評 価

結 果 よ り,全 て の ノ ー ド が 自 律 的 に 経 路 構 築 可 能 で あ る こ と を 確 認 し た. ま た, マ ル チ ホップ 通 信 に よ り シ ン ク ノ ー ド へ デ ー タ を 伝 送 で き る こ と を 確 認 し た. 各 検 証 の パ ケット 到 着 確 率 の 測 定 よ り, 環 境 観 測 目 的 と い う 観 点 か ら 十 分 実 用 的 な 確 率 で パ ケット が 届 く こ と を 確 認 し た. そ の た め, 提 案 方 式 は パ ケット 衝 突 の 軽 減 が で き,パ ケット 到 達 率 に 関 し て 有 効 で あ る を 確 認 で き た.

結論

  本 論 文 で は, 簡 易 実 装 が 可 能 な セ ン サ ネット ワ ー ク 用 省 電 力 プ ロ ト コ ル の 提 案 を 行った. 提 案 方 式 に よ り, 経 路 構 築 時 に お け る 通 信 量 を 削 減 す る と と も に,複 雑 な ル ー ティン グ テ ー ブ ル の 管 理 を 必 要 と し な い こ と に よ る プ ロ ト コ ル の 簡 易 化 を 図った. ま た,タ イ ム フ レ ー ム フォー マット を 導 入 し,各 時 間 期 間 に 送 信 目 的 及 び 送 信 対 象 と な る セ ン サ ノ ー ド を 制 限 し た. デ ー タ 通 信 期 間 で は, シ ン ク ノ ー ド ま で ホップ 数 の 大 き い 遠 方 ノ ー ド か ら ホップ 数 の 小 さ い ノ ー ド へ 順 次 デ ー タ を 転 送 す る よ う 各 ノ ー ド に 通 信 期 間 を 割 り 当 て た. こ れ に よ り,近 隣 セ ン サ ノ ー ド の 送 信 信 号 と の パ ケット 衝 突 を 軽 減 す る こ と が で き た. 加 え て,受 信 し た パ ケット に 自 分 の デ ー タ を 格 納 し, 転 送 す る こ と で デ ー タ 送 信 の 効 率 化 を 行った. ま た, 小 資 源 で あ る た め に 消 費 電 力 で 稼 働 可 能 な マ イ コ ン ボ ー ド で あ るArduino Fio と 一 般 的 に セ ン サ ネット ワ ー ク に 用 い ら れ る 無 線 モ ジュー ル で あ るXBee Series1で 構 成 さ れ る セ ン サ デ バ イ ス の 開 発 を 行った. 提 案 プ ロ ト コ ル を 実 装 し た セ ン サ デ バ イ ス を 用 い て 検 証 実 験 を3種 類 行 い,そ れ ぞ れ の 検 証 に お い て パ ケット 到 着 確 率 の 測 定 を 行っ た. 検 証 結 果 よ り,セ ン サ ノ ー ド が 自 律 的 に シ ン ク ノ ー ド ま で の 経 路 構 築 を 行 え る こ と が 確 認 で き た.ま た,環 境 観 測 目 的 に お い て 実 用 十 分 な パ ケット 到 着 確 率 を 得 る こ と が で き,提 案 方 式 の 有 効 性 を 示 し た.

今 後 は, ArduinoとXBee Series1の ス リ ー プ 処 理 を 追 加 し,消 費 電 力 が ど こ ま で 省 電 力 化 で き る か 検 証 す る 必 要 が あ る. ま た,フ レ ー ム フォー マット の パ ラ メ ー タ に つ い て も 検 討 す る 必 要 が あ る と 考 え ら れ る. 本 実 装 で は,最 大 ホップ 数 に 余 裕 を 持 た せ て ネット ワ ー ク の 大 き さ 以 上 に 大 き な 値 と し て い た た め, 実 際 に は 用 い な い

48

第6章 結 論 49

ス ロット が 存 在 し て い た. そ こ で, 最 大 ホップ 数 を 把 握 で き る 制 御 や ス ロット 時 間 を 変 更 で き る 制 御 を 導 入 す る こ と で,デ ー タ 伝 送 遅 延 の 短 縮 や 省 電 力 化 が 期 待 で き る と 考 え ら れ る.

[1] 総 務 省 ， 情 報 通 信 白 書 平 成 24 年 度 版 http://www.soumu.go.jp/

johotsusintokei/whitepaper/ja/h24/html/nc121120.html(Jan. 2015)

[2] W.Ye, J. HeidemannandD.Estrin, “AnEnergy-Efcient MACprotocol for Wireless Sen-sor Networks, IEEEINFOCOM2004, pp.1567-1576, Jun. 2002.

[3] S. Ramakrishnan, H. Huang, M. Balakrishnan, andJ. Mullen, “Impact of sleepinawire-lesssensorMACprotocol, VTC2004-Fall.2004IEEE60th Vehicular TechnologyConfer-ence, vol. 7, pp. 46214624, Sept. 2004.

[4] Q. Cao, T. He, L. Fang, T. Abdelzaher, J. StankovicandS. Son, “Efciency Centric Communication Model for Wireless Sensor Networks, IEEE INFOCOM2006, pp.1-12, Apr. 2006.

[5] J. N. Al-Karaki and A. E. Kamal, “Routing techniques in wireless sensor networks:

a  survey, IEEE Wireless Communications, pp. 6-28, Dec.2004.

[6] T.Clausen, and P.Jacquet, “Optimized Link State Routing Protocol(OLSR), RFC-3626, 2003

[7] Yosuke Iwasaki, Katsuhiro Naito, Kazuo Mori, Hideo Kobayashi, Implementation of energy saving mechanisms for sensor networks with SunSPOT devices , The 6th International Conference on Mobile Computing and Ubiquitous Networking (ICMU 2012), July 2012

[8] M.Kuroda, et al., “Interoperable and diligent body area networks over IEEE802.15.6 for real-time monitoring, Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC, 2011 Annual International Conference of he IEEE, 2224-2227, 2011.

50

参 考 文 献 51

[9] Rui Gao, Hong Zhou and Gang Su, “A Wireless Sensor Network Environment Mon-itoring System Based on TinyOS, International Conference on Electronics and Op-toelectronics, V1-497 - V1-501, 2011 .

[10] D. Mascarenas, E.Flynn, C. Farrar, G. Park, M. Todd, “A Mobile Host Approach for Wireless Powering and Interrogation of Structural Health Monitoring Sensor Net-works, IEEE Sensors Journal, VOL. 1, issue. 12, pp. 1719 - 1726, 2009

[11] V. Ekanayake, C. Kelly, and R. Manohar, “An Ultra Low-Power Processor for Sensor Networks, in Proc. of the ASPLOS, Oct. 2004.

[12] Aman Kansal, Jason Hsu, Sadaf Zahedi, and Mani B. Srivastava, “Power Manage-ment in Energy Harvesting Sensor Networks, ACM Transactions on Embedded Computing Systems, Vol. 6, No. 4, Article 32, Sep. 2007.

[13] 森 戸 貴 ，南 正 輝 ，鹿 島 拓 也 ，猿 渡 俊 介 ，森 川 博 之 ，青 山 友 紀 ，“バッテ リ レ ス 無 線 セ ン サ ネット ワ ー ク と 省 メ モ リ 型 デ ー タ 収 集 プ ロ ト コ ル, 情 報 処 理 学 会 論 文 誌Vol.55 No.1 1-14, 2014

[14] T. Umeda, H. Yoshida, S. Sekine, T. Suzuki and S. Otaka, “A 950-MHz rectifier circuit for sensor network tags with 10-m distance, IEEE J. Solid - State Circuits 41 (2006), pp. 35 41, 2006.

[15] 庄 木 祐 樹, “ワ イ ヤ レ ス 電 力 伝 送 の 技 術 動 向・課 題 と 実 用 化 に 向 け た 取 り 組 み, 信 学 技 報, WPT2010-07, July. 2010.

[16] Y. Ohgi, H. Ichikawa, C. Miyaji, “Microcomputer-based Acceleration Sensor Device for Swimming Stroke Monitoring, JSME International Journal Series C, 45(4), pp.

960-966, 2002.

[17] Xiangqian Chen, Kia Makki, Kang Yen, and Niki Pissinou, “Sensor Network Security:

A Survey, IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIALS, VOL. 11, NO.

2, pp.52-73, 2009.

[18] Yong-Sik Choi，Young-Jun Jeon，Sang-Hyun Park，“A study on sensor nodes attes-tation protocol in a Wireless Sensor Network, 2010 The 12th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT)，pp.574 - 579, Feb 2010

[19] S.U. Masruroh, K.U. Sabran,“Emergency-aware and QoS based routing protocol in wireless sensor network, 2014 IEEE International Conference on Intelligent Au-tonomous Agents, Networks and Systems (INAGENTSYS)，pp.47 - 51, Aug 2014 [20] Hung-Chi Chu, Rong-Hong Jan,“GPS-less low-cost outdoor localization for very small

devices, 11th International Conference on Parallel and Distributed Systems 2005, pp.629 - 633, July 2005.

[21] N. Bulusu, J. Heidemann, D. Estrin, “GPS-less Low Cost Outdoor Localization for Very Small Devices, IEEE Personal Communications Magazine, vol. 7, no. 5, pp. 28 – 34, Oct. 2000.

[22] A. Savvides, C. C. Han, and M. B. Strivastava, “Dynamic fine grained localization in ad-hoc networks of sensors, in Proc. of the 5th International Conference on Mobile Computing and Networking, Mobicom 2001, pp. 166 – 179, Rome, Italy, July. 2001.

[23] A. Savvides, H. Park, and M. B. Srivastava, “The Bits and Flops of the N -hop Multilateration Primitive For Node Localization Problems, in Proc. of the ACM Int. Workshop Wireless Sensor Networks and Applications (WSNA), Atlanta, GA, 2002, pp. 112 – 121, Sep. 2002.

[24] L. Paladina, A. Biundo, M. Scarpa, A. Puliafito,“Self Organizing Maps for Synchro-nization in Wireless Sensor Networks, New Technologies, Mobility and Security, 2008.

NTMS ’08.

[25] J. Elson, L. Girod and D. Estrin, “Fine-Grained Network Time Synchronization using Reference Broadcasts, in Proc. of the 5th Symposium on Operating Systems Design and Implementation (OSDI ’02), pp. 147 – 163, 2002.

[26] S. Ganeriwal, R. Kumar and M. B. Srivastava, “Timing- sync Protocol for Sensor

参 考 文 献 53

Networks, in Proc. of the First International Conference on Embedded Network Sensor Systems 2003, ACM Press, pp. 138 – 149, 2003.

[27] M. Maroti, B. Kusy, G. Simon and A. Ledeczi, “The Flooding Time Synchronization Protocol, in Proc. of the Second International Conference on Embedded Networked Sensor Systems 2004, ACM Press, pp. 39 – 49, Nov. 2004.

[28] Hoon Kim，Sang-wook Han，“An Efficient Sensor Deployment Scheme for Large-Scale Wireless Sensor Networks, IEEE Communications Letters, pp.98 - 101,Dec 2014

[29] Shuguang Xiong, Lei Yu, Haiying Shen, Wang, C., Lu, W. “Efficient algorithms for sensor deployment and routing in sensor networks for network-structured environment monitoring, 2012 Proceedings IEEE INFOCOM,, pp.1008 - 1016, March 2012 [30] Ameer Ahmed Abbasi, Mohamed Younis, “A survey on clustering algorithms for

wireless sensor networks, Computer Communications, vol 30, Issues14-15, pp. 2826-2841, October. 2007.

[31] Lin Shen, Xiangquan Shi, “A Location Based Clustering Algorithm for Wireless Sen-sor Networks, International journal of intelligent control and systems, vol 13. no.

3, September. 2008.

[32] N. Marriwala, P. Rathee, “An approach to increase the wireless sensor network lifetime, 2012 World Congress on Information and Communication Technologies (WICT), pp.495 - 499, Oct. 30 2012-Nov. 2 2012

[33] V.K. Muni, A. Kandasamy, K. handrasekaran, “Energy-efficient edge-based network partitioning scheme for wireless sensor networks, 2013 International Conference on Advances in Computing, Communications and Informatics (ICACCI)，pp. 1017 -1022, Aug 2013

[34] A. Chunawale, S. Sirsikar, “Minimization of average energy consumption to prolong lifetime of Wireless Sensor Network, 2014 IEEE Global Conference on Wireless Com-puting and Networking (GCWCN)，pp. 244 - 248, Dec 2014

[35] V.V. Deshpande, A.R. Bhagat Patil, “Energy efficient clustering in wireless sensor network using cluster of cluster heads, 2013 Tenth International Conference on Wire-less and Optical Communications Networks (WOCN), pp.1 - 5, 26-28 July 2013 [36] M. Bahrepour, N. Meratnia, P.J.M. Havinga, “Sensor fusion-based event detection in

Wireless Sensor Networks, MobiQuitous ’09. 6th Annual International Mobile and Ubiquitous Systems: Networking & Services, July. 2009.

[37] Yunbo Wang, Vuran, C. Mehmet, S. Goddard,“Analysis of event detection delay in wireless sensor networks, 2011 Proceedings IEEE INFOCOM, pp.1296 – 1304, April.

2011.

[38] Li Li, Fan Bai, “Analysis of data fusion in wireless sensor networks, 2011 International Conference on Electronics, Communications and Control (ICECC), pp 2547 – 2549, Sept. 2011.

[39] Committee on Networked Systems of Embedded Computers(CNSEC), National Re-search Council, “Embedded, Everywhere : A ReRe-search agenda for Networked Systems of Embedded Computers, National Academy Pres, 2001.

[40] Board on Agriculture and Natural Resources (BANR), National Research Council,

“Precision Agriculture in the 21st Century : Geospatial and Information Technologies in Crop Management, National Academy Press, 1998.

[41] K. Abe, H. Mineno, T. Mizuno, “Development and evaluation of smart tap type Home Energy Management System using sensor networks, 2011 IEEE Consumer Communications and Networking Conference (CCNC), pp 1050 – 1054, Jan. 2011.

[42] S. Brennan, A. Mielke, and D. Torney, “Radiation detection with distributed sensor networks, IEEE Computer Magazine, vol. 37, pp.57 – 59. Jan. 2004.

[43] M. Suzuki, S. Saruwatari, N. Kurata, H. Morkawa, “A high-density earthquake mon-itoring system using wireless sensor networks, in Proc. of the 5th international con-ference on embedded networked sensor systems, pp. 373 – 374. ACM, 2007.

参 考 文 献 55

[44] L. Yu, N. Wang, X. Meng, “Real-time forest fire detection with wireless sensor net-works, International Conference on Wireless Communications, Networking and Mo-bile Computing, 2005, vol.2, pp. 1214 – 1217, Sept. 2005.

[45] W.Heinzelman, J.Kulik, and H.Balakrishnan, “Adaptive Protocols for Information Dissemination in Wireless Sensor Networks, Proceedings of ACM/IEEE MOBICOM 99, 1999.

[46] K.Sohrabi and G.Pottie, “Performance of a Novel Self-Organization Protocol for Wireless Ad Hoc Sensor Networks, Proceedings of the IEEE 50th Vehicular Tech-nology Conference(VTC), 1999.

[47] A.Woo and D.Culler, “A Transmission Control Scheme for Media Access in Sensor Networks, Proceedings of ACM/IEEE MOBICOM‘01, 2001.

[48] J. Polastre, J. Hill, and D. Culler, “Versatile low power media access for wireless sensor networks, in proc. of the second ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems (SenSys), pp. 95 – 107, 2004.

[49] M. Buettner, G. Yee, E. Anderson and R. Han, “X-MAC: a short preamble MAC protocol for duty-cycled wireless sensor networks, ACM SenSys, pp.307 – 320, 2006.

[50] Bo, Cheng, et al., “SA-MAC: Self-Stabilizing Adaptive MAC Protocol for Wireless Sensor Networks,” Journal of Computer Science and Technology,pp.339-344, July 2013

[51] W.Ye, J.Heidemann and D.Estrin, “Medium Access Control with Coordinated Adap-tive Sleeping for Wireless Sensor Networks, IEEE / ACM Transactions on Network-ing, 12(3), pp.493-506, 2004.

[52] V. Rajendran, K. Obraczka, and J. J. Garcia-LunaAceves, “Energy-efficient collision-free medium access control for wireless sensor networks, in Proc. of the first inter-national conference on Embedded networked sensor systems SenSys 2003, vol. 12, no.

1, pp. 181 – 192, 2003.

[53] L. F. W. van Hoesel and P. J. M. Havinga, “A Lightweight Medium Access Protocol for Wireless Sensor Networks, in INSS, 2004.

[54] S.Tilak, N.Abu-Ghazaleh and W.Heinzelman, “Infrastructure Tradeoffs for Sensor Networks, Proceedings of WSNA 02, 2002.

[55] B.Sibbald, “Use Computerized Systems to Cut Adverse Drug Events : Report, Canadian Medical Association Journal (CMAJ), Vol.164, No.13, 2001.

[56] O. Younis and S. Fahmy, “Distributed clustering in ad-hoc sensor networks:A Hybrid, Energy-efficient Approach, IEEE Transaction on Mobile Computing, vol. 3, no. 4, pp. 366 – 379, 2004.

[57] N. Zaman, Tung Jang Low, T. Alghamdi, “Energy efficient routing protocol for wire-less sensor network, 2014 16th International Conference on Advanced Communica-tion Technology (ICACT), pp.808 - 814, 16-19 Feb. 2014

[58] H. Ghasemzadeh, M. Rezaeian, F.D. Touranposhti, M.M. Ghasemian, “BN-LEACH:

An improvement on LEACH protocol using Bayesian networks for energy consump-tion reducconsump-tion in wireless sensor networks, 014 7th International Symposium on Telecommunications (IST)，pp.1138 - 1143，Sep 2014

[59] B. Karp, “Geographic routing for wireless networks, in Ph.D. Dissertation, Harvard University, Cambridge, MA, Oct. 2000.

[60] B.Karp, and H.T.Kung, “ GPSR : Greedy Perimeter Stateless Routing for Wireless Networks, Proceedings of ACM/IEEE MOBICOM 00, 2000.

[61] X.Xu, J.Heidemann and D.Estrin, “Geography-Informed Energy Conservation for Adhoc Routing, Proceedings of ACM / IEEE MOBICOM‘01, 2001.

[62] Rong Ding , Lei Yang, “A Reactive Geographic Routing Protocol for wireless sensor networks, 2010 Sixth International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Net-works and Information Processing (ISSNIP), pp.31 - 36, 7-10 Dec. 2010

参 考 文 献 57

[63] Chonggun Kim，Elmurod Talipov，Byoungchul Ahn，“A Reverse AODV Routing Protocol in Ad Hoc Mobile Networks, Emerging Directions in Embedded and Ubiq-uitous Computing Lecture Notes in Computer Science Volume 4097, pp 522-531, 2006 [64] B. Zebbane, M. Chenait, N. Badache,“Energy-efficient protocol based sleep-scheduling for wireless sensor networks, 2012 International Conference on Complex Systems (ICCS)，pp.1 - 6, Nov 2012

[65] “Arduino-HomePage, http://www.arduino.cc/(Jan. 2015).

[66] “XBee802.15.4-Digi-International, http://www.digi.com/products/

wireless-wired-embedded-solutions/zigbee-rf-modules/

point-multipoint-rfmodules/xbee-series1-module(Jan. 2015)

[67] “Arduino-ArduinoBoardFio, http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardFio(Jan.

2015)

[68] “Arduino-ArduinoBoardMegaADK, http://arduino.cc/en/Main/

ArduinoBoardMegaADK?from=Main.ArduinoBoardADK(Jan. 2015)

本 研 究 を 遂 行 す る に あ た り，多 忙 な 時 間 を 割 い て ご 指 導 な ら び に 御 助 言 を 下 さっ た 小 林 英 雄 教 授 ，森 香 津 夫 教 授 ，愛 知 工 業 大 学 情 報 科 学 部 情 報 科 学 科 内 藤 克 浩 准 教 授 に 深 く 感 謝 い た し ま す．ま た ，研 究 室 の 設 備 な ど で ご 協 力 く だ さった 山 本 好 弘 技 術 職 員 ，な ら び に 通 信 工 学 講 座 学 生 諸 氏 に 深 く 感 謝 い た し ま す．

58