(57)【要約】 【課題】  無線センサネットワークにおけるセンサノード１の送信電力を制御し、電力消費を抑えることによりセンサノード１を長期間動作させる。【解決手段】    受信側センサノード３が、受信した信号のパケット番号と受信時刻と受信電力値を記憶し、センサノードにより選択される制御間隔の前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、パケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差を求め、さらに前記パケット伝送率と前記受信電力の平均値と前記受信電力の標準偏差から求めた送信電力値で、信号を送信側センサノード２に送信する。【選択図】    図４
2007060342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサノードが、受信信号のパケット番号と受信時刻と受信電力値を記憶し、制御間隔と電波伝搬路の特性変化の周期が近似するか否かを判断して、近似しないと判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、予め指定された初期制御間隔のパケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差を求め、近似すると判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、前記初期制御間隔を変更した他の制御間隔のパケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差を求め、前記パケット伝送率と前記受信電力の平均値と前記受信電力の標準偏差から求められる送信電力値で、送信信号を送信することを特徴とする無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御方法。
【請求項２】
前記送信電力値は、送信電力ｔ、受信電力Ｘ（ｔ）、受信電力の確率分布関数Ｐ（Ｘ（ｔ））、最小受信可能電力Ｂ、パケット伝送率Ｒ（ｔ）を、数式１により表して、
【数１】
2007060342.tif 000013
１回の送信で使用する電力をＴ（ｔ）、送信1データ当りに使用する送信使用電力Ａ（ｔ）を、数式２により表して、
【数２】
2007060342.tif 000014
前記送信使用電力Ａ（ｔ）の値が最も小さくなる時の前記送信電力ｔであることを特徴とする請求項１に記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御方法。
【請求項３】
同一のデータ数を送信するために必要とする使用電力の総量を、前記受信信号を送信した電力値で計算した場合と、前記パケット伝送率と前記受信電力の平均値と前記受信電力の標準偏差から求められた前記送信電力値で計算した場合について比較し、予め設定された閾値により判断して、前記送信電力値の変更が必要と判断した場合に限り、前記送信電力値で前記送信信号を送信することを特徴とする請求項１または２に記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御方法。
【請求項４】
受信信号のパケット番号と受信時刻と受信電力値を記憶する記憶部と、制御間隔と電波伝搬路の特性変化の周期が近似するか否かを判断して、近似しないと判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、予め記憶部に記憶された初期制御間隔の、または近似すると判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、前記初期制御間隔を変更した他の制御間隔のパケット伝送率を求めるパケット伝送率計算部と、受信電力の平均値を求める平均値計算部と、受信電力の標準偏差を求める標準偏差計算部と、前記パケット伝送率と前記受信電力の平均値と前記受信電力の標準偏差から送信電力値を求める送信電力決定部と、前記送信電力値で、送信信号を送信する送信部を備えることを特徴とする無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御装置。
【請求項５】
前記送信電力決定部は、送信電力ｔ、受信電力Ｘ（ｔ）、受信電力の確率分布関数Ｐ（Ｘ（ｔ））、最小受信可能電力Ｂ、パケット伝送率Ｒ（ｔ）を、数式３により表して、
【数３】
2007060342.tif 000015
１回の送信で使用する電力をＴ（ｔ）、送信1データ当りに使用する送信使用電力Ａ（ｔ）を、数式４により表して、
【数４】
2007060342.tif 000016
前記送信使用電力Ａ（ｔ）の値が最も小さくなる時の前記送信電力ｔを前記送信電力値とすることを特徴とする請求項４に記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御装置。
【請求項６】
同一のデータ数を送信するために必要とする使用電力の総量を、前記受信信号を送信した電力値で計算した場合と、前記送信電力決定部から渡された前記送信電力値で計算した場合について比較し、予め設定された閾値により判断して、前記送信電力値の変更が必要と判断した場合に限り前記送信信号を送信する送信電力要否判定部を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御装置。
【請求項７】
センサノードを、受信信号のパケット番号と受信時刻と受信電力値を記憶する手段と、制御間隔と電波伝搬路の特性変化の周期が近似するか否かを判断して、近似しないと判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、予め指定された初期制御間隔のパケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差を求める手段、または、近似すると判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、前記初期制御間隔を変更した他の制御間隔のパケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差を求める手段と、送信電力ｔ、受信電力Ｘ（ｔ）、受信電力の確率分布関数Ｐ（Ｘ（ｔ））、最小受信可能電力Ｂ、パケット伝送率Ｒ（ｔ）を、数式５により表して、
【数５】
2007060342.tif 000017
１回の送信で使用する電力をＴ（ｔ）、送信1データ当りに使用する送信使用電力Ａ（ｔ）を、数式６により表して、
【数６】
2007060342.tif 000018
前記送信使用電力Ａ（ｔ）の値が最も小さくなる時の前記送信電力ｔを送信電力値として、送信信号を送信する手段として実行させることを特徴とする無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサノードの制御方法および装置およびプログラムに関する。更に詳述すると本発明は、無線センサネットワークにおけるセンサノードの送信電力を制御し、電力消費を抑えるシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動無線通信システムにおける自動車電話、携帯電話等の移動機の消費電力を低減することを目的として、所定期間内に測定された電界強度の最大値と最小値とから求めた平均値等から電界強度の値を補正して、移動機の送信電力を制御する技術が存在する（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−１６７８７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の技術では、平均値や標準偏差を求めるためのデータ収集間隔は、予め定められた一の「所定期間内」で収集されるものとされている。このように所定期間を設定した場合において、例えば電波伝搬路の特性変化の周期がその所定期間に同期した間隔で変化する場合にチャタリングを起こす可能性がある。また、当該所定期間は、携帯電話等の移動機が配置される状況に応じ最適な所定期間を求めなければならないが、予め様々な状況に応じて最適な所定期間を求めておくことは困難である。
【０００４】
ここで、チャタリングについて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）に制御時にチャタリングが起きる原理を説明するための図を示す。例えば、制御間隔と電波伝搬路の特性変化が近似する周期で変化する場合において、図１（ａ）に示すように、受信電力ｔ１〜ｔ２間の受信電力値を測定し、最小受信可能電力に対してのマージンが大きすぎると判断された場合に、ｔ２の時点で送信電力を抑制する。次に、図１（ｂ）に示すように、受信電力ｔ２〜ｔ３間は、送信電力の抑制により、受信電力が最小受信可能電力以下になるので受信ができなくなる。よってｔ３時点で送信電力を大きく取り直す。さらに、図１（ｃ）に示すように、、受信電力ｔ３〜ｔ４間は、電波伝搬路の特性が良いためｔ３の時点で送信電力を大きく取り直したことが無駄となる。よって、再度送信電力を抑制しようとする。上記の繰り返しによりチャタリングが生じることとなる。
【０００５】
センサノードは、乾電池やボタン電池を動力源とするものが多く、一旦設置されたセンサノードは、そのまま数ヶ月〜数年間動作することが望まれ、動作期間は長ければ長いほど電池が切れた場合の充電作業や、交換作業等が不要となり望ましい。そのためには、消費電力を抑え電池の消耗を減らすことが必要となる。即ち、センサノードの省電力化を図り低電力で動作させることにより、センサノードを長期間に渡り動作させることが必要となる。
【０００６】
ここで、図２に受信電力の変化の一例を示す。グラフの横軸は時間を表し、縦軸は受信電力を表している。なお、点線は最小受信可能電力を示しており、受信電力が最小受信可能電力を下回った場合には、センサノードは信号を受信をすることができない。受信電力と最小受信可能電力との差（以下、マージンという）をできるだけ大きく取ることが伝送率を高く維持するためには望ましいが、マージンを大きく取りすぎることは消費電力の無駄になり、必要以上のマージンは電力消費要因となる。従って、マージンを少なく保つことができれば消費電力の消耗を低減することができることとなる。尚、センサノードにおいて最も電力を消費する部分は、一般に無線の送受信部分であるので、無線の送信電力をどのように設定するかが、省電力化にとっては重要となる。
【０００７】
しかしながら、送信電力を調整することによりマージンを制御することとしても、伝送路の特性は時々刻々と変化するものであるため、定期周期で送信電力を制御するだけでは、チャタリングが発生し制御がうまくできない場合がある。さらに、最適な制御を行うには、ユーザがセンサノードの設置環境の電波伝搬特性を事前に把握しておく必要があるが、ユーザが事前に電波伝搬特性を把握することは困難である。
【０００８】
そこで本発明は、センサノードが、受信電力の平均値、受信電力の標準偏差に加えパケット伝送率を計算し、最適な送信電力値を決定することとして、センサノードの省電力化を実現し、さらに、送信電力を制御する間隔と電波伝搬路の特性変化が、近似する周期で変化する場合であっても、制御間隔の周期を変えることによりチャタリングを防ぐ送信電力制御を行うこととしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御方法は、センサノードが、受信信号のパケット番号と受信時刻と受信電力値を記憶し、制御間隔と電波伝搬路の特性変化の周期が近似するか否かを判断して、近似しないと判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、予め指定された初期制御間隔のパケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差を求め、近似すると判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、前記初期制御間隔を変更した他の制御間隔のパケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差を求め、前記パケット伝送率と前記受信電力の平均値と前記受信電力の標準偏差から求められる送信電力値で、送信信号を送信するようにしている。
【００１０】
また、請求項４記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御装置は、
受信信号のパケット番号と受信時刻と受信電力値を記憶する記憶部と、制御間隔と電波伝搬路の特性変化の周期が近似するか否かを判断して、近似しないと判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、予め記憶部に記憶された初期制御間隔の、または近似すると判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、前記初期制御間隔を変更した他の制御間隔のパケット伝送率を求めるパケット伝送率計算部と、受信電力の平均値を求める平均値計算部と、受信電力の標準偏差を求める標準偏差計算部と、前記パケット伝送率と前記受信電力の平均値と前記受信電力の標準偏差から送信電力値を求める送信電力決定部と、前記送信電力値で、送信信号を送信する送信部を備えるものである。
【００１１】
また、請求項７記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御プログラムは、センサノードを、受信信号のパケット番号と受信時刻と受信電力値を記憶する手段と、制御間隔と電波伝搬路の特性変化の周期が近似するか否かを判断して、近似しないと判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、予め指定された初期制御間隔のパケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差を求める手段、または、近似すると判断した場合は前記パケット番号と前記受信時刻と前記受信電力値から、前記初期制御間隔を変更した他の制御間隔のパケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差を求める手段と、送信電力ｔ、受信電力Ｘ（ｔ）、受信電力の確率分布関数Ｐ（Ｘ（ｔ））、最小受信可能電力Ｂ、パケット伝送率Ｒ（ｔ）を、数式７により表して、
【数７】
2007060342.tif 000003
１回の送信で使用する電力をＴ（ｔ）、送信1データ当りに使用する送信使用電力Ａ（ｔ）を、数式８により表して、
【数８】
2007060342.tif 000004
前記送信使用電力Ａ（ｔ）の値が最も小さくなる時の前記送信電力ｔを送信電力値として、送信信号を送信する手段として実行させるようにしている。
【００１２】
したがって、センサノードは、受信した信号のパケット番号と受信時刻と受信電力値をセンサノードの記憶部に記憶し、また、制御間隔と電波伝搬路の特性変化の周期が近似するか否かを判断して、近似しないと判断した場合は初期制御間隔についての、近似すると判断した場合は、他の制御間隔についてのパケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差を記憶したパケット番号と受信時刻と受信電力値から求め、さらに、求めたパケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差から送信電力値を求めて、該送信電力値により信号の送信を行うこととしている。即ち、センサノードが制御間隔を状況に応じて変更することにより、チャタリングの発生を防ぐこととしている。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御方法において、前記送信電力値は、送信電力ｔ、受信電力Ｘ（ｔ）、受信電力の確率分布関数Ｐ（Ｘ（ｔ））、最小受信可能電力Ｂ、パケット伝送率Ｒ（ｔ）を、数式９により表して、
【数９】
2007060342.tif 000005
１回の送信で使用する電力をＴ（ｔ）、送信1データ当りに使用する送信使用電力Ａ（ｔ）を、数式１０により表して、
【数１０】
2007060342.tif 000006
前記送信使用電力Ａ（ｔ）の値が最も小さくなる時の前記送信電力ｔとしている。
【００１４】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御装置において、前記送信電力決定部は、送信電力ｔ、受信電力Ｘ（ｔ）、受信電力の確率分布関数Ｐ（Ｘ（ｔ））、最小受信可能電力Ｂ、パケット伝送率Ｒ（ｔ）を、数式１１により表して、
【数１１】
2007060342.tif 000007
１回の送信で使用する電力をＴ（ｔ）、送信1データ当りに使用する送信使用電力Ａ（ｔ）を、数式１２により表して、
【数１２】
2007060342.tif 000008
前記送信使用電力Ａ（ｔ）の値が最も小さくなる時の前記送信電力ｔを前記送信電力値とすることとしている。
【００１５】
したがって、パケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差から１データを送信するために使用する電力が最も少なくなる送信電力値を求めることとしている。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御方法において、同一のデータ数を送信するために必要とする使用電力の総量を、前記受信信号を送信した電力値で計算した場合と、前記パケット伝送率と前記受信電力の平均値と前記受信電力の標準偏差から求められた前記送信電力値で計算した場合について比較し、予め設定された閾値により判断して、前記送信電力値の変更が必要と判断した場合に限り、前記送信電力値で前記送信信号を送信するようにしている。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御装置において、同一のデータ数を送信するために必要とする使用電力の総量を、前記受信信号を送信した電力値で計算した場合と、前記送信電力決定部から渡された前記送信電力値で計算した場合について比較し、予め設定された閾値により判断して、前記送信電力値の変更が必要と判断した場合に限り前記送信信号を送信する送信電力要否判定部を備えることとしている。
【００１８】
したがって、パケット伝送率と受信電力の平均値と受信電力の標準偏差から求めた送信電力値とこれまでの送信電力値を比較して、一定以上、省電力化が図れる場合に送信電力値を変更することとしている。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明にかかる無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御方法、制御装置、並びに制御プログラムによれば、送信電力を制御する間隔と電波伝搬路の特性変化が、近似する周期で変化する場合であっても、制御間隔を変更することにより、受信電力の複雑な変化にも柔軟に対応し、送信電力を制御する間隔と電波伝搬路の特性変化が近似する場合に発生するチャタリングを発生させることなくセンサノードの送信電力の制御を行うことができる。また、最小使用電力で信号を送信することによりセンサノードの省電力化を図ることができる。このため、センサノードが長期間作動することが可能となり、電池切れが起きた場合の充電作業や交換作業などといった作業を行う作業者の労力を低減することができる。また、省電力化と、作業量の低減により低コスト化を図ることもできる。さらに、電池切れによりセンサノードが作動しなくなりネットワークが機能しなくなるといったセンサネットワーク上に起こりうるトラブルを減らすことができる。
【００２０】
また、請求項２記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御方法、請求項５記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御装置によれば、最小使用電力で信号を送信することによりセンサノードの省電力化を図ることができる。このため、センサノードが長期間作動することが可能となり、電池切れが起きた場合の充電作業や交換作業などといった作業を行う作業者の労力を低減することができる。また、省電力化と、作業量の低減により低コスト化を図ることもできる。さらに、電池切れによりセンサノードが作動しなくなりネットワークが機能しなくなるといったセンサネットワーク上に起こりうるトラブルを減らすことができる。
【００２１】
請求項３記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御方法、請求項６記載の無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御装置によれば、求められた送信電力値に対して、再度、適切な省電力化を図ることができるかの判断を行うことにより、さらに最適な送信電力値を決定することができ、省電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図３から図６に本発明の第一の実施形態を示す。尚、無線センサネットワークとは、無線通信機能を備えた多数のセンサノードにより構成されるネットワークであり、センサノードとは、センサノード相互間でマルチホップ通信により自律的にデータ伝送を行うものである。また、センサネットワークとは、ユビキタスネットワークを実現するための技術の一つであって、通信機能を有するセンサノードを用いて形成されるネットワークをいい、マルチホップ通信とは、アクセスポイントの介在なしに相互に接続する通信をいう。
【００２４】
以下、本実施形態においては、データの送信を行うセンサノード１を送信側センサノード２といい、データの受信を行う受信側センサノード３というものとする。尚、実際には、センサノード１は、データの送受信を行うものであり、送信側センサノード２にも受信側センサノード３にもなりうるものであるが、説明の都合上、上記のように定義するものとする。
【００２５】
センサノード１の構成の一例を図３に示す。センサノード１は、無線信号の送受信を行うものである。センサノード１は例えば、電源部４、受信部５、送信部６、制御部７、記憶部８等から構成される。また、図５に示すように制御部７は更に、送信電力制御部９、平均値計算部１４、標準偏差計算部１５等から構成され、センサノード１を制御するものである。電源部４は、乾電池等により構成され、センサノード１の受信部５、送信部６、制御部７、記憶部８に対して電源を供給するものである。また、受信部５は、受信した無線信号を電気信号に変換し制御部６へ送信するものであり、送信部６は制御部７からの電気信号を無線信号に変換し送信を行うものである。また、センサノード１の記憶部８には、センサノードの制御プログラムを予め記憶させておくものとする。尚、上記構成は構成の一例であり、これに限られるものではない。
【００２６】
以下に、無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御装置が行う処理について詳細に説明する。図４に本発明のセンサノードの送信電力制御方法の全体の処理の一例をフローチャートに示す。まず、送信側センサノード２は予め設定された送信電力の初期設定値、例えば、送信側センサノード２の最大送信電力で受信側センサノード３へ向けデータの送信を行う（Ｓ１）。該データを受信した受信側センサノード３は、記憶部８に記憶する受信電力値を時系列で記憶する（Ｓ２）。標準偏差を指標として受信電力のゆらぎとパケット伝送率より、最適な送信電力を受信側センサノード３で計算する（Ｓ３）。その後、送信電力を変更する必要があるかどうかの判断を受信側センサノード３が行う（Ｓ４）。送信電力を変える必要がある場合、受信側センサノード３から送信側センサノード２へ向けて最適な送信電力値を送信する（Ｓ５）。最適な送信電力値を受け取った送信側センサノード２は、以後その電力値にて送信を行う（Ｓ６）。以降はＳ２からＳ６までのループ処理を行う。
【００２７】
以下に、上記述べた処理について、図５に示すブロック図を用いて詳細に説明する。まず、送信側センサノード２の送信部６は、予め設定された送信電力（初期設定値）で受信側センサノード３へ向けデータの送信を行う（Ｓ１）。尚、予め設定された送信電力とは、例えば送信側センサノード２の最大送信電力であるが、これに限られるものではなく、原則として受信側センサノード３の最小受信電力以上であれば足りる。
【００２８】
次に、受信側センサノード３の受信部５は、信号を受信し該信号をパケットエラーチェック部１１で受信した信号にエラーがないかのチェックを行う。エラーがあった場合は送信側センサノード２に対し再度送信要求を行うようにしても良い。
【００２９】
また、受信側センサノード３は、受信した電力値を受信電力検出部１０において検出し、受信電力値とパケット番号と受信時刻を記憶部８に記憶する（Ｓ２）。尚、センサノード１の記憶領域は有限であるので、例えば、先入れ先出し方式によりでデータの更新を行うものとするが、データの更新方法については、これに限られるものではない。
【００３０】
次に、計算範囲指定部１２により指定された制御間隔に該当する受信電力値とパケット番号と受信時刻のデータを記憶部８より取り出す。ここで、計算範囲指定部１２により指定される制御間隔は、例えば以下のように決定される。データ送信間隔（例えば１秒）、初期制御間隔（例えば１分）、制御間隔計算用周期（例えば１０分）をそれぞれ予め設定し、記憶部８に記憶させておく。次に、制御間隔計算用周期に測定したデータより、振幅が最も大きな変化の周期を算出し、算出された周期を主要な周期とする。主要な周期の算出は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて算出するものとするが、算出方法はこれに限られるものではない。ここで、主要な周期が初期制御間隔以上であって制御間隔計算用周期未満であれば、即ち、初期制御間隔と電波伝搬路の特性変化の周期が近似する場合は、初期制御間隔を予め記憶させておいた他の制御間隔（例えば１２秒）に変更する。また、主要な周期が初期制御間隔未満または制御間隔計算用周期以上であれば、初期制御間隔を、そのまま制御継続して制御間隔とするものとする。尚、他の制御間隔を予め複数記憶させておき、状況に応じて選択させるようにしても良く、例えば、複数記憶させた他の制御間隔のうち、主要な周期から最も離れた制御間隔を取るようにしても良い。また、初期制御間隔と電波伝搬路の特性変化の周期が近似する場合に、例えば予め記憶部８に記憶させた一定の閾値（例えば２０秒）を、初期制御間隔に加えたり、初期制御間隔から減じて、他の制御間隔としても良い。また、一定の閾値（例えば２）で、初期制御間隔を乗じたり、割ったりして他の制御間隔とするようにしても良い。尚、上記述べたそれぞれの制御間隔の指定方法、指定例は一例であり、これに限られるものではない。
【００３１】
さらに、取り出した受信電力値とパケット番号と受信時刻のデータから、パケット伝送率計算部１３は、パケット伝送率を、平均値計算部１４は受信電力の平均値を、標準偏差計算部１５は、受信電力の標準偏差をそれぞれ計算する。
【００３２】
次に、求めたパケット伝送率、受信電力の平均値、受信電力の標準偏差から、送信電力決定部１６にて最適な送信電力を決定する（Ｓ３）。最適な送信電力値の決定は、例えば以下のように行われる。
【００３３】
送信電力ｔ、受信電力Ｘ（ｔ）、受信電力の確率分布関数Ｐ（Ｘ（ｔ））、最小受信可能電力をＢとするとパケット伝送率Ｒ（ｔ）は、数式１３により表される。また、１回の送信で使用する電力をＴ（ｔ）、再送する回数をＲ（ｔ）の逆数で定義すると、送信1データ当りに使用する送信使用電力Ａ（ｔ）は、数式１４により表される。ここで、受信電力の確率分布関数Ｐ（Ｘ（ｔ））は、数式１５に示す正規分布に従う分布関数とするものとした。尚、Ｘ（ｔ）の平均値をμ（ｔ）、標準偏差をσ（ｔ）とした。ここで、送信使用電力Ａ（ｔ）の値が最も小さくなる時の送信電力ｔが最小使用電力であり、最適な送信電力値となる。
【数１３】
2007060342.tif 000009
【数１４】
2007060342.tif 000010
【数１５】
2007060342.tif 000011
【００３４】
上記方法により最適な送信電力を求めることができるが、上記述べた方法は、最適な送信電力を求める一例であり、これに限られるものではない。尚、受信電力の確率分布関数Ｐ（Ｘ（ｔ））がどのような分布に従っているかを、設置場所および使用形態毎に予め求めておくことにより、更に精度の高い送信電力の決定をおこなうことができる。
【００３５】
上記方法により決定した送信電力値は、送信電力決定部１６から送信電力変更要否判定部１７に渡される。送信電力変更要否判定部１７は、送信電力を変更するかどうかの判断を行う（Ｓ４）。変更するかどうかの判断は、例えば、ある一定のデータ（例えば、１データ／秒×６０秒＝６０個のデータ）を送信するために必要とする総使用電力を、現在の送信電力値で計算した場合と、送信電力決定部１６から渡された送信電力値で計算した場合について比較することにより判断する。具体的には、送信電力決定部１６から渡された送信電力値で計算した場合の総使用電力を、現在の送信電力値で計算した場合の総使用電力で割り、その値が予め設定した閾値以下（例えば７０％以下）であれば、送信電力値の変更を行うこととしている。尚、上記述べた判断方法、閾値は一例であって、これに限られるものではない。現在の送信電力値で計算した場合と、送信電力決定部１６から渡された送信電力値で計算した場合の総使用電力を予め設定した閾値により判断するものであればよい。
【００３６】
以上により、送信電力の変更が必要であると判断した場合は、送信電力変更要否判定部１７は送信部６へ電力値を渡す。さらに送信部６は、送信側センサノード２へ向けてその電力値を送信する（Ｓ５）。送信側センサノード２は、送信電力制御部９にて送信電力を調整し、以後は、受信側センサノード３から受け取った電力値を送信電力値とする（Ｓ６）。尚、送信電力の変更が必要ないと判断した場合は、現在の送信電力値をそのまま送信電力値とする。以上により、無線センサネットワークにおけるセンサノードの制御装置が行う処理は終了し、以降はＳ２からＳ６までをループ処理を行うものである。
【００３７】
また、通信回数を少なく設定することにより消費電力を低減することができるので、上記述べた送信電力の制御に併せて、通信回数自体を少なくするよう制御し、消費電力を抑えるようにしてもよい。
【００３８】
また、センサノードが、建物の出入口や道路付近などの頻繁に人や物が頻繁に通過する場所や、送電線等の大きく頻繁に揺れる場所に取り付けられる場合や、周囲の雑音が存在し受信信号の品質に影響を及ぼしている場所等に設置される場合は、受信電力の変動が激しくなるので、上記述べた送信電力の制御を行うことが有効である。実験により、受信信号の変化の原因が何であるかにより、受信信号の時系列分布が異なることがわかった。このため、確率分布関数がどのような分布に従っているかを、設置場所および使用形態毎に把握することにより、より正確な送信電力の決定を行うことができることとなる。
【００３９】
また、一般的にセンサノードの多くは、図６（ａ）に示すように面的に配置されることが多い。このようにセンサノードが面的に配置されている無線センサネットワークにおいては、例えば、一つのセンサノードが電池切れなどにより通信不可の状態となった場合であっても、他の伝送ルートを選択させるようにすることができるので、ネットワーク全体に与える影響は少ないといえる。しかし、図６（ｂ）に示すように、例えばセンサノード群とセンサノード群の間を結ぶ伝送用ノードを配置する場合や、電気事業等において送電線等の線状物体上にセンサノードを取り付ける場合等の場合のように、センサノードを直線状にしか配置することができない場合も考えられる。このように線状配置された無線センサネットワークにおいて一つのセンサノードが通信不可の状態となった場合には他の伝送ルートを確立することができず、ネットワーク全体に影響を及ぼす場合も考えうる。従って、特にこのようにセンサノードが線状配置されて構成される無線センサネットワークにおいては、一つのセンサノードが電池切れ等により通信不能となってもネットワーク全体に与える影響が大きいので、上記述べたセンサノードの制御を行うことが効果的であると考えられる。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
上記数式１３から数式１５を用いて、最適な送信電力を求める計算を行った。図７に計算結果を示す。尚、データとして表１に示す米国Ｃｒｏｓｓｂｏｗ社製のセンサノード、ＭＩＣＡ２の送信電力と電流（ｍＡ）の関係を用いた。尚、表１の左列は送信電力、右列は動作電流を示し、例えば送信電力−８ｄＢｍの場合は、電流６．５ｍＡであり、消費電力は、例えば電圧を３Ｖとした場合、１９．５ｍＷであることを示している。
【００４１】
【表１】
2007060342.tif 000012
【００４２】
なお、伝送損失を−９５ｄＢｍ、最小受信可能電力Ｂを−１１０ｄＢｍ、標準偏差σ（ｔ）を一定値４、Ｘ（ｔ）の平均値をμ（ｔ）とした。その結果、図７に示すように、−８ｄＢｍで送信する時が送信使用電力Ａ（ｔ）が最も低く（１９．５ｍＷ）、省電力化が図れることがわかった。上記方法により、最も省電力化が図れる最適な送信電力を求めることができた。
【００４３】
また、センサノードの間を人が通過する場合に、受信電力がどのように変化するかを測定するために、センサノードを３メートル離して設置し、その間を人が通過する実験を行った。送信は０．２秒毎に行い、２０秒間の測定時間の間に、人が２往復した場合の実験結果を示す。図８（ａ）に人が通過した場合と通過しない場合の受信電力の変化の一例を示す。通過しない場合の標準偏差が０．１３ｄＢｍであり、通過した場合の標準偏差が０．８１ｄＢｍであり、いずれも１以下であり、大きな差はなかった。また、図８（ｂ）に人が通過した場合の受信電力の分布の一例を示す。受信電力は、平均値に対してほぼ対象な分布であった。
【００４４】
また、センサノードが送電線等の大きく、頻繁に揺れるものに取り付けられる場合を想定し、線状物体にセンサノードを取り付け、取り付けた線状物体を揺らした場合に受信電力がどのように変化するかを測定した。図９（ａ）に実験概要図を示す。実験は、６．２ｍのロープ１８を６ｍの距離に０．８５ｍの弛度を持たせて張り、その中心に送信側センサノード２を固定した。送信側センサノード２は、０．２秒毎に支柱部分に取り付けた受信側センサノード３にデータの送信を行うこととし、さらに適度な揺れを与えた場合と、揺れを与えない場合との受信電力の変化を計測した。図９（ｂ）に揺れ有の場合と、揺れ無の場合の受信電力の変化の一例を示す。揺れ無の場合の標準偏差が０．１５ｄＢｍであったのに対し、揺れ有の場合の標準偏差は３．００ｄＢｍであり、揺れ有の場合の周波数は０．５４Ｈｚ程度であった。図９(ｃ）に揺れ有の場合の受信電力の分布の一例を示す。受信電力の分布は、図８（ｂ）に示した人が通過する際の分布と全く異なるものであった。
【００４５】
以上より、受信信号の変化の原因が何であるかにより、受信信号の分布が異なることがわかった。よって、確率分布関数がどのような分布に従っているかを、設置場所および使用形態毎に把握することにより、より正確な送信電力の決定を行うことができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】チャタリングが生じる原理を説明するための図であり、（ａ）は最小受信可能電力に対しマージンが大きい場合を示す図の一例であり、（ｂ）は送信電力を抑制した場合を示す図の一例であり、（ｃ）は送信電力を再度大きくした場合を示す図の一例である。
【図２】受信電力の時系列変化を示すグラフの一例であり、縦軸は受信電力、横軸は時間を示している。
【図３】センサノードの構成の一例を示す図である。
【図４】センサノードの制御装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】受信側センサノードと送信側センサノードの構成の一例を示す図である。
【図６】（ａ）は、センサノードを面的に配置した一例を示す図であり、（ｂ）は、センサノードを線状配置した一例を示す図である。
【図７】センサノードの送信電力ｔと送信使用電力Ａ（ｔ）との関係を示すグラフの一例である。
【図８】センサノードの間を人が通過する場合の受信電力の測定結果の一例であり、（ａ）は受信電力と時間との関係を示す測定結果の一例を示すグラフであり、（ｂ）は受信電力とデータ個数との関係を示す測定結果の一例を示すグラフである。
【図９】センサノードをロープに取り付け揺れを与えた場合の受信電力の測定結果の一例であり、（ａ）は実験装置の一例を示す構成図であり、（ｂ）は受信電力と時間との関係を示す測定結果の一例を示すグラフであり、（ｃ）は受信電力とデータ個数との関係を示す測定結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１センサノード
２送信側センサノード
３受信側センサノード
４電源部
５受信部
６送信部
７制御部
８記憶部
９送信電力制御部
１０受信電力検出部
１１パケットエラーチェック部
１２計算範囲指定部
１３パケット伝送率計算部
１４平均値計算部
１５標準偏差計算部
１６送信電力決定部
１７送信電力変更要否判定部
【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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