JP4057002B2 - 無線装置、無線受信装置及び無線通信方法並びにコンピュータプログラム、その記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、ある無線装置から発信された無線信号を他の無線装置が中継することで広範囲の無線通信を可能とする無線通信システムにおける無線装置、無線受信装置及び無線通信方法並びにコンピュータプログラム、その記録媒体に関する。

従来、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）方式を備えたＩＣタグ（以下、無線タグと呼ぶ）に周囲の温度等を計測するセンサを装着し、センサが計測したデータを含む無線信号を無線タグに送信させることで、広範囲のセンサデータを効率よく収集することは一般的に実施されている。ところで、従来の無線タグと無線タグから無線信号を受信する無線タグリーダは１ホップで直接通信するのが一般的であり、無線タグリーダと無線タグとの距離が長くなり十分な受信電力が得られない場合には、無線タグの配置にあわせて無線タグリーダを設置する必要があった。そのため、広範囲になればなるほど、無線タグリーダを増設する必要があり、また、無線タグリーダの増設にあわせて無線タグリーダからデータを受信するための有線ネットワークの増設を行う必要があるためコストが大幅に増加するという問題があった。

この問題を解決するために、非特許文献１において、中継機能を具備した無線タグを用いて、各無線タグが一定確率で中継を行うクラスタヘッドとなり、クラスタヘッド以外の無線タグ、即ちクラスタメンバのパケットを中継する「ＬＥＡＣＨ」という方式が提案されている。しかしながら、ＬＥＡＣＨでは、クラスタメンバからクラスタヘッド、クラスタヘッドから無線タグリーダへとパケットが中継されるため、最大２ホップまでの通信となる。そのため、それほど広い範囲をカバーすることができず、無線ネットワークの拡張性が乏しいという問題があった。

この問題を解決するため、非特許文献２において、２ホップ以上の中継が可能な無線タグによる無線ネットワークを利用する方式が提案されている。この方式によって広い範囲におけるデータ収集を少ない無線タグリーダで実現することが可能となっている。ところで、上述した内部のセンサで計測したデータを送信する無線タグは、数十メートルから数百メートルの距離の無線通信を行う必要があるため、内部の電池を利用して自ら無線信号の発信を行うアクティブタグと呼ばれるものを利用することが主流となっている。非特許文献２の方式のように、自らのデータを送信する以外に、他の無線タグから受信したデータを中継する場合には、中継する数が多くなると内部の電池の消耗が早くなる。そのため、非特許文献２の方式では無線タグリーダまでの消費電力コストを最小にするため、無線タグリーダまでの消費電力量の和が最小になるような経路を選択して無線ネットワークを構築する手段もあわせて提案されている。
W.R. Heinzelman, "Energy-Efficient Communication Protocol for Wireless Microsensor Networks", in Proc of HICSS, Jan. 2000. F.J. Block, C.W.Baum, "AnEnergy-Efficient Routing Protocol for Wireless Sensor Networks with Battery Level Uncertainly", in Proc. IEEE MILCOM, 20002.

しかしながら、非特許文献２に示す方式では、無線ネットワークの拡張性を維持しつつ無線ネットワーク全体の総消費電力を低減させているが、各無線タグは自らの消費電力のみを最小にしているにすぎず、特定の無線タグの消費電力量が増大するという現象が発生する要因を含んでいる。そのため、当該特定の無線タグのみが先に電池容量がなくなり、データ収集ができなくなるか、無線ネットワークの経路の再構築が必要になるという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その目的は、ネットワークの拡張性を維持しつつ、ある特定の無線タグに中継経路が集中しないように経路選択して長期間利用できる無線ネットワークの構築を可能とする上述した無線タグに該当する無線装置と上述した無線タグリーダに該当する無線受信装置及び無線通信方法並びにコンピュータプログラム、その記録媒体を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、一意に識別可能なＩＤが付与され、無線信号を受信する無線受信装置（無線タグリーダ２００）と、他の無線装置から前記無線信号を受信する受信手段（無線受信部１０）と、転送先として選択された前記他の無線装置または前記無線受信装置に前記無線信号を送信する送信手段（無線送信部１３）と、を具備し前記ＩＤが付与された無線装置（無線タグ１００、１０１〜１０６）と、を備えた無線通信システム（無線通信システム１）における無線装置であって、自無線装置から送信された前記無線信号が前記無線受信装置に到達するまでの経路上に存在する前記自無線装置を含む前記無線装置の前記ＩＤごとに、当該無線装置が前記転送先に送信する前記無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数（中継タグ数）と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた経路情報を記憶する経路情報記憶手段（経路情報記憶部１４）と、前記他の無線装置から前記経路情報を受信し、前記無線受信装置から前記ＩＤに前記無線受信装置の前記ＩＤが設定され、前記中継個数と前記所定の状態値に所定の初期値が設定された前記経路情報を受信する経路情報受信手段（無線受信部１０）と、前記経路情報記憶手段から前記経路情報を読み出して前記他の無線装置に前記経路情報を送信する経路情報送信手段（無線送信部１３）と、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記所定の状態値に基づいて評価値を算出する評価値算出手段（評価値算出部１２）と、前記評価値算出手段が算出した前記評価値に基づいて前記他の無線装置と前記無線受信装置の中から前記転送先を選択し前記転送先に接続する経路選択手段（経路選択部１１）と、接続後の状態に基づいて更新された前記経路情報を前記経路情報記憶手段に登録する経路情報登録手段（経路選択部１１）と、を備えたことを特徴とする無線装置である。

本発明は、一意に識別可能なＩＤが付与され、無線信号を受信する無線受信装置と、他の無線装置から前記無線信号を受信する受信手段と、転送先として選択された前記他の無線装置または前記無線受信装置に前記無線信号を送信する送信手段と、を具備し前記ＩＤが付与された無線装置と、を備えた無線通信システムにおける無線受信装置（無線タグリーダ２００）であって、前記無線装置の前記ＩＤと、当該無線装置が前記転送先に送信する前記無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた前記無線装置の間で送受信される経路情報であって、前記ＩＤに前記無線受信装置に付与された前記ＩＤと、前記中継個数と前記所定の状態値に所定の初期値が設定された前記経路情報を前記無線装置に送信する経路情報送信手段を備えたことを特徴とする無線受信装置である。

本発明は、上記の発明において、前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記消費電力に基づいて前記評価値を算出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに前記中継個数に１を加えた値と前記消費電力の積である第１の総消費電力を求め、前記ＩＤごとに求めた前記第１の総消費電力を合計した値に前記経路情報の送信元の前記他の無線装置または前記無線受信装置と、前記自無線装置との間に設定されている所定の加重値を加えた値を前記評価値として算出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに前記中継個数に１を加えた値と前記消費電力の積である第２の総消費電力を求め、前記ＩＤごとに求めた前記第２の総消費電力の中で最大の値を前記評価値として算出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力と前記無線装置の残電力量であり、前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記消費電力と前記残電力量に基づいて前記評価値を算出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力と前記無線装置の残電力量であり、前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに前記中継個数に１を加えた値と前記消費電力の積を前記残電力量で除した第１の残電力量反映値を求め、前記ＩＤごとに求めた前記第１の残電力量反映値を合計した値に前記経路情報の送信元の前記他の無線装置または前記無線受信装置と、前記自無線装置との間に設定されている所定の加重値を加えた値を前記評価値として算出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力と前記無線装置の残電力量であり、前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに前記中継個数に１を加えた値と前記消費電力の積を前記残電力量で除した第２の残電力量反映値を求め、前記ＩＤごとに求めた前記第２の残電力量反映値の中で最大の値を前記評価値として算出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続している時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記消費電力に基づいて前記評価値を算出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続している時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに前記中継個数と前記消費電力の積である第３の総消費電力を求め、前記ＩＤごとに求めた前記第３の総消費電力を合計した値を前記評価値として算出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続している時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに、当該ＩＤが前記経路情報記憶手段に記憶されている前記経路情報に含まれるＩＤの場合には前記中継個数と前記消費電力の積を第３の総消費電力として求め、当該ＩＤが前記経路情報記憶手段に記憶されている前記経路情報に含まれないＩＤの場合には前記中継個数に１を加えた値と前記消費電力の積を第３の総消費電力として求め、前記ＩＤごとに求めた前記第３の総消費電力を合計した値を前記評価値として算出する
ことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力と前記無線装置の残電力量であり、前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続している時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記消費電力と前記残電力量に基づいて前記評価値を算出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記経路選択手段は、前記評価値算出手段が算出した前記評価値の中で最小の前記評価値に対応する前記経路情報を送信した前記他の無線装置または前記無線受信装置を前記転送先として選択する際に、最小の前記評価値と接続している前記他の無線装置または前記無線受信装置の前記評価値を比較し、比較結果が所定の値以上でない場合には接続している前記他の無線装置または前記無線受信装置との接続を維持することを特徴とする。

本発明は、一意に識別可能なＩＤが付与され、無線信号を受信する無線受信装置と、他の無線装置から前記無線信号を受信する受信手段と、転送先として選択された前記他の無線装置または前記無線受信装置に前記無線信号を送信する送信手段と、を具備し前記ＩＤが付与された無線装置であって自無線装置から送信された前記無線信号が前記無線受信装置に到達するまでの経路上に存在する前記自無線装置を含む前記無線装置の前記ＩＤごとに、当該無線装置が前記転送先に送信する前記無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた経路情報を記憶する経路情報記憶手段を備えた無線装置と、によって構成される無線通信システムの無線通信方法であって、前記無線装置が前記経路情報記憶手段から前記経路情報を読み出して前記他の無線装置に前記経路情報を送信する過程と、前記無線受信装置が前記ＩＤに前記無線受信装置の前記ＩＤが設定され、前記中継個数と前記所定の状態値に所定の初期値が設定された前記経路情報を前記無線装置に送信する過程と、前記無線装置が前記他の無線装置と前記無線受信装置から前記経路情報を受信する過程と、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記所定の状態値に基づいて評価値を算出する過程と、算出した前記評価値に基づいて前記他の無線装置と前記無線受信装置の中から前記転送先を選択し前記転送先に接続する過程と、接続後の状態に基づいて更新された前記経路情報を前記経路情報記憶手段に登録する過程と、からなることを特徴とする無線通信方法である。

本発明は、一意に識別可能なＩＤが付与され、無線信号を受信する無線受信装置と、他の無線装置から前記無線信号を受信する受信手段と、転送先として選択された前記他の無線装置または前記無線受信装置に前記無線信号を送信する送信手段と、を具備し前記ＩＤが付与された無線装置と、を備えた無線通信システムにおける無線装置のコンピュータを、自無線装置から送信された前記無線信号が前記無線受信装置に到達するまでの経路上に存在する前記自無線装置を含む前記無線装置の前記ＩＤごとに、当該無線装置が前記転送先に送信する前記無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた経路情報を記憶する経路情報記憶手段、前記他の無線装置から前記経路情報を受信し、前記無線受信装置から前記ＩＤに前記無線受信装置の前記ＩＤが設定され、前記中継個数と前記所定の状態値に所定の初期値が設定された前記経路情報を受信する経路情報受信手段、前記経路情報記憶手段から前記経路情報を読み出して前記他の無線装置に前記経路情報を送信する経路情報送信手段、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記所定の状態値に基づいて評価値を算出する評価値算出手段、前記評価値算出手段が算出した前記評価値に基づいて前記他の無線装置と前記無線受信装置の中から前記転送先を選択し前記転送先に接続する経路選択手段、接続後の状態に基づいて更新された前記経路情報を前記経路情報記憶手段に登録する経路情報登録手段、として機能させるためのコンピュータプログラムである。

本発明は、一意に識別可能なＩＤが付与され、無線信号を受信する無線受信装置と、他の無線装置から前記無線信号を受信する受信手段と、転送先として選択された前記他の無線装置または前記無線受信装置に前記無線信号を送信する送信手段と、を具備し前記ＩＤが付与された無線装置と、を備えた無線通信システムにおける無線受信装置のコンピュータを、前記無線装置の前記ＩＤと、当該無線装置が前記転送先に送信する前記無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた前記無線装置の間で送受信される経路情報であって、前記ＩＤに前記無線受信装置に付与された前記ＩＤと、前記中継個数と前記所定の状態値に所定の初期値が設定された前記経路情報を前記無線装置に送信する経路情報送信手段として機能させるためのコンピュータプログラムである。

本発明は、上記の何れかのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

この発明によれば、無線装置は、自無線装置から送信された無線信号が無線受信装置に到達するまでの経路上に存在する自無線装置を含む無線装置のＩＤごとに、当該無線装置が転送先に送信する無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数（中継タグ数）と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた経路情報を記憶する経路情報記憶手段を備えている。そして、他の無線装置から経路情報を受信し、無線受信装置からＩＤに無線受信装置のＩＤが設定され、中継個数と所定の状態値に所定の初期値が設定された経路情報を受信する。受信した経路情報の中継個数と所定の状態値に基づいて評価値を算出する。算出した評価値の中で最小の評価値に対応する経路情報を送信した他の無線装置と無線受信装置の中から転送先となる装置を選択して接続する。また、接続後の状態に基づいて更新された経路情報を経路情報記憶手段に登録し、経路情報記憶手段から経路情報を読み出して他の無線装置に経路情報を送信する構成となっている。そのため、経路上に存在する他の無線装置及び無線受信装置の状態を考慮した評価値を算出することが可能となる。それによって、他の無線装置ごとに評価を行う場合よりも、経路全体で評価を行えるため中継経路が特定の無線装置に集中することを防ぐことができ、利用期間が長くなるという効果を奏する。

また、本発明によれば、無線受信装置は、上述した無線装置の間で送受信される経路情報であって、ＩＤに無線受信装置に付与されたＩＤと、中継個数と所定の状態値に所定の初期値が設定された経路情報を無線装置に送信する構成となっている。そのため、無線装置は、無線受信装置と他の無線装置を含んだ経路全体で評価することが可能となる。

また、本発明によれば、無線装置において、上記所定の状態値に無線装置が接続している転送先に無線信号を送信する際に必要となる消費電力が設定されている。そして、自無線装置が他の無線装置または無線受信装置に接続していない場合に、受信した経路情報の中継個数と消費電力に基づいて評価値を算出する構成となっている。そのため、新たに無線装置が加わった場合に、経路情報の中継個数と無線装置の消費電力から算出した評価値に基づいて経路全体で評価を行なうことができ、消費電力が最小となる経路を選択することが可能となる。

また、本発明によれば、無線装置において、上記所定の状態値に無線装置が接続している転送先に無線信号を送信する際に必要となる消費電力が設定されている。自無線装置が他の無線装置または無線受信装置に接続していない場合に、受信した経路情報に含まれるＩＤごとに中継個数に１を加えた値と消費電力の積である総消費電力を求める。そして、ＩＤごとに求めた総消費電力を合計した値に経路情報の送信元の他の無線装置または無線受信装置と、自無線装置との間に設定されている所定の加重値を加えた値を評価値として算出する構成となっている。そのため、新たな無線装置が加わった状態で、経路ごとの消費電力を評価することができる。それによって、個々の無線装置における消費電力のみで経路を選択する場合よりも特定の無線装置に中継経路が集中するという事態を防ぐことができる。

また、本発明によれば、無線装置において、上記所定の状態値に無線装置が接続している転送先に無線信号を送信する際に必要となる消費電力が設定されている。自無線装置が他の無線装置または無線受信装置に接続していない場合に、受信した経路情報に含まれるＩＤごとに中継個数に１を加えた値と消費電力の積である総消費電力を求める。そして、ＩＤごとに求めた総消費電力の中で最大の値を評価値として算出する構成となっている。そのため、消費電力が最大となる無線装置から中継経路の集中度合いを判定することができ、当該無線装置を経由する経路が選択されないような評価を行うことで中継経路の集中を防ぐことができる。

また、本発明によれば、無線装置において、上記所定の状態値に無線装置が接続している転送先に無線信号を送信する際に必要となる消費電力と無線装置の残電力量が設定されている。そして、自無線装置が他の無線装置または無線受信装置に接続していない場合に、受信した経路情報の中継個数と消費電力と残電力量に基づいて評価値を算出する構成となっている。そのため、新たに無線装置が加わった場合に、消費電力のみで評価値を算出した場合よりも残電力量が少ない無線装置についての評価値を大きくすることができる。それによって、経路選択時に残電力量が少ない無線装置を経由する経路が選択され難くなるという効果を奏する。

また、本発明によれば、無線装置において、上記所定の状態値に無線装置が接続している転送先に無線信号を送信する際に必要となる消費電力と当該無線装置の残電力量が設定されている。自無線装置が他の無線装置または無線受信装置に接続していない場合に、受信した経路情報に含まれるＩＤごとに中継個数に１を加えた値と消費電力の積である総消費電力を求め、総消費電力に残電力量を反映した残電力量反映値を求める。そして、ＩＤごとに求めた残電力量反映値を合計した値に経路情報の送信元の他の無線装置または無線受信装置と、自無線装置との間に設定されている所定の加重値を加えた値を評価値として算出する構成となっている。そのため、消費電力のみを利用して評価値を算出するよりも、残電力量が少ない無線装置についての評価値が大きくなる。それによって、経路選択時に残電力量が少ない無線装置を経由する経路が選択され難くなるという効果を奏する。

また、本発明によれば、無線装置において、上記所定の状態値に無線装置が接続している転送先に無線信号を送信する際に必要となる消費電力と当該無線装置の残電力量が設定されている。自無線装置が他の無線装置または無線受信装置に接続していない場合に、受信した経路情報に含まれるＩＤごとに中継個数に１を加えた値と消費電力の積である総消費電力を求め、総消費電力に残電力量を反映した残電力量反映値を求める。そして、ＩＤごとに求めた残電力量反映値の中で最大の値を評価値として算出する構成となっている。そのため、残電力量が少ない無線装置についての評価値が大きくなる。それによって、残電力量が少ない無線装置を経由する経路が選択され難くなるという効果を奏する。

また、本発明によれば、無線装置において、上記所定の状態値に無線装置が接続している転送先に無線信号を送信する際に必要となる消費電力が設定されている。自無線装置が他の無線装置または無線受信装置に接続している時に、受信した経路情報の中継個数と消費電力に基づいて評価値を算出する構成となっている。そのため、無線装置の間で経路が確定しネットワークが構築された後も、他の無線装置または無線受信装置の状態の変化に伴って各無線装置が自律的に評価値が最小となる経路へ切り替えを行うことが可能となる。

また、本発明によれば、無線装置において、上記所定の状態値に無線装置が接続している転送先に無線信号を送信する際に必要となる消費電力が設定されている。自無線装置が他の無線装置または無線受信装置に接続している時に、受信した経路情報に含まれるＩＤごとに中継個数と消費電力の積である総消費電力を求める。そして、ＩＤごとに求めた総消費電力を合計した値を評価値として算出する構成となっている。そのため、無線装置の間で経路が確定しネットワークが構築された後も、他の無線装置または無線受信装置の状態の変化に伴って各無線装置が自律的に評価値が最小となる経路へ切り替えを行うことが可能となる。

また、本発明によれば、無線装置において、上記所定の状態値に無線装置が接続している転送先に無線信号を送信する際に必要となる消費電力が設定されている。自無線装置が他の無線装置または無線受信装置に接続している時に、受信した経路情報の中継個数から自無線装置と接続中の他の無線装置または無線受信装置の接続が消滅したと仮定した場合の仮定中継個数を求める。受信した経路情報に含まれるＩＤごとに中継個数に１を加えた値と消費電力の積である総消費電力を求める。そして、ＩＤごとに求めた総消費電力を合計した値に経路情報の送信元の他の無線装置または無線受信装置と、自無線装置との間に設定されている所定の加重値を加えた値を評価値として算出する。そのため、無線装置の間で経路が確定しネットワークが構築された後も、他の無線装置または無線受信装置の状態の変化に伴って各無線装置が自律的に評価値が最小となる経路へ切り替えを行うことが可能となる。

また、本発明によれば、無線装置において、上記所定の状態値に無線装置が接続している転送先に無線信号を送信する際に必要となる消費電力と無線装置の残電力量が設定されている。自無線装置が他の無線装置または無線受信装置に接続している時に、受信した経路情報の中継個数と消費電力と残電力量に基づいて評価値を算出する構成となっている。そのため、無線装置の間で経路が確定しネットワークが構築された後に、消費電力のみで評価値を算出する場合よりも残電力量が少ない無線装置についての評価値を大きくすることができる。それによって、経路選択時に残電力量が少ない無線装置を経由する経路が選択され難くなるという効果を奏する。

また、本発明によれば、無線装置は、算出した評価値の中で最小の評価値に対応する経路情報を送信した他の無線装置または無線受信装置を転送先として選択する際に、接続している他の無線装置または無線受信装置の評価値と最小の評価値を比較し、比較結果が所定の値以上でない場合には接続を維持する構成となっている。そのため、接続状態後に、経路を再設定する処理において、小さな状態変化によって頻繁に経路切替されることを防ぐことができ、接続状態を安定化させることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態による無線タグを図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による無線タグ１００の内部構成を示す概略ブロック図である。
同図における無線タグ１００は上述した無線装置に該当し、一意に識別可能なＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が予め設定されており、内部に実装されている電源を利用して自らＩＤを含む無線信号を送信するアクティブタグと呼ばれるタイプの無線タグである。また、内部に温度センサなどを実装している場合には、計測した周囲の温度データを無線信号にのせて送信する。また、本実施形態の無線タグ１００は、距離や送信電力不足のために無線信号を読み取る無線タグリーダに直接通信できない場合には、近傍に存在する無線タグに無線信号を送信する構成となっている。他の無線タグから無線信号を受信した無線タグは、受信した無線信号を選択された経路に従って中継を行い、最終的に無線タグリーダに無線信号を到達させる中継機能を有している。本実施形態では、複数の無線タグ１００の間で構築される無線通信システムにおける経路を選択する際に、無線通信システムをできるだけ長期間利用できるように経路を選択することを目的としている。

図１において、無線受信部１０は、他の無線タグから送信された無線信号を受信する。また、他の無線タグ及び無線タグリーダが定期的にブロードキャストする経路情報を受信する。経路選択部１１は、無線受信部１０が受信した経路情報に基づいて次段の無線タグまたは無線タグリーダへの経路を選択する。評価値算出部１２は、経路選択部１１が経路を選択する際の基準となる経路ごとの評価値を受信した経路情報に基づいて算出する。経路情報記憶部１４は、無線受信部１０が受信した経路情報に接続状態を反映した経路情報を記憶する。無線送信部１３は、経路選択部１１によって次段の経路が選択された時に、当該次段の無線タグまたは無線タグリーダとの間で接続を行い、次に経路が切り替えられるまで自ら送信する無線信号と、無線受信部１０が他の無線タグから受信した無線信号を当該次段の無線タグまたは無線タグリーダにのみ送信する。また、接続状態に関わらず一定の時間間隔で経路情報を経路情報記憶部１４から読み出して他の無線タグに対してブロードキャストする。

図２は、上述した無線タグリーダ２００の内部構成を示す概略ブロック図である。
同図において、無線タグリーダ２００にも無線タグ１００と同様に一意に識別可能なＩＤが予め設定されている。無線受信部２０は、無線タグ１００から無線信号を受信する。有線送受信部２３は、有線ネットワーク４００に接続する。制御部２１は、内部にＩＤを記憶する記憶領域を有しており、無線送信部２２にＩＤを含む無線信号を無線タグ１００に対してブロードキャストさせる。また、無線受信部２０が無線タグ１００から受信した無線信号に含まれるデータを読み出し、有線ネットワーク４００を介してサーバ装置３００に送信する。サーバ装置３００は複数の無線タグリーダ２００からデータを受信しデータの集計等を行う。

図３は、無線タグ１０１〜１０４及び無線タグリーダ２００によって構成される無線通信システム１を示したブロック図である。無線タグ１０１〜１０４は上述した無線タグ１００と同一の内部構成を有しており、それぞれ一意に識別可能なＩＤとして１０１、１０２、１０３、１０４が付与されている。同図において、無線タグ１０２は無線タグリーダ２００及び無線タグ１０３と接続している。また、無線タグ１０３は、無線タグ１０２と無線タグ１０４と接続している。また、無線タグ１０４は無線タグ１０３のみに接続している。また、無線タグ１０１は、無線タグリーダ２００のみに接続している。つまり、同図における構成では、無線タグ１０２は自らの無線信号に加えて無線タグ１０３から受信した無線信号を無線タグリーダ２００に送信し、無線タグ１０３は自らの無線信号に加えて無線タグ１０４から受信した無線信号を無線タグ１０２に送信している。

無線タグリーダ２００は、無線タグ１０１と１０２に接続しており、無線タグ１０３及び１０４が送信した無線信号を無線タグ１０２経由で受信する。そして、無線タグ１０１〜１０４から受信した無線信号に含まれているデータを有線ネットワーク４００を介してサーバ装置３００に送信する。無線タグリーダ２００には、無線タグが無線信号の最終到達先であることを認識できるように一意に識別可能なＩＤとして２００が設定されている。

図４は、無線タグ１００の経路情報記憶部１４に記憶されている経路情報のデータ構成及び無線タグリーダ２００の制御部２１の内部に記憶されている経路情報のデータ構成を示す概略ブロック図である。同図におけるデータ構成（ａ）は図２における無線タグ１０１の経路情報記憶部１４のデータ構成を示した図である。図２に示す通り無線タグ１０１は転送先として無線タグリーダ２００に接続しているため、経路には自らのＩＤと無線タグリーダ２００のＩＤとして「１０１→２００」が登録されている。中継タグ数には、中継している無線信号の送信元の無線タグの個数が登録され、無線タグ１０１の場合には自らの無線信号しか送信しないため「１」が登録されている。状態値には、無線タグ１０１の電源容量に関わる内部状態を示す値が登録され、例えば、後述する無線信号送信時の消費電力や残電力量の値が登録される。

データ構成（ｂ）は、無線タグ１０２の経路情報記憶部１４のデータ構成を示しており、無線タグ１０１と同様に無線タグリーダ２００にのみ接続しているため、経路には自らのＩＤと無線タグリーダ２００のＩＤとして「１０２→２００」が登録されている。中継タグ数には、無線タグ１０２が送信する無線信号の送信元の無線タグの個数を登録する。無線タグ１０２は、自らの無線信号と無線タグ１０３と無線タグ１０４の無線信号を中継しているため、中継タグ数には３が登録される。

データ構成（ｃ）は、無線タグ１０３の経路情報記憶部１４のデータ構成を示している。無線タグ１０３の無線信号は無線タグ１０２を経由して無線タグリーダ２００へ転送されるため、経路情報として２つのエントリを有している。１つ目のエントリには無線タグ１０２の経路情報であるデータ構成（ｂ）と同じ内容が登録されている。２つ目のエントリには無線タグ１０３のＩＤである１０３が登録されており、経路としては無線タグリーダ２００に到達するまでの経路として「１０３→１０２→２００」が登録されている。中継タグ数には、無線タグ１０３は、自らの無線信号に加えて、無線タグ１０４の無線信号を送信しているため「２」が登録されている。

データ構成（ｄ）は、無線タグ１０４の経路情報記憶部１４のデータ構成を示している。無線タグ１０４の無線信号は無線タグ１０３と無線タグ１０２を経由して無線タグリーダ２００へ転送されるため、経路情報として３つのエントリを有している。１つ目と２つ目のエントリには無線タグ１０２と１０３の経路情報であるデータ構成（ｃ）と同じ内容が登録されている。３つ目のエントリには無線タグ１０４のＩＤである１０４が登録されており、経路としては無線タグリーダ２００に到達するまでの経路として「１０４→１０３→１０２→２００」が登録されている。中継タグ数には、無線タグ１０４は、自らの無線信号のみを送信しているため「１」が登録されている。

データ構成（ｅ）は、無線タグリーダ２００が制御部２１の内部に記憶されている経路情報のデータ構成を示している。無線タグリーダ２００は、経路情報を無線タグに対してブロードキャストするだけであり、無線タグから経路情報を受信して経路の選択を行うことはない。そのため、経路情報としては、ＩＤとして自らのＩＤである２００と、経路として自らのＩＤによって示される「２００」が設定されており、中継タグ数には中継を行わないので上述した所定の初期値としてゼロが設定されている。また、状態値には無線タグ１００の状態値に対応する値が設定される。例えば、電源容量に関わる内部状態として消費電力が無線タグ１００に設定されているのであれば、無線タグリーダ２００は外部電力を利用するため消費電力はゼロとして設定され、残電力量が無線タグ１００に設定されているのであれば、残電力量は常に１００％であるため、「１」が設定されることになる。

図５は、無線タグ１００の経路選択処理を示したフローチャートである。まず最初に、無線タグ１００の電源がＯＮになると（ステップＳ１）、一定時間他の無線タグからの経路情報を含むブロードキャストのキャリアを検知するためキャリアセンスを行う（ステップＳ２）。次に、キャリアセンスによって接続可能な無線タグを検出したか否かを判定し、検出していない間はステップＳ２に戻る。この時、接続可能な無線タグから受信した経路情報のうち自無線タグのＩＤを経路に含む経路情報については除外して判定を行う。自無線タグのＩＤを含む経路を候補として採用しないのは経路がループすることを防止するためである（ステップＳ３）。接続可能な無線タグを検出した場合には、接続可能な無線タグ全てから受信した経路情報に基づき評価値を算出し、評価値が最小の無線タグを選択する（ステップＳ４）。そして、評価値が最小の無線タグのウェイクアップ時間に接続を要求する無線信号を送信する。ここで、ウェイクアップ時間とは待機状態と停止状態を間欠的に行っている無線タグの場合の待機状態に該当し、待機状態に接続要求を送信しなければ当該無線タグは起動状態にはならない（ステップＳ５）。

次に、無線タグ１００は、接続対象となる他の無線タグからの応答によって接続が完了したか否かを確認し、接続完了できない場合にはステップＳ４に戻って次の接続対象の候補となる無線タグを選択する（ステップＳ６）。接続が完了すると、接続状態を反映した経路情報を経路情報記憶部１４に登録する。そして、接続対象となる転送先の無線タグとの間で送受信タイミングの設定を行う（ステップＳ７）。その後、経路選択処理は待機状態となる（ステップＳ８）。一定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ９）、一定時間が経過していない間はステップＳ８の待機状態を継続し、一定時間が経過した場合には再度ステップＳ２に戻りキャリアセンスを行って他の無線タグの経路情報を受信する。また、キャリアセンスを行う場合には、自らの経路情報記憶部１４から経路情報を読み出して他の無線装置にブロードキャストする。他の無線タグの経路情報から無線通信システム１の状態が変化していると判定した場合には、上述した経路選択の処理を繰り返し行うことになる。
なお、ステップＳ４において、一定時間の間に検出した接続可能な無線タグの全てについて評価値を算出するとしているが、既に他の無線タグもしくは無線タグリーダに接続している場合には、接続可能な無線タグを検出するごとに評価値を算出し、現在の評価値よりも小さい場合に接続を切り替えるようにしてもよい。

（第１実施形態）
次に、図６を参照して本実施形態の第１実施形態について説明する。第１実施形態は、同図に示すように、無線タグ１０５が新たに無線通信システム１に加わった時に、無線タグ１０５が行う経路選択処理である。同図において、実線は既に確定している経路であり、破線はこれから決定する経路を示している。図６以降の図面についても実線と破線の意味は同じである。また、図２で示した有線ネットワーク４００とサーバ装置３００は経路選択の処理には関係がないため省略している。同図において、無線タグ１０１〜１０４については既に経路が選択され接続状態となっている。無線タグ１０１は無線タグリーダ２００に接続している。無線タグ１０２は無線タグリーダ２００と無線タグ１０３に接続しており、無線タグ１０３から送信されたデータを無線タグリーダ２００に中継する。無線タグ１０３は無線タグ１０２と無線タグ１０４に接続し、無線タグ１０４から送信されたデータを無線タグ１０２に中継する。つまり、無線タグ１０２は無線タグ１０３と無線タグ１０４から送信されたデータを中継し、無線タグ１０３は無線タグ１０４から送信されたデータを中継している。

無線タグ１０１〜１０４ごとに示されている表は各無線タグの経路情報記憶部１４に記憶されている経路情報を示したものである。無線タグ１０２の経路情報において、ＩＤには自らのＩＤである「１０２」が登録されている。中継タグ数には、無線タグ１０２が無線タグリーダ２００に送信している無線信号の送信元の無線タグの個数が示されており、同図では無線タグ１０２が中継する無線タグ１０３及び無線タグ１０４の２つの無線タグの個数に加えて、自らが送信する場合を加えた「３」という個数が登録されている。消費電力には無線タグリーダ２００に対してデータを送信する際に使用する送信電力である「４」が登録されている。

無線タグ１０３の経路情報において、最初のエントリには無線タグ１０２から受信した経路情報であるＩＤ「１０２」と、中継タグ数「３」と、消費電力「４」が登録されている。また、自らのＩＤである「１０３」についても登録されており、中継タグ数には中継する無線タグ１０４と自らが送信する場合を加えた「２」という個数が登録されている。また消費電力には無線タグ１０３が無線タグ１０２にデータを送信する際に使用する送信電力である「３」が設定されている。

無線タグ１０４の経路情報において、最初のエントリには無線タグ１０２から受信したＩＤ「１０２」と、中継タグ数「３」と、消費電力「４」が登録されている。また、無線タグ１０３から受信したＩＤが「１０３」に対応する中継タグ数「２」と消費電力「３」が登録されている。さらに、自らのＩＤである「１０４」についても登録されており、中継タグ数には中継する無線タグがないため、自らが送信する場合のみを示す「１」という個数が登録されている。また消費電力には無線タグ１０４が無線タグ１０３にデータを送信する際に使用する送信電力である「３」が登録されている。

無線タグ１０１の経路情報において、ＩＤには自らのＩＤである「１０１」が登録されており、中継タグ数には中継する無線タグがないため、自らが送信する場合のみを示す「１」が登録されている。また消費電力には無線タグ１０１が無線タグリーダ２００にデータを送信する際に利用する電力である「１０」が登録されている。

この構成において、無線タグ１０５が新たに無線通信システム１に加わると、無線タグ１０５は、キャリアセンスを行い、無線タグ１０１〜１０４がブロードキャストしている経路情報を受信する。また、無線タグ１０５は、最初に経路情報を受信した際に、無線タグ１０１〜１０４のそれぞれについての受信電力を測定する。そして、測定した受信電力から同図の破線ごとに記されている無線タグ１０５と無線タグ１０１〜１０４間のコストの値を算出する。コストは上述した所定の加重値に該当し、送信に必要となる電力量を参照する値として評価値の算出時に利用される。そのため、コストは無線タグ１０５と他の無線タグ１０１〜１０４の間で相対的に比較可能な値である必要があり、無線タグ１０１〜１０４はできるだけ大きい同一の送信電力でブロードキャストしている必要がある。同図の場合では、無線タグ１０５と無線タグ１０１〜１０４間のコストの値はそれぞれ「４」、「６」、「６」、「５」として求められている。
なお、コストとしては無線タグ１０５が無線タグ１０１〜１０４に送信する際に必要となる送信電力であってもよく、その場合には、無線タグ１０５はブロードキャストの送信元に対して送信電力を計測するための無線信号を送信する必要がある。
また、第１実施形態では無線タグ１０５は、無線タグリーダ２００からのブロードキャストを受信できない距離に存在すると仮定しているため、同図には示していない。

次に、図６の構成を用いて第１実施形態の評価値算出及び経路選択の処理について説明する。無線タグ１０５は、無線タグ１０１〜１０４から受信した経路情報に基づいて各無線タグの評価値を算出する。第１実施形態における、評価値の算出は以下の手順によって行う。まず、上述した所定の状態値を各無線タグの消費電力として、無線タグ１０５が無線タグ１０１〜１０４に接続したと仮定し、無線タグ１０１〜１０４ごとに無線タグリーダ２００に到達するまでの経路上の無線タグで消費される電力を含めた総消費電力を算出する。そして、算出した各無線タグに対応する総消費電力に無線タグ１０５と各無線タグ１０１〜１０４間のコストを加えた値を各経路の評価値として算出する。無線タグ１０５は、算出した評価値の中で最小となる評価値に対応する無線タグを転送先として選択する。

次に、具体的な評価値の算出について説明する。最初に無線タグ１０５が無線タグ１０１に接続した場合を想定すると、無線タグ１０５が加わったことにより、無線タグ１０１が使用する消費電力は、「１０×（１＋１）＋４＝２４」となる。ここで、「１０」は上述したとおり無線タグ１０１が無線タグリーダ２００に送信する際に利用する消費電力である。「（１＋１）」は、無線タグ１０５が無線タグ１０１に接続することにより、無線タグ１０１が中継する無線信号の送信元の無線タグの個数であり、同図では、無線タグ１０１は自らが送信する無線信号と無線タグ１０５が送信する無線信号を中継するため「（１＋１）」となる。「４」は、上述した無線タグ１０５と無線タグ１０１間のコストである。

同様にして、無線タグ１０５が無線タグ１０２に接続した場合を想定して評価値を算出すると「４×（３＋１）＋６＝２２」となる。次に、無線タグ１０５が無線タグ１０３に接続した場合を想定して評価値と算出すると、無線タグ１０３の経路情報には無線タグ１０２と無線タグ１０３についてのエントリが存在するため、その評価値は「４×（３＋１）＋３×（２＋１）＋６＝３１」となる。次に、無線タグ１０５が無線タグ１０４に接続した場合を想定して評価値を算出すると、無線タグ１０４の経路情報には無線タグ１０２と無線タグ１０３と無線タグ１０４についてのエントリが存在するため、その評価値は「４×（３＋１）＋３×（２＋１）＋３×（１＋１）＋５＝３６」となる。

これらの評価値の中で最小の評価値は、「２２」であり、無線タグ１０５は「２２」に対応する無線タグ１０２への経路を選択して接続する。

第１実施形態では、無線タグ１０５が無線タグ１０１〜１０４に接続したと仮定し、無線タグ１０１〜１０４ごとに無線タグリーダ２００に到達するまでの経路上の無線タグで消費される電力を含めた総消費電力を算出する。そして、算出した値にコストを加えた値が最小となる経路を選択する構成となっている。そのため、新たな無線タグが加わった状態で、経路ごとの消費電力を評価することができる。それによって、個々の無線タグにおける消費電力のみで経路を選択する場合よりも特定の無線タグに中継経路が集中するという事態を防ぐことができ、より長期間無線通信システム１を利用できるという効果を奏する。

（第２実施形態）
同じく図６を用いて本実施形態の第２実施形態について説明する。第２実施形態も第１実施形態と同様に、無線タグ１０５が新たに無線通信システム１に加わった時に、無線タグ１０５が行う経路選択処理である。第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、無線タグ１０１〜１０４のそれぞれの無線タグについて、それらの無線タグから無線タグリーダ２００までの経路上で無線タグ１０５が接続したと仮定した場合に、消費電力の値が最大となる無線タグを抽出する。そして、抽出した無線タグの消費電力の値を評価値とする。無線タグ１０５は、算出した評価値の中で最小となる評価値に対応する無線タグを転送先として選択する。
なお、第２実施形態においても無線タグ１０５は、無線タグリーダ２００からのブロードキャストを受信できない距離に存在すると仮定しているため、同図には示していない。

次に、具体的な評価値の算出について説明する。まず最初に無線タグ１０５が無線タグ１０１と接続した場合を想定すると、無線タグ１０１の経路情報には自らのＩＤのエントリしかないため、消費電力が最大の無線タグは無線タグ１０１であり、評価値は「１０×（１＋１）＝２０」となる。

次に、無線タグ１０５が無線タグ１０２に接続した場合を想定すると、無線タグ１０２も自らのＩＤのエントリしかないため、消費電力が最大の無線タグは無線タグ１０２であり、評価値は「４×（３＋１）＝１６」となる。

次に、無線タグ１０５が無線タグ１０３に接続した場合を想定すると、無線タグ１０３には無線タグ１０２のエントリと無線タグ１０３のエントリが存在する。無線タグ１０２で消費される電力は「４×（３＋１）＝１６」であり、無線タグ１０３で消費される電力は「３×（２＋１）＝９」である。この時、消費電力が最大となるのは無線タグ１０２であるため、無線タグ１０３についての評価値は「１６」となる。

同じく無線タグ１０５が無線タグ１０４に接続した場合を想定すると、無線タグ１０２で消費される電力は「１６」であり、無線タグ１０３で消費される電力は「９」であり、無線タグ１０４が消費する電力は「３×（１＋１）＝６」である。この時、消費電力が最大となるのは無線タグ１０２であるため、無線タグ１０４についての評価値も「１６」となる。

これらの評価値の中で最小の評価値は、「１６」となるが、無線タグ１０２、無線タグ１０３、無線タグ１０４が同じ「１６」の評価値となるため、無線タグリーダ２００までのホップ数が少ない無線タグ１０２を優先して選択し接続する。
なお、最小の評価値が同じになった場合に無線タグリーダ２００までのホップ数を基準とするのではなく、無線タグ１０５と無線タグ１０２〜１０４間のコストを参照して経路を選択するようにしてもよい。

第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、無線タグ１０１〜１０４のそれぞれの無線タグについて、それらの無線タグから無線タグリーダ２００までの経路上で無線タグ１０５が接続したと仮定した場合に、消費電力の値が最大となる無線タグを抽出し、当該無線タグの消費電力を評価値とする構成になっている。そのため、消費電力が最大となる無線タグから中継経路の集中度合いを判定することができ、当該無線タグを経由する経路が選択されないような評価を行うことで中継経路の集中を防ぐことができる。

（第３実施形態）
次に、図７を参照して本実施形態の第３実施形態について説明する。第３実施形態も第１実施形態と同様に、無線タグ１０５が新たに無線通信システム１に加わった時に、無線タグ１０５が行う経路選択処理である。図７は、図６の各無線タグ１０１〜１０４の経路情報の所定の状態値として消費電力に加えて各無線タグの残電力量の値が設定された構成である。同図に示す通り、無線タグ１０１の残電力量は８／１０＝０．８であり、８０％の電力が残っていることを示している。また、無線タグ１０２についての残電力は４／１０であり、無線タグ１０３については６／１０であり、無線タグ１０４については２／１０となっている。それ以外の構成については、図６と同じであるため説明を省略する。
なお、第３実施形態においても無線タグ１０５は、無線タグリーダ２００からのブロードキャストを受信できない距離に存在すると仮定しているため、同図には示していない。

第３実施形態は、第１実施形態の評価値の算出過程において残電力量を反映する過程を加えた評価値算出の手順を採用している。まず、無線タグ１０５が無線タグ１０１〜１０４に接続したと仮定し、無線タグ１０１〜１０４ごとに無線タグリーダ２００に到達するまでの経路上の無線タグで消費される電力を含めた総消費電力を算出する。次に、総消費電力に各無線タグ１０１〜１０４の残電力量を反映した値を算出する。そして、算出した値に無線タグ１０５と各無線タグ１０１〜１０４間のコストを加えた値をそれぞれの無線タグ１０１〜１０４を選択した場合の経路の評価値として算出する。無線タグ１０５は、算出した評価値の中で最小となる評価値に対応する無線タグを転送先として選択する。

次に具体的な評価値の算出について説明する、まず最初に無線タグ１０５が無線タグ１０１と接続した場合を想定すると、その評価値は、「１０×（１＋１）／（８／１０）＋４＝２９」となる。ここで、無線タグ１０５が接続した場合の消費電力を残電力量で除算するのは、残電力量が少ない無線タグについての評価値を大きくし、残電力量が少ない無線タグが選択され難くするためである。同様に、無線タグ１０５が無線タグ１０２に接続した場合を想定すると、その評価値は「４×（３＋１）／（４／１０）＋６＝４６」となる。

次に、無線タグ１０５が無線タグ１０３に接続した場合を想定すると、無線タグ１０３の経路情報には無線タグ１０２と無線タグ１０３のエントリが存在するため、その評価値は「４×（３＋１）／（４／１０）＋３×（２＋１）／（６／１０）＋６＝６１」となる。また、無線タグ１０５が無線タグ１０４に接続した場合を想定すると、無線タグ１０４の経路情報には無線タグ１０２と無線タグ１０３と無線タグ１０４のエントリが存在するため、その評価値は「４×（３＋１）／（４／１０）＋３×（２＋１）／（６／１０）＋３×（１＋１）／（２／１０）＋５＝９０」となる。

これらの評価値の中で最小の評価値は、「２９」であり、無線タグ１０５は「２９」に対応する無線タグ１０１への経路を選択して接続する。

第３実施形態は、第１実施形態の評価値の算出手順に残電力量を加えることで、消費電力のみを利用して評価値を算出するよりも、残電力量が少ない無線タグについての評価値が大きくなる構成となっている。そのため、経路選択時に残電力量が少ない無線タグを経由する経路は選択され難くなり結果的に第１実施形態の場合よりさらに無線通信システム１の利用期間が長くなるという効果を奏する。

（第４実施形態）
同じく図７を参照して本実施形態の第４実施形態について説明する。第４実施形態も第１実施形態と同様に、無線タグ１０５が新たに無線通信システム１に加わった時に、無線タグ１０５が行う経路選択処理である。第４実施形態は、第２実施形態の評価値の算出過程において残電力量を反映する過程を加えた評価値算出の手順を採用している。まず、無線タグ１０１〜１０４のそれぞれの無線タグについて、それらの無線タグから無線タグリーダ２００までの経路上で無線タグ１０５が接続したと仮定した場合に、消費電力の値が最大となる無線タグを抽出する。そして、抽出した無線タグの消費電力の値に残電力量を反映した値を評価値とする。無線タグ１０５は、算出した評価値の中で最小となる評価値に対応する無線タグを転送先として選択する。
なお、第４実施形態においても無線タグ１０５は、無線タグリーダ２００からのブロードキャストを受信できない距離に存在すると仮定しているため、同図には示していない。

次に、具体的な評価値の算出について説明する。まず最初に無線タグ１０５が無線タグ１０１と接続した場合を想定すると、無線タグ１０１の経路情報には自らのＩＤのエントリしかないため、消費電力が最大の無線タグは無線タグ１０１であり、その評価値は「１０×（１＋１）／（８／１０）＝２５」となる。

次に、無線タグ１０５が無線タグ１０２に接続した場合を想定すると、無線タグ１０２も自らのＩＤのエントリしかないため、消費電力が最大の無線タグは無線タグ１０２であり、その評価値は「４×（３＋１）／（４／１０）＝４０」となる。

次に、無線タグ１０５が無線タグ１０３に接続した場合を想定すると、無線タグ１０３には無線タグ１０２のエントリと無線タグ１０３のエントリが存在する。無線タグ１０２について算出すると「４×（３＋１）／（４／１０）＝４０」となり、無線タグ１０３について算出すると「３×（２＋１）／（６／１０）＝１５」となる。この時、値が最大となるのは無線タグ１０２の「４０」であるため、無線タグ１０３についての評価値は「４０」となる。

同じく無線タグ１０５が無線タグ１０４に接続した場合を想定すると、無線タグ１０２について算出される値は「４０」であり、無線タグ１０３について算出される値は「１５」であり、無線タグ１０４について算出される値は「３×（１＋１）／（２／１０）＝３０」である。この時、値が最大となるのは無線タグ１０２の「４０」であるため、無線タグ１０４についての評価値も「４０」となる。

これらの評価値の中で最小の評価値は、「２５」となり、無線タグ１０５は「２５」に対応する無線タグ１０１への経路を選択して接続する。

第４実施形態では、第２実施形態の評価値の算出手順に残電力量を加えることで、消費電力のみを利用して評価値を算出するよりも、残電力量が少ない無線タグについての評価値が大きくなる構成となっている。そのため、経路選択時に残電力量が少ない無線タグを経由する経路は選択され難くなり結果的に第２実施形態の場合よりさらに無線通信システム１の利用期間を長くするという効果を奏する。

（第５実施形態）
次に、図８を参照して第５実施形態について説明する。第５実施形態は各無線タグが接続しネットワークを構築した後に、一定時間が経過して無線タグの状態が変化した場合に最適な経路を再選択する場合についての処理である。図８は、無線タグ１０１〜１０６が全て経路を選択して接続した後に、無線タグ１０６と無線タグ１０３の接続が切断され、無線タグ１０６が無線通信システム１から消滅した状態を示している。同図に示す無線タグ１０２及び１０３についての経路情報の中継タグ数は、無線タグ１０６が消滅した状態が更新された後の情報を示している。各無線タグ１０１〜１０５の経路は無線タグ１０６が存在している場合に最適であると判定されて選択された経路であるため、無線タグ１０６の消滅後は異なる経路が最適となる可能性がある。そのため、無線タグ１０１〜１０５の無線タグは自らの経路情報をブロードキャストして交換し評価値を再計算する。
なお、第５実施形態においても無線タグ１０５は、無線タグリーダ２００からのブロードキャストを受信できない距離に存在すると仮定しているため、同図には示していない。

ここでは、無線タグ１０５における経路選択の処理についてのみ説明する。第５実施形態における評価値の算出は、無線タグ１０５以外の他の無線タグごとに無線タグリーダ２００に到達するまでの経路上の無線タグで消費される電力を含めた総消費電力を各経路の評価値として算出する。

まず最初に、無線タグ１０１についての評価値を算出すると「１０×２＝２０」となる。同様に、無線タグ１０２についての評価値を算出すると「４×４＝１６」となる。無線タグ１０３についての評価値を算出すると「４×４＋３×３＝２５」となる。無線タグ１０４についての評価値を算出すると「４×４＋３×３＋２×３＝３１」となる。

これらの評価値の中で最小の評価値は、「１６」であり、無線タグ１０５は「１６」に対応する無線タグ１０２への経路を選択して接続する。

第５実施形態における処理によって、無線タグの間で経路が確定しネットワークが構築された後も、無線通信システム１の状態の変化に伴って各無線タグが自律的に評価値が最小となる経路へ切り替えを行うため、無線通信システム１の利用期間を長くすることが可能となる。

（第６実施形態）
同じく図８を参照して第６実施形態について説明する。第６実施形態は各無線タグが接続しネットワークを構築した後に、一定時間が経過して無線タグの状態が変化した場合に最適な経路を再選択する場合についての処理である。第６実施形態では、第５実施形態と異なり、現在選択している経路が破棄されたものとして評価値の計算を行う。つまり、評価値の算出に関しては経路選択しようとしている無線タグが新たに無線通信システム１に加わった場合の経路選択処理である第１実施形態と同様になる。
なお、第６実施形態においても無線タグ１０５は、無線タグリーダ２００からのブロードキャストを受信できない距離に存在すると仮定しているため、同図には示していない。

具体的な評価値の算出手順は、まず最初に無線タグ１０５を中継している無線タグ１０２と無線タグ１０３の中継タグ数からは１を減算する。そして、無線タグ１０５がそれぞれの無線タグ１０１〜１０４に接続した場合の総消費電力にコストを加えた値を評価値として算出する。

無線タグ１０５が無線タグ１０１に接続した場合を想定すると、評価値は「１０×（１＋１）＋４＝２４」となる。無線タグ１０５が無線タグ１０２に接続した場合を想定すると、評価値は「４×（３＋１）＋６＝２２」となる。無線タグ１０５が無線タグ１０３に接続した場合を想定すると、評価値は「４×（３＋１）＋３×（２＋１）＋６＝３１」となる。無線タグ１０５が無線タグ１０４に接続した場合を想定すると、評価値は「４×（３＋１）＋３×（２＋１）＋３×（１＋１）＋５＝３６」となる。

これらの評価値の中で最小の評価値は、「２２」であり、無線タグ１０５は「２２」に対応する無線タグ１０２への経路を選択して接続する。

第６実施形態における処理によって、無線タグの間で経路が確定しネットワークが構築された後も、無線通信システム１の状態の変化に伴って各無線タグが自律的に評価値が最小となる経路へ切り替えを行うため、無線通信システム１の利用期間を長くすることが可能となる。

なお、上述した第５及び第６実施形態は無線タグ１０５についてのみ説明しているが、実際には、全ての無線タグにおいて行われる処理である。また、図８では無線タグ１０６が無線通信システム１から消滅することにより状態が変化するとしているが、第５及び第６実施形態はこれに限られるものではなく、例えば、経路情報に残電力量が登録されている場合で、一定時間が経過後に残電力量が変化し、残電力量が変化した経路情報を受信した無線タグが消費電力及び残電力量に基づいて評価値を算出し経路を切り替えるようにしてもよい。

（第７実施形態）
次に、図９を参照して第７実施形態について説明する。上述した第５及び第６実施形態において、常に最小の評価値の無線タグへ経路を切り替える処理を行うと、評価値の変化が小さい状態変化であっても、経路が切り替わってしまい、接続状態が不安定になる恐れがある。第７実施形態では、小さな状態変化によって接続状態が不安定になるのを防ぐため経路選択時に一定の制限を加えるための処理である。図９では既に第５または第６実施形態の処理によって無線タグ１０５が行った評価値が各無線タグ１０１〜１０４について算出されている。この時、何の制限もなければ無線タグ１０５は、最小の評価値である無線タグ１０１へ経路を切り替えることとなる。しかし、切替時の制限として評価値が４以上小さい経路にしか切り替わらない制限が設定されていたとすると、無線タグ１０５は無線タグ１０２から１０１へ経路を切り替えられなくなる。
なお、制限としては評価値の差に限られず、例えば、評価値が既存の２分の１以下の経路にしか切り替わらない制限などであってもよい。

第７実施形態における処理によって、第５及び第６実施形態の経路を再設定する処理において、小さな状態変化によって頻繁に経路切替されることを防ぐことができ、無線通信システムの状態を安定化させることが可能となる。

なお、上述した実施形態では、無線タグ１０５は、無線タグリーダ２００からのブロードキャストを受信できない距離に存在すると仮定しているが、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、無線タグリーダ２００からブロードキャストされた経路情報を受信した場合にも上述した経路選択の処理を行うことが可能である。
また、上述した実施形態では、所定の状態値として、無線タグ１００で消費する消費電力と残電力量を利用した場合について説明したが、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、例えば、無線タグ１００が送信した送信パケット総数を記録しておき、送信パケット数を利用して評価値を算出するようにしてもよい。

上述の無線タグは内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した経路選択の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

本実施形態による無線タグの内部構成を示すブロック図である。 同実施形態による無線タグリーダの内部構成を示すブロック図である。 同実施形態における無線タグ及び無線タグリーダによって構成される無線通信システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態における経路情報記憶部のデータ構成を示した図である。 同実施形態における無線タグの接続処理を示したフローチャートである。 同実施形態における第１及び第２実施形態を説明するための無線通信システムのブロック図である。 同実施形態における第３及び第４実施形態を説明するための無線通信システムのブロック図である。 同実施形態における第５及び第６実施形態を説明するための無線通信システムのブロック図である。 同実施形態における第７実施形態を説明するための無線通信システムのブロック図である。

符号の説明

１０ 無線受信部
１１ 経路選択部
１２ 評価値算出部
１３ 無線送信部
１４ 経路情報記憶部
１００ 無線タグ

Claims (17)

1. 一意に識別可能なＩＤが付与され、無線信号を受信する無線受信装置と、他の無線装置から前記無線信号を受信する受信手段と、転送先として選択された前記他の無線装置または前記無線受信装置に前記無線信号を送信する送信手段と、を具備し前記ＩＤが付与された無線装置と、を備えた無線通信システムにおける無線装置であって、
   自無線装置から送信された前記無線信号が前記無線受信装置に到達するまでの経路上に存在する前記自無線装置を含む前記無線装置の前記ＩＤごとに、当該無線装置が前記転送先に送信する前記無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた経路情報を記憶する経路情報記憶手段と、
   前記他の無線装置から前記経路情報を受信し、前記無線受信装置から前記ＩＤに前記無線受信装置の前記ＩＤが設定され、前記中継個数と前記所定の状態値に所定の初期値が設定された前記経路情報を受信する経路情報受信手段と、
   前記経路情報記憶手段から前記経路情報を読み出して前記他の無線装置に前記経路情報を送信する経路情報送信手段と、
   前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記所定の状態値に基づいて評価値を算出する評価値算出手段と、
   前記評価値算出手段が算出した前記評価値に基づいて前記他の無線装置と前記無線受信装置の中から前記転送先を選択し前記転送先に接続する経路選択手段と、
   接続後の状態に基づいて更新された前記経路情報を前記経路情報記憶手段に登録する経路情報登録手段と、
   を備えたことを特徴とする無線装置。
2. 一意に識別可能なＩＤが付与され、無線信号を受信する無線受信装置と、他の無線装置から前記無線信号を受信する受信手段と、転送先として選択された前記他の無線装置または前記無線受信装置に前記無線信号を送信する送信手段と、を具備し前記ＩＤが付与された無線装置と、を備えた無線通信システムにおける無線受信装置であって、
   前記無線装置の前記ＩＤと、当該無線装置が前記転送先に送信する前記無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた前記無線装置の間で送受信される経路情報であって、前記ＩＤに前記無線受信装置に付与された前記ＩＤと、前記中継個数と前記所定の状態値に所定の初期値が設定された前記経路情報を前記無線装置に送信する経路情報送信手段
   を備えたことを特徴とする無線受信装置。
3. 前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、
   前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記消費電力に基づいて前記評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
4. 前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、
   前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに前記中継個数に１を加えた値と前記消費電力の積である第１の総消費電力を求め、前記ＩＤごとに求めた前記第１の総消費電力を合計した値に前記経路情報の送信元の前記他の無線装置または前記無線受信装置と、前記自無線装置との間に設定されている所定の加重値を加えた値を前記評価値として算出することを特徴とする請求項１または３に記載の無線装置。
5. 前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、
   前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに前記中継個数に１を加えた値と前記消費電力の積である第２の総消費電力を求め、前記ＩＤごとに求めた前記第２の総消費電力の中で最大の値を前記評価値として算出することを特徴とする請求項１または３に記載の無線装置。
6. 前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力と前記無線装置の残電力量であり、
   前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記消費電力と前記残電力量に基づいて前記評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
7. 前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力と前記無線装置の残電力量であり、
   前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに前記中継個数に１を加えた値と前記消費電力の積を前記残電力量で除した第１の残電力量反映値を求め、前記ＩＤごとに求めた前記第１の残電力量反映値を合計した値に前記経路情報の送信元の前記他の無線装置または前記無線受信装置と、前記自無線装置との間に設定されている所定の加重値を加えた値を前記評価値として算出することを特徴とする請求項１または６に記載の無線装置。
8. 前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力と前記無線装置の残電力量であり、
   前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続していない時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに前記中継個数に１を加えた値と前記消費電力の積を前記残電力量で除した第２の残電力量反映値を求め、前記ＩＤごとに求めた前記第２の残電力量反映値の中で最大の値を前記評価値として算出することを特徴とする請求項１または６に記載の無線装置。
9. 前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、
   前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続している時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記消費電力に基づいて前記評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
10. 前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、
    前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続している時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに、当該ＩＤが前記経路情報記憶手段に記憶されている前記経路情報に含まれるＩＤの場合には前記中継個数と前記消費電力の積を第３の総消費電力として求め、当該ＩＤが前記経路情報記憶手段に記憶されている前記経路情報に含まれないＩＤの場合には前記中継個数に１を加えた値と前記消費電力の積を第３の総消費電力として求め、前記ＩＤごとに求めた前記第３の総消費電力を合計した値を前記評価値として算出する
    ことを特徴とする請求項１または９に記載の無線装置。
11. 前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力であり、
    前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記無線システムの前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続している時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数から前記自無線装置と接続中の前記他の無線装置の接続が消滅したと仮定した場合の仮定中継個数を求め、前記経路情報に含まれる前記ＩＤごとに前記仮定中継個数に１加えた値と前記消費電力の積である第４の総消費電力を求め、前記ＩＤごとに求めた前記第４の総消費電力を合計した値に前記経路情報の送信元の前記他の無線装置または前記無線受信装置と、と前記自無線装置との間に設定されている所定の加重値を加えた値を前記評価値として算出することを特徴とする請求項１または９に記載の無線装置。
12. 前記所定の状態値は、前記無線装置が前記転送先に前記無線信号を送信する際に必要となる消費電力と前記無線装置の残電力量であり、
    前記評価値算出手段は、前記自無線装置が前記他の無線装置または前記無線受信装置に接続している時に、前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記消費電力と前記残電力量に基づいて前記評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
13. 前記経路選択手段は、
    前記評価値算出手段が算出した前記評価値の中で最小の前記評価値に対応する前記経路情報を送信した前記他の無線装置または前記無線受信装置を前記転送先として選択する際に、最小の前記評価値と接続している前記他の無線装置または前記無線受信装置の前記評価値を比較し、比較結果が所定の値以上でない場合には接続している前記他の無線装置または前記無線受信装置との接続を維持することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１つに記載の無線装置。
14. 一意に識別可能なＩＤが付与され、無線信号を受信する無線受信装置と、他の無線装置から前記無線信号を受信する受信手段と、転送先として選択された前記他の無線装置または前記無線受信装置に前記無線信号を送信する送信手段と、を具備し前記ＩＤが付与された無線装置であって自無線装置から送信された前記無線信号が前記無線受信装置に到達するまでの経路上に存在する前記自無線装置を含む前記無線装置の前記ＩＤごとに、当該無線装置が前記転送先に送信する前記無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた経路情報を記憶する経路情報記憶手段を備えた無線装置と、によって構成される無線通信システムの無線通信方法であって、
    前記無線装置が前記経路情報記憶手段から前記経路情報を読み出して前記他の無線装置に前記経路情報を送信する過程と、
    前記無線受信装置が前記ＩＤに前記無線受信装置の前記ＩＤが設定され、前記中継個数と前記所定の状態値に所定の初期値が設定された前記経路情報を前記無線装置に送信する過程と、
    前記無線装置が前記他の無線装置と前記無線受信装置から前記経路情報を受信する過程と、
    前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記所定の状態値に基づいて評価値を算出する過程と、
    算出した前記評価値に基づいて前記他の無線装置と前記無線受信装置の中から前記転送先を選択し前記転送先に接続する過程と、
    接続後の状態に基づいて更新された前記経路情報を前記経路情報記憶手段に登録する過程と、
    からなることを特徴とする無線通信方法。
15. 一意に識別可能なＩＤが付与され、無線信号を受信する無線受信装置と、他の無線装置から前記無線信号を受信する受信手段と、転送先として選択された前記他の無線装置または前記無線受信装置に前記無線信号を送信する送信手段と、を具備し前記ＩＤが付与された無線装置と、を備えた無線通信システムにおける無線装置のコンピュータを、
    自無線装置から送信された前記無線信号が前記無線受信装置に到達するまでの経路上に存在する前記自無線装置を含む前記無線装置の前記ＩＤごとに、当該無線装置が前記転送先に送信する前記無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた経路情報を記憶する経路情報記憶手段、
    前記他の無線装置から前記経路情報を受信し、前記無線受信装置から前記ＩＤに前記無線受信装置の前記ＩＤが設定され、前記中継個数と前記所定の状態値に所定の初期値が設定された前記経路情報を受信する経路情報受信手段、
    前記経路情報記憶手段から前記経路情報を読み出して前記他の無線装置に前記経路情報を送信する経路情報送信手段、
    前記経路情報受信手段が受信した前記経路情報の前記中継個数と前記所定の状態値に基づいて評価値を算出する評価値算出手段、
    前記評価値算出手段が算出した前記評価値に基づいて前記他の無線装置と前記無線受信装置の中から前記転送先を選択し前記転送先に接続する経路選択手段、
    接続後の状態に基づいて更新された前記経路情報を前記経路情報記憶手段に登録する経路情報登録手段、
    として機能させるためのコンピュータプログラム。
16. 一意に識別可能なＩＤが付与され、無線信号を受信する無線受信装置と、他の無線装置から前記無線信号を受信する受信手段と、転送先として選択された前記他の無線装置または前記無線受信装置に前記無線信号を送信する送信手段と、を具備し前記ＩＤが付与された無線装置と、を備えた無線通信システムにおける無線受信装置のコンピュータを、
    前記無線装置の前記ＩＤと、当該無線装置が前記転送先に送信する前記無線信号の送信元無線装置の個数を示す中継個数と、当該無線装置の内部状態を示す所定の状態値とを関連付けた前記無線装置の間で送受信される経路情報であって、前記ＩＤに前記無線受信装置に付与された前記ＩＤと、前記中継個数と前記所定の状態値に所定の初期値が設定された前記経路情報を前記無線装置に送信する経路情報送信手段
    として機能させるためのコンピュータプログラム。
17. 請求項１５または請求項１６の何れかのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
    
    

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