを行ってもよい。
【００４８】
＜中継スポット１３＞
中継スポット１３は、ＬＰＷＡ通信を行うシステムである。例えば、中継スポット１３は、複数のセンサーノード１２から受け取った測定データをゲートウェイ１０５へ伝送したり、複数のセンサーノード１２の制御（例えば、パラメータの設定等）を行ったりする。
【００４９】
ここで、図４を用いて、中継スポット１３の構成について説明する。図４は、無線センサシステム１０のトポロジーを示す模式図である。トポロジーとは、ネットワークの接続形態を点と線でモデル化したものである。
【００５０】
図４に示すように、中継スポット１３は、マスターノード３１、中継端末３２、電源供給部３３、およびホスト端末１１３を有する。
【００５１】
マスターノード３１は、複数のセンサーノード１２から伝送された測定データを受信し、その測定データをホスト端末１１３へ送信する。
【００５２】
また、マスターノード３１は、各センサーノード１２に個別のＩＤを割り振る。この詳細については、後述する。
【００５３】
ホスト端末１１３は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。ホスト端末１１３は、マスターノード３１から測定データを受信したり、所定の演算を行ったりする。また、ホスト端末１１３は、測定データや、演算結果を示すデータ（以下、演算結果データという）を中継端末３２へ送信する。演算結果データとしては、例えば、加速度センサのデータをＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算処理した後の周波数データ等が挙げられる。
【００５４】
中継端末３２は、ホスト端末１１３から測定データや演算結果データを受信し、それらのデータをゲートウェイ１０５に送信する通信装置である。
【００５５】
中継端末３２で用いられる通信規格としては、ＬｏＲａまたはＳｉｇｆｏｘ規格などが挙げられるが、これらに限定されず、ＬＰＷＡに対応する規格であればよい。
【００５６】
電源供給部３３は、マスターノード３１、中継端末３２、およびホスト端末１１３に電力を供給する電源装置である。電源供給部３３は、電源インフラがある場合ではＡＣ１００Ｖのアダプタであってもよいし、電源インフラがない場合では、例えば、太陽電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池などを組み合わせた構成であってもよい。
【００５７】
＜ゲートウェイ１０５＞
ゲートウェイ１０５は、中継スポット１３からの受信した測定データや演算結果データをプロトコル変換し、それらのデータを、インターネット回線を介してクラウドサーバ１０６へ送信する通信装置である。
【００５８】
＜クラウドサーバ１０６＞
クラウドサーバ１０６は、インターネット上に配置された情報処理装置である。クラウドサーバ１０６は、大容量のデータを蓄積する機能、および、蓄積されたデータを用いて高度かつ複雑な演算処理（例えば、分析、解析、学習等）を行う機能を有する。
【００５９】
例えば、クラウドサーバ１０６は、ゲートウェイ１０５から受信した測定データや演算結果データに基づいて、橋梁１１の予防保全や寿命予測等に関する演算処理を行う。
【００６０】
以上のように構成された無線センサシステム１０において、センサーノード１２の測定データや中継スポット１３の演算結果データは、中継スポット１３からＬＰＷＡ通信によりゲートウェイ１０５を介してインターネット上のクラウドサーバ１０６に伝送される。
【００６１】
＜測定データの流れ＞
次に、測定データの流れについて説明する。
【００６２】
センサーノード１２において、無線センサデバイス１０３により取得された測定データは、データ処理部３５を経由し、データ伝送部３６から他のセンサーノード１２へ同時に送信される。
【００６３】
センサーノード１２は、データ伝送部３６によって、セントラル（Ｃｅｎｔｒａｌ）またはペリフェラル（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）のいずれかのロール（役割）に切り替えられる。本実施の形態では、セントラルまたはペリフェラルのいずれかに切り替えられることを「ロール切替」と定義する。
【００６４】
セントラルとは、測定データを受信するロールであり、ペリフェラルとは、データを送信するロールである。例えば、センサからデータを端末（例えば、スマートフォン、タブレット等）へ送信する場合、センサのロールはペリフェラルとなり、端末のロールはセントラルとなる。
【００６５】
センサーノード１２が送信する測定データには、２種類ある。１つは、センサーノード１２自身の無線センサデバイス１０３により取得された測定データ（以下、ログＡという）である。もう１つは、別のセンサーノード１２から受信した測定データ（以下、ログＢという）である。データ伝送の状況によっては、１つのセンサーノード１２においてログＡとログＢの両方が同時に存在する。
【００６６】
上述したとおり、中継スポット１３のマスターノード３１は、各センサーノード１２に個別のＩＤを割り振る。本実施の形態では、センサーノード１２のＩＤとログＡのＩＤとを１つのフォーマットとしたものを「ログ識別子Ａ」と定義する。また、本実施の形態では、センサーノード１２のＩＤとログＢのＩＤとを１つのフォーマットとしたものを「ログ識別子Ｂ」と定義する。また、本実施の形態では、センサーノード１２が他のセンサーノード１２へデータの伝送を行った回数を「リレーカウント」と定義する。
【００６７】
＜ロール切替動作＞
次に、ロール切替動作について説明する。ここでは例として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（以下、ＢＬＥという）通信規格を無線センサシステム１０に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、以下では、ＢＬＥ通信規格で定義されている用語の説明は省略する。
【００６８】
仮に、ロール切替動作により全てのセンサーノード１２が同時に同じロール（セントラルまたはペリフェラルのいずれか）となった場合、センサーノード１２が測定データを他のセンサーノード１２に伝送することは、永久に不可能である。
【００６９】
例えば、所定のセンサーノード１２が、自身の無線センサデバイス１０３により取得された測定データを他のセンサーノード１２へ送信しようとする場合、所定のセンサーノード１２のロールはペリフェラルとなる。これと全く同じタイミングで他のセンサーノード１２がロール切替動作によりペリフェラルとなった場合、所定のセンサーノード１２および他のセンサーノード１２がともにペリフェラルとなり、測定データの送受信を実現することができない。
【００７０】
つまり、２つのセンサーノード１２間において測定データの送受信が実現されるためには、２つのセンサーノード１２のいずれか一方のロールがセントラルとなることが必要である。
【００７１】
以下、図５を用いて、１つのセンサーノード１２におけるロール切替動作について説明する。図５は、１つのセンサーノード１２のロール切替動作の説明に供する模式図である。図５において、時間軸は左から右へ向かって進むとする。
【００７２】
センサーノード１２は、そのロールがセントラルである期間中、受信モードとなる。受信モードでは、センサーノード１２は、Ｓｃａｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ周期でＳｃａｎ  Ｗｉｎｄｏｗ幅分、他のセンサーノード１２から送信されるアドバタイズの受信を待機する。
【００７３】
アドバタイズは、ペリフェラル側が自己の存在をセントラル側に通知するデータである。アドバタイズの送信は、定期的に行われる。
【００７４】
Ｓｃａｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ周期は、セントラル側が、ペリフェラル側から定期的に送信されるアドバタイズを受信する時間間隔である。
【００７５】
Ｓｃａｎ  Ｗｉｎｄｏｗ幅は、セントラル側が、ペリフェラル側から定期的に送信されるアドバタイズを受信する時間幅である。
【００７６】
また、センサーノード１２は、そのロールがペリフェラルである期間中、送信モードとなる。送信モードでは、センサーノード１２は、アドバタイズをＴ＿ａｄｖＥｖｅｎｔ周期で送信し、他のセンサーノード１２のＳｃａｎ  Ｗｉｎｄｏｗ幅と同期するまで、受信待ちの状態となる。
【００７７】
Ｔ＿ａｄｖＥｖｅｎｔ周期は、ペリフェラル側が、アドバタイズの送信を行う時間間隔である。
【００７８】
ここで、各センサーノード１２のデータ伝送部３６は、センサーノード１２がセントラルである期間Ｔ＿Ｃｅｎｔｒａｌと、センサーノード１２がペリフェラルである期間Ｔ＿Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌと、アドバタイズが送信される時間間隔であるＴ＿ａｄｖＥｖｅｎｔとの３つのパラメータを、乱数により発生させる。これにより、センサーノード１２間においてロール切替動作が非同期に実行される。例えば、測定データの送受信が行われる２つのセンサーノード１２のうち、一方がセントラルに切り替えられ、もう一方がペリフェラルに切り替えられる。このように、本実施の形態では、各センサーノード１２間において、測定データの送信タイミングが重ならないように、受信側（セントラル）と送信側（ペリフェラル）とが非同期で交互に切り替わるように時分割処理が行われる。
【００７９】
＜データ伝送動作＞
このような非同期のロール切替動作中に、無線センサデバイス１０３において新規に測定データが取得された場合におけるセンサーノード１２間のデータ伝送について、図６を用いて説明する。図６は、センサーノード１２間におけるデータ伝送動作の説明に供する模式図である。図６において、時間軸は左から右へ向かって進むとする。
【００８０】
以下の説明では、２つのセンサーノード１２のうち、一方を「第１センサーノード」といい、もう一方を「第２センサーノード」という。また、以下では、第１センサーノードが、自身の無線センサデバイス１０３により新規に取得された測定データ（以下、ログＡという）を送信する場合を例に挙げて説明する。
【００８１】
まず、第１センサーノードは、第１センサーノードのＩＤおよびログＡのＩＤを含むログ識別子Ａが格納されたアドバタイズ（ＡＤＶ＿ＣＯＮＮ＿ＩＤ）を送信する。
【００８２】
ここで、第２センサーノードが記憶している転送履歴データには、ログ識別子Ａが記録されていないとする。転送履歴データとは、第２センサーノードへ転送済みのログの識別子を示すデータである。転送履歴データには、例えば、直近のログ識別子が最大１６件記録される。
【００８３】
第２センサーノードは、第１センサーノードからアドバタイズ（ＡＤＶ＿ＣＯＮＮ＿ＩＤ）を受信すると、上述したとおり、ログＡの転送履歴がないことから、第１センサーノードに無線接続し、ログＡの転送要求（ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱ）を第１センサーノードへ送信する。
【００８４】
第１センサーノードは、第２センサーノードからログＡの転送要求（ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱ）を受信すると、無線接続された第２センサーノードへ、ログＡをパケット単位で連続送信する。
パケット単位とは、データを一定の容量ごとに分割した小さな、まとまりである。大量のデータをひとまとまりで大量に送信すると、回線を占有してしまう時間が長くなってしまうことと、データ化け、欠損が生じた場合のエラーチェックと修正が大変になる。つまり、エラー訂正に再送信する場合、時間がかかる。そのため、パケット単位でデータを送る。
【００８５】
次に、第１センサーノードから第２センサーノードへのログＡの転送が完了すると、第２センサーノードは、自身が記憶する転送履歴データにログ識別子Ａを記録する。
【００８６】
ここで、ログＡのリレーカウント（アドバタイズに含まれる）が１以上である場合、第２センサーノードは、ログＢのＩＤを含むログ識別子Ｂが格納されたアドバタイズを第３センサーノード（図示略）へ送信する。これ以降の第２センサーノードと第３センサーノードとのデータ転送は、上述した第１センサーノードと第２センサーノードとのデータ転送と同様である。
【００８７】
このようにして、センサーノード間において、第１センサーノードにとってのログＡ（第１センサーノード以外のセンサーノードにとってはログＢ）のリレー伝送が実施される。
【００８８】
そして、最終的には、第１センサーノードにとってのログＡは、中継スポット１３のマスターノード３１により受信される。これによりリレー伝送は完了する。
【００８９】
また、アドバタイズ中のログＡのＩＤまたはログＢのＩＤ、および、第１センサーノードのＩＤは、データの伝送時間経過後にアドバタイズへの格納が中止される。これにより、データが受信側のセンサーノードから送信元へ送信されることを防ぐことができる。
【００９０】
なお、例えば、各センサーノード１２のパラメータ設定データやコマンド設定データ（ともに、設定データの一例）は、マスターノード３１の制御により、マスターノード３１から送信され、各センサーノード１２間においてリレー伝送される。この場合、アドバタイズへの設定データの識別子は、セッティングＩＤに格納される。
【００９１】
＜効果＞
以上説明した無線センサシステム１０では、リレー伝送にかかった時間は、ビーコンベースのＢＬＥｍｅｓｈと比較して約１／４０であり、消費電力は約１／２であった。
【００９２】
また、無線センサシステム１０では、データをリレー伝送するための専用端末が不要であるため、設置スペースを有効活用できる。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態の無線センサシステム１０は、所定の測定の結果を示す測定データを取得する複数のセンサーノード１２と、センサーノード１２間でリレー伝送された測定データを受信し、その測定データをＬＰＷＡ通信により所定の通信装置（例えば、ゲートウェイ１０５）へ送信する中継スポット１３と、を有し、測定データの送受信を行うセンサーノード１２間では、受信側（セントラル）と送信側（ペリフェラル）とが非同期で切り替えられることを特徴とする。
ここで、データを送りたいセンサーノードが、他のセンサーノードと、セントラルとペリフェラルの切替が全く同じタイミングで同期してしまうと、データを送信（ペリフェラル）したくても、受け手側もデータ送信（ペリフェラル）しようとしている。このため、いつまでたってもデータ通信が成立しなくなる。そこで、センサーノード間で送信（ペリフェラル）／受信（セントラル）となるように切替のタイミングがずれるよう、非同期に切り替えている。
【００９４】
よって、本実施の形態の無線センサシステム１０では、各センサーノード１２において常時電源をオンにする必要がなくなるため、エナジーハーベストで発電可能な電力量でも動作が可能となるとともに、高速かつ長距離（広範囲といってもよい）のデータ伝送を低消費電力で実現できる。その結果、電池を用いる場合に必要となる定期的な交換作業または充電作業が不要となり、それらの作業に要する人員や費用を削減することができる。
【００９５】
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【００９６】
例えば、本実施の形態では、無線センサシステム１０にゲートウェイ１０５およびクラウドサーバ１０６が含まれる場合を例に挙げて説明したが、無線センサシステム１０は、ゲートウェイ１０５およびクラウドサーバ１０６を含まない構成であってもよい。すなわち、無線センサシステム１０は、少なくとも複数のセンサーノード１２および中継スポット１３を備える構成であればよい。
【００９７】
なお、センサーノード１２は、自分の測定データが、ある一定の値以下の場合、測定データを送らないこともできる。この場合でも、他のセンサーノード１２からの測定データが来れば、送る。この場合は、他のセンサーノード１２から来た測定データは受け取り、別の他のセンサーノード１２へ送る。  つまり、第１の前記センサーノードは、自分の測定データが、一定の値以下の場合、その測定データを、第２のセンサーノードへ送らない。
【００９８】
測定データが、一定の値以下の場合、測定データは意味をなさない。例えば、振動センサーで振動を測定する場合、ほとんど振動していない場合、その測定データは不要であり、送る必要がない。データの量を減らすことができる。一定値は、それぞれのセンサなどで決定される。なお、一定値はノイズをなくす意味の値ではない。
【００９９】
第１の前記センサーノードは、自分の測定データが、一定の値以下の場合、その測定データを、第２の前記センサーノードへ送らないが、第３のセンサーノードからの測定データを受け取り、第４のセンサーノードへその測定データを送る。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本開示の無線センサシステムは、低消費電力で高速かつ広範囲のデータ通信が可能であり、産業分野、防犯・防災分野、社会インフラ分野、医療・福祉分野などで多くの利用シーンが想定されているＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）に有用である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  無線センサシステム
１１  橋梁
１２  センサーノード
１３  中継スポット
３１  マスターノード
３２  中継端末
３３  電源供給部
３５  データ処理部
３６  データ伝送部
３７  電源部
１００  親機
１０１  中継器
１０２  子機
１０３  無線センサデバイス
１０４  データ処理部
１０５  ゲートウェイ
１０６  クラウドサーバ
１１０  プロキシノード
１１１  リレーノード
１１２  ローパワーノード
１１３  ホスト端末
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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