JP2012195786A - センサデータ送信方法およびセンサノード - Google Patents
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Abstract
【解決手段】他のノードから検知Messageを受信して検知状態に遷移すると、検知状態時検知メッセージ送信抑制部604が、自ノード内のセンサデータの値が閾値を超えて検知すべき状態になっても、その検知を抑制し、検知Messageをサーバに送信しなくなる。また、第2の検知状態時データ送信部609は、他のノードから受信したセンサデータに、自ノード内のセンサ202で測定されメモリ203に記録されているセンサデータを付加して、隣接ノードに伝搬させる。これらにより、ネットワーク内の輻輳が回避される。
【選択図】図6
Description
まず、パケット到達率に影響を与えずに、トラヒック量を低減する従来技術が知られている。受信部は、送信元の無線装置から報知された信号であって、無線装置の位置を示すパケット信号が含まれた信号を受信する。中継処理部は、受信部によって無線装置から報知された信号を受信してから、距離検出部によって検出された距離に比例して設定された遅延時間が経過した後に、中継処理を実行する。中継処理部は、遅延時間が経過する前に、受信部によって受信したパケット信号と同一のパケット信号が受信された場合、遅延時間が経過した後の中継処理を停止するものである(例えば特許文献1)。
図1は、アドホックネットワークの構成例を示す図である。
アドホックネットワーク103は、図中#1から#12までの番号が付されたノード101と、基幹中継102(GW:Gate Way)とから構成される。
各ノード101においてまず、隣接ノードと接続をする例えば有線のリンクが確立した後(図3のステップS1)、自ノード内のセンサにてデータの測定を開始する(図3のステップS2)。
ある時刻でセンサデータの値が閾値を超えて検知した状態になると(ステップS3の判定値が1)、ノード101は、検知を通知するための検知Message をサーバに向けて送信し、検知タイマとデータ記録タイマをスタートさせる。これらのタイマでは、スタート時にそれぞれ個別の所定値に初期設定され、順次値が減ってゆく。このとき、検知Message は、隣接ノード、その隣接ノードのさらに隣接ノードというように、各ノード101を次々にホップして、アドホックネットワーク103内を伝搬してゆき、基幹中継102からサーバ104に伝達される。
ステップS7にて検知タイマの値が0になったと判定されたら(図3のステップS7の判定値が0)、センサデータの記録および送信処理を終了し(ステップS7→S8)、ステップS2のデータの測定開始の処理に戻る。
以上の動作において、例えば図4のノード#2、#3、#4、#5は、それぞれ独立して検知を行っている。この場合に、それぞれの検知タイミングが近かったり、ルーティングの隣接関係によっては、図4の301で示されるタイミングが近接する可能性が生じる。より具体的には、図2のアドホックネットワーク103の構成例において、例えば図5の破線矢印として示されるように、それぞれのノード101から検知Message やそれに続くセンサデータが送信された場合を考える。このような場合、基幹中継102と接続しているノード101(図5ではノード#1)の接続ポート(図2のRF部204または有線コネクタ部205)に、全ノード101のデータが集中してしまうことになり、データの遅延やパケットロスを生じる可能性が高くなる。
第1の検知状態開始部602は、測定したセンサデータの値が所定の条件を満たすことを検知したときに、他のノードから検知メッセージを受信した状態でない場合には、検知時刻を、メモリ203またはMPU201(図2)の内部のレジスタ等に保持する。また、第1の検知状態開始部602は、検知の通知と検知時刻を含む検知メッセージを生成した後、サーバ104(図1)に向け、図6の送信側PHY204s(図2のPHY204の一部)を介して、隣接ノードにブロードキャスト(同報)して送信する。さらに、第1の検知状態開始部602は、タイマ207を制御して、所定時間の計時を開始する。ここで、「測定したセンサデータの値が所定の条件を満たす」とは例えば、センサ202において、或る程度以上大きな値が観測され、センサデータの値が所定の閾値を超えた場合をいう。また、「他のノードから検知メッセージを受信した状態でない場合」とは、より具体的には、検知状態ではない通常状態であることをいう。そして、上記所定時間の計時開始により、自ノードの状態が、通常状態から検知状態に遷移する。
通常状態は、センサ202(図2)からのセンサデータの読出しおよびメモリ203への記録のみを行っている状態であり、サーバ104(図1)への通知を必要としない状態である。通常状態では、ノード101は、図7のイベントE1に示されるように、センサ202からセンサデータが読み出された場合に、メモリ203へのセンサデータの記録のみを実行する。この制御を実行するのが、図6のセンサデータ記録部601である。
図7のイベントE3として示されるように、検知時刻を保持していない通常状態において、他のノード101から検知Message を受信すると、図6の第2の検知状態開始部606は、受信した検知Message に含まれる検知時刻を保持する。この受信動作は、図6の受信側PHY204r(図2のPHY204の一部)を介して実行される。検知時刻は、メモリ203(図2)またはMPU201(図2)の内部のレジスタ等に保持される。また、第2の検知状態開始部606は、受信した検知Message を受信元のノード101以外の隣接にブロードキャスト送信して伝搬させる。この送信処理は、図6の送信側PHY204s(図2のPHY204の一部)を介して実行される。そして、第2の検知状態開始部606は、タイマ207を制御して所定時間の計時を開始することにより、図7のイベントE3に示されるように、通常状態から検知状態に遷移する。つまり、他のノード101の検知により、そのノード101からの検知Message のブロードキャストを受信した他のノード101も、検知状態に遷移する。
まず、ネットワーク内の各ノードのリンクは確立されている状態である。図8では、ノード#Cが最初に検知したとし、ネットワーク内の全ノードに検知Message をブロードキャストで送信する。
ノード#Eで受信した検知Message は、サーバ宛ではなく、ネットワーク内の他ノードへ検知Message を通知するために、伝播される。
図9において、各ノードは検知すると、それぞれ独立して、検知Message をサーバ宛に送信する(図9のS9)。
この結果、一般的な手法では、それぞれの検知タイミングが近かったりルーティングの隣接関係によっては、基幹中継と接続しているノード(図5の例ではノード#1)の接続ポートに、全ノードのデータが集中してしまうことになり得る。この結果、輻輳の発生の可能性が高まってしまう。
ノード#A、#B、#C、#D、#Eはそれぞれ検知状態(検知保護期間)であり、ノード#Eを末端のノードとする。アドホックネットワークの構成情報をサーバが持っているので、末端ノードを判別することが可能である。
データ取得依頼Message を受信したノード#Eのセンサデータは、ノード#D⇒ノード#C⇒ノード#B⇒ノード#Aとホップして伝搬される(図10のS2)。このとき、ノード#Eの持つセンサデータに途中のノードのセンサデータを追加していき、サーバにてこれらのセンサデータ群を取得する。ネットワーク内で検知状態(検知保護期間)にあるノードのセンサデータはすべて取得可能であるが、1つの検知Message でネットワーク内の全ノードのデータが取得できるわけではない。このため、ルーティングによってはデータが取得されないノードもある。しかし、一つ一つのノードにデータ取得依頼Message を送信するよりは格段にパケット数を抑制ことができる。また、データの取得ルートが被った場合はノードで判断し、データを付与しないように動作することができる。
センサ202(図2、図6)にてセンサデータの測定および記録を開始する(図12のステップS2)。この処理は、図6のセンサデータ記録部601の機能に対応する。
測定したデータが閾値を超えて検知した場合、検知Message を受信している状態かどうかを判定する(図12のステップS3の判定値が1→ステップS4)。この処理は、図6の第1の検知状態開始部602の機能の一部である。ここでは、検知Message の受信でセットされ検知状態(検知保護期間)の終了でリセットされるような内部レジスタを設けて判定してもよいし、検知保護期間タイマの値が0でない場合に検知Message を受信している状態と判定するような処理であってもよい。
以上のようにして、本実施形態による図6の機能に対応する処理が実現される。
図14は、本実施形態のケース1の動作例のシーケンスを示す図である。
図14は、ノード#1・#2・#3・#4・#5に着目し、ノードが検知したときのシーケンス図である。
ノード#3が検知をし、ブロードキャストでネットワーク内の全ノード101に検知Message を通知する(図14のS1)。これは、図12のステップS6による。
データ取得依頼Message に応答してノード#5からセンサデータが送信される。この処理は、図12のステップS8→S9による。ノード#5から送信され伝播されてゆくセンサデータには、そのセンサデータを受信した途中のノード101で記録されているセンサデータが追加されていく(図14のS4)。
ルーティングの関係でノード#2のデータは取得されない(ノード#2を伝播するルートの場合に取得される)(図14のS6)。
図1のアドホックネットワーク103において、センサ202(図2)を搭載したあるノード101が検知した場合を考える。
図15は、ノード#1・#2・#3・#4・#5に着目し、ノードが検知したときのシーケンス図である。
最初に検知したノード#3は、検知したことを知らせるため、ブロードキャストでネットワーク内の全ノードに検知Message を通知する(図15のS1)。これは、図12のステップS6による。
検知したノード#2は、ブロードキャストでネットワーク内の全ノードに検知Message を通知する。ノード#2からノード#3(検知済)への検知Message はノード#3における検知時刻と比較され、ノード#3の検知時刻の方が早いため、破棄され、ルーティングしない(図15のS3)。これは、図13のステップS4→S5による。
データ取得依頼Message を受信したノード#5のデータは、ノード#5→#4→#3→#1とホップして伝搬する。この処理は、図12のステップS8→S9による。このとき、ノード#5の持つデータに途中のノード(#4、#3、#1)のデータを追加していき、サーバ104にセンサデータを通知する(図15のS6)。
データを取得する際、検知していないノード#1のデータも取得できるようになっている(図15のS7)。
図1のアドホックネットワーク103において、センサ202(図2)を搭載したあるノード101が検知した場合を考える。
図16は、アドホックネットワーク103内の全ノード101が同時に検知状態になったとし、ノード#1・#2・#3・#8・#10・#11に着目したシーケンス図である。
データ取得依頼Message を受信したノード#11は、ルーティング方法に従い、各ノードをホップして伝播する(図16のS3)。
図1のアドホックネットワーク103において、センサ202を搭載したあるノード101が検知した場合を考える。
図17は、最初にノード#2・#3・#11が同時に検知し、ノード#1・#10・#11が2番目に検知したとし、ノード#1・#2・#3・#8・#10・#11に着目したシーケンス図である。
最初に検知したノード#2・#8・#11からの検知Message は、各ノード101の持っている検知時刻と同じため、検知Message (図17の△印)は破棄される(図17のS1)。
ノード#2・#3から検知Message を受信するノード#1では、受信した時刻が遅いほうの検知Message が破棄される(図17のS3)。
102 基幹中継102(GW:Gate Way)
103 アドホックネットワーク
104 サーバ
105 ネットワーク網
201 MPU(Micro Processing Unit)
202 センサ
203 メモリ
204 PHY
205 RF部
206 有線コネクタ部
207 タイマ
208 バッテリ
601 センサデータ記録部
602 第1の検知状態開始部
603 検知状態終了部
604 検知状態時検知メッセージ送信抑制部
605 第1の検知状態時データ送信部
606 第2の検知状態開始部
607 検知状態時検知メッセージ転送部
608 検知状態時検知メッセージ破棄部
609 第2の検知状態時データ送信部
Claims (6)
- ノードにおいて、前記ノード内のセンサにてセンサデータを測定して順次記録し、
前記ノードにおいて、前記測定したセンサデータの値が所定の条件を満たすことを検知したときに、他のノードから検知メッセージを受信した状態でない場合には、前記検知時刻を保持し、前記検知の通知と前記検知時刻を含む検知メッセージを、隣接するノードに順次同報して送信すると共に、所定時間の計時を開始し、
前記ノードにおいて、前記検知メッセージを受信した状態である場合には、前記検知メッセージは送信せず、
前記ノードにおいて、前記所定時間内に前記サーバからデータ取得依頼メッセージを受信した場合に、前記サーバに前記測定し記録しているセンサデータを送信し、
前記ノードにおいて、前記所定時間の終了時に前記検知メッセージを受信した状態を解除する、
ことを特徴とするセンサデータ送信方法。 - ノードにおいて、他のノードからの検知メッセージの受信時に、検知時刻を保持していない場合には、前記受信した検知メッセージに含まれる検知時刻を保持すると共に、前記受信した検知メッセージを前記他のノード以外の隣接するノードに同報して送信して伝搬させると共に、所定時間の計時を開始し、
前記ノードにおいて、前記検知メッセージの受信時に、前記検知時刻を保持している場合であって、前記受信した検知メッセージに含まれる検知時刻が前記保持している検知時刻よりも前のものである場合には、前記保持している検知時刻を前記受信した検知メッセージに含まれる検知時刻で置き換えて更新し、前記受信した検知メッセージを前記他のノード以外の隣接するノードに同報して送信し伝搬させ、
前記ノードにおいて、前記検知メッセージの受信時に、前記検知時刻を保持している場合であって、前記受信した検知メッセージに含まれる検知時刻が前記保持している検知時刻以降のものである場合には、前記受信した検知メッセージを破棄する、
ことを特徴とするセンサデータ送信方法。 - 前記ノードにおいて、前記所定時間内に前記他のノードからセンサデータを受信した場合に、前記他のノードから受信したセンサデータに前記ノード内のセンサで測定し記録しているセンサデータを付加して前記他のノード以外の隣接するノードに送信して伝搬させる、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のセンサデータ送信方法。 - ノード内のセンサにてセンサデータを測定して順次記録するセンサデータ記録部と、
測定したセンサデータの値が所定の条件を満たすことを検知したときに、他のノードから検知メッセージを受信した状態でない場合には、前記検知時刻を保持し、前記検知の通知と前記検知時刻を含む検知メッセージを、隣接するノードに順次同報して送信すると共に、所定時間の計時を開始する第1の検知状態開始部と、
前記ノードにおいて、前記検知メッセージを受信した状態である場合には、前記検知メッセージは送信しない検知状態時検知メッセージ送信抑制部と、
前記ノードにおいて、前記所定時間内に前記サーバからデータ取得依頼メッセージを受信した場合に、前記サーバに前記測定し記録しているセンサデータを送信する第1の検知状態時データ送信部と、
前記ノードにおいて、前記所定時間の終了時に前記検知メッセージを受信した状態を解除する検知状態終了部と、
を有することを特徴とするセンサノード。 - ノードにおいて、他のノードからの検知メッセージの受信時に、検知時刻を保持していない場合には、前記受信した検知メッセージに含まれる検知時刻を保持すると共に、前記受信した検知メッセージを前記他のノード以外の隣接するノードに同報して送信して伝搬させると共に、所定時間の計時を開始する第2の検知状態開始部と、
前記ノードにおいて、前記検知メッセージの受信時に、前記検知時刻を保持している場合であって、前記受信した検知メッセージに含まれる検知時刻が前記保持している検知時刻よりも前のものである場合には、前記保持している検知時刻を前記受信した検知メッセージに含まれる検知時刻で置き換えて更新し、前記受信した検知メッセージを前記他のノード以外の隣接するノードに同報して送信して伝搬させる検知状態時検知メッセージ転送部と、
前記ノードにおいて、前記検知メッセージの受信時に、前記検知時刻を保持している場合であって、前記受信した検知メッセージに含まれる検知時刻が前記保持している検知時刻以降のものである場合には、前記受信した検知メッセージを破棄する検知状態時検知メッセージ破棄部と、
ことを特徴とするセンサノード。 - 前記ノードにおいて、前記所定時間内に前記他のノードからセンサデータを受信した場合に、前記他のノードから受信したセンサデータに前記ノード内のセンサで測定し記録しているセンサデータを付加して前記他のノード以外の隣接するノードに送信して伝搬させる第2の検知状態時データ送信部をさらに含む、
ことを特徴とする請求項4または5に記載のセンサノード。
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