JP2017169019A - 近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な無線通信が可能な近距離無線通信用メッシュネットワークシステムを提供する。【解決手段】ゲートウェイ1は、メッシュネットワーク構築動作モードにおいて、各通信ノードi(i=2〜16)から無線通信可能な周辺の通信ノードに関する情報を収集することにより、各通信ノードｉの階層と経路とに関するネットワーク情報を作成し、擬似ユニキャスト通信方式により、各通信ノードiに対し該当する夫々のネットワーク情報を通知し、メッシュネットワークを構築した後、擬似ブロードキャスト通信方式により、全ての通信ノードiにネットワークサービス開始の旨を通知し、ネットワークサービス提供動作モードに移行させ、一方、ゲートウェイ1からの前記ネットワーク情報を保存した各通信ノードｉは、ネットワークサービス開始の旨を受け取った以降、保存したネットワーク情報に従ってデータの送受信動作を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラムに関する。

近年、種々の環境下で最適なサービスを受けることができる情報化社会を実現するために、例えば、特許文献１の特開２０１４−１８２７０７号公報「センサネットワークシステム、専門家決定方法およびプログラム」や特許文献２の特開２０１４−０６８２８５号公報「センサデータ収集システムおよびゲートウェイ制御方法」等にも記載されているように、微小なセンサノードを備えたセンサネットワークの構築が鋭意検討されている。つまり、より広範な用途にインターネットを活用するＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ：いわゆる「もののインターネット」）を形成したり、ネットワークを介して機械同士を接続するＭ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏ Ｍａｃｈｉｎｅ）を形成したりするセンサネットワークの研究が盛んになってきている。この種のセンサネットワークとしては、例えば、公共建築物にセンサを取り付けて、該公共建築物の強度に関する情報を、インターネットを介して送信して、常に強度を監視する、あるいは、運動選手の足にセンサを取り付けて、運動選手の疲労度や行動パターン等を測定して戦術の展開に活用するなど、従来までネットワークとは無縁であったものを対象にしたものもある。

このようなＩｏＴやＭ２Ｍ等のセンサネットワークにおいては、センサノードとして、対象の情報を取得するセンサ類に近距離の無線通信を可能にする無線機器を搭載することにより、ゲートウェイ等を介して、インターネット等の広域のネットワークに取得した情報を転送するような構成としている。

センサノードの無線通信における送信元や送信先を識別する識別子としては、一般に、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークで利用されるＩＰアドレスやＭＡＣアドレス（Media Access Control Address）が用いられ、センサ情報を送受信する通信媒体としては既存のＩＰやＭＡＣに近いフレーム構成のセンサパケットが用いられる。

近距離無線通信用のセンサネットワークにおいては、遠隔であってもセンサ情報を取得し、多様な様々なサービスの提供が可能になるので、適用対象となるセンサノードは無数に及ぶ可能性が高く、インフラ構築に要する費用や、維持に要する費用が膨大になる。また、ガス、水道、電気等の検針、橋梁や学校等の強度測定等、をも含む社会的な基盤を支えるサービスも当然対象とされることになるので、センサネットワークの途絶は許されない。そのため、センサネットワークとしては、災害に強く、敷設が容易なメッシュネットワークを用いることが望まれている。

さらには、かくのごときセンサ情報を送受信するセンサネットワークのみに限らず、より広範囲の情報を確実に送受信することが可能な近距離無線通信用のメッシュネットワークの構築が強く望まれている。メッシュネットワークについては、例えば、特許文献３の再特ＷＯ２０１２／１３１８５３「管理サーバおよびゲートウェイ」に開示されている。また、特許文献４の特開２０１３−２３２９６３号公報「無線ノード装置」には、メッシュネットワークの一種であるアドホックネットワークが開示されている。

特開２０１４−１８２７０７号公報 特開２０１４−０６８２８５号公報 国際公開第２０１２／１３１８５３号 特開２０１３−２３２９６３号公報

しかしながら、センサネットワーク（特許文献１、２）として前述のようなメッシュネットワーク（特許文献３、４）を使った伝送方式の場合は、無線通信要求が発生する都度、送信元から送信先への経路を選択し直し、データ（センサ情報）を送信するため、送信したいデータ（センサ情報）の送信処理量に比して、その準備のための経路の選択に多くの無線リソース（経路選択のための複数の通信）と時間とを浪費してしまう。センサネットワークに接続されるセンサノードの数が増加すれば増加するほど、経路選択による負荷が高くなってしまい、過負荷状態の発生により、肝心のセンサ情報に関する無線通信ができなくなるおそれが高くなる。

また、無線通信要求が発生する都度、通信経路を選択し直すために、メッシュネットワークが現在どのような状態になっているかということを、簡単には把握することができない。具体的には、現在、肝心のセンサ情報に関する無線通信ができなくなっているとしても、例えば、無線通信が混み過ぎていて（飽和していて）、通信することができない状態になっているのか、あるいは、経路上重要な通信ノードが故障したために通信できない状態になっているのかということを、区別することができない。かくのごとき課題は、センサネットワークのみに限るものではなく、近距離のメッシュ無線通信を行う近距離無線通信用メッシュネットワーク全てにおいて解決が強く望まれている。

（本発明の目的）
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、経路選択の負荷量を軽減し、近距離メッシュ無線通信を行うメッシュネットワークにおける効率的な通信を可能にする近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラムを提供することを、その目的としている。

前述の課題を解決するため、本発明による近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）本発明による近距離無線通信用メッシュネットワークシステムは、複数の通信ノードとネットワーク管理機能を備えたゲートウェイとを有し、前記通信ノード間または前記通信ノードと前記ゲートウェイとの間のメッシュ無線通信を行う近距離無線通信用メッシュネットワークシステムであって、
前記ゲートウェイは、前記ネットワーク管理機能として、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モードとの二つのネットワーク動作モードを有し、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、各前記通信ノードから、それぞれの前記通信ノードとの間の無線通信が可能な周辺の通信ノードに関する情報を収集することにより、各前記通信ノードそれぞれの階層と経路とに関するネットワーク情報を作成して、擬似的なユニキャスト通信方式により、無線通信が可能な前記通信ノードそれぞれに対して、該当するそれぞれの階層と経路とに関する前記ネットワーク情報を通知して、メッシュネットワークを構築した後、擬似的なブロードキャスト通信方式により、無線通信が可能な全ての前記通信ノードに対して、ネットワークサービスを開始する旨の指示を通知して、前記メッシュネットワーク構築動作モードから前記ネットワークサービス提供動作モードに移行させ、
一方、各前記通信ノードは、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいて前記ゲートウェイから擬似的なユニキャスト通信方式によりそれぞれに通知されてきた前記ネットワーク情報を保存し、前記ゲートウェイから擬似的なブロードキャスト通信方式によりネットワークサービスを開始する旨の指示を受け取って前記ネットワークサービス提供動作モードに移行した以降において、データの送受信を行う際に、保存した前記ネットワーク情報に従ってデータの送受信動作を行うことを特徴とする。

（２）本発明による近距離無線通信方法は、複数の通信ノードとネットワーク管理機能を備えたゲートウェイとを有し、前記通信ノード間または前記通信ノードと前記ゲートウェイとの間のメッシュ無線通信を行う近距離無線通信用メッシュネットワークシステムにおける近距離無線通信方法であって、
前記ゲートウェイは、前記ネットワーク管理機能として、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モードとの二つのネットワーク動作モードを有し、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、各前記通信ノードから、それぞれの前記通信ノードとの間の無線通信が可能な周辺の通信ノードに関する情報を収集することにより、各前記通信ノードそれぞれの階層と経路とに関するネットワーク情報を作成して、擬似的なユニキャスト通信方式により、無線通信が可能な前記通信ノードそれぞれに対して、該当するそれぞれの階層と経路とに関する前記ネットワーク情報を通知して、メッシュネットワークを構築した後、擬似的なブロードキャスト通信方式により、無線通信が可能な全ての前記通信ノードに対して、ネットワークサービスを開始する旨の指示を通知して、前記メッシュネットワーク構築動作モードから前記ネットワークサービス提供動作モードに移行させ、
一方、各前記通信ノードは、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいて前記ゲートウェイから擬似的なユニキャスト通信方式によりそれぞれに通知されてきた前記ネットワーク情報を保存し、前記ゲートウェイから擬似的なブロードキャスト通信方式によりネットワークサービスを開始する旨の指示を受け取って前記ネットワークサービス提供動作モードに移行した以降において、データの送受信を行う際に、保存した前記ネットワーク情報に従ってデータの送受信動作を行うことを特徴とする。

（３）本発明による近距離無線通信方法プログラムは、前記（２）に記載の近距離無線通信方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする。

本発明の近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラムによれば、以下のような効果を奏することができる。

本発明においては、従来技術における近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムと比較して、データ送受信用の経路決定のための通信量を大幅に低減することができる。

つまり、従来技術においては、特定の或る通信ノードが宛先となるノード例えばゲートウェイにデータを送信する場合、周辺の通信ノードに対して、最終的な宛先のノード例えばゲートウェイが見つかるか否かの問い合わせを行う。該問い合わせを受け取った周辺の通信ノードは、さらに、同じ問い合わせをその周辺の通信ノードに対して行うという動作を、最終的な宛先のノード例えばゲートウェイが見つかるまで、繰り返す。この結果、例えば、各通信ノードに関し、平均的に、３個の周辺の通信ノードが見えていて、データを送信しようとする特定の通信ノードから、４階層先のノード例えばゲートウェイが宛先であった場合には、データの送信経路を決定するまでに、３＾４＝８１回の送信動作が最低必要になってしまう。

これに対して、本発明においては、各通信ノードの階層（ランク）と経路とに関するネットワーク情報をあらかじめ確定して、各通信ノードにあらかじめ設定しているので、例えば、第４番目の階層の通信ノードから４階層先の第０番目の階層のノード例えばゲートウェイに対して、データを送信する場合であっても、あらかじめ設定されている経路情報に基づいて、４回のデータの送信動作を行うだけで、送信動作を完了させることができる。

本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのネットワーク構成例を示すネットワーク構成図である。 本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第２の手順の一ステップとして作成した無線通信可能な通信ノードに関する隣接行列の一例を説明するための説明図である。 図２に例示した隣接行列のべき乗計算結果を示す説明図である。 隣接行列Ａの２べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾２）の計算結果を示す説明図である。 隣接行列Ａの３べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾３）の計算結果を示す説明図である。 隣接行列Ａの４べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾４）の計算結果を示す説明図である。 隣接行列Ａの５べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾５）の計算結果を示す説明図である。 隣接行列Ａの６べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾６）の計算結果を示す説明図である。 本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第２の手順として各通信ノードの階層（ランク）と経路とを決定する手順の一例を説明するための説明図（図４（Ｂ））において、ランク１〜４それぞれにランク付けられる通信ノードｉの候補、または、それぞれへのランク付けとして確定（決定）した通信ノードｉを示す図である。 本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第２の手順として各通信ノードの階層（ランク）と経路とを決定する手順の一例を説明するための説明図である。 第２の手順として各通信ノードの階層（ランク）と経路とを決定する手順の一例を示す図４（Ｂ）の説明図において、ランク１〜４の各ランクの通信ノードｉの経路を確定（決定）する手順を示す図である。 本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第３の手順として各通信ノードの階層（ランク）と経路とに関するネットワーク情報を該当する通信ノードそれぞれに対して通知する手順の一例を説明するための説明図である。 本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第４の手順としてネットワーク全体のサービスを開始する旨の情報を全ての通信ノードに対して通知する手順の一例を説明するための説明図である。 本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムの通常測定動作モードにおける手順の一例を第５の手順として説明するための説明図である。 本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムの図１とは異なるネットワーク構成例を示すネットワーク構成図である。

以下、本発明による近距離無線通信用メッシュネットワークシステム、近距離無線通信方法および近距離無線通信プログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明による近距離無線通信用メッシュネットワークシステムおよび近距離無線通信方法について説明するが、かかる近距離無線通信方法をコンピュータにより実行可能な近距離無線通信プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、近距離無線通信プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。また、以下の各図面に付した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではないことも言うまでもない。

（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、近距離無線通信用のメッシュネットワークに関する経路情報を、ゲートウェイ（Ｇａｔｅｗａｙ：ＧＷ）またはクラウド上のサーバによって作成・管理し、各通信ノード（例えばセンサノード）における送信データの転送先を該経路情報によって制御することにより、メッシュネットワーク上の故障状態やトラフィック状態を、低機能の通信ノード（例えばセンサノード）側であっても把握することを可能にし、無線通信を効率的に行えるようにすることを主要な特徴としている。

より具体的に説明すると、本発明は、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モード（例えばセンサネットワークの場合には通常測定動作モード）との二つのネットワーク動作モードを用意する。そして、メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、ゲートウェイまたはクラウド上のサーバ側で各通信ノードから通信可能な隣接の通信ノードのリストを取得して、取得したリストに基づいて、無線通信可能なメッシュネットワークを構成し、擬似ユニキャスト通信により、各通信ノードそれぞれに対して、該当の通信ノードの役割（階層（ランク））や経路情報に関するネットワーク情報を通知し、また、擬似ブロードキャスト通信により、全ての通信ノードに対して、ネットワークサービスの開始を指示し、ネットワークサービス提供動作モード（例えばセンサネットワークの場合には通常測定動作モード）に移行する。

一方、ネットワークサービス提供動作モード（例えばセンサネットワークの場合には通常測定動作モード）においては、各通信ノードは、ゲートウェイまたはクラウド上のサーバ側から通知された経路情報に従って、送信先へ送信データ（例えば、通信ノードがセンサノードの場合には、センサノードで測定した測定データ）を送信する。また、ゲートウェイまたはクラウド上のサーバ側は、各通信ノードからの送信データを監視し、あらかじめ定めた一定時間の間に、送信データ（測定データ）が通知されなかった場合には、ネットワーク動作の異常と判断して、擬似ブロードキャスト通信により、全ての通信ノードに対して、ネットワークサービス提供の停止（例えばセンサネットワークの場合にはセンサ情報の測定動作の停止）を指示することにより、メッシュネットワーク構築動作モードへ移行し、メッシュネットワークを再構築する。

（本発明の実施形態）
次に、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムの一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムは、データの入出力を行う入出力機器（センサノードの場合は対象とする情報を測定して取得するセンサ）と無線通信を行う無線機器とを少なくとも備えた複数の通信ノード（例えばセンサネットワークの場合はセンサノード）と、ネットワーク管理機能として、各通信ノードを無線接続するメッシュネットワークを構築し、各通信ノードの経路情報を管理する機能を少なくとも備えたゲートウェイ（Ｇａｔｅｗａｙ：ＧＷ）と、を少なくとも備えて構成される。なお、メッシュネットワークを構築し、各通信ノードの経路情報を管理するネットワーク管理機能は、ゲートウェイではなく、該ゲートウェイが接続されるクラウド上のサーバ側に備えるようにしても良いが、以下の説明においては、ゲートウェイに備えている場合について説明する。

ゲートウェイ（またはクラウド上のサーバ）は、メッシュネットワークの構築を行うメッシュネットワーク構築動作モードに設定されている場合には、ゲートウェイから見える通信ノードの他、各通信ノードから見える周辺の通信ノードを含むリスト（White List：ＷＬ）を作成・保持し、該リストから各通信ノードの階層と経路との決定（すなわち、ネットワークの決定）を行い、決定されたネットワークに関する情報を各通信ノードへ通知する。しかる後、各通信ノードに対してネットワークサービスの開始を通知して、各通信ノードにおけるデータの送受信動作を開始させ、メッシュネットワーク構築動作モードからネットワークサービス提供動作モードに移行する。以下に、現在の環境状況に応じたメッシュネットワークを構築し、各通信ノードがデータの送受信を行うまでの手順について、順を追って詳細に説明する。

（第１の手順）：各通信ノード（センサノード）から見える隣接通信ノードのリストの作成
まず、ゲートウェイにおいて、無線通信可能な状態にある通信ノード（センサノード）のＭＡＣアドレスを登録するＷＬリスト（White List：ＷＬ）の作成手順について、その一例を、図１のネットワーク構成図を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのネットワーク構成例を示すネットワーク構成図であり、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第１の手順として無線通信可能な通信ノードに関する情報を収集する手順の一例を説明するために用いる説明図でもある。以下に、図１を参照しながら、最上位のゲートウェイ１において、無線通信が可能な全ての通信ノードｉ（センサノードｉ：ｉ＝２，３，…，１６）のＭＡＣアドレスを取得して、通信可能な通信ノード登録用の登録リストすなわちＷＬリスト（White List：ＷＬ）を作成するまでの手順の一例を説明する。

なお、図１においては、ゲートウェイ１が、各通信ノードｉ（ｉ＝２，３，４，…）のＭＡＣアドレスを取得して、無線通信可能な状態にある通信ノードの登録リストすなわちＷＬリスト（White List）を作成する手順の一例を示しているが、かかる動作を、ゲートウェイ１に代わりに、ゲートウェイ１との間で通信が可能なクラウド上のサーバ２０において実施するようにしても良い。また、図１に示す例においては、通信ノードｉは合計１５台（ｉ＝２，…，１６）存在している場合を示しているが、通信ノードｉの台数は、かかる台数に限るものではなく、任意の台数で差し支えない。

図１の説明図において、まず、ゲートウェイ１は電源ＯＮすると、自身の存在を近傍の通信ノードｉに通知するために、自身のＭＡＣアドレスを含むアドバタイズパケットを周辺の通信ノードｉ（図１の場合は、通信ノード２，３，４の３台が周辺に存在している）に対して送信する（ステップＳ１）。各通信ノードｉも、同様に、電源ＯＮすると、自身の存在を近傍の通信ノードｉやゲートウェイ１に通知するために、自身のＭＡＣアドレスを含むアドバタイズパケットを周辺の通信ノードｉやゲートウェイ１に対して送信する（ステップＳ２）。ゲートウェイ１は、周辺の通信ノードｉからのアドバタイズパケットを受信し、無線通信可能な周辺の通信ノードｉのＭＡＣアドレスを登録したＷＬリスト（White List：ＷＬ）を作成して保存する（ステップＳ３）。

さらに、ゲートウェイ１は、周辺に存在する通信ノードｉを検索して、ＷＬリストにＭＡＣアドレスが登録されている通信ノードｉと一致しているものを保存する（ステップＳ４）。しかる後、ゲートウェイ１は、検索した各通信ノードｉに対して、ＷＬリストを通知する（ステップＳ５）。

ゲートウェイ１からＷＬリストの通知を受けた各通信ノードｉは、周辺に存在する通信ノードｉを検索し、周辺の通信ノードｉからのアドバタイズパケットの受信結果に基づいて作成したＷＬリストにＭＡＣアドレスが登録されている通信ノードｉと一致しているもののみに、当該通信ノードｉのＷＬリストを更新し、更新したＷＬリストを、ゲートウェイ１に通知するとともに（ステップＳ６）、検出した周辺の通信ノードｉに対して更新したＷＬリストを通知する（ステップＳ７）。

さらに、周辺の通信ノードｉからＷＬリストの通知を受けた各通信ノードｉは、周辺に存在する通信ノードｉを検索し、同様の手順により、当該通信ノードｉのＷＬリストを更新し、更新したＷＬリストを、ＷＬリストを通知してきた通信ノードｉに通知し、順次、ＷＬリストの通知を受けた各通信ノードｉを経由して、最終的に、ゲートウェイ１に通知するとともに、検出した周辺の通信ノードｉに対して更新したＷＬリストを通知するという動作を繰り返す（ステップＳ８）。ゲートウェイ１は、無線通信可能な状態にある全ての通信ノードｉからＷＬリストを受け取った段階に達したと判定すると、ＷＬリストの作成・収集動作を終了する（ステップＳ９）。

（第２の手順）：ＷＬリストから各通信ノードの階層（ランク）と経路との決定（すなわちメッシュネットワークの決定）
次に、ＷＬリストの作成を終了したゲートウェイ１が、各通信ノードｉの階層（ランク）を決定するとともに、経路を決定する動作について、その一例を、図２、図３、図４の各説明図を用いて順次説明する。まず、図２は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第２の手順の一ステップとして作成した無線通信可能な通信ノードに関する隣接行列の一例を説明するための説明図であり、各通信ノードが近距離無線通信を行うメッシュネットワークの構成を決定するために作成した隣接行列の一例を説明している。なお、図２の左側のネットワーク構成図は、図１に示したネットワーク構成図を再掲したものである。

ゲートウェイ１は、ゲートウェイ１自身が作成したＷＬリスト以外に、全ての通信ノードｉ（ｉ＝２，３，４，…，１６）から取得したＷＬリストも保持している。ゲートウェイ１は、自身が作成したＷＬリストおよび各通信ノードｉから取得したＷＬリストをベクトルとして、それらを組み合わせることにより、図２の右側の行列に示すように、ゲートウェイ１や各通信ノードｉそれぞれからどの通信ノードｊが見えているかを表した行列を、
隣接行列Ａ＝（ａ_ｉ，ｊ）
ａ_ｉ，ｊ：センサノードｉからセンサノードｊが見えるか否かを示す。
（ａ_ｉ，ｊ＝１：見える、ａ_ｉ，ｊ＝０：見えない）
として作成する。

例えば、図２の左側のネットワーク構成図においては、ゲートウェイ１からは、通信ノード２，３，４の３台のみが直接無線通信可能な通信ノードｊとして見えていて、その他の通信ノードｊは見えていないので、隣接行列Ａの第１行目の各要素ａ_１，ｊについては、次の通りである。なお、自分自身は見えないものとする。
ａ_１，２＝１、ａ_１，３＝１、ａ_１，４＝１、
その他の要素は全て‘０’、すなわち、ａ_１，ｊ＝０（ｊ＝５，６，…，１６）
また、自分自身は見えないものとし、ａ_１，１＝０

したがって、ゲートウェイ１および各通信ノードｉ（ｉ＝２，３，４，…，１６）が、図２の左側のネットワーク構成図に示すような位置関係にあった場合には、ゲートウェイ１において作成される隣接行列Ａとして、図２の右側に示すような行列が得られる。なお、隣接行列Ａの第ｋ（ｋ＝１，２，３，…，１６）行目の非０の値（０以外の数値）すなわち‘１’の値になっている各列は、各行に該当するゲートウェイ１または通信ノードｉ（ｉ＝２，３，…，１６）それぞれから１回の試行（ホッピング）で見える通信ノードｊを示している。つまり、例えば、隣接行列Ａの第１行目のゲートウェイ１からは、周辺に存在している通信ノード２，３，４の３台が１回の試行で見えていることを示し、第２行目の通信ノード２からは、ゲートウェイ１以外に、隣接の通信ノード３および周辺に位置する通信ノード５，６が１回の試行で見えていることを示している。

次に、各通信ノードｉが何回目の試行（ホッピング）によって見えるようになるかということを示すために、図２に示した隣接行列Ａのべき乗計算結果について、図３を用いて説明する。図３は、図２に例示した隣接行列Ａのべき乗計算結果を示す説明図であり、図３（Ａ）は、図２と同じ隣接行列Ａを示し、図３（Ｂ）は、隣接行列Ａの２べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾２）の計算結果を示し、図３（Ｃ）は、隣接行列Ａの３べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾３）の計算結果を示し、図３（Ｄ）は、隣接行列Ａの４べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾４）の計算結果を示し、図３（Ｅ）は、隣接行列Ａの５べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾５）の計算結果を示し、図３（Ｆ）は、隣接行列Ａの６べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾６）の計算結果を示している。

図３の説明に先立って、まず、図２に示す隣接行列Ａについて、ゲートウェイ１から各通信ノードｉに至るまでの経路の個数（ランク数）について説明する。経路をＰで表すと、経路Ｐ（Ｎ）_ｉ，ｊは、Ｎ回のホッピングで通信ノードｉから通信ノードjに到達する経路の個数を示している。例えば、Ｐ（１）_ｉ，ｊは、１回のホッピングで通信ノードｉから通信ノードjに到達する経路の個数を示し、この経路の個数Ｐ（１）_ｉ，ｊは、前述のａ_ｉ，ｊが非０の値になっている個数に一致する。つまり、図２のネットワーク構成図において、ゲートウェイ１から１回のホッピングで到達する通信ノードｉは、通信ノード２，３，４の３個であり、経路の個数Ｐ（１）_１，ｊは３個である。

また、Ｐ（２）_ｉ，ｊは、２回のホッピングで通信ノードｉから通信ノードjに到達する経路の個数を示し、通信ノードｉからいずれかの通信ノードｎを経由して通信ノードjに到達する経路の個数を求めて、経由先の通信ノードｎを全ての通信ノードに適用した場合の総和を次の式（１）により求めれば良い。

一例として、ゲートウェイ１から２回のホッピングで通信ノード５に到達する経路の個数Ｐ（２）_１，５は、図２のネットワーク構成図を参照すると、ゲートウェイ１から通信ノード５に至る経路を通信ノードの番号順に表現すると、（１，２，５）または（１，３，５）の２経路である。すなわち、式（１）を用いて経路の個数Ｐ（２）_１，５を示すと、次の式（２）の通りである。

別の表現で示すと、２回のホッピングで通信ノードｉから通信ノードjに到達する経路の個数Ｐ（２）ｉ，ｊは、隣接行列Ａの２べき乗数の式（３）で与えられ、Ｎ回のホッピングで通信ノードｉから通信ノードjに到達する経路の個数Ｐ（Ｎ）ｉ，ｊは、隣接行列ＡのＮべき乗数の式（４）で与えられる。

図２のネットワーク構成図に示すように、ゲートウェイ１は、通信ノードとして番号１を割り付けているので、他の通信ノード（センサノード）は、番号２〜１６を付して、通信ノード２〜通信ノード１６として示している。ゲートウェイ１から何回ホッピングすれば、通信ノード２〜通信ノード１６までの全ての通信ノードに到達することができるかを求める場合は、隣接行列Ａの２べき乗、３べき乗、…と順次べき乗数を増やしていって、ゲートウェイ１に該当する第１行目の全ての要素が非０の値（０以外の数値）になる最低のべき乗数を求めれば良いことになる。

ここで、図３（Ｂ）〜図３（Ｅ）の隣接行列Ａのべき乗数の計算結果として、第ｋ（ｋ＝１，２，３，…，１６）行目の非０の値（０以外の数値）となっている各列は、各行に該当するゲートウェイ１または通信ノードｉ（ｉ＝２，３，…，１６）それぞれからべき乗数に相当する回数の試行（ホッピング）によって見える通信ノードｊを示している。

つまり、例えば、図３（Ａ）の隣接行列Ａの第１行目のゲートウェイ１からは、前述したように、第１回目の試行で、通信ノード２，３，４の３台が見えていることを示しているが、隣接行列Ａの２べき乗結果を示す図３（Ｂ）の隣接行列Ａ＾２の第１行目のゲートウェイ１からは、通信ノード２，３，４の３台の他に、第２回目の試行によって、さらに、通信ノード５，６，７の３台が新たに見えてくることを示している。

さらに、ゲートウェイ１に該当する第１行目の全ての要素が非０の値（０以外の数値）になる最低のべき乗数を求めると、図３（Ｄ）の隣接行列Ａの４べき乗（すなわち隣接行列Ａ＾４）の場合であり、ゲートウェイ１から最低４回試行（ホッピング）すれば、通信ノード２〜通信ノード１６の全ての通信ノードに到達することができることを示している。また、図３（Ｄ）の隣接行列Ａの４べき乗において、第１行目の各列の値（２１，２９，１８，…，２）は、ゲートウェイ１から各通信ノードｉ（ｉ＝２，３，４，…，１６）それぞれに到達する経路の個数を示している。

次に、ゲートウェイ１から各通信ノードｉに到達するまでの経路を絞り込んで決定するまでの手順について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第２の手順として各通信ノードｉの階層（ランク）と経路とを決定する手順の一例を説明するための説明図である。図４には、図２の説明図に例示したゲートウェイ１から各通信ノードｉ（ｉ＝２〜１６）に到達するまでの経路を絞り込む手順と、各通信ノードｉの階層（ランク）を決定する手順、つまり、ｎ回試行（ホッピング）しないと、通達しない通信ノードｉの階層をｎとしたときの、階層ｎの通信ノードｉを決定する手順との一例を示している。

図３の隣接行列Ａのべき乗数の計算結果に示したように、ゲートウェイ１から最低４回試行（ホッピング）すれば、通信ノード２〜通信ノード１６までの全ての通信ノードに到達することができるので、各通信ノードｉは、ランク１、ランク２、ランク３、ランク４の４つの階層（ランク）のいずれかにランク付けされることになる。さらに説明すると、図３（Ａ）の隣接行列Ａにおけるゲートウェイ１に該当する第１行目、図３（Ｂ）の隣接行列Ａの２べき乗（Ａ＾２）におけるゲートウェイ１に該当する第１行目、図３（Ｃ）の隣接行列Ａの３べき乗（Ａ＾３）におけるゲートウェイ１に該当する第１行目、図３（Ｄ）の隣接行列Ａの４べき乗（Ａ＾４）におけるゲートウェイ１に該当する第１行目のそれぞれにおいて、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）の順に進んで、初めて非０の値（０以外の数値）になった列が、図４（Ａ）に示すように、ランク１、ランク２、ランク３、ランク４それぞれにランク付けられる通信ノードｉの候補、または、それぞれへのランク付けとして確定（決定）した通信ノードｉであることを示している。

ここで、図４（Ａ）に示すように、先頭の図３（Ａ）の隣接行列Ａにおけるゲートウェイ１に該当する第１行目において、非０の値（０以外の数値）の列に該当する通信ノード２，３，４は、ランク１の階層（ランク）として確定し、また、最後の図３（Ｄ）の隣接行列Ａの４べき乗（Ａ＾４）におけるゲートウェイ１に該当する第１行目において初めて非０の値（０以外の数値）になった列に該当する通信ノード１２，１３，１４，１６は、最終ランクのランク４の階層（ランク）として確定する。また、途中の図３（Ｂ）の隣接行列Ａの２べき乗（Ａ＾２）におけるゲートウェイ１に該当する第１行目において初めて非０の値（０以外の数値）になった列に該当する通信ノード５，６，７は、ランク２の候補として、これら３個の通信ノードの中から、ランク２を選択する。同様に、途中の図３（Ｃ）の隣接行列Ａの３べき乗（Ａ＾３）におけるゲートウェイ１に該当する第１行目において初めて非０の値（０以外の数値）になった列に該当する通信ノード８，９，１０，１１，１５は、ランク３の候補として、これら５個の通信ノードの中から、ランク３を選択する。

次に、ランク１、ランク２、ランク３、ランク４の各ランクの通信ノードｉの経路を確定（決定）する手順について、図４（Ｃ）を参照しながら説明する。なお、一般的に、経路の確定を行う手順として、まず、最下位層の階層ｎの通信ノードとしてランク付けが確定している末端の通信ノードすなわちｎ回試行（ホッピング）しないと到達しない最下層の通信ノードから上位階層方向に辿ることができる階層（ｎ−１）の通信ノードｉへの経路を決定する。しかる後、その一つ上位階層方向に辿ることができる階層（ｎ−２）の通信ノードｉの経路を決定していく、という手順を繰り返すことによって、最下層の末端の通信ノードｉから最上層の中央のゲートウェイ１まで順次辿って経路の絞り込みを行うことにより、各階層（ランク）の通信ノードｉの経路を決定していく。ゲートウェイ１まで辿り着くと、各通信ノードｉの階層（ランク）と経路とを決定したことになり、近距離無線通信を行うメッシュネットワークの構成を決定したことになる。以下、図４（Ｃ）を参照して具体例を説明する。

まず、図４（Ｃ）の項番１１において、符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに示すように、最下層のランク４としてランク付けが確定している通信ノード１２，１３，１４，１６それぞれから一つ上に辿ることができる通信ノードｉを経路として求める。

（１）符号Ａ：通信ノード１２の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード８のみであり、通信ノード８は、通信ノード１２の一つ上のランク３として確定する。また、通信ノード１２への経路（１２，８）も確定する。

（２）符号Ｂ：通信ノード１３の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード９のみであり、通信ノード９は、通信ノード１３の一つ上のランク３として確定する。また、通信ノード１３への経路（１３，９）も確定する。

（３）符号Ｃ：通信ノード１４の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード１０，１５の２個であり、通信ノード１０，１５は、通信ノード１４の一つ上のランク３の候補とする。通信ノード１４への２つの経路（１４，１０）、（１４，１５）も候補とする。

（４）符号Ｄ：通信ノード１６の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード１１のみであり、通信ノード１１は、通信ノード１６の一つ上のランク３として確定する。また、通信ノード１６への経路（１６，１１）も確定する。

次に、図４（Ｃ）の項番１２において、符号Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉに示すように、ランク３としてランク付けが確定した通信ノード８，９，１１およびランク３の候補の通信ノード１０，１５それぞれから一つ上に辿ることができる通信ノードｉを求める。

（５）符号Ｅ：通信ノード８の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード５のみであり、通信ノード５は、通信ノード８の一つ上のランク２として確定する。また、通信ノード８への経路（８，５）も確定する。

（６）符号Ｆ：通信ノード９の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード５，６の２個であり、通信ノード５，６は、通信ノード９の一つ上のランク２の候補とする。ただし、通信ノード５については、前述の（５）にて、通信ノード８の一つ上のランク２として確定している。通信ノード９への２つの経路（９，５）、（９，６）も候補とする。

（７）符号Ｇ：通信ノード１０の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード７のみであり、通信ノード７は、後述の（９）に示すように、通信ノード１１の一つ上のランク２として確定するので、通信ノード１０の一つ上のランク２としても確定する。したがって、通信ノード１０は、ランク３に確定する。また、通信ノード１０への経路（１０，７）も確定する。

（８）符号Ｈ：通信ノード１５の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード７のみであり、通信ノード７は、前述の（７）の場合と同様、後述の（９）に示すように、通信ノード１１の一つ上のランク２として確定するので、通信ノード１５の一つ上のランク２としても確定する。したがって、通信ノード１５はランク３に確定する。また、通信ノード１５への経路（１５，７）も確定する。

（９）符号Ｉ：通信ノード１１の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード７のみであり、通信ノード７は、通信ノード１１の一つ上のランク２として確定する。また、通信ノード１１への経路（１１，７）も確定する。

次に、図４（Ｃ）の項番１３において、符号Ｊ、Ｋ、Ｌに示すように、ランク２としてランク付けが確定した通信ノード５，７およびランク２の候補の通信ノード６それぞれから一つ上に辿ることができる通信ノードｉを求める。

（１０）符号Ｊ：通信ノード５の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード２，３の２個であるが、通信ノード２，３は、通信ノード５の一つ上のランク１として確定済みである。また、通信ノード５への経路（５，２）、（５，３）は候補とする。

（１１）符号Ｋ：通信ノード６の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード２，３の２個であるが、通信ノード２，３は、通信ノード６の一つ上のランク１として確定済みである。したがって、通信ノード６はランク２に確定する。また、通信ノード６への経路（６，２）、（６，３）は候補とする。

（１２）符号Ｌ：通信ノード７の一つ上の通信ノードは、図４（Ｂ）の右側の図面に示すように、通信ノード３，４の２個であるが、通信ノード３，４は、通信ノード７の一つ上のランク１として確定済みである。また、通信ノード７への経路（７，３）、（７，４）は候補とする。

次に、図４（Ｃ）の項番１４において、符号Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐに示すように、最下位層（ランク４）の末端の通信ノード１２，１３，１４，１６およびランク３の通信ノード１５から最上位のゲートウェイ１に到達するまでの経路について、候補となっている経路のいずれかを選択して決定していく。

（１３）符号Ｍ：符号Ａ、Ｅ、Ｊより、通信ノード１２からゲートウェイ１への経路は、（１２，８，５，２，１）または（１２，８，５，３，１）のいずれかであるが、とりあえず、経路（１２，８，５，２，１）を選択して決定する。

（１４）符号Ｎ：符号Ｂ、Ｆ、Ｊ、Ｋ、Ｍより、通信ノード１３からゲートウェイ１への経路は、上位側の経路（・，・，５，２，１）が符号Ｍにおいて既に使用済みになっているので、まだ使用していない経路となる（１３，９，６，３，１）を選択して決定する。

（１５）符号Ｏ：符号Ｃ、Ｇ、Ｈ、Ｌ、Ｎより、通信ノード１４からゲートウェイ１への経路は、上位側の経路（・，・，・，３，１）が符号Ｎにおいて既に使用済みになっているので、まだ使用していない経路となる（１４，１０，７，４，１）を選択して決定する。また、通信ノード１５からゲートウェイ１への経路は、同様に、（１５，７，４，１）を選択して決定する。

（１６）符号Ｐ：符号Ｄ、Ｉ、Ｌ、Ｎより、通信ノード１６からゲートウェイ１への経路は、（１５）の場合と同様、まだ使用していない経路となる（１６，１１，７，４，１）を選択して決定する。

（第３の手順）：各通信ノードへの階層と経路との通知
ゲートウェイ１は、第２の手順において、各通信ノードｉの階層（ランク）と経路とを決定し、近距離無線通信用のメッシュネットワークの構成を決定すると、次に、各通信ノードｉへの経路を把握しているゲートウェイ１は、図５に示すように、各通信ノードｉそれぞれへの経路を指定して、かつ、各通信ノードｉそれぞれを単一の送信先として指定した擬似的なユニキャスト通信方式を用いて、決定したそれぞれの通信ノードｉの階層（ランク）と送受信先を示す経路とに関するネットワーク情報を、各通信ノードｉに対して通知する。図５は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第３の手順として各通信ノードの階層（ランク）と経路とに関するネットワーク情報を該当する通信ノードそれぞれに対して通知する手順の一例を説明するための説明図である。

図５に示すゲートウェイ１から各通信ノードｉに対する擬似的なユニキャスト通信方式によるネットワーク情報の通知動作は、次の手順で行うことになる。

（１）階層０のノードに位置付けられるゲートウェイ１は、擬似的なユニキャスト通信方式により、次の階層１にランク付けされた各通信ノードｉに対して、それぞれの階層（ランク）を示す番号とそれぞれの通信ノードｉの上位のゲートウェイ１と配下の階層２にランク付けされた各通信ノードｉとに関する情報を通知する。例えば、ゲートウェイ１は、階層１の通信ノード２に対しては、図５の太い実線の矢印線にて示すように、階層１を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位のゲートウェイ１と配下の階層２の通信ノード５とに関する情報を通知する。

また、階層１の通信ノード３に対しては、図５の太い一点鎖線の矢印線にて示すように、階層１を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位のゲートウェイ１と配下の階層２の通信ノード６とに関する情報を通知する。また、階層１の通信ノード４に対しては、図５の太い破線の矢印線にて示すように、階層１を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位のゲートウェイ１と配下の階層２の通信ノード７とに関する情報を通知する。

（２）次に、階層０のノードに位置付けられるゲートウェイ１は、擬似的なユニキャスト通信方式により、階層１の通信ノードｉを経由して、それぞれの配下の階層２の通信ノードｉに対して、それぞれの階層（ランク）を示す番号とそれぞれの通信ノードｉの上位の階層１にランク付けされた通信ノードｉと配下の階層３にランク付けされた各通信ノードｉとに関する情報を通知する。例えば、ゲートウェイ１は、階層２の通信ノード５に対しては、図５の太い実線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード２を経由して、階層２を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層１の通信ノード２と配下の階層３の通信ノード８とに関する情報を通知する。

また、階層２の通信ノード６に対しては、図５の太い一点鎖線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード３を経由して、階層２を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層１の通信ノード３と配下の階層３の通信ノード９とに関する情報を通知する。また、階層２の通信ノード７に対しては、図５の太い破線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード４を経由して、階層２を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層１の通信ノード４と配下の階層３の通信ノード１０と通信ノード１１と通信ノード１５とに関する情報を通知する。

（３）次に、階層０のノードに位置付けられるゲートウェイ１は、擬似的なユニキャスト通信方式により、階層１の通信ノードｉとそれぞれの配下の階層２の通信ノードｉとを経由して、それぞれの配下の階層３の通信ノードｉに対して、それぞれの階層（ランク）を示す番号とそれぞれの通信ノードｉの上位の階層２にランク付けされた通信ノードｉと配下の階層４にランク付けされた各通信ノードｉとに関する情報を通知する。例えば、ゲートウェイ１は、階層３の通信ノード８に対しては、図５の太い実線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード２と階層２の通信ノード５とを経由して、階層３を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層２の通信ノード５と配下の階層４の通信ノード１２とに関する情報を通知する。

また、階層３の通信ノード９に対しては、図５の太い一点鎖線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード３と階層２の通信ノード６とを経由して、階層３を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層２の通信ノード６と配下の階層４の通信ノード１３とに関する情報を通知する。また、階層３の通信ノード１０と通信ノード１１とに対しては、図５の太い破線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード４と階層２の通信ノード７とを経由して、それぞれ、階層３を示す番号情報を通知するとともに、それぞれの経路として決定した上位の階層２の通信ノード７とそれぞれの配下の階層４の通信ノード１４と通信ノード１６とに関する情報を通知する。また、階層３の通信ノード１５に対しては、図５の太い破線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード４と階層２の通信ノード７とを経由して、階層３を示す番号情報を通知するが、経路として決定した上位の階層２の通信ノード７に関する情報のみを通知し、配下の階層４の通信ノードは存在しない旨を通知する。

（４）以降においても、階層０のノードに位置付けられるゲートウェイ１は、最下位層に位置付けられた通信ノードｉに到達するまで、擬似的なユニキャスト通信方式により、前述の手順と同様の手順により、階層１の通信ノードｉ、それぞれの配下の階層２の通信ノードｉ、…、それぞれの配下の階層（ｎ−１）の通信ノードｉを経由して、それぞれの配下の階層ｎの通信ノードｉに対して、それぞれの階層（ランク）を示す番号とそれぞれの通信ノードｉの上位の階層（ｎ−１）にランク付けされた各通信ノードｉと配下の階層（ｎ＋１）にランク付けされた各通信ノードｉとに関する情報を通知するという動作を繰り返す。最下位層に位置付けられた通信ノードｉに到達すると、経路として決定した配下の階層の通信ノードは存在しない状態になるので、階層（ランク）の通知とともに、経路として決定した上位の階層の通信ノードｉに関する情報のみを通知し、配下の階層の通信ノードは存在しない旨を通知する。しかる後は、全ての通信ノードｉに対する階層（ランク）と経路とに関するネットワーク情報の通知を行ったので、階層（ランク）と経路とに関するネットワーク情報の通知動作を終了する。

例えば、ゲートウェイ１は、最下位層の階層４の通信ノード１２に対しては、図５の太い実線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード２と階層２の通信ノード５と階層３の通信ノード８を経由して、階層４を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層３の通信ノード８に関する情報のみを通知し、配下の階層の通信ノードは存在しない旨を通知する。また、最下位層の階層４の通信ノード１３に対しては、図５の太い一点鎖線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード３と階層２の通信ノード６と階層３の通信ノード９を経由して、階層４を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層３の通信ノード９に関する情報のみを通知し、配下の階層の通信ノードは存在しない旨を通知する。

また、最下位層の階層４の通信ノード１４に対しては、図５の太い破線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード４と階層２の通信ノード７と階層３の通信ノード１０とを経由して、階層４を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層３の通信ノード１０に関する情報のみを通知し、配下の階層の通信ノードは存在しない旨を通知する。また、最下位層の階層４の通信ノード１６に対しては、図５の太い破線の矢印線にて示すように、階層１の通信ノード４と階層２の通信ノード７と階層３の通信ノード１１とを経由して、階層４を示す番号情報を通知するとともに、経路として決定した上位の階層３の通信ノード１１に関する情報のみを通知し、配下の階層の通信ノードは存在しない旨を通知する。

（第４の手順）：ネットワーク全体のサービス開始の通知
ゲートウェイ１は、第３の手順において、全ての通信ノードｉに対して、それぞれの通信ノードｉの階層（ランク）と経路とに関するネットワーク情報の通知を完了すると、次に、ゲートウェイ１は、図６に示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、全ての通信ノードｉに対して、ネットワーク全体のサービスの開始を通知する。図６は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードにおける第４の手順としてネットワーク全体のサービスを開始する旨の情報を全ての通信ノードに対して通知する手順の一例を説明するための説明図である。

ゲートウェイ１から全ての通信ノードｉに対する擬似的なブロードキャスト通信方式によるネットワーク全体のサービス開始の通知動作は、次の手順で行うことになる。

（１）階層０のノードに位置付けられるゲートウェイ１は、擬似的なブロードキャスト通信方式により、次の階層１にランク付けされた各通信ノードｉに対して、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。例えば、ゲートウェイ１は、階層１の通信ノード２，３，４に対しては、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報をブロードキャスト通知する。

（２）ゲートウェイ１からの擬似的なブロードキャスト通知を受け取った階層１の通信ノード２，３，４それぞれは、第２、第３の手順においてそれぞれの配下に位置する全ての階層２の通信ノードｉを把握しているので、擬似的なブロードキャスト通信方式により、把握している配下の全ての階層２の通信ノードｉに対して、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。例えば、階層１の通信ノード２は、配下の階層２の通信ノード５と通信ノード６に対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。

また、階層１の通信ノード３は、配下の階層２の通信ノード５と通信ノード６と通信ノード７とに対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。また、階層１の通信ノード４は、配下の階層２の通信ノード７に対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。

（３）階層１の通信ノード２，３，４それぞれからの擬似的なブロードキャスト通知を受け取った階層２の通信ノード５，６，７それぞれは、第２、第３の手順においてそれぞれの配下に位置する全ての階層３の通信ノードｉを把握しているので、擬似的なブロードキャスト通信方式により、把握している配下の全ての階層３の通信ノードｉに対して、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。例えば、階層２の通信ノード５は、配下の階層３の通信ノード８と通信ノード９とに対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。

また、階層２の通信ノード６は、配下の階層３の通信ノード９に対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。また、階層２の通信ノード７は、配下の階層３の通信ノード１０と通信ノード１１と通信ノード１５とに対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。

（４）以降においても、各階層の通信ノードｉは、最下位層に位置付けられた通信ノードｉに到達するまで、擬似的なブロードキャスト通信方式により、前述の手順と同様の手順により、それぞれの配下の階層の通信ノードｉに対して、一斉に、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する動作を繰り返す。最下位層に位置付けられた通信ノードｉに到達すると、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知すべき配下の通信ノードは存在しない状態になるので、ネットワーク全体のサービス開始の通知動作を終了する。

例えば、階層３の通信ノード８は、配下にある最下位層の階層４の通信ノード１２に対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。また、階層３の通信ノード９は、配下にある最下位層の階層４の通信ノード１３に対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。

また、階層３の通信ノード１０は、配下にある最下位層の階層４の通信ノード１４に対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。また、階層３の通信ノード１５も、配下にある最下位層の階層４の通信ノード１４に対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。また、階層３の通信ノード１１は、配下にある最下位層の階層４の通信ノード１６に対して、図６の太い実線の矢印線にて示すように、擬似的なブロードキャスト通信方式により、ネットワーク全体のサービス開始に関する情報を通知する。

（第５の手順）：ネットワークサービス提供動作モード例えば通常測定動作モードにおけるデータ送受信動作
第４の手順において、全ての通信ノードｉに対するネットワーク全体のサービス開始通知が終了すると、近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムのメッシュネットワーク構築動作モードは終了し、ネットワークサービス提供動作モード（センサネットワークの場合には通常測定動作モード）に移行して、ネットワークシステムとしてのサービスを開始する。ここで、通信ノードｉが、対象の情報の測定を行うセンサノードであった場合には、前述したように、ネットワークシステムのサービス提供動作モードとして、各センサノードにおける測定結果に関する測定データを送受信する通常測定動作モードに移行する。

各センサノードｉ（通信ノードｉ）は、メッシュネットワーク構築動作モードにおける第３の手順により、データの送受信用の経路情報として、自身の上位に位置するセンサノードｉ（通信ノードｉ）と自身の配下に位置するセンサノードｉ（通信ノードｉ）とを、ゲートウェイ１からの擬似的なユニキャスト通信方式によりあらかじめ通知されて把握している。したがって、各センサノードｉ（通信ノードｉ）は、ゲートウェイ１に対して送信すべき測定データが発生した場合には、自身の上位に位置するセンサノードｉ（通信ノードｉ）に対して、該測定データを送信する。また、配下のセンサノードｉ（通信ノードｉ）から測定データを受け取ったセンサノードｉ（通信ノードｉ）は、自身の上位に位置するセンサノードｉ（通信ノードｉ）に対して該測定データを転送するという動作を、最上位の階層１のセンサノードｉ（通信ノードｉ）に到達するまで繰り返す。最上位の階層１のセンサノードｉ（通信ノードｉ）において、測定データを受け取ると、階層０に相当するゲートウェイ１に対して、受け取った測定データを転送する。

例えば、最下位層に位置する各センサノードｉ（通信ノードｉ）からゲートウェイ１に対する測定データの送信動作は、図７の説明図に示すように、次の手順で行うことになる。図７は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムの通常測定動作モードにおける手順の一例を第５の手順として説明するための説明図であり、最下位層の階層４に位置するセンサノードｉ（通信ノードｉ）それぞれから、それぞれにおいて測定した測定データを、階層０に相当するゲートウェイ１に対して送信する場合の送信経路を示している。なお、図７においては、メッシュネットワークがセンサネットワークとして構成されている場合について例示している。

（１）例えば、階層４のセンサノード１２（通信ノード１２）は、測定した測定データを、図７の太い実線の矢印線にて示すように、経路情報の上位送信先として指定されている階層３のセンサノード８（通信ノード８）に対して送信する。階層３のセンサノード８（通信ノード８）は、センサノード１２（通信ノード１２）からの測定データを受け取ると、図７の太い実線の矢印線にて示すように、受け取った測定データを、経路情報の上位送信先として指定されている階層２のセンサノード５（通信ノード５）に対して転送する。

階層２のセンサノード５（通信ノード５）は、センサノード８（通信ノード８）からの測定データを受け取ると、図７の太い実線の矢印線にて示すように、受け取った測定データを、経路情報の上位送信先として指定されている階層１のセンサノード２（通信ノード２）に対して転送する。階層１のセンサノード２（通信ノード２）は、センサノード５（通信ノード５）からの測定データを受け取ると、図７の太い実線の矢印線にて示すように、受け取った測定データを、経路情報の上位送信先として指定されている階層０に相当するゲートウェイ１に対して、すなわち、最終的な送信先となるゲートウェイ１に対して、転送する。

つまり、最下位層の階層４のセンサノード１２（通信ノード１２）において測定された測定データは、図７の太い実線の矢印線にて示すように、ゲートウェイ１からの擬似的なユニキャスト通信方式によりあらかじめ通知されている経路情報に基づいて、（１２，８，５，２，１）の経路を介して、ゲートウェイ１に転送される。

（２）また、階層４のセンサノード１３（通信ノード１３）において測定された測定データは、図７の太い一点鎖線の矢印線にて示すように、ゲートウェイ１からの擬似的なユニキャスト通信方式によりあらかじめ通知されている経路情報に基づいて、センサノード１２（通信ノード１２）の場合とは異なる経路として指定されている（１３，９，６，３，１）の経路を介して、ゲートウェイ１に転送される。

（３）また、階層４のセンサノード１４（通信ノード１４）において測定された測定データは、図７の太い破線の矢印線にて示すように、ゲートウェイ１からの擬似的なユニキャスト通信方式によりあらかじめ通知されている経路情報に基づいて、センサノード１２（通信ノード１２）、センサノード１３（通信ノード１３）の場合とは異なる経路として指定されている（１４，１０，７，４，１）の経路を介して、ゲートウェイ１に転送される。また、階層４のセンサノード１６（通信ノード１６）において測定された測定データについても、図７の太い破線の矢印線にて示すように、ゲートウェイ１からの擬似的なユニキャスト通信方式によりあらかじめ通知されている経路情報に基づいて、センサノード１２（通信ノード１２）、センサノード１３（通信ノード１３）の場合とは異なる経路として指定されている（１６，１１，７，４，１）の経路を介して、ゲートウェイ１に転送される。

なお、ネットワークサービス提供動作モード例えば通常測定動作モードにおいては、ゲートウェイ１またはクラウド上のサーバ２０は、各通信ノードｉから送信されてくるデータ送信動作を常時監視し、あらかじめ定めた一定時間の間、該データ送信動作が行われていないことを検出した場合には、ネットワーク動作の異常が発生したものと判定して、擬似的なブロードキャスト通信方式により、全ての通信ノードｉに対して、ネットワークサービス提供動作モード例えば通常測定動作モードの動作を停止させ、メッシュネットワーク構築動作モードへ移行させて、メッシュネットワークの再構築を実施する。

（第６の手順）：特定の通信ノードに対する制御情報の送信
ゲートウェイ１は、各センサノードｉ（通信ノードｉ）に対する制御を行う機能も備えている。例えば、前述の第５の手順により、特定のセンサノードｉ（通信ノードｉ）からの測定データの一種として、当該センサノードｉ（通信ノードｉ）に対する制御を行うことが要求されてきた場合、ゲートウェイ１は、要求された制御を行うための制御情報を作成して、当該センサノードｉ（通信ノードｉ）に対して、擬似的なユニキャスト通信方式により、作成した制御情報を送信する。

ここで、ゲートウェイ１は、第２の手順において説明したように、各センサノードｉ（通信ノードｉ）が、どのセンサノードｉ（通信ノードｉ）から見えているか、すなわち、どのセンサノードｉ（通信ノードｉ）に無線接続されているかという経路情報をあらかじめ把握している。したがって、ゲートウェイ１は、特定のセンサノードｉ（通信ノードｉ）に対して制御情報を送信しようとする際には、次のような手順で送信動作を行う。

（１）ゲートウェイ１は、まず、特定のセンサノードｉ（通信ノードｉ）に対する制御情報の他に、該制御情報の宛先となる特定のセンサノードｉ（通信ノードｉ）までの経路情報を、該制御情報に添付して、宛先のセンサノードｉ（通信ノードｉ）へ到達する経路上に位置する階層１のセンサノードｉ（通信ノードｉ）に対して、擬似的なユニキャスト通信方式により、送信することができる。

（２）ゲートウェイ１からの制御情報を受け取った階層１のセンサノードｉ（通信ノードｉ）は、受け取った制御情報の宛先が自身宛ではなかった場合には、受け取った経路情報の中から配下の次の階層２のセンサノードｉ（通信ノードｉ）に関する情報を読み取って、経路上に位置する一つ下の階層２のセンサノードｉ（通信ノードｉ）に対して、受け取った制御情報を、受け取った経路情報とともに、擬似的なユニキャスト通信方式により、送信する。

（３）以降においても、各階層のセンサノードｉ（通信ノードｉ）は、宛先として指定されたセンサノードｉ（通信ノードｉ）に到達するまで、受け取った制御情報を、受け取った経路情報とともに、擬似的なユニキャスト通信方式により、前述の手順と同様の手順により、それぞれの配下の階層のセンサノードｉ（通信ノードｉ）に対して、転送する動作を繰り返す。宛先として指定されたセンサノードｉ（通信ノードｉ）に到達すると、当該センサノードｉ（通信ノードｉ）において、受け取った制御情報に基づいた制御が実施される。

以上に説明したように、（第１の手順）〜（第６の手順）までの以上のような実施形態においては、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モード例えば通常測定動作モードとの二つのネットワーク動作モードを用意している。そして、メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、ゲートウェイ１またはクラウド上のサーバ２０が各通信ノードｉから無線通信可能な隣接の通信ノードｉのリストを取得して、取得したリストに基づいて、無線通信可能なメッシュネットワークを構成し、擬似ユニキャスト通信により、各通信ノードｉに対して、各通信ノードｉの役割（階層（ランク））や経路情報に関するネットワーク情報を通知し、また、擬似ブロードキャスト通信により、全ての通信ノードｉに対して、ネットワークサービスの提供開始例えば通常測定動作モードの開始やメッシュネットワーク構築動作モードへの再移行を指示する。

一方、ネットワークサービス提供動作モード（例えばセンサネットワークの場合は通常測定動作モード）においては、各通信ノードｉは、ゲートウェイ１またはクラウド上のサーバ２０側から通知された経路情報に従って、送信先への送信データ（例えば、通信ノードｉがセンサノードの場合には、センサノードで測定した測定データ）を送信する。また、ゲートウェイ１またはクラウド上のサーバ２０側は、各通信ノードｉからの送信データを監視し、あらかじめ定めた一定時間の間に、送信データ（測定データ）が通知されなかった場合には、ネットワーク動作の異常と判断して、擬似ブロードキャスト通信により、全ての通信ノードｉに対して、ネットワークサービスの提供停止（例えばセンサネットワークの場合はセンサ情報を測定した結果を送信する動作の停止）とメッシュネットワーク構築動作モードへの移行とを指示することにより、メッシュネットワーク構築動作モードへ移行し、メッシュネットワークを再構築する。

また、以上の実施形態において使用する近距離無線通信用のプロトコルとしては、既存の近距離無線通信規格（ＺＩＧＢＥＥやＢＬＥ（Bluetooth(登録商標）Low Energy）など）を使用すれば良く、かかる近距離無線通信規格を適用する場合であっても、前述したように、メッシュネットワーク上の無線通信の管理を容易にして、メッシュネットワークのオーバヘッドを軽減し、効率的にメッシュ無線通信を行うことを可能にしている。さらに言えば、ネットワークのゲートウェイ１またはクラウド上のサーバ２０に、ネットワーク全体の管理機能を備えさせて、ネットワークの状況に応じて、適切に、各通信ノードｉに階層を付与し、経路を決定することにより、非メッシュネットワークにおける通信方法とメッシュネットワークにおける通信方法との双方の長所を併せ持つような構成とし、無線通信の高効率化を実現している。

また、ゲートウェイ１またはクラウド上のサーバ２０によって各通信ノードｉの階層（ランク）や経路に関するネットワーク情報を集中的に作成・管理しているので、ネットワーク上の故障状態やトラフィック状態を、容易に可視化して、ネットワークの管理者に提示することも可能になる。さらには、例えば、通信ノードｉが、センサネットワークを構成するための小型化したセンサノードとした場合、一般的に、バッテリ駆動となり、限られたＣＰＵ（Central Processing Unit）性能しか付与されなく、センサノード上では複雑な機能を備えることはできない場合が多い。しかし、本実施形態においては、複雑なネットワーク管理機能は、ゲートウェイ１またはクラウド上のサーバ２０側に備える構成としているので、通信ノードｉは、低性能のＣＰＵを搭載した機器であっても良く、さらには、センサノード（通信ノード）のバッテリ駆動可能時間を増大させることも可能になる。

（その他の実施形態）
以上の実施形態の説明においては、近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムを構成する各通信ノードｉの階層（ランク）、経路に関するネットワーク情報を、ゲートウェイ１において作成し、管理するようにしているが、該ゲートウェイ１の代わりに、該ゲートウェイが接続されているクラウド上のサーバを用いて、該ネットワーク情報を作成、管理するようにしても良いし、あるいは、該ゲートウェイを用いる代わりに、ゲートウェイの一種であるルータを用いてメッシュネットワークを構成している場合には、ルータが、該ネットワーク情報を作成、管理するようにしても良い。

また、図８に示すように、各通信ノードｉに関する階層（ランク）、経路に関するネットワーク情報を、複数のゲートウェイやルータにおいて分散して管理するようにしても良い。図８は、本発明に係る近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムの図１とは異なるネットワーク構成例を示すネットワーク構成図であり、図１の場合とは異なり、複数のゲートウェイに分散して各通信ノードｉの階層（ランク）、経路に関するネットワーク情報を管理している場合のネットワーク構成例について示している。

つまり、図８のネットワーク構成においては、図１と同様のネットワーク構成のサブネットワークが３組用意されている場合を例示しており、３個のゲートウェイ１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれにおいて、それぞれに属する通信ノード２ａ〜１６ａ，２ｂ〜１６ｂ，２ｃ〜１６ｃに関するネットワーク情報を分散管理し、かつ、３個のゲートウェイ１ａ，１ｂ，１ｃ同士の協調動作を行うためのクラウド上のサーバ２１を最上位層としてさらに備えている場合について例示している。

また、前述の実施形態においては、擬似的なブロードキャスト通信方式により、全ての通信ノードに対して通知する情報として、ネットワークサービスの開始例えば通常測定動作モードの開始を指示する情報について主に説明したが、かかる情報のみならず、前述したように、ネットワークサービスの停止（例えばセンサネットワークの場合は通常測定動作モードの停止）を指示する情報やメッシュネットワーク構築動作モードへの再移行を指示する情報であってももちろん構わない。

また、前述の実施形態において図示した各通信ノードｉは、前述したように、対象とする情報を測定することが可能なセンサと無線通信を行うことが可能な無線通信機能とを備えたセンサノードとして構成することも、もちろん可能である。かかるセンサノードによるセンサネットワークを構成する場合、例えば、各センサノードに対しては、階層（ランク）のみを決定し、測定データを送受信するための経路情報を決定しないようにしても良い。かくのごとく、経路情報を決定しない場合には、各センサノードにおける測定データは、階層（ランク）が低いセンサノードに対して送信するようにし、ゲートウェイからの制御データは、階層（ランク）が高い方のセンサノードに対して送信するように動作させることにより、従来技術における場合よりも、データの通信量を削減させることもできる。

（実施形態の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、以下のような効果を奏することができる。

本実施形態における近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムにおいては、従来技術における近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムと比較して、データ送受信用の経路決定のための通信量を大幅に低減することができる。

つまり、従来技術のメッシュネットワークシステムにおいては、特定の或る通信ノードがデータを宛先となるノード例えばゲートウェイに送信する場合、周辺の通信ノードに対して、最終的な宛先のノード例えばゲートウェイが見つかるか否かの問い合わせを行う。該問い合わせを受け取った周辺の通信ノードは、さらに、同じ問い合わせをその周辺の通信ノードに対して行うという動作を、最終的な宛先のノード例えばゲートウェイが見つかるまで、繰り返す。この結果、例えば、各通信ノードに関し、平均的に、３個の周辺の通信ノードが見えていて、データを送信しようとする特定の通信ノードから、４階層先のノード例えばゲートウェイが宛先であった場合には、データの送信経路を決定するまでに、３＾４＝８１回の送信動作が最低必要になってしまう。

これに対して、本実施形態におけるメッシュネットワークシステムにおいては、第５の手順において説明したように、ゲートウェイ１において、各センサノードｉ（通信ノードｉ）の階層（ランク）と経路とをあらかじめ確定して、擬似的なユニキャスト通信方式により、各センサノードｉ（通信ノードｉ）にあらかじめ通知しているので、最下位層の階層４のセンサノードｉ（通信ノードｉ）から４階層先の階層０のノードに位置付けられるゲートウェイ１に対して、測定データを送信する場合であっても、４回の測定データの送信動作を行うだけで、送信動作を完了させることができる。

また、本実施形態における近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムにおいては、ゲートウェイ１ないしクラウド上のサーバ側で各通信ノードｉの経路情報を構成して、管理を行っているので、運用中の各通信ノードｉの役割（ランク数）や各通信ノードｉを通過しているデータ量を可視化して、管理することも容易に可能となる。

また、本実施形態における近距離無線通信用のメッシュネットワークシステムにおいては、従来の経路固定型のネットワークシステムとは異なり、例えば、中継する通信ノードｉが故障して、通信不能になったとしても、ゲートウェイ１またはクラウド上のサーバ側で、ネットワークを再構成して、サービスを再開することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。

１ ゲートウェイ
１ａ ゲートウェイ
１ｂ ゲートウェイ
１ｃ ゲートウェイ
２ 通信ノード（センサノード）
２ａ 通信ノード（センサノード）
２ｂ 通信ノード（センサノード）
２ｃ 通信ノード（センサノード）
３ 通信ノード（センサノード）
３ａ 通信ノード（センサノード）
３ｂ 通信ノード（センサノード）
３ｃ 通信ノード（センサノード）
４ 通信ノード（センサノード）
４ａ 通信ノード（センサノード）
４ｂ 通信ノード（センサノード）
４ｃ 通信ノード（センサノード）
・・・
１６ 通信ノード（センサノード）
１６ａ 通信ノード（センサノード）
１６ｂ 通信ノード（センサノード）
１６ｃ 通信ノード（センサノード）
２０ サーバ
２０ａ サーバ
２０ｂ サーバ
２０ｃ サーバ
２１ サーバ

Claims (10)

1. 複数の通信ノードとネットワーク管理機能を備えたゲートウェイとを有し、前記通信ノード間または前記通信ノードと前記ゲートウェイとの間のメッシュ無線通信を行う近距離無線通信用メッシュネットワークシステムであって、
   前記ゲートウェイは、前記ネットワーク管理機能として、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モードとの二つのネットワーク動作モードを有し、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、各前記通信ノードから、それぞれの前記通信ノードとの間の無線通信が可能な周辺の通信ノードに関する情報を収集することにより、各前記通信ノードそれぞれの階層と経路とに関するネットワーク情報を作成して、擬似的なユニキャスト通信方式により、無線通信が可能な前記通信ノードそれぞれに対して、該当するそれぞれの階層と経路とに関する前記ネットワーク情報を通知して、メッシュネットワークを構築した後、擬似的なブロードキャスト通信方式により、無線通信が可能な全ての前記通信ノードに対して、ネットワークサービスを開始する旨の指示を通知して、前記メッシュネットワーク構築動作モードから前記ネットワークサービス提供動作モードに移行させ、
   一方、各前記通信ノードは、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいて前記ゲートウェイから擬似的なユニキャスト通信方式によりそれぞれに通知されてきた前記ネットワーク情報を保存し、前記ゲートウェイから擬似的なブロードキャスト通信方式によりネットワークサービスを開始する旨の指示を受け取って前記ネットワークサービス提供動作モードに移行した以降において、データの送受信を行う際に、保存した前記ネットワーク情報に従ってデータの送受信動作を行うことを特徴とする近距離無線通信用メッシュネットワークシステム。
2. 各前記通信ノードの階層は、前記ゲートウェイおよび各前記通信ノードそれぞれがいずれの前記通信ノードと無線通信が可能な状態にあるか否かを示す隣接行列および該隣接行列のべき乗計算を行った結果に応じて決定し、各前記通信ノードの経路は、最下位層の階層にランク付けられた前記通信ノードから開始して、無線通信が可能な一つ上の階層のいずれかの前記通信ノードへの経路を求める手順を最上位の階層に相当する前記ゲートウェイに達するまで順次上位の階層に移動しながら繰り返すことによって決定することを特徴とする請求項１に記載の近距離無線通信用メッシュネットワークシステム。
3. 前記ネットワークサービス提供動作モードにおいて、前記ゲートウェイは、各前記通信ノードからデータが送信されるデータ送信動作を常時監視し、あらかじめ定めた一定時間の間、該データ送信動作が行われていないことを検出した場合、ネットワーク動作の異常が発生したものと判定して、擬似的なブロードキャスト通信方式により、全ての前記通信ノードに対して、前記ネットワークサービス提供動作モードの動作を停止させた後、前記メッシュネットワーク構築動作モードへ移行させて、メッシュネットワークを再構築することを特徴とする請求項１または２に記載の近距離無線通信用メッシュネットワークシステム。
4. 前記ゲートウェイにおいて実施される前記ネットワーク管理機能を、前記ゲートウェイの代わりに、該ゲートウェイが接続されたクラウド上のサーバ、または、該ゲートウェイの位置にルータが配置されている場合、当該ルータ側において実施することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の近距離無線通信用メッシュネットワークシステム。
5. 前記通信ノードを、対象の情報を測定することが可能なセンサと無線通信を行うことが可能な無線通信機能とを少なくとも備えたセンサノードとして構成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の近距離無線通信用メッシュネットワークシステム。
6. 複数の通信ノードとネットワーク管理機能を備えたゲートウェイとを有し、前記通信ノード間または前記通信ノードと前記ゲートウェイとの間のメッシュ無線通信を行う近距離無線通信用メッシュネットワークシステムにおける近距離無線通信方法であって、
   前記ゲートウェイは、前記ネットワーク管理機能として、メッシュネットワーク構築動作モードとネットワークサービス提供動作モードとの二つのネットワーク動作モードを有し、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいては、各前記通信ノードから、それぞれの前記通信ノードとの間の無線通信が可能な周辺の通信ノードに関する情報を収集することにより、各前記通信ノードそれぞれの階層と経路とに関するネットワーク情報を作成して、擬似的なユニキャスト通信方式により、無線通信が可能な前記通信ノードそれぞれに対して、該当するそれぞれの階層と経路とに関する前記ネットワーク情報を通知して、メッシュネットワークを構築した後、擬似的なブロードキャスト通信方式により、無線通信が可能な全ての前記通信ノードに対して、ネットワークサービスを開始する旨の指示を通知して、前記メッシュネットワーク構築動作モードから前記ネットワークサービス提供動作モードに移行させ、
   一方、各前記通信ノードは、前記メッシュネットワーク構築動作モードにおいて前記ゲートウェイから擬似的なユニキャスト通信方式によりそれぞれに通知されてきた前記ネットワーク情報を保存し、前記ゲートウェイから擬似的なブロードキャスト通信方式によりネットワークサービスを開始する旨の指示を受け取って前記ネットワークサービス提供動作モードに移行した以降において、データの送受信を行う際に、保存した前記ネットワーク情報に従ってデータの送受信動作を行うことを特徴とする近距離無線通信方法。
7. 各前記通信ノードの階層は、前記ゲートウェイおよび各前記通信ノードそれぞれがいずれの前記通信ノードと無線通信が可能な状態にあるか否かを示す隣接行列および該隣接行列のべき乗計算を行った結果に応じて決定し、各前記通信ノードの経路は、最下位層の階層にランク付けられた前記通信ノードから開始して、無線通信が可能な一つ上の階層のいずれかの前記通信ノードへの経路を求める手順を最上位の階層に相当する前記ゲートウェイに達するまで順次上位の階層に移動しながら繰り返すことによって決定することを特徴とする請求項６に記載の近距離無線通信方法。
8. 前記ネットワークサービス提供動作モードにおいて、前記ゲートウェイは、各前記通信ノードからデータが送信されるデータ送信動作を常時監視し、あらかじめ定めた一定時間の間、該データ送信動作が行われていないことを検出した場合、ネットワーク動作の異常が発生したものと判定して、擬似的なブロードキャスト通信方式により、全ての前記通信ノードに対して、前記ネットワークサービス提供動作モードの動作を停止させた後、前記メッシュネットワーク構築動作モードへ移行させて、メッシュネットワークを再構築することを特徴とする請求項６または７に記載の近距離無線通信方法。
9. 前記ゲートウェイにおいて実施される前記ネットワーク管理機能を、前記ゲートウェイの代わりに、該ゲートウェイが接続されたクラウド上のサーバ、または、該ゲートウェイの位置にルータが配置されている場合、当該ルータ側において実施することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の近距離無線通信方法。
10. 請求項６ないし９のいずれかに記載の近距離無線通信方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする近距離無線通信プログラム。