JP2015109596A - Design support device and design support method for sensor network system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサネットワークの設計を支援する設計支援装置および設計支援方法に関する。 The present invention relates to a design support apparatus and a design support method for supporting the design of a sensor network.
スマートグリッド実現には、電力消費データなどをサーバへ送信したり、サーバからの要求データを受信したりするスマートメータが必要である。スマートメータの設置を計画するにあたっては、通信品質と設置コストの両方を検討する必要がある。 To realize a smart grid, a smart meter that transmits power consumption data and the like to the server and receives request data from the server is necessary. When planning the installation of smart meters, it is necessary to consider both communication quality and installation costs.
特許文献1には、所定のサービス計画エリアに対して、PHS基地局の複数の異なる設置パターンを用意し、各設置パターンについて、電界強度分布のシミュレーションを行い、各設置パターンごとに、シミュレーション結果に基づいて、サービス計画エリアの面積に対する通話可能エリアの面積の比率を品質評価値として算出し、各設置パターンに対する品質評価値とコスト評価値とに基づいて、全設置パターンの中から、当該サービス計画エリアに対する設置パターンを決定する技術が開示されている。
In
しかし、既存の電力量計の全てを短期間でスマートメータに置き換えることは難しく、既存の電力量計が段階的にスマートメータに置き換えられていくと考えられる。このような場合、或る時点におけるスマートメータの通信手段が、長期的な通信品質及びコストの観点から最適であるとは限らない。例えば、スマートメータの通信手段として、或る時点だけを考えると3G(3rd Generation)/LTE(Long Term Evolution)通信が通信品質及びコストの観点で最適であるとしても、長期的には別の通信手段の方が通信品質及びコストの観点で最適である場合も考えられる。これは、スマートメータに限らず、他の通信端末を用いたセンサネットワークの設計計画においても同様である。 However, it is difficult to replace all existing watt-hour meters with smart meters in a short period of time, and it is thought that existing watt-hour meters will be gradually replaced with smart meters. In such a case, the communication means of the smart meter at a certain point in time is not always optimal from the viewpoint of long-term communication quality and cost. For example, as a communication means of a smart meter, if only a certain point in time is considered, even if 3G (3rd Generation) / LTE (Long Term Evolution) communication is optimal in terms of communication quality and cost, another communication will be required in the long term. There may be a case where the means is optimal in terms of communication quality and cost. This applies not only to the smart meter but also to a sensor network design plan using other communication terminals.
本発明の目的は、長期的な通信品質及びコストを考慮したセンサネットワーク設計計画の作成を支援する設計支援装置、設計支援方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a design support apparatus and a design support method that support creation of a sensor network design plan in consideration of long-term communication quality and cost.
本発明の一実施例に係るネットワークシステムの設計支援装置は、
所定のエリアに第1の時点までに設置予定の通信端末に関する情報を含む第1計画情報と、所定のエリアに第1の時点よりも後の第2の時点までに設置予定の通信端末に関する情報を含む第2計画情報と、を記憶する記憶部と、
第2計画情報に基づいて、予め用意されている通信方式の中から、所定のエリアにおける通信端末がサーバへデータを送信するための通信方式を選択する通信方式選択部と
を備える。
A network system design support apparatus according to an embodiment of the present invention includes:
First plan information including information on communication terminals scheduled to be installed in a predetermined area by the first time point, and information on communication terminals scheduled to be installed in the predetermined area by a second time point after the first time point Storage unit for storing second plan information including
A communication method selection unit that selects a communication method for a communication terminal in a predetermined area to transmit data to a server from communication methods prepared in advance based on the second plan information.
本発明によれば、長期的な通信品質及びコストを考慮した適切なセンサネットワーク設計の計画を立てることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the plan of the suitable sensor network design which considered long-term communication quality and cost can be made.
以下、センサネットワーク設計を支援する設計支援装置に関する実施例を、図面を参照ながら説明する。本実施例では、センサネットワークの一例として、スマートメータを端末とするネットワーク設計について説明する。 Embodiments relating to a design support apparatus for supporting sensor network design will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a network design using a smart meter as a terminal will be described as an example of a sensor network.
図1は、センサネットワークの設計支援装置10の有する機能の概要を示すブロック図である。設計支援装置10は、機能として、通信方式選択部11と、接続率算出部12と、計画修正部13と、費用算出部14と、表示処理部15と、記憶部16とを有する。これらの機能11〜16は、設計支援装置10の備えるCPU(central processing unit)、メモリ及び記憶装置等のリソースを用いて実現される。例えば、設計支援装置10は、記憶部16に記憶されている所定のコンピュータプログラムをCPU及びメモリを用いて実行することにより、機能11〜15を実現する。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of functions of a sensor network
記憶部16は、所定のエリアにおいて、第1の時点までに設置予定の通信端末(以下「端末」という)の情報を含む第1計画情報21と、その第1の時点よりも後の第2の時点までに設置予定の端末の情報を含む第2計画情報22とを記憶する。第1計画情報21は、第1の時点までに設置予定の中継機及び/又は基地局などの情報を含んでも良い。第2計画情報22は、第2の時点までに設置予定の中継機及び/又は基地局などの情報を含んでも良い。中継機は、例えば、マルチホップ型無線通信において、データを他の端末に中継するための装置である。マルチホップ型無線通信方式とは、アドホック型無線通信の一種であり、端末同士がいわゆるバケツリレーのようにデータを転送して基地局とデータの送受信を行う方式である。すなわち、マルチホップ型無線通信の場合、途中の端末が中継機の役割を果たすが、端末間の距離が遠すぎて端末同士でデータを転送できない場合などに、中継機が設置される。基地局は、例えば、各端末から送信されたデータを所定のサーバへ送信するための装置である。端末は、例えば、電力量を計測するためのスマートメータである。
The
通信方式選択部11は、第2計画情報22に基づいて、所定のエリアに配置された端末がサーバへデータを送信するための通信方式を選択する。例えば、通信方式選択部11は、所定のエリアにおける適切な通信方式を、予め用意されている、マルチホップ型無線通信、3G/LTE通信、長距離無線通信、FTTH及びPLCの中から選択する。サーバは、例えば、スマートメータから電力消費データを収集するサーバである。通信方式選択部11は、第2計画情報22に含まれる通信端末の所定のエリアにおける設置密度に基づいて、所定のエリアにおける適切な通信方式を選択してもよい。例えば、設置密度が所定の閾値以上の場合、マルチホップ型無線通信方式を選択可能としてもよい。設置予定密度は、エリアの面積に対する通信端末の設置予定数の割合を示す値である。例えば、「設置予定密度=通信端末の設置数/エリアの面積」であっても良い。
Based on the
接続率算出部12は、通信方式選択部11によって選択された通信方式を第1計画情報21に適用した場合における所定のエリアでの接続率を算出する。接続率とは、所定のエリアに存在する全ての通信端末のうち、サーバへデータを送信可能な端末の割合を示す値である。例えば、「所定のエリアの接続率=サーバと通信可能な端末数/全ての端末数」として算出しても良い。
The connection
計画修正部13は、所定のエリアについて第2計画情報22に基づいて選択された通信方式を、第1計画情報21に適用した場合に、第1の時点に係る第1の設計条件を満たすか否かを判定し、第1の設計条件を満たさない場合、第1の設計条件を満たすように第1の計画情報を修正する。第1の設計条件には、例えば、接続率算出部12において算出した接続率が、第1の時点に要求される要求接続率以上とする旨の条件が含まれてもよい。要求接続率は、年度毎に高くなってもよい。計画修正部13は、選択された通信方式がマルチホップ型無線通信方式であって、第1計画情報に基づいて算出された接続率が要求接続率未満の場合、接続率が要求接続率以上となるように、第1の計画情報に必要な中継機を追加する修正を行っても良い。
Whether the
費用算出部14は、計画修正部13によって修正された第1計画情報と、第2計画情報とに基づいて、選択された通信方式を適用した場合の、所定エリアにおいて第2の時点までに設置予定の中継機および通信端末に関する費用を算出する。費用算出部14は、通信方式選択部11において2以上の通信方式が選択可能な場合、各々の通信方式が選択された場合の費用を算出してもよい。中継機および端末に関する費用には、中継機および端末の設置に要する費用と、選択された通信方式に基づく中継機および端末の運用に要する費用とが含まれてもよい。
The
表示処理部15は、費用算出部14が2以上の通信方式について費用を算出した場合、各々の費用を比較可能な態様で表示する。表示処理部15は、各年の費用を比較可能な態様(例えば、表、棒グラフ、折れ線グラフなど)で表示してもよい。表示処理部15は、所定エリアにおける各年度の通信端末、中継機および基地局の設置計画位置を地図と共に表示してもよい。
When the
以下、本実施例の詳細を説明する。
図2は、センサネットワーク設計支援システム(以下「設計支援システム」という)の構成例を示す。設計支援システム100は、設計支援装置101と、1又は2以上の入出力装置121とを有し、それら装置101、121は、通信網140を通じて、データを送受信する。通信網140は、例えば、インターネット網又は専用線網などである。
Details of the present embodiment will be described below.
FIG. 2 shows a configuration example of a sensor network design support system (hereinafter referred to as “design support system”). The
設計支援装置101は、センサネットワークの設計に関する処理を実行する。入出力装置121は、ユーザからの入力を受け付けたり、設計支援装置101によって生成されたセンサネットワーク設計に係る算出結果等を表示したりする。
The
設計支援装置101は、CPU102と、メモリ103と、記憶装置105と、通信I/F124を備える。設計支援装置101は、記憶装置105に記憶されている所定のコンピュータプログラムを、必要に応じてメモリ103に読み出してCPU102で実行することにより、後述する各種機能を実現する。記憶装置105は、例えば、HDD(hard disk drive)又はフラッシュメモリ等である。
The
設計支援装置101の通信I/F104は、設計支援装置101を通信網141へ接続するためのI/Fである。
The communication I /
設計支援装置101の記憶装置105には、コンピュータプログラムの一種として、データ確認部111と、データ算出部112と、データ入出力部113とが格納される。また、記憶装置105には、データとして、端末情報テーブル106と、通信費用情報テーブル107と、算出条件テーブル108と、通信特性情報テーブル114と、算出結果109と、年度毎算出結果110とが格納される。端末情報テーブル106、通信費用情報テーブル107および算出条件テーブル108の詳細については後述する(図4、図5、図6参照)。
The
算出結果109には、エリア毎に算出された、端末の適切な通信種別、端末の設置予定数及び設置予定位置、基地局及び中継機の設置予定数及び設置予定位置などが格納される。年度毎算出結果110には、エリア毎に算出された、各エリアの年度毎の接続率、設置費用および運用費用などが格納される。
The calculation result 109 stores, for each area, an appropriate communication type of the terminal, the planned installation number and installation position of the terminal, the planned installation number and installation position of the base station and the repeater, and the like. The
データ確認部111は、テーブルに格納するデータの正当性を確認したり、入出力装置120から送信されたデータを確認したり、必要に応じてデータを複製したりする。 The data confirmation unit 111 confirms the validity of the data stored in the table, confirms the data transmitted from the input / output device 120, and duplicates the data as necessary.
データ算出部112は、テーブルに格納されたデータおよび条件などに基づいて、センサネットワーク設計に関する各種計算を実行する。 The data calculation unit 112 performs various calculations related to sensor network design based on the data and conditions stored in the table.
データ入出力部113は、キーボード等を通じて設計支援装置101に直接入力されたり、入出力装置121から送信されたりしたデータを、必要に応じて、端末情報テーブル106、通信費用情報テーブル107、算出条件テーブル108、通信特性情報テーブル114、算出結果109及び/又は年度毎算出結果110へ登録する、
The data input / output unit 113 receives data directly input to the
データ入出力部113は、必要に応じて、端末情報テーブル106、通信費用情報テーブル107、算出条件テーブル108、通信特性情報テーブル114、算出結果109及び/又は年度毎算出結果110からデータを読み出して、入出力装置120へ送信したり、所定のディスプレイに表示したりする。
The data input / output unit 113 reads data from the terminal information table 106, the communication cost information table 107, the calculation condition table 108, the communication characteristic information table 114, the
入出力装置121は、CPU122と、メモリ123と、記憶装置125とを備える。入出力装置121は、記憶装置125に記憶されている所定のコンピュータプログラムを、必要に応じてメモリ123に読み出してCPU122で実行することにより、後述する各種機能を実現する。入出力装置121の通信I/F124は、入出力装置121を通信網141へ接続するためのI/Fである。記憶装置125は、例えば、HDD(hard disk drive)又はフラッシュメモリ等である。
The input /
入出力装置121の記憶装置125には、コンピュータプログラムの一種として、データ入力部131と、データ表示部132とが格納される。また、記憶装置125には、データとして、端末情報126と、通信費用情報127と、算出条件128と、通信特性情報131と、算出結果129と、年度毎算出結果130とが格納される。
The
入出力装置121は、設計支援装置101の算出結果109に格納されているデータを取得して、算出結果129に保持してもよい。入出力装置121は、設計支援装置101の年度毎算出結果に110に格納されているデータを取得して、年度毎算出結果130に保持してもよい。
The input /
入出力装置121のデータ入力部131は、端末情報126、通信費用情報127、算出条件128及び/又は通信特性情報131等のデータの入力を受け付ける。
The
入出力装置121のデータ表示部132は、設計支援装置101によって算出された算出結果129及び年度毎算出結果110等の情報を、所定のディスプレイ装置等に表示する。これらの情報の表示例については後述する(図12、図13、図14、図15、図16参照)。
The
次に、図3に示すフローチャートを参照しながら、設計支援装置101における処理の概要を説明する。
Next, an overview of processing in the
設計支援装置101の利用者は、設計支援装置101に、設計条件を入力する(S201)。設計条件として、例えば、処理の対象年度の期間、「所定のエリア」としての対象エリア、「通信端末」としてのスマートメータの設置計画位置、対象エリアにおける要求接続率、およびスマートメータの設置及び運用に関する予算の上限などが入力される。接続率とは、対象エリアにおける全てのスマートメータに対する無線又は有線通信によってデータを送受信可能なスマートメータの割合である。要求接続率とは、対象エリアに要求される最低限の接続率である。したがって、対象エリアにおいては、要求接続率以上の接続率が要求される。利用者は、例えば、電力事業者、ガス事業者、水道事業者、通信事業者、自治体、又はスマートメータ管理事業者などが考えられる。
The user of the
設計支援装置101は、入力された設計条件に基づき、適切な通信種別を選択する(S202)。通信種別とは、スマートメータが採用する通信方式の種別である。例えば、設計支援装置101は、3G/LTE通信(3GPP)、マルチホップ型無線通信(IEEE802.11、IEEE802.15.4)、長距離無線通信(IEEE802.16)、FTTH(fiber to the home)、PLC(power line communication)などの通信種別から、適切な通信種別を選択する。
The
設計支援装置101は、入力された設計条件および選択された通信種別に基づき、対象エリアにおけるスマートメータ等の設置運用コストを算出する(S203)。設置運用コストには、スマートメータの設置に要するコストと、スマートメータの運用に要するコストとが含まれて良い。スマートメータの設置運用コストを算出するための基礎となる情報は、設計支援装置101に予め保持されていても良いし、入出力装置121を通じて利用者によって入力されても良い。
The
設計支援装置101は、入力された設計条件及び選択された通信種別に基づき、対象エリアにおける接続率を算出する(S204)。
設計支援装置101は、算出した接続率が、設計条件として入力された要求接続率以上(接続率≧要求接続率)であるか否かを判定する(S205)。
The
The
接続率が要求接続率以上である場合(S205:YES)、設計支援装置101は、算出結果に関する情報を出力して(S209)、当該処理を終了する(END)。
When the connection rate is equal to or higher than the required connection rate (S205: YES), the
接続率が要求接続率未満である場合(S205:NO)、設計支援装置101は、接続率が要求接続率以上となるように基地局及び/又は中継機を追加した設置計画案を生成する(S206)。
When the connection rate is less than the required connection rate (S205: NO), the
設計支援装置101は、その設置計画案における設置運用コストを算出する(S207)。
設計支援装置101は、処理対象の年度が残っている場合(S208:NO)、未処理の年度についてS206及びS207を実行する。設計支援装置101は、処理対象の全ての年度についてS206及びS207を完了した場合(S208:YES)、算出結果に関する情報を出力して(S209)、当該処理を終了する(END)。
The
When the year to be processed remains (S208: NO), the
次に、端末の設置運用コストを算出するための基礎となる情報の詳細と、設計条件の詳細について、図面を参照しながら説明する。 Next, details of information serving as a basis for calculating the installation and operation cost of the terminal and details of design conditions will be described with reference to the drawings.
図4は、端末情報デーブル106の構成例を示す。
端末情報テーブル106は、端末に関する情報を含む端末情報を管理する。端末情報は、項目として、端末ID301と、アクセス許可302と、端末位置303と、設置計画年度305と、住宅情報306と、回線情報307とを有する。
FIG. 4 shows a configuration example of the terminal information table 106.
The terminal information table 106 manages terminal information including information related to terminals. The terminal information includes, as items, a
端末ID301には、端末を識別するためのIDが登録される。
アクセス許可302には、この端末情報にアクセス可能な利用者の利用者IDが登録される。したがって、アクセス許可302に登録されていない利用者は、この端末情報を利用することができない。
端末位置303には、端末が設置される予定の位置が登録される。端末位置303は、例えば、経度及び緯度であっても良いし、地図上のX座標及びY座標であっても良い。
設置計画年度305には、端末が設置される予定の年度が登録される。
In the
In the
In the
In the planned
住宅情報306には、端末が設置される予定の住宅に関する情報が登録される。住宅情報306には、例えば、戸建て、小規模アパート、中規模マンション、高層マンション、または地区会館などの住宅種別が登録されてもよい。なぜなら、住宅情報306によって、適切な通信回線が異なったり、使用可能な通信回線が限定されたりすることがあるためである。
In the
回線情報307には、端末情報に係る端末の設置される地区ではどのような通信回線が使用可能であるかを示す情報が登録される。回線情報307には、例えば、端末の設置された場所における、3G/LTE通信の電波状況、FTTHの敷設状況、通信回線の地下化の状況などが登録される。回線情報307は、端末の設置された場所における適切な通信種別を判定するために使用される。 In the line information 307, information indicating what kind of communication line can be used in the area where the terminal related to the terminal information is installed is registered. In the line information 307, for example, the radio wave status of 3G / LTE communication, the FTTH laying status, the status of undergrounding of the communication line, etc. at the place where the terminal is installed are registered. The line information 307 is used to determine an appropriate communication type at the place where the terminal is installed.
図5は、通信費用情報テーブル107の構成例を示す。
通信費用情報テーブル107は、各通信種別における通信費用に関する情報を管理する。通信費用情報は、項目として、通信種別401と、アクセス許可402と、端末設置費用403と、端末運用費用404と、基地局設置費用405と、基地局運用費用406とを有する。
FIG. 5 shows a configuration example of the communication cost information table 107.
The communication cost information table 107 manages information related to communication costs for each communication type. The communication cost information includes, as items, a
通信種別401には、通信の種別が登録される。通信種別401には、例えば、3G/LTE通信、マルチホップ型無線通信または長距離無線通信などが登録される。
In the
アクセス許可402は、上記の図4にて説明したとおりである。
端末設置費用403には、通信種別401に対応する端末を1台設置した場合の費用が登録される。
端末運用費用404には、通信種別401に対応する1台の端末を1か月間運用した場合の費用が登録される。
基地局設置費用405には、通信種別401に対応する基地局を1台設置した場合の費用が格納される。
基地局運用費用406には、通信種別401に対応する1台の基地局を1か月間運用した場合の費用が登録される。
The
In the
Registered in the terminal operation cost 404 is a cost when one terminal corresponding to the
The base station installation cost 405 stores the cost when one base station corresponding to the
Registered in the base station operation cost 406 is a cost when one base station corresponding to the
図6は、算出条件テーブル108の構成例を示す。
算出条件テーブル108は、利用者毎の算出条件を管理する。算出条件は、項目として、利用者ID501と、年度502と、要求接続率503と、設置費用上限504と、運用費用上限505と、優先順位506とを有する。
FIG. 6 shows a configuration example of the calculation condition table 108.
The calculation condition table 108 manages calculation conditions for each user. The calculation conditions include a
利用者ID501には、利用者を識別するIDが登録される。
年度502には、算出条件が対象とする年度が登録される。算出条件は、年度毎に異なり得るからである。
In the
In the
要求接続率503には、年度502に満たすべき最低の接続率が登録される。接続率とは、上述の通り、所定エリアにおいて、そのエリアに設置される全ての端末の内、所定のサーバとデータ送受信可能なな端末の割合を示す値である。例えば、或るエリアにおいて、2014年度までに1000台の端末が設置されるとして、そのエリアの要求接続率503が「83%以上」である場合、2014年度までに830台以上の端末がネットワークに接続可能となるようにセンサネットワークを設計をすることが要求される。
In the required
設置費用上限504には、年度502において、端末及び基地局等の設置に割り当てられる予算の上限が登録される。
運用費用上限505には、年度502において、端末及び基地局等の運用に割り当てられる予算の上限が登録される。
優先順位506には、接続率、設置費用および運用費用の何れの条件を優先させるかを示す順位が登録される。
In the installation cost
In the operation cost
In the
例えば、算出条件テーブル108を参照すると、利用者ID「ユーザA」の「2013年度」における要求接続率は「80%以上」、設置費用上限は「100億円」、運用費用上限は「5億円」、優先順位は「設置費用」の優先順位が一番高く、次に「運用費用」、最後に「接続率」であることがわかる。 For example, referring to the calculation condition table 108, the required connection rate in “2013” for the user ID “user A” is “80% or more”, the installation cost upper limit is “10 billion yen”, and the operation cost upper limit is “500 million It can be seen that “Yen” and “priority” are the highest in “installation cost”, followed by “operation cost” and finally “connection rate”.
図7は、通信特性テーブル114の構成例を示す。
通信特性テーブル114は、通信種別毎の通信特性に関する情報を管理する。通信特性情報は、項目として、通信種別601と、リンク間通信成功率602と、リンク間通信距離603と、基地局収容台数604と、基地局到達リンク数605とを有する。
FIG. 7 shows a configuration example of the communication characteristic table 114.
The communication characteristic table 114 manages information related to communication characteristics for each communication type. The communication characteristic information includes, as items, a
通信種別601は、上記で説明したとおりである。
リンク間通信成功率602には、通信種別601によって端末間又は端末と基地局間で構成された1つのリンクにおける通信の成功確率が登録される。
リンク間通信距離603には、通信種別601によって構成される1つのリンクにおける通信可能な距離が登録される。
The
In the inter-link
In the
基地局収容台数604には、通信種別601において使用される一台の基地局が収容可能な端末の最大数が登録される。
基地局到達リンク数605には、通信種別601に基づく端末が基地局と通信を行うために必要なリンク数が登録される。例えば、基地局到達リンク数605には、端末が基地局と通信するために必要最小限のリンク数が登録されてもよい。通信種別601が「3G/LTE通信」である場合、通常、端末は直接的に基地局と通信を行うことができるので、基地局到達リンク数605は「1」となる。通信種別601が「マルチホップ型無線通信」であって、基地局と直接的に通信を行うことができないエリアの場合、例えば、基地局到達リンク数605は「100」となる。
In the
In the base station
次に、図8のフローチャートを参照しながら、端末の通信種別を決定する処理(図3のS202)の具体例を説明する。 Next, a specific example of the process for determining the communication type of the terminal (S202 in FIG. 3) will be described with reference to the flowchart in FIG.
設計支援装置101は、対象エリアにおける処理対象の最終年度における端末の設置計画を取得する(S701)。例えば、設計支援装置101は、「500m×500m」に分割したそれぞれのエリアを対象エリアとする。そして、設計支援装置101は、対象エリアにおける各端末について、次の処理を実行する。
The
設計支援装置101は、端末が設置される予定の住宅情報306、回線情報307、及び地理的情報等の物理的条件に基づいて、端末の通信種別を一つに決定できるか否かを判定する(S702)。例えば、住宅情報306が「高層マンション」の場合、設計支援装置101は、端末の通信種別を「PLC」と決定しても良い。なぜなら、高層マンションの場合、壁などの遮蔽物によって無線通信が不安定になり易いからである。例えば、住宅情報306が山村部における「戸建て」の場合、設計支援装置101は、端末の通信種別を「3G/LTE通信」に決定しても良い。なぜなら、山村部の戸建ての場合、FTTHなどが敷設されていなかったり、隣の建物(端末)までの距離が長かったりと、他の通信種別を使用できないからである。端末の通信種別を一つに決定できた場合(S702:YES)、設計支援装置101は、S706に進む。
The
端末の通信種別を一つに決定できない場合(S702:NO)、設計支援装置101は、接続率と、設置運用コストとに基づいて、適切な通信種別を絞り込む(S703)。例えば、設計支援装置101は、接続率が低下しない範囲で(又は、要求接続率503未満とならない範囲で)、設置運用コストが最小となる通信種別を絞り込む。通常、通信種別に「マルチホップ型無線通信」を選択した場合に、設置運用コストが最小となり易い。なぜなら、通常、マルチホップ型無線通信の端末は、運用コストがほとんどかからないからである。さらに、マルチホップ型無線通信の場合、マルチホップ型の通信方式によって一台の基地局に多数の端末が接続されるため、他の通信種別と比較して少ない基地局数でネットワークを構築できるからである。
When the communication type of the terminal cannot be determined as one (S702: NO), the
設計支援装置101は、S703において端末の通信種別を一つに絞り込めた場合(S704:YES)、端末の通信種別をその一つに決定し、S706の処理に進む。
If the communication type of the terminal can be narrowed down to one in S703 (S704: YES), the
設計支援装置101は、S703において端末の通信種別を一つに絞り込めなかった場合又はその端末に特殊な条件が課されている場合(S704:NO)、例外処理として、一つの通信種別に決定し(S705)、S706の処理に進む。例えば、設計支援装置101は、マルチホップ型無線通信に絞り込まれたが、他の端末との距離の関係で通信種別を3G/LTE通信に決定したり、設置運用コストは上昇してしまうが接続率を優先する関係でPLCに決定したりする。
When the communication type of the terminal cannot be narrowed down to one in S703 or when a special condition is imposed on the terminal (S704: NO), the
S706として、設計支援装置101は、対象エリア内の全ての端末について処理を完了したか否かを判定し(S706)、未処理の端末が存在する場合は(S706:NO)、未処理の端末についてS702以降の処理を実行し、未処理の端末が存在しない場合は(S706:YES)、当該処理を終了する(END)。ここで、各端末について決定した通信種別に基づいて、対象エリアの通信種別を決定してもよい。例えば、対象エリアの最多の端末の通信種別を、その対象エリアの通信種別としてもよい。
As S706, the
次に、対象年度の対象エリアにおける端末等の設置運用コストを算出する処理(図3のS203)の具体例を説明する。 Next, a specific example of the process (S203 in FIG. 3) for calculating the installation and operation costs of terminals and the like in the target area in the target year will be described.
設計支援装置101は、図5に示す通信費用情報テーブル107を参照して、対象年度の対象エリアにおける端末等の設置運用コストを算出する。
The
例えば、通信費用情報テーブル107によれば、3G/LTE通信における端末一台当たりの設置費用403は「1万円」、端末一か月当たりの運用費用404は「3千円」である。3G/LTE通信における基地局設置費用405及び基地局運用費用406は発生しない。なぜなら、これらの費用は通常、3G/LTE通信のサービス事業者が負担するからである。
For example, according to the communication cost information table 107, the installation cost 403 per terminal in 3G / LTE communication is “10,000 yen”, and the operation cost 404 per terminal month is “3,000 yen”. There is no base
例えば、マルチホップ型無線通信の場合、端末一台当たりの設置費用403は「1万円」、端末一か月当たりの運用費用404は「0円」、基地局一台当たりの設置費用405は「10万円」、基地局一か月当たりの運用費用406は「3千円」である。 For example, in the case of multi-hop wireless communication, the installation cost 403 per terminal is “10,000 yen”, the operation cost 404 per terminal is “0 yen”, and the installation cost 405 per base station is The operating cost 406 per month for “100,000 yen” is “3,000 yen”.
例えば、長距離無線通信の場合、端末一台当たりの設置費用403は「1万円」、端末一か月当たりの運用費用404は「0円」、基地局一台当たりの設置費用405は「10万円」、基地局一台当たりの運用費用406は「3千円」である。 For example, in the case of long-distance wireless communication, the installation cost 403 per terminal is “10,000 yen”, the operation cost 404 per terminal is “0 yen”, and the installation cost 405 per base station is “ 100,000 yen ", and the operating cost 406 per base station is" 3,000 yen ".
設計支援装置101は、対象年度において対象エリアに設置が計画されている端末及び基地局の数の分、通信運用情報テーブル107に示す各費用を加算することにより、対象年度の対象エリアにおける端末等の設置運用コストを算出することができる。
The
次に、接続率を算出する処理(図3のS204)の具体例を説明する。
設計支援装置101は、図7に示す通信特性情報テーブル114を参照して、対象年度の対象エリアにおける接続率を算出する。
Next, a specific example of the process for calculating the connection rate (S204 in FIG. 3) will be described.
The
例えば、通信特性情報テーブル114によれば、3G/LTE通信の場合、リンク間通信成功率62が「98%」以上となるリンク間通信距離603は「1.5km」である。3G/LTE通信の場合、端末は直接的に基地局と通信を行う。したがって、例えば、「500m×500m」の対象エリア内に基地局が存在する場合、その対象エリア内のほぼ全ての端末が基地局と通信が可能となるため、対象エリアの接続率は「98%」となる。なお、長距離無線通信の場合も、端末は直接的に基地局と通信を行うので、上記と同様の方法で対象エリアの接続率を算出できる。
For example, according to the communication characteristic information table 114, in the case of 3G / LTE communication, the
例えば、通信特性情報テーブル114によれば、マルチホップ型無線通信の場合、リンク間通信成功率602が「98%」以上となるリンク間通信距離503は「30m」である。マルチホップ型無線通信の場合、基地局と直接的に通信を行う端末もあれば。他の端末を経由して基地局と通信を行う端末もあり、その経由する端末数も異なり得る。また、隣の端末と30m以上離れている端末は、通信ができない又は通信成功率が低下する。このような場合の通信成功率は、例えば、以下の様に算出される。
For example, according to the communication characteristic information table 114, in the case of multi-hop wireless communication, the
基地局と直接的に通信を行う端末の成功率は、リンク間通信成功率602の「98%」となる。他の端末を経由して基地局と通信を行う端末の成功率は、
成功率=リンク間通信成功率^基地局到達リンク数 ・・・(式1)
として算出されてもよい。または、成功率は、
成功率=((1−リンク間通信誤り率)^リンク間再送回数)×基地局到達リンク数 ・・・(式2)
として算出されてもよい。
The success rate of the terminal that communicates directly with the base station is “98%” of the inter-link
Success rate = Inter-link communication success rate ^ Number of links reached by base station (Equation 1)
May be calculated as Or the success rate is
Success rate = ((1-link communication error rate) ^ number of retransmissions between links) × number of links reached by base station (Expression 2)
May be calculated as
マルチホップ型無線通信において、基地局と直接的に通信のできない端末は、隣の端末と通信ができない場合、成功率が「0%」となる。対象エリアの各端末について算出した成功率の平均値を、対象エリアの接続率としてもよい。他の対象年度についても同様である。 In multi-hop wireless communication, a terminal that cannot directly communicate with a base station has a success rate of “0%” when it cannot communicate with an adjacent terminal. The average value of the success rates calculated for each terminal in the target area may be used as the connection rate of the target area. The same applies to other target years.
次に、接続率が要求接続率503以上であるか否かを判定する処理(図3のS205)の具体例を説明する。 Next, a specific example of the process for determining whether or not the connection rate is equal to or higher than the required connection rate 503 (S205 in FIG. 3) will be described.
図6に示す算出条件テーブルによれば、要求接続率503は、2013年度で「80%以上」、2014年度で「83%以上」、2025年で「99%以上」である。したがって、設計支援装置101は、上記で算出した対象年度における対象エリアの接続率を、その対象年度における要求接続率503と比較し、接続率が要求接続率503以上であるか否かを判定する必要がある。
According to the calculation condition table shown in FIG. 6, the required
次に、図9のフローチャートを参照しながら、図3の接続率が要求接続率503以上となるように基地局及び/又は中継機を追加した設置計画案を生成する処理の例を説明する。ここでは、通信種別が「マルチホップ型無線通信」に決定された対象エリアの処理について説明する。
Next, an example of a process for generating an installation plan in which base stations and / or relays are added so that the connection rate in FIG. 3 is equal to or higher than the required
設計支援装置101は、対象エリアをさらにサブエリアに分割する(S801)。例えば、設計支援装置101は、「500m×500m」の対象エリアを、「50m×50m」のサブエリアに分割する。
The
設計支援装置101は、サブエリアにマルチホップ型無線通信による通信が不可能(又は通信の成功率が所定値未満)な端末が存在するか否かを判定する(S802)。例えば、設計支援装置101は、半径30mの範囲内に他の端末又は基地局が存在しない端末を、通信が不可能な端末としてもよい。
The
サブエリアに通信が不可能な端末が存在する場合(S802:YES)、設計支援装置101は、サブエリアの適切な位置に中継機を一台追加し(S803)、S804の処理に進む。サブエリアに通信が不可能な端末が存在しない場合(S802:NO)、設計支援装置101は、S804の処理に進む。
If there is a terminal incapable of communication in the subarea (S802: YES), the
S804において設計支援装置101は、全てのサブエリアについてS802、S803の処理を完了したか否かを判定し(S804)、未処理のサブエリアが残っている場合(S804:NO)、S802の処理に戻る。未処理のサブエリアが残っていない場合(S804:YES)、設計支援装置101は、S805の処理に進む。
In S804, the
S805において設計支援装置101は、対象サブエリアについて、隣接するサブエリアを抽出する(S805)。そして、設計支援装置101は、対象サブエリアが、隣接するサブエリアと通信可能であるか否かを判定する(S806)。隣接するサブエリアと通信が不可能な場合(S806:NO)、設計支援装置101は、適切な位置に基地局を一台追加し(S807)、S808の処理に進む。隣接するサブエリアと通信が可能な場合(S806:YES)、設計支援装置101は、S808の処理に進む。
In S805, the
S808において設計支援装置101は、全てのサブエリアについてこの処理を完了したか否かを判定し(S808)、未処理のサブエリアが残っている場合(S808:NO)、S806の処理に戻る。未処理のサブエリアが残っていない場合(S804:YES)、設計支援装置101は、当該処理を終了する(END)。
In S808, the
次に、図10及び図11を参照しながら、設置運用コストを算出する処理(図3のS207)の具体例を説明する。 Next, a specific example of the process for calculating the installation operation cost (S207 in FIG. 3) will be described with reference to FIGS.
図10は、対象エリアに適用可能な通信種別を示す表であり、図11は、対象エリアにその通信種別を適用した場合の設置運用コストを示す表である。 FIG. 10 is a table showing communication types applicable to the target area, and FIG. 11 is a table showing installation and operation costs when the communication type is applied to the target area.
例えば、第1エリア901は住宅が密集して存在する都心部、第2エリア902は住宅が適度に存在する郊外部、第3エリア903は住宅がまばらにしか存在しない山村部であるとする。
For example, it is assumed that the
第1エリア901及び第2エリア902については、基地局運用費用が発生する場合(911、913)と発生しない場合(912、914)とに分ける。なぜなら、例えば、基地局向けの回線を自前で有している場合は、基地局運用費用が発生しないが、電話会社等の他社の回線を利用する場合は、基地局運用費用が発生し得るからである。
The
設計支援装置101は、図11に示すように、各エリア901〜903について、端末の設置予定密度が高い場合(921)と、端末の設置予定密度が低い場合(922)とについて、適切な通信種別及び設置運用コストを算出して表示する。また、設計支援装置101は、各エリア901〜903について、高層マンション923等の特殊な環境における適切な通信種別及び設置運用コストを算出して表示する。
As shown in FIG. 11, the
利用者は、図11に示すような具体的な設置運用コストを確認することにより、設計したセンサネットワークの規模を把握することができる。 The user can grasp the scale of the designed sensor network by confirming the specific installation and operation costs as shown in FIG.
次に、図12〜図16を参照しながら、図3のS209における算出結果に関する情報の出力例を説明する。 Next, an example of outputting information related to the calculation result in S209 of FIG. 3 will be described with reference to FIGS.
図12は、各エリアにおける通信種別毎の端末一台当たりのコストを表したグラフ1100の例である。グラフ1100において、縦軸は端末一台当たりの設置運用コストを示し、横軸は各エリアにおける各通信種別を示す。グラフ1100において、棒グラフ1112は、通信種別に対応する端末一台当たりの設置コストを示し、棒グラフ1113は、通信種別に対応する端末一台当たりの運用コストを示す。これらのコストは、エリア毎に算出された設置運用コスト(図11参照)に基づいて算出される。利用者は、グラフ1100を確認することにより、各エリアにおける通信種別毎の費用の差異を視覚的に把握することができる。
FIG. 12 is an example of a
図13は、各エリアにおける年度別のコストを表したグラフ1200の例である。グラフ1200において、縦軸は或るエリアにおける年度毎の設置運用コストを示し、横軸は年度を示す。グラフ1202において、棒グラフ1202は、対象年度における端末の設置コストを示し、グラフ1203は、対象年度における端末の運用コストを示す。これらのコストも、エリア毎に算出された設置運用コスト(図11参照)に基づいて算出される。利用者は、グラフ1200を確認することにより、年度毎の設置運用コストの変化を視覚的に把握することができる。
FIG. 13 is an example of a
次に、図14〜図15を参照しながら、エリアにおける端末等の設置計画を表示する例について説明する。 Next, an example of displaying an installation plan of terminals and the like in an area will be described with reference to FIGS.
図14は、計画の初期段階である2013年度における端末等の設置計画を示す地図1300の一例である。図15は、計画の最終段階である2025年度における端末等の設置計画の地図1400の一例である。
FIG. 14 is an example of a
設計支援装置101は、例えば、対象エリアに端末、基地局及び中継機等を設置した場合の地図を表示する。図14に示すように、初期段階では一部の端末しか設置されない計画であるが、図15に示すように、最終段階ではほぼ全ての端末が設置される計画である。
For example, the
図14(図15)の地図には、道路1301(1401)と道路1302(1402)とが交差していることが示されている。図14(図15)の地図において、縦線1303(1403)及び横線1304(1404)によって、4つのエリア1305、1306、1307、1308(1405、1406、1407、1408)に分割されている。黒丸1309(1409)は端末を示す。白丸1310(1410)は基地局を示す。斜線丸1311(1411)は中継機を示す。
The map of FIG. 14 (FIG. 15) shows that the road 1301 (1401) and the road 1302 (1402) intersect. In the map of FIG. 14 (FIG. 15), the area is divided into four
利用者は、図14に示す地図により、初期段階の計画では、端末数が少ないため、接続率を満たすためにはマルチホップ型無線通信に係る基地局及び中継機を多く設置する必要があることがわかる。利用者は、図15の地図により、最終段階の計画では、端末数が多くなるため、基地局及び中継機は少なくても接続率を満たせることがわかる。また、利用者は、図14及び図15の地図により、基地局の設置位置を変更する必要があることもわかる。端末の増加に合わせて基地局の位置を変更することで、接続率の向上及び設置運用コストの抑制を図るためである。 According to the map shown in FIG. 14, the number of terminals is small in the initial stage plan, and it is necessary to install a large number of base stations and repeaters for multi-hop wireless communication in order to satisfy the connection rate. I understand. The user can see from the map in FIG. 15 that in the final stage plan, the number of terminals is large, so that the connection rate can be satisfied even if the number of base stations and relay stations is small. In addition, it can be seen that the user needs to change the installation position of the base station from the maps of FIGS. 14 and 15. This is because the location of the base station is changed in accordance with the increase in the number of terminals, thereby improving the connection rate and suppressing the installation and operation costs.
以下、図16の地図1500を参照しながら、対象エリアにおいて基地局及び/又は中継機を設置する処理の具体例を説明する。図16における黒丸および白丸等は、図14で説明したとおりである。
Hereinafter, a specific example of processing for installing a base station and / or a repeater in the target area will be described with reference to a
例えば、設計支援装置101は、対象エリア1501を格子状のサブエリア1510に分割する。そして、設計支援装置101は、隣接するサブエリアに端末が存在する(つまり、或る端末が他の端末と通信可能)か否かを判定する。設計支援装置101は、対象エリア1501の接続率を向上させるために、例えば、中継機1511、1512を2台設置する。設計支援装置101は、通信の効率を向上させるために、例えば、基地局1513を1台設置する。
For example, the
設計支援装置101が、地図上に端末の設置場所を表示すると共にサブエリアも表示することにより、利用者は、センサネットワーク設計の計画の妥当性を視覚的に把握することができる。
The
本実施例によれば、利用者は、設計支援装置101を利用することにより、長期的な通信品質及びコストを考慮した適切なセンサネットワーク設計の計画を立てることができる。また、利用者は、設計支援装置101を利用することにより、各エリアにおける年度毎に要求される接続率を満たしつつ、長期的な設置運用コストをできるだけ抑制可能な通信方式を知ることができる。
According to the present embodiment, by using the
上述した本発明の実施例は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲を実施例にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。 The above-described embodiments of the present invention are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention only to the embodiments. Those skilled in the art can implement the present invention in various other modes without departing from the spirit of the present invention.
例えば、設計支援装置101は、入出力装置120によって指定された設計条件のみを用いて、センサネットワーク設計計画を生成しても良い。例えば、設計支援装置101は、利用者がアクセス許可されている情報のみを用いて、センサネットワーク設計計画を生成しても良い。例えば、設計支援装置101は、設計運用コストのみを算出、端末の設置位置のみを算出、又は通信種別のみを算出しても良い。
For example, the
例えば、設計支援装置101は、初年度に集中して端末を設置するとして設計運用コスト等を算出しても良い。この場合、設計支援装置101は、年度毎に設計運用コストを算出するのではなく、年度を前倒しにして、図3に示す処理を行う。設計支援装置101は、年度を後ろ倒しにして、或る年度に集中して端末を設置するとして設計運用コストを算出しても良い。マルチホップ型無線通信の場合、端末の設置予定密度を高くすることにより接続率が高くなるため、年度の前倒しや後ろ倒しで集中して端末等を設置することも想定されるからである。
For example, the
10、101…設計支援装置 11…通信方式選択部 12…接続率算出部 13…計画修正部 14…費用算出部 15…表示処理部 16…記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,101 ...
Claims (11)
前記第2計画情報に基づいて、予め用意されている通信方式の中から、前記所定のエリアにおける通信端末がサーバへデータを送信するための通信方式を選択する通信方式選択部と
を備えるセンサネットワークシステムの設計支援装置。
First plan information including information on communication terminals scheduled to be installed in a predetermined area by the first time point, and communication terminals scheduled to be installed in the predetermined area by a second time point after the first time point Storage unit for storing second plan information including information on
A sensor network comprising: a communication method selection unit that selects a communication method for a communication terminal in the predetermined area to transmit data to a server from communication methods prepared in advance based on the second plan information. System design support device.
請求項1に記載のセンサネットワークシステムの設計支援装置。
The sensor network system according to claim 1, wherein the communication method selection unit selects a communication method in the predetermined area based on an installation density of the communication terminal in the predetermined area included in the second plan information. Design support equipment.
請求項1又は2に記載のセンサネットワークシステムの設計支援装置。
When the communication method selected based on the second plan information for the predetermined area is applied to the first plan information, it is determined whether or not the first design condition for the first time point is satisfied 3. The sensor network system according to claim 1, further comprising a plan correction unit that corrects the first plan information so as to satisfy the first design condition when the first design condition is not satisfied. Design support equipment.
請求項3に記載のセンサネットワークシステムの設計支援装置。
The first design condition includes a ratio of communication terminals that can transmit data to the server among all communication terminals in the predetermined area when the selected communication method is applied to the predetermined area. 4. The sensor network according to claim 3, wherein the connection rate calculated based on the first plan information is equal to or higher than a required connection rate required at the first time point. System design support device.
請求項4に記載のセンサネットワークシステムの設計支援装置。
The sensor network system according to claim 4, wherein the communication system prepared in advance includes a multi-hop wireless communication system in which the communication terminals transfer the data to each other and transmit the data to the server. Design support equipment.
請求項5に記載のセンサネットワークシステムの設計支援装置。
When the selected communication method is the multi-hop wireless communication method and the connection rate calculated based on the first plan information is less than the required connection rate, the plan correction unit The sensor network system design support apparatus according to claim 5, wherein correction is performed to add a relay apparatus that relays data from the communication terminal to the first plan information so as to be equal to or higher than the required connection rate.
請求項6に記載のセンサネットワークシステムの設計支援装置。
The relay apparatus and the communication scheduled to be installed by the second time point in the predetermined area when the selected communication method is applied based on the corrected first plan information and the second plan information The sensor network system design support apparatus according to claim 6, further comprising a cost calculation unit configured to calculate a cost related to the terminal.
請求項7に記載のセンサネットワークシステムの設計支援装置。
Costs related to the relay device and the communication terminal include costs required to install the relay device and the communication terminal and costs required to operate the relay device and the communication terminal based on the selected communication method. The design support apparatus of the sensor network system according to claim 7.
請求項7又は8に記載のセンサネットワークシステムの設計支援装置。
9. The design support for a sensor network system according to claim 7 or 8, wherein the cost calculation unit calculates a cost when each communication method is applied when two or more communication methods can be selected in the communication method selection unit. apparatus.
請求項9に記載のセンサネットワークシステムの設計支援装置。
The sensor network system design support apparatus according to claim 9, further comprising a display processing unit that displays costs in a case where the respective communication methods are applied in a comparable manner.
前記第2計画情報に基づいて、予め用意されている通信方式の中から、前記所定のエリアにおける通信端末がサーバへデータを送信するための通信方式を選択する
ことをコンピュータにより実行するセンサネットワークシステムの設計支援方法。
First plan information including information on communication terminals scheduled to be installed in a predetermined area by the first time point, and communication terminals scheduled to be installed in the predetermined area by a second time point after the first time point 2nd plan information including information about
A sensor network system for executing, by a computer, a communication terminal in the predetermined area to select a communication method for transmitting data to a server from communication methods prepared in advance based on the second plan information Design support method.
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