JP5374711B2 - ネットワークシステム、接続装置、及び、データ送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の通信ネットワークを経由して行われるデータ通信に対してＱｏＳ制御を行う通信端末とネットワーク相互接続装置に関する。

近年、電力又は産業プラントなどにおける、設備の監視及び保守、並びに、エネルギー消費のモニタリングなどを、センサネットワークを用いることによって遠隔から自動的に行う動きが高まっている。また、センサネットワークによって収集されるデータを分析する管理システムは、従来はセンサネットワークの監視対象が接続されるローカルネットワーク上に配置される場合がほとんどであったが、近年では、センサネットワークに含まれ、監視対象からデータを収集する通信端末数の増加、及び、各通信端末が収集する情報量の増加のため、一つのローカルネットワークでは情報を収容しきれず、複数のローカルネットワークに分割して収容する（エリア分けする）ケースが増えてきた。また、複数の異なる監視対象を一つの管理システムによって集中管理したいという要求も高まっている。

このため、複数のローカルネットワークにおいて収集された情報を、広域ネットワークを介して一つの管理システムに集約する形態が広まってきた。この広域ネットワークは、専用線を用いて十分な通信帯域を確保するケースもあるが、今後は通信コストを考慮して、イントラネット、又はインターネットなどによって他システム、又は他端末と共通の通信リソースを共有するケースが増加することが予想される。そして、そのようなケースが増加した場合、十分な通信帯域を確保することができないケースが増加していくものと考えられる。

このような、ローカルネットワークと広域ネットワークとの二つのネットワークを経由する通信に対する、通信品質を制御する方法がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される方法は、Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＡＮ）内の通信端末がＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ（ＡＴＭ）ネットワークを経由した通信を行う場合に、ＬＡＮ（ローカルネットワークに相当）とＡＴＭネットワーク（広域ネットワークに相当）とを接続するネットワーク相互接続装置がＬＡＮ内の通信に関する統計的情報を収集し、収集した統計的情報に基づいてＡＴＭネットワークが保証すべき帯域及びバーストサイズを設定する。そして、ネットワーク相互接続装置によって設定された帯域をＡＴＭネットワークが保証することができない場合、ネットワーク相互接続装置は、ＡＴＭネットワークが保証することができるように、保証すべき通信品質レベルを下げる。

特開２０００−３４１３４３号公報

ローカルネットワーク内の通信端末が、ローカルネットワークと広域ネットワークとを相互に接続するネットワーク相互接続装置と、広域ネットワークを経由して管理システムにデータを伝送する際、ネットワーク相互接続装置から広域ネットワークへ送出可能な単位時間当たりのデータ量が、ローカルネットワーク内の通信端末がネットワーク相互接続装置へ送信する単位時間当たりのデータ量よりも小さい場合がある。この場合には、ネットワーク相互接続装置においてバッファ溢れが発生する。

ネットワーク相互接続装置のバッファにバッファ溢れが発生し、バッファから溢れたデータにプラント内の異常を示す警報などの重要度の高いデータが含まれる場合が存在する。また、特許文献１の通信品質制御では、データの重要度を考慮しない。このため、特許文献１の通信品質制御において、前述のように保証する通信品質レベルが下げられた場合、ローカルネットワーク内の通信端末は当該重要度の高いデータを管理センタに正しく伝送することができないことがある。

また、センサネットワークで多く使用される通信端末には、複雑な処理を行わず、データのセンシングと送信とのみを行うバッテリー駆動式の通信端末があり、このような通信端末は、電力の大部分をデータの送信によって消費する。このため、通信端末において、データの送信に必要な電力を低減することが必要となる。

本発明は、通信端末における電力の消費を低減し、また、ネットワーク相互接続装置におけるバッファ溢れによる重要度の高いデータの消失を防ぐシステムの提供を目的とする。

本発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、１以上の端末と、第１のネットワークを介して接続された接続装置と、を備えるネットワークシステムであって、前記１以上の端末は、前記第１のネットワークを介してデータを送信し、単位時間当たりの重要度毎のデータ量を取得し、前記接続装置は、前記第１のネットワークを介して前記データを受信し、第２のネットワークを介して前記データを送信し、前記第２のネットワークの通信品質を取得し、前記１以上の端末は、前記通信品質と前記データの重要度とによって決定される冗長度に対応する回数、前記データを送信し、前記接続装置は、前記単位時間当たりの重要度毎のデータ量を、前記１以上の端末から取得し、前記重要度それぞれに対して複数の前記冗長度を対応させ、前記単位時間当たりの重要度毎のデータ量と前記複数の冗長度とをそれぞれ乗じ、複数の重要度毎のデータ量を算出し、前記算出された前記複数の重要度毎のデータ量を足し合わせ、前記第１のネットワークを介して受信する総データ量を算出し、前記算出された総データ量のうち、前記第２のネットワークの通信品質によって送信可能な前記総データ量を抽出し、前記抽出された総データ量の算出に用いた前記冗長度を抽出し、前記１以上の端末は、前記抽出された冗長度に従って、前記冗長度に対応する回数、前記データを送信する。

本発明の一実施形態によると、ネットワーク相互接続装置におけるバッファ溢れによる重要度の高いデータの消失を防ぐことができる。

本発明の第１の実施形態の通信システムの全体構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態の通信端末を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態のネットワーク相互接続装置を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態のローカルネットワークＱｏＳテーブルを示す説明図である。 本発明の第１の実施形態の広域ネットワーク通信品質テーブルを示す説明図である。 本発明の第１の実施形態のテーブル選択基準を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態のローカルネットワーク全体で発生する重要度別のデータ量を示す説明図である。 本発明の実施形態の比較例を示す説明図である。 本発明の実施形態の比較例を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態の広域ネットワークへの通信を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態の広域ネットワークへの通信を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態のネットワーク相互接続装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の通信端末の処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の通信端末を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態のネットワーク相互接続装置のを示すブロック図である。

ネットワーク相互接続装置におけるバッファ溢れによる重要データの消失を防ぐ方法には、ネットワーク相互接続装置が送信データ量を調整する方法と、ローカルネットワーク内の通信端末が送信データ量を調整する方法との二つ方法がある。

ネットワーク相互接続装置が送信データ量を調整する方法において、ローカルネットワーク内の通信端末は、データに重要度を示すヘッダを付与して送信する。そして、ネットワーク相互接続装置においてバッファ溢れが発生する場合、ネットワーク相互接続装置は、重要度の低いデータから順に廃棄することによって、重要度の高いデータの消失を防ぐ。それに対し、通信端末が送信データ量を調整することによって、データに重要度を示すヘッダを付与せずに、ネットワーク相互接続装置においてバッファ溢れを防ぐことができる。

本発明の実施形態においては、後者のローカルネットワーク内の通信端末が送信データ量を調整する方法を用いる。

本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態の通信システムの全体構成を示す説明図である。

図１に示すローカルネットワーク１０１は、複数の通信端末１０２、１０３、１０４及びネットワーク相互接続装置１０５を備え、プラントなどの監視対象のデータを収集するためのネットワークである。なお、以下において、通信端末１０２、１０３、及び１０４を総称して、通信端末２０１と記載する。

広域ネットワーク１０６は、複数のユーザによって共有されるネットワークであり、ネットワーク相互接続装置１０５と、ローカルネットワークとによって収集されたデータを収集及び分析などする管理センタ１０７が接続されるネットワークである。

広域ネットワークの例としては、携帯電話網、ＩＳＰが運用するデータ通信網などの公衆網、又はイントラネットなどの私設網がある。ローカルネットワークの例としてはＩＥＥＥ８０２．３仕様準拠の有線ネットワーク、又はＩＥＥＥ８０２．１１仕様準拠の無線ネットワーク等がある。

図２は、本発明の第１の実施形態の通信端末２０１を示すブロック図である。

通信端末２０１は、センサ部２０２、データ取得部２０３、通信手段制御部２０４、ローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１、ローカルネットワーク通信部２０６、テーブル指定情報受信部２０７、バッテリー２０８、及び、電力受給部２０９を備える。データ取得部２０３は、バッファを含む。

通信端末２０１は、ＣＰＵ及びメモリを備える計算機である。センサ部２０２、データ取得部２０３、通信手段制御部２０４、ローカルネットワーク通信部２０６、及び、テーブル指定情報受信部２０７は、各々に相当するプログラムをＣＰＵに参照されることによって実行されてもよいし、各々が専用のＣＰＵ及びメモリを備えることによって実行されてもよい。

バッテリー２０８は、通信端末２０１のうちバッテリー２０８を除いた全ての要素が含備わる電力受給部２０９に電力を供給する。電力受給部２０９は、センサ部２０２、データ取得部２０３、通信手段制御部２０４、ローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１、ローカルネットワーク通信部２０６、及び、テーブル指定情報受信部２０７に電力を供給する。

図３は、本発明の第１の実施形態のネットワーク相互接続装置１０５を示すブロック図である。

ネットワーク相互接続装置１０５は、ローカルネットワーク通信部３０２、データ取得部３０３、通信手段制御部３０４、広域ネットワーク通信部３０５、広域ネットワーク通信品質管理部３０６、広域ネットワーク通信品質テーブル４０２、通信手段判定部３０８、及び、テーブル指定情報送信部３０９を備える。データ取得部３０３は、バッファを含む。

ネットワーク相互接続装置１０５は、ＣＰＵ及びメモリを備える計算機である。ローカルネットワーク通信部３０２、データ取得部３０３、通信手段制御部３０４、広域ネットワーク通信部３０５、広域ネットワーク通信品質管理部３０６、通信手段判定部３０８、及び、テーブル指定情報送信部３０９は、各々に相当するプログラムをＣＰＵに参照されることによって実行されてもよいし、各々が専用のＣＰＵ及びメモリを備えることによって実行されてもよい。

本発明の実施形態のローカルネットワーク通信部２０６及びローカルネットワーク通信部３０２は、種類を限定されず、無線による通信を可能にしても、有線による通信を可能にしてもどちらでもよい。以下に示す実施形態は、ローカルネットワーク通信部２０６及びローカルネットワーク通信部３０２に、無線による通信手段を用いるものとする。このため、本実施形態のローカルネットワーク通信部２０６は、送信するデータに変調及び符号化等をし、ローカルネットワーク通信部３０２は、受信したデータを復調及びデコード等を行う。

本発明の実施形態の通信端末２０１は、ネットワーク相互接続装置１０５によって指定された方法を用いて、データを送信する優先度を制御する。以下にその方法について説明する。

まず、通信端末２０１に備わるセンサ部２０２によって取得されたデータは、データ取得部２０３によって収集され、データ取得部２０３から通信手段制御部２０４に入力される。通信手段制御部２０４は、データ取得部２０３からデータを出力されると、出力されたデータに基づいて、ローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１を参照する。なお、各データには、あらかじめ重要度を示す”高”、”中”、”低”が割り当てられている。

図４Ａは、本発明の第１の実施形態のローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１を示す説明図である。

ローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１は、ＱｏＳレベル４０１１と冗長度４０１２との組み合わせを示す。図４Ａに示すローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１は、２通りのＱｏＳレベル４０１１と冗長度４０１２との組み合わせのみが含まれるが、３通り以上の組み合わせが含まれてもよい。

データは、各重要度に対応するＱｏＳレベル４０１１を割り当てられ、割り当てられたＱｏＳレベル４０１１に基づいて、ローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１に示される冗長度４０１２の値を取得する。そして、取得された冗長度の値（回数）分、データは送信される。冗長度４０１２の値が０の場合、データは送信されない。通信手段制御部２０４は、ローカルネットワーク通信部２０６を介して、ローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１の冗長度４０１２に示される回数分、データを送信する。

ネットワーク相互接続装置１０５は、ローカルネットワーク通信部３０２を介してデータを受信し、受信されたデータをデータ取得部３０３のバッファに格納する。そして、バッファされたデータは、通信手段制御部３０４、及び広域ネットワーク通信部３０５を介して、広域ネットワーク１０６に送信される。通信手段制御部３０４は、バッファに蓄積されたデータを、広域ネットワーク１０６に送信するためデータの送信順等を制御するが、本発明の実施形態においては、データは到着順に送るものとする。

本発明の実施形態のネットワーク相互接続装置１０５は、広域ネットワーク１０６の通信品質を広域ネットワーク通信部３０５を介して定期的に取得し、広域ネットワーク１０６の通信品質に従って、通信端末２０１に含まれるローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１を変更するように通信端末２０１に指示する。

広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、広域ネットワーク通信部３０５から、現在の広域ネットワーク１０６の通信品質を示す情報を取得する。広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、取得された通信品質を示す情報に基づいて、広域ネットワーク通信品質テーブル４０２を参照し、現在の広域ネットワーク１０６に送信可能な通信速度を取得する。そして、取得された通信速度を、通信手段判定部３０８に入力する。

なお、広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、広域ネットワーク通信部３０５から取得した通信品質の情報を、メモリに蓄積する。

図４Ｂは、本発明の第１の実施形態の広域ネットワーク通信品質テーブル４０２を示す説明図である。

本実施形態において、取得される通信品質は変調方式によって判定される。図４Ｂに示す広域ネットワーク通信品質テーブル４０２は、変調方式４０２１と変調方式４０２１の指標となる通信速度４０２２との組み合わせを示す。変調方式４０２１に対応する通信速度４０２２は、あらかじめ割当てられている。

本実施形態においては通信品質は変調方式によって判定されるが、広域ネットワーク１０６においてＴＣＰ／ＩＰが用いられた場合は、ウィンドウサイズなどでもよい。また、本実施形態において広域ネットワーク１０６の通信品質の指標に通信速度４０２２が用いられるが、遅延時間又はパケット消失率等でもよい。さらに、本実施形態の広域ネットワーク通信品質テーブル４０２には、二つの変調方式のみが含まれるが、三つ以上の変調方式が含まれてもよい。

ここで、広域ネットワーク通信部３０５から出力された広域ネットワーク１０６の変調方式が、１６ＱＡＭである場合を以下に示す。広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、変調方式が１６ＱＡＭであるという情報に基づいて広域ネットワーク通信品質テーブル４０２を参照し、広域ネットワーク１０６に送信可能な通信速度が１０Ｍｂｐｓである情報を取得する。そして、広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、取得された通信速度４０２２を通信手段判定部３０８に入力する。

通信手段判定部３０８は、通信手段判定部３０８に含まれる図４Ｃのテーブル選択基準４０３を参照する。

図４Ｃは、本発明の第１の実施形態のテーブル選択基準４０３を示す説明図である。

テーブル選択基準４０３は、広域ネットワーク１０６の通信速度の条件４０３１と、通信端末２０１が、データの重要度４０３３に従ってデータに割当てるＱｏＳレベル４０３２との組み合わせを示す。テーブル指定情報４０３４はＱｏＳレベル４０３２と、重要度４０３３の組み合わせを示す。図４Ｃに示す通信速度の条件４０３１は、閾値が通信速度７Ｍｂｐｓである。また、図４Ｃに示すＱｏＳレベル４０３２は、図４Ａに示すＱｏＳレベル４０１１に相当する。

広域ネットワーク通信品質管理部３０６から入力された変調方式４０２１が１６ＱＡＭであり、通信速度４０２２が１０Ｍｂｐｓである場合、通信速度の条件４０３１は、７Ｍｂｐｓ以上に該当する。このため、通信手段判定部３０８は、テーブル選択基準４０３の通信速度の条件４０３１が７Ｍｂｐｓ以上のテーブル指定情報４０３４を取得する。

具体的には、通信手段判定部３０８は、重要度４０３３が”高”、”中”、”低”の各データにそれぞれ、ＱｏＳレベル４０３２の”１”、"２”、”３” を割り当てることを示すテーブル指定情報４０３４を取得する。これによって、通信手段判定部３０８は、通信端末２０１において重要度が”高”、”中”、”低”であるデータには、ローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１に示されるＱｏＳレベル４０１１の”１”、”２”、”３”を割り当てることを指定するテーブル指定情報４０３４を取得できる。

なお、本実施形態のテーブル選択基準４０３は、二つの通信速度の条件のみしか含まれないが、三つ以上の通信速度の条件が含まれてもよい。

そして、通信手段判定部３０８は、取得されたテーブル指定情報４０３４を、テーブル指定情報送信部３０９に入力する。テーブル指定情報送信部３０９は、テーブル指定情報４０３４を入力された場合、ローカルネットワーク通信部３０２を介して、通信端末２０１にテーブル指定情報４０３４を送信する。

通信端末２０１は、ローカルネットワーク通信部２０６、及び、テーブル指定情報受信部２０７を介してテーブル指定情報４０３４を取得する。テーブル指定情報受信部２０７は、受信されたテーブル指定情報４０３４を通信手段制御部２０４に入力する。通信手段制御部２０４は、テーブル指定情報４０３４から、図４に示すローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１の内、ＱｏＳレベル４０１１が”１”、"２”、”３”に対応する冗長度４０１２を、重要度が”高”、”中”、”低”であるデータに各々割り当てて、データを送信するべきであることを記憶する。

そして、この後通信端末２０１のセンサ部２０２がデータを受信し、受信されたデータは、データ取得部２０３を介して通信手段制御部２０４に送られた場合、通信手段制御部２０４に記憶された対応に基づいて、データの重要度に従ってＱｏＳレベル４０１１が割り当てられる。例えば、前述の例では、データの重要度が”高”である場合、ＱｏＳレベル４０１１は”１”がデータに割り当てられる。また、データの重要度が”低”である場合、ＱｏＳレベル４０１１は”３”がデータに割り当てられる。

そして、通信手段制御部２０４は、重要度が”高”のデータには、ＱｏＳレベル４０１１が”１”であるため、ローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１に基づいて、冗長度４０１２が”４”であることを取得する。

図５及び図６を用いて第１の実施形態において用いられる設定と、用いられる設定によって発生する結果を説明する。

図５は、本発明の第１の実施形態のローカルネットワーク１０１全体で発生する重要度別のデータ量を示す説明図である。

第１の実施形態において、通信端末２０１のセンサ部２０２は、温度データ又は振動データなど大きさが一定のデータを周期的に取得するため、各通信端末２０１がセンサ部２０２によって単位時間あたりに取得するデータ量は一定であるものとする。なお、データ量が一定しない場合については、第２の実施形態において説明する。

図５の表５０１に示すように、ローカルネットワーク１０１内で発生するデータの重要度５０１１は、”高”、”中”、”低”の３段階によって示され、各重要度５０１１のデータはローカルネットワーク１０１全体で、それぞれ単位時間当たり１Ｍｂｐｓで発生するものとする。

図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の実施形態との比較例を示す説明図である。

図６Ｃ及び図６Ｄは、本発明の第１の実施形態の広域ネットワーク１０６への通信を示す説明図である。

まず、図６Ａ及び図６Ｂに示す説明図は、広域ネットワーク１０６の通信速度を考慮せず、常に重要度が”高”、”中”、”低”のデータを、それぞれ図４Ａに示すＱｏＳレベル４０１１が”１”、”２”、”３”である冗長度４０１２によって送信する場合である。

この場合、通信端末２０１からネットワーク相互接続装置１０５へ送信される単位時間当たりの総データ量は、１×４（重要度：高）＋１×２（重要度：中）＋１×１（重要度：低）＝７Ｍｂｐｓとなる。

広域ネットワーク１０６の通信品質が良好であり、送出可能な通信速度が１０Ｍｂｐｓである場合、図６Ａに示す通り、ネットワーク相互接続装置１０５へ送信される７Ｍｂｐｓのデータが１０Ｍｂｐｓよりも少ないため、ネットワーク相互接続装置１０５においてバッファ溢れは発生しない。

しかし、広域ネットワーク１０６の通信品質が悪く、送信可能な通信速度が３Ｍｂｐｓである場合、図６Ｂのデータ６１１に示す通り、ネットワーク相互接続装置１０５へ送信される７Ｍｂｐｓのデータが広域ネットワーク１０６の通信速度３Ｍｂｐｓを超えてしまうため、ネットワーク相互接続装置１０５においてバッファ溢れが発生する。そして、溢れるデータは重要度によらずランダムに選ばれるため、最悪の場合、データ６１１に示す重要度が高のデータが失われる可能性がある。

次に、図６Ｃ及び図６Ｄに示す説明図は、本発明の実施形態を適用し、広域ネットワーク１０６の通信速度に従って、ローカルネットワーク１０１内の通信端末２０１がデータを送信する冗長度を変更する場合である。

まず、ネットワーク相互接続装置１０５に備わる広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、広域ネットワーク通信部３０５から通信品質を示す情報を取得する。例えば、広域ネットワーク１０６における変調方式が１６ＱＡＭであるという情報を受信した場合、広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、広域ネットワーク通信品質テーブル４０２を参照し、広域ネットワーク１０６へ送信可能な通信速度１０Ｍｂｐｓを取得して通信手段判定部３０８に入力する。

そして、通信手段判定部３０８は、テーブル選択基準４０３を参照する。テーブル選択基準４０３は、広域ネットワーク１０６へ送信可能な通信速度の条件４０３１、すなわち通信品質の条件と、その条件４０３１に該当する場合に、通信端末２０１が各重要度４０３３のデータに割当てるべきＱｏＳレベル４０３２の組み合わせを示す。

広域ネットワーク通信品質管理部３０６から取得された通信速度が１０Ｍｂｐｓである場合は、通信速度が１０Ｍｂｐｓの状態は、通信速度が７Ｍｂｐｓ以上の条件４０３１に該当するため、通信手段判定部３０８は、重要度４０３３が”高”、”中”、”低”のそれぞれのデータに、ＱｏＳレベル４０３２が”１”、”２”、”３”を指定するテーブル指定情報４０３４を取得し、この取得されたテーブル指定情報４０３４をテーブル指定情報送信部３０９に出力する。そして、テーブル指定情報４０３４は、テーブル指定情報送信部３０９によって、ローカルネットワーク通信部３０２を介して通信端末２０１に送信される。

通信端末２０１は、テーブル指定情報４０３４を受信すると、重要度４０３３が”高”、”中”、”低”のデータに、ＱｏＳレベル４０１１の”１”、”２”、”３”を割り当て、それらのデータをＱｏＳレベルに従った冗長度４０１２によって送信する。これによって、ローカルネットワーク１０１内の全ての通信端末２０１からネットワーク相互接続装置１０５へ送信される単位時間当たりの総データ量は１×４＋１×２＋１×１＝７Ｍｂｐｓとなり、広域ネットワーク１０６の通信速度１０Ｍｂｐｓを超えないため、バッファ溢れは発生しない。

次に、広域ネットワーク通信品質管理部３０６が、広域ネットワーク１０６における変調方式がＱＰＳＫであるという情報を受信した場合について説明する。

この場合、広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、広域ネットワーク通信品質テーブル４０２によって、広域ネットワーク１０６へ送信可能な通信速度が３Ｍｂｐｓであることを取得する。通信手段判定部３０８は、テーブル選択基準４０３から、重要度４０３３が”高”、”中”、”低”の各データに対し、ＱｏＳレベル４０１１が”２”、”３”、”４”を割当てることを示すテーブル指定情報４０３４を取得し、取得されたテーブル指定情報４０３４をテーブル指定情報送信部３０９に出力する。そして、テーブル指定情報送信部３０９は、ローカルネットワーク通信部３０２を介して通信端末２０１にそのテーブル指定情報４０３４を送信する。

通信端末２０１は、テーブル指定情報４０３４を受信すると、重要度４０３３が”高”、”中”、”低”のデータに、ＱｏＳレベル４０１１の”２”、”３”、”４”を割り当て、それらのデータをＱｏＳレベルに従った冗長度４０１２によって送信する。

これによって、ネットワーク相互接続装置１０５が受信する単位時間当たりのデータ量は、１×２＋１×１＝３Ｍｂｐｓである。そして、広域ネットワーク１０６の通信品質が悪く、通信速度が３Ｍｂｐｓであっても、バッファ溢れは発生しない。また、データの重要度４０３３に従って冗長度４０１２が定められるため、重要度４０３３が高いデータが破棄されることを防ぐ。

前述に示したネットワーク相互接続装置１０５の処理を、フローチャートによって説明する。

図７は、本発明の第１の実施形態のネットワーク相互接続装置１０５の処理を示すフローチャートである。

ネットワーク相互接続装置１０５の広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、周期的に広域ネットワーク通信部３０５から、広域ネットワーク１０６の通信品質を示す情報を取得する（ステップ７０１）。

広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、今回取得した広域ネットワーク１０６の通信品質を示す情報と、前回取得した広域ネットワーク１０６の通信品質を示す情報とを比較し、同じであるか否かを判定する（ステップ７０２）。なお、「今回取得した情報」とは、広域ネットワーク通信品質管理部３０６が、周期的に広域ネットワーク通信部３０５から情報を取得した情報を意味する。また、「前回取得した情報」とは、その取得の前の取得による情報を意味する。

ステップ７０２において、広域ネットワーク１０６の通信品質を示す今回取得した情報が、前回取得した情報と同じであると判定された場合、ネットワーク相互接続装置１０５は、通信端末２０１への指示が不要であるため、図７に示す処理を終了する。

ステップ７０２において、広域ネットワーク通信品質管理部３０６は、広域ネットワーク１０６の通信品質を示す今回取得した情報が、前回取得した情報と異なると判定された場合、広域ネットワーク通信品質テーブル４０２を参照して通信品質の指標（図４Ｂに示す通信速度４０２２に相当）を取得し、通信手段判定部３０８に入力する（ステップ７０３）。

通信手段判定部３０８は、通信手段判定部３０８に含まれるテーブル選択基準４０３を用いて、広域ネットワーク１０６の指標に従ったテーブル指定情報４０３４を取得する（ステップ７０４）。

通信手段判定部３０８は、今回取得したテーブル指定情報４０３４と前回取得したテーブル指定情報４０３４とを比較して、同じであるか異なるかを判定する（ステップ７０５）。

ステップ７０５において、今回取得したテーブル指定情報４０３４と前回取得したテーブル指定情報４０３４とが同じであると判定された場合、ネットワーク相互接続装置１０５は、通信端末２０１への指示は不要であるため、図７に示す処理を終了する。

ステップ７０５において、今回取得したテーブル指定情報４０３４と前回取得したテーブル指定情報４０３４とが異なると判定された場合、通信手段判定部３０８は、通信端末２０１に冗長度４０１２を変更するよう指示するため、テーブル指定情報送信部３０９、ローカルネットワーク通信部３０２を介して今回取得したテーブル指定情報４０３４を通信端末２０１に送信する（ステップ７０６）。

図８は、本発明の第１の実施形態の通信端末２０１の処理を示すフローチャートである。

通信端末２０１のセンサ部２０２は、取得されたデータをデータ取得部２０３に入力する（ステップ８０１）。データ取得部２０３は、センサ部２０２から入力されたデータを通信手段制御部２０４に入力する（ステップ８０２）。

通信手段制御部２０４は、テーブル指定情報４０３２が指定するローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１の行を参照し、データの重要度に従った冗長度４０１２を選択する（ステップ８０３）。

ローカルネットワーク通信部２０６は、選択された冗長度４０１２の回数だけデータをネットワーク相互接続装置１０５に送信する（ステップ８０４）。

本発明のネットワーク相互接続装置１０５は、広域ネットワーク１０６の通信速度などの通信品質に関する情報を周期的に取得する。ネットワーク相互接続装置１０５は、取得した広域ネットワーク１０６の通信品質に従って、ローカルネットワーク１０１内の通信端末２０１に対し、各重要度のデータの送信方法を変更するように指示する。

ネットワーク相互接続装置１０５が取得した広域ネットワーク１０６の通信品質が良い場合には、重要度が高いデータを複数回送信し、重要度が低いデータも送信するようにネットワーク接続装置１０５は通信端末２０１に指示する。広域ネットワーク１０６の通信品質が悪い場合、ネットワーク接続装置１０５は、重要度の高いデータがネットワーク相互接続装置１０５のバッファ溢れによって失われないように、重要度が低いデータの送信をみあわせるように通信端末２０１に指示する。

本発明の通信端末２０１は、ネットワーク相互接続装置１０５が広域ネットワーク１０６に送信可能な通信速度をこえないように送信データ量を調整するため、ネットワーク相互接続装置１０５におけるバッファ溢れは発生しない。

そのため、本発明には、通信端末２０１がネットワーク相互接続装置１０５のバッファ溢れによって失われるデータの送信に電力を消費しない。特に、バッテリ駆動式の通信端末２０１は、データ送信回数を最小にする必要があるため、本発明がより有効な手段となる。

本発明によって、ネットワーク相互接続装置１０５に到達する単位時間当たりのデータ量に比べて広域ネットワーク１０６の通信速度が小さい場合にも、ネットワーク相互接続装置１０６におけるバッファ溢れが回避され、重要度が高いデータは他データに比べて高い確率で管理センタ１０７に伝送される。また、本発明では、通信端末２０１がネットワーク相互接続装置１０５のバッファ溢れによって失われるデータの送信に電力を消費することを防ぐことができる。

なお、本発明の第１の実施形態において、ローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１及びテーブル選択基準４０３にはＱｏＳレベルが含まれ、このＱｏＳレベルによって、データの重要度と冗長度とを対応づけた。このため、データの重要度と冗長度の組み合わせを変更する場合、管理者は、ネットワーク相互接続装置１０５に保持されるテーブル選択基準４０３又は通信端末２０１に保持されるローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１のどちらかを変更すればよく、すべてのテーブルを変更する必要がない。

本発明による第２の実施形態について以下に説明する。

第１の実施形態において各通信端末２０１がセンサ部２０２から単位時間当たりに取得するデータ量は一定であったが、第２の実施形態において、データ量は時々刻々と変化する。なお、後述する第２の実施形態における構成は、第１の実施形態と相違する構成であり、その他の構成は第１の実施形態における構成と同一である。

図９は、本発明の第２の実施形態の通信端末９０１を示すブロック図である。

通信端末９０１は、第１の実施形態の通信端末２０１が備える構成に加え、通信端末状態送信部９１０を備える。通信端末状態送信部９１０は、通信端末９０１の状態を示す情報を周期的に取得し、ローカルネットワーク通信部９０６を介して、ネットワーク相互接続装置１００１に送信する。通信端末９０１の状態を示す情報は、センサ部９０２において取得される単位時間当たりのデータ量を、データの重要度毎に示すものである。

図１０は、本発明の第２の実施形態のネットワーク相互接続装置１００１を示すブロック図である。

ネットワーク相互接続装置１００１は、第１の実施形態のネットワーク相互接続装置１０５が備える構成に加え、通信端末状態受信部１０１０とローカルネットワークＱｏＳテーブル１０１２とを備える。ローカルネットワークＱｏＳテーブル１０１２は、図４Ａに示すローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１と同じであり、ネットワーク相互接続装置１００１は、あらかじめ通信端末９０１に備わるローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１と同じローカルネットワークＱｏＳテーブル１０１２を取得しておく。

通信端末状態受信部１０１０は、ローカルネットワーク通信部１００２を介して、通信端末９０１の状態を示す情報を受信する。通信端末状態受信部１０１０は、全ての通信端末９０１の状態を示す情報を取得すると、各重要度のデータに、全通信端末９０１における単位時間当たりの発生量を算出し、算出された値を通信手段判定部１００８に入力する。通信手段判定部１００８は、入力された値によって、ローカルネットワークＱｏＳテーブル１０１２を参照し、通信手段判定部１００８に含まれるテーブル選択基準４０３を更新する。

第２の実施形態におけるネットワーク相互接続装置１００１が、テーブル選択基準４０３を更新する方法を、以下に示す。

ここで、通信端末９０１がセンサ部９０２から取得するデータには重要度として高、中、低の３段階が付加されており、通信端末９０１とネットワーク相互接続装置１００１とは、ローカルネットワークＱｏＳテーブル１０１２を用いる。また、テーブル指定情報４０３４として、重要度高、中、低の各データにＱｏＳレベル４０１１が”１”、”２”、”３”の冗長度４０１２を指定する組み合わせ（以下、パターン１とよぶ）と、ＱｏＳレベル４０１１が”２”、”３”、”４”の冗長度４０１２を指定する組み合わせ（以下、パターン２とよぶ）の２種類があるとする。

さらに、ローカルネットワーク１０１全体で発生する各重要度のデータ量は時々刻々と変化するが、ここで、通信手段判定部１００８が、ローカルネットワーク１０１全体で重要度高、中、低の各データがそれぞれ２Ｍｂｐｓ、１Ｍｂｐｓ、１Ｍｂｐｓの単位時間あたりのデータ量によって発生することを示す情報を取得したとする。通信手段判定部１００８は、このデータが発生する量を示す情報に基づいて、ローカルネットワークＱｏＳテーブル１０１２を参照し、通信端末９０１が各パターンの冗長度によってデータを送信した場合に、ネットワーク相互接続装置１００１へ到達する単位時間当たりのデータ量を算出する。そして、テーブル指定基準４０３４の条件４０３１の閾値を決定する。

具体的には、通信手段判定部１００８は、ローカルネットワークＱｏＳテーブル１０１２を参照し、パターン１及びパターン２における（単位時間あたりのデータ量）×（冗長度）の総和を各々算出する。すなわち、通信端末９０１がパターン１の冗長度で送信する場合は、２Ｍｂｐｓ×４＋１Ｍｂｐｓ×２＋１Ｍｂｐｓ×１＝１１Ｍｂｐｓ、パターン２の冗長度で送信する場合は２Ｍｂｐｓ×２＋１Ｍｂｐｓ×１＋１Ｍｂｐｓ×０＝５Ｍｂｐｓによって、ネットワーク相互接続装置１００１にデータが到達することが算出される。

広域ネットワーク１０６に送信可能な通信速度が、ネットワーク相互接続装置１００１に到達する単位時間当たりのデータ量を超える場合、ネットワーク相互接続装置１００１においてバッファ溢れが発生するため、通信手段判定部１００８は、前述の算出結果に基づいて、条件４０３１の閾値を１１Ｍｂｐｓとする。そして、広域ネットワーク１０６に送信可能な通信速度が１１Ｍｂｐｓ以上の場合、パターン１の冗長度を指定し、１１Ｍｂｐｓ未満の場合、パターン２の冗長度を指定するようにテーブル選択基準４０３を更新する。

第２の実施形態によって、ローカルネットワーク１０１内で発生する単位時間当たりのデータ量が時々刻々と変化する場合にも、ネットワーク相互接続装置１００１がテーブル選択基準４０３を更新することによって、ネットワーク相互接続装置１００１におけるバッファ溢れを回避し、重要度の高いデータが失われることを防ぐことができる。

本発明による第３の実施形態について以下に説明する。

ネットワーク相互接続装置１０５と通信端末２０１とは、図４Ａに示すローカルネットワークＱｏＳテーブル４０１の代わりに、データの重要度と冗長度との組み合わせを示す複数のテーブルを備える。この場合、ネットワーク相互接続装置１０５は、図４Ｃに示すテーブル選択基準４０３のようなＱｏＳレベルと重要度の組み合わせを保持するのではなく、テーブル指定情報４０３４として、通信端末２０１が使用するデータの重要度と冗長度との組み合わせを示すテーブルを、複数のテーブルの中から選択してもよい。

なお、第２の実施形態において第３の実施形態のようにネットワーク相互接続装置１０５がデータの重要度と冗長度との組み合わせを保持してもよい。

１０１ ローカルネットワーク
１０２、１０３、１０４、２０１、９０１ 通信端末
１０５、１００１ ネットワーク相互接続装置
１０６ 広域ネットワーク
１０７ 管理センタ
２０２、９０２ センサ部
２０３、３０３、９０３、１００３ データ取得部
２０４、３０４、９０４、１００４ 通信手段制御部
４０１、９０５、１０１２ ローカルネットワークＱｏＳテーブル
２０６、３０２、９０６、１００２ ローカルネットワーク通信部
２０７、９０７ テーブル指定情報受信部
２０８、９０８ バッテリー
２０９、９０９ 電力受給部
３０５、１００５ 広域ネットワーク通信部
３０６、１００６ 広域ネットワーク通信品質管理部
４０２ 広域ネットワーク通信品質テーブル
３０９、１００９ テーブル指定情報送信部
４０３ テーブル選択基準
９１０ 通信端末状態送信部
１０１０ 通信端末状態受信部

Claims (11)

1. １以上の端末と、第１のネットワークを介して接続された接続装置と、を備えるネットワークシステムであって、
   前記１以上の端末は、
   前記第１のネットワークを介してデータを送信し、
   単位時間当たりの重要度毎のデータ量を取得し、
   前記接続装置は、
   前記第１のネットワークを介して前記データを受信し、第２のネットワークを介して前記データを送信し、
   前記第２のネットワークの通信品質を取得し、
   前記１以上の端末は、前記通信品質と前記データの重要度とによって決定される冗長度に対応する回数、前記データを送信し、
   前記接続装置は、
   前記単位時間当たりの重要度毎のデータ量を、前記１以上の端末から取得し、
   前記重要度それぞれに対して複数の前記冗長度を対応させ、
   前記単位時間当たりの重要度毎のデータ量と前記複数の冗長度とをそれぞれ乗じ、複数の重要度毎のデータ量を算出し、
   前記算出された前記複数の重要度毎のデータ量を足し合わせ、前記第１のネットワークを介して受信する総データ量を算出し、
   前記算出された総データ量のうち、前記第２のネットワークの通信品質によって送信可能な前記総データ量を抽出し、
   前記抽出された総データ量の算出に用いた前記冗長度を抽出し、
   前記１以上の端末は、前記抽出された冗長度に従って、前記冗長度に対応する回数、前記データを送信すること、
   を特徴とするネットワークシステム。
2. 前記１以上の端末は、前記冗長度とＱｏＳレベルとの組み合わせを保持し、
   前記接続装置は、
   前記重要度と前記ＱｏＳレベルとの組み合わせを保持し、
   前記通信品質に従って、前記重要度と前記ＱｏＳレベルとの組み合わせを抽出し、
   前記端末は、
   前記抽出された組み合わせの前記ＱｏＳレベルに対応する前記冗長度を選択し、
   前記選択された前記冗長度に対応する回数、前記データを送信すること、
   を特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
3. 前記接続装置は、
   前記重要度と前記冗長度との組み合わせを保持し、
   前記通信品質に従って、前記重要度と前記冗長度との組み合わせを抽出し、
   前記端末は、
   前記抽出された組み合わせの前記冗長度に対応する回数、前記データを送信すること、
   を特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
4. 前記接続装置は、
   前記通信品質に係る通信速度の条件毎に、前記重要度と前記ＱｏＳレベルとの組み合わせを保持し、
   前記通信速度の変動に伴い、前記重要度と前記ＱｏＳレベルとの組み合わせを、前記通信品質によって送信可能な前記重要度と前記ＱｏＳレベルとの組み合わせに更新すること、
   を特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
5. 前記接続装置は、
   前記通信品質において送信可能なデータの前記重要度と前記ＱｏＳレベルとの組み合わせを抽出し、
   前記重要度と前記ＱｏＳレベルの組み合わせを前記１以上の端末に送信し、
   前記１以上の端末は、前記重要度と前記ＱｏＳレベルの組み合わせから、前記重要度に対応した前記冗長度を選択し、
   前記冗長度に従って、前記重要度が低い前記データを送信しないことを特徴とする、請求項２に記載のネットワークシステム。
6. １以上の端末と第１のネットワークを介して接続された接続装置であって、
   前記接続装置は、
   第２のネットワークの通信品質を取得し、
   前記１以上の端末が取得したデータの重要度と、前記通信品質とによって決定される冗長度に対応する回数、前記第１のネットワークを介して前記データを受信し、
   前記第２のネットワークを介してデータを送信し、
   前記１以上の端末が取得した単位時間当たりの重要度毎のデータ量を、前記１以上の端末から取得し、
   前記重要度それぞれに対して複数の前記冗長度を対応させ、
   前記単位時間当たりの重要度毎のデータ量と前記複数の冗長度とをそれぞれ乗じ、複数の重要度毎のデータ量を算出し、
   前記算出された複数の重要度毎のデータ量を足し合わせ、前記第１のネットワークを介して受信する総データ量を算出し、
   前記算出された総データ量のうち、前記第２のネットワークの通信品質によって送信可能な前記総データ量を抽出し、
   前記抽出された総データ量の算出に用いた前記冗長度を抽出し、
   前記抽出された前記冗長度に対応する回数、前記データを受信すること、
   を特徴とする接続装置。
7. 前記接続装置は、
   前記重要度とＱｏＳレベルとの組み合わせを保持し、
   前記通信品質に従って、前記重要度と前記ＱｏＳレベルとの組み合わせを抽出し、
   前記抽出された前記重要度と前記ＱｏＳレベルとの組み合わせを前記端末に送信し、
   前記送信された前記ＱＯＳレベルに対応する前記冗長度に対応する回数、前記１以上の端末から前記データを受信すること、
   を特徴とする請求項６に記載の接続装置。
8. 前記接続装置は、
   前記重要度と前記冗長度との組み合わせを保持し、
   前記通信品質に従って、前記重要度と前記冗長度との組み合わせを抽出し、
   前記抽出された前記重要度と前記冗長度との組み合わせを前記端末に送信し、
   前記送信された前記冗長度に対応する回数、前記端末から前記データを受信すること、
   を特徴とする請求項６に記載の接続装置。
9. １以上の端末と、第１のネットワークを介して接続された接続装置と、を備えるネットワークシステムにおけるデータ通信方法であって、
   前記１以上の端末は、
   前記第１のネットワークを介してデータを送信し、
   単位時間当たりの重要度毎のデータ量を取得し、
   前記接続装置は、
   前記第１のネットワークを介して前記データを受信し、第２のネットワークを介して前記データを送信し、
   前記第２のネットワークの通信品質を取得し、
   前記１以上の端末は、前記通信品質と前記データの重要性とによって決定される冗長度に対応する回数、前記データを送信し、
   前記接続装置は、
   前記単位時間当たりの重要度毎のデータ量を、前記１以上の端末から取得し、
   前記重要度それぞれに対して複数の前記冗長度を対応させ、
   前記単位時間当たりの重要度毎のデータ量と前記複数の冗長度とをそれぞれ乗じ、複数の重要度毎のデータ量を算出し、
   前記算出された複数の重要度毎のデータ量を足し合わせ、前記第１のネットワークを介して受信する総データ量を算出し、
   前記算出された総データ量のうち、前記第２のネットワークの通信品質によって送信可能な前記総データ量を抽出し、
   前記抽出された総データ量の算出に用いた前記冗長度を抽出し、
   前記１以上の端末は、前記抽出された冗長度に従って、前記冗長度に対応する回数、前記データを送信すること、
   を特徴とするデータ通信方法。
10. 前記１以上の端末は、前記冗長度とＱｏＳレベルとの組み合わせを保持し、
    前記接続装置は、
    前記重要度と前記ＱｏＳレベルとの組み合わせを保持し、
    前記通信品質に従って、前記重要度と前記ＱｏＳレベルとの組み合わせを抽出し、
    前記端末は、
    前記抽出された組み合わせの前記ＱｏＳレベルに対応する前記冗長度を選択し、
    前記選択された前記冗長度に対応する回数、前記データを送信すること、
    を特徴とする請求項９に記載のデータ通信方法。
11. 前記接続装置は、
    前記重要度と前記冗長度との組み合わせを保持し、
    取得された前記通信品質に従って、前記重要度と前記冗長度との組み合わせを抽出し、
    前記端末は、
    前記抽出された組み合わせの前記冗長度に対応する回数、前記データを送信すること、
    を特徴とする請求項９に記載のデータ通信方法。

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