JP5423097B2

JP5423097B2 - 無線センサネットワークの接続方法及び情報収集装置

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Publication number: JP5423097B2
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Inventors: 敦本田
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Description

本発明は、無指向性アンテナを持つ複数のセンサ装置と適応アレーアンテナを持つ情報収集装置を無線接続する無線センサネットワークの接続方法及び情報収集装置に関する。

近年、小型の無線機にセンサを装着してセンサ端末とし、複数のセンサ端末で外界の温度、湿度、速度、映像等の情報を収集し、マルチホップにより情報を伝達する無線センサネットワークの開発が進められている。

センサ端末は農場や街中など、屋外で使用されることが想定され、低消費電力化は必須である。センサ端末で用いるデバイス単体の低消費電力化や、スリープモードなど消費電力を削減する方法があるが、更なる消費電力の低下のためには、セルラーシステムなどにも用いられている適応アレーアンテナを導入する。

セルラーシステムにおける適応アレーアンテナは、基地局に複数のアンテナを設置し、信号の送受信時に、各アンテナのアレーウェイト（振幅と位相）を制御することにより、端末方向にアンテナのビーム指向性を向け、かつ、干渉源方向にヌル（指向性パターンで感度が極小となる部分）を向けることで信号の伝送品質を高めるシステムである。

無線センサネットワークにおいて、アンテナの指向性を制御することによる通信性能の向上や、低消費電力化に関する技術は以前から開発されている（例えば特許文献１参照）。

従来技術では、始めに送信側がＲＴＳ（ＲｅｑｕｅｓｔＴｏＳｅｎｄ）信号を無指向性アンテナ用いて低伝送レートで送信し、受信側はそのＲＴＳ信号を無指向性アンテナで受信する。次に、受信側はＣＴＳ（ＣｌｅａｒＴｏＳｅｎｄ）信号を送信側に低伝送レートで送信し、アンテナを指向性アンテナに切り替える。ＣＴＳ信号を受信した送信側は、無指向性アンテナをそのまま用いてデータパケットを高データレートで送信し、受信側では指向性アンテナを用いて受信する。

特開２００４−２８９３２８号公報

従来技術では、ＲＴＳ信号とＣＴＳ信号のやり取りが行われた後、受信側が送信側にアンテナの指向性を向けることにより、高データレートでの伝送を実現されている。しかし、受信側と送信側が１対１の通信を想定しており、１対１通信を行っている最中に新規参入の送信側が受信側に対し通信を開始する場合については想定されていない。このため、指向性アンテナを用いて１対１通信を行っている際は、新規参入等の他の送信側からのＲＴＳ信号を受信することができなくなり、ネットワーク形成ができないという問題があった。

開示の無線センサネットワークの接続方法は、センサ装置と適応アレーアンテナを介して無線接続している情報収集装置に未接続のセンサ装置を無線接続することができることを目的とする。

開示の一実施形態による無線センサネットワークの接続方法は、無指向性アンテナを持つ複数のセンサ装置と適応アレーアンテナを持つ情報収集装置を無線接続し、前記複数のセンサ装置それぞれで検出した情報を前記情報収集装置にて収集する無線センサネットワークの接続方法であって、前記情報収集装置は、未接続のセンサ装置から送信要求があったとき、前記未接続のセンサ装置からの送信要求を既に接続しているセンサ装置を介して前記既に接続しているセンサ装置の送信信号に含まれて通知され、前記未接続のセンサ装置からの送信要求を、既に接続しているセンサ装置を介して受信した後、前記既に接続しているセンサ装置を介して通知された未接続のセンサ装置からの新たな送信要求を、前記適応アレーアンテナを無指向性とし又は指向性を変化させて直接受信し、前記適応アレーアンテナを無指向性とし又は指向性を変化させ一又は複数のセンサ装置からの送信信号を受信し、前記一又は複数のセンサ装置からの送信信号の受信状態に応じて指向性を変化させる。

本実施形態によれば、センサ装置と適応アレーアンテナを介して無線接続している情報収集装置に未接続のセンサ装置を無線接続することができる。

無線センサネットワークの一実施形態のシステム構成図である。コーディネータの一実施形態のブロック構成図である。センサデバイスの第１実施形態のブロック構成図である。センサデバイスの第２実施形態のブロック構成図である。ＲＴＳパケット，ＣＴＳパケット，データパケットのフォーマットを示す図である。コーディネータがパケット受信時に実行する処理の一実施形態のフローチャートである。コーディネータがパケット受信時に実行する処理の一実施形態のフローチャートである。センサデバイスがＲＴＳパケット受信時に実行する処理の一実施形態のフローチャートである。センサデバイスがＲＴＳパケット受信時に実行する処理の一実施形態のフローチャートである。センサデバイス及びコーディネータ間の通信シーケンスを示す図である。センサデバイス及びコーディネータ間の通信シーケンスを示す図である。センサデバイス及びコーディネータ間の通信シーケンスを示す図である。コーディネータがアレーアンテナを無指向性とした状態を示す図である。コーディネータがアレーアンテナの指向性を複数のセンサデバイスに設定した状態を示す図である。

以下、図面に基づいて実施形態を説明する。

＜無線センサネットワークの構成＞
図１は、無線センサネットワークの一実施形態のシステム構成図を示す。図１において、コーディネータ１０は情報収集装置であり、指向性を可変できる適応アレーアンテナを有している。センサデバイス１１，１２はセンサ装置であり、消費電力の低下のために無指向性アンテナを有している。

コーディネータ１０とセンサデバイス１１，１２との間は無線ＬＡＮのＲＴＳパケットとＣＴＳパケットのやり取りを行って通信を確立して無線接続される。ここで、コーディネータ１０に近接するセンサデバイス１１はコーディネータ１０と直接無線接続される。コーディネータ１０から離間したセンサデバイス１２はコーディネータ１０と直接無線接続される場合と、センサデバイス１１を介してコーディネータ１０と無線接続される場合がある。なお、コーディネータ１０は図示しない他のコーディネータと有線又は無線で接続されてネットワークを構成する。

＜コーディネータの構成＞
図２は、コーディネータ１０の一実施形態のブロック構成図を示す。図３において、アレーアンテナ２１を構成するアンテナ２１_１〜２１_ｎはウェイト制御部２２を介して送信・受信機２３に接続されている。アレーアンテナ２１で受信された受信信号はウェイト制御部２２でアンテナ毎に重み付けされたのち加算合成されて送信・受信機２３に供給され、送信・受信機２３からの送信信号はウェイト制御部２２でアンテナ毎に重み付けされたのちアンテナ２１_１〜２１_ｎから送信される。

ウェイト計算部２４は、アンテナ２１_１〜２１_ｎの受信信号を基にＭＭＳＥ（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ），ＣＭＡ（ＣｏｎｓｔａｎｔＭｏｄｕｌｕｓＡｌｇｏｒｉｔｈｍ）等の既存のアルゴリズムを用いてアンテナ２１_１〜２１_ｎの受信信号に対する重み（ウェイト）を生成してウェイト制御部２２に供給する。これにより、ＳＩＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｏｗｅｒＲａｔｉｏ）の特性が改善される。また、ウェイト計算部２４は、送信時にアンテナ２１_１〜２１_ｎの送信信号に対する重み（ウェイト）を生成してウェイト制御部２２に供給する。

送信・受信機２３は、ウェイト制御部２２から供給される受信信号の復調を行い、得られた受信パケットをパケット受信処理部２５に供給する。また、送信・受信機２３はパケット生成部２６から供給されるデータパケット，ＲＴＳパケット，ＣＴＳパケット等の送信パケットを変調してウェイト制御部２２に供給する。

パケット受信処理部２５は、送信・受信機２３から供給される受信パケットがＲＴＳパケット，ＣＴＳパケット，データパケットのいずれであるか判別して、それぞれのパケットに応じた処理を行う。受信パケットがデータパケットであれば図示しない後続回路に供給して他のコーディネータに伝送する等の処理を行う。受信パケットがＲＴＳパケットであればＲＴＳに応答するためにパケット生成部２６に通知する。また、ＲＴＳパケットに送信元のセンサデバイス（例えば１１）以外のセンサデバイス（例えば１２）の情報が含まれている場合には、当該センサデバイスの情報を記憶部２７に記憶し、ウェイト計算部２４にその旨を通知する。更に、受信パケットがＣＴＳパケットの場合はＣＴＳ受信処理を行う。

＜センサデバイスの第１実施形態の構成＞
図３は、センサデバイス１１の第１実施形態のブロック構成図を示す。センサデバイス１２も同一構成である。図３において、アンテナ３１は送信・受信機２３に接続されている。アンテナ３１で受信された受信信号は送信・受信機３２に供給され、送信・受信機３２からの送信信号はアンテナ３１から送信される。

送信・受信機３２は、供給される受信信号の復調を行い、得られた受信パケットをパケット受信処理部３３に供給する。また、送信・受信機３２はパケット生成部３４から供給されるＲＴＳパケット，ＣＴＳパケット，データパケット等の送信パケットを変調してアンテナ３１から送信する。

パケット受信処理部３３は、送信・受信機３２から供給される受信パケットがＲＴＳパケット，ＣＴＳパケットのいずれであるか判別して、それぞれのパケットに応じた処理を行う。受信パケットがコーディネータ１０又は他のセンサデバイス１２からのＲＴＳパケットであればＲＴＳに応答するためにパケット生成部３４に通知する。また、ＲＴＳパケットが他のセンサデバイス１２から送信されたものの場合には、当該他のセンサデバイスの情報を記憶部３５に記憶する。記憶部３５の記憶情報はパケット生成部３４でＲＴＳパケットを生成する際に用いられる。

パケット生成部３４は、ＲＴＳパケット，ＣＴＳパケットを生成し、また、センサ部３６で検出した温度、湿度、速度、映像等のセンサ情報をデータフィールドに設定したデータパケットを生成して送信・受信機３２に供給する。

＜センサデバイスの第２実施形態の構成＞
図４は、センサデバイス１１の第２実施形態のブロック構成図を示す。センサデバイス１２も同一構成である。この実施形態ではセンサデバイスにて送信電力を制御する。

図４において、アンテナ３１は送信・受信機３２に接続されている。アンテナ３１で受信された受信信号は送信・受信機３２に供給され、送信・受信機３２からの送信信号はアンテナ３１から送信される。

送信・受信機３２は、供給される受信信号の復調を行い、得られた受信パケットをパケット受信処理部３３に供給する。また、送信・受信機３２はパケット生成部３４から供給されるＲＴＳパケット，ＣＴＳパケット，データパケット等の送信パケットを変調してアンテナ３１から送信する。また、送信・受信機３２は受信信号強度（ＲＳＳＩ：ＲｅｃｅｉｖｅＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を送信電力制御部３７に供給する。

送信電力制御部３７は、送信・受信機３２から供給されるＲＳＳＩに応じ、ＲＳＳＩが小さいほど送信・受信機３２の送信電力を大きくするよう送信電力制御を行う。なお、ＲＳＳＩの代りにＳＩＲに基づいて送信・受信機３２の送信電力制御を行っても良い。

＜パケットのフォーマット＞
図５にＲＴＳパケット，ＣＴＳパケット，データパケットそれぞれのフォーマットを示す。図５（Ａ）に示すＲＴＳパケットは、フレーム制御フィールド、デュレーションフィールド、受信機アドレスフィールド、送信機アドレスフィールド、他端末ＲＴＳフィールド、ＦＣＳ（ＦｌａｍｅＣｈｅｃｋＳｅｑｕｅｎｃｅ）フィールドを有する。フレーム制御フィールドには、ＲＴＳ，ＣＴＳ，データ等のパケットのタイプを含む各種制御情報が設定される。デュレーションフィールドには無線回線を使用する予定期間が設定される。

受信機アドレスフィールドにはＲＴＳの宛先の受信機アドレスが設定される。送信機アドレスフィールドにはＲＴＳの送信元の送信機アドレスが設定される。ＦＣＳフィールドには誤り訂正符号が設定される。

図５（Ｂ）に示すＣＴＳパケットは、フレーム制御フィールド、デュレーションフィールド、受信機アドレスフィールド、ＦＣＳフィールドを有する。フレーム制御フィールドには、ＲＴＳ，ＣＴＳ，データのパケットのタイプを含む各種制御情報が設定される。デュレーションフィールドには無線回線を使用する予定期間が設定される。受信機アドレスフィールドにはＣＴＳの宛先の受信機アドレスが設定される。ＦＣＳフィールドには誤り訂正符号が設定される。

図５（Ｃ）に示すデータパケットは、フレーム制御フィールド、デュレーションフィールド、受信機アドレスフィールド、送信機アドレスフィールド、シーケンス制御フィールド、データフィールド、ＦＣＳフィールドを有する。フレーム制御フィールドには、ＲＴＳ，ＣＴＳ，データ等のパケットのタイプを含む各種制御情報が設定される。デュレーションフィールドには無線回線を使用する予定期間が設定される。受信機アドレスフィールドにはデータの宛先の受信機アドレスが設定される。送信機アドレスフィールドにはデータの送信元の送信機アドレスが設定される。シーケンス制御フィールドにはシーケンス番号とデータ分割のフラグメント番号が設定される。データフィールドには温度、湿度、速度、映像等のセンサ情報が設定される。また、データフィールドに他のセンサデバイスから受信したＲＴＳがそのまま設定される場合もある。ＦＣＳフィールドには誤り訂正符号が設定される。

＜コーディネータが実行する処理のフローチャート＞
図６及び図７は、コーディネータ１０がパケット受信時に実行する処理の一実施形態のフローチャートを示す。

図６において、ステップＳ１１でコーディネータ１０はセンサデバイス（以下の説明では、センサデバイス１１とする）からパケットを受信する。ステップＳ１２でパケットのタイプと送信機アドレスを判別し、ステップＳ１３で受信パケットがデータパケットであるか、ＲＴＳパケットであるかを判定する。受信パケットがデータパケットであれば、コーディネータ１０とセンサデバイス１１との無線通信は確立され既に接続されており、ステップＳ１４に進む。また、受信パケットがＲＴＳパケットであれば、コーディネータ１０とセンサデバイス１１とは未接続であり、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１４では受信したデータパケットのデータフィールドに他のセンサデバイス（以下、センサデバイス１２とする）のＲＴＳが含まれているか否かを判定する。これにより、既に接続しているセンサデバイス１１を介して、未接続の他のセンサデバイス１２から送信要求があったか否かが把握される。そして、他のセンサデバイス１２のＲＴＳが含まれていなければステップＳ１８に進む。一方、他のセンサデバイス１２のＲＴＳが含まれていればステップＳ２０に進む。

ステップＳ１５でコーディネータ１０は受信したＲＴＳパケットの送信機アドレスフィールドの送信機アドレスを記憶部２７に記憶し、受信したＲＴＳパケットに対するＣＴＳパケットを生成して当該ＲＴＳパケットの送信機アドレスフィールドで指定されるセンサデバイス１１に送信する。これにより、コーディネータ１０とセンサデバイス１１との無線通信が確立され接続される。その後、ステップＳ１６でＣＴＳパケットの送信先のセンサデバイスから送信されるデータパケットを受信し、ステップＳ１７で上記データパケットに対する受信応答（ＡＣＫパケット）を生成して上記データパケットの送信機アドレスフィールドで指定されるセンサデバイス１１に送信する。このように、コーディネータ１０とセンサデバイス１１とでデータ通信が行われる。

一方、ステップＳ１８でコーディネータ１０は受信したデータパケットのデータフィールドからセンサ情報を取り出し、このセンサ情報を他のコーディネータに転送する等の通常処理を行う。

一方、ステップＳ２０で、接続しているセンサデバイス１１を介して未接続の他のセンサデバイス１２からの送信要求が通知されたことを受けて、コーディネータ１０は受信したデータパケットのデータフィールドから他のセンサデバイス１２のＲＴＳを取り出し、当該ＲＴＳの送信機アドレスフィールドの送信機アドレスを記憶部２７に記憶する。そして、当該ＲＴＳで指定されたタイミングにおいてウェイト計算部２４はアレーアンテナ２１を無指向性とする。これにより、コーディネータ１０は、既に接続されているセンサデバイス１１からのパケットだけでなく、未接続のセンサデバイス１２からのパケットも受信可能となる。

なお、ウェイト制御部２２におけるアンテナ２１_１〜２１_ｎに対する重みを全て１とすることで、アレーアンテナ２１を無指向性にすることができる。なお、ステップＳ２０では受信方向に指向性を持たせ、この受信方向を順次変化させて３６０°回転させるビームスキャンを行っても良い。

次に、ステップＳ２１でコーディネータ１０は、一又は複数のセンサデバイス（以下の説明では、センサデバイス１１，１２とする）からＲＴＳパケットを受信し図７のステップＳ２２に進む。ステップＳ２２でウェイト計算部２４は、一又は複数のセンサデバイス１１，１２の送信信号を最適に受信するためのウェイト計算を行い、ステップＳ２３でウェイト計算部２４はウェイト制御部２２にアンテナ２１_１〜２１_ｎに対する重み（ウェイト）を供給し、一又は複数のセンサデバイス１１，１２の送信信号を最適に受信する指向性を付与する。このような指向性を用いることで、コーディネータ１０はセンサデバイス１１，１２とそれぞれ通信性能が良好で低消費電力の無線通信を直接行うことができる。

この後、ステップＳ２４でコーディネータ１０は受信したＲＴＳパケットに対するＣＴＳパケットを生成して前記ＲＴＳパケットの送信機アドレスフィールドで指定されるセンサデバイス１１，１２に送信する。その後、ステップＳ２５でＣＴＳパケットの送信先のセンサデバイス１１，１２から送信されるデータパケットを受信し、ステップＳ２６で上記データパケットに対する受信応答（ＡＣＫパケット）を生成して上記データパケットの送信機アドレスフィールドで指定されるセンサデバイス１１，１２に送信する。

なお、ステップＳ２１で複数のセンサデバイス１１，１２からＲＴＳパケットを受信した場合には上記のステップＳ２４〜Ｓ２６はＲＴＳパケットを受信したセンサデバイス１１，１２の数だけ繰り返される。

＜センサデバイスが実行する処理のフローチャート＞
図８及び図９は、センサデバイス１１又は１２がＲＴＳパケット受信時に実行する処理の一実施形態のフローチャートを示す。ここでは、センサデバイス１１の処理として説明する。なお、センサデバイス１１は、既にコーディネータ１０にＲＴＳを送信してコーディネータ１０よりＣＴＳを受信し、通信が確立され接続している状態とする。

図８において、ステップＳ３１でセンサデバイス１１は他のセンサデバイス（以下の説明では、センサデバイス１２とする）からＲＴＳパケットを受信する。ステップＳ３２でＲＴＳパケットの受信機アドレスを判別し、ステップＳ３３で受信ＲＴＳパケットの宛先を示す受信機アドレスがコーディネータ１０であるか、自センサデバイス１１であるかを判定する。

受信ＲＴＳパケットの宛先が自センサデバイス１１であれば、ステップＳ３４でセンサデバイス１１は受信したＲＴＳパケットの送信機アドレスフィールドの送信機アドレスを記憶部２７に記憶し、受信したＲＴＳパケットに対するＣＴＳパケットを生成して当該ＲＴＳパケットの送信機アドレスフィールドで指定されるセンサデバイス１２に送信する。これにより、自センサデバイス１１と他のセンサデバイス１２との無線通信が確立され接続される。その後、ステップＳ３５でＣＴＳパケットの送信先のセンサデバイス１２から送信されるデータパケットを受信し、ステップＳ３６で上記データパケットに対する受信応答（ＡＣＫパケット）を生成して上記データパケットの送信機アドレスフィールドで指定されるセンサデバイス１２に送信する。このように、自センサデバイス１１と他のセンサデバイス１２とでデータ通信が行われる。

一方、ステップＳ３３で受信ＲＴＳパケットの宛先がコーディネータ１０であればステップＳ４０に進む。ステップＳ４０でセンサデバイス１１は受信したＲＴＳパケットの送信機アドレスフィールドの送信機アドレスを記憶部２７に記憶し、センサデバイス１１のパケット生成部３４は自センサデバイスからコーディネータ１０に送信するデータパケットを生成し、このデータパケットのデータフィールドにステップＳ３１で受信した他のセンサデバイス１２からのＲＴＳを設定する。次に、ステップＳ４１で上記データパケットをコーディネータ１０に向けて送信し、図９のステップＳ４２に進む。これにより、既に接続しているセンサデバイス１１を介して、未接続の他のセンサデバイス１２からの送信要求が通知される。

ステップＳ４２でセンサデバイス１１はＲＴＳパケットの送信タイミングに従って、コーディネータ１０にＲＴＳパケットを送信し、ステップＳ４３でセンサデバイス１１はコーディネータ１０から送信されるＣＴＳパケットを受信する。これにより、コーディネータ１０とセンサデバイス１１との無線通信が確立され接続される。なお、このとき、コーディネータ１０と他のセンサデバイス１２との無線通信も確立されている場合、コーディネータ１０のアレーアンテナ２１は、センサデバイス１１，１２の送信信号を適切に受信する指向性が付与されている。

ステップＳ４４で送信・受信機３２は受信したＣＴＳパケットのＲＳＳＩを計算して送信電力制御部３７に供給する。ステップＳ４５で送信電力制御部３７は、上記ＲＳＳＩに応じて送信・受信機３２の送信電力を制御する。これにより、所要の送信電力が通信状態の変化に応じて適切に設定されるので、消費電力が低減される。なお、センサデバイス１１が図３に示すように送信電力制御部３７を有していない場合には、このステップＳ４４，Ｓ４５は実行されない。

次に、ステップＳ４６でセンサデバイス１１はコーディネータ１０にデータパケットを送信し、ステップＳ４７でコーディネータ１０から上記データパケットに対する受信応答（ＡＣＫパケット）を受信する。

この後、センサデバイス１１が他のセンサデバイス１２からデータパケットを受信した場合、受信したデータパケットの送信機アドレスがセンサデバイス１１の記憶部２７に記憶されていれば、センサデバイス１１は他のセンサデバイスから受信したデータパケットを自デバイスで生成したデータパケットのデータフィールドに設定して、コーディネータ１０に送信する。

＜シーケンス＞
ここで、図１に示すコーディネータ１０とセンサデバイス１１がＲＴＳパケットとＣＴＳパケットのやり取りを行って通信を確立して無線接続されているものとする。ここに、新たにセンサデバイス１２が出現してコーディネータ１０との通信を確立しようとしても、センサデバイス１２のアレーアンテナ２１はセンサデバイス１１に対して指向性を有するようにウェイト制御されているため、センサデバイス１２が送信するＲＴＳパケットはコーディネータ１０で受信されない。

センサデバイス１２がセンサデバイス１２に近ければ、センサデバイス１１，１２それぞれのアンテナは無指向性であるため、センサデバイス１２が送信するＲＴＳパケットはセンサデバイス１１で受信される。

図１０乃至図１２は上記の状態におけるセンサデバイス１１，１２及びコーディネータ１０間の通信シーケンスを示す。

図１０において、センサデバイス１２は時点ｔ１でコーディネータ１０に対するＲＴＳパケット（ＲＴＳ１２ｔｏ１０）を送信し、このＲＴＳ１２ｔｏ１０はセンサデバイス１１で受信される。

センサデバイス１１はＲＴＳ１２ｔｏ１０を含むデータパケットを生成し、時点ｔ２で当該データパケットをコーディネータ１０に送信する。

コーディネータ１０は当該データパケットを受信し、当該データパケットのデータフィールドからＲＴＳ１２ｔｏ１０を取り出し、当該ＲＴＳ１２ｔｏ１０の送信機アドレスフィールドの送信機アドレスを記憶部２７に記憶する。

次に、図１１に示す時点ｔ３でセンサデバイス１２はコーディネータ１０に対するＲＴＳパケット（ＲＴＳ１２ｔｏ１０）を送信する。また、時点ｔ４でセンサデバイス１１はコーディネータ１０に対するＲＴＳパケット（ＲＴＳ１１ｔｏ１０）を送信する。

このとき、コーディネータ１０は図１３に示すようにアレーアンテナ２１を無指向性として（又はビームスキャンして）、ＲＴＳ１２ｔｏ１０及びＲＴＳ１１ｔｏ１０の受信を行う。

センサデバイス１１，１２からのＲＴＳパケットがコーディネータ１０で受信されると、コーディネータ１０はセンサデバイス１１，１２からのＲＴＳパケットを最適に受信するためのウェイト計算を行う。そして、得られた重みをウェイト制御部２２に供給して、図１４に示すように、アレーアンテナ２１の指向性を複数のセンサデバイス１１，１２に設定する。

次に、コーディネータ１０はセンサデバイス１１からのＲＴＳパケット（ＲＴＳ１１ｔｏ１０）に対するＣＴＳパケット（ＣＴＳ１０ｔｏ１１）を生成して、時点ｔ５でセンサデバイス１１に送信する。ＣＴＳ１０ｔｏ１１を受信したセンサデバイス１１は、データパケット（ＤＡＴＡ１１ｔｏ１０）を生成して、時点ｔ６でコーディネータ１０に送信する。ＤＡＴＡ１１ｔｏ１０を受信したコーディネータ１０は応答（ＡＣＫ）を時点ｔ７でセンサデバイス１１に送信する。

同様に、コーディネータ１０はセンサデバイス１２からのＲＴＳパケット（ＲＴＳ１２ｔｏ１０）に対するＣＴＳパケット（ＣＴＳ１０ｔｏ１２）を生成して、時点ｔ８でセンサデバイス１２に送信する。ＣＴＳ１０ｔｏ１２を受信したセンサデバイス１２は、データパケット（ＤＡＴＡ１２ｔｏ１０）を生成して、時点ｔ９でコーディネータ１０に送信する。ＤＡＴＡ１２ｔｏ１０を受信したコーディネータ１０は応答（ＡＣＫ）を時点ｔ１０でセンサデバイス１２に送信する。

なお、コーディネータ１０がアレーアンテナ２１を無指向性として（又はビームスキャンして）受信する際に、センサデバイス１２からのＲＴＳ１２ｔｏ１０を受信できない場合がある。この場合には、センサデバイス１２の送信するデータパケットは、センサデバイス１１で生成したデータパケットのデータフィールドに設定されてコーディネータ１０に送信されることになる。

センサデバイス１２の送信するデータパケットをセンサデバイス１１で生成したデータパケットのデータフィールドに設定してコーディネータ１０に送信すると、センサデバイス１１は送信と受信の両方を行うため、センサデバイス１１の消費電力は増加する（例えば２倍程度）。

しかし、本実施形態では、多くの場合、図１０乃至図１２に示すように、センサデバイス１２はセンサデバイス１１と別々にコーディネータ１０と無線接続されるため、センサデバイス１１はセンサデバイス１２のデータパケットをコーディネータ１０に中継する必要がなく、センサデバイス１１の消費電力を低減することができる。

また、本実施形態では、多くの場合、センサデバイス１１はセンサデバイス１２のデータパケットをコーディネータ１０に中継する必要がないため、センサデバイス１２からのデータパケットを考慮せずに、センサデバイス１１を適宜スリープモードとして消費電力を低減することができる。
（付記１）
無指向性アンテナを持つ複数のセンサ装置と適応アレーアンテナを持つ情報収集装置を無線接続し、前記複数のセンサ装置それぞれで検出した情報を前記情報収集装置にて収集する無線センサネットワークの接続方法であって、
前記情報収集装置は未接続のセンサ装置から送信要求があったとき、前記適応アレーアンテナを無指向性とし又は指向性を変化させ一又は複数のセンサ装置からの送信信号を受信し、
前記情報収集装置は前記一又は複数のセンサ装置からの送信信号の受信状態に応じて指向性を変化させる
ことを特徴とする無線センサネットワークの接続方法。
（付記２）
付記１記載の無線センサネットワークの接続方法において、
前記情報収集装置は前記未接続のセンサ装置からの送信要求を既に接続しているセンサ装置を介して通知される
ことを特徴とする無線センサネットワークの接続方法。
（付記３）
付記２記載の無線センサネットワークの接続方法において、
前記センサ装置は前記情報収集装置から送信された信号の受信状態に応じて自装置の送信電力を制御する
ことを特徴とする無線センサネットワークの接続方法。
（付記４）
無指向性アンテナを持つ複数のセンサ装置と適応アレーアンテナで無線接続し、前記複数のセンサ装置それぞれで検出した情報を収集する無線センサネットワークの情報収集装置であって、
未接続のセンサ装置から送信要求があったとき、前記適応アレーアンテナを無指向性とし又は指向性を変化させ一又は複数のセンサ装置からの送信信号を受信する第１指向性可変手段と、
前記一又は複数のセンサ装置からの送信信号の受信状態に応じて指向性を変化させる第２指向性可変手段と、
を有することを特徴とする情報収集装置。
（付記５）
付記４記載の情報収集装置において、
既に接続しているセンサ装置から受信した信号に含まれる前記未接続のセンサ装置からの新たな送信要求を抽出する手段を
有することを特徴とする情報収集装置。
（付記６）
適応アレーアンテナを持つ情報収集装置を無線接続し、検出した情報を前記情報収集装置に送信する無線センサネットワークのセンサ装置であって、
前記情報収集装置と接続するための送信要求を送信する手段と、
他のセンサ装置からの送信要求を受信したとき自装置から前記情報収集装置に送信する送信信号に前記他のセンサ装置からの送信要求を含めて送信する手段と、
を有することを特徴とするセンサ装置。
（付記７）
付記６記載のセンサ装置において、
前記情報収集装置から送信された信号の受信状態に応じて自装置の送信電力を制御する送信電力制御手段、
を有することを特徴とするセンサ装置。
（付記８）
付記５記載の情報収集装置において、
送信要求を受信した一又は複数のセンサ装置のアドレス情報を記憶する手段、
を有することを特徴とする情報収集装置。
（付記９）
付記６又は７記載のセンサ装置において、
送信要求を受信したセンサ装置のアドレス情報を記憶する手段、
を有することを特徴とするセンサ装置。

１０コーディネータ
１１，１２センサデバイス
２１アレーアンテナ
２１_１〜２１_ｎ，３１アンテナ
２２ウェイト制御部
２３，３２送信・受信機
２４ウェイト計算部
２５，３３パケット受信処理部
２６，３４パケット生成部
２７，３５記憶部
３６センサ部
３７送信電力制御部

Claims

無指向性アンテナを持つ複数のセンサ装置と適応アレーアンテナを持つ情報収集装置を無線接続し、前記複数のセンサ装置それぞれで検出した情報を前記情報収集装置にて収集する無線センサネットワークの接続方法であって、
前記情報収集装置は、
未接続のセンサ装置から送信要求があったとき、前記未接続のセンサ装置からの送信要求を既に接続しているセンサ装置を介して前記既に接続しているセンサ装置の送信信号に含まれて通知され、
前記未接続のセンサ装置からの送信要求を、既に接続しているセンサ装置を介して受信した後、前記既に接続しているセンサ装置を介して通知された未接続のセンサ装置からの新たな送信要求を、前記適応アレーアンテナを無指向性とし又は指向性を変化させて直接受信し、
前記適応アレーアンテナを無指向性とし又は指向性を変化させ一又は複数のセンサ装置からの送信信号を受信し、
前記一又は複数のセンサ装置からの送信信号の受信状態に応じて指向性を変化させる
ことを特徴とする無線センサネットワークの接続方法。
請求項１記載の無線センサネットワークの接続方法において、
前記センサ装置は前記情報収集装置から送信された信号の受信状態に応じて自装置の送信電力を制御する
ことを特徴とする無線センサネットワークの接続方法。
無指向性アンテナを持つ複数のセンサ装置と適応アレーアンテナで無線接続し、前記複数のセンサ装置それぞれで検出した情報を収集する無線センサネットワークの情報収集装置であって、
未接続のセンサ装置から送信要求があったとき、前記未接続のセンサ装置からの送信要求を既に接続しているセンサ装置を介して前記既に接続しているセンサ装置の送信信号に含まれて通知され、前記未接続のセンサ装置からの送信要求を、既に接続しているセンサ装置を介して受信する手段と、
前記既に接続しているセンサ装置から受信した信号に含まれる前記未接続のセンサ装置からの新たな送信要求を、前記適応アレーアンテナを無指向性とし又は指向性を変化させて直接受信すると共に、前記適応アレーアンテナを無指向性とし又は指向性を変化させ一又は複数のセンサ装置からの送信信号を受信する手段と、
前記一又は複数のセンサ装置からの送信信号の受信状態に応じて指向性を変化させる手段と、
を有することを特徴とする情報収集装置。