(57)【要約】【課題】センサーノードにおけるメモリによる消費電力を低減することができるセンサーノード、センサーノードの制御方法およびセンサーネットワークシステムの提供を図る。【解決手段】センサー(１１，１１ａ〜１１ｎ)と、前記センサーにより検出したデータを一時的に格納するメモリ(１２，１２ａ〜１２ｎ)と、前記メモリに格納されたデータを、定期的に送信する送信機(１３，１３ａ〜１３ｎ)と、を有するセンサーノード(１、１ａ〜１ｎ)であって、前記メモリにおいて、有効なデータを格納していないメモリセルの電源を遮断する。【選択図】図６
2017062686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサーと、
前記センサーにより検出したデータを一時的に格納するメモリと、
前記メモリに格納されたデータを、定期的に送信する送信機と、を有するセンサーノードであって、
前記メモリにおいて、有効なデータを格納していないメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とするセンサーノード。
【請求項２】
前記メモリにおいて、前記有効なデータを格納していないメモリセルの電源を、ワード単位またはバンク単位で遮断する、
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサーノード。
【請求項３】
前記メモリセルの電源遮断は、前記メモリ全体の電源を遮断し、
前記センサーにより検出したデータを一時的に格納するとき、前記メモリにおいて、ワード単位またはバンク単位で電源を投入する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサーノード。
【請求項４】
センサーにより検出したデータを一時的にメモリに格納し、前記メモリに格納されたデータを定期的に送信するセンサーノードの制御方法であって、
前記メモリにおいて、有効なデータを格納していないメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とするセンサーノードの制御方法。
【請求項５】
前記メモリにおいて、前記有効なデータを格納していないメモリセルの電源を、ワード単位またはバンク単位で遮断する、
ことを特徴とする請求項４に記載のセンサーノードの制御方法。
【請求項６】
前記メモリに格納されたデータを送信した後、前記送信したデータを格納していた前記メモリにおけるメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のセンサーノードの制御方法。
【請求項７】
前記メモリに格納されたデータを読み出した後、前記読み出したデータを格納していた前記メモリにおけるメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のセンサーノードの制御方法。
【請求項８】
前記メモリに格納されたデータは、ハブに対して送信され、
前記ハブからの応答信号を受け取った後、前記ハブに対して送信されたデータを格納していた前記メモリにおけるメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のセンサーノードの制御方法。
【請求項９】
前記メモリセルの電源遮断は、前記メモリ全体の電源を遮断し、
前記センサーにより検出したデータを一時的に格納するとき、前記メモリにおいて、ワード単位またはバンク単位で電源を投入する、
ことを特徴とする請求項４乃至請求項８のいずれか１項に記載のセンサーノードの制御方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の、少なくとも１つのセンサーノードと、
前記少なくとも１つのセンサーノードから定期的に送信されるデータを受け取るハブと、を有する、
ことを特徴とするセンサーネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で言及する実施例は、センサーノード、センサーノードの制御方法およびセンサーネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、無線機能を利用した少なくとも１つのハブ(ＨＵＢ)と複数のセンサーノード(センサー付無線端末)を有するセンサーネットワークシステムが、様々な用途向けに提案され、実用化されるようになっている。
【０００３】
このようなセンサーネットワークシステムにおけるセンサーノードは、例えば、搭載されているメモリに対して、センサーにより検出(センシング)したデータ(例えば、体に装着するセンサーであれば脈拍や体温等)を一時的に格納(保持)する。
【０００４】
そして、メモリに格納(蓄積)されたデータは、例えば、定期的にハブデバイス(ハブ)に送信される。ここで、メモリとしては、例えば、組み込みマイコン上に集積化されたＳＲＡＭ(Static Random Access Memory：揮発性メモリ)等が使用される。
【０００５】
ところで、従来、データを格納するメモリの消費電力の低減を図るものとしては、様々な提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２２９０９５号公報
【特許文献２】特許第２７２３３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、センサーネットワークシステムにおけるセンサーノードは、センサーによりセンシングしたデータをメモリに一時的に格納し、そのメモリに格納されたデータを、例えば、定期的にハブに送信する。
【０００８】
この時、各送信イベントの間の期間では、メモリ上のデータの有効性に関わらず、メモリには電源電圧が一括で供給されるため、常に、所定の大きさのリーク電力が消費されることになる。
【０００９】
また、センサーノードの電源起動時(電源投入時)には、全てのメモリセルの中身は初期値と呼ばれる意味のないデータになり、そのために、多大な突入電流が消費される。このような無駄な電力を消費することにより、例えば、電池駆動のセンサーノードでは、電池寿命が短くなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態によれば、センサーと、前記センサーにより検出したデータを一時的に格納するメモリと、前記メモリに格納されたデータを、定期的に送信する送信機と、を有するセンサーノードが提供される。そして、前記メモリにおいて、有効なデータを格納していないメモリセルの電源を遮断するようになっている。
【発明の効果】
【００１１】
開示のセンサーノード、センサーノードの制御方法およびセンサーネットワークシステムは、センサーノードにおけるメモリによる消費電力を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施例に係るセンサーネットワークシステムの一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施例に係るセンサーネットワークシステムの他の例を示すブロック図である。
【図３】図３は、センサーノードにおける動作の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、センサーノードにおける動作の他の例を説明するための図である。
【図５】図５は、図４に示すセンサーノードの動作を、メモリへの書き込み電力およびメモリのリーク電力を考慮して説明するための図である。
【図６】図６は、本実施例に係るセンサーノードにおける動作の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、本実施例に係るセンサーノードにおけるメモリの電源管理を説明するための図である。
【図８】図８は、本実施例に係るセンサーノードによる効果を説明するための図である。
【図９】図９は、本実施例に係るセンサーノードにおける動作の変形例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、センサーノードの制御方法の第１実施例を説明するためのタイミング図である。
【図１１】図１１は、センサーノードの制御方法の第２実施例を説明するためのタイミング図である。
【図１２】図１２は、センサーノードの制御方法の第３実施例を説明するためのタイミング図である。
【図１３】図１３は、センサーノードの制御方法の第４実施例を説明するためのタイミング図である。
【図１４】図１４は、本実施例に係るセンサーネットワークシステムが適用される一構成例を説明するための図である。
【図１５】図１５は、図１４に示すセンサーネットワークシステムにおけるセンサーノードに対して、本実施例のセンサーノードの制御方法を適用した場合を説明するための図(その１)である。
【図１６】図１６は、図１４に示すセンサーネットワークシステムにおけるセンサーノードに対して、本実施例のセンサーノードの制御方法を適用した場合を説明するための図(その２)である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、本実施例のセンサーノード、センサーノードの制御方法およびセンサーネットワークシステムの実施例を詳述する前に、図１〜図５を参照して、センサーノード、センサーノードの制御方法およびセンサーネットワークシステムの例、並びに、その問題点を説明する。
【００１４】
図１は、本実施例に係るセンサーネットワークシステムの一例を示すブロック図であり、１つのハブ２に対して１つのセンサーノード１を設けたセンサーネットワークシステムを示すものである。
【００１５】
図１に示されるように、センサーノード１は、例えば、センサー１１，メモリ１２，送受信機(送信機)１３およびプロセッサ(演算処理部)１４を含む。センサーノード１に搭載されるメモリ１２には、例えば、センサー１１によりセンシング(検出)したデータ(例えば、体に装着するセンサーであれば脈拍や体温等)を一時的に保持(格納)する役割がある。
【００１６】
ここで、メモリ１２は、例えば、組み込みマイコン(プロセッサ１)上にＳＲＡＭとして集積化される。メモリ１２に格納(蓄積)されたデータは、例えば、プロセッサ１４に設けられたレジスタ１４０に読み出され、送受信機１３を介してアンテナ１５から無線送信される。
【００１７】
ハブ２は、送受信機(受信機)２２，メモリ２３およびプロセッサ２４を含む。アンテナ１５から無線送信されたセンサーノード１のデータは、アンテナ２１を介してハブ２の送受信機２２で受信され、プロセッサ１４に設けられたレジスタ１４０を介してメモリ２３に書き込まれる。なお、レジスタ１４０は、プロセッサ１４に設ける他に、送受信機１３に設け、或いは、プロセッサ１４および送受信機１３とは別に設けることもできる。
【００１８】
すなわち、センサーノード１からのデータ(センシングしたデータ)は、例えば、定期的にハブ２に送信され、ハブ２は、センサーノード１からのデータを受信したら、センサーノード１に対して受信通知を送信する。
【００１９】
図２は、本実施例に係るセンサーネットワークシステムの他の例を示すブロック図であり、１つのハブ２に対して複数のセンサーノード１ａ，１ｂ，…，１ｎを設けたセンサーネットワークシステムを示すものである。なお、図２における各センサーノード１ａ，１ｂ，…，１ｎは、図１におけるセンサーノード１と同様の構成を有している。
【００２０】
すなわち、各センサーノード１ａ，１ｂ，…，１ｎは、それぞれセンサー１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎ、メモリ１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎ、送受信機１３ａ，１３ｂ，…，１３ｎおよびプロセッサ１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎを含む。
【００２１】
また、各センサーノード１ａ，１ｂ，…，１ｎのメモリ１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎに蓄積されたデータは、それぞれのプロセッサ１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎに設けられたレジスタ１４０ａ，１４０ｂ，…，１４０ｎに読み出される。
【００２２】
さらに、各レジスタ１４０ａ，１４０ｂ，…，１４０ｎに読み出されたデータは、それぞれ送受信機１３ａ，１３ｂ，…，１３ｎを介してアンテナ１５ａ，１５ｂ，…，１５ｎから無線送信される。ここで、各センサーノード１ａ，１ｂ，…，１ｎから無線送信されるデータは、例えば、時分割的に制御される。
【００２３】
ハブ２は、前述した図１におけるハブと同様の構成を有し、送受信機２２，メモリ２３およびプロセッサ２４を含む。アンテナ１５ａ，１５ｂ，…，１５ｎから無線送信された各センサーノード１ａ，１ｂ，…，１ｎのデータは、アンテナ２１を介してハブ２の送受信機２２で時分割的に受信され、プロセッサ１４に設けられたレジスタを介してメモリ２３に書き込まれる。
【００２４】
図１および図２において、各送信イベントの間の期間では、例えば、センサーノード１(１ａ，１ｂ，…，１ｎ)におけるメモリ１２(１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎ)上のデータの有効性に関わらず、メモリ１２には、電源電圧が一括で供給される。これにより、各センサーノード１(メモリ１２)は、リーク電力を消費することになる。
【００２５】
ここで、各センサーノード１において、メモリ１２の電源管理を行うための信号は、例えば、センサー１１，送受信機１３またはプロセッサ１４により生成される。また、センサーノード１の電源投入時には、メモリ１２における全てのメモリセルの中身が初期値と呼ばれる意味のないデータになるが、そのために、多大な突入電流を消費する。次に、センサーノードにおける消費電力の問題をより詳細に説明する。
【００２６】
図３は、センサーノードにおける動作の一例を説明するための図であり、センシングしたデータを、その都度、ハブに送信する場合を示すものである。ここで、図３(a)は、メモリに蓄積されたデータ量の時間変化を示し、図３(b)は、送信データ量の時間変化を示し、そして、図３(c)は、消費電力の時間変化を示す。
【００２７】
図３(a)に示されるように、センシングされたデータＤ１〜Ｄ８は、その都度(センシング毎に)、メモリに蓄積され、さらに、図３(b)に示されるように、送信データｄ１〜ｄ８も、センシング毎にハブ２に対して送信される。
【００２８】
すなわち、図３(c)に示されるように、センサーノード１は、ハブ２に対して、各送信データｄ１〜ｄ８をセンシング毎に送信するため、センサーノード１では、センシング毎に、送受信機１３等による電力ＰＴが消費される。
【００２９】
このように、図３に示すセンサーノードの動作では、センシングの都度、送受信機１３等を頻繁に動作および停止させて、センシングされたデータをハブに送信するため、消費電力が大きくなり、センサーノード１におけるバッテリ容量を短期間で消費してしまう。
【００３０】
図４は、センサーノードにおける動作の他の例を説明するための図であり、センシングしたデータをメモリに蓄積し、メモリに蓄積されたデータが所定回数分になったら、或いは、所定の期間毎に、ハブ２にまとめて送信する場合を示すものである。ここで、図４(a)は、メモリに蓄積されたデータ量の時間変化を示し、図４(b)は、送信データ量の時間変化を示し、そして、図４(c)は、消費電力の時間変化を示す。
【００３１】
図４(a)に示されるように、センシングされたデータＤ１，Ｄ２，…，Ｄ８は、順次、メモリに蓄積される。すなわち、１回目のセンシングでは、メモリ１２に対してデータＤ１が格納され、２回目のセンシングでは、Ｄ１が格納されたメモリ１２に対してデータＤ２が格納(蓄積)される。
【００３２】
そして、８回目のセンシングにより、メモリ１２にはデータＤ１〜Ｄ８が蓄積され、例えば、メモリ１２に蓄積されたデータＤ１〜Ｄ８が８回分になったら、データｄ１〜ｄ８をまとめてハブ２に送信する。
【００３３】
これにより、図４(c)に示されるように、センサーノード１は、ハブ２に対して、８回分の送信データｄ１〜ｄ８をまとめて送信するため、センサーノード１では、例えば、８回目のセンシング時だけ、送受信機１３等による電力ＰＴ０が消費される。
【００３４】
このように、図４に示すセンサーノードの動作は、図３に示すセンサーノードの動作よりも、送受信機１３による電力消費を低減させることが可能であり、例えば、センサーノード１におけるバッテリの使用期間を延長することができると考えられる。
【００３５】
図５は、図４に示すセンサーノードの動作を、メモリへの書き込み電力およびメモリのリーク電力を考慮して説明するための図である。ここで、図５(a)および図５(b)は、上述した図４(a)および図４(b)に対応するものであり、図５(c)は、メモリへの書き込み電力およびメモリのリーク電力を考慮した消費電力の時間変化を示す。
【００３６】
図４(c)において、参照符号ＰＬは、メモリ１２のリーク電力を示し、ＰＷは、メモリ１２に対する書き込み電力を示し、ＰＴ０は、送信データｄ１〜ｄ８を送信するのに要する電力を示す。
【００３７】
ここで、書き込み電力ＰＷは、例えば、センシングしたデータをメモリ１２に書き込む短時間(例えば、１μsec.程度)でよいが、リーク電力ＰＬは、例えば、前回センシングしてから今回センシングするまでの長時間(例えば、１ｍsec.)に及ぶことになる。
【００３８】
なお、センシング動作の間の待機期間は、１ｍsec.程度ではなく、センサーノード１の使用目的(適用対象)等により、数秒〜数日といった様々な場合が考えられ、リーク電力ＰＬが書き込み電力ＰＷに比べて小さくても、消費電力に大きな影響を与えることもある。すなわち、センサーノード１(１ａ〜１ｎ)の消費電力は、待機時のリーク電力(電流)に大きく影響されることになる。
【００３９】
ところで、ロジック回路においては、例えば、パワーゲーティング等によりでリーク電流を削減することができるが、メモリ(例えば、ＳＲＡＭ等)では、通常、データ保持のために電源を与え続けるため、メモリにおける待機時のリーク電流が支配的になる。
【００４０】
このように、例えば、センシングしたデータをメモリ１２に蓄積し、メモリ１２に蓄積されたデータが所定回数分になったらハブ２にまとめて送信することで、消費電力の低減を図ることが考えられる。
【００４１】
しかしながら、各送信イベントの間の期間(待機期間)では、メモリ１２上のデータの有効性に関わらず、メモリ１２には電源電圧が一括で供給されてリーク電力が消費されるため、例えば、センサーノードの電池寿命が短くなる。
【００４２】
また、電源投入時には、全てのメモリセルの中身は初期値と呼ばれる意味のないデータになるが、そのために多大な突入電流を消費する。このような無駄な電力を消費することにより、センサーノードの電池寿命を短縮することになる。
【００４３】
以下、センサーノード、センサーノードの制御方法およびセンサーネットワークシステムの実施例を、添付図面を参照して詳述する。図６は、本実施例に係るセンサーノードにおける動作の一例を説明するための図である。
【００４４】
本実施例のセンサーノードは、図１を参照して説明したセンサーネットワークシステムにおけるセンサーノード１、或いは、図２を参照して説明したセンサーネットワークシステムにおける各センサーノード１ａ，１ｂ，…，１ｎに対して適用可能である。
【００４５】
ここで、図６(a)および図６(b)は、それぞれ上述した図４(a)，図５(a)および図４(b)，図５(b)に対応し、図６(c)は、上述した図５(c)に対応する。図６(c)と、図５(c)の比較から明らかなように、本実施例のセンサーノードのメモリ１２において、電源電圧が印加されるのは、有効なデータが書き込まれたメモリセル(ワード，バンク)のみとし、リーク電流を低減するようになっている。
【００４６】
なお、本実施例においても、図４および図５を参照して説明したのと同様に、メモリ１２に格納(蓄積，保持)されたデータが所定回数分(例えば、８回分)になったら、ハブ２に対してまとめてデータｄ１〜ｄ８を送信することになる。
【００４７】
図７は、本実施例に係るセンサーノードにおけるメモリの電源管理を説明するための図であり、図７(a)は、電源電圧の印加をワード単位で制御する例を示し、図７(b)は、電源電圧の印加をバンク単位で制御する例を示す。なお、メモリ(メモリセル)の電源管理は、ワード単位またはバンク単位に限定されないのはいうまでもない。
【００４８】
まず、図７(a)に示されるように、例えば、１回目のセンシング(検出)によるデータＤ１は、電源電圧が印加された(電源オンの)ワード１に格納され、また、例えば、２回目のセンシングによるデータＤ２は、電源オンのワード２に格納される。
【００４９】
すなわち、２回目のセンシングによるデータＤ２をメモリ１２に書き込むとき、ワード１および２のみが電源オンとされ(電源が与えられ)、ワード３〜Ｎは電源オフとされ(電源が遮断され)、ワード３〜Ｎによるリーク電流が流れないように制御される。
【００５０】
なお、３回目のセンシングによるデータＤ３をメモリ１２に書き込むときは、ワード３(ワード１〜３)を電源オンとし、ワード４〜Ｎを電源オフとすることになる。また、図６を参照して説明した例は、例えば、図７(a)において、Ｎ＝８の場合に相当する。このように、本実施例によれば、有効なデータが書き込まれたワードのみに対して電源電圧を印加することで、リーク電流を低減することが可能になる。
【００５１】
また、図７(b)に示されるように、例えば、１回目のセンシングによるデータＤ１は、電源電圧が印加された(電源オンの)バンク１に格納され、また、例えば、２回目のセンシングによるデータＤ２は、電源オンのバンク２に格納される。
【００５２】
すなわち、２回目のセンシングによるデータＤ２をメモリ１２に書き込むとき、バンク１および２のみが電源オンとされ、バンク３および４は電源オフとされ、バンク３および４によるリーク電流が流れないように制御される。
【００５３】
なお、３回目のセンシングによるデータＤ３をメモリ１２に書き込むときは、バンク３(バンク１〜３)を電源オンとし、バンク４を電源オフすることになる。このように、本実施例によれば、有効なデータが書き込まれたバンクのみに対して電源電圧を印加することで、リーク電流を低減することが可能になる。ここで、バンクの数は、４に限定されないのはもちろんである。
【００５４】
このように、本実施例によれば、有効なデータが入っていない、或いは、データを記憶しておくことが不要になったメモリ(ワード，バンク)の電源を落とす。これにより、例えば、有効なデータが入っていないメモリ(ワード，バンク)によるリーク電流を低減することができる。
【００５５】
また、センサーノード１の電源投入時には、メモリ１２上に有効なデータは存在しないため、例えば、１回目センシングによるデータＤ１を書き込むまで、メモリ１２に対しては電源電圧を印加しないようになっている。
【００５６】
これにより、センサーノードの電源投入時(電源起動時)には、メモリにおける多大な突入電流の消費を低減することができる。その結果、無駄な電力の消費を抑え、例えば、電池駆動のセンサーノードでは、電池寿命を延長することが可能になる。
【００５７】
具体的に、例えば、センサーノード１において、メモリ１２から送信バッファへのデータ転送が完了した後、ハブ２へのデータ送信が完了した後、或いは、ハブ２からエラーなく受信した旨の通知(ＡＣＫ信号等)を受け取った後、メモリ１２の電源を落とす。
【００５８】
若しくは、センサーノード１において、メモリ１２に蓄積したデータを処理し、その処理による情報(例えば、特徴量等)の抽出が完了し、生データ(メモリ１２に蓄積したデータ)が不要になったら、メモリ１２に対する電源電圧の印加を止めることも考えられる。
【００５９】
すなわち、本実施例は、メモリ１２を全体として電源管理するのではなく、例えば、ワード単位またはバンク(ブロック)単位で電源を管理し、有効なデータを書き込みに行く時点で、該当部分に電源を投入し、不要になった時点で電源を遮断する。
【００６０】
以上において、ワード単位の電源管理とバンク単位の電源管理を比較すると、ワード単位の電源管理では、より細かいリーク電流の制御を行うことが可能であり、消費電力の低減の効果は大きいが、制御が細かくなるに伴って、面積オーバーヘッドが大きくなる。一方、バンク単位の電源管理では、リーク電流(消費電力)の低減効果は小さくなるが、面のオーバーヘッドを小さくすることができる。
【００６１】
図８は、本実施例に係るセンサーノードによる効果を説明するための図であり、図８(a)は、図５を参照して説明したものに相当し、図８(b)は、図７(a)を参照して説明したもの(例えば、Ｎ＝８の場合)に相当する。
【００６２】
図８(a)に示されるように、図５を参照して説明したものは、例えば、センサーノード１の電源投入時(起動時：時刻Ｔ０)から、メモリ１２の全てのセル(全ワード)に対して電源が供給される。従って、メモリ１２がＮワードを有し、各ワードの保持電流をＩdcとすれば、時刻Ｔ０〜ＴＮ+1に渡って、常時、Ｎ×Ｉdcの電力が消費されることになる。
【００６３】
これに対して、図８(b)に示されるように、図７(a)を参照して説明したものは、センサーノード１の起動時(時刻Ｔ０)では、メモリ１２には電源を与えない。そして、例えば、センシングしたデータＤ１が得られたら、時刻Ｔ１からワード１に電源を供給してデータＤ１を書き込み、さらに、センシングしたデータＤ２が得られたら、時刻Ｔ２からワード２に電源を供給してデータＤ２を書き込む。
【００６４】
すなわち、時刻Ｔ０〜Ｔ１では、メモリ１２に電源は与えられず、時刻Ｔ１〜Ｔ２では、ワード１のみ電源が与えられてデータＤ１が保持され、時刻Ｔ２〜Ｔ３では、ワード１および２のみ電源が与えられてデータＤ１およびＤ２が保持される。
【００６５】
従って、時刻Ｔ０〜Ｔ１の消費電力は零、時刻Ｔ１〜Ｔ２の消費電力は１×Ｉdc、時刻Ｔ２〜Ｔ３の消費電力は２×Ｉdc、…、時刻ＴＮ〜ＴＮ+1の消費電力はＮ×Ｉdcとなり、図８(a)における消費電力の半分程度に低減することが可能である。
【００６６】
図９は、本実施例に係るセンサーノードにおける動作の変形例を説明するための図であり、図９(a)は、１ワード毎にメモリセルの電源を制御する場合を示し、図９(b)は、４ワード毎にメモリセルの電源を制御する場合を示す。また、図９(c)は、リーク削減率(リーク電流の低減率)と、面積オーバーヘッドの関係を模式的に示す。
【００６７】
ここで、メモリ１２の総ワード数をＮ×Ｍとし、毎サイクル、１ワードのデータを書き込むものとし、そして、メモリセルの電源を管理する単位をＮワードとする。このとき、Ｎ×Ｍサイクル中に消費するリーク電流Ｉtotは、次の式により表される。
Ｉtot＝(Ｎ×Ｍ＋Ｎ)×ＭＮ／２×Ｉdc
【００６８】
まず、例えば、Ｎ＝１，Ｍ＝１０２４とすると、Ｉtot1は、次のようになる。
Ｉtot1＝(Ｎ×Ｍ＋Ｎ)×ＭＮ／２×Ｉdc
＝(１×１０２４＋１)×１０２４×１／２×Ｉdc
＝５２４８００×Ｉdc
【００６９】
また、例えば、Ｎ＝１２８，Ｍ＝８とすると、Ｉtot128は、次のようになる。
Ｉtot128＝(Ｎ×Ｍ＋Ｎ)×ＭＮ／２×Ｉdc
＝(１２８×８＋１２８)×８×１２８／２×Ｉdc
＝５８９８２４×Ｉdc
≒１．１２×Ｉtot1
【００７０】
さらに、例えば、Ｎ＝５１２，Ｍ＝２とすると、Ｉtot512は、次のようになる。
Ｉtot512＝(Ｎ×Ｍ＋Ｎ)×ＭＮ／２×Ｉdc
＝(５１２×２＋５１２)×２×５１２／２×Ｉdc
＝７８６４３２×Ｉdc
≒１．５０×Ｉtot1
【００７１】
そして、例えば、Ｎ＝１０２４，Ｍ＝１とすると、Ｉtot1024は、次のようになる。
Ｉtot1024＝(Ｎ×Ｍ＋Ｎ)×ＭＮ／２×Ｉdc
＝(１０２４×１＋１０２４)×１×１０２４／２×Ｉdc
＝１０４８５７６×Ｉdc
≒２．００×Ｉtot1
【００７２】
図９(c)に示されるように、リーク削減率と面積オーバーヘッドの関係は、Ｎが小さいほど、リーク電流を半分程度まで低減することができるが、面積オーバーヘッドが大きくなってしまうことが分かる。従って、メモリセルの電源を管理する単位ワードＮは、センサーノード１の適用対象(使用目的)等に応じて最適な値に設定することができる。
【００７３】
次に、図１０〜図１３を参照して、センサーノードの制御方法の第１〜第４実施例を説明する。図１０〜図１３は、センサーノードの制御方法の第１〜第４実施例を説明するためのタイミング図であり、メモリ１２に蓄積したデータをハブ２に対して送信する処理と、メモリ１２の電源をシャトダウンする処理の様々な例を示すものである。
【００７４】
なお、図１０〜図１３では、説明を簡略化するために、例えば、前述した図７(b)と同様に、メモリ１２の電源管理をバンク単位で行う場合が示されている。そして、センサー１１による２回のセンシング動作で得られた２つのデータは、それぞれバンク１およびバンク２に順番に書き込まれ、その２つのデータがまとめてハブ２に送信される。
【００７５】
ここで、２回のセンシング動作で得られる２つのデータは、メモリ１２に蓄積される所定回数分のデータ、或いは、メモリ１２に蓄積される所定の期間毎のデータに対応する。そして、この２つのデータが揃ったら、センサーノード１からハブ２に対してまとめてデータ送信が行われる。
【００７６】
すなわち、図１０に示されるように、センサー１１は、センシング動作を行うときだけオンされ、メモリ１２における各バンクは、センサー１１でセンシングされたデータの書き込みタイミングに基づいて順に電源が投入される。
【００７７】
具体的に、バンク１の電源は、センサー１１による１回目のセンシングで得られたデータＤ１の書き込みタイミングに基づいて(書き込みタイミングよりも少し手前で)オンされる。このとき、バンク２〜Ｎの電源は、センサー１１によるデータの書き込みが生じないのでオフされている。
【００７８】
また、バンク２の電源は、センサー１１による２回目のセンシングで得られたデータＤ２の書き込みタイミングに基づいてオンされる。このとき、バンク１の電源は、オン状態を維持し、バンク３〜Ｎの電源は、センサー１１によるデータの書き込みが生じないのでオフされている。すなわち、バンクＮ(Ｎは３以上の整数)は、センサー１１によるデータの書き込みが生じないので、オフ状態のままになっている。
【００７９】
プロセッサ１４は、センシングで得られたデータＤ１およびＤ２が揃うと、期間Ｐaにおいて、例えば、メモリ１２(バンク１および２)からデータＤ１およびＤ２を読み出し、さらに、送信パケットの生成等の様々な処理を行う。
【００８０】
送受信機１３は、期間Ｐbにおいて、プロセッサ１４から、データＤ１，Ｄ２に基づいて処理された送信パケット等を受け取って、ハブ２に対してデータ(ｄ1，ｄ2)を送信する。上述したセンサー１１，メモリ１２，送受信機１３およびプロセッサ１４の処理は、図１０〜図１３に示す第１〜第４実施例のセンサーノードの制御方法に共通である。
【００８１】
まず、図１０に示されるように、第１実施例のセンサーノードの制御方法では、例えば、送受信機１３がハブ２に対するデータ送信を完了した後、メモリ１２(バンク１，２)の電源をシャットダウン(オフ)する。なお、バンク１の電源を再びオンするのは、例えば、次回のセンシングにより得られたデータＤ１を書き込むタイミングになり、バンク２の電源を再びオンするのは、例えば、次回のセンシングにより得られたデータＤ２を書き込むタイミングになる。
【００８２】
このように、第１実施例によれば、有効なデータが入っていない、或いは、データを記憶しておくことが不要になったバンクの電源をオフし、有効なデータが書き込まれたバンクの電源のみオンすることで、リーク電流を低減することが可能になる。すなわち、センサーノード１におけるリーク電力を低減し、バッテリの寿命を延ばすことができる。
【００８３】
また、図１１に示されるように、第２実施例のセンサーノードの制御方法では、プロセッサ１４が、例えば、期間Ｐaにおいて、バンク１，２(メモリ１２)からデータＤ１，Ｄ２を読み出した後、バンク１，２の電源をオフする。
【００８４】
例えば、プロセッサ１４にレジスタ(高速処理が可能で小容量のメモリ)１４０を設け、プロセッサ１４におけるデータ処理、並びに、レジスタ１４０に対する読み出しデータＤ１，Ｄ２の格納が済んだ時点で、バンク１，２の電源をオフすることができる。
【００８５】
このように、第２実施例によれば、ハブ２に対する送受信機１３のデータ送信を行う期間Ｐbの前に、バンク１，２の電源をオフすることができるため、第１実施例よりもさらなるリーク電流の低減が期待できる。
【００８６】
ただし、バンク１，２の電源をオフすると、バンク１，２のデータは破棄されるため、何らかの障害が生じて再度バンク１，２のデータを読み出したくても、不可能になる。従って、リーク電流のさらなる低減よりも、ハブ２に対するデータ送信の確度を重視するならば、第１実施例の方が好ましいことになる。
【００８７】
さらに、図１２に示されるように、第３実施例のセンサーノードの制御方法では、例えば、ハブ２の送受信機２２が、センサーノード１からのデータを受信したことを示すアクノリッジ信号ＡＣＫを送信し、そのＡＣＫを受信した後、バンク１，２の電源をオフする。
【００８８】
なお、センサーノード１がハブ２(送受信機２２)からのＡＣＫを受信しない場合、センサーノード１は、ＡＣＫを受信できるまで、或いは、予め定めた所定の時間だけ、ハブ２に対するデータの送信処理を繰り返すことになる。
【００８９】
このように、第３実施例によれば、上述した第２実施例よりもさらにリーク電流の低減の効果は小さくなるが、センサーノード１からハブ２に対するデータ送信は、より一層確かなものとすることができる。
【００９０】
そして、図１３に示されるように、第４実施例のセンサーノードの制御方法では、例えば、期間Ｐb'において、ハブ２に対するデータ送信を行うと共に、ハブ２からのデータ消去通知を受信し、そのデータ消去通知に基づいて、バンク１，２の電源をオフする。
【００９１】
このように、図１２および図１３に示す第３および第４実施例は、ハブ２からの応答信号(アクノリッジ信号ＡＣＫ、および、データ消去通知)を受け取った後、バンク１，２の電源、或いは、メモリ１２の電源をオフする。なお、上述した第１〜第４実施例は、単なる例であり、様々な変形および変更が可能なのはいうまでもない。
【００９２】
図１４は、本実施例に係るセンサーネットワークシステムが適用される一構成例を説明するための図であり、体の胸部にセンサーノード１(心電センサー用電極１０)を装着し、手首にハブ(ハブデバイス)２を取り付けた例を示す。
【００９３】
ここで、図１４(a)は、体に対してセンサーノード１(１０)およびハブ２を取り付けた様子を模式的に示し、図１４(b)は、センサーノード１の構成例を示し、図１４(c)は、センシングにより得られたデータ(心電波形)の例を示す。
【００９４】
図１４(a)と、前述した図１の比較から明らかなように、図１４(a)に示すセンサーネットワークシステムは、１つのセンサーノード１、および、１つのハブ２を含む。そして、図１４(a)に示されるように、心電波形測定用のセンサーノード１の心電センサー用電極１０を胸部に装着し、電極１０をセンサー(心電波形測定用センサー)１１に接続して、心電波形の測定を行う。
【００９５】
ここで、心電波形測定用センサー１１は、例えば、０．０１秒程度の時間間隔で心電波形の測定(センシング)を行い、例えば、数秒〜数分程度のデータをメモリ１２に格納し、そのメモリ１２に格納されたデータを、所定期間毎にハブ２に送信する。なお、サンプリングポイントの間隔(センシングを行う時間間隔)、並びに、メモリ１２に格納するデータ量は、様々な値に設定することが可能である。
【００９６】
これにより、例えば、図１４(c)に示されるような心電波形(心電図)を得るようになっている。この心電図は、心臓の電気的興奮を記録したもので、心電図の１サイクルは心臓の１拍動に相当し、心電図の波形における各山および谷は、Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，ＴおよびＵ波と名付けられている。
【００９７】
例えば、Ｐ波は心房の興奮を表し、ＱＲＳは心室の興奮を示し、Ｔ波は心室が興奮からさめる様子を表現することが知られており、Ｐ〜Ｕ波を解析することにより、様々な情報を得ることができる。なお、本実施例に係るセンサーネットワークシステム(センサーノード１)は、様々な分野に対して幅広くて着ようすることが可能なのはいうまでもない。
【００９８】
図１５および図１６は、図１４に示すセンサーネットワークシステムにおけるセンサーノードに対して、本実施例のセンサーノードの制御方法を適用した場合を説明するための図であり、時間の変化に対する動作を説明するものである。すなわち、時間の変化に対して、図１５(a)→図１５(b)→図１６(a)→図１６(b)のように動作する。
【００９９】
まず、図１５(a)に示されるように、心電センサー用電極１０および心電波形測定用センサー１１により時々刻々とセンシングが行われ、センサー１１からメモリ１２に対して時々刻々とデータが入力されて格納(蓄積)される。
【０１００】
次に、図１５(b)に示されるように、例えば、センサー１１の所定回数のセンシング毎、或いは、所定の時間間隔で、メモリ１２に格納されたデータ(例えば、ワード単位、または、バンク単位のデータ)をプロセッサ１４が読み出す。
【０１０１】
さらに、図１６(a)に示されるように、プロセッサ１４は、メモリ１２から読み出したデータを使用して送信パケットの生成等の様々な処理を行い、例えば、メモリ１２から読み出したデータに相当する送信パケットを送受信機(送信機)１３に出力する。
【０１０２】
そして、図１６(b)に示されるように、送受信機１３は、送信パケットを、アンテナ１５を介してハブ２に送信する。なお、ハブ２は、図１４(a)に示されるような手首に装着したものではなく、例えば、心電図の分析を行うことができる処理装置(コンピュータ)の受信装置であってもよい。
【０１０３】
或いは、図１４(a)に示されるような手首に装着したハブ２にデータ(例えば、数時間〜数日分のデータ)を蓄積し、若しくは、ハブ２を経由して、心電図の分析を行うことができる処理装置にデータを送信することも可能である。
【０１０４】
なお、本実施例のセンサーノード、センサーノードの制御方法およびセンサーネットワークシステムは、様々なものに対して幅広く適用することができるのは、前述した通りである。
【０１０５】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【０１０６】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに、以下の付記を開示する。
（付記１）
センサーと、
前記センサーにより検出したデータを一時的に格納するメモリと、
前記メモリに格納されたデータを、定期的に送信する送信機と、を有するセンサーノードであって、
前記メモリにおいて、有効なデータを格納していないメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とするセンサーノード。
【０１０７】
（付記２）
前記メモリにおいて、前記有効なデータを格納していないメモリセルの電源を、ワード単位またはバンク単位で遮断する、
ことを特徴とする付記１に記載のセンサーノード。
【０１０８】
（付記３）
前記メモリに格納されたデータを、前記送信機を介して送信した後、前記送信したデータを格納していた前記メモリにおけるメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載のセンサーノード。
【０１０９】
（付記４）
さらに、
前記メモリに格納されたデータを読み出して処理し、前記送信機を介して定期的に送信するように制御する演算処理装置を有し、
前記演算処理装置が、前記メモリに格納されたデータを読み出した後、前記読み出したデータを格納していた前記メモリにおけるメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載のセンサーノード。
【０１１０】
（付記５）
前記演算処理装置は、レジスタを有し、
前記演算処理装置が、前記メモリに格納されたデータを前記レジスタに書き込んだ後、前記読み出したデータを格納していた前記メモリにおけるメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とする付記４に記載のセンサーノード。
【０１１１】
（付記６）
前記メモリに格納されたデータは、ハブに対して送信され、
前記ハブからの応答信号を受け取った後、前記ハブに対して送信されたデータを格納していた前記メモリにおけるメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載のセンサーノード。
【０１１２】
（付記７）
前記応答信号は、前記ハブが、前記送信機を介して送信される前記メモリに格納されたデータを受け取ったことを示すアクノリッジ信号である、
ことを特徴とする付記６に記載のセンサーノード。
【０１１３】
（付記８）
前記応答信号は、前記ハブが、前記送信機を介して送信される前記メモリに格納されたデータを受け取り、その送信されたデータを消去するように通知する消去通知信号である、
ことを特徴とする付記６に記載のセンサーノード。
【０１１４】
（付記９）
前記メモリセルの電源遮断は、前記メモリ全体の電源を遮断し、
前記センサーにより検出したデータを一時的に格納するとき、前記メモリにおいて、ワード単位またはバンク単位で電源を投入する、
ことを特徴とする付記１乃至付記８のいずれか１項に記載のセンサーノード。
【０１１５】
（付記１０）
前記メモリは、揮発性メモリである、
ことを特徴とする付記１乃至付記９のいずれか１項に記載のセンサーノード。
【０１１６】
（付記１１）
センサーにより検出したデータを一時的にメモリに格納し、前記メモリに格納されたデータを定期的に送信するセンサーノードの制御方法であって、
前記メモリにおいて、有効なデータを格納していないメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とするセンサーノードの制御方法。
【０１１７】
（付記１２）
前記メモリにおいて、前記有効なデータを格納していないメモリセルの電源を、ワード単位またはバンク単位で遮断する、
ことを特徴とする付記１１に記載のセンサーノードの制御方法。
【０１１８】
（付記１３）
前記メモリに格納されたデータを送信した後、前記送信したデータを格納していた前記メモリにおけるメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とする付記１１または付記１２に記載のセンサーノードの制御方法。
【０１１９】
（付記１４）
前記メモリに格納されたデータを読み出した後、前記読み出したデータを格納していた前記メモリにおけるメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とする付記１１または付記１２に記載のセンサーノードの制御方法。
【０１２０】
（付記１５）
前記メモリに格納されたデータは、ハブに対して送信され、
前記ハブからの応答信号を受け取った後、前記ハブに対して送信されたデータを格納していた前記メモリにおけるメモリセルの電源を遮断する、
ことを特徴とする付記１１または付記１２に記載のセンサーノードの制御方法。
【０１２１】
（付記１６）
前記メモリセルの電源遮断は、前記メモリ全体の電源を遮断し、
前記センサーにより検出したデータを一時的に格納するとき、前記メモリにおいて、ワード単位またはバンク単位で電源を投入する、
ことを特徴とする付記１１乃至付記１５のいずれか１項に記載のセンサーノードの制御方法。
【０１２２】
（付記１７）
付記１乃至付記１０のいずれか１項に記載の、少なくとも１つのセンサーノードと、
前記少なくとも１つのセンサーノードから定期的に送信されるデータを受け取るハブと、を有する、
ことを特徴とするセンサーネットワークシステム。
【符号の説明】
【０１２３】
１，１ａ〜１ｎ    センサーノード
２    ハブ
１０    心電センサー用電極
１１    センサー(心電波形測定用センサー)
１１ａ〜１１ｎ    センサー
１２，１２ａ〜１２ｎ    メモリ
１３，１３ａ〜１３ｎ    送受信機(送信機)
１４，１４ａ〜１４ｎ    プロセッサ(演算処理部)
１５，１５ａ〜１５ｎ    アンテナ
２１    アンテナ
２２    送受信機(受信機)
２３    メモリ
２４    プロセッサ
１４０，１４０ａ，１４０ｂ，…，１４０ｎ    レジスタ
【図１】
2017062686.tif 000003
【図２】
2017062686.tif 000004
【図３】
2017062686.tif 000005
【図４】
2017062686.tif 000006
【図５】
2017062686.tif 000007
【図６】
2017062686.tif 000008
【図７】
2017062686.tif 000009
【図８】
2017062686.tif 000010
【図９】
2017062686.tif 000011
【図１０】
2017062686.tif 000012
【図１１】
2017062686.tif 000013
【図１２】
2017062686.tif 000014
【図１３】
2017062686.tif 000015
【図１４】
2017062686.tif 000016
【図１５】
2017062686.tif 000017
【図１６】
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