JP2014086754A - 管理ノードおよび無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信システムにおいて、各ノードの通信状況に応じた、良好な通信環境を提供する。
【解決手段】２以上のノードによって構成される無線通信システムは、当該無線通信システムを管理する管理ノードを備える。管理ノードは、無線通信システムにおけるノード間の通信状態において条件が成立したと判断した場合に、無線通信システム内のノードに、通信状態に関連付けられた通信のパターンで通信する指示を出力する。
【選択図】図１９

Description

本発明は、管理ノードおよび無線通信システムに関し、特に、２以上のノードによって構成される無線通信システムを構成する管理ノード、および、そのような無線通信システムに関する。

従来、無線通信システムは、移動端末における通信等、幅広い範囲で採用されている。このようなシステムの一例として、宅内の省電力のために複数の消費電力測定器（以下、「タップ」とも称する）と、複数の消費電力測定器を制御するための制御装置とを含む通信システムが知られている。このような通信システムには、一般的に近距離無線通信の通信方式が採用される。通信方式の一例としては、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）が挙げられる。

ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のネットワークに存在するノードは、コーディネータと、ルータと、エンドデバイスとに分けられる。コーディネータは、ネットワークの中に必ず１台存在し、ネットワークの外部へデータを流したり受け取ったり、またネットワークの管理機能を持つノードである。管理機能としては、ネットワークの立ち上げ、デバイスの加入／離脱／再加入、論理ネットワークアドレスの割り振り、ルーティング、ルーティングの保守、セキュリティレベルの設定等が挙げられる。ルータとは、複数段数に渡ってデータの転送を行うマルチホッピングにおいて、効率よく安定して目的のノードにデータが届くように、通信を制御するノードである。エンドデバイスは、ネットワークの末端に位置するノードである。エンドデバイスは、データの転送は行なわない。

ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、コーディネータを頂点とするツリー型のネットワークを構築する。なお、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）では、コーディネータおよびルータから離れた位置にあり受信信号強度が低いエンドデバイスは、ネットワークに参加することが出来ない。

このような無線通信ネットワークの構築に関し、種々の技術が提案されている。たとえば、特許文献１（特開２０１０−０３５０６８号公報）は、複数の基地局の無線端末から構成される無線ネットワークシステムにおいて、無線端末の通信制御部が、親局と子局の間の通信品質を測定し、収集し、そして、収集した通信品質から最適な通信経路を選択する技術を開示する。

特開２０１０−０３５０６８号公報

しかしながら、従来の技術では、通信経路の再構築は、ユーザからの指示を待って行なわれていた。これにより、ネットワークにおける通信状態が悪化しても、再構築が行なわれない場合があった。

このため、従来の技術では、無線通信システムにおいて、当該システムを構成する各ノードにおける通信状態に応じた、良好な通信環境を提供することができない場合があった。

本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、無線通信システムにおいて、各ノードの通信状況に応じた、良好な通信環境を提供することである。

ある局面に従った管理ノードは、２以上のノードによって構成される無線通信システムを管理する管理ノードであって、無線通信システムにおけるノード間の通信状態を取得する取得手段と、無線通信システムにおいて、通信状態についての条件であって、当該無線通信システム内のノード間の通信態様を変更するための条件を記憶する条件記憶手段と、無線通信システムにおけるノード間の通信状態に関連付けて、当該無線通信システムにおけるノード間の通信のパターンを記憶するパターン記憶手段と、無線通信システム内の各ノードの通信状態を取得する取得手段と、取得手段が取得した各ノードの通信状態に基づいて、条件が成立したか否かを判断する判断手段とを備え、判断手段は、条件が成立したと判断した場合に、無線通信システム内のノードに、取得手段が取得した通信状態に関連付けられた通信のパターンで通信する指示を出力する。

好ましくは、無線通信システム内の他のノードにデータの転送を行なう中継ノードごとに、当該中継ノードと直接通信するノードとによって構成されるグループを設定する設定手段をさらに備え、条件は、グループごとの通信態様についての条件である。

好ましくは、条件記憶手段は、無線通信システム内の通信についての２以上のセキュリティレベルごとに、条件を記憶し、判断手段は、セキュリティレベルの入力を受け付け、入力されたセキュリティレベルに応じた条件が成立したか否かを判断する。

好ましくは、判断手段は、条件が成立したと判断した場合であって、パターン記憶手段に通信状態に関連付けられた通信のパターンが記憶されていない場合には、無線通信システム内のノードにネットワークの再構築の指示を出力し、当該再構築後の通信のパターンを通信状態に関連付けてパターン記憶手段に記憶する。

さらに好ましくは、パターン記憶手段は、セキュリティレベルが高くなるほど多くのパターンを記憶する。

さらに好ましくは、判断手段は、セキュリティレベルが高くなるほど、条件が成立したと判断してから短い時間で、指示を出力する。

別の局面に従えば、２以上のノードによって構成される無線通信システムを管理する管理ノードのコンピュータを制御する方法が提供される。当該方法は、コンピュータに、無線通信システムにおけるノード間の通信状態を取得するステップと、無線通信システムにおいて、通信状態についての条件であって、当該無線通信システム内のノード間の通信態様を変更するための条件を記憶するステップと、無線通信システムにおけるノード間の通信状態に関連付けて、当該無線通信システムにおけるノード間の通信のパターンを記憶するステップと、無線通信システム内の各ノードの通信状態を取得するステップと、取得した各ノードの通信状態に基づいて、条件が成立したか否かを判断するステップとを含む。判断するステップは、条件が成立したと判断した場合に、無線通信システム内のノードに、取得手段が取得した通信状態に関連付けられた通信のパターンで通信する指示を出力することを含む。

さらに別の局面に従えば、２以上のノードによって構成される無線通信システムを管理する管理ノードのコンピュータによって実行されるプログラムが提供される。当該プログラムは、コンピュータに、無線通信システムにおけるノード間の通信状態を取得するステップと、無線通信システムにおいて、通信状態についての条件であって、当該無線通信システム内のノード間の通信態様を変更するための条件を記憶するステップと、無線通信システムにおけるノード間の通信状態に関連付けて、当該無線通信システムにおけるノード間の通信のパターンを記憶するステップと、無線通信システム内の各ノードの通信状態を取得するステップと、取得した各ノードの通信状態に基づいて、条件が成立したか否かを判断するステップとを実行させる。判断するステップは、条件が成立したと判断した場合に、無線通信システム内のノードに、取得手段が取得した通信状態に関連付けられた通信のパターンで通信する指示を出力することを含む。

他の局面に従った無線通信システムは、２以上のノードによって構成される無線通信システムであって、２以上のノードは、無線通信システムを管理する管理ノードを含み、管理ノードは、無線通信システムにおけるノード間の通信状態を取得する取得手段と、無線通信システムにおいて、通信状態についての条件であって、当該無線通信システム内のノード間の通信態様を変更するための条件を記憶する条件記憶手段と、無線通信システムにおけるノード間の通信状態に関連付けて、当該無線通信システムにおけるノード間の通信のパターンを記憶するパターン記憶手段と、無線通信システム内の各ノードの通信状態を取得する取得手段と、取得手段が取得した各ノードの通信状態に基づいて、条件が成立したか否かを判断する判断手段とを含み、判断手段は、条件が成立したと判断した場合に、無線通信システム内のノードに、取得手段が取得した通信状態に関連付けられた通信のパターンで通信する指示を出力する。

ある局面によれば、各ノードの通信状態に基づいて、当該通信状態について予め定められた条件が成立したと判断されると、無線通信システムにおけるネットワークの再構築が行なわれる。

これにより、上記条件が成立することによりネットワークの再構築が実行される。したがって、無線通信システムにおいて、各ノードの通信状況に応じた、良好な通信環境を提供できる。

本発明の実施の形態に係るネットワークの概略構成を示した図である。 モニタの外観を表した図である。 モニタのブロック図である。 タップの斜視図である。 タップのハードウェア構成を表した図である。 タブレット端末のハードウェア構成を表した図である。 タップおよびモニタにおける実装方法を説明するための図である。 タブレット端末における実装方法を説明するための図である。 モニタ、パーソナルコンピュータ、およびタブレット端末の代わりに、タブレット端末を用いたネットワークＺの構成を示す図である。 タブレット端末のブロック図である。 低速無線通信モジュールの機能構成を表わした図である。 低速無線通信モジュールの機能構成を表わした図である。 無線通信システムを構成するノード群の一例を模式的に示す図である。 無線通信システムに対するグループ分けの一例を示す図である。 第１の実施の形態におけるネットワーク再構築処理の概要を説明するための図である。 第１の実施の形態におけるネットワーク再構築処理の概要を説明するための図である。 第１の実施の形態におけるネットワーク再構築処理の概要を説明するための図である。 図１５〜図１７に示されたネットワークの再構築の処理のフローチャートである。 第２の実施の形態のネットワークの再構築の態様を説明するための図である。 第２の実施の形態の無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部の機能構成を表した図である。 第２の実施の形態におけるネットワーク最適化情報の内容の具体例を模式的に示す図である。 第２の実施の形態におけるネットワーク最適化情報の内容の具体例を模式的に示す図である。 第２の実施の形態におけるネットワークの再構築処理の内容を説明するための図である。 第２の実施の形態におけるネットワークの再構築処理の内容を説明するための図である。 第２の実施の形態におけるネットワークの再構築処理の内容を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ、中継ノードおよび当該中継ノードを含む無線通信システムの実施の形態を含むネットワークについて説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
＜Ａ．ネットワークの概要＞
図１は、本発明の実施の形態に係るネットワークの概略構成を示した図である。図１を参照して、ネットワークＺは、低速無線通信ネットワーク（主に、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を想定）を示す。ネットワークＥは、高速通信ネットワーク（主に、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）を想定）を示す。本実施の形態において、無線通信システムとは、たとえば、低速無線通信ネットワークを構成するハードウェア要素の少なくとも一部を意味する。

ネットワークＺは、ＨＴＴＰ（HyperText Transfer Protocol）サーバ機能を有するモニタ１００１と、ブロードバンドルータ１００２と、パーソナルコンピュータ１００３と、複数のタップ１００４ａ，１００４ｂ，１００４ｃと、複数の家電機器（エアーコンディショナ１００５，冷蔵庫１００６，テレビ１００７など）と、タブレット端末１００８とを備える。

エアーコンディショナ１００５の電源プラグ１０５１は、タップ１００４ａのソケットに差し込まれている。同様に、冷蔵庫１００６の電源プラグ１０６１は、タップ１００４ｂのソケットに差し込まれている。また、テレビ１００７の電源プラグ１０７１は、タップ１００４ｃのソケットに差し込まれている。

タップ１００４ａ、１００４ｂ、１００４ｃは、それぞれ、宅内に設置されたコンセント１０１５，１０１６，１０１７に取り付けられている。これにより、タップ１００４ａ，１００４ｂ、１００４ｃは、給電される。

タップ１００４ａ、１００４ｂ、１００４ｃは、各々に接続される各家電の消費電力を測定する消費電力測定器である。たとえば、タップ１００４ａは、エアーコンディショナ１００５の消費電力を測定する。タップ１００４ａ、１００４ｂ、１００４ｃの各々は、測定した消費電力をモニタ１００１に送信する。なお、以下では、説明の便宜上、タップ１００４ａ，１００４ｂ，１００４ｃを区別することなく表す場合には、「タップ１００４」と表記する。

モニタ１００１および複数のタップ１００４の各々は、低速無線通信モジュールを備える。また、モニタ１００１と複数のタップ１００４とにより、低速無線通信ネットワークＺ（以下、単に「ネットワークＺ」とも称する）を構成している。モニタ１００１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）によりブロードバンドルータ１００２に接続されている。モニタ１００１は、ネットワークＺのゲートウェイとして機能する。モニタ１００１は、複数のタップ１００４と低速度で無線通信する。

ブロードバンドルータ１００２は、インターネットに接続されていてもよい。パーソナルコンピュータ１００３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）により、ブロードバンドルータ１００２に接続される。なお、パーソナルコンピュータ１００３は、ＷｉＦｉ（登録商標）により、ブロードバンドルータ１００２に接続されてもよい。

パーソナルコンピュータ１００３は、ブラウザ（ＨＴＴＰクライアント）が動作する一般的なパソコンである。パーソナルコンピュータ１００３は、パーソナルコンピュータ１００３のブラウザを経由してモニタ１００１のＨＴＴＰサーバと通信する。このようにして、パーソナルコンピュータ１００３は、モニタ１００１のさまざまな設定を行なうことができる。このＨＴＴＰサーバとＨＴＴＰクライアントの働きによって、貧弱な入力装置しか持たないモニタ１００１でも、複雑な設定を行なうことができる。

タブレット端末１００８は、ブロードバンドルータ１００２を介して、モニタ１００１と通信する。タブレット端末１００８は、ＷｉＦｉ（登録商標）により、ブロードバンドルータ１００２に接続される。なお、タブレット端末１００８は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）により、ブロードバンドルータ１００２に接続されてもよい。

タブレット端末１００８は、消費電力に関する各種の表示を行なうことができる。タブレット端末１００８は、たとえば、ネットワークＺにおける消費電力を表示できる。また、タブレット端末１００８は、たとえば、ユーザによって選択された家電の消費電力を表示できる。

以下では、ネットワークＺとして、家電向けの短距離無線通信規格の一つであるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を用いた例について説明する。なお、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、Ｂｌｏｏｔｏｏｔｈ（登録商標）よりも低速かつ伝送距離も短いが、省電力かつ低コストという利点がある。

＜Ｂ．モニタ１００１の構成＞
図２は、モニタ１００１の外観を表した図である。図２（Ａ）は、モニタ１００１の斜視図である。図２（Ｂ）は、モニタ１００１の側面図である。図２（Ｃ）は、モニタ１００１の他の側面の要部拡大図である。

図２（Ａ）を参照して、モニタ１００１は、発光部１１０３と、アンテナ１１０７とを備える。発光部１１０３は、モニタ１００１の動作状態等を表示するための３つのＬＥＤ（Light Emitting Diode）１１０３ａ，１１０３ｂ，１１０３ｃにより構成される。

ＬＥＤ１１０３ａは、モニタ１００１の電源がオン・オフの状態を示すための発光素子（電源ＬＥＤ）である。ＬＥＤ１１０３ｂは、タップ１００４との通信状態を表示するための発光素子（タップＬＥＤ）である。ＬＥＤ１１０３ｃは、ブロードバンドルータ１００２との通信状態を表示するための発光素子（ルータＬＥＤ）である。

アンテナ１１０７は、モニタ１００１が各タップ１００４ａ，１００４ｂ，１００４ｃと通信するために用いられる。

図２（Ｂ）を参照して、モニタ１００１は、発光部１１０３が設けられた表面とは反対側の表面に、ペアリングボタン１１０８をさらに備える。ペアリングボタン１１０８は、モニタ１００１をペアリング許可状態に遷移させるためのボタンである。

図２（Ｃ）を参照して、モニタ１００１は、発光部１１０３が設けられた表面およびペアリングボタン１１０８が設けられた表面とは異なる表面に、スライドスイッチ１１０９をさらに備える。スライドスイッチ１１０９は、ユーザの操作によりスライドする。スライドスイッチ１１０９は、ペアリング位置、ノーマル位置、およびリーブ位置のうちのいずれか１つの位置をとることができる。スライドスイッチ１１０９は、ペアリング（ネットワークへの参加）を行なう際、リーブ（ネットワークからの離脱）を行なう際に用いられる。スライドスイッチ１１０９は、通常の使用時にはノーマル位置に設定される。

図３は、モニタ１００１のブロック図である。図３を参照して、モニタ１００１は、制御部１１０１と、発光部１１０３と、高速通信インターフェイス部１１０４と、電源部１１０５と、無線ＲＦ（Radio Frequency）内蔵通信コントローラ部１１０６と、アンテナ１１０７と、ペアリングボタン１１０８と、スライドスイッチ１１０９と、図示しないリセットスイッチとを備える。

無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１６１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１６２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１６３と、ＧＰＩＯ（General Purpose Input/Output）１１６４と、無線ＲＦ部１１６５と、制御部１１０１との間で通信するためのＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）１１６６とを含む。なお、無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６が、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）コーディネータ部に該当する。また、ＲＯＭ１１６２と、ＲＡＭ１１６３と、ＵＡＲＴ１１６６と、ＧＰＩＯ１１６４と、無線ＲＦ部１１６５とは、それぞれ、ＣＰＵ１１６１に接続されている。

無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６は、アンテナ１１０７と接続されている。無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６は、ネットワークＺ上に存在する通信機器との間の通信を制御する。

制御部１１０１のＯＳ（Operating System）は、たとえばＬｉｎｕｘ（登録商標）を用いることができる。制御部１１０１は、ＣＰＵ１１６１に比べて高性能なＣＰＵを備えており、またメモリも豊富である。当該構成によって、モニタ１００１は、高度な情報処理を実現できる。

高速通信インターフェイス部１１０４は、ブロードバンドルータ１００２とＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）またはＷｉＦｉ（登録商標）を用いて通信するためのインターフェイスである。電源部１１０５は、制御部１１０１と無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６とに電力を供給する。

制御部１１０１は、発光部１１０３と、高速通信インターフェイス部１１０４と、電源部１１０５と、無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６と、ペアリングボタン１１０８と、スライドスイッチ１１０９とに接続されている。制御部１１０１は、モニタ１００１の全体的な動作を制御する。制御部１１０１は、ペアリングボタン１１０８およびスライドスイッチ１１０９からの入力を受け付ける。また、制御部１１０１は、発光部１１０３に出力指示を出す。

次に、ユーザがペアリングを行なうときの操作の概要について説明する。まず、ユーザが、スライドスイッチ１１０９をノーマル位置からペアリング位置にスライドさせる。その後、ユーザは、ペアリングボタン１１０８を押す。これにより、予め定められた時間（たとえば６０秒間）、モニタ１００１がペアリング許可状態となる。なお、この間、制御部１１０１は、発光部１１０３を予め定められた状態で発光させる。そして、モニタ１００１がペアリング許可状態にあるときに、ユーザがタップ１００４をコンセントに差すことにより、モニタ１００１とタップ１００４とのペアリングが行なわれる。

＜Ｃ．タップ１００４の構成＞
図４は、タップ１００４の斜視図である。図４を参照して、タップ１００４は、プラグ差込用のソケット２１０１と、プラグ２１０２と、ＬＥＤ２１０５と、設定ボタン２１０６とを備える。タップの使用時には、ユーザは、家電機器の電源プラグをソケット２１０１に差し込むとともに、宅内に設置されたコンセントにプラグ２１０２を差し込む（図１参照）。なお、ソケット２１０１の形状は、接続される家電機器の電源プラグの形状に応じて決まる。

図５は、タップ１００４のハードウェア構成を表した図である。図５を参照して、タップ１００４は、ソケット２１０１と、プラグ２１０２と、シャント抵抗２１０３と、電源部２１０４と、ＬＥＤ２１０５と、設定ボタン２１０６と、アンテナ２１０７と、電力センサ部２１１０と、低速無線通信モジュール２１２０と、配線２１３１と、配線２１３２と、配線２１３３とを備える。

電力センサ部２１１０は、電圧入力ＡＤＣ部２１１１と、電流入力ＡＤＣ部２１１２と、乗算器２１１３と、デジタル／周波数変換部２１１４とを含む。低速無線通信モジュール２１２０は、ＣＰＵ２１２１と、ＲＯＭ２１２２と、ＲＡＭ２１２３と、ＧＰＩＯ２１２４と、無線ＲＦ部２１２５とを含む。

配線２１３２と配線２１３３とは、シャント抵抗２１０３により接続されている。シャント抵抗２１０３は電流を測定するために使われる微小な（数百マイクロΩ）抵抗である。

ソケット２１０１とプラグ２１０２とは、配線２１３１〜２１３３およびシャント抵抗２１０３で接続されている。配線２１３１は、プラグ２１０２の一方の端子およびソケット２１０１の一方の端子に接続されている。配線２１３２は、プラグ２１０２の他方の端子とシャント抵抗２１０３の一方の端部とに接続されている。配線２１３３は、ソケット２１０１の他方の端子とシャント抵抗２１０３の他方の端部とに接続されている。

電源部２１０４は、配線２１３２に接続されている。電源部２１０４は、交流を直流に変換する。電源部２１０４は、変換により得られた直流電力を電力センサ部２１１０と低速無線通信モジュール２１２０とに与える。

電圧入力ＡＤＣ部２１１１は、配線２１３１と、配線２１３２とに接続されている。電圧入力ＡＤＣ部２１１１は、配線２１３１と配線２１３２との間の電圧（電位差）を、デジタル信号にて乗算器２１１３に出力する。

電流入力ＡＤＣ部２１１２は、配線２１３２と、配線２１３３とに接続されている。電流入力ＡＤＣ部２１１２は、シャント抵抗２１０３に流れる電流の電流値を、デジタル信号にて乗算器２１１３に出力する。

乗算器２１１３は、電圧入力ＡＤＣ部２１１１からの出力と、電流入力ＡＤＣ部２１１２からの出力とを乗算し、当該乗算により得られたデジタル信号をデジタル／周波数変換部２１１４に出力する。

デジタル／周波数変換部２１１４は、入力されたデジタル信号を周波数信号に変換する。デジタル／周波数変換部２１１４は、変換により得られた周波数信号を、低速無線通信モジュール２１２０のＧＰＩＯ２１２４に出力する。

ＣＰＵ２１２１は、ＧＰＩＯ２１２４から取得した上記周波数信号をデータ変換する。無線ＲＦ部２１２５は、データ変換により得られた信号を、アンテナ２１０７を用いてモニタ１００１に送信する。

ＲＯＭ２１２２には、ＣＰＵ２１２１が実行するプログラム等が格納されている。ＲＡＭ２１２３は、ＣＰＵ２１２１が処理するデータおよび処理したデータを一時的に格納する。

ＬＥＤ２１０５は、タップ１００４のデータ処理状態を、点滅および／または点灯させる色等により表す。設定ボタン２１０６は、ユーザによるタップ１００４の初期設定等のために用いられる。

ＣＰＵ２１２１は、また、アンテナ２１０７を介して受信した信号を、適宜変換し、本明細書に記載される処理に利用する。

＜Ｄ．タブレット端末１００８の構成＞
図６は、タブレット端末１００８のハードウェア構成を表した図である。図６を参照して、タブレット端末１００８は、ＣＰＵ４０１０と、タッチスクリーン４０２０と、時計４０３０と、メモリ４０４０と、ボタン４０５０と、通信インターフェイス４０６０と、スピーカ４０７０とを含む。タッチスクリーン４０２０は、ディスプレイ４０２１と、タッチパネル（タブレット）４０２２とで構成され、ディスプレイ４０２１の表面にタッチパネル４０２２が敷設されている。ただし、タブレット端末１００８は、タッチパネル４０２２を有していなくともよい。

メモリ４０４０は、各種のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクなどによって実現される。メモリ４０４０は、ＣＰＵ４０１０によって実行される、ＯＳ、各種の制御プログラム、並びにＣＰＵ４０１０によって読み出されるテーブル等の各種データテーブルを格納する。

ＣＰＵ４０１０は、メモリ４０４０に記憶されている各種のプログラムを実行することによって、各種の情報処理などを実行する。ここでいうプログラムとは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。

ディスプレイ４０２１は、ＣＰＵ４０１０によって制御されることによって、たとえば、各家電機器１００５〜１００７の消費電力を表示する。タッチパネル４０２２は、ユーザの指によるタッチ操作を検出して、タッチ座標などをＣＰＵ４０１０に入力する。ＣＰＵ４０１０は、タッチパネル４０２２を介して、ユーザからの命令を受け付ける。

ボタン４０５０は、タブレット端末１００８の表面に配置される。決定キー、方向キー、テンキーなどの複数のボタンがタブレット端末１００８に配置されても良い。ボタン４０５０は、ユーザからの命令を受け付ける。ボタン４０５０は、ユーザからの命令をＣＰＵ４０１０に入力する。

通信インターフェイス４０６０は、ＣＰＵ４０１０によって制御されることによって、ブロードバンドルータ１００２を介して、モニタ１００１と通信する。通信インターフェイス４０６０は、上述したように、たとえばＷｉＦｉ（登録商標）により、ブロードバンドルータ１００２と通信する。

スピーカ４０７０は、ＣＰＵ４０１０からの命令に基づいて、音声を出力する。たとえば、ＣＰＵ４０１０は、音声データに基づいて、スピーカ４０７０に音声を出力させる。時計４０３０は、ＣＰＵ４０１０からの命令に基づいて、現在の日付や時刻をＣＰＵ４０１０に入力する。

＜Ｅ．実装例＞
図７は、タップ１００４およびモニタ１００１における実装方法を説明するための図である。つまり、図７は、タップ１００４およびモニタ１００１におけるソフトウェア構造を説明するための図である。

図７を参照して、タップ１００４は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）アプリケーション３４０１と、Ｚ−ＳＴＡＣＫ ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルスタック３４０２とを含む。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）アプリケーション３４０１は、電力測定用のマイコン（図示せず）から消費電力に関する情報を取得して、当該情報を予め定められたフォーマットに変換する。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）アプリケーション３４０１は、当該予め定められたフォーマットにて、消費電力に関する情報をモニタ１００１に送る。Ｚ−ＳＴＡＣＫ ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルスタック３４０２は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４を利用する通信機器のポートフォリオおよびプラットフォーム向けのＺｉｇＢｅｅ（登録商標）準拠プロトコルスタックである。

モニタ１００１の無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６（ＺｉｇＢｅｅコーディネータ部）は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）アプリケーション３１１１と、Ｚ−ＳＴＡＣＫ ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルスタック３１１２と、ＵＡＲＴ１１６６とを含む。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）アプリケーション３１１１は、上述した消費電力に関する情報をタップ１００４から受信する。Ｚ−ＳＴＡＣＫ ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルスタック３１１２は、タップ１００４におけるＺ−ＳＴＡＣＫ ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルスタック３４０２と同様、ＩＥＥＥ８０２．１５．４を利用する通信機器のポートフォリオおよびプラットフォーム向けのＺｉｇＢｅｅ（登録商標）準拠プロトコルスタックである。ＵＡＲＴ１１６６は、上述したように、制御部１１０１との間で通信するためのトランスミッタである。

モニタ１００１の制御部１１０１（図３参照）は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）マネージャ３１２１と、Ｚ−ＳＴＡＣＫモニタライブラリ３１２２と、ＵＡＲＴ３１２３と、ＬＥＤ＆スイッチ制御３１２４と、ＵＤＰ／ＩＰ（User Datagram Protocol / Internet Protocol）ポート１２１３１と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）３１２５とを含む。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）マネージャ３１２１は、制御部１１０１に格納されているアプリケーションの１つである。なお、制御部１１０１に格納される他のアプリケーションとして、タップ１００４の情報を収集するためのタップ情報収集アプリがある。

ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）マネージャ３１２１は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のノードを管理する。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）マネージャ３１２１は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のネットワークＺに、どのようなノードが存在するのかを判断する。さらに、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）マネージャ３１２１は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のノードに変化があった場合には当該変化を検知し、当該変化を他のアプリケーションに通知等する。

また、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）マネージャ３１２１は、ＬＥＤ＆スイッチ制御３１２４を監視している。具体的には、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）マネージャ３１２１は、ＬＥＤ１１０３ａ，１１０３ｂ，１１０３ｃの発光を制御し、かつペアリングボタン１１０８およびスライドスイッチ１１０９からの入力を処理するためのプログラムである。ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）マネージャ３１２１は、サーバの形態をとっており、他の機器からアクセスがあった場合に当該他の機器に返答（ＺｉｇＢｅｅ上位プロトコルに基づく通信）をする。さらに、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）マネージャ３１２１は、モニタ発見サーバとしての機能と、ペアリングを行なうための機能（ペアリングアプリ）とを有する。

Ｚ−ＳＴＡＣＫモニタライブラリ３１２２は、直接、ＵＡＲＴ３１２３とデータの遣り取りをすることにより、無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６と通信をする。Ｚ−ＳＴＡＣＫモニタライブラリ３１２２は、ＵＡＲＴ３１２３によりデータを無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６に送信すると、無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６から何らかの応答を、ＵＡＲＴ３１２３を介して受け付ける。より詳しくは、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）マネージャ３１２１と、タップ情報収集アプリと、後述する機器制御ライブラリ３８０２（図８参照）とが、Ｚ−ＳＴＡＣＫモニタライブラリ３１２２を介して、ＺｉｇＢｅｅと通信する。なお、Ｚ−ＳＴＡＣＫモニタライブラリ３１２２が発信するコマンドは、無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６に対するものもあれば、タップ１００４に対するものもある。

ＵＤＰ／ＩＰポート１２１３１は、ＵＤＰ／ＩＰのポートの１つである。ＵＤＰ／ＩＰポート１２１３１は、データをＵＤＰのパケットに変換する。ＵＤＰ／ＩＰポート１２１３１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）３１２５を用いて、ブロードバンドルータ１００２と通信する。たとえば、ＵＤＰ／ＩＰポート１２１３１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）３１２５を用い、上記のＺｉｇＢｅｅ上位プロトコル、および、モニタ発見プロトコルに基づいた通信が可能である。なお、本明細書では、「ＵＤＰ／ＩＰポート１２１３１」における数字“１２１３１”はポート番号を意味する。

図８は、タブレット端末１００８における実装方法を説明するための図である。つまり、図８は、タブレット端末１００８におけるソフトウェア構造を説明するための図である。

図８を参照して、タブレット端末１００８は、ＵＩ（User Interface）アプリケーション３８０１と、機器制御ライブラリ３８０２と、ＵＤＰ／ＩＰポート（ポートは任意）３８０３と、ＷｉＦｉ（登録商標）３８０４と、モニタ発見アプリケーション３８０５と、ＵＤＰ／ＩＰポート（ポートは任意）３８０６と、ＷｉＦｉ（登録商標）３８０７とを備える。なお、「ＵＤＰ／ＩＰポート３８０３」および「ＵＤＰ／ＩＰポート３８０６」における数字“３８０３”および“３８０６”は参照符号であって、ポート番号を表すものではない。

ＵＩアプリケーション３８０１は、タブレット端末１００８のディスプレイ４０２１にＵＩを表示するためのアプリケーションである。機器制御ライブラリ３８０２は、モニタ１００１等の他の通信機器を制御するために用いられるライブラリである。モニタ発見アプリケーション３８０５は、タブレット端末１００８がモニタ１００１を発見するためのアプリケーションである。

ＵＤＰ／ＩＰポート３８０３，３８０６は、ＵＤＰ／ＩＰのポートの１つである。ＵＤＰ／ＩＰポート３８０３，３８０６は、データをＵＤＰのパケットに変換する。ＵＤＰ／ＩＰポート３８０３，３８０６は、それぞれＷｉＦｉ（登録商標）３８０４，３８０７を用いて、ブロードバンドルータ１００２と通信する。具体的には、ＵＤＰ／ＩＰポート３８０３は、ＷｉＦｉ（登録商標）３８０４を用いて、上記のＺｉｇＢｅｅ上位プロトコルとに基づいた通信を行なう。ＵＤＰ／ＩＰポート３８０６は、ＷｉＦｉ（登録商標）３８０７を用いて、モニタ発見プロトコルとに基づいた通信を行なう。

ここで、モニタ発見アプリケーション３８０５を用いてモニタ１００１を発見する手法について説明すると以下の通りである。まず、タブレット端末１００８は、モニタ発見プロトコルを用いて予め定められた信号をブロードキャストする。当該ブロードキャストに基づき、タブレット端末１００８は、同じＬＡＮ（Local Area Network）セグメントにあるモニタから応答を受け取る。タブレット端末１００８は、当該応答に含まれるＩＰアドレス（つまり、応答のあったモニタのＩＰアドレス）を取得する。これにより、タブレット端末１００８は、モニタ１００１を発見することができる。なお、タブレット端末１００８は、当該ＩＰアドレスに対して、機器制御ライブラリ３８０２を設定する。

＜Ｆ．ネットワーク構成の変形例＞
（ｆ１．第１の変形例）
次に、モニタ１００１の代替構成について説明する。図９は、ネットワークＺの制御装置としてタブレット端末を用いた場合における、ネットワークの概略構成を示した図である。具体的には、図９は、モニタ１００１、パーソナルコンピュータ１００３、およびタブレット端末１００８の代わりに、タブレット端末１００９を用いたネットワークＺの構成を示した図である。

図９を参照して、ネットワークＺは、タブレット端末１００９と、ブロードバンドルータ１００２と、複数のタップ１００４ａ，１００４ｂ，１００４ｃと、複数の家電機器（エアーコンディショナ１００５，冷蔵庫１００６，テレビ１００７など）とを備える。また、タブレット端末１００９と、複数のタップ１００４と、複数の家電機器１００５〜１００７とにより、低速無線通信ネットワークＺを構成する。タブレット端末１００９は、ブロードバンドルータ１００２とＷｉＦｉ（登録商標）等の高速無線通信により接続される。

図１０は、タブレット端末１００９のブロック図である。タブレット端末１００９は、制御部１９０１と、操作部１９０２と、表示部１９０３と、高速通信インターフェイス部１９０４と、電源部１９０５と、低速無線通信モジュール１９０６と、アンテナ１９０７とを備える。

操作部１９０２は、操作キー、タッチセンサ等の入力デバイスである。表示部１９０３は、液晶ディスプレイ等の出力デバイスである。高速通信インターフェイス部１９０４は、ブロードバンドルータ１００２との間で無線通信を行なうためのインターフェイスである。電源部１９０５は、制御部１９０１と低速無線通信モジュール１９０６とに電力を供給する。

制御部１９０１は、操作部１９０２、表示部１９０３と、高速通信インターフェイス部１９０４と、電源部１９０５と、低速無線通信モジュール１９０６とに接続されている。制御部１９０１は、タブレット端末１００９の全体的な動作を制御する。制御部１９０１は、操作部１９０２からの入力を受け付ける。また、制御部１９０１は、表示部１９０３に出力指示を出す。

より詳しくは、制御部１９０１は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、ＵＡＲＴと、ＧＰＩＯとで構成される。ＲＡＭと、ＲＯＭと、ＵＡＲＴと、ＧＰＩＯとは、それぞれ、ＣＰ
Ｕに接続されている。

低速無線通信モジュール１９０６は、アンテナ１１０７と接続されている。低速無線通信モジュール１９０６は、低速無線通信ネットワークＺにおける消費電力測定器との間の通信を制御する。低速無線通信モジュール１９０６は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、ＵＡＲＴと、ＧＰＩＯと、無線ＲＦ（Radio Frequency）部で構成される。ＲＡＭと、Ｒ
ＯＭと、ＵＡＲＴと、ＧＰＩＯとは、それぞれ、ＣＰＵに接続されている。

タブレット端末１００９は、以上のような構成を有することにより、モニタ１００１とパーソナルコンピュータ１００３とタブレット端末１００８を用いた構成の場合と同様の効果を奏する。

（ｆ２．第２の変形例）
上記においては、パーソナルエリアネットワークとしてＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。パーソナルエリアネットワークとして、マルチホップをサポートするような他の通信方式にも適用することができる。

＜Ｇ．無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６の機能構成＞
図１１は、モニタ１００１の無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６の機能構成を表わした図である。図１１を参照して、無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６は、通信部１１０６１と、取得部１１０６２と、設定部１１０６３と、特定部１１０６４と、指示部１１０６５とを含む。

通信部１１０６１は、モニタ１００１がタップ１００４等の他の機器と通信するために機能し、たとえば無線ＲＦ部１１６５によって実現される。

取得部１１０６２は、無線通信システムにおけるノード（タップ１００４等）間の通信状態を取得し、たとえばＣＰＵ１１６１が所定のプログラムを実行することによって実現される。

設定部１１０６３は、無線通信システムを構成する２以上のノード（タップ１００４等）のグループ分けを実行し、たとえばＣＰＵ１１６１が所定のプログラムを実行することによって実現される。

特定部１１０６４は、取得部１１０６２が取得した各ノードの通信強度に基づいて、無線通信システムを構成するノード（タップ１００４等）のうち、通信強度が所定の強度を下回ったノードを特定し、たとえばＣＰＵ１１６１が所定のプログラムを実行することによって実現される。

指示部１１０６５は、特定部１１０６４が特定したノードが属するグループのノードに対して、ネットワークの再構築等を指示を生成し、通信部１１０６１を介して当該指示を各ノードに出力し、たとえばＣＰＵ１１６１が所定のプログラムを実行することによって実現される。

＜Ｈ．低速無線通信モジュール２１２０の機能構成＞
図１２は、タップ１００４の低速無線通信モジュール２１２０の機能構成を表わした図である。図１２を参照して、低速無線通信モジュール２１２０は、通信部２１２０１と、参加要求部２１２０２と、機能切替部２１２０３と、情報処理部２１２０４とを含む。

通信部２１２０１は、ネットワークＺ（図１参照）において、タップ１００４が他のノードと通信するために機能し、たとえば無線ＲＦ部２１２５によって実現される。

第１の実施の形態では、上記のように、通信部２１２０１は、ネットワークＺにおいて、エンドデバイスとルータのいずれとしても機能できる。このため、ネットワークＺにおける通信方式としてＺｉｇＢｅｅ（登録商標）が採用された場合、通信部２１２０１を実現する物理デバイスは、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４の規定に従ってフル機能を備えた、ＦＦＤ（Ｆｕｌｌ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）である。

参加要求部２１２０２は、通信部２１２０１を介して、ネットワークＺのコーディネータに対して当該ネットワークＺへの参加の要求を送信し、たとえばＣＰＵ２１２１が所定のプログラムを実行することによって実現される。

機能切替部２１２０３は、通信部２１２０１の機能をルータとエンドデバイスとの間で切替える。本明細書では、低速無線通信モジュール２１２０における通信部２１２０１の機能（ルータまたはエンドデバイス）を、ネットワークＺ内でのタップ１００４の機能として言及する場合がある。

情報処理部２１２０４は、他のノードから送信されてきた情報に基づいてＬＥＤ２１０５の点灯等の処理を実行し、また、電力センサ部２１１０から出力された情報を通信部２１２０１を介して他のノードに送信する。情報処理部２１２０４は、たとえば、所定のプログラムを実行するＣＰＵ２１２１およびＧＰＩＯ２１２４によって実現される。

＜Ｉ．無線通信システムにおけるグループ分け＞
上記したように、第１の実施の形態では、ネットワークのコーディネータは、無線通信システムを構成するノードをグループ分けし、グループ単位で、ネットワークの再構築を指示する。以下、無線通信システムにおけるグループ分けについて説明する。

図１３は、無線通信システムを構成するノード群の一例を模式的に示す図である。
図１３に示された無線通信システムは、１２のノードを含む。１２のノードは、１のモニタ１００１と、１１のタップ１００４（タップ１００４−１〜１００４−１１）を含む。図１３では、ノード間の通信が、ノード間に記載された線によって示されている。また、図１３において、各ノードの中に示された文字列は、各ノードの機能を意味する。より具体的には、「Ｃｏ」は、コーディネータを意味する。「Ｒｏ」は、ルータを意味する。「Ｅｄ」は、エンドデバイスを意味する。

図１３の無線通信システムにおいて、モニタ１００１は、コーディネータとして機能する。タップ１００４−３，１００４−６，１００４−９は、ルータとして機能する。タップ１００４−１，１００４−２，１００４−４，１００４−５，１００４−７，１００４−８，１００４−１０，１００４−１１は、エンドデバイスとして機能する。タップ１００４−１〜１００４−６は、直接モニタ１００１と通信する。タップ１００４−７は、タップ１００４−６を介して、モニタ１００１と通信する。タップ１００４−８，１００４−９は、タップ１００４−３を介して、モニタ１００１と通信する。タップ１００４−１０，１００４−１１は、タップ１００４−９およびタップ１００４−３を介して、モニタ１００１と通信する。

モニタ１００１の設定部１１０６３は、無線通信システムを構成するノードに対して、中継ノードごとに、グループを設定する。グループには、中継ノードと、当該中継ノードと直接通信するノードとが含まれる。ここで、中継ノードとは、他のノードにデータを転送する機能を有するノードであり、たとえばコーディネータまたはルータによって実現される。

より具体的には、グループ分けでは、コーディネータは、まず、自機、および、自機と直接通信するノードに対して、１つ目のグループを設定する。１つ目のグループでは、コーディネータが、中継ノードである。以下の説明では、各グループ内で、コーディネータ、または、通信経路上でコーディネータに最も近い中継ノードを、適宜「リーダ」とも呼ぶ。

次に、コーディネータは、当該１つ目のグループのノードのうち、ルータとして機能しているノードをリーダとするグループを設定する。次に、コーディネータは、コーディネータと直接通信しないルータをリーダとするグループを、コーディネータに近い順に設定する。コーディネータは、上記の順でグループを設定する際に、すでに設定されているグループにおいてリーダとして機能するノードは、新たなグループには加えない。

図１４は、設定部１１０６３による、図１３に示された無線通信システムに対するグループ分けの一例を示す図である。図１４を参照して、無線通信システムに対するグループ分けの内容を説明する。図１４には、グループＡ〜Ｄが示されている。

グループＡは、モニタ１００１と、モニタ１００１と直接通信するタップ１００４−１〜１００４−６とを含む。グループＡでは、無線通信システムのコーディネータであるモニタ１００１が、リーダである。

グループＢは、タップ１００４−６と、当該タップ１００４−６と直接通信するタップ１００４−７とを含む。グループＢでは、ルータとして機能するタップ１００４−６が、リーダである。上記の順でグループが設定された場合、すでに設定されているグループにおいてリーダとして機能するノードは、新たなグループには加えられない。上記の順によれば、グループＢが設定される前に、コーディネータであるモニタ１００１をリーダとするグループＡが設定されている。したがって、モニタ１００１は、タップ１００４−６と直接通信するが、グループＢには含まれない。

グループＣは、タップ１００４−３と、当該タップ１００４−３と直接通信するタップ１００４−８，１００４−９とを含む。グループＣでは、ルータとして機能するタップ１００４−３が、リーダである。

グループＤは、タップ１００４−３と、当該タップ１００４−９と直接通信するタップ１００４−１０，１００４−１１とを含む。グループＤでは、ルータとして機能するタップ１００４−９が、リーダである。上記の順によれば、グループＤが設定される前に、ルータであるタップ１００４−３をリーダとするグループＣが設定されている。したがって、タップ１００４−３は、タップ１００４−９と直接通信するが、グループＤには含まれない。

モニタ１００１の設定部１１０６３は、図１４に示されたようなグループ分けを行なった後、その結果をＲＡＭ１１６３等に格納する。

＜Ｊ．ネットワーク再構築処理の概要＞
第１の実施の形態の無線通信システムでは、ネットワークの再構築が上記したグループごとに指示される。以下、図１５〜図１７を参照して、第１の実施の形態におけるネットワークの再構築の概要を説明する。図１５〜図１７は、第１の実施の形態におけるネットワーク再構築処理の概要を説明するための図である。

図１５には、図１４に示された状態から、モニタ１００１が移動した状態が示されている。図１５では、ノード間を結ぶ線の幅は、ノード間の通信における電波強度を示している。線の幅が太いほど、通信の電波強度が高いことを意味する。

図１５に示されるようにモニタ１００１が移動したことにより、モニタ１００１とタップ１００４−１，１００４−４〜１００４−６のそれぞれとの距離が、図１４に示された各ノード間の距離よりも長くなっている。これにより、モニタ１００１とタップ１００４−１，１００４−４〜１００４−６のそれぞれとの間の通信における電波強度が低くなり、また、タップ１００４−６とタップ１００４−７の間の通信における電波強度が低くなっている。特に、タップ１００４−１，１００４−５〜１００４−７における電波強度は、通信に支障をきたす程度まで低くなっている。

モニタ１００１は、無線通信システムを構成するタップ１００４−１〜１００４−１１のそれぞれの通信強度を、たとえば一定時間ごとに、連続的に取得している。そして、モニタ１００１は、タップ１００４−１，１００４−５〜１００４−７の通信の電波強度が低くなったことを検出すると、タップ１００４−１，１００４−５〜１００４−７が属するグループのノードに対して、ネットワークの再構築を指示する。図１５の例では、タップ１００４−１，１００４−５，１００４−６はグループＡに属し、タップ１００４−６，１００４−７はグループＢに属する。したがって、モニタ１００１は、グループＡおよびグループＢに属するノードに対して、ネットワークの再構築を指示する。

ただし、図１５に示されたようにモニタ１００１が移動しても、グループＡ，Ｂ以外のグループ（グループＣ，Ｄ）のノードの電波強度は低下しない。したがって、モニタ１００１は、グループＣ，Ｄのノードについては、ネットワークの再構築は行なわない。

モニタ１００１は、ネットワークの再構築の指示において、まず、対象となるグループのすべてのノードに対して、ルータとして機能することを指示する。図１５の例では、モニタ１００１は、グループＡおよびグループＢのすべてのノードに対して、ルータとして機能することを指示する。これに応じて、グループＡとグループＢのすべてのノードが、図１６に示されるように、ルータとして機能する。その後、グループＡおよびグループＢ内で、ネットワークが再構築される。これにより、グループＡ内のノード間の接続態様が、変更される。接続態様の変更は、図１６に示されたノード間を結ぶ線の態様が、図１５に示されたノード間を結ぶ線の態様に対して変更されていることによって示されている。

再構築の後、各グループのリーダは、ルータとして機能する必要のないノードに対して、当該ノードの機能をエンドデバイスへと変更することを指示する。より具体的には、モニタ１００１は、ネットワーク通信の末端に位置するノード（タップ１００４−１）の機能を、エンドデバイスに変更させる。タップ１００４−６は、ネットワーク通信の末端に位置するノード（タップ１００４−７）の機能を、エンドデバイスに変更させる。これにより、図１７に示されるように、タップ１００４−１，１００４−７の機能が、エンドデバイス（Ｅｄ）へと切り替わる。

＜Ｋ．ネットワークの再構築処理のフロー＞
次に、図１５〜図１７を参照して説明したネットワークの再構築の処理のフローについて、説明する。図１８は、図１５〜図１７に示されたネットワークの再構築の処理のフローチャートである。

図１８を参照して、ネットワークの構築が完了すると、コーディネータ（モニタ１００１の無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６）は、ステップＳ１〜Ｓ４で、グループＡ〜Ｄの各ノードのネットワーク通信の電波強度を取得する。そして、少なくとも１つのグループのノードの電波強度が予め設定された閾値以下である（少なくとも１のノードの電波強度が弱い）場合には、ステップＳ５へ、処理が進められる。一方、すべてのグループのノードの電波強度が閾値を超えている（全てのノードが、十分な電波強度で通信できている）場合には、コーディネータは、ステップＳ１〜Ｓ４の処理を継続する。

ステップＳ５では、属するノードの電波強度が上記閾値以下となったグループのリーダが、コーディネータに、新たな状態でネットワークに参加することを要求する。図１８の例では、グループＡ〜Ｄのうち、グループＢのリーダが、ステップＳ５で当該要求をコーディネータに出力している。これに応じて、コーディネータは、上記グループのリーダに、当該グループ内のネットワークの再構成を指示する。これに応じて、ステップＳ６で、当該リーダは、自機の状態を「通常状態」から「再設定状態」とする。

ステップＳ８に示されるように、各グループの各ノードは、当該ノードが属するグループのリーダの状態を、一定時間ごとに取得している。そして、自機が属するグループのリーダの状態が「再構築状態」となったことを検出すると、ステップＳ９で、各ノードは、コーディネータに対してネットワークへの参加要求を出力する。コーディネータは、各ノードからのネットワーク参加要求に応じて、当該グループ内のネットワークにおける通信網を再構築する。再構築の際には、一時的に、当該グループ内のすべてのノードは、コーディネータからの指示に基づいて、ルータとして機能する。これにより、図１５および図１６を参照して説明したように、当該グループ内のネットワークの再構築が行なわれる。

再構築が完了すると、ステップＳ１０で、ネットワークの再構築が行なわれたグループの新しいリーダ（再構築の前後でリーダが変更されない場合もあり得る）は、当該グループ内の一部の子機（リーダ以外のノード）の機能をエンドデバイスに変更する。より具体的には、図１７を参照して説明したように、ネットワークの末端に位置するノードに対して、機能をエンドデバイスに変更するように指示する。

そして、ステップＳ１１で、当該リーダは、自機の状態を「再設定状態」から「通常状態」に変更する。

以上説明した第１の実施の形態では、無線通信システムを構成するグループが、中継ノードを中心とするグループに分けられる。そして、ノードの移動等により通信の不具合が生じた場合、不具合が生じたノードが属するグループについてのみ、ネットワークの再構築を行なう。これにより、不具合が生じていないためネットワークの再構築が不要なグループのノードについて、無駄にネットワークの再構築が試みられることを回避できる。

［第２の実施の形態］
＜ネットワークの再構築処理の概要＞
無線通信システムの第２の実施の形態は、ネットワーク全体として、または、無線通信システムにおいて設定されたグループ単位で、通信品質を一定以上のレベルで維持する。

無線通信システムの第２の実施の形態では、コーディネータ（無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６）は、無線通信システムを構成するノードの通信パターン（最適化リスト）と、通信状態に不具合（通信不能、または、電波強度が閾値より低くなった）が生じたノードのパターン（通信不具合パターン）とを、互いに関連付けて、不揮発性の記憶装置（図３では図示略）に格納している。最適化リストは、無線通信システムにおいて、どのノードがどのノードと通信するかを特定するパターンである。通信不具合パターンは、無線通信システム内のどのノードにおいて通信に不具合が生じたかを示すパターンである。そして、コーディネータは、無線通信システムにおいて、実際に、通信に不具合が発生したノードのパターンを取得し、当該パターンに対応した最適化リストに対応するパターンに沿うように、無線通信システム内の各ノードの通信を制御する。

第２の実施の形態のネットワークの再構築について、図１９を参照してより具体的に説明する。図１９は、第２の実施の形態のネットワークの再構築の態様を説明するための図である。

図１９の（Ａ）は、ある時点での無線通信システムにおけるノード間の接続態様の一例が示されている。図１９の（Ａ）に示された無線通信システムは、図１４に示された無線通信システムにタップ１００４−１２が追加されたものに相当する。タップ１００４−１２は、タップ１００４−６を介してモニタ１００１と通信し、グループＢに属する。

図１９の（Ａ）に示されたような無線通信システムにおいて、障害物の発生等により、タップ１００４−２〜１００４−５における通信強度が低下した場合を想定する。このとき、コーディネータであるモニタ１００１は、無線通信システム内の各ノードの通信強度を定期的に取得することにより、タップ１００４−２〜１００４−５において通信に不具合が発生したことを検出する。

これに応じて、モニタ１００１は、自機において格納されている通信不具合パターンを参照し、タップ１００４−２〜タップ１００４−５に不具合が生じることを示すパターンを検索する。そして、当該パターンが格納されている場合には、モニタ１００１は、当該パターンに関連付けて格納されている最適化リストを取得する。そして、モニタ１００１は、取得した最適化リストに従ってノード間の接続態様を制御するために、無線通信システムにおけるネットワークを再構築する。

図１９の（Ｂ）は、当該再構築の結果の一例を示す図である。図１９の（Ｂ）に示された接続態様では、図１９の（Ａ）に示された接続態様と比較して、タップ１００４−２の接続相手は、モニタ１００１からタップ１００４−１へと変更されている。タップ１００４−３の接続相手は、モニタ１００１からタップ１００４−２へと変更されている。タップ１００４−４の接続相手は、モニタ１００１からタップ１００４−５へと変更されている。タップ１００４−５の接続相手は、モニタ１００１からタップ１００４−６へと変更されている。そして、タップ１００４−１，１００４−２，１００４−５の機能が、エンドデバイスからルータへ変更されている。

＜無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６の機能構成＞
図２０を参照して、第２の実施の形態のモニタ１００１の無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６の機能構成を説明する。図２０は、第２の実施の形態の無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６の機能構成を表した図である。

図２０では、図１１と比較して、指示部１１０６５の構成がより詳細に記載されている。図２０を参照して、指示部１１０６５は、ネットワーク最適化情報記憶部１１０６５Ａと、通信不具合パターン記憶部１１０６５Ｂと、最適化リスト記憶部１１０６５Ｃと、セキュリティレベル記憶部１１０６５Ｄと、指示情報生成部１１０６５Ｅとを含む。

ネットワーク最適化情報記憶部１１０６５Ａは、ネットワーク最適化情報を記憶する。ネットワーク最適化情報とは、ネットワークの再構築を行なうための条件等を特定する情報である。ネットワーク最適化情報記憶部１１０６５Ａは、たとえば、上記したような、無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６に設けられた不揮発性の記憶装置によって実現される。ネットワーク最適化情報の具体例は、図２１および図２２を参照して後述する。

通信不具合パターン記憶部１１０６５Ｂは、上記の通信不具合パターンを記憶し、たとえば、無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６の不揮発性記憶装置によって実現される。

最適化リスト記憶部１１０６５Ｃは、上記の最適化リストを記憶し、たとえば、無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部１１０６の不揮発性記憶装置によって実現される。

セキュリティレベル記憶部１１０６５Ｄは、モニタ１００１に対して入力された、セキュリティレベルを特定する情報を記憶し、たとえばＲＡＭ１１６３によって実現される。

指示情報生成部１１０６５Ｅは、無線通信システム内の各ノードの通信状態（通信の電波強度等）を取得し、当該通信状態に基づいてネットワークの再構築の態様を決定し、そして、各ノードにネットワークの再構築を実現するための指示を出力する。指示情報生成部１１０６５Ｅは、たとえば、ＣＰＵ１１６１と無線ＲＦ部１１６５とによって実現される。

＜ネットワーク最適化情報の具体例＞
図２１および図２２は、第２の実施の形態におけるネットワーク最適化情報の内容の具体例を模式的に示す図である。

まず図２１を参照して、ネットワーク最適化情報は、「セキュリティレベル」と「項目」と「内容」とを含む。「セキュリティレベル」は、モニタ１００１において設定されているセキュリティレベルに対応する。

「項目」は、「実行条件」と「バックアップリスト数」と「最適化実行までの時間」とを含む。「実行条件」は、ネットワークの再構築を実行する条件である。「バックアップリスト数」は、最適化リストとして保持されるパターンの数である。「最適化実行までの時間」は、上記「実行条件」が成立してからネットワークの再構築のための指示を出力するまでの時間である。

「内容」は、「項目」に規定される各項目の内容を特定する情報である。
ネットワーク最適化情報には、モニタ１００１において設定されているセキュリティレベルごとに、どのような条件でネットワークの再構築が開始されるか、ネットワーク最適化情報記憶部１１０６５Ａに何件の最適化リストを格納するか、および、上記条件が成立してからどのタイミングで無線通信システムの各ノードに再構築のための指示が出力されるかを特定する情報が格納されている。

モニタ１００１では、「高」「中」「低」の三段階で、セキュリティレベルが設定され得る。

ネットワーク最適化情報に従ったネットワークの再構築の具体例として、セキュリティレベルとして「高」が設定されている場合の例を説明する。

「実行条件」の設定内容に対応して、無線通信システムを構成するノードのうち１台以上のノードにおいて通信に不具合が生じたことを条件として、ネットワークの再構築のための処理が開始される。「不具合」とは、たとえば、ノードにおける通信の電波強度が所定の閾値以下となったことである。この場合、バックアップリスト数が「５０」と設定されていることに対応して、最適化リスト記憶部１１０６５Ｃには、５０の最適化リスト（ネットワークにおけるノード間の接続パターン）が格納されている。そして、「最適化実行までの時間」が「１０秒」と設定されていることに対応して、指示情報生成部１１０６５Ｅは、上記条件が成立したと判断してから１０秒後に、ネットワーク再構築のための指示を各ノードに出力する。

より具体的には、指示情報生成部１１０６５Ｅは、上記条件が成立した時点で、無線通信システム内のどのノードに通信の不具合が生じているかを特定し、当該特定の結果に基づいて、通信不具合パターン記憶部１１０６５Ｂに格納された通信不具合パターンのうち現状に適合するものを取得する。そして、指示情報生成部１１０６５Ｅは、最適化リスト記憶部１１０６５Ｃから、取得した通信不具合パターンに関連付けられて格納されている最適化リストを取得する。そして、指示情報生成部１１０６５Ｅは、取得した最適化リストに従った接続態様でノードが通信するように、無線通信システム内の各ノードに指示を出力する。

図２１のネットワーク最適化情報において、「実行条件」は、無線通信システムによって構成されるネットワーク全体に適用される代わりに、各グループに適用されても良い。これにより、指示情報生成部１１０６５Ｅは、グループごとに、各ノードの通信状態に基づいて、「実行条件」が成立しているか否かを判断する。たとえば、指示情報生成部１１０６５Ｅは、セキュリティレベルが「高」に設定されている場合、少なくとも１つのグループにおいて１台のノードに通信上の不具合が発生していると判断すると、上記のようにネットワーク再構築のための指示を各ノードに出力する。

図２２には、ネットワーク最適化情報の他の具体例が示されている。
図２２に示されたネットワーク最適化情報は、図２１のものと同様に、「セキュリティレベル」「項目」「内容」を含む。図２２のものでは、「実行条件」として、グループごとの、通信の不具合によるタイムアウトの発生回数が規定されている。指示情報生成部１１０６５Ｅは、グループごとに、各ノードの通信状態に基づいて、「実行条件」が成立しているか否かを判断する。たとえば、セキュリティレベルが「中」に設定されている場合、指示情報生成部１１０６５Ｅは、ネットワークが構築されてから、または、前回のネットワークの再構築が行なわれてから、少なくとも１つのグループにおいて、通信の不具合によるタイムアウトが５回以上発生したと判断すると、上記のようにネットワーク再構築のための指示を各ノードに出力する。

なお、図２１を参照して説明したような、ネットワーク全体において「実行条件」が成立しているか否かを判断する場合においても、「実行条件」は、タイムアウトの発生回数を用いて特定される場合もあり得る。

＜ネットワークの再構築処理＞
図２３および図２４を参照して、第２の実施の形態におけるネットワークの再構築処理について、より具体的に説明する。図２３および図２４は、第２の実施の形態におけるネットワークの再構築処理の内容を説明するための図である。なお、ここでは、「実行条件」がグループごとに判断される例について、説明する。

指示情報生成部１１０６５Ｅは、定期的に無線通信システムの各ノードの通信状態を検出し、当該検出の結果に基づいて、各グループの通信状態が上記した「実行条件」（図２１または図２２参照）に該当するか否かを判断する。そして、指示情報生成部１１０６５Ｅは、少なくとも１つのグループの通信状態が上記「実行条件」に該当すると判断すると、当該グループ内のネットワークの再構築のための処理を開始する。

より具体的には、指示情報生成部１１０６５Ｅは、図２３にステップ１として示されるように、たとえば、グループＡのノードの通信状態が上記「実行条件」に該当すると判断する。なお、図２３において、各グループを構成するノードは、図１９の（Ａ）に示された要素と、図２５に示されたように対応する。

図１９の（Ａ）に示されたように、タップ１００４−２〜１００４−５において通信の不具合が発生した場合、指示情報生成部１１０６５Ｅは、この状態が、ネットワーク最適化情報において、当該指示情報生成部１１０６５Ｅで設定されているセキュリティレベルに対応する「実行条件」に該当するか否かを判断する。そして、該当すると判断すると、指示情報生成部１１０６５Ｅは、通信の不具合が発生したノードのパターン（タップ１００４−２〜１００４−５において通信の不具合が発生している、というパターン）と一致するパターンが通信不具合パターン記憶部１１０６５Ｂに格納されているか否かを判断する。

指示情報生成部１１０６５Ｅは、通信の不具合が発生したノードのパターンと一致するパターンが通信不具合パターン記憶部１１０６５Ｂに格納されていると判断すると、ステップ２−１へ処理を進める。一方、指示情報生成部１１０６５Ｅは、一致するパターンが格納されていないと判断すると、ステップ２−２（後述する図２４参照）へ処理を進める。

ステップ２−１では、指示情報生成部１１０６５Ｅは、通信の不具合が発生したノードのパターンと一致する通信不具合パターンを特定し、特定した通信不具合パターンに関連付けられて記憶されている最適化リストを特定する。

図２３では、通信不具合パターン記憶部１１０６５Ｂに格納されている通信不具合パターンが、パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３…として示されている。最適化リスト記憶部１１０６５Ｃに格納されている最適化リストが、リストＬ１，Ｌ２，Ｌ３…として示されている。パターンＰ１は、リストＬ１に関連付けられている。パターンＰ２，Ｐ３は、それぞれ、リストＬ２，Ｌ３に関連付けられている。図２３の例では、指示情報生成部１１０６５Ｅは、パターンＰ３を特定し、これに基づき、リストＬ３を特定する。

そして、指示情報生成部１１０６５Ｅは、特定した最適化リストに記載される通信経路で無線通信システムの各ノードが通信するように、各ノードに通信態様を指示する。

図２４を参照して、ステップ２−２では、指示情報生成部１１０６５Ｅは、「実行条件」に該当すると判断したグループ（図２３の例では、グループＡ）のネットワークを、第１の実施の形態を参照して説明したように再構築する。そして、指示情報生成部１１０６５Ｅは、ステップ１で取得した通信の不具合を発生したノードのパターンを、新たなパターン（図２４のパターンＰＡ）として通信不具合パターン記憶部１１０６５Ｂに格納し、さらに、第１の実施の形態を参照して説明したような再構築の結果を、新たな最適化リスト（図２４のリストＬＡ）として、パターンＰＡに関連付けて、最適化リスト記憶部１１０６５Ｃに格納する。

新たに最適化リストを格納することによって、最適化リスト記憶部１１０６５Ｃに格納される最適化リストの数が、ネットワーク最適化情報のバックアップリスト数で特定する数を超える場合には、指示情報生成部１１０６５Ｅは、すでに格納されている最適化リストのうち最も古く作成されたものを削除して、新たに生成した最適化リストを最適化リスト記憶部１１０６５Ｃに格納する。なお、最適化リスト記憶部１１０６５Ｃに格納されているリストに対して優先順位が割り振られている場合、指示情報生成部１１０６５Ｅは、優先順位の低いものを削除して新たに作成した最適化リストを格納しても良い。

［変形例］
第１および第２の実施の形態では、ノードの一例としてタップ１００４が挙げられた。なお、ノードは、ネットワークに接続するための通信機能を有している端末であれば、タップに限定されない。ノードを実現する装置としては、たとえば、スマートフォンや携帯電話機、ノート型パソコン、タブレット型端末等の種々の装置が挙げられる。

今回開示された実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。実施の形態およびその変形例において開示された技術は、可能な限り単独でも組み合わせても実施され得ることが意図される。

１００１ モニタ、１００４，１００４−１〜１００４−１２ タップ、１１０６ 無線ＲＦ内蔵通信コントローラ部、１１６１，２１２１ ＣＰＵ、２１２０ 低速無線通信モジュール、１１０６１，２１２０１ 通信部、１１０６２ 取得部、１１０６３ 設定部、１１０６４ 特定部、１１０６５ 指示部、１１０６５Ａ ネットワーク最適化情報記憶部、１１０６５Ｂ 通信不可パターン記憶部、１１０６５Ｃ 最適化リスト記憶部、１１０６５Ｄ セキュリティレベル記憶部、１１０６５Ｅ 指示情報生成部、２１２０２ 参加要求部、２１２０３ 機能切替部、２１２０４ 情報処理部。

Claims (5)

1. ２以上のノードによって構成される無線通信システムを管理する管理ノードであって、
   前記無線通信システムにおけるノード間の通信状態を取得する取得手段と、
   前記無線通信システムにおいて、前記通信状態についての条件であって、当該無線通信システム内のノード間の通信態様を変更するための条件を記憶する条件記憶手段と、
   前記無線通信システムにおけるノード間の通信状態に関連付けて、当該無線通信システムにおけるノード間の通信のパターンを記憶するパターン記憶手段と、
   前記無線通信システム内の各ノードの通信状態を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した各ノードの通信状態に基づいて、前記条件が成立したか否かを判断する判断手段とを備え、
   前記判断手段は、前記条件が成立したと判断した場合に、前記無線通信システム内のノードに、前記取得手段が取得した前記通信状態に関連付けられた通信のパターンで通信する指示を出力する、管理ノード。
2. 前記無線通信システム内の他のノードにデータの転送を行なう中継ノードごとに、当該中継ノードと直接通信するノードとによって構成されるグループを設定する設定手段をさらに備え、
   前記条件は、前記グループごとの前記通信態様についての条件である、請求項１に記載の管理ノード。
3. 前記条件記憶手段は、前記無線通信システム内の通信についての２以上のセキュリティレベルごとに、前記条件を記憶し、
   前記判断手段は、
   セキュリティレベルの入力を受け付け、
   入力されたセキュリティレベルに応じた前記条件が成立したか否かを判断する、請求項１または請求項２に記載の管理ノード。
4. 前記判断手段は、
   前記条件が成立したと判断した場合であって、前記パターン記憶手段に前記通信状態に関連付けられた通信のパターンが記憶されていない場合には、前記無線通信システム内のノードにネットワークの再構築の指示を出力し、
   当該再構築後の通信のパターンを前記通信状態に関連付けて前記パターン記憶手段に記憶する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の管理ノード。
5. ２以上のノードによって構成される無線通信システムであって、
   前記２以上のノードは、前記無線通信システムを管理する管理ノードを含み、
   前記管理ノードは、
   前記無線通信システムにおけるノード間の通信状態を取得する取得手段と、
   前記無線通信システムにおいて、前記通信状態についての条件であって、当該無線通信システム内のノード間の通信態様を変更するための条件を記憶する条件記憶手段と、
   前記無線通信システムにおけるノード間の通信状態に関連付けて、当該無線通信システムにおけるノード間の通信のパターンを記憶するパターン記憶手段と、
   前記無線通信システム内の各ノードの通信状態を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した各ノードの通信状態に基づいて、前記条件が成立したか否かを判断する判断手段とを含み、
   前記判断手段は、前記条件が成立したと判断した場合に、前記無線通信システム内のノードに、前記取得手段が取得した前記通信状態に関連付けられた通信のパターンで通信する指示を出力する、無線通信システム。

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