JP2010141890A - ノードが無線ａｄ−ｈｏｃネットワークへ加入するための方法とシステム - Google Patents

Abstract

【課題】予期しないノードが無線AD-HOCネットワークへ加入することを防止し、かつノードが予期しない無線AD-HOCネットワークへ加入することを防止するための、ノードが無線AD-HOCネットワークに加入するための方法とシステムを提供する。
【解決手段】新規ノードがAD-HOCネットワークに加入する方法が提供される。その方法が２つの基本的な機能を含む。新規ノードがネットワークへの加入を許された時、加入されたノードの指示デバイスが指示を発生させる。新規ノードがネットワークへ加入する時、新規ノードの指示デバイスもまた指示を発生させる。その方法は、更に、２つのコマンドと、加入拒絶コマンドと、被加入拒絶コマンドとを含み、新規ノードおよび加入されるノードの指示デバイスが対応して指示しない時、加入手続を取り消す。従って、その方法は、予期しないノードへ加入する可能性を効果的に低減させる。
【選択図】図４

Description

その開示は、ノードが無線AD-HOC（アドホック）ネットワーク（wireless ad-hoc network）へ加入する（join）ための方法とシステムに関する。

無線ネットワーク技術の発展にともない、無線ネットワークが幅広く展開されている。例えば、会社または家庭内の無線装置は、パーソナルエリアネットワーク（Personal Area Network = PAN）を形成することができ、データを会社または家庭内でPANを介して伝送できる。ZigBee標準を例に挙げると、２６の無線チャネル（wireless channels）がこの標準中に仕様化され（specified）、かつ各チャネルのノードが互いに干渉することなく共存する。また、そのような低出力無線ネットワーク設備（low-power wireless network equipment）（即ち、無線ノード）が非常に単純な構造を有し、かつ便利に展開できる。今日、多くの人々がZigBee標準に基づいた自分たちのプライベートな無線AD-HOCネットワークをセットアップして、ホームオートメーション、オフィスオートメーション、ならびに無線検出（wireless sensing）などを達成している。

現存する無線AD-HOCネットワークへ新しいノードを追加する時、最も重要なステップは、加入プロセス（join process）である。データが無線様式でノード間を伝送されるため、予期しないノード（unanticipated node）が無線AD-HOCネットワークへ加入する、またはノードが予期しない無線AD-HOCネットワークへ加入するかも知れない。その結果、プライベートなデータが漏出するとともに、無線AD-HOCネットワークの帯域幅（bandwidth）が予期しないユーザーにより乗っ取られるかも知れない。

上記した問題を解決するために、有線等価プライバシー（Wired Equivalent Privacy = WEP）プロトコルが802.11標準に基づいた無線装置として発展してきており、そのうち、WEPキーを介することで、予期しないノードがネットワークに加入することを防止している。

しかし、上記した方法において、各ノードがWEPキーをセットするために追加的な入力インターフェースを必要とする。かくして、この用法は、簡単な構造を有するZigBeeノードに適合しない。そこで、資源の逼迫した（constrained ひどく限られた）装置のために、ノードが誤って無線AD-HOCネットワークへ加入することを防止するメカニズムが提供される。

開示は、新しいノードが無線AD-HOCネットワークへ加入するための方法に関係し、そのうち、予期しないノードが無線AD-HOCネットワークへ加入することを防止するとともに、ノードが予期しない無線AD-HOCネットワークへ加入することを防止するものである。

この方法中、加入許可コマンドがターゲットノードの入力ユニットに呼び出されて、ターゲットノードの被加入手続を開始するとともに、加入要請メッセージが新規ノードにより送信されて新規ノードの加入手続が開始される。次に、加入応答メッセージがターゲットノードにより送信され、かつ被加入提示（joined prompt）がターゲットノードの指示ユニット（indication unit）上に発行され、そのうち、新規ノードが加入応答メッセージを受信する時、新規ノードがそれにより指示ユニット中に加入提示を発行する。そして、ターゲットノードの指示ユニット中の被加入提示および新規ノードの指示ユニット中の加入提示が対応するよう発行されているか否かが判断されるとともに、もしターゲットノードの指示ユニット中の被加入提示および新規ノードの指示ユニット中の加入提示が対応するよう発行されていなければ、被加入拒絶コマンドが被加入提示を発行するターゲットノードの入力ユニット上に呼び出されて、ターゲットノードの被加入手続が取り消されるか、または加入拒絶コマンドが加入提示を発行する新規ノードの入力ユニット上に呼び出されて、新規ノードの加入手続を取り消す。

開示は、新規ノードが無線AD-HOCネットワークへ加入するための方法を提供する。当該方法は、多数の新規ノード候補のうち１つの新規ノードをターゲットノードに接続することに適合したものであり、そのうち、新規ノード候補およびターゲットノードがそれぞれ入力ユニットおよび指示ユニットを備える。方法は、スタートステップと、メッセージ受信ステップと、提示（prompt）ステップと、判断ステップと、拒絶ステップと、終了ステップとを含む。スタートステップ中、加入許可コマンドがターゲットノードの入力ユニットから呼び出されて、ターゲットノードの被加入手続を開始するとともに、メッセージ受信ステップ中、加入要請メッセージがターゲットノードにより被加入手続期間に新規ノード候補の１つから受信される。提示ステップ中、加入応答メッセージが被加入手続期間に加入要請メッセージを受信するターゲットノードから新規ノード候補へ送信され、かつ被加入提示（joined prompt）がターゲットノードの指示ユニットに発行され、そのうち、新規ノード候補の１つが加入応答メッセージを受信する時、この新規ノード候補の指示ユニットが加入提示を発行する。判断ステップ中、ターゲットノードの被加入提示および新規ノードの加入提示が提示ステップ期間中に対応するよう発行されたか否かが判断される。拒絶ステップ中、もし判断ステップ期間中にターゲットノードの被加入提示および新規ノードの加入提示が提示ステップ期間中に対応するよう発行されていなければ、被加入拒絶コマンドがターゲットノードの入力ユニットから呼び出される。最後に、終了ステップ中、被加入手続が終了させられる。

開示は、新規ノードが無線AD-HOCネットワークへ加入するための方法を提供する。方法は、新規ノードが多数のターゲットノード候補のうち１つのターゲットノードに加入することに適合したものであり、そのうち、ターゲットノードの被加入手続がスタートされ、新規ノードおよびターゲットノード候補がそれぞれ入力ユニットならびに指示ユニットを備え、かつターゲットノード候補が異なる無線ネットワークに属するものである。その方法は、請求ステップと、提示ステップと、判断ステップと、拒絶ステップとを含む。請求ステップ中、加入要請メッセージが新規ノードからターゲットノードの１つへ送信される。提示ステップ中、加入応答メッセージが加入要請メッセージを受信するターゲットノード候補から新規ノードにより受信されるとともに、加入提示が新規ノードの指示ユニット中に発行され、そのうち、加入応答メッセージを発行するターゲットノード候補が、それが加入応答メッセージを発行した後に、その指示ユニット中に被加入提示を発行する。判断ステップ中、ターゲットノードの指示ユニット中の被加入提示および新規ノードの指示ユニット中の加入提示が対応するよう発行されたか否かが判断される。拒絶ステップ中、もしターゲットノードの指示ユニット中の被加入提示および新規ノードの指示ユニット中の加入提示が対応するよう発行されていなければ、加入拒絶コマンドが新規ノードの入力ユニット中に入力される。

開示は、無線AD-HOCネットワークに適合する無線AD-HOCネットワークシステムを提供する。無線AD-HOCネットワークシステムがターゲットノードと新規ノードとを含む。ターゲットノードが既にターゲットAD-HOCネットワークに加入されるとともに、第１入力ユニットおよび第１指示ユニットを備え、そのうち、第１入力ユニットが加入許可コマンドを受信するために使用されて、ターゲットノード上で被加入手続を開始する。新規ノードが第２入力ユニットおよび第２指示ユニットを備えている。新規ノードが自動的に加入要請メッセージを送信して新規ノード上で加入手続を開始する。ターゲットノードが加入応答メッセージを送信する時、第１指示ユニットが被加入提示を発行するとともに、新規ノードが加入応答メッセージを受信する時、第２指示ユニットが加入提示を発行する。とりわけ、もし第１指示ユニット上の被加入提示および第２指示ユニット上の加入提示が加入手続期間に対応するよう発行されたものでなければ、第１入力ユニットまたは第２入力ユニットが更に加入拒絶コマンドを受信するように使用されて、ターゲットノード上の被加入手続または新規ノード上の加入手続を取り消すものである。

開示中、入力ユニットが被加入手続を開始すること及び加入拒絶コマンドを入力することのために採用されるとともに、ターゲットノードならびに新規ノードの状態が指示ユニットを介して判断される。従って、予期しないノードが無線AD-HOCネットワークに加入することを効果的に防止できる。

つまり、開示中、新規ノードおよびターゲットノードが正確に接続されているか否かが、新規ノードならびにターゲットノードの指示ユニットを比較することにより判断されるとともに、新規ノードおよびターゲットノードが正確に接続されていない時、加入拒絶コマンドまたは被加入拒絶コマンドが呼び出されて、新規ノードおよびターゲットノード間の不適当な接続が終結される。従って、予期しない接続が無線AD-HOCネットワークにおいて防止される。また、予期しない接続が単純な加入拒絶コマンドならびに加入、被加入提示を介して判断かつ防止されるため、開示中の方法は、限られたハードウェアまたはソフトウェア資源を有するZigBeeノードに応用できる。

更に、理解されるべきことは、実施形態中に記載されたステップは、開示の範囲を限定するためのものでなく、当業者であれば、この開示の意図および範囲を離脱することなく、これらステップの別な実行順序を採用する、またはステップの幾つかを省略できるものである。

開示の実施形態に基づくZigBee（ジグビー）ネットワークを示す説明図である。 開示の実施形態に基づくノードの入力ユニットおよび指示ユニットを示す説明図である。 開示の実施形態に基づいて新規ノードがパーソナルエリアネットワーク（Personal Area Network = PAN）へ如何に加入するかを示す説明図である。 開示の実施形態に基づき新規ノードがPANへ如何に加入するかを示す流れ図である。 開示の実施形態に基づいてターゲットノードの被加入手続を示す流れ図である。 開示の実施形態によりターゲットノードが如何に新規ノードを受容するかを示す説明図である。 開示の別な実施形態に基づいてターゲットノードの被加入手続を説明する流れ図である。 開示の実施形態により新規ノードが如何にターゲットノードに接続するかを示す流れ図である。 開示の実施形態により新規ノードが如何にターゲットノードに接続するかを示す説明図である。 開示の別な実施形態に基づいて新規ノードが如何にターゲットノードに接続するかを示す流れ図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

記載に便利なように、ZigBee標準に適合する無線AD-HOCネットワークを例として以下の記載に取り上げる。しかし、開示は、それに限定されるものではないとともに、開示により提供される方法は、異なる無線ネットワーク標準に基づく無線AD-HOCネットワークにも応用される。

図１は、開示の実施形態に基づくZigBee（ジグビー）ネットワークを示す説明図である。

図１において、パーソナルエリアネットワーク（Personal Area Network = PAN）110およびPAN120がネットワーク環境内にある。PAN110およびPAN120は、ともにZigBee標準に適合する無線AD-HOCネットワークである。

PAN110が多数のノード、即ち、ZigBeeコーディネーター（Coordinator）112と、ZigBeeルーター（Router）114と、ZigBee終端装置（End Device）116とを含む。

PAN110中、ZigBeeコーディネーター112がPAN110を初期化するために使用される。ZigBee標準に従い、ZigBeeに適合する各PANが１つだけZigBeeコーディネーター112を有する。ZigBee終端装置116は、センサーまたはアクチュエーターがインストールされるだけであるが、ZigBeeルーター114は、センサーまたはアクチュエーターがインストールされるほかに、更にメッセージを中継する（即ち、ルーティングする）ために使用される。ZigBee標準に適合する各PANは、多数のZigBeeルーターおよびZigBee終端装置を有する。ZigBeeコーディネーター112が PAN110を初期化した後、ZigBeeルーター114がZigBeeコーディネーター112に接続することによりPAN 110に加入するとともに、ZigBee終端装置116がZigBeeコーディネーター112またはZigBeeルーター114に接続することによりPAN110に加入する。

具体的に言うと、ZigBeeコーディネーター112は、ZigBeeルーターまたはZigBee終端装置をPANへ加入させるターゲットノードとしてのみ供することができる。ZigBeeルーターは、ターゲットノードまたは新規ノードのいずれかとして供することができる。即ち、ZigBeeルーターは、ZigBeeコーディネーターに接続してPANに加入できるほか、他のZigBeeルーターまたはZigBee終端装置は、既にPAN中にあるZigBeeルーターを介してPANに加入できる。ZigBee終端装置は、PANに加入するノードとしてのみ供されることができる。

ZigBeeコーディネーター112とZigBeeルーター114とZigBee終端装置116との操作は、ZigBee標準仕様書に基づき、当業者により理解されるべきものであるから、ここでは記載しない。

同様に、PAN120 は、ZigBeeコーディネーター122とZigBeeルーター124とZigBee終端装置126のような多数のノードを含む。

この実施形態中、ZigBeeコーディネーター112とZigBeeルーター114とZigBee終端装置116とZigBeeコーディネーター122とZigBeeルーター124とZigBee終端装置126とは、それぞれ入力ユニット（例えば、図２に示す入力ユニット112a）および指示ユニット（例えば、図２に示す指示ユニット112b）を有する。

この実施形態中、各ZigBeeコーディネーター112、ZigBeeルーター114、ZigBee終端装置116、ZigBeeコーディネーター122、ZigBeeルーター124、ZigBee終端装置126の入力ユニットは、ノードの異なる状態ならびに特性に基づいて、異なるコマンドを提供するボタンである。例えば、ZigBeeコーディネーター（または、ZigBeeルーター）は、ZigBeeコーディネーター（またはZigBeeルーター）の加入手続が開始されていない時、加入許可コマンドを提供して、ZigBeeコーディネーター（またはZigBeeルーター）の加入手続を開始するとともに、ZigBeeコーディネーター（またはZigBeeルーター）が加入状態にある時、ZigBeeコーディネーター（またはZigBeeルーター）のボタンが被加入拒絶コマンドを提供して、新規ノードにPANを離れるよう請求できる。また、ZigBee終端装置（または、ZigBeeルーター）が加入状態にある時、ZigBee終端装置（または、ZigBeeルーター）のボタンが被加入拒絶コマンドを提供して、ZigBee終端装置（またはZigBeeルーター）にPANを離れるよう請求できる。開示の別な実施形態中、入力ユニットは、また、グラフィックユーザーインターフェース（Graphic User Interface = GUI）であることができる。

この実施形態中、各ZigBeeコーディネーター112、ZigBeeルーター114、ZigBee終端装置116、ZigBeeコーディネーター122、ZigBeeルーター124、ZigBee終端装置126の指示ユニットは、それぞれノードの異なる状態に基づいて被加入提示または加入提示を発行する発光ダイオード（Light Emitting Diode = LED）である。例えば、ノードがZigBeeコーディネーター（またはZigBeeルーター）に接続されている時、ZigBeeコーディネーター（またはZigBeeルーター）のLEDが輝く（flash）。また、ZigBeeルーター（またはZigBee終端装置）がノードに接続している時、ZigBeeルーター（またはZigBee終端装置）のLEDが輝く。開示の別な実施形態中、指示ユニットがまた発声装置（sound producing device）である。

図３は、開示の実施形態に基づいて新規ノードがPANへ如何に加入するかを示す説明図であり、そのうち、新規ノード（即ち、ZigBee終端装置118およびZigBee終端装置128）がそれぞれPAN110ならびにPAN120に加入する。図４は、開示の実施形態に基づき新規ノードがPANへ如何に加入するかを示す流れ図である。以下、ZigBee終端装置118がどのようにPAN110へ加入されるかは、図３と図４とを参照して記述する。

図３と図４とにおいて、新規ノード（即ち、ZigBee終端装置118）がPAN110へ加入するために、スタートステップ中、加入許可コマンドがターゲットノードの入力ユニットに呼び出されて、ターゲットノード上で被加入手続を開始する（ステップS401）。ZigBeeネットワークが小領域をカバーするだけの低出力無線ネットワーク（low-power wireless network）なので、この実施形態中、加入許可コマンドがZigBee終端装置118により近いZigBeeルーター114の入力ユニットに呼び出されて、被加入手続を開始すると想定される。即ち、ZigBee終端装置118が新規ノードである。この期間に、ZigBee終端装置118は、ビーコン請求メッセージ（beacon request message）の発行によりZigBeeルーター114が加入許可状態（allow-to-join state）にあることを知るとともに、ZigBeeルーター114からビーコン応答メッセージを受信する。

そして、ステップS403中、ZigBee終端装置118が自動的に新規ノードの加入手続を開始するとともに、加入要請メッセージをZigBeeルーター114へ送信する。

その後、ZigBeeルーター114がメッセージ受信ステップを実行する。加入要請メッセージを受信した後、ZigBeeルーター114が加入応答メッセージを送信し、かつZigBeeルーター114の指示ユニットが提示ステップを実行して、被加入提示を発行する（例えば、ZigBeeルーター114のLEDが輝く）（ステップS405）。

それから、ZigBee終端装置118が加入応答メッセージを受信する時、ZigBee終端装置118の指示ユニットが提示を実行して、加入提示を発行する（例えば、ZigBee終端装置118のLEDが輝く）（ステップS407）。

言い換えれば、ZigBeeルーター114の指示ユニットおよびZigBee終端装置118がともに提示を発行する時、ZigBee終端装置118が成功裏にZigBeeルーター114へ接続するとともに、PAN110へ加入する。

上記した実施形態中、ZigBee終端装置118は、正確にZigBeeルーター114へ接続している。しかし、複数のPANを有するネットワーク環境中、新規ノードが間違ったPANに接続する、またはターゲットノードが予期しないノードを受け入れることがある。開示の実施形態中、新規ノードがターゲットノードに接続された時、新規ノードの指示ユニットが新規ノードおよびターゲットノード間の接続状態を提供できる。ZigBeeルーター114およびZigBee終端装置118間の接続を例に取れば、もしZigBeeルーター114およびZigBee終端装置118の指示ユニットがともに提示を発行すれば、それは、２つのノードが互いに接続していることを意味している；もしZigBeeルーター114の指示ユニットが提示を発行するが、ZigBee終端装置118の指示ユニットがいかなる提示も発行しなければ、それは、ZigBeeルーター114が予期しない新規ノードに接続していることを意味する；もしZigBeeルーター114の指示ユニットがいかなる提示も発行しないが、ZigBee終端装置118の指示ユニットが提示を発行すれば、ZigBee終端装置118が予期しないターゲットノードに接続していることを意味する。従って、判断ステップが図４に示した流れ図中で実行され、そのうち、新規ノードおよびターゲットノードが対応するように提示を発行しているか否かが判断される（ステップS409）。もしも新規ノードおよびターゲットノードが対応するように提示を発行していなければ、拒絶ステップ中、加入拒絶コマンドまたは被加入拒絶コマンドが新規ノードまたはターゲットノードの入力ユニット上に呼び出されて加入手続を取り消す（ステップS411）。

上記したように、（図３に示すような）この実施形態の無線AD-HOCネットワーク中、新規ノードがネットワークに加入する手続は、PAN110およびPAN120において共に実行でき、かつ新規ノードが予期しないPANに加入することを防止できる。仮に、PAN110のマネージャーがZigBee終端装置118のPAN110への加入に取りかかっていると同時に、PAN120のマネージャーがZigBee終端装置128のPAN120への加入に取りかかっていると、開示に基づいて、ZigBee終端装置118がPAN120への加入を防止するとともに、PAN120中のノードが（例えば、ZigBee終端装置128）がZigBeeルーター114により接続されることを防止する。以下、ZigBee終端装置118の被加入手続およびZigBeeルーター114の加入手続が添付図面を参照しながら詳述される。

図５は、開示の実施形態に基づいてターゲットノードの被加入手続を示す流れ図であり、図６は、開示の実施形態によりターゲットノードが如何に新規ノードを受容するかを示す説明図である。以下、ZigBeeルーター114の加入手続が例として記載される。

図３と図５と図６とにおいて、ZigBeeルーター114がPAN110中で新規ノード（即ち、ZigBee終端装置118）に最も近いと仮定すれば、スタートステップ中、加入許可コマンドがZigBeeルーター114の入力ユニット上に呼び出されて、ノードをZigBeeルーター114に加入させる（ステップS501）。即ち、ZigBeeルーター114がターゲットノードである。

如何なるPANにも属さない新規ノード（つまり、ZigBee終端装置118およびZigBee終端装置128）がパワーオンとなった時、それらは、ビーコン請求メッセージを送信しビーコン応答メッセージを受信することによって、それらのコミュニケーション範囲内でターゲットノードを探す。かくして、ステップS501中、新規ノードからビーコン請求メッセージを受信した後、ZigBeeルーター114がビーコン応答メッセージを送信する。一旦、新規ノードがビーコン応答メッセージを受信すると、ビーコン応答メッセージを送信するターゲットノードへ加入要請メッセージを送信する（図６に示すように）。

被加入手続が開始された後、ZigBeeルーター114が長時間にわたり加入要請メッセージを受信しないという状況を回避するために、この実施形態中、ステップS501の後、被加入許可タイマーがスタートされて、ターゲットノードが被加入手続を実行する時間をカウントする（ステップS503）。次に、ステップS505中、被加入許可タイマーが予め設定された被加入タイムリミットに到達したか否かが判断される。例えば、この実施形態中、被加入タイムリミットが30秒に設定されている。開示の別な実施形態中、被加入手続は、追加的終了コマンドを使用することにより取り消され、この場合、ステップS503及びS505がスキップされる。

その後、ステップS507中、ターゲットノードが新規ノードの加入要請メッセージが許可されたか否かを判断する。例えば、ZigBeeルーター114が加入不許可アドレスリストを蓄積している。ZigBeeルーター114が加入要請メッセージを受信する時、加入要請メッセージを送信する新規ノードのアドレスが加入不許可アドレスリスト中に出現するか否か判断する。もし加入要請メッセージを送信する新規ノードのアドレスが加入不許可アドレスリスト中に出現すれば、ZigBeeルーター114は、新規ノードが加入することを許可しないとともに、プロセスがステップS503へ戻る。

もしもステップS507中、ターゲットノードがメッセージ受信ステップを実行し、かつ新規ノードの加入要請メッセージを許可すれば、ターゲットノードが加入応答メッセージを新規ノードへ送信する。そして、提示ステップ中、ターゲットノードの指示ユニットが被加入提示を発行する（ステップS509）。図６に示すように、ZigBeeルーター114がZigBee終端装置128から加入要請メッセージを受信し、かつZigBee終端装置128のアドレスがZigBeeルーター114の加入不許可アドレスリスト中に出現しない時、ZigBeeルーター114が加入応答メッセージをZigBee終端装置128へ送信するとともに、ZigBeeルーター114のLEDが輝く。また、新規ノード（例えば、ZigBee終端装置128）が加入応答メッセージを受信する時、新規ノードの指示ユニットが加入提示を発行する。

次に、ステップS511中、ターゲットノードが被加入拒絶タイマーをスタートさせて、ターゲットノードが加入応答メッセージを送信してからの時間をカウントする。ステップS513中、被加入拒絶タイマーが予め設定された被加入拒絶タイムリミットに到達したか否かを判断する。例えば、この実施形態中、予め設定された被加入拒絶タイムリミットは、10秒である。

もし被加入拒絶タイマーが予め設定された被加入拒絶タイムリミットにまだ到達していなければ、予期しない新規ノードの指示ユニットが加入提示を発行したか否かを判断する（ステップS517）。もしステップS517中、予期しない新規ノードの指示ユニットが加入提示を発行していなければ、拒絶ステップ中、被加入拒絶コマンドがターゲットノードの入力ユニット上に呼び出されて、予期しない新規ノードがPANを離れるよう要請する（ステップS519）。ステップS521中、離れることを要請された新規ノードのアドレスが被加入不許可アドレスリスト中に加えられて、再び加入するために送信された加入要請メッセージを送信する新規ノードを許可しない。その後、被加入手続がステップS503へ戻る。

図６において、ZigBee終端装置128が加入応答メッセージをZigBeeルーター114から受信して加入提示を発行するが、ZigBee終端装置118がPAN110に加入する予期しない新規ノードなので、被加入拒絶コマンドがZigBeeルーター114の入力ユニット上に呼び出されて、ZigBee終端装置128がPAN110を離れるよう要請する。ZigBee標準に基づいて、離脱応答メッセージを送信するとともに、そのZigBeeルーター114との接続を切断することによって、それがPAN110を離れる。

もしステップS513中、被加入拒絶タイマーが予め設定された被加入拒絶タイムリミットに到達したと判断すれば、ステップS515中、被加入許可タイマーおよび被加入拒絶タイマーがストップするとともに、被加入手続が完了する。

図６において、ステップS507が再び実行された時、ZigBee終端装置118が加入要請メッセージをZigBeeルーター114へ送信し、かつZigBeeルーター114がZigBee終端装置118の加入要請メッセージを許可するとともに、加入応答メッセージを送信する。ZigBee終端装置118の指示ユニットが加入提示を発行し、かつ被加入拒絶コマンドがZigBeeルーター114の入力ユニット上に呼び出されないため、被加入拒絶タイマーが予め設定された被加入拒絶タイムリミットに到達する時、ZigBee終端装置118がZigBeeルーター114との接続を保留する。

開示の別な実施形態中、ターゲットノードが加入許可アドレスリストを蓄積して成功裏に接続した新規ノードを記録しているので、次の時にリスト中の新規ノードがパワーオンとなった時、それがターゲットノードに直接接続できる。図７は、開示の別な実施形態に基づいてターゲットノードの被加入手続を説明する流れ図であり、そのうち、ステップS701は、更に、新規ノードのアドレスがターゲットノードの加入許可アドレスリスト中に出現するか否か判断することを実行する。もしも新規ノードのアドレスがターゲットノードの加入許可アドレスリスト中に出現するならば、新規ノードのための加入がステップS703で直接的に完了する。また、図７で説明したプロセス中、ステップS705は、更に、成功裏に接続された新規ノードのアドレスをターゲットノードの加入許可アドレスリストに加える。

例えば、図６に示したように、ZigBee終端装置118が成功裏にZigBeeルーター114と接続された後、終端装置118のアドレスがZigBeeルーター114の加入許可アドレスリストに加えられる。

どのようにターゲットノードが新規ノードを受け入れるかは、以上に述べられた。以下、新規ノードがどのようにターゲットノードに接続するかを述べる。

図８は、開示の実施形態により新規ノードが如何にターゲットノードに接続するかを示す流れ図であり、図９は、この実施形態により新規ノードが如何にターゲットノードに接続するかを示す説明図である。

PAN110およびPAN120のネットワークマネージャーは、新規ノードと接続するために、それぞれ同時にZigBeeルーター114ならびにZigBeeルーター124の被加入手続をスタートすると仮定する。図３と図８と図９とにおいて、ステップS801中、新規ノードがビーコン請求メッセージを送信するとともに、１または１以上のビーコン応答メッセージを受信して、そのコミュニケーション範囲内でターゲットノードを探す。例えば、ZigBeeルーター114およびZigBeeルーター124の被加入手続がスタートしているので、ZigBeeルーター114ならびにZigBeeルーター124は、ともにビーコン応答メッセージをZigBee終端装置118へ送信する。

ステップS803中、新規ノードが加入要請メッセージを最も適したターゲットノードへ送信する。例えば、開示の実施形態中、ZigBee終端装置118が被加入不許可アドレスリストを蓄積しており、ZigBee終端装置118が被加入不許可アドレスリスト中に出現せず、かつ最も強い信号強度を有するターゲットノードを選択して加入要請メッセージを送信する。

その後、ステップS805中、新規ノードが予め設定された時間（例えば、30秒）内に加入応答メッセージを受信したか否かを判断する。もしステップS805中で新規ノードが加入応答メッセージを受信したと判断されれば、ステップS807中、新規ノードの指示ユニットが加入提示を発行するとともに、かつZigBeeルーター124がその指示ユニットに被加入提示を発行する。もしステップS805中で新規ノードが加入応答メッセージを受信しなかったと判断されれば、プロセスがステップS803へ戻る。

次に、ステップS809中、加入拒絶タイマーがスタートして、新規ノードが加入要請メッセージを送信してからの時間をカウントするとともに、ステップS811中、加入拒絶タイマーが予め設定された加入拒絶タイムリミットに到達したか否か判断する。例えば、この実施形態中、予め設定された加入拒絶タイムリミットが10秒にセットされる。

加入拒絶タイマーが予め設定された加入拒絶タイムリミットに到達する前、ステップS813中、予期しないターゲットノードの指示ユニットが被加入提示を発行したか否かを判断する。もし予期しないターゲットノードの指示ユニットがステップS813で被加入提示を発行していなければ、ステップS815中、加入拒絶コマンドが新規ノードの入力ユニット上に呼び出されて新規ノードにPANを離れるよう要請し、かつプロセスがステップS803へ戻る。その後、ステップS817中、予期しないターゲットノードのアドレスがその被加入拒絶アドレスリストに加えられ、新規ノードが加入要請メッセージを再び予期しないターゲットノードへ送信しない。

図９において、ZigBee終端装置118が加入応答メッセージをZigBeeルーター124から受信する時、ZigBeeルーター114こそZigBee終端装置118の接続したいターゲットノードなので、ZigBee終端装置118は、離脱要請メッセージをZigBeeルーター124へ送信するとともに、ZigBeeルーター124から離脱応答メッセージを受信することによって、そのZigBeeルーター124との接続を切断し、かつPAN120を離れる。また、ZigBee終端装置118がZigBeeルーター124のアドレスをその被加入拒絶アドレスリストに加え、かつ再びステップS803を実施する。

もしステップS811中、加入拒絶タイマーが予め設定された加入拒絶タイムリミットに到達していれば、ステップS819中、加入拒絶タイマーがストップし、新規ノードの加入手続が完了する。

図９において、ステップS803が再び実行される時、ZigBee終端装置118が加入要請メッセージをZigBeeルーター114へ送信する。ZigBeeルーター114が加入応答メッセージをZigBee終端装置118へ送信した後、ZigBeeルーター114の指示ユニットが被加入提示を発行するとともに、加入拒絶コマンドがZigBee終端装置118の入力ユニットに呼び出されないので、加入拒絶タイマーが予め設定された加入拒絶タイムリミットに到達する時、ZigBee終端装置118がZigBeeルーター114との接続を保留する。

特記すべは、開示の別な実施形態中、新規ノードが被加入許可アドレスリストを蓄積してターゲットノードへ成功裏に接続したことを記録しているので、次の時に新規ノードがスタートした時、被加入許可アドレスリスト中に出現するターゲットノードと直接接続できることである。図１０は、開示の別な実施形態に基づいて新規ノードが如何にターゲットノードに接続するかを示す流れ図であり、そのうち、ステップS1001は、更に、ターゲットノードのアドレスが新規ノードの被加入許可アドレスリスト中に出現するか否か判断することを実行する。もしターゲットノードのアドレスが新規ノードの被加入許可アドレスリスト中に出現すれば、ステップS1003（図左端）中、新規ノードの加入が直接完了する。また、図１０に説明したプロセス中、ステップS1005（図右下）が更に成功裏に接続したターゲットノードを新規ノードの被加入許可アドレスリストに加えることを実行する。

図９に説明した実施形態中、ZigBee終端装置118が成功裏にZigBeeルーター114へ接続した後、ZigBeeルーター114のアドレスがZigBee終端装置118の被加入許可アドレスリストに加えられる。

特記すべきは、開示の実施形態中、ターゲットノード中に作られる加入不許可アドレスリスト（not-permitted-to-join address list）および加入許可（permitted-to-join address list）アドレスリストと新規ノード中により作られる被加入不許可（not- permitted-to-joined）アドレスリストおよび被加入許可（permitted-to-joined）アドレスリストとは、前述の入力ユニットを使用することによりクリアーできることである。例えば、ネットワークマネージャーがZigBeeルーター114の加入不許可アドレスリスト中の第１レコードをクリアーしたい時、ネットワークマネージャーがZigBeeルーター114の入力ユニット（即ち、ボタン）を5秒間押し下げてそれをリリースするとともに、ネットワークマネージャーが入力ユニットを1回押す。ネットワークマネージャーがZigBeeルーター114の加入不許可アドレスリスト中の第２レコードをクリアーしたい時、ネットワークマネージャーがZigBeeルーター114の入力ユニットを5秒間押し下げてそれをリリースするとともに、ネットワークマネージャーが入力ユニットを2回押す。

特記すべきは、新規ノード（例えば、ZigBee終端装置118）がターゲットノード（例えば、ZigBeeルーター114）に加入した後、加入手続が正確か否か判断されて、もし加入手続が正確でなければ、加入拒絶コマンドまたは被加入拒絶コマンドが呼び出されて加入手続を終結する。しかし、開示の別な実施形態中、たとえ新規ノードがターゲットノードに加入する前でも、予期しない接続が発生したか否か判断される。例えば、加入許可コマンドがターゲットノードの入力ユニット上に呼び出された後、ターゲットノードが加入テスト要請メッセージを新規ノードから受信するとともに、加入テスト応答メッセージを新規ノードへ応答する。そして、ターゲットノードの指示ユニットが提示を発行すると同時に、加入テスト応答メッセージを受信する新規ノードの指示ユニットもまた対応するように提示を発行する。この実施形態中、ターゲットノードおよび新規ノードが共に提示を発行する時のみ、新規ノードが加入テスト要請メッセージを送信するとともに、ターゲットノードが加入応答メッセージを応答する。もしもターゲットノードが如何なる提示も発行しなければ、被加入拒絶コマンドがターゲットノード上に呼び出されるとともに、加入テスト拒絶メッセージが新規ノードへ送信されて被加入テスト手続を終了させる；そして、もし新規ノードが如何なる提示も発行しなければ、加入拒絶コマンドが新規ノード上に呼び出されるとともに、加入テスト拒絶メッセージがターゲットノードへ発行されて加入テスト手続を終了させる。

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

110，120 ＰＡＮ（パーソナルエリアネットワーク）
112，122 ZigBeeコーディネーター（Coordinator）
114，124 ZigBeeルーター（Router）
116，126 ZigBee終端装置（End Device）
118，128 ZigBee終端装置（End Device）
112a 入力ユニット
112b 指示ユニット
S401, S403, S405, S407, S409, S4111 無線AD-HOCネットワークに新規ノードを加入する手順
S501-S521 無線AD-HOCネットワークに被加入される新規ノードを被加入手順
S701-S705 無線AD-HOCネットワークに被加入される新規ノードを新規ノード被加入手順
S801-S819 無線AD-HOCネットワークに新しく加入するノードを被加入ノードに連接する手順
S1001-S1005 無線AD-HOCネットワークに新しく加入するノードを被加入ノードに連接する手順

Claims (29)

1. ターゲットノードの入力ユニット上に加入許可コマンドを呼び出して、前記ターゲットノードの被加入手続を開始することと；
   新規ノードにより加入要請メッセージを送信して、前記新規ノードの加入手続を開始することと；
   前記ターゲットノードにより加入応答メッセージを送信するとともに、前記ターゲットノードの指示ユニット上に被加入提示を発行し、そのうち、前記新規ノードが前記加入応答メッセージを受信した時、前記新規ノードの指示ユニットが加入提示を発行することと；
   前記ターゲットノードの前記被加入提示および前記新規ノードの前記加入提示が対応するように発行されたか否かを判断することと；
   もし前記ターゲットノードの前記被加入提示および前記新規ノードの前記加入提示が対応するように発行されなければ、被加入拒絶コマンドが前記被加入提示を発行する前記ターゲットノードの前記入力ユニット上に呼び出されて、前記ターゲットノードの前記被加入手続を取り消す、または加入拒絶コマンドが前記加入提示を発行する前記新規ノードの入力ユニット上に呼び出されて、前記新規ノードの前記加入手続を取り消すことと
   を備える、ノードが無線AD-HOCネットワークへ加入するための方法。
2. 更に：
   被加入許可タイマーをスタートさせることと；
   前記被加入許可タイマーが予め決定された被加入許可タイムリミットに到達したか否かを判断するとともに、もし前記被加入許可タイマーが前記被加入許可タイムリミットに到達すれば、前記ターゲットノードの前記被加入手続を終了することと
   を備える請求項１記載の方法。
3. ノードが無線AD-HOCネットワークへ加入するための方法であり、無線AD-HOCネットワークにおいて多数の新規ノード候補中から新規ノードをターゲットノードに接続することに適合し、そのうち、前記新規ノード候補および前記ターゲットノードがそれぞれ入力ユニットならびに指示ユニットを備え、前記した新規ノードが無線AD-HOCネットワークへ加入するための方法が：
   (a) 前記ターゲットノードの前記入力ユニットから加入許可コマンドを受信して、前記ターゲットノードの被加入手続を開始すること；
   (b) 前記被加入手続期間に前記ターゲットノードにより前記新規ノード候補の１つから加入要請メッセージを受信することと；
   (c) 前記被加入手続期間に前記加入要請メッセージを受信する前記ターゲットノードから加入応答メッセージを前記新規ノード候補の前記した１つへ送信するとともに、前記ターゲットノードの前記指示ユニットに被加入提示を発行し、そのうち、前記新規ノード候補の前記した１つが前記加入応答メッセージを受信する時、前記新規ノード候補の前記指示ユニットが加入提示を発行することと；
   (d) 前記ターゲットノードの前記被加入提示および前記新規ノード候補の前記加入提示がステップ(c)期間に対応するように発行されているか否かを判断することと；
   (e) もし前記ターゲットノードの前記被加入提示および前記新規ノードの前記加入提示がステップ(d)期間に対応するように発行されていなければ、前記ターゲットノードの前記入力ユニットから被加入拒絶コマンドを呼び出すことと；
   (f) 前記被加入手続を終了することと
   を含むものである、ノードが無線AD-HOCネットワークへ加入するための方法。
4. ステップ(a)後に、前記方法が更に：
   被加入許可タイマーをスタートスタートさせることと；
   前記被加入許可タイマーが予め決定された被加入許可タイムリミットに到達したか否かを判断するとともに、もし前記被加入許可タイマーが前記被加入許可タイムリミットに到達すれば、ステップ (f) を実行することと
   を含むものである請求項３記載の方法。
5. 更に、前記ターゲットノード上に加入不許可アドレスリストを作成することを含むものである請求項３記載の方法。
6. ステップ(c)中、前記ターゲットノードが、前記新規ノード候補の前記した１つが前記ターゲットノードの前記加入不許可アドレスリストにない時にだけ、前記ターゲットノードが前記加入応答メッセージを前記新規ノード候補の前記した１つへ送信する、請求項５記載の方法。
7. ステップ(e)後に、前記方法が更に：前記新規ノード候補の前記した１つのアドレスを前記加入不許可アドレスリストへ追加することを含むものである請求項５記載の方法。
8. 更に、前記ターゲットノードの前記入力ユニットを使用することにより前記加入不許可アドレスリストから前記アドレスを削除することを含むものである請求項７記載の方法。
9. 更に、前記ターゲットノード上に加入許可アドレスリストを作成することを含むものである請求項３記載の方法。
10. 更に、前記加入許可アドレスリストに前記新規ノード候補の前記アドレスが出現するか否かを判断し、そのうち、前記新規ノード候補は、もし前記新規ノード候補の前記アドレスが前記加入許可アドレスリストに出現すれば、前記ターゲットノードに加入することが許されるものである請求項９記載の方法。
11. 更に、前記ターゲットノードの前記入力ユニットを使用することにより前記加入許可アドレスからアドレスを削除することを含むものである請求項１０記載の方法。
12. 更に、前記ターゲットノードの前記新規ノード候補の信号品質を計測するとともに、計測された前記信号品質に基づいて前記新規ノード候補の１つへ前記加入応答メッセージを送信するものである請求項３記載の方法。
13. 更に、前記新規ノードが前記ターゲットノードに加入する前に、予期しない接続が発生したか否か判断することを含む請求項３記載の方法。
14. ノードが無線AD-HOCインターネットに加入するための方法であり、新規ノードが多数のターゲットノード候補のうちの１つのターゲットノードへ加入することに適合し、そのうち、前記ターゲットノードの被加入手続がスタートされ、かつ前記新規ノードおよび前記ターゲットノード候補がそれぞれ入力ユニットならびに指示ユニットを備え、前記方法が：
    (a) 前記新規ノードからターゲットノード候補の１つへ加入応答メッセージを送信することと；
    (b) 前記新規ノードにより前記ターゲットノード候補の前記した１つから加入応答メッセージを受信するとともに、前記新規ノードの前記指示ユニット上に加入提示を発行し、そのうち、前記ターゲットノード候補の前記した１つが前記加入応答メッセージを発行した後に、前記ターゲットノード候補の前記した１つの指示ユニットが被加入提示を発行することと；
    (c) 前記ターゲットノードの前記被加入提示および前記新規ノードの前記加入提示が対応するように発行されたか否かを判断することと；
    (d) もし前記ターゲットノードの前記被加入提示および前記新規ノードの前記加入提示が対応するように発行されていなければ、前記新規ノードの前記入力ユニットから加入拒絶コマンドを受信することと
    を備えるものである、ノードが無線AD-HOCインターネットに加入するための方法。
15. 更に、前記新規ノード上に被加入不許可アドレスリストを作成することを含むものである請求項１４記載の方法。
16. 前記ステップ(a)中、前記ターゲットノード候補の前記した１つの前記アドレスが前記被加入不許可アドレスリスト中に出現しないものである請求項１５記載の方法。
17. 前記ステップ(d)中、更に、前記拒絶されたターゲットノード候補の前記アドレスを前記被加入不許可アドレスリストに加えることを含むものである請求項１５記載の方法。
18. 更に、前記新規ノードの前記入力ユニットを使用することにより前記被加入不許可アドレスリスト中のアドレスを削除することを含むものである請求項１７記載の方法。
19. 更に、前記新規ノード上に被加入許可アドレスリストを作成することを含むものである請求項１４記載の方法。
20. 更に、前記ターゲットノード候補の前記アドレスが前記被加入許可アドレスリスト中に出現するか否か判断し、そのうち、もし前記ターゲットノード候補の前記アドレスが前記被加入許可アドレスリスト中に出現すれば、前記新規ノードが前記ターゲットノード候補に加入することを許されるものである請求項１９記載の方法。
21. 更に、前記新規ノードの前記入力ユニットを使用することのより前記被加入許可アドレスリスト中のアドレスを削除することを含むものである請求項２０記載の方法。
22. 更に、前記新規ノード上で前記ターゲットノード候補の信号品質を計測するとともに、その計測された信号品質に基づいて前記加入要請メッセージを前記ターゲットノード候補の１つに発行することを含むものである請求項１４記載の方法。
23. 更に、前記新規ノードが前記ターゲットノードに加入する前に、予期しない接続が発生したか否か判断することを含むものである請求項１４記載の方法。
24. 無線AD-HOCネットワークシステムであり、無線AD-HOCネットワークに適合し、前記無線AD-HOCネットワークシステムが：
    ターゲットノードであり、すでにターゲットAD-HOCネットワークに加入されるとともに、第１入力ユニットおよび第１指示ユニットを備え、そのうち、前記第１入力ユニットが加入許可コマンドを受信して前記ターゲットノード上で被加入手続を開始する、ターゲットノードと；
    新規ノードであり、第２入力ユニットおよび第２指示ユニットを備え、そのうち、前記新規ノードが自動的に加入要請メッセージを送信して前記新規ノード上で前記加入手続を開始する、新規ノードと
    を含み、
    そのうち、前記ターゲットノードが加入応答メッセージを送信する時、前記第１指示ユニットが被加入提示を発行するとともに、前記新規ノードが前記加入応答メッセージを受信する時、前記第２指示ユニットが加入提示を発行し、
    そのうち、もし前記第１指示ユニット上の前記被加入提示および前記第２指示ユニット上の前記加入提示が前記加入手続期間に対応するよう発行されたものでなければ、前記第１入力ユニットまたは前記第２入力ユニットが更に加入拒絶コマンドを受信するように使用されて、前記ターゲットノード上の被加入手続または前記新規ノード上の前記加入手続を取り消す、
    ものである無線AD-HOCネットワークシステム。
25. 前記ターゲット無線AD-HOCネットワークがZigBee標準に適合するネットワークである請求項２４記載の無線AD-HOCネットワークシステム。
26. 前記ターゲットノードがZigBeeコーディネーターまたはZigBeeルーターである請求項２５記載の無線AD-HOCネットワークシステム。
27. 前記新規ノードがZigBeeルーターまたはZigBee終端装置である請求項２５記載の無線AD-HOCネットワークシステム。
28. 前記第１入力ユニットまたは前記第２入力ユニットがそれぞれボタンまたはグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）を含むものである請求項２５記載の無線AD-HOCネットワークシステム。
29. 前記第１指示ユニットおよび前記第２指示ユニットが、それぞれ発声装置、発光ダイオード（ＬＥＤ）、または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含むものである請求項２５記載の無線AD-HOCネットワークシステム。

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