JP2015505206A - ワイヤレス・センサ・ネットワーク、ワイヤレス・センサ・ネットワーク内で少なくとも１つのデータ・パケットを経路指定するための方法およびコンピュータ・プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）内で少なくとも１つのデータ・パケットを経路指定するための方法を提供する。【解決手段】 このワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）は、少なくとも１つのデータ・パケットを送信するように構成可能な少なくとも１つのソース・ノード（Ｓ）と、ソース・ノード（Ｓ）によって送信されたデータ・パケットを受信するように構成可能な少なくとも１つの宛先ノード（Ｄ）と、ソース・ノード（Ｓ）と宛先ノード（Ｄ）との間にあってデータ・パケットを受信して転送するように構成可能な相互接続可能ネットワーク・ノード（ｓｉ）とを含み、この方法は、少なくともスリープ・モードとアクティブ・モードとを含むスリープ・アクティブ・スケジュールに応じてネットワーク・ノード（ｓｉ）を操作するステップと、それ自体の地理的位置と宛先ノード（Ｄ）の地理的位置に関する情報を有するようにネットワーク・ノード（ｓｉ）を構成するステップとを含み、この方法は、ワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）を、境界によって分離される複数の独立エリア（Ａ０、ＡＭ−１、Ａ１、Ａ２）に分割するステップと、それぞれのエリア（Ａ０、ＡＭ−１、Ａ１、Ａ２）を少なくとも２つの領域に分離するステップであって、その領域が内部境界領域（Ｉ）と中央領域（Ｃ）と外部境界領域（Ｏ）であるステップと、データ・パケットをソース・ノード（Ｓ）から宛先ノード（Ｄ）に経路指定するためにネットワーク・ノード（ｓｉ）から転送ノードを選択するステップであって、このような転送ノードが宛先ノード（Ｄ）に対するそれぞれの地理的位置を基礎として選択され、ネットワーク・ノード同士が相互に対して同期化されるステップと、所与の時間帯でデータ・パケットを経路指定するために選択された転送ノードのみがアクティブ・モードで動作可能になり、他のすべてのネットワーク・ノード（ｓｉ）がスリープ・モードで動作可能になるようにスリープ・アクティブ・スケジュールを構成するステップとをさらに含む。【選択図】 図２

Description

本発明は、ワイヤレス・センサ・ネットワーク内でデータを経路指定するための方法に関する。

ワイヤレス・センサ・ネットワークには、たとえば、建築物の監視、防災、および環境モニタリングにおいて、多様に適用できる潜在能力がある。ワイヤレス・センサ・ネットワークは、そのワイヤレス・センサ・ネットワークが実現される地域に対応する地域内に位置し、その地域に分散され、一般にネットワーク・ノードと呼ばれる比較的多数のノードで構成される。ネットワーク・ノードは、典型的に、たとえば、データの保管、処理、あるいは分析、またはこれらの組み合わせを行う能力が低減されているセンサなどの安価でバッテリ駆動の電子デバイスにすることができる。ネットワーク・ノードは、一般に、第１に物理的現象または環境条件（複数も可）の状況を連続的にモニターすることと、第２に収集したデータの処理あるいは分析またはその両方のためにそのデータをリモート・セントラル・サーバに送信することという少なくとも２つの困難なタスクを遂行するために適用される。後者のタスクを容易にするために、ネットワーク・ノードのそれぞれには、有効範囲が低減されている比較的低出力の無線トランシーバを装備することができる。ネットワーク・ノードに対応する無線トランシーバ間の連携を使用して、マルチホップ伝送により一般にソース・ノードと呼ばれるネットワーク・ノードの１つと一般に宛先ノードと呼ばれるリモート・セントラル・サーバの間の選択されたネットワーク・ノードを介して、ソース・ノードによって感知されたデータを宛先ノードに経路指定するためのワイヤレス・アドホック・ネットワークを形成し、このような選択されたネットワーク・ノードは以下、転送ノードと呼ばれる。

特に、ネットワーク・ノードがバッテリによって電力供給される電子デバイスにより実現されるときのワイヤレス・センサ・ネットワークの問題は、そのネットワーク・ノードのうちの１つまたは複数におけるバッテリの喪失によってデータ損失が発生し、最悪の場合には、ワイヤレス・センサ・ネットワークの動作において完全な障害が発生する可能性があることである。

ネットワーク・ノードにおけるバッテリ保全の問題に対処するために、スリープ・モードとアクティブ・モードという２つの動作モードの１つでワイヤレス・センサ・ネットワークを周期的に操作することが以前に提案されている。スリープ・モードの動作では、ネットワーク・ノードの無線トランシーバがオフになり、したがって、この動作モードでは、ネットワーク・ノードはデータの転送に貢献しない。アクティブ・モードの動作では、隣接するネットワーク・ノード同士、具体的にはそれに対応する無線トランシーバ同士は、相互に通信し、宛先ノードの方向のデータの転送、最終的には宛先ノードまでのデータの転送に関与する。このような通信を容易にするために、アクティブ・モードでは、宛先ノードに向かうデータの転送に関与するネットワーク・ノードは、データ損失のシナリオが低減されるかまたは完全に回避されるような方法でそれらの間のデータ受信あるいは送信またはその両方のスケジューリングが行われるように同期化される。この点に関しては、２００３年ロスアラモスのＩＥＥＥ発行の「Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks」というＩＥＥＥ規格には、セントラル・ネットワーク・コーディネータからネットワーク・ノードに定期的にビーコンを送信することによって実現される、ワイヤレス・ネットワークで使用するための同期化戦略が記載されている。ビーコン受信後に、同期化されたネットワーク・ノードの無線トランシーバは、隣接するネットワーク・ノードからデータ・パケットを受信でき、必要であれば、宛先ノードに向かって前方にデータ・パケットを送信できるような持続期間の期間の間、ネットワーク・ノードの無線トランシーバ間に確立された無線チャネルを聴取する。これらのタスクの完了後、次のビーコンが受信されるまで、前述の同期化されたネットワーク・ノードはスリープ・モードで操作され、その関連の無線トランシーバは電源が切断される。この電源管理戦略によって得られる性能利得は、ネットワーク・ノードのデューティ・サイクルによって管理され、これは、１ビーコン間隔に対するアクティブ期間の長さの比率として定義される。その他の同様の戦略は、Ｊ．Ｈ．Ｋｉｍ他による２００８年１１月の米国特許第７４４７２５６号「Power saving method for wireless sensor network」およびＣ．Ｊ．Ｙｏｏｎによる２００６年６月の米国特許出願第２００６／０１２８３４９号「Energy-efficient medium access control protocol and system forsensor networks」に記載されている。

以前に提案されているワイヤレス・センサ・ネットワークでは、ソース・ノードから宛先ノードにデータ・パケットを伝搬するために静的経路指定プロトコルが使用されている。このような静的経路指定プロトコルの例は、１９９９年２月米国ルイジアナ州ニューオーリンズのIEEE WMSCAで発表されたＣ．ＰｅｒｋｉｎｓおよびＥ．Ｒｏｙｅｒによる「Ad-hocon demand distance vector (AodV) routing」というタイトルの文献ならびに２００１年Ａｄｄｉｓｏｎ ＷｅｓｌｅｙのAd-Hoc Networkingに発表されたＤ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｄ．Ｍａｌｔｚ、およびＪ．Ｂｒｏｃｈによる「DSR: The dynamic source routing protocol for multi-hop wireless andad-hoc networks」というタイトルの文献に記載されている。このような静的経路指定プロトコルは、宛先ノードにデータを転送するために静的経路指定プロトコルにより決定されるネットワーク・ノードにソース・ノードからデータを送信する前に、ソース・ノードから宛先ノードへの単一経路が確立されることに依存する。経路発見および経路維持手順の実行がソース・ノードからデータを送信する前に行われることにより、静的経路指定プロトコルに関連するいくつかの欠点としては、プロトコル・オーバヘッドの増加と、エネルギー消費に関する性能劣化を含む。さらに、プロトコル・オーバヘッドは一般にネットワーク・ノードの数につれて指数的に増加するので、静的経路指定プロトコルは、比較的大規模なワイヤレス・センサ・ネットワークに関するエネルギー効率の良い解決策を提供することができない。

大規模なワイヤレス・センサ・ネットワークの場合、地理的経路指定プロトコルを使用することが提案されている。地理的経路指定プロトコルの一例は、２００３年IEEE Transactions on Mobile Computingの３３７〜３４８ページに発表されたＭ．ＺｏｒｚｉおよびＲ．Ｒ．Ｒａｏによる「Geographic random forwarding (GeRaF) for ad-hoc sensor networks:multi-hop performance」というタイトルの文献に提供されている。地理的経路指定は、ソース・ノードから宛先ノードにデータを転送するための経路は、データがソース・ノードから転送ノードを介して宛先ノードの方向に宛先ノードまで送信されている間に動的に構築されるという原理に基づくものである。前述のルートの動的構築は、関与する転送ノードの地理的位置情報に関する情報を基礎として実行される。地理的経路指定では、送信すべきデータ・パケットを有するノードは、宛先ノードの地理的座標に関する情報を含む要求メッセージをブロードキャストする。ブロードキャスト・ノードの無線有効範囲内のネットワーク・ノードはそれぞれ要求メッセージを受信し、このようなネットワーク・ノードは一般に隣接するネットワーク・ノードと呼ばれる。次に、これらは、そのトポロジ知識を活用して、それらが宛先ノードに向かって提供できる前進（advancement）を計算し、相互間で競争して、宛先ノードに最も近い次のネットワーク・ノードを選出する。情報は送信すべきデータを有するノードと隣接するネットワーク・ノードとの間でローカルでのみ交換されるので、地理的経路指定はそれが実現されるワイヤレス・センサ・ネットワークのサイズにつれてスケーリングし、それにより、たとえば、静的経路指定プロトコルなどの以前に提案されている経路指定プロトコルと比較して、大規模なワイヤレス・センサ・ネットワークでの使用に有利になる。地理的経路指定の適用のための前提条件は、すべてのネットワーク・ノードがネットワーク内のそれ自体の地理的位置を把握していることである。この地理情報は、ネットワーク・ノードの初期配備時に手作業で設定するか、または屋外環境で全地球測位システム（ＧＰＳ）などのロケーション位置決めシステムを使用するかあるいはたとえば、２０１０年７月発行の米国特許第７７６１２３３号においてＳ．Ｆｕｒｒｅｒ、Ｗ．Ｓｃｈｏｔｔ、およびＢ．Ｗｅｉｓｓによって提案された位置決めシステムを使用することにより提供することができる。

米国特許第７４４７２５６号 米国特許出願第２００６／０１２８３４９号 米国特許第７７６１２３３号

２００３年ロスアラモスのＩＥＥＥ発行の「Part15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY)Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks」というＩＥＥＥ規格 １９９９年２月米国ルイジアナ州ニューオーリンズのIEEEWMSCAで発表されたＣ．ＰｅｒｋｉｎｓおよびＥ．Ｒｏｙｅｒによる「Ad-hoc on demanddistance vector (AodV) routing」というタイトルの文献 ２００１年Ａｄｄｉｓｏｎ ＷｅｓｌｅｙのAd-HocNetworkingに発表されたＤ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｄ．Ｍａｌｔｚ、およびＪ．Ｂｒｏｃｈによる「DSR:The dynamic source routing protocol for multi-hop wireless and ad-hoc networks」というタイトルの文献 ２００３年IEEE Transactions onMobile Computingの３３７〜３４８ページに発表されたＭ．ＺｏｒｚｉおよびＲ．Ｒ．Ｒａｏによる「Geographicrandom forwarding (GeRaF) for ad-hoc sensor networks: multi-hop performance」というタイトルの文献

地理的経路指定プロトコルは以前に提案されている技法／プロトコルに関連する欠点のいくつかを軽減するが、エネルギー消費問題にも対処しながら信頼性およびネットワーク・パフォーマンスが改善された状態で、ワイヤレス・センサ・ネットワーク内で、特に大規模なワイヤレス・センサ・ネットワーク内で、データを経路指定することは依然として難題である。

本発明の第１の態様の一実施形態により、ワイヤレス・センサ・ネットワーク内で少なくとも１つのデータ・パケットを経路指定するための方法が提供され、このワイヤレス・センサ・ネットワークは、少なくとも１つのデータ・パケットを送信するように構成可能な少なくとも１つのソース・ノードと、ソース・ノードによって送信されたデータ・パケットを受信するように構成可能な少なくとも１つの宛先ノードと、ソース・ノードと宛先ノードとの間にあってデータ・パケットを受信して転送するように構成可能な相互接続可能ネットワーク・ノードとを含み、この方法は、少なくともスリープ・モードとアクティブ・モードとを含むスリープ・アクティブ・スケジュール（sleep-active schedule）に応じてネットワーク・ノードを操作するステップと、それ自体の地理的位置と宛先ノードの地理的位置に関する情報を有するようにネットワーク・ノードを構成するステップとを含み、この方法は、ワイヤレス・センサ・ネットワークを、境界によって分離される複数の独立エリア（disjoint area）に分割するステップと、それぞれのエリアを少なくとも２つの領域に分離するステップであって、その領域が内部境界領域（inner boundary region）と中央領域（central region）と外部境界領域（outer boundary region）であるステップと、データ・パケットをソース・ノードから宛先ノードに経路指定するためにネットワーク・ノードから転送ノードを選択するステップであって、このような転送ノードが宛先ノードに対するそれぞれの地理的位置を基礎として選択され、ネットワーク・ノード同士が相互に対して同期化されるステップと、所与の時間帯（time window）でデータ・パケットを経路指定するために選択された転送ノードのみがアクティブ・モードで動作可能になり、他のすべてのネットワーク・ノードがスリープ・モードで動作可能になるようにスリープ・アクティブ・スケジュールを構成するステップとをさらに含む。本発明の一実施形態は、地理的経路指定とスリープ・モード・サポートの組み合わせを活用して、ソース・ノードから宛先ノードにデータを送信する。この点に関しては、本発明の一実施形態におけるネットワーク・ノードは、共通基準時間に合わせて同期化され、任意の所与の時間に地理的経路指定に直接関与するように選択された転送ノードのみがアクティブ・モードで操作され、他のすべてのネットワーク・ノードがスリープ・モードで操作されるようにスリープ・アクティブ・スケジュールに応じて操作される。この特徴は、ネットワーク・ノードに電力供給するバッテリの寿命を延ばし、したがって、エネルギー効率の増加、ネットワーク・パフォーマンスならびに信頼性の改善という利点を本発明の一実施形態にもたらすものである。さらに、たとえば、静的経路指定プロトコルとは対照的に、本発明の一実施形態における転送ノードの選択は、データがソース・ノードから一般に宛先ノードに向かって送信された後に行われる。この特徴は、プロトコル・オーバヘッドの低減ならびにエネルギー消費の低減によるネットワーク・パフォーマンスの改善という利点を本発明の一実施形態にもたらすものである。

好ましくは、スリープ・アクティブ・スケジュールの構成は、境界によって分離される所与の１対の隣接エリアについて、その所与の１対のエリアのうちの一方のエリアの外部境界領域とその所与の１対のエリアのうちのもう一方のエリアの内部境界領域がその所与の１対の隣接エリアを分離する境界に接する場合に、その所与の１対の隣接エリアのうちの一方のエリアの外部境界領域とその所与の１対の隣接エリアのうちのもう一方のエリアの内部境界領域において少なくとも転送ノードのそれぞれのアクティブ・モード間にオーバラップが発生するように行われる。このようにして、前述の領域内の転送ノードを除いてすべてのネットワーク・ノードは非活動化されるかあるいはスリープ・モードで維持されるかまたはその両方になる可能性があるので、エネルギー消費の低減およびパフォーマンスの改善を容易にすることができる。

望ましくは、スリープ・アクティブ・スケジュールの構成は、所与のエリア内の領域に対応する転送ノードのそれぞれのアクティブ・モード間にオーバラップが発生するように行われる。この特徴により、所与のエリア内の領域から領域へのデータ・パケットのハンドオーバ中のデータ損失が低減されるので、ネットワーク・パフォーマンスのさらなる改善が容易になり、リモート・エリア内のネットワーク・ノードあるいは潜在的に次の集合の転送ノードに属さない可能性のあるネットワーク・ノードまたはその両方が非活動化されるかあるいはスリープ・モードで休止状態に保持される可能性があるので、さらなるエネルギー節約が可能になる。

好ましくは、アクティブ・モードは、少なくとも、データ・パケットが所与のエリアの外部境界領域で受信される場合に対応する着信データ・フェーズ（incoming data phase）と、データ・パケットが所与のエリアを通り抜ける場合に対応する転送データ・フェーズ（forwarding data phase）と、データ・パケットが所与のエリアの内部境界領域から他の隣接位置エリア（adjacent-lying area）に送信される場合に対応する発信データ・フェーズ（outgoingdata phase）とを含むように構成される。アクティブ・モードの個別フェーズのそれぞれの持続期間は、所与のエリア内でのデータ経路指定に対応するように設定することができる。したがって、たとえば、着信データ・フェーズの持続期間は、データ・トラフィックが隣接エリアから所与のエリアによって受信される時間に対応するように設定することができ、転送データ・フェーズの持続期間は、次の隣接位置エリアとの所与のエリアの境界に達するためにそのデータが所与のエリアの領域を通り抜けるのに要する時間に対応するように設定することができ、発信データ・フェーズの持続期間は、次の隣接位置エリアにデータを送信するのに要する時間に設定することができる。この特徴に関連する利点は、経路指定中のデータ損失を低減することができ、したがって、ネットワーク・パフォーマンスをさらに改善できることである。

望ましくは、スリープ・アクティブ・スケジュールの構成は、境界によって分離される所与の１対の隣接エリアのうちの一方のエリアの内部境界領域内の転送ノードの発信データ・フェーズと、その所与の１対の隣接エリアのうちのもう一方のエリアの外部境界領域内の転送ノードの着信データ・フェーズとの間にオーバラップが発生するように行われる。この特徴により、境界によって分離される所与の１対のエリア間の経路指定中のデータの損失が低減される。さらに、所与の１対のエリア間のデータ伝送に参加している転送ノードは別にして、他のすべてのネットワーク・ノードはスリープ・モードで操作することができる。このようにして、エネルギー消費を低減することができ、ネットワークの信頼性をさらに高めることができる。

好ましくは、所与の１対の隣接エリアのうちの一方のエリア内の転送フェーズが終わる前にデータ・パケットが受信され、その所与の１対の隣接エリアのうちのもう一方のエリアのアクティブ期間が始まっていない場合、一方のエリアからもう一方のエリアへのデータ・パケットの転送は、このようなアクティブ期間が始まるまで据え置かれる。この特徴は、データが隣接エリア間で送信されるときのデータ損失の低減という利点をもたらし、それにより、ネットワーク・パフォーマンスおよび信頼性を改善するものである。

好ましくは、スリープ・アクティブ・スケジュールの構成は、あるエリアの領域内の転送ノードの少なくともそれぞれの転送フェーズ間にオーバラップが発生するように行われる。この特徴により、所与のエリアの領域内のデータ経路指定が改善される。さらに、所与のエリア内の異なる領域に対応する転送ノードのすべてをアクティブ・モードの動作中に活動化する必要はない。この点に関しては、所与のエリアの外部境界領域内の転送ノードのみが隣接エリアからのデータの受信に関与することになる可能性があるので、アクティブ期間の着信データ・フェーズ中にこれらの転送ノードのみを活動化することができる。また、所与のエリアの内部境界領域内の転送ノードのみが他の隣接位置エリアとの境界でデータ・ハンドオーバに関与することになるので、アクティブ期間の発信データ・フェーズ中にこれらの転送ノードのみを活動化することができる。アクティブ期間の転送フェーズ中に、データはそのエリアを通り抜けるので、そのエリアの異なる領域に対応するすべての転送ノードが活動化される。本発明の一実施形態のこの特徴は、エネルギー消費のさらなる低減とネットワークの信頼性およびパフォーマンスの改善という利点を提供する。

望ましくは、エリアを配置するステップでは、エリアは、宛先ノードを含む内部エリア（inner area）と、内部エリアを取り囲む１つまたは複数の外部エリア（outerarea）と、ソース・ノードを含む外部エリアのうちの最外エリア（outermost area）とを含むように配置される。この点に関しては、ソース・ノードを含む最外エリアが、好ましくは、少なくとも中央領域と内部境界領域とを含むように分離されるか、あるいは、宛先ノードを含む内部エリアが、望ましくは、少なくとも外部境界領域と中央領域とを含むように分離されるか、またはその両方になる。これらの特徴に関連する利点は、複雑さが低減された状態で本発明の一実施形態を実現できることである。さらに、好ましくは、エリアを分離するステップでは、所与の外部エリアは、内部境界領域と中央領域と外部境界領域とを含むように分離される。

望ましくは、それぞれのエリアを分離するステップでは、外部境界領域、中央領域、および内部境界領域に対応するネットワーク・ノードは、ぞれぞれ、外部境界ノード、中央領域ノード、および内部境界ノードになるように割り振られる。本発明の一実施形態では、ネットワーク・ノードは、それ自体の地理的位置と宛先ノードの地理的位置に関する情報を有するように構成される。ネットワーク・ノードは、それらが属す所与のエリア内の領域と、その領域におけるそれ自体の特定の役割とを自律的に識別するようにさらに構成される。この特徴は、ネットワーク・パフォーマンスの改善という利点を本発明の一実施形態にもたらすものである。

好ましくは、それ自体の地理的位置に関する情報を有するようにネットワーク・ノードを構成するステップでは、全地球測位システムが使用される。ネットワーク・ノードの位置情報を提供するためにＧＰＳが使用される場合、それは、ワイヤレス・センサ・ネットワーク内のネットワーク・ノード同士を同期化する際の正確さを改善するための基準ソースとしても使用することができる。したがって、この特徴は、ネットワーク・パフォーマンスの改善という利点を本発明の一実施形態にもたらすものである。

本発明の第２の態様の一実施形態により、少なくとも１つのデータ・パケットを送信するように構成可能な少なくとも１つのソース・ノードと、ソース・ノードによって送信されたデータ・パケットを受信するように構成可能な少なくとも１つの宛先ノードと、ソース・ノードと宛先ノードとの間にあってデータ・パケットを受信して転送するように構成可能な相互接続可能ネットワーク・ノードとを含むワイヤレス・センサ・ネットワークが提供され、ネットワーク・ノードは、少なくともスリープ・モードとアクティブ・モードとを含むスリープ・アクティブ・スケジュールに応じて動作可能であり、それ自体の地理的位置と宛先ノードの地理的位置に関する情報を有するように構成可能であり、このワイヤレス・センサ・ネットワークは、境界によって分離される複数の独立エリアと、所与のエリア内の少なくとも２つの領域であって、その領域が内部境界領域と中央領域と外部境界領域である領域と、データ・パケットをソース・ノードから宛先ノードに経路指定するために宛先ノードに対するそれぞれの地理的位置を基礎として選択されたネットワーク・ノードのサブセットを含む転送ノードであって、そのネットワーク・ノード同士が相互に対して同期化される転送ノードとをさらに含み、それにより、所与の時間帯でデータ・パケットを経路指定するために選択された転送ノードのみがアクティブ・モードで動作可能になり、他のすべてのネットワーク・ノードがスリープ・モードで動作可能になる。

本発明の第３の態様の一実施形態により、コンピュータ・システム上で実行されたときに本発明の第１の態様による一実施形態の諸ステップを実行するための命令を含むコンピュータ・プログラムが提供される。

本発明の一態様の特徴は任意の他の態様に適用することができ、逆もまた同様である。開示されている実施形態はいずれも、図示されているかあるいは記載されているかまたはその両方であるその他の実施形態のうちの１つまたは複数と組み合わせることができる。これは、諸実施形態の１つまたは複数の特徴についても可能である。

次に、例として、添付図面について言及する。

本発明の一実施形態におけるネットワーク・ノードのブロック図である。 本発明の一実施形態を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態において異なるエリアに対応するネットワーク・ノードに関する活動サイクルを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態において同じエリアに対応するネットワーク・ノードに関する活動サイクルを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるトポロジを概略的に示す図である。 図５に示されているトポロジに対応するタイムチャートを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態における外部境界ノードの挙動に関する状態遷移図である。 本発明の一実施形態における中央領域ノードの挙動に関する状態遷移図である。 本発明の一実施形態における内部境界ノードの挙動に関する状態遷移図である。

この説明では、同じ部分などを示すために同じ参照番号または符合が使用されている。

次に、図１について言及すると、同図は本発明の一実施形態におけるネットワーク・ノードの構成を概略的に示している。それぞれのネットワーク・ノードは、トランシーバ１と、プロセッサ２と、メモリ３と、電源４とを含むセンサであり、いずれもバス・アーキテクチャ７によって相互接続されている。アンテナ６はトランシーバ１に接続可能である。プログラム・コード５はメモリ３に保管されている。電源４はバッテリ９から電力を受け取る。動作時には、電源４は、電源線８を介して、バッテリ９からトランシーバ１、プロセッサ２、およびメモリ３に電力を供給する。アンテナ６は、隣接するネットワーク・ノードからの無線周波信号を検出し、それにより、隣接するネットワーク・ノードからトランシーバ１によるデータ・パケットの受信を容易にする。同様に、アンテナ６は、トランシーバ１から他の隣接するネットワーク・ノードへのデータ・パケットの送信を容易にする。メモリ３に保管されているプログラム５は、プロセッサ２によって実行可能なプログラム命令を含む。プロセッサ２は、メモリ３に保管されているプログラム・コード５に基づいてバス・アーキテクチャ７を介してトランシーバ１および電源４の動作を制御する。トランシーバ１によるデータ・パケットの送信と受信はいずれも、プログラム・コード５に基づいてプロセッサ２によって制御可能である。データは一時的にメモリ３に保管することができる。さらに、電源４は、プログラム・コード５に基づいてプロセッサ２の制御下でネットワーク・ノードを活動化し非活動化するために、トランシーバ１に電力を選択的に供給する。これは、不活動の期間中のバッテリ９の寿命の保全を容易にする。プログラム・コード５は、プロセッサ２によって実行されたときに、ネットワーク・ノードを前述のように動作させる。

図２は、本発明の一実施形態によるワイヤレス・センサ・ネットワーク１０を示している。ワイヤレス・センサ・ネットワーク１０は、相互接続され、ワイヤレス・センサ・ネットワーク１０が実現される地域に空間的に分散されているＮ個のネットワーク・ノードの集合Ｎ＝｛ｓ_１，ｓ_２，・・・・・・ｓ_Ｎ｝を含む。ネットワーク・ノードｓ_ｉのそれぞれは、図１を参照して上記で説明した構成を有することができる。ネットワーク・ノードｓ_ｉのうち、ソース・ノードＳは、ある条件をローカルで感知またはモニターし、さらに処理するかあるいは分析するかまたはその両方を行うために感知／モニターした条件に対応する１つまたは複数のデータ・パケットを宛先ノードＤに送信するように構成される。ネットワーク・ノードｓ_ｉのそれぞれは、それ自体の地理的位置と宛先ノードＤの地理的位置に関する情報を有するように構成される。ネットワーク・ノードｓ_ｉは、少なくとも、それらが非活動化され、したがって、データ・パケットの受信または送信に参加できなくなるスリープ・モードの動作と、それらが活動化され、それによりデータ・パケットを受信して転送することができるアクティブ・モードの動作とを含むスリープ・アクティブ・スケジュールに応じて動作可能である。

ネットワーク・ノードｓ_ｉに関連するトランシーバ１の出力能力ならびにソース・ノードＳと宛先ノードＤが無線通信範囲外に位置する可能性により、ソース・ノードＳが宛先ノードＤにデータ・パケットを直接送信することが実行不能である場合がある。その代わり、データはマルチホップ伝送によりワイヤレス・センサ・ネットワーク１０を介して経路指定される。本発明の一実施形態では、宛先ノードＤに対するそれぞれの地理的位置を基礎としてデータを経路指定するために選択されたネットワーク・ノードのサブセットである転送ノードを介してソース・ノードＳから宛先ノードＤにデータを経路指定するために地理的経路指定が使用される。

本発明の一実施形態における地理的経路指定に関しては、ソース・ノードＳが宛先ノードＤに送信すべきデータ・パケットを有する場合、ソース・ノードＳは宛先ノードＤまでのその距離に関する情報とともに要求メッセージを送信する。要求メッセージを受信した隣接するネットワーク・ノードのそれぞれは、宛先ノードＤまでのその距離と要求メッセージに含まれる情報とを比較し、隣接するネットワーク・ノードが宛先ノードＤに向かって提供する地理的前進に対してその持続期間が反比例するような間隔だけ要求メッセージへの応答を遅延させることにより、転送ノードになるための分散コンテンション手順を開始する。このようにして、ソース・ノードＳによって送信された要求メッセージを受信したすべての隣接するネットワーク・ノードのうち、宛先ノードＤに向かって増加した地理的前進を提供するネットワーク・ノードである転送ノードが突き止められる。転送ノードは、まず、ワイヤレス・センサ・ネットワーク１０内のネットワーク・ノードｓ_ｉの無線トランシーバ１間に確立された無線チャネル上でアクセスし、応答を送信することにより、このような役割でその転送ノード自体を確立するが、その他のすべての競争相手は、転送ノードの応答を偶然聞いてしまうことになるので、その無線チャネル上でのアクセス／メッセージの送信を自制する。次に、データ・パケットはソース・ノードＳによって転送ノードに送信される。次に、上記の手順は、次の転送ノードを識別するためにもう一度開始され、データ・パケットが選択された転送ノードを介してマルチホップ伝送により宛先ノードＤにハンドオーバされるまで繰り返される。

本発明の一実施形態は、地理的経路指定とスリープ・モード・サポートの組み合わせを活用して、ソース・ノードＳから宛先ノードＤにデータを送信する。この点に関しては、本発明の一実施形態におけるネットワーク・ノードｓ_ｉは、共通基準時間に合わせて同期化され、任意の所与の時間に地理的経路指定に直接関与する転送ノードのみがアクティブ・モードで操作され、他のすべてのネットワーク・ノードがスリープ・モードで操作されるようにスリープ・アクティブ・スケジュールに応じて操作される。

本発明の一実施形態によって提供される利点をより適切に認識するために、地理的経路指定において、データ・パケットを現在所有している転送ノードは、要求メッセージが転送ノードによって送出されたときに活動化されるネットワーク・ノードｓ_ｉのサブセットからそのデータ・パケットが経路指定される次の転送ノードを選択できるだけであるという事実について言及する。たとえば、非同期式のスリープ・アクティブ・スケジュールを使用して、次の転送ノードの選択がランダムに行われる第１のシナリオでは、経路指定手順を開始するための要求メッセージを送出するときに転送ノードと通信するためにネットワーク・ノードｓ_ｉのうちのいくつかのみが活動化され、使用可能になる可能性がある。潜在的に、このシナリオでは，要求メッセージが送出されたときに、１つのネットワーク・ノードが宛先ノードＤに最も近く、スリープ・モードの動作で休止状態にあるブロードキャスト・ノードに隣接していることにより、次の転送ノードを不適切に選択することになる可能性がある。最悪の場合でも、このシナリオでは、ブロードキャスト・ノードの無線有効範囲内のすべてのネットワーク・ノードｓ_ｉが、たとえば、スリープ・モードで操作されているために、要求メッセージへの応答に使用不能であることにより、経路指定に失敗する可能性がある。このシナリオは、信頼性および待ち時間の点で性能劣化の一因となる可能性がある。同期式のスリープ・アクティブ・スケジュールを使用して、次の転送ノードの選択が行われるもう１つのシナリオでは、典型的に、すべてのネットワーク・ノードｓ_ｉが同時に活動化される。このような手法は、マルチホップ伝送により宛先ノードＤにデータを経路指定するための転送ノードの識別を改善することができる。しかし、データ・パケットを宛先ノードＤに経路指定するための転送ノードとして選択されるかどうかにかかわらず、あるいは、ソース・ノードＳまたは宛先ノードＤのいずれかにより近いことにより現在の転送ノードの位置から複数ホップ離れているためにデータを経路指定するための短時間に関与していない場合でも、すべてのネットワーク・ノードｓ_ｉをアクティブ・モードで操作しなければならない。したがって、このもう１つのシナリオに関連するいくつかの不利益は、バッテリ寿命の短縮、エネルギー消費の増加、性能劣化、ならびに、最悪の場合、経路指定の失敗である。上記のシナリオとは対照的に、本発明の一実施形態では、任意の所与の時間に地理的経路指定に直接関与する転送ノードのみがアクティブ・モードで操作され、他のすべてのネットワーク・ノードｓ_ｉがスリープ・モードで操作される。このようにして、データを経路指定するための転送ノードについて最も都合の良い選択を容易にすることにより、信頼性および待ち時間の点で地理的経路指定に関連する利点を保全しながら、エネルギー節約を行うことができる。

本発明の一実施形態では、任意の所与の時間にソース・ノードＳから宛先Ｄにデータを経路指定することは、特定の先験的に選択されたサブセットのネットワーク・ノード、すなわち、転送ノードによって行われる。転送ノードの選択は、データがソース・ノードＳから一般に宛先ノードＤに向かって送信された後に行われ、これは、ソース・ノードＳからデータを送信する前に経路選択が行われる静的経路指定プロトコルとは異なっている。この特徴は、プロトコル・オーバヘッドの低減ならびにエネルギー消費の低減によるネットワーク・パフォーマンスの改善という利点を本発明の一実施形態にもたらすものである。任意の所与の時間におけるデータの経路指定に関与する転送ノードは別にして、本発明の一実施形態では、他のすべてのネットワーク・ノードは非活動化されるかあるいはスリープ・モードで維持されるかまたはその両方になる可能性があり、この特徴はさらなるエネルギー節約およびネットワーク・パフォーマンスの改善を容易にする。

本発明の一実施形態では、ワイヤレス・センサ・ネットワーク１０は、１つの内部エリアＡ_０と、内部エリアＡ_０を取り囲む１つまたは複数の外部エリアＡ_１、Ａ_２と、外部エリアのうちの最外エリアＡ_Ｍ−１とを含むように配置された複数の独立円形エリア

に分割される。それぞれのエリアは相互間の境界によって相互に分離される。これらのエリアは、宛先ノードＤを中心とし、

という条件が満足された場合に座標（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）というポイントＰがエリアＡ_ｉに属すように定義され、ここで、Ｒ_Ａはエリアのサイズを指定するシステム・パラメータであり、δ（Ｐ，Ｄ）はポイントＰと宛先ノードＤとの距離である。このように定義された条件は、ソース・ノードＳが最外エリアＡ_Ｍ−１内にあり、宛先ノードＤが内部エリアＡ_０内にあることを意味する。Ｎ_ｉは、その地理的位置がエリアＡ_ｉに属すネットワーク・ノードの集合とする。本発明の一実施形態では、Ｎ_ｉは、

になるようにＯ_ｉ、Ｃ_ｉ、およびＩ_ｉである３つの独立サブセットに分割される。Ｎ_ｉ内のそれぞれのノードｓ_ｊは以下の条件に応じてこれらのサブセットのうちの１つに属す。

Ｒ_Ｃは、２つのネットワーク・ノードが確実に相互に通信できる最大距離を記述し、Ｒ_Ａ＞２Ｒ_Ｃという制約を満足するシステム・パラメータである。上記の条件によって指定されるように、本発明の一実施形態におけるエリアは、複数の領域、すなわち、外部境界ノードＯ_ｉ、中央領域ノードＣ_ｉ、および内部境界ノードＩ_ｉという対応するネットワーク・ノードを含む外部境界領域Ｏ、中央領域Ｃ、および内部境界領域Ｉに分離することができる。本発明の一実施形態におけるネットワーク・ノードは、それ自体の地理的位置と宛先ノードＤの位置を認識しているので、それらが属す所与のエリア内の領域と、その領域におけるそれ自体の特定の役割とを自律的に識別するように構成される。

上記で指定された条件は、ソース・ノードＳを含む最外エリアＡ_Ｍ−１と宛先ノードＤを含む最内エリア（innermost area）Ａ_０には適用されない。したがって、ソース・ノードＳを含むＡ_Ｍ−１の場合、外部境界ノードは存在せず、内部境界ノードＩ_Ｍ−１および中央領域ノードＣ_Ｍ−１のみが存在する。宛先ノードＤを含むＡ_０の場合、内部境界ノードは存在せず、中央領域ノードＣ_０および外部境界ノードＯ_０のみが存在する。外部エリアＡ_１、Ａ_２はそれぞれ、上記で指定された条件により、外部境界ノードＯ_１、Ｏ_２と、中央領域ノードＣ_１、Ｃ_２と、内部境界ノードＩ_１、Ｉ_２とを含む。

本発明の一実施形態では、データ・パケットは、ワイヤレス・センサ・ネットワーク１０の最も外側の周辺部から中心部に流れる持続波と同様に、宛先ノードＤに達するまで最外エリアＡ_Ｍ−１から内部エリアＡ_０に、漸次、ハンドオーバされる。データは、地理的経路指定により、１つの領域内でならびに１つの領域の連続領域間で経路指定される。この手法では、１つの特定の先験的に選択されたサブセットのネットワーク・ノードが所与の時間にデータの転送を担当し、それによりデータの経路指定に直接関与しない残りのネットワーク・ノードがスリープ・モードで維持される／スリープ・モードに入ることが可能になり、それによりエネルギー節約が容易になる。

前述のように、ネットワーク・ノードｓ_ｉは、スリープ・モードとアクティブ・モードとを含むスリープ・アクティブ・スケジュールに応じて操作される。アクティブ・モードでは、エリアＡ_ｉ内のネットワーク・ノードｓ_ｉには、所定の持続期間の活動期間Ｔ_ａｃが定期的に割り当てられ、そのネットワーク・ノードはこれを活用して宛先ノードＤに向かってデータ・パケットを転送することができる。特に、活動期間Ｔ_ａｃは、これらのエリア間の境界で隣接エリアＡ_ｉ＋１からデータ・トラフィックを受信し、エリアＡ_ｉの構成領域を通って他の隣接エリアＡ_ｉ−１との境界までそのデータを転送し、この次の隣接エリアＡ_ｉ−１に対応するネットワーク・ノードの集合Ｎ_ｉ−１にそのデータをハンドオーバするように、その地理的位置がエリアＡ_ｉに属すネットワーク・ノードの集合Ｎ_ｉに割り振られる。したがって、本発明の一実施形態では、活動期間Ｔ_ａｃは、少なくとも３つの独立フェーズ、すなわち、データ・パケットが所与のエリアの外部境界領域で受信される場合に対応する着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃと、データ・パケットが所与のエリアを通り抜ける場合に対応する転送データ・フェーズＴ_ｆｏｒと、データ・パケットが所与のエリアの内部境界領域から他の隣接位置エリアに送信される場合に対応する発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔとを含み、したがって、Ｔ_ａｃ＝Ｔ_ｉｎｃ＋Ｔ_ｆｏｒ＋Ｔ_ｏｕｔが適用される。

前述のように、エリアＡ_ｉ内のネットワーク・ノードＮ_ｉは、隣接エリアＡ_ｉ＋１からデータ・パケットを受信するために着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃを使用する。着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃの持続期間は、システム・パラメータであり、１つの活動期間Ｔ_ａｃ中に対応できるトラフィックの量に比例する。たとえば、あるエリアが１つの活動期間Ｔ_ａｃで単一データ・パケットを転送しなければならない場合、すなわち、隣接位置エリア内の前述のサブセットのネットワーク・ノードから１つのデータ・パケットを受信する可能性がある場合、Ｔ_ｉｎｃは単一データ伝送のための時間として設定することができる。単一データ伝送に要する時間は、使用される媒体アクセス・プロトコルならびに使用可能な無線チャネルの特性に依存する可能性がある。転送データ・フェーズＴ_ｆｏｒは、エリアＡ_ｉの異なる領域を通り、エリアＡ_ｉに対応する集合Ｎ_ｉ内で、Ａ_ｉ＋１との境界からＡ_ｉ−１との境界まで、地理的経路指定によりデータを転送するために使用される。したがって、Ｔ_ｆｏｒの値は、転送すべきデータ・トラフィックの量と、Ｒ_Ａ、すなわち、所与のエリアを通り抜けるためにそのデータが経験しなければならないホップの最大数との両方に依存する。最後に、発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔは、次の隣接位置エリアＡ_ｉ−１内のノードＮ_ｉ−１へのデータ・ハンドオーバに使用される。本発明の一実施形態において、ソース・ノードＳが１つだけ存在すると想定すると、エリアＡ_ｉを離れるデータの量は、着信フェーズ中に受信されるデータの量を超えることができず、すなわち、Ｔ_ｏｕｔ＝Ｔ_ｉｎｃになる。

境界によって分離される所与の１対の隣接エリア間のデータの通信を容易にするために、本発明の一実施形態は、これらのエリアの活動期間同士の間にオーバラップが発生するように構成される。この点に関しては、異なるエリアに対応するネットワーク・ノードに関する活動サイクルが示されている図３について言及すると、エリアＡ_ｉに関する着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃは、隣接位置エリアＡ_ｉ＋１の内部境界領域からエリアＡ_ｉの外部境界領域へのデータ伝送のための隣接位置エリアＡ_ｉ＋１に関する発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔとオーバラップする。これは、本発明の一実施形態に適用可能な同期化仮説に基づいて達成することができる。ｔ_ｃ，ｋ ^Ｍ−１は、エリアＡ_Ｍ−１に関するｋ番目の活動期間が始まり、ワイヤレス・センサ・ネットワーク１０内のすべてのネットワーク・ノードによって知られている時刻とする。隣接エリア間の通信を容易にするために、本発明の一実施形態は、エリアＡ_ｉに対応するノードの集合Ｎ_ｉのアクティブ・モードがｔ_ｃ，ｋ ^ｉ＝ｔ_ｃ，ｋ ^Ｍ−１＋（Ｍ−１−ｉ）Δという時間に始まるように構成され、ここで、Δ＝Ｔ_ｉｎｃ＋Ｔ_ｆｏｒである。所与の時間帯で所与の１対の隣接エリア間でデータが伝達されると、それぞれのエリア内の異なる領域に対応するすべてのネットワーク・ノードはアクティブ・モードで操作する必要がない。したがって、図３に関連して考慮するときに前の例について言及すると、エリアＡ_ｉ＋１の内部境界ノードＩ_ｉ＋１のみがこのエリアの発信フェーズＴ_ｏｕｔ中に活動化され、エリアＡ_ｉの外部境界ノードＯ_ｉのみがこれらのエリア間のデータ転送中の着信フェーズＴ_ｉｎｃ中に活動化される。

本発明の一実施形態において所与のエリア内のネットワーク・ノードの活動を概略的に示す図４から分かるように、所与のエリアＡ_ｉ内の異なる領域に対応するノードの集合Ｎ_ｉ内のすべての要素は、活動期間Ｔ_ａｃの全体の間、活動化する必要がある。たとえば、ノードの集合Ｎ_ｉのうち、そこからデータが受信される隣接位置エリアＡ_ｉ＋１内のノードの無線通信の範囲内にある限られたノードになる可能性があるので、外部境界ノードＯ_ｉのみがエリアＡ_ｉの着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃ内で役割を果たす。同様に、内部境界ノードＩ_ｉのみがエリアＡ_ｉの発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔ内で役割を果たす。これに対して、他の隣接位置エリアへのハンドオーバのためにエリアＡ_ｉを越えてデータが伝達されるように、集合Ｎ_ｉ内のすべてのノードが転送フェーズＴ_ｆｏｒ内で活動化される。これらの注釈から始め、ｔ_ｃ，ｋ ^ｉが領域Ａ_ｉの活動期間Ｔ_ａｃに関する開始時間であるとすると、Ｎ_ｉ内のノードは以下のポリシーに応じて活動化される。

前に述べたように、それぞれのネットワーク・ノードは活動期間Ｔ_ａｃの一部分についてのみ活動化され、これはそのノードがデータの経路指定に関与している時間である。活動期間Ｔ_ａｃのうち、ネットワーク・ノードがデータ経路指定に関与していない時間については、本発明の一実施形態では、そのネットワーク・ノードを非活動化することができる。スリープ期間Ｔ_{ｓｌｅｅｐ}は、２つの連続活動期間を分離する期間である。活動期間Ｔ_ａｃとスリープ期間Ｔ_{ｓｌｅｅｐ}の合計は、すべてのエリアについて一定であり、図３および図４から明確に分かるように、ワイヤレス・センサ・ネットワーク１０に関するスリープ・アクティブ・スケジュールの持続期間を決定するシステム・パラメータである。

次に、動作時の本発明の一実施形態を理解するために、図５について言及する。この例では、ワイヤレス・センサ・ネットワーク１０は、境界によって相互に分離され、対応するノードの集合Ｎ_０＝｛Ｄ，ｓ_９｝、Ｎ_１＝｛ｓ_８，ｓ_７，ｓ_６｝、Ｎ_２＝｛ｓ_５，ｓ_４｝、およびＮ_３＝｛ｓ_３，ｓ_２，ｓ_１，Ｓ｝を含む、４つのエリアＡ_０、Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３に分割される。図５において点線によって接続されて描写されている隣接ノードのみが、たとえば、相互の無線通信範囲内にあることにより、相互に通信できると想定する。ノード割り振りの点では、理解しやすくするために図５に示されているように、ｓ_９、ｓ_６、およびｓ_４は外部境界ノードＯであり、ｓ_７、ｓ_２、およびｓ_１は中央領域ノードＣであり、ｓ_８、ｓ_５、およびｓ_３は内部境界ノードＩである。単一データ・パケットが活動期間Ｔ_ａｃ中にソース・ノードＳから宛先ノードＤに経路指定され、図５に示されているトポロジ内のあるエリアを通り抜けるために多くても３回のホップが必要であると仮定すると、着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃ、転送データ・フェーズＴ_ｆｏｒ、および発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔのそれぞれの持続期間は、Ｔ_ｉｎｃ＝Ｔ_ｏｕｔ＝Ｔ_ｔｘ、Ｔ_ｆｏｒ＝３・Ｔ_ｔｘとして設定され、ここで、Ｔ_ｔｘは単ホップによりデータ・パケットを経路指定するのに要する時間に相当する。

図６を参照すると、同図は図５に示されているトポロジに対応するタイムチャートを示しており、ｔ_０はエリアＡ_３に関するｋ番目の活動期間の開始時間であると見なされ、すなわち、ｔ_０＝ｔ_ｃ，ｋ ^３である。［ｔ_０，ｔ_０＋Ｔ_ｉｎｃ］という間隔中に、エリアＡ_３には受信すべき着信データ・トラフィックがまったくないので、集合Ｎ_３内のすべてのノードはスリープ・モードで操作される。ソースＳは、送信すべきデータ・パケットを有する場合、要求メッセージをブロードキャストすることにより、地理的経路指定手順を開始する。図５のトポロジでは、ネットワーク・ノードｓ_１は、集合Ｎ_３内の他のすべてのネットワーク・ノードのうちのソース・ノードＳの無線通信範囲内にある可能性があり、したがって、その要求メッセージに応答し、次のホップ／転送ノードとして選択され、その後、ソース・ノードＳからデータ・パケットを受信する。次に、これらのステップは、データがネットワーク・ノードｓ_３に転送されるまでネットワーク・ノードｓ_１およびｓ_２によって繰り返される。ソース・ノードＳからマルチホップ伝送によりエリアＡ_３を越えてデータ・パケットを転送するために、集合Ｎ_３内のすべてのネットワーク・ノード、すなわち、ｓ_３、ｓ_２、ｓ_１、Ｓは、活動期間Ｔ_ａｃの転送データ・フェーズＴ_ｆｏｒ中に行われるようにスケジュールされているこのようなデータ転送に関与できるように、時間ｔ_０＋Ｔ_ｉｎｃ時点で活動化される。時間ｔ_０＋Ｔ_ｉｎｃ＋Ｔ_ｆｏｒでは、ネットワーク・ノードの集合Ｎ_３に関して、Ｃ_３＝｛ｓ_２，ｓ_１，Ｓ｝内のノードは非活動化され、内部境界ノードＩ_３＝｛ｓ_３｝のみが活動化状態に維持され、それにより、隣接位置エリアＡ_２内の次に世代の転送ノードへのデータ・パケットのハンドオーバを容易にする。

エリアＡ_２内のデータ経路指定に関しては、図６に描写されているように、このエリアの活動期間Ｔ_ａｃは時間ｔ_０＝ｔ_ｃ，ｋ ^２＝ｔ_０＋Δ＝ｔ_０＋Ｔ_ｉｎｃ＋Ｔ_ｆｏｒから始まる。図６から明確に分かるように、本発明の一実施形態では、エリアＡ_３に割り当てられた活動期間Ｔ_ａｃの発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔはエリアＡ_２の活動期間Ｔ_ａｃの着信データ・フェーズとオーバラップし、これらの境界でＡ_３からＡ_２にデータ・パケットをハンドオーバできるようになっており、これは、上記で説明した地理的経路指定によって時間間隔［ｔ_ｃ，ｋ ^２，ｔ_ｃ，ｋ ^２＋Ｔ_ｉｎｃ］で行われる。データ・パケットがエリアＡ_２に経路指定された時間ｔ_ｃ，ｋ ^２＋Ｔ_ｉｎｃでは、エリアＡ_３に割り当てられた活動期間Ｔ_ａｃが完了し、したがって、その内部境界ノードＩ_３＝｛ｓ_３｝が非活動化される。図６から分かるように、エリアＡ_２に割り当てられた活動期間の着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃ中に、外部境界ノードＯ_２＝｛ｓ_４｝のみが活動化される。エリアＡ_２の活動期間Ｔ_ａｃの転送フェーズＴ_ｆｏｒ中に、集合Ｎ_２のネットワーク・ノードのすべて、すなわち、Ｏ_２＝｛ｓ_４｝およびＣ_２∪Ｉ_２＝｛ｓ_５｝が活動化され、そのフェーズ中に、データ・パケットがｓ_４からｓ_５に転送される。検討中の所与のトポロジの場合、データ・パケットは単ホップでエリアＡ_２を通り抜け、したがって、ｓ_５は、エリアＡ_２に割り振られた転送フェーズＴ_ｆｏｒが終わる前に宛先ノードＤにアドレス指定されたデータ・パケットを受信する。しかし、この時点で、エリアＡ_１に割り当てられた活動期間Ｔ_ａｃは開始されておらず、したがって、その外部境界ノード、すなわち、Ｏ_１＝｛ｓ_６｝は通信用に使用可能ではなく、エリアＡ_１にデータ・パケットを転送しようという試みはいずれも失敗することになる。したがって、図６に示されているように、エリアＡ_１の活動期間Ｔ_ａｃが始まり、エリアＡ_１の着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃに参加するために外部境界ノードＯ_１＝｛ｓ_６｝が活動化される時間である時間ｔ_ｃ，ｋ ^２＋Ｔ_ｉｎｃ＋Ｔ_ｆｏｒ＝ｔ_ｃ，ｋ ^３＋２Δ＝ｔ_ｃ，ｋ ^１まで、ｓ_５はいずれの活動も据え置く。図６から分かるように、エリアＡ_２の発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔおよびエリアＡ_１の着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃは、本発明の一実施形態では、エリアＡ_２の内部境界ノードＩ_２＝｛ｓ_５｝からエリアＡ_１の外部境界ノードＯ_１＝｛ｓ_６｝にデータをハンドオーバできるように、オーバラップするように構成される。エリアＡ_２の発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔが始まると、このエリアに割り振られた転送フェーズＴ_ｆｏｒが終了し、その場合、エリアＡ_２の外部境界ノードＯ_２＝｛ｓ_４｝は非活動化される。

エリアＡ_２内のデータ経路指定に関しては、図６に描写されているように、エリアＡ_２の発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔおよびエリアＡ_１の着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃである時間間隔［ｔ_ｃ，ｋ ^１，ｔ_ｃ，ｋ ^１＋Ｔ_ｉｎｃ］中に、エリアＡ_２の内部境界ノードＩ_２＝｛ｓ_５｝からエリアＡ_１の外部境界ノードＯ_１＝｛ｓ_６｝にデータ・パケットがハンドオーバされる。次に、時間ｔ_ｃ，ｋ ^１＋Ｔ_ｉｎｃ＝ｔ_ｃ，ｋ ^２＋Ｔ_ａｃで、エリアＡ_２の発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔおよびその活動期間が一般に終わりになる。したがって、エリアＡ_２の内部境界ノードＩ_２＝｛ｓ_５｝は非活動化され、エリアＡ_１に割り振られた活動期間Ｔ_ａｃの転送データ・フェーズＴ_ｆｏｒに参加するためにＣ_１∪Ｉ_１＝｛ｓ_７，ｓ_８｝も活動化される。データ・パケットは、最も短い地理的経路ｓ_６−ｓ_７−ｓ_８をたどってエリアＡ_１を越えて経路指定される。検討中のトポロジの場合、データ・パケットは、エリアＡ_１に割り振られた転送フェーズＴ_ｆｏｒが終わる前にエリアＡ_１とＡ_０の間の境界に達する。したがって、エリアＡ_１の内部境界ノードＩ_１＝｛ｓ_８｝は、エリアＡ_０の活動期間が始まるまで、後続の活動／データ伝送を据え置く。時間ｔ_ｃ，ｋ ^１＋Ｔ_ｉｎｃ＋Ｔ_ｆｏｒ＝ｔ_０＋３Δ＝ｔ_ｃ，ｋ ^０で、Ｃ_１∪Ｉ_１＝｛ｓ_６，ｓ_７｝は非活動化され、エリアＡ_０のＯ_０＝｛ｓ_９｝は、エリアＡ_１の発信データ・フェーズＴ_ｏｕｔとオーバラップするエリアＡ_０の着信データ・フェーズＴ_ｉｎｃ中に活動化される。時間間隔ｔ_ｃ，ｋ ^０，ｔ_ｃ，ｋ ^０＋Ｔ_ｉｎｃ中に、エリアＡ_１の内部境界ノードＩ_１＝｛ｓ_８｝はエリアＡ_０の外部境界ノードＯ_０＝｛ｓ_９｝にデータ・パケットを転送し、その後、ｓ_８は非活動化される。時間ｔ_ｃ，ｋ ^０＋Ｔ_ｉｎｃで、宛先ノードＤは活動化され、それはＣ_０に属すので、データ・パケットはｓ_９によってそれに配信することができ、それによりワイヤレス・ネットワーク１０による経路指定手順を完了する。

次に、図７について言及すると、同図はｋ番目のスリープ・アクティブ・サイクル中のエリアＡ_ｉの外部境界ノード、すなわち、ノードＯ_ｉの挙動を概略的に示している。時間ｔ_ｗａｋｅ＝ｔ_ｃ，ｋ ^ｉで、このノードは、以前にスケジュールされたＷＡＫＥ＿ＵＰ＿ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ信号１２の満了後に、スリープ状態１１を離れる。次に、このノードは、１３においてＥＮＤ＿ＯＦ＿ＩＮＣ＿ＰＨＡＳＥタイマを時間ｔ_ｗａｋｅ＋Ｔ_ｉｎｃにスケジュールし、これがエリアＡ_ｉに関する着信データ・フェーズの終わりに適切なアクションをトリガする。次に、このノードはＩＮＣＯＭＩＮＧ＿ＤＡＴＡ＿ＰＨＡＳＥ状態１４に入り、その間、このノードは、本発明の一実施形態においてネットワーク・ノード間に確立された無線チャネルを連続的に聴取するように構成される。１５において隣接位置エリアＡ_ｉ＋１の内部境界ノードからＤＡＴＡパケットが受信された場合、１６においてそのＤＡＴＡパケットは後で処理するためにバッファに保管される。１７においてＥＮＤ＿ＯＦ＿ＩＮＣ＿ＰＨＡＳＥタイマが満了すると、このノードはＩＮＣＯＭＩＮＧ＿ＤＡＴＡ＿ＰＨＡＳＥ状態を離れ、１８においてエリアＡ_ｉに関する転送データ・フェーズの終わりを信号で知らせる新しいタイマＥＮＤ＿ＯＦ＿ＦＯＲＷ＿ＰＨＡＳＥを時間ｔ_ｗａｋｅ＋Ｔ_ｉｎｃ＋Ｔ_ｆｏｒにスケジュールする。このノードは、１９においてそのバッファ内に以前に保管されたＤＡＴＡパケットをまったく持っていない場合、ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０に入る。このノードは、そのバッファ内に以前に保管されたＤＡＴＡパケットを持っている場合、２１においてランダム・バックオフ間隔を選択し、このような間隔の終わりにＴＸ＿ＴＩＭＥＯＵＴタイマをスケジュールし、ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０に入る。ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０にある間に、２２においてＴＸ＿ＴＩＭＥＯＵＴタイマの満了が発生した場合、２３においてこのノードはそのバッファからＤＡＴＡパケットを取得し、２４においてＤＡＴＡパケットを送信するために上記で説明したような地理的経路指定手順を開始する。これが行われると、このノードは、バッファ内に他のＤＡＴＡパケットが存在するかどうかをチェックする。存在する場合、このノードは２１においてランダム・バックオフを選択し、このような間隔の終わりにＴＸ＿ＴＩＭＥＯＵＴタイマをスケジュールし、ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０に入る。存在しない場合、このノードは単純にＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０に入る。２５においてＥＮＤ＿ＯＦ＿ＦＯＲＷ＿ＰＨＡＳＥタイマが満了すると、このノードは２６においてＷＡＫＥ＿ＵＰ＿ＩＮＴＥＲＲＵＰＴタイマを時間ｔ_ｗａｋｅ＋Ｔ_ａｃ＋Ｔ_{ｓｌｅｅｐ}にスケジュールし、スリープ状態２７に入る。

次に、図８について言及すると、同図はｋ番目のスリープ・アクティブ・サイクル中のエリアＡ_ｉの中央領域ノード、すなわち、ノードＣ_ｉの挙動を概略的に示している。時間ｔ_ｗａｋｅ＝ｔ_ｃ，ｋ ^ｉ＋Ｔ_ｉｎｃで、このノードは、以前にスケジュールされたＷＡＫＥ＿ＵＰ＿ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ信号１２’の満了後に、スリープ状態１１’を離れる。次に、このノードは、２９においてエリアＡ_ｉに関する転送データ・フェーズの終わりを信号で知らせるＥＮＤ＿ＯＦ＿ＦＯＲＷ＿ＰＨＡＳＥタイマを時間ｔ_ｗａｋｅ＋Ｔ_ｆｏｒにスケジュールし、そのバッファをチェックする。このノードは、１９’においてそのバッファ内に以前に保管されたＤＡＴＡパケットをまったく持っていない場合、ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０’に入り、本発明の一実施形態においてネットワーク・ノード間に確立された無線チャネルを聴取し始める。このノードは、１９’においてそのバッファ内に以前に保管されたＤＡＴＡパケットを持っている場合、２１’においてランダム・バックオフ間隔を選択し、このような間隔の終わりにＴＸ＿ＴＩＭＥＯＵＴタイマをスケジュールし、ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０’に入り、無線チャネルを聴取し始める。ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０’にある間に、１５’において地理的経路指定によって経路指定されたＤＡＴＡパケットがノードＯ_ｉまたはＣ_ｉのいずれかから受信された場合、このノードは１６’においてそれをそのバッファに保管し、２１’においてランダム・バックオフ間隔を選択し、このような間隔の終わりにＴＸ＿ＴＩＭＥＯＵＴタイマをスケジュールし、ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０’に戻る。これに対して、２２’においてＴＸ＿ＴＩＭＥＯＵＴタイマの満了が発生した場合、２３’においてこのノードはそのバッファからＤＡＴＡパケットを取得し、２４’においてＤＡＴＡパケットを送信するために上記で説明したような地理的経路指定手順を開始する。これが行われると、このノードは、１９’においてバッファ内に他のＤＡＴＡパケットが存在するかどうかをチェックする。存在する場合、このノードは２１’においてランダム・バックオフを選択し、このような間隔の終わりにＴＸ＿ＴＩＭＥＯＵＴタイマをスケジュールし、ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０’に入る。存在しない場合、このノードは単純にＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０’に入る。２５’においてＥＮＤ＿ＯＦ＿ＦＯＲＷ＿ＰＨＡＳＥタイマが満了すると、このノードは２８においてＷＡＫＥ＿ＵＰ＿ＩＮＴＥＲＲＵＰＴタイマを時間ｔ_ｗａｋｅ＋Ｔ_ｏｕｔ＋Ｔ_{ｓｌｅｅｐ}＋Ｔ_ｉｎｃにスケジュールし、スリープ状態２７’に入る。

次に、図９について言及すると、同図はｋ番目のスリープ・アクティブ・サイクル中のエリアＡ_ｉの内部境界ノード、すなわち、ノードＩ_ｉの挙動を概略的に示している。時間ｔ_ｗａｋｅ＝ｔ_ｃ，ｋ ^ｉ＋Ｔ_ｉｎｃで、このノードは、以前にスケジュールされたＷＡＫＥ＿ＵＰ＿ＩＮＴＥＲＲＵＰＴ信号１２”の満了後に、スリープ状態１１”を離れる。次に、このノードは、２９”においてエリアＡ_ｉに関する転送データ・フェーズの終わりを信号で知らせるＥＮＤ＿ＯＦ＿ＦＯＲＷ＿ＰＨＡＳＥタイマを時間ｔ_ｗａｋｅ＋Ｔ_ｆｏｒにスケジュールし、ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０”に入り、本発明の一実施形態においてネットワーク・ノード間に確立された無線チャネルを聴取し始める。１５”において地理的経路指定によって経路指定されたＤＡＴＡパケットがノードＣ_ｉから受信された場合、このノードは１６”においてそれをそのバッファに保管し、ＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態２０”に戻る。２５”においてＥＮＤ＿ＯＦ＿ＦＯＲＷ＿ＰＨＡＳＥタイマが満了すると、このノードはＦＯＲＷＡＲＤＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態を離れ、３０においてＥＮＤ＿ＯＦ＿ＯＵＴ＿ＰＨＡＳＥタイマを時間ｔ_ｗａｋｅ＋Ｔ_ｆｏｒ＋Ｔ_ｏｕｔにスケジュールし、それがそのバッファ内にＤＡＴＡパケットを有するかどうかをチェックする。バッファが空である場合、このノードは２６”においてＷＡＫＥ＿ＵＰ＿ＩＮＴＥＲＲＵＰＴタイマを時間ｔ_ｗａｋｅ＋Ｔ_{ｓｌｅｅｐ}＋Ｔ_ａｃにスケジュールし、スリープ状態２７”に入る。空ではない場合、このノードは２１”においてランダム・バックオフ間隔を選択し、このような間隔の終わりにＴＸ＿ＴＩＭＥＯＵＴタイマをスケジュールし、ＯＵＴＧＯＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態３１に入る。これに対して、ＯＵＴＧＯＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態にある間に、２２”においてＴＸ＿ＴＩＭＥＯＵＴタイマの満了が発生した場合、２３”においてこのノードはそのバッファからＤＡＴＡパケットを取得し、２４”においてＤＡＴＡパケットを送信するために上記で説明したような地理的経路指定手順を開始する。これが行われると、このノードは、１９”においてバッファ内に他のＤＡＴＡパケットが存在するかどうかをチェックする。存在する場合、このノードは２１”においてランダム・バックオフを選択し、このような間隔の終わりにＴＸ＿ＴＩＭＥＯＵＴタイマをスケジュールし、ＯＵＴＧＯＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態３１に戻る。存在しない場合、このノードは２６”においてＷＡＫＥ＿ＵＰ＿ＩＮＴＥＲＲＵＰＴタイマを時間ｔ_ｗａｋｅ＋Ｔ_{ｓｌｅｅｐ}＋Ｔ_ａｃにスケジュールし、スリープ状態２７”に入る。最後に、このノードが依然としてＯＵＴＧＯＩＮＧ＿ＰＨＡＳＥ状態３１にある間に、３２においてＥＮＤ＿ＯＦ＿ＯＵＴ＿ＰＨＡＳＥタイマが満了した場合、このノードはその状態を離れ、２６”においてＷＡＫＥ＿ＵＰ＿ＩＮＴＥＲＲＵＰＴタイマを時間ｔ_ｗａｋｅ＋Ｔ_{ｓｌｅｅｐ}＋Ｔ_ａｃにスケジュールし、スリープ状態２７”に入る。

本発明の一実施形態は、ワイヤレス・センサ・ネットワークに限定されず、実際は、たとえば、そのネットワーク・ノードがそのネットワーク内の携帯電話によって表されるモバイル通信ネットワークなどの任意の適切なアドホック・ワイヤレス・ネットワークに適用可能である可能性がある。

純粋に例として本発明について上記で説明してきたが、詳細の変更は本発明の範囲内で行うことができる。

この説明ならびに適切であれば特許請求の範囲および図面に開示されているそれぞれの特徴は、独立してまたは任意の適切な組み合わせで提供することができる。

Claims (27)

1. ワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）内で少なくとも１つのデータ・パケットを経路指定するための方法であって、前記ワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）が、少なくとも１つのデータ・パケットを送信するように構成可能な少なくとも１つのソース・ノード（Ｓ）と、前記ソース・ノード（Ｓ）によって送信された前記データ・パケットを受信するように構成可能な少なくとも１つの宛先ノード（Ｄ）と、前記ソース・ノード（Ｓ）と前記宛先ノード（Ｄ）との間にあって前記データ・パケットを受信して転送するように構成可能な相互接続可能ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）とを含み、前記方法が、少なくともスリープ・モードとアクティブ・モードとを含むスリープ・アクティブ・スケジュールに応じて前記ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）を操作するステップと、それ自体の地理的位置と前記宛先ノード（Ｄ）の地理的位置に関する情報を有するように前記ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）を構成するステップとを含み、前記方法が、
   前記ワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）を、境界によって分離される複数の独立エリア（Ａ_０、Ａ_Ｍ−１、Ａ_１、Ａ_２）に分割するステップと、
   それぞれのエリア（Ａ_０、Ａ_Ｍ−１、Ａ_１、Ａ_２）を少なくとも２つの領域に分離するステップであって、前記領域が内部境界領域（Ｉ）と中央領域（Ｃ）と外部境界領域（Ｏ）であるステップと、
   前記データ・パケットを前記ソース・ノード（Ｓ）から前記宛先ノード（Ｄ）に経路指定するために前記ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）から転送ノード（ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４、ｓ_５、ｓ_６、ｓ_７、ｓ_８、ｓ_９）を選択するステップであって、このような転送ノード（ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４、ｓ_５、ｓ_６、ｓ_７、ｓ_８、ｓ_９）が前記宛先ノード（Ｄ）に対するそれぞれの地理的位置を基礎として選択され、前記ネットワーク・ノード同士が相互に対して同期化されるステップと、
   所与の時間帯で前記データ・パケットを経路指定するために選択された転送ノード（ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４、ｓ_５、ｓ_６、ｓ_７、ｓ_８、ｓ_９）のみが前記アクティブ・モードで動作可能になり、他のすべてのネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）が前記スリープ・モードで動作可能になるように前記スリープ・アクティブ・スケジュールを構成するステップと
   をさらに含む、方法。
2. 前記スリープ・アクティブ・スケジュールの構成が、境界によって分離される所与の１対の隣接エリア（Ａ_Ｍ−１−Ａ_Ｍ−２、Ａ_２−Ａ_１、Ａ_１−Ａ_０）について、前記所与の１対のエリアのうちの一方のエリア（Ａ_Ｍ−２、Ａ_１、Ａ_０）の前記外部境界領域（Ｏ）と前記所与の１対のエリア（Ａ_Ｍ−１−Ａ_Ｍ−２、Ａ_２−Ａ_１、Ａ_１−Ａ_０）のうちのもう一方のエリア（Ａ_Ｍ−１、Ａ_２、Ａ_１）の前記内部境界領域（Ｉ）が前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_Ｍ−１−Ａ_Ｍ−２、Ａ_２−Ａ_１、Ａ_１−Ａ_０）を分離する前記境界に接する場合に、前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_Ｍ−１−Ａ_Ｍ−２、Ａ_２−Ａ_１、Ａ_１−Ａ_０）のうちの前記一方のエリア（Ａ_Ｍ−２、Ａ_１、Ａ_０）の前記外部境界領域（Ｏ）と前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_Ｍ−１−Ａ_Ｍ−２、Ａ_２−Ａ_１、Ａ_１−Ａ_０）のうちの前記もう一方のエリア（Ａ_Ｍ−１、Ａ_２、Ａ_１）の前記内部境界領域（Ｉ）において少なくとも前記転送ノード（Ｏ_２、Ｏ_１、Ｏ_０、Ｉ_Ｍ−１、Ｉ_２、Ｉ_１）のそれぞれのアクティブ・モード（Ｔ_ａｃ）間にオーバラップが発生するように行われる、請求項１記載の方法。
3. 前記スリープ・アクティブ・スケジュールの構成が、所与のエリア（Ａ_１）内の前記領域（Ｏ、Ｃ、Ｉ）に対応する転送ノード（Ｏ_１、Ｃ_１、Ｉ_１）の前記それぞれのアクティブ・モード（Ｔ_ａｃ）間にオーバラップが発生するように行われる、請求項１または２記載の方法。
4. 前記アクティブ・モード（Ｔ_ａｃ）が、少なくとも、前記データ・パケットが所与のエリア（Ａ_１）の前記外部境界領域（Ｏ）で受信される場合に対応する着信データ・フェーズ（Ｔ_ｉｎｃ）と、前記データ・パケットが前記所与のエリア（Ａ_１）を通り抜ける場合に対応する転送データ・フェーズ（Ｔ_ｆｏｒ）と、前記データ・パケットが前記所与のエリア（Ａ_１）の前記内部境界領域（Ｉ）から他の隣接位置エリア（Ａ_０）に送信される場合に対応する発信データ・フェーズ（Ｔ_ｏｕｔ）とを含むように構成される、請求項１、２、または３記載の方法。
5. 前記スリープ・アクティブ・スケジュールの構成が、境界によって分離される所与の１対の隣接エリア（Ａ_１、Ａ_０）のうちの一方のエリア（Ａ_１）の内部境界領域（Ｉ）内の前記転送ノード（Ｉ_１）の前記発信データ・フェーズ（Ｔ_ｏｕｔ）と、前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_１、Ａ_０）のうちのもう一方のエリア（Ａ_０）の前記外部境界領域（Ｏ）内の前記転送ノード（Ｏ_０）の前記着信データ・フェーズ（Ｔ_ｉｎｃ）との間にオーバラップが発生するように行われる、請求項４記載の方法。
6. 所与の１対の隣接エリア（Ａ_２、Ａ_１）のうちの一方のエリア（Ａ_２）内の転送フェーズ（Ｔ_ｆｏｒ）が終わる前に前記データ・パケットが受信され、前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_２、Ａ_１）のうちのもう一方のエリア（Ａ_１）のアクティブ期間（Ｔ_ａｃ）が始まっていない場合、前記一方のエリア（Ａ_２）から前記もう一方のエリア（Ａ_１）への前記データ・パケットの転送が、このようなアクティブ期間（Ｔ_ａｃ）が始まるまで据え置かれる、請求項４または５記載の方法。
7. 前記スリープ・アクティブ・スケジュールの構成が、あるエリア（Ａ_１）の前記領域内の前記転送ノード（Ｏ_１、Ｃ_１、Ｉ_１）の少なくとも前記それぞれの転送フェーズ（Ｔ_ｆｏｒ）間にオーバラップが発生するように行われる、請求項４、５、または６記載の方法。
8. 前記宛先ノード（Ｄ）を含む内部エリア（Ａ_０）と、前記内部エリア（Ａ_０）を取り囲む１つまたは複数の外部エリア（Ａ_１、Ａ_２）と、前記ソース・ノード（Ｓ）を含む前記外部エリア（Ａ_１、Ａ_２）のうちの最外エリア（Ａ_Ｍ−１）とを含むように前記エリアを配置するステップをさらに含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
9. 前記エリアを分離する前記ステップにおいて、前記ソース・ノード（Ｓ）を含む前記最外エリア（Ａ_Ｍ−１）が、少なくとも中央領域（Ｃ）と内部境界領域（Ｉ）とを含むように分離される、請求項８記載の方法。
10. 前記エリアを分離する前記ステップにおいて、前記宛先ノード（Ｄ）を含む前記内部エリア（Ａ_０）が、少なくとも外部境界領域（Ｏ）と中央領域（Ｃ）とを含むように分離される、請求項８または９記載の方法。
11. 前記エリアを分離する前記ステップにおいて、所与の外部エリア（Ａ_１、Ａ_２）が、内部境界領域（Ｉ）と中央領域（Ｃ）と外部境界領域（Ｏ）とを含むように分離される、請求項８、９、または１０記載の方法。
12. それぞれのエリア（Ａ_１）を分離する前記ステップにおいて、前記外部境界領域（Ｏ）、前記中央領域（Ｃ）、および前記内部境界領域（Ｉ）に対応する前記ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）が、ぞれぞれ、外部境界ノード（Ｏ_１）、中央領域ノード（Ｃ_１）、および内部境界ノード（Ｉ_１）になるように割り振られる、請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
13. それ自体の地理的位置に関する情報を有するように前記ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）を構成する前記ステップにおいて、全地球測位システムが使用される、請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法。
14. 少なくとも１つのデータ・パケットを送信するように構成可能な少なくとも１つのソース・ノード（Ｓ）と、前記ソース・ノード（Ｓ）によって送信された前記データ・パケットを受信するように構成可能な少なくとも１つの宛先ノード（Ｄ）と、前記ソース・ノード（Ｓ）と前記宛先ノード（Ｄ）との間にあって前記データ・パケットを受信して転送するように構成可能な相互接続可能ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）とを含むワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）であって、前記ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）が、少なくともスリープ・モードとアクティブ・モードとを含むスリープ・アクティブ・スケジュールに応じて動作可能であり、それ自体の地理的位置と前記宛先ノード（Ｄ）の地理的位置に関する情報を有するように構成可能であり、前記ワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）が、
    境界によって分離される複数の独立エリア（Ａ_０、Ａ_Ｍ−１、Ａ_１、Ａ_２）と、
    所与のエリア（Ａ_０、Ａ_Ｍ−１、Ａ_１、Ａ_２）内の少なくとも２つの領域であって、前記領域が内部境界領域（Ｉ）と中央領域（Ｃ）と外部境界領域（Ｏ）である領域と、
    前記データ・パケットを前記ソース・ノード（Ｓ）から前記宛先ノード（Ｄ）に経路指定するために前記宛先ノード（Ｄ）に対するそれぞれの地理的位置を基礎として選択された前記ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）のサブセットを含む転送ノード（ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４、ｓ_５、ｓ_６、ｓ_７、ｓ_８、ｓ_９）であって、前記ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）同士が相互に対して同期化される転送ノード（ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４、ｓ_５、ｓ_６、ｓ_７、ｓ_８、ｓ_９）と
    をさらに含み、
    それにより、所与の時間帯で前記データ・パケットを経路指定するために選択された転送ノード（ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４、ｓ_５、ｓ_６、ｓ_７、ｓ_８、ｓ_９）のみが前記アクティブ・モードで動作可能になり、他のすべてのネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）が前記スリープ・モードで動作可能になる、ワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
15. 境界によって分離される所与の１対の隣接エリア（Ａ_Ｍ−１−Ａ_Ｍ−２、Ａ_２−Ａ_１、Ａ_１−Ａ_０）について、前記所与の１対のエリアのうちの一方のエリア（Ａ_Ｍ−２、Ａ_１、Ａ_０）の前記外部境界領域（Ｏ）と前記所与の１対のエリア（Ａ_Ｍ−１−Ａ_Ｍ−２、Ａ_２−Ａ_１、Ａ_１−Ａ_０）のうちのもう一方のエリア（Ａ_Ｍ−１、Ａ_２、Ａ_１）の前記内部境界領域（Ｉ）が前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_Ｍ−１−Ａ_Ｍ−２、Ａ_２−Ａ_１、Ａ_１−Ａ_０）を分離する前記境界に接する場合に、前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_Ｍ−１−Ａ_Ｍ−２、Ａ_２−Ａ_１、Ａ_１−Ａ_０）のうちの前記一方のエリア（Ａ_Ｍ−２、Ａ_１、Ａ_０）の前記外部境界領域（Ｏ）と前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_Ｍ−１−Ａ_Ｍ−２、Ａ_２−Ａ_１、Ａ_１−Ａ_０）のうちの前記もう一方のエリア（Ａ_Ｍ−１、Ａ_２、Ａ_１）の前記内部境界領域（Ｉ）において少なくとも前記転送ノード（Ｏ_Ｍ−２、Ｏ_１、Ｏ_０、Ｉ_Ｍ−１，Ｉ_２、Ｉ_１）が、それぞれのアクティブ・モード（Ｔ_ａｃ）間にオーバラップが発生するように動作可能である、請求項１４記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
16. 所与のエリア（Ａ_１）内の前記領域（Ｏ、Ｃ、Ｉ）に対応する転送ノード（Ｏ_１、Ｃ_１、Ｉ_１）が、前記それぞれのアクティブ・モード（Ｔ_ａｃ）間にオーバラップが発生するように動作可能である、請求項１４または１５記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
17. 所与のスリープ・アクティブ・スケジュールにおける前記アクティブ・モード（Ｔ_ａｃ）が、少なくとも、前記データ・パケットが所与のエリア（Ａ_１）の外部境界領域（Ｏ）で受信される場合に対応する着信データ・フェーズ（Ｔ_ｉｎｃ）と、前記データ・パケットが前記所与のエリア（Ａ_１）を通り抜ける場合に対応する転送データ・フェーズ（Ｔ_ｆｏｒ）と、前記データ・パケットが前記所与のエリア（Ａ_１）の前記内部境界領域（Ｉ）から他の隣接位置エリア（Ａ_０）に送信される場合に対応する発信データ・フェーズ（Ｔ_ｏｕｔ）とを含む、請求項１４、１５、または１６記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
18. 境界によって分離される所与の１対の隣接エリア（Ａ_１、Ａ_０）内の前記転送ノードが、前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_１、Ａ_０）のうちの一方のエリア（Ａ_１）の前記内部境界領域（Ｉ）内の前記転送ノード（Ｉ_１）の前記発信データ・フェーズ（Ｔ_ｏｕｔ）と、前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_１、Ａ_０）のうちのもう一方のエリア（Ａ_０）の前記外部境界領域（Ｏ）内の前記転送ノード（Ｏ_０）の前記着信データ・フェーズ（Ｔ_ｉｎｃ）との間にオーバラップが発生するように動作可能である、請求項１７記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
19. 境界によって分離される所与の１対の隣接エリア（Ａ_１、Ａ_０）内の前記転送ノードが、前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_２、Ａ_１）のうちの一方のエリア（Ａ_２）内の転送フェーズ（Ｔ_ｆｏｒ）が終わる前に前記データ・パケットが受信され、前記所与の１対の隣接エリア（Ａ_２、Ａ_１）のうちのもう一方のエリア（Ａ_１）のアクティブ期間（Ｔ_ａｃ）が始まっていない場合、前記所与の１対のエリア（Ａ_２、Ａ_１）のうちの前記一方のエリア（Ａ_２）から前記もう一方のエリア（Ａ_１）への前記データ・パケットの転送が、このようなアクティブ期間（Ｔ_ａｃ）が始まるまで据え置かれるように動作可能である、請求項１７または１８記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
20. あるエリア（Ａ_１）の前記領域（Ｏ、Ｃ、Ｉ）内の前記転送ノード（Ｏ_１、Ｃ_１、Ｉ_１）が、少なくとも前記それぞれの転送フェーズ（Ｔ_ｆｏｒ）間にオーバラップが発生するように動作可能である、請求項１７、１８、または１９記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
21. 前記エリアの前記配置が、前記宛先ノード（Ｄ）を含む内部エリア（Ａ_０）と、前記内部エリア（Ａ_０）を取り囲む１つまたは複数の外部エリア（Ａ_１、Ａ_２）と、前記ソース・ノード（Ｓ）を含む前記外部エリア（Ａ_１、Ａ_２）のうちの最外エリア（Ａ_Ｍ−１）とを含む、請求項１４ないし２０のいずれか１項に記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
22. 前記ソース・ノード（Ｓ）を含む前記最外エリア（Ａ_Ｍ−１）が、少なくとも中央領域（Ｃ）と内部境界領域（Ｉ）とを含む、請求項２１記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
23. 前記宛先ノード（Ｄ）を含む前記内部エリア（Ａ_０）が、少なくとも外部境界領域（Ｏ）と中央領域（Ｃ）とを含む、請求項２１または２２記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
24. 所与の外部エリア（Ａ_１、Ａ_２）が、内部境界領域（Ｉ）と中央領域（Ｃ）と外部境界領域（Ｏ）とを含む、請求項２１、２２、または２３記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
25. 前記外部境界領域（Ｏ）、前記中央領域（Ｃ）、および前記内部境界領域（Ｉ）に対応する前記ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）が、ぞれぞれ、外部境界ノード（Ｏ_１）、中央領域ノード（Ｃ_１）、および内部境界ノード（Ｉ_１）を含む、請求項１４ないし２４のいずれか１項に記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
26. それ自体の地理的位置に関する情報を有するように前記ネットワーク・ノード（ｓ_ｉ）を構成するために、全地球測位システムが使用される、請求項１４ないし２５のいずれか１項に記載のワイヤレス・センサ・ネットワーク（１０）。
27. コンピュータ・システム上で実行されたときに請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の前記方法のすべてのステップを実行するための命令を含むコンピュータ・プログラム。

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