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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-03
(45)【発行日】2024-04-11
(54)【発明の名称】無線通信システム、及び、無線ノード
(51)【国際特許分類】
H04B 7/155 20060101AFI20240404BHJP
H04W 16/28 20090101ALI20240404BHJP
H04W 4/30 20180101ALI20240404BHJP
H04B 7/0413 20170101ALN20240404BHJP
【ＦＩ】
H04B7/155
H04W16/28 130
H04W4/30
H04B7/0413
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019201596
(22)【出願日】2019-11-06
(65)【公開番号】P2021077954
(43)【公開日】2021-05-20
【審査請求日】2022-08-12
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （１）ウェブサイトの掲載アドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｐｒｔｉｍｅｓ．ｊｐ／ｍａｉｎ／ｈｔｍｌ／ｒｄ／ｐ／０００００００２５．００００３５７３６．ｈｔｍｌ 掲載日 令和１年９月２日 （２）ウェブサイトの掲載アドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｔｅｃｈ．ｎｉｋｋｅｉｂｐ．ｃｏ．ｊｐ／ａｔｃｌ／ｎｘｔ／ｃｏｌｕｍｎ／１８／００００１／０２９３３／ 掲載日 令和１年９月２７日 （３）刊行物名 ＢＥ建築設備 ２０１９年１０月号 発行日 令和１年９月２８日
(73)【特許権者】
【識別番号】509266251
【氏名又は名称】ＰｉｃｏＣＥＬＡ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】古川 浩
(72)【発明者】
【氏名】内木場 夕紀
(72)【発明者】
【氏名】加藤 智成
(72)【発明者】
【氏名】加藤 修
【審査官】対馬 英明
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１１－５０９０２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１９９５０６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／１４－７／２２
Ｈ０４Ｂ ７／２４－７／２６
Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００
Ｈ０４Ｂ ７／０２－７／１２
Ｈ０４Ｌ １／０２－１／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一部の外壁工事が未完了である建築物の外部に配置され、第１水平面に位置するコアノードと、前記第１水平面よりも高く、前記建築物の前記外壁工事が完了した範囲の最上位層以上の位置に相当する第２水平面に位置し、前記コアノードと通信を行う無線中継器と、
前記建築物の内部に位置し、前記無線中継器と通信を行う無線機と、を備え、
前記コアノードは、
前記無線中継器に向けて指向性を有する第１アンテナを備え、
前記無線中継器は、
前記コアノードに向けて指向性を有する第２アンテナと、
第３アンテナと、
前記第２アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第３アンテナから前記無線機宛へ送信する処理と、前記第３アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第２アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも１つを行う処理部と、
を備えた、無線通信システム。
【請求項2】
前記第３アンテナは、前記無線機に向けて指向性を有する、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項3】
前記処理部は、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）による送受信回路を有する、請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項4】
前記処理部は、前記無線中継器と前記コアノードとの間、及び、前記無線中継器と少なくとも１つの前記無線機との間の各無線リンクの伝搬損に関する情報に基づく処理によって、前記無線中継器と前記コアノードとの間の無線リンクを中継対象に選択する、
請求項１から３の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項5】
前記無線中継器は、前記建築物の上部又は周囲に設置された建機における、前記建築物よりも上方の位置に設けられた、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項6】
前記建機は、クレーンである、請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項7】
前記無線機は、前記建築物の前記外壁工事が完了した階層の高さの範囲内に位置する、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項8】
建築物の外壁工事が完了した範囲の最上位層以上の位置に相当する第１水平面に位置する無線ノードであって、少なくとも一部の前記外壁工事が未完了である前記建築物の外部に配置され、前記第１水平面よりも低い第２水平面に位置するコアノードに向けて指向性を有する第１アンテナと、
第２アンテナと、
前記第１アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第２アンテナから無線機宛へ送信する処理と、前記第２アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第１アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも１つを行う処理部と、
を備えた無線ノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信システム、及び、無線ノードに関する。
【背景技術】
【0002】
セルラー通信システムにおいて、ユーザ装置向けの無線アクセス回線を提供する基地局と、バックボーンネットワーク（コアネットワークと称されることもある）と、を有線のバックホール（ＢＨ）ネットワークによって接続することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００５－１４３０４６号公報
【文献】国際公開第２０１１／１０５３７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一方で、新世代のモバイル通信を実現する１つの形態として、半径が数十メートルの無線通信エリアを提供する複数の無線機器（例えば、基地局又はアクセスポイント）の間を、無線（例えば、無線マルチホップ）によって接続するシステム又はネットワークが検討されている。なお、「無線機器」は、「無線ノード」あるいは「無線通信装置」と称されてもよい。
【0005】
ここで、例えば、建設現場といった工事現場において、建物の異なる階層に無線通信環境を現場作業員のために一時的（あるいは、暫定的）に導入したい場合に、如何にして無線通信環境を容易に構築し撤去できるようにするかについて余地がある。
【0006】
本発明の非限定的な目的の１つは、高さ方向を含む３次元的な無線ルートを容易に構築でき、また、容易に撤去できる無線通信技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一態様に係る無線通信システムは、第１水平面に位置するコアノードと、前記第１水平面と異なる第２水平面に位置する無線中継器と、第３水平面に位置する無線機と、を備え、前記コアノードは、前記無線中継器に向けて指向性を有する第１アンテナを備え、前記無線中継器は、前記コアノードに向けて指向性を有する第２アンテナと、第３アンテナと、前記第２アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第３アンテナから前記無線機宛へ送信する処理と、前記第３アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第２アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも１つを行う処理部と、を備える。
【0008】
一態様に係る無線ノードは、第１水平面に位置する無線ノードであって、前記第１水平面と異なる第２水平面に位置するコアノードに向けて指向性を有する第１アンテナと、第２アンテナと、前記第１アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第２アンテナから前記無線機宛へ送信する処理と、前記第２アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第１アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも１つを行う処理部と、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明の非限定的な態様によれば、高さ方向を含む３次元的な無線ルートを容易に構築でき、また、容易に撤去できる無線通信技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1A】一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第１の状態を示す図である。
【図1B】一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第１の状態を示す図である。
【図2A】一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第２の状態を示す図である。
【図2B】一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第２の状態を示す図である。
【図3】一実施の形態に係るノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図4】一実施の形態に係るノードのアンテナの指向性の例を示す図である。
【図5】一実施の形態に係るノードの機能的な構成例を示すブロック図である。
【図7】一実施の形態に係るノード間のリンクセットアップ手順の一例を示すフローチャートである。
【図10】一実施の形態に係るメッシュリンク上のツリー経路制御を含むコアノード（ＣＮ）の動作例を示すフローチャートである。
【図11】一実施の形態に係るメッシュリンク上のツリー経路制御を含むスレーブノード（ＳＮ）の動作例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】
【0011】
以下、図面を適宜参照して、実施の形態について説明する。本明細書の全体を通じて同一要素には、特に断らない限り、同一符号を付す。添付の図面と共に以下に記載される事項は、例示的な実施の形態を説明するためのものであり、唯一の実施の形態を示すためのものではない。例えば、実施の形態において動作の順序が示された場合、動作の順序は、全体的な動作として矛盾が生じない範囲で、適宜に変更されてもよい。
【0012】
複数の実施の形態及び／又は変形例を例示した場合、或る実施の形態及び／又は変形例における一部の構成、機能及び／又は動作は、矛盾の生じない範囲で、他の実施の形態及び／又は変形例に含まれてもよいし、他の実施の形態及び／又は変形例の対応する構成、機能及び／又は動作に置き換えられてもよい。
【0013】
また、実施の形態において、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、説明が不必要に冗長になること、及び／又は、技術的な事項又は概念が曖昧になることを回避して当業者の理解を容易にするために、公知又は周知の技術的な事項の詳細説明を省略する場合がある。また、実質的に同一の構成、機能及び／又は動作についての重複説明を省略する場合がある。
【0014】
添付図面および以下の説明は、実施の形態の理解を助けるために提供されるものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。また、以下の説明で使われる用語は、当業者の理解を助けるために他の用語に適宜に読み替えられてもよい。
【0015】
＜本発明に至った知見＞
【0016】
モバイル通信のインフラストラクチャの１つであるＢＨネットワークを無線マルチホップによって無線化することで、有線ケーブルの敷設を不要にでき、モバイル通信システムの導入に要する敷設コストを削減できる。そのため、例えば、モバイル通信システムを一時的（あるいは、暫定的）に導入する場合には、ＢＨネットワークを無線マルチホップによって無線化することが有効である。
【0017】
ここで、例えば、建設現場といった工事現場において、建物の異なる階層に無線通信環境を現場作業員のために一時的（あるいは、暫定的）に導入する場合、工事の進捗状況に応じて無線通信環境が時々刻々と変化する場合がある。
【0018】
例えば、建物の基礎工事や骨組み工事は完了したが外壁工事が未だ行われていない状況では、建物外部に設置された無線ノードと建物内部に設置された無線ノードとは、見通し内（line of sight, ＬＯＳ）環境あるいはＬＯＳ環境に近い環境にある。そのため、無線ノード間において、期待される無線通信品質を確保し易い。
【0019】
しかし、例えば、外壁工事が進むにつれて、当該無線ノード間は、見通し外（non line of sight, ＮＬＯＳ）環境に近づくため、工事の進捗状況に応じて無線通信品質が低下し得る。
【0020】
例えば、ビルの建築工事の現場では、ビルの階層毎に、骨組みの工事と外壁の工事とが順に行われる場合がある。ビル外部に設置された無線ノードの無線電波は、ビル内部の外壁工事が完了していない階層に設置された無線ノードに届く。一方で、ビル外部に設置された無線ノードの無線電波は、外壁工事が進むにつれて遮蔽され易くなるため、外壁工事が完了した階層に設置された無線ノードには届かない場合がある。
【0021】
そこで、本願発明者は、例えば、無線ＢＨネットワークの技術を応用して、高さ方向を含む３次元的な無線ルートを、工事の進捗状況に応じて容易に構築でき、また、容易に撤去できる無線通信技術の開発に至った。
【0022】
かかる無線通信技術によれば、例えば、工事現場における暫定的な無線環境の構築に資する。以下、非限定的な実施例について説明する。
【0023】
本発明では、上述した例のように、外壁工事の前後において、無線ノードの間の電波伝搬環境が変化した場合であっても、その変化に対する無線通信品質の低下を抑制できる。
【0024】
＜システム構成例＞
図１Ａ及び図１Ｂは、一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第１の状態を示す図である。図１Ａ及び図１Ｂは、ビルの建築現場に、無線通信システム１が導入される例を示す。図１Ａ及び図１Ｂには、それぞれ、３次元空間を表すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が示される。なお、Ｘ－Ｙ平面は、地表面に沿って規定される水平面を示す。Ｚ軸は、高さ方向（上下方向）を規定する。また、図１Ａは、Ｙ軸の負方向から見た図であり、図１Ｂは、Ｚ軸の正方向から見た図である。
図１Ａ及び図１Ｂは、一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第１の状態を示す図である。図１Ａ及び図１Ｂは、ビルの建築現場に、無線通信システム１が導入される例を示す。図１Ａ及び図１Ｂには、それぞれ、３次元空間を表すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が示される。なお、Ｘ－Ｙ平面は、地表面に沿って規定される水平面を示す。Ｚ軸は、高さ方向（上下方向）を規定する。また、図１Ａは、Ｙ軸の負方向から見た図であり、図１Ｂは、Ｚ軸の正方向から見た図である。
【0025】
図１Ａ及び図１Ｂには、１階から４階までの４つのフロアを有する建築中のビルが示される。なお、ビルの４階は、外壁工事が未完了のフロアであり、ビルの１階～３階は、外壁工事が完了したフロアである。また、図１Ａ及び図１Ｂには、工事車両によって運搬された建築資材を高所に搬入するタワークレーンと、地表における建築資材の搬入場所（集積場所）である作業範囲と、作業範囲を避ける位置に設けられる電源ボックスが示される。
【0026】
電源ボックスは、例えば、電気設備に電力を供給する環境を構築する電源工事が行われていない場合、工事現場の一角に、工事現場で使用する電気設備に電力を供給するために設置される。例えば、電源ボックスは、工事作業エリアの近くで系統電源に接続可能な位置であって、工事車両（あるいは建機）の通行を妨げない位置に設置される。そのため、例えば、電源ボックスは、工事領域から所定の距離だけ離間して設置される。
【0027】
タワークレーンによって資材を牽引するために、タワークレーン直下、クレーンの作業範囲内の地表に資材が集積される。タワークレーンは、集積された資材を順次、高所へ牽引するので、タワークレーンの作業範囲が確保される。したがって、電源ボックスは、工事現場において、例えば、タワークレーンの作業範囲を避けて設置される。なお、作業範囲は、工事車両が進入する「進入範囲」と称されてもよい。
【0028】
工事現場において、暫定的なＢＨネットワークを構成する複数の無線ノードの少なくとも１つが、例えば、電源ボックスに有線によって接続されて、当該電源ボックスから電力の供給を受けてよい。
【0029】
なお、Ｘ－Ｚ平面を横から（Ｙ軸の負方向）見ている側面図である図１Ａには、Ｙ軸方向において異なる位置の構成が、同一の面に示される。また、Ｘ－Ｙ平面を上から（Ｚ軸の正方向）見ている俯瞰図である図１Ｂには、Ｚ軸方向において異なる位置の構成が、同一の面に示される。
【0030】
【0031】
図１Ａ及び図１Ｂに示す無線通信システム１は、例示的に、複数の無線ノード（以下「ノード」と略記することがある）３を備える。図１Ａ及び図１Ｂには、非限定的な一例として、ノード番号＃０～＃６を付して示す７台のノード３が例示されている。ノード３の数は、２以上かつ７未満でもよいし８以上でもよい。
【0032】
複数のノード３のうちの一部のノード３は、バックボーンネットワーク５に有線接続されてよい。図１Ａ及び図１Ｂには、ノード＃０が、バックボーンネットワーク５に有線接続された態様が例示されている。有線接続には、例えば、ＬＡＮケーブル、又は光ファイバケーブルが適用されてよい。
【0033】
バックボーンネットワーク５に有線接続されたノード＃０は、「コアノード（ＣＮ）」と称されてよい。ＢＨネットワークを形成する複数のノード３のうち、ＣＮ＃０を除いた個々のノード３は、「スレーブノード（ＳＮ）」と称されてよい。
【0034】
【0035】
例えば、ＣＮ＃０は、地表面の電源ボックスの近傍（例えば、電力ケーブルによって接続可能な範囲内）に設けられ、電源ボックスから電力が供給される。ＣＮ＃０が設けられるＸ－Ｙ平面は、「第１水平面」と称される場合がある。なお、ＣＮ＃０の設けられる位置は、電源ボックスの近傍に限られない。ＣＮ＃０は、バックボーンネットワーク５との有線接続を行う位置に設けられてよい。
【0036】
ＳＮ＃１は、建築途中のビルにおいて外壁工事が完了していない階層であって電源ボックスに配置されたＣＮ＃０に面するビルの側面付近に配置される。ＳＮ＃１は、例えば、タワークレーンの旋回基部に設けられる。旋回基部とは、例えば、タワークレーンが資材を牽引し旋回してビルの内部に資材を搬入する場合に、旋回しない部分に相当してよい。なお、ＳＮ＃１が設けられるＸ－Ｙ平面は、「第２水平面」と称される場合がある。
【0037】
タワークレーンは、建設中のビルの骨組みをくみ上げるための資材等を牽引するために用いられ、典型的には完成した骨組みの最上層よりも更に上に配置される。そして、タワークレーンは、上層の骨組みが完成するに従って、次に建設を進める最上位層より更に上に再配置され、次の最上層の骨組みに用いる資材を牽引する。
【0038】
後述するように、ＳＮ＃１は、ＣＮ＃０からの電波を直接受信するので、ＣＮ＃０とＳＮ＃１との間に遮蔽物がないことが望ましい。かかる観点から、タワークレーンの旋回基部は、建築途中のビルにおいて、建築工事の進捗状況（例えば、ビルの高さ）に関わらず、最上層に位置する。そのため、タワークレーンの旋回基部は、ＳＮ＃１を装着するのに好適である。更に、タワークレーンは、作動部を旋回させる旋回構造を有しているが、旋回する部分にＳＮ＃１を配置する場合、クレーンの動作に応じて電波の受信強度が変動し、通信が不安定となる可能性がある。そのため、ＳＮ＃１は、旋回する部分に設置するよりも、旋回基部のＣＮ＃０に面する位置に設置する方が好適である。
【0039】
なお、一例として、ＣＮ＃０とＳＮ＃１とは、同一のＸ－Ｚ平面に設けられる（図１Ｂの点線Ｌ１参照）。別言すると、本実施の形態では、一例として、ＣＮ＃０とＳＮ＃１とが、同一のＸ－Ｚ平面に設けられるように、Ｘ軸とＹ軸とを規定する。なお、ＣＮ＃０とＳＮ＃１との位置に対するＸ軸及びＹ軸の位置は、相対的なものであるので、これらのノードの位置関係は、図示した位置関係に限定されない。
【0040】
ＳＮ＃２及びＳＮ＃３は、ビルの４階に設けられる。ＳＮ＃４～ＳＮ＃６は、それぞれ、ビルの３階～１階に設けられる。ここで、ＳＮ＃２が設けられるＸ－Ｙ平面は、「第３水平面」の一例と捉えてよい。なお、第３水平面は、上述した第２水平面と同一であってもよい。また、例えば、ＳＮ＃２は、ＣＮ＃０及びＳＮ＃１と異なるＸ－Ｚ平面に設けられる場合がある（図１Ｂの点線Ｌ２参照）。
【0041】
個々のノード３は、無線通信が可能な無線機器の一例である。そのため、ノード３のそれぞれは、「無線ノード３」と称されてもよい。無線通信には、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ａ／ｎ／ａｃ／ａｄ／ａｙといった無線ＬＡＮ（Local Area Network）関連規格に準拠した（あるいは、ベースとした）通信プロトコルが適用されてよい。
【0042】
個々のノード３は、無線通信が可能なエリアを形成する。「無線通信が可能なエリア」は、「無線通信エリア」、「無線エリア」、「通信エリア」、「サービスエリア」、「カバレッジエリア」、又は、「カバーエリア」等と称されてもよい。無線ＬＡＮ関連規格に準拠した、あるいはベースとしたノード３が形成する無線通信エリアは、セルラー通信での呼称である「セル」に対応すると捉えてもよい。例えば、個々のノード３が形成する無線通信エリアは、「スモールセル」に分類される「フェムトセル」に相当すると捉えてもよい。
【0043】
ノード３のそれぞれは、他のノード３のサービスエリアに位置する場合に、当該他のノード３と無線通信することが可能である。複数のノード３は、例えば、バックボーンネットワークと端末装置７との間の通信を無線によって中継する無線バックホール（ＢＨ）ネットワークを形成する。「無線ＢＨネットワーク」は、「無線」を省略して「ＢＨネットワーク」と称されてもよい。
【0044】
「ＢＨネットワーク」は、「中継ネットワーク」と称されてもよい。ＢＨネットワークのエンティティである個々のノード３は、「中継ノード」と称されてもよい。
【0045】
ＢＨネットワークにおいて無線信号が伝送される経路又は区間は、「無線ＢＨ通信路」、「無線ＢＨ伝送路」、「無線ＢＨ回線」、「無線ＢＨ接続」、又は、「無線ＢＨチャネル」と相互に読み替えられてもよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよく、また、「ＢＨ」は「中継（Ｒｅｌａｙ）」に読み替えられてもよい。
【0046】
無線ＢＨ回線には、コアノード３からスレーブノード３へ向かう方向の「下り回線」と、スレーブノード３からコアノード３へ向かう方向の「上り回線」と、の少なくとも一方が含まれてよい。「下り回線」及び「上り回線」は、それぞれ、セルラー通信における呼称に倣って「ダウンリンク（ＤＬ）」及び「アップリンク（ＵＬ）」と称されてもよい。
【0047】
例えば、バックボーンネットワーク５からコアノード３を介して、１以上のスレーブノード３へ向けて情報が報知（通知）される場合、無線ＢＨ回線は、下り回線を含み、上り回線を含まなくてよい。また、１以上のスレーブノード３からコアノード３を介して、バックボーンネットワーク５へ向けて情報が報知（通知）され、バックボーンネットワーク５において情報が集約される場合、無線ＢＨ回線は、上り回線を含み、下り回線を含まなくてよい。上り回線と下り回線の片方向の情報伝達の場合であっても、本実施の形態の構成はそれらを包含する。
【0048】
「下り回線」における信号（下り信号）の流れは、「ダウンストリーム」と称されてよく、「上り回線」における信号（上り信号）の流れは、「アップストリーム」と称されてよい。「下り信号」及び「上り信号」のそれぞれには、制御信号及びデータ信号が含まれてよい。「制御信号」には、「データ信号」には該当しない信号が含まれてよい。また、無線信号である「下り信号」及び「上り信号」は、それぞれ、「下り無線信号」及び「上り無線信号」と称されてよい。
【0049】
なお、「子ノード」は、「下り回線」に着目した場合の、或るノードの下流に無線リンクによって接続されたノード（下流ノード）に相当すると捉えてもよい。下り回線に着目した場合の、或るノードの上流に無線リンクによって接続されたノードは、「親ノード」又は「上流ノード」と称されてもよい。「上り回線」に着目した場合、「子ノード」（下流ノード）と「親ノード」（上流ノード）との関係は、逆転する。
【0050】
これに対し、例えば、端末装置７とＢＨネットワークとの間において無線信号が伝送される区間は、「無線アクセス回線」、又は、「無線アクセスチャネル」と称されてよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよい。
【0051】
なお、無線アクセス回線には、ＢＨネットワークに含まれるノード３から端末装置７へ向かう方向の「下り回線」と、端末装置７からＢＨネットワークに含まれるノード３へ向かう方向の「上り回線」と、の少なくとも一方が含まれてよい。なお、ここで、ノード３は、端末装置７との無線接続が確立されたノードであってよい。
【0052】
例えば、バックボーンネットワーク５から１以上のノード３を介して、端末装置７へ向けて情報が報知（通知）される場合、無線ＢＨ回線及び無線アクセス回線は、下り回線を含み、上り回線を含まなくてよい。また、端末装置７から１以上のノード３を介して、バックボーンネットワーク５へ向けて情報が報知（通知）され、バックボーンネットワーク５において情報が集約される場合、無線ＢＨ回線及び無線アクセス回線は、上り回線を含み、下り回線を含まなくてよい。上り回線と下り回線の片方向の情報伝達の場合であっても、本実施の形態の構成はそれらを包含する。
【0053】
ＢＨネットワークは、１つのＣＮ３（＃０）をルート（根）ノードとした１つ以上のツリー構造（「ツリートポロジ」と称されてもよい）を有してよい。
【0054】
例えば、ＢＨネットワークにおけるツリー構造の経路（ツリートポロジ）は、例えば、ＣＮ３から特定のＳＮ３に至る経路のメトリック（以下「経路メトリック」と略称することがある）に基づいて構築されてよい。経路メトリックには、ＣＮ３から特定のＳＮ３に至る無線区間の電波伝搬の品質又は性能を示す指標（以下「伝搬品質指標」と称する）が用いられてよい。
【0055】
伝搬品質指標の非限定的な一例としては、無線信号の受信電力又は受信強度（例えば、ＲＳＳＩ；Received Signal Strength Indicator）、電波伝搬損失、及び、伝搬遅延等が挙げられる。
【0056】
例えば、ＣＮ３を起点に信号（例えば、制御信号）を送信することで、制御信号の送信ノード３と受信ノード３との間の無線区間毎に、当該無線区間の電波伝搬損失を受信ノード３において求めることができる。
【0057】
そして、受信ノード３のそれぞれが、求めた電波伝搬損失の情報を、制御信号に含めて送信することで、制御信号が伝搬した無線区間の累積的な電波伝搬損失の情報（別言すると、累積値）を、ノード３間で伝達できる。
【0058】
個々のノード３は、例えば、制御信号の送信元である上流ノード候補毎に、累積的な電波伝搬損失に基づいて経路メトリックを計算し、上流ノード候補の中から、経路メトリックが例えば最小を示すノード３を１つ選ぶ。これにより、電波伝搬損失が最小となるツリー構造の経路が構築される。
【0059】
図１Ａ及び図１Ｂの例では、ＳＮ＃２とＣＮ＃０とは、見通し環境（ＬＯＳ環境）であるため、無線ＢＨ回線を構築可能な位置関係を有する。このように、ＳＮ＃２とＣＮ＃０とが図１Ａ及び図１Ｂに示す位置関係にある場合、ＳＮ＃２とＣＮ＃０とは直接通信することも可能であるし、ＳＮ＃１を経由して通信することも可能である。本実施の形態においては、通信しようとする時間における電波状況に応じて、ＳＮ＃２とＣＮ＃０との直接通信とＳＮ＃１を経由した通信とを比較し、電波状況の良い経路を選択する。なお、経路の選択については、後述する。
【0060】
ここで、例えば、ＳＮ＃２が設けられる４階のフロアにおいて外壁工事が完了すると、ＳＮ＃２とＣＮ＃０とは、見通し外環境（ＮＬＯＳ環境）となる。
【0061】
【0062】
図２Ａ及び図２Ｂは、一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第２の状態を示す図である。図２Ａ及び図２Ｂは、図１Ａ及び図１Ｂと同様に、ビルの建築現場に、無線通信システム１が導入される例を示す。なお、図２Ａ及び図２Ｂでは、図１Ａ及び図１Ｂにおいて外壁工事が未完了であった４階の外壁工事が完了し、４階の１つ上に外壁工事が未完了のフロア（５階）が設けられる。また、図２Ａ及び図２Ｂでは、５階のフロアに、ＳＮ＃７が設けられる。また、図２Ａ及び図２Ｂでは、図１Ａ及び図１Ｂよりもタワークレーンが高さ方向（Ｚ軸方向）に延びた状態が示される。
【0063】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ＳＮ＃２が設けられる４階のフロアにおいて外壁工事が完了すると、ＳＮ＃２とＣＮ＃０とは、見通し外環境（ＮＬＯＳ環境）となるため、無線ＢＨ回線を直接構築可能な位置関係ではなくなる。そのため、構築された無線ＢＨ回線が切断され易くなる。
【0064】
本実施の形態では、構築された無線ＢＨ回線の切断を回避するために、ＳＮ＃１とＣＮ＃０との間での無線ＢＨ回線が優先的に構築されるシステム設計を行う。
【0065】
例えば、無線ＢＨ回線は、ＳＮ＃１とＣＮ＃０との間の電波伝搬損失が、ＳＮ＃１と異なるＳＮ（例えば、ＳＮ＃２及びＳＮ＃７）とＣＮ＃０との間の電波伝搬損失よりも低い状態を保つような構成を有する。
【0066】
例えば、ＣＮ＃０のアンテナは、ＳＮ＃１に向けた指向性を有し、ＳＮ＃１のアンテナは、ＣＮ＃０に向けた指向性を有する。
【0067】
なお、指向性を有するアンテナは、単一の平面アンテナであってもよいし、複数のアンテナアレイによって指向性制御を行うアンテナであってもよい。アンテナの指向性は、手動で調整されてもよいし、自動で調整されてもよい。例えば、アンテナの向きが機械的に調整されることによって、アンテナの指向性が調整されてもよいし、アンテナによって送受信される信号の信号処理によって、指向性が調整されてもよい。
【0068】
図１Ａの例では、ＣＮ＃０のアンテナは、Ｘ－Ｚ平面において、ＳＮ＃１が設けられた方向（例えば、Ｘ軸の正方向を基準にθ１の方向）に指向性が向けられる。また、ＳＮ＃１のアンテナの中で上流側のノード（ＣＮ＃０）と無線通信を行うアンテナは、Ｘ－Ｚ平面において、ＣＮ＃０が設けられた方向（例えば、Ｘ軸の負方向を基準にθ１の方向）に指向性が向けられる。
【0069】
なお、Ｘ－Ｚ平面において規定される角度は、「仰角」又は「俯角」と称されてよい。また、Ｘ－Ｙ平面において規定される角度は、「方位角」と称されてよい。
【0070】
ＢＨネットワークを構築するために一般的に用いられるアンテナは、ノード３同士をメッシュ状に接続するために、水平面内に電波を放射するように設計される。これに対し、本実施の形態のように、地表に設置されたＣＮ＃０と、最上層のＳＮ＃１とを無線接続するような高さ方向（図中Ｚ軸方向）への電波放射において、指向性制御できるアンテナアレイによって放射する電波に強い指向性を与える。例えば、指向性をθ１の方向に向けることによって、ＣＮ＃０とＳＮ＃１との間の無線通信環境を最適化できる。
【0071】
また、図１Ａの例では、ＳＮ＃１のアンテナの中で下流側のノード（ＳＮ＃２）と無線通信を行うアンテナは、Ｘ－Ｙ平面において、ＳＮ＃２が設けられた方向（例えば、Ｘ軸の正方向を基準にθ２の方向）に指向性が向けられる。
【0072】
指向性を有さないアンテナ（例えば、無指向性アンテナ）は、水平面からの仰角（又は俯角）が２０度～３０度程度の範囲であれば、水平面よりは弱いが実用に耐える強度の電波を放射可能である。したがって、ＳＮ＃１とＳＮ＃２との間の角度（仰角）が３０度以下である間は、良好な通信を確保できる可能性がある。しかしながら、上述したように、タワークレーンに設置されたＳＮ＃１は、工事の進展に伴って最上層に再配置される（移動する）ため、ＳＮ＃１とＳＮ＃２との間の仰角が３０度を超える可能性がある。このような場合、ＳＮ＃１とＳＮ＃２との間において、指向性を有さないアンテナでの無線通信は困難となる。したがって、ＳＮ＃１とＳＮ＃２との間の無線電波に指向性を与えることが好適である。例えば、ＳＮ＃１のアンテナには、仰角方向への指向性を持たせることが好適である。
【0073】
なお、ＳＮ＃１のアンテナに仰角方向への指向性を持たせる代わりに、ＳＮ＃２のアンテナに仰角方向への指向性を持たせてもよい。あるいは、ＳＮ＃１とＳＮ＃２との双方のアンテナが、仰角方向への指向性を有してもよい。
【0074】
また、ビルの各階層に設けられるＳＮ３のアンテナは、指向性を有してもよいし、有さなくてもよい。例えば、ビルの各階層に複数のＳＮ３が設けられる場合、階層毎に無線メッシュが構築されてもよい。この場合、各階層の特定のＳＮ３が、当該階層の無線メッシュの起点となるノードに設定されてもよい。
【0075】
図１Ａ及び図１Ｂの例では、ＳＮ＃２と同じ階層に配置されるＳＮ＃３は、ＳＮ＃２を介してＳＮ＃１と通信してよい。すなわち、ＳＮ＃３からＣＮ＃０までの経路は、ＳＮ＃３からＳＮ＃２とＳＮ＃１とを結びＣＮ＃０へ到達する経路を取りうる。指向性を有するアンテナは、指向性を向けた範囲以外の範囲への電波放射は、通常のアンテナよりも弱い。そのため、例えば、ＳＮ＃２が４階の無線メッシュの起点となるノードに設定された場合、ＳＮ＃３（及び図示しない４階に存在する他のＳＮ３）は指向性を有さない通常のアンテナを用いる方が、この階層における無線メッシュを構築する上で好適である。すなわち、工事中の各階層において、ＳＮ＃１の指向性方向に送受信の指向性を有する特定のＳＮ３が、ＳＮ＃１の指向性範囲に配置され、各階層の無線メッシュの起点となるノードに設定されてよい。そして、各階層において特定のＳＮ３がカバしないエリアに、水平面内に広く電波を放射するアンテナを有するＳＮ３が配置されてよい。
【0076】
上述したように、通常のアンテナであっても水平面から３０度程度であれば、通信を確保することはできる。したがって、本発明は、本実施例のように、地表に配置されたコアノードＣＮ＃０と、ＣＮ＃０と直接無線通信することが想定される無線中継器であるＳＮ＃２とのなす角（θ１の方向）が、３０度以上である場合に、好適に実施される。
【0077】
なお、本実施例においては、各スレーブノード間の通信では、電波状況に応じて、最適な経路が選択されるように構成されている。したがって、ＳＮ＃１とＳＮ＃３との間に遮蔽物がなく、仰角（又は、俯角）が大きくない場合には、ＳＮ＃１からＳＮ＃２、ＳＮ＃３と経由する経路（第１の経路）と、ＳＮ＃１からＳＮ＃３への経路（第２の経路）の電波状況を比較し、第２の経路の方が、第１の経路よりも電波状況が良い場合には、第２の経路が選択されてよい。第２の経路が選択される場合、ＳＮ＃２の負荷を軽減することが可能である。
【0078】
なお、本実施例において、ＳＮ＃１をタワークレーンに設置（装着）する方法については限定されない。例えば、タワークレーンにＳＮ＃１を設置するのは、完全に固定されなくてもよい。例えば、図示しない固定部材をタワークレーン基部に固定し、かかる固定部材に、着脱自在にＳＮ＃１を装着する方式が採用されてよい。例えば、固定部材はねじが切られており、ＳＮ＃１の外装を貫通するボルトによって固定される。タワークレーンは、工事期間中、風雨にさらされるため、ＳＮ＃１が外れたり、あるいは、ＳＮ＃１の向きが変わってしまうことを避けるために、ＳＮ＃１は強固に装着されることが望まれる。一方で、ＳＮ＃１が完全に固定されてしまうと、タワークレーンを再配置する場合に、ＳＮ＃１を装着した状態で巨大なクレーンの移動作業を行うことになってしまう。この場合、移動作業において、ＳＮ＃２に意図せずに大きな荷重がかかる恐れがあり、精密機器であるＳＮ＃２が破損する可能性がある。また、ＳＮ＃２のアンテナが、アレイ構成を有する場合、アンテナアレイの相互位置関係が、所望の相互位置関係からズレてしまう可能性がある。したがって、ＳＮ＃１のタワークレーンへの装着は、着脱自在とするのが好ましい。また、電波への悪影響を防止するため、ネオジム磁石等の強力な磁石の使用も避けた方がよい。
【0079】
【0080】
例えば、図２Ａの例では、ＣＮ＃０のアンテナは、Ｘ－Ｚ平面において、ＳＮ＃１が設けられた方向（例えば、Ｘ軸の正方向を基準にθ３の方向）に指向性が向けられる。また、ＳＮ＃１のアンテナの中で上流側のノード（ＣＮ＃０）と無線通信を行うアンテナは、Ｘ－Ｚ平面において、ＣＮ＃０が設けられた方向（例えば、Ｘ軸の負方向を基準にθ３の方向）に指向性が向けられる。
【0081】
また、図２Ａの例では、ＳＮ＃１のアンテナの中で下流側のノード（ＳＮ＃７）と無線通信を行うアンテナは、Ｘ－Ｚ平面において、ＳＮ＃７が設けられた方向（例えば、Ｘ軸の正方向を基準にθ４の方向）に指向性が向けられる。
【0082】
また、ノード３のアンテナは、Ｘ－Ｚ平面における指向性に限られず、Ｘ－Ｙ平面においての指向性を有してよい。別言すると、ノード３のアンテナは、Ｘ－Ｙ平面とＸ－Ｚ平面との双方における指向性、所謂、３次元の指向性を有してよい。
【0083】
例えば、図１Ｂの例では、ＳＮ＃１のアンテナの中で下流側のノード（ＳＮ＃２）と無線通信を行うアンテナは、Ｘ－Ｚ平面において、ＳＮ＃２が設けられた方向（例えば、Ｘ軸の正方向を基準にφ１の方向）に指向性が向けられる。そして、第１の状態から第２の状態へ遷移した場合に、ＳＮ＃１のアンテナの中で下流側のノード（ＳＮ＃７）と無線通信を行うアンテナは、Ｘ－Ｚ平面において、ＳＮ＃７が設けられた方向（例えば、Ｘ軸の正方向を基準にφ２の方向）に指向性が向けられる。
【0084】
このように、アンテナが指向性を有することによって、構築された無線ＢＨ回線の切断を回避するために、ＳＮ＃１とＣＮ＃０との間での無線ＢＨ回線が優先的に構築される。
【0085】
＜ノード３の構成例＞
（ノード３のハードウェア構成例）
次に、図３を参照して、ノード３のハードウェア構成例について説明する。なお、図３に例示した構成例は、ＣＮ３及びＳＮ３に共通でよい。図３に示すように、ノード３は、例えば、プロセッサ３１、メモリ３２、ストレージ３３、入出力（Ｉ／Ｏ）装置３４、無線ＩＦ３５及び３６、有線ＩＦ３７、有線ＩＦ３９、並びに、バス３８を備えてよい。
（ノード３のハードウェア構成例）
次に、図３を参照して、ノード３のハードウェア構成例について説明する。なお、図３に例示した構成例は、ＣＮ３及びＳＮ３に共通でよい。図３に示すように、ノード３は、例えば、プロセッサ３１、メモリ３２、ストレージ３３、入出力（Ｉ／Ｏ）装置３４、無線ＩＦ３５及び３６、有線ＩＦ３７、有線ＩＦ３９、並びに、バス３８を備えてよい。
【0086】
なお、図３に例示したハードウェア構成例において、ハードウェアの増減が適宜に行なわれてもよい。例えば、任意のハードウェアブロックの追加や削除、分割、任意の組み合わせでの統合、バス３８の追加又は削除等が、適宜に行なわれてよい。
【0087】
プロセッサ３１、メモリ３２、ストレージ３３、入出力装置３４、無線ＩＦ３５及び３６、並びに、有線ＩＦ３７及び３９は、例えば、バス３８に接続されて相互に通信することが可能である。バス３８の数は、１つでもよいし複数でもよい。
【0088】
プロセッサ３１は、ノード３に複数備えられてもよい。また、ノード３における処理は、１つのプロセッサ３１によって実行されてもよいし、複数のプロセッサ３１によって実行されてもよい。１つ又は複数のプロセッサ３１において、複数の処理が、同時に、並列に、又は、逐次に実行されてもよいし、その他の手法によって実行されてもよい。なお、プロセッサ３１は、シングルコアプロセッサでもよいし、マルチコアプロセッサでもよい。プロセッサ３１は、１つ以上のチップを用いて実装されてよい。
【0089】
ノード３が有する１つ又は複数の機能は、例示的に、プロセッサ３１及びメモリ３２等のハードウェアに、所定のソフトウェアを読み込ませることで実現される。なお、「ソフトウェア」は、「プログラム」、「アプリケーション」、「エンジン」、又は「ソフトウェアモジュール」といった他の用語に相互に読み替えられてもよい。
【0090】
例えば、プロセッサ３１は、メモリ３２及びストレージ３３の一方又は双方に記憶されたデータの読み出し及び書き込みの一方又は双方を制御することで、プログラムを読み込んで実行する。なお、プログラムは、例えば、無線ＩＦ３５、無線ＩＦ３６、及び、有線ＩＦ３７の少なくとも１つによる電気通信回線を介した通信によって、ノード３に提供されてもよい。
【0091】
プログラムは、ノード３における処理の全部又は一部をコンピュータに実行させるプログラムであってよい。プログラムに含まれるプログラムコードの実行に応じて、ノード３の１つ以上の機能が実現される。プログラムコードの全部又は一部は、メモリ３２又はストレージ３３に記憶されてもよいし、オペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として記述されてもよい。
【0092】
【0093】
プロセッサ３１は、処理部の一例であり、例えば、ＯＳを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ３１は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を用いて構成されてもよい。
【0094】
また、プロセッサ３１は、例えば、プログラム及びデータの一方又は双方を、ストレージ３３からメモリ３２に読み出して各種の処理を実行する。
【0095】
メモリ３２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＳＤなどの少なくとも１つを用いて構成されてよい。なお、「ＲＯＭ」は、「Read Only Memory」の略称であり、「ＥＰＲＯＭ」は、「Erasable Programmable ＲＯＭ」の略称である。「ＥＥＰＲＯＭ」は、「Electrically Erasable Programmable ＲＯＭ」の略称であり、「ＲＡＭ」は、「Random Access Memory」の略称であり、「ＳＳＤ」は、「Solid State Drive」の略称である。
【0096】
メモリ３２は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ、ワークメモリ、又は、主記憶装置と呼ばれてもよい。
【0097】
ストレージ３３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc ＲＯＭ）などの光ディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フレキシブルディスク、磁気ストリップ等の少なくとも１つを用いて構成されてもよい。ストレージ３３は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記録媒体は、例えば、メモリ３２及びストレージ３３の一方又は双方を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。
【0098】
入出力（Ｉ／Ｏ）装置３４は、ノード３の外部から信号の入力を受け付ける入力デバイス、及び、ノード３から外部へ信号を出力する出力デバイスの一例である。入力デバイスには、例示的に、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、及び、センサの１つ以上が含まれてよい。出力デバイスには、例示的に、ディスプレイ、スピーカ、及び、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）のような発光デバイスの１つ以上が含まれてよい。
【0099】
以上に述べたように、本実施例においては、ノード３はプロセッサ３１やメモリ３２等を有する簡易なＰＣとしての機能を備えている。このような構成とすることで、いわゆるエッジコンピューティング環境を実現し、一部の情報をノード３のいずれかに保存しておくことにより、ＳＮ＃１からＣＮ＃０を経由して→外部のインターネット（例えば、バックボーンネットワーク５）を介してデータを読み込むことなしに、典型的な作業を行うことも可能である。本実施例の場合、ＣＮ＃０と無線中継器であるＳＮ＃１とが、ＳＮ＃１以外のほぼ全てのスレーブノード３の通信の経由ルートとなるので、常時用いられるデータ、例えば、工数管理シート及び／又は作業工程マニュアル等は、ノード３のいずれかに保存しておくことも好適である。例えば、各階層に配置される各階層の起点となるノード３には、その階層にて用いられるデータが保存されることによって、データ通信を該当する階層内で完結させることも可能となる。かかる観点から、ＳＮ＃１に搭載されるストレージ３３は、各階層の起点となるノード（図１ＡではＳＮ＃２）のストレージ３３よりも大容量としてよい。また、各階層の起点となるノード３のストレージ３３は、起点となるノード３に接続されるスレーブノード３（図１ＡではＳＮ＃３）のストレージ３３よりも大容量としてよい。
【0100】
ボタンには、例えば、電源ボタン及び／又はリセットボタンが含まれてよい。電源ボタンは、例えば、ノード３の起動及びシャットダウンのために操作される。リセット（又はリルート）ボタンは、例えば、ツリー経路の意図的なリセット、及び／又は、再構築（又は、リルート）を指示するために操作される。
【0101】
なお、入出力装置３４は、入力と出力とで個別の構成でもよい。また、入出力装置３４は、例えば、タッチパネル式のディスプレイのように、入力と出力とが一体の構成であってもよい。
【0102】
無線ＩＦ３５は、例示的に、端末装置７との間のアクセス回線における無線信号の送受信を行う。無線ＩＦ３５には、例えば、１つ以上のアンテナ３５０、図示を省略した、ベースバンド（ＢＢ）信号処理回路、ＭＡＣ処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。
【0103】
無線ＩＦ３５のＢＢ信号処理回路には、例示的に、送信信号を符号化及び変調するための符号化回路及び変調回路、並びに、受信信号を復調及び復号するための復調回路及び復号回路が含まれてよい。
【0104】
無線ＩＦ３６は、例示的に、他のＳＮ３との間のＢＨ回線における無線信号の送受信を行う。無線ＩＦ３６には、無線ＩＦ３５と同様に、１つ以上のアンテナ３６０、図示を省略した、ＢＢ信号処理回路、ＭＡＣ処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。
【0105】
無線ＩＦ３６のＢＢ信号処理回路には、例示的に、送信信号を符号化及び変調するための符号化回路及び変調回路、並びに、受信信号を復調及び復号するための復調回路及び復号回路が含まれてよい。
【0106】
なお、図１Ａ～図２Ｂにおいて例示したＣＮ＃０及びＳＮ＃１において、無線ＩＦ３６のアンテナ３６０は、指向性を有する。例えば、無線ＩＦ３６のアンテナ３６０は、指向性を制御可能なアンテナアレイであってもよい。複数の指向性アンテナを有するアンテナアレイによって、ビームフォーミングが実施されてもよい。
【0107】
有線ＩＦ３７は、例示的に、バックボーンネットワーク５、及び／又は、上流ノード３との間で有線による信号の送受信を行う。また、有線ＩＦ３９は、例示的に、端末装置７、及び／又は、下流ノード３との間で有線による信号の送受信を行う。有線ＩＦ３７及び３９には、例えば、イーサネット（登録商標）規格に準拠したネットワークインタフェースが用いられてよい。なお、有線ＩＦ３７及び３９は、少なくともＣＮ３に備えられていればよく、ＳＮ３には備えられなくてもよい（別言すると、ＳＮ３にとってはオプションであってもよい）。ただし、ＢＨ回線の一部が有線接続される場合、有線ＩＦ３７及び３９が当該有線接続に用いられてよい。
【0108】
ノード３は、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＦＰＧＡなどのハードウェアを含んで構成されてもよい。例えば、プロセッサ３１は、これらのハードウェアの少なくとも１つを含んで実装されてよい。当該ハードウェアにより、図５及び図６にて後述する各機能ブロックの一部又は全てが実現されてよい。
【0109】
なお、「ＤＳＰ」は、「Digital Signal Processor」の略称であり、「ＡＳＩＣ」は、「Application Specific Integrated Circuit」の略称である。「ＰＬＤ」は、「Programmable Logic Device」の略称であり、「ＦＰＧＡ」は、「Field Programmable Gate Array」の略称である。
【0110】
【0111】
図４は、一実施の形態に係るノードのアンテナの指向性の例を示す図である。図４には、図１Ａ及び図１Ｂに示した無線通信システム１における、ＣＮ＃０とＳＮ＃１とＳＮ＃２と、各ノードのアンテナの指向性の例が示される。
【0112】
ＣＮ＃０が有するアンテナ３６０は、下流側のノード３であるＳＮ＃１に向けた指向性を有する。そして、ＳＮ＃１が有するアンテナ３６０－１は、上流側のノード３であるＣＮ＃０に向けた指向性を有する。この構成によって、ＣＮ＃０とＳＮ＃１との間の無線リンクの回線状況は、ＳＮ＃１と異なるＳＮと、ＣＮ＃０との間の無線リンクの回線状況よりも良好にできる。
【0113】
また、ＳＮ＃１が有するアンテナ３６０－２は、下流側のノード３であるＳＮ＃２に向けた指向性を有してよい。この構成によって、ＳＮ＃１とＳＮ＃２との間の無線リンクの回線状況は、ＳＮ＃２と異なるＳＮと、ＳＮ＃１との間の無線リンクの回線状況よりも良好にできる。
【0114】
（ノード３の機能構成例）
次に、図５及び図６を参照して、ノード３の機能的な構成例について説明する。図５は、一実施の形態に係るノード３の機能的な構成例を示すブロック図であり、図６は、図５に例示した制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。
次に、図５及び図６を参照して、ノード３の機能的な構成例について説明する。図５は、一実施の形態に係るノード３の機能的な構成例を示すブロック図であり、図６は、図５に例示した制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。
【0115】
図５に示すように、ノード３は、機能的な構成に着目した場合、無線アクセス回線用の無線通信部３０１、無線ＢＨ回線用の無線通信部３０２、有線通信部３０３、制御部３０４、及び、記憶部３０５を備えてよい。
【0116】
無線アクセス回線用の無線通信部３０１は、図３に例示した無線ＩＦ３５及びアクセス回線アンテナ３５０を含む機能ブロックである。無線ＢＨ回線用の無線通信部３０２は、図３に例示した無線ＩＦ３６及びＢＨ回線アンテナ３６０を含む機能ブロックである。
【0117】
【0118】
無線通信部３０１は、例えば、端末装置７宛の制御信号及び／又はデータ信号を送信する送信処理部と、端末装置７が送信した制御信号及び／又はデータ信号を受信する受信処理部と、の少なくとも一方を備えてよい。
【0119】
別言すると、処理部の一例である無線通信部３０１は、アンテナ３５０から端末装置７へ送信される下り無線信号の処理と、アンテナ３５０で受信された上り無線信号の処理と、の少なくとも１つを行ってよい。
【0120】
無線通信部３０２は、例えば、他のノード３との間においてリンクアップしたＢＨ回線へ制御信号及び／又はデータ信号を送信する送信処理部と、リンクアップした無線リンクから制御信号及び／又はデータ信号を受信する受信処理部と、の少なくとも一方を備えてよい。
【0121】
別言すると、処理部の一例である無線通信部３０２は、アンテナ３６０で受信された下り無線信号を処理してアンテナ３６０から下流ノード３へ送信する処理と、アンテナ３６０で受信された上り無線信号を処理してアンテナ３６０から上流ノード３へ送信する処理と、の少なくとも１つを行ってよい。なお、ここで、下り無線信号を受信するアンテナ３６０と、上り無線信号を送信するアンテナ３６０とは、同一であってもよいし、互いに異なってもよい。
【0122】
なお、無線通信部３０１及び／又は無線通信部３０２の処理は、ノード３毎に異なってよい。例えば、ＣＮ３とＳＮ３とは、互いの処理が異なってよい。また、無線通信部３０１及び／又は無線通信部３０２の処理は、無線ネットワークの情報伝達の向き及び／又は用途によって変更されてよい。
【0123】
無線通信部３０１及び／又は無線通信部３０２は、ＭＩＭＯ機能を有してよい。例えば、無線通信部３０２がＭＩＭＯ機能を有することによって、無線通信部３０２は、ＢＨ回線における上流側のノードとの信号の送受信の動作、及び／又は、ＢＨ回線における下流側のノードとの信号の送受信の動作の一部を、同時に行ってよい。
【0124】
例えば、上述したＳＮ＃１において、無線通信部３０２は、ＣＮ＃０に向けた指向性を有するアンテナ３６０－１（図４参照）と、ＳＮ＃２に向けた指向性を有するアンテナ３６０－２（図４参照）とのそれぞれに対して設けられてよい。ＳＮ＃１には、アンテナ３６０－１によって送受信される信号とアンテナ３６０－２によって送受信される信号との２系統分の送受信回路が含まれてよい。例えば、上述したＳＮ＃１の無線通信部３０２が、ＭＩＭＯ機能を有することによって、１系統分の送受信回路（例えば、無線通信部３０２）で実現できる。
【0125】
有線通信部３０３は、例えば、バックボーンネットワーク５へ制御信号及び／又はデータ信号を送信する送信部と、バックボーンネットワーク５から制御信号及び／又はデータ信号を受信する受信部と、を備えてよい。
【0126】
制御部３０４は、ノード３の動作を統括的に制御する。例えば、制御部３０４は、無線通信部３０１、無線通信部３０２、及び、有線通信部３０３のいずれか１つ以上に制御信号を与えることによって、無線アクセス回線、無線ＢＨ回線、及び、有線回線のいずれか１つ以上を介した通信を制御する。
【0127】
制御部３０４は、例えば図３に示したプロセッサ３１が記憶部３０５に記憶されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムを実行することによって具現される。
【0128】
記憶部３０５は、例えば、上述したノード識別情報、及び、後述の経路メトリックを記憶する。後述のように、経路構築パケットに送信元ノード３の送信電力値が含められない場合には、送信元ノード３の送信電力値が記憶部３０５に記憶されてよい。
【0129】
（制御部３０４の構成例）
図６に示すように、制御部３０４は、例示的に、スキャン処理部３４１と、ノード管理部３４２と、ツリー経路制御部３４３と、ＩＰＴ制御部３４４と、を備えてよい。
図６に示すように、制御部３０４は、例示的に、スキャン処理部３４１と、ノード管理部３４２と、ツリー経路制御部３４３と、ＩＰＴ制御部３４４と、を備えてよい。
【0130】
スキャン処理部３４１は、例えば、ノード３の起動に応じて当該ノード３の周辺（近傍）に位置する他のノード３の存在をスキャンして発見する。スキャンは、パッシブスキャンでもよいしアクティブスキャンでもよい。パッシブスキャンを例にすると、スキャン処理部３４１において、ビーコン信号が生成され、無線通信部３０２を通じて周辺エリアに送信される。
【0131】
なお、ビーコン信号を受信可能な位置に存在するノード３を、「周辺ノード３」又は「近傍（neighboring）ノード３」と称する。
【0132】
ビーコン信号には、例示的に、ＳＳＩＤ（Service Set Identifier）又はＢＳＳＩＤ（Basic SSID）、ビーコン信号の送信周期、及び、使用可能なチャネル（周波数）をそれぞれ明示的又は暗示的に示す情報が含まれてよい。これらの情報は、便宜的に、「ＢＳＳ（Basic Service Set）関連情報と称されてよい。
【0133】
なお、アクティブスキャンの場合には、プローブリクエスト信号が、スキャン処理部３４１において生成されて、無線通信部３０２を通じて周辺エリアに送信されてよい。プローブリクエスト信号は、例えば、周辺ノード３にビーコン信号の送信を促すために用いられる。パッシブスキャンにおいてビーコン信号が一定時間内に受信されない場合に、アクティブスキャンが実行されてもよい。
【0134】
ノード管理部３４２は、例えば、スキャン処理部３４１によるスキャンによって発見された周辺ノード３の情報（例えば、ノード識別情報及びＢＳＳ関連情報）を記憶部３０５に記憶する。個々のノード３において、周辺ノード３の情報（以下「周辺ノード情報」と略称することがある）が記憶部３０５に記憶されることによって、後述するように、ＢＨネットワークにおいてノード３間を複数の無線リンクによってメッシュ状にリンクするメッシュリンクが構築される。
【0135】
「メッシュリンクが構築」されることは、相互に無線通信が可能なエリア内に位置するノード３間に利用可能な複数の無線リンクが確立する、又はリンクアップする、ことを意味すると捉えてもよい。そのため、周辺ノード情報は、ノード３間において利用可能な無線リンクの情報を示すと捉えてもよい。「無線リンクの情報」は、便宜的に、「リンク情報」と略称されてもよい。
【0136】
ツリー経路制御部３４３は、メッシュリンクにおいて経路制御パケットを伝送することによって、メッシュリンク上でのツリー経路の構築及び更新を制御する。
【0137】
ＩＰＴ制御部３４４は、例えば、周波数リユース間隔に応じた送信周期に従ってＢＨ回線用の無線通信部３０２によるパケット送信タイミングを制御する。
【0138】
（ツリー経路制御部３４３の構成例）
図６に例示したように、ツリー経路制御部３４３には、例えば、経路制御パケット生成部３４３１、経路メトリック計算部３４３２、及び、ツリー経路更新部３４３３が備えられてよい。
図６に例示したように、ツリー経路制御部３４３には、例えば、経路制御パケット生成部３４３１、経路メトリック計算部３４３２、及び、ツリー経路更新部３４３３が備えられてよい。
【0139】
経路制御パケット生成部３４３１は、経路制御パケットを生成する。経路制御パケットは、ＢＨネットワークにおいて、ＣＮ３において生成されてＣＮ３を起点に各ノード３に伝搬させる制御信号の一例である。
【0140】
例えば、ＣＮ３は、当該ＣＮ３においてリンクアップしている無線リンクのそれぞれへ制御信号をフラッディングする。ＳＮ３は、当該ＳＮ３においてリンクアップしている無線リンクの何れかから制御信号を受信した場合、当該制御信号を当該ＳＮ３においてリンクアップしている無線リンクのそれぞれへフラッディングする。このように、ＣＮ３から送信された制御信号は、メッシュリンクを、順次、あるいは連鎖的に、伝搬又は伝達する。
【0141】
同様に、ＳＮ３は、ＣＮ３又は他のＳＮ３との無線リンクのリンクアップ状態を維持したまま制御信号の到来（受信）を待ち受ける。そして、リンクアップ状態の無線リンクから制御信号を受信すると、リンクアップ状態が維持された他の無線リンクに制御信号を送信する。
【0142】
ＳＮ３は、リンクアップ状態が維持された他の無線リンクへ送信する制御信号に、他のＳＮ３に伝達する情報を付加してよい。制御信号に付加される情報の非限定的な一例は、経路メトリック計算部３４３２によって計算された経路メトリックである。また、ＳＮ３は、当該ＳＮ３においてリンクアップしている無線リンクのうち、制御信号を受信した無線リンクについては制御信号の送信先候補から除外してもよい。これにより、制御信号が、不必要に、あるいは冗長に、メッシュリンクを伝達されることを抑制できる。
【0143】
経路制御パケットには、例示的に、経路構築パケットと、リセットパケットと、が含まれてよい。これらのパケットの種別は、例えば、パケットヘッダのタイプ値によって識別されてよい。
【0144】
経路構築パケットは、例えば、ツリー経路を構築又は更新する際に送信されるパケットである。経路構築パケットには、当該経路構築パケットが伝搬したノード３のそれぞれにおいて計算された経路メトリックが累積的に含められてよい。例えば、ノード３は、コアノードから自ノードの直前のノードまでの経路メトリックを経路構築パケットに含めて送信してもよい。
【0145】
経路構築パケットを受信したＳＮ３は、累積的な経路メトリックを基に、メッシュリンクを成す、周辺ノード３との間で利用可能な無線リンクのうち、ツリー経路に登録する無線リンクの情報を選択する。
【0146】
リセットパケットは、例えば、ＣＮ３がＳＮ３に対して、メッシュリンクにおいて構築されたツリー経路のクリアを要求する際に送信されるパケットである。リセットパケットを受信したＳＮ３は、ツリー経路に選択している無線リンクの情報の選択を解除する。
【0147】
経路メトリック計算部３４３２は、例えば、受信した経路構築パケットの送信元である周辺ノード３との間の無線リンクの伝搬品質指標を計算し、受信した経路構築パケットに含められている経路メトリックに、計算結果を加えることで新経路メトリックを求める。
【0148】
ノード３間の無線リンクの伝搬品質指標には、例示的に、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）が用いられてよい。
【0149】
ツリー経路更新部３４３３は、例えば、経路メトリック計算部３４３２によって計算された新経路メトリックが旧経路メトリックよりも小さい場合に、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流の無線リンクを有効なツリー経路に選択する。
【0150】
例えば、ＳＮ３において、異なる経路のそれぞれから経路構築パケットが受信された場合、経路構築パケットのそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの経路メトリックが、異なる経路の別に、経路メトリック計算部３４３２において計算される。
【0151】
ツリー経路更新部３４３３は、異なる経路の別に計算された経路メトリックに基づいて、当該ＳＮにおいてリンクアップした無線リンクのうち、経路構築パケットを受信した異なる経路の１つに対応する無線リンクをデータ信号の伝送に用いる経路に選択する。
【0152】
メッシュリンクにおいて構築されるツリー経路は、ツリー構造であるため、個々のＳＮ３に対する上流ノード３は必ず１つである。したがって、ツリー経路更新部３４３３は、例えば、メッシュリンクにおいて上流ノード３との間の無線リンク（リンク情報）を、ツリー経路に登録する無線リンクに選択するか、あるいは選択を解除するかによって、ツリー経路を構築又は更新できる。
【0153】
＜動作例＞
以下、上述した無線通信システム１の動作例について説明する。
以下、上述した無線通信システム１の動作例について説明する。
【0154】
（リンクセットアップ手順）
図７は、一実施の形態に係るノード３間（別言すると、ＢＨネットワークにおける無線ＢＨ回線）のリンクセットアップ手順の一例を示すフローチャートである。
図７は、一実施の形態に係るノード３間（別言すると、ＢＨネットワークにおける無線ＢＨ回線）のリンクセットアップ手順の一例を示すフローチャートである。
【0155】
図７に例示するように、ＢＨネットワークにおいて、ＣＮ及びＳＮを含むノード３のそれぞれは、起動に応じて例えばＩＢＳＳモードによって周辺に存在するノード（以下「周辺ノード」と称することがある）３をスキャンする（Ｓ１１）。
【0156】
「ＩＢＳＳ」は、「Independent Basic Service Set」の略称である。ＩＢＳＳモードは、アドホックモードと称されることもある。ノード３の「起動」には、ノード３の電源ＯＮ、及び、ノード３のリセットによる再起動が含まれてよい。また、ノード３の「起動」には、無線通信システム１におけるノード３の追加、削除、及び、位置の変更等をトリガにした再起動が含まれてよい。
【0157】
例えば、スキャン処理Ｓ１１において、ノード３のそれぞれは、起動に応じてビーコン信号の周辺エリアへの送信を開始する。ビーコン信号は、例えば、制御部３０４のスキャン処理部３４１において生成されて、ＢＨ回線アンテナ３６０（無線通信部３０２）から送信される。
【0158】
ＩＢＳＳモードでのスキャン処理Ｓ１１では、ビーコン信号どうしの衝突を回避するために、起動したノード３のそれぞれが、交替で（例えば、ノード３において擬似乱数的に管理されるタイミングで）ビーコン信号を送信してよい。
【0159】
他のノード３が送信したビーコン信号を受信したノード３は、受信したビーコン信号に含まれる情報を例えば記憶部３０５に記憶する（Ｓ１２）。ビーコン信号の送受信は、ノード３が動作するチャネル（別言すると、利用可能なチャネル）毎に行われてよい。
【0160】
したがって、スキャン処理（Ｓ１１）は、「チャネルスキャン」と称されてもよい。なお、ビーコン信号を受信したノード３は、ビーコン信号を受信したチャネルについてのビーコン信号の送信を停止してよい。
【0161】
ノード３のそれぞれが、他のノード３から受信できたビーコン信号に含まれるＢＳＳ関連情報を記憶することによって、無線リンクによって通信が可能な周辺ノード３の情報（以下「周辺ノード情報」と称することがある）を管理できる。個々のノード３が、周辺ノード情報を記憶及び管理することによって、例えば図７に示すように、利用可能な無線リンク（「チャネル」と読み替えてもよい）が個々のノード３において管理される。これにより、無線ＢＨ回線のリンクセットアップが完了し、ＢＨネットワークにおいてメッシュリンクがリンクアップする。
【0162】
以上のようにして、ノード３間においてＩＢＳＳモードを利用したメッシュ状の無線リンクが形成（又は構築）される。上述のごとくＩＢＳＳモードを利用して構築されたメッシュ状の無線リンクは、ＩＢＳＳメッシュリンクと称されてもよい。
【0163】
なお、上述したように、図１Ａ及び図１Ｂの例では、ノード３の中で、ＣＮ＃０が有するアンテナ３６０は、下流側のノード３であるＳＮ＃１に向けた指向性を有する。そして、ＳＮ＃１が有するアンテナ３６０－１は、上流側のノード３であるＣＮ＃０に向けた指向性を有する。そのため、リンクセットアップ手順において、ＣＮ＃０が送信したビーコン信号は、ＳＮ＃１によって受信され、ＳＮ＃１と異なるノード３によって受信されなくてよい。また、ＳＮ＃１が送信したビーコン信号は、ＣＮ＃０によって受信されてよい。
【0164】
なお、図７に示すリンクセットアップ手順は、ノード３の間でビーコン信号を送受信することによってメッシュリンクを構築する例であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、メッシュリンクの構築には、他の信号が用いられてもよい。あるいは、ノード３の設置位置に応じて、メッシュリンクが、手動で設定されてもよい。
【0165】
【0166】
図８に示すように、ＣＮ＃０が利用可能な無線リンクは、ＣＮ＃０とＳＮ＃１との間の無線リンクに特定されてよい。また、ＳＮ＃１～ＳＮ＃６のそれぞれの利用可能な無線リンクは、各ノード３によって送信されたビーコン信号の到達範囲によって決定されてよい。
【0167】
なお、ＣＮ＃０が有するアンテナ３６０が、ＳＮ＃１に向けた指向性を有する場合でも、ＣＮ＃０によって送信されたビーコン信号が、ＳＮ＃１と異なるノード３によって受信される場合がある。また、ＳＮ＃１とは異なるノード３によって送信されたビーコン信号が、ＣＮ＃０によって受信される場合がある。このような場合、ＣＮ＃０が利用可能な無線リンクに、ＳＮ＃１とは異なるノード３とＣＮ＃０との間の無線リンクが含まれてよい。
【0168】
【0169】
【0170】
（ツリー経路制御 ｏｖｅｒ ＩＢＳＳメッシュリンク）
次に、ＩＢＳＳメッシュリンク上のツリー経路制御について説明する。
次に、ＩＢＳＳメッシュリンク上のツリー経路制御について説明する。
【0171】
（ＣＮの動作例）
図１０は、一実施の形態に係るＩＢＳＳメッシュリンク上のツリー経路制御を含むＣＮ３の動作例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートは、ＣＮ３の制御部３０４（例えば、ツリー経路制御部３４３）において実行されると捉えてよい。
図１０は、一実施の形態に係るＩＢＳＳメッシュリンク上のツリー経路制御を含むＣＮ３の動作例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートは、ＣＮ３の制御部３０４（例えば、ツリー経路制御部３４３）において実行されると捉えてよい。
【0172】
図１０に示すように、ＣＮ３の制御部３０４は、例えば、特定のイベントが検出されたか否かを監視する（Ｓ３１；ＮＯ）。「特定のイベント」には、例えば、ＣＮ３が起動されたこと、リセットボタンが操作されたこと、及び、特定のタイミングが到来したこと、が含まれてよい。「特定のタイミング」の一例は、例えば、経路制御パケットを定期又は不定期に送信するために設定された送信タイミングである。
【0173】
定期的に経路制御パケットを送信する場合の送信周期は一定でもよいし、本実施の形態において構築されるツリー経路は、漸近的に安定することから、図１０のフローチャートが実行される回数に応じて変更されてもよい。また、例えば、図１Ａ及び図１Ｂと、図２Ａ及び図２Ｂとにおいて示したように、或る階層の外壁工事が完了し、次の階層の工事が開始される場合、タワークレーンの高さが変更される場合、又は、建築工事の進捗に応じてノード３が増加（又は減少）する場合にツリー経路が更新されるように、所定の時刻が「特定のタイミング」に設定されてもよいし、無線通信システム１のユーザによって設定されてもよい。
【0174】
特定のイベントが検出された場合（Ｓ３１；ＹＥＳ）、ＣＮ３の制御部３０４は、経路制御パケットを生成し、例えば無線通信部３０２を通じて、周辺ノード情報を基に識別される周辺ＳＮ３に経路制御パケットを送信（ブロードキャスト）する（Ｓ３２）。
【0175】
例えば、ＣＮ３の起動が検出された場合、及び、経路構築パケットの送信タイミングが検出された場合には、経路構築パケットが周辺ＳＮ３に送信される。リセットボタンの操作が検出された場合、及び、リセットパケットの送信タイミングが検出された場合には、リセットパケットが周辺ＳＮ３に送信される。
【0176】
経路制御パケットの送信後、制御部３０４は、例えば、一定時間が経過（タイムアウト）したか否かを監視する（Ｓ３３）。タイムアウトが検出されない場合（Ｓ３３；ＮＯ）、制御部３０４は、処理をＳ３１に移行してよい。
【0177】
一方、一定時間の経過が検出された場合（Ｓ３３；ＹＥＳ）、制御部３０４は、データパケットの送信を開始してよい（Ｓ３４）。
【0178】
以上のように、ＣＮ３は、周辺ノード３との間においてリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに経路制御パケットを送信（ブロードキャスト）することで、ＢＨネットワークを構成するＳＮ３のそれぞれに経路制御パケットを伝搬させる。
【0179】
なお、図８に示したように、ＣＮ＃０が利用可能な無線リンクがＣＮ＃０とＳＮ＃１との間の無線リンクに特定される場合、ＣＮ＃０の周辺ノード情報には、ＳＮ＃１が含まれ、ＳＮ＃１と異なるＳＮが含まれない。この場合、ＣＮ＃０によって送信された経路制御パケットは、ＳＮ＃１によって受信されてよい。
【0180】
また、図９に示したように、ＣＮ＃０が利用可能な無線リンクが、ＣＮ＃０とＳＮ＃１との間の無線リンク、及び、ＣＮ＃０とＳＮ＃２との間の無線リンクを含む場合、ＣＮ＃０の周辺ノード情報には、ＳＮ＃１とＳＮ＃２とが含まれてよい。この場合、ＣＮ＃０によって送信された経路制御パケットは、ＳＮ＃１及びＳＮ＃２によって受信されてよい。なお、本実施の形態において、ＣＮ＃０のアンテナ３６０は、下流側のノード３であるＳＮ＃１に向けた指向性を有し、ＳＮ＃１のアンテナ３６０－１は、上流側のノード３であるＣＮ＃０に向けた指向性を有する。そのため、ＳＮ＃１が受信した経路制御パケットの受信品質は、ＳＮ＃２が受信した経路制御パケットの受信品質よりも高い。例えば、ＳＮ＃１が受信した経路制御パケットの電波伝搬損失は、ＳＮ＃２が受信した経路制御パケットの電波伝搬損失よりも小さい。
【0181】
（ＳＮの動作例）
次に、図１１を参照して、ＳＮ３の動作例について説明する。図１１は、一実施の形態に係るＩＢＳＳメッシュリンク上のツリー経路制御を含むＳＮ３の動作例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートは、ＳＮ３の制御部３０４（例えば、ツリー経路制御部３４３）において実行されると捉えてよい。
次に、図１１を参照して、ＳＮ３の動作例について説明する。図１１は、一実施の形態に係るＩＢＳＳメッシュリンク上のツリー経路制御を含むＳＮ３の動作例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートは、ＳＮ３の制御部３０４（例えば、ツリー経路制御部３４３）において実行されると捉えてよい。
【0182】
ＳＮ３は、例えば無線通信部３０２において経路制御パケットが受信されるか否かを監視する（Ｓ５１；ＮＯ）。
【0183】
経路制御パケットの受信が検出された場合（Ｓ５１；ＹＥＳ）、ＳＮ３の制御部３０４は、経路制御パケットの種別を確認する。例えば、制御部３０４は、受信した経路制御パケットが、リセットパケットであるか経路構築パケットであるかを確認する（Ｓ５２及びＳ５４）。
【0184】
受信した経路制御パケットが、リセットパケットの場合（Ｓ５２；ＹＥＳ）、制御部３０４は、初期化処理を行う（Ｓ５３）。初期化処理には、例えば、以下の処理が含まれてよい。
・周辺ノード情報において有効なツリー経路に選択しているリンクの選択解除
・記憶している経路メトリックの初期値（例えば、最大値）への初期化
・周辺ノード情報において有効なツリー経路に選択しているリンクの選択解除
・記憶している経路メトリックの初期値（例えば、最大値）への初期化
【0185】
初期化処理の後、制御部３０４は、例えば、受信したリセットパケットを周辺ＳＮ３へ送信（フラッディング）する（Ｓ５３ａ）。なお、リセットパケットには、識別子（ＩＤ）が含められてよい。ノード３のそれぞれは、受信したリセットパケットに含まれるＩＤを記憶しておいてよい。
【0186】
ノード３のそれぞれは、受信したリセットパケットのＩＤが、記憶したＩＤと一致する場合、別言すると、過去に送信（転送）したリセットパケットであることを示す場合、当該リセットパケットの更なる送信は行わない。これにより、リセットパケットがＢＨネットワークにおいてループすることを防止できる。
【0187】
一方、受信した経路制御パケットがリセットパケットでない場合（Ｓ５２；ＮＯ）、制御部３０４は、当該経路制御パケットが経路構築パケットであるか否かを確認する（Ｓ５４）。
【0188】
受信した経路制御パケットが経路構築パケットの場合（Ｓ５４；ＹＥＳ）、制御部３０４は、周辺ノード情報を参照し（Ｓ５５）、経路構築パケットを受信したリンクの伝搬品質指標（例えば、電波伝搬損失）を計算する（Ｓ５６）。
【0189】
計算した電波伝搬損失を基に、制御部３０４は、経路メトリックを計算する（Ｓ５７）。例えば、制御部３０４は、計算した電波伝搬損失と、受信した経路構築パケットに含められている伝搬品質指標と、を加算することによって、累積的な電波伝搬損失を新経路メトリックとして計算する。
【0190】
そして、制御部３０４は、新経路メトリックと、新経路メトリックが計算される前に記憶していた旧経路メトリックと、を比較して、経路メトリックの更新要否を判断する（Ｓ５８）。
【0191】
例えば、制御部３０４は、旧経路メトリックよりも新経路メトリックの方が小さい場合に、旧経路メトリックを新経路メトリックに更新すると判断する（Ｓ５８；ＹＥＳ）。当該判断に応じて、制御部３０４は、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流の無線リンクを有効なツリー経路に選択する（選択リンクの更新；Ｓ５９）。
【0192】
選択リンクの更新に応じて、制御部３０４は、例えば、新経路メトリックを含む経路構築パケットを、周辺ノード情報において識別される周辺ＳＮ３へ送信（ブロードキャスト）する（Ｓ６０）。
【0193】
その後、制御部３０４は、一定時間が経過（タイムアウト）したか否かを監視する（Ｓ６１）。タイムアウトが検出されない場合（Ｓ６１；ＮＯ）、制御部３０４は、処理を経路制御パケットの受信監視処理（Ｓ５１）に移行してよい。タイムアウトが検出された場合（Ｓ６１；ＹＥＳ）、制御部３０４は、データパケットの送信処理を開始してよい（Ｓ６２）。
【0194】
なお、受信した経路制御パケットがリセットパケット及び経路構築パケットのいずれでもない場合（Ｓ５２及びＳ５４；ＮＯ）、制御部３０４は、処理を経路制御パケットの受信監視処理（Ｓ５１）に移行してよい。
【0195】
また、計算した新経路メトリックが旧経路メトリック以上であり、選択リンクの更新が不要と判断した場合（Ｓ５８；ＮＯ）も、制御部３０４は、処理を経路制御パケットの受信監視処理（Ｓ５１）に移行してよい。
【0196】
以上のように、ＳＮ３は、経路構築パケットの受信に応じて、周辺ノード３との間においてリンクアップした複数の無線リンクの１つを経路メトリックに基づいて選択する。これにより、メッシュリンクがリンクアップしたＢＨネットワークにおいて、経路メトリックに基づいたツリー経路が構築及び更新される。
【0197】
なお、図１０及び図１１に示すツリー経路制御は、一例であり、本発明はこれに限定されない。例えば、ツリー経路の構築及び更新は、手動で制御されてよい。例えば、無線通信システム１の管理者が、ノード３が設置された後に、ノード３のそれぞれの位置及び／又はノード３の電波状況に応じて、予め、ツリー経路を設定してもよい。なお、この場合、図７に示したリンクセットアップ手順、及び、図１０と図１１とに示したツリー経路制御は、実行されなくてよい。
【0198】
なお、図８に示したように、ＣＮ＃０が利用可能な無線リンクがＣＮ＃０とＳＮ＃１との間の無線リンクに特定される場合、ＳＮ＃１は、ＣＮ＃０によって送信された経路構築パケットを受信する。この場合、ＳＮ＃１は、ＣＮ＃０とＳＮ＃１との間の無線リンクを有効なツリー経路に選択するため、ＣＮ＃０の下流ノード（次のホップ先）にＳＮ＃１が選択される。
【0199】
図１２は、図８に示したメッシュリンクの第１の例において構築されるツリー経路の例を示す図である。ＳＮ＃１が、ＣＮ＃０とＳＮ＃１との間の無線リンクを有効なツリー経路に選択することによって、図１２に示すような、ＣＮ＃０を起点にし、ＣＮ＃０の下流ノード（次のホップ先）にＳＮ＃１が選択されたツリー経路が構築される。
【0200】
また、図９に示したように、ＣＮ＃０が利用可能な無線リンクが、ＣＮ＃０とＳＮ＃１との間の無線リンク、及び、ＣＮ＃０とＳＮ＃２との間の無線リンクを含む場合、ＳＮ＃１及びＳＮ＃２の双方が、ＣＮ＃０によって送信された経路構築パケットを受信してよい。なお、本実施の形態において、ＣＮ＃０のアンテナ３６０は、下流側のノード３であるＳＮ＃１に向けた指向性を有し、ＳＮ＃１のアンテナ３６０－１は、上流側のノード３であるＣＮ＃０に向けた指向性を有する。そのため、ＳＮ＃１がＣＮ＃０から受信した経路構築パケットの受信品質は、ＳＮ＃２がＣＮ＃０から受信した経路構築パケットの受信品質よりも高い。例えば、ＳＮ＃１がＣＮ＃０から受信した経路構築パケットの電波伝搬損失は、ＳＮ＃２がＣＮ＃０から受信した経路構築パケットの電波伝搬損失よりも小さい。
【0201】
このような場合、ＣＮ＃０とＳＮ＃２との間のダイレクトな経路の経路メトリックは、ＣＮ＃０とＳＮ＃１との間の無線リンクを含み、ＳＮ＃１を経由するＣＮ＃０とＳＮ＃２との間の経路の経路メトリックよりも大きい。そのため、ＳＮ＃２は、ＣＮ＃０とＳＮ＃２との間の無線リンクを有効なツリー経路に選択せず、ＳＮ＃１を経由するＣＮ＃０とＳＮ＃２との間の無線経路を有効なツリー経路に選択する。
【0202】
図１３は、図９に示したメッシュリンクの第２の例において構築されるツリー経路の例を示す図である。ＳＮ＃２は、ＳＮ＃１を経由するＣＮ＃０とＳＮ＃２との間の無線経路を有効なツリー経路に選択することによって、図１２に示すような、ＣＮ＃０を起点にし、ＣＮ＃０の下流ノード（次のホップ先）にＳＮ＃１が選択されたツリー経路が構築される。
【0203】
以上、本実施の形態の無線通信システム１では、ＣＮ＃０と、ＳＮ＃１と、ＳＮ＃２とを含む複数のノード３を有する。ＣＮ＃０が位置する水平面は、ＳＮ＃１が位置する水平面と異なる。ＣＮ＃０は、ＳＮ＃１に向けて指向性を有するアンテナ３６０を備える。ＳＮ＃１は、アンテナ３６０－１とアンテナ３６０－２とを有する。アンテナ３６０－１は、ＣＮ＃０に向けた指向性を有する。ＳＮ＃１の制御部３０４は、アンテナ３６０－１で受信された下り無線信号を処理してアンテナ３６０－２からＳＮ＃２へ送信する処理と、アンテナ３６０－２で受信された上り無線信号を処理して３６０－１からＣＮ＃０へ送信する処理と、の少なくとも１つを行う。この構成によって、ＣＮ＃０がＳＮ＃１との無線リンクを確立し、ＣＮ＃０が、ＣＮ＃０との直接接続することが困難なＳＮ＃２との無線通信を、ＳＮ＃１を介して行うことができるため、高さ方向を含む３次元的な無線ルートを容易に構築できる。
【0204】
また、上述した実施の形態では、ＳＮ＃１がタワークレーンに設けられる例を説明した。タワークレーンは、建築工事の進行に応じて、自律して高さの変更を行うため、ＳＮ＃１がタワークレーンに設けられることによって、例えば、上層階へ工事が進行した場合であっても、ＳＮ＃１の設置位置を新たに設けなくてよく、３次元的な無線ルートを容易に構築できる。
【0205】
また、上述した実施の形態では、ＣＮ＃０及びＳＮ＃１の指向性を有するアンテナは、指向性の方向に自由度があるため、建築工事の進行に応じて、ＣＮ＃０とＳＮ＃１と位置関係に変化があった場合でも、指向性の方向を微調整することで、無線ルートを維持できる。
【0206】
また、上述した実施の形態では、ノード間を有線で接続せずに無線通信環境を構築できるため、例えば、一時的（あるいは、暫定的）な無線通信環境が役割を終えた場合に、撤去を容易に行うことができる。
【0207】
なお、上述した実施の形態に示したタワークレーンは、タワークレーンの台座がビルの領域の外側に設けられる、所謂、マストクライミング型の例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、タワークレーンは、タワークレーンの台座がビルの領域の内部に存在する、所謂、フロアークライミング型であってもよい。フロアークライミング型のタワークレーンの場合も、マストクライミング型と同様に、タワークレーンの旋回基部は、ビルの最上層よりも上方に存在するため、上述した実施の形態と同様に、ＳＮ３が旋回基部に設けられてよい。
【0208】
また、上述した実施の形態では、１台のタワークレーンが設けられる例を示したが、複数のタワークレーンが設けられてもよい。この場合、ＳＮ３が、複数のタワークレーンのそれぞれに設けられてもよいし、複数のタワークレーンの一部に設けられてもよいし、１つのＳＮ３が、ＣＮ３に最も近いタワークレーンに設けられてもよい。例えば、この場合、ＣＮ３のアンテナの指向性は、ＣＮ３に最も近いタワークレーンのＳＮ３に向けられてもよいし、ＣＮ３との間の無線通信環境が最も良いタワークレーンのＳＮ３に向けられてもよい。例えば、ＣＮ３のアンテナが、複数の方向に指向性を向けられる、又は、指向性を時間的に切替えられる構成を有する場合、タワークレーンのＳＮ３のそれぞれに指向性を向けてもよい。また、複数のタワークレーンにＳＮ３が設けられる場合、或るタワークレーンのＳＮ３と、別のタワークレーンのＳＮ３との間の無線リンクが、ツリー経路に含まれてもよい。
【0209】
なお、上述した実施の形態では、ビルの建築現場を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、高さ方向を含む３次元的な無線ルートを構築する環境に対して適用されてよい。例えば、本発明は、地下のトンネルの採掘等の土木工事の現場に適用されてよい。土木工事が、地下の方向へ進捗する場合も、本発明が適用されることによって、例えば、地上に設けられたＣＮと、地下に設けられたＳＮとの間で、３次元的な無線ルートを構築できる。
【符号の説明】
【0210】
１ 無線通信システム
３ 無線ノード
５ バックボーンネットワーク
７ 端末装置
３１ プロセッサ
３２ メモリ
３３ ストレージ
３４ 入出力（Ｉ／Ｏ）装置
３５，３６ 無線インタフェース（ＩＦ）
３７，３９ 有線インタフェース（ＩＦ）
３８ バス
３０１，３０２ 無線通信部
３０３ 有線通信部
３０４ 制御部
３０５ 記憶部
３４１ スキャン処理部
３４２ ノード管理部
３４３ ツリー経路制御部
３４４ ＩＰＴ制御部
３５０，３６０ アンテナ
３４３１ 経路制御パケット生成部
３４３２ 経路メトリック計算部
３４３３ ツリー経路更新部
３ 無線ノード
５ バックボーンネットワーク
７ 端末装置
３１ プロセッサ
３２ メモリ
３３ ストレージ
３４ 入出力（Ｉ／Ｏ）装置
３５，３６ 無線インタフェース（ＩＦ）
３７，３９ 有線インタフェース（ＩＦ）
３８ バス
３０１，３０２ 無線通信部
３０３ 有線通信部
３０４ 制御部
３０５ 記憶部
３４１ スキャン処理部
３４２ ノード管理部
３４３ ツリー経路制御部
３４４ ＩＰＴ制御部
３５０，３６０ アンテナ
３４３１ 経路制御パケット生成部
３４３２ 経路メトリック計算部
３４３３ ツリー経路更新部
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】