(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークシステムであって、
無線媒体を介してデータを送受信するための通信インターフェースを持つ制御機器と、
動作機器と、を有し、
前記動作機器は、
無線媒体を介してデータを送受信するための通信インターフェースと、
第１のネットワークアドレスと、
機器構成メモリと、
アプリケーション機器に接続可能であり、前記無線媒体を介してアプリケーション制御コマンドを受信するように構成されたアプリケーションインターフェースとを有し、
前記制御機器は、前記第１のネットワークアドレスを用いて、前記動作機器に前記アプリケーション制御コマンドを送信するように構成されており、
前記動作機器は、前記アプリケーション制御コマンドを受信すると、肯定応答信号を前記制御機器に少なくとも送信するように構成されており、
前記制御機器は、１つより多くの肯定応答信号が受信された際に、競合情報を前記動作機器に送信するように構成されており、
前記動作機器は、前記競合情報を受信すると、前記第１のネットワークアドレスとは異なる第２のネットワークアドレスを、前記機器構成メモリに保存し、当該ネットワークシステム内において該動作機器が前記第２のネットワークアドレスを用いてアドレス指定可能となるように構成され、
前記制御機器が、前記動作機器に対して、前記第２のネットワークアドレスの割当ておよび送信を行うように構成されており、
前記動作機器が、予め規定された識別子を有し、
前記制御機器が、前記予め規定された識別子でアドレス指定される前記動作機器に、前記第２のネットワークアドレスを送信するように構成されていることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項２】
前記動作機器は、前記アプリケーション制御コマンドまたは前記競合情報に応答して、前記予め規定された識別子を前記制御機器に送信するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の無線ネットワークシステム。
【請求項３】
前記動作機器は、前記第２のネットワークアドレスの保存時に、識別信号を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線ネットワークシステム。
【請求項４】
少なくとも第２の制御機器をさらに含み、第１の制御機器と第２の制御機器とが並行して動作するように構成されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の無線ネットワークシステム。
【請求項５】
前記通信インターフェースが、Ｚｉｇｂｅｅネットワークシステム内での使用に適した構成とされていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の無線ネットワークシステム。
【請求項６】
前記制御機器が、前記アプリケーション制御コマンドのトリガのためのユーザコントロールインターフェースを備えていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の無線ネットワークシステム。
【請求項７】
前記動作機器が、前記アプリケーションインターフェースに接続された光源を有する照明ユニットであることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の無線ネットワークシステム。
【請求項８】
請求項１から７いずれか１項記載の無線ネットワークシステムで使用するための制御機器であって、無線媒体を介してデータを送受信するための少なくとも１つの通信インターフェースを有し、かつ
第１のネットワークアドレスを用いて、動作機器にアプリケーション制御コマンドを送信し、
前記動作機器から、少なくとも１つの肯定応答信号を受信し、
１つより多くの肯定応答信号が受信された際に、競合情報を前記動作機器に送信するように構成されていることを特徴とする制御機器。
【請求項９】
請求項１から７いずれか１項記載の無線ネットワークシステムで使用するための動作機器であって、
−  無線媒体を介してデータを送受信するための通信インターフェースと、
−  第１のネットワークアドレスと、
−  機器構成メモリと、
−  アプリケーション機器に接続可能であり、前記無線媒体を介してアプリケーション制御コマンドを受信するように構成されたアプリケーションインターフェースとを含み、
当該動作機器は、
−  受信したアプリケーション制御コマンドに応答して、肯定応答信号を制御機器に少なくとも送信し、
−  前記制御機器の競合情報を受信すると、前記第１のネットワークアドレスとは異なる第２のネットワークアドレスを、前記機器構成メモリに保存し、前記ネットワークシステム内において当該動作機器が前記第２のネットワークアドレスを用いてアドレス指定可能となるように構成されていることを特徴とする動作機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークシステム、および無線ネットワークシステムの動作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、無線ネットワークシステムは、電気通信機器または計算機器を、対応のネットワークと接続する手段として一般的となっている。現在の開発は、無線リモートコントロールユニットを用いた家電または民生機器の制御といった、より広範なアプリケーションにおいて無線技術を提供しようとしており、上記の家電または民生機器には、たとえば照明機器、温度センサ、電気メーターまたは暖房機器が含まれる。
【０００３】
かかるアプリケーションにおける１つの主要な難点は、一般的に、ユーザに対してはセットアップに際しての単純な構成および動作中における使い易さを提供する必要がある一方、比較的多くの数の機器を構成しメンテナンスする必要もある点である。通常、かかるネットワークシステムでは、そのネットワークを構成する各機器が互いに区別可能なネットワークアドレスを有し、そのネットワークアドレスを用いて選択した機器に宛ててメッセージを発するか、対応のアドレスを有するユーザにより定義された機器群に宛ててメッセージを発することが可能とされている。たとえば、リモートコントロールユニットおよび複数の制御可能な照明機器を有するネットワークシステムでは、リモートコントロールユニットは、所望の機器に宛てて制御コマンドを発すること、または受信されたセンサの読取内容を適切に処理することができなくてはならない。
【０００４】
したがって、かかるネットワークシステムでは、通常、アドレスの重複が生じないこと、すなわち１つより多くの機器に同一のネットワークアドレスが割り当てられることがないようにすることが重要である。とりわけ、同時アドレス割当てを用いたネットワークシステム、たとえば複数のリモートコントロールユニットにより同時にアドレスが割り当てられるネットワークでは、アドレスの重複が容易に起こりかねず、この点に対処する必要がある。
【０００５】
従来技術においても、ネットワークシステムにおけるアドレス重複の問題に対処した方法がいくつかある。たとえば、米国特許出願公開２００３／００２０５９５Ａ１号は、位置情報を用いて無線ネットワークの構成を行う方法およびシステムを開示している。ネットワークシステムを構成する複数の機器に、超広帯域無線送信器が付与され、機器間の距離を特定することが可能とされている。
【０００６】
上記の米国特許出願公開によれば、無線ネットワークシステムの構成段階において、特有の結合手順がトリガされる。この結合手順において、コントローラは、各機器に対し、予めプログラミングされた自己のアドレスを送るよう要求する。その後、コントローラに最も近接した機器が選択され、他のすべての機器は、それら他の機器が同一のネットワークアドレスを共有していないかというクエリを受ける。アドレスの重複が検出されると、その影響を受ける機器は、それら機器のアドレスをランダム化するよう制御される。この手順が、結合すなわちネットワークシステムの構成が完了するまで、すべての機器およびアドレスに対して繰り返される。
【０００７】
この米国特許出願公開２００３／００２０５９５Ａ１号に開示されている方法は、アドレス重複の問題に対処している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記より、本発明の１つの目的は、費用対効果、容易性および信頼性の高いシステム構成およびシステム動作を可能とするような、無線ネットワークシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は、請求項１に記載された無線ネットワークシステム、および請求項１３に記載された無線ネットワークシステムの動作方法によって解決される。従属請求項は、本発明の好ましい実施形態に関するものである。
【００１０】
本発明の基本的な思想は、特別な結合または動作開始手順を必要とせず、たとえば標準的な結合または動作開始手順の使用を可能としながら、通常の動作中において、アドレス重複（ネットワークアドレス競合と呼ばれることもある）が検出され解決されるような、無線ネットワークシステムを提供することである。
【００１１】
本発明に係る無線ネットワークシステムは、当該ネットワーク内での動作に適した構成とされた制御機器および動作機器を少なくとも含む。各機器は、好ましくは共有の媒体である無線媒体を介して、データを送受信するための通信インターフェースを有する。この通信インターフェースは、任意の適切なタイプのもの、たとえば光通信インターフェースとされてもよいが、好ましくは高周波（ＲＦ）通信インターフェースとされ、最も好ましくは、ＩＥＥＥ  ８０２．１１またはＩＥＥＥ  ８０２．１５．４のような標準的な通信プロトコルを用いた通信に適した構成のインターフェースとされる。
【００１２】
上記の動作機器はさらに、第１のネットワークアドレスを有する。このネットワークアドレスは、通常状況下、すなわちアドレス競合が存在しない状況下において、ネットワークシステム内でその動作機器を個別にアドレス指定可能とするものであれば、任意の適切な種類のネットワークアドレスとされ得る。ネットワークアドレスのフォーマットおよび長さは、使用される具体的な通信プロトコルに依存し得る。ネットワークアドレスの長さ、すなわち利用可能なアドレス範囲に関していえば、当然ながら、意図されるネットワークのサイズまたは機器の数に依存する。ネットワークの一部である複数の機器を個別にアドレス指定することのみが必要とされるので、「ネットワークワイドの」固有アドレスが好ましい。しかしながら、ネットワークアドレスは、好ましくは、ネットワークシステム内の複数の機器の各々を個別にアドレス指定可能なものであることが好ましい。第１のネットワークアドレスは予め規定されたものであってもよく、たとえば、工場出荷時に設定されたものや、前もっての動作開始または結合手順において制御機器が割り当てたものであってもよい。当然、制御機器にも、ユニキャストメッセージ（たとえばセンサ読取内容）を適切に受信するための、専用のネットワークアドレスが付与されていることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、動作機器はさらに、少なくとも第２のネットワークアドレスを保存するための機器構成メモリをさらに含む。この機器構成メモリは、任意の適切なタイプのものであってよく、たとえば、１つまたは複数の内部または外部のＲＡＭまたはフラッシュメモリユニットといったような、可変メモリとされ得る。強化された再構成を可能とするために、第１のネットワークアドレスも、上記の機器構成メモリ内に保存されることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、動作機器はさらに、アプリケーション機器に接続可能であり、上記の無線媒体を介して（たとえば上記の制御機器から）アプリケーション制御コマンドを受信するように構成された、アプリケーションインターフェースを含む。このアプリケーションインターフェースは、たとえば上記のアプリケーション制御コマンドを受信した際に制御機能、スイッチ機能または検知機能を実行するために、アプリケーション機器に接続可能とされている。アプリケーション機器は、任意の適切な種類のものであってよく、たとえば、照明ユニット、暖房機器、または他の任意のタイプの電気制御可能な機器とされ得る。たとえば、照明ユニットが接続されている場合には、アプリケーションインターフェースは、対応のアプリケーション制御コマンドを受信した際に、その照明ユニットをオン・オフ制御または調光するように構成され得る。さらに、アプリケーションインターフェースは、上記に代えてまたは加えて、アプリケーション制御コマンドに応答して、接続されているアプリケーション機器のアプリケーションデータ値を、上記の無線媒体を介して送信するように構成されていてもよい。このアプリケーションデータ値は、たとえば、温度センサの温度読取値、水道メーターもしくは電気メーターの読取値、または煙感知器もしくは火災検知器の警告とされ得る。
【００１５】
好ましくは、上記の動作機器は、アプリケーション機器と一体化され、たとえば照明ユニット内に包含される。
【００１６】
当然ながら、上記の制御機器および／または動作機器は、たとえば電力供給ユニット（たとえばバッテリーもしくはコンセントに接続された電力供給ユニット）、処理ユニット、ユーザインターフェースまたは追加のメモリといったような、さらなる構成要素を含んでいてもよい。好ましくは、制御機器および／または動作機器はそれぞれ、少なくとも通信インターフェースを介してコマンドを送信／受信するように構成され、各機器の挙動の少なくとも一部を実施する、中央処理ユニットを含むものとされる。中央処理ユニットは、メモリ内に含まれる適切なプログラミングを用いて、少なくとも部分的に制御されてもよい。
【００１７】
本発明によれば、制御機器は、上記の第１のネットワークアドレスを用いて、動作機器にアプリケーション制御コマンドを送信するように構成されている。それにより、制御機器は、動作機器のアプリケーションインターフェースを制御する（たとえばアプリケーション機器を制御するまたはアプリケーションデータ値を集計する）ための、動作コマンドを供給する。動作機器は、かかるアプリケーション制御コマンドを受信すると、アプリケーション制御コマンドの受信を確認するため、肯定応答信号を制御機器に送信する。肯定応答信号は、任意の適切なタイプの信号であってよく、制御機器のアプリケーション制御コマンドが当該動作機器により受信されたことを示す情報を、少なくとも含む信号である。肯定応答信号は、たとえばセンサの読取内容等のデータをさらに含んでいてもよい。好ましくは、肯定応答信号は、信号の出所を簡単に識別することを可能とするため、第１のネットワークアドレスを含むものとされる。受信されたアプリケーション制御コマンドは、アプリケーションインターフェースに直接受け渡されてもよいし、適切なメモリ（たとえば機器構成メモリ）内に一時的に保存されてもよい。
【００１８】
本発明によれば、制御機器は、上記の肯定応答信号を受信し、１つより多くの肯定応答信号が受信されたか否かを特定する。１つより多くの肯定応答信号が制御機器により受信された場合、すなわち、第１のネットワークアドレスでアドレス指定されたアプリケーション制御コマンドに、１つより多くのネットワーク機器が応答した場合には、アドレス競合が検出される。その場合には、制御機器は、少なくとも上記の動作機器に対し、競合情報を送信する。
【００１９】
動作機器は、上記の競合情報を受信すると、上記の第１のネットワークアドレスとは異なる第２のネットワークアドレスを、機器構成メモリに保存し、ネットワークシステム内においてその動作機器が第２のネットワークアドレスを用いてアドレス指定可能となるようになす。こうして、すなわちアプリケーション制御コマンドに応答して、ネットワークシステムの動作中においてアドレス競合が検出される。このように、本発明は、独自の無線ネットワークシステムの動作中において、すなわちネットワーク通信モード中において、必要なときにアドレス重複を解決することを可能にするという利点を有する。
【００２０】
本発明の主たる利点は、ネットワークシステムのセットアップまたは構成時において、アドレス競合を検出するための複雑なアドレス割当てまたは結合手順が、何ら必要とされない点である。その代わり、動作機器が対応のネットワークアドレスを用いてネットワーク動作用に構成され、制御機器と結合された後の状態（「未使用でない」または「工場出荷時の新品状態でない」動作機器とも呼ぶ）において、あらゆるアドレス競合が、ネットワークシステムの動作中にアドレス競合が生じた際に、すなわちその場で解決される。
【００２１】
本発明の構成は、たとえば照明ネットワークにおける場合のように、複数の動作機器の制御に主としてブロードキャスト、マルチキャストまたはグループキャスト通信を利用するネットワークにおいて、特に有利である。さらに、本発明は、同時アドレス割当ての場合、たとえば、共通の動作機器に対し動作開始処理およびネットワークアドレスの割当処理を行う制御機器が、１つより多く供給されている場合において有利である。なぜならば、そのような場合には、通常、アドレス重複が起こらないよう保障することは困難だからである。
【００２２】
上記では、単一の制御機器および単一の動作機器に言及して、本発明を説明してきたが、当然ながら、ネットワークシステムは、複数の制御機器、動作機器またはその他のネットワーク機器を含んでいてもよい点に留意されたい。好ましくは、無線ネットワークシステムは、少なくとも２つの制御機器、すなわち、並行つまり同時進行の動作および／または動作開始処理を行うように構成された第１および第２の制御機器を含むものとされる。
【００２３】
上記で述べたように、第２のネットワークアドレスはさらに、ネットワークシステム内においてその動作機器がその第２のネットワークアドレスを用いてアドレス指定可能となるように、機器構成メモリに保存される。第１のネットワークアドレスがその機器構成メモリ内に保存されている場合には、その第１のネットワークアドレスはもはや必要ないので、動作機器は、第１のネットワークアドレスを削除または上書きするように構成されていることが好ましい。
【００２４】
第２のネットワークアドレスを取得するため、動作機器は、競合情報が受信された際に、たとえば予め規定されたネットワークアドレス割当方法を用いるか、使用されている通信プロトコルおよび所与のアドレス空間に準拠するネットワークアドレスをランダムに選択する等して、自らアドレスを選択するように構成されていてもよい。
【００２５】
本発明の１つの発展形態によれば、制御機器は、動作機器に対して、第２のネットワークアドレスの割当ておよび送信を行うように構成される。この実施形態は、制御機器の予め規定された中央集権的なネットワークアドレス割当方法に従って、第２のネットワークアドレスを割り当てることを可能とするものであり、さらに改善されたアドレス競合の解決策を提供する。さらに、制御機器により第２のネットワークアドレスを割り当てることは、後続のアプリケーション制御のためのアドレスを制御機器がすでに「知って」おり、第２のアドレスを制御機器に送信する複雑な工程を省略することができるという利点ももたらす。好ましくは、制御機器は、適切なメモリ内、たとえば可変のネットワーク構成メモリ内に、第２のネットワークアドレスを保存するように構成される。
【００２６】
上記で述べたように、制御機器は、予め規定されたネットワークアドレス割当方法に従って第２のネットワークアドレスを割り当てるように、特に構成されていてもよい。たとえば、制御ユニットが、割当済みの範囲の外にあるネットワークアドレスを動作機器に割り当てられるように、制御機器は、所与のアドレス空間内においてアドレスを連続して割り当て、最後に割り当てられたアドレスに関するネットワーク変数を保存するように構成されていてもよい。
【００２７】
上記に代えてまたは加えて、制御機器は、アドレス収集モードで動作するように構成されてもよい。アドレス収集モードにおいて、制御機器は、アドレス要求コマンドをブロードキャストし、続いて、ネットワーク内のすべての機器のアドレスを受信する。この場合、制御機器は、現在のネットワークシステムに従う所与のアドレス空間における、使用されていないアドレスを特定し、かかる使用されていないアドレスを、第２のネットワークアドレスとして動作機器に割り当てるように構成されてもよい。その後、第２のネットワークアドレスは、動作機器に送信される。
【００２８】
第２のネットワークアドレスを動作機器に送信する態様には、様々な可能性が存在する。たとえば、第２のネットワークアドレスが競合情報に包含され、制御機器から動作機器に送信されてもよい。これに代えてまたは加えて、第２のネットワークアドレスが、たとえば競合情報の送信に後続して送信される、アドレス更新メッセージ内で送信されてもよい。
【００２９】
上記の第２のネットワークアドレスの割当てを強化し、さらにアドレス競合の際の機器間の通信を単純化するため、好ましくは、動作機器は、その動作機器を個別のものとして識別することを可能とする、予め規定された識別子を有し得る。たとえば、上記の予め規定された識別子は、工場出荷時に設定されたアドレス、またはランダムに選択されたキーであってもよい。これにより、ネットワークアドレスが競合した際に、別の機器が同一のネットワークアドレスを共有していたとしても、この識別子が、指向された通信、すなわちその動作機器とのユニキャスト通信を可能とする。当然ながら、この予め規定された識別子は、同一の識別子を有する２つの機器が同一の無線ネットワークシステム内に存在しない確率が比較的高くなるような、「準固有」のものでも十分である。予め規定された識別子は、たとえば通信インターフェース内においてまたは適切なメモリ内（たとえば機器構成メモリ内）に包含された態様で、ハードコーディングされていてもよい。
【００３０】
好ましくは、上記の予め規定された識別子は、拡張アドレス、たとえば固有のＭＡＣアドレスとされる。後者の場合において最も好ましい態様では、ネットワークアドレスは、ショートアドレス、すなわち上記の予め規定された識別子よりも短いアドレスとされる。
【００３１】
上記の予め規定された識別子は、アドレス競合の際に動作機器を選択する目的において、特に有利である。したがって、制御機器が、予め規定された識別子でアドレス指定される動作機器に、第２のネットワークアドレスを送信することが好ましい。上記の実施形態によれば、好ましくは、競合情報および／またはアドレス更新メッセージが、上記の予め規定された識別子でアドレス指定される動作機器に送信されてもよい。
【００３２】
予め規定された識別子は、アドレス競合の際に制御機器がその予め規定されたアドレスを用いて動作機器を適切にアドレス指定できるように、制御機器内に保存されてもよく、たとえば動作開始処理または結合処理中において対応のネットワーク構成メモリ内に保存されてもよい。
【００３３】
上記に代えてまたは加えて、本発明の１つの発展形態によれば、動作機器は、アプリケーション制御コマンドまたは競合情報に応答して、上記の予め規定された識別子を制御機器に送信するように構成されてもよい。
【００３４】
上記の実施形態は、アドレス競合の際に、機器と対応の予め規定された識別子とのリストを制御機器内に保存しておく必要なしに、上記で述べたような動作機器の選択を可能にするという利点を有する。
【００３５】
上記で述べたように、動作機器は、アプリケーション制御コマンドに応答して、たとえば肯定応答信号内に含めて、予め規定された識別子を制御機器に送信するように構成されてもよい。その場合、アドレス競合の際には、制御機器は、一旦肯定応答信号が受信されれば、すべての競合機器の予め規定された識別子をすでに知っていることとなる。特にこの場合、制御機器は、好ましくは、上記の予め規定された識別子でアドレス指定される競合情報内において、第２のネットワークアドレスを供給するように構成され得る。
【００３６】
上記の実施形態は、制御機器と動作機器との間でやりとりされる送信の回数を限られた回数に限定しながら、非常に効率的な通信を可能とするが、予め決められた識別子が常に肯定応答信号内で送信されるので、アドレス重複が生じていない場合にもプロトコルのオーバーヘッドを増大させてしまう。
【００３７】
そのため、上記に代えて、動作機器が、競合情報に応答して、上記の予め規定された識別子を制御機器に送信するように構成された形態も可能である。その場合、制御機器は、上記で述べたように、アドレス更新メッセージ内において、動作機器に対して第２のネットワークアドレスを送信してもよい。この実施形態によれば、アドレス競合が検出された場合にのみ予め規定された識別子が送信されるので、プロトコルのオーバーヘッドは大きく低減させられる。
【００３８】
好ましくは、動作機器は、第２のネットワークアドレスの保存時に、識別信号を供給する。この識別信号は、ユーザが動作機器を識別および選択することを可能とする信号であれば、任意の適切なタイプの信号であってよく、たとえば視覚的信号または音響信号であってもよい。この識別信号は、アドレス競合の際に、その動作機器が適切に選択されたか否かをユーザが確認することを可能とする。
【００３９】
上記で述べたように、機器の通信インターフェースは、標準的なネットワークシステム内での使用に適したように構成され得る。したがって、制御機器および動作機器の通信は、無線通信が確立され得る準拠プロトコルとして今日知られている任意の適切な通信プロトコルに対応し得る。本発明を実施するための好適な通信プロトコルの群は、通常、アドホック無線ネットワークシステムと呼ばれる。
【００４０】
本発明を実施するのに特に好適な１つの通信プロトコルは、Ｚｉｇｂｅｅである。したがって、本発明の１つの発展形態では、通信インターフェースが、Ｚｉｇｂｅｅネットワークシステム内での使用に適した構成とされる。
【００４１】
Ｚｉｇｂｅｅは、オープン標準であり、物理リンク層（ＰＨＹ）およびメディアアクセス制御層（ＭＡＣ）を規定したＩＥＥＥ８０２．１５．４通信プロトコルに基づいている。Ｚｉｇｂｅｅは、このプロトコルを利用して、ＩＥＥＥ８０２．１５．４で規定されるＭＡＣ層の上の、ネットワーク層（ＮＷＫ）およびアプリケーション層（ＡＰＬ）を規定している。ＺｉｇｂｅｅおよびＺｉｇｂｅｅプロトコルスタックに関する説明は、Ｚｉｇｂｅｅ規格、たとえばＺｉｇｂｅｅ  Ａｌｌｉａｎｃｅ  Ｉｎｃ．より入手可能な、「Ｚｉｇｂｅｅ  ２００７」が記載された２００８年１月１７日付けの文書「１＿０５３４７４ｒ１７ＺＢ」に開示されている。
【００４２】
最も好ましくは、通信インターフェースは、有利な「フラットな」ネットワークアドレス割当てを許容する、Ｚｉｇｂｅｅ  ｐｒｏに適した構成とされる。Ｚｉｇｂｅｅ  ｐｒｏおよび対応の通信スタックに関する説明は、Ｚｉｇｂｅｅ  Ａｌｌｉａｎｃｅ  Ｉｎｃ．より入手可能な２００８年１月付けの文書０７４８５５ｒ０５に開示されている。
【００４３】
Ｚｉｇｂｅｅを参照すると、予め規定された識別子は、拡張アドレスと呼ばれることもあるＭＡＣアドレスに対応することが好ましい。かかるネットワークアドレスは、所与のパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、すなわち現在のネットワークシステムの、Ｚｉｇｂｅｅショートアドレスに対応することが好ましい。上記で述べたアプリケーション制御コマンドは、最も好ましくは、アプリケーション層上の通信に関するものであり、アプリケーションオブジェクトに対応し得る。
【００４４】
最も好ましくは、制御機器はエンドデバイスとされる。本発明の文脈において、「エンドデバイス」とは、ルーティング機能を有さず、ネットワーク内において必ずしも常にアクティブ状態とされていなくてもよいネットワーク機器を指す。デバイスは、長期間「休止（ｄｏｒｍａｎｔ）」またはスリープモードとされ、アプリケーション制御等の送信が必要とされるときにのみアクティブ状態とされてもよい。したがって、全体的な電力消費量は、劇的に低減される。好ましくは、制御機器はＺｉｇｂｅｅエンドデバイスに対応するものとされ、最も好ましくは、制御機器は、Ｚｉｇｂｅｅに準拠する縮小機能デバイス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ；ＲＦＤ）とされる。
【００４５】
本発明の１つの発展形態によれば、ネットワーク機器はモバイル機器とされる。ここで、「モバイル」との用語は、手持ちで容易に持ち運べる機器、すなわちそれに適したサイズおよび重量を有する機器を包含するものと理解されたい。好ましくは、かかるモバイル機器は、コンセント電源には接続されず、たとえばバッテリーまたはその他の適切な電力供給源を有する。
【００４６】
本発明の１つの好ましい実施形態によれば、制御機器は、上記のアプリケーション制御コマンドのトリガのためのユーザコントロールインターフェースを備えたものとされる。本発明の文脈において「ユーザコントロールインターフェース」との用語は、ユーザによるインタラクションのための任意のインターフェースを包含するものであり、たとえばアプリケーション制御コマンドの送信をトリガするための入力インターフェースや、アプリケーションデータ値を表示するディスプレイ装置等が該当し得る点を理解されたい。たとえば、ユーザコントロールインターフェースは、いくつかのボタンおよび／またはＬＣＤディスプレイを含んでいてもよい。当然ながら、制御機器は、適切にアドレス指定されたアプリケーション制御コマンドを用いて、１つより多くの動作機器を制御するように構成されてもよい。制御機器は、好ましくはリモートコントロール機器、たとえばバッテリー動作のリモートコントロール機器とされる。
【００４７】
最も好ましくは、上記の動作機器は、少なくとも１つの光源を有する照明ユニットとされる。この光源は、対応のアプリケーション制御コマンドを用いて制御可能となるように、上記のアプリケーションインターフェースに接続されている。光源は、白熱光源、ハロゲン光源、蛍光光源またはＬＥＤ光源といった光源を含む、任意の適切なタイプの光源であってよい。最も好ましくは、光源は、室内照明用またはオフィス照明用に構成された光源とされる。光源は、任意の適切なパラメータの制御のために、上記のアプリケーションインターフェースに接続されていてもよい。たとえば、アプリケーションインターフェースは、光源のオン・オフ切換え、光源の調光、および／または色が調節可能な光源の場合には光の色の設定を行うように、構成されていてもよい。
【００４８】
さらなる有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】制御機器の１つの実施形態の概略図
【図２】動作機器の第１の実施形態の概略図
【図３】象徴的な無線ネットワークシステムの１つの実施形態を示した図
【図４】無線ネットワークシステムの第２の実施形態を示した図
【図５】ネットワークアドレス競合の際の通信の第１の実施形態を示したフローチャート
【図６】ネットワークアドレス競合の際の通信の別の実施形態を示したフローチャート
【図７】アドレス競合が解決された後の無線ネットワークシステムの概略図
【図８ａ】動作機器の別の実施形態の概略図
【図８ｂ】動作機器の別の実施形態の概略図
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明の上記およびその他の目的、特徴および利点は、以下の好ましい実施形態の説明から明らかとなる。
【００５１】
図１は、この例ではリモートコントロール機器である制御機器１の第１の実施形態を、概略的に示した図である。制御機器１は、適切なアンテナ３を有する通信インターフェース２を備えており、この通信インターフェース２は、ＺｉｇｂｅｅおよびＩＥＥＥ８０２．１５．４通信プロトコル（以下、「Ｚｉｇｂｅｅ」または「Ｚｉｇｂｅｅプロトコル」と呼ぶ）に従う高周波無線通信のために設けられている。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、物理リンク層（ＰＨＹ）およびメディアアクセス制御層（ＭＡＣ）を提供する。Ｚｉｇｂｅｅは、ＭＡＣ層の上の、ネットワーク層（ＮＷＫ）およびアプリケーション層（ＡＰＬ）を提供する。ＺｉｇｂｅｅおよびＺｉｇｂｅｅプロトコルスタックに関する説明は、Ｚｉｇｂｅｅ規格、たとえばＺｉｇｂｅｅ  Ａｌｌｉａｎｃｅ  Ｉｎｃ．より入手可能な２００８年１月１７日付けの文書０５３４７４ｒ１７ＺＢに開示されている。通信インターフェース２はさらに、Ｚｉｇｂｅｅ  ｐｒｏスタックプロファイルを実装していてもよい。Ｚｉｇｂｅｅ  ｐｒｏおよび対応の通信スタックに関する説明は、Ｚｉｇｂｅｅ  Ａｌｌｉａｎｃｅ  Ｉｎｃ．より入手可能な２００８年１月付けの文書０７４８５５ｒ０５に開示されている。
【００５２】
通信インターフェース２は、ＣＰＵ（中央処理装置）４に接続されており、このＣＰＵ４は、たとえば適切にプログラミングされたマイクロコントローラを用いて、通信インターフェース２を介した通信を制御する。ＣＰＵ４は、ユーザコントロールインターフェース５に接続されている。このユーザコントロールインターフェース５は、ネットワーク制御機能、および以下で説明するようなアプリケーション制御コマンドのトリガのための、ボタン６およびＬＣＤディスプレイ７を有している。可変ネットワーク構成メモリ８が、ネットワークアドレスおよびさらなる通信データの保存のために設けられている。バッテリー９は、制御機器１のすべての構成要素に電力を供給する。この制御機器１は、縮小機能デバイス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ  ｄｅｖｉｃｅ；ＲＦＤ）とも呼ばれるＺｉｇｂｅｅのエンドデバイスであり、通信が必要とされないときは休止状態となりバッテリーの電力を節約している。
【００５３】
ネットワーク機器１は、通信インターフェース２を介して他の無線機器と通信することができ、これにより、アドレス指定、メディアアクセス、ルーティング機能等を含む、ネットワーク機能を提供するＺｉｇｂｅｅプロトコルを利用した通信ネットワークが形成される。
【００５４】
制御機器１は、少なくとも１つの動作機器２１を制御することができる。第１の実施形態に従うこの動作機器２１の概略図が、図２に示されている。この動作機器２１は、Ｚｉｇｂｅｅに準拠する無線ＲＦ通信のために設けられた、制御機器１に対応する通信インターフェース２を備えている。通信インターフェース２は、ＭＡＣ層上の通信のための予め規定されたＭＡＣアドレスを有しており、通信を制御するＣＰＵ２４に接続されている。ＺｉｇｂｅｅによるＭＡＣアドレスは、拡張ネットワークアドレス、すなわち６４ビットの固有識別子である。
【００５５】
ＣＰＵ２４は、機器構成メモリ２８およびアプリケーションインターフェース２５に接続されている。アプリケーションインターフェース２５は、この実施形態によれば、ランプ２３を制御するように、すなわちランプ２３のオン／オフ切換えおよびランプ２３の調光を行うように構成されている。アプリケーションインターフェース２５は、リモートコントロール機器１のような制御機器からの対応のアプリケーション制御コマンドの受信により、ネットワークを介して制御可能とされている。すべての構成要素は、コンセント電源への接続（図示せず）を有する電力供給ユニット２２に接続されている。
【００５６】
動作機器２１は、無線ネットワークシステムでの通信、および制御機器１からのアプリケーション制御コマンドの受信ができるように構成されている。それにより、動作機器２１の動作開始、すなわち、必要なすべての通信パラメータを用いた動作機器２１の構成が行われる。この通信パラメータは、たとえば、チャネル選択、オプションのネットワークキー、そして最も重要なものとしては制御機器１により割り当てられた第１のネットワークアドレス（図２において「ＡＤ１」で示す）を含む。この第１のネットワークアドレスは、動作機器２１のネットワーク構成メモリ２８内、および制御機器１のネットワーク構成メモリ８内（図示せず）に保存される。第１のネットワークアドレスＡＤ１は、ネットワークシステム内において動作機器２１が一意的にアドレス指定されること、すなわち該アドレスＡＤ１を用いたユニキャスト通信が可能なように動作機器２１がアドレス指定されることを可能にする。
【００５７】
上記のネットワークアドレスはショートネットワークアドレスであり、Ｚｉｇｂｅｅによれば、ネットワーク層（ＮＷＫ）上の現ネットワークシステム（パーソナルエリアネットワーク；ＰＡＮ）内で通信を行うための、１６ビットのネットワークワイド固有識別子である。上記で述べたように、ネットワークアドレスＡＤ１は、前もっての動作開始または結合手順、たとえばＺｉｇｂｅｅ規格で記述されている標準的な動作開始手順において、制御機器１により動作機器２１に割り当てられている。制御機器１による動作開始手順を可能とするために、所与のアドレス空間より、予め規定されたアドレス範囲が、制御機器１に割り当てられる。このＺｉｇｂｅｅネットワークの例では、ショートネットワークアドレスは１６ビットアドレスであるので、合計６５５３６個のショートアドレスが割当可能である。
【００５８】
制御機器１と動作機器２１とはいずれも、その動作機器２１に宛てられたアプリケーション制御コマンドに応答しての動作中において、アドレス競合（アドレス重複とも呼ぶ）を検出し解決するように構成されている。かかるアドレス競合は、１つのネットワークアドレスが意図せず２つ以上の機器に割り当てられてしまった際に起こり得る。アドレス競合の際の対応動作およびメッセージ送信を、以下、図３−７の実施形態を参照して説明する。
【００５９】
図３は、制御機器１、動作機器２１、第２の制御機器１'、およびさらなる動作機器１１、１２を含むネットワークシステム（ＰＡＮ）１０の１つの実施形態を示している。図３に点線で示すように、動作機器２１は制御機器１に結合されており、さらなる動作機器１１、１２は第２の制御機器１'に結合されている。すなわち、機器２１、１１、１２は、関連付けられた制御機器１、１'により制御されるように構成されている。上記で述べたように、動作機器２１には、第１のネットワークアドレスＡＤ１が割り当てられている。さらなる動作機器１１、１２はいずれも、対応のショートネットワークアドレスＡＤ３、ＡＤ４を用いて、第２の制御機器１'により動作開始させられる。
【００６０】
以下では、動作機器２１のランプ２３が個別に制御される、すなわちユニキャストのアプリケーション制御コマンドを用いて制御されるものと想定する。制御機器１の対応のボタン６が操作されると、制御機器１は、第１のネットワークアドレスＡＤ１でアドレス指定される動作機器２１に対して、アプリケーション制御コマンドを送出する。動作機器２１は、アプリケーション制御コマンドを受信すると、肯定応答信号を制御機器１に送出した上で、そのアプリケーション制御コマンドをアプリケーションインターフェース２５に受け渡す。アプリケーションインターフェース２５は、アプリケーション制御コマンドに従ってランプ２３を制御する。
【００６１】
図３の実施形態によれば、上記のアプリケーション制御コマンドは、動作機器２１のみに固有のものとして割り当てられている第１のネットワークアドレスＡＤ１を用いてアドレス指定されているので、さらなる機器１１、１２は応答しない。したがって、ネットワーク１０は通常の動作を行うことができ、指向された、すなわちユニキャストの通信を可能とする。
【００６２】
しかしながら、図４から見て取れるように、とりわけ、ネットワークシステム１０が、共に動作開始用機器でありネットワーク機器に対して同時にアドレスを割り当てるような２つの制御機器１、１'を含むような場合には、アドレスの重複が容易に発生し得る。個の例では、第１のネットワークアドレスＡＤ１が、機器１１にも割り当てられている。したがって、動作機器２１とさらなる動作機器１１との両方が、ＡＤ１でアドレス指定されたアプリケーション制御コマンドを受信する。かかる状況においてユニキャスト通信を可能とするためには、このアドレス競合が検出され解決されなくてはならない。
【００６３】
図５は、アドレス競合の際の通信の第１の実施形態を示したフローチャートを、送信されるメッセージの図解と共に示した図である。ここでの通信は、以下のステップに従って実施される。
１．ユーザコントロールインターフェース５のコントロールボタン６が操作されると、制御機器１は、ステップ５１において、対応のアプリケーション制御コマンド（たとえば「ランプ・オン」のコマンド）を、第１のショートネットワークアドレスＡＤ１でアドレス指定される動作機器に送出する。
２．ステップ５２において、動作機器２１は、上記のアプリケーション制御コマンドを受信すると、そのコマンドを、ランプ２３の制御のため、アプリケーションインターフェース２５に受け渡す。さらに、動作機器２１は、制御機器１に対して肯定応答信号を送出する。この肯定応答信号は、識別のため、アドレスＡＤ１と、動作機器２１のＭＡＣアドレスとを含む。図４の例によれば、ＡＤ１は動作機器１１にも割り当てられているので、さらなる動作機器１１も、ＡＤ１および対応のＭＡＣアドレスを用いて応答する。
３．ステップ５３において、制御機器１は、別の機器から１つを超える肯定応答信号が受信されたか否かを特定する。図４に示した構成によれば、さらなる肯定応答信号が動作機器１１から受信され、制御機器１はアドレス競合を検出する。図３の場合、すなわち１つのみの肯定応答信号が受信される場合には、現在はアドレス競合が生じていないこととなり、この手順はただちに終了する。
４．アドレス競合を検出すると、制御機器は、ステップ５４において、複数の機器のうちの１つ、たとえば動作機器２１を選択し、第２のネットワークアドレスＡＤ２を含む競合情報を、動作機器２１に送信する。この競合情報は、動作機器２１のみがこのメッセージを考慮するように、動作機器２１のＭＡＣアドレスを用いてアドレス指定されている。第２のネットワークアドレスＡＤ２は、制御機器１に割り当てられた予め規定されたアドレス範囲内から決定される。すなわち、第２のネットワークアドレスＡＤ２は、制御機器１に割り当てられた予め決められた範囲内のアドレスのうちの、未割当てのアドレスである。
５．動作機器２１は、ステップ５５において、上記の競合情報を受信し、自己の機器構成メモリ２８からＡＤ１を削除し、同機器構成メモリ２８にＡＤ２を保存する。その後、動作機器は、ユーザに対する識別信号としてランプ２３を点灯させ、当該手順は終了する。その後は、動作機器２１は、図７に示すように、ネットワークシステム１０内においてネットワークアドレスＡＤ２を用いて競合なしでアドレス指定できるようになる。
【００６４】
図６は、アドレス競合の際の通信の別の実施形態を示したフローチャートである。この通信は、図５に示した実施形態と概ね対応している。しかしながら、図６の実施形態では、肯定応答信号がＭＡＣアドレスを含んでいない。このことは、アドレス競合が生じていない場合において、プロトコルのオーバーヘッドを軽減する。この実施形態に従う通信は、以下のステップに従って実施される。
１．図５のステップ５１と同様に、ユーザコントロールインターフェース５の対応のコントロールボタン６が操作されると、制御機器１は、ステップ６１において、ＡＤ１でアドレス指定される動作機器に対して、アプリケーション制御コマンドを送出する。
２．ステップ６２において、動作機器２１は、上記のアプリケーション制御コマンドを受信すると、そのコマンドを、ランプ２３の制御のため、アプリケーションインターフェース２５に受け渡す。さらに、動作機器２１は、制御機器１に対して肯定応答信号を送出する。この肯定応答信号は、識別のため、アドレスＡＤ１を含む。さらなる動作機器１１も応答し、ＡＤ１を含む肯定応答信号を返す。
３．その後、ステップ６３において、制御機器１は、１つを超える肯定応答信号が受信されたか否かを特定する。この例では、さらなる肯定応答信号が動作機器１１から受信され、アドレス競合が検出される。
４．アドレス競合を検出すると、制御機器は、ステップ６４において、ＡＤ１でアドレス指定された競合情報、すなわちアドレス競合が存在していることを示す情報を送出する。
５．動作機器２１、１１は、ステップ６５において、上記の競合情報を受信し、それぞれ自己の予め規定されたＭＡＣアドレスを、制御機器１に送信する。したがって、ステップ６４の競合情報は、アドレスクエリコマンドに対応する。
６．続いて、制御機器１は、ステップ６６において、ＭＡＣアドレスを受信すると、それら機器のうちの１つ（たとえば動作機器２１）を選択し、その動作機器２１に対して、その動作機器２１のＭＡＣアドレスでアドレス指定された、第２のネットワークアドレスＡＤ２を含むアドレス更新メッセージを送出する。制御機器１はさらに、アプリケーション制御のため、アドレスＡＤ２を自己のネットワーク構成メモリ８内に保存する。
７．動作機器２１は、アドレス更新メッセージを受信すると、ステップ６７において、自己の機器構成メモリ２８内のＡＤ１を消去し、同機器構成メモリ２８内にＡＤ２を保存する。その後、動作機器は、ユーザに対する識別信号としてランプ２３を点灯させ、当該手順は終了する。その後は、動作機器２１は、図７に示すように、ネットワークシステム１０内においてＡＤ２を用いてアドレス指定できるようになる。
【００６５】
上記で説明した図６の実施形態に従う方法は、アドレス競合が生じた際には、図５に従う方法よりも多くの回数の送信を包含することとなるが、アドレス競合が生じた場合のみにＭＡＣアドレスがやりとりされるので、アドレス競合が存在しない場合におけるプロトコルのオーバーヘッドは、大幅に軽減される。このことは、限られた帯域幅しか利用可能でないようなネットワークトポロジの場合には、とりわけ有利となり得る。
【００６６】
図５および６の実施形態を参照して上記で説明したように、ステップ５４およびステップ６６において、制御機器１は、競合する複数の機器のうちの１つを選択する。この選択は、最も単純な形態ではランダムな選択とされてもよいし、所与の選択方式に従った選択とされてもよい。ＡＤ２が割り当てられた機器は、ユーザが上記の選択を確認できるように、ランプ２３を点灯させる。ユーザが異なる機器を制御したいと思っている場合には、たとえば制御機器１のインターフェース５にある対応の「再選択」ボタンを操作することにより、再選択処理を行うことができる。
【００６７】
再選択処理が開始されると、制御機器１は、ステップ５３／６６においてＭＡＣアドレスが受信された次の競合機器、すなわちこの例ではさらなる機器１１に対し、別のアドレス「ＡＤｘ」を含むアドレス更新メッセージを送出する。このアドレス更新メッセージは、さらなる機器１１の対応のＭＡＣアドレスを用いて、アドレス指定される。アドレスＡＤｘは、制御機器１のネットワーク構成メモリ８、およびさらなる機器１１の機器構成メモリ２８に、それぞれ保存される。さらなる機器１１は、ユーザに対する識別指示のため、自己のランプ２３を点灯させる。
【００６８】
２つを超える機器が同一のネットワークアドレスを共有している場合には、上記の再選択処理が、次に受信されたＭＡＣアドレスに対しても同様に実行されてもよい。
【００６９】
上記の実施形態は、ランプ２３を有する動作機器２１に限定されるものではない。図８ａは、動作機器の第２の実施形態２１'を示している。この動作機器２１'は、ランプ２３に代えて、温度センサ７０がアプリケーションインターフェース２５に接続されている点を除いては、すべての点において動作機器２１と同一である。温度センサ７０は、対応のアプリケーションデータ値を制御機器１に供給するためにアプリケーションインターフェース２５に接続されており、このアプリケーションデータ値は、制御機器１に受信されると、制御機器１のディスプレイ７上においてユーザに提示される。
【００７０】
図８ｂは、動作機器のさらなる実施形態２１''を示している。この動作機器２１''も、アプリケーションインターフェース２５が外部装置を制御するように構成されている点を除いては、上記の動作機器２１と同一である。外部装置は、端子７１に接続可能な装置であり、たとえば、暖房機器のような家電製品であってもよい。これにより、制御機器１のインターフェース５にある対応のボタン６を用いて、外部装置を遠隔操作でオン／オフ切換えすることが可能となる。アドレス競合の際の通信は、上記で説明した通信に明確に対応する。
【００７１】
以上の記述および図面によって、本発明を詳細に図解および説明してきた。かかる図解および説明は、説明または例示を目的とするものと捉えられるべきであって、限定的に捉えられるべきものではない。本発明は、開示した実施形態に限定されるものではない。
【００７２】
たとえば、以下のような実施形態においても、本発明を動作させることが可能である。
− ネットワーク通信がＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルに対応する形態、
− 制御機器１、１'が、リモートコントロール機器ではなく、コンピュータもしくは壁に取り付けられたスイッチである形態、
− 通信インターフェース２が、Ｚｉｇｂｅｅ  ｐｒｏではなく、標準的なＺｉｇｂｅｅのアドレス割当方法を用いるように構成されている形態、
− 動作機器２１、１１、１２が、ランプ２３を含むのに代えて、別のアプリケーション機器を備えているか、別のアプリケーション機器に接続されている形態（かかるアプリケーション機器としては、たとえば、湿度センサ、火災検知器、煙感知器、水道メーター、電気メーター、ガスメーター、暖房機器、もしくは任意の別のタイプの制御可能な機器が挙げられる）、
− 動作機器２１、２１'、２１''のＭＡＣアドレスが、通信インターフェース２内に含まれるのではなく、適切なメモリに記憶される形態、および／または
− 制御機器１が、予め規定されたアドレス範囲から第２のアドレスＡＤ２を決定するのに代えて、アドレス収集メッセージをブロードキャストするように構成されており、ネットワーク内のすべての他の機器は、アドレス収集メッセージを受信すると、それぞれ自己に割り当てられたネットワークアドレスを返送する形態。その後、制御機器１は、未割当てのアドレスを特定し、その未割当てのアドレスを、ＡＤ２として動作機器２１に割り当てる。
【００７３】
特許請求の範囲に記載された発明を実施する当業者は、図面、明細書および特許請求の範囲より、上記で開示した実施形態以外の他のバリエーションも、理解し、実行することができるであろう。
【００７４】
上記の説明および特許請求の範囲において、単数形での言及は複数形をも包含する意図であり、その逆もまた成り立つ。特定の数の特徴または機器への言及は、本発明を、その特定の数の特徴または機器を有する形態に限定するものと捉えられるべきではない。さらに、「含む」または「備える」との表現は、他の要素の存在を排除するものではなく、「１つの」という不定冠詞は、複数の存在を排除するものではない。
【００７５】
特定の施策が単に互いに異なる従属請求項で規定されているという事実は、それら施策の組合せは有利に使用できないことを意味するものではない。
【００７６】
コンピュータプログラムは、適切な媒体上に保存または適切な媒体で頒布されてもよい。この適切な媒体には、光記憶媒体、磁気記憶媒体、または他のハードウェアと共にもしくは他のハードウェアの一部として供給される半導体媒体が含まれるが、インターネットその他の有線または無線電気通信システムを介した形式のように、他の形式で頒布されてもよい。
【００７７】
特許請求の範囲中のいずれの参照符号も、本発明の技術的範囲を限定するものと捉えられるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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