JP4874361B2 - 通信システム、ノード管理方法、ノードおよびノードによるデータ収集装置への登録方法 - Google Patents

Description

本発明は、メッシュネットワークを構成するノードを管理する通信システムおよびノード管理方法に関する。

無線端末同士が相互に通信を行なうメッシュネットワークを用いてデータ収集を行うシステムが提案されている（たとえば、下記特許文献１参照）。大規模なメッシュネットワークで各端末からデータを収集する場合、データを収集する収集装置を複数用意して収集することが想定される。多くの従来提案されているルーティングプロトコルでは、収集装置から端末までのホップ数に基づいて経路を決定する。そのため、大規模メッシュネットワークでは、ネットワークを構成する収集装置が同一チャネルで実現され、また、たとえば、ＡＯＤＶ（Ad hoc On-Demand Distance Vector）などのルーティングプロトコルを用いる場合には、収集装置はホップ数が短くなる端末からデータを収集する。

上記のようなシステムでは、たとえば、収集装置Ａと収集装置Ｂがシステム内に存在する場合、収集装置Ｂへのホップ数が短くなる端末が増加すると、収集装置Ｂがデータを収集する端末が増加し、収集装置Ｂの収容能力を超えてしまうケースが発生し、データを収集できなくなる可能性がある。

したがって、メッシュネットワークを用いてデータ収集を行うシステムでは、収集装置の負荷分散が必要となる。たとえば、下記特許文献２では、処理の負荷を分散する方法として、メッシュネットワークを構成する各端末が、自身の処理負荷を把握しておき、その負荷情報を含んだ経路構築メッセージを送信し、負荷情報を考慮して経路を選択することで負荷分散を実現している。

特開２００２−２１８０８０号公報 特開２００６−２１１３７５号公報

しかしながら、上記従来の負荷分散技術によれば、負荷情報に基づいて特定の収集装置に対して経路を構築して接続する端末、すなわち収容する端末が増加していくと、その特定の収集装置の収集負荷が高まっていく。この際、負荷の高い収集装置にしか接続できない端末が新規に追加された場合、その負荷が高い収集装置がその端末を収容することになる。そのため、負荷を分散できないケースが生じてしまう、という問題があった。すなわち、経路探索処理時に負荷分散を考慮するだけでは、適切に負荷を分散することができない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、メッシュネットワークを構成する端末を収容する装置の負荷分散を適切に行うことができる通信システムおよびノード管理方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ノードと、前記ノードのうち自身が管理するノードから無線通信によりデータを収集するデータ収集装置と、制御装置と、で構成され、前記ノードと前記データ収集装置がメッシュネットワークを構成する通信システムであって、前記ノードは、自身に隣接するノードの情報である隣接ノード情報を前記データ収集装置へ送信し、前記データ収集装置は、前記隣接ノード情報を前記制御装置へ送信し、また、自身が管理するノードを管理対象ノード情報として前記制御装置へ送信し、前記制御装置は、受信した隣接ノード情報に基づいてデータ収集装置ごとにそのデータ収集装置へ接続可能なノードを求め、求めたノードの情報をネットワーク構成情報として保持し、また、負荷が所定の負荷閾値を超えるデータ収集装置があると判断した場合に、前記ネットワーク構成情報と前記管理対象ノード情報に基づいて、そのデータ収集装置が管理するノードで、かつそのデータ収集装置以外のデータ収集装置と接続可能なノードを選択ノードとして選択し、さらに前記選択ノードと接続可能なデータ収集装置を選択し、選択したデータ収集装置に対して前記選択ノードを管理するよう指示し、前記指示を受信したデータ収集装置は、その指示に基づいて前記選択ノードを自身の管理対象とすることを特徴とする。

本発明によれば、制御装置が、データ収集装置ごとにその装置と通信可能なノードをネットワーク構成情報として保持し、データ収集装置の負荷が負荷閾値を超えた場合に、ネットワーク構成情報に基づいてそのデータ収集装置が収容しているノードのうち、他のデータ収集装置とも通信可能なノードを選択し、選択したノードを収容するデータ収集装置を変更するよう指示するようにしたので、メッシュネットワークを構成する端末を収容する装置の負荷分散を適切に行うことができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１の通信システムの構成例を示す図である。 図２は、ノードが新たに接続した場合の通信システムの構成例を示す図である。 図３は、実施の形態１のデータ収集の基本動作の一例を示すチャート図である。 図４は、ネットワーク構成情報の一例を示す図である。 図５は、実施の形態１の負荷分散処理の一例を示すチャート図である。 図６は、実施の形態１の負荷分散処理を実施した後の構成例を示す図である。 図７は、実施の形態２の負荷分散処理の一例を示すチャート図である。 図８は、実施の形態３の負荷分散処理の一例を示すチャート図である。

以下に、本発明にかかる通信システムおよびノード管理方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、Operation Center１と、無線通信機能を有し、データを収集するデータ収集装置２−１，２−２と、無線通信機能を有し、データ収集装置２−１，２−２へデータを送信する無線端末であるノード３−１〜３−８と、で構成される。データ収集装置２−１，２−２とノード３−１〜３−８とは、データ収集装置２−１，２−２のいずれかを起点とするメッシュネットワークを構築する。なお、図１では、ノードの数を８とし、データ収集装置の数を２としているが、ノードおよびデータ収集装置の数は、これに限らず、何台で構成してもよい。

ノード３−１〜３−８は、たとえば、自身が搭載するセンサにより計測した温度等の情報の取得や、シリアル通信や赤外線通信等を用いて他機器からの情報の取得を実施し、データ収集装置２−１またはデータ収集装置２−２からの要求に基づいて、メッシュネットワーク上に構築されたデータ収集装置２−１またはデータ収集装置２−２への経路を用いて取得した情報をデータとして送信する。また、Operation Center１とデータ収集装置２−１，２−２と間は、有線接続、またはデータ収集装置２−１，２−２とノード３−１〜３−８と間で用いる帯域よりも大きな帯域を用いて無線接続している。

また、図１では、データ収集装置２−１が収容するノード（データ収集装置２−１へデータを送信するノード）とデータ収集装置２−１とによって構成されるグループをブロック４−１とし、データ収集装置２−２が収容するノードとデータ収集装置２−２とによって構成されるグループをブロック４−２として示している。図１の例では、ノード３−１〜３−４がデータ収集装置２−１に収容され、ノード３−５〜３−８がデータ収集装置２−２に収容されているとする。

なお、メッシュネットワークにおいて経路構築を行うためのルーティングプロトコルは様々提案されているが、本実施の形態では、どのようなルーティングプロトコルを用いても良い。また、無線プロトコルや無線チップに関しても、どのような方式を用いても良いし、また、どのようなハードウェアを用いても良い。

図２は、図１に示した構成に、ノード３−９〜３−１２が新たに接続した場合の通信システムの構成例を示す図である。ここでは、ノード３−９〜３−１２とデータ収集装置２−２とを接続する経路は存在するが、ノード３−９〜３−１２とデータ収集装置２−１とを接続する経路は存在しないとする。したがって、従来の経路選択方法に基づくと、ノード３−９〜３−１２はブロックＢに属し、データ収集装置２−２へデータを送信することになる。ここで、ノード３−９〜３−１２を新たに収容することによりデータ収集装置２−２の収容能力（処理能力）を超えたとしても、従来の経路選択方法では、やはり、ノード３−９〜３−１２はブロックＢに属し、データ収集装置２−２へデータを送信することになる。本実施の形態では、このような問題に対処するために、以下に示すような処理を行う。

まず、本実施の形態の通信システムのデータ収集の基本動作について説明する。図３は、本実施の形態のデータ収集の基本動作の一例を示すチャート図である。ここでは、一例としてノード３−６，３−７とデータ収集装置２−２の間、データ収集装置２−２とOperation Center１の間のやりとりを示すが、各ノードがデータ収集装置２−１またはデータ収集装置２−２と同様のやりとりを実施し、また、データ収集装置２−１とOperation Center１のとの間で同様の動作を実施する。

図３に示すように、ノード３−６は、起動すると、自身が把握する全データ収集装置または所定の規則に基づいて適切に選択したデータ収集装置へ向けて経路探索メッセージを送信する（ステップＳ１１）。なお、経路探索メッセージは、メッシュネットワークで宛先の装置までの経路を探索するためのメッセージであり、経路探索メッセージを隣接ノードへブロードキャストし、隣接ノードが宛先の装置への経路を保持しているかを順次問い合わせるためのメッセージである。ここでは、ノード３−６とノード３−７が隣接し、ノード３−６からノード３−７を経由してデータ収集装置２−２へ至る経路が存在するとする。この場合、経路探索メッセージはノード３−７を経由してデータ収集装置２−２へ送信されることになる。

データ収集装置２−２は、経路探索メッセージを受信すると、経路探索メッセージに対する応答を返す（ステップＳ１２）。ノード３−６は、自身が送信した経路探索要求メッセージに対する応答をデータ収集装置から受信すると、応答があったデータ収集装置のうち、最短ホップとなるデータ収集装置に対して、自ノードのＩＤ（Identifier：識別子）を含む登録通知を送信する（ステップＳ１３）。ここでは、データ収集装置２−２が最短ホップであるとし、ノード３−６は、データ収集装置２−２へ登録通知を送信することとする。また、１台のデータ収集装置からしか応答がない場合は、そのデータ収集装置に対して登録通知を送信する。

なお、ここでは、基本動作としてはデータ収集装置の負荷（収容するノード数やデータ収集率など）が所定の負荷閾値を超えない場合について説明することとする。この場合には、経路探索要求メッセージを送信したノードに対して、最短ホップとなるデータ収集装置がそのノードのデータ収集を行うこととする。

データ収集装置２−２は、登録通知を受信すると自身が管理するブロック４−２に新規ノード（ノード３−６）を追加する処理を実施するとともに、自身が管理するブロック４−２にノード３−６が追加されたことをOperation Center１に通知する（ステップＳ１４）。本実施の形態では、登録通知を受信したデータ収集装置が、その登録通知の送信元のノードに対してデータ収集を開始する。データ収集を開始すると、データ収集装置２−２は、登録通知の送信元のノード（ここではノード３−６）に対してデータの取得を要求するデータ取得要求メッセージを送信する（ステップＳ１５）。そして、データ取得要求メッセージを受信したノード（ここではノード３−６）は、データ取得要求メッセージに対する応答メッセージをデータ収集装置２−２へ送信する（ステップＳ１６）。その後、データ収集装置２−２は、データ収集メッセージをデータ取得要求メッセージの送信先のノード（ここではノード３−６）へ送信し、データ収集を開始する。

なお、各ノードがデータ収集装置に接続するための情報（たとえば、ネットワークＩＤ等）の情報を取得する方法としては、あらかじめ保持しておく方法や、隣接ノードに問い合わせる方法等どのような方法を用いてもよい。

また、本実施の形態では、Operation Center１が各ノードの位置を管理するが、その管理方法としては、各ノードの隣接ノードの情報（どのノードに隣接するかの情報）を取得することで実現する。具体的には、たとえば、各ノードが、自身の保持するルーティングテーブル情報を登録通知のメッセージに追加しても良いし、また、別途メッセージをデータ収集装置に対して送信し、そのメッセージを受信したデータ収集装置がOperation Center１に対して通知するようにしてもよい。

また、各ノードが、隣接ノードの情報を取得する方法としては、たとえば、隣接ノードの情報を取得するためのメッセージをブロードキャストで送信し、それに対する応答に基づいて把握する方法がある。また、経路探索要求メッセージをブロードキャストした際に、隣接ノードがあればそのノードが経路探索要求メッセージをブロードキャストで転送することから、その経路探索要求メッセージを受信することで隣接ノードを把握しておく方法でも良い。

Operation Center１は、各ノードの隣接ノードの情報（隣接情報）に基づいて、メッシュネットワークの構成を把握し、その状態をネットワーク構成情報として保持しておく。図４は、ネットワーク構成情報の一例を示す図である。図４の例では、データ収集装置ごとに、そのデータ収集装置と通信可能なノード（そのデータ収集装置への経路が存在するノード）の識別子（ここでは、便宜上ノードに付した符号を識別子としている）をホップ（ｈｏｐ）数ごとに保持している。このホップ数は、そのノードからデータ収集装置までのホップ数とする。また、Operation Center１は、データ収集装置から通知されるノードの追加情報（たとえば、上記ステップＳ１４の通知）を受信すると、そのノードに関する情報を取得して、ネットワーク構成情報に追加することとする。

つぎに、あるデータ収集装置が、収容するノード数が増加し、そのデータ収集装置の負荷閾値を超えた場合に本実施の形態で実施する負荷分散処理について説明する（たとえば、図２でデータ収集装置２−２が負荷閾値を超えた場合）。図５は、本実施の形態の負荷分散処理の一例を示すチャート図である。ここでは、データ収集装置２−２が負荷閾値を超えたとして説明する。まず、データ収集装置２−２は、自身の負荷が、負荷閾値を超えたと判断すると、その旨を通知する負荷分散要求メッセージをOperation Center１へ送信する（ステップＳ２１）。

負荷分散要求メッセージを受信したOperation Center１は、保持しているネットワーク構成情報に基づいて、負荷分散要求メッセージの送信元のデータ収集装置が収容しているノードのうち、負荷が閾値を超えていない他のデータ収集装置（以下、移行先データ収集装置という）とも通信可能で、かつ送信先のデータ収集装置への経路が最短ホップ数となるノードを選択する。なお、Operation Center１は、各データ収集装置が収容しているノードは、たとえば、上記のステップＳ１４の通知を利用して把握しておくこととする。

たとえば、図２の例のように、ノード３−９〜３−１２が追加されたことによりデータ収集装置２−２の負荷が負荷閾値を超えた場合、データ収集装置２−１と通信可能で、データ収集装置２−１へ最短ホップ数となるノード３−６が選択される。Operation Center１は、移行先データ収集装置（ここではデータ収集装置２−１）に対して、選択したノードからデータ収集を行うように通知する収集通知メッセージを送信する（ステップＳ２２）。ここでは、ノード３−６が選択されたとし、ノード３−６と通信可能なデータ収集装置２−１に、ノード３−６からデータ収集を開始するよう通知する収集通知メッセージを送信する。

収集通知メッセージを受信したデータ収集装置（データ収集装置２−１）は、そのメッセージで通知されたノード（ノード３−６）に関する経路を保持しているか否かを判断する（ステップＳ２３）。経路を保持している場合（ステップＳ２３ Ｙｅｓ）には、ステップＳ２６に進みデータ収集を開始し、経路を保持していない場合（ステップＳ２３ Ｎｏ）には、そのノードまでの経路を探索するための経路探索メッセージを送信する（ステップＳ２４）。そして、ノード３−６は、経路探索メッセージに対する応答メッセージを送信し（ステップＳ２５）、データ収集装置２−１が、その応答メッセージを受信する。

そして、データ収集装置２−１は、データ取得要求メッセージをノード３−６に対して送信し（ステップＳ２６）、ノード３−６がその取得要求メッセージに対する応答を送信する（ステップＳ２７）。その後、データ収集装置２−１は、データ収集メッセージをノード３−６へ送信し、データ収集を開始する。このようにして、データ収集装置２−２に収容されていた（データを送信していた）ノード３−６は、データ収集装置２−１へ収容されるようになる。

また、Operation Center１が、各データ収集装置の負荷を判断する方法としては、たとえば、データ収集装置の管理台数等の情報を定期的にデータ収集装置からOperation Center１に通知する、またはOperation Center１からデータ収集装置に対して定期的に問い合わせる、などの方法により各データ収集装置の負荷の状態を把握しておく。

図６は、図２の状態に対して、本実施の形態の負荷分散処理を実施した後の構成例を示す図である。図２の状態では、データ収集装置２−１，２−２が収容するノードの数が、それぞれ４台，８台であり、データ収集装置２−２の負荷が高いが、図６の状態では、上記の負荷分散処理により、データ収集装置２−２に収容されていたノード３−５，３−６がデータ収集装置２−１へ収容され、データ収集装置２−１，２−２の収容するノードの数が、６台ずつとなり負荷が分散されている。

なお、本実施の形態では、各データ収集装置が自身の負荷が負荷閾値を超えた場合に、負荷分散要求メッセージを送信し、Operation Center１が負荷分散要求メッセージに基づいて処理を実施するようにしたが、これに限らず、Operation Center１が各データ収集装置の負荷を把握しておき、負荷閾値を超えたデータ収集装置があった場合に、そのデータ収集装置について、上記のステップＳ２２以降の処理を実施するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、ステップＳ２３でデータ収集装置２−１へノード３−６からデータ収集を開始するよう通知する収集通知メッセージを送信するようにしたが、これに限らず、ノード３−６へデータ収集装置２−１に接続するよう通知してもよい。その場合、ノード３−６が、データ収集装置２−１への経路を保持している場合には、データ収集装置２−１へ送信し、また、経路を保持していない場合には経路探索を行った後に、データ収集装置２−１へ送信し、その後、データ収集装置２−１がノード３−６へデータ取得要求メッセージを送信するようにする。

以上のように、本実施の形態では、Operation Center１が、データ収集装置ごとにその装置と通信可能なノードとその装置へのホップ数をネットワーク構成情報として保持し、データ収集装置が自身の負荷が負荷閾値を超えた場合に負荷分散要求メッセージをOperation Center１に送信する。そして、Operation Center１が、ネットワーク構成情報に基づいてそのメッセージの送信元のデータ収集装置が収容しているノードのうち、負荷が閾値を超えていない移行先データ収集装置とも通信可能で、かつ送信先のデータ収集装置への経路が最短ホップ数となるノードを選択し、移行先データ収集装置へ、選択したノードからのデータ収集を開始するよう通知する収集通知メッセージを送信する。そして、収集通知メッセージを受信した移行先データ収集装置は、メッセージに基づいてそのノードからデータ収集を行うようにした。そのため、メッシュネットワークを構成するノードを収容するデータ収集装置の負荷分散を適切に行うことができる。

実施の形態２．
図７は、本発明にかかる通信システムの実施の形態２の負荷分散処理の一例を示すチャート図である。本実施の形態の通信システムの構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して説明する。

本実施の形態では、データ収集装置に負荷が集中し処理能力を超えた場合に、データ収集メッセージの送受信が正常に行われなくなることを考慮し、各ノードは、データ取得要求メッセージの受信から所定の時間が経過してもデータ収集メッセージが到着しない場合には、そのデータ収集装置が負荷閾値を超えていると判断して他のデータ収集装置との接続を行うようにする。

図７に示すように、まず、データ収集装置２−２が、データ取得要求メッセージをノード３−６へ送信する（ステップＳ３１）。そして、ノード３−６が、そのメッセージに対する応答メッセージをデータ収集装置２−２へ送信する（ステップＳ３２）。また、ノード３−６は、そのデータ取得要求メッセージを受信した際に、タイマを起動し、タイマに設定された所定の時間が経過するまでデータ収集メッセージを待機する（ステップＳ３３）。ノード３−６は、データ収集メッセージを受信した場合は、タイマを停止させる。

ノード３−６は、起動したタイマがタイムアウトした場合（所定の時間が経過してもデータ収集メッセージを受信しない場合）、自身が把握している他のデータ収集装置を選択し（ここではデータ収集装置２−１を選択したとする）、選択したデータ収集装置への経路を保持しているか否かを判断する（ステップＳ３４）。経路を保持している判断した場合（ステップＳ３４ Ｙｅｓ)には、ステップＳ３７へ進み、経路を保持していないと判断した場合（ステップＳ３４ Ｎｏ)には、選択したデータ収集装置２−１までの経路を探索する経路探索メッセージを送信する（ステップＳ３５）。

経路探索メッセージを受信したデータ収集装置２−１は、その経路探索メッセージに対する応答メッセージを送信する（ステップＳ３６）。そして、ノード３−６は、自ノードのＩＤを含む登録通知をデータ収集装置２−１へ送信する（ステップＳ３７）。データ収集装置２−１は、その登録通知を受信すると、自身が管理するブロック４−１にノード３−６が追加されたことをOperation Center１へ通知する。なお、Operation Center１は、この通知を受信すると通知されたノードが他のデータ収集装置で管理されていないかを確認し、他のデータ収集装置で管理されている場合はそのデータ収集装置に対してデータ収集を停止するように通知する。

データ収集装置２−１は、ステップＳ３８の後、データ取得要求メッセージをノード３−６へ送信する（ステップＳ３９）。そして、ノード３−６が、そのメッセージに対する応答メッセージをデータ収集装置２−１へ送信する（ステップＳ４０）。以降、データ収集メッセージがデータ収集装置２−１から送信され、ノード３−６からのデータ収集が開始される。

なお、ここでは、ノード３−６を例に説明したが、各ノードが、それぞれタイマを用いてノード３−６と同様に上記の処理を実施する。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。このような処理を行うことにより、自身の処理能力を超えたデータ収集装置がある場合に、そのデータ収集装置に収容されるノードが、収容されるデータ収集装置を変更することができる。

なお、ここでは実施の形態１と異なる方法として、以上の負荷分散処理を説明したが、実施の形態１の負荷分散処理と本実施の形態の負荷分散処理を併用するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、各ノードが、データ取得要求メッセージを受信するとタイマを起動し、タイムアウトしてもデータ取得要求メッセージの送信元のデータ収集装置からデータ収集メッセージが到着しない場合には、他のデータ収集装置に、登録通知を送信するようにした。そのため、処理負荷が許容値を超えたデータ収集装置がある場合に、そのデータ収集装置に収容されるノードが、他のデータ収集装置に収容されるようになり、データ収集装置の負荷分散を適切に行うことができる。

実施の形態３．
図８は、本発明にかかる通信システムの実施の形態３の負荷分散処理の一例を示すチャート図である。本実施の形態の通信システムの構成は、実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、各データ収集装置はそれぞれ異なる無線チャネルを用いて自身が収容するノードとの通信を行うことを前提とする。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して説明する。

各ノードは、自身がどのデータ収集装置と接続可能であるかの情報をあらかじめ与えられて保持しているか、または、無線チャネルを変更しながら隣接ノードに対して接続可能なデータ収集装置が存在するかを問い合わせることにより自身がどのデータ収集装置と接続可能であるかを把握することとする。各ノードが、どのデータ収集装置に対して登録通知を実施するかの処理は、実施の形態１と同様に経路探索を実施し、最短ホップとなるデータ収集装置に通知する方法とするが、適当に選択したデータ収集装置に登録通知を送信する方法としてもよい。

Operation Center１は、各ノードの配置を以下のような方法で把握し、把握した各ノードの配置を実施の形態１と同様にネットワーク構成情報として保持しておくこととする。各ノードは、起動時に無線チャネルを変更しながらブロードキャストでメッセージを送信し、送信元以外の他のノードは、そのメッセージを受信すると送信元のノードに対してメッセージを送り返す。これを通信システム内で使用する全ての無線チャネルについて実施することにより、隣接にどのようなノードがあるかの情報を取得することができる。また、各ノードが、取得した情報をデータ収集装置に通知し、また通知されたデータ収集装置がOperation Center１にその情報を転送する。

つぎに、図８に戻り、本実施の形態の負荷分散処理について説明する。データ収集装置２−２は、図２の例のように、自身の負荷が負荷閾値を超えた場合、負荷分散処理を要求する負荷分散要求メッセージをOperation Center１へ送信する（ステップＳ４１）。負荷分散要求メッセージを受信したOperation Center１は、そのメッセージの送信元のデータ収集装置が収容しているノードのうち、他のデータ収集装置（移行先データ収集装置）とも通信可能なノードを選択し、選択したノードへ無線チャネルの変更し、また、移行先データ収集装置へ接続するよう要求するチャネル変更要求メッセージを送信する（ステップＳ４２)。この際、実施の形態１と同様に他のデータ収集装置とも通信可能なノードのうちその装置への経路が最短ホップ数となるノードを選択するようにしてもよい。なお、このメッセージで要求する変更後の無線チャネルは、移行先データ収集装置が用いる無線チャネルとする。以下、ノード３−６が選択され、移行先データ収集装置をデータ収集装置２−１とする例について説明する。

ノード３−６は、チャネル変更要求メッセージを受信すると、そのメッセージで要求された移行先データ収集装置であるデータ収集装置２−１への経路を保持しているか否かを判断する（ステップＳ４３）。経路を保持していると判断した場合（ステップＳ４３ Ｙｅｓ)には、ステップＳ４６へ進み、経路を保持していないと判断した場合（ステップＳ４３ Ｎｏ）には、データ収集装置２−１への経路を探索するための経路探索メッセージを送信する（ステップＳ４４）。経路探索メッセージを受信したデータ収集装置２−１は、そのメッセージに対する応答メッセージをノード３−６へ送信する（ステップＳ４５）。

そして、ノード３−６は、自身のＩＤを含む登録通知をデータ収集装置２−１へ送信し（ステップＳ４６）、データ収集装置２−１は、自身が管理するノードとしてノード３−６が追加されたことをOperation Center１へ通知する（ステップＳ４７）。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。

なお、以上の例では、データ装置が、自身の負荷が負荷閾値を超えた場合に負荷分散メッセージを送信するようにしたが、これに限らず、Operation Center１がデータ収集装置に対して定期的に問い合わせることで各データ収集装置の負荷状態を把握しておき、負荷閾値を超えたデータ取得装置についてステップＳ４２以降を実施するようにしてもよい。

また、以上の例では、チャネル変更要求メッセージで、選択したノードへ無線チャネルの変更し、また、移行先データ収集装置へ接続するよう要求するにしたが、チャネル変更要求メッセージでは、無線チャネルの変更だけを要求し、実施の形態１と同様に、移行先データ収集装置に対して選択したノードのデータ収集を行うよう通知する方法としてもよい。

以上のように、本実施の形態では、各データ収集装置がそれぞれ異なる無線チャネルを用いて自身が管理するノードとの通信を行う通信システムにおいて、各ノードは、無線チャネルを変更しながら隣接ノードに対して接続可能なデータ収集装置が存在するかを問い合わせることにより隣接情報を取得し、データ収集装置にその情報を送信し、また、データ収集装置がOperation Center１へその情報を転送することにより、Operation Center１が各ノードの配置を把握するようにした。そして、データ収集装置が、自身の負荷が負荷閾値を超えた場合に負荷分散要求メッセージをOperation Center１へ送信し、Operation Center１がネットワーク構成情報に基づいて負荷分散処理を行うようにした。そのため、各データ収集装置がそれぞれ異なる無線チャネルを用いて自身が管理するノードとの通信を行う通信システムにおいても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる通信システムおよびノード管理方法は、メッシュネットワークを構成するノードからデータ収集を行う通信システムに有用であり、特に、データ収集を行うデータ収集装置が収容するノード数が変化する通信システムに適している。

１ Operation Center
２−１，２−２ データ収集装置
３−１〜３−１２ ノード
４−１，４−２ ブロック

Claims (13)

1. ノードと、前記ノードのうち自身が管理するノードから無線通信によりデータを収集するデータ収集装置と、制御装置と、で構成され、前記ノードと前記データ収集装置がメッシュネットワークを構成する通信システムであって、
   前記ノードは、自身に隣接するノードの情報である隣接ノード情報を前記データ収集装置へ送信し、
   前記データ収集装置は、前記隣接ノード情報を前記制御装置へ送信し、また、自身が管理するノードを管理対象ノード情報として前記制御装置へ送信し、
   前記制御装置は、受信した隣接ノード情報に基づいてデータ収集装置ごとにそのデータ収集装置へ接続可能なノードを求め、求めたノードの情報をネットワーク構成情報として保持し、また、負荷が所定の負荷閾値を超えるデータ収集装置があると判断した場合に、前記ネットワーク構成情報と前記管理対象ノード情報に基づいて、そのデータ収集装置が管理するノードからそのデータ収集装置以外の他のデータ収集装置と接続可能なノードであること及び前記他のデータ収集装置への経路ホップ数に基づいて選択ノードを選択し、さらに前記選択ノードと接続可能なデータ収集装置を選択し、選択したデータ収集装置に対して前記選択ノードを管理するよう指示し、
   前記指示を受信したデータ収集装置は、その指示に基づいて前記選択ノードを自身の管理対象とすることを特徴とする通信システム。
2. ノードと、前記ノードのうち自身が管理するノードから無線通信によりデータを収集するデータ収集装置と、制御装置と、で構成され、前記ノードと前記データ収集装置がメッシュネットワークを構成する通信システムであって、
   前記ノードは、自身に隣接するノードの情報である隣接ノード情報を前記データ収集装置へ送信し、
   前記データ収集装置は、前記隣接ノード情報を前記制御装置へ送信し、また、自身が管理するノードを管理対象ノード情報として前記制御装置へ送信し、
   前記制御装置は、受信した隣接ノード情報に基づいてデータ収集装置ごとにそのデータ収集装置へ接続可能なノードを求め、求めたノードの情報をネットワーク構成情報として保持し、また、負荷が所定の負荷閾値を超えるデータ収集装置があると判断した場合に、前記ネットワーク構成情報と前記管理対象ノード情報に基づいて、そのデータ収集装置が管理するノードからそのデータ収集装置以外の他のデータ収集装置と接続可能なノードであること及び前記他のデータ収集装置への経路ホップ数に基づいて選択ノードを選択し、さらに前記選択ノードと接続可能なデータ収集装置を選択し、前記選択ノードに対して、選択したデータ収集装置に接続するよう指示し、
   前記指示を受信したノードは、指示されたデータ収集装置に接続するための登録通知をそのデータ収集装置へ送信し、
   前記登録通知を受信したデータ収集装置は、その登録通知の送信元のノードを自身の管理対象とすることを特徴とする通信システム。
3. 前記データ収集装置は、自身の負荷が所定の負荷閾値を超えた場合に、前記制御装置へ負荷分散を要求する負荷分散要求を送信し、
   前記制御装置は、前記負荷分散要求を受信した場合に、その要求の送信元のデータ収集装置を、前記負荷閾値を超えるデータ収集装置であると判断することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記データ収集装置は、自身の負荷状況を示す負荷情報を前記制御装置へ送信し、
   前記制御装置は、前記負荷情報に基づいて、負荷が所定の負荷閾値を超えるデータ収集装置があるかどうかを判断することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
5. 前記選択ノードとして、接続可能なデータ収集装置との経路のホップ数が最小となるノードを選択することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の通信システム。
6. 前記データ収集装置とそのデータ収集装置が管理するノードとの通信で用いる周波数を、データ収集装置ごとに異なる周波数とし、
   前記ノードは、前記各周波数で隣接ノードへ所定のメッセージを送信し、それらのメッセージに対する応答に基づいて隣接ノード情報を取得することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の通信システム。
7. 前記ノードは、前記データ収集装置からデータ取得を開始するためのデータ取得要求を受信してから所定の時間が経過しても前記データ取得要求の送信元のデータ収集装置からデータ収集を指示するためのデータ収集要求を受信しない場合には、自身が把握しているデータ収集装置のうちから、前記送信元のデータ収集装置以外のデータ収集装置を選択し、選択したデータ収集装置に接続するための登録通知をそのデータ収集装置へ送信し、
   前記登録通知を受信したデータ収集装置は、その登録通知の送信元のノードを自身の管理対象とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の通信システム。
8. ノードと、前記ノードのうち自身が管理するノードから無線通信によりデータを収集するデータ収集装置と、で構成され、前記ノードと前記データ収集装置がメッシュネットワークを構成する通信システムであって、
   前記ノードは、前記データ収集装置からデータ取得を開始するためのデータ取得要求を受信してから所定の時間が経過しても、前記データ取得要求の送信元のデータ収集装置からデータ収集を指示するためのデータ収集要求を受信しない場合には、自身が把握しているデータ収集装置のうちから、前記送信元のデータ収集装置以外のデータ収集装置を選択し、選択したデータ収集装置に接続するための登録通知をそのデータ収集装置へ送信し、
   前記登録通知を受信したデータ収集装置は、その登録通知の送信元のノードを自身の管理対象とすることを特徴とする通信システム。
9. ノードと、前記ノードのうち自身が管理するノードから無線通信によりデータを収集するデータ収集装置と、制御装置と、で構成され、前記ノードと前記データ収集装置がメッシュネットワークを構成する通信システムにおけるノード管理方法であって、
   前記ノードが、自身に隣接するノードの情報である隣接ノード情報を前記データ収集装置へ送信する隣接情報送信ステップと、
   前記データ収集装置が、前記隣接ノード情報を前記制御装置へ送信する隣接情報転送ステップと、
   前記データ収集装置が、自身が管理するノードを管理対象ノード情報として前記制御装置へ通知する管理情報送信ステップと、
   前記制御装置が、受信した隣接ノード情報に基づいてデータ収集装置ごとにそのデータ収集装置へ接続可能なノードを求め、求めたノードの情報をネットワーク構成情報として保持するネットワーク構成情報保持ステップと、
   前記制御装置が、負荷が所定の負荷閾値を超えるデータ収集装置があると判断した場合に、前記ネットワーク構成情報と前記管理対象ノード情報に基づいて、そのデータ収集装置が管理するノードからそのデータ収集装置以外の他のデータ収集装置と接続可能なノードであること及び前記他のデータ収集装置への経路ホップ数に基づいて選択ノードを選択、さらに前記選択ノードと接続可能なデータ収集装置を選択し、選択したデータ収集装置に対して前記選択ノードを管理するよう指示するデータ収集指示ステップと、
   前記指示を受信したデータ収集装置が、その指示に基づいて前記選択ノードを自身の管理対象とする管理ノード変更ステップと、
   を含むことを特徴とするノード管理方法。
10. ノードと、前記ノードのうち自身が管理するノードから無線通信によりデータを収集するデータ収集装置と、制御装置と、で構成され、前記ノードと前記データ収集装置がメッシュネットワークを構成する通信システムにおけるノード管理方法であって、
    前記ノードが、自身に隣接するノードの情報である隣接ノード情報を前記データ収集装置へ送信する隣接情報送信ステップと、
    前記データ収集装置が、前記隣接ノード情報を前記制御装置へ送信する隣接情報転送ステップと、
    前記データ収集装置が、自身が管理するノードを管理対象ノード情報として前記制御装置へ通知する管理情報送信ステップと、
    前記制御装置が、受信した隣接ノード情報に基づいてデータ収集装置ごとにそのデータ収集装置へ接続可能なノードを求め、求めたノードの情報をネットワーク構成情報として保持するネットワーク構成情報保持ステップと、
    前記制御装置が、負荷が所定の負荷閾値を超えるデータ収集装置があると判断した場合に、前記ネットワーク構成情報と前記管理対象ノード情報に基づいて、そのデータ収集装置が管理するノードからそのデータ収集装置以外の他のデータ収集装置と接続可能なノードであること及び前記他のデータ収集装置への経路ホップ数に基づいて選択ノードを選択、さらに前記選択ノードと接続可能なデータ収集装置を選択し、前記選択ノードに対して、選択したデータ収集装置に接続するよう指示するデータ収集変更指示ステップと、
    前記指示を受信したノードが、指示されたデータ収集装置に接続するための登録通知をそのデータ収集装置へ送信する登録通知送信ステップと、
    前記登録通知を受信したデータ収集装置が、その登録通知の送信元のノードを自身の管理対象とする管理ノード変更ステップと、
    を含むことを特徴とするノード管理方法。
11. ノードと、前記ノードのうち自身が管理するノードから無線通信によりデータを収集するデータ収集装置と、で構成され、前記ノードと前記データ収集装置がメッシュネットワークを構成する通信システムにおけるノード管理方法であって、
    前記ノードが、前記データ収集装置からデータ取得を開始するためのデータ取得要求を受信してから所定の時間が経過しても、前記データ取得要求の送信元のデータ収集装置からデータ収集を指示するためのデータ収集要求を受信しない場合には、自身が把握しているデータ収集装置のうちから前記送信元のデータ収集装置以外のデータ収集装置を選択し、選択したデータ収集装置に接続するための登録通知をそのデータ収集装置へ送信する登録通知ステップと、
    前記登録通知を受信したデータ収集装置は、その登録通知の送信元のノードを自身の管理対象とする管理ノード変更ステップと、
    を含むことを特徴とするノード管理方法。
12. データ収集装置とメッシュネットワークで通信するノードであって、
    前記データ収集装置からデータ取得を開始するためのデータ取得要求を受信してから所定の時間が経過しても、前記データ収集装置からデータ収集を指示するためのデータ収集要求を受信しない場合には、自身が把握しているデータ収集装置のうちから、前記送信元のデータ収集装置以外のデータ収集装置を選択し、選択したデータ収集装置に接続するための登録通知をそのデータ収集装置へ送信することを特徴とするノード。
13. ノードと、前記ノードのうち自身が管理するノードから無線通信によりデータを収集するデータ収集装置とでメッシュネットワークを構成する通信システムにおけるノードによるデータ収集装置への登録方法であって、
    前記データ収集装置からデータ取得を開始するためのデータ取得要求を受信してから所定の時間が経過しても、前記データ取得要求の送信元のデータ収集装置からデータ収集を指示するためのデータ収集要求を受信しない場合には、自身が把握しているデータ収集装置のうちから前記送信元のデータ収集装置以外のデータ収集装置を選択し、選択したデータ収集装置に接続するための登録通知をそのデータ収集装置へ送信する登録通知ステップ、
    を含むことを特徴とするノードによるデータ収集装置への登録方法。

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