JP2007156779A - センサネットシステム、基地局及びセンシングデータの中継方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信のリソースを節約して有効に利用しながらも、複数のアプリケーションでセンサノードのデータを効率良く利用する。
【解決手段】無線ネットワークを介して接続された複数のセンサノードＳＮ１と通信を行って、センサノードが測定したセンシングデータを、有線ネットワークを介して接続されたサーバＳＮＳに送信するセンサネットシステムのデータ中継方法であって、センサノードＳＮ１からセンシングデータを受信し（Ｓ１）、センシングデータの測定値に対応する意味情報をセンシングデータに付加し（Ｓ２、Ｓ５）、意味情報を付加したセンシングデータをサーバＳＮＳに送信する（Ｓ６）。
【選択図】図２

Description

本発明は、ネットワークに接続した多数のセンサからの情報を利用する技術に関する。

近年、センサに無線通信機能を有する小型の電子回路を付加して、現実世界の様々な情報をリアルタイムに情報処理装置に取り込むネットワークシステム（以下、センサネットシステムという）が検討されている。センサネットシステムには幅広い応用が考えられており、例えば、無線回路、プロセッサ、センサ、電池を集積した小型電子回路により、脈拍等の生体情報や位置情報等を常時モニタし、モニタ結果は無線通信によりサーバ等に送信され、モニタ結果に基づいて健康状態の判定を行う技術が提案されている。

センサネットシステムを広く実用化するためには、無線通信機能、センサ、および、電池等の電源を搭載する電子回路（以下、センサノードという）を、長時間に渡ってメンテナンスフリー、かつセンシングデータを送信し続けられるものが求められる。

現在のインターネット上のサービスは仮想空間上のサービスに閉じているが、センサネットシステムが現在のインターネットと本質的に違う点は、実空間と融合している点である。実空間との融合を図ることができれば、時間、位置など状況依存型のさまざまなサービスが実現できる。実空間に存在する多様なオブジェクトがネットワーク接続されることでトレーサビリティが実現でき、広義の意味での「安全」を求める社会ニーズや、在庫管理やオフィスワークの「効率化」のニーズに対処することが可能となる（例えば、特許文献１）。
特開２００３−１２２７９８号

しかしながら、上記従来のセンサネットシステムでは、センサノードの出力は一つのセンサネットシステムに対応しているだけであり、複数のセンサネットシステム間でセンサノードの情報を共有することが難しいという問題がある。つまり、従来のセンサネットシステムではセンサノードの出力の取り扱いついて、各センサネットシステム毎に独自の定義を用いている。このため、多数のセンサノードをインターネット等の広大なネットワークで利用する場合には、各センサネットシステムのアプリケーションソフトウェア毎に、センサノードの出力に関する定義を共通化する必要がある。しかし、全てのアプリケーションソフトウェアでセンサノードの出力に関する定義を一致させるには、膨大な労力が必要となり、さらに、新たなセンサノードが加わるたびに出力に関する定義を共通化する必要があり、アプリケーションソフトウェアの開発やメインテンスに要する労力が膨大になる、という問題がある。

さらに、無線通信を利用するセンサノードでは、電池の消費電力を抑制して長期間の利用を実現するため、通信時間を極めて短時間に抑制したい。一方、上記複数のセンサネットシステムでセンサノードの出力を利用するには、センサノードの出力に詳細な情報が含まれることが望ましい。このため、センサノードの出力は、消費電力の抑制を優先して簡素なセンシングデータを送信する場合では、詳細な情報が欠落して複数のセンサネットシステム間で利用するのが難しくなる。逆に、前記従来例のようにセンサノードが詳細な情報を付加してセンシングデータを送信すると、通信するデータ量が増えた分だけ消費電力が増大して電池の寿命が短くなるのに加え、多数のセンサノードを利用する際には一つのセンサノードが冗長な通信を行うことで、有限の無線通信帯域の利用効率が低下する、という問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、無線通信の限られたリソースを有効に利用しながらも、複数のアプリケーションでセンサノードのデータを容易に利用することを目的とする。

本発明は、無線ネットワークを介して接続された複数のセンサノードと通信を行って、センサノードが測定したセンシングデータを、有線ネットワークを介して接続されたサーバに送信するセンサネットシステムのデータ中継方法であって、前記センサノードからセンシングデータを受信し、前記センシングデータの測定値に対応する意味情報を前記センシングデータに付加し、前記意味情報を付加したセンシングデータを前記サーバに送信する。

また、さらに、サーバから受信したコマンドをセンサノードに送信する手順をさらに含み、前記サーバから受信したコマンドに含まれる意味情報を抽出し、前記意味情報に対応するデータ識別子を、予め設定されたデータ変換テーブルから検索し、前記コマンドから意味情報を削除し、前記データ識別子を設定する。

したがって、本発明は、無線ネットワークから受信したセンシングデータに予め設定した意味情報を付加してから有線ネットワークに送信することで、リソースの制約が多い無線ネットワークの負荷を低減して利用効率を向上させることができ、情報量が豊かなデータによりサーバやユーザ計算機のアプリケーションでは、データの利用が極めて容易になる。そして、サーバに格納されるセンシングデータには、ゲートウェイ（基地局）で意味情報が付加されているので、サーバがセンシングデータに加工を施すことなくユーザ計算機のアプリケーションから容易に利用することができ、アプリケーションの開発及び保守を容易にすることができる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、第１の実施形態を示し、本発明を適用するセンサネットワークシステム（以下、センサネットシステム）の一例を示すブロック図である。図示のセンサネットシステムでは、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎからのセンシングデータを無線通信により基地局ＢＳＴへ送り、基地局ＢＳＴはセンシングデータに意味情報を付加するセンサネットシステムのゲートウェイとして機能する。基地局ＢＳＴで意味情報を付加されたセンシングデータは有線ネットワークＷＤＮを介してセンサネットサーバＳＮＳに送られ、ユーザ端末により利用される。

＜センサノード＞
図１において、ＳＮ１〜ＳＮｎは、無線通信によりセンシングデータまたは予め設定されたＩＤ（識別子）を出力するセンサノードである。センサノードＳＮ１〜ＳＮｎは、例えば、ユーザの状態をモニタする目的で、ユーザの所定の部位に装着される。これらセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎは、無線ネットワークＷＬＮにより、基地局ＢＳＴと無線通信を行う。各センサノードＳＮ１〜ＳＮｎは、センシングした温度や脈拍等のデータを基地局ＢＳＴに送信する。

センサノードＳＮ１〜ＳＮｎは、それぞれのセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎに設けたセンサ（図示省略）の動作を管理するセンサ制御部ＳＣＴＬと、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎに設けたアクチュエータ（図示省略）の動作を管理するアクチュエータ制御部ＡＣＴＬと、無線ネットワークＷＬＳＮを介して基地局ＢＳＴと通信を行う無線通信制御部ＳＲＦと、前記センサ制御部とアクチュエータ制御部と無線通信制御部を統制する動作制御部ＭＣＴＬを備える。

なお、アクチュエータを備えたセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎとしては、エアコンディショナなどである。また、アクチュエータのないセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎでは、アクチュエータ制御部ＡＣＴＬは設けない。

また、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎが備えるセンサとしては、例えば、温度センサ、湿度センサ、脈拍センサであり、この他、個人や個々の物を識別するための識別子を有するものである。

＜基地局＞
基地局ＢＳＴは、配下の複数のセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎとの無線通信を制御する無線通信制御部ＢＲＦと、センサネットサーバＳＮＳとの有線通信を制御する有線通信制御部ＢＮＩＣと、センサネットサーバＳＮＳとセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎの間で送受信されるパケットを制御するパケット制御部ＰＣＴを有する。

パケット制御部ＰＣＴは、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎからセンサネットサーバＳＮＳへ向かう上りパケットに、変換ルール管理部ＣＶＲに設定された意味解釈ルール（変換ルール）に沿って、センシングデータの意味を付加する上りパケット変換部（第１データ変換部）ＵＰＣと、センサネットサーバＳＮＳからセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎへ向かう下りパケットから、変換ルール管理部ＣＶＲに設定された意味解釈ルールに沿って、コマンドの意味を削除してパケットの情報を削減する下りパケット変換部（第２データ変換部）ＤＰＣと、ＩＤを管理するノード管理部ＢＮＤＭと、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎへ送信したコマンド（コマンドデータ）を管理するコマンド管理部ＣＭＭとを有する。

変換ルール管理部ＣＶＲは、予め設定された変換ルールに従い、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎから上がってくるセンシングデータに対して、パケットの種類毎に物理量の種類（温度、電圧など）と、単位（℃、Ｆ等）を変換する意味解釈部を構成する。例えば、変換ルール管理部ＣＶＲは、１つのアプリケーションで使うことを想定している全てのセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎの全てのセンシングデータから変換ルールを作成する。変換ルールはハードコーディングされていても良いし、データ（例えば、テキストファイルやテーブル）としてプログラムに与えられるようになっていても良い。

コマンド管理部ＣＭＭは、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎからセンサネットサーバＳＮＳへ向かう上りのデータが、以前にセンサノードに送信したコマンドに対する応答であるかどうかを判定するために、無線通信制御部ＢＲＦが送信したコマンドを管理している。センサノードＳＮ１〜ＳＮｎへ向かう下りパケット変換部ＤＰＣから配下のセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎへコマンドを送信する時に、そのコマンドが登録される。

ノード管理部ＢＮＤＭは、ローカルＩＤからグローバルＩＤへの変換、またはグローバルＩＤからローカルＩＤへの変換を行う。このため、後述のアドレス表が、予め与えられても良いし、基地局ＢＳＴがセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎの加入を受け付ける毎に更新しても良い。

ローカルＩＤとは、１つのＰＡＮ（Personal Area Network） 内をスコープとするＩＤである。通常、１つのＰＡＮにローカルＩＤを管理する機能を持った基地局ＢＳＴが１つ存在する。ローカルＩＤはグローバルＩＤよりもビット長が短く、送受信パケットに含む際に無線通信の消費電力を抑える効果が期待できる。

グローバルＩＤとは、少なくともセンサネットシステム上のプリケーションあるいはセンサネットシステムの上位システムがセンサノードを識別可能なＩＤである。１つのセンサネットシステムでは、複数のＰＡＮを含むことがあるため、アプリケーションあるいはセンサネットシステムの上位システムではグローバルＩＤを使ってセンサノードを管理する。

このため、グローバルＩＤはローカルＩＤに比べて、ビット数が多い。例えば、ユビキタスＩＤセンタのucodeでは基本は128 ビットから成り、EPCグローバルのEPC(Electronic Product Code)は96ビットから成る。これに対して、ローカルＩＤは例えば16ビット程度である。

＜センサネットサーバ＞
センサネットサーバＳＮＳは、有線ネットワークＷＤＮ（例えば、インターネット等）を介して複数の基地局ＢＳＴ〜ＢＳＴｎが収集したセンシングデータを管理し、ユーザ端末（ユーザ計算機）ＵＳＴに意味情報を付加したセンシングデータを提供する。

センサネットサーバＳＮＳは、有線ネットワークＷＤＮを介して基地局ＢＳＴや有線センサ、ＲＦタグリーダ、携帯電話、ユーザ端末ＵＳＴと通信を行う有線通信制御部ＳＮＩＣと、受信したパケットを受け付けるデータ制御部ＤＣＴＬ、受信したパケットのうちセンシングデータを監視してイベントを発生するイベント監視部ＥＶＭ、このイベントに基づいて所定の動作を行うアクション制御部ＡＣＣ、センシングデータやセンサネットシステムの構成情報及び実世界のモデルテーブルをデータベースＤＢに格納し、参照や更新処理を行うＤＢ制御部ＤＢＭＳ、ユーザが理解し易い実世界のモデル（オブジェクト）とデータベースＤＢに格納されたセンシングデータの関係を管理するモデル管理部ＭＤＭ、ユーザ端末ＵＳＴからの要求された意味情報をモデル管理部ＭＤＭに基づいてデータベースＤＢから検索する検索制御部ＳＥＲ、ユーザ端末ＵＳＴ等からの指令を基地局ＢＳＴやセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎに指令するコマンド制御部ＣＭＣ、基地局ＢＳＴ〜ＢＳＴｎ及びセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎの構成情報を管理する装置管理部ＮＭＧ、ユーザ端末ＵＳＴとの送受信を制御するセッション制御部ＳＥＣとから構成される。

データ制御部ＤＣＴＬは、有線通信制御部ＳＮＩＣが受信した基地局ＢＳＴ〜ＢＳＴｎのデータがセンシングデータであればイベント監視部ＥＶＭに転送し、コマンド（コマンドデータ）に対する応答であればコマンド制御部ＣＭＣに転送する。

イベント監視部ＥＶＭは、受信したセンシングデータが予め設定された条件であれば、イベントを発生してアクション制御部ＡＣＣに通知する。なお、イベントの発生条件はユーザ端末ＵＳＴから受け付けた条件を格納する。また、イベント監視部ＥＶＭは、受信したセンシングデータをＤＢ制御部ＤＢＭＳに送り、データベースＤＢに格納させる。

アクション制御部ＡＣＣは、イベント監視部ＥＶＭから通知を受けたイベントについて、予め設定されたアクションを実行する。このアクションは、例えば、センシングデータが所定の条件となったときに予め設定されたアドレスにメールを送る、といった動作であり、ユーザ端末ＵＳＴの指示に応じて予め設定されたものである。

モデル管理部ＭＤＭは、ユーザが理解し易い実世界のモデルとデータベースＤＢに格納されたセンシングデータの関係を図示しないテーブルなどにより管理し、ユーザ端末ＵＳＴから要求のあった実世界モデルに対応するセンシングデータを特定し、ＤＢ制御部ＤＢＭＳに特定したセンシングデータの参照を要求する。

装置管理部ＮＭＧは、有線ネットワークＷＤＮに接続されてセンサネットシステムを構成する基地局ＢＳＴ〜ＢＳＴｎと、基地局ＢＳＴxに接続されたセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎを統合的に管理するものである。そして、装置管理部ＮＭＧでは、基地局ＢＳＴ、センサノードの登録や検索に関するインターフェースをユーザ端末ＵＳＴ等に提供し、それぞれの装置の状態や、センサノードの状態を管理する。

＜基地局の上りパケット変換処理＞
次に、図２〜図８を参照しながら基地局ＢＳＴで行われる上りパケットの通信処理について、以下に説明する。図２はセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎよりセンシングデータを受信したときの上りパケットを処理する基地局ＢＳＴの要部を示す。

図２において、上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕは、図１に示した変換ルール管理部ＣＶＲのうち上りのパケットについて処理を行う部分である。無線通信制御部ＢＲＦは、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎからパケットを受信し、上りパケット変換部ＵＰＣでは受信したパケットの予め設定された位置から情報を取得し、上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕに問い合わせて、受信したパケットがどのような意味のパケットであるかを判定する。上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕは、予め設定された変換ルールテーブルＣＶＴを参照して、受信したパケットＰＷＬがどのようなセンシングデータであるかを判定する。

ここで、無線ネットワークＷＬＮで送受信されるパケットＰＷＬのデータフォーマットは、例えば、図３のようになる。図３は可変長のパケットＰＷＬを示す。まず、パケットＰＷＬの最上位バイト（ＭＳＢ）から１０オクテット（バイト）が物理ヘッダであり、次の５オクテットがＭＡＣヘッダで、最下位バイトから２オクテットがＭＡＣトレイラーに設定され、ＭＡＣヘッダとＭＡＣトレイラーの間に可変長（ｎオクテット）のペイロードが含まれる。なお、本実施形態では、基地局ＢＳＴの配下におけるローカルＩＤがＭＡＣヘッダに設定される。

ペイロードが４オクテット（バイト）の場合、ＭＳＢ側の２オクテット（０、１オクテット）がデータタイプを示し、本実施形態ではパケットＰＷＬのペイロードの種別を示す。そして、２オクテットの１バイト（８ビット）が第１のデータフィールドＤ１を示し、３オクテットが１バイトの第２のデータフィールドＤ２を示す。なお、データフィールドの数と長さは、センサノードが出力する情報の種類や情報の精度等に応じて適宜データフィールドを設定することができる。

ＭＡＣヘッダに含まれるローカルＩＤは、基地局ＢＳＴの配下に所属するセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎに対して、ノード管理部ＢＮＤＭが一意に割り当てた識別子であり、基地局ＢＳＴが配下のセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎを識別するために使用される。

また、パケットＩＤ（データ識別子）は、基地局ＢＳＴの配下に複数種のセンサノードが所属する場合、センサノードが送信したセンシングデータの意味を解釈するためのものである。後述するように、パケットＩＤには、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎがペイロードの種別毎に予め設定されたコードを格納する。

ここで、基地局ＢＳＴがセンサノードＳＮ１からパケットＰＷＬを受信すると、上りパケット変換部ＵＰＣは、ペイロードのパケットＩＤを抽出して上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕに問い合わせを行う。

上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕは、図４に示すパケットＩＤ（ＣＶＴ−１）とペイロード中のデータフィールドの意味を定義した意味解釈ルールＣＶＴ−２とを対応付けた変換ルールテーブルＣＶＴを備えている。上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕは、ペイロードの種別を示すパケットＩＤで変換ルールテーブルＣＶＴを検索し、パケットＰＷＬのデータフィールドＤ１、Ｄ２に格納されているデータの意味を解釈する。

図４の例では、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎが送信するパケットの種類が４種類あり、ひとつのセンサノードについて１ないし４個のセンサ（温度、湿度、照度、加速度）を備え、各センサのセンシングデータの位置、長さ（バイト数）、単位がパケットＩＤ（ＣＶＴ−１）毎に意味解釈変換ルールＣＶＴ−２として設定される。例えば、パケットＩＤ＝Ｄ０１４の場合、ペイロードのデータフィールドの内、１バイト目のデータは温度を示し、単位が℃であることを示す。このデータフィールドに続く１バイトのデータフィールドが湿度を示し、単位が％であることを示す。上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕは、この変換ルールテーブルＣＶＴを参照することにより、受信したセンシングデータのデータフィールドがどのような意味を持つか、判定できる。

例えば、図２のように、センサノードＳＮ１から受信したパケットＰＷＬのペイロードの内容が、Ｄ０１４、２８、５０であった場合、上りパケット変換部ＵＰＣは、０、１オクテット目の１６ビットのデータ「Ｄ０１４」を パケットＩＤとして抽出して上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕに問い合わせる。上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕは、変換ルールテーブルＣＶＴのパケットＩＤについて「Ｄ０１４」を検索し、１バイト（オクテット）目のデータフィールドの意味情報が「温度」で、単位が「℃」であり、２バイト目のデータフィールドの意味情報が「湿度」で、単位が「％」であることを上りパケット変換部ＵＰＣに通知する。

データフィールドの内容について上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕから通知を受けた上りパケット変換部ＵＰＣは、この通知に基づいて各データフィールドにデータ種別と意味情報及び単位を付加したパケットを生成する。なお、データ種別は、上りパケットの場合、ペイロードがセンシングデータかコマンド返答の何れであるかを示す識別子である。上りパケット変換部ＵＰＣは、コマンド管理部ＣＭＭに該当データが以前に発行したコマンドに対する返答であるかを問い合わせる。コマンド管理部ＣＭＭが、問い合わせたデータがコマンドに対する返答であるとの回答を上りパケット変換部ＵＰＣへ送ると、上りパケット変換部ＵＰＣは、問い合わせたデータがコマンド返答であると判定し、データ種別をコマンド返答に設定する。

次に、上りパケット変換部ＵＰＣは、基地局ＢＳＴの配下における識別子であるＭＡＣヘッダのローカルＩＤを、センサネットシステム上の識別子であるグローバルＩＤに変換する。上りパケット変換部ＵＰＣは、ＭＡＣヘッダからローカルＩＤを抽出して、ノード管理部ＢＮＤＭにローカルＩＤに対応するグローバルＩＤを問い合わせる。

ノード管理部ＢＮＤＭは、図５で示すように、予め設定されたアドレステーブルＡＤＴを参照して、グローバルＩＤを上りパケット変換部ＵＰＣに通知する。グローバルＩＤは、センサネットサーバＳＮＳの装置管理部ＮＭＧが決定し、各基地局ＢＳＴ〜ＢＳＴｎ毎に通知したものである。

上りパケット変換部ＵＰＣは、データ種別、センシングデータの意味情報、単位、グローバルＩＤを取得すると、有線ネットワークＷＤＮに送信するパケットＰＷＤを生成する。

ここで、有線ネットワークＷＤＮで送受信されるパケットＰＷＤのデータフォーマットの一例を、図６に示す。図６は、ペイロードを可変長とした例である。

まず、パケットＰＷＤの最上位バイト（ＭＳＢ）から１０オクテット（バイト）が物理ヘッダであり、次の５オクテットがＭＡＣヘッダで、最下位バイトから２オクテットがＭＡＣトレイラーに設定され、ＭＡＣヘッダとＭＡＣトレイラーの間に可変長（ｎオクテット）のペイロードが含まれる。なお、本実施形態では、センサネットシステム上で一意の識別子となるグローバルＩＤはＭＡＣヘッダに設定される。

ペイロードは、一つのデータを５オクテット（バイト）で表現する場合、ＭＳＢ側の１オクテット目がデータ種別を示し、センシングデータかコマンドの識別子が設定される。そして、２、３オクテットの２バイト（１６ビット）がオプションフィールドＤ１を示し、センシングデータの種類や単位系の情報を設定する。３、４オクテット目の２バイトがセンシングデータの値を格納するためのデータフィールドであり、無線区間のパケットＰＷＬを構成するデータフィールドＤ１等の値を設定することができる。そして、有線ネットワークＷＤＮのパケットＰＷＤのペイロードには、上記５オクテットのデータを複数（ｎ個）格納することができる。

図２、図３に示したセンサノードＳＮ１からのセンシングデータを含む無線区間のパケットＰＷＬは、基地局ＢＳＴの上りパケット変換部ＵＰＣによりデータ種別と意味情報及び単位が付加されて、図７に示す有線区間のパケットＰＷＤに変換され、有線通信制御部ＢＮＩＣによりセンサネットサーバＳＮＳへ送信される。

例えば、図２に示したセンサノードＳＮ１からの、Ｄ０１４、２８、５０というパケットＰＷＬのデータは、パケットＩＤ＝Ｄ０１４から温度と湿度の２つの物理量が１バイトずつ含まれて降り、単位は°Ｃと％であることが上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕで判定される。

上りパケット変換部ＵＰＣは、この判定に基づいて無線ネットワークのパケットＰＷＤから抽出した第１のデータフィールドＤ１の値「２８」を、図７の有線ネットワークＷＤＮを構成するパケットＰＷＤの第１のデータユニットＤＡＴＡ＿１を構成するDataValueのフィールドに格納し、オプションフィールドには判定結果より物理量の種類「温度」と単位「℃」を示すデータ（またはコード）を格納する。そして、データタイプのフィールドには、「センシングデータ」であることを示す値を格納する。

続いて、上りパケット変換部ＵＰＣは、無線ネットワークのパケットＰＷＤから抽出した第２のデータフィールドＤ１の値「５０」を、図７の有線ネットワークＷＤＮのパケットＰＷＤを構成する第２のデータユニットＤＡＴＡ＿２を構成するDataValueのフィールドに格納し、オプションフィールドには判定結果より物理量の種類「湿度」と単位「％」を示すデータ（またはコード）を格納する。そして、データタイプのフィールドには、「センシングデータ」であることを示す値を格納する。そして、上りパケット変換部ＵＰＣは、ローカルＩＤをグローバルＩＤに変換した値をＭＡＣヘッダに格納し、有線ネットワークＷＤＮのパケットＰＷＤを組み立てる。

以上のような上りパケットに関する基地局ＢＳＴの処理をまとめると、次のようになる。図２において、無線通信制御部ＢＲＦがセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎからパケットＰＷＬを受信すると、このパケットＰＷＬを上りパケット変換部ＵＰＣに送る（Ｓ１）。

上りパケット変換部ＵＰＣは、パケットＰＷＬからパケットＩＤを抽出して、上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕにセンシングデータの意味情報を問い合わせる。上り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｕは変換ルールテーブルＣＶＴを参照し、パケットＩＤに対応する意味情報を上りパケット変換部ＵＰＣに応答する（Ｓ２）。

上りパケット変換部ＵＰＣが当該パケットＩＤについてコマンド管理部ＣＭＭにコマンドの返答であるか否かを問い合わせる（Ｓ３）。

次に、上りパケット変換部ＵＰＣは、無線区間のパケットＰＷＬを有線区間のパケットＰＷＤに変換するため、ノード管理部ＢＮＤＭにローカルＩＤを送り、グローバルＩＤを問い合わせる（Ｓ４）。グローバルＩＤを受け取った上りパケット変換部ＵＰＣは、無線区間のパケットＰＷＬがセンシングデータの場合、データ種別にセンシングデータを設定し、意味情報（物理量の種類や単位系）とデータの値を一連のデータとして、有線区間のパケットＰＷＤのペイロードに格納し、有線区間のパケットＰＷＤのＭＡＣヘッダにグローバルＩＤを格納してパケットＰＷＤを組み立てる（Ｓ５）。パケットＰＷＤの組み立てが完了すると上りパケット変換部ＵＰＣは有線通信制御部ＢＮＩＣにパケットＰＷＤを送り、センサネットサーバＳＮＳに送信する。

したがって、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎからは、２８、５０といったセンシングデータとパケットＩＤ及びローカルＩＤを含む簡素な情報が基地局ＢＳＴに送られる。基地局ＢＳＴはパケットＩＤから、センサネットサーバＳＮＳで利用可能な意味情報（物理量の種類や単位）を取得して、簡素な無線区間のパケットＰＷＬのペイロードがどのようなセンシングデータであるかを特定する。そして、センシングデータの物理量の種類や単位系をセンシングデータに付加し、意味のある情報に加工してからセンサネットサーバＳＮＳに送る。

このように、基地局ＢＳＴが伝送容量などのリソースの制約が厳しい無線区間では、送受信するパケットＰＷＬの構成をセンシングデータと、センシングデータの意味情報を決定する識別子（パケットＩＤ）で構成することで、無線ネットワークＷＬＮのパケットＰＷＬの伝送負荷を抑制して、無線ネットワークＷＬＮの利用効率を向上させる。一方、リソースの制約が比較的緩い有線ネットワークＷＤＮでは、無線ネットワークＷＬＮから受信したパケットＰＷＬに意味情報を加えて容易に利用可能なデータとしてセンサネットサーバＳＮＳに提供することで、ひとつのセンサノードからのセンシングデータを複数のアプリケーションで利用することができる。

＜センサネットサーバＳＮＳの処理＞
基地局ＢＳＴから有線ネットワークＷＤＮを介してパケットＰＷＤを受信したセンサネットサーバＳＮＳは、データ制御部ＤＣＴＬがパケットＰＷＤのペイロードからデータタイプを抽出する。データタイプが「センシングデータ」であれば、図１のデータ制御部ＤＣＴＬはイベント監視部ＥＶＭにパケットＰＷＤを送り、イベントの発生を判定する。

イベント監視部ＥＶＭでは、パケットＰＷＤの各データユニットＤＡＴＡ＿１〜ｎについて、グローバルＩＤに基づくイベントテーブル（図示省略）からイベント条件を読み込んで、イベントの判定を行う。このイベント条件は、例えば、グローバルＩＤ＝００１０００００００００００１で温度が２５°を超えたら、所定のイベントＩＤを付したイベントを通知する、というような内容になっている。

イベント監視部ＥＶＭがイベントを発生した場合、アクション制御部ＡＣＣにイベントを通知する。アクション制御部ＡＣＣでは、イベントＩＤ毎に実行すべき処理を定義したアクションテーブル（図示省略）を備えており、受け付けたイベントＩＤに応じた処理を実行する。このアクションテーブルには、例えば、イベントＩＤが所定のＩＤであれば、アドレスＡに温度がしきい値を超えたメールを送信する、というような処理が設定されている。アクション制御部ＡＣＣは、受け付けたイベントＩＤがアクションテーブルで一致すれば、設定された処理を実行する。

イベント監視部ＥＶＭは、イベントの判定を行った後、受信したパケットＰＷＤのグローバルＩＤとペイロードを関連づけてデータベースＤＢに格納する。つまり、基地局ＢＳＴでセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎからのパケットＰＷＬに意味情報を付加して有線ネットワークＷＤＮのパケットＰＷＤに変換することで、センサネットサーバＳＮＳでは受信したパケットＰＷＤをそのままデータベースＤＢに格納することができる。データ制御部ＤＢＭＳでは、グローバルＩＤが分かれば、意味情報を備えたセンシングデータを随時取り出すことができる。

センサネットサーバＳＮＳに接続されたユーザ端末ＵＳＴからセンシングデータを利用する際にはグローバルＩＤが必要になるが、ユーザがグローバルＩＤを識別するのは極めて難しい。そこで、図１に示したモデル管理部ＭＤＭが、ユーザにとって理解可能な意味とセンシングデータのグローバルＩＤを関連付けて、膨大な数のセンシングデータの中からユーザが希望するセンシングデータを容易に取り出すことができる。

モデル管理部ＭＤＭでは、グローバルＩＤとセンシングデータの意味とを予め対応付けた実世界モデルテーブル（後述）を備えており、例えば、グローバルＩＤ＝００１０００００００００００１は、「会議室Ａ 気温、湿度」という意味に関連付けられている。したがって、ユーザ端末ＵＳＴからは、モデル管理部ＭＤＭに対して「会議室Ａ 気温、湿度」を要求すると、モデル管理部ＭＤＭがＤＢ制御部ＤＢＭＳにグローバルＩＤ＝００１０００００００００００１のセンシングデータを参照する。そして、ＤＢ制御部ＤＢＭＳがグローバルＩＤに基づいてデータベースＤＢから読み込んだペイロードをモデル管理部ＭＤＭに応答する。モデル管理部ＭＤＭは、意味情報が温度、単位が℃の値２８と、意味情報が湿度、単位が％の値５０をユーザ端末ＵＳＴに返答する。これにより、ユーザ端末ＵＳＴやセンサネットサーバＳＮＳでは、格納したペイロードに処理を加えることなく、ユーザ端末ＵＳＴの参照要求に応えることができる。

また、データベースＤＢに格納されたセンシングデータをユーザ端末ＵＳＴのアプリケーションＡＰＰから利用する際には、センシングデータ毎に物理量の種類や単位が付加されているので、容易にアプリケーションＡＰＰの開発やメンテナンスを行うことができるのである。

例えば、上記図７に示した温度センサと湿度センサを備えたセンサノードＳＮ１のセンシングデータは、基地局ＢＳＴで意味情報を加えられるので、センサネットサーバＳＮＳで受信したパケットＰＷＤをモニタすると、図８で示すように２つのメッセージが含まれる。最初のメッセージは、図７のパケットＰＷＤを構成するデータユニットＤＡＴＡ＿１であり、センサノードＳＮ１が設定したタイムスタンプとデータフィールドＤ１のデータ値に、基地局ＢＳＴが付加したデータ種別とオプション欄の物理量の種類（温度）と単位（℃）を見ることができる。次のメッセージは、パケットＰＷＤを構成するデータユニットＤＡＴＡ＿２であり、センサノードＳＮ１が設定したタイムスタンプとデータフィールドＤ２のデータ値に、基地局ＢＳＴが付加したデータ種別とオプション欄の物理量の種類（湿度）と単位（％）を見ることができる。

このように、基地局ＢＳＴが有線ネットワークＷＤＮ側のパケットＰＷＤに意味情報を付加することで、センサネットサーバＳＮＳ側でのデータ処理が極めて容易になる。そして、無線区間のパケットＰＷＬは、データ長が短く（データ量が少なく）簡素な構成であるので、通信時間を短縮でき、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎの電池の消耗を抑制できる。

また、基地局ＢＳＴが意味情報を付加することで、センサネットサーバＳＮＳが膨大な数のセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎを扱う場合、センサネットサーバＳＮＳの負荷を抑制することができる。つまり、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎのセンシングデータをそのままセンサネットサーバＳＮＳへ送って、センサネットサーバＳＮＳ側で意味情報を付加すると、センサネットサーバＳＮＳは意味情報の付加を行う処理負荷が過大になり、ユーザ端末ＵＳＴ等への応答が遅延することになる。

このため、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎからのセンシングデータを一旦基地局ＢＳＴで処理して意味情報を付加しておくことで、センサネットサーバＳＮＳではセンシングデータの格納、モデル管理部ＭＤＭによる検索、イベントの監視、ユーザ端末ＵＳＴからの要求に対する処理等を確実に行うことができる。

上記図２〜図８では、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎがセンシングデータを送った例を示したが、基地局ＢＳＴの配下に新たなセンサノードが加わった場合の有線ネットワークＷＤＮのパケットＰＷＤの一例を図９に示す。なお、図９はパケットＰＷＤをセンサネットサーバＳＮＳ側でモニタした結果を示す。

図９において、基地局ＢＳＴが有線ネットワークＷＤＮを介してセンサネットサーバＳＮＳに送るパケットＰＷＤには、データ種別として制御コマンド（Control）が格納され、操作指令に接続要求（Associate）が格納され、操作対象が固定センサノードで、データの単位は１６進数、データ長が８バイト、そしてデータが0006c0000020005であることを示している。このデータフォーマットは、図６、図７のセンシングデータの場合とは異なり、制御コマンド用に予め定義したものである。

＜基地局の下りパケット変換処理＞
次に、基地局ＢＳＴからセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎに対する下りのパケット変換について図１０〜図１３を参照しながら以下に説明する。

図１０において、下り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｄは、図１に示した変換ルール管理部ＣＶＲのうち下りのパケットについて処理を行う部分である。有線通信制御部ＢＮＩＣは、センサネットサーバＳＮＳから有線ネットワークＷＤＮを介してパケットＰＷＤを受信し、下りパケット変換部ＤＰＣでは受信したパケットＰＷＤの予め設定された位置から情報（データ種別）を取得し、下り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｄに問い合わせて、受信したパケットがどのような意味のパケットであるかを判定する。

下り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｄは、図１１に示すように、予め設定された変換ルールテーブルＣＶＴ−Ｄを参照して、受信した有線ネットワークＷＤＮのパケットＰＷＤが、無線区間のパケットＰＷＬのどのパケットＩＤであるかを判定する。

下り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｄは、図１１に示すパケットＩＤ（ＣＶＴ−Ｄ１）とペイロード中のデータフィールドの意味を定義した意味解釈ルールＣＶＴ−Ｄ２とを対応付けた変換ルールテーブルＣＶＴ−Ｄを備えている。下り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｄは、受信したパケットＰＷＤのオプションとデータ値のフィールドに含まれる値に基づいて、変換ルールテーブルＣＶＴ−Ｄを検索し、無線区間のパケットＰＷＬに設定すべきパケットＩＤを決定する。

図１０の例では、センサネットサーバＳＮＳから受信したパケットＰＷＤには、制御対象のグローバルＩＤを持つセンサノードに対してセンシングデータを送信する間隔を指示する設定コマンドで、図６、図７に示したデータフォーマットのうち、データ種別のフィールドに「設定コマンド」が格納され、オプションフィールドに「送信間隔」、単位「秒」が格納され、データフィールドに値「３０」が格納され、対象のセンサノードにセンシングデータの送信間隔を３０秒に設定させるものである。

変換ルールテーブルＣＶＴ−Ｄには、例えば図１１で示すように４つの設定コマンドが定義されており、送信間隔とセンサの種類毎の測定間隔についてそれぞれ「秒」または「分」をセットするコマンドＩＤが予め設定されている。上記図１０の場合、意味解釈ルールＣＶＴ−Ｄ２に送信間隔と秒を含むエントリはパケットＩＤ＝Ｃ０１１のみであるため、下りパケット変換部ＤＰＣは、センサノードに送信するパケットＩＤをＣ０１１に決定する。

次に、下りパケット変換部ＤＰＣは、下り変換ルール管理部ＣＶＲ−ＤからパケットＩＤを取得して、センサノードに送信する無線区間のパケットＰＷＬのペイロードを組み立てる。

例えば、図１０のように、センサネットサーバＳＮＳから受信したパケットＰＷＤのペイロードの内容が、送信間隔、秒、３０であった場合、下りパケット変換部ＤＰＣは、図の無線区間のパケットＰＷＬについて、０、１オクテット目の１６ビットのパケットＩＤに「Ｃ０１１」を設定し、２オクテット目の１バイトに「３０」を設定する。

次に、下りパケット変換部ＤＰＣは、センサネットサーバＳＮＳから受信したパケットＰＷＤのグローバルＩＤを、基地局ＢＳＴの配下のＩＤであるローカルＩＤに変換する。下りパケット変換部ＤＰＣは、受信したパケットＰＷＤのＭＡＣヘッダからグローバルＩＤを抽出して、ノード管理部ＢＮＤＭにグローバルＩＤに対応するローカルＩＤを問い合わせる。

ノード管理部ＢＮＤＭは、図５で示すように、予め設定されたアドレステーブルＡＤＴを参照して、ローカルＩＤを下りパケット変換部ＤＰＣに通知する。

下りパケット変換部ＤＰＣは、無線区間のパケットＰＷＬのＭＡＣヘッダにローカルＩＤを設定しパケットＰＷＬを生成する。次に、無線通信制御部ＢＲＦが無線ネットワークＷＬＮにこの生成したパケットＰＷＬを送信し、ローカルＩＤに該当するセンサノードの設定を変更させる。

以上のような下りパケットに関する基地局ＢＳＴの処理をまとめると、次のようになる。図１０において、有線通信制御部ＢＮＩＣがセンサネットサーバＳＮＳからパケットＰＷＤを受信すると、このパケットＰＷＤを下りパケット変換部ＤＰＣに送る（Ｓ１１）。

下りパケット変換部ＤＰＣは、パケットＰＷＤからデータ種別とオプションフィールド及びデータフィールドを抽出して、下り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｄに設定コマンドに対応するパケットＩＤを問い合わせる。下り変換ルール管理部ＣＶＲ−Ｄは変換ルールテーブルＣＶＴ−Ｄを参照し、オプションフィールドに設定された設定コマンドの内容（意味情報）に対応するパケットＩＤを下りパケット変換部ＤＰＣに応答する（Ｓ１２）。

次に、下りパケット変換部ＤＰＣは、有線区間のパケットＰＷＤを無線区間のパケットＰＷＬに変換するため、ノード管理部ＢＮＤＭにグローバルＩＤを送り、ローカルＩＤを問い合わせる（Ｓ１３）。ローカルＩＤを受け取った下りパケット変換部ＤＰＣは、無線区間のパケットＰＷＬのペイロードにパケットＩＤとデータ値を設定し、ＭＡＣヘッダにローカルＩＤを設定してパケットＰＷＬを組み立てる。そして、下りパケット変換部ＤＰＣは、生成したパケットＰＷＬを無線通信制御部ＢＲＦに送り、センサノードへの送信を指令する。

したがって、基地局ＢＳＴは下りのパケットＰＷＤから意味情報を削除して、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎへの指令として必要最低限の情報を送る。また、管理対象がセンサネットシステム上のすべてとなるグローバルＩＤから、管理対象が基地局ＢＳＴの配下となるデータ長の短いローカルＩＤに変換することで、無線区間のパケットＰＷＬを簡素で小容量のパケットサイズに変更することで、リソースの制約の多い無線ネットワークＷＬＮの利用効率を向上させる。また、パケットＰＷＬ当たりの通信時間を低減することができる、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎが消費する電力を抑制して、センサノードＳＮ１〜ＳＮｎの寿命を確保することが可能となる。

このように、有線ネットワークＷＤＮのパケットＰＷＤには内容を把握可能な意味情報を付加することで、複数のアプリケーションでの利用を容易にすることができ、無線ネットワークＷＬＮに送る際には基地局ＢＳＴがパケットＰＷＤから意味情報を取り去った簡素なパケットＰＷＬを生成して無線ネットワークＷＬＮに送信するので、無線ネットワークＷＬＮの利用効率の向上を図ることができる。

＜センサノードの通信処理＞
図１２は、センサノードの消費電流と時間の関係を示すグラフである。図１２で用いるセンサノードＳＮは、温度センサ、加速度センサ、脈拍センサを備え、所定の測定間隔で装着者の体温と脈拍のセンシングを行い、測定結果を基地局ＢＳＴへ送信するものである。このセンサノードＳＮは、ＣＰＵを含むマイコンチップと、体温を測定する温度センサと、装着者の安静状態を検出するための加速度センサと、ＬＥＤと受光素子からなる脈拍センサと無線通信制御部（ＲＦ）を備えている。図１３は、このセンサノードＳＮの各部の消費電流を示す。

図１２において、時間ＴＣ１は、マイコンチップがソフトウェアスタンバイモードにあり、消費電流は１μＡ以下に抑えられている。そして、リアルタイムクロック回路が所定の測定間隔を経過すると、時間ＴＣ２に入りマイコンチップを起動する。待機状態からマイコンチップの起動により、時間ＴＣ２では、Ｉ１（＝５ｍＡ）の電流に増大する。

データの測定は、時間ＴＣ３〜ＴＣ５にて実行される。まず、マイコンチップが温度センサの電源をオンにして温度センサの測定値を取得する。時間ＴＣ３では、温度センサの起動により電流値は、Ｉ１＋Ｉ２となる。

温度を取得した後には温度センサを停止し、時間ＴＣ４で加速度センサを起動して安静状態を検出する。加速度センサの起動により、時間ＴＣ４では、センサノードＳＮの消費電力はＩ１＋Ｉ３（＝５．５ｍＡ）となる。

安静状態検出の結果、安静状態であれば加速度センサをオフにしてから、時間ＴＣ５で徐々に赤外ＬＥＤの出力をデフォルト値から上昇させて最適化を行う。そして、所定の時間ＴＣ６で赤外ＬＥＤとフォトトランジスタで脈拍のセンシングを行う。この時間ＴＣ６の期間が最大の消費電流となり、Ｉ１＋Ｉ４（＝１５〜５５ｍＡ）の電力を消費する。

脈拍のセンシングが完了すると、赤外ＬＥＤ及びフォトトランジスタをオフにしてから、時間ＴＣ７にてＲＦチップの駆動を開始する。そして、時間ＴＣ７の期間で基地局ＢＳＴと通信を行って上述のようにデータの送信やコマンドの受信を行う。この時間ＴＣ７の期間の消費電流はＩ１＋Ｉ５（＝２５ｍＡ）となり、２番目に大きな消費電流となる。

時間ＴＣ７の送受信が終了すると、ＲＦチップをオフにしてから、時間ＴＣ８でマイコンチップを待機状態に移行する。

このセンサノードＳＮの場合、基地局ＢＳＴとの無線通信を実行する期間が２番目に消費電流の大きい期間となる。また、搭載するセンサの種類によっては、無線通信を実行する期間が１番目に消費電流の大きい期間となる場合も多々ある。したがって、無線通信の時間を短縮することは、センサノードＳＮの電池の寿命を増大させて、電池のメンテナンス周期を増大することによりセンサノードＳＮを長期間連続的に利用することが可能となる。

そこで、上述のように、無線区間のパケットＰＷＬのデータを必要最低限のものとすることで、無線通信の時間を短縮することができる。このため、基地局ＢＳＴでは、グローバルＩＤからデータ長の短いローカルＩＤに変換し、さらに、有線ネットワークＷＤＮのパケットＰＷＤから意味情報を削除したものを無線区間のパケットＰＷＬとして、極力データ長を短かく、換言すればデータ量を少なくすることで、無線通信に要する時間を短縮するのである。

＜実世界モデルの管理＞
上記のように基地局ＢＳＴで意味情報を付加されて、センサネットサーバＳＮＳのデータベースＤＢに収集されたセンシングデータは、図１４で示すように、センサネットサーバＳＮＳの装置管理部ＮＭＧとモデル管理部ＭＤＭで管理される。なお、図１４は全てのセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎが温度センサの場合を示している。

装置管理部ＮＭＧは、図１４で示すように、センサノードＩＤ（グローバルＩＤ）とユーザ端末ＵＳＴのユーザが理解可能な意味（図中設置場所）の関係を管理する実世界モデルテーブルＷＭＴを有する。装置管理部ＮＭＧは、センサノードＩＤとデータベースＤＢに格納されたセンシングデータの測定値との関係を管理する。図１に示したユーザ端末ＵＳＴからは、ユーザが理解可能な意味により情報を取得するセンサノードＩＤを決定する。モデル管理部ＭＤＭは、決定したセンサノードＩＤの測定値を装置管理部ＮＭＧに問い合わせ、センサノードＩＤが一致する測定値をモデル管理部ＭＤＭに返答する。モデル管理部ＭＤＭは得られた測定値をユーザ端末ＵＳＴに応答する。

同じ種類のセンサノードでも観測対象が異なる場合があり、また同一のセンサノードでも移動して観測対象が変わる場合もあり、実世界での最終的な意味を管理するのは センサネットサーバＳＮＳで行うのが好ましい。

基地局ＢＳＴ側で物理量の種類（例えば、「温度」）を意味情報として付加し、センサネットサーバＳＮＳでは実世界での対象（例えば「室温」「外気温」）を意味情報として付加する。

なお、小規模のセンサネットシステムであれば、基地局ＢＳＴとセンサネットサーバＳＮＳが同一装置上に実装されてもよい。

以上のように、第１実施形態によれば、センサネットシステムのセンサノード側のゲートウェイとなる基地局において、無線ネットワークＷＬＮから受信したセンシングデータに予め設定した意味情報を付加してから有線ネットワークＷＤＮに送信することで、リソースの制約が多い無線ネットワークの負荷を低減して利用効率を向上させることができ、情報量が豊かなデータによりセンサネットサーバＳＮＳ及びユーザ端末ＵＳＴのアプリケーションでは、データの利用が極めて容易になる。そして、センサネットサーバに収集されるセンシングデータには、ゲートウェイで意味情報が付加されているので、センサネットサーバＳＮＳがセンシングデータに加工を施すことなくユーザ端末ＵＳＴのアプリケーションから容易に利用することができ、アプリケーションの開発及び保守を容易にすることができる。また、ゲートウェイで意味情報を付加することで、有線ネットワークＷＤＮで伝達される上りのパケット（データ）はデータ量が増大するが、有線ネットワークＷＤＮは無線ネットワークＷＬＮに比して、リソースの制約が少ないため情報量が豊かなデータの伝送を許容できる。

なお、上記実施形態では基地局ＢＳＴが、センサノードＳＮ１からの上りのパケットに意味情報を付加して有線ネットワークＷＤＮに送る際、図７に示したバイナリ形式のペイロードとした例を示したが、これに限定されるものではなく、ペイロードとしてはＸＭＬなどによりデータ種別、物理量の種類、単位、測定値、構造を含むテキストで記述したものであっても良い。

また、上記実施形態では、基地局ＢＳＴの下りパケット変換部（第２データ変換部）ＤＰＣが必ず変換処理を行う例を示したが、センサネットサーバＳＮＳから受信したコマンドのデータ量が少ない場合には変換処理を行わず、そのままコマンドをセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎへ送信するようにしても良い。あるいは、基地局ＢＳＴの下りパケット変換部ＤＰＣが、センサネットサーバＳＮＳから受信したコマンドのデータ量を監視し、コマンドのデータ量が少ない（所定のしきい値未満）場合には変換処理を行わず、そのままコマンドをセンサノードＳＮ１〜ＳＮｎへ送信するようにしても良い。

また、上記実施形態では、センサネットサーバＳＮＳのデータベースＤＢにセンシングデータを格納する例を示したが、このデータベースＤＢは、所謂ファイルシステムへの格納に加えて、メモリ上へのデータ保管を含んでも良い。

また、上記実施形態では、ゲートウェイとして基地局ＢＳＴの例を開示したが、ＲＦＩＤと通信を行うＲＦタグリーダや携帯電話に本発明のゲートウェイの機能を持たせることができる。

＜第２実施形態＞
図１５は第２の実施形態を示し、多数のセンサネットシステムでセンサノードのセンシングデータを利用する例を示す。

有線ネットワークＷＤＮ０には、複数のユーザ端末ＵＳＴ１、２と複数のセンサネットシステム＃１〜４が接続されている。ユーザ端末ＵＳＴ１では、複数のセンサネットシステム＃１〜４のセンシングデータを利用するアプリケーションＡが稼働している。また、ユーザ端末ＵＳＴ２では、複数のセンサネットシステム＃１〜４のセンシングデータを利用するアプリケーションＢが稼働している。

センサネットシステム＃１は、前記第１実施形態と同様に構成され、有線ネットワークＷＤＮ１を介してセンサネットサーバＳＮＳ１−１と基地局ＢＳＴ１−１が接続され、基地局ＢＳＴ１−１の配下には多数のセンサノードＳＮ１−１〜ＳＮ１−Ｎが所属している。基地局ＢＳＴ１−１は前記第１実施形態と同様に、センサネットサーバＳＮＳ１−１に向かう上りのパケットＰＷＤに意味情報を付加し、また、センサネットシステム＃１〜４間でも識別可能なグローバルＩＤを付加する。また、基地局ＢＳＴ１−１は、センサノードＳＮ１−１〜Ｎへ向かう下りのパケットＰＷＬから意味情報を削除し、代わりによりデータ長の短いパケットＩＤを付加し、さらにグローバルＩＤの代わりにデータ長の短いローカルＩＤを付与する。なお、センサノードＳＮ１−１〜Ｎは、温度センサを備えたものである。

他のセンサネットシステム＃２〜４も上記センサネットシステム＃１と同様に構成され、センサネットサーバＳＮＳ、基地局ＢＳＴ、温度センサを含むセンサノードＳＮｎを備える。

ここで、センサネットシステム＃１のセンサノードＳＮ１−１〜Ｎは測定する温度の単位が「℃」（摂氏）であり、センサネットシステム＃２のセンサノードＳＮ２−１〜Ｎは、測定する温度の単位が「Ｆ」（華氏）である。

ユーザ端末ＵＳＴ１のアプリケーションＡでは、地点Ａの温度を測定するセンサネットシステム＃１のセンサノードＳＮ１−１の温度と、地点Ｚの温度を測定するセンサネットシステム＃２のセンサノードＳＮ２−４の温度を比較する。

アプリケーションＡは、センサネットサーバＳＮＳ１−１に地点Ａのセンシングデータを要求し、また、センサネットサーバＳＮＳ２−１に地点Ｚのセンシングデータを要求する。なお、各センサネットサーバＳＮＳでは、地点Ａ、Ｚとセンサノードの対応関係を前記第１実施形態と同様に、モデル管理部ＭＤＭで決定する。

アプリケーションＡはセンサネットサーバＳＮＳ１−１、２−１から読み込んだパケットＰＷＤを解析し、図７に示したオプションフィールドから物理量の種類と単位を取得する。ここで、アプリケーションＡは、センサネットシステム＃１、２から取得したセンシングデータの物理量の種類は「温度」で一致するが、単位についてはセンサネットシステム＃１では「℃」を使用し、センサネットシステム＃２では「Ｆ」を使用しており２つのシステム間で単位系が異なることを判定する。そして、アプリケーションＡは予め備えたロジックにより２つの異なる単位系を一方の単位系（例えば、℃）に変換し、２つの地点Ａ、Ｚの温度の比較を行うことができる。

このように、物理量の種類は同じであってもセンサネットシステム＃１〜＃４毎に単位系が異なる場合でも、基地局ＢＳＴが付加した意味情報（物理量の種類と単位）を参照することで、単位系の相違を的確に判定することができ、いずれかひとつの単位系に変換して比較を行うことができる。

また、ユーザ端末ＵＳＴ２のアプリケーションＢは、センサネットシステム＃２の温度を測定するものであり、ユーザの指示により地点Ｚの温度を測定して、華氏にて表示する。アプリケーションＢは、センサネットシステム＃２のセンサノードサーバＳＮＳ２に地点ＺのセンサノードＳＮ２−４のセンシングデータを要求する。

アプリケーションＢはセンサネットサーバＳＮＳ２−１から読み込んだパケットＰＷＤを解析し、図７に示したオプションフィールドから物理量の種類と単位を取得する。そして、センサネットサーバＳＮＳ２−１から取得したセンシングデータの物理量の種類は「温度」で単位が「Ｆ」であることから、データ値を変換する必要がないと判定し、データ値「７２」をそのまま表示する。

このように、基地局ＢＳＴが付加した意味情報（物理量の種類と単位）を利用することで、センシングデータを利用するアプリケーションＢでは、任意のセンサノードＳＮのデータ値を正しく利用することができる。

そして、複数のセンサネットシステム＃１〜４のセンシングデータをユーザ端末ＵＳＴ１、２などで利用する場合、基地局ＢＳＴ１−１、２−１から各有線ネットワークＷＤＮ１、２へ送信するパケットＰＷＤのデータフォーマットを共通化しておくことで、膨大な数のセンシングデータを効率よく利用することができる。また、データフォーマットが共通のため、アプリケーションの開発やメンテナンスが極めて容易になる。

一方、基地局ＢＳＴ１−１、２−１の配下のセンサノードＳＮ１−１〜Ｎ、２−１〜Ｎでは、センサネットシステム＃１〜４間で無線区間のパケットＰＷＬのデータフォーマットを共通化する必要はなく、センサノードの特性などに応じてセンサネットシステム内で適宜設定することが可能となり、センサネットシステムの構築の自由度を確保できる。

また、無線区間のパケットＰＷＬのデータフォーマットを図１６で示すように、パケットＩＤを２階層にして１階層目にアプリケーションの識別子（アプリケーションヘッダ）を含むパケットＩＤとすれば、アプリケーションの識別子を除いた部分のＩＤ割当ては、アプリケーション毎に自由に行えるので管理が容易になる。

以上のように、本発明はセンサノードと基地局の間で無線通信を行い、基地局とサーバの間で有線通信を行うセンサネットシステムに適用することができる。

本発明の第１の実施形態を示すセンサネットシステムのブロック図。 同じく、基地局の上りパケット変換処理の機能ブロック図。 同じく、無線ネットワークにおけるパケットのデータフォーマットの一例を示す説明図。 同じく、基地局の変換ルールテーブルの一例を示す説明図。 同じく、基地局のアドレステーブルの一例を示す説明図。 同じく、有線ネットワークにおけるパケットのデータフォーマットの一例を示す説明図。 同じく、有線ネットワークにおけるパケットのペイロードのデータフォーマットの一例を示す説明図。 同じく、有線ネットワークにおけるパケットのモニタ結果の一例を示す説明図。 同じく、有線ネットワークにおけるパケットのモニタ結果の一例を示す説明図で、センサノードを追加した場合を示す。 同じく、基地局の下りパケット変換処理の機能ブロック図。 同じく、基地局の下りパケット変換処理で用いる変換ルールテーブルの一例を示す説明図。 同じく、センサノードの消費電流と時間の関係の一例を示すグラフ。 同じく、センサノードの各素子の消費電流の一例を示す説明図。 同じく、センサネットサーバにおける意味情報とセンシングデータの管理の一例を示すブロック図。 本発明の第２の実施形態を示すセンサネットシステムのブロック図。 同じく、基地局のアドレステーブルの一例を示す説明図。

符号の説明

ＳＮ１〜ＳＮｎ センサノード
ＢＳＴ 基地局
ＳＮＳ センサネットサーバ
ＷＤＮ 有線ネットワーク
ＷＬＮ 無線ネットワーク
ＵＰＣ 上りパケット変換部
ＤＰＣ 下りパケット変換部
ＣＶＲ 変換ルール管理部
ＢＮＤＭ ノード管理部
ＭＤＭ モデル管理部
ＷＭＴ モデルテーブル
ＮＭＧ 装置管理部
ＳＥＲ 検索制御部

Claims (21)

1. 無線ネットワークを介して複数のセンサノードと接続されるゲートウェイと、
   有線ネットワークを介して前記ゲートウェイと接続されたサーバとを備えたセンサネットシステムにおいて、
   前記ゲートウェイは、
   前記無線ネットワークを介して受信したセンサノードのセンシングデータに、前記センシングデータの測定値に対応する意味情報を付加する第１のデータ変換部と、
   前記無線ネットワークを介して複数のセンサノードと通信を行い、前記センサノードからのセンシングデータを受信する無線通信部と、
   前記有線ネットワークを介して前記サーバと通信を行い、前期第１のデータ変換部からのセンシングデータを前記サーバに送信する有線通信部と、を有し、
   前記サーバは、
   前記ゲートウェイから受信したセンシングデータを格納するデータ格納部とを有し、
   前記有線ネットワークに接続されたユーザ計算機に、前記データ格納部のセンシングデータを提供可能とされたことを特徴とするセンサネットシステム。
2. 前記ゲートウェイは、さらに前記有線ネットワークを介して受信したコマンドから意味情報を削除する第２のデータ変換部を有し、
   前記有線通信部は、前記有線ネットワークを介して前記サーバからのコマンドを受信し、
   前記無線通信部は、前記無線ネットワークを介して前記第２のデータ変換部からのコマンドをセンサノードに送信することを特徴とする請求項１に記載のセンサネットシステム。
3. 前記第１のデータ変換部は、
   前記センサノードから受信したセンシングデータからセンサノードで設定されたデータ識別子を抽出するデータＩＤ抽出部と、
   前記データ識別子に対応するセンシングデータの意味情報を、予め設定されたデータ変換テーブルから検索する変換処理部と、
   前記センシングデータに前記検索した意味情報を付加する第１のデータ組み立て部と、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載のセンサネットシステム。
4. 前記データ変換テーブルは、
   前記データ識別子に対応するセンシングデータの物理量の種類と、単位を対応付け、
   前記第１のデータ組み立て部は、
   前記センシングデータに含まれる測定値に、前記物理量の種類と単位を付加することを特徴とする請求項３に記載のセンサネットシステム。
5. 前記第１のデータ変換部は、
   前記センサノードから受信したセンシングデータに含まれるローカルＩＤを、前記有線ネットワーク上で一意に識別可能なグローバルＩＤに変換するアドレス変換部を有し、
   前記ローカルＩＤに代わって前記グローバルＩＤを前記センシングデータに設定することを特徴とする請求項２に記載のセンサネットシステム。
6. 前記第２のデータ変換部は、
   前記サーバから受信したコマンドに含まれる意味情報を抽出する意味情報抽出部と、
   前記意味情報に対応するデータ識別子を、予め設定されたデータ変換テーブルから検索する変換処理部と、
   前記コマンドから意味情報を削除し、前記データ識別子を設定する第２のデータ組み立て部と、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載のセンサネットシステム。
7. 前記第２のデータ変換部は、
   前記サーバから受信したコマンドに含まれるグローバルＩＤを、前記無線ネットワーク上で一意に識別可能なローカルＩＤに変換するアドレス変換部を有し、
   前記グローバルＩＤに代わって前記グローバルＩＤよりもデータ量の少ない前記ローカルＩＤを設定することを特徴とする請求項２に記載のセンサネットシステム。
8. 前記ユーザ計算機は、前記データベースに格納されたセンシングデータを、前記意味情報に基づいて利用するアプリケーションを実行することを特徴とする請求項２に記載のセンサネットシステム。
9. 無線ネットワークを介して接続された複数のセンサノードとの間で送受信を行う無線通信部と、
   有線ネットワークを介して接続されたサーバとの間で送受信を行う有線通信部とを備えた基地局において、
   前記無線ネットワークを介して受信したセンサノードのセンシングデータに、センシングデータの測定値に対応する意味情報を付加する第１のデータ変換部と、を有し、
   前記無線通信部は、前記センサノードからのセンシングデータを受信し、
   前記有線通信部は、前記第１のデータ変換部のセンシングデータをサーバに送信することを特徴とする基地局。
10. 前記基地局は、さらに前記有線ネットワークを介して受信したコマンドから意味情報を削除する第２のデータ変換部を有し、
    前記有線通信部は、前記有線ネットワークを介して前記サーバからのコマンドを受信し、
    前記無線通信部は、前記無線ネットワークを介して前記第２のデータ変換部からのコマンドをセンサノードに送信することを特徴とする請求項９に記載の基地局。
11. 前記第１のデータ変換部は、
    前記センサノードから受信したセンシングデータからセンサノードで設定されたデータ識別子を抽出するデータＩＤ抽出部と、
    前記データ識別子に対応するセンシングデータの意味情報を、予め設定されたデータ変換テーブルから検索する変換処理部と、
    前記センシングデータに前記検索した意味情報を付加する第１のデータ組み立て部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の基地局。
12. 前記データ変換テーブルは、
    前記データ識別子に対応するセンシングデータの物理量の種類と、単位を対応付け、
    前記第１のデータ組み立て部は、
    前記センシングデータに含まれる測定値に、前記物理量の種類と単位を付加することを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
13. 前記第１のデータ変換部は、
    前記センサノードから受信したセンシングデータに含まれるローカルＩＤを、前記有線ネットワーク上で一意に識別可能なグローバルＩＤに変換するアドレス変換部を有し、
    前記ローカルＩＤに代わって前記グローバルＩＤを前記センシングデータに設定することを特徴とする請求項１０に記載の基地局。
14. 前記第２のデータ変換部は、
    前記サーバから受信したコマンドに含まれる意味情報を抽出する意味情報抽出部と、
    前記意味情報に対応するデータ識別子を、予め設定されたデータ変換テーブルから検索する変換処理部と、
    前記コマンドから意味情報を削除し、前記データ識別子を設定する第２のデータ組み立て部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の基地局。
15. 前記第２のデータ変換部は、
    前記サーバから受信したコマンドに含まれるグローバルＩＤを、前記無線ネットワーク上で一意に識別可能なローカルＩＤに変換するアドレス変換部を有し、
    前記グローバルＩＤに代わって前記グローバルＩＤよりもデータ量の少ない前記ローカルＩＤを設定することを特徴とする請求項１０に記載の基地局。
16. 無線ネットワークを介して接続された複数のセンサノードと通信を行って、センサノードが測定したセンシングデータを、有線ネットワークを介して接続されたサーバに送信するセンサネットシステムのデータ中継方法であって、
    前記センサノードからセンシングデータを受信する手順と、
    前記センシングデータの測定値に対応する意味情報を前記センシングデータに付加する手順と、
    前記意味情報を付加したセンシングデータを前記サーバに送信する手順と、
    を含むことを特徴とするセンサネットシステムのデータ中継方法。
17. 前記測定値に対応する意味情報を前記センシングデータに付加する手順は、
    前記センサノードから受信したセンシングデータからセンサノードで設定されたデータ識別子を抽出する手順と、
    前記データ識別子に対応するセンシングデータの意味情報を、予め設定されたデータ変換テーブルから検索する手順と、
    前記センシングデータに前記検索した意味情報を付加する手順と、
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載のセンサネットシステムのデータ中継方法。
18. 前記データ変換テーブルは、
    前記データ識別子に対応するセンシングデータの物理量の種類と、単位を対応付けた、
    前記センシングデータに含まれる測定値に、前記物理量の種類と単位を付加することを特徴とする請求項１７に記載のセンサネットシステムのデータ中継方法。
19. 前記測定値に対応する意味情報を前記センシングデータに付加する手順は、
    前記センサノードから受信したセンシングデータに含まれるローカルＩＤを、前記有線ネットワーク上で一意に識別可能なグローバルＩＤに変換する手順と、
    前記ローカルＩＤに代わって前記グローバルＩＤを前記センシングデータに設定する手順と、を含むことを特徴とする請求項１６に記載のセンサネットシステムのデータ中継方法。
20. サーバから受信したコマンドをセンサノードに送信する手順をさらに含み、
    当該センサノードに送信する手順は、
    前記サーバから受信したコマンドに含まれる意味情報を抽出する手順と、
    前記意味情報に対応するデータ識別子を、予め設定されたデータ変換テーブルから検索する手順と、
    前記コマンドから意味情報を削除し、前記データ識別子を設定する手順と、
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載のセンサネットシステムのデータ中継方法。
21. 前記サーバから受信したコマンドをセンサノードに送信する手順をさらに含み、
    当該センサノードに送信する手順は、
    前記サーバから受信したコマンドに含まれるグローバルＩＤを、前記無線ネットワーク上で一意に識別可能なローカルＩＤに変換する手順と、
    前記グローバルＩＤに代わって前記グローバルＩＤよりもデータ量の少ない前記ローカルＩＤを設定する手順と
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載のセンサネットシステムのデータ中継方法。