JP2013183202A

JP2013183202A - 計測情報収集システム、無線ノード、無線ノードの通信方法及びプログラム

Info

Publication number: JP2013183202A
Application number: JP2012044029A
Authority: JP
Inventors: Hideo Oi; 秀朗尾井; Takashi Saruwatari; 孝至猿渡; Tetsuya Kawakami; 哲也川上
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-12

Abstract

【課題】電波障害の状態を把握して最適な周波数チャネルと通信順番を設定して、無線ノード間の通信品質を向上させ良好なスループットが得られる計測情報収集システム及び無線ノードを提供する。
【解決手段】無線ノード２は、上位無線ノード２Ａと下位無線ノード２Ｂとを有し、制御部１０と記憶部１１と通信部１２とを備え、記憶部１１に記憶された干渉パターンを制御部１０で取得し、取得された干渉パターンに基づき前記干渉パターンから干渉パターン情報を生成し、干渉パターン情報を解析して送信順データを生成し、送信順データに基づき下位無線ノード２Ｂの送信順を決定する。また、干渉パターン情報を解析して干渉比率を算出し、干渉比率が閾値を超えた場合、上位無線ノード２Ａは周波数チャネルを変更する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数のネットワークトポロジ（ツリー、スター型等）を有する無線通信システム係り、特にマルチホップネットワークを利用したスマートメータ等の計測装置の計測情報収集システム、無線ノード、無線ノードの通信方法及びプログラムに関する。

近年、次世代送電網（スマートグリッド）の普及が進展する中で、小型低消費電力の無線端末によるネットワークが注目されている。その一つに、日本でも注目され、欧米を中心として活用されているスマートメータがある。総務省は、２０１５年／２０２０年に向けた周波数確保の基本方針に基づき、スマートメータ等の導入を推進しており、その環境を整備するために周波数９００ＭＨｚ帯の再編を早急に進めている。これに基づき、スマートメータ等のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：電波による個別識別）を利用する電子タグシステムでは、周波数９１５ＭＨｚから９２８ＭＨｚを利用できることになる。

しかしながら、スマートメータ等の小型低消費電力によるネットワークが一般家庭に普及すると、業種の異なるスマートメータ同士や作業者の携帯機器端末との間で電波干渉が生じてしまう可能性がある。このような他の無線システムからの干渉がある周波数帯域では、同一の周波数チャネルで継続して通信を行っていては干渉の影響を避けられず、使用する周波数チャネルを変更することが必要となる。特許文献１にはネットワーク上の干渉を解消するために周波数チャネルを変更することが開示されている。

特許文献１では、無線ネットワークシステムにおいて、複数の周波数チャネルを選択的に設定して電子機器端末と無線通信制御局（アクセスポイント）とが無線通信接続する。その場合に、無線アンテナで受信した信号に基づいて、複数の周波数チャネル毎の電波レベルを所定の周期で測定する。この測定されたデータを所定の閾値と比較して周波数チャネル毎に使用或いは未使用を判定して周波数チャネル毎に使用頻度の統計データとして記憶する。電子機器端末と無線通信制御局との無線通信実行中に、必要に応じてその統計データに基づいて周波数チャネルを変更する。

以上の方法により、無線ＬＡＮによる通常の通信に影響を与えることなく実質的なトラフィック量に応じてチャネル変更を行い、電波干渉を解消して良好なスループットが得られることが開示されている。

特開２００５−３３３５１０号公報

しかしながら、特許文献１ではスマートメータ等の無線ノードの下位無線ノード側で電波干渉等の通信障害が発生した場合、データ収集に時間がかかる。従って、マルチホップネットワークを利用した計測情報収集システムでは通信障害が復旧するまで上位無線ノードを含む下位無線ノード群が通信できない可能性がある。また、通信障害が所定時間を超えると、下位無線ノードが他の通信可能な上位無線ノードの探索を実施し、マルチホップネットワークの構築網が複雑になるという問題を生じていた。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、電波障害の状態を把握して最適な周波数チャネルと通信順番を設定して、無線ノード間の通信品質を向上させ良好なスループットが得られる計測情報収集システム及び無線ノードを提供することにある。

本発明の無線ノードは、複数の無線ノードを有して前記無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジからなる計測情報収集システムにおける各無線ノードと通信可能な無線ノードであって、前記無線ノードは、上位無線ノードと下位無線ノードとを有し、少なくとも前記上位無線ノードは、前記各無線ノード間で少なくとも前記計測情報と干渉パターンを送受信する通信部と、前記計測情報と前記干渉パターンを記憶する記憶部と、前記干渉パターンから干渉パターン情報を生成する制御部と、を備え、前記制御部は、前記干渉パターン情報を解析して送信順データを生成し、前記送信順データに基づき下位無線ノードの送信順を決定する。

前記無線ノードは、前記上位無線ノードは、前記下位無線ノードからビーコン応答確認で送信された前記干渉パターンを基に、前記干渉パターン情報と前記送信順データを更新することが好ましい。

前記無線ノードは、前記上位無線ノードは、前記干渉パターン情報を解析して干渉比率を算出し、干渉比率が閾値を超えた場合、周波数チャネルを変更することが好ましい。

また、前記無線ノードは、前記制御部は、前記干渉パターンに含まれる一定のタイムスロット間隔で取得された干渉判定に基づいて干渉パターン情報を生成することが好ましい。

本発明の無線ノードは、複数の無線ノードを有して前記無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジからなる計測情報収集システムにおける各無線ノードと通信可能な無線ノードであって、前記無線ノードは、上位無線ノードと下位無線ノードとを有し、少なくとも前記下位無線ノードは、前記各無線ノード間で少なくとも前記計測情報と干渉パターンを送受信する通信部と、前記計測情報と前記干渉パターンを記憶する記憶部と、前記上位無線ノードから受信したビーコンの受信状況を基に前記干渉パターンを生成する制御部と、を備える。

また、無線ノードは、前記下位無線ノードは、生成された前記干渉パターンを前記上位無線ノードに通信することが好ましい。

本発明の計測情報収集システムは、複数の無線ノードを有して、前記無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジからなる計測情報収集システムであって、前記無線ノードは、上位無線ノードと下位無線ノードとを有し、少なくとも前記上位無線ノードは、前記各無線ノード間で少なくとも前記計測情報と干渉パターンを送受信する通信部と、前記計測情報と前記干渉パターンを記憶する記憶部と、前記干渉パターンから干渉パターン情報を生成する制御部と、を備え、前記制御部は、前記干渉パターン情報を解析して送信順データを生成し、前記送信順データに基づき下位無線ノードの送信順を決定し、少なくとも前記下位無線ノードは、前記上位無線ノードから受信したビーコンの受信状況を基に前記干渉パターンを生成する制御部を備える。

本発明の無線ノードの制御方法は、複数の無線ノードを有して、前記無線ノードから前記無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジからなる計測情報収集システムにおける各無線ノードと通信可能な無線ノードの制御方法であって、無線ノードは上位無線ノードと下位無線ノードとを有し、前記上位無線ノードは、記憶部に記憶された干渉パターンを制御部で取得し、取得された前記干渉パターンから干渉パターン情報を生成し、前記干渉パターン情報を解析して送信順データを生成し、前記送信順データに基づき下位無線ノードの送信順を決定し、前記下位無線ノードは、前記上位無線ノードから受信したビーコンの受信状況を基に前記干渉パターンを生成する。

本発明の無線ノードのプログラムは、複数の無線ノードを有して、前記無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジからなる計測情報収集システムにおける各無線ノードと通信可能な無線ノードのプログラムであって、記憶部に記憶された干渉パターンを制御部で取得する手順と、取得された前記干渉パターンから干渉パターン情報を生成する手順と、前記干渉パターン情報を解析して送信順データを生成する手順と、前記送信順データに基づき下位無線ノードの送信順を決定する手順と、をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、各下位無線ノードにおいて上位無線ノードとの通信期間を複数のブロック単位に分割した時間帯ごとに通信状況から電波干渉の有無を判定するため、タイムリーな干渉状況を把握することができる。従って、各下位無線ノード近傍の干渉源の干渉パターンを考慮した最適な順番で下位無線ノードと通信すること可能となり、通信品質の向上が図れる。また、時間のかかるネットワークトポロジの再構築を削減できるため、ネットワークのスループットを向上することができる。

本発明に係る計測情報収集システムの一実施形態を示す概念図本発明に係る無線ノードの一実施形態を示すブロック図本発明に係る無線ノードに干渉が発生した場合の処理について説明するための念図本発明に係る無線ノードのブロードキャストとユニキャスト中のタイムスロットにおける通信手順を示す模式図本発明に係る無線ノードの干渉パターンを測定するブロック構成を示す模式図本発明に係る無線ノードの配置図下位無線ノードで干渉を測定し干渉判定の実行処理を行うフローチャート図本発明に係る下位無線ノードが生成する干渉パターン表で、（ａ）は８ブロック構成、（ｂ）は１６ブロック構成本発明に係る下位無線ノードが生成する干渉パターン表で、（ａ）は２０ブロック構成、（ｂ）は４０ブロック構成干渉パターンから送信順を決定する制御処理示すフローチャート図干渉パターン表に基づいて生成されるデータリストの一実施形態を示し、（ａ）は干渉情報パターンリスト、（ｂ）は干渉数リスト干渉パターン表に基づいて生成されるデータリストの一実施形態である送信順リスト上位無線ノードの干渉パターンをＮブロック構成で測定した時の通信チャネル変更制御処理を示すフローチャート図図１３の処理における計算を表形式でまとめた説明表

以下、本発明に係る計測情報収集システム及びそれに用いる無線ノードの好適な実施形態を、図１〜図１４に基づいて詳述する。

図１は本発明に係る計測情報収集システムの一実施形態を示す概念図である。

計測情報収集システム１は、複数の無線ノード２と、一定領域の無線ノード２からのデータを収集するサーバー装置３と、インターネット回線４等を介してサーバー装置３と通信でつながる中央処理装置５から構成されている。図１に記載される計測情報収集システム１は、ネットワークトポロジがツリー型であり、多くのツリー型が組み合わさった多段ネットワークトポロジである。尚、トポロジは、メッシュ型、スター型等であっても良く、ツリー型に限定されるものではない。

計測情報収集システム１は、スマートメータやＩＴＳ（高速道路交通システム）、医療機器等を利用するセンサーネットワークシステムを主に指している。また、計測情報収集システム１は、９２０ＭＨｚ帯（周波数９１５ＭＨｚから９３０ＭＨｚ）を利用する電子タグシステム（総務省）でもある。無線ノード２は、一例として、マルチホップネットワークを利用したスマートメータに取り付けられるチップの如きものであるが、その具体的な態様は任意である。計測装置としてのスマートメータは、双方向通信機能を備えたメータであり、例えば、家庭内の電力やガス等のメータ類と一体化し、電力会社やガス会社とのデータのやり取りや、家電製品の制御をしたりするデバイスである。スマートメータは家庭内に限らず、工場等内の電力や在庫管理等にも利用され、また、放射能測定装置や太陽光発電の発電測定装置等にも利用されている。

サーバー装置３は、特定地域やローカルエリア等の支局に設置され、複数の無線ノード２からくるデータを受信したり、各無線ノード２に制御指令を送信したりする。また、サーバー装置３は、各無線ノード２を下位無線ノードとすると、上位無線ノードになる。各無線ノード２は、双方向通信が可能であり、一方が上位無線ノードであれば他方が下位無線ノードであり、端末や中継局としての機能を備え、双方が自由にノード関係を変更することが可能である。従って、サーバー装置３は、ネットワークトポロジの最上位無線ノードと言える。本発明の実施形態の説明においては、上位無線ノード側に位置する無線ノード２を上位無線ノード２Ａ、下位無線ノード側に位置する無線ノード２を下位無線ノード２Ｂとする。中央処理装置５は、電力会社やガス会社等の本部に設置されたホストコンピュータであり、インターネット回線４等のインフラソリューションを介してサーバー装置３と連携している。

図２は、無線ノード２の一実施形態を示すブロック図である。

無線ノード２は、主として制御部１０と記憶部１１と通信部１２と通信回路部１３とから成る。制御部１０は、ＣＰＵ等を備えるマイコンであり、無線ノード２を制御し、プログラムの実行やデータの分析、解析を行い、無線ノード２の全体を統括している。記憶部１１は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリから成り、計測情報や各無線ノード２の通信状況データ等の各種データを記憶する。通信部１２は、計測情報や通信状況データ等を各無線ノード２やサーバー装置３とで双方向通信を行ったり、家電製品等の遠隔操作用通信を行ったりする。通信回路部１３は、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）等で構成され、電気やガス等の使用状態を把握するセンサ１４の計測情報を直接電気的にまたは通信で取得する。センサ１４は、既存のガスや電力メータまたは計測を行う計測部でも良く、スマートメータ等の計測装置の一部を構成するものであるが、計測情報を取得するという機能の観点から、計測装置そのものと把握することもできる。

ネットワーク上で干渉（電波障害）が発生した場合のチャネル変更について、図３の概念図を用いて説明する。図３の一実施形態では、上位無線ノード２Ａ１と下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３が一つのグループを構成している。

図３は、無線ノード２Ｂ１が設置されている近隣に携帯機器端末等の干渉源が来たため、下位無線ノード２Ｂ１が干渉範囲に入り、電波干渉（電波障害）が発生している。上位無線ノード２Ａ１と下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３との間で双方向通信を行なっている。この双方向通信が行われている期間、下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３は干渉測定を行い、その結果を電波干渉パターン情報として上位無線ノード２Ａ１に送信している。具体的には、下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３において上位無線ノード２Ａ１との通信期間を複数のブロック単位に分割した時間帯ごとに通信状況から電波干渉の有無を判定する。その判定結果から通信期間の時間軸に沿った電波干渉パターン情報を生成し上位無線ノード２Ａ１との通信時に送信している。

受信した干渉パターンを、上位無線ノード２Ａ１で解析を行い、下位無線ノード２Ｂのどの設置場所で、どのくらいの期間、干渉が起こっているか把握できる。そして、上位無線ノード２Ａ１は、下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３から受信した干渉パターンを解析して下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３の通信順番を決定し通信を行う。通信順番はブロック単位に電波干渉が無いと判定した下位無線ノード２Ｂ２、２Ｂ３を選択候補とし、選択候補に挙がった１つ以上の下位無線ノード２Ｂ２、２Ｂ３の中から電波干渉が有ると判定したブロック数が多い下位無線ノード２Ｂ２を優先して順番を決定する。選択候補が１つも無い場合は、まだ通信を終えていない下位無線ノード２Ｂｎを優先順に通信する。干渉状態がある一定の閾値を超えた場合、通信チャネルを変更することができる。

本実施形態によれば、各下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３において上位無線ノード２Ａ１との通信期間を複数のブロック単位に分割した時間帯ごとに通信状況から電波干渉の有無を判定するため、タイムリーな干渉状況を把握することができる。従って、各下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３近傍の干渉源の干渉パターンを考慮した最適な順番で下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３と通信すること可能となり、通信品質の向上が図れる。また、時間のかかるネットワークトポロジの再構築を削減できるため、ネットワークのスループットを向上することができる。

図３を用いた上述の説明は概念的であったが、図４のブロードキャストとユニキャスト中のタイムスロットにおける通信手順を示す模式図を用いて詳述する。また、干渉パターンのブロック構成については図５で説明する。

図４では、上位無線ノード２Ａから下位無線ノード２Ｂ間の通信を縦軸で示し（矢印参照）、時間を横軸で表している。横軸において、図面左側がブロードキャスト期間、図面右側がユニキャスト期間を示している。換言すれば、ブロードキャストで探索し、ユニキャストで応答する実施形態である。ブロードキャスト期間（以下、ＢＣ期間という）を１０のタイムスロットに分け、優先度の低いチャネル順（図４では３、２、１チャネルの順）に下位無線ノード２Ｂにビーコンを出している。ビーコンには、ユニキャスト期間（以下、ＵＣ期間という）で利用するチャネル情報を付与している。尚、ＢＣ期間で使用するビーコンを広域帯へのビーコンであるためＢＣビーコンと述べ、ＵＣ期間で使用するビーコン（１対１の関係）をＢＣビーコンと対比するためＵＣビーコンと述べることもある。

ＵＣ期間では、下位無線ノード２Ｂで干渉状況を測定して干渉パターンを生成し、上位無線ノード２ＡからのＵＣビーコンに対する確認応答に干渉パターンを付与している。下位無線ノード２Ｂから通知する干渉パターンは、前回のＵＣ期間中に測定した情報である。上位無線ノード２Ａは、ＵＣ期間における通信順番を、下位無線ノード２Ｂから送信される干渉パターンから優先度を求めて決定し、同時に、複数ある利用可能なチャネルから最適なチャネルを決定している。実施形態では、３チャネルで述べているが、アクティブ小電力無線システムの９２０．６〜９２８ＭＨｚでは、３８チャネル使用できる。尚、確認応答はＡＣＫ（Acknowledge）とも呼ぶ。図４では、チャネルをｃｈ、確認応答をＡＣＫと記載している。

次に、図５の模式図を用いて干渉パターンを測定するブロック構成について説明する。ブロックとは、例えば１００ｍｓ（ミリ秒）を１つのブロックとし、８ブロックとは８００ｍｓを８分割したことを指している。

この実施例では、干渉パターンを生成するブロックとして、基本期間を例えば８００ｍｓとし４種類のブロック構成を示している。８ブロック構成では、１つのブロックが１００ｍｓ単位で測定し、構成時は１バイトデータである。１６ブロック構成では、１つのブロックが５０ｍｓ単位で測定し、構成時は２バイトデータである。２０ブロック構成では、１つのブロックが４０ｍｓ単位で測定し、構成時は４バイトデータである。４０ブロック構成では、１つのブロックが２０ｍｓ単位で測定し、構成時は５バイトデータである。また、干渉が測定されたブロックを干渉ありとしてフラグセットしている。

図６は、本実施形態の計測情報収集システム１の配置図であり、計測情報収集システム１は、一の上位無線ノード２Ａと複数の下位無線ノード２Ｂとが一つのグループとなり、複数のグループから構成されている。上位無線ノード２Ａ１が管理可能な下位無線ノード２Ｂ数は、例えば、最大で２５５台である。図６では、上位無線ノード２Ａ１の管理下にある下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３と、上位無線ノード２Ａ２の管理下にある下位無線ノード２Ｂ４、２Ｂ５が描かれている。四角の破線で囲まれた上位無線ノード２Ａ１と下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３及び干渉パターンの８ブロック構成を例として、以下詳述する。

図７は、主に下位無線ノード２Ｂが行い、干渉を測定し干渉判定の実行処理を行うフローである。具体的にはタイムスロット毎に干渉を測定し、ブロック毎の干渉判定を行い、干渉パターンを生成する処理である。各ステップを説明する前に、フローで用いられる変数について定義する。Ｎ：ブロック数、Ｂ：ブロック番号、Ｔ：個別通信期間、ＴＳＬ：タイムスロット時間、ＴＳ：タイムスロット番号、Ｂｎ：１ブロックあたりのタイムスロット数、Ｃｎｇ：通信ＮＧ数、ＰＴＮ［Ｂ］：干渉パターン判定、ｉ：カウント、である。

制御部１０は、１ブロックあたりのタイムスロット数Ｂｎ値を算出して、ＴＳ＝１、Ｂ＝１とする（ステップ２０）。例えば、個別通信期間Ｔ（ＵＣ期間に相当する）を８００ｍｓとし、１タイムスロット時間ＴＳＬを１０ｍｓとし、ブロック数Ｎを８とすると、１ブロックあたりのタイムスロット数Ｂｎは、（８００／１０）／８＝１０となる。タイムスロット番号ＴＳをＴＳ＝１とし、ブロック番号ＢをＢ＝１とする。制御部１０は、干渉パターン判定ＰＴＮ［Ｂ］を「○」（干渉なし）とし、カウントｉをｉ＝１、通信ＮＧ数ＣｎｇをＣｎｇ＝０とする（ステップ２１）。

次に、通信部１２で受信する上位無線ノード２Ａからくるビーコンの受信動作確認を行う（ステップ２２）。ビーコン受信に干渉があるか否か制御部１０で判定する（ステップ２３）。干渉がないと判定した場合（ステップ２３がＮｏ）は、当該タイムスロット番号ＴＳの成否行（後述の図８参照）に干渉結果「○」（干渉なし）を記録し、受信処理を行う（ステップ２４）。一方、干渉があると判定した場合（ステップ２３がＹｅｓ）は、当該タイムスロット番号ＴＳの成否行に干渉結果「×」（干渉あり）を記録し、通信ＮＧ数Ｃｎｇに１を加える（Ｃｎｇ＝Ｃｎｇ＋１）（ステップ２５）。

そして、タイムスロット番号ＴＳに１を加え（ＴＳ＝ＴＳ＋１）、カウントｉに１を加える（ｉ＝ｉ＋１）（ステップ２６）。カウントｉが１ブロックあたりのタイムスロット数Ｂｎを超えているか否か判定する（ステップ２７）。カウントｉが１ブロックあたりのタイムスロット数Ｂｎ超えるまで（Ｂｎ≦ｉ）、ステップ２２からステップ２７は繰り返される。例えば、８ブロック構成であれば、タイムスロット数Ｂｎは１０であり、１０回繰り返される。

制御部１０は、通信ＮＧ数Ｃｎｇを１ブロックあたりのタイムスロット数Ｂｎで割り、例えば、０．５以上であるか否か（０．５≦Ｃｎｇ／Ｂｎ）を干渉判定する（ステップ２８）。０．５≦Ｃｎｇ／Ｂｎを満たしていない場合（ステップ２８がＮｏ）は、干渉パターン判定ＰＴＮ［Ｂ］は「○」（干渉なし）を維持し、一方、０．５≦Ｃｎｇ／Ｂｎを満たしている場合（ステップ２８がＹｅｓ）は、干渉パターン判定ＰＴＮ［Ｂ］を「×」（干渉なし）に置き換える（ステップ２９）。即ち、１ブロック単位の「○」数と「×」数をそれぞれ合計し、１ブロック単位のタイムスロット数Ｂｎで割った値で干渉判定を行っている。タイムスロット時間ＴＳＬにカウントｉをかけ個別通信期間Ｔ以上であるか否か判定する（ステップ３０：終了判定）。Ｔ≦ＴＳＬ×ｉを満たすまで、ステップ２２からステップ３０は繰り返される。繰り返しにおいては、ブロック番号Ｂに１を加える（Ｂ＝Ｂ＋１）（ステップ３１）。

上述のフローにて干渉の測定と干渉判定が行われ、干渉パターンを表す干渉パターンデータ表が制御部１０で生成され、記憶部１１に記憶される。図８、図９は、干渉パターンデータ表の一例を示している。図８（ａ）は８ブロック構成、図８（ｂ）は１６ブロック構成、図９（ａ）は２０ブロック構成、図９（ｂ）は４０ブロック構成である。

干渉パターンデータ表は、縦軸に、タイムスロット番号ＴＳ、ブロック番号Ｂ、干渉の成否、干渉測定の各項目を設けている。また、横軸に、各タイムスロットにおける干渉フラグである「○」（干渉なし）「×」（干渉あり）を成否に記録し、１ブロック毎に干渉判定を記録している。８ブロック構成では１０タイムスロット毎に、１６ブロック構成では５タイムスロット毎に、２０ブロック構成では４タイムスロット毎に、４０ブロック構成では２タイムスロット毎に干渉判定している。下位無線ノード２Ｂで生成される干渉パターンデータ表について述べたが、上位無線ノード２Ａが自らの干渉状況を把握するために上位無線ノード２Ａで生成されていても良い。

図１０は、上位無線ノード２Ａが行い干渉パターンからどの下位無線ノード２Ｂと通信を優先的に行うかの送信順を決定するための制御処理フローである。上述の干渉パターンを表す干渉パターンデータ表は、ＵＣ期間の上位無線ノード２Ａから送信されるビーコンに対する下位無線ノード２Ｂからの確認応答（ＡＣＫ）に添付されて上位無線ノード２Ａ送信される。上位無線ノード２Ａで取得された干渉パターンデータ表は、記憶部１１に記憶される。制御部１０は、干渉パターンデータ表の干渉判定のみを抽出した干渉パターン情報リストを生成し、記憶部１０に登録する。

記憶部１１から干渉パターン情報リストを制御部１０で取得し、「×」の数を下位無線ノード２Ｂ毎に集計して、干渉数リスト（図１１（ｂ）参照）を生成する（ステップ４０）。ブロック番号をＢとしＢ＝１とする（ステップ４１）。通信処理数をＸとしＸ＝１とする（ステップ４２）。制御部１０は、干渉パターン情報リスト（図１１（ａ）参照）のブロック番号Ｂのデータの中から「○」のある下位無線ノード２Ｂを検索、抽出し、干渉数リストから干渉数の多い順にソートして送信順リストを生成する（ステップ４３）。例えば、図１１の干渉パターン情報リストからブロック番号１（Ｂ＝１）では、「○」は下位無線ノード２Ｂ３であり、下位無線ノード２Ｂ３が抽出され、干渉数リストにある他の下位無線ノード２Ｂの干渉数と比較され、最も多い干渉数であれば、送信順リストのブロック［１］の一番目に記録される（図１２参照）。

次に、送信順リストのｎ番目の下位無線ノード２Ｂｎと通信部１２を介して通信処理を行う（ステップ４４）。同時にＸ＝Ｘ＋１と計算する。制御部１０は、１ブロックの通信最大数Ｘｍａｘに達しているか否か判定する（ステップ４５）。ＸがＸｍａｘに達するまで（Ｘ≧Ｘｍａｘ）、ステップ４４とステップ４５は繰り返される。Ｘ≧Ｘｍａｘの条件を満たすと、ブロック番号Ｂに１を加算（Ｂ＝Ｂ＋１）する（ステップ４６）。制御部１０は、総ブロック数Ｂｍａｘに達しているか否か判定する（ステップ４７）。ＢがＢｍａｘに達するまで（Ｂ≧Ｂｍａｘ）ステップ４２〜ステップ４６は繰り返される。Ｂ≧Ｂｍａｘの条件を満たすと、処理を終了する。

図１１及び図１２を用いて、図１０のフローで使用されるデータリスト（テーブル）の一実施形態について説明する。各種リストは、記憶部１１に記憶され、下位無線ノード２Ｂから取得される干渉パターンデータ表を基に更新される。

図１１（ａ）は、干渉パターン情報リストである。行は、各下位無線ノード（例えば２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３）の番号、列は、ブロック番号Ｂである。図１１（ｂ）は、干渉数リストである。行は、各下位無線ノード（例えば２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３）の番号、列は干渉数である。干渉数は、干渉パターン情報リスト中の各下位無線ノード２Ｂの「×」の合計数である。図１２は、送受信リストで干渉パターン情報リストの各ブロックに対して「○」のある下位無線ノード２Ｂから干渉数リストの干渉数の多い順に並べた表である。

図１３は、上位無線ノード２Ａが行う通信チャネル変更制御処理フローである。

制御部１０は、記憶部１１から干渉パターン情報リストを取得し、「×」の数を下位無線ノード２Ｂ毎に集計して、干渉数リストを生成する（ステップ５０）。下位無線ノード２Ｂの総数とブロック数Ｎとをかけ算して（下位無線ノード２Ｂの総数×Ｎ）、総ブロック数Ｆｎを算出する（ステップ５１）。干渉数リストの総和である総干渉数Ｆｔを計算する（ステップ５２）。式はＦｔ＝Σ（干渉数）である。制御部１０は、干渉数リストの総干渉数Ｆｔを総ブロック数Ｆｎで割った値（Ｆｔ／Ｆｎ：干渉比率）が閾値ＴｈＤを超えているか否か判定する（ステップ５３）。閾値ＴｈＤを超えていれば（ステップ５３がＹｅｓ）、通信チャネルの変更処理を行う（ステップ５４）。一方、閾値ＴｈＤを超えていなければ（ステップ５３がＮｏ）、通信チャネルの変更処理を行わず、処理を終了する。

図１４の説明表を基に、上述の通信チャネル変更について説明する。

この説明表は、下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３を縦軸に、ブロック番号Ｂを横軸に取った干渉パターン情報リストを基に作成されている。表の右側には、下位無線ノード２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３毎に集計された干渉数（「×」の合計）が記載され、その下に各干渉数を集計した総干渉数Ｆｔを記載している。総干渉数Ｆｔを総ブロック数Ｆｎで割った干渉比率と閾値を比較しチャネル切り替えの判定をしている。総ブロック数Ｆｎは、総下位無線ノード数×ブロック数Ｎで表す。この実施形態では、Ｆｔ＝１１、Ｆｎ＝３×８＝２４で、Ｆｔ／Ｆｎ≒０．４６となる。例えば、閾値ＴｈＤが０．５であれば、閾値ＴｈＤ以下であるため（ＴｈＤ＝０．５＞Ｆｔ／Ｆｎ≒０．４６）チャネルを切り替える必要がないと判定する。

上述した、計測情報収集システム１や無線ノード２の全体の制御や各無線ノード２の制御は、ハードウェアやソフトウェアにより実行可能である。また、ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、制御部１０内のメモリや記憶部１１にインストールして実行させることが可能である。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明に係る計測情報収集システム、無線ノード、無線ノードの通信方法及びプログラムは、特に下位無線ノードでの電波干渉を回避する用途に適用可能である。また、多くの家庭や工場等で利用されるスマートメータ等の電子タグシステムの電波干渉を回避する用途にも適用可能である。

１：計測情報収集システム
２：無線ノード
２Ａ：上位無線ノード
２Ｂ：下位無線ノード
３：サーバー装置
４：インターネット回線
５：中央処理装置
１０：制御部
１１：記憶部
１２：通信部
１３：通信回路部
１４：センサ

Claims

複数の無線ノードを有して前記無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジからなる計測情報収集システムにおける各無線ノードと通信可能な無線ノードであって、
前記無線ノードは、上位無線ノードと下位無線ノードとを有し、
少なくとも前記上位無線ノードは、
前記各無線ノード間で少なくとも前記計測情報と干渉パターンを送受信する通信部と、
前記計測情報と前記干渉パターンを記憶する記憶部と、
前記干渉パターンから干渉パターン情報を生成する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記干渉パターン情報を解析して送信順データを生成し、前記送信順データに基づき下位無線ノードの送信順を決定する無線ノード。
請求項１に記載の無線ノードであって、
前記上位無線ノードは、前記下位無線ノードからビーコン応答確認で送信された前記干渉パターンを基に、前記干渉パターン情報と前記送信順データを更新する無線ノード。
請求項１または２に記載の無線ノードであって、
前記上位無線ノードは、前記干渉パターン情報を解析して干渉比率を算出し、干渉比率が閾値を超えた場合、周波数チャネルを変更する無線ノード。
請求項１に記載の無線ノードであって、
前記制御部は、前記干渉パターンに含まれる一定のタイムスロット間隔で取得された干渉判定に基づいて干渉パターン情報を生成する無線ノード。
複数の無線ノードを有して前記無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジからなる計測情報収集システムにおける各無線ノードと通信可能な無線ノードであって、
前記無線ノードは、上位無線ノードと下位無線ノードとを有し、
少なくとも前記下位無線ノードは、
前記各無線ノード間で少なくとも前記計測情報と干渉パターンを送受信する通信部と、
前記計測情報と前記干渉パターンを記憶する記憶部と、
前記上位無線ノードから受信したビーコンの受信状況を基に前記干渉パターンを生成する制御部と、を備える無線ノード。
請求項５に記載の無線ノードであって、
前記下位無線ノードは、生成された前記干渉パターンを前記上位無線ノードに通信する無線ノード。
複数の無線ノードを有して、前記無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジからなる計測情報収集システムであって、
前記無線ノードは、上位無線ノードと下位無線ノードとを有し、
少なくとも前記上位無線ノードは、
前記各無線ノード間で少なくとも前記計測情報と干渉パターンを送受信する通信部と、
前記計測情報と前記干渉パターンを記憶する記憶部と、
前記干渉パターンから干渉パターン情報を生成する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記干渉パターン情報を解析して送信順データを生成し、前記送信順データに基づき下位無線ノードの送信順を決定し、
少なくとも前記下位無線ノードは、
前記上位無線ノードから受信したビーコンの受信状況を基に前記干渉パターンを生成する制御部を備える、計測情報収集システム。
複数の無線ノードを有して、前記無線ノードから前記無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジからなる計測情報収集システムにおける各無線ノードと通信可能な無線ノードの制御方法であって、
無線ノードは上位無線ノードと下位無線ノードとを有し、
前記上位無線ノードは、
記憶部に記憶された干渉パターンを制御部で取得し、
取得された前記干渉パターンから干渉パターン情報を生成し、
前記干渉パターン情報を解析して送信順データを生成し、
前記送信順データに基づき下位無線ノードの送信順を決定し、
前記下位無線ノードは、
前記上位無線ノードから受信したビーコンの受信状況を基に前記干渉パターンを生成する無線ノードの制御方法。
複数の無線ノードを有して、前記無線ノードから計測情報を収集するネットワークトポロジからなる計測情報収集システムにおける各無線ノードと通信可能な無線ノードのプログラムであって、
記憶部に記憶された干渉パターンを制御部で取得する手順と、
取得された前記干渉パターンから干渉パターン情報を生成する手順と、
前記干渉パターン情報を解析して送信順データを生成する手順と、
前記送信順データに基づき下位無線ノードの送信順を決定する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。