(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ端末からパケットを受信する第１の通信回路と、
前記パケットの受信時刻を検出する受信時刻検出部と、
同一のセンサ端末から受信したパケットについて前記パケットの受信時刻の間隔を算出する間隔算出部と、
前記受信時刻の間隔を平滑化する平滑化部と、
センサ端末から受信した処理中のパケットの前記受信時刻を、このセンサ端末に関する前記平滑化後の間隔を用いて修正し、処理中のパケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出する時刻算出部と、
処理中のパケットに含まれる各センサデータの受信時刻を示すタイムスタンプを、このパケットに関する前記時刻算出部の算出結果を基にパケット中の各センサデータに付与するタイムスタンプ付与部と、
前記タイムスタンプが付与されたパケットを転送する第２の通信回路とを備えることを特徴とするセンサ中継装置。
【請求項２】
請求項１記載のセンサ中継装置において、
さらに、センサ端末からのアクセス要求に応じて通信を行う際に、アクセス許可／不許可の判断を行う通信制御部と、
アクセス不許可とされたセンサ端末のアクセス許可までの待ち時間を計測する待ち時間タイマとを備え、
前記時刻算出部は、処理中のパケットを送信したセンサ端末がいったんアクセス不許可とされたセンサ端末であった場合に、処理中のパケットの前記修正後の受信時刻から当該センサ端末の前記待ち時間を減算し、減算処理した受信時刻を用いて、処理中のパケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出することを特徴とするセンサ中継装置。
【請求項３】
請求項２記載のセンサ中継装置において、
さらに、各センサ端末の通信の優先順位を予め記憶する優先順位記憶部を備え、
前記通信制御部は、前記優先順位記憶部に記憶された優先順位の情報に基づいて、センサ端末からのアクセス要求に対してアクセス許可／不許可の判断を行うことを特徴とするセンサ中継装置。
【請求項４】
請求項２記載のセンサ中継装置において、
前記通信制御部は、センサ端末から送信されるパケットのサイズに基づいて、センサ端末からのアクセス要求に対してアクセス許可／不許可の判断を行うことを特徴とするセンサ中継装置。
【請求項５】
センサ端末から送信されたパケットを転送するセンサ中継装置において、パケットのデータに付与するタイムスタンプを補正するタイムスタンプ補正方法であって、
センサ端末から送信されたパケットの受信時刻を検出する受信時刻検出ステップと、
同一のセンサ端末から受信したパケットについて前記パケットの受信時刻の間隔を算出する間隔算出ステップと、
前記受信時刻の間隔を平滑化する平滑化ステップと、
センサ端末から受信した処理中のパケットの前記受信時刻を、このセンサ端末に関する前記平滑化後の間隔を用いて修正し、処理中のパケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出する時刻算出ステップと、
処理中のパケットに含まれる各センサデータの受信時刻を示すタイムスタンプを、このパケットに関する前記時刻算出ステップの算出結果を基にパケット中の各センサデータに付与するタイムスタンプ付与ステップとを含むことを特徴とするタイムスタンプ補正方法。
【請求項６】
請求項５記載のタイムスタンプ補正方法において、
さらに、センサ端末からのアクセス要求に応じて通信を行う際に、アクセス許可／不許可の判断を行う通信制御ステップと、
アクセス不許可とされたセンサ端末のアクセス許可までの待ち時間を計測する待ち時間計測ステップとを含み、
前記時刻算出ステップは、処理中のパケットを送信したセンサ端末がいったんアクセス不許可とされたセンサ端末であった場合に、処理中のパケットの前記修正後の受信時刻から当該センサ端末の前記待ち時間を減算し、減算処理した受信時刻を用いて、処理中のパケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出するステップを含むことを特徴とするタイムスタンプ補正方法。
【請求項７】
請求項６記載のタイムスタンプ補正方法において、
前記通信制御ステップは、各センサ端末の通信の優先順位を予め記憶する優先順位記憶部を参照し、この優先順位記憶部に記憶された優先順位の情報に基づいて、センサ端末からのアクセス要求に対してアクセス許可／不許可の判断を行うステップを含むことを特徴とするタイムスタンプ補正方法。
【請求項８】
請求項６記載のタイムスタンプ補正方法において、
前記通信制御ステップは、センサ端末から送信されるパケットのサイズに基づいて、センサ端末からのアクセス要求に対してアクセス許可／不許可の判断を行うステップを含むことを特徴とするタイムスタンプ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ端末からのセンサデータを集約してサーバ装置等へ転送するセンサネットワークシステムに係り、特にセンサ端末から送信されたパケットを転送するセンサ中継装置においてパケットのデータに付与するタイムスタンプを補正する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
全ての機器がインターネットに接続されるＩｏＴ（Internet of Things）社会では、各種のセンサがネットワークに接続され、多種多量のデータを収集し、そのデータを解析することで人間の役に立つ情報を引き出すことが期待されている。具体的には、加速度、角加速度、心電波形等のある程度リアルタイムの解析を要するデータについても近年の無線関係技術の進化をベースに利用が拡大してきている。例えば図８の例では、センサ端末１００−１〜１００−Ｎがセンサデータを無線送信し、センサ中継装置１０１がセンサ端末１００−１〜１００−Ｎからのセンサデータをネットワーク１０３を介してサーバ装置１０２に送信するようにしている。
【０００３】
センサ端末１００−１〜１００−Ｎからセンサデータを収集するセンサネットワークシステムにおいては、センサデータにタイムスタンプを付与する技術がセンサデータを解析する上でも非常に重要な技術になる。そのためには、各センサ端末間で正確に時刻同期を行うことが不可欠であり、時刻同期に関する研究が進められている（非特許文献１参照）。
【０００４】
正確にタイムスタンプを付与するためにはセンサ端末１００−１〜１００−Ｎが計測した物理量がデジタルデータに変換された瞬間にタイムスタンプを付すことが可能なよう、各センサ端末１００−１〜１００−Ｎが正確な時計を持つことが最良の手法である。しかし、この手法では、図９に示すように、各センサ端末１００−１〜１００−Ｎが非常に正確な水晶発振子を始めとする素子からなる時計１０４−１〜１０４−Ｎを持つことが不可欠となり、コストの観点で使用が難しいという問題があった（非特許文献２参照）。
【０００５】
センサ端末１００−１〜１００−Ｎが正確な時計を持たない場合、センサ中継装置１０１がセンサデータにタイムスタンプを付与することになる。ここで考えるセンサ中継装置１０１には、図１０に示すように複数の無線通信規格の通信回路１０５−Ａ，１０５−Ｂ，・・・，１０５−Ｘが設けられており、センサ端末１００−１Ａ〜１００−ＮＡが無線通信規格Ａの通信回路１０５−Ａに接続され、センサ端末１００−１Ｂ〜１００−ＮＢが無線通信規格Ｂの通信回路１０５−Ｂに接続される、というように各通信回路１０５−Ａ，１０５−Ｂ，・・・，１０５−Ｘにそれぞれの無線通信規格Ａ，Ｂ，・・・，Ｘに対応するセンサ端末が接続されている。これらのセンサ端末のセンサデータにタイムスタンプを付与することを考えると、時刻情報を提供する時計１０７が必要である。
【０００６】
センサ中継装置を使用してセンサデータにタイムスタンプを付与する際に、特にサンプリング速度の速い加速度、角加速度、心電波形、筋電波形のデータの場合、センサ端末から送信される１つのパケットの中に複数のデータが含まれていることが多々ある（非特許文献３参照）。このような場合、先頭のタイムスタンプをベースにして既知のサンプリング周期を加算していくことが必要となる。
【０００７】
例えばセンサ中継装置が、図１１に示すようにセンサ端末１００−１Ａ，１００−ＮＡ，１００−１Ｂからパケットを受信し、これらパケットを受信した時刻の情報が得られた場合を考える。図１２（Ａ）に示すように、１つのパケット２００中にＮ個のセンサデータＤ1〜ＤNが含まれていて、このパケット２００の受信時刻がＴ1で、センサデータの既知のサンプリング周期がＴSであれば、１番目からＮ番目までの各センサデータＤ1〜ＤNの受信時刻ｔD1，ｔD2，ｔD3，・・・，ｔDNは次式のようになる。
ｔD1＝Ｔ1
ｔD2＝Ｔ1＋Ｔs
ｔD3＝Ｔ1＋２Ｔs
ｔDN＝Ｔ1＋（Ｎ−１）Ｔs                                        ・・・（１）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】鈴木誠，猿渡俊介，南正輝，森川博之，“無線センサネットワークにおける時刻同期技術の研究動向”，東京大学  先端科学技術研究センター  森川研究室  技術研究報告書，Ｎｏ．２００８００１，２００８年
【非特許文献２】“知識ベース  知識の森  ４群−５編−３章  センサネットワーク”，電子情報通信学会，２０１０年，インターネット＜http://www.ieice-hbkb.org/files/04/04gun_05hen_03.pdf＞
【非特許文献３】“Sensor Network Module評価キット Application Note Android Application User Manual”，アルプス電気株式会社，２０１６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のように、センサ中継装置においてセンサ端末からのセンサデータにタイムスタンプを付与する場合、パケットの受信時刻から、このパケット中に含まれる複数のセンサデータの受信時刻を算出し、この受信時刻を示すタイムスタンプを各センサデータに付与することになる。
【００１０】
しかし、伝送遅延やパケットエラーによる再送、センサ中継装置のマイクロコンピュータ内における他の処理からの割り込みを受けた場合に、タイムスタンプに遅延が生じ、同一のセンサ端末に関してタイムスタンプの衝突が発生することがあった。例えば図１２（Ｂ）の例のように１つのセンサ端末からパケット２０１，２０２を連続して受信した場合に、パケット２０１の受信時刻Ｔ1とパケット２０２の受信時刻Ｔ2とがＴ2−Ｔ1＜（Ｎ−１）Ｔsのとき、パケット２０１，２０２でタイムスタンプの衝突が発生する。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、同一のセンサ端末に関するタイムスタンプの衝突を回避することができるセンサ中継装置およびタイムスタンプ補正方法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】
【００１２】
本発明のセンサ中継装置は、センサ端末からパケットを受信する第１の通信回路と、前記パケットの受信時刻を検出する受信時刻検出部と、同一のセンサ端末から受信したパケットについて前記パケットの受信時刻の間隔を算出する間隔算出部と、前記受信時刻の間隔を平滑化する平滑化部と、センサ端末から受信した処理中のパケットの前記受信時刻を、このセンサ端末に関する前記平滑化後の間隔を用いて修正し、処理中のパケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出する時刻算出部と、処理中のパケットに含まれる各センサデータの受信時刻を示すタイムスタンプを、このパケットに関する前記時刻算出部の算出結果を基にパケット中の各センサデータに付与するタイムスタンプ付与部と、前記タイムスタンプが付与されたパケットを転送する第２の通信回路とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のセンサ中継装置の１構成例は、さらに、センサ端末からのアクセス要求に応じて通信を行う際に、アクセス許可／不許可の判断を行う通信制御部と、アクセス不許可とされたセンサ端末のアクセス許可までの待ち時間を計測する待ち時間タイマとを備え、前記時刻算出部は、処理中のパケットを送信したセンサ端末がいったんアクセス不許可とされたセンサ端末であった場合に、処理中のパケットの前記修正後の受信時刻から当該センサ端末の前記待ち時間を減算し、減算処理した受信時刻を用いて、処理中のパケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出することを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ中継装置の１構成例は、さらに、各センサ端末の通信の優先順位を予め記憶する優先順位記憶部を備え、前記通信制御部は、前記優先順位記憶部に記憶された優先順位の情報に基づいて、センサ端末からのアクセス要求に対してアクセス許可／不許可の判断を行うことを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ中継装置の１構成例において、前記通信制御部は、センサ端末から送信されるパケットのサイズに基づいて、センサ端末からのアクセス要求に対してアクセス許可／不許可の判断を行うことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明は、センサ端末から送信されたパケットを転送するセンサ中継装置において、パケットのデータに付与するタイムスタンプを補正するタイムスタンプ補正方法であって、センサ端末から送信されたパケットの受信時刻を検出する受信時刻検出ステップと、同一のセンサ端末から受信したパケットについて前記パケットの受信時刻の間隔を算出する間隔算出ステップと、前記受信時刻の間隔を平滑化する平滑化ステップと、センサ端末から受信した処理中のパケットの前記受信時刻を、このセンサ端末に関する前記平滑化後の間隔を用いて修正し、処理中のパケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出する時刻算出ステップと、処理中のパケットに含まれる各センサデータの受信時刻を示すタイムスタンプを、このパケットに関する前記時刻算出ステップの算出結果を基にパケット中の各センサデータに付与するタイムスタンプ付与ステップとを含むことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のタイムスタンプ補正方法の１構成例は、さらに、センサ端末からのアクセス要求に応じて通信を行う際に、アクセス許可／不許可の判断を行う通信制御ステップと、アクセス不許可とされたセンサ端末のアクセス許可までの待ち時間を計測する待ち時間計測ステップとを含み、前記時刻算出ステップは、処理中のパケットを送信したセンサ端末がいったんアクセス不許可とされたセンサ端末であった場合に、処理中のパケットの前記修正後の受信時刻から当該センサ端末の前記待ち時間を減算し、減算処理した受信時刻を用いて、処理中のパケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出するステップを含むことを特徴とするものである。
また、本発明のタイムスタンプ補正方法の１構成例において、前記通信制御ステップは、各センサ端末の通信の優先順位を予め記憶する優先順位記憶部を参照し、この優先順位記憶部に記憶された優先順位の情報に基づいて、センサ端末からのアクセス要求に対してアクセス許可／不許可の判断を行うステップを含むことを特徴とするものである。
また、本発明のタイムスタンプ補正方法の１構成例において、前記通信制御ステップは、センサ端末から送信されるパケットのサイズに基づいて、センサ端末からのアクセス要求に対してアクセス許可／不許可の判断を行うステップを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、センサ中継装置に受信時刻検出部と間隔算出部と平滑化部と時刻算出部とタイムスタンプ付与部とを設けることにより、遅延によってタイムスタンプの衝突が起こり得るセンサ中継装置において、同一のセンサ端末に関するタイムスタンプの衝突を回避することができる。
【００１７】
また、本発明では、さらに、センサ中継装置に通信制御部と待ち時間タイマとを設け、時刻算出部が、処理中のパケットを送信したセンサ端末がいったんアクセス不許可とされたセンサ端末であった場合に、処理中のパケットの修正後の受信時刻から当該センサ端末の待ち時間を減算することにより、同一の無線方式を採用する複数のセンサ端末が同じ空間に存在する状況下において、タイムスタンプの一貫性を保証することが可能になる。
【００１８】
また、本発明では、さらに、センサ中継装置に優先順位記憶部を設け、通信制御部が、優先順位記憶部に記憶された優先順位の情報に基づいて、センサ端末からのアクセス要求に対してアクセス許可／不許可の判断を行うことにより、高速サンプリングを必要とするセンサデータを送信するセンサ端末について通信の優先順位を高くし、逆に通信頻度が低く、情報量が多くないセンサデータを送信するセンサ端末については通信の優先順位を下げて対応することが可能になる。
【００１９】
また、本発明では、通信制御部が、センサ端末から送信されるパケットのサイズに基づいて、センサ端末からのアクセス要求に対してアクセス許可／不許可の判断を行うことにより、リアルタイム性が要求されるデータパケットの短いデータを優先して受信することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るセンサ中継装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るセンサ中継装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】受信時刻の間隔のヒストグラムである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るセンサ中継装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るセンサ中継装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るセンサ中継装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るセンサ中継装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来のセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図９】各センサ端末が時計を有する場合のセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図１０】センサ中継装置が時計を有する場合のセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図１１】センサ中継装置においてセンサ端末からのパケットを受信する例を説明する図である。
【図１２】従来の問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るセンサ中継装置の構成を示すブロック図である。センサ中継装置は、センサ端末と無線通信を行うための通信回路１−Ａ，１−Ｂと、時計２と、センサ端末から受信したパケットの受信時刻を検出する受信時刻検出部３と、同一のセンサ端末から受信したパケットについてパケットの受信時刻の間隔ΔＴを算出する間隔算出部４と、間隔ΔＴを平滑化する平滑化部５と、センサ端末から受信したパケットの受信時刻を、このセンサ端末に関する平滑化後の間隔ΔＴ’を用いて修正し、このセンサ端末から受信したパケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出する時刻算出部６と、センサ端末から受信したパケットに含まれる各センサデータの受信時刻を示すタイムスタンプを、このパケットに関する時刻算出部６の算出結果を基にパケット中の各センサデータに付与するタイムスタンプ付与部７と、タイムスタンプが付与されたパケットを転送するための通信回路８とから構成される。
【００２２】
図２は本実施の形態のセンサ中継装置の動作を説明するフローチャートである。センサ中継装置には、センサ端末との間の無線通信規格が異なる複数の通信回路１が設けられるが、図１の例では、無線通信規格Ａの通信回路１−Ａと無線通信規格Ｂの通信回路１−Ｂのみ記載している。
【００２３】
センサ中継装置の受信時刻検出部３は、時計２から得られる時刻情報を基に、各通信回路１−Ａ，１−Ｂがそれぞれ対応するセンサ端末から受信したパケットの受信時刻を検出する（図２ステップＳ１００）。
【００２４】
間隔算出部４は、同一のセンサ端末から受信したパケットについて、あるパケットの受信時刻と次に受信したパケットの受信時刻との差分値である間隔ΔＴをセンサ端末毎に算出する（図２ステップＳ１０１）。なお、受信したパケットがどのセンサ端末から送信されたかは、例えばパケットのヘッダに付与された送信元アドレスに基づいて識別できることは言うまでもない。
【００２５】
平滑化部５は、間隔算出部４が算出した間隔ΔＴをセンサ端末毎に平滑化する（図２ステップＳ１０２）。この時間領域での平滑化処理は、周波数領域でのローパスフィルタ処理に相当する。
【００２６】
時刻算出部６は、センサ端末から受信したパケットの受信時刻を、このセンサ端末に関する平滑化処理後の間隔ΔＴ’を用いて、タイムスタンプの衝突が起こらないように修正する（図２ステップＳ１０３）。
【００２７】
センサ端末から受信したパケットの受信時刻をＴi-1、同センサ端末から次に受信したパケットの受信時刻をＴiとすれば、間隔ΔＴはΔＴ＝Ｔi−Ｔi-1である。１つのパケット中にＮ個のセンサデータ（センサ端末において計測した加速度、角加速度、心電波形、筋電波形等の物理量をデジタルデータに変換したもの）が含まれている場合、間隔ΔＴの出現頻度は、センサデータのサンプリング周期ＴSがＮ個分であるＮ・ＴSを中心に広がりを持った分布を描く（図３）。
【００２８】
ここで、同一のセンサ端末について、間隔ΔＴが（Ｎ−１）ＴS以上、（Ｎ＋１）ＴS以下である場合には各データに対してタイムスタンプを衝突なく割り振ることが可能である。しかし、この範囲を外れるとタイムスタンプの衝突が発生するか、その次のサンプルで衝突が発生することとなる。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、パケットの受信時刻の間隔ΔＴに対して平滑化処理（周波数領域でのローパスフィルタ処理）を施し、平滑化処理後の間隔ΔＴ’を基にパケットの受信時刻を修正する。具体的には、１番目に受信したパケットの受信時刻をＴ1、２番目に受信したパケットの受信時刻をＴ2とすると、受信時刻の間隔ΔＴ1は式（２）のようになり、この間隔ΔＴ1を平滑化した間隔ΔＴ1’を用いると、修正後の受信時刻Ｔ1’，Ｔ2’は式（３）、式（４）のようになる。
ΔＴ1＝Ｔ2−Ｔ1                                                 ・・・（２）
Ｔ1’＝Ｔ1                                                      ・・・（３）
Ｔ2’＝ΔＴ1’＋Ｔ1’                                           ・・・（４）
【００３０】
同様に、３番目に受信したパケットの受信時刻をＴ3とすると、受信時刻の間隔ΔＴ2は式（５）のようになり、この間隔ΔＴ2を平滑化した間隔ΔＴ2’を用いると、修正後の受信時刻Ｔ3’は式（６）のようになる。
ΔＴ2＝Ｔ3−Ｔ2                                                 ・・・（５）
Ｔ3’＝ΔＴ2’＋Ｔ2’                                           ・・・（６）
【００３１】
同様に、４番目に受信したパケットの受信時刻をＴ4とすると、受信時刻の間隔ΔＴ3は式（７）のようになり、この間隔ΔＴ3を平滑化した間隔ΔＴ3’を用いると、修正後の受信時刻Ｔ4’は式（８）のようになる。
ΔＴ3＝Ｔ4−Ｔ3                                                 ・・・（７）
Ｔ4’＝ΔＴ3’＋Ｔ3’                                           ・・・（８）
【００３２】
以上を一般化し、（ｉ−１）番目に受信したパケットの受信時刻をＴi-1、ｉ番目に受信したパケットの受信時刻をＴiとすると、受信時刻の間隔ΔＴi-1は式（９）のようになり、この間隔ΔＴi-1を平滑化した間隔ΔＴi-1’を用いると、修正後の受信時刻Ｔi’は式（１０）のようになる。
ΔＴi-1＝Ｔi−Ｔi-1                                             ・・・（９）
Ｔi’＝ΔＴi-1’＋Ｔi-1’                                     ・・・（１０）
【００３３】
一例として、平滑化処理として移動平均フィルタを用いる場合を考える。この方法によれば、図３の出現頻度に示すように、中心極限定理により、間隔ΔＴの平滑化後の分布がＮ・ＴSを中心に分布するようになる。つまり、タイムスタンプが衝突を起こす可能性がある値が生じにくくなるため、非常に有効である。なお、図３では、３０，３１が平滑化前の分布を示し、３２が平滑化後の分布を示している。
【００３４】
時刻算出部６は、ステップＳ１０３で修正したパケットの受信時刻Ｔi’とこのパケットに含まれるセンサデータの既知のサンプリング周期ＴSとから、パケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出する（図２ステップＳ１０４）。１つのパケット中にＮ個のセンサデータが含まれているとすれば、１番目からＮ番目までの各センサデータの受信時刻ｔD1，ｔD2，ｔD3，・・・，ｔDNは次式のようになる。
ｔD1＝Ｔi’
ｔD2＝Ｔi’＋Ｔs
ｔD3＝Ｔi’＋２Ｔs
ｔDN＝Ｔi’＋（Ｎ−１）Ｔs                                    ・・・（１１）
【００３５】
タイムスタンプ付与部７は、センサ端末から受信したパケットに含まれる各センサデータの受信時刻を示すタイムスタンプを、このパケットに関する時刻算出部６の算出結果を基にパケット中の各センサデータに付与する（図２ステップＳ１０５）。
間隔算出部４と平滑化部５と時刻算出部６とタイムスタンプ付与部７とは、以上の処理をセンサ端末毎に独立に行う。
【００３６】
そして、通信回路８は、タイムスタンプが付与されたパケットを、ネットワークを介して送信先（例えばサーバ装置）に転送する（図２ステップＳ１０６）。
以上のように、本実施の形態によれば、遅延によってタイムスタンプの衝突が起こり得るセンサ中継装置において、同一のセンサ端末に関するタイムスタンプの衝突を回避することができる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係るセンサ中継装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のセンサ中継装置は、通信回路１−Ａ，１−Ｂと、時計２と、受信時刻検出部３と、間隔算出部４と、平滑化部５と、時刻算出部６ａと、タイムスタンプ付与部７と、通信回路８と、センサ端末からのアクセス要求に応じて通信を行う際に、アクセス許可／不許可の判断を行う通信制御部９と、アクセス不許可とされたセンサ端末のアクセス許可までの待ち時間を計測する待ち時間タイマ１０とから構成される。
【００３８】
本実施の形態では、第１の実施の形態の手法に加えて、同一の無線方式の複数のセンサ端末に対してアクセス要求ベースの接続制御を適用し、待ち時間タイマ１０の値を減算することによってタイムスタンプの一貫性を確保する。
【００３９】
図５は本実施の形態のセンサ中継装置の動作を説明するフローチャートである。本実施の形態のセンサ中継装置と接続される各センサ端末は、センサデータを含むパケットを送信する際にアクセス要求を送信する。
なお、アクセス要求と同時にパケットを送信してもよいが、パケットの送信を、アクセス要求の送信とみなしてもよい。
【００４０】
センサ中継装置の通信制御部９は、センサ端末からアクセス要求があったときに（図５ステップＳ１０７においてＹＥＳ）、センサ端末からのアクセスを許可するかどうかを判定する（図５ステップＳ１０８）。センサ端末からのアクセスを許可する場合の動作は第１の実施の形態で説明したとおりであるので、説明は省略する。
【００４１】
通信制御部９は、例えば同一の無線方式の複数のセンサ端末からアクセス要求があったときに、このうち１つのセンサ端末に対してアクセスを許可し、他のセンサ端末からのアクセスを不許可とする。通信制御部９は、アクセス許可と判断したセンサ端末に対してアクセス許可を示すパケットを無線送信し、アクセス不許可と判断したセンサ端末に対してアクセス不許可を示すパケットを無線送信する。アクセス不許可の通知を受けたセンサ端末は、アクセス要求を再度送信する。
【００４２】
待ち時間タイマ１０は、アクセス不許可とされたセンサ端末があった場合、このセンサ端末のアクセス許可までの待ち時間を計測する（図５ステップＳ１０９）。待ち時間タイマ１０は、このような待ち時間の計測をアクセス不許可とされたセンサ端末毎に行う。なお、１つのセンサ端末についてアクセス不許可の判断が繰り返される場合には、このセンサ端末が最初に送信したアクセス要求からこのアクセス要求が最終的に許可されるまでの待ち時間を計測することになる。
【００４３】
ステップＳ１００〜Ｓ１０２の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。時刻算出部６ａは、第１の実施の形態と同様に、センサ端末から受信したパケットの受信時刻を、このセンサ端末に関する平滑化処理後の間隔ΔＴ’を用いて修正するが（図５ステップＳ１０３）、さらに当該センサ端末がいったんアクセス不許可とされたセンサ端末で、待ち時間タイマ１０によって待ち時間が計測されていた場合には（図５ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ステップＳ１０３で修正した受信時刻から待ち時間を減算する（図５ステップＳ１１１）。
【００４４】
ステップＳ１０３で修正したパケットの受信時刻をＴi’、待ち時間をＷａｉｔiとすれば、減算後の受信時刻Ｔi”は以下のようになる。
Ｔi”＝Ｔi’−Ｗａｉｔi                                       ・・・（１２）
【００４５】
時刻算出部６ａは、待ち時間タイマ１０で計測中または保持中の待ち時間のうち、ステップＳ１１１で受信時刻の減算処理の対象となったセンサ端末の待ち時間Ｗａｉｔiを０に初期化する（図５ステップＳ１１２）。
【００４６】
そして、時刻算出部６ａは、処理中のパケットを送信したセンサ端末がいったんアクセス不許可とされたセンサ端末であった場合、ステップＳ１０３で修正したパケットの受信時刻Ｔi’の代わりに、減算処理した受信時刻Ｔi”を用いて、パケットに含まれるセンサデータの受信時刻をセンサデータ毎に算出する（図５ステップＳ１０４）。このときの処理は、式（１１）に対して以下の式（１３）のようになる。
ｔD1＝Ｔi”
ｔD2＝Ｔi”＋Ｔs
ｔD3＝Ｔi”＋２Ｔs
ｔDN＝Ｔi”＋（Ｎ−１）Ｔs                                    ・・・（１３）
【００４７】
その他の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。本実施の形態によれば、同一の無線方式を採用する複数のセンサ端末が同じ空間に存在する状況下において、アクセス制御を導入することにより、タイムスタンプの一貫性を保証することが可能になる。加えて、本実施の形態において追加が必要となるのは通信制御部９と待ち時間タイマ１０のみであるため、大量のハードウェアリソースを必要とせず、経済的である。
【００４８】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係るセンサ中継装置の構成を示すブロック図であり、図１、図４と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のセンサ中継装置は、通信回路１−Ａ，１−Ｂと、時計２と、受信時刻検出部３と、間隔算出部４と、平滑化部５と、時刻算出部６ａと、タイムスタンプ付与部７と、通信回路８と、通信制御部９と、待ち時間タイマ１０と、各センサ端末の通信の優先順位を予め記憶する優先順位記憶部１１とから構成される。
【００４９】
本実施の形態では、第２の実施の形態の手法においてセンサ端末からセンサ中継装置へのアクセスの許可／不許可の判断をセンサ端末ごとの優先順位によって判断する。本実施の形態においても処理の流れは第２の実施の形態と同様であるので、図５の符号を用いて説明する。
【００５０】
第２の実施の形態で説明したとおり、センサ中継装置の通信制御部９は、センサ端末からアクセス要求があったときに、このセンサ端末からのアクセスを許可するかどうかを判定するが（図５ステップＳ１０８）、例えば同一の無線方式の複数のセンサ端末からアクセス要求があったときに、このうち１つのセンサ端末に対してアクセスを許可し、他のセンサ端末からのアクセスを不許可とする。
【００５１】
ここで、本実施の形態では、各センサ端末の通信の優先順位の情報が優先順位記憶部１１に予め登録されており、通信制御部９は、同一の無線方式の複数のセンサ端末からアクセス要求があった場合、これらのセンサ端末のうち最も優先順位が高いセンサ端末に対してアクセスを許可し、他のセンサ端末からのアクセスを不許可とする。
その他の処理は第２の実施の形態で説明したとおりである。
【００５２】
こうして、本実施の形態では、加速度、角加速度、心電波形、筋電波形等の高速サンプリングを必要とするセンサデータを送信するセンサ端末について通信の優先順位を高くし、逆に温度等の通信頻度が低く、情報量が多くないセンサデータを送信するセンサ端末については通信の優先順位を下げて対応することが可能になる。
【００５３】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図７は本発明の第４の実施の形態に係るセンサ中継装置の構成を示すブロック図であり、図１、図４、図６と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のセンサ中継装置は、通信回路１−Ａ，１−Ｂと、時計２と、受信時刻検出部３と、間隔算出部４と、平滑化部５と、時刻算出部６ａと、タイムスタンプ付与部７と、通信回路８と、通信制御部９ａと、待ち時間タイマ１０とから構成される。
【００５４】
本実施の形態では、第２の実施の形態の手法においてセンサ端末からセンサ中継装置へのアクセスの許可／不許可の判断をパケットのサイズによって判断する。本実施の形態においても処理の流れは第２の実施の形態と同様であるので、図５の符号を用いて説明する。
【００５５】
第２の実施の形態と同様に、センサ中継装置の通信制御部９ａは、センサ端末からアクセス要求があったときに、このセンサ端末からのアクセスを許可するかどうかを判断する（図５ステップＳ１０８）。ここで、本実施の形態では、パケットのサイズを基準としてアクセス許可／不許可を判断する。具体的には、通信制御部９ａは、同一の無線方式の複数のセンサ端末からアクセス要求があった場合、これらのセンサ端末のうちパケットのサイズが最も短いセンサ端末に対してアクセスを許可し、他のセンサ端末からのアクセスを不許可とする。
【００５６】
本実施の形態の場合、パケットのサイズを検出する必要があるので、アクセス許可／不許可に関わらず、全てのセンサ端末からのパケットを、対応する無線通信規格の通信回路１−Ａ，１−Ｂで受信する。そして、通信制御部９ａでアクセス許可と判断されたパケットのみ有効となって、受信時刻検出部３がこのパケットの受信時刻を検出し（図５ステップＳ１００）、アクセスが不許可となったセンサ端末からのパケットは廃棄される。通信制御部９ａからアクセス不許可の通知を受けたセンサ端末は、アクセス要求とパケットとを再度送信することになる。
その他の処理は第２の実施の形態で説明したとおりである。
【００５７】
本実施の形態では、パケットのサイズが短い場合には優先的にパケット受信を行い、逆にパケットのサイズが長い場合にパケット受信の優先度を下げるので、リアルタイム性が要求されるデータパケットの短いデータを優先して受信することが可能となるため、リアルタイム性が必要なデータと一旦溜めてからの出力が適したデータとが混在した環境で有用である。
【００５８】
第１〜第４の実施の形態で説明したセンサ中継装置の構成のうち、少なくとも時計２と受信時刻検出部３と間隔算出部４と平滑化部５と時刻算出部６，６ａとタイムスタンプ付与部７と通信制御部９，９ａと待ち時間タイマ１０と優先順位記憶部１１とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第４の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、センサ端末からセンサデータを収集するセンサネットワークシステムに適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１−Ａ，１−Ｂ，８…通信回路、２…時計、３…受信時刻検出部、４…間隔算出部、５…平滑化部、６，６ａ…時刻算出部、７…タイムスタンプ付与部、９，９ａ…通信制御部、１０…待ち時間タイマ、１１…優先順位記憶部。
【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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