特許 7602105 クラスター型ネットワークを構築するための方法および通信システム

(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】2024-12-10

(45)【発行日】2024-12-18

(54)【発明の名称】クラスター型ネットワークを構築するための方法および通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 84/20 20090101AFI20241211BHJP

   H04W 84/10 20090101ALI20241211BHJP

   H04W 8/22 20090101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

H04W84/20

H04W84/10 110

H04W8/22

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020049381

(22)【出願日】2020-03-19

(65)【公開番号】P2021057874

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2023-03-20

(31)【優先権主張番号】P 2019174091

(32)【優先日】2019-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100173691

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 康久

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100137095

【弁理士】

【氏名又は名称】江部 武史

(72)【発明者】

【氏名】宮本 浩勝

(72)【発明者】

【氏名】岡田 智之

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 裕希

【審査官】中村 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０２７２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１２９０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７３８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２０１８８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１６４６８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４－７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の通信デバイスを用いてクラスター型ネットワークを構築するための方法であって、
前記複数の通信デバイス間で、自身の状態に関する状態情報を含む信号を送信し合う工程と、
前記信号に含まれる前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記状態情報に基づいて、所定の親子判定条件に従って、前記複数の通信デバイスの１つを親機として、前記クラスター型ネットワークを構築する工程と、を含み、
前記クラスター型ネットワークを構築する工程は、所定の認証条件を用いて、前記複数の通信デバイス同士で認証処理を行い、前記クラスター型ネットワークを構築するために用いられる複数の通信デバイスを判別する工程と、
前記クラスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された前記複数の通信デバイスのみで、前記クラスター型ネットワークを構築する工程と、を含み、
前記複数の通信デバイスのそれぞれが、前記複数の通信デバイスの他の全ての通信デバイスと通信可能な範囲にあることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記複数の通信デバイスのそれぞれは、前記複数の通信デバイスのそれぞれが備える電池から供給される電力によって駆動し、
前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記状態情報は、前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記電池の残量を含んでおり、
前記親子判定条件は、前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記電池についての条件である請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記クラスター型ネットワークを構築する工程は、前記複数の通信デバイスのうちの前記電池の残量が最も多い１つを前記親機として、前記クラスター型ネットワークを構築する工程を含む請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記状態情報は、前記複数の通信デバイスのそれぞれのプロセッサーの演算処理能力を含んでおり、
前記親子判定条件は、前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記プロセッサーについての条件である請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記クラスター型ネットワークを構築する工程は、前記複数の通信デバイスのうちの前記プロセッサーの前記演算処理能力が最も高い１つを前記親機として、前記クラスター型ネットワークを構築する工程を含む請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記所定の認証条件は、所定の機能を提供することができるか否かであり、
前記所定の機能を提供することができる複数の通信デバイスのみで、前記クラスター型ネットワークが構築される請求項１に記載の方法。

【請求項7】

複数の通信デバイスによって構成された通信システムであって、
前記複数の通信デバイスのそれぞれは、プロセッサーと、前記プロセッサーに接続されたメモリーと、を備え、
前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記メモリーは、
前記複数の通信デバイス間で、自身の状態に関する状態情報を含む信号を送信し合うための送信モジュールと、
前記信号に含まれる前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記状態情報に基づいて、所定の親子判定条件に従って、自身が親機となるべきか、子機となるべきかを判定するための親子判定モジュールと、を保存しており、
前記親子判定モジュールによる判定に従って、前記複数の通信デバイスの１つを親機として、クラスター型ネットワークが構築され、
前記クラスター型ネットワークが構築される際、所定の認証条件を用いて、前記複数の通信デバイス同士で認証処理を行い、前記クラスター型ネットワークを構築するために用いられる複数の通信デバイスが判別され、
前記クラスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された前記複数の通信デバイスのみで、前記クラスター型ネットワークが構築され、
前記複数の通信デバイスのそれぞれが、前記複数の通信デバイスの他の全ての通信デバイスと通信可能な範囲にあることを特徴とする通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、クラスター型ネットワークを構築するための方法および通信システムに関し、より具体的には、所定の親子判定条件に従って、複数の通信デバイスの１つを親機として、クラスター型ネットワークを構築するための方法および通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）と呼ばれる分野が注目されている。ＩｏＴとは、その名の通り、身の回りにある全てのデバイスがインターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信ネットワークに接続されることを意味する。ＩｏＴを活用することによって、様々な情報の取得やデバイスの操作が、従来よりも低コストで実現可能となる。

【0003】

ＩｏＴ分野が注目を集めている要因としては、無線通信が可能なデバイスの小型化および低消費電力化、並びに、無線通信技術の進歩が挙げられる。特に、無線通信技術の分野において、ＢＬＥ（ブルートゥース（登録商標）・ロー・エナジー）と呼ばれる消費電力が極めて少ない無線通信規格が知られており、ＩｏＴ分野で広く用いられている。ＢＬＥ規格に従う無線通信は、通信可能距離が短く、通信速度も低速であるが、消費電力が極めて少なく、通信実行頻度にもよるが、コイン電池（ボタン電池）１つで１年以上の無線通信が可能である。そのため、膨大な数のデバイスとの通信が必要となるＩｏＴ分野において、ＢＬＥ規格に従う無線通信が広く利用されている。

【0004】

ＢＬＥ規格に従った親機（ｍａｓｔｅｒ ｕｎｉｔ）と複数の子機（ｓｌａｖｅ ｕｎｉｔｓ）との間の一対多（１：ｎ）通信は、親機と複数の子機のそれぞれとの間のペアリング接続を実行し、クラスター型ネットワークを構築し、その後、親機からコマンドを受信可能な状態（スキャン状態）にある子機のそれぞれに対して、コマンドを順次送信することにより実行される（例えば、特許文献１参照）。なお、クラスター型ネットワークの中でも、特許文献１に開示されているような、複数の子機の全てが、１つの親機に接続されているタイプを、スター型ネットワークという。このようなスター型ネットワークにより、１つの親機に対する操作で、複数の子機を制御することができる。また、複数の子機の１つに対する操作を、親機を介して、他の子機に対して反映させることにより、複数の子機の１つに対する操作で他の子機を制御することができる。このように、親機に対する操作によって複数の子機を制御可能である点、および、１つの子機に対する操作を他の子機に反映させることができる点は、膨大な数のデバイスが通信可能に接続されるＩｏＴ分野において、非常に有用である。

【0005】

なお、クラスター型ネットワークとしては、上述のようなスター型ネットワークの他、１つの親機に複数の順親機（ｓｕｂｍａｓｔｅｒ ｕｎｉｔｓ）が接続され、さらに、複数の順親機のそれぞれに複数の順親機または子機が接続された多階層クラスター型ネットワークが挙げられる。多階層クラスター型ネットワークは、典型的には、１つの親機に全ての子機を同時に接続することが、親機の処理能力やデータ通信速度等の観点から非効率または現実的ではない大規模なネットワークや、ネットワークに参加するデバイスが位置的に広範に渡って分散しており、親機の通信可能範囲の制限によって、１つの親機に全ての子機を同時に接続することが不可能なネットワーク等を構成するために用いられる。

【0006】

このようなクラスター型ネットワークを構築するためには、所望のクラスター型ネットワークを構築するように、通信デバイスのユーザーやネットワークの管理者等が、複数の通信デバイスのそれぞれを１つ１つペアリング接続する必要がある。そのため、順親機または子機とされる通信デバイスの数が多い場合には、クラスター型ネットワークを構築する作業は、多くの手間と時間を要する面倒な作業であった。

【0007】

また、ＢＬＥ規格に基づくペアリング接続は、互いに接続されている２つの通信デバイスの少なくとも１つの電源がオフとされると、切断される。そのため、通信デバイスによる処理が必要とされる場合にのみ、通信デバイスの電源がオンとされるような用途では、上述のようなクラスター型ネットワークを構築する作業を、通信デバイスによる処理が必要とされるたびに実行する必要がある。そのため、簡易かつ迅速に、複数の通信デバイスを用いて、所望のクラスター型ネットワークを構築したいというニーズが存在している。

【0008】

さらに、クラスター型ネットワークでは、親機が複数の順親機および子機のそれぞれと通信を行うことから、親機が実行する通信の頻度は、複数の順親機および子機のそれぞれが実行する通信の頻度よりも高い。そのため、クラスター型ネットワークでは、親機の処理負荷や通信負荷が大きい。そのため、クラスター型ネットワークを構築する際には、性能が高い通信デバイス（例えば、プロセッサーの演算処理能力が高い通信デバイス、最新のバージョンの通信デバイス等）を親機とすることが好ましい。クラスター型ネットワークを構築する複数の通信デバイスのうち、最も性能が高い通信デバイスを親機とすることができれば、クラスター型ネットワーク全体の処理効率を向上させることができる。

【0009】

さらに、上述のように、クラスター型ネットワークにおいては、複数の順親機および子機のそれぞれの通信頻度と比較して、親機の通信頻度が高いため、親機の電池の消耗が激しい。もし、クラスター型ネットワークにおいて、親機の電池が切れてしまい、親機の電源がオフとなってしまうと、クラスター型ネットワークがシャットダウンしてしまう。このようなクラスター型ネットワークの意図せぬシャットダウンのリスクを低減するために、クラスター型ネットワークを構築する際には、電池残量が最も多い通信デバイスを親機とすることが好ましい。

【0010】

しかしながら、従来のクラスター型ネットワークを構築するための方法は、通信デバイスのユーザーやネットワークの管理者等が、複数の通信デバイスのいずれか１つを親機として事前に設定していることを前提としており、複数の通信デバイスのうちの最も好ましい１つを親機とし、他の通信デバイスを順親機または子機として、クラスター型ネットワークを自動的に構築することはできなかった。また、クラスター型ネットワークを構築する際に、通信デバイスのユーザーやネットワークの管理者等が、複数の通信デバイスのそれぞれの性能や電池残量を手動でチェックし、いずれの通信デバイスを親機とすべきかを判断することは、多くの手間と時間を要する面倒な作業である。また、クラスター型ネットワークを構築するデバイスの数が多い場合、現実的に、そのような作業は、実行不可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特開２０１８－５９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、所定の親子判定条件に基づいて、複数の通信デバイスのうちの１つを親機として、所望のクラスター型ネットワークを容易、迅速、かつ自動的に構築することができる方法および通信システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

このような目的は、以下の（１）～（７）の本発明により達成される。
（１）複数の通信デバイスを用いてクラスター型ネットワークを構築するための方法であって、
前記複数の通信デバイス間で、自身の状態に関する状態情報を含む信号を送信し合う工程と、
前記信号に含まれる前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記状態情報に基づいて、所定の親子判定条件に従って、前記複数の通信デバイスの１つを親機として、前記クラスター型ネットワークを構築する工程と、を含み、
前記クラスター型ネットワークを構築する工程は、所定の認証条件を用いて、前記複数の通信デバイス同士で認証処理を行い、前記クラスター型ネットワークを構築するために用いられる複数の通信デバイスを判別する工程と、
前記クラスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された前記複数の通信デバイスのみで、前記クラスター型ネットワークを構築する工程と、を含み、
前記複数の通信デバイスのそれぞれが、前記複数の通信デバイスの他の全ての通信デバイスと通信可能な範囲にあることを特徴とする方法。

【0014】

（２）前記複数の通信デバイスのそれぞれは、前記複数の通信デバイスのそれぞれが備える電池から供給される電力によって駆動し、
前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記状態情報は、前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記電池の残量を含んでおり、
前記親子判定条件は、前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記電池についての条件である上記（１）に記載の方法。

【0015】

（３）前記クラスター型ネットワークを構築する工程は、前記複数の通信デバイスのうちの前記電池の残量が最も多い１つを前記親機として、前記クラスター型ネットワークを構築する工程を含む上記（２）に記載の方法。

【0016】

（４）前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記状態情報は、前記複数の通信デバイスのそれぞれのプロセッサーの演算処理能力を含んでおり、
前記親子判定条件は、前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記プロセッサーについての条件である上記（１）に記載の方法。

【0017】

（５）前記クラスター型ネットワークを構築する工程は、前記複数の通信デバイスのうちの前記プロセッサーの前記演算処理能力が最も高い１つを前記親機として、前記クラスター型ネットワークを構築する工程を含む上記（４）に記載の方法。

【0021】

（６）前記所定の認証条件は、所定の機能を提供することができるか否かであり、
前記所定の機能を提供することができる複数の通信デバイスのみで、前記クラスター型ネットワークが構築される上記（１）に記載の方法。

【0027】

（７）複数の通信デバイスによって構成された通信システムであって、
前記複数の通信デバイスのそれぞれは、プロセッサーと、前記プロセッサーに接続されたメモリーと、を備え、
前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記メモリーは、
前記複数の通信デバイス間で、自身の状態に関する状態情報を含む信号を送信し合うための送信モジュールと、
前記信号に含まれる前記複数の通信デバイスのそれぞれの前記状態情報に基づいて、所定の親子判定条件に従って、自身が親機となるべきか、子機となるべきかを判定するための親子判定モジュールと、を保存しており、
前記親子判定モジュールによる判定に従って、前記複数の通信デバイスの１つを親機として、クラスター型ネットワークが構築され、
前記クラスター型ネットワークが構築される際、所定の認証条件を用いて、前記複数の通信デバイス同士で認証処理を行い、前記クラスター型ネットワークを構築するために用いられる複数の通信デバイスが判別され、
前記クラスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された前記複数の通信デバイスのみで、前記クラスター型ネットワークが構築され、
前記複数の通信デバイスのそれぞれが、前記複数の通信デバイスの他の全ての通信デバイスと通信可能な範囲にあることを特徴とする通信システム。

【発明の効果】

【0028】

本発明の方法および通信システムによれば、所定の親子判定条件に基づいて、複数の通信デバイスのうちの１つを親機として、所望のクラスター型ネットワークを容易、迅速、かつ自動的に構築することができる。そのため、性能が高い通信デバイスを親機とすることにより、クラスター型ネットワーク全体の処理効率を向上させたり、電池残量が最も多い通信デバイスを親機とすることにより、親機の電池切れによるクラスター型ネットワークの意図せぬシャットダウンのリスクを低減させたりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の第１実施形態に係る方法のコンセプトを概略的に示す図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る方法および通信システムにおいて用いられる通信デバイスのブロック図である。

【図3】図２に示す通信デバイスのメモリー内に保存されている状態情報の一例を示す図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。

【図5】本発明の第２実施形態に係る方法のコンセプトを概略的に示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る方法および通信システムにおいて用いられる通信デバイスのブロック図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。

【図8】図７に示す方法において実行されるネットワーク構築処理を説明するためのフローチャートである。

【図9】本発明の第３実施形態に係る方法のコンセプトを概略的に示す図である。

【図10】本発明の第３実施形態に係る方法を示すフローチャートである。

【図11】本発明の第４実施形態に係る方法のコンセプトを概略的に示す図である。

【図12】本発明の第４実施形態に係る方法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】

【0030】

以下、添付の図面を参照して、本発明の各実施形態に係る方法および通信システムを詳述する。本発明の各実施形態に係る方法および通信システムは、複数の通信デバイスを用いて所望のクラスター型ネットワークを自動的に構築するために用いられるものである。なお、本明細書において、用語「クラスター型ネットワーク」は、複数の子機（ｓｌａｖｅ ｕｎｉｔｓ）の全てが、１つの親機（ｍａｓｔｅｒ ｕｎｉｔ）に接続されているスター型ネットワークと、１つの親機に複数の順親機（ｓｕｂｍａｓｔｅｒ ｕｎｉｔｓ）が接続され、さらに、複数の順親機のそれぞれに複数の順親機または子機が接続されている多階層クラスター型ネットワークと、を含む。

【0031】

＜第１実施形態＞
＜＜通信システム１＞＞
最初に、図１～図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る通信システムを詳述する。図１は、本発明の第１実施形態に係る方法のコンセプトを概略的に示す図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る方法および通信システムにおいて用いられる通信デバイスのブロック図である。図３は、図２に示す通信デバイスのメモリー内に保存されている状態情報の一例を示す図である。

【0032】

図１は、本発明の第１実施形態に係る方法のコンセプトを概略的に示している。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る方法により、スター型ネットワークが構築される前の本発明の第１実施形態に係る通信システム１を示している。図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る方法により、スター型ネットワークが構築された後の本発明の第１実施形態に係る通信システム１を示している。図１に示されているように、本発明の第１実施形態に係る方法および通信システムは、複数の通信デバイスを用いてスター型ネットワークを自動的に構築するために用いられる。

【0033】

図１（ａ）に示されているように、本発明の第１実施形態に係る通信システム１は、複数の通信デバイス１０を含んでいる。図１（ａ）に示されている状態において、複数の通信デバイス１０のそれぞれは、互いに無線接続されていない。また、通信デバイス１０のユーザーまたは通信システム１の管理者等は、複数の通信デバイス１０のうちのいずれが親機となるかについては、事前に設定していない。

【0034】

以下に詳述する本発明の第１実施形態に係る方法によって、図１（ｂ）に示されているように、所定の親子判別条件に従って、複数の通信デバイス１０の１つが親機１０Ａ（ｍａｓｔｅｒ ｕｎｉｔ）とされ、他の通信デバイス１０が子機１０Ｂ（ｓｌａｖｅ ｕｎｉｔｓ）とされ、親機１０Ａと複数の子機１０Ｂとの間の一対多（１：ｎ）通信を実行するスター型ネットワークが構築される。ここでいう「スター型ネットワーク」とは、図１（ｂ）に示されているように、１つ以上の親機１０Ａに対して、複数の子機１０Ｂがそれぞれ接続されており、さらに、複数の子機１０Ｂ同士が直接接続されていないネットワークトポロジーを指す。図１（ｂ）に示された状態の通信システム１において、親機１０Ａと、複数の子機１０Ｂのそれぞれとは、ＢＬＥ（ブルートゥース・ロー・エナジー）規格に従ったペアリング接続によって、接続されている。

【0035】

親機１０Ａは、複数の子機１０Ｂに対して、コマンドを個別に送信する。親機１０Ａから複数の子機１０Ｂのそれぞれに対して送信されるコマンドは、複数の子機１０Ｂのそれぞれが提供すべき機能（サービス）に関する指示を含んでおり、コマンドを受信した複数の子機１０Ｂのそれぞれは、コマンドに従った処理を実行することにより、所定の機能（サービス）を提供する。そのため、親機１０Ａは、複数の子機１０Ｂを統括的に制御することができる。

【0036】

従来技術の欄において述べたように、従来の技術では、図１（ｂ）に示されているようなスター型ネットワークを構築するためには、通信デバイス１０のユーザーまたは通信システム１の管理者等が、複数の通信デバイス１０のうちのいずれか１つを親機１０Ａとして事前設定し、その後、親機１０Ａと複数の子機１０Ｂのそれぞれとの間のペアリング接続を１つ１つ実行していた。本実施形態の第１実施形態に係る方法によれば、図１（ｂ）に示されているようなスター型ネットワークを容易、迅速、かつ自動的に構築することが可能となる。

【0037】

また、後に詳述するように、本実施形態の方法によれば、通信デバイス１０の性能に関する条件および通信デバイス１０の電池残量に関する条件を含む所定の条件に基づいて、複数の通信デバイス１０のうちの最も好ましい１つを親機１０Ａとし、他の通信デバイス１０を子機１０Ｂとして、スター型ネットワークを容易、迅速、かつ自動的に構築することができる。そのため、最も性能が高い通信デバイス１０を親機１０Ａとすることにより、スター型ネットワーク全体の処理効率を向上させたり、電池残量が最も多い通信デバイス１０を親機１０Ａとすることにより、親機１０Ａの電池切れによるスター型ネットワークの意図せぬシャットダウンのリスクを低減させたりすることができる。以下、本実施形態の方法および通信システム１において用いられる通信デバイス１０を詳述する。

【0038】

＜＜通信デバイス１０＞＞
図２に示す通信デバイス１０は、スター型ネットワークにおける親機１０Ａ（ｃｅｎｔｒａｌ ｕｎｉｔともいう）または子機１０Ｂ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｕｎｉｔともいう）のいずれか一方として機能する。通信デバイス１０が親機１０Ａとして機能する場合、親機１０Ａは、子機１０Ｂとして機能する複数の通信デバイス１０のそれぞれに対してコマンドを送信することにより、複数の子機１０Ｂを統括的に制御することができる。

【0039】

通信デバイス１０は、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ノートパソコン、ワークステーション、タブレット型コンピューター、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、ウェアラブル端末等の演算デバイスであってもよいし、センサー、照明、カメラ、スピーカー、スイッチ、信号機等の所定の機能を提供するためのデバイスであってもよい。

【0040】

図２に示すように、通信デバイス１０は、通信デバイス１０の制御を実行するための１つ以上のプロセッサー１１と、通信デバイス１０への入力および通信デバイス１０からの出力を実行するためのＩ／Ｏ（インプット／アウトプット）インターフェース１２と、通信デバイス１０を駆動する電力を提供するための電池１３と、ＢＬＥ規格に従う無線通信を実行するためのＢＬＥ通信ユニット１４と、通信デバイス１０の処理を実行するために用いられるデータ１６およびモジュール１７を保存している１つ以上のメモリー１５と、所定の機能（サービス）を提供するためのアプリケーションユニット１８と、を備えている。

【0041】

１つ以上のプロセッサー１１は、１つ以上のマイクロプロセッサー、マイクロコンピューター、マイクロコントローラー、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリーコントロールユニット（ＭＣＵ）、画像処理用演算処理装置（ＧＰＵ）、状態機械、論理回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはこれらの組み合わせ等のコンピューター可読命令に基づいて信号操作等の演算処理を実行する演算ユニットである。特に、プロセッサー１１は、メモリー１５内に保存されているコンピューター可読命令（例えば、データ、プログラム、モジュール等）をフェッチし、演算、信号操作および制御を実行するよう構成されている。

【0042】

Ｉ／Ｏインターフェース１２は、ウェブインターフェース、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）等の様々なソフトウェアインターフェースおよびハードウェアインターフェースを含む。例えば、Ｉ／Ｏインターフェース１２は、キーボード、マウス、タッチパネルディスプレイ、外部メモリー、プリンター、ディスプレイのような周辺デバイスのためのインターフェースである。Ｉ／Ｏインターフェース１２は、キーボード、マウス、タッチパネルディスプレイのような入力デバイスを用いた通信デバイス１０への入力およびディスプレイ、プリンター、外部メモリーへの通信デバイス１０からの出力を可能とする。また、Ｉ／Ｏインターフェース１２は、通信デバイス１０が、インターネット等のネットワークを介して、外部に設けられたウェブサーバーやデータサーバーのような任意の外部デバイスと通信を行うことを可能としてもよい。

【0043】

電池１３は、ボタン電池、乾電池、リチウムイオンバッテリー等の通信デバイス１０の内部に設けられた電源である。電池１３から供給される電力によって、通信デバイス１０の各コンポーネントが駆動される。

【0044】

ＢＬＥ通信ユニット１４は、ＢＬＥ規格に従う無線通信を実行するために用いられるユニットである。ＢＬＥ通信ユニット１４は、アンテナ、送受信回路、変復調回路等のＢＬＥ規格に従う無線通信を実行するために必要なコンポーネントを備えており、プロセッサー１１からのコマンド入力に応じて、複数の通信デバイス１０間のＢＬＥ規格に従う無線通信を実行する。通信デバイス１０は、ＢＬＥ通信ユニット１４を用いることにより、他の通信デバイス１０に対して、アドバタイズ信号を送信することができる。アドバタイズ信号には、コマンドや任意のデータ、情報を入れ込むことができる。そのため、通信デバイス１０は、アドバタイズ信号に含まれるコマンド、データ、情報等を適宜変更することにより、独自信号を用いずとも、アドバタイズ信号をやり取りすることにより、複数の通信デバイス１０間で必要とされる通信を実行することができる。

【0045】

メモリー１５は、揮発性記憶媒体（例えば、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）、不揮発性記憶媒体（例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー、ハードディスク、光ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク）、またはこれらの組み合わせを含むコンピューター可読媒体である。

【0046】

メモリー１５は、プロセッサー１１と通信可能に接続され、通信デバイス１０が処理を実行するために必要なデータ１６と、プロセッサー１１により実行可能な複数のモジュール１７と、を保存している。また、メモリー１５は、複数のモジュール１７の１つ以上によって受信、処理、生成されたデータや、複数のモジュール１７による処理を実行するために必要なデータを一時保存する機能を備えている。

【0047】

アプリケーションユニット１８は、通信デバイス１０が子機１０Ｂとして機能する場合に、親機１０Ａから送信されたコマンドに従った処理を実行し、所定の機能（サービス）を提供するためのユニットである。例えば、通信デバイス１０がセンサーである場合には、アプリケーションユニット１８は、センサーユニットであり、通信デバイス１０が照明である場合には、アプリケーションユニット１８は、照明ユニットである。通信デバイス１０は、アプリケーションユニット１８を用いることにより、親機１０Ａから送信されたコマンドに従って、所定の機能（サービス）を提供することができる。

【0048】

メモリー１５内に保存されているデータ１６は、通信デバイス１０の状態に関する状態情報１６１と、複数の通信デバイス１０同士の認証処理を実行するための認証条件１６２と、通信デバイス１０が親機１０Ａとなるか子機１０Ｂとなるかを判定するための親子判定条件１６３と、通信デバイス１０の処理を実行するために必要な任意の数のその他データ１６４と、を含んでいる。

【0049】

状態情報１６１は、通信デバイス１０の状態に関する情報である。状態情報１６１は、複数の通信デバイス１０のうちからスター型ネットワークを構築するために用いられる通信デバイス１０を判別するための認証処理と、スター型ネットワークを構築するために用いられると判別された通信デバイス１０のいずれを親機１０Ａとするのかを判定するための親子判定処理において用いられる。

【0050】

図３には、状態情報１６１の一例が示されている。図３に示す例では、状態情報１６１は、通信デバイス１０の詳細を示すデバイス情報１６１１と、電池１３に関する電池情報１６１２を含んでいる。デバイス情報１６１１は、通信デバイス１０がアプリケーションユニット１８を用いて提供可能な機能を示す属性（例えば、演算、照明、センシング、撮影、音声発信、スイッチ切り替え、交通信号切り替え等）と、通信デバイス１０のバージョンと、通信デバイス１０のファームウェアバージョンと、通信デバイス１０のプロセッサー１１の演算処理能力と、通信デバイス１０の稼働日と、通信デバイス１０のシリアル番号と、を含んでいる。なお、状態情報１６１は、図３に示された情報以外の追加的な情報を含んでいてもよい。デバイス情報１６１１は、通信デバイス１０の製造時や稼働日にメモリー１５内に書き込まれる。

【0051】

電池情報１６１２は、電池１３の詳細および状態を示す情報である。図３に示す例では、電池情報１６１２は、電池１３の種類と、電池１３の公称容量（未使用時の電池１３の容量）と、電池１３の残量と、を含んでいる。なお、電池情報１６１２は、図３に示された情報以外の追加的な情報を含んでいてもよい。電池１３の残量は、通信デバイス１０がアクティブ化された際、または、常時、プロセッサー１１によってチェックされており、プロセッサー１１によって取得された電池１３の残量によって、電池情報１６１２中の電池１３の残量が、随時更新される。

【0052】

図２に戻り、認証条件１６２は、複数の通信デバイス１０のうちからスター型ネットワークを構築するために用いられる通信デバイス１０を判別するために用いられる。例えば、認証条件１６２は、（ａ）通信デバイス１０の位置的条件、（ｂ）通信デバイス１０が提供する機能についての条件、（ｃ）通信デバイス１０の性能についての条件、（ｄ）電池１３についての条件、および／または、これら条件（ａ）～（ｄ）の組み合わせを含み得る。

【0053】

上述の条件（ａ）に関し、認証条件１６２は、複数の通信デバイス１０同士が所定の離間距離以内に位置しているか否かであってもよい。例えば、認証条件１６２は、認証処理を互いに実行する２つの通信デバイス１０間の離間距離が所定の離間距離以下である場合に、２つの通信デバイス１０同士で実行される認証処理が成功するよう設定されていてもよい。この場合、所定の離間距離以下で互いに近接している通信デバイス１０のみでスター型ネットワークが構築される。

【0054】

複数の通信デバイス１０のそれぞれは、ＢＬＥ規格に従った無線通信を実行することから、複数の通信デバイス１０のそれぞれから発せられるアドバタイズ信号の強度は、ＢＬＥ規格で規定されている。一方、認証処理を互いに実行する２つの通信デバイス１０の一方から発せられ、他方で受信されたアドバタイズ信号の強度は、２つの通信デバイス１０の離間距離に反比例する。そのため、アドバタイズ信号を受信した通信デバイス１０は、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）を参照することにより、アドバタイズ信号を送信した通信デバイス１０とアドバタイズ信号を受信した通信デバイス１０との間の離間距離を算出することができる。例えば、認証条件１６２は、認証処理を互いに実行する２つの通信デバイス１０間でやり取りされるアドバタイズ信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ）が、所定のしきい値（例えば、－６０ｄＢ）以上である場合にのみ、２つの通信デバイス１０同士の認証処理を成功させるよう設定されていてもよい。この場合、受信信号強度（ＲＳＳＩ）の所定のしきい値によって定まる所定の離間距離以内で互いに離間している複数の通信デバイス１０のみによって、スター型ネットワークが構築される。

【0055】

また、認証条件１６２は、複数の通信デバイス１０のうちの任意の１つから所定の離間距離以内に位置しているか否かであってもよい。複数の通信デバイス１０のうちの任意の１つは、スター型ネットワークを構築するための操作が実行された通信デバイス１０であってもよいし、通信デバイス１０のユーザーまたは通信システム１の管理者等によって事前に設定された通信デバイス１０であってもよい。この場合、複数の通信デバイス１０のうちの任意の１つを中心とした所定の範囲内に位置する複数の通信デバイス１０のみによって、スター型ネットワークが構築される。

【0056】

上述の条件（ｂ）に関し、認証条件１６２は、通信デバイス１０の属性に関するものであってもよい。例えば、認証条件１６２は、通信デバイス１０の状態情報１６１の属性を参照し、通信デバイス１０が所定の機能（サービス）を提供し得る場合に、認証処理を成功させるよう設定されていてもよい。この場合、所定の機能（例えば、演算、センシング、照明等）を提供する通信デバイス１０のみで、スター型ネットワークが構築される。これにより、同一の機能（サービス）を提供し得る複数の通信デバイス１０のみでスター型ネットワークを構築することができる。

【0057】

上述の条件（ｃ）に関し、認証条件１６２は、通信デバイス１０の性能に関するものであってもよい。例えば、認証条件１６２は、認証対象の通信デバイス１０のプロセッサー１１の性能についての条件であってもよい。より具体的には、認証条件１６２は、認証対象の通信デバイス１０のプロセッサー１１の演算処理能力が所定のしきい値（例えば、１．００ＧＨｚ）以上である場合に認証処理を成功させるよう設定されていてもよい。代替的に、認証条件１６２は、通信デバイス１０のデバイスバージョンまたはファームウェアバージョンが所定のバージョンよりも新しい場合に認証処理を成功させるよう設定されていてもよい。この場合、プロセッサー１１の演算処理能力やバージョン情報から規定される所定の性能要求を満たす通信デバイス１０のみで、スター型ネットワークが形成される。これにより、所定の性能要求を満たさない通信デバイス１０がスター型ネットワークに組み込まれ、スター型ネットワーク全体の処理性能が低下してしまうことを防止することができる。

【0058】

上述の条件（ｄ）に関し、認証条件１６２は、通信デバイス１０の電池１３に関するものであってもよい。認証条件１６２は、認証対象の通信デバイス１０の電池１３の種類が所定の種類である場合に認証処理を成功させるよう設定されていてもよいし、認証対象の通信デバイス１０の電池１３の公称容量が所定のしきい値以上である場合に認証処理を成功させるよう設定されていてもよいし、認証対象の通信デバイス１０の電池１３の残量が所定のしきい値以上である場合に認証処理を成功させるよう設定されていてもよい。この場合、所定の電池１３に関する要件（種類、公称容量、残量）を満たす通信デバイス１０のみで、スター型ネットワークが形成される。これにより、スター型ネットワークを構築する複数の通信デバイス１０の電池１３の性能や残量を均一化させることができる。

【0059】

また、認証条件１６２は、上述した条件（ａ）～（ｄ）を組み合わせたものであってもよい。上述した条件（ａ）～（ｄ）を適宜組み合わせた認証条件１６２を用いることにより、所定の特性を有する通信デバイス１０のみを用いて、スター型ネットワークを構築することができる。すなわち、認証条件１６２を適宜設定することにより、スター型ネットワークを構築するために用いられる複数の通信デバイス１０の絞り込みを実行することができる。ＩｏＴ分野においては、数多くの様々な種類の通信デバイス１０が、必要に応じて様々な場所に設置されるため、スター型ネットワークを構築するために利用可能な通信デバイス１０の状態や性能は、必ずしも一致しない。そのため、単に通信可能な範囲に存在する通信デバイス１０の全てを用いてスター型ネットワークを構築すると、スター型ネットワークの規模が必要以上に大きくなってしまったり、不必要な機能を提供する通信デバイス１０がスター型ネットワークに組み込まれてしまったり、電池切れがすぐに発生しそうな通信デバイス１０がスター型ネットワークに組み込まれてしまったりといった好ましくない状況が発生し得る。一方、本実施形態においては、認証条件１６２を適宜設定することにより、所望の特性（性能、電池特性等）を有する通信デバイス１０のみでスター型ネットワークを構築することが可能となる。そのため、スター型ネットワークの利便性および信頼性を向上させることができる。

【0060】

なお、上述した認証条件１６２は、あくまでも例示に過ぎず、複数の通信デバイス１０の通信条件や複数の通信デバイス１０間で送信し合う状態情報１６１から導出可能な任意の条件を、認証条件１６２として用いてもよい。このような認証条件１６２は、通信デバイス１０の製造時または稼働時、または、任意のタイミングで、通信デバイス１０のユーザーまたは通信システム１の管理者等によって、任意に設定可能である。

【0061】

親子判定条件１６３は、上述の認証条件１６２を用いた認証処理においてスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０が、自身が親機１０Ａとなるべきか、子機１０Ｂとなるべきかを判定するための親子判定処理において用いられる。親子判定条件１６３は、特に限定されないが、例えば、通信デバイス１０の性能に関する条件と、通信デバイス１０の電池１３に関する条件と、これらの組み合わせを含み得る。

【0062】

通信デバイス１０の性能に関する条件に関し、親子判定条件１６３は、上述の認証条件１６２を用いた認証処理においてスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０のうち、プロセッサー１１の演算処理能力が最も高い１つを親機１０Ａとするよう設定されていてもよい。この場合、スター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０のうち、最も高い演算処理能力を有するプロセッサー１１を備える通信デバイス１０が親機１０Ａとされ、他の通信デバイス１０が子機１０Ｂとされて、スター型ネットワークが構築される。これにより、最も高い演算処理能力を有するプロセッサー１１を備える通信デバイス１０が最も処理負荷がかかる親機１０Ａとなるので、スター型ネットワーク全体の処理効率を向上させることができる。代替的に、親子判定条件１６３は、スター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０のうち、デバイスバージョンおよび／またはファームウェアバージョンが最も新しい１つを親機１０Ａとするよう設定されていてもよい。デバイスバージョンおよび／またはファームウェアバージョンが新しいものほど、通信デバイス１０の演算処理能力は高い場合が多いので、この場合でも、スター型ネットワーク全体の処理効率を向上させることができる。

【0063】

通信デバイス１０の電池１３に関する条件に関し、親子判定条件１６３は、上述の認証条件１６２を用いた認証処理においてスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０のうち、電池１３の残量が最も多い１つを親機１０Ａとするよう設定されていてもよい。この場合、スター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０のうち、電池１３の残量が最も多い通信デバイス１０が親機１０Ａとされ、他の通信デバイス１０が子機１０Ｂとされて、スター型ネットワークが構築される。従来技術の欄において述べたように、スター型ネットワークにおいては、複数の子機１０Ｂのそれぞれの通信頻度と比較して、親機１０Ａの通信頻度が高いため、親機１０Ａの電池１３の消耗が激しく、親機１０Ａの電池切れによってスター型ネットワークが意図せずシャットダウンするリスクが高い。電池１３の残量が最も多い通信デバイス１０を親機１０Ａとしてスター型ネットワークを構築することにより、親機１０Ａの電池切れによってスター型ネットワークが意図せずシャットダウンするリスクを低減することができる。

【0064】

また、親子判定条件１６３は、通信デバイス１０の性能に関する条件と、通信デバイス１０の電池１３に関する条件とを組み合わせたものであってもよい。通信デバイス１０の性能に関する条件と、通信デバイス１０の電池１３に関する条件とを適宜組み合わせた親子判定条件１６３とを用いることにより、所定の特性を有する通信デバイス１０を親機１０Ａとしたスター型ネットワークを構築することができる。なお、上述した親子判定条件１６３は、あくまでも例示に過ぎず、複数の通信デバイス１０の通信条件や複数の通信デバイス１０間で送信し合う状態情報１６１から導出可能な任意の条件を、親子判定条件１６３として用いてもよい。このような親子判定条件１６３は、通信デバイス１０の製造時または稼働時、または、任意のタイミングで、通信デバイス１０のユーザーまたは通信システム１の管理者等によって、任意に設定可能である。

【0065】

メモリー１５内に保存されているモジュール１７は、ルーティーン、アプリケーション、プログラム、アルゴリズム、ライブラリー、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、またはこれらの組み合わせ等のプロセッサー１１により実行可能なコンピューター可読命令である。

【0066】

モジュール１７は、複数の通信デバイス１０間で自身の状態情報１６１を含むアドバタイズ信号を送信し合うための情報送信モジュール１７１と、複数の通信デバイス１０のうちからスター型ネットワークを構築するために用いられる通信デバイス１０を判別するための認証処理を実行するための認証モジュール１７２と、自身が親機１０Ａとなるべきか、子機１０Ｂとなるべきかを判定するための親子判定モジュール１７３と、スター型ネットワークを構築するためのペアリング接続を実行するためのネットワーク構築モジュール１７４と、通信デバイス１０が提供する機能を補うための任意の数のその他モジュール１７５と、を含んでいる。

【0067】

情報送信モジュール１７１は、複数の通信デバイス１０間で自身のメモリー１５内に保存されている状態情報１６１を含むアドバタイズ信号を送信し合うために用いられる。情報送信モジュール１７１は、図１（ａ）に示す状態の通信システム１において、複数の通信デバイス１０の任意の１つに対して、スター型ネットワークを構築するための所定の操作が実行されると、自身のメモリー１５内に保存されている状態情報１６１を含むアドバタイズ信号を生成し、複数の通信デバイス１０間で自身の状態情報１６１を含むアドバタイズ信号を送信し合う。

【0068】

図２に戻り、認証モジュール１７２は、他の通信デバイス１０から状態情報１６１を受信した際に、メモリー１５内に保存されている認証条件１６２を用いて、複数の通信デバイス１０のうちからスター型ネットワークを構築するために用いられる通信デバイス１０を判別するための認証処理を実行するために用いられる。認証モジュール１７２は、他の通信デバイス１０から状態情報１６１を受信した際に、メモリー１５内に保存されている認証条件１６２を用いて、他の通信デバイス１０の認証処理を実行する。

【0069】

他の通信デバイス１０による自身に対する認証処理の結果がメモリー１５内に一時保存される。本実施形態の方法では、他の通信デバイス１０の全てによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみが、スター型ネットワークを構築するために用いられると判別されてもよいし、他の通信デバイス１０の少なくとも１つによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみがスター型ネットワークを構築するために用いられると判別されてもよい。他の通信デバイス１０の全てによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみをスター型ネットワークを構築するために用いるか、または、他の通信デバイス１０の少なくとも１つによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみをスター型ネットワークを構築するために用いるかは、通信デバイス１０のユーザーまたは通信システム１の管理者等によって、任意に設定可能である。

【0070】

親子判定モジュール１７３は、メモリー１５内に保存されている親子判定条件１６３に従って、自身が親機１０Ａとなるべきか、子機１０Ｂとなるべきかを判定するための親子判定処理を実行するために用いられる。親子判定モジュール１７３は、認証モジュール１７２による認証処理の結果、スター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０のそれぞれから送信された状態情報１６１に基づいて、メモリー１５内に保存されている親子判定条件１６３に従って、自身が親機１０Ａとなるべきか、子機１０Ｂとなるべきかを判定するための親子判定処理を実行する。親子判定モジュール１７３による親子判定処理の結果は、メモリー１５内に一時保存される。

【0071】

スター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０のそれぞれの親子判定モジュール１７３による親子判定処理の結果、スター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０のいずれか１つが親機１０Ａとされ、他の通信デバイス１０が子機１０Ｂとされる。なお、親子判定モジュール１７３による親子判定処理の結果、２つ以上の通信デバイス１０が親機１０Ａとなり得ると判定されるケースがある。このようなケースとしては、例えば、親子判定条件１６３が、複数の通信デバイス１０のうちの電池１３の残量が最も多い１つを親機１０Ａとするよう設定されており、複数の通信デバイス１０の電池１３の残量が１００％であるような場合に発生し得る。このような場合、状態情報１６１の通信デバイス１０のシリアル番号がより若い方が親機１０Ａとなる等の任意の追加的な条件が用いられてもよい。

【0072】

ネットワーク構築モジュール１７４は、親子判定モジュール１７３によって親機１０Ａとされた通信デバイス１０と、親子判定モジュール１７３によって子機１０Ｂとされた複数の通信デバイス１０のそれぞれとの間のペアリング接続を実行するために用いられる。親機１０Ａとされた通信デバイス１０のネットワーク構築モジュール１７４は、子機１０Ｂとされた複数の通信デバイス１０のそれぞれとアドバタイズ信号（アドバタイズパケット）のやり取りを行い、子機１０Ｂとされた複数の通信デバイス１０のそれぞれとペアリング接続を確立し、スター型ネットワークを構築する。上述した複数の通信デバイス１０を含む通信システム１において、本実施形態の方法が実行される。以下、図４を参照して、本実施形態の方法を詳述する。

【0073】

＜＜方法Ｓ１００＞＞
図４は、本発明の第１実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。図４に示す本発明の第１実施形態に係る方法Ｓ１００は、上述した複数の通信デバイス１０を含む第１実施形態に係る通信システム１において実行される。

【0074】

方法Ｓ１００は、通信システム１が図１（ａ）に示す状態、すなわち、複数の通信デバイス１０のそれぞれが互いにペアリング接続されておらず、スター型ネットワークが構築されていない状態において開始される。最初に、工程Ｓ１１０において、複数の通信デバイス１０の任意の１つ（通信デバイスａ）に対して、スター型ネットワークを構築するための所定の操作が実行され、通信デバイスａがアクティブ化される。

【0075】

工程Ｓ１２０において、通信デバイスａは、ＢＬＥ通信ユニット１４を用いて、他の通信デバイス１０（通信デバイスｂ～ｚ）のそれぞれに対してウェークアップ用のアドバタイズ信号を無線送信する。なお、図４では、他の通信デバイス１０（通信デバイスｂ～ｚ）のそれぞれに対するウェークアップ用のアドバタイズ信号の送信は同時に実行されているものとして示されているが、他の通信デバイス１０（通信デバイスｂ～ｚ）のそれぞれに対するウェークアップ用のアドバタイズ信号の送信が順次実行されていてもよい。工程Ｓ１２０において通信デバイスａから他の通信デバイス１０（通信デバイスｂ～ｚ）に送信されるウェークアップ用のアドバタイズ信号には、他の通信デバイス１０（通信デバイスｂ～ｚ）をアクティブ化するために必要なコマンド、データ、情報等が含まれている。

【0076】

工程Ｓ１３０において、通信デバイスａからウェークアップ用のアドバタイズ信号を受信した複数の通信デバイス１０のそれぞれが、アクティブ化される。その後、工程Ｓ１４０において、アクティブ化された複数の通信デバイス１０（通信デバイスａ～ｚ）のそれぞれは、情報送信モジュール１７１を用いて、自身のメモリー１５内に保存されている状態情報１６１を含むアドバタイズ信号を生成し、互いに送信し合う。工程Ｓ１５０において、他の通信デバイス１０の状態情報１６１を含む信号を受信した通信デバイス１０は、認証モジュール１７２を用いて、自身のメモリー１５内に保存されている認証条件１６２に基づいて、状態情報１６１を含むアドバタイズ信号を送信した他の通信デバイス１０に対する認証処理を実行する。他の通信デバイス１０による自身に対する認証処理の結果は、通信デバイス１０のメモリー１５内に一時保存される。

【0077】

工程Ｓ１５０において、他の通信デバイス１０の全てによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみ、または、他の通信デバイス１０の少なくとも１つによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみが、スター型ネットワークを構築するために用いられるものと判別される。なお、他の通信デバイス１０の全てによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみをスター型ネットワークを構築するために用いるか、または、他の通信デバイス１０の少なくとも１つによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみをスター型ネットワークを構築するために用いるかは、通信デバイス１０のユーザーまたは通信システム１の管理者等によって、任意に設定可能である。このように、工程Ｓ１５０において、認証条件１６２に従って、複数の通信デバイス１０同士で認証処理を行い、スター型ネットワークの構築に用いられる通信デバイス１０が判別される。

【0078】

工程Ｓ１６０において、工程Ｓ１５０でスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０のそれぞれは、親子判定モジュール１７３を用いて、メモリー１５内に保存されている親子判定条件１６３に従って、自身がスター型ネットワークの親機１０Ａとなるべきか、子機１０Ｂとなるべきかを判定するための親子判定処理を実行する。工程Ｓ１６０において、１つの通信デバイス１０が親機１０Ａとなるべきと判定されると、方法Ｓ１００は、工程Ｓ１７０に移行する。

【0079】

工程Ｓ１７０において、工程Ｓ１６０において親機１０Ａとなるべきと判定された通信デバイス１０は、ネットワーク構築モジュール１７４を用いて、工程Ｓ１６０において子機１０Ｂとなるべきと判定された複数の通信デバイス１０のそれぞれとアドバタイズ信号のやり取りを行い、子機１０Ｂとされた複数の通信デバイス１０のそれぞれとペアリング接続を確立し、スター型ネットワークを構築する。工程Ｓ１７０において、親機１０Ａおよび複数の子機１０Ｂによってスター型ネットワークが構築され、通信システム１が図１（ｂ）に示す状態に移行すると、方法Ｓ１００は、終了する。

【0080】

このように、本実施形態の方法Ｓ１００および通信システム１では、複数の通信デバイス１０のそれぞれのメモリー１５内に保存されている認証条件１６２を用いて、複数の通信デバイス１０同士で認証処理を実行することにより、所定の特性を有する通信デバイス１０のみを用いて、スター型ネットワークを迅速、容易、かつ自動的に構築することができる。

【0081】

また、本実施形態の方法Ｓ１００および通信システム１では、複数の通信デバイス１０のそれぞれのメモリー１５内に保存されている親子判定条件１６３を用いて親子判定処理を実行することにより、所定の特性を有する通信デバイス１０を親機１０Ａとしたスター型ネットワークを構築することができる。そのため、本実施形態の方法Ｓ１００および通信システム１によれば、性能が高い通信デバイス１０を親機１０Ａとすることにより、スター型ネットワーク全体の処理効率を向上させたり、電池残量が最も多い通信デバイス１０を親機１０Ａとすることにより、親機１０Ａの電池切れによるスター型ネットワークの意図せぬシャットダウンのリスクを低減させたりすることができる。

【0082】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る方法および通信システムを詳述する。最初に、図５～図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る通信システムを詳述する。図５は、本発明の第２実施形態に係る方法のコンセプトを概略的に示す図である。図６は、本発明の第２実施形態に係る方法および通信システムにおいて用いられる通信デバイスのブロック図である。

【0083】

以下、第２実施形態の方法および通信システムについて、第１実施形態の方法および通信システムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第２実施形態の方法および通信システムは、複数の通信デバイスを用いて多階層クラスター型ネットワークを自動的に構築するために用いられる。

【0084】

第１実施形態と同様、図５（ａ）に示されているように、本発明の第２実施形態に係る通信システム１は、複数の通信デバイス１０を含んでいる。図５（ａ）に示されている状態において、複数の通信デバイス１０のそれぞれは、互いに無線接続されていない。また、通信デバイス１０のユーザーまたは通信システム１の管理者等は、複数の通信デバイス１０のうちのいずれが親機１０Ａとなるかについては、事前に設定していない。

【0085】

以下に詳述する本発明の第２実施形態に係る方法によって、図５（ｂ）に示されているように、所定の親子判別条件に従って、複数の通信デバイス１０の１つが親機１０Ａとされ、多階層クラスター型ネットワークが構築される。ここでいう「多階層クラスター型ネットワーク」とは、図５（ｂ）に示されているように、１つの親機１０Ａに複数の順親機１０Ｃが接続され、さらに、複数の順親機１０Ｃのそれぞれに複数の順親機１０Ｃまたは子機１０Ｂが接続されたネットワークトポロジーを指す。さらに、多階層クラスター型ネットワークにおいては、同じ階層に属する複数の順親機１０Ｃ同士および複数の子機１０Ｂ同士が直接接続されていない。図５（ｂ）に示された状態の通信システム１において、親機１０Ａと複数の順親機１０Ｃのそれぞれとは、ＢＬＥ規格に従ったペアリング接続によって、接続されている。同様に、複数の順親機１０Ｃのそれぞれと、複数の子機１０Ｂのそれぞれ、または、１つ下の階層の複数の順親機１０Ｃのそれぞれとは、ＢＬＥ規格に従ったペアリング接続によって、接続されている。

【0086】

なお、図５（ｂ）に示されているような多階層クラスター型ネットワークにおいて、親機１０Ａが１次階層を形成し、親機１０Ａにペアリング接続されている複数の順親機１０Ｃが２次階層を形成し、さらに、２次階層の順親機１０Ｃにペアリング接続されている順親機１０Ｃまたは子機１０Ｂが３次階層を形成している。このように、多階層クラスター型ネットワークにおいて、親機１０Ａを１次階層とし、親機１０Ａに到達するまでの中継（順親機１０Ｃ）の数に応じて、順親機１０Ｃまたは子機１０Ｂがどの階層に属するのかが決まる。このような多階層クラスター型ネットワークの各階層に属する順親機１０Ｃまたは子機１０Ｂは、親機１０Ａから、１つ以上のペアリング接続を介して、データの授受を実行する。

【0087】

親機１０Ａは、複数の順親機１０Ｃおよび複数の子機１０Ｂに対して、コマンドを個別に送信する。親機１０Ａから複数の順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂのそれぞれに対して送信されるコマンドは、複数の順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂのそれぞれが提供すべき機能（サービス）に関する指示を含んでおり、コマンドを受信した複数の順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂのそれぞれは、コマンドに従った処理を実行することにより、所定の機能（サービス）を提供する。そのため、親機１０Ａは、複数の順親機１０Ｃおよび複数の子機１０Ｂを統括的に制御することができる。

【0088】

＜＜通信デバイス１０＞＞
図６に示す本実施形態の通信デバイス１０は、多階層クラスター型ネットワークにおける親機１０Ａ、順親機１０Ｃ（ｓｕｂｍａｓｔｅｒ ｕｎｉｔともいう）または子機１０Ｂのいずれか１つとして機能する。通信デバイス１０が親機１０Ａとして機能する場合、親機１０Ａは、順親機１０Ｃまたは子機１０Ｂとして機能する複数の通信デバイス１０のそれぞれに対して、１つ以上のペアリング接続を介してコマンドを送信することにより、複数の順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂを統括的に制御することができる。

【0089】

通信デバイス１０が順親機１０Ｃとして機能する場合、順親機１０Ｃは、親機１０Ａから、自身を対象としたコマンドを受信した場合には、コマンドに従って処理を実行することにより所定の機能（サービス）を提供する。一方、順親機１０Ｃは、親機１０Ａから、自身よりも下の階層に属する順親機１０Ｃまたは子機１０Ｂに対するコマンドを受信した場合には、適切な順親機１０Ｃまたは子機１０Ｂに、親機１０Ａからのコマンドを中継する中継器として機能する。通信デバイス１０が子機１０Ｂとして機能する場合、子機１０Ｂは、１つのペアリング接続を介して、親機１０Ａから自身を対象としたコマンドを受信し、コマンドに従って処理を実行することにより所定の機能（サービス）を提供する。

【0090】

図６に示す本実施形態の通信デバイス１０は、メモリー１５内に最大接続数１６５および優先接続条件１６６がさらに保存されており、さらに、自身に同時にペアリング接続されている他の通信デバイス１０の数が所定の最大接続数を超えないように構成されている点を除き、第１実施形態の通信デバイス１０と同様である。第１実施形態の通信デバイス１０と同様の要素については、説明を省略する。

【0091】

メモリー１５内に保存されている最大接続数１６５は、通信デバイス１０と同時にペアリング接続可能な他の通信デバイス１０の数に対応する２以上の任意の整数パラメーターである。すなわち、本実施形態において、通信デバイス１０は、自身に同時にペアリング接続されている他の通信デバイス１０が、自身の最大接続数１６５を超えないよう、構成されている。最大接続数１６５は、通信デバイス１０の製造または出荷時にメモリー１５に書き換え不能に書き込まれてもよいし、Ｉ／Ｏインターフェース１２を介して通信デバイス１０に入力された信号に応じて書き換え可能であってもよい。

【0092】

メモリー１５内に保存されている優先接続条件１６６は、通信デバイス１０とのペアリング接続を確立することが可能な他の通信デバイス１０が複数存在する場合に、他の通信デバイス１０のそれぞれに、自身とのペアリング接続のための優先度を付すために用いられる。上述のように、本実施形態において、通信デバイス１０と同時にペアリング接続可能な他の通信デバイス１０の数の上限は、最大接続数１６５である。そのため、通信デバイス１０とペアリング接続可能な他の通信デバイス１０の数が、通信デバイス１０の最大接続数１６５を超える場合、通信デバイス１０は、複数の他の通信デバイス１０のうちのいずれとのペアリング接続を確立するかを判断しなければならない。そのため、通信デバイス１０は、優先接続条件１６６を用いて、通信デバイス１０とペアリング接続可能な他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度を付し、付された優先度に従って、他の通信デバイス１０とのペアリング接続を確立する。

【0093】

優先接続条件１６６は、通信デバイス１０とペアリング接続可能な他の通信デバイス１０のそれぞれの優先度を決定することができれば特に限られないが、（ａ）他の通信デバイス１０の位置的条件、（ｂ）他の通信デバイス１０が提供する機能についての条件、（ｃ）他の通信デバイス１０の性能についての条件、（ｄ）他の通信デバイス１０の電池１３についての条件、および／または、これら条件（ａ）～（ｄ）の組み合わせを含み得る。

【0094】

例えば、優先接続条件１６６として、（ａ）他の通信デバイス１０の位置的条件が設定されている場合、他の通信デバイス１０から受信したアドバタイズ信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ）に基づいて、複数の他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度が付される。この場合、アドバタイズ信号の受信信号強度が強い順、すなわち、通信デバイス１０から近い順に、複数の他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度が付される。したがって、通信デバイス１０との離間距離が短い順に、通信デバイス１０と他の通信デバイス１０とのペアリング接続が確立される。

【0095】

また、優先接続条件１６６として、（ｂ）他の通信デバイス１０が提供する機能についての条件が設定されている場合、他の通信デバイス１０が提供する機能に基づいて、複数の他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度が付される。例えば、特定の機能を提供可能な他の通信デバイス１０に高い優先度が付され、該特定の機能を提供不可能な他の通信デバイス１０には低い優先度が付される。この場合、特定の機能を提供可能な他の通信デバイス１０から優先的に、通信デバイス１０にペアリング接続される。

【0096】

また、優先接続条件１６６として、（ｃ）他の通信デバイス１０の性能についての条件が設定されている場合、他の通信デバイス１０から受信したアドバタイズ信号に含まれる状態情報１６１から導出される他の通信デバイス１０の性能（例えば、プロセッサー１１の演算能力、デバイスバージョンまたはファームウェアバージョン）に基づいて、複数の他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度が付される。例えば、プロセッサー１１の演算能力が優先接続条件１６６として設定されている場合、プロセッサー１１の演算能力が高い順に、複数の他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度が付される。したがって、プロセッサー１１の演算能力の高い順に、通信デバイス１０と他の通信デバイス１０とのペアリング接続が確立される。また、デバイスバージョンまたはファームウェアバージョンが優先接続条件１６６として設定されている場合、デバイスバージョンまたはファームウェアバージョンが新しい順に、複数の他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度が付される。したがって、デバイスバージョンまたはファームウェアバージョンが新しい順に、通信デバイス１０と他の通信デバイス１０とのペアリング接続が確立される。

【0097】

また、優先接続条件１６６として、（ｄ）他の通信デバイス１０の電池１３についての条件が設定されている場合、他の通信デバイス１０から受信したアドバタイズ信号に含まれる状態情報１６１から導出される他の通信デバイス１０の電池１３の残量に基づいて、複数の他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度が付される。この場合、電池１３の残量が多い順に、複数の他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度が付される。したがって、電池１３の残量が多い順に、通信デバイス１０と他の通信デバイス１０とのペアリング接続が確立される。

【0098】

また、優先接続条件１６６は、上述した条件（ａ）～（ｄ）を組み合わせたものであってもよい。この場合、上述した条件（ａ）～（ｄ）に基づいて優先スコアを算出する所定の計算式が用いられ、算出された優先スコアの高い順に、複数の他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度が付される。優先接続条件１６６は、通信デバイス１０の製造または出荷時にメモリー１５に書き換え不能に書き込まれてもよいし、Ｉ／Ｏインターフェース１２を介して通信デバイス１０に入力された信号に応じて書き換え可能であってもよい。

【0099】

このように、本実施形態では、通信デバイス１０は、自身の優先接続条件１６６に基づいて、自身とペアリング接続可能な複数の他の通信デバイス１０のそれぞれに優先度を付し、付された優先度の順に、他の通信デバイス１０とのペアリング接続を確立する。そのため、通信デバイス１０とペアリング接続可能な他の通信デバイス１０の数が、通信デバイス１０の最大接続数１６５を超える場合であっても、通信デバイス１０は、複数の他の通信デバイス１０のいずれとのペアリング接続を確立するかを判断することができる。上述した通信デバイス１０を複数含む通信システム１において、本実施形態の方法が実行される。以下、図７～図８を参照して、本実施形態の方法を詳述する。

【0100】

＜＜方法Ｓ２００＞＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る方法を説明するためのフローチャートである。図８は、図７に示す方法において実行されるネットワーク構築処理を説明するためのフローチャートである。図７に示す本発明の第２実施形態に係る方法Ｓ２００は、上述した通信デバイス１０を複数含む、第２実施形態に係る通信システム１において実行される。

【0101】

方法Ｓ２００は、通信システム１が図５（ａ）に示す状態、すなわち、複数の通信デバイス１０のそれぞれが互いにペアリング接続されておらず、多階層クラスター型ネットワークが構築されていない状態において開始される。最初に、工程Ｓ２１０において、複数の通信デバイス１０の任意の１つ（通信デバイスａ）に対して、多階層クラスター型ネットワークを構築するための所定の操作が実行され、通信デバイスａがアクティブ化される。

【0102】

工程Ｓ２２０において、通信デバイスａは、ＢＬＥ通信ユニット１４を用いて、他の通信デバイス１０（通信デバイスｂ～ｚ）のそれぞれに対してウェークアップ用のアドバタイズ信号を無線送信する。なお、図７では、他の通信デバイス１０（通信デバイスｂ～ｚ）のそれぞれに対するウェークアップ用のアドバタイズ信号の送信は同時に実行されているものとして示されているが、他の通信デバイス１０（通信デバイスｂ～ｚ）のそれぞれに対するウェークアップ用のアドバタイズ信号の送信が順次実行されていてもよい。工程Ｓ２２０において通信デバイスａから他の通信デバイス１０（通信デバイスｂ～ｚ）に送信されるウェークアップ用のアドバタイズ信号には、他の通信デバイス１０（通信デバイスｂ～ｚ）をアクティブ化するために必要なコマンド、データ、情報等が含まれている。

【0103】

工程Ｓ２３０において、通信デバイスａからウェークアップ用のアドバタイズ信号を受信した複数の通信デバイス１０のそれぞれが、アクティブ化される。その後、工程Ｓ２４０において、アクティブ化された複数の通信デバイス１０（通信デバイスａ～ｚ）のそれぞれは、情報送信モジュール１７１を用いて、自身のメモリー１５内に保存されている状態情報１６１を含むアドバタイズ信号を生成し、互いに送信し合う。工程Ｓ２５０において、他の通信デバイス１０の状態情報１６１を含む信号を受信した通信デバイス１０は、認証モジュール１７２を用いて、自身のメモリー１５内に保存されている認証条件１６２に基づいて、状態情報１６１を含むアドバタイズ信号を送信した他の通信デバイス１０に対する認証処理を実行する。他の通信デバイス１０による自身に対する認証処理の結果は、通信デバイス１０のメモリー１５内に一時保存される。

【0104】

工程Ｓ２５０において、他の通信デバイス１０の全てによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみ、または、他の通信デバイス１０の少なくとも１つによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみが、多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いられるものと判別される。なお、他の通信デバイス１０の全てによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみを多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いるか、または、他の通信デバイス１０の少なくとも１つによる自身に対する認証処理が成功した通信デバイス１０のみを多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いるかは、通信デバイス１０のユーザーまたは通信システム１の管理者等によって、任意に設定可能である。このように、工程Ｓ２５０において、認証条件１６２に従って、複数の通信デバイス１０同士で認証処理を行い、多階層クラスター型ネットワークの構築に用いられる通信デバイス１０が判別される。

【0105】

工程Ｓ２６０において、工程Ｓ２５０で多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の通信デバイス１０のそれぞれは、親子判定モジュール１７３を用いて、メモリー１５内に保存されている親子判定条件１６３に従って、自身が多階層クラスター型ネットワークの親機１０Ａとなるべきか、子機１０Ｂとなるべきかを判定するための親子判定処理を実行する。工程Ｓ２６０において、１つの通信デバイス１０が親機１０Ａとなるべきと判定されると、処理は、工程Ｓ２７０に移行する。

【0106】

工程Ｓ２６０において親機１０Ａとなるべきと判定された通信デバイス１０（以下、親機１０Ａという）は、工程Ｓ２７０において、図８に示すネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する。以下、図８を参照して、ネットワーク構築処理Ｓ３００を詳述する。

【0107】

工程Ｓ３１０において、ネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する通信デバイス１０（以下、ネットワーク構築処理Ｓ３００に対する説明において、ネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する通信デバイス１０を、単に「通信デバイス１０」と称する。）は、ネットワーク構築モジュール１７４を用いて、多階層クラスター型ネットワークに接続されていない他の通信デバイス１０をスキャンにより発見する。その後、通信デバイス１０は、情報送信モジュール１７１を用いて、スキャンにより発見された複数の未接続の通信デバイス１０と、自身の状態情報１６１を含むアドバタイズ信号のやり取りを実行する。

【0108】

工程Ｓ３２０において、通信デバイス１０は、自身のメモリー１５内に保存されている認証条件１６２に基づいて、工程Ｓ３１０においてアドバタイズ信号をやり取りした複数の未接続の通信デバイス１０に対する認証処理を実行する。工程Ｓ３２０において、通信デバイス１０による認証処理が成功した未接続の通信デバイス１０のみが、多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いられるものと判別される。その後、工程Ｓ３３０において、通信デバイス１０は、自身のメモリー１５内に保存されている優先接続条件１６６に基づいて、工程Ｓ３２０で多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された複数の未接続の通信デバイス１０のアドバタイズ信号に含まれる状態情報１６１から、複数の未接続の通信デバイス１０のそれぞれの優先度を算出する。その後、通信デバイス１０は、算出した優先度を、複数の未接続の通信デバイス１０のそれぞれに付す。

【0109】

工程Ｓ３４０において、通信デバイス１０は、ネットワーク構築モジュール１７４を用いて、工程Ｓ３３０において付された優先度の高い順に、未接続の通信デバイス１０との間のペアリング接続を確立する。通信デバイス１０との間のペアリング接続が確立された他の通信デバイス１０は、通信デバイス１０より１つ下の階層に属することになる。なお、工程Ｓ３４０における未接続の通信デバイス１０との間のペアリング接続の構築は、通信デバイス１０に同時にペアリング接続されている他の通信デバイス１０の数が、通信デバイス１０のメモリー１５内に保存されている最大接続数１６５に到達するか、工程Ｓ３３０において優先度が付された他の通信デバイス１０の全てとの間のペアリング接続が確立された場合に、終了する。その後、処理は、工程Ｓ３５０に移行する。

【0110】

工程Ｓ３５０において、通信デバイス１０は、自身に同時にペアリング接続されている他の通信デバイス１０の数が、メモリー１５内に保存されている自身の最大接続数１６５に到達しているか否かを判別する。通信デバイス１０に同時にペアリング接続されている他の通信デバイス１０の数が、通信デバイス１０の最大接続数１６５に到達していない場合には、処理は、工程Ｓ３６０に移行する。工程Ｓ３６０において、通信デバイス１０は、ネットワーク構築処理Ｓ３００が開始されてから、所定の時間が経過したか否かを判別する。ネットワーク構築処理Ｓ３００が開始されてから、所定の時間が経過していない場合には、処理は工程Ｓ３１０に戻り、工程Ｓ３１０～Ｓ３５０が繰り返し実行される。一方、工程Ｓ３６０において、ネットワーク構築処理Ｓ３００が開始されてから、所定の時間が経過している場合には、ネットワーク構築処理Ｓ３００は終了する。なお、工程Ｓ３６０における判断において用いられる所定の時間は、通信デバイス１０のユーザーまたは通信システム１の管理者等によって、任意に設定可能である。

【0111】

工程Ｓ３５０において、通信デバイス１０に同時にペアリング接続されている他の通信デバイス１０の数が、通信デバイス１０の最大接続数１６５に到達している場合には、処理は、工程Ｓ３７０に移行する。工程Ｓ３７０において、通信デバイス１０は、自身に同時にペアリング接続されており、１つ下の階層に属する他の通信デバイス１０のそれぞれに対して、１つ下の階層の順親機１０Ｃとなるよう指示する。工程Ｓ３７０において、通信デバイス１０に同時にペアリング接続されている１つ下の階層の他の通信デバイス１０のそれぞれが、１つ下の階層の順親機１０Ｃとなると、工程Ｓ３７０の処理は終了し、ネットワーク構築処理Ｓ３００が終了する。

【0112】

図７に戻り、工程Ｓ２７０において、親機１０Ａは、図８を参照して詳述したネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する。親機１０Ａがネットワーク構築処理Ｓ３００を実行すると、通信システム１は、親機１０Ａに、親機１０Ａの最大接続数１６５と等しい数の順親機１０Ｃがペアリング接続されている状態か、親機１０Ａに、親機１０Ａの最大接続数１６５よりも少ない数の他の通信デバイス１０（この場合、親機１０Ａにペアリングされている他の通信デバイス１０は、子機１０Ｂとなる）が接続されている状態のいずれか一方を取る。

【0113】

通信システム１が、親機１０Ａの最大接続数１６５と等しい数の順親機１０Ｃが、親機１０Ａにペアリング接続されている状態を取っている場合、工程Ｓ２８０において、親機１０Ａにペアリング接続されている複数の順親機１０Ｃのそれぞれが、図８を参照して詳述したネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する。なお、通信システム１が、親機１０Ａの最大接続数１６５よりも少ない数の子機１０Ｂが、親機１０Ａにペアリング接続されている状態を取っている場合、すなわち、工程Ｓ２７０において親機１０Ａがネットワーク構築処理Ｓ３００を実行した際に、工程Ｓ３７０が実行されておらず、親機１０Ａにペアリング接続されている子機１０Ｂのいずれも、１つ下の階層の順親機１０Ｃとなるよう指示されていない場合には、通信システム１に順親機１０Ｃが存在しないので、工程Ｓ２８０は、実行されない。この場合、通信システム１は、親機１０Ａと、親機１０Ａに直接ペアリング接続された複数の子機１０Ｂとから構成されているので、実質的に、スター型ネットワークと等しい。

【0114】

工程Ｓ２８０において、親機１０Ａにぶら下がるようペアリング接続されている複数の順親機１０Ｃのそれぞれが、ネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する。さらに、工程Ｓ２８０において複数の順親機１０Ｃのそれぞれによって、ネットワーク構築処理Ｓ３００の工程Ｓ３７０が実行されると、ネットワーク構築処理Ｓ３００の工程Ｓ３７０を実行した順親機１０Ｃに、さらに１つ下の階層に属する複数の順親機１０Ｃが、ぶら下がるようにペアリング接続される。順親機１０Ｃにぶら下がるようにペアリング接続された、さらに１つ下の階層に属する複数の順親機１０Ｃのそれぞれも、工程Ｓ２８０において、同様に、ネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する。したがって、１つ下の階層に属する新たな複数の順親機１０Ｃが、ネットワーク構築処理Ｓ３００を実行した順親機１０Ｃにぶら下がるようにペアリング接続される毎に、新たにペアリング接続された複数の順親機１０Ｃのそれぞれによって、ネットワーク構築処理Ｓ３００が実行される。

【0115】

そのため、工程Ｓ２８０における順親機１０Ｃによるネットワーク構築処理Ｓ３００の実行は、全ての順親機１０Ｃがネットワーク構築処理Ｓ３００を実行し、かつ、新たな複数の順親機１０Ｃがペアリング接続されないようになるまで、複数の順親機１０Ｃのそれぞれによって実行される。換言すれば、認証条件１６２に基づいて多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いられると判別される通信デバイス１０の全てが、親機１０Ａまたは複数の順親機１０Ｃのいずれかにペアリング接続されるまで、複数の順親機１０Ｃのそれぞれによって、ネットワーク構築処理Ｓ３００が実行される。

【0116】

この結果、多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いられると判別された通信デバイス１０の数に応じて、多階層クラスター型ネットワークの階層数が自動的に増加することになる。したがって、本実施形態の方法Ｓ２００によって構築される多階層クラスター型ネットワークの階層数は、多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いられると判別される通信デバイス１０の数に応じて、動的に変化することになる。なお、多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いられると判別される通信デバイス１０の数は、認証条件１６２の設定方法に応じて変化する。したがって、本発明の通信システム１および方法Ｓ２００のユーザーは、多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いられる通信デバイス１０の数を考慮して多階層クラスター型ネットワークの階層数を指定する必要がない。このように、本発明の通信システム１および方法Ｓ２００によれば、多階層クラスター型ネットワークを構築するために用いられる通信デバイス１０の数を考慮して多階層クラスター型ネットワークの階層数を指定せずとも、各通信デバイス１０の認証条件１６２の設定方法に応じた適切な階層数の多階層クラスター型ネットワークを自動的に構築することができる。

【0117】

複数の順親機１０Ｃのそれぞれにペアリング接続された他の通信デバイス１０の数が、複数の順親機１０Ｃのそれぞれの最大接続数１６５よりも小さくなり、多階層クラスター型ネットワークの階層数が増加しなくなると、工程Ｓ２８０における多階層クラスターネットワークの構築が完了し、方法Ｓ２００は、終了する。

【0118】

このように、本実施形態の方法Ｓ２００および通信システム１では、複数の通信デバイス１０のそれぞれのメモリー１５内に保存されている親子判定条件１６３を用いて親子判定処理を実行することにより、所定の特性を有する通信デバイス１０を親機１０Ａとした多階層クラスター型ネットワークを構築することができる。そのため、本実施形態の方法Ｓ２００および通信システム１によれば、性能が高い通信デバイス１０を親機１０Ａとすることにより、多階層クラスター型ネットワーク全体の処理効率を向上させたり、電池残量が最も多い通信デバイス１０を親機１０Ａとすることにより、親機１０Ａの電池切れによる多階層クラスター型ネットワークの意図せぬシャットダウンのリスクを低減させたりすることができる。

【0119】

＜第３実施形態＞
次に、図９～図１０を参照して、本発明の第３実施形態に係る方法および通信システムを詳述する。図９は、本発明の第３実施形態に係る方法のコンセプトを概略的に示す図である。図１０は、本発明の第３実施形態に係る方法を示すフローチャートである。

【0120】

以下、第３実施形態の方法および通信システムについて、第２実施形態の方法および通信システムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第３実施形態の方法および通信システムは、多階層クラスター型ネットワークにおいて、親機１０Ａが電池１３の容量切れによりパワーダウンした等の理由によって、多階層クラスター型ネットワークに通信障害が発生した際に、多階層クラスター型ネットワークを再構築するために用いられる。

【0121】

図９（ａ）に示されているように、本発明の第３実施形態に係る通信システム１は、多階層クラスター型ネットワークを形成するようペアリング接続された複数の通信デバイス１０を含んでいる。本実施形態の通信システム１に含まれる複数の通信デバイス１０のそれぞれは、上述した第２実施形態の通信デバイス１０と同じ構成を有している。

【0122】

図９（ａ）に示されているように、多階層クラスター型ネットワークの親機１０Ａが、電池１３の容量切れによりパワーダウンした等の理由によって通信不能となり、多階層クラスター型ネットワークに通信障害が発生した状況を想定する。この状況において、本発明の第３実施形態に係る方法によって、通信障害の原因となった親機１０Ａを除外して、多階層クラスター型ネットワークが再構築される。

【0123】

多階層クラスター型ネットワークの親機１０Ａが、電池１３の容量切れによりパワーダウンした等の理由によって、多階層クラスター型ネットワークに通信障害が発生すると、本実施形態の方法Ｓ４００が開始される。以下、図１０を参照して、本実施形態の方法Ｓ４００を詳述する。

【0124】

図１０には、方法Ｓ４００のフローチャートが示されている。方法Ｓ４００が開始されると、工程Ｓ４１０において、最初に、通信障害が発生した多階層クラスター型ネットワークを構築していた全ての通信デバイス１０間のペアリング接続が解除される。その後、通信障害が発生した多階層クラスター型ネットワークにおいて親機１０Ａの直下の階層（すなわち、２次階層）に属していた複数の順親機１０Ｃは、情報送信モジュール１７１を用いて、自身のメモリー１５内に保存されている状態情報１６１を含むアドバタイズ信号を生成し、互いに送信し合う。

【0125】

工程Ｓ４２０において、工程Ｓ４１０でアドバタイズ信号を送信し合った、複数の順親機１０Ｃのそれぞれは、親子判定モジュール１７３を用いて、メモリー１５内に保存されている親子判定条件１６３に従って、自身が多階層クラスター型ネットワークの新たな親機１０Ａとなるべきか、子機１０Ｂとなるべきかを判定するための親子判定処理を実行する。その後、工程Ｓ４２０において新たな親機１０Ａとなるべきと判定された通信デバイス１０（以下、親機１０Ａという）は、図８を参照して詳述したネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する。ネットワーク構築処理Ｓ３００は、第２実施形態の方法Ｓ２００についての説明において詳述したので、ここでは説明を省略する。その後、第２実施形態の方法Ｓ２００の工程Ｓ２８０と同様に、工程Ｓ４４０において、工程Ｓ４３０において実行されたネットワーク構築処理Ｓ３００の工程Ｓ３７０において順親機１０Ｃとなるよう指示された複数の通信デバイス１０のそれぞれが、ネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する。このような方法Ｓ４００により、図９（ｂ）に示されているように、通信障害の原因となった旧親機１０Ａを除外した新たな多階層クラスター型ネットワークを構築することができる。

【0126】

本実施形態の方法Ｓ４００では、新たな親機１０Ａの候補が、通信障害が発生した多階層クラスター型ネットワークにおいて親機１０Ａの１つ下の階層（すなわち、２次階層）に属していた複数の順親機１０Ｃに限定されるので、迅速に新たな親機１０Ａとなるべき通信デバイス１０（順親機１０Ｃ）を判別するために実行されるデータ通信のデータトラフィック量およびデータ処理量を減少させることができる。これにより、多階層クラスター型ネットワークを迅速に再構築することができる。

【0127】

＜第４実施形態＞
次に、図１１～図１２を参照して、本発明の第４実施形態に係る方法および通信システムを詳述する。図１１は、本発明の第４実施形態に係る方法のコンセプトを概略的に示す図である。図１２は、本発明の第４実施形態に係る方法を示すフローチャートである。

【0128】

以下、第４実施形態の方法および通信システムについて、第２実施形態の方法および通信システムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第４実施形態の方法および通信システムは、多階層クラスター型ネットワークにおいて、いずれかの階層に属する順親機１０Ｃが電池１３の容量切れによりパワーダウンした等の理由によって、多階層クラスター型ネットワークに通信障害が発生した際に、多階層クラスター型ネットワークを再構築するために用いられる。

【0129】

図１１（ａ）に示されているように、本発明の第４実施形態に係る通信システム１は、多階層クラスター型ネットワークを形成するようペアリング接続された複数の通信デバイス１０を含んでいる。本実施形態の通信システム１に含まれる複数の通信デバイス１０のそれぞれは、上述した第２実施形態の通信デバイス１０と同じ構成を有している。

【0130】

図１１（ａ）に示されているように、多階層クラスター型ネットワークのいずれかの階層に属する順親機１０Ｃが、電池１３の容量切れによりパワーダウンした等の理由によって通信不能となり、多階層クラスター型ネットワークに通信障害が発生した状況を想定する。なお、図１１（ａ）に示されている多階層クラスター型ネットワークを、以下、「初期状態の多階層クラスター型ネットワーク」という。この状況において、本発明の第４実施形態に係る方法によって、通信障害の原因となった順親機１０Ｃが除外された新たな多階層クラスター型ネットワークが再構築される。

【0131】

多階層クラスター型ネットワークのいずれかの階層に属する順親機１０Ｃが、電池１３の容量切れによりパワーダウンした等の理由によって、多階層クラスター型ネットワークに通信障害が発生すると、本実施形態の方法Ｓ５００が開始される。以下、図１２を参照して、本実施形態の方法Ｓ５００を詳述する。

【0132】

図１２には、方法Ｓ５００のフローチャートが示されている。方法Ｓ５００が開始されると、工程Ｓ５１０において、最初に、通信障害が発生した多階層クラスター型ネットワークにおいて、通信不能となった順親機１０Ｃにぶら下がるようにペアリング接続されていた全ての順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂ間の接続が解除される。一方、初期状態の多階層クラスター型ネットワークにおいて、通信不能となった順親機１０Ｃにぶら下がるようにペアリング接続されていない親機１０Ａ、複数の順親機１０Ｃ、および複数の子機１０Ｂ間の接続は維持されている。これにより、最初に、初期状態の多階層クラスター型ネットワークから、通信不能となった順親機１０Ｃ、並びに、該順親機１０Ｃにぶら下がるようにペアリング接続されていた全ての順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂが除外され、第１の多階層クラスター型ネットワークが得られる。その後、通信不能となった順親機１０Ｃを除く、通信不能となった順親機１０Ｃにぶら下がるようにペアリング接続されていた全ての順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂは、自身のメモリー１５内に保存されている状態情報１６１を含むアドバタイズ信号を生成し、互いに送信し合う。

【0133】

工程Ｓ５２０において、工程Ｓ５１０でアドバタイズ信号を送信し合った、複数の順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂのそれぞれは、親子判定モジュール１７３を用いて、メモリー１５内に保存されている親子判定条件１６３に従って、自身が新たな多階層クラスター型ネットワーク（「第２の多階層クラスター型ネットワーク」という）の親機１０Ａとなるべきか、子機１０Ｂとなるべきかを判定するための親子判定処理を実行する。その後、工程Ｓ５２０において第２の多階層クラスター型ネットワークの親機１０Ａとなるべきと判定された通信デバイス１０は、工程Ｓ５３０において、図８を参照して詳述したネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する。ネットワーク構築処理Ｓ３００は、第２実施形態の方法Ｓ２００についての説明において詳述したので、ここでは説明を省略する。その後、工程Ｓ５４０において、第２実施形態の方法Ｓ２００の工程Ｓ２８０と同様に、工程Ｓ５３０において実行されたネットワーク構築処理Ｓ３００の工程Ｓ３７０において順親機１０Ｃとなるよう指示された複数の通信デバイス１０のそれぞれが、ネットワーク構築処理Ｓ３００を実行する。

【0134】

これにより、通信障害が発生した多階層クラスター型ネットワークにおいて、通信不能となった順親機１０Ｃにぶら下がるようにペアリング接続されていた複数の順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂによって、第２の多階層クラスター型ネットワークが構築される。この状態において、通信システム１は、第１の多階層クラスター型ネットワーク（すなわち、初期状態の多階層クラスター型ネットワークから、通信不能となった順親機１０Ｃ、並びに、該順親機１０Ｃにぶら下がるようにペアリング接続されていた複数の順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂが除外された多階層クラスター型ネットワーク）と、第２の多階層クラスター型ネットワーク（すなわち、通信不能となった順親機１０Ｃにぶら下がるようにペアリング接続されていた複数の順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂによって構築された多階層クラスター型ネットワーク）と、を含んでいる。

【0135】

次に、工程Ｓ５５０において、第１の多階層クラスター型ネットワークの親機１０Ａに、第２の多階層クラスター型ネットワークの親機１０Ａが、順親機１０Ｃとして接続される。これにより、第１の多階層クラスター型ネットワークの親機１０Ａの下に第２の多階層クラスター型ネットワークがぶら下がる形で、第１の多階層クラスター型ネットワークと第２の多階層クラスター型ネットワークとが統合され、新たな多階層クラスター型ネットワークが得られる。この結果、図１１（ｂ）に示されているように、通信障害の原因となった旧順親機１０Ｃを除外した新たな多階層クラスター型ネットワークを再構築することができる。

【0136】

本実施形態の方法Ｓ５００によれば、通信不能となった順親機１０Ｃにぶら下がるようにペアリング接続されていた複数の順親機１０Ｃおよび子機１０Ｂのみによって、第２の多階層クラスター型ネットワークが構築される一方、第１の多階層クラスター型ネットワークを構築する通信デバイス１０間のペアリング接続は維持される。そのため、新たな多階層クラスター型ネットワークを再構築するためのデータ通信のデータトラフィック量およびデータ処理量を減少させることができる。さらに、第１の多階層クラスター型ネットワークの親機１０Ａに、第２の多階層クラスター型ネットワークの親機１０Ａを、順親機１０Ｃとして接続するだけで、第１の多階層クラスター型ネットワークと、第２の多階層クラスター型ネットワークとを統合することができるため、通信不能となった順親機１０Ｃを除外した新たな多階層クラスター型ネットワークを迅速に再構築することができる。

【0137】

このように、本発明の方法および通信システムによれば、複数の通信デバイスのそれぞれのメモリー内に保存されている親子判定条件に基づいて、複数の通信デバイスのうちの所定の特性を有する１つを親機として、所望のクラスター型ネットワークを容易、迅速、かつ自動的に構築することができる。そのため、本発明の方法および通信システムは、例えば、スーパーマーケット等の小売店の商品棚に取り付けられ、各商品の値段を表示する電子ペーパーや液晶ディスプレイ等の表示手段をそれぞれ備える多数の電子棚札を、無線通信により統括的に制御するための電子棚札無線ネットワークシステム、ベッドに取り付けられた複数のセンサーと管理装置から構成される医療分野におけるベッドセンサー監視システム、工場の各プロセスを監視するための多数のセンサーと管理装置から構成される工場プロセス監視システムのようなセンサーシステム、複数のＬＥＤ照明を統括的に制御するためのＬＥＤ照明システム、様々なデバイスを統括的に制御する必要があるゲーム機や玩具、複数のデバイスを統括的にオン／オフするための無線スイッチシステム、身体に取り付けられた複数のウェアラブルデバイスや生体センサーを統括的に制御するためのウェアラブルデバイスシステム等に有効に活用することができる。

【0138】

以上、本発明の方法および通信システムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明の各コンポーネントの構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、本発明の構成に任意の構成のものを付加することができる。

【0139】

本発明の属する分野および技術における当業者であれば、本発明の原理、考え方、および範囲から有意に逸脱することなく、記述された本発明の方法および通信システムの構成の変更を実行可能であろうし、変更された構成を有する方法および通信システムもまた、本発明の範囲内である。

【0140】

例えば、図１～図３、図５～図６、図９、および図１１に示された通信システムのコンポーネントの数や種類は、説明のための例示にすぎず、本発明は必ずしもこれに限られない。本発明の原理および意図から逸脱しない範囲において、任意のコンポーネントが追加若しくは組み合わされ、または任意のコンポーネントが削除された態様も、本発明の範囲内である。また、通信システムの各コンポーネントは、ハードウェア的に実現されていてもよいし、ソフトウェア的に実現されていてもよいし、これらの組み合わせによって実現されていてもよい。

【0141】

また、図４、図７～図８、図１０、および図１２に示された方法の工程の数や種類は、説明のための例示にすぎず、本発明は必ずしもこれに限られない。本発明の原理および意図から逸脱しない範囲において、任意の工程が、任意の目的で追加若しくは組み合わされ、または、任意の工程が削除される態様も、本発明の範囲内である。

【0142】

また、上述の説明は、ＢＬＥ規格に基づくペアリング接続によって、親機とされた通信デバイスと、順親機とされた複数の通信デバイス（多階層クラスター型ネットワークにのみ存在）と、子機とされた複数の通信デバイスのそれぞれとの間が接続されるものとしているが、本発明はこれに限られない。ＢＬＥ規格に基づくペアリング接続と同様の接続によって、親機とされた通信デバイスと、順親機とされた複数の通信デバイス（多階層クラスター型ネットワークにのみ存在）と、子機とされた複数の通信デバイスのそれぞれとの間が接続される態様も、本発明の範囲内である。

【符号の説明】

【0143】

１…通信システム １０…通信デバイス １０Ａ…親機 １０Ｂ…子機 １０Ｃ…順親機 １１…プロセッサー １２…Ｉ／Ｏインターフェース １３…電池 １４…ＢＬＥ通信ユニット １５…メモリー １６…データ １６１…状態情報 １６１１…デバイス情報 １６１２…電池情報 １６２…認証条件 １６３…親子判定条件 １６４…その他データ １６５…最大接続数 １６６…優先接続条件 １７…モジュール １７１…情報送信モジュール １７２…認証モジュール １７３…親子判定モジュール １７４…ネットワーク構築モジュール １７５…その他モジュール １８…アプリケーションユニット Ｓ１００…方法 Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０、Ｓ１７０…工程 Ｓ２００…方法 Ｓ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２３０、Ｓ２４０、Ｓ２５０、Ｓ２６０、Ｓ２７０、Ｓ２８０…工程 Ｓ３００…ネットワーク構築処理 Ｓ３１０、Ｓ３２０、Ｓ３３０、Ｓ３４０、Ｓ３５０、Ｓ３６０、Ｓ３７０…工程 Ｓ４００…方法 Ｓ４１０、Ｓ４２０、Ｓ４３０、Ｓ４４０…工程 Ｓ５００…方法 Ｓ５１０、Ｓ５２０、Ｓ５３０、Ｓ５４０、Ｓ５５０…工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】