(57)【要約】【課題】センサネットワークシステムの特徴を考慮して、最適な周波数へ切り替える。【解決手段】各中継ルータ１０で、センサネットワークシステム１全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報をリーダ２０へ送信するとともに、自己の周囲における各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果をリーダ２０へ送信し、リーダ２０で、中継ルータ１０から受信した重要度関連情報とスキャン結果とから、候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度を算出し、これら優先度に基づき選択した最適周波数への切り替えを、各中継ルータ１０に対して指示する。【選択図】  図１
2010245725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の候補周波数のうちのいずれか１つを共通に使用して互いに無線通信を行うノードとして、複数のエンドデバイス、複数の中継ルータ、および１つのリーダを含み、前記エンドデバイスは自己のセンサにより計測したセンサデータを無線送信し、前記中継ルータは受信した前記センサデータをマルチホップ無線により前記リーダへ転送し、前記リーダは前記中継ルータを介して収集した前記センサデータを上位装置へ通知するセンサネットワークシステムであって、
前記中継ルータは、
当該センサネットワークシステム全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報を、前記リーダへ送信する重要度関連情報処理部と、
自己の周囲における前記各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果を前記リーダへ送信するスキャン処理部と、
前記リーダからの周波数切替指示に応じて、前記無線通信で使用する周波数を指示された周波数へ切り替える周波数切替処理部と
を備え、
前記リーダは、
前記各中継ルータから受信した前記スキャン結果に基づいて、当該中継ルータで使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する周波数選択部と、
前記各中継ルータから受信した重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータで行われるセンサデータ収集処理に関する重要度をそれぞれ算出する重要度算出部と、
前記中継ルータごとの当該重要度と当該周波数選択結果とから、前記候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度をそれぞれ算出する優先度算出部と、
前記各候補周波数の優先度に基づき最適周波数を選択し、この最適周波数への切り替えを指示する前記周波数切替指示を前記中継ルータへ送信する周波数切替処理部と
を備える
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記重要度関連情報処理部は、前記重要度関連情報として、自己に接続している子ノードを示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出部は、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの子ノード数を計数し、得られた子ノード数が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記重要度関連情報処理部は、前記重要度関連情報として、自己が接続されている親ノードを示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出部は、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータから前記リーダまでのホップ数を計数し、得られたホップ数に応じた指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記重要度関連情報処理部は、前記重要度関連情報として、自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出部は、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの各子ノードで計測されるすべてのセンサデータの重要度を合計し、得られた合計値が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項５】
複数の候補周波数のうちのいずれか１つを共通に使用して互いに無線通信を行うノードとして、複数のエンドデバイス、複数の中継ルータ、および１つのリーダを含み、前記エンドデバイスは自己のセンサにより計測したセンサデータを無線送信し、前記中継ルータは受信した前記センサデータをマルチホップ無線により前記リーダへ転送し、前記リーダは前記中継ルータを介して収集した前記センサデータを上位装置へ通知するセンサネットワークシステムで用いられるセンサネットワーク制御方法であって、
前記中継ルータの重要度関連情報処理部が、当該センサネットワークシステム全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報を、前記リーダへ送信する重要度関連情報処理ステップと、
前記中継ルータのスキャン処理部が、自己の周囲における前記各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果を前記リーダへ送信するスキャン処理ステップと、
前記中継ルータの周波数切替処理部が、前記リーダからの周波数切替指示に応じて、前記無線通信で使用する周波数を指示された周波数へ切り替える周波数切替ステップと
前記リーダの周波数選択部が、前記各中継ルータから受信した前記スキャン結果に基づいて、当該中継ルータで使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する周波数選択ステップと、
前記リーダの重要度算出部が、前記各中継ルータから受信した重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータで行われるセンサデータ収集処理に関する重要度をそれぞれ算出する重要度算出ステップと、
前記リーダの優先度算出部が、前記中継ルータごとの当該重要度と当該周波数選択結果とから、前記候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度をそれぞれ算出する優先度算出ステップと、
前記リーダの周波数切替処理部が、前記各候補周波数の優先度に基づき最適周波数を選択し、この最適周波数への切り替えを指示する前記周波数切替指示を前記中継ルータへ送信する周波数切替処理ステップと
を備えることを特徴とするセンサネットワーク制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサネットワーク制御方法において、
前記重要度関連情報処理ステップは、前記重要度関連情報として、自己に接続している子ノードを示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出ステップは、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの子ノード数を計数し、得られた子ノード数が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワーク制御方法。
【請求項７】
請求項５に記載のセンサネットワーク制御方法において、
前記重要度関連情報処理ステップは、前記重要度関連情報として、自己が接続されている親ノードを示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出ステップは、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータから前記リーダまでのホップ数を計数し、得られたホップ数に応じた指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワーク制御方法。
【請求項８】
請求項５に記載のセンサネットワーク制御方法において、
前記重要度関連情報処理ステップは、前記重要度関連情報として、自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報を前記リーダへ送信し、
前記重要度算出ステップは、前記重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの各子ノードで計測されるすべてのセンサデータの重要度を合計し、得られた合計値が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの前記重要度として算出する
ことを特徴とするセンサネットワーク制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサネットワーク技術に関し、特に各ノードの無線環境に応じてノード間の無線通信に用いる周波数を設定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セキュリティ管理をはじめとして、空調・照明・室温管理、電気・ガスメーターのテレメタリング、生産現場・倉庫における流通管理、家庭における電気製品の遠隔制御、心拍数・体温・姿勢・手足の動き・緊急事態等の生体情報の監視など、センサーを用いた無線ネットワークの適用範囲が拡がっている。
【０００３】
このような無線ネットワークを用いた制御ネットワークは、センサネットワークシステムと呼ばれ、温度や湿度、電流、マグネットスイッチなどの物理量を計測するセンサが搭載された複数のノードを、無線通信によりネットワーク化して、これらノードで得られたセンサデータを収集している。また、ＬＥＤやブザーなどのアクチュエータをノードに搭載し、これらアクチュエータを制御するための制御データを配信するセンサネットワークもある。
【０００４】
センサネットワークシステムで用いられる無線通信としては、微弱無線、特定小電力無線、ＩＥＥＥ８０２．１５．４をベースとしたＺｉｇＢｅｅ（登録商標）といった無線通信がある。特に、ＺｉｇＢｅｅは、マルチホップ無線に対応しており、シンプル、高信頼性、低コスト、低消費電力といった特長を持ち、柔軟なネットワークを構築できることから、有望視されている。
【０００５】
センサネットワークで用いられるこれら無線通信は、ＰＡＮ（Personal Area Network）を実現する技術であり、ＰＡＮ内においては、同一の無線周波数が用いられる。また、センサネットワークでは、ノードの小型化や省電力化を実現するため、比較的小さな送信電力を用いて無線通信を行う必要がある。
したがって、周囲の無線環境に影響されやすくなるため、センサネットワークの全ノードで共通して使用する周波数は、センサネットワークの品質性能に対して直接関係する重要な要素となる。
【０００６】
このような無線通信に用いる周波数を決定する際、無線ＬＡＮや無線タグなどのワイヤレスネットワークでは、アクセスポイントやリーダが起動時に周囲で使用されている周波数をスキャンし、干渉の少ない最適な周波数を選択している。
この際、周囲の無線環境が、時々刻々と変化するケースも想定される。例えば、任意のノードの周囲に新たな無線デバイスが設置された場合、あるいはノード自体が他の無線デバイスの周囲に移設されたり、ノード自体が他の無線デバイスの周囲に移動した場合には、当該無線デバイスとの電波干渉が新たに発生して、ノード間で正常な無線通信ができなくなる。
【０００７】
従来、無線環境の変化に対応する技術として、無線ネットワークで使用する周波数を２つ定めておき、一方の周波数から他方の周波数へ切り替える際、任意の無線デバイスで周囲の無線環境をスキャンして、当該無線デバイスにおける周波数の切替可否を判定し、得られたスキャン結果や切替可否判定結果に基づき、マスタに選ばれた１つの無線デバイスが、他の無線デバイスにおける他方の周波数への切替可否を決定する技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５３９６０９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】"ZigBee Specification", Document 053474r17, ZigBee Standards Organization, 2008/1/17
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような従来技術は、一般的なワイヤレスネットワークを前提として、無線デバイスから得られたスキャン結果や切替可否判定結果に基づいて、周波数の切替可否を決定することにより、周波数の切り替えを自動化している。
しかしながら、センサネットワークシステムには、マルチホップ無線で構築される固有のトポロジやセンサデータの重要度など、それぞれのセンサネットワークシステムに固有の特徴がある。このため、単に従来技術をセンサネットワークへ適用しただけでは、当該センサネットワークシステムが持つ特徴を考慮した周波数切替を行うことができず、当該センサネットワークシステムにおいて良好なパフォーマンスが得られないという問題点がある。
【００１１】
すなわち、センサネットワークシステムでは、比較的小さな送信電力を用いて比較的広い範囲に配置されたノードから、マルチホップ無線を用いて各種センサデータを収集している。このため、各ノードにおける周囲の無線環境は、個々のノードの設置位置に応じて大きく異なる場合を想定する必要がある。
【００１２】
図１４は、センサネットワークの通信状況（周波数切替前）を示す説明図である。ここでは、ネットワーク全体を管理するリーダＬに対して、中継ルータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４がマルチホップで順に接続されており、これら中継ルータＲ１〜Ｒ４の通信エリア内にはセンサデバイスがそれぞれ配置されている。このセンサネットワークではＰＡＮが実現されており、リーダＬ、中継ルータＲ１〜Ｒ４、およびセンサデバイスの各ノードにおいて、同一周波数ＣＨ１を用いて相互に無線通信を行う。これにより、各センサデバイスで得られたセンサデータが中継ルータＲ１〜Ｒ４を介してリーダＬに収集され、リーダＬから上位装置へ通知される。
【００１３】
このようなセンサネットワークにおいて、周波数ＣＨ１で動作中の中継ルータＲ４の周囲に周波数ＣＨ１に対する干渉源が発生し、隣接する中継ルータＲ３への無線通信の送信エラーレート（ＰＥＲ）が３０％と上昇した場合、周波数ＣＨ１を例えば干渉の小さい周波数ＣＨ２へ切り替える必要がある。
リーダＬが、中継ルータＲ４からのレポートに応じて上記通信状況の悪化を確認し、各ノードに対して周波数切替指示を行うことにより、センサネットワーク全体の周波数をＣＨ１からＣＨ２へ切り替えた場合、中継ルータＲ４，Ｒ３間の通信状況が改善される。
【００１４】
図１５は、センサネットワークの通信状況（周波数切替後）を示す説明図である。ここでは、周波数ＣＨ２への切り替えにより、中継ルータＲ４，Ｒ３間の送信エラーレートは０％まで低下している。
しかしながら、中継ルータＲ１の周囲に、元々、周波数ＣＨ２に対する干渉源が存在していたことから、周波数ＣＨ１では良好であった、リーダＬと中継ルータＲ１との間の通信状況が悪化し、例えば送信エラーレートが１０％まで上昇している。
したがって、周波数の切替可否判定には、一部のノードの無線環境だけではなくすべてのノードの無線環境を総合的に考慮する必要がある。
【００１５】
また、マルチホップ無線の場合、中継ルータＲ１〜Ｒ４間や中継ルータＲ１とリーダＬとの間の無線通信を介して、各センサデバイスからのセンサデータが収集される。このため、通信状況が悪化した箇所がどのノード間の無線通信かによって、センサネットワーク全体におけるセンサデータ収集効率に及ぼす影響度も異なる。
例えば、リーダＬと中継ルータＲ１との間の無線通信では、すべてのセンサデータがやり取りされるため、図１５に示すように、この無線通信での通信状況の悪化は、センサデータ収集効率に大きな影響を及ぼす。一方、中継ルータＲ４，Ｒ３間の無線通信は、中継ルータ４で収集されたセンサデータにしか影響を及ぼさない。
したがって、周波数の切替可否判定には、ノードの無線環境だけではなく、そのノードで扱うセンサデータ量についても考慮する必要がある。
【００１６】
また、センサネットワークシステムでは、各ノードから得られるセンサデータがそれぞれ等しい重要度を持つケースは希であり、各センサデータはそれぞれ異なる重要度を有している。したがって、重要度の高いセンサデータを優先して収集するには、当該ノードの通信状況が優先的に良好となるよう周波数へ切り替える必要がある。
さらに、センサネットワークシステムでは、マルチホップ無線を用いているため、中継ルータとして動作するノード自体が重要度の高いセンサデータをセンシングしていないにもかかわらず、重要度の高いセンサデータを中継するケースもある。したがって、このような中継ルータについても、その無線状況が優先的に良好となるよう周波数へ切り替える必要がある。
【００１７】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、同一周波数を用いて無線通信を行う複数のノードがマルチホップ無線を行うことによりセンサデータを収集するセンサネットワークシステムにおいて、当該センサネットワークシステムの特徴を考慮して、最適な周波数へ切り替えを行うことができるセンサネットワーク制御技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような目的を達成するために、本発明にかかるセンサネットワークシステムは、複数の候補周波数のうちのいずれか１つを共通に使用して互いに無線通信を行うノードとして、複数のエンドデバイス、複数の中継ルータ、および１つのリーダを含み、エンドデバイスは自己のセンサにより計測したセンサデータを無線送信し、中継ルータは受信したセンサデータをマルチホップ無線によりリーダへ転送し、リーダは中継ルータを介して収集したセンサデータを上位装置へ通知するセンサネットワークシステムであって、中継ルータは、当該センサネットワークシステム全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報を、リーダへ送信する重要度関連情報処理部と、自己の周囲における各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果をリーダへ送信するスキャン処理部と、リーダからの周波数切替指示に応じて、無線通信で使用する周波数を指示された周波数へ切り替える周波数切替処理部とを備え、リーダは、各中継ルータから受信したスキャン結果に基づいて、当該中継ルータで使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する周波数選択部と、各中継ルータから受信した重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータで行われるセンサデータ収集処理に関する重要度をそれぞれ算出する重要度算出部と、中継ルータごとの当該重要度と当該周波数選択結果とから、候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度をそれぞれ算出する優先度算出部と、各候補周波数の優先度に基づき最適周波数を選択し、この最適周波数への切り替えを指示する周波数切替指示を中継ルータへ送信する周波数切替処理部とを備えている。
【００１９】
この際、重要度関連情報処理部で、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードを示す情報をリーダへ送信し、重要度算出部で、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの子ノード数を計数し、得られた子ノード数が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。
【００２０】
また、重要度関連情報処理部で、重要度関連情報として、自己が接続されている親ノードを示す情報をリーダへ送信し、重要度算出部で、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータからリーダまでのホップ数を計数し、得られたホップ数に応じた指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。
【００２１】
また、重要度関連情報処理部で、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報をリーダへ送信し、重要度算出部で、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの各子ノードで計測されるすべてのセンサデータの重要度を合計し、得られた合計値が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。
【００２２】
また、本発明にかかるセンサネットワーク制御方法は、複数の候補周波数のうちのいずれか１つを共通に使用して互いに無線通信を行うノードとして、複数のエンドデバイス、複数の中継ルータ、および１つのリーダを含み、エンドデバイスは自己のセンサにより計測したセンサデータを無線送信し、中継ルータは受信したセンサデータをマルチホップ無線によりリーダへ転送し、リーダは中継ルータを介して収集したセンサデータを上位装置へ通知するセンサネットワークシステムで用いられるセンサネットワーク制御方法であって、中継ルータの重要度関連情報処理部が、当該センサネットワークシステム全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報を、リーダへ送信する重要度関連情報処理ステップと、中継ルータのスキャン処理部が、自己の周囲における各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果をリーダへ送信するスキャン処理ステップと、中継ルータの周波数切替処理部が、リーダからの周波数切替指示に応じて、無線通信で使用する周波数を指示された周波数へ切り替える周波数切替ステップと、リーダの周波数選択部が、各中継ルータから受信したスキャン結果に基づいて、当該中継ルータで使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する周波数選択ステップと、リーダの重要度算出部が、各中継ルータから受信した重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータで行われるセンサデータ収集処理に関する重要度をそれぞれ算出する重要度算出ステップと、リーダの優先度算出部が、中継ルータごとの当該重要度と当該周波数選択結果とから、候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度をそれぞれ算出する優先度算出ステップと、リーダの周波数切替処理部が、各候補周波数の優先度に基づき最適周波数を選択し、この最適周波数への切り替えを指示する周波数切替指示を中継ルータへ送信する周波数切替処理ステップとを備えている。
【００２３】
この際、重要度関連情報処理ステップで、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードを示す情報をリーダへ送信し、重要度算出ステップで、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの子ノード数を計数し、得られた子ノード数が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。
【００２４】
また、重要度関連情報処理ステップで、重要度関連情報として、自己が接続されている親ノードを示す情報をリーダへ送信し、重要度算出ステップで、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータからリーダまでのホップ数を計数し、得られたホップ数に応じた指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。
【００２５】
また、重要度関連情報処理ステップで、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報をリーダへ送信し、重要度算出ステップで、重要度関連情報に基づいて、当該中継ルータの各子ノードで計測されるすべてのセンサデータの重要度を合計し、得られた合計値が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、同一周波数を用いて無線通信を行う複数のノードがマルチホップ無線を行うことによりセンサデータを収集するセンサネットワークシステム１において、当該センサネットワークシステムの特徴、すなわち各ノードの無線環境、センサネットワークシステム全体のトポロジ、あるいは各センサデータの重要度を考慮して、周波数の切替可否判定を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】子ノードのトポロジ情報を示す説明図である。
【図３】中継ルータ自身のトポロジ情報を示す説明図である。
【図４】センサデータ重要度情報を示す説明図である。
【図５】スキャン結果を示す説明図である。
【図６】中継ルータの処理動作を示すフローチャートである。
【図７】リーダの処理動作を示すフローチャートである。
【図８】周波数切替処理を示すフローチャートである。
【図９】周波数選択結果を示す説明図である。
【図１０】重要度を示す説明図である。
【図１１】優先度を示す説明図である。
【図１２】センサネットワークシステムの構成例である。
【図１３】本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの動作例を示すシーケンス図である。
【図１４】センサネットワークの通信状況（周波数切替前）を示す説明図である。
【図１５】センサネットワークの通信状況（周波数切替後）を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［センサネットワークシステム］
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかるセンサネットワークシステムについて説明する。図１は、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【００２９】
このセンサネットワークシステム１は、予め設定された複数の候補周波数（チャネル）のうちのいずれか１つを共通に使用して互いに無線通信を行うノードとして、複数のエンドデバイスＥＤ、複数の中継ルータ１０、および１つのリーダ２０を含んでいる。
【００３０】
エンドデバイスＥＤは、温度や湿度、電流、マグネットスイッチなどの物理量を計測する各種センサデバイスからなるセンサ、無線通信モジュール、制御用半導体チップなどを搭載した小型の端末デバイスからなり、計測対象の近傍に設置されて、自己のセンサにより計測したセンサデータを無線送信する機能を有している。
【００３１】
中継ルータ１０は、小型の無線通信端末からなり、他の中継ルータ１０とマルチホップ無線を行うことにより、エンドデバイスＥＤから受信したセンサデータをリーダ２０へ転送する機能を有している。
リーダ２０は、無線通信機能を有する情報処理装置からなり、中継ルータ１０を介して収集したセンサデータを上位装置３０へ通知する機能を有している。
【００３２】
本実施の形態は、各中継ルータ１０で、センサネットワークシステム１全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報をリーダ２０へ送信するとともに、自己の周囲における各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果をリーダ２０へ送信し、リーダ２０で、中継ルータ１０から受信した重要度関連情報とスキャン結果とから、候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度を算出し、これら優先度に基づき選択した最適周波数への切り替えを、各中継ルータ１０に対して指示するようにしたものである。
【００３３】
［中継ルータの構成］
次に、図１を参照して、中継ルータの構成について詳細に説明する。
中継ルータ１０には、主な機能部として、センサ１１、無線インターフェース部（以下、無線Ｉ／Ｆ部という）１２、初期処理部１３、記憶部１４、センサデータ処理部１５、重要度関連情報処理部１６、エラー処理部１７、周波数スキャン処理部１８、および周波数切替処理部１９が設けられている。
【００３４】
センサ１１は、温度や湿度、電流、マグネットスイッチなどの各種センサデバイスからなり、中継ルータ１０の周囲から物理量を計測する機能を有している。
無線Ｉ／Ｆ部１２は、専用の無線通信回路からなり、リーダ２０から指定された周波数を用いて、他のノードと無線通信を行う機能を有している。
初期処理部１３は、中継ルータ１０の動作を初期化する際、自己の親ノードを介してリーダ２０と接続処理を行うことにより、センサネットワークシステム１へ接続する機能を有している。
【００３５】
記憶部１４は、半導体メモリなどの記憶装置からなり、中継ルータ１０がセンサネットワークシステム１に接続して無線通信およびセンサデータ収集処理を行うために必要な処理情報を記憶する機能を有している。
記憶部１４で記憶される主な処理情報としては、無線通信に用いる候補周波数や現用の周波数を示すチャネル情報、センサ１１で計測したセンサデータ、および配下のノードから受信したセンサデータのほか、リーダ２０での周波数切替処理に用いる重要度を算出するための重要度関連情報や、無線Ｉ／Ｆ部１２でスキャンした自己の周囲における各候補周波数の使用状況を示すスキャン結果がある。
【００３６】
このうち、重要度関連情報については、中継ルータ１０に隣接する子ノードのトポロジ情報、中継ルータ１０自身のトポロジ情報、中継ルータ１０に隣接する子ノードおよび中継ルータ１０自身で計測されるセンサデータの重要度を示すセンサデータ重要度情報がある。
ここで、子ノードとは、中継ルータ１０の通信エリア内に位置し、当該中継ルータ１０と直接無線通信を行うノードであり、エンドデバイスＥＤだけでなく、当該中継ルータ１０とマルチホップ無線で直接接続されている下位（ネットワークトポロジにおいてリーダ２０とは反対側）の中継ノード１０も含まれる。なお、当該中継ルータ１０とマルチホップ無線で直接接続されている上位（ネットワークトポロジにおいてリーダ２０側）の中継ノード１０を親ノードという。
【００３７】
図２は、子ノードのトポロジ情報を示す説明図である。
中継ルータ１０に隣接している子ノードのトポロジ情報には、マルチホップ無線で中継ルータ１０に直接接続されている下位の中継ルートに関するネイバー情報と、中継ルータ１０に直接接続されているエンドデバイスＥＤに関するネイバー情報とが含まれている。なお、ネイバーとは、一般に、当該中継ルータ１０の隣接ノードのことをいう。
【００３８】
個々のネイバー情報には、当該子ノードが所属するセンサネットワークシステム１のＰＡＮを識別するためのＰＡＮＩＤ、当該子ノードをＰＡＮ上で識別するためのノードＩＤ、当該子ノードが、リーダ、中継ルータ、エンドデバイスのいずれの種別であるかを示すノード種別などの各種属性情報が含まれている。
【００３９】
図３は、中継ルータ自身のトポロジ情報を示す説明図である。
中継ルータ自身のトポロジ情報には、ネイバー情報と同様のＰＡＮＩＤ、ノードＩＤ、ノード種別のほか、センサデータの送信先となるリーダ２０をＰＡＮ上で識別するための送信先ノードＩＤ、当該中継ルータが直属する親ノードをＰＡＮ上で識別するための親ノードＩＤなどの各種属性情報が含まれている。
【００４０】
図４は、センサデータ重要度情報を示す説明図である。
センサデータ重要度情報には、自己のセンサ１１、マルチホップ無線で中継ルータ１０に直接接続されている下位の中継ルートに搭載されたセンサ、中継ルータ１０に直接接続されているエンドデバイスＥＤに搭載されたセンサごとに、これらセンサで計測されるセンサデータの重要度が含まれている。
個々のセンサデータ重要度情報には、温度や湿度、電流、マグネットスイッチなど、当該センサで計測するセンサデータに応じたセンサ種別や、センサネットワークシステム１全体におけるセンサデータ収集処理における当該センサデータの重要性を示す重要度などの各種属性情報が含まれている。
【００４１】
図５は、スキャン結果を示す説明図である。
スキャン結果は、予め設定された複数の候補周波数（チャネル）ごとに、中継ルータ１０の無線Ｉ／Ｆ部１２で計測した、当該候補周波数における電界強度（雑音信号レベル）が登録されている。
【００４２】
センサデータ処理部１５は、センサ１１で計測したセンサデータ、および配下のノードから受信したセンサデータを、一定周期あるいはイベントドリブンで無線Ｉ／Ｆ部１２から親ノードへ送信することにより、リーダ２０へ通知する機能を有している。
【００４３】
重要度関連情報処理部１６は、センサネットワークシステム１全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理の重要度に関する重要度関連情報を記憶部１４から取得する機能と、無線Ｉ／Ｆ部１２により配下のノードから重要度関連情報を受信する機能と、これら重要度関連情報を一定周期あるいはイベントドリブンで無線Ｉ／Ｆ部１２から親ノードへ送信することにより、リーダ２０へ通知する機能を有している。
【００４４】
エラー処理部１７は、親ノードへ送信した重要度関連情報やセンサデータに対する親ノードからの肯定応答（ＡＣＫ）を正常に受信できなかった回数をエラー回数として計数する機能と、一定期間におけるデータ送信回数とエラー回数との比を示す送信エラーレートが規定値を越えた場合、当該エラー状況を示すエラーレポートを無線Ｉ／Ｆ部１２から親ノードへ送信することにより、リーダ２０へ通知する機能を有している。
【００４５】
なお、エラーレポートについては公知の技術を利用すればよい。例えば、ＺｉｇＢｅｅのＦｒｅｃｕｅｎｃｙ  Ａｇｉｌｉｔｙ機能では、ある一定のエラービットレート（２５％）を越えた場合、ＰＡＮを管理しているコーディネータに対してノードからエラーレポートを送信するという仕様が規定されている（例えば、非特許文献１など参照）。
【００４６】
周波数スキャン処理部１８は、無線Ｉ／Ｆ部１２で受信したリーダ２０からのスキャン要求に応じて、無線Ｉ／Ｆ部１２を制御して、自己の周囲における各候補周波数の電界強度を、各候補周波数の使用状況としてスキャンする機能と、得られたスキャン結果を無線Ｉ／Ｆ部１２から親ノードへ送信することにより、リーダ２０へ通知する機能を有している。
【００４７】
周波数切替処理部１９は、無線Ｉ／Ｆ部１２で受信したリーダ２０からの周波数切替指示に応じて、無線Ｉ／Ｆ部１２を制御して、他ノードとの無線通信に用いる周波数を指示された周波数へ切り替える機能を有している。
【００４８】
なお、中継ルータ１０における初期処理部１３、センサデータ処理部１５、重要度関連情報処理部１６、エラー処理部１７、周波数スキャン処理部１８、および周波数切替処理部１９の各機能部は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１４に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、各種処理部を実現する演算処理部から構成される。これら機能部の一部またはすべてを演算処理回路で実現してもよい。
【００４９】
［リーダの構成］
次に、図１を参照して、リーダの構成について詳細に説明する。
リーダ２０には、主な機能として、通信インターフェース部（以下、通信Ｉ／Ｆ部という）２１、無線インターフェース部（以下、無線Ｉ／Ｆ部という）２２、初期処理部２３、記憶部２４、センサデータ処理部２５、重要度算出部２６、周波数選択部２７、優先度算出部２８、および周波数切替処理部２９が設けられている。
【００５０】
通信Ｉ／Ｆ部２１は、専用のデータ通信回路からなり、サーバなどの上位装置３０とＬＡＮなどの通信回線を介してデータ通信を行う機能を有している。
無線Ｉ／Ｆ部２２は、専用の無線通信回路からなり、初期処理部２３あるいは周波数切替処理部２９で決定した最適周波数を用いて、他のノードと無線通信を行う機能を有している。
【００５１】
初期処理部２３は、リーダ２０の動作を初期化する際、候補周波数のうちから最適な周波数を現用周波数として選択する機能と、選択した現用周波数を用いて子ノードと無線通信を開始してセンサネットワークシステム１のためのワイヤレスネットワークを構築する機能とを有している。
【００５２】
記憶部２４は、半導体メモリやハードディスクなどの記憶装置からなり、リーダ２０がワイヤレスネットワークを構築して無線通信およびセンサデータ収集処理を行うために必要な処理情報を記憶する機能を有している。
記憶部２４で記憶される主な処理情報としては、無線通信に用いる候補周波数や現用の周波数を示すチャネル情報、配下のノードで計測されたセンサデータ、各中継ルータ１０から通知された重要度関連情報およびスキャン結果がある。
【００５３】
このほか、自己に隣接している子ノードに関するトポロジ情報や自己に隣接している子ノードおよび自己に搭載されているセンサで計測されるセンサデータの重要度などの自己の重要度関連情報、無線Ｉ／Ｆ部２２でスキャンした自己の周囲における各候補周波数の使用状況を示すスキャン結果、これら各中継ルータ１０および自己に関する重要度関連情報やスキャン結果から算出した、各中継ルータ１０および自己でのセンサデータ収集処理に関する重要度、これら重要度から算出した各候補周波数の優先度などがある。
【００５４】
センサデータ処理部２５は、無線Ｉ／Ｆ部２２で中継ルータ１０から受信した、各ノードで計測されたセンサデータを、通信Ｉ／Ｆ部２１から上位装置３０へ通知する機能を有している。
【００５５】
重要度算出部２６は、無線Ｉ／Ｆ部２２で中継ルータ１０から受信した重要度関連情報を記憶部２４へ保存する機能と、記憶部２４から取得した各中継ルータ１０および自己の重要度関連情報に基づいて、各中継ルータ１０およびリーダ２０からなるノードごとに、センサネットワークシステム１全体で行われる全体センサデータ収集処理における、当該ノードで行うセンサデータ収集処理に関する重要性を示す重要度を算出する機能を有している。
【００５６】
周波数選択部２７は、無線Ｉ／Ｆ部２２を制御して、自己の周囲における各候補周波数の電界強度を、各候補周波数の使用状況としてスキャンして記憶部２４へ保存する機能と、無線Ｉ／Ｆ部２２で中継ルータ１０から受信したスキャン結果、および記憶部２４で記憶している自己のスキャン結果を参照し、これらスキャン結果に含まれている候補周波数の電界強度と、ノード間の無線通信で必要となる基準雑音レベルとの比較結果に基づき、各中継ルータ１０およびリーダ２０において使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する機能とを有している。
【００５７】
優先度算出部２８は、重要度算出部２６で算出された各中継ルータ１０およびリーダ２０に関する重要度と、周波数選択部２７で選択された各中継ルータ１０およびリーダ２０で使用可能な候補周波数とに基づいて、すべてのノードで使用する周波数として優先して使用すべき度合いを示す優先度を、候補周波数ごとに算出する機能とを有している。
【００５８】
周波数切替処理部２９は、優先度算出部２８で算出された各候補周波数の優先度に基づいて、すべてのノードで使用すべき最適周波数を選択する機能と、この最適周波数への切り替えを指示する周波数切替指示を、無線Ｉ／Ｆ部２２から中継ルータへ送信する機能とを有している。
【００５９】
なお、リーダ２０における初期処理部２３、センサデータ処理部２５、重要度算出部２６、周波数選択部２７、優先度算出部２８、および周波数切替処理部２９の各機能部は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部２４に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、各種処理部を実現する演算処理部から構成される。なお、これら機能部の一部またはすべてを演算処理回路で実現してもよい。
【００６０】
［本実施の形態の動作］
次に、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの動作について説明する。ここでは、センサネットワークシステム１の各ノードがＺｉｇＢｅｅに基づくワイヤレスネットワークによりＰＡＮを構成する場合を例として、中継ルータ１０における処理動作と、リーダ２０における処理動作について、それぞれ説明する。
【００６１】
［中継ルータの動作］
まず、図６を参照して、本実施の形態にかかる中継ルータの処理動作について詳細に説明する。図６は、中継ルータの処理動作を示すフローチャートである。
中継ルータ１０は、自己の起動に応じて、図６の処理動作を開始する。
まず、初期処理部１３により、ＺｉｇＢｅｅの仕様に基づいて各種初期処理を実行することにより、親ノードと無線通信を開始してセンサネットワークシステム１のためのワイヤレスネットワークに接続する（ステップ１００）。
【００６２】
ここでは、ワイヤレスネットワークに対する自己の接続処理や、自己の通信エリア内に在圏する子ノードのワイヤレスネットワークに対する接続処理、これら接続処理結果で得られた自己および子ノードに関するトポロジ情報の取得および記憶部１４への保存、自己および子ノードで得られるセンサデータの重要度の取得および記憶部１４への保存などの各種初期処理が実行される。
なお、センサデータの重要度については、各ノードに予め登録されているものを用いてもよく、個々のセンサの種別に基づき、予め記憶部１４に登録されている対応テーブルを参照して、当該センサ種別に対応する重要度を取得してもよい。
【００６３】
この後、中継ルータ１０は、ＣＰＵのタイマ機能を利用して、一定間隔で各種データの送信タイミングを計時し（ステップ１０１）、送信タイミングの到来に応じて（ステップ１０１：ＹＥＳ）、重要度関連情報処理部１６により、記憶部１４から重要度関連情報を取得して、無線Ｉ／Ｆ部１２から親ノードへ送信することにより、リーダ２０へ通知する（ステップ１０２）。
【００６４】
また、センサ１１や子ノードで計測された新たなセンサデータが記憶部１４に保存されている場合には、センサデータ処理部１５により、記憶部１４からこれらセンサデータを取得して、無線Ｉ／Ｆ部１２から親ノードへ送信することにより、リーダ２０へ通知する（ステップ１０３）。
これら重要度関連情報やセンサデータについては、これらデータの更新や取得のイベントが発生したタイミングに応じて、イベントドリブンで無線Ｉ／Ｆ部１２から親ノードへ送信することにより、リーダ２０へ通知してもよい。
【００６５】
この後、中継ルータ１０は、エラー処理部１７により、無線Ｉ／Ｆ部１２から送信した重要度関連情報やセンサデータに対する肯定応答（ＡＣＫ）を、無線Ｉ／Ｆ部１２により親ノードから正常受信できたかどうか検査し（ステップ１０４）、データ送信から規定時間内に正常受信できた場合には（ステップ１０４：ＹＥＳ）、ステップ１０１へ戻る。
【００６６】
一方、肯定応答が正常受信できなかった場合（ステップ１０４：ＮＯ）、エラー処理部１７は、送信データエラーが発生したと判定してエラー回数を計数し（ステップ１０５）、一定期間におけるデータ送信回数とエラー回数との比を示す送信エラーレートを算出して、規定値と比較する（ステップ１０６）。
【００６７】
ここで、送信エラーレートが規定値以下の場合には（ステップ１０６：ＹＥＳ）、ステップ１０１へ戻る。
また、送信エラーレートが規定値を越えた場合には（ステップ１０６：ＮＯ）、自己および親ノードのネットワークＩＤやエラーレートなど、当該送信データエラーの状況を示すエラーレポートを、無線Ｉ／Ｆ部１２から親ノードへ送信することにより、リーダ２０へ通知し（ステップ１０７）、ステップ１０１へ戻る。
【００６８】
また、ステップ１０１において、送信タイミングが到来していない場合（ステップ１０１：ＮＯ）、中継ルータ１０は、無線Ｉ／Ｆ部１２により、リーダ２０からのスキャン要求を受信しているか確認する（ステップ１１０）。
ここで、スキャン要求を受信している場合（ステップ１１０：ＹＥＳ）、周波数スキャン処理部１８により、無線Ｉ／Ｆ部１２を制御して、自己の周囲における各候補周波数の電界強度を、各候補周波数の使用状況としてスキャンし（ステップ１１１）、得られたスキャン結果を無線Ｉ／Ｆ部１２から親ノードへ送信することにより、リーダ２０へ通知し（ステップ１１２）、ステップ１０１へ戻る。
【００６９】
また、ステップ１１０において、スキャン要求を受信していない場合（ステップ１１０：ＮＯ）、中継ルータ１０は、無線Ｉ／Ｆ部１２により、リーダ２０からの周波数切替指示を受信しているか確認する（ステップ１２０）。
ここで、周波数切替指示を受信している場合（ステップ１２０：ＹＥＳ）、周波数切替処理部１９により、無線Ｉ／Ｆ部１２を制御して、他ノードとの無線通信に用いる周波数を指示された周波数へ切り替え（ステップ１２１）、ステップ１０１へ戻る。また、周波数切替指示を受信していない場合（ステップ１２０：ＮＯ）、ステップ１０１へ戻る。
【００７０】
［リーダの動作］
次に、図７を参照して、本実施の形態にかかるリーダの処理動作について詳細に説明する。図７は、リーダの処理動作を示すフローチャートである。
リーダ２０は、自己の起動に応じて、図７の処理動作を開始する。
まず、初期処理部２３により、ＺｉｇＢｅｅの仕様に基づいて各種初期処理を実行することにより、子ノードと無線通信を開始してセンサネットワークシステム１のためのワイヤレスネットワークを構築する（ステップ１３０）。
【００７１】
ここでは、無線Ｉ／Ｆ部２２で自己の周囲における各候補周波数の電界強度（雑音信号レベル）スキャンして最も電界強度の低い候補周波数を、ワイヤレスネットワークの現用周波数として決定する周波数決定処理や、自己の通信エリア内に在圏する子ノードのワイヤレスネットワークに対する接続処理、これら接続処理結果で得られた子ノードに関するトポロジ情報の取得および記憶部２４への保存などの各種初期処理が実行される。
【００７２】
この後、リーダ２０は、無線Ｉ／Ｆ部２２により、中継ルータ１０からの重要度関連情報を受信しているか確認する（ステップ１３１）。ここで、重要度関連情報を受信している場合（ステップ１３１：ＹＥＳ）、重要度算出部２６により、受信した重要度関連情報を記憶部２４へ保存し（ステップ１３２）、ステップ１３１へ戻る。
【００７３】
また、ステップ１３１で、重要度関連情報を受信していない場合（ステップ１３１：ＮＯ）、リーダ２０は、無線Ｉ／Ｆ部２２により、中継ルータ１０からのセンサデータを受信しているか確認する（ステップ１３３）。ここで、センサデータを受信している場合（ステップ１３３：ＹＥＳ）、センサデータ処理部２５により、通信Ｉ／Ｆ部２１から上位装置３０へ通知し（ステップ１３４）、ステップ１３１へ戻る。
【００７４】
また、ステップ１３３で、センサデータを受信していない場合（ステップ１３３：ＮＯ）、リーダ２０は、無線Ｉ／Ｆ部２２により、中継ルータ１０からエラーレポートを受信しているか確認する（ステップ１３５）。ここで、エラーレポートを受信していない場合（ステップ１３５：ＮＯ）、ステップ１３１へ戻る。
一方、エラーレポートを受信している場合（ステップ１３５：ＹＥＳ）、ワイヤレスネットワークで使用中の現用周波数を新たな周波数へ切り替えるための周波数切替処理を実行し（ステップ１３６）、ステップ１３１へ戻る。
【００７５】
図８は、周波数切替処理を示すフローチャートである。
リーダ２０は、図７のステップ１３６において、図８に示す周波数切替処理を実行する。
まず、リーダ２０は、各中継ルータ１０に対するスキャン要求を無線Ｉ／Ｆ部２２から送信し（ステップ１５０）、これに応じて無線Ｉ／Ｆ部２２から返送されたスキャン結果を、無線Ｉ／Ｆ部２２を介して受信し、記憶部２４へ保存する（ステップ１５１）。また、周波数選択部２７により、無線Ｉ／Ｆ部２２を制御して、自己の周囲における各候補周波数の電界強度を、各候補周波数の使用状況としてスキャンして記憶部２４へ保存する（ステップ１５２）。
【００７６】
続いて、リーダ２０は、周波数選択部２７により、記憶部２４から中継ルータ１０および自己のスキャン結果を読み出し、これらスキャン結果に含まれている候補周波数の電界強度と、ノード間の無線通信で必要となる基準雑音レベルとの比較結果に基づき、リーダ２０および各中継ルータ１０において使用可能な候補周波数をそれぞれ選択する（ステップ１５３）。
図９は、周波数選択結果を示す説明図である。ここでは、リーダ２０および各中継ルータ１０からなるノードごとに、各候補周波数（チャネル）の使用可否が○（使用可），×（使用不可）で示されている。
【００７７】
次に、リーダ２０は、重要度算出部２６により、記憶部２４から自己および各中継ルータ１０の重要度関連情報を読み出し、これら重要度関連情報に基づいて、リーダ２０および各中継ルータ１０からなるノードごとに、センサネットワークシステム１全体で行われる全体センサデータ収集処理における、当該ノードで行うセンサデータ収集処理に関する重要性を示す重要度を算出する（ステップ１５４）。
【００７８】
図１０は、重要度を示す説明図である。ここでは、リーダ２０および各中継ルータ１０からなるノードの重要度として、子ノード数重要度、ホップ数重要度、センサデータ重要度からなる３種類の重要度が示されている。
【００７９】
子ノード数重要度は、当該ノードと隣接している子ノードの数が大きいほど高くなる指標値であり、例えば重要度関連情報に基づいて当該ノードと隣接している子ノードの数を計数した子ノード数を用いればよい。
これにより、最適周波数を選択する際、子ノード数が多いノードほど、すなわち多くのセンサからセンサデータを収集するノードほど、重要なノードとして考慮することができる。
【００８０】
また、ホップ数重要度は、当該ノードからリーダ２０までのホップ数が大きいほど低くなる指標値であり、例えば重要度関連情報に基づいて計数した当該ノードのホップ数を、当該マルチホップ無線の最大ホップ数以上の規定ホップ数から減算した値を用いればよい。
これにより、最適周波数を選択する際、ホップ数が少ないノードほど、すなわち多くのセンサデータを転送するノードほど、重要なノードとして考慮することができる。
なお、当該ノードの下位に接続されているすべてのノード数により、上記ホップ数を重み付けした指標値を、ポップ数重要度として用いてもよい。
【００８１】
また、センサデータ重要度は、当該ノードと隣接している子ノードで計測されるすべてりセンサデータの重要度の合計が大きいほど高くなる指標値であり、例えば重要度関連情報に基づいて当該ノードと隣接している子ノードで計測されるすべてりセンサデータの重要度を合計した値を用いればよい。
これにより、最適周波数を選択する際、重要度の大きいセンサデータを数多く収集しているノードほど、すなわちセンサネットワークシステムにおけるセンサデータ収集処理において重要となるセンサデータを収集しているノードほど、重要なノードとして考慮することができる。
【００８２】
この後、リーダ２０は、子ノード数重要度、ホップ数重要度、センサデータ重要度からなる３種類の重要度を、リーダ２０および各中継ルータ１０からなるノードごとに、これら重要度を合計することによりノード別重要度を算出する。この際、３つの重要度を単に均等に合計してもよく、予め設定しておいた個別の重み係数を用いて積和計算することにより、ノード別重要度を算出してもよい。また、いずれか１つまたは２つの重み係数をゼロとしてもよい。
これにより、センサネットワークシステム１に求められる特徴に応じたノード別重要度を算出することができる。
【００８３】
続いて、リーダ２０は、優先度算出部２８により、重要度算出部２６で算出された各中継ルータ１０およびリーダ２０に関するノード別重要度と、周波数選択部２７で選択された各中継ルータ１０およびリーダ２０で使用可能な候補周波数とに基づいて、すべてのノードで共通して使用する周波数として優先使用すべき度合いを示す優先度を、候補周波数ごとに算出する（ステップ１５５）。
【００８４】
図１１は、優先度を示す説明図である。ここでは、リーダ２０および各中継ルータ１０からなるノードと各候補周波数の交差欄に、当該ノードのノード別重要度が並べられている。このうち、任意のノードにおいて使用不可と判定された候補周波数のノード別重要度は「０」に置換されている。すなわち図９において、使用可能を示す○印が記載されている欄には、当該ノードのノード別重要度が記載され、使用不可を示す×印が記載されている欄には「０」が記載されている。
【００８５】
優先度算出部２８は、これらノード別重要度を候補周波数ごとに合計することにより、周波数別優先度を算出する。
これにより、周波数別優先度において、任意のノードにおいて使用不可と判定された候補周波数に関するノード別重要度を評価せず、任意のノードにおいて使用可能と判定された候補周波数に関するノード別重要度のみを評価することができる。
【００８６】
したがって、多くのノードで使用可能な周波数であるだけでなく、これらノードとして、当該ノードでのセンサデータ収集処理が、センサネットワークシステム１全体で行われる全体センサデータ収集処理において重要性が高いノードを含むような候補周波数が、最適周波数として選択される。
【００８７】
この後、リーダ２０は、周波数切替処理部２９により、優先度算出部２８で算出された周波数別優先度のうち最も高い周波数別優先度を示す候補周波数を、すべてのノードで使用すべき最適周波数として選択し（ステップ１５６）、現用周波数からこの最適周波数への切り替えを指示する周波数切替指示を、無線Ｉ／Ｆ部２２から中継ルータへ送信する（ステップ１５７）。
【００８８】
これにより、各ノードで現用周波数が最適周波数へ切り替えられて、各ノード間で無線通信が再開され、リーダ２０は、初期処理部２３により、センサネットワークシステム１のワイヤレスネットワークを再構築した後（ステップ１５８）、一連の周波数切替処理を終了する。
【００８９】
［本実施の形態の動作例］
次に、図１２および図１３を参照して、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの動作例について説明する。図１２は、センサネットワークシステムの構成例である。図１３は、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの動作例を示すシーケンス図である。
ここでは、図１２に示す構成を有するセンサネットワークシステム１において、中継ルータＲ１からのエラーレポートに応じて、リーダ２０で周波数切替処理を行う場合を例として説明する。
【００９０】
図１２に示すように、このセンサネットワークシステム１には、１とリーダＬ（２０）と４つの中継ルータＲ１〜Ｒ４（１０）が設けられており、マルチホップ無線によりリーダＬから中継ルータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の順に中継ルータＲ１〜Ｒ４が接続されている。
また、リーダＬには４つのエンドデバイスが接続されており、同様にして中継ルータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４には、それぞれ２つ、２つ、２つ、３つのエンドデバイスがそれぞれ接続されている。
【００９１】
このようなセンサネットワークシステム１において、各中継ルータＲ１〜Ｒ４からリーダＬへ重要度関連情報が送信される（ステップ２００）。リーダＬは、これら重要度関連情報を受信して記憶部へ保存する（ステップ２０１）。
また、各中継ルータＲ１〜Ｒ４からリーダＬへ、子ノードおよび自己で計測したセンサデータが送信される（ステップ２０２）。リーダＬは、これらセンサデータを受信して上位装置３０へ通知する（ステップ２０３）。
これら重要度関連情報やセンサデータの送信タイミングについては、中継ルータＲ１〜Ｒ４ごとに別個であってもよい。
【００９２】
この後、中継ルータＲ１で送信エラーレートが規定値を超えた場合、中継ルータＲ１からリーダＬに対してエラーリポートが送信される（ステップ２１０）。
これに応じて、リーダＬから各中継ルータＲ１〜Ｒ４に対してスキャン要求が送信され（ステップ２１１）、各中継ルータＲ１〜Ｒ４からリーダＬへスキャン結果が送信される（ステップ２１２）。
【００９３】
リーダＬでは、これらスキャン結果に基づいて、各中継ルータＲ１〜Ｒ４および自己で使用可能な候補周波数が選択されるとともに（ステップ２１３）、保存しておいた重要度関連情報に基づいてノード別重要度が算出される（ステップ２１４）。
そして、これら周波数選択結果とノート別重要度に基づいて、周波数別優先度が算出され（ステップ２１５）、周波数別優先度に基づいて最適周波数が選択される（ステップ２１６）。
【００９４】
ここで、図１２に示すようなセンサネットワークシステム１のトポロジの場合、リーダＬと中継ルータＲ１〜Ｒ４の子ノード数は、それぞれ「５」，「３」，「３」，「３」，「３」となり、図１０に示すような子ノード数重要度が算出される。
また、リーダＬと中継ルータＲ１〜Ｒ４のホップ数は、それぞれ「０」，「１」，「２」，「３」，「４」であることから、規定ホップ数を「１０」とした場合、規定ホップ数と実ホップ数との差で求められるホップ数重要度は、図１０に示すように、それぞれ「１０」，「９」，「８」，「７」，「６」となる。
【００９５】
また、図１２に示すように、中継ルータＲ１〜Ｒ４で計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「２」，「５」，「３」，「１」であり、リーダＬのエンドデバイスで計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「２」であるものとする。
同じく、中継ルータＲ１のエンドデバイスで計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「５」であり、中継ルータＲ２のエンドデバイスで計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「１」であり、中継ルータＲ３のエンドデバイスで計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「１」であり、中継ルータＲ４のエンドデバイスで計測されるセンサデータの重要度がそれぞれ「１」であるものとする。
【００９６】
このような場合、これら重要度をリーダＬと中継ルータＲ１〜Ｒ４ごとに合計して得られるセンサデータ重要度は、図１０に示すように、それぞれ「１０」，「１５」，「３」，「３」，「３」となる。
したがって、これら子ノード数重要度、ホップ数重要度、センサデータ重要度を、リーダＬおよび中継ルータＲ１〜Ｒ４ごとに合計して得られるノード別重要度は、図１０に示すように、それぞれ「２５」，「２７」，「１４」，「１３」，「１２」となる。
【００９７】
この後、図９において、使用可能を示す○印が記載されている欄に相当するノード別重要度が候補周波数ごとに合計される。これにより、候補周波数ＣＨ１〜ＣＨ５の周波数別優先度は、図１１に示すように、それぞれ「１２」，「５２」，「６４」，「６６」，「４０」となる。
この結果、候補周波数のうち最も高い周波数別優先度「６６」を持つＣＨ４が、最適周波数として選択される。
【００９８】
従来のように、中継ルータＲ１からのエラーレポートに応じて現用周波数を切り替える場合、例えば最も多くの中継ルータで使用可能となるＣＨ３が、最適周波数として選択される。しかしながら、ＣＨ３では、重要度の高いセンサデータを多く収集している中継ルータＲ１で電波干渉が起きやすくなり、センサネットワークシステム１に求められている目的に応じたセンサデータ収集処理を実現できなくなる。
【００９９】
本実施の形態によれば、ＣＨ４が最適周波数として選択されるため、中継ルータＲ３，Ｒ４での電波干渉が起きやすくなるものの、これら中継ルータＲ３，Ｒ４で収集されるセンサデータ量が少なく、またセンサデータの重要度が低いことから、センサネットワークシステム１に求められている目的に応じたセンサデータ収集処理を実現することが可能となる。
【０１００】
このようにして、リーダＬにより最適周波数が選択され、リーダＬから各中継ルータＲ１〜Ｒ４に対して、周波数切替指示が送信され（ステップ２１７）、各中継ルータＲ１〜Ｒ４からそれぞれの配下のエンドデバイスへ周波数切替指示が送信され（ステップ２１８）。
これにより、センサネットワークシステム１に属するすべてのノードで、現用周波数が最適周波数へ切り替えられることになる（ステップ２１９）。
【０１０１】
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、各中継ルータ１０で、センサネットワークシステム１全体で行われる全体センサデータ収集処理における、自己で行うセンサデータ収集処理にの重要度に関する重要度関連情報をリーダ２０へ送信するとともに、自己の周囲における各候補周波数の使用状況をスキャンし、得られたスキャン結果をリーダ２０へ送信し、リーダ２０で、中継ルータ１０から受信した重要度関連情報とスキャン結果とから、候補周波数ごとに、当該候補周波数を優先して使用すべき度合いを示す優先度を算出し、これら優先度に基づき選択した最適周波数への切り替えを、各中継ルータ１０に対して指示するようにしている。
【０１０２】
これにより、同一周波数を用いて無線通信を行う複数のノードがマルチホップ無線を行うことによりセンサデータを収集するセンサネットワークシステム１において、当該センサネットワークシステムの特徴、すなわち各ノードの無線環境、センサネットワークシステム全体のトポロジ、あるいは各センサデータの重要度を考慮して、周波数の切替可否判定を適切に行うことができる。
【０１０３】
また、本実施の形態では、中継ルータ１０から、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードを示す情報（子ノードのトポロジ情報）をリーダ２０へ送信し、リーダ２０で、この重要度関連情報に基づいて当該中継ルータ１０と隣接している子ノードの数を計数し、得られた子ノード数が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータ１０の重要度として算出するようにしたので、最適周波数を選択する際、子ノード数が多いノードほど、すなわち多くのセンサからセンサデータを収集するノードほど、重要なノードとして考慮することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態では、中継ルータ１０から、重要度関連情報として、自己が接続されている親ノードを示す情報（中継ルータ自身のトポロジ情報）をリーダ２０へ送信し、リーダ２０で、この重要度関連情報に基づいて当該中継ルータ１０からリーダ２０までのホップ数を計数し、得られたホップ数が大きいほど低くなる指標値を当該中継ルータ１０の重要度として算出するようにしたので、最適周波数を選択する際、ホップ数が少ないノードほど、すなわち多くのセンサデータを転送するノードほど、重要なノードとして考慮することができる。
【０１０５】
また、本実施の形態では、中継ルータ１０から、重要度関連情報として、自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報（センサデータ重要度情報）をリーダ２０へ送信し、リーダ２０で、この重要度関連情報に基づいて当該中継ルータの子ノードで計測されるすべてのセンサデータの重要度を合計し、得られた合計値が大きいほど高くなる指標値を当該中継ルータの重要度として算出するようにしたので、最適周波数を選択する際、重要度の大きいセンサデータを数多く収集しているノードほど、すなわちセンサネットワークシステムにおけるセンサデータ収集処理において重要となるセンサデータを収集しているノードほど、重要なノードとして考慮することができる。
【０１０６】
また、本実施の形態では、自己に接続している子ノードを示す情報、自己が接続されている親ノードを示す情報、および自己に接続している子ノードで計測されるセンサデータの重要度を示す情報の３種類すべてを、中継ルータ１０から重要度関連情報としてリーダ２０へ送信する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。当該センサネットワークシステムの特徴に応じて、前述した３種類のいずれか１つまたは複数を、中継ルータ１０から重要度関連情報としてリーダ２０へ送信すればよい。
【０１０７】
また、本実施の形態では、各中継ノード１０にセンサ１１が搭載されており、当該中継ノード１０で計測したセンサデータを、子ノードからのセンサデータとともにリーダへ送信する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。中継ノード１０にセンサ１１が搭載されていない場合でも、前述と同様にして本実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。
【０１０８】
また、本実施の形態では、リーダ２０の子ノードとしてエンドデバイスＥＤが含まれており、これらエンドデバイスＥＤからのセンサデータを、中継ルータ１０からのセンサデータととにリーダへ送信する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。リーダ２０の子ノードとしてエンドデバイスＥＤが含まれていない場合でも、前述と同様にして本実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【０１０９】
１…センサネットワークシステム、１０…中継ルータ、１１…センサ、１２…無線Ｉ／Ｆ部、１３…初期処理部、１４…記憶部、１５…センサデータ処理部、１６…重要度関連情報処理部、１７…エラー処理部、１８…周波数スキャン処理部、１９…周波数切替処理部、２０…リーダ、２１…通信Ｉ／Ｆ部、２２…無線Ｉ／Ｆ部、２３…初期処理部、２４…記憶部、２５…センサデータ処理部、２６…重要度算出部、２７…周波数選択部、２８…優先度算出部、２９…周波数切替処理部、３０…上位装置、ＥＤ…エンドデバイス。
【図１】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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