(57)【要約】【課題】  センサデータを集約する際の処理効率を向上させるとともに、センサネットワーク内のトラフィック量や消費電力を低減させる。【解決手段】  イベントが感知されたときの電源の残存容量が最も多いセンサノード１０ａをクラスタヘッドとする。他のセンサノード１０ｂ〜１０ｆは、クラスタヘッドにおけるイベントの種類および検出時間と自ノードにおけるイベントの種類および検出時間が類似関係にあると判定した場合に、仮クラスタＴへの参加メッセージをクラスタヘッド１０ａに送信する。これにより仮クラスタＴが形成される。仮クラスタＴのメンバは、クラスタヘッドにおけるイベントの解析結果と自ノードにおけるイベントの解析結果が類似関係にあると判定した場合に、本クラスタＥへの参加メッセージをクラスタヘッド１０ａに送信する。これにより本クラスタＥが形成される。【選択図】  図１
2007004390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラスタヘッドとなる一のセンサノードと、メンバとなる他のセンサノードとで形成されるクラスタを有するセンサネットワークシステムであって、
前記他のセンサノードが、
前記他のセンサノードおよび前記一のセンサノードにおいて感知されたイベントの種類および検出時間に基づいて、前記両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第１の判定手段と、
前記他のセンサノードおよび前記一のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果に基づいて、前記両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第２の判定手段と、を備え、
前記一のセンサノードが、
前記第１の判定手段によって前記両イベントが類似関係にあると判定された前記他のセンサノードを、仮クラスタのメンバに登録する仮メンバ登録手段と、
前記仮クラスタに登録された前記他のセンサノードであり、かつ、前記第２の判定手段によって前記両イベントが類似関係にあると判定された前記他のセンサノードを、本クラスタのメンバに登録する本メンバ登録手段と、を備える
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項２】
前記一のセンサノードが、
前記イベントが感知されたときの電源の残存容量が多いほど短く設定される待機時間が経過した後に、当該感知されたイベントの種類および検出時間を含むクラスタヘッド宣言を配信するクラスタヘッド宣言配信手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１記載のセンサネットワークシステム。
【請求項３】
前記他のセンサノードが、
前記クラスタヘッド宣言を受信するクラスタヘッド受信手段と、
前記第１の判定手段によって前記両イベントが類似関係にあると判定された場合に、前記クラスタヘッド宣言を配信した前記一のセンサノードをクラスタヘッドとする仮クラスタに参加することを示す仮クラスタ参加メッセージを、前記一のセンサノードに送信する仮クラスタ参加メッセージ送信手段と、をさらに備え、
前記第１の判定手段は、前記他のセンサノードにおいて感知されたイベントの種類および検出時間と、前記受信された前記クラスタヘッド宣言に含まれるイベントの種類および検出時間とを比較することにより、前記両イベントが類似関係にあるか否かを判定し、
前記仮メンバ登録手段は、前記仮クラスタ参加メッセージに対応する前記他のセンサノードを、前記仮クラスタのメンバに登録する
ことを特徴とする請求項２記載のセンサネットワークシステム。
【請求項４】
前記一のセンサノードが、
前記一のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果を含むイベントメッセージを、前記仮クラスタのメンバに登録された前記他のセンサノードに送信するイベントメッセージ送信手段をさらに備え、
前記他のセンサノードが、
前記イベントメッセージを受信するイベントメッセージ受信手段と、
前記第２の判定手段によって前記両イベントが類似関係にあると判定された場合に、前記イベントメッセージを送信した前記一のセンサノードをクラスタヘッドとする前記本クラスタに参加することを示す本クラスタ参加メッセージを、前記一のセンサノードに送信する本クラスタ参加メッセージ送信手段と、をさらに備え、
前記第２の判定手段は、前記他のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果と、前記受信された前記イベントメッセージに含まれる前記イベントの解析結果とを比較することにより、前記両イベントが類似関係にあるか否かを判定し、
前記本メンバ登録手段は、前記本クラスタ参加メッセージに対応する前記他のセンサノードを、前記本クラスタのメンバに登録する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項５】
前記他のセンサノードが、
前記第２の判定手段によって前記両イベントが非類似関係にあると判定された場合に、前記イベントメッセージを送信した前記一のセンサノードをクラスタヘッドとする前記本クラスタから脱退することを示す本クラスタ脱退メッセージを、前記一のセンサノードに送信する本クラスタ脱退メッセージ送信手段をさらに備え、
前記本メンバ登録手段は、前記本クラスタ脱退メッセージに対応する前記他のセンサノードを、前記本クラスタのメンバから削除する
ことを特徴とする請求項４記載のセンサネットワークシステム。
【請求項６】
クラスタヘッドとなる一のセンサノードと、メンバとなる他のセンサノードとを有するクラスタを形成する方法であって、
前記他のセンサノードが、当該他のセンサノードおよび前記一のセンサノードにおいて感知されたイベントの種類および検出時間に基づいて、前記両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第１の判定ステップと、
前記一のセンサノードが、前記第１の判定ステップにおいて前記両イベントが類似関係にあると判定された前記他のセンサノードを、仮クラスタのメンバに登録する仮メンバ登録ステップと、
前記仮クラスタのメンバに登録された前記他のセンサノードが、当該他のセンサノードおよび前記一のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果に基づいて、前記両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第２の判定ステップと、
前記一のセンサノードが、前記第２の判定ステップにおいて前記両イベントが類似関係にあると判定された前記他のセンサノードを、本クラスタのメンバに登録する本メンバ登録ステップと、
を備えることを特徴とするクラスタ形成方法。
【請求項７】
イベントを感知するセンサ手段と、
前記センサ手段によりイベントが感知された場合に、電源の残存容量を検出する残存容量検出手段と、
前記残存容量検出手段により検出された残存容量に応じて、前記残存容量が多いほど短い待機時間を設定する待機時間設定手段と、
前記待機時間設定手段により設定された待機時間の経過中に、クラスタヘッドになることを宣言するクラスタヘッド宣言を受信しなかった場合に、前記センサ手段により感知されたイベントの種類および検出時間を含む前記クラスタヘッド宣言を他のセンサノードに対して同報配信するクラスタヘッド宣言配信手段と、
自センサノードをクラスタヘッドとする仮クラスタに参加することを示す仮クラスタ参加メッセージを、前記クラスタヘッド宣言を受信した前記他のセンサノードから受信した場合に、当該仮クラスタ参加メッセージに対応する前記他のセンサノードを仮クラスタのメンバに登録する仮メンバ登録手段と、
前記センサ手段により感知されたイベントの解析結果を含むイベントメッセージを、前記仮メンバ登録手段により登録されたメンバに対応する前記他のセンサノードに送信するイベントメッセージ送信手段と、
自センサノードをクラスタヘッドとする本クラスタに参加することを示す本クラスタ参加メッセージを、前記イベントメッセージを受信した前記他のセンサノードから受信した場合に、当該本クラスタ参加メッセージに対応する前記他のセンサノードを本クラスタのメンバに登録する本メンバ登録手段と、
を備えることを特徴とするセンサノード。
【請求項８】
イベントを感知するセンサ手段と、
前記センサ手段によりイベントが感知された場合に、電源の残存容量を検出する残存容量検出手段と、
前記残存容量検出手段により検出された残存容量に応じて、前記残存容量が多いほど短い待機時間を設定する待機時間設定手段と、
前記待機時間設定手段により設定された待機時間の経過中に、クラスタヘッドになることを宣言するクラスタヘッド宣言を受信した場合に、前記クラスタヘッド宣言に含まれるイベントの種類および検出時間と、前記センサ手段により感知されたイベントの種類および検出時間とを比較して、前記両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第１の判定手段と、
前記第１の判定手段により、前記両イベントが類似関係にあると判定された場合に、前記クラスタヘッド宣言に対応する他のセンサノードをクラスタヘッドとする仮クラスタに参加することを示す仮クラスタ参加メッセージを、当該他のセンサノードに送信する仮クラスタ参加メッセージ送信手段と、
前記他のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果を含むイベントメッセージを他のセンサノードから受信するイベントメッセージ受信手段と、
前記イベントメッセージ受信手段により受信された前記イベントメッセージに含まれるイベントの解析結果と、前記センサ手段により感知されたイベントの解析結果とを比較して、前記両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第２の判定手段と、
前記第２の判定手段により、前記両イベントが類似関係にあると判定された場合に、前記イベントメッセージに対応する他のセンサノードをクラスタヘッドとする本クラスタに参加することを示す本クラスタ参加メッセージを、当該他のセンサノードに送信する本クラスタ参加メッセージ送信手段と、
を備えることを特徴とするセンサノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサネットワークシステム、クラスタ形成方法およびセンサノードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バッテリが内蔵された多数のセンサノードにより形成されるセンサネットワークを用いて、様々な設備の管理や環境の観測等が行われている。下記非特許文献１には、感知対象となるイベントに近隣するセンサノードでクラスタを形成し、このクラスタ内で協力してイベントをセンシングするセンサネットワーク技術が開示されている。
【非特許文献１】センサネットワークにおける自立的なデータ集約機構（http://www.ubi.cs.ritsumei.ac.jp/~shuma/paper/2004_spa-summer_shuma.ppt）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述したセンサネットワーク技術では、感知されたイベントのセンサデータを全く考慮せずにクラスタを形成しているため、相関関係の低いセンサノード同士でクラスタが形成されることがある。このような場合には、センサデータを集約する際の処理効率が低下してしまうとともに、センサネットワーク内のトラフィック量や消費電力が増大してしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、センサデータを集約する際の処理効率を向上させるとともに、センサネットワーク内のトラフィック量や消費電力を低減させることができるセンサネットワークシステム、クラスタ形成方法およびセンサノード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】
【０００５】
本発明のセンサネットワークシステムは、クラスタヘッドとなる一のセンサノードと、メンバとなる他のセンサノードとで形成されるクラスタを有するセンサネットワークシステムであって、上記他のセンサノードが、他のセンサノードおよび一のセンサノードにおいて感知されたイベントの種類および検出時間に基づいて、両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第１の判定手段と、他のセンサノードおよび一のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果に基づいて、両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第２の判定手段と、を備え、上記一のセンサノードが、第１の判定手段によって両イベントが類似関係にあると判定された他のセンサノードを、仮クラスタのメンバに登録する仮メンバ登録手段と、仮クラスタに登録された他のセンサノードであり、かつ、第２の判定手段によって両イベントが類似関係にあると判定された他のセンサノードを、本クラスタのメンバに登録する本メンバ登録手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のクラスタ形成方法は、クラスタヘッドとなる一のセンサノードと、メンバとなる他のセンサノードとを有するクラスタを形成する方法であって、上記他のセンサノードが、当該他のセンサノードおよび一のセンサノードにおいて感知されたイベントの種類および検出時間に基づいて、両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第１の判定ステップと、上記一のセンサノードが、第１の判定ステップにおいて両イベントが類似関係にあると判定された他のセンサノードを、仮クラスタのメンバに登録する仮メンバ登録ステップと、上記仮クラスタのメンバに登録された他のセンサノードが、当該他のセンサノードおよび一のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果に基づいて、両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第２の判定ステップと、上記一のセンサノードが、第２の判定ステップにおいて両イベントが類似関係にあると判定された他のセンサノードを、本クラスタのメンバに登録する本メンバ登録ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
これらの発明によれば、他のセンサノードおよび一のセンサノードにおいて感知されたイベントの種類および検出時間に基づいて、両イベントが類似関係にあるか否かを判定させることができ、この判定で両イベントが類似関係にあると判定された場合に、一のセンサノードがクラスタヘッドとなる仮クラスタに、他のセンサノードをメンバとして登録させることができる。これにより、イベントの種類および検出時間が類似関係にあるセンサノード群で仮クラスタを形成させることができる。また、これらの発明によれば、仮クラスタを形成する他のセンサノードおよび一のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果に基づいて、両イベントが類似関係にあるか否かを判定させることができ、この判定で両イベントが類似関係にあると判定された場合に、一のセンサノードがクラスタヘッドとなる本クラスタに、他のセンサノードをメンバとして登録させることができる。これにより、仮クラスタを形成するセンサノード群のうち、イベントの解析結果が類似関係にあるセンサノード群で本クラスタを形成させることができる。したがって、これらの発明によれば、センサデータを集約する際の処理効率を向上させるとともに、センサネットワーク内のトラフィック量や消費電力を低減させることができる。
【０００８】
本発明のセンサネットワークシステムにおいて、上記一のセンサノードが、イベントが感知されたときの電源の残存容量が多いほど短く設定される待機時間が経過した後に、当該感知されたイベントの種類および検出時間を含むクラスタヘッド宣言を配信するクラスタヘッド宣言配信手段を、さらに備えることが好ましい。
【０００９】
これにより、クラスタヘッド宣言を最先に配信した一のセンサノードを、仮クラスタおよび本クラスタのクラスタヘッドにすることができる。すなわち、イベントが感知されたときの電源の残存容量が最も多い一のセンサノードを、クラスタヘッドにすることができる。
【００１０】
本発明のセンサネットワークシステムにおいて、上記他のセンサノードが、クラスタヘッド宣言を受信するクラスタヘッド受信手段と、第１の判定手段によって両イベントが類似関係にあると判定された場合に、クラスタヘッド宣言を配信した一のセンサノードをクラスタヘッドとする仮クラスタに参加することを示す仮クラスタ参加メッセージを、一のセンサノードに送信する仮クラスタ参加メッセージ送信手段と、をさらに備え、上記第１の判定手段は、他のセンサノードにおいて感知されたイベントの種類および検出時間と、受信されたクラスタヘッド宣言に含まれるイベントの種類および検出時間とを比較することにより、両イベントが類似関係にあるか否かを判定し、上記仮メンバ登録手段は、仮クラスタ参加メッセージに対応する他のセンサノードを、仮クラスタのメンバに登録することが好ましい。
【００１１】
このようにすれば、クラスタヘッド宣言に含まれるイベントの種類および検出時間と類似関係にあるイベントを感知したセンサノードから仮クラスタ参加メッセージを送信させることができ、この仮クラスタ参加メッセージを送信したセンサノードを仮クラスタのメンバに登録させることができる。
【００１２】
本発明のセンサネットワークシステムにおいて、上記一のセンサノードが、一のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果を含むイベントメッセージを、仮クラスタのメンバに登録された他のセンサノードに送信するイベントメッセージ送信手段をさらに備え、上記他のセンサノードが、イベントメッセージを受信するイベントメッセージ受信手段と、第２の判定手段によって両イベントが類似関係にあると判定された場合に、イベントメッセージを送信した一のセンサノードをクラスタヘッドとする本クラスタに参加することを示す本クラスタ参加メッセージを、一のセンサノードに送信する本クラスタ参加メッセージ送信手段と、をさらに備え、上記第２の判定手段は、他のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果と、受信されたイベントメッセージに含まれるイベントの解析結果とを比較することにより、両イベントが類似関係にあるか否かを判定し、上記本メンバ登録手段は、本クラスタ参加メッセージに対応する他のセンサノードを、本クラスタのメンバに登録することが好ましい。
【００１３】
このようにすれば、仮クラスタのメンバ宛に送信されたイベントメッセージに含まれるイベントの解析結果と類似関係にあるイベントを感知したセンサノードから本クラスタ参加メッセージを送信させることができ、この本クラスタ参加メッセージを送信したセンサノードを本クラスタのメンバに追加させることができる。
【００１４】
本発明のセンサネットワークシステムにおいて、上記他のセンサノードが、第２の判定手段によって両イベントが非類似関係にあると判定された場合に、イベントメッセージを送信した一のセンサノードをクラスタヘッドとする本クラスタから脱退することを示す本クラスタ脱退メッセージを、一のセンサノードに送信する本クラスタ脱退メッセージ送信手段をさらに備え、上記本メンバ登録手段は、本クラスタ脱退メッセージに対応する他のセンサノードを、本クラスタのメンバから削除することが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、仮クラスタのメンバ宛に送信されたイベントメッセージに含まれるイベントの解析結果と非類似関係にあるイベントを感知したセンサノードから本クラスタ脱退メッセージを送信させることができ、この本クラスタ脱退メッセージを送信したセンサノードを本クラスタのメンバから除外することができる。
【００１６】
また、本発明のセンサノードは、イベントを感知するセンサ手段と、センサ手段によりイベントが感知された場合に、電源の残存容量を検出する残存容量検出手段と、残存容量検出手段により検出された残存容量に応じて、残存容量が多いほど短い待機時間を設定する待機時間設定手段と、待機時間設定手段により設定された待機時間の経過中に、クラスタヘッドになることを宣言するクラスタヘッド宣言を受信しなかった場合に、センサ手段により感知されたイベントの種類および検出時間を含むクラスタヘッド宣言を他のセンサノードに対して同報配信するクラスタヘッド宣言配信手段と、自センサノードをクラスタヘッドとする仮クラスタに参加することを示す仮クラスタ参加メッセージを、クラスタヘッド宣言を受信した他のセンサノードから受信した場合に、当該仮クラスタ参加メッセージに対応する他のセンサノードを仮クラスタのメンバに登録する仮メンバ登録手段と、センサ手段により感知されたイベントの解析結果を含むイベントメッセージを、仮メンバ登録手段により登録されたメンバに対応する前記他のセンサノードに送信するイベントメッセージ送信手段と、自センサノードをクラスタヘッドとする本クラスタに参加することを示す本クラスタ参加メッセージを、イベントメッセージを受信した他のセンサノードから受信した場合に、当該本クラスタ参加メッセージに対応する他のセンサノードを本クラスタのメンバに登録する本メンバ登録手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明のセンサノードは、イベントを感知するセンサ手段と、センサ手段によりイベントが感知された場合に、電源の残存容量を検出する残存容量検出手段と、残存容量検出手段により検出された残存容量に応じて、残存容量が多いほど短い待機時間を設定する待機時間設定手段と、待機時間設定手段により設定された待機時間の経過中に、クラスタヘッドになることを宣言するクラスタヘッド宣言を受信した場合に、クラスタヘッド宣言に含まれるイベントの種類および検出時間と、センサ手段により感知されたイベントの種類および検出時間とを比較して、両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第１の判定手段と、第１の判定手段により、両イベントが類似関係にあると判定された場合に、クラスタヘッド宣言に対応する他のセンサノードをクラスタヘッドとする仮クラスタに参加することを示す仮クラスタ参加メッセージを、当該他のセンサノードに送信する仮クラスタ参加メッセージ送信手段と、他のセンサノードにおいて感知されたイベントの解析結果を含むイベントメッセージを他のセンサノードから受信するイベントメッセージ受信手段と、イベントメッセージ受信手段により受信されたイベントメッセージに含まれるイベントの解析結果と、センサ手段により感知されたイベントの解析結果とを比較して、両イベントが類似関係にあるか否かを判定する第２の判定手段と、第２の判定手段により、両イベントが類似関係にあると判定された場合に、イベントメッセージに対応する他のセンサノードをクラスタヘッドとする本クラスタに参加することを示す本クラスタ参加メッセージを、当該他のセンサノードに送信する本クラスタ参加メッセージ送信手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るセンサネットワークシステム、クラスタ形成方法およびセンサノードによれば、センサデータを集約する際の処理効率を向上させるとともに、センサネットワーク内のトラフィック量や消費電力を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るセンサネットワークシステム、クラスタ形成方法およびセンサノードの実施形態を図面に基づき説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、センサネットワークシステムに属する複数のセンサノードによって形成されるクラスタの概念を説明するための図である。クラスタは、イベントを感知する複数のセンサノード１０によって形成される。クラスタには、クラスタヘッドとして機能するセンサノード１０ａと、メンバとして機能するセンサノード１０ｂ〜１０ｆとが含まれる。イベントとしては、例えば、机がたたかれた、人が移動した、部屋の明るさが変化した等の各種の現象が該当する。このようなクラスタを形成することによって、同一のクラスタに所属するセンサノード群で協働してイベントをセンシングさせることが可能となり、処理効率を向上させることができる。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態におけるクラスタには、仮クラスタＴと、本クラスタＥとがある。仮クラスタＴは、相関関係が高いと予想されるセンサノード群により形成される予備的なクラスタである。具体的に説明すると、例えば、あるセンサノードによって感知されたイベントの種類およびイベントの検出時間に基づいて、このイベントと類似関係にあるイベントを感知したセンサノード群により形成される。
【００２２】
本クラスタＥは、仮クラスタＴを形成するセンサノード群のうち、実際に相関関係が高いと判定されたセンサノード群により形成される最終的なクラスタである。具体的に説明すると、仮クラスタＴのクラスタヘッドで感知されたイベントのセンサデータを解析した結果に基づいて、この解析結果と類似関係にある解析結果を有するイベントを感知したセンサノード群により形成される。
【００２３】
このように、本願発明は、センサネットワーク内でクラスタを形成する際に、相関関係の高そうなセンサノード１０群を段階的にクラスタリングしていく点に特徴がある。
【００２４】
図１に示す仮クラスタＴは、クラスタヘッドとして機能するセンサノード１０ａと、メンバとして機能するセンサノード１０ｂ〜１０ｆとで形成されている。また、本クラスタＥは、クラスタヘッドとして機能するセンサノード１０ａと、メンバとして機能するセンサノード１０ｂ〜１０ｄとで形成されている。
【００２５】
本実施形態においては、バッテリ（電源）の残存容量が最も多いセンサノード１０ａを、クラスタヘッドとして機能させている。これにより、残存容量が比較的少ないセンサノード１０ｂ〜１０ｆをクラスタのメンバにすることができるため、メンバとなるセンサノード１０ｂ〜１０ｆのバッテリ資源を節約させることができる。
【００２６】
次に、図２を参照して、センサネットワーク内でクラスタを形成するセンサノード１０の機能構成について説明する。なお、センサノード１０は、物理的には、例えば、ＣＰＵ、クロック、メモリ、バッテリ、無線インターフェースおよびセンサを備えている。
【００２７】
図２に示すように、センサノード１０は、センサ部１１（センサ手段）と、残存容量検出部１２（残存容量検出手段）と、時間管理部１３（待機時間設定手段）と、モジュール選択部１４と、解析結果生成部１５と、メッセージ生成部１６と、メッセージ送受信部１７（クラスタヘッド宣言配信手段，クラスタヘッド受信手段，仮クラスタ参加メッセージ送信手段，イベントメッセージ送信手段，イベントメッセージ受信手段，本クラスタ参加メッセージ送信手段，本クラスタ脱退メッセージ送信手段）と、判定部１８（第１の判定手段，第２の判定手段）と、メンバ管理部１９（仮メンバ登録手段，本メンバ登録手段）と、を有する。各機能のうち、メンバ管理部１９は、センサノード１０がクラスタヘッドとして機能するときにのみ機能する。
【００２８】
センサ部１１は、センサノード１０の周辺で発生したイベントを感知する。センサ部１１は、感知したイベントが、自センサノード１０において感知の対象となるイベントであると判定した場合に、このイベントに関するセンサデータをメモリに保存する。感知の対象となるイベントは、センサノード１０ごとに任意に設定可能である。
【００２９】
残存容量検出部１２は、感知対象となるイベントが感知された場合に、バッテリの残存容量を検出する。
【００３０】
時間管理部１３は、残存容量検出部１２により検出された残存容量に応じて待機時間を設定する。具体的に説明すると、例えば、残存容量が多いほど短い待機時間を設定する。この場合には、バッテリの残存容量が少ないセンサノードほど、待機時間が長くなり、バッテリの残存容量が多いセンサノードほど、待機時間が短くなる。すなわち、バッテリの残存容量が最も多いセンサノードには、他のセンサノードに比べて最も短い待機時間が設定されることになる。また、時間管理部１３は、例えば、イベントを検出したときの時間を取得する等、時間に関する処理を行う。
【００３１】
モジュール選択部１４は、メモリに格納されているセンサデータを読み込む。モジュール選択部１４は、センサデータに含まれるイベントの種類に対応させて予め登録されているモジュールを、モジュール群から選択する。モジュール選択部１４により選択されるモジュールは、予めイベントの種類に対応させてメモリ内に記憶されている。ここで、イベントの種類は、感知対象となるイベントとそのイベントの状況を含めたものをいう。具体的には、例えば、机が所定回数たたかれた、人が所定の範囲を移動した、部屋の明るさが所定の照度の範囲内に変化した等が該当する。また、モジュールとしては、例えば、センサデータを高速フーリエ変換するアプリケーション等が該当する。
【００３２】
解析結果生成部１５は、モジュール選択部１４により選択されたモジュールを実行することにより、センサデータを解析して、解析結果を生成する。解析結果としては、例えば、高速フーリエ変換された後のセンサデータ等が該当する。
【００３３】
メッセージ生成部１６は、他のセンサノードとの間でやりとりされる各種のメッセージを生成する。メッセージとしては、例えば、クラスタヘッド宣言、イベントメッセージ、参加メッセージ、脱退メッセージがある。
【００３４】
クラスタヘッド宣言は、クラスタヘッドになることを宣言するためのメッセージである。クラスタヘッド宣言には、例えば、クラスタヘッドとなるセンサノードの識別ＩＤ、このセンサノードで感知されたイベントの種類およびそのイベントの検出時間が含まれる。
【００３５】
イベントメッセージは、クラスタヘッドであるセンサノードから、自クラスタにメンバ登録されているセンサノード宛に送信されるメッセージである。イベントメッセージには、例えば、クラスタヘッドであるセンサノードの識別ＩＤ、クラスタヘッドであるセンサノードで感知されたイベントの種類およびそのセンサデータを解析した解析結果が含まれる。
【００３６】
参加メッセージは、仮クラスタまたは本クラスタに参加することを示すためのメッセージである。参加メッセージには、例えば、メンバとなるセンサノードの識別ＩＤが含まれる。
【００３７】
脱退メッセージは、現在所属している仮クラスタまたは本クラスタから脱退することを示すためのメッセージである。脱退メッセージには、例えば、メンバであるセンサノードの識別ＩＤが含まれる。
【００３８】
メッセージ送受信部１７は、他のセンサノードとの間でやりとりされる各種のメッセージを送信または受信する。
【００３９】
判定部１８は、各種の判定を行う。本実施形態において行われる各種の判定を以下に例示する。
【００４０】
判定部１８は、クラスタヘッド宣言に含まれるイベントの種類およびイベントの検出時間と、センサ部１１により感知されたイベントの種類およびイベントの検出時間とを比較して、両イベントが類似関係にあるか否かを判定する。また、判定部１８は、メッセージ送受信部１７により受信されたイベントメッセージに含まれるイベントの解析結果と、解析結果生成部１５により生成されたイベントの解析結果とを比較して、両イベントが類似関係にあるか否かを判定する。ここで、類似関係にあるか否かの判定基準は、オペレータ側で任意に設定できる。例えば、比較対象となる各項目（例えば、イベントの種類、イベントの検出時間、イベントの解析結果）のデータ値を、類似するグループごとにコード化することとしてもよい。この場合には、各データ値に対応するコードを比較することによって類似関係にあるか否かを判定することができる。
【００４１】
また、判定部１８は、クラスタヘッド宣言またはイベントメッセージが受信された場合に、これらのメッセージを送信したセンサノードが、現在自センサノードが所属しているクラスタのクラスタヘッドであるか否かを判定する。この判定の結果に応じて、参加メッセージまたは脱退メッセージが返信される。なお、この判定は、既にメンバとして何れかのクラスタに所属している場合にのみ実行されるものであり、何れのクラスタにも所属していない場合には実行されない。
【００４２】
また、判定部１８は、モジュール選択部１４により選択されたモジュールが、前回のイベント処理時のモジュールと同一であり、かつ、現在メンバ登録されているセンサノードが、前回のイベント処理時にメンバ登録されていたセンサノードと同一であるか否かを判定する。この判定結果に応じて、イベントメッセージを送信するか否かが決定される。なお、この判定は、最初に本クラスタが形成される場合、すなわち、まだこの本クラスタでイベント処理が行われていない場合には、判定結果がＮＯとなる。
【００４３】
メンバ管理部１９は、参加メッセージを送信してきたセンサノードを、仮クラスタまたは本クラスタのメンバに登録する。また、メンバ管理部１９は、脱退メッセージを送信してきたセンサノードを、仮クラスタまたは本クラスタのメンバから削除する。
【００４４】
次に、図３〜図６を参照して、本実施形態におけるセンサノード１０の動作について説明する。図３および図４は、仮クラスタＴを形成する際におけるセンサノード１０の動作を説明するためのフローチャートである。図３は、クラスタヘッドとして機能する際のセンサノード１０の動作であり、図４は、メンバとして機能する際のセンサノード１０の動作である。図５および図６は、本クラスタＥを形成する際におけるセンサノード１０の動作を説明するためのフローチャートである。図５は、クラスタヘッドとして機能する際のセンサノード１０の動作であり、図６は、メンバとして機能する際のセンサノード１０の動作である。
【００４５】
まず、図３を参照して、仮クラスタＴ形成時にクラスタヘッドとして機能するセンサノード１０の動作について説明する。図３に示すように、センサノード１０のセンサ部１１は、センサノード１０の周辺で発生したイベントを感知する（ステップＳ１１）。センサ部１１は、感知したイベントが、感知の対象となるイベントであるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００４６】
センサ部１１は、感知したイベントが感知の対象となるイベントであると判定した場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）に、このイベントに関するセンサデータをメモリに保存する（ステップＳ１３）。
【００４７】
次に、残存容量検出部１２は、バッテリの残存容量を検出する（ステップＳ１４）。
【００４８】
次に、時間管理部１３は、残存容量検出部１２により検出された残存容量に応じて、残存容量が多いほど短い待機時間を設定し、待機を開始する（ステップＳ１５）。この待機中に、他のセンサノードによって配信されたクラスタヘッド宣言を受信した場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）には、後述するメンバとして機能する際の動作（図４参照）に処理を移行する（ステップＳ１７）。
【００４９】
一方、待機中に、クラスタヘッド宣言が受信されなかった場合（ステップＳ１６；ＮＯ）に、メッセージ生成部１６は、自センサノード１０をクラスタヘッドとするクラスタヘッド宣言を生成する（ステップＳ１８）。メッセージ送受信部１７は、生成されたクラスタヘッド宣言を他のセンサノードに対して同報配信する（ステップＳ１９）。そして、所定時間の待機を開始する（ステップＳ２０）。
【００５０】
この待機中に、他のセンサノードによって送信された参加メッセージを受信した場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）に、メンバ管理部１９は、参加メッセージを送信してきたセンサノードを仮クラスタＴのメンバに登録する（ステップＳ２２）。
【００５１】
また、ステップＳ２０における待機中に、他のセンサノードによって送信された脱退メッセージを受信した場合（ステップＳ２３；ＹＥＳ）に、メンバ管理部１９は、脱退メッセージを送信してきたセンサノードを仮クラスタＴのメンバから削除する（ステップＳ２４）。
【００５２】
次に、図４を参照して、仮クラスタＴ形成時にメンバとして機能するセンサノード１０の動作について説明する。図４に示すように、センサノード１０のメッセージ送受信部１７によって、クラスタヘッド宣言が受信された場合（ステップＳ３１）に、判定部１８は、このクラスタヘッド宣言に含まれるイベントの種類およびイベントの検出時間と、センサ部１１により感知されたイベントの種類およびイベントの検出時間とを比較して、両イベントが類似関係にあるか否かを判定する（ステップＳ３２）。
【００５３】
この判定がＹＥＳである場合（ステップＳ３２；ＹＥＳ）に、判定部１８は、クラスタヘッド宣言を配信したセンサノードが、現在自センサノード１０が所属しているクラスタのクラスタヘッドであるか否かを判定する（ステップＳ３３）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ３３；ＮＯ）に、メッセージ送受信部１７は、現在自センサノード１０が所属しているクラスタのクラスタヘッド宛に、脱退メッセージを送信する（ステップＳ３４）。次に、メッセージ送受信部１７は、クラスタヘッド宣言を配信したセンサノード宛に参加メッセージを返信する（ステップＳ３５）。一方、ステップＳ３３において、現在自センサノード１０が所属しているクラスタのクラスタヘッドから配信されたクラスタヘッド宣言であると判定された場合（ステップＳ３３；ＹＥＳ）には、上述したステップＳ３５に処理を移行する。
【００５４】
一方、ステップＳ３２において、両イベントが非類似関係にあると判定された場合（ステップＳ３２；ＮＯ）に、判定部１８は、クラスタヘッド宣言を配信したセンサノードが、現在自センサノード１０が所属しているクラスタのクラスタヘッドであるか否かを判定する（ステップＳ３６）。この判定がＹＥＳである場合（ステップＳ３６；ＹＥＳ）に、メッセージ送受信部１７は、クラスタヘッド宣言を配信したセンサノード、つまり、現在自センサノード１０が所属しているクラスタのクラスタヘッド宛に、脱退メッセージを返信する（ステップＳ３７）。
【００５５】
このようにして、バッテリの残存容量が最も多いセンサノードをクラスタヘッドとして、このクラスタヘッドにおいて感知されたイベントの種類および検出時間と類似関係にあるイベントの種類および検出時間を感知した他のセンサノードを、仮クラスタのメンバとすることができる。
【００５６】
次に、図５を参照して、本クラスタＥ形成時にクラスタヘッドとして機能するセンサノード１０の動作について説明する。図５に示すように、仮クラスタＴのクラスタヘッドとして機能するセンサノード１０のモジュール選択部１４は、メモリに格納されているセンサデータを読み込む（ステップＳ４１）。モジュール選択部１４は、センサデータに含まれるイベントの種類に対応させて予め登録されているモジュールを、モジュール群から選択する（ステップＳ４２）。
【００５７】
次に、判定部１８は、モジュール選択部１４により選択されたモジュールが、前回のイベント処理時のモジュールと同一であり、かつ、現在メンバ登録されているセンサノードが、前回のイベント処理時にメンバ登録されていたセンサノードと同一であるか否かを判定する（ステップＳ４３）。この判定がＹＥＳである場合（ステップＳ４３；ＹＥＳ）には、このまま継続してイベント処理が行われる（ステップＳ４４）。
【００５８】
一方、ステップＳ４３における判定がＮＯである場合（ステップＳ４３；ＮＯ）に、解析結果生成部１５は、モジュール選択部１４により選択されたモジュールを実行してセンサデータを解析し、解析結果を生成する（ステップＳ４５）。
【００５９】
次に、メッセージ生成部１６は、解析結果を含むイベントメッセージを生成する（ステップＳ４６）。メッセージ送受信部１７は、生成されたイベントメッセージを現在メンバ登録されているセンサノードに送信する（ステップＳ４７）。そして、所定時間の待機を開始する（ステップＳ４８）。
【００６０】
この待機中に、他のセンサノードによって送信された参加メッセージを受信した場合（ステップＳ４９；ＹＥＳ）に、メンバ管理部１９は、参加メッセージを送信してきたセンサノードを本クラスタＥのメンバに登録する（ステップＳ５０）。
【００６１】
また、ステップＳ４７における待機中に、他のセンサノードによって送信された脱退メッセージを受信した場合（ステップＳ５１；ＹＥＳ）に、メンバ管理部１９は、脱退メッセージを送信してきたセンサノードを本クラスタＥのメンバから削除する（ステップＳ５２）。
【００６２】
次に、図６を参照して、本クラスタＥ形成時にメンバとして機能するセンサノード１０の動作について説明する。図６に示すように、センサノード１０のメッセージ送受信部１７によって、イベントメッセージが受信された場合（ステップＳ６１）に、モジュール選択部１４は、メモリに格納されているセンサデータを読み込む（ステップＳ６２）。
【００６３】
次に、モジュール選択部１４は、センサデータに含まれるイベントの種類に対応させて予め登録されているモジュールを、モジュール群から選択する（ステップＳ６３）。解析結果生成部１５は、モジュール選択部１４により選択されたモジュールを実行してセンサデータを解析し、解析結果を生成する（ステップＳ６４）。
【００６４】
次に、判定部１８は、イベントメッセージに含まれる解析結果と、解析結果生成部１５により生成された解析結果とを比較して、両解析結果が類似関係にあるか否かを判定する（ステップＳ６５）。
【００６５】
この判定がＹＥＳである場合（ステップＳ６５；ＹＥＳ）に、判定部１８は、イベントメッセージを送信したセンサノードが、現在自センサノード１０が所属しているクラスタのクラスタヘッドであるか否かを判定する（ステップＳ６６）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ６６；ＮＯ）に、メッセージ送受信部１７は、現在自センサノード１０が所属しているクラスタのクラスタヘッド宛に、脱退メッセージを送信する（ステップＳ６７）。次に、メッセージ送受信部１７は、イベントメッセージを送信したセンサノード宛に参加メッセージを返信する（ステップＳ６８）。一方、ステップＳ６６において、現在自センサノード１０が所属しているクラスタのクラスタヘッドから送信されたイベントメッセージであると判定された場合（ステップＳ６６；ＹＥＳ）には、上述したステップＳ６８に処理を移行する。
【００６６】
一方、ステップＳ６５において、両解析結果が非類似関係にあると判定された場合（ステップＳ６５；ＮＯ）に、判定部１８は、イベントメッセージを送信したセンサノードが、現在自センサノード１０が所属しているクラスタのクラスタヘッドであるか否かを判定する（ステップＳ６９）。この判定がＹＥＳである場合（ステップＳ６９；ＹＥＳ）に、メッセージ送受信部１７は、イベントメッセージを送信したセンサノード、つまり、現在自センサノード１０が所属しているクラスタのクラスタヘッド宛に、脱退メッセージを返信する（ステップＳ７０）。
【００６７】
このようにして、仮クラスタＴのクラスタヘッドにおいて解析された解析結果と類似関係にある解析結果を有する仮クラスタＴのメンバを、本クラスタＥのメンバとすることができる。
【００６８】
以上のように、本実施形態におけるセンサネットワークシステム、クラスタ形成方法およびセンサノードによれば、イベントの種類および検出時間に基づいて、これらが類似関係にあるセンサノード群を割り出しているため、相関関係が比較的高いと推定されるセンサノード群により仮クラスタを形成させることができる。また、より厳密に相関関係を判定することができるイベントの解析結果に基づいて、この解析結果が類似関係にあるノードセンサ群を、仮クラスタを形成するセンサノード群の中から割り出しているため、相関関係の高いセンサノード群によって本クラスタを形成させることができる。これにより、センサデータを集約する際の処理効率を向上させるとともに、センサネットワーク内のトラフィック量や消費電力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】複数のセンサノードによって形成されるクラスタの概念を説明するための図である。
【図２】図１に示すセンサノードの機能構成を示すブロック図である。
【図３】仮クラスタを形成する際におけるセンサノードの動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】仮クラスタを形成する際におけるセンサノードの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本クラスタを形成する際におけるセンサノードの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本クラスタを形成する際におけるセンサノードの動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０・・・センサノード、１１・・・センサ部、１２・・・残存容量検出部、１３・・・時間管理部、１４・・・モジュール選択部、１５・・・解析結果生成部、１６・・・メッセージ生成部、１７・・・メッセージ送受信部、１８・・・判定部、１９・・・メンバ管理部、Ｅ・・・本クラスタ、Ｔ・・・仮クラスタ。
【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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