JP2014207634A - 無線センサノード装置 - Google Patents

Abstract

【課題】要求メッセージまたはその応答の消失を効率よく回復して信頼性向上を図ること。【解決手段】ひとつ以上の特定の他の無線センサノード装置を要求先とする、センシング結果を送出すべき旨の要求メッセージを無線中継し、センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象になり得るとしてあらかじめ指定された他の無線センサノード装置に与えられている識別子を、監視対象装置識別子として記憶保持し、要求メッセージにある要求先の無線センサノード装置のうちから、監視対象装置識別子を有する無線センサノード装置を、注目ノード装置として抽出し、注目ノード装置が要求メッセージに反応してなされるセンシング結果送出動作を、注目ノード装置が発する無線信号を傍受することにより検知し、注目ノード装置でセンシング結果送出動作がなされないことに基づいて、要求メッセージを注目ノード装置に無線送出する。【選択図】図１

Description

本発明は、多数個が無線でネットワークを構成するように離間して配置され個々にセンシング動作を行う無線センサノード装置に係り、特に、信頼性向上に適する無線センサノード装置に関する。

無線センサノード装置がネットワーク化された無線センサネットワークは、インテリジェント農業、緊急時反応システム、スマート家屋など、多方面に応用が期待される。ユーザが要求メッセージをネットワークに送り込むと、ネットワークがセンシングデータを集める。ノード装置間の要求メッセージの伝達信頼性は高いと仮定できる場合もあるが（非特許文献１、２）、実際に仮に要求メッセージがノード装置で消失する場合は、センシングデータの収集に支障が生じる。無線センサネットワークは、要求メッセージの伝達効率を考慮して、ノード装置間で伝達確認を行うシステムを採用しない場合が多いからである。

このため、信頼性とともに伝達効率の向上を目的として多数の公知技術がある（非特許文献３、４、５）。例えば、要求メッセージの冗長性を抑制すれば、その要求メッセージの衝突を抑えることができるなどである。

C.Intanagonwiwat, R.Govindan, D.Estrin, J.Heidemann, and F.Silva, "Directed diffusion for wireless sensor networking", ACM/IEEE Trans. on Networking, vol.11, pp.2-16, Feb. 2002. K.Akkaya and M.Younis, "A Survey on Routing Protocols for Wireless Sensor Networks", Elsevier Ad Hoc Network Journal, vol.3, pp.325-349, 2005. J.Lipman, H.Liu, I.Stojmenovic, "Broadcasting in ad hoc networks", Guide to Wireless Ad Hoc Networks Springer-Verlag, London, 2009 chapter 6, pp.121-150. S.Chakraborty, S.Chakrabory, S.Nandi, and S.Karmakar, "A Reliable and Total Order Tree Based Broadcast in Wireless Sensor Network", Proc. of the 2nd International Conference on Computer and Communication Technology (ICCCT 2011), pp.618-623, Sep. 2011. F.Ingelrest, D.Simplot-Ryl, H.Guo, and Stojmenovic, "Broadcasting in ad hoc and sensor networks", The Handbook of Computer Networks, 3 Volume Set, Wiley, Volume II, Chapter 127, December 2007.

本発明は、多数個が無線でネットワークを構成するように離間して配置され個々にセンシング動作を行う無線センサノード装置において、要求メッセージの消失またはその応答の消失を効率よく回復して信頼性向上が可能な無線センサノード装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様である無線センサノード装置は、ひとつ以上の特定の他の無線センサノード装置を要求先とする、センシング結果を送出すべき旨の要求メッセージを無線中継する手段と、センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象になり得るとしてあらかじめ指定された他の無線センサノード装置に与えられている識別子を、監視対象装置識別子として記憶保持する手段と、前記要求メッセージにある要求先の無線センサノード装置のうちから、前記監視対象装置識別子を有する無線センサノード装置を、注目ノード装置として抽出する手段と、前記注目ノード装置が前記要求メッセージに反応してなされるセンシング結果送出動作を、前記注目ノード装置が発する無線信号を傍受することにより検知する手段と、前記注目ノード装置で前記センシング結果送出動作がなされないことに基づいて、前記要求メッセージを前記注目ノード装置に無線送出する手段とを具備する。

この無線センサノード装置では、センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象になり得るとしてあらかじめ指定された他の無線センサノード装置に与えられている識別子を、監視対象装置識別子として記憶保持できる。そして、要求メッセージを無線中継する際には、要求メッセージにある要求先の無線センサノード装置のうちから、監視対象装置識別子を有する無線センサノード装置を、注目ノード装置として抽出する。さらに、注目ノード装置が要求メッセージに反応してなされるセンシング結果送出動作を、注目ノード装置が発する無線信号を傍受することにより検知できる。その結果、注目ノード装置でセンシング結果送出動作がなされないことに基づき、要求メッセージを注目ノード装置に無線送出するようにする。

これによれば、要求メッセージにある要求先のうちの監視対象装置識別子を有するノード装置の動作が監視され、動作がされない場合は、そのノード装置に要求メッセージが再度送られることになる。すなわち、何らかの原因でそのノード装置の動作が不良である場合を修復する動作が行われる。したがって、要求メッセージの消失またはその応答の消失を効率よく回復して信頼性向上を図ることができる。

また、別の態様である無線センサノード装置は、無線で接続され得る複数の他の無線センサノード装置に対して、自装置を、センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象にすることを可能とするように勧誘する勧誘メッセージを無線送出する手段と、前記勧誘メッセージの送出先である前記複数の他の無線センサノード装置から、前記勧誘メッセージの内容を受け入れ可能である旨の応答メッセージを無線受信する手段と、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のうちの一部である選択的な無線センサノード装置に対して、自装置を前記監視対象にすることを可能するように要請する要請メッセージを無線送出する手段とを具備する。

この無線センサノード装置によれば、自装置を、センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象にすることを可能とするように、他の無線センサノード装置を設定することができる。すなわち、何らかの原因で自装置の動作が不良である場合を回復するための修復動作が、他の無線センサノード装置によって行われ得る（一態様である無線センサノード装置での説明を参照）。したがって、要求メッセージの消失またはその応答の消失を効率よく回復して信頼性向上を図ることができる。

本発明によれば、多数個が無線でネットワークを構成するように離間して配置され個々にセンシング動作を行う無線センサノード装置において、要求メッセージの消失またはその応答の消失を効率よく回復して信頼性向上が可能になる。

一実施形態である無線センサノード装置の構成を示す機能ブロック図。 図１に示した無線センサノード装置を離間して複数配置してネットワーク化した態様を模式的に示す説明図。 図２に示したネットワークにおいて行われるセンシング結果の収集状態を模式的に例示する説明図。 図１中に示したシンクノード装置１００から発せられる要求メッセージをその形式として例示する説明図。 図１中に示した監視対象装置識別子記憶保持部１３が保持する情報をその形式として例示する説明図。 図１中に示した注目ノード装置抽出部１４により抽出される情報をその形式として例示する説明図。 図２に示したネットワークにおいて無線センサノード装置１０Ｃが発し得るセンシング結果の情報をその形式として例示する説明図。 図２に示したネットワークにおいて無線センサノード装置１が発し得る再要求メッセージをその形式として例示する説明図。 図１に示した無線センサノード装置についてその内部状態の変化を説明する状態遷移図。 図１中に示した監視対象装置識別子取得指定部１７についてその構成を例示する機能ブロック図。 図１に示した無線センサノード装置に設けられ得る監視役装置選定機能を実現するための構成を例示する機能ブロック図。 図１０および図１１に示した機能ブロックによる動作を時系列に示す説明図。

本発明の実施態様として、前記注目ノード装置が抽出された時からランダムに選択された時間の経過後、前記注目ノード装置で前記センシング結果送出動作がなされていないことに基づいて、前記要求メッセージを前記注目ノード装置に無線送出する手段をさらに具備する、とすることができる。

このようにすれば、要求メッセージの無線送出が、注目ノード装置において衝突する確率を顕著に抑制することができる。注目ノード装置を監視しているノード装置は一般に複数あり、それらは注目ノード装置の監視について基本的に同じ機能を有しているためである。要求メッセージの無線送出は衝突しない方がより効率的な修復動作になる。ランダムに選択された時間が経過する前にセンシング結果送出動作が検出できれば（つまり別のノード装置により要求メッセージが無線送出され、修復が完了した場合は）、このノード装置から要求メッセージは再度、無線送出されないことになる。

また、実施態様として、前記監視対象装置識別子を記憶保持するための第１の手段として、無線で接続され得る他の無線センサノード装置から該無線センサノード装置を前記監視対象とし得るように勧誘するメッセージである勧誘メッセージを無線受信する手段と、前記監視対象装置識別子を記憶保持するための第２の手段として、前記勧誘メッセージの発信元である前記他の無線センサノード装置に対して、前記勧誘メッセージを受け入れ可能である旨の応答メッセージを無線送出する手段と、前記監視対象装置識別子を記憶保持するための第３の手段として、前記応答メッセージの送信先である前記他の無線センサノード装置から、前記応答メッセージを受け入れる旨のメッセージである要請メッセージを無線受信する手段と、前記監視対象装置識別子を記憶保持するための第４の手段として、前記要請メッセージの発信元である前記他の無線センサノード装置に与えられている識別子を前記監視対象装置識別子として取得することにより、該無線センサノード装置を前記監視対象になり得るとしてあらかじめ指定する手段とをさらに具備する、とすることができる。

これは、監視対象装置識別子を記憶保持するための一例としての構成である。この仕組みでは、無線で接続され得る他の無線センサノード装置からその無線センサノード装置を監視対象とし得るように勧誘するメッセージである勧誘メッセージを無線受信する。そして、勧誘メッセージの発信元に対して、勧誘メッセージを受け入れ可能である旨の応答メッセージを無線応答し、さらに、応答メッセージの送信先から、応答メッセージを受け入れる旨のメッセージである要請メッセージを無線受信する。これらのやり取りの際、要請メッセージの発信元に与えられている識別子を得てこれを監視対象装置識別子とし、これにより、この発信元の無線センサノード装置が監視対象になり得るものとしてあらかじめ指定する。この仕組みによれば、監視対象装置識別子の記憶保持の動作があらかじめ容易に完了する。

また、実施態様として、前記選択的な無線センサノード装置が、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のうちから無作為に選択された無線センサノード装置である、とすることができる。

これは、応答メッセージを寄越す無線センサノード装置が一般には多数に上ることに鑑みて、自装置の監視役となるノード装置数を適当な数に限定しようとするものである。応答メッセージを寄越す無線センサノード装置は、無線で直接に（１ホップで）接続できる装置（＝隣接装置）であり、ネットワークの適用例にもよるが、その数は数十以上にもなる場合がある。自装置の監視役となるノード装置は、要求メッセージの再送出により自装置の動作が不良である場合を修復する動作を行う。したがって、その衝突を抑制して効率的に動作させるため、このような構成が優る場合がある。

また、実施態様として、前記応答メッセージを無線受信するに際して、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のそれぞれから、該無線センサノード装置における前記勧誘メッセージの無線信号強度を示す情報を無線受信する手段をさらに具備し、前記選択的な無線センサノード装置が、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のうちから、前記無線信号強度が強いものから優先的に選択された無線センサノード装置である、とすることができる。

この態様も、応答メッセージを寄越す無線センサノード装置が一般には多数に上ることに鑑みて、自装置の監視役となるノード装置数を適当な数に限定しようとするものである。ここでは、選択基準として、勧誘メッセージを強い無線信号強度で受けたノード装置から優先的に選択する。このように選択すれば、このノード装置が要求メッセージの再送出を無線受信できる信頼性が向上し、より確実性の高い、要求メッセージまたはその応答の消失回復が期待できる。

また、実施態様として、前記応答メッセージを無線受信するに際して、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のそれぞれから、該無線センサノード装置のセンシング対象の属性を示す情報を無線受信する手段をさらに具備し、前記選択的な無線センサノード装置が、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のうちから、前記属性が自装置がもつセンシング対象の属性と近いものから優先的に選択された無線センサノード装置である、とすることができる。

この態様も、応答メッセージを寄越す無線センサノード装置が一般には多数に上ることに鑑みて、自装置の監視役となるノード装置数を適当な数に限定しようとするものである。ここでは、選択基準として、センシング対象の属性が自装置がもつセンシング対象の属性と近いノード装置から優先的に選択する。このように選択すれば、センシング対象の大きく異なるノード装置は、修復動作に関与することがほぼなくなるので、その資源を本来のセンシング動作に集中させることができる。これによりネットワーク全体として効率的な動作になることが期待できる。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態である無線センサノード装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この無線センサノード装置１は、送受部１１、センシング機能部１２、監視対象装置識別子記憶保持部１３、注目ノード装置抽出部１４、センシング結果送出動作検知部１５、遅延部１６、監視対象装置識別子取得指定部１７をその内部に有している。

送受部１１は、無線信号の送受を行う機能部であり、より具体的に、要求メッセージ受信部１１ａ、センシング結果送出部１１ｂ、無線中継部１１ｃ、再要求メッセージ送出部１１ｄをその内部に備えている。図１は、機能ブロック図を示しているが、以下でこの無線センサノード装置１自体の動作、または図１中の構成のそれぞれについて動作を説明する場合に、適宜図２から図９を参照する。

図１中に示した機能ブロックのうち、送受部１１（ただし再要求メッセージ送出部１１ｄを除く）およびセンシング機能部１２は、元来の無線センサノード装置としての機能を果たすための機能ブロックである。まず、この点を以下説明する。

この無線センサノード装置１は、図２に示すように、２次元または３次元の空間内に離間して複数配置されネットワーク化されて使用される。図２において、符号１、１Ａ〜１Ｃ、１ａ〜１ｕはそれぞれ、同じ内部構成を有するノード装置である。ただし以下では、図２中における符号１が図１に示したノード装置１であるとして説明を行う。ここで、ユーザがシンクノード装置１００から要求メッセージをネットワークに送り込むと、ネットワークがセンシングデータを集める。より具体的に、要求メッセージは、例えば図４に示すように、少なくとも、「要求先の無線センサノード装置の識別子」および「そのセンシング対象の属性（例えば温度、湿度、照度など）」の情報を備えている。

シンクノード装置１００が要求メッセージを発すると、各ノード装置は、１ホップずつリレー（中継）して他の各ノード装置に要求メッセージを伝える。１ホップとは、直接に無線で接続可能な距離にあるノード装置どうし（隣接のノード装置間）の接続を意味する。すなわち、このような１ホップを多数回縦続できるネットワークであるため、シンクノード装置１００はどのノード装置にも要求メッセージを送ることができる。図２中のノード装置１が仮に図４に示す要求メッセージを受け取った場合、自装置が要求先になっていないことが、「要求先の無線センサノード装置の識別子」から分かる。

この場合、ノード装置１は、無線中継部１１ｃを機能させ、受け取った要求メッセージを自装置から改めて無線発信する（つまり中継する）。ノード装置１が受け取った要求メッセージが仮に自身に宛てられている場合は、その要求メッセージに従ってセンシング結果の無線送出を行う。すなわち、要求メッセージを要求メッセージ受信部１１ａで受けて、センシング機能部１２によるセンシング結果をセンシング結果送出部１１ｂにより無線送出する。なお、センシング結果送出を要する場合、要求メッセージが他のノード装置にも宛てられている場合を考慮して中継動作を行う（無線中継部１１ｃによる）ことも考えられる。

図４に示すような要求メッセージがシンクノード装置１００から発せられた場合、その要求メッセージがノード装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃのそれぞれに到達することより、それらのノード装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、センシング結果の送出動作を無線で行う。センシング結果は、各ノード装置により、１ホップずつリレー（中継）して最終的にシンクノード装置１００に集められる（図３を参照）。各ノード装置でのこのリレー動作も、無線中継部１１ｃが担う。

このような無線センサノード装置１等がネットワーク化された無線センサネットワークは、一般に、インテリジェント農業、緊急時反応システム、スマート家屋など、多方面に応用が期待されている。上記のようにユーザが要求メッセージをネットワークに送り込むと、ネットワークがセンシングデータを集める。ここで、仮に要求メッセージが要求先のノード装置（ここではノード装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）で消失した場合は、センシングデータの収集に支障が生じる。このような消失は、一般に、ノード装置間で伝達確認（アクナレジメント）を行うシステムを採用していないためである。なお、要求メッセージに対する応答であるセンシングデータが要求先で消失した場合も同様にデータ収集に支障が出る。

要求メッセージの伝達効率という点では、要求メッセージの無線中継のルートが結果としてあまり多岐に渡らず、各ノード装置においてほどよく要求メッセージの衝突を抑えるように中継動作を行うことも重要である。この点は、センシング結果の無線中継についても同じである。例えば、ある無線ノード装置において、一度中継した情報は、再び同じ情報を受信してもその際には中継しないなどの仕組みの採用である。伝達効率の向上を図る点については、公知の技術を用いることができるので、ここでは詳細を省略する。

図１（図２中）に示したノード装置１は、要求メッセージが要求先のノード装置（この場合、例えばノード装置１Ｃ）で消失した場合またはその応答がそのノード装置で消失した場合に備えて、これを回復させる機能を有している。ここでノード装置１Ｃが回復の対象となっているのは、図２に示すように、ノード装置１とノード装置１Ｃとが互いに１ホップの関係（つまり隣接のノード装置）にあり、かつ、あらかじめノード装置１Ｃが自装置を監視対象とするようにノード装置１に要請している（この点は後述する）ためである。

このような、ノード装置がその監視役となるノード装置を有している点は、ネットワーク内のすべてのノード装置について同様である。ひとつのノード装置には一般に複数の監視役となるノード装置が存在している。例えば、図２においては、ノード装置１Ｃの監視役となるノード装置は、ノード装置１ｐ、１ｌ、１（それぞれ＊で示してある）の３つであるとして考える。

以上を踏まえ、以下では、要求メッセージまたはその応答の消失の回復機能について説明する。この回復機能は、図１中に示した機能ブロックのうち、送受部１１（ただし再要求メッセージ送出部１１ｄを除く）およびセンシング機能部１２を除く機能ブロックによって実現されている。

監視対象装置識別子記憶保持部１３は、センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象になり得るとしてあらかじめ指定された他の無線センサノード装置に与えられている識別子を、監視対象装置識別子として記憶保持している（図５を参照）。この場合、例えば、図５中のＩＤ２は、ノード装置１Ｃの識別子である。記憶保持された情報は、注目ノード装置抽出部１４により必要に応じて参照される。

注目ノード装置抽出部１４は、送受部１１から渡された要求メッセージにある要求先の無線センサノード装置のうちから、監視対象装置識別子を有する無線センサノード装置を、注目ノード装置として抽出する。この例では、要求メッセージが図４に示すものであり、監視対象装置識別子が図５に示すものであることから、注目ノード装置は識別子ＩＤ２を有するノード装置ということになる（図６を参照）。注目ノード装置の識別子および要求メッセージはセンシング結果送出動作検知部１５に渡される。また、抽出がされると、抽出が完了した旨の信号である抽出完了信号が注目ノード装置抽出部１４から遅延部１６に送られる。

センシング結果送出動作検知部１５は、注目ノード装置抽出部１４から渡された注目ノード装置の識別子および要求メッセージを参照し、注目ノード装置が要求メッセージに反応してなされるセンシング結果送出動作を、注目ノード装置が発する無線信号を傍受することにより検知する。このような傍受が可能なのは、このノード装置１と注目ノード装置（この場合はノード装置１Ｃ）とが１ホップの関係のためである。なお、センシング結果送出動作検知部１５において、注目ノード装置抽出部１４から渡される、注目ノード装置の識別子および要求メッセージの到着時点と、注目ノード装置が発する無線信号の到着時点とは、一般には、前後する場合があり得る。

ノード装置１Ｃが正常に動作していれば、センシング結果の送出動作により、ノード装置１（そのセンシング結果送出動作検知部１５）は、図７に示すようなセンシング結果を傍受することができる。一方、ノード装置１Ｃが正常に動作していなければ（すなわち、ノード装置１Ｃにおいて要求メッセージの消失またはその応答の消失が発生した場合）、このようなセンシング結果送出動作は検知されない。検知がされない間はその旨がセンシング結果送出動作検知部１５から遅延部１６に伝えられ、検知がされるとその旨がセンシング結果送出動作検知部１５から遅延部１６に伝えられる。

遅延部１６は、注目ノード装置抽出部１４から送られた抽出完了信号をトリガとして送られた時点からある時間遅延して、再要求メッセージ送出部１１ｄに対して指令を出力する。この指令出力は、センシング結果送出動作検知部１５からの、センシング結果送出動作が検知されていない旨の情報が持続している場合を条件とする。センシング結果送出動作が検知された旨の情報に切り替わっている場合は、この指令は出力されない。すなわち、抽出完了信号が指令準備のトリガであり、センシング結果送出動作が検知された旨の情報は指令準備の破棄を意味する。

再要求メッセージ送出部１１ｄは、遅延部１６から送られた指令である再要求送出指令に基づいて、その対応する要求メッセージを無線送信する（図８を参照）。説明が前後するが、このように遅延部１６を設けている理由は、再要求メッセージを送出することによる効率を考慮しているためである。遅延時間については、あらかじめ定められた時間範囲（例えばゼロから一定の時間経過後まで）からその都度ランダムに選択された時間として設定することができる。

このようにすれば、再要求メッセージの無線送出が、注目ノード装置（この場合ノード装置１Ｃ）において衝突する確率を顕著に抑制することができる。注目ノード装置を監視しているノード装置は複数あり（この場合ノード装置１ｐ、１ｌ、１）、それらは注目ノード装置の監視について基本的に同じ機能を有しているためである。再要求メッセージの無線送出は衝突しない方がより効率的な修復動作になる。ランダムに選択された時間が経過する前にセンシング結果送出動作が検出できれば（つまり別のノード装置により再要求メッセージが無線送出され、修復が完了した場合は）、このノード装置から再要求メッセージが無線送出されないようになっている。

監視対象装置識別子取得指定部１７は、監視対象装置識別子記憶保持部１３に記憶保持させるための識別子を取得し指定するものである。その指定の結果は、記憶保持部１３に渡され、記憶保持部１３で記憶保持される。この取得指定部１７の具体例については、後述する（図１０）。

以上説明のように、この無線センサノード装置１では、センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象になり得るとしてあらかじめ指定された他の無線センサノード装置に与えられている識別子を、監視対象装置識別子として記憶保持できる。そして、要求メッセージを無線中継する際には、要求メッセージにある要求先の無線センサノード装置のうちから、監視対象装置識別子を有する無線センサノード装置を、注目ノード装置として抽出する。さらに、注目ノード装置が要求メッセージに反応してなされるセンシング結果送出動作を、注目ノード装置が発する無線信号を傍受することにより検知できる。その結果、注目ノード装置でセンシング結果送出動作がなされないことに基づき、再要求メッセージを注目ノード装置に無線送出するようにする。

これによれば、要求メッセージにある要求先のうちの監視対象装置識別子を有するノード装置の動作が監視され、動作がされない場合は、そのノード装置に要求メッセージが再度送られることになる。すなわち、何らかの原因でそのノード装置の動作が不良である場合を修復する動作が行われる。したがって、要求メッセージの消失またはその応答の消失を効率よく回復して信頼性向上を図ることができる。

以上の説明を補足するに、図９は、図１に示した無線センサノード装置１についてその内部状態の変化を説明する状態遷移図である。すでに説明した点からこの図の理解は容易と考えられるが、別視点の意味から図９を説明する。

ノード装置１は、通常は「通常モード」にある。この状態は、注目ノード装置抽出部１４において注目ノード装置が抽出されない間、維持される。注目ノード装置抽出部１４において注目ノード装置が抽出されると、「通常モード」から「注視モード」に状態遷移する。この遷移は、注目ノード装置抽出部１４から抽出完了信号が遅延部１６に送られた時点以降に相当する。

「注視モード」において、注目ノード装置が反応した（反応している）場合は、「注視モード」から「通常モード」に状態が戻る。なお、「反応」とは、センシング結果送出動作のことであり、ここでは単純な言葉で表現している。注目ノード装置が反応している場合は、「通常モード」から「注視モード」に状態遷移しても、一瞬で「通常モード」に戻る場合もあり得る。「通常モード」への戻りは、遅延部１６における指令準備の破棄に相当している。

「注視モード」において、注目ノード装置が反応しない（反応していない）場合は、「注視モード」から「修復モード」に状態遷移する。これは、遅延部１６から再要求メッセージ送出部１１ｄに再要求送出指令が送られた以降に相当する。「修復モード」においては、すでに説明したように、再要求メッセージが送出される。

「修復モード」は、注目ノード装置の反応が検知できるまで維持される。ただし、「修復モード」では、注目ノード装置が反応しないことに応じて、必ずしも再要求メッセージを繰り返し送出する仕様には限定はしない。この点については、要求メッセージまたはその応答の消失の回復という観点から、効果的であれば繰り返すようにしてもよい。

「修復モード」において注目ノード装置の反応が検知できた場合、または、「修復モード」にある滞留時間が時間切れの場合は、「修復モード」から「通常モード」に状態遷移する。再要求メッセージを繰り返し送出する仕様が採用されている場合で、注目ノード装置の反応が検知できたときには、その検知の旨を、センシング結果送出動作検知部１５から遅延部１６をスルーして再要求メッセージ送出部１１ｄに伝えることができる。「修復モード」から「通常モード」への状態遷移の条件として、時間切れの場合を十分条件として加えているのは、各監視役のノード装置による回復動作によっても、そのノード装置が重篤に故障しているなど修復されない場合もあり得るためである。

次に、図１０を参照して、図１中に示した監視対象装置識別子取得指定部１７についてその構成例を説明する。図１０に示すように、この取得指定部１７は、勧誘メッセージ受信部１７１、応答メッセージ送出部１７２、要請メッセージ受信部１７３、監視対象装置指定部１７４、確認メッセージ送出部１７５をその内部に備えている。

勧誘メッセージ受信部１７１は、無線で接続され得る（つまり１ホップの関係にある）他の無線センサノード装置から、その無線センサノード装置を監視対象とし得るように勧誘するメッセージである勧誘メッセージｍＡを無線受信する。受信された勧誘メッセージｍＡは、応答メッセージ送出部１７２に伝えられる。応答メッセージ送出部１７２は、勧誘メッセージｍＡの発信元である他の無線センサノード装置に対して、勧誘メッセージｍＡを受け入れ可能である旨の応答メッセージｍＢを無線送出する。応答メッセージｍＢを無線送出した旨は応答メッセージ送出部１７２から要請メッセージ受信部１７３に伝えられる。

要請メッセージ受信部１７３は、応答メッセージｍＢの送信先である他の無線センサノード装置から、応答メッセージｍＢを受け入れる旨のメッセージである要請メッセージｍＣを無線受信する。このとき同時に、要請メッセージｍＣの発信元であるノード装置の装置識別子を取得する。ただし、この装置識別子の取得は、実質的には、勧誘メッセージｍＡを無線受信した時点で行っておくことも可能である。そして、取得された識別子は、要請メッセージ受信部１７３から監視対象装置指定部１７４に伝えられ、この指定部１７４において、その識別子を有する無線センサノード装置が、監視対象になり得るとしてあらかじめ指定される。その指定の結果は、指定部１７４から監視対象装置識別子記憶保持部１３（図１で既説明）に渡され、この記憶保持部１３で記憶保持される。

なお、監視対象装置指定部１７４による指定の旨は、確認メッセージ送出部１７５に伝えられる。これにより、確認メッセージ送出部１７５は、要請メッセージｍＣの発信元であるノード装置に対して確認メッセージｍＤを送出する。この確認メッセージｍＤは、要請メッセージｍＣの単なる伝達確認なので省略することもできる。省略する場合は、送出部１７５は不要である。

以上説明のように、この取得指定部１７によれば、無線で接続され得る他の無線センサノード装置からその無線センサノード装置を監視対象とし得るように勧誘するメッセージである勧誘メッセージｍＡを無線受信する。そして、勧誘メッセージｍＡの発信元に対して、勧誘メッセージｍＡを受け入れ可能である旨の応答メッセージｍＢを無線応答し、さらに、応答メッセージｍＢの送信先から、応答メッセージｍＢを受け入れる旨のメッセージである要請メッセージｍＣを無線受信する。

これらのやり取りの際、要請メッセージｍＣの発信元に与えられている識別子を得てこれを監視対象装置識別子とし、これにより、その発信元の無線センサノード装置が監視対象になり得るものとしてあらかじめ指定する。この仕組みによれば、監視対象装置識別子の記憶保持の動作があらかじめ容易に完了する。

次に、図１１は、図１に示した無線センサノード装置１に設けられ得る監視役装置選定機能を実現するための構成を例示する機能ブロック図である。換言すると、図１１は、図１０に示した取得指定部１７に対応する構成として各ノード装置に設けられる機能ブロックを示している。図１を参照する説明においては、そのノード装置が監視役となる場合を主に説明したが、各ノード装置は、当然ながら、逆に、自装置を監視対象とし得るように勧誘し要請する機能を持ち得る。そのためには図１１に示すような構成が必要になる。

図１１に示すように、この構成は、勧誘メッセージ送出部５１、応答メッセージ受信部５２、監視役装置選定部５３、要請メッセージ送出部５４、確認メッセージ受信部５５を有している。図１１中に示した各メッセージｍＡ、ｍＢ、ｍＣ、ｍＤについては、図１０中に示したものに対応している。

勧誘メッセージ送出部５１は、無線で接続され得る（つまり１ホップの関係にある）複数の他の無線センサノード装置に対して、自装置を、センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象にすることを可能とするように勧誘する勧誘メッセージｍＡを無線送出する。この無線送出の旨は、送出部５１から応答メッセージ受信部５２に伝えられる。

応答メッセージ受信部５２は、勧誘メッセージｍＡの送出先である複数の他の無線センサノード装置から、勧誘メッセージｍＡの内容を受け入れ可能である旨の応答メッセージｍＢを無線受信する。応答メッセージｍＢには、発信元のノード装置に関する情報（識別子、センシング対象の属性などのほか、場合により勧誘メッセージｍＡを受けた無線信号強度を示す情報）も含まれているので、その情報は、応答メッセージ受信部５２から監視役装置選定部５３に伝えられる。

監視役装置選定部５３は、応答メッセージｍＢを寄越した複数の他の無線センサノード装置のうちから、自装置を監視対象にすることを可能するように要請するノード装置を選定する。この選定の具体例や基準については後述する。選定された結果は、監視役装置先生部５３から要請メッセージ送出部５４に伝えられる。

監視役となるノード装置の選定は、応答メッセージｍＢを寄越す無線センサノード装置が一般には多数に上ることに鑑みて、その装置数を適当な数に限定するものである。応答メッセージｍＢを寄越す無線センサノード装置は、無線で直接に（１ホップで）接続できる装置（＝隣接装置）であり、ネットワークの適用例にもよるが、その数は数十以上にもなる場合がある。自装置の監視役となるノード装置は、要求メッセージの再送出により自装置の動作が不良である場合を修復する動作を行う。したがって、その衝突を抑制して効率的に動作させるため、このような構成が優る場合がある。

要請メッセージ送出部５４は、選定された無線センサノード装置に対して、自装置を前記監視対象にすることを可能するように要請する要請メッセージｍＣを無線送出する。要請メッセージを送出した旨は、要請メッセージ送出部５４から確認メッセージ受信部５５に伝えられる。そして、要請メッセージｍＣの送出先からは、要請メッセージｍＣを受け入れる旨の確認メッセージｍＤが送られてくるので、これを無線受信する。この確認メッセージｍＤは、要請メッセージｍＣの単なる伝達確認なので省略される場合もあり得る。省略される場合は、受信部５５は不要である。また、要請メッセージｍＣは、選定された無線センサノード装置に送られるところ、選定されなかったノード装置には、逆に不採用になった旨のメッセージを送るようにしてもよい。

図１１に示すような構成によれば、自装置を、センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象にすることを可能とするように、他の無線センサノード装置を設定することができる。したがって、何らかの原因で自装置の動作が不良である場合を回復するための修復動作が、他の無線センサノード装置によって行われ得る。これにより、要求メッセージの消失またはその応答の消失を効率よく回復して信頼性向上を図ることができる。

監視役装置選定部５３が行うノード装置の選定について、以下補足する。ひとつの選定方法としては、応答メッセージｍＢを寄越した複数の他の無線センサノード装置のうちから無作為に選択する方法が挙げられる。このようにするだけでも、要求メッセージの再送出の衝突を抑制する効果は顕著であり、効率のよい信頼性向上を図ることができる。

また、別の選定例として、応答メッセージｍＢを無線受信するに際して、応答メッセージｍＢを寄越した複数の他の無線センサノード装置のそれぞれから、これらの無線センサノード装置における勧誘メッセージｍＡの無線信号強度を示す情報を無線受信するようにし、選定は、応答メッセージｍＢを寄越した複数の他の無線センサノード装置のうちから、無線信号強度が強いものから優先的に行うようにする。

すなわち、選択基準として、勧誘メッセージｍＡを強い無線信号強度で受けたノード装置から優先的に選択するという観点を採用する。このように選択すれば、このノード装置が要求メッセージの再送出を無線受信できる信頼性が向上し、より確実性の高い、要求メッセージまたはその応答の消失回復が期待できる。

また、さらに別の選定例として、応答メッセージｍＢを無線受信するに際して、応答メッセージｍＢを寄越した複数の他の無線センサノード装置のそれぞれから、これらの無線センサノード装置のセンシング対象の属性を示す情報を無線受信し、選定は、応答メッセージｍＢを寄越した複数の他の無線センサノード装置のうちから、属性が自装置がもつセンシング対象の属性と近いものから優先的に行うようにする。

すなわち、選択基準として、センシング対象の属性が自装置がもつセンシング対象の属性と近いノード装置から優先的に選択するという観点を採用する。このように選択すれば、センシング対象の大きく異なるノード装置は、修復動作に関与することがほぼなくなるので、その資源を本来のセンシング動作に集中させることができる。これによりネットワーク全体として効率的な動作になることが期待できる。

なお、以上の説明にかかわらず、当然ながら、各ノード装置はそのすべての隣接のノード装置をそれぞれ監視役装置とすることも可能である。その場合には、図１０、図１１に示したような構成は不要、または相当に簡略化することができる。

次に、図１２は、図１０および図１１に示した機能ブロックによる動作を時系列に示す説明図である。図１２では、図２中に示したノード装置１と、ノード装置１Ｃ（１ｍ、１ｔ、１ｑ）との関係として図示している。各メッセージｍＡ、ｍＢ、ｍＣ、ｍＤについては、図１０、図１１中に示したものと同一である。図１２の理解は、図１０、図１１での説明された点から容易である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｌ，１ｍ，１ｎ，１ｏ，１ｐ，１ｑ，１ｒ，１ｓ，１ｔ，１ｕ…無線センサノード装置、１１…送受部、１１ａ…要求メッセージ受信部、１１ｂ…センシング結果送出部、１１ｃ…無線中継部、１１ｄ…再要求メッセージ送出部、１２…センシング機能部、１３…監視対象装置識別子記憶保持部、１４…注目ノード装置抽出部、１５…センシング結果送出動作検知部、１６…遅延部、１７…監視対象装置識別子取得指定部、５１…勧誘メッセージ送出部、５２…応答メッセージ受信部、５３…監視役装置選定部、５４…要請メッセージ送出部、５５…確認メッセージ受信部、１００…シンクノード装置、１７１…勧誘メッセージ受信部、１７２…応答メッセージ送出部、１７３…要請メッセージ受信部、１７４…監視対象装置指定部、１７５…確認メッセージ送出部。

Claims (7)

1. ひとつ以上の特定の他の無線センサノード装置を要求先とする、センシング結果を送出すべき旨の要求メッセージを無線中継する手段と、
   センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象になり得るとしてあらかじめ指定された他の無線センサノード装置に与えられている識別子を、監視対象装置識別子として記憶保持する手段と、
   前記要求メッセージにある要求先の無線センサノード装置のうちから、前記監視対象装置識別子を有する無線センサノード装置を、注目ノード装置として抽出する手段と、
   前記注目ノード装置が前記要求メッセージに反応してなされるセンシング結果送出動作を、前記注目ノード装置が発する無線信号を傍受することにより検知する手段と、
   前記注目ノード装置で前記センシング結果送出動作がなされないことに基づいて、前記要求メッセージを前記注目ノード装置に無線送出する手段と
   を具備する無線センサノード装置。
2. 前記注目ノード装置が抽出された時からランダムに選択された時間の経過後、前記注目ノード装置で前記センシング結果送出動作がなされていないことに基づいて、前記要求メッセージを前記注目ノード装置に無線送出する手段をさらに具備する請求項１記載の無線センサノード装置。
3. 前記監視対象装置識別子を記憶保持するための第１の手段として、無線で接続され得る他の無線センサノード装置から該無線センサノード装置を前記監視対象とし得るように勧誘するメッセージである勧誘メッセージを無線受信する手段と、
   前記監視対象装置識別子を記憶保持するための第２の手段として、前記勧誘メッセージの発信元である前記他の無線センサノード装置に対して、前記勧誘メッセージを受け入れ可能である旨の応答メッセージを無線送出する手段と、
   前記監視対象装置識別子を記憶保持するための第３の手段として、前記応答メッセージの送信先である前記他の無線センサノード装置から、前記応答メッセージを受け入れる旨のメッセージである要請メッセージを無線受信する手段と、
   前記監視対象装置識別子を記憶保持するための第４の手段として、前記要請メッセージの発信元である前記他の無線センサノード装置に与えられている識別子を前記監視対象装置識別子として取得することにより、該無線センサノード装置を前記監視対象になり得るとしてあらかじめ指定する手段と
   をさらに具備する請求項１記載の無線センサノード装置。
4. 無線で接続され得る複数の他の無線センサノード装置に対して、自装置を、センシング結果送出動作を監視事象とする監視対象にすることを可能とするように勧誘する勧誘メッセージを無線送出する手段と、
   前記勧誘メッセージの送出先である前記複数の他の無線センサノード装置から、前記勧誘メッセージの内容を受け入れ可能である旨の応答メッセージを無線受信する手段と、
   前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のうちの一部である選択的な無線センサノード装置に対して、自装置を前記監視対象にすることを可能するように要請する要請メッセージを無線送出する手段と
   を具備する無線センサノード装置。
5. 前記選択的な無線センサノード装置が、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のうちから無作為に選択された無線センサノード装置である請求項４記載の無線センサノード装置。
6. 前記応答メッセージを無線受信するに際して、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のそれぞれから、該無線センサノード装置における前記勧誘メッセージの無線信号強度を示す情報を無線受信する手段をさらに具備し、
   前記選択的な無線センサノード装置が、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のうちから、前記無線信号強度が強いものから優先的に選択された無線センサノード装置である
   請求項４記載の無線センサノード装置。
7. 前記応答メッセージを無線受信するに際して、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のそれぞれから、該無線センサノード装置のセンシング対象の属性を示す情報を無線受信する手段をさらに具備し、
   前記選択的な無線センサノード装置が、前記応答メッセージを寄越した前記複数の他の無線センサノード装置のうちから、前記属性が自装置がもつセンシング対象の属性と近いものから優先的に選択された無線センサノード装置である
   請求項４記載の無線センサノード装置。

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