JP2014158112A - ＺｉｇＢｅｅ端末、ホームゲートウェイ、ＺｉｇＢｅｅネットワーク、省電力化方法およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】省電力化と通信性能との両立が可能なＺｉｇＢｅｅ（登録商標）端末の省電力化方法を提供する。
【解決手段】ＺｉｇＢｅｅプロトコルのビーコンモードを用いて通信する場合、各通信形態ごとに、親ノードと子ノードとの間の通信を行うスーパーフレームのアクティブ時間を決定するためのタイムスロット数を変えながら、前記親ノードから前記子ノードへのビーコン信号送信からデータ・リクエストとレスポンスとの交換動作が完了するまでの１シーケンス完了に要する送出ビーコン数をテストし（ステップＳ１〜Ｓ８）、そのテスト結果を、あらかじめ定めた解析判定方法を用いて解析し、解析した結果に基づいて、各通信形態における最適タイムスロット数を求め（ステップＳ９）、求めた前記最適タイムスロット数を、それぞれの通信形態に用いるべき前記アクティブ時間のタイムスロット数として親ノードのＺｉｇＢｅｅ端末に設定する（ステップＳ１０）。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）端末、ホームゲートウェイ、ＺｉｇＢｅｅネットワーク、省電力化方法および省電力化制御プログラムに関し、特に、通信性能と省電力化との両立を可能にするＺｉｇＢｅｅ端末、ホームゲートウェイ、ＺｉｇＢｅｅネットワーク、省電力化方法および省電力化制御プログラムに関する。本発明は、省電力化への要請が強いホームネットワーク内のＺｉｇＢｅｅネットワークに好適に利用することができる。

近年、各種のセンシング機器が自立的にネットワークを形成し、ネットワーク内の情報を共有することができるセンサネットワークに特化した通信技術として、近無線通信技術に関するＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルが注目されている。本ＺｉｇＢｅｅプロトコルの大きな特徴として、消費電力が少ないことがあげられ、従来、無線機能を搭載することができなかった人感知センサやリモコンや目覚まし時計等の家電機器にも無線機能を搭載することが可能になることから、今後、種々の分野の製品に適用されていくことが予想される。

ＺｉｇＢｅｅ端末としてＺｉｇＢｅｅプロトコルの適用対象としている機器（アプリケーション）については、一般に、通信頻度が低いものが多い。つまり、受信待ち受け状態の時間が非常に長いものが多い。そこで、特許文献１の特開２０１２−１５６６８２号公報「無線通信システムおよび無線通信方法」にも記載されているように、スーパーフレームを導入し、アクディブ時間と非アクティブ時間とに分けて、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号に同期して通信を行うことによって、間欠的動作による省電力化を図ることを可能にしている。

特開２０１２−１５６６８２号公報（第５−７頁）

しかしながら、前記特許文献１等のような従来の技術においては、間欠的動作における省電力化については有効に機能するものの、省電力化の際に、通信の接続性を犠牲にしている面があり、十分な通信性能を確保できなくなるという問題がある。

（本発明の目的）
本発明は、かかる問題を解決し、省電力化と通信性能との両立を可能にするＺｉｇＢｅｅ端末、ホームゲートウェイ、ＺｉｇＢｅｅネットワーク、省電力化方法および省電力化制御プログラムを提供することを、その目的としている。

前述の課題を解決するため、本発明によるＺｉｇＢｅｅ端末、ホームゲートウェイ、ＺｉｇＢｅｅネットワーク、省電力化方法および省電力化制御プログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）本発明によるＺｉｇＢｅｅ端末は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルのビーコンモードを用いて無線通信を行うＺｉｇＢｅｅ端末において、親ノードと子ノードとの間の無線通信を行うスーパーフレームの各通信形態ごとのアクティブ時間となるタイムスロット数を決定するために、前記タイムスロット数を変えながら、前記親ノードから前記子ノードへのビーコン信号送信からデータ・リクエストとレスポンスとの交換動作が完了するまでの１通信シーケンスに要する送出ビーコン数を各通信形態ごとにテストしたテスト結果を、あらかじめ定めた解析判定方法を用いて解析し、解析した結果に基づいて、各通信形態における最適タイムスロット数を求め、求めた前記最適タイムスロット数を、それぞれに該当する通信形態に用いるべき前記タイムスロット数として決定することを特徴とする。

（２）本発明によるホームゲートウェイは、屋内の無線通信ネットワークと外部のネットワークとを接続するホームゲートウェイにおいて、無線通信を行うための機能として、少なくとも前記（１）に記載のＺｉｇＢｅｅ端末の機能と同一の機能を少なくとも備えて構成されていることを特徴とする。

（３）本発明によるＺｉｇＢｅｅネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルに基づいて無線通信を行う無線通信端末を備えたＺｉｇＢｅｅネットワークにおいて、前記無線通信端末が、少なくとも前記（１）に記載のＺｉｇＢｅｅ端末から構成されていることを特徴とする。

（４）本発明による省電力化方法は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルのビーコンモードを用いて無線通信を行うＺｉｇＢｅｅ端末の省電力化方法であって、親ノードと子ノードとの間の無線通信を行うスーパーフレームの各通信形態ごとのアクティブ時間となるタイムスロット数を決定するために、前記タイムスロット数を変えながら、前記親ノードから前記子ノードへのビーコン信号送信からデータ・リクエストとレスポンスとの交換動作が完了するまでの１通信シーケンスに要する送出ビーコン数を各通信形態ごとにテストしたテスト結果を、あらかじめ定めた解析判定方法を用いて解析し、解析した結果に基づいて、各通信形態における最適タイムスロット数を求め、求めた前記最適タイムスロット数を、それぞれに該当する通信形態に用いるべき前記タイムスロット数として決定することを特徴とする。

（５）本発明による省電力化制御プログラムは、少なくとも前記（４）に記載の省電力化方法をコンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする。

本発明のＺｉｇＢｅｅ端末、ホームゲートウェイ、ＺｉｇＢｅｅネットワーク、省電力化方法および省電力化制御プログラムによれば、以下のような効果を奏することができる。

本発明においては、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したＺｉｇＢｅｅプロトコルにおけるビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モードにより無線通信を行う際の各通信形態ごとのアクティブ時間を決定するタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を、各通信形態ごとの親ノードと子ノードとの通信の１シーケンス完了（つまり、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号送信からデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）とレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）との交換動作が完了するまでのシーケンス）に要する送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数をタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を変えながらテストした結果の解析結果に基づいて、取得するようにしているので、通信性能と省電力化との両立が可能な無線通信を行うことが可能であり、消費電力を効果的に抑えた仕組みを構築することができる。

本発明の無線通信ネットワークのネットワーク構成の一例を示すネットワーク構成図である。 ＺｉｇＢｅｅプロトコルのビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モードにおけるスーパーフレームの構成を示すフレーム構成図である。 ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号間のアクティブ時間と非アクティブ時間との時間幅を変更した場合のスーパーフレームの様子を説明するための説明図である。 ＺｉｇＢｅｅネットワークにおける親ノードと子ノードとの間の信号シーケンスの一例を示すシーケンスチャートである。 親ノードが子ノードから返信されてくるデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を対応するビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号の送信周期内で受信することができない場合の信号シーケンスの一例を示すシーケンスチャートである。 本発明の実施形態において採用した省電力機能の一例を説明するためのフローチャートである。 省力化機能においてアクティブ時間の長さとして設定すべきタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）を判定するテスト結果解析判定方法の一例を説明するための説明図である。 本発明のＺｉｇＢｅｅネットワークにおける省電力化に関する動作を説明するためのネットワーク構成の一例を示すネットワーク構成図である。 図８のＺｉｇＢｅｅネットワークの計測管理端末をＺｉｇＢｅｅ親ノードとした通信形態の場合の省電力機能に関する通信テストを実施した様子を説明するためのシーケンスチャートである。 図８のＺｉｇＢｅｅネットワークのセンサ管理端末をＺｉｇＢｅｅ親ノードとした通信形態の場合の省電力機能に関する通信テストを実施した様子を説明するためのシーケンスチャートである。 図８のＺｉｇＢｅｅネットワークのホームゲートウェイをＺｉｇＢｅｅ親ノードとした通信形態の場合の省電力機能に関する通信テストを実施した様子を説明するためのシーケンスチャートである。 図８のＺｉｇＢｅｅネットワークにおいて実施した各通信形態の省電力機能に関する通信テストの解析結果の一例を示す説明図である。

以下、本発明によるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）端末、ホームゲートウェイ、ＺｉｇＢｅｅネットワーク、省電力化方法および省電力化制御プログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明によるＺｉｇＢｅｅ端末、ホームゲートウェイ、ＺｉｇＢｅｅネットワークおよび省電力化方法について説明するが、かかる省電力化方法をコンピュータにより実行可能な省電力化制御プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、省電力化制御プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。

（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したＺｉｇＢｅｅプロトコルのビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モードにより無線通信を行う際のアクティブ時間を決定するためのタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を、各通信形態ごとの親ノードと子ノードとの通信の１シーケンス完了（つまり、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号送信からデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）とレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）の交換動作が完了するまでのシーケンス）に要する送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数をタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を変えながらテストした結果の解析結果に基づいて、取得することを主要な特徴としており、その結果として、各通信形態において、通信性能を劣化させることなく、省電力化が可能な無線通信を行うことができる。

（実施形態の構成例）
次に、本発明の無線通信ネットワークのネットワーク構成についてその一例を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の無線通信ネットワークのネットワーク構成の一例を示すネットワーク構成図であり、ＩＰ端末１０，２０，…，３０を用いてＩＰ通信を行うＩＰネットワーク４０と屋内に配置したＺｉｇＢｅｅ（登録商標）端末６０，７０，８０，…，９０等を用いて近距離無線通信を行うＺｉｇＢｅｅネットワーク１００とをホームゲートウェイ５０を介して接続した基本的な構成からなるネットワーク構成の一例を示している。ここで、ＺｉｇＢｅｅ端末６０，７０，８０，…，９０等を接続するＺｉｇＢｅｅネットワーク１００に適用されるＺｉｇＢｅｅプロトコルについては、近距離無線通信用の規格として制定されたＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したものであり、ここでの詳細な説明は割愛する。

図１に示す無線通信ネットワークにおいて、ＩＰネットワーク４０に接続されるＩＰ端末１０は例えばＴＶ端末であり、ＩＰ端末２０は例えばゲーム機であり、ＩＰ端末３０は例えばスマートフォンである。また、ＺｉｇＢｅｅネットワーク１００に接続されるＺｉｇＢｅｅ端末６０は例えば人感知センサであり、ＺｉｇＢｅｅ端末７０は例えばリモコンであり、ＺｉｇＢｅｅ端末８０は例えば目覚まし時計であり、ＺｉｇＢｅｅ端末９０は例えば照明スイッチである。また、ホームゲートウェイ５０は、ＩＰネットワーク４０、ＺｉｇＢｅｅネットワーク１００の両方と通信が可能な機能を備えており、ＩＰ端末１０，２０，…，３０とＺｉｇＢｅｅ端末６０，７０，８０，…，９０とを組み合わせた通信形態の動作を行うことが可能である。

ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に規定されているように、ＺｉｇＢｅｅプロトコルにおいては、各種の通信形態において、ＺｉｇＢｅｅ親ノードとＺｉｇＢｅｅ子ノードとが通信を行う際に、ＺｉｇＢｅｅ子ノードは常に通信を行う必要はないので、省電力のために、ＺｉｇＢｅｅ子ノードはスリープ機能を有し、非スリープ状態に遷移した際にのみ間欠的な通信を行うように構成される。ここで、ＺｉｇＢｅｅ子ノードのスリープ機能としては、以下の２種類が定義されている。
（１）非ビーコン（Ｎｏｎ−Ｂｅａｃｏｎ）モード
（２）ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モード

非ビーコン（Ｎｏｎ−Ｂｅａｃｏｎ）モードの場合は、ＺｉｇＢｅｅ子ノードは、スリープ状態と非スリープ状態（言い換えると、非アクティブ状態とアクティブ状態に相当）とをあらかじめ定めた周期で定期的に遷移する。スリープ状態（非アクティブ状態）に遷移すると、消費電力を削減した省電力状態になる。一方、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モードの場合は、ＺｉｇＢｅｅ子ノードは、ＺｉｇＢｅｅ親ノードからのビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を受信するタイミングでスリープ状態（非アクティブ状態）から非スリープ状態（アクティブ状態）に遷移し、ＺｉｇＢｅｅ親ノードに対してデータの転送を要求するデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を返信する。以下の説明においては、非ビーコン（Ｎｏｎ−Ｂｅａｃｏｎ）モードの場合における動作の説明は割愛し、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モードの場合について説明することにする。

ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モードの場合、図２に示すようなスーパーフレームを使用して、省電力化を図っている。図２は、ＺｉｇＢｅｅプロトコルのビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モードにおけるスーパーフレームの構成を示すフレーム構成図である。図２に示すように、スーパーフレームにおいては、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号１１０と次のビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号１１０との間に、ＣＡＰ（Contention Access Period）１４０とＣＦＰ（Contention Free Period）１５０との時間を合計したアクティブ時間１２０とデータの送受信を行わない時間帯の非アクティブ時間１３０とが設定されている。

アクティブ時間１２０の間は、非スリープ状態（アクティブ状態）になって、データの送受信を行い、非アクティブ時間１３０の間は、スリープ状態（非アクティブ状態）に遷移して省電力化を図るという仕組みになっている。なお、アクティブ時間１２０内は、あらかじめ定めた時間幅のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）により区切られており、送受信するデータを各タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）に割り当てて送受信する。

本実施形態においては、ＺｉｇＢｅｅ親ノードとＺｉｇＢｅｅ子ノードとの各種組み合わせの通信形態ごとに、通信性能と省電力化との観点から、使用機器や使用環境に合わせ、２つのビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号１１０間のアクティブ時間１２０と非アクティブ時間１３０との時間幅を任意に設定することができるように制御しており、通信性能を維持しつつ、省電力化を図ったＺｉｇＢｅｅ通信を可能にしている。図３は、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号１１０間のアクティブ時間１２０と非アクティブ時間１３０との時間幅を変更した場合のスーパーフレームの様子を説明するための説明図であり、図３（Ａ）は、比較的長いアクティブ時間を有するＴｙｐｅＡのスーパーフレームを示し、図３（Ｂ）は、比較的短いアクティブ時間になるＴｙｐｅＢのスーパーフレームを示している。

図３（Ａ）に示すＴｙｐｅＡのスーパーフレームの場合、１６個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間１２０Ａと残りの時間のスリープ時間に該当する非アクティブ時間１３０Ａとからなる。一方、図３（Ｂ）に示すＴｙｐｅＢのスーパーフレームの場合、８個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間１２０Ｂと残りの時間のスリープ時間に該当する非アクティブ時間１３０Ｂとからなる。ＴｙｐｅＢの場合、データの送受信に用いるアクティブ時間１２０Ｂは、ＴｙｐｅＡの場合のアクティブ時間１２０Ａよりもタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が少ないので、時間が短くなるが、逆に、スリープ時間になる非アクティブ時間１３０Ｂは、ＴｙｐｅＡの場合の非アクティブ時間１３０Ａよりも長くなり、より省電力化された状態になる。

図４は、ＺｉｇＢｅｅネットワークにおける或る通信形態の親ノードと子ノードとの間の信号シーケンスの一例を示すシーケンスチャートであり、図４（Ａ）が、図３（Ａ）に示したＴｙｐｅＡのスーパーフレームを用いた場合を示し、図４（Ｂ）が、図３（Ｂ）に示したＴｙｐｅＢのスーパーフレームを用いた場合を示している。

前述したように、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モードの場合、図４（Ａ）のＴｙｐｅＡのスーパーフレームを用いた場合、図４（Ｂ）のＴｙｐａＢのスーパーフレームを用いた場合、のいずれの場合も、親ノード２１０が子ノード２２０に対してビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信すると（図４（Ａ）のシーケンスＳｅｑ０１Ａ，Ｓｅｑ０３Ａ、図４（Ｂ）のシーケンスＳｅｑ０１Ｂ，０３Ｂ）、子ノード２２０は、スリープ状態から非スリープ状態に遷移して、親ノード２１０に対してデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を返信する動作を行う（（図４（Ａ）のシーケンスＳｅｑ０２Ａ，Ｓｅｑ０４Ａ、図４（Ｂ）のシーケンスＳｅｑ０２Ｂ，０４Ｂ）。

ここで、図４（Ａ）のＴｙｐｅＡのスーパーフレームを用いた場合と図４（Ｂ）のＴｙｐａＢのスーパーフレームを用いた場合との双方におけるビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号の送信タイミングおよびデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）の返信タイミングが同一のタイミングであった場合には、１６個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を使用する図４（Ａ）のＴｙｐｅＡのスーパーフレームのアクティブ時間２３０Ａは、８個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を使用する図４（Ｂ）のＴｙｐｅＢのスーパーフレームのアクティブ時間２３０Ｂよりも長い。したがって、子ノード２２０からデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）が返信されてきたタイミング以降に残っている残アクティブ時間は、図４（Ａ）のＴｙｐｅＡのスーパーフレームを用いた場合の残アクティブ時間２４０Ａの方が、図４（Ｂ）のＴｙｐｅＢのスーパーフレームを用いた場合よりも多くなり、子ノード２２０がスリープ状態に遷移するタイミングが、図４（Ｂ）のＴｙｐｅＢのスーパーフレームを用いた場合よりも遅いタイミングになる。

その結果、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号の送信タイミング（図４（Ａ）のシーケンスＳｅｑ０１Ａ、図４（Ｂ）のシーケンス０１Ｂ）以降のアクティブ時間２３０Ａ，２３０Ｂが経過した後、次のビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信するタイミング（図４（Ａ）のシーケンスＳｅｑ０３Ａ、図４（Ｂ）のシーケンス０３Ｂ）までの間に設定される非アクティブ時間は、図４（Ｂ）のＴｙｐｅＢのスーパーフレームを用いた場合の非アクティブ時間２６０Ｂの方が、図４（Ａ）のＴｙｐｅＡのスーパーフレームを用いた場合の非アクティブ時間２６０Ａよりも、両者のアクティブ時間２３０Ａ，２３０Ｂの長さの差分である差分アクティブ時間２５０だけ長くなる。而して、図３（Ａ）、図４（Ａ）のＴｙｐｅＡのスーパーフレームを用いた場合と図３（Ｂ）、図４（Ｂ）のＴｙｐａＢのスーパーフレームを用いた場合とで同一の動作を行っているにも関わらず、図３（Ａ）、図４（Ａ）のＴｙｐｅＡのスーパーフレームを用いた場合に比して、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）のＴｙｐｅＢのスーパーフレームを用いた場合の方が、より省電力化を図ることが可能になる。

一方、図４（Ｂ）のＴｙｐｅＢのスーパーフレームを用いた場合、データ送受信を行うアクティブ時間２３０Ｂが、図３（Ａ）のＴｙｐｅＡのスーパーフレームを用いた場合のアクティブ時間２３０Ａに比して短い時間になるので、親ノード２１０が、子ノード２２０から返信されてくるデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができないケースが増大する可能性がある。図５は、親ノードが子ノードから返信されてくるデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を、対応するビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号の送信周期内で受信することができない場合の信号シーケンスの一例を示すシーケンスチャートであり、図４（Ｂ）のＴｙｐｅＢのスーパーフレームを用いた場合について示している。ただし、図４（Ａ）のＴｙｐｅＡのスーパーフレームを用いた場合であっても、データ送受信を行うアクティブ時間が長くなるので発生頻度は少なくなるものの、発生した場合には、図５と全く同様の信号シーケンスで子ノードとの通信を行うことに変わりはない。

図５のシーケンスチャートに示すように、子ノード２２０が、親ノード２１０からのビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を受信した後（シーケンスＳｅｑ１１）、何らかの要因で、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を親ノード２１０に返送するタイミングが遅れてしまうと、返送する動作ができなくなるか、あるいは、漸く、親ノード２１０に返信したとしても（シーケンスＳｅｑ１２）、既に、データ送受信が可能なアクティブ時間３１０Ａが経過して、非アクティブ時間３２０Ａに遷移し、親ノード２１０は、該データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができない状態になっていて、廃棄されてしまう。したがって、子ノード２２０は、返信したデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）に対するレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を親ノード２１０から受信することができず、非アクティブ時間３２０Ａの経過後に次のビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号が親ノード２１０から送信されてきた際に（シーケンスＳｅｑ１３）、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を親ノード２１０に返信する動作を繰り返す必要がある（シーケンスＳｅｑ１４）。

親ノード２１０は、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号送信後のアクティブ時間３１０Ｂが経過するまでの間に、子ノード２２０からのデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができた場合であっても、アクティブ時間３１０Ｂが経過してしまった場合には、非アクティブ時間３２０Ｂの経過後に、次のビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信した後（シーケンスＳｅｑ１５）、アクティブ時間３１０Ｃ内に、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）返信元の子ノード２２０に対して送信すべきレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信する（シーケンスＳｅｑ１６）。

親ノード２１０が、子ノード２２０から返信されてくるデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を、対応するビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号の送信周期内で受信することができない場合には、かくのごとき動作を行うことになり、通信に遅延が生じてしまう。このことは、省電力化を図るために、アクティブ時間３１０Ａ，３１０Ｂ，…の長さを決定するタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を単に少なくすれば良いというものではなく、通信性能を考慮して、最適な個数に設定することが必要であることを意味している。

以上のような説明内容を踏まえて、本実施形態において採用する省電力機能について、次に、図６の説明図を参照しながら詳細に説明する。図６は、本発明の実施形態において採用した省電力機能の一例を説明するためのフローチャートである。

省電力機能は、図３、図４に示したように、アクティブ期間のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を各通信形態の通信環境や負荷条件等に応じて変更制御することにより実現すべきものであり、図６の「目的３５１」に示すように、"（アクティブ時間のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数）：（１シーケンス完了までに使用したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数）"に関するデータを収集して、省電力化と通信性能との双方の観点から解析した結果に基づいて、図５のＴｙｐｅＢのように少なくし過ぎることがない、最適のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を求めることを目的として、図６の「処理３５２」に示すような処理を行っている。ここで、１シーケンス完了とは、親ノードから子ノードに対して送信したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号に応じて、親ノードが子ノードからのデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）の受信に成功し、子ノードに対してレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信するまでのシーケンスのことである。

つまり、図６のフローチャートに示す省電力機能においては、「処理３５２」に示すように、アクティブ時間に割り当てるタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数をデフォルト値として用いる最大の個数（本実施形態においては１６個）から１個ずつ減少させながら、それぞれのタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数において１シーケンスが完了するまでに使用したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数を保存記録する動作を繰り返すテストをあらかじめ実施して、保存記録したデータを解析することによって、最適なタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を求めて、アクティブ時間に割り当てるべきタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数として設定する処理を行っている。

図６のフローチャートの各処理ステップに沿って以下に説明する。省電力機能を実行する図６のフローチャートが起動されると、前述のように、"（アクティブ時間のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数）：（１シーケンス完了までに使用したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数）"に関するデータを収集するテストを開始する（ステップＳ１）。このため、まず、アクティブ時間のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数のテスト開始時のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数の初期値を与えるデフォルト値Ｎとして、最大の個数例えば１６個（Ｎ＝１６）を設定する（ステップＳ２）。

次いで、親ノードは子ノードに対してビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信する（ステップＳ３）。ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号には、対象とする通信形態における相手先を示す子ノード情報が含まれており、対象とする子ノードが該ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号に反応してデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を返信することを促している。対象となる子ノードが、親ノードからのビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を受信すると、親ノードに対してデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を返信する動作を行う。ここで、親ノードは、図５に示したように、対象とする子ノードからのデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）をアクティブ時間内に受信することができなかった場合には、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）の受信に失敗するので、かかる場合には、対象とする子ノードからのデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）の受信に成功するまで、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を当該子ノードへ再送する動作を繰り返すことになり、送信したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数のカウント数が増加する。

親ノードは、アクティブ時間内に、対象とする子ノードからのデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）の受信に成功すると、当該子ノードに対して、レスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信することにより、１シーケンスが完了する（ステップＳ４）。しかる後、設定したアクティブ時間のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数に関して、当該通信形態において対象とするＺｉｇＢｅｅネットワーク内のすべての子ノードに対するテスト（ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号の送信、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）の受信、レスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）の送信）が完了したか否かを確認する（ステップＳ５）。

ＺｉｇＢｅｅネットワーク内のすべての子ノードに対するテストが完了していない場合は（ステップＳ５のＮｏ）、次の子ノードをテスト対象に設定して、ステップＳ３に戻って、同じテストを繰り返す。一方、ＺｉｇＢｅｅネットワーク内のすべての子ノードに対するテストが完了した場合は（ステップＳ５のＹｅｓ）、現在のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数において、すべての子ノードに対して送信したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数の総計を記録する。しかる後、今まで設定していたタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を１個減らした状態に変更して設定する（ステップＳ６）。

ここで、アクティブ時間のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を少なくし過ぎると、１シーケンスが完了するまでに必要とするビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数が飛躍的に増加してしまうので、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を減少させる処理は、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が、あらかじめ定めたテスト完了閾値例えば最大個数を与えるデフォルト値Ｎの（１／４）よりも少なくならないように制御する。なお、該テスト完了閾値はシステム定義領域に記録されているが、該システム定義領域を書き換える手段をユーザに提供することにより、該テスト完了閾値をユーザが任意に変更することが可能である。

ステップＳ６において１個減らしたタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が、あらかじめ定めた前記テスト完了閾値例えばデフォルト値Ｎの（１／４）以上であった場合には（ステップＳ７のＮｏ）、１個減らしたタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数に関するテストを継続するために、ステップＳ３に戻って、前述と同様のテストを繰り返す。

一方、ステップＳ６において１個減らしたタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が、前記テスト完了閾値例えばデフォルト値Ｎの（１／４）よりも少なくなった場合には（ステップＳ７のＹｅｓ）、テストすべきタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数のすべてのケースについてテストが完了した場合であるので、テストを完了し（ステップＳ８）、ステップＳ９のテスト結果解析フェーズに移行する。

ステップＳ９のテスト結果解析フェーズにおいては、テスト結果として保存記録しているアクティブ時間の各タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数におけるビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数を省電力化と通信性能との観点から解析し、解析した結果から得られるタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を、アクティブ時間のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数として設定すべき最適なタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数として判定する（ステップＳ９）。ここで、テスト結果の解析判定方法として、例えば、図７に示すような判定方法を用いても良い。

図７は、省力化機能においてアクティブ時間の長さとして設定すべきタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）を判定するテスト結果解析判定方法の一例を説明するための説明図であり、図７（Ａ）は、テスト結果解析判定方法の一例を示し、図７（Ｂ）は、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数のデフォルト値Ｎが１６個であり、テスト完了のためのテスト完了閾値がデフォルト値Ｎの（１／４）の４個であった場合におけるテスト結果の一例について、各タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数ごとの送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数を示している。

図７（Ｂ）に示す例においては、例えば、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数４０１がデフォルト値Ｎの１６個であった場合のテスト結果は、送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数４０２に示すように、１シーケンス完了までに、総計５０個のビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信しており、１個減算してタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数４０１がデフォルト値Ｎの１５個になった場合のテスト結果は、送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数４０２に示すように、総計４８個のビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号となり、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数４０１が１６個の場合と大差はないが、以降、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数４０１が減少するにしたがい、送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数４０２に示すように、送信するビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号が大幅に増加していくというテスト結果を示している。

図７（Ｂ）に示すようなテスト結果をテスト結果記録テーブルとして記録した状態で、図６のステップＳ９のテスト結果解析フェーズに遷移すると、図６のフローチャートの「処理３５２」に示したように、収集した図７（Ｂ）のようなテスト結果記録テーブルに記録されたデータを基にして、最適のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を求める。ここで、最適のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数については、図７（Ａ）に示すように、以下の３つの判定方法のうちのいずれかを、各通信形態ごとの通信環境や負荷条件等を勘案して、ユーザが任意に選択することができる。

（１）テスト結果として収集された各タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数におけるビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数について、デフォルト（ｄｅｆａｕｌｔ）値Ｎのタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数の場合と同じ個数のビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数が送出されるタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数のうち、最も少ないタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数。
（２）テスト結果として収集された各タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数におけるビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数の平均値に最も近い送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数になっているタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数。
（３）デフォルト（ｄｅｆａｕｌｔ）値Ｎのタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数の場合に送出されるビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数に対して、あらかじめ定めた或る許容乗算率を掛け合わせたビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数に最も近い送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数になっている タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数。

例えば、図７（Ａ）の（２）の解析判定方法を選択した場合には、まず、各タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数それぞれにおいて送信した各ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数の平均値を平均ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数として算出し、算出した平均ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数に最も近い送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数を、図７（Ｂ）に示すようなテスト結果記録テーブルの送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数４０２の中から検索する。次いで、検索結果として抽出された平均ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数に最も近い送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数に該当するタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を、図７（Ｂ）に示すようなテスト結果記録テーブルのタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数４０１から読み出すことにより、設定すべき最適のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を取得することができる。

ステップＳ９において取得した最適のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数は、テストの対象とした親ノードと子ノードとの間の通信形態において、省電力化と通信性能との両立が可能なタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数であり、ＺｉｇＢｅｅネットワークにおけるアクティブ時間の長さを決定するタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数として、親ノード等の装置に設定して（ステップＳ１０）、省電力機能の動作を完了する。

（実施形態の動作の説明）
次に、以上に説明した本実施形態の具体的な動作について、図８に示すＺｉｇＢｅｅネットワークに着目して、その一例を説明する。図８は、本発明のＺｉｇＢｅｅネットワークにおける省電力化に関する動作を説明するためのネットワーク構成の一例を示すネットワーク構成図である。

図８に示すＺｉｇＢｅｅネットワーク５００においては、ＺｉｇＢｅｅ親ノードに該当するＺｉｇＢｅｅコーディネータとして、ホームゲートウェイ５１０、計測管理端末５２０、センサ管理端末５５０の３つが存在し、ＺｉｇＢｅｅ子ノードとして、ガス使用量メータ５３０、電気使用量メータ５４０、ドア開閉センサ５６０、極小モニタ５７０、目覚まし時計５８０が存在している場合を示している。ここで、時刻情報を送受信する目覚まし時計５８０は、ＺｉｇＢｅｅ親ノード例えばホームゲートウェイ５１０との間で非ビーコン（Ｎｏｎ−Ｂｅａｃｏｎ）モードで通信を行うが、その他の各ＺｉｇＢｅｅ子ノードは、ＺｉｇＢｅｅ親ノードとビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モードで通信を行うものと仮定する。以下に、一実施例として、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００における省電力機能に関するテストを実際に実施した場合の具体的な動作例について、通信テスト例１〜通信テスト例３として、図９〜図１１のシーケンスチャートを用いて順次説明する。

（通信テスト例１）
まず、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００の計測管理端末５２０をＺｉｇＢｅｅ親ノードとして、ＺｉｇＢｅｅ子ノードのガス使用量メータ５３０、電気使用量メータ５４０との間で無線通信を行う通信形態における省電力機能に関する通信テストについて、図９のシーケンスチャートを用いて説明する。図９は、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００の計測管理端末５２０をＺｉｇＢｅｅ親ノードとした通信形態の場合の省電力機能に関する通信テストを実施した様子を説明するためのシーケンスチャートである。

図９のシーケンスチャートに示すように、まず、最初のテストとして、図６のステップＳ２に示したように、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数をデフォルト値Ｎ＝１６に設定して、親ノードの計測管理端末５２０から子ノードのガス使用量メータ５３０、電気使用量メータ５４０それぞれに同時にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信した時（シーケンスＳｅｑ２１Ａ，２１Ｂ）、親ノードの計測管理端末５２０は、ガス使用量メータ５３０、子ノードの電気使用量メータ５４０それぞれから、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができ（シーケンスＳｅｑ２２Ａ，２２Ｂ）、子ノードの電気使用量メータ５４０に対しては、１６個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間内でレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信することができたが（シーケンスＳｅｑ２３Ｂ）、子ノードのガス使用量メータ５３０に対しては、レスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信することができなかった。

このため、親ノードの計測管理端末５２０は、非アクティブ時間が経過した後、再度、子ノードのガス使用量メータ５３０に対してビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信した後（シーケンスＳｅｑ２４Ａ）、レスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信する動作を行うことにより（シーケンスＳｅｑ２５Ａ）、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が１６個の場合のシーケンスを完了させることができた。したがって、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が１６個の場合、親ノードの計測管理端末５２０が、すべての子ノードとの通信が完了するまでに送信したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数は２個となる。

次に、図６のステップＳ６に示したように、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を１個減らして、１５個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数に設定して、親ノードの計測管理端末５２０から子ノードのガス使用量メータ５３０、電気使用量メータ５４０それぞれに同時にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信した時（シーケンスＳｅｑ２６Ａ，２６Ｂ）、親ノードの計測管理端末５２０は、子ノードのガス使用量メータ５３０からは、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができた（シーケンスＳｅｑ２７Ａ）。しかし、１５個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間内ではレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を子ノードのガス使用量メータ５３０に対して送信することができなかった。また、もう一つの子ノードである電気使用量メータ５４０からは、１５個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間内でデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができなかった。

このため、親ノードの計測管理端末５２０は、非アクティブ時間が経過した後、再度、子ノードのガス使用量メータ５３０、電気使用量メータ５４０それぞれに同時にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信し（シーケンスＳｅｑ２８Ａ，２８Ｂ）、もう一つの子ノードである電気使用量メータ５４０に対してはデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）の送信を促すとともに、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信済みの子ノードのガス使用量メータ５３０に対してはレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信する（シーケンスＳｅｑ２９Ａ）。

この結果として、親ノードの計測管理端末５２０は、子ノードの電気使用量メータ５４０から１５個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間内でデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができたが（シーケンスＳｅｑ３０Ｂ）、該データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）に対応するレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を子ノードの電気使用量メータ５４０に対して送信することができなかった。

このため、親ノードの計測管理端末５２０は、非アクティブ時間が経過した後、再度、子ノードの電気使用量メータ５４０に対してビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信し（シーケンスＳｅｑ３１Ｂ）、しかる後、レスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信する動作を行うことにより（シーケンスＳｅｑ３２Ｂ）、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が１５個の場合のシーケンスを完了させることができた。したがって、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が１５個の場合、親ノードの計測管理端末５２０が、すべての子ノードとの通信が完了するまでに送信したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数は３個となる。以下、図６のフローチャートにおいて説明したように、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が、テスト完了のためのテスト完了閾値としてあらかじめ設定したデフォルト値Ｎの（１／４）に該当する４個よりも少なくなるまで、１個ずつ減算しながら、同様のテストを繰り返した。

（通信テスト例２）
次に、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００のセンサ管理端末５５０をＺｉｇＢｅｅ親ノードとして、ＺｉｇＢｅｅ子ノードのドア開閉センサ５６０との間で無線通信を行う通信形態における省電力機能に関する通信テストについて、図１０のシーケンスチャートを用いて説明する。図１０は、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００のセンサ管理端末５５０をＺｉｇＢｅｅ親ノードとした通信形態の場合の省電力機能に関する通信テストを実施した様子を説明するためのシーケンスチャートである。

図１０のシーケンスチャートに示すように、まず、最初のテストとして、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数をデフォルト値Ｎ＝１６に設定して、親ノードのセンサ管理端末５５０から子ノードのドア開閉センサ５６０にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信した時（シーケンスＳｅｑ４１）、親ノードのセンサ管理端末５５０は、子ノードのドア開閉センサ５６０から、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができたものの（シーケンスＳｅｑ４２）、１６個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間内でレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信することができなかった。

このため、親ノードのセンサ管理端末５５０は、非アクティブ時間が経過した後、再度、子ノードのドア開閉センサ５６０に対してビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信した後（シーケンスＳｅｑ４３）、レスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信する動作を行うことにより（シーケンスＳｅｑ４４）、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が１６個の場合のシーケンスを完了させることができた。したがって、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が１６個の場合、親ノードのセンサ管理端末５５０が、すべての子ノード（本通信例の場合はドア開閉センサ５６０のみ）との通信が完了するまでに送信したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数は２個となる。

次に、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を１個減らして、１５個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数に設定して、親ノードのセンサ管理端末５５０から子ノードのドア開閉センサ５６０にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信した時（シーケンスＳｅｑ４５）、親ノードのセンサ管理端末５５０は、１５個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間内にデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができなかった。

このため、親ノードのセンサ管理端末５５０は、非アクティブ時間が経過した後、再度、子ノードのドア開閉センサ５６０にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信した時（シーケンスＳｅｑ４６）、親ノードのセンサ管理端末５５０は、１５個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間内にデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができたものの（シーケンスＳｅｑ４７）、アクティブ時間内に子ノードのドア開閉センサ５６０に対してレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信することができなかった。

このため、親ノードのセンサ管理端末５５０は、非アクティブ時間が経過した後、再度、子ノードのドア開閉センサ５６０にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信し（シーケンスＳｅｑ４８）、しかる後、レスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信する動作を行うことにより（シーケンスＳｅｑ４９）、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が１５個の場合のシーケンスを完了させることができた。したがって、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が１５個の場合、親ノードのセンサ管理端末５５０が、すべての子ノード（本通信例の場合はドア開閉センサ５６０のみ）との通信が完了するまでに送信したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数は３個となる。以下、図６のフローチャートにおいて説明したように、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が、テスト完了のためのテスト完了閾値としてあらかじめ設定したデフォルト値Ｎの（１／４）に該当する４個よりも少なくなるまで、１個ずつ減算しながら、同様のテストを繰り返した。

（通信テスト例３）
次に、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００のホームゲートウェイ５１０をＺｉｇＢｅｅ親ノードとして、センサ管理端末５５０、計測管理端末５２０および極小モニタ５７０をＺｉｇＢｅｅ子ノードとした場合のＺｉｇＢｅｅ親ノードとＺｉｇＢｅｅ子ノードとの間で無線通信を行う通信形態における省電力機能に関する通信テストについて、図１１のシーケンスチャートを用いて説明する。図１１は、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００のホームゲートウェイ５１０をＺｉｇＢｅｅ親ノードとした通信形態の場合の省電力機能に関する通信テストを実施した様子を説明するためのシーケンスチャートである。

図１１のシーケンスチャートに示すように、まず、最初のテストとして、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数をデフォルト値Ｎ＝１６に設定して、親ノードのホームゲートウェイ５１０から子ノードのセンサ管理端末５５０、計測管理端末５２０および極小モニタ５７０それぞれに同時にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信した時（シーケンスＳｅｑ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ）、親ノードのホームゲートウェイ５１０は、子ノードのセンサ管理端末５５０、計測管理端末５２０それぞれから、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができ（シーケンスＳｅｑ５２Ａ，５２Ｂ）、子ノードの計測管理端末５２０に対してレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信することができたものの（シーケンスＳｅｑ５３Ｂ）、１６個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間内では子ノードのセンサ管理端末５５０に対してレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信することができなかった。さらに、もう一つの子ノードである極小モニタ５７０からはデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができなかった。

このため、親ノードのホームゲートウェイ５１０は、非アクティブ時間が経過した後、再度、子ノードのセンサ管理端末５５０、極小モニタ５７０それぞれに同時にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信し（シーケンスＳｅｑ５４Ａ，５４Ｃ）、子ノードの極小モニタ５７０に対してはデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）の送信を促すとともに、データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信済みの子ノードのセンサ管理端末５５０に対してはレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信する（シーケンスＳｅｑ５５Ａ）。しかし、親ノードのホームゲートウェイ５１０は、何らかの要因により、子ノードの極小モニタ５７０からは再度データ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができなかった。

このため、親ノードのホームゲートウェイ５１０は、非アクティブ時間が経過した後、再度、子ノードの極小モニタ５７０にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信した時（シーケンスＳｅｑ５６Ｃ）、１６個のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数からなるアクティブ時間内に子ノードの極小モニタ５７０からデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信することができたものの（シーケンスＳｅｑ５７Ｃ）、アクティブ時間内に子ノードの極小モニタ５７０に対してレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信することができなかった。

このため、親ノードのホームゲートウェイ５１０は、非アクティブ時間が経過した後、再度、子ノードの極小モニタ５７０にビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信し（シーケンスＳｅｑ５８Ｃ）、しかる後、レスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信する動作を行うことにより（シーケンスＳｅｑ５９Ｃ）、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が１６個の場合のシーケンスを漸く完了させることができた。したがって、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が１６個の場合、親ノードのホームゲートウェイ５１０が、すべての子ノードとの通信が完了するまでに送信したビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数は４個となる。以下、図６のフローチャートにおいて説明したように、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数が、テスト完了のためのテスト完了閾値としてあらかじめ設定したデフォルト値Ｎの（１／４）に該当する４個よりも少なくなるまで、１個ずつ減算しながら、同様のテストを繰り返した。

以上の（通信テスト例１）、（通信テスト例２）、（通信テスト例３）に説明したような各通信形態における通信テストを、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００におけるすべてのＺｉｇＢｅｅ親ノード、ＺｉｇＢｅｅ子ノードの組み合わせについて実施して、各通信テストのテスト結果を記録し、図６のフローチャートのステップＳ９に説明したようなテスト結果の解析を行う。テスト結果の解析は、それぞれの通信の組み合せにおいて、省電力化および通信性能の観点から最適のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を求めることになるが、ここでは、実施例として実際に実施した（通信テスト例１）、（通信テスト例２）、（通信テスト例３）の３つの通信形態における通信テストの解析結果について、図１２を用いて説明する。図１２は、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００において実施した各通信形態の省電力機能に関する通信テストの解析結果の一例を示す説明図である。

図１２（Ａ）は、図９に示した（通信テスト例１）の場合の親ノードの計測管理端末５２０と子ノードのガス使用量メータ５３０、電気使用量メータ５４０との組み合わせの通信形態における通信テストの解析結果を示し、図１２（Ｂ）は、図１０に示した（通信テスト例２）の場合の親ノードのセンサ管理端末５５０と子ノードのガス使用量メータ５３０、電気使用量メータ５４０との組み合わせの通信形態における通信テストの解析結果を示し、図１２（Ｃ）は、図１１に示した（通信テスト例３）場合の親ノードのホームゲートウェイ５１０と子ノードのセンサ管理端末５５０、計測管理端末５２０および極小モニタ５７０との組み合わせの通信形態における通信テストの解析結果を示している。

なお、図１２に示す各テスト結果の解析判定方法としては、図７（Ａ）に示した（１），（２），（３）の３種類の判定方法のうち、（２）の判定方法、すなわち、各タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数それぞれにおいて送信した各ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数の平均値を平均ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数として算出し、算出した平均ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数に最も近い送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数に該当するタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を最適のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数として取得するという方法を用いている。

まず、図１２（Ａ）に示す（通信テスト例１）の場合のテスト結果記録テーブル６１０のテスト結果について、各タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数における送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数の平均値を算出し、該平均値に最も近い送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数となっているタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数をテスト結果記録テーブル６１０の中から検索すると、タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数は９個となっていた。したがって、（通信テスト例１）のような親ノードの計測管理端末５２０と子ノードのガス使用量メータ５３０、電気使用量メータ５４０との組み合わせの通信形態の場合、省電力化と通信性能との両立が可能な最適タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数６２０は９個であると判定する。

したがって、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００において、子ノードのガス使用量メータ５３０、電気使用量メータ５４０との通信形態において親ノードとなる計測管理端末５２０には、通信形態ごとのアクティブ時間の長さを決定するタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数として、最適タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数６２０の９個を設定する。

同様にして、図１２（Ｂ）に示す（通信テスト例２）の場合のテスト結果記録テーブル７１０のテスト結果、および、図１２（Ｃ）に示す（通信テスト例３）の場合のテスト結果記録テーブル８１０のテスト結果から、親ノードのセンサ管理端末５５０と子ノードのドア開閉センサ５６０との組み合わせの通信形態の場合における省電力化と通信性能との両立が可能な最適タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数７２０、および、親ノードのホームゲートウェイ５１０と子ノードのセンサ管理端末５５０、計測管理端末５２０および極小モニタ５７０との組み合わせの通信形態の場合における省電力化と通信性能との両立が可能な最適タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数８２０を算出すると、それぞれ、６個および１１個が得られる。

したがって、図８のＺｉｇＢｅｅネットワーク５００において、子ノードのドア開閉センサ５６０との通信形態において親ノードとなるセンサ管理端末５５０に、通信形態ごとのアクティブ時間の長さを決定するタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数として、最適タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数７２０の６個を設定し、また、子ノードのセンサ管理端末５５０、計測管理端末５２０および極小モニタ５７０との通信形態において親ノードとなるホームゲートウェイ５１０に、通信形態ごとのアクティブ時間の長さを決定するタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数として、最適タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数８２０の１１個を設定する。

以上のように、ＺｉｇＢｅｅネットワーク５００における各通信形態に応じて通信性能を劣化させることなく省電力化を図ることが可能な最適のタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数をＺｉｇＢｅｅ親ノードのアクティブ時間の長さとなるタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数として設定することができるので、通信性能を維持しつつ、消費電力を抑えることができ、各ＺｉｇＢｅｅ端末の電池寿命を延長させることができる。

なお、前述の実施形態においては、図８に示すようなＺｉｇＢｅｅネットワーク５００側のＺｉｇＢｅｅ端末についてのみ着目して説明したが、本発明は、かかる場合のみに限るものではない。例えば、図１に示したように、ホームゲートウェイ５０からＩＰネットワーク４０に接続して、ＩＰネットワーク４０側のＩＰ通信端末１０，２０，…，３０とＺｉｇＢｅｅネットワーク１００側のＺｉｇＢｅｅ端末６０，７０，８０，…，９０とを連携した動作も可能であり、ＺｉｇＢｅｅ端末側の省電力化に合わせてＩＰ端末側の省電力化を操作することも可能である。

（実施形態の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、次のような効果が得られる。すなわち、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したＺｉｇＢｅｅプロトコルにおけるビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）モードにより無線通信を行う際の各通信形態ごとのアクティブ時間を決定するタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を、各通信形態ごとの親ノードと子ノードとの通信の１シーケンス完了（つまり、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号送信からデータ・リクエスト（Ｄａｔａ Ｒｅｑｕｅｓｔ）とレスポンス（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）との交換動作が完了するまでのシーケンス）に要する送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数をタイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数を変えながらテストした結果の解析結果に基づいて、取得するようにしているので、通信性能と省電力化との両立が可能な無線通信を行うことが可能であり、消費電力を効果的に抑えた仕組みを構築することができる。

以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。

１０ ＩＰ端末１（ＴＶ端末）
２０ ＩＰ端末２（ゲーム機）
３０ ＩＰ端末３（スマートフォン
４０ ＩＰネットワーク
５０ ホームゲートウェイ
６０ ＺｉｇＢｅｅ端末１（人感知センサ）
７０ ＺｉｇＢｅｅ端末２（リモコン）
８０ ＺｉｇＢｅｅ端末３（目覚まし時計）
９０ ＺｉｇＢｅｅ端末Ｘ（照明スイッチ）
１００ ＺｉｇＢｅｅネットワーク
１１０ ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号
１２０ アクティブ時間
１２０Ａ アクティブ時間
１２０Ｂ アクティブ時間
１３０ 非アクティブ時間
１３０Ａ 非アクティブ時間
１３０Ｂ 非アクティブ時間
１４０ ＣＡＰ（Contention Access Period）
１５０ ＣＦＰ（Contention Free Period）
２１０ 親ノード
２２０ 子ノード
２３０Ａ アクティブ時間
２３０Ｂ アクティブ時間
２４０Ａ 残アクティブ時間
２４０Ｂ 残アクティブ時間
２５０ 差分アクティブ時間
２６０Ａ 非アクティブ時間
２６０Ｂ 非アクティブ時間
３１０Ａ アクティブ時間
３１０Ｂ アクティブ時間
３１０Ｃ アクティブ時間
３２０Ａ 非アクティブ時間
３２０Ｂ 非アクティブ時間
３５１ 目的
３５２ 処理
４０１ タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数
４０２ 送出ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号数
５００ ＺｉｇＢｅｅネットワーク
５１０ ホームゲートウェイ
５２０ 計測管理端末
５３０ ガス使用量メータ
５４０ 電気使用量メータ
５５０ センサ管理端末
５６０ ドア開閉センサ
５７０ 極小モニタ
５８０ 目覚まし時計
６１０ テスト結果記録テーブル（通信テスト例１）
６２０ 最適タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数（通信テスト例１）
７１０ テスト結果記録テーブル（通信テスト例２）
７２０ 最適タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数（通信テスト例２）
８１０ テスト結果記録テーブル（通信テスト例３）
８２０ 最適タイムスロット（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）数（通信テスト例３）

Claims (10)

1. ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルのビーコンモードを用いて無線通信を行うＺｉｇＢｅｅ端末において、親ノードと子ノードとの間の無線通信を行うスーパーフレームの各通信形態ごとのアクティブ時間となるタイムスロット数を決定するために、前記タイムスロット数を変えながら、前記親ノードから前記子ノードへのビーコン信号送信からデータ・リクエストとレスポンスとの交換動作が完了するまでの１通信シーケンスに要する送出ビーコン数を各通信形態ごとにテストしたテスト結果を、あらかじめ定めた解析判定方法を用いて解析し、解析した結果に基づいて、各通信形態における最適タイムスロット数を求め、求めた前記最適タイムスロット数を、それぞれに該当する通信形態に用いるべき前記タイムスロット数として決定することを特徴とするＺｉｇＢｅｅ端末。
2. 前記テストは、デフォルト値としてあらかじめ定めたタイムスロット数から開始してテスト完了閾値としてあらかじめ定めたタイムスロット数まで１個ずつタイムスロット数を変えながら実施することを特徴とする請求項１に記載のＺｉｇＢｅｅ端末。
3. 前記デフォルト値として、前記タイムスロット数に設定可能な最大な個数を用い、前記テスト完了閾値として、前記デフォルト値の（１／４）の値を用いるか、または、ユーザが指定した任意の値を用いることを特徴とする請求項２に記載のＺｉｇＢｅｅ端末。
4. 前記最適タイムスロット数を求めるための前記解析判定方法として、前記テスト結果として得られた各タイムスロットごとの前記送出ビーコン数を平均した平均値と最も近い前記テスト結果における前記送出ビーコン数に該当するタイムスロット数を前記最適タイムスロット数とするか、または、前記デフォルト値のタイムスロット数の場合と同じ個数の前記テスト結果における前記送出ビーコン数に該当するタイムスロット数のうち最少のタイムスロット数を前記最適タイムスロット数とするか、または、前記デフォルト値のタイムスロット数の場合の前記送出ビーコン数にあらかじめ定めた許容乗算率を掛け合わせた値に最も近い前記テスト結果における前記送出ビーコン数に該当するタイムスロット数を前記最適タイムスロット数とするか、のいずれかを用いることを特徴とする請求項２または３に記載のＺｉｇＢｅｅ端末。
5. 屋内の無線通信ネットワークと外部のネットワークとを接続するホームゲートウェイにおいて、無線通信を行うための機能として、請求項１ないし４のいずれかに記載のＺｉｇＢｅｅ端末の機能と同一の機能を少なくとも備えて構成されていることを特徴とするホームゲートウェイ。
6. ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルに基づいて無線通信を行う無線通信端末を備えたＺｉｇＢｅｅネットワークにおいて、前記無線通信端末が、請求項１ないし４のいずれかに記載のＺｉｇＢｅｅ端末から構成されていることを特徴とするＺｉｇＢｅｅネットワーク。
7. ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルのビーコンモードを用いて無線通信を行うＺｉｇＢｅｅ端末の省電力化方法であって、親ノードと子ノードとの間の無線通信を行うスーパーフレームの各通信形態ごとのアクティブ時間となるタイムスロット数を決定するために、前記タイムスロット数を変えながら、前記親ノードから前記子ノードへのビーコン信号送信からデータ・リクエストとレスポンスとの交換動作が完了するまでの１通信シーケンスに要する送出ビーコン数を各通信形態ごとにテストしたテスト結果を、あらかじめ定めた解析判定方法を用いて解析し、解析した結果に基づいて、各通信形態における最適タイムスロット数を求め、求めた前記最適タイムスロット数を、それぞれに該当する通信形態に用いるべき前記タイムスロット数として決定することを特徴とする省電力化方法。
8. 前記テストは、デフォルト値としてあらかじめ定めたタイムスロット数から開始してテスト完了閾値としてあらかじめ定めたタイムスロット数まで１個ずつタイムスロット数を変えながら実施することを特徴とする請求項７に記載の省電力化方法。
9. 前記最適タイムスロット数を求めるための前記解析判定方法として、前記テスト結果として得られた各タイムスロットごとの前記送出ビーコン数を平均した平均値と最も近い前記テスト結果における前記送出ビーコン数に該当するタイムスロット数を前記最適タイムスロット数とするか、または、前記デフォルト値のタイムスロット数の場合と同じ個数の前記テスト結果における前記送出ビーコン数に該当するタイムスロット数のうち最少のタイムスロット数を前記最適タイムスロット数とするか、または、前記デフォルト値のタイムスロット数の場合の前記送出ビーコン数にあらかじめ定めた許容乗算率を掛け合わせた値に最も近い前記テスト結果における前記送出ビーコン数に該当するタイムスロット数を前記最適タイムスロット数とするか、のいずれかを用いることを特徴とする請求項８に記載の省電力化方法。
10. 請求項７ないし９のいずれかに記載の省電力化方法をコンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする省電力化制御プログラム。

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