JP2013239827A - 通信障害支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】 無線メッシュネットワークに通信障害が生じるような場合に、これを効率的に解消できる通信障害支援システムの提供。
【解決手段】 複数の監視機器間が無線リンクで接続され、相互に監視情報が転送可能に形成された無線メッシュネットワークに関する通信障害支援システムであって、監視センタと、監視センタから指示された位置において監視機器間の監視情報を転送する移動基地局とを具備し、監視センタは、各監視機器の位置情報及び各監視機器間の経路を経路情報として記憶する経路記憶部と、各監視機器ごとに転送トラフィック量の基準値を記憶する通信基準値記憶部と、経路障害を判定する障害判定部と、所定数以上の経路障害が判定されたとき、該障害が発生した経路の中で転送トラフィック量の基準値が高い監視機器の位置情報を移動基地局の派遣ポイントとして決定する支援位置決定部と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、近隣建物の機器間で無線通信を行い各機器がトラフィックを転送することで任意の機器同士が接続されるような無線メッシュネットワークについて、大規模災害などによりこのネットワークに通信障害が発生したときにこれを効率的に解消できる通信障害支援システムに関する。

従来、住居や事業所などの監視区域に警備装置を設置して、監視区域で発生した侵入異常や火災異常などの異常を検出すると監視センタに異常通報する警備システムが知られている。このような従来知られる警備システムでは、電話回線やインターネットなどの通信回線網を通して警備装置と監視センタとが接続されている。

また、特許文献１には、監視センタ（警備センター）とは電話回線を通じて有線接続されつつ、近隣の住戸の警備装置と互いに無線通信する機能を有して、他の警備装置が無線信号を中継することで、複数の警備装置間の無線通信を通して遠隔へのデータ転送を行う警備装置について開示されている。

特開２００９−２４５２５８号公報

特許文献１の警備装置は、公衆回線網と有線接続された通信手段と、近隣の警備装置間で無線通信を多段階に転送して中継できる自立分散型の通信網（無線メッシュネットワーク）を構築する通信手段とを有している。このような警備装置によれば、通常は有線にて安定的に通信を行うとともに、災害等で公衆回線網が途絶した場合には自動的に最適な中継無線の経路を設定するような信頼性の高いシステムが構築できる。また特に、この場合には、災害規模が大きく特定の警備装置間の無線通信経路に障害が発生しているような場合であっても、柔軟に経路を変更して通信を維持することができる。

しかしながら、このような無線メッシュネットワークを構築した場合であっても、広域に被害が及ぶ大規模災害の発生時には多くの警備装置が中継ノードとして経由できなくなる可能性がある。これにより、通信可能な特定の中継ノード（警備装置）を経由するトラフィックが急増したり、迂回路を形成するためにマルチホップの段数が増えて中継パケットごとに返信される確認応答用のＡｃｋパケットが帯域を占める割合が高くなってネットワークのスループット（実行転送速度）が低下するという問題が生じ得る。このため、警備装置による監視区域の正常確認や状況把握など本来そのような状況下で必要となる通信に支障をきたすおそれがある。

そこで、本発明では、大規模災害などにより無線メッシュネットワークに通信障害が生じるような場合に、これを効率的に解消できる通信障害支援システムの提供を目的とする。

上記の目的を達成するために本発明による通信障害支援システムは、無線通信部を備えてそれぞれ異なる監視区域に配置される複数の監視機器間が無線リンクで接続され、相互に監視情報が転送可能に形成された無線メッシュネットワークに関する通信障害支援システムであって、少なくとも一つの前記監視機器と接続される通信部を備えて前記無線メッシュネットワークに接続される監視センタと、無線通信部を備えて前記監視センタから指示された位置において前記監視機器間の監視情報を転送する移動基地局とを具備し、前記監視センタは、前記各監視機器の位置情報及び各監視機器間の無線リンクにより確立した経路を経路情報として記憶する経路記憶部と、前記各監視機器ごとに転送トラフィック量の基準値を記憶する通信基準値記憶部と、前記経路情報に記憶した経路における経路障害を判定する障害判定部と、前記所定数以上の経路障害が判定されたとき、該障害が発生した経路の中で前記転送トラフィック量の基準値が高い監視機器の位置情報を前記移動基地局の派遣ポイントとして決定する支援位置決定部と、を備え、前記決定した派遣ポイントを前記移動基地局に送信することを特徴とした。

また、本発明による通信障害支援システムにおいて、さらに、前記監視センタは、各監視機器ごとに単位時間当たりの転送トラフィック量を計測し、この計測値から統計的に算出した値を前記監視機器ごとの転送トラフィック量の基準値として前記通信基準値記憶部に記憶する基準値算出部を備えるようにしてもよい。

さらに、本発明による通信障害支援システムの異なる態様において、無線通信部を備えてそれぞれ異なる監視区域に配置される複数の監視機器間が無線リンクで接続され、相互に監視情報が転送可能に形成された無線メッシュネットワークに関する通信障害支援システムであって、少なくとも一つの前記監視機器と接続される通信部を備えて前記無線メッシュネットワークに接続される監視センタと、無線通信部を備えて前記監視センタから指示された位置において前記監視機器間の監視情報を転送する移動基地局とを具備し、前記監視センタは、前記各監視機器の位置情報及び各監視機器間の無線リンクにより確立した経路を経路情報として記憶する経路記憶部と、前記経路情報に記憶した経路における経路障害を判定する障害判定部と、前記所定数以上の経路障害が判定されたとき、該障害が判定された経路の中で前記無線リンク数が多い監視機器の位置情報を前記移動基地局の派遣ポイントとして決定する支援位置決定部と、を備え、前記決定した派遣ポイントを前記移動基地局に送信することを特徴とした。

本発明によれば、大規模災害などにより無線メッシュネットワークに通信障害が生じるような場合に、移動基地局を派遣する最適なポイントを抽出して限られた数の移動基地局で効率的に解消することができる。

本発明の通信障害支援システムの構成を示す図 本発明の監視機器の構成を示すブロック図 本発明のセンタ装置の構成を示すブロック図

本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
本実施形態では、警備装置などの監視機器を用い無線ネットワークを構成する例について、大規模災害などによりこのネットワークの一部分で障害が発生したときに、遠隔の監視センタから移動基地局を派遣する通信障害支援システムについて例示して説明する。

まず、本実施形態の通信障害支援システム１の全体構成について説明する。図１は、通信障害支援システム１の構成を示す図である。図１に示すように、監視機器３は、無線ノードとして他の無線ノード（監視装置３）と無線到達エリアが重なるようメッシュ状に配置されて相互に通信を行う。各無線ノードは、対等かつ自律的に動作して無線ノードから無線ノードへ多段階で必要な情報パケットの転送を行う（マルチホップ接続）ように無線ネットワーク５（無線メッシュネットワーク）を形成する。

監視機器３は、例えば警備装置や監視カメラであり、住居や事業所、街路灯など建物や路上等の監視区域に設置される。以下、本実施形態では、無線ネットワーク５に接続される無線ノードとして主として監視機器３を用いる例について説明するが、これに限定されず、住宅情報盤や無線ＬＡＮルータなど種々の通信機器が無線ノードとして機能してこれにより無線ネットワーク５を実現してよい。

図１において一点鎖線で示す無線通信範囲６が互いに重なる部分は、無線ノード間の通信が可能となっていることを示す。図１において破線で示した矢印７は、無線通信範囲６が互いに重なる監視装置３間が無線リンクで接続されていることを示している。図１は、無線ネットワーク５の構成を概略として示すもので、実際には、図示された他に複数の無線ノードが存在して各無線ノードによる無線通信範囲６がメッシュ状に集合してより大きな無線ネットワークが形成されている。

また、無線ネットワーク５には、図示しない基地局を介して監視センタ２が接続されている。監視センタ２は、監視サービスを提供する組織（警備保障会社など）により管理運営される施設である。監視センタ２に配置されるセンタ装置４は、図示しない基地局と接続されてこの基地局を介して無線ネットワーク５と接続されている。センタ装置４は、無線ネットワーク５に接続される無線ノードの状態を監視して、所定数以上の無線ノードにて通信障害が発生した場合に、この通信障害が発生している経路の中で効果的な移動基地局８の派遣ポイントを決定して移動基地局８に送信する機能を有する。

移動基地局８は、無線ネットワーク５に接続される無線通信部９を備えた車両や船舶、飛行船などの移動体である。本実施形態では、移動基地局８として飛行船を用いる例について説明する。通常、移動基地局８は、所定の待機位置に静止して、無線通信部９により他の無線ノードと接続されている。そして、監視センタ２から派遣ポイントの位置情報を受信すると、移動手段を駆動して当該位置まで移動を行う。そして、移動基地局８は、無線通信部９により近隣の監視機器３と無線リンクで接続し、この派遣ポイントにおける無線ネットワーク５上の無線ノードとして、派遣ポイント周辺の監視機器３間で送信される監視情報を転送する。

以下、監視機器３の具体的な構成について図２を参照して説明する。図２は、監視機器３の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように監視機器３は、近隣の監視機器３と無線リンクで接続される無線通信部３１と、監視区域の情報を取得して監視情報を生成する監視情報生成部３２と、制御部３３とを備える。その他、自装置で取得した監視情報や他装置から自装置宛に受信した監視情報を表示する表示部、監視機器の利用者が操作する操作部など必要に応じて任意に具備する構成であってよい。

無線通信部３１は、近隣の他の監視機器３など無線ノードと無線リンクで接続され、監視情報など必要な情報パケットを送受信する通信インターフェースである。無線通信部３１は、無線チャネルや自装置の識別情報が設定されており、特定小電力セキュリティ無線によって通信を行う。特定小電力セキュリティ無線は電波産業会によるARIB標準規格RCR STD-30にて規格化されている。なお、これに限らず各種無線ＬＡＮ規格に準じた通信を行うものであってよい。

監視情報生成部３２は、監視カメラや防犯防災センサなどであり、撮像された画像データやセンサ検知の情報を監視情報として出力する。本実施形態において、監視情報とは、監視機器３や監視センタ２にて監視区域の監視に用いられる情報であり、上述の画像データやセンサ検知の情報に限らず、監視機器３の動作情報や監視センタ２から監視機器３に送信される情報などを含む。即ち、本実施形態の監視機器３は、この監視情報を情報パケットとして無線通信部３１を介して無線ネットワーク５に送出し、無線ネットワーク５において送信先（監視機器３やセンタ装置４）に到達するまで転送が行われる。

制御部３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ及びその周辺回路で構成され、監視機器３の各種の動作の制御を行う機能を備えている。監視機器３は、このマイクロコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムによって実現される機能モジュールとして、通信制御部３３１を有している。

通信制御部３３１は、経路制御機能を有しており、各無線ノード間の周期的な情報交換によりルーティングテーブルとなる経路表を作成して、自律的に無線ネットワーク５の経路確立と経路維持を行う。作成した経路表は通信制御部３３１にて保持されて一定間隔で更新される。また、この経路表は、作成または更新される都度センタ装置４に送信される。この通信制御部３３１及び無線通信部３１に関する構成は、監視機器３以外の無線ノードにおいても共通となる。

次に、監視センタ２のセンタ装置４の具体的な構成について図３を参照して説明する。図３は、センタ装置４の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すようにセンタ装置４は、無線ネットワーク５と接続される通信部４１と、ＨＤＤやＲＯＭ／ＲＡＭなどで構成される記憶部４２と、これら各部の動作を制御する制御部４３を備えている。また、センタ装置４は、ＬＣＤなどで構成されて各種の情報を表示する表示部４４と、キーボードやポインティングデバイスなどで構成される操作部４５とを備えて監視員によって監視されている。

通信部４１は、監視センタ２内のＬＡＮや図示しない基地局などのゲートウェイを介して少なくとも一つの監視機器３（無線ノード）と接続され、これにより無線ネットワーク５と接続されている。

記憶部４２は、無線ネットワーク５を監視するための情報として、経路情報と通信基準情報とを含んでいる。また、この記憶部４２には、センタ装置４で用いる各種プログラムが記憶されている。

経路情報には、予め各無線ノードの識別情報と、無線ノードの設置された位置情報（緯度経度や住所など）とが対応づけて記憶されている。これは、無線ネットワーク５について無線ノードの追加及び削減があるごとに更新されて記憶される。例えば、定期的に無線ネットワーク５の構成情報としてセンタ装置４に入力されてもよく、無線ノードが無線ネットワーク５に参加するときにセンタ装置４に送信するような仕組みとしてもよい。また、経路情報には、無線ネットワーク５における全ての無線ノードの経路表が格納されている。この経路情報を記憶する記憶部４２が、本発明の経路記憶部として機能する。

通信基準情報は、１日を１時間毎ごとに区切り、これら各時間帯における各無線ノードの転送トラフィック量に基づいてた基準値が記憶されている。この基準値は、数値が高い程トラフィック量が多いことを示す度合いであって、例えば、当該時間帯における送受信データサイズの合計値でよく、また当該時間帯における転送スループット平均値の逆数等であってもよい。この各無線ノードの転送トラフィック量の基準値を記憶する記憶部が、本発明の通信基準値記憶部として機能する。

制御部４３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ及びその周辺回路で構成され、センタ装置４の各種の動作の制御を行う機能を備えている。センタ装置４は、このマイクロコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムによって実現される機能モジュールとして、経路情報生成部４３１と、基準値算出部４３２と、障害判定部４３３と、支援位置決定部４３４とを有している。

経路情報生成部４３１は、無線ノードから受信する経路表から無線ネットワーク５における全ての無線ノードの経路表を作成して記憶部４２の経路情報に記憶する。
基準値算出部４３２は、無線ノードごとに１時間単位で転送トラフィック量を計測する。転送トラフィック量の計測は、無線ノードが計測した結果を所定時間おきに取得することで実現されてよい。そして、基準値算出部４３２は、この計測値から当該時間帯における転送トラフィック量の基準値を統計的に算出して記憶部４２の通信基準情報に記憶する。例えば、上述したように、当該時間帯における送受信データサイズの合計値を基準値として算出してよい。

障害判定部４３３は、経路情報に記憶した無線ネットワーク５を構成する無線ノードについて死活確認を行う。例えば、障害判定部４３３は、無線ノードとの間で定期的に疎通確認信号（Keep Aliveパケット）を送受信して、疎通確認信号を送信して来ない無線ノードについて経路障害と判定する。無線ネットワーク５の経路障害を判定する手法はこれに限らず種々提案されている公知の方法を用いることが可能である。

無線ネットワーク５は、基地局の下に複数の子局があり、基地局が通信不能になると子局全てが通信不能になるというネットワーク構造ではなく、特定の無線ノードに障害が発生しても柔軟に経路を変更して通信を維持する自己修復機能が働く。しかしながら、広域に被害が及ぶ大規模災害の発生時には災害箇所に隣接する多くの無線ノードが経由できなくなる可能性があり、大きな迂回路を形成するためにネットワークのスループットが低下するという問題が生じ得る。
そこで、本実施形態では、このような大規模災害の発生時など多くの無線ノードが一斉に通信障害となるような場合に、中継効率の良い位置に移動基地局８を派遣して周辺地域における無線ノード間の中継経路を構築しようとしている。

支援位置決定部４３４は、障害判定部４３３が経路障害を判定したときに、この経路障害が検出された無線ノードからの経路が所定段数（ホップ数）以内となる範囲内において経路障害が検出された数を抽出する。そして、支援位置決定部４３４は、経路障害が検出された無線ノードから所定段数（ホップ数）以内となる範囲における経路障害の検出数が閾値以上であれば、即ち近接する範囲で閾値以上に経路障害が検出されていれば、移動基地局８による支援が必要と判定する。

支援位置決定部４３４は、移動基地局８による支援要と判定すると、当該範囲で経路障害が検出されている複数の無線ノードにおいて、通信基準情報に記憶されている該当時間帯の基準値が最も高い無線ノードの位置情報を移動基地局８の派遣ポイントとして決定する。これは即ち、当該時間帯において伝送経路として最も利用可能性の高い経路を移動基地局８により再構築することを意味している。派遣ポイントが決定されると、支援位置決定部４３４は、この位置情報を移動基地局８に送信する。これにより、移動基地局８はこの派遣ポイントに移動して、周辺の無線ノードと無線リンクを形成し中継用ノードとして機能する。

このように、本実施形態では、近接した地域内で多くの無線ノードが一斉に通信障害となるような場合に、平常時の時間帯毎の転送トラフィック量に基づき、最も利用可能性の高い伝送経路を優先して再構築することが可能となる。これにより、限られた数の移動基地局８を用いて効率的に通信障害を解消することができる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

以下に本実施形態の変形例について説明する。本変形例では、支援位置決定部が移動基地局８による支援要と判定したときに、通信基準情報に記憶された該当時間帯の基準値ではなく、他のパラメータを用いて移動基地局８の派遣ポイントを決定する。支援位置決定部は、移動基地局８による支援要と判定すると、経路情報を参照して当該範囲で経路障害が検出されている複数の無線ノードについて、経路障害が発生する以前に他の無線ノードと接続されていた無線リンクの数を調べる。そして、支援位置決定部は、これら経路障害が検出されている複数の無線ノードにおいて、経路障害以前に他の無線ノードと接続されていた無線リンクの数が最も多い無線ノードの位置情報を移動基地局８の派遣ポイントとして決定する。これは即ち、無線ネットワークにおける中継局として最も利用可能性の高いノードを移動基地局８により再構築することを意味している。派遣ポイントが決定されると、支援位置決定部は、この位置情報を移動基地局８に送信する。

このように、本変形例によっても、近接した地域内で多くの無線ノードが一斉に通信障害となるような場合に、平常時の無線リンク数に基づき、最も利用可能性の高いノードを優先して再構築することが可能となる。これにより、限られた数の移動基地局８を用いて効率的に通信障害を解消することができる。

１ 通信障害支援システム
２ 監視センタ
３ 監視機器
３１ 無線通信部
３２ 監視情報生成部
３３ 制御部
３３１通信制御部
４ センタ装置
４１ 通信部
４２ 記憶部
４３ 制御部
４３１経路情報生成部
４３２基準値算出部
４３３障害判定部
４３４支援位置決定部
４４ 表示部
４５ 操作部
５ 無線ネットワーク
６ 無線通信範囲
７ 無線リンク
８ 移動基地局
９ 無線通信部

Claims (3)

1. 無線通信部を備えてそれぞれ異なる監視区域に配置される複数の監視機器間が無線リンクで接続され、相互に監視情報が転送可能に形成された無線メッシュネットワークに関する通信障害支援システムであって、
   少なくとも一つの前記監視機器と接続される通信部を備えて前記無線メッシュネットワークに接続される監視センタと、無線通信部を備えて前記監視センタから指示された位置において前記監視機器間の監視情報を転送する移動基地局とを具備し、
   前記監視センタは、
   前記各監視機器の位置情報及び各監視機器間の無線リンクにより確立した経路を経路情報として記憶する経路記憶部と、
   前記各監視機器ごとに転送トラフィック量の基準値を記憶する通信基準値記憶部と、
   前記経路情報に記憶した経路における経路障害を判定する障害判定部と、
   前記所定数以上の経路障害が判定されたとき、該障害が発生した経路の中で前記転送トラフィック量の基準値が高い監視機器の位置情報を前記移動基地局の派遣ポイントとして決定する支援位置決定部と、
   を備え、前記決定した派遣ポイントを前記移動基地局に送信することを特徴とした通信障害支援システム。
   
2. さらに、前記監視センタは、
   各監視機器ごとに単位時間当たりの転送トラフィック量を計測し、この計測値から統計的に算出した値を前記監視機器ごとの転送トラフィック量の基準値として前記通信基準値記憶部に記憶する基準値算出部を備える請求項１に記載の通信障害支援システム。
   
3. 無線通信部を備えてそれぞれ異なる監視区域に配置される複数の監視機器間が無線リンクで接続され、相互に監視情報が転送可能に形成された無線メッシュネットワークに関する通信障害支援システムであって、
   少なくとも一つの前記監視機器と接続される通信部を備えて前記無線メッシュネットワークに接続される監視センタと、無線通信部を備えて前記監視センタから指示された位置において前記監視機器間の監視情報を転送する移動基地局とを具備し、
   前記監視センタは、
   前記各監視機器の位置情報及び各監視機器間の無線リンクにより確立した経路を経路情報として記憶する経路記憶部と、
   前記経路情報に記憶した経路における経路障害を判定する障害判定部と、
   前記所定数以上の経路障害が判定されたとき、該障害が判定された経路の中で前記無線リンク数が多い監視機器の位置情報を前記移動基地局の派遣ポイントとして決定する支援位置決定部と、
   を備え、前記決定した派遣ポイントを前記移動基地局に送信することを特徴とした通信障害支援システム。
   

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