(57)【要約】【課題】ネットワークを構成する無線通信装置のうち、短時間で、グループの代表装置が決まるようにする。【解決手段】かかる課題を解決するために、本発明の無線通信装置は、近隣の他の無線通信装置からの無線信号の受信状況に応じて自装置の状態を決定する無線通信装置において、第１無線信号を送信する第１送信手段と、第１無線信号より到達距離が短い第２無線信号を送信する第２送信手段と、第１無線信号を受信する第１受信手段と、第２無線信号を受信する第２受信手段と、第１受信手段及び上記第２受信手段による受信状況に応じて自装置の状態を決定する状態決定手段とを備えることを特徴とする。【選択図】      図１
2006174257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近隣の他の無線通信装置からの無線信号の受信状況に応じて自装置の状態を決定する無線通信装置において、
第１無線信号を送信する第１送信手段と、
第１無線信号より到達距離が短い第２無線信号を送信する第２送信手段と、
第１無線信号を受信する第１受信手段と、
第２無線信号を受信する第２受信手段と、
上記第１受信手段及び上記第２受信手段による受信状況に応じて自装置の状態を決定する状態決定手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
近隣の他の無線通信装置からの無線信号の受信状況に応じて自装置の状態を決定する無線通信装置において、
送信信号の送信出力強度を可変するものであって、第１無線信号と、第１無線信号より送信出力強度が弱い第２無線信号を送信する出力強度可変送信手段と、
第１無線信号及び第２無線信号を受信する受信手段と、
上記受信手段の受信状況に応じて自装置の状態を決定する状態決定手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
近隣の他の無線通信装置からの無線信号に応じて自装置の状態を決定する無線通信装置において、
無線信号を送信する信号送信手段と、
無線信号を受信する信号受信手段と、
上記信号受信手段にて受信した、無線信号の受信強度を測定する信号受信強度測定手段と、
少なくとも１つ以上の信号受信強度を記憶する記憶手段と、
上記信号受信強度測定手段にて測定した信号強度を、上記記憶手段で記憶している信号の受信強度と比較し、比較結果によって自装置の状態を決定する状態決定手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
受信した第１無線信号に含まれている１又は複数の発信元装置の識別情報に、予め設定されている自装置の識別情報を付加したデータを、少なくとも第１無線信号の送信データとして作成する送信データ作成手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項５】
上記状態決定手段は、第２無線信号を受信した場合、自装置が属するグループの構成装置として機能する状態に決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項６】
上記状態決定手段は、第２無線信号を受信せず、第１無線信号を受信した場合、自装置が属するグループの代表装置として機能する状態に決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項７】
上記状態決定手段は、第１無線信号の受信状況が、さらに所定条件を満たしているときには、送信周期期間を短縮することを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
上記所定条件が、それぞれ異なる２以上の他の無線通信装置から第１無線信号を受信し、かつ、各第１無線信号に含まれている１又は複数の発信元装置の識別情報が一致しない、とすることを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
上記受信手段は、受信した無線信号の受信強度に基づいて発信元装置との間の距離関係を求めることを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
近隣する複数の無線通信装置間で無線信号を転送しあって情報伝達するネットワークシステムにおいて、
上記複数の無線通信装置が、請求項１〜９のいずれかに記載の無線通信装置に対応することを特徴とするネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及びネットワークシステムに関し、例えば、近隣する他の無線通信装置と無線信号を転送しあって情報伝達を行なうマルチホップネットワークシステムを構成する無線通信装置、及びその無線通信装置を有するネットワークシステムに適用し得る。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の無線通信装置間で情報を中継しあって目的の無線通信装置に情報を伝達する無線マルチホップ通信方式がある。この無線マルチホップ通信方式を採用したネットワーク技術として、例えば、自然環境やビルなどの環境測定、人物観察等を行なう手法として、センサネットワークが研究されている。
【０００３】
センサネットワークとは、センサ機能と無線通信機能を持った小さなデバイス（以下、ノード装置）を測定場所に多数設置し、これらノード装置からのセンサ情報を収集することで、環境測定、人物観察等を行なうネットワーク技術である。センサネットワークにおいて、各ノード装置は、アドホックネットワークを形成させ、無線マルチホップ通信を利用することで、センシングしたデータをネットワーク内の他ノード装置に中継しあい、最終的にデータ収集するサーバ側に与えるようにしている。
【０００４】
ところで、例えばセンサネットワークの規模が大きくなってくると、サーバからすべてのノード装置を一様に扱うのは難しくなってくる。その場合、ネットワーク上の複数のノード装置からなるクラスタという一定の単位毎に区切り、階層的に管理すると良い。そして、各クラスタを構成する複数のノード装置を取りまとめる代表装置（以下、クラスタヘッド）を備える必要がある。
【０００５】
クラスタヘッドを決定する場合、ネットワーク規模が小さいときには、人手により決定することができるが、ネットワーク規模が大きくなると、人手によって決定することは事実上不可能になるため、自動的にクラスタヘッドを決定しなければならない。
【０００６】
従来、クラスタヘッドを決定する方法として、ＥＡＤ（Energy-Aware  Data-Centric  Routing）が挙げられる（非特許文献１参照）。
【０００７】
以下、非特許文献１に記載のＥＡＤによるクラスタヘッドの決定動作について簡単に説明する。
【０００８】
まず、サーバは、周囲のノード装置（つまり、サーバから１ＨＯＰ内にいるノード装置）に対しビーコンを発信する。サーバ周辺のノード装置がサーバからのビーコンを受信すると、ノード装置はランダム時間待って「私はサーバから１ＨＯＰ以内に存在するノード装置で、私はクラスタヘッドになります」という内容のビーコン（以下、「１ＨＯＰ目クラスタヘッド宣言ビーコン」）を発信する。
【０００９】
なお、サーバからビーコンを受信したノード装置は、自装置の電池残量に応じた１ＨＯＰ目クラスタヘッド宣言ビーコンの発信時間を管理しており、電池残量が多いノード装置は、電池残量が少ないノード装置よりも短い時間でビーコンを発信するようにする。これにより電池容量の多いノード装置がクラスタヘッドになりやすくすることができる。
【００１０】
そして、サーバが「１ＨＯＰ目クラスタヘッド宣言ビーコン」を受信すると、その「１ＨＯＰクラスタヘッド宣言ビーコン」を発信したノード装置をクラスタヘッドとして、それ以外のサーバから１ＨＯＰ内のノード装置をクラスタを構成するノード装置とするクラスタを形成する。また、クラスタヘッド以外のノード装置は、クラスタヘッド決定後は、もうビーコンを発信しないようにする。
【００１１】
サーバから２ＨＯＰ目に存在するノード装置についても、上記と同様にして、ランダム時間待って、「２ＨＯＰ目クラスタヘッド宣言ビーコン」を発信し、２ＨＯＰ目についてのクラスタヘッド及びクラスタを形成することができる。
【００１２】
また、それ以降も、上記と同様にして、ネットワークシステム内部のすべてのノード装置が「どこかのクラスタに属するノード装置」か「クラスタヘッド」になるまで続けられる。
【非特許文献１】Azzedine  Boukerche，Xiuzhen  Cheng，Joseph  Linus，“Energy-Aware  Data-Centric  Routing  in  Microsensor  Networks”，MSWiM’03,September 19,2003,San Diego,California,USA
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述したようにＥＡＤによりクラスタへッドを決定する場合、次のような問題が生じ得る。
【００１４】
まず、上述したようにＥＡＤを利用してクラスタヘッドを決定する方法は、サーバが最初に受信したサーバからＨＯＰ数に応じた「クラスタヘッド宣言ビーコン」の発信先ノード装置をクラスタヘッド装置として決定するため、あるクラスタヘッド装置から非常に距離が近い位置にあるノード装置が別のクラスタヘッドとして選ばれる可能性がある。その結果、クラスタヘッド間に空間的偏りが生じ、ネットワーク全体の通信効率が悪くなるおそれがある。
【００１５】
また、上述したようにＥＡＤを利用してクラスタヘッドを決定する場合、サーバから近い範囲から１ＨＯＰづつ順番にクラスタヘッドが決定されるため、ネットワーク規模が大きくなると、ネットワーク上のすべてのクラスタヘッドを決定するまでに非常に大きな時間がかかってしまうという問題がある。
【００１６】
そのため、無線マルチホップ通信機能を有し、短い時間で、クラスタヘッド間の空間的偏りが少ないマルチホップネットワークを構築する無線通信装置及びネットワークシステムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる課題を解決するために、第１の本発明の無線通信装置は、近隣の他の無線通信装置からの無線信号の受信状況に応じて自装置の状態を決定する無線通信装置において、第１無線信号を送信する第１送信手段と、第１無線信号より到達距離が短い第２無線信号を送信する第２送信手段と、第１無線信号を受信する第１受信手段と、第２無線信号を受信する第２受信手段と、第１受信手段及び第２受信手段による受信状況に応じて自装置の状態を決定する状態決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第２の本発明の無線通信装置は、近隣の他の無線通信装置からの無線信号の受信状況に応じて自装置の状態を決定する無線通信装置において、送信信号の送信出力強度を可変するものであって、第１無線信号と、第１無線信号より送信出力強度が弱い第２無線信号を送信する出力強度可変送信手段と、第１無線信号及び第２無線信号を受信する受信手段と、受信手段の受信状況に応じて自装置の状態を決定する状態決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
さらに、第３の本発明の無線通信装置は、近隣の他の無線通信装置からの無線信号に応じて自装置の状態を決定する無線通信装置において、無線信号を送信する信号送信手段と、無線信号を受信する信号受信手段と、信号受信手段にて受信した、無線信号の受信強度を測定する信号受信強度測定手段と、少なくとも１つ以上の信号受信強度を記憶する記憶手段と、信号受信強度測定手段にて測定した信号強度を、記憶手段で記憶している信号の受信強度と比較し、比較結果によって自装置の状態を決定する状態決定手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
また、第４の本発明のネットワークシステムは、近隣する複数の無線通信装置間で無線信号を転送しあって情報伝達するネットワークシステムにおいて、複数の無線通信装置が、第１〜第３の本発明の無線通信装置のいずれかに対応することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の無線通信装置及びネットワークシステムによれば、短い時間で、自装置が属すグループ内で、代表装置として機能させるか、又は構成装置として機能させるかの状態を決定することができ、またネットワークシステム内で、代表装置間の空間的偏りが少ないネットワークを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、本発明の無線通信装置及びネットワークシステムの実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
（Ａ）実施形態
本実施形態では、無線マルチホップ通信方式を採用したセンサネットワークシステムを構成するノード装置が本発明の無線通信装置を備え、センサネットワークシステムを構成する複数のノード装置の中からクラスタの形成及びクラスタヘッドの決定する場合を説明する。
【００２４】
（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、本実施形態のネットワークシステムの概念的な全体構成を説明するイメージ図である。図１に示すように、本実施形態のネットワークシステム１は、複数のノード装置２（２−１〜２−ｎ）、サーバ３から構成される。なお、ノード装置の共通する構成及び動作を説明するときには、ノード装置２のように示して説明する。
【００２５】
ノード装置２は、常時又は定期的に所定情報を感知するセンサ部を備え、その感知情報を所定の通信方法によりサーバ３側に与える装置である。そのため、ノード装置２は、感知情報を送受信する所定の通信手段を備える。ノード装置２が備える通信方式は、例えば、有線回線、無線回線又はこれらを結合した回線に対応する方式を、ノード装置２の設置位置やネットワークシステム１構成などに応じて適用することができる。また、ノード装置２は、ある情報を感知するセンサ部を備える。ノード装置２は、感知対象が異なる複数のセンサ部を備えるようにしてもよい。これにより、１台のノード装置２が複数の種類の情報を感知することができ、これら情報をサーバ３側に与えることができる。なお、本実施形態のセンサネットワークを構成するノード装置は、感知情報を無線マルチホップ通信によりサーバ３側に与えることを意識している。
【００２６】
また、ノード装置２は、自装置を機能させる複数の状態（動作モード）を管理する状態（動作モード）管理しており、その状態に応じて自装置２の機能を制御する。本実施形態においては、ノード装置２は、クラスタヘッド選定状態に変更後、その選定によりクラスタヘッドとして機能させる状態、又はクラスタを構成するノード装置として機能させる状態などの状態を管理し、これら状態での所定の処理が行なわれる。勿論、これら以外にも種々の状態で各ノード装置２が機能できるような状態を設けることができる。
【００２７】
さらに、ノード装置２は、少なくともクラスタヘッド選定の際に、自装置２がクラスタヘッド又はクラスタ構成ノード装置として機能させるか否かを選定するために、他のノード装置２の無線通信装置とデータを送受信する無線通信機能を備える。本実施形態のノード装置２の備える無線通信機能は、自装置２から長距離まで届く長距離ビーコン信号と、長距離ビーコンより短い距離まで届く短距離ビーコン信号との２種類のビーコン信号を発信することができるものであり、これら２種類のビーコン信号を後述する方法のように利用して、自装置２をクラスタヘッド又はクラスタ構成ノード装置として選定する。なお、この無線通信機能は、ノード装置２が備える機能として説明するが、サーバ３が備える機能としてもよい。
【００２８】
図１は、ノード装置２の無線通信機能が少なくともクラスタヘッドの選定を実現させるための機能ブロック図である。図１に示すように、ノード装置２は、長距離ビーコン送信部１０１、短距離ビーコン送信部１０２、送信データ作成部１０３、ノードＩＤ記憶部１０４、長距離ビーコン受信部１０５、短距離ビーコン受信部１０６、タイマ１０７、ノード状態決定部１０８を少なくとも有する。
【００２９】
長距離ビーコン送信部１０１は、送信データ作成部１０３が作成した送信データを送信データ作成部１０３から受け取り、その送信データを所定周波数で変調し、その変調信号を長距離ビーコン信号として発信するものである。長距離ビーコン送信部１０１が長距離ビーコン信号を発信開始するタイミングは、タイマ１０７が計時する時間がタイムアウトになった時である。つまり、タイムアウトになると、長距離ビーコン送信部１０１は、タイマ１０７から通知を受けて、送信データを含む長距離ビーコン信号を発信するものである。
【００３０】
短距離ビーコン送信部１０２は、送信データ作成部１０３が作成した送信データを送信データ作成部１０３から受け取り、その送信データを所定周波数で変調し、その変調信号を短距離ビーコン信号として発信するものである。短距離ビーコン送信部１０２も、長距離ビーコン送信部１０１と同様に、タイムアウト時に、タイマ１０７からの通知を受けて、短距離ビーコン信号を発信開始する。
【００３１】
なお、本実施形態において、単一のノード装置２について、短距離ビーコン送信部１０２が送信できる範囲は、長距離ビーコン送信部１０１が送信できる範囲に完全に含まれる範囲とする。すなわち、長距離ビーコン送信部１０１が送信できる範囲は、短距離ビーコン送信部１０２が送信できる範囲に比べて、狭くない範囲に送信することができる。又、長距離ビーコン送信部１０１から送信されたデータは受信できなくて、短距離ビーコン送信部１０２から送信されたデータのみ受信できる場所はないものとする。
【００３２】
送信データ作成部１０３は、長距離ビーコン受信部１０５が受信した長距離ビーコン信号に含まれているアドレス情報を長距離ビーコン受信部１０５から受け取り、そのアドレス情報とノードＩＤ記憶部１０４に予め記憶されている自ノード装置２の識別情報とを付加した送信データを作成するものである。また、送信データ作成部１０３は、作成した送信データを長距離ビーコン送信部１０１及び短距離ビーコン送信部１０２に与えるものである。なお、長距離ビーコン受信部１０５からのアドレス情報とは長距離ビーコン信号を発信したノード装置２を識別する識別情報であり、このノード装置２は別のクラスタのクラスタヘッドである。また、本実施形態では、長距離ビーコン送信部１０１及び短距離ビーコン送信部１０２のいずれにも、長距離ビーコン信号の発信先ノード装置（クラスタヘッド）の識別情報と自装置２の識別情報を付与した送信データを与えるものとして説明するが、クラスタヘッドの識別情報の付与は長距離ビーコン送信部１０１へ与える場合のみであってもよい。
【００３３】
ノードＩＤ記憶部１０４は、自装置２を識別するための識別情報を記憶する記憶領域であり、送信データ作成部１０３により記憶されている識別情報が読み出されるものである。
【００３４】
長距離ビーコン受信部１０５は、他ノード装置２が発信した所定周波数の長距離ビーコン信号を受信し、その受信した長距離ビーコン信号を復調し、復調した信号に含まれている内容を送信データ作成部１０３及びノード状態決定部１０８に与えるものである。
【００３５】
短距離ビーコン受信部１０６は、他ノード装置２が発信した所定周波数の短距離ビーコン信号を受信し、その受信した短距離ビーコン信号を復調し、復調した信号に含まれている内容をノード状態決定部１０８に与えるものである。
【００３６】
ノード状態決定部１０８は、長距離ビーコン受信部１０５と、短距離ビーコン受信部１０６と、タイマ１０７とに少なくとも接続するものであって、長距離ビーコン受信部１０５及び短距離ビーコン受信部１０６の受信結果に応じて自装置２の状態を決定し、その決定した状態をタイマ１０７に通知するものである。
【００３７】
本実施形態において、ノード状態決定部１０８が決定するノード装置２の状態の種類は、「クラスタヘッド選定状態」、「クラスタ構成ノード状態」、「クラスタヘッド状態」などが考えられる。
【００３８】
「クラスタヘッド選定状態」は、クラスタヘッドを選定する際に機能する状態であり、例えば、サーバ３からブロードキャスト等により送信されたクラスタヘッド選定信号をトリガ信号として取り入れることで起動したり、また所定の周期間隔で起動したりする。これにより、ネットワークシステム１全体でクラスタヘッド選定状態に変化させることができ、システム１内でのクラスタヘッドを決定することができる。
【００３９】
「クラスタ構成ノード状態」は、ノード状態決定部１０８が短距離ビーコン受信部１０６から受信結果を受け取ると起動する状態である。「クラスタ構成ノード状態」では、長距離ビーコン信号も短距離ビーコン信号も発信しないように機能する。
【００４０】
「クラスタヘッダ状態」は、長距離ビーコン受信部１０５から、互いに長距離ビーコン信号が届いていないクラスタヘッドからの長距離ビーコン信号が届いた場合に起動する状態である。このような長距離ビーコン信号を受信すると、タイマ１０７において通常のタイムアウト時間より短いタイムアウト時間に設定しなおす機能が実行され、タイムアウトが起こったときには自装置２の状態を「クラスタヘッド状態」にすることになる。
【００４１】
タイマ１０７は、長距離ビーコン送信部１０１と、短距離ビーコン送信部１０２と、ノード状態決定部１０８とに接続されており、ノード状態決定部１０８にタイムアウト時間を設定される機能と、両ビーコン送信部１０１及び１０２ヘタイムアウトを知らせる機能を持つ。
【００４２】
サーバ３は、ノード装置２が感知した感知情報を収集するものである。サーバ３が感知情報を収集する方法は、種々の方法が考えられ、特に限定されないが、例えば、全ノード装置２の無線マルチホップ通信により収集する方法や、各クラスタのクラスタヘッドが、そのクラスタ構成ノードから感知情報を収集し、クラスタ単位で収集した感知情報をサーバに与える方法などがある。なお、サーバ３は、その感知情報の収集方法に応じて、有線回線、無線回線又はこれらを結合した回線を利用することが可能であり、また通信方式も種々適用可能である。
【００４３】
（Ａ−２）実施形態の動作
次に、本実施形態のネットワークシステム１を構成する各ノード装置２において、自装置２がクラスタヘッドであるか又はクラスタ構成ノードであるかを決定する動作について図面を参照して説明する。
【００４４】
図３は、ノード装置２におけるクラスタヘッド選定動作を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、本実施形態の各ノード装置２は、サーバ３がブロードキャストにより送信したクラスタヘッド選定信号を受信すると、各ノード装置２のノード状態決定部１０８が、システム内のクラスタヘッド選定状態になる（Ｓ１及びＳ２）。なお、本実施形態では、クラスタヘッド選定状態への変更は、サーバ３からのクラスタヘッド選定信号の受信をトリガとするが、システム内の全ノード装置２がクラスタヘッド選定状態に変更することができれば、これに限定されず、例えば、予め決定された時間間隔でクラスタヘッド選定状態に変更する方法や、人手により手入力する方法等他の方法であってもよい。
【００４６】
各ノード装置２がクラスタヘッド選定状態になると、ノード状態決定部１０８はタイマ１０７に対してランダムな時間を設定し、タイマ１０７は設定された時間を計時する（Ｓ３）。
【００４７】
タイマ１０７の時間計時が始まり、そのタイムアウト前に、短距離ビーコン受信部１０５が、他ノード装置２から短距離ビーコン信号を受信すると、短距離ビーコン信号は、短距離ビーコン受信部１０６により復調処理される（Ｓ４）。短距離ビーコン受信部１０６により復調処理がされると、短距離ビーコン受信部１０６により復調処理された復調結果がノード状態決定部１０８に与えられる。
【００４８】
そして、ノード状態決定部１０８において、短距離ビーコン信号の発信元である発信元ノード装置２をクラスタヘッドとし、ノード状態を「クラスタ構成ノード状態」にする（Ｓ５）。
【００４９】
なお、ノード装置２がクラスタ構成ノードになると、それ以後、タイムアウトになってもビーコンを発信しないように機能する。これにより、クラスタヘッドとして機能するノード装置２のみが、クラスタヘッド選定に係るビーコンを発信することとなるので、従来のようなネットワークの通信利用効率の悪化を防止することができる。
【００５０】
一方、タイムアウト前に、短距離ビーコン受信部１０６による短距離ビーコン信号の受信がなされず、長距離ビーコン受信部１０５が、他ノード装置２から長距離ビーコン信号を受信すると、長距離ビーコン信号は、長距離ビーコン受信部１０５により復調処理される（Ｓ６）。長距離ビーコン受信部１０５により復調処理がされると、その復調結果がノード状態決定部１０８に与えられる。
【００５１】
なお、タイムアウト前に短距離ビーコン及び長距離ビーコンを共に受信しない場合は、自装置２は他のノード装置２が発信するビーコンの届く範囲内に存在していない場合であり、次のタイマを計時するようにする。
【００５２】
長距離ビーコン受信部１０５による復調結果がノード状態決定部１０８に与えられると、ノード状態決定部１０８は、受信した長距離ビーコン信号の内容を分析する。具体的には、ノード状態決定部１０８は、同一タイマ周期内での長距離ビーコン信号の受信回数を計数する。また、ノード状態決定部１０８は、受信した長距離ビーコン信号のヘッダに含まれているクラスタヘッドの識別情報を分析する。
【００５３】
そして、ノード状態決定部１０８が、同一タイマ周期内で、異なる２以上の他ノード装置２から長距離ビーコンを受信し、かつ、各長距離ビーコン信号のヘッダに含まれているクラスタヘッド識別情報がいずれも重なっていないことかどうかを判定する（Ｓ７）。
【００５４】
ノード状態決定部１０８が上記の条件を満たしていると判定すると、ノード状態決定部１０８は、Ｓ３でタイマ１０７に設定した時間を非常に短い時間になるように設定変更する（Ｓ８）。
【００５５】
このように、ノード状態決定部１０８が２以上の長距離ビーコン信号を受信したときに、タイマ時間を短縮し、短時間でクラスタヘッドになる理由は、２以上の互いに長距離ビーコン信号を受信していないクラスタヘッドから、長距離ビーコン信号を受信したノードを、他のノードに比べて短時間でクラスタヘッドにすると、クラスタヘッド間の通信コネクティビティを高く保つことができる。そのため、システム１全体を通してのクラスタヘッド選定に係る時間も短縮できる。
【００５６】
一方、ノード状態決定部１０８が上記の条件を満たしていないと判定すると、ノード状態決定部１０８は、タイマの設定変更をせずに、Ｓ１０に進む。
【００５７】
また、Ｓ６及びＳ７において、長距離ビーコン受信部１０５が長距離ビーコン信号を受信すると、その復調結果が送信データ作成部１０３に与えられる。そして、送信データ作成部１０３は、ノードＩＤ記憶部１０４に記憶されている自装置２の固有の識別情報を、受信した長距離ビーコン信号のヘッダに付加して送信データを作成する（Ｓ９）。
【００５８】
そして、送信データ作成部１０３が作成した送信データは長距離ビーコン送信部１０１及び短距離ビーコン送信部１０２に与えられ、タイムアウト後に（Ｓ１０）、長距離ビーコン信号及び短距離ビーコン信号が、長距離ビーコン送信部１０１及び短距離ビーコン送信部１０２から発信される（Ｓ１１）。
【００５９】
長距離ビーコン送信部１０１及び短距離ビーコン送信部１０２から長距離ビーコン信号及び短距離ビーコン信号が発信されると、ノード状態決定部１０８は、ノードの状態を「クラスタヘッド状態」に変更する（Ｓ１２）。
【００６０】
このようにして、長距離ビーコン信号を受信したノード装置２をクラスタヘッドとして決定することができるが、本実施形態のクラスタヘッドの選定方法について、従来技術による選定方法と比較した図４を用いて簡単に説明する。
【００６１】
図４（Ａ）は、従来技術によるクラスタヘッドの選定イメージであり、図４（Ｂ）は、本実施形態のクラスタヘッドの選定イメージである。
【００６２】
図４（Ａ）において、従来技術による場合、上述したようにクラスタヘッドであるノード装置２−１が発信したビーコン信号を受信することができるノード装置２−２〜２−９は、すべてクラスタヘッドになる可能性がある。そのため、クラスタヘッド２−１の近隣に位置するノード装置であってもクラスタヘッドになり得る。
【００６３】
しかし、図４（Ｂ）において、本実施形態による場合は、長距離ビーコン信号及び短距離ビーコン信号をクラスタヘッドが発信することで、概略的には、短距離ビーコン信号を受信したノード装置２−２〜２−５はクラスタヘッドにはなり得ず、長距離ビーコン信号のみを受信したノード装置２−６〜２−９（すなわち、クラスタヘッド２−１から空間的にある程度の離れた位置にあるノード装置）のみがクラスタヘッドになり得る。
【００６４】
（Ａ−３）実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、信号が届く距離が異なる長距離ビーコン信号及び短距離ビーコン信号を用いて、長距離ビーコン信号のみを受信したノード装置２のみをクラスタヘッドとして決定することで、クラスタヘッドから近い位置に存在するノード装置２をクラスタヘッドとする選定を排除できるので、クラスタヘッドの空間的な偏りをなくすることができ、ネットワークの通信効率の悪化を防ぐことができる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、ネットワークシステム１全体でクラスタヘッド選定状態にすることができるので、システム１内で並列にクラスタヘッド選定を開始することができるので、従来と比較して短期間でクラスタヘッドを選定することができる。
【００６６】
（Ｂ）他の実施形態
（Ｂ−１）上述した実施形態では、ビーコン信号を発信するクラスタヘッドの近隣ノード装置２がクラスタヘッドになることを回避するために、ノード装置が、長距離ビーコン信号と短距離ビーコン信号とを送受信する長距離ビーコン信号送信部１０１、短距離ビーコン送信部１０２、長距離ビーコン受信部１０５、短距離ビーコン受信部１０６を備えるものとして説明したが、その構成は図２に限定されない。
【００６７】
（ａ）例えば、上記２種類のビーコン送信部１０１及び１０２の代わりに、送信出力強度を可変調整してビーコン信号を送信することができるビーコン送信部を備えるようにしてもよい。これにより、送信部１０１及び１０２の構成数を減らすことができると共に、上述した実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００６８】
この場合、出力強度可変のビーコン送信手段は、長距離ビーコン信号と短距離ビーコン信号とを出力時間を切り替えて、長距離ビーコン信号と短距離ビーコン信号とを交互に送信する。なお、長距離ビーコン信号と短距離ビーコン信号を送信する順番は、システム１内で認識されていれば、特に限定されず、長距離ビーコン信号の発信後、短距離ビーコン信号を発信してもよいし、又逆に、短距離ビーコン信号の発信後、長距離ビーコン信号を発信してもよい。但し、その順番によって、自装置２の装置状態の選定動作が変わってくるので、システム１内で認識されていることが必要となる。
【００６９】
（ｂ）また例えば、上記２種類のビーコン受信部１０５及び１０６の代わりに、長距離ビーコン信号及び短距離ビーコン信号の双方を受信できる１個のビーコン受信部を備えるようにしてもよい。これにより、受信部１０５及び１０６の構成数を減らすと共に、上述した実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００７０】
（ｃ）さらに、例えば、１個のビーコン受信部を備えるものとするとき、そのビーコン受信部が、ビーコン信号の受信強度を検知するものであり、その検知したビーコン信号受信強度に基づいて算出したクラスタヘッドとの距離を利用して自装置２がクラスタヘッドとなり得るか否かを判定するようにしてもよい。
【００７１】
図５は、このようなビーコン受信部の内部構成例を示すブロック図である。図５に示すように、この変形例のビーコン受信部５は、アンテナ部５１、受信強度検知部５２、距離算出部５３、距離判定部５４を少なくとも有する。
【００７２】
アンテナ部５１が受信したビーコン信号は、受信強度検知部５２に与えられ、受信強度検知部５２により受信ビーコン信号の受信強度が求められる。そして、距離算出部５３が、受信ビーコン信号の受信強度に基づいて、クラスタヘッド（ビーコン信号発信ノード装置）と自装置２との間の距離を算出する。例えば、距離判定部５４には、予め距離情報（閾値）が設定されており、距離判定部５４は、距離算出部５３が算出した距離情報と予め設定されている距離情報（閾値）とを比較する。その比較結果、算出した距離が閾値未満であるとき、自装置２はクラスタヘッドになり得ず、算出した距離が閾値以上であるとき、自装置２はクラスタヘッドになり得るようと、距離判定部５４は、判定し、その判定結果をノード状態決定部１０８に与える。
【００７３】
このような構成のビーコン受信部５を備えても、上述した実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００７４】
（ｄ）なお、上記（ａ）と、（ｂ）若しくは（ｃ）とを組み合わせた構成を備えるようにしてもよい。これにより、さらに構成数を減らすことができる。
【００７５】
（Ｂ−２）上述した実施形態では、通信範囲が異なるビーコン信号を用いることでクラスタヘッドを選定したが、ノード装置２間でクラスタヘッドとしてなり得る装置であるか否かを判定させることができれば、これに限定されない。
【００７６】
（ａ）例えば、ビーコン信号を用いるのではなく、ノード装置２間で通信する通信データを用いてもよい。これによれば、ビーコン信号を送受信するためのビーコン送信部及びビーコン受信部を備えることなく、従来からノード装置２が備えているデータ通信手段をそのまま有効に利用して、上述した実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００７７】
（ｂ）また、データ通信手段を利用した場合であっても、上述した実施形態と同様に、次のようなことを実現することができる。すなわち、２以上の互いに長距離データ通信が不可能なクラスタヘッドから、長距離データ通信を受信したノード装置２を、他のノード装置２に比べて短時間でクラスタヘッドにすると、クラスタヘッド間の通信コネクティビティを高く保つことができる。
【００７８】
（Ｂ−３）上述した実施形態では、センサネットワークシステムのノード装置に適用した場合について説明したが、これに限定されず、無線マルチホップ通信方式を採用したネットワークであれば広く適用できる。
【００７９】
（Ｂ−４）上述した実施形態では、すべてのノード装置がクラスタヘッドになる可能性を持っていたが、ネットワーク構成上、明らかにクラスタヘッドになる可能性がないノード装置２をクラスタヘッド選定から排除するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施形態のネットワークシステムの概略的なイメージ図である。
【図２】実施形態の無線通信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態の無線通信装置の動作フローチャートである。
【図４】クラスタヘッド選定方法について、従来技術による場合と実施形態による場合とを比較した説明図である。
【図５】変形例であるビーコン受信部の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…ネットワークシステム、２（２−１〜２−９）…ノード装置、３…サーバ、１０１…長距離ビーコン送信部、１０２…短距離ビーコン送信部、１０３…送信データ作成部、１０４…ノードＩＤ記憶部、１０５…長距離ビーコン受信部、１０６…短距離ビーコン受信部、１０７…タイマ、１０８…ノード状態決定部、５…ビーコン受信部。
【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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