(57)【要約】      （修正有）【課題】限られた無線帯域リソースを利用しながら、複数種別のセンサを備えたセンサ端末装置からサーバ側に各計測データを効率よく転送することができるセンサ端末装置を提供する。【解決手段】センサから入力する計測データをデジタル化してメモリに蓄積し、メモリに蓄積された計測データを無線フレームとして構成し、計測データを収集するサーバに無線送信するセンサ端末装置において、メモリの蓄積データ量を監視し、当該蓄積データ量が無線フレームとして送信可能な最大データサイズに達したときに、メモリに蓄積されている計測データを一括して収容した無線フレームを送信する計測データ送信手段を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサから入力する計測データをデジタル化してメモリに蓄積し、メモリに蓄積された計測データを無線フレームとして構成し、計測データを収集するサーバに無線送信するセンサ端末装置において、
前記メモリの蓄積データ量を監視し、当該蓄積データ量が前記無線フレームとして送信可能な最大データサイズに達したときに、前記メモリに蓄積されている計測データを一括して収容した無線フレームを送信する計測データ送信手段を備えた
ことを特徴とするセンサ端末装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ端末装置において、
前記計測データ送信手段は、前記センサが複数種別あるときに、前記無線フレームとして、センサ種別と計測データをセットで収容する構成、またはセンサ種別ごとに計測データを集約して収容する構成である
ことを特徴とするセンサ端末装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ端末装置において、
前記計測データ送信手段は、前記計測データが予め設定される設定値と比較して有意な値であるときに前記メモリに蓄積する構成である
ことを特徴とするセンサ端末装置。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサ端末装置において、
前記計測データ送信手段は、前記メモリの蓄積データ量が前記無線フレームとして送信可能な最大データサイズに達する前に所定の送信間隔を超えたときに、その時点で蓄積されている計測データを一括して収容した無線フレームを送信する構成である
ことを特徴とするセンサ端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種別のセンサで計測される計測データを収集し、限られた無線帯域リソースを利用して効率よくサーバへ転送するセンサ端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のセンサネットワークシステムの構成例を示す（特許文献１）。
図７において、センサネットワークシステムは、複数のセンサ７１−１〜７１−Ｎでそれぞれ計測される計測データを処理する複数のセンサ端末装置７２−１〜７２−Ｍ、各センサの計測データを収集するサーバ７３−１〜７３−Ｎ、無線基地局７４および各サーバのデータ要求に応じたポーリング制御を行うポーリング装置７５により構成される。センサ端末装置７２−１〜７２−Ｍは、それぞれ各センサの計測データを処理するデータ処理部７２１と、無線基地局７４との間で無線フレームを送受信する無線通信処理部７２２とを備える。
【０００３】
ポーリング装置７５は、各サーバ７３−１〜７３−Ｎから出力されるデータ要求を、無線基地局７４を介してセンサ端末装置７２−１〜７２−Ｍに送信する。ポーリング装置７５のポーリング制御に応じてサーバ７３−ｉ（ｉは１〜Ｎ）からのデータ要求を受信したセンサ端末装置７２−ｊ（ｊは１〜Ｍ）は、対応するセンサ７１−ｉの計測データを処理して無線基地局７４に向けて送信する。無線基地局７４は、受信した計測データをポーリング装置７５を介して対応するサーバ７３−ｉに転送する。ここでは、センサ端末装置７２−１〜７２−Ｍの各センサ７１−ｉの計測データは、サーバ７３−ｉからのデータ要求に応じてサーバ７３−ｉに収集される。なお、ポーリング装置７５は、各サーバ７３−１〜７３−Ｎから出力されるデータ要求をトリガとせず、定期的にセンサ端末装置７２−１〜７２−Ｍに順番にデータ要求を送信する構成も考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９５９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７に示すセンサネットワークシステムは、無線基地局７４から複数のセンサ端末装置７２−１〜７２−Ｍに対してデータ要求を送信する構成であるが、そのために無線帯域が大きく消費されることになる。
【０００６】
また、センサ端末装置７２−ｊは、データ要求の受信に応じてセンサ７１−ｉの計測データを取得し、無線フレームを構成して無線基地局７４に向けて送信する。この無線フレームは、一般に送信可能なデータサイズの最大値が規定されているが、データ要求ごとに計測される計測データから所定の無線フレームが構成されるので、無線フレームのヘッダに比べてペイロードの割合が小さくなり、データ送信効率がよくない。また、無線区間の帯域が狭いネットワークでは、効率の低いデータ送信によって帯域を圧迫し、遅延の増加やデータの再送処理が増えることになる。
【０００７】
さらに、センサ端末装置７２−ｊが複数のセンサ７１−１〜７１−Ｎを備える場合には、センサごとに対応するサーバから無線基地局７４を介してセンサ端末装置７２−ｊにデータ要求を送信する必要があり、計測データの収集効率がよくない。
【０００８】
本発明は、限られた無線帯域リソースを利用しながら、複数種別のセンサを備えたセンサ端末装置からサーバ側に各計測データを効率よく転送することができるセンサ端末装置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】
【０００９】
本発明は、センサから入力する計測データをデジタル化してメモリに蓄積し、メモリに蓄積された計測データを無線フレームとして構成し、計測データを収集するサーバに無線送信するセンサ端末装置において、メモリの蓄積データ量を監視し、当該蓄積データ量が無線フレームとして送信可能な最大データサイズに達したときに、メモリに蓄積されている計測データを一括して収容した無線フレームを送信する計測データ送信手段を備える。
【００１０】
本発明のセンサ端末装置において、計測データ送信手段は、センサが複数種別あるときに、無線フレームとして、センサ種別と計測データをセットで収容する構成、またはセンサ種別ごとに計測データを集約して収容する構成である。
【００１１】
本発明のセンサ端末装置において、計測データ送信手段は、計測データが予め設定される設定値と比較して有意な値であるときにメモリに蓄積する構成である。
【００１２】
本発明のセンサ端末装置において、計測データ送信手段は、メモリの蓄積データ量が無線フレームとして送信可能な最大データサイズに達する前に所定の送信間隔を超えたときに、その時点で蓄積されている計測データを一括して収容した無線フレームを送信する構成である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のセンサ端末装置は、センサの計測データを蓄積し、蓄積データ量が無線フレームとして送信可能な最大データサイズに達したときに、サーバ側からデータ要求を受信することなく自発的に一括送信することにより、限られた無線帯域リソースの中で効率のよいデータ送信が可能である。また、センサ種別ごとに計測データを集約して無線フレームに収容することにより、さらにデータ送信効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のセンサ端末装置を含むセンサネットワークシステムの構成例を示す図である。
【図２】センサ端末装置から送信される無線フレームの構成例を示す図である。
【図３】データ処理部１１の構成例を示す図である。
【図４】メモリ１１３の第１の構成例を示す図である。
【図５】メモリ１１３の書込み／読出しの動作例を説明する図である。
【図６】メモリ１１３の第２の構成例を示す図である。
【図７】従来のセンサネットワークシステムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明のセンサ端末装置を含むセンサネットワークシステムの構成例を示す。
図１において、複数のセンサ端末装置１０−１〜１０−Ｍは、それぞれ複数のセンサ２１−１〜２１−Ｎから入力する計測データをセンサ種別とともに蓄積するデータ処理部１１と、無線基地局２２との間で無線フレームを送受信する無線通信処理部１２とを備える。データ処理部１１はセンサ種別と計測データをセットで蓄積しながら蓄積データ量を監視し、蓄積データ量が無線フレームとして送信可能な最大データサイズに達すると、蓄積データ（センサ種別と計測データのセット）を一括して無線通信処理部１２に出力する。
【００１６】
ここで、データ処理部１１は、図２(1) に示すように、一括出力するセンサ種別と計測データのセットにセンサ端末装置の端末ＩＤを付加した無線フレームを構成する。あるいは、図２(2) に示すように、センサ種別ごとに計測データを集約し、センサ端末装置の端末ＩＤを付加した無線フレームを構成してもよい。無線通信処理部１２は、データ処理部１１から入力する無線フレームを自発的に無線基地局２２に送信する。
【００１７】
無線基地局２２は、受信した無線フレームから端末ＩＤとセンサ種別と計測データを抽出してデータ振分装置２３に出力する。データ振分装置２３は、センサ種別に応じた計測データを端末ＩＤとともにそれぞれ対応するサーバ２４−１〜２４−Ｎに出力する。ここでは、センサ端末装置１０−１〜１０−Ｍの各センサ２１−ｉの計測データは、サーバ２４−ｉに収集されるものとする。図２(1) に示すフレーム構成の場合には、センサ種別ごとに集約して対応するサーバに端末ＩＤとともに出力される。図２(2) に示すフレーム構成の場合には、すでにセンサ種別ごとに集約されているので、そのまま対応するサーバに端末ＩＤとともに出力される。
【００１８】
本発明のセンサ端末装置１０−１〜１０−Ｍは、それぞれ自発的に無線フレームを無線基地局２２に送信する構成であるため、無線フレームが衝突した場合には無線基地局２２で受信できない可能性がある。これについては、例えば無線基地局２２が正常に受信したときにＡＣＫ信号を送信し、ＡＣＫ信号を受信しないセンサ端末装置が再送を行う構成により対応できる。また、センサ端末装置が無線フレームを送信する前に無線基地局２２に対して送信要求を行い、無線基地局２２から許可されたセンサ端末装置が無線フレームを送信するアルゴリズムにより衝突を回避することができる。いずれの場合も、センサ端末装置の蓄積データ量が無線フレームとして送信可能な最大データサイズに達したときの処理であるので、従来のポーリング制御に伴う信号の送受信に比べて、ＡＣＫ信号や送信要求／送信許可の信号の頻度は小さく、限られた無線帯域リソースでも対応が可能である。
【００１９】
図３は、データ処理部１１の構成例を示す。
図３において、データ処理部１１は、制御部１１１、複数のセンサ２１−１〜２１−Ｎに接続されるＡ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−Ｎ、メモリ１１３、無線通信処理１２に接続するシリアルインタフェース部（Ｉ／Ｆ）１１４を備える。Ａ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−Ｎは、センサ２１−１〜２１−Ｎからそれぞれ入力するアナログの計測データを所定のサンプリングタイミングでデジタルの計測データに変換する。制御部１１１は、Ａ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−Ｎから計測データを入力し、各センサのセンサ種別とセットでメモリ１１３に蓄積する。あるいは、後述するようにセンサ種別ごとに対応するメモリ面に計測データを蓄積してもよい。さらに制御部１１１は、メモリ１１３の蓄積データ量を監視し、蓄積データ量が無線フレームとして送信可能な最大データサイズＳmax に達すると、メモリ１１３から蓄積データ（センサ種別と計測データのセット）を一括して読み出し、図２(1),(2) に示すような無線フレームを構成してＩ／Ｆ１１４を介して無線通信処理部１２に出力する。
【００２０】
図４は、メモリ１１３の第１の構成例を示す。
図４において、アドレス＃０〜＃（Ｐ−１）には、順番にセンサ種別と計測データがセットで書き込まれる。アドレス＃（Ｐ−１）に書き込まれた後はアドレス＃０に上書きされ、以下サイクリックに書込みが行われる。書込みアドレス管理レジスタ４１の値（書込みアドレスＷ）は、新しい計測データが入力したときに書き込むべきアドレスを示し、データ書込みが行われるごとに＋１インクリメントされる。読出しアドレス管理レジスタ４２の値（読出しアドレスＲ）は、メモリ１１３から読み出す計測データの先頭アドレスを示し、無線フレームとして送信可能な最大データサイズＳmax 分のデータ読出しが行われるごとに、＋Ｓmax インクリメントされる。
【００２１】
メモリ１１３の蓄積データ量Ｓは、
Ｓ＝（Ｗ−Ｒ）mod Ｐ
で計算できる。mod は剰余演算を示す。Ｐは、メモリ１１３の最大データ保持数を示す（Ｐ＞Ｓmax ）。この蓄積データ量Ｓは蓄積データ量管理レジスタ４３に書き込まれ、Ｓ＝Ｓmax になったときに読出しアドレスＲからＳmax 分のデータ読出しが行われる。
【００２２】
ここで、Ｐ＝９、Ｓmax ＝３の場合におけるメモリ１１３の書込み／読出しの動作例を図５を参照して説明する。
【００２３】
図５(1) は、アドレス＃２，＃３にデータが書き込まれた状態である。Ｗ＝４、Ｒ＝２、Ｓ＝２であるので、データ読出しは行われない。
【００２４】
図５(2) は、アドレス＃４にデータを書き込むことにより書込みアドレスＷが＋１インクリメントした状態である。Ｗ＝５、Ｒ＝２、Ｓ＝３になるので、アドレス＃２〜＃４のデータが一括して読み出され、無線通信処理部１２から無線フレームとして送信される。そして、無線通信処理部１２から送信完了の応答により読出しアドレスＲが＋３インクリメントされる。
【００２５】
図５(3) は、読出しアドレスＲが２から５となり、さらにアドレス＃５にデータを書き込むことにより書込みアドレスＷが＋１インクリメントした状態である。Ｗ＝６、Ｒ＝５、Ｓ＝１であるので、データ読出しは行われない。
【００２６】
図６は、メモリ１１３の第２の構成例を示す。
図６において、メモリ１１３は、センサ種別ごとにメモリ面を備え、それぞれアドレス＃０〜＃（Ｐ−１）に順番に計測データが書き込まれる。センサ２１−ｉに対応する書込みアドレス管理レジスタ４１の値（書込みアドレスＷ）は、センサ２１−ｉから新しい計測データが入力したときに書き込むべきアドレスを示し、データ書込みが行われるごとに＋１インクリメントされる。読出しアドレス管理レジスタ４２の値（読出しアドレスＲ）は、読み出す計測データの先頭アドレスを示し、データ読出しが行われるごとに、読み出したデータ数分だけインクリメントされる。
【００２７】
各メモリ面の蓄積データ量Ｓi は、
Ｓi ＝（Ｗi −Ｒi ）mod Ｐi 
で計算できる。mod は剰余演算を示す。Ｐi は、各メモリ面の最大データ保持数を示す。この蓄積データ量Ｓi は蓄積データ量管理レジスタ４３に書き込まれる。
【００２８】
メモリ１１３は、各メモリ面の蓄積データ量Ｓi の合計（ΣＳi ）がＳmax になったときに、各メモリ面の読出しアドレスＲi からそれぞれ蓄積データ量Ｓi のデータ読出しが行われ、全体でＳmax 分のデータ読出しが行われる。ここで読み出された計測データは、図２(2) に示すように、センサ種別ごとに計測データが集約されて一括送信される。
【００２９】
なお、センサ端末装置のデータ処理部１１では、センサ２１−１〜２１−Ｎから入力する計測データのデジタル値と設定値とを比較し、例えば計測データが設定値を超える有意な値のときにメモリ１１３に書込みを行うようにしてもよい。これにより、メモリ１１３の蓄積データ量が無線フレームとして送信可能な最大データサイズＳmax に達するまでの時間が延び、有意な計測データを効率よく転送することができる。
【００３０】
また、センサ端末装置１０−１〜１０−Ｍから無線基地局２２への送信間隔の最大値をそれぞれ個別に設定し、メモリ１１３の蓄積データ量が無線フレームとして送信可能な最大データサイズＳmax に達する前に、送信間隔の最大値を超えたセンサ端末装置からその時点の蓄積データを一括して送信するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０−１〜１０−Ｍ  センサ端末装置
１１  データ処理部
１２  無線通信処理部
２１−１〜２１−Ｎ  センサ
２２  無線基地局
２３  データ振分装置
２４−１〜２４−Ｎ  サーバ
４１  書込みアドレス管理レジスタ
４２  読出しアドレス管理レジスタ
４３  蓄積データ量管理レジスタ
【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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【図７】
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