JP2015216581A - Transfer node, sensor node, and sensor network system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce power consumption in a battery-driven node.SOLUTION: A transfer node includes: a wireless communication device for performing wireless communication with a sensor node including a sensor for observing an observation target; a calculation unit including a processor and a memory; and a battery for supplying power to the wireless communication device and the calculation unit. The processor executes: setting processing that sets reception timing for observation data to be received using a slot by which the observation data is received from the sensor node on the basis of the slot and a reception interval until the observation data is received from the sensor node, and transmits a transmission interval which is the same time interval as the reception interval to the sensor node; stop processing of stopping supplying power from the battery to the wireless communication device and the calculation unit, in the case that the setting is completed; and reception awaiting processing of supplying power from the battery to the wireless communication device and the calculation unit every time the reception timing comes after the setting, and awaiting, by slot time, reception of observation data from the sensor node.

Description

本発明は、無線通信を介して観測データを送信するセンサノード、無線通信を介して収集した観測データを転送する転送ノード、並びに、センサノードおよび転送ノードを有するセンサネットワークシステムに関する。   The present invention relates to a sensor node that transmits observation data via wireless communication, a transfer node that transfers observation data collected via wireless communication, and a sensor network system having the sensor node and the transfer node.

無線センサネットワークの例としては、IEEE802.15.4やZigBee(登録商標。以下同じ)通信規格を利用した非同期型無線ネットワークが広く採用されている。ZigBeeは、センサネットワークを構成するノードを、FFD(Full−Function Device:フル機能デバイス)とRFD(Reduced−Function Device:機能限定デバイス)とに分類する。   As an example of a wireless sensor network, an asynchronous wireless network using IEEE802.15.4 or ZigBee (registered trademark, hereinafter the same) communication standard is widely adopted. ZigBee classifies the nodes constituting the sensor network into FFD (Full-Function Device) and RFD (Reduced-Function Device).

ルータノードおよびゲートウェイノードはFFDである。ルータノードおよびゲートウェイノードは、メッシュ構造の通信ネットワークを構築し、観測データを多段に転送する機能を有する。FFDは、他のノードからの通信を常時監視する必要があるため、AC(Alternating Current)駆動により常時起動状態となる。一方、センサノードはRFDであり、センサによる観測と観測データの無線送信を行った後、休眠することにより電力消費を削減し、その結果、電池駆動を実現している。   The router node and the gateway node are FFDs. The router node and the gateway node have a function of constructing a mesh-structured communication network and transferring observation data in multiple stages. Since the FFD needs to constantly monitor communication from other nodes, it is always activated by AC (Alternating Current) driving. On the other hand, the sensor node is an RFD, and after observing by the sensor and wirelessly transmitting the observation data, the power consumption is reduced by sleeping, and as a result, battery driving is realized.

一方、広域な現場においてルータノードの電源確保が困難であることから、たとえば、特許文献1や特許文献2に示す電池駆動によるルータノードが開示されている。   On the other hand, since it is difficult to secure the power supply of the router node in a wide field, for example, the battery-driven router node shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 is disclosed.

特許文献1では、ルータノードが、その子として管理する複数のセンサノードと時刻同期を行い、センサノードとルータノード間でTDMA(Time Division Multiple Access)方式を用いた通信を行う方式について開示している。すなわち、ルータノードがそれぞれのセンサノードに対して時間スロットを割り当て、各時間スロットにおいて該ルータノードと通信を行うセンサノードが単独であることを保証する。これにより、複数のセンサノードから同時に通信がなされることによる通信衝突(輻輳)が発生しないことを保証する。ルータノードは該各時間スロット以外の時間に休眠を行うことにより省電力を図り、その結果ルータノードの電池駆動を実現する。   Patent Document 1 discloses a method in which a router node performs time synchronization with a plurality of sensor nodes managed as its children, and performs communication using a TDMA (Time Division Multiple Access) method between the sensor node and the router node. . That is, the router node assigns a time slot to each sensor node, and it is guaranteed that the sensor node that communicates with the router node in each time slot is independent. This ensures that no communication collision (congestion) occurs due to simultaneous communication from a plurality of sensor nodes. The router node saves power by sleeping at times other than the time slots, and as a result, the router node is driven by a battery.

特許文献2ではTDMA方式を採用し、センサノードからの通信が必要であるという情報をプリアンブルによりルータノードに伝達し、ルータノードが該センサノードに対して通信開始時刻を伝達し、該通信開始時刻までルータノードを休眠させることにより省電力を図る方式について開示している。   In Patent Document 2, the TDMA method is adopted, information indicating that communication from a sensor node is necessary is transmitted to a router node by a preamble, the router node transmits a communication start time to the sensor node, and the communication start time A method for saving power by putting a router node to sleep is disclosed.

特開2008−244756号公報JP 2008-244756 A 特開2012−170068号公報JP 2012-170068 A

複数のセンサノードおよびルータノードを利用する現場では、センサノードおよびルータノードの電池交換の作業コストが課題となる。そのため、ルータノードの電力消費量を、少なくともセンサノードの電力消費量と同等程度に抑える必要がある。   In the field where a plurality of sensor nodes and router nodes are used, the work cost of battery replacement of the sensor nodes and router nodes becomes an issue. For this reason, it is necessary to suppress the power consumption of the router node to at least the same level as the power consumption of the sensor node.

一方、特許文献1および特許文献2で開示された方法では、ルータノードの常時受信待機に課題がある。ルータノードは、センサノードの送信間隔において常時受信待機を行わねばならない。多くの観測データの波形は、センサノードの観測間隔に対し十分緩やかとなる。センサノードが一定間隔で観測した場合において、たとえば一定の許容誤差範囲内で同じ値を取る観測データを間引くことにより、センサノードの送信回数を削減することができ、これによりセンサノードの電力消費量を削減することができる。   On the other hand, in the methods disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, there is a problem in the constant reception standby of the router node. The router node must always wait for reception at the transmission interval of the sensor node. Many observation data waveforms are sufficiently gentle with respect to the observation interval of the sensor nodes. When sensor nodes are observed at regular intervals, the number of sensor node transmissions can be reduced by thinning out observation data that takes the same value within a certain allowable error range. Can be reduced.

一方、ルータノードは、センサノードにおいて観測データが間引かれたことを検知する手段が存在しない。そのためルータノードは、センサノードが送信を行う可能性のある全ての時間スロットにおいて、受信待機を行う必要がある。   On the other hand, the router node has no means for detecting that observation data has been thinned out at the sensor node. Therefore, the router node needs to wait for reception in all time slots in which the sensor node may transmit.

このように、従来の電池駆動型のルータノードにおいては、センサノードの消費電力量に対し、センサノードの接続数を乗じた値と同程度の電力消費が必要となる。そのため、ルータノードの電池をセンサノードの電池よりも大容量にするか、あるいはルータノードの電池交換回数をセンサノードの電池交換回数よりも高頻度で実施する必要がある。   As described above, the conventional battery-powered router node requires power consumption equivalent to a value obtained by multiplying the power consumption of the sensor node by the number of sensor nodes connected. Therefore, it is necessary to make the battery of the router node have a larger capacity than the battery of the sensor node, or it is necessary to perform the battery replacement frequency of the router node more frequently than the battery replacement frequency of the sensor node.

また、センサノードにおいては、センサによる観測処理時では観測データの送信処理はしないため、無線通信デバイスを起動すると電力消費量が増加する。同様に、観測データの送信処理時では、センサによる観測処理はしないため、センサを起動すると電力消費量が増加する。   Further, since the sensor node does not perform observation data transmission processing during the observation processing by the sensor, the power consumption increases when the wireless communication device is activated. Similarly, during the observation data transmission process, since the observation process by the sensor is not performed, the power consumption increases when the sensor is activated.

本発明は、電池駆動型のノードにおける電力消費量の削減を図ることを目的とする。   An object of the present invention is to reduce power consumption in a battery-driven node.

本願において開示される発明の一側面となるセンサネットワークシステムは、観測対象を観測するセンサを有するセンサノードと、前記センサによって観測された観測データを前記センサノードから受信する転送ノードと、を有する。前記転送ノードは、前記センサノードと無線通信する第1の無線通信デバイスと、第1のプロセッサおよび第1のメモリを有する第1の演算部と、前記第1の無線通信デバイスと前記第1の演算部に電力供給する第1の電池と、を有し、前記センサノードは、前記観測データを前記転送ノードに無線通信する第2の無線通信デバイスと、第2のプロセッサおよび第2のメモリを有する第2の演算部と、前記センサと前記第2の無線通信デバイスと前記第2の演算部に電力供給する第2の電池と、を有する。以降転送ノードのことをルータノードと称する。   A sensor network system according to an aspect of the invention disclosed in the present application includes a sensor node having a sensor that observes an observation target, and a transfer node that receives observation data observed by the sensor from the sensor node. The transfer node includes a first wireless communication device that wirelessly communicates with the sensor node, a first arithmetic unit having a first processor and a first memory, the first wireless communication device, and the first wireless communication device. A first battery that supplies power to the computing unit, and the sensor node includes a second wireless communication device that wirelessly communicates the observation data to the transfer node, a second processor, and a second memory. And a second battery that supplies power to the sensor, the second wireless communication device, and the second computing unit. Hereinafter, the forwarding node is referred to as a router node.

前記ルータノードでは、前記第1のプロセッサが、前記センサによって観測された観測データを前記センサノードから受信するまでの受信間隔と、前記観測データを前記センサノードから受信する受信時間であるスロットと、に基づいて、前記スロットで受信する前記観測データの受信タイミングを設定し、かつ、前記受信間隔と同一時間間隔である送信間隔を前記センサノードに送信する第1の設定処理と、前記第1の設定処理による設定が完了した場合、前記第1の電池から前記第1の無線通信デバイスおよび前記第1の演算部への電力供給を停止する第1の停止処理と、前記第1の設定処理による設定から前記受信タイミングが到来する都度、前記第1の電池から前記第1の無線通信デバイスおよび前記第1の演算部に電力供給をして、前記センサノードからの前記観測データの受信を前記スロットの時間分待機する受信待機処理と、を実行する。   In the router node, the first processor receives a measurement interval observed by the sensor from the sensor node, and a reception time slot for receiving the observation data from the sensor node, A first setting process for setting a reception timing of the observation data received in the slot and transmitting a transmission interval that is the same time interval as the reception interval to the sensor node; When the setting by the setting process is completed, the first stop process for stopping the power supply from the first battery to the first wireless communication device and the first arithmetic unit, and the first setting process. Power is supplied from the first battery to the first wireless communication device and the first arithmetic unit every time the reception timing comes from the setting. It executes a reception standby process for waiting time of the reception of the slots of the observation data from the sensor nodes.

前記センサノードでは、前記第2のプロセッサが、前記センサにより前記観測対象を観測するまでの前記送信間隔より短い観測間隔により観測タイミングを設定し、前記ルータノードが前記観測データを受信する受信間隔と同一時間間隔である、前記センサノードが前記観測データを前記ルータノードに送信するまでの送信間隔を前記ルータノードから受信して、前記ルータノードに前記観測データを送信する送信タイミングを設定する第2の設定処理と、前記第2の設定処理による設定が完了した場合、前記第2の電池から前記第2の無線通信デバイスおよび前記第2の演算部への電力供給を停止する第2の停止処理と、前記第2の設定処理による設定から前記観測タイミングまたは前記送信タイミングのいずれかの一方のタイミングが到来する都度、前記第2の電池から前記第2の演算部に電力供給する給電処理と、前記観測タイミングが到来する都度、前記センサに電力供給して、前記センサに前記観測対象を観測させて前記観測データを取得して前記メモリに保持し、所定の観測時間経過後に前記第2の電池から前記センサへの電力供給を停止する観測処理と、前記送信タイミングが到来する都度、前記第2のメモリに保持された前記観測データを読み出して前記ルータノードに送信し、前記スロットの時間分経過後に前期第2の電池から前記第2の無線通信デバイスへの電力供給を停止する送信処理と、前記観測処理または前記送信処理が終了した場合、前記第2の電池から前記第2の演算部への電力供給を停止する第3の停止処理と、を実行する。   In the sensor node, the second processor sets an observation timing with an observation interval shorter than the transmission interval until the observation target is observed by the sensor, and a reception interval at which the router node receives the observation data; A transmission interval for receiving the transmission interval from the router node until the sensor node transmits the observation data to the router node, and setting a transmission timing for transmitting the observation data to the router node. And a second stop process for stopping power supply from the second battery to the second wireless communication device and the second arithmetic unit when the setting by the second setting process is completed. And one of the observation timing and the transmission timing is reached from the setting by the second setting process. Each time, the power supply process for supplying power from the second battery to the second arithmetic unit, and whenever the observation timing arrives, the sensor is supplied with power, and the sensor is allowed to observe the observation target. Observation processing for acquiring observation data and holding it in the memory, and stopping the power supply from the second battery to the sensor after a predetermined observation time, and the second memory each time the transmission timing arrives Reading the observation data held in the transmission node, transmitting the observation data to the router node, and stopping the power supply from the second battery to the second wireless communication device after a lapse of time in the slot, and the observation When the process or the transmission process ends, a third stop process for stopping power supply from the second battery to the second arithmetic unit is executed.

本発明の代表的な実施の形態によれば、電池駆動型のノードにおける電力消費量の削減を図ることができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。   According to the exemplary embodiment of the present invention, it is possible to reduce power consumption in a battery-driven node. Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the description of the following embodiments.

実施例1にかかるセンサネットワークシステムの構成例を示す説明図である。1 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a sensor network system according to Embodiment 1. FIG. 実施例1におけるセンサネットワークシステムの通信シーケンス例1を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the communication sequence example 1 of the sensor network system in Example 1. FIG. 図実施例1にかかるセンサノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware structural example of the sensor node concerning FIG. 実施例1にかかるルータノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of a router node according to Embodiment 1. FIG. 実施例1にかかるゲートウェイノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of the gateway node according to the first embodiment. 実施例1かかるサーバのハードウェア構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of a server according to the first embodiment. 実施例1にかかるセンサノードの機能的構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration example of a sensor node according to the first embodiment. 実施例1にかかるルータノードの機能的構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration example of a router node according to the first embodiment; 実施例1にかかるゲートウェイノードの機能的構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structural example of the gateway node concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかるサーバの機能的構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structural example of the server concerning Example 1. FIG. センサネットワークシステムにおける通信メッセージのデータ構造例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a data structure of the communication message in a sensor network system. ルータノードの動作処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation process of a router node. センサノードの動作処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation process of a sensor node. 図13に示した通信試行処理(ステップS1312)に関するセンサノード104の状態遷移図である。It is a state transition diagram of the sensor node 104 regarding the communication trial process (step S1312) shown in FIG. 図13に示した通信試行処理(ステップS1312)の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the communication trial process (step S1312) shown in FIG. 図15に示したイベント送信試行処理(ステップS1503)の一例を示すフローチャートである。16 is a flowchart illustrating an example of an event transmission trial process (step S1503) illustrated in FIG. 図15に示したコマンド受信試行処理(ステップS1505)の一例を示すフローチャートである。16 is a flowchart illustrating an example of command reception trial processing (step S1505) illustrated in FIG. 15. 実施例1におけるセンサネットワークシステムの通信シーケンス例2を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the communication sequence example 2 of the sensor network system in Example 1. FIG. 線形近似圧縮の概念図である。It is a conceptual diagram of linear approximation compression. 逐次的に線形近似圧縮を行うための概念図である。It is a conceptual diagram for performing linear approximation compression sequentially. センサノードの圧縮部による線形近似圧縮処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the linear approximation compression process by the compression part of a sensor node. 実施例3にかかる通信試行処理に関するセンサノードの状態遷移図である。FIG. 10 is a state transition diagram of a sensor node related to a communication trial process according to the third embodiment. 実施例3にかかる通信試行処理(ステップS2204)のフローチャートである。12 is a flowchart of communication trial processing (step S2204) according to the third embodiment. 実施例3におけるセンサネットワークシステムの通信シーケンス例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a communication sequence example of a sensor network system according to a third embodiment. 実施例4にかかる通信試行処理に関するセンサノードの状態遷移図である。FIG. 10 is a state transition diagram of a sensor node related to a communication trial process according to the fourth embodiment. 実施例4にかかる通信試行処理の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a communication trial process according to the fourth embodiment. 実施例4におけるセンサネットワークシステムの通信シーケンス例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a communication sequence example of a sensor network system according to a fourth embodiment. 複数段構成のセンサネットワークシステムの構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the sensor network system of a multistage structure. 実施例5におけるセンサネットワークシステムの通信シーケンス例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a communication sequence example of a sensor network system according to a fifth embodiment. 図12に示したイベント結合(ステップS1209)における空間圧縮の概念を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the concept of the space compression in the event coupling | bonding (step S1209) shown in FIG. 実施例5にかかる空間圧縮処理の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a spatial compression process according to a fifth embodiment. 実施例6にかかるルータノードの制御部の動作処理の一例を示すフローチャートである。14 is a flowchart illustrating an example of operation processing of a control unit of a router node according to the sixth embodiment.

(実施例1)
<システム構成例>
図1は、実施例1にかかるセンサネットワークシステムの構成例を示す説明図である。センサネットワークシステムは、たとえば、鉄道、道路、橋梁の設備保全、農地の生育監視のための温度、電力使用量、装置振動応力など、時間の経過に伴い変化する観測データをセンサノードにより取得するシステムである。
Example 1
<System configuration example>
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration example of the sensor network system according to the first embodiment. A sensor network system is a system that acquires observation data that changes over time, such as temperature for maintenance of railway, road, and bridge facilities, temperature monitoring for farmland growth, power consumption, and apparatus vibration stress, using sensor nodes. It is.

センサネットワークシステム100は、サーバ101と、有線通信手段107を介して接続するゲートウェイノード102、ゲートウェイノード102と無線通信手段108を介してツリー状に接続するルータノード103と、ルータノード103と無線通信手段108を介して接続するセンサノード104と、を含む構成である。ルータノード103およびセンサノード104は、電池駆動である。   The sensor network system 100 includes a server 101, a gateway node 102 connected via a wired communication means 107, a router node 103 connected in a tree shape via the gateway node 102 and a wireless communication means 108, and wireless communication with the router node 103. And a sensor node 104 connected via the means 108. The router node 103 and the sensor node 104 are battery driven.

有線通信手段107は、たとえば、LAN(Local Area Network)であり、既存のTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)やUDP/IP(User Datagram Protocol/Internet Protocol)を用いて相互通信を行う有線の通信路である。無線通信手段108には、たとえば、IEEE802.15.4プロトコルやZigBeeプロトコルが適用される無線の通信路である。   The wired communication means 107 is, for example, a LAN (Local Area Network), and uses existing TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) or UDP / IP (User Datagram Protocol / Internet Protocol) to communicate with each other. Communication channel. The wireless communication means 108 is a wireless communication path to which, for example, the IEEE 802.15.4 protocol or the ZigBee protocol is applied.

サーバ101は、ゲートウェイノード102、ルータノード103、およびセンサノード104を制御し、センサノード104が観測した観測データを、ルータノード103およびゲートウェイノード102を介して取得する。ゲートウェイノード102は、有線通信手段107と無線通信手段108の境界に配置され、サーバ101とルータノード103との間のデータを中継する。   The server 101 controls the gateway node 102, the router node 103, and the sensor node 104, and acquires observation data observed by the sensor node 104 via the router node 103 and the gateway node 102. The gateway node 102 is arranged at the boundary between the wired communication unit 107 and the wireless communication unit 108 and relays data between the server 101 and the router node 103.

ルータノード103は、センサノード104からの観測データを直接または配下のルータノード103から間接的に受信して、ゲートウェイノード102に送信する。また、ルータノード103は、ゲートウェイノード102からのデータをセンサノード104または配下のルータノード103に送信する。ゲートウェイノード102と観測地点に配置されるセンサノード104との間の距離に応じて、1または複数のルータノード103が配置される。センサノード104は観測地点に配置され、時間の経過に伴い変化する観測データを取得してルータノード103に送信する。   The router node 103 receives the observation data from the sensor node 104 directly or indirectly from the subordinate router node 103 and transmits it to the gateway node 102. Further, the router node 103 transmits the data from the gateway node 102 to the sensor node 104 or the subordinate router node 103. One or a plurality of router nodes 103 are arranged according to the distance between the gateway node 102 and the sensor node 104 arranged at the observation point. The sensor node 104 is arranged at an observation point, acquires observation data that changes with the passage of time, and transmits it to the router node 103.

<センサネットワークシステム100の通信シーケンス例1>
図2は、実施例1におけるセンサネットワークシステム100の通信シーケンス例1を示す説明図である。図2では、説明を単純化するため、ルータノード103およびセンサノード104は1台とする。図2において、サーバ101、ゲートウェイノード102、ルータノード103およびセンサノード104の縦線は時間軸である。時間軸間の矢印はデータの流れを示す。
<Communication Sequence Example 1 of Sensor Network System 100>
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a communication sequence example 1 of the sensor network system 100 according to the first embodiment. In FIG. 2, the router node 103 and the sensor node 104 are assumed to be one in order to simplify the description. In FIG. 2, the vertical lines of the server 101, the gateway node 102, the router node 103, and the sensor node 104 are time axes. The arrows between the time axes indicate the data flow.

また、ルータノード103およびセンサノード104における時間軸上の矩形は、ルータノード103およびセンサノード104が起動している時間と当該時間での処理を模式的に示す。たとえば、ルータノード103における矩形の記号「b」は、センサノード104へのコマンド送信処理を示す。また、矩形の記号「r」は、センサノード104からの通信メッセージを受信するコマンド受信処理を示す。コマンド送信処理bおよびコマンド受信処理rが終了すると、ルータノード103は、電力消費を抑えるため休眠する。これらの処理について、前の処理の開始(終了を基準にしてもよい)から次の処理の開始までの間隔がルータノード103の受信間隔である。   Further, the rectangles on the time axis in the router node 103 and the sensor node 104 schematically indicate the time at which the router node 103 and the sensor node 104 are activated and the processing at the time. For example, a rectangular symbol “b” in the router node 103 indicates a command transmission process to the sensor node 104. A rectangular symbol “r” indicates command reception processing for receiving a communication message from the sensor node 104. When the command transmission process b and the command reception process r are completed, the router node 103 sleeps in order to reduce power consumption. For these processes, the interval from the start of the previous process (which may be based on the end) to the start of the next process is the reception interval of the router node 103.

また、センサノード104における矩形の記号「i」は、ルータノード103からのコマンド受信処理を示す。また、矩形の記号「o」は、センサによる観測処理を示す。また、矩形の記号「s」は、観測処理によって観測された観測データをルータノード103に送信するための通信試行処理を示す。これらの処理が終了すると、センサノード104は、電力消費を抑えるため、休眠する。コマンド受信処理iの開始(終了を基準にしてもよい)から通信試行処理sの開始までの間隔がセンサノード104の送信間隔である。前の通信試行処理sの開始(終了を基準にしてもよい)から次の通信試行処理sまでの間隔もセンサノード104の送信間隔である。   A rectangular symbol “i” in the sensor node 104 indicates a command reception process from the router node 103. A rectangular symbol “o” indicates an observation process by the sensor. A rectangular symbol “s” indicates a communication trial process for transmitting the observation data observed by the observation process to the router node 103. When these processes are completed, the sensor node 104 sleeps in order to reduce power consumption. The interval from the start of the command reception process i (which may be based on the end) to the start of the communication trial process s is the transmission interval of the sensor node 104. The interval from the start of the previous communication trial process s (which may be based on the end) to the next communication trial process s is also the transmission interval of the sensor node 104.

初期処理として、サーバ101は、ルータノード103の受信間隔をΔ秒に変更する設定コマンドc201を発行する。ゲートウェイノード102は、設定コマンドc201をサーバ101から受信して、ルータノード103に転送する。ゲートウェイノード102が、設定コマンドc201を発行してもよい。ルータノード103は、設定コマンドc201を受信し、自分自身が管理する配下の全てのセンサノード104に対し、送信間隔をΔ秒に設定する設定コマンドc202を発行し、ルータノード103自身の受信間隔をΔ秒間隔に設定し、休眠を開始する。センサノード104は設定コマンドc202を受信し、送信間隔をΔ秒に設定し、休眠を開始する。これにより、ルータノード103の受信間隔とセンサノード104の送信間隔が同期する。   As an initial process, the server 101 issues a setting command c201 for changing the reception interval of the router node 103 to Δ seconds. The gateway node 102 receives the setting command c201 from the server 101 and transfers it to the router node 103. The gateway node 102 may issue the setting command c201. The router node 103 receives the setting command c201, issues a setting command c202 for setting the transmission interval to Δ seconds to all the subordinate sensor nodes 104 managed by itself, and sets the reception interval of the router node 103 itself. Set to Δ seconds interval and start sleeping. The sensor node 104 receives the setting command c202, sets the transmission interval to Δ seconds, and starts sleeping. Thereby, the reception interval of the router node 103 and the transmission interval of the sensor node 104 are synchronized.

センサノード104は、所与の観測間隔で観測処理oを行い、観測データを取得する。観測データはすべて送信対象としてもよく、また、センサノード104内で送信対象か否かを判定してもよい。Case205の例では、通信試行処理sを実行する時点で三回の観測処理oを行っており、そのうち二回の観測処理oにおいて、センサノード104が観測データをイベントとして送信キューに蓄積したものとする。   The sensor node 104 performs an observation process o at a given observation interval, and acquires observation data. All of the observation data may be transmitted, and it may be determined whether or not it is a transmission target in the sensor node 104. In the case 205, the observation process o is performed three times at the time of executing the communication trial process s, and in the two observation processes o, the sensor node 104 accumulates the observation data as events in the transmission queue. To do.

Case205の例では、センサノード104は、通信試行処理sにおいて、送信キューにイベントが存在するため、イベントe203を発行する。なお、センサノード104は、イベントe203である2回の観測データを単一の通信メッセージに格納して送信することができる。   In the case 205, the sensor node 104 issues an event e203 in the communication trial process s because an event exists in the transmission queue. In addition, the sensor node 104 can store and transmit two observation data that are the event e203 in a single communication message.

ルータノード103は、イベントe203を受信し、ゲートウェイノード102に対しイベントe204を送信する。そして、ゲートウェイノード102は、受信したイベントe204を有線通信手段107によりサーバ101に送信する。   The router node 103 receives the event e203 and transmits the event e204 to the gateway node 102. Then, the gateway node 102 transmits the received event e204 to the server 101 through the wired communication unit 107.

また、Case206の例は、通信試行処理sを実行する時点で三回の観測処理oを行っており、その全ての観測処理oにおいて送信キューにイベントが蓄積されていない。Case206の例では、センサノード104は、通信試行処理sにおいて、送信キューにイベントが存在しないため、イベントを発行しない。   In the case 206, the observation process o is performed three times when the communication trial process s is executed, and no event is accumulated in the transmission queue in all the observation processes o. In the case 206, the sensor node 104 does not issue an event because there is no event in the transmission queue in the communication trial process s.

一方、ルータノード103は、前回(Case205)のコマンド受信処理rからΔ秒経過したときに休眠状態から起動してコマンド受信処理rに復帰するが、Case206ではセンサノード104からイベントが送信されてこないため、所定時間経過後に再度休眠状態となる。   On the other hand, the router node 103 starts from a sleep state and returns to the command reception process r when Δ seconds have elapsed from the previous command reception process r (case 205), but no event is transmitted from the sensor node 104 in the case 206. Therefore, the sleep state is again entered after a predetermined time has elapsed.

図2に示した実施例1の効果は以下三点である。第一に、センサノード104が観測タイミングで毎回送信せず、ルータノード103の受信タイミングでのみ送信を行うため、センサノード104の観測タイミングで無線通信デバイスを起動する必要がなく、また観測タイミングにおいてルータノード103との通信時間が削減できるため、センサノード104の電力消費量を削減することができる。   The effects of the first embodiment shown in FIG. 2 are the following three points. First, since the sensor node 104 does not transmit every time at the observation timing but transmits only at the reception timing of the router node 103, it is not necessary to start the wireless communication device at the observation timing of the sensor node 104, and at the observation timing Since the communication time with the router node 103 can be reduced, the power consumption of the sensor node 104 can be reduced.

第二に、センサノード104の送信試行タイミングにおいても、センサノード104に送信対象データが存在しない場合、無線通信デバイスの起動およびルータノード103との通信時間が削減できるため、センサノード104の電力消費量を削減することができる。   Second, even at the transmission attempt timing of the sensor node 104, when there is no data to be transmitted in the sensor node 104, the activation time of the wireless communication device and the communication time with the router node 103 can be reduced. The amount can be reduced.

第三に、ルータノード103においては、センサノード104からの通信がルータノード103の受信タイミングのみに限定されるため、それ以外の時刻では休眠することができる。したがって、ルータノード103の電力消費量を削減することができる。   Thirdly, in the router node 103, communication from the sensor node 104 is limited only to the reception timing of the router node 103. Therefore, the router can sleep at other times. Therefore, the power consumption of the router node 103 can be reduced.

一般に、センサノード104が観測する観測データの変化は、連続する観測処理oの間隔である観測間隔に対して十分緩やかな場合が多い。そのため、センサノード104が観測データの変化を送信する場合、必ずしも全ての観測処理oにおいて観測データを送信する必要はない。   In general, the change in observation data observed by the sensor node 104 is often sufficiently gradual with respect to the observation interval, which is the interval between successive observation processes o. Therefore, when the sensor node 104 transmits the observation data change, it is not always necessary to transmit the observation data in all the observation processes o.

<ハードウェア構成例>
つぎに、サーバ101、ゲートウェイノード102、ルータノード103、およびセンサノード104のハードウェア構成例について説明する。
<Hardware configuration example>
Next, a hardware configuration example of the server 101, the gateway node 102, the router node 103, and the sensor node 104 will be described.

図3は、実施例1にかかるセンサノード104のハードウェア構成例を示すブロック図である。センサノード104は、バッテリ301と、現在時刻を刻み続ける機能を有する集積回路であるRTC(Real time Clock)302と、実世界環境を観測する機能を有するセンサ303と、プロセッサ306と、揮発性のメモリ307と、不揮発性メモリ308と、無線通信デバイス309と、を含む構成である。センサ303、プロセッサ306、揮発性のメモリ307、および不揮発性メモリ308は、演算部304を構成する。バッテリ301は、RTC302、演算部304、無線通信デバイス309のそれぞれに対し電力供給を行う機能を有する。   FIG. 3 is a block diagram of a hardware configuration example of the sensor node 104 according to the first embodiment. The sensor node 104 includes a battery 301, an RTC (Real time Clock) 302 that is an integrated circuit having a function of keeping the current time, a sensor 303 having a function of observing a real world environment, a processor 306, The configuration includes a memory 307, a nonvolatile memory 308, and a wireless communication device 309. The sensor 303, the processor 306, the volatile memory 307, and the nonvolatile memory 308 constitute an arithmetic unit 304. The battery 301 has a function of supplying power to each of the RTC 302, the calculation unit 304, and the wireless communication device 309.

図4は、実施例1にかかるルータノード103のハードウェア構成例を示すブロック図である。ルータノード103は、バッテリ401と、RTC402と、プロセッサ506と、揮発性のメモリ407と、不揮発性メモリ408と、無線通信デバイス409と、を含む構成である。プロセッサ406、揮発性のメモリ407、および不揮発性メモリ408は演算部404を構成する。バッテリ401は、RTC402、演算部404のそれぞれに対し電力供給を行う。   FIG. 4 is a block diagram of a hardware configuration example of the router node 103 according to the first embodiment. The router node 103 includes a battery 401, an RTC 402, a processor 506, a volatile memory 407, a nonvolatile memory 408, and a wireless communication device 409. The processor 406, the volatile memory 407, and the nonvolatile memory 408 constitute an arithmetic unit 404. The battery 401 supplies power to each of the RTC 402 and the calculation unit 404.

図5は、実施例1にかかるゲートウェイノード102のハードウェア構成例を示すブロック図である。ゲートウェイノード102は、プロセッサ506と、揮発性のメモリ507と、不揮発性メモリ508と、無線通信デバイス509と、有線通信デバイス510と、を含む構成である。   FIG. 5 is a block diagram of a hardware configuration example of the gateway node 102 according to the first embodiment. The gateway node 102 includes a processor 506, a volatile memory 507, a nonvolatile memory 508, a wireless communication device 509, and a wired communication device 510.

図6は、実施例1かかるサーバ101のハードウェア構成例を示すブロック図である。サーバ101は、キーボード、マウス、ディスプレイ等の入出力インタフェース602と、プロセッサ606と、揮発性のメモリ607と、ハードディスクなどの不揮発性メモリ608と、有線通信デバイス610と、観測データを蓄積するDB(データベース)603と、を含む構成である。   FIG. 6 is a block diagram of a hardware configuration example of the server 101 according to the first embodiment. The server 101 includes an input / output interface 602 such as a keyboard, a mouse, and a display, a processor 606, a volatile memory 607, a non-volatile memory 608 such as a hard disk, a wired communication device 610, and a DB (which stores observation data). Database) 603.

<機能的構成例>
つぎに、サーバ101、ゲートウェイノード102、ルータノード103、およびセンサノード104の機能的構成例について説明する。
<Functional configuration example>
Next, functional configuration examples of the server 101, the gateway node 102, the router node 103, and the sensor node 104 will be described.

図7は、実施例1にかかるセンサノード104の機能的構成例を示すブロック図である。センサノード104は、休眠管理部701と、コマンド処理部703と、コマンド受信部706と、電力供給部704と、状態管理部705と、観測部707と、イベント生成部708と、イベント送信部710と、圧縮部711と、イベント結合部712と、を有する。また、センサノード104は、状態713、観測間隔714、送信間隔715、スロット番号を含むパラメタ702や、送信すべきイベントを蓄積する送信キュー709を管理する。パラメタ702および送信キュー709は、たとえば、不揮発性メモリ408によって実現される。   FIG. 7 is a block diagram of a functional configuration example of the sensor node 104 according to the first embodiment. The sensor node 104 includes a sleep management unit 701, a command processing unit 703, a command reception unit 706, a power supply unit 704, a state management unit 705, an observation unit 707, an event generation unit 708, and an event transmission unit 710. And a compression unit 711 and an event combination unit 712. The sensor node 104 manages a state 713, an observation interval 714, a transmission interval 715, a parameter 702 including a slot number, and a transmission queue 709 that accumulates events to be transmitted. The parameter 702 and the transmission queue 709 are realized by the nonvolatile memory 408, for example.

状態713には、送信待機状態と送信非待機状態がある。観測間隔714は、図2で説明したように、連続する観測処理oの時間間隔である。送信間隔715は、図2で説明したように、前の処理i、sの開始(終了を基準にしてもよい)から次の処理sの開始までの時間間隔である。   The state 713 includes a transmission standby state and a transmission non-standby state. The observation interval 714 is a time interval of continuous observation processing o as described in FIG. As described in FIG. 2, the transmission interval 715 is a time interval from the start of the previous processes i and s (which may be based on the end) to the start of the next process s.

スロット情報716とは、スロットに関する情報であり、スロット番号とスロットを含む。スロット番号は、スロットを一意に特定する番号である。スロットは、ルータノード103が実行するイベント受信処理rにおける所定の受信時間である。スロット番号(以下、あるスロット番号のスロットを「スロット#」とする)は、センサノード104ごとに割り当てられ、該当するスロット#において、当該スロット番号が割り当てられたセンサノード104からのイベントが受信される。   The slot information 716 is information regarding the slot, and includes a slot number and a slot. The slot number is a number that uniquely identifies the slot. The slot is a predetermined reception time in the event reception process r executed by the router node 103. A slot number (hereinafter, a slot having a certain slot number is referred to as “slot #”) is assigned to each sensor node 104, and an event from the sensor node 104 to which the slot number is assigned is received in the corresponding slot #. The

具体的には、センサノード104のコマンド受信処理iから、送信間隔715およびスロット#に起因する遅延時間を加算した時間間隔が経過した時刻が1回目の送信タイミングであり、2回目以降の送信タイミングは、前回の送信タイミングに送信間隔715を加算した時刻になる。   Specifically, the time at which the time interval obtained by adding the delay time due to the transmission interval 715 and slot # has elapsed from the command reception process i of the sensor node 104 is the first transmission timing, and the second and subsequent transmission timings Is the time obtained by adding the transmission interval 715 to the previous transmission timing.

また、スロット#に起因する遅延時間とは、複数のスロット#が重複しないようにルータノード103がスロット#ごとに時分割でイベントを受信するための遅延時間である。たとえば、スロット#がn個用意され、かつ、各スロット#の時間間隔が10秒の場合、スロット1による遅延時間は0秒、スロット2は10秒、スロット3は20秒、…、スロットnは(n−1)×10秒となる。   The delay time due to slot # is a delay time for the router node 103 to receive an event in a time division manner for each slot # so that a plurality of slots # do not overlap. For example, if n slots # are prepared and the time interval of each slot # is 10 seconds, the delay time by slot 1 is 0 seconds, slot 2 is 10 seconds, slot 3 is 20 seconds,. (N-1) × 10 seconds.

休眠管理部701は、パラメタ702に従い、センサノード104の電源遮断とRTC302による電源投入指示を行う。たとえば、観測間隔714や送信間隔715とRTC302の現在時刻を参照して、観測処理o、通信試行処理sの起動タイミングになった場合に、休眠管理部701は、電力供給部704への電源投入指示を行う。また、コマンド受信処理i、観測処理o、通信試行処理sの終了時刻になると、センサノード104を電源遮断する。   The hibernation management unit 701 instructs the sensor node 104 to turn off power and the RTC 302 to turn on power according to the parameter 702. For example, with reference to the observation interval 714 and transmission interval 715 and the current time of the RTC 302, the sleep management unit 701 turns on the power supply unit 704 when the observation process o and the communication trial process s are started. Give instructions. When the end time of the command reception process i, the observation process o, and the communication trial process s is reached, the sensor node 104 is powered off.

状態管理部705は、電力供給部704、観測部707、圧縮部711、イベント生成部708、イベント結合部712、イベント送信部710、コマンド受信部706、コマンド処理部703を制御する。   The state management unit 705 controls the power supply unit 704, the observation unit 707, the compression unit 711, the event generation unit 708, the event combination unit 712, the event transmission unit 710, the command reception unit 706, and the command processing unit 703.

具体的には、たとえば、状態管理部705は、状態713に従い、電力供給部704によりセンサ303や無線通信デバイス309の電源遮断または投入を行う。状態713が送信待機状態に遷移すると、電力供給部704は、休眠管理部701からの電源投入指示を受けて、無線通信デバイス309に電源投入する。そして、通信後、送信非待機状態に遷移した場合、電力供給部704は、休眠管理部701からの電源遮断指示を受けて、無線通信デバイス309の電源遮断を行う。また、状態713が送信非待機状態の場合、電力供給部704は、休眠管理部701からの電源投入指示を受けて、観測タイミングになるとセンサ303に電源投入し、休眠管理部701からの電源遮断指示を受けて、センサ303の電源遮断を行う。   Specifically, for example, the state management unit 705 turns off or on the power of the sensor 303 or the wireless communication device 309 by the power supply unit 704 according to the state 713. When the state 713 transitions to the transmission standby state, the power supply unit 704 receives a power-on instruction from the sleep management unit 701 and powers on the wireless communication device 309. Then, when the state transits to the non-transmission state after communication, the power supply unit 704 receives the power cutoff instruction from the sleep management unit 701 and performs the power cutoff of the wireless communication device 309. When the state 713 is a transmission non-standby state, the power supply unit 704 receives a power-on instruction from the sleep management unit 701, turns on the sensor 303 at the observation timing, and shuts off the power from the sleep management unit 701. In response to the instruction, the power of the sensor 303 is shut off.

また、状態管理部705は、観測間隔714に従い、観測部707によりセンサ303から観測データを取得し、圧縮部711により観測データの時系列データを圧縮し、イベント生成部708により送信すべきイベントを生成し、送信キュー709に格納する。   In addition, the state management unit 705 acquires observation data from the sensor 303 by the observation unit 707 according to the observation interval 714, compresses the time series data of the observation data by the compression unit 711, and selects an event to be transmitted by the event generation unit 708. It is generated and stored in the transmission queue 709.

また、状態管理部705は、送信キュー709に蓄積された複数のイベントを、イベント結合部712により一つのイベントにカプセル化し、送信間隔715に従い、イベント送信部710、無線通信デバイス309により無線送信する。   Further, the state management unit 705 encapsulates a plurality of events accumulated in the transmission queue 709 into one event by the event combination unit 712, and wirelessly transmits the event by the event transmission unit 710 and the wireless communication device 309 according to the transmission interval 715. .

また、状態管理部705は、無線通信デバイス309およびコマンド受信部706から受信されるコマンドを取得し、コマンド処理部703により処理を行い、パラメタ702の設定を行う。   Further, the state management unit 705 acquires commands received from the wireless communication device 309 and the command reception unit 706, performs processing by the command processing unit 703, and sets parameters 702.

休眠管理部701、コマンド処理部703、コマンド受信部706、電力供給部704、状態管理部705、観測部707、イベント生成部708、イベント送信部710、圧縮部711、およびイベント結合部712は、具体的には、たとえば、図3の不揮発性メモリ308に記憶されたプログラムをプロセッサ306に実行させることにより、または、無線通信デバイス309により、その機能を実現する。   The sleep management unit 701, the command processing unit 703, the command reception unit 706, the power supply unit 704, the state management unit 705, the observation unit 707, the event generation unit 708, the event transmission unit 710, the compression unit 711, and the event combination unit 712 include: Specifically, for example, the function is realized by causing the processor 306 to execute the program stored in the nonvolatile memory 308 of FIG. 3 or by the wireless communication device 309.

図8は、実施例1にかかるルータノード103の機能的構成例を示すブロック図である。ルータノード103は、休眠管理部801と、コマンド処理部812と、コマンド受信部811と、電力供給部803と、状態管理部804と、イベント受信部805と、イベント送信部807と、イベント結合部810と、コマンド送信部808と、制御部814と、を有する。   FIG. 8 is a block diagram of a functional configuration example of the router node 103 according to the first embodiment. The router node 103 includes a sleep management unit 801, a command processing unit 812, a command reception unit 811, a power supply unit 803, a state management unit 804, an event reception unit 805, an event transmission unit 807, and an event combination unit. 810, a command transmission unit 808, and a control unit 814.

また、ルータノード103は、受信間隔815とスロット情報813とを含むパラメタ802、センサノード104から受信したイベントを蓄積するイベントキュー806、センサノード104へ送信すべきコマンドを蓄積するコマンドキュー809を管理する。パラメタ802、イベントキュー806、およびコマンドキュー809は、たとえば、不揮発性メモリ508によって実現される。   The router node 103 also manages a parameter 802 including a reception interval 815 and slot information 813, an event queue 806 that stores events received from the sensor node 104, and a command queue 809 that stores commands to be transmitted to the sensor node 104. To do. The parameter 802, the event queue 806, and the command queue 809 are realized by, for example, the nonvolatile memory 508.

受信間隔815は、図2で説明したように、前の処理b、rの開始(終了を基準にしてもよい)から次の処理rの開始までの時間間隔である。スロット情報813は、スロット番号とスロットとスロット数とを含む。スロット数とは、スロットの数である。スロット数は、図2に示したように、配下のセンサノード104の数が1台の場合、スロット数は1であり、配下のセンサノード104の数が2以上の場合、センサノード104の数よりも少ない数とする。すなわち、複数のセンサノード104が同一スロット#を共有する。   As described with reference to FIG. 2, the reception interval 815 is a time interval from the start of the previous processes b and r (which may be based on the end) to the start of the next process r. The slot information 813 includes a slot number, a slot, and the number of slots. The number of slots is the number of slots. As shown in FIG. 2, when the number of subordinate sensor nodes 104 is one, the number of slots is one. When the number of subordinate sensor nodes 104 is two or more, the number of sensor nodes 104 is as follows. Less than. That is, a plurality of sensor nodes 104 share the same slot #.

スロット数がセンサノード104の数より少ない場合、輻輳することがあるが、その場合は次回の送信タイミングで再送すればよい。すなわち、状態管理部804は、スロットにより時分割でイベント受信部905およびイベント送信部907を送受信制御する。スロット数は、あらかじめ設定された値でもよく、動的に変更してもよい。動的に変更する例は、実施例6で後述する。   When the number of slots is smaller than the number of sensor nodes 104, congestion may occur. In this case, retransmission may be performed at the next transmission timing. That is, the state management unit 804 performs transmission / reception control of the event reception unit 905 and the event transmission unit 907 in a time-sharing manner using slots. The number of slots may be a preset value or may be changed dynamically. An example of dynamically changing will be described later in a sixth embodiment.

休眠管理部801は、受信間隔815に従い、ルータノード103の電源遮断とRTC402による電源投入指示を行う。たとえば、受信間隔815とRTC402の現在時刻を参照して、コマンド受信処理rの起動タイミングになった場合に、休眠管理部701は、センサノード104に電源投入する。また、コマンド送信処理bおよびコマンド受信処理rが終了すると、ルータノード103の電源を遮断する。   The hibernation management unit 801 issues a power-off instruction by the RTC 402 and power-off of the router node 103 according to the reception interval 815. For example, with reference to the reception interval 815 and the current time of the RTC 402, the sleep management unit 701 turns on the sensor node 104 when the command reception processing r starts. When the command transmission process b and the command reception process r are finished, the power of the router node 103 is shut off.

状態管理部804は、電力供給部803、イベント受信部805、イベント結合部810、イベント送信部807、コマンド処理部812、コマンド送信部808を制御する。   The state management unit 804 controls the power supply unit 803, the event reception unit 805, the event combination unit 810, the event transmission unit 807, the command processing unit 812, and the command transmission unit 808.

具体的には、たとえば、状態管理部804は、休眠管理部701からの電源投入指示を受けて、電力供給部803により無線通信デバイス409に電源投入する。そして、状態管理部804は、休眠管理部701からの電源遮断指示を受けて、電力供給部803により無線通信デバイス409の電源遮断を行う。   Specifically, for example, the state management unit 804 receives a power-on instruction from the sleep management unit 701 and powers on the wireless communication device 409 by the power supply unit 803. In response to the power-off instruction from the sleep management unit 701, the state management unit 804 uses the power supply unit 803 to turn off the wireless communication device 409.

また、状態管理部804は、スロット数に従い、イベント受信部805によりセンサノード104からのイベントを受信し、イベントキュー806に蓄積し、イベント結合部810により複数イベントのカプセル化を行い、イベント送信部807により上位のルータノード103またはゲートウェイノード102へ無線送信する。   Further, according to the number of slots, the state management unit 804 receives events from the sensor node 104 by the event reception unit 805, accumulates them in the event queue 806, encapsulates a plurality of events by the event combination unit 810, and sends an event transmission unit In step S807, the data is wirelessly transmitted to the upper router node 103 or the gateway node 102.

また、状態管理部804は、無線通信デバイス409およびコマンド受信部811から受信されるコマンドを取得し、コマンド処理部812により処理を行い、受信間隔815、スロット数などのパラメタ802に設定を行い、またコマンド送信部808によりセンサノード104に対してコマンドの転送を行う。   In addition, the state management unit 804 acquires commands received from the wireless communication device 409 and the command reception unit 811, performs processing by the command processing unit 812, sets parameters 802 such as a reception interval 815 and the number of slots, Further, the command transmission unit 808 transfers the command to the sensor node 104.

制御部814は、スロット数や受信間隔815を動的に変更するための処理を実行する。制御部814の詳細については、実施例6で後述する。   The control unit 814 executes processing for dynamically changing the number of slots and the reception interval 815. Details of the control unit 814 will be described later in a sixth embodiment.

休眠管理部801、コマンド処理部812、コマンド受信部811、電力供給部803、状態管理部804、イベント受信部805、イベント送信部807、イベント結合部810、コマンド送信部808、および制御部814は、具体的には、たとえば、図4の不揮発性メモリ408に記憶されたプログラムをプロセッサ406に実行させることにより、または、無線通信デバイス409により、その機能を実現する。   The sleep management unit 801, command processing unit 812, command reception unit 811, power supply unit 803, state management unit 804, event reception unit 805, event transmission unit 807, event combination unit 810, command transmission unit 808, and control unit 814 Specifically, for example, the function is realized by causing the processor 406 to execute the program stored in the nonvolatile memory 408 of FIG. 4 or by the wireless communication device 409.

図9は、実施例1にかかるゲートウェイノード102の機能的構成例を示すブロック図である。ゲートウェイノード102は、ルータノード103の機能ブロックとほぼ共通であり、ゲートウェイノード102は常時起動することによりRTC402や休眠管理部801が存在しないこと、サーバ101へのイベント送信部807およびコマンド受信部811が有線通信デバイス510と接続されていることのみが異なる。   FIG. 9 is a block diagram of a functional configuration example of the gateway node 102 according to the first embodiment. The gateway node 102 is almost in common with the functional blocks of the router node 103. The gateway node 102 is always activated, so that the RTC 402 and the sleep management unit 801 do not exist, the event transmission unit 807 to the server 101, and the command reception unit 811. Is different from the wired communication device 510 only.

図10は、実施例1にかかるサーバ101の機能的構成例を示すブロック図である。サーバ101は、イベント受信部1002、コマンド送信部1003、警報部1004、検索部1006、制御部1010を有する。   FIG. 10 is a block diagram of a functional configuration example of the server 101 according to the first embodiment. The server 101 includes an event reception unit 1002, a command transmission unit 1003, an alarm unit 1004, a search unit 1006, and a control unit 1010.

サーバ101はまた、観測データ1007や、ルータノード103やセンサノード104のツリー構造を管理する構成情報1009を格納するDB603と、ユーザ端末1001と入出力を行うインタフェース602と、を有する。   The server 101 also includes observation data 1007, a DB 603 that stores configuration information 1009 that manages the tree structure of the router node 103 and the sensor node 104, and an interface 602 that performs input / output with the user terminal 1001.

イベント受信部1002は、センサノード104から、ルータノード103、ゲートウェイノード102を経由して有線通信デバイス610より到来したイベントを受信する。たとえば、図2に示したように、イベント受信部1002は、イベントe204を受信する。イベント受信部1002は、受信したイベントに含まれている観測データ1007をDB603に格納する。   The event reception unit 1002 receives an event that has arrived from the wired communication device 610 from the sensor node 104 via the router node 103 and the gateway node 102. For example, as illustrated in FIG. 2, the event receiving unit 1002 receives an event e204. The event receiving unit 1002 stores observation data 1007 included in the received event in the DB 603.

コマンド送信部1003は、ゲートウェイノード102を介してルータノード103やセンサノード104にコマンドを送信する。たとえば、図2に示したように、コマンド送信部1003は、コマンドc201を送信する。   The command transmission unit 1003 transmits a command to the router node 103 and the sensor node 104 via the gateway node 102. For example, as illustrated in FIG. 2, the command transmission unit 1003 transmits a command c201.

警報部1004は、警報をユーザ端末1001に通知する。たとえば、イベント受信部1002が受信したイベントに含まれる観測データが許容範囲外の値である場合に、警報部1004は、警報をユーザ端末1001に通知する。   The alarm unit 1004 notifies the user terminal 1001 of an alarm. For example, when the observation data included in the event received by the event receiving unit 1002 is a value outside the allowable range, the alarm unit 1004 notifies the user terminal 1001 of an alarm.

検索部1006は、ユーザ端末1001からの観測データの検索要求に応じてDB603を検索し、検索結果をユーザ端末1001に返す。   The search unit 1006 searches the DB 603 in response to the observation data search request from the user terminal 1001 and returns the search result to the user terminal 1001.

制御部1010は、センサノード104やルータノード103に対するコマンドを発行し、ルータノード103の受信間隔やセンサノード104の送信間隔を設定する。発行されたコマンドは、上述したように、コマンド送信部1003が送信する。   The control unit 1010 issues a command to the sensor node 104 and the router node 103 and sets a reception interval of the router node 103 and a transmission interval of the sensor node 104. The issued command is transmitted by the command transmission unit 1003 as described above.

イベント受信部1002、コマンド送信部1003、警報部1004、検索部1006、および制御部1010は、具体的には、たとえば、図6の不揮発性メモリ608に記憶されたプログラムをプロセッサ606に実行させることにより、または、有線通信デバイス610により、その機能を実現する。   Specifically, the event reception unit 1002, the command transmission unit 1003, the alarm unit 1004, the search unit 1006, and the control unit 1010, for example, cause the processor 606 to execute a program stored in the nonvolatile memory 608 of FIG. Or by the wired communication device 610.

<センサネットワークシステム100における通信メッセージのデータ構造例>
図11は、センサネットワークシステム100における通信メッセージのデータ構造例を示す説明図である。通信メッセージ1100は、送信先ノード、送信元ノードなどの各種情報を含むヘッダ(Header)1101、コマンド、コマンド応答、イベントの種類を示すメッセージ種類情報(Type)1102、継続フラグ(Cont)1103、ペイロード(Payload)1104、チェックサムなどの誤り訂正情報を含むフッタ(Footer)1105を含む構成である。
<Example of Data Structure of Communication Message in Sensor Network System 100>
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of a data structure of a communication message in the sensor network system 100. The communication message 1100 includes a header (Header) 1101 including various information such as a transmission destination node and a transmission source node, command, command response, message type information (Type) 1102 indicating the type of event, a continuation flag (Cont) 1103, and a payload. (Payload) 1104 and a footer 1105 including error correction information such as a checksum.

通信メッセージ1100のサイズは、たとえば、256[Bytes]であり、そのうちペイロード1104のサイズはほぼ半分の100[Bytes]程度となる。継続フラグ1103が真となる通信メッセージ1100を受信したノードが、後続の通信メッセージ1100を待機して連結することにより、ペイロード1104のサイズが上記制限を越える通信メッセージ1100を受信することが可能となる。   The size of the communication message 1100 is, for example, 256 [Bytes], and the size of the payload 1104 is about half that of 100 [Bytes]. The node that has received the communication message 1100 for which the continuation flag 1103 is true enables the communication message 1100 whose payload 1104 size exceeds the above limit to be received by waiting for the subsequent communication message 1100 to connect. .

メッセージ種類情報1102には、設定参照や設定変更など、何らかの処理を要求するコマンド、コマンドに対する応答であるコマンド応答、観測データや状態の変化を表すイベントの三種類がある。   The message type information 1102 includes three types: a command that requests some processing such as setting reference or setting change, a command response that is a response to the command, and an event that represents a change in observation data or state.

メッセージ種類情報1102がコマンドである場合のペイロード1104の構造は、「Payload1」となり、コマンドの種類を示すCommandID、コマンドの発行番号であるSeqID、引数の数を表すParamNumと、0個以上の引数Parameterが格納される。なお、図11において、かぎ括弧[ ]で囲われた構造は、該構造が0個以上繰り返されることを示す。   When the message type information 1102 is a command, the structure of the payload 1104 is “Payload1”, CommandID indicating the type of command, SeqID that is the command issue number, ParamNum indicating the number of arguments, and zero or more argument Parameters. Is stored. In FIG. 11, a structure surrounded by angle brackets [] indicates that the structure is repeated zero or more times.

メッセージ種類情報1102がコマンド応答である場合のペイロード1104の構造は「Payload2」となり、コマンドの種類を示すCommandID、コマンド応答に対応するコマンドの発行番号であるSeqID、引数の数を表すParamNumと、0個以上の引数Parameterが格納される。   When the message type information 1102 is a command response, the structure of the payload 1104 is “Payload2”, CommandID indicating the command type, SeqID that is the issue number of the command corresponding to the command response, ParamNum indicating the number of arguments, and 0 More than one argument Parameter is stored.

メッセージ種類情報1102がイベントである場合のペイロード1104の構造は、Payload3〜Payload8のいずれかとなる。たとえば、センサノード104が単一のセンサ303のみ搭載する場合、Payload3の構造をとり、観測時刻TimeStampと観測値ValueをDataNum個格納する構造を取る。さらに観測データの数が多数の場合、Payload4の構造を取り、最も古い観測データの観測時刻TimeStampと観測値Valueを格納し、以降の観測データを該観測時刻TimeStampからの観測時刻差分dTと該観測値Valueからの観測値差分dVを格納してもよい。さらにはPayload5の構造を取り、前回送付したイベントに対する時刻差分dTと観測値差分dVのみを送付しても構わない。   The structure of the payload 1104 when the message type information 1102 is an event is one of Payload3 to Payload8. For example, when only a single sensor 303 is mounted on the sensor node 104, the structure of Payload3 is used, and the observation time TimeStamp and the observation value Value are stored as DataNum. Further, when the number of observation data is large, the structure of Payload4 is taken, the observation time TimeStamp and the observation value Value of the oldest observation data are stored, and the subsequent observation data is the observation time difference dT from the observation time TimeStamp and the observation The observation value difference dV from the value Value may be stored. Further, the Payload 5 structure may be used, and only the time difference dT and the observation value difference dV for the event sent last time may be sent.

センサノード104が複数のセンサ303を搭載する場合、Payload3、Payload4、Payload5に対し、それぞれペイロード1104にて送信するセンサ303の個数SensorNumと、センサ303を識別するSensorIDを付与したPayload6、Payload7、Payload8の構造を格納してもよい。   When the sensor node 104 is equipped with a plurality of sensors 303, the number of sensors 303 to be transmitted in the payload 1104 for Payload3, Payload4, and Payload5, SensorNum, and Payload6, Payload7, and Payload8 to which a SensorID for identifying the sensor 303 is assigned. The structure may be stored.

<ルータノード103の動作処理手順>
図12は、ルータノード103の動作処理の一例を示すフローチャートである。ルータノード103のRTC402は、電源投入のタイミングを検出する(ステップS1201)。電源投入のタイミングが検出されると、RTC402からの電源投入指示により、休眠管理部801は、電力供給部803により演算部404に電力供給し、演算部404を起動する(ステップS1202)。つぎに、電力供給部803が無線通信デバイス409に電力を供給し、無線通信デバイス409を起動する(ステップS1203)。このあと、ルータノード103は、センサノード104からのイベントの受信を待ち受ける(ステップS1204)。
<Operation procedure of router node 103>
FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of operation processing of the router node 103. The RTC 402 of the router node 103 detects the power-on timing (step S1201). When the power-on timing is detected, in response to a power-on instruction from the RTC 402, the sleep management unit 801 supplies power to the calculation unit 404 by the power supply unit 803 and activates the calculation unit 404 (step S1202). Next, the power supply unit 803 supplies power to the wireless communication device 409 and activates the wireless communication device 409 (step S1203). Thereafter, the router node 103 waits for reception of an event from the sensor node 104 (step S1204).

ルータノード103はイベントを受信したか否か判断し(ステップS1205)、受信した場合(ステップS1205:受信)、観測データを含むイベントをイベントキュー806に格納し、センサノード104にACKを返戻し(ステップS1206)、ステップS1207に進む。一方、タイムアウトが発生した場合(ステップS1205:timeout)、ステップS1207に進む。   The router node 103 determines whether or not an event has been received (step S1205). If the event has been received (step S1205: reception), the event including the observation data is stored in the event queue 806, and an ACK is returned to the sensor node 104 ( Step S1206), the process proceeds to Step S1207. On the other hand, if a timeout has occurred (step S1205: timeout), the process proceeds to step S1207.

ルータノード103は、ステップS1204〜S1206までのイベント受信処理が、スロット数で指定された回数実行されたか否か判断する(ステップS1207)。スロット数で指定された回数まで実行されていない場合(ステップS1207:No)、ステップS1204に戻る。一方、スロット数で指定された回数分実行されたあと(ステップS1207:Yes)、ルータノード103は、コマンドキュー809にセンサノード104に対するコマンドが存在する場合、センサノード104にコマンドを送信する(ステップS1208)。たとえば、センサノード104が起動中である、ステップS1205の受信から所定時間(たとえば、20m秒)以内に、センサノード104にコマンドを送信する。コマンドの例としては、時刻同期を行うコマンドである。   The router node 103 determines whether or not the event reception processing from steps S1204 to S1206 has been executed the number of times specified by the number of slots (step S1207). If it has not been executed up to the number of times designated by the number of slots (step S1207: No), the process returns to step S1204. On the other hand, after being executed for the number of times designated by the number of slots (step S1207: Yes), the router node 103 transmits a command to the sensor node 104 when there is a command for the sensor node 104 in the command queue 809 (step S1207). S1208). For example, the command is transmitted to the sensor node 104 within a predetermined time (for example, 20 milliseconds) from the reception of step S1205 in which the sensor node 104 is activated. An example of the command is a command for performing time synchronization.

つぎに、ルータノード103は、イベントキュー806に格納された観測データに対し、イベント結合などの演算を行う(ステップS1209)。また、ルータノード103は、観測データが符号化されている場合には、復号処理を行う。これらの演算内容については、本処理については後述する。   Next, the router node 103 performs operations such as event combination on the observation data stored in the event queue 806 (step S1209). Further, the router node 103 performs a decoding process when the observation data is encoded. The details of these calculations will be described later.

このあと、ルータノード103は、ゲートウェイノード102(または上位のルータノード103)に送信すべきイベントがあるか否かを判断する(ステップS1210)。送信すべきイベントがある場合(ステップS1210:T)、ルータノード103は、ゲートウェイノード102(または上位のルータノード103)にイベントを送信して(ステップS1211)、ステップS1212に進む。   Thereafter, the router node 103 determines whether there is an event to be transmitted to the gateway node 102 (or the upper router node 103) (step S1210). When there is an event to be transmitted (step S1210: T), the router node 103 transmits the event to the gateway node 102 (or the upper router node 103) (step S1211), and proceeds to step S1212.

一方、送信すべきイベントがない場合(ステップS1210:F)、ステップS1212に進む。このあと、ルータノード103は、電力供給部803による演算部404および無線通信デバイス409への給電を停止して、RTC402が電源投入のタイミングを検出するまで(ステップS1201)休眠状態となる。   On the other hand, if there is no event to be transmitted (step S1210: F), the process proceeds to step S1212. Thereafter, the router node 103 stops supplying power to the calculation unit 404 and the wireless communication device 409 by the power supply unit 803, and enters a sleep state until the RTC 402 detects the power-on timing (step S1201).

<センサノード104の動作処理手順>
図13は、センサノード104の動作処理の一例を示すフローチャートである。センサノード104のRTC302は、電源投入のタイミングを検出する(ステップS1301)。電源投入のタイミングが検出されると、RTC302からの電源投入指示により、休眠管理部701は、電力供給部704により演算部304に電力供給し、演算部304を起動する(ステップS1302)。ここで、電源投入のタイミングとは、たとえば、観測間隔714の経過時である観測タイミングまたは送信間隔715の経過時である送信タイミングのいずれかである。
<Operation processing procedure of sensor node 104>
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of operation processing of the sensor node 104. The RTC 302 of the sensor node 104 detects the power-on timing (step S1301). When the power-on timing is detected, in response to a power-on instruction from the RTC 302, the sleep management unit 701 supplies power to the calculation unit 304 by the power supply unit 704 and activates the calculation unit 304 (step S1302). Here, the power-on timing is, for example, either an observation timing when the observation interval 714 has elapsed or a transmission timing when the transmission interval 715 has elapsed.

つぎに、センサノード104は、タイマ判定をおこなう(ステップS1303)。たとえば、状態管理部705がパラメタ702の観測間隔714を参照して、観測タイミングになった場合(ステップS1303:観測)、ステップS1304に進む。ステップS1304〜S1310は、たとえば、図2に示した観測処理oに相当する処理である。一方、状態管理部705がパラメタ702の送信間隔715を参照して、送信タイミングになった場合(ステップS1303:通信)、ステップS1312に進む。   Next, the sensor node 104 makes a timer determination (step S1303). For example, when the state management unit 705 refers to the observation interval 714 of the parameter 702 and the observation timing comes (step S1303: observation), the process proceeds to step S1304. Steps S1304 to S1310 are processes corresponding to the observation process o shown in FIG. 2, for example. On the other hand, when the state management unit 705 refers to the transmission interval 715 of the parameter 702 and the transmission timing is reached (step S1303: communication), the process proceeds to step S1312.

観測タイミングになった場合(ステップS1303:観測)、センサノード104は、センサ303に電力供給し、センサ303を起動する(ステップS1304)。このように、観測タイミング以外ではセンサ303に給電しないため、低消費電力化を図ることができる。センサノード104は、センサ303から観測データを取得する(ステップS1305)。このあと、センサノード104は、取得した観測データに対し、演算を行う(ステップS1306)。たとえば、センサノード104は、不揮発性メモリ308に蓄積された過去の観測データを含めて観測データの平均を求める演算を行う。   When the observation timing comes (step S1303: observation), the sensor node 104 supplies power to the sensor 303 and activates the sensor 303 (step S1304). As described above, since power is not supplied to the sensor 303 except for the observation timing, power consumption can be reduced. The sensor node 104 acquires observation data from the sensor 303 (step S1305). Thereafter, the sensor node 104 performs an operation on the acquired observation data (step S1306). For example, the sensor node 104 performs an operation for obtaining an average of observation data including past observation data stored in the nonvolatile memory 308.

そして、演算の結果、センサノード104は、観測データが送信対象であるか否かを判断する(ステップS1307)。たとえば、センサノード104は、観測データが異常値または特異値を取る場合に送信対象であると判断し(ステップS1307:T)、当該観測データを送信キュー709に格納する(ステップS1308)。   As a result of the calculation, the sensor node 104 determines whether the observation data is a transmission target (step S1307). For example, the sensor node 104 determines that the observation data is a transmission target when the observation data has an abnormal value or a singular value (step S1307: T), and stores the observation data in the transmission queue 709 (step S1308).

また、観測データについて正常範囲の下限値および上限値を与えられている場合、センサノード104は、観測データが下限値を下回る、あるいは上限値を上回るタイミングで、異常が発生したと判断して、送信対象であると判断する(ステップS1307:T)。そして、センサノード104は、当該観測データを送信キュー709に格納する(ステップS1308)。さらに、異常発生後、上限値を再び下回る、あるいは下限値を再び上回るタイミングで、センサノード104は、異常が解除されたと判断して、送信対象であると判断する(ステップS1307:T)。そして、センサノード104は、当該観測データを送信キュー709に格納する(ステップS1308)。   In addition, when the lower limit value and the upper limit value of the normal range are given to the observation data, the sensor node 104 determines that an abnormality has occurred at the timing when the observation data falls below the lower limit value or exceeds the upper limit value, It is determined that it is a transmission target (step S1307: T). Then, the sensor node 104 stores the observation data in the transmission queue 709 (step S1308). Further, after the occurrence of an abnormality, the sensor node 104 determines that the abnormality has been canceled at a timing at which it again falls below the upper limit value or again exceeds the lower limit value, and determines that it is a transmission target (step S1307: T). Then, the sensor node 104 stores the observation data in the transmission queue 709 (step S1308).

ステップS1308のあと、センサノード104は、状態713を送信待機状態に遷移させ(ステップS1309)、ステップS1310に進む。一方、送信対象でないと判断された場合(ステップS1307:F)、ステップS1310に進む。このあと、センサノード104は、センサ303への電源供給を停止し(ステップS1310)、演算部304への電源供給を停止する(ステップS1311)。   After step S1308, the sensor node 104 changes the state 713 to the transmission standby state (step S1309), and proceeds to step S1310. On the other hand, if it is determined that it is not a transmission target (step S1307: F), the process proceeds to step S1310. Thereafter, the sensor node 104 stops the power supply to the sensor 303 (step S1310), and stops the power supply to the calculation unit 304 (step S1311).

また、ステップS1303において、送信タイミングになった場合(ステップS1303:通信)、センサノード104は、通信試行処理を実行する(ステップS1312)。通信試行処理(ステップS1312)は、たとえば、図2に示したコマンド受信処理iや通信試行処理sに相当する処理である。通信試行(ステップS1312)の詳細については後述する。そして、センサノード104は、演算部304への電源供給を停止する(ステップS1311)。このあと、センサノード104は、RTC302が電源投入のタイミングを検出するまで(ステップS1301)、休眠状態となる。   In step S1303, when the transmission timing comes (step S1303: communication), the sensor node 104 executes a communication trial process (step S1312). The communication trial process (step S1312) is, for example, a process corresponding to the command reception process i and the communication trial process s shown in FIG. Details of the communication trial (step S1312) will be described later. Then, the sensor node 104 stops supplying power to the calculation unit 304 (step S1311). Thereafter, the sensor node 104 enters a sleep state until the RTC 302 detects the power-on timing (step S1301).

<センサノード104の状態遷移>
図14は、図13に示した通信試行処理(ステップS1312)に関するセンサノード104の状態遷移図である。通信試行処理(ステップS1312)は、送信待機状態1400において送信タイミングになった場合(ステップS1303:送信)に実行され、状態713が送信非待機状態1401に遷移する。そして、観測タイミングになり(ステップS1303:観測)かつ、観測データが送信対象になった場合(ステップS1307:T)、状態713が送信非待機状態1401から送信待機状態1400に遷移する(ステップS1309)。
<State transition of sensor node 104>
FIG. 14 is a state transition diagram of the sensor node 104 related to the communication trial process (step S1312) illustrated in FIG. The communication trial process (step S1312) is executed when the transmission timing is reached in the transmission standby state 1400 (step S1303: transmission), and the state 713 transitions to the transmission non-standby state 1401. When the observation timing comes (step S1303: observation) and the observation data is to be transmitted (step S1307: T), the state 713 transitions from the transmission non-standby state 1401 to the transmission standby state 1400 (step S1309). .

<通信試行処理(ステップS1312)>
図15は、図13に示した通信試行処理(ステップS1312)の一例を示すフローチャートである。まず、センサノード104は、パラメタ702内の状態713を参照する(ステップS1501)。状態713が送信非待機状態1401である場合(ステップS1501:非待機)、センサノード104は、通信試行処理(ステップS1312)を終了する。
<Communication trial process (step S1312)>
FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of the communication trial process (step S1312) illustrated in FIG. First, the sensor node 104 refers to the state 713 in the parameter 702 (step S1501). When the state 713 is the transmission non-standby state 1401 (step S1501: non-standby), the sensor node 104 ends the communication trial process (step S1312).

一方、状態713が送信待機状態1400の場合(ステップS1501:待機)、センサノード104は、無線通信デバイス309に電力供給し、無線通信デバイス309を起動する(ステップS1502)。そして、センサノード104は、イベント送信試行処理を実行する(ステップS1503)。イベント送信試行処理(ステップS1503)は、ルータノード103への観測データを含むイベントの送信を試行する処理であり、たとえば、図2に示した通信試行処理sに相当する。イベント送信試行処理(ステップS1503)の詳細については図16で説明する。   On the other hand, when the state 713 is the transmission standby state 1400 (step S1501: standby), the sensor node 104 supplies power to the wireless communication device 309 and activates the wireless communication device 309 (step S1502). Then, the sensor node 104 executes event transmission trial processing (step S1503). The event transmission trial process (step S1503) is a process of trying to transmit an event including observation data to the router node 103, and corresponds to, for example, the communication trial process s shown in FIG. Details of the event transmission trial process (step S1503) will be described with reference to FIG.

そして、センサノード104は、イベント送信試行処理(ステップS1503)による無線通信が成功したか否かを判断する(ステップS1504)。失敗の場合(ステップS1504:F)、ステップS1506に進む。一方、成功の場合(ステップS1504:T)、センサノード104は、コマンド受信試行処理を実行する(ステップS1505)。コマンド受信試行処理(ステップS1505)は、ルータノード103からのコマンドの受信を試行する処理であり、たとえば、図2に示したコマンド受信処理iに相当する。コマンド受信試行処理(ステップS1505)の詳細については図17で説明する。   Then, the sensor node 104 determines whether or not the wireless communication by the event transmission trial process (step S1503) is successful (step S1504). If unsuccessful (step S1504: F), the process proceeds to step S1506. On the other hand, in the case of success (step S1504: T), the sensor node 104 executes a command reception trial process (step S1505). The command reception trial process (step S1505) is a process of trying to receive a command from the router node 103, and corresponds to, for example, the command reception process i shown in FIG. Details of the command reception trial process (step S1505) will be described with reference to FIG.

このあと、センサノード104は、状態713を送信非待機状態1401に遷移させ(ステップS1506)、無線通信デバイス310の電力供給を停止する(ステップS1507)。これにより、センサノード104は、通信試行処理(ステップS1312)を終了する。   Thereafter, the sensor node 104 changes the state 713 to the transmission non-standby state 1401 (step S1506), and stops the power supply of the wireless communication device 310 (step S1507). As a result, the sensor node 104 ends the communication trial process (step S1312).

<イベント送信試行処理(ステップS1503)>
図16は、図15に示したイベント送信試行処理(ステップS1503)の一例を示すフローチャートである。センサノード104は、イベント結合部712により、送信キュー709に蓄積された複数のイベントをカプセル化し、図11に示したように、通信メッセージ1100のペイロード1104を作成する(ステップS1601)。作成結果は、たとえば、図11のPayload3、Payload4、またはPayload5の構造となる。さらに図11のペイロード1104の構造の一部あるいは全体に対し、ゴロム符号化を行うことでペイロード1104の構造を圧縮することが可能となる。
<Event transmission trial process (step S1503)>
FIG. 16 is a flowchart showing an example of the event transmission trial process (step S1503) shown in FIG. The sensor node 104 encapsulates a plurality of events accumulated in the transmission queue 709 by the event combining unit 712, and creates the payload 1104 of the communication message 1100 as shown in FIG. 11 (step S1601). The creation result has, for example, the structure of Payload 3, Payload 4, or Payload 5 in FIG. Furthermore, it is possible to compress the structure of the payload 1104 by performing Golomb coding on part or all of the structure of the payload 1104 in FIG.

ゴロム符号化は、数値0を1[bit]、1〜2を3[bit]、3〜6を5[bit]、7〜14を7[bit]、15〜30を9[bit]、31〜62を11[bit]の値に符号化する。そのため、Payload4、Payload5、Payload7、Payload8の観測時刻差分dT、観測値差分dVが十分に小さい値となる場合、ペイロード1104の効率的な圧縮が実現でき、従って1回の通信メッセージ1100に多くの観測データを格納することができるため、通信メッセージ1100の回数を削減することが可能となる。   In Golomb coding, numerical value 0 is 1 [bit], 1-2 is 3 [bit], 3-6 is 5 [bit], 7-14 is 7 [bit], 15-30 is 9 [bit], 31 ˜62 are encoded into a value of 11 [bits]. Therefore, when the observation time difference dT and the observation value difference dV of Payload4, Payload5, Payload7, and Payload8 are sufficiently small, efficient compression of the payload 1104 can be realized, and thus many observations are made in one communication message 1100. Since data can be stored, the number of communication messages 1100 can be reduced.

つぎに、センサノード104は、ペイロード1104を含む通信メッセージ1100を生成し、ルータノード103に対し無線でイベント送信を行う(ステップS1602)。イベント送信(ステップS1602)で送信されるイベントは、図12に示したルータノード103の受信待機(ステップS1204)において受信される。ここで、ルータノード103のスロット数が1の場合、センサノード104は送信試行タイミングでそのまま送信を行えばよいが、スロット数が1より大きい場合、センサノード104はスロット番号を利用して該当するスロットを選択し、該選択スロットのタイミングで送信する。   Next, the sensor node 104 generates a communication message 1100 including the payload 1104, and wirelessly transmits an event to the router node 103 (step S1602). The event transmitted by event transmission (step S1602) is received in the reception standby (step S1204) of the router node 103 shown in FIG. Here, when the number of slots of the router node 103 is 1, the sensor node 104 may transmit as it is at the transmission trial timing. However, when the number of slots is larger than 1, the sensor node 104 uses the slot number to correspond. A slot is selected and transmitted at the timing of the selected slot.

スロット選択の方式としては、たとえば、ルータノード103のスロット数を用い、スロット番号をランダムに選択してもよい。またルータノード103がセンサノード104に対し、あらかじめスロット番号を指定してもよい。ルータノード103がセンサノード104のスロットを指定する方式としては、たとえば、ルータノード103に接続されるセンサノード104にスロット番号を付与し、該スロット番号をスロット数で除した剰余を指定してもよい。また空間的に近傍に位置するセンサノード104は同じタイミングで環境の変化を検知し、送信する傾向がある。このため、空間的に近傍に位置するセンサノード104に対して異なるスロット番号を割り当ててもよい。   As a slot selection method, for example, the slot number of the router node 103 may be used, and the slot number may be selected at random. The router node 103 may designate a slot number for the sensor node 104 in advance. For example, the router node 103 designates the slot of the sensor node 104 by assigning a slot number to the sensor node 104 connected to the router node 103 and designating a remainder obtained by dividing the slot number by the number of slots. Good. In addition, sensor nodes 104 located spatially nearby tend to detect and transmit environmental changes at the same timing. For this reason, different slot numbers may be assigned to the sensor nodes 104 located spatially in the vicinity.

このあと、センサノード104は、ルータノード103からのACK応答を待機する(ステップS1603)。ACK応答が返戻された場合(ステップS1604:T)、送信キュー709から、送信が完了したイベントを取り除くことで送信キュー709を更新し(ステップS1604)、センサノード104は、イベント送信試行処理(ステップS1503)を終了する。ACK応答が返戻されない場合(ステップS1604:F)も、センサノード104は、イベント送信試行処理(ステップS1503)を終了する。   Thereafter, the sensor node 104 waits for an ACK response from the router node 103 (step S1603). When the ACK response is returned (step S1604: T), the transmission queue 709 is updated by removing the event for which transmission has been completed from the transmission queue 709 (step S1604), and the sensor node 104 performs event transmission trial processing (step S1604). S1503) is terminated. Even when the ACK response is not returned (step S1604: F), the sensor node 104 ends the event transmission trial process (step S1503).

<コマンド受信試行処理(ステップS1505)>
図17は、図15に示したコマンド受信試行処理(ステップS1505)の一例を示すフローチャートである。センサノード104は、ルータノード103からのコマンド受信を待機する(ステップS1701)。つぎに、センサノード104は、コマンド処理部703により、受信したコマンドの処理を行う(ステップS1702)。たとえば、受信したコマンドが時刻合わせコマンドの場合、コマンド処理部703は、RTC302の現在時刻を修正する。また、受信したコマンドが設定変更コマンドの場合、コマンド処理部703は、観測間隔714や送信間隔715などのパラメタ702の設定を行う。
<Command reception trial process (step S1505)>
FIG. 17 is a flowchart showing an example of the command reception trial process (step S1505) shown in FIG. The sensor node 104 waits for command reception from the router node 103 (step S1701). Next, the sensor node 104 uses the command processing unit 703 to process the received command (step S1702). For example, when the received command is a time adjustment command, the command processing unit 703 corrects the current time of the RTC 302. When the received command is a setting change command, the command processing unit 703 sets parameters 702 such as an observation interval 714 and a transmission interval 715.

この後、センサノード104は、コマンド処理結果をルータノード103に送信する(ステップS1703)。そして、センサノード104は、送信したコマンド処理結果に対するACK受信を待機する(ステップS1704)。指定時間、ACK受信が得られない場合(ステップS1704:F)、センサノード104は、コマンド受信試行処理(ステップS1505)を終了する。   Thereafter, the sensor node 104 transmits the command processing result to the router node 103 (step S1703). Then, the sensor node 104 waits for ACK reception for the transmitted command processing result (step S1704). If ACK reception is not obtained for the specified time (step S1704: F), the sensor node 104 ends the command reception trial process (step S1505).

一方、ACK受信があった場合(ステップS1704:T)、ステップS1705に進む。センサノード104は、ルータノード103のコマンドキュー809に未送信コマンドがあるか否かを判断する(ステップS1705)。ここでルータノード103のコマンドキュー809に未送信コマンドが存在するか否かについては、ステップ1704でルータノード103から到来するACKにルータノード103が書き込んでおき、センサノード104が当該書き込まれた内容を参照することにより実現可能である。未送信コマンドがある場合(ステップS1705:T)、ステップS1701に戻る。未送信コマンドがない場合(ステップS1705:F)、センサノード104は、コマンド受信試行処理(ステップS1505)を終了する。   On the other hand, when ACK is received (step S1704: T), the process proceeds to step S1705. The sensor node 104 determines whether or not there is an untransmitted command in the command queue 809 of the router node 103 (step S1705). Here, as to whether or not there is an unsent command in the command queue 809 of the router node 103, the router node 103 writes it in the ACK that arrives from the router node 103 in step 1704, and the sensor node 104 writes the written content. This can be realized by referring to. If there is an unsent command (step S1705: T), the process returns to step S1701. If there is no unsent command (step S1705: F), the sensor node 104 ends the command reception trial process (step S1505).

<センサネットワークシステム100の通信シーケンス例2>
図18は、実施例1におけるセンサネットワークシステム100の通信シーケンス例2を示す説明図である。図18では、1台のルータノード103の配下に複数(例として2台)のセンサノード104(SN#1、SN#2)があるものとする。図18で用いる記号は、図2で使用した記号と同じである。
<Communication Sequence Example 2 of Sensor Network System 100>
FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating a communication sequence example 2 of the sensor network system 100 according to the first embodiment. In FIG. 18, it is assumed that there are a plurality (for example, two) of sensor nodes 104 (SN # 1, SN # 2) under one router node 103. The symbols used in FIG. 18 are the same as those used in FIG.

初期処理として、サーバ101は、ルータノード103の受信間隔815をΔ秒に変更する設定コマンドc1801を発行する。   As an initial process, the server 101 issues a setting command c1801 for changing the reception interval 815 of the router node 103 to Δ seconds.

ゲートウェイノード102は、設定コマンドc1801をサーバ101から受信して、ルータノード103に転送する。   The gateway node 102 receives the setting command c1801 from the server 101 and transfers it to the router node 103.

ルータノード103は設定コマンドc1801を受信し、自分自身が管理する全てのセンサノード104(SN#1、SN#2)に対し、送信間隔715をΔ秒に設定する設定コマンドc1802を発行し、ルータノード103自身の受信間隔815をΔ秒間隔に設定し、休眠を開始する。   The router node 103 receives the setting command c1801 and issues a setting command c1802 for setting the transmission interval 715 to Δ seconds to all the sensor nodes 104 (SN # 1, SN # 2) managed by itself. The reception interval 815 of the node 103 itself is set to an interval of Δ seconds, and sleep is started.

複数のセンサノード104は、それぞれ設定コマンドc1802を受信し、送信間隔715をΔ秒に設定し、休眠を開始する。センサノード104は、図13のフローチャートに従い所定の観測間隔714でステップS1304からステップS1310に示す観測処理oを行い、当該観測処理oで得られた観測データが送信対象かどうかをステップS1307にて判別する。   Each of the plurality of sensor nodes 104 receives the setting command c1802, sets the transmission interval 715 to Δ seconds, and starts sleeping. The sensor node 104 performs the observation process o shown in steps S1304 to S1310 at a predetermined observation interval 714 according to the flowchart of FIG. 13, and determines whether the observation data obtained in the observation process o is a transmission target in step S1307. To do.

Case1811の例では、SN#1のセンサノード104の通信試行処理(ステップS1312)を実行する時点で送信キュー709に蓄積されたイベントは存在しないため、SN#1は送信を行わない。これに対し、SN#2のセンサノード104の通信試行処理(ステップS1312)を実行する時点で送信キュー709に蓄積されたイベントが存在するため、SN#2は送信を行う。   In the case of Case 1811, since the event accumulated in the transmission queue 709 does not exist at the time of executing the communication trial process (step S1312) of the sensor node 104 of SN # 1, SN # 1 does not transmit. On the other hand, since there is an event accumulated in the transmission queue 709 at the time of executing the communication trial process (step S1312) of the sensor node 104 of SN # 2, SN # 2 performs transmission.

同様に、Case1812の例では、SN#1のセンサノード104の通信試行処理(ステップS1312)を実行する時点で送信キュー709に蓄積されたイベントが存在するため、SN#1は送信を行うが、SN#2のセンサノード104の通信試行処理(ステップS1312)を実行する時点で送信キュー709に蓄積されたイベントが存在しないため、SN#2は送信を行わない。ルータノード103は、図12のステップS1205で該イベントを受信し、送信判断処理(ステップS1210)に従い、ゲートウェイノード102に対しイベントe1804を送信する。   Similarly, in the case of Case 1812, since there is an event accumulated in the transmission queue 709 when the communication trial process (step S1312) of the sensor node 104 of SN # 1 is executed, SN # 1 performs transmission. Since there is no event accumulated in the transmission queue 709 at the time of executing the communication trial process (step S1312) of the sensor node 104 of SN # 2, SN # 2 does not transmit. The router node 103 receives the event in step S1205 in FIG. 12, and transmits an event e1804 to the gateway node 102 in accordance with a transmission determination process (step S1210).

Case1813の例では、SN#1およびSN#2の両方の送信キュー709に蓄積されたイベントが存在するため、SN#1およびSN#2は同時にルータノード103に対し送信を行い、結果として輻輳が発生する。その結果、ルータノード103は、SN#1、SN#2のどちらか一方(本例ではSN#1)のイベントを受信し、受信に成功したセンサノード104に対しACKを返戻した後、送信判断処理(ステップS1210)に従い、ゲートウェイノード102に対しイベントe1804を送信する。   In the case of Case 1813, since events accumulated in the transmission queues 709 of both SN # 1 and SN # 2 exist, SN # 1 and SN # 2 transmit to the router node 103 at the same time, resulting in congestion. Occur. As a result, the router node 103 receives an event of either SN # 1 or SN # 2 (SN # 1 in this example), returns an ACK to the sensor node 104 that has been successfully received, and then determines transmission. Event e1804 is transmitted to gateway node 102 in accordance with the processing (step S1210).

ルータノード103がSN#1、SN#2のいずれのイベント受信にも失敗した場合は、ACK返戻およびゲートウェイノード102へのイベント送信を行わない。Case1813では、SN#2からのイベント受信に失敗した例を示している。   When the router node 103 fails to receive any event of SN # 1 and SN # 2, ACK return and event transmission to the gateway node 102 are not performed. Case 1813 shows an example in which event reception from SN # 2 has failed.

Case1814の例は、輻輳によりイベント送信に失敗したセンサノード104の再送処理を示す。Case1813においてACKを受信しないSN#2のセンサノード104は、図16のACK受信の判定処理(ステップS1603)によりステップS1604を実行しないため、送信キュー709からイベントは削除されない。また通信成功または失敗にかかわらず、図15のステップS1506により、状態713が送信非待機状態1401に遷移する。   An example of Case 1814 shows a retransmission process of the sensor node 104 that failed to transmit an event due to congestion. Since the sensor node 104 of SN # 2 that does not receive ACK in Case 1813 does not execute Step S1604 by the ACK reception determination process (Step S1603) in FIG. 16, the event is not deleted from the transmission queue 709. Regardless of communication success or failure, the state 713 transits to the transmission non-standby state 1401 by step S1506 in FIG.

SN#2の次回以降の観測タイミングにおいて、図13の送信対象の判定処理(ステップS1307)において送信対象と判定された場合(ステップS1307:T)にのみ、状態713が送信待機状態1400に遷移し(ステップS1309)、次のルータノード103の受信タイミングにおいてイベントが送信される。ここで送信される通信メッセージ1100は、図16のイベントカプセル化処理(ステップS1601)により、輻輳して送信失敗したイベントと新たに観測したイベントが図11のPayload3〜Payload8のいずれかの構造で単一のメッセージとなる。   The state 713 transits to the transmission standby state 1400 only when it is determined as a transmission target in the transmission target determination process (step S1307) in FIG. 13 at the next observation timing of SN # 2 (step S1307: T). (Step S1309), the event is transmitted at the reception timing of the next router node 103. The communication message 1100 transmitted here has an event encapsulation process (step S1601) in FIG. 16 in which the event that has been congested and failed to transmit and the newly observed event have a structure of any one of Payload 3 to Payload 8 in FIG. One message.

センサノード104が複数ある場合の効果は以下の三点となる。第一に、ルータノード103は、ルータノード103に接続するセンサノード104の数に関わらず、スロット数をあらかじめ決められた個数しか用意しない。たとえばスロット数が1個の場合、複数のセンサノード104からの受信待機時間を1回分しか用意しない。これにより、ルータノード103の電力消費量は、接続するセンサノード104の数に比例して増大することがない。   The effects when there are a plurality of sensor nodes 104 are the following three points. First, the router node 103 prepares only a predetermined number of slots regardless of the number of sensor nodes 104 connected to the router node 103. For example, when the number of slots is one, reception standby time from a plurality of sensor nodes 104 is prepared only once. Thereby, the power consumption of the router node 103 does not increase in proportion to the number of sensor nodes 104 to be connected.

第二に、輻輳により送信に失敗した観測データは、次の観測データが発生した次回の受信タイミングに回される。そのため、ルータノード103に対しては、センサノード104からの送信がルータノード103の受信タイミングのみに限定され、それ以外の時刻で休眠することができるため、ルータノード103の電力消費量を削減することができる。   Secondly, the observation data that failed to be transmitted due to congestion is routed to the next reception timing when the next observation data is generated. Therefore, for the router node 103, transmission from the sensor node 104 is limited only to the reception timing of the router node 103, and can sleep at other times, thereby reducing the power consumption of the router node 103. be able to.

第三に、輻輳により送信失敗した観測データは、図11のPayload3〜Payload8のいずれかの構造で、次回の観測データに相乗りして送信される。そのため、輻輳により送信回数が増加し、さらなる輻輳が引き起こされるという状況を抑制することができる。   Third, the observation data that has failed to be transmitted due to congestion is transmitted together with the next observation data in the structure of Payload 3 to Payload 8 in FIG. Therefore, it is possible to suppress a situation in which the number of transmissions increases due to congestion and further congestion is caused.

一方、本方式による副作用としては、輻輳した観測データが再送信される時刻が、次回の観測データの送信タイミングに遅延されるため、データ到達時間の遅延が発生する。しかし、本副作用は、ルータノード103の受信間隔に対し、センサノード群からの観測データの送信間隔が十分小さい場合、発生する確率が十分小さくなり、実用的に問題が発生することはない。   On the other hand, as a side effect of this method, the time at which the congested observation data is retransmitted is delayed to the transmission timing of the next observation data, so that the data arrival time is delayed. However, when the transmission interval of the observation data from the sensor node group is sufficiently small with respect to the reception interval of the router node 103, the probability of occurrence of this side effect is sufficiently small, and there is no practical problem.

(実施例2)
実施例2にかかるセンサネットワークシステムについて説明する。実施例2は、実施例1におけるセンサノード104のイベント生成部708および圧縮部711に、観測データの時系列データを非可逆圧縮するアルゴリズムである線形近似圧縮を適用した例である。線形近似圧縮により、送信すべきイベントの数を削減することができるため、センサノード104の通信に要する電力消費量を、線形近似圧縮の圧縮率に比例して削減することができる。また、送信すべきイベントの数を削減するため、他のセンサノード104との間での輻輳発生確率を低減することができる。実施例2では、実施例1との差分のみ説明し、それ以外については実施例1と同じであるため説明を省略する。
(Example 2)
A sensor network system according to a second embodiment will be described. The second embodiment is an example in which linear approximate compression, which is an algorithm for irreversibly compressing time series data of observation data, is applied to the event generation unit 708 and the compression unit 711 of the sensor node 104 in the first embodiment. Since the number of events to be transmitted can be reduced by linear approximation compression, the power consumption required for communication of the sensor node 104 can be reduced in proportion to the compression rate of linear approximation compression. In addition, since the number of events to be transmitted is reduced, the probability of occurrence of congestion with other sensor nodes 104 can be reduced. In the second embodiment, only the difference from the first embodiment will be described, and the rest is the same as the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

図19は、線形近似圧縮の概念図である。(A)は、固定観測間隔にて計測した観測データの時系列データ1901を示し、(B)は、線形近似圧縮した観測データの時系列データ1902を示す。線形近似圧縮は、時系列データ1901から、各観測データが所与の許容誤算範囲内に収まるよう観測データを間引くことにより、間引かれなかった観測データ1903、1904を結んだ構造で時系列データ1901を時系列データ1902で近似表現する。時系列データ1902で○印の観測データは、線形近似圧縮により間引かれなかった制御点である。   FIG. 19 is a conceptual diagram of linear approximate compression. (A) shows time-series data 1901 of observation data measured at fixed observation intervals, and (B) shows time-series data 1902 of observation data subjected to linear approximation compression. The linear approximate compression is a time series data having a structure in which the observation data 1903 and 1904 that are not thinned out are connected by thinning the observation data from the time series data 1901 so that each observation data is within a given allowable miscalculation range. 1901 is approximated by time series data 1902. The observation data marked with a circle in the time series data 1902 are control points that were not thinned out by linear approximation compression.

図20は、逐次的に線形近似圧縮を行うための概念図である。図20において、横方向が時間、縦方向が観測値である(図19と同様)。圧縮部711の一実装例である線形近似圧縮は、内部情報として、時刻および観測値を持つ過去の観測点S、Cを管理する。観測処理oにより新たに生成した観測点Aが入力された時、圧縮部711は、観測点Cが、観測点S、Aを結ぶ直線SAで近似できるかどうかを判定する。観測点Cにおける直線SCと直線SAの誤差は下記式(1)により表される。ただし、VS、VC、VAは観測点S、C、Aでの観測値、TS、TC、TAは観測点S、C、Aでの観測時刻である。ここで式(1)の誤差が閾値である所与の許容誤差未満の時、圧縮部711は、観測点Cを削除する。 FIG. 20 is a conceptual diagram for performing linear approximation compression sequentially. In FIG. 20, the horizontal direction is time, and the vertical direction is an observed value (similar to FIG. 19). Linear approximate compression, which is one implementation example of the compression unit 711, manages past observation points S and C having time and observation values as internal information. When the observation point A newly generated by the observation process o is input, the compression unit 711 determines whether the observation point C can be approximated by a straight line SA connecting the observation points S and A. The error between the straight line SC and the straight line SA at the observation point C is expressed by the following equation (1). However, V S , V C and V A are observation values at observation points S, C and A, and T S , T C and T A are observation times at observation points S, C and A. Here, when the error of the expression (1) is less than a given allowable error which is a threshold value, the compression unit 711 deletes the observation point C.

誤差=(VA−VS)×(TC−TS)/(TA−TS)−(VC−VS)・・・(1) Error = (V A −V S ) × (T C −T S ) / (T A −T S ) − (V C −V S ) (1)

図21は、センサノード104の圧縮部711による線形近似圧縮処理の一例を示すフローチャートである。まず、圧縮部711は、観測処理oの処理回数を判断する(ステップS2101)。1回目の観測処理oである場合(ステップS2101:1回目)、圧縮部711は、当該観測処理oにおける観測時刻および観測値を観測点Sに代入する(ステップS2102)。そして、圧縮部711は、観測点Sを送信キュー709に格納し、処理を終了する。   FIG. 21 is a flowchart illustrating an example of linear approximate compression processing by the compression unit 711 of the sensor node 104. First, the compression unit 711 determines the number of times of the observation process o (step S2101). In the case of the first observation process o (step S2101: first time), the compression unit 711 substitutes the observation time and the observation value in the observation process o into the observation point S (step S2102). Then, the compression unit 711 stores the observation point S in the transmission queue 709 and ends the process.

また、2回目の観測処理oである場合(ステップS2101:2回目)、圧縮部711は、当該観測処理oにおける観測時刻および観測値を観測点Cに代入し(ステップS2104)、送信キュー709に格納せずに処理を終了する。   In the case of the second observation process o (step S2101: second time), the compression unit 711 substitutes the observation time and the observation value in the observation process o into the observation point C (step S2104), and enters the transmission queue 709. The process ends without storing.

また、3回目以降の観測処理oである場合(ステップS2101:3回目以降)、圧縮部711は、当該観測処理oにおける観測時刻および観測値を観測点Aに代入する(ステップS2105)。そして、圧縮部711は、上記(1)にしたがって、観測点Cにおける観測値の誤差を計算し(ステップS2106)、誤差が所与の許容誤差以上であるか否かを判断する(ステップS2107)。   In the case of the third or subsequent observation process o (step S2101: after the third time), the compression unit 711 substitutes the observation time and the observed value in the observation process o into the observation point A (step S2105). Then, the compression unit 711 calculates the error of the observation value at the observation point C according to the above (1) (step S2106), and determines whether or not the error is greater than a given allowable error (step S2107). .

誤差が所与の許容誤差未満である場合(ステップS2107:F)、処理を終了する。観測点Cは送信キュー709に格納されないため、観測点Cに代入された観測時刻および観測値は削除されたことになり、ルータノード103に送信されることはない。一方、誤差が所与の許容誤差以上である場合(ステップS2107:Yes)、圧縮部711は、観測点Cを送信キュー709に格納する(ステップS2108)。すなわち、観測点Cに代入された観測時刻および観測値を保持することになる。そして、圧縮部711は、観測点Cに代入された観測時刻および観測値を観測点Sに代入し、観測点Aに代入された観測時刻および観測値を観測点Cに代入して、つぎの観測処理oに備え、処理を終了する。   If the error is less than the given allowable error (step S2107: F), the process ends. Since the observation point C is not stored in the transmission queue 709, the observation time and the observation value assigned to the observation point C are deleted and are not transmitted to the router node 103. On the other hand, when the error is equal to or larger than the given allowable error (step S2107: Yes), the compression unit 711 stores the observation point C in the transmission queue 709 (step S2108). That is, the observation time and the observation value assigned to the observation point C are held. Then, the compression unit 711 assigns the observation time and observation value assigned to the observation point C to the observation point S, substitutes the observation time and observation value assigned to the observation point A to the observation point C, and In preparation for the observation process o, the process ends.

実施例2による効果は以下の二点となる。第一に、センサノード104は、図19に示した時系列データ1901の各時刻で観測を行うが、送信すべきデータは時系列データ1902を構成する制御点(○印)のみとなる。そのため、センサノード104の通信に要する電力消費量を、線形近似圧縮の圧縮率に比例して削減することができる。   The effects of Example 2 are the following two points. First, the sensor node 104 performs observation at each time of the time-series data 1901 shown in FIG. 19, but the data to be transmitted is only the control points (◯ marks) constituting the time-series data 1902. Therefore, the power consumption required for the communication of the sensor node 104 can be reduced in proportion to the compression rate of the linear approximate compression.

たとえば、観測データを5%に圧縮することができる場合、100回の観測処理oに対し送信キューに蓄積されるイベントは平均5回となる。観測間隔が1分間隔、送信間隔が10分間隔である場合、センサノード104の通信試行処理sにおいて送信を行う確率は、1−(0.95)10=0.40となり、約40%となる。そのため、観測間隔に対し通信を行う比率は1/10×40%=4%となる。したがって、観測のたびに送信する方式と比較し、本方式ではセンサノード104の通信に関わる電力消費量を4%に削減することができる。同様に、送信間隔が20分間隔である場合、観測間隔に対し通信を行う比率は1/20×(1−(0.95)20)=3.2%となる。 For example, when the observation data can be compressed to 5%, the average number of events accumulated in the transmission queue is 100 for 100 observation processes o. When the observation interval is 1 minute and the transmission interval is 10 minutes, the probability of transmission in the communication trial process s of the sensor node 104 is 1− (0.95) 10 = 0.40, which is about 40%. Become. Therefore, the ratio of performing communication with respect to the observation interval is 1/10 × 40% = 4%. Therefore, compared with the method of transmitting each observation, this method can reduce the power consumption related to the communication of the sensor node 104 to 4%. Similarly, when the transmission interval is 20 minutes, the ratio of communication with respect to the observation interval is 1/20 × (1− (0.95) 20 ) = 3.2%.

第二に、図18のCase1813に示す輻輳が発生する確率は、複数のセンサノード104で一定間隔に同時に制御点が発生する確率と等しくなる。そのため、センサノード104の送信間隔715に対し観測データが十分に緩やかであり、かつ複数のセンサノード104の時系列データの形状が異なれば、輻輳発生確率を低減することができる。   Secondly, the probability of occurrence of congestion shown in Case 1813 in FIG. 18 is equal to the probability of simultaneous occurrence of control points at a certain interval in the plurality of sensor nodes 104. Therefore, if the observation data is sufficiently gentle with respect to the transmission interval 715 of the sensor node 104 and the shape of the time series data of the plurality of sensor nodes 104 is different, the probability of occurrence of congestion can be reduced.

一方、線形近似圧縮の特徴として、観測データが所与の許容誤差範囲内で一定値を取る場合、すなわち観測データが一定値を取り続ける、あるいは一定の傾きを取り続ける場合、図21では、センサノード104は観測データを送信しない。そのため、サーバ101に蓄積された観測データ集合からは、当該センサノードの観測データが許容誤差範囲内で一定値を取り続けているため送信されないのか、あるいはセンサノード104の故障あるいは通信障害により観測データが到来していないのかが区別できない。   On the other hand, as a feature of linear approximation compression, when the observation data takes a constant value within a given allowable error range, that is, when the observation data keeps a constant value or keeps a constant slope, in FIG. Does not send observation data. Therefore, the observation data stored in the server 101 is not transmitted because the observation data of the sensor node keeps a constant value within the allowable error range, or the observation data is not transmitted due to a failure of the sensor node 104 or a communication failure. I cannot tell if it has not arrived.

この問題を回避するため、実施例2では、ステップS2107を以下のステップS2107−2に変更してもよい。   In order to avoid this problem, in the second embodiment, step S2107 may be changed to the following step S2107-2.

[ステップS2107−2] 誤差が所与の許容誤差未満の場合でも、観測点Aの観測時刻と観測点Cの観測時刻の差が閾値時間間隔以上であれば、ステップS2108に移行する。 [Step S2107-2] Even if the error is less than a given allowable error, if the difference between the observation time at observation point A and the observation time at observation point C is equal to or greater than the threshold time interval, the process proceeds to step S2108.

ステップS2107−2により、センサノード104から一定間隔で通信が到来することが保障されるため、センサノード104の故障または通信障害を区別することが可能となる。たとえば、観測間隔が1分周期の場合、閾値時間間隔を1時間周期と設定することを考える。線形近似圧縮により、観測データが1時間生成されない確率を5%と仮定すると、ステップS2107−2により送信データ数は5%増加するが、センサノード104の故障または通信障害が少なくとも1時間の遅延で検知できることになる。   By step S2107-2, it is ensured that communication comes from the sensor node 104 at regular intervals, so that it is possible to distinguish a failure or communication failure of the sensor node 104. For example, when the observation interval is a one minute cycle, consider setting the threshold time interval as a one hour cycle. Assuming that the probability that observation data is not generated for one hour by linear approximation compression is 5%, the number of transmission data increases by 5% in step S2107-2, but a failure or communication failure of the sensor node 104 has a delay of at least one hour. It can be detected.

また、線形近似圧縮の特徴として、制御点である観測データが送付されるタイミングで、その制御点以降の時系列データの推測は行えない。すなわち、図19において、観測データ1903および観測データ1904を結ぶ直線の傾きは、サーバ101に制御点1904が到来した時点でしか得られない。制御点1904が到来するより前の時点で該直線の傾きをサーバ101側で得るため、ステップS2107−2の閾値時間間隔をより短期間にしてもよい。たとえば、観測間隔が1分周期の場合、閾値時間間隔を5分周期と設定する。閾値時間間隔をより短期間にすることにより、送信データ数はほぼ倍増するが、制御点以降の時系列の傾きが得られるため、その制御点以降の時系列データの推移の推測を行うことができる。   Further, as a feature of linear approximation compression, time series data after the control point cannot be estimated at the timing when the observation data as the control point is sent. That is, in FIG. 19, the slope of the straight line connecting the observation data 1903 and the observation data 1904 can be obtained only when the control point 1904 arrives at the server 101. In order to obtain the slope of the straight line on the server 101 side before the time when the control point 1904 arrives, the threshold time interval in step S2107-2 may be set to a shorter time. For example, when the observation interval is a 1-minute cycle, the threshold time interval is set to a 5-minute cycle. By making the threshold time interval shorter, the number of transmission data almost doubles. However, since the slope of the time series after the control point is obtained, it is possible to estimate the transition of the time series data after that control point. it can.

また、センサノード104において多変量の観測データを送信する方式について説明する。センサノード104には、複数のセンサ303が接続されている場合が存在する。またそれ以外の場合においても、センサノード104の残電圧、センサノード104とルータノード103の通信品質を示すRSSI(Received Signal Strength Indication:通信強度)を運用監視のための付帯情報として送信する場合が存在する。これらの複数の時系列データに対し、それぞれ別個に線形近似圧縮を行うことにより、データ量を削減することができる。   A method for transmitting multivariate observation data in the sensor node 104 will be described. There are cases where a plurality of sensors 303 are connected to the sensor node 104. In other cases, RSSI (Received Signal Strength Indication) indicating the remaining voltage of the sensor node 104 and the communication quality between the sensor node 104 and the router node 103 may be transmitted as supplementary information for operation monitoring. Exists. The amount of data can be reduced by separately performing linear approximation compression on each of the plurality of time series data.

特に、残電圧は電池容量が枯渇する直前まではほぼ一定値を取るため、圧縮効果は高い。一方、複数の時系列データをそれぞれ線形近似圧縮することにより、異なるタイミングで制御点が発生するため、送信回数が増大する。これを防止するため、図13のステップS1308において、複数の時系列データで制御点が生成されたタイミングで送信キュー709に格納するのではなく、特定の単独の時系列データで制御点が生成されたタイミングにおいて、その他の観測データの時系列データをまとめて相乗りする形で送信キュー709に格納する方式が好適である。複数種類の観測データをペイロード1104に格納する形式は、図11に示したPayload6、Payload7、Payload8となる。   In particular, since the remaining voltage takes a substantially constant value until immediately before the battery capacity is exhausted, the compression effect is high. On the other hand, since the control points are generated at different timings by linearly approximating a plurality of time series data, the number of transmissions increases. In order to prevent this, in step S1308 in FIG. 13, the control points are generated with specific single time-series data instead of being stored in the transmission queue 709 at the timing when the control points are generated with a plurality of time-series data. At this time, it is preferable to store the time series data of the other observation data in the transmission queue 709 in the form of sharing them together. The format for storing a plurality of types of observation data in the payload 1104 is Payload 6, Payload 7, and Payload 8 shown in FIG.

(実施例3)
実施例3について説明する。実施例3は、実施例1、2においてデータ到達時刻の遅延を軽減する例である。具体的には、実施例3では、他のセンサノード104との間で輻輳が発生したことにより、イベントが送信できなかった場合でも、当該センサノード104は、輻輳発生時点以降で、観測タイミングでイベントが発生しない場合においても、一定時間が経過することによりイベントの再送を行う。すなわち、通信が失敗した場合の再送を、次回以降の送信タイミングの中からランダムに決める。これにより、再度の輻輳を抑制することができる。実施例3では、実施例1、2との差分のみ説明し、それ以外については実施例1と同じであるため説明を省略する。実施例3では、センサノード104の状態遷移が実施例1、2で示した状態遷移(図14)と通信試行処理(ステップS1303)が異なる。
(Example 3)
Example 3 will be described. The third embodiment is an example of reducing the delay of the data arrival time in the first and second embodiments. Specifically, in the third embodiment, even when an event cannot be transmitted due to the occurrence of congestion with another sensor node 104, the sensor node 104 is not updated at the observation timing after the congestion occurrence time. Even when an event does not occur, the event is retransmitted after a certain time has elapsed. That is, retransmission when communication fails is determined randomly from the next transmission timing. Thereby, it is possible to suppress the congestion again. In the third embodiment, only the differences from the first and second embodiments will be described, and the other portions are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. In the third embodiment, the state transition of the sensor node 104 is different from the state transition (FIG. 14) shown in the first and second embodiments in the communication trial process (step S1303).

図22は、実施例3にかかる通信試行処理に関するセンサノード104の状態遷移図である。センサノード104は、状態713として、送信待機状態2202、送信非待機状態2203、遅延待機状態2201の三状態のいずれかを取る。遅延待機状態2201とは、送信失敗によりイベントの送信を次回以降に待機させられる状態である。センサノード104が送信待機状態2202である場合、ステップS1303で送信タイミングになった時、センサノード104は、図13に示した通信試行処理(ステップS1303)の代わりに通信試行処理(ステップS2204)を行う。通信試行処理(ステップS2204)の詳細については後述する。   FIG. 22 is a state transition diagram of the sensor node 104 regarding communication trial processing according to the third embodiment. The sensor node 104 takes one of the three states of the transmission standby state 2202, the transmission non-standby state 2203, and the delay standby state 2201 as the state 713. The delay standby state 2201 is a state in which transmission of an event can be made to wait after the next time due to transmission failure. When the sensor node 104 is in the transmission standby state 2202, when the transmission timing comes in step S1303, the sensor node 104 performs a communication trial process (step S2204) instead of the communication trial process (step S1303) shown in FIG. Do. Details of the communication trial process (step S2204) will be described later.

また、送信非待機状態2203または遅延待機状態2201である場合、ステップS1303で送信タイミングになった時でも、センサノード104は、通信試行処理(ステップS2204)を行わない。   Further, in the transmission non-standby state 2203 or the delay standby state 2201, the sensor node 104 does not perform the communication trial process (step S2204) even when the transmission timing comes in step S1303.

また、通信試行処理(ステップS2204)の結果、状態713は、送信成功時には送信非待機状態2203に遷移し、送信失敗時には遅延待機状態2201に遷移する。遅延待機状態2201において、状態713は、後述する遅延タイミングにおいて送信待機状態2202に遷移する。また、図13の送信キュー追加(ステップS1308)で説明したとおり、観測データが送信対象であると判断された場合、状態713は送信待機状態2202に遷移する(ステップS1309)。   As a result of the communication trial process (step S2204), the state 713 transitions to the transmission non-standby state 2203 when transmission is successful, and transitions to the delay standby state 2201 when transmission fails. In the delay standby state 2201, the state 713 transitions to the transmission standby state 2202 at a delay timing described later. Further, as described in the transmission queue addition (step S1308) of FIG. 13, when it is determined that the observation data is a transmission target, the state 713 transitions to the transmission standby state 2202 (step S1309).

図23は、実施例3にかかる通信試行処理(ステップS2204)のフローチャートである。通信試行処理(ステップS2204)は、図13に示した通信試行処理(ステップS1303)に替わる処理である。まず、状態713が送信非待機状態2203である場合(ステップS2301:非待機)、通信試行処理(ステップS2204)を終了する。また、状態713が送信待機状態2202である場合(ステップS2301:待機)、ステップS2302に移行し、遅延待機状態2201である場合(ステップS2301:遅延待機)、ステップS2310に移行する。   FIG. 23 is a flowchart of the communication trial process (step S2204) according to the third embodiment. The communication trial process (step S2204) is a process that replaces the communication trial process (step S1303) shown in FIG. First, when the state 713 is the transmission non-standby state 2203 (step S2301: non-standby), the communication trial process (step S2204) is terminated. When the state 713 is the transmission standby state 2202 (step S2301: standby), the process proceeds to step S2302, and when the state 713 is the delay standby state 2201 (step S2301: delay standby), the process proceeds to step S2310.

状態713が送信待機状態2202である場合(ステップS2301:待機)、センサノード104は、電力供給部704により無線通信デバイス309に電力を供給し、無線通信デバイス309を起動する(ステップS2302)。   When the state 713 is the transmission standby state 2202 (step S2301: standby), the sensor node 104 supplies power to the wireless communication device 309 by the power supply unit 704 and activates the wireless communication device 309 (step S2302).

つぎに、センサノード104は、図16に示したイベント送信試行処理を実行する(ステップS2303)。そして、イベント送信試行処理(ステップS2303)により、無線通信に成功した場合(ステップS2304:T)、ステップS2305に移行し、失敗した場合(ステップS2304:F)、ステップS2308に移行する。   Next, the sensor node 104 executes the event transmission trial process shown in FIG. 16 (step S2303). If the wireless communication is successful (step S2304: T) by the event transmission trial process (step S2303), the process proceeds to step S2305. If the wireless communication fails (step S2304: F), the process proceeds to step S2308.

センサノード104は、遅延待機時刻を算出する(ステップS2308)。遅延待機時刻は、次回以降の送信タイミングにおいて、所与の期間を閾値とした乱数により生成される。このあと、センサノード104は、状態713を遅延待機状態2201に遷移させ(ステップS2309)、無線通信デバイス310の電力供給を停止する(ステップS2307)。これにより、センサノード104は、通信試行処理(ステップS2204)を終了する。   The sensor node 104 calculates the delay standby time (step S2308). The delay waiting time is generated by a random number with a given period as a threshold value at the next and subsequent transmission timings. Thereafter, the sensor node 104 changes the state 713 to the delay standby state 2201 (step S2309), and stops the power supply of the wireless communication device 310 (step S2307). Thereby, the sensor node 104 ends the communication trial process (step S2204).

また、無線通信に成功した場合(ステップS2304:T)、センサノード104は、センサノード104の状態713を送信非待機状態に遷移させ(ステップS2305)、図17に示したコマンド受信試行処理を実行して(ステップS2306)、無線通信デバイス310の電力供給を停止する(ステップS2307)。これにより、センサノード104は、通信試行処理(ステップS2204)を終了する。   If wireless communication is successful (step S2304: T), the sensor node 104 changes the state 713 of the sensor node 104 to a transmission non-standby state (step S2305), and executes the command reception trial process shown in FIG. (Step S2306), the power supply of the wireless communication device 310 is stopped (Step S2307). Thereby, the sensor node 104 ends the communication trial process (step S2204).

また、ステップS2301において、状態713が遅延待機状態2201である場合(ステップS2301:遅延待機)、センサノード104は、現在時刻とステップS2308で算出した遅延待機時刻とを比較し(ステップS2310)、現在時刻が遅延待機時刻を超えていなければ(ステップS2310:F)、通信試行処理(ステップS2204)を終了する。一方、現在時刻が遅延待機時刻になった場合(ステップS2310:T)、センサノード104は、センサノード104の状態713を送信待機状態2202に遷移させ(ステップS2311)、通信試行処理(ステップS2204)を終了する。   In step S2301, if the state 713 is the delay standby state 2201 (step S2301: delay standby), the sensor node 104 compares the current time with the delay standby time calculated in step S2308 (step S2310), If the time does not exceed the delay waiting time (step S2310: F), the communication trial process (step S2204) is terminated. On the other hand, when the current time becomes the delay standby time (step S2310: T), the sensor node 104 changes the state 713 of the sensor node 104 to the transmission standby state 2202 (step S2311), and a communication trial process (step S2204). Exit.

図24は、実施例3におけるセンサネットワークシステム100の通信シーケンス例を示す説明図である。図24において、Case2400の例では、図18のCase1813と同様、SN#1およびSN#2の両方の送信キュー709に蓄積されたイベントが存在するため、SN#1およびSN#2は同時にルータノード103に対し送信を行い、結果として輻輳が発生する。その結果、ルータノード103は、SN#1またはSN#2のいずれか一方からのイベント(本例ではSN#1)を受信する。   FIG. 24 is an explanatory diagram illustrating a communication sequence example of the sensor network system 100 according to the third embodiment. In the case of Case 2400 in FIG. 24, since events accumulated in both the transmission queues 709 of SN # 1 and SN # 2 exist as in Case 1813 of FIG. 18, SN # 1 and SN # 2 are simultaneously connected to router nodes. As a result, congestion occurs. As a result, the router node 103 receives an event (SN # 1 in this example) from either SN # 1 or SN # 2.

そして、ルータノード103は、受信に成功したセンサノード104(本例ではSN#1)に対しACKを返戻した後、図12の送信判断処理(ステップS1210)に従い、ゲートウェイノード102に対しイベントe104を送信する。なお、ルータノード103がSN#1およびSN#2のいずれのイベント受信にも失敗した場合は、ACK返戻およびゲートウェイノード102へのイベント送信を行わない。   The router node 103 returns an ACK to the sensor node 104 (SN # 1 in this example) that has been successfully received, and then sends an event e104 to the gateway node 102 in accordance with the transmission determination process (step S1210) in FIG. Send. If the router node 103 fails to receive any event of SN # 1 and SN # 2, ACK return and event transmission to the gateway node 102 are not performed.

Case2407の例は、輻輳によりイベント送信に失敗したセンサノードの再送処理を示す。Case2400においてACKを受信しないSN#2のセンサノード104は、図16に示したACK受信の判定処理(ステップS1603)によりステップS1604を実行しないため、送信キュー709からイベントは削除されない。   An example of Case 2407 indicates a retransmission process of a sensor node that failed to transmit an event due to congestion. Since the sensor node 104 of SN # 2 that does not receive ACK in Case 2400 does not execute step S1604 by the ACK reception determination process (step S1603) illustrated in FIG. 16, the event is not deleted from the transmission queue 709.

また通信が失敗したため、図23に示したように、状態713が遅延待機状態2201に遷移する(ステップS2309)。SN#2は、次回以降の送信タイミングにおいて、図23に示した時刻確認処理(ステップS2310)において現在時刻が遅延待機時刻が超過したことを持って状態713を送信待機状態に遷移させ、その次回の送信タイミングにおいて該イベントを送信する。   Since the communication has failed, as shown in FIG. 23, the state 713 transitions to the delay standby state 2201 (step S2309). SN # 2 transitions the state 713 to the transmission standby state at the next transmission timing and the next time in the time confirmation process (step S2310) shown in FIG. 23 with the current time exceeding the delay standby time. The event is transmitted at the transmission timing.

SN#2はまた、遅延待機時刻が到来していない時でも、次回以降の観測タイミングにおいて、図13に示した送信対象の判定処理(ステップS1307)において送信対象と判定された場合に(ステップS1307:T)、状態713が送信待機状態1400に遷移し、次の送信タイミングにおいて該イベントを送信する。   SN # 2 is also determined when the transmission target is determined in the transmission target determination process (step S1307) shown in FIG. 13 at the next and subsequent observation timings even when the delay waiting time has not arrived (step S1307). : T), the state 713 transits to the transmission standby state 1400, and the event is transmitted at the next transmission timing.

また、図24を用いて、センサノード104が算出した遅延待機時刻(ステップS2308)の例を説明する。たとえば、遅延待機時刻の所与のしきい値以内に、3回分の送信タイミングが含まれるものとする。Case2400で輻輳が発生した場合、センサノード104は、次回以降の3回分の送信タイミングのうち、いずれかのタイミングで送信する。本例では、Case2407に示したように、SN#2のセンサノード104は、2回目の送信タイミングを遅延待機時刻として算出し、イベントe2405をルータノード103に送信する。   In addition, an example of the delay standby time (step S2308) calculated by the sensor node 104 will be described with reference to FIG. For example, it is assumed that the transmission timing for three times is included within a given threshold value of the delay waiting time. When congestion occurs in Case 2400, the sensor node 104 transmits at any timing among the transmission timings for three times after the next time. In this example, as shown in Case 2407, the sensor node 104 of SN # 2 calculates the second transmission timing as the delay waiting time, and transmits the event e2405 to the router node 103.

実施例3の効果は以下となる。図14に示す通り、実施例1では、輻輳が発生した時点以降の観測タイミングにおいて、イベントが発生した時点以降で初めてイベントの再送が行われる。これに対し、実施例3では、輻輳が発生した時点以降で、観測タイミングでイベントが発生しない場合においても、一定時間が経過することによりイベントの再送を行う。さらに再送タイミングを乱数時間後にすることにより、輻輳したセンサノード104間で再度の輻輳を抑制することができる。   The effect of Example 3 is as follows. As shown in FIG. 14, in the first embodiment, at the observation timing after the time when congestion occurs, the event is retransmitted for the first time after the time when the event occurs. On the other hand, in the third embodiment, even when an event does not occur at the observation timing after the time when congestion occurs, the event is retransmitted after a certain time has elapsed. Further, by setting the retransmission timing after a random time, it is possible to suppress congestion again between the congested sensor nodes 104.

(実施例4)
実施例4について説明する。実施例4は、実施例1におけるデータ到達時刻の最大遅延時間を保証する例である。具体的には、実施例4では、センサノード104は、パラメタ702に、送信間隔715のほか、送信間隔715よりも時間間隔が長い第2の送信間隔を含む。同様に、ルータノード103は、パラメタ802に、受信間隔815のほか、第2の受信間隔を含む。第2の送信間隔と第2の受信間隔は同一時間長である。第2の受信間隔については、受信間隔815と同一の通信シーケンスで、ルータノード103がサーバ101からゲートウェイノード102を介して受信して設定する。同様に、第2の送信間隔についても、送信間隔715と同一の通信シーケンスで、センサノード104からコマンドを受信して設定する。
Example 4
Example 4 will be described. The fourth embodiment is an example in which the maximum delay time of the data arrival time in the first embodiment is guaranteed. Specifically, in the fourth embodiment, the sensor node 104 includes, in the parameter 702, a second transmission interval having a time interval longer than the transmission interval 715 in addition to the transmission interval 715. Similarly, the router node 103 includes a second reception interval in addition to the reception interval 815 in the parameter 802. The second transmission interval and the second reception interval are the same time length. The second reception interval is set by the router node 103 receiving from the server 101 via the gateway node 102 in the same communication sequence as the reception interval 815. Similarly, the second transmission interval is set by receiving a command from the sensor node 104 in the same communication sequence as the transmission interval 715.

ルータノード103は、第2の受信間隔において、配下の全てのセンサノード104からのイベントを受信するスロットを用意する。これにより、送信間隔715による送信タイミングにおいてセンサノード104間で輻輳が発生した場合でも、第2の送信間隔による送信タイミング(以下、第2の送信タイミング)により各センサノード104からイベントが送信された場合でも、ルータノード103は、輻輳が発生することなく各イベントを受信することができ、センサノード104からのデータ到達の最大遅延時間が保証される。   The router node 103 prepares a slot for receiving events from all the subordinate sensor nodes 104 at the second reception interval. As a result, even when congestion occurs between the sensor nodes 104 at the transmission timing according to the transmission interval 715, the event is transmitted from each sensor node 104 at the transmission timing according to the second transmission interval (hereinafter referred to as the second transmission timing). Even in this case, the router node 103 can receive each event without causing congestion, and the maximum delay time of data arrival from the sensor node 104 is guaranteed.

なお、第2の送信タイミングでセンサノード104がルータノード103にイベントを受信する時刻を、第2の送信時刻と称す。すなわち、センサノード104の最初の起動または前回の第2の送信時刻から第2の送信間隔を加算した時刻が、第2の送信時刻となる。同様に、第2の送信タイミングでルータノード103が各センサノード104からイベントを受信する時刻を、第2の受信時刻と称す。ルータノード103の最初の起動または前回の第2の受信時刻から第2の受信間隔を加算した時刻が、第2の受信時刻となる。   Note that the time at which the sensor node 104 receives an event to the router node 103 at the second transmission timing is referred to as a second transmission time. That is, the first transmission time of the sensor node 104 or a time obtained by adding the second transmission interval from the previous second transmission time becomes the second transmission time. Similarly, the time at which the router node 103 receives an event from each sensor node 104 at the second transmission timing is referred to as a second reception time. The first activation of the router node 103 or the time obtained by adding the second reception interval from the previous second reception time becomes the second reception time.

このほか、実施例4では、実施例1、2との差分のみ説明し、それ以外については実施例1、2と同じであるため説明を省略する。実施例4では、センサノード104の状態遷移が実施例1、2で示した状態遷移(図14)と通信試行処理(ステップS1303)が異なる。   In addition, in the fourth embodiment, only the difference from the first and second embodiments will be described, and the rest is the same as the first and second embodiments, and the description thereof will be omitted. In the fourth embodiment, the state transition of the sensor node 104 is different from the state transition (FIG. 14) shown in the first and second embodiments and the communication trial process (step S1303).

図25は、実施例4にかかる通信試行処理に関するセンサノード104の状態遷移図である。センサノード104は、状態713として、送信待機状態2501または送信非待機状態2502の二状態のいずれかを取る。センサノード104が送信待機状態2501である場合、ステップS1303において通信タイミングになったとき、センサノード104は、通信試行処理(ステップS1303、2204)の代わりに通信試行処理(ステップS2503)を行う。通信試行処理(ステップS2503)の詳細については後述する。   FIG. 25 is a state transition diagram of the sensor node 104 regarding communication trial processing according to the fourth embodiment. The sensor node 104 takes either the transmission standby state 2501 or the transmission non-standby state 2502 as the state 713. When the sensor node 104 is in the transmission standby state 2501, when the communication timing comes in step S1303, the sensor node 104 performs a communication trial process (step S2503) instead of the communication trial process (steps S1303 and 2204). Details of the communication trial process (step S2503) will be described later.

また、送信非待機状態2502である場合、ステップS1303で通信タイミングになったとき、センサノード104は、第二の通信タイミングの判定を行い、第二の通信試行処理(ステップS2504)を行う。通信試行処理(ステップS2503)の結果、状態713は送信非待機状態(ステップS2504)に遷移する。また、ステップS1308で説明したとおり、観測データが送信対象であると判断された場合(ステップS1308:T)、状態713は送信待機状態2501に遷移する(ステップS1309)。   In the non-transmission state 2502, when the communication timing comes in step S1303, the sensor node 104 determines the second communication timing and performs the second communication trial process (step S2504). As a result of the communication trial process (step S2503), the state 713 transitions to a transmission non-standby state (step S2504). Further, as described in step S1308, when it is determined that the observation data is a transmission target (step S1308: T), the state 713 transitions to the transmission standby state 2501 (step S1309).

図26は、実施例4にかかる通信試行処理の一例を示すフローチャートである。まず、センサノード104は、現在の状態713がどの状態であるかを判断する(ステップS2601)。状態713が送信非待機状態2502である場合(ステップS2601:非待機)、第2の通信試行処理(ステップS2608)に移行する。一方、状態713が送信待機状態2501である場合(ステップS2601:待機)、通信試行処理(ステップS2503)に移行する。   FIG. 26 is a flowchart illustrating an example of a communication trial process according to the fourth embodiment. First, the sensor node 104 determines which state is the current state 713 (step S2601). When the state 713 is the transmission non-standby state 2502 (step S2601: non-standby), the process proceeds to the second communication trial process (step S2608). On the other hand, when the state 713 is the transmission standby state 2501 (step S2601: standby), the process proceeds to a communication trial process (step S2503).

通信試行処理(ステップS2503)では、センサノード104は、まず、電力供給部704により無線通信デバイス309に電力を供給し、無線通信デバイス309を起動する(ステップS2602)。つぎに、センサノード104は、図16に示したイベント送信試行処理を実行する(ステップS2603)。そして、イベント送信試行処理(ステップS2603)において、無線通信に成功した場合は(ステップS2604:T)、図17に示したコマンド受信試行処理(ステップS2605)に移行し、無線通信に失敗した場合は(ステップS2604:F)、ステップS2606に移行する。   In the communication trial process (step S2503), the sensor node 104 first supplies power to the wireless communication device 309 by the power supply unit 704 and activates the wireless communication device 309 (step S2602). Next, the sensor node 104 executes the event transmission trial process shown in FIG. 16 (step S2603). In the event transmission trial process (step S2603), when the wireless communication is successful (step S2604: T), the process proceeds to the command reception trial process (step S2605) shown in FIG. (Step S2604: F), the process proceeds to step S2606.

コマンド受信試行処理(ステップS2605)の実行後、または、無線通信に失敗した場合(ステップS2604:F)、センサノード104は、状態713を送信非待機状態2502に遷移させ(ステップS2606)、電力供給部704による無線通信デバイス310への電力供給を停止し(ステップS2607)、通信試行処理(ステップS2503)を終了する。   After executing the command reception trial process (step S2605) or when the wireless communication fails (step S2604: F), the sensor node 104 changes the state 713 to the transmission non-standby state 2502 (step S2606) and supplies power. The power supply to the wireless communication device 310 by the unit 704 is stopped (step S2607), and the communication trial process (step S2503) is ended.

一方、ステップS2601において、状態713が送信非待機状態2502である場合(ステップS2601:非待機)、第2の通信試行処理(ステップS2504)が実行される。具体的には、たとえば、センサノード104は、現在時刻と第2の送信時刻を比較し(ステップS2608)、現在時刻が第2の送信時刻を超えていなければ(ステップS2608:F)、第2の通信試行処理(ステップS2504)を終了する。   On the other hand, in step S2601, if the state 713 is the transmission non-standby state 2502 (step S2601: non-standby), the second communication trial process (step S2504) is executed. Specifically, for example, the sensor node 104 compares the current time with the second transmission time (step S2608), and if the current time does not exceed the second transmission time (step S2608: F), the second The communication trial process (step S2504) ends.

一方、現在時刻が第2の送信時刻になった場合(ステップS2608:T)、センサノード104は、まず、電力供給部704により無線通信デバイス309に電力を供給し、無線通信デバイス309を起動する(ステップS2609)。そして、センサノード104は、第2のイベント通信試行処理を実行する(ステップS2504)。第2のイベント通信試行処理(ステップS2504)は、イベント送信試行処理(ステップS2603)と同様、図16に示したイベント送信試行処理である。第2のイベント通信試行処理(ステップS2504)のあと、ステップS2604に移行する。ステップS2604以降の処理は、通信試行処理(ステップS2503)と同じである。   On the other hand, when the current time is the second transmission time (step S2608: T), the sensor node 104 first supplies power to the wireless communication device 309 by the power supply unit 704 and starts the wireless communication device 309. (Step S2609). Then, the sensor node 104 executes a second event communication trial process (step S2504). Similar to the event transmission trial process (step S2603), the second event communication trial process (step S2504) is the event transmission trial process shown in FIG. After the second event communication trial process (step S2504), the process proceeds to step S2604. The processing after step S2604 is the same as the communication trial processing (step S2503).

図27は、実施例4におけるセンサネットワークシステム100の通信シーケンス例を示す説明図である。初期処理として、サーバ101は、ルータノード103の受信間隔815をΔ秒に変更し、かつ、ルータノード103の受信間隔815をΔ秒に変更すると共に、ルータノード103の第2の受信間隔をΔ2に変更する設定コマンドc2701を発行する。ゲートウェイノード102は、設定コマンドc2701をサーバ101から受信して、ルータノード103に転送する。   FIG. 27 is an explanatory diagram illustrating a communication sequence example of the sensor network system 100 according to the fourth embodiment. As an initial process, the server 101 changes the reception interval 815 of the router node 103 to Δ seconds, changes the reception interval 815 of the router node 103 to Δ seconds, and sets the second reception interval of the router node 103 to Δ2 A setting command c2701 to be changed to is issued. The gateway node 102 receives the setting command c 2701 from the server 101 and transfers it to the router node 103.

ルータノード103は設定コマンドc2701を受信し、自分自身が管理する全てのセンサノード104に対し、送信間隔715をΔ秒に変更すると共に、第二の送信間隔をΔ2秒に変更する設定コマンドc2702を発行し、ルータノード103自身の受信間隔815をΔ秒に、第2の受信間隔をΔ2秒に設定し、休眠を開始する。複数のセンサノード104はそれぞれ設定コマンドc2702を受信し、送信間隔715をΔ秒に設定し、また第二の送信間隔をΔ2秒に設定し、休眠を開始する。   The router node 103 receives the setting command c2701, and changes the transmission interval 715 to Δ seconds and changes the second transmission interval to Δ2 seconds for all sensor nodes 104 managed by itself. Issued, sets the reception interval 815 of the router node 103 itself to Δ seconds, sets the second reception interval to Δ2 seconds, and starts sleeping. Each of the plurality of sensor nodes 104 receives the setting command c 2702, sets the transmission interval 715 to Δ seconds, sets the second transmission interval to Δ 2 seconds, and starts sleeping.

Case2703は、ルータノード103の受信間隔815(Δ秒)における受信タイミングの動作を示す。図18のCase1813と同様、センサノード104の送信タイミングにより、輻輳が発生する可能性がある。   Case 2703 indicates the operation of the reception timing at the reception interval 815 (Δ seconds) of the router node 103. Like Case 1813 in FIG. 18, congestion may occur depending on the transmission timing of the sensor node 104.

Case2706では、ルータノード103の第2の受信間隔(Δ2秒)における受信タイミングの動作を示す。第2の受信間隔において、ルータノード103は、スロット数を該ルータノード103に接続されるセンサノード104の台数として図12に示したフローを実行する。センサノード104は、図26のイベント送信試行処理(ステップS2603)において、所定間隔TW秒待機した後、自分自身に割り当てられたスロットの時刻において送信を行う。   Case 2706 shows the operation of the reception timing in the second reception interval (Δ2 seconds) of the router node 103. In the second reception interval, the router node 103 executes the flow shown in FIG. 12 with the number of slots as the number of sensor nodes 104 connected to the router node 103. In the event transmission trial process (step S2603) of FIG. 26, the sensor node 104 waits for a predetermined interval TW seconds, and then performs transmission at the time of the slot allocated to itself.

イベント送信試行処理(ステップS2603)では、ルータノード103が接続する全てのセンサノード104に対しスロットを開放しているため、通信障害を除きイベント送信試行処理(ステップS2603)での通信は成功する。所定間隔TWをセンサノード104が取得する手段としては、たとえば、センサノード104がルータノード103に初回接続要求コマンドを発行する際、ルータノード103が該ルータノード103に登録されるセンサノード104の通し番号とスロット間隔を乗じて所定間隔TWを算出し、これをコマンド応答通信でセンサノード104に返戻することで実現できる。これにより、受信間隔815(Δ秒)においてスロットが共通するセンサノード104であっても、第2の受信間隔(Δ2秒)では、センサノード104ごとに独立したスロットとなり、輻輳の発生を防止することができる。   In the event transmission trial process (step S2603), since the slot is opened for all the sensor nodes 104 to which the router node 103 is connected, communication in the event transmission trial process (step S2603) is successful except for a communication failure. As a means for the sensor node 104 to acquire the predetermined interval TW, for example, when the sensor node 104 issues an initial connection request command to the router node 103, the serial number of the sensor node 104 registered in the router node 103 by the router node 103 The predetermined interval TW is calculated by multiplying and the slot interval, and this is returned to the sensor node 104 by command response communication. As a result, even if the sensor node 104 has a common slot at the reception interval 815 (Δ second), it becomes an independent slot for each sensor node 104 at the second reception interval (Δ 2 seconds), thereby preventing the occurrence of congestion. be able to.

実施例4の効果としては、第2の受信間隔において、ルータノード103が配下のセンサノード104ごとにイベントを受信するスロットを独立して用意するため、配下の全てのセンサノード104との通信が成功する。この送信タイミングにてイベントが送信されるため、センサノード104からのデータ到達の最大遅延時間が保証される。   As an effect of the fourth embodiment, since the router node 103 prepares a slot for receiving an event for each subordinate sensor node 104 independently in the second reception interval, communication with all of the subordinate sensor nodes 104 is possible. success. Since the event is transmitted at this transmission timing, the maximum delay time for data arrival from the sensor node 104 is guaranteed.

一方、実施例4の副作用として、第2の受信間隔により給電および起動が行われるため、ルータノード103の消費電力が増大する。ただし本副作用は、送信間隔715(Δ秒)と第二の送信間隔(Δ2秒)を調整することで許容できる範囲となる。たとえば、送信間隔715がΔ=T1秒、第二の送信間隔がΔ2=T2秒、ルータノード103に接続されるセンサノード104の台数がN台とすると、ルータノード103の受信待機時間は、1/T1+N/T2に比例する。たとえばT1=1分、T2=1時間、Nが10台とすると、ルータノード103の受信待機時間は、1/1+10/60であり、ルータノード103の電力消費を実施例1より1.17倍する電力消費コストで1時間の遅延保障を実現することができる。   On the other hand, as a side effect of the fourth embodiment, power supply and activation are performed at the second reception interval, so that the power consumption of the router node 103 increases. However, this side effect is in an allowable range by adjusting the transmission interval 715 (Δ seconds) and the second transmission interval (Δ2 seconds). For example, if the transmission interval 715 is Δ = T1 seconds, the second transmission interval is Δ2 = T2 seconds, and the number of sensor nodes 104 connected to the router node 103 is N, the reception waiting time of the router node 103 is 1 It is proportional to / T1 + N / T2. For example, if T1 = 1 minute, T2 = 1 hour, and N is ten, the reception standby time of the router node 103 is 1/1 + 10/60, and the power consumption of the router node 103 is 1.17 times that of the first embodiment. 1 hour delay guarantee can be realized at the power consumption cost.

(実施例5)
つぎに、実施例5について説明する。実施例5は、実施例1〜実施例4において、ルータノード103を複数段構成にした場合のルータノード103のイベント結合部810の処理例である。図1に示したように、センサネットワークシステム100は、複数のルータノード103を直列および並列に接続した木構造のネットワークを構成する。センサネットワークシステム100は、たとえば、線路や道路等の長区間を複数のルータノード103を直列して接続し、各ルータノード103にそれぞれ複数のセンサノード104を接続した構成、または、圃場などの広大な面を複数のルータノード103を直列および並列に接続し、各ルータノード103にそれぞれ複数のセンサノード104を接続した構成を取りうる。
(Example 5)
Next, Example 5 will be described. The fifth embodiment is a processing example of the event combining unit 810 of the router node 103 when the router node 103 has a multi-stage configuration in the first to fourth embodiments. As shown in FIG. 1, the sensor network system 100 forms a tree-structured network in which a plurality of router nodes 103 are connected in series and in parallel. The sensor network system 100 includes, for example, a configuration in which a plurality of router nodes 103 are connected in series in a long section such as a track or a road, and a plurality of sensor nodes 104 are connected to each router node 103, or a vast area such as a farm field. A plurality of router nodes 103 may be connected in series and in parallel, and a plurality of sensor nodes 104 may be connected to each router node 103.

実施例5では、実施例1〜4との差分のみ説明し、それ以外については実施例1〜4と同じであるため説明を省略する。   In the fifth embodiment, only the differences from the first to fourth embodiments will be described, and the other portions are the same as those of the first to fourth embodiments, and the description thereof will be omitted.

図28は、複数段構成のセンサネットワークシステム100の構成例を示す説明図である。図28の例では、ゲートウェイノード102にルータノード103であるRN#1が接続し、RN#1に複数のルータノード103であるRN#2、RN#3が接続し、RN#2にセンサノード104であるSN#1が接続している。また、RN#1〜RN#3の受信間隔815は同一であり、RN#2のスロット数をK1、RN#1のスロット数をK2(≠K1)とする。ここで、RN#1、RN#2、RN#3のそれぞれに他のセンサノード104が接続するが、図28から割愛する。   FIG. 28 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the sensor network system 100 having a plurality of stages. In the example of FIG. 28, RN # 1 that is the router node 103 is connected to the gateway node 102, RN # 2 and RN # 3 that are the plurality of router nodes 103 are connected to RN # 1, and the sensor node is connected to RN # 2. SN # 1, which is 104, is connected. Also, the reception interval 815 of RN # 1 to RN # 3 is the same, and the number of slots of RN # 2 is K1, and the number of slots of RN # 1 is K2 (≠ K1). Here, other sensor nodes 104 are connected to RN # 1, RN # 2, and RN # 3, respectively, but are omitted from FIG.

図29は、実施例5におけるセンサネットワークシステム100の通信シーケンス例を示す説明図である。初期処理として、サーバ101は、ルータノード103の受信間隔815をΔ秒に変更する設定コマンドc2901を発行する。ゲートウェイノード102は、設定コマンドc2901をサーバ101から受信して、ルータノード103に転送する。   FIG. 29 is an explanatory diagram illustrating a communication sequence example of the sensor network system 100 according to the fifth embodiment. As an initial process, the server 101 issues a setting command c2901 for changing the reception interval 815 of the router node 103 to Δ seconds. The gateway node 102 receives the setting command c 2901 from the server 101 and transfers it to the router node 103.

設定コマンドc2901を受信したルータノード103は、自分自身が管理する配下の全てのセンサノード104に対し、送信間隔715をΔ秒に設定する設定コマンドc2903を発行し、自分自身が管理する配下の全てのルータノード103に対し、設定コマンドc2903を転送し、ルータノード103自身の受信間隔815をΔ秒間隔に設定し、休眠を開始する。   The router node 103 that has received the setting command c2901 issues a setting command c2903 that sets the transmission interval 715 to Δ seconds to all of the subordinate sensor nodes 104 that it manages, and all of the subordinates that it manages. The setting command c2903 is transferred to the router node 103, the reception interval 815 of the router node 103 is set to the Δ second interval, and sleep is started.

複数のセンサノード104はそれぞれ、設定コマンドc2903を受信し、送信間隔715をΔ秒に設定し、休眠を開始する。センサノード104は、図13のフローチャートに従い所定の観測間隔714でステップS1304からステップS1310に示す観測処理を行い、該観測データが送信対象かどうかを判別する(ステップS1307)。   Each of the plurality of sensor nodes 104 receives the setting command c2903, sets the transmission interval 715 to Δ seconds, and starts sleeping. The sensor node 104 performs the observation processing shown in steps S1304 to S1310 at a predetermined observation interval 714 according to the flowchart of FIG. 13, and determines whether the observation data is a transmission target (step S1307).

Case2807の例では、SN#1のセンサノード104の通信試行処理を実行する時点でイベントe2904を発行する。イベントe2904を受信したRN#2のルータノード103は、図12のステップS1205において複数のイベントを受信し、イベントキュー806に格納し、ステップS1209において複数のイベントを結合する。そして、RN#2のルータノード103は、ステップS1211にて上位のルータノード103であるRN#1に結合したイベントを送信する。   In the Case 2807 example, an event e2904 is issued when the communication trial process of the sensor node 104 of SN # 1 is executed. The router node 103 of RN # 2 that has received the event e2904 receives a plurality of events in step S1205 of FIG. 12, stores them in the event queue 806, and combines the plurality of events in step S1209. Then, the router node 103 of RN # 2 transmits the event combined with RN # 1, which is the upper router node 103, in step S1211.

RN#1は、RN#2からのイベント、およびRN#3からのイベントを受信し、受信した各イベントをイベントキュー806に格納し、ステップS1209において、イベント結合部810により、受信した複数のイベントを結合し、ステップS1211にて上位であるゲートウェイノード102に結合したイベントを送信する。   The RN # 1 receives the event from the RN # 2 and the event from the RN # 3, stores each received event in the event queue 806, and the event combination unit 810 receives the plurality of events received in step S1209. In step S1211, the combined event is transmitted to the gateway node 102, which is a higher level.

イベント結合(ステップS1209)は、たとえば、図16のステップS1601で説明した、センサノード104の送信キュー709に蓄積された複数イベントのカプセル化と同様な方式でもよい。その結果、たとえば、図28において、RN#1は、SN#1から到来した観測データAを含むイベントe2904と、RN#3から到来した観測データBを含むイベントe2905から観測データA、Bを結合し、観測データA、Bを含むイベントe2906を作成し、ゲートウェイノード102に送信する。   The event combination (step S1209) may be, for example, a method similar to the encapsulation of multiple events accumulated in the transmission queue 709 of the sensor node 104 described in step S1601 of FIG. As a result, for example, in FIG. 28, RN # 1 combines observation data A and B from event e2904 including observation data A coming from SN # 1 and event e2905 including observation data B coming from RN # 3. Then, an event e2906 including the observation data A and B is created and transmitted to the gateway node 102.

ルータノード103で生成するペイロード1104は、たとえば、図11のPayload9、Payload10、またはPayload11のいずれかの構造を取り、センサノード104の発行するペイロード1104に、さらにイベント発行元のノード数NodeNumと各ノードの識別子であるNodeIDを含む。これにより、図11の説明および図16のステップS1601で前述したとおり、ルータノード103は、通信メッセージ1100のペイロード1104中に複数の観測データを格納することができる。   The payload 1104 generated by the router node 103 has, for example, the structure of Payload 9, Payload 10, or Payload 11 in FIG. 11, and further includes an event issuing node number NodeNum and each node in the payload 1104 issued by the sensor node 104. NodeID, which is the identifier of. Thus, as described above with reference to FIG. 11 and step S1601 of FIG. 16, the router node 103 can store a plurality of observation data in the payload 1104 of the communication message 1100.

つぎに、図12に示したイベント結合(ステップS1209)の他の例について説明する。   Next, another example of event combination (step S1209) shown in FIG. 12 will be described.

図30は、図12に示したイベント結合(ステップS1209)における空間圧縮の概念を示す説明図である。グラフ3001は、ルータノード103において一定期間にイベントキュー806に蓄積された観測データ群の時空間上の配置例を示す。グラフ2901は位置X、時刻T、観測値Vから構成される三次元空間を表し、横軸が空間上のセンサノード104の位置X、縦軸は時間上の観測値Vの観測時刻T、紙面垂直方向が観測値Vとする。ここでイベントキュー806に、SN#1からSN#5までの5台のセンサノード104の観測データが、点pを含む16個の点(グラフ3001の丸図形)に蓄積されているとする。ここで、点pの観測データと、点pの最近傍である点a、b、cが構成する平面abcとの距離が閾値以下であれば、点pは削除可能である。グラフ3002は、グラフ3001において点pを削除した後のグラフである。   FIG. 30 is an explanatory diagram showing the concept of spatial compression in the event combination (step S1209) shown in FIG. A graph 3001 shows a temporal and spatial arrangement example of observation data groups accumulated in the event queue 806 in the router node 103 during a certain period. A graph 2901 represents a three-dimensional space composed of a position X, a time T, and an observation value V. The horizontal axis is the position X of the sensor node 104 in the space, the vertical axis is the observation time T of the observation value V in time, and The observed value V is in the vertical direction. Here, it is assumed that the observation data of the five sensor nodes 104 from SN # 1 to SN # 5 are accumulated in the event queue 806 at 16 points including the point p (circle figure in the graph 3001). Here, if the distance between the observation data of the point p and the plane abc formed by the points a, b, and c that are nearest to the point p is equal to or smaller than the threshold value, the point p can be deleted. A graph 3002 is a graph after the point p is deleted from the graph 3001.

図31は、実施例5にかかる空間圧縮処理の一例を示すフローチャートである。ルータノード103は、イベントキュー806に格納されているイベント列から、未選択のイベントを選択する(ステップS3101)。イベント列のイベントは観測データを含むため、グラフ3001の点(丸図形)に相当する。ここでは、例として点pが選択されたものとする。選択された点を候補点と称す。   FIG. 31 is a flowchart illustrating an example of the spatial compression processing according to the fifth embodiment. The router node 103 selects an unselected event from the event sequence stored in the event queue 806 (step S3101). Since the event in the event sequence includes observation data, it corresponds to a point (circle) in the graph 3001. Here, it is assumed that the point p is selected as an example. The selected point is called a candidate point.

つぎに、ルータノード103は、候補点pの最近傍点を次元数の数だけ選択する(ステップS3102)。図30の例では位置X、時刻T、観測値Vであるため次元数は3であり、点a〜cが選択される。なお、位置(X、Y)、時刻T、観測値Vの場合、次元数は4である。   Next, the router node 103 selects the nearest point of the candidate point p by the number of dimensions (step S3102). In the example of FIG. 30, since the position X, the time T, and the observed value V, the number of dimensions is 3, and points a to c are selected. In the case of position (X, Y), time T, and observed value V, the number of dimensions is 4.

そして、ルータノード103は、選択した最近傍点が構成する平面(4次元以上の場合は超平面)と候補点pとの距離(候補点pを通る超平面の垂線が超平面と交差する点qと、候補点pとのユークリッド距離)を算出し、誤差とする(ステップS3103)。   Then, the router node 103 determines the distance between the plane (the hyperplane in the case of four or more dimensions) constituted by the selected nearest point and the candidate point p (the point q where the perpendicular of the hyperplane passing through the candidate point p intersects the hyperplane) And the Euclidean distance from the candidate point p) are calculated and set as errors (step S3103).

ルータノード103は、ステップS3101〜S3103を、イベントキュー806の全てのイベントに対して適用する(ステップS3104:F)。すべてのイベントに適用された場合(ステップS3104:T)、ルータノード103は、誤差が最小となる候補点pを選択し、削除する(ステップS3105)。このあと、ルータノード103は、終了判定を行い(ステップS3106)、非終了の場合は(ステップS3106:F)、ステップS3001からステップS3105を繰り返す。終了の場合(ステップS3106:T)、ルータノード103は、空間圧縮処理を終了する。   The router node 103 applies steps S3101 to S3103 to all events in the event queue 806 (step S3104: F). When applied to all events (step S3104: T), the router node 103 selects and deletes the candidate point p that minimizes the error (step S3105). Thereafter, the router node 103 makes an end determination (step S3106), and in the case of non-end (step S3106: F), repeats steps S3001 to S3105. In the case of termination (step S3106: T), the router node 103 ends the spatial compression processing.

終了判定(ステップS3106)では、ルータノード103は、たとえば、所与の閾値以下で削除できる候補点pが存在しない場合や、イベントキュー806に蓄積された候補点pが一定個数以下である場合に、終了と判定する。   In the end determination (step S3106), for example, the router node 103 determines that there is no candidate point p that can be deleted with a given threshold value or less, or when the candidate points p accumulated in the event queue 806 are a certain number or less. , It is determined to end.

図16に示したイベントカプセル化(ステップS1601)、または図30で説明した空間圧縮を行い、各ルータノード103がイベント数を削減することにより、各ルータノード103において所与のスロット数で通信を行うことができ、通信に要する消費電力の低減化を図ることができる。   The event encapsulation (step S1601) shown in FIG. 16 or the spatial compression described in FIG. 30 is performed, and each router node 103 reduces the number of events, so that each router node 103 communicates with a given number of slots. The power consumption required for communication can be reduced.

(実施例6)
つぎに、実施例6について説明する。実施例1〜5の初期処理では、サーバ101がゲートウェイノード102を介して、ルータノード103の受信間隔815を変更する内容を含む設定コマンドを発行するが、実施例6では、ルータノード103がセンサノード104からのイベントを監視することにより、定期的にルータノード103の受信間隔815を変更する内容を含む設定コマンドを発行する。すなわち、実施例4は、受信間隔815を自律的に変更する例である。
(Example 6)
Next, Example 6 will be described. In the initial processing of the first to fifth embodiments, the server 101 issues a setting command including the contents for changing the reception interval 815 of the router node 103 via the gateway node 102. By monitoring an event from the node 104, a setting command including contents for periodically changing the reception interval 815 of the router node 103 is issued. That is, the fourth embodiment is an example in which the reception interval 815 is autonomously changed.

図32は、実施例6にかかるルータノード103の制御部814の動作処理の一例を示すフローチャートである。ルータノード103は、イベント受信部805の動作を監視し、統計情報を算出する(ステップS3201)。統計情報とは、受信流量の最大値、輻輳回数、センサノード104におけるイベントの観測時刻とルータノード103における現在時刻との差である。受信流量の最大値は、スロット数を受信間隔815で除した値となる。   FIG. 32 is a flowchart of an example of operation processing of the control unit 814 of the router node 103 according to the sixth embodiment. The router node 103 monitors the operation of the event receiving unit 805 and calculates statistical information (step S3201). The statistical information is the maximum value of the received flow rate, the number of congestions, and the difference between the event observation time at the sensor node 104 and the current time at the router node 103. The maximum value of the reception flow rate is a value obtained by dividing the number of slots by the reception interval 815.

つぎに、ルータノード103は、イベント受信頻度の検知を行う(ステップS3202)。ルータノード103は、受信間隔815とスロット数に基づき、受信間隔815で、スロット数により指定されたスロットの間、センサノード104からの受信待機を行う(図12のステップS1204)。すなわち、ルータノード103は、スロット数分の各スロットの間、時分割で受信待機する。   Next, the router node 103 detects the event reception frequency (step S3202). Based on the reception interval 815 and the number of slots, the router node 103 waits for reception from the sensor node 104 during the slot specified by the number of slots at the reception interval 815 (step S1204 in FIG. 12). That is, the router node 103 waits for reception in a time division manner for each slot corresponding to the number of slots.

単位時間あたりにイベント受信部805で受信し、かつ、イベントキュー806に格納されたイベント数が、受信流量となる。ルータノード103は、受信流量を受信流量最大値で除した値が一定値以下である場合(ステップS3102:T)、ルータノード103は無駄に受信を行っていることになる。この場合、ルータノード103は、パラメタ設定として、スロット数を削減する(ステップS3206)。なお、スロット数が1の場合はこれ以上削減できないため、ルータノード103は、パラメタ設定として、受信間隔815をより長期間に設定する(ステップS3206)。ルータノード103は、受信流量を受信流量最大値で除した値が一定値以下であない場合(ステップS3102:F)、ステップS3203に移行する。   The number of events received by the event receiving unit 805 per unit time and stored in the event queue 806 is the reception flow rate. If the value obtained by dividing the received flow rate by the maximum received flow rate is equal to or less than a certain value (step S3102: T), the router node 103 is receiving wastefully. In this case, the router node 103 reduces the number of slots as parameter setting (step S3206). Note that when the number of slots is 1, no further reduction is possible, so the router node 103 sets the reception interval 815 for a longer period as a parameter setting (step S3206). If the value obtained by dividing the received flow rate by the maximum received flow rate is not equal to or less than the predetermined value (step S3102: F), the router node 103 proceeds to step S3203.

つぎに、ルータノード103は、イベントの輻輳検知を行う(ステップS3203)。センサノード104における図16のステップS1603で、輻輳が発生した時に輻輳回数をカウントしておき、次回ルータノード103への送信時に輻輳回数を送信することにより、ルータノード103で輻輳回数の検知を行うことができる。すなわち、ルータノード103は、センサノード104から輻輳回数を受信した場合、イベントの輻輳を検知したことになる(ステップS3203:T)。   Next, the router node 103 detects event congestion (step S3203). In step S1603 of FIG. 16 in the sensor node 104, the congestion count is counted when the congestion occurs, and the congestion count is detected at the router node 103 by transmitting the congestion count at the next transmission to the router node 103. be able to. That is, when the router node 103 receives the number of times of congestion from the sensor node 104, the router node 103 has detected event congestion (step S3203: T).

また、特定のセンサノード104からのイベントが一定期間到来しない場合も、当該センサノード104からの輻輳であると判断してもよい(ステップS3203:T)。イベントの輻輳が検知された場合(ステップS3203:Yes)、ルータノード103は、パラメタ設定として、受信間隔815をより短期間に設定し、または、スロット数を増加する(ステップS3206)。ただし、スロット数の上限は、センサノード104の数より1少ない数である。イベントの輻輳が検知されなかった場合(ステップS3203:F)、ステップS3204に移行する。   Also, when an event from a specific sensor node 104 does not arrive for a certain period, it may be determined that the congestion is from the sensor node 104 (step S3203: T). If event congestion is detected (step S3203: YES), the router node 103 sets the reception interval 815 in a shorter time or increases the number of slots as a parameter setting (step S3206). However, the upper limit of the number of slots is one less than the number of sensor nodes 104. If event congestion is not detected (step S3203: F), the process proceeds to step S3204.

つぎに、ルータノード103は、イベントの遅延検知を行う(ステップS3204)。遅延検知では、イベント受信部805が受信したイベントの観測時刻とルータノード103における現在時刻との差が遅延値として用いられる。当該差は、統計情報として算出されている(ステップS3201)。   Next, the router node 103 performs event delay detection (step S3204). In the delay detection, the difference between the observation time of the event received by the event receiving unit 805 and the current time in the router node 103 is used as a delay value. The difference is calculated as statistical information (step S3201).

遅延値が一定値より大きい場合は(ステップS3204:T)、ルータノード103は、パラメタ設定として、受信間隔815をより短期間に設定し、または、スロット数を増加する(ステップS3206)。ただし、スロット数の上限は、センサノード104の数より1少ない数である。また、パラメタ設定として、ルータノード103は、実施例3または実施例4で示した通信方式に切り替えてもよい。遅延値が一定値以下の場合(ステップS3204:F)、ステップS3205に移行する。   When the delay value is larger than the certain value (step S3204: T), the router node 103 sets the reception interval 815 in a shorter time or increases the number of slots as a parameter setting (step S3206). However, the upper limit of the number of slots is one less than the number of sensor nodes 104. Further, as a parameter setting, the router node 103 may switch to the communication method shown in the third or fourth embodiment. When the delay value is equal to or smaller than the predetermined value (step S3204: F), the process proceeds to step S3205.

つぎに、ルータノード103は、ルータノード103の電池残量を検知する(ステップS3205)。ルータノード103の電池残量が所定量以下である場合(ステップS3205:T)、パラメタ設定として、スロット数を削減する(ステップS3206)なお、スロット数が1の場合はこれ以上削減できないため、ルータノード103は、パラメタ設定として、受信間隔815をより長期間に設定する(ステップS3206)。ルータノード103の電池残量が所定量以下でない場合(ステップS3205:F)、ルータノード103は、一連の処理を終了する。   Next, the router node 103 detects the remaining battery level of the router node 103 (step S3205). If the remaining battery level of the router node 103 is equal to or less than the predetermined amount (step S3205: T), the number of slots is reduced as a parameter setting (step S3206). The node 103 sets the reception interval 815 for a longer period as the parameter setting (step S3206). When the remaining battery level of the router node 103 is not less than or equal to the predetermined amount (step S3205: F), the router node 103 ends a series of processes.

ステップS3206のあと、ルータノード103は、ステップS3206で設定したパラメタへの変更を行うコマンドをセンサノード104に発行し(ステップS3207)、一連の処理を終了する。   After step S3206, the router node 103 issues a command for changing to the parameter set in step S3206 to the sensor node 104 (step S3207), and the series of processing ends.

このように、実施例6では、ルータノード103が受信間隔815やスロット数を、ルータノード103またはセンサノード104の状態に応じた内容に自律的に変更することができ、低消費電力化を図ることができる。   As described above, in the sixth embodiment, the router node 103 can autonomously change the reception interval 815 and the number of slots to the contents according to the state of the router node 103 or the sensor node 104, thereby reducing power consumption. be able to.

以上説明したように、本実施例によれば、センサノード104が観測タイミングで毎回イベントを送信せず、ルータノード103の受信タイミングでのみイベントを送信を行うため、センサノード104の観測タイミングで無線通信デバイスを起動する必要がない。また、観測タイミングにおいてルータノード103との通信時間が削減できるため、センサノード104の電力消費量を削減することができる。   As described above, according to this embodiment, the sensor node 104 does not transmit an event every time at the observation timing, but transmits an event only at the reception timing of the router node 103. There is no need to start the communication device. Further, since the communication time with the router node 103 can be reduced at the observation timing, the power consumption of the sensor node 104 can be reduced.

また、センサノード104の送信試行タイミングにおいても、センサノード104に送信対象となるデータが存在しない場合、無線通信デバイスの起動およびルータノード103との通信時間が削減できるため、センサノード104の電力消費量を削減することができる。   Also, at the transmission attempt timing of the sensor node 104, when there is no data to be transmitted in the sensor node 104, the wireless communication device activation and the communication time with the router node 103 can be reduced. The amount can be reduced.

さらに、ルータノード103においては、センサノード104からの通信がルータノード103の受信タイミングのみに限定されるため、それ以外の時刻では休眠することができる。したがって、ルータノード103の電力消費量を削減することができる。   Further, in the router node 103, communication from the sensor node 104 is limited only to the reception timing of the router node 103, so that it can sleep at other times. Therefore, the power consumption of the router node 103 can be reduced.

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。たとえば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and equivalent configurations within the scope of the appended claims. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to those having all the configurations described. A part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Moreover, you may add the structure of another Example to the structure of a certain Example. In addition, for a part of the configuration of each embodiment, another configuration may be added, deleted, or replaced.

また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、たとえば、集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。   In addition, each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in hardware by designing a part or all of them, for example, with an integrated circuit, etc. It may be realized by software by interpreting and executing the program to be realized.

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。   Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a storage device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。   Further, the control lines and the information lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all the control lines and the information lines that are necessary for the mounting are shown. In practice, it can be considered that almost all the components are connected to each other.

100 センサネットワークシステム
101 サーバ
102 ゲートウェイノード
103 ルータノード
104 センサノード
303 センサ
701 休眠管理部
702 パラメタ
703 コマンド処理部
704 電力供給部
705 状態管理部
706 コマンド受信部
707 観測部
708 イベント生成部
709 送信キュー
710 イベント送信部
711 圧縮部
712 イベント結合部
801 休眠管理部
803 電力供給部
804 状態管理部
805 イベント受信部
807 イベント送信部
808 コマンド送信部
810 イベント結合部
811 コマンド受信部
812 コマンド処理部
814 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Sensor network system 101 Server 102 Gateway node 103 Router node 104 Sensor node 303 Sensor 701 Dormancy management part 702 Parameter 703 Command processing part 704 Power supply part 705 State management part 706 Command reception part 707 Observation part 708 Event generation part 709 Transmission queue 710 Event transmission unit 711 Compression unit 712 Event combination unit 801 Dormancy management unit 803 Power supply unit 804 State management unit 805 Event reception unit 807 Event transmission unit 808 Command transmission unit 810 Event combination unit 811 Command reception unit 812 Command processing unit 814 Control unit

Claims (15)

観測対象を観測するセンサを有するセンサノードと無線通信する無線通信デバイスと、プロセッサおよびメモリを有する演算部と、前記無線通信デバイスと前記演算部に電力供給する電池と、を有する転送ノードであって、
前記プロセッサが、
前記センサによって観測された観測データを前記センサノードから受信するまでの受信間隔と、前記観測データを前記センサノードから受信する受信時間であるスロットと、に基づいて、前記スロットで受信する前記観測データの受信タイミングを設定し、かつ、前記受信間隔と同一時間間隔である送信間隔を前記センサノードに送信する設定処理と、
前記設定処理による設定が完了した場合、前記電池から前記無線通信デバイスおよび前記演算部への電力供給を停止する停止処理と、
前記設定処理による設定から前記受信タイミングが到来する都度、前記電池から前記無線通信デバイスおよび前記演算部に電力供給して、前記センサノードからの前記観測データの受信を前記スロットの時間分待機する受信待機処理と、
を実行することを特徴とする転送ノード。
A transfer node comprising: a wireless communication device that wirelessly communicates with a sensor node having a sensor for observing an observation target; an arithmetic unit having a processor and a memory; and a battery that supplies power to the wireless communication device and the arithmetic unit. ,
The processor is
The observation data received in the slot based on a reception interval until the observation data observed by the sensor is received from the sensor node and a slot which is a reception time for receiving the observation data from the sensor node. And setting processing for transmitting a transmission interval that is the same time interval as the reception interval to the sensor node,
When the setting by the setting process is completed, a stop process for stopping power supply from the battery to the wireless communication device and the arithmetic unit,
Each time the reception timing comes from the setting by the setting process, power is supplied from the battery to the wireless communication device and the arithmetic unit, and reception of the observation data from the sensor node is waited for the time of the slot. Standby processing,
A forwarding node characterized by executing
前記設定処理では、無線通信可能なセンサノードが複数存在する場合、前記センサノードの数よりも少ない複数のスロットの各々について前記受信タイミングを設定し、かつ、前記各センサノードに対応するスロットを割り当てることを特徴とする請求項1に記載の転送ノード。   In the setting process, when there are a plurality of sensor nodes capable of wireless communication, the reception timing is set for each of a plurality of slots smaller than the number of sensor nodes, and a slot corresponding to each sensor node is assigned. The forwarding node according to claim 1. 前記設定処理では、前記受信間隔よりも長い特定の受信間隔と前記センサノードの数とに基づいて、前記センサノードごとに前記スロットを割り当てた特定の受信タイミングを設定し、
前記受信待機処理では、前記特定の受信タイミングが到来する都度、前記電池から前記無線通信デバイスおよび前記演算部に電力供給して、前記各センサノードからの前記観測データの受信を前記スロットの時間分待機することを特徴とする請求項2に記載の転送ノード。
In the setting process, based on a specific reception interval longer than the reception interval and the number of sensor nodes, a specific reception timing assigned the slot for each sensor node is set,
In the reception standby process, each time the specific reception timing arrives, power is supplied from the battery to the wireless communication device and the calculation unit, and reception of the observation data from each sensor node is performed for the time of the slot. The forwarding node according to claim 2, wherein the forwarding node waits.
前記無線通信デバイスは、さらに、上位のノードと無線通信可能であり、
前記プロセッサが、
前記スロットの時間内に、複数の前記センサノードから4個以上の観測データを受信した場合、前記4個以上の観測データの中から第1の観測データを選択する選択処理と、
前記4個以上の観測データの各々に含まれる3以上の整数であるn種類の特徴量により規定されるn次元空間において、前記4個以上の観測データの中から、前記選択処理によって選択された第1の観測データに近いn個の第2の観測データを取得する取得処理と、
前記n次元空間上における前記第1の観測データの位置と、前記取得処理によって取得された前記n個の第2の観測データにより形成される平面と、の距離を算出する算出処理と、
前記算出処理によって算出された距離に基づいて、前記4個以上の観測データから前記第1の観測データを削除する削除処理と、
前記削除処理後における観測データ群を結合した通信メッセージを生成する結合処理と、
前記結合処理によって得られた通信メッセージを前記上位のノードに無線送信する送信処理と、
を実行することを特徴とする請求項2に記載の転送ノード。
The wireless communication device is further capable of wireless communication with an upper node,
The processor is
A selection process for selecting first observation data from the four or more observation data when receiving four or more observation data from the plurality of sensor nodes within the time of the slot;
In the n-dimensional space defined by n types of feature quantities, which are three or more integers, included in each of the four or more observation data, the selection process selected from the four or more observation data An acquisition process for acquiring n second observation data close to the first observation data;
A calculation process for calculating a distance between the position of the first observation data in the n-dimensional space and a plane formed by the n second observation data acquired by the acquisition process;
A deletion process for deleting the first observation data from the four or more observation data based on the distance calculated by the calculation process;
A combining process for generating a communication message that combines observation data groups after the deletion process;
A transmission process for wirelessly transmitting the communication message obtained by the combining process to the upper node;
The forwarding node according to claim 2, wherein the forwarding node is executed.
前記無線通信デバイスは、さらに、上位のノードと無線通信可能であり、
前記プロセッサが、
前記スロットの時間内に前記センサノードから前記観測データを受信した場合、前記無線通信デバイスにより、前記観測データを前記上位のノードに無線送信する送信処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の転送ノード。
The wireless communication device is further capable of wireless communication with an upper node,
The processor is
2. The transmission processing for wirelessly transmitting the observation data to the upper node is performed by the wireless communication device when the observation data is received from the sensor node within the time of the slot. The forwarding node described.
前記プロセッサが、
前記スロットの時間内に複数の観測データを受信した場合、前記複数の観測データを結合した通信メッセージを生成する結合処理を実行し、
前記送信処理では、前記結合処理によって得られた通信メッセージを前記上位のノードに無線送信することを特徴とする請求項5に記載の転送ノード。
The processor is
When receiving a plurality of observation data within the time of the slot, execute a combining process to generate a communication message that combines the plurality of observation data,
6. The forwarding node according to claim 5, wherein, in the transmission process, a communication message obtained by the combining process is wirelessly transmitted to the higher order node.
前記プロセッサが、
前記受信待機処理における1回の受信待機における前記観測データの数と、前記スロットの数および前記受信間隔により規定される最大受信流量と、に基づいて、1回の受信待機の時間の冗長を検知する検知処理を実行し、
前記設定処理では、前記検知処理によって冗長であると検知された場合、前記スロットの数の削減または前記受信間隔の伸長による設定変更を実行し、
前記送信処理では、前記設定変更による変更結果を前記センサノードに送信することを特徴とする請求項1または2に記載の転送ノード。
The processor is
Based on the number of observation data in one reception standby in the reception standby processing and the maximum reception flow rate defined by the number of slots and the reception interval, redundancy of the time of one reception standby is detected. Execute detection process to
In the setting process, when it is detected that the detection process is redundant, the setting process is executed by reducing the number of the slots or extending the reception interval.
The transfer node according to claim 1, wherein in the transmission process, a change result by the setting change is transmitted to the sensor node.
観測対象を観測するセンサと、前記センサによって観測された観測データを転送する転送ノードに無線通信する無線通信デバイスと、プロセッサおよびメモリを有する演算部と、前記センサと前記無線通信デバイスと前記演算部に電力供給する電池と、を有するセンサノードであって、
前記プロセッサが、
前記センサにより前記観測対象を観測するまでの前記送信間隔より短い観測間隔により観測タイミングを設定し、前記転送ノードが前記観測データを受信する受信間隔と同一時間間隔である、前記センサノードが前記観測データを前記転送ノードに送信するまでの送信間隔を前記転送ノードから受信して、前記転送ノードに前記観測データを送信する送信タイミングを設定する設定処理と、
前記設定処理による設定が完了した場合、前記電池から前記無線通信デバイスおよび前記演算部への電力供給を停止する第1の停止処理と、
前記設定処理による設定から前記観測タイミングまたは前記送信タイミングのいずれかの一方のタイミングが到来する都度、前記電池から前記演算部に電力供給する給電処理と、
前記観測タイミングが到来する都度、前記電池から前記センサに電力供給して、前記センサに前記観測対象を観測させて前記観測データを取得して前記メモリに保持し、所定の観測時間経過後に前記電池からの前記センサへの電力供給を停止する観測処理と、
前記送信タイミングが到来する都度、前記メモリに保持された前記観測データを読み出して前記転送ノードに送信し、前記スロットの時間分経過後に前記電池から前記無線通信デバイスへの電力供給を停止する送信処理と、
前記観測処理または前記送信処理が終了した場合、前記電池から前記演算部への電力供給を停止する第2の停止処理と、
を実行することを特徴とするセンサノード。
A sensor for observing an observation target, a wireless communication device that wirelessly communicates with a transfer node that transfers observation data observed by the sensor, a calculation unit having a processor and a memory, the sensor, the wireless communication device, and the calculation unit A battery node for supplying power to the sensor node,
The processor is
The sensor node sets the observation timing by an observation interval shorter than the transmission interval until the observation target is observed by the sensor, and the sensor node has the same time interval as the reception interval at which the transfer node receives the observation data. A setting process for receiving a transmission interval until data is transmitted to the forwarding node from the forwarding node and setting a transmission timing for transmitting the observation data to the forwarding node;
When the setting by the setting process is completed, a first stop process for stopping power supply from the battery to the wireless communication device and the calculation unit;
Whenever one of the observation timing or the transmission timing arrives from the setting by the setting process, a power supply process for supplying power from the battery to the arithmetic unit;
Each time the observation timing arrives, power is supplied from the battery to the sensor, the sensor observes the observation target, the observation data is acquired and stored in the memory, and the battery is stored after a predetermined observation time has elapsed. An observation process for stopping power supply to the sensor from
Each time the transmission timing arrives, the observation data stored in the memory is read out and transmitted to the transfer node, and the power supply from the battery to the wireless communication device is stopped after the time of the slot has elapsed. When,
When the observation process or the transmission process ends, a second stop process for stopping power supply from the battery to the arithmetic unit;
A sensor node characterized by executing
前記設定処理では、前記転送ノードが前記観測データを前記センサノードから受信する受信時間であるスロットを前記センサノードに割り当てた場合、前記スロットを指定する情報と前記受信間隔に基づいて、前記送信タイミングを設定することを特徴とする請求項8に記載のセンサノード。   In the setting process, when a slot, which is a reception time for the transfer node to receive the observation data from the sensor node, is allocated to the sensor node, the transmission timing is determined based on information specifying the slot and the reception interval. The sensor node according to claim 8, wherein: is set. 前記送信処理では、前記転送ノードから前記観測データを受信したことを示す確認メッセージを前記無線通信デバイスにより受信した場合、前記観測データを前記メモリから消去することを特徴とする請求項8に記載のセンサノード。   The said transmission process WHEREIN: When the confirmation message which shows having received the said observation data from the said forwarding node is received by the said wireless communication device, the said observation data are erase | eliminated from the said memory. Sensor node. 前記センサノードは、前記観測データの送信を待機する送信待機状態と前記観測データの送信を待機しない送信非待機状態のいずれかの状態に設定可能であり、
前記観測処理では、前記観測データが送信対象とすべきか否かを判断し、送信対象にすべきと判断された場合には、前記観測データを前記メモリに保持して、前記センサノードの状態を前記送信待機状態に遷移させて、前記所定の観測時間経過後に前記電池から前記センサへの電力供給を停止し、送信対象にすべきでないと判断された場合には、前記所定の観測時間経過後に前記電池から前記センサへの電力供給を停止し、
前記送信処理では、前記送信タイミングが到来したときの前記状態が前記送信待機状態である場合には、前記メモリに保持された前記観測データを読み出して前記転送ノードに送信し、前記状態を前記送信待機状態から前記送信非待機状態に遷移させて、前記スロットの時間分経過後に前記電池から前記無線通信デバイスへの電力供給を停止し、前記送信タイミングが到来したときの前記状態が前記送信非待機状態である場合には、前記電池から前記無線通信デバイスへ電力供給しないことを特徴とする請求項8に記載のセンサノード。
The sensor node can be set to either a transmission standby state for waiting for transmission of the observation data and a transmission non-waiting state for not waiting for transmission of the observation data,
In the observation process, it is determined whether or not the observation data should be a transmission target. If it is determined that the observation data should be a transmission target, the observation data is held in the memory and the state of the sensor node is changed. Transition to the transmission standby state, stop the power supply from the battery to the sensor after the lapse of the predetermined observation time, and if it is determined that it should not be a transmission target, after the lapse of the predetermined observation time Stop power supply from the battery to the sensor,
In the transmission process, when the state when the transmission timing arrives is the transmission standby state, the observation data held in the memory is read and transmitted to the forwarding node, and the state is transmitted to the transmission node. Transition from the standby state to the non-transmission state for transmission, the power supply from the battery to the wireless communication device is stopped after the elapse of time for the slot, and the state when the transmission timing arrives is the non-transmission state for transmission The sensor node according to claim 8, wherein in the state, power is not supplied from the battery to the wireless communication device.
前記設定処理では、前記受信間隔よりも長い特定の受信間隔と前記センサノードに割り当てた前記スロットを指定する情報とを前記転送ノードから受信し、前記特定の受信間隔と同一時間間隔である特定の送信間隔と前記スロットを指定する情報とに基づいて、特定の送信タイミングを設定し、
前記送信処理では、前記送信タイミングが到来したときの前記状態が前記送信非待機状態である場合には、前記特定の送信タイミングが到来したか否かを判断し、前記特定の送信タイミングが到来した場合には、前記電池から前記無線通信デバイスへ電力供給し、前記メモリに保持された前記観測データを読み出して前記転送ノードに送信し、前記スロットの時間分経過後に前記電池から前記無線通信デバイスへの電力供給を停止することを特徴とする請求項8に記載のセンサノード。
In the setting process, a specific reception interval longer than the reception interval and information specifying the slot assigned to the sensor node are received from the forwarding node, and a specific time interval that is the same time interval as the specific reception interval is received. Based on the transmission interval and the information specifying the slot, set a specific transmission timing,
In the transmission process, if the state when the transmission timing has arrived is the non-transmission state, it is determined whether or not the specific transmission timing has arrived, and the specific transmission timing has arrived In this case, power is supplied from the battery to the wireless communication device, the observation data stored in the memory is read and transmitted to the transfer node, and after the time of the slot has elapsed, the battery is transferred to the wireless communication device. The sensor node according to claim 8, wherein the power supply is stopped.
前記観測処理では、前記観測データが複数取得された場合、時系列な3個の観測データのうち、最古の観測データと最新の観測データとの間の中間の観測データを線形近似圧縮により削除可能か否かを判断し、削除可能である場合、前記中間の観測データを前記メモリに保持しないことを特徴とする請求項8に記載のセンサノード。   In the observation processing, when a plurality of the observation data is acquired, the intermediate observation data between the oldest observation data and the latest observation data is deleted by linear approximation compression among the three time-series observation data. The sensor node according to claim 8, wherein it is determined whether or not it is possible to delete the intermediate observation data in the memory if it can be deleted. 前記センサノードは、前記観測データの送信を待機する送信待機状態と前記観測データの送信を待機しない送信非待機状態と前記観測データの送信が失敗した場合に前記観測データを再送するために待機する遅延待機状態のいずれかの状態に設定可能であり、
前記送信処理では、前記送信タイミングが到来したときの前記状態が前記送信待機状態である場合には、前記メモリに保持された前記観測データを読み出して前記転送ノードに送信し、当該送信が成功したときは前記状態を前記送信待機状態から前記送信非待機状態に遷移させて、前記所定の送信時間経過後に前記電池から前記無線通信デバイスへの電力供給を停止し、当該送信が失敗したときは後続する複数の送信タイミングの中のいずれかの送信タイミングを決定して、前記状態を前記遅延待機状態に遷移させて、前記所定の送信時間経過後に前記電池から前記無線通信デバイスへの電力供給を停止し、前記送信タイミングが到来したときの前記状態が前記送信非待機状態である場合には、前記電池から前記無線通信デバイスへの電力供給をせず、前記遅延待機状態において前記いずれかの送信タイミングが到来した場合には、前記状態を前記送信待機状態に遷移させることを特徴とする請求項8に記載のセンサノード。
The sensor node waits to retransmit the observation data in a transmission standby state in which the observation data is waited to be transmitted, a transmission non-waiting state in which the observation data is not waited to be transmitted, and transmission of the observation data fails. It can be set to one of the delay wait states,
In the transmission process, when the state when the transmission timing has arrived is the transmission standby state, the observation data held in the memory is read and transmitted to the forwarding node, and the transmission is successful. When the state is changed from the transmission standby state to the non-transmission state, the power supply from the battery to the wireless communication device is stopped after the predetermined transmission time has elapsed, and when the transmission fails Determining a transmission timing from among a plurality of transmission timings, transitioning the state to the delay standby state, and stopping power supply from the battery to the wireless communication device after the predetermined transmission time has elapsed If the state when the transmission timing arrives is the non-transmission state, power supply from the battery to the wireless communication device is performed. Without, if the one of transmission timing in said delay standby state is reached, the sensor node according to claim 8, characterized in that shifts the state to the transmission standby state.
観測対象を観測するセンサを有するセンサノードと、前記センサによって観測された観測データを前記センサノードから受信する転送ノードと、を有するセンサネットワークシステムであって、
前記転送ノードは、前記センサノードと無線通信する第1の無線通信デバイスと、第1のプロセッサおよび第1のメモリを有する第1の演算部と、前記第1の無線通信デバイスと前記第1の演算部に電力供給する第1の電池と、を有し、
前記センサノードは、前記観測データを前記転送ノードに無線通信する第2の無線通信デバイスと、第2のプロセッサおよび第2のメモリを有する第2の演算部と、前記センサと前記第2の無線通信デバイスと前記第2の演算部に電力供給する第2の電池と、を有し、
前記転送ノードでは、
前記第1のプロセッサが、
前記センサによって観測された観測データを前記センサノードから受信するまでの受信間隔と、前記観測データを前記センサノードから受信する受信時間であるスロットと、に基づいて、前記スロットで受信する前記観測データの受信タイミングを設定し、かつ、前記受信間隔と同一時間間隔である送信間隔を前記センサノードに送信する第1の設定処理と、
前記第1の設定処理による設定が完了した場合、前記第1の電池から前記第1の無線通信デバイスおよび前記第1の演算部への電力供給を停止する第1の停止処理と、
前記第1の設定処理による設定から前記受信タイミングが到来する都度、前記第1の電池から前記第1の無線通信デバイスおよび前記第1の演算部に電力供給して、前記センサノードからの前記観測データの受信を前記スロットの時間分待機する受信待機処理と、を実行し、
前記センサノードでは、
前記第2のプロセッサが、
前記センサにより前記観測対象を観測するまでの前記送信間隔より短い観測間隔により観測タイミングを設定し、前記転送ノードが前記観測データを受信する受信間隔と同一時間間隔である、前記センサノードが前記観測データを前記転送ノードに送信するまでの送信間隔を前記転送ノードから受信して、前記転送ノードに前記観測データを送信する送信タイミングを設定する第2の設定処理と、
前記第2の設定処理による設定が完了した場合、前記第2の電池から前記第2の無線通信デバイスおよび前記第2の演算部への電力供給を停止する第2の停止処理と、
前記第2の設定処理による設定から前記観測タイミングまたは前記送信タイミングのいずれかの一方のタイミングが到来する都度、前記第2の電池から前記第2の演算部に電力供給する給電処理と、
前記観測タイミングが到来する都度、前記第2の電池から前記センサに電力供給して、前記センサに前記観測対象を観測させて前記観測データを取得して前記メモリに保持し、所定の観測時間経過後に前記第2の電池から前記センサへの電力供給を停止する観測処理と、
前記送信タイミングが到来する都度、前記第2のメモリに保持された前記観測データを読み出して前記転送ノードに送信し、前記スロットの時間分経過後に前記第2の電池から前記第2の無線通信デバイスへの電力供給を停止する送信処理と、
前記観測処理または前記送信処理が終了した場合、前記第2の電池から前記第2の演算部への電力供給を停止する第3の停止処理と、を実行することを特徴とするセンサネットワークシステム。
A sensor network system comprising: a sensor node having a sensor for observing an observation target; and a transfer node for receiving observation data observed by the sensor from the sensor node,
The transfer node includes a first wireless communication device that wirelessly communicates with the sensor node, a first arithmetic unit having a first processor and a first memory, the first wireless communication device, and the first wireless communication device. A first battery for supplying power to the arithmetic unit,
The sensor node includes a second wireless communication device that wirelessly communicates the observation data to the transfer node, a second arithmetic unit having a second processor and a second memory, the sensor, and the second wireless A second battery for supplying power to the communication device and the second arithmetic unit;
In the forwarding node:
The first processor comprises:
The observation data received in the slot based on a reception interval until the observation data observed by the sensor is received from the sensor node and a slot which is a reception time for receiving the observation data from the sensor node. And a first setting process for transmitting a transmission interval that is the same time interval as the reception interval to the sensor node;
A first stop process for stopping power supply from the first battery to the first wireless communication device and the first arithmetic unit when the setting by the first setting process is completed;
Each time the reception timing arrives from the setting by the first setting process, power is supplied from the first battery to the first wireless communication device and the first arithmetic unit, and the observation from the sensor node is performed. A reception standby process for waiting for reception of data for the time of the slot, and
In the sensor node,
The second processor comprises:
The sensor node sets the observation timing by an observation interval shorter than the transmission interval until the observation target is observed by the sensor, and the sensor node has the same time interval as the reception interval at which the transfer node receives the observation data. Receiving a transmission interval until data is transmitted to the forwarding node from the forwarding node, and setting a transmission timing for transmitting the observation data to the forwarding node;
A second stop process for stopping power supply from the second battery to the second wireless communication device and the second arithmetic unit when the setting by the second setting process is completed;
A power supply process for supplying power from the second battery to the second arithmetic unit each time one of the observation timing or the transmission timing arrives from the setting by the second setting process;
Whenever the observation timing arrives, power is supplied from the second battery to the sensor, the observation object is observed by the sensor, the observation data is acquired and stored in the memory, and a predetermined observation time has elapsed. An observation process to stop power supply from the second battery to the sensor later;
Each time the transmission timing arrives, the observation data held in the second memory is read out and transmitted to the transfer node, and the second wireless communication device from the second battery after the lapse of the time of the slot Transmission processing to stop power supply to
And a third stop process for stopping power supply from the second battery to the second arithmetic unit when the observation process or the transmission process ends.
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