(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサネットワークにおいて使用されるセンサ装置において、
ａ）複数のモジュールであって、前記複数のモジュールの各々が、コンポーネント又はシステム、及び前記コンポーネント又はシステムと外部回路との間のインタフェースを提供するスマートシェルを持ち、前記スマートシェルが、
前記モジュールの所定の内部事象又は前記スマートシェルに対するインタフェースにおけるストリーミングデータからの所定の外部事象を検出し、検出された事象に応答して前記コンポーネント又はシステムの動作モードを制御する少なくとも１つの制御ユニット、
を有する前記モジュールと、
ｂ）前記複数のモジュールの前記コンポーネント又はシステムを設定及びモニタリングする共有制御バスと、
ｃ）前記少なくとも１つのモジュールのコンポーネント又はシステムの間でデータを転送するストリーミングチャネルと、
を有し、前記コンポーネント又はシステムが、デジタルセンサインタフェース、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）及びデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータに対するインタフェース、メモリコア、プロセッサコア、送受信器ブロック、センサノードシステム、又はストリーミング通信システムを含む、センサ装置。
【請求項２】
前記制御ユニットが、タイマにより生成された内部事象に基づいて前記コンポーネント又はシステムの前記動作モードを制御する、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記スマートシェルが、前記制御ユニットと、ストリームコンテンツに基づいて前記外部事象を生成するストリーム通信ポートと、前記生成された外部事象を解釈するローカルマネージャとを有する、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記ローカルマネージャが、前記コンポーネント又はシステムのステータス及び検出された事象の少なくとも１つに基づいて前記動作モードを制御する動作コントローラを有する、請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記ストリーミングチャネルが、前記複数のモジュールの１つの中に設けられたストリーミング通信システムであり、前記ストリーミング通信システムが、スイッチネットワークと、接続スケジューラに供給される制御情報に基づいて接続を提供するように前記スイッチネットワークを制御する前記接続スケジューラとを有する、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記制御ユニットが、前記コンポーネント又はシステムに対して通信リンクを提供する少なくとも１つの通信ポートを有する、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項７】
ストリーミングチャネル側における入力レジスタと、前記システム又は前記コンポーネントの側における出力レジスタと、前記入力レジスタ及び前記出力レジスタの少なくとも一方のコンテンツに基づいて事象を信号通知する事象検出器とを有するストリームインタフェースモジュールを更に有する、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの制御ユニットが、アクティブモード、スタンバイモード及びスリープモードから前記動作モードを選択する、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの制御ユニットが、前記コンポーネント又はシステムの電源及びクロック供給を制御することにより前記動作モードをセットする、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
センサ装置又はセンサノードの動作を制御する方法において、前記センサ装置又はセンサノードが、複数のモジュールであって、前記複数のモジュールの各々が、コンポーネント又はシステム、及び前記コンポーネント又はシステムと外部回路との間のインタフェースを提供するスマートシェルを持つ前記複数のモジュールと、前記複数のモジュールの前記コンポーネント又はシステムを設定及びモニタリングする共有制御バスと、前記少なくとも１つのモジュールのコンポーネント又はシステムの間でデータを転送するストリーミングチャネルとを有し、前記コンポーネント又はシステムが、デジタルセンサインタフェース、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）及びデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータに対するインタフェース、メモリコア、プロセッサコア、送受信器ブロック、センサノードシステム、又はストリーミング通信システムを含み、前記方法は、
ａ）前記モジュールの所定の内部事象及び前記スマートシェルに対するインタフェースにおけるストリーミングデータからの所定の外部事象を検出するステップと、
ｂ）前記検出に応答して前記モジュールの前記スマートシェル内のコンポーネント又はシステムの動作モードを制御するステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
請求項１に記載のセンサ装置の前記制御ユニット上で実行される場合に請求項１０に記載のステップを実行するコード手段を有するコンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１に記載の複数のセンサ装置と、前記センサ装置からデータ収集する少なくとも１つのアクセス装置とを有するボディセンサネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、限定的にではないが、ボディセンサネットワークのような、センサネットワークにおいてセンサデータを収集するセンサ装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日常生活中に長期間にわたり人から医療情報を収集する利益が、昔から予言されている。近年、多くの研究グループが、ボディセンサネットワーク（ＢＳＮ）を研究している。これらは、体の周り及び中にさえ配置され、デジタル無線リンク上でデータを送信する、複数のセンサ、感知装置又は感知ノードのネットワークである。したがって、各センサは、可能な限り分離され、小さくあるべきである。
【０００３】
'低電力'ネットワークに対するプロトコルであり、したがってＢＳＮに適切であることができると主張する複数のプロトコルが現在既知である。このようなプロトコルの例は、"Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)", IEEE Std 802.15.4-2006及びWei Ye他"S-MAC: An Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks"に記載されている。ＢＳＮは、その本質により、モバイルネットワークであり、例えば、体に身につけられる又は埋め込まれることができる。加えて、前記センサノードからデータを収集し、体に着用されることができるアクセス装置又は'照合（collating）'装置が提供されることができる。
【０００４】
電力消費は、ほとんどの無線センサネットワークアプリケーションにおいて重要な問題である。例えば、個人用健康モニタリングにおいて、着用可能な及び埋め込まれたセンサノードは、非常に小さなバッテリを備え、長い持続時間に対して機能的であることを必要とされる。アプリケーション特性は、前記センサノードが動作されるやり方の点で異なりうるが、共通の要件は、エネルギ効率の高い動作モードである。センサノードアーキテクチャは、電力消費に大きな影響を持つので、適切な選択が、厳しい要件を満たすように行われる必要がある。他の要件は、信頼性である。前記ノードは、生物医学モニタリングにおいて使用される場合、予測不可能なハードウェア動作に対してさえ、信頼できるように動作する必要がある。
【０００５】
近年、多数の無線センサノードが、新興の応用の増大する必要性を満たすように市場で入手可能になっている。コンポーネント（例えば、プロセッサ、無線、アナログ−デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ））に関するイノベーションのほかに、ほとんどの無線センサノードは、制御処理ユニット（ＣＰＵ）又はダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）装置が周辺機器間のデータ転送を処理する従来のやり方で構成されている。一例として、B. Calhoun他, "Design Considerations for Ultra-low Energy Wireless Microsensor nodes", IEEE Trans. On Computers, Vol. 54, No. 6, June 2005は、全体的なエネルギ効率を向上させるために独立した電圧及び周波数アイランドを持つモジュールから構成されたＤＭＡベースのセンサノードを記載している。バッファがフルである場合に生成される事象は、関連したモジュールの動作をトリガするのに使用される。ＤＭＡの使用は、データを移動するのにＣＰＵよりエネルギ効率が高いが、両方のアプローチに関連した複数の欠点が存在する。
【０００６】
第一に、予測可能性の欠如は、ＣＰＵ及びＤＭＡ装置が、中断ベースで動作する共有装置であり、前記中断ベースが、サービス要求が見逃されることができるという意味で前記共有装置を本質的に非予測可能にするという事実から生じる。このような予測可能性の欠如は、重大な事象に対する非リアルタイム応答を生じることさえありえ、これは、リアルタイム警告アプリケーションに対して許容可能ではない。提案された本発明において、データ転送における予測不可能性は、取り除かれ、システム全体をよりロバストにする。
【０００７】
第二に、転送オーバヘッドが、コンポーネント間のデータ転送の視点から生成され、付随する動作プロトコルを持つＣＰＵ又はＤＭＡ装置が、エネルギ効率を本質的に減少させるオーバヘッドを導入する。
【０００８】
第三に、ハードウェアスケーラビリティの欠如は、ＤＭＡ装置が、中央共有リソースであり、中央共有リソースが、センサノードがはっきりと異なる性能要件で動作モードを変更する必要がある及び／又は主にＤＭＡチャネルの限定された数により、複数のセンサユニットから生じる複数のデータストリームを処理する場合に容易にスケーラブルではないという事実から生じる。
【０００９】
第四に、プログラミングの複雑さは、アプリケーションプログラマの視点から、ＤＭＡ装置及び／又は周辺機器を（再）設定することが、単純なタスクではなく、非最適動作モードを生じる可能性があるという事実に起因する。更に、一時的に必要とされないコンポーネントをオフに切り換えることは、エネルギ効率について極度に有利であることができる。不幸なことに、これは、しばしば、ウェイクアップコンポーネントが、どうにかアプリケーションプログラムにおいて計上される必要がある（パワーアップ及び／又は安定化に関連する）本質的なウェイクアップ時間のために重要であるので、かなりのプログラミング労力を必要とする（したがって、時々完全に無視されることさえある）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、無線センサノードのコンポーネント間のデータフローの特性を利用することにより上述の欠点を軽減又は防止する改良されたセンサアーキテクチャ及び感知方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、請求項１に記載のセンサ装置により又は請求項１１に記載の方法により達成される。
【００１２】
したがって、ＣＰＵ又はＤＭＡ装置の使用を避け、したがって、最小の電力消費を提供する"自律的"データ転送機構が提供されることができる。更に、自律的ウェイクアップ及び／又はスリープダウン機構が実施されることができ、ここで前記ＣＰＵは、全く関与せず、これによりプログラミングの複雑さが軽減される。単純及び一様なプログラマインタフェース（例えばオープン、クローズ、読み出し、書き込み、入力／出力制御）を持つ自律的ストリーミングモジュールを導入することにより、ソフトウェア（ドライバ）ポータビリティが促進され、自動システム生成が可能である。自律的ストリーミングモジュールに基づく提案されたシステムアーキテクチャは、したがって、エネルギ効率の高い無線センサノードインテグレーションを提供する。前記自律的ストリーミングモジュールは、事前に指定された内部事象又は前記ストリーミングデータからの事象を検出し、サブシステム又はコンポーネントの活動を制御するスマートシェル内にカプセル化された前記サブシステム又はコンポーネントから構成されることができる。ストリーミングパラダイムは、前記サブシステムが、最小の可能なオーバヘッドで互いと通信することを可能にし、これによりシステムレベルの電力効率を向上する。これに加えて、提案された解決法は、システムレベルの実行予測可能性を高め、プログラミングの複雑さを減少し、より良好なハードウェアスケーラビリティを示す。
【００１３】
制御ユニットは、前記サブシステム又はコンポーネントの動作モード又は動作状態の時間依存制御が可能であるように、タイマにより生成された内部事象に基づいて前記コンポーネント又はサブシステムの動作モードを制御するように構成されることができる。
【００１４】
更に、前記コンポーネント又はサブシステムを設定及びモニタリングする共有制御バス、及び前記少なくとも１つの自律的ストリーミングモジュールのコンポーネント又はサブシステムの間でデータを転送する接続ベースのストリーミングチャネルが、提供されることができる。これにより、ストリーミング通信が、制御信号から分離されることができる。
【００１５】
前記スマートシェルは、前記制御ユニットと、ストリームコンテンツに基づいて外部事象を生成するように構成されたストリーム通信ポートと、前記生成された外部事象を解釈するように構成されたローカルマネージャとを有することができる。このモジュール式及び自律的トポロジは、前記センサノードのエネルギ効率の高い動作を可能にする。具体例において、前記ローカルマネージャは、検出された事象及び前記コンポーネント又はサブシステムの状態の少なくとも１つに基づいて前記動作モードを制御する動作コントローラを有することができる。
【００１６】
加えて、ストリーミング通信サブシステムは、前記少なくとも１つの自律的ストリーミングモジュールの１つの中に設けられることができ、前記ストリーミング通信サブシステムは、スイッチネットワークと、接続スケジューラに供給される制御情報に基づいて接続を提供するように前記スイッチネットワークを制御するように構成された前記接続スケジューラを有する。これにより、ストリーミング接続は、制御及び状態バスにより事前に設定されることができる。
【００１７】
前記センサノードの前記制御ユニットは、前記コンポーネント又はサブシステムに対して通信リンクを提供する少なくとも１つの通信ポートを有することができる。
【００１８】
更に、ストリーミングチャネル側の入力レジスタと、前記サブシステム又はコンポーネントの側の出力レジスタと、前記入力及び出力レジスタの少なくとも一方のコンテンツに基づいて事象を信号通知する事象検出器とを有するストリームインタフェースモジュールが、提供されることができる。したがって、事象信号は、前記入力及び出力レジスタにおける前記ストリーミングデータに基づいて生成されることができる。
【００１９】
前記少なくとも１つの制御ユニットは、アクティブモード、スタンバイモード及びスリープモードから前記動作モードを選択するように構成されることができる。動作モードセッティングは、例えば、前記コンポーネント又はサブシステムの電力及びクロック供給を制御することにより達成されることができる。
【００２０】
他の有利な実施例は、以下に既定される。
【００２１】
本発明は、ここで、例として、添付の図面を参照して実施例に基づいて説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】センサネットワーク及び照合装置と一緒に概略的な人間の体を示す。
【図２】一実施例による無線センサアーキテクチャの概略的なブロック図を示す。
【図３Ａ】一実施例による無線センサアーキテクチャにおける典型的な情報フローを示す。
【図３Ｂ】一実施例による無線センサアーキテクチャにおける典型的な情報フローを示す。
【図３Ｃ】一実施例による無線センサアーキテクチャにおける典型的な情報フローを示す。
【図３Ｄ】一実施例による無線センサアーキテクチャにおける典型的な情報フローを示す。
【図４】一実施例による自律的サブシステムアーキテクチャの概略的なブロック図を示す。
【図５】一実施例によるストリーミングベースのデータ処理の概略的な信号図を示す。
【図６】一実施例によるストリーミング通信サブシステムアーキテクチャの概略的なブロック図を示す。
【図７】一実施例によるサブシステムコントローラアーキテクチャの概略的なブロック図を示す。
【図８】一実施例によるストリームインタフェースモジュールの概略的なブロック図を示す。
【図９】一実施例によるストリームインタフェースモジュールの概略的なブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の様々な実施例は、ここで、無線センサネットワークの例としてＢＳＮシステムに基づいて記載される。
【００２４】
図１は、体の上の複数の場所にセンサノード又は装置１１０が取り付けられたＢＳＮシステムの概略図を示す。前記体の周りに配置された又は埋め込まれたセンサノード１１０の他に、前記ＢＳＮシステムは、１以上のアクセス又は照合装置１２０、１３０を有することができ、１以上のアクセス又は照合装置１２０、１３０は、センサノード１１０から信号を受信又は感知データを受信し、受信された情報を中央サーバ（図示されない）にアップロードするように設定されることができる。
【００２５】
図１の典型的な構成において、モバイルアクセス又は照合装置１２０は、前記体の上のどこか（例えばベルト上）で着用されるように構成され、及び／又は代替的にはどこへでも持ち運ばれる携帯電話のような電子装置内に一体化されてもよい。加えて、固定アクセス又は照合装置１３０は、特定の領域（例えば家庭、例えばラウンジ及び寝室）に配置されることができ、電源から電力供給されることができ、ユーザが近くに配置される間にデータを収集するように構成される。
【００２６】
異なるタイプのセンサが、センサノード１１０において提供されることができる。例えば、取り付けられた体領域の温度を感知するセンサである。人は、これらの１以上を着用して、胴及び四肢の両方において体上／内の温度を測定することができる。加えて、センサは、通常は血液の'赤さ'を検出することにより皮膚を通して測定される、血液の酸素飽和度を感知するために提供されることができる。他のタイプのセンサは、着用者の活動のレベル及び運動を検出するように着用されることができる。研究は、これが、現在の活動（座っている、歩いている、走っている等）が推論されることを可能にすることを示している。他のセンサは、心臓を越えた皮膚の差分電圧を読み取ることにより、心拍として生成された電気信号を測定するように提供されることができる。更に他のセンサは、呼吸及び咳の割合、ステップの数（歩数計）、従来の'カフ'機構又は四肢におけるパルスの到来と心拍との間のタイミング情報のいずれかを使用して血圧を検出することができる。
【００２７】
この実施例によると、エネルギ効率の高い無線センサノード（ＷＳＮ）インテグレーションに対する自律的ストリーミングモジュール（ＡＳＭ）に基づくシステムアーキテクチャが提供される。前記ＡＳＭは、スマートシェル内にカプセル化されたコンポーネント又はサブシステムから構成され、前記スマートシェルは、ストリーミングデータから事前に指定された事象を検出し、前記サブシステムの活動又は動作モードを制御する。各スマートシェルは、サブシステムの割り当てられたコンポーネントの動作モードを制御する。この制御は、スマートシェルインタフェースにおける"データ"事象及び／又は例えばローカルタイマ等により内部で生成された事象をモニタリングする制御マネージャにより与えられる。前記スマートシェル及び埋め込まれたコンポーネントの設定状態モニタリングは、制御（又は設定）ブロックにより構成される。コンポーネントの典型例は、デジタルセンサインタフェース、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）及びデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータに対するインタフェース、メモリコア、プロセッサコア、及び送受信器ブロックである。
【００２８】
図２は、提案された無線センサノードアーキテクチャの一実施例の概略的なブロック図を示す。前記システムは、システム動作を管理する中央処理ユニット（ＣＰＵ）２０−１と、計算量の多いタスクを処理するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２０−２と、複数の周辺機器、例えば外側の世界とインタフェースする、ＡＤＣ４０−１、システムパケットインタフェース（ＳＰＩ）４０−２、タイマ４０−３、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース４０−４、無線ユニット４０−５とからなる。無線ユニット４０−５は、無線ユニット４０−５において生成された無線信号が放射されることができる無線アンテナ６０に対する接続を提供する。上記の周辺機器、ＣＰＵ２０−１及びＤＳＰ２０−２は、データ交換のためにストリーミングチャネル３０を介して接続されることができ、制御及び状態バス（又はバスシステム）１０を介して制御される。
【００２９】
したがって、自律的サブシステムは、前記サブシステム又はコンポーネントをスマートシェルで"ラッピング"することにより構成される。各スマートシェルは、ラッピングされた又はカプセル化されたサブシステム及びコンポーネントと外部回路との間のスマート又は知的インタフェース、例えば、制御及び状態バス１０並びにストリーミングチャネル３０を提供する回路と見なされることができる。これにより、通信チャネルの明確な分離が達成されることができ、堅く結合されたローカル通信は、前記コンポーネント又はサブシステム内で提供される（例えば、ＣＰＵ２０−１及びＤＳＰ２０−２のサブシステム内のプログラム及びデータメモリアクセス）。更に、共有される制御及び状態バス１０は、前記コンポーネント又はサブシステムを設定及びモニタリングするように提供され、接続ベースのストリーミングチャネル３０は、前記コンポーネント又はサブシステムの間でデータを転送するために提供される。これにより、ハードウェア事象は、保証された低オーバヘッドのデータ転送に対して処理されることができる。
【００３０】
図３Ａないし３Ｄは、図２の無線センサアーキテクチャにおける典型的な情報フローを示し、どのように前記コンポーネント又はサブシステムが前記提案されたセンサノードアーキテクチャにおいてインタラクトするのかを示す。
【００３１】
図３Ａにおいて、ＣＰＵ２０−１は、前記シェルを設定することにより前記システムを初期化する。この例において、ＡＤＣ４０−１は、特定のレートでＤＳＰ２０−２にサンプルを供給するように設定される。同様に、無線ユニット４０−５及びＳＰＩインタフェース４０−２は、出ていくデータストリームを許容するように設定される。
【００３２】
図３Ｂにおいて、初期化は完成しており、ＡＤＣ４０−１は、ＤＳＰ２０−２のシェル内に蓄積される入力サンプルをストリーミングし始める。
【００３３】
図３Ｃにおいて、所定数のサンプルが到達されており、ＤＳＰ２０−２のシェルは、ＤＳＰ２０−２をウェイクアップし、ＤＳＰ２０−２は、この場合、収集されたサンプルを処理し、ＣＰＵ２０−２のシェルの結果を外にストリーミングする。ＣＰＵシェルは、事象が検出される場合、例えば特定数のサンプルがＤＳＰ２０−２から受信された場合に、ＣＰＵ２０−１をウェイクアップする。ＤＳＰ分析の結果に基づいて、ＣＰＵ２０−１は、何をすべきか決定する。
【００３４】
この場合、図３Ｄに示されるように、無線ユニット４０−５上でメッセージを送信し、ＳＰＩインタフェース４０−２を介してフラッシュに記憶されたバックアップコピーを保持する。
【００３５】
図４は、自律的センサノードサブシステムのアーキテクチャ実施例の概略的なブロック図を示す。前記スマートシェルは、サブシステム２０２のエネルギ効率の高い動作を可能にするモジュールから構成される。前記スマートシェル又はラッパ（wrapper）は、サブシステム２０２又は前記ラッパ内の設定レジスタをセットし、ステータス情報を通信するのにＣＰＵ２０−１により使用される制御ユニット２０１を有する。更に、ＦＩＦＯ（先入れ先出しメモリ又はシリアルシフトレジスタ）から構成されたストリーム通信ポート又はストリームインタフェースモジュール２０５は、前記ストリームのコンテンツに基づいて事象を生成することができる。加えて、ローカルマネージャ２０４は、ストリームインタフェースモジュール２０５及びタイマ２０３からの事象を解釈して、対応する入力（VDD、Clock）に基づいて動作電圧（xVDD）及びクロック（xClk）を制御する。オプションであってもよいタイマ２０３は、一部のサブシステム（例えばＡ／Ｄコンバータ４０−１、ＣＰＵ２０−１、無線ユニット４０−５、...）により必要とされうる規則的な事象を生成する。
【００３６】
図５は、ストリーミングベースのタスク実行の基本的原理である、この実施例によるストリーミングベースのデータ処理の概略的な信号図を示す。図５の右側の処理図に示されるように、制御ユニット２０１の制御機能は、動作の開始をトリガするコマンド（pstart）を発行する前に入力及び出力ＦＩＦＯ（istate及びostate）並びにプロセッサステータス（pstate）からの事象を確認する。タイミング図において、信号istate及びostateは、それぞれempty及びfull状況に対して確認されるが、より柔軟なやり方は、所定数の入力データサンプル及び出力記憶場所を事象として関連付ける。
【００３７】
図６は、この実施例によるストリーミング通信サブシステムアーキテクチャの概略的なブロック図を示す。このサブシステムの機能は、通信装置、例えば送信器（S0ないしSN）と受信器（R0ないしRN）との間にリンクを確立することである。いずれの対の装置がリンクされるかは、接続スケジューラ３０２による制御に依存し、接続スケジューラ３０２は、スイッチネットワーク３０３の切り替え状態を制御するデジタル回路であることができ、スイッチネットワーク３０３により、前記送信器と受信器との間の接続が選択的に接続されることができる。接続は、制御及び状態バス１０並びに制御ユニット３０１に対するインタフェースを介してＣＰＵ２０−１により事前に設定される。アプリケーションのダイナミクスに依存して、前記シェル又はラッパ内のローカルマネージャ３０４は、供給電圧VDD及びクロック周波数Clockを制御することにより最良の動作条件を決定する。前記ストリーミングチャネルからの事象は、ローカルマネージャ３０４の動作をトリガするのに使用される。
【００３８】
図７は、この実施例によるサブシステムコントローラアーキテクチャ、例えば前記スマートシェル内の図４の制御ユニット２０１又は図６の制御ユニット３０１の概略的なブロック図を示す。レジスタReg[0..N]を持つレジスタバンク２０１２は、ＣＰＵ２０−１により送信される設定データ及びサブシステム２０２により生成されるステータス情報を記憶するのに使用される。制御論理２０１１は、前記設定データを解釈し、制御されるサブシステム２０２、ストリームインタフェースモジュール２０５及びローカルマネージャ２０４の動作のモードを決定する行動を取ることに関与する。一例として、４つのポートport0ないしport3が、前記コントローラをそれぞれのコンポーネントにリンクするのに使用される。
【００３９】
図８は、図４のストリームインタフェースモジュール２０５の概略的なブロック図を示す。前記ストリーミングチャネル側において、入力ＦＩＦＯ２０５２及び出力ＦＩＦＯ２０５３は、データ（di, do）、有効（vi, vo）及び承認（ai, ao）信号を介して接続される。前記サブシステム側において、サブシステムインタフェースプロトコルがＦＩＦＯ２０５２、２０５３のものと異なる場合に必要でありうるそれぞれのオプションのインタフェースアダプタ２０５１−１及び２０５１−２が示される。事象検出器２０５４は、入力制御信号Ni（iFIFOデータ要素の数）、No（oFIFOデータ要素の数）及びroi（関心の範囲range-of-interest）に基づいてローカルマネージャ２０４により使用される事象信号eventを生成する。
【００４０】
図９は、図４のローカルマネージャ２０４に提供されることができるストリームインタフェースモジュールの概略的なブロック図を示す。ストリームインタフェースモジュール２０５及び／又はタイマ２０３からの事象並びにサブシステム２０２のステータスに基づいて、動作コントローラブロック２０４３は、サブシステム２０２の動作モード、例えば、アクティブ、スタンバイ又はスリープモードを決定する。電力及びクロックゲートは、前記選択された動作モード、例えばアクティブモード（電源ゲートxVDD=ON及びクロックゲートxClk=ON）、スタンバイモード（電力ゲートxVDD=ON及びクロックゲートxCLK=OFF）及びスリープモード（電力ゲートxVDD=OFF及びクロックゲートxClk=OFF）に基づいてそれぞれの切り替え又はゲート回路２０４１−１及び２０４１−２により開閉される。
【００４１】
サブシステム２０２の最適な動作条件に依存して、前記供給電圧及び前記クロック周波数は、動的に調整されることができる。電圧適合は、電圧レギュレータ（図示されない）に送信される制御信号vddctrlにより達成されることができる。更に、設定可能なローカルクロックマネージャ２０４２は、設定及びクロック入力に基づいて、前記シェルコンポーネント及びサブシステム２０４２に対して適切なクロックclk_timerを生成するように提供される。
【００４２】
要約すると、センサノード及び前記センサノードの動作を制御する方法が記載されており、前記センサノードは、少なくとも１つの自律的ストリーミングモジュールを有し、前記自律的なストリーミングモジュールの所定の内部事象又は前記自律的ストリーミングモジュールのスマートシェルに対するインタフェースにおけるストリーミングデータからの所定の外部事象が検出され、前記自律的ストリーミングモジュールの前記スマートシェル内のコンポーネント又はサブシステムの動作モードが、前記検出に応答して制御される。
【００４３】
この提案されたアーキテクチャ及び処理は、エネルギ効率が予測可能性と組み合わされる必要がある、いかなる種類のセンサシステムにも適用されることができる。したがって、無線又は非無線センサネットワークの成長分野からの様々なアプリケーションが、この提案されたアイデアから利益を得ることができる。例えば、ヘルスケアアプリケーションにおいて、遠隔（患者及び／又は老人）モニタリングサービスは、直接的に関心が高い。これらのアプリケーションに対して、極度に信頼でき、使用しやすく、控え目な、低コストの無線ボディセンサノードは、患者状態を連続的にモニタリング及び記録することができ、異常の場合に近く及び／又は遠隔のサービスセンタにリアルタイム警告メッセージを送信することができる場合に大きな潜在的価値がある。既存のＷＳＮアーキテクチャとは異なり、この提案されたアーキテクチャは、上記の要件の多くに対してエネルギ効率の高い解決法を提供する。また、より厳しい寸法（例えばバッテリ容量）により同様の要件が存在する未来の体内医療装置に対して、この提案されたアーキテクチャは、使用することができる。代替的には、ライフスタイル及び照明アプリケーションにおいて、バッテリ電源ノードの場合に前記提案されたアーキテクチャから利益を得ることができる様々なＷＳＮアプリケーションが、検討中である。
【００４４】
上記の実施例は、多くの領域における体に結合された又は体ベースのシステムにおいて、又は他の無線若しくは非無線センサネットワークにおいても同様に実施されることができる。
【００４５】
本発明は、図面及び先行する記載において詳細に図示及び説明されているが、このような図示及び説明は、限定的ではなく説明的又は典型的であると見なされるべきである。本発明は、開示された実施例に限定されない。本開示を読むことにより、他の変更例が、当業者に明らかである。このような変更例は、当技術分野において既知であり、ここに既に記載されたフィーチャの代わりに又は加えて使用されることができる他のフィーチャを含むことができる。
【００４６】
開示された実施例に対する変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、当業者により理解及び達成されることができる。請求項において、単語"有する"は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞"１つの"（"a"又は"an"）は、複数の要素又はステップを除外しない。添付の請求項において、請求項フィーチャの全ての可能な部分組み合わせが請求されていないが、請求された発明の保護の範囲の下で、請求項フィーチャの請求されていない部分組み合わせの組み合わせをも含むことが意図される。単一のプロセッサ又は他のユニットが、対応するソフトウェアルーチンに基づいて、図４のブロック２０１ないし２０５、図６のブロック３０１ないし３０４、図８のブロック２０５２ないし２０５４及び／又は図９のブロック２０４２ないし２０４３の機能を満たしてもよい。コンピュータプログラムは、他のハードウェアの一部として又は一緒に供給される光記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体に記憶／分配されてもよく、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介するような他の形式で配信されてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項内の参照符号は、請求項の範囲を限定するように解釈されるべきでない。
【図１】
0005670747.tif 000002
【図２】
0005670747.tif 000003
【図３Ａ】
0005670747.tif 000004
【図３Ｂ】
0005670747.tif 000005
【図３Ｃ】
0005670747.tif 000006
【図３Ｄ】
0005670747.tif 000007
【図４】
0005670747.tif 000008
【図５】
0005670747.tif 000009
【図６】
0005670747.tif 000010
【図７】
0005670747.tif 000011
【図８】
0005670747.tif 000012
【図９】
0005670747.tif 000013