JP5518254B2 - Management server and gateway - Google Patents
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Description
本発明は、電力等の自動検針システムにおいて利用されるメッシュネットワークを含んだ通信システムに関する。 The present invention relates to a communication system including a mesh network used in an automatic meter reading system such as electric power.
従来の無線メッシュ(他にアドホックやマルチホップとの呼称があるが、本明細書ではメッシュと称する)通信技術においては、無線端末が無線メッシュネットワークに新たに参入する場合、参入を希望する無線端末は、通信相手先の無線端末や基地局との間の無線通信における、受信信号強度、消費電力、セキュリティーレベル、耐干渉波特性などの情報に基づいて、通信路状態を判断し、通信品質と伝送速度が最適となるネットワークに参入するようにしている(例えば、特許文献1)。 In a conventional wireless mesh (otherwise referred to as ad hoc or multi-hop, but referred to as a mesh in this specification) communication technology, when a wireless terminal newly enters a wireless mesh network, a wireless terminal that wants to enter Determines communication channel status based on information such as received signal strength, power consumption, security level, and anti-interference characteristics in wireless communication with the wireless terminal or base station of the communication partner, and determines the communication quality. And enter the network where the transmission speed is optimal (for example, Patent Document 1).
また、無線メッシュ通信技術の応用例として、無線メッシュ通信技術を用いて電力などの自動検針を行う自動検針システムが知られている。従来の自動検針システムでは、戸建・集合住宅などの需要家各戸に設置されている電力、ガス、水道のメーターに、無線の通信機を実装し、メーターに実装された通信機は、メーターから取得した電力、ガス、水道量などの検針データを、直接または周囲の他の通信機を介して上位系システム(検針データ管理装置、業務管理装置等)へ伝送する。この自動検針システムは、広域かつ大規模なシステムとなることから、電柱等の上にゲートウェイ(他にコンセントレータや集約装置との呼称があるが、本明細書ではゲートウェイと称する)を設置し、検針データを段階的に集約しており、各戸よりデータを伝送する際は、無線のメッシュ通信によるルーティング機能などの仕組みを適用することにより、効率的に検針データを収集することが提案されている(例えば、非特許文献1)。なお、通信機(通信機能)が実装されメーターはスマートメータと呼ばれる。 As an application example of the wireless mesh communication technology, an automatic meter reading system that performs automatic meter reading of power or the like using the wireless mesh communication technology is known. In a conventional automatic meter reading system, a wireless communication device is installed in the electricity, gas, and water meter installed in each customer's house such as a detached house or apartment house. The acquired meter reading data such as electric power, gas, and water volume is transmitted to a host system (meter reading data management device, business management device, etc.) directly or via other communication devices in the vicinity. Since this automatic meter reading system is a wide-area and large-scale system, a gateway (otherwise referred to as a concentrator or a concentrator, but referred to as a gateway in this specification) is installed on a utility pole, etc. It is proposed that data is collected in stages, and when data is transmitted from each house, the meter reading data is collected efficiently by applying a mechanism such as a routing function by wireless mesh communication ( For example, Non-Patent Document 1). A meter equipped with a communication device (communication function) is called a smart meter.
無線メッシュ通信技術を適用した従来の自動検針システムでは、通信路状態を判断し、参入する無線メッシュネットワークを選択しているが、各ゲートウェイが収容するメーター(スマートメータ)数の均衡化、すなわちゲートウェイ間の負荷分散は考慮されていないという問題があった。 In the conventional automatic meter reading system to which the wireless mesh communication technology is applied, the state of the communication path is judged and the wireless mesh network to be entered is selected, but the number of meters (smart meters) accommodated by each gateway is balanced, that is, the gateway There was a problem that the load distribution between them was not considered.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、各ゲートウェイが収容するスマートメータ数を均衡化してゲートウェイ間の負荷分散を自律的に図ることが可能なメッシュネットワークを実現する通信システムを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and obtains a communication system that realizes a mesh network capable of autonomously distributing loads between gateways by balancing the number of smart meters accommodated by each gateway. For the purpose.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、単一のゲートウェイ、および当該ゲートウェイに収容されているノードであって、需要家に設置され、電力、ガスおよび水道の中の少なくとも1つについての使用量を計測する1つ以上のノード、により形成された複数の無線メッシュネットワークと、前記ゲートウェイ各々に収容されているノードの数を管理するとともに前記ノードによる計測結果を収集して管理する管理サーバとを備え、前記管理サーバは、ゲートウェイが起動したことを検出した場合、管理対象の各ゲートウェイに収容されているノードの数および各ノードの位置情報に基づいて、参入先の無線メッシュネットワークを変更させるノードを決定し、当該決定した各ノードに対して、参入先の無線メッシュネットワークを前記起動したゲートウェイが管理する無線メッシュネットワークに変更するよう指示を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a single gateway and a node accommodated in the gateway, which is installed in a consumer and is in power, gas and water. Manages the number of nodes accommodated in each of the plurality of wireless mesh networks formed by one or more nodes that measure usage for at least one of the gateways, and collects the measurement results by the nodes Management server, and when the management server detects that the gateway is activated, based on the number of nodes accommodated in each managed gateway and the position information of each node, the management server A node to change the wireless mesh network is determined, and the entry wireless mesh network is determined for each determined node. And performing an instruction to change the wireless mesh network gateway work was the activation is managed.
本発明にかかる通信システムによれば、管理サーバは、ゲートウェイの起動を検出すると、各ゲートウェイの無線メッシュネットワークに参入している各スマートメータのうち、起動したゲートウェイに隣接するゲートウェイに収容されている一部のスマートメータに対して、起動したゲートウェイが管理する無線メッシュネットワークに参入先を変更するよう指示するので、ゲートウェイが収容するスマートメータ数の均衡化、すなわちゲートウェイ間の負荷分散を自律的に図ることが出来るという効果を奏する。 According to the communication system of the present invention, when the management server detects the activation of the gateway, the management server is accommodated in the gateway adjacent to the activated gateway among the smart meters that have entered the wireless mesh network of each gateway. Some smart meters are instructed to change the entry destination to the wireless mesh network managed by the activated gateway, so the number of smart meters accommodated by the gateway is balanced, that is, load distribution between gateways is autonomous. There is an effect that can be achieved.
以下に、本発明にかかる通信システム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。 Embodiments of a communication system according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる通信システムの構成例を示す図である。本発明にかかる通信システムは、サーバ装置1および2と、広域ネットワーク3を介してこれらのサーバ装置に接続されているゲートウェイ10(以下、GW#1と記載する場合もある)、ゲートウェイ20(以下、GW#2と記載する場合もある)およびゲートウェイ30(以下、GW#3と記載する場合もある)と、ゲートウェイ10、20または30に直接または間接的に接続する複数のスマートメータ101〜109および201〜209と、を含んで構成されている。各ゲートウェイは、配下のスマートメータとともに無線メッシュネットワークを形成している。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a communication system according to the present invention. A communication system according to the present invention includes
図1に示した通信システムにおいて、サーバ装置1は、電力、ガス、或いは、水道量等の検針データをゲートウェイ10、20または30を介してスマートメータ(無線メッシュネットワークに参入済みのスマートメータ)から収集する。サーバ装置2は、各無線メッシュネットワーク内の経路や状態(各ゲートウェイに収容されているスマートメータの数、各スマートメータの設置位置など)を管理する。各ゲートウェイ(GW#1,GW#2,GW#3)は、配下のスマートメータとともに形成している無線メッシュネットワークと広域ネットワーク3とを接続する。各スマートメータ(スマートメータ101〜109,201〜209)は、無線通信により他のスマートメータまたはゲートウェイと接続する機能、および、電力、ガス、水道などの使用量を計測する機能(検針機能)を有する。検針機能においては、電力などの使用量のうち、少なくとも1つ以上を計測する。スマートメータ101〜109は、ゲートウェイ10(GW#1)を介して、サーバ装置1,2との間で双方向のデータ通信を行う。スマートメータ201〜209は、ゲートウェイ20(GW#2)を介して、サーバ装置1,2との間で双方向のデータ通信を行う。なお、図1においては、GW#3は、起動した直後などの状態であり、GW#3配下にはスマートメータが存在していない(GW#3が管理する無線メッシュネットワークに参入済みのスマートメータは存在しない)ものとしている。また、図1において、各ゲートウェイとスマートメータを結ぶ点線,スマートメータ同士を結ぶ点線は、無線メッシュネットワークの通信経路を示している。
In the communication system shown in FIG. 1, the
スマートメータの無線通信機能は、特定小電力無線、或いは、無線LAN(Local Area Network)(IEEE802.11)、ZigBee(IEEE802.15.4)等のいずれか1つ、または複数に準拠したものとする。また、サーバ装置1,2は機能が異なるため、個別の装置としているが、検針データを収集機能と、無線メッシュネットワーク内の経路や状態の管理機能を有する1台の装置で実現しても良い。広域ネットワーク3は、各ゲートウェイと各サーバ装置との間のネットワークであり、携帯電話等の無線、或いは、光ファイバや電話線(モデム、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line))等を用いた有線方式の広域ネットワークである。
The wireless communication function of the smart meter conforms to one or a plurality of specific low power wireless, wireless LAN (Local Area Network) (IEEE802.11), ZigBee (IEEE802.15.4), or the like. The
このような構成の通信システムにおいては、サーバ装置2(以下、サーバ装置1と区別するため、ネットワーク管理サーバ2と呼ぶ)が各ゲートウェイに収容されているスマートメータの状態を監視してゲートウェイ間の処理負荷を調整する必要があるかどうか判断し、調整が必要と判断した場合には、いずれかの無線メッシュネットワークに参入済みのスマートメータの一部を隣接する無線メッシュネットワークに移動させる(参入先を変更させる)ことにより負荷を調整する。以下、ゲートウェイ間の処理負荷を調整する動作について、詳しく説明する。
In the communication system having such a configuration, the server device 2 (hereinafter, referred to as the
図2A〜図2Dおよび図3は、実施の形態1の通信システムにおいてゲートウェイ間の負荷を調整する場合の動作例を示したシーケンス図である。図2A〜図2Dは、ゲートウェイ10(GW#1)の無線メッシュネットワークに参入しているスマートメータを隣接するゲートウェイ30(GW#3)の無線メッシュネットワークへ再参入させ、参入先の無線メッシュネットワークを切り替える場合の動作のシーケンスを示している。図3は、ゲートウェイ20(GW#2)の無線メッシュネットワークに参入しているスマートメータを隣接するゲートウェイ30(GW#3)の無線メッシュネットワークへ再参入させ、参入先の無線メッシュネットワークを切り替える場合の動作シーケンスを示している。 2A to 2D and FIG. 3 are sequence diagrams illustrating an operation example in the case of adjusting the load between gateways in the communication system according to the first embodiment. FIG. 2A to FIG. 2D show that the smart meter that has entered the wireless mesh network of the gateway 10 (GW # 1) reenters the wireless mesh network of the adjacent gateway 30 (GW # 3) to enter the wireless mesh network of the entry destination. The sequence of the operation when switching is shown. FIG. 3 shows a case where a smart meter that has entered the wireless mesh network of the gateway 20 (GW # 2) is re-entered into the wireless mesh network of the adjacent gateway 30 (GW # 3) and the wireless mesh network of the entry destination is switched. The operation | movement sequence is shown.
GW#3は、新規に設置された場合、或いは、装置障害から復旧した場合、図2Aに示したように、まず、ネットワーク管理サーバ2に対して、装置の起動完了を示す起動完了通知メッセージを送信する(ステップS101)。ネットワーク管理サーバ2は、起動完了通知メッセージを受信すると、このメッセージの送信元のゲートウェイ(GW#3)を管理対象のゲートウェイに追加して状態管理(負荷状態の監視など)を開始するとともに、起動完了応答メッセージを返信する(ステップS102)。
When the
更に、ネットワーク管理サーバ2は、新たに起動したGW#3に隣接するGW#1およびGW#2のそれぞれの無線メッシュネットワークに参入している各スマートメータの位置情報と、GW#1およびGW#2の収容数(GW#1が収容しているスマートメータの数,GW#2が収容しているスマートメータの数)とに基づいて、各ゲートウェイが収容しているスマートメータの数が均衡化するよう、GW#3の無線メッシュネットワークへ再度参入させるスマートメータを選択するとともに再参入させる順番を決定する(ステップS103)。再参入させる順序は、再参入先のGW#3の無線メッシュネットワークに直接参加可能なスマートメータを1番目とし、1番目のスマートメータを介して参加可能なスマートメータを2番目とする。3番目以降にも同様に決定し、再参入させるものとして選択した全てのスマートメータの再参入が効率的に実行されるようにする。
Furthermore, the
ここでは、ネットワーク管理サーバ2が、GW#3に接続可能なスマートメータ102(GW#3と通信可能な位置に設置されているスマートメータ102)と、このスマートメータ102に接続可能なスマートメータ106と、このスマートメータ106に接続可能なスマートメータ107とを選択し、スマートメータ102→106→107の順番でGW#3の無線メッシュネットワークに再参入させることに決定したものとして説明を続ける。なお、ステップS103においては、選択したスマートメータが参入していたゲートウェイ(GW#1)の収容数の更新も併せて行う。
Here, the
ステップS103の処理が終了すると、ステップS104として、参入先の切替動作を実施する。この切替動作では、ネットワーク管理サーバ2が、上記ステップS103で選択したスマートメータ102、106および107に対して、参入する順番(開始時間)が遅い方から順次、再参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(=#3)と、参入開始時間を付与した再参入指示メッセージを送信する(ステップS105〜S107)。
When the process of step S103 is completed, an entry switching operation is performed as step S104. In this switching operation, the
再参入指示メッセージを受信したスマートメータ102、106および107は、指示された参入開始時間に従い、無線メッシュネットワークへの参入のために、隣接探索動作(ステップS108,S120,S132)をそれぞれ実施する。
The
なお、再参入指示メッセージにおいて参入開始時間を指示しない場合、例えば、再参入を指示された各スマートメータによる参入動作が同じタイミングで行われてしまう可能性があり、この場合、各スマートメータと参入先とする無線メッシュネットワークを管理しているGW#3の位置関係から、スマートメータ102の再参入動作が完了するまではスマートメータ106,107の再参入動作が上手くいかず、再参入動作を繰り返すので、トラヒックや消費電力が不必要に増加してしまう。また、スマートメータ106,107の動作(送信)がスマートメータ102の通信に対する干渉となり、処理遅延が増大するおそれがある。本実施の形態において、ネットワーク管理サーバ2は、このようなケース考慮して各スマートメータに指示する参入開始時間を決定しているので、後述する各動作が効率的に実行され、短時間で参入先を切り替えることが可能となっている。
If the entry start time is not indicated in the re-entry instruction message, for example, the entry operation by each smart meter instructed to re-entry may be performed at the same timing. From the positional relationship of
ステップS108の隣接探索動作において、即時開始を指示されたスマートメータ102は、図2Bに示したように、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストする(ステップS109)。ブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ102の電波の到達範囲内に存在するGW#1,GW#3および隣接スマートメータ106に到達し、GW#1およびGW#3は、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#1または#3)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ102に対して送信する(ステップS110、S111)。ここで、ホップ数とは、ゲートウェイから何台のスマートメータを経由して自ノードまで到達するかを示す数であり、ゲートウェイと直接通信可能な場合は1、1台のスマートメータを経由する場合は2、N台のスマートメータを経由する場合はN+1となる。
In the adjacent search operation in step S108, the
スマートメータ106は、ステップS106において受信した再参入指示メッセージで指定された参入開始までの時間を待つために参入開始待ちタイマーを起動しておりこの時点では参入開始前の状態にあるため、探索応答メッセージを送信しない。
The
スマートメータ102は、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、それまでに受信した単一、または複数の探索応答メッセージの中から、上記再参入指示メッセージで指定されたゲートウェイ30(GW#3)までのホップ数が最も少ないものを選択し、当該選択したメッセージの送信元のスマートメータまたはゲートウェイを、参入する無線メッシュネットワークの接続先とする(ステップS112)。図示した例では、GW#3を参入する無線メッシュネットワークの接続先とする。
When the timer for waiting for reception of the search response message times out, the
探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、1つも探索応答メッセージを受信出来ていない場合は、再度、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストし(ステップS109)、探索応答メッセージが受信出来るまでこの動作(隣接探索動作)を繰り返し実施する。 When no search response message has been received when the search response message reception wait timer has timed out, the search response message reception wait timer is started again to broadcast the search request message (step S109). This operation (neighbor search operation) is repeated until a search response message can be received.
ステップSS108の隣接探索動作(図2BのステップS109〜S111)を実施して参入先の選択が完了すると、次に、スマートメータ102は、応答待ちタイマーを起動して、参入する無線メッシュネットワークの接続先として選択したGW#3に対して参入登録要求メッセージを送信する(ステップS113)。このとき、先のステップS108(隣接探索動作)において、他に参入可能な無線メッシュネットワーク(GW#3以外のGWに管理されている無線メッシュネットワーク)が存在していた場合、この参入可能な他の無線メッシュネットワークを示すGWのIDを併せて通知する。ここでは、GW#1のID(=#1)を隣接GWのIDとして、併せて通知する。また、図示を省略しているが、参入登録要求メッセージには、ゲートウェイ側での認証処理で必要な情報(認証情報)が含まれている。
When the neighbor search operation in step SS108 (steps S109 to S111 in FIG. 2B) is performed and the selection of the entry destination is completed, the
応答待ちタイマーがタイムアウトするまでに、GW#3からの参入登録応答メッセージが受信出来ない場合、スマートメータ102は、再度参入登録メッセージの送信を行ない、応答待ちタイマーのタイムアウト前にGW#3からの参入登録応答メッセージを受信した場合は、応答待ちタイマーを停止する。
If the entry registration response message from
GW#3は、受信した参入登録要求メッセージに含まれる認証情報を用いてスマートメータ102を認証し(ステップS114)、収容数を更新して(ステップS115)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをスマートメータ102に対して送信する(ステップS116)。
GW#3は、上記参入登録応答メッセージを送信後、ネットワーク管理サーバ2に対して、参入してきたスマートメータ102のIDを付与した登録要求メッセージを送信する(ステップS117)。ネットワーク管理サーバ2では、GW#3の収容数を更新し(ステップS118)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをGW#3に対して送信する(ステップS119)。
After transmitting the entry registration response message,
一方、上記ステップS106において再参入指示メッセージを受信したスマートメータ106は、指定された参入開始までの時間を待つために参入開始待ちタイマーを起動し、このタイマーがタイムアウトすると、隣接探索動作(ステップS120)を実施する。
On the other hand, the
なお、スマートメータ106は、参入開始待ちタイマーを起動してからタイムアウトするまでの間はメッシュネットワークへ参入するための動作を停止する。
The
ステップS120の隣接探索動作において、スマートメータ106は、図2Cに示したように、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストする(ステップS121)。ブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ106の電波の到達範囲内に存在する隣接スマートメータ101、102および107に到達し、スマートメータ101および102は、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#1または#3)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ106に対して送信する(ステップS122、S123)。
In the adjacent search operation in step S120, the
スマートメータ107は、ステップS105において受信した再参入指示メッセージで指定された参入開始までの時間を待つために参入開始待ちタイマーを起動しておりこの時点では参入開始前の状態にあるため、探索応答メッセージを送信しない。
The
スマートメータ106は、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、それまでに受信した単一、または複数の探索応答メッセージの中から、上記再参入指示メッセージで指定されたゲートウェイ30(GW#3)までのホップ数が最も少ないものを選択し、当該選択したメッセージの送信元のスマートメータまたはゲートウェイを、参入する無線メッシュネットワークの接続先とする(ステップS124)。図示した例では、GW#3に接続しているのはスマートメータ102のみのため、ここではスマートメータ102を参入する無線メッシュネットワークの接続先とする。
When the timer for waiting for reception of the search response message times out, the
探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、1つも探索応答メッセージを受信出来ていない場合は、再度、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストし(ステップS121)、探索応答メッセージが受信出来るまでこの動作(隣接探索動作)を繰り返し実施する。 If no search response message has been received when the search response message reception wait timer has timed out, the search response message reception wait timer is activated again to broadcast the search request message (step S121). This operation (neighbor search operation) is repeated until a search response message can be received.
ステップS120の隣接探索動作(図2CのステップS121〜S124)を実施して参入先の選択が完了すると、次に、スマートメータ106は、応答待ちタイマーを起動して、参入する無線メッシュネットワークの接続先として選択したスマートメータ102を介し、参入先の無線メッシュネットワークを管理するGW#3に対して参入登録要求メッセージを送信する(ステップS125)。このとき、先のステップS120(隣接探索動作)において、他に参入可能な無線メッシュネットワーク(GW#3以外のGWに管理されている無線メッシュネットワーク)が存在していた場合、この参入可能な他の無線メッシュネットワークを示すGWのIDを併せて通知する。ここでは、GW#1のID(=#1)を隣接GWのIDとして、併せて通知する。
When the neighbor search operation in step S120 (steps S121 to S124 in FIG. 2C) is performed and the entry destination selection is completed, the
応答待ちタイマーがタイムアウトするまでに、GW#3からの参入登録応答メッセージが受信出来ない場合、スマートメータ106は、再度参入登録メッセージの送信を行ない、応答待ちタイマーのタイムアウト前にGW#3からの参入登録応答メッセージを受信した場合は、応答待ちタイマーを停止する。
If the entry registration response message from
GW#3は、受信した参入登録要求メッセージに含まれる認証情報を用いてスマートメータ106を認証し(ステップS126)、収容数を更新して(ステップS127)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをスマートメータ106に対して送信する(ステップS128)。
GW#3は、上記参入登録応答メッセージを送信後、ネットワーク管理サーバ2に対して、参入してきたスマートメータ106のIDを付与した登録要求メッセージを送信する(ステップS129)。ネットワーク管理サーバ2では、GW#3の収容数を更新し(ステップS130)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをGW#3に対して送信する(ステップS131)。
After transmitting the entry registration response message,
また、上記ステップS105において再参入指示メッセージを受信したスマートメータ107は、指定された参入開始までの時間を待つために参入開始待ちタイマーを起動し、このタイマーがタイムアウトすると、隣接探索動作(ステップS132)を実施する。
The
なお、スマートメータ107は、参入開始待ちタイマーを起動してからタイムアウトするまでの間はメッシュネットワークへ参入するための動作を停止する。
The
ステップS132の隣接探索動作において、スマートメータ107は、図2Dに示したように、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストする(ステップS133)。ブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ107の電波の到達範囲内に存在する隣接スマートメータ102および106に到達し、スマートメータ102および106は、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#3)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ107に対して送信する(ステップS134、S135)。
In the adjacent search operation in step S132, the
スマートメータ107は、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、それまでに受信した単一、または複数の探索応答メッセージの中から、上記再参入指示メッセージで指定されたゲートウェイ30(GW#3)までのホップ数が最も少ないものを選択し、当該選択したメッセージの送信元のスマートメータまたはゲートウェイを、参入する無線メッシュネットワークの接続先とする(ステップS136)。図示した例では、GW#3までのホップ数が最少のものはスマートメータ102であるため、ここではスマートメータ102を参入する無線メッシュネットワークの接続先とする。
When the timer for waiting for reception of the search response message times out, the
探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、1つも探索応答メッセージを受信出来ていない場合は、再度、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストし(ステップS133)、探索応答メッセージが受信出来るまでこの動作(隣接探索動作)を繰り返し実施する。 If no search response message has been received when the search response message reception wait timer has timed out, the search response message reception wait timer is activated again to broadcast the search request message (step S133). This operation (neighbor search operation) is repeated until a search response message can be received.
ステップSS132の隣接探索動作(図2DのステップS133〜S136)を実施して参入先の選択が完了すると、次に、スマートメータ107は、応答待ちタイマーを起動して、参入する無線メッシュネットワークの接続先として選択したスマートメータ102を介し、参入先の無線メッシュネットワークを管理するGW#3に対して参入登録要求メッセージを送信する(ステップS137)。このとき、先のステップS132(隣接探索動作)において、他に参入可能な無線メッシュネットワーク(GW#3以外のGWに管理されている無線メッシュネットワーク)が存在していた場合、この参入可能な他の無線メッシュネットワークを示すGWのIDを併せて通知する。ここでは、他に参入可能な無線メッシュネットワークが存在しないので、隣接GWのIDは通知しない。
When the neighbor search operation in Step SS132 (Steps S133 to S136 in FIG. 2D) is completed and the selection of the entry destination is completed, the
応答待ちタイマーがタイムアウトするまでに、GW#3からの参入登録応答メッセージが受信出来ない場合、スマートメータ107は、再度参入登録メッセージの送信を行ない、応答待ちタイマーのタイムアウト前にGW#3からの参入登録応答メッセージを受信した場合は、応答待ちタイマーを停止する。
If the entry registration response message from
GW#3は、受信した参入登録要求メッセージに含まれる認証情報を用いてスマートメータ107を認証し(ステップS138)、収容数を更新して(ステップS139)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをスマートメータ107に対して送信する(ステップS140)。
GW#3は、上記参入登録応答メッセージを送信後、ネットワーク管理サーバ2に対して、参入してきたスマートメータ107のIDを付与した登録要求メッセージを送信する(ステップS141)。ネットワーク管理サーバ2では、GW#3の収容数を更新し(ステップS142)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをGW#3に対して送信する(ステップS143)。
After transmitting the entry registration response message,
以上が、ネットワーク管理サーバ2がゲートウェイ間の処理負荷調整が必要と判断し、GW#1の一部のスマートメータを隣接するGW#3に移動させる(参入先を変更させる)場合の制御動作、具体的には、高負荷状態のGW#1の無線メッシュネットワークに参入しているスマートメータのうち、スマートメータ102、106および107の参入先を、隣接するGW#3の無線メッシュネットワークに切り替える動作である。また、GW21の一部のスマートメータを隣接するGW#3に移動させる場合の制御動作は図3に示したとおりである。この図3は、GW#2の無線メッシュネットワークに参入しているスマートメータのうち、スマートメータ201、204および205の参入先を、隣接するGW#3の無線メッシュネットワークに切り替える場合の動作を示したものであるが、ネットワーク管理サーバ2、各ゲートウェイ(GW#1,GW#2,GW#3)および参入先を切り替える各スマートメータ(スマートメータ201,204,205)の動作は、図2に示した動作と同様であるため、説明は省略する。
The control operation when the
このように、本実施の形態において、ネットワーク管理サーバは、ゲートウェイの起動を検出し、このゲートウェイを管理対象として追加した場合、管理対象の各ゲートウェイに収容されているスマートメータの数が均衡化するよう、各ゲートウェイの無線メッシュネットワークに参入している各スマートメータのうち、起動したゲートウェイに隣接するゲートウェイに収容されている一部のスマートメータに対して、隣接する無線メッシュネットワーク、すなわち、起動したゲートウェイが管理する無線メッシュネットワークに再参入するよう(参入先を変更するよう)指示することとした。また、再参入動作を実行するタイミングである参入開始時間も併せて指示することとした。これにより、再参入を指示された各スマートメータは指定されたタイミングで再度参入登録を行うので、参入先の変更シーケンスを効率的に行うことができるとともに、ゲートウェイが収容するスマートメータ数の均衡化、すなわちゲートウェイ間の負荷分散を自律的に図ることが出来る。 Thus, in this embodiment, when the network management server detects the activation of the gateway and adds this gateway as a management target, the number of smart meters accommodated in each gateway to be managed is balanced. As for each smart meter that has entered the wireless mesh network of each gateway, for some smart meters accommodated in the gateway adjacent to the activated gateway, the neighboring wireless mesh network, that is, activated Instructed to re-enter the wireless mesh network managed by the gateway (change entry destination). In addition, the entry start time, which is the timing for executing the re-entry operation, is also indicated. As a result, each smart meter instructed to re-enter performs re-registration registration at the specified timing, so it is possible to efficiently change the entry destination change sequence and balance the number of smart meters accommodated by the gateway In other words, load distribution between gateways can be autonomously achieved.
実施の形態2.
つづいて、実施の形態2について説明する。なお、通信システムの構成は実施の形態1と同じものとして説明を行う(図1参照)。図4は、実施の形態2の通信システムにおける制御動作を説明するための図である。実施の形態1と同様に、GW#3が新たに起動した場合の制御動作について説明する。
Next, the second embodiment will be described. The configuration of the communication system will be described assuming that it is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1). FIG. 4 is a diagram for explaining a control operation in the communication system according to the second embodiment. As in the first embodiment, the control operation when
本実施の形態の通信システムにおいては、GW#3が新規に設置、あるいは、装置障害から復旧する前の動作として、各ゲートウェイは、図4に示したように、定期検針値を収集するために、定期検針値収集タイマーを起動し、一定間隔で、収容している各スマートメータに対して、隣接探索要求を付与した検針データ要求メッセージを送信する(ステップS201,S211)。すなわち、ゲートウェイは、定期検針値収集タイマーがタイムアウトすると隣接探索要求を付与した検針データ要求メッセージを送信する。なお、詳細については後述するが、検針データ要求メッセージに対する応答メッセージを受信し、その結果得られた探索結果をネットワーク管理サーバ2へ通知した後に定期検針値収集タイマーを再起動する。図4では、GW#1とスマートメータ102に着目して、検針データ要求・応答メッセージの送受信動作を記載しているが、GW#1と他のスマートメータ間の動作、および、他のゲートウェイとスマートメータ間の動作も同様である。
In the communication system of the present embodiment, as an operation before
検針データ要求メッセージ受信したスマートメータ102は、隣接探索動作を実行する(ステップS202)。この隣接探索動作においては、まず、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストする(ステップS203)。ブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ102の電波の到達範囲内に存在する隣接スマートメータ106およびGW#1に到達し、スマートメータ106およびGW#1は、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#1)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ102に対して送信する(ステップS204、S205)。
The
スマートメータ102は、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、それまでに受信した単一、または複数の探索応答メッセージをもとに、無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのIDとホップ数の組を探索結果として抽出し、GW#1に対して、定期検針値(一定間隔における電力使用量(kWh))、および当該探索結果を付与した検針データ応答メッセージを送信する(ステップS206)。
When the timer for waiting for reception of the search response message times out, the
定期検針値(一定間隔における電力使用量(kWh))および探索結果が付与された検針データ応答メッセージを受信したGW#1は、ネットワーク管理サーバ2に対して、当該探索結果を付与した探索通知メッセージを送信し(ステップS207)、ネットワーク管理サーバ2では、スマートメータ102の探索結果を保持する(ステップS208)。
以上の定期検針値の収集動作を定期的に実行している状態において、GW#3は、新規に設置、或いは、装置障害から復旧すると、ネットワーク管理サーバ2に対して、装置の起動完了を示す起動完了通知メッセージを送信し(ステップS209)、ネットワーク管理サーバ2は、起動完了応答メッセージをGW#3に送信する(ステップS210)。
In a state in which the above periodic meter reading value collection operation is periodically executed,
GW#1は、ネットワーク管理サーバ2に対し、ステップS207で探索通知メッセージを送信した後、定期検針収集タイマーを起動し、同タイマーがタイムアウトすると、再びスマートメータ102に対して、隣接探索要求を付与した検針データ要求メッセージを送信する(ステップS211)。
ステップS211において検針データ要求メッセージ受信したスマートメータ102は、上記のステップS201において検針データ要求メッセージ受信した場合と同様に、隣接探索動作を実行する(ステップS212)。すなわち、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストする(ステップS213)。
The
ブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ102の電波の到達範囲内に存在する隣接スマートメータ106およびGW#1に到達するとともに、装置の起動が完了したGW#3にも到達し、スマートメータ106、GW#1およびGW#3は、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#1,#3)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ102に対して送信する(ステップS214〜S216)。
The broadcast search request message reaches the adjacent
スマートメータ102は、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、それまでに受信した単一、または複数の探索応答メッセージをもとに、無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのIDとホップ数の組を探索結果として抽出し、GW#1に対して、定期検針値(一定間隔における電力使用量(kWh))、および当該探索結果を付与した検針データ応答メッセージを送信する(ステップS217)。
When the timer for waiting for reception of the search response message times out, the
定期検針値(一定間隔における電力使用量(kWh))および探索結果が付与された検針データ応答メッセージを受信したGW#1は、ネットワーク管理サーバ2に対して、当該探索結果を付与した探索通知メッセージを送信し(ステップS218)、ネットワーク管理サーバ2では、スマートメータ102の探索結果を保持する(ステップS219)。
各ゲートウェイが上述した動作(ステップS202等の隣接探索動作)を実行して探索結果をネットワーク管理サーバ2に通知することにより、ネットワーク管理サーバ2は、各スマートメータによる探索結果を得ることができ、通信システム内の各無線メッシュネットワークに参入しているスマートメータ間の無線通信の到達性を把握できる。すなわち、各スマートメータについて、接続が可能な(無線による直接通信が可能な)隣接スマートメータを把握できる。
Each gateway performs the above-described operation (adjacent search operation such as step S202) and notifies the search result to the
この後、実施の形態1で説明したように、ネットワーク管理サーバ2が、ゲートウェイ間の負荷調整の要否を判断し、スマートメータの参入先の無線メッシュネットワークの切替動作(図2AのステップS104、図3のステップS144に相当する動作)を行う際は、各スマートメータの位置情報だけでなく、隣接探索結果(スマートメータ間の無線通信の到達性)も考慮して、GW#3の無線メッシュネットワークへ再度参入させるスマートメータの選択、および選択したスマートメータを再参入させる順番を決定する。
Thereafter, as described in the first embodiment, the
GW#3の無線メッシュネットワークへ再度参入させるスマートメータの選択と再参入の順番決定が終了後、選択した各スマートメータを隣接する無線メッシュネットワーク(GW#3の無線メッシュネットワーク)へ再参入させる動作は、実施の形態1で説明した動作(図2AのステップS104,図3のステップS144)と同様であるため、説明は省略する。
After selecting the smart meter to re-enter the
このように、本実施の形態において、各ゲートウェイは、隣接探索要求を付与した定期検針値の要求メッセージを一定間隔で送信し、各スマートメータは、隣接探索要求が付与された定期検針値の要求メッセージを受けた場合、隣接探索を行い、隣接探索結果を検針データとともにゲートウェイに送信し、ゲートウェイは、収容しているスマートメータから受信した隣接探索結果をネットワーク管理サーバに転送し、ネットワーク管理サーバは、受信した隣接探索結果に基づいて、スマートメータ間の無線通信の到達性を把握する。また、ネットワーク管理サーバは、ゲートウェイ間の負荷調整を行う場合、各スマートメータの位置情報とスマートメータ間の無線通信の到達性とに基づいて、参入先の無線ネットワークを変更させるスマートメータの選択、および参入先を変更させる順番を決定することとした。これにより、選択したスマートメータを隣接する無線メッシュネットワークに対して確実かつ効率的に再参入させることができ、各ゲートウェイが収容するスマートメータ数の均衡化、すなわちゲートウェイ間の負荷分散を自律的に図ることが出来る。 As described above, in this embodiment, each gateway transmits a periodic meter reading value request message to which an adjacent search request is given at regular intervals, and each smart meter requests a periodic meter reading value to which an adjacent search request is given. When the message is received, the neighbor search is performed, and the neighbor search result is transmitted to the gateway together with the meter reading data. The gateway forwards the neighbor search result received from the stored smart meter to the network management server. Based on the received neighbor search result, the reachability of the wireless communication between the smart meters is grasped. In addition, when performing load adjustment between gateways, the network management server selects a smart meter that changes the entry wireless network based on the position information of each smart meter and the reachability of wireless communication between smart meters, And we decided to decide the order to change the entry. As a result, the selected smart meter can be re-entered into the adjacent wireless mesh network reliably and efficiently, and the balance of the number of smart meters accommodated by each gateway, that is, load balancing between gateways can be autonomous. I can plan.
実施の形態3.
つづいて、実施の形態3について説明する。なお、通信システムの構成は実施の形態1と同じものとして説明を行う(図1参照)。図5は、実施の形態3の通信システムにおける制御動作を説明するための図である。実施の形態1,2と同様に、GW#3が新たに起動した場合の制御動作について説明する。
Next,
GW#3は、新規に設置された場合、或いは、装置障害から復旧した場合、図5に示したように、まず、ネットワーク管理サーバ2に対して、装置の起動完了を示す起動完了通知メッセージを送信する(ステップS301)。ここで、本実施の形態のゲートウェイ(図示した例ではGW#3となる)は、起動完了通知に起動理由(新規に設置されたのか装置障害からの復旧か)を付加して送信する。図示した例では、GW#3は障害からの復旧を示す起動理由を付加した起動完了通知メッセージを送信する。ネットワーク管理サーバ2は、起動完了通知メッセージを受信すると、このメッセージの送信元のゲートウェイ(GW#3)を管理対象のゲートウェイに追加して状態管理(負荷状態の監視など)を開始するとともに、起動完了応答メッセージを返信する(ステップS302)。
When
ネットワーク管理サーバ2は、更に、GW#3の起動理由を確認し(ステップS303)、新規設置の場合(ステップS303:新規設置)、GW#3に隣接するGW#1,GW#2の無線ネットワークに参入している各スマートメータの位置情報を読み出す(ステップS305)。一方、装置障害から復旧した場合には(ステップS303:障害復旧)、GW#3の無線ネットワークに参入していた(すなわち、装置障害が発生する前にGW#3が収容していた)各スマートメータの情報を読み出す(ステップS304)。
The
ステップS304またはS305を実行した後、ネットワーク管理サーバ2は、各ゲートウェイが収容しているスマートメータの数を均衡化させるために、読み出した情報(GW#3の隣接ゲートウェイ収容している各スマートメータの位置情報、またはGW#3が収容していた各スマートメータの情報)に基づいて、GW#3の無線メッシュネットワークへ再度参入させるスマートメータを選択するとともに再参入させる順番を決定する(ステップS306)。
After executing step S304 or S305, the
GW#3の無線メッシュネットワークへ再度参入させるスマートメータの選択と再参入の順番決定が終了後、選択した各スマートメータを隣接する無線メッシュネットワーク(GW#3の無線メッシュネットワーク)へ再参入させる動作は、実施の形態1で説明した動作(図2AのステップS104,図3のステップS144)と同様であるため、説明は省略する。
After selecting the smart meter to re-enter the
このように、本実施の形態において、各ゲートウェイは、新規設置や障害からの復旧により起動した場合、起動完了通知メッセージに起動理由を付加して送信し、ネットワーク管理サーバ2は、起動理由が装置障害からの復旧である場合、起動したゲートウェイが過去に(障害発生前に)収容していたスマートメータの情報に基づいて、参入先の無線ネットワークを変更させるスマートメータの選択、および参入先を変更させる順番を決定することとした。また、起動理由が新規設置である場合には、起動したゲートウェイに隣接するゲートウェイが収容しているスマートメータの位置情報に基づいて、参入先の無線ネットワークを変更させるスマートメータの選択、および参入先を変更させる順番を決定することとした。これにより、選択したスマートメータを隣接する無線メッシュネットワークに対して確実かつ効率的に再参入させることができ、各ゲートウェイが収容するスマートメータ数の均衡化、すなわちゲートウェイ間の負荷分散を自律的に図ることが出来る。
As described above, in the present embodiment, when each gateway is activated by new installation or recovery from a failure, the activation reason is added to the activation completion notification message and the
なお、上記説明では、起動したゲートウェイが起動理由をネットワーク管理サーバに通知し、通知内容に基づいてネットワーク管理サーバが装置障害からの復旧であるかどうかを判断することとしたが、起動理由を通知させなくともネットワーク管理サーバ側で起動理由を判別できる。すなわち、ネットワーク管理サーバは、起動完了通知を受けた場合、通知元のゲートウェイに関する情報(収容していたスマートメータの情報)を保持しているかどうか確認し、保持している場合に装置障害から復旧したゲートウェイと判断すればよい。 In the above description, the activated gateway notifies the network management server of the reason for activation, and based on the notification content, it is determined whether the network management server is recovering from a device failure. Even if not, the reason for activation can be determined on the network management server side. In other words, when the network management server receives a startup completion notification, it checks whether it holds information about the notification source gateway (information on the smart meter that it contained), and if so, recovers from a device failure What is necessary is just to judge that it was a gateway.
実施の形態4.
つづいて、実施の形態4について説明する。なお、通信システムの構成は実施の形態1と同じものとして説明を行う(図1参照)。図6A〜図6Cは、実施の形態4の通信システムにおける制御動作を説明するための図である。実施の形態1と同様に、GW#3が新たに起動した場合の制御動作について説明する。なお、図6AはGW#3から1ホップ目のスマートメータ(GE#3に直接接続することが可能なスマートメータ)の動作を示した図、図6BはGW#3から2ホップ目のスマートメータ(1台のスマートメータを介してGE#3に接続することが可能なスマートメータ)の動作を示した図、図6CはGW#3から3ホップ目のスマートメータ(2台のスマートメータを介してGE#3に接続することが可能なスマートメータ)の動作を示した図である。Embodiment 4 FIG.
Next, the fourth embodiment will be described. The configuration of the communication system will be described assuming that it is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1). 6A to 6C are diagrams for describing a control operation in the communication system according to the fourth embodiment. As in the first embodiment, the control operation when
GW#3は、新規に設置された場合、或いは、装置障害から復旧した場合、図6Aに示したように、まず、ネットワーク管理サーバ2に対して、装置の起動完了を示す起動完了通知メッセージを送信する(ステップS401)。ネットワーク管理サーバ2は、起動完了通知メッセージを受信すると、このメッセージの送信元のゲートウェイ(GW#3)を管理対象のゲートウェイに追加して状態管理(負荷状態の監視など)を開始するとともに、起動完了応答メッセージを返信する(ステップS402)。
When
GW#3は、起動完了応答メッセージを受信すると、次に、運用開始を示す報知情報の送信タイマー(以下、運用開始報知情報送信タイマーと呼ぶ)を起動し、ホップ数を1とした報知情報メッセージをブロードキャストする(ステップS403)。この報知情報メッセージは、送信元の装置GW#3の識別情報と送信元装置が運用を開始したことを示す情報を含んでいる。GW#3から1ホップ目に存在するスマートメータ102および201だけが、ブロードキャストされた報知情報メッセージを受信し、それぞれ、隣接探索動作を行う(ステップS404,S416)。なお、報知情報メッセージのホップ数は1のため、報知情報メッセージを受信した各スマートメータは、受信メッセージを転送しない。
When
ステップS404,S416の隣接探索動作において、スマートメータ102,201は、それぞれ、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストする(ステップS405,S417)。スマートメータ102からブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ102の電波の到達範囲内に存在するGW#1およびGW#3に到達し、GW#1およびGW#3は、それぞれ、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#1または#3)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ102に対して送信する(ステップS406、S407)。同様に、スマートメータ201からブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ201の電波の到達範囲内に存在するGW#2およびGW#3に到達し、GW#2およびGW#3は、それぞれ、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#2または#3)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ201に対して送信する(ステップS418、S419)。
In the adjacent search operation in steps S404 and S416, the
スマートメータ102,201は、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、それぞれ、それまでに受信した単一、または複数の探索応答メッセージの中から、上記ステップS403で受信した報知情報メッセージの送信元のゲートウェイ30(GW#3)までのホップ数が最も少ないものを選択し、当該選択したメッセージの送信元のスマートメータまたはゲートウェイを、参入する無線メッシュネットワークの接続先とする(ステップS408,S420)。図示した例では、スマートメータ102および201はGW#3を参入する無線メッシュネットワークの接続先とする。
When the timer for waiting for reception of the search response message times out, the
探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、1つも探索応答メッセージを受信出来ていない場合、スマートメータ102,201は、再度、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストし(ステップS405,S417)、探索応答メッセージが受信出来るまでこの動作(隣接探索動作)を繰り返し実施する。
When no search response message is received when the search response message reception waiting timer times out, the
隣接探索動作を実施して参入先の選択が完了すると、次に、スマートメータ102,201は、それぞれ、応答待ちタイマーを起動して、参入する無線メッシュネットワークの接続先として選択したGW#3に対して参入登録要求メッセージを送信する(ステップS409,S421)。このとき、先の隣接探索動作(ステップS404,S416)において、他に参入可能な無線メッシュネットワーク(GW#3以外のGWに管理されている無線メッシュネットワーク)が存在していた場合、この参入可能な他の無線メッシュネットワークを示すGWのIDを併せて通知する。ここでは、スマートメータ102がGW#1のID(=#1)を隣接GWのIDとして、また、スマートメータ201がGW#2のID(=#2)を隣接GWのIDとして、それぞれ併せて通知する。
When the neighbor search operation is performed and selection of the entry destination is completed, next, the
スマートメータ102および201は、応答待ちタイマーがタイムアウトするまでに、GW#3からの参入登録応答メッセージが受信出来ない場合、再度参入登録メッセージの送信を行ない、応答待ちタイマーのタイムアウト前にGW#3からの参入登録応答メッセージを受信した場合は、応答待ちタイマーを停止する。
When the
GW#3は、スマートメータ102から参入登録要求メッセージを受信すると、受信した参入登録要求メッセージに含まれる認証情報を用いてスマートメータ102を認証し(ステップS410)、収容数を更新して(ステップS411)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをスマートメータ102に対して送信する(ステップS412)。同様に、スマートメータ201から参入登録要求メッセージを受信すると、受信した参入登録要求メッセージに含まれる認証情報を用いてスマートメータ201を認証し(ステップS422)、収容数を更新して(ステップS423)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをスマートメータ201に対して送信する(ステップS424)。
When the
GW#3は、上記参入登録応答メッセージを送信後、ネットワーク管理サーバ2に対して、参入してきたスマートメータ102のIDを付与した登録要求メッセージ,参入してきたスマートメータ201のIDを付与した登録要求メッセージをそれぞれ送信する(ステップS413,S425)。ネットワーク管理サーバ2では、登録要求メッセージを受信するごとにGW#3の収容数を更新し(ステップS414,S426)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをGW#3に対して送信する(ステップS415,S427)。
After transmitting the entry registration response message,
また、GW#3は、上記ステップS403の実行時に起動した運用開始報知情報送信タイマーがタイムアウトすると、ホップ数に1を加算して、報知情報メッセージを再度ブロードキャストする(ステップS428)。このとき、運用開始報知情報送信タイマーを再起動する。GW#3から1ホップ目に存在するスマートメータ102および201は、この報知情報メッセージを受信し、ホップ数が2とされているので、設定されているホップ数から1を減算して1に更新した上で転送する。
Further, when the operation start notification information transmission timer activated at the time of executing step S403 times out,
スマートメータ102または201により転送された報知情報メッセージは、GW#3から2ホップ目に存在するスマートメータ106および204に受信され、スマートメータ106および204は、それぞれ、隣接探索動作を行う(図6BのステップS429,S440)。
The notification information message transferred by the
ステップS429,S440の隣接探索動作において、スマートメータ106,204は、それぞれ、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストする(ステップS430,S441)。スマートメータ106からブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ106の電波の到達範囲内に存在する隣接スマートメータであるスマートメータ102に到達し、スマートメータ102は、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#3)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ106に対して送信する(ステップS431)。同様に、スマートメータ204からブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ204の電波の到達範囲内に存在する隣接スマートメータであるスマートメータ201に到達し、スマートメータ201は、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#3)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ204に対して送信する(ステップS442)。
In the adjacent search operation in steps S429 and S440, the
スマートメータ106,204は、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、それぞれ、それまでに受信した単一、または複数の探索応答メッセージの中から、上記ステップS428で受信した報知情報メッセージの送信元のゲートウェイ30(GW#3)までのホップ数が最も少ないものを選択し、当該選択したメッセージの送信元のスマートメータまたはゲートウェイを、参入する無線メッシュネットワークの接続先とする(ステップS432,S443)。図示した例では、スマートメータ106はスマートメータ102を参入する無線メッシュネットワークの接続先とし、スマートメータ204はスマートメータ201を参入する無線メッシュネットワークの接続先とする。
When the timer for waiting for reception of the search response message times out, the
探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、1つも探索応答メッセージを受信出来ていない場合、スマートメータ106,204は、再度、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストし(ステップS430,S441)、探索応答メッセージが受信出来るまでこの動作(隣接探索動作)を繰り返し実施する。
If no search response message is received when the search response message reception waiting timer times out, the
隣接探索動作を実施して参入先の選択が完了すると、次に、スマートメータ106,204は、それぞれ、応答待ちタイマーを起動して、参入する無線メッシュネットワークの接続先として選択したスマートメータを介し、参入先の無線メッシュネットワークを管理するGW#3に対して参入登録要求メッセージを送信する(ステップS433,S444)。このとき、先の隣接探索動作(ステップS429,S440)において、他に参入可能な無線メッシュネットワーク(GW#3以外のGWに管理されている無線メッシュネットワーク)が存在していた場合、この参入可能な他の無線メッシュネットワークを示すGWのIDを併せて通知する。ここでは、スマートメータ106がGW#1のID(=#1)を隣接GWのIDとして、また、スマートメータ204がGW#2のID(=#2)を隣接GWのIDとして、それぞれ併せて通知する。
When the neighbor search operation is performed and selection of the entry destination is completed, each of the
スマートメータ106および204は、応答待ちタイマーがタイムアウトするまでに、GW#3からの参入登録応答メッセージが受信出来ない場合、再度参入登録メッセージの送信を行ない、応答待ちタイマーのタイムアウト前にGW#3からの参入登録応答メッセージを受信した場合は、応答待ちタイマーを停止する。
When the
GW#3は、スマートメータ106から参入登録要求メッセージを受信すると、受信した参入登録要求メッセージに含まれる認証情報を用いてスマートメータ106を認証し(ステップS434)、収容数を更新して(ステップS435)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージを送信する(ステップS436)。同様に、スマートメータ204から参入登録要求メッセージを受信すると、受信した参入登録要求メッセージに含まれる認証情報を用いてスマートメータ204を認証し(ステップS445)、収容数を更新して(ステップS446)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージを送信する(ステップS447)。
When the
GW#3は、上記参入登録応答メッセージを送信後、ネットワーク管理サーバ2に対して、参入してきたスマートメータ106のIDを付与した登録要求メッセージ,参入してきたスマートメータ204のIDを付与した登録要求メッセージをそれぞれ送信する(ステップS437,S448)。ネットワーク管理サーバ2では、登録要求メッセージを受信するごとにGW#3の収容数を更新し(ステップS438,S449)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをGW#3に対して送信する(ステップS439,S450)。
また、GW#3は、上記ステップS428の実行時に起動した運用開始報知情報送信タイマーがタイムアウトすると、ホップ数に1を加算して、報知情報メッセージを再度ブロードキャストする(ステップS451)。このとき、運用開始報知情報送信タイマーを再起動する。GW#3から1ホップ目に存在するスマートメータ102および201は、この報知情報メッセージを受信し、ホップ数が3とされているので、設定されているホップ数から1を減算して2に更新した上で転送する。GW#3から2ホップ目に存在するスマートメータ106および204は、1ホップ目のスマートメータにより転送された報知情報メッセージを受信し、ホップ数が2とされているので、設定されているホップ数から1を減算して1に更新した上で転送する。
Also, when the operation start notification information transmission timer activated at the time of executing step S428 times out,
スマートメータ106または204により転送された報知情報メッセージは、GW#3から3ホップ目に存在するスマートメータ107および205に受信され、スマートメータ107および205は、それぞれ、隣接探索動作を行う(図6CのステップS452,S464)。
The notification information message transferred by the
ステップS452,S464の隣接探索動作において、スマートメータ107,205は、それぞれ、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストする(ステップS453,S465)。スマートメータ107からブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ107の電波の到達範囲内に存在する隣接スマートメータであるスマートメータ106に到達し、スマートメータ106は、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#3)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ107に対して送信する(ステップS454)。同様に、スマートメータ205からブロードキャストされた探索要求メッセージは、スマートメータ205の電波の到達範囲内に存在する隣接スマートメータであるスマートメータ204に到達し、スマートメータ204は、参入先の無線メッシュネットワークを示すゲートウェイのID(#3)とゲートウェイまでのホップ数とを探索応答メッセージに載せ、スマートメータ205に対して送信する(ステップS466)。
In the adjacent search operation in steps S452 and S464, the
スマートメータ107,205は、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、それぞれ、それまでに受信した単一、または複数の探索応答メッセージの中から、上記ステップS451で受信した報知情報メッセージの送信元のゲートウェイ30(GW#3)までのホップ数が最も少ないものを選択し、当該選択したメッセージの送信元のスマートメータまたはゲートウェイを、参入する無線メッシュネットワークの接続先とする(ステップS456,S467)。図示した例では、スマートメータ107はスマートメータ106を参入する無線メッシュネットワークの接続先とし、スマートメータ205はスマートメータ204を参入する無線メッシュネットワークの接続先とする。
When the timer for waiting for reception of the search response message times out, the
探索応答メッセージ受信待ちのタイマーがタイムアウトした時点で、1つも探索応答メッセージを受信出来ていない場合、スマートメータ107,205は、再度、探索応答メッセージ受信待ちのタイマーを起動し、探索要求メッセージをブロードキャストし(ステップS453,S465)、探索応答メッセージが受信出来るまでこの動作(隣接探索動作)を繰り返し実施する。
If no search response message has been received when the search response message reception waiting timer has timed out, the
隣接探索動作を実施して参入先の選択が完了すると、次に、スマートメータ107,205は、それぞれ、応答待ちタイマーを起動して、参入する無線メッシュネットワークの接続先として選択したスマートメータを介し、参入先の無線メッシュネットワークを管理するGW#3に対して参入登録要求メッセージを送信する(ステップS457,S468)。このとき、先の隣接探索動作(ステップS452,S464)において、他に参入可能な無線メッシュネットワーク(GW#3以外のGWに管理されている無線メッシュネットワーク)が存在していた場合、この参入可能な他の無線メッシュネットワークを示すGWのIDを併せて通知する。ここでは、スマートメータ107がGW#1のID(=#1)を隣接GWのIDとして、また、スマートメータ205がGW#2のID(=#2)を隣接GWのIDとして、それぞれ併せて通知する。
When the neighbor search operation is performed and the entry destination selection is completed, each of the
スマートメータ107および205は、応答待ちタイマーがタイムアウトするまでに、GW#3からの参入登録応答メッセージが受信出来ない場合、再度参入登録メッセージの送信を行ない、応答待ちタイマーのタイムアウト前にGW#3からの参入登録応答メッセージを受信した場合は、応答待ちタイマーを停止する。
If the entry registration response message from
GW#3は、スマートメータ107から参入登録要求メッセージを受信すると、受信した参入登録要求メッセージに含まれる認証情報を用いてスマートメータ107を認証し(ステップS458)、収容数を更新して(ステップS459)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをスマートメータ107に対して送信する(ステップS460)。同様に、スマートメータ205から参入登録要求メッセージを受信すると、受信した参入登録要求メッセージに含まれる認証情報を用いてスマートメータ205を認証し(ステップS469)、収容数を更新して(ステップS470)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをスマートメータ205に対して送信する(ステップS471)。
When the
GW#3は、上記参入登録応答メッセージを送信後、ネットワーク管理サーバ2に対して、参入してきたスマートメータ107のIDを付与した登録要求メッセージ,参入してきたスマートメータ205のIDを付与した登録要求メッセージをそれぞれ送信する(ステップS461,S472)。ネットワーク管理サーバ2では、登録要求メッセージを受信するごとにGW#3の収容数を更新し(ステップS462,S473)、登録受付可(OK)を付与した参入登録応答メッセージをGW#3に対して送信する(ステップS463,S474)。
このように、本実施の形態において、各ゲートウェイは、起動して運用を開始した後、運用開始を示す報知情報を、1ホップ目のスマートメータ側から次ホップのスマートメータへと順次伝播するように、周期的にブロードキャストし、1ホップ目のスマートメータから順番に、参入先の無線メッシュネットワークを再選択させることとしたので、各ゲートウェイが収容するスマートメータ数の均衡化、すなわちゲートウェイ間の負荷分散を自律的に図ることが出来る。 Thus, in this embodiment, after each gateway is started and started to operate, broadcast information indicating the start of operation is sequentially propagated from the first hop smart meter side to the next hop smart meter. The wireless mesh network of the entry destination is reselected in order from the first hop smart meter, so that the number of smart meters accommodated by each gateway, that is, the load between the gateways Distributed autonomously.
本実施の形態においては、起動したゲートウェイ(GW#3)から3ホップ目までのスマートメータを対象に参入先を再選択させる場合について示したが、参入先を再選択させる範囲をさらに広げてもよいし、狭めてもよい。また、各ゲートウェイに収容されているスマートメータ数の均衡化が図れたとネットワーク管理サーバが判断するまで、参入先の再選択を継続して実施するようにしてもよい。すなわち、ネットワーク管理サーバが、起動したゲートウェイに対して、運用開始を示す報知情報メッセージ(上記のステップS403などで送信する報知情報メッセージ)を送信するよう指示を出し、その後、参入登録要求メッセージを受信してゲートウェイの収容数を更新すると、参入先の再選択動作を継続させるかどうか判断する。 In the present embodiment, the case of reselecting the entry destination for the smart meter from the activated gateway (GW # 3) to the third hop has been shown, but even if the range for reselecting the entry destination is further expanded Good or narrow. In addition, re-selection of the entry destination may be continuously performed until the network management server determines that the number of smart meters accommodated in each gateway is balanced. That is, the network management server instructs the activated gateway to transmit a broadcast information message indicating the start of operation (a broadcast information message transmitted in step S403 above), and then receives an entry registration request message. When the gateway capacity is updated, it is determined whether or not to continue the reselection operation of the entry destination.
以上のように、本発明は、電力等を検針する機能を有するノードであるスマートメータにより形成された無線メッシュネットワークを複数含んだ通信システムとして有用であり、特に、各無線メッシュネットワークを収容しているゲートウェイ間の付加分散を図ることが可能な通信システムに適している。 As described above, the present invention is useful as a communication system including a plurality of wireless mesh networks formed by smart meters that are nodes having a function of metering power and the like. It is suitable for a communication system capable of achieving additional distribution among existing gateways.
1 サーバ装置
2 サーバ装置(ネットワーク管理サーバ)
3 広域ネットワーク
10,20,30 ゲートウェイ
101〜109,201〜209 スマートメータ1
3
Claims (6)
ゲートウェイが起動したことを検出した場合、管理対象の各ゲートウェイに収容されているノードの数および各ノードの位置情報に基づいて、参入先の無線メッシュネットワークを変更させるノードを決定し、当該決定した各ノードに対して、参入先の無線メッシュネットワークを前記起動したゲートウェイが管理する無線メッシュネットワークに変更するよう指示を行う
ことを特徴とする管理サーバ。 Gateway, and is housed in the gateway, power, one or more nodes for measuring the amount of at least one of gas and water, in a plurality of communication systems including a wireless mesh network formed by , a management server collects and manages measurement results by said node manages the number of nodes contained in the gateway each
If the gateway detects that it has started, based on the position information of the number and each node of the node stored in each of the managed gateway determines the node to change the entry location of the wireless mesh network, the decision A management server that instructs each node to change the wireless mesh network of the entry destination to a wireless mesh network managed by the activated gateway.
管理対象の各ゲートウェイに収容されているノードの数、各ノードの位置情報および前記探索動作結果に基づいて、前記参入先の無線メッシュネットワークを変更させるノードを決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の管理サーバ。 Searching dynamic Sakuyui results of neighboring nodes by each node collects,
The number of nodes contained in the managed for each gateway, the claims based on the position information and the search operation result of each node, and determines the node to change the entry destination wireless mesh network 1. The management server according to 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の管理サーバ。 If the startup reasons notified from the gateway to the pre-boot Symbol indicates a recovery from system failure, based on the management information of the gateway that was used before the failure occurs in the started gateway, the entry destination The management server according to claim 1, wherein a node for changing a wireless mesh network is determined.
ことを特徴とする請求項1に記載の管理サーバ。 The management server according to claim 1, wherein a timing for executing an entry change operation is instructed to each of the determined nodes, and the entry change operation is executed at different timings.
ことを特徴とする請求項4に記載の管理サーバ。 The management server according to claim 4, characterized in that the order from a node that is placed near the front Symbol Start the gateway to perform the entry destination changing operation.
起動した後、自身に隣接するノードであるホップ数が最少のノードからホップ数が多いノードに向かって順番に、参入先の無線メッシュネットワークを再選択するよう指示を行ない、隣接する無線メッシュネットワークに参入しているノードの一部を自身が管理する無線メッシュネットワークに参入させる
ことを特徴とするゲートウェイ。 Power, a gateway for forming a wireless mesh network with one or more nodes for measuring the amount of at least one of gas and water,
After launch, the order number of hops is a node adjacent to itself towards the node number of hops is large from minimal node performs an instruction to re-select to enter destination wireless mesh network, neighboring wireless mesh network A gateway characterized by letting some of the nodes entering the network enter the wireless mesh network that they manage.
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