(57)【要約】【課題】各センサノードにおいてデータ集約可能で、システムの可用時間の向上を実現し得るデータ送信スケジューリング方法およびそれを用いたセンサネットワークシステムを提供する。【解決手段】各センサノードが自ノードの送受信イベントに加えて周辺の他ノードの送受信イベントを学習するセットアップステップと、周囲の送受信イベントの進行をトレースし、自ノードの送信タイミングを決定し、データ集約してデータを送信する転送ステップからなり、セットアップステップにおいて、自ノードのデータ送受信および周辺の他ノードのデータ送受信に関して、正常に通信が行われた場合に各データ送受信のイベントを時系列リストとして記憶するステップと、時系列リストに同一の送信元ノードと送信先ノードのイベントが存在した場合に時系列リストから該イベントを削除し、時系列リストの最後にイベントとして記憶するステップとを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定期情報収集型アプリケーションに対応したセンサネットワークシステムにおける各センサノードのデータ送信スケジューリング方法であって、各センサノードが自ノードの送受信イベントに加えて周辺の他ノードの送受信イベントを学習するセットアップステップと、周囲の送受信イベントの進行をトレースし、自ノードの送信タイミングを決定し、データ集約してデータを送信する転送ステップからなり、
前記セットアップステップが、
ＲＦ回路をＯＮ状態にするステップと；
自ノードのデータ送受信および周辺の他ノードのデータ送受信に関して、正常に通信が行われた場合に各データ送受信のイベントを時系列リストとして記憶するステップと；
前記時系列リストに同一の送信元ノードと送信先ノードのイベントが存在した場合に、前記時系列リストから該イベントを削除し、前記時系列リストの最後にイベントとして記憶するステップと；
を備え、
前記転送ステップが、
データ収集開始時にＲＦ回路をＯＦＦ状態にするステップと；
前記時系列リストに基づいて、データ受信のイベント時刻直前にＲＦ回路をＯＮ状態にし、データ受信を行い、受信完了後すぐにＲＦ回路をＯＦＦにするステップと；
前記時系列リストの最後に記憶されているデータ送信のイベント時刻直前にＲＦ回路をＯＮ状態にし、データ集約してデータ送信を行い、送信完了後すぐにＲＦ回路をＯＦＦにするステップと；
を備えたことを特徴とするデータ送信スケジューリング方法。
【請求項２】
前記セットアップステップおよび転送ステップにおけるデータ送受信の前に、ＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）／ＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）交換を用いて帯域を確保するステップを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のデータ送信スケジューリング方法。
【請求項３】
前記セットアップステップにおいて、各センサノードは、周期的にＲＦ回路をＯＮ状態にするステップと、データ送信する際は周期長のプリアンブル信号データを送信するステップとを更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ送信スケジューリング方法。
【請求項４】
前記転送ステップにおけるデータ集約が、ヘッダ集約であることを特徴とする請求項１に記載のデータ送信スケジューリング方法。
【請求項５】
前記転送ステップのデータ送信において、前記時系列リストに記憶されたデータ送信イベント時刻になっても時系列リストにあるデータ受信イベント全てが完了していない場合に、所定時間経過後にデータ集約してデータ送信することを特徴とする請求項１に記載のデータ送信スケジューリング方法。
【請求項６】
定期情報収集型アプリケーションに対応したセンサネットワークシステムにおける各センサノードにおいて、
ＲＦ回路と、前記ＲＦ回路のＯＮ／ＯＦＦ制御手段と、データ送受信のイベントを記憶する手段と、受信データをデータ集約して送信する手段とを備え、
前記データ送受信のイベントを記憶する手段は、自ノードのデータ送受信および周辺の他ノードのデータ送受信に関して、正常に通信が行われた場合に各データ送受信のイベントを時系列リストとして記憶し、
前記時系列リストに同一の送信元ノードと送信先ノードのイベントが存在した場合に、前記時系列リストから該イベントを削除し、前記時系列リストの最後にイベントとして記憶するものであり、
前記ＲＦ回路のＯＮ／ＯＦＦ制御手段は、
前記時系列リストに基づいてデータ受信イベント時刻直前にＲＦ回路をＯＮ状態にし、データ受信完了後すぐにＲＦ回路をＯＦＦにし、また、
前記時系列リストに基づいてデータ送信イベント時刻直前にＲＦ回路をＯＮ状態にし、データ送信完了後すぐにＲＦ回路をＯＦＦにするものであ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７】
ＲＴＳ／ＣＴＳ交換手段を更に備え、前記データ送受信の前に、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換を用いて帯域を確保することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定期情報収集型アプリケーションを実行するセンサネットワークにおける各センサノードのアイドル時間の消費電力を低減するデータ送信スケジューリング方法およびそれを用いたセンサネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年注目されているセンサネットワークは、センシング機能を有するセンサノードを無線通信によってネットワーク化したものである。各センサノードは通常バッテリで動作する。センサネットワークは、多数のセンサノードが分散配置されることから、各センサノードのバッテリ交換の回数を削減し、システム全体の可用時間の長期化を図ることが、センサネットワークの実用化に向けての技術課題となっている。
かかるシステム全体の可用時間の長期化に対する問題点として、アイドルリスニングと衝突による再送が挙げられる。
【０００３】
アイドルリスニングの問題とは、実際にデータ通信していない期間に消費電力の大きいＲＦ（Radio Frequency）回路が起動して無駄な消費電力が発生するという問題である。各センサノードはノード自身がセンシングしたデータを送信するだけでなく、基地局から遠く離れたセンサノードのセンシングデータを中継するため、常に受信できるようにＲＦ回路を起動しておく必要があるというものである。
【０００４】
また、衝突による再送の問題とは、データ送信中に干渉などによるエラーが発生した場合に、データを最初から再送する必要があるという問題である。また、データ通信帯域を確保するためにセンサノード間でＲＴＳ／ＣＴＳ（Request To Send／Clear To Send）交換を必要とするが、ＲＴＳが衝突した場合にもＲＴＳを再送するオーバーヘッドが発生する。なお、ＲＴＳ／ＣＴＳは、無線ＬＡＮの標準規格ＩＥＥＥ802.11に規定されているものである。
【０００５】
センサネットワークのアプリケーションの一つで、定期的に各センサノードでセンシングしたデータ（例えば、気候や気温など）を基地局へ収集するというような定期情報集型アプリケーションでは、一度構成されたネットワークツリーを再利用し複数回にわたってデータを収集することが想定される。このような場合、はじめにデータ送信のタイミングを記憶し、スケジューリングすることによりセンサノードにおけるアイドルリスニングの時間を減らすことが可能である。
【０００６】
この定期情報集型アプリケーションに対応したデータ収集システムとして、Power Scheduling（ＰＳ）方式のデータ収集システムが知られている（非特許文献１）。ＰＳ方式とは、送受信する期間をスケジューリングし、送受信以外の期間はＲＦ回路をＯＦＦ状態にすることにより、低消費電力化を実現するものである。
以下に、ＰＳ方式について詳しく説明する。ＰＳ方式では、セットアップステップと転送ステップの二つのフェイズが存在する。
【０００７】
先ず、セットアップステップでは、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換によって通信帯域を確保しデータを送受信する。その際に送受信したセンサノードは、データを正しく通信できたときの送受信の開始時刻を自ノードのメモリにリストとして記憶する。このときリストに記憶する開始時刻とはＲＴＳを送り始めた時刻である。
図１に、ソースノードが基地局へデータをマルチホップさせる場合に、各ノードが保持しているリストの様子を示す。このリストの各要素の左側のアルファベット（Ｔ，Ｒ）は送信（Ｔ）または受信（Ｒ）を示し、また右側の記号は通信開始時刻を示している。例えば、リストの要素にＴ，ｔＴ０とある場合、データの収集開始時刻からｔＴ０秒後に送信(Ｔransmit)するということを意味している。
【０００８】
次に、転送ステップでは、各データ収集期間のはじめに全てのセンサノードのＲＦ回路をＯＦＦ状態にする。ここで、ＲＦ回路をＯＦＦ状態にすることをスリープ状態と称する。送信予定のセンサノードは、セットアップステップで記憶したリストの送信時刻直前にＲＦ回路をＯＮ状態にし、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換することなくすぐにデータを送信する。送信ノードは送信が完了すると直ちにスリープ状態となる。また受信予定のノードも送信する場合と同様に、セットアップステップで記憶した受信時刻直前にＲＦ回路をＯＮ状態にし、受信が完了するとスリープ状態となる。
【０００９】
以上説明したように、このＰＳ方式ではデータ送受信時以外の無駄なアイドルリスニングを削減して、各センサノードは常にスリープとなることで、システム可用時間の向上を実現しているのである。
【００１０】
【非特許文献１】M. L. Sichitiu, “Cross-Layer Scheduling for Power Efficiency in Wireless Sensor Networks,” Proc. IEEE INFOCOM 2004, March 2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述したＰＳ方式は、以下の述べるような問題がある。
第１の問題は、ＰＳ方式のシステムは精度の高い時刻同期を行う必要があるという実装上の問題で、仮に外界からの干渉や同期のずれによってデータ送信に失敗した場合、他のデータ送信と衝突する可能性があるというものである。
【００１２】
また第２の問題は、各センサノードは他のセンサノードの通信スケジュールを記憶しておらず、ノイズ等の理由で送信エラーが発生した場合、エラーとなった送信データを再送することはできないという信頼性の問題がある。再送することはできない理由は、ＰＳ方式が時間管理されているため、またイベントの遅れやイベント発生間隔の変化に柔軟に対応できないことに起因する。
【００１３】
さらに第３の問題は、ＰＳ方式は各センサノードにおいてデータを個別に送信しているため、中継ノードでデータ集約（圧縮）することはできず、システムの可用時間の向上が十分でないという問題がある。同時に、データ集約するためにはセンサノードよりバッテリが多く、基地局と同じ役割をもつ特別なノードが必要となるといった問題もある。
【００１４】
上記のＰＳ方式の問題点に鑑み、本発明は、他のデータ送信と衝突する可能性を削減し、またエラーとなった送信データを再送でき、イベントの遅れやイベント発生間隔の変化に柔軟に対応できるもので、各センサノードにおいてデータ集約可能で、システムの可用時間の向上を実現し得るデータ送信スケジューリング方法およびそれを用いたセンサネットワークシステム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】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、定期情報収集型アプリケーションに対応したセンサネットワークシステムにおける各センサノードのデータ送信スケジューリング方法であって、各センサノードが自ノードの送受信イベントに加えて周辺の他ノードの送受信イベントを学習するセットアップステップと、周囲の送受信イベントの進行をトレースし、自ノードの送信タイミングを決定し、データ集約してデータを送信する転送ステップからなり、
前記セットアップステップが、ＲＦ回路をＯＮ状態にするステップと、自ノードのデータ送受信および周辺の他ノードのデータ送受信に関して、正常に通信が行われた場合に各データ送受信のイベントを時系列リストとして記憶するステップと、前記時系列リストに同一の送信元ノードと送信先ノードのイベントが存在した場合に、前記時系列リストから該イベントを削除し、前記時系列リストの最後にイベントとして記憶するステップとを備え、
前記転送ステップが、データ収集開始時にＲＦ回路をＯＦＦ状態にするステップと、前記時系列リストに基づいて、データ受信のイベント時刻直前にＲＦ回路をＯＮ状態にし、データ受信を行い、受信完了後すぐにＲＦ回路をＯＦＦにするステップと、前記時系列リストの最後に記憶されているデータ送信のイベント時刻直前にＲＦ回路をＯＮ状態にし、データ集約してデータ送信を行い、送信完了後すぐにＲＦ回路をＯＦＦにするステップとを備える構成されたことを特徴とするデータ送信スケジューリング方法である。
【００１６】
上記構成により、他のデータ送信と衝突する可能性を削減し、またエラーとなった送信データを再送でき、イベントの遅れやイベント発生間隔の変化に柔軟に対応できるもので、各センサノードにおいてデータ集約可能で、システムの可用時間の向上を実現することができる。
【００１７】
また本発明は、上記発明のデータ送信スケジューリング方法のセットアップステップおよび転送ステップにおけるデータ送受信の前に、ＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）／ＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）交換を用いて帯域を確保するステップを更に備える構成されたことを特徴とする。
【００１８】
上記ＲＴＳ／ＣＴＳ交換を用いて帯域を確保するステップを備える構成により、エラーとなった送信データを再送でき、イベントの遅れやイベント発生間隔の変化に柔軟に対応できる。
ＲＴＳ／ＣＴＳ交換するメディアアクセス制御方式であれば、例えばＩＥＥＥ８０２．１１準拠のネットワークなど様々なネットワークシステムに対して、本発明のデータ送信スケジューリング方式が適用できる。
【００１９】
また本発明は、上記発明のデータ送信スケジューリング方法のセットアップステップにおいて、各センサノードは、周期的にＲＦ回路をＯＮ状態にするステップと、データ送信する際は周期長のプリアンブル信号データを送信するステップとを更に備える構成されたことを特徴とする。
【００２０】
各センサノードは、周期的にＲＦ回路をＯＮ状態にすることで、より低消費電力化を実現できる。
【００２１】
また本発明は、上記発明のデータ送信スケジューリング方法の転送ステップにおけるデータ集約が、ヘッダ集約であることが好ましい。
ヘッダ集約して１回データ送信を行うことで、低消費電力化を図り、システムの可用時間の向上を図るのである。
なお、本発明のデータ送信スケジューリング方法の転送ステップにおけるデータ集約は、何らかの圧縮アルゴリズムを適用してデータ集約することも可能である。
【００２２】
また本発明は、上記発明のデータ送信スケジューリング方法の転送ステップのデータ送信において、前記時系列リストに記憶されたデータ送信イベント時刻になっても時系列リストにあるデータ受信イベント全てが完了していない場合に、所定時間経過後にデータ集約してデータ送信することを特徴とする。
本発明のデータ送信スケジューリング方法では、送信エラー時に再送するため、時系列リストにあるデータ受信イベント全てが完了していない場合においても、一定時間待機してデータ送信することにしたものである。
【００２３】
また本発明は、定期情報収集型アプリケーションに対応したセンサネットワークシステムにおける各センサノードにおいて、
ＲＦ回路と、前記ＲＦ回路のＯＮ／ＯＦＦ制御手段と、データ送受信のイベントを記憶する手段と、受信データをデータ集約して送信する手段とを備え、
前記データ送受信のイベントを記憶する手段は、自ノードのデータ送受信および周辺の他ノードのデータ送受信に関して、正常に通信が行われた場合に各データ送受信のイベントを時系列リストとして記憶し、
前記時系列リストに同一の送信元ノードと送信先ノードのイベントが存在した場合に、前記時系列リストから該イベントを削除し、前記時系列リストの最後にイベントとして記憶するものであり、
前記ＲＦ回路のＯＮ／ＯＦＦ制御手段は、
前記時系列リストに基づいてデータ受信イベント時刻直前にＲＦ回路をＯＮ状態にし、データ受信完了後すぐにＲＦ回路をＯＦＦにし、また、
前記時系列リストに基づいてデータ送信イベント時刻直前にＲＦ回路をＯＮ状態にし、データ送信完了後すぐにＲＦ回路をＯＦＦにするものであることを特徴とするセンサネットワークシステムである。
【００２４】
上記発明のセンサネットワークシステムにおいて、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換手段を更に備え、前記データ送受信の前に、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換を用いて帯域を確保することが好適である。
エラーとなった送信データを再送でき、イベントの遅れやイベント発生間隔の変化に柔軟に対応できるからである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のデータ送信スケジューリング方法およびそれを用いたセンサネットワークシステムによれば、他のデータ送信と衝突する可能性を削減し、またエラーとなった送信データを再送でき、イベントの遅れやイベント発生間隔の変化に柔軟に対応できるもので、各センサノードにおいてデータ集約可能で、システムの可用時間の向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明のデータ送信スケジューリング方法およびそれを用いたセンサネットワークシステムの実施例について、図面を参照しながら、セットアップステップと転送ステップに分けて詳細に説明していく。なお、以下の実施例に特に限定されるものではない。
【００２７】
１）セットアップステップ
本発明のデータ送信スケジューリング方法では、例えば、Directed Diffusion を簡略化したTiny Diffusionに沿ってデータを収集する。Tiny Diffusionは、interestと呼ばれるパケットをネットワーク全体にフラッディングし、各ノードはinterestパケットに対応したデータを基地局に向けて送信する。
なお、経路決定方法については、基地局への経路（各センサノードから見れば次ホップ）が決定できるものであればよく、経路決定アルゴリズムを自由に選定し本発明のデータ送信スケジューリング方法に用いることが可能である。本発明のデータ送信スケジューリング方法は、特にTiny Diffusionに限定されるものではない。その実施例としてTiny Diffusionを適用するものである。
以下に本発明のデータ送信スケジューリング方法での手順を説明する。
【００２８】
１）まず基地局がデータ収集の間隔と転送ステップでのデータ収集回数を報せるためのinterest パケットをネットワーク全体にフラッディングする。
ここで、interestパケットは基地局から送信ノードまでの最小ホップ数の情報を有する。１つ目のinterestパケットを受信したノードは、自身のホップ数情報をinterestパケットのホップ数＋１の値に更新し、周辺ノードへフォワードする。そして２つ目以降のinterestパケットを受信したノードは、自分の記憶しているホップ数がinterestパケットのホップ数＋１よりも大きい場合、自身のホップ数を更新し周辺ノードへフォワードする。このとき、受信ノードは最小ホップのinterestパケットを送信したノードのアドレスを記憶しておく。また最小のホップ数が更新されない場合は、そのinterestパケットはフォワードされない。
【００２９】
２）次にinterestパケットを受信したセンサノードは、interestパケットのフォワードが終わると自ノードより基地局に近いノードにセンシングしたデータを送信する。
ここで自ノードより基地局に近いノードとは、先ほど記憶した最小ホップで届いたinterestパケットの送信ノード中で一番早くinterestパケットの届いたノードとする。また自ノードより基地局から遠くにあるノードからのデータを中継する場合にも、自分のセンシングしたデータの送信先と同じノードへ送る。
【００３０】
本発明のデータ送信スケジューリング方法では、データを送受信する際に用いるメディアアクセス制御方法としてＬＰＬ（Low Power Listening）方式を用いる。ＬＰＬ方式は図２に示すように周期的にＲＦ回路を起動し、起動している短い期間だけキャリアを検知する方式である。キャリアを検知した場合はデータを受信できる状態となり、検知しなかった場合はすぐにスリープ状態となる。ＬＰＬ方式はＲＦ回路の起動時間が短いので消費電力が小さいのである。ＬＰＬ方式の場合、センサノードが送信したい場合は、周期の長さのプリアンブルを送り、目的ノードを含む周辺ノード全て、データを受信できる状態にする。
【００３１】
しかし従来のＬＰＬ方式では、プリアンブル送信後すぐにデータを送信し始めるため、隠れ端末による衝突やオーバーヒアリングの問題を回避することが困難であった。
そこで本発明のデータ送信スケジューリング方法は、帯域を確保するために、従来のＬＰＬ方式にＲＴＳ／ＣＴＳ交換の機能を加えたものを用いている。ＲＴＳ／ＣＴＳを受信した周辺ノードは、ＲＴＳ／ＣＴＳに含まれている時間分だけスリープ状態となる。これによりオーバーヒアリングの問題を回避することができ、消費電力も削減される。図３にＬＰＬ方式にＲＴＳ／ＣＴＳ交換機能を加えた場合のデータ送受信の動作タイミングチャーチを示す。
【００３２】
本発明のデータ送信スケジューリング方法では、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換を利用して送信のタイミングを決定している。受信したＲＴＳ／ＣＴＳ交換の種類・送信開始時刻・送信ノード及び受信ノードのアドレスと自ノードのデータ送信開始時刻を時間順に時系列リストに保持する。また新たに要素を時系列リストに追加する際に既に同じ要素がある場合、保存してある要素を削除し新たな要素を時系列リストの最後に加える。これは後述する転送ステップにおいて、自ノードより基地局から遠くにあるノードのデータを集約して次のノードへ送るためである。またデータ送信後はスリープとなるため、それ以降の要素は時系列リストから削除される。
【００３３】
図４は、３個のノードの場合の各ノードが持つ時系列リストの例を示している。時系列リストの各要素の一番左にあるアルファベットはＲＴＳの受信，ＣＴＳの受信，データ送信，データ受信を示している。各要素の左から２番目と３番目にある数字はそれぞれパケットの送信ノードＩＤと受信ノードＩＤを示し、一番右の数字はそのパケットの送信または受信を開始した時刻を示している。
【００３４】
例えば時系列リストの要素が「Ｒ−２−３−１５」のときは、２番ノードが３番ノードに対しデータ収集開始から１５秒後にＲＴＳパケットを送信したということを示している。この時系列リストは次のセットアップステップまで保持し続ける。
【００３５】
図４に示される３個のノードの時系列リストについて、以下に説明する。
先ず、図４の左上に示される１番ノードから図４の右の３番ノードに対して、データが送信される。これにより１番ノードの時系列リストには、「Ｓ−１−３−ｔＴ０」（１番ノードが３番ノードに対しデータ収集開始からｔＴ０秒後にデータ送信したこと）が記憶される。これと同時に、３番ノードの時系列リストには、「Ｅ−１−３−ｔＲ０」（３番ノードが１番ノードからｔＲ０秒後にデータ受信したこと）が記憶される。また、周辺ノードの２番ノードの時系列リストには、「Ｃ−１−３−ｔＴ０」（１番ノードが３番ノードに対しデータ収集開始からｔＴ０秒後にデータ送信したというＣＴＳパケットを受信したこと）が記憶される。
同様に、データ収集開始からｔＴ１秒後、ｔＴ２秒後、ｔＴ３秒後、ｔＴ４秒後と、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットのやりとり、若しくはデータ送受信が行われ、各ノードの時系列リストに記憶されている。セットアップステップでは、各ノードの時系列リストにおいて、同一の送信元ノードと送信先ノードのイベントが存在した場合は、時系列リストから該イベントを削除し、時系列リストの最後にイベントとして記憶するように編集する。
【００３６】
２）転送ステップ
次に、転送ステップについて説明する。転送ステップでは、セットアップステップで構成された時系列リストに基づいて各ノードが送信する。まず時系列リストの先頭に自ノードの送信があるノードがデータ送信を行う。データ通信の際に、送受信ノードがＲＴＳ／ＣＴＳ交換するので、ＲＴＳ／ＣＴＳを受信した周辺ノードは自分のリストを更新する。  そして更新された時系列リストの次の要素が自ノードの送信である場合、受信したＲＴＳ／ＣＴＳによるスリープの後すぐに自データの送信準備（ＲＴＳ／ＣＴＳ交換）を開始する。
【００３７】
データ送信が終了したノードは、次のデータ収集開始時までスリープ状態となる。このようにセットアップステップでデータを送信できた順番にデータを送信することで、衝突を抑制され円滑にデータを収集することができることになる。
【００３８】
また干渉や衝突などでＲＴＳ／ＣＴＳが受信できなかった場合は、時系列リストが更新されないためにいつまでもデータを送信できないといった問題が生じる。そこで、時系列リストで記憶している自分のデータを送信できた時間になってもリストが更新されない場合で、かつ、中継する全てのデータがそろっている場合は、すぐにデータを送信することにする。
【００３９】
またセットアップステップで送信した時刻になっても中継する予定のデータがそろっていない場合は、一定時間待機した後、データが全てそろっていなくてもそれまでのデータを集約し送信することにする。データがそろっていない状態で送信したノードは、さらに一定時間待ち、それでもデータが届かない場合はスリープ状態となる。
【００４０】
ＰＳ方式ではＲＴＳ／ＣＴＳ交換せずすぐにデータを送っているために、衝突回避する手段がなく再送はできないのに対し、本発明のデータ送信スケジューリング方法では、ＰＳ方式と異なり転送ステップでもＲＴＳ／ＣＴＳ交換しているために、データの衝突回避が可能なため再送することができる。
【００４１】
以下の実施例では、本発明のデータ送信スケジューリング方法についてシミュレータを用いて評価したものについて説明する。
【実施例１】
【００４２】
本発明のデータ送信スケジューリング方法についてシミュレータを用いて検証した。モデルの条件を下記表１に示す。なお、基地局はデータを１０回収集するごとにinterest パケットをフラッディングし経路を再構成するものとする。
【００４３】
【表１】
2008099074.tif 000003
【００４４】
図５に、本発明のデータ送信スケジューリング方法（図中ではProposal schedulingと表記），ＰＳ方法，スケジューリングなしの場合における時間ごとの稼動ノード数を示す。ここで、パケットのペイロードサイズは１６ｂｙｔｅｓである。図５からは、ＰＳ方式が、本発明のデータ送信スケジューリング方法を上回っている時間があることが確認できる。しかし、通常基地局周りのセンサノードが先にバッテリ切れとなることを考慮すると、最初のノードがバッテリ切れを起こすまでの時間以降は基地局にデータはほぼ届かないと考えられる。そこで本評価でのライフタイムは、最初のノードがバッテリ切れを起こすまでの時間とする。すなわち、本発明のデータ送信スケジューリング方法の場合は、図５中に矢印で示す時間となる。
【００４５】
本発明のデータ送信スケジューリング方法のライフタイム（図５中に矢印で示す時間）は、スケジューリングなしに対して約３．５倍，ＰＳ方式に対しては約２．２倍長いことが確認できる。この一番の要因として、パケットのペイロードサイズ（１６ｂｙｔｅｓ）に対してヘッダサイズ（３２ｂｙｔｅｓ）が大きくパケットの集約による消費エネルギーの削減効果が大きいためと考えられる。またスケジューリングにより送信終了後すぐにＲＦ回路の電源をＯＦＦ状態にできることもその要因の一つであると考えられる。しかしＬＰＬ方式では、常にＲＦ回路の電源をＯＮ・ＯＦＦする間欠動作しているため、スケジューリングしていない場合でもアイドル時間のほとんどはスリープ状態になっている。そのため送信終了後すぐにＲＦ回路の電源をＯＦＦ状態にする効果はデータ集約による効果ほどはないと考えられる。
【００４６】
次に、ペイロードサイズを変化させた場合の結果を図６に示す。図６から、ペイロードサイズが小さいほど、本発明のデータ送信スケジューリング方法の効果が大きいことが確認できる。またペイロードサイズが大きくなるにつれ、本発明のデータ送信スケジューリング方法とＰＳ方式との差はなくなっていることが確認できる。これはペイロードサイズが大きくなるにつれ、ヘッダ集約の効果が小さくなるからである。
しかしセンサネットワークでは、実際のセンシングしたデータのサイズは小さく、ペイロードサイズとヘッダサイズはほとんど変わらないことが多いことが想定されるため、本発明のデータ送信スケジューリング方法は有用であるといえる。
【００４７】
以上のように本発明のデータ送信スケジューリング方法は、従来のＰＳ方式との比較から、送信タイミングを制御することにより、センサネットワークシステムのライフタイム向上できることが理解できる。また、スケジューリングにデータ集約を加えることにより、従来のＰＳ方式に比べ最大で約２倍のシステム時間向上が得られることが確認でき、本発明のデータ送信スケジューリング方法の有用性が示された。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のデータ送信スケジューリング方法およびそれを用いたセンサネットワークシステムによれば、センサネットワークシステム全体の可用時間向上（低電力化）が図ることができ、センサノードの数が膨大な数に及ぶようなシステムや、広大な敷地や立ち入りの困難な場所にセンサノードを設置し使用するシステムへの利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ソースノードが基地局へデータをマルチホップさせる場合に、各ノードが保持しているリストの様子を示す。
【図２】ＬＰＬ方式におけるデータ送受信の動作タイミングチャートを示す。
【図３】ＬＰＬ方式にＲＴＳ／ＣＴＳ交換機能を加えた場合のデータ送受信の動作タイミングチャーチを示す。
【図４】３個のノードの場合の各ノードが持つ時系列リストの例を示している。
【図５】本発明のデータ送信スケジューリング方法，ＰＳ方式, スケジューリングなしの場合における時間の経過に伴う稼動ノード数を示すグラフ図。
【図６】本発明のデータ送信スケジューリング方法，ＰＳ方式, スケジューリングなしの場合におけるペイロードサイズを変化させた場合のネットワークのライフタイムを示すグラフ図。
【図７】本発明のデータ送信スケジューリング方法，ＰＳ方式におけるデータ収集率を示すグラフ図。
【符号の説明】
【００５０】
Ｗａｋｅ  起動期間(Wake-up Duration)
【図１】
2008099074.tif 000004
【図２】
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【図３】
2008099074.tif 000006
【図４】
2008099074.tif 000007
【図５】
2008099074.tif 000008
【図６】
2008099074.tif 000009
【図７】
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