(57)【要約】      （修正有）【課題】センサネットワークシステムの時刻同期に関し、データ通信の競合を回避してシステム全体の効率低下の抑制を図る。【解決手段】センサネットワークシステム１の子機としての各センサ端末１０は、物理量を計測するセンサ部０１と、親機２０との通信時にセンサ部０１の計測結果を送信して親機２０から時刻同期命令を受信する通信部０２と、センサ部０１および通信部０２を制御する制御部０３とを備える。制御部０３は、センサ部０１の計測後にセンサ端末１０を省電力モードに移行させ、省電力モードの終了後に通信部０２を親機２０と通信させ、通信後にさらに省電力モードに移行させ、各センサ端末１０間における親機２０との通信の競合を回避させる。【選択図】図１
2018147059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク上の子機群と親機とを備え、前記各子機のデータ計測時刻が前記親機と同期されたセンサネットワークシステムであって、
前記各子機は、物理量を計測するセンサ部と、
前記親機との通信時に前記センサ部の計測結果を送信し、かつ前記親機から時刻同期命令を受信する通信部と、
前記センサ部および前記通信部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記センサ部の計測後に前記子機を省電力モードに移行させ、該省電力モードの終了後に前記通信部を前記親機と通信させ、該通信後にさらに省電力モードに移行させ、
前記各子機間における親機との通信の競合を回避させ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】
前記計測後の省電力モードの長さは、前記親機への前回の送信に要した時間に基づき算出されることを特徴とする請求項１記載のセンサネットワークシステム。
【請求項３】
前記計測後の省電力モードの長さ（Ｔn）は、
Ｔn＝（Ｓn-1＋ｄ）×Ｉ
（Ｓn-1＝前記親機への前回の送信に要した時間，ｄ＝微小猶予時間，Ｉ＝端末ごとに設定される固定値）
により算出されることを特徴とする請求項２記載のセンサ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、複数の子機（センサ端末）で計測されたデータを単一の親機に無線通信などの手段で送受信するセンサネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のようにセンサネットワークシステムの子機は、起床（アクティブ状態）→データ計測→親機との通信（データ送信）→休眠（スリーブ状態）の一連の動作（間歇動作）を繰り返し行っている。この場合、各子機と親機とは、時間管理をしつつ通信を実行するため、各子機の時刻を親機に一致させる時刻同期が必要である。
【０００３】
通常、子機の親機との時刻同期は、親機が時刻同期命令（時刻データ書き込み命令）をすべての子機へ送信することで成立しているものの、子機が間歇動作している場合は子機が休眠中（スリーブ中）のおそれがある。
【０００４】
これでは子機は、親機からの時刻同期命令を受信することができず、時刻同期に失敗してしまう。そこで、特許文献１の時刻同期方法では、親機は時刻同期命令を配信することなく、子機からの計測データを受信したときに送信元の子機へ返信する受信確認（ＡＣＫ）パケットに現在時刻を埋め込んで送信している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３５４９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の時刻同期方法は、受信確認パケットに現在時刻を埋め込むことで、時刻同期のための余分な通信時間および起床時間を削減させて消費電力の抑制を図っている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の時刻同期方法により計測時刻を同期させた場合には、複数の子機から親機への計測データの送信が集中するため、親機の受信確認パケットの送信に遅延が生じ、却って一部の子機の起床時間が延びてシステム全体の効率が低下するおそれがある。
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、センサネットワークシステムの時刻同期に際にデータ通信の競合を回避し、システム全体の効率低下の抑制を図ることを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、ネットワーク上の子機群と親機とを備え、前記各子機のデータ計測時刻が前記親機と同期されたセンサネットワークシステムに関する。ここでは前記子機は、以下の構成を備える。
（１）物理量を計測するセンサ部
（２）前記親機との通信時に前記センサ部の計測結果を送信し、かつ前記親機から時刻同期命令を受信する通信部
（３）前記センサ部および前記通信部を制御する制御部
前記制御部は、前記センサ部の計測後に前記子機を省電力モードに移行させ、該省電力モードの終了後に前記通信部を前記親機と通信させ、該通信後にさらに省電力モードに移行させ、前記各子機間における親機との通信の競合を回避させている。
【０００９】
このとき前記計測後の省電力モードの長さは、前記親機への前回の送信に要した時間に基づき算出されることが好ましい。
例えば前記計測後の省電力モードの長さ（Ｔn）は、
Ｔn＝（Ｓn-1＋ｄ）×Ｉ
（Ｓn-1）＝前記親機への前回の送信に要した時間，ｄ＝微小猶予時間，Ｉ＝端末ごとに設定される固定値）
により算出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、センサネットワークシステムの時刻同期に際にデータ通信の競合を回避し、システム全体の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るセンサネットワークシステムの構成図。
【図２】通常のセンサ端末の動作フロー図。
【図３】同  各端末の消費電力の推移を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係るセンサネットワークシステムの各端末の動作フロー図。
【図５】同  各端末の消費電力の推移を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係るセンサネットワークシステムを説明する。このセンサネットワークシステムは、データ計測時刻を同期した複数の子機から効率的に計測データを親機に送信することで低消費電力化を図っている。
【００１３】
≪システム構成例≫
図１に基づき前記センサネットワークシステム１の構成例を説明する。図１中の１０−１〜１０−Ｎは、親機２０の子機として無線通信で接続されたＮ個（Ｎ≧２）のセンサ端末１０を示している。
【００１４】
ここでは単一の親機２０と各センサ端末１０−１〜１０−Ｎとでネットワークを構成している。なお、図１中のセンサ端末１０−２〜１０−Ｎは、内部構成が省略されているものの、センサ端末１０−１と同様に構成されているものとする。
【００１５】
すなわち、センサ端末１０−１〜１０−Ｎは、物理量を計測（測定）するセンサ部０１と、親機２０との無線通信を実行する通信部０２と、両部０１，０２を制御する制御部０３とを備えている。
【００１６】
例えばセンサ部０１として温度センサを用いて室内温度などを計測でき、通信部０２には無線ＬＡＮモジュールなどを用いることができ、制御部０３には中央演算装置（例えばＣＰＵ）などが用いられる。また、通信部０２は、センサ部０１の計測した物理量の情報を親機２０に無線通信にて送信し、かつ親機２０から時刻同期命令（時刻データ書き込み命令）を受信する。
【００１７】
≪従来のセンサ端末の動作説明≫
まず、センサ端末１０−１〜１０−Ｎとの比較のため、従来のセンサ端末の動作を説明する。
【００１８】
（１）動作フロー
図２に基づき従来のセンサ端末の動作フローを説明する。ここで従来のセンサ端末は、センサ端末１０−１〜１０−Ｎと同様に単一の親機に複数個がネットワーク接続され、センサ部と通信部と制御部とを備えているものとする。
【００１９】
具体的には従来の各センサ端末は、センサ部により物理量の計測を実施し（Ｓ０１）、該計測された計測データを通信部にて親機にデータ送信し（Ｓ０２）、該データ送信後にスリーブモード（省電力モード：休止状態）に移行し（Ｓ０３）、該スリーブモードの終了後にＳ０１の計測に戻って以降の処理を繰り返す。なお、通信部は、スリーブモード移行前のＳ０２の段階で親機から時刻同期命令を受信する。この時刻同期命令の受信後に制御部により親機との時刻同期が実行される。
【００２０】
（２）消費電力等について
図３に基づき従来の各センサ端末の消費電力の推移を説明する。ここで親機は、Ｓ０２にて各センサ端末から送信された計測データを一つずつ順次に受信して処理する。したがって、一つのセンサ端末が送信処理（Ｓ０２）を実行している間は、他の線端末は送信待機の状態となる。
【００２１】
図３は、「センサ端末Ａ」→「センサ端末Ｂ」→「センサ端末Ｃ」の順で送信処理（Ｓ０２）を実行する場合の動作例を示している。ここではセンサ端末Ａは、「Ｓ０１のセンサ計測」→「Ｓ０２のデータ送信」→「Ｓ０３のスリープモード」が連続して実行されている。
【００２２】
一方、センサ端末Ｂは、センサ端末Ａのデータ送信時に送信待機（Ｗ１）し、センサ端末Ｃはセンサ端末Ａ，Ｂのデータ送信時に送信待機（Ｗ２）しなければならない。この送信待機（Ｗ１，Ｗ２）後に親機にデータ送信（Ｓ０２）が実行されるものの、スリーブモードへの移行（Ｓ０３）が送信待機時間（Ｗ１，Ｗ２）分遅れるため、センサ端末Ｂ，Ｃは消費電力の増加を余儀なくされ、センサネットワークシステム全体の消費電力の増加を助長する。
【００２３】
なお、図３ではセンサ端末Ａ〜Ｃを例に説明したが、前述の送信待機時間はセンサ端末数が多くなるに従って長くなり、センサネットワークシステム全体の消費電力が増加傾向となる。
【００２４】
≪センサ端末１０−１〜１０−Ｎの動作説明≫
つぎにセンサ端末１０−１〜１０−Ｎの動作を説明する。
【００２５】
（１）動作フロー
図４に基づきセンサ端末１０−１〜１０−Ｎの動作フローを説明する。ここではセンサ端末１０−１〜１０−Ｎは、従来の消費電力増加を改善するため、センサ部０１により物理量の計測を実施し（Ｓ１１）、該計測後にスリーブモード（省電力モード：休止状態）に移行する（Ｓ１２）。
【００２６】
このスリーブモードの終了後にセンサ端末１０−１〜１０−Ｎは、Ｓ１１で計測された計測データ（計測結果）を通信部０２にて親機２０にデータ送信し（Ｓ１３）、該データ送信後にスリーブモードに移行し（Ｓ１４）、該スリーブモードの終了後にＳ１１に戻って以降の処理を繰り返す。
【００２７】
このときｎ回目の計測後におけるスリーブモードの時間（Ｔn）は、Ｓ１３のデータ送信の競合を回避するため、式１によりセンサ端末１０−１〜１０−Ｎ毎に算出されている。
【００２８】
式１：Ｔn＝（Ｓn-1＋ｄ）×Ｉ
式１中の「Ｉ」はセンサ端末１０−１〜１０−Ｎに設定された固定値を示し、「Ｓn-1」は前回の送信に要した時刻を示している。また、「ｄ」は微小猶予時間（固定値）を示し、「Ｓ0」はセンサ端末１０−１〜１０−Ｎを一つのみで動作させた場合の送信時間（時間長）を示すものとする。
【００２９】
（２）消費電力等について
図５に基づき前記改善後の消費電力の推移等を説明する。図５中のセンサ端末Ａは図１中のセンサ端末１０−１を示し、センサ端末Ｂは同センサ端末１０−２を示し、センサ端末Ｃは同センサ端末１０−３を示している。この各センサ端末Ａ〜Ｃは、所定の計測時間にスリーブモード（Ｓ１４）から同時に起床してアクティブ状態となってセンサ計測（Ｓ１１）を実行する。
【００３０】
また、図５中の「ＳＡｎ」はセンサ端末ＡのＳ１３の送信時間を示し、同「ＴＢｎ」はセンサ端末ＢのＳ１２のスリーブ時間を示し、同「ＳＢｎ」はセンサ端末ＢのＳ１３の送信時間を示し、同「ＴＣｎ」はセンサ端末Ｃのスリーブ時間を示し、同「ＳＣｎ」はセンサ端末ＣのＳ１３の送信時間を示し、図５はセンサ端末Ａ〜Ｃの「Ｓ0」値が同等な場合の動作例を示している。
【００３１】
ここではセンサ端末Ａの固定値Ｉが「０」に設定され、Ｓ１２のスリーブモードの時間が「０」と算出され、同スリーブモードへの移行が省略されている。したがって、センサ端末Ａは、「Ｓ１１のセンサ計測」→「Ｓ１３のデータ送信」→「Ｓ１４のスリープモード」の順で動作する。
【００３２】
一方、センサ端末Ｂ，Ｃは、それぞれ「Ｓ１１のセンサ計測」→「Ｓ１２のスリーブモード」→「Ｓ１３のデータ送信」→「Ｓ１４のスリープモード」の順で動作し、センサ端末Ａのデータ送信（Ｓ１３）の開始時にＳ１２のスリーブモードに移行する。
【００３３】
このときセンサ端末Ｂの固定値Ｉが「１」に設定されていれば、Ｓ１２のスリーブ時間（ＴＢｎ）は、式１にしたがって「（Ｓ0＋ｄ）×１」と算出される。ここではセンサ端末１０−１〜１０−Ｎの「Ｓ0」値が同等なため、センサＢのスリーブ時間（ＴＢｎ）は、センサ端末Ａの計測データの送信時間（ＳＡｎ）と略等しい値に算出される。
【００３４】
したがって、センサ端末Ｂは、センサ端末Ａの送信時間（ＳＡＮ）中をＳ１２のスリーブモードにて休止し、センサ端末Ａのデータ送信（Ｓ１３）の終了後に該スリーブモードを終了してＳ１３のデータ送信を開始する。これによりセンサ端末Ａ，Ｂ間のデータ送信（Ｓ１３）の競合が回避され、センサ端末Ｂの送信待機時間が解消される。
【００３５】
また、センサ端末Ｃの固定値Ｉが「２」に設定されていれば、Ｓ１２のスリーブ時間（ＴＣｎ）は、式１にしたがって「（Ｓ0＋ｄ）×２」と算出される。ここではスリーブ時間（ＴＣｎ）は、センサ端末Ａ，Ｂの送信時間（ＳＡＮ，ＳＢｎ）
の合計と略等しい値に算出される。
【００３６】
したがって、センサ端末Ｃは、センサ端末Ａ，Ｂの送信時間（ＳＡＮ，ＳＢｎ）中をＳ１２のスリーブモードにて休止し、センサ端末Ｂのデータ送信（Ｓ１３）の終了後に該スリーブモードを終了してＳ１３のデータ送信を開始する。これによりセンサ端末Ａ，Ｂとセンサ端末Ｃとの間におけるデータ送信（Ｓ１３）の競合が回避され、センサ端末Ｃの送信待機時間が解消される。
【００３７】
そして、センサ端末Ａ〜Ｃは、スリーブモード移行（Ｓ１４）後に次の計測時間になれば、それぞれスリーブモードを終了して起床（起動）する。その後、センサ端末Ａは、前述の「Ｓ１１のセンサ計測」→「Ｓ１３のデータ送信」→「Ｓ１４のスリープモード」の順に動作を繰り返す。
【００３８】
一方、センサ端末Ｂ，Ｃも、「Ｓ１１のセンサ計測」→「Ｓ１２のスリーブモード」→「Ｓ１３のデータ送信」→「Ｓ１４のスリープモード」の順に動作を繰り返す。このときセンサ端末Ｂについては、Ｓ１２のスリーブ時間（ＴＢｎ）が「（Ｓ2-1＋ｄ）×１」と算出される一方、センサ端末Ｃについては、同スリーブ時間（ＴＣｎ）が「（Ｓ2-1＋ｄ）×２」と算出される。これにより前回と同様にセンサ端末Ａ〜Ｃ間のデータ送信（Ｓ１３）の競合が回避され、センサ端末Ｂ，Ｃの送信待機時間が解消される。
【００３９】
このように本実施形態に係るセンサ端末Ａ〜Ｃによれば、センサ端末Ｂ，Ｃの動作にスリーブモード（Ｓ１２）が設けられているため、センサ端末Ａ〜Ｃ間のデータ送信（Ｓ１３）の競合が回避されている。
【００４０】
すなわち、センサ端末Ｂ，Ｃは、他の端末が送信処理を実行しているときに送信待機ではなく、スリープモード（Ｓ１２）に移行するため、センサ端末Ｂ，Ｃの省電力が低減される。これによりセンサ端末Ａ〜Ｃを時刻同期させて同じ時刻でのセンサ計測（Ｓ１１）を実施するセンサネットワークシステム１において、システム全体の省電力化を図ることが可能となる。
【００４１】
以下、Ｓ１３のデータ送信の送信時間（ＳＡｎ，ＳＢｎ，ＳＣｎ）が、Ｓ１１の計測データ量などで変化（前回よりも長時間化／短時間化）した場合について説明する。この送信時間（ＳＡｎ，ＳＢｎ，ＳＣｎ）の変化は、式１によれば、次回のデータ計測後のスリーブ時間（ＴＢｎ，ＴＣｎ）に影響を与える。
【００４２】
例えばセンサ端末Ｂの送信時間（ＳＢｎ）が、計測データ量の増加などにより前回よりも長時間化する場合がある。これにより次回のスリーブ時間（ＴＢｎ）が、前回のスリーブ時間（ＴＢｎ）よりも長時間化し、センサ端末Ａのデータ送信時間（ＳＡｎ）よりも長くなるおそれがある。この場合にはセンサ端末Ｂのデータ送信の開始が遅れるものの、無駄な送信待機の時間は生じなく、消費電力の削減に影響を与えることはない。
【００４３】
一方、センサ端末Ｂの送信時間（ＳＢｎ）が、前回よりも短時間化すれば、次のスリーブ時間（ＴＢｎ）が短時間化する。したがって、スリーブ時間（ＴＢｎ）がセンサ端末の送信時間（ＳＡｎ）よりも短くなって、センサ端末Ｂに送信待機時間が生じるおそれがある。
【００４４】
もっともセンサ端末Ｂは、スリーブ時間（ＴＢｎ）により従来と比べて送信待機時間を大幅に短縮化でき、この点で省電力化に貢献する。また、式１中の「ｄ（微小猶予時間）」の値を調整してスリーブ時間（ＴＢｎ）を長くしておけば、送信待機時間の発生防止に有効である。
【００４５】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施をすることができる。例えば本発明は、センサ端末Ａ〜Ｃとして動作させるためのコンピュータプログラムとして構成することもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１…センサネットワークシステム
０１…センサ部
０２…通信部
０３…制御部
１０…センサ端末（子機）
２０…親機
【図１】
2018147059.tif 000003
【図２】
2018147059.tif 000004
【図３】
2018147059.tif 000005
【図４】
2018147059.tif 000006
【図５】
2018147059.tif 000007