(57)【要約】  ネットワーク（２）は、関連データ交換によりアクセスポイントと関連付けられている通信デバイスと各アクセスポイントが第１の無線プロトコルを用いて双方向通信するように構成されている無線アクセスポイント（６、８）を有する。各アクセスポイント（６、８）は、第１の無線プロトコルを用いて第１のデータレートでマルチキャスト無線メッセージを受信し、かつこのマルチキャストメッセージをネットワーク上へ転送するように構成される。無線送信機（１０）は、第１の無線プロトコルとは異なる第２の無線プロトコルを用いて第２のデータレートでデータを送信するように構成される。無線通信ユニット（１２）は、第１の無線プロトコルを用いて第１のデータレートでマルチキャスト無線メッセージを送信する。これはまた、第２の無線プロトコルを用いて第２のデータレートで無線送信機（１０）からデータを受信し、このデータを復号する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムであって、
関連データ交換により前記アクセスポイントと関連付けられている通信デバイスと各アクセスポイントが第１の無線プロトコルを用いて双方向通信するように前記各アクセスポイントが構成されている複数の第１のアクセスポイントを備えるネットワークであって、各アクセスポイントはさらに、前記第１の無線プロトコルを用いて第１のデータレートで、前記アクセスポイントに関連付けられない無線通信ユニットからマルチキャスト無線メッセージを受信し、かつ前記マルチキャストメッセージを前記ネットワーク上へ転送するように構成されるネットワークと、
前記第１の無線プロトコルとは異なる第２の無線プロトコルを用いて第２のデータレートでデータを送信するように構成される無線送信機と、
前記第１の無線プロトコルを用いて前記第１のデータレートでマルチキャスト無線メッセージを送信するように構成される無線送信手段を備え、さらに、前記第２の無線プロトコルを用いて前記第２のデータレートで受信される前記無線送信機からのデータを受信しかつ復号するように構成される無線受信手段を備える無線通信ユニットとを備える通信システム。
【請求項２】
前記第２のデータレートは、前記第１のデータレートより低い、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第２のデータレートは、前記第１のデータレートの半分より少ない、請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記第１の無線プロトコルは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のうちの１つに従う、またはこれに適合している、請求項１〜３の何れかに記載の通信システム。
【請求項５】
前記第１のアクセスポイントは、有線ネットワークによって互いに接続される、請求項１〜４の何れかに記載の通信システム。
【請求項６】
前記無線送信機は、前記有線ネットワークへ接続される、請求項５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記第２の無線プロトコルは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のうちの１つに規定される物理層に従う、またはこれに適合している、請求項１〜６の何れかに記載の通信システム。
【請求項８】
前記第２のプロトコルによってサポートされる最大データレートは、前記第１のプロトコルによってサポートされる最小データレートより少ない、請求項１〜７の何れかに記載の通信システム。
【請求項９】
前記第２のプロトコルを用いてデータを送信するように構成される前記無線送信機の有効送信レンジは、各アクセスポイントが前記アクセスポイントに関連付けられる通信デバイスと通信している際の前記第１のアクセスポイントの有効送信レンジより大きい、請求項１〜８の何れかに記載の通信システム。
【請求項１０】
前記第２の無線プロトコルを用いて前記第２のデータレートでデータを送信するように構成され、前記第２のプロトコルを用いて通信するデバイスのための第２のアクセスポイントのネットワークを形成するように配置される複数の無線送信機を備える、請求項１〜９の何れかに記載の通信システム。
【請求項１１】
前記第２のアクセスポイントの各々は、前記第２のプロトコルを用いる二方向通信のための無線受信機をさらに備え、前記第２のアクセスポイントのネットワークは、ツリーまたはメッシュ型ネットワークとして構成される、請求項１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記第１のアクセスポイントのうちの１つにより転送されるマルチキャストメッセージを受信して処理し、前記無線送信機からのデータ送信を制御するように構成されるサーバを備える、請求項１〜１１の何れかに記載の通信システム。
【請求項１３】
前記無線送信機は、前記第２の無線プロトコルを用いて前記第２のデータレートで制御メッセージを送信するように構成され、前記無線通信ユニットは、前記制御メッセージを受信し、前記制御メッセージの受信に応答する機能を実行するように構成される、請求項１〜１２の何れかに記載の通信システム。
【請求項１４】
前記無線ユニット内の前記無線受信手段は無線受信機を備え、前記無線受信機を間隔を置いて給電するように構成される、請求項１〜１３の何れかに記載の通信システム。
【請求項１５】
前記無線通信ユニットは、スリープモードおよびウェイクモードを有するように構成され、前記ユニットのプロセッサ内、または前記ユニットの前記無線受信手段内、または前記ユニットの前記無線送信手段内の少なくとも幾つかの回路は、前記ユニットの電力消費量を減らすために前記スリープモードでは不活性であり、さらに、前記第２の無線プロトコルを用いるウェイク信号を受信すると、スリープモードからウェイクモードへ切り換わるように構成される、請求項１〜１４の何れかに記載の通信システム。
【請求項１６】
前記第１のアクセスポイントの各々は、有線接続から給電される、請求項１〜１５の何れかに記載の通信システム。
【請求項１７】
前記無線通信ユニットは、可動体によって運ばれる、着用される、または前記可動体に取り付けられるように構成される、請求項１〜１６の何れかに記載の通信システム。
【請求項１８】
前記無線通信ユニットは環境センサを備え、または環境センサと通信状態にあり、前記センサから導出される情報をマルチキャスト無線メッセージ内で送信するように構成される、請求項１〜１７の何れかに記載の通信システム。
【請求項１９】
前記無線通信ユニットは、前記ユニットの位置に関する情報、または前記ユニットの前記位置を導出することができる情報をマルチキャスト無線メッセージ内で送信するように構成される、請求項１〜１８の何れかに記載の通信システム。
【請求項２０】
前記情報は、前記第２のデータレートでデータを送信するように構成される無線送信機から受信される信号から導出される、請求項１９に記載の通信システム。
【請求項２１】
前記無線ユニットは超音波受信機を備え、あるエリア内に位置した超音波送信機により送信される超音波信号に応答するように構成される、請求項１〜２０の何れかに記載の通信システム。
【請求項２２】
前記無線ユニットはクロックを備え、前記無線送信機は、前記第２の無線プロトコルを用いて前記第２のデータレートでクロック同期情報を送信するように構成され、前記無線ユニットは、前記クロック同期情報を用いてそのクロックを同期するように構成される、請求項１〜２１の何れかに記載の通信システム。
【請求項２３】
前記無線ユニットの時間同期情報にアクセスするように構成され、さらに、前記超音波信号の送信時間に関するコード化された情報を含む超音波信号を送信するように構成される超音波送信機を備え、前記無線ユニットは、前記超音波信号を受信し、前記超音波信号の送信時間および到着時間に関する情報をマルチキャスト無線送信内で送信するように構成される、請求項２２に記載の通信システム。
【請求項２４】
前記無線通信ユニットは、電力増幅器とアンテナとを備え、前記第１の無線プロトコルを用いてマルチキャストメッセージを送信し、前記第２のプロトコルを用いてデータを受信するために、前記アンテナおよび電力増幅器を用いるように構成される、請求項１〜２３の何れかに記載の通信システム。
【請求項２５】
前記第１の無線プロトコルを用いて前記第１のデータレートで、メッセージを送信する無線通信ユニットを他の無線通信ユニットから区別する識別情報を含むマルチキャスト無線メッセージを送信するように構成される無線送信手段を備え、さらに、前記第２の無線プロトコルを用いて前記第２のデータレートで受信される前記無線送信機からのデータを受信し、復号するように構成される無線受信手段を備える複数の無線通信ユニットを備える、請求項１〜２４の何れかに記載の通信システム。
【請求項２６】
第１の無線プロトコルを用いて第１のデータレートでマルチキャスト無線メッセージを送信するように構成される無線送信手段を備え、さらに、前記第１の無線プロトコルとは異なる第２の無線プロトコルを用いて第２のデータレートで無線送信機からのデータを受信しかつ復号するように構成される無線受信手段を備える無線通信ユニット。
【請求項２７】
前記第２のデータレートは、前記第１のデータレートより低い、請求項２６に記載の無線通信ユニット。
【請求項２８】
前記第２のデータレートは、前記第１のデータレートの半分より少ない、請求項２６または２７に記載の無線通信ユニット。
【請求項２９】
前記第１の無線プロトコルは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のうちの１つに従う、またはこれに適合している、請求項２６〜２８の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項３０】
前記第２の無線プロトコルは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のうちの１つに規定される物理層に従う、またはこれに適合している、請求項２６〜２９の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項３１】
前記第２のプロトコルによってサポートされる最大データレートは、前記第１のプロトコルによってサポートされる最小データレートより少ない、請求項２６〜３０の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項３２】
前記無線送信機から制御メッセージを受信し、前記制御メッセージの受信に応答する機能を実行するように構成される、請求項２６〜３１の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項３３】
前記無線受信手段は無線受信機を備え、前記無線受信機を間隔を置いて給電するように構成される、請求項２６〜３２の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項３４】
スリープモードおよびウェイクモードを有するように構成され、前記ユニットの前記無線受信手段内、または前記無線送信手段内、またはプロセッサ内の少なくとも幾つかの回路は、前記ユニットの電力消費量を減らすために前記スリープモードでは不活性であり、さらに、前記第２の無線プロトコルを用いるウェイク信号を受信すると、スリープモードからウェイクモードへ切り換わるように構成される、請求項２６〜３３の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項３５】
可動体によって運ばれる、着用される、または前記可動体に取り付けられるように構成される、請求項２６〜３４の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項３６】
環境センサを備え、前記センサから導出される情報をマルチキャスト無線メッセージ内で送信するように構成される、請求項２６〜３５の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項３７】
前記ユニットの位置に関する情報、または前記ユニットの前記位置を導出することができる情報をマルチキャスト無線メッセージ内で送信するように構成される、請求項２６〜３６の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項３８】
前記情報は、前記無線送信機から受信される信号から導出される、請求項３７に記載の無線通信ユニット。
【請求項３９】
超音波受信機を備え、あるエリア内に位置した超音波送信機により送信される超音波信号に応答するように構成される、請求項２６〜３８の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項４０】
クロックを備え、前記第２の無線プロトコルを用いて前記第２のデータレートで前記無線送信機からクロック同期情報を受信するように構成され、さらに前記クロック同期情報を用いて前記クロックを同期するように構成される、請求項２６〜３９の何れかに記載の無線通信ユニット。
【請求項４１】
電力増幅器とアンテナとを備え、前記第１の無線プロトコルを用いてマルチキャストメッセージを送信し、前記第２のプロトコルを用いてデータを受信するために前記アンテナおよび電力増幅器を用いるように構成される、請求項２６〜４０の何れかに記載の無線通信ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ユニットと、１つまたは複数の静的ネットワーク・アクセスポイントとの間の無線通信のための装置および方法に関する。実施形態によっては、無線ユニットは、環境または位置決めセンサであってもよい。
【背景技術】
【０００２】
情報の送付において、有線接続よりも、無線ユニットから固定ネットワーク上へ無線式に送信することが望ましいという状況は多く存在する。例えば無線ユニットは、例えば人または可動機器のアイテムにより運ばれる、またはこれらに装着される場合、そのユニットが移動体であることが重要である位置決めシステムの一部であってもよい。あるいは、無線ユニットは、比較的静的であり得るが、有線接続を設置することが望ましくない、または不可能な場所に、例えば建物内の温度センサに置かれてもよい。
【０００３】
建物等の多くの環境は、一般に電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１規格（一般に「ＷｉＦｉ」として知られる）のうちの１つまたはそれ以上に基づいて、無線アクセスポイントとのネットワークを既に含んでいる。しかしながら、無線ユニットをこのようなアクセスポイントに関連づけることは、特に、複雑な認証プロトコルが採用される場合、無線ユニットにとって遅速でありかつ電力集約的である可能性がある。関連性を維持するために、典型的には比較的小さいバッテリによって給電され得る無線ユニットに対してさらなる電力需要が必要となる可能性がある。
【０００４】
国際公開第２００６／１２０６７５号パンフレットは、ＩＥＥＥ８０２．１１に適合し、送信機がアクセスポイントに関連付けられていることを必要としないブロードキャストまたはマルチキャスト・フォーマットによって、存在信号を無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）システムへ送信するアセット送信機について記述している。しかしながら、存在信号および他のパラメータの送信を制御するようにアセット送信機へコマンドを送信することが望ましい場合、アセット送信機は、ＷＬＡＮ受信機を包含しなければならず、これにより、アセット送信機で多大な電力排出が発生する。米国特許公開第２００５／０１５６７１１号明細書には、単に、アセット送信機による各送信後の受信ウィンドウの間にコマンドを受信すべくアセットタグ上の受信機に給電することによって上記問題点を緩和する試みが記述されている。しかしながら、受信すべきコマンドが存在しない場合でも受信機は給電されなければならないため、この試みもやはり不必要に高い電力消費につながる可能性がある。またこの試みでは、アセットタグへのコマンド送信が限定された時間ウィンドウの間でしか認められず、制御コマンドのタイムリーな発行を不可能にする場合がある。また、このような独自仕様のシステムを標準的な無線ネットワークインフラコンポーネントを用いて実装することが望ましくない、または不可能な場合もある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、これらの欠点を克服するためのものである。
【０００６】
したがって、ある態様によれば、本発明が提供する通信システムは、
各アクセスポイントが第１の無線プロトコルを用いて双方向通信するように構成されている複数の第１のアクセスポイントを関連データ交換によりアクセスポイントと関連付けられている通信デバイスとともに備えるネットワークであって、各アクセスポイントはさらに、前記第１の無線プロトコルを用いて第１のデータレートで、前記アクセスポイントに関連付けられない無線通信ユニットからマルチキャスト無線メッセージを受信し、かつこのマルチキャストメッセージをネットワーク上へ転送するように構成されるネットワークと、
第１の無線プロトコルとは異なる第２の無線プロトコルを用いて第２のデータレートでデータを送信するように構成される無線送信機と、
第１の無線プロトコルを用いて第１のデータレートでマルチキャスト無線メッセージを送信するように構成される無線送信手段を備え、かつさらに、第２の無線プロトコルを用いて第２のデータレートで受信される無線送信機からのデータを受信しかつ復号するように構成される無線受信手段を備える無線通信ユニットとを備える。
【０００７】
本発明は、第１の無線プロトコルを用いて第１のデータレートでマルチキャスト無線メッセージを送信するように構成される無線送信手段を備え、かつさらに、第１の無線プロトコルとは異なる第２の無線プロトコルを用いて第２のデータレートで無線送信機からのデータを受信しかつ復号するように構成される無線受信手段を備える無線通信ユニットにまで広がる。
【０００８】
したがって、本無線ユニットは、一方の無線プロトコルを用いてデータを受信し、かつ他方の無線プロトコルを用いて送信することができる。第２のプロトコルおよび第２のデータレートは、好ましくは、これらによって送信されるデータが、第１のプロトコルを用いて同等強度の信号で送信されるデータの場合に想定されるものより少ない電力消費で受信されかつ復号されることが可能なものである。例えば、第２のデータレートは、第１のデータレートより低くてもよい。この方法では、データは、必要に応じて（無線ユニットからの送信のタイミングに縛られることなく）無線ユニットへ送信されることができ、一方で、無線ユニットに対する電力需要は、第１のプロトコルを用いてデータを受信する場合よりも低くなる。
【０００９】
第２のプロトコルは、低電力（例えば、バッテリ式）の通信用に最適化されてもよく、これに対して第１のプロトコルは、こうした考慮をすることなく、高いデータレートおよび／または比較的長いレンジ用に設計されていてもよい。出願人の認識するところによれば、第１のプロトコルを用いる既存のアクセスポイントインフラが存在している場合（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ネットワーク）、これを利用して無線ユニットからの通信を受信し、一方で無線ユニットの電力消費の最小化を図ることが望ましい可能性がある。
【００１０】
第１の無線プロトコルは、好ましくは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のうちの１つに従う、またはこれに適合している。しかしながら、移動通信グローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標））、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）または国際移動体通信２０００（ＩＭＴ-２０００）規格のうちの１つ等の他のプロトコルが使用される可能性もある。関連データ交換によってアクセスポイントに関連付けられ得る一般的な通信デバイスは、ラップトップコンピュータまたは携帯電話である可能性もある。
【００１１】
アクセスポイントは、好ましくは、例えばイーサネット（登録商標）などの有線ネットワークによって互いに接続される。
【００１２】
マルチキャストメッセージ（ブロードキャストメッセージである可能性もある）は、好ましくは、その内容全体が参照により組み込まれる国際公開出願第２００６／１２０６７５号パンフレットに記述されているようなものであり、かつＡｅｒｏｓｃｏｕｔ社により販売されているタグ（登録商標）に使用されているようなものである。
【００１３】
第２の無線プロトコルは、少なくともＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のうちの１つに規定されている物理層（ＰＨＹ）に従う、またはこれに適合するものであってもよい。また、第２のプロトコルは、前記規格に規定されている媒体アクセス層（ＭＡＣ）に適宜従うものであってもよい。また、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）規格に規定されているもののうちの１つまたはそれ以上等のより高いレベルの層が実装されてもよいが、必須ではない。当業者は、第２の無線プロトコルが、代わりに、ＯＮＥ-ＮＥＴ、ＤＡＳＨ７、Ｚ-Ｗａｖｅ（登録商標）等の他の規格プロトコルの幾つかの、または全ての層を実装する場合があることを認識するであろう。あるいは、幾つかの、または全てのレベルの第２の無線プロトコルは独自仕様であってもよい。
【００１４】
第２のデータレートは、好ましくは、第１のデータレートの半分より少なく、かつ第１のレートの１０分の１より少なくてもよい。実施形態によっては、第１のデータレートは、少なくとも１Ｍｂｐｓであり、第２のデータレートは、最大で２５０ｋｂｐｓである。第２のプロトコルによってサポートされる最大データレートは、第１のプロトコルによってサポートされる最小データレートより少なくてもよく、その半分または１０分の１より少なくてもよい。
【００１５】
無線受信機の複雑さおよびその電力消費が、典型的には必要とされる通信帯域幅に直接的に対応することによってマルチキャスト送信レートより低いデータレートでデータを受信することは、効果的である可能性があり、かつより低い第２のデータレートは、無線ユニットがより単純であって、より少ない全体的電力消費を有し得ることを意味する可能性がある。出願人は、第１のアクセスポイントに関しては、これらが通常不変の電力消費を有し、かつより高い製造コストを負担し得るため、典型的には同じ考察が当てはまらないことを認識するに至っている。  さらに、無線ユニットへの比較的遅いデータ送信は、より高い信号対雑音比、ひいてはより長い送信レンジを提供し、これは、単一の無線送信機または少数の設置送信機が病院の建物全体または総合ビル等の広い領域をカバーできるようにすることにおいて効果的である場合がある。
【００１６】
第２のプロトコルを用いて送信するように構成される無線送信機の有効送信レンジは、関連の通信デバイスと通信する際のアクセスポイントの送信レンジより大きくてもよく、これは、例えば、クリアな見通し距離の２倍または１０倍を超えるものであってもよい。典型的には、第２のプロトコルの下での通信に単純なスター・ネットワーク・トポロジが使用される場合がこれに相当する。
【００１７】
典型的には、この先行技術がＩＥＥＥ８０２．１５．４等のプロトコル、またはＩＳＭ（産業、科学および医療用）帯域内で動作する独自仕様のプロトコルを用いる場合、有効送信電力は比較的低く、かつ典型的なＩＥＥＥ８０２．１１送信で使用されるものより実質的に低い。しかしながら、本発明の実施形態によっては、第２のプロトコルデータは、好ましくは、アクセスポイントからの送信に使用されるものに等しい、またはそれより高い通信レンジをもたらす電力レベルで送信される。これにより、第２のデータプロトコルを用いる無線送信機からのデータの広いカバー範囲、および低いインフラ密度が可能となる。また、第２のプロトコルを覆う全体的な帯域幅も縮小することができる。
【００１８】
第２のプロトコルの無線送信機は、好ましくは、アクセスポイントを有する一般的な有線ネットワーク、例えばイーサネット（登録商標）ネットワークへ接続される。これは、アクセスポイントのうちの１つと同じユニット内に収容されても、アクセスポイントの何れからも物理的に分離されてもよい。
【００１９】
本システムは、第２の無線プロトコルを用いて第２のデータレートでデータを送信するように構成される複数の無線送信機を備えてもよい。これらは、第２のプロトコルを用いて通信するデバイスのための第２のアクセスポイントによるネットワークを形成してもよい。また、これらの第２のアクセスポイントの各々は、第２のプロトコルを用いる二方向通信のための無線受信機も備えてもよく、かつ有線ネットワークへ接続されてもよい。
【００２０】
無線通信ユニットは、第２の無線プロトコルを用いてデータを送信および／または受信すべく構成されるノードのツリーまたはメッシュ・ネットワーク・トポロジ内の一ノードとして作用するように構成されてもよい。第２のアクセスポイントおよび／またはこのような無線通信ユニットのネットワークは、ツリーまたはメッシュネットワークとして構成されてもよい。これにより、無線通信ユニットが、第２のプロトコルの無線送信機と直接的に通信しなければならなかった場合（例えば、スター・ネットワーク・トポロジ）より低い電力設定で送信することが可能となる。
【００２１】
また、無線センサユニット等の他のデバイスは、第２のプロトコルを用いる無線ネットワーク内のノードであってもよい。ネットワーク内の無線通信ユニット等の無線ノードは、第２の無線プロトコルを用いてあるセンサノードから他の無線ノードへ、有線ネットワークへのアクセスポイントに到達するまでメッセージを転送する等のように構成されてもよい。このような設計は、病院の建物等の所定のエリアのカバー範囲を提供するために必要とされる有線式アクセスポイントの数を減らすことができる。
【００２２】
本システムは、好ましくは、転送されるマルチキャストメッセージを受信して処理し、かつ無線送信機からのデータ送信を制御するように構成される、サーバ等の処理手段を備える。
【００２３】
第２のプロトコルを用いて送信されるデータは任意の形状をとることが可能であるが、ある実施形態セットにおいて、制御メッセージを備え、かつ無線通信ユニットは、前記制御メッセージの受信に応答する機能を実行するように構成される。
【００２４】
制御メッセージは、いかなる特定タイプの命令に限定されない。制御メッセージは、様々な異なるタイプで送信されてもよい。制御メッセージは、１つまたは複数の特定の無線送信機ユニットをアドレス指定してもよいし、範囲内の全ての送信機ユニットへ一斉送信されてもよい。制御メッセージの一例は、マルチキャストメッセージを送信する割合を変更するための、または送信を中断するための、無線ユニットへの命令である。このような命令は、無線ユニットが、無線干渉に感応し得る機器を含む病院内のあるエリア等のある特定の領域内に存在することが判定された場合に発行されてもよい。
【００２５】
第２のプロトコルを用いて無線ユニットへ送信されるデータは、無線ユニット内部の処理ユニットに対する部分的または完全な命令セットまたはファームウェア更新を備えてもよい。このような命令セットは、典型的には、比較的大量のデータの通信を必要とし、故に第２のデータプロトコル上での送信に比較的長い時間を要するが、このような更新は、一般的にはまれであり、故に、エネルギー消費が実質的に大量になることはない。
【００２６】
無線ユニット内の無線受信手段は、好ましくは、無線受信機を備える。受信機は、エネルギーを節約するために、間隔を置いて給電されるだけでよい。したがって、第２のプロトコルのデータは、その送信が無線ユニットの給電周期に一致することを保証して、ある時間周期上で反復的に発行される場合もあれば、例えば第１のプロトコルを用いたマルチキャスト無線メッセージまたは第２のプロトコルを用いた肯定応答メッセージに含まれる無線ユニットにより肯定応答が発行されるまで、反復される場合もある。
【００２７】
より一般的には、無線通信ユニットは、スリープモードおよびウェイクモードを有するように構成されてもよく、これにより、そのプロセッサおよび／または無線受信機および／または無線送信機内の少なくとも幾つかの回路は、ユニットの電力消費量を減らすために、スリープモードでは不活性である。無線ユニットは、第２の無線プロトコルを用いるウェイク信号を受信すると、スリープモードからウェイクモードへ切り換わるように構成されてもよい。その代わりに、または追加的に、これは、磁気、光または超音波信号、または第１および第２の無線プロトコルとは異なる第３の無線プロトコルを用いる無線信号を受信すると、スリープモードからウェイクモードへ切り換わるように構成されてもよい。このようなウェイク機構は、電力消費量が極めて少なく、一方でウェイク信号を監視する。ウェイク信号の使用は、電力の節約をもたらすことができ、同時に無線通信ユニットによる短い待ち時間応答が保たれる。
【００２８】
アクセスポイントは、典型的には静的であり、好ましくは、第２のプロトコルを用いてデータを送信するように構成される無線送信機（または送信機）も同様である。各アクセスポイントは、好ましくは、例えば電源供給ケーブルである有線接続部から電力を受け取る。無線通信ユニットは、無線通信をサポートする。また、これは、例えば電源への有線接続部も有する場合もある。しかしながら、好ましくは、これは、通信または電力用の有線接続部を含まない。これは、太陽光または振動等の環境エネルギーから給電されてもよいし、バッテリを含んでもよい。
【００２９】
無線ユニットは、概して静的であって、例えば、建物の壁等の不動物体へ固定される場合もあれば、概して移動可能であって、例えば人間等の可動体または機器の携帯アイテム等によって運ばれる、またはこれらに着用される、または取り付けられるように構成される場合もある。
【００３０】
本システムは、複数のこのような無線ユニットを備えてもよい。マルチキャスト無線メッセージは、好ましくは、メッセージを送信する無線ユニットを他の無線ユニットから区別する識別情報を含む。
【００３１】
ある実施形態のセットにおいて、無線ユニットは環境センサを備え、または環境センサと有線または無線通信状態にあり、かつ、センサから導出される情報をマルチキャスト無線メッセージに含むように構成される。センサは、温度、圧力、流量、湿度、光、ノイズまたは他の任意の測定可能な量を検出してもよい。本ユニットは、異なる変数を測定するこのような幾つかのセンサを備えても、これらと通信状態にあってもよい。
【００３２】
別の実施形態のセットにおいて、無線ユニットは、ユニットの相対または絶対位置に関する情報、または位置を導出することができる情報をマルチキャスト無線メッセージにおいて送信する。このような情報は、信号の強度、その受信時間および送信機の識別のうちの１つ以上等の制御メッセージを送信するように構成される無線送信機から受信される信号から導出されてもよい。
【００３３】
実施形態によっては、無線ユニットは超音波受信機を備え、あるエリア内に位置された超音波送信機により送信される超音波信号に応答するように構成されてもよい。無線位置検出システムに用いるための、超音波受信機および無線送信機を有する無線タグは、欧州特許第２１５１６９６号明細書に記述されている。しかしながら、欧州特許第２１５１６９６号明細書における装置は、無線タグが制御コマンド等のデータを便利に、かつ電力効率的に受信するための手段を持たない、という欠点がある。
【００３４】
無線ユニットは、１つまたは複数の無線信号および／または超音波信号を用いてその位置に関する情報を判定する、または送信するように構成されてもよい。無線ユニットは、同時に送信される無線信号および超音波信号を送信または受信してもよく、かつ、これらの２信号の到着時間の差は、無線ユニットにより、またはサーバにより使用され、無線ユニットに関する位置情報を判定してもよい。
【００３５】
無線ユニットは、クロックを備えてもよい。よって、制御メッセージは、無線ユニット上のクロックをネットワーク上で利用可能な時間情報と同期できるように、クロック同期情報を含んでもよい。
【００３６】
好ましくは、本システムは、無線ユニットと同期される時間情報へのアクセスを有する超音波送信機を備える。超音波送信機は、例えば、ネットワーク上に存在してもよい。よって、超音波信号は、その送信時間に関するコード化された情報を含んで送信されてもよい。無線ユニットが超音波信号を受信するように構成されている場合、無線ユニットにおける信号の正確な到着時間を判定することができ、かつ送信時間および到着時間に関する情報（計算された飛行時間等）をマルチキャスト無線送信で送信することができる。マルチキャスト送信を受信するアクセスポイントは、情報をネットワーク上に位置決めされているプロセッサへ転送することができ、プロセッサは、これを用いて無線ユニットに関する位置情報を判定することができる。システムが、無線ユニットの範囲内に複数のこのような超音波送信機を備えている場合、ユニットの正確な位置推定を判定するために三辺測量アルゴリズムが使用されてもよい。
【００３７】
到達時間差（ＴＤＯＡ）が使用されなければならない場合、超音波信号の飛行時間が分かれば、単に到達時間のみが知られている場合よりも効率的に位置を推定することができる。本発明は、電力効率的なクロック同期機構を備えることにより、これらの効果的な飛行時間計算を、欧州特許第２１５１６９６号明細書に教示されているような低周波励振器の設置および給電を必要とすることなく可能にする。
【００３８】
クロック同期は、比較的低頻度で、例えば１分おきに、または１時間おきに実行されるだけでよい場合があり、結果として無線ユニット上での電力排出は極めて少量ですむ。
【００３９】
第１のプロトコルを用いるマルチキャストメッセージは、無線ユニットからネットワーク上へ情報を送信するための主要機構であることが想定されているが、無線ユニットは、第２の無線プロトコルを用いてメッセージを送信するように構成される無線送信機も備える場合がある。このような送信は、第２のデータレートで、または異なるレートで行われてもよい。無線ユニットは、例えば、第２のプロトコルを用いて受信されたデータの肯定応答を送信する（例えば、ハンドシェーキング）ために、および／または時間同期のために第２のプロトコルを用いるように構成される場合もある。好ましくは、制御メッセージを送信するように構成される無線送信機へ接続されるアンテナも、第２の無線プロトコルを用いる無線ユニットからのメッセージを受信するために使用される。
【００４０】
第１および第２の無線プロトコルは、同じ、または重複する無線スペクトルで、例えば２．４ＧＨｚで動作してもよい。しかしながら、これは必須ではなく、実施形態によっては、第２のプロトコルは、ＧＨｚより下位の周波数レンジを用いてもよい。無線ユニットは、同じアンテナを、第１の無線プロトコルを用いてマルチキャストメッセージを送信するためと、第２のプロトコルを用いてデータを受信するためとの双方に用いてもよい。これは、同じ電力増幅器を双方のプロトコル用に用いてもよい。このような再使用は、無線ユニットのサイズおよびコストを低減することができる。
【００４１】
次に、添付の図面を参照して、本発明の所定の好適な実施形態を単に例示として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明を具現するシステムを示す概略図である。
【図２】図２は、本発明による無線通信ユニットを示す概略図である。
【図３】図３は、本発明を使用するデバイス間のデータ通信ルートの様々な可能性を示す図である。
【図４】図４は、本発明を具現するシステムの設置された状態の概略間取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、サーバ４を第１の無線アクセスポイント６および第２の無線アクセスポイント８へ接続するイーサネット（登録商標）ネットワーク２を示す。これらのアクセスポイント６、８は、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇおよび８０２．１１ｎ等のＩＥＥＥ８０２．１１規格のうちの１つまたはそれ以上をサポートしている。また、これらは、８０２．１１マルチキャストメッセージを受信しかつこれらをネットワーク２上へ転送するようにも構成されている。さらに、ネットワーク２は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＰＨＹ層およびＭＡＣ層に基づく送信をサポートする無線送信機１０も含む。無線送信機１０は、これらを比較的高電力で送信することができる。
【００４４】
第１の無線ユニット１２および第２の無線ユニット１４は、ネットワーク２の近傍に存在する。図１の全てのコンポーネントは、単一の建物内に、または病院の敷地等の複合ビル内に存在してもよい。当然ながら、ネットワークトポロジはこれより複雑であっても、より多いアクセスポイント、無線送信機および無線ユニットを含んでもよく、例えば、アクセスポイントおよび無線ユニットのうちの幾つか、または全ては１つまたは複数のメッシュまたはツリー型無線ネットワークのメンバであってもよい。
【００４５】
第１の無線ユニット１２は第１のアクセスポイント６の範囲内に存在し、一方で、第２の無線ユニット１４は、第１および第２のアクセスポイント６、８双方の範囲内に存在する。
【００４６】
図２は、無線ユニット１２のコンポーネントのうちの幾つかを示している。チップ発生器１６は、一連の「０」および「１」を、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）製のＣＣ２５２０等のＺｉｇＢｅｅ（登録商標）システム・オン・チップ（ＳｏＣ）１８へ供給する。チップ発生器１６およびＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ＳｏＣ１８は、共に、Ｍａｘｉｍ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（登録商標）製のＭａｘ２７２１等のＩ／Ｑ変調器２０へも接続される。スイッチ２２は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ＳｏＣ１８の入力またはＩ／Ｑ変調器２０の出力を、選択的に、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）製のＣＣ２５９１等の電力増幅器２４へ接続する。電力増幅器２４は、アンテナ２６へ接続される。
【００４７】
また、無線ユニット１２は、１つまたは複数の環境センサ（図示せず）または超音波トランスデューサ（図示せず）を含んでもよい。
【００４８】
図３は、８０２．１１アクセスポイント６、８０２．１５．４トランシーバ１０および超音波ベースユニット２８を示し、これらは全てイーサネット（登録商標）ネットワーク２へ接続されている。無線ユニット１２は、これらのコンポーネントの各々と、下記のシナリオに示すように通信することができる。
【００４９】
第１のシナリオは、８０２．１５．４ＲＦネットワークを用いるハイブリッド位置判定機構である。超音波ベースユニット２８は、超音波通信３０を用いてゾーン識別子を送信する。無線ユニット１２は、超音波信号を受信し、かつ８０２．１５．４ＲＦネットワーク３２を用いて、ゾーン識別子および無線ユニット識別子を含む応答を通信する。この応答メッセージは、８０２．１５．４トランシーバ１０によって有線ネットワーク２へルーティングされる（３４）。サーバ（図示せず）は、この応答を用いて、無線ユニット２がどのゾーンに位置されているかを判定する。
【００５０】
第２のシナリオは、８０２．１１ＲＦネットワークを用いるハイブリッド位置判定機構である。超音波ベースユニット２８は、超音波通信３０を用いてゾーン識別子を送信する。無線ユニット１２は、超音波信号を受信し、かつ８０２．１１ＲＦネットワーク３６上で、ゾーン識別子および無線ユニット識別子を含む応答を一斉送信する。この応答メッセージは８０２．１１アクセスポイント６によって受信され、有線ネットワーク２へルーティングされる（３８）。サーバ（図示せず）は、これを用いて、無線ユニット２がどのゾーンに位置されているかを判定する。
【００５１】
第３のシナリオは、８０２．１５．４ＲＦネットワークを用いるＲＦ位置判定機構である。無線ユニット１２は、８０２．１５．４ＲＦネットワーク３２上へメッセージを送信する。このメッセージは、８０２．１５．４トランシーバ１０によって有線インフラ２へルーティングされる。サーバ（図示せず）は、メッセージに関連する情報（タイミング情報等）を用いて、無線ユニット２の位置を判定する。
【００５２】
第４のシナリオは、８０２．１１ＲＦネットワークを用いるＲＦ位置判定機構である。無線ユニット１２は、８０２．１１ＲＦネットワーク３６上へメッセージを一斉送信する。このメッセージは、８０２．１１アクセスポイント６によって受信され、８０２．１１アクセスポイント６は、これを有線インフラ２へルーティングする。サーバ（図示せず）は、メッセージに関連する情報（タイミング情報等）を用いて、無線ユニット２の位置を判定する。
【００５３】
超音波ベースユニット２８の無線設定および制御は、８０２．１５．４ＲＦネットワーク４０上で可能である。
【００５４】
同様に、無線ユニット１２の無線設定および制御は、８０２．１５．４ＲＦネットワーク３２を用いて可能である。
【００５５】
図４は、病院病棟の間取り図を示す。２つの８０２．１１アクセスポイント６、８は、廊下沿いの２点で壁面に設置されている。これらは、有線式イーサネット（登録商標）ネットワーク２へ接続されている。室内等の利便性のある場所には、８０２．１５．４トランシーバ１０も設置され、これもやはりイーサネット（登録商標）ネットワーク２へ接続されている。トランシーバ１０のカバー範囲は、典型的には８０２．１１アクセスポイント６、８の各々のカバー範囲より遙か遠くまで広がり、よって、８０２．１５．４トランシーバ１０は、病院の病棟またはウィング全体に１つ設置するだけでよい場合がある。
【００５６】
個々の病室には、２つの超音波ベースユニット２８、２９が設置されている。実際には、異なる室内により多くのベースユニットが存在してもよく、かつ／または同じ室内に複数のベースユニットが存在してもよい。本例では、超音波ベースユニット２８、２９はイーサネット（登録商標）ネットワーク２へ接続されていないが、接続されてもよい。超音波ベースユニット２８、２９は、ゾーンＩＤ情報を周期的に送信し、このゾーンＩＤ情報は、ベースユニット固有の数字であってもよい。そのカバー範囲は、病室またはエリア全体であってもよいし、その一部だけであってもよい。
【００５７】
３つの無線ユニット１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、患者、医師または携帯機器等の個々のアセットへ装着される。
【００５８】
無線ユニット１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、超音波ベースユニット２８、２９の範囲内に存在するときは、超音波ベースユニット２８、２９から超音波信号を受信してもよく、先に述べたように、この信号に関する情報を８０２．１１の一斉送信によって、かつ／または８０２．１５．４通信によって中継してもよい。
【００５９】
この方法では、無線ユニット１２ａ、１２ｂ、１２ｃから情報を受信するために既存の８０２．１１インフラ６、８、２を用いることができる追跡用システムを実装することができるが、前記システムは、制御コマンド等のメッセージを無線ユニット１２ａ、１２ｂ、１２ｃへ通信するための８０２．１５．４トランシーバ１０を用いることもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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