JP2006345414A - 経路設定方法、データ集約ノード、データ送信ノード及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力量を節約しつつデータの到達性を向上させることができる。
【解決手段】 使用可能な電力に余裕のあるデータ集約ノード100は、ビーコン又はクエリを最大送信出力でシングルホップでブロードキャストし(S01)、これを受信した各データ送信ノードは受信電波強度を測定する(S03)。そして、各データ送信ノードは、受信電波強度に逆相関する時間だけ待機している間に、データ集約ノード100からブロードキャストされるノード情報（最大値の受信電波強度とノードＩＤを含む）又は他のデータ送信ノードからブロードキャストされるノード情報（各ノードにおける受信電波強度とノードＩＤを含む）を受信し、最大の受信電波強度に対応するノードを送信先として設定する(S05,S07)ことで、全体として、データ集約ノードへ向けてのマルチホップの無線通信経路が設定される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複数のデータ送信ノード、外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えたデータ集約ノード、これらのノードを含んで構成される通信システム、及びこれらのノードにおける無線通信経路を設定する経路設定方法に関する。

無線ネットワークに接続されたノードが通信を行う場合、IEEE802.11のインフラストラクチャーモードのように、基地局が中心となって、基地局と各ノードとの間でシングルホップでの通信が行われる。このとき、基地局とそれに接続される各ノードとは直接通信を行うため、データ到達性は、ある程度確保される。この通信態様では、基地局及び各ノードでの無線送信電力をある程度高くすることにより、データの送受信を行える範囲を広げている。また、基地局が中心となって、各ノードとの通信管理を一括して行うため、効率的な通信管理を行うことができる。

また、アドホックネットワークの技術として、ノード自身がルータになり、複数のノードを経由して目的の宛先までデータを送信する通信方法が知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。この場合、送信元（例えば基地局）と目的の宛先とがかなり離れた位置にある場合でも、途中に存在するノードを中継してデータをマルチホップで送信することで、離れた宛先までデータを送信することが可能となる。この通信態様では、ノード１つ１つの通信距離は短くてすむため、データ送信時の消費電力をある程度抑えることができる。また、経路途中に存在するノードが遠くへ移動した場合や故障した場合でも、移動したノードや故障したノードを迂回する新たな無線通信経路を再構築することで、耐故障性や信頼性をある程度確保している。
特開２００３−２４９９３６号公報

しかしながら、従来のシングルホップでの無線通信処理を行う際、各ノードは基地局と直接通信をしなければならないため、基地局から遠く離れたノードは無線送信電力を高く設定する必要がある。そのため、使用可能な電源容量の限られたノードでは必要以上に電力を消費してしまい、電源容量不足になるまでの時間が短くなってしまう。

また、マルチホップでの無線通信処理を行う際、各ノードからの電波到達距離をある程度短くすることができるため、省電力の効果が得られるものの、複数ホップするだけデータの到達性が低くなるおそれがある。データ到達性を保証するには、再送などのメカニズムを装備する必要があるが、再送によって消費電力量が増えてしまうおそれがある。

本発明は、上記課題を解決すべく、消費電力量を節約しつつデータの到達性を向上させることができる経路設定方法、データ集約ノード、データ送信ノード及び通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る経路設定方法は、複数のデータ送信ノードと、外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えたデータ集約ノードとにおける無線通信経路を設定する経路設定方法であって、所定の信号がデータ集約ノードから最大送信出力でブロードキャストされ、データ集約ノードから、自ノードがデータ集約ノードであることを示すための最大値の受信電波強度と当該データ集約ノードのノードＩＤとを含むノード情報が通常送信出力でブロードキャストされ、各データ送信ノードでは、前記所定の信号が受信された場合、当該受信における受信電波強度が測定され、各データ送信ノードから、前記測定で得られた受信電波強度と当該データ送信ノードのノードＩＤとを含むノード情報が通常送信出力でブロードキャストされ、ブロードキャストされた他のノードからのノード情報に含まれた受信電波強度及び自ノードにおける受信電波強度に基づいて、各データ送信ノードにて当該データ送信ノードからの送信先が設定されることで、データ集約ノードへ向けてのマルチホップの無線通信経路が設定されることを特徴とする。

上記の経路設定方法では、データ集約ノードから、所定の信号が最大送信出力でブロードキャストされる。なお、上記の所定の信号としては、ビーコンやクエリが挙げられる。最大送信出力でブロードキャストされることで、所定の信号はシングルホップで、距離が離れたノードに対しても到達することとなる。そのため、データの到達性を確保することができ、再送などが発生しにくいため、消費電力を抑えることができる。データ集約ノードは、外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えているため、最大送信出力でブロードキャストを行っても電力消費の面では問題とならない。

また、データ集約ノードからは、自ノードがデータ集約ノードであることを示すための最大値の受信電波強度とデータ集約ノードのノードＩＤとを含むノード情報が通常送信出力でブロードキャストされる。なお、「通常送信出力」とは、マルチホップ通信における送信先（近距離の送信先）へ送信可能な程度の送信出力を意味する。

各データ送信ノードでは、所定の信号が受信された場合、当該受信における受信電波強度が測定され、前述したデータ集約ノードからのノード情報のブロードキャストと同様に、各データ送信ノードから、測定で得られた受信電波強度と当該データ送信ノードのノードＩＤとを含むノード情報が通常送信出力でブロードキャストされる。このとき、最大送信出力でなく通常送信出力でのブロードキャストを行うため、仮に、データ送信ノードの電力容量が小さくとも、電力消費の面では問題とならない。

そして、各データ送信ノードは、受信された他のノード（データ集約ノード及び他のデータ送信ノード）からのノード情報に含まれた受信電波強度及び自ノードにおける受信電波強度に基づいて、当該データ送信ノードからの送信先を設定する。このとき、例えば、データ送信ノードは、他のノードにおける受信電波強度のうち最も高い受信電波強度に対応するノードを、送信先として設定することができる。また、自ノードにおける受信電波強度よりも高く且つ他のノードにおける受信電波強度のうち最も高い受信電波強度に対応するノードを、送信先として設定してもよい。

このように各データ送信ノードにおいて送信先を設定することで、全体としてみれば、データ集約ノードへ向けてのマルチホップの無線通信経路が設定されることとなる。この結果、データ送信ノードは、上記無線通信経路にて、データ集約ノードまでの途中に存在する他のデータ送信ノードを利用してマルチホップでデータを送信することが可能となる。これにより、データ送信源であるデータ送信ノードからデータ集約ノードまでの距離がかなり離れていても、各データ送信ノードがデータを転送（中継）すべき距離を短くすることが可能となり、各データ送信ノードの送信電力を低く抑えることが可能となる。

即ち、本発明によれば、使用可能な電力に余裕のあるデータ集約ノードからは、所定の信号（ビーコン又はクエリ）を最大送信出力でシングルホップで各データ送信ノードへブロードキャストするとともに、データ送信ノードからデータ集約ノードへは、各ノードにおける受信電波強度に基づき設定された無線通信経路によりデータをマルチホップで送信することが可能となる。このようにデータ集約ノードとデータ送信ノードにおいて、シングルホップの送信とマルチホップの送信を分担することができ、マルチホップの送信の利点（消費電力量の節約）とシングルホップの送信の利点（データの到達性向上）の両方を得ることができる。

なお、電力消費の妥当性の面からみて、データ集約ノードは、外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えていることが必要であるが、データ送信ノードは、使用可能な電力に余裕のないノードであってもなることができる。なお、外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えたノード（使用可能な電力に余裕のあるノード）が複数存在する場合は、かかるノードのうち１つがデータ集約ノードとなり、他のノードがデータ送信ノードとなることができる。

ところで、データ送信ノードは、受信電波強度を測定した場合、当該受信電波強度に逆相関するよう待機時間を設定し、自ノードから前記ノード情報をブロードキャストする前に、前記設定した待機時間だけ、他のノードからのノード情報を受信待ちすることが望ましい。この場合、通常は、データ集約ノードからの距離が近いデータ送信ノードほど、受信電波強度は高くなるので、短い待機時間が設定される。このため、データ集約ノードからの距離が近いデータ送信ノードから順に、待機時間が満了し、ノード情報のブロードキャストおよび送信先の設定といった処理が実行される。これにより、データ集約ノードへ向けてのマルチホップの無線通信経路は、データ集約ノードに近い方から順に円滑に設定されていくこととなる。

データ送信ノードは、状況に応じて、以下のようにして、送信先を設定することができる。

即ち、データ送信ノードは、データ集約ノードから所定の信号を受信せず１つ以上の他のデータ送信ノードからノード情報を受信した場合、当該ノード情報の送信元に対し前記所定の信号の転送を要求することで、前記所定の信号の転送を受け、当該所定の信号の送信元のノードＩＤ、及びマルチホップで転送された際の当該所定の信号に付されるホップ数に基づいて、送信先を設定することができる。

また、データ送信ノードは、データを送信しようとした際に自ノードからの送信先が設定されていない場合、他のノードにおける受信電波強度と他のノードのノードＩＤとを含むノード情報の送信を要求するための参照要求をブロードキャストし、当該参照要求に応じて送信されてきた他のノードのノード情報における最も高い受信電波強度に対応するノードを、送信先として設定することができる。但し、上記参照要求を受信した他のデータ送信ノードが、データ集約ノードからの所定の信号の到達範囲外に位置している場合、当該他のデータ送信ノードからは、受信電波強度が含まれないノード情報が送信されてくる。この場合、当該他のデータ送信ノードは、さらに他のデータ送信ノードから所定の信号の転送を受けていれば、当該所定の信号に付されたホップ数を含むノード情報を送信し、このホップ数を含むノード情報を受信したデータ送信ノードは、ノード情報の送信元のデータ送信ノードのうち、一番小さいホップ数に対応するノードを送信先として設定することができる。このように、送信先を設定する優先順位としては、「ノード情報に含まれる受信電波強度が高い順」を採用し、もし受信電波強度を含むノード情報が無い場合は、「上記のホップ数が小さい順」を採用することで、データ送信ノードやその周辺ノードがデータ集約ノードからの所定の信号の到達範囲外に位置している場合であっても、円滑に送信先を設定することができる。

また、データ送信ノードは、前述した待機時間だけ待機した後、他のデータ送信ノードからノード情報を受信したか否かを判断し、他のデータ送信ノードからノード情報を受信していない場合は、自ノードが特殊ノードであることを示す特殊ノードビットをノード情報に付加してブロードキャストすることが望ましく、送信先の設定の際、自ノードが特殊ノードでない場合は、受信されたノード情報のうち特殊ノードビットが付加されていないノード情報に基づいて、最も高い受信電波強度に対応するノードを送信先として設定し、自ノードが特殊ノードである場合は、特殊ノードビットが付加されていないノード情報も含む受信されたノード情報に基づいて、最も高い受信電波強度に対応するノードを送信先として設定することができる。

上記の経路設定方法に係る発明は、以下の通信システムに係る発明として記載することができる。本発明に係る通信システムは、複数のデータ送信ノードと、外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えたデータ集約ノードとを含んで構成される通信システムであって、データ集約ノードは、所定の信号を最大送信出力でブロードキャストする第１の送信手段と、自ノードがデータ集約ノードであることを示すための最大値の受信電波強度と自ノードのノードＩＤとを含むノード情報を生成する集約ノード情報生成手段と、周辺のデータ送信ノードに対し、前記生成されたノード情報を通常送信出力でブロードキャストする第２の送信手段とを備え、データ送信ノードは、データ集約ノードから所定の信号を受信した場合、当該受信における受信電波強度を測定する受信電波強度測定手段と、測定で得られた受信電波強度と自ノードのノードＩＤとを含むノード情報を生成する送信ノード情報生成手段と、生成されたノード情報を通常送信出力でブロードキャストするノード情報送信手段と、ブロードキャストされた他のノードからのノード情報に含まれた受信電波強度及び自ノードにおける受信電波強度に基づいて、自ノードからの送信先を設定する送信先設定手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、通信システムを構成するデータ集約ノード及びデータ送信ノードのそれぞれに係る発明としても記載することができる。

本発明に係るデータ集約ノードは、外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えたデータ集約ノードであって、所定の信号を最大送信出力でブロードキャストする第１の送信手段と、自ノードがデータ集約ノードであることを示すための最大値の受信電波強度と自ノードのノードＩＤとを含むノード情報を生成する集約ノード情報生成手段と、周辺のデータ送信ノードに対し、前記生成されたノード情報を通常送信出力でブロードキャストする第２の送信手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るデータ送信ノードは、外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えたデータ集約ノードから所定の信号を受信した場合、当該受信における受信電波強度を測定する受信電波強度測定手段と、測定で得られた受信電波強度と自ノードのノードＩＤとを含むノード情報を生成する送信ノード情報生成手段と、生成されたノード情報を通常送信出力でブロードキャストするノード情報送信手段と、ブロードキャストされた他のノードからのノード情報に含まれた受信電波強度及び自ノードにおける受信電波強度に基づいて、自ノードからの送信先を設定する送信先設定手段とを備えたことを特徴とする。

上記データ送信ノードは、受信電波強度を測定した場合、当該受信電波強度に逆相関するよう待機時間を設定する待機時間設定手段と、自ノードからノード情報をブロードキャストする前に、上記設定した待機時間だけ、他のノードからのノード情報を受信待ちするよう制御する受信待ち制御手段とをさらに備えた構成とすることが望ましい。

また、上記データ送信ノードでは、送信先設定手段は、受信したノード情報に含まれた受信電波強度のうち最も高い受信電波強度に対応するノードを、送信先として設定する構成とすることが望ましい。

また、上記データ送信ノードでは、送信先設定手段は、データ集約ノードから所定の信号を受信せず１つ以上の他のデータ送信ノードからノード情報を受信した場合、当該ノード情報の送信元に対し前記所定の信号の転送を要求し、転送された所定の信号の送信元のノードＩＤ、及びマルチホップで転送された際の所定の信号に付されるホップ数に基づいて、送信先を設定する構成とすることが望ましい。

また、上記データ送信ノードでは、送信先設定手段は、データを送信しようとした際に自ノードからの送信先が設定されていない場合、他のノードにおける受信電波強度と他のノードのノードＩＤとを含むノード情報の送信を要求するための参照要求をブロードキャストし、当該参照要求に応じて送信されてきた他のノードのノード情報における最も高い受信電波強度に対応するノードを、送信先として設定する構成とすることが望ましい。但し、上記参照要求を受信した他のデータ送信ノードが、データ集約ノードからの所定の信号の到達範囲外に位置している場合、当該他のデータ送信ノードからは、受信電波強度が含まれないノード情報が送信されてくる。この場合、当該他のデータ送信ノードは、さらに他のデータ送信ノードから所定の信号の転送を受けていれば、当該所定の信号に付されたホップ数を含むノード情報を送信し、このホップ数を含むノード情報を受信したデータ送信ノードは、ノード情報の送信元のデータ送信ノードのうち、一番小さいホップ数に対応するノードを送信先として設定することができる。このように、送信先を設定する優先順位としては、「ノード情報に含まれる受信電波強度が高い順」を採用し、もし受信電波強度を含むノード情報が無い場合は、「上記のホップ数が小さい順」を採用することで、データ送信ノードやその周辺ノードがデータ集約ノードからの所定の信号の到達範囲外に位置している場合であっても、円滑に送信先を設定することができる。

また、上記データ送信ノードでは、送信ノード情報生成手段は、待機時間だけ待機した後、他のデータ送信ノードからノード情報を受信したか否かを判断し、他のデータ送信ノードからノード情報を受信していない場合、自ノードが特殊ノードであることを示す特殊ノードビットを付加して前記ノード情報を生成し、送信先設定手段は、自ノードが特殊ノードでない場合、受信されたノード情報のうち特殊ノードビットが付加されていないノード情報に基づいて、最も高い受信電波強度に対応するノードを送信先として設定し、自ノードが特殊ノードである場合、特殊ノードビットが付加されていないノード情報も含む受信されたノード情報に基づいて、最も高い受信電波強度に対応するノードを送信先として設定する構成とすることが望ましい。

本発明によれば、使用可能な電力に余裕のあるデータ集約ノードからは、所定の信号（ビーコン又はクエリ）を最大送信出力でシングルホップで各データ送信ノードへブロードキャストするとともに、データ送信ノードからデータ集約ノードへは、各ノードにおける受信電波強度に基づき設定された無線通信経路によりデータをマルチホップで送信することが可能となる。このようにデータ集約ノードとデータ送信ノードにおいて、シングルホップの送信とマルチホップの送信を分担することができ、マルチホップの送信の利点（消費電力量の節約）とシングルホップの送信の利点（データの到達性向上）の両方を得ることができる。

以下、図面を用いて発明の実施形態を説明する。

以下では、複数のデータ送信ノードと、使用可能な電力に充分な余裕のあるデータ集約ノードとが混在した通信システムが存在し、該通信システムにおいてデータ送信ノードからデータ集約ノードへの向けての無線通信経路を設定しデータ送信を実現するための各種の実施形態を説明する。

以下では、各データ送信ノードがデータ集約ノードからのビーコン又はクエリの送信範囲内に位置する状態での経路設定方法に関する第１実施形態、一部のデータ送信ノードがデータ集約ノードからのビーコン又はクエリの送信範囲外に位置する状態での経路設定方法に関する第２実施形態、データ送信ノードからデータを送信しようとした際に自ノードからの送信先が設定されていない状態での経路設定方法に関する第３実施形態、及び、データ集約ノードからの受信電波強度が局所的に高くなったデータ送信ノード（特殊ノード）が存在する状態での経路設定方法に関する第４実施形態を説明する。

［通信システム及び各ノードの構成］
各実施形態では、それぞれ特徴的な動作が行われる。ただ、各実施形態での通信システム及び各ノードの基本的な構成は共通するので、まずは、通信システム及び各ノードの基本的な構成を説明する。

図１には、通信システム１の概略構成を示す。同図に示すように、通信システム１は、データ集約ノード１００と、複数のデータ送信ノードＡ〜Ｊ（以下「データ送信ノード２００」と総称する）とを含んで構成されている。データ送信ノード２００のうち、データ送信ノードＣ、Ｄ、Ｆは、データ集約ノードからのビーコン又はクエリの送信範囲外に位置するノードという意味で「範囲外ノード」ともいう。これら範囲外ノードの動作は、第２、第３実施形態で説明する。また、データ送信ノードＨ、Ｉは、周囲の壁等の影響でデータ集約ノードからの受信電波強度が局所的に高くなった特殊なデータ送信ノードという意味で「特殊ノード」ともいう。これら特殊ノードの動作は、第４実施形態で説明する。なお、図１における矢印は、後述の各実施形態の動作により設定されるデータ集約ノード１００へ向けての経路を示している。

図２にはデータ集約ノード１００の基本構成を、図３にはデータ送信ノード２００の基本構成を、それぞれ示す。図３に示すデータ送信ノード２００は、クロックを用いた時間の管理を行う時間管理部２０３と、当該ノード上で動作するアプリケーションが入出力するデータの管理を行うデータ管理部２０４と、無線により他のノードへのデータの送受信処理を行うとともにデータ集約ノード１００からのビーコン又はクエリの受信電波強度を測定する無線送受信部２０５と、経路設定に係る後述の動作を制御するルーティング管理部２０２と、電源部としてのバッテリ２０１とを備えている。

一方のデータ集約ノード１００の基本構成は、電源部以外では、上記データ送信ノード２００の基本構成とほぼ同様である。即ち、図２に示すデータ集約ノード１００は、クロックを用いた時間の管理を行う時間管理部１０３と、当該ノード上で動作するアプリケーションが入出力するデータの管理を行うデータ管理部１０４と、無線により他のノードへのデータの送受信処理を行う無線送受信部１０５と、経路設定に係る後述の動作を制御するルーティング管理部１０２と、外部から電力が供給される定常電源１０１とを備えている。なお、データ集約ノード１００は、電源部としては、充分な電源容量の電源部を備えていればよく、外部から電力が供給される定常電源には限定されず、所定量以上の容量のバッテリを備えた構成を採用してもよい。

なお、データ送信ノード２００の電源部として、バッテリ２０１を備えた例を示したが、その電源容量は特に限定されるものではなく、データ集約ノード１００と同様、充分な電源容量の電源部であってもよいし、所定量未満の容量のバッテリのみから成る電源部であってもよい。

具体的には、データ集約ノード１００としては、充分な電源容量の電源部を備えた無線通信可能なあらゆる端末が該当し、移動可能な端末であっても、固定された端末であってもよい。例えば、移動無線機（携帯電話、ＲＦＩＤタグ、センサ、ＰＤＡ、携帯型パーソナルコンピュータ等）、固定無線機（山岳地帯に設置された衛星通信可能な電話機等）、固定の通信端末（電話機、ＲＦＩＤタグリーダ、パーソナルコンピュータ等）が挙げられる。

データ送信ノード２００としては、無線通信可能なあらゆる端末が該当し、例えば、携帯電話、ＲＦＩＤタグ、センサ、コードレス電話等が挙げられる。

なお、データ集約ノード１００となりうる端末が複数存在する場合、そのうち１つがデータ集約ノード１００として動作する場合、他の端末はデータ送信ノード２００として動作することができる。

［第１実施形態］
以下、第１実施形態として、各データ送信ノードがデータ集約ノードからのビーコン又はクエリの送信範囲内に位置する状態での経路設定方法に係る動作を図４に基づき説明する。

まず、データ集約ノード１００は、ビーコン又はクエリを最大送信出力でブロードキャストする（図４のＳ０１）。その手順につき、以下説明する。

ビーコンを送信する場合、データ集約ノード１００のルーティング管理部１０２は、ビーコンを送信する時間間隔（例えば１分）を時間管理部１０３に設定し、待機する。時間管理部１０３は、上記時間間隔毎（例えば１分毎）に、ルーティング管理部１０２を起動させるためのイベント（例えばアラーム信号等）を作成し、作成したイベントをルーティング管理部１０２に送信する。このイベントを受信したルーティング管理部１０２は、内蔵したメモリに保存されたシリアル番号と自ノードＩＤとを含むビーコンを作成し、当該メモリのシリアル番号を１つ増やすとともに、送信先をブロードキャストとして上記作成したビーコンを無線送受信部１０５に出力する。そして、無線送受信部１０５は、ルーティング管理部１０２からビーコンが入力され、無線インタフェースを用いて最大送信出力でビーコンをブロードキャストする。

クエリを送信する場合、データ集約ノード１００のデータ管理部１０４は、当該ノード上で動作するアプリケーションから、データ収集命令を含むクエリを入力され、そのクエリをルーティング管理部１０２に出力する。ルーティング管理部１０２は、内蔵したメモリに保存されたシリアル番号と自ノードＩＤとをクエリに付加することで、送信されるクエリを作成する。そして、ルーティング管理部１０２は、当該メモリのシリアル番号を１つ増やすとともに、送信先をブロードキャストとして上記作成したクエリを無線送受信部１０５に出力する。無線送受信部１０５は、ルーティング管理部１０２からクエリが入力され、無線インタフェースを用いて最大送信出力でクエリをブロードキャストする。

次に、データ集約ノード１００のルーティング管理部１０２は、自ノードがデータ集約ノードであることを示すための最大値の受信電波強度とノードＩＤとを含むノード情報を生成し、送信先をブロードキャストとして当該ノード情報を無線送受信部１０５へ出力する。無線送受信部１０５は、ルーティング管理部１０２からノード情報が入力され、無線インタフェースを用いて通常送信出力でノード情報をブロードキャストする（図４のＳ０２）。その後、ルーティング管理部１０２は、再び時間管理部１０３からイベントを受信するまで待機する。

データ集約ノード１００からビーコン又はクエリを受信したデータ送信ノードＡの無線送受信部２０５は、ビーコン又はクエリが無線インタフェース経由で入力され、受信時の電波強度（自ノードにおける受信電波強度）を測定する。そして、そのビーコン又はクエリと測定で得られた受信電波強度とをルーティング管理部２０２に出力する。ルーティング管理部２０２は、無線送受信部２０５からビーコン又はクエリが入力されるとともに、上記測定で得られた受信電波強度を内蔵メモリに保存する。そして、受信電波強度に逆相関する（例えば反比例する）待機時間を所定の計算ルールに基づいて計算し、時間管理部２０３に対し当該待機時間だけ待機するように待機時間を設定する。時間管理部２０３は、ルーティング管理部２０２から受信電波強度に逆相関する一定時間後に起動するためのイベントを送信するよう設定をされる（Ｓ０３）。

時間管理部２０３は、設定を受けてから上記待機時間が経過した後、ルーティング管理部２０２を起動させるためのイベントを生成し、ルーティング管理部２０２に送信する。イベントを受信したルーティング管理部２０２は、内蔵メモリに保存された自ノードにおける受信電波強度と自ノードのノードＩＤとを含むノード情報を生成し、送信先をブロードキャストとしてノード情報を無線送受信部２０５に出力する。無線送受信部２０５は、入力されたノード情報を無線インタフェースにより通常送信出力でブロードキャストする（Ｓ０４）。

データ送信ノードＢも、データ送信ノードＡと同様に、データ集約ノード１００からビーコン又はクエリを受信するため、上記Ｓ０３、Ｓ０４の処理を実行する。図１に示すように、データ送信ノードＢよりもデータ送信ノードＡの方がデータ集約ノード１００に近いので、データ送信ノードＡにおける受信電波強度はデータ送信ノードＢにおける受信電波強度よりも高くなる。このため、データ送信ノードＡの待機時間は、データ送信ノードＢの待機時間よりも短くなる。また、データ集約ノード１００から通常送信出力でブロードキャストされたノード情報は、データ送信ノードＡにより受信されるが、データ送信ノードＢによっては受信されないものとする。

かかる条件では、図４に示すように、データ送信ノードＡは、待機中にデータ集約ノード１００からのノード情報を受信し、データ送信ノードＢよりも先に待機から解除され上記Ｓ０４の処理（ノード情報の生成と送信）を行う。そして、データ送信ノードＡは、この時点で受信済みの他のノード情報（データ集約ノード１００のノード情報）と自ノードのノード情報より、受信電波強度のうち自ノードの受信電波強度より高く且つ最も高い受信電波強度は、データ集約ノード１００の受信電波強度（最大値の受信電波強度）であると判断する。これにより、当該受信電波強度に対応するノードであるデータ集約ノード１００を、基本の送信先ノードとして設定する（Ｓ０５）。

一方、データ送信ノードＢは、待機中にデータ送信ノードＡからのノード情報を受信し、待機から解除された後、上記Ｓ０４と同様のＳ０６の処理（ノード情報の生成と送信）を行う。そして、データ送信ノードＢは、この時点で受信済みの他のノード情報（データ送信ノードＡのノード情報）と自ノードのノード情報より、受信電波強度のうち自ノードの受信電波強度より高く且つ最も高い受信電波強度は、データ送信ノードＡの受信電波強度であると判断する。これにより、当該受信電波強度に対応するノードであるデータ送信ノードＡを、基本の送信先ノードとして設定する（Ｓ０７）。

以上により、データ送信ノードＢからデータ送信ノードＡへの経路と、データ送信ノードＡからデータ集約ノード１００への経路とが設定され、データ送信ノードＢからデータ送信ノードＡ経由でデータ集約ノード１００に至るマルチホップの無線通信経路が設定されることとなる。

以下、無線通信経路の設定後に、データ送信ノードＢからデータ集約ノード１００へデータを送信する場合の動作を説明する。

データ送信ノードＢのデータ管理部２０４は、当該データ送信ノードＢで動作するアプリケーションから生成したデータが入力され、ルーティング管理部２０２へ当該データを出力する。ルーティング管理部２０２は、内蔵メモリに保存された基本の送信先ノード（データ送信ノードＡ）を送信先として、当該入力されたデータを無線送受信部２０５に出力する。無線送受信部２０５は、入力されたデータを、無線インタフェースにより指定の送信先（データ送信ノードＡ）に送信する（Ｓ０８）。

送信先であるデータ送信ノードＡの無線送受信部２０５は、無線インタフェースにより受信したデータをルーティング管理部２０２に出力する。ルーティング管理部２０２は、入力されたデータが自ノード宛てに送信されたデータではないと判断し、内蔵メモリに保存された基本の送信先ノード（データ集約ノード１００）を送信先として、当該入力されたデータを無線送受信部２０５に出力する。無線送受信部２０５は、入力されたデータを、無線インタフェースにより指定の送信先（データ集約ノード１００）に送信する（Ｓ０９）。

これにより、データ送信ノードＢから送信されたデータはデータ集約ノード１００に到達する。そして、データ集約ノード１００の無線送受信部１０５は、当該データを無線インタフェースにより受信し、ルーティング管理部１０２に出力する。ルーティング管理部１０２は、入力されたデータが自ノード宛てに送信されたデータであると判断し、当該データをデータ管理部１０４に出力する。データ管理部１０４は当該データをアプリケーションへ出力する。このようにして、データ送信ノードとデータ集約ノードとの通信が行われる。

上記実施形態によれば、使用可能な電力に余裕のあるデータ集約ノードからは、ビーコン又はクエリを最大送信出力でシングルホップで各データ送信ノードへブロードキャストするとともに、データ送信ノードからデータ集約ノードへは、各ノードにおける受信電波強度に基づき設定された無線通信経路によりデータをマルチホップで送信することが可能となる。このようにデータ集約ノードとデータ送信ノードにおいて、シングルホップの送信とマルチホップの送信を分担することができ、マルチホップの送信の利点（消費電力量の節約）とシングルホップの送信の利点（データの到達性向上）の両方を得ることができる。

［第２実施形態］
以下、第２実施形態として、一部のデータ送信ノードがデータ集約ノードからのビーコン又はクエリの送信範囲外に位置する状態での経路設定方法に係る動作を図５に基づき説明する。

図５に示すＳ０１〜Ｓ０５の処理は、第１実施形態で説明した図４のＳ０１〜Ｓ０５の処理と同様であるので、説明を省略する。但し、第２実施形態では、図１に示すようにデータ送信ノードＣ、Ｄはデータ集約ノード１００からのビーコン又はクエリの到達範囲１１０の外側に位置している。このため、データ送信ノードＣ、Ｄは、Ｓ０１の処理でデータ集約ノード１００からブロードキャストされたビーコン又はクエリを受信できない。このようなデータ送信ノードを「範囲外ノード」と称する。

また、第２実施形態では、各データ送信ノードは、自ノードで受信したデータ集約ノード１００からのビーコン又はクエリのシリアル番号をノード情報に付加して生成し、ブロードキャストする（Ｓ０４）。

データ送信ノードＣは、Ｓ０４でブロードキャストされたデータ送信ノードＡのノード情報を、無線送受信部２０５の無線インタフェースにより受信すると、無線送受信部２０５は当該ノード情報をルーティング管理部２０２に出力する。ルーティング管理部２０２は、入力されたノード情報に含まれるノードＩＤと受信電波強度をメモリに保存するとともに、当該ノード情報に含まれるシリアル番号（データ集約ノード１００からのビーコン又はクエリのシリアル番号）をもとに、自ノードが同じシリアル番号のついたビーコン又はクエリを受信したか否かを判断する（Ｓ１１）。

自ノードが同じシリアル番号のついたビーコン又はクエリを受信している場合、データ送信ノードＣは、通常のデータ送信ノードとして、第１実施形態と同様の動作をする。

一方、自ノードが同じシリアル番号のついたビーコン又はクエリを受信していない場合、データ送信ノードＣは、「範囲外ノード」として以下のように動作する。データ送信ノードＣのルーティング管理部２０２は、ビーコン又はクエリの転送を要求するための転送要求を生成し、上記ノード情報の送信元（データ送信ノードＡ）を送信先として当該転送要求を無線送受信部２０５に出力する。無線送受信部２０５は、入力された転送要求を無線インタフェースにより送信先（データ送信ノードＡ）に出力する（Ｓ１２）。

送信先となったデータ送信ノードＡの無線送受信部２０５は、データ送信ノードＣからの転送要求を無線インタフェースにより受信し、ルーティング管理部２０２に出力する。ルーティング管理部２０２は、転送要求が入力されると、内蔵メモリに保存したビーコン又はクエリから、ホップ数０を含むビーコン又はクエリを作成し、転送要求の送信元（データ送信ノードＣ）を送信先としてビーコン又はクエリを無線送受信部２０５に出力する。無線送受信部２０５は、入力されたビーコン又はクエリを通常送信出力で送信先（データ送信ノードＣ）へ無線インタフェースにより出力する（Ｓ１３）。なお、Ｓ１３では、ビーコン又はクエリをブロードキャストで送信してもよい。

ビーコン又はクエリを受信したデータ送信ノードＣの無線送受信部２０５は、無線インタフェースによりビーコン又はクエリを受信し、ルーティング管理部２０２へ出力する。ルーティング管理部２０２は、入力されたビーコン又はクエリに含まれるシリアル番号と内蔵メモリに保存されたシリアル番号とを比較する。ここで、ルーティング管理部２０２は、送られてきたビーコン又はクエリのシリアル番号が内蔵メモリ内のシリアル番号よりも小さい又は同じ場合、入力されたビーコン又はクエリを破棄し、一方、送られてきたビーコン又はクエリのシリアル番号が内蔵メモリ内のシリアル番号よりも大きい場合は、受信したビーコン又はクエリに含まれるホップ数のうち、最小ホップ数のビーコン又はクエリの送信元のノードを、基本の送信先ノードとして設定し、メモリに保存する（Ｓ１４）。

その後、ルーティング管理部２０２は、ビーコン又はクエリに含まれるホップ数の数を１つ増やした後、送信先としてブロードキャストを指定して当該ビーコン又はクエリを無線送受信部２０５に出力する。無線送受信部２０５は、入力されたビーコン又はクエリを無線インタフェースによりブロードキャストする（Ｓ１５）。

ここでブロードキャストされたビーコン又はクエリを受信したデータ送信ノードＤは、同じく範囲外ノードとして、前述したＳ１４、Ｓ１５と同様のＳ１６、Ｓ１７の処理を実行し、基本の送信先としてデータ送信ノードＣを設定する。

以上のような図５の処理を行うことで、範囲外ノードとして動作するデータ送信ノードＣ、Ｄであっても基本の送信先を設定することができ、全体として、これらデータ送信ノードＣ、Ｄをも含めた無線通信経路を設定することができる。これにより、範囲外ノードをも含めた広範囲での無線通信経路を設定することができ、地域的にみたデータ到達性を向上させることができる。

なお、無線通信経路の設定後に、データ送信ノードがデータを送信する処理は第１実施形態と同様である。

［第３実施形態］
以下、第３実施形態として、データ送信ノードからデータを送信しようとした際に自ノードからの送信先が設定されていない状態での経路設定方法に係る動作を図６に基づき説明する。ここでは、データ送信ノードＦが移動直後又は起動直後のため自ノードからの送信先が設定されていない状態を想定している。

上記の状態のデータ送信ノードＦがデータを送信しようとする場合、データ送信ノードＦのルーティング管理部２０２は、データ管理部２０４からデータが入力された後、内蔵メモリに基本の送信先ノード情報が保存されているか否かを確認する（図６のＳ２１）。ルーティング管理部２０２は、基本の送信先ノード情報が保存されている場合、第１実施形態と同様に基本の送信先ノードを送信先として指定してデータを無線送受信部２０５に出力し、当該データは無線送受信部２０５により基本の送信先ノードへ送信される（Ｓ２５）。

一方、Ｓ２１で基本の送信先ノード情報が保存されていない場合、データ送信ノードＦは、図１のビーコン又はクエリの到達範囲１１０の内側に位置しているものの、「範囲外ノード」として以下のように動作する。データ送信ノードＦのルーティング管理部２０２は、他のノードに対するノード情報の参照要求を生成し、送信先をブロードキャストに指定して上記参照要求を無線送受信部２０５に出力する。無線送受信部２０５は、入力された参照要求を無線インタフェースにより近隣のノードへブロードキャストする（Ｓ２２）。

近隣のノード（ここでは例えばデータ送信ノードＥ）の無線送受信部２０５は、無線インタフェースにより参照要求を受信すると、ルーティング管理部２０２へ参照要求を出力する。ルーティング管理部２０２は、参照要求が入力されると、内蔵メモリに保存された自ノードにおける受信電波強度と自ノードのノードＩＤとを含むノード情報を生成し、送信先をブロードキャストとして当該ノード情報を無線送受信部２０５に出力する。無線送受信部２０５は、入力されたノード情報を無線インタフェースによりブロードキャストする（Ｓ２３）。

データ送信ノードＦの無線送受信部２０５は、データ送信ノードＥからのノード情報を受信すると、受信したノード情報をルーティング管理部２０２に出力する。ルーティング管理部２０２は、入力されたノード情報に含まれるノードＩＤと受信電波強度とを内蔵メモリに保存し、この時点で受信済みの他のノード情報より、最も高い受信電波強度のノード（例えばデータ送信ノードＥ）を基本の送信先ノードとして決定し、メモリに保存する（Ｓ２４）。そして、ルーティング管理部２０２は、決定した基本の送信先ノードを送信先として指定してデータを無線送受信部２０５に出力し、当該データは無線送受信部２０５により基本の送信先ノードへ送信される（Ｓ２５）。

このようにして、移動直後又は起動直後のため自ノードからの送信先が設定されていない状態にあるデータ送信ノードＦは、円滑に無線通信経路を設定し、データを送信することが可能となる。但し、図６のデータ送信ノードＥがビーコン又はクエリの到達範囲１１０の外部に位置している場合、データ送信ノードＥからは、受信電波強度が含まれないノード情報が送信されてくる。この場合、データ送信ノードＥは、さらに他のデータ送信ノードからビーコン又はクエリの転送を受けていれば、当該ビーコン又はクエリに付されたホップ数を含むノード情報をデータ送信ノードＦへ送信し、データ送信ノードＦは、ノード情報の送信元のデータ送信ノードのうち、一番小さいホップ数に対応するノードを送信先として設定することができる。このように、送信先を設定する優先順位としては、「ノード情報に含まれる受信電波強度が高い順」を採用し、もし受信電波強度を含むノード情報が無い場合は、「上記のホップ数が小さい順」を採用することで、データ送信ノードＥやＦがビーコン又はクエリの到達範囲１１０の外部に位置している場合であっても、円滑に送信先を設定することができる。

なお、無線通信経路の設定後に、データ送信ノードがデータを送信する処理は第１実施形態と同様である。

［第４実施形態］
データ送信ノードの周辺に壁などの電波障害物が存在する場合、当該データ送信ノードにおけるビーコン又はクエリの受信電波強度が異常に高くなることがある。かかる場合、当該データ送信ノードは、異常に高い受信電波強度により無線通信経路を形成できず、データ集約ノード宛にデータを送信できないことがある。このように周辺の電波障害物によって受信電波強度が異常に高くなってしまうデータ送信ノードを「特殊ノード」と称し、本実施形態では、特殊ノードが存在する状態での経路設定方法に係る動作を図７に基づき説明する。なお、データ集約ノード及び特殊ノード以外のデータ送信ノードを「通常ノード」と総称する。

ビーコン又はクエリがデータ集約ノード１００により最大送信出力でブロードキャストされ（図７のＳ０１）、データ送信ノードＧ、Ｈ、Ｉ、Ｊはそれぞれ、データ集約ノード１００からのビーコン又はクエリを受信する。そして、各データ送信ノードは、第１実施形態と同様に、受信電波強度を測定し、当該受信電波強度に逆相関する待機時間を設定し、そして当該待機時間だけ待機する。

このとき、図１に示すように、データ集約ノード１００からの距離は、データ送信ノードＧが最も近く、以後、データ送信ノードＪ、Ｉ、Ｈの順であるので、通常、受信電波強度はデータ送信ノードＧにて最も高くなり、以後、データ送信ノードＪ、Ｉ、Ｈの順となる。

しかしながら、データ送信ノードＩ、Ｈの周辺に壁などの電波障害物が存在しており、データ送信ノードＩ、Ｈにおける受信電波強度が異常に高くなった状態、即ち、受信電波強度がデータ送信ノードＨにて最も高くなり、以後、データ送信ノードＩ、Ｇ、Ｊの順となった状態を想定する。このため、待機時間は短い方から、データ送信ノードＨ、Ｉ、Ｇ、Ｊの順となる。

また、データ集約ノード１００からのノード情報は、データ送信ノードＧのみが受信したものとする（図７のＳ０２）。

図７に示すようにデータ送信ノードＨが最も早く待機状態を終えることとなる。待機時間の経過後、データ送信ノードＨでは、時間管理部２０３が、ルーティング管理部２０２を起動させるためのイベントを生成し、生成したイベントをルーティング管理部２０２に送信する。イベントを受信したルーティング管理部２０２は、待機中に周辺の通常ノードからノード情報を受信したかを確認する（Ｓ３１）。周辺の通常ノードからノード情報を受信していた場合、ルーティング管理部２０２は、第１実施形態と同様に通常のデータ送信ノードとして動作する。

一方、周辺の通常ノードからノード情報を受信していない場合、近隣に自ノードよりも受信電波強度の高いノードが存在しないことになるため、以後、データ送信ノードＨは特殊ノードとして以下のように動作する。データ送信ノードＨのルーティング管理部２０２は、自ノードにおける受信電波強度及び自ノードのノードＩＤを含むノード情報に、自ノードが特殊ノードであることを示すための特殊ノードビットを付加することでノード情報を生成し、生成したノード情報を無線送受信部２０５によりブロードキャストで送信させる（Ｓ３２）。

その後、データ送信ノードＩが待機状態を終えることとなる。待機時間の経過後、データ送信ノードＩでは、上記Ｓ３１と同様に、ルーティング管理部２０２が、待機中に周辺の通常ノードからノード情報を受信したかを確認する（Ｓ３３）。このときデータ送信ノードＩは、特殊ノードＨからのノード情報を受信しているものの、通常ノードからのノード情報は受信していない。そのため、データ送信ノードＩは、以後、特殊ノードとして動作する。即ち、Ｓ３４へ進み、上記Ｓ３２と同様に、データ送信ノードＩのルーティング管理部２０２は、自ノードが特殊ノードであることを示すための特殊ノードビットが付加されたノード情報を生成し、生成したノード情報を無線送受信部２０５によりブロードキャストで送信させる（Ｓ３４）。

一方、データ送信ノードＧは、待機中にデータ集約ノード１００からのノード情報を受信しているため、待機終了後に、通常ノードからノード情報を受信したものと確認し（Ｓ３５）、第１実施形態と同様に、自ノードにおける受信電波強度及び自ノードのノードＩＤを含むノード情報を生成し、生成したノード情報を無線送受信部２０５によりブロードキャストで送信させる（Ｓ３６）。そして、データ送信ノードＧのルーティング管理部２０２は、自ノードが特殊ノードでないため、これまで受信した特殊ノードビットの付加されていないノード情報から一番高い受信電波強度（データ集約ノード１００からのノード情報に含まれる最大の受信電波強度）を特定し、当該一番高い受信電波強度に対応するノード（ここではデータ集約ノード１００）を基本の送信先ノードとして設定し、その設定情報をメモリに保存する（Ｓ３７）。

また、データ送信ノードＪは、図７に示すように、待機中に特殊ノードＩ及びデータ送信ノードＧの各々からノード情報を受信し、データ送信ノードＪのルーティング管理部２０２は、ノード情報に含まれるノードＩＤ及び受信電波強度をメモリに保存する。このとき、ノード情報に特殊ノードビットの付加されている場合は、さらにノード情報に含まれる特殊ビットをメモリに保存する。従って、特殊ノードＩ及びデータ送信ノードＧのノードＩＤ、受信電波強度に加え、特殊ノードＩに関する特殊ビットがメモリに保存される。この特殊ビットは、ノード情報の送信元が特殊ノードであるか否かを判別するために用いられる。

待機時間終了後、データ送信ノードＪのルーティング管理部２０２は、通常ノード（ここではデータ送信ノードＧ）からノード情報を受信したものと確認し（Ｓ３８）、第１実施形態と同様に、自ノードにおける受信電波強度及び自ノードのノードＩＤを含むノード情報を生成し、生成したノード情報を無線送受信部２０５によりブロードキャストで送信させる（Ｓ３９）。そして、データ送信ノードＪのルーティング管理部２０２は、自ノードが特殊ノードでないため、これまで受信した特殊ノードビットの付加されていないノード情報から一番高い受信電波強度を特定し、当該一番高い受信電波強度に対応するノード（ここではデータ送信ノードＧ）を基本の送信先ノードとして設定し、その設定情報をメモリに保存する（Ｓ４０）。

図７に示すように特殊ノードＩは、Ｓ３９でブロードキャストされたデータ送信ノードＪのノード情報を受信する。そこで、特殊ノードＩのルーティング管理部２０２は、自ノードが特殊ノードであるため、これまで受信したノード情報（特殊ノードビットの付加されたノード情報も含む）から一番高い受信電波強度を特定し、当該一番高い受信電波強度に対応するノード（ここではデータ送信ノードＪ）を基本の送信先ノードとして設定し、その設定情報をメモリに保存する（Ｓ４１）。そして、ルーティング管理部２０２は、メモリに保存されたノード情報を用いて、近隣に自分よりも受信電波強度の高い特殊ノードが存在するか否かを調べる（Ｓ４２）。その後、ルーティング管理部２０２は、受信したノード情報の受信電波強度と自ノードにおける受信電波強度との比較により、近隣に自ノードよりも受信電波強度の高い特殊ノード（ここでは特殊ノードＨ）が存在すると判断される場合、特殊ノードと通信可能なノードであることを示すための特殊エッジ通知を生成し、生成した特殊エッジ通知を、無線送受信部２０５によって当該自ノードよりも受信電波強度の高い特殊ノードへ向けて送信させる（Ｓ４３）。

送信先の特殊ノードＨでは、無線送受信部２０５により特殊エッジ通知を受信し、ルーティング管理部２０２は、当該特殊エッジ通知の送信元である特殊ノードＩを基本の送信先として設定し、その設定情報をメモリに保存する（Ｓ４４）。その後、ルーティング管理部２０２は、Ｓ４２と同様に、メモリに保存されたノード情報を用いて、近隣に自分よりも受信電波強度の高い特殊ノードが存在するか否かを調べる。存在しなければ、処理を終了する。

以上のような図７の動作により、データ送信ノードＨから、データ送信ノードＩ、Ｊ、Ｇを経由してデータ集約ノード１００へ至るマルチホップの無線通信経路が設定され、各データ送信ノードはデータ集約ノード１００へ至るマルチホップの無線通信経路を確保することができ、少ない電力量でマルチホップでデータをデータ集約ノード１００宛に送信することが可能となる。

このようにして、特殊ノードが存在する状態であっても、各データ送信ノードは円滑に無線通信経路を設定し、データを送信することが可能となる。

なお、無線通信経路の設定後に、データ送信ノードがデータを送信する処理は第１実施形態と同様である。

但し、以下のように、データ送信ノードにおいて、図７の処理で得られた他のノードのノード情報、特殊エッジ通知、自ノードが特殊ノードであるか否かの判断情報、及び、既に設定された基本の送信先情報を用いて、データ送信の際に送信先を設定してもよい。

即ち、データ送信ノード２００がデータを送信する場合、当該データ送信ノード２００のルーティング管理部２０２は、まず自ノードが特殊ノードであるかを調べる。自ノードが特殊ノードでない場合、ルーティング管理部２０２は、無線送受信部２０５により、既に設定された基本の送信先を送信先としてデータを送信させる。

一方、自ノードが特殊ノードある場合、ルーティング管理部２０２は、他のノードのノード情報に特殊ノードビットが含まれるか否かを調べることで、近隣に通常ノードが存在するかを調べる。近隣に通常ノードが存在する場合、ルーティング管理部２０２は、無線送受信部２０５により、当該通常ノードを基本の送信先としてデータを送信させる。

近隣に通常ノードが存在しない場合、ルーティング管理部２０２は、特殊エッジ通知を受信したかを調べる。特殊エッジ通知を受信した場合、ルーティング管理部２０２は、無線送受信部２０５により、当該特殊エッジ通知の送信元を基本の送信先としてデータを送信させる。一方、特殊エッジ通知を受信してない場合、ルーティング管理部２０２は、無線送受信部２０５により、自分よりも受信電波強度の高い特殊ノードを基本の送信先として、データを送信させる。以上のようにデータ送信の際に送信先を設定してデータ送信を実行してもよい。

さて、上記のような経路設定方法を用いた無線通信方式は、センサネットワークに応用した際、中継ノード役のデータ送信ノード２００において一定時間待ってデータの集約を行うことが可能である。以下では、中継ノード役のデータ送信ノード２００において、送られてきたデータを中継する際に一定時間待つ処理手順について述べる。

中継ノード役のデータ送信ノード２００では、無線送受信部２０５により周辺のデータ送信ノードからのデータが受信された後、ルーティング管理部２０２は、当該データが中継すべきデータ（他のノード宛のデータ）だった場合、当該データを一旦メモリにキューとして保存し、当該データを送信するまでの待機時間（例えば１０秒）を時間管理部２０３に設定し、待機時間の満了まで待機する。

待機中に新たに周辺のデータ送信ノードからのデータが受信されると、上記と同様に、受信したデータは、ルーティング管理部２０２のメモリにキューとして保存される。

待機時間が満了すると、時間管理部２０３は、ルーティング管理部２０２を起動させるためのイベントを生成して出力し、このイベントを受信したルーティング管理部２０２は、メモリのキューに保存されたデータを必要に応じて集約したデータを生成する。例えば、複数のデータを１つのデータに合体する。そして、ルーティング管理部２０２は、上記のように集約されたデータを、無線送受信部２０５により、基本の送信先へ送信する。

このように中継ノード役のデータ送信ノードが一定時間待ってデータの集約を行い、集約されたデータをまとめて送信することにより、各データ送信ノードは、中継のためのデータ送信を行う回数を削減することができ、消費電力を削減することができる。

通信システムの概略構成を示す図である。 データ集約ノードの基本構成を示す図である。 データ送信ノードの基本構成を示す図である。 第１実施形態における動作を示す流れ図である。 第２実施形態における動作を示す流れ図である。 第３実施形態における動作を示す流れ図である。 第４実施形態における動作を示す流れ図である。

符号の説明

１…通信システム、１００…データ集約ノード、１０１…定常電源、１０２…ルーティング管理部、１０３…時間管理部、１０４…データ管理部、１０５…無線送受信部、１１０…ビーコン又はクエリの到達範囲、２００…データ送信ノード、２０１…バッテリ、２０２…ルーティング管理部、２０３…時間管理部、２０４…データ管理部、２０５…無線送受信部。

Claims (14)

1. 複数のデータ送信ノードと、外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えたデータ集約ノードとにおける無線通信経路を設定する経路設定方法であって、
   所定の信号がデータ集約ノードから最大送信出力でブロードキャストされ、
   データ集約ノードから、自ノードがデータ集約ノードであることを示すための最大値の受信電波強度と当該データ集約ノードのノードＩＤとを含むノード情報が通常送信出力でブロードキャストされ、
   各データ送信ノードでは、前記所定の信号が受信された場合、当該受信における受信電波強度が測定され、
   各データ送信ノードから、前記測定で得られた受信電波強度と当該データ送信ノードのノードＩＤとを含むノード情報が通常送信出力でブロードキャストされ、
   ブロードキャストされた他のノードからのノード情報に含まれた受信電波強度及び自ノードにおける受信電波強度に基づいて、各データ送信ノードにて当該データ送信ノードからの送信先が設定されることで、データ集約ノードへ向けてのマルチホップの無線通信経路が設定される
   ことを特徴とする経路設定方法。
2. 前記データ送信ノードは、前記受信電波強度を測定した場合、
   当該受信電波強度に逆相関するよう待機時間を設定し、
   自ノードから前記ノード情報をブロードキャストする前に、前記設定した待機時間だけ、他のノードからのノード情報を受信待ちする
   ことを特徴とする請求項１記載の経路設定方法。
3. 前記データ送信ノードが、受信したノード情報に含まれた受信電波強度のうち最も高い受信電波強度に対応するノードを、送信先として設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の経路設定方法。
4. 前記データ送信ノードは、データ集約ノードから所定の信号を受信せず１つ以上の他のデータ送信ノードからノード情報を受信した場合、当該ノード情報の送信元に対し前記所定の信号の転送を要求することで、前記所定の信号の転送を受け、当該所定の信号の送信元のノードＩＤ、及びマルチホップで転送された際の当該所定の信号に付されるホップ数に基づいて、送信先を設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の経路設定方法。
5. 前記データ送信ノードは、データを送信しようとした際に自ノードからの送信先が設定されていない場合、他のノードにおける受信電波強度と他のノードのノードＩＤとを含むノード情報の送信を要求するための参照要求をブロードキャストし、当該参照要求に応じて送信されてきた他のノードのノード情報における最も高い受信電波強度に対応するノードを、送信先として設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の経路設定方法。
6. 前記データ送信ノードは、前記待機時間だけ待機した後、他のデータ送信ノードからノード情報を受信したか否かを判断し、他のデータ送信ノードからノード情報を受信していない場合、自ノードが特殊ノードであることを示す特殊ノードビットを前記ノード情報に付加してブロードキャストすることを特徴とし、
   送信先の設定の際、
   自ノードが特殊ノードでない場合は、受信されたノード情報のうち特殊ノードビットが付加されていないノード情報に基づいて、最も高い受信電波強度に対応するノードを送信先として設定し、
   自ノードが特殊ノードである場合は、特殊ノードビットが付加されていないノード情報も含む受信されたノード情報に基づいて、最も高い受信電波強度に対応するノードを送信先として設定する
   ことを特徴とする請求項２記載の経路設定方法。
7. 外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えたデータ集約ノードであって、
   所定の信号を最大送信出力でブロードキャストする第１の送信手段と、
   自ノードがデータ集約ノードであることを示すための最大値の受信電波強度と自ノードのノードＩＤとを含むノード情報を生成する集約ノード情報生成手段と、
   周辺のデータ送信ノードに対し、前記生成されたノード情報を通常送信出力でブロードキャストする第２の送信手段と、
   を備えたデータ集約ノード。
8. 外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えたデータ集約ノードから所定の信号を受信した場合、当該受信における受信電波強度を測定する受信電波強度測定手段と、
   測定で得られた受信電波強度と自ノードのノードＩＤとを含むノード情報を生成する送信ノード情報生成手段と、
   生成されたノード情報を通常送信出力でブロードキャストするノード情報送信手段と、
   ブロードキャストされた他のノードからのノード情報に含まれた受信電波強度及び自ノードにおける受信電波強度に基づいて、自ノードからの送信先を設定する送信先設定手段と、
   を備えたデータ送信ノード。
9. 前記受信電波強度を測定した場合、当該受信電波強度に逆相関するよう待機時間を設定する待機時間設定手段と、
   自ノードから前記ノード情報をブロードキャストする前に、前記設定した待機時間だけ、他のノードからのノード情報を受信待ちするよう制御する受信待ち制御手段と、
   をさらに備えた請求項８記載のデータ送信ノード。
10. 前記送信先設定手段は、受信したノード情報に含まれた受信電波強度のうち最も高い受信電波強度に対応するノードを、送信先として設定する
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載のデータ送信ノード。
11. 前記送信先設定手段は、
    データ集約ノードから所定の信号を受信せず１つ以上の他のデータ送信ノードからノード情報を受信した場合、当該ノード情報の送信元に対し前記所定の信号の転送を要求し、転送された所定の信号の送信元のノードＩＤ、及びマルチホップで転送された際の所定の信号に付されるホップ数に基づいて、送信先を設定する
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載のデータ送信ノード。
12. 前記送信先設定手段は、
    データを送信しようとした際に自ノードからの送信先が設定されていない場合、他のノードにおける受信電波強度と他のノードのノードＩＤとを含むノード情報の送信を要求するための参照要求をブロードキャストし、当該参照要求に応じて送信されてきた他のノードのノード情報における最も高い受信電波強度に対応するノードを、送信先として設定する
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載のデータ送信ノード。
13. 前記送信ノード情報生成手段は、
    前記待機時間だけ待機した後、他のデータ送信ノードからノード情報を受信したか否かを判断し、他のデータ送信ノードからノード情報を受信していない場合、自ノードが特殊ノードであることを示す特殊ノードビットを付加して前記ノード情報を生成し、
    前記送信先設定手段は、
    自ノードが特殊ノードでない場合、受信されたノード情報のうち特殊ノードビットが付加されていないノード情報に基づいて、最も高い受信電波強度に対応するノードを送信先として設定し、
    自ノードが特殊ノードである場合、特殊ノードビットが付加されていないノード情報も含む受信されたノード情報に基づいて、最も高い受信電波強度に対応するノードを送信先として設定する
    ことを特徴とする請求項９記載のデータ送信ノード。
14. 複数のデータ送信ノードと、外部から電力が供給される電源又は所定量以上の容量のバッテリを備えたデータ集約ノードとを含んで構成される通信システムであって、
    前記データ集約ノードは、
    所定の信号を最大送信出力でブロードキャストする第１の送信手段と、
    自ノードがデータ集約ノードであることを示すための最大値の受信電波強度と自ノードのノードＩＤとを含むノード情報を生成する集約ノード情報生成手段と、
    周辺のデータ送信ノードに対し、前記生成されたノード情報を通常送信出力でブロードキャストする第２の送信手段とを備え、
    前記データ送信ノードは、
    前記データ集約ノードから所定の信号を受信した場合、当該受信における受信電波強度を測定する受信電波強度測定手段と、
    測定で得られた受信電波強度と自ノードのノードＩＤとを含むノード情報を生成する送信ノード情報生成手段と、
    生成されたノード情報を通常送信出力でブロードキャストするノード情報送信手段と、
    ブロードキャストされた他のノードからのノード情報に含まれた受信電波強度及び自ノードにおける受信電波強度に基づいて、自ノードからの送信先を設定する送信先設定手段とを備えた
    ことを特徴とする通信システム。
    

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