JP6555433B2 - 無線ネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、無線ネットワークシステムに関し、特には、無線ネットワークで接続された複数の機器の配置を自動的に特定する技術に関する。

様々な機器を無線ネットワークで接続し、制御する無線ネットワークシステムがある。例えば、無線を用いて、多数の照明器具の明るさや色、及び点灯、消灯の制御を行う照明システムは、そのような無線ネットワークシステムの一例である。

照明システムでは、照明器具を個別に制御するため、各照明器具にあらかじめＭＡＣアドレスなどのネットワーク識別子（以下、単にＩＤとも言う）が付与されている。照明器具の設置作業は、設置後直ちに所期の動作が行えるように、ＩＤと設置位置との関係を指定した配置図などに従って行われる。

しかし実際には、同種の照明器具はＩＤを無視して設置されることが多く、予定したコントロールを行っても想定とは違う照明器具が反応してしまい、照明器具のＩＤと設置位置との関係を設定し直すことを強いられている。具体的には、照明器具を１台ずつ制御して、反応した照明器具のＩＤと位置とを配置図などへ記入し、制御ソフトウェアへ入力し直すといった作業が必要になっている。

このような作業の支援や自動化のために、照明器具のＩＤと実際の設置位置との関係を自動的に特定する技術が有用である。

そのような技術の一例として、例えば、特許文献１は、互いに無線通信可能な無線機器であるスイッチと照明器具とが建物内の複数の部屋に配置された照明システムにおいて、同じ部屋内のスイッチと照明器具とを同じ制御グループに配分する技術を開示する。

特許文献１では、２つの無線機器間の距離を示している受信信号強度指示（ＲＳＳＩ）値に基づいて無線ネットワーク中の無線機器の配置を特定し、距離が離れた無線機器間にグループ境界を規定している。

特許第４９８１７８４号公報

しかしながら、特許文献１では、無線機器間のＲＳＳＩ値を、無線機器間の無線通信を確立するステップにおいて測定するとしている。この記載から、特許文献１では、無線機器のペアごとに、一対一のコネクションを確立した状態でＲＳＳＩ値を測定しているものと考えられる。

無線機器のペアの数は、無線ネットワーク中の無線機器の数の増加に伴ってべき乗的に増加する。そのため、無線機器の全てのペアについて、コネクションの確立、ＲＳＳＩ値の測定、コネクションの切断を行う処理時間は、無線ネットワーク中の無線機器の数の増加に伴って急激に増大する。特に、大規模な無線ネットワークでは、電波環境や無線機器間の距離によってはコネクションの確立に時間がかかり、リトライやアボートなどの処理が発生して、処理時間がさらに増大する懸念もある。

つまり、特許文献１の構成によれば、無線ネットワークシステム中の無線機器の数の増加に伴い、ＲＳＳＩ値を実用的な時間で測定することが急激に難しくなるという課題がある。

この課題は、無線機器がスイッチや照明器具である照明システムに限らず、種々の無線ネットワークシステムで生じるものである。例えば、無線を用いて多数のセンサからのデータを収集するセンサネットワークや、センサとアクチュエータを組み合わせた広域無線ネットワーク、移動機の位置を推定するロケーションシステムの固定機などにおいても、同様の課題が生じ得る。また、ＲＳＳＩ値に代えて、２つの無線機器間の距離に応じた他の受信品質（例えば、信号対雑音比やビットエラーレートなど）を測定したとしても、同様の課題は生じ得る。

そこで、本発明は、無線ネットワークシステムにおける無線機器の配置を特定するために無線機器間の距離に応じた受信品質を実用的な時間で測定できる無線ネットワークシステム及び受信品質測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る無線ネットワークシステムは、各々が固有の識別子を有し無線信号を送受信する複数の無線機器を備える無線ネットワークシステムであって、前記複数の無線機器のうちの１つの無線機器が固有の識別子を含む測定用信号をブロードキャスト送信し、他の無線機器が前記測定用信号を受信し無線機器間の距離に応じた受信品質を測定する動作を、前記複数の無線機器の各々について順次実行し、前記無線ネットワークシステムは、前記複数の無線機器に動作を指示するためのコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記複数の無線機器に対して、前記測定用信号のブロードキャスト送信と、他の無線機器から受信した前記測定用信号に基づき無線機器間の距離に応じた受信品質の測定及び測定された前記受信品質を含む受信品質情報の前記コントローラへの送信と、を指示し、前記受信品質情報に基づく無線機器間の距離を用いて、前記複数の無線機器の配置を求める。

この構成によれば、無線機器の全てのペアについて一対一のコネクションを確立して受信品質を測定する場合と比べて、測定用信号の送信回数は、無線機器のペアの数から無線機器の数に削減される。そのため、受信品質の測定の作業量が、無線ネットワークシステム中の無線機器数の増加に対しべき乗的な増加から線形的な増加に抑えられる。さらには、測定に係るコネクションの確立及び切断のオーバヘッドもなくなる。

その結果、無線ネットワークシステム中の無線機器数が増加した場合であっても、全ての無線機器のペアでの受信品質を実用的な時間で測定できる無線ネットワークシステムが得られる。

また、無線機器の機能を単純化しつつ、コントローラの制御下で受信品質を測定できるので、無線機器の全てのペアでの受信品質を実用的な時間で測定できる低コストの無線ネットワークシステムが得られる。

また、前記複数の無線機器の各々は、測定された受信品質のうち前記無線機器の総数より少ない個数の上位の受信品質のみを表す前記受信品質情報を前記コントローラへ送信してもよい。

この構成によれば、無線機器は、無線機器の配置を求めるために有用な上位の受信品質のみをコントローラへ送信することで、通信量を削減するので、コントローラは、短時間で受信品質を収集し、無線機器の配置を求めることができる。

また、前記コントローラは、前記複数の無線機器の予定配置を示す配置情報を予め保持し、前記受信品質に基づいて求めた前記複数の無線機器の配置と前記配置情報で表される前記予定配置とを対照してもよい。

この構成によれば、予定配置と求めた無線機器の配置とを対照することにより、無線機器の配置のミスを発見するために役立つ。

また、前記コントローラは、前記受信品質に基づいて求めた前記複数の無線機器の配置に従って、前記コントローラから前記複数の無線機器までのルーティングを決定してもよい。

この構成によれば、無線機器の実際の配置に従って、例えば、ホップ数が少ない最短のルーティングを決定できるので、伝送効率に優れたマルチホップ無線ネットワークシステムが得られる。

本発明の無線ネットワークシステム及び受信品質測定方法によれば、無線ネットワークシステム中の無線機器数が増加した場合であっても、無線機器の全てのペアでの受信品質を実用的な時間で測定できる無線ネットワークシステム及び受信品質測定方法が得られる。

図１は、実施の形態１に係る照明システムの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係る照明コントローラ及び照明器具の機能的な構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１に係る照明システムで使用するユニキャストパケットのフォーマットの一例を示す図である。 図４は、実施の形態１に係る照明システムで使用するブロードキャストパケットのフォーマットの一例を示す図である。 図５は、事務室のフロアレイアウトの一例を示す平面図である。 図６は、事務室における照明器具の配置の一例を示す平面図である。 図７Ａは、照明器具の予定配置の一例を示す図である。 図７Ｂは、照明器具の予定配置を格納する配置情報テーブルの一例を示す図である。 図８は、照明器具の実際の配置の一例を示す図である。 図９は、照明システムの設置状況の一例を示す透視図である。 図１０Ａは、実施の形態１に係る機器配置特定処理の一例を示すフローチャートである。 図１０Ｂは、実施の形態１に係るＲＳＳＩデータ収集処理の一例を示すフローチャートである。 図１１は、実施の形態１に係るＲＳＳＩ測定用パケットのフォーマットの一例を示す図である。 図１２は、実施の形態１に係るＲＳＳＩ報告用パケットのフォーマットの一例を示す図である。 図１３は、実施の形態１に係るＲＳＳＩ測定用パケットの到達状況の一例を示す図である。 図１４は、照明器具の特定された配置の一例を示す図である。 図１５は、照明器具の特定された配置を格納する配置情報テーブルの一例を示す図である。 図１６は、実施の形態２に係る照明システムの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 図１７は、事務室のフロアレイアウトの一例を示す平面図である。 図１８は、実施の形態２に係るＲＳＳＩデータ収集処理の一例を示すフローチャートである。 図１９は、実施の形態２に係るＲＳＳＩ報告用パケットのフォーマットの一例を示す図である。 図２０は、実施の形態２に係る照明器具の配置の一例を示す平面図である。 図２１は、実施の形態３に係る再ルーティング結果の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、及びステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る無線ネットワークシステムは、各々が固有のＩＤ（識別子）を有し無線信号を送受信する複数の無線機器とコントローラとを備える。当該無線ネットワークでは、コントローラの制御下で、複数の無線機器の各々が順次、次の動作を実行する。

すなわち、複数の無線機器のうちの１つの無線機器が固有のＩＤを含む測定用信号をブロードキャスト送信し、他の無線機器が測定用信号を受信し無線機器間の距離に応じた受信品質を測定する。測定される受信品質は、限定されない一例として、受信信号強度指数（ＲＳＳＩ）であってもよく、信号対雑音比、ビットエラーレートであってもよい。

コントローラは、測定された受信品質に基づく無線機器間の距離を用いて、無線ネットワークシステムに含まれる複数の無線機器の配置を特定する。

以下では、区別のため、複数の無線機器のうち、固有のＩＤを含む測定用信号をブロードキャスト送信する１つの無線機器を送信機器と称し、他の無線機器を受信機器と称することがある。

実施の形態１では、無線ネットワークシステムの一例として、事務室の天井照明を無線で制御する照明システムについて説明する。

図１は、実施の形態１に係る照明システムの機能的な構成の一例を示すブロック図である。図１に示されるように、照明システム１は、照明コントローラ２００と、複数の照明器具４００と、を備える。ここで、照明コントローラ２００はコントローラの一例であり、照明器具４００は無線機器の一例である。

照明コントローラ２００は、複数の照明器具４００とともに無線ネットワークを構成する。構成される無線ネットワークは、一例として、ルーティング（パケットの伝送経路制御）を行うマルチホップ型の無線ネットワークであってもよい。ここで、照明コントローラ２００及び複数の照明器具４００の各々は、無線ネットワークにおける固有のＩＤを与えられたノードであり、互いに通信可能に構成される。

照明コントローラ２００は、無線ネットワークを介して複数の照明器具４００を制御する。複数の照明器具４００は、照明コントローラ２００による制御下で受信品質を測定する。照明コントローラ２００は、測定された受信品質を複数の照明器具４００から収集し、収集した受信品質に基づいて照明器具４００の配置を特定する。

図２は、照明コントローラ２００及び照明器具４００の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図２に示されるように、照明コントローラ２００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２１０、送受信部２２０、及びアンテナ２３０を有する。ＰＣ２１０は、所定の制御ソフトウェアがインストールされ動作するパーソナルコンピュータであってもよい。送受信部２２０は、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などのインタフェースでＰＣ２１０と接続された無線アダプタであってもよい。照明コントローラ２００の無線ネットワークにおける固有のＩＤは、例えば、ＭＡＣアドレスなどの形式で、送受信部２２０に記録されていてもよい。

照明器具４００は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）４１０、ＬＥＤ駆動電源４２０、送受信部４４０、アンテナ４５０、及び照明器具４００を制御するマイコン４６０を有する。マイコン４６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びメモリを有し（図示せず）、メモリにあらかじめ保持した所定の制御ソフトウェアを、ＣＰＵが実行することにより果たされるソフトウェア機能によって、照明器具４００を制御してもよい。照明器具４００は、図示していない電灯線から電力を得て動作する。照明器具４００の無線ネットワークにおける固有のＩＤは、例えば、ＭＡＣアドレスなどの形式で、送受信部４４０に記録されていてもよい。

図３は、照明システム１で使用される無線パケット（以下、単にパケットと言う）のフォーマットの一例を表す図である。図３は、無線ネットワークのノード間での一対一の通信に用いられるユニキャストパケットの一例を示している。図３に示されるパケットは、例えば、照明コントローラ２００と１つの照明器具４００との間、及び２つの照明器具４００の間での一対一の通信に用いられる。

図３では、簡明のため、一般的なフィールドである、Ｐ（プリアンブル）、送信元ＩＤ、宛先ＩＤ、データの４つのフィールドのみを示している。

プリアンブルは、通信規格で規定されたパケットの開始端を示すビット列である。

送信元ＩＤは、パケットの始点であるノードのＩＤを示す情報である。

宛先ＩＤは、パケットの終点となるべきノードのＩＤを示す情報である。

データは、照明コントローラ２００から照明器具４００への動作指令や、照明器具４００から照明コントローラ２００への動作報告を示す情報であってもよい。以下では、区別のため、照明器具への動作指令を含むパケットをコマンドパケットと称し、照明器具からの動作報告を含むパケットをレポートパケットと称することがある。

図４は、照明システム１で使用されるパケットのフォーマットの他の一例を表す図である。図４は、無線ネットワークの１つのノードが他の全てのノードへ向けて発信するブロードキャストパケットの一例を示している。図４のパケットは、図３のパケットと比べて、宛先ＩＤがブロードキャストフラグＢに変更される点が異なる。図４のパケットは、特定の宛先ＩＤを含まず、当該パケットを送信したノード以外の全てのノードを宛先として送信される。

図５は、照明システム１が設置される事務室１００のフロアレイアウトの一例を示す平面図である。図５では、事務室１００におけるドア１０１、デスク１０３、及び椅子１０４の配置を示している。

図６は、事務室１００における照明器具４００の配置の一例を示す平面図である。図６に示すように、事務室１００には複数の照明器具４００が行列状に配列されている。照明器具４００は、例えば、事務室１００の天井に設置された天井照明器具であってもよい。個々の照明器具４００は、照明システム１を構成する無線機器であり、固有のＩＤによって識別される。

図７Ａは、照明コントローラ２００及び照明器具４００の予定配置（つまり、設置予定位置）の一例を示す図である。図７Ａでは、照明コントローラ２００の予定配置（矩形）及び照明器具４００の予定配置（円）を、左から右をｘ軸、上から下をｙ軸とするｘｙ座標上に表している。また、照明コントローラ２００及び照明器具４００のＩＤを、それぞれ矩形及び円の中に示す２桁の数値で単純化して示している。

図７Ａの例は、照明器具４００の各々が、単純化されたＩＤと等しいｘｙ座標の位置に配置される予定であることを示している。このような予定配置は、例えば、配置図によって視覚的に示され、作業者は当該配置図に従って照明器具４００を設置する。

照明システム１は、予定配置を表す配置情報を、例えば、テーブルの形式で保持してもよい。

図７Ｂは、照明コントローラ２００及び照明器具４００の予定配置を保持する配置情報テーブルの一例を示す図である。図７Ｂの配置情報テーブル２５０は、例えば、ＰＣ２１０に設けられてもよい。配置情報テーブル２５０は、機器（照明コントローラ２００及び照明器具４００を含む）と一対一に対応するエントリを有する。各エントリのＩＤ欄２５１及び予定配置欄２５２には、対応する機器のＩＤ及び予定配置が保持される。図７Ｂの配置情報テーブル２５０の内容は、図７Ａの予定配置に対応している。

図８は、照明コントローラ２００及び照明器具４００の実際の配置の一例を示す図である。

図９は、照明コントローラ２００及び照明器具４００の設置状況の一例を示す透視図である。図９は、図８の左上隅の近傍をフロアから見上げた状態を示している。

図８及び図９の例は、ＩＤが１３の照明器具及びＩＤが２２の照明器具（グレー地に白数字で強調している）が、逆に設置されていることを示している。前述したように、このような状況を効率的に検出するために、照明器具４００の実際の配置を自動的に特定する技術が求められる。

次に、上述のように構成された照明システム１で実行される機器配置特定処理について説明する。機器配置特定処理は、測定用信号のブロードキャスト送信による受信品質測定処理を含む。

図１０Ａは、機器配置特定処理の大まかな一例を示すフローチャートである。

機器配置特定処理において、照明コントローラ２００は、まず、ルート構築用パケットを送信する（Ｓ１１）。各照明器具４００は、例えば、ルート構築用パケットを受信した偶然の順序に応じて相互に接続され、結果として、照明コントローラ２００からネットワーク中の任意の照明器具４００までのルートを有するメッシュネットワークが得られるとしてもよい。

照明コントローラ２００は、ネットワーク中の照明器具４００のＩＤリストを取得する（Ｓ１２）。照明コントローラ２００は、ネットワーク中の照明器具４００のＩＤリストとともに、照明器具４００の機器台数Ｎを得る。

具体的に、照明コントローラ２００は、各照明器具４００からＩＤを受信し、図７Ｂに示される配置情報のＩＤと照合することにより、予定された照明器具４００が過不足なく無線ネットワーク内に存在することを確認してもよい。予定された照明器具４００を過不足なく含む配置情報は、ＩＤリストの一例である。

ＩＤリストが取得されただけでは、誤った位置に設置された照明器具４００があるか否かは分からない。そこで、照明コントローラ２００は、ＩＤリストと機器台数Ｎとを基にＲＳＳＩデータ収集処理を行い（Ｓ１３）、収集したＲＳＳＩデータに基づいて、照明器具４００の配置を特定する（Ｓ１４）。ここで、ＲＳＳＩデータ収集処理は、受信品質測定処理の一例である。

図１０Ｂは、ＲＳＳＩデータ収集処理の一例を示すフローチャートである。

ＲＳＳＩデータ収集処理において、照明コントローラ２００は、まず、作業変数ｉを０に設定する（Ｓ２１）。作業変数ｉは、配置情報のエントリ（つまり、照明コントローラ２００及び複数の照明器具４００のうちの１つの機器）を指定する添字である。

照明コントローラ２００は、例えば、図７Ｂの配置情報テーブル２５０を参照して、配置情報のｉ番目のエントリに対応する機器を送信機器とし、他の機器を受信機器とする（Ｓ２２）。照明コントローラ２００は、送信機器に対し、ＲＳＳＩ測定用信号をブロードキャスト送信するよう命令し（Ｓ２３）、受信機器に対し、ＲＳＳＩ測定用信号をリスンモードで待ち受けるよう命令する（Ｓ２４）。送信機器及び受信機器に対する命令は、例えば、配置情報テーブル２５０の対応するエントリのＩＤ欄２５１に保持されているＩＤを宛先ＩＤとするユニキャストパケットを用いて行ってもよい。

送信機器は、照明コントローラ２００からの命令に応じて、ＲＳＳＩ測定用信号であるＲＳＳＩ測定用パケットをブロードキャスト送信する。

ここで、ＲＳＳＩ測定用パケットについて説明する。

図１１は、ＲＳＳＩ測定用パケットのフォーマットの一例を示す図である。図１１に示されるように、ＲＳＳＩ測定用パケットは、図４のブロードキャストパケットのフォーマットによって表されてもよい。ＲＳＳＩ測定用パケットでは、送信元ＩＤは送信機器のＩＤであり、ブロードキャストフラグＢを有し、データには任意のＲＳＳＩ測定用データが含まれる。

再び図１０Ｂを参照して、受信機器は、照明コントローラ２００からの命令に応じて、ＲＳＳＩ測定用信号を所定時間待ち受け、当該所定時間内に受信されたＲＳＳＩ測定用信号のＲＳＳＩ値を記録する。当該所定時間の間に、ＲＳＳＩ測定用信号が受信できなかった場合、受信機器は、ＲＳＳＩ測定用信号が受信できなかったことを表す特定のエラー値を記録する。当該所定時間が経過した時点で、受信機器は、リスンモードを解除し（Ｓ２６）、記録されているＲＳＳＩ値（エラー値を含む）を照明コントローラ２００へ送信する。

ここで、ＲＳＳＩ報告用パケットについて説明する。

図１２は、ＲＳＳＩ報告用パケットのフォーマットの一例を示す図である。図１２に示されるように、ＲＳＳＩ報告用パケットは、図３のユニキャストパケットのフォーマットによって表されてもよい。ＲＳＳＩ報告用パケットでは、送信元ＩＤは受信機器のＩＤであり、宛先ＩＤは照明コントローラ２００のＩＤであり、データには送信機器のＩＤ及びＲＳＳＩの測定値（エラー値を含む）が含まれる。

図１３は、ＲＳＳＩ測定用パケットの到達状況の一例を模式的に示す図である。図１３の例は、制御変数ｉが１である場合に対応し、ＩＤが１１の照明器具４００が送信機器となり、ＲＳＳＩ測定用パケットをブロードキャスト送信している。ＲＳＳＩ測定用パケットは、送信機器の近隣（図１３では、ユークリッド距離が４以下）の照明器具には到達し、より遠方の照明器具には到達しない。所定時間の経過後、照明コントローラ２００には、ＲＳＳＩ測定用パケットを受信できた照明器具からＲＳＳＩ値が報告され、ＲＳＳＩ測定用パケットを受信できなかった照明器具からエラー値が報告される。

このように、照明システム１によれば、１台の送信機器がブロードキャスト送信したＲＳＳＩ測定用パケットにより、（Ｎ−１）台の受信機器において、ＲＳＳＩの測定値又はＲＳＳＩ測定用パケットの不達を表すエラー値を得ることができる。

再び図１０Ｂを参照して、照明コントローラ２００は、全ての受信機器から送信されたＲＳＳＩ報告用パケットを受信することによりＲＳＳＩデータを収集する（Ｓ２７）。

照明コントローラ２００は、制御変数ｉをインクリメントし（Ｓ２９）、配置情報の各エントリに対応する機器を順次送信機器としながら、上述の処理を実行する（Ｓ３０でＹＥＳ）。

以上の処理によって、照明コントローラ２００は、機器と同数のＲＳＳＩ測定用パケットのブロードキャスト送信により、機器（照明コントローラ２００と各照明器具４００とを含む）の全てのペアにおけるＲＳＳＩ値（エラー値を含む）を得ることができる。

機器のペアごとに一対一のコネクションを確立した状態でＲＳＳＩ値を測定する場合、ＲＳＳＩ値の測定の作業量（具体的には、ＲＳＳＩ測定用パケットの送信の回数）は、機器数の増加に対しべき乗的に増加する。これに対し、上述した構成では、ＲＳＳＩ値の測定の作業量は、機器数の増加に対し線形的な増加に抑えられる。さらには、測定に際して、例えば、遠方の照明器具にコネクションを張ろうとして発生するリトライ処理やタイムアウトによるアボート処理といった、コネクションの確立及び切断に係るオーバヘッドもなくなる。

照明コントローラ２００は、得られたＲＳＳＩ値を用いて、公知の方法によって、照明器具４００の相対位置を特定することができる。ここで、信頼できる位置にある照明器具４００が３台以上ある場合には、当該信頼できる位置を拘束条件として用いて、回転や反転のない配置を特定できる。信頼できる位置を得るために、例えば、任意の３台の照明器具４００を、個々のＩＤを指定して制御し、実際の設置位置を目視で確認してもよい。

図１４は、測定したＲＳＳＩ値から特定された照明コントローラ２００及び照明器具４００の配置の一例を示す図である。図１４では、照明コントローラ２００及び照明器具４００の配置を、図７Ａと同様の表記法で示している。図１４では、さらに、ノード間の接続（ルーティング）が示されている。特定された照明器具４００の配置に基づいて、先に構築されたメッシュネットワークを再ルーティングすることで、より効率的なネットワークが得られる。

照明システム１は、特定された配置を表す配置情報を、例えば、テーブルの形式で保持してもよい。

図１５は、照明コントローラ２００及び照明器具４００の特定された配置を保持する配置情報テーブルの一例を示す図である。図１５の配置情報テーブル２５０ａは、例えば、ＰＣ２１０に設けられてもよい。配置情報テーブル２５０ａは、図７Ｂの配置情報テーブル２５０に、特定された配置欄２５３を追加して拡張したものである。図１５の配置情報テーブル２５０ａの内容は、図１４の特定された配置に対応している。

照明コントローラ２００は、配置情報テーブル２５０ａの予定配置欄２５２と特定された配置欄２５３とを対照することによって、予定と異なる位置に設置されている機器を検出する。図１５の例によれば、ＩＤが１３の照明器具とＩＤが２２の照明器具とが、予定と異なる位置（太枠で強調）に設置されていることが検出される。

なお、機器の設置位置の間違いを発見した場合は、それらの機器に互換性がある場合はソフトウェア設定でＩＤを入れ換えるなどの修正を行い、片方が調色できないなど互換性がない機器同士の場合は置き換え工事（手直し工事）を行えばよい。

以上説明したように、本実施の形態に係る照明システム１によれば、機器間に一対一のコネクションを確立した状態でＲＳＳＩ値を測定する場合と比べて、測定用信号の送信回数は、無線機器のペアの数から無線機器の数に削減される。そのため、ＲＳＳＩ値の測定の作業量が、無線ネットワークシステム中の無線機器数の増加に対しべき乗的な増加から線形的な増加に抑えられる。さらには、測定に係るコネクションの確立及び切断のオーバヘッドもなくなる。

その結果、無線ネットワークシステム中の無線機器数が増加した場合であっても、全ての無線機器のペアでのＲＳＳＩ値を実用的な時間で測定して、機器の実際の配置を特定することができる無線ネットワークシステムが得られる。

なお、この効果は、ＲＳＳＩ値には限られず、機器の実際の配置を特定するために、機器間の距離に応じた信号対雑音比やビットエラーレートなどの受信品質を測定する場合にも得られるものである。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る無線ネットワークシステムは、実施の形態１と同様、機器間の距離に応じた受信品質（例えばＲＳＳＩ値）の測定を、測定用信号のブロードキャスト送信により行うことで、機器数の増加に対する測定作業量の増加を抑制する無線ネットワークシステムである。

実施の形態２に係る無線ネットワークシステムでは、さらに、ＲＳＳＩ報告用パケットの送信に要する通信量の削減、及び、照明器具において必要となるメモリ量の削減がなされる。

図１６は、実施の形態２に係る照明システムの機能的な構成の一例を示すブロック図である。図１６に示されるように、照明システム２は、図１の照明システム１と比べて、照明コントローラ３００が変更され、照明器具４００が壁１１１で隔てられた２つの部屋に分けて配置される点が相違する。

照明コントローラ３００は、相互にインターネット５００で接続された、ゲートウェイ３１０、サーバ３２０、及び携帯端末３３０で構成される。

ゲートウェイ３１０は、各照明器具４００をインターネット５００に接続する。

サーバ３２０は、所定の制御ソフトウェアがインストールされ動作するコンピュータシステムであってもよく、照明システム１におけるＰＣ２１０に対応する機能を発揮する。

携帯端末３３０は、タッチパネル及びディスプレイを備え、サーバ３２０で動作する制御ソフトウェアのユーザインターフェースを提供する。

図１７は、照明システム２が設置される事務室１１０のフロアレイアウトの一例を示す平面図である。事務室１１０は、図５の事務室１００と比べて、壁１１１で２つの部屋１１０Ｌ、１１０Ｒに分けられている点において相違する。ゲートウェイ３１０は、左の部屋１１０Ｌと右の部屋１１０Ｒとで共有される。

次に、上述のように構成された照明システム２で実行されるＲＳＳＩデータ収集処理について説明する。

図１８は、ＲＳＳＩデータ収集処理の一例を示すフローチャートである。図１８に示されるＲＳＳＩデータ収集処理は、図１０ＢのＲＳＳＩデータ収集処理と比べて、ブロードキャスト送信されるＲＳＳＩ測定用パケットを用いてＲＳＳＩ値を測定する点で一致し、各照明器具が、測定したＲＳＳＩ値のうち、照明器具の総数より少ない個数の上位のＲＳＳＩ値のみをサーバ３２０へ報告する点で相違する。

照明システム２において、照明コントローラ３００は、照明コントローラ２００と同様、配置情報の０番目からＮ番目までのエントリの機器を順次送信機器としながら（Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２９、Ｓ３０）、送信機器にＲＳＳＩ測定用信号をブロードキャスト送信するように命令し（Ｓ２３）、他の機器である受信機器にリスンモードで待ち受けるよう命令する（Ｓ２４）。

受信機器は、ＲＳＳＩ測定用信号のＲＳＳＩ値を測定し（Ｓ２５）、以前に測定されたＲＳＳＩ値と最新の測定値とを比較して、上位のＭ個までのＲＳＳＩ値を保持し、Ｍ＋１番目以下のデータを破棄する（Ｓ２８）。

そしてＮ番目のエントリの機器からブロードキャスト送信されるＲＳＳＩ測定用信号の待ち受けが完了した後に、各機器は保持したＭ個のＩＤとデータとを、先に構築されたメッシュネットワークを通して、照明コントローラ３００へ送信する。

ここで、ＲＳＳＩ報告用パケットについて説明する。

図１９は、ＲＳＳＩ報告用パケットのフォーマットの一例を示す図である。図１９のＲＳＳＩ報告用パケットは、送信機器のＩＤとＲＳＳＩの測定値との組をＭ個まで含む点、及び、全ての機器からのＲＳＳＩ測定用パケットのＲＳＳＩ値の測定が完了した後に、一度だけ送信される点において、図１２のＲＳＳＩ報告用パケットと相違する。

再び図１８を参照して、照明コントローラ３００は、全ての受信機器から送信されたＲＳＳＩ報告用パケットを受信することにより上位のＲＳＳＩ値を収集する（Ｓ３１）。照明コントローラ３００が、収集されたＲＳＳＩ値を用いて機器の実際の配置を特定すること、及び予定配置と特定された配置とを対照することは、実施の形態１と同様である。

ここで、照明器具が正方配置されている場合、Ｍを４から８程度とし、照明器具の配置が複雑な場合はその配置状態に応じて、Ｍを増加させる。Ｍを４から８程度とすることは、次の考察に基づく。

図２０は、正方配置されている照明器具４００の一例を示す図である。正方配置の場合、縦横計４台分（内側の破線円内）のＲＳＳＩ値が分かれば、この繰り返しである配置トポロジーは再現可能である。斜めを含む８台分（外側の破線円内）のＲＳＳＩ値が分かれば、正方配置からの多少の位置ずれや、建物状態によって伝搬状態に方向性がある場合でも、配置トポロジーは再現可能である。また、通常はＲＳＳＩ値の上位４台から８台が、機器の無線的な近さを計測するとともにマルチホップネットワークを構成する上で、最も重要な機器になる。

以上説明したように、照明システム２によれば、照明器具４００は、機器の配置を求めるために有用なより大きなＲＳＳＩ値を、Ｍ個まで、照明コントローラ３００へ送信することで、通信量を削減する。これにより、照明コントローラ３００は、短時間で受信品質を収集し、照明器具４００の配置を求めることができる。また、照明器具４００においてＲＳＳＩ値の測定結果を保持するために必要なメモリ量も、Ｍ個分の大きさに削減される。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る無線ネットワークシステムは、実施の形態１又は２の無線ネットワークシステムに、再ルーティングを行う機能が追加される。

前述したように、先に構築されたメッシュネットワークにおけるルートが、ルート構築用パケットの偶然の受信順序に応じて形成されている場合、当該ルートは、照明器具間の信号品質やホップ数やセキュリティなどの観点で最適であるとは限らない。

そこで、実施の形態３の無線ネットワークシステムでは、照明コントローラにおいて、測定されたＲＳＳＩ値に基づいて再ルーティングを行う機能を追加する。

図２１は、再ルーティングによって得られるルートの一例を示す図である。図２１に示されるルートは、照明器具ごとに収集した上位１２個までのＲＳＳＩ値を用いて、ツリーネットワークによる再ルーティングを行った結果を示している。

ゲートウェイ３１０は左の部屋１１０Ｌと右の部屋１１０Ｒとで共有されている。

左の部屋１１０Ｌでは、照明器具間の距離（言い換えればルートの延長）が最短となり、照明器具の無線出力電力が最小になるルートを計算した。

右の部屋１１０Ｒでは、ホップ数が最小になるルートを計算した。

いずれの部屋のルートも、測定されたＲＳＳＩ値を用いて特定した照明器具の配置が反映されている。さらに、左の部屋のルートには、無線制御にかかる情報が外部に漏れにくいという利点があり、右の部屋のルートには、制御の安定性や制御にかかるパケット数を抑えられネットワークが輻輳しにくいという利点がある。

（変形例）
以上、本発明の実施の形態に係る無線ネットワークシステム及び無線ネットワークシステムにおける受信品質測定方法について説明したが、本発明は、個々の実施の形態には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

例えば、受信品質情報としては、受信電波強度（ＲＳＳＩ）のほかに、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）、ビット誤り率（ＢＥＲ）などを用いることができる。実際には、ＲＳＳＩはＡＧＣ（自動利得制御）の調整値とシンボル振幅との積、Ｓ／ＮはＩＤごとのシンボル誤差、ＢＥＲはビット誤り率のことである。Ｓ／ＮやＢＥＲを得るためには、図１１のＲＳＳＩ測定用パケットにおけるＲＳＳＩ測定用データに代わって、任意の疑似乱数信号や、あらかじめビット列を規定した擬似乱数信号を用いればよい。一般にＲＳＳＩは最も簡便に得られる一方、Ｓ／ＮやＢＥＲを用いると接続信頼性の指標にもなるため、ルーティングを行う際にいっそう有利である。

また、実施の形態では、照明コントローラの制御下で、複数の照明器具の各々が順次ＲＳＳＩ測定用信号をブロードキャスト送信する例を説明したが、ブロードキャスト送信の順序の制御は、この例には限られない。例えば、複数の照明器具間で調停することにより、自律的にブロードキャスト送信の順序を制御してもよい。

本発明は、無線ネットワークシステム及び無線ネットワークシステムにおける受信品質測定方法として、照明システムなどの各種の制御システムに広く利用できる。

１、２ 照明システム
１００、１１０ 事務室
１１０Ｌ、１１０Ｒ 部屋
１０１ ドア
１０３ デスク
１０４ 椅子
１１１ 壁
２００、３００ 照明コントローラ
２１０ ＰＣ
２２０、４４０ 送受信部
２３０、４５０ アンテナ
２５０、２５０ａ 配置情報テーブル
２５１ ＩＤ欄
２５２ 予定配置欄
２５３ 特定された配置欄
３１０ ゲートウェイ
３２０ サーバ
３３０ 携帯端末
４００ 照明器具
４２０ ＬＥＤ駆動電源
４６０ マイコン
５００ インターネット

Claims (4)

1. 各々が固有の識別子を有し無線信号を送受信する複数の無線機器を備える無線ネットワークシステムであって、
   前記複数の無線機器のうちの１つの無線機器が固有の識別子を含む測定用信号をブロードキャスト送信し、他の無線機器が前記測定用信号を受信し無線機器間の距離に応じた受信品質を測定する動作を、前記複数の無線機器の各々について順次実行し、
   前記無線ネットワークシステムは、前記複数の無線機器に動作を指示するためのコントローラをさらに備え、
   前記コントローラは、
   前記複数の無線機器に対して、前記測定用信号のブロードキャスト送信と、
   他の無線機器から受信した前記測定用信号に基づき無線機器間の距離に応じた受信品質の測定及び測定された前記受信品質を含む受信品質情報の前記コントローラへの送信と、
   を指示し、
   前記受信品質情報に基づく無線機器間の距離を用いて、前記複数の無線機器の配置を求める、
   無線ネットワークシステム。
2. 前記複数の無線機器の各々は、測定された受信品質のうち前記無線機器の総数より少ない個数の上位の受信品質のみを表す前記受信品質情報を前記コントローラへ送信する、
   請求項１に記載の無線ネットワークシステム。
3. 前記コントローラは、
   前記複数の無線機器の予定配置を示す配置情報を予め保持し、
   前記受信品質に基づいて求めた前記複数の無線機器の配置と前記配置情報で表される前記予定配置とを対照する、
   請求項１又は２に記載の無線ネットワークシステム。
4. 前記コントローラは、
   前記受信品質に基づいて求めた前記複数の無線機器の配置に従って、前記コントローラから前記複数の無線機器までのルーティングを決定する、
   請求項１から３の何れか１項に記載の無線ネットワークシステム。

Images