ノード装置
【課題】第１ノード装置からパケットを受信し、受信されたパケットを第２ノード装置へ転送するノード装置を提供する。
【解決手段】第２ノード装置との通信が異常であると判断される場合、受信されたパケットをブロードキャストパケットとして送信する。異常か否かは、第２ノードからのアクノリッジが所定期間内に受け取られるかどうか
による。
【解決手段】第２ノード装置との通信が異常であると判断される場合、受信されたパケットをブロードキャストパケットとして送信する。異常か否かは、第２ノードからのアクノリッジが所定期間内に受け取られるかどうか
による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、おおまかには無線ネットワークに関し、より具体的には無線センサネットワークを構成するノード装置のパケット送信に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線センサネットワークを用いて、クライアント機器（client，子機、末端ノードとも呼ばれ、例えば計測機器）からのデータを無線で集めるニーズがある。例としてクライアント複数台がホスト機器（host，親機、基地局ノードとも呼ばれる）に無線ネットワークを介して接続される計測機器ネットワークが挙げられる。本明細書では簡単のために、クライアント機器を「クライアント」と呼び、ホスト機器を「ホスト」と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５４４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、ホストから末端ノードのクライアントへパケットを送る時には、それらの間に複数のクライアントが介在する。ホストが最初の送信元ノードであるパケットは、これら介在する複数のクライアント（中間ノードとも呼ばれる）によって中継され、最終的な宛先ノードである末端ノードへ到達することが期待される。典型的には、パケットが送られる時に経由する中間ノードは、所定の方法によって適宜、選択される。選択された経路上の中間ノードのうち、一つでも通信できない場合（不通信状態という）には最終的な宛先ノードまでパケットが届かない。そのため信頼性が損なわれるという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、不通信状態が発生した箇所において同報送信の形でパケットを再送することによって、通信の信頼性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある実施形態によれば、第１ノード装置からパケットを受信し、受信されたパケットを第２ノード装置へ転送するノード装置は、前記第２ノード装置との通信が異常であると判断される場合、前記受信されたパケットをブロードキャストパケットとして送信する。
【０００７】
さらに他の実施形態によれば、前記通信異常は、前記第２ノード装置からのアクノリッジが所定期間内に受け取られるかどうかに基づいて判断される。
【０００８】
さらに他の実施形態によれば、前記受信されたパケットの履歴に基づいて、前記第２ノード装置への転送を行うかが判断される。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成により、本発明は、不通信状態が発生した箇所において同報送信の形でパケットを再送することによって、通信の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の例示的実施形態を用いたセンサネットワークシステムの概略図である。
【図２】センサネットワークシステムによるブロードキャストを示す図である。
【図３】不通信が発生したときにブロードキャストパケットを送信するフローを示す図である。
【図４】判定のために用いられる受信履歴テーブルを示す図である。
【図５】センサネットワークシステムが扱うパケットのフォーマットを示す図である。
【図６】隣接ノードテーブルを示す図である。
【図７】本発明の例示的実施形態のために用いられる末端ノードのブロック図である。
【図８】本発明の例示的実施形態のために用いられるホストのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の例示的実施形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。同じ参照符号は、同じ構成要素、又は異なる実施形態における対応する構成要素を表す。
【００１２】
（システムの概要）
図１は、本発明の例示的実施形態を用いたセンサネットワークシステム１００の概略図である。システム１００は、アドホック無線センサネットワークである。このシステム１００は、近接する小型無線センサ端末が自発的にネットワークを構築するよう構成される。システム１００は、ホスト１１０、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２０、及びクライアント１１１〜１１８を備える。この実施形態ではクライアントを８つ設けたが、クライアントの個数はこれに限定されない。ホスト１１０は基地局ノードとも呼ばれる。クライアント１１１〜１１７は中間ノードとも呼ばれる。クライアント１１８は末端ノードとも呼ばれる。本明細書では、ホスト及びクライアントのそれぞれを総称して単にノードともいう。
【００１３】
末端ノード１１８は、中間ノード１１１〜１１７を介して、ホスト１１０と無線で結合される。例えば、ホスト１１０は、中間ノード１１１と無線リンク１１０ａ，１１１ａによって結合される。中間ノード１１１は、中間ノード１１２と無線リンク１１１ｂ，１１２ｆによって結合される。中間ノード１１２は、その周囲に位置する中間ノード１１４〜１１７とそれぞれ無線リンク１１２ｂ〜１１２ｅによって結合される。一例として、中間ノード１１２から中間ノード１１３への無線リンクは、ここでは不通信状態、すなわちパケットのやりとりができない状態である。本来、中間ノード１１２は、中間ノード１１３と無線リンク１１２ａによって結合されるべきである。中間ノード１１５，１１７は、末端ノード１１８とそれぞれ無線リンク１１５ａ，１１７ａによって結合される。なお簡単のため、例えば中間ノード１１２と、中間ノード１１４〜１１７のそれぞれとの結合は、中間ノード１１２から見てダウンリンク（下流）方向のみ図示される。図１の結合関係に限定されず、任意のノードは、他のノードとダウンリンク方向及びアップリンク（上流）方向に結合され得る。なお、通信状態やノードの配置によっては、末端ノード１１８が他のノードの中間ノードとして機能することがある。反対に他の中間ノードが末端ノードとして機能してもよい。
【００１４】
ノード１１２の隣接範囲１１２Ｐには、ノード１１１，１１３〜１１７が含まれる。ノード１１２は、ビーコンメッセージ（ルーティングパケットとも呼ばれる）を定期的に送信する。ビーコンメッセージに応答して隣接ノードが送信してくるアクノリッジの受信確率、受信信号電力、遅延など、ノード１１２によって測定されたパラメータは、隣接ノードの通信状態を表す。よってノード１１２は、これら隣接ノードとの通信状態を表す情報を記憶することによって、パケットの送信の仕方を変えることができる。隣接範囲１１２Ｐは、ノード１１２の送信電力が大きいほど典型的には大きくなる。
【００１５】
典型的には末端ノード１１８は、センサ１１８ｓと結合され得る。センサ１１８ｓは、任意の適切なセンサであり得る。そのようなセンサには、温度センサ、湿度センサ、加速度（衝撃）センサ、光センサ等があるが、これらには限定されない。センサ１１８ｓは、機械的、電磁気的、熱的、音響的、化学的なパラメータ（例えば温度）を表すデータ（「センサデータ」）を出力する。なお図示はされないが、典型的には、末端ノード１１８以外の他のノードにもセンサ１１８ｓのようなセンサが設けられている。
【００１６】
無線リンク１１０ａ，１１１ａ，１１１ｂ，１１２ａ〜１１２ｆ，１１５ａ，１１７ａは、例えば、２．４ＧＨｚ帯を用いたＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠する短距離無線ネットワークであり得る。このＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）又はＷＰＡＮ（Wireless Personal Area Network）と呼ばれる無線通信規格の一つであり、低コスト・低消費電力で、高い信頼性とセキュリティを持つ。無線リンク１１０ａ，１１１ａ，１１１ｂ，１１２ａ〜１１２ｆ，１１５ａ，１１７ａは、上述の特定の無線ネットワークに限定されず、典型的にはパケットの形で情報をやりとりできる任意の適切なネットワークであり得る。
【００１７】
ある実施形態によれば、それぞれのノードは、自動中継機能を有し、通信環境を察知して自発的にネットワークを構成し得る。例示的なネットワークは、真メッシュであり、ホップ数も実質的に無制限である。換言すれば本発明の実施形態は、マルチホップの無線ネットワークを使用可能である。
【００１８】
図１において、ノード１１１〜１１８にそれぞれ付されたＮ１〜Ｎ８は、ノードＩＤ（識別子）を表す。ノードＩＤはこれらの具体的な文字列には限定されず任意の適切な文字列または数値をとり得る。
【００１９】
上記において簡単のため、例としてノード１１２についてだけ説明したことは、他のノードについてもあてはまる。例えば、ノード１１２が隣接ノードとの通信状態に関する情報を記憶するように、ノード１１０，１１１，１１３〜１１８のそれぞれも、それぞれの隣接ノードとの通信状態に関する情報を記憶してもよい。これは、隣接ノードとの通信状態に関する情報が全てのノードの間で共有されることを意味しない。すなわちノードは、それぞれの隣接ノードに関する情報を記憶すればよいのであって、隣接しないノードについての情報は記憶する必要はない。
【００２０】
以下の例では、パケットがノード１１０からノード１１８へ送信経路１１０ｐｔｈを通して送られることを想定する。この送信経路１１０ｐｔｈは、ノード１１０，１１１，１１２，１１３，１１８を含む。典型的には送信経路１１０ｐｔｈは、システム１００によって自動的に選択され得る。
【００２１】
末端ノード１１８は、センサ１１８ｓに例えば有線で結合され得る。具体的には、末端ノード１１８は、センサ１１８ｓにＵＳＢ（universal serial bus）、ＲＳ４８５、ＲＳ４２２、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）等で接続され得る。同様にノード１１０〜１１７も、それぞれセンサに例えば有線で結合されてもよい。
【００２２】
末端ノード１１８は、センサ１１８ｓから受け取ったセンサデータを、符号化及び変調することによって無線信号を発生する。末端ノード１１８は、この無線信号を無線リンクを介してホスト１１０へ送る。無線信号の符号化及び変調のための方式にはさまざまなものがあるが、ある具体的な実施形態では、上述のＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠した方式が用いられる。
【００２３】
ホスト１１０は、末端ノード１１８から受け取られた無線信号を復調及び復号化することによって、センサデータを得る。ホスト１１０は、得られたセンサデータをＰＣ１２０に送る。ＰＣ１２０は、ホスト１１０に例えば有線で結合される。具体的にはＰＣ１２０は、ホスト１１０にＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）等で接続され得る。
【００２４】
ＰＣ１２０は、例えば、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）を備えるソフトウェアを用いて、センサ１５２から受け取られたセンサデータを視覚的に表示したり、統計的に処理したりできる。そのようなソフトウェアは、例えば通信状態の確認、センサデータの数値表示、グラフ表示、センサ値の分布カラーマッピング、センサデータの記録、センサデータのエクスポート、端末設定の変更等を行うことができる。
【００２５】
センサネットワークシステム１００は、一例として、１つの末端ノード１１８と、１つのセンサ１１８ｓと、中間ノード１１１〜１１７とを備える。中間ノード、末端ノード、及びセンサの個数や種類などは図１に限定されない。
【００２６】
本発明のノード装置を用いるセンサネットワークの目的は、ノード装置がセンシングした情報をホストによって収集することである。そのため、クライアントからホストまでの経路は、より確実な経路を選択することが好ましい。例えば、クライアントからホストまでの経路（上流向き経路）は、下流側（クライアント側）のノードが、その上流側（ホスト側）のノードを選択する。この際、受信確率等に基づいて最適なノードが選択される。具体的には後述する隣接ノードテーブル６００（図６）などを利用することによって、最適なノードを選択することができる。
【００２７】
逆にホストからクライアントの経路（下流向き経路）は、上述の経路をホストからクライアントへと逆向きに辿っていく。これは、クライアントが辿ってホストに到達できた上流向き経路なら、その経路を逆向きに辿っても問題が起こらないはずだという前提に基づいている。この前提に基づく経路選択によって、省電力やトラフィックの軽減を図ることができる。
【００２８】
本発明の実施形態によるノード装置は、典型的には、ホストからクライアントへの下流向き経路の途中で生じた不通信状態を回避するが、これには限定されない。すなわち、ホストからクライアントへの下流向きの通信が主目的である場合には、ホストからクライアントへの下流向き経路を受信確率に基づいて経路選択し、クライアントからホストへの上流向き経路は、その逆向きの経路をとるようにしてもよい。
【００２９】
（ブロードキャスト）
図２は、センサネットワークシステム１００によるブロードキャストを示す図である。図２において、縦軸は時間の経過（図で下の位置ほど、時間が経過した時刻を表す）を、横軸はノードを表す。
【００３０】
時刻ｔ０において、ホスト１１０はパケット２０２をノード１１１に送る。時刻ｔ１において、ノード１１１はアクノリッジ２０４をホスト１１０に送る。時刻ｔ２において、ノード１１１は、パケット２０２と同じペイロードデータを含むパケット２０６をノード１１２に送る。時刻ｔ３において、ノード１１２はアクノリッジ２０８をノード１１１に送る。ここでペイロードデータとは、通信パケットのうちヘッダ部分（宛先ノード等の付加情報）を除いた、本来転送したいデータ本体のことを言う。
【００３１】
時刻ｔ４において、ノード１１２は、パケット２０２と同じペイロードデータを含むパケット２１０をノード１１３に送る。通信状態が正常なら、期間ｔ０〜ｔ１，ｔ２〜ｔ３と同程度の時間差で、例えば時刻ｔ５において、ノード１１３からアクノリッジ２１２がノード１１２に戻ってくるはずである。本実施形態によるノードは、パケットを送信した時刻から所定期間が経過するまで、アクノリッジを待つ。換言すれば、本実施形態によるノードは、パケットを送信した時刻から所定期間が経過してもアクノリッジが受信されない場合は、そのノードとの間の通信状態が不通であるとみなす。図２では、そのような所定期間（待機期間とも言える）は、期間ｔ４〜ｔ６に相当する。なお、通信状態が不通であると決定するまでに何回か同じパケットの再送を試みてもよい。
【００３２】
本実施形態によるノードは、所定期間内にアクノリッジが受信されない場合は、送信すべきパケットをブロードキャストパケットとして送信する。具体的には時刻ｔ６において、ノード１１２は、パケット２０２と同じペイロードデータを含むパケット２１４，２１６をブロードキャストパケットとしてそれぞれノード１１５，１１７に送る。図１ではノード１１２の隣接ノードは、１１１，１１３〜１１７だが、図２では簡単のため、ノード１１５，１１７だけが代表として図示される。図２では、ブロードキャストパケット２１４，２１６の間に時間差があるように図示されるが、実際には時間差を設ける必要はない。時刻ｔ７において、ノード１１５，１１７はそれぞれアクノリッジ２１８，２２０をノード１１２に送る。時刻ｔ８において、ノード１１５，１１７は、パケット２０２と同じペイロードデータを含むパケット２２２，２２４をノード１１８に送る。時刻ｔ９において、ノード１１８はアクノリッジ２２６，２２８をそれぞれノード１１５，１１７に送る。
【００３３】
（ブロードキャスト送信のフロー）
図３は、不通信が発生したときにブロードキャストパケットを送信するフロー３００を示す図である。以下では、図２を参照して説明した、ノード１１２がブロードキャストパケットを送信する場合を説明する。ブロードキャストパケットを送信するノードは１１２には限定されず、図１の任意のノードがブロードキャストパケットを送信し得る。本明細書においてブロードキャストパケットとは、受信したノードがどれであるかにかかわらずそのパケットを他のノードに転送することが要求されるパケットである。通常のユニキャストパケットでは、そのヘッダ部において宛先ノードが特定されている。これに対し、ブロードキャストパケットでは、そのヘッダ部で宛先ノードが特定されていない。すなわちブロードキャストパケットの宛先ノードは、全ノードである。
【００３４】
３１０において、ノード１１２は、受信したパケット２０６と、パケットＩＤ及び宛先ＩＤが同じパケットを過去に受信したかを判定する。もしＹＥＳならそのようなパケットはブロードキャストパケットとして再送信せずに終了する。もしＮＯなら３２０に処理を進める。
【００３５】
３２０において、ノード１１２は、ノード１１３からのアクノリッジを受信したかを判定する。もしＹＥＳならそのようなパケットはブロードキャストパケットとして再送信せずに終了する。もしＮＯなら３３０に処理を進める。
【００３６】
３３０において、ノード１１２は、パケット２０２と同じペイロードデータを含むパケット（例えばパケット２１４，２１６）をブロードキャストパケットとして隣接ノードに送り、終了する。
【００３７】
上述のように本発明によれば、不通信が発生するまではユニキャストでパケットを転送し、不通信が発生したと判定されると、ブロードキャストで転送する。あるノード（ここではノード１１２）が不通信状態を検出した時に、ブロードキャストパケットを隣接ノードに向けて送信すれば、それらの隣接ノードを介して最終的に宛先ノードに届くルート（図１に示す場合ではノード１１５，１１７を介したルート）が発生しやすくなる。その結果、ブロードキャストパケットによる送信は、パケットの宛先ノードへの到達確率が高くなるという効果を奏する。換言すれば、パケット通信が途絶する回数を減少できる。さらに不通信が発生した箇所から同報送信を行うので、同報送信だけしか行わないシステムと比較して、トラフィックを減らすことができるという効果も有する。本発明によれば、ダウンストリーム及びアップストリームの両方の向きについて、不通信が発生する確率を低くすることができる。
【００３８】
図４は、判定３１０のために用いられる受信履歴テーブル４００を示す図である。受信履歴テーブル４００は、典型的にはそれぞれのノードの揮発性記憶装置に記憶される。受信履歴テーブル４００は、過去に受信したパケットのパケットＩＤ４１０、送信元ノードＩＤ４２０及び宛先ノードＩＤ４３０を含む。受信履歴テーブル４００は例えばＦＩＦＯ（ファーストインファーストアウト）のキューとして実現され得る。図４に示される状態でノード１１２が、パケットＩＤ＝ＰＫＴ３，宛先ノードＩＤ＝Ｎ８であるパケットを新たに受信した場合、このパケットは過去に受信したパケットと同じパケットである。したがってノード１１２は、判定３１０に基づいてブロードキャストパケットを送信しない。同じパケットが受信される原因には、隣接ノードがブロードキャストパケットを送信した場合が挙げられる。このような場合に、さらにブロードキャストパケットを送信することは、ネットワークトラフィックの過度の増加を招く。そのため、ブロードキャストパケットを送信する前には判定３１０を行うのが好ましい。
【００３９】
図５は、センサネットワークシステム１００が扱うパケット５００のフォーマットを示す図である。パケット５００は、プリアンブル５１０及びペイロードデータ５５０を有す
る。プリアンブル５１０は、その中にパケットＩＤ５２０，送信元ノードＩＤ５３０，及び宛先ノードＩＤ５４０を含む。典型的にはペイロードデータ５５０は可変長データである。判定３１０を行うために、パケットＩＤ５２０，送信元ノードＩＤ５３０，及び宛先ノードＩＤ５４０は、受信履歴テーブル４００を構築するのに用いられる。パケットＩＤ５２０としては、典型的にはシーケンスナンバが用いられるが、これには限定されず、ユニークな識別子ならなんでもよい。
【００４０】
図６は、隣接ノードテーブル６００を示す図である。隣接ノードテーブル６００は、典型的にはそれぞれのノードの揮発性記憶装置に記憶される。隣接ノードテーブル６００は、典型的にはノードＩＤ６１０及び受信信号電力（受信電波の強度）６２０を含む。隣接ノードテーブル６００は、例えば隣接ノードから送信された信号の受信電力を、ノードＩＤと関連付けて記述する。不通信状態が発生していないときは、ノード１１２は、隣接ノードテーブル６００に基づいて、受信確率が高い、近隣のノード装置をユニキャストパケット中の宛先ノードとして特定する。これにより受信できる確率の高いノードに優先的に送信することができる。このユニキャストパケットによる転送は、ブロードキャストパケットと比較して、発生するトラフィックがより少なくなるという利点がある。
【００４１】
図６の場合、適当な閾値を設け、その閾値を超えるノードだけを宛先ノードとしてユニキャストパケット内で特定すればよい。例えば、ノードＮ５，Ｎ７がそのような条件を満たすなら、ユニキャストパケット内の宛先ノードにはノードＩＤ＝Ｎ５，Ｎ７のうちのいずれか１つを特定する。
【００４２】
一方、いったん不通信状態が発生したときは、ノード１１２は、隣接ノードテーブル６００を参照することなく、ブロードキャストパケットとして、受信されたパケットを再送する。これにより周囲に存在する正常に通信できる他のノードを介して、パケットが末端ノード１１８へ到達できる可能性が高まるという効果を奏する。
【００４３】
図６の例では、当該ノード装置の隣接ノードテーブル６００は、過去にノードＮ５から受信信号電力１２７でパケットを受信したことを示す。典型的には、より確実にパケットを転送するために、受信信号電力がより大きいノード装置へ転送するよう判断がなされる。具体的には、パケットを転送する際には、例えばノードＮ５へパケットを転送するよう判断される。逆に受信信号電力が比較的、小さいノードＮ４へは転送しないよう判断がなされる。このようにある具体的な実施例では、ノード装置から過去に受信されたパケットの履歴（例えば受信確率、受信信号電力など）に基づいて、そのノード装置への転送を行うかを判断する。
【００４４】
（クライアントのハードウェア）
図7は、本発明の例示的実施形態のために用いられる末端ノード１１８のブロック図である。他のクライアント１１１〜１１７も同様の構成を有する。
末端ノード１１８のブロック図である。
【００４５】
末端ノード１１８には、センサ１１８ｓが結合される。末端ノード１１８は、ＲＦユニット７１０及びアンテナ７３０を備える。センサ１１８ｓは、センサデータをＲＦユニット７１０に出力する。ＲＦユニット７１０は、センサ１１８ｓが出力したセンサデータを無線信号に変換して、アンテナ７３０から例えば上流ノード（ホスト１１０等）へ送る。センサ１１８ｓは、計測機器であってもよい。
【００４６】
ＲＦユニット７１０は、センサインタフェース７４０、ＤＣ（直流）電源７４５、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）７５０、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）７５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）７５４、タイマ７５６、無線送受信部７５８、及びＲＦインタフェース７６０を有する。センサインタフェース７４０は、センサ１１８ｓによって出力されたセンサ信号をＭＣＵ７５０が処理できる適当な信号（例えば１０ビットデジタル信号）に変換する。ＤＣ電源７４５は、ＲＦユニット７１０の各機能ブロックに直流電源を供給する。ＤＣ電源７４５は、例えば直流３Ｖを供給するリチウム電池であり得る。
【００４７】
ＭＣＵ７５０は、末端ノード１１８の機能を実現するのに用いられるマイクロプロセッサである。ＭＣＵ７５０は、末端ノード１１８の機能を実現するのに必要なプログラム及びデータをＲＯＭ７５２又はＲＡＭ７５４に記憶する。タイマ７５６は、例えば電源をオフにするタイミングを計測し、所定時間が経過したときに、ＤＣ電源７４５からの電源供給を断つようＭＣＵ７５０をトリガする。ＭＣＵ７５０は、ＲＯＭ７５２、ＲＡＭ７５４、及びタイマ７５６などの周辺素子をその中に含んでもよい。この場合、ＲＯＭなどを独立した部品として搭載する場合に比べて、システム構築のためのコストを抑えることができる。
【００４８】
無線送受信部７５８は、ＭＣＵ７５０からのデータをホスト１１０へ送る応答パケットに変換したり、ホストから受け取られた要求パケットをデータに変換したりする。ＲＦインタフェース７６０は、無線送受信部７５８から出力されたパケットをＲＦ信号に変換し、アンテナに出力したり、アンテナで受け取られたＲＦ信号からパケットを再生し、無線送受信部７５８に出力したりする。
【００４９】
中間ノード１１１〜１１７も図４に示される末端ノード１１８と同様の構成を有する。代替として、中間ノード１１１〜１１７にはセンサが結合されていなくてもよい。
【００５０】
（ホストのハードウェア）
図８は、本発明の例示的実施形態のために用いられるホスト１１０のブロック図である。ホスト１１０は、ＲＦユニット８１０、及びアンテナ８３０を備える。一般にホスト１１０は、複数のクライアントのうちどれと通信してもよい。本明細書の以下の説明では、ホスト１１０が任意の中間ノード１１１〜１１７を介して末端ノード１１８と通信すると仮定して説明する。
【００５１】
ＲＦユニット８１０は、末端ノード１１８に対する要求を無線信号に変換して、アンテナ８３０から末端ノード１１８へ送る。ＲＦユニット８１０は、アンテナ８３０によって受け取られた末端ノード１１８からの応答をデータに変換して、ＲＦユニット８１０からインタフェース８４０を介してＰＣ１２０へ送る。
【００５２】
ＲＦユニット８１０は、インタフェース８４０、電源８４５、ＭＣＵ８５０、ＲＯＭ８５２、ＲＡＭ８５４、タイマ８５６、無線送受信部８５８、及びＲＦインタフェース８６０を有する。インタフェース８４０は、ＰＣ１２０によって出力されたさまざまな信号をＭＣＵ８５０が処理できる適当な信号（例えば８ビットデジタル信号）に変換する。電源８４５は、ホスト１１０の各機能ブロックに直流電源を供給する。電源８４５は、例えば家庭用ＡＣ（交流）電源のコンセントから供給される１００Ｖの交流を受け取り、直流３Ｖに変換し、直流電圧を各ブロックに供給する。
【００５３】
ＭＣＵ８５０は、ホスト１１０の機能を実現するのに用いられるマイクロプロセッサである。ＭＣＵ８５０は、ホスト１１０の機能を実現するのに必要なプログラム及びデータをＲＯＭ８５２又はＲＡＭ８５４に記憶する。タイマ８５６は、例えばタイムアウト時間２３０を計測し、所定時間が経過したときに、要求取消を送信するようＭＣＵ８５０をトリガする。ＭＣＵ８５０は、ＲＯＭ８５２、ＲＡＭ８５４、及びタイマ８５６などの周辺素子をその中に含んでもよい。この場合、ＲＯＭなどを独立した部品として搭載する場合に比べて、システム構築のためのコストを抑えることができる。
【００５４】
無線送受信部８５８は、ＭＣＵ８５０からのデータを、クライアントへ送る要求パケット又は要求取消パケットに変換したり、クライアントから受け取られた応答パケットをデータに変換したりする。ＲＦインタフェース８６０は、無線送受信部８５８から出力されたパケットをＲＦ信号に変換し、アンテナに出力したり、アンテナで受け取られたＲＦ信号からパケットを再生し、無線送受信部８５８に出力したりする。
【００５５】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明した。
【００５６】
本発明の実施形態によるホスト及びクライアントは、基板上に取り付けられた、半導体素子を含む回路要素群によって典型的には実現され得る。典型的にはホスト１１０，中間ノード１１１〜１１７、及び末端ノード１１８は、センサからのアナログ信号、及び無線ネットワークのための高周波信号を扱うアナログ回路と、ＭＣＵを主要素とするデジタル回路との組み合わせによって実現され得る。
【００５７】
本発明によるホスト機器の制御は、典型的にはソフトウェアによって実現され得る。すなわち図２及び図３に示されるプロシージャ（又は動作）は、典型的にはコンピュータで読み取り可能な媒体に記憶されたソフトウェアによって実現され得る。コンピュータで読み取り可能な媒体には、ハードディスクドライブ、半導体メモリ等がある。代替として本発明の実施形態によるプロシージャは、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせ、又はハードウェアのみによって実現され得る。本発明の実施形態によるクライアント機器の制御も典型的にはソフトウェアによって実現され得る。
【００５８】
図７及び図８に示される機能ブロック群の一部又は全ては、適宜、結合されることによって一体化されて実現されてもよい。例えば、ＲＦユニット７１０，８１０は、ハイブリッドＩＣ（集積回路）として実現されてもよい。さらには例えば末端ノード１１８は、ＲＦユニット７１０、センサ１１８ｓ、及びアンテナ７３０を一つの基板に一体化して実現されてもよい。
【００５９】
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００６０】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上説明したように、本発明は、特に無線を利用するセンサネットワーク等について有用である。
【符号の説明】
【００６２】
３００ フロー
３１０，３２０，３３０ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、おおまかには無線ネットワークに関し、より具体的には無線センサネットワークを構成するノード装置のパケット送信に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線センサネットワークを用いて、クライアント機器（client，子機、末端ノードとも呼ばれ、例えば計測機器）からのデータを無線で集めるニーズがある。例としてクライアント複数台がホスト機器（host，親機、基地局ノードとも呼ばれる）に無線ネットワークを介して接続される計測機器ネットワークが挙げられる。本明細書では簡単のために、クライアント機器を「クライアント」と呼び、ホスト機器を「ホスト」と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５４４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、ホストから末端ノードのクライアントへパケットを送る時には、それらの間に複数のクライアントが介在する。ホストが最初の送信元ノードであるパケットは、これら介在する複数のクライアント（中間ノードとも呼ばれる）によって中継され、最終的な宛先ノードである末端ノードへ到達することが期待される。典型的には、パケットが送られる時に経由する中間ノードは、所定の方法によって適宜、選択される。選択された経路上の中間ノードのうち、一つでも通信できない場合（不通信状態という）には最終的な宛先ノードまでパケットが届かない。そのため信頼性が損なわれるという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、不通信状態が発生した箇所において同報送信の形でパケットを再送することによって、通信の信頼性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある実施形態によれば、第１ノード装置からパケットを受信し、受信されたパケットを第２ノード装置へ転送するノード装置は、前記第２ノード装置との通信が異常であると判断される場合、前記受信されたパケットをブロードキャストパケットとして送信する。
【０００７】
さらに他の実施形態によれば、前記通信異常は、前記第２ノード装置からのアクノリッジが所定期間内に受け取られるかどうかに基づいて判断される。
【０００８】
さらに他の実施形態によれば、前記受信されたパケットの履歴に基づいて、前記第２ノード装置への転送を行うかが判断される。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成により、本発明は、不通信状態が発生した箇所において同報送信の形でパケットを再送することによって、通信の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の例示的実施形態を用いたセンサネットワークシステムの概略図である。
【図２】センサネットワークシステムによるブロードキャストを示す図である。
【図３】不通信が発生したときにブロードキャストパケットを送信するフローを示す図である。
【図４】判定のために用いられる受信履歴テーブルを示す図である。
【図５】センサネットワークシステムが扱うパケットのフォーマットを示す図である。
【図６】隣接ノードテーブルを示す図である。
【図７】本発明の例示的実施形態のために用いられる末端ノードのブロック図である。
【図８】本発明の例示的実施形態のために用いられるホストのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の例示的実施形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。同じ参照符号は、同じ構成要素、又は異なる実施形態における対応する構成要素を表す。
【００１２】
（システムの概要）
図１は、本発明の例示的実施形態を用いたセンサネットワークシステム１００の概略図である。システム１００は、アドホック無線センサネットワークである。このシステム１００は、近接する小型無線センサ端末が自発的にネットワークを構築するよう構成される。システム１００は、ホスト１１０、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２０、及びクライアント１１１〜１１８を備える。この実施形態ではクライアントを８つ設けたが、クライアントの個数はこれに限定されない。ホスト１１０は基地局ノードとも呼ばれる。クライアント１１１〜１１７は中間ノードとも呼ばれる。クライアント１１８は末端ノードとも呼ばれる。本明細書では、ホスト及びクライアントのそれぞれを総称して単にノードともいう。
【００１３】
末端ノード１１８は、中間ノード１１１〜１１７を介して、ホスト１１０と無線で結合される。例えば、ホスト１１０は、中間ノード１１１と無線リンク１１０ａ，１１１ａによって結合される。中間ノード１１１は、中間ノード１１２と無線リンク１１１ｂ，１１２ｆによって結合される。中間ノード１１２は、その周囲に位置する中間ノード１１４〜１１７とそれぞれ無線リンク１１２ｂ〜１１２ｅによって結合される。一例として、中間ノード１１２から中間ノード１１３への無線リンクは、ここでは不通信状態、すなわちパケットのやりとりができない状態である。本来、中間ノード１１２は、中間ノード１１３と無線リンク１１２ａによって結合されるべきである。中間ノード１１５，１１７は、末端ノード１１８とそれぞれ無線リンク１１５ａ，１１７ａによって結合される。なお簡単のため、例えば中間ノード１１２と、中間ノード１１４〜１１７のそれぞれとの結合は、中間ノード１１２から見てダウンリンク（下流）方向のみ図示される。図１の結合関係に限定されず、任意のノードは、他のノードとダウンリンク方向及びアップリンク（上流）方向に結合され得る。なお、通信状態やノードの配置によっては、末端ノード１１８が他のノードの中間ノードとして機能することがある。反対に他の中間ノードが末端ノードとして機能してもよい。
【００１４】
ノード１１２の隣接範囲１１２Ｐには、ノード１１１，１１３〜１１７が含まれる。ノード１１２は、ビーコンメッセージ（ルーティングパケットとも呼ばれる）を定期的に送信する。ビーコンメッセージに応答して隣接ノードが送信してくるアクノリッジの受信確率、受信信号電力、遅延など、ノード１１２によって測定されたパラメータは、隣接ノードの通信状態を表す。よってノード１１２は、これら隣接ノードとの通信状態を表す情報を記憶することによって、パケットの送信の仕方を変えることができる。隣接範囲１１２Ｐは、ノード１１２の送信電力が大きいほど典型的には大きくなる。
【００１５】
典型的には末端ノード１１８は、センサ１１８ｓと結合され得る。センサ１１８ｓは、任意の適切なセンサであり得る。そのようなセンサには、温度センサ、湿度センサ、加速度（衝撃）センサ、光センサ等があるが、これらには限定されない。センサ１１８ｓは、機械的、電磁気的、熱的、音響的、化学的なパラメータ（例えば温度）を表すデータ（「センサデータ」）を出力する。なお図示はされないが、典型的には、末端ノード１１８以外の他のノードにもセンサ１１８ｓのようなセンサが設けられている。
【００１６】
無線リンク１１０ａ，１１１ａ，１１１ｂ，１１２ａ〜１１２ｆ，１１５ａ，１１７ａは、例えば、２．４ＧＨｚ帯を用いたＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠する短距離無線ネットワークであり得る。このＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）又はＷＰＡＮ（Wireless Personal Area Network）と呼ばれる無線通信規格の一つであり、低コスト・低消費電力で、高い信頼性とセキュリティを持つ。無線リンク１１０ａ，１１１ａ，１１１ｂ，１１２ａ〜１１２ｆ，１１５ａ，１１７ａは、上述の特定の無線ネットワークに限定されず、典型的にはパケットの形で情報をやりとりできる任意の適切なネットワークであり得る。
【００１７】
ある実施形態によれば、それぞれのノードは、自動中継機能を有し、通信環境を察知して自発的にネットワークを構成し得る。例示的なネットワークは、真メッシュであり、ホップ数も実質的に無制限である。換言すれば本発明の実施形態は、マルチホップの無線ネットワークを使用可能である。
【００１８】
図１において、ノード１１１〜１１８にそれぞれ付されたＮ１〜Ｎ８は、ノードＩＤ（識別子）を表す。ノードＩＤはこれらの具体的な文字列には限定されず任意の適切な文字列または数値をとり得る。
【００１９】
上記において簡単のため、例としてノード１１２についてだけ説明したことは、他のノードについてもあてはまる。例えば、ノード１１２が隣接ノードとの通信状態に関する情報を記憶するように、ノード１１０，１１１，１１３〜１１８のそれぞれも、それぞれの隣接ノードとの通信状態に関する情報を記憶してもよい。これは、隣接ノードとの通信状態に関する情報が全てのノードの間で共有されることを意味しない。すなわちノードは、それぞれの隣接ノードに関する情報を記憶すればよいのであって、隣接しないノードについての情報は記憶する必要はない。
【００２０】
以下の例では、パケットがノード１１０からノード１１８へ送信経路１１０ｐｔｈを通して送られることを想定する。この送信経路１１０ｐｔｈは、ノード１１０，１１１，１１２，１１３，１１８を含む。典型的には送信経路１１０ｐｔｈは、システム１００によって自動的に選択され得る。
【００２１】
末端ノード１１８は、センサ１１８ｓに例えば有線で結合され得る。具体的には、末端ノード１１８は、センサ１１８ｓにＵＳＢ（universal serial bus）、ＲＳ４８５、ＲＳ４２２、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）等で接続され得る。同様にノード１１０〜１１７も、それぞれセンサに例えば有線で結合されてもよい。
【００２２】
末端ノード１１８は、センサ１１８ｓから受け取ったセンサデータを、符号化及び変調することによって無線信号を発生する。末端ノード１１８は、この無線信号を無線リンクを介してホスト１１０へ送る。無線信号の符号化及び変調のための方式にはさまざまなものがあるが、ある具体的な実施形態では、上述のＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠した方式が用いられる。
【００２３】
ホスト１１０は、末端ノード１１８から受け取られた無線信号を復調及び復号化することによって、センサデータを得る。ホスト１１０は、得られたセンサデータをＰＣ１２０に送る。ＰＣ１２０は、ホスト１１０に例えば有線で結合される。具体的にはＰＣ１２０は、ホスト１１０にＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）等で接続され得る。
【００２４】
ＰＣ１２０は、例えば、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）を備えるソフトウェアを用いて、センサ１５２から受け取られたセンサデータを視覚的に表示したり、統計的に処理したりできる。そのようなソフトウェアは、例えば通信状態の確認、センサデータの数値表示、グラフ表示、センサ値の分布カラーマッピング、センサデータの記録、センサデータのエクスポート、端末設定の変更等を行うことができる。
【００２５】
センサネットワークシステム１００は、一例として、１つの末端ノード１１８と、１つのセンサ１１８ｓと、中間ノード１１１〜１１７とを備える。中間ノード、末端ノード、及びセンサの個数や種類などは図１に限定されない。
【００２６】
本発明のノード装置を用いるセンサネットワークの目的は、ノード装置がセンシングした情報をホストによって収集することである。そのため、クライアントからホストまでの経路は、より確実な経路を選択することが好ましい。例えば、クライアントからホストまでの経路（上流向き経路）は、下流側（クライアント側）のノードが、その上流側（ホスト側）のノードを選択する。この際、受信確率等に基づいて最適なノードが選択される。具体的には後述する隣接ノードテーブル６００（図６）などを利用することによって、最適なノードを選択することができる。
【００２７】
逆にホストからクライアントの経路（下流向き経路）は、上述の経路をホストからクライアントへと逆向きに辿っていく。これは、クライアントが辿ってホストに到達できた上流向き経路なら、その経路を逆向きに辿っても問題が起こらないはずだという前提に基づいている。この前提に基づく経路選択によって、省電力やトラフィックの軽減を図ることができる。
【００２８】
本発明の実施形態によるノード装置は、典型的には、ホストからクライアントへの下流向き経路の途中で生じた不通信状態を回避するが、これには限定されない。すなわち、ホストからクライアントへの下流向きの通信が主目的である場合には、ホストからクライアントへの下流向き経路を受信確率に基づいて経路選択し、クライアントからホストへの上流向き経路は、その逆向きの経路をとるようにしてもよい。
【００２９】
（ブロードキャスト）
図２は、センサネットワークシステム１００によるブロードキャストを示す図である。図２において、縦軸は時間の経過（図で下の位置ほど、時間が経過した時刻を表す）を、横軸はノードを表す。
【００３０】
時刻ｔ０において、ホスト１１０はパケット２０２をノード１１１に送る。時刻ｔ１において、ノード１１１はアクノリッジ２０４をホスト１１０に送る。時刻ｔ２において、ノード１１１は、パケット２０２と同じペイロードデータを含むパケット２０６をノード１１２に送る。時刻ｔ３において、ノード１１２はアクノリッジ２０８をノード１１１に送る。ここでペイロードデータとは、通信パケットのうちヘッダ部分（宛先ノード等の付加情報）を除いた、本来転送したいデータ本体のことを言う。
【００３１】
時刻ｔ４において、ノード１１２は、パケット２０２と同じペイロードデータを含むパケット２１０をノード１１３に送る。通信状態が正常なら、期間ｔ０〜ｔ１，ｔ２〜ｔ３と同程度の時間差で、例えば時刻ｔ５において、ノード１１３からアクノリッジ２１２がノード１１２に戻ってくるはずである。本実施形態によるノードは、パケットを送信した時刻から所定期間が経過するまで、アクノリッジを待つ。換言すれば、本実施形態によるノードは、パケットを送信した時刻から所定期間が経過してもアクノリッジが受信されない場合は、そのノードとの間の通信状態が不通であるとみなす。図２では、そのような所定期間（待機期間とも言える）は、期間ｔ４〜ｔ６に相当する。なお、通信状態が不通であると決定するまでに何回か同じパケットの再送を試みてもよい。
【００３２】
本実施形態によるノードは、所定期間内にアクノリッジが受信されない場合は、送信すべきパケットをブロードキャストパケットとして送信する。具体的には時刻ｔ６において、ノード１１２は、パケット２０２と同じペイロードデータを含むパケット２１４，２１６をブロードキャストパケットとしてそれぞれノード１１５，１１７に送る。図１ではノード１１２の隣接ノードは、１１１，１１３〜１１７だが、図２では簡単のため、ノード１１５，１１７だけが代表として図示される。図２では、ブロードキャストパケット２１４，２１６の間に時間差があるように図示されるが、実際には時間差を設ける必要はない。時刻ｔ７において、ノード１１５，１１７はそれぞれアクノリッジ２１８，２２０をノード１１２に送る。時刻ｔ８において、ノード１１５，１１７は、パケット２０２と同じペイロードデータを含むパケット２２２，２２４をノード１１８に送る。時刻ｔ９において、ノード１１８はアクノリッジ２２６，２２８をそれぞれノード１１５，１１７に送る。
【００３３】
（ブロードキャスト送信のフロー）
図３は、不通信が発生したときにブロードキャストパケットを送信するフロー３００を示す図である。以下では、図２を参照して説明した、ノード１１２がブロードキャストパケットを送信する場合を説明する。ブロードキャストパケットを送信するノードは１１２には限定されず、図１の任意のノードがブロードキャストパケットを送信し得る。本明細書においてブロードキャストパケットとは、受信したノードがどれであるかにかかわらずそのパケットを他のノードに転送することが要求されるパケットである。通常のユニキャストパケットでは、そのヘッダ部において宛先ノードが特定されている。これに対し、ブロードキャストパケットでは、そのヘッダ部で宛先ノードが特定されていない。すなわちブロードキャストパケットの宛先ノードは、全ノードである。
【００３４】
３１０において、ノード１１２は、受信したパケット２０６と、パケットＩＤ及び宛先ＩＤが同じパケットを過去に受信したかを判定する。もしＹＥＳならそのようなパケットはブロードキャストパケットとして再送信せずに終了する。もしＮＯなら３２０に処理を進める。
【００３５】
３２０において、ノード１１２は、ノード１１３からのアクノリッジを受信したかを判定する。もしＹＥＳならそのようなパケットはブロードキャストパケットとして再送信せずに終了する。もしＮＯなら３３０に処理を進める。
【００３６】
３３０において、ノード１１２は、パケット２０２と同じペイロードデータを含むパケット（例えばパケット２１４，２１６）をブロードキャストパケットとして隣接ノードに送り、終了する。
【００３７】
上述のように本発明によれば、不通信が発生するまではユニキャストでパケットを転送し、不通信が発生したと判定されると、ブロードキャストで転送する。あるノード（ここではノード１１２）が不通信状態を検出した時に、ブロードキャストパケットを隣接ノードに向けて送信すれば、それらの隣接ノードを介して最終的に宛先ノードに届くルート（図１に示す場合ではノード１１５，１１７を介したルート）が発生しやすくなる。その結果、ブロードキャストパケットによる送信は、パケットの宛先ノードへの到達確率が高くなるという効果を奏する。換言すれば、パケット通信が途絶する回数を減少できる。さらに不通信が発生した箇所から同報送信を行うので、同報送信だけしか行わないシステムと比較して、トラフィックを減らすことができるという効果も有する。本発明によれば、ダウンストリーム及びアップストリームの両方の向きについて、不通信が発生する確率を低くすることができる。
【００３８】
図４は、判定３１０のために用いられる受信履歴テーブル４００を示す図である。受信履歴テーブル４００は、典型的にはそれぞれのノードの揮発性記憶装置に記憶される。受信履歴テーブル４００は、過去に受信したパケットのパケットＩＤ４１０、送信元ノードＩＤ４２０及び宛先ノードＩＤ４３０を含む。受信履歴テーブル４００は例えばＦＩＦＯ（ファーストインファーストアウト）のキューとして実現され得る。図４に示される状態でノード１１２が、パケットＩＤ＝ＰＫＴ３，宛先ノードＩＤ＝Ｎ８であるパケットを新たに受信した場合、このパケットは過去に受信したパケットと同じパケットである。したがってノード１１２は、判定３１０に基づいてブロードキャストパケットを送信しない。同じパケットが受信される原因には、隣接ノードがブロードキャストパケットを送信した場合が挙げられる。このような場合に、さらにブロードキャストパケットを送信することは、ネットワークトラフィックの過度の増加を招く。そのため、ブロードキャストパケットを送信する前には判定３１０を行うのが好ましい。
【００３９】
図５は、センサネットワークシステム１００が扱うパケット５００のフォーマットを示す図である。パケット５００は、プリアンブル５１０及びペイロードデータ５５０を有す
る。プリアンブル５１０は、その中にパケットＩＤ５２０，送信元ノードＩＤ５３０，及び宛先ノードＩＤ５４０を含む。典型的にはペイロードデータ５５０は可変長データである。判定３１０を行うために、パケットＩＤ５２０，送信元ノードＩＤ５３０，及び宛先ノードＩＤ５４０は、受信履歴テーブル４００を構築するのに用いられる。パケットＩＤ５２０としては、典型的にはシーケンスナンバが用いられるが、これには限定されず、ユニークな識別子ならなんでもよい。
【００４０】
図６は、隣接ノードテーブル６００を示す図である。隣接ノードテーブル６００は、典型的にはそれぞれのノードの揮発性記憶装置に記憶される。隣接ノードテーブル６００は、典型的にはノードＩＤ６１０及び受信信号電力（受信電波の強度）６２０を含む。隣接ノードテーブル６００は、例えば隣接ノードから送信された信号の受信電力を、ノードＩＤと関連付けて記述する。不通信状態が発生していないときは、ノード１１２は、隣接ノードテーブル６００に基づいて、受信確率が高い、近隣のノード装置をユニキャストパケット中の宛先ノードとして特定する。これにより受信できる確率の高いノードに優先的に送信することができる。このユニキャストパケットによる転送は、ブロードキャストパケットと比較して、発生するトラフィックがより少なくなるという利点がある。
【００４１】
図６の場合、適当な閾値を設け、その閾値を超えるノードだけを宛先ノードとしてユニキャストパケット内で特定すればよい。例えば、ノードＮ５，Ｎ７がそのような条件を満たすなら、ユニキャストパケット内の宛先ノードにはノードＩＤ＝Ｎ５，Ｎ７のうちのいずれか１つを特定する。
【００４２】
一方、いったん不通信状態が発生したときは、ノード１１２は、隣接ノードテーブル６００を参照することなく、ブロードキャストパケットとして、受信されたパケットを再送する。これにより周囲に存在する正常に通信できる他のノードを介して、パケットが末端ノード１１８へ到達できる可能性が高まるという効果を奏する。
【００４３】
図６の例では、当該ノード装置の隣接ノードテーブル６００は、過去にノードＮ５から受信信号電力１２７でパケットを受信したことを示す。典型的には、より確実にパケットを転送するために、受信信号電力がより大きいノード装置へ転送するよう判断がなされる。具体的には、パケットを転送する際には、例えばノードＮ５へパケットを転送するよう判断される。逆に受信信号電力が比較的、小さいノードＮ４へは転送しないよう判断がなされる。このようにある具体的な実施例では、ノード装置から過去に受信されたパケットの履歴（例えば受信確率、受信信号電力など）に基づいて、そのノード装置への転送を行うかを判断する。
【００４４】
（クライアントのハードウェア）
図7は、本発明の例示的実施形態のために用いられる末端ノード１１８のブロック図である。他のクライアント１１１〜１１７も同様の構成を有する。
末端ノード１１８のブロック図である。
【００４５】
末端ノード１１８には、センサ１１８ｓが結合される。末端ノード１１８は、ＲＦユニット７１０及びアンテナ７３０を備える。センサ１１８ｓは、センサデータをＲＦユニット７１０に出力する。ＲＦユニット７１０は、センサ１１８ｓが出力したセンサデータを無線信号に変換して、アンテナ７３０から例えば上流ノード（ホスト１１０等）へ送る。センサ１１８ｓは、計測機器であってもよい。
【００４６】
ＲＦユニット７１０は、センサインタフェース７４０、ＤＣ（直流）電源７４５、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）７５０、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）７５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）７５４、タイマ７５６、無線送受信部７５８、及びＲＦインタフェース７６０を有する。センサインタフェース７４０は、センサ１１８ｓによって出力されたセンサ信号をＭＣＵ７５０が処理できる適当な信号（例えば１０ビットデジタル信号）に変換する。ＤＣ電源７４５は、ＲＦユニット７１０の各機能ブロックに直流電源を供給する。ＤＣ電源７４５は、例えば直流３Ｖを供給するリチウム電池であり得る。
【００４７】
ＭＣＵ７５０は、末端ノード１１８の機能を実現するのに用いられるマイクロプロセッサである。ＭＣＵ７５０は、末端ノード１１８の機能を実現するのに必要なプログラム及びデータをＲＯＭ７５２又はＲＡＭ７５４に記憶する。タイマ７５６は、例えば電源をオフにするタイミングを計測し、所定時間が経過したときに、ＤＣ電源７４５からの電源供給を断つようＭＣＵ７５０をトリガする。ＭＣＵ７５０は、ＲＯＭ７５２、ＲＡＭ７５４、及びタイマ７５６などの周辺素子をその中に含んでもよい。この場合、ＲＯＭなどを独立した部品として搭載する場合に比べて、システム構築のためのコストを抑えることができる。
【００４８】
無線送受信部７５８は、ＭＣＵ７５０からのデータをホスト１１０へ送る応答パケットに変換したり、ホストから受け取られた要求パケットをデータに変換したりする。ＲＦインタフェース７６０は、無線送受信部７５８から出力されたパケットをＲＦ信号に変換し、アンテナに出力したり、アンテナで受け取られたＲＦ信号からパケットを再生し、無線送受信部７５８に出力したりする。
【００４９】
中間ノード１１１〜１１７も図４に示される末端ノード１１８と同様の構成を有する。代替として、中間ノード１１１〜１１７にはセンサが結合されていなくてもよい。
【００５０】
（ホストのハードウェア）
図８は、本発明の例示的実施形態のために用いられるホスト１１０のブロック図である。ホスト１１０は、ＲＦユニット８１０、及びアンテナ８３０を備える。一般にホスト１１０は、複数のクライアントのうちどれと通信してもよい。本明細書の以下の説明では、ホスト１１０が任意の中間ノード１１１〜１１７を介して末端ノード１１８と通信すると仮定して説明する。
【００５１】
ＲＦユニット８１０は、末端ノード１１８に対する要求を無線信号に変換して、アンテナ８３０から末端ノード１１８へ送る。ＲＦユニット８１０は、アンテナ８３０によって受け取られた末端ノード１１８からの応答をデータに変換して、ＲＦユニット８１０からインタフェース８４０を介してＰＣ１２０へ送る。
【００５２】
ＲＦユニット８１０は、インタフェース８４０、電源８４５、ＭＣＵ８５０、ＲＯＭ８５２、ＲＡＭ８５４、タイマ８５６、無線送受信部８５８、及びＲＦインタフェース８６０を有する。インタフェース８４０は、ＰＣ１２０によって出力されたさまざまな信号をＭＣＵ８５０が処理できる適当な信号（例えば８ビットデジタル信号）に変換する。電源８４５は、ホスト１１０の各機能ブロックに直流電源を供給する。電源８４５は、例えば家庭用ＡＣ（交流）電源のコンセントから供給される１００Ｖの交流を受け取り、直流３Ｖに変換し、直流電圧を各ブロックに供給する。
【００５３】
ＭＣＵ８５０は、ホスト１１０の機能を実現するのに用いられるマイクロプロセッサである。ＭＣＵ８５０は、ホスト１１０の機能を実現するのに必要なプログラム及びデータをＲＯＭ８５２又はＲＡＭ８５４に記憶する。タイマ８５６は、例えばタイムアウト時間２３０を計測し、所定時間が経過したときに、要求取消を送信するようＭＣＵ８５０をトリガする。ＭＣＵ８５０は、ＲＯＭ８５２、ＲＡＭ８５４、及びタイマ８５６などの周辺素子をその中に含んでもよい。この場合、ＲＯＭなどを独立した部品として搭載する場合に比べて、システム構築のためのコストを抑えることができる。
【００５４】
無線送受信部８５８は、ＭＣＵ８５０からのデータを、クライアントへ送る要求パケット又は要求取消パケットに変換したり、クライアントから受け取られた応答パケットをデータに変換したりする。ＲＦインタフェース８６０は、無線送受信部８５８から出力されたパケットをＲＦ信号に変換し、アンテナに出力したり、アンテナで受け取られたＲＦ信号からパケットを再生し、無線送受信部８５８に出力したりする。
【００５５】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明した。
【００５６】
本発明の実施形態によるホスト及びクライアントは、基板上に取り付けられた、半導体素子を含む回路要素群によって典型的には実現され得る。典型的にはホスト１１０，中間ノード１１１〜１１７、及び末端ノード１１８は、センサからのアナログ信号、及び無線ネットワークのための高周波信号を扱うアナログ回路と、ＭＣＵを主要素とするデジタル回路との組み合わせによって実現され得る。
【００５７】
本発明によるホスト機器の制御は、典型的にはソフトウェアによって実現され得る。すなわち図２及び図３に示されるプロシージャ（又は動作）は、典型的にはコンピュータで読み取り可能な媒体に記憶されたソフトウェアによって実現され得る。コンピュータで読み取り可能な媒体には、ハードディスクドライブ、半導体メモリ等がある。代替として本発明の実施形態によるプロシージャは、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせ、又はハードウェアのみによって実現され得る。本発明の実施形態によるクライアント機器の制御も典型的にはソフトウェアによって実現され得る。
【００５８】
図７及び図８に示される機能ブロック群の一部又は全ては、適宜、結合されることによって一体化されて実現されてもよい。例えば、ＲＦユニット７１０，８１０は、ハイブリッドＩＣ（集積回路）として実現されてもよい。さらには例えば末端ノード１１８は、ＲＦユニット７１０、センサ１１８ｓ、及びアンテナ７３０を一つの基板に一体化して実現されてもよい。
【００５９】
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００６０】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上説明したように、本発明は、特に無線を利用するセンサネットワーク等について有用である。
【符号の説明】
【００６２】
３００ フロー
３１０，３２０，３３０ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ノード装置からパケットを受信し、受信されたパケットを第２ノード装置へ転送するノード装置であって、
前記第２ノード装置との通信が異常であると判断される場合、前記受信されたパケットをブロードキャストパケットとして送信するノード装置。
【請求項２】
前記通信異常は、前記第２ノード装置からのアクノリッジが所定期間内に受け取られるかどうかに基づいて判断される請求項１に記載のノード装置。
【請求項３】
前記受信されたパケットの履歴に基づいて、前記第２ノード装置への転送を行うかが判断される請求項１に記載のノード装置。
【請求項４】
前記第２ノード装置から受信されたパケットの履歴に基づいて、前記第２ノード装置への転送を行うかが判断される請求項１に記載のノード装置。
【請求項１】
第１ノード装置からパケットを受信し、受信されたパケットを第２ノード装置へ転送するノード装置であって、
前記第２ノード装置との通信が異常であると判断される場合、前記受信されたパケットをブロードキャストパケットとして送信するノード装置。
【請求項２】
前記通信異常は、前記第２ノード装置からのアクノリッジが所定期間内に受け取られるかどうかに基づいて判断される請求項１に記載のノード装置。
【請求項３】
前記受信されたパケットの履歴に基づいて、前記第２ノード装置への転送を行うかが判断される請求項１に記載のノード装置。
【請求項４】
前記第２ノード装置から受信されたパケットの履歴に基づいて、前記第２ノード装置への転送を行うかが判断される請求項１に記載のノード装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２０５３９６（Ｐ２０１１−２０５３９６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０５５８（Ｐ２０１０−７０５５８）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００１８３３６９）住友精密工業株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００１８３３６９）住友精密工業株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
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