(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーディネータ及びこのコーディネータに管理される複数のノードによって無線ネットワークを構成するものであって、
前記各ノードを、ホップ可能な距離で設置される複数の固定のアクセスポイントと、これらのアクセスポイントにアドホック可能な移動体であるエンドデバイスとから構成するとともに、ノードとコーディネータの間が相互に認識可能となるようなネットワーク識別やデバイス識別等を含む交信条件や交信情報を各ノード及びコーディネータに予め設定、記憶させておき、ノードが、起動時又は起動後にこれらの交信情報を呼び出すことで、コーディネータとの間で交信情報の交換を行うことなくネットワークに参加できるように構成し、
前記アクセスポイントは、コーディネータを基点としてツリートポロジーを形成するように配置されるとともに、前記アクセスポイントには隣接アクセスポイントとの交信に必要な交信情報が予め記憶させてあり、前記エンドデバイスは、一のアクセスポイントにアドホックした際にそのアクセスポイントから隣接アクセスポイントに関する交信情報を受け取り、その交信情報に基づき移動先で当該隣接アクセスポイントへのアドホックを実現するように構成されており、
さらに、前記アクセスポイントがエンドデバイスに対して、上流側の隣接アクセスポイントに関する交信情報を付与する第１のモードと、下流側の隣接アクセスポイントに関する交信情報を付与する第２のモードとをとり得るように構成し、エンドデバイスの動特性に応じて第１、第２のモードを切り替えるようにして、
前記コーディネータが各アクセスポイントに対し、時刻に応じてモードを切り替えるための切替指令を発信するように構成し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】
隣接アクセスポイントとの交信情報には、当該隣接アクセスポイントが受信可能な周波数チャネルに関する情報が含まれる請求項１記載の無線ネットワークシステム。
【請求項３】
アクセスポイントの一部は、エンドデバイスが最初にアドホックする際の受付用アクセスポイントとして機能すべく、当該受付用アクセスポイントに固有の交信条件が予め設定されているとともに、エンドデバイスに、当該受付用アクセスポイントと交信するための受付用交信情報が予め記憶させてあり、エンドデバイスの起動後の交信要求時に当該エンドデバイスは前記受付用交信情報を取り出し、これに基づき受付用アクセスポイントに対して交信要求をなすように構成している請求項１又は２の何れかに記載の無線ネットワークシステム。
【請求項４】
全ての受付用アクセスポイントに共通の交信条件を設定している請求項３記載の無線ネットワークシステム。
【請求項５】
エンドデバイスから最初に交信要求を受け付ける受付用アクセスポイントのうち、ツリーの下流側に属する受付用アクセスポイントは第１のモードを表わすフラグを生成し、ツリーの上流側に属する受付用アクセスポイントは第２のモードを表わすフラグを生成し、このフラグがエンドデバイスを介して隣接アクセスポイントに連鎖的に与えられて、各隣接アクセスポイントはそのフラグに応じて上流側のアクセスポイントに関する交信情報又は下流側のアクセスポイントに関する交信情報をエンドデバイスに択一的に付与するように構成している請求項１記載の無線ネットワークシステム。
【請求項６】
学校の通学路に沿って配置されたアクセスポイントと、児童に携帯または付帯させたエンドデバイスを有し、エンドデバイスがアクセスポイントにアドホックする度にエンドデバイス及びアクセスポイントのデバイスＩＤを含むデータがコーディネータに送信されるように構成している請求項１〜５の何れかに記載の無線ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルエリアネットワーク等の無線ネットワークシステムを、リソースの負荷を減らして極力簡素に構成し、通信の円滑性にも資するようにした無線ネットワークシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時において、パーソナルエリアネットワーク（以下、「ＰＡＮ」と略称する）のうち近距離ワイヤレス通信を可能にするものの一つとして、特許文献１に紹介されているような、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠したＺｉｇｂｅｅと称するもの等が知られている。
このネットワークシステムは、通常、ネットワーク全体を管理するコーディネータの下に、多数のノードがワイヤレスで接続される。ネットワーク確立の際、コーディネータとノードはそれぞれ起動関数（起動シーケンス）を実行した後、図８に例示するごとく制御に必要なデバイスＩＤや周波数チャネル等の交信情報を交換するためのシーケンスを実行している。
【０００３】
同図に示されるものはいわゆるノンビーコンモードのうち、プル型データ伝送と称されるものである。
【０００４】
ここでは先ず、コーディネータがスキャンとして、通信したい周波数チャネルでビーコン要求をなす（ステップＴ１）。端末は、自己が受信可能な周波数チャネルでビーコン要求を受信したとき、ビーコンを発信する（ステップＴ２）。
【０００５】
そして、端末は自己のアドレス（Ｍａｃアドレス）に関する情報を含むデータリクエストを所定の通信チャネルの下に行う。あて先はアドレスを指定しないブロードキャストである（ステップＴ３）。この時点でコーディネータのアドレスは不明だからである。
【０００６】
コーディネータがこれを受信すると、当該端末向けの通信チャネルと端末のアドレスを認識し、記憶するとともに、その通信チャネルとアドレスを使ってアクノーレッジ（以下、「Ａｃｋ」と略称する）を返し（ステップＴ４）、引き続きＰＡＮ  ＩＤとコーディネータのアドレスを送信する（ステップＴ５）。
【０００７】
端末はこれを受信することにより、ＰＡＮ  ＩＤとコーディネータのアドレスを認識、記憶するとともに、その通信チャネルとアドレスを使ってＡｃｋを返す（ステップＴ６）。
【０００８】
コーディネータは、Ａｃｋを待って端末にＩＤを割り付け、参加要求を送信する（ステップＴ７）。
【０００９】
端末は、これを受信してＡｃｋを返す（ステップＴ８）。
【００１０】
以上を通じて、互いのＩＤやアドレス等の交信情報の交換シーケンスは終了し、以降、端末はコーディネータとの間で通信を行うことができる。
【００１１】
そして、このような起動及び交信情報の交換等に関するプロトコルを具現すべく、マイクロプロセッサを主体とする制御部は、各種ＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶部（ＯＳのカーネル等を含む）に実装されたモジュールを逐次呼び出して実行するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１３６９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、このようなＰＡＮを確立する動作は、一見簡単なようであるが、端末（デバイス）が多数存在し、アドレスや通信チャネル等の交信条件も不明な場合、交信情報の交換シーケンスで多数の端末をスキャンして、これらを取得し、各端末のデバイスＩＤの割付等をしなければならない。このため、コーディネータやノードにとって多大な負荷となる問題がある。
【００１３】
また、端末は移動することを前提に作られることが多い上に、通信能力は近距離に止どまるため、一度ネットワークを確立してもコーディネータが端末を見失う（Ｌｏｓｔする）可能性が大きい。そこで、端末をＬｏｓｔした時の対応や、逆に新たな端末が参加できるような仕組み、例えばコーディネータが定期的にチャネルを変更しながらスキャン命令を実行しＰＡＮを確立し直すといった対応等が施されており、このＰＡＮ確立のために更に端末のリソースが消費されるという問題がある。しかも、ＰＡＮ確立に時間を要するため、多数の端末が集中する場合、通信が間に合わなくなる危険が生じる。
【００１４】
以上のように、この種のネットワークは、近距離通信に限定することでコーディネータやノードの負荷を減らし、特にノードには安価で省電力、長時間に亘る動作を期待しながら、実際にはコーディネータや各ノードにスペックの高いＣＰＵや大容量のメモリの搭載が必要であり、サイズダウンやコストダウンが十分に達成できているとは言い難い。
【００１５】
本発明は、これらの課題に有効に善処した無線ネットワークシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１７】
すなわち、本発明の無線ネットワークシステムは、コーディネータ及びこのコーディネータに管理される複数のノードによって無線ネットワークを構成するものであって、前記各ノードを、ホップ可能な距離で設置される複数の固定のアクセスポイントと、これらのアクセスポイントにアドホック可能な移動体であるエンドデバイスとから構成するとともに、ノードとコーディネータの間が相互に認識可能となるようなネットワーク識別やデバイス識別等を含む交信条件や交信情報を各ノード及びコーディネータに予め設定、記憶させておき、ノードが、起動時又は起動後にこれらの交信情報を呼び出すことで、コーディネータとの間で交信情報の交換を行うことなくネットワークに参加できるように構成し、前記アクセスポイントは、コーディネータを基点としてツリートポロジーを形成するように配置されるとともに、前記アクセスポイントには隣接アクセスポイントとの交信に必要な交信情報が予め記憶させてあり、前記エンドデバイスは、一のアクセスポイントにアドホックした際にそのアクセスポイントから隣接アクセスポイントに関する交信情報を受け取り、その交信情報に基づき移動先で当該隣接アクセスポイントへのアドホックを実現するように構成されており、さらに、前記アクセスポイントがエンドデバイスに対して、上流側の隣接アクセスポイントに関する交信情報を付与する第１のモードと、下流側の隣接アクセスポイントに関する交信情報を付与する第２のモードとをとり得るように構成し、エンドデバイスの動特性に応じて第１、第２のモードを切り替えるようにして、前記コーディネータが各アクセスポイントに対し、時刻に応じてモードを切り替えるための切替指令を発信するように構成していることを特徴とする。デバイス識別は、デバイスＩＤ以外にＭａｃアドレス等も含まれる。
【００１８】
このように構成すると、起動時又は起動後に、コーディネータとノードとの間でネットワークに参加するための交信情報の交換を行う必要がなく、起動の迅速化を図ることができる。また、起動シーケンスが簡略化されるので、そのためのリソースの軽減を有効に図ることができる。さらに、マルチホップネットワークは通常、全てのノードが固定又は可動に構成されるが、本発明はノードを、固定ノードであるアクセスポイントと移動ノードであるエンドデバイスより構成しており、エンドデバイスは最寄のアクセスポイントに随時アドホックできるので、エンドデバイスが移動することを前提とし且つマルチホップ機能を使用しながら、コーディネータがエンドデバイスを見失う危険性を有効に低減することができる。
また、本発明のエンドデバイスは、移動経路がある程度特定できる場合に、それに沿ってアクセスポイントをツリートポロジーを形成するように配置することで、エンドデバイスがツリーに沿って各アクセスポイントを経由することが期待できる。そして、エンドデバイスに次のアクセスポイントの交信情報を予め取得させるので、速やかにアドホック先を切り替える動作を行わせることが可能となる。
さらに、アクセスポイントがエンドデバイスに対して、上流側の隣接アクセスポイントに関する交信情報を付与する第１のモードと、下流側の隣接アクセスポイントに関する交信情報を付与する第２のモードとをとり得るように構成し、エンドデバイスの動特性に応じて第１、第２のモードを切り替えるように構成しているので、本発明のようにエンドデバイスの移動に一定のパターンが期待できる場合に、このような切替機能を通じて系を何れかのモードに設定することで、アドホック先の切替をよりシンプルに行わせることができる。
さらにまた、コーディネータが各アクセスポイントに対し、時刻に応じてモードを切り替えるための切替指令を発信するように構成しているので、時刻によってエンドデバイスの移動パターンが変化する目的、用途に有効に適合させることができる。
【００２０】
この場合の交信情報は、隣接アクセスポイントの識別さえあればアドホックは可能であるが、迅速なアドホックを可能とするためには、隣接アクセスポイントとの交信情報に、当該隣接アクセスポイントが受信可能な周波数チャネルに関する情報をも含めておくことが好ましい。
【００２１】
このようなリレーによって次なるアクセスポイントの交信情報を与えていく場合、最初にアクセスポイントにアドホックする場合の情報を持ち得ない。そこで、アクセスポイントの一部は、エンドデバイスが最初にアドホックする際の受付用アクセスポイントとして機能すべく、当該受付用アクセスポイントに固有の交信条件が予め設定されているとともに、エンドデバイスに、当該受付用アクセスポイントと交信するための受付用交信情報が予め記憶させてあり、エンドデバイスの起動後の交信要求時に当該エンドデバイスは前記受付用交信情報を取り出し、これに基づき受付用アクセスポイントに対して交信要求をなすように構成していることが有効となる。
【００２２】
このような受付用アクセスポイントは、多数のアクセスポイントの中に間欠的に点在させておくことが好ましい。
【００２３】
この場合、各受付用アクセスポイントごとに交信条件を設定したのでは、最寄の受付用アクセスポイントがどのような交信条件なのか不明となる。そこで、これを解消するためには、全ての受付用アクセスポイントに共通の交信条件を設定しておくことが望ましい。
【００２６】
あるいは、かかるモード切替のための具体的な実施の他の一態様としては、エンドデバイスから最初に交信要求を受け付ける受付用アクセスポイントのうち、ツリーの下流側に属する受付用アクセスポイントは第１のモードを表わすフラグを生成し、ツリーの上流側に属する受付用アクセスポイントは第２のモードを表わすフラグを生成し、このフラグがエンドデバイスを介して隣接アクセスポイントに連鎖的に与えられて、各隣接アクセスポイントはそのフラグに応じて上流側のアクセスポイントに関する交信情報又は下流側のアクセスポイントに関する交信情報をエンドデバイスに択一的に付与するように構成しているものが挙げられる。
【００２７】
本発明は、以上のような構成であるから、学校の通学路に沿って配置されたアクセスポイントと、児童に携帯又は付帯させたエンドデバイスを有し、エンドデバイスがアクセスポイントにアドホックする度にエンドデバイス及びアクセスポイントのデバイスＩＤを含むデータがコーディネータに送信されるように構成することで、僅かなリソースのエンドデバイスを児童に持たせるだけで登下校時の所在に関するデータをコーディネータに有効に収集することができ、登下校時に学童が密集しても、通信を有効に確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、以上説明した構成であるから、先ずもってネットワークに参加するまでの手順を軽減するとともに、端末の移動に特定のパターンが存在する場合などに一定の通信法則を持たせることで、ＰＡＮの確立や運用に要する時間的、リソース的な負荷を大幅に軽減し、これにより既述した小規模ネットワーク本来の目的、効果を達成できるようにした、新規有用な無線ネットワークシステムを新たに提供することができる。
特に、移動経路がある程度特定できる場合に、それに沿ってアクセスポイントをツリートポロジーを形成するように配置することで、エンドデバイスに次のアクセスポイントの交信情報を予め取得させ、速やかにアドホック先を切り替える動作を行わせることが可能となる。
さらに、エンドデバイスの動特性に応じて第１、第２のモードを切り替えるように構成しているので、エンドデバイスの移動に一定のパターンが期待できる場合に、切替機能を通じてエンドデバイスの動特性に応じて第１または第２のモードにアクセスポイントを設定することで、アドホック先の切替をよりシンプルに行わせることができる。
そして、コーディネータが各アクセスポイントに対し、時刻に応じてモードを切り替えるための切替指令を発信するように構成しているので、時刻によってエンドデバイスの移動パターンが変化する目的、用途に有効に適合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００３０】
この実施形態は、小学校の通学路に適用して、児童の安全を確認するために、児童の動きをノード及びコーディネータを通じて学校の管理サーバで管理することを目的とする。
【００３１】
そのために、本実施形態の無線ネットワークシステムは、Ｉ
Ｅ Ｅ Ｅ ８０ ２ .１ ５ .４ 標準仕様に準拠して、図１に示すように、ネットワークＮＷ全体を管理する１台のコーディネータＣの下に、多数のノードをワイヤレスで接続して、Ｐｅｅｒ  ｔｏ  ＰｅｅｒのＷＰＡＮを構築する。ノードは、コーディネータＣまでマルチホップするために必要な中継機能を備えた多数の固定のアクセスポイントＡＰ（ＡＰ１００、ＡＰ１０１、…ＡＰ２００，ＡＰ２０１…）と、これらのアクセスポイントＡＰにアドホック可能な多数の移動体であるエンドデバイスＥＤとに役割分担させている。以下、単にノードと言うときはアクセスポイントＡＰとエンドデバイスＥＤの双方を示すものとする。コーディネータＣやノードＡＰ、ＥＤは、起動シーケンス（起動関数）実行後、通信管理を行う際に交信のために必要な周波数チャネルやＩＤ等の交信情報を交信相手との間で保有し合っていることが必要となる。そして、この実施形態では、起動後に図８に示したようなデバイスＩＤの割付や周波数チャネル情報の取得などに始まる交信情報取得のためのシーケンスを実行するのではなく、直ちにノードＡＰ、ＥＤがネットワークＮＷに参加できる態勢を樹立して、ＩＤや周波数チャネル等の交信情報の交換シーケンス等を省いている。
【００３２】
以下、図に即して具体的に説明する。図２〜図４はコーディネータＣ、アクセスポイントＡＰ及びエンドデバイスＥＤのリソースを機能的に示したものである。
【００３３】
図１及び図２に示すコーディネータＣとなるデバイス１は、学校内に配置される。このネットワークでコーディネータＣは１台だけであり、Ｉ
Ｅ Ｅ Ｅ ８０ ２ .１ ５ .４ 標準仕様に準拠したＰＡＮコーディネータとしてネットワーク管理の役割を担うべく、それに必要な各種プログラムやデータ、ＰＡＮ  ＩＤ等が記憶された各種ＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶部１１と、この記憶部１１からモジュール（プログラムの一部又はプログラム）やデータを呼び出して所定のシーケンス処理等を実行するマイクロプロセッサを主体とした制御部１２と、外部との送受信のインターフェースとなる送受信部１３とを具備する。起動時には、制御部１２が記憶部１１に記憶させてある起動モジュール（起動関数）１ａを呼び出す。そして、起動後にノードＡＰ、ＥＤとの通信を管理するための交信管理モジュール１ｂを立ち上げる。通常のコーディネータの構成であれば、交信管理モジュールに従い、図８に示したようにノードＡＰ，ＥＤをスキャンして各ノードＡＰ，ＥＤの周波数チャネルやＩＤ等の交信情報の交換シーケンスを実行し、取得した交信情報を記憶した上で、ＰＡＮ上において各ノードＡＰ，ＥＤとの交信が可能な状態を樹立する。
【００３４】
これに対して、この実施形態のコーディネータＣを構成するデバイス１は、交信管理モジュール１ｂのうち周波数チャネルの取得やＩＤ割付等に関するシーケンスを実行するモジュールの全部又は一部が削除あるいは機能停止されており、代わりに、予めコーディネータＣ、アクセスポイントＡＰ及びエンドデバイスＥＤに固定のＩＤ及び所定の周波数チャネルを設定した上で、各ノードＡＰ，ＥＤごとのＩＤ等のデバイス識別やチャネル識別を含む必要な交信情報が記憶部１１に記憶させてある。そして、交信管理モジュール１ｂが交信動作を行う際に、対応するデバイスの周波数チャネルやＩＤ等の交信情報が取り出されるようにしている。このため、制御部１２は、交信管理モジュール１ｂを呼び出すだけで、直ちにノードＡＰ，ＥＤとの交信可能状態を樹立することができる。
【００３５】
このような交信管理モジュール１ｂは、通常、ＯＳＩ参照モデルの比較的下位層に位置するデータリンク層やネットワーク層、トランスポート層あたりのプロトコルスタック部分に組み込まれている。ここでは、交信管理モジュール１ｂは、一般にアプリケーションプログラミングインターフェース等と称されるものに記述されており、その一部を書き換えることによって機能の停止や削除、変更を実現することができる。後述するアクセスポイントＡＰやエンドデバイスＥＤにおける交信モジュール２ｂ、３ｂについても、機能の停止や削除、変更を行う際には同様の手法をとっている。
【００３６】
コーディネータＣには、図１に示すようにイーサネット（登録商標）Ｅ等の電気通信網を介して管理サーバＳＶが接続され、コーディネータＣやノードＡＰ，ＥＤに対する各種設定や運用、管理をこのサーバＳＶにおいて行い得るようにしている。サーバＳＶは一般的なハードウェア資源を備えている。
【００３７】
一方、図１及び図３に示すアクセスポイントＡＰは、コーディネータＣに対してクラスタ・ツリー・トポロジーを構成するように、かつ電界強度を踏まえてホップ可能な距離で配置される。そのツリーは、児童の通学路に沿って学校から概略放射状に延びるように設定される。図ではコーディネータＣから２本のツリーが延びているが、その数は限定されるものではなく、また図示のように途中に分岐する箇所も当然に存在し得る。特に近時では、防犯の観点から通学路が限定されてパターン化されている場合が多く、通学路に沿ったツリーのルートは比較的制定し易いものである。
【００３８】
アクセスポイントＡＰとなるデバイス２は、Ｉ
Ｅ Ｅ Ｅ ８０ ２ .１ ５ .４ 標準仕様に準拠したルータとしての役割を担うべく、それに必要な各種プログラムやデータが記憶された各種ＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶部２１と、この記憶部２１からプログラムやデータを呼び出して所定のシーケンス処理等を実行するマイクロプロセッサを主体とした制御部２２と、外部との送受信のインターフェースとなる送受信部２３とを具備する。起動時には、制御部２２が記憶部２１に記憶させてある起動モジュール２ａ（起動関数）を呼び出す。そして、起動後にコーディネータＣとの通信を開始するための交信モジュール２ｂを立ち上げる。通常のルータの構成であれば、交信モジュールに従い、図８に示したようにコーディネータＣが行うデバイスＩＤの割付やＰＡＮ  ＩＤ、コーディネータＣのＩＤの送信等の交信情報の交換シーケンスに対応するための処理を実行し、このときＰＡＮ  ＩＤ、コーディネータＣのＩＤ等の交信情報を取得して、それを記憶した上で、ＷＰＡＮ上においてコーディネータＣとの交信可能な状態を樹立する。
【００３９】
これに対して、この実施形態のアクセスポイントＡＰを構成するデバイス２は、交信モジュール２ｂのうちコーディネータＣが行う交信情報の交換シーケンスに対応する処理を実行するモジュールの全部又は一部が削除あるいは機能停止されており、代わりに、予め設定された自身のデバイスＩＤを始めとしてコーディネータＣの周波数チャネルやＩＤ、ＰＡＮ  ＩＤなどの交信情報が記憶部２１に記憶させてある。そして、交信モジュール２ｂが交信動作を行う際に、周波数チャネルやＩＤ等の交信情報が取り出されるようにしている。これにより制御部２２は、この交信モジュール２ｂを呼び出すだけで、直ちにコーディネータＣとの交信可能状態を樹立することができる。
【００４０】
また、このアクセスポイントＡＰは、ルータとして自身のメッセージを送受信するだけでなく、他のノードＡＰ，ＥＤからのメッセージをリレー転送するための中継モジュール２ｃを記憶部２１に備えている。通常のアクセスポイントの構成であれば、中継モジュールには、ルート検索を通じてコーディネータＣへのルートを確立するためのルーティングテーブル等に関するモジュールが組み込まれるところであるが、この実施形態の中継モジュール２ｃは、ダイナミックなルーティング機能に係る部分については機能を停止又は削除してある。そして、それに代えて、他のノードＡＰ，ＥＤを発信元とするデータは上流すなわちコーディネータＣへ向かう方向へ、コーディネータＣを発信元とするデータは常に下流すなわちコーディネータＣから遠ざかる方向へ、それぞれリレーする中継機能を営むようなシーケンスを実行するためのモジュール部分が組み込んである。そのために、少なくとも各アクセスポイントＡＰには、予め上流側及び下流側に位置する隣接アクセスポイントＡＰに関するＩＤや周波数チャネル等の交信情報が記憶されている。
【００４１】
この中継モジュール２ｃは、エンドデバイスＥＤがアドホックする際の交信に関するシーケンスを含んでおり、その際にこの実施形態ではエンドデバイスＥＤに対して上述した隣接アクセスポイントＡＰに関する交信情報を引き渡す動作を行う。これについては以下にエンドデバイスＥＤの構成を述べた上で説明する。Ｉ
Ｅ Ｅ Ｅ ８０ ２ .１ ５ .４ 標準仕様では周波数チャネルに１６チャネルが用意されており、各アクセスポイントＡＰごとに受信周波数チャネルが設定されている。
【００４２】
また、この実施形態では、図１に示す多数のアクセスポイントＡＰのうち、二重線で囲った部分のアクセスポイントＡＰ（ＡＰ１００、ＡＰ１１４、ＡＰ１２４、ＡＰ２００…）を、エンドデバイスＥＤを最初にアドホックさせるための受付用アクセスポイントＡＰｘとして設定している。この受付用アクセスポイントＡＰｘは、多数のアクセスポイントＡＰからなるツリーの中に間欠的に点在するように設置し、ツリーの最上流のアクセスポイントＡＰｘは校門に配置される。すなわち、この受付用アクセスポイントＡＰｘには、上述した中継機能のうち、エンドデバイスＥＤをアドホックさせる際のＩＤや周波数チャネル等の交信条件が、他の一般アクセスポイントＡＰのそれとは異なる固有のものとして設定してある。この条件は、本実施形態においては、全ての受付用アクセスポイントＡＰｘについて共通である。これについても以下にエンドデバイスの構成を述べた上で説明する。
【００４３】
図１及び図４に示すエンドデバイスＥＤは、児童に携帯させ、またはカバン等に付帯させて使用される。
【００４４】
エンドデバイスＥＤとなるデバイス３は、Ｉ
Ｅ Ｅ Ｅ ８０ ２ .１ ５ .４ 標準仕様に準拠したエンドデバイスとしての役割を担うべく、それに必要な各種プログラムやデータが記憶された各種ＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶部３１と、この記憶部３１からプログラムやデータを呼び出して所定のシーケンス処理等を実行するマイクロプロセッサを主体とした制御部３２と、外部との送受信のインターフェースとなる送受信部３３とを具備する。起動時には、制御部３２が記憶部３１に記憶させてある起動モジュール（起動関数）３ａを呼び出す。そして、起動後にコーディネータＣとの通信を開始するための交信モジュール３ｂを立ち上げる。通常のエンドデバイスであれば、交信モジュールに従い、図８に示したようにコーディネータＣが行うデバイスＩＤの割付やＰＡＮ  ＩＤ、コーディネータのＩＤ等の交信情報の交換シーケンスに対応する処理を実行し、このときＰＡＮ  ＩＤ、コーディネータの交信情報を取得して、それを記憶した上で、ＷＰＡＮ上においてコーディネータとの交信可能な状態を樹立する。
【００４５】
これに対して、この実施形態のエンドデバイスＥＤを構成するデバイス３は、コーディネータＣが行う交信情報の交換シーケンスに対応する処理を実行するモジュールの全部又は一部が削除あるいは機能停止されており、代わりに、予め設定された自身のデバイスＩＤを始めとしてコーディネータＣの周波数チャネルやＩＤ、ＰＡＮ  ＩＤなどのネットワーク識別やデバイス識別などに関する交信情報が記憶部３１に記憶させてある。そして、交信モジュール３ｂが交信動作を行う際に、周波数チャネルやＩＤが取り出されるようにしている。
【００４６】
また、この交信モジュール３ｂには、アクセスポイントＡＰにアドホックする上で必要なシーケンスを実行するモジュール部分が含まれている。アドホックの手順は、最初に図１の受付用アクセスポイントＡＰ１００等にアドホックするシーケンスと、アクセスポイントＡＰ１００からアクセスポイントＡＰ１０１→ＡＰ１０２という具合にアドホック先を切り替えるためのシーケンスとを含んでいる。前者の場合に備えて、エンドデバイスＥＤには、当該受付用アクセスポイントＡＰｘと交信するための受付用交信情報として、前述した固有のＩＤや周波数チャネルに対応する交信情報が予め記憶部３１に記憶させてある。そして、交信モジュール３ｂが交信動作を行う際に、周波数チャネルやＩＤ等の交信情報や受付用交信情報が取り出されるようにしている。このため、制御部３２は、交信モジュール３ｂを呼び出すだけで、直ちにアクセスポイントＡＰ（ＡＰｘ含む）にアドホックしてコーディネータＣとの交信可能状態を樹立することができる。このエンドデバイスＥＤはアクセスポイントＡＰ（ＡＰｘ含む）又はコーディネータＣとのみ交信可能であって、エンドデバイスＥＤ同士の交信機能は備えていない。
【００４７】
図５は、エンドデバイスＥＤの起動手順を概略的に示したものである。スタートすると、起動モジュール３ｂを呼び出し（ステップ１０１）、次に交信モジュールを呼び出す（ステップ１０２）。この時点で、ＷＰＡＮに参加した状態となり、交信可能状態すなわち起動エンドとなる。上記アクセスポイントＡＰの起動動作等も基本的に同様である。
【００４８】
この実施形態のエンドデバイスＥＤには、図４に示すごとく振動によって起動すべく振動検知部３４が備わっており、制御部３２はこの振動検知部３４から検知信号を受けることによって起動シーケンスに入る。また、振動検知部３４からの検知信号が一定時間以上途絶えるとスリープする設定がなされている。
【００４９】
図６は、以上の構成に基づき、エンドデバイスＥＤが起動後にアクセスポイントＡＰにアドホックし、次々にアドホック先を切り替えるシーケンスを示している。
【００５０】
先ず、エンドデバイスＥＤの制御部３２は振動を検知して起動シーケンスを実行する（ステップＳ１）。これには起動モジュール３ａの呼び出しと交信モジュール３ｂの立ち上げが含まれる。次に、記憶部３１から受付用アクセスポイントＡＰｘの交信情報である周波数チャネルとＩＤを取り出し、これに基づきデータ要求をなしてＡｃｋの返りを待つ（ステップＳ２）。要求するデータは、次の隣接アクセスポイントＡＰの周波数チャネルとＩＤである。Ａｃｋ待ちタイムアウトとなるときは再びデータ要求をなす。
【００５１】
Ａｃｋが返るとアドホック状態になり（ステップＳ３）、それに付随して次に通信する隣接アクセスポイントＡＰの周波数チャネルとＩＤが送信される（ステップＳ４）。この次なる隣接アクセスポイントＡＰに関する交信情報の付与は、登校時は上流側のものについてされ、下校時には下流側のものについてされる。この機能については後述する。エンドデバイスＥＤがこれにＡｃｋを返すと（ステップＳ５）、次に今度は新しい周波数チャネルとＩＤに基づき、次なるデータ要求をなす（ステップＳ６）。Ａｃｋ待ちがタイムアウトとなるときは再びデータ要求をなす点は前記と同様である。次なるアクセスポイントからＡｃｋが返るとアドホック状態になり（Ｓ７）、それに付随して更に隣接アクセスポイントＡＰの周波数チャネルとＩＤが取得されれば（Ｓ８）、これにＡｃｋを返して（Ｓ９）、それに基づき更に次なる隣接アクセスポイントＡＰとの接続を試みる。
【００５２】
このように、エンドデバイスＥＤは受付用アクセスポイントＡＰｘへの初期アドホックに端を発して、次なるアクセスポイントＡＰへとアドホック先を次々の切り替えながら、ツリーに沿って移動する。
【００５３】
この実施形態ではこの間、エンドデバイスＥＤのアドホック先のアクセスポイントＡＰから、アドホックの度にコーディネータＣに向けて、エンドデバイスＥＤ及びアクセスポイントＡＰのＩＤを含む位置データが少なくとも送信されるように構成してある。
【００５４】
コーディネータＣに接続された管理サーバＳＶには、各アクセスポイントのＩＤと地理上の絶対位置の関係に関するデータ等が予め記憶させてあり、管理サーバＳＶはエンドデバイスＥＤとアドホック先のアクセスポイントＡＰの両ＩＤを受信して、エンドデバイスＥＤの所在を表わすデータと地理上の絶対位置のデータとを関連付けて記憶あるいは表示する。
【００５５】
なお、前述した次なる隣接アクセスポイントＡＰに関する交信情報の付与に関し、この実施形態では、アクセスポイントＡＰがエンドデバイスＥＤに対して、上流側の隣接アクセスポイントＡＰに関する交信情報を付与する第１のモード、または、下流側の隣接アクセスポイントＡＰに関する交信情報を付与する第２のモードの何れかでアクセスポイントＡＰが動作するように、そのデバイス２の交信モジュール２ｂにシーケンスを組み込んでいる。そして、図２のコーディネータＣのデバイス１には、各アクセスポイントＡＰに対して、時刻に応じてモードを切り替えるための切替指令Ｓを発信するモード切替手段（モジュール）１４が組み込んである。例えば、正午と午前０時を基準にして、午前０時から正午までは第１のモード、正午から午前０時までは第２のモードといった切替指令Ｓが発信される。
【００５６】
このため、アクセスポイントＡＰは、所定時刻になるとコーディネータＣから送信される切替指令Ｓに応じて記憶部２１にモード情報を記憶し、図７に示すようにエンドデバイスＥＤからデータ要求があると（ステップＳ２０１）、記憶部２１からモード情報を取り出して第１のモードか第２のモードかを判断し（ステップＳ２０２）、第１のモードであれば上流側のアクセスポイントＡＰの交信情報をエンドデバイスＥＤに送信し（ステップＳ２０３）、第２のモードであれば下流側のアクセスポイントＡＰの交信情報をエンドデバイスＥＤに送信する（ステップＳ２０４）という処理を行うことになる。
【００５７】
以上のように、本実施形態の無線ネットワークシステムは、コーディネータＣ及びこのコーディネータＣに管理される複数のノードＡＰ，ＥＤによって構成されるものである。そして、前記各ノードＡＰ，ＥＤを、複数の固定のアクセスポイントＡＰと、これらのアクセスポイントＡＰにアドホック可能な移動体であるエンドデバイスＥＤとから構成するとともに、ノードＡＰ，ＥＤとコーディネータＣの間が相互に認識可能となるようなネットワーク識別であるＰＡＮ  ＩＤやデバイス識別であるＩＤ等の交信条件や交信情報を各ノードＡＰ、ＥＤ及びコーディネータＣに予め設定、記憶させておき、ノードＡＰ，ＥＤが、起動時又は起動後にこれらの交信情報を呼び出すことで、コーディネータＣとの間で交信情報の交換を行うことなくネットワークＮＷに参加できるように構成したものである。
【００５８】
このように構成すると、起動時又は起動後に、コーディネータＣとノードＡＰ、ＥＤとの間でネットワークＮＷに参加するための交信情報の交換シーケンスを実行することなく、直ちにデータ要求から始めることができるので、起動の迅速化を図ることができる。特に、多数の端末が集中する場合、集中的にコーディネータにアクセスすることが回避されるので、通信が間に合わなくなる事態も有効に解消することができる。また、プロトコルスタックがダイエットされて起動シーケンスが簡略化されるので、そのためのリソースの軽減も有効に図ることができる。
【００５９】
しかも、エンドデバイスＥＤはアクセスポイントＡＰ（ＡＰｘ含む）又はコーディネータＣとのみ交信可能であって、エンドデバイスＥＤ，ＥＤ同士の交信機能はもともと備えないため、機能は限定されており、マイクロプロセッサのリソースはプアなものである。このようなエンドデバイスにおいて、プロトコルがダイエットされることで、マイクロプロセッサの負荷を小さく抑えられ、ローコストで実装でき、またリレー転送機能を備えずに自身が通信しない時はスリープモードに入るため、電池駆動としても長期に亘って有効に稼動させることができる。
【００６０】
さらに、マルチホップネットワークは通常、全てのノードＡＰ，ＥＤが固定であるか可動であるか、何れかによって構成されるが、本実施形態はノードＡＰ，ＥＤを、固定ノードであるアクセスポイントＡＰと移動ノードであるエンドデバイスＥＤより構成しており、エンドデバイスＥＤは最寄のアクセスポイントＡＰに随時アドホックできるので、エンドデバイスＥＤが移動することを前提とし且つマルチホップ機能を使用しながら、コーディネータＣがエンドデバイスＥＤを見失う危険性を有効に低減することができる。
【００６１】
具体的な構成としては、アクセスポイントＡＰは、コーディネータＣを基点としてツリートポロジーを形成するように配置されるとともに、前記アクセスポイントＡＰには隣接アクセスポイントＡＰとの交信に必要な交信情報が予め記憶させてあり、エンドデバイスＥＤは、一のアクセスポイントＡＰにアドホックした際にそのアクセスポイントＡＰから隣接アクセスポイントＡＰに関する交信情報を受け取り、その交信情報に基づき移動先で当該隣接アクセスポイントＡＰへのアドホックを実現するように構成している。
【００６２】
すなわち、本実施形態のエンドデバイスＥＤは、移動経路がある程度特定できるので、それに沿ってアクセスポイントＡＰをツリートポロジーを形成するように配置することで、エンドデバイスＥＤがツリーに沿って各アクセスポイントＡＰを経由することが期待できる。そして、エンドデバイスＥＤに次のアクセスポイントＡＰの交信情報を予め取得させるので、速やかにアドホック先を切り替える動作を行わせることが可能となる。
【００６３】
特に、隣接アクセスポイントＡＰとの交信情報に、当該隣接アクセスポイントＡＰが受信可能な周波数チャネルに関する情報を含めているので、隣接アクセスポイントＡＰ、ＡＰ間で周波数チャネルを異ならせて輻輳の発生を低減している場合等にも、その周波数チャネルＡＰにエンドデバイスＥＤを迅速に同期させることができる。
【００６４】
また、アクセスポイントＡＰの一部は、エンドデバイスＥＤが最初にアドホックする際の受付用アクセスポイントＡＰｘとして機能すべく、当該受付用アクセスポイントＡＰｘに周波数チャネルやＩＤ等に固有の交信条件が予め設定されているとともに、エンドデバイスＥＤに、当該受付用アクセスポイントＡＰと交信するための受付用交信情報が予め記憶させてあり、エンドデバイスＥＤの起動後の交信要求時に当該エンドデバイスＥＤは前記受付用交信情報を取り出し、これに基づき受付用アクセスポイントＡＰｘに対して交信要求をなすように構成している。
【００６５】
すなわち、最初のアドホック時には、次のアクセスポイントＡＰに対する交信情報はいまだ取得されていない。そこで、上記のように特定の交信条件に基づいて交信する受付用アクセスポイントＡＰｘを設置し、その特定の交信条件に対応した受付用交信情報をエンドデバイスＥＤに与えてその受付用アクセスポイントＡＰｘを捜させるようにすれば、最初に受付用アクセスポイントＡＰに有効にアドホックさせることができる。
【００６６】
そして、全ての受付用アクセスポイントＡＰに共通の交信条件を設定しているので、エンドデバイスＥＤが同じ受付用交信情報を用いて最寄の受付用アクセスポイントＡＰにアドホックすることができ、初期アドホックのための構成や手順を簡素化することができる。
【００６７】
さらに、アクセスポイントＡＰがエンドデバイスＥＤに対して、上流側の隣接アクセスポイントＡＰに関する交信情報を付与する第１のモードと、下流側の隣接アクセスポイントＡＰに関する交信情報を付与する第２のモードとをとり得るように構成し、エンドデバイスＥＤの動特性に応じて第１、第２のモードを切り替えるように構成しているので、本実施形態のようにエンドデバイスＥＤの移動に一定のパターンが期待できる場合に、このような切替機能を通じて系を何れかのモードに設定することで、アドホック先の切替をよりシンプルに行わせることができる。
【００６８】
また、コーディネータＣが各アクセスポイントＡＰに対し、時刻に応じてモードを切り替えるための切替指令を発信するように構成しているので、時刻によってエンドデバイスの移動パターンが変化する目的、用途に有効に適合させることができる。
【００６９】
そして、学校の通学路に沿って配置されたアクセスポイントＡＰと、児童に携帯又は付帯させたエンドデバイスＥＤを有し、エンドデバイスＥＤがアクセスポイントＡＰにアドホックする度にエンドデバイスＥＤ及びアクセスポイントＡＰのデバイス識別を含むデータがコーディネータに送信されるように構成しているので、僅かなリソースのエンドデバイスを児童に持たせるだけで登下校時の所在に関するデータをコーディネータＣを介してサーバＳＶに有効に収集することができ、登下校時に学童が密集しても、通信を確実に確保して、児童の現在地や移動履歴の把握に活用し、児童監視機能を有効に発揮することができる。
【００７０】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００７１】
例えば、交信条件や交信情報の設定や記憶は、デバイスＩＤ以外にＭａｃアドレスを直接用いることもできる。また、上記実施形態ではＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠してネットワークを構築したが、デフォルトで与えた交信条件や交信情報に基づいてノード間をコーディネータまでマルチホップできれば、このような仕様に限定されるものではない。
【００７２】
また、交信情報はモジュール中に組み込むか、他のＲＯＭやＲＡＭから呼び出すかは自由である。
【００７３】
さらに、上記実施形態において、下流に向かってルートが分岐している箇所（例えばアクセスポイントＡＰ１０２→アクセスポイントＡＰ１１３，ＡＰ１２３）では、アドホックしたエンドデバイスＥＤが受け取る隣接アクセスポイントＡＰの情報が不明となる。そこで、エンドデバイスＥＤのデバイスＩＤにより通学路が識別されるようにしておくことが有効である。そして、分岐地点のアクセスポイントＡＰは、エンドデバイスＥＤからの情報により、次のアクセスポイントＡＰがどちらであるかをそのデバイスＩＤにより判断して、相応のチャネルやＩＤ等の交信情報を付与するようにしておけばよい。
【００７４】
また、アドホック先から次なる隣接アクセスポイントＡＰに関する交信情報を付与する態様に関しては、エンドデバイスＥＤから最初に交信要求を受け付ける受付用アクセスポイントＡＰｘのうち、ツリーの下流側に属する受付用アクセスポイントＡＰｘ（例えば学区の端に配置されたアクセスポイント）は第１のモードを表わすフラグを生成し、ツリーの上流側に属する受付用アクセスポイントＡＰｘ（例えば学校の校門に配置されたアクセスポイントＡＰｘ）は第２のモードを表わすフラグを生成するように構成して、このフラグがエンドデバイスＥＤを介して隣接アクセスポイントＡＰに連鎖的に与えられるように構成してもよい。このようにすれば、各隣接アクセスポイントＡＰはそのフラグに応じて上流側のアクセスポイントＡＰに関する交信情報又は下流側のアクセスポイントＡＰに関する交信情報の何れをエンドデバイスＥＤに付与すればよいかが明確となるので、登下校時刻が不規則な場合であっても有効に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線ネットワークシステムのネットワークトポロジーを示す図。
【図２】同システムを構成するコーディネータのデバイス構成図。
【図３】同システムを構成するアクセスポイントのデバイス構成図。
【図４】同システムを構成するエンドデバイスのデバイス構成図。
【図５】同エンドデバイスの起動手順を示すフローチャート。
【図６】同エンドデバイスがアクセスポイントにアドホックする際の手順を示すシーケンス図。
【図７】同アクセスポイントが隣接アクセスポイントの交信情報をエンドデバイスに引き渡す手順を示すフローチャート。
【図８】従来の無線ネットワークシステムの起動手順を示すシーケンス図。
【符号の説明】
【００７６】
ＡＰ…ノード（アクセスポイント）
ＡＰｘ…受付用アクセスポイント
Ｃ…コーディネータ
ＥＤ…ノード（エンドデバイス）
ＮＷ…ネットワーク
【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８】
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