JP5849851B2 - 無線端末装置、無線通信システム及び無線端末装置制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線端末装置、無線通信システム及び無線端末装置制御方法に関する。

近年、居住環境、自然保護、健康管理又は交通状況などを管理するために各種の情報をモニタすることを目的としてセンサネットワークを用いることが増えてきている。センサネットワークでは、通信機能を持たせたセンサ（以下では、「センサ端末装置」という。）を各所に配置し、各センサ端末装置が自立的にネットワークを構築する。センサ端末装置は、周囲のセンサ端末装置とランダムアクセス方式による無線通信を行う。ランダムアクセス通信とは、送信するデータが発生するたびに、データが発生した端末装置から他の端末装置へデータの送信が行われる通信形態である。ランダムアクセス通信の例としては、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collusion Access）方式がある。そして、センサ端末装置は、予め決められた通信経路の選択方法に従って周囲のセンサ端末装置の中からデータを送信する端末を特定して通信経路を選択する。このようにして、センサネットワーク内のセンサ端末装置は、無線マルチホップネットワークを構築する。無線マルチホップネットワークとは、各ノードがデータを転送する機能を有し、直接的に通信できないノード同士も、間にはさまれたノードを経由して通信が可能な無線ネットワークである。そして、各センサ端末装置は、マルチホップを用いて目的の装置にデータを送信する。無線マルチホップネットワークをアドホックネットワークと呼ぶ場合もある。

センサネットワークなどの無線マルチホップネットワークでは、目的にあった詳細な情報を取得するために膨大な数の無線端末装置が用いられる。膨大な数の無線端末装置を用いてネットワークを構成する場合、各無線端末装置は安価に購入できることが望ましい。一方、無線端末装置の製造では、出荷前に各無線端末装置の検査がなされることが一般的である。

低コストに製造される無線端末装置においては、コスト削減のため簡単な検査しか行わない場合が多い。このため、低コストに製造された無線端末装置では、製造ばらつきが大きくなってしまうおそれがある。例えば、低コストに製造された無線端末装置では、それぞれの受信感度が大きく異なることが考えられる。ここで、受信感度とは、通信に必要な受信品質を確保できる最小の受信電力を表す指標であり、その最小受信電力を受信感度点と呼ぶ。そして、受信感度点の低い、つまり、受信感度の高い無線端末装置は小さな受信電力でも信号を検出できるが、受信感度の低い無線端末装置は小さな受信電力では信号を検出することが困難である。そのため、同一リンク間であっても、片方の無線端末装置において受信電力が受信感度点以上であるが他方の無線端末装置では受信電力が受信感度点未満となる場合が発生し、その場合双方向の通信を行うことが困難となる。

なお、無線マルチホップネットワークでは以下のような技術が提案されている。例えば、自局がオフラインになるときに、自局の代理となるプロキシ局を検索し、自局の代理となる指示を出す従来技術が提案されている。また、アドホックネットワーク内のどの端末でも新たに参入する端末への参入許可を出せるようにするという従来技術が提案されている。さらに、新たに設置される端末の参加手続きをネットワーク上に配置された端末が行い、新端末にネットワークアドレスを割り当てるという従来技術が提案されている。

特開２００３−２５８８１１号公報 国際公開第２００８／１３２８０８号 特開２００８−２０６１２４号公報

しかしながら、製造ばらつきに対して特別な対処を行わない従来の無線マルチホップネットワークでは、低コストの無線端末装置を用いた場合に、双方向の通信を確実に確立することは困難である。そのため、ネットワークの構築率が下がってしまい、無線マルチホップネットワークとしての十分な機能を得ることが困難である。

また、オフライン時に自局の代理となる指示を出す従来技術では、受信感度情報を他局に送信するために、出荷前に測定した受信感度を各装置に記憶させており、装置の製造コストを低く抑えることは困難である。これは、アドホックネットワーク内のどの端末でも新たに参入する端末への参入許可を出せる従来技術でも、新たに設置される端末の参加手続きを端末が行う従来技術でも同様である。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ランダムアクセス通信を行う無線端末装置における双方向の通信を確実に確立させる無線端末装置、無線通信システム及び無線端末装置制御方法を提供することを目的とする。

本願の開示する無線端末装置、無線通信システム及び無線端末装置制御方法は、一つの態様において、通信部は、複数の他の無線端末装置とランダムアクセス通信を行う。受信電力測定部は、前記他の無線端末装置からの受信電力を測定する。受信感度取得部は、前記受信電力測定部により測定された受信電力を基に自装置の推定受信感度を取得する。受信感度通知部は、前記受信感度取得部により取得された前記自装置の推定受信感度を前記他の無線端末装置に報知する。算出部は、各前記他の無線端末装置から報知された前記他の無線端末装置の推定受信感度を基に各前記他の無線端末装置の所要受電力を算出する。経路選択部は、前記所要受信電力を基に前記他の無線端末装置の中から送信先を選択する。

本願の開示する無線端末装置、無線通信システム及び無線端末装置制御方法の一つの態様によれば、ランダムアクセス通信を行う無線端末装置における双方向の通信を確実に確立させることができるという効果を奏する。

図１は、センサネットワークの構成図である。 図２は、実施例１に係る無線端末装置のブロック図である。 図３は、受信感度の決定方法を説明するための図である。 図４は、受信感度が異なるセンサ端末装置間で同一受信電力を用いて双方向の通信を行った場合を説明するための図である。 図５は、所要受信電力を用いて双方向の通信を行った場合を説明するための図である。 図６は、実施例１に係るセンサ端末装置における受信電力決定の処理のフローチャートである。 図７は、実施例２に係るセンサ端末装置の定期的な受信感度の決定の処理のフローチャートである。 図８は、実施例３に係るセンサ端末装置のブロック図である。 図９は、実施例３に係るセンサ端末装置の定期的な受信感度の決定の処理のフローチャートである。 図１０は、センサ端末装置のハードウェア構成図である。

以下に、本願の開示する無線端末装置、無線通信システム及び無線端末装置制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する無線端末装置、無線通信システム及び無線端末装置制御方法が限定されるものではない。特に以下では、無線マルチホップネットワークの例としてセンサネットワークを例に説明するが、無線マルチホップネットワークを構築するシステムであれば他のシステムでもよい。

図１は、センサネットワークの構成図である。図１におけるセンサネットワークは、無線マルチホップネットワークを構築している。図１における一つ一つの丸がセンサ端末装置を表している。例えば、図１におけるセンサ端末装置１Ａ〜１Ｃなどである。以下では、センサ端末を特に区別しない場合、単に「センサ端末装置１」という。そして、各センサ端末装置１を結ぶ線が通信経路を表している。各センサ端末装置１は、互いに通信経路で結ばれたセンサ端末装置１と通信を行うことができ、その通信経路を用いてデータを送信する無線マルチホップネットワークを構築している。例えば、センサ端末装置１Ａは、センサ端末装置１Ｂにデータを中継させることで、センサ端末装置１Ｃへデータを送信する。各センサ端末装置１は、他のセンサ端末装置１と、ランダムアクセス通信方式による無線通信（以下では、「ランダムアクセス通信」という。）を行う。

図２は、実施例１に係る無線端末装置のブロック図である。本実施例に係るセンサ端末装置１は、センサ１０１、センサ情報記憶部１０２、データ処理部１０３、受信部１０４、送信部１０５、パケット生成部１０６及びパケット転送部１０７を有している。また、センサ端末装置１は、受信感度測定部１０８、受信感度報知部１０９、経過時間計測部１１０、受信感度読取部１１１、受信感度記憶部１１２、経路コスト計算部１１３、経路決定部１１４及び経路記憶部１１５を有している。

センサ１０１は、例えば、温度や湿度をセンシングする。ここで、本実施例では、一例として温度や湿度をセンシングしているが、センシングできる情報であればこれに限らない。例えば、生体情報やドアの開け閉めの情報などでもよい。そして、センサ１０１は、センシングによって得た情報をセンサ情報記憶部１０２に記憶させる。センサ情報記憶部１０２は、メモリなどの記憶装置である。

受信部１０４は、他のセンサ端末装置１が送出したパケットを受信する。ここで、受信部１０４が受信するパケットには、経路構築に用いられるＨｅｌｌｏパケットなども含まれる。Ｈｅｌｌｏパケットは、Ｈｅｌｌｏパケットを送出した装置の存在を報知し、通信の確立及び維持のために利用されるパケットである。また、受信部１０４は、定期的に他のセンサ端末装置１から送信される経路構築パケットを受信する。ここで、経路構築パケットとして、Ｈｅｌｌｏパケットを用いてもよい。

受信部１０４は、受信したパケットの宛先を確認する。この時、受信部１０４は、受信したパケットがＨｅｌｌｏパケットか否かの判定も行う。そして、受信部１０４は、受信したパケットを受信感度測定部１０８へ出力する。また、受信したパケットが自装置宛の信号の場合、受信部１０４は、受信した信号をデータ処理部１０３へ出力する。これに対し、受信したパケットの宛先が他のセンサ端末装置１の場合、受信部１０４は、受信したパケットをパケット転送部１０７へ出力する。また、受信したパケットがＨｅｌｌｏパケットの場合、受信部１０４は、Ｈｅｌｌｏパケットを受信感度読取部１１１へ出力する。また、経路構築パケットを受信した場合、受信部１０４は、経路構築パケットを経路コスト計算部１１３及び経路決定部１１４へ出力する。ここで、本実施例では、経路構築パケットを定期的に送信して経路を更新していく場合で説明したが、経路の更新は他の方法でもよい。例えば、データを含むデータパケットを送信する際に、その前に経路構築パケットをネットワーク上の他のセンサ端末装置１に送信して、データパケット送信のたびに経路を構築してもよい。

データ処理部１０３は、自装置宛のパケットを受信部１０４から受信する。そして、データ処理部１０３は、受信したパケットからデータを抽出して操作者に提供する。また、データ処理部１０３は、センサ情報記憶部１０２に記憶されているセンサ情報を取得する。そして、データ処理部１０３は、取得したセンサ情報をまとめるなど加工してパケット生成部１０６へ出力する。

パケット生成部１０６は、センサ情報を含むデータをデータ処理部１０３から受ける。そして、パケット生成部１０６は、センサ情報を含むパケットを生成する。また、パケット生成部１０６は、パケットの送信先のセンサ端末装置１の情報を後述する経路記憶部１１５から取得する。そして、パケット生成部１０６は、生成したパケットを送信部１０５へ出力するとともに、出力したパケットを経路記憶部１１５から取得したパケットの送信先のセンサ端末装置１へ送信する指示を送信部１０５に通知する。

また、パケット生成部１０６は、定期的にＨｅｌｌｏパケットを生成する。この時、受信感度の情報をＨｅｌｌｏパケットへ追加する指示を後述する受信感度報知部１０９から受けていれば、パケット生成部１０６は、受信感度報知部１０９から受信した受信感度の情報をＨｅｌｌｏパケットに追加してＨｅｌｌｏパケットを生成する。そして、パケット生成部１０６は、Ｈｅｌｌｏパケットを送信部１０５へ出力するとともに、Ｈｅｌｌｏパケットをブロードキャストで送信する指示を送信部１０５へ通知する。

パケット転送部１０７は、他のセンサ端末装置１へ宛てられたパケットの入力を受信部１０４から受ける。そして、パケット転送部１０７は、宛先のセンサ端末装置１へパケットを送信する場合の転送先のセンサ端末装置１の情報を経路記憶部１１５から取得する。そして、パケット転送部１０７は、受信したパケットを送信部１０５へ出力するとともに、出力したパケットを転送先のセンサ端末装置１へ送信する指示を送信部１０５に通知する。

送信部１０５は、パケット生成部１０６又はパケット転送部１０７からパケットの入力を受ける。また、送信部１０５は、パケットの送信先のセンサ端末装置１の情報の入力を、パケットの送信元であるパケット生成部１０６又はパケット転送部１０７から受ける。そして、送信部１０５は、受信したパケットを指定された送信先のセンサ端末装置１へ送信する。受信部１０４及び送信部１０５が、「通信部」の一例にあたる。

受信感度測定部１０８は、自装置に電源が投入されると、受信電力の測定を開始する。受信感度測定部１０８は、例えば、受信部１０４がパケットを受信した場合、パケットの入力を受信部１０４から受ける。そして、受信感度測定部１０８は、受信したパケットの受信電力の測定を行う。またパケットを受信していない場合には、受信感度測定部１０８は、パケットを受信していない状態の受信電力を測定する。また、受信感度測定部１０８は、電源投入による受信電力の測定の開始を経過時間計測部１１０へ通知する。その後、受信感度測定部１０８は、受信電力の測定開始からの経過時間が閾値を超えた旨の通知を経過時間計測部１１０から受ける。受信感度測定部１０８は、受信電力の測定開始からの経過時間が閾値を越えた旨の通知を経過時間計測部１１０から受けるまで、受信電力の測定を行う。

そして、受信感度測定部１０８は、自装置に電源が投入されてからの経過時間が閾値を越えるまでの間の最小の受信電力（以下では、「最小電力」という。）の値を取得する。そして、受信感度測定部１０８は、最小電力の値を受信感度点とする。図３は、受信感度点の決定方法を説明するための図である。図３は、縦軸が受信電力を表し、横軸が時間の経過を表している。受信感度測定部１０８は、受信電力の測定開始から閾値までの経過時間の間に、図３に示すような、受信電力の測定値を取得する。そして、受信感度測定部１０８は、図３に示す受信電力の測定結果を取得した場合、最小値２０で示される受信電力を受信感度点とする。ここで、受信感度測定部１０８が決定した受信感度点は、最小電力であり実際の受信感度点とは異なるが、受信電力が最小の場合には信号が加わらないノイズのみの受信電力と考えられるので、受信電力として考えることができる。この受信感度測定部１０８が決定した受信感度点が、「推定受信感度」の一例にあたる。そして、以下では、受信感度測定部１０８による受信電力の測定及び受信電力点の取得を「受信感度の測定」という場合がある。

そして、受信感度測定部１０８は、受信感度点すなわち最小電力の値を受信感度報知部１０９へ出力する。ここで、本実施例では、受信感度測定部１０８は、電源が投入されてから閾値を超えるまでの経過時間の間の最小電力を自装置の受信感度点として決定し、その後は受信感度点の更新を行わないが、これは他の方法でもよい。例えば、受信感度測定部１０８は、電源が投入されている間、常に受信電力を計測し、最小電力が更新される度に、更新された最小電力の値を受信感度報知部１０９に受信電力として報知する構成でもよい。

経過時間計測部１１０は、タイマを有している。また、経過時間計測部１１０は、受信電力の測定を行う時間の閾値を予め記憶している。経過時間計測部１１０は、受信電力測定の開始の通知を受信感度測定部１０８から受ける。そして、経過時間計測部１１０は、受信感度測定の開始からの経過時間を自己が有するタイマを用いて計測する。経過時間計測部１１０は、予め記憶している閾値を経過時間が超えると、経過時間が閾値を肥えた旨の通知を受信感度測定部１０８へ通知する。この受信感度測定部１０８が、「受信感度取得部」の一例にあたる。

受信感度報知部１０９は、受信感度点である最小電力の値の入力を受信感度測定部１０８から受ける。そして、受信感度報知部１０９は、受信感度点である最小電力の値をパケット生成部１０６へ出力する。さらに、受信感度報知部１０９は、受信感度点の値を含む受信感度の情報をＨｅｌｌｏパケットに追加して送信するようにパケット生成部１０６に指示する。

受信感度読取部１１１は、他のセンサ端末装置１から受信したＨｅｌｌｏパケットの入力を受信部１０４から受ける。そして、受信感度読取部１１１は、受信したＨｅｌｌｏパケットの送信元のセンサ端末装置１の識別情報を取得する。さらに、受信感度読取部１１１は、受信したＨｅｌｌｏパケットに含まれる受信感度の情報を取得する。そして、受信感度読取部１１１は、受信感度の情報及びその受信感度の情報を送信したセンサ端末装置１の識別情報を受信感度記憶部１１２へ出力する。

受信感度記憶部１１２は、受信した受信感度の情報及びその受信感度に対応するセンサ端末装置１の識別情報を受信感度読取部１１１から取得する。そして、受信感度記憶部１１２は、受信した受信感度の情報に含まれる受信感度点の値とセンサ端末装置１の識別情報とを対応付けて記憶する。言い換えれば、受信感度記憶部１１２は、受信した受信感度点の値を、受信した識別情報を有するセンサ端末装置１の受信感度点として記憶する。Ｈｅｌｌｏパケットは周囲の各センサ端末装置１から送信されるので、受信感度記憶部１１２は、周囲の各センサ端末装置１それぞれの受信感度点を記憶する。

経路コスト計算部１１３は、使用する無線通信方式において望まれる受信品質を表す所要ＳＮＲを予め記憶している。所要ＳＮＲは、無線通信方式に応じて所定の値が割り当てられる。

経路コスト計算部１１３は、経路構築パケットの入力を受信部１０４から受ける。そｈして、経路構築パケットを受信すると、経路コスト計算部１１３は、受信したＨｅｌｌｏパケットの送信元のセンサ端末装置１の識別情報を受信感度読取部１１１から取得する。そして、経路コスト計算部１１３は、Ｈｅｌｌｏパケットの送信元のセンサ端末装置１を通信が可能なセンサ端末装置１と判定する。

経路コスト計算部１１３は、例えば、パケットをあるセンサ端末装置１へ送信するための経路を求める場合、そのセンサ端末装置１までの各経路のホップ数を計算する。経路コスト計算部１１３は、各センサ端末装置１への各経路のホップ数を計算する。ここで、経路の情報とは、該当するセンサ端末装置１までに経由する全てのセンサ端末装置１の情報を含む。

そして、経路コスト計算部１１３は、各センサ端末装置１への各経路の情報及びその経路のホップ数の情報を経路決定部１１４へ通知する。

経路決定部１１４は、経路構築パケットの入力を受信部１０４から受ける。そして、経路構築パケットを受信すると、経路決定部１１４は、Ｈｅｌｌｏパケットの送信元のセンサ端末装置１の識別情報及び各センサ端末装置１の受信感度点の値を受信感度記憶部１１２から取得する。そして、経路決定部１１４は、通信可能なセンサ端末装置１の受信感度点の値と所要ＳＮＲとを加算して所要受信電力を算出する。この所要受信電力は、該当するセンサ端末装置１と通信をする際に必要となる受信電力を表しており、該当するセンサ端末装置１との間のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）である。そして、経路決定部１１４は、通信が可能な各センサ端末装置１の所要受信電力を記憶する。

次に、経路決定部１１４による、あるセンサ端末装置１へのパケットを例に、パケットの送信経路の決定方法を説明する。ここでは、パケットの宛先となっているあるセンサ端末装置１を「宛先のセンサ端末装置１」という。経路決定部１１４は、宛先のセンサ端末装置１への各経路の情報及びその経路のホップ数の情報の入力を経路コスト計算部１１３から受ける。そして、経路決定部１１４は、受信した各経路における自装置の次のセンサ端末装置１のうち、受信電力が所要受信電力を超えているセンサ端末装置１を抽出する。

ここで、図４及び図５を参照して、所要受信電力を超えるセンサ端末装置との通信について説明する。図４は、受信感度が異なるセンサ端末装置間で同一受信電力を用いて双方向の通信を行った場合を説明するための図である。図５は、所要受信電力を用いて双方向の通信を行った場合を説明するための図である。図４及び図５は、縦軸はＲＳＳＩを表している。横軸は、双方向の通信を行うセンサ端末装置１を表している。ここでは、センサ端末装置Ａとセンサ端末装置Ｂとが通信を行う場合で説明する。

図４の斜線で表される領域の受信感度３１がセンサ端末装置Ａの受信感度を表している。受信感度３１のＲＳＳＩが、センサ端末装置Ａの受信感度点の値である。そして、受信感度３２がセンサ端末装置Ｂの受信感度を表している。受信感度３２のＲＳＳＩが、センサ端末装置Ｂの受信感度点の値である。この場合、センサ端末装置Ａの方がセンサ端末装置Ｂに比べて受信感度点の値が小さい。受信感度点の値が小さいとは、受信感度つまり信号を識別する能力が高いことを意味する。そして、値３３で表されるＲＳＳＩで双方向の通信を行った場合、センサ端末装置Ａでは、受信感度３１に所要ＳＮＲ３４を加算した値よりも値３３の方が大きいため、センサ端末装置Ｂからセンサ端末装置Ａへの通信が可能である。ここで、受信感度を所要ＳＮＲに加算するとは、当該受信感度にける受信感度点の値に所要ＳＮＲの値を加算することである。これに対して、センサ端末装置Ｂでは、受信感度３２に所要ＳＮＲ３５を加算した値よりも値３３の方が小さい。この場合、センサ端末装置Ｂにおいて所要ＳＮＲ３５を得るには、矢印３６で表される分だけＲＳＳＩが足りない。そのため、センサ端末装置Ａからセンサ端末装置Ｂへの通信が困難となる。

これに対して、図５では、センサ端末装置Ａ及びＢの受信感度点の値に所要ＳＮＲを加えた所要受信電力を用いて通信を行っている。この場合、センサ端末装置Ａにおいて受信感度４１に所要ＳＮＲ４３を加えたＲＳＳＩ４４となるように通信が行われる。このため、センサ端末装置Ｂからセンサ端末装置Ａへの通信が可能となる。また、センサ端末装置Ｂにおいて受信感度４２に所要ＳＮＲ４５を加えたＲＳＳＩ４６となるように通信が行われる。このため、センサ端末装置Ａからセンサ端末装置Ｂへの通信が可能となる。すなわち、経路決定部１１４が抽出した、受信電力が所要受信電力を超えるセンサ端末装置であれば、自装置からそのセンサ端末装置へパケットを送信することが可能である。

そして、経路決定部１１４は、抽出したセンサ端末装置１の中から、最もホップ数が少ない経路上の自装置からの送信先のセンサ端末装置１を、宛先のセンサ端末装置１への経路上の自装置の次のセンサ端末装置１として決定する。ここで、ホップ数が最も少ない経路が複数ある場合、経路決定部１１４は、自装置の次のセンサ端末装置１の候補のセンサ端末装置１のうち最も受信電力が高いセンサ端末装置１を自装置の次のセンサ端末装置１として決定する。そして、経路決定部１１４は、自装置の次のセンサ端末装置１の情報を経路記憶部１１５へ送信する。この経路コスト計算部１１３及び経路決定部１１４が、「経路選択部」の一例にあたる。

経路記憶部１１５は、各センサ端末装置１への通信経路の情報、すなわち、各センサ端末装置１へパケットを送る場合の経路上の自装置の次のセンサ端末装置１の情報を経路決定部１１４から取得する。そして、経路記憶部１１５は、各センサ端末装置１への通信経路の情報を記憶する。

次に、図６を参照して、本実施例に係るセンサ端末装置における受信電力決定の処理の流れについて説明する。図６は、実施例１に係るセンサ端末装置における受信電力決定の処理のフローチャートである。

センサ端末装置１は、電源の投入を受ける（ステップＳ１０１）。

受信感度測定部１０８は、自装置の最小電力をリセットする（ステップＳ１０２）。ここで、最小電力のリセットとは、予め決められたある程度高い値を最小電力として設定するなどである。

受信感度測定部１０８は、他のセンサ端末装置１から送信されたパケットを受信し、受信電力の測定を行い、受信感度点の値を測定値として取得する（ステップＳ１０３）。

受信感度測定部１０８は、測定値が最小電力より低いか否かを判定する（ステップＳ１０４）。測定値が最小電力より低い場合（ステップＳ１０４：肯定）、受信感度測定部１０８は、測定した最小電力を最小電力として記憶し、記憶している最小電力を更新する（ステップＳ１０５）。これに対して、測定値が最小電力より高い場合（ステップＳ１０４：否定）、受信感度測定部１０８は、ステップＳ１０６へ進む。

受信感度測定部１０８は、経過時間計測部１１０からの通知により、経過時間が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。経過時間が閾値を超えていない場合（ステップＳ１０６：否定）、受信感度測定部１０８は、ステップＳ１０３へ戻る。

これに対して、経過時間が閾値を超えた場合（ステップＳ１０６：肯定）、受信感度測定部１０８は、記憶している最小電力を受信感度点として決定する（ステップＳ１０７）。

以上に説明したように、本実施例に係るセンサ端末装置は、あるセンサ端末装置から受信したパケットの所定の時間のうちの最小電力を、当該センサ端末装置の受信感度点とする。そして、本実施例に係るセンサ端末装置は、受信電力が受信感度点の値と所要ＳＮＲを加えた所要受信電力を超えるセンサ端末装置の中から次にパケットを送信する送信先のセンサ端末装置をえらび、経路を選択する。これにより、選択した経路において、センサ端末装置間の双方向の通信を確実に確立でき、ネットワーク構築率の向上に寄与することができる。

次に、実施例２について説明する。本実施例に係るセンサ端末装置は、定期的に受信感度を測定することが実施例１と異なる。本実施例に係るセンサ端末装置のブロック図も図２のブロック図で表される。そこで、以下では、定期的な受信感度の測定の機能を主に説明する。以下の説明では、実施例１と同じ符号を有する各部は特に説明の無い限り同じ機能を有するものとする。

受信感度測定部１０８は、実施例１と同様に、電源が投入されると受信電力の測定を開始し、受信電力の測定を開始してからの経過時間が閾値を超えるまで受信電力の測定を行う。そして、受信電力の測定を開始してからの経過時間が閾値を超えるまでの間の最小電力を受信感度点として求め、受信感度報知部１０９に受信感度点の値を通知する。

その後、本実施例では、受信感度測定部１０８は、定期的に経過時間計測部１１０から受信電力の測定タイミング到来の通知を受ける。そして、測定タイミング到来の通知を受けると、受信感度測定部１０８は、受信電力の測定を開始し、その後、測定タイミングが到来してからの経過時間が閾値を超えた旨の通知を経過時間計測部１１０から受けるまで、受信電力の測定を行う。そして、受信感度測定部１０８は、測定タイミングが到来してからの経過時間が閾値を超えるまでの間の最小電力を、自装置の受信感度点として新たに記憶し更新する。そして、受信感度測定部１０８は、新たに求めた受信感度点の値を受信感度報知部１０９に通知する。

経過時間計測部１１０は、前回の受信電力の測定が終了してからの経過時間の測定タイミング計測閾値を予め記憶している。そして、経過時間計測部１１０は、経過時間が閾値を超えた旨の通知を受信感度測定部１０８へ通知してからの経過時間を計測する。経過時間計測部１１０は、経過時間が測定タイミング計測閾値を超えると、測定タイミング到来を受信感度測定部１０８に通知する。さらに、経過時間計測部１１０は、測定タイミング到来からの経過時間を計測する。そして、経過時間計測部１１０は、測定タイミング到来からの経過時間が記憶している閾値を超えるとその旨を受信感度測定部１０８に通知する。ここで、本実施例では、電源が投入され受信電力の計測を開始してからの経過時間の閾値と、測定タイミング到来からの経過時間の閾値とを同じ値としているが、それぞれ異なる値を用いることもできる。

受信感度報知部１０９は、受信感度点である最小電力の値の入力を受信感度測定部１０８から定期的に受ける。そして、受信感度報知部１０９は、受信感度点である最小電力の値を定期的にパケット生成部１０６へ出力する。さらに、受信感度報知部１０９は、受信感度の情報をＨｅｌｌｏパケットに追加して送信するようにパケット生成部１０６に指示する。

パケット生成部１０６は、受信感度点の値の入力を受信感度報知部１０９から定期的に受けて、受信感度点の値を含む受信感度の情報を追加したＨｅｌｌｏパケットをブロードキャストで定期的に送信する。

受信感度記憶部１１２が記憶する他の各センサ端末装置１の受信感度点は、他の各センサ端末装置１から定期的に送られてくる受信感度が付加されたＨｅｌｌｏパケットにより逐次更新されていく。

経路決定部１１４は、更新された受信感度点を用いて経路の決定を行う。

次に、図７を参照して、本実施例に係るセンサ端末装置の定期的な受信感度の決定の処理について説明する。図７は、実施例２に係るセンサ端末装置の定期的な受信感度の決定の処理のフローチャートである。

センサ端末装置１は、電源の投入を受ける（ステップＳ２０１）。

受信感度測定部１０８は、自装置の最小電力をリセットする（ステップＳ２０２）。

受信感度測定部１０８は、他のセンサ端末装置１から送信されたパケットを受信し、受信電力の測定を行い、受信感度点の値を測定値として取得する（ステップＳ２０３）。

受信感度測定部１０８は、測定値が最小電力より低いか否かを判定する（ステップＳ２０４）。測定値が最小電力より低い場合（ステップＳ２０４：肯定）、受信感度測定部１０８は、測定した最小電力を最小電力として記憶し、記憶している最小電力を更新する（ステップＳ２０５）。これに対して、測定値が最小電力より高い場合（ステップＳ２０４：否定）、受信感度測定部１０８は、ステップＳ２０６へ進む。

受信感度測定部１０８は、経過時間計測部１１０からの通知により、経過時間が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０６）。経過時間が閾値を超えていない場合（ステップＳ２０６：否定）、受信感度測定部１０８は、ステップＳ２０３へ戻る。

これに対して、経過時間が閾値を超えた場合（ステップＳ２０６：肯定）、受信感度測定部１０８は、記憶している最小電力を受信感度点として決定する（ステップＳ２０７）。

さらに、自装置の動作が終了するか否かを判定する（ステップＳ２０８）。例えば、受信感度測定部１０８は、電源がオフされた場合に動作終了と判定する。動作終了しない場合（ステップＳ２０８：否定）、受信感度測定部１０８は、経過時間計測部１１０からの通知により、測定タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ２０９）。測定タイミングが到来していない場合（ステップＳ２０９：否定）、受信感度測定部１０８は、ステップＳ２０８に戻る。これに対して、測定タイミングが到来している場合（ステップＳ２０９：肯定）、受信感度測定部１０８は、ステップＳ２０２に戻り、再度受信電力の測定を開始する。

一方、動作終了した場合（ステップＳ２０８：肯定）、受信感度測定部１０８は受信感度の決定の処理を終了する。

以上に説明したように、本実施例に係るセンサ端末装置は、定期的に自装置の受信感度を測定し、他のセンサ端末装置に自装置の受信感度の情報を再通知する。これにより、受信感度の情報が通知された側のセンサ端末装置が記憶している受信感度点の値が定期的に更新されるので、経路選択時におけるより正確な受信感度点を用いて経路選択を行うことができる。そのため、より確実にセンサ端末装置間の双方向の通信を確立でき、ネットワーク構築率のさらなる向上に寄与することができる。

次に、実施例３に係るセンサ端末装置について説明する。本実施例に係るセンサ端末装置は、温度変化が発生したときに、受信感度を再度測定することが実施例１及び実施例２と異なるものである。図８は、実施例３に係るセンサ端末装置のブロック図である。本実施例３は、実施例１の各部にさらに温度変化検知部１１６が追加されている。以下では、温度変化に基づく受信感度の測定の機能を主に説明する。以下の説明では、実施例１と同じ符号を有する各部は特に説明の無い限り同じ機能を有するものとする。

受信感度測定部１０８は、実施例１と同様に、電源が投入されると受信電力の測定を開始し、受信電力の測定を開始してからの経過時間が閾値を超えるまで受信電力の測定を行う。そして、受信電力の測定を開始してからの経過時間が閾値を超えるまでの間の最小電力を受信感度点として求め、受信感度報知部１０９に受信感度点を通知する。

その後、予め決められた温度閾値以上の温度変化が発生すると、受信感度測定部１０８は、温度変化発生の通知を温度変化検知部１１６から受ける。そして、温度変化発生の通知を受けると、受信感度測定部１０８は、受信電力の測定を開始する。さらに、受信感度測定部１０８は、受信電力測定開始を経過時間計測部１１０に通知する。その後、受信感度測定部１０８は、受信電力測定開始からの経過時間が閾値を超えた旨の通知を経過時間計測部１１０から受けるまで、受信電力の測定を行う。そして、受信感度測定部１０８は、受信電力測定開始からの経過時間、すなわち温度変化が発生してからの経過時間が閾値を超えるまでの間の最小電力を、自装置の受信感度点として新たに記憶し更新する。そして、受信感度測定部１０８は、新たに求めた受信感度点を受信感度報知部１０９に通知する。

経過時間計測部１１０は、電源投入時及び温度変化発生時に、受信電力測定開始の通知を受信感度測定部１０８から受ける。そして、経過時間計測部１１０は、受信電力測定開始からの経過時間を計測する。そして、経過時間計測部１１０は、受信電力測定開始からの経過時間が記憶している閾値を超えると、その旨を受信感度測定部１０８に通知する。

温度変化検知部１１６は、温度センサを有している。また、温度変化検知部１１６は、温度変化閾値を記憶している。そして、温度変化検知部１１６は、温度センサを用いて温度の変化を計測する。温度変化検知部１１６は、温度変化閾値を超える温度の変化が発生した場合、温度変化の発生を受信感度測定部１０８に通知する。以下では、温度変化閾値を超える温度の変化の発生を、単に「温度変化の発生」という。

受信感度報知部１０９は、温度変化が発生した場合、受信感度点である最小電力の値の入力を受信感度測定部１０８から受ける。そして、受信感度報知部１０９は、受信感度である最小電力点の値をパケット生成部１０６へ出力する。さらに、受信感度報知部１０９は、受信感度点の値を含む受信感度の情報をＨｅｌｌｏパケットに追加して送信するようにパケット生成部１０６に指示する。

パケット生成部１０６は、温度変化が発生した場合、受信感度点の入力を受信感度報知部１０９から受けて、受信感度点の値を含む受信感度の情報を追加したＨｅｌｌｏパケットをブロードキャストで定期的に送信する。

受信感度記憶部１１２が記憶する他の各センサ端末装置１の受信感度点は、他の各センサ端末装置１において温度変化が発生した場合に送られてくる受信感度の情報が付加されたＨｅｌｌｏパケットにより逐次更新されていく。

経路決定部１１４は、更新された受信感度点を用いて経路の決定を行う。

次に、図９を参照して、本実施例に係るセンサ端末装置の定期的な受信感度の決定の処理について説明する。図９は、実施例３に係るセンサ端末装置の定期的な受信感度の決定の処理のフローチャートである。

センサ端末装置１は、電源の投入を受ける（ステップＳ３０１）。

受信感度測定部１０８は、自装置の最小電力をリセットする（ステップＳ３０２）。

受信感度測定部１０８は、他のセンサ端末装置１から送信されたパケットを受信し、受信電力の測定を行い、受信感度点の値を測定値として取得する（ステップＳ３０３）。

受信感度測定部１０８は、測定値が最小電力より低いか否かを判定する（ステップＳ３０４）。測定値が最小電力より低い場合（ステップＳ３０４：肯定）、受信感度測定部１０８は、測定した最小電力を最小電力として記憶し、記憶している最小電力を更新する（ステップＳ３０５）。これに対して、測定値が最小電力より高い場合（ステップＳ３０４：否定）、受信感度測定部１０８は、ステップＳ３０６へ進む。

受信感度測定部１０８は、経過時間計測部１１０からの通知により、経過時間が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ３０６）。経過時間が閾値を超えていない場合（ステップＳ３０６：否定）、受信感度測定部１０８は、ステップＳ３０３へ戻る。

これに対して、経過時間が閾値を超えた場合（ステップＳ３０６：肯定）、受信感度測定部１０８は、記憶している最小電力を受信感度点として決定する（ステップＳ３０７）。

さらに、自装置の動作が終了するか否かを判定する（ステップＳ３０８）。例えば、受信感度測定部１０８は、電源がオフされた場合に動作終了と判定する。動作終了しない場合（ステップＳ３０８：否定）、受信感度測定部１０８は、温度変化検知部１１６からの通知により、温度変化が発生したか否かを判定する（ステップＳ３０９）。温度変化が発生していない場合（ステップＳ３０９：否定）、受信感度測定部１０８は、ステップＳ３０８に戻る。これに対して、温度変化が発生している場合（ステップＳ３０９：肯定）、受信感度測定部１０８は、ステップＳ３０２に戻り、再度受信電力の測定を開始する。

一方、動作終了した場合（ステップＳ３０８：肯定）、受信感度測定部１０８は受信感度の決定の処理を終了する。

以上に説明したように、本実施例に係るセンサ端末装置は、温度変化が発生した場合に自装置の受信感度を測定し、他のセンサ端末装置に自装置の受信感度点を再通知する。これにより、あるセンサ端末装置で温度変化が発生した場合に、他のセンサ端末装置が記憶している当該あるセンサ端末装置の受信感度点が更新される。大きな温度変化が発生すると受信感度に影響がでることが考えられる。そのため、経路選択時におけるより正確な受信感度を用いて経路選択を行うことができる。すなわち、より確実にセンサ端末装置間の双方向の通信を確立でき、ネットワーク構築率のさらなる向上に寄与することができる。

また、本実施例では、温度変化が発生した場合の受信感度の再測定を実施例１の構成に付加する場合で説明したが、これは実施例２の構成に付加することも可能である。これにより、より正確な受信感度を用いた経路選択が可能となり、よりネットワーク構築率の向上に寄与することができる。

（ハードウェア構成）
図１０は、センサ端末装置のハードウェア構成図である。図１０に示すように、各実施例に係るセンサ端末装置１は、センサ２０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０２、送受信部２０３、タイマ２０４及びメモリ２０５を有している。

センサ２０１、送受信部２０３、タイマ２０４及びメモリ２０５は、ＣＰＵ２０２とバスで接続されている。

センサ２０１は、例えば、温度センサや湿度センサなどのセンサネットワークにおいて情報収集の目的とするセンサである。また、センサ２０１は、自装置の温度変化を検出する温度センサも有している。図２に示したセンサ１０１などの機能を実現する。また、ＣＰＵ２０２及びセンサ２０１は、図８に示した温度変化検知部１１６の機能を実現する。

送受信部２０３は、例えば、アンプやＤ／Ａコンバータなどを有している。送受信部２０３は、例えば、図２に示した受信部１０４及び送信部１０５の機能を実現する。

ＣＰＵ２０２及びタイマ２０４は、例えば、図２に示した経過時間計測部１１０の機能を実現する。

ＣＰＵ２０２及びメモリ２０５は、図２に示した、データ処理部１０３、パケット生成部１０６、パケット転送部１０７、受信感度測定部１０８、受信感度報知部１０９、受信感度読取部１１１、経路コスト計算部１１３、経路決定部１１４及び経路記憶部１１５の機能を実現する。具体的には、メモリ２０５は、上述した各部による処理を実現するプログラム等の各種プログラムを記憶している。そして、ＣＰＵ２０２が、メモリ２０５に記憶されているプログラムを読出し、実行することで、上述した各部の機能を実現する。

１ センサ端末装置
１０１ センサ
１０２ センサ情報記憶部
１０３ データ処理部
１０４ 受信部
１０５ 送信部
１０６ パケット生成部
１０７ パケット転送部
１０８ 受信感度測定部
１０９ 受信感度報知部
１１０ 経過時間計測部
１１１ 受信感度読取部
１１２ 受信感度記憶部
１１３ 経路コスト計算部
１１４ 経路決定部
１１５ 経路記憶部
１１６ 温度変化検知部

Claims (10)

1. 複数の他の無線端末装置とランダムアクセス通信を行う通信部と、
   前記他の無線端末装置からの受信電力を測定し、測定した受信電力を基に自装置の推定受信感度を取得する受信感度取得部と、
   前記受信感度取得部により取得された前記自装置の推定受信感度を前記他の無線端末装置に報知する受信感度報知部と、
   各前記他の無線端末装置から報知された前記他の無線端末装置の推定受信感度を基に各前記他の無線端末装置の所要受電力を算出し、算出した前記所要受信電力を基に前記他の無線端末装置の中から送信先を選択する経路選択部と
   を備えたことを特徴とする無線端末装置。
2. 前記受信感度取得部は、測定した受信電力のうち最小受信電力を推定受信感度とすることを特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
3. 前記経路選択部は、使用する通信方式に応じて予め決められた所望の受信品質である所要ＳＮ比を各前記他の無線端末装置の推定受信感度に加算して、各前記他の無線端末装置の所要受信電力を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線端末装置。
4. 前記経路選択部は、受信電力が所要受信電力を超えている前記他の無線端末装置を抽出し、抽出した無線端末装置の中から送信先を選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の無線端末装置。
5. 温度センサをさらに備え、
   前記受信感度取得部は、温度センサにより所定の温度変化が計測された場合、前記受信電力の測定を所定時間行い、前記所定時間の中の最小受信電力を推定受信感度とする
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の無線端末装置。
6. 前記受信感度取得部は、周期的に受信電力の測定を所定時間行い、前記所定時間の中の最小受信電力を前記推定受信感度とする
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の無線端末装置。
7. ランダムアクセス通信を行う第１無線端末装置と第２無線端末装置とを備える無線通信システムであって、
   前記第１無線端末装置は、
   前記他の無線端末装置からの受信電力を測定し、測定した受信電力を基に前記第１無線端末装置の推定受信感度を取得する受信感度取得部と、
   前記受信感度取得部により取得された前記第１無線端末装置の推定受信感度を前記第２無線端末装置に報知する受信感度報知部とを備え、
   前記第２無線端末装置は、
   前記第１無線端末装置から報知された前記第１無線端末装置の推定受信感度を基に前記第１無線端末装置の所要受信信号強度を算出し、算出した前記所要受信信号強度を基に前記第１無線端末装置の中から送信先を選択する経路選択部と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
8. 複数の他の無線端末装置とのランダムアクセス通信による受信電力を測定し、
   測定した受信電力を基に自装置の推定受信感度を取得し、
   取得した前記自装置の推定受信感度を前記他の無線端末装置に報知し、
   各前記他の無線端末装置から報知された前記他の無線端末装置の推定受信感度を基に各前記他の無線端末装置の所要受信電力を算出し、
   前記所要受信電力を基に前記他の無線端末装置の中から送信先を選択する
   ことを特徴とする無線端末装置制御方法。
9. 複数の他の無線端末装置とランダムアクセス通信を行う通信部と、
   前記他の無線端末装置からの受信電力を測定し、測定した受信電力を基に前記第１無線端末装置の推定受信感度を取得する受信感度取得部と、
   前記受信感度取得部により取得された前記第１無線端末装置の推定受信感度を前記第２無線端末装置に報知する受信感度報知部と
   を備えたことを特徴とする無線端末装置。
10. 複数の他の無線端末装置とランダムアクセス通信を行う通信部と、
    前記他の無線端末装置から報知された前記他の無線端末装置の推定受信感度を基に前記他の無線端末装置の所要受信信号強度を算出し、算出した前記所要受信信号強度を基に前記他の無線端末装置の中から送信先を選択する経路選択部と
    を備えたことを特徴とする無線端末装置。

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