JP2008153798A - 無線ネットワークの異常通知システム - Google Patents

Abstract

【課題】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４の規格に基づく通信方式を用いた無線ネットワークシステムにおいて、異常の発生した中継局を早期に通知する。
【解決手段】
無線ネットワークシステム１００は、データを発信する発信元１１０と、データを受信する受信先１２０と、これら発信元と受信先間に配置した複数の中継局１１２とを有する。発信元と受信先間を、複数の中継局の少なくとも１つを経由してＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の通信方式で通信する。経由する中継局は、無停電電源装置を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線ネットワークに係り、特にＩＥＥＥ８０２．１４．５規格に基づく通信方式を利用した無線ネットワークの異常通知システムに関する。

従来のネットワーク中継装置の例が、特許文献１に記載されている。この公報では複数のネットワークを接続するネットワーク中継装置に停電が発生したときに、伝送途中のデータの消滅を防止するために、ネットワーク中継装置が無停電電源装置を有している。そして、商用電源が停電したら、中継装置に無停電電源装置から電源を供給し、その間に他の中継装置に停止予告を送出している。さらに停電予告を受信した中継装置は、ルーティングテーブル内にその状態を記憶するとともに、以後の通信において停電している中継装置を経過するルートを選択しないようにしている。

特開平６−３１５０４１号公報

上記特許文献１に記載のネットワーク中継装置では、ネットワークに接続されている中継装置が予め定まっているので、その装置が停電等で商用電源から電源が供給されなくとも、無停電電源装置を用いて少しの時間で停電予告が可能になる。しかしながら、この特許文献１に記載のものは、有線ネットワークを主眼としているので、網目状に中継局を配置した無線ネットワークの場合に、ある一箇所の中継器で電源の異常が起きて最短の通信経路が遮断されても、他の迂回した通信経路を使用した通信が可能になり、見かけ上異常が判断されないという事態については、考慮されていない。

つまり、ある一箇所の中継局で電源の異常が起きて、最短の通信経路が遮断されると、迂回した通信経路を用いた通信になり、通信スピードが遅くなる。また、中継局に電源や機器の異常が発生しても他の通信経路で通信が可能であるため、中継器の異常に気付かなかったり、気付いたとしても異常の生じた中継器を特定するのに手間を要する。

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的はＩＥＥＥ８０２．１５．４の規格に基づく通信方式のように通信速度が比較的遅く、かつ通信距離も少ない無線通信方式を用いた場合であっても、通信速度の低下を防止することにある。また、異常の発生した中継局を、早期に通知することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の特徴は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の規格に基づく通信方式を用いた無線ネットワークの異常通知システムが、データを発信する発信元と、データを受信する受信先と、これら発信元と受信先間に配置した複数の中継局とを有し、発信元と受信先間をこれら複数の中継局の少なくとも１つを経由してＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の通信方式で通信し、経由する中継局に無停電電源装置を設けたことにある。

そしてこの特徴において、無線通信が経路とする中継局は、電源の状態を検出する検出手段を有し、この検出手段は電源の異常を検出したら異常データを作成し、この中継局を経路とする他の中継局および発信元ならびに受信先に、作成した異常データを送信するのがよい。また、電源の状態を検出する検出手段は、その検出手段が備えられた中継局の無停電電源装置の状態を検出することが望ましい。

上記特徴において、中継局は、送信元とこの中継局間、またはこの中継局と受信先間、この中継局と他の中継局間を無線通信するための中継器無線回路と、この中継器無線回路のデータ通信状況を監視する中継器監視手段と、この中継局の異常を検出する中継局異常検出手段とを有するのがよい。また、中継局に盗難防止手段または移動禁止手段を設けてもよい。

本発明によれば、中継局に電源異常が発生しても、無停電電源装置が中継局の正常動作を維持するので、中継局の停電による通信経路変更を回避でき、通信スピード低下を防止できる。また、中継局に電源や機器の異常が発生しても、中継器の異常を特定することが容易であり、早期に異常を通知できる。

以下、本発明に係る無線ネットワークシステムの一実施例を、図面を用いて説明する。図１に、無線ネットワークシステム１００のシステム図を示す。複数のデータ発信元110から多数の中継局１１２を経由して、データ発信元１１０から離隔したデータ受信先120
にデータが送信される。データ発信元１１０と中継局１１２間、および中継局１１２同士間、中継局１１２とデータ受信先１２０間は、それぞれＩＥＥＥ８０２．１４．５に基づく通信方式を利用している。

ここで、ＩＥＥＥ８０２．１４．５規格に基づく通信方式では、通信速度が２５０ｋｂ／ｓ程度であり、２.４ＧＨｚ の周波数帯域を使用可能である。なお、通信可能距離は
１００ｍ程度になるので、データ発信元１１０とデータ受信先１２０との距離に応じて、中継局１１２は互いの距離が１００ｍ程度以内になるように、網目状に配置される。

本実施例では、ＩＥＥＥ８０２．１４．５規格に基づく通信方式を例として説明するが、通信方式としては移動体通信、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ，１１ａ，１１ｇ，１１ｎ等の無線ＬＡＮ，ＩＥＥＥ８０２．１６等の固定無線アクセス，ＷＡＮ(Wide Area Network)，ＭＡＮ（Metropolitan Area Network），ＩＥＥＥ８０２．１５等のBluetooth，近距離無線，小電力無線，超広大域無線(ＵＷＢ)、他に微弱無線，準ミリ波，ミリ波，光ＬＡＮなどを使用することもできる。要するに、無線通信可能な通信手段を用いる。

各中継局１１２は、通常データ１１４の通信の際に用いる電力を、商用電源１２２から供給されている。それとともに、商用電源１２２が停電したときに対応できるよう、無停電電源装置１２４を有している。なお中継局１１２は、商用電源１２２以外の充電池のような電池を有していても良い。データ伝送だけで電力消費が少ない場合には、電池でも十分に中継動作が可能である。

このように構成した本無線ネットワークシステム１００では、データ発信元１１０から、このデータ発信元１１０が通信できる範囲内に配置した複数の中継局１１２に、先ずデータ１１４が送信される。データ１１４を受信した中継局１１２は、自己の通信圏内にある複数の中継局１１２に、受信したデータ１１４を送信する。この動作を繰り返すことにより、最終的にデータ受信先１２０にデータ１１４が届けられる。

ところで、データ発信元１１０および中継局１１２は、複数の中継局１１２にデータ
１１４を送信し、データ受信先１２０には、複数の中継局１１２から同一のデータ１１４が何度も送信される。そこで多重にデータ１１４が送信されて、中継局１１２およびデータ受信先１２０の通信が阻害されるのを防止するために、中継局１１２およびデータ受信先１２０は、最も早く到着したデータ１１４だけを受け取る。そして、同一のデータ114であって、後から到着したデータ１１４を廃棄する。

このように、ＩＥＥＥ８０２．１４．５規格に基づく通信ネットワークでは、多数の中継局１１２に同一データ１１４を送信するので、通信障害等により最も近い経路が寸断されても、他の経路を迂回して通信できる。したがって、データ発信元１１０からデータ受信先１２０まで、データ１１４が届かないトラブルを回避できる。

この具体例を、ポンプ１０１の運転監視の場合を例にとり、説明する。２箇所に設置されたポンプ１０１の運転状況を、数km離れた監視小屋１０９で、無線ネットワークシステム１００を用いて監視する場合である。２箇所のポンプ１０１には、それぞれ吐出圧力センサ１０１ａおよび電流センサ１０１ｂ，軸受温度センサ１０１ｃが取り付けられている。

ポンプ１０１が稼動すると、ポンプ１０１の運転状況に応じて、各センサ１０１ａ〜
１０１ｃの測定値が変化する。各センサ１０１ａ〜１０１ｃは、データ発信元１１０が有する無線送信機１０３に接続されている。ポンプ１０１の測定データは、無線で監視小屋１０９へ送信される。ポンプ１０１の運転状況を監視する監視小屋１０９には、データ受信先１２０である無線受信機１２０ａおよびデータ処理装置１２０ｂ，モニタ１２０ｃが設置されており、測定したデータを受信し、監視員がモニタ１２０ｃに表示されたデータを監視する。

ここで、無線送信機１０３は、ＩＥＥＥ８０２．１４．５規格に応じた通信を利用しているので、通信可能距離は１００ｍ程度までに制限される。そのため、数kmの長距離通信が必要な場合には、送信機１０３と受信機１２０ａの間に、中継局１１２を多数設置する。各中継局１１２は、送信機１０３および他の中継局１１２の中の少なくとも１個と通信可能な範囲に配置される。具体的には、電柱や建物など、商用電源１２２を利用可能な場所に取り付ければ、電源不良になる確率が低く便利である。

なお、１個の中継局１１２の動作が停止したり、またはポータブルな中継局１１２が紛失しても、他の中継局１１２を利用した通信が可能なように、各中継局１１２では、その周囲の通信圏内に複数の中継局１１２を配置している。これにより、冗長性を確保する。中継局１１２の電源は、建物からＡＣ電源を供給するのがよい。ただし、ＡＣ電源からの電力供給が困難な場合には、ＤＣ電源を利用する。

本実施例によれば、中継局１１２が無停電電源装置１２４を有しているので、停電などの電源異常が生じても、中継局１１２の正常動作を確保できる。中継局１１２の一つに電源異常が生じたら、その中継局１１２は、電源異常の警報データを発生する。警報データ１１６には、中継局１１２に予め定めた固有の中継局番号と、中継局１１２が備えるタイマ手段１１２ａで計測した発生日時と、が含まれている。これらの警報データは、通常データ１１４の送信と同様に、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に応じた警報データ１１６の送信により、データ受信先１２０に送信される。

図２に、中継局１１２のシステム図を、図３にそのフローチャートを示す。中継局112は、この中継局１１２の動作を制御する中継局無線回路１３２を有する。中継局無線回路１３２には、時刻等の基準に使用するタイマ１１２ａと、送受信するデータを一時的にまたは所定時間だけ記憶するメモリ１１２ｂと、各種演算を実行するＣＰＵ１１２ｃとが備えられている。

中継局無線回路１３２には、中継局１１２が何らかの理由で設置場所から移動した場合に、その移動を検出する中継局移動検出センサ１３８と、中継局１１２に動物が接触したのを検出する動物接触センサ１３６とが接続されている。中継局無線回路１３２には、さらに、中継局１１２に動物等が接触した場合に、威嚇攻撃する攻撃手段１４０も接続されている。中継局１１２が送受信するデータは、中継局無線回路１３２に接続された中継局監視機構１３４を介して、アンテナ１３４ａで送受信される。

中継局１１２へは、通常状態では、ＡＣ電源またはＤＣ電源が電源１２２として供給される。市街地など、比較的容易にＡＣ電源が得られる場合には、ＡＣ電源を利用する。山間地や海岸部などでは、ＤＣ電源を用いるのがよい。電源１２２には、電源１２２に異常が発生したときに使用する無停電電源装置１２４が接続されており、電源１２２で発生する電力は、無停電電源装置１２４を経由して中継局無線回路１３２に送られる。電源122または無停電電源装置１２４には、電源の状態を検出する電源情報検出センサ１２２ａが取り付けられている。電源情報検出センサ１２２ａは、動的に電圧を計測できるセンサであり、電圧変動および周波数変動，波形ひずみ，ノイズ，停電を検出できる。

電源情報検出センサ１２２ａは、無停電電源装置１２４のバッテリ交換アラーム等も発生可能である。電源情報検出センサ１２２ａの情報に基づいて、電源１２２に異常があるときは、中継局無線回路１３２が、電力供給元を電源１２２から無停電電源装置１２４に切り換える。

このように構成した中継局１１２の異常時の動作を、図３のフローチャートを用いて説明する。中継局１１２の運用が開始（ステップ３００）されると、中継局無線回路１３２は、電源情報検出センサ１２２ａを用いて、電源１２２および無停電電源装置１２４をモニタする。それとともに、中継局移動検出センサ１３８および動物接触センサ１３６を用いて中継局１１２自体の様子をモニタする（ステップ３０２）。

電源１２２を監視中に、電源情報検出センサ１２２ａが検出した電源情報から、中継局無線回路１３２は電源異常が発生したか否かを判断する（ステップ３０４）。電源１２２および無停電電源装置１２４に異常が発生していなければ、ステップ３０６に進む。ステップ３０６では、中継局移動検出センサ１３８および動物接触センサ１３６の出力に基づいて、中継局無線回路１３２は中継局１１２に異常が発生しているか否かを判断する。

中継局１１２に異常が発生していなければ、中継局監視機構１３４に受信データ１１４があるか否かを判断させる（ステップ３０８）。受信データが無ければ、中継局監視機構１３４は、受信データの到着を監視し続けるために、ステップ３０８を繰り返す。受信データがあれば、通信圏内にある他の中継局１１２またはデータ受信先１２０に、受信データを一斉通信（ブロードキャスティング）する（ステップ３１０）。データ送信を終えたら、受信データの到着を監視し続けるために、ステップ３０８に戻る。

ステップ３０４において、電源１２２に異常が発生したら、中継局無線回路１３２は、電力の供給元を電源１２２から無停電電源装置１２４に切り換える（ステップ３１２）。さらにその電源異常の内容が、無停電電源装置１２４に関するものであれば、中継局無線回路１３２は、警報データ１１６を作成する（ステップ３１４）。そして、作成した警報データ１１６を、中継局監視機構１３４に送る（ステップ３１６）。ここで、無停電電源装置１２４のバッテリが寿命になり、バッテリ交換アラームが発せられたときも、ステップ３１４の警報データ作成の対象とする。

中継局監視機構１３４に警報データ１１６が入力されると、中継局監視機構１３４は、すでにこの中継局１１２に他の中継局１１２から送られてまだ送信を完了していないデータがあるか否かを調べる（ステップ３１８）。未送信データが無ければ、その旨を中継局無線回路１３２に送る。未送信データが無いので、中継局無線回路１３２は、警報データ１１６を他の中継局１１２に一斉送信する（ステップ３２２）。

未送信データがあれば、中継局無線回路１３２は、未送信データを優先して送信し（ステップ３２０）、その後、中継局監視機構１３４から割り当てられた時間帯に、警報データを一斉送信する（ステップ３２２）。ここで、警報データ１１６には、中継局番号、および発生日時、異常内容を含んでいる。

ステップ３０６で、中継局１１２の異常と判断されたら、ステップ３３０に進み、異常信号を作成する。中継局１１２は屋外に設置される場合もあり、人間や動物により中継局１１２が盗まれたり、破損される場合も生じる。このような不具合を回避するため、人間や動物が中継局に触れたら、動物接触センサ１３６や移動検出センサ１３８が作動し、割り込み処理で、中継局１１２の異常を警報データとして生成する。それとともに、電流や音，光，臭気により相手を攻撃する攻撃手段１４０に指令して、人や動物を攻撃する（ステップ３３２）。警報データは、中継局監視機構１３４に送られ、他の警報データ同様、受信データとの衝突を避けながら、他の中継局１１２またはデータ受信先１２０に一斉送信される（ステップ３３８）。

中継局１１２の異常には、人や動物による物理的な異常のほかに、中継局無線回路132内における、回路電圧や中継局内温度の異常により許容動作範囲を超えるものも含まれる。これらの場合には、ステップ３３０に進んだ後、ステップ３３２を飛ばしてステップ
３３４に進み、警報データを作成して他の中継局１１２またはデータ受信先１２０へ送信する。

上記いずれの場合においても、中継局１１２の異常の程度が重大であれば、今後のデータ送受信の信頼性が保障されないので、警報データ１１６にはこの中継局１１２のデータを使用しない指示を含ませる。そして、中継局１１２の電源を遮断する。本実施例に係る無線ネットワークシステムでは、同一のデータが複数回中継局１１２に送られた場合、最初に中継局１１２に送られたデータを保存するようにしているので、警報データ１１６が発生した中継局１１２からのデータも保存されるおそれがあるので、区分して送信すれば、より信頼性が高まる。

なお、上記説明ではデータ送信後にステップ３０８に戻ってデータ受信を監視するようにしているが、ステップ３０２に戻って、電源１２２や無停電電源装置１２４，中継局
１１２をモニタするようにしてもよい。また、電源１２２や無停電電源装置１２４，中継局１１２を常時監視し、これらに異常が生じたら割り込み処理させるようにしてもよい。

図４に、本発明に係る無線ネットワークシステムの他の実施例を、システム図で示す。本実施例が上記実施例と相違するのは、上記実施例では警報データ１１６を、中継局無線回路１３２から送信しているが、本実施例では、警報データ１１６の送信専用の無線送信回路１５０を設けていることにある。通常データ１１４の中継量が多いと、通常データ
１１４を通信していない時間であって、警報データ１１６を送信するのに十分な時間を確保することが難しくなる。そこで警報データ１１６の送信専用の無線送信回路１５０を設けて、警報データ１１６の送信時間を確保する。ここで、中継局無線回路１３２と警報無線送信回路１５０を、同一のチャンネルにするとお互いが混信し、データ通信ができなくなるおそれがあるので、チャンネルは異なるチャンネルを使用する。

なお、上記いずれの実施例で示した異常検出および警報データ１１６の送信システムも、すべての中継局１１２に備える必要はなく、通常通報ルートが確立されているのであれば、少なくともそのルートにある中継局１１２が有すればよい。

本発明に係る無線ネットワークシステムの一実施例のシステム図。 図１の無線ネットワークシステムが有する中継局のブロック図。 図２に示した中継局の動作を説明するフローチャート。 図１の無線ネットワークシステムが有する中継局の他の実施例のブロック図。

符号の説明

１００ 無線ネットワークシステム
１１０ データ発信元
１１２ 中継局
１１４ （通常）データ
１１６ 警報データ
１２０ データ受信先
１２２ 電源
１２４ 無停電電源装置
１２４ａ 電源情報検出センサ
１３２ 中継局無線回路
１３４ 中継局監視機構
１３６ 動物接触センサ
１３８ 中継局移動検出センサ
１４０ 攻撃手段
１５０ 無線送信回路

Claims (5)

1. ＩＥＥＥ８０２．１５．４の規格に基づく通信方式を用いた無線ネットワークの異常通知システムであって、データを発信する発信元と、データを受信する受信先と、これら発信元と受信先間に配置した複数の中継局とを有し、発信元と受信先間をこれら複数の中継局の少なくとも１つを経由してＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の通信方式で通信し、前記経由する中継局に無停電電源装置を設けたことを特徴とする無線ネットワークの異常通知システム。
2. 無線通信が経路とする前記中継局は、電源の状態を検出する検出手段を有し、この検出手段は電源の異常を検出したら異常データを作成し、この中継局を経路とする他の中継局および発信元ならびに受信先に、作成した異常データを送信することを特徴とする請求項１に記載の無線ネットワークの異常通知システム。
3. 前記電源の状態を検出する検出手段は、その検出手段が備えられた中継局の無停電電源装置の状態を検出することを特徴とする請求項２に記載の無線ネットワークの異常通知システム。
4. 前記中継局は、送信元とこの中継局間、またはこの中継局と受信先間、この中継局と他の中継局間、を無線通信するための中継器無線回路と、この中継器無線回路のデータ通信状況を監視する中継器監視手段と、この中継局の異常を検出する中継局異常検出手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の無線ネットワークの異常通知システム。
5. 前記中継局に盗難防止手段または移動禁止手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の無線ネットワークの異常通知システム。

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