(57)【要約】【課題】  ネットワークの途中で通信頻度が変化したとしても、パケット溢れを防止できる無線通信装置を提供する。【解決手段】  本発明の無線通信装置は、パケットの送受信を行う通信部と、前記通信部を介して、受信したパケットを転送するパケット転送部と、前記通信部が受信したパケットに応じて、自身をトラフィックの増加を警戒する警戒モードで動作するか否か判断し、判断した結果に従い、自身を前記警戒モードで動作する警戒モード処理部と、前記警戒モードで動作する場合には、前記パケット転送部に、転送するパケット数を減少させためのパケット前処理を行うパケット転送前処理部とを有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットの送受信を行う通信部と、
前記通信部を介して、受信したパケットを転送するパケット転送部と、
前記通信部が受信したパケットに応じて、自身をトラフィックの増加を警戒する警戒モードで動作するか否か判断し、判断した結果に従い、自身を前記警戒モードで動作する警戒モード処理部と、
前記警戒モードで動作する場合には、前記パケット転送部に、転送するパケット数を減少させためのパケット前処理を行うパケット転送前処理部と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記警戒モード処理部は、受信したパケットが所定のパケットの場合には、自身を前記警戒モードで動作すると判定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記所定のパケットは、がけ崩れを検知した他の無線通信装置からのパケットであ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４】
前記パケット転送前処理部は、受信したパケットと同一内容のパケットを既に転送済みの場合には、受信したパケットを破棄す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】
前記パケット転送前処理部は、所定時間内に受信した複数個のパケットを１個のパケットに束ね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６】
前記通信部は、ネットワーク上を流れるパケットの内容を解析する手段を有し、
前記パケット転送前処理部は、受信したパケットと同一内容のパケットが既に他の無線通信装置により転送済みと判明している場合には、受信したパケットを破棄する
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７】
コンピュータを、
パケットの送受信を行う通信部と、
前記通信部を介して、受信したパケットを転送するパケット転送部と、
前記通信部が受信したパケットに応じて、自身をトラフィックの増加を警戒する警戒モードで動作するか否か判断し、判断した結果に従い、自身を前記警戒モードで動作する警戒モード処理部と、
前記警戒モードで動作する場合には、前記パケット転送部に、転送するパケット数を減少させためのパケット前処理を行うパケット転送前処理部と
して機能させることを特徴とする無線通信プログラム。
【請求項８】
パケットの送受信を行う通信部を備える無線通信装置に使用する無線通信方法であって、
パケット転送部、警戒モード処理部、及びパケット転送前処理部を有し、
前記パケット転送部は、前記通信部を介して、受信したパケットを転送し、
前記警戒モード処理部は、前記通信部が受信したパケットに応じて、自身をトラフィックの増加を警戒する警戒モードで動作するか否か判断し、判断した結果に従い、自身を前記警戒モードで動作し、
前記パケット転送前処理部は、前記警戒モードで動作する場合には、前記パケット転送部に、転送するパケット数を減少させためのパケット前処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信方法に関し、例えば、がけ崩れ等を監視するためのセンサネットワークに適用し得る。
【背景技術】
【０００２】
近年、山間部のがけ崩れなどの地すべりの監視を行うために、例えば、特許文献１に記載のセンサネットワークシステムが提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載のセンサネットワークシステムは、自律的に無線ネットワークを構築する機能を有する複数のセンサノードから構成される。各センサノードは、少なくともがけ崩れ等をセンシングするセンサ（加速度センサ等）と、無線通信手段を備える。
【０００４】
ところで、通常、がけ崩れの発生が予想される箇所には、より多くの情報を得るために高密度にセンサノードが設置されることになる。そのため、がけ崩れが発生すると、がけ崩れ発生領域内のノードが一斉にデータを送信するため、突発的にネットワークの輻輳が生じる可能性がある。
【０００５】
上記問題に対処するため、例えば、非特許文献１では、センサノードはセンサでがけ崩れを検知すると、センシングデータ（がけ崩れ情報）を高頻度で送信する通常とは異なるモード（以下、「緊急モード」とも呼ぶ）にモード変更する。非特許文献１では緊急モード時に高頻度で送信を行ったとしても、がけ崩れ発生領域内でコリジョンを発生させずにデータを送信する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２０８７１９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】石原翔太，“無線センサネットワークによる迅速な地すべり領域検知のためのグループ化に基づくメディアアクセス制御方式”特別研究報告，大阪大学，Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１７
【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、非特許文献１の方式では、がけ崩れが発生した箇所に設置されているセンサノードのみが緊急モードで動作し、他のセンサノードは通常モードで動作する前提である。
【０００９】
従って、緊急モードのセンサノードから発信されるデータを全てそのまま通常モードで動作するセンサノードで送信（転送）しようとすると、データ量が多すぎてコリジョンが多発し、シンクノードまでデータ送信を行うことができない。
【００１０】
そのため、ネットワークの途中で通信頻度が変化したとしても、パケット溢れを防止できる無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の本発明の無線通信装置は、（１）パケットの送受信を行う通信部と、（２）前記通信部を介して、受信したパケットを転送するパケット転送部と、（３）前記通信部が受信したパケットに応じて、自身をトラフィックの増加を警戒する警戒モードで動作するか否か判断し、判断した結果に従い、自身を前記警戒モードで動作する警戒モード処理部と、（４）前記警戒モードで動作する場合には、前記パケット転送部に、転送するパケット数を減少させためのパケット前処理を行うパケット転送前処理部とを有することを特徴とする。
【００１２】
第２の本発明の無線通信プログラムは、コンピュータを、（１）パケットの送受信を行う通信部と、（２）前記通信部を介して、受信したパケットを転送するパケット転送部と、（３）前記通信部が受信したパケットに応じて、自身をトラフィックの増加を警戒する警戒モードで動作するか否か判断し、判断した結果に従い、自身を前記警戒モードで動作する警戒モード処理部と、（４）前記警戒モードで動作する場合には、前記パケット転送部に、転送するパケット数を減少させためのパケット前処理を行うパケット転送前処理部として機能させることを特徴とする。
【００１３】
第３の本発明は、パケットの送受信を行う通信部を備える無線通信装置に使用する無線通信方法であって、パケット転送部、警戒モード処理部、及びパケット転送前処理部を有し、（１）前記パケット転送部は、前記通信部を介して、受信したパケットを転送し、（２）前記警戒モード処理部は、前記通信部が受信したパケットに応じて、自身をトラフィックの増加を警戒する警戒モードで動作するか否か判断し、判断した結果に従い、自身を前記警戒モードで動作し、（３）前記パケット転送前処理部は、前記警戒モードで動作する場合には、前記パケット転送部に、転送するパケット数を減少させためのパケット前処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ネットワークの途中で通信頻度が変化したとしても、パケット溢れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係るセンサノードの機能的構成について示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係るセンサノードの状態遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明に係る無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムの実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００１７】
（Ａ−１−１）全体構成
図２は、実施形態に係る無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【００１８】
図２では、無線通信システム１が、ＧＷ５、及び１５台のセンサノード１０（１０−１〜１０−１５）を有する場合を例示する。勿論、センサノード１０の数は特に限定されるものではない。
【００１９】
なお、無線通信システム１では、ＧＷ５及びセンサノード１０−１〜１０−１５により無線マルチホップネットワークが構成されているものとする（ネットワークの構造も特に限定されるものではない）。また、各ノードの通信方式は、特に限定されるものではなく、種々の無線ＬＡＮインタフェースを適用することができる。例えば、各ノードは、ＩＥＥＥ  ８０２．１５．４／ＺｉｇＢｅｅの無線通信方式を採用することができる。
【００２０】
センサノード１０は、所定のセンサが搭載（又は接続）され、センシングデータ（がけ崩れを検知したデータ）を、直接又は他のセンサノード１０を介してＧＷ５に送信する。この実施形態では、センサノード１０は、通信状態を通常モード、緊急モード、警戒モードの３形態のモード（各モードの詳細については後述する）に変更可能な通信装置である。センサノード１０は、例えば、山間部のがけ崩れが起きそう場所に配置されているものとする。
【００２１】
ＧＷ５は、各センサノード１０のセンシングデータを収集し、例えば、図示しないインターネットを介してサーバに送信するものである。この実施形態（図２）では、ＧＷ５は、マルチホップネットワーク上のシンクノードに該当する。なお、変形例として、ＧＷ５の代わりに無線通信機能を有する他の通信装置を代替えしても良い。
【００２２】
（Ａ−１−２）センサノード１０の詳細な構成
図１は、実施形態に係るセンサノードの機能的構成について示すブロック図である。図１において、センサノード１０は、通信部１１、緊急モード処理部１２、警戒モード処理部１３、パケット転送前処理部１４、パケット転送部１５、及びセンサ１６を有する。なお、図１に示すセンサノード１０の各構成は、一部についてソフトウェア的に構成しても良い。
【００２３】
通信部１１は、パケット転送部１５から与えられたデータ（パケット）を無線信号（電波）に変換して送信するものである。また、通信部１１は、他のセンサノード１０から受信した電波からパケットを抽出して警戒モード処理部１３（又は緊急モード処理部１２）に与えるものである。
【００２４】
緊急モード処理部１２は、センサ１６により、がけ崩れ等が検知されると通信状態を通常モードからパケットを高頻度で送信する緊急モードに変更するものである。そして、緊急モード処理部１２は、緊急モードのパケットを、通信部１１を介して他のセンサノード１０に送信する。なお、通常モードのパケットと緊急モードのパケットの区別としては、例えば、パケット内の２ビットの情報により区別（例えば、０：通常パケット、１：緊急パケット）しても良い。
【００２５】
警戒モード処理部１３は、自身が通常モードから警戒モードに変更するか否か判別し、条件に合致する場合には自身を警戒モードに変更する。例えば、警戒モード処理部１３は、通信部１１が他のセンサノード１０から緊急モードのパケットを受信した場合には、自身を通常モードから警戒モードに変更する。警戒モード処理部１３は、警戒モードに変更した場合には、その旨をパケット転送前処理部１４へ通知する。
【００２６】
パケット転送前処理部１４は、自身が警戒モードである場合には、パケット転送部１５がパケット転送を実施する際に、ネットワークで流れるパケットの数を減らしてコリジョンの発生を抑えるためのパケット前処理を行うものである。
【００２７】
例えば、パケット転送前処理部１４は、同一内容のパケット（緊急モードのパケット）を転送済みの場合、当該パケットを破棄する。
【００２８】
また、パケット転送前処理部１４は、転送実施前に所定時間（例えば、数ミリ秒〜数秒）待機し、その間に受信した緊急モードのパケットを１つのパケットに束ねて転送しても良い。なお、パケットを束ねる個数は、限定されるものでは無く、所定の通信規格（フォーマット）の範囲内であれば、何個でも良い。
【００２９】
さらに、周囲の警戒モードのセンサノード１０が同一内容のパケットを既に転送済みの場合、当該パケットを破棄しても良い。この場合には、通信部１１はネットワーク上で流れるパケット（自ノード宛以外のパケットを含む）の中身を解析する機能を有する。即ち、パケット転送前処理部１４は、現在受信している緊急モードのパケットと、同一内容のパケットが既に解析され転送済みと判明している場合には、受信したパケットを廃棄する。
【００３０】
タイマＴは、パケット転送前処理部１４の指示によって動作し、通常のタイマの機能を有するものである。
【００３１】
パケット転送部１５は、転送する必要があるパケットに対して転送処理を行うものである。
【００３２】
センサ１６は、加速度センサ、変位センサ、振動センサ、赤外線イメージセンサ等、様々な種類のセンサを用いて、がけ崩れなどの地すべりを検知するものである。
【００３３】
（Ａ−２）実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する実施形態の無線通信システム１（センサノード１０）の動作を、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図３は実施形態に係るセンサノードの状態遷移図である。この状態遷移図は、主に本実施形態の特徴部分である警戒モードに関連する状態遷移のみを示すものである。センサノード１０は、通信制御などを行う際には色々な状態（例えば、緊急モード）を持つものであるが説明は省略する。
【００３５】
センサノード１０は通常受信待ち状態である（Ｓ４０１）。この受信待ち状態態の時に、他のセンサノード１０から通信部１１を介して緊急パケットを受信した場合には（Ｓ４０２）、警戒モード処理部１３は、自身を警戒モードに変更する（Ｓ４０３）。
【００３６】
パケット転送前処理部１４は、警戒モード処理部１３から警戒モードに変更に変更した旨の通知を受けると、所定時間をセットしたタイマＴを起動する（Ｓ４０４）。
【００３７】
パケット転送前処理部１４は、受信した緊急パケットに対して先に説明した転送前処理を実施する（Ｓ４０５）。
【００３８】
パケット転送前処理部１４は、転送前処理実施後タイマＴを更新し（Ｓ４０６）、警戒モードでの受信待ち状態に移行する（Ｓ４０７）。
【００３９】
センサノード１０は、ステップＳ４０７の警戒モード受信待ち状態の際に、さらに緊急パケットを受信した場合、タイマＴをリセット後、先述のステップＳ４０５の転送前処理とステップＳ４０６のタイマＴの更新処理を実施し、再度ステップＳ４０７の警戒モード受信待ち状態に移行する（Ｓ４０８）。
【００４０】
センサノード１０は、タイマＴがタイムアウトすると（Ｓ４０９）、ステップＳ４０１の受信待ち状態に戻る。
【００４１】
（Ａ−３）実施形態の効果
この実施形態によれば、緊急モードのセンサノード１０からのパケットが急に増加した場合でもネットワークトラフィックの上昇を押さえることができる。つまり、各センサノード１０は、警戒モードに移行することにより、コリジョンを回避しつつ、緊急モードのパケットをＧＷ５まで転送するこができる。
【００４２】
（Ｂ）他の実施形態
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
【００４３】
上記実施形態では、本初発明のセンサノード１０を、がけ崩れ等を検知するシステムに適用する例を説明したが、その他にも、例えば堤防決壊、トンネル崩壊や浸水などを検知するシステムにも適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…無線通信システム、ＧＷ…５、１０（１０−１〜１０−１５）…センサノード、１１…通信部、１２…緊急モード処理部、１３…警戒モード処理部、１４…パケット転送前処理部、１５…パケット転送部、１６…センサ、Ｔ…タイマ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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