(57)【要約】【課題】信頼性の高いセンサネットワークを実現するノード装置を得ること。【解決手段】センサノード、センサデータを収集する収集サーバ、センサデータを転送する転送ノード、収集サーバと接続するゲートウェイノード、を備えたセンサネットワークシステムにおいて転送ノードとして動作するノード装置は、自身が転送処理を担当するようゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータを受信した場合に受信したセンサデータを転送し、自身以外のノード装置が転送処理を担当するようゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータを受信した場合に受信したセンサデータを保持しておき、ゲートウェイノードからセンサデータの送信要求を受けた場合に、要求されたセンサデータを保持していればゲートウェイノード宛に送信する。【選択図】図１１
2015188140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサノードと、前記センサノードからセンサデータを収集する収集サーバと、前記センサデータを前記収集サーバに向けて転送する転送ノードと、前記センサノードおよび前記転送ノードとともにセンサネットワークを形成し、前記収集サーバと前記センサネットワークを接続するゲートウェイノードと、を備えたセンサネットワークシステムにおいて前記転送ノードとして動作するノード装置であって、
自身が転送処理を担当するよう前記ゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータを受信した場合に受信したセンサデータを転送するデータ転送手段と、
自身以外のノード装置が転送処理を担当するよう前記ゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータを受信した場合に受信したセンサデータを保持しておく保持手段と、
前記ゲートウェイノードからセンサデータの送信要求を受けた場合に、要求されたセンサデータを前記保持手段が保持していれば前記ゲートウェイノード宛に送信するデータ送信手段と、
を備えることを特徴とするノード装置。
【請求項２】
前記データ転送手段は、
転送処理を担当するノード装置が決まっていないセンサデータを受信した場合、受信したセンサデータとその受信レベルの情報とを前記ゲートウェイノードへ転送し、当該センサデータの転送処理を担当するノード装置を当該受信レベルの情報に基づいて決定させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
【請求項３】
前記保持手段は、センサノードから送信され、かつ自身以外のノード装置が転送処理を担当するよう前記ゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータ、を受信した場合に当該受信したセンサデータを保持することを特徴とする請求項１または２に記載のノード装置。
【請求項４】
前記保持手段は、他のノード装置により転送され、かつ自身以外のノード装置が転送処理を担当するよう前記ゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータ、を受信した場合に当該受信したセンサデータを保持しておくことを特徴とする請求項１または２に記載のノード装置。
【請求項５】
センサノードと、前記センサノードからセンサデータを収集する収集サーバと、前記センサデータを前記収集サーバに向けて転送する転送ノードと、前記センサノードおよび前記転送ノードとともにセンサネットワークを形成し、前記収集サーバと前記センサネットワークを接続するゲートウェイノードと、を備えたセンサネットワークシステムにおいて前記ゲートウェイノードとして動作するゲートウェイ装置であって、
同じセンサノードから送信されたセンサデータを異なる転送ノード経由で受信した場合、受信したセンサデータをその転送元の各転送ノードが前記センサノードから受信した際の受信レベルに基づいて、前記センサノードが次回以降に送信するセンサデータの転送を担当させる転送ノードを決定するとともに、前記センサノードが次回以降に送信するセンサデータを一定時間保持させる転送ノードを決定する転送担当ノード決定手段と、
センサデータの受信失敗を検出し、受信できなかったセンサデータの転送を担当した転送ノードとは異なる転送ノードに対して当該センサデータの送信を要求する送信要求手段と、
を備えることを特徴とするゲートウェイ装置。
【請求項６】
前記転送担当ノード決定手段が決定した転送ノードとの間の通信状態を監視する状態監視手段、
をさらに備え、
前記状態監視手段が通信状態の劣化を検出した場合、
前記転送担当ノード決定手段は、通信状態が劣化している転送ノードが担当しているセンサデータの転送を他の転送ノードが担当するように変更することを特徴とする請求項５に記載のゲートウェイ装置。
【請求項７】
前記状態監視手段は、特定のセンサノードから送信されたセンサデータの受信を一定期間にわたって受信できない場合に、当該センサデータの転送を担当している転送ノードとの間の通信状態が劣化したと判断することを特徴とする請求項６に記載のゲートウェイ装置。
【請求項８】
センサノードと、前記センサノードからセンサデータを収集する収集サーバと、前記センサデータを前記収集サーバに向けて転送する転送ノードと、前記センサノードおよび前記転送ノードとともにセンサネットワークを形成し、前記収集サーバと前記センサネットワークを接続するゲートウェイノードと、を備えたセンサネットワークシステムであって、
前記ゲートウェイノードは、
同じセンサノードから送信されたセンサデータを異なる転送ノード経由で受信した場合、受信したセンサデータをその転送元の各転送ノードが前記センサノードから受信した際の受信レベルに基づいて、前記センサノードが次回以降に送信するセンサデータの転送を担当させる転送ノードを決定するとともに、前記センサノードが次回以降に送信するセンサデータを一定時間保持させる転送ノードを決定する転送担当ノード決定手段と、
センサデータの受信失敗を検出し、受信できなかったセンサデータの転送を担当した転送ノードとは異なる転送ノードに対して当該センサデータの送信を要求する送信要求手段と、
を備え、
前記転送ノードは、
自身が転送処理を担当するよう前記ゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータを受信した場合、受信したセンサデータを転送し、転送処理を担当する転送ノードが決まっていないセンサデータを受信した場合には、受信したセンサデータとその受信レベルの情報とを転送するデータ転送手段と、
自身以外の転送ノードが転送処理を担当するよう前記ゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータを受信した場合に受信したセンサデータを保持しておく保持手段と、
前記ゲートウェイノードからセンサデータの送信要求を受けた場合に、要求されたセンサデータを前記保持手段が保持していれば前記ゲートウェイノード宛に送信するデータ送信手段と、
を備え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９】
センサノードと、前記センサノードからセンサデータを収集する収集サーバと、前記センサデータを前記収集サーバに向けて転送する転送ノードと、前記センサノードおよび前記転送ノードとともにセンサネットワークを形成し、前記収集サーバと前記センサネットワークを接続するゲートウェイノードと、を備えたセンサネットワークシステムにおいて前記転送ノードが実行するデータ転送方法であって、
自身が転送処理を担当するよう前記ゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータを受信した場合に受信したセンサデータを転送するデータ転送ステップと、
自身以外の転送ノードが転送処理を担当するよう前記ゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータを受信した場合に受信したセンサデータを転送せずに保持するデータ保持ステップと、
前記ゲートウェイノードからセンサデータの送信要求を受けた場合に、要求されたセンサデータを保持していれば前記ゲートウェイノード宛に送信するデータ送信ステップと、
を含むことを特徴とするデータ転送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサデータを送受信するセンサネットワークに関するものであり、特に、ノード装置、ゲートウェイ装置、センサネットワークシステムおよびデータ転送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルや住宅の空調照明管理や防犯・防災用途、農場での栽培管理などにおいて、多種多様なセンサを多数配置して各種のデータを収集して環境の状態を把握することで、より効率的できめ細かな環境管理や制御を実施する、センサネットワークが実用化されつつある。センサネットワークを構成する各ノードは、無線通信によりデータの送受信を行う。
【０００３】
センサネットワークでは、多様な環境に多種多数のセンサを設置してデータ収集を可能とするネットワークを構築する必要があることから、多くの場合は、ソーラーセル等の環境発電や小型電池等を電源とした小型の無線装置を具備した無線センサノードが用いられる。また、適用領域の拡大や長寿命化のため、装置の更なる小型化、無線通信の低出力化や間欠起動などの低消費電力化も進められている。
【０００４】
センサネットワークに適用される代表的なネットワーク技術として、Zigbee（登録商標）技術がある。センサネットワークは、小型化と低消費電力化が望まれる無線センサノードと、中継機能を含む通信能力および情報処理能力を持つ無線中継ノードから構成され、複数の無線センサノードが一つの無線中継ノードにスター状に接続し、その複数の無線中継ノードがツリー状またはメッシュ状に接続し、さらに、ある無線中継ノードがセンサデータを収集するサーバに接続されるゲートウェイとして構成される。
【０００５】
このようなセンサネットワークでは、無線センサノードと無線中継ノードの間、及び無線中継ノード間の無線伝送路として小電力無線技術が用いられることから、無線伝送路における他システムからの干渉や障害による誤りが発生する可能性があり、センサデータの収集において再送機能が必要となる場合がある。しかし、センサデータを検出して無線で送信する無線センサノードでは低消費電力化のため、センサデータの保持機能や再送機能を持たない場合もある。その場合、センサデータを中継する無線中継ノードにおいてセンサデータの再送制御を実施することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２４４０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の通信システムにおいては、検針データ（センサデータ）を収集する業務サーバ宛に送信された検針データ（センサデータ）を中継する通信ユニット（中継ノード）およびゲートウェイが、中継処理を行う際に、中継したデータを保持しておく。そして、業務サーバは、通信障害などにより検針データを受信できなかった場合、検針データの送信元の通信ユニット（データ送信元ノード）に対して検針データの再送を要求し、この要求を中継するゲートウェイおよび中継ノードは、業務サーバが再送を要求している検針データを保持している場合、データ送信元ノードに代わって検針データを再送する。
【０００８】
しかし、特許文献１で開示されているような、ゲートウェイ装置と各ノードの通信経路が予め決められている（固定されている）センサネットワークにおいてセンサデータが欠落するときは、センサノード（データの送信元のノード）から無線で送信されたセンサデータが中継ノードに届いたときに訂正できない誤りが発生していた場合と、中継ノードからゲートウェイに至る無線通信経路において訂正できない誤りが発生していた場合がある。いずれの場合も無線伝送路において一時的な雑音や他システムからの干渉などの障害が突発的に発生していることに起因している。
【０００９】
そのため、このような一時的な障害が解消しないうちに中継ノードへ再送を要求しても、再送要求自体が障害により届かないか、再送されたセンサデータが障害により届かない状態となる可能性が大きい。また、センサノードから送信されたセンサデータを、再送を要求された中継ノードが受信できていないときは、再送要求とその応答が正常に通信できる場合であっても再送を要求されたセンサデータ自体が存在しないため、センサデータの再送ができない状態となってしまう。このように、従来のセンサネットワークにおいては、センサデータの再送が上手くいかない可能性があるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信頼性の高いセンサネットワークを実現するノード装置、ゲートウェイ装置、センサネットワークシステムおよびデータ転送方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、センサノードと、前記センサノードからセンサデータを収集する収集サーバと、前記センサデータを前記収集サーバに向けて転送する転送ノードと、前記センサノードおよび前記転送ノードとともにセンサネットワークを形成し、前記収集サーバと前記センサネットワークを接続するゲートウェイノードと、を備えたセンサネットワークシステムにおいて前記転送ノードとして動作するノード装置であって、自身が転送処理を担当するよう前記ゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータを受信した場合に受信したセンサデータを転送するデータ転送手段と、自身以外のノード装置が転送処理を担当するよう前記ゲートウェイノードから予め指示されているセンサデータを受信した場合に受信したセンサデータを保持しておく保持手段と、前記ゲートウェイノードからセンサデータの送信要求を受けた場合に、要求されたセンサデータを前記保持手段が保持していれば前記ゲートウェイノード宛に送信するデータ送信手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、センサデータの再送成功率を高めることができ、信頼性の高いセンサネットワークシステムを実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明にかかるセンサネットワークシステムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、ゲートウェイノードの構成例を示す図である。
【図３】図３は、ゲートウェイノードが保持しているセンサノード収容テーブルの構成例を示す図である。
【図４】図４は、転送ノードの構成例を示す図である。
【図５】図５は、転送ノードが保持しているセンサノード収容テーブルの構成例を示す図である。
【図６】図６は、センサノードの構成例を示す図である。
【図７】図７は、図１に示した構成のセンサネットワークシステムにおける各装置の基本動作を示す図である。
【図８】図８は、新たにセンサノードが設置された場合の動作の一例を示すシーケンス図である。
【図９】図９は、登録済みのセンサノードがセンサデータを送信する動作の一例を示すシーケンス図である。
【図１０】図１０は、図１に示した構成のセンサネットワークシステムにおいてセンサデータを再送信する動作の概要を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した動作に対応するシーケンス図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３のセンサネットワークシステムにおける各装置の動作を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３のセンサネットワークシステムにおける各装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかるノード装置、ゲートウェイ装置、センサネットワークシステムおよびデータ転送方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるセンサネットワークシステムの構成例を示す図である。センサネットワークシステムは、収集サーバ１と、ゲートウェイノード（ＧＷノード）２と、転送ノード３Ａから３Ｃと、センサノード４ａから４ｃとを備える。転送ノード３Ａおよび３Ｂは、センサノード４ａの信号到達範囲５ａの中に位置しており、センサノード４ａとの無線通信が可能となっている。同様に、センサノード４ｂの信号到達範囲５ｂの中に位置している転送ノード３Ｂおよび３Ｃは、センサノード４ｂとの無線通信が可能となっている。センサノード４ｃの信号到達範囲５ｃの中に位置している転送ノード３Ｃは、センサノード４ｃとの無線通信が可能となっている。
【００１６】
なお、センサネットワークシステムを構成する転送ノードの台数およびセンサノードの台数は、図１に示した台数に限定されない。また、これ以降の説明においては、転送ノード３Ａから３Ｃに共通の構成や動作を説明する場合、これらをまとめて転送ノード３と記載する。同様に、センサノード４ａから４ｃに共通の構成や動作を説明する場合、これらをまとめてセンサノード４と記載する。
【００１７】
センサネットワークシステムおいて、センサノード４は、検出したセンサデータを転送ノード３に向けて無線で送信する。転送ノード３は、センサノード４から送信されたセンサデータを受信して上位装置であるＧＷノード２へ無線転送する。ＧＷノード２は、転送ノード３から転送されてきたセンサデータを受信して収集サーバ１へ転送するとともに、センサノード４および転送ノード３により形成されているセンサネットワークのネットワーク構成を管理する。収集サーバ１は、各センサノード４で検出されたセンサデータの収集と解析を行う。なお、ＧＷノード２と各転送ノード３の接続形態については規定しない。ＧＷノード２と転送ノード３が他のノードを介して通信を行う接続形態でも構わない。
【００１８】
図２は、ＧＷノード２の構成例を示す図である。ＧＷノード２は、収集サーバ１へセンサデータを送信するサーバインタフェース部２１と、転送ノード３が送信したセンサデータを受信するセンサデータ受信部２２と、転送ノード３への送信要求を送信する送信部２３と、転送ノード３とセンサノード４の対応関係を管理するセンサノード収容管理部２４と、転送ノード３とセンサノード４の対応関係を保持するセンサノード収容テーブル２５と、を備える。
【００１９】
図３は、ＧＷノード２が保持しているセンサノード収容テーブル２５の構成例を示す図である。図示したように、センサノード収容テーブル２５には、センサノード識別子と、収容指定転送ノードの識別子および受信レベルと、再送信可能転送ノードの識別子および受信レベルと、センサデータ受信状況とが登録されている。すなわち、センサノード識別子に対し、収容指定転送ノードの情報（識別子，受信レベル）、再送信可能転送ノードの情報（識別子，受信レベル）およびセンサデータ受信状況が対応付けられて登録されている。
【００２０】
センサノード識別子には、センサネットワークを形成している全てのセンサノード４の識別子が登録される。
【００２１】
収容指定転送ノードはセンサノード識別子に登録されている各センサノード４を収容している転送ノード３の情報であり、その識別子には収容指定転送ノードとして動作する転送ノード３の識別子が登録される。受信レベルには、収容指定転送ノードとして登録されている転送ノード３が、収容しているセンサノード４から受信する信号のレベルが登録される。収容指定転送ノードは、収容しているセンサノード４からセンサデータを受信すると、ＧＷノード２に向けて転送する。図３に示したセンサノード収容テーブル２５は、例えば、センサノード４ａについては転送ノード３Ａに収容されており、センサノード４ａが送信したセンサデータの転送を転送ノード３Ａが行うことを示している。また、転送ノード３Ａがセンサノード４ａから受信する信号のレベルが８０であることを示している。従って、転送ノード３Ａは、センサノード４ａからセンサデータを受信すると、ＧＷノード２に向けて転送する。
【００２２】
再送信可能転送ノードはセンサノード４から送信され、収容指定転送ノードにより転送されたセンサデータが収集サーバ１まで到達しなかった場合に、収容指定転送ノードに代わってセンサデータを送信（再送）することが可能な転送ノード３の情報である。その識別子には再送信可能転送ノードとして動作する転送ノード３の識別子が登録される。受信レベルには、再送信可能転送ノードとして登録されている転送ノード３が、再送信するセンサデータの送信元のセンサノード４から受信する信号のレベルが登録される。再送信可能転送ノードは、対応するセンサノード４からセンサデータを受信した場合、ＧＷノード２に向けて転送することはせずに、受信したセンサデータを一定時間保持しておく。そして、ＧＷノード２からの要求に応じて、保持しているセンサデータをＧＷノード２に向けて送信する。図３に示したセンサノード収容テーブル２５は、例えば、センサノード４ｂについては転送ノード３Ｂに収容されており、センサノード４ｂが送信したセンサデータの転送を転送ノード３Ｂが行うことを示している。また、転送ノード３Ｂがセンサノード４ｂから受信する信号のレベルが８０であることを示している。さらに、センサノード４ｂに対応する再送信可能転送ノードが転送ノード３Ｃであることを示し、転送ノード３Ｃがセンサノード４ｂから受信する信号のレベルが６０であることを示している。また、転送ノード３Ｂは、センサノード４ａの再送信可能転送ノードであることを示している。従って、転送ノード３Ｂは、センサノード４ｂからセンサデータを受信すると、ＧＷノード２に向けて転送する。一方、センサノード４ａからセンサデータを受信した場合には、ＧＷノード２に向けての転送は行わずにセンサデータを一定時間保持する。転送ノード３Ｃは、センサノード４ｂからセンサデータを受信すると、ＧＷノード２に向けての転送は行わずにセンサデータを一定時間保持する。
【００２３】
センサデータ受信状況はＧＷノード２がセンサデータを受信済みか否かを示す情報である。図３として例示したセンサノード収容テーブル２５は、ＧＷノード２がセンサノード４ａからセンサデータを受信しておらず、センサノード４ｂおよび４ｃからはセンサデータを受信済みの状態を示している。
【００２４】
図４は、転送ノード３の構成例を示す図である。転送ノード３は、ＧＷノード２へセンサデータを送信する送信部３１と、ＧＷノード２からの送信要求を受信する受信部３２と、センサノード４から送信されたセンサデータを受信するセンサデータ受信部３３と、センサノード４から受信したセンサデータをＧＷノード２に送信するか保持しておくかを判定するセンサノード収容判定部３４と、センサノード４毎の処理内容判定のための情報を保持しておくセンサノード収容テーブル３５と、センサデータを保持しておくセンサデータ一時格納部３６と、を備える。
【００２５】
図５は、転送ノード３が保持しているセンサノード収容テーブル３５の構成例を示す図である。図示したように、センサノード収容テーブル３５には、センサノード識別子と、センサノード収容状態と、センサデータ一時格納とが登録されている。すなわち、センサノード識別子に対し、センサノード収容状態およびセンサデータ一時格納が対応付けられて登録されている。
【００２６】
センサノード識別子には、センサネットワークを形成している全てのセンサノード４の識別子が登録される。
【００２７】
センサノード収容状態は、対応付けられているセンサノード４との関係を示す情報である。この情報は、センサノード識別子が示すセンサノード４が自身（自転送ノード）に収容され、自身がセンサデータの転送を行う転送ノードか否か（図３に示した収容指定転送ノードに該当するか否か）と、センサノード識別子が示すセンサノード４のセンサデータの再送を担当するか否か（図３に示した再送信可能転送ノードに該当するか否か）とを示している。センサノード収容状態が「自ノード：一時格納」の場合、対応するセンサノード４（センサノード識別子が示すセンサノード４）が自身に収容され、このセンサノード４から送信されたセンサデータを受信したときはセンサデータを転送するとともに一定時間保持する必要があること、すなわち、自身が収容指定転送ノードに該当することを示す。センサノード収容状態が「他ノード：一時格納」の場合、対応するセンサノード４が他の転送ノードに収容され、このセンサノード４から送信されたセンサデータを受信したときは一定時間保持する必要があること、すなわち、自身が再送信可能転送ノードに該当することを示す。センサノード収容状態が「他ノード：格納不要」の場合、対応するセンサノード４が他のノードに収容され、このセンサノード４から送信されたセンサデータを一定時間保持する必要がないこと、すなわち、自身が収容指定転送ノードと再送信可能転送ノードのいずれにも該当しないことを示す。センサノード収容状態が「未定」の場合、対応するセンサノード４を収容する転送ノード（収容指定転送ノード）が決まっていないことを示す。図５に示したセンサノード収容テーブル３５を保持している転送ノード３は、センサノード４ａからセンサデータを受信すると、ＧＷノード２に向けて転送するとともにセンサデータを一定時間保持する。また、センサノード４ｂからセンサデータを受信すると、ＧＷノード２に向けて転送することなくセンサデータを一定時間保持する（ＧＷノード２から要求を受けた場合には保持しているセンサデータを送信する）。センサノード４ｃからセンサデータを受信すると、ＧＷノード２に向けて転送することなくセンサデータを破棄する。センサノード４ｄからセンサデータを受信した場合もＧＷノード２に向けて転送することなくセンサデータを破棄する。
【００２８】
センサデータ一時格納は、対応付けられているセンサノード４（センサノード識別子が示すセンサノード４）からセンサデータを受信した場合にそれを一時格納する必要があるか否かを示す情報である。例えば、あるセンサノード４からセンサデータを受信可能な転送ノード３が３台以上存在する場合、一部の転送ノード３については、受信したセンサデータの転送も一時的な保持も行わない装置に設定されることがあり得る。この情報は、センサノード収容状態に含めるようにしても構わない。すなわち、センサノード収容状態が、自身が各センサノード４に対する収容指定転送ノード、再送信可能転送ノードおよびその他のノード（収容指定転送ノードと再送信可能転送ノードのいずれにも該当しないノード）のどれに該当しているかを明確に示している場合、省略しても構わない。
【００２９】
図６は、センサノード４の構成例を示す図である。センサノード４は、測定対象の温度等の情報を得るセンサ部４１と、センサ部４１から得た情報をセンサデータとして編集する（センサデータを生成する）センサデータ生成部４２と、センサデータを転送ノード３に向けて送信するセンサデータ無線送信部４３と、自身（センサノード４）を予め決められたスケジュールで間欠起動するなど、センサノード４の動作を管理する制御部４４と、を備える。
【００３０】
（センサネットワークシステムの基本動作）
次に、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムの基本動作を説明する。図７は、図１に示した構成のセンサネットワークシステムにおける各装置の基本動作を示す図である。図７に示した例では、転送ノード３Ａがセンサノード４ａを収容し、センサノード４ａの収容指定転送ノードとして動作するものとしている。また、転送ノード３Ｂがセンサノード４ｂを収容し、センサノード４ｂの収容指定転送ノードとして動作し、転送ノード３Ｃがセンサノード４ｃを収容し、センサノード４ｃの収容指定転送ノードとして動作するものとしている。
【００３１】
センサノード４は、所定のタイミングでセンサデータを生成して送信し、これを収集サーバ１が収集する。より詳細には、センサノード４は、制御部４４（図６参照）においてセンサデータの収集とデータ送信動作を管理しており、センサデータ生成部４２はセンサ部４１で検出したデータを所定のセンサデータとして生成してセンサデータ無線送信部４３へ渡す。センサデータ無線送信部４３は、センサデータ生成部４２から受領したセンサデータを、宛先を指定せずにブロードキャストにて送信する。ブロードキャストされたセンサデータは１つ以上の転送ノード３で受信される。
【００３２】
例えば図７に示した動作例では、センサノード４ａから送信されたセンサデータａ（図７では「データａ」と表記している）は転送ノード３Ａと転送ノード３Ｂで受信され、センサノード４ｂから送信されたセンサデータｂは転送ノード３Ｂと転送ノード３Ｃで受信される。なお、センサデータの収集と送信は予めセンサノード４で決めたスケジュールに従って周期的に実施するものとする。また、センサデータの収集と送信を実施していない時間では、制御部４４の周期処理起動に必要な機能以外の機能、例えばセンサ部４１やセンサデータ生成部４２、センサデータ無線送信部４３の機能は休止状態とすることで、低消費電力化を実現しているものとする。
【００３３】
センサノード４からセンサデータを受信した転送ノード３では、センサデータ受信部３３（図４参照）で受信したセンサデータとその受信レベルをセンサノード収容判定部３４へ渡す。センサノード収容判定部３４は、受け取ったセンサデータをセンサデータ一時格納部３６で一時的に保持する。さらに、センサノード収容判定部３４はセンサノード収容テーブル３５（図５参照）を参照し、自身が収容するセンサノード４から受信したセンサデータと判断したときには、センサデータを送信部３１へ転送する。送信部３１は、センサデータとこのセンサデータをセンサノード４から受信したときの受信レベルをＧＷノード２宛に送信する。
【００３４】
図７に示した動作例では、センサノード４ａを収容している転送ノード３Ａはセンサデータａを受信するとＧＷノード２へ転送し、センサノード４ｂを収容している転送ノード３Ｂはデータｂを受信するとＧＷノード２へ転送する。センサノード４ｃを収容している転送ノード３Ｃはデータｃを受信するとＧＷノード２へ転送する。また、転送ノード３Ｂはセンサノード４ａを収容していないことから、センサデータａを受信すると、転送せずに一時格納する。転送ノード３Ｃはセンサノード４ｂを収容していないことから、センサデータｂを受信すると、転送せずに一時格納する。
【００３５】
転送ノード３のセンサデータ一時格納部３６では、各センサノード４から受信したセンサデータを有限個数保持可能であり、一定時間保持すべきセンサデータを格納してから所定の時間を経過したときにセンサデータを破棄する。または、所定時間が経過時に破棄するのではなく、保持すべき新たなセンサデータをセンサノード４から受信し、かつセンサデータの格納領域が不足しているときに、そのセンサノード４から受信して保持していた最も古いセンサデータを破棄して新たなセンサデータを格納する。
【００３６】
ＧＷノード２は、転送ノード３から送信されたセンサデータをセンサデータ受信部２２（図２参照）で受信する。センサノード収容管理部２４は、受信したセンサデータの送信元のセンサノード４の情報に基づいて、センサノード収容テーブル２５（図３参照）を更新する。すなわち、収容指定転送ノード、再送信可能転送ノードおよびセンサデータ受信状況の各情報のうち、一つ以上を更新する。センサノード収容管理部２４は、また、受信したセンサデータをサーバインタフェース部２１に渡し、収集サーバ１宛に送信させる。
【００３７】
（未登録のセンサノードが存在する場合のセンサネットワークシステムの動作）
次に、収容先の転送ノード３が決まっていない未登録のセンサノード４が存在する場合の動作について説明する。一例として、センサノード４が新たに設置された場合の動作を説明する。図８は、新たにセンサノード４が設置された場合の動作の一例を示すシーケンス図である。図８では、図１に示した構成のシステムにおいてセンサノード４ａが新たに設置された後、センサノード４ａが最初にセンサデータａを送信した場合の転送ノード３およびＧＷノード２の動作シーケンスを示している。
【００３８】
まず、新たに設置されたセンサノード４ａがセンサデータ（センサデータａ）を送信すると（ステップＳ１１）、センサノード４ａの信号到達範囲５ａの中に存在している転送ノード３Ａおよび３Ｂがセンサデータａを受信する（ステップＳ１２Ａ，１２Ｂ）。センサデータａを受信した転送ノード３Ａおよび３Ｂにおいて、センサノード収容判定部３４は、センサノード収容テーブル３５（図５）を参照し、その結果、センサノード４ａの識別子がセンサノード識別子に登録されていないことを把握する。また、この時点ではセンサノード４ａを収容する転送ノード３が決定されていないため、センサノード４ａの識別子をセンサノード識別子に登録し、センサノード収容状態には「未定」を登録する（ステップＳ１３Ａ，１３Ｂ）。そして、この時点ではセンサノード４ａのデータ転送を担当する転送ノード３（＝収容指定転送ノード）が決まっていないため、センサデータａを受信した転送ノード３Ａおよび３Ｂの双方が、センサデータａおよびセンサデータａの受信レベルをＧＷノード２へ送信する（ステップＳ１４Ａ，１４Ｂ）。このとき、センサデータａの送信元であるセンサノード４ａの情報（識別子）も一緒に送信する。なお、センサデータａの受信レベルは、ＧＷノード２がセンサノード４ａの収容先を決定する処理で使用される情報である。このステップＳ１４ＡおよびＳ１４Ｂは、センサノード４ａの収容先が決定している場合には実行されない。センサノード４ａの収容先が決定している場合には、収容先の転送ノード３がセンサデータａを転送する（センサデータａの受信レベルは送信しない）。
【００３９】
ＧＷノード２は、一定期間にわたってセンサデータの受信を行い、転送ノード３Ａおよび３Ｂからセンサデータａおよびその受信レベルの情報を受信すると、受信レベルの情報およびセンサデータａの送信元センサノードの情報に基づいて、センサノード収容テーブル２５（図３）の更新する（ステップＳ１５）。具体的には、センサノード収容管理部２４が、まず、センサデータａの送信元であるセンサノード４ａの識別子をセンサノード識別子に登録する。次に、収容指定転送ノードおよび再送信可能転送ノードを決定する。例えば、センサデータａの受信レベルが高い方の転送ノード３を収容指定転送ノードに決定し、残りの転送ノード３を再送信可能転送ノードに決定する。なお、１台の転送ノード３のみからセンサデータａを受信した場合、その転送ノード３を収容指定転送ノードに決定する。また、３台以上の転送ノード３からセンサデータａを受信した場合には、センサデータａの受信レベルが最も高い転送ノード３を収容指定転送ノードに決定し、２番目に高い転送ノード３を再送信可能転送ノードに決定すればよい。または、センサデータａの受信レベルが最も高い転送ノード３を収容指定転送ノードに決定し、これ以外の（残りの）全ての転送ノード３を再送信可能転送ノードに決定するようにしてもよい。ここでは、転送ノード３Ａが収容指定転送ノード、転送ノード３Ｂが再送信可能転送ノードに決定されたものとして説明を続ける。
【００４０】
ＧＷノード２のセンサノード収容管理部２４は、収容指定転送ノードおよび再送信可能転送ノードを決定すると、決定結果に従ってセンサノード収容テーブル２５を更新する（決定した収容指定転送ノードおよび再送信可能転送ノードをセンサノード収容テーブル２５に登録する）。センサノード収容テーブル２５の更新が終了すると、更新結果、すなわち、センサノード４ａの収容指定転送ノードおよび再送信可能転送ノードを転送ノード３Ａおよび３Ｂへ通知する（ステップＳ１６）。さらに、センサノード収容テーブル２５のセンサデータ受信状況を更新し（センサデータ受信状況に「受信」を登録する）、センサデータａをサーバインタフェース部２１内の送信バッファ（図示せず）に格納する（ステップＳ１７，Ｓ１８）。
【００４１】
転送ノード３Ａおよび３Ｂは、上記のステップＳ１６において通知を受けると、センサノード収容テーブル３５（図５）を更新する（ステップＳ１９Ａ，Ｓ１９Ｂ）。ここでは、転送ノード３Ａが収容指定転送ノード、転送ノード３Ｂが再送信可能転送ノードであるため、転送ノード３Ａのセンサノード収容判定部３４は、保持しているセンサノード収容テーブル３５のセンサノード４ａに対応するセンサノード収容状態に対し、自身が収容指定転送ノードであることを示す「自ノード：一時格納」を登録する。一方、転送ノード３Ｂのセンサノード収容判定部３４は、保持しているセンサノード収容テーブル３５のセンサノード４ａに対応するセンサノード収容状態に対し、自身が再送信可能転送ノードであることを示す「他ノード：一時格納」を登録する。
【００４２】
このようにして、新たに設置されたセンサノード４ａの収容先の転送ノード３と、センサデータの再送を担当可能な転送ノード３が決定される。また、センサノード４ａとの直接通信が可能な転送ノード３Ａおよび３Ｂがそれぞれ管理しているセンサノード収容テーブル３５が更新されるとともに、ＧＷノード２が管理しているセンサノード収容テーブル２５が更新される。
【００４３】
センサノード４が新たに設置された場合の動作例を説明したが、これに限らず、転送ノード３は、保持しているセンサノード収容テーブル３５に登録されていないセンサノード４からセンサデータを受信した場合には、受信したセンサデータとともにその受信レベルをＧＷノード２へ転送し、ＧＷノード２は、受信したセンサデータの送信元のセンサノード４を収容する転送ノード３（＝収容指定転送ノード）およびデータの再送信を担当させる転送ノード３（＝再送信可能転送ノード）を決定する。
【００４４】
以上のように、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムにおいて、センサノード４を新たに設置した後にこのセンサノード４から初めてセンサデータが送信されたときなど、転送ノード３は、センサノード収容テーブル３５に登録されていないセンサノード４からセンサデータを受信したときには、センサノード収容テーブル３５に新規にそのセンサノード４の情報を追加し、受信したセンサデータと受信レベルをＧＷノード２宛に送信する。ＧＷノード２は、センサノード収容テーブル２５に登録されていないセンサノード４（以下、未登録センサノード）が送信したセンサデータを１つ以上の転送ノード３を経由して１つ以上受信すると、各転送ノード３からセンサデータとともに送信されてきた受信レベルの情報から、未登録センサノードが送信したセンサデータのＧＷノード２への転送を担当する転送ノード３を決定する。また、未登録センサノードからのセンサデータを転送可能な転送ノード３を決定する。そして、決定結果に従ってセンサノード収容テーブル２５を更新するとともに、決定結果を各転送ノード３へ通知する。通知する決定結果は、未登録センサノードからのセンサデータを受信した場合に転送する転送ノード３と、受信したセンサデータを一定期間保持しておく転送ノード３と、受信したセンサデータを保持する必要のない転送ノード３とを示す情報である。決定結果の通知を受けた転送ノード３はセンサノード収容テーブル３５を更新する。
【００４５】
（センサネットワークシステムにおけるセンサデータの送信動作）
次に、収容先が決定しているセンサノード４（登録済みのセンサノード）がセンサデータを送信する場合の動作について説明する。図９は、登録済みのセンサノード４がセンサデータを送信する動作の一例を示すシーケンス図である。図９では、図１に示した構成のシステムにおいて、登録済みのセンサノード４ａがセンサデータａを送信した場合の転送ノード３およびＧＷノード２の動作シーケンスを示している。なお、センサノード４ａの収容指定転送ノードを転送ノード３Ａ、再送信可能転送ノードを転送ノード３Ｂとする。既に説明した図８に記載している処理と同じ処理に同一のステップ番号を付している。
【００４６】
センサノード４ａは、所定のタイミングでセンサデータａを送信し（ステップＳ１１）、センサデータａは、転送ノード３Ａおよび３Ｂに到達する。
【００４７】
転送ノード３Ａは、センサデータａを受信すると（ステップＳ１２Ａ）、センサノード収容テーブル３５を参照し、自身に収容されているセンサノード４ａから受信したものであることを確認すると（ステップＳ２１Ａ）、センサデータａをＧＷノード２宛に送信する（ステップＳ２２Ａ）。このとき、センサデータａを受信した際の受信レベルも一緒に送信する。一方、転送ノード３Ｂは、センサデータａを受信すると（ステップＳ１２Ｂ）、センサノード収容テーブル３５を参照し、転送ノード３Ａに収容されているセンサノード４ａから受信したものであるが一定の間保持する必要があることを確認する（ステップＳ２１Ｂ）。そして、センサデータａをセンサデータ一時格納部３６に格納する（ステップＳ２２Ｂ）。なお、ステップＳ２２Ａにおいて転送ノード３Ａはセンサデータａと受信レベルを送信することとしたが、受信レベルの送信は省略しても構わない。
【００４８】
ＧＷノード２は、センサデータａを受信すると、センサノード収容テーブル２５のセンサデータ受信状況を更新する（ステップＳ１７）。すなわち、センサデータ受信状況に「受信」を登録する。さらに、センサデータａをサーバインタフェース部２１内の送信バッファ（図示せず）に格納する（ステップＳ１８）。
【００４９】
（センサネットワークシステムにおけるセンサデータの再送信動作）
次に、センサデータの再送信動作、具体的には、ＧＷノード２がセンサデータの受信エラーを検知し、転送ノード３に対してデータの再送を要求する場合の動作を説明する。
【００５０】
図１０は、図１に示した構成のセンサネットワークシステムにおいてセンサデータを再送信する動作の概要を示す図であり、一例として、センサノード４ａから送信されたセンサデータａを再送信する動作の一例を示している。図１１は、図１０に示した動作に対応するシーケンス図である。なお、センサノード４ａの収容指定転送ノードを転送ノード３Ａ、再送信可能転送ノードを転送ノード３Ｂとする。図１１では、既に説明した図８，図９に記載している処理と同じ処理に同一のステップ番号を付している。
【００５１】
図９を用いて説明したように、センサノード４ａから送信されたセンサデータａは、転送ノード３Ａおよび３Ｂにより受信され、センサノード４ａの収容指定転送ノードである転送ノード３Ａが、センサデータａとその受信レベルをＧＷノード２宛に送信する（ステップＳ１２Ａ，Ｓ２１Ａ，Ｓ２２Ａ）。一方、センサノード４ａの再送信可能転送ノードである転送ノード３Ｂは、センサデータａを保持する（ステップＳ１２Ｂ，Ｓ２１Ｂ，Ｓ２２Ｂ）。
【００５２】
ＧＷノード２のセンサノード収容管理部２４では、あるセンサノード４から送信されるセンサデータを周期的にまたは順番に受信していることから、その受信周期や受信したセンサデータのシーケンス番号等を観測することで、センサデータの未受信を検出できる。センサデータ収容管理部２４は、センサデータの未受信を検出した場合、センサノード収容テーブル２５を参照し、未受信のセンサデータを保持している再送信可能転送ノードに対してセンサデータの送信を要求する。すなわち、センサノード４ａから送信されたセンサデータａの未受信を検出した場合には、センサノード４ａの再送信可能転送ノードに設定されている転送ノード３Ｂに対してセンサデータａの送信を要求する（ステップＳ３１）。送信を要求する際には、センサデータの送信元（センサノード）の情報、センサデータの収集時刻（センサデータがセンサノードより送信された時刻）、センサデータのシーケンス番号、などを通知することにより、送信を要求するセンサデータを指定する。
【００５３】
転送ノード３Ｂは、センサデータａの送信要求をＧＷノード２から受信した場合、センサノード収容判定部３４がセンサデータ一時格納部３６で保持しているセンサデータを検索し、送信要求対象のセンサデータａを保持していればＧＷノード２宛に送信する（ステップＳ３２）。なお、送信要求対象のセンサデータａを保持していなければ、センサデータ無しとしてＧＷノード２宛に送信する。この場合、ＧＷノード２は、収容指定転送ノードに対してセンサデータの送信を要求するようにしてもよい。
【００５４】
図１０に示したように、ＧＷノード２がセンサノード４ａから送信されたセンサデータａを転送ノード３Ａ経由で受信できなかった場合、センサデータａを受信して一時格納している転送ノード３Ｂに対してセンサデータａの送信を要求し、センサデータａを得る。なお、このときに転送ノード３Ｂから送信されたセンサデータａが転送ノード３Ａで受信される場合もあり得るが、転送ノード３Ａでは既にＧＷノード２へ送信済みのセンサデータであるため、センサデータａを受信しても他への転送や格納は行わずに廃棄する。
【００５５】
このように、本実施の形態のセンサネットワークシステムにおいて、ＧＷノード２は、システム内の各センサノード４から送信されたセンサデータの転送を担当する転送ノード３（＝収容指定転送ノード）と、各センサノード４から送信されたセンサデータを受信した場合に転送を行わずにセンサデータを保持しておく転送ノード３（＝再送信可能転送ノード）とを決定し、各転送ノード３に実行すべき動作を指定する。転送ノード３は、センサデータを受信した場合、センサノード収容テーブル３５を参照し、自身が収容指定転送ノード、再送信可能転送ノード、その他の転送ノード（受信したセンサデータの転送も保持も行わない転送ノード）のいずれに該当するかを確認して転送処理などを実行する。また、ＧＷノード２は、センサデータの未受信を検知した場合、このセンサデータに対応する再送信可能転送ノードとされている転送ノード３に対してセンサデータの送信を要求し、この要求を受けた転送ノード３は、要求されたセンサデータを保持していればそれを送信する。これにより、収容指定転送ノードとＧＷノード２の間の無線伝送路において干渉等による障害が存在し、センサデータの伝送が上手くいかない場合に、障害が発生している経路を回避してセンサデータを収集することが可能となる。よって、再送の成功率を高めることができ、信頼性の高いセンサネットワークシステムを実現できる。
【００５６】
実施の形態２．
つづいて、実施の形態２のセンサネットワークシステムについて説明する。なお、システムの構成は実施の形態１と同様とする（図１参照）。また、各装置（ＧＷノード、転送ノード、センサノード）の内部構成も実施の形態１と同様とする（図２から図６参照）。
【００５７】
ＧＷノード２のセンサノード収容管理部２４では、あるセンサノード４から送信されるセンサデータを周期的にまたは順番に受信していることから、その受信周期や受信したセンサデータのシーケンス番号等を観測することで、センサノード４の収容を指示した転送ノード３（＝収容指定転送ノード）からのセンサデータの未受信多発により、当該センサノード４との間の通信状態の継続的な劣化を検出できる。
【００５８】
そこで、本実施の形態において、ＧＷノード２は、あるセンサノード４とこれを収容している転送ノード３の通信状態の継続的な劣化を検出した場合、システム内の各転送ノード３に対して、対象とするセンサノード４（通信状態の劣化を検出したセンサノード４）の収容を未収容状態とするよう指示する。そして、図８に示した手順で改めて各転送ノード３からセンサデータと受信レベルの情報を収集することにより、そのセンサノード４を収容するのに適切な転送ノード３を再決定する（センサノード４の収容先の変更処理）。
【００５９】
また、ＧＷノード２のセンサノード収容管理部２４では、全転送ノード３に対して、あるセンサノード４について他ノード収容を指示することにより、そのセンサノード４からのセンサデータ送信を抑止することも可能である。
【００６０】
このように、本実施の形態によれば、通信環境が変化した場合、センサノード４の収容先を最適な転送ノード３に変更するので、高信頼性を維持できる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、ＧＷノード２が、センサデータの未受信が多発した場合にセンサデータ送信元のセンサノード４の収容先を変更することとしたが、センサノード４の収容先変更の必要性判定を受信レベルに基づいて行うようにしてもよい。
【００６２】
例えば、ＧＷノード２は、センサデータを受信するごとに、センサデータと一緒に送信されてきた受信レベル（最新の受信レベル）とセンサノード収容テーブル２５に登録されている受信レベル（例えば、収容指定転送ノードの受信レベル）を比較する。そして、最新の受信レベルが登録されている受信レベルを大きく下回っている状態が一定時間続いている場合、対応するセンサノード４の収容先変更が必要と判断する。または、最新の受信レベルと再送信可能転送ノードの受信レベル（センサノード収容テーブル２５に登録されている受信レベル）を比較し、再送信可能転送ノードの受信レベルが最新の受信レベルよりも高い状態が一定時間続いている場合、対応するセンサノード４の収容先変更が必要と判断する。
【００６３】
実施の形態３．
つづいて、実施の形態３のセンサネットワークシステムについて説明する。なお、システムの構成は実施の形態１と同様とする（図１参照）。また、各装置（ＧＷノード、転送ノード、センサノード）の内部構成も実施の形態１と同様とする（図２から図６参照）。
【００６４】
図１２および図１３は、実施の形態３のセンサネットワークシステムにおける各装置の動作を示す図である。なお、センサノード４ａの収容指定転送ノードを転送ノード３Ａ、センサノード４ｂの収容指定転送ノードを転送ノード３Ｂ、センサノード４ｃの収容指定転送ノードを転送ノード３Ｃとする。
【００６５】
実施の形態１，２のセンサネットワークシステムではセンサノード４から直接受信したセンサデータを再送信可能転送ノードが保持しておき、ＧＷノード２からの要求に応じてセンサデータを送信することとした。これに対して、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステムにおいては、各転送ノード３が、他の転送ノード３からＧＷノード２宛に送信されたセンサデータを受信して保持しておく（図１２参照）。図１２に示したように、例えば、転送ノード３Ｂには、転送ノード３Ａが転送したセンサデータａおよび転送ノード３Ｃが転送したセンサデータｃが到達するので、これらのセンサデータａ，ｃを保持しておく。
【００６６】
ＧＷノード２は、例えば、通信障害より転送ノード３Ａからセンサデータａを受信できない場合、転送ノード３Ｂに対してセンサデータａの送信を要求する。この要求を受けた転送ノード３Ｂは、保持しているセンサデータａをＧＷノード２宛に送信する。なお、このときに転送ノード３Ｂから送信されたセンサデータａが転送ノード３Ａで受信される場合もあり得るが、転送ノード３Ａでは既にＧＷノード２へ送信済みのデータであるため、センサデータａを受信しても他への転送や格納は行わずに廃棄する（図１３参照）。
【００６７】
このように、本実施の形態のセンサネットワークシステムにおいて、転送ノード３は、他の転送ノード３がＧＷノード２宛に送信したセンサデータを受信した場合にはそれを保持しておき、ＧＷノード２から受信した送信要求で指定されたセンサデータを保持している場合、それを送信する。これにより、実施の形態１と同様に、通信障害が発生している経路を回避してセンサデータを再送することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかるノード装置は、センサネットワークシステムを形成するノード装置として有用である。
【符号の説明】
【００６９】
１  収集サーバ、２  ゲートウェイ（ＧＷ）ノード、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ  転送ノード、４ａ，４ｂ，４ｃ  センサノード、５ａ，５ｂ，５ｃ  信号到達範囲、２１  サーバインタフェース部、２２，３３  センサデータ受信部、２３，３１  送信部、２４  センサノード収容管理部、２５，３５  センサノード収容テーブル、３２  受信部、３４  センサノード収容判定部、３６  センサデータ一時格納部、４１  センサ部、４２  センサデータ生成部、４３  センサデータ無線送信部、４４  制御部。
【図１】
2015188140.tif 000003
【図２】
2015188140.tif 000004
【図３】
2015188140.tif 000005
【図４】
2015188140.tif 000006
【図５】
2015188140.tif 000007
【図６】
2015188140.tif 000008
【図７】
2015188140.tif 000009
【図８】
2015188140.tif 000010
【図９】
2015188140.tif 000011
【図１０】
2015188140.tif 000012
【図１１】
2015188140.tif 000013
【図１２】
2015188140.tif 000014
【図１３】
2015188140.tif 000015