JP5296097B2 - センサネットワークに関するハンドオーバー機構 - Google Patents

Description

本発明は、アクセスデバイスに関し、及びこれに限定されるものではないが例えば体センサネットワークといったセンサネットワークにおいてセンサデータを集めるハンドオーバー方法に関する。

日常生活において人間から長期間にわたり医療情報を集めることの利益が長く言い続けられてきた（prophesised）。近年、多くの研究グループは、体センサネットワーク（ＢＳＮ）を研究している。このネットワークは、体の周囲又は体内に展開され、無線リンクを介してデータを送信する、複数のセンサ又はセンサデバイス又はセンサノードのネットワークである。従って、各センサは、できるだけ分離して、できるだけ小さいものであるべきである。

「低電力」ネットワークに対するプロトコルであり、従ってＢＳＮに適していると自称する多数のプロトコルが現在知られている。斯かるプロトコルの例は、「Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)」、IEEE Std 802.15.4-2006、及びWei Yeらによる「S-MAC: An Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks」において説明される。しかしながら、特にネットワーク上の大多数のデバイスがちょうどセンサからデータを集めており、単一のデバイスにこれらの読み出しを転送している場合、これらのネットワークの設計は、最適な超低電力デバイスではない場合がある。

ＢＳＮはその性質上、移動型のネットワークであり、例えば体に着用されることができる。更に、アクセスデバイス又は「照合」デバイスも提供される。このデバイスは、センサノードからデータを集め、同様に体に着用されることができる。しかしながら、この携帯型デバイスが特定の領域において、例えばＢＳＮを着用している人が自宅にいる間、取り去られることができる場合、それは有利であろう。また、携帯型デバイスの電池使用を減らすため、固定された、例えばコンセントから電源供給される（mains powered）デバイスが、ネットワークを引き継ぐ（take over）ことができる場合には、それが有利であろう。

本発明の目的は、体センサネットワーク又は他のタイプの無線ネットワークに関する、より柔軟なデータ収集機構を提供することである。

この目的は、請求項１及び７に記載のアクセスデバイス並びに請求項１２及び１３に記載の方法により実現される。

これに従い、「ハンドオーバー機構」が提供される。これにより、無線ネットワークにおけるデータ収集制御が、１つのデバイスから別のデバイスへと引き継がれる（handed-over）ことができる。こうして、携帯型デバイスのデータ収集制御は、無停電電源装置に接続される、固定された及びコンセントから電源供給されるデバイスへと特定の領域において引き継がれることができる。更に、データ収集制御がこの固定されたデバイスに引き継がれるとき、携帯型デバイスの電池使用が減らされることができる。

提案されるソリューションの第１の側面によれば、ハンドオーバー制御ユニット又は機能は、例えばビーコン送信といった周期的なブロードキャスト信号のうち連続して失ったインスタンスの数を決定し、この決定される数が所定の閾値を超える場合、デバイス自身がブロードキャスト信号を送信し始めることにより、ハンドオーバーを開始するよう構成されることができる。これにより、ブロードキャスト信号が一時的に利用可能でない場合、即時的な緊急テイクオーバー機構が提供されることができる。

第２の側面によれば、ハンドオーバー制御ユニット又は機能は、検出されたブロードキャスト信号の品質を決定し、決定された品質が所定の閾値より高い場合、マスターデバイスにハンドオーバー要求信号を送信することによりハンドオーバーを開始するよう構成されることができる。この非即時的なテイクオーバー・オプションは、要求元デバイスに割り当てられる優先度がマスターデバイスに割り当てられる優先度より高い場合に適している。オプションとして、決定された品質が所定の閾値より低くなる場合、アクセスデバイス及びマスターデバイス両方のハンドオーバー制御ユニット又は機能が、他方に対してハンドオーバー停止信号を送信することにより、ハンドオーバー処理を止めるよう構成されることができる。これは、劣った受信品質を持つデバイスにデータ収集制御がハンドオーバーされないことを確実にする。

特定の例において、ハンドオーバー制御ユニット又は機能は、検出されたブロードキャスト信号に基づきマスターデバイスの優先度を決定し、決定された品質が所定の閾値を下回る場合、及び決定された優先度がアクセスデバイスに割り当てられる優先度を下回る場合、マスターデバイスにハンドオーバー要求信号を送信することにより、ハンドオーバーを開始するよう構成されることができる。これにより、マスターデバイスから受信される信号の品質が減少する場合、上位優先度へのテイクオーバーが開始されることができる。例として、決定された品質は、ハンドオーバー要求信号において信号伝達されることができる。

更に、マスター機能を持つアクセスデバイスのハンドオーバー制御ユニットは、それが無線センサネットワークを制御し続けるフレームの数を信号伝達することにより、タイミングを示すよう構成されることができる。この信号伝達される数に基づき、信号負荷は低く保たれつつ、テイクオーバー処理が同期化されることができる。

更に、マスターデバイスのハンドオーバー制御ユニットは、ハンドオーバー要求信号の受信に基づきブロードキャスト信号に制御情報をセットするよう構成されることができる。この制御情報は、そのハンドオーバーが迫っていることを示す。この手段は、他のアクセスデバイスが任意の進行中のハンドオーバー処理に関して知らされることを確実にする。

更に、マスターデバイスのハンドオーバー制御ユニットはソースデバイスの優先度を決定し、この決定された品質が所定の閾値を下回る場合、決定された最高の優先度を持つソースデバイスに対してハンドオーバーを開始するよう構成されることができる。この優先度ベースの選択は、最高の優先度が割当られたアクセス又は照合デバイスにデータ収集制御がハンドオーバーされることを確実とする。

更に有利な実施形態が、以下に規定される。

センサネットワーク及び照合デバイスを持つ概略的な人体を示す図である。 ある実施形態による例示的なスーパーフレーム構造体を示す図である。 ある実施形態によるビーコンデータの例示的な構造体を示す図である。 ある実施形態による上位優先度へのハンドオーバー手順の概略的な信号ダイアグラムを示す図である。 ある実施形態による下位優先度へのハンドオーバー手順の概略的な信号ダイアグラムを示す図である。 ある実施形態によるアクセスデバイスの概略ブロックダイアグラムを示す図である。

本発明が、添付の図面を参照して実施形態に基づき、例示を介して以下に説明されることになる。

本発明の様々な実施形態が、無線センサネットワークの例としてＢＳＮシステムに基づき以下説明されることになる。

図１は、センサノード１０が付けられる体上の少数の位置と共にＢＳＮシステムの概略図を示す。各ノード１０は、１つ又は複数の個別のセンサ要素（図示省略）を有することができる。体周辺に配置されるノード１０の他に、ＢＳＮシステムは、１つ又は複数のアクセス又は照合デバイス２０、３０を有することができる。このデバイスは、ノード１０から信号又はセンサデータを受信し、中央サーバ（図示省略）へと受信情報をアップロードするよう構成されることができる。

図１の例示的な構成において、携帯型のアクセス又は照合デバイス２０は、体上のどこかに（例えばベルト上に）着用されるよう構成され、及び／又は代替的に、例えば携帯電話といった任意の態様で搬送されることになる電子デバイスに一体化されることができる。更に、固定されたアクセス又は照合デバイス３０が、特定の領域（例えば、家の中で、ラウンジ及びベッドルーム）に配置されることができる。このデバイスは、コンセントから電源供給されることができ、ユーザがその周辺にいる間、データを集めるよう構成される。

異なるタイプのセンサがノード１０に提供されることができる。例えば、センサが付けられる体領域の温度を感知するセンサが提供されることができる。胴及び四肢において体上／体内の温度を測定するため、人は、これらのセンサの１つ又は複数を着用することができる。更に、血液の酸素飽和を感知するセンサが提供されることができる。これは通常、血液の「赤さ」を検出することにより皮膚を介して測定される。別のタイプのセンサが、着用者の運動及び活動レベルを検出するために着用されることができる。研究によれば、これが、現在の活動（座っている、歩いている、走っている等）の推定を可能にすることも分かった。心臓を覆う皮膚における差動電圧を読み出すことにより、心臓が鼓動するとき生成される電気信号を測定する別のセンサが提供されることができる。更に他のセンサが、呼吸及び咳の速度と、歩数（歩数計）と、従来の「カフ」機構を用いるか、又は鼓動と四肢へのパルスの到着との間のタイミング情報を用いてのいずれかの態様で血圧とを検出することができる。

ＢＳＮノード１０は、少なくとも１つのセンサ要素、電子機器及び電源を有することができる。これは、非常に小さくあるべきであり、可能であれば、柔軟で着心地が良いものであるべきである。しかしながら、現在のセンサの扱いにくい大きさの原因は、電源である。これは通常、銀亜鉛ボタン電池又は平坦な硬貨形状のリチウム電池のいずれかである、何らかのタイプの腕時計電池である。斯かる電池は、低容量であり、引き出されることができるピーク電流に制限がある。無線回路のピーク電流を減らすため、ＲＣ回路が使用されることができる。

ＢＳＮシステムは、ＢＳＮノード１０からの送信を受信することができるデバイスを必要とする。ＢＳＮシステムは、システムを制御し、デバイスにおける設定を変化させ、又はネットワークを再構成する必要も生じる場合がある。

これらの作業は、（例えば携帯電話といったデバイスに組み込まれることができる）携帯型の照合デバイス２０により実行されることができる。照合デバイス２０は、電池駆動とすることができる。この場合、電池は、合理的な容量を持つべきであり、交換又は再充電が容易であるべきである。

固定された照合デバイス３０は、ユーザが多くの時間を過ごす領域（例えばラウンジ、ベッドルーム又は仕事場）に配置されることができる。これらのデバイスは多分、コンセントから電源供給されることができるものであるか、又はデバイスに長期間電力を供給することができる大容量電池を持つであろう。

照合デバイス２０、３０は、ＢＳＮノード１０から情報を集めるよう構成される。ＢＳＮシステムのタイプに基づき、照合デバイス２０、３０は、受信される情報を処理し、（後のアップロードのため）それを格納し、又は（例えばブロードバンド又はＧＳＭリンクを介して）中央サーバへとそれを転送することができる。

図２は、ＢＳＮシステム内の信号送信に関する例示的なスーパーフレーム構造の例を示す。時間は、「スーパーフレーム」に分割される。各スーパーフレームは、現在のマスター照合デバイス（ＭＣＤ）によりビーコンスロットの間送信されるビーコンで開始する。マスター照合デバイスは、データ収集制御及び他のネットワーク制御機能が割り当てられる照合デバイスである。単一のチャネル上での複数のネットワーク間の衝突を減らすため、スーパーフレームは、可変長を持つことができる。

図２に示されるように、スーパーフレームは、複数の領域に分割される。各領域は、無線チャネルがネットワーク上のノード１０の１つにより使用されることができる「スロット」と、ネットワーク上のいずれのノード１０もブロードキャストを行わないデッドタイム期間とを有する。領域／スロットの数及びデッドタイムに対するスロットの比率は、使用するネットワーク構成に依存する。

最初のスロットは常に、スーパーフレームの開始を示すビーコンをブロードキャストするため、現在のＭＣＤにより使用される。ビーコンは、ネットワーク上のすべてのデバイスに対するタイミング・マスターとして機能する。以下に説明されるが、ビーコンは実際に、複数の部分を有する。これは、デバイスが長期間スリープしても、起動後ネットワークと確実に再同期化することを可能にする。オプションで、ネットワーク構成及び状態情報が、ビーコンスロット内でブロードキャストされることができる。

最初のスロットは、可変長を持つことができる（従って、各スーパーフレームの長さが変化される）。これは、同じチャネル上の複数のネットワークが、それらの間で絶えず変化するフェーズを持つべきであることを意味する。スロットの長さは、ＢＳＮ識別子（ＩＤ）とビーコンから抽出されるシーケンス番号とを使用するアルゴリズムから得られる。

他のスロットは、例えば図１における移動型（variable）又は固定された照合デバイス２０、３０といったＭＣＤとノード２０との間の双方向データ交換のために使用される。ネットワーク管理機能を除けば、各スロットにおいて１つのデバイスだけが、送信を許可されることができる。

送信の基礎をなす送信プロトコルは、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レベルで使用されるよう設計されることができ、下位の物理無線データリンクに関知しないとすることができる。

図３は、各スーパーフレームの開始時に送信されるビーコンデータを持つビーコンフレームの例示的な構造を示す。各ビーコンフレーム内で、スーパーフレーム・シーケンス番号（ＳＦＳＮ）が提供される。これは、特定数のビット（例えば、７ビット）に制限されることになる。この値は、ゼロに戻る場合を除けば、各連続するスーパーフレームにおいて１ずつ増加することになる。各スーパーフレーム内で、このシーケンス番号は、どのデバイスが各スロットに割り当てられるかを制御するために使用される。ビーコンが、ビーコンスロットにおいて送信される。ビーコンは、現在のスーパーフレームに関する情報を含む。これは、ビーコンデータ内にすべて含まれる。後述するように、ビーコンは、このデータを複数回含むことができる。

フレームタイプ情報は、フレームがビーコンフレームであることを確認するために用いられる。この値は、すべてのビーコンフレームに対して同じ値にセットされる。更に、上記のＢＳＮＩＤは、同じチャネル上の異なるネットワーク間を区別するために用いられる。このＩＤは、複数のネットワークを区別するために適した長さを持つべきであり、おそらく１６ビットのオーダーである。上記のスーパーフレーム・シーケンス番号は、デバイスが正しいネットワークに属されることを確実にするために用いられることもできる。追加的なスロット確認応答（ＡＣＫ）が、ビットフィールド又はフラグ（例えば１スロットにつき１ビット）として提供されることができる。この中で、少なくとも１つのフレームが以前のスーパーフレームにおける対応スロット内にデバイスから正しく受信される場合、ビットが１にセットされる。更に、スロットフレーム・ペンディングビットフィールド（例えば１スロットにつき１ビット）が、提供されることができる。この中で、ＭＣＤが対応スロット内でフレームを送信しようとする場合、ビットが１にセットされる。最終的に、いくつかのスーパーフレーム制御及び状態フィールドが、ここでは論じられないオプションフィールドとして提供されることができる。

ネットワークの構成に基づき、スロットＡＣＫ及びスロットフレーム・ペンディングフィールドもオプションとすることができる。これは、デバイスが、シーケンス番号及びネットワークについてのその情報から、スーパーフレームが送信又は受信専用で使用されるかどうかを容易に予測することができる場合だけである。

ノード１０は、データを長期間送信又は受信する必要がない場合があり、従ってすべてのスーパーフレームのビーコンを監視しない場合がある。代わりに、ノードは、複数のスーパーフレーム期間において低電力状態になることができる。この低電力状態にある間、ノード１０はスーパーフレームのビーコン送信の正確なタイミングとの同期を緩める場合がある。なぜなら、この状態において正確なタイミングソースが何ら利用可能でない場合があるからである。ノードが起動し、ビーコンを監視するとき、あまりにも起動が遅すぎてビーコンデータの全部又は一部を失うか、又はあまりにも起動が早すぎて、必要以上に長く監視を行わなければならない（及びそれ故、より多くの電力を使用する）場合がある。これらの問題は、ビーコンデータパケットに埋め込まれるビーコンデータの複数の繰り返しを有するビーコンにより解決される。ノード１０は、ビーコンデータの単一のコピー、通常は真ん中のパケットにおけるコピーを受信しようとする（例えば、データが５回繰り返される場合、ノードは、３回目のコピーを受信しようとすることになる）。ノードが早く又は遅く起動する場合、このビーコンデータを迅速かつ正確に受信することができる可能性がより高い。更に、ビーコンデータパケットの各コピーの開始が特定され、この開始の受信が正確に計時される場合、ビーコン送信の元のタイミングが、容易に再構成されることができ、現在及び将来のスーパーフレームにおける同期化に用いられることができる。ビーコンデータの複数の送信は、かなりの量のエラー回復力も提供する。ノード１０は、（例えば周期的冗長検査（ＣＲＣ）又は別のエラーチェックを用いて）受信したビーコンデータがコラプトしていることを検出することができるが、完全に正しいビーコンデータパケットが受信されるまで、送信されたビーコンデータパケットを受信し続けることができる。

現在ネットワーク上のノードでないデバイスにアドレスを割り当てるようＭＣＤが要求するため、関連付け命令が、このデバイスにより使用されることができる。関連付け要求は、デバイスが参加することを望むネットワークのＢＳＮＩＤ、ノード１０のデバイスアドレス（例えば、６４ビットのＩＥＥＥアドレス）及びデバイスが照合デバイスとなることができるかどうかを示す単一のビットを含むことができる。ノード１０の要求帯域幅及びレイテンシ要件を示す多数のフィールドも含まれることができる。命令がＭＣＤにより受信されるとき、このデバイスにアドレスを割り当てるようとするため、ＭＣＤは、ネットワーク構成設定と共にこの情報を使用しなければならない。ネットワークが必要なレイテンシ及び帯域幅をサポートすることができない場合、関連付け応答はエラーコードを含むことができる。ネットワークが利用可能であるが、すべてのアドレスが使用中である場合、別のタイプのエラーコードが使用されることができる。より少ない要件を持つネットワーク上で関連付けを要求することを望むかどうかは、参加するデバイス次第である。関連付け応答は、関連付け要求に基づき送信される。この場合、エラーコードは、成功した要求を示すために使用されることができる。関連付け応答は、関連付け命令に含まれるＢＳＮＩＤ及びデバイスアドレスも含むことができる。

この実施形態において、テイクオーバー又はハンドオーバー機構が提供される。その結果、ＭＣＤは変更されることができる。この変更は、例えば電池駆動の携帯型照合デバイス２０から図１に示される固定された照合デバイス３０へと実行されることができる。

携帯型の照合デバイス２０は、現在のＭＣＤであると以下仮定される。提案されるハンドオーバー機構は、どれが現在の使用により適しているか、及びそれらが変化すべきであるかどうかを照合デバイス２０、３０が理解することができることを可能にする。更に、提案されるハンドオーバー機構は、現在のＭＣＤに出入りする信号の品質が閾値以下に低下するとき、照合デバイスがネットワークを引き継ぐことができることを確実にする。携帯型の照合デバイス２０を着用している人が固定されたＭＣＤから離れて移動するとき、これは起こる可能性がある。

以下に、照合デバイスがネットワークを引き継ぐ２つの機構が、個別の実施形態に基づき説明される。第１の機構は、現在のＭＣＤと新しいＭＣＤとの間で相互に同意される「ハンドオーバー」である。これは、ある時間期間にわたって実行される。このハンドオーバーは、着用者が比較的静的であること（例えば、歩いて頻繁に部屋から出たり／入ったりしないこと）を確実にするべきである。第２の機構、即ちＭＣＤスタートアップ又はネットワークテイクオーバーは、潜在的なＣＤが何らビーコンを検出せず、従って、ネットワークを維持するため急速に介入し、データの照合を続ける必要があるとき、使用される。

この実施形態において、優先順位レベルが、各照合デバイスに割り当てられることができる。これは、どのデバイスがＭＣＤであるべきかに関する追加的な情報を提供する。ＣＤに与えられる優先順位値は、デバイスの電源能力、最大無線送信電力、及び照合デバイスの無線受信器の感度に基づかれることができる。もちろん、他のパラメータが、同様に使用されることができる。優先度は、バイナリ数（例えば、６ビット。しかし、長さは、変えられることもできる。）により表されることができる。下記の表１は、いくつかの例示的な優先度を示す。

ハンドオーバー可能なネットワークにおいて、ＭＣＤは、上記した図２のビーコンスロット構造におけるネットワーク構成及び状態期間においてＭＣＤ状態パケットを送信することができる。このＭＣＤ状態は、現在のＭＣＤの優先度を（可能であれば例えばＭＣＤ電池残量（battery level）といった他の情報も）含むことができる。

図４は、ある実施形態による、図１の携帯型の照合デバイス２０から固定された照合デバイス３０へのハンドオーバー手順の信号図を示す。固定された照合デバイス３０は、連続して監視を行い、ネットワーク（特定のＢＳＮＩＤ）との同期化を試みることができる。一旦照合デバイスがこのネットワークと同期化すると、このデバイスは、現在のビーコンと、ＭＣＤ機能を持つ携帯型の照合デバイス２０により送信されるＭＣＤ状態パケットとの両方を監視することになる。

携帯型の照合デバイス２０（現在のＭＣＤ）の優先度より固定された照合デバイス３０の優先度が高く、ビーコンスーパーフレームの状態及び制御フィールドにおけるＭＣＤビットがゼロである場合（これは、その時点で、他のいかなるハンドオーバーも起きていないことを示す）、固定された照合デバイス３０は、上位優先度へのハンドオーバー処理を始めることができる。この処理は、非即時的であるよう設計される。即ち、ハンドオーバー処理は、起動されるのに幾分時間を要する。こうして、両方の方向における無線信号品質が、この処理を通して監視される。特に人が移動し、固定された照合デバイス３０を歩いて通り過ぎるとき、これはハンドオーバー数を最小にすべきである。

固定された照合デバイス３０がネットワークに関連付けられない場合、このデバイスは、例えば最大レベル及び比１でネットワークに関連付けるべきである。固定された照合デバイス３０は、ビーコンの信号品質を監視し、信号品質が特定の閾値を越える場合、ステップ１において、このデバイスは、ＭＣＤ（即ち携帯型の照合デバイス２０）にハンドオーバー命令又は要求を送信する。

ペンディング状態にある他のいかなるハンドオーバー処理も持たない場合、携帯型の照合デバイス２０は、この要求を処理し、及び、ステップ２において、ＭＣＤである限り、このデバイスが送信するビーコンのスーパーフレームの状態及び制御フィールドにおいてＭＣＤビットをセットする。更に、ステップ３において、このデバイスは、固定された照合デバイス３０に対してハンドオーバー・カウントダウン応答を返す。

ハンドオーバー・カウントダウン応答は、数Ｎ_ＳＴを含む。この数は、携帯型の照合デバイス２０がＭＣＤのままであることになるスーパーフレームの数（即ちハンドオーバーの時点又はタイミングへのカウントダウン）を表す。ステップ４において、この応答の受領に基づき、固定された照合デバイス３０は、確認応答（ＡＣＫ）を送信する。

携帯型の照合デバイス２０は、ハンドオーバーの前の各割り当てられたスロットにおける斯かるハンドオーバー・カウントダウン応答又はフレームを送信することができ、固定された照合デバイス３０は、各カウントダウン応答フレームに確認応答を送信することができる。

オプションで、ハンドオーバーの前の任意の時間において、信号品質が閾値より下になったと現在のＭＣＤ（即ち携帯型の照合デバイス２０）が判断する場合、ハンドオーバー停止フレームを送信し、スーパーフレーム状態及び制御フィールドにおけるＭＣＤビットをクリアすることにより、このデバイスはハンドオーバー処理を止めることができる。

追加的なオプションとして、ハンドオーバーの前の任意の時間において、信号品質が閾値より低いことを固定された照合デバイス３０が決定する場合、このデバイスは、ハンドオーバー停止フレームを送信することができる。確認応答を受信するまで、ビーコンフレームにおけるＭＣＤビットがゼロになるまで、又は信号が完全にロストされるまで、このデバイスは、このフレームを送信し続けることができる。

ステップ５において、固定された照合デバイス３０はビーコンフレームを計数し、ステップ６において、ハンドオーバーの時点で、ＭＣＤとしての役割を引き継ぎ、ステップ７において、ビーコンを送信し始めることになる。携帯型の照合デバイス２０は、（もともと割り当てられていたアドレスを備える）ネットワーク上のノードとなる。携帯型の照合デバイス２０と新しいＭＣＤ（即ち固定された照合デバイス３０）との間で何らデータが送信されない場合、かつ、携帯型の照合デバイス２０が、ネットワークを取り戻すことを望まない場合、照合デバイス２０は、ネットワークから切り離されることができる（それでも、ビーコンの監視は行うことができる）。一般に、ウェアラブル携帯型照合デバイスがネットワークから切り離されない場合有利であることがある。なぜなら、そのデバイスが再びＭＣＤの役割を引き継ぐ必要がある場合があるからである。

図５は、別の実施形態による、図１の固定された照合デバイス３０から携帯型の照合デバイス２０へのハンドオーバー手順の信号図を示す。低い優先度を持つ携帯型の照合デバイス２０への斯かるハンドオーバーは通常、携帯型の照合デバイス２０を着用する人間が、固定された照合デバイス３０から離れて移動するとき、発生することになる。これは、信号品質における減少によりハンドオーバー処理が開始されるべきであることを意味し、この処理は、失われるデータをできるだけ少なくすることを確実にするため比較的素早く実行されるべきである。

携帯型の照合デバイス２０が、ネットワークに関連付けられるが、このデバイスはＭＣＤでないと仮定される。図５のステップ１において、携帯型の照合デバイス２０及びネットワーク上で現在関連付けられる他の全ての照合デバイス（例えば、図１において図示省略される他の可能な照合デバイス）は、ＭＣＤ（ここでは固定された照合デバイス３０である）により送信されるビーコンの信号品質を監視する。信号品質が閾値以下に低下する場合、ステップ２において、携帯型の照合デバイス２０は、ハンドオーバー要求（例えばハンドオーバー緊急命令）をＭＣＤに送信する。このハンドオーバー要求は、携帯型の照合デバイス２０における信号品質ＳＱを示す情報を含むことができる。

ＭＣＤ（固定された照合デバイス３０）はネットワーク上のノード１０へ及びからの信号の品質をモニタすることができ、及び、任意のハンドオーバー要求を含む、携帯型の照合デバイス２０から受信される任意のフレームの信号品質もモニタすることができる。

ＭＣＤ（固定された照合デバイス３０）により監視される信号品質が閾値以下に低下する場合、ステップ３において、このデバイスは、ビーコンのスーパーフレーム制御及び状態フィールドにＭＣＤビットをセットし、ステップ４において、要求元携帯型の照合デバイス２０（又はネットワーク上で関連付けられる最も高い優先度を持つ他の任意の照合デバイス）にカウントダウン命令を送信する。カウントダウン命令は、固定された照合デバイス３０がＭＣＤであり続けることになるスーパーフレーム数を示す値Ｎ_ＳＦを含むことができる。使用される値は、固定とすることができるか、又は、現在の信号品質若しくは信号品質における変動に依存とすることもできる。

ステップ５において、携帯型の照合デバイス２０は、次の割当られた時間スロットにおいて、カウントダウン命令の確認応答を送信する。ハンドオーバーの時点まで、追加的なハンドオーバー・カウントダウン命令が、次の割当られた時間スロットにおいて送信されることができる。これらの命令に対してそれぞれ、携帯型の照合デバイス２０により確認応答が送信されることができる。

オプションで、ハンドオーバーの前の任意の時間において、信号品質が閾値を上回るまで回復したと現在のＭＣＤが決定する場合、このデバイスは、ハンドオーバー停止フレームを送信し、ビーコンのスーパーフレーム状態及び制御フィールドにおけるＭＣＤビットをクリア又はリセットすることにより、ハンドオーバー処理を停止することができる。

追加的なオプションとして、ハンドオーバーの前の任意の時間において、信号品質が閾値より低いと携帯型の照合デバイス２０が決定する場合、このデバイスは、ハンドオーバー停止フレームを送信することができる。確認応答を受信するまで、ＭＣＤビットがゼロになるまで、又は信号が完全にロストされるまで、このデバイスは、このフレームを送信し続けなければならない。

ステップ６において、携帯型の照合デバイス２０はビーコンフレームを計数し、ステップ７において、ハンドオーバーの時点で、ＭＣＤとしての役割を引き継ぎ、ステップ８において、ビーコンを送信し始める。こうして、固定された照合デバイス３０は今や、（もともと割り当てられていたアドレスを備える）ネットワーク上のノードとなる。固定された照合デバイス３０と新しいＭＣＤとの間で何らデータが送信されない場合、かつ、照合デバイス３０が、ネットワークを取り戻すことを望まない場合、固定された照合デバイス３０は、ネットワークから切り離されることができる（それでも、ビーコンの監視は行うことができる）。

しかしながら、ネットワーク上にノードとして何の照合デバイスも関連付けられていない場合、現在のＭＣＤは、急速に関連付けるため、任意の能力があるデバイスを引きつけることを必要とする。これは、ビーコンのスーパーフレーム状態及び制御フィールドにおけるオプションの「ＣＤ Ａｔｔｒａｃｔ」ビットをセットすることにより実現されることができる。ネットワークから受信されるデータの信号品質が閾値以下に落ちる場合、このビットがセットされる。少なくとも１つの照合デバイスがネットワークに割り当てられるとき、図５の上述の処理が使用されることができる。

以下、ＭＣＤ緊急テイクオーバーの事例が説明される。ここでは、ＭＣＤでない照合デバイスが、現在のＭＣＤから送信されるビーコンを監視する。突然、ＭＣＤは、（例えば電源故障により）複数のスーパーフレームの間、ビーコン送信を止める。この問題は、利用可能な照合デバイスにＭＣＤからのビーコンを監視させることにより解決されることができ、ある閾値Ｍ以上の連続したビーコンが監視されないとき、個別の照合デバイスが、ＭＣＤ緊急テイクオーバー処理を開始することができる。失ったビーコンを検出した関連照合デバイスは、ある数Ｎのスーパーフレームの間待つ。Ｎの値は、関係する照合デバイスの優先度に依存する。例えば、優先度が高くなるほど、Ｎの値は低くなる。これは、最も高い優先度の照合デバイスが最初にビーコンを送信し始めることを確実にする。この待機期間の後、関係する照合デバイスは、元のビーコン送信と（できるだけ）同期化された態様で、ビーコンを送信し始める。

図６は、例えば図１の携帯型又は固定された照合デバイス２０、３０といった照合デバイスの概略ブロック図を示す。

ネットワークに出入りする無線周波数（ＲＦ）信号の送信及び受信を可能にするトランシーバユニット（ＴＲＸ）が与えられる。ビーコンがビーコン検出器３５において検出又は監視されるとき、品質及び優先度情報が得られ、ハンドオーバー制御機能又はユニット３４に転送される。更に、照合デバイスに割り当てられた優先度をユーザ又はネットワークがセットすることを可能にするため、優先度設定機能又はユニット３２が提供される。受信した信号品質と受信したビーコンにおいて信号伝達される優先度間の比較とに基づき、ハンドオーバー制御ユニット３４は、図４及び図５の信号図と、異なるシナリオに関する可能なハンドオーバー機構の上記説明とに基づき、ハンドオーバー信号を生成する。更に、ビーコン生成機能又は生成器ユニット３６が、図６の照合デバイスにおいて提供される。生成器ユニット３６は、例えば図３に基づきビーコンを生成し、ネットワークにそれらをブロードキャストするため、これらのビーコンをＴＲＸ３８に転送する。

しかしながら、図６の構成は、システムがどのように構築されることができるかを示す例示にすぎない点に留意されたい。同等のセットアップは、異なる構成ブロックを用いて、又は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換後、デジタル領域において、及び従ってソフトウェアルーチンに基づいて、得られることもできる。

上記実施形態は、多くの領域における体結合又は体ベースのシステムにおいて、又はセンサデータが異なる固定された又は移動する位置において集められることができる他の無線ネットワークにおいて、同様に実現されることができる。

まとめると、無線センサネットワークの複数のセンサ１０からデータを集める方法及びアクセスデバイスが説明された。そこでは、ブロードキャスト信号が、現在データを集めるマスターデバイスにより送信され、現在のマスター・アクセスデバイスから別のアクセスデバイスへのデータ収集制御のハンドオーバーが、検出結果に基づき開始される。ハンドオーバー要求信号は、マスターデバイスで受信され、ハンドオーバー応答は、ハンドオーバー要求信号のソースデバイスに信号伝達される。このハンドオーバー応答が、アクセスデバイスからソースデバイスへとデータ収集が引き継がれる時間を示す。これにより、マスターデバイスは、現在の環境条件に基づき柔軟な態様で変化されることができる。

本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。本開示を読めば、他の修正が当業者に対して明らかであろう。斯かる修正は、従来技術において既に知られており、本書に説明される特徴の代わりに、又はこれに加えて使用されることができる他の特徴を含むことができる。

図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示された実施形態に対する変形例が、当業者により理解及び実行されることができる。請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は要素又はステップの複数性を除外するものではない。対応するソフトウェアルーチンに基づき、シングルプロセッサ又は他のユニットが、図６のブロック３２、３４、３５及び３６の機能を果たすことができる。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体に格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 無線センサネットワークの複数のセンサからデータを収集するコンセントから電源供給されるアクセスデバイスであって、
   電池駆動のアクセスデバイスのブロードキャスト信号を検出する検出器であって、前記電池駆動のアクセスデバイスが、データ収集制御を行うよう構成されるマスターデバイスである、検出器と、
   前記電池駆動のアクセスデバイスが、前記コンセントから電源供給されるアクセスデバイスの近傍にあるという前記検出器の検出結果に基づき、前記マスターデバイスから前記コンセントから電源供給されるアクセスデバイスへのデータ収集制御のハンドオーバーを開始するハンドオーバー制御ユニットとを有する、コンセントから電源供給されるアクセスデバイス。
2. 前記ハンドオーバー制御ユニットが、前記ブロードキャスト信号のうち連続して失ったインスタンスの数を決定し、前記決定される数が所定の閾値を超える場合、自身のブロードキャスト信号を送信することにより前記ハンドオーバーを開始するよう構成される、請求項１に記載のアクセスデバイス。
3. 前記ハンドオーバー制御ユニットが、検出されたブロードキャスト信号の品質を決定し、前記決定された品質が所定の閾値より高い場合、前記マスターデバイスにハンドオーバー要求信号を送信することにより前記ハンドオーバーを開始するよう構成される、請求項１又は２に記載のアクセスデバイス。
4. 前記決定された品質が所定の閾値より低くなる場合、前記ハンドオーバー制御ユニットが、前記マスターデバイスにハンドオーバー停止信号を送信することによりハンドオーバー処理を止めるよう構成される、請求項３に記載のアクセスデバイス。
5. 前記ハンドオーバー制御ユニットが更に、前記検出されたブロードキャスト信号に基づき前記マスターデバイスの優先度を決定し、決定された優先度が、前記アクセスデバイスに割り当てられる優先度を下回る場合、前記マスターデバイスにハンドオーバー要求信号を送信することにより前記ハンドオーバーを開始するよう構成される、請求項３又は４に記載のアクセスデバイス。
6. 前記ハンドオーバー制御ユニットが、前記ハンドオーバー要求信号において前記決定された品質を示すよう構成される、請求項５に記載のアクセスデバイス。
7. 無線センサネットワークの複数のセンサからデータを収集するコンセントから電源供給されるアクセスデバイスであって、
   前記アクセスデバイスが、データ収集制御を行うよう構成されるマスターデバイスであり、
   ハンドオーバー要求信号を受信する受信器と、
   前記ハンドオーバー要求信号のソースデバイスにハンドオーバー応答を信号伝達するハンドオーバー制御ユニットであって、前記ハンドオーバー応答が、データ収集制御が前記マスターデバイスから前記ソースデバイスへとハンドオーバーされるタイミングを示す、ハンドオーバー制御ユニットとを有する、アクセスデバイス。
8. 前記アクセスデバイスが前記無線センサネットワークを制御し続けることになるスーパーフレームの数を信号伝達することにより、前記ハンドオーバー制御ユニットが、前記タイミングを示すよう構成される、請求項７に記載のアクセスデバイス。
9. 前記ハンドオーバー制御ユニットが、前記ハンドオーバー要求信号の受信に基づき前記ブロードキャスト信号に制御情報をセットするよう構成され、前記制御情報は、ハンドオーバーが緊急性が高いことを示す、請求項７又は８に記載のアクセスデバイス。
10. 前記ハンドオーバー制御ユニットが、検出されたブロードキャスト信号の品質を決定し、前記信号品質が所定の閾値を上回ると決定される場合、前記ソースデバイスにハンドオーバー停止信号を送信することによりハンドオーバー処理を止めるよう構成される、請求項７乃至９のいずれか一項に記載のアクセスデバイス。
11. 前記ハンドオーバー制御ユニットが、前記ソースデバイスの優先度を決定し、決定される最も高い優先度を持つソースデバイスに対して前記ハンドオーバーを開始するための命令を送信するよう構成される、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のアクセスデバイス。
12. 無線センサネットワークの複数のセンサからのデータ収集を制御する方法において、
    前記データ収集制御を実行するマスターデバイスである電池駆動のアクセスデバイスにより送信されるブロードキャスト信号を検出するステップと、
    前記電池駆動のアクセスデバイスが、コンセントから電源供給されるアクセスデバイスの近傍にあるという前記検出の結果に基づき、前記マスターデバイスから前記コンセントから電源供給されるアクセスデバイスへのデータ収集制御のハンドオーバーを開始するステップとを有する、方法。
13. 無線センサネットワークの複数のセンサからのデータ収集を制御する方法において、
    前記データ収集制御を実行するマスターデバイスであるコンセントから電源供給されるアクセスデバイスでのハンドオーバー要求信号を検出するステップと、
    前記ハンドオーバー要求信号のソースデバイスに対してハンドオーバー応答を信号伝達するステップであって、前記ハンドオーバー応答が、前記マスターデバイスから前記ソースデバイスへとデータ収集制御がハンドオーバーされるタイミングを示す、ステップとを有する、方法。
14. 請求項１２及び１３のいずれかに記載の方法のステップを実行するためのコード手段を有するコンピュータプログラム。
15. 複数のセンサノードと請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つのアクセスデバイスとを有する体センサネットワーク。

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