(57)【要約】  観測システムは、複数のノードと、複数のノード間のマルチホップ通信を用いて、前記ノードから情報を収集する観測装置とを有する。観測装置は、ＬＱＩ判定部と、出力制御部とを有する。ＬＱＩ判定部は、マルチホップ通信を用いて、前記ノードから受信したＬＱＩが第１の閾値を超えたか否かを判定する。出力制御部は、ＬＱＩが第１の閾値を超えた場合に、当該ＬＱＩに関わるノードに対して、マルチホップ通信の送信電力量を変更する削減命令を出力する。
2016098205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードと、前記複数のノード間のマルチホップ通信を用いて、前記ノードから情報を収集する収集装置とを有し、
前記収集装置は、
前記マルチホップ通信を用いて、前記ノードから受信した通信品質が所定閾値を超えたか否かを判定する判定部と、
前記判定部にて前記通信品質が前記所定閾値を超えた場合に、当該通信品質に関わるノードに対して、前記マルチホップ通信の送信電力量を変更する変更命令を出力する出力部と
を有することを特徴とする収集システム。
【請求項２】
前記ノードは、
前記マルチホップ通信を用いて自ノードと通信する前記収集装置又は当該自ノードの親ノードとの間の通信の低下を検出したか否かを判定する第１の判定部を有し、
前記第１の判定部にて前記通信の低下を検出した場合に、前記マルチホップ通信の送信電力量を増加し、前記収集装置又は前記親ノードとの間の通信を再開することを特徴とする請求項１に記載の収集システム。
【請求項３】
前記ノードは、
前記マルチホップ通信の送信電力量を増加し、前記収集装置又は前記親ノードとの間の通信を再開した後、前記収集装置又は前記親ノードとの間の通信不可を検出したか否かを判定する第２の判定部を有し、
前記第２の判定部にて前記通信不可を検出した場合に、前記収集システム内で自ノードと通信可能な他のノードを探索するビーコン信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の収集システム。
【請求項４】
前記ノードは、
前記ビーコン信号の送信開始から所定期間内に前記ビーコン信号に対する応答を検出しなかった場合に、前記収集システム内で自ノードの孤立状態と判定する第３の判定部と、
前記第３の判定部にて前記孤立状態と判定した場合に、自ノードの子ノードが存在するか否かを判定する第４の判定部とを有し、
前記第４の判定部にて前記自ノードの子ノードが存在する場合に、前記子ノードに対して、自ノードの親ノードを識別する識別情報を削除する削除命令を出力することを特徴とする請求項３に記載の収集システム。
【請求項５】
前記ノードは、
前記削除命令を受信した場合に、自ノードの親ノードを識別する識別情報を削除すると共に、前記収集システム内で当該自ノードと通信可能な他のノードを探索するビーコン信号を出力することを特徴とする請求項４に記載の収集システム。
【請求項６】
複数のノード間のマルチホップ通信を用いて、前記ノードから受信した通信品質が所定閾値を超えたか否かを判定する判定部と、
前記判定部にて前記通信品質が前記所定閾値を超えた場合に、当該通信品質に関わるノードに対して、前記マルチホップ通信の送信電力量を変更する変更命令を出力する出力部と
を有することを特徴とする収集装置。
【請求項７】
情報処理装置が、
複数のノード間のマルチホップ通信を用いて、前記ノードから受信した通信品質が所定閾値を超えたか否かを判定し、
前記通信品質が前記所定閾値を超えた場合に、当該通信品質に関わるノードに対して、前記マルチホップ通信の送信電力量を変更する変更命令を出力する
処理を実行することを特徴とする電力制御方法。
【請求項８】
情報処理装置に、
複数のノード間のマルチホップ通信を用いて、前記ノードから受信した通信品質が所定閾値を超えたか否かを判定し、
前記通信品質が前記所定閾値を超えた場合に、当該通信品質に関わるノードに対して、前記マルチホップ通信の送信電力量を変更する変更命令を出力する
処理を実行させることを特徴とする電力制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収集システム、収集装置及び電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、崖、道路や建築物等のセンシング対象にセンサノード（以下、単にノードと称する）を散布し、各ノードを通じて、センシング対象の状態を無線通信で収集するＷＳＮＳ(Wireless  Sensor  Network  System)が知られている。ＷＳＮＳ内の観測装置は、各ノードで検知した状態を収集し、その収集結果に基づき、センシング対象の状態を認識する。【０００３】
しかしながら、各ノードは、観測装置と直接通信できる程度の電力量はなく、無線通信の電波到達距離に限りがあるため、近隣のノード同士で中継するマルチホップ通信を採用する。その結果、観測装置は、ＷＳＮＳ内のノード間のマルチホップ通信を用いて、各ノードで検知した状態を収集できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６０３４２号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２７７０号公報
【特許文献３】特開２０１１−１３７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＷＳＮＳ内のノードは、他のノードとのマルチホップ通信を確実にするため、マルチホップ通信の送信電力量をデフォルトで最大値に設定される場合が多く、その電力消費量が大である。つまり、各ノードの送信電力量は、静的又は均一に設定されている。【０００６】
一つの側面では、収集システム内のノードの送信電力量を動的に変更できる収集システム等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】
【０００７】
一つの案では、複数のノードと、前記複数のノード間のマルチホップ通信を用いて、前記ノードから情報を収集する収集装置とを有する。前記収集装置は、判定部と、出力部とを有する。前記判定部は、前記マルチホップ通信を用いて、前記ノードから受信した通信品質が所定閾値を超えたか否かを判定する。前記出力部は、前記判定部にて前記通信品質が前記所定閾値を超えた場合に、当該通信品質に関わるノードに対して、前記マルチホップ通信の送信電力量を変更する変更命令を出力する。
【発明の効果】
【０００８】
一つの側面では、収集システム内のノードの送信電力量を動的に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施例の観測システムの一例を示す説明図である。
【図２】図２は、ノードの一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、ノードが送信するデータ構成の一例を示す説明図である。
【図４】図４は、観測装置の一例を示すブロック図である。
【図５】図５は、第１の閾値及び第２の閾値の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、本実施例の観測システムの動作遷移の一例を示す説明図である。
【図７】図７は、電力制御処理に関わる観測システム全体の処理動作の一例を示すシーケンス図である。
【図８】図８は、電力制御処理に関わる観測装置内の制御部の処理動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、ルート変更処理に関わる観測システム全体の処理動作の一例を示すシーケンス図である。
【図１０】図１０は、制御処理に関わるノード内のＭＣＵの処理動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、制御処理に関わるノード内のＭＣＵの処理動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、電力制御プログラムを実行する情報処理装置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、本願の開示する収集システム、収集装置及び電力制御方法の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。
【実施例】
【００１１】
図１は、本実施例の観測システム１の一例を示す説明図である。図１に示す観測システム１は、例えば、ＷＳＮＳで構成し、複数のノード２と、ゲートウェイ（ＧＷ）３と、観測装置４とを有する。ノード２は、例えば、崖、道路や構造物等のセンシング対象に散布され、センシング対象の状態を検知するセンサノードである。ノード２は、マルチホップ通信を用いて、観測システム１内の他のノード２と相互に無線通信する。各ノード２は、例えば、親子の関係であり、マルチホップ通信で無線通信する。ＧＷ３は、ノード２と観測装置４との間を通信接続する通信装置である。観測装置４は、ＧＷ３から各ノード２の状態の検知データを収集する収集装置、例えば、サーバ等の情報処理装置である。観測システム１は、観測装置４を通じて各ノード２からの情報を収集する収集システムである。【００１２】
図１に示す観測システム１では、例えば、“Ｅ”及び“Ｆ”のノード２を子ノードとした場合、“Ｄ”のノード２を“Ｅ”及び“Ｆ”の親ノードとし、“Ｄ”のノード２を子ノードとした場合、“Ａ”のノード２を“Ｄ”の親ノードとする。更に、例えば、“Ｇ”及び“Ｈ”のノード２を子ノードとした場合、“Ｃ”のノード２を“Ｇ”及び“Ｈ”の親ノードとし、“Ｃ”のノード２を子ノードとした場合、“Ａ”のノード２を“Ｃ”の親ノードとする。更に、“Ｉ”及び“Ｊ”のノード２を子ノードとした場合、“Ｂ”のノード２を“Ｉ”及び“Ｊ”の親ノードとする。ＧＷ３は、“Ａ”及び“Ｂ”のノード２と無線接続する。更に、ＧＷ３は、観測装置４と通信接続する。【００１３】
図２は、ノード２の一例を示すブロック図である。図２に示すノード２は、センサ素子１１と、エナジーハーベスト素子１２と、電池１３と、無線部１４と、記憶部１５と、電源制御部１６と、ＭＣＵ(Micro  Controller  Unit)１７とを有する。センサ素子１１は、センシング対象の状態を検知する素子である。エナジーハーベスト素子１２は、例えば、振動発電素子、光発電素子、温度発電素子や電波発電素子等の発電素子である。電池１３は、例えば、エナジーハーベスト素子１２で発電した電力を蓄電する電池である。無線部１４は、例えば、数十センチ程度の無線範囲内に存在する他のノード２とマルチホップ通信で無線通信する部位である。記憶部１５は、各種情報を記憶する領域である。電源制御部１６は、エナジーハーベスト素子１２及び電池１３を制御する。電源制御部１６は、特に無線部１４の送信電力量を制御する電力変更部１６Ａを有する。ＭＣＵ１７は、例えば、１ＭＨｚ程度の動作周波数でノード２全体を制御する。ノード２は、例えば、センサ素子１１を通じてセンシング対象の状態変化を検出した場合に間欠的に起動する。【００１４】
記憶部１５は、親ノードテーブル１５Ａと、子ノードテーブル１５Ｂと、ＬＱＩテーブル１５Ｃとを有する。親ノードテーブル１５Ａは、自ノード２の親ノードとして、親ノードを識別するＩＤ、例えば、ＭＡＣアドレスを記憶する領域である。子ノードテーブル１５Ｂは、自ノード２の子ノードとして、子ノードを識別するＩＤ、例えば、ＭＡＣアドレスを記憶する領域である。ＬＱＩテーブル１５Ｃは、データの送信元ノード２を識別するＩＤ毎に受信データのＬＱＩを記憶する領域である。【００１５】
ＭＣＵ１７は、記憶部１５に格納された電力制御プログラムを読み出し、読み出された電力制御プログラムに基づき各種プロセスを機能として構成する。ＭＣＵ１７は、算出部２１と、付加部２２と、通信判定部２３と、孤立判定部２４と、加入判定部２５と、ビーコン制御部２６と、制御部２７とを有する。算出部２１は、子ノード２からのデータを受信した場合、受信データの受信電波強度を示すＬＱＩ（電波通信品質：Link  Quality  Indicator）を算出する。算出部２１は、例えば、電界強度（ｄＢｍ）をＰとした場合、ＬＱＩ＝（２０Ｐ＋１９７０）／７で算出する。付加部２２は、算出したＬＱＩを受信データに付加する。【００１６】
図３は、データ構成の一例を示す説明図である。図３に示すデータ３０は、送信元アドレス３１、送信電力量３２、ＬＱＩ３３及び検知データ３４を有する。送信元アドレス３１は、データの送信元ノードを識別するアドレス情報である。送信電力量３２は、データを送信する送信元ノード２の送信電力量である。ＬＱＩ３３は、検知データに付加したＬＱＩである。検知データ３４は、センサ素子１１で検知したセンシング対象の状態変化を示すデータである。【００１７】
通信判定部２３は、観測システム１内の親ノード２若しくはＧＷ３（観測装置４）との通信環境の低下を検出したか否かを判定する、例えば、第１の判定部である。尚、通信判定部２３は、例えば、親ノード２若しくはＧＷ３（観測装置４）との間で最大送信電力量未満の送信電力量で一定期間内にデータ送信が第１の回数失敗した場合に、通信環境の低下と判断する。通信判定部２３は、親ノード２若しくはＧＷ３（観測装置４）との間の通信不可を検出したか否かを判定する、例えば、第２の判定部である。尚、通信判定部２３は、例えば、親ノード２若しくはＧＷ３（観測装置４）との間、最大送信電力量で一定期間内にデータ送信が第２の回数失敗した場合に、通信不可と判断する。ビーコン制御部２６は、観測システム１内の通信可能なノード２を探索するためのビーコン信号を一定期間送信するように無線部１４を制御する。尚、ビーコン信号には、ビーコン信号の送信元ノード２を識別するＩＤを含むものとする。【００１８】
ビーコン制御部２６は、加入判定部２５にてビーコン信号を送信したノード２が加入可能と判定した場合、ビーコン信号を送信した送信元ノード２に対してビーコン応答を送信するように無線部１４を制御する。尚、ビーコン応答は、ビーコン信号を送信する送信元ノード２に対するビーコン信号の応答信号であって、ビーコン応答の送信元ノード２を識別するＩＤを含むものとする。孤立判定部２４は、ビーコン信号の送信開始から一定期間内にビーコン信号に対するビーコン応答を検出したか否かを判定し、ビーコン応答を検出しなかった場合に、自ノードが孤立状態であると判定する、例えば、第３の判定部である。加入判定部２５は、ビーコン信号の送信元ノード２が親ノードを登録済みの場合、ビーコン信号の送信元ノード２の加入許可と判定する。【００１９】
制御部２７は、通信判定部２３にて親ノード２若しくはＧＷ３（観測装置４）との間の通信不可と判定した場合、自ノードが親ノードであることを示す親ノード情報を削除し、ビーコン信号の送信開始をビーコン制御部２６に通知する。制御部２７は、孤立判定部２４にて孤立状態と判定された場合、自ノードに接続する子ノードが存在するか否かを判定する、例えば、第４の判定部である。制御部２７は、自ノードに接続する子ノードが存在する場合に、子ノードに対して親ノード削除命令を送信する。【００２０】
制御部２７は、親ノード削除命令を受信した場合に、親ノードテーブル１５Ａ内に登録済みの自ノードの親ノードを削除する。制御部２７は、ビーコン信号に対するビーコン応答を受信した場合、ビーコン応答の送信元ノード２のＩＤを親ノードとして親ノードテーブル１５Ａ内に登録する。制御部２７は、ビーコン信号に対するビーコン応答を送信する場合、ビーコン信号の送信元ノード２のＩＤを自ノードの子ノードとして子ノードテーブル１５Ｂ内に登録する。【００２１】
図４は、観測装置４の一例を示す説明図である。図４に示す観測装置４は、通信部４１と、記憶部４２と、制御部４３とを有する。通信部４１は、ＧＷ３と通信する通信インタフェースである。記憶部４２は、ＬＱＩ記憶部４２Ａと、閾値記憶部４２Ｂとを有する。ＬＱＩ記憶部４２Ａは、観測装置４が受信したデータにノード２側で付加したＬＱＩを記憶する領域である。閾値記憶部４２Ｂは、第１の閾値及び第２の閾値を記憶する領域である。図５は、第１の閾値及び第２の閾値の一例を示す説明図である。第１の閾値は、受信データ内のＬＱＩの上限値、すなわち通信状態が十分安定している状態を判定する閾値である。第２の閾値は、受信データ内のＬＱＩの下限値、すなわち通信状態は良くないもののデータが受信できる状態を判定する閾値である。尚、第１の閾値及び第２の閾値は、例えば、通信距離、送信電力量、通信品質等の関係を考慮して設定するものとする。【００２２】
制御部４３は、記憶部４２に格納された電力制御プログラムを読み出し、読み出された電力制御プログラムに基づき各種プロセスを機能として構成する。制御部４３は、抽出部４３Ａと、ＬＱＩ判定部４３Ｂと、出力制御部４３Ｃとを有する。抽出部４３Ａは、通信部４１を通じてＧＷ３から受信したデータからＬＱＩを抽出する。【００２３】
ＬＱＩ判定部４３Ｂは、抽出したＬＱＩが閾値記憶部４２Ｂ内に記憶中の第２の閾値未満であるか否かを判定する、例えば、判定部である。ＬＱＩ判定部４３Ｂは、ＬＱＩが第２の閾値未満の場合、受信データの通信品質が劣化と判定する。ＬＱＩ判定部４３Ｂは、ＬＱＩが第１の閾値以上であるか否かを判定する。ＬＱＩ判定部４３Ｂは、ＬＱＩが第１の閾値以上の場合、受信データの通信品質が良好と判定する。ＬＱＩ判定部４３Ｂは、ＬＱＩが第２の閾値未満でなく、かつ、ＬＱＩが第１の閾値以上でない場合、受信データの通信品質を正常と判定する。出力制御部４３Ｃは、ＬＱＩが第１の閾値以上の場合、ＬＱＩのノード２に対して削減命令の出力を指示する、例えば、出力部である。出力制御部４３Ｃは、ＬＱＩが第２の閾値未満の場合、ＬＱＩのノード２に対して増加命令の出力を指示する。【００２４】
図６は、観測システム１の動作遷移の一例を示す説明図である。図６の（Ａ）に示す観測システム１は、“Ａ”の親ノード２とＧＷ３との間の通信不可が発生した状態である。“Ａ”の親ノード２は、ＧＷ３との間の通信不可を検出した場合、“Ｃ”及び“Ｄ”の子ノード２に対して親ノード削除命令を送信する。“Ａ”の親ノード２は、ビーコン信号を一定期間送信する。“Ｃ”及び“Ｄ”のノード２も、ビーコン信号を一定期間送信する。そして、“Ｂ”の親ノード２は、“Ｃ”のノード２からのビーコン信号に対するビーコン応答を送信する。その結果、“Ｃ”のノード２は、“Ｂ”の親ノード２からのビーコン応答を受信し、“Ｂ”のノード２を自分の親ノードとして登録する。つまり、“Ｃ”及び“Ｂ”のノード２は、図６の（Ｂ）に示すように、親子関係となる。【００２５】
更に、“Ｃ”のノード２は、“Ａ”及び“Ｄ”のノード２からのビーコン信号に対するビーコン応答を送信する。その結果、“Ａ”及び“Ｄ”のノード２は、“Ｃ”の親ノード２からのビーコン応答を受信し、“Ｃ”のノード２を自分の親ノードとして登録する。つまり、“Ｃ”のノード２は、“Ａ”及び“Ｄ”のノード２と、図６の（Ｃ）に示すように親子関係となる。【００２６】
次に本実施例の観測システム１の動作について説明する。図７は、電力制御処理に関わる観測システム１全体の処理動作の一例を示すシーケンス図である。尚、説明の便宜上、親ノードを２Ａ、親ノード２Ａの子ノードを２Ｂとし、図示せぬＧＷ３を経由して親ノード２Ａから観測装置４にデータを送信する。図６において子ノード２Ｂ内のＭＣＵ１７は、センサ素子１１を通じてセンシング対象から状態を検知する（ステップＳ１１）。子ノード２Ｂ内のＭＣＵ１７は、マルチホップ通信の親ノード２Ａに対して検知データを含むデータを送信する（ステップＳ１２）。【００２７】
親ノード２Ａ内のＭＣＵ１７内の算出部２１は、子ノード２Ｂからのデータを受信した場合（ステップＳ１３）、子ノード２Ｂのマルチホップ通信に関わるデータ受信時の電界強度からＬＱＩを算出する（ステップＳ１４）。親ノード２Ａ内のＭＣＵ１７内の制御部２７は、通信相手の子ノード２Ｂを識別するＩＤ毎に、算出したＬＱＩを記憶部１５内のＬＱＩテーブル１５Ｃ内に記憶する（ステップＳ１５）。更に、親ノード２Ａ内のＭＣＵ１７内の付加部２２は、算出したＬＱＩをＬＱＩテーブル１５Ｃ内に記憶後、子ノード２Ｂからの検知データにＬＱＩを付加し、ＬＱＩを付加したデータをＧＷ３経由で観測装置４に送信する（ステップＳ１６）。【００２８】
観測装置４内の制御部４３内のＬＱＩ判定部４３Ｂは、親ノード２Ａからデータを受信した場合（ステップＳ１７）、抽出部４３Ａを通じてデータ内のＬＱＩを抽出する。更に、ＬＱＩ判定部４３Ｂは、抽出したＬＱＩが第１の閾値及び第２の閾値と比較して判定する処理を実行する（ステップＳ１８）。観測装置４の制御部４３は、ＬＱＩの判定結果に基づき、ＬＱＩに関わる子ノード２Ｂに対して送信電力量の変更命令を決定する（ステップＳ１９）。観測装置４内の制御部４３は、決定した変更命令をＬＱＩに関わる子ノード２Ｂに伝送すべく、変更命令を親ノード２Ａに送信する（ステップＳ２０）。【００２９】
親ノード２Ａ内のＭＣＵ１７は、観測装置４から変更命令を受信し、その変更命令を子ノード２Ｂに送信する（ステップＳ２１）。子ノード２Ｂ内の電源制御部１６内の電力変更部１６Ａは、親ノード２Ａから変更命令を受信した場合（ステップＳ２２）、受信した変更命令に基づき送信電力量を制御し（ステップＳ２３）、図７に示す処理動作を終了する。【００３０】
図７に示す親ノード２Ａは、子ノード２Ｂからの検知状態を示すデータを受信した場合、データ受信時の電界強度からＬＱＩを算出し、算出したＬＱＩを受信データに付加して自ノードの親ノード２Ａ若しくは観測装置４に送信する。更に、観測装置４は、親ノード２Ａのデータ内のＬＱＩを抽出し、抽出したＬＱＩと第１の閾値及び第２の閾値とを比較して判定する処理を実行する。そして、観測装置４は、ＬＱＩと第１の閾値及び第２の閾値との比較結果に基づき、ＬＱＩの受信データに関わる子ノード２Ｂに対して送信電力量の変更命令を出力する。その結果、子ノード２Ｂは、観測装置４からの変更命令に応じて送信電力量を動的に変更するため、マルチホップ通信を確保しながら無駄な消費電力を削減できる。【００３１】
図８は、電力制御処理に関わる観測装置４内の制御部４３の処理動作の一例を示すフローチャートである。図８において観測装置４内の制御部４３内の抽出部４３Ａは、マルチホップ通信で接続するノード２の受信データからＬＱＩを抽出したか否かを判定する（ステップＳ３１）。制御部４３内のＬＱＩ判定部４３Ｂは、ＬＱＩを抽出した場合（ステップＳ３１肯定）、抽出したＬＱＩが第２の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。ＬＱＩ判定部４３Ｂは、抽出したＬＱＩが第２の閾値未満の場合（ステップＳ３２肯定）、当該ＬＱＩに関わる該当ノード２に対して送信電力量を所定量分増加する変更命令（増加命令）を出力し（ステップＳ３３）、図８に示す処理動作を終了する。その結果、該当ノード２内の電源制御部１６内の電力変更部１６Ａは、増加命令を受信した場合、自ノード２の送信電力量を所定量分増加することで、親ノード２Ａとの間の通信品質が向上して安定したデータ通信を確保できる。【００３２】
ＬＱＩ判定部４３Ｂは、抽出したＬＱＩが第２の閾値未満でない場合（ステップＳ３２否定）、抽出したＬＱＩが第１の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ３４）。ＬＱＩ判定部４３Ｂは、抽出したＬＱＩが第１の閾値を超えた場合（ステップＳ３４肯定）、当該ＬＱＩに関わる該当ノード２に対して送信電力量を所定量分削減する変更命令（削減命令）を出力し（ステップＳ３５）、図８に示す処理動作を終了する。その結果、該当ノード２内の電源制御部１６内の電力変更部１６Ａは、削減命令を受信した場合、自ノード２の送信電力量を所定量分削減することで、親ノード２Ａとの間の安定したデータ通信を確保しながら消費電力を削減できる。【００３３】
制御部４３は、受信データからＬＱＩを抽出しなかった場合（ステップＳ３１否定）、図８に示す処理動作を終了する。制御部４３は、抽出したＬＱＩが第１の閾値を超えなかった場合（ステップＳ３４否定）、抽出したＬＱＩが正常と判断し、図８に示す処理動作を終了する。【００３４】
図８に示す電源制御処理を実行する制御部４３は、受信データのＬＱＩを抽出し、抽出したＬＱＩが第２の閾値未満の場合、当該ＬＱＩの受信データに関わる子ノード２Ｂに対して増加命令を出力する。その結果、子ノード２Ｂは、増加命令を受信した場合、自ノード２の送信電力量を増加することで、親ノード２Ａとの間の通信品質が向上して安定したデータ通信を確保できる。【００３５】
制御部４３は、抽出したＬＱＩが第１の閾値を超えた場合、当該ＬＱＩの受信データに関わる子ノード２Ｂに対して削減命令を出力する。その結果、子ノード２Ｂは、削減命令を受信した場合、自ノード２の送信電力量を削減することで、親ノード２Ａとの間の安定したデータ通信を確保しながら消費電力を削減できる。【００３６】
図９は、ルート変更処理に関わる観測システム１全体の処理動作の一例を示すシーケンス図である。図９において子ノード２Ｂ内のＭＣＵ１７は、センサ素子１１を通じてセンシング対象から状態を検知する（ステップＳ４１）。子ノード２Ｂ内のＭＣＵ１７は、マルチホップ通信の親ノード２Ａに対して検知データを含むデータを送信する（ステップＳ４２）。【００３７】
親ノード２Ａ内のＭＣＵ１７内の算出部２１は、子ノード２Ｂからのデータを受信した場合（ステップＳ４３）、子ノード２Ｂとのマルチホップ通信に関わるデータ受信時の電界強度からＬＱＩを算出する（ステップＳ４４）。親ノード２Ａ内のＭＣＵ１７は、子ノード２Ｂを識別するＩＤ毎に、算出したＬＱＩを記憶部１５内のＬＱＩテーブル１５Ｃ内に登録する（ステップＳ４５）。親ノード２Ａ内のＭＣＵ１７内の制御部２７は、検知データにＬＱＩを付加して観測装置４にデータを送信する（ステップＳ４６）。ＭＣＵ１７内の通信判定部２３は、観測装置４からデータ受信の応答がなく、データ送信が所定期間内に第１の回数失敗と判定したとする（ステップＳ４７）。尚、所定期間は、例えば、５分間とし、第１の回数は、例えば、５回とする。つまり、通信判定部２３は、データ送信が第１の回数失敗した場合、観測装置４との間の通信環境が低下したと判定する。【００３８】
更に、親ノード２Ａ内のＭＣＵ１７内の通信判定部２３は、第１の回数失敗後、最大送信電力量でデータ再送信を実行する（ステップＳ４８）。そして、通信判定部２３は、データ送信が所定期間内に第２の回数失敗と判定したとする（ステップＳ４９）。尚、第２の回数は、例えば、５回とする。つまり、通信判定部２３は、データ送信が第２の回数失敗した場合、観測装置４との間の通信不可と判定する。親ノード２Ａ内のＭＣＵ１７内の孤立判定部２４は、観測装置４との間の通信不可と判定した場合、観測システム１内で自ノード２が孤立状態と判断する。【００３９】
そして、親ノード２Ａ内のＭＣＵ１７内の制御部２７は、自ノードの親ノードを示す親ノード情報を削除する（ステップＳ５０）。親ノード２Ａ内のビーコン制御部２６は、親ノード情報を削除した後、再度、観測システム１に加入可能なノード２を探索すべく、ビーコン信号を送信する（ステップＳ５１）。親ノード２Ａ内の制御部２７は、ビーコン信号に対するビーコン応答を受信できなかった場合、自ノードの子ノード２Ｂに対して親ノード削除命令を送信する（ステップＳ５２）。制御部２７は、送信後、自ノードの子ノード２Ｂを示す子ノード情報を削除する（ステップＳ５３）。【００４０】
子ノード２Ｂ内のＭＣＵ１７内の制御部２７は、親ノード２Ａから親ノード削除命令を受信した場合（ステップＳ５４）、登録済みの親ノードのＩＤを親ノードテーブル１５Ａから削除する（ステップＳ５５）。子ノード２Ｂ内のＭＣＵ１７内のビーコン制御部２６は、観測システム１内の他のノード２を探索すべく、ビーコン信号を送信する（ステップＳ５６）。【００４１】
子ノード２Ｂに近隣する他のノード２ＣのＭＣＵ１７内の加入判定部２５は、子ノード２Ｂからのビーコン信号を受信した場合（ステップＳ５７）、子ノード２Ｂが観測システム１内に加入可能か否かを判定する。他のノード２Ｃ内のＭＣＵ１７内のビーコン制御部２６は、子ノード２Ｂが加入可能と判断した場合、ビーコン信号の送信元ノード２である子ノード２Ｂに対してビーコン応答を送信する（ステップＳ５８）。他のノード２Ｃ内のＭＣＵ１７の制御部２７は、ビーコン信号の送信元ノード２のＩＤを子ノード２Ｂとして子ノードテーブル１５Ｂ内に登録する（ステップＳ５９）。【００４２】
更に、子ノード２Ｂ内の制御部２７は、ビーコン信号に対するビーコン応答を受信した場合（ステップＳ６０）、ビーコン応答の応答元ノード２であるノード２ＣのＩＤを親ノードとして親ノードテーブル１５Ａ内に登録する（ステップＳ６２）。その結果、他のノード２Ｃが子ノード２Ｂの新たな親ノードとなる。【００４３】
子ノード２Ｂ内のＭＣＵ１７内の制御部２７は、センサ素子１１を通じてセンシング対象から状態を検知する（ステップＳ６３）。子ノード２Ｂ内のＭＣＵ１７は、マルチホップ通信の他のノード２Ｃである親ノードに対して検知データを含むデータを送信する（ステップＳ６４）。【００４４】
親ノード２Ｃ内のＭＣＵ１７は、子ノード２Ｂからのデータを受信した場合（ステップＳ６５）、データ受信時の電界強度からＬＱＩを算出する（ステップＳ６６）。親ノード２Ｃは、子ノード２Ｂを識別するＩＤ毎に、算出したＬＱＩをＬＱＩテーブル１５Ｃ内に記憶し（ステップＳ６７）、そのＬＱＩを付加したデータをＧＷ３経由で観測装置４に送信する（ステップＳ６８）。その結果、観測装置４は、ＬＱＩを付加したデータをＧＷ３経由で受信し（ステップＳ６９）、図９に示す処理動作を終了する。【００４５】
図９に示す親ノード２Ａは、観測装置４との間のデータ送信が所定期間内で第１の回数失敗した場合、通信環境が低下したと判断し、送信電力量を最大に設定し、データ送信を再度実行する。その結果、親ノード２Ａは、送信電力量を最大に設定することで、観測装置４へのデータ送信の成功機会を向上できる。【００４６】
親ノード２Ａは、送信電力量を最大に設定した後、観測装置４との間のデータ送信が所定期間内で第２の回数失敗した場合、観測装置４との通信不可と判定し、ビーコン信号を送信する。その結果、親ノード２Ａは、観測システム１内でのノード孤立化を解消すべく、観測システム１内の他のノード２を自律的に探索できる。【００４７】
親ノード２Ａは、ビーコン信号を送信後、親ノード削除命令を自ノードの子ノード２Ｂに送信する。そして、子ノード２Ｂは、親ノード削除命令を受信した場合、親ノードテーブル１５Ａ内の親ノードのＩＤを削除し、ビーコン信号を送信する。その結果、子ノード２Ｂは、観測システム１内でのノード孤立化を解消すべく、観測システム１内の他の親ノードを自律的に探索できる。【００４８】
ノード２は、ビーコン信号を受信した場合、ビーコン信号の送信元ノード２が観測システム１内で加入可能であるか否かを判定する。ノード２は、ビーコン信号の送信元ノードが加入可能な場合、ビーコン応答をビーコン信号の送信元ノード２に送信する。更に、ノード２は、ビーコン信号の送信元ノード２のＩＤを自ノードの子ノードとして子ノードテーブル１５Ｂ内に登録する。その結果、ノード２は、ビーコン信号に対するビーコン応答を送信した場合、ビーコン信号を送信したノード２を子ノードとして登録し、観測システム１内でのノード孤立化を解消できる。【００４９】
更に、ノード２は、ビーコン信号に対するビーコン応答を受信した場合、ビーコン応答の送信元ノード２のＩＤを親ノードとして親ノードテーブル１５Ａ内に登録する。その結果、ノード２は、ビーコン応答の送信元ノードを親ノードとして登録し、観測システム１内でのノード孤立化を解消できる。【００５０】
図１０及び図１１は、制御処理に関わるノード２の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１０においてノード２内の電源制御部１６は、観測装置４からの変更命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ７１）。電源制御部１６内の電力変更部１６Ａは、変更命令を受信した場合（ステップＳ７１肯定）、変更命令で指定した指定値に送信電力量を変更し（ステップＳ７２）、図１０に示す処理動作を終了する。尚、変更命令は、例えば、増加命令や削減命令である。変更命令が増加命令の場合、指定値は所定量増加、変更命令が削減命令の場合、指定値は所定量削減に相当する。【００５１】
ＭＣＵ１７内の通信判定部２３は、変更命令を受信しなかった場合（ステップＳ７１否定）、対向側ノード２（ＧＷ３）に対するデータ送信が所定期間内に第１の回数失敗したか否かを判定する（ステップＳ７３）。制御部２７は、対向側ノード２（ＧＷ３）とのデータ送信が第１の回数失敗した場合（ステップＳ７３肯定）、通信環境が低下したと判断し、最大送信電力量で対向側ノード２（ＧＷ３）に再度データ送信する（ステップＳ７４）。【００５２】
ＭＣＵ１７内の通信判定部２３は、対向側ノード２（ＧＷ３）に対する再度のデータ送信後、対向側ノード２（ＧＷ３）とのデータ送信が所定期間内に第２の回数失敗したか否かを判定する（ステップＳ７５）。通信判定部２３は、対向側ノード２（ＧＷ３）とのデータ送信が第２の回数失敗した場合（ステップＳ７５肯定）、対向側ノード２（ＧＷ３）との間の通信不可と判定する（ステップＳ７６）。ＭＣＵ１７内の制御部２７は、通信不可と判定した場合、親ノード情報を削除する（ステップＳ７７）。ＭＣＵ１７内のビーコン制御部２６は、ビーコン信号を送信し（ステップＳ７８）、ビーコン信号に対するビーコン応答を受信したか否かを判定する（ステップＳ７９）。【００５３】
ビーコン制御部２６は、ビーコン応答を受信した場合（ステップＳ７９肯定）、ビーコン応答を送信したビーコン応答の送信元ノード２のＩＤを親ノードとして親ノードテーブル１５Ａ内に登録し（ステップＳ８０）、図１０に示す処理動作を終了する。【００５４】
制御部２７は、対向側ノード２（ＧＷ３）に対するデータ送信が第２の回数失敗しなかった場合（ステップＳ７５否定）、図１０に示す処理動作を終了する。ビーコン制御部２６は、ビーコン応答を受信しなかった場合（ステップＳ７９否定）、自ノードの子ノードが存在するか否かを判定する（ステップＳ８１）。制御部２７は、子ノードが存在する場合（ステップＳ８１肯定）、子ノードに対して親ノード削除命令を送信し（ステップＳ８２）、図１０に示す処理動作を終了する。制御部２７は、子ノードが存在しない場合（ステップＳ８１否定）、図１０に示す処理動作を終了する。【００５５】
制御部２７は、対向側ノード２（ＧＷ３）に対するデータ送信が第１の回数失敗しなかった場合（ステップＳ７３否定）、図１１に示すＭ１に移行する。図１１に示すＭ１においてＭＣＵ１７内のビーコン制御部２６は、ビーコン信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ９１）。ビーコン制御部２６は、ビーコン信号を受信した場合（ステップＳ９１肯定）、自ノードに親ノードが存在するか否かを判定する（ステップＳ９２）。ＭＣＵ１７内の加入判定部２５は、自ノードに親ノードが存在する場合（ステップＳ９２肯定）、ビーコン信号の送信元ノード２を加入許可ノードと判断する（ステップＳ９３）。ビーコン制御部２６は、ビーコン信号の送信元ノード２を加入許可ノードと判断した場合、ビーコン信号に対するビーコン応答の送信元ノード２に送信する（ステップＳ９４）。制御部２７は、ビーコン応答送信後、ビーコン信号の送信元ノード２のＩＤを子ノードとして子ノードテーブル１５Ｂ内に登録し（ステップＳ９５）、図１１に示す処理動作を終了する。【００５６】
制御部２７は、ビーコン信号を受信しなかった場合（ステップＳ９１否定）、親ノード削除命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ９６）。制御部２７は、親ノード削除命令を受信した場合（ステップＳ９６肯定）、登録中の親ノード情報を削除する（ステップＳ９８）。ビーコン制御部２６は、ビーコン信号を送信し（ステップＳ９９）、図１１に示す処理動作を終了する。【００５７】
ビーコン制御部２６は、親ノード削除命令を受信しなかった場合（ステップＳ９６否定）、ビーコン応答を受信したか否かを判定する（ステップＳ１００）。ビーコン制御部２６は、ビーコン応答を受信した場合（ステップＳ１００肯定）、ビーコン応答の送信元ノード２のＩＤを親ノードとして親ノードテーブル１５Ａ内に登録し（ステップＳ１０１）、図１１に示す処理動作を終了する。加入判定部２５は、自ノードに親ノードが存在しない場合（ステップＳ９２否定）、図１１に示す処理動作を終了する。【００５８】
制御部２７は、ビーコン応答を受信しなかった場合（ステップＳ１００否定）、子ノードからのデータを受信したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。算出部２１は、子ノードからのデータを受信した場合（ステップＳ１０２肯定）、データ受信時の電界強度からＬＱＩを算出する（ステップＳ１０３）。付加部２２は、算出したＬＱＩをデータに付加し（ステップＳ１０４）、ＬＱＩを付加したデータを親ノード２Ａに送信し（ステップＳ１０５）、図１１に示す処理動作を終了する。制御部２７は、子ノードからのデータを受信なかった場合（ステップＳ１０２否定）、図１１に示す処理動作を終了する。【００５９】
ノード２は、観測装置４から変更命令を受信した場合、変更命令に応じて送信電力量を変更する。その結果、各ノード２は、観測装置４の指示に応じて動的に送信電力量を変更できる。【００６０】
ノード２は、観測装置４（ＧＷ３）又は親ノード２Ａとの間のデータ送信が所定期間内に第１の回数失敗した場合、最大送信電力量でデータ送信を再開する。その結果、ノード２は、最大送信電力量でデータ送信を再開するため、データ送信の成功の機会がアップする。【００６１】
ノード２は、最大送信電力量でデータ送信を再開し、データ送信が所定期間内に第２の回数失敗した場合、観測装置４（ＧＷ３）又は親ノード２Ａとの間の通信不可と判定し、ビーコン信号を送信する。その結果、ノード２は、通信不可と判定された場合でも、ビーコン信号を送信することで観測システム１内の通信可能なノード２を自律的に探索できる。そして、観測システム１内でのノード孤立化を防止できる。【００６２】
ノード２は、ビーコン信号に対するビーコン応答を受信した場合、ビーコン応答の送信元ノード２のＩＤを親ノードとして親ノードテーブル１５Ａ内に登録する。その結果、ノード２は、ビーコン応答の送信元ノードを親ノードとして登録できる。観測システム１内でのノード孤立化を防止できる。【００６３】
ノード２は、ビーコン信号の送信後、ビーコン応答信号を受信できず、自ノードの子ノードが存在する場合、子ノードに対して親ノード削除命令を送信する。その結果、ノード２は、親ノード削除命令を受信した場合、親ノードテーブル１５Ａから親ノード２ＡのＩＤを削除できる。【００６４】
更に、ノード２は、親ノードの削除後、ビーコン信号を送信する。その結果、ノード２は、親ノード削除後、ビーコン信号を送信することで観測システム１内の他のノード２を自律的に探索できる。そして、観測システム１内でのノード孤立化を防止できる。【００６５】
更に、ノード２は、ビーコン信号に対するビーコン応答を送信した場合、ビーコン信号の送信元ノード２のＩＤを子ノードとして子ノードテーブル１５Ｂ内に登録する。その結果、観測システム１内でのノード孤立化を防止できる。【００６６】
更に、ノード２は、ビーコン応答を受信した場合、ビーコン応答の送信元ノード２のＩＤを親ノードとして親ノードテーブル１５Ａ内に登録する。その結果、観測システム１内でのノード孤立化を防止できる。【００６７】
ノード２は、子ノードからデータを受信した場合、データ受信時の電界強度からＬＱＩを算出し、算出したＬＱＩを受信データに付加して観測装置４（ＧＷ３）又は親ノード２に伝送できる。【００６８】
本実施例の観測システム１では、観測装置４が、マルチホップ通信を用いて、ノード２から受信したＬＱＩが第１の閾値又は第２の閾値の判定結果に基づき、ＬＱＩに関わるノード２に対して、送信電力量の変更命令を出力する。その結果、各ノード２は、観測装置４の指示に応じて動的に送信電力量を変更できる。そして、各ノード２は、安定した通信を確保しながら、消費電力を抑制できる。【００６９】
ノード２は、ＧＷ３又は親ノード２Ａとの間のデータ送信が所定期間内に第１の回数失敗した場合、最大送信電力量でデータ送信を再開する。その結果、ノード２は、最大送信電力量でデータ送信を再開するため、データ送信の成功の機会がアップする。【００７０】
ノード２は、ＧＷ３又は親ノード２Ａとの間の通信不可と判定し、ビーコン信号を送信する。その結果、ノード２は、通信不可と判定された場合でも、ビーコン信号を送信することで観測システム１内の通信可能なノード２を自律的に探索できる。そして、観測システム１内でのノード孤立化を防止できる。【００７１】
ノード２は、ビーコン信号の送信後、自ノードの子ノードが存在する場合、子ノードに対して親ノード削除命令を送信する。その結果、ノード２は、親ノード削除命令を受信した場合、親ノードテーブル１５Ａから親ノード２ＡのＩＤを削除できる。【００７２】
ノード２は、ビーコン信号に対するビーコン応答を送信した場合、ビーコン信号の送信元ノード２のＩＤを子ノードとして子ノードテーブル１５Ｂ内に登録する。その結果、観測システム１内でのノード孤立化を防止できる。【００７３】
尚、上記実施例では、観測装置４と親ノード２との間にＧＷ３を配置し、観測装置４がＧＷ３を通じて各ノード２からの情報を収集するようにした。しかしながら、ＧＷ３が観測装置４として機能しても良く、この場合、観測システム１内から観測装置４を削除できる。また、観測装置４がＧＷ３として機能しても良く、この場合、観測システム１内からＧＷ３を削除できる。【００７４】
ノード２は、データ送信が所定期間内に第１の回数失敗した場合、最大の送信電力量を設定した。しかしながら、最大の送信電力量でなくても良く、送信電力量を増加方向に設定するようにしても良い。【００７５】
通信品質は、例えば、ＬＱＩに限定されるものではなく、その他の指標であっても良い。【００７６】
また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。【００７７】
更に、各装置で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）（又はＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）、ＭＣＵ（Micro  Controller  Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。【００７８】
ところで、本実施例で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムを情報処理装置内のＣＰＵで実行させることによって実現できる。そこで、以下では、上記実施例と同様の機能を有するプログラムを実行する情報処理装置の一例を説明する。図１２は、電力制御プログラムを実行する情報処理装置の一例を示す説明図である。【００７９】
図１２に示す電力制御プログラムを実行する情報処理装置１００は、通信部１１０と、ＲＯＭ１２０と、ＲＡＭ１３０と、ＣＰＵ１４０とを有する。通信部１１０、ＲＯＭ１２０、ＲＡＭ１３０及びＣＰＵ１４０は、バス１５０を介して接続される。通信部１１０は、複数のノード間のマルチホップ通信を用いて、ノードから情報を収集する通信インタフェースである。【００８０】
そして、ＲＯＭ１２０には、上記実施例と同様の機能を発揮する電力制御プログラムが予め記憶されている。ＲＯＭ１２０は、電力制御プログラムとして判定プログラム１２０Ａ及び出力プログラム１２０Ｂが記憶されている。尚、ＲＯＭ１２０ではなく、図示せぬドライブでコンピュータ読取可能な記録媒体に電力制御プログラムが記録されていても良い。また、記録媒体としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、ＵＳＢメモリ等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリ等でも良い。【００８１】
そして、ＣＰＵ１４０は、判定プログラム１２０ＡをＲＯＭ１２０から読み出して判定プロセス１３０ＡとしてＲＡＭ１３０上で機能する。更に、ＣＰＵ１４０は、出力プログラム１２０ＢをＲＯＭ１２０から読み出して出力プロセス１３０ＢとしてＲＡＭ１３０上で機能する。【００８２】
情報処理装置１００内のＣＰＵ１４０は、マルチホップ通信を用いて、前記ノードから受信した通信品質が所定閾値を超えたか否かを判定する。ＣＰＵ１４０は、前記通信品質が前記所定閾値を超えた場合に、当該通信品質に関わるノードに対して、前記マルチホップ通信の送信電力量を変更する変更命令を出力する。その結果、収集システム内のノードの送信電力量を動的に変更できる。
【符号の説明】
【００８３】
１  観測システム
２  ノード
４  観測装置
２３  通信判定部
２４  孤立判定部
２６  ビーコン制御部
２７  制御部
４３Ｂ  ＬＱＩ判定部
４３Ｃ  出力制御部
【図１】
2016098205.tif 000003
【図２】
2016098205.tif 000004
【図３】
2016098205.tif 000005
【図４】
2016098205.tif 000006
【図５】
2016098205.tif 000007
【図６】
2016098205.tif 000008
【図７】
2016098205.tif 000009
【図８】
2016098205.tif 000010
【図９】
2016098205.tif 000011
【図１０】
2016098205.tif 000012
【図１１】
2016098205.tif 000013
【図１２】
2016098205.tif 000014
【国際調査報告】
2016098205.tif 000015
2016098205.tif 000016
2016098205.tif 000017
2016098205.tif 000018