JP6244744B2 - 通信装置、通信方法及び通信システム - Google Patents

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本発明は、通信装置、通信方法及び通信システムに関する。

ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等に代表される、近距離無線通信方式を用いたネットワークが普及している。近距離無線通信方式によって形成される小規模なネットワークは、ＰＡＮ（Personal Area Network）とも呼ばれる。このようなネットワークは、３Ｇ又は４Ｇネットワークや無線ＬＡＮと比べて、低電力でデータを送受信できることが特徴となっている。従って、ＰＡＮは、バッテリ等で駆動するセンサや小型の無線端末の情報を収集するために利用されることが多い。

無線端末からの情報を収集する例として、特許文献１には、屋内の無線端末の測位を行う技術が開示されている。無線端末は、照明装置から固有情報を含むデータを受信すると、そのデータを、無線ネットワークを介して、ゲートウェイに送信する。ゲートウェイは、予め照明装置と固有情報とを関連付けられたテーブルを保持しており、無線端末から受信したデータにより、無線端末の位置を推定することができる。

また、ネットワークの形態として、主に、スター型、メッシュ型、ツリー型のネットワークが存在する。

スター型のネットワークでは、一つの親ノードに対して、多数の子ノードが直接接続される。親ノードと子ノードの間には、通信を中継する中継ノードが存在しないため、通信経路が単純となり、データの到達時間が短くなる反面、例えば、ネットワークが物理的に広い範囲に構築される場合には、その距離に応じた強度で電波を送出する必要がある。上述した特許文献１では、スター型のネットワークが用いられている。

メッシュ型のネットワークでは、データの転送機能を有するノードが、網の目状に接続される。メッシュ型のネットワークでは、ノードが追加又は削除されると、動的に経路が再計算されるため、自律的なネットワーク構成が可能である。また、スター型のネットワークと比べて、中継ノードが存在することにより、無線端末は、最寄りの中継ノードに到達する程度の電波を送出すればよく、スター型のネットワークと比べて低い電波強度で電波を送出することができる。このことは、低消費電力であることが要求される、センサや小型の無線端末等にとって、好都合である。

一方で、メッシュ型のネットワークでは、多数のノードが一斉にデータを送信することにより、電波干渉が生ずる可能性が高くなる。電波干渉が発生すると、データを送信したノードは、データの再送を行う必要が生じ、結果として、データの伝達に時間がかかる可能性がある。また、メッシュ型のネットワークでは、動的な経路探索のために、各ノードにおける経路計算に時間がかかるという欠点もある。さらに、ノードの数が増大すると、目的のノードまでのデータが到達する時間がさらに長くなるという欠点がある。

ツリー型のネットワークでは、親子関係を有する各ノードが、ツリー状に接続される。メッシュ型のネットワークと同様に、末端のノード以外のノードは、通信の中継機能を有する。従って、メッシュ型のネットワークと同様に、ノード間の距離を短くでき、低い電波強度で電波を送出できる。反面、メッシュ型のネットワークと同様に、ノード数の増大により、電波干渉の問題や、データの到達時間の問題が存在する。

センサ等の小型の無線端末は、消費電力を低減するために、可能な限り低い電力で無線電波を送出してデータを送信し、その後、速やかにスリープ状態となることが好ましい。

しかしながら、上述したスター型ネットワークでは、ネットワークが広範囲に広がっている場合に、親ノードまで到達可能な強い電波で無線信号を送出する必要があり、好ましくない。一方、メッシュ型ネットワーク及びツリー型ネットワークでは、ネットワークが多数のノードで構成される場合に、送信したデータが到達するまでの時間が長くなるため、無線端末は、その確認応答を受信するまで待機する必要がある。無線端末は、その間、スリープ状態に移行することができず、電力を無駄に消費してしまう可能性がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、無線端末の消費電力を効果的に低減できるようにすることを目的とする。

上述した課題を解決し目的を達成するため、本発明の一実施形態における通信装置は、
無線ネットワークを管理する管理装置と、前記管理装置に無線接続する第１の通信装置と、前記第１の通信装置に無線接続し、前記第１の通信装置と無線端末との間の無線通信を中継する第２の通信装置と、を含む通信システムの前記第１の通信装置であって、
前記第２の通信装置から送信された前記無線ネットワークへの参加要求に応答し、前記第２の通信装置の前記無線ネットワークへの参加を受け入れると共に、前記第２の通信装置を介して前記無線端末から受信した前記無線ネットワークへの参加要求に、前記第２の通信装置を介して応答し、前記無線端末の前記無線ネットワークへの参加を受け入れる応答部と、
前記無線端末から送信されたデータを、前記第２の通信装置を介して受信し、該データに対する確認応答を、前記第２の通信装置を介して前記無線端末に送信する受信部と、
前記受信部が受信した前記データを前記管理装置に送信する送信部と、
周辺に複数の前記第１の通信装置がある場合、当該通信装置の機能を前記第２の通信装置に切替える機能切替部と、
を有する。

本発明によれば、無線端末の消費電力を効果的に低減できるようになる。

本発明の一実施形態における通信システムの構成を表す概略図。 本発明の一実施形態における通信システムの構成を表す概略図。 本発明の一実施形態における主無線通信装置のハードウェア構成図。 本発明の一実施形態における副無線通信装置のハードウェア構成図。 本発明の一実施形態における管理装置のハードウェア構成図。 本発明の一実施形態における無線端末のハードウェア構成図。 本発明の一実施形態における主無線通信装置の機能ブロック図。 本発明の一実施形態における副無線通信装置の機能ブロック図。 本発明の一実施形態における管理装置の機能ブロック図。 本発明の一実施形態における無線端末の機能ブロック図。 無線端末の送信するフレームの構成例を表す図。 副無線通信装置の送信するフレームの構成例を表す図。 主無線通信装置の送信するフレームの構成例を表す図。 主無線通信装置のネットワーク参加処理を表すフローチャート。 主無線通信装置のビーコン要求受信処理を表すフローチャート。 主無線通信装置の参加要求受信処理を表すフローチャート。 主無線通信装置のデータ受信処理を表すフローチャート。 主無線通信装置の機能切替処理を表すフローチャート。 通信システムの動作例を表すシーケンス図。 通信システムの構成例を表す図。 通信システムの構成例を表す図。 通信システムの構成例を表す図。 通信システムの構成例を表す図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

１．システムの概要
２．ハードウェア構成
２．１ 主無線通信装置・副無線通信装置
２．２ 管理装置
２．３ 無線端末
３．機能
３．１ 主無線通信装置
３．２ 副無線通信装置
３．３ 管理装置
３．４ 無線端末
４．動作例
４．１ 主無線通信装置の処理
４．１．１ ネットワーク参加処理
４．１．２ ビーコン要求受信処理
４．１．３ 参加要求受信処理
４．１．４ データ転送処理
４．１．５ 機能切替処理
４．２ 通信システムの動作例
５．通信システムの構成例

≪ １．システムの概要 ≫
図１は、本発明の一実施形態における通信システム１の概略図である。図１には、無線ネットワークで接続された主無線通信装置１００、副無線通信装置２００、管理装置３００及び無線端末４００、並びに、有線ネットワークに接続され、管理装置３００を介して無線ネットワークを通信可能なサーバ５００が表されている。

無線端末４００は、任意の測定処理によって取得したデータ（例えば、位置情報、温度、気圧、湿度、電力等、任意のデータ）を、無線ネットワークを介して、サーバ５００に送信する。無線端末４００は、バッテリによって駆動し、所定の条件（例えば、加速度変化の検知、所定の時刻、所定の時間間隔等）に従ってスリープ状態から復帰し、データを取得して送信した後に、再びスリープ状態へと戻る。

図１の例を用いて、無線端末４００が、サーバ５００にデータを送信する際の、データの流れを説明する。図１において、副無線通信装置２００、主無線通信装置１００及び管理装置３００による無線ネットワークは、既に確立されているものとする。無線端末４００は、スリープ状態から復帰すると、最寄りの副無線通信装置２００に対して、無線ネットワークへの参加要求を送信する。無線ネットワークへの参加後、無線端末４００は、任意の測定処理により、データを取得する。そして、無線端末４００は、そのデータを、最寄りの副無線通信装置宛に送信し、その確認応答を受信する。また、無線端末４００は、副無線通信装置２００から主無線通信装置１００にデータが転送されると、主無線通信装置１００から返送された確認応答を、副無線通信装置２００経由で受け取る。無線端末４００は、主無線通信装置１００からの確認応答を受け取ると、再びスリープ状態へと戻る。

その後、無線端末４００が送信したデータは、主無線通信装置１００により、管理装置３００に転送され、最終的に、サーバ５００へと到達する。主無線通信装置１００は、受け取ったデータがサーバ５００まで伝送されることを保証する。すなわち、主無線通信装置１００は、サーバ５００までの経路上で、データ又は確認応答が失われた場合には、データが到達するまで、再送処理を繰り返す。

管理装置３００は、無線ネットワークの起動し、無線ネットワークの管理を行う。無線ネットワークは、任意の通信方式によって形成されるが、例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を用いることができる。管理装置３００は、例えばＺｉｇＢｅｅによって無線ネットワークを構成する場合には、無線ネットワークを起動して管理する役割である、コーディネータとして動作することができる。管理装置３００は、他の装置から、無線ネットワークへの参加要求を受け付け、所定の条件（例えば、予め登録済みの装置ＩＤ等）を満たす装置に対して参加応答（許可）を送信する。

主無線通信装置１００は、管理装置３００に対して、無線ネットワークへ参加要求を送信することにより、無線ネットワークに参加することができる。主無線通信装置１００は、他の装置から受信したデータを、管理装置３００に転送する役割を有する。また、主無線通信装置１００は、他の装置から、無線ネットワークへの参加要求を受け付け、所定の条件（例えば、予め登録済みの装置ＩＤ等）を満たす装置に対して参加応答（許可）を送信する。

ここで、例えば、主無線通信装置１００−１は、他の主無線通信装置１００−２に対して、無線ネットワークへ参加要求を送信することにより、無線ネットワークに参加することができる。この場合には、管理装置３００と、二台の主無線通信装置１００−１、１００−２の、三つの装置からなる、メッシュネットワークを構成する。図２は、無線ネットワークの階層構造を示した図であり、図中の破線で示された領域２は、上記の三台の装置によって構成されるネットワークを表している。このように、主無線通信装置１００−１、１００−２は、データを、他の主無線通信装置１００を介して、管理装置３００に伝送することが可能である。

副無線通信装置２００は、管理装置３００又は主無線通信装置１００に対して、無線ネットワークへの参加要求を送信することにより、無線ネットワークに参加することができる。副無線通信装置２００は、他の装置から受信したデータを、管理装置３００又は主無線通信装置１００に転送する役割を有する。また、副無線通信装置１００は、無線端末４００から、無線ネットワークへの参加要求を受け付け、所定の条件（例えば、予め登録済みの装置ＩＤ等）を満たす装置に対して参加応答（許可）を送信する。

ここで、副無線通信装置２００は、主無線通信装置１００及び他の副無線通信装置２００から、無線ネットワークへの参加要求を受け付けることができない。従って、副無線通信装置２００は、無線端末４００から送信されたデータを、管理装置３００又は主無線通信装置１００に転送する。図２の破線で示された領域３内に、管理装置３００に参加要求を送信した副無線通信装置２００−１と、主無線通信装置１００に参加要求を送信した副無線通信装置２００−２が示されている。このように、主無線通信装置１００以下の副無線通信装置２００によって形成されるネットワークは、ツリー状となる。

以上のような構成により、無線端末４００は、最寄りの装置に対してデータを送信した後、管理装置３００からの確認応答を待たずに、より近くにある主無線通信装置１００から確認応答を受信することにより、スリープ状態へと移行することができる。特に、無線ネットワークの規模が大きくなり、主無線通信装置１００及び副無線通信装置２００の数が多くなった場合でも、無線端末４００がスリープ状態へと移行するまでの待機時間を低くすることができる。また、無線端末４００は、最寄りの管理装置３００、主無線通信装置１００又は副無線通信装置２００まで到達可能な電波を出力すればよいため、消費電力を低く抑えることができる。

≪ ２．ハードウェア構成 ≫
次に、図３−図６を用いて、本発明の一実施形態における主無線通信装置１００と、副無線通信装置２００と、管理装置３００と、無線端末４００のハードウェア構成を説明する。

≪ ２．１ 主無線通信装置・副無線通信装置 ≫
図３、図４は、本発明の一実施形態における主無線通信装置１００及び副無線通信装置２００のハードウェア構成例を表す。主無線通信装置１００及び副無線通信装置２００は、それぞれ、ＳＯＣ（Silicon On Chip）１１、２１と、無線通信部１２、２２と、ＡＣ電源入力部１３、２３と、ＡＣ／ＤＣ変換部１４、２４を有する。

ＳＯＣ１１、２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の装置や、ＵＡＲＴ、ＳＤＩＯ等の各種インターフェースを、一のチップ上に集約した部品である。無線通信部１２、２２は、例えばＺｉｇＢｅｅやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線通信方式に従って、電波を介して他の装置と通信する装置である。ＡＣ電源入力部１３、２３は、ＡＣ電源から電源供給を受け付け、ＡＣ／ＤＣ変換器１４、２４は、入力された交流電流を、所定の電圧の直流電流へと変換する。

主無線通信装置１００及び副無線通信装置２００は、例えば、照明器具や、換気扇や、無線ＬＡＮのアクセスポイントや、スピーカや、非常灯や、火災報知機や、煙報知器や、監視カメラ等の電気機器に、内蔵又は外付けされて提供され、それらと電源を共有することができる。図３、図４に示されるように、主無線通信装置１００及び副無線通信装置２００は、同様のハードウェア構成を有する。

≪ ２．２ 管理装置 ≫
図５は、本発明の一実施形態における管理装置３００のハードウェア構成例を表す。管理装置３００は、ＳＯＣ３１と、無線通信部３２と、有線通信部３３と、ＲＡＭ３４と、ＲＯＭ３５と、Ｎａｎｄ Ｆｌａｓｈ３６と、ＡＣ電源入力部３７と、ＡＣ／ＤＣ変換部３８を有する。

ＳＯＣ３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の装置や、ＵＡＲＴ、ＳＤＩＯ等の各種インターフェースを、一のチップ上に集約した部品である。無線通信部３２は、例えばＺｉｇＢｅｅやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線通信方式に従って、電波を介して他の装置と通信する装置である。有線通信部３３は、例えばイーサネット（登録商標）の規格に従って、他の装置と通信する装置である。ＲＡＭ３４、ＲＯＭ３５、Ｎａｎｄ Ｆｌａｓｈ３６は、ＳＯＣ３１に付加的に設けられた記憶装置であり、無線ネットワークの管理や、無線ネットワークと有線ネットワークとの間の通信変換処理等にかかる処理を効率的に行うために利用される。ＡＣ電源入力部３７は、ＡＣ電源から電源供給を受け付け、ＡＣ／ＤＣ変換器３８は、入力された交流電流を、所定の電圧の直流電流へと変換する。

≪ ２．３ 無線端末 ≫
図６は、本発明の一実施形態における無線端末４００のハードウェア構成例を表す。無線端末４００は、ＳＯＣ４１と、無線通信部４２と、バッテリー４３を有する。

ＳＯＣ４１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の装置や、ＵＡＲＴ、ＳＤＩＯ等の各種インターフェースを、一のチップ上に集約した部品である。当該無線端末４００のＳＯＣ４１は、特に、バッテリー動作を考慮し、低消費電力であることが望ましい。無線通信部４２は、例えばＺｉｇＢｅｅやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線通信方式に従って、電波を介して他の装置と通信する装置である。バッテリ４３は、ボタン電池やリチウムイオンバッテリのように、独立して電力を供給可能な装置である。

また、無線端末４００は、図示しない加速度センサを搭載し、移動（すなわち、加速度の変化）を検知した時のみ、スリープ状態から復帰できるよう、構成されてもよい。また、無線端末４００は、実行する測定処理に応じて、ＧＰＳ受信機や、温度センサや、湿度センサや、気圧センサや、湿度センサや、電力計等の、各種センサーデバイスを搭載しても良い。

無線端末４００は、例えば、ＰＣ等の機器のほか、本棚や机等のオフィス用品や、物流に用いられるコンテナやバレット等に取り付け可能な、タグの形状をしていてもよいし、携帯電話やＰＣ等の情報処理装置に内蔵されて提供されてもよい。

≪ ３．機能 ≫
次に、図７−図１０を用いて、本発明の一実施形態における主無線通信装置１００と、副無線通信装置２００と、管理装置３００と、無線端末４００の機能ブロックの構成を説明する。図７−図１０には、これらの装置が備える様々な要素のうち、本実施形態の説明に特に関連する要素が示されている。

≪ ３．１ 主無線通信装置 ≫
まず、図７を用いて、本発明の位置実施形態における主無線通信装置１００の機能を説明する。主無線通信装置１００は、制御部１０１と、通信部１０２と、記憶部１０３とを有する。

記憶部１０３は、ＳＯＣ１１に内蔵されたＲＯＭによって実現される。記憶部１０３は、自らの識別情報を表すＩＤと、当該主無線通信装置１００が参加要求を送信して接続した装置の識別情報を表す親ＩＤと、無線ネットワークに接続可能な装置の識別情報の一覧である認証情報とを記憶する。認証情報は、予め、無線ネットワークの管理者等によって用意される。

制御部１０１は、主にＳＯＣ１１に内蔵されたＣＰＵの処理によって実現され、主無線通信装置１００の動作を制御する。

通信部１０２は、主に無線通信部１２の処理によって実現され、参加要求部１１１と、参加応答部１１２と、送信部１１３と、受信部１１４と、電波強度取得部１１５と、機能切替部１１６とを有する。

参加要求部１１１は、まず、自らのＩＤを含むビーコン要求を一定範囲内に送信し、ビーコン応答を返した装置に対して、無線ネットワークへの参加要求を送信する。ここで、参加要求部１１１は、管理装置３００からビーコン応答を受け取った場合には、管理装置３００に対して、自らのＩＤを含む参加要求を送信する。また、複数の他の主無線通信装置から応答があった場合には、最も強い電波強度でビーコン応答を受信した主無線通信装置に対して、自らのＩＤを含む参加要求を送信する。代わりに、参加要求部１１１は、複数の他の主無線通信装置から応答があった場合には、接続された装置のが少ない主無線通信装置に対して、自らのＩＤを含む参加要求を送信してもよい。参加要求部１１１は、無線ネットワークへの参加を許可する旨の参加応答を受信した場合には、参加応答に含まれるＩＤを、記憶部１０３の親ＩＤとして記憶する。

参加応答部１１２は、他の装置から送信されたビーコン要求に応じて、自らのＩＤを含むビーコン応答を送信する。

また、参加応答部１１２は、他の主無線通信装置１００、副無線通信装置２００、あるいは無線端末４００から参加要求を受け付け、自らのＩＤを含む参加応答を、それらの装置に送信する。ここで、参加応答部１１２は、参加要求に含まれる装置のＩＤが、記憶部１０３の認証情報に含まれるか確認し、含まれている場合に、参加を許可する旨の参加応答を送信してもよい。一方、参加応答部１１２は、認証情報にＩＤが含まれていない装置に対しては、参加を拒絶する旨の参加応答を送信してもよい。

なお、参加応答部１１２は、副無線通信装置２００から転送された参加要求を受信したことに応じて、参加応答を、それらの装置に送信してもよい。ここで、参加応答部１１２は、参加要求に含まれる装置のＩＤが、記憶部１０３の認証情報に含まれるか確認し、含まれている場合に、参加を許可する旨の参加応答を送信してもよい。一方、参加応答部１１２は、認証情報にＩＤが含まれていない装置に対しては、参加を拒絶する旨の参加応答を送信してもよい。

送信部１１３は、他の主無線通信装置１００、副無線通信装置２００、あるいは無線端末４００から受信したデータを、無線ネットワークを介して、管理装置３００又は他の主無線通信装置１００に送信する。また、送信部１１３は、データの転送先の装置から確認応答を受信すると、その確認応答を、データの送信元の装置へと転送する。また、送信部１１３は、データを送信した後に、一定時間経っても、データを送信した先の装置から、確認応答が受信されない場合、データを再送することができる。

なお、図１３は、無線端末４００から送信され、副無線通信装置２００を介して受信されたデータを、送信部１１３が、管理装置３００に送信する際のフレームの構成例を表している。図１３に示されるように、送信されるフレームは、データの宛先となる管理装置のＩＤ（管理装置ＩＤ）と、データの二番目の中継機となる自らのＩＤ（主無線通信装置ＩＤ）と、最初にデータを中継した一番目の中継機である副無線通信装置のＩＤ（副無線通信装置ＩＤ）とを含む。また、送信されるフレームは、本データを最初に送信した無線端末のＩＤ（無線端末ＩＤ）と、その無線端末が実行した測定処理の結果であるデータの内容を含む。このうち、副無線通信装置ＩＤ以下の情報は、副無線通信装置から受信したフレーム構成と同様である（図１２）。

送信部１１３は、受信部１１４が受け取ったフレーム（図１２）の先頭に、「宛先」として、管理装置のＩＤ（管理装置ＩＤ）を付加し、次に、「中継機２」として、自らのＩＤ（主無線通信装置ＩＤ）を設定する。そして、送信部１１３は、フレームを管理装置３００へと送信する。

なお、図１３の例では、副無線通信装置からデータを受信し、管理装置にそのデータを転送する場合のフレーム構成を表している。しかしながら、例えば、主無線通信装置からデータを受信した場合や、主無線通信装置へとデータを転送する場合には、それぞれの装置のＩＤが、「中継機１」や「宛先」に設定される。また、例示されていないが、当該フレームは、さらに、無線端末がビーコン応答等により取得した受信電波強度を含んでいても良い。

受信部１１４は、他の主無線通信装置１００、副無線通信装置２００、あるいは無線端末４００からデータを受信する。また、このとき、受信部１１４は、データを受信したことを表す確認応答を、データを送信した装置に対して送信することができる。

なお、図１２は、受信部１１４が副無線通信端末から受信したデータを含むフレームの構成例を表している。図１２に示されるように、受信されたフレームは、宛先である自らのＩＤ（主無線通信装置ＩＤ）と、データが中継された場合に、その中継を行った副無線通信装置のＩＤ（副無線通信装置ＩＤ）と、送信元である無線端末のＩＤ（無線端末ＩＤ）を含む。また、受信されたフレームは、本データを最初に送信した無線端末のＩＤ（無線端末ＩＤ）と、その無線端末が実行した測定処理の結果であるデータの内容を含む。また、例示されていないが、当該フレームは、さらに、無線端末がビーコン応答等により取得した受信電波強度を含んでいても良い。

電波強度取得部１１５は、ビーコン要求又はビーコン応答に係る電波強度を取得する。電波強度は、例えば、ｄＢｍの単位によって表される。電波強度取得部１１５は、例えば、ビーコン応答を送信した装置における、ビーコン要求の受信電波強度であってもよいし、ビーコン応答そのものの受信電波強度であってもよい。前者の場合には、ビーコン応答を送信した装置は、測定した受信電波強度を含む、ビーコン応答を送信する。

機能切替部１１６は、所定のタイミングで、ビーコン要求を一定範囲内に送信し、ビーコン応答を返した主無線通信装置１００の数と電波受信強度に応じて、自らの、主無線通信装置１００としての機能を、副無線通信装置２００としての機能に切り替える。具体的には、機能切替部１１６は、電波受信強度が一定値以上であるビーコン応答を、一定数以上の主無線通信装置１００から受信した場合に、自らが副無線通信装置２００として動作するよう、設定を切り替える。ビーコン要求の到達範囲内に多数の主無線通信装置１００がある場合には、主無線通信装置１００間での無駄な中継が生じる可能性が高い。従って、当該無線通信装置１００が、副無線通信装置２００へと機能を切り替えることにより、無駄な中継処理によるデータ送信遅延を防止することができる。

以上の機能により、本実施形態における主無線通信装置１００は、主無線通信装置１００、副無線通信装置２００及び無線端末４００から、無線ネットワークへの参加要求を受け付けることができる。また、主無線通信装置１００は、これらの装置から送信されたデータを、管理装置３００又は他の主無線通信装置１００に転送することができる。

≪ ３．２ 副無線通信装置 ≫
次に、図８を用いて、本発明の位置実施形態における副無線通信装置２００の機能を説明する。副無線通信装置２００は、制御部２０１と、通信部２０２と、記憶部２０３とを有する。

記憶部２０３は、主にＳＯＣ２１に内蔵されたＲＯＭによって実現される。記憶部２０３は、自らの識別情報を表すＩＤと、当該副無線通信装置２００が参加要求を送信して接続した親となる装置の識別情報を表す親ＩＤと、予め無線ネットワークに接続可能な装置の識別情報の一覧である認証情報とを記憶する。

制御部２０１は、ＳＯＣ２１に内蔵されたＣＰＵの処理によって実現され、副無線通信装置２００の動作を制御する。

通信部２０２は、主に無線通信部２２の処理によって実現され、参加要求部２１１と、参加応答部２１２と、送信部２１３と、受信部２１４と、電波強度取得部２１５とを有する。

参加要求部２１１は、まず、自らのＩＤを含むビーコン要求を一定範囲内に送信し、ビーコン応答を返した装置に対して、無線ネットワークへの参加要求を送信する。ここで、参加要求部１１１は、管理装置３００からのビーコン応答を受け取った場合には、管理装置３００に対して、自らのＩＤを含む参加要求を送信する。また、参加要求部１１１は、主無線通信装置からビーコン応答を受け取った場合には、その主無線通信装置に対して、自らのＩＤを含む参加要求を送信する。また、複数の主無線通信装置からビーコン応答を受け取った場合には、最も強い電波強度でビーコン応答を受信した主無線通信装置に対して、自らのＩＤを含む参加要求を送信する。代わりに、参加要求部１１１は、複数の主無線通信装置からビーコン応答を受け取った場合には、接続された装置の接続数が少ない主無線通信装置に対して、参加要求を送信してもよい。参加要求部２１１は、無線ネットワークへの参加を許可する旨の参加応答を受信した場合には、参加応答に含まれるＩＤを、記憶部２０３の親ＩＤとして記憶する。

ここで、参加要求部２１１は、主無線通信装置１００の参加要求部１１１と異なり、他の副無線通信装置２００から、ビーコン応答を受け取っても、その副無線通信装置２００に対して、参加要求を送信しない。これにより、副無線通信装置２００同士が接続されることを回避し、ネットワークの複雑化を防止することができる。

参加応答部２１２は、他の装置から送信されたビーコン要求に応じて、自らのＩＤを含むビーコン応答を送信する。

また、参加応答部２１２は、無線端末４００から参加要求を受信したことに応じて、参加応答を、管理装置３００又は主無線通信装置１００に転送する。そして、参加応答部２１２は、受信した参加応答を、無線端末４００に転送する。

また、参加応答部２１２は、記憶部２０３に格納される認証情報を用いて、自ら参加判断を行ってもよい。すなわち、参加応答部２１２は、参加要求に含まれる装置のＩＤが、記憶部２０３の認証情報に含まれるか確認し、含まれている場合に、参加を許可する旨の参加応答を送信してもよい。一方、参加応答部２１２は、認証情報にＩＤが含まれていない装置に対しては、参加を拒絶する旨の参加応答を送信してもよい。ここで、参加応答には、自らのＩＤが含まれる。

送信部２１３は、無線端末４００から受信したデータを、無線ネットワークを介して、管理装置３００又は主無線通信装置１００に送信する。また、送信部２１３は、データの転送先の装置から確認応答を受信すると、その確認応答を、データの送信元の装置へと転送する。

なお、図１２は、送信部２１３が主無線管理装置１００にデータを送信する際のフレームの構成例を表している。図１２に示されるように、送信されるフレームは、データの宛先となる主無線通信装置のＩＤ（主無線通信装置ＩＤ）と、中継機となる自らのＩＤ（副無線通信装置ＩＤ）と、当該データを送信した無線端末のＩＤ（無線端末ＩＤ）とを含む。また、送信されるフレームは、無線端末が実行した測定処理の結果であるデータの内容を含む。このうち、無線端末ＩＤ以下の情報は、無線端末から受信したフレーム構成と同様である（図１１）。

送信部２１３は、受信部２１４が受け取ったフレーム（図１１）の先頭に、「宛先」として、主無線通信装置のＩＤ（主無線通信装置ＩＤ）を付加し、次に、「中継機１」として、自らのＩＤ（副無線通信装置ＩＤ）を設定する。そして、送信部２１３は、フレームを主無線通信装置１００へと送信する。

なお、図１２の例では、主無線通信装置にデータを転送する場合のフレーム構成を表している。しかしながら、例えば、管理装置にデータを転送する場合には、管理装置のＩＤが、「宛先」に設定される。また、例示されていないが、当該フレームは、さらに、無線端末がビーコン応答等により取得した受信電波強度を含んでいても良い。

受信部２１４は、無線端末４００からデータを受信する。また、受信部２１４は、データを受信したことを表す確認応答を、無線端末４００に対して送信することができる。

なお、図１１は、受信部２１４が無線端末から受信したデータを含むフレームの構成例を表している。図１１に示されるように、受信されたフレームは、宛先である自らのＩＤ（副無線通信装置ＩＤ）と、送信元である無線端末のＩＤ（無線端末ＩＤ）を含む。また、受信されたフレームは、無線端末が実行した測定処理の結果であるデータの内容を含む。また、例示されていないが、当該フレームは、さらに、無線端末がビーコン応答等により取得した受信電波強度を含んでいても良い。

電波強度取得部２１５は、ビーコン要求又はビーコン応答に係る電波強度を取得する。電波強度は、例えば、ｄＢｍの単位によって表される。電波強度取得部２１５は、例えば、ビーコン応答を送信した装置における、ビーコン要求の受信電波強度であってもよいし、ビーコン応答そのものの受信電波強度であってもよい。前者の場合には、ビーコン応答を送信した装置は、測定した受信電波強度を含む、ビーコン応答を送信する。

以上の機能により、本実施形態における副無線通信装置２００は、無線端末４００からの無線ネットワークへの参加要求に応答することができる。また、副無線通信装置２００は、無線端末４００から受け取ったデータを、管理装置３００又は主無線通信装置１００に転送することができる。

≪ ３．３ 管理装置 ≫
次に、図９を用いて、本発明の位置実施形態における管理装置３００の機能を説明する。管理装置３００は、制御部３０１と、通信部３０２と、記憶部３０３とを有する。

記憶部３０３は、ＳＯＣ３１に内蔵されたＲＯＭ又はＮａｎｄ Ｆｌａｓｈ３５等によって実現される。記憶部３０３は、自らの識別情報を表すＩＤと、予め無線ネットワークに接続可能な装置の識別情報の一覧である認証情報とを記憶する。

制御部３０１は、ＳＯＣ３１に内蔵されたＣＰＵの処理によって実現され、管理装置３００の動作を制御する。

通信部３０２は、主に無線通信部３２又は有線通信部３３の処理によって実現され、参加応答部３１１と、送信部３１２と、受信部３１３とを有する。

参加応答部３１１は、他の装置から送信されたビーコン要求に応じて、自らのＩＤを含むビーコン応答を送信する。

また、参加応答部３１１は、主無線通信装置１００、副無線通信装置２００、あるいは無線端末４００から参加要求を受信したことに応じて、自らのＩＤを含む参加応答を、それらの装置に送信する。ここで、参加応答部３１２は、参加要求に含まれる装置のＩＤが、記憶部３０３の認証情報に含まれるか確認し、含まれている場合に、参加を許可する旨の参加応答を送信してもよい。一方、参加応答部３１２は、認証情報にＩＤが含まれていない装置に対しては、参加を拒絶する旨の参加応答を送信してもよい。

送信部３１２は、無線ネットワークを形成する主無線通信装置１００、副無線通信装置２００、あるいは無線端末４００からデータを受信すると、当該データを、有線ネットワークに適合する形式へと変換して、サーバ５００へと送信する。

受信部３１３は、主無線通信装置１００、副無線通信装置２００、あるいは無線端末４００からデータを受信する。また、このとき、受信部３１４は、データを受信したことを表す確認応答を、データを送信した装置に対して送信することができる。

以上の機能により、本実施形態における管理装置３００は、主無線通信装置１００、副無線通信装置２００及び無線端末４００から、無線ネットワークへの参加要求を受け付けることができる。また、管理装置３００は、これらの装置から送信されたデータを、外部のネットワークに接続されたサーバ５００に転送することができる。

≪ ３．４ 無線端末 ≫
次に、図１０を用いて、本発明の位置実施形態における無線端末４００の機能を説明する。無線端末４００は、制御部４０１と、通信部４０２と、測定部４０３と、記憶部４０４と、状態管理部４０５とを有する。

記憶部４０４は、ＳＯＣ４１に内蔵されたＲＯＭによって実現される。記憶部４０４は、自らの識別情報を表すＩＤと、当該無線端末４００が参加要求を送信して接続した、親となる装置の識別情報を表す親ＩＤとを記憶する。

制御部４０１は、ＳＯＣ４１に内蔵されたＣＰＵの処理によって実現され、無線端末４００の動作を制御する。

通信部４０２は、主に無線通信部４２の処理によって実現され、参加要求部４１１と、送信部４１２と、受信部４１３と、電波強度取得部４１４とを有する。

参加要求部４１１は、まず、自らのＩＤを含むビーコン要求を一定範囲内に送信し、ビーコン応答を返した装置に対して、無線ネットワークへの参加要求を送信する。ここで、参加要求部１１１は、管理装置３００からビーコン応答を受け取った場合には、管理装置３００に対して、自らのＩＤを含む参加要求を送信する。また、参加要求部１１１は、主無線通信装置１００からビーコン応答を受け取った場合には、その主無線通信装置に対して、自らのＩＤを含む参加要求を送信する。さらに、参加要求部１１１は、副無線通信装置２００からビーコン応答を受け取った場合には、その副無線通信装置に対して、自らのＩＤを含む参加要求を送信する。

また、複数の主無線通信装置（又は副無線通信装置）から応答があった場合には、最も強い電波強度で応答を受信した主無線通信装置（又は副無線通信装置）に対して、参加要求を送信する。代わりに、参加要求部１１１は、複数の主無線通信装置（又は副無線通信装置）から応答があった場合には、接続された装置の接続数が少ない主無線通信装置（又は副無線通信装置）に対して、参加要求を送信してもよい。

参加要求部４１１は、無線ネットワークへの参加を許可する旨の参加応答を受信した場合には、参加応答に含まれるＩＤを、記憶部４０４の親ＩＤとして記憶する。

送信部４１２は、測定部４０３が測定したデータを、無線ネットワークを介して、管理装置３００、主無線通信装置１００又は副無線通信装置２００に送信する。

なお、図１１は、送信部４１３が副無線管理装置２００にデータを送信する際のフレームの構成例を表している。図１１に示されるように、送信されるフレームは、データの宛先となる副無線通信装置のＩＤ（副無線通信装置ＩＤ）と、自らのＩＤ（無線端末ＩＤ）と、測定部４０３が実行した測定処理の結果であるデータの内容を含む。また、例示されていないが、送信部４１２は、電波強度取得部４１４が取得した受信電波強度を、フレームに含めてもよい。

図１１の例では、副無線通信装置にデータを転送する場合のフレーム構成を表しているが、例えば、管理装置又は主無線通信装置にデータを転送する場合には、そのいずれかのＩＤが、「宛先」に設定される。

受信部４１３は、送信部４１２が送信したデータに対する確認応答を受信する。特に、受信部４１３は、主無線通信装置１００からの確認応答を受け取ると、その旨を状態管理部４０５に通知する。

電波強度取得部４１４は、ビーコン要求又はビーコン応答に係る電波強度を取得する。電波強度は、例えば、ｄＢｍの単位によって表される。電波強度取得部４１４は、例えば、ビーコン応答を送信した装置における、ビーコン要求の受信電波強度であってもよいし、ビーコン応答そのものの受信電波強度であってもよい。前者の場合には、ビーコン応答を送信した装置は、測定した受信電波強度を含む、ビーコン応答を送信する。

測定部４０３は、図示しない、ＧＰＳ受信機や、温度センサや、湿度センサや、気圧センサや、湿度センサや、電力計等の、各種センサーデバイス等によって実現され、測定処理を実行してデータを取得する。測定部４０３は、取得したデータを、送信部４１２に渡す。

状態管理部４０５は、ＳＯＣ４１に内蔵されたＣＰＵの処理によって実現され、無線端末４００の状態を管理する。状態管理部４０５は、所定の条件に応じて、通常状態と、少なくとも無線通信部４２の電力供給を遮断したスリープ状態とを切り替える。状態管理部４０５は、例えば、所定の条件（例えば、加速度変化の検知、所定の時刻、所定の時間間隔等）が満たされると、スリープ状態から通常状態へと、状態を切り替える。そして、状態管理部４０５は、測定部４０３の取得したデータが、送信部４１２によって送信され、受信部４１３が主無線通信装置１００からの確認応答を受信したことに応じて、状態を、通常状態からスリープ状態へと遷移させる。

以上の機能により、本実施形態における無線端末４００は、スリープ状態から復帰するとともに、データを取得して送信し、そのデータが主無線通信装置に到達したことを確認した後に、スリープ状態へと戻ることができる。これにより、無線端末４００は、データが管理装置３００又はサーバ５００に到達するまでの間、通常状態のまま待機する必要がなくなる。このことは、ネットワークの規模が大きくなり、無線端末４００と管理装置３００との間の通信経路が複雑となった場合に、特に有効に作用する。

≪ ４．動作例 ≫
次に、図１４−図１９を用いて、本発明の一実施形態における通信システム１の動作例を説明する。

≪ ４．１ 主無線通信装置の処理 ≫
まず、図１４−図１８を用いて、本発明の一実施形態における主無線通信装置１００の、ネットワーク参加処理、ビーコン要求受信処理、参加要求受信処理、データ転送処理及び機能切替処理を説明する。

≪ ４．１．１ ネットワーク参加処理 ≫
図１４は、本発明の一実施形態における主無線通信装置１００のネットワーク参加処理を表すフローチャートである。主無線通信装置１００は、ネットワーク参加処理を実行することにより、管理装置３００の管理する無線通信ネットワークに参加することができる。

まず、主無線通信装置１００の参加要求部１１１は、一定の範囲に、ビーコン要求を送信する（ステップＳ１０１）。ここで、参加要求部１１１が、管理装置３００からビーコン応答を受信した場合には（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、その管理装置に参加要求を送信する（ステップＳ１０３）。そして、参加要求部１１１は、応答を受信し、無線ネットワークへの参加処理を完了する（ステップＳ１０４）。

一方、参加要求部１１１が、管理装置３００からビーコン応答を受信しなかった場合には（ステップＳ１０２のＮＯ）、ステップＳ１０５へと進む。ステップＳ１０５において、参加要求部１１１が、二以上の主無線通信装置１００からビーコン応答を受信した場合には（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、電波強度取得部１１５は、それぞれのビーコン応答の受信電波強度を取得する（ステップＳ１０６）。参加要求部１１１は、最も高い受信電波強度でビーコン応答を受信した主無線通信端末に対して、参加要求を送信する（ステップＳ１０７）。そして、参加要求部１１１は、応答を受信し、無線ネットワークへの参加処理を完了する（ステップＳ１０８）。

また、ステップＳ１０５において、参加要求部１１１が、二以上の主無線通信装置１００からビーコン応答を受信しなかった場合には（ステップＳ１０５のＮＯ）、参加要求部１１１は、その主無線通信装置に参加要求を送信する（ステップＳ１０９）。そして、参加要求部１１１は、応答を受信し、無線ネットワークへの参加処理を完了する（ステップＳ１１０）。

以上の処理により、本実施形態における主無線通信装置１００は、管理装置３００の管理する無線ネットワークに参加することができる。

なお、ステップＳ１０６、Ｓ１０７において、二以上の主無線通信装置の中から、参加要求を送信する装置を決定する場合に、電波受信強度以外の、他の値が用いられてもよい。例えば、参加要求部１１１は、接続されている装置又は端末の数の少ない主無線通信装置に対して、参加要求を送信してもよい。なお、この場合には、主無線通信装置が送信するビーコン応答等を通じて、主無線通信装置に接続された装置又は端末の接続数を取得する必要がある。

≪ ４．１．２ ビーコン要求受信処理 ≫
図１５は、本発明の一実施形態における主無線通信装置１００のビーコン要求受信処理を表すフローチャートである。主無線通信装置１００は、ビーコン要求受信処理を実行することにより、他の装置に対して自らの存在を通知することができる。

まず、主無線通信装置１００の参加応答部１１２は、他の装置からのビーコン要求を待ち受ける（ステップＳ２０１）。次に、参加応答部１１２は、他の装置からビーコン要求を受信すると（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、自らのＩＤを含むビーコン応答を送信する（ステップＳ２０３）。一方、参加応答部１１２は、他の装置からビーコン要求を受信しなかった場合には（ステップＳ２０２のＮＯ）、ステップＳ２０１に戻り、他の装置からのビーコン要求を引き続き待ち受ける。

以上の処理により、本実施形態における主無線通信装置１００は、他の装置が送信したビーコン要求に応答することができる。

なお、参加応答部１１２は、当該主無線通信装置１００に接続された装置又は端末の数や、受信したビーコン要求の受信電波強度や、自らが主無線通信装置であることを表す情報等を含む、ビーコン応答を送信してもよい。これにより、ビーコン応答を受け取った装置は、当該主無線通信装置１００に参加要求を送信すべきかどうか判断することが可能となる。

≪ ４．１．３ 参加要求受信処理 ≫
図１６は、本発明の一実施形態における主無線通信装置１００の参加要求受信処理を表すフローチャートである。主無線通信装置１００は、参加要求受信処理を実行することにより、他の装置を無線ネットワークに参加させることができる。

まず、主無線通信装置１００の参加応答部１１２は、他の装置からの参加要求を待ち受ける（ステップＳ３０１）。次に、参加応答部１１２は、他の装置から参加要求を受信すると（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、記憶部１０３に記憶された認証情報を参照する（ステップＳ３０３）。一方、参加応答部１１２は、他の装置から参加要求を受信しなかった場合には（ステップＳ３０２のＮＯ）、ステップＳ３０１に戻り、他の装置からの参加要求を引き続き待ち受ける。

ステップＳ３０３の後に、参加応答部１１２は、参加要求に含まれる、参加要求を送信した装置のＩＤが、認証情報に含まれているかどうか判断する（ステップＳ３０４）。そして、参加要求を送信した装置のＩＤが、認証情報に含まれている場合には（ステップＳ３０４のＹＥＳ）、参加応答部１１２は、接続を許可する旨の参加応答を送信する（ステップＳ３０５）。一方、参加要求を送信した装置のＩＤが、認証情報に含まれていない場合には（ステップＳ３０４のＮＯ）、参加応答部１１２は、接続を拒絶する旨の参加応答を送信する（ステップＳ３０６）。

以上の処理により、本実施形態における主無線通信装置１００は、他の装置からの無線ネットワークへの参加要求を処理することができる。

≪ ４．１．４ データ転送処理 ≫
図１７は、本発明の一実施形態における主無線通信装置１００のデータ転送処理を表すフローチャートである。主無線通信装置１００は、データ転送処理を実行することにより、無線端末から送信されたデータを、管理装置へと転送することができる。

まず、主無線通信装置１００の受信部１１４は、他の装置からデータを待ち受ける（ステップＳ４０１）。次に、受信部１１４は、他の装置からデータを受信すると（ステップＳ４０２のＹＥＳ）、その装置に対して、確認応答を送信する（ステップＳ４０３）。なお、確認応答は、当該主無線通信装置１００のＩＤを含む。一方、受信部１１４は、他の装置からデータを受信しなかった場合には（ステップＳ４０２のＮＯ）、ステップＳ４０１に戻り、他の装置からのデータを引き続き待ち受ける。

次に、送信部１１３は、受信部１１４が受信したデータを、管理装置３００又は他の主無線通信装置１００宛に送信する（ステップＳ４０４）。データの宛先は、例えば、当該主無線通信装置１００が、管理装置３００と隣接している場合には、その管理装置３００である。また、当該主無線通信装置１００が、管理装置３００と隣接していない場合には、当該主無線通信装置１００と管理装置３００との経路上にある、隣接する他の主無線通信装置である。

そして、送信部１１３は、送信したデータに対する確認応答を一定時間内に受信したどうか判断する（ステップＳ４０５）。送信部１１３は、確認応答が、一定時間内に受信された場合には（ステップＳ４０５のＹＥＳ）、処理を終了し、そうでない場合には（ステップＳ４０５のＮＯ）、ステップＳ４０４に戻り、再度データを送信する。

以上の処理により、本実施形態における主無線通信装置１００は、無線端末から送信されたデータを、主無線通信装置又は管理装置へと転送することができる。また、主無線通信装置１００は、管理装置にデータが届くまで、再送処理を続ける。そのため、主無線通信装置１００からの確認応答を受け取った無線端末は、データが管理装置まで到達したことを確認するまで待たずに、スリープ状態へと遷移することができる。これにより、特に無線ネットワークを構成するノードの数が多い場合であっても、無線端末による確認応答の待機時間を短くすることができ、無線端末の消費電力を低減することができる。

なお、ステップＳ４０５を経た後のステップＳ４０４におけるデータの送信回数が一定回数に達したにも関わらず、確認応答が受信されない場合には、送信部１１３は、再送を停止してもよい。この場合には、送信部１１３は、データの伝送に失敗した旨の通知を、サーバ５００又は無線端末４００に送信してもよい。

≪ ４．１．５ 機能切替処理 ≫
図１８は、本発明の一実施形態における主無線通信装置１００の機能切替処理を表すフローチャートである。主無線通信装置１００は、機能切替処理を実行することにより、自らの機能を、副無線通信装置へと切り替えることができる。

主無線通信装置１００の機能切替部１１６は、一定の範囲に、ビーコン要求を送信する（ステップＳ５０１）。ここで、機能切替部１１６は、ビーコン応答を受信したかどうかを判断する（ステップＳ５０２）。そして、機能切替部１１６は、ビーコン応答を受信しなかった場合には（ステップＳ５０２のＮＯ）、一定時間待機し（ステップＳ５０６）、再度ビーコン要求を送信する。

一方、機能切替部１１６は、ビーコン応答を受信した場合には、二以上の主無線通信装置からビーコン応答を受信したかどうかを判断する（ステップＳ５０３）。そして、二以上の主無線通信装置からビーコン応答を受信した場合には（ステップＳ５０３のＹＥＳ）、機能切替部１１６は、さらに、所定の受信電波強度以上のビーコン応答を一定数以上の主無線通信装置から受信したかどうかを判断する（ステップＳ５０４）。そして、所定の受信電波強度以上のビーコン応答を一定数以上の主無線通信装置から受信した場合には（ステップＳ５０４のＹＥＳ）、機能切替部１１６は、当該主無線通信装置の機能を、副無線通信装置に切り替える（ステップＳ５０５）。このとき、機能切替部１１６は、受信電波強度が最大であった主無線通信装置を、親ノードとして設定する。

一方、ステップＳ５０３において、二以上の主無線通信装置からビーコン応答を受信しなかった場合には（ステップＳ５０３のＮＯ）、機能切替部１１６は、機能の切替を行わずに処理を終了する。また、ステップＳ５０４において、所定の受信電波強度以上のビーコン応答が一定数未満であった場合には（ステップＳ５０４のＮＯ）、機能切替部１１６は、機能の切替を行わずに処理を終了する。

以上の処理により、本実施形態における主無線通信装置１００は、近辺に多数の主無線通信装置が存在する場合には、自らのを副無線通信装置に切り替えることで、ネットワーク全体における主無線通信装置の数を削減し、管理装置と主無線通信装置によって構成されるメッシュ状のネットワーク構成を単純化することができる。

≪ ４．２ 通信システムの動作例 ≫
次に、図１９を用いて、本発明の一実施形態における通信システム１の動作を説明する。ここでは、通信システム１が、図１に例示されるような位置関係になっているものとする。以下の例では、管理装置３００が、無線端末４００が測位によって取得した位置に関するデータを受信するまでの動作を説明する。

まず、管理装置３００が起動する（ステップＳ６０１）。管理装置３００の参加応答部３１１は、他の装置からのビーコン要求及び参加要求を待ち受ける（ステップＳ６０２）。また、管理装置３００の受信部３１３は、他の装置からのデータを待ち受ける（ステップＳ６０３）。

次に、主無線通信装置１００が起動する（ステップＳ６０４）。主無線通信装置１００の参加要求部１１１は、自らのＩＤを含む、ビーコン要求を送信する（ステップＳ６０５）。管理装置３００の参加応答部３１１は、ステップＳ６０５で送信されたビーコン要求を受信すると、自らのＩＤを含むビーコン応答を、主無線通信装置１００宛に送信する（ステップＳ６０６）。主無線通信装置１００の電波強度取得部１１５は、ステップＳ６０６で受信したビーコン応答の受信電波強度を取得する（ステップＳ６０７）。

次に、主無線通信装置１００の参加要求部１１１は、自らのＩＤを含む、参加要求を管理装置３００に送信する（ステップＳ６０８）。管理装置３００の参加応答部３１１は、参加要求に含まれるＩＤが、認証情報に含まれていることを確認し、主無線通信装置１００を無線ネットワークに参加させてもよいと判断する（ステップＳ６０９）。そして、管理装置３００の参加応答部３１１は、接続を許可する旨の参加応答を、主無線通信装置１００に送信する（ステップＳ６１０）。

主無線通信装置１００が無線ネットワークに参加した後に、主無線通信装置１００の参加応答部１１２は、他の装置からのビーコン要求及び参加要求を待ち受ける（ステップＳ６１１）。また、主無線通信装置１００の受信部１１４は、他の装置からのデータを待ち受ける（ステップＳ６１２）。

次に、副無線通信装置２００が起動する（ステップＳ６１３）。副無線通信装置２００の参加要求部２１１は、自らのＩＤを含む、ビーコン要求を送信する（ステップＳ６１４）。主無線通信装置１００の参加応答部１１２は、ステップＳ６１４で送信されたビーコン要求を受信すると、自らのＩＤを含むビーコン応答を、副無線通信装置２００宛に送信する（ステップＳ６１５）。副無線通信装置２００の電波強度取得部２１５は、ステップＳ６１５で受信したビーコン応答の受信電波強度を取得する（ステップＳ６１６）。

次に、副無線通信装置２００の参加要求部２１１は、自らのＩＤを含む、参加要求を主無線通信装置１００に送信する（ステップＳ６１７）。主無線通信装置１００の参加応答部１１２は、参加要求に含まれるＩＤが、認証情報に含まれていることを確認し、副無線通信装置２００を無線ネットワークに参加させてもよいと判断する（ステップＳ６１８）。そして、主無線通信装置１００の参加応答部１１２は、接続を許可する旨の参加応答を、副無線通信装置２００に送信する（ステップＳ６１９）。

副無線通信装置２００が無線ネットワークに参加した後に、副無線通信装置２００の参加応答部２１２は、他の装置からのビーコン要求及び参加要求を待ち受ける（ステップＳ６２０）。また、副無線通信装置２００の受信部２１４は、他の装置からのデータを待ち受ける（ステップＳ６２１）。

次に、無線端末４００の状態管理部４０５は、所定の条件が満たされた（例えば、所定の時刻となった、前回のデータ送信から一定時間が経過した、あるいは、加速度の変化を検出した、等）ことを検出し、スリープ状態から復帰する（ステップＳ６２２）。無線端末４００の参加要求部４１１は、自らのＩＤを含む、ビーコン要求を送信する（ステップＳ６２３）。副無線通信装置２００の参加応答部２１２は、ステップＳ６２３で送信されたビーコン要求を受信すると、自らのＩＤを含むビーコン応答を、無線端末４００宛に送信する（ステップＳ６２４）。無線端末４００の電波強度取得部４１４は、ステップＳ６２４で受信したビーコン応答の受信電波強度を取得する（ステップＳ６２５）。

次に、無線端末４００の参加要求部４１１は、自らのＩＤを含む、参加要求を副無線通信装置２００に送信する（ステップＳ６２６）。副無線通信装置２００の参加応答部２１２は、ステップＳ６２６で受信した参加要求を、主無線通信装置１００に転送する（ステップＳ６２７）。主無線通信装置１００の参加応答部１１２は、ステップＳ６２７で受け取った参加要求に含まれるＩＤが、認証情報に含まれていることを確認し、無線端末４００を無線ネットワークに参加させてもよいと判断する（ステップＳ６２８）。そして、主無線通信装置１００の参加応答部１１２は、接続を許可する旨の参加応答を、副無線通信装置２００に送信する（ステップＳ６２９）。副無線通信装置２００の参加応答部２１２は、ステップＳ６２９で受信した参加応答を、無線端末４００に転送する（ステップＳ６３０）。これにより、無線端末４００は、無線ネットワークに参加する。

次に、無線端末４００の測定部４０３は、例えば、ＧＰＳ受信機（特に、屋内向けの測位技術であるＩＭＳＥ規格に対応したＩＭＥＳ受信機）による測定処理を実行して、位置に関するデータを取得する（ステップＳ６３１）。無線端末４００の送信部４１２は、図１１に例示されるようなフレームにより、データを副無線通信装置２００に送信する（ステップＳ６３２）。副無線通信装置２００の受信部２１４は、自らのＩＤを含む確認応答を、無線端末４００に送信する（ステップＳ６３３）。

次に、副無線通信装置２００の送信部２１３は、図１２に例示されるようなフレームにより、主無線通信装置１００にデータを転送する（ステップＳ６３４）。主無線通信装置１００の受信部１１４は、自らのＩＤを含む確認応答を、副無線通信装置２００に送信する（ステップＳ６３５）。副無線通信装置２００の送信部２１３は、受け取った確認応答を、無線端末４００へと転送する（ステップＳ６３６）。無線端末４００の状態管理部４０５は、ステップＳ６３２で送信したデータに対する、主無線通信装置からの確認応答が受信されたことに応じて、当該無線端末の状態を、スリープ状態へ遷移させる（ステップＳ６３７）。

一方、主無線通信装置１００の受信部１１４が、ステップＳ６３４においてデータを受信した後、主無線通信装置１００の送信部１１３は、図１３に例示されるフレームにより、データを管理装置３００に転送する（ステップＳ６３８）。管理装置３００の受信部３１３は、受信したデータに対する確認応答を、主無線通信装置１００に送信する（ステップＳ６３９）。管理装置３００は、後に、取得したデータを、サーバ５００に送信する。

以上の処理により、スリープ状態から復帰した無線端末４００が、主無線通信装置と副無線通信装置によって形成される無線ネットワークに参加し、取得したデータを、管理装置３００に送信することができる。また、無線端末４００は、主無線通信装置１００から、送信したデータに対する確認応答を受信したことをもって、スリープ状態へと遷移することができる。これにより、無線端末４００は、管理装置３００からの確認応答を待つ必要がなくなるため、無線ネットワークの規模が大きくなった場合であっても、確認応答を待つ時間を短く保つことができる。その結果、無線端末４００は、速やかにスリープ状態へと遷移することができ、消費電力を低減することができる。

≪ ５． 通信システムの構成例 ≫
次に、図２０−図２３を用いて、本発明の一実施形態における通信システム１の具体的な構成例を説明する。

図２０は、通信システム１が設置される、例えば、屋内の仕切られたある空間を、模式的に表した図である。図２０に示された通信システム１は、一台の管理装置３００と、二台の無線通信装置１００−１、１００−２と、複数台の副無線通信装置２００と、三台の無線端末４００−１、４００−２、４００−３とを含む。図２０に示される、破線で描かれた円は、各無線端末４００がデータを送信することのできる、送信可能範囲を表している。

例えば、図２０に示されるように、複数の副無線通信装置２００は、空間内の複数の電気機器に内蔵されて、設置され得る。副無線通信装置２００は、既存の電気機器に内蔵して提供されることにより、新たな電源配線の必要がないというメリットがある。また、特に、天井に設置された照明器具に、副無線通信装置２００を内蔵することにより、送受信される電波の遮蔽物がなくなるというメリットがある。

例えば、図２０に示される無線端末４００は、測位によって、位置に関するデータを取得し、そのデータを、管理装置３００を介して、サーバ５００に伝送する必要があるものとする。このような場合に、無線端末４００は、図２０に示される空間内のどの位置に配置されても、データを送信できなければならない。

図２０の例では、無線端末４００−１が、四台の照明器具の中央に配置されても、その送信可能範囲に一以上の副無線通信装置（例えば、副無線通信装置２００−１）が含まれるように、副無線通信装置が配置される。また、無線端末４００−２、４００−３が、空間内の端部に配置されても、その送信可能範囲に一以上の副無線通信装置（例えば、副無線通信装置２００−２、２００−３）が含まれるように、副無線通信装置が配置される。

一方で、図２１に示されるように、空間内に、無線端末が持ち込まれる可能性のない、無線端末持ち込み対象外エリアが設けられている場合には、その領域には、副無線通信装置２００を設置する必要がなくなる。

主無線通信装置１００の位置は、管理装置３００と直接通信できない副無線通信装置の位置によって、決定される。主無線通信装置１００は、管理装置３００と直接通信できない位置にある副無線通信装置が、少なくとも一台の主無線通信装置１００と直接通信が可能となるよう、設置される。例えば、図２２には、三台の副無線通信装置２００−１、２００−２、２００−３の送信可能範囲が、破線の円で描かれている。例えば、空間内の端部にある副無線通信装置２００−３が直接通信できるよう、主無線通信装置１００−２が設置されている。これにより、副無線通信装置２００は、管理装置３００又は主無線通信装置１００のいずれかと直接通信することが可能となる。なお、主無線通信装置１００は、副無線通信装置２００と同様に、空間内の複数の電気機器（例えば、天井に設置された照明器具）に内蔵されて、設置され得る。

さらに、複数の主無線通信装置１００のうち、一の主無線通信装置は、管理装置３００か、又は他の主無線通信装置と直接通信可能な位置に配置される。例えば、図２３には、二台の主無線通信装置１００−１、１００−２の送信可能範囲が、破線の円で描かれている。例えば、主無線通信装置１００−１は、管理装置３００と直接通信できる位置に配置され、また、主無線通信装置１００−２は、管理装置３００とは直接通信できないが、主無線通信装置１００−１と直接通信することができる。

主無線通信装置１００も、副無線通信装置２００と同様に、空間内の複数の電気機器に内蔵されて、設置されてもよい。主無線通信装置１００は、既存の電気機器に内蔵して提供されることにより、新たな電源配線の必要がないというメリットがある。また、特に、天井に設置された照明器具に、主無線通信装置１００を内蔵することにより、送受信される電波の遮蔽物がなくなるというメリットがある。

以上の構成により、無線端末４００から送信されたデータは、管理装置３００へと伝送される。

１ 通信システム
１００ 主無線通信装置
１０１ 制御部
１０２ 通信部
１０３ 記憶部
１１１ 参加要求部
１１２ 参加応答部
１１３ 送信部
１１４ 受信部
１１５ 電波強度取得部
２００ 副無線通信装置
２０１ 制御部
２０２ 通信部
２０３ 記憶部
２１１ 参加要求部
２１２ 参加応答部
２１３ 送信部
２１４ 受信部
２１５ 電波強度取得部
３００ 管理装置
３０１ 制御部
３０２ 通信部
３０３ 記憶部
３１１ 参加応答部
３１２ 送信部
３１３ 受信部
４００ 無線端末
４０１ 制御部
４０２ 通信部
４０３ 測定部
４０４ 記憶部
４０５ 状態管理部
４１１ 参加要求部
４１２ 送信部
４１３ 受信部
４１４ 電波強度取得部

国際公開第２００５／０８６３７５号

Claims (10)

1. 無線ネットワークを管理する管理装置と、前記管理装置に無線接続する第１の通信装置と、前記第１の通信装置に無線接続し、前記第１の通信装置と無線端末との間の無線通信を中継する第２の通信装置と、を含む通信システムの前記第１の通信装置であって、
   前記第２の通信装置から送信された前記無線ネットワークへの参加要求に応答し、前記第２の通信装置の前記無線ネットワークへの参加を受け入れると共に、前記第２の通信装置を介して前記無線端末から受信した前記無線ネットワークへの参加要求に、前記第２の通信装置を介して応答し、前記無線端末の前記無線ネットワークへの参加を受け入れる応答部と、
   前記無線端末から送信されたデータを、前記第２の通信装置を介して受信し、該データに対する確認応答を、前記第２の通信装置を介して前記無線端末に送信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記データを前記管理装置に送信する送信部と、
   周辺に複数の前記第１の通信装置がある場合、当該通信装置の機能を前記第２の通信装置に切替える機能切替部と、
   を有する、
   通信装置。
2. ビーコン信号を送出し、該ビーコン信号に対する応答を送信した装置に対して、前記無線ネットワークへの参加要求を送信する要求部をさらに有し、
   前記要求部は、前記管理装置が前記応答を送信した場合に、前記管理装置に対して前記参加要求を送信する、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記応答に係る受信電波の電波強度を取得する取得部をさらに有し、
   前記要求部は、二以上の前記第１の通信装置が前記応答を送信した場合に、最も大きな電波強度の前記応答を送信した前記第１の通信装置に対して、前記参加要求を送信する、
   請求項２に記載の通信装置。
4. 前記無線ネットワークへの参加を認められた通信装置の識別情報を含む認証情報を記憶する記憶部をさらに有し、
   前記応答部は、前記第２の通信装置の識別情報が、前記認証情報に含まれる場合に、前記参加要求を受け入れる、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の通信装置。
5. 前記応答部は、前記無線端末から送信された前記無線ネットワークへの参加要求に応答し、該無線端末の前記無線ネットワークへの参加を受け入れ、
   前記受信部は、前記無線端末から送信されたデータを直接受信し、該データに対する確認応答を、前記無線端末に対して直接送信する、
   請求項１乃至４何れか一項に記載の通信装置。
6. 当該通信装置は、他の電気機器の電源から供給される電力によって駆動する、
   請求項１乃至５何れか一項に記載の通信装置。
7. 前記電気機器は、天井に設置された照明機器である、
   請求項６に記載の通信装置。
8. 前記送信部は、送信した前記データに対する確認応答が一定時間内に受信されない場合、前記データを、前記管理装置に再度送信する、
   請求項１乃至７の何れか一項に記載の通信装置。
9. 無線ネットワークを管理する管理装置と、前記管理装置に無線接続する第１の通信装置と、前記第１の通信装置に無線接続し、前記第１の通信装置と無線端末との間の無線通信を中継する第２の通信装置と、を含む通信システムの前記第１の通信装置が実行する通信方法であって、
   前記第２の通信装置から送信された前記無線ネットワークへの参加要求に応答し、前記第２の通信装置の前記無線ネットワークへの参加を受け入れる第１の応答段階と、
   前記第２の通信装置を介して、前記無線端末から受信した前記無線ネットワークへの参加要求に、前記第２の通信装置を介して応答し、前記無線端末の前記無線ネットワークへの参加を受け入れる第２の応答段階と、
   前記無線端末から送信されたデータを、前記第２の通信装置を介して受信する受信段階と、
   該データに対する確認応答を、前記第２の通信装置を介して前記無線端末に送信する第１の送信段階と、
   前記受信段階において受信された前記データを前記管理装置に送信する第２の送信段階と、
   周辺に複数の前記第１の通信装置がある場合、当該通信装置の機能を前記第２の通信装置に切替える機能切替段階と、
   を有する、通信方法。
10. 無線ネットワークを管理する管理装置と、前記管理装置に無線接続する第１の通信装置と、前記第１の通信装置と無線端末との間の無線通信を中継する第２の通信装置と、を含む通信システムであって、
    前記第１の通信装置は、
    前記第２の通信装置から送信された前記無線ネットワークへの参加要求に応答し、前記第２の通信装置の前記無線ネットワークへの参加を受け入れると共に、前記第２の通信装置を介して前記無線端末から受信した前記無線ネットワークへの参加要求に、前記第２の通信装置を介して応答し、前記無線端末の前記無線ネットワークへの参加を受け入れる応答部と、
    前記無線端末から送信されたデータを、前記第２の通信装置を介して受信し、該データに対する確認応答を、前記第２の通信装置を介して前記無線端末に送信する受信部と、
    前記受信部が受信したデータを前記管理装置に送信する送信部と、
    周辺に複数の前記第１の通信装置がある場合、当該通信装置の機能を前記第２の通信装置に切替える機能切替部と、
    を有する、
    通信システム。

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