JP2013123250A - データ収集装置、データ収集プログラム、およびデータ収集システム - Google Patents
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Abstract
【課題】様々な通信特性を持った通信機器に対するデータ収集を、高品質かつ高効率に行う。
【解決手段】本発明の一態様としてのデータ収集装置は、複数のノードからデータを収集するデータ収集装置であって、応答送信時刻指示部と、応答受信部と、受信スケジューラと、送信スケジューラとを備える。前記応答送信時刻指示部は、前記データの送信時刻を指定した応答送信時刻指示メッセージを前記ノードに送信する。前記応答受信部は、前記ノードから、前記データを含む応答メッセージを受信する。前記受信スケジューラは、前記ノードからのデータ収集の条件を定めた要求情報に基づき、前記ノードからの前記応答メッセージの受信スケジュールを作成する。前記送信スケジューラは、前記受信スケジュールと、あらかじめ取得した前記ノードとの間の通信特性に基づき、前記ノード毎の前記データの送信時刻を表した送信スケジュールを作成する。前記応答送信時刻指示部は、前記送信スケジュールに基づき、前記応答送信時刻指示メッセージを送信する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の一態様としてのデータ収集装置は、複数のノードからデータを収集するデータ収集装置であって、応答送信時刻指示部と、応答受信部と、受信スケジューラと、送信スケジューラとを備える。前記応答送信時刻指示部は、前記データの送信時刻を指定した応答送信時刻指示メッセージを前記ノードに送信する。前記応答受信部は、前記ノードから、前記データを含む応答メッセージを受信する。前記受信スケジューラは、前記ノードからのデータ収集の条件を定めた要求情報に基づき、前記ノードからの前記応答メッセージの受信スケジュールを作成する。前記送信スケジューラは、前記受信スケジュールと、あらかじめ取得した前記ノードとの間の通信特性に基づき、前記ノード毎の前記データの送信時刻を表した送信スケジュールを作成する。前記応答送信時刻指示部は、前記送信スケジュールに基づき、前記応答送信時刻指示メッセージを送信する。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、データ収集装置、データ収集プログラム、およびデータ収集システムに関し、たとえばデータ収集に関する要求情報とネットワーク環境の制約に基づいてデータを収集する装置に関する。
地球温暖化対策やエネルギー資源の有効利用、エネルギー利用コストの削減のため、住宅やオフィスビルなどの施設における省エネルギーが重要課題となっている。
近年、各施設の設備機器の稼働状態や消費するエネルギーに関する情報を遠隔で収集し、設備機器のエネルギー消費量などのデータや、前記データを統計処理した結果を、LAN(Local Area Network)や広域の通信ネットワーク(WAN(Wide Area Network))を経由して、施設の管理者や施設の利用者に可視化(見える化)し、入居者の省エネ活動を促進したり、自然エネルギー・分散電源・蓄電池・電気自動車を収容する電力システムを監視・制御する試みがなされている。これらの試みを実現するためには、高品質かつ高効率な情報収集技術を実現することが求められている。
これらの試みを実現する情報システムの構成として、(1)見える化や監視・制御するための装置やソフトウェア、(2)施設内の設備機器からのエネルギー消費量などのデータをLANまたはWAN経由で出力するための通信媒体および通信装置、(3)前記通信装置やLANまたはWAN経由で前記データを収集し(1)に対してデータを提供するデータ収集システム、の3つに大別することができる。
前記データ収集システムは、主に広域の通信ネットワークを経由して、各施設内の各設備機器からのエネルギー消費量などのデータを、高品質かつ高効率に収集することが求められる。
ここで、高品質とは、収集したデータを利用するアプリケーション(例:前述した見える化や監視・制御するための装置やソフトウェア)が必要とする条件(例:一定間隔でのデータ収集、欠損のないデータ収集、アプリケーションが指定した期限を守るデータ収集)を、データ収集システムが満たすことで実現される。このためには、データ収集システムが、データ収集に関するアプリケーションの要求の入力を受け付ける機能や、前記要求を解釈してデータ収集動作を制御する機能が必要となる。
また、高効率とは、データ収集を行う対象の各施設や各設備機器の通信上の制約(例:データ問合せ頻度の上限や、データ収集システムの通信帯域)の範囲において、データ収集システムがなるべく多くのデータを、より高頻度に収集することで実現される。このためには、前記通信上の制約を認識する機能や、前記通信上の制約に基づいてデータ収集動作を制御する機能が必要となる。
特に、施設や設備機器に接続される通信媒体や通信設備の処理能力は、広域のネットワーク経由に対してデータを出力することを想定されておらず、一般的な情報処理機器と比べて低いことが多いため、データ収集システムではこの制約を考慮したデータ収集動作を行うことが重要となる。
ここで、工場や事務所などの敷地内において、機械設備や電気設備の監視制御に用いられる通信システムでは、複数の通信ノードから周期的にセンサなどのデータを収集する技術が用いられているが、データ収集を広域の通信ネットワーク経由で行うことが充分考慮されていない。
また、防災等の用途で、遠隔地にあるセンサ等のデータ収集も行われているが、通信の品質(例:通信帯域や稼働率)が保証された通信回線を用いることが多く、データ収集を比較的品質の低い広域の通信ネットワーク経由で行うことが充分考慮されていない。
上述のように、データ収集システムが、広域の通信ネットワーク経由で各施設に設置された設備機器に関するデータを収集する動作において、通信ネットワークを介した各施設の設備機器との通信特性に基づいたデータ収集動作の制御を行うことができず、前記アプリケーションからのデータ収集に関する要求を満たすことができないという問題があった。
本発明は、以上の問題を解決するために成されたものであって、広域の通信ネットワークのような通信遅延が変化する通信環境を介して、様々な通信特性を持った通信機器に対するデータ収集を、高品質かつ高効率に行うことを目的とする。
本発明の一態様としてのデータ収集装置は、複数のノードからデータを収集するデータ収集装置であって、応答送信時刻指示部と、応答受信部と、受信スケジューラと、送信スケジューラとを備える。
前記応答送信時刻指示部は、前記データの送信時刻を指定した応答送信時刻指示メッセージを前記ノードに送信する。
前記応答受信部は、前記ノードから、前記データを含む応答メッセージを受信する。
前記受信スケジューラは、前記ノードからのデータ収集の条件を定めた要求情報に基づき、前記ノードからの前記応答メッセージの受信スケジュールを作成する。
前記送信スケジューラは、前記受信スケジュールと、あらかじめ取得した前記ノードとの間の通信特性に基づき、前記ノード毎の前記データの送信時刻を表した送信スケジュールを作成する。
前記応答送信時刻指示部は、前記送信スケジュールに基づき、前記応答送信時刻指示メッセージを送信する。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図1を参照しながら、第1の実施形態に関するデータ収集装置100の構成を説明する。
図1を参照しながら、第1の実施形態に関するデータ収集装置100の構成を説明する。
データ収集装置100は、広域ネットワーク151を介して、拠点131や拠点132などの各拠点からデータを収集するための、問合せ送信機能(問合せ送信部)121および応答受信機能(応答受信部)122を具える。問合せ送信機能121は、前記各拠点に対して問合せメッセージ161や問合せメッセージ162を送信する。応答受信機能122は、前記各拠点からの応答メッセージ163や応答メッセージ164などの各応答メッセージを受信する。
さらに、データ収集装置100は、問合せ送信機能121が問合せメッセージなどの各問合せメッセージを送信する時刻を決定するための、受信スケジューラ101および送信スケジューラ102を具える。
受信スケジューラ101は、応答受信要求111の情報(要求情報)を参照して、応答受信機能122が前記各応答メッセージを受信するべき時刻(=受信スケジュール113)を決定する。応答受信要求111は、受信スケジュール113に関する要求条件であり、例えば収集したデータを利用するアプリケーションソフトウェアやサービスソフトウェアに依存して設定される、前記各応答メッセージの受信周期や受信期限を指しており、詳細は後述する。
送信スケジューラ102は、前記受信スケジュールおよび通信特性112を参照して、問合せ送信機能121が前記各問合せメッセージを送信する時刻(=送信スケジュール114)を決定する。通信特性112とは、送信スケジュールに関する制約条件であり、例えば問合せ送信機能121が前記各問合せメッセージを送信してから、応答受信機能122が前記各応答メッセージを受信するまでの時間(以降、「RTT」(Round Trip Timeの略)と表記)や、各拠点に対して問合せメッセージを送信できる単位時間あたりの最大メッセージ数を指しており、詳細は後述する。
問合せ送信機能121は、前記送信スケジュールの情報に従って、前記各拠点に対して問合せメッセージを送信する。
なお、問合せ送信機能121は、前記送信スケジュールの情報に従って、複数回(複数周期)に渡って繰り返し問合せメッセージを送信してもよい。これにより、各拠点の各ポイントから時系列のデータを収集することができる。
なお、上述したデータ収集装置100が具える各機能は、種々の実装により本願の効果を得ることができる。例えば、それぞれ独立したハードウェアの演算装置として実装されてもよいし、データ収集装置100が具える演算装置(CPU)上で実行可能なソフトウェアとして実装されてもよいし、それらを組合せて実装されてもよい。
前記各拠点に属するポイント141やポイント142などは、監視点や制御点などとも呼ばれる、各種センサや各種アクチュエータを指す。各種センサの例としては、各拠点の設備に設置されている温度センサや湿度センサ、降雨センサ、人感センサや煙センサ、電力メータや流量メータ、情報処理の処理負荷や稼働状態を出力する情報処理装置などが挙げられる。また、各種アクチュエータの例としては、電力ブレーカやスイッチ、モータやポンプなどの制御装置、空調や照明などの制御装置、扉やフラッパーゲートなどの制御装置、ライトまたは情報表示装置の制御装置、外部からの操作を受け付ける情報処理装置などが挙げられる。
なお、図1では拠点あたりに属するポイントの数が1つである例を示しているが、特に数が限定されるわけではなく、拠点あたりに複数のポイントが属してもよい。
図2を参照しながら、データ収集装置100の利用形態について概説する。ただし、ここで説明する利用形態はあくまで一例であり、本願により得られる効果はこの利用形態に制限されるものではない。
データ収集センタ200は、データ収集装置100を格納する装置または施設であり、例えば広域ネットワーク221に接続されたサーバファームやデータセンタを指す。
DB(データベース)202は、データ収集装置100が収集したデータを格納するための記憶装置であり、例えばハードディスクドライブやSSD(Solid State Drive)などの記憶媒体で構成された、読み書き可能な記憶装置を指す。
アプリケーション201は、データ収集装置100が収集したデータを利用する主体であり、例えば前記収集したデータに基づいた演算処理を実行して統計情報を出力したり、前記収集したデータに基づいた所定の判断処理を行って、前記各拠点に対して制御命令を生成するものを指す。さらに、アプリケーション201は、データ収集装置100がデータ収集する際の要求情報をデータ収集装置100に伝達する。データ収集装置は、前記要求情報を応答受信要求111として認識する。
データ収集装置100は、アプリケーション201から伝達された応答受信要求111に基づいて、前記各拠点211のポイント241からのデータを収集し、DB202に記録する。これにより、アプリケーション201は、応答受信要求111に基づいたデータを得られることになる。
図3を参照しながら、応答受信要求111に含まれる情報の一例を説明する。応答受信要求111は、各拠点における各ポイント毎についての識別子301やデータ受信周期302、受信期限303を含む。識別子301は、各ポイントを識別するための情報であり、例えばデータ収集装置100が送信する問合せメッセージの宛先アドレスやホスト名、URI(Unified Resource Identifier)で表現すればよい。データ受信周期302は、データ収集装置100が繰り返しデータ収集を行う時間間隔を指す。受信期限303は、データ収集装置100が受信すべき期限(1周期の最初からデータを受信するまでに許容された時間)を指しており、図3の例では、ポイント1とポイント2についてはデータ収集周期における90秒という受信期限を指定されていて、ポイント3とポイント4については、データ収集周期における40秒という期限を指定されていることになる。また、ポイントa〜ポイントdは共にデータ収集周期は90秒で、受信期限は特に指定されていない。なお、拠点識別子304は、各ポイントがどの拠点に設置されているかを表す情報であるが、この情報は本願の実施に必要な情報というわけではなく、後述する受信スケジューラ101において参照する場合に付加すればよい。
図4および図5を参照し、受信スケジューラ101の動作の一例を説明する。
受信スケジューラ101は、データ収集装置100が各拠点の各ポイントからの応答を受信する目標となる“おおまかな”時刻(以降「受信時刻範囲」と表記)を定めるものである。なお、前述の受信スケジュール113は、各ポイントについての前記受信時刻範囲を組み合わせたものを指している。
受信スケジューラは、受信時刻範囲を決定する際、応答受信要求111に定められた受信期限303を満たし、かつ各ポイント毎の受信時刻範囲がある時間に片寄らないよう、時間方向になるべく平滑に分布するように受信時刻範囲を決定する。
これを実現する手順の例を図4を参照して説明する。まず応答受信要求111から受信周期と受信期限を参照する(401)。次に、受信周期と受信期限から受信時刻範囲を仮定する(402)。ここでは例として、図3のポイント1の受信時刻範囲を決める場合、受信周期302は300秒、受信期限は90秒であるから、1周期(=300秒)内の最初から90秒以内のどこかに受信時刻範囲を決めればよい。図5では、ポイント1についての受信時刻範囲を40〜50秒に仮定した例を示している。
そして、仮定した受信時刻範囲を受信スケジュールに追加することで、受信スケジュールの各受信時刻範囲が時間方向に平滑であるか(片寄っていないか)を判定する(403)。平滑であれば(403の“YES”)仮定した受信時刻範囲を受信スケジュールに追加する(404)。一方、平滑でないと判定されれば(403の“NO”)、受信時刻範囲を別の時刻範囲に仮定し直し(402)、平滑であるか否かの判定し(403)、という動作を繰り返す。ここで、繰り返し回数の上限を設定すると無限ループが防げるためより好適であるが、必須ではない。
なお、受信スケジュールにおける受信時刻範囲が時間方向に平滑になる方法として、図4の処理フローに限らず、例えばステップ403で受信時刻範囲を仮定する際に一様乱数を発生させ、その乱数に従って受信時刻範囲を仮定すれば、おのずと各ポイントについて仮定される受信時刻範囲は一様に分布するはずであり、ステップ404のような判定は必要ない。
さらに、受信スケジュールにおける受信時刻範囲を受信スケジュールに追加(404)する前に、ポイント間の依存関係の条件を考慮してもよい。
例えば、図3の応答受信要求111に含まれる拠点識別子304を参照して、同じ拠点に属するポイントの受信時刻範囲をなるべく時間的に近く設定することで、同じ拠点に属するポイントからの応答をなるべく近い時間で受信するよう設定してもよい。
また逆の例として、図3の応答受信要求111に含まれる拠点識別子304を参照して、同じ拠点に属するポイントの受信時刻範囲をなるべく時間的に分散して設定することにより、同じ拠点が応答を返す処理がある時間帯に集中することを防ぐことで、各拠点の通信処理負荷を低減するという効果が期待できる。
ここで、図5に示した受信スケジュールの例において、各ポイント毎の受信時刻範囲の時間範囲の幅を一律10秒としているが、これはあくまで一例であり、例えば前記時間範囲の幅を一律1秒や一律60秒などと設定してもよいし、一律でなくてもよい。これらは、図3で示した応答受信要求111の受信周期ならびに受信期限の値より細かい分解能があるように設定すればよい。
これらは、データ収集装置100が収集したデータを利用するアプリケーション201やDB202の都合で判断されればよい。本願としては受信スケジューラが前記都合に従った条件を加えることで、よりアプリケーション201やDB202、ならびに各拠点の都合に合ったデータ収集を実行することができるようになる。
図6を参照しながら、通信特性112に含まれる情報の一例を説明する。通信特性112は、各ポイント毎の識別子601と、RTT602を含む。識別子601は、図3における識別子301と同意である。RTT602は、問合せ送信機能121が前記各問合せメッセージを送信してから、応答受信機能122が前記各応答メッセージを受信するまでの時間(以降、「RTT」(Round Trip Timeの略)と表記)を指している。RTT602は、各ポイント毎のRTTがあればその情報を用いてもよいし、各ポイントに対して問合せメッセージを送信して応答受信するまでの時間を計測し、その情報を用いてもよい。さらに、RTT602は、各ポイントについてのRTTの平均値や中央値などの単一値だけでもよいし、さらに分散や標準偏差、最小値や最大値などの統計値と組合せてもよい。
さらに、通信特性112に含まれる情報として、識別子601で表されるポイントがどの拠点に属しているかを示す拠点識別子を含んでいてもよいし、その拠点またはポイントに対して問合せメッセージを送信する最小時間間隔を含んでいてもよい。これらの情報があると、もしあるポイントの応答を送出するゲートウェイなどの通信装置の処理能力が低いために、高頻度で問合せメッセージを受け付けることができない場合、データ収集装置100が問合せメッセージを送信する頻度を、前記最小時間間隔を参照することで低く抑えるという調整を行うことができる。この例は第3の実施形態にて後述する。
図7乃至図9を参照しながら、送信スケジューラ102の動作の一例を説明する。送信スケジューラ102は、各ポイント毎に、受信スケジューラ101が作成した受信スケジュールどおりに応答受信できるような送信時刻を決定する。その送信時刻の集合が送信スケジュール114に相当する。
図7を参照しながら、送信スケジューラの動作の一例を説明する。ここでは例として、図6で示したポイントaについての送信時刻を決定する場合の手順を示す。まず、送信スケジューラは、受信スケジューラ101から伝達された受信スケジュールから受信時刻範囲を参照し(701)、さらに通信特性112からRTT602の情報を参照する。なおステップ701とステップ702は順不同である。
その後、送信スケジューラ102は、受信時刻範囲とRTT602から、送信時刻範囲を計算する(703)。
ここで、送信時刻範囲の計算方法について、3つの例を挙げて説明する。
まず、比較的単純な方法として、受信時刻範囲の最小端と最大端の値から、通信特性112のRTT602の値を差し引いたものを、送信時刻範囲の最小端と最大端とする方法が挙げられる。つまり、例としてポイントaであれば、図5により受信時刻範囲は0〜10[sec]であり、図6によりポイントaのRTT602は10[msec]であるから、送信時刻範囲は−0.010〜9.990[sec]と求まる。但し、送信時刻範囲の最小端である−0.010[sec]のような負の値を0.000[sec]に丸めても効果に大差ない。
次に、各ポイント毎についてのRTTが一定でなく時間変動がある場合、通信特性112のRTT602を例えば最小値と最大値などの複数の統計値で表現されることが考えられる。
図21を参照しながら、RTT602が最小値と最大値で表現されている場合の、送信時刻範囲の決定方法の一例を説明する。各ポイントに関するRTTが時間変動する場合、応答受信時刻を予測しにくくなるため、送信時刻を決定する際に留意が必要である。ここでは例として、RTTの最小値や最大値、受信時刻範囲の最小値や最大値、を以下のように定める。
RTTの最小値 = RTT0
RTTの最大値 = RTT1
受信時刻範囲の最小値 = Tr0
受信時刻範囲の最大値 = Tr1
RTTの最小値 = RTT0
RTTの最大値 = RTT1
受信時刻範囲の最小値 = Tr0
受信時刻範囲の最大値 = Tr1
そして、求める送信時刻範囲の最小値と最大値を以下のように定める。
送信時刻範囲の最小値 = Ts0
送信時刻範囲の最大値 = Ts1
送信時刻範囲の最小値 = Ts0
送信時刻範囲の最大値 = Ts1
送信時刻範囲の最小値と最大値の求め方は、例えば以下の数式で求めることができる。以下の数式は、実際の受信時刻が必ず受信時刻範囲に収まるような送信時刻範囲を求める場合の数式である。
Ts0 = Tr0 − RTT0
Ts1 = Tr1 − RTT1
Ts0 = Tr0 − RTT0
Ts1 = Tr1 − RTT1
上記の方法によると、Ts0より遅い時刻に送信されれば、最も早く受信される時刻がTr0となり、Ts1より早い時刻に送信されれば、最も遅く受信される時刻がTr1となるように、Ts0ならびにTs1を計算していることになる。
ここから、図7を参照した送信スケジューラの動作の説明に戻る。ここで、以降の説明は簡単のため、ポイント毎のRTTの分散が0、つまりポイント毎にRTTが時間変化しないと仮定して説明する。
送信スケジューラ102は、前記送信時刻範囲から送信時刻を仮定する(704)。前記送信時刻の仮定にあたっては、前記送信時刻範囲内の任意の時刻をランダムに仮定してもよいし、前記送信時刻範囲の最小値もしくは最大値から漸増するように仮定してもよい。
さらに、送信スケジューラ102は、送信スケジュール114を参照し、仮定した前記送信時刻が他のポイントに対する問合せメッセージの送信時刻と重なっていないかを判断する(705)。重なっていたら(705の“YES”)、再び別の送信時刻を仮定する(704)。重なっていなければ、その前記送信時刻に決定する。
なお、ステップ705において、ポイントaからの応答メッセージの受信が予想される応答受信時刻が、他のポイントからの応答メッセージの受信時刻と重なっていないかの判断を行ってもよい。これにより、データ収集装置100がポイントaからの応答メッセージを受信する時刻が、他のポイントからの応答メッセージを受信する時刻と重なる可能性を低減することができる。
図8および図9を参照しながら、図7で示した送信スケジューラ102の動作の具体例を示す。なお、この例は図7のステップ705において、各ポイントに対する問合せメッセージの送信時刻だけでなく、受信時刻も重なっているか否かを判断している例である。ここで、送信時刻と受信時刻の表現の簡単化のために、問合せメッセージまたは応答メッセージを送受信するのにかかる時間をスロットで表現し、そのスロットが空いているか埋まっているかで、送信時刻または受信時刻それぞれの重なりを表現することとする。
ここでは例として、まずポイントaの送信時刻を決定する(801)。ポイントaの受信時刻範囲は0〜10[sec]であるので、送信時刻範囲は0.000〜9.990[sec]である(但し送信時刻範囲の最小端である−0.010[sec]は0.000[sec]に丸めた)。
そこで、送信時刻を図8の801のように仮定すると、受信スロットも送信スロットも空いているため、受信時刻も送信時刻も、他のメッセージと重なっていないことになる。従って、図8の801では仮定した送信時刻で送信時刻を確定する。
次に、ポイントbならびにポイントcの送信時刻を決定する(802、803)。これらは、801の場合と同様に送信時刻を決定することができる。
一方、図9の901では、ポイントdの送信時刻を決定する際に、予想される応答受信時刻がポイントcの応答受信時刻と重なってしまう場合を例示している。この場合は、応答受信時刻が重ならないように送信時刻を決定する(902)。
上述のように、各ポイント毎の送信時刻を決定すると、その組合せが送信スケジュール114となる。図23に送信スケジュール114に含まれる情報の例を示す。
図10に、上述のような動作によって作成した図23に示したような送信スケジュール114に基づいて、データ収集を行った際の通信シーケンスの一例を示す。データ収集装置100から問合せを送信し、応答を受信するまでの時間(RTT)が、送信スケジューラ102が送信スケジュール114を作成する際に参照したRTT602と等しければ、図10で示すように受信時刻が重ならずに済むはずである。
ここで、図22を参照して、RTT602が各ポイント毎のRTTの確率分布で表現されている場合に、予想される応答受信時刻が他のポイントの予想される応答受信時刻と重なっているか否かの判断を行う方法の一例を説明する。これは、図8乃至図9に示した「予想される受信時刻」の表現を、一定幅の時間スロットではなく、連続的な頻度分布として表現して、図8乃至図9のような処理を行う方法である。
ここでは例として、予想される応答受信時刻や、RTTの確率分布や、送信時刻範囲を以下のように定める。なお、“t”は任意の時刻である。
各ポイントについて予想される応答受信時刻の確率分布の積算値 : P(t)
RTT確率分布 : R(t)
求める送信時刻 : Tsc
各ポイントについて予想される応答受信時刻の確率分布の積算値 : P(t)
RTT確率分布 : R(t)
求める送信時刻 : Tsc
そして、以下の数式で計算されるP´(t)が、いずれのtにおいてもなるべく平滑化(例えば所定の閾値を超えないように)するべくTscの値を定める。
P´(t) = P(t) + R(t + Tsc)
P´(t) = P(t) + R(t + Tsc)
これにより、予想される応答受信時刻の確率分布の積算値が平滑化されることにより、実際の応答受信時刻が重なる確率を低減することができる。もちろん、確率分布は連続関数でなくてもよく、例えばRTT602が最小値と最大値で表現されている場合は、その範囲においてRTT確率分布が一様であるという前提で、図22のような方式を用いてもよい。
以上、本実施形態によれば、広域の通信ネットワークのような通信遅延が変化する通信環境を介して、様々な通信特性を持った通信機器に対するデータ収集を、高品質かつ高効率に行うことが可能となる。
(第1の実施形態の変形版)
図11を参照しながら、第1の実施形態の変形版におけるデータ収集装置1100の構成を説明する。なお、データ収集装置1100はデータ収集装置100の変形版であり、構成上の差分は応答送信時刻指示機能(応答送信時刻指示部)1121である。
図11を参照しながら、第1の実施形態の変形版におけるデータ収集装置1100の構成を説明する。なお、データ収集装置1100はデータ収集装置100の変形版であり、構成上の差分は応答送信時刻指示機能(応答送信時刻指示部)1121である。
応答送信時刻指示機能1121は、各拠点の各ポイントが、データ収集装置1100へ応答を送信する時刻を、データ収集装置1100から指示する機能である。例えば、各拠点の各ポイントに対して、応答送信時刻と送信周期を指定した応答送信時刻指示メッセージを、広域ネットワーク1151を介して伝送する。
送信スケジューラ1102は、図12に示すような通信特性1112に基づいて送信スケジュール1114を作成する。動作は図7乃至図9で説明したものと同様である。なお、通信特性1112に含まれる片方向遅延1202とは、各拠点の各ポイントからデータ収集装置1100に応答メッセージが伝送されるのに掛る時間のことで、RTT602の半分程度になることが一般的である。従って、片方向遅延1202は、RTTの計測結果に基づいて算出してもよいし、片方向遅延を実測してもよい。応答送信時刻は、図23のようにした求めた送信スケジュール114の送信時刻2202に、片方向遅延1202を加算した値を用いることができる。
図13に、上述したデータ収集装置1100と各拠点との通信シーケンスの一例を示す。データ収集装置1100から送信スケジュール1114の情報を含む応答送信時刻指示メッセージを送信し、応答を受信するまでの時間(RTT)が、送信スケジューラ102が図23の送信スケジュール114を作成する際に参照したRTT602と等しければ、図10で示すように受信時刻が重ならずに済むはずである。
ここでは送信スケジュール1114と通信特性(片方向遅延)を元に応答送信時刻を求めたが、送信スケジュールを作成することなく、受信スケジュールと通信特性(方方向遅延)から直接、各拠点の各ポイントの応答送信時刻を求めてもよい。この場合、第1の実施形態ではRTTを用いて問合せメッセージの送信時刻を求めたが、本変形版では片方向遅延を用いて応答送信時刻を求める点が処理上の差異となる。この差異のみを、第1の実施形態の処理に反映させることで、受信スケジュールと通信特性(方方向遅延)から直接、応答送信時刻を直接求めることが可能である。
(第2の実施形態)
図14を参照しながら、第2の実施形態に関するデータ収集システムA100の構成を説明する。
図14を参照しながら、第2の実施形態に関するデータ収集システムA100の構成を説明する。
データ収集システムA100は、広域ネットワークA151を介して、拠点A131や拠点A132などの各拠点からデータを収集するための、問合せ送信装置A121および応答受信装置A122を具える。問合せ送信装置A121は、前記各拠点に対して問合せメッセージA161や問合せメッセージA162を送信する。応答受信装置A122は、前記各拠点からの応答メッセージA163や応答メッセージA164などの各応答メッセージを受信する。
LAN A123は、データ収集システムA100が具える各装置間がデータの伝送を行うための任意の通信媒体であり、図14で例示するように各装置全てを接続する通信ネットワークとして構成してもよいし、データの伝送が必要な装置同士を接続するように複数に分割した通信ネットワークとして構成してもよい。
さらに、データ収集システムA100は、問合せ送信装置A121が問合せメッセージなどの各問合せメッセージを送信する時刻を決定するための、受信スケジューラA101および送信スケジューラA102を具える。
ここで、上述したデータ収集システムA100が具える各装置は、種々の構成により本願の効果を得ることができる。例えば、それぞれ独立したハードウェアの演算装置として構成してもよいし、一部の複数の装置を複合させた装置として構成してもよい。前記複合させた装置の形態としては、例えば、問合せ送信装置A121と応答受信装置A122とを複合させ、問合せ送信機能と応答受信機能を持つ通信装置として構成してもよい。
なお、本実施形態におけるデータ収集システムA100が具える各装置の動作や得られる効果については、第1の実施形態のデータ収集装置100が具える各機能の動作と同様である。
(第3の実施形態)
図15を参照しながら、第3の実施形態に係わるデータ収集装置1400の構成を説明する。なお、データ収集装置1400は図1のデータ収集装置100の変形版であり、構成上の差分は応答受信要求把握機能(応答受信要求把握部)1403である。
図15を参照しながら、第3の実施形態に係わるデータ収集装置1400の構成を説明する。なお、データ収集装置1400は図1のデータ収集装置100の変形版であり、構成上の差分は応答受信要求把握機能(応答受信要求把握部)1403である。
応答受信要求把握機能1403は、応答受信要求1411の情報を作成したり、応答受信要求1411に含まれる情報の変化を監視する。応答受信要求1411の変化を検出したら、変化後の応答受信要求1411を満たすデータ収集を行うために、受信スケジューラ1401や送信スケジューラ1402を操作する。
応答受信要求1411の変化が起こる場合の例としては、アプリケーション201から、新たな拠点に対するデータ収集の要求が追加される場合や、逆にデータ収集する必要がなくなった拠点に対するデータ収集の要求が削除される場合が挙げられる。
図16を参照しながら、応答受信要求把握機能1403の動作の一例を説明する。応答受信要求把握機能1403が応答受信要求1411に含まれる情報の変化を検出したら(1501)、応答受信要求と受信スケジュール1413を比較し(1502)、受信スケジュール1413が応答受信要求1411を満たしているかの判定を行う(1503)。満たしているときは、受信スケジュール1413の変更は不要と判断し(1503の“不要”)、それ以降の動作は特に必要ない。逆に、満たしていないときは、受信スケジュール1413の変更が必要と判断し(1503の“要”)、受信スケジューラ1401を起動し(1504)、変化後の応答受信要求1411に基づいた受信スケジュール1413を作成させる。
受信スケジューラ1401が受信スケジュール1413の作成に成功したか否かの判定を行い(1505)、成功したら(1505の“YES”)、送信スケジューラ1402を起動し(1506)、送信スケジュール1414を作成させる。送信スケジューラ1402が送信スケジュール1414の作成に成功したか否かの判定を行い(1507)、成功したら(1507の“YES”)処理を終える。その後は、第1の実施形態と同様に、前記送信スケジュール1414に従って、各拠点の各ポイントに対して問合せメッセージを送信し、各拠点の各ポイントから応答メッセージを受信すればよい。
ここで、ステップ1505において、受信スケジュール1413の作成に成功しなかったと判定したら(1505の“NO”)、応答受信要求1411を満たす受信スケジュール1413を作成できないことになるので、この例ではエラーと判断して(1508)、処理を終了する。この際、エラーが発生したことを外部に出力してもよいし、応答受信要求1411を変更する処理を行い、ステップ1502から処理を再開してもよい。
また、ステップ1507において、送信スケジュール1414の作成に成功しなかったと判定したら(1507の“NO”)、受信スケジュール1413を満たす送信スケジュール1414を作成できないことになるので、この例では受信スケジュール1413を修正するために再びステップ1504に戻る。
ここで、ステップ1507において、送信スケジュール1414の作成に失敗する場合の一例として、通信特性1412に含まれる情報が図24に示す情報であった場合の、データ収集装置1400の動作を説明する。図24の拠点識別子2303は、識別子2301で表されるポイントがどの拠点に属しているかを示す情報であり、最小時間間隔2304は、その拠点またはポイントに対して問合せメッセージを送信することができる最小の時間間隔を指している。これらの情報があると、もしあるポイントの応答を送出するゲートウェイなどの通信装置の処理能力が低いために、高頻度で問合せメッセージを受け付けることができない場合、データ収集装置100が問合せメッセージを送信する頻度を、前記最小時間間隔を参照することで低く抑えるという調整を行うことができる。
図24の例では、ポイントa乃至ポイントdは、いずれも拠点Aで識別される拠点に属しており、いずれも最小時間間隔が4秒と設定されている。このため、ポイントa乃至ポイントdに対して送信する問合せメッセージは最低4秒という間隔を空けて送信する必要がある。しかし、受信スケジュール1413が図5の通りであった場合、ポイントa乃至ポイントdの受信時刻範囲がいずれも0〜10[sec]であるため、各々の問合せメッセージの間隔を4秒ずつ空けると、ポイントaの送信時刻からポイントdの送信時刻まで最低12秒かかることになり、受信スケジュールを満たせないことになる。
ここでは例として、送信スケジューラ1402は、受信スケジューラ1401に対して、受信スケジュール1413の内容を変更すべき識別子としてポイントa乃至ポイントdと、変更すべき受信時刻範囲の候補として0〜20[sec]とを指定したとする。なお、0〜20[sec]としているのは、ポイントaの送信時刻からポイントdの送信時刻まで最低12秒かかることから、受信時刻範囲の候補を前記12秒より大きくするためである。
その後、受信スケジューラ1401は、ステップ1504において、送信スケジューラ1402から指定された前記識別子と前記受信時刻範囲の候補に基づいて、ポイントa乃至ポイントdについての受信時刻範囲が0〜20[sec]の範囲に収まるよう、図25に例示するような受信スケジュール1413に変更することができる。
図25に示す変更後の受信スケジュールでは、ポイントa・ポイントbと、ポイントc・ポイントdの受信時刻範囲が分けられているため、送信スケジューラ1402が図24に示した通信特性1412を満たした送信スケジュールを作成できることになり(1507の“YES”)、処理を終了することができる。これにより、データ収集装置1400が、変更後の応答受信要求1411に従ったデータ収集を実行することが可能になる。
(第3の実施形態の変形版)
図17を参照しながら、第3の実施形態の変形版におけるデータ収集装置1600の構成を説明する。なお、データ収集装置1600は図15のデータ収集装置1400の変形版であり、構成上の差分は応答送信時刻指示機能(応答送信時刻指示部)1621である。しかも、応答送信時刻指示機能1621は第1の実施形態の変形版で説明した図11の応答送信時刻指示機能1121と同等であるため、動作や得られる効果は、第1の実施形態の変形版ないし第3の実施形態の説明と同様である。
図17を参照しながら、第3の実施形態の変形版におけるデータ収集装置1600の構成を説明する。なお、データ収集装置1600は図15のデータ収集装置1400の変形版であり、構成上の差分は応答送信時刻指示機能(応答送信時刻指示部)1621である。しかも、応答送信時刻指示機能1621は第1の実施形態の変形版で説明した図11の応答送信時刻指示機能1121と同等であるため、動作や得られる効果は、第1の実施形態の変形版ないし第3の実施形態の説明と同様である。
(第4の実施形態)
図18を参照しながら、第4の実施形態に関するデータ収集装置1700の構成について説明する。なお、データ収集装置1700は図15のデータ収集装置1400の変形版であり、構成上の差分は通信特性把握機能(通信特性把握部)1704である。
図18を参照しながら、第4の実施形態に関するデータ収集装置1700の構成について説明する。なお、データ収集装置1700は図15のデータ収集装置1400の変形版であり、構成上の差分は通信特性把握機能(通信特性把握部)1704である。
通信特性把握機能1704とは、問合せ送信機能1721および応答受信機能1722から、各拠点の各ポイントに対する通信があった時刻の記録を取得し、各拠点や各ポイントに関する通信特性を把握する。通信特性把握機能1704は前記記録に基づいて通信特性1712を作成したり、通信特性把握機能1704が把握した通信特性が、通信特性1712に記録されている情報と乖離がある否かを検知する。乖離とは、把握した通信特性の値が、記録されている情報の値から変化していることを意味する。少しでも変化があれば乖離が発生したと扱ってもよいし、所定値以上変化(増減)しているときのみ乖離が発生したと扱ってもよい。通信特性把握機能1704が備える機能のうち、乖離があるか否かを検知する機能は、第1通信特性把握機能に相当し、通信特性を把握(計測)する機能は第2通信特性把握機能に相当する。
通信特性把握機能1704が取得する、通信特性の情報の種類または形式は任意である。例えば、各拠点や各ポイントの識別子と、メッセージ送信時刻または受信時刻だけを登録してもよいし、当該取得したデータに、取得したデータに関する情報(例:種類、識別子、データ依存の属性)と関連づけた形式で取得してもよいし、各拠点またはポイント毎に複数回の問合せや応答を実施してRTTを計測した値を取得してもよいし、計測した前記RTTの統計情報(例:平均、分散、中央値、標準偏差、最大値、最小値)を取得してもよい。
前記乖離が発生する場合の例としては、広域ネットワーク1751において回線や通信機器の更新やメンテナンスの影響により、データ収集装置1700と各拠点や各ポイントとの通信経路が変化して通信遅延が増減する場合や、各拠点または各ポイントにおいて問合せメッセージを受け付けて応答を送出するゲートウェイなどの通信装置が更新されたことによる通信遅延の増減や問合せメッセージを受け付けることができる頻度の増減、前記通信装置に接続された施設内の設備機器のデータ(空調の設定温度や照明のオン/オフ等のデータ)を観測するセンサノードや、施設内の制御システムの通信網の更新やメンテナンスによって通信遅延が増大または減少する場合が挙げられる。
図19を参照しながら、通信特性把握機能1704の動作の一例を説明する。通信特性把握機能1704が通信特性の変化を検出したら(1801)、変化した前記通信特性に従った送信スケジュール1714を作成するため、送信スケジューラ1702を起動する(1802)。送信スケジューラ1702が、変化した前記通信特性に従った送信スケジュール1714を作成することに成功したら(1803の“YES”)、処理を終了する。これは、受信スケジュール1713を満たしつつ、変化した前記通信特性に従った送信スケジュール1714を作成できたことになるため、データ収集装置1700が、応答受信要求1711に従ったデータ収集を継続できることになる。
また、ステップ1803において、送信スケジューラ1702が送信スケジュール1714の作成に成功しなかったと判定したら(1803の“NO”)、受信スケジュール1713を満たす送信スケジュール1714を作成できないことになるので、この例では受信スケジュール1713を修正するために、受信スケジューラ1701を起動する(1804)。
ここで、ステップ1803において、送信スケジュール1714の作成に失敗する場合の一例として、変化した前記通信特性1712に含まれる情報が図26に示す情報であった場合の、データ収集装置1700の動作を説明する。図26の拠点識別子2503は、識別子2501で表されるポイントがどの拠点に属しているかを示す情報であり、最小時間間隔2504は、その拠点またはポイントに対して問合せメッセージを送信することができる最小の時間間隔を指している。
図26の例では、ポイントa乃至ポイントdは、いずれも拠点Aで識別される拠点に属しており、いずれも最小時間間隔が8秒と設定されている。このため、ポイントa乃至ポイントdに対して送信する問合せメッセージは最低8秒という間隔を空けて送信する必要がある。しかし、受信スケジュール1713が図5の通りであった場合、ポイントa乃至ポイントdの受信時刻範囲がいずれも0〜10[sec]であるため、各々の問合せメッセージの間隔を8秒ずつ空けると、ポイントaの送信時刻からポイントdの送信時刻まで最低24秒かかることになり、受信スケジュールを満たせないことになる。
ここでは例として、送信スケジューラ1702は、受信スケジューラ1701に対して、受信スケジュール1713の内容を変更すべき識別子としてポイントa乃至ポイントdを、変更すべき受信時刻範囲の候補として0〜30[sec]を指定したとする。なお、0〜30[sec]としているのは、ポイントaの送信時刻からポイントdの送信時刻まで最低24秒かかることから、受信時刻範囲の候補を前記24秒より大きくするためである。
その後、受信スケジューラ1701は、ステップ1804において、送信スケジューラ1702から指定された前記識別子と前記受信時刻範囲の候補に基づいて、ポイントa乃至ポイントdについての受信時刻範囲が0〜30[sec]の範囲に収まるよう、図27に例示するような受信スケジュール1713に変更することができる。
図27に示す変更後の受信スケジュールでは、ポイントa・ポイントbと、ポイントc、ポイントdの受信時刻範囲が分けられているため、送信スケジューラ1702が図26に示した変化した前記通信特性1712を満たした送信スケジュールを作成できることになり(1805の“YES”)、処理を終了することができる。これにより、データ収集装置1700が、変化した前記通信特性1712に従ったデータ収集を実行することが可能になる。
なお、ステップ1805において、受信スケジュール1713の作成に成功しなかったと判定したら(1805の“NO”)、応答受信要求1711を満たす受信スケジュール1713を作成できないことになるので、この例ではエラーと判断して(1806)、処理を終了する。この際、エラーが発生したことを外部に出力してもよいし、応答受信要求1711を変更する処理を行い、ステップ1804から処理を再開してもよい。
(第4の実施形態の変形版)
図20を参照しながら、第4の実施形態の変形版におけるデータ収集装置1900の構成を説明する。なお、データ収集装置1900は図18のデータ収集装置1700の変形版であり、構成上の差分は応答送信時刻指示機能(応答送信時刻指示部)1921である。さらに、応答送信時刻指示機能1921は第1の実施形態の変形版で説明した図11の応答送信時刻指示機能1121と同等であるため、動作や得られる効果は、第1の実施形態の変形版ないし第4の実施形態の説明と同様である。
図20を参照しながら、第4の実施形態の変形版におけるデータ収集装置1900の構成を説明する。なお、データ収集装置1900は図18のデータ収集装置1700の変形版であり、構成上の差分は応答送信時刻指示機能(応答送信時刻指示部)1921である。さらに、応答送信時刻指示機能1921は第1の実施形態の変形版で説明した図11の応答送信時刻指示機能1121と同等であるため、動作や得られる効果は、第1の実施形態の変形版ないし第4の実施形態の説明と同様である。
(以上の実施形態に共通の事項)
上述した実施形態で説明した中継装置の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、中継装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD−ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
上述した実施形態で説明した中継装置の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、中継装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD−ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
また、中継装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線(無線通信も含む)を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
Claims (11)
- 複数のノードからデータを収集するデータ収集装置であって、
前記データの送信時刻を指定した応答送信時刻指示メッセージを前記ノードに送信する応答送信時刻指示部と、
前記ノードから、前記データを含む応答メッセージを受信する応答受信部と、
前記ノードからのデータ収集の条件を定めた要求情報に基づき、前記ノードからの前記応答メッセージの受信スケジュールを作成する受信スケジューラと、
前記受信スケジュールと、あらかじめ取得した前記ノードとの間の通信特性に基づき、前記ノード毎の前記データの送信時刻を表した送信スケジュールを作成する送信スケジューラと、を備え、
前記応答送信時刻指示部は、前記送信スケジュールに基づき、前記応答送信時刻指示メッセージを送信する
を備えたデータ収集装置。 - 前記送信スケジューラは、前記送信スケジュールを作成する際に、前記通信特性から予想される前記応答メッセージの受信時刻の分布を前記ノードの全体に対して算出し、前記受信時刻の分布を時間方向に平滑化するように前記送信スケジュールを作成する
ことを特徴とする請求項1に記載のデータ収集装置。 - 前記要求情報の内容が変更されたことを検出する応答受信要求把握部をさらに備え、
前記受信スケジューラは、前記要求情報の内容が変更されたとき、前記受信スケジュールを再作成し、
前記送信スケジューラは、再作成された受信スケジュールに基づき、前記送信スケジュールを作成する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のデータ収集装置。 - 前記ノードとの間の通信特性が変化したことを検出する第1通信特性把握部をさらに備え、
前記送信スケジューラは、少なくとも1つのノードとの間の通信特性が変化したとき、変化後の通信特性に基づいて、前記送信スケジュールを再作成する
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のデータ収集装置。 - 前記送信スケジューラは、前記受信スケジュールを満たすような送信スケジュールを作成できない場合は、前記受信スケジュールの変更指示を前記受信スケジューラに伝え、受信スケジューラは前記受信スケジュールの変更指示に従って、前記受信スケジュールを変更する
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のデータ収集装置。 - 前記受信スケジュールの変更指示は、前記複数のノードのうち送信時刻を決定できなかったノードの識別子と、前記ノードからの前記応答メッセージが受信されるべき受信時刻範囲の候補とを含む
ことを特徴とする請求項5に記載のデータ収集装置。 - 前記ノードについての応答時間を計測し、計測された応答時間に基づき、前記通信特性を算出する第2通信特性把握部をさらに備え、
前記送信スケジューラは、前記第2通信特性把握部によって算出された通信特性を用いる
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載のデータ収集装置。 - 前記第2通信特性把握部は、前記ノードについての前記応答時間の頻度分布を、前記通信特性として求める
ことを特徴とする請求項7に記載のデータ収集装置。 - 前記送信スケジューラは、前記頻度分布に基づいて、前記応答メッセージの受信時刻が重なる確率が所定の閾値を超えないように、前記データの送信時刻を決定する
ことを特徴とする請求項8に記載のデータ収集装置。 - 複数のノードからデータを収集するためのデータ収集プログラムであって、
前記データの送信時刻を指定した応答送信時刻指示メッセージを前記ノードに送信する応答送信時刻指示ステップと、
前記ノードから、前記データを含む応答メッセージを受信する応答受信ステップと、
前記ノードからのデータ収集の条件を定めた要求情報に基づき、前記ノードからの前記応答メッセージの受信スケジュールを作成する受信スケジューリングステップと、
前記受信スケジュールと、あらかじめ取得した前記ノードとの間の通信特性に基づき、前記ノード毎の前記データの送信時刻を表した送信スケジュールを作成する送信スケジューリングステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記応答送信時刻指示ステップは、前記送信スケジュールに基づき、前記応答送信時刻指示メッセージを送信する
データ収集プログラム。 - 複数のノードからデータを収集するデータ収集システムであって、
前記データの送信時刻を指定した応答送信時刻指示メッセージを前記ノードに送信する応答送信時刻指示装置と、
前記ノードから、前記データを含む応答メッセージを受信する応答受信装置と、
前記ノードからのデータ収集の条件を定めた要求情報に基づき、前記ノードからの前記応答メッセージの受信スケジュールを作成する受信スケジューラと、
前記ノードとの間の通信特性を記憶する通信特性記憶装置と、
前記受信スケジュールと、あらかじめ取得した前記ノードとの間の通信特性に基づき、前記ノード毎の前記データの送信時刻を表した送信スケジュールを作成する送信スケジューラと、を備え、
前記応答送信時刻指示装置は、前記送信スケジュールに基づき、前記応答送信時刻指示メッセージを送信する
データ収集システム。
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