JP2014068286A - 通信ネットワークシステム、通信媒体の切替え方法、及びネットワーク構築支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端末や集約装置の配備状況を考慮した通信媒体の切替
【解決手段】第一の通信媒体と第二の通信媒体を備える端末と、前記端末が使用する通信媒体を管理する装置からなる通信システムにおいて、前記装置は第一の通信媒体を介して前記端末に第二の通信媒体の起動を指示し、前記端末は第二の通信媒体を介して周辺に存在する端末に関する情報を収集し、前記端末は第一の通信媒体を介して収集した前記情報を前記装置へ通知し、前記装置は通知された前記情報が所定の条件を満たした場合に前記端末の使用する通信媒体の変更を指示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信ネットワークにおいて使用する通信媒体を切替える技術に関する。

スマートグリッド（次世代電力網）では、オフィスや家庭などの各需要家で消費される電力を測定する自動検針システムとして、センタにデータ収集用のサーバが設けられ、通信機能を有し、データをサーバに通知する端末が全ての需要家それぞれに配備される。そして、各端末は各需要家で測定された消費電力を含む消費電力データをサーバへ通知する。センタでは、サーバにて各端末から通知された消費電力データに基づいて各需要家に対する課金等を行う。

端末に搭載される通信媒体としては、端末と基地局が直接に無線通信を行うことでインフラストラクチャ型のネットワークを構築する携帯電話網、端末と集約装置が直接に、あるいは他の端末を介して無線通信を行うことでアドホック型のネットワークを構築する無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）や特定省電力無線局、端末と基地局が有線通信を行うＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などがある。

携帯電話網を利用する場合、既設の基地局を活用できるため、基地局の機器本体の費用や設置費用などのシステム導入段階に必要となる初期費用を抑えることができ、更に、端末設置後すぐに検針を開始できるという特徴がある。一方で、検針などのデータ量に応じた通信費用や基地局のメンテナンス費用が高いことから、運用管理費用が高くなるという特徴もある。

無線ＬＡＮや特定省電力無線局を利用する場合、通信費用は必要がなく運用管理費用は低いものの、端末の設置状況が疎であるシステム導入段階においては多数の集約装置、あるいは、電波の届かない端末間の通信を補うための中継器が必要になり初期費用が高くなるという特徴がある。

ＰＬＣを利用する場合、通信費用は必要ないものの、携帯電話網や無線ＬＡＮなどと比較して、基地局あたりに収容できる端末台数が少ないため、システムの稼動時期に関わらず多数の基地局が必要になり初期費用が高くなるという特徴がある。また、多数の基地局のメンテナンス費用も必要になるため運用管理費用も高くなるという特徴がある。

自動検針システムにおいては、例えばシステム導入初期においては携帯電話網を利用して初期費用を抑え、そしてある程度の密度で端末が導入されたと判断された場合は使用する通信媒体を無線ＬＡＮに切替えて運用管理費用を抑えると言うように、上記の特徴を有する複数の通信媒体を備えた端末の導入度合いに応じて使用する通信媒体を切替えることが望ましい。特許文献１では、無線ＬＡＮと携帯電話網の２つの通信媒体を搭載した端末において、端末が自律的に使用する通信媒体を切替える技術が開示されている。特許文献１の技術によれば、無線ＬＡＮの通信品質が劣化した場合、速やかに携帯電話網への切換えを行えるシステムを提供できる。

特開２００７−２４３９３２号公報

しかしながら、上述のように、特許文献１に開示されているのは、無線ＬＡＮを介した通信に必要となる集約装置が既に設置及び稼動している無線通信ネットワークにおいて端末が使用する通信媒体を切換える技術である。そのため、端末の設置状況に応じて集約装置を新たに設置及び稼動させる無線通信システムにおいて、集約装置の設置場所を決定したり、端末や集約装置の設置状況に応じて端末が通信媒体を切替えたりすることができない。

上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の一つは次の通りである。

第一の通信媒体と第二の通信媒体を備える端末と、前記端末が使用する通信媒体を管理する装置からなる通信システムにおいて、前記装置は第一の通信媒体を介して前記端末に第二の通信媒体の起動を指示し、前記端末は第二の通信媒体を介して周辺に存在する端末に関する情報を収集し、前記端末は第一の通信媒体を介して収集した前記情報を前記装置へ通知し、前記装置は通知された前記情報が所定の条件を満たした場合に前記端末の使用する通信媒体の変更を指示する通信システム。

本発明によれば、端末や集約装置の設置状況に応じて端末が通信媒体を切替えることが可能になる。これによりひいてはＴＣＯ（Ｔｏｔａｌ Ｃｏｓｔ ｏｆ Ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）を削減できる通信システムを提供できる。

本発明の基本的な実施形態による通信ネットワークシステムを示すブロック図である。 端末４０のハードウェア構成を示すブロック図である。 基地局２０のハードウェア構成を示すブロック図である。 集約装置３０のハードウェア構成を示すブロック図である。 サーバ１０のハードウェア構成を示すブロック図である。 端末４０の機能構成を示すブロック図である。 基地局２０の機能構成を示すブロック図である。 集約装置３０の機能構成を示すブロック図である。 サーバ１０の機能構成を示すブロック図である。 周辺端末管理テーブル４０５のデータ構成を示す図である。 一時トポロジー管理テーブル４０６のデータ構成を示す図である。 トポロジー管理テーブルのデータ構成を示す図である。 通信媒体管理テーブルのデータ構成を示す図である。 接続関係管理テーブルのデータ構成を示す図である。 ネットワーク管理テーブルのデータ構成を示す図である。 第１の実施形態による通信ネットワークシステムの動作例を示すシーケンス図である。 第１の実施形態による通信媒体切換判断処理のフローチャートである。 第２の実施形態による通信ネットワークシステムの動作例を示すシーケンス図である。 第２の実施形態による通信媒体切換判断処理のフローチャートである。

本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、各実施例に共通する事項について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る通信ネットワークシステム１のネットワーク構成を示す。通信ネットワークシステム１は、例えば、少なくとも一つのサーバ１０と、少なくとも一つの基地局２０と、少なくとも一つの集約装置３０と、複数の端末４０とから構成することができる。特に区別しない場合、端末４０ａ〜４０ｈを端末４０と呼ぶ。

サーバ１０は、第三の通信媒体を介して基地局２０及び集約装置３０と、無線または有線で、通信可能に接続されている。サーバ１０は、通信ネットワークシステム１に属する各端末４０を管理する。サーバ１０の詳細は後述する。

基地局２０は、第三の通信媒体を介してサーバ１０と、第一の通信媒体を介して一部の端末４０と通信可能に接続されている。基地局２０の詳細は後述する。

集約装置３０は、第三の通信媒体を介してサーバ１０と、第二の通信媒体を介して一部の端末４０通信可能に接続されている。集約装置２０の詳細は後述する。

端末４０は、第一の通信媒体を介して基地局２０と、第二の通信媒体を介して集約装置３０と、第二の通信媒体を介して他の端末４０と、のうち少なくとも１つと無線通信可能に接続されている。端末４０は、例えば、電気メータ（いわゆるスマートメータ）等であり、電気使用量等の各種データを保持する。無線通信が可能な距離に位置する端末（以下「周辺端末」という）４０同士は、無線通信による情報交換が可能である。例えば図１において、端末４０ｂから見て、周辺端末が４０ａと４０ｃとする。この場合、端末４０ｂは、周辺端末４０ａ及び４０ｃと無線通信による情報交換が可能である。端末４０の詳細は後述する。

ネットワークグループＮは、１つの基地局２０又は集約装置３０と、その基地局２０又は集約装置３０に束ねられる複数の端末４０とから構成される。例えば、図１において、ネットワークグループＮ１は、基地局２０の配下に端末４０ａ〜４０ｄが接続されている。図１に示すネットワークグループＮ１において、端末４０ａがサーバ１０にデータを送信するとき、そのデータは基地局２０を経由して、サーバ１０に届けられる（図中の太い点線）。サーバ１０から端末４０ａにデータを送信するときも同様に、基地局２０を経由して、端末４０ａに届けられる。 例えば、図１において、集約装置３０が束ねるネットワークグループＮ２は、１つの集約装置３０をルートノードとし、その配下に端末４０がツリー状又はメッシュ状に接続されるネットワーク形状を有する。このネットワーク形状をネットワークトポロジーと呼ぶ。例えば、図１において、ネットワークグループＮ２は、集約装置３０をルートノードとし、その配下に端末４０ｅと４０ｆが接続され、さらに端末４０ｅの配下に端末４０ｇと４０ｈが接続されている、ツリー状のネットワークトポロジーを構成する。図１に示すネットワークトポロジーＮ２において、末端の端末４０ｇがサーバ１０にデータを送信するとき、そのデータは、１）直近の端末４０ｅ、２）集約装置３０、の順番に転送されて、サーバ１０に届けられる。すなわち、データがマルチホップ形式（いわゆるバケツリレー式）で届けられる（図中の細い点線）。サーバ１０から端末４０ｇにデータを送信するときも同様に、集約装置３０、上位端末４０ｅ、末端端末４０ｇの順に転送される。

図２Ａは、端末４０のハードウェア構成の一例を示す。端末４０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４１と、揮発性メモリ４２と、記憶装置４３と、第一通信媒体の通信インタフェース４４と、第二通信媒体の通信インタフェース４５を備える。これら４１、４２、４３、４４、４５は、内部バス等で相互に接続される。

ＣＰＵ４１は、記憶装置４３に記憶されているコンピュータプログラム（以下「プログラム」という）を読み出して実行することで、様々な機能を実現する。 揮発性メモリ４２は、ＣＰＵ４１がプログラムを実行するにあたり必要なデータを、一時的に記憶する。揮発性メモリ４２は、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

記憶装置４３は、ＣＰＵ４１にて実行されるプログラム及び各種データ等を記憶する。記憶装置４３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又は不揮発性メモリ等で構成される。

通信インタフェース４４、及び４５は、ネットワークに接続されている他の装置と無線通信するためのインタフェースである。通信インタフェース４４は、基地局２０とデータを送受信する。通信インタフェース４５は、他の端末４０又は集約装置３０とマルチホップ型無線通信でデータを送受信する。

図２Ｂは、基地局２０のハードウェア構成を示す。基地局２０は、例えば、ＣＰＵ２１と、揮発性メモリ２２と、記憶装置２３と、第一通信媒体の通信インタフェース２４と、第三通信媒体の通信インタフェース２５を備える。それら２１、２２、２３、２４、２５は内部バス等で相互に接続される。図２Ｂに示す各ハードウェア２１〜２４は、図２Ａで述べたハードウェア４１〜４４と同様であるため、その説明を省略する。但し、基地局２０の役割と端末４０の役割とは相違する。

通信インタフェース２５は、ネットワークに接続されている他の装置と無線、又は有線で通信するためのインタフェースである。通信インタフェース２５は、サーバ１０とデータを送受信する。

図２Ｃは、集約装置３０のハードウェア構成を示す。集約装置３０は、例えば、ＣＰＵ３１と、揮発性メモリ３２と、記憶装置３３と、第二通信媒体の通信インタフェース３４と、第三通信媒体の通信インタフェース３５を備える。それら３１、３２、３３、３４、３５は内部バス等を介して相互に接続される。図２Ｃに示す各ハードウェア３１〜３５は、図２Ａに示すハードウェア４１〜４３、４５、及び図２Ｂに示すハードウェア２５とほぼ同様であるため、その説明を省略する。但し、集約装置３０の役割と端末４０、及び基地局２０の役割とは異なる。

図２Ｄは、サーバ１０のハードウェア構成を示す。サーバ１０は、例えば、ＣＰＵ１１と、揮発性メモリ１２と、記憶装置１３と、第三通信媒体の通信インタフェース１４と、画面表示装置１５とを備える。それら１１、１２、１３、１４、１５は内部バス等を介して相互接続される。図２Ｄに示す各ハードウェア１１〜１４は、図２Ａに示す各ハードゥエア４１〜４３、及び図２Ｂに示すハードウェア２５とほぼ同じなので、その説明を省略する。但し、サーバ１０の役割と端末４０、及び基地局２０の役割とは異なる。

画面表示装置１５には、サーバ１０が管理している情報が表示される。表示される情報としては、例えば、ネットワークグループＮ内の接続状況がある。画面表示装置１５は、例えば、ディスプレイ装置等で構成される。

画面表示のみならず、サーバ１０に指示を与えるための情報入力装置をサーバ１０に設けてもよい。情報の出力及び情報の入力を行うための装置を、通信ネットワークまたは通信ケーブル等を介して、サーバ１０に接続する構成でもよい。さらに、サーバ１０は、一つのコンピュータから構成してもよいし、または、複数のコンピュータから構成してもよい。

図３Ａは、端末４０の機能ブロック構成の一例を示す。端末４０は、例えば、通信処理部４０１と、送信データ処理部４０２と、受信データ処理部４０３と、テーブル処理部４０４と、周辺端末管理テーブル４０５と、一時トポロジー管理テーブル４０６とを有する。端末４０は、例えば、スマートメータとして構成される。または、端末４０は、センサとして構成される。

通信処理部４０１は、通信インタフェース４４を制御して、基地局２０からデータを受信する。また、通信処理部４０１は、通信インタフェース４４を制御して、送信データ処理部４０２で生成されたデータを基地局２０等に送信する。通信処理部４０１は、通信インタフェース４５を制御して、集約装置３０又は他の端末４０等からデータを直接的又は間接的に受信する。また、通信処理部４０１は、通信インタフェース４５を制御して、送信データ処理部４０２で生成されたデータを集約装置３０又は他の端末４０等に直接的又は間接的に送信する。

直接的なデータの送受信とは、集約装置３０、周辺端末と直接データを送受信することをいう。間接的なデータの送受信とは、ネットワークトポロジー的に上位又は下位の端末とマルチホップ形式でデータを送受信することをいう。また、通信処理部４０１は、間接的なデータの送受信において、受信したデータが自端末宛でない場合、宛先の端末に近づくように、上位端末または下位端末に転送する。上位端末とは、ネットワークトポロジー的に上位に位置する端末４０である。下位端末とは、ネットワークトポロジー的に下位に位置する端末４０である。

送信データ処理部４０２は、他の端末４０等に送信するデータを生成する。送信データ処理部４０２は、端末４０がネットワークグループＮに参加する際、又は端末４０がネットワークグループＮから離脱する際に、参加又は離脱を要求するための要求情報を生成する。つまり、送信データ処理部４０２は、端末４０がネットワークグループＮに参加する場合、参加を要求するための参加要求情報を生成する。送信データ処理部４０３は、端末４０がネットワークグループＮから離脱する場合、離脱を要求するための離脱要求情報を生成する。

受信データ処理部４０３は、通信インタフェース４４、４５を介して受信したデータを解析して、そのデータに含まれる各種情報を抽出する。抽出対象の情報としては、例えば、周辺端末情報、又はトポロジー情報等がある。受信データ処理部４０３は、解析結果に基づいて、受信したデータの処理を他の処理部４０２、４０４に依頼する。

テーブル処理部４０４は、周辺端末管理テーブル４０５及び一時トポロジー管理テーブル４０６に対し、データの登録、データの更新、又はデータの削除等を行う。

図３Ｂは、基地局２０の機能ブロック構成を示す。基地局２０は、ネットワークグループＮ１に属する一つ以上の端末４０を統括する。すなわち、基地局２０は、ネットワークグループＮ１において、ゲートウェイのような役割を果たす。

基地局２０は、例えば、通信処理部２０１と、送信データ処理部２０２と、受信データ処理部２０３と、テーブル処理部２０４とを有する。基地局２０は、ネットワークグループＮ１に属する端末４０から送信されるデータを収集して、サーバ１０に渡す。基地局２０は、サーバ１０から送信されたデータを、宛先の端末４０に転送する。

通信処理部２０１は、通信インタフェース２４を制御して、端末４０等からデータを受信する。また、通信処理部２０１は、通信インタフェース２４を制御して、送信データ処理部２０２で生成されたデータを端末４０に送信する。通信処理部２０１は、通信インタフェース２５を制御して、サーバ１０等からデータを受信する。また、通信処理部２０１は、通信インタフェース２５を制御して、送信データ処理部２０２で生成されたデータをサーバ１０等に送信する。

送信データ処理部２０２は、端末４０又はサーバ１０等に送信するデータを生成する。 受信データ処理部２０３は、通信インタフェース２４、２５を介して受信したデータを解析して、そのデータに含まれる各種情報を抽出する。抽出対象の情報としては、例えば、参加要求情報、又は離脱要求情報等がある。受信データ処理部２０３は、解析結果に基づいて、受信したデータの処理を他の処理部２０２、２０４に依頼する。

テーブル処理部２０４は、トポロジー管理テーブル２０５に対し、データの登録、データの更新、又はデータの削除等を行う。

図３Ｃは、集約装置３０の機能ブロック構成を示す。集約装置３０は、ネットワークグループＮ２に属する一つ以上の端末４０を統括する。すなわち、集約装置３０は、ネットワークグループＮ２において、ゲートウェイのような役割を果たす。

集約装置３０は、例えば、通信処理部３０１と、送信データ処理部３０２と、受信データ処理部３０３と、テーブル処理部３０４とを有する。集約装置３０は、ネットワークグループＮ２に属する端末４０から送信されるデータを収集して、サーバ１０に渡す。集約装置３０は、サーバ１０から送信されたデータを、宛先の端末４０に転送する。

通信処理部３０１は、通信インタフェース３４を制御して、端末４０等からデータを受信する。また、通信処理部３０１は、通信インタフェース３４を制御して、送信データ処理部３０２で生成されたデータを端末４０に送信する。通信処理部３０１は、通信インタフェース３５を制御して、サーバ１０等からデータを受信する。また、通信処理部３０１は、通信インタフェース３５を制御して、送信データ処理部３０２で生成されたデータをサーバ１０等に送信する。

送信データ処理部３０２は、端末４０又はサーバ１０等に送信するデータを生成する。 受信データ処理部３０３は、通信インタフェース３４、３５を介して受信したデータを解析して、そのデータに含まれる各種情報を抽出する。抽出対象の情報としては、例えば、参加要求情報、又は離脱要求情報等がある。受信データ処理部３０３は、解析結果に基づいて、受信したデータの処理を他の処理部３０２、３０４に依頼する。

テーブル処理部３０４は、トポロジー管理テーブル３０５に対し、データの登録、データの更新、又はデータの削除等を行う。

図３Ｄは、サーバ１０の機能ブロック構成を示す。サーバ１０は、例えば、端末４０、基地局２０及び集約装置３０から様々な要求を受けたり、端末４０、基地局２０及び集約装置３０に指示を与えたりするアプリケーションサーバである。

サーバ１０は、例えば、通信処理部１０１と、送信データ処理部１０２と、受信データ処理部１０３と、テーブル処理部１０４と、トポロジー算出部１０５と、通信媒体切替判定部１０６と、表示処理部１０７と、通信媒体管理テーブル１０８と、接続関係管理テーブル１０９と、ネットワーク管理テーブル１１０とを有する。

通信処理部１０１は、通信インタフェース１４を制御して、基地局２０及び集約装置３０等からデータを受信する。また、通信処理部１０１は、通信インタフェース１４を制御して、送信データ処理部１０２で生成されたデータを端末４０等に送信する。

送信データ処理部１０２は、端末４０又は基地局２０又は集約装置３０等に送信するデータを生成する。

受信データ処理部１０３は、通信インタフェース１４を介して受信したデータを解析して、そのデータに含まれる各種情報を抽出する。抽出対象の情報としては、例えば、参加要求情報、又は離脱要求情報等がある。受信データ処理部１０３は、解析結果に基づいて、受信したデータの処理を他の処理部１０１、１０２、１０４、１０５、１０６、１０７に依頼する。

テーブル処理部１０４は、通信媒体管理テーブル１０８と、接続関係管理テーブル１０９と、ネットワーク管理テーブル１１０に対し、データの登録、データの更新、又はデータの削除等を行う。

トポロジー算出部１０５は、接続関係管理テーブル１０９の情報を基に、端末４０が第二通信媒体の通信インタフェース４５を用いてマルチホップ型無線通信を行う際に構築可能なネットワークグループＮ３の規模を算出する。ネットワークグループＮ３の規模の指標には、ネットワークグループＮ３に属する端末４０の台数、及び／又はネットワークグループＮ３で通信されるデータ量等がある。例えば、図１において、ネットワークグループＮ３は端末４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄから構成される。

通信媒体切替判定部１０６は、トポロジー算出部１０５が算出したネットワークグループＮ３の規模に関する情報を基に、ネットワークグループＮ３内の端末４０が第一通信媒体の通信インタフェース４４を使用する場合の費用Ｃ１と、第二通信媒体の通信インタフェース４５を使用する場合の費用Ｃ２を算出する。例えば、費用Ｃ１はデータ通信に伴う通品費や基地局２０の保守費用等が含まれており、また、費用Ｃ２には新しい集約装置本体の費用やその設置に伴う費用等が含まれる。通信媒体切替判定部１０６は、判定結果の表示処理を表示処理部１０７に依頼する。

表示処理部１０７は、画面表示装置１５を制御して、サーバ１０が管理している情報を表示させる。管理対象の情報には、例えば、ネットワークグループＮ３の接続状況等を示す情報が含まれる。例えば、表示処理部１０７は、ネットワークグループＮ３を構築する端末４０のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を表示させる。

図４Ａは、周辺端末管理テーブル４０５のデータ構造の一例を示す。周辺端末管理テーブル４０５は、端末４０が直接的に無線通信可能な他の端末（周辺端末）に関する情報を保持する。

周辺端末管理テーブル４０５は、例えば、周辺端末ＩＤ４５１と、通信品質４５２の各情報を保持する。周辺端末ＩＤ４５１には、周辺に位置する端末４０のＩＤが保持される。端末ＩＤは、例えば、端末のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスであってもよいし、ＭＡＣアドレスであってもよいし、システム独自の識別番号等であってもよい。通信品質４５２には、周辺端末が発する無線信号の強度が保持される。無線信号の強度とは、例えば、受信した無線信号の電力の大きさである。なお、通信品質４５２として、無線信号の強度に代えて又は無線信号の強度と共に他の品質情報を用いてもよい。他の品質情報には、例えば、パケット誤り率、遅延時間、あるいはホップ数などがある。ホップ数とは、データが集約装置３０に到達するまでに転送される回数である。

図４Ｂは、一時トポロジー管理テーブル４０６のデータ構造の一例を示す。一時トポロジー管理テーブル４０６は、例えば、端末台数４６１と、最大ホップ数４６２と、総データ量４６３の各情報を保持する。なお、一時トポロジー管理テーブル４０６は、本実施例では用いず、後述の実施例２で用いる。端末台数４６１には、端末４０が集約装置３０の代理となり構築する、マルチホップ形式のネットワークグループＮ３に属する端末４０の台数が保持される。最大ホップ数４６２には、端末４０が集約装置３０の代理となり構築する、マルチホップ形式のネットワークグループＮ３内のホップ数の最大値が保持される。総データ量４６３には、端末４０が集約装置３０の代理となり構築する、マルチホップ形式のネットワークグループＮ内で単位時間あたりに通信されるデータの総量が保持される。単位時間は、システムが動作する基本周期であり、1時間であってもよいし、１日であってもよい。

図４Ｃは、トポロジー管理テーブル３０５のデータ構造の一例を示す。トポロジー管理テーブル３０５は、例えば、端末ＩＤ３５１と、上位端末ＩＤ３５２の各情報を保持する。

端末ＩＤ３５１には、ネットワークグループＮに属する端末４０のＩＤが保持される。端末ＩＤは、例えば、端末のＩＰアドレスであってもよいし、ＭＡＣアドレスであってもよいし、システム独自の識別番号等であってもよい。上位端末ＩＤ３５２には、ネットワークトポロジー的に上位に位置する基地局２０又は集約装置３０又は端末４０のＩＤが保持される。上位端末ＩＤは、例えば、装置のＩＰアドレスであってもよいし、ＭＡＣアドレスであってもよいし、システム独自の識別番号等であってもよい。

図４Ｄは、通信媒体管理テーブル１０８のデータ構造の一例を示す。通信媒体管理テーブル１０８は、例えば、端末ＩＤ１５１と、通信媒体１５２と、基地局ＩＤ１５３と、集約装置ＩＤ１５４と、データ量１５５の各情報を保持する。

端末ＩＤ１５１には、通信ネットワークシステム１に属する端末４０のＩＤが保持される。端末ＩＤは、例えば、端末のＩＰアドレスであってもよいし、ＭＡＣアドレスであってもよいし、システム独自の識別番号等であってもよい。通信媒体１５２には、端末４０が使用している通信媒体に関する情報が保持される。基地局ＩＤ１５３には、端末４０が属するネットワークグループＮ１を統括する基地局のＩＤが保持される。基地局ＩＤは、例えば、基地局のＩＰアドレスであってもよいし、ＭＡＣアドレスであってもよいし、システム独自の識別番号等であってもよい。集約装置ＩＤ１５４には、端末４０が属するネットワークグループＮ２を統括する集約装置のＩＤが保持される。集約装置ＩＤは、例えば、集約装置のＩＰアドレスであってもよいし、ＭＡＣアドレスであってもよいし、システム独自の識別番号等であってもよい。データ量１５５には、端末４０が単位時間あたりに送信するデータ量が保持される。単位時間は、システムが動作する基本周期であり、1時間であってもよいし、１日であってもよい。

図４Ｅは、接続関係管理テーブル１０９のデータ構造の一例を示す。接続関係管理テーブル１０９は、端末４０が直接的に無線通信可能な他の端末（周辺端末）に関する情報を保持する。

接続関係管理テーブル１０９は、例えば、端末ＩＤ１６１と、周辺端末ＩＤ１６２の各情報を保持する。端末ＩＤ１６１には、端末４０のＩＤが保持される。端末ＩＤは、例えば、端末のＩＰアドレスであってもよいし、ＭＡＣアドレスであってもよいし、システム独自の識別番号等であってもよい。周辺端末ＩＤ１６２には、端末ＩＤ１６１で識別される端末４０の周辺に存在し、直接的に通信可能な端末４０のＩＤが保持される。周辺端末ＩＤは、例えば、端末のＩＰアドレスであってもよいし、ＭＡＣアドレスであってもよいし、システム独自の識別番号等であってもよい。

図４Ｆは、ネットワーク管理テーブル１１０のデータ構造の一例を示す。ネットワーク管理テーブル１１０は、端末４０が集約装置３０の代理となり、ネットワークグループＮ３に関する情報を保持する。なお、ネットワーク管理テーブル１１０は、本実施例では用いず、後述の実施例２で用いる。

ネットワーク管理テーブル１１０は、例えば、端末ＩＤ１７１と、端末台数１７２と、最大ホップ数１７３と、総データ量１７４の各情報を保持する。端末ＩＤ１７１には、端末４０のＩＤが保持される。端末ＩＤは、例えば、端末のＩＰアドレスであってもよいし、ＭＡＣアドレスであってもよいし、システム独自の識別番号等であってもよい。端末台数１７２には、端末４０が集約装置３０の代理となり構築する、マルチホップ形式のネットワークグループＮ３に属する端末４０の台数が保持される。最大ホップ数１７３には、端末４０が集約装置３０の代理となり構築する、マルチホップ形式のネットワークグループＮ３内のホップ数の最大値が保持される。総データ量１７４には、端末４０が集約装置３０の代理となり構築する、マルチホップ形式のネットワークグループＮ３内で単位時間あたりに通信されるデータの総量が保持される。単位時間は、システムが動作する基本周期であり、1時間であってもよいし、１日であってもよい。

以上の構成における動作を以下の実施例により説明する。

本実施例では、端末４０が周辺に存在する端末に関する情報をサーバ１０に通知し、端末４０が第二通信媒体を利用して構築可能なトポロジーをサーバ１０で算出する場合のシーケンスの例を説明する。

図１は、前述したように、端末４０ａ〜４０ｄが第一通信媒体を利用して基地局２０配下のネットワークに接続する場合のトポロジーを例示する図である。更に、端末４０ａ〜４０ｄは第二通信媒体を利用して図１に示すように互いに接続できる場合である。

図５は、図１に示す端末４０ａ〜４０ｄが第二通信媒体を利用して収集した周辺端末に関する情報をサーバ１０へ通知し、サーバ１０が通信媒体の切替えを判断する際のシーケンスを示した図である。後述するシーケンス図でも同様であるが、複数の端末等による横並びのステップは、図示の都合上であり、時間的に同期していることを示すものではない。

サーバ１０は、基地局２０を介して、第一通信媒体を使用している端末４０に対して第二通信媒体の起動及び周辺端末に関する情報収集を指示する（ステップ５００〜ステップ５０８）。なお、この情報収集の指示は、所定のタイミング（月に一回）でもよいし、新たに端末を設置した際に実行してもよい。

サーバ１０からの指示を受信した端末４０は、周辺に存在する端末とＨｅｌｌｏメッセージを送受信することにより周辺端末に関する情報を収集する。Ｈｅｌｌｏメッセージには、少なくともＨｅｌｌｏメッセージの送信元端末のＩＤが含まれる。Ｈｅｌｌｏメッセージを受信した端末４０は、Ｈｅｌｌｏメッセージに含まれる送信元端末のＩＤを周辺端末管理テーブル４０５の周辺端末ＩＤ４５１に格納する。また、Ｈｅｌｌｏメッセージを受信した際の受信電力等に関する情報を通信品質４５２に格納する。尚、図示は省略したが、端末４０ｂ及び４０ｄもＨｅｌｌｏメッセージの送信を行う（ステップ５１０〜ステップ５２４）。

サーバ１０は、基地局２０を介して、端末４０ａ〜４０ｄに対して第二通信媒体を利用した周辺端末に関する情報収集の終了を通知し、また、各端末の周辺端末管理テーブル４０５に格納されている情報をサーバ１０へ通知するように指示する（ステップ５２６〜ステップ５３４）。ここで、第二通信媒体を利用した周辺端末に関する情報収集の終了を通知は、起動指示（ステップ５００）から所定の時間が経過した際に実行してもよいし、端末が周辺端末管理テーブルの更新を終了したことを確認（終了情報を端末からサーバに送信することで確認）してから実行してもよい。

端末４０ｂは、周辺端末管理テーブル４０５に格納されている情報をサーバ１０へ通知する。サーバ１０は受信した情報を基に、接続関係管理テーブル１０９を更新する。例えば、図１に示すように、端末４０ｂは端末４０ａ及び４０ｃと直接的に通信可能であるから、端末４０ｂの周辺端末管理テーブル４０５における周辺端末ＩＤ４５１には端末４０ａ及び４０ｃのＩＤが格納されている。端末４０ｂの周辺端末管理テーブル４０５に関する情報を受信したサーバ１０は、接続関係管理テーブル１０９の端末ＩＤ１６１に端末４０ｂのＩＤを格納し、その周辺端末ＩＤ１６２に端末４０ａ及び４０ｃのＩＤを格納する。尚、図示は省略したが、端末４０ａ、４０ｃ及び４０ｄも各端末の周辺端末管理テーブル４０５に格納されている情報をサーバ１０へ通知する（ステップ５３６〜ステップ５４０）。

サーバ１０は、各端末４０から周辺端末管理テーブル４０５に関する情報を受信して接続関係管理テーブル１０９を更新すると、接続関係管理テーブル１０９に記載されている端末４０で構築可能なトポロジーを算出して、通信媒体の切替えが必要かを判断する（ステップ５４２）。

図６に、通信媒体切替判断処理のフローチャートを示す。

接続端末管理テーブル１０９の情報を基に、サーバ１０は第一通信媒体を使用中の端末４０が第二通信媒体に使用する通信媒体を切替えた場合に構築可能なトポロジーの規模を算出する。例えば、図４Ｅに示すように、端末４０ａは端末４０ｂと直接的に通信可能であり、また、端末４０ｂは端末４０ｃと直接的に通信可能であり、更に、端末４０ｃは端末４０ｄと直接的に通信可能である。即ち、図１に示すように、第一通信媒体を使用中の端末４０ａ〜４０ｄが第二通信媒体を切替えて使用する場合、最大４台の端末でトポロジーを構築できる（ステップ６００）。

サーバ１０は、算出されたトポロジーに属する端末４０の台数や総データ量に基づき、第一通信媒体を使用する場合にかかる通信費用や基地局２０のメンテナンス費用等のコストＣ１を算出する。また、算出されたトポロジーに属する端末４０が第二通信媒体を使用する場合にかかる集約装置の価格や設置費用等のコストＣ２を算出する（ステップ６０２、ステップ６０４）。

サーバ１０は、Ｃ１とＣ２を比較してＣ２の方が大きい場合、通信媒体切替判断処理を終了する（ステップ６０６：Ｎｏ）。

サーバ１０は、Ｃ１とＣ２を比較してＣ１の方が大きい場合、端末４０ａ〜４０ｄが第二通信媒体を使用することによりシステムのＴＣＯを削減できるため、端末４０ａ〜４０ｄに対して使用する通信媒体を第二通信媒体に切替えるように指示する（ステップ６０６：Ｙｅｓ、ステップ６０８）。

具体的には、サーバ１０は、端末４０ａ〜４０ｄ付近に集約装置を新規に設置する内容の指示を画面表示装置１５に表示する。画面表示装置１５に指示を表示する際、トポロジーの中心に位置する端末４０ｂ及び４０ｃ付近に集約装置を設置するように強調して指示を表示してもよい。

サーバ１０の指示を受けたシステムの管理者は、実際に集約装置を新規に設置する。設置が完了すると、システムの管理者は、サーバ１０及び基地局２０を介して、端末４０ａ〜４０ｄに対して通信媒体の切替を指示するメッセージを送信する。尚、通信媒体の切替指示は、第二通信媒体を搭載する携帯型の端末から各端末に個別に行ってもよい。

通信媒体の切替指示を受けた端末４０ａ〜４０ｄは、使用する通信媒体を第二通信媒体に切替えて以降の通信を行う。

本実施例では、端末４０が一時的に集約装置の代理となってトポロジーを構築し、その結果をサーバ１０へ通知することにより通信媒体の切替判断を行う場合のシーケンスの例を説明する。

図７は、端末４０ｂが集約装置の代理となってトポロジーを構築して、その結果をサーバ１０へ通知した後、サーバ１０が通信媒体の切替えを判断する際のシーケンスを示した図である。

サーバ１０は、基地局２０を介して、第一通信媒体を使用している端末４０に対して第二通信媒体の起動指示、集約装置の代理となる端末４０のＩＤ、及びトポロジーの構築開始指示を送信する（ステップ７００〜ステップ７０８）。尚、本実施例では、集約装置の代理として端末４０ｂが指定されたものとする。

サーバ１０からの指示を受信した端末４０は、第二通信媒体を介して、サーバ１０からの指示に含まれる、集約装置の代理となる端末４０ｂに対してネットワーク参加要求を送信して、トポロジーの構築を試みる。図１に示すように、端末４０ｃは端末４０ｂと直接的に通信可能であるため、端末４０ｃは端末４０ｂに直接的にネットワーク参加要求を送信する。ネットワーク参加要求を受信した端末４０ｂは、端末４０ｃに対してネットワーク参加応答を返信した後、一時トポロジー管理テーブル４０６を更新する。具体的には、端末台数４６１に“１”を、最大ホップ数４６２に“１”を、総データ量に端末４０ｃが単位時間あたりに送信するデータ量“１０”を格納する（ステップ７１０〜ステップ７１８）。 端末４０ｄは端末４０ｂと直接的に通信可能ではないが、端末４０ｃが端末４０ｂとトポロジーを構築したことにより、端末４０ｄは端末４０ｃを介して端末４０ｂと間接的に通信可能である。つまり、端末４０ｄの送信したネットワーク参加要求を端末４０ｃが端末４０ｂに転送することにより、端末４０ｃも端末４０ｂ配下のネットワークに参加できる。端末４０ｄからのネットワーク参加要求を受信した端末４０ｂは、端末４０ｄに対してネットワーク参加応答を返信した後、一時トポロジー管理テーブル４０６を更新する。具体的には、端末台数４６１に“１”を加算し、最大ホップ数４６２に“２”を格納し、総データ量に端末４０ｄが単位時間あたりに送信するデータ量“１０”を加算する（ステップ７２０〜ステップ７２８）。尚、図示は省略したが、端末４０ａは、端末４０ｂと直接的に通信可能であり、ネットワーク参加要求／応答を送受信して、端末４０ｂ配下のネットワークに接続する。

サーバ１０は、基地局２０を介して、端末４０ａ〜４０ｄに対して第二通信媒体を利用したトポロジー構築の終了を通知し、また、端末４０ｂに対して一時トポロジー管理テーブル４０６に格納されている情報をサーバ１０へ通知するように指示する（ステップ７３０〜ステップ７３８）。

端末４０ｂは一時トポロジー管理テーブル４０６の情報をサーバ１０へ通知する。サーバ１０は受信した情報を基に、ネットワーク管理テーブル１１０を更新する。具体的には、端末ＩＤ１７１には端末４０ｂのＩＤを、端末台数１７２には通知された端末台数４６１の値を、最大ホップ数１７３には通知された最大ホップ数４６２の値を、総データ量１７４には通知された総データ量４６３の値を格納する（ステップ７４０〜ステップ７４４）。尚、図７では、端末４０ｂが集約装置の代理を行う場合のシーケンスのみ示しているが、サーバ１０は別の時間帯にて他の端末４０が集約装置の代理を行う場合の一時トポロジー管理テーブルの情報も収集する。

サーバ１０は、ネットワーク管理テーブル１１０を更新すると、ネットワーク管理テーブル１１０に記載されている情報を基に通信媒体の切替えが必要かを判断する（ステップ７４６）。

図８に、通信媒体切替判断処理のフローチャートを示す。

サーバ１０は、ネットワーク管理テーブル１１０の情報を基に、各端末４０が集約装置の代理を行う場合について、第一通信媒体を使用する場合にかかる通信費用や基地局２０のメンテナンス費用等のコストＣ１を算出する。また、各端末４０が集約装置の代理を行う場合について、端末４０が第二通信媒体を使用する場合にかかる集約装置の価格や設置費用等のコストＣ２を算出する（ステップ８００、ステップ８０２）。

サーバ１０は、Ｃ１とＣ２を比較してＣ２の方が大きい場合、通信媒体切替判断処理を終了する（ステップ８０４：Ｎｏ）。

サーバ１０は、Ｃ１とＣ２を比較してＣ１の方が大きい場合、端末４０ａ〜４０ｄが第二通信媒体を使用することによりシステムのＴＣＯを削減できるため、端末４０ａ〜４０ｄに対して使用する通信媒体を第二通信媒体に切替えるように指示する（ステップ８０４：Ｙｅｓ、ステップ８０６）。

通信媒体の切替を指示するステップ８０６は、実施例１と同様であるため、詳細は省略する。

１：通信ネットワークシステム、１０：サーバ、２０：基地局、３０：集約装置、４０：端末、５０：ハンディーターミナル、Ｎ：ネットワークグループ、４１：ＣＰＵ、４２：揮発性メモリ、４３：記憶装置、４４：第一通信媒体の通信インタフェース、４５：第二通信媒体の通信インタフェース、２１：ＣＰＵ、２２：揮発性メモリ、２３：記憶装置、２４：第一通信媒体の通信インタフェース、２５：第三通信媒体の通信インタフェース、３１：ＣＰＵ、３２：揮発性メモリ、３３：記憶装置、３４：第二通信媒体の通信インタフェース、３５：第三通信媒体の通信インタフェース、１１：ＣＰＵ、１２：揮発性メモリ、１３：記憶装置、１４：第三通信媒体の通信インタフェース、１５：画面表示装置、４０１：通信処理部、４０２：送信データ処理部、４０３：受信データ処理部、４０４：テーブル処理部、４０５：周辺端末管理テーブル、４０６：一時トポロジー管理テーブル、２０１：通信処理部、２０２：送信データ処理部、２０３：受信データ処理部、２０４：テーブル処理部、４０５：トポロジー管理テーブル、３０１：通信処理部、３０２：送信データ処理部、３０３：受信データ処理部、３０４：テーブル処理部、３０５：トポロジー管理テーブル、１０１：通信処理部、１０２：送信データ処理部、１０３：受信データ処理部、１０４：テーブル処理部、１０５：トポロジー算出部、１０６：通信媒体切替部、１０７：表示処理部、１０８：通信媒体管理テーブル、１０９：接続関係管理テーブル、１１０：ネットワーク管理テーブル、４５１：周辺端末ＩＤ、４５２：通信品質、４６１：端末台数、４６２：最大ホップ数、４６３：総データ量、３５１：端末ＩＤ、３５２：上位端末ＩＤ、１５１：端末ＩＤ、１５２:通信媒体、１５３：基地局ＩＤ、１５４：集約装置ＩＤ、１５５：データ量、１６１：端末ＩＤ、１６２：周辺端末ＩＤ、１７１：端末ＩＤ、１７２：端末台数、１７３：最大ホップ数、１７４：総データ量、

Claims (10)

1. 複数の通信媒体を備える端末における通信方法を決定する通信方法決定方法であって、 所定のタイミングでサーバから前記端末に、当該端末が通信可能な他の端末を検索する指示を送信する指示ステップと、
   前記指示を受信した前記端末が自端末から通信可能な他の端末を検索する検索ステップと、
   前記端末から前記サーバに前記検索ステップの結果を送信するステップと、
   サーバが、前記検索ステップの結果に基いて前記複数の通信媒体のうちいずれの通信媒体を利用するかを決定する決定ステップと、
   を備えることを特徴とする通信方法決定方法。
2. 請求項１に記載の通信方法決定方法において、
   前記決定ステップは、前記複数の通信媒体のそれぞれにおける通信コストを算出し、当該算出結果に基いて、いずれの通信媒体を利用するかを決定することを特徴とする通信方法決定方法。
3. 請求項２に記載の通信方法決定方法において、
   前記決定ステップの前に、前記送信された検索ステップの結果からトポロジーを決定するトポロジー決定ステップを備え、
   前記決定ステップは、前記トポロジー決定ステップの結果に基いて、いずれの通信媒体を利用するかを決定することを特徴とする通信方法決定方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信方法決定方法において、
   前記複数の通信媒体は、前記端末間でデータを送信するマルチホップネットワークと、前記端末と基地局との間でデータを送信するセルラーネットワークとであることを特徴とする通信方法決定方法。
5. 複数の通信媒体を備える端末における通信方法を決定する通信方法決定サ−バであって、
   前記サーバは、
   所定のタイミングで前記サーバから前記端末に、当該端末が通信可能な他の端末を検索する指示を送信する指示送信部と、
   前記指示を受信した前記端末から当該端末が通信可能な他の端末の情報を受信する受信部と、
   前記受信した他の端末の情報に基いて前記複数の通信媒体のうちいずれの通信媒体を利用するかを決定する決定部と、
   を備えることを特徴とする通信方法決定サーバ。
6. 複数の通信媒体を備える端末と、前記端末が使用する通信媒体を管理する装置と、からなる通信システムにおいて、
   前記装置が前記端末の使用する通信媒体を指示する通信システム。
7. 請求項６に記載の通信システムにおいて、
   前記装置は第一の通信媒体を介して前記端末に第二の通信媒体の起動を指示し、前記端末は第二の通信媒体を介して周辺に存在する端末に関する情報を収集し、前記端末は第一の通信媒体を介して収集した前記情報を前記装置へ通知し、前記装置は通知された前記情報が所定の条件を満たした場合に前記端末の使用する通信媒体の変更を指示することを特徴とする通信システム。
8. 請求項７に記載の通信システムにおいて、
   前記端末から通知された情報を基に、前記端末が使用する通信媒体を決定することを特徴とする通信システム。
9. 請求項８に記載の通信システムにおいて、
   第一通信媒体を介した前記装置からの指示により、第二通信媒体を起動して周辺の端末と通信を開始することを特徴とする通信システム。
10. 請求項９に記載の通信システムにおいて、
    前記装置からの指示により自端末がゲートウェイの役割を担い、他端末からのネットワーク参加要求／応答を送受信することでネットワークを構築し、構築した結果を前記装置に通知することを特徴とする通信システム。

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