JP2014175735A - 無線通信システム、無線通信方法、及び無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信の干渉を抑制する。
【解決手段】電源供給源から電源が供給される複数の照明機器に設けられた無線通信装置が無線ネットワークを介して接続された無線通信システムであって、前記無線通信装置は、前記照明機器に対する前記電源供給源からの電源供給により起動する起動手段と、前記起動手段による起動後、自己の設置位置に応じたタイミングで、前記無線ネットワークへの参加処理を開始する参加処理手段とを有することにより上記課題を解決する。
【選択図】図３

Description

本願は、無線通信システム、無線通信方法、及び無線通信装置に関する。

例えば、メッシュネットワークで接続された複数の無線通信装置を介して目的の機器とデータの送受信を行うネットワークシステムが知られている。また、蛍光灯に無線通信装置を組み込むことで調光を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、複数の蛍光灯に組み込まれたそれぞれの無線通信装置は、蛍光灯と電源供給部を共有する場合があり、蛍光灯の一括制御スイッチにより電源が投入されると、各無線通信装置が、例えば同時に起動することになる。このように起動した無線通信装置が、例えばネットワークを構成しようと無線通信を行うと、無線通信の干渉が生じて、正常に無線通信が行えないため、無線ネットワークへの参加が遅れてしまう。

１つの側面では、本発明は、無線通信の干渉を抑制することを目的とする。

一態様において、電源供給源から電源が供給される複数の照明機器に設けられた無線通信装置が無線ネットワークを介して接続された無線通信システムであって、前記無線通信装置は、前記照明機器に対する前記電源供給源からの電源供給により起動する起動手段と、前記起動手段による起動後、自己の設置位置に応じたタイミングで、前記無線ネットワークへの参加処理を開始する参加処理手段とを有することを特徴とする。

無線通信の干渉を抑制することが可能となる。

位置管理システムの概略構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る無線通信システムを説明するための図である。 無線通信装置の機能ブロックの一例を示す図である。 ゲートウェイ装置の機能ブロックの一例を示す図である。 無線通信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 ゲートウェイ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 参加処理開始の流れを示すフローチャートである。 起動後に参加処理まで待機する例を説明するための図である。 ＰＡＮ参加後に参加処理開始時間を更新する例を説明するための図である。 参加処理開始時間を更新する処理の流れを示すフローチャートである。

以下、開示の技術に係る実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態では、例えば所定エリアにおける物体や人物の位置を管理する位置管理システムに適用される無線通信システムの一例について説明する。

＜位置管理システム：概略構成＞
図１は、位置管理システムの概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、位置管理システム１は、無線通信装置２Ａ〜２Ｈと、通信端末３Ａ〜３Ｈと、ゲートウェイ装置４と、位置情報管理システム５とを有するように構成される。なお、以下の説明では、無線通信装置２Ａ〜２Ｈは、適宜、無線通信装置２と称し、通信端末３Ａ〜３Ｈは、適宜、通信端末３と称して説明する。

無線通信装置２Ａ〜２Ｈは、例えば屋内αの天井βに設置された電気機器６Ａ〜６Ｈ（以下、適宜「電気機器６」と称する）に内蔵されるか又は外部に取り付けられているものとする。無線通信装置２Ａ〜２Ｈは、設置される設置位置の位置情報を記憶しており、無線通信により、所定の電波範囲（すなわち管理対象となる領域）に対してそれぞれ位置情報ＸＡ〜ＸＨ（以下、適宜「位置情報Ｘ」と称する）を送信する。

ここで、所定の電波範囲は、例えば無線通信装置２Ａ〜２Ｈからの送信出力、アンテナの指向性等によって決定され、図１の例では、無線通信装置２Ａの下方に示される円錐形の点線が、無線通信装置２Ａにおける所定の電波範囲を示している。

なお、無線通信装置２Ａ〜２Ｈは、それぞれの装置を識別する装置識別情報ＡＡ〜ＡＨ（以下、適宜、「装置識別情報Ａ」と称する）を記憶するものとする。

通信端末３Ａ〜３Ｈは、例えば無線通信装置２Ａ〜２Ｈから位置情報ＸＡ〜ＸＨを受信する。図１の例では、通信端末３Ａ〜３Ｈは、位置情報管理システム５により位置を管理される管理対象物７Ａ〜７Ｅ（以下、適宜、「管理対象物７」と称する）の外部に取り付けられているものとする。

通信端末３Ａ〜３Ｈは、無線通信装置２Ａ〜２Ｈから位置情報ＸＡ〜ＸＨを受信すると、無線通信により、受信した位置情報ＸＡ〜ＸＨを、自己の端末識別情報ＢＡ〜ＢＨ（以下、適宜、「端末識別情報Ｂ」と称する）とともに無線通信装置２Ａ〜２Ｈに送信する。なお、端末識別情報Ｂには、例えばＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス等を用いることが可能である。

電気機器６は、無線通信装置２に対して電力を供給する。電気機器６Ａは、蛍光灯型ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の照明機器である。電気機器６Ｂは、換気扇である。電気機器６Ｃは、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のアクセスポイントである。

電気機器６Ｄは、スピーカである。電気機器６Ｅは、非常灯である。電気機器６Ｆは、火災報知機又は煙報知器である。電気機器６Ｇは、監視カメラである。電気機器６Ｈは、エアコンである。

なお、電気機器６は、無線通信装置２に電力を供給することができれば、図１に示す電気機器以外であっても良く、例えば一般の蛍光灯又は白熱灯の照明機器や、外部からの人の侵入を検知する防犯センサ等であっても良い。

管理対象物７は、通信端末３が取り付けられることにより、位置情報管理システム５により位置が管理される。管理対象物７Ａは、鞄である。管理対象７Ｂは、テーブルである。管理対象物７Ｃは、プロジェクタである。管理対象物７Ｄは、テレビ会議端末である。管理対象物７Ｅは、コピー機能を含むＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ）である。管理対象物７Ｆは、ほうきである。

管理対象物７Ｇは、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であり、ＰＣ内に通信端末３の機能が搭載されているため通信端末３Ｇにもなる。管理対象物７Ｈは、スマートフォン等の携帯電話であり、携帯電話内に通信端末３の機能が搭載されているため通信端末３Ｈにもなる。

なお、管理対象物７は、図１に示す対象物以外であっても良く、例えばファクシミリ装置、スキャナ、プリンタ、コピー機、電子黒板、空気洗浄機、シュレッダ、自動販売機、腕時計、カメラ、ゲーム機、車椅子、内視鏡等の医療機器であっても良い。

次に、上述した構成を有する位置管理システム１を利用した位置情報の管理方法の一例を説明する。例えば、屋内αの天井βに設置されている無線通信装置２Ａは、無線通信により設置位置を示す位置情報ＸＡを送信する。

通信端末３Ａは、位置情報ＸＡを受信すると、受信した位置情報ＸＡと、通信端末３Ａを識別する端末識別情報ＢＡとを、無線通信により無線通信装置２Ａに送信する。

なお、通信端末３Ａが、図１に示す複数の無線通信装置２から位置情報Ｘを受信した場合、例えばそれぞれの無線通信装置２から受信した位置情報Ｘの信号強度を測定し、最大信号強度に係る位置情報Ｘを現在の位置情報Ｘとして決定すると良い。

また、通信端末３Ａは、無線通信装置２に対する無線ネットワークに参加するための参加要求に、複数の無線通信装置２からの参加応答があった場合には、最大信号強度に係る参加応答に含まれる装置識別情報Ａの無線通信装置２を、位置情報Ｘの送信先とする。

通信端末３Ａは、上述した送受信動作を、例えば加速度センサを有している場合には、加速度センサによる通信端末３Ａの加速度変化が検出された所定のタイミング（例えば移動の後、停止した場合等）に行うと良い。

無線通信装置２Ａは、通信端末３Ａから端末識別情報ＢＡと位置情報ＸＡとを受信すると、無線通信により、受信した情報をゲートウェイ装置４に転送する。

ゲートウェイ装置４は、位置情報管理システム５に対して、ＬＡＮ８Ｅを介して、通信端末３Ａの端末識別情報ＢＡと位置情報ＸＡとを送信する。ゲートウェイ装置４は、例えばＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠した通信方式（通信プロトコル）を、例えばＩＥＥＥ８０２．３に準拠した通信方式に変換して、各種情報をＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）によりパケット通信ができるように制御する。

位置情報管理システム５は、通信端末３Ａの端末識別情報ＢＡと位置情報ＸＡとを管理することで、例えば管理者等のユーザにより、通信端末３Ａが取り付けられた管理対象物７Ａの屋内αにおける位置を管理することが可能となる。

なお、図１に示す通信端末３のうち、例えば通信端末３Ｇ又は通信端末３Ｈは、屋外γにおいて、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星９から無線信号（例えば時刻情報、軌道情報等）を受信して、地球上での位置を算出すると良い。また、通信端末３Ｇ又は通信端末３Ｈは、例えば３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、４Ｇ（４ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）等の移動通信システムを利用する。

これにより、無線端末３Ｇ又は無線端末３Ｈは、基地局８Ａ、移動体通信網８Ｂ、ゲートウェイ装置８Ｃ、インターネット８Ｄ、ＬＡＮ８Ｅ等を介して、位置情報管理システム５に、端末識別情報ＢＧ又はＢＨ、位置情報ＸＧ又はＸＨを送信することが可能となる。

図１に示す基地局８Ａ、移動体通信網８Ｂ、ゲートウェイ装置８Ｃ、インターネット８Ｄ、ＬＡＮ８Ｅ、及びゲートウェイ装置４は、通信ネットワーク８を構築することが可能である。なお、地球上の緯度と経度とが測位されるためには、少なくとも３つのＧＰＳ衛星が必要となるが（高度を含めると４つ必要）、図１の例ではＧＰＳ衛星９のみ示す。

＜本実施形態に係る無線通信システム＞
次に、上述した図１に示す無線通信装置２と、ゲートウェイ装置４とにより構成される無線通信システムの一例について説明する。図２は、本実施形態に係る無線通信システムを説明するための図である。図２（Ａ）は、メッシュネットワークの一例を示し、図２（Ｂ）は、電波到達範囲の一例を説明するための図である。

図２（Ａ）に示すように、本実施形態に係る無線通信システム１０は、無線通信装置２Ａと、ゲートウェイ装置４とを有するように構成される。無線通信装置２Ａは、例えば蛍光灯型ＬＥＤの照明機器である電気機器６Ａ（以下、「蛍光灯」と称する）に設けられ、それぞれの無線通信装置２Ａによりメッシュネットワークが形成される。

なお、本実施形態において構成されるネットワークは、メッシュネットワークに限定されるものではない。例えばツリーネットワークや、メッシュネットワーク、スターネットワーク、ツリーネットワーク等を組み合わせたハイブリッドネットワーク等のトポロジーであっても良い。

無線通信装置２Ａと、ゲートウェイ装置４とは、例えばＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の規格によるＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成する。このＺｉｇＢｅｅ規格によるＰＡＮを構成する場合には、ゲートウェイ装置４が、ＺｉｇＢｅｅ規格で定めるコーディネータ機能を有し、無線通信装置２Ａがルータ機能を有するようにそれぞれ制御される。

なお、図２（Ａ）の例では、１つのゲートウェイ装置４と複数の無線通信装置２ＡとによりＰＡＮを構成しているがこれには限定されず、例えば複数のゲートウェイ装置４を有していても良い。

無線通信装置２Ａは、例えば同一の電源供給ライン（電源供給源）から電源が供給される蛍光灯にそれぞれ設けられ、蛍光灯と電源供給部を共有するように構成される。したがって、例えば一括制御スイッチ等により、蛍光灯の電源のオン／オフを行うと、無線通信装置２Ａへの電源供給も連動する。

ここで、一括制御スイッチとは、例えば、図１に示す屋内αに入るときの扉付近に設けられているスイッチであり、屋内α内に設置された蛍光灯等を一括してオン／オフすることが可能である。なお、一括制御スイッチは、これに限定されるものではなく、例えば管理者端末の画面に表示されたボタンから所定のエリアの蛍光灯を一括でオン／オフ制御しても良い。また、リモコン等に設けられていても良い。

同一の電源供給ラインは、上述した一括制御スイッチ等によりオン／オフを切り換えることができるがこれには限定されない。また、同一の電源供給ラインは、有線、無線に限定されない。

ゲートウェイ装置４は、上述したＰＡＮを管理する管理端末として、常時電源が入った状態として構成される。

図２（Ｂ）の例では、図２（Ａ）に示すゲートウェイ装置４に対する無線通信装置２Ａ−１〜２Ａ−２の設置位置と、それぞれの電波到達範囲とを示している。なお、図２（Ｂ）に示すように、無線通信装置２Ａ−１〜２Ａ−２は、それぞれ蛍光灯である電気機器６Ａ−１〜６Ａ−２に組み込まれ、アンテナを有している。また、ゲートウェイ装置４もアンテナを有している。

ここで、上述した一括制御スイッチ等により蛍光灯に対して電源が投入されると、無線通信装置２Ａは、例えば電源供給源から同時に電源が供給されて起動し、ＰＡＮへの参加処理を、例えば同時に開始することになる。

無線通信装置２Ａ−１は、ゲートウェイ装置４の電波到達距離１１−１にあるため、起動後、ゲートウェイ装置４にＰＡＮへの参加要求を送信して、その応答を受信することによりＰＡＮへ参加することが可能である。

無線通信装置２Ａ−２は、ゲートウェイ装置４の電波到達距離１１−１にないため、ゲートウェイ装置４と直接通信を行うことができない。また、無線通信装置２Ａ−２は、無線通信装置２Ａ−１の電波到達距離１１−２にあるが、起動時には、まだ無線通信装置２Ａ−１がＰＡＮへ参加していないため、無線通信装置２Ａ−１に参加要求を行うことができない。

したがって、無線通信装置２Ａ−２が、ＰＡＮへ参加するためには、電波到達距離１１−３の範囲内で、ＰＡＮへ参加した無線通信装置２Ａが出現するのを待たなければならない。そのため、無線通信装置２Ａ−２は、ＰＡＮへ参加した他の無線通信装置２Ａを検出するコマンドを定期的に送信し、応答があった場合には参加コマンドを送信することにより参加処理を行うこととなる。

図２（Ｂ）の例では、無線通信装置２Ａ−２は、ＰＡＮに参加した無線通信装置２Ａ−１に直接参加要求を行うか、又は無線通信装置２Ａ−１を介してゲートウェイ装置４に対して参加要求を行うこととなる。

ここで、無線通信装置２Ａ−２が、上述した検出コマンドを用いて、頻繁にＰＡＮへ参加した他の無線通信装置２Ａを探すと、ＰＡＮへ参加したい他の無線通信装置２Ａと無線通信の干渉が生じ、正常に無線通信が行えないため、ＰＡＮへの参加が遅れてしまう。また、無線干渉によるリトライ処理等が実行されると、無駄に電力を消費してしまうこととなる。

また、上述した無線干渉を避けるため、例えば無線通信装置２Ａに対して起動後、ＰＡＮへ参加するまでの待ち時間を長く設けると、ＰＡＮを構成する無線通信装置２Ａが多くなる程、ＰＡＮに無線通信装置２Ａが全て参加するまで、非常に長い時間を要してしまう。

そこで、本実施形態の無線通信システム１０では、蛍光灯に電源が投入され、無線通信装置２Ａが起動すると、例えば無線通信装置２Ａの設置位置に応じたタイミングで、ＰＡＮへの参加処理を開始することで、無線通信の干渉を抑制し、迅速にＰＡＮを構成する。

＜無線通信装置２Ａ：機能ブロック＞
図３は、無線通信装置の機能ブロックの一例を示す図である。図３に示すように、無線通信装置２Ａは、変換手段２０と、起動手段２１と、参加処理手段２２と、時間計測手段２３と、待機時間決定手段２４と、位置情報送信手段２５と、無線通信手段２６と、記憶手段２７とを有するように構成される。

変換手段２０は、例えば供給された高電圧ＤＣ電源を低電圧ＤＣ電源に変換し、変換した低電圧ＤＣ電源を無線通信装置２Ａの各手段に供給する。

起動手段２１は、例えば複数の蛍光灯に対する一括制御スイッチにより電源が投入されて（電源オン）、変換手段２０を介して電源が供給されると、無線通信装置２Ａを起動する処理を行う。

参加処理手段２２は、起動手段２１による起動後、自己の設置位置に応じたタイミングで、ＰＡＮへ参加するための参加要求を行う等の参加処理を開始する。ここで、自己の設置位置に応じたタイミングとは、例えば起動後、自己の設置位置に応じた時間分、参加処理を遅延させることを示している。自己の設置位置に応じた時間とは、例えばゲートウェイ装置４までの距離と、その間に配置される無線通信装置２Ａの数、その無線通信装置２Ａのそれぞれ参加処理の時間等を考慮して設定すると良い。

このように、自己の設置位置に応じた時間分、参加処理を遅延させるため、起動後、参加処理を開始するまでの時間として、予め参加処理開始時間を設定し、記憶手段２７に記憶させておくものとする。

参加処理手段２２は、例えば起動後、参加処理開始時間が経過すると、参加処理を開始する。この参加処理により、無線通信装置２Ａは、ゲートウェイ装置４の管理下に入り、ＰＡＮが構成される。なお、参加処理開始時間は、一旦、ＰＡＮが構成された後は、待機時間決定手段２４により決定された時間に更新し、参加処理手段２２は、更新された参加処理開始時間が経過した後、参加処理を開始すると良い。

時間計測手段２３は、起動手段２１により起動後、記憶手段２７に記憶されている参加処理開始時間を読み取り、読み取った参加処理開始時間を計測する。

待機時間決定手段２４は、ＰＡＮが構成された後に、ゲートウェイ装置４に経路情報要求コマンドを発行し、ゲートウェイ装置４から得られる経路情報、又は経路コストに基づき、参加処理開始時間を決定する。待機時間決定手段２４は、決定した参加処理開始時間により、記憶手段２７に記憶されている参加処理開始時間を更新して、次回の起動時における参加処理開始時間とする。

待機時間決定手段２４は、例えばゲートウェイ装置４から得られる経路情報を参照し、自己の無線通信装置２Ａからゲートウェイ装置４までの間に経由（中継）する無線通信装置２Ａの数に応じて、参加処理開始時間を決定すると良い。

また、待機時間決定手段２４は、例えばゲートウェイ装置４から得られる経路コストに所定の係数を掛けた値を参加処理開始時間として決定しても良い。なお、経路情報要求コマンドにより得られる経路情報又は経路コストについては後述する。

位置情報送信手段２５は、例えばＩＭＥＳ（Ｉｎｄｏｏｒ ＭＥｓｓａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等を用いて、記憶手段２７に記憶されている位置情報Ｘを所定の範囲に送信する。位置情報送信手段２５により送信される位置情報Ｘは、無線通信装置２Ａが搭載される蛍光灯の設置位置と対応したものである。

無線通信手段２６は、他の無線通信装置２Ａ又はゲートウェイ装置４と各種データの送受信を行う。なお、無線通信手段２６は、例えばＺｉｇｂｅｅを利用すると良い。

記憶手段２８は、位置情報送信手段２５により送信される位置情報Ｘや、参加処理手段２２により用いられる無線通信装置２Ａの装置識別情報Ａや、起動後に時間計測手段２３により計測される参加処理開始時間を記憶する。

なお、無線通信装置２Ａは、ゲートウェイ装置４と、上述したＺｉｇＢｅｅ規格によるＰＡＮを構成する場合には、ルータ機能を提供するように制御される。

上述した構成により、無線通信装置２Ａは、起動後、自己の設定位置に応じたタイミングで、ＰＡＮを構成する無線ネットワークへの参加処理を行う。これにより、無線通信の干渉を抑制し、迅速にＰＡＮを構成することが可能となる。

＜ゲートウェイ装置４：機能ブロック＞
図４は、ゲートウェイ装置の機能ブロックの一例を示す図である。図４に示すように、ゲートウェイ装置４は、無線通信手段３０と、有線通信手段３１と、情報管理手段３２と、記憶手段３３とを有するように構成される。

無線通信手段３０は、例えば無線通信装置２Ａと同じ帯域を利用した無線通信により、無線通信装置２Ａと各種データの送受信を行う。なお、無線通信手段３０は、例えばＺｉｇｂｅｅを利用すると良い。

有線通信手段３１は、有線通信により、例えば無線通信手段３０により受信した情報を位置情報管理システム５等に送信する。有線通信手段３１は、例えばＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠した通信方式（通信プロトコル）を、例えばＩＥＥＥ８０２．３に準拠した通信方式に変換し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のパケット通信が可能となるよう制御する。

情報管理手段３２は、無線通信手段３０により無線通信装置２Ａの経路情報要求コマンドを受信すると、無線通信装置２Ａからゲートウェイ装置４までの複数の経路のうち、例えばＺｉｇＢｅｅで用いられる経路コストが最も低い経路を決定する。このとき、情報管理手段３２は、例えば無線通信装置２Ａのそれぞれの間の電波強度等を考慮した最も経路コストの低い経路を決定すると良い。

情報管理手段３２は、経路コストが最も低い経路を決定すると、経路情報要求コマンドを受信した無線通信装置２Ａに、経路情報応答コマンドを送信する。なお、経路情報要求コマンドと経路情報応答コマンドのデータ構造については後述する。

記憶手段３３は、ゲートウェイ装置４の装置識別情報等を記憶する。

なお、ゲートウェイ装置４は、無線通信装置２Ａと、例えばＺｉｇＢｅｅによるＰＡＮを構成する場合には、コーディネート機能を提供するように制御される。

＜無線通信装置２Ａ：ハードウェア構成＞
図５は、無線通信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図５に示すように、無線通信装置２Ａは、電圧変換器４０と、制御部４１と、位置情報送信部４２と、無線通信部４３とを有するように構成されている。電圧変換器４０は、例えばリード線を介して、制御部４１と、位置情報送信部４２と、無線通信部４３と電気的に接続されている。

電圧変換器４０は、例えばＤＣ／ＤＣ変換部を備え、供給された高電圧ＤＣ電源を低電圧ＤＣ電源に変換し、変換した低電圧ＤＣ電源を無線通信装置２Ａの各部に供給する。

制御部４１は、制御部４１全体の動作を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０と、基本入出力プログラムを記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５１とを有するように構成される。

更に、制御部４１は、ＣＰＵ５０のワークエリアとして使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５２と、位置情報送信部４２と無線通信部４３とのそれぞれの信号の送受信を行うＩ／Ｆ部５３Ａ〜５３Ｂとを有するように構成される。更に、制御部４１は、上述した各部を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等のバスライン５４を有するように構成される。

なお、図３に示す起動手段２１、参加処理手段２２、時間計測手段２３、待機時間決定手段２４等における各処理はＣＰＵ５０により実行される。

位置情報送信部４２は、位置情報送信部４２全体の動作を制御するＣＰＵ６０と、基本入出力プログラム及び位置情報Ｘを記憶したＲＯＭ６１と、位置情報Ｘを送信する通信回路６２及びアンテナ６２Ａとを有するように構成される。

更に、位置情報送信部４２は、制御部４１と信号の送受信を行うＩ／Ｆ部６３と、上述した各部を電気的に接続するためのアドレスやデータバス等のバスライン６４とを有するように構成される。

なお、通信回路６２は、屋内ＧＰＳと称される屋内測位技術の１つであるＩＭＥＳを利用し、アンテナ６２Ａにより位置情報Ｘを送信すると良い。ＩＭＥＳでは、例えば図１に示す屋内αの天井の高さが、例えば３ｍの場合に屋内αの床に示す位置情報Ｘの到達可能な仮想円の半径が、例えば５ｍとなるように送信出力を設定される。上述した送信出力は、例えば５ｍよりも小さく又は大きくなるように設定することも可能である。

ここで、位置情報Ｘは、無線通信装置２Ａが設けられた電気機器６Ａの設置位置を示し、経度情報、緯度情報、建物の階数、建物の棟番号等の情報を示している。例えば、位置情報Ｘには、一例として東経１３９．３８７１１０度、北緯３５．４５９５５５度、ある建物Ｃ棟の１６階等の情報が含まれる。

無線通信部４３は、無線通信部４３全体の動作を制御するＣＰＵ７０と、基本入出力プログラム及び装置識別情報Ａを記憶したＲＯＭ７１と、ＣＰＵ７０のワークエリアとして使用されるＲＡＭ７２とを有するように構成される。

更に、無線通信部４３は、制御部４１と信号の送受信を行うＩ／Ｆ部７３と、位置情報Ｘや端末識別情報Ｂを受信してゲートウェイ装置４に送信する通信回路７４及びアンテナ７４Ａとを有するように構成される。更に、無線通信部４３は、上述した各部を電気的に接続するためのアドレスやデータバス等のバスライン７５を有するように構成される。

無線通信部４３は、例えば９２０ＭＨｚ帯を利用してデータの送受信を行うことが可能である。９２０ＭＨｚ帯は、例えば電波到達性が高いため、無線通信装置２Ａとゲートウェイ装置４との間に建物の柱や壁が存在している場合であっても、無線通信装置２Ａからゲートウェイ装置４にデータを送信することが可能である。

通信回路７４は、例えばＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のアーキテクチャモデルのうち少なくとも物理層（レイヤ）の規格を利用し、アンテナ７４Ａによってデータの送受信を行う。このとき、無線通信装置２Ａ（すなわち無線通信部４３）を識別する装置識別情報Ａとして、ＭＡＣアドレスを用いることが可能である。

なお、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のアーキテクチャモデルのうち、物理層とＭＡＣ層を採用したＺｉｇＢｅｅを利用しても良い。この場合には、日本、米国、欧州等の利用領域に応じて、無線通信装置２Ａは、例えば８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、又は２．４ＧＨｚ帯を利用し、例えば隣接する他の無線通信装置２Ａを経由して、ゲートウェイ装置４にデータを送信することが可能である。

このように、他の無線通信装置２Ａを経由してデータを送信するマルチホップ通信を利用すれば、それぞれ無線通信装置２Ａの無線通信部４３は、最寄りの無線通信装置２Ａにデータが到達する程度の電力で通信すれば良いため、省電力で駆動することが可能となる。

上述した位置情報Ｘは、無線通信装置２Ａの工場出荷前等にメーカによって記憶されても良く、例えば無線通信装置２Ａの工場出荷後、例えば図１に示す天井βに電気機器２Ａが設置される際に設置者により記憶させても良い。

また、位置情報Ｘは、位置情報管理システム５等の外部装置から、ゲートウェイ装置４を介して無線通信により、無線通信部４３の通信回路７４を介して受信し、制御部４１を介して位置情報送信部４２のＲＯＭ６１に記憶させても良い。

＜ゲートウェイ装置４：ハードウェア構成＞
図６は、ゲートウェイ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図６に示すように、ゲートウェイ装置４は、無線通信部８０と、有線通信部８１とを有するように構成される。

無線通信部８０は、ＣＰＵ８２と、ＲＯＭ８３と、ＲＡＭ８４と、通信回路８５と、Ｉ／Ｆ部８６と、上述した各部を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等のバスライン８７とを有するように構成される。

無線通信部８０は、無線通信装置２Ａの無線通信部４３と同じ帯域を利用して、データの送受信を行う。無線通信部８０は、例えばＺｉｇＢｅｅ等を利用することが可能である。

ＣＰＵ８２は、無線通信部８０全体の動作を制御する。ＲＯＭ８３は、基本入出力プログラムや、ゲートウェイ装置４を識別するための装置識別情報を記憶する。ＲＡＭ８４は、ＣＰＵ８２のワークエリアとして使用される。

通信回路８５は、アンテナ８５Ａを介して位置情報Ｘを送信する。Ｉ／Ｆ部８６は、有線通信部８１と信号の送受信を行う。

有線通信部８１は、ＣＰＵ９０と、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、イーサーネットコントローラ９３と、Ｉ／Ｆ部９４と、上述した各部を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等のバスライン９５とを有するように構成される。

ＣＰＵ９０は、有線通信部８１全体の動作を制御する。ＲＯＭ９１は、基本入出力プログラム等を記憶する。ＲＡＭ９２は、ＣＰＵ９０のワークエリアとして使用される。

イーサーネットコントローラ９３は、例えばＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠した通信方式（通信プロトコル）を、例えばＩＥＥＥ８０２．３に準拠した通信方式に変換する。これにより、イーサーネットコントローラ９３は、例えば無線通信装置２Ａから受信した各種データを、Ｅｔｈｅｎｅｔのパケット通信が可能となるよう制御する。

Ｉ／Ｆ部９４Ａは、無線通信部８０と信号の送受信を行う。Ｉ／Ｆ部９４Ｂは、ＬＡＮ８Ｅ等と信号の送受信を行う。

＜参加処理開始の流れ＞
図７は、参加処理開始の流れを示すフローチャートである。図７に示すように、無線通信装置２Ａは、蛍光灯に対する一括制御スイッチにより電源が投入され、電源が供給されると、起動手段２１により起動処理を行う（Ｓ１０）。

無線通信装置２Ａは、起動手段２１の起動処理の後、時間計測手段２３により記憶手段２７から参加処理開始時間を取得し、取得した参加処理開始時間に対応する時間分の計測を行う（Ｓ１１）。すなわち、無線通信装置２Ａは、参加処理手段２２により参加処理開始時間分、待機したか否か判断し（Ｓ１２）、待機していないと判断すると（Ｓ１２において、ＮＯ）、時間計測手段２３により対応する時間分計測するまで待機することになる。

参加処理手段２２は、時間計測手段２３により対応する時間分計測したと判断すると、参加処理開始時間分、待機したと判断して（Ｓ１２において、ＹＥＳ）、参加処理を開始する（Ｓ１３）。

参加処理手段２２は、参加処理として、例えばＰＡＮへ参加した他の無線通信装置２Ａ等を検出するための検出コマンドを送信し（Ｓ１４）、検出コマンドに対する応答があるか判断する(Ｓ１５)。参加処理手段２２は、検出コマンドに対する応答がないと判断すると（Ｓ１５において、ＮＯ）、Ｓ１４の処理に戻る。

参加処理手段２２は、応答があったと判断すると（Ｓ１５において、ＹＥＳ）、ＰＡＮ参加コマンドを送信し（Ｓ１６）、終了する。

上述したように、無線通信装置２Ａは、起動後、自己の設置位置に応じて設定された参加処理開始時間分、待機した後に、参加処理を開始する。これにより、例えば電源が同時に供給され、参加処理が実行されることによる無線通信の干渉を抑制し、迅速に無線ネットワークを構成することが可能となる。

＜起動後に参加処理まで待機する例＞
図８は、起動後に参加処理まで待機する例を説明するための図である。なお、図８の例に示すゲートウェイ装置４に対する無線通信装置２Ａ−１〜２Ａ−２の設置位置や、電波到達距離の関係は、図２の例と同一である。

図８に示すように、蛍光灯に対する一括制御スイッチにより電源が投入されると、無線通信装置２Ａ−１〜２Ａ−２は、例えば同時に電源が供給されて起動する。上述したように、無線通信装置２Ａ−１は、ゲートウェイ装置４の電波到達距離１１−１にあり、起動後、直接ゲートウェイ装置４に参加要求を行えるため、例えば参加処理開始時間として、「０秒」と設定する。

無線通信装置２Ａ−２は、ゲートウェイ装置４の電波到達距離１１−１にないが、無線通信装置２Ａ−１の電波到達距離１１−２にある。そこで、無線通信装置２Ａ−２は、例えば、無線通信装置２Ａ−１の起動後における参加処理の時間を考慮し、例えば参加処理開始時間として、「０．１秒」と設定する。

これにより、無線通信装置２Ａ−１は、参加処理手段２２により、起動後、「０秒」待機してから参加処理を開始する。無線通信装置２Ａ−２は、参加処理手段２２により、起動後、「０．１秒」待機してから参加処理を開始する。

また、無線通信装置２Ａ−２よりもゲートウェイ装置４から離れた位置にある無線通信装置２Ａの場合には、ゲートウェイ装置４からの距離、その間の無線通信装置２Ａの数、その参加処理の時間等を考慮して、例えば「起動後、０．１×ｎ秒後」と設定すると良い。

上述したように、無線通信装置２Ａは、起動後、自己の設定位置に応じたタイミングで、ＰＡＮを構成する無線ネットワークへの参加処理を行う。これにより、例えば電源が同時に供給されて、例えば同時に起動することによる無線通信の干渉を抑制し、迅速にＰＡＮを構成する。

＜参加処理開始時間を更新する例＞
上述の例では、無線通信装置２Ａが、起動後、予めゲートウェイ装置４との距離等に応じて設定された時間分を待機したが、一旦、ＰＡＮが構成された後は、実際の設置場所での電波状況等を考慮した参加処理開始時間に更新すると良い。そこで、例えばＺｉｇＢｅｅ規格により用いられる経路コスト等を用いて、参加処理開始時間を設定する例を説明する。

図９は、ＰＡＮ参加後に参加処理開始時間を更新する例を説明するための図である。図９（Ａ）は、経路情報要求コマンドの送信時のデータ構造の一例を示す。図９（Ｂ）は、経路情報応答コマンドの受信時のデータ構造の一例を示す。図９（Ｃ）は、経路コスト算出の一例を説明するための図である。

図９（Ａ）に示す経路情報要求コマンドは、例えば、コマンド名を示す「コマンド」、データの長さを示す「データ長」、データの内容を格納する「データ」等であるが、これに限定されるものではない。

図９（Ａ）に示す経路情報要求コマンドは、無線通信装置２ＡがＰＡＮへ参加した後、所定時間（例えば１分〜１０等）経過後に、ゲートウェイ装置４に対して送信される。なお、所定時間経過後とするのは、ＰＡＮ構成中の無線混雑時を避けるためである。この経路情報要求コマンドは、送信時であるため、「データ」のデータ長は「０」、すなわちデータなしの構造となっている。

図９（Ｂ）に示す経路情報応答コマンドは、上述した経路情報要求コマンドと同様の構造である。なお、「データ」には、例えば経路コスト、経由装置数、経由識別ＩＤ１〜ＩＤｎ等を有するが、これに限定されるものではない。

図９（Ｂ）に示す経路情報応答コマンドは、図９（Ａ）に示す経路情報要求コマンドが、複数の無線通信装置２Ａを経由してゲートウェイ装置４に到達し、ゲートウェイ装置４からコマンド発信源である無線通信装置２Ａに返信される。

したがって、図９（Ｂ）に示すように、経路情報応答コマンドのデータ部には、経路コストや、経由した無線通信装置２Ａの数（経由装置数）、経由した無線通信端末２Ａの識別ＩＤ等の経路情報が含まれることになる。

そこで、無線通信装置２Ａは、ＰＡＮへ参加した後、ゲートウェイ装置４に経路情報要求コマンドを送信して、ゲートウェイ装置４から受信した経路情報応答コマンドに含まれる経路コストや、経路情報を用いて参加処理開始時間を設定し、更新すると良い。

例えば、図９（Ｂ）の例に示す経由装置数が、２台である場合には、無線通信装置２Ａは、例えば待機時間決定手段２４により、２台×１０ｍｓ＝２０ｍｓ等として参加処理開始時間を設定すると良い。このように、無線通信装置２Ａは、経路情報（経由装置数）に基づいて参加処理開始時間を設定することが可能である。

なお、無線通信装置２Ａが、図９（Ａ）に示す経路情報要求コマンドを発行すると、このコマンドは、１つの経路ではなく、複数の経路をたどり、上述した内容から構成された複数のコマンドがゲートウェイ装置４に複数到達する。

ゲートウェイ装置４は、複数のコマンドを受信すると、経由装置数と、それぞれの無線通信装置２Ａの間の電波強度に基づき経路コストを算出する。ゲートウェイ装置４は、複数ある中で最も経路コストが低い経路を、コマンド発信源である無線通信装置２Ａとゲートウェイ装置４との間の通信経路として採用し、コマンド発信源の無線通信装置２Ａに経路情報応答コマンドとして返信する。したがって、無線通信装置２Ａは、この経路コストを用いて参加処理開始時間を設定することが可能である。経路コストの算出例について説明する。

図９（Ｃ）に示すように、例えば無線通信装置２Ａ−２からゲートウェイ装置４までの経路として２通りあるとする。１つ目の経路は、無線通信装置２Ａ−２から無線通信装置２Ａ−１を経由した場合であり、２つ目の経路は、無線通信装置２Ａ−２から無線通信装置２Ａ−３を経由した場合である。

例えば、経路コストを電波強度の和として求めると、１つ目の経路は、無線通信装置２Ａ−２と無線通信装置２Ａ−１との間の電波強度が「６０ｄＢｍ」、無線通信装置２Ａ−１とゲートウェイ装置４との間の電波強度が「７０ｄＢｍ」である。したがって、経路コストは６０＋７０＝１３０となる。

また、２つ目の経路は、無線通信装置２Ａ−２と無線通信装置２Ａ−３との間の電波強度が「７０ｄＢｍ」、無線通信装置２Ａ−３とゲートウェイ装置４との間の電波強度が「７０ｄＢｍ」である。したがって、経路コストは７０＋７０=１４０となる。

ここから、ゲートウェイ装置４は、１つ目の経路を採用することになる。なお、上述の例では、経路コストは、無線通信装置２Ａの間の電波強度の和により算出したがこれには限定されない。例えば、電波強度の和を経由装置数で割った値や、電波強度に一定の係数を掛けた値としても良く、電波強度に一定値を加えた値としても良い。

無線通信装置２Ａは、上述のように算出された経路コストに基づいて、参加処理開始時間を設定し、記憶手段２７に記憶されている参加処理開始時間を更新する。無線通信装置２Ａは、例えば待機時間決定手段２４により、経路コストに所定の係数を掛けた値を参加処理開始時間とすると良い。

上述したように、ＰＡＮが構成された後は、実際のゲートウェイ装置４までの経路情報や、電波状況等を考慮した経路コスト等に基づいて、参加処理開始時間を設定し、次回以降の起動後に使用する。このように、自己の設置位置の状況に応じて参加処理を開始することで、例えば電源が同時に供給されることによる無線通信の干渉を抑制し、迅速に無線ネットワークを構成することが可能となる。

＜参加処理開始時間を更新する例＞
図１０は、参加処理開始時間を更新する処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示すように、無線通信装置２Ａは、参加処理手段２２により参加処理を行ったか否か判断する（Ｓ２０）。無線通信装置２Ａは、参加処理手段２２により参加処理を行っていないと判断すると（Ｓ２０において、ＮＯ）、参加処理を行うまで待機する。

一方、無線通信装置２Ａは、参加処理手段２２により参加処理を行ったと判断すると（Ｓ２０において、ＹＥＳ）、待機時間決定手段２４により経路情報要求コマンドを発行して、ゲートウェイ装置４に対して経路情報要求コマンドを送信する（Ｓ２１）。

なお、Ｓ２１の処理では、無線通信装置２Ａは、上述したように所定時間が経過した後、経路情報要求コマンドを送信すると良い。

次に、無線通信装置２Ａは、ゲートウェイ装置４から経路情報応答コマンドを取得したか否か判断する（Ｓ２２）。無線通信装置２Ａは、ゲートウェイ装置４から経路情報応答コマンドを取得していないと判断すると（Ｓ２２において、ＮＯ）、経路情報応答コマンドを取得するまで待機する。

一方、無線通信装置２Ａは、ゲートウェイ装置４から経路情報応答コマンドを取得したと判断すると（Ｓ２２において、ＹＥＳ）、待機時間決定手段２４により取得した経路情報又は経路コストに基づき、参加処理開始時間を決定する（Ｓ２３）。

次に、無線通信装置２Ａは、Ｓ２３の処理で決定した参加処理開始時間を、記憶手段２７に記憶している参加処理開始時間に上書きすることにより更新し（Ｓ２４）、処理を終了する。これにより、無線通信装置２Ａは、次回起動時には、更新された参加処理開始時間分、起動後に待機することで参加処理を開始することになる。

このようにして、無線通信装置２Ａは、起動後、自己の設定位置に応じたタイミングとして、例えばゲートウェイ装置までの距離や、経路情報、経路コスト値等に基づき、参加処理手続の開始を遅延させる。これにより、無線通信の干渉を抑制し、迅速にＰＡＮを構成することが可能となる。

上述したように、本実施形態では、例えば電源が同時に供給されることによる無線通信の干渉を抑制し、迅速に無線ネットワークを構成することが可能となる。

以上、開示の技術の好ましい実施形態について詳述したが、開示の技術は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された開示の技術の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ 位置管理システム
２ 無線通信装置
３ 通信端末
４ ゲートウェイ装置（管理端末の一例）
５ 位置情報管理システム
６ 電気機器
７ 管理対象物
８ 通信ネットワーク
９ ＧＰＳ衛星
１０ 無線通信システム
２０ 変換手段
２１ 起動手段
２２ 参加処理手段
２３ 時間計測手段
２４ 待機時間決定手段
２５ 位置情報送信手段
２６，３０ 無線通信手段
２７，３３ 記憶手段
３１ 有線通信手段
３２ 情報管理手段
４０ 電圧変換器
４１ 制御部
４２ 位置情報送信部
４３ 無線通信部
５０，６０，７０，８２，９０ ＣＰＵ
５１，６１，７１，８３，９１ ＲＯＭ
５２，７２，８４，９２ ＲＡＭ
５３，６３，７３，８６，９４ Ｉ／Ｆ部
５４，６４，７５，８７，９５ バスライン
６２，７４，８５ 通信回路

特開２０１０−０８０１３９号公報

Claims (8)

1. 電源供給源から電源が供給される複数の照明機器に設けられた無線通信装置が無線ネットワークを介して接続された無線通信システムであって、
   前記無線通信装置は、
   前記照明機器に対する前記電源供給源からの電源供給により起動する起動手段と、
   前記起動手段による起動後、自己の設置位置に応じたタイミングで、前記無線ネットワークへの参加処理を開始する参加処理手段とを有することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記参加処理手段は、
   予め、前記無線通信装置の設置位置から、前記無線ネットワークの管理端末までの距離に応じて設定された参加処理開始時間の経過後に、前記参加処理を開始することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記参加処理手段により前記無線ネットワークが形成された後、前記参加処理開始時間を決定する決定手段を有することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記決定手段は、
   前記無線ネットワークが形成された後、前記管理端末から得られる経路情報に基づき、前記参加処理開始時間を決定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
5. 前記決定手段は、
   前記無線ネットワークが形成された後、前記管理端末から得られる経路コストに基づき、前記参加処理開始時間を決定することを特徴とする請求項３又は４に記載の無線通信システム。
6. 前記予め設定された参加処理開始時間は、
   前記無線ネットワークが形成された後、前記決定手段により決定された参加処理開始時間に更新されることを特徴とする請求項４又は５に記載に無線通信システム。
7. 電源供給源から電源が供給される複数の照明機器に設けられた無線通信装置が無線ネットワークを介して接続された無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記無線通信装置により、
   前記照明機器に対する前記電源供給源からの電源供給により起動する起動手順と、
   前記起動手順による起動後、自己の設置位置に応じたタイミングで、前記無線ネットワークへの参加処理を開始する参加処理手順とを有することを特徴とする無線通信方法。
8. 無線ネットワークを介して接続され、電源供給源から電源が供給される複数の照明機器に設けられた無線通信装置であって、
   前記照明機器に対する前記電源供給源からの電源供給により起動する起動手段と、
   前記起動手段による起動後、自己の設置位置に応じたタイミングで、前記無線ネットワークへの参加処理を開始する参加処理手段とを有することを特徴とする無線通信装置。

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