(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線通信装置により構成される、マルチホップの無線ネットワークによる無線ネットワーク通信方法であって、
各前記複数の無線通信装置は、スター型ネットワークに対応する第１および第２の無線通信方式の通信が可能であり、
前記第１の無線通信方式の通信の通信速度は、前記第２の無線通信方式の通信速度よりも大きく、
前記無線ネットワークのシンクノードに至るネットワークトポロジでは、前記第１の通信方式によるリンクでは、ノード間で２ホップ伝送が行われ、かつ、前記第１の通信方式による２ホップ伝送のリンクと前記第２の通信方式によるリンクが交互に行われるように構成され、
各前記無線通信装置が、転送するデータおよび自身で発生したデータをバッファリングするステップと、
各前記無線通信装置が、前記バッファリングされたデータの内容を解析して、前記内容が所定の条件を満たす場合に各前記データの送信の優先度を高くなるように設定して、優先度の異なる複数のキューに分配するステップと、
各前記無線通信装置が、前記複数のキューの優先度に応じて、前記データを伝送するステップとを備える、無線ネットワーク通信方法。
【請求項２】
前記無線通信装置は、複数種類のセンサを搭載しており、
前記所定の条件は、所定の種類のセンサからの検知データの値が、予め設定された一定値を超えることである、請求項１記載の無線ネットワーク通信方法。
【請求項３】
前記無線通信装置は、複数種類のセンサを搭載しており、
前記所定の条件は、所定の数を超える異なる送信ノードから送信されてきた、所定の種類のセンサの検知データの値が、全て予め設定された一定値を超えることである、請求項１記載の無線ネットワーク通信方法。
【請求項４】
前記キューに分配するステップは、所定の値を超えない値のデータを所定回数連続して受信した場合、あるいは、他の所定個数を超える複数の通信ノードから届いたデータが所定の値を超えない場合は、当該データ群の優先度を、前記所定の条件を満たす場合に比較して優先度を低く設定するステップを含む、請求項２または３に記載の無線ネットワーク通信方法。
【請求項５】
各前記無線通信装置が、各前記キュー内で所定の量のデータが蓄積された場合、所定の遅延要件を充足するよう古いデータから破棄するステップをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線ネットワーク通信方法。
【請求項６】
各前記無線通信装置が、前記古いデータの破棄が発生した場合に、転送元ノードにデータの破棄頻度を通知するステップと、
前記転送元ノードの前記無線通信装置が、前記破棄頻度を通知された通知内容に応じてデータが破棄されたトラフィックの転送データを間引く処理を実行するステップとをさらに備える、請求項５記載の無線ネットワーク通信方法。
【請求項７】
各前記無線通信装置が、破棄する前記データが欠損することによって所定の許容欠損率を満たせなくなる場合は、伝送機会を確保するように当該データを優先度の高いキューへ移動するステップをさらに備える、請求項５に記載の無線ネットワーク通信方法。
【請求項８】
複数の通信ノードにより構成されるマルチホップの無線ネットワークにおいて使用される無線通信装置であって、
前記無線通信装置は、スター型ネットワークに対応する第１および第２の無線通信方式の通信が可能であり、
前記第１の無線通信方式の通信の通信速度は、前記第２の無線通信方式の通信速度よりも大きく、
前記無線ネットワークのシンクノードに至るネットワークトポロジでは、前記第１の通信方式によるリンクでは、ノード間で２ホップ伝送が行われ、かつ、前記第１の通信方式による２ホップ伝送のリンクと前記第２の通信方式によるリンクが交互に行われるように構成され、
転送するデータおよび自身で発生したデータをバッファリングするバッファ手段と、
前記バッファリングされたデータの内容を解析して、前記内容が所定の条件を満たす場合に各前記データの送信の優先度を高くなるように設定して、優先度の異なる複数のキューに分配する優先度制御手段と、
前記複数のキューの優先度に応じて、前記データを伝送する送信データ切換え手段とを備える、無線通信装置。
【請求項９】
マルチホップの無線ネットワークによる無線通信装置の演算処理装置で実行される無線通信制御プログラムであって、
前記複数の無線通信装置は、スター型ネットワークに対応する第１および第２の無線通信方式の通信が可能であり、
前記第１の無線通信方式の通信の通信速度は、前記第２の無線通信方式の通信速度よりも大きく、
前記無線ネットワークのシンクノードに至るネットワークトポロジでは、前記第１の通信方式によるリンクでは、ノード間で２ホップ伝送が行われ、かつ、前記第１の通信方式による２ホップ伝送のリンクと前記第２の通信方式によるリンクが交互に行われるように構成され、
前記無線通信装置の前記演算処理装置が、転送するデータおよび自身で発生したデータを記憶装置にバッファリングするステップと、
前記無線通信装置の前記演算処理装置が、前記バッファリングされたデータの内容を解析して、前記内容が所定の条件を満たす場合に各前記データの送信の優先度を高くなるように設定して、優先度の異なる複数のキューに分配するステップと、
各前記無線通信装置の前記演算処理装置が、前記複数のキューの優先度に応じて、前記データを伝送するステップとを、無線通信装置に実行させる、無線通信制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末間通信を実現する無線ネットワーク通信方法、無線通信端末装置および無線通信制御プログラムの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、「無線アドホックネットワーク」と呼ばれる技術が知られている。アドホックネットワークとは、無線ＬＡＮのようなアクセスポイントを必要としない、無線で接続できる端末（パソコン、携帯電話、スマートフォンなど）のみで構成されたネットワークである。
【０００３】
アドホックネットワークでは、広くコンピュータ等の無線接続に用いられているIEEE 802.11x、Bluetooth（登録商標）などの技術を用いながら多数の端末をアクセスポイントの介在なしに相互に接続する形態（マルチホップ通信）が可能である。このため、アドホックネットワークでは基地局やアクセスポイントが不要となり、このようなインフラを持たない場所で安価にネットワークを構築することができ、ある限られた域内での簡易なネットワークの構築の手段として有効である。
【０００４】
より具体的にいうと、たとえば、「スマートグリッド」技術では、通信ユニットが、家庭や工場などの電力消費地に設置されている電気使用量表示の検針器から所定時間ごとに検針計量値を取得し、電力消費地に設置されているゲートウェイユニットに送信する。ゲートウェイユニットは、各通信ユニットから検針計量値を収集し、光ファイバーなどのネットワークを介して電力会社のサーバに送信する構成などが想定されている（たとえば、特許文献１を参照）。アドホックネットワークはこの際の通信ユニットとゲートウェイユニット間の通信に利用される。
【０００５】
「無線アドホックネットワーク」は、上述のとおり、「マルチホップ無線ネットワーク」の一形態といえる。
【０００６】
このようなマルチホップ無線ネットワークの構築のための技術については、たとえば、特許文献２には、隣接ノードとして適した周辺ノードを隣接ノード情報記憶手段に登録できる、マルチホップ無線ネットワークの無線ノードについて開示がある。
【０００７】
また、非特許文献１には、無線LAN（Local Area Network）とBluetooth（登録商標）を交互に用いたマルチホップネットワークの例が開示されている。
【０００８】
この非特許文献１に開示の技術では、センシング結果（ここでは測定気圧）をルーティングメトリックに使用して、気圧が低い、あるいは、高い（メトリックの単調減少あるいは、増加）方向に自動でネットワーク構築を可能とするものである。
【０００９】
ところで、台風や豪雨に伴う大規模な土砂災害における減災対策が急務であり、二次災害防止のため捜索・救助活動や復旧作業の安全を確保するための通信システムが必要となってきている。
【００１０】
たとえば、捜索・救助活動を行う際の斜面崩壊現場の常時監視や、一次災害より河川に形成される土砂ダムの決壊監視など、このようなシステムのニーズは大きい。
【００１１】
このようなシステムでは、二次災害の予兆検出のために多地点において様々な情報を観測して分析することが不可欠であって、センサネットワークの適用が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１３−２０７４２８号公報
【特許文献２】特開２０１５‐０６５５２２号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】久米、Trono、荒川、安本、有吉、“スマートフォン内蔵センサを用いた斜面モニタリングシステムと気圧情報に基づくルーティング手法の提案”  信学技報、 MoNA2014-62、 pp. 25-30、 Jan. 2015.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記のようなセンサネットワークの構築にあたって、有線通信はケーブル敷設に難があり、ケーブル切断の怖れもある。携帯電話や衛星電話等の公衆無線通信網ではコストの問題に加え、圏外やインフラ破損時に使用不可である。
【００１５】
そこで、自営系無線通信を用いた無線センサネットワークの適用が効果的と予測される。
【００１６】
ところが、敷設したネットワークは二次災害発生時などでは、必ずしも機材を回収できない可能性があり、低コストでのシステム構築が必要となるものの、このような機材の逸失を考慮して無線センサネットワークを構築する方法については、これまで、十分な検討がされているとはいえない。
【００１７】
また、たとえば、上述した非特許文献１に記載の技術では、エリア内にアップダウンが複数存在すると途中で気圧が上下するようなルートが作れないため、シンクノードに到達できない場合が発生してしまうことから、任意の地形に対応できない。また、無線LANとBluetooth（登録商標）の伝送レートの違いを考慮していないため、Bluetooth（登録商標）リンクがボトルネックになる問題に対処できない、という問題がある。
【００１８】
また、マルチホップネットワークやメッシュネットワークのバックホール部分は通常、MAC層でのルーティングが可能であるため、単一無線システムで構築する。このような無線システムとしては下記のものがよく用いられる。
【００１９】
IEEE 802.11無線LANのアドホックモード
IEEE 802.15.4/ZigBee
しかし、低コストでのシステム構築が可能な機材として有力な候補となるスマートフォンでは、通常状態ではIEEE 802.11無線LANのアドホックモードは利用できない。また、IEEE 802.15.4やZigBeeは一般的なスマートフォンには未搭載のため、単一無線システムでのマルチホップネットワークの構築が困難である。
【００２０】
さらに、仮に、上記のような問題を解決して、スマートフォンなどの公衆無線通信端末を利用して、マルチホップネットワークを構築できたとしても、以下のような問題がある。
【００２１】
すなわち、マルチホップネットワークの通信容量は有限である一方、ネットワーク上でシンクノードに近い位置するノードでは、これより上流に位置する全センサの情報がここに集約されるので大量のデータが伝送されてくることになる。したがって、取得したセンサデータ全てを伝送できない可能性が生じる。
【００２２】
また、センサ毎あるいはセンサで取得されるデータの内容に応じて、所要ＱｏＳ（Quality of Service）は異なる。このため、センサに応じた所要ＱｏＳを満たすように通信を制御する必要があり、また、たとえば、予兆検出に直結するデータのように重要度の高いデータについては、最優先で伝送を行う必要がある。
【００２３】
さらに、単に、１つのセンサからのデータの内容だけでなく、複数センサ・複数ノードからの情報を照らし合わせて、たとえば、予兆検出に対する重要度といったデータの重要度が決まるような場合もあり得る。
【００２４】
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の無線システムを交互に利用してマルチホップネットワークを構築した場合に、データのプロパティに応じて設定されるＱｏＳ要件を充足できる、マルチホップセンサネットワークの実現することが可能な無線ネットワーク通信方法、無線通信端末装置および無線通信制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この発明の１つの局面に従うと、複数の無線通信装置により構成される、マルチホップの無線ネットワークによる無線ネットワーク通信方法であって、各前記複数の無線通信装置は、スター型ネットワークに対応する第１および第２の無線通信方式の通信が可能であり、前記第１の無線通信方式の通信の通信速度は、前記第２の無線通信方式の通信速度よりも大きく、前記無線ネットワークのシンクノードに至るネットワークトポロジでは、前記第１の通信方式によるリンクでは、ノード間で２ホップ伝送が行われ、かつ、前記第１の通信方式による２ホップ伝送のリンクと前記第２の通信方式によるリンクが交互に行われるように構成され、各前記無線通信装置が、転送するデータおよび自身で発生したデータをバッファリングするステップと、各前記無線通信装置が、前記バッファリングされたデータの内容を解析して、前記内容が所定の条件を満たす場合に各前記データの送信の優先度を高くなるように設定して、優先度の異なる複数のキューに分配するステップと、
各前記無線通信装置が、前記複数のキューの優先度に応じて、前記データを伝送するステップとを備える。
【００２７】
好ましくは、無線通信装置は、複数種類のセンサを搭載しており、所定の条件は、所定の種類のセンサからの検知データの値が、予め設定された一定値を超えることである。
【００２８】
好ましくは、無線通信装置は、複数種類のセンサを搭載しており、所定の条件は、所定の数を超える異なる送信ノードから送信されてきた、所定の種類のセンサの検知データの値が、全て予め設定された一定値を超えることである。
【００２９】
好ましくは、キューに分配するステップは、所定の値を超えない値のデータを所定回数連続して受信した場合、あるいは、他の所定個数を超える複数の通信ノードから届いたデータが所定の値を超えない場合は、当該データ群の優先度を、所定の条件を満たす場合に比較して優先度を低く設定するステップを含む。
【００３０】
好ましくは、各無線通信装置が、各キュー内で所定の量のデータが蓄積された場合、所定の遅延要件を充足するよう古いデータから破棄するステップをさらに備える。
【００３１】
好ましくは、各無線通信装置が、古いデータの破棄が発生した場合に、転送元ノードにデータの破棄頻度を通知するステップと、転送元ノードの無線通信装置が、破棄頻度を通知された通知内容に応じてデータが破棄されたトラフィックの転送データを間引く処理を実行するステップとをさらに備える。
【００３２】
好ましくは、各無線通信装置が、破棄するデータが欠損することによって所定の許容欠損率を満たせなくなる場合は、伝送機会を確保するように当該データを優先度の高いキューへ移動するステップをさらに備える。
【００３３】
この発明の他の局面に従うと、複数の通信ノードにより構成されるマルチホップの無線ネットワークにおいて使用される無線通信装置であって、前記無線通信装置は、スター型ネットワークに対応する第１および第２の無線通信方式の通信が可能であり、前記第１の無線通信方式の通信の通信速度は、前記第２の無線通信方式の通信速度よりも大きく、前記無線ネットワークのシンクノードに至るネットワークトポロジでは、前記第１の通信方式によるリンクでは、ノード間で２ホップ伝送が行われ、かつ、前記第１の通信方式による２ホップ伝送のリンクと前記第２の通信方式によるリンクが交互に行われるように構成され、転送するデータおよび自身で発生したデータをバッファリングするバッファ手段と、前記バッファリングされたデータの内容を解析して、前記内容が所定の条件を満たす場合に各前記データの送信の優先度を高くなるように設定して、優先度の異なる複数のキューに分配する優先度制御手段と、前記複数のキューの優先度に応じて、前記データを伝送する送信データ切換え手段とを備える。
【００３５】
この発明のさらに他の局面にしたがうと、マルチホップの無線ネットワークによる無線通信装置の演算処理装置で実行される無線通信制御プログラムであって、前記複数の無線通信装置は、スター型ネットワークに対応する第１および第２の無線通信方式の通信が可能であり、前記第１の無線通信方式の通信の通信速度は、前記第２の無線通信方式の通信速度よりも大きく、前記無線ネットワークのシンクノードに至るネットワークトポロジでは、前記第１の通信方式によるリンクでは、ノード間で２ホップ伝送が行われ、かつ、前記第１の通信方式による２ホップ伝送のリンクと前記第２の通信方式によるリンクが交互に行われるように構成され、前記無線通信装置の前記演算処理装置が、転送するデータおよび自身で発生したデータを記憶装置にバッファリングするステップと、前記無線通信装置の前記演算処理装置が、前記バッファリングされたデータの内容を解析して、前記内容が所定の条件を満たす場合に各前記データの送信の優先度を高くなるように設定して、優先度の異なる複数のキューに分配するステップと、各前記無線通信装置の前記演算処理装置が、前記複数のキューの優先度に応じて、前記データを伝送するステップとを、無線通信装置に実行させる。
【発明の効果】
【００３７】
この発明によれば、複数の無線システムを交互に利用してマルチホップネットワークにおいて、データのプロパティに応じて設定されるＱｏＳ要件を充足することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態のおける端末間通信を示す概念図である。
【図２】端末１０の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図３】センサデータ通信制御部５００の構成の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図４】本実施の形態の無線ネットワークの構築方法の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】暫定的ルートの構築処理およびルート情報の収集処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図４におけるステップＳ１３０およびステップＳ１４０の処理をより詳しく説明するためのフローチャートである。
【図７】ステップＳ１００８の処理について説明する概念図である。
【図８】一定時間経過後に、暫定的に繋がるルートを逐次的に構築した結果を示す図である。
【図９】ステップＳ１２０における処理を説明するための概念図である。
【図１０】図４におけるステップＳ１３０の処理を説明するための概念図である。
【図１１】上流のWi-Fi Directリンクを決定した後のリンクの状態を説明するための概念図である。
【図１２】孤立ノードに接続可能なノードに接続するようにリンクを決定した後のリンクの状態を説明するための概念図である。
【図１３】Bluetooth（登録商標）側で分岐を行うようにリンクを決定した後のリンクの状態を説明するための概念図である。
【図１４】最終的に構築されるネットワークの例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態の無線ネットワークシステムおよび無線通信装置の構成を説明する。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。
【００４０】
以下の例では、台風や豪雨に伴う大規模な土砂災害における減災対策が急務であることから、斜面崩落などの「二次災害防止のため捜索・救助活動や復旧作業の安全を確保するシステム」を例にとって説明するが、本発明は、必ずしも、このような場合に限定されるものではなく、「自営系無線通信を用いた無線ネットワーク」の構築が必要となる局面においては、より一般的に適用することが可能なものである。
【００４１】
本実施の形態で使用する用語については、以下の通りとする。
【００４２】
「シンクノード」とは、センサネットワークなどにおいて、情報を保管する機能を有するノードのことをいう。ここでは、一例として、通常のサーバ装置を想定する。そして、このようなサーバ装置は、一般的なコンピュータと同様に、演算装置、メモリ、不揮発性記憶装置、入出力装置、表示装置から構成されているものとする。
【００４３】
「第１の無線通信方式」とは、自営系無線通信の方式であって、スター型ネットワークを構築可能なものである。例としては、スマートフォンなどに標準搭載される無線ＬＡＮがある。なお、一般に市販されている、スマートフォンなどの通信端末には、無線ＬＡＮのアドホックモードは搭載されていない。
【００４４】
「第２の無線通信方式」とは、「第１の無線通信方式」と比べて通信速度の遅い自営系無線通信の方式であって、スター型ネットワークを構築可能なものである。例としては、スマートフォンなどに標準搭載されるBluetooth（登録商標）がある。
【００４５】
「グループオーナー（Group Owner）」とは、Wi-Fiアライアンスが策定した無線LAN規格の「Wi-Fi Direct」において、アクセスポイントの機能をはたす端末・機器をいう。このような機能があるために、Wi-Fi Directに準拠する端末では、それ以前の規格におけるアクセスポイントを経由せずに、直接相手の機器に接続してデータをやりとりすることができる。
（本実施の形態の無線センサネットワークの背景）
以下では、例示として、「第１の無線通信方式」としては、無線ＬＡＮであり、「第２の無線通信方式」としては、Bluetooth（登録商標）であるものとして説明をする。
【００４６】
上述したように、土砂災害の予兆検出や災害発生機構の検討には多種多様な情報の観測が必要であり、観測データの例としては、位置・加速度変動、周辺の音や地面の振動、状況撮影画像、降雨量等がある。このように観測したデータは多種多様であり、これらを所望の品質で収集するネットワークが必要になる。
【００４７】
市販のスマートフォンには多種多様なセンサと自営系通信システム、そしてバッテリが搭載されており、それ単独で比較的安価なマルチセンサプラットフォームとして活用可能である。搭載センサとしては、GPS・加速度計・マイク・カメラ等があり、自営系無線通信の搭載通信システムとしては、無線LANやBluetooth（登録商標）が想定される。
【００４８】
そこで、以下に説明するように、本実施の形態では、スマートフォンをマルチセンサ端末と通信端末の両面で活用し、無線センサネットワークを構築する。
【００４９】
さらに、人が容易に入れない場所にもネットワークを敷設することを想定すると、たとえば、本実施の形態では、複数の端末を該当地域に、ドローンなどのＵＡＶ（Unmanned aerial vehicle）で空中散布する・投げ込むなどの方法でネットワークを敷設する方式を採用する。このため、きちんとした端末配置は困難であり、自動で面的なネットワークを展開する必要がある。
【００５０】
スマートフォン搭載の無線LAN（Wi-Fi Direct）/Bluetooth（登録商標）は基本的にスター型のネットワークしか形成できないため、以下に説明するように、本実施の形態の無線センサネットワークでは、両者を交互に利用してマルチホップネットワークを実現する。
【００５１】
また、センサデータのトラフィック量と生起間隔は様々であるため、異なるデータ量（大きいもので数MB）を現実的な時間で伝送し、かつ、データのQoS要件やプロパティに応じた優先制御を実現可能な無線ネットワークトポロジを実現する。
【００５２】
また、散布する端末（たとえば、スマートフォン）の種類に依存せずに実現したいため、端末ごとに異なるＯＳに対して、共通に適用可能なアプリケーションソフトウェアとして機能を実現する必要がある。
（本実施の形態の無線センサネットワークの構築のための制約条件）
上記のような背景を踏まえて、以下に説明する実施の形態の無線ネットワークの構築にあたっては、以下の制約を考慮する。
【００５３】
１）各ノード（スマートフォン）はWi-Fi DirectとBluetooth（登録商標）を利用してマルチホップネットワークを構築する。両者はスター型ネットワークのみ構築可能で、Bluetooth（登録商標）はWi-Fi Directよりも伝送速度が一桁程度低い。
【００５４】
２）各ノードはWi-Fi Direct、Bluetooth（登録商標） のいずれにおいても、ネットワーク（Group・ピコネット）に参入しないとデータのやり取りができない。
【００５５】
３）各ノードはWi-Fi Direct、Bluetooth（登録商標） のいずれにおいても、同時に複数のネットワーク（Group・ピコネット）に参入することはできない。
【００５６】
４）Bluetooth（登録商標）で接続をしている間は、他のBluetooth（登録商標）をスキャンすることはできない。
【００５７】
以上の制約の中で、適切な効率的なネットワークの確立と、状況変化に対応したネットワーク再構築を実現する必要がある。
（実施の形態の説明）
図１は、実施の形態のおける端末間通信を示す概念図である。
【００５８】
図１においては、まずシンクノード２に対して、端末１０．１が有線ＬＡＮ等の通信速度が大きい通信装置で接続しており、端末１０．１は、無線ＬＡＮ  ＡＰ（Access Point：アクセスポイント）として機能するものとする。
【００５９】
端末１０．１に無線ＬＡＮでの接続可能な端末のうち、下流側（シンクノードに近い側）の端末１０．２および端末１０．４は、無線ＬＡＮで端末１０．１に接続している。端末１０．２および端末１０．４は、通常の無線ＬＡＮ端末（ＳＴＡ：Station）となる。
【００６０】
端末１０．２は、端末１０．３と、端末１０．４は、端末１０．５と、それぞれ、Bluetooth（登録商標）により接続される。この場合、シンクノードに近い側の端末１０．２と１０．４は、Bluetooth（登録商標）のピコネットにおけるマスター（ＭＡＳＴＥＲ）端末（スター型ネットワークにおいて中心となる機器）となる。
【００６１】
端末１０．６と端末１０．７は、それぞれ、Wi-Fi Directにおけるグループオーナー（スター型ネットワークにおいて中心となる機器）となる。
【００６２】
端末１０．６に対して、端末１０．５、端末１０．１０、端末１０．１１がスター型トポロジで接続し、端末１０．７に対して、端末１０．３、端末１０．８、端末１０．９がスター型トポロジで接続する。したがって、たとえば、端末１０．５から見ると、端末１０．１０は、無線ＬＡＮにより２ホップで接続されていることになる。
【００６３】
（ルート構築方法の原則）
以下では、図１に示したような無線ネットワークを、自律的に構築する方法を説明する前提として、ルート構築方法の原則について説明する。
【００６４】
Ｐ１）低速なBluetooth（登録商標）リンクによるボトルネックを軽減するため、可能な限り複数のBluetooth（登録商標）リンクを並行利用できるようにWi-Fi Direct側でルートの分岐を行う。
【００６５】
Ｐ２）Wi-Fi Direct側はスター型ネットワークが構築できることを生かして２ホップ伝送を行い、Bluetooth（登録商標）リンクの使用回数を削減する。
【００６６】
Ｐ３）ノード設置当初は全体のトポロジが不明なため、各リンクでどちらのシステムを使用すれば良いかが分からない。そこで、全ノードが接続可能なリンクを一時的に構築してネットワークトポロジを把握し、より効率的な接続関係を決定してネットワークを再構築する。
【００６７】
Ｐ４）土砂崩れによるセンサの移動や中継ノードのバッテリ切れ等によりリンクが切断した際に、周囲のノードの接続状況を変更することなくネットワークに復帰できるよう、各上流ノードに対してバックアップの接続先をルート構築時に設定する。バックアップ用接続先の決定に際しては、多数のノードに接続可能であることは、伝搬的に良い場所に位置していると考えられるため、接続可能なノード数を考慮する。
【００６８】
Ｐ５）前項における接続先変更で十分にネットワーク機能が回復しない場合は、ネットワーク全体の再構築を行う。ネットワーク再構築のトリガは通信状況やノード位置の変化を検出することにより発生する。また、トリガ報知の確実性向上に向けて、無線通信のみならず、無線よりも長い距離を伝達できる可能性がある音声等も利用してトリガ報知を行う。
（ハードウェア構成）
図２は、端末１０の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００６９】
なお、端末１０．１〜１０．ｎを総称するときには、端末１０と呼ぶものとする。
【００７０】
端末１０において、無線送受信部１１０は、アンテナ１００．１〜１００．３を介して、無線での送受信を行う。無線送受信部１１０は、複数の周波数に対応して、それぞれアンテナ１００．１〜１００．３を介して通信する、複数の無線方式にそれぞれ対応した送受信部１１０．１〜１１０．３を含む。
【００７１】
ここで、複数の無線帯域に対応した無線方式としては、特に限定されないが、たとえば、送受信部１１０．１は、携帯電話網の通信方式であるＬＴＥ（Long Term Evolution）方式に対応し、高速無線送受信部１１０．２は、高速の自営系無線通信（第１の無線通信方式）である無線ＬＡＮのＷｉ‐Ｆｉ方式に対応し、低速無線送受信部１１０．３は、低速の自営系無線通信（第２の無線通信方式）であるBluetooth（登録商標）方式に対応するものとする。
【００７２】
制御メッセージ生成部２００は、後に説明するような制御メッセージ(要求や応答)を生成したり、受信した信号からのメッセージの抽出を実行する。
【００７３】
接続可能ノード情報管理部３００は、自身と無線ＬＡＮまたはBluetooth（登録商標）により、それぞれ接続可能な端末をサーチした結果である接続可能ノード情報を管理する。
【００７４】
ルート情報管理部３１０は、リンクが構築された際に自身の接続するリンクについてのルート情報を格納する。
【００７５】
接続先変更候補情報管理部４００は、現在接続中のリンクの切断が生じた際に、他に変更可能な端末の候補に関する接続先変更候補情報を管理する。
【００７６】
センサデータ通信制御部５００は、自身のセンサ６００からの検知データおよび中継されてきた他の通信ノードのセンサからの検知データについて、その内容を解析して、優先度を決定し、決定された優先度で、次のノードで、検知データを伝送する処理を行う。
【００７７】
ユーザデータ生成部７００は、現在実行中のアプリケーションプログラムに基づき、制御メッセージ以外の通信データ、たとえば、データ通信実行中における通信データや、通話中における音声データなどを送受信する。
【００７８】
メモリ８００は、各部の動作を実現するためのプログラムを格納したり、各部が動作する際に受信あるいは生成されたデータを格納したり、データの一時保存のための機能をはたす。
【００７９】
制御メッセージ送受信部２００、接続可能ノード情報管理部３００、ルート情報管理部３１０、接続先変更候補情報管理部４００、センサデータ通信制御部５００およびユーザデータ生成部７００の各機能は、メモリ８００などの記憶装置に格納されたプログラムに基づいて、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはアプリケーションプロセッサと呼ばれる演算処理装置がこのプログラムを実行することにより、実現される。
【００８０】
また、センサ６００は、端末１０の位置の測位センサ（ＧＰＳなどの測位装置）、加速度センサ、温度計、カメラ、マイクなど、端末１０自身またはその周囲の状況を検知するセンサの少なくとも１つを含む計測器であり、計測結果を、シンクノード２に対して検知情報として通知する。
（センサデータ通信制御部５００の構成）
図１のように構成されたマルチホップネットワークの伝送容量は有限であるため、斜面崩落予兆検出を適切に行うには必要な情報を十分な通信品質で収集できるよう、優先制御や帯域制御機構を行う必要がある。
【００８１】
従来のIEEE 802.11e 無線LAN ではＱｏＳ制御機構としてEnhanced Distributed Channel Access（EDCA）が設けられている。
【００８２】
ＥＤＣＡでは、ＭＡＣ（media access control）層においてバックオフ設定（優先度設定）の異なる複数のキューを設け、ＩＰヘッダ内のＴＯＳ（Type of Servies）フィールドの値等に応じてデータを入力するキューを選択することにより、ＱｏＳ制御を行うものである。このような従来の構成では、一般的に，ＴＯＳフィールドは通信サービス（データフロー）単位で設定される。
【００８３】
これに対して、本実施の形態のように、地滑り発生等の緊急事態の発生を示すようなデータが生成された場合に、これを優先して伝送するには、伝送・転送される情報のプロパティ（検知したセンサの種類、検知されたデータの内容により認識される重要度）やコンテキスト（他のセンサから取得されたデータとの関係において認識される重要度）に応じて優先度を設定する機構が別途必要となる。
【００８４】
また、そもそも、本実施の形態で説明に利用しているBluetooth（登録商標）についてはそれ自体で優先制御機能を有していない。
【００８５】
そこで、本実施の形態の無線センサネットワークでは、無線ＬＡＮとBluetooth（登録商標）との両無線方式にわたって、このような優先制御・帯域制御を統一的に行うため、端末１０上で動作するアプリケーションレベルでこれらの機能を構築する。
【００８６】
図３は、このような優先制御・帯域制御の機能を実現するためのセンサデータ通信制御部５００の構成の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００８７】
具体的には、優先制御・帯域制御アプリケーションとして下記のような処理の実施を想定する。
【００８８】
まず、センサパケット生成部５０２は、センサ６００から取得したデータに対して、ＩＰヘッダ内のＴＯＳフィールド等を活用してセンサに応じた検知データの優先度を示すフラグを付加する。
【００８９】
受信バッファ部５１０は、上述のように自ノードで取得したデータと中継データを一旦蓄積する。中継データについては、自ノードが他ノードと高速無線送受信部１１０．２または低速無線送受信部１１０．３のいずれにより、送信または受信する設定となっているかに応じて、切替部１１２により設定された高速無線送受信部１１０．２または低速無線送受信部１１０．３の無線通信法により中継処理がされる。図３においては、一例として、切替部１１２により、受信は高速無線送受信部１１０．２により実行され、送信は、低速無線送受信部１１０．３により実行される。
【００９０】
受信バッファ部５１０に格納されたデータ（通信パケット）に対して、優先度制御部５１２は、そのデータが取得されたセンサの種類やセンサにより検知されたデータの内容に対して、フィルタリングを行い、緊急イベントの発生有無を分析する。
【００９１】
ここで、緊急イベントの発生とは、たとえば、以下のような条件が満たされることをいう。
【００９２】
１）所定の種類の１つのセンサ（たとえば、加速度センサ）からの検知データ（たとえば、加速度値データ）の値が、予め設定された一定値を超えている場合
２）所定の数を超える異なる送信ノードから送信されてきた、所定の種類のセンサ（たとえば、加速度センサ）の検知データ（たとえば、加速度値データ）の値が、全て予め設定された一定値を超えている場合。
【００９３】
少なくとも、上記２）のように、複数個の異なる送信ノードからのデータが、全て一定値を超えることを要件とすることにより、端末の偶発的な移動等により生じた検知データを緊急イベントであると、誤認識することを抑制できる。
【００９４】
優先度制御部５１２は、緊急イベントの発生を示すデータが存在する場合は、それらの通信パケットの優先度を「最優先」に変更する。
【００９５】
優先度制御部５１２は、優先度の異なる複数のキュー５２０．１〜５２０．３に対して、優先度に応じて、送信パケットを割り振る。ここでは、例示として、キューの個数は、３個とし、キューに応じて端末１０内の記憶装置において記憶領域が設定されているものとする。キュー５２０．１、キュー５２０．２、キュー５２０．３は、それぞれ、「最優先」「中優先」「低優先」との優先度に対応しているものとする。ただし、キューの個数は、３個に限定されるものではなく、一般に優先度の異なる複数個のキューが設けられる構成であればよい。
【００９６】
なお、上述のように、優先度を上げる（中優先から最優先に上げる）場合だけではなく、たとえば、以下のような条件が満たされる場合は、優先度制御部５１２は、そのようなデータについては、優先度を下げる（中優先から低優先に下げる）処理を行う。
【００９７】
３）所定の種類のセンサの検知データの値が、所定回数連続して所定の値を超えないものとして受信された場合、あるいは、複数個の異なる通信ノードから所定の値を超えない検知データの値が届いた場合。
【００９８】
このような場合には、そのようなデータ群については、「重要度の低いデータである」と判断し、優先度を下げることになる。
【００９９】
送信データ切替部５３０は、優先度の高いキューから順に、キューに蓄積したデータを、高速無線送受信部１１０．２または低速無線送受信部１１０．３を介して、下流リンクに使用する無線デバイスへ伝送する。
【０１００】
キュー監視部５２２は、各キュー５２０．１〜５２０．３内で所定の量のデータが蓄積されたらトラフィックが過剰であると判断し、所定の遅延要件を充足するよう古いデータから破棄する。ただし、当該データが欠損することによって所定の許容欠損率を満たせなくなる場合は、伝送機会を確保するために当該データを優先度の高いキューへ移動する。
【０１０１】
なお、キュー監視部５２２は、転送データの破棄が発生した場合は、転送元にデータの破棄頻度を通知する構成としてもよい。破棄頻度を通知された転送元は、通知内容に応じてデータが破棄されたトラフィックの伝送・転送データを間引く処理を行う。
【０１０２】
以上のような構成とすることで、斜面崩落予兆検出などのように緊急に通知するべきセンサデータの収集をする機能を実現するのに必要な情報を、図１に示したような無線センサネットワークを介して、安定して収集できる。
【０１０３】
また、以上の説明において、通信パケット内のデータの内容を解析することで、その通信ノードからのデータ送信の優先度を変更する処理、および転送データの破棄頻度を転送元に通知し、破棄頻度を通知された転送元が通知内容に応じてデータが破棄されたトラフィックの伝送・転送データを間引く処理については、「第１の無線通信方式」と「第２の無線通信方式」とを混在させる無線ネットワークだけでなく、より一般的に、マルチホップの無線ネットワークであれば、適用可能なものである。すなわち、たとえば、一般的なマルチホップの無線ネットワークを利用して、無線センサネットワークからのデータをシンクノードに収集するような場合にも、上記のような優先制御・帯域制御をアプリケーションレベルで実行することにより、検知されたデータを、安定して収集することが可能となる。
（無線ネットワークの構築方法）
以下では、図１に示したような無線ネットワークの構築方法について、説明する。
【０１０４】
図４は、本実施の形態の無線ネットワークの構築方法の流れを説明するためのフローチャートである。
【０１０５】
図４の処理は、主として、シンクノード２および各端末の図２における制御メッセージ送受信部２００の制御により実行される。
【０１０６】
図４を参照して、まず、対象となる端末１０．１〜１０．ｎは、自律的に、シンクノードからWi-FiとBluetooth（登録商標）を１ホップずつ交互に使用して、暫定的に繋がるルートを逐次的に構築する（Ｓ１００）。この過程において、各端末は、接続可能ノード情報も取得する。この手続きについては後述する。
【０１０７】
次に、端末１０．１〜１０．ｎは、暫定的に構築されたルート情報をシンクノード２に通知する（Ｓ１１０）。
【０１０８】
さらに、端末１０．１〜１０．ｎは、接続可能ノード情報をシンクノード２に通知する。
【０１０９】
シンクノード２は、収集した接続可能ノード情報に基づき、まず、シンクノードに接続される無線ＬＡＮ  ＡＰを、より効率的なネットワーク構成となるように再選択する（Ｓ１２０）。この手続きについては後述する。
【０１１０】
シンクノード２は、可能な限り異なるBluetooth（登録商標）リンクを経由する並行ルートを構築する（Ｓ１３０）。そして、このような並行ルートが最も多くなるように、上流側のWi-Fi Directについてのグループオーナーを選定する。ここで、下流リンクが無線LAN（またはWi-Fi Direct）の端末に対する上流のBluetooth（登録商標）リンク、ならびに下流リンクがBluetooth（登録商標）であるノードに対して上流のWi-Fi Directリンクを決定することになる。
【０１１１】
続いて、シンクノード２は、選定したGroup Ownerに対する上流のWi-Fi Directリンクを決定するなど、ネットワークを最適化するための接続情報が確定したら、結果を反映する処理を行う（Ｓ１４０）。
【０１１２】
また、シンクノード２および端末１０．１〜１０．ｎは後述する手続きにより、ルート再構築が必要であるかを判断し、必要であれば（Ｓ１５０でＹ）、リンク切断に対する対応処理を実行し（Ｓ１６０）、さらに、必要であればリンク再構築処理を実行する（Ｓ１７０）。
【０１１３】
一方、シンクノード２は、端末１０．１〜１０．ｎについて、ルート再構築が必要でないと判断する場合（Ｓ１５０でＮ）、待機状態となる。
（暫定的ルートの構築処理）
次に、ステップＳ１００およびＳ１１０における暫定的ルートの構築処理およびルート情報の収集処理をより詳しく説明する。
【０１１４】
図５は、暫定的ルートの構築処理およびルート情報の収集処理を説明するためのフローチャートである。
【０１１５】
「暫定的ルートの構築処理」は、シンクノードからWi-FiとBluetooth（登録商標）を1ホップずつ交互に使用して、「暫定的に繋がるルート」を逐次的に構築する処理である。
【０１１６】
図５を参照して、端末１０．１〜１０．ｎの各々は、各ノードでシンクノードに接続されたアクセスポイント（ＡＰ）が検出可能かどうかを確認し、検出されたら受信信号強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）が最大のＡＰに接続する。一方で、端末１０．１〜１０．ｎの各々は、一定時間、ＡＰが見えなければWi-Fi Directをonにする（Ｓ１０００）。
【０１１７】
続いて、端末１０．１〜１０．ｎの各々は、Bluetooth（登録商標）をonにする（Ｓ１００２）。
【０１１８】
さらに、端末１０．１〜１０．ｎの各々は、Wi-Fi DirectとBluetooth（登録商標）で接続可能ノードを探索して結果を、接続可能ノード情報管理部３００に保存し、それぞれ接続待ち状態となる（Ｓ１００４）。
【０１１９】
次に、端末１０．１〜１０．ｎの各々は、下流（シンクノードに近い側）リンクが無線LANのノードは、Bluetooth（登録商標）で接続可能なノード（ただしルートに組み込まれていないもの）のうち１つ選択して接続するように制御する。このようなノードの選択は、ランダムに１つを選択するものであってもよいし、もしもRSSIが計測できる場合には、RSSIが最大のものに接続する構成とすることができる（Ｓ１００６）。
【０１２０】
さらに、端末１０．１〜１０．ｎの各々において、下流リンクがBluetooth（登録商標）であるノードは、自身がGroup OwnerとなりWi-Fi Directで接続可能なノードをGroup（通常の無線LANでのBSSに相当）に招待する。招待されたノードはGroupをランダムに選択して接続する（Ｓ１００８）。なお、このGroupの選択については、もしもRSSIが計測できる場合は、RSSIが最大のGroupに接続する構成とすることもできる。
【０１２１】
図７は、このようなステップＳ１００８の処理について説明する概念図である。
【０１２２】
図７においては、シンクノードと接続する無線ＬＡＮアクセスポイントとして機能する端末を、ＷＬＡＮＡＰ１、ＷＬＡＮＡＰ２…で表し、それ以外の端末を、端末ＳＰ１〜ＳＰ２０等で表すものとする。
【０１２３】
また、太線の実線は、Wi-Fi Directを含めた無線ＬＡＮにより接続されているリンクを、太線の点線は、Wi-Fi Directにより接続可能なリンクを、細線の実線は、Bluetooth（登録商標）により接続されているリンクを、細線の点線は、Bluetooth（登録商標）により接続可能なリンクをそれぞれ示す。
【０１２４】
また、黒に白抜き文字で表される端末は、Wi-Fi Directにおけるグループオーナーを示す。
【０１２５】
図７を参照して、シンクノードと、端末ＷＬＡＮＡＰ１と端末ＷＬＡＮＡＰ２とは、有線ＬＡＮ等の通信速度が大きい通信装置により接続し、これらは通常のアクセスポイントとして動作する。
【０１２６】
これは、シンクノードに直接接続するノードは、最終的に、全てのノードからのデータが通過することになるリンクであるので、通信速度が大きいことが望ましいからである。
【０１２７】
端末ＷＬＡＮＡＰ１と端末ＳＰ１および端末ＳＰ２は、通常の無線ＬＡＮにより接続されており、端末ＷＬＡＮＡＰ２と端末ＳＰ３および端末ＳＰ４は、通常の無線ＬＡＮにより接続されている。
【０１２８】
端末ＷＬＡＮＡＰ１と端末ＷＬＡＮＡＰ２とは、上述のとおり、無線ＬＡＮアクセスポイントであり、無線ＬＡＮの方が、通信速度が大きいため、端末ＳＰ１〜ＳＰ４のように、無線ＬＡＮアクセスポイントに接続する端末は、無線ＬＡＮによるリンクであることが望ましい。そこで、ステップＳ１０００の処理に従って、端末ＷＬＡＮＡＰ１と端末ＷＬＡＮＡＰ２と、端末ＳＰ１〜ＳＰ４とが、図７のように接続される。
【０１２９】
上述のとおり、「暫定的ルートの構築処理」は、シンクノードからWi-FiとBluetooth（登録商標）を１ホップずつ交互に使用して、「暫定的に繋がるルート」を逐次的に構築する処理であるので、端末ＳＰ１〜ＳＰ４は、より上流側の端末と接続するには、ステップＳ１００６のとおり、Bluetooth（登録商標）を使用することになる。
【０１３０】
そこで、図７においては、端末ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４は、それぞれ、端末ＳＰ５，ＳＰ７，ＳＰ８，ＳＰ９と接続する。
【０１３１】
次に、ステップＳ１０００８の手続きに従って、下流リンクがBluetooth（登録商標）であるノード（端末ＳＰ５，ＳＰ７，ＳＰ８，ＳＰ９）は、それぞれ、自身がGroup OwnerとなりWi-Fi Directで接続可能なノードをGroup（通常の無線LANでのBSSに相当）に招待する。招待されたノード（図７では、端末ＳＰ６，１０，１１，１２，１３，１４，１５）はGroupをランダムに選択して接続する。
【０１３２】
したがって、ステップＳ１０００〜Ｓ１００８までの処理により、図７に示されるようなリンクが構築されることになる。
【０１３３】
再び、図５に戻って、端末１０．１〜１０．ｎの各々において、下流リンクが確立されたノードは、下位のノードからシンクノードまでのルート情報を取得し、確立した下位リンク情報をルート情報としてルート情報管理部３１０に追加する。また、端末１０．１〜１０．ｎの各々は、ステップＳ１００４で取得したノード探索結果を接続可能ノード情報としてシンクノード２に通知する（Ｓ１０１０）。
【０１３４】
端末１０．１〜１０．ｎの各々は、予め定められた一定時間が経過していなければ（Ｓ１０１２でＮ）、処理をステップＳ１００６に復帰させる。
【０１３５】
図８は、このようにして、一定時間経過後に、暫定的に繋がるルートを逐次的に構築した結果を示す図である。
【０１３６】
図８においても、図７と同様に、端末およびリンクの表現をしているものとする。
【０１３７】
図８に示すように、全ての端末について、シンクノードからWi-FiとBluetooth（登録商標）を１ホップずつ交互に使用して、「暫定的に繋がるルート」が逐次的に構築されていることがわかる。
【０１３８】
一方で、端末１０．１〜１０．ｎの各々は、一定時間が経過していれば（Ｓ１０１２でＹ）、処理をステップＳ１２０に進めることをシンクノード２に通知する。
【０１３９】
（ステップＳ１２０での動作）
次に、ステップＳ１２０でのシンクノード２の処理については、さらに詳しく説明する。
【０１４０】
図９は、ステップＳ１２０における処理を説明するための概念図である。
【０１４１】
図９においても、図７と同様に、端末およびリンクの表現をしているものとする。
【０１４２】
ステップ１２０では、上述の通り、シンクノード２は、収集した接続可能ノード情報に基づき、まず、シンクノードに接続される無線ＬＡＮ  ＡＰを、より効率的なネットワーク構成となるように再選択する。
【０１４３】
より具体的には、図９に示されるように、シンクノード２に接続されている無線ＬＡＮ  ＡＰに接続可能なノード（端末ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４）について、各ＡＰでのRSSIから使用可能伝送レートＲを推測する．このような推測処理は、たとえば、端末ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４がそれぞれ推測し、その結果をシンクノードに通知する構成とすることができる。そして、たとえば、シンクノード２が、各ＡＰにおいて接続するノードに対する１／Ｒの総和をとり、この最大値が最小となるよう各無線ＬＡＮ  ＡＰに接するノードを決定して、端末ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４に通知する。
【０１４４】
ここで、無線ＬＡＮ  ＡＰにおける負荷分散のため．各端末はいずれかのＡＰに接続するものとする。
【０１４５】
図９において、たとえば、端末ＳＰ２は、ＷＬＡＮＡＰ２よりもＷＬＡＮＡＰ１に接続する方が、各ＡＰにおける１／Ｒの総和が小さくなるため、図９に太線の実線で示されるようなリンクが決定される。
（ステップＳ１３０での動作）
図１０は、図４におけるステップＳ１３０の処理を説明するための概念図である。
【０１４６】
図１０においても、図７と同様に、端末およびリンクの表現をしているものとする。
【０１４７】
ステップＳ１３０の処理は、低速なBluetooth（登録商標）リンクによるボトルネックを減らすために、可能な限り異なるBluetooth（登録商標）リンクを経由する並行ルートを構築する手続きである。
【０１４８】
図１０を参照して、シンクノード２は、下流リンクが無線LAN（またはWi-Fi Direct）の端末に対する上流のBluetooth（登録商標）リンク、ならびに下流リンクがBluetooth（登録商標）であるノードに対して上流のWi-Fi Directリンクを決定する。なお、リンク切断時の再接続を容易にするために、Bluetooth（登録商標）では下流ノードをMasterとするものとする。
【０１４９】
このようなリンクの決定は、たとえば、シンクノードが以下のような計算を実行して決定するものとする。
【０１５０】
リンク決定に際しては、上流に向けて「無線ＬＡＮ（Wi-Fi Direct）−Bluetooth（登録商標）−Wi-Fi Direct」というリンクを利用することにより同一ノードに複数の経路で到達できるルートができる限り多く発生するように、Bluetooth（登録商標）とWi-Fi Directの上流ノード（Group Owner）を選択する。
【０１５１】
その際、各Group Owner候補ノードとして「無線LAN（Wi-Fi Direct）−Bluetooth（登録商標）−Wi-Fi Direct」となる並行ルートが最大となるノードを選定する。
【０１５２】
これは、Bluetooth（登録商標）を用いた並行ルートを数多く形成することにより、Bluetooth（登録商標）リンクによるボトルネックを可能な限り解消するためである。
【０１５３】
なお、シンクノードは、並行ルート数が同数となる場合は以下の条件を考慮して各Group Ownerを選定するものとする。
【０１５４】
すなわち、シンクノード２は、Bluetooth（登録商標）を用いた並行ルートを数多く形成することにより、Bluetooth（登録商標）リンクによるボトルネックを可能な限り解消するように選定を行う。
【０１５５】
１）各Group Ownerの使用chがばらける（チャンネル間の負荷分散のため）
２）各Group Ownerから見てさらに上流のWi-Fi Directノード数が多くかつ均等になる（接続性確保と負荷分散のため）
図１０について、より具体的に状況を説明すると、以下のとおりである。
【０１５６】
「ＷｉＦｉ接続（無線ＬＡＮ）−Bluetooth（登録商標）−ＷｉＦｉ接続」で並行ルートを構成する場合を仮想的に、想定してみると以下のようになる。
【０１５７】
ステップ１２０までで、端末ＷＬＡＮＡＰ１と端末ＳＰ１およびＳＰ２が無線ＬＡＮで接続し、端末ＷＬＡＮＡＰ２と端末ＳＰ３およびＳＰ４が無線ＬＡＮで接続することが決定されている。したがって、端末ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４は、接続可能ノードとは、Bluetooth（登録商標）を介して接続することになる。
【０１５８】
「ＷｉＦｉ接続（無線ＬＡＮ）−Bluetooth（登録商標）−ＷｉＦｉ接続」とのリンクにより、端末ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４と接続する可能性があるのは、接続可能ノード情報によれば、端末ＳＰ５，ＳＰ６，ＳＰ７，ＳＰ８，ＳＰ９，ＳＰ１０，ＳＰ１１，ＳＰ１２，ＳＰ１３，ＳＰ１４，ＳＰ１５である。
【０１５９】
下流側から見た時に、「ＷｉＦｉ接続（無線ＬＡＮ）−Bluetooth（登録商標）−ＷｉＦｉ接続」とのリンクにより、Bluetooth（登録商標）による並行ルートが、２経路同時にできるのは端末ＳＰ６およびＳＰ９をＷｉＦｉ接続の上流ノードにした場合（ＷＬＡＮＡＰ１−ＳＰ１−ＳＰ５−ＳＰ６／ＷＬＡＮＡＰ１−ＳＰ２−ＳＰ７−ＳＰ６の並行ルートとＷＬＡＮＡＰ２−ＳＰ３−ＳＰ８−ＳＰ９／ＷＬＡＮＡＰ２−ＳＰ４−ＳＰ１０−ＳＰ９の並行ルート）、および端末ＳＰ１２およびＳＰ１４をＷｉＦｉ接続の上流ノードにした場合（ＷＬＡＮＡＰ１−ＳＰ１−ＳＰ６−ＳＰ１２／ＷＬＡＮＡＰ１−ＳＰ２−ＳＰ７−ＳＰ１２の並行ルートとＷＬＡＮＡＰ２−ＳＰ３−ＳＰ８−ＳＰ１４／ＷＬＡＮＡＰ２−ＳＰ４−ＳＰ９−ＳＰ１４の並行ルート）の２通りがある。これらにおいて、端末ＳＰ６からのWi-Fi上流ノードは端末ＳＰ１１，ＳＰ１２であり、端末ＳＰ９からのWi-Fi上流ノードは端末ＳＰ１４，ＳＰ１５である。一方、端末ＳＰ１２からのWi-Fi上流ノードは、端末ＳＰ１１，ＳＰ１３，ＳＰ１７、端末ＳＰ１４からのWi-Fi上流ノードは端末ＳＰ１５，ＳＰ１８，ＳＰ１９と数が多いため、シンクノードは、端末ＳＰ１２と端末ＳＰ１４をグループオーナー（Group Owner）として選定し、そこに至る到達するBluetooth（登録商標）リンクとWi-Fi Directリンクを決定する。
【０１６０】
図６は、図４におけるステップＳ１３０およびステップＳ１４０の処理をより詳しく説明するためのフローチャートである。
【０１６１】
図６を参照して、シンクノードは、選定したGroup Ownerに対する上流のWi-Fi Directリンクを決定する（Ｓ１４０２）。接続関係は、ステップＳ１３０におけるGroup Ownerの選定結果に基づく。
【０１６２】
図１１は、このようにして、上流のWi-Fi Directリンクを決定した後のリンクの状態を説明するための概念図である。
【０１６３】
図１１においても、図７と同様に、端末およびリンクの表現をしているものとする。
【０１６４】
図６に戻って、続いて、シンクノードは、孤立ノードが発生する場合は接続可能なノードに接続するよう、必要に応じて分岐を行って、リンクを決定する（Ｓ１４０４）。
【０１６５】
図１２は、孤立ノードに接続可能なノードに接続するようにリンクを決定した後のリンクの状態を説明するための概念図である。
【０１６６】
図１２においても、図７と同様に、端末およびリンクの表現をしているものとする。
【０１６７】
図６にもどって、全てのノードのリンクが決定していなければ（Ｓ１４０６でＮ）、シンクノード２は、処理をステップ１３０に復帰させる。
【０１６８】
全てのノードのリンクが決定していれば（Ｓ１４０６でＹ）、シンクノードは、処理をステップ１４０８に進める。
【０１６９】
続いて、シンクノードは、Bluetooth（登録商標）側で分岐を行うことにより２ホップ以上ホップ数が削減可能なルートの存在を確認する。そのようなルートが存在する場合はBluetooth（登録商標）側で分岐するルートに変更する（Ｓ１４０８）。すなわち、遠回りなルートを経由することによるリソースの無駄遣いを回避するためである。
【０１７０】
図１３は、Bluetooth（登録商標）側で分岐を行うようにリンクを決定した後のリンクの状態を説明するための概念図である。
【０１７１】
図１３においても、図７と同様に、端末およびリンクの表現をしているものとする。
【０１７２】
図６にもどって、シンクノードは、決定した接続情報に基づき、各上流ノードにおける接続先変更候補を決定する（Ｓ１４１０）。接続先変更候補の決定の詳細については、後述する。
【０１７３】
さらに、シンクノード２は、決定した接続情報ならびに接続先変更候補情報を全ノードに展開（通知）する。各ノードは、接続先変更候補情報を接続先変更候補情報管理部４００に格納するとともに、このような接続情報の通知にしたがって、リンクを形成し、無線ネットワークを構成する。
【０１７４】
シンクノード２は、その後、処理をステップＳ１５０へ進める。
【０１７５】
図１４は、最終的に構築されるネットワークの例を示す概念図である。
【０１７６】
図１４においても、図７と同様に、端末およびリンクの表現をしているものとする。
（接続先変更候補の決定）
以下では、ステップＳ１４１０における接続先変更候補の決定の処理について、説明する。
【０１７７】
すなわち、シンクノード２は、リンク切断が発生することを想定し、上流ノード側の接続先変更候補（下流ノード）を以下のように決定して、ノードに通知する。
【０１７８】
１）上流ノードがWi-Fi DirectのGroup Ownerの場合
下流リンクが１つでも生きている場合は、それらを引き続き使用する。すなわち、新たな接続先追加は行わない。
【０１７９】
一方、下流リンクが全て切断された場合はGroupを解消し、他のGroup Ownerを接続先変更候補とする。
【０１８０】
２）上流ノードが１）以外の場合
Bluetooth（登録商標）（またはWi-Fi Direct）の場合は、それまでの接続先以外のMasterノード（Group Owner）を接続先変更候補とする。
【０１８１】
上記１）２）のいずれの場合も、接続先の優先順位は接続可能な下流ノードの中から以下に基づき決定される。
【０１８２】
ｉ）シンクノードへ向かう下流側のホップ数がより少ないノード（無線リソースの消費が少なくなるため）を優先する。
【０１８３】
ｉｉ）接続可能なノード数がより多いノードを優先する。このようなノードは伝搬環境が良好であり、リンクの安定性が高いと考えられるためである。
【０１８４】
ｉｉｉ）受信電力がより大きい（伝搬損がより小さい）ノードを優先する。より高い伝送レートが利用可能であり、ホップ当たりの無線リソースの消費が少なくなるためである。
【０１８５】
なお、ｉ）〜ｉｉｉ）のいずれを優先するかは、事前の設定によるものとし、上記のｉ）〜ｉｉｉ）の順序に限定されるものではない。
（ルート再構築の処理）
以下では、ステップＳ１５０〜Ｓ１７０における「ルート再構築」の処理について説明する。
【０１８６】
まず、ステップＳ１５０において、ネットワーク再構築が必要となるイベントについて説明する。
【０１８７】
端末あるいはシンクノードは以下のような状況を検出すると、ネットワーク再構築トリガを発生する。トリガ発生の条件としては、これらの場合のうちいずれかの条件を個別にあるいは組合せてもよい。
【０１８８】
１）端末あるいはシンクノードが、ノードの位置変動または加速度の変動を検出した場合（一定以上の位置変動あるいは加速度変動を観測した場合）。
【０１８９】
２）端末あるいはシンクノードが、ネットワーク状況の変化を検出した場合
３）端末あるいはシンクノードが、上流ノードからのデータ伝送が一定期間途絶えたことを検出した場合
４）端末が、下流ノードとの間のリンク切断を検出した場合（デバイスからエラー報告があった場合）
５）端末が、無線リンクの伝送レートの顕著な低下（所定の値を超えるような低下）を検出した場合
また、ネットワーク再構築トリガ発生を報知する方法の例としては、以下のようなものが挙げられる。
【０１９０】
１）再構築トリガが発生した端末あるいはシンクノードが、接続可能な範囲で再構築トリガの発生をフラッディングする。分断された各ネットワーク内でトリガが発生するため、ほぼ全てのノードにトリガが展開される。
【０１９１】
２）再構築トリガが発生した、あるいはそれを受信した端末あるいはシンクノードが、スピーカー，ブザーやサイレンでネットワーク再構築トリガの発生を知らせる所定の音声を発生させ，周囲のノードがマイクでそれを検出する。
【０１９２】
次に、実際のルート再構築にあたっては、以下のような処理をシンクノードおよび各端末は実行する。
【０１９３】
まず、リンク切断時の接続先変更を優先するため、ネットワーク再構築トリガが各ノードに展開されてから、ルート再構築を実施するまでの間、各端末は一定時間待機するものとする。
【０１９４】
１）リンク切断やノード位置の変化、伝送レートの著しい低下を検出したら、無線デバイスや音声デバイス等を利用してネットワーク再構築トリガをフラッディングする。
【０１９５】
２）下流リンクが切断された端末は事前に決定された接続先変更候補のうち、優先順位の高いものから順に接続先変更を試みる。
【０１９６】
３）ネットワーク再構築トリガを受信した端末は、一定時間経過後（接続先変更が完了していると想定される時間の経過後）に、シンクノードへの接続を確認するためのパケットを送出する。全端末からの接続確認パケットをした場合は、シンクノードはルート再構築を中止することを報知するパケットをネットワーク内に展開する。
【０１９７】
４）３）に記載したルート再構築中止パケットを受信しないままに、ネットワーク再構築トリガを生成 or 受信してから一定時間が経過した場合は、ネットワークの再構築作業を実施する。
【０１９８】
ネットワークの再構築処理は、図４のステップＳ１００〜Ｓ１４０までの処理を繰り返すことを意味する。
【０１９９】
以上説明したように、本実施の形態の無線ネットワークによれば、ランダムなノード配置に対して、センサデータを効率的に収集可能なマルチホップ無線ネットワークを構築することが可能である。
【０２００】
また、ノードはスマートフォンのような一般に販売されている機器を使用することが可能であり、携帯電話網が圏外の場所でもネットワークが敷設できるよう、スター型ネットワークを構築できる無線LANとBluetooth（登録商標）でマルチポップネットワークを構築することが可能である。
【０２０１】
また、Wi-Fiと比較してBluetooth（登録商標）は伝送速度が著しく低いものの、経路中のBluetooth（登録商標）伝送がボトルネックとなることを軽減するルーティングを実現することが可能である。
【０２０２】
また、バッテリ切れや土砂崩れによるセンサの移動が発生した場合にもネットワークを再構築して接続性を維持することが可能である。
【０２０３】
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】
【０２０４】
２  シンクノード、１０．１〜１０．ｎ  端末、１００．１〜１００．３  アンテナ、１１０  無線送受信部、１１０．１  携帯電話網送受信部、１１０．２  高速無線送受信部、１１０．３  低速無線送受信部、２００  制御メッセージ生成部、３００  接続可能ノード情報管理部、３１０  ルート情報管理部、４００  接続先変更候補情報管理部、５００  ユーザデータ生成部、５０２  センサパケット生成部、５１０  受信バッファ部、５１２  優先度制御部、５２０．１〜５２０．３  キュー、５２２  キュー監視部、５３０  送信データ切替部、６００  センサ、７００  ユーザ通信データ生成部、８００  メモリ。
【図１】
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【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７】
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【図８】
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【図９】
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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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