(57)【要約】【課題】トラフィック量に応じて無線通信装置の消費電力を調整する。【解決手段】無線ネットワーク内の他の無線通信装置との間で同期する周期に従って通信を行う無線通信装置である。無線通信装置は、無線信号の受信及び送信を行う無線通信部と、無線ネットワーク内のトラフィック量に関わる指標値を取得し、指標値に基づいて、１周期における無線通信部をオンにする第１の時間長を決定する制御部を備える。制御部は、指標値がトラフィック量の増加を示す場合に、第１の時間長を増加させ、指標値がトラフィック量の減少を示す場合に、第１の時間長を減少させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワーク内の他の無線通信装置との間で同期する周期に従って通信を行う無線通信装置であって、
無線信号の受信及び送信を行う無線通信部と、
前記無線ネットワーク内のトラフィック量に関わる指標値を取得し、前記指標値に基づいて、前記周期の１周期における前記無線通信部をオンにする第１の時間長を決定する制御部、
を備える無線通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記指標値が前記トラフィック量の増加を示す場合に、前記第１の時間長を増加させ、前記指標値が前記トラフィック量の減少を示す場合に、前記第１の時間長を減少させる、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記１周期における前記無線通信部の前記無線信号の受信及び送信に係る時間に基づいて第２の時間長を取得し、前記１周期における前記第１の時間長に対する前記第２の時間長の割合を、前記指標値として算出する、
請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記他の無線通信装置から、前記他の無線通信装置が保持する送信予定のデータの送信にかかる時間に関する情報を受信し、前記第２の時間長を、前記無線通信部の前記無線信号の受信及び送信に係る時間と前記他の無線通信装置が保持する送信予定のデータの送信に係る時間に関する情報とに基づいて、取得する、
請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記制御部は、パケットを中継した無線通信装置に関する情報を含む中継履歴情報を受信し、パケットを中継した無線通信装置の数に基づいて、前記指標値を取得する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の時間長に基づく前記１周期における前記無線通信部をオンにする期間に関するスケジュール情報を、前記無線通信部を通じて前記他の無線通信装置に通知する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記他の無線通信装置は、前記無線通信装置によって通知された前記スケジュール情報に従って、前記他の無線通信装置の無線通信部のオン及びオフを制御する、
請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記決定した前記第１の時間長に基づく前記１周期における前記無線通信部をオンにする期間に関するスケジュール情報に従って、前記無線通信部のオン及びオフを制御する、
請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記１周期には、前記他の無線通信装置と共通する前記無線通信部をオンにする第１の期間が含まれており、
前記制御部は、前記第１の時間長を、前記第１の期間の時間長以上となるように決定する、
請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記制御部は、ブロードキャストアドレス宛てのパケットは前記第１の期間中に送信することを判定する、
請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記他の無線通信装置から前記他の無線通信装置のスケジュール情報を受信し、ユニキャストアドレス宛てのパケットについて、前記パケットの送信先の無線通信装置のスケジュール情報が保持されている場合には、前記送信先の無線通信装置の無線通信部がオンである期間中に送信することを判定し、前記送信先の無線通信装置のスケジュール情報が保持されていない場合には、前記第１の期間中に送信することを判定する、請求項９又は１０に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
互いに同期する周期に従って通信を行う無線ネットワーク内の無線通信装置と制御装置とを含む無線通信システムであって、
前記無線通信装置は、
無線信号の受信及び送信を行う無線通信部と、
前記周期の１周期における前記無線通信部をオンにする期間に関するスケジュール情報に従って、前記無線通信部のオン及びオフを制御する制御部と、
を備え、
前記制御装置は、
前記無線ネットワーク内のトラフィック量に関わる指標値を取得し、前記指標値に基づいて、前記１周期における前記無線通信部をオンにする第１の時間長を決定し、前記決定した第１の時間長に基づくスケジュール情報を前記無線通信装置に通知する制御部と、を備える、
無線通信システム。
【請求項１３】
前記無線通信装置の制御部は、前記無線通信部をオンにする期間の残り時間が所定時間長以下である場合に、パケットの送信の停止を判定する、
請求項１２に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記無線通信装置の制御部は、自装置の前記制御装置からの距離が遠ければ遠いほど、前記所定時間を長くする、
請求項１３に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
互いに同期する周期に従って通信を行う無線ネットワーク内の複数の無線通信装置を含む無線通信システムであって、
前記複数の無線通信装置のそれぞれは、
無線信号の受信及び送信を行う無線通信部と、
前記無線ネットワーク内のトラフィック量に関わる指標値を取得し、前記指標値に基づいて、前記周期の１周期における前記無線通信部をオンにする第１の時間長を決定する制御部、
を備える無線通信システム。
【請求項１６】
無線ネットワーク内の他の無線通信装置との間で同期する周期に従って通信を行う無線通信装置が、
無線通信部を通じて無線信号の受信及び送信を行い、
前記無線ネットワーク内のトラフィック量に関わる指標値を取得し、前記指標値に基づいて、前記周期の１周期における前記無線通信部をオンにする第１の時間長を決定する、通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信システム、及び、通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサネットワークは、ゲートウェイ（ＧＷ）と複数のセンサノードとを含む。センサノードは、分散して配置されている。センサネットワークでは、各センサノードの観測結果はＧＷに集約され、上位のネットワークに送信される。センサノードは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等の無線通信を行い、測定結果をＧＷに送信する。
【０００３】
センサネットワークはアドホック型ネットワークとして構築されることがある。アドホック型ネットワークでは、ノードは、他のノードからのデータを中継する中継ノードとしても動作する。
【０００４】
センサノードは、電源の確保等の利便性により、電池で動作するものがセンサネットワークに採用されることが多い。センサノードが電池で動作する場合には、通信を行わない間は、通信機能をオフにすることでセンサノードの省電力化が図られている。省電力化とは、消費電力をより少なくすることである。以降、センサノードの通信機能がオンであり、データを送受信可能な期間をアクティブ期間と称する。また、センサノードの通信機能がオフである期間をスリープ期間と称する。
【０００５】
ただし、中継ノードでは、他のセンサノードからのデータの中継を行うため、自装置に関する通信を行っていない場合でも、スリープ期間に切り替えることができない。
【０００６】
センサノードの省電力化を図る方法として、ネットワーク内の全ノードで、アクティブ期間とスリープ期間との周期的な切り替えを同期させる方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１７６８８８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２０１５１号公報
【特許文献３】特開２０１１−９１６８４号公報
【特許文献４】特開２０１１−１００１８号公報
【特許文献５】特開２００９−２９０５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、アクティブ期間が短すぎると、例えば、中継ノードにおいてアクティブ期間中にパケットを送信しきれず、送信されなかったパケットは次以降のアクティブ期間で送信されることになるため、遅延が大きくなるおそれがある。また、アクティブ期間が長すぎると、省電力効果が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、トラフィック量に応じて無線通信装置の消費電力を調整可能な無線通信装置、無線通信システム、及び、通信制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様の一つは、無線ネットワーク内の他の無線通信装置との間で同期する周期に従って通信を行う無線通信装置である。無線通信装置は、無線信号の受信及び送信を行
う無線通信部と、無線ネットワーク内のトラフィック量に関わる指標値を取得し、指標値に基づいて、１周期における無線通信部をオンにする第１の時間長を決定する制御部を備える。
【発明の効果】
【００１１】
開示の無線通信装置、無線通信システム、及び、通信制御方法によれば、トラフィック量に応じて無線通信装置の消費電力を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態に係るセンサネットワークシステムのシステム構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、スーパーフレームの構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、ノードが送信キュー内の未送信データ量を通知する場合のデータフレームのフォーマットの一例である。
【図４】図４は、中継履歴が付加される場合のデータフレームのフォーマットの一例である。
【図５】図５は、ＧＷのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、ＧＷの機能構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、センサノードのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図８】図８は、センサノードの機能構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、スケジュール情報記憶部に記憶されるスケジュール情報の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、隣接ノード情報記憶部に記憶される隣接ノード情報テーブルの一例である。
【図１１】図１１は、ＧＷのスケジュール制御部の処理のフローチャートの一例である。
【図１２】図１２は、ＧＷのスケジュール制御部のスリープ期間の処理のフローチャートの一例である。
【図１３】図１３は、ノードのモード制御部の処理のフローチャートの一例である。
【図１４】図１４は、アクティブ時間Ｔａの変更のノードへの伝搬の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、第１実施形態のシミュレーションにおけるセンサネットワークシステム１００のシステム構成を示す図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態に係るシミュレーション用のＧＷのスリープ期間の処理のフローチャートである。
【図１７】図１７は、第１実施形態に係るシミュレーションのＧＷにおけるアクティブ時間の観測結果を示すグラフである。
【図１８】図１８は、第２実施形態に係るスーパーフレームの構成の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、第２実施形態に係る隣接ノード情報テーブルの一例である。
【図２０】図２０は、第２実施形態に係るノードのモード制御部の処理のフローチャートの一例である。
【図２１】図２１は、第２実施形態に係るノードの送信処理部の処理のフローチャートの一例である。
【図２２】図２２は、第２実施形態に係るノードの送信処理部の送信タイミング決定処理のフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るセンサネットワークシステムのシステム構成の一例を示す図である。センサネットワークシステム１００は、ＧＷ  １と複数のセンサノード２を含む。各センサノード２は、例えば、所定の周期や所定のイベントの発生に応じて、対象を観測し、観測結果をＧＷ  １に送信する。ＧＷ  １は各センサノード２からの観測結果を上位のネットワーク（図示せず）に送信する。センサノード２は、例えば、温度、電圧、照度、加速度、等を測定するセンサを搭載する。以降、センサノード２を単に、ノード２と称することもある。
【００１５】
図２は、スーパーフレームの構成の一例を示す図である。スーパーフレームは、所定時間長で区切られた時間区間であり、センサネットワークシステム１００における通信の周期である。センサネットワークシステム１００内の全ノード２及びＧＷ  １は、ＧＷ  １から発信される同期信号によって、スーパーフレームの周期の同期がとれている。スーパーフレームの周期は、センサネットワークシステム１００の管理者によって任意に設定可能であり、例えば、５００ミリ秒である。
【００１６】
スーパーフレームは、同期信号用の期間、アクティブ期間、スリープ期間の３種類の期間を含む。同期信号用の期間は、スーパーフレームの同期をとるための同期信号を送信及び受信する期間である。同期信号はビーコン信号とも呼ばれる。センサネットワーク１００では、ＧＷ  １からの同期信号に従って、各ノード２がスーパーフレームの同期をとる。同期信号用の期間は固定されている。なお、本明細書において、「期間」は、開始位置と、終了位置又は時間長の少なくともいずれかと、が定義されているものとする。
【００１７】
アクティブ期間は、センサノード２が通信を行う期間である。アクティブ期間では、各センサノード２は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance：搬送波感知多重アクセス／衝突回避）方式で通信を行う。スリープ期間は、センサ
ノード２が通信機能をオフにする期間である。アクティブ期間の時間長Ｔａを、以降、アクティブ時間Ｔａと表記する。スリープ期間の時間長Ｔｐを以降、スリープ時間Ｔｐと表記する。
【００１８】
第１実施形態では、スーパーフレームの構成は、センサネットワークシステム１００内のＧＷ  １と全ノード２とで共通の構成が用いられる。第１実施形態では、アクティブ時間Ｔａは、トラフィック量に応じて、動的に変更される。これによって、センサノード２の及びＧＷ  １の消費電力をトラフィック量に応じて調整する。第１実施形態では、ＧＷ
１がトラフィック量に関する指標値を取得し、取得した指標値に基づいてアクティブ時間Ｔａを決定する。アクティブ時間Ｔａは、同期信号によってセンサノード２に通知される。センサノード２は、通知されたアクティブ時間Ｔａに従って、アクティブ期間からスリープ期間への切り替えを行う。
【００１９】
なお、スーパーフレームにおいて、同期信号用の期間は固定であるため、アクティブ時間Ｔａ＋スリープ時間Ｔｐの値は固定値となる。また、スーパーフレームにおける、アクティブ期間、スリープ期間の配置は、図２に示される配置に限定されない。例えば、同期信号用の期間の次にスリープ期間、その次にアクティブ期間の順の配置であってもよい。また、アクティブ期間及びスリープ期間は、スーパーフレームにおいて複数存在してもよい。例えば、同期信号用の期間の次にアクティブ期間１、スリープ期間、アクティブ期間２の順で複数のアクティブ期間が存在してもよい。
【００２０】
アクティブ期間、スリープ期間の配置順が固定されていない場合には、スーパーフレームにおけるアクティブ期間の時間長、開始位置、及び終了位置の少なくとも２つが決定さ
れる。スーパーフレームにおけるアクティブ期間及びスリープ期間、それぞれの時間長、開始配置、終了位置等の情報は、スケジュール情報と称される。なお、アクティブ期間又はスリープ期間のスーパーフレームにおける開始位置は、例えば、スーパーフレームの先頭からの時間長によって示される。
【００２１】
第１実施形態では、アクティブ期間、スリープ期間の配置順は図２に示される通りであり、配置順は変更されないことを想定する。また、同期信号用の期間は、時間長とスーパーフレームの先頭に配置されることが固定されている。そのため、アクティブ期間の開始位置は同期信号用の期間の終了位置であり、全ノード２で共通している。また、アクティブ期間とスリープ期間との時間長の合計値は固定されている。そのため、アクティブ期間の時間長Ｔａが定まると、スリープ期間の時間長Ｔｐも定まる。したがって、第１実施形態では、スケジュール情報として、少なくともアクティブ期間の時間長Ｔａ（アクティブ時間Ｔａ）が通知されればよい。
【００２２】
なお、アクティブ期間及びスリープ期間の配置順が固定されていない場合には、スケジュール情報として、少なくともアクティブ期間の時間長、開始位置、及び終了位置の少なくとも２つが通知される。スーパーフレームにおいて、複数のアクティブ期間が存在する場合には、スケジュール情報として、各アクティブ期間について、少なくとも、時間長、開始位置、及び終了位置のいずれか２つが通知される。
【００２３】
スーパーフレームは、「無線通信装置」が通信を行う「周期」の一例である。図２におけるアクティブ期間の時間長Ｔａは、「第１の時間長」の一例である。ただし、「第１の時間長」の一例として、同期信号用の期間とアクティブ期間との時間長の合計値が含まれてもよい。
【００２４】
＜トラフィック量に関する指標値＞
トラフィック量に関する指標値を、混雑パラメータＰと称する。第１実施形態では、混雑パラメータＰとして、（１）混雑率、（２）バックトラック実施率、（３）中継ノード数増加率のいずれか又は組合せを用いる。第１実施形態では、混雑パラメータＰによって所定の条件が満たされた場合に、アクティブ時間Ｔａが増加または減少される。
【００２５】
（混雑パラメータ１）混雑率
混雑率は、アクティブ期間中のデータの送受信時間の割合である。
【数１】
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混雑率が高くなればなるほど、トラフィック量が多いことが示される。混雑率の算出に用いられるデータの送受信時間は、例えば、データの送受信処理にかかる時間の測定値である。データの送受信処理にかかる時間の測定値が用いられる場合には、混雑率は、現スーパーフレームにおいて発生した自装置の通信範囲内のトラフィック量を反映した値となる。
【００２６】
混雑率に用いられるデータの送受信時間は、例えば、データの送受信にかかる時間の測定値＋隣接ノードの未送信データの送信時間が用いられてもよい。隣接ノードとは、自装置の通信範囲内に存在するノード２であり、他のノード２を介さずに信号を受信可能なノード２である。隣接ノードの未送信データの送信時間は、隣接ノードの送信キューに格納
されているパケットを送信するのにかかる時間である。混雑率の算出に隣接ノードの未送信データの送信時間が用いられる場合には、混雑率は、現在のスーパーフレームにおいて発生した自装置の通信範囲内のトラフィック量に加えて、次のスーパーフレームにおいて発生が予想される自装置の通信範囲内のトラフィック量を反映する値となる。
【００２７】
例えば、図１に示されるセンサネットワークシステム１００において、ノード＃Ａは中継ノードであり、ノード＃Ａにはノード＃Ｂ〜ノード＃Ｇからのデータが集中する。ノード＃Ｂ〜ノード＃Ｇからの送信データが増加すると、ノード＃Ａは、アクティブ期間の大部分をデータの受信に使用することになり、ＧＷ  １へのデータ送信量が減ってしまう。ノード＃Ｂ〜ノード＃Ｇから受信されたデータは、現在のスーパーフレームのアクティブ期間内では送信しきれず、ノード＃Ａの送信キューに格納され、次以降のスーパーフレームのアクティブ期間において送信される。
【００２８】
このとき、データの送受信処理にかかる時間の測定値が用いられてアクティブ時間Ｔａが決定される場合には、現在のスーパーフレームではノード＃Ａはデータ受信に時間を割かれ、データ送信量が少ない為、ノード＃Ａからのトラフィック量は過少評価されてしまう。その結果、アクティブ時間Ｔａが十分に長い時間長に設定されない可能性がある。アクティブ時間Ｔａが十分に長い時間長に設定されなかった場合、次のスーパーフレームのアクティブ期間においてもノード＃Ａは送信キュー内の未送信データを送信しきれない可能性がある。
【００２９】
そこで、ＧＷ  １は、ノード２に、送信キュー内の未送信データ量を通知してもらい、隣接ノードが送信キュー内の未送信データを送信するために要する時間を算出する。センサネットワークシステム１００の無線通信の速度は既知であるため、未送信データ量から未送信データを送信するために要する時間は算出可能である。
【００３０】
混雑率の算出に、データの送受信処理にかかる時間の測定値と、隣接ノードが送信キュー内の未送信データを送信するために要する時間（隣接ノードの未送信データの送信時間）を用いることで、アクティブ時間Ｔａの設定に、次のスーパーフレームにおいて発生が予測されるトラフィック量を反映させることができる。
【００３１】
混雑率の算出に用いられる、隣接ノードの未送信データの送信時間は、例えば、通知された隣接ノードの送信キュー内の未送信データ量から算出された総和が用いられる。
【００３２】
図３は、ノード２が送信キュー内の未送信データ量を通知する場合のデータフレームのフォーマットの一例である。データフレームは、ＭＡＣ層で扱われるデータブロックの呼称である。パケットは、ネットワーク層で扱われるブロックの呼称である。特に区別しない場合には、データフレームもパケットと称することがある。送信キュー内の未送信データ量は、例えば、図３に示されるように、ネットワークヘッダ内に新たにフィールドを追加して、追加されたフィールド内に格納される。ネットワークヘッダは、ネットワーク層の処理において参照されるヘッダである。ただし、送信キュー内の未送信データ量を格納するフィールドの位置は、図３に示される例に限定されず、例えば、パケットの末尾に配置されてもよい。
【００３３】
送信キュー内の未送信データ量は、例えば、合計バイト数、合計パケット数で示される。ノード２は、データを送信する場合に、パケットのヘッダに自装置の送信キュー内の未送信データ量を書き込む。また、ノード２は、他のノード２から受信したパケットを転送する場合に、パケットのヘッダに自装置の送信キュー内の未送信データ量を書き込む。他のノード２から受信したパケットを転送する場合には、パケットには前段のノード２の送信キュー内の未送信データ量が格納されているので、ノード２は、自装置の送信キュー内
の未送信データ量に書き換える。
【００３４】
なお、送信キュー内の未送信データ量を通知する代わりに、ノード２が送信キュー内の未送信データ量を送信するのにかかる送信時間を算出し、算出した送信時間を通知してもよい。「データの送受信時間」は、「第２の時間長」の一例である。混雑率は、「前記第１の時間長に対する前記第２の時間長の割合」の一例である。図３のデータフレームのフォーマットで通知される送信キュー内の未送信データ量や、当該未送新データ量を送信するのにかかる送信時間は、いずれも、「前記他の無線通信装置が保持する送信予定のデータの送信にかかる時間に関する情報」の一例である。
【００３５】
（混雑パラメータ２）バックトラック実施率
バックトラックとは、送信先又は転送先の候補がなくなった場合に、パケットが送信元に戻されることを示す。例えば、障害物が介入して電波の伝搬環境が悪化してリンク障害が発生した場合には、迂回経路を用いてパケットの転送が継続されることがある。迂回により、ＧＷ  １の通信範囲内よりも下流側のノード２においてトラフィック量が増える可能性がある。バックトラック実施率は、迂回の発生により下流側のノード２において増加するトラフィック量を、アクティブ時間Ｔａに反映させる場合に用いられる。
【００３６】
バックトラックが発生しているかどうかは、パケットの中継履歴を収集することによって検出可能である。そこで、混雑パラメータとしてバックトラック実施率が用いられる場合には、各ノード２は、パケットに中継履歴を付与する。
【００３７】
図４は、中継履歴が付加される場合のデータフレームのフォーマットの一例である。中継履歴は、例えば、ネットワークヘッダの末尾に付加される。パケットの中継履歴のフィールドには、中継ノード数、中継ノードアドレス、バックトラック実施フラグのフィールドが含まれる。
【００３８】
中継ノード数のフィールドには、当該パケットの中継ノード数が格納される。中継ノードアドレスのフィールドには、当該パケットを中継したノード２のアドレスが格納される。中継ノードアドレスのフィールドに格納されるノード２のアドレスは、例えば、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスである。バックトラック実施フラグのフィールドには、当該中継ノードがバックトラックを実施した場合には１が格納される。中継ノードアドレスとバックトラック実施フラグとは、当該パケットを中継したノードの数分含まれる。
【００３９】
ノード２は、パケットを転送する場合に、中継ノード数のフィールドの値を１加算した値に上書き更新し、中継履歴のフィールドの末尾に中継ノードアドレスとバックトラック実施フラグとのフィールドを追加する。ノード２は、追加した中継ノードアドレスのフィールドに自装置のアドレスを書き込む。ノード２は、バックトラックを実施する、すなわち、転送元にパケットを戻す場合には、バックトラック実施フラグのフィールドに１を格納する。バックトラックが実施されない場合には、バックトラック実施フラグのフィールドの値は０である。
【００４０】
図４に示されるようなデータフレームのフォーマットによって通知された中継履歴を用いて、バックトラック実施率は、以下のようにして求められる。
【数２】
2018046382.tif 000004
バックトラック実施有の中継ノード数は、パケット中の、１が格納されているバックトラック実施フラグのフィールドの数である。中継ノード数は、パケット中の中継ノード数のフィールドの値である。アクティブ期間中に複数のパケットを受信した場合には、例えば、各パケットのバックトラック実施率の平均値が、混雑パラメータとして用いられる。
【００４１】
（混雑パラメータ３）中継ノード数増加率
ノード２からＧＷ  １への経路は、最短ホップ数となる経路が用いられることが多いため、迂回が発生すると、パケットの中継ノード数は増加する傾向にある。したがって、送信元ノード毎に中継ノード数の増加率を監視することで、迂回の発生を検出することができる。中継ノード数増加率を混雑パラメータとして用いる場合にも、中継履歴を収集するため、ノード２は中継履歴をパケットに付加する。
【００４２】
中継ノード数増加率は、送信元ノード毎に、以下のように求められる。
【数３】
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過去の中継ノード数は、例えば、所定期間又は全期間における当該送信元ノードからのパケットの中継ノード数の平均値である。送信元ノードは、ネットワークヘッダ内の送信元アドレスによって特定される。中継ノード数は、当該パケットの中継パケット数のフィールドの値である。
【００４３】
混雑パラメータは、混雑率、バックトラック実施率、中継ノード数増加率のいずれか１つが用いられてもよいし、組み合わせて用いられてもよい。混雑パラメータの混雑率、バックトラック実施率、中継ノード数増加率は、それぞれ、「無線ネットワーク内のトラフィック量に関わる指標値」の一例である。
【００４４】
＜装置構成＞
図５は、ＧＷ  １のハードウェア構成の一例を示す図である。ＧＷ  １は、例えば、専用の装置である。ＧＷ  １は、ハードウェア構成要素として、制御部１０１、メモリ１０２、無線部１０３、クロック１０４、給電部１０５、アンテナ１０６、ネットワークインタフェース１０７を備える。
【００４５】
メモリ１０２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような半導体メモリである。メモリ１０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）を含んでもよい。メモリ１０２は、様々なプログラムや、各プログラムの実行に際して制御部１０１が使用するデータを格納する。メモリ１０２は、無線通信プログラム、スケジューリングプログラム１０２Ｐを格納する。無線通信プログラムは、ＧＷ  １の無線通信に係る処理を実行するためのプログラムである。スケジューリングプログラム１０２Ｐは、トラフィック量に応じてアクティブ時間Ｔａを決定するためのプログラムである。スケジューリングプログラム１０２Ｐは、例えば、無線通信プログラムのモジュールの１つであってもよいし、無線通信プログラムとは異なるプログラムであってもよい。
【００４６】
制御部１０１は、例えば、プロセッサとメモリとを含む。制御部１０１に含まれるメモリは、プロセッサに作業領域を提供するメモリである。制御部１０１に含まれるメモリは、例えば、メモリ１０２よりもアクセス速度が高速なＲＡＭである。プロセッサは、メモリ１０２に保持されたＯＳや様々なアプリケーションプログラムを制御部１０１内のメモリにロードして実行することによって、様々な処理を実行する。制御部１０１に含まれる
プロセッサ１０１は、１つに限られず、複数備えられてもよい。制御部１０１は、「制御部」の一例である。
【００４７】
無線部１０３は、アンテナ１０６によって送信及び受信される信号の変調および復調を行う回路と、ベースバンド信号と電気信号との変換を行う回路とを含む。無線部１０３及びアンテナ１０６は、例えば、ＩＥＥＥ．８０２．１５．４に対応する。アンテナ１０６によって受信され無線部１０３によって処理された信号は、制御部１０１に出力される。無線部１０３には、制御部１０１から信号が入力され、入力された信号は、ベースバンド信号から電気信号への変換処理、電気信号への変調処理が行われてアンテナ１０６へと出力される。無線部１０３は、「無線通信部」の一例である。
【００４８】
クロック１０４は、制御部１０１に所定のクロック周波数のクロック信号を伝搬する。制御部１０１は、クロック１０４からのクロック信号に同期して処理を行う。クロック１０４のクロック信号は、時刻、時間計測にも用いられる。
【００４９】
給電部１０５は、例えば、各ハードウェア構成要素に電気を供給する。図では省略されているが、給電部１０５と各ハードウェア構成要素とは、電気的に接続されている。ＧＷ
１が電池で動作する場合には、給電部１０５は、例えば、ボタン型、ピン型のリチウム電池、太陽電池等を備える。
【００５０】
ネットワークインタフェース１０７は、ネットワークとの情報の入出力を行うインタフェースである。ネットワークインタフェース１０７は、上位のネットワークに接続する。ネットワークインタフェース１０７は、有線のネットワークと接続するインタフェース、無線のネットワークと接続するインタフェースを含む。ネットワークインタフェース１０７は、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）カード等である。
【００５１】
なお、図５に示されるクＧＷ  １のハードウェア構成は、一例であり、上記に限られず、実施の形態に応じて適宜構成要素の省略や置換、追加が可能である。例えば、ＧＷ  １は、可搬記録媒体駆動装置を備え、可搬記録媒体に記録されたプログラムを実行してもよい。可搬記録媒体は、例えば、ＳＤカード、ｍｉｎｉＳＤカード、ｍｉｃｒｏＳＤカード、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）フラッシュメモリ、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  Ｄｉｓｃ、又はフラッシュメモリカードのような記録媒体である。
【００５２】
図６は、ＧＷ  １の機能構成の一例を示す図である。ＧＷ  １は、機能構成要素として、同期信号処理部１１、トラフィックモニタ部１２、スケジュール制御部１３、スケジュール情報記憶部１４、送信部１５、受信部１６を備える。
【００５３】
送信部１５、受信部１６は、無線部１０３とのインタフェースである。同期信号処理部１１は、スケジュール制御部１３から入力される指示にしたがって、同期信号の生成を行う。同期信号の生成の指示は、例えば、スーパーフレームの同期信号用の期間のうちの所定のタイミングで入力される。同期信号には、例えば、ＧＷ  １の識別情報、スケジュール情報が含まれる。同期信号はブロードキャストで送信される。スケジュール情報には、例えば、バージョン情報、アクティブ時間Ｔａが含まれる。バージョン情報、アクティブ時間Ｔａはスケジュール制御部１３によって決定され、スケジュール情報記憶部１４に格納される。同期信号処理部１１は、スケジュール情報記憶部１４に格納されているスケジュール情報を読み出し、同期信号に含める。生成された同期信号は、送信部１５に出力され、無線部１０３、アンテナ１０６を通じて発信される。送信部１５、受信部１６、同期信号処理部１１は、ＧＷ  １のプロセッサの無線通信プログラムの実行によって達成され
る機能構成要素である。
【００５４】
第１実施形態では、スーパーフレームのアクティブ期間、スリープ期間の配置は図２に示されるものが想定されているため、スケジュール情報にはアクティブ時間Ｔａが含まれる。ただし、スケジュール情報に含まれる情報は、スリープ時間Ｔｐであってもよい。スーパーフレームにおいて複数のアクティブ期間が含まれる場合には、スケジュール情報には、例えば、各アクティブ期間の開始位置、終了位置、及び時間長のうち少なくともいずれか２つが含まれる。各アクティブ期間の開始位置及び終了位置は、例えば、スーパーフレームの開始からの時間長で示される。
【００５５】
トラフィックモニタ部１２、スケジュール制御部１３、スケジュール情報記憶部１４は、ＧＷ  １のプロセッサがスケジューリングプログラム１０２Ｐを実行することによって達成される機能構成要素である。トラフィックモニタ部１２は、無線部１０３を監視し、無線部１０３が送受信するトラフィックを監視する。トラフィックモニタ部１２は、例えば、無線部１０３の送受信処理の動作時間、送受信時刻、送信元、受信先等をメモリ１０２内のトラフィックモニタ用の記憶領域（図示せず）に記録する。また、パケットに中継履歴が含まれる場合には、トラフィックモニタ部１２は、パケット内の中継履歴または中継ノード数もメモリ１０２内のトラフィックモニタ用の記憶領域に記録する。また、パケットに送信キュー内の未送信データ量が含まれる場合には、トラフィックモニタ部１２は、パケットに格納されている送信キュー内の未送信データ量も、メモリ１０２内のトラフィックモニタ用の記憶領域に記録する。
【００５６】
トラフィックモニタ部１２は、スケジュール制御部１３から入力される指示に従って、トラフィックのモニタを開始及び終了する。例えば、トラフィックのモニタの開始指示は、アクティブ期間の開始のタイミングで入力される。例えば、トラフィックのモニタの終了指示は、スリープ期間の開始のタイミングで入力される。
【００５７】
スケジュール制御部１３は、アクティブ期間中に混雑パラメータの算出のための情報を取得し、スリープ期間になった場合に、混雑パラメータを算出し、混雑パラメータに基づいて、アクティブ時間Ｔａを決定する。混雑パラメータの算出のための情報は、例えば、トラフィックモニタ部１２によるトラフィックモニタの結果を格納する、メモリ１０２内のトラフィックモニタ用の記憶領域から取得される。スケジュール制御部１３は、アクティブ時間Ｔａが変更になった場合に、バージョン情報を更新する。バージョン情報は、例えば、バージョンを示す数値であるので、１を加算することによって更新される。
【００５８】
スケジュール制御部１３は、決定したアクティブ時間Ｔａと更新したバージョン情報とをスケジュール情報記憶部１４に格納する。また、スケジュール制御部１３は、同期信号用の期間内の所定のタイミングで、同期信号処理部１１に同期信号の生成の指示を出力する。なお、スケジュール制御部１３は、スリープ時間Ｔｐを決定してもよい。すなわち、スケジュール制御部１３は、スケジュール情報を決定する。
【００５９】
スケジュール制御部１３は、スケジュール情報記憶部１４に記憶されているスケジュール情報とタイマとに従って、アクティブ期間、スリープ期間の開始及び終了を制御する。スリープ期間の終了時に、スケジュール制御部１３は、無線部１０３をオン状態にし、送信部１５、受信部１６を起動する。アクティブ期間の終了時及びスリープ期間の開始時に、スケジュール制御部１３は、無線部１０３をオフ状態にし、送信部１５、受信部１６を停止させる。
【００６０】
以降、無線部１０３がオン状態であり、送信部１５、受信部１６が起動されている状態を、アクティブモード、と称する。無線部１０３がオフ状態であり、送信処理部１５、受
信部１６が停止されている状態を、スリープモード、と称する。なお、無線部１０３のオン状態とは、無線部１０３への電源の供給が行われている状態を示す。無線部１０３のオフ状態とは、無線部１０３への電源の供給が停止されている状態を示す。同期信号用の期間は同期信号の送受信が行われるため、同期信号用の期間はアクティブモードである。そのため、スリープモードからアクティブモードへの切り替えは、スリープ期間の終了時に行われる。
【００６１】
スケジュール情報記憶部１４は、スケジュール情報を記憶する。スケジュール情報記憶部１４は、ＧＷ  １のメモリ１０２に作成される。スケジュール情報記憶部１４には、第１実施形態では、アクティブ時間Ｔａとバージョン情報とが格納される。スケジュール制御部１３は、スケジュール情報記憶部１４に格納されたアクティブ時間Ｔａにしたがって、同期信号用の期間、アクティブ期間、及び、スリープ期間の開始及び終了を判定する。なお、図６に示されるＧＷ  １の機能構成要素は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよい。
【００６２】
図７は、センサノード２のハードウェア構成の一例を示す図である。ノード２は、センサと無線通信機能を有する装置である。ノード２は、ハードウェア構成要素として、制御部２０１、メモリ２０２、無線部２０３、クロック２０４、給電部２０５、アンテナ２０６、センサ２０７を備える。制御部２０１、メモリ２０２、無線部２０３、クロック２０４、アンテナ２０６は、それぞれ、ＧＷ１の制御部１０１、メモリ１０２、無線部１０３、クロック１０４、アンテナ１０６と同様である。
【００６３】
ノード２のメモリ２０２には、通信制御プログラム２０２Ｐが格納されている。通信制御プログラム２０２は、ＧＷ  １からの同期信号に従って、同期信号用の期間、アクティブ期間、スリープ期間を切り替えて、無線通信を行うためのプログラムである。
【００６４】
センサノード２は、電池式の装置であるので、給電部２０５は、電池を含む。センサノード２が搭載する電池は、例えば、ボタン型、ピン型のリチウム電池である。また、センサノード２が搭載する電池は、例えば、太陽電池等であってもよい。
【００６５】
センサ２０７は、例えば、温度、湿度、加速度、圧力、振動、磁気、電流、電圧、等を観測するセンサである。センサ２０７は、例えば、所定の周期や所定のイベントの発生を契機に観測を行い、観測結果を制御部２０１に出力する。なお、ノード２のハードウェア構成は、図７に示されるものに限定されない。
【００６６】
図８は、センサノード２の機能構成の一例を示す図である。ノード２は、機能構成要素として、同期信号処理部２１、モード制御部２２、スケジュール情報記憶部２３、隣接ノード情報記憶部２４、送信処理部２５、受信処理部２６、ルーティング処理部２７、観測結果受信部２８を備える。トラフィックモニタ部２９は、第１実施形態では、機能構成要素として含まれない。トラフィックモニタ部２９については、第２実施形態において説明される。これらの機能構成要素は、制御部２０１が通信制御プログラム２０２Ｐを実行することによって達成される。なお、図８に示されるセンサノード２の機能構成要素は、例えば、ＦＰＧＡ等のハードウェアによって実現されてもよい。
【００６７】
受信処理部２６は、受信したパケットのあて先がノード２自身である場合には、該当する機能構成要素にパケットを出力する。受信したパケットのあて先が他のノード２である場合には、受信処理部２６は、ルーティング処理部２７にパケットを出力する。同期信号である場合には、受信処理部２６は同期信号処理部２１にパケットを出力する。
【００６８】
同期信号処理部２１は、受信処理部２６から、他のノード２から発信された同期信号を
受信する。同期信号処理部２１は、受信された同期信号に含まれるスケジュール情報がスケジュール情報記憶部２３に格納されているスケジュール情報よりも新しい場合には、受信されたスケジュール情報でスケジュール情報記憶部２３に格納されているスケジュール情報を上書き更新する。受信された同期信号に含まれるスケジュール情報がスケジュール情報記憶部２３に格納されているスケジュール情報よりも新しいか否かは、スケジュール情報に含まれるバージョン情報に基づいて判定される。
【００６９】
また、同期信号処理部２１は、スーパーフレームの同期信号用の期間の所定のタイミングで、同期信号を生成する。生成される同期信号には、スケジュール情報記憶部２３に記憶されているスケジュール情報が格納される。生成された同期信号は、送信処理部２５に出力され、無線部２０３、アンテナ２０６を通じて無線ネットワークに出力される。ノード２が発信する同期信号は、ＧＷ  １からの同期信号を、他のノード２に伝えるためのものである。これによって、自装置よりもＧＷ  １から遠い位置に配置されている他のノード２にもＧＷ  １から発信された同期信号が伝わる。
【００７０】
モード制御部２２は、ノード２の同期信号用の期間、アクティブ期間、スリープ期間の開始及び終了を、スケジュール情報記憶部２３に記憶されるスケジュール情報にしたがって制御する。スリープ期間が終了すると、モード制御部２２は、無線部２０３をオン状態にし、送信処理部２５、受信処理部２６、ルーティング処理部２７を起動する。アクティブ期間が終了してスリープ期間が開始されると、モード制御部２２は、無線部２０３をオフ状態にし、送信処理部２５、受信処理部２６、ルーティング処理部２７を停止させる。また、モード制御部２２は、アクティブ期間の開始を送信処理部２５に通知する。
【００７１】
ノード２において、アクティブモードは、無線部２０３がオン状態であり、送信処理部２５、受信処理部２６、ルーティング処理部２７が起動されている状態を指す。また、ノード２において、スリープモードは、無線部２０３がオフ状態であり、送信処理部２５、受信処理部２６、ルーティング処理部２７が停止されている状態を指す。
【００７２】
観測結果受信部２８は、センサ２０７からの観測結果の入力を受け、センサ２０７の観測結果を含むパケットを生成し、当該パケットをルーティング処理部２７に出力する。
【００７３】
ルーティング処理部２７は、受信処理部２６、観測結果受信部２８から入力されたパケットの転送先を決定し、当該パケットを送信処理部２５に出力する。パケットの転送先は、例えば、隣接ノード情報記憶部２４に記憶されている隣接ノード情報テーブルに基づいて決定される。
【００７４】
送信処理部２５は、ルーティング処理部２７、同期信号処理部２１から入力されるパケットを無線部２０３に出力する。送信処理部２５は、送信キュー２５Ｑを備えている。送信キュー２５Ｑは、例えば、制御部１０１のメモリ内に確保された領域である。送信キュー２５Ｑは、ＦＩＦＯ（First In First Out）キューである。送信処理部２５に入力されるパケットは、送信キュー２５Ｑに格納される。送信処理部２５は、モード制御部２２からの指示によって動作を開始及び停止する。送信処理部２５は、モード制御部２２からアクティブ期間の開始の通知の入力を受けると、送信キュー２５Ｑに格納されているパケットを入力順に無線部２０３に出力する送信処理を開始する。ノード２の未送信データ量を通知する場合には、送信処理部２５は、パケットに、送信キュー２５Ｑに格納されている未送信データ量を付加する（図３参照）。
【００７５】
図９は、スケジュール情報記憶部２３に記憶されるスケジュール情報の一例を示す図である。スケジュール情報記憶部２３は、ノード２のメモリ２０２内に生成される。スケジュール情報記憶部２３には、スケジュール情報として、例えば、バージョン情報と、アク
ティブ時間Ｔａが格納されている。アクティブ時間Ｔａの単位は、ミリ秒である。
【００７６】
なお、ＧＷ  １のスケジュール情報記憶部１４に記憶されるスケジュール情報も、ノード２のスケジュール情報記憶部２３に記憶されるスケジュール情報と同様である。
【００７７】
図１０は、隣接ノード情報記憶部２３に記憶される隣接ノード情報テーブルの一例である。隣接ノード情報記憶部２３は、ノード２のメモリ２０２内に作成される。隣接ノード情報テーブルは、ノード２が所定の信号を受信した隣接ノード２の情報が格納される。
【００７８】
隣接ノード情報テーブルには、隣接ノード識別情報とＧＷ  １までのホップ数が格納される。隣接ノード識別情報には、例えば、隣接ノード２のＭＡＣアドレスが格納される。ＧＷ  １までのホップ数は、ＧＷ  １までに経由するノード２の数である。隣接ノード情報テーブルに含まれる情報は、例えば、同期信号、ルーティングプロトコルの制御信号等に含まれて通知される。
【００７９】
第１実施形態では、センサネットワークシステム１００内では、ＧＷ  １からノード２への下流方向へのユニキャストのパケットの送信は発生しないことが想定されている。そのため、第１実施形態では、ルーティング処理部２７が処理するユニキャストパケットは、ＧＷ  １を宛先とするパケットに限定される。ルーティング処理部２７は、ＧＷ  １宛てのパケットが入力されると、隣接ノード情報テーブルから、ＧＷ  １までのホップ数が最も少ない隣接ノードを選択し、選択した隣接ノードを転送先に設定し、パケットを送信処理部２５に出力する。
【００８０】
ただし、センサネットワークシステム１００は、ＧＷ  １からセンサノード２への下流方向やセンサノード２から自装置以外のセンサノード２へのユニキャストパケットの送信が発生するシステムであってもよい。この場合には、センサノード２は、ルーティングテーブルを有し、他のセンサノード２への経路情報ルーティングテーブルで保持する。
【００８１】
また、ルーティング処理部２７は、パケットの転送先が隣接ノード情報テーブルに存在しない場合には、当該パケットを送信元に戻す、バックトラックを実施するシステムであってもよい。混雑パラメータとして、中継履歴を用いるバックトラック実施率、中継ノード数増加率が用いられる場合には、ルーティング処理部２７は、パケットヘッダに、中継履歴を書き込む（図４参照）。
【００８２】
＜処理の流れ＞
図１１は、ＧＷ  １のスケジュール制御部１３の処理のフローチャートの一例である。図１１に示される処理は、ＧＷ  １の起動とともに開始される。なお、図１１の処理の実行主体は、制御部１０１のプロセッサであるが、便宜上、機能構成要素であるスケジュール制御部１３を主体として説明する。
【００８３】
ＯＰ１では、スーパーフレーム及び同期信号用の期間の開始となり、スケジュール制御部１３は、アクティブモードへと切り替える。具体的には、スケジュール制御部１３は、無線部１０３をオン状態にし、送信部１５及び受信部１６を起動させる。
【００８４】
ＯＰ２では、同期信号用の期間であるので、所定のタイミングで、スケジュール制御部１３は、同期信号処理部１１に同期信号の生成を指示する。同期信号処理部１１は、スケジュール制御部１３からの指示を受けて同期信号を生成し、送信部１５を通じて無線ネットワークに同期信号を発信する。同期信号には、スケジュール情報記憶部１４に格納されているスケジュール情報が格納されている。スケジュール情報には、バージョン情報とアクティブ時間Ｔａが格納されている。最初の同期信号の発信の場合には、バージョン情報
とアクティブ時間Ｔａとは、予め設定されている初期値が用いられる。
【００８５】
ＯＰ３では、スケジュール制御部１３は、アクティブ期間の開始であるか否かを判定する。アクティブ期間の開始は、第１実施形態では、同期期間の開始時刻から同期期間の時間長分時間が経過したこと、又は、同期信号用の期間の開始とともに同期信号用の期間の時間長からカウントダウンを始めるタイマによって判定される。アクティブ期間が開始になるまでは（ＯＰ３：ＮＯ）、スケジュール制御部１３は待機状態となる。アクティブ期間が開始されると（ＯＰ３：ＹＥＳ）、処理がＯＰ４に進む。
【００８６】
ＯＰ４では、アクティブ期間が開始になったので、スケジュール制御部１３は、トラフィックモニタ部１２にトラフィックモニタの開始指示を通知する。
【００８７】
ＯＰ５では、スケジュール制御部１３は、アクティブ期間が終了となるか否かを判定する。アクティブ期間の終了は、第１実施形態では、アクティブ期間の開始時刻からアクティブ時間Ｔａ分時間が経過したこと、又は、アクティブ期間の開始とともにアクティブ時間Ｔａからカウントダウンを始めるタイマによって判定される。アクティブ期間の終了時刻ではない場合には（ＯＰ５：ＮＯ）、スケジュール制御部１３は待機状態となる。アクティブ期間が終了となると（ＯＰ５：ＹＥＳ）、処理がＯＰ６に進む。
【００８８】
ＯＰ６では、アクティブ期間が終了し、スリープ期間が開始となるので、スケジュール制御部１３は、トラフィックモニタ部１２にトラフィックのモニタの終了指示を通知する。
【００８９】
ＯＰ７では、スケジュール制御部１３は、アクティブモードからスリープモードへの切り替えを行う。より具体的には、スケジュール制御部１３は、無線部１０３をオフ状態にし、送信部１５及び受信部１６の動作を停止させる。
【００９０】
ＯＰ８では、スケジュール制御部１３は、スリープ期間の処理を行う。スリープ期間の処理では、アクティブ時間Ｔａが混雑パラメータに基づいて決定される。スリープ期間の処理の詳細は、後述される。
【００９１】
ＯＰ９では、スケジュール制御部１３は、スリープ期間が終了となるか否かを判定する。スリープ期間の終了は、第１実施形態では、スリープ期間の開始時刻からスリープ時間Ｔｐ分時間が経過したこと、又は、スリープ期間の開始とともにスリープ時間Ｔｐからカウントダウンを始めるタイマによって判定される。スリープ期間の終了時刻ではない場合には（ＯＰ９：ＮＯ）、スケジュール制御部１３は待機状態となる。スリープ期間が終了となると（ＯＰ９：ＹＥＳ）、処理がＯＰ１に進み、図１１の処理が繰り返し実行される。
【００９２】
図１２は、ＧＷ  １のスケジュール制御部１３のスリープ期間の処理のフローチャートの一例である。図１２に示される処理は、図１１のＯＰ８の処理に相当する。
【００９３】
ＯＰ１からＯＰ１７の処理は、混雑パラメータＰ（ｉ）の数だけ繰り返し実行される。ｉは、１からＮまでの範囲の整数であり、混雑パラメータを示すポインタとなる変数である。Ｎは、混雑パラメータの数を示す。例えば、混雑パラメータとして、混雑率、バックトラック実施率、中継ノード数増加率が用いられる場合には、混雑率Ｐ（１）、バックトラック実施率Ｐ（２）、中継ノード数増加率Ｐ（３）であり、Ｎ＝３である。
【００９４】
ＯＰ１１では、スケジュール制御部１３は、混雑パラメータＰ（ｉ）を算出する。ＯＰ１２では、スケジュール制御部１３は、混雑パラメータＰ（ｉ）がアクティブ時間Ｔａの
増加条件を満たすか否かを判定する。混雑パラメータＰ（ｉ）がアクティブ時間Ｔａの増加条件を満たす場合には（ＯＰ１２：ＹＥＳ）、処理がＯＰ１３に進む。混雑パラメータＰ（ｉ）がアクティブ時間Ｔａの増加条件を満たさない場合には（ＯＰ１２：ＮＯ）、処理がＯＰ１４に進む。
【００９５】
ＯＰ１３では、混雑パラメータＰ（ｉ）がアクティブ時間Ｔａの増加条件を満たすので、スケジュール制御部１３は、アクティブ時間Ｔａを増加させる。アクティブ時間Ｔａの増加は、例えば、所定値増加させる、混雑パラメータＰ（ｉ）の値に応じた量だけ増加させる、等いずれであってもよく、特定の方法に限定されない。
【００９６】
ＯＰ１４では、スケジュール制御部１３は、混雑パラメータＰ（ｉ）がアクティブ時間Ｔａの減少条件を満たすか否かを判定する。混雑パラメータＰ（ｉ）がアクティブ時間Ｔａの減少条件を満たす場合には（ＯＰ１４：ＹＥＳ）、処理がＯＰ１５に進む。混雑パラメータＰ（ｉ）がアクティブ時間Ｔａの減少条件を満たさず（ＯＰ１４：ＮＯ）、ｉ＜Ｎである場合には、次の混雑パラメータについてＯＰ１１からの処理が行われる。混雑パラメータＰ（ｉ）がアクティブ時間Ｔａの減少条件を満たさず（ＯＰ１４：ＮＯ）、ｉ＝Ｎである場合には、図１２に示される処理が終了し、処理が図１１のＯＰ９に進む。
【００９７】
混雑パラメータＰ（ｉ）の増加条件及び減少条件は、例えば、閾値に対する混雑パラメータの大小である。増加条件と減少条件とで、用いる閾値が同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００９８】
ＯＰ１５では、混雑パラメータＰ（ｉ）がアクティブ時間Ｔａの減少条件を満たすので、スケジュール制御部１３は、アクティブ時間Ｔａを減少させる。アクティブ時間Ｔａの減少は、例えば、所定値減少させる、混雑パラメータＰ（ｉ）の値に応じた量だけ減少させる、等いずれであってもよく、特定の方法に限定されない。
【００９９】
ＯＰ１６では、ＯＰ１３又はＯＰ１５においてアクティブ時間Ｔａが変更されたので、スケジュール制御部１３は、バージョン情報の値を１加算して更新する。ＯＰ１７では、スケジュール制御部１３は、スケジュール情報記憶部１４に記憶されているスケジュール情報を、更新されたアクティブ時間Ｔａとバージョン情報とで更新する。その後、ｉ＜Ｎである場合には、次の混雑パラメータについてＯＰ１１からの処理が行われ、ｉ＝Ｎである場合には、図１２に示される処理が終了し、処理が図１１のＯＰ９に進む。
【０１００】
図１３は、ノード２のモード制御部２２の処理のフローチャートの一例である。図１３に示される処理は、ノード２の起動とともに開始される。なお、図１３の処理の実行主体は、制御部２０１のプロセッサであるが、便宜上、機能構成要素を主体として説明する。
【０１０１】
ＯＰ２１では、スーパーフレーム及び同期信号用の期間の開始となり、モード制御部２２は、アクティブモードへと切り替える。具体的には、モード制御部２２は、無線部２０３をオン状態にし、送信処理部２５、受信処理部２６、ルーティング処理部２７を起動させる。
【０１０２】
ＯＰ２２では、同期信号用の期間であるので、ＧＷ  １又は他のノード２から同期信号が受信される。モード制御部２２には、同期信号処理部２１から受信された同期信号に含まれるスケジュール情報が入力される。
【０１０３】
ＯＰ２３では、モード制御部２２は、入力されたスケジュール情報のバージョン情報が、スケジュール情報記憶部２４に記憶されているスケジュール情報のバージョン情報より大きい値であるか否かを判定する。入力されたスケジュール情報のバージョン情報が、ス
ケジュール情報記憶部２４に記憶されているスケジュール情報のバージョン情報より大きい値である場合には（ＯＰ２３：ＹＥＳ）、処理がＯＰ２４に進む。入力されたスケジュール情報のバージョン情報が、スケジュール情報記憶部２４に記憶されているスケジュール情報のバージョン情報以下の値である場合には（ＯＰ２３：ＮＯ）、処理がＯＰ２５に進む。
【０１０４】
ＯＰ２４では、モード制御部２２は、スケジュール情報記憶部２４に記憶されているスケジュール情報を、入力されたスケジュール情報で上書きして更新する。
【０１０５】
ＯＰ２５では、同期信号用の所定のタイミングで、モード制御部２２は、同期信号処理部２１に同期信号生成の指示を出力する。同期信号の生成の指示を受けて、同期信号処理部２１は、スケジュール情報記憶部２４に記憶されているスケジュール情報を含む同期信号を生成し、送信処理部２５を通じて無線ネットワークに生成した同期信号を発信する。
【０１０６】
なお、ノード２の同期信号の送信は、同期信号用の期間の間で他のノード２と衝突しないタイミングで発信されるため、ＯＰ２５の同期信号の送信の処理がＯＰ２２の同期信号の受信の処理よりも先に実行されることもある。また、同期信号の受信は、１つの装置（ＧＷ  １、他のノード２）からの受信とは限らず、複数の装置から発信された同期信号を受信することもあるので、ＯＰ２２、ＯＰ２３、ＯＰ２４の処理は、同期信号を受信する度に発生する。
【０１０７】
ＯＰ２６では、モード制御部２２は、アクティブ期間の開始であるか否かを判定する。アクティブ期間が開始になるまでは（ＯＰ２６：ＮＯ）、モード制御部２２は待機状態となる。アクティブ期間が開始されると（ＯＰ２６：ＹＥＳ）、処理がＯＰ２７に進む。
【０１０８】
アクティブ期間が開始になると、モード制御部２２は、送信処理部２５に送信処理の開始を指示する。送信処理部２５は、送信キュー２５Ｑに格納されているパケットを無線部２０３を通じて無線ネットワークに送信する。送信キュー２５Ｑ内の未送信データ量をＧＷ  １に通知する場合には、送信処理部２５は、パケットに送信キュー２５Ｑ内の未送信データ量を付加する。中継履歴が付加されたフレームフォーマットが用いられている場合には、送信処理部２５はパケットに中継履歴を付加する。
【０１０９】
また、アクティブ期間中に他のノード２からのパケットの受信、及び、センサ２０７による観測結果の入力があることがある。他のノード２からパケットが受信された場合には、受信されたパケットは、受信処理部２６によってルーティング処理部２７に出力され、ルーティング処理部２７から送信処理部２５の送信キュー２５Ｑへと格納される。また、センサ２０７による観測が行われた場合には、観測結果受信部２８から送信処理部２５の送信キュー２５Ｑに観測結果を含むパケットが格納される。
【０１１０】
ＯＰ２７では、モード制御部２２は、アクティブ期間が終了となるか否かを判定する。アクティブ期間の終了時刻ではない場合には（ＯＰ２７：ＮＯ）、モード制御部２２は待機状態になる。アクティブ期間が終了となると（ＯＰ２７：ＹＥＳ）、処理がＯＰ２８に進む。
【０１１１】
ＯＰ２８では、アクティブ期間が終了し、スリープ期間が開始となるので、モード制御部２２は、スリープモードへの切り替えを行う。より具体的には、モード制御部２２は、無線部２０３をオフ状態にし、送信処理部２５、受信処理部２６、ルーティング処理部２７の動作を停止させる。
【０１１２】
ＯＰ２９では、モード制御部２２は、スリープ期間が終了となるか否かを判定する。ス
リープ期間の終了時刻ではない場合には（ＯＰ２９：ＮＯ）、モード制御部２２は待機状態となる。スリープ期間が終了となると（ＯＰ２９：ＹＥＳ）、処理がＯＰ２１に進み、図１３の処理が繰り返し実行される。
【０１１３】
図１４は、アクティブ時間Ｔａの変更のノード２への伝搬の一例を示す図である。図１４では、ＧＷ  １、ノード＃１、ノード＃２、ノード＃３が抽出されて示されている。ＧＷ  １からノード＃３への伝搬経路は、ＧＷ  １、ノード＃１、ノード＃２、ノード＃３である。ノード＃１は、他のノード２による中継無でＧＷ  １にパケットを届けることができる。すなわち、ノード＃１はＧＷ  １の隣接ノードである。
【０１１４】
また、図１４では、横軸を時間として、ＧＷ  １、ノード＃１、ノード＃２、ノード＃３のスーパーフレームの構成が示されている。同期信号用の期間は黒塗り、アクティブ期間は白塗り、スリープ期間は斜線のパターンによって示されている。
【０１１５】
また、同期信号の送信タイミングは、いずれのスーパーフレームにおいても、ＧＷ  １、ノード＃２、ノード＃１、ノード＃３の順であったと想定する。また、図１４の初期状態において、ＧＷ  １、ノード＃１、ノード＃２、ノード＃３は、それぞれ、アクティブ時間Ｔａ＝５０ミリ秒、バージョン１のスケジュール情報を保持していることとする。
【０１１６】
Ｓ１〜Ｓ４は、スーパーフレーム＃１の同期信号用の期間における処理である。Ｓ１では、ＧＷ  １が、アクティブ時間Ｔａ＝５０ミリ秒、バージョン１を含むスケジュール情報を含む同期信号を送信する（図１１、ＯＰ２）。ノード＃１は、ＧＷ  １からの同期信号を受信する（図１３、ＯＰ２２）。スケジュール情報に更新がないので（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃１が保持するスケジュール情報は更新されない。
【０１１７】
Ｓ２では、ノード＃２が同期信号を送信する（図１３、ＯＰ２５）。Ｓ２においてノード＃２が送信する同期信号に含まれるスケジュール情報には、アクティブ時間Ｔａ＝５０ミリ秒、バージョン１が含まれる。ノード＃２からの同期信号はノード＃１及びノード＃３に到達するが（図１３、ＯＰ２２）、スケジュール情報に更新がないので（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃１及びノード＃３それぞれが保持するスケジュール情報は更新されない。
【０１１８】
Ｓ３では、ノード＃１が同期信号を送信する（図１３、ＯＰ２５）。Ｓ３においてノード＃１が送信する同期信号に含まれるスケジュール情報には、アクティブ時間Ｔａ＝５０ミリ秒、バージョン１が含まれる。ノード＃２には、ノード＃１からの同期信号が到達するが（図１３、ＯＰ２２）、スケジュール情報に更新がないので（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃２が保持するスケジュール情報は更新されない。ＧＷ  １にもノード＃１から送信された同期信号が到達するものの、ＧＷ  １は他の装置からの同期信号は無視する。  
【０１１９】
Ｓ４では、ノード＃３が同期信号を送信する（図１３、ＯＰ２５）。Ｓ４においてノード＃３が送信する同期信号に含まれるスケジュール情報には、アクティブ時間Ｔａ＝５０ミリ秒、バージョン１が含まれる。ノード＃２には、ノード＃３からの同期信号が到達するが（図１３、ＯＰ２２）、スケジュール情報に更新がないので（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃２が保持するスケジュール情報は更新されない。
【０１２０】
スーパーフレーム＃１における同期信号用の期間が終了すると、アクティブ期間が開始される。スーパーフレーム＃１におけるアクティブ時間Ｔａは、ＧＷ  １、ノード＃１、ノード＃２、ノード＃３ともに、５０ミリ秒である。
【０１２１】
Ｓ５〜Ｓ８は、スーパーフレーム＃２の同期信号用の期間における処理である。Ｓ５では、ＧＷ  １が同期信号を送信する（図１１、ＯＰ２）。ただし、スーパーフレーム＃１のスリープ期間において、アクティブ時間Ｔａ＝３５ミリ秒、バージョン２、にスケジュール情報が更新されていることとする。したがって、Ｓ５において送信された同期信号に含まれるスケジュール情報は、アクティブ時間Ｔａ＝３５ミリ秒、バージョン２を含む。
【０１２２】
ノード＃１は、ＧＷ  １からの同期信号を受信する（図１３、ＯＰ２２）。ＧＷ  １からの同期信号に含まれるスケジュール情報はバージョン２であり、ノード＃１が保持するスケジュール情報よりも新しいので（図１３、ＯＰ２３：ＹＥＳ）、ノード＃１が保持するスケジュール情報は、アクティブ時間Ｔａ＝３５ミリ秒、バージョン２に更新される（図１３、ＯＰ２４）。
【０１２３】
Ｓ６では、ノード＃２が同期信号を送信する（図１３、ＯＰ２５）。Ｓ６の時点ではノード＃２には、更新されたバージョン２のスケジュール情報が届いていないため、ノード＃２が送信する同期信号に含まれるスケジュール情報には、アクティブ時間Ｔａ＝５０ミリ秒、バージョン１が含まれている。ノード＃１には、ノード＃２からの同期信号が到達するが（図１３、ＯＰ２２）、ノード＃１が保持するスケジュール情報の方がバージョン２で新しいため（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃１が保持するスケジュール情報は更新されない。ノード＃３には、ノード＃２からの同期信号が到達するが（図１３、ＯＰ２２）、ノード＃３が保持するスケジュール情報のバージョン１と変わらないので（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃３が保持するスケジュール情報は更新されない。
【０１２４】
Ｓ７では、ノード＃１が同期信号を送信する（図１３、ＯＰ２５）。Ｓ７においてノード＃１が送信する同期信号に含まれるスケジュール情報には、アクティブ時間Ｔａ＝３５ミリ秒、バージョン２が含まれる。ノード＃２は、ノード＃１からの同期信号を受信する（図１３、ＯＰ２２）。ノード＃１からの同期信号に含まれるスケジュール情報はバージョン２であり、ノード＃２が保持するスケジュール情報よりも新しいので（図１３、ＯＰ２３：ＹＥＳ）、ノード＃２が保持するスケジュール情報は、アクティブ時間Ｔａ＝３５ミリ秒、バージョン２に更新される（図１３、ＯＰ２４）。
【０１２５】
Ｓ８では、ノード＃３が同期信号を送信する（図１３、ＯＰ２５）。Ｓ８においてノード＃３が送信する同期信号に含まれるスケジュール情報には、アクティブ時間Ｔａ＝５０ミリ秒、バージョン１が含まれる。ノード＃２は、ノード＃３からの同期信号を受信するが（図１３、ＯＰ２２）、ノード＃２が保持するバージョン２のスケジュール情報の方が新しいので（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃２が保持するスケジュール情報は更新されない。
【０１２６】
スーパーフレーム＃２における同期信号用の期間が終了すると、アクティブ期間が開始される。スーパーフレーム＃２におけるアクティブ時間Ｔａは、ＧＷ  １、ノード＃１、ノード＃２は、３５ミリ秒であるものの、ノード＃３では、バージョン２のスケジュール情報が伝わっていないため、５０ミリ秒となる。
【０１２７】
Ｓ９〜Ｓ１２は、スーパーフレーム＃３の同期信号用の期間における処理である。Ｓ９では、ＧＷ  １が同期信号を送信する（図１１、ＯＰ２）。スーパーフレーム＃２のスリープ期間において、スケジュール情報の更新は行われず、Ｓ９において送信された同期信号に含まれるスケジュール情報は、アクティブ時間Ｔａ＝３５ミリ秒、バージョン２である。
【０１２８】
ノード＃１には、ＧＷ  １からの同期信号が到達する（図１３、ＯＰ２２）が、スケジュール情報が更新されていないので、（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃１が保持す
るスケジュール情報は、更新されない。
【０１２９】
Ｓ１０では、ノード＃２が同期信号を送信する（図１３、ＯＰ２５）。Ｓ１０においてノード＃２には、Ｓ９において送信された同期信号に含まれるスケジュール情報は、アクティブ時間Ｔａ＝３５ミリ秒、バージョン２である。ノード＃１には、ノード＃２からの同期信号が到達するが（図１３、ＯＰ２２）、ノード＃１もバージョン２のスケジュール情報を保持しているため（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃１が保持するスケジュール情報は更新されない。ノード＃３には、ノード＃２からの同期信号を受信する（図１３、ＯＰ２２）。ノード＃３が受信したスケジュール情報は、ノード＃３が保持するバージョン１のスケジュール情報よりも新しいので（図１３、ＯＰ２３：ＹＥＳ）、ノード＃３は、保持するスケジュール情報を、アクティブ時間Ｔａ＝３５ミリ秒、バージョン２に更新する（図１３、ＯＰ２４）。
【０１３０】
Ｓ１１では、ノード＃１が同期信号を送信する（図１３、ＯＰ２５）。Ｓ１１においてノード＃１が送信する同期信号に含まれるスケジュール情報には、アクティブ時間Ｔａ＝３５ミリ秒、バージョン２が含まれる。ノード＃２は、ノード＃１からの同期信号を受信する（図１３、ＯＰ２２）。ノード＃２もバージョン２のスケジュール情報をすでに保持しているため（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃２が保持するスケジュール情報は更新されない。
【０１３１】
Ｓ１２では、ノード＃３が同期信号を送信する（図１３、ＯＰ２５）。Ｓ１２においてノード＃３が送信する同期信号に含まれるスケジュール情報には、アクティブ時間Ｔａ＝３５ミリ秒、バージョン２が含まれる。ノード＃２は、ノード＃３からの同期信号を受信する（図１３、ＯＰ２２）。ノード＃２もバージョン２のスケジュール情報をすでに保持しているため（図１３、ＯＰ２３：ＮＯ）、ノード＃２が保持するスケジュール情報は更新されない。
【０１３２】
スーパーフレーム＃３における同期信号用の期間が終了すると、アクティブ期間が開始される。スーパーフレーム＃３におけるアクティブ時間Ｔａは、ＧＷ  １、ノード＃１、ノード＃２、ノード＃３ともに、３５ミリ秒である。
【０１３３】
例えば、図１４に示される例のように、各装置の同期信号の送信タイミングによって、アクティブ時間Ｔａの変更が１回の同期信号用の期間内にセンサネットワークシステム１００内のすべてのノード２に伝わらない場合がある。この場合、ノード２間でアクティブ時間Ｔａの整合性が取れておらず、上流側のノード＃２はスリープ期間であるものの、下流側のノード＃３はアクティブ期間であるような期間が発生する（図１４中星印の期間）。当該期間中にノード＃３がパケットを送信してもノード＃２はスリープ期間なのでパケットの送信は失敗してしまう。ただし、星印の期間にノード＃３から送信されるパケットは、次のスーパーフレーム＃３のアクティブ期間において送信されるため、損失されることはない。
【０１３４】
＜シミュレーション＞
図１５は、第１実施形態のシミュレーションにおけるセンサネットワークシステム１００のシステム構成を示す図である。シミュレーションのセンサネットワークシステム１００では、ＧＷ  １と２０台のセンサノード２とが含まれる。ＧＷ  １と２０台のセンサノード２とには、それぞれ、図１５に示されるような経路が設定されていることとする。
【０１３５】
シミュレーションでは、スーパーフレーム周期（時間長）は、５００ミリ秒である。各センサノード２の観測結果の送信頻度は、２秒に１回である。各センサノード２の１回当たりの送信及び転送の通信時間は２ミリ秒である。ただし、開始から３０秒から６０秒後
の間は、各センサノード２の１回当たりの送信及び転送の通信時間は８ミリ秒とした。
【０１３６】
また、各ノード２からＧＷ  １までの経路は図１５に示される経路に固定されていることとする。各ノード２から所定の周期でデータが送信されるが、ＧＷ  １から各ノードへのデータの送信はないこととする。また、スーパーフレームの同期に係る時間は考慮しないこととする。
【０１３７】
図１６は、第１実施形態に係るシミュレーション用のＧＷ  １のスリープ期間の処理のフローチャートである。シミュレーションでは、混雑パラメータとして、混雑率Ｐが用いられる。図１６に示されるフローチャートは、図１２に示されるフローチャートにおいて、混雑パラメータとして混雑率Ｐが用いられる場合のフローチャートに相当する。
【０１３８】
ＯＰ４１では、スケジュール制御部１３は、混雑率Ｐを算出する。混雑率Ｐの算出に用いられる、無線部１０３の送受信時間は、トラフィックモニタ部１２による監視結果が格納されているメモリ１０２のトラフィックモニタ用の記憶領域から取得される。混雑率Ｐの算出に隣接ノードの送信キュー内の未送信データ量が用いられる場合には、隣接ノードの送信キュー内の未送信データ量も、メモリ１０２のトラフィックモニタ用の記憶領域から取得される。
【０１３９】
ＯＰ４２では、スケジュール制御部１３は、算出した混雑率Ｐが上限値より大きいか否かを判定する。混雑率Ｐが上限値より大きいことは、アクティブ時間Ｔａの増加条件に相当する。混雑率Ｐが上限値より大きい場合には（ＯＰ４２：ＹＥＳ）、処理がＯＰ４３に進む。混雑率Ｐが上限値以下である場合には（ＯＰ４２：ＮＯ）、処理がＯＰ４４に進む。
【０１４０】
ＯＰ４３では、混雑率Ｐがアクティブ時間Ｔａの増加条件を満たしているので、スケジュール制御部１３は、アクティブ時間Ｔａを、アクティブ時間Ｔａ×（混雑率／上限値）の値に更新する。
【０１４１】
ＯＰ４４では、スケジュール制御部１３は、算出した混雑率Ｐが下限値より小さいか否かを判定する。混雑率Ｐが下限値より小さいことは、アクティブ時間Ｔａの減少条件に相当する。混雑率Ｐが下限値より小さい場合には（ＯＰ４４：ＹＥＳ）、処理がＯＰ４５に進む。混雑率Ｐが下限値以上である場合には（ＯＰ４４：ＮＯ）、図１６に示される処理が終了する。
【０１４２】
ＯＰ４５では、混雑率Ｐがアクティブ時間Ｔａの減少条件を満たしているので、スケジュール制御部１３は、アクティブ時間Ｔａを、アクティブ時間Ｔａ×（混雑率／下限値）の値に更新する。
【０１４３】
ＯＰ４６では、スケジュール制御部１３は、バージョン情報の値に１をインクリメントする。ＯＰ４７では、スケジュール制御部１３は、更新したアクティブ時間Ｔａとバージョン情報とで、スケジュール情報記憶部１４に記憶されるスケジュール情報を上書きして更新する。その後、図１６に示される処理が終了する。
【０１４４】
図１７は、第１実施形態に係るシミュレーションのＧＷ  １におけるアクティブ時間の観測結果を示すグラフである。図１７に示されるグラフは、横軸が経過時間、縦軸がアクティブ時間Ｔａを示す。シミュレーションでは、アクティブ時間Ｔａは２秒ごとに観測された。
【０１４５】
図１７では、図１５で示される条件下で実施された、（ａ）混雑率にＧＷ  １で計測さ
れた無線部１０３の受信処理の計測時間が用いられた場合のシミュレーション結果、（ｂ）混雑率にＧＷ  １で計測された無線部１０３の受信処理の計測時間に加えて、隣接ノードの送信キュー内の未送信データの送信時間が用いられた場合のシミュレーション結果、（ｃ）アクティブ時間Ｔａ＝５０ミリ秒の固定値である場合のシミュレーション結果が示されている。
【０１４６】
シミュレーションでは、開始から３０秒〜６０秒後の１回当たりの通信時間を８ミリ秒として、擬似的に、トラフィックを増加させた。そのため、（ａ）及び（ｂ）のグラフは、開始から３０秒〜６０秒後のトラフィック増加期間及びトラフィック増加期間の付近において、アクティブ時間Ｔａの値が大きな値に変化している。（ｃ）のグラフはアクティブ時間が固定値であるため、トラフィック増加期間でも変化していない。
【０１４７】
また、図１７では、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）それぞれの計測期間のアクティブ時間Ｔａの平均値も示されている。（ａ）、（ｂ）の平均値は、図１７中で点線で示されている。（ｃ）は、アクティブ時間Ｔａが固定値であるため、計測結果も平均値も同じグラフとなる。
【０１４８】
図１７に示されるように、（ａ）、（ｂ）のアクティブ時間Ｔａの平均値は、（ｃ）のアクティブ時間Ｔａの平均値よりも下回っている。アクティブ時間Ｔａがより短いことは、消費電力もより少ないことを示している。したがって、本シミュレーションでは、第１実施形態に係るＧＷ  １のトラフィック量に基づいてアクティブ時間Ｔａを動的に決定する方法によって、各装置の消費電力を削減することができた。
【０１４９】
また、トラフィック増加期間における送信元のノード２から送信されたパケットがＧＷ
１へ到達するまでの平均遅延時間は、（ａ）の場合には１５４ミリ秒、（ｂ）の場合には１１３ミリ秒、（ｃ）の場合には３４３ミリ秒である。したがって、本シミュレーションでは、第１実施形態に係るＧＷ  １のトラフィック量に基づいてアクティブ時間Ｔａを動的に決定する方法によれば、トラフィック量が増加した場合の遅延時間をより短くすることができた。
【０１５０】
＜第１実施形態の作用効果＞
第１実施形態では、ＧＷ  １は、トラフィック量を推定し、推定したトラフィック量に基づいてアクティブ時間Ｔａを決定し、センサノード２に通知する。センサノード２は、ＧＷ  １によって決定されたアクティブ時間Ｔａに従って、アクティブ期間、スリープ期間の切り替えを行う。これによって、トラフィック量が増えた場合にはアクティブ時間Ｔａは長くなり、トラフィック量が減った場合にはアクティブ時間Ｔａは短くなるので、アクティブ時間Ｔａが最適化される。アクティブ時間Ｔａと消費電力とは、アクティブ時間Ｔａが長くなると消費電力が大きくなるという相関がある。すなわち、第１実施形態では、トラフィック量に応じてアクティブ時間Ｔａを調整することで、トラフィック量に応じて、装置の消費電力を調整することができ、電力を無駄なく効率的に消費することができる。結果として、省電力化が達成されることがある。また、トラフィック量が増えた場合にはアクティブ時間Ｔａは長くなるので、トラフィック量の増加が発生した場合でも遅延時間の増加を抑制することができる。
【０１５１】
混雑パラメータの一つである混雑率では、隣接ノードから通知された送信キュー内の未送信データ量を用いることによって、次のスーパーフレームのアクティブ時間Ｔａを、隣接ノードに溜まっている未送信データが送信しきれるように設定することができる。隣接ノードから通知された送信キュー内の未送信データ量が多いほど混雑率が高くなり、アクティブ時間Ｔａが長くなるので、隣接ノードにおいてトラフィックが集中しているような場合の遅延時間の増加を抑制することができる。
【０１５２】
混雑パラメータの一つであるバックトラック実施率や中継ノード数増加率のようにパケットの中継履歴を用いることによって、障害等により迂回が発生して下流側の中継ノードにトラフィックが集中する場合の遅延時間の増加を抑制することができる。
【０１５３】
＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態では、ＧＷ  １が更新したスケジュール情報がセンサネットワークシステム１００内の全てのノード２に伝搬するまでに時間を要する。そのため、例えば、図１４の星印の期間のような、自装置がアクティブ期間であり、送信先ノードがスリープ期間であるような期間中に、パケットを送信してしまい、送信が失敗してしまう可能性がある。
【０１５４】
そこで、例えば、ＧＷ  １からの距離が遠いノード２は、アクティブ期間の終盤でパケットを送信しないようにすることで、パケットの送信の失敗を回避することができる。ＧＷ  １からの距離は、例えば、ホップ数（中継ノード数）である。このようにすることでＧＷ  １からの距離が遠いノード２では、実質的にパケットを送信できる期間がアクティブ期間よりも短くなるものの、ＧＷ  １からの距離が遠いノード２では、中継するトラフィック量も少ないことが多い為、影響は少ない。
【０１５５】
より具体的には、例えば、ノード２は、ＧＷ  １からの距離が遠ければ遠いほど、送信タイミングをアクティブ期間の前方に決定することによって、ＧＷ  １からの距離が遠いノード２にアクティブ期間の終盤でパケットを送信させないようにする。
【０１５６】
また、例えば、アクティブ時間Ｔａを減少させる場合の最大変化量を予め設定しておき、ＧＷ  １と直接通信できないノード２は、アクティブ期間の残り時間が最大変化量以下である場合には送信しないようにする。これによって、ＧＷ  １からの距離が遠いノード２にアクティブ期間の終盤でパケットを送信させないようにする。
【０１５７】
ＧＷ  １からの距離が遠いノード２にはアクティブ期間の終盤でパケットを送信しないようにすることの他に、例えば、アクティブ時間Ｔａの減少条件を厳しくしてもよい。図１４の星印のような期間は、アクティブ時間Ｔａが短くされた場合に発生するからである。
【０１５８】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、センサネットワークシステム１００内のＧＷ  １に加え、センサノード２も自律的に自装置のスケジュール情報を決定し、互いに通知しあう。センサノード２は、送信先又は転送先の装置のアクティブ期間中にパケットを送信又は転送する。第２実施形態では、第１実施形態と共通する説明は省略される。
【０１５９】
図１８は、第２実施形態に係るスーパーフレームの構成の一例を示す図である。第２実施形態では、アクティブ期間をさらに、ブロードキャスト期間、ユニキャスト期間に分ける。ブロードキャスト期間は、配置及び時間長がセンサネットワークシステム１００内の装置で共通している期間、すなわち、センサネットワークシステム１００内の全ノード２がアクティブ期間である期間である。ブロードキャストのパケットは、重要度の高いデータを含む可能性が高いので、パケット送信の成功の確実性を高めるために、ブロードキャストのパケットは、ブロードキャスト期間に送信される。ユニキャスト期間は、トラフィック量に基づいて変動する。したがって、第２実施形態では、アクティブ時間Ｔａはブロードキャスト期間の時間長を下回らない。
【０１６０】
アクティブ期間のブロードキャスト期間及びユニキャスト期間、スリープ期間の配置は、図１８に示されるものに限定されない。例えば、ブロードキャスト期間の次にスリープ
期間、スリープ期間の次にユニキャスト期間が配置されてもよい。第２実施形態では、図１８に示される構成のスーパーフレームが用いられ、スーパーフレーム内の各期間の配置は固定されていることを想定する。したがって、第２実施形態では、各ノード及びＧＷ  １は、トラフィック量に応じて、アクティブ時間Ｔａを決定することとする。
【０１６１】
なお、第２実施形態では、各ノード２及びＧＷ  １は、トラフィック量に応じて、アクティブ時間Ｔａではなく、ユニキャスト期間の時間長を決定してもよい。この場合、ユニキャスト期間の時間長は、「第１の時間長」の一例である。また、スーパーフレームの各期間の配置が固定されていない場合には、各ノード２及びＧＷ  １は、ユニキャスト期間の時間長、開始位置、及び終了位置のうち少なくとも２つを決定する。ブロードキャスト期間は、「第１の期間」の一例である。第２実施形態に係るセンサノード２は、「無線通信装置」の一例である。
【０１６２】
第２実施形態では、ＧＷ  １のハードウェア構成、機能構成、及び処理は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。第２実施形態では、ノード２の構成及び処理が第１実施形態と異なる。
【０１６３】
第２実施形態に係るノード２のハードウェア構成は第１実施形態と同様である。第２実施形態に係るノード２の機能構成は、第１実施形態の機能構成とは、送受信モニタ部２９が追加される点が異なる。送受信モニタ部２９は、アクティブ期間におけるノード２の無線部２０３の送受信処理の動作時間を計測する。送受信モニタ部２９の、ノード２の無線部２０３の送受信処理の動作時間の計測の開始及び終了の指示は、アクティブ期間の開始及び終了のタイミングで、モード制御部２２から入力される。
【０１６４】
第２実施形態では、ノード２のスケジュール情報記憶部２３には、モード制御部２２が決定したノード２自身のスケジュール情報が格納される。モード制御部２２は、スケジュール情報記憶部２３に記憶されているスケジュール情報にしたがって、アクティブモード及びスリープモードの切り替えを行う。また、モード制御部２２は、混雑パラメータを算出し、混雑パラメータに基づいて、自装置のスケジュール情報を決定し、他のノード２に通知する。ノード２のスケジュール情報は、例えば、同期信号によって他のノード２に通知される。
【０１６５】
モード制御部２２は、他のノード２のスケジュール情報を受信すると、受信したスケジュール情報を、隣接ノード情報記憶部２４に格納されている隣接ノード情報テーブルの当該ノード２のエントリに記録する。第２実施形態においても、スケジュール情報には、アクティブ時間Ｔａとバージョン情報が含まれているものとする。
【０１６６】
また、第２実施形態では、送信処理部２５は、送信先のノード２がアクティブ期間中であるか否か、パケットがユニキャストであるかブロードキャストであるか、ブロードキャスト期間であるかユニキャスト期間であるか、を判定して、パケットの送信タイミングを決定する。詳細は後述される。
【０１６７】
図１９は、第２実施形態に係る隣接ノード情報テーブルの一例である。第２実施形態では、隣接ノード情報テーブルには、隣接ノード識別情報、ＧＷ  １までのホップ数、バージョン情報、アクティブ時間Ｔａが含まれる。バージョン情報とアクティブ時間Ｔａは、当該装置（ＧＷ  １またはノード２）のスケジュール情報から取得される。スケジュール情報は、当該装置から送信される同期信号に含まれている。
【０１６８】
モード制御部２２は、同期信号処理部２１からスケジュール情報を含む同期信号の情報が入力された場合には、隣接ノード情報テーブルを検索する。該当するノード２のエント
リが隣接ノード情報テーブルにない場合には、入力されたスケジュール情報を隣接ノード情報テーブルに登録する。該当するノード２のエントリが隣接ノード情報テーブルにある場合には、入力されたバージョン情報がより大きい値であれば、入力されたスケジュール情報で隣接ノード情報テーブルの該当エントリを更新する。
【０１６９】
また、送信処理部２５は、パケットを送信する際に、隣接ノード情報テーブルを参照して、送信先の装置がアクティブ期間中であるか否かの判定を行う。
【０１７０】
図２０は、第２実施形態に係るノード２のモード制御部２２の処理のフローチャートの一例である。図２０に示される処理は、ノード２の起動ともに開始される。
【０１７１】
ＯＰ５１では、同期信号用の期間の開始（スーパーフレームの開始）となり、モード制御部２２は、アクティブモードへと切り替える。具体的には、モード制御部２２は、無線部２０３をオン状態にし、送信処理部２５、受信処理部２６、ルーティング処理部２７を起動させる。
【０１７２】
ＯＰ５２では、同期信号用の期間であるので、ＧＷ  １又は他のノード２から同期信号が受信される。モード制御部２２には、同期信号処理部２１から受信された同期信号に含まれるスケジュール情報が入力される。
【０１７３】
ＯＰ５３では、モード制御部２２は、入力されたスケジュール情報のバージョン情報が隣接ノード情報テーブル内の当該装置のエントリのバージョン情報の値より大きければ、入力されたスケジュール情報で隣接ノード情報テーブル内の当該装置のエントリを更新する。
【０１７４】
ＯＰ５４では、同期信号用の所定のタイミングで、モード制御部２２は、同期信号処理部２１に同期信号生成の指示を出力する。同期信号の生成の指示を受けて、同期信号処理部２１は、スケジュール情報記憶部２４に記憶されているスケジュール情報を含む同期信号を生成し、送信処理部２５を通じて無線ネットワークに生成した同期信号を発信する。
【０１７５】
なお、同期信号の受信は、１つの装置（ＧＷ  １、他のノード２）からの受信とは限らず、複数の装置から発信された同期信号を受信することもあるので、ＯＰ５２、ＯＰ５３の処理は、同期信号を受信する度に発生する。
【０１７６】
ＯＰ５５では、モード制御部２２は、アクティブ期間の開始であるか否かを判定する。アクティブ期間が開始になるまでは（ＯＰ５５：ＮＯ）、モード制御部２２は待機状態となる。アクティブ期間が開始されると（ＯＰ５５：ＹＥＳ）、処理がＯＰ５６に進む。
【０１７７】
ＯＰ５６では、モード制御部２２は、トラフィックモニタ部２１に、トラフィックのモニタの開始を指示する。また、アクティブ期間が開始になると、モード制御部２２は、送信処理部２５に送信処理の開始を指示する。モード制御部２２からの指示を受けて、送信処理部２５は、送信キュー２５Ｑに格納されているパケットの無線ネットワークへの送信を始める。
【０１７８】
ＯＰ５７では、モード制御部２２は、アクティブ期間が終了となるか否かを判定する。アクティブ期間の終了時刻ではない場合には（ＯＰ５７：ＮＯ）、モード制御部２２は待機状態になる。アクティブ期間が終了となると（ＯＰ５７：ＹＥＳ）、処理がＯＰ５８に進む。
【０１７９】
ＯＰ５８では、アクティブ期間が終了したので、モード制御部２２は、トラフィックモ
ニタ部２１に、トラフィックのモニタの終了を指示する。
【０１８０】
ＯＰ５９では、モード制御部２２は、スリープ期間が開始されるので、スリープモードへの切り替えを行う。より具体的には、モード制御部２２は、無線部２０３をオフ状態にし、送信処理部２５、受信処理部２６、ルーティング処理部２７の動作を停止させる。
【０１８１】
ＯＰ６０では、モード制御部２２は、スリープ期間の処理を行う。ＯＰ６０でモード制御部２２が行うスリープ期間の処理は、図１２に示されるＧＷ  １のスケジュール制御部１３のスリープ期間の処理と同様である。具体的には、モード制御部２２は、混雑パラメータを算出し、混雑パラメータに応じてアクティブ時間Ｔａを決定する。
【０１８２】
ＯＰ６１では、モード制御部２２は、スリープ期間が終了となるか否かを判定する。スリープ期間の終了時刻ではない場合には（ＯＰ６１：ＮＯ）、モード制御部２２は待機状態となる。スリープ期間が終了となると（ＯＰ６１：ＹＥＳ）、処理がＯＰ５１に進み、図２０の処理が繰り返し実行される。
【０１８３】
図２１は、第２実施形態に係るノード２の送信処理部２５の処理のフローチャートの一例である。図２１に示される処理は、モード制御部２２からのアクティブ期間の開始の通知を契機に開始される。
【０１８４】
ＯＰ７１では、送信処理部２５は、送信キュー２５Ｑにパケットが格納されているか否かを判定する。送信キュー２５Ｑにパケットが格納されている場合には（ＯＰ７１：ＹＥＳ）、処理がＯＰ７２に進む。送信キュー２５Ｑにパケットが格納されていない場合には（ＯＰ７１：ＮＯ）、処理がＯＰ７６に進む。
【０１８５】
ＯＰ７２では、送信処理部２５は、送信タイミング決定処理を行う。送信タイミング決定処理は、パケットの送信条件を決定する処理である。送信タイミング決定処理の詳細は、後述される。
【０１８６】
ＯＰ７３では、送信処理部２５は、送信タイミング決定処理において決定されたパケットの送信条件が満たされている否かを判定する。送信タイミング決定処理において決定されたパケットの送信条件が満たされている場合には（ＯＰ７３：ＹＥＳ）、処理がＯＰ７４に進む。送信タイミング決定処理において決定されたパケットの送信条件が満たされていない場合には（ＯＰ７３：ＮＯ）、処理がＯＰ７５に進む。
【０１８７】
ＯＰ７４では、送信タイミング決定処理において決定されたパケットの送信条件が満たされているので、送信処理部２５は、パケットを無線部１０３に出力する。その後、パケットは無線部１０３によって無線ネットワークに出力される。
【０１８８】
ＯＰ７４では、送信タイミング決定処理において決定されたパケットの送信条件が満たされていないので、送信処理部２５は、当該パケットを送信キュー２５Ｑに再び格納する。ＯＰ７４では、送信処理部２５は、当該パケットが次のスーパーフレームのブロードキャスト期間で送信されるように送信タイマを設定してもよい。
【０１８９】
ＯＰ７６では、送信処理部２５は、モード制御部２２から動作停止指示が入力されたか否かを判定する。モード制御部２２からの動作停止指示は、スリープ期間が開始されるタイミングで入力される。モード制御部２２から動作停止指示が入力された場合には（ＯＰ７６：ＹＥＳ）、図２１に示される処理が終了する。モード制御部２２から動作停止指示が入力されていない場合には（ＯＰ７６：ＮＯ）、処理がＯＰ７１に進む。
【０１９０】
図２２は、第２実施形態に係るノード２の送信処理部２５の送信タイミング決定処理のフローチャートの一例である。図２２に示される処理は、図２１のＯＰ７２の送信タイミング決定処理に相当する。
【０１９１】
ＯＰ８１では、送信処理部２５は、対象パケットがブロードキャストのパケットであるか、ユニキャストのパケットであるかを判定する。ＯＰ８１での判定対象は、パケットのネットワーク層の宛先アドレスである。対象パケットがブロードキャストのパケットである場合には（ＯＰ８１：ブロードキャスト）、処理がＯＰ８４に進む。対象パケットがユニキャストのパケットである場合には（ＯＰ８１：ユニキャスト）、処理がＯＰ８２に進む。
【０１９２】
ＯＰ８２では、送信処理部２５は、送信先又は転送先のスケジュール情報が隣接ノード情報テーブル内に保持されているか否かを判定する。送信先又は転送先のスケジュール情報が隣接ノード情報テーブル内に保持されている場合には（ＯＰ８２：ＹＥＳ）、処理がＯＰ８３に進む。送信先又は転送先のスケジュール情報が隣接ノード情報テーブル内に保持されていない場合には（ＯＰ８２：ＮＯ）、処理がＯＰ８４に進む。
【０１９３】
ＯＰ８３では、送信処理部２５は、対象パケットを送信先又は転送先のアクティブ期間中に送信することを決定する。すなわち、対象パケットの送信条件が、送信先又は転送先のアクティブ期間中であること、に決定される。その後、図２２に示される処理が終了し、図２１のＯＰ７３に処理が進む。
【０１９４】
ＯＰ８４では、送信処理部２５は、対象パケットをブロードキャスト期間中に送信することを決定する。すなわち、対象パケットの送信条件が、ブロードキャスト期間中であること、に決定される。その後、図２２に示される処理が終了し、図２１のＯＰ７３に処理が進む。
【０１９５】
＜第２実施形態の作用効果＞
第２実施形態では、各ノード２も自律的にトラフィック量に応じてアクティブ時間Ｔａを決定する。アドホック型のネットワークでは、ノード２のトラフィック量は中継するデータ量によりノード２ごとに異なる。そのため、各ノード２が自律的にトラフィック量に応じてアクティブ時間Ｔａを決定することによって、ノード２ごとにアクティブ期間Ｔａが異なり、各ノード２のトラフィック量に適したアクティブ期間Ｔａとなる。
【０１９６】
例えば、末端のノード２では、他のノード２のデータを中継することがなく、発生するトラフィックは自ノード２のセンサの観測結果の送信である。そのため、第２実施形態では、末端のノード２のアクティブ時間Ｔａはブロードキャスト期間に収束する可能性が高く、末端のノード２における省電力効果が高くなる。
【０１９７】
また、第２実施形態では、各ノード２及びＧＷ  １は互いに自身のスケジュール情報を通知しあう。これによって、パケット送信時に、送信先または転送先のノード２がアクティブ期間であるか否か、すなわち、パケットを受信可能な状態であるか否かを判定することができる。
【０１９８】
送信対象のパケットがユニキャストのパケットであり、送信先または転送先のノード２のスケジュール情報を保持している場合には（図２２、ＯＰ８２：ＹＥＳ）、送信条件が送信先又は転送先のアクティブ期間中であることに決定される（図２２、ＯＰ８３）。この場合には、図２１のＯＰ７３において、送信処理部２５は、送信先又は転送先のスケジュール情報に基づいて、送信先又は転送先がアクティブ期間中であるか否かを判定する。送信先又は転送先がアクティブ期間である場合には、送信処理部２５は、送信対象のユニ
キャストのパケットを無線部２０３を通じて送信する。
【０１９９】
また、送信対象のパケットがユニキャストであり、送信先又は転送先のノード２のスケジュール情報を保持していない場合には（図２２、ＯＰ８２：ＮＯ）、送信条件がブロードキャスト期間中であることに決定される（図２２、ＯＰ８４）。この場合には、図２１のＯＰ７３において、送信処理部２５は、自ノード２がブロードキャスト期間中であるか否かを判定する。自ノードがブロードキャスト期間である場合には、送信処理部２５は、送信対象のユニキャストパケットを無線部２０３を通じて送信する。
【０２００】
ユニキャストパケットは、送信先又は転送先のスケジュール情報が保持されている場合には、自ノード２がブロードキャスト期間であるかユニキャスト期間であるかに関わらず、送信先又は転送先のノード２がアクティブ期間であれば送信される。ユニキャストパケットは、送信先又は転送先のスケジュール情報が保持されていない場合には、ブロードキャスト期間に送信される。いずれの場合でも、送信先又は転送先のノード２がアクティブ期間である、すなわち、受信可能な状態であることが確実な状態で、ユニキャストパケットは送信されるので、ユニキャストのパケットを確実に送信先又は転送先のノード２に届けることができる。
【０２０１】
送信対象のパケットがブロードキャストである場合には（図２２、ＯＰ８１:ブロード
キャスト）、送信条件はブロードキャスト期間であることに決定される（図２２：ＯＰ８４）。この場合には、図２１のＯＰ７３において、送信処理部２５は、現在自装置のブロードキャスト期間中であるか否かを判定する。ブロードキャスト期間中はセンサネットワークシステム１００内の全ノード２がアクティブ期間中であるので、ブロードキャストのパケットを確実に送信又は転送することができる。
【０２０２】
なお、第１実施形態、第２実施形態で説明された技術は、センサネットワークに限定されず、同期アドホック型のネットワークであれば適用可能である。
【０２０３】
＜記録媒体＞
コンピュータその他の機械、装置（以下、コンピュータ等）に上記いずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。
【０２０４】
ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる非一時的な記録媒体をいう。このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ＤＡＴ、８ｍｍテープ、フラッシュメモリなどのメモリカード等がある。また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスク、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等がある。さらに、ＳＳＤ（Solid State Drive）は、コンピュータ等から取り外し可能な記録媒体としても、コ
ンピュータ等に固定された記録媒体としても利用可能である。
【符号の説明】
【０２０５】
１        ゲートウェイ
２        センサノード
１１、２１      同期信号処理部
１２、２９      トラフィックモニタ部
１３      スケジュール制御部
１４、２３      スケジュール情報記憶部
１５      送信部
１６      受信部
２２      モード制御部
２４      隣接ノード情報記憶部
２５      送信処理部
２５Ｑ    送信キュー
２６      受信処理部
２７      ルーティング処理部
２８      観測結果受信部
１００      センサネットワークシステム
１０１、２０１      制御部
１０２、２０２      メモリ
１０２Ｐ      スケジューリングプログラム
１０３、２０３      無線部
１０４、２０４      クロック
１０５、２０５      給電部
１０６、２０６      アンテナ
１０７      ネットワークインタフェース
２０２Ｐ      通信制御プログラム
２０７      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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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