JP6322037B2 - 通信端末および無線センサネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、通信端末および無線センサネットワークシステムに関し、特に省電力通信可能な通信端末およびこの通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムに関する。

複数のセンサノードにおいてさまざまなエネルギー源から電力を取得（エネルギーハーべスティング、電池など）し、かつスイッチ情報や温度、圧力などのセンサ情報をホストに対して片方向若しくは双方向に無線データ通信する無線センサネットワークシステムが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

橋梁、道路、鉄道、建造物などの社会インフラシステムの老朽化は社会問題となっている。また、その老朽化対策には莫大な費用がかかるため、これらの社会インフラシステムの寿命を延ばすための対策も求められる。

特表２００５−５０５８７２号公報

従来の無線センサネットワークシステムにおいては、複数のセンサノードは、無線送信データを送信終了後も常時ホストからの信号を受信できる状態を維持するために、複数のセンサノード内の受信器を常時オンさせておく必要がある。

また、従来の無線センサネットワークシステムにおいては、センサノードが、送信だけでなく受信機能も持とうとすると、自センサノードが送信していないときは、常に受信回路をオンにして受信待ち受け状態にしておかないといけなかった。このため消費電力が相対的に大きい。

本発明の目的は、省電力通信可能な通信端末およびこの通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムを提供することにある。

本発明の一態様によれば、設置された場所のセンサ情報を自立したタイミングで収集可能なセンサと、前記センサに接続され、前記センサが収集した前記センサ情報を演算処理可能な制御部と、前記制御部に接続されたメモリと、前記制御部に接続された無線送受信部と、前記無線送受信部に接続され、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナと、前記制御部に接続された電源部と、前記制御部に接続されたタイマとを備えるセンサノード通信端末であって、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を含む第１無線送信データを前記アンテナから前記第１無線送信データを収集するホストに向けて自立したタイミングで送信終了した後の所定の期間内にのみ、前記ホスト側からの第２無線送信データを前記アンテナにより受信可能とするように構成されたセンサノード通信端末が提供される。

本発明の他の態様によれば、制御部と、前記制御部に接続されたメモリと、前記制御部に接続された無線送受信部と、前記無線送受信部に接続されたアンテナとを備えるホスト通信端末であって、前記無線送受信部は、受信した電波の受信電界強度を測定するＲＳＳＩ部を備え、前記制御部は、前記ＲＳＳＩ部において測定した受信電界強度に応じて、複数のセンサノード側への通信速度の変更を指示するマスタ・レート部を備え、前記ホスト通信端末は、複数のセンサノードから第１無線送信データを無線通信を介して受信し、受信した前記第１無線送信データに含まれるセンシングデータを収集すると共に、受信した電波の受信電界強度に応じて、複数のセンサノードに対して通信速度の変更指示を含む第２無線送信データを送信するホスト通信端末が提供される。

本発明の他の態様によれば、複数のセンサノードと、前記複数のセンサノードからの第１無線送信データを常時もしくは定期的に受信可能なホストとを備え、前記センサノードは、設置された場所のセンサ情報を自立したタイミングで収集可能なセンサと、前記センサに接続され、前記センサが収集した前記センサ情報を演算処理可能な制御部と、
前記制御部に接続されたメモリと、前記制御部に接続された無線送受信部と、前記無線送受信部に接続され、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナと、前記制御部に接続された電源部と、前記制御部に接続されたタイマとを備え、前記センサノードは、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を含む第１無線送信データを前記アンテナから前記第１無線送信データを収集するホストに向けて自立したタイミングで送信終了した後の所定の期間内にのみ、前記ホスト側からの第２無線送信データを前記アンテナにより受信可能とするように構成されたことを特徴とする無線センサネットワークシステムが提供される。

本発明の他の態様によれば、設置された場所のセンサ情報を自立したタイミングで収集可能なセンサと、前記センサに接続され、前記センサが収集した前記センサ情報を演算処理可能な制御部と、前記制御部に接続されたメモリと、前記制御部に接続された無線送信部と、前記無線送信部に接続され、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナと、前記制御部に接続された電源部と、前記制御部に接続されたタイマとを備える複数のセンサノードであって、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を含む第１無線送信データを前記アンテナから前記第１無線送信データを収集するホストに向けて自立したタイミングで送信終了した後の所定の期間内にのみ、前記ホスト側からの第２無線送信データを前記アンテナにより受信可能とするように構成された複数のセンサノードと、前記複数のセンサノードからの無線送信データを常時もしくは定期的に受信可能なホストとを備え、前記複数のセンサノードにおいて実質的に同じ時刻に収集された各種センサ情報を無線通信により前記ホストに送信する際、前記複数のセンサノードにおいて、各種センサ情報の収集から無線通信による前記ホストへの送信までのタイミングを前記複数のセンサノードで変化させて、無線信号データの衝突を回避した無線センサネットワークシステムが提供される。

本発明によれば、省電力通信可能な通信端末およびこの通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムを提供することができる。

第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムの模式的構成図。 第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムとして、橋梁用無線センサネットワークシステムの模式的鳥瞰構成図。 第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムとして、農場用無線センサネットワークシステムの模式的構成図。 （ａ）第１の実施の形態に係るセンサノード通信端末と無線通信可能なホストの模式的ブロック構成図、（ｂ）第１の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノードの模式的ブロック構成図。 第１の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノードにおいて、送信データ間のスリープ時間Ｔｓを説明する模式的タイミングチャート図。 第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、（ａ）センサノードＰｉにおけるデータ信号の模式的タイミングチャート図、（ｂ）図６（ａ）に対応したホストＨにおけるデータ信号の模式的タイミングチャート図。 第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、（ａ）センサノードＰｉにおけるデータ信号の詳細なタイミングチャート図、（ｂ）図７（ａ）に対応したホストＨにおけるデータ信号の詳細なタイミングチャート図。 第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、センサノードＰｉとホストＨ間の無線通信の動作フローチャート図（フラグＦＬＧの存在がなく、センサノード側からホストへの送信の後に必ず受信窓時間が設けられるタイプ）。 第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、センサノードＰｉとホストＨ間の無線通信の動作フローチャート図（フラグＦＬＧが定義されセンサノード側からホストへの送信の後に引き続いて受信窓時間を設けるか否かを、その送信の中に含まれるフラグＦＬＧの示す値により予告されるタイプ）。 第２の実施の形態に係るセンサノード通信端末であって、光発電装置を備えるセンサノードの模式的ブロック構成図。 第２の実施の形態に係るセンサノード通信端末に適用可能な光センサを利用したタイマ時計の模式的鳥瞰構成図。 （ａ）第２の実施の形態に係るセンサノード通信端末に適用可能な振動センサにおいて、トラヒック量ＴＲと時間ｔ（ｈ）との関係を表す模式図、（ｂ）第２の実施の形態に係るセンサノード通信端末に適用可能な光センサにおいて、光強度Ｐと時間ｔ（ｄａｙ）との関係を表す模式図。 第２の実施の形態に係るセンサノード通信端末において、光発電装置の発電量Ｐ_Oと時間ｔ（ｄａｙ）との関係を表す模式図。 比較例に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、（ａ）センサノードＰ１におけるデータ信号の模式的タイミングチャート図、（ｂ）センサノードＰ２におけるデータ信号の模式的タイミングチャート図、（ｃ）センサノードＰｎにおけるデータ信号の模式的タイミングチャート図。 第３の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、（ａ）データ衝突の無い場合のホストＨにおける受信データの模式的タイミングチャート図、（ｂ）比較例として、データ衝突がある場合におけるホストＨにおける受信データの模式的タイミングチャート図。 第３の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、（ａ）センサノードＰ１におけるデータ信号の模式的タイミングチャート図、（ｂ）センサノードＰ２におけるデータ信号の模式的タイミングチャート図、（ｃ）センサノードＰｎにおけるデータ信号の模式的タイミングチャート図。 第３の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムとして、橋梁用無線センサネットワークシステムの模式的鳥瞰構成図。 第４の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムの模式的構成図。 第４の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、（ａ）ホストＨにおけるデータ信号の模式的タイミングチャート図、（ｂ）図１９（ａ）に対応したセンサノードＰｉにおけるデータ信号の模式的タイミングチャート図。 第４の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、（ａ）ホストＨとセンサノードＰｉ間における伝送距離Ｌ（ｍ）と受信感度Ｓ（ｄＢｍ）との関係を示す模式図、（ｂ）ホストＨとセンサノードＰｉ間における通信速度Ｄ（ｋｂｐｓ）と受信感度Ｓ（ｄＢｍ）との関係を示す模式図。 （ａ）第４の実施の形態に係る通信端末と無線通信可能なホストの模式的ブロック構成図、（ｂ）第４の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノードの模式的ブロック構成図。 第４の実施の形態の変形例に係る通信端末であって、光発電装置を備えるセンサノードの模式的ブロック構成図。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

[第１の実施の形態]
（無線センサネットワークシステム）
第１の実施の形態に係る通信端末（センサノード）２０を適用可能な無線センサネットワークシステム１００の模式的構成は、図１に示すように表される。

第１の実施の形態に係る通信端末（センサノード）２０を適用可能な無線センサネットワークシステム１００は、図１に示すように、複数のセンサノード２０(Ｐ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_n)と、複数のセンサノード２０からの第１無線送信データを常時もしくは定期的に受信可能なホスト１０とを備える。ここで、定期的に受信する場合、ホスト１０における受信頻度は、センサノード２０の送信頻度よりも頻繁である。

ホスト１０は、基地局であり、例えば、所定の高さを有する支柱１５上に配置されていても良い。

複数のセンサノード２０は、図６の説明において後述するように、第１無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０側からの第２無線送信データを受信可能である。ここで、第１無線送信データは、複数のセンサノード２０(Ｐ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_n)から、所定のタイミングで、ホスト１０に対して送信される。

また、第２無線送信データは、第１無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０側から複数のセンサノード２０(Ｐ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_n)に対して送信される。

第１の実施の形態に係る通信端末２０を適用可能な無線センサネットワークシステム１００は、複数のセンサノード２０(Ｐ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_n)において、無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０側からの送信データを受信できる状態としたことによって、低消費電力化されている。すなわち、複数のセンサノード２０(Ｐ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_n)において、無線送信データを送信終了後も常時受信できる状態とする場合に比べて、複数のセンサノード２０(Ｐ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_n)内の受信器を常時オンさせておく必要が無いため、低消費電力化されている。

ホスト１０において収集された情報はインターネット回線などを利用してクラウドコンピューティングシステムに供給されて、統合管理可能である。

複数のセンサノード２０(Ｐ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_n)は、図４（ｂ）の説明において後述するように、自立したタイミングでセンサ情報を設置された場所で収集可能なセンサ２１と、センサ２１に接続されたメモリ２２と、メモリ２２に接続され、センサ情報を演算処理可能な制御部２４と、制御部２４に接続された無線送受信部（ＲＦ）２６と、無線送受信部２６に接続され、センサ情報若しくはセンサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナ２８と、制御部２４に接続された電源部３２と、制御部２４に接続されたタイマ３０とを備える。

ここで、メモリ２２には、センサ２１において取得されたセンサ情報が記憶される。

センサ２１において取得されるセンサ情報には、通信端末（センサノード）２０を適用する無線センサネットワークシステム１００の用途に応じて、例えば、光、温度、湿度、圧力、振動、歪み、傾斜、スイッチ情報などが含まれる。

電源部３２には、例えば、ソーラパネルなどの環境発電装置を主として使う。一方、これを電池に置き換えたり、ハイブリッドに併設したりする構造でも適用可能である。電池の長寿命化など目的は同様であるからである。
（橋梁用無線センサネットワークシステム）
第１の実施の形態に係る通信端末（センサノード）２０を適用可能な無線センサネットワークシステムとして、橋梁用無線センサネットワークシステム３００の模式的鳥瞰構成は、図２に示すように表される。

第１の実施の形態に係る通信端末（センサノード）２０を適用可能な橋梁用無線センサネットワークシステム３００は、図２に示すように、複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…・２０₂₁、２０₂₂、…・２０₃₁、２０₃₂、…・２０₄₁、２０₄₂、…と、複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…・２０₂₁、２０₂₂、…・２０₃₁、２０₃₂、…・２０₄₁、２０₄₂、…からの第１無線送信データを常時もしくは定期的に受信可能なホスト１０₁・１０₂・１０₃・１０₄とを備える。ここで、定期的に受信する場合、ホスト１０における受信頻度は、センサノード２０の送信頻度よりも頻繁である。

ホスト１０₁・１０₂・１０₃・１０₄は、例えば、所定の高さを有する支柱３０１・３０２・３０３・３０４と道路（もしくは鉄道線路）３０５との接続部に配置されていても良い。

支柱３０１・３０２・３０３・３０４と道路（もしくは鉄道線路）３０５との間には、複数本のワイヤ３０６が接続されており、支柱３０１・３０２・３０３・３０４によって、道路（もしくは鉄道線路）３０５を支えている。

複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…・２０₂₁、２０₂₂、…・２０₃₁、２０₃₂、…・２０₄₁、２０₄₂、…は、複数本のワイヤ３０６と道路（もしくは鉄道線路）３０５との接続部に配置されていても良い。

複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…は、例えば、ホスト１０₁との間で無線送受信可能であり、同様に、複数のセンサノード２０₂₁、２０₂₂、…は、ホスト１０₂との間で無線送受信可能であり、複数のセンサノード２０₃₁、２０₃₂、…は、ホスト１０₃との間で無線送受信可能であり、複数のセンサノード２０₄₁、２０₄₂、…は、ホスト１０₄との間で無線送受信可能である。

複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…は、第１無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０₁側からの第２無線送信データを受信可能である。第１無線送信データは、複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…から、所定のタイミングで、ホスト１０₁に対して送信される。また、第２無線送信データは、第１無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０₁側から複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…に対して送信される。以下同様である。

第１の実施の形態に係る通信端末２０を適用可能な橋梁用無線センサネットワークシステム３００は、複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…・２０₂₁、２０₂₂、…・２０₃₁、２０₃₂、…・２０₄₁、２０₄₂、…において、無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０₁・１０₂・１０₃・１０₄側からの送信データを受信できる状態としたことによって、低消費電力化されている。すなわち、複数のセンサノード内の受信器を常時オンさせておく必要が無いため、低消費電力化されている。

ホスト１０₁・１０₂・１０₃・１０₄において収集された情報はインターネット回線などを利用してクラウドコンピューティングシステムに供給されて、統合管理可能である。

ここで、複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…・２０₂₁、２０₂₂、…・２０₃₁、２０₃₂、…・２０₄₁、２０₄₂、…は、図４（ｂ）の説明において後述するように、自立したタイミングでセンサ情報を設置された場所で収集可能なセンサ２１と、センサ２１に接続され、センサ情報を演算処理可能な制御部２４と、制御部２４に接続されたメモリ２２と、制御部２４に接続された無線送受信部（ＲＦ）２６と、無線送受信部２６に接続され、センサ情報若しくはセンサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナ２８と、制御部２４に接続された電源部３２と、制御部２４に接続されたタイマ３０とを備える。ここで、メモリ２２には、センサ２１において取得されたセンサ情報が記憶される。センサ情報には、例えば、光、温度、湿度、圧力、振動、歪み、傾斜、張力などが含まれる。

電源部３２には、例えば、ソーラパネルなどの環境発電装置を主として使う。一方、これを電池に置き換えたり、ハイブリッドに併設したりする構造でも適用可能である。

なお、橋梁の支柱間の中心近傍に配置されるセンサノードでは、両側に配置されるホストのいずれかを選択して無線送受信を実施しても良い。また、第３の実施の形態において後述するように、データ衝突を回避する方法を適用しても良い。

（農場用無線センサネットワークシステム）
第１の実施の形態に係る通信端末（センサノード）２０を適用可能な無線センサネットワークシステムとして、農場用無線センサネットワークシステム２００の模式的鳥瞰構成は、図３に示すように表される。農場用無線センサネットワークシステム２００は、図３に示すように、複数の小規模な農場用無線センサネットワークシステム２００₁・２００₂・…・２００_mから構成されていても良い。

複数の小規模な農場用無線センサネットワークシステム２００₁・２００₂・…・２００_mは、例えば、栽培される作物単位で分かれていても良い。

第１の実施の形態に係る通信端末（センサノード）２０を適用可能な農場用無線センサネットワークシステム２００は、図３に示すように、複数のセンサノード２０₁₁・２０₁₂・…・２０_1n、２０₂₁・２０₂₂・…・２０_2n、・・・、２０_m1・２０_m2・…・２０_mnと、複数のセンサノード２０₁₁・２０₁₂・…・２０_1n、２０₂₁・２０₂₂・…・２０_2n、・・・、２０_m1・２０_m2・…・２０_mnからの第１無線送信データを常時もしくは定期的に受信可能な複数のホスト１０₁・１０₂・…・１０_mとを備える。ここで、定期的に受信する場合、ホスト１０における受信頻度は、センサノード２０の送信頻度よりも頻繁である。

複数のセンサノード２０₁₁・２０₁₂・…・２０_1nは、例えば、ホスト１０₁との間で無線送受信可能であり、同様に、複数のセンサノード２０₂₁・２０₂₂・…・２０_2nは、ホスト１０₂との間で無線送受信可能であり、・・・、複数のセンサノード２０_m1・２０_m2・…・２０_mnは、ホスト１０_mとの間で無線送受信可能である。

複数のセンサノード２０₁₁・２０₁₂・…・２０_1n、２０₂₁・２０₂₂・…・２０_2n、・・・、２０_m1・２０_m2・…・２０_mnは、それぞれの作物に応じたセンサ情報を取得するためのセンサ２１を備える。

複数のセンサノード２０₁₁・２０₁₂・…・２０_1nは、第１無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０₁側からの第２無線送信データを受信可能である。第１無線送信データは、複数のセンサノード２０₁₁・２０₁₂・…・２０_1nから、所定のタイミングで、ホスト１０₁に対して送信される。また、第２無線送信データは、第１無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０₁側から複数のセンサノード２０₁₁・２０₁₂・…・２０_1nに対して送信される。以下同様である。

ホスト１０₁・１０₂・１０₃・…・１０_mにおいて収集された情報はインターネット回線などを利用してクラウドコンピューティングシステムに供給されて、統合管理可能である。

第１の実施の形態に係る通信端末２０を適用可能な農場用無線センサネットワークシステム２００は、複数のセンサノード２０₁₁・２０₁₂・…・２０_1n、２０₂₁・２０₂₂・…・２０_2n、・・・、２０_m1・２０_m2・…・２０_mnにおいて、無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０₁・１０₂・…・１０_m側からの送信データを受信できる状態としたことによって、低消費電力化されている。すなわち、複数のセンサノード内の受信器を常時オンさせておく必要が無いため、低消費電力化されている。

複数のセンサノード２０₁₁・２０₁₂・…・２０_1n、２０₂₁・２０₂₂・…・２０_2n、・・・、２０_m1・２０_m2・…・２０_mnは、図４（ｂ）の説明において後述するように、自立したタイミングでセンサ情報を設置された場所で収集可能なセンサ２１と、センサ２１に接続され、センサ情報を演算処理可能な制御部２４と、制御部２４に接続されたメモリ２２と、制御部２４に接続された無線送受信部（ＲＦ）２６と、無線送受信部２６に接続され、センサ情報若しくはセンサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナ２８と、制御部２４に接続された電源部３２と、制御部２４に接続されたタイマ３０とを備える。ここで、メモリ２２には、センサ２１において取得されたセンサ情報が記憶される。センサ情報には、例えば、農場内の設置された場所における光、温度、湿度、気圧、振動、歪み、傾斜、スイッチ情報などが含まれる。

電源部３２には、例えば、ソーラパネルなどの環境発電装置を主として使う。一方、これを電池に置き換えたり、ハイブリッドに併設したりする構造でも適用可能である。

（通信端末：ホスト）
第１の実施の形態に係るセンサノード通信端末と無線通信可能なホスト１０（Ｈ）の模式的ブロック構成は、図４（ａ）に示すように、メモリ１２と、メモリ１２に接続された制御部１４と、制御部１４に接続された無線送受信部（ＲＦ）１６と、無線送受信部（ＲＦ）１６に接続されたアンテナ１８とを備える。メモリ１２には、ホスト１０とセンサノード２０との無線通信に必要な制御情報が格納される。制御部１４は、メモリ１２に格納された制御情報に基づいて、ホスト１０とセンサノード２０との無線通信制御を実行する。無線送受信部（ＲＦ）１６は、ホスト１０・センサノード２０間の無線データをアンテナ１８を介して送受信する。ここで、ホスト１０（Ｈ）は、基地局であり、電源部を特に設ける必要がないため、図４（ａ）には図示されていないが、用途に応じてさまざまなエネルギー源から電力を取得（エネルギーハーべスティング）する電源部構成を備えていても良い。ホスト１０（Ｈ）は、センサノード２０（Ｐ）からの第１無線送信データを常時もしくは定期的に受信可能である。ここで、定期的に受信する場合、ホストにおける受信頻度は、センサノードの送信頻度よりも頻繁である。

（通信端末：センサノード）
一方、第１の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）の模式的ブロック構成は、図４（ｂ）に示すように、自立したタイミングでセンサ情報を設置された場所で収集可能なセンサ２１と、センサ２１に接続され、センサ情報を演算処理可能な制御部２４と、制御部２４に接続されたメモリ２２と、制御部２４に接続された無線送受信部（ＲＦ）２６と、無線送受信部２６に接続され、センサ情報若しくはセンサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナ２８と、制御部２４に接続された電源部３２と、制御部２４に接続されたタイマ３０とを備える。ここで、センサノード２０（Ｐ）は、無線送信データを送信終了後の所定のわずかの期間だけ、ホスト１０側からの送信データを受信可能である。

第１の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）は、無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０側からの送信データを受信できる状態としたことによって、低消費電力化されている。すなわち、センサノード２０（Ｐ）内の受信器を常時オンさせておく必要が無いため、低消費電力化されている。

ここで、センサ情報には、例えば、光、温度、湿度、圧力、振動、歪み、傾斜、スイッチ情報、ノイズレベルなどが含まれる。すなわち、センサ２１は、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、振動センサ、歪みセンサ、傾斜センサ、スイッチ情報センサなどさまざまな環境因子を計測可能なセンサを適用可能である。

メモリ２２には、センサ２１において取得されたセンサ情報が記憶される。また、メモリ１２には、ホスト１０とセンサノード２０との無線通信に必要な制御情報も格納される。

制御部２４は、メモリ１２に格納されたセンサ情報・制御情報に基づいて、ホスト１０とセンサノード２０との無線通信制御を実行する。また、制御部２４は、センサ情報を演算処理可能である。

また、制御部２４には、タイマ３０が接続されており、センサノード２０（Ｐ）のタイミング制御および時刻設定が可能である。

制御部２４に接続される電源部３２は、例えば、太陽エネルギー、周辺環境の振動エネルギー、風力エネルギー、温度変動によって熱発電素子から得られるエネルギー、スイッチ開閉など用途に応じてさまざまなエネルギー源から電力を取得（エネルギーハーべスティング）可能である。制御部２４に接続される電源部３２は、電池交換不要であることが望ましい。

電源部３２には、例えば、ソーラパネルなどの環境発電装置を主として使う。一方、これを電池に置き換えたり、ハイブリッドに併設したりする構造でも適用可能である。電池の長寿命化など目的は同様であるからである。

（スリープ時間）
第１の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）において、２つの送信データＴ_X間のスリープ時間Ｔｓを説明する模式的タイミングチャートは、図５に示すように表される。

第１の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）は、図５に示す用に、タイマ時刻ｔ１とタイマ時刻ｔ２間の時間幅Ｔ１において、ホスト１０（Ｈ）に対して送信データＴ_Xを送信後、相対的に長いスリープ時間Ｔｓを経過後にタイマ時刻ｔ３とタイマ時刻ｔ４間の時間幅Ｔ２において、ホスト１０（Ｈ）に対して送信データＴ_Xを送信可能である。すなわち、センサノード２０（Ｐ）は、間欠センシング動作が可能であり、ホスト１０（Ｈ）に対して送信データＴ_Xを送信後、常時、センサノード２０（Ｐ）内の受信器をオン状態にしておく必要がなく、スリープ時間Ｔｓの経過後のわずかの時間幅Ｔ２においてのみ、ホスト１０（Ｈ）に対して送信データＴ_Xを送信可能である。このため、省電力動作が可能である。

（センサノード・ホスト間における無線データ通信）
第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、センサノードＰｉにおけるデータ信号の模式的タイミングチャートは、図６（ａ）に示すように表され、図６（ａ）に対応したホストＨにおけるデータ信号の模式的タイミングチャートは、図６（ｂ）に示すように表される。図６（ａ）のタイミングチャートは、後述する図９のフローチャートに示すように、センサノードＰｉとホストＨ間の無線通信の動作上、フラグＦＬＧが定義されセンサノード側からホストへの送信の後に引き続いて受信窓時間を設けるか否かを、その送信の中に含まれるフラグＦＬＧの示す値により予告されるタイプに対応する。図６（ａ）において、ＦＬＧがない動作モードもあり、この場合には、後述する図８のフローチャートに示すように、センサノードＰｉとホストＨ間の無線通信の動作上、フラグＦＬＧの存在がなく、センサノード側からホストへの送信の後に必ず受信窓時間が設けられるタイプ）に対応する。

また、センサノードＰｉにおけるデータ信号の詳細なタイミングチャートは、図７（ａ）に示すように表され、図７（ａ）に対応したホストＨにおけるデータ信号の詳細なタイミングチャートは、図７（ｂ）に示すように表される。

送受信のパターンとしては、センサノードが受信窓時間を有し送信データにフラグ有するか否かによって、以下の（Ａ）〜（Ｇ）の７種類の動作モードがある。フラグＦＬＧを装備しない場合は、以下の（Ａ）・（Ｄ）・（Ｅ）モードとなり、フラグＦＬＧを装備する場合は、以下の（Ｂ）・（Ｃ）・（Ｆ）・（Ｇ）モードとなる。詳細は、図７を参照して、後述する。

センサノードＰｉが無線送信データにフラグＦＬＧを装備しない場合：
(Ａ)センサノードＰｉは、無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設定するが、ホストＨからの受信なしのモード。

（Ｄ）センサノードＰｉは、無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設定し、ホストＨからの受信有り（制御信号のみ）のモード。

（Ｅ）センサノードＰｉは、無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設定し、ホストＨからの受信有り（データ要求信号のみ）、その後データ送信するモード。

センサノードＰｉが送信データにフラグＦＬＧを装備する場合：
（Ｂ）センサノードＰｉは、無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設定しないモード。

(Ｃ)センサノードＰｉは、無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設定するが、ホストＨからの受信なしのモード。

（Ｆ）センサノードＰｉは、無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設定し、ホストＨからの受信有り（制御信号のみ）のモード。

（Ｇ）センサノードＰｉは、無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設定し、ホストＨからの受信有り（データ要求信号のみ）、その後データ送信するモード。

図７を参照して、（Ａ）〜（Ｇ）の７種類の動作モードの送受信のパターンを詳述する。

送受信のパターンとしては、以下の（Ａ）〜（Ｇ）の７種類の動作モードがある。

（Ａ）センサノードＰｉは、第１無線送信データＴ_Xi3の送信後に、受信待ち受け期間Ｒ_Xi3を設けるが、ホストＨは、センサノードＰｉへ第２無線送信データＴ_Xhを送信しないモード。

（Ｂ）センサノードＰｉは、第１無線送信データＴ_Xi3を送信時、フラグＦＬＧ＝０であり、受信待ち受け期間Ｒ_Xi3を設けないモード。

（Ｃ）センサノードＰｉは、第１無線送信データＴ_Xi3を送信時、フラグＦＬＧ＝１であり、受信待ち受け期間Ｒ_Xi3を設けるが、ホストＨは、センサノードＰｉへ第２無線送信データＴ_Xhを送信しないモード。

（Ｄ）センサノードＰｉは、第１無線送信データＴ_Xi3を送信後、受信待ち受け期間Ｒ_Xi3を設け、ホストＨは、センサノードＰｉへ第２無線送信データＴ_Xhを送信し、このデータが制御信号であるモード。

（Ｅ）センサノードＰｉは、第１無線送信データＴ_Xi3を送信後、受信待ち受け期間Ｒ_Xi3を設け、ホストＨは、センサノードＰｉへ第２無線送信データＴ_Xhを送信し、このデータがリクエスト信号（データ要求信号）であり、その後センサノードＰｉは、第３無線送信データＴ_Xi4をホストＨに送信するモード。データ要求信号の内容でデータ量/送信回数などを規定する。

（Ｆ）センサノードＰｉは、第１無線送信データＴ_Xi3を送信時、フラグＦＬＧ＝１であり、受信待ち受け期間Ｒ_Xi3を設け、ホストＨは、センサノードＰｉへ第２無線送信データＴ_Xhを送信し、このデータが制御信号であるモード。

（Ｇ）センサノードＰｉは、第１無線送信データＴ_Xi3を送信時、フラグＦＬＧ＝１であり、受信待ち受け期間Ｒ_Xi3を設け、ホストＨは、センサノードＰｉへ第２無線送信データＴ_Xhを送信し、このデータがリクエスト信号（データ要求信号）であり、その後センサノードＰｉは、第３無線送信データＴ_Xi4をホストＨに送信するモード。第３無線送信データＴ_Xi4は、フラグＦＬＧを含み、以降はこの繰り返しとなる。

フラグＦＬＧは、今送信中のデータに含まれ、この送信の後、所定の期間に受信のための窓時間をセンサノードＰｉ側に設けるか否かを示す。つまり第１無線送信データＴ_Xi3において、例えばフラグＦＬＧ＝１であったならば、これに引き続いて受信待ち受け期間Ｒ_Xi3が開き、そのフラグＦＬＧを受信して解釈したホスト側は、もし必要であれば受信待ち受け期間Ｒ_Xi3の間に第２無線送信データＴ_Xhを送る。

ホストＨからセンサノードＰｉへの送信が必要でない場合は受信待ち受け期間Ｒ_Xi3の期間中ホスト側は何も送らない。もちろん、第１無線送信データＴ_Xi3に引き続いて受信待ち受け期間Ｒ_Xi3を設けない場合は、第１無線送信データＴ_Xi3中のフラグＦＬＧ＝０として、ホストＨ側に今回このセンサノードＰｉは受信を行わないことを示す。

受信待ち受け期間Ｒ_Xi3中に送られたデータ（Ｔ_Xh＝センサノードが受信したらＲ_Xh）の中には主に次の２種類のデータがある。すなわち、（１）ホストＨ側から、センサノードＰｉへ何らかの指定するデータなどを送るリクエスト信号と、（２）ホストＨ側から、センサノードＰｉへ送る制御信号（例えば、システム時刻情報や同期信号、何らかの動作モード遷移信号など）である。

受信待ち受け期間Ｒ_Xi3中に送られたデータ（Ｔ_Xh＝センサノードが受信したらＲ_Xh）が、ホストＨ側から、センサノードＰｉへ送る制御信号である場合はセンサノード側は、その受信した制御信号に従った動作を行う。すなわち、例えば、ホストＨの時刻情報を受信してセンサノード内の時計と同期させたりする。

受信待ち受け期間Ｒ_Xi3中に送られたデータ（Ｔ_Xh＝センサノードが受信したらＲ_Xh）が、ホストＨ側から、センサノードＰｉへ何らかの指定するデータなどを送るリクエスト信号である場合は、ホストＨより指定されたデータなどを受信待ち受け期間Ｒ_Xi3以降の所定のタイミング（図ではｔ６）より送信する（第３無線送信データＴ_Xi4）。

第３無線送信データＴ_Xi4に引き続き受信窓時間をセンサノードＰｉ側に設けるがどうかは、図７（ａ）に示すように、この第３無線送信データＴ_Xi4中の所定の位置に、例えばフラグＦＬＧ＝１／０を設けることによって示すこととする。

図７（ａ）に示す例では、第３無線送信データＴ_Xi4中にフラグＦＬＧを設けることとしたが、システム上第３無線送信データＴ_Xi4の様なデータの最大回数が決められている場合はこれを省略することができる。

もちろん、図７（ａ）に示すように、第１無線送信データＴ_Xi3の後には必ず受信窓時間を設けるという取り決めをされたシステムの場合は、フラグＦＬＧを省略することができる。しかしながらこの場合は、送信の都度、受信窓時間を設ける必要があるので、受信窓時間を設ける回数を間引くとセンサノード側を省電力に動作させることができるので、フラグＦＬＧを活用すると良い。

ここで、第１無線送信データＴ_Xi3は、センサノード２０(Ｐ_i)から、所定のタイミングで、ホスト１０（Ｈ）に対して送信される。また、第２無線送信データＴ_Xhは、第１無線送信データＴ_Xi3を送信終了後の所定のわずかの期間内にホスト１０（Ｈ）側からセンサノード２０(Ｐ_i)に対して送信される。

センサノード２０(Ｐ_i)が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを決定するための判定要素、例えば、昼は５回に１回、夜は深夜１２時だけ…など、として複数の要素を複合して判定する場合もある。

センサノード２０(Ｐ_i)が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを決定するための判定要素のうち少なくとも1つが時刻若しくは時刻に準ずる情報であっても良い。

また、センサノード２０(Ｐ_i)が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを決定するための判定要素のうち少なくとも1つが回数に関する情報であっても良い。例えば、用途に応じて、５回に１回だけ受信窓を開いたり、１日に１回だけ受信窓を開いたりすることも可能である。このように、センサノード２０(Ｐ_i)が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを示すフラグＦＬＧによって、受信窓Ｒ_xi2、Ｒ_xi3などを毎回開けない場合があることになる。

また、センサノード２０(Ｐ_i)が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを決定するための判定要素のうち少なくとも1つが収集した情報と予め決定された判定基準との合致判定結果に関する情報であっても良い。

また、センサノード２０(Ｐ_i)が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを決定するための判定要素のうち少なくとも1つが収集した情報を今までに収集した情報と合わせて予め決定された判定基準との合致判定結果に関する情報であっても良い。

結果として、第１の実施の形態に係る通信端末およびこの通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムの省電力化を図ることができる。

第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいては、センサノードが、送信した後の少しの間だけ受信回路を”毎回”オンにする。これによりホスト側はセンサノードに対して送信するタイミングが必ずわかるので、その時に送信をすれば、センサノードは受信をすることができる。

第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいては、センサノードの受信回路を常にオンしておく必要がなく、ある限られた時間だけで良いので、センサノード側の消費電力が少なくて済む。一方、ホスト側から送信できるタイミングが限られるが、この程度の遅れは許容可能である。

さらに、第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいては、センサノードが、送信した後の少しの間だけ受信回路をオンにするかどうかを、直前の送信信号に含まれたフラグＦＬＧ情報によって示し、”あり”とした時の後のみ受信回路を少しの間だけオンにする。すなわち、毎回オンしないので、さらに消費電力が低減される。一方、さらにホスト側から送信できるタイミングが限られるが、通常は受信窓が開く間隔が広くなる。

第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、センサノードＰｉとホストＨ間の無線通信の動作フローチャート図（フラグＦＬＧの存在がなく、センサノード側からホストへの送信の後に必ず受信窓時間が設けられるタイプ）は、図８に示すように表される。

また、第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、センサノードＰｉとホストＨ間の無線通信の動作フローチャート図（フラグＦＬＧが定義されセンサノード側からホストへの送信の後に引き続いて受信窓時間を設けるか否かを、その送信の中に含まれるフラグＦＬＧの示す値により予告されるタイプ）は、図９に示すように表される。

第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムには、フラグＦＬＧの存在がなく、センサノード側からホストへの送信の後に必ず受信窓時間が設けられるタイプ（図８の動作フローチャートに対応）と、フラグＦＬＧが定義されセンサノード側からホストへの送信の後に引き続いて受信窓時間を設けるか否かを、その送信の中に含まれるフラグＦＬＧの示す値により予告されるタイプ（図９の動作フローチャートに対応）の２タイプがある。

フラグＦＬＧの存在がなく、センサノード側からホストへの送信の後に必ず受信窓時間が設けられるタイプはセンサノード側の送信毎に必ず少しではあっても受信回路がオンされている期間があるために、毎回ではなく時々（例えば１０回に１度、１日に１度、発電エネルギーに蓄えが所定のレベル以上あるときに限り５回に１回など）受信回路をオンするだけでよい（間引き受信）。一方、フラグＦＬＧが定義されセンサノード側からホストへの送信の後に引き続いて受信窓時間を設けるか否かを、その送信の中に含まれるフラグＦＬＧの示す値により予告されるタイプの方が消費電力を削減できる特長がある。

（フラグＦＬＧがなく、ホストへの送信の後に必ず受信窓時間を有するタイプ）
第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、フラグＦＬＧの存在がなく、センサノード側からホストへの送信の後に必ず受信窓時間が設けられるタイプの動作フローは以下のように示される。
（ａ）まず、図８のステップＳ１において、センサノードがホストにデータを送信する。
（ｂ）次に、ステップＳ２において、センサノードは受信窓を短時間開ける。
（ｃ）次に、ステップＳ３において、ホストは送信されたデータを受信する。
（ｄ）次に、ステップＳ４において、ホストからセンサノードへの送信があるか否か？を判断する。
（ｅ）次に、ステップＳ４において、ＮＯであれば、ステップＳ１２に移行し、ホストは次回の待ち受け状態となる。
（ｆ）さらに、ステップＳ１３に移行し、センサノードは受信窓を閉めてスリープモードとなる。（センサノードは、次回までタイマカウントなどを行う。）
（ｇ）また、ステップＳ４において、ＹＥＳであれば、ステップＳ５に移行し、ホストはセンサノードに制御信号を送信する。
（ｈ）次に、ステップＳ６において、センサノードは制御信号を受信する。
（ｉ）次に、ステップＳ７において、センサノードは、受信窓を閉めて制御を実行する。
（ｊ）次に、ステップＳ８において、センサノードがスリープモードとなる。（センサノードは、次回までタイマカウントなどを行う。）
（ｋ）また、ステップＳ４において、ＹＥＳであれば、ステップＳ９に移行し、ホストはセンサノードにデータ要求信号を送信する。
（ｌ）次に、ステップＳ１０において、センサノードはデータ要求信号を受信する。
（ｍ）次に、ステップＳ１１において、センサノードは受信窓を閉め、次に、ステップＳ１に戻り、センサノードがホストにデータを送信する。

（フラグＦＬＧがあり、受信窓時間を設けるか否かフラグＦＬＧにより予告されるタイプ）
第１の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、フラグＦＬＧが定義されセンサノード側からホストへの送信の後に引き続いて受信窓時間を設けるか否かを、その送信の中に含まれるフラグＦＬＧの示す値により予告されるタイプの動作フローは以下のように示される。
（ａ）まず、図９のステップＳ２１において、センサノードがホストにデータを送信する。
（ｂ）次に、ステップＳ２２において、送信データ内のフラグＦＬＧが１か否か？を判断する。
（ｃ）ステップＳ２２において、ＮＯ（ＦＬＧ＝０）であれば、ステップＳ２３に移行し、センサノードがスリープモードとなる。（センサノードは、次回までタイマカウントなどを行う。）
（ｄ）ステップＳ２２において、ＹＥＳ（ＦＬＧ＝１）であれば、ステップＳ２４に移行し、センサノードは受信窓を短時間開ける。
（ｅ）次に、ステップＳ２５において、ホストは送信されたデータを受信する。
（ｆ）次に、ステップＳ２６において、受信データ内のフラグＦＬＧが１か否か？を判断する。
（ｇ）ステップＳ２６において、ＮＯ（ＦＬＧ＝０）であれば、ステップＳ２７に移行し、ホストが次回の受信待ち受け状態となる。
（ｈ）ステップＳ２６において、ＹＥＳ（ＦＬＧ＝１）であれば、ステップＳ２８に移行し、ホストからセンサノードへの送信があるか否か？を判断する。
（ｉ）次に、ステップＳ２８において、ＹＥＳであれば、ステップＳ２９に移行し、ホストはセンサノードに制御信号を送信する。
（ｊ）次に、ステップＳ３０において、センサノードは制御信号を受信する。
（ｋ）次に、ステップＳ３１において、センサノードは、受信窓を閉めて制御を実行する。
（ｌ）次に、ステップＳ３２において、センサノードがスリープモードとなる。（センサノードは、次回までタイマカウントなどを行う。）
（ｍ）或いは、ステップＳ２８において、ＹＥＳであれば、ステップＳ３３に移行し、ホストはセンサノードにデータ要求信号を送信しても良い。
（ｎ）次に、ステップＳ３４において、センサノードはデータ要求信号を受信する。
（ｏ）次に、ステップＳ３５において、センサノードは受信窓を閉める。
（ｐ）次に、ステップＳ２１に戻り、センサノードがホストにデータを送信する。
（ｑ）一方、ステップＳ２８において、ＮＯであれば、ステップＳ３６に移行し、ホストは次回の待ち受け状態となる。
（ｒ）次に、ステップＳ３７に移行し、センサノードは受信窓を閉めてスリープモードとなる。（センサノードは、次回までタイマカウントなどを行う。）

第１の実施の形態に係る通信端末およびこの通信端末を複数適用可能な無線センサネットワークシステムに適用可能な使用周波数帯は、例えば、ＭＬ７３９６Ａ：９１５ＭＨｚ〜９２９．７ＭＨｚ、ＭＬ７３９６Ｂ：９０２ＭＨｚ〜９２８ＭＨｚ、ＭＬ７３９６Ｅ：８６３ＭＨｚ〜８７０ＭＨｚなどである。変調方式としては、例えば、２値―（Ｇ）ＦＳＫ／ＭＳＫなどを適用可能である。また、データ通信速度は、例えば、５０ｋｂｐｓ／１００ｋｂｐｓ／２００ｋｂｐｓＩＥＥＥ仕様対応可能であっても良い。また、４００ｋｂｐｓも適用可能である。送信出力は、例えば、２０ｍＷ／１０ｍＷ／１ｍＷなどであり、受信感度は、例えば、約−１００ｄＢｍ〜−７０ｄＢｍ程度である。

第１の実施の形態によれば、省電力通信可能な通信端末およびこの通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムを提供することができる。

[第２の実施の形態]
第２の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）であって、光発電装置４０を備えるセンサノード２０（Ｐ）の模式的ブロック構成は、図１０に示すように表される。

第２の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）は、図１０に示すように、自立したタイミングでセンサ情報を設置された場所で収集可能なセンサ２１と、センサ２１に接続され、センサ情報を演算処理可能な制御部４２と、制御部４２に接続されたメモリ２２と、制御部４２に接続された無線送受信部（ＲＦ）２６と、無線送受信部２６に接続され、センサ情報若しくはセンサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナ２８と、制御部４２に接続された電源部３２と、制御部４２に接続されたタイマ４４とを備える。ここで、センサノード２０（Ｐ）は、無線送信データを送信終了後の所定のわずかの期間だけ、ホスト１０側からの送信データを受信可能である。

電源部３２は、光発電装置４０と、光発電装置４０に接続され、光発電量を計測する発電量検出装置５０とを備える。光発電量を計測する発電量検出装置５０は、ピーク電力追跡機能を備えていても良い。また、電源部３２には、蓄電装置５４が接続されていてもよい。蓄電装置５４には、キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electric Double-Layer Capacitor）などを適用可能である。なお、蓄電装置５４は、電源部３２に内蔵されていても良い。

電源部３２には、例えば、ソーラパネルなどの環境発電装置を主として使う。一方、これを電池に置き換えたり、ハイブリッドに併設したりする構造でも適用可能である。電池の長寿命化など目的は同様であるからである。

制御部２４に接続される電源部３２は、光発電装置４０を備え、太陽エネルギーから電力を取得（エネルギーハーべスティング）可能である。制御部２４に接続される電源部３２は、電池交換不要であることが望ましい。

センサ２１は、振動センサ４６と、光センサ４８とを備えているが、これに限定されるものではない。ここで、センサ情報には、例えば、光、温度、湿度、圧力、振動、歪み、傾斜、スイッチ情報、ノイズレベルなどが含まれる。すなわち、センサ２１は、光センサ、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、振動センサ、歪みセンサ、傾斜センサ、スイッチ情報センサなどさまざまな環境因子を計測可能なセンサを適用可能である。ここで、振動センサとしては、用途に応じて、メムス（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）素子などで形成された加速度センサなどを適用可能である。

メモリ２２には、センサ２１において取得されたセンサ情報が記憶される。また、メモリ１２には、ホスト１０とセンサノード２０との無線通信に必要な制御情報も格納される。

制御部２４は、メモリ１２に格納されたセンサ情報・制御情報に基づいて、ホスト１０とセンサノード２０との無線通信制御を実行する。また、制御部２４は、センサ情報を演算処理可能である。

また、制御部２４には、タイマ４４が接続されており、センサノード２０（Ｐ）のタイミング制御および時刻設定が可能である。

タイマ４４は、第２の実施の形態に係る通信端末および通信端末が適用される無線センサネットワークシステムの動作タイミングに関係した情報源を供給可能である。

第２の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）は、例えば、タイマ４４が何らかの原因により、誤動作された、狂った（大幅にずれた）、初期化された、停止され或いは再開されたなど、１日のフェーズから大きく異なってしまった時に、実質的にタイマ４４の時刻合わせを実施するタイマ時計４５を備えていても良い。

第２の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）は、例えば、タイマ４４内に光センサ４９を利用したタイマ時計４５を内蔵していても良い。

タイマ時計４５は、図１１に示すように、筐体７０と、筐体７０に形成されたスリット窓部７２と、スリット窓部７２を通過した太陽光７４が筐体７０底部に描く軌跡７６上の実質的に中央部に配置される光センサ４９とを備える。ここで、タイマ時計４５内に配置される光センサ４９は、光センサ４８と同一のものを兼用しても良い。

センサノード２０（Ｐ）に適用可能なタイマ時計４５は、光センサ４９を利用し、日時計と同様の原理で光センサ４９の出力ピーク点または時間の中心点を実質的な正午と設定可能である。このようなタイマ時計４５を備えることによって、絶対的な時間が消失した状況においても、タイマ４４の基準となる時間を再設定可能となる。また、光発電を使わない場合、一日の光の強さのサイクルを見て、光センサ４９の出力によって時刻を推測することができる。

第２の実施の形態に係るセンサノード通信端末において、振動センサ４６によって計測されるトラヒック量ＴＲと時間ｔ（ｈ）との関係は、模式的に図１２（ａ）に示すように表される。例えば、第２の実施の形態に係るセンサノード通信端末を橋梁用無線センサネットワークシステムに適用する場合などにおいては、自動車若しくは鉄道の交通量に相当するトラヒック量ＴＲと時間ｔ（ｈ）との関係を振動センサ４６によってセンサ情報として検出することが想定される。ここで、トラヒック量ＴＲの平均値は、ＴＲ_Aで表される。

交通量を例えば振動センサ４６によって測る（橋への荷重センサなどでもよい）として、この想定は１日のなかでの交通量などの傾向の法則性を捉えて時刻を推定するというものである。すなわち、朝夕の通勤時間帯には多く、その間の時間帯でも夜中のほうが昼よりも少ない傾向が見られるなどの想定である。また、土日祝日はパターンが異なることが想定される。鉄道用の橋梁の場合には、ある一定時間以上空いたあとの１本目は始発時刻の４：４５に対応するなどと想定される。なお、図１２（ａ）の特性は模式的なものである。

第２の実施の形態に係るセンサノード通信端末において、光センサ４８によって計測される光強度Ｐと時間ｔ（ｄａｙ）との関係は、模式的に図１２（ｂ）に示すように表される。例えば、第２の実施の形態に係るセンサノード通信端末を農場用無線センサネットワークシステムに適用する場合などにおいては、１日のサイクルに対応した日照時間に相当する光強度Ｐと時間ｔ（ｄａｙ）との関係を光センサ４８によってセンサ情報として検出することが想定される。ここで、光強度Ｐの平均値は、Ｐ_Aで表される。なお、図１２（ｂ）の特性は模式的なものでる。

第２の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）において、光発電装置４０の発電量Ｐ_Oと時間ｔ（ｄａｙ）との関係は、模式的に図１３に示すように表される。

第２の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）において、光発電装置４０は太陽光の受光量に応じた発電量Ｐ_Oの時間ｔ（ｄａｙ）に対する変化を示している。発電量Ｐ_Oがある基準値Ａを超過した時（動作点Ａ１・Ａ３・Ａ５に対応）、発電量Ｐ_Oがある基準値Ａを下回った時（動作点Ａ２・Ａ４・Ａ６に対応）、発電量Ｐ_Oが最大発電量を示す時（動作点Ｑmaxに対応）、発電量Ｐ_Oが最小発電量を示す時（動作点Ｑminに対応）のいずれかのタイミングにおいて、タイマ時計４５によってタイマ４４の時刻を調整可能である。

通常発電量Ｐ_OのＡ点は、発電量が落ちてきた点、すなわち日の出や日の入りに近いポイントであり、Ａ１とＡ２の中間点、Ａ３とＡ４の中間点、Ａ５とＡ６の中間点が正午であると推測するアルゴリズムが基本となる。つまり暗いほうのレベルは夜の間大体均一で各日の上下差はあまりなく、日中は天候などにより差が生じる。１日の中での天候の変化や季節など、複雑要因はいろいろと想定されるため、数日間のＱmaxのタイミングを見て揺らぎなども勘案してそれを正午と見なすことも可能である。また、基準値（判定レベル）Ａの導き出し方として、（Ｑmax＋Ｑmin)／２もしくはＱmin＋(Ｑmax−Ｑmin)×係数とするなどとしても良い。移動平均などのフィルタをかけてもかけなくても、毎日のＡ値は変動することが想定される。

ここで、基準値Ａの設定に関しては、基準値Ａをヒステリシス関係にして設定しても良い。すなわち、例えば、最大発電量ＭＡＸ値および最小発電量ＭＩＮ値により、演算された値を基準値Ａとすることができる。或いは、過去数日分における発電量Ｐ_Oの標準偏差により調整分を演算して、基準値Ａを設定しても良い。

第２の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）は、無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０側からの送信データを受信できる状態としたことによって、低消費電力化されている。すなわち、センサノード２０（Ｐ）内の受信器を常時オンさせておく必要が無いため、低消費電力化されている。

第２の実施の形態に係る通信端末および通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムは、第１の実施の形態に係る通信端末および通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムと同様に動作可能である。また、第１の実施の形態と同様に、橋梁用無線センサネットワークシステムや農場用エラー! リンクが正しくありません。としても適用可能である。

第２の実施の形態によれば、時間再設定可能で、かつ省電力通信可能な通信端末およびこの通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムを提供することができる。

[第３の実施の形態]
例えば、橋などの構造物に敷設する複数のセンサノードは、振動、歪み、傾き、温度などその敷設場所における各種センサ情報を収集すると共に、実質的に同じ時刻に各種センサ情報を収集することが要求される。また、実質的に同じ時刻に収集された各種センサ情報は、無線通信により１箇所のホストに送信され分析に供される。この場合、各種センサ情報収集後、複数のセンサノードから実質的に同等の間隔をおいて無線送信する方法では、お互いの無線信号データが衝突して、通信が成立しないケースも生じ得る。

比較例に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、センサノードＰ１におけるデータ信号の模式的タイミングチャートは、図１４（ａ）に示すように表され、センサノードＰ２におけるデータ信号の模式的タイミングチャートは、図１４（ｂ）に示すように表され、センサノードＰｎにおけるデータ信号の模式的タイミングチャート、図１４（ｃ）に示すように表される。

第３の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、データ衝突の無い場合のホストＨにおける受信データの模式的タイミングチャートは、図１５（ａ）に示すように表され、比較例として、データ衝突がある場合におけるホストＨにおける受信データの模式的タイミングチャートは、図１５（ｂ）に示すように表される。

第３の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、センサノードＰ１におけるデータ信号の模式的タイミングチャートは、図１６（ａ）に示すように表され、センサノードＰ２におけるデータ信号の模式的タイミングチャートは、図１６（ｂ）に示すように表され、センサノードＰｎにおけるデータ信号の模式的タイミングチャートは、図１６（ｃ）に示すように表される。

センサノードＰ１では、図１６（ａ）に示すように、時刻ｔｉ・ｔｉ＋１間に収集された各種センサ情報ｉを時刻ｔｉ＋１からタイミングΔｔ１経過後の時刻ｔ1・ｔ２間にホストＨに送信している。センサノードＰ２では、図１６（ｂ）に示すように、時刻ｔｉ・ｔｉ＋１間に収集された各種センサ情報ｉを時刻ｔｉ＋１からタイミングΔｔ２経過後の時刻ｔ２・ｔ３間にホストＨに送信している。センサノードＰｎでは、図１６（ｃ）に示すように、時刻ｔｉ・ｔｉ＋１間に収集された各種センサ情報ｉを時刻ｔｉ＋１からタイミングΔｔｎ経過後の時刻ｔｎ・ｔｎ＋１間にホストＨに送信している。

すなわち、第３の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいては、図１６（ａ）〜図１６（ｃ）に示すように、複数のセンサノードＰ１・Ｐ２・…・Ｐｎにおいて実質的に同じ時刻ｔｉ・ｔｉ＋１間に収集された各種センサ情報ｉを無線通信によりホストＨに送信する際、複数のセンサノードＰ１・Ｐ２・…・Ｐｎにおいて、各種センサ情報ｉの収集から無線通信によるホストＨへの送信までのタイミングを複数のセンサノードＰ１・Ｐ２・…・Ｐｎで変化させて、無線信号データの衝突を回避可能である。

ここで、複数のセンサノードＰ１・Ｐ２・…・Ｐｎで変化させるタイミングΔｔは、予め複数のセンサノードＰ１・Ｐ２・…・Ｐｎ毎に設定されていても良い。

また、複数のセンサノードＰ１・Ｐ２・…・Ｐｎで変化させるタイミングΔｔは、ホストＨから複数のセンサノードＰ１・Ｐ２・…・Ｐｎに送信される第２無線送信データ内の制御信号（Ｔ_Xh：図６（ｂ）・図７）によって再調整可能である。

また、各種センサ情報ｉのタイミングを複数のセンサノードＰ１・Ｐ２・…・Ｐｎ間で実質的に同期させる方法は、第１の実施の形態に係る無線センサネットワークシステムにおいて、図６・図７のタイミングチャートおよび図８・図９のフローチャートを参照して説明した通りである。

（橋梁用無線センサネットワークシステム）
第３の実施の形態に係る通信端末（センサノード）２０を適用可能な無線センサネットワークシステムとして、橋梁用無線センサネットワークシステム３１０の模式的鳥瞰構成は、図１７に示すように表される。

第３の実施の形態に係る通信端末（センサノード）２０を適用可能な橋梁用無線センサネットワークシステム３１０は、図１７に示すように、複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…、２０₁₁（Ｈ）、２０₁₂（Ｈ）、…・２０₂₁、２０₂₂、…、２０₂₁（Ｈ）、２０₂₂（Ｈ）、…・２０₃₁、２０₃₂、…、２０₃₁（Ｈ）、２０₃₂（Ｈ）、…・２０₄₁、２０₄₂、…、２０₄₁（Ｈ）、２０₄₂（Ｈ）、…と、複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…、２０₁₁（Ｈ）、２０₁₂（Ｈ）、…・２０₂₁、２０₂₂、…２０₂₁（Ｈ）、２０₂₂（Ｈ）、…・２０₃₁、２０₃₂、…、２０₃₁（Ｈ）、２０₃₂（Ｈ）、…・２０₄₁、２０₄₂、…、２０₄₁（Ｈ）、２０₄₂（Ｈ）、…からの第１無線送信データを常時もしくは定期的に受信可能なホスト１０₁・１０₂・１０₃・１０₄とを備える。ここで、定期的に受信する場合、ホストにおける受信頻度は、センサノードの送信頻度よりも頻繁である。

第３の実施の形態に係る通信端末を適用可能な橋梁用無線センサネットワークシステムにおいては、図１６（ａ）〜図１６（ｃ）と同様に、複数のセンサノードにおいて実質的に同じ時刻ｔｉ・ｔｉ＋１間に収集された各種センサ情報ｉを無線通信によりホストに送信する際、各種センサ情報ｉの収集から無線通信によるホストへの送信までのタイミングを複数のセンサノードで変化させて、無線信号データの衝突を回避可能である。

例えば、隣接するホスト１０₁・１０₂・１０₃・１０₄間においても相互にタイミング制御を実行しても良い。このようにすることによって、隣接するホスト１０₁・１０₂・１０₃・１０₄のグループ間でも時間が重ならないように、無線信号データの衝突を回避可能である。

ここで、複数のセンサノードで変化させるタイミングΔｔは、予め複数のセンサノード毎に設定されていても良い。

また、複数のセンサノードで変化させるタイミングΔｔは、ホストから複数のセンサノードに送信される第２無線送信データ内の制御信号（Ｔ_Xh：図６（ｂ）・図７）によって再調整可能である。

ホスト１０₁・１０₂・１０₃・１０₄は、例えば、所定の高さを有する支柱３０１・３０２・３０３・３０４と道路（もしくは鉄道線路）３０５との接続部に配置されていても良い。

図１７において、吊橋構造のワイヤ３０７は支柱３０１・３０３および３０２・３０４間に張られ、かつこの吊橋構造のワイヤ３０７から略垂直方向に道路（もしくは鉄道線路）３０５の接続部との間にワイヤ３０８が配置されて、支柱３０１・３０２・３０３・３０４によって、道路（もしくは鉄道線路）３０５を支えている。

複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…・２０₂₁、２０₂₂、…・２０₃₁、２０₃₂、…・２０₄₁、２０₄₂、…は、複数本のワイヤ３０７と道路（もしくは鉄道線路）３０５との接続部（黒丸で表示）に配置されていても良い。

また、複数のセンサノード２０₁₁（Ｈ）、２０₁₂（Ｈ）、…・２０₂₁（Ｈ）、２０₂₂（Ｈ）、…・２０₃₁（Ｈ）、２０₃₂（Ｈ）、…・２０₄₁（Ｈ）、２０₄₂（Ｈ）、…は、吊橋構造のワイヤ３０７とワイヤ３０８との接続部（白丸で表示）に配置されていても良い。

複数のセンサノード２０₁₁、２０₁₂、…、２０₁₁（Ｈ）、２０₁₂（Ｈ）、…は、例えば、ホスト１０₁との間で無線送受信可能であり、同様に、複数のセンサノード２０₂₁、２０₂₂、…、２０₂₁（Ｈ）、２０₂₂（Ｈ）、…は、ホスト１０₂との間で無線送受信可能であり、複数のセンサノード２０₃₁、２０₃₂、…、２０₃₁（Ｈ）、２０₃₂（Ｈ）、…は、ホスト１０₃との間で無線送受信可能であり、複数のセンサノード２０₄₁、２０₄₂、…、２０₄₁（Ｈ）、２０₄₂（Ｈ）、…は、ホスト１０₄との間で無線送受信可能である。

ホスト１０₁・１０₂・１０₃・１０₄において収集された情報はインターネット回線などを利用してクラウドコンピューティングシステムに供給されて、統合管理可能である。

第３の実施の形態に係る通信端末およひ通信端末を適用可能な橋梁用無線センサネットワークシステム３１０は、第１の実施の形態・第２の実施の形態に係る通信端末および通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムと同様に動作可能である。

また、第３の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）の構成は、第１の実施の形態・第２の実施の形態と同様の構成を採用可能である。

第３の実施の形態によれば、無線信号データの衝突を回避可能でかつ省電力通信可能な通信端末およびこの通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムを提供することができる。

[第４の実施の形態]
第４の実施の形態に係る通信端末（センサノード）を適用可能な無線センサネットワークシステム１００の模式的構成は、図１８に示すように表わされる。

第４の実施の形態に係る通信端末（センサノード）を適用可能な無線センサネットワークシステム１００は、図１８に示すように、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nと、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nからの第１無線送信データを常時もしくは定期的に受信可能なホスト１０とを備える。ここで、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nとホスト１０との間の距離は、Ｌ₁、Ｌ₂、・・・、Ｌ_i、Ｌ_i+1、…、Ｌ_nで表わされている。ここで、定期的に受信する場合、ホストにおける受信頻度は、センサノードの送信頻度よりも頻繁である。

複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nは、第１無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０側からの第２無線送信データを受信可能である。ここで、第１無線送信データは、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nから、所定のタイミングで、ホスト１０に対して送信される。

また、第２無線送信データは、第１無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０側から複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nに対して送信される。

第４の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステム１００は、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nにおいて、無線送信データを送信終了後の所定の短い期間だけ、ホスト１０側からの送信データを受信できる状態としたことによって、低消費電力化されている。すなわち、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_n内の受信器を常時オンさせておく必要が無いため、低消費電力化されている。

ホスト１０において収集された情報はインターネット回線などを利用してクラウドコンピューティングシステムに供給されて、統合管理可能である。ホストＨ・クラウド８０間のデータ通信は、インターネット回線を介した有線通信または本件の無線通信とは異なる無線通信を適用可能である。

第４の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステム１００においては、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nとホスト１０（Ｈ）間のデータ通信速度Ｄ（ｋｂｐｓ）を変更可能である。

通信速度Ｄ（ｋｂｐｓ）を落とすと受信感度Ｓが上がって伝送距離Ｌがとれる。その結果送信時間が長くなる。一方、充分に受信感度Ｓがあるときには、通信速度Ｄ（ｋｂｐｓ）を上昇する。この結果送信時間を短くして、低消費電力動作が可能となり、必要な電力を抑えることができる。

例えば、センサノードＰｉからホスト１０（Ｈ）への無線データ信号レベルの受信感度Ｓが高い場合には、ホスト１０（Ｈ）からセンサノードＰｉへ通信速度の上昇指令を送信する。
センサノードＰｉからホスト１０（Ｈ）への送信データの通信速度Ｄ（ｋｂｐｓ）が上昇すると、この結果、伝送時間が短くて済むため、低消費電力動作が可能となる。また、伝送時間が短くて済むため、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_n間でデータ衝突の確率が低下する。

第４の実施の形態においては、複数の通信速度機能を持たせた無線センサネットワークシステムを提供可能であり、橋、農場、森林など広範囲のエリアをカバーしたい用途に好適である。

第４の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステム１００においては、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nとホスト１０（Ｈ）間のデータ通信速度Ｄ（ｋｂｐｓ）を変更可能とすることによって、結果として、総伝送データ量を抑制可能である。

第４の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステム１００においては、低消費電力動作が可能であることから、データ通信速度Ｄを低減可能であり、結果として、小さなデータ量、すなわち、総伝送データ量を抑制可能である。

例えば、橋梁用無線センサネットワークシステムなどでは、温度、湿度、振動などのセンサ情報を連続データとして検出する。低データ通信速度の通信が安定していれば、ホスト１０（Ｈ）は、センサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nに対してデータ通信速度を上げる指令を出すことが可能である。結果として、センサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nは、より多くのデータ量をホスト１０（Ｈ）に送信可能である。

一方、橋梁などにおいて、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nをエネルギーハーベスタで動作させたい場合、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nから無駄に無線センサネットワークを維持するための信号を送信する必要がないことが望ましい。センサノードからのデータ伝送を低通信速度で実施し、わずかの期間だけセンサノードにおいて受信の機会を設定し、その他の期間はスリープモード省電力化された無線センサネットワークシステムを実現可能である。

第４の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、ホストＨにおけるデータ信号の模式的タイミングチャートは、図１９（ａ）に示すように表わされ、図１９（ａ）に対応したセンサノードＰｉにおけるデータ信号の模式的タイミングチャートは、図１９（ｂ）に示すように表わされる。
（ａ）まず、時刻ｔ１・ｔ２間において、センサノードＰｉは、無線送信データＴ_xP1-1を初期通信速度１ｋｂｐｓでホストＨに送信し、ホストＨは、センサノードＰｉからの無線受信データＲ_xC1-1を、例えば、約−１００ｄＢｍの受信電界強度（ＲＳＳＩ）で受信する。
（ｂ）次に、センサノードＰｉは、受信窓Ｒ_xP1-1を開き、ホストＨからの無線送信データを受信待ち受け状態にする（トーク・アフター・リスンモード）。
（ｃ）次に、時刻ｔ３・ｔ３１間において、センサノードＰｉは、無線送信データＴ_xP1-2を通信速度１ｋｂｐｓでホストＨに送信し、ホストＨは、時刻ｔ３・ｔ４間において、センサノードＰｉからの無線受信データＲ_xC1-2を、例えば、約−９０ｄＢｍのＲＳＳＩで受信する。
（ｄ）次に、時刻ｔ４・ｔ５間において、ホストＨは、センサノードＰｉに対してマスタ・レートモードにより、通信速度を上げる指示を含む無線送信データＴ_xC1-1を送信する（例えば、通信速度を１０ｋｂｐｓに上げる指示）。
（ｅ）次に、時刻ｔ４・ｔ５間において、センサノードＰｉは、ホストＨからの送信を検出し、ホストのパケットＲ_xC1-2を受信する。
（ｆ）次に、時刻ｔ６・ｔ７間において、センサノードＰｉは、無線送信データＴ_xP1-3を通信速度１０ｋｂｐｓでホストＨに送信し、ホストＨは、センサノードＰｉからの無線受信データＲ_xC1-3を、例えば、約−９３ｄＢｍのＲＳＳＩで受信する。
（ｇ）次に、センサノードＰｉは、受信窓Ｒ_xP1-3を開き、ホストＨからのデータを受信待ち受け状態にする（トーク・アフター・リスンモード）。

上記では、通信速度は、初期通信速度１ｋｂｐｓから例えば、１０ｋｂｐｓに上げている例が示されているが、これに限定されるものではない。

通信速度は、１ｋｂｐｓの初期通信速度から、例えば、１２．５ｋｂｐｓ、２０ｋｂｐｓ、…、５０ｋｂｐｓ、１００ｋｂｐｓ、２００ｋｂｐｓ（ＩＥＥＥ仕様対応可能）であっても良い。また、４００ｋｂｐｓも適用可能である。

逆に、ＲＳＳＩの悪化に起因して、通信速度を下げる動作も可能である。

同サイズのデータを送信する場合（例１００ｂｉｔ）、センサノードが送信に要する時間は、１ｋｂｐｓの場合１００ｍｓｅｃ、１０ｋｂｐｓの場合１０ｍｓｅｃとなり、センサノードの消費電力を格段に低減化可能である。

一方、送信動作時間が同じ場合（例１００ｍｓｅｃ）、センサノードが１回の送信で送信可能なデータ量は、１ｋｂｐｓの場合１００ｂｉｔ、１０ｋｂｐｓの場合１０００ｂｉｔとなり、多量のデータを送信可能である。

特に日本の場合、電波法により１回の送信の最大時間が５０ｍｓｅｃと決められており、通信速度が低い場合、送信できるデータ量が制限されている。

通信速度が低いことのメリットとして、同じ送信パワーを使用しても伝送できる通信距離を長くできることが知られている。これは、受信器の受信感度が通信速度の低下に従い、高感度化可能であることに由来する。

第４の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムにおいて、ホストＨとセンサノードＰｉ間における伝送距離Ｌ（ｍ）と受信感度Ｓ（ｄＢｍ）との関係は、模式的に図２０（ａ）に示すように表され、ホストＨとセンサノードＰｉ間における通信速度Ｄ（ｋｂｐｓ）と受信感度Ｓ（ｄＢｍ）との関係は、模式的に図２０（ｂ）に示すように表される。

第４の実施の形態に係る通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステム１００においては、複数のセンサノードＰ₁、Ｐ₂、・・・、Ｐ_i、Ｐ_i+1、…、Ｐ_nとホスト１０（Ｈ）間のデータ通信速度Ｄ（ｋｂｐｓ）を変更可能であり、比較的広域（数ｋｍ）で使用する場合（橋梁、トンネル、農場など）に有効である。低電力に向けた通信システム、特にエネルギーハーベスタ（数ｃｍ角のソーラーパネルなど）を電源として適用したセンサノードは、電力要件から、ネットワーク確立用の通信（同期通信）を実現困難な場合に有効である。

（通信端末：ホスト）
第４の実施の形態に係るセンサノード通信端末と無線通信可能なホスト１０（Ｈ）の模式的ブロック構成は、図２１（ａ）に示すように、メモリ１２と、メモリ１２に接続された制御部１４と、制御部１４に接続された無線送受信部（ＲＦ）１６と、無線送受信部（ＲＦ）１６に接続されたアンテナ１８とを備える。

ホスト１０（Ｈ）は、センサノードＰ１〜Ｐｎからのセンシングデータを無線通信を介して収集する。また、ホスト１０（Ｈ）は、多様な通信速度に対応可能な機能を有する。また、ホスト１０（Ｈ）は、受信した電波のＲＳＳＩを測定する機能を有する。また、ホスト１０（Ｈ）は、ＲＳＳＩに応じて、センサノードＰ１〜Ｐｎに対して通信速度の変更を指定する機能を有する（マスタ・レートモード）。この通信速度変更指定信号は、第２無線送信データ内のデータ要求信号もしくは制御信号（Ｔ_Xh：図６（ｂ）・図７）に含めても良い。このため、図２１（ａ）に示すように、無線送受信部（ＲＦ）１６は受信した電波の受信電界強度（ＲＳＳＩ）を測定するＲＳＳＩ部１７を備え、制御部１４はＲＳＳＩ部１７において測定したＲＳＳＩに応じて、センサノードＰ１〜Ｐｎに対して通信速度の変更を指定するマスタ・レート部１３を備える。センサノードＰ１〜Ｐｎに対して通信速度の変更を指定する通信速度変更指定信号ＳＶＭは、制御部１４より無線送受信部（ＲＦ）１６に供給され、無線送受信部（ＲＦ）１６より、アンテナ１８を介してセンサノードＰ１〜Ｐｎに送信される。その他の構成は第１の実施の形態におけるホスト１０（Ｈ）（図４（ａ））の構成と同様である。

（通信端末：センサノード）
一方、第４の実施の形態に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）の模式的ブロック構成は、図２１（ｂ）に示すように、自立したタイミングでセンサ情報を設置された場所で収集可能なセンサ２１と、センサ２１に接続され、センサ情報を演算処理可能な制御部２４と、制御部２４に接続されたメモリ２２と、制御部２４に接続された無線送受信部（ＲＦ）２６と、無線送受信部２６に接続され、センサ情報若しくはセンサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナ２８と、制御部２４に接続された電源部３２と、制御部２４に接続されたタイマ３０とを備える。ここで、センサノード２０（Ｐ）は、無線送信データ（センシングデータ）を送信終了後の所定のわずかの期間だけ、ホスト１０側からの送信データを受信可能である。すなわち、第１の実施の形態において、図６〜図９を参照して説明したように、センサノードＰ１〜Ｐｎは、センシングデータ送信直後にホストＨからの通信の有無を検出する機能を有する（トーク・アフター・リスンモード）。

センサノードＰ１〜Ｐｎは、各種センサを搭載し、その測定値もしくは測定値の演算結果を無線通信でホストＨに伝送する。また、センサノードＰ１〜Ｐｎは、ホストからの指示に従い、通信速度を変更する機能を有する（スレーブ・レートモード）。

このため、図２１（ｂ）に示すように、無線送受信部（ＲＦ）２６はホストからの指示を受信する受信部２７を備え、制御部２４は受信部２７において受信したホストからの指示に応じて、ホスト１０（Ｈ）への通信速度の変更を指示するスレーブ・レート部２５を備える。ホスト１０（Ｈ）への通信速度変更指示信号ＳＶＳは、制御部２４より無線送受信部（ＲＦ）２６に供給され、無線送受信部（ＲＦ）２６より、アンテナ２８を介してセンサノードＰ１〜Ｐｎに送信される。その他の構成は第１の実施の形態におけるセンサノード２０（Ｐ）（図４（ｂ））の構成と同様である。

（変形例）
第４の実施の形態の変形例に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）であって、光発電装置４０を備えるセンサノード２０（Ｐ）の模式的ブロック構成は、図２２に示すように表される。

第４の実施の形態の変形例に係る通信端末として機能するセンサノード２０（Ｐ）は、図２２に示すように、自立したタイミングでセンサ情報を設置された場所で収集可能なセンサ２１と、センサ２１に接続され、センサ情報を演算処理可能な制御部４２と、制御部４２に接続されたメモリ２２と、制御部４２に接続された無線送受信部（ＲＦ）２６と、無線送受信部２６に接続され、センサ情報若しくはセンサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナ２８と、制御部４２に接続された電源部３２と、制御部４２に接続されたタイマ４４とを備える。ここで、センサノード２０（Ｐ）は、無線送信データ（センシングデータ）を送信終了後の所定のわずかの期間だけ、ホスト１０側からの送信データを受信可能である。

電源部３２は、光発電装置４０と、光発電装置４０に接続され、光発電量を計測する発電量検出装置５０とを備える。光発電量を計測する発電量検出装置５０は、ピーク電力追跡機能を備えていても良い。また、電源部３２には、蓄電装置５４が接続されていてもよい。蓄電装置５４には、キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electric Double-Layer Capacitor）などを適用可能である。なお、蓄電装置５４は、電源部に内蔵されていても良い。

第４の実施の形態の変形例においても、第４の実施の形態と同様に、センサノードＰ１〜Ｐｎは、センシングデータ送信直後にホストＨからの通信の有無を検出する機能を有する（トーク・アフター・リスンモード）。また、センサノードＰ１〜Ｐｎは、ホストからの指示に従い、通信速度を変更する機能を有する（スレーブ・レートモード）。

このため、図２２に示すように、無線送受信部（ＲＦ）２６はホストからの指示を受信する受信部２７を備え、制御部２４は受信部２７において受信したホストからの指示に応じて、ホスト１０（Ｈ）への通信速度の変更を指示するスレーブ・レート部４３を備える。ホスト１０（Ｈ）への通信速度変更指示信号ＳＶＳは、制御部４２より無線送受信部（ＲＦ）２６に供給され、無線送受信部（ＲＦ）２６より、アンテナ２８を介してセンサノードＰ１〜Ｐｎに送信される。その他の構成は第２の実施の形態におけるセンサノード２０（Ｐ）（図１０）の構成と同様である。

第４の実施の形態によれば、複数のセンサノードとホスト間のデータ通信速度を変更可能とすることによって、総伝送データ量を抑制可能であり、省電力通信可能な通信端末およびこの通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムを提供することができる。

以上説明したように、本発明によれば、省電力通信可能な通信端末およびこの通信端末を適用可能な無線センサネットワークシステムを提供することができる。

[その他の実施の形態]
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

本発明の通信端末および無線センサネットワークシステムは、橋梁、農場、森林など広範囲をカバーするエリアに適用可能であり、温度、湿度、振動、歪みなどの各種センサ情報を複数のセンサノード通信端末において連続データとして取得し、ホストに低消費電力無線伝送可能なシステム応用に適用可能である。

１０、１０（Ｈ）、１０₁、１０₂、１０₃、１０₄、…、１０_m…ホスト（通信端末）
１２、２２…メモリ
１３…マスタ・レート部
１４、２４、４２…制御部
１５、３０１、３０２、３０３、３０４…支柱
１６、２６…無線送受信部
１７…ＲＳＳＩ部
１８、２８…アンテナ
２０、２０（Ｐ）、２０₁₁、２０₁₂、…、２０_1n、２０₂₁、２０₂₂、…、２０_2n、２０₃₁、２０₃₂、…、２０_3n、２０_m1、２０_m2、…、２０_mn…センサノード（通信端末）
２１…センサ
２２…メモリ
２５、４３…スレーブ・レート部
２７…受信部
３０、４４…タイマ
３２、５２…電源部
４０…光発電装置
４５…タイマ時計
４６…振動センサ
４８…光センサ
５０…発電量検出装置
５４…蓄電装置
７０…筐体
７２…スリット窓部
７４…太陽光
７６…軌跡
１００、２００、２００₁、２００₂、２００₃、２００₄、３００、３１０…無線センサネットワークシステム
３０５…道路（もしくは鉄道線路）
３０６…ワイヤ
Ｌ₁、Ｌ₂、…、Ｌ_n…通信距離

Claims (36)

1. 設置された場所のセンサ情報を自立したタイミングで収集可能なセンサと、
   前記センサに接続され、前記センサが収集した前記センサ情報を演算処理可能な制御部と、
   前記制御部に接続されたメモリと、
   前記制御部に接続された無線送受信部と、
   前記無線送受信部に接続され、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナと、
   前記制御部に接続された電源部と、
   前記制御部に接続されたタイマと
   を備えるセンサノード通信端末であって、
   前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を含む第１無線送信データを前記アンテナから前記第１無線送信データを収集するホストに向けて自立したタイミングで送信終了した後の所定の期間内にのみ、前記ホスト側からの第２無線送信データを前記アンテナにより受信可能とするように構成されたことを特徴とするセンサノード通信端末。
2. 前記センサノード通信端末は、前記第１無線送信データを送信した直後に前記ホストからの通信の有無を検出するトーク・アフター・リスンモード機能を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサノード通信端末。
3. 前記第１無線送信データは、前記センサノード通信端末が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを示すフラグを備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサノード通信端末。
4. 前記センサノード通信端末は、前記第１無線送信データの送信後、受信待ち受け期間を設けるが、前記ホストは、前記センサノード通信端末へ前記第２無線送信データを送信しないことを特徴とする請求項１に記載のセンサノード通信端末。
5. 前記センサノード通信端末は、前記第１無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設け、前記ホストは、前記センサノード通信端末へ前記第２無線送信データを送信し、前記第２無線送信データが制御信号であることを特徴とする請求項１に記載のセンサノード通信端末。
6. 前記センサノード通信端末は、前記第１無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設け、前記ホストは、前記センサノード通信端末へ前記第２無線送信データを送信し、前記第２無線送信データがデータ要求信号であり、前記センサノード通信端末は、前記データ要求信号に従って、第３無線送信データを前記ホストに送信することを特徴とする請求項１に記載のセンサノード通信端末。
7. 前記センサノード通信端末は、前記第１無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設定しないことを特徴とする請求項３に記載のセンサノード通信端末。
8. 前記センサノード通信端末は、前記第１無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設け、前記ホストは、前記センサノード通信端末へ前記第２無線送信データを送信しないことを特徴とする請求項３に記載のセンサノード通信端末。
9. 前記センサノード通信端末は、前記第１無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設け、前記ホストは、前記センサノード通信端末へ第２無線送信データを送信し、前記第２無線送信データが制御信号であることを特徴とする請求項３に記載のセンサノード通信端末。
10. 前記センサノード通信端末は、前記第１無線送信データを送信後、受信待ち受け期間を設け、前記ホストは、前記センサノード通信端末へ第２無線送信データを送信し、前記第２無線送信データがデータ要求信号であり、前記センサノード通信端末は、前記データ要求信号に従って、第３無線送信データを前記ホストに送信することを特徴とする請求項３に記載のセンサノード通信端末。
11. 前記センサノード通信端末が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを決定するための判定要素のうち少なくとも1つが時刻若しくは時刻に準ずる情報であることを特徴とする請求項３に記載のセンサノード通信端末。
12. 前記センサノード通信端末が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを決定するための判定要素のうち少なくとも1つが回数情報であることを特徴とする請求項３に記載のセンサノード通信端末。
13. 前記センサノード通信端末が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを決定するための判定要素のうち少なくとも1つが収集したセンサ情報と予め決定された判定基準との合致判定結果に関する情報であることを特徴とする請求項３に記載のセンサノード通信端末。
14. 前記センサノード通信端末が引き続き受信待ち受けを実施するか否かを決定するための判定要素のうち少なくとも1つが収集したセンサ情報を今までに収集したセンサ情報と合わせて予め決定された判定基準との合致判定結果に関する情報であることを特徴とする請求項３に記載のセンサノード通信端末。
15. 前記タイマは、当該センサノード通信端末の動作タイミングに関係した情報源を供給可能であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のセンサノード通信端末。
16. 前記タイマが誤動作された時に、実質的に前記タイマの時刻合わせを実施するタイマ時計を備えることを特徴とする請求項１５に記載のセンサノード通信端末。
17. 前記電源部は、光発電装置を備え、
    前記光発電装置の発電量が基準値を超過した時、基準値を下回った時、最大発電量を示す時、最小発電量を示す時のいずれかのタイミングにおいて、前記タイマ時計によって前記タイマの時刻を調整可能であることを特徴とする請求項１６に記載のセンサノード通信端末。
18. 前記基準値の設定には、ヒステリシス関係を適用することを特徴とする請求項１７に記載のセンサノード通信端末。
19. 前記基準値の設定には、最大発電量および最小発電量により演算された値を適用することを特徴とする請求項１７に記載のセンサノード通信端末。
20. 前記基準値は、過去数日分における発電量の標準偏差により調整分を演算して、設定することを特徴とする請求項１７に記載のセンサノード通信端末。
21. 前記ホストからの指示に応じて、前記ホストへの通信速度を変更可能であることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載のセンサノード通信端末。
22. 前記無線送受信部は、前記ホストから受信電界強度に応じた通信速度の変更指示を受信する受信部を備え、
    前記制御部は、前記受信部において受信した前記ホストからの前記通信速度の変更指示に応じて、前記ホスト側への通信速度の変更を指示するスレーブ・レート部を備えることを特徴とする請求項２１に記載のセンサノード通信端末。
23. 制御部と、
    前記制御部に接続されたメモリと、
    前記制御部に接続された無線送受信部と、
    前記無線送受信部に接続されたアンテナと
    を備えるホスト通信端末であって、
    前記無線送受信部は、受信した電波の受信電界強度を測定するＲＳＳＩ部を備え、
    前記制御部は、前記ＲＳＳＩ部において測定した受信電界強度に応じて、複数のセンサノード側への通信速度の変更を指示するマスタ・レート部を備え、
    前記ホスト通信端末は、複数のセンサノードから第１無線送信データを無線通信を介して受信し、受信した前記第１無線送信データに含まれるセンシングデータを収集すると共に、受信した電波の受信電界強度に応じて、複数のセンサノードに対して通信速度の変更指示を含む第２無線送信データを送信することを特徴とするホスト通信端末。
24. 前記ホスト通信端末は、前記第２無線送信データを、前記複数のセンサノードがそれぞれ前記第１無線送信データを送信終了した後の所定の期間内に、前記複数のセンサノードに向けて送信することを特徴とする請求項２３に記載のホスト通信端末。
25. 複数のセンサノードと、
    前記複数のセンサノードからの第１無線送信データを常時もしくは定期的に受信可能なホストと
    を備え、
    前記センサノードは、
    設置された場所のセンサ情報を自立したタイミングで収集可能なセンサと、
    前記センサに接続され、前記センサが収集した前記センサ情報を演算処理可能な制御部と、
    前記制御部に接続されたメモリと、
    前記制御部に接続された無線送受信部と、
    前記無線送受信部に接続され、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナと、
    前記制御部に接続された電源部と、
    前記制御部に接続されたタイマと
    を備え、
    前記センサノードは、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を含む第１無線送信データを前記アンテナから前記第１無線送信データを収集するホストに向けて自立したタイミングで送信終了した後の所定の期間内にのみ、前記ホスト側からの第２無線送信データを前記アンテナにより受信可能としたするように構成されたことを特徴とする無線センサネットワークシステム。
26. 前記複数のセンサノードにおいて実質的に同じ時刻に収集された各種センサ情報を無線通信により前記ホストに送信する際、前記複数のセンサノードにおいて、各種センサ情報の収集から無線通信による前記ホストへの送信までのタイミングを前記複数のセンサノードで変化させて、無線信号データの衝突を回避したことを特徴とする請求項２５に記載の無線センサネットワークシステム。
27. 前記複数のセンサノードで変化させる前記タイミングは、予め前記複数のセンサノード毎に設定することを特徴とする請求項２６に記載の無線センサネットワークシステム。
28. 前記複数のセンサノードで変化させる前記タイミングは、前記ホストから前記複数のセンサノードに送信される制御信号によって再調整可能であることを特徴とする請求項２６または２７に記載の無線センサネットワークシステム。
29. 設置された場所のセンサ情報を自立したタイミングで収集可能なセンサと、前記センサに接続され、前記センサが収集した前記センサ情報を演算処理可能な制御部と、前記制御部に接続されたメモリと、前記制御部に接続された無線送信部と、前記無線送信部に接続され、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を無線送信可能なアンテナと、前記制御部に接続された電源部と、前記制御部に接続されたタイマとを備える複数のセンサノードであって、前記センサ情報若しくは前記センサ情報を演算処理した結果を含む第１無線送信データを前記アンテナから前記第１無線送信データを収集するホストに向けて自立したタイミングで送信終了した後の所定の期間内にのみ、前記ホスト側からの第２無線送信データを前記アンテナにより受信可能とするように構成された複数のセンサノードと、
    前記複数のセンサノードからの無線送信データを常時もしくは定期的に受信可能なホストと
    を備え、
    前記複数のセンサノードにおいて実質的に同じ時刻に収集された各種センサ情報を無線通信により前記ホストに送信する際、前記複数のセンサノードにおいて、各種センサ情報の収集から無線通信による前記ホストへの送信までのタイミングを前記複数のセンサノードで変化させて、無線信号データの衝突を回避したことを特徴とする無線センサネットワークシステム。
30. 前記センサノードは、前記第１無線送信データを送信した直後に前記ホストからの通信の有無を検出するトーク・アフター・リスンモード機能を有することを特徴とする請求項２９に記載の無線センサネットワークシステム。
31. 前記複数のセンサノードで変化させる前記タイミングは、予め前記複数のセンサノード毎に設定することを特徴とする請求項２９に記載の無線センサネットワークシステム。
32. 前記タイマが誤動作された時に、実質的に前記タイマの時刻合わせを実施するタイマ時計を備えることを特徴とする請求項２９〜３１のいずれか１項に記載の無線センサネットワークシステム。
33. 前記電源部は、光発電装置を備え、
    前記光発電装置の発電量が基準値を超過した時、基準値を下回った時、最大発電量を示す時、最小発電量を示す時のいずれかのタイミングにおいて、前記タイマ時計によって前記タイマの時刻を調整可能であることを特徴とする請求項２９〜３１のいずれか１項に記載の無線センサネットワークシステム。
34. 前記基準値の設定には、ヒステリシス関係を適用することを特徴とする請求項３３に記載の無線センサネットワークシステム。
35. 前記基準値の設定には、最大発電量および最小発電量により演算された値を適用することを特徴とする請求項３３に記載の無線センサネットワークシステム。
36. 前記基準値は、過去数日分における発電量の標準偏差により調整分を演算して、設定することを特徴とする請求項３３に記載の無線センサネットワークシステム。

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