(57)【要約】【課題】  非対称リンクにかかるセンサの効率良いルーティングを行い、ネットワーク全体での消費電力を低減できるセンサ装置を提供する。【解決手段】  センサネットワークを構成する隣接センサとの間でＮＬ（Ｎｅｉｇｈｂｅｒ  Ｌｉｓｔ）を交換することによって非対称リンクの検出を行う非対称リンク検出部１１と、非対称リンク検出部１１において非対称リンクが検出された場合、送信電力を増大させるか中断させるかを判定する送信電力制御判定部１２と、送信電力制御判定部１２において、送信電力を増大させると判定した場合、当該送信電力を上げて通信を実現させる送信電力制御部１３と、送信電力制御部１３において、送信電力を中断させると判定した場合、当該送信電力を中断させて通信を停止させる中断停止部１４とを備える。【選択図】      図４
2006067101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信機能を持ち、非対称リンクが混在するセンサネットワークを構成するセンサ装置であって、
前記センサネットワークを構成するセンサ間で情報を交換することによって非対称リンクの検出を行う非対称リンク検出手段と、
前記非対称リンク検出手段において前記非対称リンクが検出された場合、送信電力を増大させるか中断させるかを判定する送信電力制御判定手段と、
前記送信電力制御判定手段において、送信電力を増大させると判定した場合、当該送信電力を上げて通信を実現させる送信電力制御手段と、
前記送信電力制御判定手段において、送信電力を中断させると判定した場合、当該送信電力を中断させて通信を停止させる中断停止手段と、
を備えたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記送信電力制御判定手段は、転送先のセンサに対して非対称リンクの不通方向であるため通信不能である場合に、送信電力を増大させると判定することを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記送信電力制御判定手段は、通信に必要な消費電力を計算し、計算された値まで送信電力を上げることが可能か否かを判定した後、可能な場合に当該送信電力を増大させることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項４】
無線通信機能を持ち、非対称リンクが混在するセンサネットワークを構成するセンサ装置の送信電力を制御する方法であって、
前記センサネットワークを構成するセンサ間で情報を交換することによって前記非対称リンクの検出を行う非対称リンク検出ステップと、
前記非対称リンク検出ステップにおいて前記非対称リンクが検出された場合、送信電力を増大させるか中断させるかを判定する送信電力制御判定ステップと、
前記送信電力制御判定ステップにおいて、送信電力を増大させると判定した場合、当該送信電力を上げて通信を実現させる送信電力制御ステップと、
前記送信電力制御判定ステップにおいて、送信電力を中断させると判定した場合、当該送信電力を中断させて通信を停止させる中断停止ステップと、
を含むことを特徴とするセンサ装置の送信電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
センサネットワークのルーティングにおけるセンサの送信電力を制御する方法に関し、特に、非対称リンクを保持するセンサの送信電力を制御するセンサ装置および非対称リンク保持センサの送信電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサネットワークの代表的ルーティング方式として、Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ（非特許文献１を参照）が知られている。Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎにおいては、センサが取得したデータには属性によるＮａｍｉｎｇが行なわれる。あるデータを希望するセンサ（Ｓｉｎｋ）は、属性の組からなるＩｎｔｅｒｅｓｔを近隣センサに配布する。Ｉｎｔｅｒｅｓｔを受けたセンサは、そのＩｎｔｅｒｅｓｔ情報を自身で保持すると共に、近隣センサに転送する。こうして、Ｉｎｔｅｒｅｓｔの配布が進むと、センサネットワークにはＳｉｎｋを中心とした勾配系（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）が形成される（非特許文献２を参照）。Ｉｎｔｅｒｅｓｔがデータを提供するセンサ（Ｓｏｕｒｃｅ）に到達すると、ＳｏｕｒｃｅはＩｎｔｅｒｅｓｔによる勾配系に沿ってデータを転送する。すなわち、Ｉｎｔｅｒｅｓｔが配布された経路を逆向きにデータが転送されることになる。
【０００３】
図１０は、従来のセンサネットワークの代表的ルーティング方式としてのＤｉｒｅｃｔｅｄ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎを示す概略図である。（ａ）はリンク方向を持つネットワーク、（ｂ）はＩｎｔｅｒｅｓｔの転送ができない場合、（ｃ）はデータの転送ができない場合を示す。
Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎは、Ｉｎｔｅｒｅｓｔの配布経路を基にデータ転送が行われるため、非対称リンクが存在する場合に問題が生じる。
【０００４】
例えば、図１０（ａ）に示すネットワークは、非対称のリンク（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｌｉｎｋ）を持つネットワークであり、センサ１〜６によって構成され、センサ５をＳｏｕｒｃｅ、センサ６をＳｉｎｋとしている。この状態で、図１０（ｂ）に示すように、センサ１は、データをＳｉｎｋ６に送信できるが、Ｓｉｎｋ６から受け取ったＩｎｔｅｒｅｓｔをセンサ２に転送することができないため、データそのものが流れてこない。また、図１０（ｃ）に示すように、センサ３は、Ｉｎｔｅｒｅｓｔを転送することは可能であるが、Ｓｏｕｒｃｅ５から受け取ったデータをセンサ４に転送することはできない。Ｉｎｔｅｒｅｓｔを転送することは可能である。つまり、Ｓｏｕｒｃｅ５は、Ｓｉｎｋ６にデータを転送することはできない。
Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎに限らず、センサネットワークのルーティングでは、完全なリンクステート情報ではなく、傾きやランダムウォークなど曖昧な情報を利用する方式が多い（非特許文献３,４を参照）。そのため、非対称リンクの迂回経路を正確に求めることは困難である。
【０００５】
非対称リンクが生じる理由は、以下の通りである。
例えば、ネットワークの代表的シミュレータであるＮＳ２（非特許文献５を参照）によると、ＡＴ＆Ｔの無線ＬＡＮカード（８０２．１１）の場合、転送する範囲が４０ｍの場合と１００ｍの場合とで、センサの送信出力は、それぞれ８．５８７２ｅ-4（Ｗ）、７．２１ｅ-3（Ｗ）と記載されている。このように、送信出力が異なるセンサが混在している場合、受信はできても自センサの情報を他センサに届かせることが不可能なセンサ（非対称センサ）が存在することになり、ここで非対称リンクが発生する。また、センサに距離の設定がなくても、センサの送信出力そのものにばらつきがあれば、同様に非対称リンクが発生する。また、将来のユピキタス環境では様々なセンサ端末が混在する。このようなヘテロジーニアスな環境では、端末の能力差により非対称リンクは発生しやすい。
【非特許文献１】Ｃ．Ｉｎｔａｎａｇｏｎｗｉｗａｔ、Ｒ．Ｇｏｖｉｎｄａｎ，ａｎｄ  Ｄ．Ｅｓｔｒｉｎ，“Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ：Ａ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｒｏｂｕｓｔ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｐａｒａｄｉｇｍ  ｆｏｒ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，Ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｔｈｅ  ｓｉｘｔｈ  ａｎｎｕａｌ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｎａｌ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ｐｐ  ５６−６７，Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ  ＵＳＡ，２０００．
【非特許文献２】Ｊ．  Ｚｈａｏ  ａｎｄ  Ｒ．Ｇｏｖｉｎｄａｎ，“Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ  ｐａｃｋｅｔ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｉｎ  ｄｅｎｓｅ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ＡＣＭ  ＳｅｎＳｙｓ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２００３．
【非特許文献３】Ｆ．Ｙｅ，Ｓ．Ｌｕ，ａｎｄ  Ｌ．Ｚｈａｎｇ，“ＧＲＡｄｉｅｎｔ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ：Ａ  Ｒｏｂｕｓｔ，Ｌｏｎｇ−ｌｉｖｅｄ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ”，ｈｔｔｐ：／／ｉｒｌ．ｃｓ．ｕｃｌａ．ｅｄｕ／ｐａｐｅｒｓ／ｇｒａｂ−ｔｅｃｈ−ｒｅｐｏｒｔ．ｐｓ，２００１．
【非特許文献４】Ｄ．Ｂｒａｇｉｎｓｋｙ  ａｎｄ  Ｄ．Ｅｓｔｒｉｎ，“Ｒｕｍｏｒ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＷＳＮＡ´０２，ｐｐ  ２２−３１，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２８，２００２．
【非特許文献５】ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｉｓｉ．ｅｄｕ／ｎｓｎａｍ／ｎｓ／
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように従来のセンサネットワークのルーティングにおいては、完全なリンクステート情報ではなく曖昧な情報を利用する場合が多いため、非対称リンクの迂回経路を正確に求めることは困難であるという問題があった。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであって、非対称リンクにかかるセンサの効率良いルーティングを行い、ネットワーク全体での消費電力を低減できるセンサ装置および非対称リンク保持センサの送信電力制御方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載のセンサ装置は、無線通信機能を持ち、非対称リンクが混在するセンサネットワークを構成するセンサ装置であって、前記センサネットワークを構成するセンサ間で情報を交換することによって前記非対称リンクの検出を行う非対称リンク検出手段と、前記非対称リンク検出手段において前記非対称リンクが検出された場合、送信電力を増大させるか中断させるかを判定する送信電力制御判定手段と、前記送信電力制御判定手段において、送信電力を増大させると判定した場合、当該送信電力を上げて通信を実現させる送信電力制御手段と、前記送信電力制御判定手段において、送信電力を中断させると判定した場合、当該送信電力を中断させて通信を停止させる中断停止手段と、を備えたことを特徴とする。この構成によれば、非対称リンクが混在するセンサネットワークを構成するセンサ装置であっても、非対称リンク検出手段と送信電力制御判定手段と、送信電力制御手段と、中断停止手段とを備えているので、送信電力を上げて通信範囲を拡大して通信を実現させると共に、通信に関係ないセンサに流れるデータ量を抑制することができる。なお、ここで言うデータには、Ｉｎｔｅｒｅｓｔなど、センサが他センサへ配布するデータを含む。
【０００８】
また、請求項２記載のセンサ装置は、請求項１記載のセンサ装置に係り、前記送信電力制御判定手段は、転送先のセンサに対して非対称リンクの不通方向であるため通信不能である場合に、送信電力を増大させると判定することを特徴とする。この構成によれば、転送先のセンサに対して非対称リンクの不通方向であるため通信不能である場合に、送信電力を増大させるので、自律的に送信電力を制御でき、非対称リンクにかかるセンサの効率良いルーティングを行い、ネットワーク全体での消費電力を低減できる。
【０００９】
また、請求項３記載のセンサ装置は、請求項１記載のセンサ装置に係り、前記送信電力制御判定手段は、通信に必要な消費電力を計算し、計算された値まで送信電力を上げることが可能か否かを判定した後、可能な場合に当該送信電力を増大させることを特徴とする。この構成によれば、必要な消費電力を計算することで、自律的に送信電力を制御でき、非対称リンクにかかるセンサの効率良いルーティングを行い、ネットワーク全体での消費電力を低減できる。
【００１０】
また、請求項４記載のセンサ装置の送信電力制御方法は、無線通信機能を持ち、非対称リンクが混在するセンサネットワークを構成するセンサ装置の送信電力を制御する方法であって、前記センサネットワークを構成するセンサ間で情報を交換することによって前記非対称リンクの検出を行う非対称リンク検出ステップと、前記非対称リンク検出ステップにおいて前記非対称リンクが検出された場合、送信電力を増大させるか中断させるかを判定する送信電力制御判定ステップと、前記送信電力制御判定ステップにおいて、送信電力を増大させると判定した場合、当該送信電力を上げて通信を実現させる送信電力制御ステップと、前記送信電力制御判定ステップにおいて、送信電力を中断させると判定した場合、当該送信電力を中断させて通信を停止させる中断停止ステップと、を含むことを特徴とする。この構成によれば、非対称リンクが混在するセンサネットワークを構成するセンサ装置であっても、非対称リンク検出ステップと送信電力制御判定ステップと、送信電力制御ステップと、中断停止ステップとを含んでいるので、送信電力を上げて通信範囲を拡大して通信を実現させると共に、通信に関係ないセンサに流れるデータ量を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明のセンサ装置においては、送信電力を上げて通信範囲を拡大して通信を実現させると共に、通信に関係ないセンサに流れるデータ量を抑制する。機能としては、近隣センサ間との接続関係から非対称リンクを検出する（検出アルゴリズムは任意）非対称リンクの検出機能と、非対称リンクにかかるセンサの動作を決定する（決定アルゴリズムは任意）送信電力制御機能との２種類の機能を有し、動作としては、送信電力を制御して中継する動作と、中継しない動作との２パターンに動作する。
【００１２】
これにより、非対称リンクをもつセンサが中継することで通信が実現され、中継しないことにより余計な電力消費を抑えることができる。従って、非対称リンクにかかるセンサの効率良いルーティングを行い、ネットワーク全体での消費電力を低減できるという効果が得られる。
また、同一センサを距離によって使い分ける場合、例えば、きめ細かい情報がほしい場合、その設定距離を小さくし、その代わりに個々の送信出力を小さくすることで全体の省電力化または消費電力の増加を防ぐ場合がある。このとき、設定以上の送信出力が使用できる場合があり、あるいは一般にセンサの送信電力のスペックは余裕を持って設定されているため、そのスペック以上の送信出力を出せる場合がある。このような場合に、本発明のセンサ装置においては、一時的に送信出力を上げ、効率の良いルーティングを行なうことで全体の消費電力を低減することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の非対称リンク保持センサ装置の実施形態について詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサ装置から構成されるセンサネットワークのルーティングを示す概略図である。
このネットワークは、センサ１〜６で構成されているが、センサ５は、データを提供するセンサとしてＳｏｕｒｃｅ５とし、センサ６はデータを希望するセンサとしてＳｉｎｋ６とする。このセンサネットワークはまた、非対称リンクを保持するセンサ装置が混在しており、通信不能となったルートをセンサ装置の送信電力を増大することにより、通信を実現させている。
【００１４】
例えば、センサ１における通常の送信電力における通信範囲をＮｏｒｍａｌ  Ｒａｎｇｅとして、図の点線の円で示し、増大させた送信電力における通信範囲をＥｎｌａｒｇｅｄ  Ｒａｎｇｅとして、図の実線の円で示すと、Ｎｏｒｍａｌ  ＲａｎｇｅとＥｎｌａｒｇｅｄ  Ｒａｎｇｅとを比較すると、分かるように、センサ１の送信電力を増大させると、センサ１の通信範囲は、隣接するセンサ２まで及んでいる。
【００１５】
また、リンクの非対称性には、２パターンがあり、非対称性の影響も異なる。
第１のパターンとして、Ｓｉｎｋ６→Ｓｏｕｒｃｅ５の非対称リンクは、データを希望するＳｉｎｋ６からデータを提供するＳｏｕｒｃｅ５方向に通信が可能で、逆方向は通信できない場合である。このように、Ｓｉｎｋ６→Ｓｏｕｒｃｅ５の非対称リンクを持つセンサの場合、インタレスト（以下、Ｉｎｔｅｒｅｓｔという）は、Ｓｉｎｋ６側の隣接センサから受信することができるが、Ｓｏｕｒｃｅ５からのデータをその隣接センサに中継することはできない。従って、Ｓｏｕｒｃｅ５のデータを中継するためには、送信電力を上げなくてはならない。
【００１６】
第２のパターンとして、Ｓｏｕｒｃｅ５→Ｓｉｎｋ６の非対称リンクは、Ｓｏｕｒｃｅ５からＳｉｎｋ６方向に通信が可能であるが、Ｓｉｎｋ６からＳｏｕｒｃｅ５方向の通信ができない場合である。このように、Ｓｏｕｒｃｅ５→Ｓｉｎｋ６の非対称リンクを持つセンサの場合、Ｓｏｕｒｃｅ５からデータが来た場合は、Ｓｉｎｋ６方向に中継できるが、そもそもＩｎｔｅｒｅｓｔを非対称リンクで転送できないため、データ自体が来ない可能性が高い。従って、Ｉｎｔｅｒｅｓｔを中継するためには、送信電力を上げなくてはならない。
【００１７】
この２つのパターンは、通信が開始されるまでは判断できない。非対称リンクを持つセンサは、通信が開始され、非対称リンクからＳｉｎｋ６の通信要求（Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）が流れてきた場合、非対称リンクは、第１のパターンと判断する。逆に隣接センサからＩｎｔｅｒｅｓｔが流れてきて、そのＩｎｔｅｒｅｓｔの転送先センサが非対称リンクの不通方向である場合、非対称リンクは、第２のパターンと判断する。
【００１８】
これら２つのパターンの非対称リンクについて、非対称リンクにかかるセンサの制御は、次の３つのパターンがあり、状況に応じて使い分けることが考えられる。
第１のパターンは、Ｓｉｎｋ６→Ｓｏｕｒｃｅ５の非対称リンクとＳｏｕｒｃｅ５→Ｓｉｎｋ６の非対称リンク共に送信電力制御を行なう場合であり、この場合、全ての非対称リンクを送信電力制御により双方向リンクにするので、通信の確実性を上げることができる。
【００１９】
第２のパターンは、Ｓｉｎｋ６→Ｓｏｕｒｃｅ５の非対称リンクとＳｏｕｒｃｅ５→Ｓｉｎｋ６の非対称リンクのどちらかが中継して、どちらかが中継しない場合であり、この場合、通信を実現しつつ送信電力消費を抑えることができる。どちらの非対称リンクを中継するかは、例えばデータ量や隣接センサ距離などの要素を基にしたアルゴリズムによって変化する。また、どちかのリンクが中継するかは、各センサが判断しても良いし、Ｓｉｎｋ６の投げるＩｎｔｅｒｅｓｔやＳｏｕｒｃｅ５が投げるデータに情報が記載されていても良い。
【００２０】
第３のパターンは、両タイプの非対称リンクとも中継しない場合であり、非対称リンクに変更はないため、通信の可否はルーティングプロトコルに依存する。
各センサ１〜６は、最初に、非対称リンクを検出するために直近センサ同士でＮｅｉｇｈｂｅｒ  Ｌｉｓｔ（ＮＬ）を交換する。ＮＬには自センサから１ホップ（Ｈｏｐ）の範囲で見えるセンサ情報が含まれる。ここで、例えば、あるセンサＡからセンサＢにＮＬが届き、センサＢがそのＮＬに含まれていない場合、センサＡ−Ｂ間はセンサＡからセンサＢ方向のみの非対称リンクと判断することができる。
【００２１】
例えば、図１に示すセンサネットワークでは、センサ１はセンサ２から、センサ３はセンサ４からＮＬを受け、そのＮＬにセンサ１およびセンサ３が含まれていない場合、センサ１およびセンサ３は、自分自身が非対称リンクにかかると判断する。センサ２およびセンサ４はそれぞれ、センサ１およびセンサ３を見つけられないため、非対称リンクの存在に気付かない。
【００２２】
ここで、本発明の第１実施形態に係る非対称リンク保持センサ装置の送信電力制御方法は、非対称リンクにかかるセンサ１およびセンサ３の送信電力の制御を行なう。非対称リンクにかかるセンサ１,３の送信電力制御は、電力消費量を軸とした要因により送信電力を上昇させて通信を実現させる場合と、通信を抑制する場合とのいずれかになる。例えば、センサ１がセンサ２と通信するために必要とする送信電力と、センサ３がセンサ４と通信するために必要とする送信電力とが等しい場合、センサ１およびセンサ３の送信電力制御は、Ｓｉｎｋ６が出すＩｎｔｅｒｅｓｔと、Ｓｏｕｒｃｅ５からのデータ量の比率によって異なる。すなわち、図１に示すように、Ｉｎｔｅｒｅｓｔに対しデータ量が大きい場合、Ｓｉｎｋ６からＩｎｔｅｒｅｓｔを受けたセンサ１は、送信電力の出力を上げてセンサ２にＩｎｔｅｒｅｓｔを転送する。また、センサ３は、センサ４から転送されるＩｎｔｅｒｅｓｔをＳｏｕｒｃｅ５には転送しない。図のＩｎｔｅｒｅｓｔ  Ｓｔｏｐとして点線で記した箇所である。この結果、Ｓｏｕｒｃｅ５からセンサ３にデータは流れ込まない。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態に係るセンサ装置から構成されるセンサネットワークのルーティングの結果を示す概略図である。
同図に示すように、センサ１は、電力消費を抑えることにより、Ｓｏｕｒｃｅ５→センサ２→センサ１→Ｓｉｎｋ６の経路でデータ通信が行われる。逆に、Ｉｎｔｅｒｅｓｔがデータ量に比べて大きい場合、センサ１は、Ｉｎｔｅｒｅｓｔを送信せず、センサ３が送信電力を上げてＳｏｕｒｃｅ５からのデータをセンサ４に転送すればよい。
【００２４】
なお、前提として、センサネットワークのルーティングでは、原則としてＳｏｕｒｃｅ５は、Ｉｎｔｅｒｅｓｔが送られてきた方向へデータを返すので、Ｓｉｎｋ６→Ｓｏｕｒｃｅ５と、Ｓｏｕｒｃｅ５→Ｓｉｎｋ６は、同じルートを通る。従って、例えば、図１でＩｎｔｅｒｅｓｔは、Ｓｉｎｋ６→センサ４→センサ３→Ｓｏｕｒｃｅ５、図２でデータがＳｏｕｒｃｅ５→センサ２→センサ１→Ｓｉｎｋ６というルーティングになる場合はない。これが非対称リンクがある場合に適当なルーティングができない原因である。
【００２５】
以上説明したように、本発明は、非対称リンクが混在している場合に、送信電力を制御することによって効率良くルーティングすることができる。
図３は、図１において交換するＮＬの一例を示す図である。図３（ａ）はＳｉｎｋ６が送受するＮＬ、図３（ｂ）はセンサ４が送受するＮＬ、図３（ｃ）はセンサ３が送受するＮＬを示す。
【００２６】
Ｓｉｎｋ６は、センサ１，センサ４に隣接しているので、図３（ａ）に示すように、Ｓｉｎｋ６のＮＬの送信先は、「センサ１およびセンサ４」であり、Ｓｉｎｋ６が受信したＮＬは、送信元がセンサ１の場合は「センサ２およびＳｉｎｋ６」、送信元がセンサ４の場合は「Ｓｉｎｋ６」である。ここで、センサ１およびセンサ４から受信したＮＬにＳｉｎｋ６があるので、Ｓｉｎｋからのデータは、センサ１,４の両方に届いていることが分かる。
【００２７】
センサ４は、Ｓｉｎｋ６およびセンサ３に隣接しているので、図３（ｂ）に示すように、センサ４のＮＬの送信先は、「Ｓｉｎｋ６」であり、センサ４が受信したＮＬは、送信元が「Ｓｉｎｋ６」であり、受信したＮＬは、「センサ４およびセンサ１」である。ここで、Ｓｉｎｋ６から受信したＮＬには、センサ４があるので、センサ４のデータはＳｉｎｋ６に届いていることが分かる。反対にセンサ３は、ＮＬに含まれていないので、センサ３からの情報はセンサ４には届かない。
【００２８】
センサ３は、センサ４およびｓｏｕｒｃｅ５に隣接しているので、図３（ｃ）に示すように、センサ３のＮＬの送信先は、「センサ４およびｓｏｕｒｃｅ５」であり、センサ３が受信したＮＬは、送信元がセンサ４の場合は「Ｓｉｎｋ６」、送信元がＳｏｕｒｃｅ５の場合は「センサ２およびセンサ３」である。ここで、Ｓｏｕｒｃｅ５にセンサ３が含まれているので、センサ３のデータは、Ｓｏｕｒｃｅ５に届いていることが分かる。反対にセンサ４からのＮＬにセンサ３がないので、センサ３からのデータは、センサ４には届いていない。センサ３からのデータをセンサ４に届かせるためには、センサ３の送信電力を上げる必要がある。
【００２９】
図４は、本発明の第１実施形態に係る非対称リンク保持センサ装置の機能構成を示すブロック図である。
同図に示すように、この装置１０は、非対称リンク検出部１１と、送信電力制御判定部１２と、送信電力制御部１３と、中継停止部１４と、無線インタフェース１５とから構成され、無線インタフェース１５を介して他センサに接続されている。
【００３０】
非対称リンク検出部１１は、無線インタフェース１５を介して隣接する他のセンサ１６から受け取ったＮＬ（Ｎｅｉｇｈｂｅｒ  Ｌｉｓｔ）の内容によって、自己のセンサ（以下、自センサという）が非対称リンクにかかるか否かを検出する。すなわち、受け取ったＮＬ内に自センサが含まれていない場合は非対称リンクにかかると判断し、ＮＬ内に自センサが含まれている場合は非対称リンクにはかからないと判断する。
【００３１】
送信電力制御判定部１２は、Ｓｉｎｋ６が出すＩｎｔｅｒｅｓｔとＳｏｕｒｃｅ５からのデータ量の比率等の条件によって送信電力を上げるか中断するかを判定する。たとえば、センサ１から送信するＩｎｔｅｒｅｓｔがデータ量に比べて大きい場合、センサ１は、Ｉｎｔｅｒｅｓｔを送信せず中断し、センサ３が送信電力を上げてＳｏｕｒｃｅ５からのデータをセンサ４に転送する。また、センサ１から送信するＩｎｔｅｒｅｓｔに対しデータ量が大きい場合、Ｓｉｎｋ６からＩｎｔｅｒｅｓｔを受けたセンサ１は、送信電力の出力を上げてセンサ２にＩｎｔｅｒｅｓｔを転送する。また、センサ３は、Ｉｎｔｅｒｅｓｔを送信せず中断し、センサ４から転送されるＩｎｔｅｒｅｓｔをＳｏｕｒｃｅ５には転送しない。
送信電力制御部１３および中継停止部１４は、送信電力制御判定部１２で判定された送信電力の出力を上げるか中断するかの判定に基づいて動作する。
無線インタフェース１５は、他のセンサとの接続を受け持ち、他のセンサ１６に対して出力したり、他のセンサ１６から入力したりする。
【００３２】
次に、本発明の第１実施形態に係る非対称リンク保持センサの送信電力制御動作について説明する。
図５は、本発明の第１実施形態に係る非対称リンク保持センサ装置の送信電力制御の動作を示すフローチャートである。
前提条件として、このセンサ装置は、無線通信機能を持ち、非対称リンクが混在するセンサネットワークを構成し、以下のようにして送信電力を制御する。
まず、センサネットワークを構成する隣接ノード間でＮＬ（Ｎｅｉｇｈｂｅｒ  Ｌｉｓｔ）を交換し、受け取ったＮＬの内容に基づいて非対称リンクの検出を行い（ステップＳ５１）、このステップにおいて、非対称リンクが検出された場合、送信電力を増大させるか中断させるかを判定する（ステップＳ５２）。次に、ステップＳ５２における判定に基づいて送信電力を増大させ、通信を実現させ（ステップＳ５３）、あるいは、ステップ５２における判定に基づいて送信電力を中断させ、通信を中断させる（ステップＳ５４）。
【００３３】
次に、図６および図７を参照して、本発明の第１実施形態に係る非対称リンク保持センサの送信電力制御方法について詳細に説明する。
図６は、非対称リンクがないルートがある場合を示す概略図である。
同図に示すように、前提として、非対称リンクがないルートがある場合、すなわち、Ｓｉｎｋ６→センサ１→センサ２→Ｓｏｕｒｃｅ５の場合には、データの転送は問題なく行なわれる。この場合、本実施形態では、非対称リンクを持つセンサ４およびセンサ３は、転送を停止しても良い。
【００３４】
図７は、非対称リンクのないルートがない場合を示す概略図である。
同図に示すように、例えば、非対称リンクのないルートがない場合は、基本的には、非対称リンクを持つセンサは、Ｉｎｔｅｒｅｓｔの転送を停止させることが考えられる。Ｓｉｎｋ６はＩｎｔｅｒｅｓｔがＳｏｕｒｃｅ５まで届かなかったことを認識する。認識の方法は、タイマを用いてタイムアウトすることによって知っても良いし、また、Ｓｔｏｐしたセンサから転送停止情報を戻し、隣接センサの全てから転送停止情報をもらうことによって知っても良い。この場合、Ｓｉｎｋ６から再度Ｉｎｔｅｒｅｓｔを送信する。このＩｎｔｅｒｅｓｔのヘッダには、ＩｎｔｅｒｅｓｔがＳｏｕｒｃｅ５まで届かなかったことを示す情報を入れておく。非対称リンクのセンサは、このヘッダを見て、送信電力を制御する。
【００３５】
送信電力制御のパターンとしては、以下の５つがある。
第１のパターンは、全ての非対称リンクを持つセンサがＩｎｔｅｒｅｓｔまたはデータを転送できるように、送信電力を制御するパターンである。
第２のパターンは、Ｉｎｔｅｒｅｓｔを見て、Ｓｏｕｒｃｅ５からのデータ量を予測し、Ｉｎｔｅｒｅｓｔ＞データ量の場合で、かつ自分がデータの転送に関してリンクを持っていない場合には、Ｉｎｔｅｒｅｓｔを転送し、データがきたときには送信電力を上げて転送する。
【００３６】
第３のパターンは、Ｉｎｔｅｒｅｓｔ＞データ量の場合で、第２のパターンとは逆に、Ｉｎｔｅｒｅｓｔの転送に対してリンクを持っていない場合には、Ｉｎｔｅｒｅｓｔの転送のためにかかる電力消費は、大きすぎると判断して、転送を停止する。
第４のパターンは、Ｉｎｔｅｒｅｓｔ＜データ量の場合で、かつ自分がＩｎｔｅｒｅｓｔの転送に関してリンクを持っていない場合には、送信電力を上げてＩｎｔｅｒｅｓｔを転送し、返ってくるデータは通常の電力で転送する。
第５のパターンは、第４のパターンとは逆に、Ｉｎｔｅｒｅｓｔ＜データ量の場合で、かつ自分がデータの転送に関してリンクを持っていない場合には、Ｉｎｔｅｒｅｓｔを転送しても返ってくるデータの転送負荷が大きいため転送を停止する。
【００３７】
〔第２実施形態〕
本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、Ｓｉｎｋ６から再度Ｉｎｔｅｒｅｓｔを送信したとき、ヘッダには特別な情報は入れず、センサ側でこのＩｎｔｅｒｅｓｔの内容が前回と同じ内容のＩｎｔｅｒｅｓｔであることを認識することにより、送信電力を制御しデータの転送ができるように構成する。
【００３８】
〔第３実施形態〕
図８は、本発明の第３実施形態に係る非対称リンク保持センサ装置の送信電力制御動作を示す概略図である。
同図に示すように、センサ１→センサ２に送信するのに必要な電力をａ（Ｗ）、センサ３→センサ４に送信するのに必要な電力をｂ（Ｗ）とする。ａ＞＞ｂの場合（例えば、ａ＝０．２（Ｗ），ｂ＝９．０ｅ-4（Ｗ）の場合、ｄａｔａ量がＩｎｔｅｒｅｓｔよりも大きくても、常にセンサ２→センサ１は、送信（転送）をしない。
このように、ａ＞＞ｂであることは、例えば、最初にＳｉｎｋ６がＩｎｔｅｒｅｓｔを送信したときに非対称リンクのセンサが非対称リンクを切るために必要な電力値を入れた応答をＳｉｎｋ６に返して、Ｓｉｎｋ６が再度Ｉｎｔｅｒｅｓｔを送信するときに、どのセンサの出力を上げるかをヘッダに入れて送信しても良い。また、センサが自分の非対称リンクを切るための消費電力が大きいことを把握して、自律的に転送を停止しても良い。
【００３９】
〔第４実施形態〕
本実施例においては、転送するデータ量から必要な電力を計算して、消費電力が最も小さくなる場合を選択する。
例えば、Ｉｎｔｅｒｅｓｔの情報量をｘバイト、データ量をｙバイトとし、単位バイト当たりの消費電力を、センサ１→センサ２をａ（Ｗ）、センサ３→センサ４をｂ（Ｗ）とすると、必要な消費電力は、Ｓｉｎｋ６→センサ１→センサ２→Ｓｏｕｒｃｅ５→センサ２→センサ１→Ｓｉｎｋ６の場合は、ｘａ（Ｗ・ｂｙｔｅ）、Ｓｉｎｋ６→センサ４→センサ３→Ｓｏｕｒｃｅ５→センサ３→センサ４→Ｓｉｎｋ６の場合は、ｙｂ（Ｗ・ｂｙｔｅ）となる。
【００４０】
ここで、ｘａとｙｂとを比較し、小さくなる方を選択し、送信電力を上げ、大きくなる方は、転送を停止する。
例えば、ｘ＝１０、ｙ＝１０４ｋ  ｂｙｔｅ、ａ＝２５０ｍＷ、ｂ＝０．９ｍＷの場合、ｘａ＝２５００ｍＷ・ｂｙｔｅ、ｙｂ＝９３６００ｍＷ・ｂｙｔｅであるので、センサ３,４を使うルートを選択する。
なお、ｘａとｙｂとの大小の比較は、第３実施形態と同様に、Ｓｉｎｋ６で行なっても良い。
【００４１】
〔第５実施形態〕
図９は、本発明の第５実施形態に係る非対称リンク保持センサ装置の送信電力制御動作を示す概略図である。
これまで上述した実施形態は、Ｉｎｔｅｒｅｓｔに対する返答というＰｕｌｌ型の通信例であるが、この例は、Ｐｕｓｈ型の通信の場合で、Ｓｏｕｒｃｅ５からＳｉｎｋ６へのみデータが送信される場合である。本実施形態のように、センサが情報取得と同時にＳｉｎｋ６にデータを投げ込むようなＰｕｓｈ型通信の場合も同様に考えることができる。Ｐｕｓｈ型通信の場合は、Ｓｉｎｋ６からのＩｎｔｅｒｅｓｔがなく、Ｓｏｕｒｃｅ５からのデータが流れるので、Ｓｉｎｋ６→Ｓｏｕｒｃｅ５の非対称リンクを持つリンクは、必要に応じて送信電力制御をすればよい。
【００４２】
すなわち、同図に示すようなネットワーク構成になっている場合、センサ２からセンサ１への送信電力ａとセンサ３からセンサ４への送信電力ｂとを比較して、消費電力が小さい方のルートを選択し、もう一方のルートは転送を止める。
なお、ａとｂとの比較は、第３実施形態のＳｉｎｋ６と同様に、Ｓｏｕｒｃｅ５で行なっても良い。あるいはＳｏｕｒｃｅ５からＩｎｔｅｒｅｓｔを再送する際に、一定の閾値をヘッダに入れて、閾値以下となる送信電力で転送が可能となるセンサのみがＩｎｔｅｒｅｓｔを転送しても良い。
【００４３】
以上、本発明のノードの実施形態について説明したが、この実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、非対称リンクは、直接センサ同士の情報交換を行なう例をあげたが、他の任意の方法を利用しても良い。
また、非対称リンクを保持するセンサの送信電力制御判断も任意である。上述した実施形態のようにデータ量だけで決まるわけでなく、非対称リンクを解消するために必要な電力値も影響を与える。例えば、センサ１がセンサ２と通信するために必要とする電力と、センサ３がセンサ４と通信するために必要とする電力とが大きく異なり、センサ１とセンサ２との間の電力が大幅に大きい場合、Ｉｎｔｅｒｅｓｔに対しデータ量が大きい場合でも、Ｓｉｎｋ６からＩｎｔｅｒｅｓｔを受けたセンサ１は、送信電力が大きくなるため、送信電力を上げてセンサ２にＩｎｔｅｒｅｓｔを転送しない。
以上説明したように、本発明においては、非対称リンクにかかるセンサの効率良いルーティングを行い、ネットワーク全体での消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサ装置から構成されるセンサネットワークのルーティングを示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るセンサ装置から構成されるセンサネットワークのルーティングの結果を示す概略図である。
【図３】図１において交換するＮＬの一例を示す図である。（ａ）はＳｉｎｋ６が送受するＮＬ、（ｂ）はセンサ４が送受するＮＬ、（ｃ）はセンサ３が送受するＮＬを示す。
【図４】本発明の第１実施形態に係る非対称リンク保持センサ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る非対称リンク保持センサ装置の送信電力制御の動作を示すフローチャートである。
【図６】非対称リンクがないルートがある場合を示す概略図である。
【図７】非対称リンクのないルートがない場合を示す概略図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る非対称リンク保持センサ装置の送信電力制御動作を示す概略図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る非対称リンク保持センサ装置の送信電力制御動作を示す概略図である。
【図１０】従来のセンサネットワークの代表的ルーティング方式としてのＤｉｒｅｃｔｅｄ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎを示す概略図である。（ａ）はリンク方向を持つネットワーク、（ｂ）はＩｎｔｅｒｅｓｔの転送ができない場合、（ｃ）はデータの転送ができない場合を示す。
【符号の説明】
【００４５】
１〜４…センサ、５…Ｓｏｕｒｃｅ、６…Ｓｉｎｋ、１０…非対称リンク保持センサの送信電力制御システム、１１…非対称リンク検出部、１２…送信電力制御判定部、１３…送信電力制御部、１４…中継停止部、１５…無線インタフェース部、１６…他センサ
【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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