(57)【要約】【課題】迅速なデータ収集を実行可能なデータ収集方法を得ること。【解決手段】データ収集ノードＮからデータ収集対象ノードであるノード１−４への経路が構築されていない場合に、データ収集ノードＮが、経路構築を要求するメッセージである経路構築要求メッセージにおいて設定可能な、収集対象のデータである収集データを要求するための格納要求フラグを有効にし、ノード１−４に宛てて経路構築要求メッセージをブロードキャストするステップと、経路構築要求メッセージを受信したノード１−４が、当該経路構築要求メッセージが自ノード宛であり、かつ、当該経路構築要求メッセージに設定されている格納要求フラグが有効であると判断した場合、経路構築要求メッセージに対する応答である経路応答メッセージに自ノードの収集データを含めてデータ収集ノードＮに向けて送信するステップと、を含む。【選択図】        図２
2010166383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ収集ノードおよび複数のノードが無線通信によるメッシュネットワークを構成し、前記データ収集ノードが、前記複数のノードのそれぞれから定期的にデータを収集するデータ収集システム、におけるデータ収集方法であって、
前記データ収集ノードからデータ収集を所望するデータ収集対象ノードへの経路が構築されていない場合に、前記データ収集ノードが、経路構築を要求するメッセージである経路構築要求メッセージにおいて設定可能な、収集対象のデータである収集データを要求するための格納要求フラグを有効にし、当該データ収集対象ノードに宛てて経路構築要求メッセージをブロードキャストするデータ要求送信ステップと、
経路構築要求メッセージを受信したノードが、当該経路構築要求メッセージが自ノード宛であり、かつ、当該経路構築要求メッセージに設定されている格納要求フラグが有効であると判断した場合、経路構築要求メッセージに対する応答である経路応答メッセージに自ノードの収集データを含めて、前記データ収集ノードに向けて送信するデータ応答送信ステップと、
を含むことを特徴とするデータ収集方法。
【請求項２】
経路構築要求メッセージを受信したノードが、当該経路構築要求メッセージが自ノード宛のメッセージではないと判断した場合、当該経路構築要求メッセージに設定されている格納要求フラグを自ノード内に保存し、当該経路構築要求メッセージをさらにブロードキャストするデータ要求中継ステップと、
経路応答メッセージを受信したノードが、当該経路応答メッセージが前記経路構築要求メッセージに対する応答であると判断した場合には、自ノードが保持する格納要求フラグをチェックし、当該格納要求フラグが有効であると判断した場合には、当該経路応答メッセージにさらに自ノードの収集データを含めて、前記データ収集ノードに向けて送信するデータ応答中継ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ収集方法。
【請求項３】
前記データ要求送信ステップでは、経路構築要求メッセージに、さらに、データ収集を所望するノードである対象ノードを設定することとし、
さらに、
経路構築要求メッセージを受信したノードが、当該経路構築要求メッセージが自ノード宛のメッセージではないと判断した場合、当該経路構築要求メッセージに設定されている格納要求フラグおよび対象ノードを自ノード内に保存し、当該経路構築要求メッセージをさらにブロードキャストするデータ要求中継ステップと、
経路応答メッセージを受信したノードが、当該経路応答メッセージが前記経路構築要求メッセージに対する応答であると判断した場合には、自ノードが保持する格納要求フラグおよび対象ノードをチェックし、当該格納要求フラグが有効であり、かつ、対象ノードに自ノードが含まれていると判断した場合には、当該経路応答メッセージにさらに自ノードの収集データを含めて、前記データ収集ノードに向けて送信するデータ応答中継ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ収集方法。
【請求項４】
前記データ要求送信ステップでは、経路構築要求メッセージに当該経路構築要求メッセージを一意に特定するための識別子を含め、
前記データ応答送信ステップでは、受信した経路構築要求メッセージに対する経路応答メッセージに、当該経路構築要求メッセージの識別子を含め、
前記データ応答送信ステップおよび前記データ応答中継ステップでは、前記経路応答メッセージに自ノードの収集データを含めて前記データ収集ノードに送信する場合に、当該経路応答メッセージに含められた識別子を保存し、以後、当該識別子と同一の識別子を持つ経路応答メッセージを受信した場合には、自身の収集データを含めない、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のデータ収集方法。
【請求項５】
データ収集ノードおよび複数のノードが無線通信によるメッシュネットワークを構成し、前記データ収集ノードが、前記複数のノードのそれぞれから定期的にデータを収集するデータ収集システムであって、
前記データ収集ノードは、
データ収集を所望するデータ収集対象ノードへの経路が構築されていないと判断した場合に、経路構築を要求するメッセージである経路構築要求メッセージにおいて設定可能な、収集対象のデータである収集データを要求するための格納要求フラグを有効にし、当該データ収集対象ノードに宛てて経路構築要求メッセージをブロードキャストし、
前記複数のノードのそれぞれは、
受信した経路構築要求メッセージが自ノード宛であり、かつ、当該経路構築要求メッセージに設定されている前記格納要求フラグが有効であると判断した場合、経路構築要求メッセージに対する応答である経路応答メッセージに自ノードの収集データを含めて、前記データ収集ノードに向けて送信する、
ことを特徴とするデータ収集システム。
【請求項６】
前記複数のノードのそれぞれは、
経路構築要求メッセージを受信し、当該経路構築要求メッセージが自ノード宛のメッセージではないと判断した場合には、当該経路構築要求メッセージに設定されている格納要求フラグを自ノード内に保存して、当該経路構築要求メッセージをさらにブロードキャストし、
経路応答メッセージを受信し、当該経路応答メッセージが前記経路構築要求メッセージに対する応答であると判断した場合には、自ノードが保持する格納要求フラグをチェックし、当該格納要求フラグが有効であると判断した場合には、当該経路応答メッセージにさらに自ノードの収集データを含めて、前記データ収集ノードに向けて送信する、
ことを特徴とする請求項５に記載のデータ収集システム。
【請求項７】
前記データ収集ノードは、
経路構築要求メッセージに、さらに、データ収集を所望するノードである対象ノードを設定することとし、
前記複数のノードのそれぞれは、さらに、
経路構築要求メッセージを受信し、当該経路構築要求メッセージが自ノード宛のメッセージではないと判断した場合、当該経路構築要求メッセージに設定されている格納要求フラグおよび対象ノードを自ノード内に保存し、当該経路構築要求メッセージをさらにブロードキャストし、
経路応答メッセージを受信し、当該経路応答メッセージが前記経路構築要求メッセージに対する応答であると判断した場合には、自ノードが保持する格納要求フラグおよび対象ノードをチェックし、当該格納要求フラグが有効であり、かつ、対象ノードに自ノードが含まれていると判断した場合には、当該経路応答メッセージにさらに自ノードの収集データを含めて、前記データ収集ノードに向けて送信する、
ことを特徴とする請求項５に記載のデータ収集システム。
【請求項８】
前記データ収集ノードは、
前記経路構築要求メッセージに当該経路構築要求メッセージを一意に特定するための識別子を含め、
前記複数のノードのそれぞれは、
受信した経路構築要求メッセージが自ノード宛である場合には、当該経路構築要求メッセージに対する経路応答メッセージに、当該経路構築要求メッセージの識別子を含め、
前記経路応答メッセージに自ノードの収集データを含めて前記データ収集ノードに送信する場合に、当該経路応答メッセージに含められた識別子を保存し、以後、当該識別子と同一の識別子を持つ経路応答メッセージを受信した場合には、自ノードの収集データを含めない、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のデータ収集システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メッシュ状の無線ネットワークにおけるデータ収集方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多数のノードが参加する大規模メッシュネットワークでは、経路構築のためのメッセージフラッティングが多くなるため、ネットワーク帯域の圧迫や、各ノードの処理量増加によるバッテリ生存時間の低下などが問題となっている。そこで、これらの問題を解決する様々なルーティング・プロトコル（経路制御方式）が提案されている。
【０００３】
たとえば、下記、非特許文献１で提案されているＡＯＤＶ（Ad  hoc  On-Demand  Distance  Vector  Routing）は、Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ型のプロトコルであって、各ノードがデータの転送開始時に送信元から送信先までの経路を確立する。このようなＯｎ−Ｄｅｍａｎｄ型のプロトコルを用いることにより、データ送信までの経路探索に用いるルーティングメッセージを削減することができる。ここで、あるノードがネットワーク上の複数ノードからデータを収集する場合、従来の技術を用いると、以下のいずれかを実行することとなる。
【０００４】
まず、データ収集対象ノードが自らデータ収集ノードに対する経路を構築する場合、データ収集対象ノードが、経路要求メッセージ（ＡＯＤＶでは、ＲＲＥＱ（Route  Request）に相当）をブロードキャストする。経路要求メッセージを受信したデータ収集ノードは、各データ収集対象ノードに対し、経路確定メッセージ（ＡＯＤＶでは、ＲＲＥＰ（Route  Reply）に相当）を送信する。これにより、経路が構築され、データ収集対象ノードは、データをデータ収集ノードに送信する。
【０００５】
また、データ収集ノードが各データ収集対象ノードに対する経路を構築する場合、データ収集ノードが、経路構築されていないデータ収集対象ノードに対して、経路要求メッセージをブロードキャストする。経路要求メッセージを受信したデータ収集対象ノードは、データ収集ノードに対し、経路確定メッセージを送信する。これにより、経路が構築されるので、データ収集ノードは、つづいて、データ収集対象ノードに対しデータを要求するメッセージを送信する。当該メッセージを受け取ったデータ収集対象ノードは、データを返信する。
【０００６】
【非特許文献１】ＲＦＣ  ３５６１，“Ad  hoc  On-Demand  Distance  Vector（AODV）  Routing，  ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術によれば、データ収集対象ノードが経路構築を行う場合は、全てのデータ収集対象ノードが経路要求メッセージをフラッティングするため、メッセージ量が膨大となる。特に、経路故障などにより経路が確立されていないノードが多い場合にはメッセージの衝突が発生しやすく、メッセージが相手ノードに到達しないケースが生じやすい、という問題があった。
【０００８】
また、データ収集ノードが経路構築を行う場合は、ネットワーク上に流れる経路要求メッセージ数を削減できる一方で、経路構築がなされた後にデータを要求するメッセージを送信することとなり、データを収集するまでに時間がかかる、という問題があった。
【０００９】
すなわち、上記従来の技術によれば、経路が構築されていないノードとの間でデータ収集を行う場合には、経路構築の後にデータ収集を実施することとなるため、経路構築が完了するまでデータを収集することができず、迅速なデータ収集が困難である、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、迅速なデータ収集を実行可能なデータ収集方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、データ収集ノードおよび複数のノードが無線通信によるメッシュネットワークを構成し、前記データ収集ノードが、前記複数のノードのそれぞれから定期的にデータを収集するデータ収集システム、におけるデータ収集方法であって、前記データ収集ノードからデータ収集を所望するデータ収集対象ノードへの経路が構築されていない場合に、前記データ収集ノードが、経路構築を要求するメッセージである経路構築要求メッセージにおいて設定可能な、収集対象のデータである収集データを要求するための格納要求フラグを有効にし、当該データ収集対象ノードに宛てて経路構築要求メッセージをブロードキャストするデータ要求送信ステップと、経路構築要求メッセージを受信したノードが、当該経路構築要求メッセージが自ノード宛であり、かつ、当該経路構築要求メッセージに設定されている格納要求フラグが有効であると判断した場合、経路構築要求メッセージに対する応答である経路応答メッセージに自ノードの収集データを含めて、前記データ収集ノードに向けて送信するデータ応答送信ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、迅速なデータ収集が可能となる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるデータ収集システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるデータ収集システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１のデータ収集システムは、データ収集ノードＮ、および、無線端末であるノード１−０，１−１，１−２，１−３，１−４，１−５，１−６，１−７を備える。データ収集ノードＮと各ノードは、メッシュネットワークを構築する機能を有し、データ収集ノードＮを起点としたメッシュネットワークを構築する。データ収集ノードＮと各ノードは、図１に示すように無線リンクで接続される。
【００１５】
各ノードは、搭載したセンサにより温度情報を取得可能であり、また、シリアル通信または赤外線通信を用いて、他の機器からデータを取得可能である。各ノードは、このように得られたデータを、データ収集ノードＮからの要求に応じて、データ収集ノードＮに送信する。本実施の形態では、経路構築にあたり、オンデマンド型のルーティングプロトコルをベースに用いる。また、無線プロトコルや無線チップに関しては、どの方式またはＨ／Ｗを用いてもよい。
【００１６】
つづいて、以上のように構成されたデータ収集システムにおけるデータ収集動作について説明する。図２は、本実施の形態のデータ収集動作を説明するシーケンス図である。図２では、一例として、データ収集ノードＮがノード１−４からデータを収集する場合を説明する。したがって、図２では、データ収集ノードＮ，ノード１−１，ノード１−４を示した。この場合、ノード１−１は、データ収集ノードＮとノード１−４との中継ノードとして機能する。
【００１７】
データ収集ノードＮは、ノード１−４からデータ収集するにあたり、データ収集ノードＮからノード１−４に対する経路が構築されているかどうかを判断する。経路構築がなされている場合、データ収集ノードＮは、ノード１−４に向けてデータ取得要求メッセージをユニキャストで送信し、データ取得要求メッセージを受信したノード１−４は、データ収集ノードＮが要求するデータ（収集データ）を、ユニキャストで返信する。
【００１８】
一方、ノード１−４に対する経路が構築されていない場合、データ収集ノードＮは、ノード１−４に宛てた経路構築要求メッセージをブロードキャストする（ステップＳ１）。なお、経路構築要求メッセージのフレームには、収集データの要求についての情報としてデータ要求情報を設け、その中に、たとえば、収集データの格納を要求する格納要求フラグを定義する。ここでは、データ収集ノードＮは、データ収集対象ノード（ここでは、ノード１−４）に対し経路構築要求メッセージを送信する際に、この格納要求フラグを有効にする。なお、迅速にデータ取得をしたいといった要望がない場合は、無効にして送信しても構わない。
【００１９】
メッシュネットワーク上の各ノードは、受信した経路構築要求メッセージが自ノード宛でないと判断した場合、さらにブロードキャストによる転送を行う（ステップＳ２）。各ノードがステップＳ２と同様の処理を繰り返すことで、経路構築要求メッセージの宛先であるノード（ここでは、ノード１−４）に到達する。ノード１−４は、経路構築要求メッセージを受信すると、自ノード宛であると判断する。そして、ノード１−４は、当該経路構築要求メッセージにおける格納要求フラグをチェックする（ステップＳ３）。
【００２０】
ここで、格納要求フラグが有効である場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ノード１−４は、経路構築要求メッセージへの応答である経路応答メッセージに、自身が取得している収集データを含め（ステップＳ４）、データ収集ノードＮに向けてユニキャストで送信する（ステップＳ５）。経路応答メッセージは、中継ノードであるノード１−１を経て、データ収集ノードＮに到達する（ステップＳ６）。以上により、データ収集ノードＮは、ノード１−４についての経路構築とデータ収集とを、同時に実現することができる。
【００２１】
以上説明したように、本実施の形態では、データ収集を実行する際には、データ通信に先立って必要となる経路構築を実行するためのメッセージ内で、収集データを要求するフラグを有効にしてデータ収集対象ノードに送信する構成とした。これにより、経路構築とデータ収集とをまとめて処理することができ、迅速なデータ収集が可能となる。
【００２２】
実施の形態２．
実施の形態１では、経路構築がなされていないノードからデータ収集を行う際には、経路構築要求メッセージ内で、収集データの格納を要求する格納要求フラグを有効にしてデータ収集対象ノードに送信することとした。本実施の形態では、実施の形態１の構成にさらなる機能を追加する場合を説明する。
【００２３】
図３は、本実施の形態におけるデータ収集動作を説明するシーケンス図である。本実施の形態では、実施の形態１と同様、一例として、データ収集ノードＮがノード１−４からデータを収集する場合を説明する。
【００２４】
実施の形態１と同様に、データ収集ノードＮは、経路構築がなされていない場合、オンデマンド型をベースとしたルーティングプロトコルを用いて、経路構築を行うために、ノード１−４に宛てた経路構築要求メッセージをブロードキャストする（ステップＳ１）。ここで、データ収集ノードＮは、データ収集対象ノード（ここでは、ノード１−４）に対し経路構築要求メッセージを送信する際に、格納要求フラグを有効にする。
【００２５】
本実施の形態では、メッシュネットワーク上の各ノードは、受信した経路構築要求メッセージが自ノード宛でないと判断した場合、当該経路構築要求メッセージに含まれるデータ要求情報（または、そのなかの格納要求フラグ）をメモリなどに保存し、所定の時間にわたって保持する（ステップＳ１１）。たとえば、中継ノードであるノード１−１は、上記経路構築要求メッセージを受信すると、当該メッセージが自ノード宛でないと判断して、経路構築要求メッセージに含まれるデータ要求情報を保存する。そして、当該経路構築要求メッセージをブロードキャストにより転送する（ステップＳ２）。各ノードがステップＳ２と同様の処理を繰り返すことで、経路構築要求メッセージがデータ収集対象ノード（ノード１−４）に到達する。そして、ノード１−４は、上述同様、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５の処理を行い、経路応答メッセージを送信する。
【００２６】
そして、中継ノード（ノード１−１）は、ノード１−４からデータ収集ノードＮに宛てて送信された経路応答メッセージを受信する。この場合、ノード１−１は、受信したメッセージが、経路構築要求メッセージに応答するメッセージであるかどうかを、メッセージのヘッダのメッセージタイプなどを参照して判断する（ステップＳ１２）。そして、経路構築要求メッセージへの応答メッセージであると判断した場合、ノード１−１は、つづいて、ステップＳ１１で保存したデータ要求情報をメモリから読み出し、当該データ要求情報に含まれる格納要求フラグをチェックする（ステップＳ１３）。ノード１−１は、格納要求フラグが有効であると判断した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、受信した経路応答メッセージに自ノードの収集データを含め（ステップＳ１４）、データ収集ノードＮに向けてユニキャスト送信する。一方、ノード１−１は、格納要求フラグが有効でないと判断した場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、自ノードの収集データを含めない。
【００２７】
このように、ノード１−４が送信した経路応答メッセージは、中継ノードであるノード１−１を経て、データ収集ノードＮに到達する（ステップＳ１５）。以上により、データ収集ノードＮは、ノード１−４についての経路構築とデータ収集とを同時に実現することができ、また、ノード１−４が属するツリーの上位ノードであるノード１−１のデータ収集も実現できる。たとえば、図１の例では、ノード１−１を頂点とするツリーが形成されているので、データ収集ノードＮが、ノード１−７に宛てて経路構築メッセージを送信した場合、ノード１−７への経路構築およびデータ収集を実行でき、さらに、ノード１−７から遡るツリーの上位ノードのデータをまとめて収集できる。すなわち、このような場合には、ツリーを構成するノード（ノード１−１，ノード１−４，ノード１−７）について、経路構築とデータ収集とを一度に行うことができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態では、データ収集を実行する際には、経路構築を実行するためのメッセージに対する応答に、データ収集対象ノードだけでなく中継ノードの収集データをも含めて、データ収集ノードへ返信する構成とした。これにより、経路構築とデータ収集とをまとめて処理できることに加え、構築された経路に沿って他のノードからもデータ収集を実行でき、さらに迅速なデータ収集が可能となる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、データ収集ノードＮは、経路構築要求メッセージを送る際には、格納要求フラグを有効にすることで収集データを要求したが、これに加えて、メッセージ内のデータ要求情報に、データを収集したい対象のノードの情報（識別子など）をセットしてもよい。この場合は、各中継ノードは、受信した経路構築要求メッセージのデータ要求情報において、格納要求フラグが有効であり、かつ、自ノードの識別子がセットされている場合には、経路応答メッセージに収集データを含める。これにより、データ収集ノードＮは、指定したノードのみからデータを収集できるので、効率のよいデータ収集が可能となる。
【００３０】
また、データ収集ノードＮは、経路構築要求メッセージにおけるデータ要求情報に、さらに、各経路構築要求メッセージの識別子として、たとえば、シーケンス番号をセットしてブロードキャストしてもよい。各ノードは、経路構築要求メッセージが自ノード宛であると判断した場合には、経路応答メッセージに、当該経路構築要求メッセージの識別子を含めて送信する。そして、各ノードは、経路応答メッセージに収集データを含めて送信した場合、たとえば、上記データ要求情報に含まれるシーケンス番号と、その番号について収集データを送信済みである旨とを、一定時間にわたり自ノード内に保持しておく。そして、新たに経路応答メッセージを受信した場合には、当該経路構築要求メッセージに含まれるシーケンス番号を、自ノードが保持するシーケンス番号と比較し、合致する場合には収集データを追加しない。これにより、同じ経路構築要求メッセージに対する経路応答メッセージに、何度も収集データを追加してしまうことを回避できる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかるデータ収集システムは、データを定期的に収集する無線通信システムに対して有用であり、特に、迅速にデータ収集を実行したい場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】データ収集システムの実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】実施の形態１のデータ収集動作を説明するシーケンス図である。
【図３】実施の形態２のデータ収集動作を説明するシーケンス図である。
【符号の説明】
【００３３】
１−０，１−１，１−２，１−３，１−４，１−５，１−６，１−７  ノード
Ｎ  データ収集ノード
【図１】
2010166383.tif 000003
【図２】
2010166383.tif 000004
【図３】
2010166383.tif 000005