(57)【要約】【課題】ネットワークの地域毎におけるノードの設置密度を考慮して利用可能な時間を延ばすことができる無線通信装置およびその状態遷移方法を提供。【解決手段】ノード装置１０は、設置密度記憶部１８から制御部１４に設置密度情報およびこの設置密度情報を反映する情報のいずれかを供給し、制御部１４で供給された情報を基に動作状態の制御手順にて使用する時間パラメータを決定して、マルチホップ通信するノード装置１０が含まれる範囲の設置密度を考慮し、ノード装置１０を適応的に動作させることにより、設置密度が低い地域の通信可能時間を延ばしている。【選択図】        図１
2004260526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスが互いに情報を中継し合うマルチホップ通信を行う通信手段と、該通信手段に対する動作状態の制御手順を決定し、前記通信手段を制御する制御手段とを含む無線通信装置において、該装置は、
該装置が設置された場所周辺の所定の範囲内に設置された他の装置の数を基に得られる設置密度情報および該設置密度情報を反映する情報のいずれかを前記制御手段の制御に応じて提供する情報提供手段を含み、
前記制御手段は、前記供給される情報に基づいて前記制御手順にて使用する時間パラメータとしての所定の時間を決定することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記情報提供手段は、前記設置密度情報を記憶し、前記制御手段に該設置密度情報を出力する記憶手段を含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、前記通信手段は、該装置の周辺の通信状況を調査する稼動状態と、前記情報の通信を停止する停止状態とを含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の装置において、前記制御手段は、該装置がデータフォワードを行う第１の状態と、
該装置の周囲における通信状況を調べる第２の状態と、
該装置の周囲に設置された他の無線通信装置および該装置すべてが一斉に第１の状態になることを回避する第３の状態と、
該装置の通信を停止する第４の状態とを含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置において、前記制御手段は、前記通信手段の制御に関する閾値をあらかじめ１つ以上設定し、該閾値と前記設置密度情報とを比較して、該設置密度情報が前記閾値より低い比較結果に応じて第４の状態にある所定の時間を高い比較結果での設定よりも長くすることを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置において、前記情報提供手段は、前記設置密度情報を推定し、前記制御手段に該設置密度情報を出力する密度推定手段を含み、
前記制御手段は、前記推定した設置密度情報に基づいて前記制御手順の時間パラメータとしての所定の時間を決定することを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記密度情報推定手段は、該装置周辺の電界強度を測定する電界測定手段と、
該測定した電界強度を基に前記設置密度情報を算出する第１の密度情報算出手段とを含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置において、前記密度情報推定手段は、定期的に音を発する手段と、
該装置周辺の音を収音し、該収音した音の大きさを測定する音測定手段と、
該測定した音の大きさを基に前記設置密度情報を算出する第２の密度情報算出手段とを含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の装置において、該装置は、一定範囲内に届く所定の信号および前記所定の信号の受信に応じて生成した応答信号を発信する通信手段を含み、
前記密度情報推定手段は、前記通信手段を介して供給される応答信号に応じて前記一定範囲内に設置された他の装置の数をカウントする手段と、
該他の装置の数を基に前記設置密度情報を算出する第３の密度情報算出手段とを含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の装置において、該装置は、一定範囲内に届く所定の音信号を発し、該所定の音信号に対する反射音を検出する手段および該所定の音信号を発し、該所定の音信号に対する前記応答信号を発信する通信手段のいずれかを設け、
前記密度情報推定手段は、前記反射音および前記応答信号のいずれかにより前記一定範囲内に設置された他の装置の数をカウントする手段と、
該他の装置の数を基に前記設置密度情報を算出する第３の密度情報算出手段とを含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の装置において、該装置は、前記制御手段が所定の期間中に第１の状態に状態遷移したことを検出し、該検出した回数を数える状態計測手段と、
前記所定の期間を測定し、前記活動計測手段に所定の期間の終了を報知する時間測定手段とを含む活動計測手段を備え、
前記制御手段は、前記検出した回数を基に前記設置密度情報を推定し、該推定した設置密度情報に基づいて前記制御手順における時間パラメータとしての所定の時間を決定することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記状態計測手段は、前記所定の期間の終了を受け、次の計測開始に応じて前記回数をリセットする機能を含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の装置において、前記制御手段は、前記設置密度情報を基に前記通信手段が第４の状態から第２の状態に状態遷移するまでの所定の時間を算出する関数を設け、該関数の演算結果に応じて第４の状態にある所定の時間を決定し、
さらに、前記関数は、前記設置密度情報が扱うすべてにおいて、前記設置密度情報が低い値での第４の状態にある所定の時間を前記設置密度情報が高い値の該所定の時間よりも長くすることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、前記関数は、傾きが負の一次関数および反比例曲線を描く関数のいずれか一方であることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１５】
デバイスが互いに情報を中継し合うマルチホップ通信を行う無線通信装置をネットワークのノードにして、該装置が採りうる複数の動作状態の一つから他の動作状態に遷移させる方法において、該方法は、
該装置が設置された場所周辺の所定の範囲内に設置された他の装置の数を基に得られる設置密度情報および該設置密度情報を反映する情報のいずれかを提供する第１の工程と、
該提供される情報に基づいて前記動作状態の制御手順における時間パラメータとしての所定の時間を決定する第２の工程とを含み、
第２の工程は、制御に関する閾値をあらかじめ１つ以上設定し、該閾値と前記設置密度情報とを比較して、該設置密度情報が前記閾値より低い場合、該装置における一方の動作状態から他方の動作状態に状態遷移するまでの所定の時間を比較結果が高い場合の設定よりも長くすることを特徴とする無線通信装置の状態遷移方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、第１の工程は、前記設置密度情報をあらかじめ入力して記憶し、該記憶した設置密度情報を読み出す第３の工程、
該装置周辺の電界強度を測定し、該測定した電界強度を基に前記設置密度情報を推定する第４の工程、
該装置から一定範囲に届く所定の信号を発信し、該所定の信号の受信に応じて送信される応答信号の受信数を計測し、該計測した受信数を基に前記設置密度情報を推定する第５の工程、
該装置から一定範囲に届く所定の音信号を発信し、該所定の音信号の受信に応じた反射信号および無線による応答信号のいずれかを受信して、該受信数を計測し、該計測した受信数を基に前記設置密度情報を推定する第６の工程、および
所定の期間中に該装置をネットワークに参加させる状態に状態遷移したことを検出し、該検出した回数を数え、計測した回数を前記制御手順の時間決定パラメータとして提供する第７の工程のうち、一つの工程を用いることを特徴とする無線通信装置の状態遷移方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の方法において、第２の工程は、前記推定した設置密度情報および前記設置密度情報を反映する情報のいずれかを基に、前記該装置の通信を停止する状態から該装置の周囲における通信状況を調べる状態に状態遷移するまでの所定の時間を算出することを特徴とする無線通信装置の状態遷移方法。
【請求項１８】
請求項１５または１６に記載の方法において、第２の工程は、第７の工程を用いた場合、該装置の通信を停止する状態から該装置の周囲における通信状況を調べる状態に状態遷移するまでの所定の時間を前記回数が多いほど長く設定することを特徴とする無線通信装置の状態遷移方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、第７の工程は、所定の期間毎に前記回数を計測し、再計測の開始時に前記回数をリセットして計測することを特徴とする無線通信装置の状態遷移方法。
【請求項２０】
請求項１５ないし１９のいずれか一項に記載に方法において、第２の工程は、前記設置密度情報を基に第４の状態が第２の状態に状態遷移するまでの所定の時間を算出する関数を設け、該関数の演算結果に応じて該状態遷移するまでの所定の時間を決定し、
さらに、前記関数は、前記設置密度情報が扱うすべてにおいて、前記設置密度情報が低い値での該所定の時間を前記設置密度情報が高い値の該所定の時間よりも長くすることを特徴とする無線通信装置の状態遷移方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、前記関数は、傾きが負の一次関数および反比例曲線を描く関数のいずれか一方であることを特徴とする無線通信装置の状態遷移方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、とくにマルチホップ通信機能を有する無線通信装置に関し、アドホックネットワークのノードに用いて好適なものであり、また、本発明は、ネットワークのライフタイムを延ばす状態遷移方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、山や森など、人が簡単に入れない場所での環境測定が検討されている。この検討される手法にセンサネットワークの研究がある。このセンサネットワーク技術とは、環境測定するフィールドに撒布されたセンサをネットワークのノードとして用い、測定したデータを取り扱う技術である。センサは、センサ機能および無線通信機能を有する小さなデバイスである。個々のノードがセンシングしたデータは、ノード同士で形成したアドホックネットワークでマルチホップ通信によって取り出される。
【０００３】
このアドホックネットワークを形成する場合、フィールド上のノードがすべて用いられるわけではない。このネットワークの構築には利用するノードが選別される。このように構築することは、センサネットワーク全体の動作可能時間、すなわちネットワークライフタイムを延長させる上で重要である。このノード選別する手法には、ＧＡＦ（Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ−ｉｎｆｏｒｍｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ａｄ  Ｈｏｃ  Ｒｏｕｔｉｎｇ）やＡＳＣＥＮＴ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｅｌｆ−Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  ｓＥｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  Ｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ）等がある。
【０００４】
ＧＡＦは、ノードが持っている位置情報とノードの通信可能距離とを基に、フィールド上に論理的な升目を形成し、同じ升目に属するノードを同一グループとする。アドホックネットワークに参加するノードは、各グループから１台ずつ選ぶ。アドホックネットワークに参加中のノードが通信不能に陥った場合、グループ内の他のノードがネットワークに参加する（非特許文献１を参照）。
【０００５】
また、ＡＳＣＥＮＴにおけるシステムのノードはアクティブ状態、パッシブ状態、テスト状態、スリープ状態の４状態を有している。アクティブ状態は、ノードがネットワークに参加している状態である。パッシブ状態は、ノードがデータ受信だけを行い、ネットワークに参加しない状態にある。テスト状態は、基本的にパッシブ状態のノードと同じであるが、一定時間にわたって周囲にアクティブ状態のノードが検出できなかったとき、アクティブ状態に変化する状態である。そして、スリープ状態は、ノードがデータ受信もせず、ネットワークにも参加しない状態である（非特許文献２を参照）。
【０００６】
ノードは、通常、パッシブ状態とスリープ状態とのいずれかの状態にあり、これらの状態間を遷移している。パッシブ状態でノードは、周囲にアクティブ状態のノードが減少して、周囲の通信状態が悪化すると、テスト状態に変化する。さらに、この状態で周囲にアクティブ状態のノードが検出できなかったとき、ノードは、テスト状態からアクティブ状態に変化して、ネットワークに参加する。
【０００７】
これらの手法を用いることにより、センサネットワークはアドホックネットワークを形成する際に、データ転送に適用する最低限なノードを選別することができ、ネットワークライフタイムを向上させている。
【０００８】
【非特許文献１】
Ｙａ  Ｘｕ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ−ｉｎｆｏｒｍｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ａｄ  Ｈｏｃ  Ｒｏｕｔｉｎｇ”，  ｔｈｅ  ＡＣＭ／ＩＥＥＥ  ｏｎ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ  （ＡＣＭ  Ｍｏｂｉｃｏｍ），  Ａｐｒｉｌ，  ２００１，  ｐ．７０−８４．
【非特許文献２】
Ａｌｂｅｒｔｏ  Ｃｅｒｐａ  ａｎｄ  Ｄｅｂｏｒａｈ  Ｅｓｔｒｉｎ，“Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｅｌｆ−Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  ｓＥｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  Ｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ”，  ＵＣＬＡ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＵＣＬＡ／ＣＳＤ−ＴＲ  ０１０００９，  Ｍａｙ，  ２００１，  ｐ．１−１４，  ＜ＵＲＬ：  ｈｔｔｐ：／ｗｗｗ．ｄｃｃ．ｕｆｍｇ．ｂｒ／￣ｌｉｎｎｙｅｒ／ｓｅｎｓｏｒ％２０ｎｅｔｗｏｒｋｓ％２０−％２０ｂｉｂｌｉｏｇｒａｆｉａ．ｈｔｍ＞。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
センサネットワークを用いて環境測定する場合、ノードの設置方法は、一般的に、飛行機から撒布する方法が採られる。この設置方法は、ノードの設置密度に偏りが生じる可能性がある。
【００１０】
この設置密度が偏って、マルチポップで通信するネットワーク全体に均一にデータが流れていると、前述したＧＡＦやＡＳＣＥＮＴ等の手法では、ノードの設置密度の低い地域は、これ以外の地域に比べて通信可能なノードがなくなるまでの時間が短いという問題が生じる。設置密度の低い地域は、アクティブ状態のノードが通信不能になった際に、代替するノード数が少ないからである。これは、時間経過とともにフィールド上にセンシング不可能な地域が発生してしまうことを意味している。ノードが通信不能になると、折角センシングしたデータが得られなくなってしまうからである。
【００１１】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、ネットワークの地域毎におけるノードの設置密度を考慮して利用可能な時間を延ばすことができる無線通信装置およびその状態遷移方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、デバイスが互いに情報を中継し合うマルチホップ通信を行う通信手段と、この通信手段に対する動作状態の制御手順を決定し、通信手段を制御する制御手段とを含む無線通信装置において、この装置が設置された場所周辺の所定の範囲内に設置された他の装置の数を基に得られる設置密度情報およびこの設置密度情報を反映する情報のいずれかを制御手段の制御に応じて提供する情報提供手段を含み、制御手段は、供給される情報に基づいて制御手順にて使用する時間パラメータとしての所定の時間を決定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の無線通信装置は、情報提供手段から制御手段に設置密度情報およびこの設置密度情報を反映する情報のいずれかを供給し、制御手段で供給された設置密度情報およびこの反映した情報のいずれかを基に動作状態の制御手順にて使用する時間パラメータを決定することにより、マルチホップ通信する無線通信装置が含まれる範囲の設置密度を考慮して、この無線通信装置を適応動作させて、とくに設置密度が低い、すなわち設置個数か少ない地域における無線通信装置の通信に利用可能なライフタイムを向上させている。
【００１４】
また、本発明は上述の課題を解決するために、デバイスが互いに情報を中継し合うマルチホップ通信を行う無線通信装置をネットワークのノードにして、この装置が採りうる複数の動作状態の一つから他の動作状態に遷移させる方法において、この装置が設置された場所周辺の所定の範囲内に設置された他の装置の数を基に得られる設置密度情報およびこの設置密度情報を反映する情報のいずれかを提供する第１の工程と、この提供される情報に基づいて動作状態の制御手順における時間パラメータとしての所定の時間を決定する第２の工程とを含み、第２の工程は、制御に関する閾値をあらかじめ１つ以上設定し、この閾値と設置密度情報とを比較して、この設置密度情報が閾値より低い場合、この装置における一方の動作状態から他方の動作状態に状態遷移するまでの所定の時間を比較結果が高い場合の設定よりも長くすることを特徴とする。
【００１５】
本発明の無線通信装置の状態遷移方法は、設置密度情報およびこの設置密度情報を反映する情報のいずれかを提供し、提供された情報に基づいて動作状態の制御手順を決定において、制御に関する閾値をあらかじめ１つ以上設定し、この閾値と設置密度情報とを比較し、設置密度情報が前記閾値より低い場合、この装置における一方の状態から他方の状態に状態遷移するまでの所定の時間を比較結果が高い場合の設定よりも長くすることにより、とくに設置密度の低い地域に設置されている無線通信装置の一定期間内のスリープ時間を長くし、装置のライフタイムを延ばしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による無線通信装置の実施例を詳細に説明する。
【００１７】
本実施例は、本発明の無線通信装置をセンサネットワークのノード装置１０に適用した場合である。本発明と直接関係のない部分について図示および説明を省略する。以下の説明で、信号はその現れる接続線の参照番号で指示する。
【００１８】
ノード装置１０は、センサ部１２、制御部１４、通信部１６、設置密度記憶部１８およびＩＦ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）部２０を含む。センサ部１２は、たとえば目的とする環境パラメータを測定する複数のセンサを有している。センサ部１２はセンサそれぞれが検出したデータを制御部１４に出力する。環境パラメータとしては、気温、大気圧、風速、風向、相対湿度、日射量等があり、これらに限定されない。また、ノード装置１０がネットワークにおけるノード機能だけを担う場合、センサ部１２は不要になる。
【００１９】
制御部１４は、センサ部１２、通信部１６および設置密度記憶部１８を制御する機能を有している。制御部１４は、センサ部１２の動作開始／動作終了およびデータの読出し等を制御し、通信部１６に供給される通信データの送受信を制御する機能を有している。また、制御部１４は、設置密度記憶部１８に供給される設置密度データ２２の書込み／記憶部１８からの設置密度データ２２の読出しを制御する。制御部１４は、設置密度データ２２を書き込むためＩＦ部２０と接続され、ＩＦ部２０を介して設置密度データ２２が供給される。制御部１４は、所定の時間（時間パラメータ）の長さを判定するための閾値や所定の時間と設置密度データとの対応表（ルックアップテーブル）を格納するメモリ機能等も含んでいる。
【００２０】
通信部１６は、制御部１４に接続され、制御部１４を介してセンサ部１２で検出したデータを送信し、他のノード（デバイス）と互いに情報を中継し合うマルチホップ通信機能を有している。また、通信には、たとえばＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１−１９９７のプロトコルを用いた直接スペクトラム拡散を適用している。通信部１６には、周辺の通信状況を調査する稼動状態と、前記情報の通信を停止する停止状態とがある。
【００２１】
設置密度記憶部１８は、メモリである。設置密度記憶部１８は、前述したようにＩＦ部２０、制御部１４を介してあらかじめ人手によってこのノードに対する一定範囲内の設置密度データ２２が入力され、この設置密度データ２２を記憶している。
【００２２】
ＩＦ部２０は、信号線を介して供給される設置密度データ２２の電気レベルや供給される設置密度データ２２のタイミング等を調整する機能を有している。設置密度データ２２は、制御部１４を介して設置密度記憶部１８に供給される。
【００２３】
次にノード装置１０の動作について図２を参照しながら説明する。ノード装置１０における通信部１６は、制御部１４が有する状態によって制御される。制御部１４は、前述したＡＳＣＥＮＴの手法と同様に４つの状態を持っている。すなわち、パッシブ状態２４、テスト状態２６、アクティブ状態２８およびスリープ状態３０である。
【００２４】
制御部１４は、パッシブ状態２４でノード装置１０をアドホックネットワーク（図示せず）に参加させないが、周囲のノードと通信して通信するノードの状態を監視している。制御部１４は、パッシブ状態２４でスリープ状態３０になるまでの所定の時間Ｔ＿ＰＳの間に一定数以上のノードからのアクティブ状態通知信号を受信すると、周囲にアクティブ状態のノード装置があり、通信が円滑に行われていると判断する。制御部１４は、この判断に応じてパッシブ状態２４からスリープ状態３０に状態遷移３２を行う。
【００２５】
また、制御部１４は、パッシブ状態２４で所定の時間Ｔ＿ＰＳの間にアクティブ状態通知信号を受信しなかったとき、周囲にアクティブ状態のノード装置が配設されていないと判断する。制御部１４は、この判断に応じてパッシブ状態２４からテスト状態２６に状態遷移３４を行う。
【００２６】
制御部１４は、テスト状態２６で基本的にパッシブ状態２４と同じ処理を行うが、アクティブ状態通知信号の受信をノード固有時間Ｔ＿ＴＡ内で行う。この固有時間以内に一定数以上のアクティブ状態通知信号の受信がないと、制御部１４はテスト状態２６からアクティブ状態２８に状態遷移３６を行う。ノード固有時間Ｔ＿ＴＡとは、テスト状態２６からアクティブ状態２８に状態遷移するまでの時間である。制御部１４は、このときアクティブ状態通知信号を通信部１６を介して周囲に発信させる。固有時間以内にアクティブ状態通知信号を受信すると、制御部１４はテスト状態２６からスリープ状態３０に状態遷移３８を行う。テスト状態２６は、アクティブ状態のノード装置が存在しないとき、パッシブ状態のノード装置が一斉にアクティブ状態になることを防止するために設けられている。ノード固有時間Ｔ＿ＴＡは、ノード毎にまったく違う値が設定されていることから、複数のノード装置が同時にアクティブ状態２８になる可能性は低い。ノード固有時間Ｔ＿ＴＡは他の固有時間に比べて短い。
【００２７】
制御部１４は、アクティブ状態２８で２つの動作を制御する。制御部１４は、第１にネットワークに参加し、第２にアクティブ状態２８を繰り返す所定の時間Ｔ＿ＬＩＶＥ毎にアクティブ状態通知信号を発信するように制御する。この制御により、アクティブ状態２８が繰り返される。この場合の繰返しが状態遷移４０で表されている。また、制御部１４は、アクティブ状態２８からスリープ状態３０になるまでの所定の時間Ｔ＿ＡＳが経過すると、アクティブ状態２８からスリープ状態３０に状態遷移４２を行う。所定の時間Ｔ＿ＬＩＶＥは、前述した所定の時間Ｔ＿ＰＳ，  Ｔ＿ＴＡ，  Ｔ＿ＡＳに比べて十分に短い。
【００２８】
制御部１４は、スリープ状態３０でネットワークの参加および周囲のノード装置に対する通信状態の監視を行わない。スリープ状態３０のノード装置１０は、消費電力が最小の状態である。したがって、ノード装置１０は、スリープ状態３０が長ければ長いほど、ノード装置１０の動作可能時間が長くなる。制御部１４は、スリープ状態３０からパッシブ状態２４になるまでの所定の時間Ｔ＿ＳＰが経過すると、スリープ状態３０からパッシブ状態２４に状態遷移４４を行う。
【００２９】
ここで、所定の時間Ｔ＿ＳＰは、設置密度記憶部１８から得られる設置密度データ２２により決定する。設置密度の閾値はあらかじめ設定しておく。所定の時間Ｔ＿ＳＰは、設置密度データ２２がこの閾値より小さい場合、設置密度データ２２が閾値以上の場合よりも長く設定する。
【００３０】
閾値の設定は、一つに限定されるものでなく、複数用意してもよい。各閾値毎に所定の時間Ｔ＿ＳＰを設定すると、制御部１４はよりきめ細かくノード装置を制御することができる。本実施例では閾値を用いたが、関数を利用してもよい。関数は、設置密度に応じて所定の時間Ｔ＿ＳＰを算出する。より具体的に、傾きが負の一次関数を用いると、設置密度が低いほど所定の時間Ｔ＿ＳＰを長くすることができる。関数の利用は、きめ細かな制御だけでなく、メモリの節約にもなる。閾値と所定の時間Ｔ＿ＳＰとの対応表（ルックアップテーブル）といったメモリ機能をノード装置１０の制御部１４内に設けなくても済むからである。また、傾きを変化させ、設置密度を変化させることにより、所定の時間Ｔ＿ＳＰの変化する度合いも変えることができる。
【００３１】
関数は、一次関数に限定されるものでなく、反比例曲線を描く関数でもよい。ノード装置１０は、スリープ状態３０において通信部１６の電源をオフにすると、より一層消費電力を抑制することができる。これら一連の設定等は、後述する変形例においても有効であることは明らかである。
【００３２】
これにより、設置密度の低い地域に配設されたノード装置１０は、これ以外の地域でのスリープ状態にある時間を長く設定し、利用可能時間を延ばすことができる。
【００３３】
次にノード装置１０における第１の変形例について説明する。ノード装置１０は、先の実施例と共通する構成要素に対して同じ参照符号を付して説明を省略する。図３に示すノード装置１０は、設置設密度記憶部１８およびＩＦ部２０を配設することなく、設置密度推定部４６を配設している点に特徴がある。設置密度推定部４６は、生存ノード測定部４８および設置密度算出部５０を有し、ノード装置１０が受信した信号の電界強度（信号レベル）を基に一定範囲に設置されたノード装置の個数密度を推定する機能を有している。
【００３４】
生存ノード測定部４８は、周辺のノード装置から一定時間毎に発信される生存信号をアンテナ５２で受信し、受信した信号５４のレベルを測定する機能を有する。生存ノード測定部４８は、測定した信号レベルをディジタルデータにして設置密度算出部５０に供給する。
【００３５】
設置密度算出部５０は、図示しないが信号レベルと設置密度との対応表を記憶するメモリと、生存測定部４８から供給される信号レベルに対応する設置密度を算出する演算処理部とを有している。
【００３６】
制御部１４は、たとえば自機を示すＭＡＣアドレス等を含む生存信号を生成し、一定時間毎にこの生成信号を通信部１６に発信させる制御機能と、設置密度推定部４６の推定処理を制御している。制御部１４は、設置密度推定部４６で推定された設置密度を基に前述したスリープ状態３０における所定の時間Ｔ＿ＳＰを算出する。
【００３７】
このように生成した所定の時間Ｔ＿ＳＰを基に状態遷移させる構成を含むことにより、設置密度の低い地域のノード装置のライフタイムを延ばすだけでなく、人手でノード装置それぞれに設置密度を入力する作業を不要にし、自動的に設置密度を推定することができる。
【００３８】
次にノード装置１０の第１の変形例における動作を簡単に説明する。本実施例のノード装置１０は、基本的に先の実施例と同様に動作する。そこで、異なる動作について説明する。アンテナ５２にて受信した信号５４、すなわち生存信号を生存ノード測定部４８に供給する。生存ノード測定部４８は、供給された生存信号５４の電界強度を測定し、この測定結果をディジタルデータにして設置密度算出部５０に出力する。
【００３９】
なお、生存ノード測定部４８は、電界強度の測定に限定されるものでなく、図示しないがマイクロフォンおよび音圧センサを備えるようにしてもよい。この場合、ノード装置１０は、生存信号を発信する機能としてスピーカを用いる。
【００４０】
設置密度算出部５０で供給されるディジタルデータに対応する設置密度を推定する機能を有する。この推定では、電界強度を表すディジタルデータに対して近傍に相前後するメモリのディジタルデータを求め、２つのディジタルデータに対応して記憶されている設置密度データをそれぞれ読み出す。そして、２つの電界強度と２つ設置密度データとの間にはそれぞれ線形な関係にあると仮定して、測定したディジタルデータに対応する設置密度データが案分比例により算出される。設置密度算出部５０は、算出した設置密度データを制御部１４に供給する。設置密度推定部４６は、受信する電界強度が発信する生存信号の数に比例し、この数がノード装置の設置密度が比例すると推定しているからである。
【００４１】
制御部１４は、供給される設置密度データを基に所定の時間Ｔ＿ＳＰを算出する。この算出は、先の実施例と同じである。
【００４２】
このように動作させることにより、設置密度データを自動的に入手して所定の時間Ｔ＿ＳＰを設定でき、設置密度の低い地域のノード装置でもライフタイムを向上させることができ、一定時間毎に設置密度を推定することにより、通信可能なノード装置における設置密度の変化にも対応できることからより一層のライフタイム向上を図ることができる。
【００４３】
次にノード装置１０における第２の変形例について説明する。本実施例は、第１の変形例の構成と同じであるが、設置密度推定部４６の構成が異なっている点に特徴がある。設置密度推定部４６は、ノード数測定部５６および設置密度算出部５８を含む。ノード数測定部５６は、ある所定の距離内にあるノード装置の数を測定する機能を有している。この機能を実現するため、ノード装置１０は、あらかじめ通信部１６から一定範囲に届くように所定の信号レベルで無線信号を任意に発信している。ノード数測定部５６は、アンテナ５２で受信した信号５４、すなわち応答信号を十分長い時間にわたって受信する。この応答信号は、他のノード装置が送信する生存信号である。受信した信号５４は、所定の距離内に配設されているものと判断する。ノード数測定部５６は、内蔵するカウンタまたはカウント機能で得られたカウント値をこの判断結果に応じて１だけ歩進する。
【００４４】
また、ノード数測定部５６は、たとえば受信範囲を所定のレベルが届く範囲より狭くする場合、この範囲に対応する受信閾値レベルを設定してノード数を調べるようにしてもよい。この場合、図４に示すように、ノード数測定部５６は、信号５４を入力し、信号５４のレベル強度と受信閾値レベルとを比較する。レベル強度が受信閾値レベルより大きいとき設定範囲内からの信号と判断する。
【００４５】
ノード数測定部５６には、制御部１４からこの信号５４に対応するＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスが供給される。受信したＭＡＣアドレスは、送信したノード装置のそれぞれを識別する固有な情報である。応答信号または生存信号には、ＭＡＣアドレスを含むことが好ましい。ＭＡＣアドレスを利用してノード数測定部５６におけるノード識別をより確実なものにすることができる。ノード数測定部５６は、測定したノード数、カウント値（データ）を設置密度算出部５８に供給する。
【００４６】
なお、ノード数測定部５８は、測定に無線信号を用いたが、前述した第１の変形例と同様に音波を利用してもよい。この場合、ノード装置１０にはアクティブソナーを持たせて、一定範囲にソナー信号を発信し、ノード数測定部５８でソナー信号の反射信号または無線による応答信号を測定しても、前述と同様にノード数を測定することができる。
【００４７】
設置密度算出部５８は、ノード装置１０が設定して送信レベルまたは受信閾値レベルに応じて測定範囲の面積を規定し、供給されるノード数のデータを用いて設置密度データを算出する演算機能と、設置密度データを制御部１４に送信する機能とを有している。
【００４８】
また、制御部１４には、通信部１６を介して応答信号が供給される。制御部１４は、ＭＡＣアドレスをこの応答信号から抽出してノード数測定部５６に供給している。
【００４９】
次にノード装置１０における第２の変形例の動作を簡単に説明する。本実施例は、第１の変形例における動作とほぼ同じ処理を行っている。説明の煩雑さ等を避けるため、この動作の内、異なる設置密度の推定について説明する。制御部１４は、ノード数測定のため一定範囲に届く無線信号を生成し、通信部１４を介してアンテナ５２から送信する。ノード装置１０は、送信した無線信号に対する応答信号をアンテナ５２を介して受信し、ノード数測定部５６および通信部１６に送る。この測定は、十分に長い時間にわたって行う。ノード数測定部５６は、応答信号の受信に応じてカウントして、カウント値を設置密度算出部５８に送る。
【００５０】
なお、制御部１４は、通信部１６から供給される応答信号に含まれるＭＡＣアドレスを抽出して設置密度推定部４６に送る。設置密度推定部４６は、個々に異なるＭＡＣアドレスを用いて自機以外の所定の範囲内にあるノード装置を区別して、カウントする。これにより、ノード装置の区別をより確実なものにしている。
【００５１】
設置密度算出部５８は、測定して得られたノード数（カウント値）ならびに無線信号の送信により規定された範囲および受信閾値レベルに応じた範囲のいずれか一方を用いて、用いた範囲におけるノード装置の設置密度データを算出する。算出した設置密度データは、制御部１４に供給される。制御部１４は、設置密度推定部４６で推定された設置密度データを基に前述したスリープ状態３０における所定の時間Ｔ＿ＳＰを算出する。
【００５２】
これにより、自機以外の周辺に設置されたノード装置のそれぞれは、第１の変形例において生存信号を定期的に発信する場合に比べて一定範囲に届く無線信号（ノード数測定信号）を受信した場合にだけ応答信号を送信すればよく、第１の変形例の場合より発信機会（または交信機会）が減るので、ライフタイムを延ばすことができる。
【００５３】
また、本実施例はノード数を直接的にカウントすることにより、正確なノード装置の設置密度データを得る可能性が高く、結果的に、より正確にノード装置を制御することができる。
【００５４】
次にノード装置１０における第３の変形例を説明する。本実施例においても先に説明した実施例と同じ構成要素に対してこれまでと同じ参照符号を付して説明を省略する。本実施例のノード装置１０は、第１および第２の変形例に比較して設置密度推定部４６を配設することなく、設置後からの所定の期間内で状態がアクティブ状態になった回数を計測する活動計測部６０を含み、制御部１４において計測された回数に応じてノード装置の設置密度を推定し、ノード装置における状態遷移の変化を制御することに特徴がある。
【００５５】
活動計測部６０は、アクティブ回数記憶部６２およびタイマ６４を含む。アクティブ回数記憶部６２は、図示しないがアクティブ検出機能部およびカウンタを含む。アクティブ検出機能部は、制御部１４から供給される状態信号をデコードし、アクティブ状態の検出に応じてパルスを出力する機能を有している。カウンタは、制御部１４から供給されるカウント開始信号に応じてアクティブ検出機能部から出力されたパルスを基にカウントし、タイマ６４からの計測終了信号６６でカウントを終了する機能を有している。また、アクティブ回数記憶部６２は、カウント終了後、カウンタが計測したカウント値を制御部１４に出力する機能も有する。
【００５６】
タイマ６４は、制御部１４から供給されるカウント開始信号に応じて所定の時間Ｔ＿Ｔの計測を開始し、計測期間を表す所定の時間Ｔ＿Ｔの経過に応じて計測終了信号６６をアクティブ回数記憶部６２に供給する機能を有している。
【００５７】
ここで、上述した設置後からの所定の時間Ｔ＿Ｔは、これまでに挙げたノード装置それぞれにおけるテスト状態２６からアクティブ状態２８への遷移に要する固有な時間Ｔ＿ＴＡ、アクティブ状態２８からスリープ状態３０への遷移に要する所定の時間Ｔ＿ＡＳ、パッシブ状態２４からスリープ状態３０への遷移に要する所定の時間Ｔ＿ＰＳおよびスリープ状態３０からパッシブ状態２４への遷移に要する所定の時間Ｔ＿ＳＰに比べて十分長い。
【００５８】
本実施例の考え方を説明する。ノード装置のそれぞれがネットワークのノードになり、無線通信により情報交換・情報通信を行うネットワークが構築されている。このとき、データがネットワーク全体に均一に流れ、単一のノードが集中してネットワークに参加することがない条件を考える。すなわち、エリア内でいくつかのノード装置がネットワークに参加している状況を考える。この状況下でノード装置がアクティブ状態２８になる回数は、同じ時間で比較すると、高い設置密度のエリアに比べて低い設置密度のエリアの方が多い。設置密度は、エリア内に含むノード装置の数を反映しているからである。本実施例は、このような関係を考慮して回数から設置密度を求め、ノード装置１０の状態遷移を変化させてライフタイムを向上させる。
【００５９】
次に本実施例におけるこれまでの実施例との相違点に着目して説明する。活動計測部６０は、所定の時間Ｔ＿Ｔの間にノード装置１０がアクティブ状態２８になった回数をカウントしている。このカウント値は、制御部１４に供給される。制御部１４では、図２に示したように４つの状態を遷移する。ここで、固有な時間Ｔ＿ＴＡと所定の時間Ｔ＿ＳＰの算出が異なっている。
【００６０】
前述した第１の変形例において、固有な時間Ｔ＿ＴＡは、ノード装置毎に一定に設定していた。これに対して、本実施例における固有な時間Ｔ＿ＴＡは、アクティブ状態２８になった回数が増えれば増えるほど長くする。測定した回数が多いということは、測定したノード装置１０のネットワークへの参加が多いことを意味している。この状況を回避するため、固有な時間Ｔ＿ＴＡは、ネットワークへの参加機会を減らすように回数に応じて長く設定する。制御部１４はこの回数と固有な時間Ｔ＿ＴＡとの対応表（ルックアップテーブル）をあらかじめ用意しておくとよい。制御部１４は、供給される回数に対応して直ちに現状における固有な時間Ｔ＿ＴＡを決定することができる。
【００６１】
また、所定の時間Ｔ＿ＳＰは、計測した回数が少なければ少ないほど長くする。制御部１４は、所定の時間Ｔ＿ＳＰに対する回数閾値を設定しておく。制御部１４は、計測した回数が回数閾値より多い場合に比べて回数閾値が少ない場合の方の所定の時間Ｔ＿ＳＰを長く設定する。
【００６２】
なお、本実施例は、所定の時間Ｔ＿ＳＰに対して閾値を設定したが、固有な時間Ｔ＿ＴＡに対しても閾値を複数用意してもよい。これにより、制御部１４は、よりきめ細かい制御を行うことができる。
【００６３】
本実施例の動作は、上述した時間の算出を除いて第１の変形例の状態遷移と同じである。
【００６４】
このように前述した仮定において、ノード装置における設置密度の低い地域と高い地域とを同じ計測時間Ｔ＿Ｔで計測した際に、ネットワークに参加できるノード装置の数が反映されることから、設置密度の低い地域でのアクティブ状態の回数が多くなる。この関係から、逆にこの回数が撒布した地域の設置密度を表していると推定することができる。これは、周囲に撒布されたノード装置からの情報を基に設置密度を推定することなく、自機の状態遷移の状況を監視することにより設置密度が推定でき、ネットワークのライフタイムを延ばすことができる。
【００６５】
また、本実施例は、計測した回数に応じてスリープ状態３０にある時間、たとえば所定の時間Ｔ＿ＳＰを変化させたが、アクティブ状態２８にある時間、所定の時間Ｔ＿ＡＳを変化させても、ノード装置のライフタイムを延ばすことができる。アクティブ状態２８の時間およびスリープ状態３０の時間の両方を考慮すると、さらにライフタイムを延ばすことができることは言うまでもない。
【００６６】
さらに、上述した以上に効果的な構成および所定の時間Ｔ＿ＳＰの決定方法について説明する。まず、図５の構成の改善点について説明する。前述した構成で所定の時間Ｔ＿ＳＰはアクティブ状態の回数の増加に応じて長くなってしまう傾向がある。そこで、所定の時間Ｔ＿Ｔ毎にカウント値をリセットして数え直すとよい。これに対応するため、使用するカウンタはリセット機能付きにして、タイマが供給する所定の時間Ｔ＿Ｔの計測終了信号の後、次に供給される計測開始信号をリセット信号としてカウンタをリセットするとよい。
【００６７】
この構成を用いて、活動状況を所定の時間Ｔ＿Ｔ毎にアクティブ状態３０の回数として計測し、この計測結果に基づいて各領域内のノード装置に所定の時間Ｔ＿ＳＰを設定し直すとよい。これにより、ライフタイムの残っているノード装置における設置密度の変化に適応して動作させることができ、動作可能なライフタイムを平滑化することができる。
【００６８】
上述した点について図６を参照してさらに説明する。ノード装置を撒布した結果、フィールドがエリア６６，  ６８，  ７０のように分けられたとする。３つのエリア６６，  ６８，  ７０内のノード装置がそれぞれ所定の時間Ｔ＿Ｔの期間中にアクティブ状態２８の回数を測定する。この測定結果、図６（ａ）に示すように、たとえばハッチングされたエリア６６，  ７０がアクティブ状態２８の回数が少なく、高い設置密度を示し、エリア６８が低い設置密度を示している。このとき、ライフタイムを延ばすためエリア６８は、ネットワークに参加しないように動作する。これにより、データの流れ７２は、エリア６６，  ７０を介して流れる。
【００６９】
このようにデータが高い設置密度のエリア６６，  ７０を介して流れると、図６（ｂ）の破線で示すように、エリア６６，  ７０のライフタイムがエリア６８よりも短くなってしまう。この結果、データの流れ７２はエリア６８を介して流れるようになり、エリア６６，  ７０からのデータが得られなくなる。
【００７０】
これに対して、所定の時間Ｔ＿Ｔ毎に所定の時間Ｔ＿ＳＰを決定し直すと、はじめ、図６（ａ）の設置密度で動作を開始する。しかしながら、エリア６６，  ７０に設置されたノードの通信可能密度が時間とともに減少する。ここでの通信可能密度は、推定により算出された設置密度を示している。そして、アクティブ状態２８の計測によりエリア６６，  ７０の通信可能密度がエリア６８の設置密度よりも低下すると、エリア６８が動作するようになる。このとき、エリア６６，  ７０におけるノード装置には、前述の場合と異なり、まだライフタイムが残っている。
【００７１】
一方、エリア６８のノード装置は、通信可能密度の低くなるまでの時間がエリア６６，  ７０で要した時間より短い。換言すると、エリア６８のノード装置は、所定の時間を長くしているがアクティブ状態２８の回数が少なくなることから、結果的にエリア６８のノード装置におけるエネルギー消耗が早くなる。
【００７２】
この所定の時間Ｔ＿Ｔ毎に所定の時間Ｔ＿ＳＰを決定し直すことにより、データの流れ７２は、図６（ａ）と図６（ｂ）の流れを交互に行う。ここで、図６（ｂ）から図６（ａ）にデータの流れが戻るまでの時間は、図６（ａ）から図６（ｂ）にデータの流れが変わるまでの時間より短時間である。このようにデータの流れ７２が調整されることにより、使用するエリアの設置密度が平滑化される。このことにより、エリア６６，  ６８，  ７０のネットワークライフタイムが平滑化される。
【００７３】
以上のように構成することにより、設置密度の低い地域に配設されたノード装置１０は、これ以外の地域のノードよりも、スリープ状態である時間を長く設定し、利用可能時間を延ばすことができる。
【００７４】
第１の変形例の構成によれば、設置密度の低い地域のノード装置のライフタイムを延ばすだけでなく、人手でノード装置それぞれに設置密度を入力する作業を不要にし、自動的に設置密度を推定することができる。これにより、使い勝手のよい無線通信装置を提供できるようになる。
【００７５】
第２の変形例の構成によれば、自機以外の周辺に設置されたノード装置のそれぞれは、第１の変形例において生存信号を定期的に発信する場合に比べて一定範囲に届く無線信号（ノード数測定信号）を受信した場合にだけ応答信号を送信すればよく、第１の変形例の場合より発信または交信機会が減るので、ライフタイムを延ばすことができる。また、ノード数を直接的にカウントすることにより、正確なノード装置の設置密度データを得る可能性が高く、結果的に、より正確にノード装置を制御することができる。無線通信装置は、発信する生存信号に音信号を用いてもよい。
【００７６】
第３の変形例の構成によれば、周囲に撒布されたノード装置からの情報を基に設置密度を推定することなく、自機の状態遷移の状況を監視することにより設置密度が推定でき、ノード装置のライフタイムを延ばすことができる。また、計測した回数に応じてスリープ状態３０にある時間、たとえば所定の時間Ｔ＿ＳＰを変化させたが、アクティブ状態２８にある時間、所定の時間Ｔ＿ＡＳ、両方の所定の時間を変化させてもノード装置のライフタイムを延ばすことができる。
【００７７】
さらに、所定の時間Ｔ＿Ｔの計測終了信号の後、次に供給される計測開始信号をリセット信号としてカウンタをリセットすることにより、カウント値の増加を抑制でき、所定の時間Ｔ＿ＳＰが長くなる傾向を抑制することができる。
【００７８】
回数の計測により、設置密度の高い領域と低い領域のネットワークライフタイムを平滑化することができる。
【００７９】
所定の時間の設定は、負の傾きの一次関数や反比例曲線を描く関数のいずれかを用いると、無線通信装置は、きめ細かく動作させることができる。
【００８０】
【発明の効果】
このように本発明の無線通信装置によれば、情報提供手段から制御手段に設置密度情報およびこの設置密度情報を反映する情報のいずれかを供給し、制御手段で供給された設置密度情報およびこの反映した情報のいずれかを基に動作状態の制御手順にて使用する時間パラメータを決定することにより、マルチホップ通信する無線通信装置が含まれる範囲の設置密度を考慮して、この無線通信装置を適応動作させて、とくに設置密度が低い、すなわち設置個数か少ない地域における無線通信装置の通信に利用可能なライフタイムを向上させることができる。
【００８１】
また、本発明の無線通信装置の状態遷移方法によれば、設置密度情報およびこの設置密度情報を反映する情報のいずれかを提供し、提供された情報に基づいて動作状態の制御手順を決定において、制御に関する閾値をあらかじめ１つ以上設定し、この閾値と設置密度情報とを比較し、設置密度情報が前記閾値より低い場合、この装置における一方の状態から他方の状態に状態遷移するまでの所定の時間を比較結果が高い場合の設定よりも長くすることにより、とくに設置密度の低い地域の無線通信装置がアクティブの期間を短くし、この地域のネットワークライフタイムを延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線通信装置を適用したノード装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１のノード装置の動作を説明する状態遷移図である。
【図３】図１のノード装置に対する第１の変形例の概略的な構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示したノード装置の第２の変形例であり、このノード装置の設置密度推定部の構成を示すブロック図である。
【図５】図１のノード装置に対する第３の変形例の概略的な構成を示すブロック図である。
【図６】図５のノード装置を適用した際におけるデータの流れとライフタイムの関係を説明する図である。
【符号の説明】
１０  ノード装置
１２  センサ部
１４  制御部
１６  通信部
１８  設置密度記憶部
【図１】
2004260526.tif 000003
【図２】
2004260526.tif 000004
【図３】
2004260526.tif 000005
【図４】
2004260526.tif 000006
【図５】
2004260526.tif 000007
【図６】
2004260526.tif 000008