JP4507083B2

JP4507083B2 - 分散型ネットワークの情報集約方式

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Publication number: JP4507083B2
Application number: JP2004249095A
Authority: JP
Inventors: 信二茂木; 貴仁吉原; 浩規堀内
Original assignee: KDDI R&D Laboratories Inc
Current assignee: KDDI Research Inc
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: JP2006067377A

Description

この発明は分散型ネットワークの情報集約方式に関し、特に情報集約結果の信頼性を向上させた分散型ネットワークの情報集約方式に関する。

本発明に係る分散型ネットワークは、図９に示されているように、無線リンクで接続された電力に限りのある複数のセンサノードＢ〜Ｊと、該センサノードＢ〜Ｊからネットワーク特性を収集し、センサネットワーク内で情報収集するノードＡ（以下、sink（シンク）と呼ぶ）とから構成されている。

センサノードＢ〜Ｊは送受信機能を有し、例えば家屋内、農場のハウス内などに分散配置され、配置箇所の温度、照度、音量などのネットワーク特性を感知する。そして、sinkＡからの情報収集指令に従って、感知したネットワーク特性を情報として送出する。

図９の円は無線通信可能なエリアを示し、sinkＡの無線通信エリア内にセンサノードＢとＣがあり、センサノードＢの無線通信エリア内にsinkＡ、センサノードＣ、ＤおよびＥがあり、センサノードＣの無線通信エリア内にsinkＡ、センサノードＢ、ＥおよびＦがあることを示している。図１０は、図９の無線リンクを分かりやすく表現したものであり、各ノード間の点線は無線リンクを示している。

なお、下記の非特許文献１には、センサノードの電力消費量、電力残量が最大のノード、最小のノード、故障、パケットの送信、受信回数、次数、ノード数などのネットワーク情報のダイジェスト（最大値、最小値、平均値、総和）をモニタする方式を開示している。また、下記の特許文献１には、マルチホップネットワークについて開示している。
特開２００３−６９６００号公報 J.Zhao，R.Govindan and D.Estrin, "Computing aggregates for monitoring wireless sensor networks"，Proc.First IEEE International Workshop on Sensor Network Protocols and Applications,pp.139-148,Alaska,USA,May 2003.

図１０の分散型ネットワークにおいて、情報収集を行うノードであるsinkＡがセンサを具備したノードであるセンサノードＢ〜Ｊの情報を収集する場合、sinkＡがセンサノードＢ〜Ｊから単純に情報Ｖ_Ｂ〜Ｖ_Ｊを収集すると、図１１に示されているように、情報Ｖ_Ｅは２回、Ｖ_ＨとＶ_Ｉは３回重複して集約されることになる。

この問題を解決するために、例えばセンサノードＢではセンサノードＤ経由で受信したセンサノードＨの情報Ｖ_Ｈのみを採用し、センサノードＥ経由で受信したセンサノードＨの情報Ｖ_Ｈは不採用として、sinkＡが収集する情報Ｖ_Ｈが重複しないようにすることが提案されている。

しかしながら、前記センサノード間の通信の信頼性は小さく、パケット損失率が大きいため、前記のように、センサノードＢがセンサノードＤ経由で受信したセンサノードＨの情報Ｖ_Ｈのみを採用する方式では、センサノードＤ経由の通信に不具合が生ずるとsinkＡの情報集約が不正確になり、信頼性が小さいという問題があった。

本発明は、前記した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、子ノードからの情報集約を重複しないように行うことができ、かつ信頼性を向上した分散型ネットワークの情報集約方式を提供することにある。

前記した目的を達成するために、本発明は、分散配置された送受信機能を有する複数のセンサノードと、該センサノードの情報収集を行う情報収集ノードとからなり、前記情報収集ノードは情報の収集を要求するＲＥＱメッセージを前記センサノードに送信し、該センサノードは受信したＲＥＱメッセージを近隣のセンサノードに、ホップ数が大きくなる方向に順次送信し、また前記情報収集ノードから要求された情報を含むＲＥＰメッセージを前記ホップ数が大きいセンサノードから前記ＲＥＱメッセージの送信方向とは逆方向に前記情報収集ノードまで順次送信する分散型ネットワークの情報集約方式において、前記センサノードは、受信した前記ＲＥＱメッセージに含まれる親ノードを基に自身の情報の集約先となるノードを決定し、該決定された親ノードを前記ＲＥＰメッセージに含めて前記逆方向に送信するようにした点に第１の特徴がある。

また、前記自身の情報の集約先となるノードは、受信したＲＥＱメッセージに含まれる親ノードが１つの場合には該親ノードに決定され、また受信したＲＥＱメッセージが複数でありかつ該ＲＥＱメッセージに含まれる親ノードが複数の場合には重複する親ノードに決定されるようにした点に第２の特徴がある。

また、受信したＲＥＰメッセージに指定された集約先が自身のノードの場合には情報の集約を行い、受信したＲＥＰメッセージに指定された集約が自身のノードでない場合には、受信したＲＥＰメッセージの送信元のＩＤ，集約先のノードのＩＤ，およびその集約値を集約転送リストに加えるようにした点に第３の特徴がある。

また、受信したＲＥＰメッセージに指定された集約地点が自身のノードの場合に、同一送信元からの情報が複数経路から届いた時に、一つの情報のみを選択して集約するようにした点に第４の特徴がある。

また、前記同一送信元からの情報が複数経路から届いた時に、最も早く届いた情報を選択して集約するようにした点に第５の特徴がある。また、前記同一送信元から複数経路を経て届いた情報の中に異常がある場合には、正常な情報を選択して集約するようにした点に第６の特徴がある。

さらに、前記センサノードは、前記ＲＥＱメッセージを受信した時、該受信時から予め定められた第１の時間Ｔ_ｗａｉｔ後にＲＥＰメッセージを送出し、その後は予め定められた第２の時間Ｔ毎に、所定回数ＲＥＰメッセージを送出するようにした点に第７の特徴がある。

前記第１の特徴によれば、自身の情報の集約地点となるノードを決定し、ＲＥＰメッセージに該自身の情報の集約地点となる親ノードを指定して送信するので、前記自身の情報が複数のノードで集約されることがなくなる。このため、該情報が重複して集約されることがなくなる。

前記第２の特徴によれば、ＲＥＱメッセージに含まれる親ノードが複数の場合には、集約地点を、重複する親ノードに指定すればよいので、該集約地点の決定を簡単な手法で行うことができる。

前記第３の特徴によれば、ＲＥＰメッセージを受信したノードは、集約地点として指定されたノードである場合には情報の集約を行い、一方集約地点として指定されたノードでない場合には情報の集約を行うことなく、集約転送リストに加える処理を行うので、情報が重複して集約されることがなくなる。

前記第４の特徴によれば、同一送信元からの情報が複数経路から届いた時に、一つの情報のみを選択して集約するので、情報が重複して集約されることがなくなる。

さらに、請求項５、６の発明によれば、同一送信元からの情報が複数経路から届いた時に、最も早く届いた情報を選択して集約したり、同一送信元から複数経路を経て届いた情報の中に異常がある場合には、正常な情報を選択して集約したりすることにより、前記複数経路の通信のうちの通信状態の良好な経路を選ぶことができるようになり、情報収集の信頼性を高めることができるようになる。

また、請求項７の発明によれば、同じホップ数のノードは、同一時刻にＲＥＰを送信できるようになる。また、各ノードは、ＲＥＰメッセージを所定時間毎に送信するようにされているので、前記第２のノードであるsinkＡは所定時間毎に集約情報を得ることができるようになる。

以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。まず、図１を参照して、分散型ネットワークの管理方法の概要を説明する。

図１(1)では、情報収集を行うノードであるsinkＡは、収集を要求するネットワーク特性の識別子を含むリクエストメッセージ（以下、ＲＥＱと呼ぶ）をパケットで、隣接ノードにブロードキャストする。該ＲＥＱには、例えば次に示す情報が指定される。

・取得するネットワーク特性の識別子：Ｐ_ｎ（例えば、Ｐ_１＝電力残量、Ｐ_２＝パケット送信回数、Ｐ_３＝パケット受信回数、Ｐ_４＝隣接ノード数、Ｐ_５＝温度、Ｐ_６＝照度、Ｐ_７＝音量など）
・情報収集を行う周期（Ｔ）
・情報取得回数（Ｍ）
・親ノードと子ノード間の情報送信遅延（α）
・ネットワーク特性の取得を要求する最大ホップ数
・親ノードリスト
・自身のノードＩＤ
・自身のホップ数（Ｈ_ｉ）

同図(2)では、ＲＥＱを受信したsinkＡの隣接ノードＢとＣは、送信元ノードを自身の親ノードとするＲＥＱを、一定の時間αの経過後に隣接ノードＤ，ＥおよびＦに送信（ブロードキャスト）する。なお、この時、ノードＢから送信されたＲＥＱは、隣接ノードであるsinkＡとノードＣにも届くが、sinkＡとノードＣは、自身のホップ数と同じまたは自身のホップ数よりも大きいＲＥＱを受信した場合、該受信したＲＥＱのパケットを破棄する。同様に、ノードＣから送信されたＲＥＱは、隣接ノードであるsinkＡとノードＢにも届くが、sinkＡとノードＢは受信したＲＥＱのパケットを破棄する。これによって、ノードＢ，Ｃから送信されたＲＥＱはホップ数の大きい隣接ノードのみに有効に受信されることになる。このことは、以下の動作でも同じであるので、以下では同様の説明は省略する。

同図(3)では、ＲＥＱを受信したノードＢとＣの隣接ノードＤ，ＥおよびＦは送信元ノードを自身の親ノードとするＲＥＱをパケットにして、一定の時間αの経過後に隣接ノードＧ，Ｈ，ＩおよびＪに送信（ブロードキャスト）する。ノードＤは親ノードをＢとし、ノードＥは親ノードをＢとＣとし、ノードＦは親ノードをＣとする。

同図(4)では、ノードＧ，Ｈ，ＩおよびＪは、前記(2)、(3)と同様に、受信したそれぞれのＲＥＱの送信元を親ノードとし、一定時間αの経過後にＲＥＱを送信する。さらに、一定時間（Ｔ_ｗａｉｔ）経過後に、自身のネットワーク特性を含むリプライメッセージ（以下、ＲＥＰと呼ぶ）を親ノードに向かって送信する。

ノードＩＤがｉのノードが送信するＲＥＰに指定する情報としては、例えば次のようなものがある。
・自身のＩＤ：ｉ
・自身のホップ数：Ｈ_ｉ
・集約を要求する宛先のノードＩＤ：Ｄ_ｉ
・自身の集約値：Ｖ_ｉ
・取得したネットワーク特性の最大値、最小値、平均値
・取得したネットワーク特性の総和：（ｉ，Ｄ_ｉ，ＡＧ_ｉ）
・取得したノード数
・集約転送リスト
・親ノードと子ノード間の情報送信遅延の最大値：α_ｍａｘ
・最大ホップ数など

同図(5)では、ノードＤ，ＥおよびＦは、前記ＲＥＰを受信後の一定時間（Ｔ_ｗａｉｔ）経過後に、自身のネットワーク特性と子ノードから受信したＲＥＰに含まれるネットワーク特性を集約して、ＲＥＰを自身の親ノードに向かって送信する。同図(6)では、ノードＢおよびＣは、前記(5)と同様に、ＲＥＰを送信する。これにより、sinkＡはネットワーク特性を集約した初回の値を取得する。

前記(6)が終わると、sinkＡは必要に応じて前記送信時間間隔Ｔ等を変更して、前記(1)と同様の手順を実行する。子ノードＢ〜Ｊは、sinkＡによって指定された情報取得回数Ｍに達するまで、前記(4)〜(6)の手順を繰り返し、情報取得回数がＭに達すると一連の動作を終了する。なお、前記子ノードＢ〜Ｊは、一例として、センサを具備したノードであるセンサノードである。

図２は、前記(1)〜(3)においてＲＥＱに指定する主要な情報例を示すものでる。図中の〈〉内には、ＲＥＱを送信する上で重要となる情報のみを示す。〈〉内の情報は、〈親ノードと子ノード間の情報送信遅延α、自身のノードＩＤ、（自身の親ノードのＩＤのリスト）、自身のホップ数、ネットワーク特性の取得を要求する最大ホップ数〉を示している。例えば、ノードＥから送信されるＲＥＱ〈α，Ｅ，（Ｂ，Ｃ），２，３〉は、親ノードと子ノード間の情報送信遅延がα、自身のノードＩＤがＥ、（自身の親ノードのＩＤのリスト）がＢとＣ、自身のホップ数が２、およびネットワーク特性の取得を要求する最大ホップ数が３であることを示している。

図３は、前記(1)〜（6)で説明したＲＥＱとＲＥＰの送信時刻を示す図であり、横軸は時間、縦軸はホップ数を示している。図では、ホップ数１、２，３のノードの集合は、それぞれノードＢ、Ｄ、Ｇが代表として表記されている。

図示されているように、ノードＢはsinkＡからのＲＥＱを受信後の一定時間α後に、ＲＥＱを送信する。なお、sinkＡから送信されたＲＥＱがノードＢに届くまでの時間は該一定時間αに比べれば無視できる程度に小さい。ノードＤはノードＢからのＲＥＱ受信後の一定時間α後に、ＲＥＱを送信する。同様に、ノードＧはノードＤからのＲＥＱを受信後の一定時間α後に、ＲＥＱを送信する。

また、ノードＢ，ＤおよびＧは、最初に受信したＲＥＱに含まれるα、Ｔおよびホップ数Ｈ_ｉから、ＲＥＰを送信する時間、すなわち、最初にＲＥＱを受信した時刻からＲＥＰを送信するまでの待ち時間Ｔ_ｗａｉｔを求める。これは、ｎホップ目のノードの集合が同一時刻にＲＥＰを送信可能とするためである。Ｔ_ｗａｉｔは次式から求めることができる。
Ｔ_ｗａｉｔ＝２｛Ｔ−α×（自身のホップ数Ｈ_ｉ）｝
ここに、自身のホップ数は受信したＲＥＱ内のホップ数に１を加えた値になる。

ノードＧ、ＤおよびＢから図示されている時間にＲＥＰが送信されると、以降は、ノードＧ、ＤおよびＢはそれぞれsinkＡから指定された時間Ｔの周期でＲＥＰを送信する。このような動作が行われ、送信回数がsinkＡから指定された情報取得回数Ｍになると、該送信は終了する。

次に、本発明の一実施形態を図４を参照して説明する。図４は、前記図１の(4)〜(6)に相当するものであり、子ノードが親ノードに向かってＲＥＰを送信する方式の具体例を示す図である。図中の〈〉内には、ＲＥＰを送信する上で重要となる情報のみを示す。〈

〉内の情報は、〈集約地点の親ノードＩＤ、（自身のＩＤ，集約情報ＡＧ_ｉ）〉を示す。例えば、ノードＧから送信されるＲＥＰ〈Ｄ，（Ｇ，ＡＧ_Ｇ）〉は、集約地点の親ノードＩＤがＤ、自身のＩＤがＧ、ネットワーク特性を示す集約情報がＡＧ_Ｇであることを示している。

本実施形態では、集約情報ＡＧ_ｉの集約地点の指定方法は次のようにする。すなわち、(a)１つの親ノードをもつ子ノードの場合には、集約地点を該親ノードに指定してＲＥＰを送信する。一方、(b)複数の親ノードを持つ子ノードの場合には、集約地点を、重複する親ノードに指定してＲＥＰを送信する。

また、集約方法は、次のようにする。すなわち、(a)受信したＲＥＰに指定された集約地点が自身の場合には、集約を行う。(b)受信したＲＥＰに指定された集約が自身でない場合には、（受信したＲＥＰの送信元のＩＤ：ｊ，集約地点の宛先：Ｄ_ｊ，該送信元ＩＤの集約値：ＡＧ_ｊ）の組を集約転送リストに加える。

例えば、図４のノードＨは、図２から明らかなように、複数の親ノードＢとＣを持ちかつ重複する親ノードＢを持つから、該ノードＨから送信されるＲＥＰの集約地点はＢとなり、〈Ｂ，（Ｈ，ＡＧ_Ｈ）〉とする。同様に、ノードＩから送信されるＲＥＰの集約地点は重複する親ノードＣとなり、〈Ｃ，（Ｉ，ＡＧ_Ｉ）〉とする。

また、ノードＤは、ノードＧからの集約地点に指定されているので、該ノードＧの情報ＡＧ_Ｇと自身の情報とを集約して情報ＡＧ_Ｄとするが、ノードＨからのＲＥＰには集約地点と指定されていないので、（受信したＲＥＰの送信元のＩＤ：ｊ，集約地点の宛先：Ｄ_ｊ，該送信元ＩＤの集約値：ＡＧ_ｊ）の組を集約転送リストに加える。その結果、ノードＤのＲＥＰは、〈Ｂ，（Ｄ，ＡＧ_Ｄ），（Ｈ，ＡＧ_Ｈ）〉となる。

一方、ノードＥにおいては、図２から明らかなように、重複する親ノードＡを持つから、該ノードＥから送信されるＲＥＰの集約地点をＡとする。また、ノードＨ、ＩからのＲＥＰには集約地点と指定されていないので、［Ｂ，（Ｈ，ＡＧ_Ｈ）］と［Ｃ，（Ｉ，ＡＧ_Ｉ）］を集約転送リストに加える。そして、ＲＥＰを、〈Ａ，（Ｅ，ＡＧ_Ｅ），［Ｂ，（Ｈ，ＡＧ_Ｈ）］，［Ｃ，（Ｉ，ＡＧ_Ｉ）］〉とする。

次に、ノードＢでは、ノードＤからの情報ＡＧ_Ｄと、ノードＨからの情報ＡＧ_Ｈと、自身の情報を集約して情報ＡＧ_Ｂとする。この結果、ノードＨからの情報ＡＧ_Ｈは、重複して集約されることはなくなる。また、該情報ＡＧ_ＨはノードＤ経由とノードＥ経由で届くが、ノードＢは、両方の経路が正常であればいずれか一方から受信した情報ＡＧ_Ｈを採用し、いずれか一方の経路が異常であれば、正常な経路から受信した情報ＡＧ_Ｈを採用する。

このように、本実施形態では、各ノード間の通信の信頼性が低くても、複数経路のうちのいずれか１つの経路が正常であれば該経路で得た情報を用いて集約することができ、正確な情報の集約を行うことができるようになる。このため、情報集約の信頼性を向上させることができるようになる。なお、ノードＥから受信したＲＥＰ内のＡ，（Ｅ，ＡＧ_Ｅ）は集約地点がsinkＡであるので、ノードＥからのネットワーク特性はノードＢから送信されるＲＥＰの集約転送リストに加えられる。

次に、ノードＣにおいても、ノードＩからの情報ＡＧ_Ｉを重複なく集約する。また、該情報ＡＧ_ＩはノードＥおよびＦ経由で届くが、一方の経路に異常が発生しても他方の経路が正常であれば、正常な経路を通った情報ＡＧ_Ｉを採用できるので、信頼性を向上させることができる。

上記のような動作が行われる結果、sinkＡでは、各ノードＢ〜Ｊの情報が重複することなく集約されることになる。また、正常な経路で伝送された情報を選択的に採用するので、集約の信頼性を、従来の方式に比べて、大きく向上することができるようになる。

次に、前記したノードＢ〜Ｊのうちの任意のノードの前記処理のアルゴリズムを、図５、図６、図７および図８を参照して説明する。図５のステップＳ１〜Ｓ９はＲＥＱの送信処理（図２参照）、ステップＳ１０以降は該ＲＥＱの受信に伴って行われるネットワーク特性の集約処理（図４参照）である。

図５のステップＳ１では、ＲＥＱを受信したか否かの判断がなされ、ＲＥＱを受信するとステップＳ２に進む。自身のホップ数の初期値は無限大と置かれているので、最初はステップＳ２の判断は肯定となり、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、自身のホップ数を決定する処理、つまり自身のホップ数を（ＲＥＱ内のホップ数＋１）と決定する処理と、初回のＲＥＱの受信時刻Ｔ１を記録する処理と、自身の親ノード（ｎ番）にＲＥＱの送信元を追加する（ｎの初期値は０）処理とを行う。

ステップＳ５では、前記時刻Ｔ１からＲＥＱに含まれているα時間が経過したか否かの判断がなされる。この判断が否定の時には、ステップＳ１に戻り、さらにＲＥＱを受信したか否かの判断がなされる。ステップＳ１が肯定になってステップＳ２に進むと、自身のホップ数≧ＲＥＱ内のホップ数＋１が成立するか否かの判断がなされる。なお、この時の自身のホップ数は、前記ステップＳ３で決定された（ＲＥＱ内のホップ数＋１）である。この判断が否定になるとステップＳ４に進み、受信したＲＥＱを破棄する。例えば、図２において、ノードＤは、ノードＥ，ＧおよびＨからのＲＥＱを受信した時にはステップＳ２が否定になるので、これらのＲＥＱはステップＳ４で破棄する。

ステップＳ５の判断が肯定になると、ステップＳ６に進んで該α時間経過した時刻Ｔ２を記録する。ステップＳ７では、ネットワーク特性の集約を要求する宛先（集約地点の宛先）のＩＤ（Ｄ_ｉ）を決定する処理を行う。該ステップＳ７の処理の詳細は図６に示されているので、図６を参照すると、ステップＳ６１では、受信した親ノードリスト間で重複するノードがあるか否かが判断される。この判断が否定であればステップＳ６５に進んで、該ＩＤ（Ｄ_ｉ）は、自身の親ノードリストの１番のノードに決定される。

前記ステップＳ６１の判断が肯定の時には、ステップＳ６２に進んで、受信した親ノードリスト間で重複するノード数は複数であるか否かの判断がなされる。複数でない場合にはステップＳ６４に進んで、ＩＤ（Ｄ_ｉ）は、受信した親ノードリストで重複するノードに一意に決定される。例えば、図２のノードＨにおいて、重複するノードＢに一意に決定される。ステップＳ６２の判断が肯定の時にはステップＳ６３に進む。ステップＳ６３では、ＩＤ（Ｄ_ｉ）は、重複する回数が最大であり、かつ自身の親ノードリストで番号がより小さいノードの親ノードリスト内のノードに決定される。なお、該ステップＳ７で決定された集約を要求する集約先の宛先のＩＤは、ＲＥＰに含められる。

再び図５で説明を続けると、ステップＳ８では、ＲＥＱを作成する。このＲＥＱには、自身のホップ数、自身のＩＤ、および親ノードリストが含められる。ステップＳ９では、ＲＥＱが送信される。

次に、ステップＳ１１に進んで、ＲＥＰの受信待ち要求の処理が行われる。この処理の詳細は図７に示されているので、図７を参照すると、ステップＳ７１では、自身の集約値ＡＧ_ｉ値をリセットする。すなわち、図４のＡＧ_ｉ値が０にされる。ステップＳ７２では、受信したＲＥＰの集約（ｊ、Ｄ_ｊ，ＡＧ_ｊ）が行われる。すなわち、受信したノードのＩＤ番号ｊ、集約先の宛先Ｄ_ｊ、および受信した情報ＡＧ_ｊが集約される。ここに、ｉは自身のＩＤ番号、ｊは受信したノードのＩＤ番号、Ｄ_ｊは集約先の宛先を示す。

ステップＳ７３では、ＲＥＰ内の集約先の宛先が自身のＩＤであるか否かの判断がなされる。この判断が肯定の場合にはステップＳ７４に進んで、自身の集約済みリストに、集約の要求元ＩＤが登録されているか否かの判断がなされる。登録されていない場合には、ステップＳ７５に進んで、自身のネットワーク特性をＡＧ_ｊとする。なお、自身の情報ＡＧ_ｉの初期値は０である。また、集約済みＩＤリストに、前記要求元ＩＤを登録する。

ステップＳ７６では、初回の場合には、前記時刻Ｔ２からＴ_ｗａｉｔ時間が経過したか否かの判断がなされる。この判断が否定の時にはステップＳ７２に戻って、次のＲＥＰの受信待ちを行う。このＲＥＰを受信すると、再度ステップＳ７２の集約が行われ、次いでステップＳ７３に進んで、ＲＥＰ内の集約先の宛先が自身のＩＤであるか否かの判断がなされる。該集約先の宛先が自身のＩＤであればステップＳ７４に進んで、自身の集約済みＩＤリストに集約の要求元ＩＤが登録されているか否かの判断がなされる。登録されている場合には、ステップＳ７５をスキップしてステップＳ７６に進む。したがって、同じ要求元から違う経路で届いた情報は、早く届いた方がステップＳ７５で採用され、遅く届いた方は不採用になる。このため、同じ情報が重複して採用されることがなくなる。例えば、図４のノードＢにおいて、ノードＨからノードＤ経由で届いた情報とノードＥ経由で届いた情報が重複して総和されることがなくなる。

前記ステップＳ７３の判断が否定の場合、すなわち、ＲＥＰ内の集約先の宛先が自身のＩＤでないときには、ステップＳ７７に進んで、受信したＲＥＰのデータを、単に、自身のノードから送信されるＲＥＰの集約転送リストに加える処理が行われる。すなわち、ＲＥＰの送信元ＩＤ：ｊ、集約を要求する宛先のＩＤ：Ｄ_ｊ、および該送信元ＩＤ（ｊ）の集約値：ＡＧ_ｊの組が集約転送リストに追加される。例えば、図４のノードＥにおいて、［Ｂ，（Ｈ，ＡＧ_Ｈ）］，［Ｃ，（Ｉ，ＡＧ_Ｉ）］を集約転送リストに加える処理が行われる。

ステップＳ７６で前記時刻Ｔ２からＴ_ｗａｉｔ時間が経過すると、図５のステップＳ１２へ進む。なお、以降のステップＳ１２〜Ｓ１５の処理後に再度ステップＳ１１の処理を行う２回目以降は、ステップＳ７６においてＴ時間が経過するとステップＳ１２へ進むことになる。このことは、図３の説明から明らかであろう。

ステップＳ１２ではＲＥＰの受信待ち解除要求の処理が行われる。この処理は、図８に示されているように、ステップＳ８１において、前記集約済みＩＤリストがリセットされる。また、集約された情報ＡＧ_ｉを、前記ステップＳ７５で集約した情報ＡＧ_ｉに自身の情報Ｖ_ｉを加算して形成する。この時点で自身の情報Ｖ_ｉを加算するのは、できるだけ新しい情報Ｖ_ｉを使用したいからである。次に、ステップＳ８２に進んで、集約転送リストと、集約情報ＡＧ_ｉを出力する。例えば、図４のノードＤにおいて情報ＡＧ_Ｄ＝ＡＧ_Ｇ＋Ｖ_Ｏが形成され、集約された情報ＡＧ_Ｄが出力される。その後、図５のステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、ＲＥＰを送信する処理がなされる。すなわち、自身のＩＤ、ホップ数、集約を要求する宛先のＩＤ（Ｄ_ｉ）、自身の集約値（ｉ，Ｄ_ｉ，ＡＧ_ｉ）および集約転送リスト〈ｊ，Ｄ，ＡＧ_ｊ〉などが送信される。ステップＳ１４では、前記sinkＡから指定された情報取得回数（Ｍ）が０になったか否かの判断が行われる。この判断が否定の時にはステップＳ１５に進んで、前記時間Ｔ２をリセットすると共に、情報取得回数が１減じられる。そして、再度ステップＳ１１に戻って、前記したＲＥＰの受信待ち要求処理が行われる。今後は、前記したように、ステップＳ７６では、Ｔ時間が経過したかどうかの判断がなされる。

以上のように、本実施形態によれば、ノードは、同一送信元のノードから同じ情報を別経路で受信しても、重複して集約することはなくなる。また、受信経路が複数ある場合には、最も早く受信した情報を採用するので、信頼性が向上する。その理由は、情報の伝送が時間的に早い程、そのノード間の通信状態または通信環境が良好であると考えられるからである。また、受信経路が複数ある場合には、選択的に受信情報を採用するので、信頼性を向上させることができる。すなわち、一方の通信経路に異常が生じて、パケットが正常に通信されない場合は、他の正常な通信経路からの受信情報を採用することができるので、従来のように一方の経路から届いた情報を採用すると予め決められている方式に比べて、正しい情報が受信される確率が大きくなるからである。

本発明の一実施形態の概略の動作を示す説明図である。ＲＥＱメッセージの主要な情報と伝搬経路を示す説明図である。ＲＥＱおよびＲＥＰメッセージが送出される時刻の説明図である。ＲＥＰメッセージの主要な情報と伝搬経路を示す説明図である。本発明の一実施形態の概略の動作を示すフローチャートである。図５のステップＳ７の詳細な処理を示すフローチャートである。図５のステップＳ１１の詳細な処理を示すフローチャートである。図５のステップＳ１２の詳細な処理を示すフローチャートである。ノードの配置と無線通信エリアの説明図である。無線リンクの説明図である。従来方式による情報の集約方法を示す説明図である。

符号の説明

Ａ・・・情報収集を行うノード、Ｂ〜Ｊ・・・子ノード（センサノード）。

Claims

分散配置された送受信機能を有する複数のセンサノードと、該センサノードの情報収集を行う情報収集ノードとからなり、前記情報収集ノードは情報の収集を要求するＲＥＱメッセージを前記センサノードに送信し、該センサノードは受信したＲＥＱメッセージを近隣のセンサノードに、ホップ数が大きくなる方向に順次送信し、また前記情報収集ノードから要求された情報を含むＲＥＰメッセージを前記ホップ数が大きいセンサノードから前記ＲＥＱメッセージの送信方向とは逆方向に前記情報収集ノードまで順次送信する分散型ネットワークの情報集約方式において、
前記センサノードは、受信した前記ＲＥＱメッセージに含まれる親ノードを基に自身の情報の集約先となるノードを決定し、該決定された親ノードを前記ＲＥＰメッセージに含めて前記逆方向に送信することを特徴とする分散型ネットワークの情報集約方式。
請求項１に記載の分散型ネットワークの情報集約方式において、
前記自身の情報の集約先となるノードは、受信したＲＥＱメッセージに含まれる親ノードが１つの場合には該親ノードに決定され、また受信したＲＥＱメッセージが複数でありかつ該ＲＥＱメッセージに含まれる親ノードが複数の場合には重複する親ノードに決定されることを特徴とする分散型ネットワークの情報集約方式。
請求項１または２に記載の分散型ネットワークの情報集約方式において、
受信したＲＥＰメッセージに指定された集約先が自身のノードの場合には情報の集約を行い、受信したＲＥＰメッセージに指定された集約が自身のノードでない場合には、受信したＲＥＰメッセージの送信元のＩＤ，集約先，およびその集約値を集約転送リストに加えることを特徴とする分散型ネットワークの情報集約方式。
請求項３に記載の分散型ネットワークの情報集約方式において、
受信したＲＥＰメッセージに指定された集約先が自身のノードの場合に、同一送信元からの情報が複数経路を経て届いた時に、一つの情報のみを選択して集約することを特徴とする分散型ネットワークの情報集約方式。
請求項４に記載の分散型ネットワークの情報集約方式において、
前記同一送信元からの情報が複数経路から届いた時に、最も早く届いた情報を選択して集約することを特徴とする分散型ネットワークの情報集約方式。
請求項４に記載の分散型ネットワークの情報集約方式において、
前記同一送信元から複数経路を経て届いた情報の中に異常がある場合には、正常な情報を選択して集約することを特徴とする分散型ネットワークの情報集約方式。
請求項１ないし６のいずれかに記載の分散型ネットワークの情報集約方式において、
前記センサノードは、前記ＲＥＱメッセージを受信した時、該受信時から予め定められた第１の時間Ｔ_ｗａｉｔ後にＲＥＰメッセージを送出し、その後は予め定められた第２の時間Ｔ毎に、所定回数ＲＥＰメッセージを送出することを特徴とする分散型ネットワークの情報集約方式。