CN101119256B - 传感器网络系统及传感器网络的数据处理方法 - Google Patents

传感器网络系统及传感器网络的数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供传感器网络系统及传感器网络的数据处理方法,尽可能实时发送从传感器节点发送的信息,同时抑制传感器网络系统的通信线路的负载变为过大。在边界节点DR向网关GW侧传送的事件的传送速度超过抑制传送速度VL时,将传感器节点S侧的节点之中的、送出速度满足预先设定的条件的节点确定为送出速度超过节点,将送出速度超过节点或除送出速度超过节点以外的节点之中的、作为抑制送出速度的对象的节点选择为减速节点,将抑制来自减速节点的事件的送出速度或该事件的传送速度的节点选择为减速处理执行节点,向减速处理执行节点指示执行预先设定的处理。

Description

传感器网络系统及传感器网络的数据处理方法
技术领域
本发明涉及利用来自连接在网络上的多个传感器节点的信息的技术,特别涉及协调地分配传感器节点发送的信息的传感器网络系统。
背景技术
近年来,通过网络取得从多个传感器节点得到的传感数据的传感器网络系统(sensor network system)的技术正在发展之中。传感器网络系统在离开传感器节点的场所的计算机或装置中,通过网络使用多个传感器节点取得的信息。
在传感器网络系统中,将多个传感器节点取得的信息经由中继站或基站发送至服务器计算机等,服务器计算机收集各传感器节点的信息。在这样构成的传感器网络系统中,若一个传感器节点发送的信息量变得过大,则传送信息的中继站或基站的处理负荷变得过大,可能发生变得不能收集其它传感器节点的信息等障碍。已经如下技术:为了防止这样的障碍,而将通信特性(发送间隔等)偏离平均通信特性在预定量以上的终端判断为异常,抑制从服务器计算机向终端发送数据的技术(例如专利文献1)。
还已经如下技术:将发送的信息量多的传感器节点判断为异常,废弃来自异常的传感器节点的信息,传送来自正常的传感器节点的信息(例如专利文献2)
专利文献1:(日本)特开2005-159646号公报
专利文献2:(日本)特开平11-120104号公报
在传感器网络系统中,在传感器节点和服务器计算机之间的通信线路的中继站或基站等的路由器装置中,请求每单位时间传送预定量以上的数据时,若路由器装置的处理负荷或通信负荷超过界限,则可能对通信发生障碍。进而,若一个路由器装置发生障碍,则该障碍可能波及到整个传感器网络系统,系统停止。
在上述现有例中,一个传感器节点的通信量一超过预定量就判断为异常的传感器节点,一边废弃来自该传感器节点的信息,一边抑制对该传感器节点的信息发送,从而防止传感器网络系统的通信线路的负荷变得过大。但是,在上述现有例中存在如下问题:传感器节点自身正常,而通信线路上的路由器装置的负荷变得过大时,因各传感器节点没有异常而允许通信,不能抑制在路由器装置中发生通信障碍的情形。
例如,在人体穿戴传感器节点的情况下,在企业或设施内设置中继站或基站等中继节点,从中继节点向服务器计算机传送从业人员或使用者穿戴的传感器节点测定的信息。在设置在会场等中的中继节点中,会议开始时多个传感器节点加入所属的无线网络。此时,在超过设计传感器网络系统时设想的会场的入场人数的传感器节点加入中继节点的路由器装置的属下的情况下,虽然各传感器节点正常,但路由器装置要中继的信息量超过设计值,存在路由器装置中发生通信障碍等问题。
传感器节点的信息的测定间隔或信息的发送条件,传感器网络系统的使用者可以适当变更设定,例如,可以通过如下设定具备温度传感器的传感器节点的测定间隔和发送条件,将传感器节点用于火灾报警,即,在测定的温度小于预定高温的情况下不发送测定的温度而以5分钟的间隔执行测定,变为预定高温的情况下将测定间隔变更为10秒,发送测定的温度。若在该传感器节点的设置场所实际发生火灾,则来自传感器节点的数据传送请求急剧增大,但在现有例的情况下,若该传感器节点的数据传送请求超过预定值,则判断为异常的传感器节点,例如存在如下问题:即使急待处理且对于用户而言是有用的信息,数据也被废弃。
在现有例中,不能容易地判断预定量以上的数据传送请求是由传感器节点的失去控制引起,还是由用户的操作引起的,不知道传感器节点是正常还是异常。另外,在传感器网络系统,根据详细且实时地传达传感器节点观测到的现象这一要求,不能尽可能废弃或延迟发送传感器节点输出的观测信息。特别是,在包括传达如上所述的警报的传感器节点的传感器网络系统中,虽然数据传送请求激增,但如上述现有例那样,存在不能容易地将传感器节点判断为异常而废弃数据的问题。
发明内容
于是,本发明是鉴于上述问题点而提出的,其目的在于尽可能实时地传送从传感器节点发送的信息,同时抑制传感器网路系统的通信线路的负荷变大。
如下简单地说明本申请公开的发明之中代表性的发明。本发明在中继节点的传送速度超过预先设定的限制传送速度时,确定送出速度满足预定条件的传感器节点作为送出速度超过节点,从送出速度超过节点或除送出速度超过节点以外的传感器节点的某一种节点中,选择抑制送出速度的传感器节点作为减速节点,选择减速节点或连接在减速节点上的中继节点的某一个作为减速处理执行节点,向减速处理执行节点指示执行预定的处理。
发明的效果如下:
本发明通过中继节点防止传送速度变为过大而使传感器网络不稳定的同时,不全部废弃从传感器节点发送的信息,尽可能实时发送,从而可以确保可靠性。
而且,可以不抑制对于用户而言急待处理的有用信息地进行发送。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的传感器网络系统的框图的一个例子。
图2是表示同一实施方式1的传感器节点的硬件的框图的一个例子。
图3是表示同一实施方式1的路由器节点的硬件的框图的一个例子。
图4是表示同一实施方式1的网关的硬件的框图的一个例子。
图5是表示同一实施方式1的传感器网络服务器的硬件的框图的一个例子。
图6是表示同一实施方式1的传感器节点的软件的框图的功能要素的一个例子。
图7是表示在同一实施方式1的传感器节点中进行的处理的一个例子的流程图。
图8是在同一实施方式1的传感器节点中使用的动作模式表的说明图的一个例子。
图9是表示同一实施方式1的传感器网络系统的一个例子的框图,表示将路由器节点设置在构造物内的例子。
图10是表示同一实施方式1的传感器网络系统的一个例子的框图,表示将路由器节点设置在会议室内的例子。
图11是表示同一实施方式1的路由器节点或网关的软件的功能要素的框图的一个例子。
图12是表示在同一实施方式1的路由器节点或网关中执行的处理的一个例子的流程图。
图13是表示同一实施方式1的传感器节点、路由器节点、网关与边界节点的关系的说明图的一个例子。
图14是表示同一实施方式1的传感器节点、路由器节点、网关与送出速度超过节点、边界节点、母路由器(parent router)、子路由器(child router)的关系的说明图的一个例子。
图15是表示同一实施方式1的减速处理规则表的一个例子的说明图。
图16是表示同一实施方式1的减速处理规则1的传感器网路系统的框图的一个例子。
图17是表示同一实施方式1的减速处理规则2的传感器网路系统的框图的一个例子。
图18是表示同一实施方式1的减速处理规则3的传感器网路系统的框图的一个例子。
图19是表示同一实施方式1的减速处理规则4的传感器网路系统的框图的一个例子。
图20是表示同一实施方式1的减速处理规则5的传感器网路系统的框图的一个例子。
图21是表示同一实施方式1的减速处理规则6的传感器网路系统的框图的一个例子。
图22是表示在同一实施方式1的边界节点DR和传感器节点中执行的处理的一个例子的流程图。
图23是表示在同一实施方式1的边界节点DR和传感器节点中执行的处理的其它例子的流程图。
图24是表示同一实施方式1的母路由器中进行的事件(event)的接收处理的一个例子的流程图。
图25是表示同一实施方式1的母路由器中进行的减速指示的接收处理的一个例子的流程图。
图26是表示同一实施方式1的母路由器中进行的定时器2的中断处理的一个例子的流程图。
图27是表示同一实施方式1的母路由器中进行的定时器1的中断处理的一个例子的流程图。
图28是表示同一实施方式1的减速处理执行节点中进行的恢复处理的一个例子的流程图。
图29是表示同一实施方式1的包的数据格式的一个例子的说明图。
图30是表示同一实施方式1的单独观测事件的包的数据格式的一个例子的说明图。
图31是表示同一实施方式1的时间方向汇总传送事件的包的数据格式的一个例子的说明图。
图32是表示同一实施方式1的空间方向汇总传送事件的包的数据格式的一个例子的说明图。
图33是表示同一实施方式1的可变数据长整数的数据格式的一个例子的说明图。
图34是表示同一实施方式1的由多个字节(byte)构成的可变数据长整数的数据格式的一个例子的说明图。
图35是表示同一实施方式1的观测值的一个例子、表示绝对值的标记与相对值的标记的说明图。
图36是表示同一实施方式1的单独观测事件的包的数据格式的一个例子的说明图。
图37是表示同一实施方式1的时间方向汇总传送事件的包的数据格式的一个例子的说明图。
图38是表示同一实施方式1的空间方向汇总传送事件的包的数据格式的一个例子的说明图。
图39是表示实施方式2的减速处理规则的传感器网路系统的框图的一个例子。
图40是表示实施方式2的传感器节点和路由器节点的通信处理的一个例子的时序图。
图41是表示在实施方式2的边界节点DR、母路由器PR和传感器节点中执行的处理的一个例子的流程图。
图42是表示同一实施方式2的减速指令的包的数据格式的一个例子的说明图。
图43是表示同一实施方式2的减速删除指令的包的数据格式的一个例子的说明图。
图44是表示同一实施方式2的母路由器PR中蓄积的减速指令的一个例子的说明图。
图45是表示在实施方式2的边界节点DR、母路由器PR和传感器节点中执行的处理的一个例子的时序图。
图46是表示实施方式3的传感器网络系统的框图的一个例子。
图47是同一实施方式3的服务器节点的框图的一个例子。
符号说明
1、S1~S8传感器节点
2、R1~R8路由器节点
3、GW网关
4传感器网络服务器
5数据库
6无线网络
7有线网络
13用户终端
具体实施方式
以下,根据附图说明本发明的一个实施方式。
图1是应用本发明的传感器网络系统的一个例子的框图。
传感器系统是如下的计算机系统:利用设置在分散于环境中的多个传感器节点1上的传感器来观测环境信息,经由用无线网络6连接的路由器节点2和网关3将观测信息分配到传感器网络服务器4。然后,通过在传感器网络服务器4中收集观测信息,实现用户的意思确定的支援等。传感器网络服务器4具备保存收集的观测信息的数据库5。
传感器节点1具有温度传感器或温度传感器等传感器、识别个人(或个体)的标识符,经由无线网络6连接到路由器节点2。在路由器节点2上连接着多个传感器节点2,收集来自这些传感器节点1的观测信息。
路由器节点2将从属下(直属)的传感器节点1收集的观测信息发送到相邻的路由器节点2,或者经由无线网络6与网关3连接,向网关3传送从传感器节点1接收的观测信息。
而且,图1是示出将一个网关3连接到传感器网络服务器4上的例子,但也可以将多个网关3连接到传感器网络服务器4上,各网关3分别具备无线网络6。而且,也有路由器节点2和网关3在属下没连接传感器节点1的情况,这样的路由器节点2和网关3起到进行观测信息或指令的传输的中继节点的作用。而且,属下具备传感器节点1的路由器节点2和网关3也可以连接其他路由器节点2起到中继节点的作用。
在本说明书中,将传感器节点的数据的发送表述为数据的送出,将中继节点的数据的发送表述为数据的传送。而且,在中继节点中设有传感器、将该中继节点取得的信息发送到服务器计算机侧的情况,因该中继节点的硬件的障碍或软件的缺陷而将表示异常的信息发送到服务器计算机侧的情况等,将从属下的节点来的数据传送到服务器计算机侧,而且在该中继节点送出信息的情况下,将该中继节点视为传感器节点。
网关3经由有线网络7被连接到传感器网络服务器4,将经由无线网络6从各路由器节点2接收到的观测信息传送到传感器网络服务器4。而且,在以下的说明中,识别多个传感器节点1时附加S1~Sn的符号,识别多个路由器节点2时附加R1~Rn的符号来说明。而且,在本实施方式中,以网格布置的多跳跃型构成无线网络6,在路由器节点2间进行观测信息等的通信。其中,路由器节点2和传感器节点1或路由器节点2之间的无线网络6例如可以用PAN(Personal Area Network)构成。
在有线网络7上连接有网关3和传感器网络服务器4,进一步连接有按照来自传感器网络服务器4的指示而动作的报警器11或空调设备12及用户终端13。
若预定的传感器节点1的观测信息超过预定的温度,则传感器网络服务器4向报警器11发送开始动作的指示并发出警报,若预定的传感器节点1的观测信息超过预定的温度,则向空调设备12指示开始动作。用户终端13由用户或管理者进行传感器网络系统的设定或管理,利用蓄积在传感器网络服务器4中的观测信息。而且,用户终端13经由传感器网络服务器4变更网关3、路由器节点2或传感器节点1的设定。例如,用户终端13设定特定的传感器节点1的传感器的测试间隔,将测定间隔的设置指示(指令)与传感器节点1的标识符一起发送到传感器网络服务器4。传感器网络服务器4将来自用户终端13的设定指示发送到特定的传感器节点1,指示设定的变更。此时,网关3和路由器节点2向所指定的传感器节点1,将来自传感器网络服务器4的指令传送到上游侧。
而且,在图1中,将传感器节点1侧作为观测信息的上游,将传感器网络服务器4侧作为下游。例如,在图1中,路由器节点R1是上游侧的路由器节点,路由器节点R4是下游的路由器节点。而且,随着从传感器节点1到传感器网络服务器,为上位的计算机。
而且,传感器网络服务器4起到对用户终端13提供所收集的观测信息、或对有线网络7上的装置进行基于观测信息的指示或通知的服务器节点的功能。
<传感器网络系统的构成>
接着,对图1所示的传感器网络系统的各构成要素的详细情况进行如下说明。
<传感器节点的硬件构成>
图2是表示传感器节点1的构成的框图。传感器节点1是观测环境,发行观测信息作为事件的节点。传感器节点1包括:存储器10和CPU103;进行数据的长期记录的非易失性的外部存储装置102;进行环境观测的传感器107;周期地启动传感器节点1的定时器104;与路由器节点2等进行无线通信的无线通信装置105;以及提供电力给传感器节点1的各部分的电池106。
而且,所谓“事件”表示对节点(传感器节点1、路由器节点2或网关3,以下相同)自发地进行发行的状态或表示状态变化的信息进行保存的通信帧,所谓“指令”是用于委托节点进行何种处理的通信帧。
启动传感器节点1时,将由闪速存储器等构成的外部存储装置102中所记录的程序读入到存储器101,用CPU103执行,从而如后所述,按预定的周期(测定间隔)驱动传感器107取得观测信息,作为事件送出至路由器节点2。在传感器节点1中,为了通过防止电池106的无用损耗来实现长期间使用,而每隔预先设定在定时器104中的测定间隔就启动CPU103进行观测信息的取得和发送,然后,CPU103和各部分反复执行向休眠状态转移的处理。而且,传感器节点1的测定间隔例如设定为5分钟等,间歇地或者事件驱动地向路由器节点2发送观测信息。
而且,传感器107可以例举温度传感器、湿度传感器、照明度传感器、检测螺钉松弛的形变传感器、检测对椅子的着坐或门的开关的压力传感器、检测人的存在的红外线传感器、检测脉搏的红外线传感器等。而且,穿戴在衣服等上的姓名牌节点也是传感器节点的一种,对由用户的按钮操作进行的输入进行检测的开关为传感器设备。
<路由器节点的硬件构成>
图3是表示路由器节点2的构成的框图。路由器节点2是中继通信的节点,包括存储器201、CPU203、定时器204、进行数据的长期记录的非易失性的外部存储装置202、经由无线网络6进行通信的无线通信装置205、以及提供电力给路由器节点2的各部分的AC适配器207。在启动路由器节点2时,CPU203将由闪速存储器等构成的外部存储装置202中所记录的程序读入到存储器201上,并用CPU203执行,从而进行处理。
传感器节点2接收传感器节点1发行的观测信息作为事件,向下游的路由器节点2或网关3传送事件。而且,各路由器节点2向网关3或路由器节点1进行事件或指令的传送的通信线路,是由用户终端13等预先设定的。
在路由器节点2中,将来自传感器节点1的事件传送至下游的路由器节点2或网关3,将来自下游的路由器节点2或网关3的指令传送到上游的路由器节点2或传感器节点1。
而且,路由器节点2监视事件的传送速度(每单位时间的数据传送量或通信速度),判断是否没有超过预定的限制传送速度(或限制速度)VL。再者,路由器节点2在从直属于该路由器节点的任意节点来的流入速度不超过限制传送速度的情况下,判断为是作为减速处理的主体的边界节点。也就是说,防止在下游的路由器节点2重复设定为减速处理的主体。另外,所谓“减速处理的主体”是指进行如后所述的减速量的确定、减速处理执行节点的选择等处理的路由器节点。
而且,限制传送速度VL是对路由器节点(或网关3)中每单位时间能处理的事件传送量估计预定的安全率的参数,用与CPU203或通信装置205的处理性能相对应的速度,对各路由器节点2分别预先设定的值。
而且,传送速度(接收速度、发送速度)、限制传送速度VL例如可以用每秒钟的包数、每秒钟的8位字节(octet)数来表现。
判断为减速处理的主体的路由器节点2,为了防止传送速度变得过大而进行减速处理。减速处理的概要如下。
(1)边界节点的判断处理
由于即使是检测到事件的传送速度超过限制传送速度VL的传送速度异常的路由器节点2的上游路由器节点2,也可能检测到传送速度异常,所以判断自节点是否为减速处理的主体。因此,若从自节点的上游的节点来的数据的流入速度(来自传感器节点1的数据时为送出速度,来自路由器节点2的数据时为传送速度)正常,而从自节点到下游的节点的传送速度过大,则判断为自节点是边界节点,为减速处理的指示的主体。即使检测到变得过大的传送速度,若自节点不是边界节点则也不能作为减速处理的指示的主体。
(2)减速处理的对象的选择
执行减速处理可以用边界节点自身、边界节点的上游的路由器节点2或传感器节点1中的某一个执行减速处理。
再者,以执行减速处理的节点为该减速处理对象的节点(减速节点),可以从送出速度过大的特定的传感器节点(送出速度超过节点)或者送出速度超过节点以外的传感器节点中的某一方中选择。
其中,送出速度超过节点是传感器节点1之中每单位时间的数据送出量(送出速度)满足如后所述的式(5)的传感器节点。作为送出速度超过节点的一个例子,列举如下的例子。
A.因软件的缺陷或硬件的障碍等发送大量的数据的传感器节点。即,异常发生的传感器节点1。
B.是间歇型传感器节点,利用来自用户终端13的设定而将送出速度设定得过高的传感器节点1(例如测定间隔设定为几秒钟等的情况)。
C.是非法设置的有恶意的传感器节点1,为了使传感器网络系统停止而发行大量的事件的传感器节点1。
D.不是上述图7所示的间歇型,而仅在连续地进行传感器107的观测且满足了预定的条件时进行发送的情况下(事件驱动型),连续地满足条件的结果是发送大量的事件的传感器节点1。
E.集合在1个路由器节点上的多个传感器节点。例如,用人穿戴的传感器节点1,在设定在会议室等中的路由器节点2上集合的多个穿戴者的情况。
如上所述,不仅送出速度因障碍而过大的传感器节点,而且即使正常但送出速度也因所设定的条件而过大的传感器节点及通常的送出速度的传感器节点,路由器节点的传送速度超过限制传送速度且满足上述式(5)的传感器节点也包括在送出速度超过节点中。
为此,能请求使来自送出速度超过节点的事件优先。例如,如上述D那样,是事件驱动型传感器节点,有时请求满足用户原本希望的条件的传感器节点的事件。另一方面,如上述B那样,是间歇型传感器节点,有时用户请求非常短期间的数据。再者,在上述E中,若是上述B或D的情况,则请求使来自送出速度超过节点的事件优先。
因此,是选择送出速度超过节点作为减速节点还是如何,由传感器节点测定的事件对于用户而言是否急待处理,即对于用户而言是否有用来确定。例如,在因发生火灾而事件从测定温度的传感器节点大量地送出的情况、必须以适当的温湿度来管理食品的空间内的温湿度超过预定的值且事件从传感器节点大量地送出的情况、因发生地震而事件从测定加速度的传感器节点大量地送出的情况等急待处理的事件的情况下,请求优先传送该事件到下游。
另一方面,在仅因某一空间内间歇型传感器节点集中而使路由器节点的传送速度变得过大的情况、在管理温湿度的空间因照明度传感器的障碍而从传感器节点送出大量的事件的情况等不急待处理的事件的情况下,要求抑制该事件向下游的传送。
这样一来,根据用户的目的,将送出速度超过节点或这以外的传感器节点的任一个设定为减速节点。
(3)减速处理执行节点的选择
执行减速处理的节点可以从边界节点、边界节点的上游的路由器节点、送出速度超过节点、送出速度超过节点以外的传感器节点的某一个中选择。
其中,所谓“由传感器节点1执行的减速处理”意为传感器节点1抑制向路由器节点2或网关3送出事件的数据速度(送出速度)。而且,所谓“由路由器节点2或网关3执行的减速处理”意为抑制向路由器节点2或网关3传送事件的数据速度(送出速度)。
而且,(2)和(3)中的减速节点及减速处理执行节点的组合由如后所述的规则1~6规定。
(4)减速处理的内容
减速处理的内容如上所述,可能包括传感器节点1自身抑制送出速度的处理、以及从传感器节点1接收数据的路由器节点2抑制传送速度的处理。
作为传感器节点1自身抑制送出的每单位时间的数据量的减速处理,列举如下例子:
a1:增大传感器节点1的测定间隔;
a2:进行观测信息的汇总传送;
a3:在传感器节点1和路由器节点2之间进行推定通信(見なし通信)
有線系の公衆綱ヘアクセスする一般的なモデムを使用し、その变調信号をアナログ信号と見なして携帯電話の音声端子からデ一タの送受信を行う方法)。
作为路由器节点2抑制传送的数据量的减速处理,列举如下例子:
b1:削减为来自减速节点的观测信息的最大值、最小值、平均值这三个值;
a2:进行观测信息的汇总传送。
如上所述,在减速处理中,进行作为主体的边界节点的确定、减速节点的确定、减速处理执行节点的确定、减速内容的确定,来执行减速处理。
通过该减速处理,可以在中继节点防止传送速度过大、传感器网络变得不稳定,同时可以不完全废弃从传感器节点送出的信息、尽可能实时地传送。
再者,由于通过是否急待处理,将送出速度超过节点或这以外的传感器节点作为减速对象,所以能够不抑制从对用户而言是有用的送出速度超过节点来的事件地传送到下游。
<网关的硬件构成>
图4是表示网关3的构成的框图。网关3与路由器节点2一样,是中继通信的节点,与无线网络6和有线网络7两者进行通信这点与路由器节点2不同。
网关3包括存储器301、CPU303、定时器304、进行数据的长期记录的非易失性的外部存储装置302、经由无线网络6进行通信的无线通信装置305、提供电力给网关3的各部分的AC适配器307、以及与有线网络7进行通信的串行通信接口308。在启动网关3时,CPU303将由闪速存储器等构成的外部存储装置302中所记录的程序读入到存储器301上,且用CPU303执行,从而进行处理。
网关3从无线网络6接收来自路由器节点2的事件,将该事件从有线网络7传送至传感器网络服务器4。而且,网关3从有线网络7接收来自传感器网络服务器4的指令,经由无线网络6传送至上游的路由器节点2。
再者,网关3监视事件的传送速度(每单位时间的数据传送量),判断是否没有超过预定的限制传送速度VL。而且,限制传送速度VL是在网关3中对每单位时间能处理的事件传送量估计了安全率的传送速度,是以编入了与CPU303的处理性能或无线通信装置305的传送速度相对应的安全率的速度预先设定在网关3中的值。
若网关3的接收的事件的传送速度超过限制传送速度VL、且网关3是边界节点,则判断为存在向上游的路由器节点2或传感器节点1中的某一个发行大量的事件的节点,与上述路由器节点2一样,为了防止传送速度过大而进行减速处理。
<服务器的硬件构成>
图5是表示传感器网络服务器4的构成的框图。
在图5中,传感器网络服务器4是进行观测信息的收集、蓄积、分配的服务器节点,包括存储器401、CPU403、进行数据的长期记录的外部存储装置402、进行通信的通信装置405、及提供电力给传感器网络服务器4内的AC适配器407、接收管理者操作的键盘408、及显示信息的显示器409。在启动传感器网络服务器4时,将记录在由盘装置等构成的外部存储装置402上的程序读入到存储器402中,且用CPU403执行,从而进行预定的处理。而且,也可以使用SAN或NAS的存储装置来代替传感器网络服务器4内的盘装置。
被读入存储器402上的程序,将从网关3接收到的事件保存在数据库5中,按照来自用户终端13的请求提供数据库5的观测信息。而且,传感器网络服务器4提供如下服务:执行对接收到的事件的动作;以及从用户终端13预先接受动作的执行条件且当到达的事件满足动作的执行条件时执行预先设定的动作。
上述预先设定的动作及动作的执行条件,例如是若A先生穿戴的传感器节点1到达会议室B,则向C先生的用户终端13发送邮件这一条件。在该例子中,用“若A先生的传感器节点1到达会议室B”这一条件,执行“发送邮件”这一动作。
<传感器节点的软件构成>
接着,在图6中示出了传感器节点1的软件的构成要素,在图7的流程图中示出了传感器节点1中执行的处理的一个例子。
传感器节点1中执行的软件的要素主要包括:从传感器网络服务器4(用户终端13)接收指令的指令接收部111;执行接收到的指令并执行传感器节点1的设定或事件的加工的事件加工部112;将传感器107测定的观测信息或事件加工部112生成的信息保存至非易失性存储器102或存储器101的事件蓄积部113;驱动传感器107取得观测信息的传感器观测部114;以及将传感器观测部114取得的观测信息或事件蓄积部113保持的信息发送至路由器节点2的事件发送部115。然后,在传感器节点1中,如后所述,按照预定的每个周期执行上述各部,进行观测信息的取得和发送。
参照图7对传感器节点1中执行的处理的一个例子进行说明。
在传感器节点1中,若经过预先设定在定时器104中的周期(测定周期),则定时器104向CPU103发行中断,启动休眠状态的CPU103(步骤121、122)。
CPU103驱动传感器107进行环境的测定(步骤123)。CPU103将传感器107测定的观测信息暂时保存至存储器101。接着,参照预先保存在存储器101或非易失性存储器102中的动作模式表140,确定当前的动作模式,判断是否发送观测信息(步骤124)。动作模式表140如图8所示,保存着发送观测信息的模式141和将观测信息作为事件发送的条件142。然后,模式141设定有每次CPU103间歇地启动都一直发送观测信息的间歇型、以及观测信息满足了条件142时发送观测信息的事件驱动型等,按照来自用户终端13的请求选择某一个模式。而且,在初始状态设定为间歇型。在间歇型中,条件142一直设定为“真”。
在事件驱动型等使用的条件142中,保存着任意的条件式,以便在观测信息的值(观测值)超过预定的阈值时,进行事件的发送,在当前的观测值与前次值之差超过预定的阈值时,进行事件的发送。这些条件142可以由用户终端13或传感器网络服务器4设定。
若动作模式是间歇型,则一直执行事件发送处理(步骤125)。而若动作模式是事件驱动型,则观测信息满足条件142时执行事件发送处理,若不满足条件142则不进行观测信息的发送,而进行指令请求(步骤126)。
在指令请求处理126中,若发往传感器节点1的指令等蓄积在路由器接点2中,则请求下载,接收一个指令(步骤127)。为了抑制电池106无用的损耗,传感器节点1并不一直向路由器节点2请求发往自身节点的信息,而通过接在事件发送之后进行指令的接收处理,来削减与路由器节点2之间的连接次数,抑制电池106的损耗。
接着,指令接收的结果,是判断路由器节点2中有无发往该传感器节点1的指令(步骤128)。若有接收到的指令,则进行指令的执行(步骤129),将执行的结果发送到路由器节点2(步骤130)。然后,再返回指令的请求处理(步骤126),直到没有存储在路由器节点2中的指令为止,反复进行上述步骤126~130的处理。
若在路由器节点2中没有发往自节点的指令,则CPU103使除定时器104以外的各部停止后开始向休眠状态转移(步骤131)。
通过反复进行上述处理,按预定的观察间隔启动CPU103来执行观测信息的取得和事件的发送,传感器节点1可以间歇地发送事件。而且,可以接收来自用户终端13或传感器网络服务器4的指令,进行观测间隔、动作模式或条件142的设定变更。
在事件驱动型模式中,在图8所示之外,还包括汇总传送模式和推定通信模式等,其中,汇总传送模式将多次的观察信息过渡放置在存储器101中,通过一次通信进行发送,而推定通信模式在观测信息的值的变化率变化时发送观测信息(或变化率)。
而且,无论在哪种动作模式中,传感器网络服务器4按设定在定时器104中的每个周期启动CPU103从传感器107取得观测信息。而且,汇总传送模式是如下动作模式:按预定周期将传感器107测定的观测信息保存在存储器101中,观测信息的数量一变为预定的值,就通过一次通信汇总这些观测信息,发送到路由器节点2。然后,在清除了存储器101的观测信息之后,反复进行上述动作。
而且,在上述图7的流程图中,示出了间歇地进行传感器107的观测的例子,但这以外,也可以一直进行基于传感器107的观测,仅在满足图8所示的事件驱动型的条件142时进行发送。
<传感器网络系统的传送速度的异常方式>
接着,如下说明传感器网络系统中发生的传送速度过大的方式。在传感器网络系统中发生的过大的传送速度,如上所述,不仅是传感器节点1的障碍,而且即使是正常的传感器节点,也有时发生传送速度超过限制传送速度VL的状态。
图9是示出建筑物内配置了传感器107中具备温度传感器的传感器节点S1~S16,将各传感器节点连接到路由器节点R1~R3及网关3(GW)上的状态。
然后,在传感器节点S1~S16中,被设定为事件驱动型,例如若超过预定的温度,则将观测信息发送到路由器节点(或者网关)。在图中的路由器节点之中,示出了使R1位于最上游,并使R2、R3位于下游,路由器节点R3连接到网关GW上的例子。
若在图中圆形的范围内发生火灾,则该范围内包括的传感器节点S6、S7、S10、S11这4个传感器节点的观测信息的值(以下称作观测值)超过预定的温度,向路由器节点2发送事件。4个传感器节点是正常的,但属下具有这些传感器节点S6、S7、S10、S11的路由器节点R2,加上从上游的路由器节点R1来的事件,因火灾引起的事件的大量发生,向下游的路由器节点R3传送的传送速度超过限制传送速度,为传送速度过大。若在一个路由器节点2中传送速度变得过大,则即使下游的路由器节点R3或网关GW,其传送速度也超过限制传送速度,过大的传送速度波及到下游。
此时,传送速度变得过大的节点是图中的路由器节点R2,传送速度变为过大的原因是传感器节点S6、S7、S10、S11。传感器节点S6、S7、S10、S11的事件,由于包括急待处理的信息,故不作为减速处理的对象,优选以传感器节点S6、S7、S10、S11以外的传感器节点、以及比路由器节点2还靠上游的节点作为减速处理的对象。
接着,参照图10如下说明能在人体等穿戴的路由器节点间移动的传感器节点引起的传感器网络系统的传送速度的异常。
图10是示出在人体上穿戴的传感器节点S1~S8的例子,在会议室Room#1~#4及走廊上配置路由器节点R1~R5的图。路由器节点R5连接到网关GW上,各会议室Room#1~#4的路由器节点R1~R4分别与下游的路由器节点R5连接,路由器节点R5示出了连接到下游的网关GW的星型的例子。传感器节点S1~S8随着人的移动而在路由器节点R1~R5等之间移动。
图中会议室Room#1聚集了许多人,传感器节点S1~S6连接到路由器节点R1。路由器节点R1与和许多人一起向会议室Room#1移动而来的传感器节点S1~S6连接,经由路由器节点R5将从传感器节点S1~S6接收到的事件发送到网关GW。
此时,路由器节点R1因来自多个传感器节点S1~S6的事件,有时向下游的路由器节点R5传送的传送速度超过限制传送速度。然后,路由器节点R1下游的路由器节点R5和网关GW的传送速度也超过限制传送速度,除路由器节点R1以外还波及下游的路由器节点。在该例子中示出了,不发生图9所示的异常现象或人体不发生异常,而仅是传感器节点S1~S6移动到会议室Room#1,所以虽然传感器节点S1~S6或路由器节点R1正常,但有时传感器网络系统的传送速度变为过大。
此时,如上所述,由于不是急待处理的事件,所以希望路由器节点R1选择传感器节点S1~S6作为减速节点。这样一来,可以抑制传感器节点S1~S6的传送速度,抑制路由器节点R1的传送速度,从而抑制变得过大的传送速度。
以在传感器节点S1~S6中限制送出速度为例,可以进行上述a1的测定间隔的增大、a2的汇总传送、a3的推定通信。而且,路由器节点R1中的传送速度的限制可以进行上述b1的仅最大值、最小值、平均值的发送、或a2的事件的汇总传送。
在本发明中,若传感器网络系统的传送速度变为过大,则路由器节点2或网关3检测到传送速度异常,在从送出速度变为过大的送出速度超过节点到检测到传送速度异常的节点之间设定减速处理执行节点,该减速处理执行节点执行减速处理。而且,也可以设定送出速度超过节点作为减速处理执行节点,该送出速度超过节点抑制送出速度。以下,说明通过路由器节点2或网关进行的减速处理。
<软件构成>
路由器节点2和网关3的构成如图3、图4所示,相对于路由器节点2仅与无线网络6进行通信,而网关2以无线网络6和有线网络7双方进行通信这一点不同,但在路由器节点2及网关3执行的处理,同样进行事件或指令的传送处理、传送速度发生异常时的减速处理。在以下说明中,说明在路由器节点2执行的处理,网关3也进行同样的处理。
图11是在路由器节点2执行的软件的功能框图。在图11中,路由器节点2包括从上游的节点接收事件的事件接收部217、将接收到的事件发送到下游的节点的事件传送部216、从下游的节点接收指令的指令接收部220、以及将接收到的指令发送到上游的节点的指令传送部221,进行事件和指示的传送。而且,在传感器节点1连接到路由器节点2上的情况下,指令接收部220也从该该传感器节点1接收指令。
从用户终端13或传感器网络服务器4发送来针对该路由器节点2的指令时,利用事件加工部218设定在该路由器节点2执行的处理。例如,收到该路由器节点2进行汇总传送的指令时,在事件加工部218中,将从上游的节点接收到的事件按每个传感器节点1的ID暂时保存在事件蓄积部219中。然后,按各ID将预定数量的事件蓄积在事件蓄积部219中时,事件加工部218汇总该ID的多个事件发送到下游的节点。
或者,该路由器节点2接收以最大、最小、平均值传送的指令时,在事件加工部218,将从上游的节点接收到的事件按每个传感器节点1的ID暂时保存在事件蓄积部219中。然后,按各ID将预定数量的事件蓄积在事件蓄积部219中时,事件加工部218运算该ID的事件中包含的观测值的最大值、最小值和平均值,汇总这三个事件发送到下游的节点。即,削减来自一个传感器节点1的信息量并传送到下游的节点。
或者,该路由器节点2接收进行推定通信的指令时,在事件加工部218,将从上游的传感器节点接收到的事件按每个传感器节点1的ID暂时保存在事件蓄积部219中。然后,事件加工部218按各ID运算变化率,将事件加工部218按传感器节点1启动的预定的周期在前次的值上乘以变化率而得的值,作为传感器节点1的观测值向下游的路由器节点2输出。传感器节点1按上述预定的周期启动而获得观测值,仅在观测值的变化率变化时向路由器节点2发送观测值。在该推定通信中,可以削减传感器节点1和路由器节点2之间的数据传送量。
接着,PR(Parent Router:母路由器)模块212是传感器节点1连接到上游的节点时起作用的模块。PR模块212包括:从指令接收部220由下游的节点接收到的指令之中,抽取发往该路由器节点2的属下的传感器节点1的指令的指令抽取部222;保存抽取到的指令的指令蓄积部223;从属下的传感器节点1接收指令的下载请求,若在指令蓄积部223中有发往该传感器节点1的指令,就进行发送的指令请求接收部224。
如上述图7所说明的那样,传感器节点1间歇地启动与路由器节点2进行通信,请求指令。指令请求接收部224经由指令抽取部222从指令蓄积部223取得与请求源的传感器节点1的ID相对应的指令发送到传感器节点1。而且,指令请求接收部224由上述指令接收部220和指令传送部221执行与传感器节点1之间的指令的收发。而且,指令蓄积部223例如将指令保存在外部存储装置202中。
接着,路由器节点2具备DR(Detected Router)模块221,该DR模块221检测传感器网络系统的障碍,进行减速处理的指示。
DR模块221包括事件分析部214;该事件分析部214包括:限制传送速度判断部,分析事件接收部217接收到的事件,判断自节点的传送速度是否超过限制传送速度;边界节点判断部,在检测到传送速度异常的情况下,判断该路由器节点2是否是指示减速处理的主体即边界节点;送出速度超过节点确定部,从连接到该路由器节点上的传感器节点中确定送出速度超过节点;减速节点选择部,从送出速度超过节点或除送出速度超过节点以外的传感器节点的任一方中选择减速节点;以及减速处理执行节点选择部,从减速节点或连接在减速节点上的中继节点的任一个中选择减速处理执行节点。还包括流入量统计部213和指令发行部215,其中,该流入量统计部213测定事件接收部217接收到的事件的流入速度(传送速度),并保持测定结果,该指令发行部215在通过事件分析部214判断为该路由器节点2是减速处理的主体的情况下,指示减速处理。
由路由器节点2的DR模块211进行的减速处理包括传送速度异常的检测及减速处理的主体的确定、送出速度超过节点的确定、以及减速量的确定,如下进行说明。
<减速处理的流程>
在图12中,示出了在路由器节点2或网关3执行的传送速度的异常检测和减速处理的流程图。而且,该处理以预定的周期反复执行。以下,在说明减速处理的概要后,详细说明各处理。
在路由器节点2(或网关3)的DR模块211中,监视所接收到的事件的传送速度(以下称作流入速度),若流入速度在预定的限制传送速度VL以上,则检测到传感器网络系统的传送速度中发生了异常(步骤1001)。
接着,为了判断在检测到传送速度异常的节点之中的哪个节点实施减速处理,判断检测到传送速度异常的自节点是否是边界节点(步骤1002)。在限制传送速度VL在各路由器节点2通用的情况,在自节点检测到传送速度异常的情况下,下游的节点也检测到传送速度异常。因此为了将作为减速处理的主体的节点缩减到一个,将自节点下游处流入速度为异常的节点设为边界节点,将该边界节点作为减速处理的主体。
被判断为边界节点时,为了减小超过限制传送速度VL的量的传送速度,求出在自节点或自节点上游的节点应减速的传送速度作为减速量VR(步骤1003)。
接着,按边界节点接收到的事件中所包含的每个传感器节点1的标识符(ID)求出流入速度(每单位时间的数据送出量),将该流入速度超过如后所述的预定值的传感器节点1确定为送出速度过大的传感器节点(送出速度超过节点)(步骤1004)。
接着,边界节点根据预先设定的减速处理规则来选择作为送出速度抑制对象的减速节点(步骤1005)。然后,根据预先设定的减速处理规则来确定执行减速处理的减速处理执行节点(步骤1006)。在这些处理中,如后所述,送出速度为过大的送出速度超过节点不一定为抑制的对象,在使送出速度超过节点的事件优先的情况下,设定除送出速度超过节点以外的节点为减速节点,向下游传送来自送出速度超过节点的紧急的事件。而且,对减速节点的事件执行传送速度的削减的减速处理执行节点,既有送出速度超过节点为减速处理执行节点的情况,也有边界节点DR、母路由器PR或子路由器CR为减速处理执行节点的情况。
接着,在DR模块211中,分别运算在减速处理执行节点进行的每个线路的减速量作为比例减速量vRi(步骤1007)。比例减速量vRi根据上述步骤1003中求得的减速量VR,分别设定与连接到减速处理执行节点上的上游传感器节点的送出速度成比例的减速量。而且,减速处理执行节点为一个传感器节点1的情况下,比例减速量vRi=减速量VR。
然后,在DR模块211中,为了用确定的减速量来抑制事件的送出速度或传送速度,设定上述(3)的a1~a3、b1所示的减速处理的内容(步骤1008)。而且,设定的减速处理的内容也可以按照减速处理执行节点的种类来设定。例如,若减速处理执行节点为传感器节点,则设定增大a1的测定间隔,若是路由器节点2,则设定a2的汇总传送。
如上所述,边界节点确定减速处理执行节点和作为送出速度抑制对象的减速节点以及减速处理的内容时,对减速处理执行节点发送减速处理的指令和减速节点的信息,接收到该信息的减速处理执行节点开始减速处理(步骤1009)。
接着,如下详细说明上述流程图的各步骤中执行的处理。
<异常的检测及边界节点的确定>
对上述图12的步骤1001、1002中进行的传送速度的异常检测的处理和边界节点的确定进行说明。
在路由器节点2的DR模块211中,事件分析部214对事件接收部217从传感器节点1或上游的路由器节点2接收到的事件进行分析,检测到每单位时间的数据传送量变得过大的情形。事件分析部214根据流入量统计部213测定的事件的流入量(接收量)求出每单位时间的接收量的总和,作为该路由器节点2的事件的流入速度(接收速度)。其中,事件的接收量(流入量)例如可以用包数或字节数(或8位字节数)表示。
现在,如图13所示,在无线网络6中配置6个路由器节点R2~R7、网关GW及传感器节点S1,在最上游的路由器节点5上连接传感器节点S1和路由器节点R2,在路由器节点R5的下游连接路由器节点R6。而且,在路由器节点R2上连接图未示出的传感器节点。
以下,将传感器节点的送出速度记为vi,将路由器节点的传送速度记为Vi。也就是说,各Vi是直属于该路由器节点而被连接的传感器节点的送出速度vi和上游的路由器节点的传送速度的合计。例如,在路由器节点R2上连接2个传感器节点,各自的送出速度为v2和v3的情况下,传送速度V2=v2+v3。
路由器节点R5从上述传感器节点S1以流入速度v1接收事件,从上游的路由器节点R2以流入速度V2接收事件,以v1+V2的速度向下游的路由器节点R6传送事件。
路由器节点R6从路由器节点R5和路由器节点R3接收事件,向下游的路由器节点R7传送事件。路由器节点R3也连接有图未示出的路由器节点。
路由器节点R6从上游的路由器节点R5以流入速度v1+V2接收事件,从上游的路由器节点R3以流入速度V3接收事件,以v1+V2+V3的速度向下游的路由器节点R7发送事件。
路由器节点R7从路由器节点R6和路由器节点R4接收事件,向下游的网关GW传送事件。路由器节点R4也连接有图未示出的传感器节点。
路由器节点R7从上游的路由器节点R6以流入速度v1+V2+V3接收事件,从上游的路由器节点R4以流入速度V4接收事件,以v1+V2+V3+V4的速度向下游的网关GW发送事件。
现在,着眼于路由器节点R6的DR模块211。为了检测传感器网络系统的异常,而通过事件分析部214对图11的流入量统计部213测定的来自至该路由器节点R6的传感器节点的流入速度vi的合计值∑vi、与预先设定的限制传送速度VL进行比较。而且,按各传感器节点1的每个ID用如后所述的式(5)比较流入速度vi和预定值ε。
若流入速度vi的合计值∑vi在预先设定的限制传送速度VL以上,则由于传送速度过大,所以事件分析部214判断为传感器网络系统异常。然后,若各流入速度vi之中存在符合如后所述的式(5)的传感器节点1,则将该传感器节点1的ID确定为传送速度过大的节点。也就是说,在流入量统计部213中,从接收到的事件中抽取传感器节点1的ID,按每个ID保持流入速度。然后,在事件分析部214中,将各传感器节点1的流入速度vi之中符合如后所述的式(5)的节点,确定为传送速度过大的传感器节点1。
在此,现在着眼的路由器节点R6的流入速度vi的合计值∑vi是v1+V2+V3,若该路由器节点R6的流入速度vi的合计值在限制传送速度VL以上,则下游的路由器节点R7和网关GW也为事件的流入速度的合计值∑vi在限制传送速度VL以上,路由器节点R6的下游的事件传送线路上的全部节点判断为传感器网络系统异常。虽然有可能判断为传感器网络系统异常的路由器节点都作为减速处理的主体输出减速处理的指示,但为了避免减速处理的指示的重复,如下判断自节点是否是减速处理的主体。
若将从连接在某一节点上的直属节点来的流入速度设定为
Figure S07184377X20070308D000261
则将从自节点的上游来的流入速度正常(小于限制传送速度VL)、且从自节点至下游的流入速度(传送速度)为限制传送速度VL以上的节点,设为作为减速处理的主体的边界节点。来自直属的节点的流入速度
Figure S07184377X20070308D000262
Figure S07184377X20070308D000263
正常的情况的边界节点的判断通过下式进行。
【数学式1】
Figure S07184377X20070308D000264
某一节点的直属的节点的流入速度小于限制传送速度VL,但各传感器节点的流入速度vi的合计值∑vi在限制传送速度VL以上的节点可以判断为应作为减速处理的主体的边界节点。也就是说,满足上述式(1)的节点为边界节点。而且在图13的路由器节点R6中,处理为
n=1:v1+V2、
n=2:V3
。其它节点也一样,n表示与上游侧间的一个连接。
例如,在图13中,在
来自路由器节点R5的流入速度v1+V2<VL
来自属下的路由器节点R3的流入速度V3<VL
的状态下,任一流入速度vn都小于限制传送速度VL,即使正常时也为
合计值∑vi=v1+V2+V3<VL
的情况下,路由器节点R6的事件分析部214可以判断自节点为边界节点。在路由器节点R6的下游的路由器节点R7、网关GW中,来自上游的一个流入速度vn在限制传送速度VL以上,不满足上述式(1),所以可以判断为虽然检测到传感器网络系统异常但也不作为减速处理的主体。也就是说,在路由器节点R7、网关GW中,从路由器节点R6接收的事件的流入速度超过限制传送速度VL,所以不满足上述式(1)。
如上所述,通过避免作为减速处理的主体的路由器节点的重复,可以防止对执行减速处理的传感器节点或中继节点(减速处理执行节点)重复送出减速指示,可以尽量不废弃或延迟发送传感器节点送出的信息地将该信息传送到服务器计算机侧。
而且,在边界节点中,对从上游接收到的事件,按每个传感器节点1的ID求出流入速度,若存在流入速度满足如后所述的式(5)的传感器节点1,则将该传感器节点1的标识符确定为送出速度过大的传感器节点1。
而且,由于根据路由器节点2的处理能力的上限值,考虑预定的安全率等来确定上述限制传送速度VL,所以上述限制传送速度VL被预先设定为即使流入速度vi的合计值∑vi超过限制传送速度VL,路由器节点2也不立即停止的值。
<减速量的运算>
接着,对上述步骤1003中进行的减速量的运算处理进行说明。在判断为自节点是边界节点的路由器节点2的事件分析部214中,在自节点或自节点的上游的节点中利用下式求出应抑制流入速度vi的减速量VR。
【数学式2】
减速量VR=∑vi-VL………(2)
减速量VR是对送出速度超过节点的流入速度vi进行减法运算的值,从自节点至下游节点的流入速度(传送速度)=∑vi设定为超过限制传送速度VL的量。
如上所述,通过确定比例减速量可以防止数据被完全废弃,能够尽可能传送至下游。
<比例减速量的运算>
接着,对上述步骤1007中进行的比例减速量的运算处理进行说明。在减速处理执行节点的事件分析部214中,根据自节点向下游传送的传送速度∑vi和传感器节点送出的各个事件的送出速度vi,利用下式求出各个事件的流入速度的比例减速量vRi
【数学式3】
比例减速量 v Ri = v i &Sigma; v i V R &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 3 )
即,在图13中,路由器节点R6是边界节点的情况下,根据下式(3)计算出与位于路由器节点R6属下的各传感器节点的送出速度vi和合计值∑vi的比率相对应的比例减速量vRi。也就是说,送出速度vi越大,传感器节点的比例减速量vRi也变得越大
<送出速度超过节点的确定>
虽然也可以用上述式(3)一律限制事件的流入速度,但也有可能不能获得来自正常传感器节点的事件。于是,如下进行正常传感器节点和送出速度超过节点的确定。
由于来自正常的传感器节点的事件的流入速度vi低,所以通过下式将送出速度(流入速度vi)低的传感器节点确定为正常的传感器节点,解除对该正常的传感器节点的减速处理。
【数学式4】
v i &Sigma; v i V R < &epsiv; &RightArrow; v Ri = 0 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 4 )
在上述式(4)中,ε是按照路由器节点2的性能或传感器网络系统的规格等预先设定的值,是用于将送出速度低的正常传感器节点的比例减速量vRi推定为0而从送出速度超过节点中除外的值。
而且,在上述式(4)中,将比例减速量vRi设定为0的传感器节点的送出速度vi从上述式(2)和式(3)的合计值∑vi中除外。
接着,利用下式确定送出速度超过节点。
【数学式5】
v i &Sigma; v i V R &GreaterEqual; &epsiv; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 5 )
即,通过上述式(5),将在每单位时间的数据送出量的合计值∑vi与该节点的每单位时间的数据送出量vi之比上乘以减速量VR得到的值超过预定值ε的传感器节点,确定为送出速度超过节点。
<减速处理规则>
接着,对在上述图12的步骤1005、1006中进行的减速节点的选择和减速处理执行节点的选择处理进行说明。
在此,为了说明送出速度超过节点和减速处理执行节点的关系,如图14那样定义无线网络6上的各节点。在图14中,检测传送速度异常,且将作为边界节点的路由器节点2设定为传送速度超过检测路由器(Detected Router)DR。将传送速度超过检测路由器DR的一个上游路由器节点1设定为子路由器(Child Router)CR。将作为对送出速度进行减速的对象的传感器节点1设定为送出速度超过传感器节点,将送出速度超过传感器节点连接到属下的路由器节点2设定为送出速度超过传感器节点的母路由器(Parent Router)PR。而且,检测传送速度异常,且作为边界节点的网关3为传送速度超过检测网关。
接着,作为减速处理执行节点的一个例子,如图15所示,可以使用减速处理规则表2100,该减速处理规则表2102定义了减速处理的规则名2101、表示实施速度规定的节点的种类的减速节点2102、以及进行减速处理的减速处理执行节点2103。该减速处理规则表2100分别预先设定在路由器节点2及网关3的DR模块211中。然后,在本实施方式中,将减速处理规则表2100保存在事件分析部214,从用户终端13等对预先设定的减速处理规则(以下简单称作规则)1~6之中使用的规则进行预先设定。图15所示的各规则的概要如下。
规则1将送出速度为过大的送出速度超过节点设定为减速节点,将传送速度超过检测路由器DR设定为减速处理执行节点。在边界节点DR对来自送出速度超过节点的事件进行减速。在图14中,例如有关从送出速度超过传感器节点或母路由器PR、子路由器CR接收到的事件,传送速度超过检测路由器DR减速该事件的传送速度。而且,有关减速的处理如后所述。
规则2将除送出速度为过大的送出速度超过节点以外的节点设定为减速节点,将传送速度超过检测路由器DR设定为减速处理执行节点。例如,在图9中,送出速度超过节点为传感器节点S6、S7、S10、S11,路由器节点R2为边界节点时,路由器节点R2对从送出速度超过节点以外的传感器节点S2、S3、S14、S15来的事件执行减速处理,从而优先传送来自送出速度超过节点的事件。即,可以使想要传递观测值的传感器节点优先,例如,适于传递检测到火灾等警报(或紧急事态)的传感器节点的观测值。
规则3在送出速度为过大的送出速度超过节点执行减速处理。也就是说,在送出速度超过传感器节点增大测定间隔,或执行汇总传送或推定通信,从而降低从送出速度为过大的传感器节点来的事件的流入速度。
规则4将除送出速度为过大的送出速度超过节点以外的节点设定为减速节点,在送出速度超过节点以外的节点执行减速。例如,在图9中,送出速度超过节点为传感器节点S6、S7、S10、S11的情况下,在送出速度超过节点以外的传感器节点S2、S3、S14、S15执行减速处理(降低送出速度),从而优先传送送出速度超过节点的事件。此时,与规则2一样,可以使想要传递观测值的节点优先,例如,适于传递检测到火灾等警报(或紧急事态)的传感器节点的观测值。
规则5将送出速度为过大的送出速度超过节点设定为减速节点,边界节点DR的子路由器CR对来自送出速度超过节点的事件执行减速处理。
规则6将送出速度为过大的送出速度超过节点设定为减速节点,送出速度超过节点的母路由器PR对来自送出速度超过节点的事件执行减速处理。
如上所述,将送出速度超过节点作为减速节点的规则1、3、5、6(以下为规则A),优选在送出速度超过节点的信息不紧急时选择,将除送出速度超过节点以外的传感器节点作为减速节点的规则2、4(以下为规则B),优选在送出速度超过节点的信息紧急时选择。
作为通过系统具体执行上述是否紧急的判断的构成,可以预先通过用户终端设定。例如,若对于用户而言从事件型的传感器节点送出的信息重要,则可以预先设定规则B,为了抑制损耗电力而将传感器节点设定为事件型的情况下,由于大量送出的事件不重要,而可以预先设定规则。再者,可以推定从间歇型的传感器节点送出的信息不重要,预先设定规则A。再者,也能够对每个事件即每个传感器节点的传感器的ID设定规则1~6的某一个。
再者,也可以是边界节点根据预定的规则选择某一个规则。例如,与传感对象的数据种类相对应的标记被附加在数据上的情况,边界节点的事件分析部根据所存储的标记与规则的对应表可以选择某个规则。
而且,传感器节点的事件加工部分析事件,附加表示满足与预定条件的事件(例如测定值急剧变化的事件)相对应的规则的标记,边界节点的事件分析部可以根据该标记来选择该规则。
而且,服务器也可以分析接收到的事件,确定发行满足预定条件的事件(例如测定值急剧变化的事件等)的传感器节点,将选择使该传感器节点的信息优先的规则的意思的指示发送到上游的路由器节点。
如上所述,在多个传感器节点混合存在的传感器网络系统中,可以根据状况收集应优先的数据。
在图12的步骤1005、1006中,如上所述,边界节点根据被设定在减速处理规则表2100中的规则来选择减速节点和减速处理执行节点。
接着,如下详细说明上述各规则1~6。
<规则1>
图16示出了应用了上述规则1的传感器网络系统的减速处理的一个例子。图中的路由器节点R1上连接有传感器节点S1、S2,在路由器节点R2上连接有传感器节点S3、S4,在路由器节点R3上连接有传感器节点S5、S6,在路由器节点R4上连接有传感器节点S7、S8。然后,在路由器节点R1、R2的下游连接有路由器节点R5,在路由器节点R3、R4的下游连接有路由器节点R6。再者,在路由器节点R5、R6的下游连接有路由器节点R7,在路由器节点R7的下游串联连接有路由器节点R8和网关GW。
图中的路由器节点R7,通过上述式(1),由于路由器节点R5、R6的流入速度之和为限制传送速度VL以上,而且,来自路由器节点R5的流入速度和来自路由器节点R6的流入速度分别小于限制传送速度VL,所以为边界节点。
在规则1中,对从作为边界节点DR的路由器节点R7确定的送出速度超过节点来的事件,在边界节点DR抑制传送速度。因此在被判断为边界节点DR的路由器节点R7中,根据对来自上游的路由器节点R5、R6的事件之中的接收的事件中包含的每个传感器节点1的ID求出的送出速度vi,将满足上述式(5)的节点判断为减速节点=送出速度超过节点。
在应用规则1的图16的例子中,示出了来自传感器节点S3的每单位时间的数据传送量满足上述式(5),为过大的情况。在路由器节点R7中进行减速处理,以使得成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi
在路由器节点R7中,执行上述<路由器节点的硬件构成>的(3)中所述的减速处理之中
b1:削减为来自送出速度超过节点的观测信息的最大值、最小值、平均值这三个值;
a2:观测信息的汇总传送;
之一。有关选择上述三个处理的哪一个,执行传感器网络系统的管理者等从用户终端13等预先设定的处理。
例如,作为该规则1的减速处理,设定了上述b1的减速处理的情况下,在路由器节点R7中,暂时存储从变为送出速度超过传感器节点S3来的观测值,按照成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi那样的周期,求出存储的观测值的最大值、最小值、平均值,向下游的路由器节点R8输出,从而抑制路由器节点R7向下游的数据传送量超过限制传送速度VL。
在上述a2的汇总传送的情况下,也在路由器节点R7中,暂时存储来自传感器节点S3的事件,按照成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi那样的周期,汇总传送至下游的路由器节点R8的多个观测值。
在规则1中,通过以上b1、a2的任一处理,可以抑制从路由器节点R7到下游的节点的数据传送量变得过大。而且,在路由器节点R7中,也可以在开始减速处理之后,执行后述的从减速处理开始的恢复处理,在从作为送出速度超过节点的传感器节点S3来的数据送处量小于预定的阈值或满足上述式(4)的时刻,结束减速处理并恢复到通常的处理。
<规则2>
图17示出了应用了上述规则2的传感器网络系统的减速处理的一个例子。传感器节点S1~S8、路由器节点R1~R8及网关GW的构成与上述图16相同。
在图17的例子中,示出了从被连接到路由器节点R2上的传感器节点S3来的每单位时间的数据传送量满足上述式(5),为过大的情况。
路由器节点R7通过上述式(1),由于路由器节点R5、R6的流入速度之和为限制传送速度VL以上,而且,来自路由器节点R5的流入速度和来自路由器节点R6的流入速度分别小于限制传送速度VL,所以为边界节点。
在规则2中,将边界节点DR确定的送出速度超过节点以外的节点作为减速节点,对来自这些节点1的事件,在边界节点DR抑制传送速度。因此,在被判断为边界节点DR的路由器节点R7中,将来自上游的路由器节点R5、R6的事件之中送出速度符合上述式(5)的传感器节点S3以外的传感器节点S1、S2、S4~S8判断为减速节点。路由器节点R7根据来自这些减速节点的数据传送量进行减速处理,以使得成为根据上述式(3)求出的比例减速量vRi
在路由器节点R7中,执行上述<路由器节点的硬件构成>的(3)中所述的减速处理之中
b1:削减为来自送出速度超过节点以外的观测信息的最大值、最小值、平均值这三个值;
a2:观测信息的汇总传送;
之一。有关选择上述三个处理的哪一个,执行传感器网络系统的管理者等从用户终端13等预先设定的处理。
例如,作为该规则2的减速处理,在设定了上述b1的减速处理的情况下,对作为减速节点的传感器节点S1、S2、S4~S8,分别在上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi
然后,在路由器节点R7中暂时存储从作为减速节点的传感器节点S1、S2、S4~S8来的观测值,按照成为上述比例减速量vRi的周期,求出存储的观测值的最大值、最小值、平均值,向下游的路由器节点R8输出,从而抑制路由器节点R7向下游的数据传送量超过限制传送速度VL。
在上述a2的汇总传送的情况下,也在路由器节点R7中,暂时存储从作为减速节点的传感器节点S1、S2、S4~S8来的观测值,按照成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi那样的周期,汇总至下游的路由器节点R8的多个观测值并进行发送。
在规则2中,通过以上b1、a2的任一处理,可以抑制从路由器节点R7到下游的节点的数据传送量变得过大,同时可以向传感器网络服务器4发送发生了送出速度超过的传感器节点S3的观测值。而且,在路由器节点R7中,也可以在开始减速处理之后,执行后述的从减速处理开始的恢复处理,在从变为送出速度超过传感器节点S3来的数据传送量满足上述式(4)的时刻,结束设定在减速节点中的传感器节点S1、S2、S4~S8的减速处理并恢复到通常的处理。
通过上述处理,可以使例如火灾发生引起的温度急剧上升这样的紧急信息优先发送到服务器计算机侧,可以不废弃或延迟发送地传达对于用户而言重要的信息。
<规则3>
图18示出了应用了上述规则3的传感器网络系统的减速处理的一个例子。传感器节点S1~S8、路由器节点R1~R8及网关GW的构成与上述图16相同。
图中的路由器节点R7通过上述式(1),由于路由器节点R5、R6的流入速度之和为限制传送速度VL以上,而且,来自路由器节点R5的流入速度和来自路由器节点R6的流入速度分别小于限制传送速度VL,所以为边界节点。
在规则3中,将边界节点DR确定的送出速度超过节点作为减速节点,向送出速度超过节点指示减速,抑制传送速度。因此,在被判断为边界节点DR的路由器节点R7中,将按来自上游的路由器节点R5、R6的事件之中的接收到的事件中所包含的每个传感器节点1的ID求出的传送速度满足上述式(5)、且变得过大的节点,判断为送出速度超过节点。在该例子中,表示了来自传感器节点S3的每单位时间的数据传送量变得过大的情况。然后,在路由器节点R7中,根据来自传感器节点S3的数据传送量来求出比例减速量vRi。在路由器节点R7中,向传感器节点S3指示执行减速处理,以使得数据传送量仅降低比例减速量vRi的量。在路由器节点R7中,向作为减速节点的传感器节点S3指示上述<路由器节点的硬件构成>的(3)中所述的减速处理之中
a1:增大传感器节点1的测定间隔;
a2:观测信息的汇总传送;
a3:在传感器节点1和路由器节点2之间进行推定通信;
之一。有关选择上述三个处理的哪一个,执行传感器网络系统的管理者等从用户终端13等预先设定的处理。
例如,作为该规则3的减速处理,设定了上述a1的减速处理的情况下,在路由器节点R7中,运算成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi那样的传感器节点S3的测定间隔,对传感器节点S3发送指令以使得将测定间隔变更至运算的值。这样一来,传感器节点S3通过增大测定间隔来削减每单位时间的数据送出量,其结果可以将路由器节点R7的每单位时间的数据传送量抑制在小于限制传送速度VL。
在作为规则3的减速处理设定了上述a2的汇总传送的情况下,将传感器节点S3保持观测值的个数作为汇总并传送的观测值的数量而求出,以便成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi。也就是说,在求出的个数上乘以传感器节点S3的测定间隔的值,为传感器节点S3将事件汇总并发送的间隔。路由器节点R7对传感器节点S3指示上述求出的汇总传送的个数和汇总发送的个数。
这样一来,传感器节点S3按每个测定间隔保持观测值,每次观测值达到上述汇总传送的个数,都通过以一个事件发送多个观测值来削减每单位时间的数据传送量,其结果可以将路由器节点R7的每单位时间的数据传送量抑制在小于限制传送速度VL。
在作为规则3的减速处理设定了上述a3的推定通信的情况下,路由器节点R7对传感器节点S3指示开始推定通信。
这样一来,传感器节点S3按每个预定测定间隔获得观测值,若与前次的观测值的差(变化率)不变化则不进行观测值的发送,而转移到休眠状态。另一方面,传感器节点S3仅在取得的观测值与前次的观测值之差(变化率)变化了时发送观测值。
在路由器节点R7中,从传感器节点S3取得至少两个观测值后,将该两个观测值之差作为变化率,按传感器节点S3的预定观测间隔,根据变化率运算观测值向下游的路由器节点R8发送。
因此,在观测值的变化率不变化的期间,成为送出速度超过节点的传感器节点S3不发送事件,削减来自传感器节点S3的每单位时间的数据送出量,其结果可以将向路由器节点R7流入的每单位时间的数据传送量抑制在小于限制传送速度VL。
在该规则3中,通过以上a1、a2、a3的任一处理,可以抑制向路由器节点R7流入的事件的数据传送量变为过大。而且,也可以在路由器节点R7中,在开始减速处理后,执行如后所述的从减速处理开始的恢复处理,在从变为送出速度超过传感器节点S3来的数据传送量满足上述式(4)的时刻,结束减速处理并恢复到通常的处理。
而且,有关上述减速处理的内容(a1~a3),也可以不在边界节点DR进行设定,而在作为减速节点的传感器节点1进行设定或选择。此时,边界节点DR向传感器节点S3发送比例减速量vRi(或减速量VR)和减速开始的指令即可。
即,如图22所示,省略上述图12的步骤1006~1008,在步骤1009A中,从边界节点DR向作为减速节点的传感器节点S3发送减速指令。
在接收了减速指令的传感器节点S3中(1011),选择(或设定)减速处理的内容(1012),开始送出速度的抑制(1013)。
通过这样的处理,传感器节点自身可以调整送出速度,传感器节点大量地送出数据的状况不是暂时而是持续的情况下,也可以防止通信障碍的发生。
<规则4>
图19示出了应用了上述规则4的传感器网络系统的减速处理的一个例子。传感器节点S1~S8、路由器节点R1~R8及网关GW的构成与上述图16相同。
图中的路由器节点R7通过上述式(1),由于路由器节点R5、R6的流入速度之和为限制传送速度VL以上,而且,来自路由器节点R5的流入速度和来自路由器节点R6的流入速度分别小于限制传送速度VL,所以为边界节点。
在规则4中,将边界节点DR确定的送出速度超过节点以外的节点作为减速节点,减速处理的执行节点为减速节点。在图19的例子中,示出了传感器节点S3作为送出速度超过节点的例子,路由器节点R7向送出速度超过节点以外的传感器节点S1、S2、S4~S8指示抑制送出速度,抑制除送出速度超过节点以外的传感器节点的数据送出速度。
因此,在被判断为边界节点DR的路由器节点R7中,将按来自上游的路由器节点R5、R6的事件之中的接收到的事件中所包含的每个传感器节点1的ID求出的传送速度满足上述式(5)、且传送速度变得过大的传感器节点S3,判断为送出速度超过节点。
然后,在路由器4中,在上述图12的步骤1005中,路由器节点R7选择除接收到的事件中所包含的传感器节点1的ID是送出速度超过节点的传感器节点S3以外的传感器节点S1、S2、S4~S8,作为减速节点。而且,在图12的步骤1006中,路由器节点R7设定减速节点作为减速处理执行节点。路由器节点R7在上述图12的步骤1007中,对来自这些减速节点的数据传送量指示减速处理,以使得成为根据上述式(3)求出的比例减速量vRi
在路由器节点R7中,分别向作为减速节点的传感器节点S1、S2、S4~S8指示上述<路由器节点的硬件构成>的(3)中所述的减速处理之中
a1:增大传感器节点1的测定间隔;
a2:观测信息的汇总传送;
a3:在传感器节点1和路由器节点2之间进行推定通信;
之一。有关选择上述三个处理的哪一个,执行传感器网络系统的管理者等从用户终端13等预先设定的处理。
例如,作为该规则4的减速处理,设定了上述a1的减速处理的情况下,在路由器节点R7中,对各个减速节点运算成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi那样的传感器节点S3的测定间隔,对传感器节点S1、S2、S4~S8发送指令以使得将测定间隔变更至上述运算的值。这样一来,传感器节点S1、S2、S4~S8通过增大测定间隔来削减每单位时间的数据传送量,其结果可以将路由器节点R7的每单位时间的数据传送量抑制在小于限制传送速度VL。
在作为规则4的减速处理设定了上述a2的汇总传送的情况下,路由器节点R7将传感器节点S3保持观测值的个数作为汇总并传送的观测值的数量,以便各减速节点的数据传送量成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi。也就是说,在求出的个数上乘以传感器节点S3的测定间隔的值,作为传感器节点S1、S2、S4~S8将事件汇总并发送的间隔。路由器节点R7对传感器节点S1、S2、S4~S8指示上述求出的汇总传送的个数和汇总传送的个数。
这样一来,传感器节点S1、S2、S4~S8按每个测定间隔保持观测值,每次观测值达到上述汇总传送的个数,都通过以一个事件发送多个观测值来削减每单位时间的数据传送量,其结果可以将路由器节点R7的每单位时间的数据传送量抑制在小于限制传送速度VL。
在作为规则4的减速处理设定了上述a3的推定通信的情况下,路由器节点R7对传感器节点S1、S2、S4~S8指示开始推定通信。
这样一来,传感器节点S1、S2、S4~S8按每个预定测定间隔获得观测值,若与前次的观测值的差(变化率)不变化则不进行观测值的发送而转移到休眠状态。另一方面,传感器节点S1、S2、S4~S8仅在取得的观测值与前次的观测值之差(变化率)变化了时发送观测值。
在路由器节点R7中,从传感器节点S1、S2、S4~S8取得至少两个观测值后,将该两个观测值之差作为变化率,按传感器节点S1、S2、S4~S8的预定观测间隔,根据变化率运算观测值向下游的路由器节点R8发送。
因此,在观测值的变化率不变化的期间,成为送出速度超过节点的传感器节点S1、S2、S4~S8不发送事件,削减来自传感器节点S1、S2、S4~S8的每单位时间的数据送出量,其结果可以将向路由器节点R7流入的每单位时间的数据传送量抑制在小于限制传送速度VL。
在该规则4中,通过以上a1、a2、a3的任一处理,可以抑制向路由器节点R7流入的事件的数据传送量变为过大。而且,也可以在路由器节点R7中,在开始减速处理后,执行如后所述的从减速处理开始的恢复处理,在从变为送出速度超过的传感器节点S3来的数据传送量满足上述式(4)的时刻,对作为减速节点的传感器节点S1、S2、S4~S8发送结束减速处理的指令并恢复到通常的处理。
而且,有关上述减速处理的内容(a1~a3),也可以不在边界节点DR进行设定,而与上述规则3的图22一样在作为减速节点的传感器节点1进行设定或选择。此时,边界节点DR向减速节点的传感器节点发送比例减速量vRi和减速开始的指令即可。
通过这样的处理,与规则2一样,可以不废弃或延迟发送地传达对于用户而言有用的信息。还与规则3一样,传感器节点大量地送出数据的状况不是暂时而是持续的情况下,也可以防止通信障碍的发生。
<规则5>
图20示出应用了上述规则5的传感器网络系统的减速处理的一个例子。传感器节点S1~S8、路由器节点R1~R8及网关GW的构成与上述图16相同。
图中的路由器节点R7通过上述式(1),由于路由器节点R5、R6的流入速度之和为限制传送速度VL以上,而且,来自路由器节点R5的流入速度和来自路由器节点R6的流入速度分别小于限制传送速度VL,所以为边界节点。
在规则5中,将处于边界节点DR确定的送出速度超过节点的下游的节点之中的边界节点DR的子路由器CR设定为减速处理执行节点。边界节点DR对处于送出速度超过节点的下游的子路由器CR指示减速处理。
因此,在被判断为边界节点DR的路由器节点R7中,将来自上游的路由器节点R5、R6的事件之中的接收到的事件中所包含的每个传感器节点1的ID求出的送出速度满足上述式(5)、且变得过大的节点,设定为送出速度超过节点。在该例子中,表示了来自传感器节点S3的每单位时间的数据传送量为过大的情况。然后,在路由器节点R7中,根据传感器节点S3的数据传送量求出比例减速量vRi。作为对作为送出速度超过节点确定的传送器节点S3的数据进行发送的子路由器CR,路由器节点R7选择路由器节点R5作为减速处理执行节点。
边界节点DR的路由器节点R7指示执行减速处理,以使得数据传送量减少比例减速量vRi的量。路由器节点R7执行上述<路由器节点的硬件构成>的(3)中所述的减速处理之中
b1:削减为来自送出速度超过节点的观测信息的最大值、最小值、平均值这三个值;
a2:观测信息的汇总传送;
之一。有关选择上述三个处理的哪一个,执行传感器网络系统的管理者等从用户终端13等预先设定的处理。
例如,作为该规则5的减速处理,设定了上述b1的减速处理的情况下,在作为子路由器CR的路由器节点R5中,暂时存储变为送出速度超过的传感器节点S3来的观测值,按照成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi那样的周期,求出存储的观测值的最大值、最小值、平均值,向作为下游的边界节点DR的路由器节点R7输出,从而抑制路由器节点R7向下游的数据传送量超过限制传送速度VL。
在上述a2的汇总传送的情况下,也在作为子路由器CR的路由器节点R5中,暂时存储来自传感器节点S3的事件,按照成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi那样的周期,汇总并发送至下游的路由器节点R7的多个观测值。
在该规则5中,通过以上b1、a2的任一处理,可以抑制从路由器节点R5到下游的节点的数据传送量变得过大。而且,在路由器节点R5中,也可以在开始减速处理之后,执行后述的从减速处理开始的恢复处理,在从变为送出速度超过的传感器节点S3来的数据送处量满足上述式(4)的时刻,结束减速处理并恢复到通常的处理。
而且,有关上述减速处理的内容(b1、a2),也可以不在边界节点DR进行设定,而在作为减速节点的子路由器CR进行设定或选择。此时,边界节点DR向传感器节点S3发送减速量VR和减速开始的指令即可。
即,如图23所示,省略上述图12的步骤1006~1008,在步骤1009B中,从边界节点DR向作为减速节点的子路由器CR发送减速指令。
在接收了减速指令的子路由器CR中(1021),选择(或设定)减速处理的内容(1022),抑制传送速度(1023)。
<规则6>
图21示出应用了上述规则6的传感器网络系统的减速处理的一个例子。传感器节点S1~S8、路由器节点R1~R8及网关GW的构成与上述图16相同,在路由器节点R2上连接有能移动的传感器节点S3、S4之外还连接有S9~S12。
图中的路由器节点R7通过上述式(1),由于路由器节点R5、R6的流入速度之和为限制传送速度VL以上,而且,来自路由器节点R5的流入速度和来自路由器节点R6的流入速度分别小于限制传送速度VL,所以为边界节点。
在规则6中,将处于边界节点DR确定的送出速度超过节点的下游的节点之中、在送出速度超过节点的下游连接的母路由器PR设定为减速处理执行节点。边界节点DR对在送出速度超过节点的下游连接的母路由器PR指示减速处理。
因此,在被判断为边界节点DR的路由器节点R7中,将来自上游的路由器节点R5、R6的事件之中的接收到的事件中所包含的每个传感器节点1的ID求出的送出速度满足上述式(5)、且变得过大的节点,设定为送出速度超过节点。在该例子中,表示了来自传感器节点S3、S4、S9~S12的每单位时间的数据传送量为过大的情况。然后,在路由器节点R7中,根据传感器节点S3、S4、S9~S12的数据传送量求出比例减速量vRi。然后,作为对作为送出速度超过节点确定的传送器节点S3、S4、S9~S12的数据进行传送的母路由器PR,路由器节点R7选择路由器节点R2作为减速处理执行节点。
边界节点DR的路由器节点R7向作为母路由器的路由器节点R2指示执行减速处理,以使得数据传送量减少比例减速量vRi的量。路由器节点R7执行上述<路由器节点的硬件构成>的(3)中所述的减速处理之中
b1:削减为来自送出速度超过节点的观测信息的最大值、最小值、平均值这三个值;
a2:观测信息的汇总传送;
之一。有关选择上述三个处理的哪一个,执行传感器网络系统的管理者等从用户终端13等预先设定的处理。
例如,作为该规则6的减速处理,设定了上述b1的减速处理的情况下,在作为母路由器PR的路由器节点R2中,暂时存储变为送出速度超过的传感器节点S3、S4、S9~S12来的观测值,按照成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi那样的周期,求出存储的观测值的最大值、最小值、平均值,向作为下游的边界节点DR的路由器节点R7输出,从而抑制路由器节点R7向下游的数据传送量超过限制传送速度VL。
在上述a2的汇总传送的情况下,也在作为母路由器PR的路由器节点R2中,暂时存储来自传感器节点S3、S4、S9~S12的事件,按照成为上述图12的步骤1007中求出的比例减速量vRi那样那样的周期,汇总并发送至下游的路由器节点R7的多个观测值。
在该规则6中,通过以上b1、a2的任一处理,可以抑制从路由器节点R2到下游的节点的数据传送量变得过大。而且,在路由器节点R2中,也可以在开始减速处理之后,执行后述的从减速处理开始的恢复处理,在从变为送出速度超过的传感器节点S3、S4、S9~S12来的数据送处量分别满足上述式(4)的时刻,结束减速处理并恢复到通常的处理。
在多个传感器节点集中连接在1个路由器节点的情况下,这样的处理特别有效。
而且,在图21中,在一个路由器节点R2上集中连接多个传感器节点S3、S4、S9~S12的情况下,来自各传感器节点的数据传送量分别满足上述式(4),而且,在路由器节点R2向下游的数据传送量在限制传送速度VL以上的情况下,作为母路由器PR的路由器节点R2为边界节点DR,可以应用上述规则1在路由器节点R2进行减速处理。
而且,有关上述减速处理的内容(b1、a2),也可以不在边界节点DR进行设定,而与上述规则5的图23一样,在作为减速节点的母路由器PR进行设定或选择。此时,边界节点DR向作为减速处理执行节点的母路由器PR发送比例减速量vRi和减速开始的指令即可。
接着,如下说明在母路由器PR进行汇总发送作为减速处理时的处理的一个例子。
图24~图27是表示在母路由器PR执行的处理的一个例子的流程图。图24是每次从上游的节点接收事件时执行的处理。若在图24的步骤1031中从上游的节点接收事件,则母路由器PR使预先设定的计数器增加(1032)。然后,现在判断是否选择汇总传送处理(1033),若选择了汇总传送处理则在存储器201等中蓄积事件(1034),若没选择汇总传送处理则向下游的路由器节点传送事件(1035)。
图25是从上游的边界节点DR接收了减速指令时执行的处理。若母路由器PR接收减速指令(1041),则启动预先设定的定时器2(1042)。定时器2按预定的周期(例如1分钟)发生中断执行如后所述的处理。而且,若母路由器PR设置了定时器2,则启动预先设定的定时器1,按预定的周期(例如1分钟)执行减速处理(汇总传送)的监视。
图26是表示利用定时器2的中断而执行的汇总传送处理的一个例子的流程图。定时器2按每个预定的周期发生中断启动该处理(1051)。在步骤1052中,判断有无蓄积在存储器201上的事件,若事件被蓄积则生成汇总了多个事件(观测值等)的事件(1053),向下游的路由器节点发送汇总了多个事件的信息(1054)。
接着,图27是利用上述定时器2的中断周期地执行的监视处理。该处理由定时器1的中断启动(1061)。在图24的步骤1032中,判断对事件的数量进行计数的计数器的值是否大于限制传送速度VL(1062)。在此,计数器表示定时器1的每个周期(在此为1分钟)的接收事件数,作为每单位时间的数据传送量进行处理。然后,限制传送速度VL是作为每单位时间的事件传送量预先设定的母路由器PR中的值。若计数器的值大于限制传送速度VL,则为了继续减速处理而进入步骤1065设定汇总传送处理。然后,将计数器复位为0并结束处理(1066)。
另一方面,在上述步骤1062的计数器的值在限制传送速度VL以下的情况下,进入步骤1063,与用于解除减速处理的上述阈值VLa进行比较(1064)。若当前的数据传送量(计数器的值)小于阈值Vla则结束减速处理,所以解除汇总传送处理(1064),将计数器复位为0并结束处理。另一方面,若当前的数据传送量(计数器的值)在阈值VLa以上则继续减速处理,所以设定汇总传送处理(1065),将计数器复位为0并结束处理。
通过以上处理,在母路由器PR中,一接收减速处理就开始汇总传送处理,表示当前的数据传送量的计数器的值一变为小于预定的阈值VLa,就结束汇总传送处理并停止减速处理,恢复通常的动作(事件的传送)。
<从减速处理开始的恢复处理>
接着,将上述规则1、2、5、6的减速处理执行节点进行的恢复处理的一个例子示出在图28的流程图。图28示出减速处理执行节点在路由器节点2或网关3的情况的处理。
从开始减速处理起(1011),在路由器节点2中检测来自送出速度超过节点的流入速度(1012)。然后,在步骤1013中,对用于结束减速处理的阈值VLa与送出速度超过节点的流入速度vi进行比较,若流入速度vi小于阈值VLa,则判断为恢复到正常的状态。若流入速度vi大于等于阈值VLa,则送出速度过大的状态继续,所以恢复到步骤101反复上述处理。另一方面,若来自送出速度超过节点的流入速度vi小于阈值VLa,则停止减速处理(1014),恢复到通常的动作(1015)。而且,阈值VLa设定为小于限制传送速度VL的值,防止减速处理和通常动作的摆动发生。
而且,如规则1、2那样,减速处理执行节点为边界节点的情况下,该边界节点的传送速度变为小于限制传送速度VL的情况下,也可以停止减速处理。
而且,如规则3、4那样,减速处理执行节点为传感器节点1的情况下,由于不判断自节点发送的送出速度是否过大,所以该传感器节点1的母路由器PR(或边界节点DR)每隔预定的时间间隔(例如30分钟),暂时中断减速处理返回通常处理。然后,若通常动作的送出速度大于等于阈值VLa,则再度使传感器节点1的减速处理开始。而若返回通常动作时的送出速度小于阈值VLa,则就那样恢复到通常动作并结束减速处理也可以。
<数据格式>
以下,对本发明的传感器网络系统中使用的包的数据格式进行说明。
图29示出了包8的数据格式,包8由头81、载荷82和校验和83构成。头81包括:前置码811、表示载荷容量的大小812、保存发送目的地的ID(例如MAC地址)的发送目的地ID813、保存发送源的ID(例如MAC地址)的发送源ID814、保存表示包的种类的标识符的消息ID815、保存消息的种类的消息种类816、以及保存包8的序列号码的序列号码817。
在图30中示出了以单独的包发送一个观测值时的包8。在发送源ID814中保存着传感器节点1的ID,在发送源ID中保存着网关3的ID。然后,在消息ID815中保存着表示观测值的“OBSERVED”,在消息种类816中保存着表示事件的“EVT”。在载荷82中保存着观测值821和取得观测值的时刻822。
接着,在图31、图32中示出了上述汇总传送处理中使用的包8的数据格式。在汇总传送处理中包括两个汇总传送事件:如图31所示那样,每隔测定间隔将多个来自一个传感器节点1的观测值汇总的时间方向汇总传送事件;以及如图32所示那样,将多个传感器节点1的观测值汇总的空间方向汇总传送事件。
时间方向汇总传送事件的格式如图31所示。在发送源ID中保存着一个传感器节点1的ID,在消息ID815中保存着表示时间方向汇总传送事件的“GATFHERD-T”。
在载荷82中,保存着数据的反复数820、与反复数820相对应的多组节点ID821和时刻822。利用该时间方向汇总传送事件,能够以一次发送来发送一个传感器节点1的事件。
空间方向汇总传送事件的格式如图32所示。在发送源ID中保存着连接了多个传感器节点1的母路由器PR的ID,在消息ID815中保存着表示空间方向汇总传送事件的“GATFHERD-S”。
在载荷82中,保存着数据的反复数820、与反复数820相对应的多组观测值823、观测值821和时刻822。利用该空间方向汇总传送事件,能够以一次发送来发送多个传感器节点1的多个事件。
接着,在图33、图34中示出用于表示被保存在载荷82中的观测值或时刻所使用的可变字节长整数(MBI:Multi Byte Integer)。图33示出可变字节长整数的格式,在0比特中保存继续标记,在1~7比特中保存整数部。若继续标记为1,则意味着将1~7比特的整数部与接在其后的1字节(8位字节:octet)的数据的1~7比特的整数部结合。然后,如图34所示,继续标记为0的字节为止为一个数据。在图34中,示出了结合了3字节的可变字节长整数的例子,继续标记将0字节的第7比特作为最下位比特,结合了3字节的第1~7比特的值表示一个整数。
图35是表示数据的标记,以绝对值和相对值表示温度和时刻。相对值r仅记载着与某一基准值的差,从而可以缩短数据长度。然后通过与MBI组合,可以削减汇总传送事件的数据量。
图36表示十次发送保存了单独事件的包8的例子。在包8的载荷82中,由以绝对值保存的2字节的观测值821、4字节的时刻、10字节的头81、2字节的校验和(check sum)83总共18字节(8位字节:octet)构成一个数据。若发送十个该包8,则为180字节。
图37表示时间方向汇总传送事件的包8的例子。在载荷82中,作为基准的观测值Va821以绝对值保存2字节的数据,作为基准的时刻Ta822以绝对值保存4字节的数据,其后,与反复数820相对应的组数的观测值的绝对值Vr824和时刻的相对值Tr825分别以1字节进行保存。假设头81为10字节、ID为2字节、反复数820为1字节时,表示10组观测值和时刻的汇总传送事件为39字节,能以远小于十次发送图36所示的单独观测事件的数据量来发送同量的数据(事件),能削减每单位时间的数据传送量。
图38表示空间方向汇总传送事件的包8的例子。在载荷82中,作为基准的节点的ID814和作为基准的观测值Va821以绝对值保存2字节的数据,作为基准的时刻Ta822以绝对值保存4字节的数据,其后,与反复数820相对应的组数的、节点ID826以2字节保存,观测值的相对值Vr824和时刻的相对值Tr825分别以1字节进行保存。假设头81为10字节、ID813为2字节、反复数820为1字节时,表示10组观测值和时刻的汇总传送事件为59字节,能以远小于十次发送图36所示的单独观测事件的数据量来发送同量的数据(事件),可以削减每单位时间的数据传送量。
<实施方式2>
图39示出实施方式2,与上述实施方式1中从确定送出速度超过节点起确定减速节点或减速处理执行节点相对,在本实施方式2中,不确定送出速度超过节点地进行减速处理这点不同。其他构成与上述实施方式1相同。
图39示出应用实施方式2的传感器网络系统的减速处理的一个例子。传感器节点S1~S8、路由器节点R1~R8及网关GW的构成与上述实施方式1的图16相同。
图中的传感器节点S3、S5、S6是每单位时间的数据传送量变为过大的送出速度超过节点,路由器节点R7通过上述式(1),由于路由器节点R5、R6的流入速度之和为限制传送速度VL以上,而且,来自路由器节点R5的流入速度和来自路由器节点R6的流入速度分别小于限制传送速度VL,所以为边界节点。
在实施方式2中,边界节点DR不确定送出速度超过节点,而将上游的全部传感器节点1推定为减速节点及减速处理执行节点来指示抑制送出速度。在传送器节点1中,如上述图7所示,每隔预定的测定间隔(例如5分钟)按定时器的中断启动,结束观测值的测定及发送、以及指令的接收和执行后再转移到休眠状态。也就是说,如图40所示,经过预定的测定间隔T后,休眠状态的传感器节点S1启动,传感器取得观测值作为事件发送至母路由器PR(T1)。事件的发送结束后,传感器节点S1请求发往自节点的指令,若向母路由器PR有发往自节点的指令,则从母路由器PR取得该指令并执行(T2)。在发往自节点的指令变为没有之前反复进行该T2的处理后(T3),再转移至休眠状态。
在此,传感器节点1的每单位时间的数据传送量过大时,传感器节点1的测定间隔T比通常大幅地变短,例如,通常的测定间隔为5分钟时,送出速度超过节点的测定间隔变为10秒等。因此,传感器节点1发送的数据传送量变为过大。
在这样的送出速度超过节点中,如图40的T2所示的指令请求的间隔T2’-T2也随测定间隔T的缩短而变短。于是,在实施方式2中,送出速度超过节点发生后,边界节点DR对该边界节点DR的上游的母路由器PR发行针对所有传感器节点的减速指令。之后,由于测定间隔T非常短,所以送出速度超过节点对母路由器PR频繁地请求指令。因此,测定间隔T短的送出速度超过节点以高概率接收减速指令,执行该减速指令。
然后,若边界节点DR的每单位时间的数据传送量小于限制传送速度VL,则对上游的母路由器PR执行减速指令的削减。由于减速正常的传感器节点的测定间隔T是比送出速度超过节点长的周期,因此向母路由器PR请求指令时以高概率删去减速指令,所以接收减速指令的可能性变低,可以继续通常的动作。
在图39中说明以上的例子。在被判断为边界节点DR的路由器节点R7中,来自上游的路由器R5、R6的事件变为过大。此时,虽然传感器节点S3、S5、S6是满足上述式(5)的送出速度超过节点,但路由器节点R7不确定为送出速度超过节点。
路由器节点R7对作为向上游的路由器节点R5、R6输出事件的各传感器节点S1~S8的母路由器PR的路由器节点R1~R4,对所有的传感器节点S1~S8发行减速指令。
接收到减速指令的母路由器PR,等待传感器节点S1~S8请求指令。由于作为送出速度超过节点的传感器节点S3、S5、S6的测定间隔T极短,所以传感器节点S3从作为母路由器PR的路由器节点R2接收减速指令并执行,传感器节点S5、S6从作为母路由器PR的路由器节点R3接收减速指令并执行。其结果是边界节点DR的每单位时间的数据传送量为小于限制传送速度VL。由于传送速度变得小于限制传送速度VL,所以边界节点DR对上游的母路由器PR指示删去减速指令。在该时刻,由于发往作为图39的送出速度超过节点的传感器节点S3的减速指令和发送传感器节点S5、S6的减速指令已经接收,所以不存在于路由器节点R2、R3。因此,在母路由器PR之中的路由器节点R2中,删去发往传感器节点S4的减速指令,在路由器节点R1、R4中删去所有的减速指令。
之后,即使正常的传感器节点S1、S2、S4、S7、S8向母路由器PR请求指令,由于减速指令被删去,所以这些正常的传感器节点不实施减速。
因此,边界节点DR不确定送出速度超过节点,而仅使每单位时间的数据送出量变为过大的传感器节点1减速(送出速度的抑制),可以将该边界节点DR的每单位时间的数据传送量抑制为小于限制传送速度VL。
图41是表示在边界节点DR和母路由器PR及传感器节点1执行的处理的一个例子的流程图。
在作为边界节点DR的路由器节点2中,根据上述实施方式1的式(1),若至自节点的事件的流入速度在限制传送速度VL以上、且各输入小于限制传送速度VL,则判断为自节点是边界节点DR,开始减速处理(1101)。
在边界节点DR中,与上述实施方式1相同,根据上述式(2)及式(3)运算减速量VR和比例减速量vRi(1102、1103)。然后,边界节点DR向上游的所有传感器节点发送包括比例减速量vRi的减速指令(1104)。
图42示出了减速指令的包8的数据格式,包8与上述实施方式1的图29一样,由头81、载荷82和校验和83构成。头81包括:前置码811、表示载荷容量的大小812、保存发送目的地的ID(例如MAC地址)的发送目的地ID813、保存发送源的ID(例如MAC地址)的发送源ID814、保存表示包的种类的标识符的消息ID815、保存消息的种类的消息种类816、以及保存包8的序列号码的序列号码817。在发送目的地ID中保存着边界节点DR的上游的母路由器PR的ID,在发送源ID中保存着该边界节点DR的ID。然后,在消息ID815中保存着表示减速的“LIMIT”,在消息种类816中保存着表示指令的“CMD”。在载荷82中保存着比例减速量vRi
在图41中,在发行减速指令之后,边界节点DR监视流入速度vi的合计值∑vi,与上述实施方式1相同,该合计值∑vi变为小于预定的阈值VL时,判断流入速度vi为正常(1105)。也就是说,利用减速指令在上游的传感器节点判断减速(送出速度的抑制)结束。
接着,边界节点DR将删去减速指令的指令(减速删除指令)发送到上游的节点(1106)。由此,抑制在正常的传感器节点进行送出速度的抑制。
图43示出了减速删除指令的包8的数据格式,包8与上述图42一样,由头81、载荷82和校验和83构成。在发送目的地ID中保存着边界节点DR的上游的母路由器PR的ID,在发送源ID中保存着该边界节点DR的ID。然后,在消息ID815中保存表示减速的删除的“CANCEL”,在消息种类816中保存着表示指令的“CMD”。此时,没有载荷82。
在上述步骤1104中边界节点DR发行的减速指令,在上游的节点之间依次传送,向母路由器PR分配。例如,在如图39所示的传感器网络系统中,作为边界节点DR的路由器节点R7向路由器节点R5、R6发送减速指令。若路由器节点R5、R6将接收到的减速指令向上游的节点传送,而且若在自节点上连接有传感器节点1,则蓄积减速指令。
路由器节点R5、R6的上游的路由器节点R1~R4,由于在自节点的上游没有路由器节点2,所以蓄积减速指令。在作为传感器节点S1~S8的母路由器PR的路由器节点R1~R4中,执行图41的步骤1201~1206的处理。
首先,母路由器PR从下游的节点接收减速指令(1201),将该减速指令蓄积在图11所示的PR模块212的指令蓄积部223中。然后,母路由器PR的属下的传感器节点按预定的测定间隔启动,接收指令请求时(1203),将保存在指令蓄积部223中的减速指令向传感器节点发送(1204)。
在图44中示出了在母路由器PR中蓄积的减速指令的一个例子。在母路由器PR的指令蓄积部223中,根据从边界节点DR分配的减速指令来抽取作为限制值的比例减速量vRi。然后,对比例减速量vRi设置与母路由器PR的属下的传感器节点数相对应的指令标记。而且,指令标记与传感器节点的ID唯一地对应。然后,传感器节点接收减速指令时,设置与该传感器节点的ID相对应的标记,识别赋予了指令的传感器节点。
在图41中,母路由器PR从下游的节点接收减速删除指令时(1205),删去被保存在指令蓄积部223中的减速指令(1206)。因此,在接收到减速删除指令后,不对向母路由器PR请求了指令的传感器节点,发送减速指令。
接着,根据图41的流程图说明在传感器节点进行的处理的一个例子。传感器节点如上述实施方式1所述,利用以预定的测定间隔施加中断的定时器间歇地启动(1301、1302)。从传感器107取得观察值时,传感器节点将观测值作为事件向作为母路由器PR的路由器节点R2发送(1303)。事件的发送结束时,传感器节点向路由器节点R2请求发往该传感器节点的指令(1304)。然后,若在该时刻在路由器节点R2中蓄积着减速指令,则传感器节点接收减速指令(1305)。
接着,传感器节点确定减速处理的内容(1306)。减速处理的内容与上述实施方式1相同,是
a1:增大传感器节点1的测定间隔;
a2:观测信息的汇总传送;
a3:推定通信;
之一。而且,减速处理的内容确定可以根据比例减速量vRi的大小选择上述a1~a3之一,也可以进行预先设定的处理。
接着,传感器节点执行确定的减速处理并开始减速(1307),然后转移至休眠状态(1308)。该减速的开始,例如,若减速处理是上述a1则增大测定间隔并设置在定时器中,若是上述a2则设置汇总并传送的事件的数量。或者,设定为若减速处理是上述a3则比较观测值的前次值和当前值来求出变化率,在更新了变化率时,向作为母路由器PR的路由器节点R2发送观测值。
图45是上述图39所示的传感器系统中边界节点DR(路由器节点R7)发行减速指令时的时序图。
在图45中,路由器节点R7从上游的路由器节点S3接收大量的事件,在时刻T10,路由器节点R7检测到事件的流入速度vi的合计值∑vi超过限制传送速度VL、在传感器网络系统的传送速度上发生异常。然后,路由器节点R7判断自节点是边界节点DR时,在时刻T11,向作为上游的母路由器PR的路由器节点R1、路由器节点R2发送减速指令。
在作为母路由器PR的路由器节点R1、R2中,暂时蓄积从路由器节点R7接收到的减速指令,在传感器节点进行访问之前待机。在此,成为送出速度超过节点的路由器节点S3,以极短的测定周期Ta向路由器节点R2发送事件,请求指令。因此,在路由器节点R2刚蓄积了减速指令之后的时刻T12,传感器节点S3向路由器节点R2请求指令,取得减速指令。取得了减速指令的传感器节点S3,执行减速指令,如上所述实施预定的减速处理。减速处理的内容例如在测定间隔增大的情况下,将测定间隔扩大到图中的Tb,来降低该传感器节点S3发送的每单位时间的数据传送量(时刻T13)。
作为边界节点DR的路由器节点R7,在发行了减速指令后,监视事件的流入速度vi使合计值∑vi低于限制传送速度VL时,判断为传感器网络系统的传送速度恢复到正常状态(时刻T14)。由于传感器网络系统的传送速度恢复到正常,所以路由器节点R7在时刻T15向上游的母路由器PR发行减速删除指令,防止这以上的减速(送出速度的抑制)。
然后,正常的传感器节点S1每隔通常的测定间隔(例如5分钟)接入作为母路由器节点PR的路由器节点R1,在发送事件后请求指令(时刻T16)。此时,由于路由器节点R1用来自路由器节点R7的指令结束减速指令的删去,所以防止正常的传感器节点开始减速处理。
如上所述,根据实施方式2,不进行送出速度超过节点的确定等就可以实现每单位时间的数据送出量变得过大的传感器节点的减速。也就是说,可以不一律以满足上述式(5)还是不满足上述式(5)来确定抑制送出速度的传感器节点,而按照每单位时间的数据送出量为过大的顺序抑制送出速度。然后,由于送出速度不过大的传感器节点接受减速指令的概率低,所以可以尽可能以实时方式传送从该传感器节点发送的信息,同时可以防止传感器网络系统的通信线路的负载变得过大。例如,即使多个传感器节点的每单位时间的数据送出量基本相同的情况下,也能够以为了抑制传送速度而充分需要的传感器节点作为送出速度抑制的对象,可以尽可能传送来自传感器节点的信息。
<实施方式3>
图46、图47示出实施方式3,示出了具备多个上述实施方式1所示的网关3及传感器网络服务器4的传感器网络系统。在本实施方式3中,示出了有关在服务器间进行事件的传送,应用上述实施方式1所示的路由器节点间的减速处理的例子。
在网关3的上游,连接有上述实施方式1的图1所示的传感器节点1和路由器节点2及无线网络6构成的PAN(Personal Area Network)60,来自传感器节点1的事件传送到下游的网关3。
在各网关3的下游,经由有线网络7连接着收集从上游传送的事件的传感器网络服务器4。
在传感器网络服务器4的下游,经由有线网络7连接着利用传感器网络服务器4收集的事件的上位服务器41。而且,上位服务器41从多个传感器网络服务器4接收事件。在上位服务器41的下游,经由有线网络7连接着应用服务器42。应用服务器42接收来自上位服务器41的事件,向图未示出的下游的计算机传送事件。在上位服务器41、应用服务器42或传感器网络服务器4中,可以将对接收到的事件实施了加工的信息作为新的事件向下游的计算机发送。
从PAN60发送的来自传感器节点1的事件,从网关3收集到下游的传感器网络服务器4,还向上位服务器4及应用服务器42传送事件。
在此,上位服务器41及应用服务器42的构成如图47所示,是与传感器网络服务器4相同的构成。
图47是示出上位服务器4或应用服务器42的构成的框图。
在图47中,上位服务器41及应用服务器42起到在服务器间进行事件的传送的上位服务器节点的作用,包括保存信息的存储器501、进行运算处理的CPU503、进行数据的长期记录的外部存储装置502、进行通信的通信装置505、向服务器41、42内提供电力的AC适配器507、接受管理者等的操作的键盘508、表示信息的显示器509。在上位服务器41或应用服务器42启动时,在存储器501上写入记录在盘装置等构成的外部存储装置502中的程序,用CPU503执行从而进行预定的处理。
被读入到存储器501上的程序,参照或加工从上游的服务器接收的事件发送新的事件。
在如上所述的传感器网络系统的服务器节点中,与上述实施方式1的路由器节点2相同,从上游接收的来自各服务器节点的事件的流入速度之和超过限制传送速度VL时,可能在服务器间的通信上发生障碍。于是,对网关3的下游的传感器节点进行与上述实施方式1的路由器节点2及传感器节点1相同的处理,利用上述实施方式1的式(1),将处于传送速度超过发生的边界的服务器节点设定为边界服务器节点。而且,与上述实施方式1的路由器节点2相比较,服务器节点可以更多地设定CPU的处理能力或存储器的搭载量,所以也可以将限制传送速度VL设定为按照服务器节点的性能增大的限制传送速度VL’。
然后,使用上述实施方式1的式(5),将送出速度过大的传感器节点或传送速度过大的中继节点确定为送出速度超过节点。而且,通过中继节点传送来自传感器节点的事件时赋予自己的ID,边界服务器节点可以将中继节点确定为送出速度超过节点。而且,如上述实施方式1的图15所示那样,边界服务器节点可以将作为减速对象的服务器节点确定为减速服务器节点,将执行减速处理的服务器节点确定为减速处理执行节点,执行减速处理。
边界服务器节点对下游的服务器节点发送表示事件的传送量变为过大、开始减速处理的警报事件,而且,在接收到警报事件的服务器节点中,还向下游对服务器节点(或用户终端)发送警报事件。
例如,在传感器网络服务器4从多个网关3接收到大量的事件的情况下,在传感器网络服务器4实施减速处理,向下游的上位服务器41发送警报事件。由此,抑制检测出传送速度超过的服务器节点至下游的服务器节点的事件超过限制传送速度。而且,下游的服务器节点通过接受警报事件,可以识别异常发生的通信线路。而且,作为在服务器节点实施的减速处理,可以进行上述实施方式1的(3)减速处理的内容中所示的b1、a2。
再者,作为服务器节点的减速处理,可以进行如下的处理。
c1:削减向下游节点传送的事件,将削减的事件全部保存至外部存储装置505。然后,由于与路由器节点2或网关3相比,服务器节点在处理能力上有余裕,所以根据接收到的事件分析异常的原因。
c2:延迟发送在上述c1中向外部存储装置505保存的事件。
而且,也可以在执行减速处理的服务器节点或边界服务器节点中,分析接收到的全部的事件来确定实施过滤的事件。
如上所述,在实施方式3中,即使在由有线网络7连接的服务器节点之间,通过传送速度超过的检测和执行减速处理,可以抑制传感器网络系统的服务器间的通信上发生障碍。
<变化例1>
在上述实施方式1中,虽然图12的步骤1008中应用的减速处理的内容,使用了上述(3)减速处理的内容所示出的a1~a3或b1之中预先设定的处理内容,但也可以作为边界节点DR的路由器节点或网关3、或者作为减速处理执行节点的路由器节点2或传感器节点1根据预定的规则选择a1~a3或b1中的某一个处理内容。
而且,边界节点DR也可以确定减速处理的内容之中的由传感器节点执行的减速处理、由路由器节点2执行的减速处理的任一个。
<变化例2>
在上述实施方式3中,边界服务器节点对下游的服务器节点发送警报事件,但在上述实施方式1的边界节点中,也可以对下游的路由器节点2或网关3发送警报事件。由此,边界节点的下游的路由器节点2或网关3可以识别异常发生的通信线路。
产业上的使用可能性
如上所述,在本发明中,可以防止传感器网络系统上的线路上每单位时间的数据送出量变为过大的同时,不完全废弃地尽可能实时发送从传感器节点发送的信息,所以可以应用于管理健康状态的传感器网络系统或管理建筑物的环境的传感器网络系统等。

Claims (23)

1.一种传感器网络系统,具备送出取得的信息作为事件的传感器节点、以及接收上述事件并传送至服务器计算机侧的第一中继节点,其特征在于,上述第一中继节点具备:
限制传送速度判断部,判断上述事件的传送速度是否超过预先设定的限制传送速度;
送出速度超过节点确定部,当由上述限制传送速度判断部判断为上述传送速度超过上述限制传送速度时,确定来自被连接在上述第一中继节点上的传感器节点的事件的送出速度满足预定条件的传感器节点作为送出速度超过节点;
减速节点选择部,从上述送出速度超过节点或除上述送出速度超过节点以外的传感器节点的某一方中,选择抑制送出速度的传感器节点作为减速节点;
减速处理执行节点选择部,选择上述减速节点或连接在上述减速节点上的某一个中继节点作为减速处理执行节点;以及
减速开始部,向上述减速处理执行节点指示执行预定处理。
2.如权利要求1所记载的传感器网络系统,其特征在于,
上述减速节点选择部选择上述送出速度超过节点作为上述减速节点;
上述减速处理执行节点选择部选择上述第一中继节点作为上述减速处理执行节点。
3.如权利要求1所记载的传感器网络系统,其特征在于,
上述减速节点选择部选择除上述送出速度超过节点以外的传感器节点作为上述减速节点;
上述减速处理执行节点选择部选择上述第一中继节点作为上述减速处理执行节点。
4.如权利要求1所记载的传感器网络系统,其特征在于,
上述减速节点选择部选择上述送出速度超过节点作为上述减速节点;
上述减速处理执行节点选择部选择上述送出速度超过节点作为减速处理执行节点。
5.如权利要求1所记载的传感器网络系统,其特征在于,
上述减速节点选择部选择除上述送出速度超过节点以外的传感器节点作为上述减速节点;
上述减速处理执行节点选择部选择除上述送出速度超过节点以外的传感器节点作为上述减速处理执行节点。
6.如权利要求1所记载的传感器网络系统,其特征在于,
上述减速节点选择部选择上述送出速度超过节点作为上述减速节点;
上述减速处理执行节点选择部选择在比上述第一中继节点还靠近传感器节点侧对上述减速节点的事件进行中继的中继节点,作为减速处理执行节点。
7.如权利要求1所记载的传感器网络系统,其特征在于,
上述减速节点选择部选择上述送出速度超过节点作为减速节点;
上述减速处理执行节点选择部选择直属于上述送出速度超过节点的中继节点作为减速处理执行节点。
8.如权利要求1至7任一项所记载的传感器网络系统,其特征在于,当由上述限制传送速度判断部判断为上述传送速度超过上述限制传送速度时,直属于上述第一中继节点的传感器节点的送出速度及直属于上述第一中继节点的中继节点的传送速度小于上述限制传送速度的情况下,以上述第一中继节点为边界节点。
9.如权利要求1至7任一项所记载的传感器网络系统,其特征在于,上述减速处理执行节点
具有蓄积上述事件的事件蓄积部;
若上述事件蓄积部中蓄积的事件变为预先设定的数量,则将这些事件汇总并发送。
10.如权利要求8所记载的传感器网络系统,其特征在于,上述减速处理执行节点
具有蓄积上述事件的事件蓄积部;
若上述事件蓄积部中蓄积的事件变为预先设定的数量,则将这些事件汇总并发送。
11.如权利要求8所记载的传感器网络系统,其特征在于,上述第一中继节点在由上述限制传送速度判断部判断为上述传送速度超过上述限制传送速度后,上述第一中继节点向上述服务器计算机侧传送的事件的传送速度变为小于上述限制传送速度时,向直属于上述传感器节点的中继节点发送减速解除的指示。
12.如权利要求9所记载的传感器网络系统,其特征在于,上述第一中继节点在由上述限制传送速度判断部判断为上述传送速度超过上述限制传送速度后,上述第一中继节点向上述服务器计算机侧传送的事件的传送速度变为小于上述限制传送速度时,向直属于上述传感器节点的中继节点发送减速解除的指示。
13.如权利要求10所记载的传感器网络系统,其特征在于,上述第一中继节点在由上述限制传送速度判断部判断为上述传送速度超过上述限制传送速度后,上述第一中继节点向上述服务器计算机侧传送的事件的传送速度变为小于上述限制传送速度时,向直属于上述传感器节点的中继节点发送减速解除的指示。
14.一种传感器网络系统,具备送出取得的信息作为事件的传感器节点、以及接收上述事件并传送至服务器计算机侧的第一中继节点,其特征在于,
上述第一中继节点具备:
限制传送速度判断部,判断上述事件的传送速度是否超过预先设定的限制传送速度;以及
减速指示部,当由上述限制传送速度判断部判断为上述传送速度超过上述限制传送速度时,向直属于与上述第一中继节点连接的传感器节点的中继节点发送减速指示;
上述传感器节点具备:
通信处理部,进行与上述直属的中继节点的通信;以及
减速处理执行部,上述通信处理部接收了上述减速指示时,对上述事件进行预定处理而抑制该事件的送出速度;
当由上述限制传送速度判断部判断为上述传送速度超过上述限制传送速度时,直属于上述第一中继节点的传感器节点的送出速度及直属于上述第一中继节点的中继节点的传送速度小于上述限制传送速度的情况下,以上述第一中继节点为作为减速处理的主体的边界节点。
15.如权利要求14所记载的传感器网络系统,其特征在于,上述第一中继节点在由上述限制传送速度判断部判断为上述传送速度超过上述限制传送速度后,上述第一中继节点向上述服务器计算机侧传送的事件的传送速度变为小于上述限制传送速度时,向直属于上述传感器节点的中继节点发送减速解除的指示。
16.一种传感器网络系统,具备传送从传感器节点接收到的事件的中继节点、以及接收上述传送的事件并发送至服务器计算机的服务器节点,其特征在于,上述服务器节点具备:
限制传送速度判断部,判断该服务器节点传送至上述服务器计算机的事件的传送速度是否超过预先设定的限制传送速度;
送出速度超过节点确定部,当由上述限制传送速度判断部判断为上述传送速度超过上述限制传送速度时,确定来自被连接在该服务器节点上的中继节点的事件的传送速度满足预定条件的中继节点作为送出速度超过节点;
减速节点选择部,从上述送出速度超过节点或除上述送出速度超过节点以外的中继节点之中,选择抑制传送速度的中继节点作为减速节点;
减速处理执行节点选择部,选择上述减速节点或连接在上述减速节点上的某一个服务器节点作为减速处理执行节点;以及
减速开始部,向上述减速处理执行节点指示执行预定处理。
17.一种传感器网络的数据处理方法,其特征在于,
判断将传感器节点取得的信息作为事件从第一中继节点传送至服务器计算机侧的传送速度是否超过预先设定的限制传送速度;
当判断为上述传送速度超过上述限制传送速度时,确定来自被连接在上述第一中继节点上的传感器节点的事件的送出速度满足预定条件的传感器节点作为送出速度超过节点;
从上述送出速度超过节点或除上述送出速度超过节点以外的传感器节点的某一方中,选择抑制送出速度的传感器节点作为减速节点;
选择上述减速节点或连接在上述减速节点上的某一个中继节点作为减速处理执行节点;以及
向上述减速处理执行节点指示执行预定处理。
18.如权利要求17所记载的传感器网络的数据处理方法,其特征在于,
选择上述送出速度超过节点作为上述减速节点;
选择上述第一中继节点作为上述减速处理执行节点。
19.如权利要求16所记载的传感器网络的数据处理方法,其特征在于,
选择除上述送出速度超过节点以外的传感器节点作为上述减速节点;
选择上述第一中继节点作为上述减速处理执行节点。
20.如权利要求17至19任一项所记载的传感器网络的数据处理方法,其特征在于,
当判断为上述传送速度超过上述限制传送速度时,直属于上述第一中继节点的传感器节点的送出速度及直属于上述第一中继节点的中继节点的传送速度小于上述限制传送速度的情况下,以上述第一中继节点为边界节点。
21.如权利要求20所记载的传感器网络的数据处理方法,其特征在于,
在判断为上述传送速度超过上述限制传送速度后,上述第一中继节点向上述服务器计算机侧传送的事件的传送速度变为小于上述限制传送速度时,向直属于上述传送器节点的中继节点发送减速解除的指示。
22.一种传感器网络的数据处理方法,其特征在于,
判断将传感器节点取得的信息作为事件从第一中继节点传送至服务器计算机侧的传送速度是否超过预先设定的限制传送速度;
当判断为上述传送速度超过上述限制传送速度时,向直属于与上述第一中继节点连接的传感器节点的中继节点发送减速指示;
上述传感器节点从上述直属的中继节点接收到上述减速指示时,对上述事件进行预定的处理来抑制该事件的送出速度;
当判断为上述传送速度超过上述限制传送速度时,直属于上述第一中继节点的传感器节点的送出速度及直属于上述第一中继节点的中继节点的传送速度小于上述限制传送速度的情况下,以上述第一中继节点为作为减速处理的主体的边界节点。
23.如权利要求22所记载的传感器网络的数据处理方法,其特征在于,
在判断为上述传送速度超过上述限制传送速度后,上述第一中继节点向上述服务器计算机侧传送的事件的传送速度变为小于上述限制传送速度时,向直属于上述传送器节点的中继节点发送减速解除的指示。
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