(57)【要約】【課題】複数のセンサ装置群からの測定データを一斉に受信する際に、輻輳を回避することが可能なセンサ装置を提供する。【解決手段】  センサ装置１００は、対象となる物理量を測定した測定データをメモリ１２２に格納し、たとえば、測定データが所定のしきい値以上変化することに応じて、センサ装置１００ごとに指定される遅延時間経過後に、測定データを送信する。遅延時間は、測定データの重要度と無線リソースの空き状態とに応じて、重要度が高い測定データをより早いタイミングで、無線リソースの空きが少ないほど、より分散したタイミングで送信するように決定される。【選択図】図２
2015050634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムであって、
所定の空間に配置される複数のセンサ装置を備え、各前記センサ装置は、
測定対象となる物理量を測定するためのデータ測定手段と、
測定された前記物理量を表す測定データを格納するための記憶手段と、
所定の周波数帯で無線通信を行うための無線通信手段と、
所定の通知イベントの発生に応じて、前記無線通信手段を制御して、前記センサ装置ごとに指定される遅延時間経過後に、前記測定データを送信する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記測定データの重要度に応じて、重要度が高い測定データをより早いタイミングで送信するように、前記遅延時間を決定し、
前記複数のセンサ装置からの測定データを受信する受信装置をさらに備える、無線通信システム。
【請求項２】
所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記測定データの重要度と前記空き状態とに応じて、重要度が高い測定データをより早いタイミングで、前記無線リソースの空きが少ないほど、より分散したタイミングで送信するように、前記遅延時間を決定する、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記通知イベントは、前記測定データが、定常状態での値よりも、所定のしきい値以上変化したことである、請求項１または２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記通知イベントは、前記受信装置が、前記複数のセンサ装置に、一斉呼び出しを行ったことである、請求項１または２記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記制御手段は、所定の最大遅延時間を基準に、前記測定データの前記定常状態での値からの変化量の大きさが大きいほど、前記遅延時間を短くするように設定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記無線リソースの空きが少ないほど、前記遅延時間がより遅い範囲にまでわたって割り当てられるように設定する、請求項２または３記載の無線通信システム。
【請求項７】
所定の空間に配置され、対象となる物理量の測定データを収集するためのセンサ装置であって、
前記物理量を測定するためのデータ測定手段と、
測定された前記物理量を表す測定データを格納するための記憶手段と、
所定の周波数帯で無線通信を行うための無線通信手段と、
所定の通知イベントの発生に応じて、前記無線通信手段を制御して、前記センサ装置ごとに指定される遅延時間経過後に、前記測定データを送信する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記測定データの重要度に応じて、重要度が高い測定データをより早いタイミングで送信するように、前記遅延時間を決定する、センサ装置。
【請求項８】
所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記測定データの重要度と前記空き状態とに応じて、重要度が高い測定データをより早いタイミングで、前記無線リソースの空きが少ないほど、より分散したタイミングで送信するように、前記遅延時間を決定する、請求項７記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記通知イベントは、前記測定データが、定常状態での値よりも、所定のしきい値以上変化したことである、請求項７または８記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記制御手段は、所定の最大遅延時間を基準に、前記測定データの前記定常状態での値からの変化量の大きさが大きいほど、前記遅延時間を短くするように設定する、請求項７〜９のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記無線リソースの空きが少ないほど、前記遅延時間がより遅い範囲にまでわたって割り当てられるように設定する、請求項８または９記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムおよびセンサ装置に関し、より特定的には、測定データを無線通信により通知する機能を有する複数のセンサ装置を含む無線通信ネットワークを管理するための通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴ（Information Technology）化に伴い、その手軽さからワイヤレス機器の増加が著しい。加えて社会的な通信への依存度が増しており、遅延や接続性などの通信品質に対するユーザの要求は高まっている。
【０００３】
しかし、機器数や通信量の増加に伴い、十分な無線リソースが得られない状況が発生し、特に異種システムからの干渉を許容するISM帯（:Industry-Science-Medicalバンド）では、従来の自律分散型無線システムによる伝送レート等のサービス品質（Quality of Service: QoS）を確保しようとする制御だけでは、これらの要求を満足させられない状況が増えつつある。
【０００４】
そこで、無線リソース割当てとネットワーク制御を動的かつ継続的に行うことで高い周波数利用効率と総合的に高いアプリケーション品質(Quality of Experience: QoE、アプリケーションによって得られる満足度) を提供するための無線通信システムの研究結果についても報告されている（たとえば、非特許文献１を参照）。
【０００５】
ＩＳＭ帯を利用する通信として代表的なものは無線ＬＡＮであるが、センサネットワークやスマートメータなども近年急速に利用が増加しており、これらの機器間（Ｍ２Ｍ：Machine-to-Machine）通信の適用先として、問い合わせへの応答などの散発的な通信や定期的な通信以外に、多数機器に対する一斉読み取りや設定しきい値超過等のイベントをトリガとした通信が想定される。
【０００６】
この一斉読み取りやイベント処理を行うアプリケーションでは低遅延で確実なイベント通知を期待するが、多数デバイスが同時送信を行う場合、輻輳による伝送遅延の増加やパケットロスの発生が知られている（たとえば、非特許文献２を参照）。
【０００７】
このようなＭ２Ｍの通信において、近距離無線通信ネットワーク（以下、単にネットワークとも称する）を実現する低コスト・低消費電力型の近距離無線通信規格の一例として、たとえば、ZigBee（登録商標）が策定されている（非特許文献１）。
【０００８】
このようなＩＳＭ帯を利用する、近距離無線通信ネットワークを実現するための無線方式としては、他にも、たとえば、Bluetooth（登録商標）なども想定されうる。
【０００９】
ZigBee（登録商標）を例にとると、このような通信方式での輻輳の回避の方法としては、たとえば、特許文献１にも開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−１９５９３６号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】宇野雅博, 矢野一人, 宮坂朋宏, 大島浩嗣, 山本剛史, 田中義三,岡田洋侍, 小林聖，  “  公正なQoE 充足を実現する動的マルチレイヤ制御型自律分散無線システムのコンセプト提案，  ”信学技報,SR2012-62, pp.159-164, Oct. 2012.
【非特許文献２】山根寛, 川喜田佑介, 市川晴久, 羽田久一, 三次仁, “ZigBee を用いた家庭内機器情報一斉読み取り方式の検討,” 信学技報,USN2010-64, pp.143-148, Jan. 2011.
【非特許文献３】IEEE Std.802.15.4-2003, IEEE Standard for Information Technology
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ZigBee（登録商標）などを利用したセンサネットワークでは、低コスト、小型、小電力を志向することが多く簡易な処理での性能向上が求められ、上記のような輻輳の回避は重要な技術課題である。
【００１３】
ただし、非特許文献２に開示の技術は、Coordinatorからの指定呼び出しに応じて、複数のセンサ装置からデータが返信される際に、測定データの値に関わりなく、センサのノードに予め個別に応答開始までの所要時間を割り当て、また、追加的に、センサノードごとにランダムなバックオフを行うことで、一斉読取の高速化を図ろうとする技術である。
【００１４】
また、特許文献１に開示の技術は、輻輳の回避のために、第１のネットワークまたは第２のネットワークを選択的に利用して、通信を行うものである。
【００１５】
非特許文献２に開示の技術では、輻輳の影響は低減できるものの、取得される測定データの重要度について考慮がされていないために、センサネットワークで測定されている測定データ群の全体を、受信側で把握するまでに、余計に時間がかかってしまう可能性がある。
【００１６】
また、特許文献１に開示の技術では、複数のネットワークを準備することが必要となるため、システムの運用が複雑化するだけでなく、コストの増加の問題もある。
【００１７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、複数のセンサ装置群からの測定データを一斉に受信する際に、輻輳を回避することが可能な無線通信システムおよびセンサ装置を提供することである。
【００１８】
この発明の他の目的は、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することを容易とする無線通信システムおよびセンサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明の１つの局面に従うと、無線通信システムであって、所定の空間に配置される複数のセンサ装置を備え、各センサ装置は、測定対象となる物理量を測定するためのデータ測定手段と、測定された物理量を表す測定データを格納するための記憶手段と、所定の周波数帯で無線通信を行うための無線通信手段と、所定の通知イベントの発生に応じて、無線通信手段を制御して、センサ装置ごとに指定される遅延時間経過後に、測定データを送信する制御手段とを備え、制御手段は、測定データの重要度に応じて、重要度が高い測定データをより早いタイミングで送信するように、遅延時間を決定し、複数のセンサ装置からの測定データを受信する受信装置をさらに備える。
【００２０】
好ましくは、無線通信システムは、所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、制御手段は、測定データの重要度と空き状態とに応じて、重要度が高い測定データをより早いタイミングで、無線リソースの空きが少ないほど、より分散したタイミングで送信するように、遅延時間を決定する。
【００２１】
好ましくは、通知イベントは、測定データが、定常状態での値よりも、所定のしきい値以上変化したことである。
【００２２】
好ましくは、通知イベントは、受信装置が、複数のセンサ装置に、一斉呼び出しを行ったことである。
【００２３】
好ましくは、制御手段は、所定の最大遅延時間を基準に、測定データの定常状態での値からの変化量の大きさが大きいほど、遅延時間を短くするように設定する。
【００２４】
好ましくは、制御手段は、無線リソースの空きが少ないほど、遅延時間がより遅い範囲にまでわたって割り当てられるように設定する。
【００２５】
この発明の他の局面に従うと、所定の空間に配置され、対象となる物理量の測定データを収集するためのセンサ装置であって、物理量を測定するためのデータ測定手段と、測定された物理量を表す測定データを格納するための記憶手段と、所定の周波数帯で無線通信を行うための無線通信手段と、所定の通知イベントの発生に応じて、無線通信手段を制御して、センサ装置ごとに指定される遅延時間経過後に、測定データを送信する制御手段とを備え、制御手段は、測定データの重要度に応じて、重要度が高い測定データをより早いタイミングで送信するように、遅延時間を決定する。
【００２６】
好ましくは、所定の周波数帯での無線リソースの空き状態を検知するリソース検知手段をさらに備え、制御手段は、測定データの重要度と空き状態とに応じて、重要度が高い測定データをより早いタイミングで、無線リソースの空きが少ないほど、より分散したタイミングで送信するように、遅延時間を決定する。
【００２７】
好ましくは、通知イベントは、測定データが、定常状態での値よりも、所定のしきい値以上変化したことである。
【００２８】
好ましくは、制御手段は、所定の最大遅延時間を基準に、測定データの定常状態での値からの変化量の大きさが大きいほど、遅延時間を短くするように設定する。
【００２９】
好ましくは、制御手段は、無線リソースの空きが少ないほど、遅延時間がより遅い範囲にまでわたって割り当てられるように設定する。
【発明の効果】
【００３０】
この発明の無線通信システムおよびセンサ装置によれば、複数のセンサ装置群からの測定データを短時間で受信する際に、輻輳を回避することが可能である。
【００３１】
また、この発明の無線通信システムおよびセンサ装置によれば、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】無線通信システム１０００の構成を示す概念図である。
【図２】センサ装置１００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図３】本実施の形態の無線通信システム１０００が使用される態様の例のシステム２０００を示す概念図である。
【図４】ビニールハウス２０００．１〜２０００．３における電燈およびセンサ装置の平面配置を説明するための図である。
【図５】ビニールハウス２０００．１〜２０００．３において発生する光強度の非定常な変化の例を示す図である。
【図６】センサ装置１００と受信装置２００との通信を説明するための図である。
【図７】実験の構成を示す概念図である。
【図８】本実験において、通信されるパケットのタイミングを示す図である。
【図９】無線ＬＡＮの転送レートを変え各１０回計測した時の、ＰＡＮ ３組を合計した３０件の結果を表として示す図である。
【図１０】実施の形態２のビニールハウス２０００．１〜２０００．３における電燈およびセンサ装置の平面配置を説明するための図である。
【図１１】図１０のような機器異常の発生の前後で、測定される光強度（照度）のセンサ装置の度数分布を示す図である。
【図１２】実施の形態２のセンサ装置１００と受信装置２００との通信を説明するための図である。
【図１３】初期遅延時間のセンサ装置１００への割当の手順を説明するための概念図である。
【図１４】実施の形態３のセンサ装置１００と受信装置２００との通信を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
（実施の形態１）
図１は、無線通信システム１０００の構成を示す概念図である。
【００３４】
所定の空間領域に、無線通信での通信機能を有するセンサ装置１００．１〜１００．６が設置されている。以下、センサ装置１００．１〜１００．６を総称する場合は、センサ装置１００と呼ぶ。
【００３５】
センサ装置１００の各々は、測定対象となる物理量を定常的に測定し、測定結果を適宜、受信装置２００に対して、無線通信により送信する。ここで、このような無線通信は、特に限定されないが、たとえば、ＩＳＭ帯であり、他の種類の無線通信システムとの間でも、通信に必要な無線リソースの競合が起こっているものとする。
【００３６】
以下では、例として、センサ装置１００と受信装置２００とは、ZigBee（登録商標）により、通信を行い、他の種類の無線通信システムとしては、無線ＬＡＮが存在し競合しているものとする。ただし、センサ装置１００と受信装置２００とが通信する無線通信方式は、これに限定されるものではない。
【００３７】
図２は、センサ装置１００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００３８】
図２を参照して、センサ装置１００は、無線通信の処理を実行する無線部１１０を含む。無線部１１０は、電波の受信・送信を行うためのアンテナ１０２と、フロントエンドとして無線通信の復調または変調のための高周波処理を行うＲＦ回路１０４と、ＲＦ回路１０４からの信号を復号化してデジタル信号に変換し、あるいは、送信されるデジタル信号を復号化してＲＦ回路１０４に出力するための送受信信号処理部１０６と、センサ装置１００の通信する無線帯での無線通信状況を把握するために電界強度を測定する電界強度測定部１０８とを含む。
【００３９】
センサ装置１００は、さらに、センサ装置１００の測定処理、測定データの送信処理、受信装置２００からのコマンドに対応した処理を実行するための制御部１２０と、制御部１２０が動作するためのプログラムや、制御部１２０の演算結果を格納するためのメモリ１２２と、センサ装置１００の各部に電源を供給するための電源部１２４と、測定データを送信するためのイベントが発生してから、測定データの送信を行うまでの遅延時間を計測するためのタイマ１２６と、対象となる物理量、たとえば、加速度、光強度、温度などを測定するためのデータ測定部１２８とを含む。電源部１２４としては、たとえば、電池を使用できる。ただし、たとえば、太陽電池などと組み合わせることで、消耗した場合については、昼間に自動的に充電されるような充電池を用いることも可能である。
【００４０】
ここで、メモリ１２２は、特に限定されないが、たとえば、データを不揮発的に記憶できるフラッシュメモリなどを使用することができる。あるいは、電源部１２４から電源のバックアップがあることを前提に、揮発性のメモリを使用してもよい。
【００４１】
データ測定部１２８は、用途に応じて、加速度を電気信号に変換する加速度センサや、光強度を電気信号に変換する光センサや、温度を電気信号に変換する温度センサなどを含む。以下では、光センサにより光強度の測定がされるものとして説明する。
【００４２】
センサ装置１００では、データ測定部１２８にて，センシング対象となる照度値を測定する。制御部１２０は、測定値をメモリ１２２に格納する。制御部１２０により、後に詳しく説明するように、メモリ１２２内の測定値（定常状態からの変動量）と、無線部１１０内の電界強度測定部１０８で測定した無線空きリソース量に応じて、タイマ１２６のタイマ値を設定する。
【００４３】
制御部１２０は、タイマ設定時間が経過したら、速やかにメモリ１２２に格納している測定値を無線部１１０で送信信号処理し、送信データとして電波の形でアンテナから送出する。
【００４４】
図３は、本実施の形態の無線通信システム１０００が使用される態様の例のシステム２０００を示す概念図である。
【００４５】
図３に示すように、ビニールハウス２０００．１〜２０００．３が３棟ならんで設置されており、このビニールハウスでは、保温や日照時間の調整のために、電燈による照明が所定の時間帯においてなされるものとする。
【００４６】
図４は、ビニールハウス２０００．１〜２０００．３における電燈およびセンサ装置の平面配置を説明するための図である。
【００４７】
図４に示すように、斜線の丸の位置に電燈３００．１〜３００．ｎが設置され、白丸の位置にセンサ装置１００．１〜１００．ｍが設置されている。
【００４８】
図５は、ビニールハウス２０００．１〜２０００．３において発生する光強度の非定常な変化の例を示す図である。
【００４９】
すなわち、上述した照明を行う時間帯において、停電により、全ての電燈が消えてしまう状況を考える。
【００５０】
この場合、図５に示すように、定常状態では、ビニールハウス内の照度（光強度）の分布は、たとえば、強度Ｉ1を中心とする正規分布となっているものとする。
【００５１】
センサ装置１００の各々には、測定データを受信装置２００に対して送信するトリガとなる測定値の変化量が、予め、通知しきい値ΔＩとして、メモリ１２２に設定されている。
【００５２】
このような通知しきい値ΔＩは、センサ装置１００の設置の時点で登録されていてもよいし、あるいは、受信装置２００からのコマンドにより設定される構成であってもよい。
【００５３】
全ての電燈が停電により消えてしまった場合（全停電の場合）、すべてのセンサ装置１００において、測定される光強度の変化が、この通知しきい値ΔＩを超えてしまうことになる。
【００５４】
そこで、この時点で、すべてのセンサ装置１００から受信装置２００に対して、同時に測定データの通知が行われると、輻輳の問題が生じてしまう。
【００５５】
本実施の形態のセンサ装置１００では、測定データの変化量に応じて、通知までの遅延時間を個々のセンサ装置１００が自律的に設定する。
【００５６】
図６は、センサ装置１００と受信装置２００との通信を説明するための図である。
【００５７】
図６を参照して、たとえば、定常状態においては、受信装置２００が、順次、センサ装置１００．１〜１００．ｎを呼び出していき、呼び出されたセンサ装置１００．ｉからの測定データの返信を受信装置２００が受けることで、測定データの収集が行われているものとする。
【００５８】
このとき、全停電が発生し、全てのセンサ装置１００において、通知しきい値ΔＩを超えるような測定データの変化（所定の時間内の測定データの変化量が通知しきい値を超える）が発生したものとする。
【００５９】
このとき、各センサ装置１００は、以下の式に従って、通知を行うまでの遅延時間Ｄを決定する。
【００６０】
【数１】
2015050634.tif 000003
ここで、Ｄmaxは、遅延時間の最大値であり、ΔＩは、定常状態からの測定データの変化量である。αは、遅延量の分散の程度を決める係数であり、望ましくは、他のシステムの無線リソース使用状況により分散の程度を補正するために可変とできる係数であり、βは、測定データの変化量を時間に変換するための係数である。
【００６１】
なお、係数αは、電界強度測定部１０８で測定した無線空きリソース量が少ないほど、より大きな値となるように、予めその関数形が設定される構成とすることができる。このような係数αの関数形や係数βの値は、事前に、実験的に定めておくことができる。ここで、「無線空きリソース量」とは、目的とする通信を行うために利用可能な無線リソース、すなわち、空き時間や空き周波数の事である。たとえば、周波数が固定的に確保されている無線システムでは、当該周波数における時間的な空きの量であり、ISM帯の様に同一周波数帯を複数の無線システムで共用し、使用する周波数（チャネル）を周波数帯内で適宜変更できる場合には周波数的な空きも含めていう。
【００６２】
この場合、無線空きリソース量が少ないほど、係数αの値が大きくなるため、各センサ装置１００からの受信装置２００への通知のタイミングは、より遅く、かつ分散して、パケットが送信されることになる。この結果、輻輳を回避することが可能である。
【００６３】
なお、無線空きリソース量が少ないほど、受信装置２００への通知のタイミングは、より遅く、かつ分散して、パケットが送信されるようになるのであれば、関数の形は、必ずしも、このような一次関数でなくてもよい。
【００６４】
しかも、より大きく測定データが変化したセンサ装置からの測定データほど、より早く、受信装置２００に通知されることになるので、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。なお、複数のセンサ装置からの平均値が重要となる場合には、各データに優先度の差を付けつつ偏りが生じないよう周期関数やランダム関数を利用して遅延時間を設定することも可能である。
【００６５】
すなわち、センサ装置１００からの測定データの「重要度」とは、受信装置２００側において把握する統計量に依存して事前に設定されるものであり、式（１）で示される実施の形態では、重要度の大きな測定データほど、より短い遅延時間で通知されるように構成される。たとえば、最大変化量が受信側で把握したい統計量である場合は、最も大きな測定値の変化が生じた測定データの重要度が高いことになり、このような構成により、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。ただし、複数センサ装置からの測定データの平均値が受信側で把握したい統計量である場合は、単純に、式（１）で決定される変化量の大きさで決まる遅延時間ではなく、この遅延時間に、たとえば、センサ番号により大きさが変化する周期関数や、ランダム関数の値を重みとして乗算した「修正された遅延時間」を使用する、というような構成とすることも可能である。
【００６６】
また、上記の例では、無線空きリソース量は、電界強度測定部１０８で測定するものとして説明したが、たとえば、事前に受信先である受信装置２００自身が検知したり、あるいは、受信装置２００が外部情報を参照するなどして、センサ装置１００に通知する構成であってもよい。
（実験結果）
以下、模擬的に、図６で説明した状況に対応する状況を実験的に作り出した場合の結果について、説明する。
【００６７】
本実験では、しきい値からの超過量が重要度に対応すると規定し、複数センサ装置の測定値のうち最大のものの伝送遅延時間をQoE指標とし、この遅延時間が少ない事をもってQoEが高いとする。
【００６８】
実験に使用した送信側のセンサ装置、受信装置には無線モジュールと１０ビットA/D 変換器を内蔵したマイクロプロセッサが実装されており、A/D 変換器に接続された硫化カドミウム(CdS) セルにより照度を０（暗）から１０２３（明）となる整数値として測定する。
【００６９】
送信側のセンサ装置では、０．０１５秒間に、測定値に２００以上の増加があった場合のみ値を送信する。
【００７０】
図７は、このような実験の構成を示す概念図である。
【００７１】
図７に示す様に、３０個のセンサ装置１００からの測定値を、受信装置１個と送信側のセンサ装置１０個を１組としたZigBee（登録商標）スター型ネットワークのＰＡＮ（Personal Area Network）３組により収集する。データ送出遅延時間Ｄは、測定値ｘの分布がほぼ一様であったことから最大値が最短で送出されるよう考慮し、以下の式で設定した。
【００７２】
Ｄ[ms] = １０２４−ｘ
これは、式（１）において、α＝β＝１，Ｄmax＝１０２４としたことに相当する。
【００７３】
実験では、ＰＡＮ３組のCoordinatorを無くし、多数のＰＡＮが存在する状況を仮定して同一周波数に固定し使用可能な無線リソースを制限したうえで、同じ周波数でアドホックモードのＩＥＥＥ８０２．１１ｇ無線ＬＡＮ  １組によるＵＤＰ（User Datagram Protocol）での一定レートの転送を行って時間的にも空き無線リソースを減らした。
【００７４】
そのうえで、ストロボ発光をトリガとしてすべてのセンサ装置が、同時に測定値を送信する状況を模擬した。
【００７５】
受信装置は、各センサ装置からの測定値等（センサ装置あたり８８Bytes）を、ZigBee（登録商標）を通じて受信し、タイムスタンプを付加して５７６００ＢａｕｄでパーソナルコンピュータＰＣにシリアル伝送すると同時に、自身が発光によりトリガされたタイムを同じくＰＣにシリアル伝送する。
【００７６】
そして、これら伝送されたデータに記録されている受信装置におけるタイムスタンプから、伝送遅延時間を計算する。
【００７７】
図８では、本実験において、通信されるパケットのタイミングを示す図である。
【００７８】
トリガとなるイベントの発生により、全デバイスが同時に通信を開始する方式を、ここでは、「従来方式の通信」と呼ぶ。
【００７９】
従来方式の通信では、トリガにより全デバイスが同時に送信を開始するため（図８破線）、送信バックオフ等下位レイヤでの制御が行われるものの輻輳が起きることがある。同一の場所で他のシステムが運用され無線リソースが減少している環境では輻輳が発生する可能性はより高い。
【００８０】
一方、提案方式は、上述したように送出タイミングを制御し、図８の実線に示すように、QoEの向上と輻輳回避を実現することができる。
【００８１】
図９は、無線ＬＡＮの転送レートを変え各１０回計測した時の、ＰＡＮ ３組を合計した３０件の結果を示す図である。
【００８２】
QoE指標である最大測定値の伝送遅延時間比較では、無線ＬＡＮの転送による空きリソース量にかかわらず遅延の平均時間、最大時間ともにデータ送出遅延を付加しない従来方式に比べ短い。すなわち、高いQoEが達成されている。
【００８３】
加えて、受信した全測定値の伝送遅延でも平均時間で見る限り提案方式は有利である。なお、無線ＬＡＮの転送レート３０Ｍｂｐｓ時には、ZigBee（登録商標）の影響により無線ＬＡＮの転送レートの一時低下が観測された。
【００８４】
ただし、本実施の形態のセンサ装置１００の構成を採用することで、従来方式に比べて、所定のイベントが発生した際に複数のセンサ装置から送信される測定データの輻輳を回避することが可能である。
【００８５】
しかも、より重要度の大きな送信データほど、より早く、受信装置２００に通知されることになるので、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。
【００８６】
なお、以上の説明では、「測定データを受信装置２００に対して送信するトリガ」は、所定の時間内の測定データの変化量が通知しきい値を超えることであるものとして説明したが、このようなトリガは、受信装置２００からの一斉送信の呼び出しコマンドであってもよい。
（実施の形態２）
実施の形態１では、全停電というように、複数のセンサ装置の全てにおいて、ほぼ同時に、測定データを通知するイベントが発生する場合について説明した。
【００８７】
ただし、必ずしも、複数のセンサ装置の全てにおいて、ほぼ同時に、測定データを通知するイベントが発生するわけではない場合においても、実施の形態１で説明したセンサ装置１００および受信装置２００で構成される通信システム１０００は、有利な効果を奏する。したがって、実施の形態２でも、センサ装置１００および受信装置２００の構成は、実施の形態１と同様である。
【００８８】
以下、そのような場合について実施の形態２として説明する。
【００８９】
図１０は、実施の形態２のビニールハウス２０００．１〜２０００．３における電燈およびセンサ装置の平面配置を説明するための図である。
【００９０】
図１０においては、ビニールハウスの長手方向に配置される電燈の列ごとに、電源系統ＰＳＬ１１，ＰＳＬ１２〜ＰＳＬ３１，ＰＳＬ３２が設けられる。
【００９１】
したがって、何らかの機器異常により、これら電源系統が個別に電源断となり得るものとする。
【００９２】
図１０では、一例として、ビニールハウス２０００．１内の電源系統ＰＳＬ１２と、ビニールハウス２０００．２内の電源系統ＰＳＬ２２とが、電源断となるものとする。
【００９３】
図１１は、図１０のような機器異常の発生の前後で、測定される光強度（照度）のセンサ装置の度数分布を示す図である。
【００９４】
図１０および図１１を参照して、一部の電源系統のみが断となった場合は、影響の少ないビニールハウス２０００．３内のセンサ装置で測定される光強度は、定常状態での分布からは大きくは変化せず、強度Ｉ22に中心を持つ分布となる。これに対して、電源系統が断となったビニールハウス２０００．１または２０００．２内のセンサ装置で測定される光強度は、強度Ｉ21に中心を持つ分布となる。
【００９５】
この場合、測定されるデータが大きく減少したセンサ装置の方が、より重要な意義をもつ測定値を通知することになる。なぜなら、これらのセンサ装置は、まさに、機器の異常が起こった場所の測定値を通知するものだからである。
【００９６】
したがって、ここでも、実施の形態１と同様にして、式（１）により遅延時間を決定し、これに応じて、各センサ装置１００から測定データを通知することにする。
【００９７】
図１２は、実施の形態２のセンサ装置１００と受信装置２００との通信を説明するための図である。
【００９８】
実施の形態２でも、以上のような構成とすれば、所定のイベントが発生した際に複数のセンサ装置から送信される測定データの輻輳を回避することが可能である。
【００９９】
しかも、より重要度の大きな送信データほど、より早く、受信装置２００に通知されることになるので、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１と同様に、式（１）により、遅延時間を設定して、各センサ装置１００から受信装置２００に、所定のイベントが発生した場合に、測定データを受信装置２００に通知するものとした。
【０１００】
ただし、たとえば、センサ装置１００の個数がより多くなるとともに、定常状態で測定されている測定データは、比較的均一な値に集中しているような場合は、より輻輳を回避するためには、遅延時間を分散させて設定できることが望ましい。
【０１０１】
実施の形態３では、このような遅延時間の設定方法について説明する。
【０１０２】
したがって、実施の形態２でも、センサ装置１００および受信装置２００の構成は、以下で説明する点を除き、実施の形態１と同様である。
【０１０３】
まず、実施の形態３では、定常状態において、各センサ装置１００に対して、これらに対して割り当てられる遅延時間が均等に分散するように、初期遅延時間τ0（ｉ）を割り当てておく。τ0（ｉ）は、センサ番号ｉのセンサ装置１００の初期遅延時間を意味する。
【０１０４】
図１３は、初期遅延時間のセンサ装置１００への割当の手順を説明するための概念図である。
【０１０５】
図１３に示すように、定常状態において、センサ装置群で測定される光強度（照度）の分布が得られているとする。この定常分布に反比例する確率で、センサ装置１００群の中から１つのセンサ装置を順次選択する。順次選択されたセンサ装置１００に対して、順番に所定の最小値から最大値まで均等に分布する初期遅延時間を小さいものから順に割り当てる。
【０１０６】
このようにすることで、定常分布での出現頻度に偏りなく、各センサ装置１００に、初期遅延時間を割り当てることができる。
【０１０７】
図１４は、実施の形態３のセンサ装置１００と受信装置２００との通信を説明するための図である。
【０１０８】
図１４に示すように、定常状態では、ある周期ごとに、全てのセンサ装置１００からの測定データの収集が受信装置２００により実行されるものとする。
【０１０９】
この定常状態のデータ収集の最後に、受信装置２００から図１３のようにして割り当てられた初期遅延時間τ0（ｉ）が、各センサ装置１００に通知される。
【０１１０】
図１４において、通知のイベントが発生し、たとえば、一部停電などの異常が発生し、非定常状態となったときには、以下のようにして決定される遅延時間Ｄにより、各センサ装置１００から測定データが、受信装置２００に通知される。
【０１１１】
【数２】
2015050634.tif 000004
ここで、Ｄmaxは、遅延時間の最大値であり、ΔＩは、定常状態からの測定データの変化量であり、αは、遅延量の分散の程度を決める係数であり、望ましくは、他のシステムの無線リソース使用状況により分散の程度を補正するために可変とできる係数であり、βは、測定データの変化量を時間に変換するための係数である。これらの係数の意味は、実施の形態１と同様である。
【０１１２】
たとえば、αは、無線リソース使用状況を電界強度測定部１０８により適当な時間間隔で測定し、送信直近の無線リソース使用状況により適切な値に決定する。
【０１１３】
より具体的には、測定値を通知するのに十分な空きリソースが得られるときのパケット１つあたりの転送時間を事前に計算しておき、測定により得られた一定時間内の空きリソース量に対して、αにより遅延量を分散させた場合に前記一定時間内に確率的に送信されると考えられるパケットの転送時間の合計が等しいかあるいは少なくなるようにαを決定する。
【０１１４】
さらに、係数γ（０＜γ＜１）は、遅延時間に対する、初期遅延時間τ0（ｉ）と測定データの重要度との重みを調整するためのパラメータであり、これも実験的に事前に決定されているものとする。
【０１１５】
このような構成とすることでも、所定のイベントが発生した際に複数のセンサ装置から送信される測定データの輻輳を回避することが可能である。
【０１１６】
しかも、より重要度の大きな送信データほど、より早く、受信装置２００に通知されることになるので、複数のセンサ装置群からの測定データを受信する際に、より短時間で測定データの全貌を把握することが可能となる。
【０１１７】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１８】
１００  センサ装置、１０２  アンテナ、１０４  ＲＦ回路、１０６  送受信信号処理部、１０８  電界強度測定部、１２０  制御部、１２２  メモリ、１２４  電源部、１２６  タイマ、１２８  データ測定部、２００  受信装置。
【図１】
2015050634.tif 000005
【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７】
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【図８】
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【図９】
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