JP2013135437A - データ収集システム、データ収集装置及びデータ収集方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信チャネルの利用効率を向上させつつ、干渉を回避することができるデータ収集システムを提供する。
【解決手段】データ収集装置１００は、信号受信部１１２と、受信電力測定部１１３と、干渉値算出部１２３と、収集時間確保部１２５と、信号送信部１１１とを備え、データの収集時間を示す情報とデータの収集時間における実際のデータの収集時間の占める比率を示す占有率とを含む信号を通信チャネルを用いて他のデータ収集装置から受信し、受信した信号に含まれる占有率と信号の受信電力とに基づいて、収集時間において他のデータ収集装置からの電波が当該データ収集装置に及ぼす干渉の度合いを表す干渉値を算出して干渉値が閾値以上となる時間を除く非干渉時間を特定し、当該データ収集装置がデータを収集する自己収集時間を該非干渉時間の中から確保して自己収集時間を示す情報を含む信号を通信チャネルを用いてノード装置に対して送信する。
【選択図】図３

Description

本発明は、データ収集システム、データ収集装置及びデータ収集方法に関する。

近年、センサ等を装着したノード装置により温度、照度、湿度等の環境データを測定し、測定したデータを無線通信により一括して収集するＭ２Ｍ（Machine to Machine）サービスと呼ばれる技術の開発が進められている。例えば、農業分野におけるＭ２Ｍサービスでは、農場内に設置されたセンサを装着したノード装置が検出した温度や土中の水分量などの情報を、ノード装置の無線通信機能によって一箇所に収集することにより、作物の生育状況の管理を行う。

このＭ２Ｍサービスを応用したシステムは、ノード装置と無線通信を行うゲートウェイであるデータ収集装置を有し、複数のノード装置を各データ収集装置に対応付けている。そして、各データ収集装置が、対応するノード装置と通信することによってノード装置内のデータを収集することができる。

ただし、Ｍ２Ｍサービスを応用したシステムでは、近傍に配置された複数のデータ収集装置が同一の周波数の通信チャネルを用いてノード装置との通信を同時に行った場合に、各データ収集装置からの電波が互いに干渉するというデータ収集装置間の干渉問題がある。このようなデータ収集装置間の干渉を回避する技術として、データ収集装置がコモンチャネルを用いて他のデータ収集装置とビーコン信号の送受信を行う技術がある。この技術では、データ収集装置が、他のデータ収集装置によるデータの収集時間を示す情報を含むビーコン信号を受信すると、他のデータ収集装置によるデータの収集時間以外の時間を非干渉時間として特定し、非干渉時間の中から自身のデータ収集時間を確保する。

特開２００６−２５４３９８号公報

しかしながら、上述した従来技術では、データ収集装置間の干渉は回避されるものの、データの収集に利用される通信チャネルの利用効率が低下するという問題がある。

すなわち、データの収集に利用される通信チャネルにおいて、他のデータ収集装置によるデータの収集時間以外の時間が非干渉時間として特定されるため、データ収集装置は、他のデータ収集装置によるデータの収集時間を自身のデータ収集時間として確保できない。ただし、他のデータ収集装置によるデータの収集時間に実際にデータの収集が行われた場合でも、他のデータ収集装置からの電波が比較的に微弱であり、他のデータ収集装置からの電波による干渉の度合いが比較的に低くなる状況も想定され得る。このような状況であっても、上述した従来技術では、データ収集装置は、他のデータ収集装置によるデータの収集時間を自身のデータ収集時間として確保することができない。結果として、データの収集に利用される通信チャネルの利用効率が低下する恐れがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、通信チャネルの利用効率を向上させつつ、干渉を回避することができるデータ収集システム、データ収集装置及びデータ収集方法を提供することを目的とする。

本願の開示するデータ収集システムは、一つの態様において、データを測定するノード装置から前記データを収集するデータ収集装置が所定の通信チャネルを用いて他のデータ収集装置と信号の送受信を行うデータ収集システムである。データ収集装置は、信号受信部と、受信電力測定部と、干渉値算出部と、収集時間確保部と、信号送信部とを備える。信号受信部は、前記データの収集時間を示す情報と前記データの収集時間における実際の前記データの収集時間の占める比率を示す占有率とを含む前記信号を前記通信チャネルを用いて前記他のデータ収集装置から受信する。受信電力測定部は、前記信号の受信電力を測定する。干渉値算出部は、前記信号に含まれる前記占有率と前記信号の受信電力とに基づいて、前記収集時間において前記他のデータ収集装置からの電波が当該データ収集装置に及ぼす干渉の度合いを表す干渉値を算出する。収集時間確保部は、前記干渉値が閾値以上となる時間を除く非干渉時間を特定し、当該データ収集装置が前記データを収集する自己収集時間を該非干渉時間の中から確保する。信号送信部は、前記自己収集時間を示す情報を含む前記信号を前記通信チャネルを用いて前記ノード装置に対して送信する。ノード装置は、データ測定部と、データ送信部とを備える。データ測定部は、前記データを測定して記憶部に格納する。データ送信部は、前記データ収集装置から送信された前記信号を受信した場合に、受信した前記信号に含まれる前記自己収集時間において、前記記憶部に格納された前記データを前記通信チャネルを用いて前記データ収集装置に対して送信する。

本願の開示するデータ収集システムの一つの態様によれば、周波数の利用効率を向上させつつ、干渉を回避することができるという効果を奏する。

図１は、本実施例に係るデータ収集システムの構成を示す図である。 図２は、本実施例に係るデータ収集システムで送受信される信号のフォーマット例を示す図である。 図３は、本実施例に係るデータ収集システムに含まれるデータ収集装置の構成を示す図である。 図４は、干渉値記憶部の一例を示す図である。 図５は、収集時間確保部による処理の具体例を説明するための図である。 図６は、本実施例に係るデータ収集システムに含まれるノード装置の構成を示す図である。 図７は、本実施例に係るデータ収集システムによる処理の流れを示すシーケンス図である。 図８は、データ収集装置による処理の流れを示すフローチャートである。

以下に、本願の開示するデータ収集システム、データ収集装置及びデータ収集方法の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。

まず、本実施例に係るデータ収集システムの構成について説明する。図１は、本実施例に係るデータ収集システムの構成を示す図である。図１に示すように、本実施例に係るデータ収集システムは、データを測定するノード装置２００ａ、２００ｂと、ノード装置２００ａ、２００ｂとそれぞれ無線通信を行うデータ収集装置１００ａ、１００ｂとを含む。データ収集装置１００ａ、１００ｂには、それぞれ対応付けられたノード装置２００ａ、２００ｂが存在している。すなわち、データ収集装置１００ａがノード装置２００ａとの通信を受け持つ領域は領域Ｒ１であり、この領域Ｒ１内にノード装置２００ａが存在している。また、データ収集装置１００ｂがノード装置２００ｂとの通信を受け持つ領域は領域Ｒ２であり、この領域Ｒ２内にノード装置２００ｂが存在している。このようにしてデータ収集装置１００ａ、１００ｂは、それぞれ対応付けられたノード装置２００ａ、２００ｂと無線通信を行い、ノード装置２００ａ、２００ｂにより測定されたデータを収集することが可能となる。

図１に示したデータ収集システムでは、近傍に配置されたデータ収集装置１００ａ、１００ｂが同一の周波数の通信チャネルを用いてノード装置２００ａ、２００ｂとの通信を行うと、各データ収集装置１００ａ、１００ｂからの電波が互いに干渉する恐れがある。具体的には、データ収集装置１００ａが領域Ｒ１内に存在するノード装置２００ａからデータを収集する際の電波と、データ収集装置１００ｂが領域Ｒ２内に存在するノード装置２００ｂからデータを収集する際の電波とが互いに干渉する恐れがある。

このようなデータ収集装置１００ａ、１００ｂ間の干渉を回避するために、本実施例では、データ収集装置１００ａ、１００ｂのうちのいずれか一方が所定の通信チャネルを用いて他のデータ収集装置とブロードキャスト信号の送受信を行う。そして、データ収集装置１００ａ、１００ｂは、他のデータ収集装置から受信したブロードキャスト信号に含まれる情報を基にして、他のデータ収集装置からの干渉の度合いを求め、求めた干渉の度合いが比較的に大きい時間帯をデータの収集時間から除外する。

次に、本実施例に係るデータ収集システムで送受信される信号のフォーマット例について説明する。図２は、本実施例に係るデータ収集システムで送受信される信号のフォーマット例を示す図である。図２において、制御情報は、信号の種別を示す情報であり、値が「００」である場合にブロードキャスト信号であることを示し、値が「１０」である場合にデータ信号であることを示す。ＰＡＮ ＩＤ（Personal Area Network IDentity）は、データ収集装置とノード装置とを対応付ける共通の通信領域を識別するための識別情報である。送信元情報は、信号の送信元となるデータ収集装置又はノード装置を識別するための識別情報である。チェック情報は、信号の誤りを訂正するための情報である。

ペイロード領域は、制御情報に応じて各種の情報が格納される領域である。具体的には、制御情報がブロードキャスト信号を示す「００」である場合には、信号の送信時刻を示す送信時刻と、データ収集装置がノード装置からデータを収集する時間である収集時間に関する情報とがペイロード領域に格納される。収集時間に関する情報としては、収集時間の開始時刻、収集時間の終了時刻、並びに、収集時間における実際のデータの収集時間の占める比率（以下「占有率」という）が含まれる。また、制御情報がデータ信号を示す「１０」である場合には、ノード装置により測定された測定データがペイロード領域に格納される。

次に、本実施例に係るデータ収集システムの構成の詳細について説明する。図３は、本実施例に係るデータ収集システムに含まれるデータ収集装置１００の構成を示す図である。なお、データ収集装置１００は、図１に示したデータ収集装置１００ａ、１００ｂに対応する。

図３に示すデータ収集装置１００は、無線（ＲＦ：Radio Frequency）部１１０と、ディジタル信号処理（ＤＳＰ：Digital Signal Processing）部１２０とを有する。ＲＦ部１１０には、アンテナ１３０が接続されている。

ＲＦ部１１０は、送信部１１１と、受信部１１２と、受信電力測定部１１３とを有する。送信部１１１は、変調部１１１ａと、増幅部１１１ｂとを有する。変調部１１１ａは、ＤＳＰ部１２０から入力されたブロードキャスト信号の振幅変調を行う。増幅部１１１ｂは、変調部１１１ａによって振幅変調されたブロードキャスト信号の搬送波の利得を増幅してアンテナ１３０に出力する。

受信部１１２は、増幅部１１２ａと、復調部１１２ｂとを有する。増幅部１１２ａは、アンテナ１３０から受信した搬送波の利得を増幅する。復調部１１２ｂは、増幅部１１２ａから入力される搬送波の振幅復調を行い、搬送波のビットデータからアナログ信号を復調する。復調部１１２ｂによって復調されたアナログ信号は、ＤＳＰ部１２０に入力される。

受信電力測定部１１３は、アンテナ１３０から受信した搬送波（信号）の受信電力を測定する。例えば、受信電力測定部１１３は、アンテナ１３０から受信した信号のうち他のデータ収集装置から受信したブロードキャスト信号の受信電力を測定してＤＳＰ部１２０に出力する。

ＤＳＰ部１２０は、受信処理部１２１と、補正部１２２と、干渉値算出部１２３と、メモリ部１２４と、収集時間確保部１２５と、ブロードキャスト信号生成部１２６と、送信処理部１２７と、データ転送処理部１２８とを有する。

受信処理部１２１は、ブロードキャスト信号を所定の通信チャネルを用いて他のデータ収集装置から受信する。具体的には、受信処理部１２１は、受信した信号の制御情報の値がブロードキャスト信号を示す「００」である場合に、受信した信号がブロードキャスト信号であると認定する。そして、受信処理部１２１は、認定したブロードキャスト信号に含まれる送信時刻を抽出して補正部１２２に出力する。そして、受信処理部１２１は、認定したブロードキャスト信号に含まれる、収集時間に関する情報（開始時刻、終了時刻及び占有率）を抽出して補正部１２２及び干渉値算出部１２３に出力する。受信処理部１２１は、信号受信部の一例である。

また、受信処理部１２１は、受信電力測定部１１３からブロードキャスト信号の受信電力を取得すると、取得したブロードキャスト信号の受信電力を干渉値算出部１２３に出力する。

また、受信処理部１２１は、データ信号をノード装置２００から受信する。具体的には、受信処理部１２１は、受信した信号の制御情報の値がデータ信号を示す「１０」である場合に、受信した信号がデータ信号であると認定する。そして、受信処理部１２１は、認定したデータ信号に含まれる測定データを抽出してメモリ部１２４のデータ記憶部１２４ａに格納する。

また、受信処理部１２１は、後述する収集時間確保部１２５によって通信チャネルが初期チャネルから別の通信チャネルに変更された場合には、変更後の通信チャネルを用いてブロードキャスト信号を再受信する。

補正部１２２は、ブロードキャスト信号に含まれる送信時刻を受信処理部１２１から受け付ける。補正部１２２は、ブロードキャスト信号に含まれる、収集時間の開始時刻及び終了時刻を受信処理部１２１から受け付ける。補正部１２２は、受信処理部１２１によってブロードキャスト信号が実際に受信された受信時刻を取得する。そして、補正部１２２は、受信時刻と送信時刻との差分に基づいて、収集時間の開始時刻及び終了時刻を補正する。例えば、受信時刻が「８：５９：２８」（８時５９分２８秒）であり、送信時刻が「９：０１：００」（９時１分）である場合を想定する。この場合には、補正部１２２は、受信時刻と送信時刻との差分である＋１分３２秒を求め、求めた差分を収集時間の開始時刻及び終了時刻から減算することによって、補正を行う。そして、補正部１２２は、補正後の収集時間の開始時刻及び終了時刻をメモリ部１２４の干渉値記憶部１２４ｂに格納する。これにより、ブロードキャスト信号に含まれる送信時刻とデータ収集装置１００によるブロードキャスト信号の実際の受信時刻との間に差分がある場合でも、その差分を考慮した正確な収集時間を干渉値記憶部１２４ｂに格納することが可能となる。

干渉値算出部１２３は、ブロードキャスト信号に含まれる占有率と、ブロードキャスト信号の受信電力とに基づいて、収集時間において他のデータ収集装置からの電波がデータ収集装置１００に及ぼす干渉の度合いを表す干渉値を他のデータ収集装置ごとに算出する。干渉値は、次式によって求められる。干渉値算出部１２３は、算出した干渉値を他のデータ収集装置を識別する識別情報に対応付けて干渉値記憶部１２４ｂに格納する。

Ｐ_ｉ＝Ｐ_ｂ＋Ｙ ・・・ （１）
ただし、Ｐ_ｉ［ｄＢｍ］：収集時間における干渉値［ｄＢｍ］
Ｐ_ｂ［ｄＢｍ］：ブロードキャスト信号の受信電力
Ｙ＝１０×ｌｏｇ_１０（Ｘ／１００）、Ｘ：占有率

例えば、ブロードキャスト信号に含まれる占有率Ｘが「１０％」であり、ブロードキャスト信号の受信電力Ｐ_ｂが「−７０ｄＢｍ」である場合を想定する。この場合、干渉値Ｐ_ｉは、「−７０＋１０×ｌｏｇ_１０（１０／１００）＝−８０ｄＢｍ」となる。

また、干渉値算出部１２３は、受信処理部１２１によって前回と同一の他のデータ収集装置からブロードキャスト信号が受信された場合に、以下の処理を行う。すなわち、干渉値算出部１２３は、受信されたブロードキャスト信号の受信電力と、ブロードキャスト信号の占有率とに基づいて、干渉値を再度算出する。そして、干渉値算出部１２３は、再度算出した干渉値を用いて、前回と同一の他のデータ収集装置の識別情報に対応する、干渉値記憶部１２４ｂに記憶された干渉値を更新する。これにより、干渉値記憶部１２４ｂに記憶された干渉値を常に最新の値に保持することができる。

メモリ部１２４は、データ記憶部１２４ａと、干渉値記憶部１２４ｂとを有する。データ記憶部１２４ａは、受信処理部１２１によって受信されたデータ信号に含まれる測定データを記憶する。

干渉値記憶部１２４ｂは、干渉値を他のデータ装置の識別情報に対応付けて記憶する。図４は、干渉値記憶部１２４ｂの一例を示す図である。図４に示すように、干渉値記憶部１２４ｂは、「送信ノードＩＤ」、「受信時刻」、「受信電力」、「送信時刻」及び「収集時間」といった項目を有する。「収集時間」は、「開始時刻」、「終了時刻」及び「干渉値」といった項目を有する。「送信ノードＩＤ」は、他のデータ収集装置を識別するための識別情報を表し、ブロードキャスト信号に含まれる送信元情報などが格納される。「受信時刻」は、他のデータ収集装置からのブロードキャスト信号がデータ収集装置１００によって実際に受信された受信時刻を表す。「受信電力」は、他のデータ収集装置からのブロード信号の受信電力を表す。「送信時刻」は、他のデータ収集装置からブロードキャスト信号が送信された送信時刻を表す。「収集時間」は、他のデータ収集装置が自装置に対応付けられたノード装置からデータを収集する収集時間を表し、収集時間の開始時刻、収集時間の終了時刻及び収集時間における干渉値を含んでいる。

図４の１行目に示すように、「送信ノードＩＤ」「ＧＷ２」で識別されるデータ収集装置が「開始時刻」「０９：１０：００」から「終了時刻」「０９：２０：００」までの「収集時間＃１」においてデータ収集を行った場合の「干渉値」は「−９２ｄＢｍ」である。「送信ノードＩＤ」「ＧＷ２」で識別されるデータ収集装置が「開始時刻」「０９：２５：００」から「終了時刻」「０９：３８：００」までの「収集時間＃２」においてデータ収集を行った場合の「干渉値」は「−８８ｄＢｍ」である。「送信ノードＩＤ」「ＧＷ２」で識別されるデータ収集装置が「開始時刻」「０９：５０：００」から「終了時刻」「１０：０５：００」までの「収集時間＃３」においてデータ収集を行った場合の「干渉値」は「−９５ｄＢｍ」である。

また、図４の２行目で示すように、「送信ノードＩＤ」「ＧＷ３」で識別されるデータ収集装置が「開始時刻」「０９：１２：００」から「終了時刻」「０９：１５：００」までの「収集時間＃１」においてデータ収集を行った場合の「干渉値」は「−１０５ｄＢｍ」である。「送信ノードＩＤ」「ＧＷ３」で識別されるデータ収集装置が「開始時刻」「０９：２０：００」から「終了時刻」「０９：３０：００」までの「収集時間＃２」においてデータ収集を行った場合の「干渉値」は「−９５ｄＢｍ」である。「送信ノードＩＤ」「ＧＷ３」で識別されるデータ収集装置が「開始時刻」「０９：４５：００」から「終了時刻」「０９：５５：００」までの「収集時間＃３」においてデータ収集を行った場合の「干渉値」は「−１０５ｄＢｍ」である。

図３に戻り、収集時間確保部１２５は、他のデータ収集装置ごとに算出された干渉値が閾値以上となる時間を除く非干渉時間を特定し、データ収集装置１００がデータを収集する自己収集時間を非干渉時間の中から確保する。なお、自己収集時間は、データ収集装置１００によるデータの収集に関するデータレートに応じて予め定められた時間である。

また、収集時間確保部１２５は、非干渉時間の中から自己収集時間を確保できない場合には、通信チャネルを周波数帯域が異なる別の通信チャネルに変更し、変更後の通信チャネルを受信処理部１２１に割り当てる。

ここで、収集時間確保部１２５による処理の具体例について説明する。図５は、収集時間確保部１２５による処理の具体例を説明するための図である。図５において、横軸は時刻を表し、縦軸は干渉値［ｄＢｍ］を表す。

図５に例示するように、収集時間確保部１２５は、図４に示した干渉値記憶部１２４ｂに記憶された干渉値を時間軸上に配置する。例えば、収集時間確保部１２５は、「送信ノードＩＤ」「ＧＷ２」で識別されるデータ収集装置に対応する「収集時間＃１」の「干渉値」「−９２ｄＢｍ」をグラフ１１として時間軸上に配置する。また、収集時間確保部１２５は、「送信ノードＩＤ」「ＧＷ２」で識別されるデータ収集装置に対応する「収集時間＃２」の「干渉値」「−８８ｄＢｍ」をグラフ１２として時間軸上に配置する。また、収集時間確保部１２５は、「送信ノードＩＤ」「ＧＷ２」で識別されるデータ収集装置に対応する「収集時間＃３」の「干渉値」「−９５ｄＢｍ」をグラフ１３として時間軸上に配置する。

同様に、収集時間確保部１２５は、「送信ノードＩＤ」「ＧＷ３」で識別されるデータ収集装置に対応する「収集時間＃１」の「干渉値」「−１０５ｄＢｍ」をグラフ２１として時間軸上に配置する。また、収集時間確保部１２５は、「送信ノードＩＤ」「ＧＷ３」で識別されるデータ収集装置に対応する「収集時間＃２」の「干渉値」「−９５ｄＢｍ」をグラフ２２として時間軸上に配置する。また、収集時間確保部１２５は、「送信ノードＩＤ」「ＧＷ３」で識別されるデータ収集装置に対応する「収集時間＃３」の「干渉値」「−１０５ｄＢｍ」をグラフ２３として時間軸上に配置する。

そして、収集時間確保部１２５は、干渉値が閾値以上となる時間を除く非干渉時間を特定する。例えば、収集時間確保部１２５は、グラフ１１で示される干渉値「−９２ｄＢｍ」及びグラフ１２で示される干渉値「−８８ｄＢｍ」が閾値「−９３ｄＢｍ」以上であるので、グラフ１１及びグラフ１２に対応する時間を除く非干渉時間Ｔ_ｎｉを特定する。

そして、収集時間確保部１２５は、自己収集時間を非干渉時間の中から確保する。例えば、収集時間確保部１２５は、非干渉時間Ｔ_ｎｉのうち所定の時間以上となる時間を探索することにより、自己収集時間を非干渉時間Ｔ_ｎｉの中から確保する。一方、収集時間確保部１２５は、自己収集時間を非干渉時間のＴ_ｎｉの中から確保できない場合には、通信チャネルを周波数帯域が異なる別の通信チャネルに変更し、変更後の通信チャネルを受信処理部１２１に割り当てる。

図３に戻り、ブロードキャスト信号生成部１２６は、収集時間確保部１２５によって確保された自己収集時間を示す情報を含むブロードキャスト信号を生成する。自己収集時間を示す情報には、自己収集時間の開始時刻及び自己収集時間の終了時刻などが含まれる。

送信処理部１２７は、自己収集時間を示す情報を含むブロードキャスト信号をブロードキャスト信号生成部１２６から受け付ける。送信処理部１２７は、自己収集時間を示す情報を含むブロードキャスト信号を所定の通信チャネルを用いて、自身に対応付けられたノード装置２００に対して送信する。送信処理部１２７は、信号送信部の一例である。

データ転送処理部１２８は、データ記憶部１２４ａに記憶された測定データを外部のサーバ装置などに転送する。

次に、本実施例に係るデータ収集システムに含まれるノード装置２００の構成について説明する。図６は、本実施例に係るデータ収集システムに含まれるノード装置２００の構成を示す図である。なお、ノード装置２００は、図１に示したノード装置２００ａ、２００ｂに対応する。

図６に示すノード装置２００は、ＲＦ部２１０と、ＤＳＰ部２２０と、データ測定部２３０とを有する。ＲＦ部２１０には、アンテナ２４０が接続されている。

ＲＦ部２１０は、送信部２１１と、受信部２１２とを有する。送信部２１１は、変調部２１１ａと、増幅部２１１ｂとを有する。変調部２１１ａは、ＤＳＰ部２２０から入力されたデータ信号の振幅変調を行う。増幅部２１１ｂは、変調部２１１ａによって振幅変調されたデータ信号の搬送波の利得を増幅してアンテナ２４０に出力する。

受信部２１２は、増幅部２１２ａと、復調部２１２ｂとを有する。増幅部２１２ａは、アンテナ２４０から受信した搬送波の利得を増幅する。復調部２１２ｂは、増幅部２１２ａから入力される搬送波の振幅復調を行い、搬送波のビットデータからアナログ信号を復調する。復調部２１２ｂによって復調されたアナログ信号は、ＤＳＰ部２２０に入力される。

ＤＳＰ部２２０は、受信処理部２２１と、メモリ部２２２と、データ送信部２２３と、送信処理部２２４とを有する。

受信処理部２２１は、ブロードキャスト信号を所定の通信チャネルを用いてデータ収集装置１００から受信する。具体的には、受信処理部２２１は、受信した信号の制御情報の値がブロードキャスト信号を示す「００」である場合に、受信した信号がブロードキャスト信号であると認定する。そして、受信処理部２２１は、認定したブロードキャスト信号に含まれる、自己収集時間に関する情報（開始時刻及び終了時刻）を抽出してメモリ部２２２の自己収集時間記憶部２２２ｂに記憶する。

また、受信処理部２２１は、データ信号を他のノード装置２００から受信する。具体的には、受信処理部２２１は、受信した信号の制御情報の値がデータ信号を示す「１０」である場合に、受信した信号がデータ信号であると認定する。そして、受信処理部２２１は、認定したデータ信号に含まれる測定データを抽出してメモリ部２２２の転送データ記憶部２２２ａに格納する。

メモリ部２２２は、転送データ記憶部２２２ａと、自己収集時間記憶部２２２ｂと、データ記憶部２２２ｃとを有する。転送データ記憶部２２２ａは、受信処理部２２１によって受信されたデータ信号に含まれる測定データを記憶する。自己収集時間記憶部２２２ｂは、受信処理部２２１によって受信されたブロードキャスト信号に含まれる自己収集時間に関する情報を記憶する。データ記憶部２２２ｃは、データ測定部２３０によって測定された測定データを記憶する。

データ送信部２２３は、ブロードキャスト信号に含まれる自己収集時間において、所定の通信チャネルを用いて測定データをデータ収集装置１００に対して送信する。具体的には、データ送信部２２３は、自己収集時間記憶部２２２ｂに記憶された自己収集時間の開始時刻が到来すると、データ記憶部２２２ｃに記憶された測定データを含むデータ信号を生成し、生成したデータ信号をデータ収集装置１００に対して送信する。そして、データ送信部２２３は、自己収集時間記憶部２２２ｂに記憶された自己収集時間の終了時刻が到来すると、測定データを含むデータ信号の送信を終了する。

また、データ送信部２２３は、転送データ記憶部２２２ａに記憶された測定データを含むデータ信号を生成し、生成したデータ信号を他のノード装置２００に対して送信する。

送信処理部２２４は、測定データを含むデータ信号をデータ送信部２２３から受け付ける。送信処理部２２４は、測定データを含むデータ信号を所定の通信チャネルを用いて、自身に対応付けられたデータ収集装置１００に対して送信する。

データ測定部２３０は、温度センサ、電力メータ及び応力センサ等の測定器を含み、測定器を用いて温度、電力及び応力等を測定データとして測定し、測定したデータをメモリ部２２２のデータ記憶部２２２ｃに格納する。

次に、本実施例に係るデータ収集システムによる処理の流れについて説明する。図７は、本実施例に係るデータ収集システムによる処理の流れを示すシーケンス図である。図７は、データ収集装置Ｂからブロードキャスト信号を受信したデータ収集装置Ａが、データ収集装置Ａに対応付けられたノード装置Ａ−１、Ａ−２から測定データを収集する例を示す。

図７に示すように、まず、データ収集装置Ａは、所定の周波数の初期チャネルを設定する（ステップＳ１１）。そして、ノード装置Ａ−１は、データ収集装置Ａと同一の周波数の初期チャネルを設定する（ステップＳ１２）。同様に、ノード装置Ａ−２は、データ収集装置Ａと同一の周波数の初期チャネルを設定する（ステップＳ１３）。そして、ノード装置Ａ−２は、温度、電力及び応力等を測定データとして測定する（ステップＳ１４）。

データ収集装置Ｂは、送信時刻と、データ収集装置Ｂが自身に対応付けられたノード装置からデータを収集する収集時間と、収集時間における実際のデータの収集時間の占める占有率とを含むブロードキャスト信号を送信する（ステップＳ１５）。

一方、データ収集装置Ａは、ステップＳ１１で設定した初期チャネルを用いてデータ収集装置Ｂからブロードキャスト信号を受信する（ステップＳ１６）。データ収集装置Ａは、ブロードキャスト信号に含まれる占有率とブロードキャスト信号の受信電力とに基づいて干渉値を算出し、干渉値が閾値以上となる時間を除く非干渉時間を特定し、非干渉時間の中から自己収集時間を確保する（ステップＳ１７）。データ収集装置Ａは、自己収集時間を示す情報を含むブロードキャスト信号を、ステップＳ１１で設定した初期チャネルを用いてノード装置Ａ−１に対して送信する（ステップＳ１８）。

一方、ノード装置Ａ−１は、ステップＳ１２で設定した初期チャネルを用いてデータ収集装置Ａからブロードキャスト信号を受信する（ステップＳ１９）。ノード装置Ａ−１は、受信したブロードキャスト信号をノード装置Ａ−２に転送する（ステップＳ２０）。

一方、ノード装置Ａ−２は、ステップＳ１３で設定した初期チャネルを用いてノード装置Ａ−１からブロードキャスト信号を受信する（ステップＳ２１）。ノード装置Ａ−２は、受信したブロードキャスト信号に含まれる自己収集時間を抽出する。

データ収集装置Ａは、ステップＳ１７で確保された自己収集時間の開始時刻が到来すると、データを収集するための通信チャネルを設定する（ステップＳ２２）。そして、ノード装置Ａ−１は、ブロードキャスト信号に含まれる自己収集時間の開始時刻が到来すると、データ収集装置Ａと同一の周波数の通信チャネルを設定する（ステップＳ２３）。同様に、ノード装置Ａ−２は、ブロードキャスト信号に含まれる自己収集時間の開始時刻が到来すると、データ収集装置Ａと同一の周波数の通信チャネルを設定する（ステップＳ２４）。

ノード装置Ａ−２は、ステップＳ１４で測定された測定データをステップＳ２４で設定された通信チャネルを用いてデータ収集装置Ａに対して送信する（ステップＳ２５）。

一方、データ収集装置Ａは、ステップＳ２２で設定された通信チャネルを用いてデータ収集装置Ａから測定データを受信する（ステップＳ２６）。

次に、本実施例に係るデータ収集システムに含まれるデータ収集装置による処理の流れについて説明する。図８は、データ収集装置による処理の流れを示すフローチャートである。図８に示すフローチャートは、図７で説明したデータ収集装置ＡのステップＳ１１〜Ｓ１８の処理をより具体的に説明する図である。

図８に示すように、まず、データ収集装置Ａの受信処理部１２１は、初期チャネルを設定する（ステップＳ１０１）。続いて、受信処理部１２１は、現在設定されている通信チャネルを用いてデータ収集装置Ｂからブロードキャスト信号を受信する（ステップＳ１０２）。続いて、受信電力測定部１１３は、データ収集装置Ｂから受信されたブロードキャスト信号の受信電力を測定する（ステップＳ１０３）。

続いて、干渉値算出部１２３は、ブロードキャスト信号に含まれる占有率とブロードキャスト信号の受信電力とに基づいて、収集時間における干渉値を算出する（ステップＳ１０４）。続いて、収集時間確保部１２５は、算出された干渉値が閾値以上となる時間を除く非干渉時間を特定する（ステップＳ１０５）。

収集時間確保部１２５は、非干渉時間の中から自己収集時間を確保することを試み、自己収集時間を非干渉時間の中から確保できない場合に（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、ブロードキャスト信号の受信時から所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。収集時間確保部１２５は、ブロードキャスト信号の受信時から所定時間が経過していない場合に（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、処理をステップＳ１０２に戻す。一方、収集時間確保部１２５は、ブロードキャスト信号の受信時から所定時間が経過した場合に（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、通信チャネルを周波数帯域が異なる別の通信チャネルに変更し（ステップＳ１０８）、処理をステップＳ１０２に戻す。

一方、収集時間確保部１２５によって非干渉時間の中から自己収集時間が確保された場合に（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、送信処理部１２７は、以下の処理を行う。すなわち、送信処理部１２７は、確保された自己収集時間を示す情報を含むブロードキャスト信号を現在の通信チャネルを用いて、自身に対応付けられたノード装置Ａ−１に対して送信する（ステップＳ１０９）。

上述してきたように、本実施例のデータ収集システムによれば、データ収集装置が、他のデータ収集装置から受信したブロードキャスト信号を受信する。そして、データ収集装置は、ブロードキャスト信号に含まれる占有率とブロードキャスト信号の受信電力とに基づいて、他のデータ収集装置からの干渉の度合いを表す干渉値を算出する。そして、データ収集装置は、干渉値が閾値以上となる時間を除く非干渉時間を特定し、非干渉時間の中から自己収集時間を確保し、自己収集時間を示す情報を含むブロードキャスト信号を自身に対応付けられたノード装置に送信する。そして、ノード装置は、ブロードキャスト信号に含まれる自己収集時間において、測定データをデータ収集装置に対して送信する。このため、本実施例におけるデータ収集装置は、他のデータ収集時間により実際にデータの収集が行われる場合でも、他のデータ収集時間からの電波による干渉が過大となる時間を避けてノード装置から測定データを収集することができる。結果として、データの収集に利用される通信チャネルの利用効率を向上させつつ、干渉を回避することができる。

１００、１００ａ、１００ｂ データ収集装置
１１０ ＲＦ部
１１１ 送信部
１１１ａ 変調部
１１１ｂ 増幅部
１１２ 受信部
１１２ａ 増幅部
１１２ｂ 復調部
１１３ 受信電力測定部
１２０ ＤＳＰ部
１２１ 受信処理部
１２２ 補正部
１２３ 干渉値算出部
１２４ メモリ部
１２４ａ データ記憶部
１２４ｂ 干渉値記憶部
１２５ 収集時間確保部
１２６ ブロードキャスト信号生成部
１２７ 送信処理部
１２８ データ転送処理部
１３０ アンテナ
２００、２００ａ、２００ｂ ノード装置
２１０ ＲＦ部
２１１ 送信部
２１１ａ 変調部
２１１ｂ 増幅部
２１２ 受信部
２１２ａ 増幅部
２１２ｂ 復調部
２２０ ＤＳＰ部
２２１ 受信処理部
２２２ メモリ部
２２２ａ 転送データ記憶部
２２２ｂ 自己収集時間記憶部
２２２ｃ データ記憶部
２２３ データ送信部
２２４ 送信処理部
２３０ データ測定部
２４０ アンテナ

Claims (7)

1. データを測定するノード装置から前記データを収集するデータ収集装置が所定の通信チャネルを用いて他のデータ収集装置と信号の送受信を行うデータ収集システムであって、
   前記データ収集装置は、
   前記データの収集時間を示す情報と前記データの収集時間における実際の前記データの収集時間の占める比率を示す占有率とを含む前記信号を前記通信チャネルを用いて前記他のデータ収集装置から受信する信号受信部と、
   前記信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、
   前記信号に含まれる前記占有率と前記信号の受信電力とに基づいて、前記収集時間において前記他のデータ収集装置からの電波が当該データ収集装置に及ぼす干渉の度合いを表す干渉値を算出する干渉値算出部と、
   前記干渉値が閾値以上となる時間を除く非干渉時間を特定し、当該データ収集装置が前記データを収集する自己収集時間を該非干渉時間の中から確保する収集時間確保部と、
   前記自己収集時間を示す情報を含む前記信号を前記通信チャネルを用いて前記ノード装置に対して送信する信号送信部とを備え、
   前記ノード装置は、
   前記データ収集装置から送信された前記信号を受信した場合に、受信した前記信号に含まれる前記自己収集時間において、前記通信チャネルを用いて前記データを前記データ収集装置に対して送信するデータ送信部を備えたことを特徴とするデータ収集システム。
2. 前記信号受信部は、前記信号を複数の前記他のデータ収集装置から受信し、
   前記受信電力測定部は、前記他のデータ収集装置ごとに前記信号の受信電力を測定し、
   前記干渉値算出部は、前記他のデータ収集装置ごとに前記干渉値を算出し、
   前記収集時間確保部は、前記他のデータ収集装置ごとに算出された前記干渉値が閾値以上となる時間を除く時間を前記非干渉時間として特定し、特定した前記非干渉時間の中から前記自己収集時間を確保する
   ことを特徴とする請求項１に記載のデータ収集システム。
3. 前記データ収集装置は、前記干渉値算出部によって算出された干渉値を前記他のデータ収集装置を識別する識別情報に対応付けて記憶する干渉値記憶部をさらに備え、
   前記干渉値算出部は、前記信号受信部によって前回と同一の前記他のデータ収集装置から前記信号が受信された場合に、当該受信された前記信号の受信電力及び前記信号に含まれる前記占有率に基づいて前記干渉値を再度算出し、再度算出した前記干渉値を用いて、前回と同一の前記他のデータ収集装置の識別情報に対応する、前記干渉値記憶部に記憶された干渉値を更新する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ収集システム。
4. 前記収集時間確保部は、前記非干渉時間の中から前記自己収集時間を確保できない場合には、前記通信チャネルを周波数帯域が異なる別の前記通信チャネルに変更し、
   前記信号受信部は、前記収集時間確保部によって変更された別の前記通信チャネルを用いて前記信号を再受信することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のデータ収集システム。
5. 前記信号受信部によって受信される前記信号は、前記他のデータ収集装置から前記信号が送信される送信時刻をさらに含み、
   前記データ収集装置は、前記信号受信部によって前記信号が実際に受信された受信時刻と前記送信時刻との差分に基づいて、前記収集時間を補正する補正部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のデータ収集システム。
6. データを測定するノード装置から前記データを収集するデータ収集装置が所定の通信チャネルを用いて他のデータ収集装置と信号の送受信を行うデータ収集システムにおける前記データ収集装置であって、
   前記データの収集時間を示す情報と前記データの収集時間における実際の前記データの収集時間の占める比率を示す占有率とを含む前記信号を前記通信チャネルを用いて前記他のデータ収集装置から受信する信号受信部と、
   前記信号の受信電力を測定する受信電力測定部と、
   前記信号に含まれる前記占有率と前記信号の受信電力とに基づいて、前記収集時間において前記他のデータ収集装置からの電波が当該データ収集装置に及ぼす干渉の度合いを表す干渉値を算出する干渉値算出部と、
   前記干渉値が閾値以上となる時間を除く非干渉時間を特定し、当該データ収集装置が前記データを収集する自己収集時間を該非干渉時間の中から確保する収集時間確保部と、
   前記自己収集時間を示す情報を含む前記信号を前記通信チャネルを用いて前記ノード装置に対して送信する信号送信部と
   を備えたことを特徴とするデータ収集装置。
7. データを測定するノード装置から前記データを収集するデータ収集装置が所定の通信チャネルを用いて他のデータ収集装置と信号の送受信を行うデータ収集システムにおけるデータ収集方法であって、
   前記データ収集装置は、
   前記データの収集時間を示す情報と前記データの収集時間における実際の前記データの収集時間の占める比率を示す占有率とを含む前記信号を前記通信チャネルを用いて前記他のデータ収集装置から受信し、
   前記信号の受信電力を測定し、
   前記信号に含まれる前記占有率と前記信号の受信電力とに基づいて、前記収集時間において前記他のデータ収集装置からの電波が当該データ収集装置に及ぼす干渉の度合いを表す干渉値を算出し、
   前記干渉値が閾値以上となる時間を除く非干渉時間を特定し、当該データ収集装置が前記データを収集する自己収集時間を該非干渉時間の中から確保する収集時間確保部と、
   前記自己収集時間を示す情報を含む前記信号を前記通信チャネルを用いて前記ノード装置に対して送信し、
   前記ノード装置は、
   前記データを測定して記憶部に格納し、
   前記データ収集装置から送信された前記信号を受信した場合に、受信した前記信号に含まれる前記自己収集時間において、前記記憶部に格納された前記データを前記データ収集装置に対して送信する
   ことを含むことを特徴とするデータ収集方法。

Images