JP4924211B2

JP4924211B2 - 無線ネットワーク構築方法及び無線ノード設置支援端末

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Publication number: JP4924211B2
Application number: JP2007146572A
Authority: JP
Inventors: 庸介石井
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2027-06-01
Also published as: US8305927B2; JP2008206124A; US20090116407A1

Description

本発明は、無線ネットワーク構築方法に関し、特に無線ノードの設置場所の自由度を向上させることが可能な無線ネットワーク構築方法及び無線ノード設置支援端末に関する。

従来のアドホック無線ネットワークのネットワーク構築方法に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２００２−１２４９５５号公報特開２００４−１４６９８８号公報特表２００４−２６０７４０号公報特開２００６−２７０１５０号公報

図１０は従来のアドホック無線ネットワークの一例を示す構成ブロック図である。図１０において１，２，３，４，５及び６はアドホック無線ネットワークを構築し当該無線ネットワークを介して通信を行う無線ノードである。

より具体的には、各無線ノード１〜６は、構築されたアドホック無線ネットワークを介して無線通信を行う無線通信手段と、プログラムや各種パラメータ等が格納された記憶手段と、この記憶手段に格納されたプログラムを読み出して実行することにより無線ノード全体を制御する演算制御手段とから構成されている。

但し、以下は説明の簡単のために各無線ノード１〜６の構成には言及せずに無線ノード全体としての動作として説明する。

無線ノード１は、図１０中”ＣＮ０１”に示す無線ネットワーク回線（以下、単に無線回線と呼ぶ）を用いて無線ノード２と相互に接続され、図１０中”ＣＮ０２”に示す無線回線を用いて無線ノード３と相互に接続される。

また、無線ノード２は、図１０中”ＣＮ０３”及び”ＣＮ０４”に示す無線回線を用いて無線ノード４及び無線ノード５とそれぞれ相互に接続される。さらに、無線ノード３は、図１０中”ＣＮ０５”に示す無線回線を用いて無線ノード６と相互に接続される。

ここで、図１０に示すようなアドホック無線ネットワークの無線ネットワーク構築方法を図１１、図１２、図１３、図１４、図１５及び図１６を用いて説明する。

図１１は新規に設置された無線ノードの動作を説明するフロー図、図１２は既設の無線ノードの動作を説明するフロー図、図１３、図１４、図１５及び図１６は無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。

従来、アドホック無線ネットワーク（以下、単に無線ネットワークと飛ぶ。）では、不特定の数の無線ノードによって自己成長的に無線ネットワークが構築されるため、新たに設置される無線ノードは既存の無線ネットワークに参加する処理が必要になる。

図１１中”Ｓ００１”において新たに設置される無線ノードは、既存の無線ネットワークに参加するか否かを判断する。もし、図１１中”Ｓ００１”において既存の無線ネットワークに参加すると判断した場合には、図１１中”Ｓ００２”において新たに設置される無線ノードは、無線通信を用いて隣接する既設の無線ノードに対して無線ネットワークへの参加の手続きを行う。

一方、図１２中”Ｓ１０１”において既設の無線ノードは、新たに設置される無線ノードから無線ネットワークへの参加要求があったか否かを判断し、もし、当該参加要求があったと判断した場合には、図１２中”Ｓ１０２”において既設の無線ノードは、新たに設置される無線ノードに対してネットワークアドレスを割り当てて配布する。

そして、必要に応じて、図１２中”Ｓ１０３”において既設の無線ノードは、新たに設置される無線ノードに対するセキュリティ認証処理や暗号化のための鍵の配布を行い、図１２中”Ｓ１０４”において既設の無線ノードは、新たに設置される無線ノードの時刻の同期を行う。

例えば、図１３に示すように無線ノード２が新たに設置され、無線ノード１が既設である場合を想定すると、新たに設置される無線ノード２は、図１３中”ＪＮ１１”に示すように既設の無線ノード１に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、既設の無線ノード１は、新たに設置される無線ノード２に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行い、新たに設置される無線ノード２は、図１４中”ＣＮ０１”に示すような無線回線を確立する。

このように構築された無線ネットワークに無線ノード３が新たに設置される場合、新たに設置される無線ノード３は、図１４中”ＪＮ２１”に示すように既設の無線ノード１に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、既設の無線ノード１は、新たに設置される無線ノード３に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行い、新たに設置される無線ノード３は、図１５中”ＣＮ０２”に示すような無線回線を確立する。

同様に、新たに設置される無線ノード４及び無線ノード５は、図１５中”ＪＮ３１”及び”ＪＮ３２”に示すように既設の無線ノード２に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、既設の無線ノード２は、新たに設置される無線ノード４及び無線ノード５に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行い、新たに設置される無線ノード４及び無線ノード５は、それぞれ図１６中”ＣＮ０３”及び”ＣＮ０４”に示すような無線回線を確立する。

最後に、新たに設置される無線ノード６は、図１６中”ＪＮ４１”に示すように既設の無線ノード３に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、既設の無線ノード３は、新たに設置される無線ノード６に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行い、新たに設置される無線ノード６は、図１０中”ＣＮ０５”に示すような無線回線を確立する。

この結果、新たに設置される無線ノードが、隣接する既設の無線ノードに対して無線ネットワークへの参加の手続きを行うことにより、無線ネットワークを自己成長的に構築することができる。

しかし、図１０に示す従来例では、新たに設置される無線ノードは隣接する既設の無線ノードに無線通信を用いてアクセスする必要性があるため、既設の無線ノードとの間で当該無線通信を確実に行うことが可能な場所にしか無線ノードを設置することができず、新たな無線ノードを設置する際に設置場所が制約されてしまうと言った問題点があった。

但し、現場の作業員としては、無線ノードを設置しようとしている場所が、既設の無線ノードとの間で無線通信を確実に行うことが可能であるか否かを判断することが困難であり、さらに、無線ノードの設置場所の決定が難しくなると言った問題点があった。

また、既設の無線ノードによる新たに設置される無線ノードに対するセキュリティ認証処理や暗号化のための鍵の配布は、煩雑な処理が必要となると共に通信トラフィックの増大による無線ネットワークのパフォーマンス低下の懸念があると言った問題点があった。

さらに、各無線ノード間の時刻同期は省電力のためのスリープ時間制御等で重要であるものの、無線通信環境の不安定性等の要因により時刻同期に仕組みが複雑になってしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、無線ノードの設置場所の自由度を向上させることが可能な無線ネットワーク構築方法及び無線ノード設置支援端末を実現することにある。

このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
無線ネットワーク構築に用いられる無線ノード設置支援端末において、無線ノードとの間で無線通信を行う無線通信手段と、記憶手段と、端末全体を制御すると共に前記無線通信手段を介して新たに設置される無線ノードから無線ネットワークへの参加の手続きがあった場合に、前記記憶手段に格納されているネットワークアドレス情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対してネットワークアドレスを割り当てて配布する演算制御手段とを備え、前記演算制御手段が、新たに設置される前記無線ノードの設置場所において既に無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行うと共に、前記設置場所に適した前記無線ノードの通信設定情報を決定することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

請求項２記載の発明は、
請求項１記載の発明である無線ノード設置支援端末において、前記演算制御手段が、前記記憶手段に格納されている前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対して送信出力情報を送信することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

請求項３記載の発明は、
請求項１記載の発明である無線ノード設置支援端末において、前記演算制御手段が、前記記憶手段に格納されている前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対する受信感度情報を送信することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

請求項４記載の発明は、
請求項１記載の発明である無線ノード設置支援端末において、前記演算制御手段が、前記記憶手段に格納されている前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対するデータ再送回数情報を送信することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

請求項５記載の発明は、
無線ネットワーク構築方法であって、無線ノード設置支援端末が、新たに設置される無線ノードの設置場所において既に無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行うと共に、前記設置場所に適した前記無線ノードの通信設定情報を決定するステップと、新たに設置される前記無線ノードから無線ネットワークへの参加の手続きがあった場合に、前記無線ノード設置支援端末が新たに設置される前記無線ノードに対してネットワークアドレスを割り当てて配布するステップと、を有することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

請求項６記載の発明は、
請求項５記載の発明である無線ネットワーク構築方法であって、前記無線ノード設置支援端末が、前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対して送信出力情報を送信するステップをさらに有することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

請求項７記載の発明は、
請求項５記載の発明である無線ネットワーク構築方法であって、前記無線ノード設置支援端末が、前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対する受信感度情報を送信するステップをさらに有することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

請求項８記載の発明は、請求項５記載の発明である無線ネットワーク構築方法であって、前記無線ノード設置支援端末が、前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対するデータ再送回数情報を送信するステップをさらに有することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

本発明によれば次のような効果がある。
請求項１〜８の発明によれば無線ノード設置支援端末が新たに設置される無線ノードとの無線通信における電波環境の調査を行うと共に、無線ノードの設置場所に適した通信設定情報をそれぞれ求め、新たに設置される無線ノードの要求に応じて通信設定情報を送信することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る無線ネットワーク構築に用いられる無線ノード設置支援端末の一実施例を示す構成ブロック図である。

図１において７は無線ノードとの間で無線通信を行う無線通信手段、８は無線ノード設置支援端末全体の動作を制御する演算制御手段、９はプログラム、各種パラメータ、ネットワークアドレス情報や暗号化のための鍵等が格納された記憶手段、１０はＬＥＤ（Light Emitting Diode）表示器やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示手段である。また、７，８，９及び１０は無線ノード設置支援端末５０を構成している。

無線通信手段７はアドホック無線ネットワークの無線回線を介して各無線ノード（図示せず。）との間で無線通信を行うと共に入出力は演算制御手段８に相互に接続され、記憶手段９の入出力も演算制御手段８に相互に接続される。また、演算制御手段８の表示出力は表示手段１０に入力される。

ここで、図１に示す無線ノード設置支援端末の動作を簡単に説明する。無線ノード設置支援端末５０の演算制御手段８は、記憶手段９に格納されたプログラムを読み出して実行して無線通信手段７を制御し、アドホック無線ネットワークを介して新たに設置される無線ノードとの間で無線通信を行い、記憶手段９に格納されているネットワークアドレス情報に基づき新たに設置される無線ノードに対してネットワークアドレスの割り当てを行う。

また、無線ノード設置支援端末５０の演算制御手段８は、無線通信手段７を制御し、アドホック無線ネットワークを介して新たに設置される無線ノードとの間で無線通信を行い、必要に応じて、新たに設置される無線ノードに対するセキュリティ認証処理や記憶手段９に格納されている暗号化のための鍵の配布を行い、新たに設置される無線ノードの時刻の同期を行う。

さらに、無線ノード設置支援端末５０の演算制御手段８は、表示手段１０に対して適宜必要な情報等を表示させる。

但し、以下は説明の簡単のために無線ノード設置支援端末５０の構成には言及せずに無線ノード設置支援端末５０全体としての動作として説明する。

さらに、ここで、このような無線ノード設置支援端末を用いた無線ネットワーク構築方法を図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８及び図９を用いて説明する。図２は新規に設置された無線ノードの動作を説明するフロー図、図３は無線ノード設置支援端末５０の動作を説明するフロー図、図４、図５、図６、図７、図８及び図９は無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。

また、図４、図５、図６、図７、図８及び図９において、１１，１２，１３，１４，１５及び１６はアドホック無線ネットワークを構築し当該無線ネットワークを介して通信を行う無線ノードであり、５０は図１と同一符号を付してある。

また、各無線ノードには、新たに設置される無線ノードに対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行う機能は無く、無線ノード設置支援端末に対してのみ無線ネットワークへの参加の手続きを行う。

さらに、無線ノード設置支援端末５０は、新たに設置される無線ノードとの間で無線通信を確実に行うことが可能な場所に作業員等によって携帯され、従来例における隣接する既設の無線ノードとして動作することになる。

図２中”Ｓ２０１”において新たに設置される無線ノードは、既存の無線ネットワークに参加するか否かを判断する。もし、図２中”Ｓ２０１”において既存の無線ネットワークに参加すると判断した場合には、図２中”Ｓ２０２”において新たに設置される無線ノードは、無線通信を用いて無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、経路探索を行い無線回線を確立する。

一方、図３中”Ｓ３０１”において無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノードから無線ネットワークへの参加要求があったか否かを判断し、もし、当該参加要求があったと判断した場合には、図３中”Ｓ３０２”において無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノードに対してネットワークアドレスを割り当てて配布する。

そして、必要に応じて、図３中”Ｓ３０３”において無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノードに対するセキュリティ認証処理や暗号化のための鍵の配布を行い、図３中”Ｓ３０４”において無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノードの時刻の同期を行う。

例えば、図４に示すように無線ノード１１が新たに設置される場合を想定すると、新たに設置される無線ノード１１は、図４中”ＪＮ５１”に示すように無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノード１１に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行う。

このように構築された無線ネットワークに無線ノード１２が新たに設置される場合、新たに設置される無線ノード１２は、図５中”ＪＮ６１”に示すように無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノード１２に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行い、新たに設置される無線ノード１２は、経路探索を行い図５中”ＣＮ１１１”に示すような無線回線を確立する。

同様に、新たに設置される無線ノード１３は、図６中”ＪＮ７１”に示すように無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノード１３に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行い、新たに設置される無線ノード１３は、経路探索を行い図６中”ＣＮ１１２”及び”ＣＮ１１３”に示すような無線回線を確立する。

また、新たに設置される無線ノード１４は、図７中”ＪＮ８１”に示すように無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノード１４に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行い、新たに設置される無線ノード１４は、経路探索を行い図７中”ＣＮ１１４”に示すような無線回線を確立する。

また、新たに設置される無線ノード１５は、図８中”ＪＮ９１”に示すように無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノード１５に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行い、新たに設置される無線ノード１５は、経路探索を行い図８中”ＣＮ１１５”、”ＣＮ１１６”及び”ＣＮ１１７”に示すような無線回線を確立する。

最後に、新たに設置される無線ノード１６は、図９中”ＪＮ１０１”に示すように無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行い、無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノード１６に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行い、新たに設置される無線ノード１６は、経路探索を行い図９中”ＣＮ１１８”及び”ＣＮ１１９”に示すような無線回線を確立する。

この結果、新たに設置される全ての無線ノードが、無線通信を確実に行うことが可能な場所に携帯された隣接する既設の無線ノードに相当する無線ノード設置支援端末に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行うことにより、新たな無線ノードを設置する際に設置場所が制約されることなく、無線ノードの設置場所の自由度を向上させることが可能になる。

また、無線ノード設置支援端末により、新たに設置される無線ノードに対するセキュリティ認証処理や暗号化のための鍵の配布が行われるため、煩雑な処理は無線ノード設置支援端末で行われ、通信トラフィックの増大も抑制され無線ネットワークのパフォーマンス低下を防止することができる。

さらに、無線ノード設置支援端末が新たに設置される無線ノードと無線通信を確実に行うことが可能な場所に携帯されているので無線通信環境の安定性が向上し、時刻同期が容易になる。

なお、図１等の無線ネットワーク構築方法に説明に際しては、新たに設置される無線ノードは無線ネットワークへの参加の手続きの時に経路探索を行い無線回線の確立を行っているが、一旦、全ての無線ノードを設置した後に一斉に経路探索を行い無線回線を確立させても構わない。

また、経路探索のアルゴリズムとしては何ら限定されるものではなく、任意の経路探索アルゴリズムを用いても構わない。

また、図１等の無線ネットワーク構築方法に説明に際しては、無線ノード設置支援端末が新たに設置される無線ノードに対してネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行っているが、必要性の無い無線ノードに対する認証、鍵配布及び時刻同期等の処理は、勿論、省略しても構わない。

また、無線ノード設置支援端末の新たに設置される無線ノードに対するネットワークアドレスの割り当て方法としては、無線ネットワークへの参加の手続きする無線ノードに対してネットワークアドレスを順番に割り当てる方法、任意のネットワークアドレスを特定の無線ノードに固定的に割り当てる方法等、任意の割り当て方法であって構わない。

また、図１等の無線ネットワーク構築方法に説明に際しては、新たに設置される無線ノードと既設の無線ノードとの間で無線回線を確立させながら順番にネットワーク構築を行っているが、無線ノードの設置順序を意識することなく、測定点等に無線ノードを設置した後に、中継無線ノードを適切に配置して全体として無線ネットワークを構築しても構わない。この場合には、無線ネットワーク構築を容易に行うことができる。

また、図１等の無線ネットワーク構築方法に説明に際しては、新たに設置される無線ノードが既存の無線ネットワークに参加すると判断した場合に、無線通信を用いて無線ノード設置支援端末に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行っているが、当該判断をすることなく、必ず無線通信を用いて無線ノード設置支援端末に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行っても構わない。

また、図１等の無線ネットワーク構築方法では、無線ノードは無線ノード設置支援端末に対してのみ無線ネットワークへの参加の手続きを行う、言い換えれば、無線ノード設置支援端末５０を用いなければ、無線ネットワークの構築ができないので、無線ノード設置支援端末５０を適切に運用管理することにより、構築された無線ネットワークのセキュリティを確保することができる。

また、無線ノード設置支援端末５０の演算制御手段８が、無線通信手段７を用いて周囲の電波状況や無線ノード間の無線通信状況を把握して、表示手段１０にこのように把握した情報を表示させても構わない。

例えば、周辺を二次元、或いは、三次元で可視化して、周囲の電波状況や無線ノード間の無線通信状況を表示させる。

この場合には、設置現場にいる作業員等が、周囲の電波状況や無線ノード間の無線通信状況を確認することができるので、無線ノードを設置しようとしている場所が適切である否かを容易に把握することができて無線ネットワーク構築がより効率的になる。

また、図１に示す実施例の説明に際しては、単に無線ネットワークと表記しているが任意の規格の無線ネットワークが適用可能である。例えば、”ＺｉｇＢｅｅ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４）（登録商標）”等を用いても勿論構わない。

また、無線ノード設置支援端末と、従来の固定型のサーバを互いに連携させることにより、更に、システム全体の拡張性や運用性能の向上、管理コストの削減等に寄与することが期待できる。

例えば、システム管理サーバは、従来通りメインコンピュータルーム等のシステム中枢で運用し、無線ノード設置支援端末に当該システム管理サーバと同期してその機能を共有するような機能を追加しても構わない。

この場合には、無線ネットワーク間での情報の共有や同期を行いやすくなり、システム運用面で柔軟性や確証性を向上させることができる。また、長期にわたって運用するシステムでは、データの永続性や無線ノードの情報管理においても、簡易性、信頼性の向上に大きな効果を期待できる。

また、図１に示す実施例を、以下に示すようなシステム等へ適用することが有効である。
（１）プラント制御システム
（２）ビルオートメーションシステム

（１）プラント制御システムにおいては、無線ノードが設置されるプラント建物内には多くの障害物（設備等）が存在し、電波障害も生じやすい。このため、新たに設置される全ての無線ノードが、無線通信を確実に行うことが可能な場所に携帯された隣接する既設の無線ノードに相当する無線ノード設置支援端末に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行うことにより、無線ネットワーク構築がより容易で効率的になる。

（２）ビルオートメーションシステムにおいては、照明やスイッチ等を無線ノードとした場合、無線ノードが設置されるビル内部もまた多くの障害物（機器や什器等）が存在し、電波障害も生じやすい。このため、新たに設置される全ての無線ノードが、無線通信を確実に行うことが可能な場所に携帯された隣接する既設の無線ノードに相当する無線ノード設置支援端末に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行うことにより、無線ネットワーク構築がより容易で効率的になる。

また、上述までの無線ネットワークにおいて、無線ノードの設置された環境によっては、障害物、若しくは、他機器から発せられる干渉波等の影響を受けて電波障害が生じてしまうことがあった。

このため、無線ノードは、無線ノードの設置された環境に応じて、通信周波数（チャネル）、受信感度、送信出力等の無線通信に係る設定（以下、通信設定）を調整する必要がある。

従来では、予め設置環境に適した受信感度、送信出力、データ再送回数等の通信設定に係るパラメータ（以下、通信設定情報）が無線ノードのメモリ等の記憶手段に記憶され、この通信設定情報が無線ノードの起動時にロードされることにより、無線ノードの通信設定は調整されていた。

しかしながら、このような調整方法では、無線ノードを多量に配置する場合に、作業員等がそれぞれの無線ノードに対して現地に赴いて無線通信における電波環境を調査し、設置環境に適した通信設定情報を記憶手段にそれぞれ記憶することになり、設定に係る作業が煩雑であり作業員等による設定ミスが発生してしまうといった問題点があった。

また、無線ノードの設置場所が変更となる場合には、通信設定情報を改めて設置場所に適するように設定し直す必要があるので、多量の無線ノードの設置場所が変更となる場合には上述と同じように作業が煩雑になり作業員等による設定ミスが発生してしまうといった問題点があった。

このような問題点に対して、作業員等が、無線ノードと他の無線ノードとの無線通信における電波環境を調査して設置環境に適した通信設定情報を求め、携帯用の端末や制御装置等を介して赤外線通信、その他の通信方法により通信設定情報に基づき無線ノードの通信設定の変更を行うといった方法があった。

しかし、このような調整方法であっても、電池駆動で省電力動作が要求される無線ネットワークの場合、無線ノードが電力消費を抑えるためにスリープするので、スリープしている期間は通信設定の調整が出来ないといった問題点があった。

このような従来の問題点に対して、本発明の図１等の無線ネットワーク構築方法を用いて、無線ノード設置支援端末が、新たに設置される無線ノードの設置場所において無線ノード設置支援端末と既に無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行い、設置場所に適した通信設定情報を無線ノードに送信することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

ここで、このような無線ノード設置支援端末を用いた無線ネットワーク構築方法による無線ノードの通信設定を調整する動作を簡単に説明する。

ちなみに、説明を簡単にするため、無線ノード設置支援端末５０は、新たに設置された無線ノードとの無線通信における電波環境の調査を行う電波環境調査手段（図示せず）を有し、記憶手段９には送信出力、受信感度、データ送信回数等の通信設定情報が格納されるものとする。また、無線ノードは、無線ノード全体の動作を制御する演算制御手段、プログラム、通信設定情報が格納された記憶手段を有するものとする。

作業者等に携帯された無線ノード設置支援端末５０の演算制御手段８は、電波環境調査手段（図示せず）を制御して、新たに設置される無線ノードの設置場所において無線ノード設置支援端末５０と無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行う。

そして、無線ノード設置支援端末５０の演算制御手段８は、調査した電波環境に基づき新たに設置される無線ノードの設置場所に適した通信設定情報を決定して記憶手段９に記憶する。

また、無線ノード設置支援端末５０の演算制御手段８は、無線通信手段７を制御して新たに設置される無線ノードとの間で無線通信を行い、必要に応じて、記憶手段９に記憶された送信出力、受信感度、データ送信回数等の通信設定情報を送信する。

新たに設置される無線ノードは、無線ノード設置支援端末５０から受信した設置環境に適した通信設定情報（例えば、送信出力情報、受信感度情報、データ再送回数情報等）に基づいて、通信設定を変更する。

ここで、このような無線ノード設置支援端末を用いた無線ネットワーク構築方法による無線ノードの通信設定を調整する動作を図１０、図１１及び図１２を用いて説明する。図１０は無線ノード設置支援端末の動作を説明するフロー図である。図１１、図１２は無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。

また、図１１、図１２において、１１、１２、１３、１４及び５０は図１〜図９と同一符号を付してある。さらに、無線ノードが新たに設置されて無線ネットワークを構築する方法については図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９で示した動作と同一であるため、適宜省略して説明する。

無線ノード設置支援端末５０は、新たに設置される無線ノードとの間で無線通信を確実に行うことが可能な場所に作業員等によって携帯され、従来例における隣接する既設の無線ノードとして動作する。

そして、図１０中”Ｓ１００１”において、無線ノード設置支援端末５０は、新たに設置される無線ノードの設置場所において無線ノード設置支援端末５０と既に無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行い、無線ノードの設置場所の環境に係る情報（以下、設置環境情報）を収集して記憶手段９に記憶させる。

例えば、図１１に示すように無線ノード１１及び１２によって構成される無線ネットワークに無線ノード１３が新たに設置される場合を想定すると、無線ノード設置支援端末５０は、無線ノード１３の設置場所において無線ノード設置支援端末５０と無線ノード１１、１２との電波環境（例えば、ノイズレベル）をそれぞれ計測すると共に、計測した設置環境情報を記憶手段９に記憶させる。

また、無線ノード設置支援端末５０は、記憶された設置環境情報（例えば、ノイズレベル）と予め定められた設置環境情報の閾値（例えば、ノイズレベルの閾値：３０ｄＢ）とを比較する。

そして、無線ノード設置支援端末５０は、新たに設置される無線ノードが他の無線ノードと適切に無線通信を行えるように設置環境に適した通信設定情報を決定すると共に、この通信設定情報を記憶手段９に記憶させる。

具体的には、無線ノード設置支援端末５０は、記憶された設置環境情報が閾値を超える場合に、新たに設置される無線ノードが他の無線ノードと適切に無線通信が行えるように無線ノードの送信出力、受信感度、データ再送回数を増加（減少）させて、設置環境に適した通信設定情報（例えば、送信出力、受信感度、データ再送回数等）を決定し、この通信設定情報を記憶手段９に記憶させる。

例えば、無線ノード設置支援端末５０は、障害物等により無線ノードとの通信の接続性が悪い場合には、設置環境情報に基づいて無線ノードとの通信の接続性が向上するように増加させたデータ再送回数を記憶手段９に記憶させることになる。

また、特に図示して説明しないが、新たに設置される無線ノードは、既存の無線ネットワークに参加するかを判断し、もし、既存の無線ネットワークに参加すると判断した場合に、新たに設置される無線ノードは、無線通信を用いて無線ノード設置支援端末５０に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行う。

次に、図１０中”Ｓ１００２”において、無線ノード設置支援端末は、新たに設置される無線ノードから無線ネットワークへの参加要求があったか否かを判断する。

図１０中”Ｓ１００２”において当該参加要求があったと判断した場合には、図１０中”Ｓ１００３”において無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノードに対してネットワークアドレスを割り当てて配布する。

また、図１０中”Ｓ１００４”において無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノードに対するセキュリティ認証処理や暗号化のための鍵の配布を行い、図１０中”Ｓ１００５”において無線ノード設置支援端末５０は、新たに設置される無線ノードの時刻の同期を行う。

次に、図１０中”Ｓ１００６”において無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、無線ノードの送信出力を設定する送信出力情報を新たに設置される無線ノードに送信する。

また、図１０中”Ｓ１００７”において無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、無線ノードの電波を受信した感度を設定する受信感度情報を新たに設置される無線ノードに対して送信する。

さらに、図１０中”Ｓ１００８”において無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、無線ノードのデータを再送する回数を設定するデータ再送回数情報を新たに設置される無線ノードに対して送信する。

そして、特に図示して説明しないが、新たに設置される無線ノードは、無線ノード設置支援端末５０から受信した通信設定情報（例えば、送信出力情報、受信感度情報、データ再送回数情報等）に基づいて、それぞれ通信設定を変更する。

例えば、図１１に示すように無線ノード１１及び１２によって構成される無線ネットワークに無線ノード１３が新たに設置される場合を想定して以下に説明する。

まず、無線ノード設置支援端末５０は、無線ノード１３の設置場所において無線ノード設置支援端末５０と無線ノード１１、１２との電波環境の調査を行う。

また、無線ノード設置支援端末５０は、調査した電波環境に基づき無線ノード１３の設置環境に適した通信設定情報（例えば、送信出力、受信感度、データ再送回数等）を決定する。

次に、無線ノード１３は、図１１中”ＪＮ７１”に示すように無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行う。

無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノード１３に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行う。

すると、無線ノード１３は、経路探索を行い、図１１中”ＣＮ１１３”に示すような無線回線を確立する。

また、無線ノード設置支援端末５０（隣接する既設の無線ノードに相当）は、新たに設置される無線ノード１３に対し設置環境に適した通信設定情報（例えば、送信出力情報、受信感度情報、データ再送回数情報等）を送信する。

そして、無線ノード１３は、無線ノード設置支援端末５０から受信した通信設定情報に基づいて、通信設定を変更する。

このように、無線ノード設置支援端末５０が新たに設置される無線ノード１３の設置場所において無線ノード設置支援端末５０と無線ノード１１、１２との電波環境の調査を行うと共に、設置場所に適した通信設定情報を無線ノード１３に送信することにより、新たに設置される無線ノード１３の通信設定が変更される。

さらに、図１２に示すような無線ノード１１、１２及び１３によって構成される無線ネットワークに無線ノード１４が新たに設置される場合を想定して以下に説明する。

まず、無線ノード設置支援端末５０は、無線ノード１４の設置場所において無線ノード設置支援端末５０と無線ネットワークに参加中の無線ノード１２との電波環境の調査を行い、無線ノード１４の設置環境に適した通信設定情報を決定する。

次に、無線ノード１４は、図１２中”ＪＮ８１”に示すように無線ノード設置支援端末５０に対して無線ネットワークへの参加の手続きを行うと、無線ノード設置支援端末５０は、無線ノード１４に対しネットワークアドレスの割り当て及び配布、認証、鍵配布及び時刻同期等の処理を行う。

すると、無線ノード１４は、経路探索を行い、図１２中”ＣＮ１１４”に示すような無線回線を確立する。

そして、無線ノード設置支援端末５０が新たに設置される無線ノード１４に対し設置環境に適した通信設定情報を送信すると、無線ノード１４は、無線ノード設置支援端末５０から受信した通信設定情報に基づいて通信設定を変更する。

このように、無線ノード設置支援端末５０が新たに設置される無線ノード１４の設置場所において無線ノード設置支援端末５０と無線ノード１２との電波環境の調査を行うと共に、設置場所に適した通信設定情報を無線ノード１４に送信することにより、新たに設置される無線ノード１４の通信設定が変更される。

この結果、作業者等に携帯された無線ノード設置支援端末が新たに設置される無線ノードの設置場所において無線ノード設置支援端末と既に無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行うと共に、無線ノードの設置場所に適した通信設定情報をそれぞれ決定し、通信設定情報を無線通信を介して無線ノードに送信することにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

また、図１０等の無線ノード設置支援端末についての動作の説明では、演算制御手段８が電波環境調査手段を制御して、無線ノード設置支援端末と無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行うと例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、演算制御手段が記憶手段９に格納された電波環境調査手段と同等の機能を有するプログラムを読み出して実行して無線通信手段を制御して、無線ノード設置支援端末と無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境を計測するものであっても構わない。

また、図１０等の無線ノード設置支援端末についての動作の説明では、無線ノード設置支援端末５０は、送信出力、受信感度、データ再送回数等の通信設定情報を新たに設置される無線ノードに対してそれぞれ送信すると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、無線ノード設置支援端末は、無線ノードの通信設定を変更する必要がある場合にのみ、送信出力、受信感度、データ再送回数の通信設定情報を無線ノードに送信するものであっても構わない。

また、図１０等の無線ノード設置支援端末についての動作説明では、無線ノード設置支援端末は、新たに設置される無線ノードが無線ネットワークに参加した後に、通信設定情報を新たに設置される無線ノードに送信すると例示されているが、特にこれに限定されるものではなく、無線ノード設置支援端末は、無線ノードから通信設定情報の送信要求があった場合に、新たに設置される無線ノードに対して通信設定情報を送信するものであっても構わない。

また、無線ノードの設置場所に適した通信設定情報をそれぞれ決定するアルゴリズムとしては何ら限定されるものではなく、任意のアルゴリズムを用いても構わない。

ちなみに、図１０等に示した実施例を、以下に示すようなシステム等へ適用することが有効である。
（１）プラント制御システム
（２）ビルオートメーションシステム

（１）プラント制御システムにおいては、無線ノードが設置されるプラント建物内には多くの障害物（設備等）が存在し、電波障害も生じやすい。このため、無線ノード設置支援端末が、新たに設置される無線ノードの設置場所において無線ノード設置支援端末と既に無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行うと共に、設置場所に適した通信設定情報を新たに設置される無線ノードに対して送信し、無線ノードが無線ノード設置支援端末から受信した通信設定情報に基づいて通信設定を行うことにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

（２）ビルオートメーションシステムにおいては、照明やスイッチ等を無線ノードとした場合、無線ノードが設置されるビル内部もまた多くの障害物（機器や什器等）が存在し、電波障害も生じやすい。このため、無線ノード設置支援端末が、新たに設置される無線ノードの設置場所において無線ノード設置支援端末と既に無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行うと共に、設置場所に適した通信設定情報を新たに設置される無線ノードに対して送信し、無線ノードが無線ノード設置支援端末から受信した通信設定情報に基づいて通信設定を行うことにより、無線ノードの無線通信に係る設定作業を容易に行うことが可能となる。

本発明に係る無線ネットワーク構築方法に用いる無線ノード設置支援端末の一実施例を示す構成ブロック図である。新規に設置された無線ノードの動作を説明するフロー図である。無線ノード設置支援端末の動作を説明するフロー図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。無線ノード設置支援端末の動作を説明するフロー図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。従来のアドホック無線ネットワークの一例を示す構成ブロック図である。新規に設置された無線ノードの動作を説明するフロー図である。既設の無線ノードの動作を説明するフロー図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。無線ネットワーク構築の状況を説明する説明図である。

符号の説明

１，２，３，４，５，６，１１，１２，１３，１４，１５，１６無線ノード
７無線通信手段
８演算制御手段
９記憶手段
１０表示手段
５０無線ノード設置支援端末

Claims

無線ネットワーク構築に用いられる無線ノード設置支援端末において、
無線ノードとの間で無線通信を行う無線通信手段と、
記憶手段と、
端末全体を制御すると共に前記無線通信手段を介して新たに設置される無線ノードから無線ネットワークへの参加の手続きがあった場合に、前記記憶手段に格納されているネットワークアドレス情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対してネットワークアドレスを割り当てて配布する演算制御手段とを備え、
前記演算制御手段が、
新たに設置される前記無線ノードの設置場所において既に無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行うと共に、前記設置場所に適した前記無線ノードの通信設定情報を決定することを特徴とする無線ノード設置支援端末。
前記演算制御手段が、
前記記憶手段に格納されている前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対して送信出力情報を送信することを特徴とする
請求項１記載の無線ノード設置支援端末。
前記演算制御手段が、
前記記憶手段に格納されている前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対する受信感度情報を送信することを特徴とする
請求項１記載の無線ノード設置支援端末。
前記演算制御手段が、
前記記憶手段に格納されている前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対するデータ再送回数情報を送信することを特徴とする
請求項１記載の無線ノード設置支援端末。
無線ネットワーク構築方法であって、
無線ノード設置支援端末が、新たに設置される無線ノードの設置場所において既に無線ネットワークに参加している他の無線ノードとの電波環境の調査を行うと共に、前記設置場所に適した前記無線ノードの通信設定情報を決定するステップと、
新たに設置される前記無線ノードから無線ネットワークへの参加の手続きがあった場合に、前記無線ノード設置支援端末が新たに設置される前記無線ノードに対してネットワークアドレスを割り当てて配布するステップと、
を有することを特徴とする無線ネットワーク構築方法。
前記無線ノード設置支援端末が、
前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対して送信出力情報を送信するステップをさらに有することを特徴とする
請求項５記載の無線ネットワーク構築方法。
前記無線ノード設置支援端末が、
前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対する受信感度情報を送信するステップをさらに有することを特徴とする
請求項５記載の無線ネットワーク構築方法。
前記無線ノード設置支援端末が、
前記通信設定情報に基づき新たに設置される前記無線ノードに対するデータ再送回数情報を送信するステップをさらに有することを特徴とする
請求項５記載の無線ネットワーク構築方法。