特開 2022-54973 無線通信装置、情報処理装置、無線通信方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022054973

(43)【公開日】2022-04-07

(54)【発明の名称】無線通信装置、情報処理装置、無線通信方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04W 16/10 20090101AFI20220331BHJP

   H04W 4/38 20180101ALI20220331BHJP

   H04W 84/10 20090101ALI20220331BHJP

【ＦＩ】

H04W16/10

H04W4/38

H04W84/10 110

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020162283

(22)【出願日】2020-09-28

(71)【出願人】

【識別番号】390010308

【氏名又は名称】東芝デベロップメントエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】石坂 充

(72)【発明者】

【氏名】早坂 猛

(72)【発明者】

【氏名】勝岡 響

(72)【発明者】

【氏名】砂塚 智則

(72)【発明者】

【氏名】上田 康弘

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067AA03

5K067BB27

5K067DD11

5K067DD17

5K067EE02

5K067EE10

5K067EE16

(57)【要約】

【課題】ネットワーク間の電波干渉を回避する無線通信装置を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る、単一のマスタノードと少なくとも１つのスレーブノードとを含むネットワークにおける前記マスタノードに対応する無線通信装置は、他の無線通信装置からビーコン信号を受信するスキャン処理を行うスキャン部と、前記スキャン処理の結果に基づいて、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの数及び前記無線通信装置の順番を決定する決定部と、前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から１つのチャネルマップを選択する選択部と、前記選択されたチャネルマップに従って、前記少なくとも１つのスレーブノードと通信する第１通信部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単一のマスタノードと少なくとも１つのスレーブノードとを含むネットワークにおける前記マスタノードに対応する無線通信装置であって、
他の無線通信装置からビーコン信号を受信するスキャン処理を行うスキャン部と、
前記スキャン処理の結果に基づいて、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの数及び前記無線通信装置の順番を決定する決定部と、
前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から１つのチャネルマップを選択する選択部と、
前記選択されたチャネルマップに従って、前記少なくとも１つのスレーブノードと通信する第１通信部と、
を備える無線通信装置。

【請求項2】

前記複数のチャネルマップはマスタノード数と順番の組に関連付けられ、
前記選択部は、前記複数のチャネルマップの中から前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に関連付けられたチャネルマップを選択する、
請求項１に記載の無線通信装置。

【請求項3】

前記決定部は、所定の情報を含むビーコン信号を送信する無線通信装置の数に基づいて、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの数を決定する、
請求項１又は２に記載の無線通信装置。

【請求項4】

前記決定部は、前記無線通信装置に一意に割り当てられた識別情報と前記スキャン処理の結果として発見された無線通信装置に一意に割り当てられた識別情報との比較に基づいて、前記順番を決定する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線通信装置。

【請求項5】

前記識別情報はＢＤアドレスである、請求項４に記載の無線通信装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信装置を備え、
前記少なくとも１つのスレーブノードは、少なくとも１つのセンサ装置に設けられ、
前記第１通信部は、前記少なくとも１つのスレーブノードから前記少なくとも１つのセンサ装置により得られたセンサデータを受信する、
情報処理装置。

【請求項7】

前記少なくとも１つのスレーブノードとは異なるサーバ装置と通信する第２通信部をさらに備え、
前記第２通信部は、前記受信されたセンサデータを前記サーバ装置に送信する、
請求項６に記載の情報処理装置。

【請求項8】

単一のマスタノードと少なくとも１つのスレーブノードとを含むネットワークにおける前記マスタノードに対応する無線通信装置により実行される無線通信方法であって、
他の無線通信装置からビーコン信号を受信するスキャン処理を行うことと、
前記スキャン処理の結果に基づいて、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの数及び前記無線通信装置の順番を決定することと、
前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から１つのチャネルマップを選択することと、
前記選択されたチャネルマップに従って、前記少なくとも１つのスレーブノードと通信することと、
を備える無線通信方法。

【請求項9】

単一のマスタノードと少なくとも１つのスレーブノードとを含むネットワークにおける前記マスタノードに対応するコンピュータを、
他の無線通信装置からビーコン信号を受信するスキャン処理を行う手段、
前記スキャン処理の結果に基づいて、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの数及び前記無線通信装置の順番を決定する手段、
前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から１つのチャネルマップを選択する手段、及び
前記選択されたチャネルマップに従って、前記少なくとも１つのスレーブノードと通信する手段として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信技術に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリセルの電圧をモニタするシステムや工場における機器の動作状況をモニタするシステムのような、有線通信を利用して多数のセンサ装置からゲートウェイにセンサデータを収集するセンサデータ収集システムが知られている。

【0003】

近年、センサデータ収集システムにおいて、有線通信を無線通信に置き換える需要が高まっている。その中でも低消費電力の無線通信であるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） ＬＥ（Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）の利用が注目されている。

【0004】

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥを使用して多数のセンサ装置からセンサデータを収集する場合、センサデータを受信するゲートウェイ（Master）とセンサデータを送信するセンサ装置（Slave）との間で接続（Connection）を確立して通信を行う方法が採用される。この方法においては、１つのゲートウェイと接続できるセンサ装置の数は多くても数十台が上限となる。それより多い台数のセンサ装置からセンサデータを収集する場合には、複数のゲートウェイを使用する必要がある。

【0005】

複数のゲートウェイを設置した環境では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥの仕様上、あるゲートウェイとその配下のセンサ装置との通信と別のゲートウェイとその配下のセンサ装置との通信とが同時刻に同じチャネルで行われる状況が発生し得る。この状況では、電波の干渉が発生して通信が阻害され、その結果としてセンサデータが失われることがある。

【0006】

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥでは、周波数ホッピングにより通信に使用するチャネルを時間とともに変化させる。これにより、上記のような干渉が発生したとしても時間経過で干渉を回避できるようになっている。

【0007】

センサデータ収集システムでは、多数のセンサ装置から短い時間間隔で継続的に欠落なくセンサデータを取得することが必要とされる場合がある。言い換えると、センサデータの喪失がシステムとして無視できない場合が存在する。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥの周波数ホッピングは、電波干渉の発生を確実に回避できるというものではなく、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥを使用する複数のゲートウェイが近接する環境では、電波干渉によるセンサデータの喪失が発生する。

【0008】

特許文献１は、周波数ホッピング方式スペクトラム拡散近距離無線通信の音声リンクが近距離空間に複数存在する場合でも、電波干渉によるパケットエラーが発生しないようにする技術を開示している。特許文献１の技術は、互いに重ならない複数のＡＦＨ（Adaptive Frequency Hopping）チャネルマップを予め用意し、主装置が、親機のＴＥＮ番号（内線端末番号）に応じて異なるチャネルマップを親機に割り当てる。特許文献１の技術では、選択できるチャネルマップが限られるため、親機の数が既知でなければならない。例えば、チャネルマップの数が親機の数より少ない場合、電波干渉が発生することになり、チャネルマップの数が親機の数より多い場合、通信帯域を無駄に狭めることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００６－２７０６０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

特許文献１の技術は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｃｌａｓｓｉｃ）に標準搭載されるＡＦＨ機能により親機が使用するチャネルの初期値を決定するので、最初は電波干渉が発生しないが、その効果は時間とともに解消される。

【0011】

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥは、ＡＦＨ機能を実装していない。このため、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥを使用するセンサデータ収集システムに特許文献１の技術を適用することはできない。

【0012】

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥのような無線通信を使用するセンサデータ収集システムにおいて、最初から干渉が発生しないとともに、干渉の発生が永続的に回避できることが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一実施形態に係る、単一のマスタノードと少なくとも１つのスレーブノードとを含むネットワークにおける前記マスタノードに対応する無線通信装置は、他の無線通信装置からビーコン信号を受信するスキャン処理を行うスキャン部と、前記スキャン処理の結果に基づいて、前記無線通信装置の周囲環境に存在するマスタノードの数及び前記無線通信装置の順番を決定する決定部と、前記決定されたマスタノードの数及び前記決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から１つのチャネルマップを選択する選択部と、前記選択されたチャネルマップに従って、前記少なくとも１つのスレーブノードと通信する第１通信部と、を備える。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ネットワーク間の電波干渉を回避する技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムを示す図である。

【図2】図２は、図１に示したゲートウェイの機能ブロック図である。

【図3】図３は、図２に示した記憶部に格納されるチャネル情報を示す図である。

【図4】図４は、図１に示した通信システムにおけるチャネル設定を説明する図である。

【図5】図５は、図１に示したゲートウェイのハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図6】図６は、図１に示したセンサ装置の機能ブロック図である。

【図7】図７は、図１に示したセンサ装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図8】図８は、図２に示したゲートウェイによるチャネル設定の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

【0017】

［構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システム１００を概略的に示している。図１に示すように、通信システム１００は、複数のゲートウェイ１１０、複数のセンサ装置１２０、及びサーバ装置１３０を備える。通信システム１００は、サーバ装置１３０がゲートウェイ１１０を介してセンサ装置１２０からセンサデータを収集するＩｏＴネットワークである。

【0018】

センサ装置１２０は、センサ装置１２０が設置された場所又は機器の状態を測定し、状態の測定結果を含むセンサデータを生成する。

【0019】

ゲートウェイ１１０は、センサ装置１２０とサーバ装置１３０との間で信号を中継する。例えば、ゲートウェイ１１０は、センサ装置１２０からセンサデータを受信し、このセンサデータをサーバ装置１３０に送信する。

【0020】

ゲートウェイ１１０とセンサ装置１２０との間の通信には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥなどの無線通信を使用する。本実施形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥを使用する。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥでは、単一のマスタノードと当該マスタノードに接続された少なくとも１つのスレーブノードとによりネットワークが形成される。マスタノードがネットワークの通信を制御する。例えば、マスタノードは使用すべき周波数チャネルをスレーブノードに通知する。ゲートウェイ１１０はマスタノードとして使用される無線通信装置を備え、センサ装置１２０はスレーブノードとして使用される無線通信装置を備える。

【0021】

サーバ装置１３０とゲートウェイ１１０との間の通信には、無線通信を使用してもよく、有線通信を使用してもよい。無線通信を使用する場合には、ゲートウェイ１１０とセンサ装置１２０との間の通信で使用する周波数帯（２．４ＧＨｚ帯）とは異なる周波数帯を使用する無線通信を使用し得る。本実施形態では、５ＧＨｚ帯のＷｉ－Ｆｉを使用する。

【0022】

ゲートウェイ１１０の無線通信装置は、個々の通信エリア１１２を有する。通信エリア１１２は、ゲートウェイ１１０の無線通信装置により送信された無線信号が届く範囲に相当する。通信エリア１１２は互いに部分的に重なっている。ゲートウェイ１１０は互いの無線電波が届く範囲に配置される。好ましくは、ゲートウェイ１１０は他のシステムからの無線電波の影響を受けづらい環境に配置される。

【0023】

図１に示す例では、通信システム１００は、３つのゲートウェイ１１０－１、１１０－２、１１０－３を備える。ゲートウェイ１１０－１、１１０－２、１１０－３はそれぞれ、通信エリア１１２－１、１１２－２、１１２－３を有する。通信エリア１１２－１、１１２－２、１１２－３は、互いに部分的に重なっている。ゲートウェイ１１０－１はセンサ装置１２０－１～１２０－６と通信し、ゲートウェイ１１０－１及びセンサ装置１２０－１～１２０－６がネットワークを形成する。ゲートウェイ１１０－２はセンサ装置１２０－７～１２０－１２と通信し、ゲートウェイ１１０－２及びセンサ装置１２０－７～１２０－１２が別のネットワークを形成する。ゲートウェイ１１０－３はセンサ装置１２０－１３～１２０－１８と通信し、ゲートウェイ１１０－３及びセンサ装置１２０－１３～１２０－１８がさらに別のネットワークを形成する。

【0024】

図１において破線で囲まれる領域では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥを使用するネットワーク間の電波干渉が発生し得る。電波干渉はセンサデータの喪失を引き起こすことがある。本実施形態では、通信システム１００は、ネットワーク間の電波干渉を回避するために、ネットワークが異なる周波数チャネルを使用するように制御される。ネットワークが異なるチャネルを使用するように制御する方法については後述する。

【0025】

図２は、ゲートウェイ１１０の機能構成の一例を概略的に示している。図２に示すゲートウェイ１１０は、図１に示したゲートウェイ１１０のうちの１つに対応する。図１に示したゲートウェイ１１０のうちの残りは、図２に示すゲートウェイ１１０と同じ機能構成を有することができる。

【0026】

図２に示すように、ゲートウェイ１１０は、第１通信部２０２、アドバタイジング部２０４、スキャン部２０６、第２通信部２０８、制御部２１０、及び記憶部２２０を備える。制御部２１０は、第１通信部２０２、アドバタイジング部２０４、スキャン部２０６、第２通信部２０８、及び記憶部２２０を制御する。第１通信部２０２、アドバタイジング部２０４、スキャン部２０６、及び制御部２１０が本発明の無線通信装置に相当する。

【0027】

第１通信部２０２は、センサ装置１２０と無線通信する。上述したように、ゲートウェイ１１０とセンサ装置１２０との間の通信にはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥを使用する。よって、第１通信部２０２は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥに準拠する通信処理を行う。第１通信部２０２は、センサ装置１２０からセンサデータを受信する。

【0028】

アドバタイジング部２０４は、ＢＤアドレス（Bluetooth device address）とＵＵＩＤ（Universally Unique Identifier）とを含むアドバタイズメントパケットをブロードキャストするアドバタイジング処理を所定の時間間隔で行う。この時間間隔はアドバタイジングインターバルと呼ばれる。アドバタイジング処理は、３７ｃｈ（ＩＤ＝３７のチャネル）でアドバタイズメントパケットをブロードキャストすることと、３８ｃｈでアドバタイズメントパケットをブロードキャストすることと、３９ｃｈでアドバタイズメントパケットをブロードキャストすることと、を含む。アドバタイズメントパケットはビーコン信号に相当する。ＢＤアドレスは、デバイス固有情報であり、具体的には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ機器に一意に割り当てられた識別情報である。ＵＵＩＤは、例えば、サービスＵＵＩＤ（service UUID）である。

【0029】

スキャン部２０６は、他のゲートウェイ１１０からアドバタイズメントパケットを受信するスキャン処理を所定の時間間隔で行う。この時間間隔はスキャンインターバルと呼ばれる。スキャン処理は、スキャンウィンドウと呼ばれる時間期間にわたって行われる。スキャン部２０６は、他のゲートウェイ１１０からアドバタイズメントパケットを受信した場合、受信したアドバタイズメントパケットを制御部２１０に送出する。

【0030】

制御部２１０はチャネル設定を行う。チャネル設定は、センサ装置１２０との通信に使用するチャネルを設定する処理である。制御部２１０は、チャネル設定を行うために記憶部２２０に記憶されているチャネル情報を参照する。チャネル情報は、複数のチャネルマップをマスタノード数と順番の組に関連付けた情報である。各チャネルマップはチャネルのセットを示す。制御部２１０は、決定部２１２及び選択部２１４を備える。

【0031】

決定部２１２は、スキャン部２０６によるスキャン処理の結果に基づいて、自身（ゲートウェイ１１０の無線通信装置）の周囲環境に存在するマスタノードの数及び自身の順番（順位）を決定する。ゲートウェイ１１０の周囲環境はゲートウェイ１１０が設置された環境を示す。決定部２１２は、所定の情報（本実施形態ではＵＵＩＤ）を含むアドバタイズメントパケットを送信する無線通信装置の数に基づいてマスタノードの数を決定する。具体的には、決定部２１２は、ＵＵＩＤを含むアドバタイズメントパケットを送信する無線通信装置に１を加算した値をマスタノードの数とする。決定部２１２は、自身のＢＤアドレスと受信されたアドバタイズメントパケットに含まれるＢＤアドレスとの比較に基づいて順番を決定する。例えば、決定部２１２は、自身のＢＤアドレスと受信されたアドバタイズメントパケットに含まれるＢＤアドレスとを含む複数のＢＤアドレスの中で自身のＢＤアドレスが何番目に大きいかに応じて順番を決定する。

【0032】

選択部２１４は、決定部２１２により決定されたマスタノードの数及び順番に基づいて、複数のチャネルマップの中から１つのチャネルマップを選択する。具体的には、選択部２１４は、記憶部２２０に記憶されているチャネル情報を参照し、チャネル情報に含まれる複数のチャネルマップの中から、決定されたマスタノード数の及び順番の組に関連付けられているチャネルマップを選択する。

【0033】

第１通信部２０２は、選択部２１４により選択されたチャネルマップに従ってセンサ装置１２０と通信する。第１通信部２０２は、選択されたチャネルマップのチャネル間で周波数を変更（ホッピング）しながら通信を行う。

【0034】

第２通信部２０８は、サーバ装置１３０と通信する。上述したように、ゲートウェイ１１０とサーバ装置１３０との間の通信にはＷｉ－Ｆｉを使用する。よって、第２通信部２０８は、Ｗｉ－Ｆｉに準拠する通信処理を行う。第２通信部２０８は、制御部２１０を介して第１通信部２０２からセンサデータを受け取り、センサデータをサーバ装置１３０に送信する。

【0035】

図３は、記憶部２２０に記憶されているチャネル情報の一例を示している。上述したように、チャネル情報は、複数のチャネルマップをマスタノード数と順番の組に関連付けた情報である。図３に示す例では、チャネルマップ｛０ｃｈ，２ｃｈ，４ｃｈ，・・・，３４ｃｈ，３６ｃｈ｝は、２台のマスタノード数と１番目の順番の組に関連付けられている。チャネルマップ｛１ｃｈ，３ｃｈ，５ｃｈ，・・・，３３ｃｈ，３５ｃｈ｝は、２台のマスタノード数と２番目の順番の組に関連付けられている。２台のマスタノード数に関連付けられているこれら２つのチャネルマップは重なり合わない。

【0036】

チャネルマップ｛０ｃｈ，３ｃｈ，６ｃｈ，・・・，３３ｃｈ，３６ｃｈ｝は、３台のマスタノード数と１番目の順番の組に関連付けられている。チャネルマップ｛１ｃｈ，４ｃｈ，７ｃｈ，・・・，３１ｃｈ，３４ｃｈ｝は、３台のマスタノード数と２番目の順番の組に関連付けられている。チャネルマップ｛２ｃｈ，５ｃｈ，８ｃｈ，・・・，３２ｃｈ，３５ｃｈ｝は、３台のマスタノード数と３番目の順番の組に関連付けられている。３台のマスタノード数に関連付けられているこれら３つのチャネルマップは重なり合わない。

【0037】

図４を参照してチャネル設定について説明する。ここでは、図３に示すチャネル情報を使用するものとする。図４に示すように、マスタノードとして使用される無線通信装置を備えるゲートウェイ１１０－１、１１０－２、１１０－３が近接して配置されている。ゲートウェイ１１０－１は、ＢＤアドレス“ＸＸ：ＸＸ：ＸＸ：・・・”を含むアドバタイズメントパケットをブロードキャストする。ゲートウェイ１１０－２は、ＢＤアドレス“ＹＹ：ＹＹ：ＹＹ：・・・”を含むアドバタイズメントパケットをブロードキャストする。ゲートウェイ１１０－１は、ＢＤアドレス“ＺＺ：ＺＺ：ＺＺ：・・・”を含むアドバタイズメントパケットをブロードキャストする。

【0038】

ゲートウェイ１１０－１は、スキャン処理を行い、その結果としてゲートウェイ１１０－２、１１０－３を発見する。言い換えると、ゲートウェイ１１０－１は、干渉を発生させる電波を発する機器が２台近くに存在することを認識する。ゲートウェイ１１０－１は、自身の周囲環境に３台のマスタノード（具体的にはゲートウェイ１１０－１、１１０－２、１１０－３のマスタノード）が存在することを認識する。ゲートウェイ１１０－２、１１０－３も同様に自身の周囲環境に３台のマスタノードが存在することを認識する。

【0039】

ＢＤアドレス“ＸＸ：ＸＸ：ＸＸ：・・・”はＢＤアドレス“ＹＹ：ＹＹ：ＹＹ：・・・”より大きく、ＢＤアドレス“ＹＹ：ＹＹ：ＹＹ：・・・”はＢＤアドレス“ＺＺ：ＺＺ：ＺＺ：・・・”より大きいとする。この場合、ゲートウェイ１１０－１は自身の順番を１番目と認識し、ゲートウェイ１１０－２は自身の順番を２番目と認識し、ゲートウェイ１１０－３は自身の順番を３番目と認識する。

【0040】

ゲートウェイ１１０－１は、マスタノードの数が３台であり、順番が１番目であると決定する。ゲートウェイ１１０－１は、センサ装置１２０との通信にチャネルマップ｛０ｃｈ，３ｃｈ，６ｃｈ，・・・，３３ｃｈ，３６ｃｈ｝を使用することを決定する。同様にして、ゲートウェイ１１０－２はチャネルマップ｛１ｃｈ，４ｃｈ，７ｃｈ，・・・，３１ｃｈ，３４ｃｈ｝の使用を決定し、ゲートウェイ１１０－３はチャネルマップ｛２ｃｈ，５ｃｈ，８ｃｈ，・・・，３２ｃｈ，３５ｃｈ｝の使用を決定する。

【0041】

このようにして、ゲートウェイ１１０－１、１１０－２、１１０－３は異なるチャネルを使用する。これにより、ネットワーク間での干渉が発生することが回避される。

【0042】

図５は、図２に示したゲートウェイ１１０を実現するハードウェア構成例を概略的に示している。図５に示すように、ゲートウェイ１１０は、プロセッサ５０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０４、プログラムメモリ５０６、ストレージデバイス５０８、通信インタフェース５１０、及びバス５１６を備える。プロセッサ５０２は、バス５１６を介して、ＲＡＭ５０４、プログラムメモリ５０６、ストレージデバイス５０８、及び通信インタフェース５１０と信号をやり取りする。

【0043】

プロセッサ５０２は、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの汎用回路を含む。ＲＡＭ５０４はワーキングメモリとしてプロセッサ５０２により使用される。ＲＡＭ５０４はＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリを含む。プログラムメモリ５０６は、チャネル設定プログラムなど、プロセッサ５０２により実行されるプログラムを記憶する。プログラムはコンピュータ実行可能命令を含む。プログラムメモリ５０６として、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）が使用される。プロセッサ５０２は、プログラムメモリ５０６に記憶されたプログラムをＲＡＭ５０４に展開し、プログラムを解釈及び実行する。チャネル設定プログラムは、プロセッサ５０２により実行されたときに、決定部２１２及び選択部２１４に関して説明する処理をプロセッサ５０２に実行させる。

【0044】

通信制御プログラムなどのプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態でゲートウェイ１１０に提供されてよい。この場合、例えば、ゲートウェイ１１０は、記憶媒体からデータを読み出すドライブを備え、記憶媒体からプログラムを取得する。記憶媒体の例は、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－Ｒなど）、光磁気ディスク（ＭＯなど）、半導体メモリを含む。また、プログラムをネットワーク上のサーバに格納し、ゲートウェイ１１０がサーバからプログラムをダウンロードするようにしてもよい。

【0045】

ストレージデバイス５０８はチャネル情報などのデータを記憶する。ストレージデバイス５０８は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）又はソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの不揮発性メモリを含む。ストレージデバイス５０８の一部領域がプログラムメモリ５０６として使用されてもよい。

【0046】

通信インタフェース５１０は、外部装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース５１０は、センサ装置１２０と通信するために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール５１２を含む。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール５１２は、プロセッサとメモリとを含む処理回路、ＲＦ（Radio Frequency）回路、及びアンテナを備える。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール５１２はチップ（ＬＳＩチップ）として提供されてよい。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール５１２には、ＢＤアドレスが割り当てられている。

【0047】

通信インタフェース５１０は、サーバ装置１３０と通信するために、Ｗｉ－Ｆｉモジュール５１４をさらに含む。ゲートウェイ１１０とサーバ装置１３０との間の通信が有線通信である実施形態では、通信インタフェース５１０は、Ｗｉ－Ｆｉモジュール５１４に代えて有線モジュールを含む。

【0048】

図４に示したハードウェア構成例では、第１通信部２０２、アドバタイジング部２０４、及びスキャン部２０６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール５１２により実現される。第２通信部２０８はＷｉ－Ｆｉモジュール５１４により実現される。制御部２１０はプロセッサ５０２により実現される。記憶部２２０はストレージデバイス５０８により実現される。

【0049】

なお、制御部２１０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの専用回路で実施されてもよい。制御部２１０に含まれる決定部２１２及び選択部２１４と記憶部２２０とはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール５１２により実現されてもよい。

【0050】

図６は、センサ装置１２０の機能構成の一例を概略的に示している。図６に示すセンサ装置１２０は、図１に示したセンサ装置１２０のうちの１つに対応する。図１に示したセンサ装置１２０のうちの残りは、図６に示すセンサ装置１２０と同じ機能構成を有することができる。

【0051】

図６に示すように、センサ装置１２０は、センサ部６０２、通信部６０４、及び制御部６０６を備える。制御部６０６は、センサ部６０２及び通信部６０４を制御する。

【0052】

センサ部６０２は、センサ装置１２０が設置されている場所又は機器の状態を測定し、状態の測定結果を示すセンサデータを生成する。センサ部６０２は、制御部６０６を介して通信部６０４にセンサデータを送出する。

【0053】

通信部６０４は、ゲートウェイ１１０と通信する。上述したように、ゲートウェイ１１０とセンサ装置１２０との間の通信にはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥを使用する。よって、通信部６０４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥに準拠する通信処理を行う。通信部６０４は、ゲートウェイ１１０にセンサデータを送信する。

【0054】

図７は、図６に示したセンサ装置１２０を実現するハードウェア構成例を概略的に示している。図７に示すように、センサ装置１２０は、プロセッサ７０２、ＲＡＭ７０４、プログラムメモリ７０６、ストレージデバイス７０８、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール７１０、センサ７１２、及びバス７１４を備える。プロセッサ７０２は、バス７１４を介して、ＲＡＭ７０４、プログラムメモリ７０６、ストレージデバイス７０８、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール７１０、及びセンサ７１２と信号をやり取りする。

【0055】

プロセッサ７０２は、典型的には、ＣＰＵ、ＧＰＵなどの汎用回路を含む。ＲＡＭ７０４はワーキングメモリとしてプロセッサ７０２により使用される。ＲＡＭ７０４はＳＤＲＡＭなどの揮発性メモリを含む。プログラムメモリ７０６は、制御プログラムなど、プロセッサ７０２により実行されるプログラムを記憶する。プログラムメモリ７０６として、例えば、ＲＯＭが使用される。プロセッサ７０２は、プログラムメモリ７０６に記憶されたプログラムをＲＡＭ７０４に展開し、プログラムを解釈及び実行する。制御プログラムは、プロセッサ７０２により実行されたときに、制御部６０６に関して説明する処理をプロセッサ７０２に実行させる。

【0056】

ストレージデバイス７０８はセンサデータなどのデータを記憶する。ストレージデバイス７０８は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリを含む。ストレージデバイス７０８の一部領域がプログラムメモリ７０６として使用されてもよい。

【0057】

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール７１０は、ゲートウェイ１１０と通信するためのインタフェースである。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール７１０は、プロセッサとメモリとを含む処理回路、ＲＦ回路、及びアンテナを備える。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール７１０はチップ（ＬＳＩチップ）として提供されてよい。

【0058】

センサ７１２は、センサ装置１２０が設置されている場所又は機器の状態を測定してセンサデータを生成する。センサ７１２の例は、温度センサ、加速度センサ、角速度センサを含む。

【0059】

図７に示したハードウェア構成例では、通信部６０４はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール７１０により実現される。制御部６０６はプロセッサ７０２により実現される。

【0060】

なお、制御部６０６は、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡなどの専用回路で実施されてもよい。

【0061】

［動作］
図８は、ゲートウェイ１１０により実行されるチャネル設定の手順例を概略的に示している。

【0062】

図８のステップＳ８０１において、ゲートウェイ１１０が起動される。これに伴って、ゲートウェイ１１０のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール５１２がアクティブになる。

【0063】

ステップＳ８０２において、ゲートウェイ１１０は、一定期間、アドバタイジング処理及びスキャン処理を行う。例えば、アドバタイジング部２０４は、ＢＤアドレスとＵＵＩＤとを含むアドバタイズメントパケットを周期的にブロードキャストし、スキャン部２０６は、アドバタイズメントパケットを受信するスキャン処理を行う。

【0064】

ステップＳ８０３において、決定部２１２は、スキャン処理の結果に基づいて、ゲートウェイ１１０の周囲環境に存在するマスタノードの数を決定する。例えば、決定部２１２は、ＵＵＩＤを含むアドバタイズメントパケットを送信する無線通信装置の数に１を加算した値をマスタノードの数とする。スキャン処理の結果としてＮ台のマスタノードが発見された場合、決定部２１２は、マスタノードの数を（Ｎ＋１）と決定する。

【0065】

ステップＳ８０４において、決定部２１２は、スキャン処理の結果に基づいて、ゲートウェイ１１０の順番を決定する。具体的には、決定部２１２は、自身のＢＤアドレスとスキャン部２０６により受信されたアドバタイズメントパケットに含まれるＢＤアドレスとの比較に基づいて順番を決定する。スキャン処理の結果として発見されたＮ台のマスタノードを第１から第Ｎのマスタノードと称する。まず、決定部２１２は、変数Ｏｒｄｅｒを初期化する（例えばＯｒｄｅｒ＝１）。決定部２１２は、自身のＢＤアドレスを第１のマスタノードのＢＤアドレスと比較する。自身のＢＤアドレスが第１のマスタノードのＢＤアドレスより大きい場合には、決定部２１２は、変数Ｏｒｄｅｒを変更せず、自身のＢＤアドレスを第２のマスタノードのＢＤアドレスと比較する。自身のＢＤアドレスが第１のマスタノードのＢＤアドレスより小さい場合には、決定部２１２は、変数Ｏｒｄｅｒを１インクリメントし、続いて、自身のＢＤアドレスを第２のマスタノードのＢＤアドレスと比較する。この操作を繰り返して、決定部２１２は、自身のＢＤアドレスを第１から第ＮのマスタノードのＢＤアドレスと比較する。決定部２１２は、比較が終了したときの変数Ｏｒｄｅｒの値を順位とする。

【0066】

ステップＳ８０５において、選択部２１４は、決定部２１２により決定されたマスタノードの数及び順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から１つのチャネルマップを選択する。具体的には、選択部２１４は、記憶部２２０に記憶されているチャネル情報を参照し、決定部２１２により決定されたマスタノードの数及び順番に関連付けられているチャネルマップを選択する。図３に示されるチャネル情報では、決定部２１２が、マスタノード数が４台であり、順位が２番目であると決定した場合、選択部２１４は、チャネルマップ｛１ｃｈ，５ｃｈ，９ｃｈ，・・・，２９ｃｈ，３３ｃｈ｝を選択する。

【0067】

ステップＳ８０６において、制御部２１０は、選択部２１４により選択されたチャネルマップを第１通信部２０２に適用する。第１通信部２０２は、選択されたチャネルマップに従って通信を行う。ゲートウェイ１１０は、センサ装置１２０との接続を確立する。ゲートウェイ１１０は接続確立時にチャネルマップをセンサ装置１２０に通知し、ゲートウェイ１１０及びセンサ装置１２０はチャネルマップに従って通信を行う。

【0068】

このようにして、ゲートウェイ１１０は、センサ装置１２０との通信に使用するチャネルマップを自立的に設定する。

【0069】

図８に示した例では、チャネル設定はゲートウェイ１１０が起動したときに実施される。チャネル設定は他のタイミングで実施されてもよい。

【0070】

ネットワーク数が動的に変化しない場合には、チャネル設定は、ゲートウェイ１１０が起動したタイミング又はネットワークが通信を開始するタイミングで実施されてよい。この場合、ネットワークは、そのときに決定されたチャネルマップを継続して使用する。

【0071】

ネットワーク数が動的に変化する場合には、チャネル設定はネットワーク稼働中の任意のタイミングで実施されてよい。ゲートウェイ１１０は、周期的にチャネル設定を実施してよい。また、ゲートウェイ１１０は、通信品質の劣化を検出した場合にチャネル設定を実施してよい。また、ゲートウェイ１１０は、サーバ装置１３０からの指示に従ってチャネル設定を実施してよい。

【0072】

例えば、新たなネットワークが追加された後にゲートウェイ１１０がチャネル設定を実施した場合、ゲートウェイ１１０は、新たなマスタノードを発見し、その結果として新たなチャネルマップを使用するようになる。これにより、新たなネットワークの通信とも干渉を発生させずに通信を行うことができるようになる。また、いずれかのネットワークが除去された（ネットワーク数が減った）場合にも、チャネル設定の実施によりチャネルマップを変更してもよい。ゲートウェイ１１０は、ネットワークの動的な増減に対してもチャネル設定を自立して行うことができる。

【0073】

［効果］
以上のように、通信システム１００に含まれるゲートウェイ１１０の各々は、アドバタイズメントパケットを受信するスキャン処理を行い、スキャン処理の結果に基づいて、ゲートウェイ１１０の周囲環境に存在するマスタノードの数及び自身の順番を決定し、決定されたマスタノードの数及び決定された順番に基づいて、予め定められた複数のチャネルマップの中から１つのチャネルマップを選択し、選択されたチャネルマップに従って、センサ装置１２０と通信する。この構成では、ゲートウェイ１１０は、互いに異なるチャネルでセンサ装置１２０と通信するようになる。それにより、複数のゲートウェイ１１０を含む通信システム１００においてネットワーク間の電波干渉が回避され、電波干渉によるセンサデータの喪失が防止される。その結果、センサ装置１２０により生成されたセンサデータはサーバ装置１３０に確実に到達することができるようになる。ゲートウェイ１１０は電波干渉によるデータの喪失が許容されないシステムに好適である。また、チャネル設定は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥが搭載された通信ＬＳＩのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥの無線通信仕様を構成するプログラムを改変することなしに実施することができる。

【0074】

複数のチャネルマップはマスタノード数と順番の組に関連付けられており、ゲートウェイ１１０は、複数のチャネルマップの中から決定されたマスタノードの数及び決定された順番に関連付けられたチャネルマップを選択する。これにより、すべての利用可能なチャネルがゲートウェイ１１０により使用される。例えば、２台のゲートウェイ１１０がある場合、一方のゲートウェイ１１０はチャネルマップ｛０ｃｈ，２ｃｈ，４ｃｈ，・・・，３４ｃｈ，３６ｃｈ｝を使用し、もう一方のゲートウェイ１１０はチャネルマップ｛１ｃｈ，３ｃｈ，５ｃｈ，・・・，３３ｃｈ，３５ｃｈ｝を使用し、すべてのチャネル０ｃｈ～３５ｃｈが使用されることになる。チャネルを有効に使用することが可能である。

【0075】

ゲートウェイ１１０は、無線通信装置（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール５１２）に一意に割り当てられた識別情報とスキャン処理の結果として発見された無線通信装置に一意に割り当てられた識別情報との比較に基づいて、順番を決定する。本実施形態では、識別情報はＢＤアドレスである。他の実施形態では、識別情報は無線通信装置のシリアルナンバーであってよい。これにより、ゲートウェイ１１０が互いに異なる順番になることが保証される。

【0076】

ゲートウェイ１１０は、センサ装置１２０からセンサデータを受信し、センサデータをサーバ装置１３０に送信する。ゲートウェイ１１０は、他のゲートウェイ１１０と異なるチャネルを使用する。このため、電波干渉が発生せず、ゲートウェイ１１０はセンサ装置１２０からセンサデータを確実に受信することができる。その結果、データ喪失なしに、センサデータをサーバ装置１３０に集約することができる。

【0077】

［変形例］
上述した実施形態では、ゲートウェイ１１０は、センサ装置１２０からサーバ装置１３０へセンサデータを転送する中継器である。ゲートウェイ１１０は、マスタノードとして使用される無線通信装置を含むマスター機器（情報処理装置）の一例である。他の実施形態では、マスター機器は、センサ装置１２０から受信したセンサデータを処理してもよい。この場合、マスター機器は第２通信部２０８を備えていなくてもよい。

【0078】

センサ装置１２０は、スレーブノードとして使用される無線通信装置を含むスレーブ機器の一例である。スレーブ機器は、スレーブ機器が設置されている場所又は機器の状態を制御する制御装置であってもよい。例えば、制御装置は、ゲートウェイ１１０を介してサーバ装置１３０から制御データを受信し、受信した制御データに従って制御を行う。なお、制御データはゲートウェイ１１０により生成されてもよい。例えば、制御装置がセンサ部６０２を備え、ゲートウェイ１１０は、制御装置から受信したセンサデータに含まれる測定値を所定の閾値と比較する。ゲートウェイ１１０は、測定値が所定の閾値を超える場合に、所定の動作を行う（例えばバルブを閉める）ための制御データを生成し、制御データを制御装置に送信する。

【0079】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0080】

１００…通信システム、１１０…ゲートウェイ、１１２…通信エリア、１２０…センサ装置、１３０…サーバ装置、２０２…第１通信部、２０４…アドバタイジング部、２０６…スキャン部、２０８…第２通信部、２１０…制御部、２１２…決定部、２１４…選択部、２２０…記憶部、５０２…プロセッサ、５０４…ＲＡＭ、５０６…プログラムメモリ、５０８…ストレージデバイス、５１０…通信インタフェース、５１２…Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール、５１４…Ｗｉ－Ｆｉモジュール、５１６…バス、６０２…センサ部、６０４…通信部、６０６…制御部、７０２…プロセッサ、７０４…ＲＡＭ、７０６…プログラムメモリ、７０８…ストレージデバイス、７１０…Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＬＥモジュール、７１２…センサ、７１４…バス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】