本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図1は、この発明の実施の形態による無線センサーネットワークの概略図である。図1を参照して、この発明の実施の形態による無線センサーネットワーク10は、シンク1と、センサーノード2−1〜2−K(Kは、2以上の整数)とを備える。
シンク1およびセンサーノード2−1〜2−Kは、例えば、IEEE802.15.4gに対応した920MHz帯で無線通信を行う。
領域REGは、例えば、140m×140mの広さを有する。そして、領域REGは、碁盤目状に配置された複数の存在領域REG_EXからなる。1つの存在領域REG_Eは、例えば、10m×10mの広さを有する。
センサーノード2−1〜2−Kは、領域REGの複数の存在領域REG_EXのいずれかに配置される。
シンク1は、存在領域REG_EX_Sからスタートして矢印ARW1で示すように各存在領域REG_EXを順次移動し、最終的に存在領域REG_EX_Eに到達する。
この場合、シンク1は、複数の存在領域REG_EXの各々の中心位置を示す位置情報を予め保持している。そして、シンク1は、後述する方法によって自己の位置を検出し、その検出した自己の位置を示す位置情報が予め保持している各存在領域REG_EXの中心位置を示す位置情報に一致すると、停止し、その存在領域REG_EXに配置されたセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)を後述する方法によって起動させ、その起動させたセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)からMACアドレスとセンサー値とを含むパケットPKTを受信する。そして、シンク1は、パケットPKTを受信すると、次の存在領域REG_EXへ移動する。シンク1は、この動作を繰り返し行い、センサーノード2−1〜2−Kの全てからMACアドレスおよびセンサー値を収集する。
そうすると、シンク1は、各センサーノード2−1〜2−KからMACアドレスとセンサー値とを受信したときの存在領域REG_EXの位置を各センサーノード2−1〜2−Kの位置と推定する。そして、シンク1は、その推定したセンサーノード2−1〜2−Kの位置とセンサーノード2−1〜2−Kの識別情報(=MACアドレス)とを相互に対応付けて記憶する。
このように、シンク1は、センサーノード2−1〜2−Kの識別情報(=MACアドレス)を取得するとともにセンサーノード2−1〜2−Kの位置を推定する。
その後、シンク1は、再度、存在領域REG_EX_Sからスタートして矢印ARW1で示すように各存在領域REG_EXを順次移動し、1つの存在領域REG_EXの中心位置に到達すると、停止し、1つの存在領域REG_EXに配置されたセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)のみを起動させ、その起動させたセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)からパケッPKTを受信する。そして、シンク1は、パケットPKTを受信すると、次の存在領域REG_EXへ移動する。
シンク1は、この動作を繰り返し行い、センサーノード2−1〜2−Kの全てからセンサー値を収集する。
センサーノード2−1〜2−Kの各々は、シンク1からウェイクアップ信号を受信するまでは、スリープ状態を維持する。そして、センサーノード2−1〜2−Kの各々は、シンク1からウェイクアップ信号を受信すると、起動状態へ移行し、センサー値を検出するとともに、自己のMACアドレスとセンサー値とを含むパケットPKTを生成してシンク1へ送信する。その後、センサーノード2−1〜2−Kの各々は、スリープ状態へ移行する。
図2は、図1に示すシンク1の構成を示す概略図である。図2を参照して、シンク1は、アンテナ11と、無線通信部12と、推定部13と、GPS(Global Positioning System)受信機14と、データ収集部15とを含む。
アンテナ11は、無線通信部12に接続される。無線通信部12は、推定部13またはデータ収集部15からウェイクアップ信号を受け、その受けたウェイクアップ信号を変調する。そして、無線通信部12は、その変調したウェイクアップ信号をアンテナ11を介して送信する。
また、無線通信部12は、センサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)からアンテナ11を介してパケットPKTを受信し、その受信したパケットPKTを復調する。そして、無線通信部12は、その復調したパケットPKTを推定部13またはデータ収集部15へ出力する。
推定部13は、複数の存在領域REG_EXの各々の中心位置を示す位置情報を予め保持している。そして、推定部13は、センサーノード2−1〜2−Kの位置を推定する場合、GPS受信機14からGPS信号を受け、その受けたGPS信号に基づいて公知の方法によってシンク1の位置を検出する。そうすると、推定部13は、その検出したシンク1の位置を示す位置情報が予め保持した中心位置の位置情報に一致すると、停止する。そして、推定部13は、センサーノード2−1〜2−Kの全てをスリープ状態から起動状態へ移行させるためのブロードキャストIDを表すフレーム長を有する無線フレームFR_Bを後述する方法によって生成し、その生成した無線フレームFR_Bからなるウェイクアップ信号WuS_Bを無線通信部12へ出力する。
また、推定部13は、パケットPKTを無線通信部12から受け、その受けたパケットPKTからMACアドレスおよびセンサー値を取り出す。そして、推定部13は、MACアドレスを、パケットPKTを送信したセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)の識別情報として取得する。また、推定部13は、シンク1がパケットPKTを受信したときの存在領域REG_EXの位置をパケットPKTを送信したセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)の位置と推定する。
そうすると、推定部13は、その推定したセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)の位置を示す位置情報と、センサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)の識別情報(=MACアドレス)とを相互に対応付けて保持する。
そして、推定部13は、存在領域REG_EXの位置を示す位置情報をデータ収集部15から受けると、その受けた位置情報に対応付けられた識別情報(=MACアドレス)をデータ収集部15へ出力する。
GPS受信機14は、常時、GPS信号を受信し、その受信したGPS信号を推定部13およびデータ収集部15へ出力する。
データ収集部15は、複数の存在領域REG_EXの各々の中心位置を示す位置情報を予め保持している。また、データ収集部15は、GPS受信機14からGPS信号を常時受ける。そして、データ収集部15は、GPS受信機14から受けたGPS信号に基づいて公知の方法によってシンク1の位置を検出し、その検出した位置を示す位置情報が予め保持した存在領域REG_EXの位置を示す位置情報に一致すると、停止する。
そうすると、データ収集部15は、その停止した存在領域REG_EXの位置を示す位置情報を推定部13へ出力し、存在領域REG_EXの位置に対応するMACアドレスを推定部13から受ける。
そして、データ収集部15は、MACアドレスを推定部13から受けると、その受けたMACアドレスに基づいて、後述する方法によって、1つのセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)をスリープ状態から起動状態へ移行させるためのウェイクアップIDを表すフレーム長を有する無線フレームFR_Uを生成し、その生成した無線フレームFR_Uからなるウェイクアップ信号WuS_Uを無線通信部12へ出力する。
また、データ収集部15は、無線通信部12からパケットPKTを受け、その受けたパケットPKTからMACアドレスおよびセンサー値を取り出し、その取り出したMACアドレスおよびセンサー値を相互に対応付けて保持する。
図3は、図1に示すセンサーノード2−1の構成を示す概略図である。図3を参照して、センサーノード2−1は、アンテナ21,22と、無線通信部23と、制御部24と、センサー25と、ウェイクアップ信号受信部26と、ウェイクアップ信号判定部27とを含む。
アンテナ21は、無線通信部23に接続される。アンテナ22は、ウェイクアップ信号受信部26に接続される。
センサーノード2−1は、スリープ状態と起動状態とを有する。スリープ状態とは、無線通信部23、制御部24およびセンサー25が動作を停止し、ウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部27が動作している状態を言う。起動状態とは、無線通信部23、制御部24およびセンサー25が動作し、ウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部27が動作を停止している状態を言う。
無線通信部23は、ウェイクアップ信号判定部27からの起動信号に応じて起動状態へ移行する。そして、無線通信部23は、起動状態において、パケットPKTを制御部14から受け、その受けたパケットPKTを変調し、その変調したパケットPKTをアンテナ21を介してシンク1へ送信する。その後、無線通信部23は、シンク1からACKを受信し、その受信したACKを制御部24へ出力する。
制御部24は、ウェイクアップ信号判定部27からの起動信号に応じて起動状態へ移行する。制御部24は、センサーノード2−1のMACアドレスを保持する。制御部24は、起動状態において、センサー値を検出するようにセンサー25を制御し、センサー値をセンサー25から受ける。
そして、制御部24は、MACアドレスとセンサー値とを含むパケットPKTを生成し、その生成したパケットPKTを無線通信部23へ出力する。
制御部24は、ACKを受けると、動作するようにウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部27を制御するとともに、動作を停止するように無線通信部23およびセンサー25を制御し、その後、自己も動作を停止する。
センサー25は、ウェイクアップ信号判定部27からの起動信号に応じて起動状態へ移行する。センサー25は、起動状態において、制御部24からの制御に従って、センサー値を検出し、その検出したセンサー値を制御部24へ出力する。
ウェイクアップ信号受信部26は、アンテナ22を介して無線フレームFR_Bまたは無線フレームFR_Uを受信し、その受信した無線フレームFR_Bまたは無線フレームFR_Uの受信信号を所望のサンプリング間隔で包絡線検波し、その検波した検波値に基づいてフレーム長を検出する。より具体的には、ウェイクアップ信号受信部26は、検波値における“1”の個数をカウントし、そのカウントした個数にサンプリング間隔を乗算することによってフレーム長を検出する。そして、ウェイクアップ信号受信部26は、その検出したフレーム長をウェイクアップ信号判定部27へ出力する。
その後、ウェイクアップ信号受信部26は、制御部24からの制御によって動作を停止する。また、ウェイクアップ信号受信部26は、制御部24からの制御によって動作を開始する。
ウェイクアップ信号判定部27は、センサーノード2−1のMACアドレスを予め保持している。また、ウェイクアップ信号判定部27は、フレーム長とデータとの関係を示す対応表を予め保持している。更に、ウェイクアップ信号判定部27は、ウェイクアップ信号受信部26からフレーム長を受ける。そして、ウェイクアップ信号判定部27は、対応表を参照して、フレーム長をデータに変換する。その後、ウェイクアップ信号判定部27は、その変換したデータがセンサーノード2−1のMACアドレスに一致するか否かを判定する。
ウェイクアップ信号判定部27は、その変換したデータがセンサーノード2−1のMACアドレスに一致すると判定したとき、起動信号を生成して無線通信部23、制御部24およびセンサー25へ出力する。
一方、ウェイクアップ信号判定部27は、その変換したデータがセンサーノード2−1のMACアドレスに一致しないと判定したとき、その変換したデータを破棄し、何も出力しない。
その後、ウェイクアップ信号判定部27は、制御部24からの制御によって動作を停止する。また、ウェイクアップ信号判定部27は、制御部24からの制御によって動作を開始する。
図4は、フレーム長とデータとの対応関係を示す対応表を示す図である。図4を参照して、対応表TBL1は、フレーム長とデータとを含む。フレーム長およびデータは、相互に対応付けられる。
12.48[ms]のフレーム長は、0x0に対応付けられ、13.76[ms]のフレーム長は、0x1に対応付けられ、15.04[ms]のフレーム長は、0x2に対応付けられ、16.32[ms]のフレーム長は、0x3に対応付けられ、17.60[ms]のフレーム長は、0x4に対応付けられ、18.88[ms]のフレーム長は、0x5に対応付けられ、20.16[ms]のフレーム長は、0x6に対応付けられる。
また、21.44[ms]のフレーム長は、0x7に対応付けられ、22.72[ms]のフレーム長は、0x8に対応付けられ、24.00[ms]のフレーム長は、0x9に対応付けられ、25.28[ms]のフレーム長は、0xAに対応付けられ、26.56[ms]のフレーム長は、0xBに対応付けられ、27.84[ms]のフレーム長は、0xCに対応付けられ、29.12[ms]のフレーム長は、0xDに対応付けられ、30.40[ms]のフレーム長は、0xEに対応付けられ、31.68[ms]のフレーム長は、0xFに対応付けられる。0x0〜0xFの各々は、4ビットのビット値からなる。
シンク1の推定部13およびデータ収集部15は、対応表TBL1を保持している。また、推定部13は、ブロードキャストIDを予め保持している。更に、各センサーノード2−1〜2−Kのウェイクアップ信号判定部27は、対応表TBL1を予め保持している。更に、各センサーノード2−1〜2−Kのウェイクアップ信号判定部27は、自己が搭載されたセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)のMACアドレスを予め保持している。
この発明の実施の形態においては、次の2つのウェイクアップIDを定義する。
(1)ユニキャストID
(2)ブロードキャストID
ユニキャストIDは、任意のセンサーノードを指し示すウェイクアップIDであり、各センサーノードのMACアドレス等の一意にセンサーノードを特定可能なIDである。
ブロードキャストIDは、電波範囲内の全てのセンサーノードを起動状態へ移行させることができるウェイクアップIDであり、予め無線センサーネットワーク10において決められている。そして、ブロードキャストIDは、シンク1の推定部13に予め設定されている。
この発明の実施の形態においては、上述したユニキャストIDおよびブロードキャストIDをウェイクアップIDとして用いる。
この発明の実施の形態においては、ユニキャストIDおよびブロードキャストIDの各々は、WuID1〜WuID4からなる。
ユニキャストIDが用いられる場合、ユニキャストIDにおいては、WuID1は、0x1に固定され、WuID2〜WuID4は、起動対象となるセンサーノードのMACアドレスから求められた12ビットのハッシュ値からなる。
また、ブロードキャストIDが用いられる場合、ブロードキャストIDにおいては、WuID1は、0xFに固定され、WuID2〜WuID4は、起動元のシンク1のMACアドレスから求められた12ビットのハッシュ値からなる。
シンク1の推定部13は、シンク1のMACアドレスのハッシュ値を演算し、12ビットのハッシュ値a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10a11a12を求める。そして、推定部13は、ハッシュ値a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10a11a12をa1a2a3a4,a5a6a7a8,a9a10a11a12に分割し、WuID1=0xFとし、WuID2=a1a2a3a4とし、WuID3=a5a6a7a8とし、WuID4=a9a10a11a12とする。
この場合、a1a2a3a4=0x1、a5a6a7a8=0x5、a9a10a11a12=0x8であるとする。
そうすると、推定部13は、対応表1を参照して、WuID1=0xFを31.68[ms]のフレーム長に変換し、WuID2=a1a2a3a4=0x1を13.76[ms]のフレーム長に変換し、WuID3=a5a6a7a8=0x5を18.88[ms]のフレーム長に変換し、WuID4=a9a10a11a12=0x8を22.72[ms]のフレーム長に変換する。
そして、推定部13は、31.68[ms]のフレーム長を有する無線フレームFR_B1と、13.76[ms]のフレーム長を有する無線フレームFR_B2と、18.88[ms]のフレーム長を有する無線フレームFR_B3と、22.72[ms]のフレーム長を有する無線フレームFR_B4とを生成し、その生成した無線フレームFR_B1〜FR_B4からなるウェイクアップ信号WuS_Bを無線通信部12へ出力する。ウェイクアップ信号WuS_Bは、ブロードキャストIDに基づいて生成されたウェイクアップ信号である。
シンク1のデータ収集部15は、起動させるセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)のMACアドレスを推定部13から受け、その受けたMACアドレスのハッシュ値を演算し、12ビットのハッシュ値b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10b11b12を求める。
そして、データ収集部15は、ハッシュ値b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10b11b12をb1b2b3b4,b5b6b7b8,b9b10b11b12に分割し、WuID1=0x1とし、WuID2=b1b2b3b4とし、WuID3=b5b6b7b8とし、WuID4=b9b10b11b12とする。
この場合、b1b2b3b4=0x9、b5b6b7b8=0x3、b9b10b11b12=0x5であるとする。
そうすると、データ収集部15は、対応表1を参照して、WuID1=0x1を12.48[ms]のフレーム長に変換し、WuID2=b1b2b3b4=0x9を24.00[ms]のフレーム長に変換し、WuID3=b5b6b7b8=0x3を16.32[ms]のフレーム長に変換し、WuID4=b9b10b11b12=0x5を18.88[ms]のフレーム長に変換する。
そして、データ収集部15は、12.48[ms]のフレーム長を有する無線フレームFR_U1と、24.00[ms]のフレーム長を有する無線フレームFR_U2と、16.32[ms]のフレーム長を有する無線フレームFR_U3と、18.88[ms]のフレーム長を有する無線フレームFR_U4とを生成し、その生成した無線フレームFR_U1〜FR_U4からなるウェイクアップ信号WuS_Uを無線通信部12へ出力する。ウェイクアップ信号WuS_Uは、ユニキャストIDに基づいて生成されたウェイクアップ信号である。
起動対象のセンサーノード(センサーノード2−1〜2−Kのいずれか)のウェイクアップ信号受信部26は、ウェイクアップ信号WuS_Bを受信し、ウェイクアップ信号WuS_Bの受信信号を所望のサンプリング間隔(=例えば、10μs)で包絡線検波する。そして、ウェイクアップ信号受信部26は、包絡線検波の検波値における“1”の個数をカウントし、検波値が“0”になればカウント値をリセットし、再度、検波値の“1”をカウントする動作を繰り返し実行する。これにより、ウェイクアップ信号受信部26は、4個のカウント値N1〜N4を取得する。
そして、ウェイクアップ信号受信部26は、カウント値N1に10μsのサンプリング間隔を乗算して31.68[ms]のフレーム長を検出し、カウント値N2に10μsのサンプリング間隔を乗算して13.76[ms]のフレーム長を検出し、カウント値N3に10μsのサンプリング間隔を乗算して18.88[ms]のフレーム長を検出し、カウント値N4に10μsのサンプリング間隔を乗算して22.72[ms]のフレーム長を検出する。
そうすると、ウェイクアップ信号受信部26は、31.68[ms]のフレーム長、13.76[ms]のフレーム長、18.88[ms]のフレーム長および22.72[ms]のフレーム長をウェイクアップ信号判定部27へ出力する。
ウェイクアップ信号判定部27は、31.68[ms]のフレーム長、13.76[ms]のフレーム長、18.88[ms]のフレーム長および22.72[ms]のフレーム長をウェイクアップ信号受信部26から受ける。そして、ウェイクアップ信号判定部27は、対応表TBL1を参照して、31.68[ms]のフレーム長を0xFに変換し、13.76[ms]のフレーム長を0x1に変換し、18.88[ms]のフレーム長を0x5に変換し、22.72[ms]のフレーム長を0x8に変換する。
そうすると、ウェイクアップ信号判定部27は、0xF,0x1,0x5,0x8を一列に配列したビット列がブロードキャストIDに一致すると判定したとき、起動信号を生成して無線通信部23、制御部24およびセンサー25へ出力する。一方、ウェイクアップ信号判定部27は、ビット列がブロードキャストIDに一致しないと判定したとき、ビット列を破棄し、何も出力しない。
ウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部27は、ウェイクアップ信号WuS_Uを受信したときも、同様の動作によって、起動信号を生成し、その生成した起動信号を無線通信部23、制御部24およびセンサー25へ出力する。
シンク1は、最初、センサーノード2−1〜2−Kの識別情報(=MACアドレス)を知らないので、センサーノード2−1〜2−Kの識別情報(=MACアドレス)およびセンサーノード2−1〜2−Kが配置された存在領域REG_EXの位置を推定する。
図5は、センサーノードの位置を推定する動作を説明するための図である。
図5を参照して、センサーノード2−k(kは、1≦k≦Kを満たす整数)は、存在領域REG_EX_kに配置され、センサーノード2−k+1は、存在領域REG_EX_k+1に配置されている。
シンク1は、上述した方法によって存在領域REG_EX_kの中心位置へ移動し、停止する。
図6は、シンク1とセンサーノード2−k,2−k+1との間の通信処理のタイミングチャートである。
図6を参照して、シンク1の推定部13は、シンク1が存在領域REG_EX_kの中心位置で停止すると、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_Bを生成し、その生成したウェイクアップ信号WuS_Bを無線通信部12へ出力する。シンク1の無線通信部12は、ウェイクアップ信号WuS_Bを推定部13から受け、その受けたウェイクアップ信号WuS_Bを変調し、その変調したウェイクアップ信号WuS_Bをタイミングt1でアンテナ11を介して送信する。
センサーノード2−kのウェイクアップ信号受信部26は、ウェイクアップ信号WuS_Bをタイミングt2で受信する。そして、センサーノード2−kのウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部27は、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_Bの受信処理を行い、無線通信部23、制御部24およびセンサー25を起動させる。
そして、センサーノード2−kの制御部24は、センサー値を検出するようにセンサー25を制御する。センサーノード2−kのセンサー25は、制御部24からの制御に従ってセンサー値を検出し、その検出したセンサー値を制御部24へ出力する。
センサーノード2−kの制御部24は、センサー値をセンサー25から受けると、センサーノード2−kのMACアドレスとセンサー値とを含むパケットPKTを生成し、その生成したパケットPKTを無線通信部23へ出力する。
センサーノード2−kの無線通信部23は、パケットPKTを制御部24から受け、その受けたパケットPKTを変調し、その変調したパケットPKTの送信をタイミングt3で完了する。
シンク1の無線通信部12は、アンテナ11を介してパケットPKTを受信し、その受信したパケットPKTを復調して推定部13へ出力する。シンク1の推定部13は、無線通信部12から受けたパケットPKTからMACアドレスおよびセンサー値を取り出す。
そして、シンク1の推定部13は、ACKを生成し、その生成したACKを無線通信部12へ出力する。シンク1の無線通信部12は、推定部13から受けたACKを変調し、その変調したACKの送信をタイミングt4で完了する。センサーノード2−kの無線通信部23は、ACKを受信し、その受信したACKを復調して制御部24へ出力する。センサーノード2−kの制御部24は、ACKを受けると、動作を停止するように無線通信部23およびセンサー25を制御し、動作を開始するようにウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部27を制御し、その後、自己の動作を停止する。これによって、センサーノード2−kは、タイミングt4以降、スリープ状態を維持する。Tdは、ウェイクアップ無効期間である。
また、シンク1の推定部13は、パケットPKTを受けると、パケットPKTを受けたときにシンク1が停止しているときの存在領域REG_EX_kの位置をセンサーノード2−kの位置と推定する。また、シンク1の推定部13は、MACアドレスをセンサーノード2−kの識別情報として取得する。
そうすると、シンク1の推定部13は、その推定したセンサーノード2−kの位置を示す位置情報と、その取得したセンサーノード2−kの識別情報(=MACアドレス)とを相互に対応付けて保持する。
その後、シンク1の推定部13は、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_Bを生成する。そして、シンク1は、ウェイクアップ信号WuS_Bをタイミングt5で送信する。
しかし、センサーノード2−kは、ウェイクアップ信号WuS_Bの受信に失敗し、スリープ状態を維持する。
このように、シンク1の推定部13は、上限値Nwusに達するまで周期Twでウェイクアップ信号WuS_Bを定期的に送信する。上限値Nwusは、例えば、10回であり、周期Twは、例えば、500msecである。
そして、シンク1の推定部13は、上限値Nwusに達するまでウェイクアップ信号WuS_Bを送信すると、通信処理を終了する。
センサーノード2−kの制御部24は、センサー値の送信回数の上限値Nsdを保持しており、パケットPKTの送信回数が上限値Nsdに達すると、上述した方法によってセンサーノード2−kをスリープ状態へ移行させる。なお、上限値Nsdは、例えば、5回に設定される。
シンク1は、存在領域REG_EX_kにおいてセンサーノード2−kを起動させ、センサーノード2−kの識別情報(=MACアドレス)とセンサーノード2−kが配置された存在領域REG_EXの位置を示す位置情報とを相互に対応付けて保持すると、存在領域REG_EX_k+1の中心へ移動し、停止する。
そして、シンク1は、上述した方法によって、センサーノード2−k+1の位置を推定するとともにセンサーノード2−k+1の識別情報(=MACアドレス)を取得し、その推定したセンサーノード2−k+1の位置を示す位置情報と、センサーノード2−k+1の識別情報(=MACアドレス)とを相互に対応付けて保持する。
各存在領域REG_EXに存在するセンサーノードを推定する方法について説明する。
図7は、各存在領域REG_EXに存在するセンサーノードを推定する方法を説明するための図である。また、図8は、シンク1が保持する情報の概念図である。
図7を参照して、センサーノードAは、存在領域REG_EX_1に配置され、セナサーノードB,Eは、存在領域REG_EX_4に配置され、センサーノードCは、存在領域REG_EX_2に配置され、センサーノードDは、存在領域REG_EX_3に配置され、センサーノードF,Gは、存在領域REG_EX_7に配置され、センサーノードHは、存在領域REG_EX_9に配置される。
シンク1は、矢印ARW2によって示されるように存在領域REG_EX_1〜REG_EX_9に順次移動する。
図8を参照して、シンク1の推定部13は、シンク1が存在領域REG_EX_1に停止しているときに、センサーノードAのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードAから30回受信し、センサーノードBのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードBから7回受信し、センサーノードCのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードCから8回受信し、センサーノードDのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードDから受信しない。
また、シンク1の推定部13は、シンク1が存在領域REG_EX_2に停止しているときに、センサーノードAのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードAから9回受信し、センサーノードBのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードBから3回受信し、センサーノードCのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードCから30回受信し、センサーノードDのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードDから10回受信する。
更に、シンク1の推定部13は、シンク1が存在領域REG_EX_3に停止しているときに、センサーノードA,BのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードA,Bから受信せず、センサーノードCのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードCから1回受信し、センサーノードDのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードDから29回受信する。
更に、シンク1の推定部13は、シンク1が存在領域REG_EX_4に停止しているときに、センサーノードA,B,CのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードA,B,Cから受信せず、センサーノードDのMACアドレスとセンサー値とをセンサーノードDから3回受信する。
その結果、シンク1の推定部13は、存在領域REG_EX_1においては、センサーノードAからのデータの受信回数が最大であるので、センサーノードAが存在領域REG_EX_1に配置されていると推定する。
また、シンク1の推定部13は、存在領域REG_EX_2においては、センサーノードCからのデータの受信回数が最大であるので、センサーノードCが存在領域REG_EX_2に配置されていると推定する。
更に、シンク1の推定部13は、存在領域REG_EX_3においては、センサーノードDからのデータの受信回数が最大であるので、センサーノードDが存在領域REG_EX_3に配置されていると推定する。
このように、シンク1の推定部13は、各存在領域REG_EX_1〜REG_EX_9において、データの受信回数が最大であるセンサーノードを各存在領域REG_EX_1〜REG_EX_9に配置されたセンサーノードと推定する。
そして、シンク1が停止しているときの各存在領域REG_EX_1〜REG_EX_9の位置を、データの受信回数が最大であるセンサーノードの位置と推定する。また、各存在領域REG_EX_1〜REG_EX_9に配置されたセンサーノードが上述したように推定される。
その結果、シンク1の推定部13は、センサーノードAのMACアドレス(aaaaaaaaaaaaaaa)と、センサーノードAの位置(=存在領域REG_EX_1の中心位置)を示す位置情報とを相互に対応付けて保持する。また、シンク1の推定部13は、センサーノードCのMACアドレス(cccccccccccccccc)と、センサーノードCの位置(=存在領域REG_EX_2の中心位置)を示す位置情報とを相互に対応付けて保持する。更に、シンク1の推定部13は、センサーノードDのMACアドレス(dddddddddddddddd)と、センサーノードDの位置(=存在領域REG_EX_3の中心位置)を示す位置情報とを相互に対応付けて保持する。
シンク1の推定部13は、上述した動作を繰り返し実行し、センサーノード2−1〜2−Kの全てについて、センサーノード2−1〜2−Kの識別情報(=MACアドレス)とセンサーノード2−1〜2−Kの位置を示す位置情報とを相互に対応付けて保持する。
なお、受信回数が最大であるセンサーノードが複数存在すれば、即ち、1つの存在領域REG_EXに複数のセンサーノードが存在すれば、シンク1の推定部13は、その複数のセンサーノードの識別情報(=MACアドレス)と、その複数のセンサーノードの位置(=1つの存在領域REG_EXの中心位置)を示す位置情報とを相互に対応付けて保持する。
上述した方法によって、センサーノード2−1〜2−Kの各々からパケットPKTを受信する場合、次のような問題がある。
複数のセンサーノードが1つの存在領域REG_EX内に存在すると、パケット衝突率が大きくなるパケット衝突問題が発生する。この問題は、センサーノード同士が隠れ端末である場合に発生する。
また、本来、存在する存在領域REG_EXではないセンサーノードからのセンサー値を受信する位置誤検出問題が発生する。
更に、本来、存在する存在領域REG_EXのセンサーノードからセンサー値を受信できないデータ欠損問題が発生する。
上述したように、各センサーノード2−1〜2−Kの識別情報(=MACアドレス)を取得するとともに、各センサーノード2−1〜2−Kの位置を推定した後、シンク1は、各存在領域REG_EXに入ると、その入った存在領域REG_EXに配置されたセンサーノードのみを起動させるウェイクアップ信号WuS_Uを送信する。これによって、上述したパケット衝突問題を抑制できる。
また、上述したように、各存在領域REG_EXにおいてデータの受信回数が最大であるセンサーノードを各存在領域REG_EXに配置されたセンサーノードと推定することによって、上述した位置誤検出問題を抑制できる。
図9は、データ欠損問題を抑制する方法を説明するための図である。図9を参照して、センサーノードAは、存在領域REG_EX_1に配置され、センサーノードBは、存在領域REG_EX_1以外に配置されている。
シンク1は、存在領域REG_EX_1の中心位置で停止すると、センサーノードAのMACアドレスに基づいて、上述した方法によってセンサーノードAのみを起動させるためのウェイクアップ信号WuS_Uを生成する。そして、シンク1は、送信パワーを制御して、存在領域REG_EX_1の全範囲よりも大きい通信範囲REG_WC1に届くようにウェイクアップ信号WuS_Uを送信する。
これによって、センサーノードAが存在領域REG_EX_1の端に配置されていても、シンク1は、センサーノードAを起動させ、センサーノードAからセンサー値を受信できる。
従って、上述したデータ欠損問題を抑制できる。
なお、センサーノードBは、通信範囲REG_WC1内に存在するが、ウェイクアップ信号WuS_Uは、センサーノードAのみを起動させるウェイクアップ信号であるので、センサーノードBは、起動されない。
図10は、図1に示すシンク1の動作を説明するフローチャートである。図10を参照して、一連の動作が開始されると、シンク1の推定部13は、m=1を設定し(ステップS1)、k=1を設定する(ステップS2)。そして、シンク1は、移動を開始する(ステップS3)。なお、mは、各センサーノード2−1〜2−Kの位置を推定する回数であり、1≦m≦Mを満たす整数である。Mは、各センサーノード2−1〜2−Kの位置を推定する最大回数を表し、例えば、50回に設定される。
その後、シンク1の推定部13は、シンク1が存在領域REG_EX_kに入ったか否かを判定する(ステップS4)。
この場合、シンク1の推定部13は、GPS受信機14からGPS信号を常時受けており、その受けたGPS信号に基づいてシンク1の位置が存在領域REG_EX_kの中心位置に一致するとき、存在領域REG_EX_kに入ったと判定する。
ステップS4において、シンク1が存在領域REG_EX_kに入ったと判定されたとき、シンク1は、移動を停止し、シンク1の推定部13は、上述した方法によって、ブロードキャストIDに基づいて生成されたウェイクアップ信号WuS_Bを用いてセンサーノード2−kの位置を推定するとともにセンサーノード2−kの識別情報(=MACアドレス)を取得する(ステップS5)。
そして、シンク1の推定部13は、センサーノード2−kの識別情報(=MACアドレス)とセンサーノード2−kの位置を示す位置情報とを相互に対応付けて保持する(ステップS6)。
その後、シンク1の推定部13は、k=Kであるか否かを判定する(ステップS7)。
ステップS7において、k=Kでないと判定されたとき、シンク1の推定部13は、k=k+1を設定する(ステップS8)。その後、一連の動作は、ステップS3へ移行する。そして、ステップS7において、k=Kであると判定されるまで、ステップS3〜ステップS8が繰り返し実行される。
ステップS7において、k=Kであると判定されると、シンク1の推定部13は、m=Mであるか否かを更に判定する(ステップS9)。
ステップS9において、m=Mでないと判定されると、シンク1の推定部13は、m=m+1を設定する(ステップS10)。その後、一連の動作は、ステップS2へ移行する。そして、ステップS9において、m=Mであると判定されるまで、ステップS2〜ステップS10が繰り返し実行される。
ステップS9において、m=Mであると判定されると、シンク1のデータ集主部15は、k=1を設定する(ステップS11)。そして、シンク1は、移動を開始する(ステップS12)。
その後、シンク1のデータ収集部15は、ステップS4における動作と同じ動作によって、シンク1が存在領域REG_EX_kに入ったか否かを判定する(ステップS13)。
ステップS13において、シンク1が存在領域REG_EX_kに入ったと判定されると、シンク1は、移動を停止し、シンク1のデータ収集部15は、存在領域REG_EX_kに配置されたセンサーノード2−kのMACアドレスを推定部13から取得する(ステップS14)。
そして、シンク1のデータ収集部15は、センサーノード2−kのMACアドレスに基づいて生成されたウェイクアップ信号WuS_Uを用いてセンサーノード2−kのみを起動させ、センサーノード2−kからセンサー値を受信する(ステップS15)。
その後、シンク1のデータ収集部15は、k=Kであるか否かを判定する(ステップS16)。
ステップS16において、k=Kでないと判定されたとき、シンク1のデータ収集部15は、k=k+1を設定する(ステップS17)。その後、一連の動作は、ステップS12へ移行する。そして、ステップS16において、k=Kであると判定されるまで、ステップS12〜ステップS17が繰り返し実行される。
ステップS16において、k=Kであると判定されると、一連の動作が終了する。
ステップS7において、k=Kであると判定された時点で、シンク1の推定部13は、センサーノード2−1〜2−Kの全ての位置を推定するとともにセンサーノード2−1〜2−Kの全ての識別情報(=MACアドレス)を取得する動作を1回実行する。そして、シンク1の推定部13は、センサーノード2−1〜2−Kの全ての識別情報(=MACアドレス)と、各センサーノード2−1〜2−Kの位置を示す位置情報とを相互に対応付けて保持している。
シンク1の推定部13は、ステップS2〜ステップS10によってセンサーノード2−1〜2−Kの全ての位置の推定と、センサーノード2−1〜2−Kの全ての識別情報の取得とをM回繰り返し実行する。これにより、シンク1の推定部13は、各存在領域REG_EXに配置されたセンサーノードを推定するとともにセンサーノードの位置を推定する。また、シンク1の推定部13は、各センサーノードの識別情報を取得する。そして、シンク1の推定部13は、センサーノードの位置を示す位置情報とセンサーノードの識別情報とを対応付けて保持する。
シンク1のデータ収集部15は、各存在領域REG_EXの中心位置を示す位置情報を予め保持している。
従って、シンク1のデータ収集部15は、GPS信号に基づいてシンク1が存在領域REG_EXに入っていることを検知すると、その存在領域REG_EXの中心位置を示す位置情報を推定部13へ出力することにより、ステップS14において、存在領域REG_EXに存在するセンサーノードの識別情報(=MACアドレス)をセンサーノード2−1〜2−Kの全てについて推定部13から取得できる。
図11は、図10に示すステップS5の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
図11を参照して、図10に示すステップS4において、シンク1が存在領域REG_EX_kに入ったと判定されたとき、シンク1の推定部13は、上述した方法によってブロードキャストIDを表すフレーム長を有する無線フレームFR_Bからなるウェイクアップ信号WuS_Bを生成し、その生成したウェイクアップ信号WuS_Bを無線通信部12およびアンテナ11を介して定期的に送信する(ステップS51)。この場合、シンク1の無線通信部12は、ウェイクアップ信号WuS_Bが存在領域REG_EX_kの全範囲に届く送信パワーでウェイクアップ信号WuS_Bを送信する。
そして、シンク1の推定部13は、センサーノード2−kのMACアドレスとセンサー値とを含むパケットPKTをアンテナ11および無線通信部12を介して受信する(ステップS52)。
その後、シンク1の推定部13は、ウェイクアップ信号WuS_Bの送信回数が上限値Nwusに達したか否かを判定する(ステップS53)。
ステップS53において、ウェイクアップ信号WuS_Bの送信回数が上限値Nwusに達していないと判定されたとき、一連の動作は、ステップS51へ移行する。その後、ステップS53において、ウェイクアップ信号WuS_Bの送信回数が上限値Nwusに達したと判定されるまで、ステップS51〜ステップS53が繰り返し実行される。
そして、ステップS53において、ウェイクアップ信号WuS_Bの送信回数が上限値Nwusに達したと判定されると、シンク1の推定部13は、パケットPKTの受信回数が最大であるセンサーノード2−kを存在領域REG_EX_kに配置されたセンサーノードと推定する(ステップS54)。
その後、シンク1の推定部13は、センサーノード2−kのMACアドレスをパケットPKTから取り出し、その取り出したMACアドレスをセンサーノード2−kの識別情報として取得する(ステップS55)。
そして、シンク1の推定部13は、パケットを受信したときにシンク1が入っている存在領域REG_EX_kをセンサーノード2−kの位置と推定する(ステップS56)。
その後、一連の動作は、図10に示すステップS6へ移行する。
図12は、図10に示すステップS15の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
図12を参照して、図10に示すステップS14の後、シンク1のデータ収集部15は、上述した方法によって、センサーノード2−kのMACアドレスを表すフレーム長を有する無線フレームFR_Uからなるウェイクアップ信号WuS_Uを生成し、その生成したウェイクアップ信号WuS_Uを無線通信部12およびアンテナ11を介して送信する(ステップS151)。
そして、シンク1のデータ収集部15は、センサーノード2−kのMACアドレスとセンサー値とを含むパケットPKTをアンテナ11および無線通信部12を介して受信する(ステップS152)。
その後、一連の動作は、図10に示すステップS16へ移行する。
なお、シンク1は、ステップS151において、好ましくは、センサーノード2−kが配置された存在領域REG_EX_kよりも広い通信範囲REG_WC1に届くようにウェイクアップ信号WuS_Uを送信する。これによって、データ欠損問題を抑制できる。
このように、シンク1は、センサーノード2−1〜2−Kの位置を推定するとともに、センサーノード2−1〜2−Kの識別情報(=MACアドレス)を取得する。そして、シンク1は、その後、各存在領域REG_EXに配置されたセンサーノードだけを起動させてセンサー値を受信する。
従って、センサーノードの消費電力を低減して正確に無線通信を行うことができる。また、パケットの衝突を抑制できる。
図10から図12に示すフローチャートが実行された場合、シンク1の推定部13は、基本的に、1つの存在領域REG_EXに配置されたセンサーノードを1個であると推定し、例外的に、受信回数が最大であるセンサーノードが複数存在すれば、1つの存在領域REG_EXに配置されたセンサーノードを複数個であると推定する。
1つの存在領域REG_EXに配置されたセンサーノードが複数個であると推定された場合、シンク1のデータ収集部15は、図10に示すステップS14,S15において、その複数のセンサーノードのうちの1つを起動させてセンサー値を受信してもよく、その複数のセンサーノードの全てを起動させてセンサー値を受信してもよい。シンク1のデータ収集部15は、複数のセンサーノードを起動させる場合、各センサーの識別情報(=MACアドレス)に基づいて上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_Uを生成し、その生成したウェイクアップ信号WuS_Uを送信する処理を複数のセンサーノードの全てについて順次実行する。
この発明の実施の形態においては、各センサーノード2−1〜2−Kの位置を推定する場合に限らず、シンク1の推定部13は、各センサーノード2−1〜2−Kが存在する存在領域REG_EXを推定するようにしてもよい。
図10に示すステップS2〜ステップS8を、例えば、M=40回繰り返し実行することによって、シンク1の推定部13は、図8に示すように、シンク1が存在領域REG_EX_1に停止しているときに、センサーノードAからセンサー値を30回受信し、シンク1が存在領域REG_EX_2に停止しているときに、センサーノードAからセンサー値を9回受信し、シンク1が存在領域REG_EX_3,4に停止しているときに、センサーノードAからセンサー値を受信しない。従って、シンク1の推定部13は、センサーノードAが存在領域REG_EX_1,REG_EX_2に存在すると推定してもよい。
そして、シンク1の推定部13がこのようにしてセンサーノード2−1〜2−Kの各々が存在する存在領域REG_EXを推定した結果、1つの存在領域REG_EXに複数のセンサーノードが存在すると推定する場合もある。この場合、シンク1のデータ収集部15は、図10に示すステップS14,S15において、その複数のセンサーノードのうちの1つを起動させてセンサー値を受信してもよく、その複数のセンサーノードの全てを起動させてセンサー値を受信してもよい。シンク1のデータ収集部15は、複数のセンサーノードを起動させる場合、上述したように、ウェイクアップ信号WuS_Uを生成して送信する処理を複数のセンサーノードの全てについて順次実行する。
図13は、図1に示すセンサーノード2−1〜2−Kの動作を説明するフローチャートである。なお、図13においては、センサーノード2−1を例にしてセンサーノード2−1〜2−Kの動作を説明する。
図13を参照して、一連の動作が開始されると、センサーノード2−1は、スリープ状態を維持している(ステップS21)。
そして、センサーノード2−1のウェイクアップ信号受信部26は、ウェイクアップ信号WuS_Bを受信したか否かを判定する(ステップS22)。この場合、ウェイクアップ信号受信部26は、アンテナ22を介して受信した受信信号の強度が基準値以上であるとき、ウェイクアップ信号WuS_Bを受信したと判定し、受信信号の強度が基準値よりも小さいとき、ウェイクアップ信号WuS_Bを受信しなかったと判定する。なお、基準値は、例えば、−90dBmである。
ステップS22において、ウェイクアップ信号WuS_Bを受信したと判定されると、センサーノード2−1のウェイクアップ信号受信部26は、上述した方法によって、受信信号に基づいてWuS_Bを構成するフレーム長を検出し(ステップS23)、その検出したフレーム長をウェイクアップ信号判定部27へ出力する。
センサーノード2−1のウェイクアップ信号判定部27は、フレーム長を受け、対応表TBL1を参照して、フレーム長をビット値に変換してビット列を取得する。即ち、センサーノード2−1のウェイクアップ信号判定部27は、フレーム長を復調してビット列を取得する(ステップS24)。
そして、センサーノード2−1のウェイクアップ信号判定部27は、ビット列がウェイクアップID(=ブロードキャストID)に一致するか否かを判定する(ステップS25)。
ステップS25において、ビット列がウェイクアップIDに一致しないと判定されたとき、センサーノード2−1のウェイクアップ信号判定部27は、ビット列を破棄する。
一方、ステップS25において、ビット列がウェイクアップIDに一致すると判定されたとき、センサーノード2−1のウェイクアップ信号判定部27は、起動信号を生成して無線通信部23、制御部24およびセンサー25へ出力する。そして、センサーノード2−1は、起動状態へ移行する(ステップS26)。
その後、センサーノード2−1の制御部24は、センサー値を検出するようにセンサー25を制御し、センサー25は、センサー値を検出し、その検出したセンサー値を制御部24へ出力する。
そうすると、センサーノード2−1の制御部24は、センサーノード2−1のMACアドレスとセンサー値とを含むパケットPKTを生成し、その生成したパケットPKTを無線通信部23へ出力し、無線通信部23は、パケットPKTを変調し、その変調したパケットPKTをアンテナ21を介してシンク1へ送信する(ステップS27)。
その後、センサーノード2−1は、上述した方法によってスリープ状態へ移行する(ステップS28)。
そして、ステップS25において、ビット列がウェイクアップIDに一致しないと判定されたとき、またはステップS28の後、一連の動作が終了する。
このように、センサーノード2−1〜2−Kは、スリープ状態を維持し、ウェイクアップ信号を受信すると、起動状態へ移行し、MACアドレスとセンサー値とをシンク1へ送信し、その後、スリープ状態へ移行する。
従って、センサーノード2−1〜2−Kの消費電力を低減できる。
上述した無線センサーネットワーク10においては、センサーノード2−1〜2−Kは、地中に埋められていてもよい。
また、シンク1を路線バスに搭載し、センサーノード2−1〜2−Kを路線バスが走行する道路に面した建物内に設置し、路線バスが運行するときに、シンク1が上述した方法によってセンサー値をセンサーノード2−1〜2−Kから収集するようにしてもよい。
この場合、シンク1は、収集したデータを蓄積してもよいし、収集したデータを3G回線等で即座にアップロードしてもよい。
なお、シンク1の推定部13は、予め設定された複数のセンサーノード2−1〜2−Kの複数の識別情報および複数のセンサーノード2−1〜2−Kの複数の位置を、複数のセンサーノード2−1〜2−Kの複数の識別情報および推定された複数のセンサーノード2−1〜2−Kの複数の位置として用いてよい。
また、無線センサーネットワーク10においては、シンク1は、センサーノード2−1〜2−Kの識別情報を用いてセンサーノード2−1〜2−Kの全てを一斉に通信不可状態へ移行させるようにしてもよく、センサーノード2−1〜2−Kの識別情報を用いてセンサーノード2−1〜2−Kの動作を変更するようにしてもよい。この場合、動作とは、例えば、低消費電力な夜間モードまたは昼間モードに変換すること、またはセンサーノード2−1〜2−Kによって検出されたデータを取得する間隔を制御することである。
従って、この発明の実施の形態によれば、シンク1は、センサーノード2−1〜2−Kの識別情報を表すフレーム長を有する無線フレームを送信してセンサーノード2−1〜2−Kを制御可能状態へ移行させ、センサーノード2−1〜2−Kを制御するものであればよい。
図14は、この発明の実施の形態による別の無線ネットワークの概略図である。図14を参照して、この発明の実施の形態による無線ネットワーク100は、無線基地局110と、端末装置120とを含む。
無線基地局110および端末装置120は、無線通信空間に配置される。無線基地局110は、通信範囲REG_WC2を有する。
無線基地局110は、自己のESSIDを含むビーコンフレームを生成し、その生成したビーコンフレームを定期的に送信する。また、無線基地局110は、ESSIDに基づいてウェイクアップ信号WuS_Kを生成し、その生成したウェイクアップ信号WuS_Kを定期的に送信する。
端末装置120は、移動可能である。そして、端末装置120は、無線基地局110のESSIDを予め保持している。
端末装置120は、無線基地局110の通信範囲REG_WC2以外では、スリープ状態を維持する。端末装置120は、無線基地局110の通信範囲REG_WC2内において、ウェイクアップ信号WuS_Kを受信すると、起動状態へ移行する。そして、端末装置120は、起動状態へ移行した後、無線基地局110からビーコンフレームを受信する限り、起動状態を維持し、無線基地局110からビーコンフレームを受信しなくなると、スリープ状態へ移行する。
図15は、図14に示す無線基地局110の構成を示す概略図である。図15を参照して、無線基地局110は、アンテナ111と、無線通信部112と、ホストシステム113とを含む。
アンテナ111は、無線通信部112に接続される。無線通信部112は、ホストシステム113からビーコンフレームを受けると、その受けたビーコンフレームを変調し、その変調したビーコンフレームを定期的に送信する。無線通信部112は、アンテナ111を介してパケットを受信し、その受信したパケットを復調してホストシステム113へ出力する。
ホストシステム113は、無線基地局110のESSIDおよび対応表TBL1を保持している。ホストシステム113は、ESSIDを含むビーコンフレームを生成し、その生成したビーコンフレームを無線通信部112へ出力する。
また、ホストシステム113は、ESSIDのハッシュ値を演算し、その演算したハッシュ値のビット値を対応表TBL1を参照してフレーム長に変換し、その変換したフレーム長を有する無線フレームを生成する。そして、ホストシステム113は、その生成した無線フレームからなるウェイクアップ信号WuS_Kを無線通信部112へ出力する。
更に、ホストシステム113は、無線通信部112からパケットを受け、その受けたパケットからデータを取り出して受理する。
図16は、図14に示す端末装置120の構成を示す概略図である。図16を参照して、端末装置120は、図3に示すセンサーノード2−1のセンサー25を削除し、ウェイクアップ信号判定部27をウェイクアップ信号判定部121に代え、制御部243をホストシステム122に代えたものであり、その他は、センサーノード2−1と同じである。
端末装置120は、スリープ状態と起動状態とを有する。スリープ状態とは、無線通信部23およびホストシステム122が動作を停止し、ウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部121が動作している状態を言う。また、起動状態とは、無線通信部23およびホストシステム122が動作し、ウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部121が動作を停止している状態を言う。
ウェイクアップ信号判定部121は、無線基地局110のESSIDおよび対応表TBL1を予め保持している。ウェイクアップ信号判定部121は、ウェイクアップ信号受信部26からフレーム長を受ける。そして、ウェイクアップ信号判定部121は、対応表TBL1を参照して、フレーム長をビット値に変換し、その変換したビット値を一列に配列したビット列が無線基地局110のESSIDに一致するか否かを判定する。
ウェイクアップ信号判定部121は、ビット列が無線基地局110のESSIDに一致すると判定したとき、起動信号を生成して無線通信部23およびホストシステム122へ出力する。ウェイクアップ信号判定部121は、その他、ウェイクアップ信号判定部27と同じ動作を行う。
ホストシステム122は、ウェイクアップ信号判定部121からの起動信号に応じて起動状態へ移行する。そして、ホストシステム122は、無線通信部23からビーコンフレームを受ける。ホストシステム122は、ビーコンフレームを受けている限り、端末装置120の起動状態を維持する。一方、ホストシステム122は、一定期間、ビーコンフレームを受けないとき、動作を停止するように無線通信部23を制御し、動作を開始するようにウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部121を制御し、その後、動作を停止する。なお、一定期間は、例えば、10分に設定される。
ホストシステム122は、データを含むパケットを生成し、その生成したパケットを無線通信部23へ出力する。
なお、無線通信部23は、ウェイクアップ信号判定部121からの起動信号に応じて起動状態へ移行する。そして、無線通信部23は、ビーコンフレームをアンテナ21を介して受信し、その受信したビーコンフレームを復調してホストシステム122へ出力する。また、無線通信部23は、パケットをホストシステム122から受け、その受けたパケットを変調し、その変調したパケットをアンテナ21を介して送信する。
図17は、図14に示す無線ネットワーク100における動作を説明するフローチャートである。
図17を参照して、一連の動作が開始されると、無線基地局110のホストシステム113は、無線基地局110のESSIDを含むビーコンフレームを生成し、その生成したビーコンフレームを無線通信部112へ出力する。また、無線基地局110のホストシステム113は、無線基地局110のESSIDのハッシュ値を演算し、その演算したハッシュ値を対応表TBL1を参照してフレーム長に変換し、その変換したフレーム長を有する無線フレームを生成する。そして、無線基地局110のホストシステム113は、その生成した無線フレームからなるウェイクアップ信号WuS_Kを無線通信部112へ出力する。なお、ウェイクアップ信号WuS_Kを構成する無線フレームのフレーム長は、1個であってもよく、複数個であってもよい。
このように、無線基地局110のホストシステム113は、ビーコンフレームおよびウェイクアップ信号WuS_Kを生成する(ステップS31)。
そして、無線基地局110の無線通信部112は、ホストシステム113からビーコンフレームを受けると、その受けたビーコンフレームを変調してアンテナ111を介して定期的に送信する。
また、無線基地局110の無線通信部112は、ホストシステム113からウェイクアップ信号WuS_Kを受けると、その受けたウェイクアップ信号WuS_Kを変調してアンテナ111を介して定期的に送信する。
このように、無線基地局110の無線通信部112は、ビーコンフレームおよびウェイクアップ信号WuS_Kを定期的に送信する(ステップS32)。
端末装置120は、スリープ状態を維持している(ステップS33)。そして、端末装置120のウェイクアップ信号受信部26は、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_Kを受信したか否かを判定する(ステップS34)。
ステップS34において、ウェイクアップ信号WuS_Kを受信したと判定されたとき、端末装置120のウェイクアップ信号受信部26は、上述した方法によって、ウェイクアップ信号WuS_Kを構成するフレーム長を検出し(ステップS35)、その検出したフレーム長をウェイクアップ信号判定部121へ出力する。
端末装置120のウェイクアップ信号判定部121は、ウェイクアップ信号受信部26からフレーム長を受け、対応表TBL1を参照して、上述した方法によってフレーム長を復調してビット列を取得する(ステップS36)。
そして、端末装置120のウェイクアップ信号判定部121は、ビット列がESSIDに一致するか否かを判定する(ステップS37)。
ステップS37において、ビット列がESSIDに一致すると判定されたとき、端末装置120のウェイクアップ信号判定部121は、起動信号を生成し、その生成した起動信号を無線通信部23およびホストシステム122へ出力する。これにより、端末装置120は、起動状態へ移行する(ステップS38)。
その後、端末装置120のホストシステム122は、無線基地局110からビーコンフレームを一定期間受信しないか否かを判定する(ステップS39)。
ステップS39において、ビーコンフレームを一定期間に受信したと判定されたとき、端末装置120は、起動状態を維持する(ステップS40)。そして、一連の動作は、ステップS39へ戻る。
一方、ステップS39において、ビーコンフレームを一定期間に受信しないと判定されたとき、端末装置120のホストシステム122は、動作を停止するように無線通信部23を制御し、動作を開始するようにウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部121を制御し、その後、動作を停止する。これによって、端末装置120は、スリープ状態へ移行する(ステップS41A)。
そして、ステップS37において、ビット列がESSIDに一致しないと判定されたとき、またはステップS41Aの後、一連の動作は、終了する。
端末装置120の無線通信部23およびホストシステム122は、起動状態へ移行し、起動状態を維持しているとき、データを含むパケットを無線基地局110と送受信して無線基地局110と無線通信を行う。
このように、無線基地局110は、ビーコンフレームおよびウェイクアップ信号WuS_Kを定期的に送信し、端末装置120は、無線基地局110からウェイクアップ信号WuS_Kを受信すると、起動状態へ移行し、無線基地局110からのビーコンフレームを受信する限り、起動状態を維持し、無線基地局110からのビーコンフレームを受信しなくなるとスリープ状態へ移行する。
従って、端末装置120の消費電力を低減できる。
なお、無線ネットワーク100においては、端末装置120のウェイクアップ信号判定部121は、接続経験の無い公衆無線スポットのIDを予め保持しており、無線基地局110は、公衆無線スポットのIDを表すフレーム長を有する無線フレームからなるウェイクアップ信号を定期的に送信するようにしてもよい。この場合、端末装置120は、公衆無線スポットの通信範囲に入り、公衆無線スポットからウェイクアップ信号を受信すると、起動状態へ移行する。そして、端末装置120のウェイクアップ信号判定部121に設定される公衆無線スポットのIDは、1個に限らず、複数であってもよい。複数のIDが端末装置120のウェイクアップ信号判定部121に設定される場合、その複数のIDは、相互に異なるIDからなる。これにより、端末装置120は、公衆無線スポットの通信範囲に入ると、自動的に起動することができる。
図18は、この発明の実施の形態による更に別の無線ネットワークの概略図である。この発明の実施の形態による無線ネットワークは、図18に示す無線ネットワーク100Aであってもよい。
図18を参照して、無線ネットワーク100Aは、図14に示す無線ネットワーク100に端末装置130,140を追加したものであり、その他は、無線ネットワーク100と同じである。
端末装置130,140の各々は、図16に示す端末装置120と同じ構成からなる。端末装置130,140は、端末装置120と同様に、無線基地局110の通信範囲REG_WC2以外においては、スリープ状態を維持し、通信範囲REG_WC2内に入り、無線基地局110からウェイクアップ信号WuS_Bを受信すると、起動状態へ移行する。
無線ネットワーク100Aにおいては、端末装置120,130,140のウェイクアップ信号判定部121は、ブロードキャストIDを予め保持している。
また、無線ネットワーク100Aにおいては、無線基地局110のホストシステム113は、上述した方法によって、ブロードキャストIDに基づいてウェイクアップ信号WuS_Bを生成し、その生成したウェイクアップ信号WuS_Bを無線通信部112へ出力する。
そして、無線基地局110の無線通信部112は、ウェイクアップ信号WuS_Bを変調し、その変調したウェイクアップ信号WuS_Bをアンテナ111を介して定期的に送信する。
無線ネットワーク100Aにおけるその他の説明は、無線ネットワーク100における説明と同じである。
無線ネットワーク100Aにおける動作は、図17に示すフローチャートに従って実行される。この場合、無線基地局110は、ステップS31において、ビーコンフレームの生成に加えて、上述した方法によって、ブロードキャストIDに基づいてウェイクアップ信号WuS_Bを生成する。そして、無線基地局110は、ステップS32において、ビーコンフレームおよびウェイクアップ信号WuS_Bを定期的に送信する。
端末装置120,130,140は、ステップS33〜ステップS40,S41Aを並列に実行する。そして、端末装置120,130,140の各々は、ステップS37において、ビット列がブロードキャストIDに一致するか否かを判定する。
端末装置120,130,140は、ステップS37において、ビット列がブロードキャストIDに一致すると判定すると、起動状態へ移行する(ステップS37の“YES”,S38参照)。
従って、無線ネットワーク100Aにおいては、複数の端末装置が無線基地局110の通信範囲REG_WC2内に入り、無線基地局110からウェイクアップ信号WuS_Bを受信すると、同時に起動状態へ移行する。
無線ネットワーク100Aにおいては、端末装置120,130,140は、通信範囲REG_WC2内においてウェイクアップ信号WuS_Bを受信した場合に起動状態へ移行するので、端末装置120,130,140の消費電力を低減できる。
図19は、この発明の実施の形態による更に別の無線ネットワークの概略図である。この発明の実施の形態による無線ネットワークは、図19に示す無線ネットワーク100Bであってもよい。
図19を参照して、無線ネットワーク100Bは、図14に示す無線ネットワーク100に無線基地局150,160を追加したものであり、その他は、無線ネットワーク100と同じである。
無線基地局150,160の各々は、図15に示す無線基地局110と同じ構成からなる。無線基地局150は、通信範囲REG_WC3を有し、無線基地局160は、通信範囲REG_WC4を有する。
無線ネットワーク100Bにおいては、無線基地局110は、通信事業者Aの識別情報(=ID1)に基づいて生成されたウェイクアップ信号WuS_Aを定期的に送信する。無線基地局150は、通信事業者Bの識別情報(=ID2)に基づいて生成されたウェイクアップ信号WuS_Bを定期的に送信する。無線基地局160は、通信事業者Cの識別情報(=ID3)に基づいて生成されたウェイクアップ信号WuS_Cを定期的に送信する。
例えば、識別情報ID1〜ID3は、それぞれ、無線基地局110,150,160のESSIDからなる。従って、無線基地局110のホストシステム113は、識別情報ID1=ESSIDに基づいて、上述した方法によって識別情報ID1=ESSIDを表すフレーム長を有する無線フレームからなるウェイクアップ信号WuS_Aを生成する。無線基地局150,160のホストシステム113も、同様にして、それぞれ、ウェイクアップ信号WuS_B,WuS_Cを生成する。
端末装置120は、通信事業者Aと契約している場合、通信範囲REG_WC2に入り、無線基地局110からウェイクアップ信号WuS_Aを受信すると、起動状態へ移行する。この場合、端末装置120のウェイクアップ信号判定部121は、識別情報ID1を予め保持している。
そして、端末装置120は、通信事業者B,Cと契約していないため、通信範囲REG_WC3または通信範囲REG_WC4に入り、無線基地局150,160からそれぞれウェイクアップ信号WuS_B,WuS_Cを受信しても起動状態へ移行しない。
端末装置120が各通信範囲REG_WC2〜REG_WC4に入ったときの動作は、図17に示すフローチャートに従って実行される。この場合、端末装置120は、通信範囲REG_WC2に入り、無線基地局110からウェイクアップ信号WuS_Aを受信したとき、起動状態へ移行する。そして、端末装置120は、通信範囲REG_WC3または通信範囲REG_WC4に入り、無線基地局150,160からそれぞれウェイクアップ信号WuS_B,WuS_Cを受信しても起動状態へ移行しない。端末装置120が保持する識別情報ID1がウェイクアップ信号WuS_B,WuS_Cを構成する識別情報ID2,ID3と異なるからである。
無線ネットワーク100Bにおいては、端末装置120は、複数の通信事業者と契約していてもよい。例えば、端末装置120は、通信事業者B,Cと契約していてもよい。この場合、端末装置120のウェイクアップ信号判定部121は、識別情報ID2,ID3を予め保持する。そして、端末装置120は、通信範囲REG_WC3に入り、無線基地局150からウェイクアップ信号WuS_Bを受信した場合、または通信範囲REG_WC4に入り、無線基地局160からウェイクアップ信号WuS_Cを受信した場合、起動状態へ移行する。なお、端末装置120は、通信範囲REG_WC2に入り、無線基地局110からウェイクアップ信号WuS_Aを受信しても、起動状態へ移行しない。
このように、端末装置120は、契約している通信事業者の無線基地局の通信範囲に入り、その無線基地局からウェイクアップ信号を受信すると、起動状態へ移行する。
従って、端末装置120は、消費電力を低減して契約している通信事業者の無線基地局を用いて通信できる。
図20は、この発明の実施の形態による更に別の無線ネットワークの概略図である。この発明の実施の形態による無線ネットワークは、図20に示す無線ネットワーク100Cであってもよい。
図20を参照して、無線ネットワーク100Cは、図19に示す無線ネットワーク100Bの端末装置120を端末装置170に代えたものであり、その他は、無線ネットワーク100Bと同じである。
図21は、図20に示す端末装置170の構成を示す概略図である。図21を参照して、端末装置170は、図16に示す端末装置120の無線通信部23を無線通信部23Aに代え、ウェイクアップ信号判定部121をウェイクアップ信号判定部121Aに代え、ホストシステム122をホストシステム122Aに代えたものであり、その他は、端末装置120と同じである。
無線通信部23Aは、タイマーを内蔵しており、そのタイマーに基づいて定期的に起動状態へ移行する。そして、無線通信部23Aは、起動状態において、アンテナ21を介してビーコンフレームを受信し、その受信したビーコンフレームを復調してホストシステム122Aへ出力する。無線通信部23Aは、その他、無線通信部23と同じ機能を果たす。
ホストシステム122Aは、タイマーを内蔵しており、そのタイマーに基づいて定期的に起動状態へ移行する。そして、ホストシステム122Aは、起動状態において、無線通信部23Aからビーコンフレームを受け、その受けたビーコンフレームからESSIDを取り出す。そうすると、ホストシステム122Aは、動作するようにウェイクアップ信号判定部121Aを制御し、その後、ESSIDをウェイクアップ信号判定部121Aへ出力する。ホストシステム122Aは、その他、ホストシステム122と同じ機能を果たす。
ウェイクアップ信号判定部121Aは、ホストシステム122Aからの制御に応じて、起動状態へ移行する。そして、ウェイクアップ信号判定部121Aは、起動状態において、ESSIDをホストシステム122Aから受け、その受けたESSIDを記憶する。ウェイクアップ信号判定部121Aは、ESSIDを記憶すると、動作を停止し、スリープ状態へ移行する。ウェイクアップ信号判定部121Aは、その他、ウェイクアップ信号判定部121と同じ機能を果たす。
端末装置170は、無線基地局110の通信範囲REG_WC2内に入り、タイマーに基づいて起動状態へ移行する。そして、端末装置170の無線通信部23Aは、無線基地局110のESSID1を含むビーコンフレームを無線基地局110から定期的に受信し、その受信したビーコンフレームを復調してホストシステム122Aへ出力する。
端末装置170のホストシステム122Aは、ビーコンフレームを無線通信部23Aから受け、その受けたビーコンフレームから無線基地局110のESSID1を取り出す。
そして、端末装置170のホストシステム122Aは、その取り出したESSID1に基づいて、無線通信部23Aおよびアンテナ21を介して無線基地局110とアソシエーションを確立し、無線基地局110と無線通信を行う。
また、端末装置170のホストシステム122Aは、ウェイクアップ信号判定部121Aを動作させた後、その取り出したESSID1をウェイクアップ信号判定部121Aへ出力する。そして、端末装置170のウェイクアップ信号判定部121Aは、ホストシステム122AからESSID1を受け、その受けたESSID1を記憶する。
端末装置170は、無線基地局150の通信範囲REG_WC3内に入り、上述した動作によって無線基地局150のESSID2を記憶する。また、端末装置170は、無線基地局160の通信範囲REG_WC4内に入り、上述した動作によって無線基地局160のESSID3を記憶する。
このように、端末装置170は、一度、帰属に成功した無線基地局110,150,160のESSID1〜ESSID3を記憶する。
無線基地局110,150,160のホストシステム113は、それぞれ、ESSID1〜ESSID3に基づいて、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_A〜WuS_Cを生成し、その生成したウェイクアップ信号WuS_A〜WuS_Cを定期的に送信する。
端末装置170は、帰属に成功した無線基地局110,150,160のESSID1〜ESSID3を記憶した後、スリープ状態で通信範囲REG_WC2〜REG_WC4のいずれかに入り、ウェイクアップ信号WuS_A〜WuS_Cのいずれかを受信すると、起動状態へ移行する。
図22は、図20に示す無線ネットワーク100Cにおける端末装置170の動作を示すフローチャートである。なお、端末装置170が図22に示すフローチャートのステップS51〜ステップS64を実行するとき、無線基地局110,150,160は、図17に示すステップS31,S32に従ってビーコンフレームおよびウェイクアップ信号を生成し、その生成したビーコンフレームおよびウェイクアップ信号を定期的に送信している。
図22を参照して、端末装置170の無線通信部23Aおよびホストシステム122Aは、タイマーに基づいて起動状態へ移行する(ステップS51)。
そして、端末装置170のホストシステム122Aは、無線基地局(=無線基地局110,150,160のいずれか)からビーコンフレームを受信したか否かを判定する(ステップS52)。
ステップS52において、ビーコンフレームを受信したと判定されると、端末装置170のホストシステム122Aは、ビーコンフレームからESSIDを取り出す(ステップS53)。
そして、端末装置170のホストシステム122Aは、ESSIDに基づいて無線基地局(=無線基地局110,150,160のいずれか)とアソシエーションを行って無線リンクを確立し、無線基地局(=無線基地局110,150,160のいずれか)と無線通信を行う(ステップS54)。
そして、端末装置170のウェイクアップ信号判定部121Aは、ESSIDを記憶する(ステップS55)。
その後、端末装置170は、スリープ状態へ移行し、スリープ状態を維持している(ステップS56)。そして、端末装置170のウェイクアップ信号受信部26は、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_Kを受信したか否かを判定する(ステップS57)。
ステップS57において、ウェイクアップ信号WuS_Kを受信したと判定されたとき、端末装置170のウェイクアップ信号受信部26は、上述した方法によって、ウェイクアップ信号を構成するフレーム長を検出し(ステップS58)、その検出したフレーム長をウェイクアップ信号判定部121Aへ出力する。
端末装置170のウェイクアップ信号判定部121Aは、ウェイクアップ信号受信部26からフレーム長を受け、対応表TBL1を参照して、上述した方法によってフレーム長を復調してビット列を取得する(ステップS59)。
そして、端末装置170のウェイクアップ信号判定部121Aは、ビット列が、記憶したESSIDに一致するか否かを判定する(ステップS60)。
ステップS60において、ビット列が、記憶したESSIDに一致すると判定されたとき、端末装置170のウェイクアップ信号判定部121Aは、起動信号を生成し、その生成した起動信号を無線通信部23Aおよびホストシステム122Aへ出力する。これにより、端末装置170は、起動状態へ移行する(ステップS61)。
その後、端末装置170のホストシステム122Aは、無線基地局(=無線基地局110,150,160のいずれか)からビーコンフレームを一定期間受信しないか否かを判定する(ステップS62)。
ステップS62において、ビーコンフレームを一定期間に受信したと判定されたとき、端末装置170は、起動状態を維持する(ステップS63)。そして、一連の動作は、ステップS62へ戻る。
一方、ステップS62において、ビーコンフレームを一定期間に受信しないと判定されたとき、端末装置170のホストシステム122Aは、動作を停止するように無線通信部23Aを制御し、動作を開始するようにウェイクアップ信号受信部26およびウェイクアップ信号判定部121Aを制御し、その後、動作を停止する。これによって、端末装置170は、スリープ状態へ移行する(ステップS64)。
そして、ステップS60において、ビット列が、記憶したESSIDに一致しないと判定されたとき、またはステップS64の後、一連の動作は、終了する。
このように、端末装置170は、帰属に成功した無線基地局のESSIDを記憶し、その記憶したESSIDと同じIDのウェイクアップ信号を受信すると、起動状態へ移行する。
これにより、端末装置170は、家または会社に設置された無線基地局の通信範囲内に存在するときだけ、無線LAN(Local Area Network)が自動的にオンとなるように動作できる。
なお、無線ネットワーク100Cにおいては、端末装置170は、3個のESSIDを記憶する場合に限らず、少なくとも1個のESSIDを記憶していればよい。
図23は、この発明の実施の形態による更に別の無線ネットワークの概略図である。この発明の実施の形態による無線ネットワークは、図23に示す無線ネットワーク100Dであってもよい。
図23を参照して、無線ネットワーク100Dは、無線基地局180と端末装置190とを備える。
無線基地局180は、自己が配置された位置の位置情報および時間情報に応じて、異なる識別情報IDを生成し、その生成した識別情報IDを表すフレーム長を有する無線フレームからなるウェイクアップ信号WuS_PTを生成する。そして、無線基地局180は、自己の通信範囲REG_WC5内でウェイクアップ信号WuS_PTを定期的に送信する。
端末装置190は、無線基地局180の場所および時間に応じて異なる識別情報IDを外部から受け、その受けた識別情報IDを記憶する。この場合、端末装置190は、既に記憶している識別情報IDがあれば、既に記憶している識別情報IDを破棄し、外部から新たに受けた識別情報IDを記憶する。
端末装置190は、無線基地局180の通信範囲REG_WC5以外では、スリープ状態を維持する。そして、端末装置190は、無線基地局180の通信範囲REG_WC5内に入り、ウェイクアップ信号WuS_PTを受信すると、起動状態へ移行する。
図24は、図23に示す無線基地局180の構成を示す概略図である。図24を参照して、無線基地局180は、図15に示す無線基地局110のホストシステム113をホストシステム113Aに代えたものであり、その他は、無線基地局110と同じである。
ホストシステム113Aは、無線基地局180が配置された位置を示す位置情報INF_PSと時間情報INF_Tとに基づいて無線基地局180の識別情報IDを生成する。この場合、ホストシステム113Aは、対応表TBL1および位置情報INF_PSを予め保持している。また、ホストシステム113Aは、タイマーを内蔵しており、タイマーによって時間情報INF_Tを取得する。
そして、ホストシステム113Aは、位置情報INF_PSを示すビット列d1d2d3d4d5d6d7d8と、時間情報INF_Tを示すビット列t1t2t3t4t5t6t7t8とを一列に配列してビット列d1d2d3d4d5d6d7d8t1t2t3t4t5t6t7t8からなる識別情報IDを生成する。
ホストシステム113Aは、識別情報IDを生成すると、識別情報IDを構成するビット列d1d2d3d4d5d6d7d8t1t2t3t4t5t6t7t8をビット値d1d2d3d4,d5d6d7d8,t1t2t3t4,t5t6t7t8に分割し、その分割した4個のビット値d1d2d3d4,d5d6d7d8,t1t2t3t4,t5t6t7t8を対応表TBL1を参照して4個のフレーム長FL1〜FL4に変換する。そして、ホストシステム113Aは、4個のフレーム長FL1〜FL4をそれぞれ有する4個の無線フレームFR1〜FR4を生成し、その生成した4個の無線フレームFR1〜FR4からなるウェイクアップ信号WuS_PTを無線通信部112へ出力する。
ホストシステム113Aは、例えば、10分毎にタイマーから時間情報INF_Tを得て、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_PTを生成して無線通信部112へ出力する。
無線通信部112は、ホストシステム113Aから受けたウェイクアップ信号WuS_PTを変調して定期的に送信する。
ホストシステム113Aは、その他、ホストシステム113と同じ機能を果たす。
図25は、図23に示す端末装置の構成を示す概略図である。図25を参照して、端末装置190は、図16に示す端末装置120のウェイクアップ信号判定部121をウェイクアップ信号判定部121Bに代えたものであり、その他は、端末装置120と同じである。
ウェイクアップ信号判定部121Bは、端末装置190の外部から無線基地局180の識別情報IDを受け、その受けた識別情報IDを記憶する。そして、ウェイクアップ信号判定部121Bは、対応表TBL1を予め保持しており、ウェイクアップ信号受信部26からフレーム長を受けると、その受けたフレーム長を対応表TBL1を参照してビット値に変換し、その変換したビット値を一列に配列したビット列が、記憶した識別情報IDに一致するとき、起動信号を生成して無線通信部23およびホストシステム122へ出力する。なお、ウェイクアップ信号判定部121Bは、ビット列が識別情報IDに一致しないとき、ビット列を破棄し、何も出力しない。
ウェイクアップ信号判定部121Bは、その他、ウェイクアップ信号判定部121と同じ機能を果たす。
図26は、図23に示す無線ネットワークにおける動作を説明するフローチャートである。
図26に示すフローチャートは、図17に示すフローチャートのステップS31,S33をそれぞれステップS31A,S33Aに代えたものであり、その他は、図17に示すフローチャートと同じである。
図26を参照して、一連の動作が開始されると、無線基地局180のホストシステム113Aは、上述した方法によって、位置情報INF_PSおよび時間情報INF_Tに基づいてウェイクアップ信号WuS_PTを生成し、ビーコンフレームを生成する(ステップS31A)。そして、無線基地局180のホストシステム113Aは、その生成したウェイクアップ信号WuS_PTを無線通信部112へ出力する。
その後、上述したステップS32が実行される。
ステップS32の後、端末装置190のウェイクアップ信号判定部121Bは、端末装置190の外部から無線基地局180の識別情報IDを受け、その受けた識別情報IDを記憶する。そして、端末装置190は、スリープ状態を維持する。即ち、端末装置190は、無線基地局180の識別情報IDを更新し、スリープ状態を維持する(ステップS33A)。
その後、上述したステップS34〜S40,S41Aが順次実行され、一連の動作が終了する。
図26に示すフローチャートは、繰り返し実行される。その結果、端末装置190は、任意の時間で起動して無線通信を行うことができる。
無線ネットワーク100Dにおいては、無線基地局180の識別情報IDは、無線基地局180の配置位置の近くに存在する店の識別情報IDからなっていてもよい。これにより、端末装置190は、その店が提供するアプリケーションをインストールしておけば、そのアプリケーションが指定する識別情報IDを受信すると、起動状態へ移行し、クーポン券およびお得情報を受信できる。
なお、上記においては、無線基地局180の識別情報IDは、10分ごとに変更されると説明したが、午前中用の識別情報ID、午後用の識別情報IDおよび夜用の識別情報IDからなるようにしてもよい。
また、無線基地局180の識別情報IDは、時間情報INF_Tのみに基づいて生成されてもよい。
図27は、この発明の実施の形態による更に別の無線ネットワークの概略図である。この発明の実施の形態による無線ネットワークは、図27に示す無線ネットワーク100Eであってもよい。
図27を参照して、無線ネットワーク100Eは、無線送信機200と、端末装置210,220とを備える。
無線送信機200は、通信範囲REG_WC6を有する。無線送信機200は、上述した無線基地局110と同じ方法によってウェイクアップ信号を生成し、その生成したウェイクアップ信号を定期的に送信する。
端末装置210,220の各々は、通信範囲REG_WC6以外の領域では、スリープ状態を維持する。そして、端末装置210,220の各々は、通信範囲REG_WC6内に入り、ウェイクアップ信号を無線送信機から受信すると、起動状態へ移行する。また、端末装置210,220の各々は、ウェイクアップ信号を無線送信機200から受信している間、起動状態を維持する。
端末装置210,220は、起動状態へ移行すると、アドホックモードで相互に無線通信を行う。
図28は、図27に示す無線送信機200の構成を示す概略図である。図28を参照して、無線送信機200は、アンテナ201と、無線通信部202と、信号生成部203とを含む。
アンテナ201は、無線通信部202に接続される。無線通信部202は、ウェイクアップ信号WuS_Mを信号生成部203から受け、その受けたウェイクアップ信号WuS_Mを変調する。そして、無線通信部202は、アンテナ201を介してウェイクアップ信号WuS_Mを定期的に送信する。
信号生成部203は、対応表TBL1および無線送信機200の識別情報IDを予め保持している。そして、信号生成部203は、識別情報IDのハッシュ値を演算し、その演算したハッシュ値および対応表TBL1に基づいて、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_Mを生成し、その生成したウェイクアップ信号WuS_Mを無線通信部202へ出力する。
図29は、図27に示す端末装置210の構成を示す概略図である。図29を参照して、端末装置210は、図16に示す端末装置120のホストシステム122をホストシステム122Bに代えたものであり、その他は、端末装置120と同じである。
なお、端末装置210のウェイクアップ信号判定部121は、無線送信機200の識別情報IDを予め保持している。
また、図27に示す端末装置220は、図29に示す端末装置210と同じ構成からなる。
図30は、図27に示す無線ネットワーク100Eにおける動作を示すフローチャートである。
図30に示すフローチャートは、図17に示すフローチャートのステップS31,S32,S37,S39をそれぞれステップS31B,S32A,S37A,S39Aに代え、ステップS42を追加したものであり、その他は、図17に示すフローチャートと同じである。
図30を参照して、一連の動作が開始されると、無線送信機200の信号生成部203は、無線送信機200の識別情報IDおよび対応表TBL1に基づいて、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_Mを生成し(ステップS31B)、その生成したウェイクアップ信号WuS_Mを無線通信部202へ出力する。
そして、無線送信機200の無線通信部202は、ウェイクアップ信号WuS_Mを信号生成部203から受け、その受けたウェイクアップ信号WuS_Mを変調して定期的に送信する(ステップS32A)。
その後、端末装置210,220の各々は、上述したステップS33〜S36を順次実行する。
そして、ステップS36の後、端末装置210,220の各々において、ウェイクアップ信号判定部121は、ビット列が無線送信機200の識別情報IDに一致するか否かを判定する(ステップS37A)。
ステップS37Aにおいて、ビット列が無線送信機200の識別情報IDに一致すると判定されたとき、端末装置210,220の各々において、ウェイクアップ信号判定部121は、起動信号を生成して無線通信部23およびホストシステム122Bへ出力する。これにより、端末装置210,220の各々は、起動状態へ移行する(ステップS38)。
そして、端末装置210,220のホストシステム122Bは、アドホックモードで相互に無線通信を行う(ステップS42)。
その後、端末装置210,220の各々において、ウェイクアップ信号判定部121は、ウェイクアップ信号WuS_Mを一定期間(例えば、10分)に受信しなかったか否かを判定する(ステップS39A)。
ステップS39Aにおいて、ウェイクアップ信号WuS_Mを一定期間に受信したと判定されたとき、端末装置210,220の各々は、起動状態を維持する(ステップS40)。その後、一連の動作は、ステップS42へ戻る。
そして、ステップS39Aにおいて、ウェイクアップ信号WuS_Mを一定期間に受信しなかったと判定されるまで、ステップS39A,S40,S42が繰り返し実行される。
ステップS39Aにおいて、ウェイクアップ信号WuS_Mを一定期間に受信しなかったと判定されたとき、上述したステップS41Aが実行される。
そして、ステップS37Aにおいて、ビット列が無線送信機200の識別情報IDに一致しなかったと判定されたとき、またはステップS41Aの後、一連の動作は、終了する。
このように、端末装置210,220は、無線送信機200の通信範囲REG_WC6内において起動し、アドホックモードで相互に無線通信を行う。
従って、消費電力を低減して他の端末装置と無線通信を行うことができる。
図31は、この発明の実施の形態による更に別の無線ネットワークの概略図である。
この発明の実施の形態による無線ネットワークは、図31に示す無線ネットワーク100Fであってもよい。
図31を参照して、無線ネットワーク100Fは、移動端末230,240,259を備える。
移動端末230は、通信範囲REG_WC7を有する。移動端末230は、特定のアプリケーションを起動すると、自己の識別情報IDおよび対応表TBL1に基づいて、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_Nを生成し、その生成したウェイクアップ信号WuS_Nを定期的に送信する。
移動端末240,250の各々は、図29に示す端末装置210と同じ構成からなる。移動端末240,250の各々は、通信範囲REG_WC7以外の領域でスリープ状態を維持する。移動端末240,250の各々は、通信範囲REG_WC7内に入り、ウェイクアップ信号WuS_Nを受信すると、起動状態へ移行する。そして、移動端末240,250の各々は、インフラストラクチャモードまたはアドホックモードで移動端末230と無線通信を行う。
図32は、図31に示す移動端末230の構成を示す概略図である。図32を参照して、移動端末230は、アンテナ231と、無線通信部232と、アプリケーション部233とを含む。
アンテナ231は、無線通信部232に接続される。無線通信部232は、ウェイクアップ信号WuS_Nをアプリケーション部233から受け、その受けたウェイクアップ信号WuS_Nを変調し、その変調したウェイクアップ信号WuS_Nをアンテナ231を介して定期的に送信する。
無線通信部232は、アンテナ231を介してパケットを受信し、その受信したパケットを復調してアプリケーション部233へ出力する。また、無線通信部232は、パケットをアプリケーション部233から受け、その受けたパケットを変調し、その変調したパケットをアンテナ231を介して送信する。
アプリケーション部233は、移動端末230の識別情報IDおよび対応表TBL1を予め保持している。アプリケーション部233は、特定のアプリケーションを起動させると、識別情報IDおよび対応表TBL1に基づいて、上述した方法によってウェイクアップ信号WuS_Nを生成し、その生成したウェイクアップ信号WuS_Nを無線通信部232へ出力する。
アプリケーション部233は、パケットを無線通信部232から受け、その受けたパケットからデータを取り出し、データを受理する。また、アプリケーション部233は、データを含むパケットを生成し、その生成したパケットを無線通信部232へ出力する。
無線ネットワーク100Fにおける動作は、図30に示すフローチャートに従って実行される。この場合、移動端末230は、ステップS31B,S32Aを順次実行し、移動端末240,250の各々は、ステップS33〜S36,S37A,S38,S39A,S40,S41A,S42を順次実行する。そして、移動端末240,250の各々は、ステップS42において、インフラストラクチャモードまたはアドホックモードで移動端末230と無線通信を行う。
このように、移動端末240,250は、移動端末230の通信範囲REG_WC7内において起動し、インフラストラクチャモードまたはアドホックモードで移動端末230と無線通信を行う。
従って、消費電力を低減して他の移動端末と無線通信を行うことができる。
図33は、この発明の実施の形態による更に別の無線ネットワークの概略図である。
この発明の実施の形態による無線ネットワークは、図33に示す無線ネットワーク100Gであってもよい。
図33を参照して、無線ネットワーク100Gは、無線送信機260と、端末装置270とを備える。
無線送信機260は、例えば、電車内に配置される。無線送信機260は、マナーモードIDおよび対応表TBL1を予め保持している。そして、無線送信機260は、マナーモードIDおよび対応表TBL1に基づいて、上述した方法によってマナーモードIDを表すフレーム長を有する無線フレームからなるマナーモード信号MNMSを生成し、その生成したマナーモード信号MNMSを定期的に送信する。
端末装置270は、マナーモードIDおよび対応表TBL1を予め保持している。端末装置270は、電車外においては、起動状態を維持する。そして、端末装置270は、電車内に入ると、マナーモード信号MNMSを受信し、その受信したマナーモード信号MNMSを構成する無線フレームのフレーム長を上述した方法によって検出する。その後、端末装置270は、その検出したフレーム長を対応表TBL1を参照してビット値に変換し、その変換したビット値を一列に配列したビット列がマナーモードIDに一致するとき、マナーモードへ移行する。
図34は、図33に示す無線送信機260の構成を示す概略図である。図34を参照して、無線送信機260は、図28に示す無線送信機200の信号生成部203を信号生成部203Aに代えたものであり、その他は、無線送信機200と同じである。
信号生成部203Aは、マナーモードIDおよび対応表TBL1を予め保持している。そして、信号生成部203Aは、マナーモードIDおよび対応表TBL1に基づいて、上述した方法によって、マナーモードIDを表すフレーム長を有する無線フレームからなるマナーモード信号MNMSを生成し、その生成したマナーモード信号MNMSを無線通信部202へ出力する。
図35は、図33に示す端末装置270の構成を示す概略図である。図35を参照して、端末装置270は、図16に示す端末装置120のウェイクアップ信号受信部26を信号受信部26Aに代え、ウェイクアップ信号判定部121を信号判定部121Cに代えたものであり、その他は、端末装置120と同じである。
信号受信部26Aは、アンテナ22を介してマナーモード信号MNMSを受信し、その受信したマナーモード信号MNMSの受信信号に基づいて、ウェイクアップ信号受信部26と同じ方法によって、フレーム長を検出する。そして、信号受信部26Aは、その検出したフレーム長を信号判定部121Cへ出力する。
信号判定部121Cは、マナーモードIDおよび対応表TBL1を予め保持している。信号判定部121Cは、信号受信部26Aからフレーム長を受け、その受けたフレーム長を対応表TBL1を参照してビット値に変換し、その変換したビット値を一列に配列したビット列がマナーモードIDに一致するか否かを判定する。
信号判定部121Cは、ビット列がマナーモードIDに一致すると判定したとき、マナーモード指示信号を生成して無線通信部23およびホストシステム122へ出力する。
一方、信号判定部121Cは、ビット列がマナーモードIDに一致しないと判定したとき、ビット列を破棄し、何も出力しない。
端末装置270は、起動状態とマナーモード状態とを有する。端末装置270において、起動状態とは、無線通信部23、ホストシステム122、信号受信部26Aおよび信号判定部121Cが動作している状態を言う。また、端末装置270において、マナーモード状態とは、無線通信部23およびホストシステム122が動作を停止し、信号受信部26Aおよび信号判定部121Cが動作している状態を言う。
図36は、図33に示す無線ネットワーク100Gにおける動作を説明するフローチャートである。
図36に示すフローチャートは、図30に示すフローチャートのステップS31B,S32AをそれぞれステップS31C,S32Bに代え、ステップS33,S34,S35,S37A,S38,S39A,S40,S41AをそれぞれステップS33B,S34A,S35A,S37B,S38A,S39B,S40A,S41Bに代え、ステップS42を削除したものであり、その他は、図30に示すフローチャートと同じである。
図36を参照して、一連の動作が開始されると、無線送信機260は、上述した方法によってマナーモード信号MNMSを生成し(ステップS31C)、その生成したマナーモード信号MNMSを定期的に送信する(ステップS32B)。
そして、端末装置270は、起動状態を維持し(S33B)、ウェイクアップ信号WuSの受信判定の方法と同じ方法によって、マナーモード信号MNMSを受信したか否かを判定する(ステップS34A)。
ステップS34Aにおいて、ナーモード信号MNMSを受信したと判定されたとき、端末装置270は、上述した方法によって、マナーモード信号を構成するフレーム長を検出する(ステップS35A)。
そして、端末装置270は、上述した方法によって、フレーム長を副長してビット列を取得する(ステップS36)。
その後、端末装置270は、ビット列がマナーモードIDに一致するか否かを判定する(ステップS37B)。
ステップS37Bにおいて、ビット列がマナーモードIDに一致すると判定されたとき、端末装置270は、マナーモード状態へ移行する(ステップS38A)。
そして、端末装置270は、マナーモード信号を一定期間(=例えば、10分)に受信しなかったか否かを判定する(ステップS39B)。
ステップS39Bにおいて、マナーモード信号を一定期間に受信したと判定されたとき、端末装置270は、マナーモード状態を維持する(ステップS40A)。
その後、一連の動作は、ステップS39Bへ移行する。そして、ステップS39Bにおいて、マナーモード信号を一定期間に受信しなかったと判定されるまで、ステップS39B,S40Aが繰り返し実行される。
ステップS39Bにおいて、マナーモード信号を一定期間に受信しなかったと判定されると、端末装置270は、起動状態へ移行する(ステップS41B)。
そして、ステップS37Bにおいて、ビット列がマナーモードIDに一致しないと判定されたとき、またはステップS41Bの後、一連の動作は、終了する。
このように、端末装置270は、電車内へ移動すれば、自動的にマナーモード状態へ移行するので、消費電力を低減できる。
なお、無線送信機260は、電車に限らず、飛行機内に設置されてもよい。この場合、無線送信機260は、航空機モードIDを保持しており、対応表TBL1および航空機モードIDに基づいて、航空機モードIDを表すフレーム長を有する無線フレームから航空機モード信号を生成し、航空機モード信号を定期的に送信する。
また、端末装置270は、航空機内において航空機モード信号を受信すると、航空機モード状態へ移行する。
従って、端末装置270を自動的に航空機モード状態に設定できる。
また、無線送信機260は、会社内に設置されてもよい。この場合、無線送信機260は、節電モードIDを保持しており、対応表TBL1および節電モードIDに基づいて、節電モードIDを表すフレーム長を有する無線フレームから節電モード信号を生成し、節電モード信号を定期的に送信する。
また、端末装置270は、会社内において節電モード信号を受信すると、節電モード状態へ移行する。
従って、端末装置270を自動的に節電モード状態に設定できる。
上記においては、ウェイクアップ信号、マナーモード信号、航空機モード信号および節電モード信号は、無線装置によって送信されると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、ウェイクアップ信号、マナーモード信号、航空機モード信号および節電モード信号は、動作することによって電波を発生する機器であればどのような機器によって送信されてもよい。
例えば、ウェイクアップ信号、マナーモード信号、航空機モード信号および節電モード信号は、電子レンジによって送信されてもよい。この場合、ウェイクアップ信号、マナーモード信号、航空機モード信号および節電モード信号は、電波が連続して発生する時間の長さ(=フレーム長と同じ)によって表される。
また、受信側の機器は、無線装置に限らず、例えば、センサー、カメラ、スピーカ、アラームおよびリマインダ等であってもよい。
更に、上記においては、無線センサーネットワーク10を用いて本発明を説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、無線センサーネットワーク10以外の無線ネットワークに本発明を適用してもよい。この場合、無線ネットワークを構成する無線装置は、センサーを含み、センサーによってセンサー値を検出する。
更に、無線ネットワーク100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fにおいては、端末装置120,130,140,190,210,220および移動端末240,250をスリープ状態から起動状態へ移行させる場合について説明した。また、無線ネットワーク100Gにおいては、端末装置270を起動状態からマナーモード、航空機モードおよび節電モードへ移行させる場合について説明した。しかし、この発明の実施の形態においては、これに限らず、端末装置120,130,140,190,210,220,270および移動端末240,250を制御するものであればよい。この場合、無線基地局110,150,160,180、移動端末230および無線送信機200,260は、端末装置120,130,140,190,210,220,270および移動端末240,250の識別情報(=MACアドレス)を表すフレーム長を有する無線フレームを端末装置120,130,140,190,210,220,270および移動端末240,250へ送信し、端末装置120,130,140,190,210,220,270および移動端末240,250を制御可能な状態へ移行させ、端末装置120,130,140,190,210,220,270および移動端末240,250を制御する。
この発明の実施の形態においては、上述したシンク1、センサーノード2−1〜2−K、無線基地局110,150,160,180、端末装置120,130,140,190,210,220,270、無線送信機200,260および移動端末230,240,250の動作は、プログラムによって実行されてもよい。
この場合、シンク1およびセンサーノード2−1〜2−Kは、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Randum Access Memory)を備える。
そして、ROMは、図10に示すステップS1〜S17、図11に示すステップS51〜S56、および図12に示すステップS151,S152からなるプログラムPROG1、図13に示すステップS21〜S28からなるプログラムPROG2、図17に示すステップS31,S32からなるプログラムPROG3、図17に示すステップS33〜S40,S41AからなるプログラムPROG4、図22に示すステップS51〜ステップS64からなるプログラムPROG5、図26に示すステップS31A,S32からなるプログラムPROG6、図26に示すステップS33A,S34〜S40,S41AからなるプログラムPROG7、図30に示すステップS31B,S32AからなるプログラムPROG8、図30に示すステップS33〜S36,S37A,S38,S39A,S40,S41A,S42からなるプログラムPROG9、図36に示すステップS31C,S32BからなるプログラムPROG10、図36に示すステップS33B,S34A,S35A,S37B,S38A,S39B,S40A,S41BからなるプログラムPROG11および割当表TBL1を記憶する。
シンク1のCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG1を読み出して実行する。
センサーノード2−1〜2−KのCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG2を読み出して実行する。
無線基地局110,150,160のCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG3を読み出して実行する。
端末装置120のCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG4を読み出して実行する。
端末装置170のCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG5を読み出して実行する。
無線基地局180のCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG6を読み出して実行する。
端末装置190のCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG7を読み出して実行する。
無線送信機200のCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG8を読み出して実行する。
端末装置210,220のCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG9を読み出して実行する。
移動端末230のCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG10を読み出して実行する。
移動端末240,250のCPUは、ROMに記憶されたプログラムPROG11を読み出して実行する。
シンク1のCPUは、プログラムPROG2を実行する場合、対応表TBL1をROMから読み出して参照する。
また、センサーノード2−1〜2−KのCPUは、プログラムPROG2を実行する場合、対応表TBL1をROMから読み出して参照する。
更に、無線基地局110のCPUは、プログラムPROG3を実行する場合、対応表TBL1をROMから読み出して参照する。
更に、端末装置120のCPUは、プログラムPROG4を実行する場合、対応表TBL1をROMから読み出して参照する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。