JP5980821B2 - 制御装置及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの機器と共に自律分散型の無線ネットワークを構成する制御装置及び通信制御方法に関する。

近年、省エネルギー化に対する関心が高まっており、電力の需要家単位で電力管理を行うための制御装置として、エネルギー管理システム（ＥＭＳ）が注目されている。住宅単位で電力管理を行うための制御装置は、宅内エネルギー管理システム（ＨＥＭＳ）と称されている。

ＥＭＳは、需要家に設けられた近距離通信ネットワーク（ＰＡＮ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いて、当該需要家に設けられた分散型電源、家電及びセンサなどの機器との通信を行い、これらの機器を制御する。

このような近距離通信ネットワークは、インフラ・ネットワークに依存しない、すなわち、自律分散型の無線ネットワークである。このようなネットワークを実現するための通信プロトコルの一つとして、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ジグビーは、物理レイヤ（ＰＨＹレイヤ）及びＭＡＣレイヤには、ＩＥＥＥ８０２．１５．４を採用し、ネットワークレイヤ（ＮＷＫレイヤ）及びアプリケーション・サポート・サブレイヤ（ＡＰＳレイヤ）には、ジグビー・アライアンスで策定されたプロトコル（ジグビー・プロトコル）を採用する。

また、ジグビー・ネットワークにおいて、当該ネットワークを管理するデバイスはジグビー・コーディネータ（ＺＣ）、中継（ルーティング）を行うデバイスはジグビー・ルータ（ＺＲ）、末端のデバイスはジグビー・エンドデバイス（ＺＥＤ）と称される。よって、ＥＭＳは、ＺＣに相当するジグビー・モジュールを有し、分散型電源、家電及びセンサなどの各機器は、ＺＲ又はＺＥＤに相当するジグビー・モジュールを有している。

特開２０１１−１２９０８５号公報

ＺＣ及びＺＲに相当するジグビー・モジュールは、ジグビー・ネットワークに含まれる機器毎の経路情報をルーティング・テーブル（経路表）として管理する。ジグビー・ネットワークに含まれる機器は、仕様上、最大で６５５３６台であるため、ＺＣ及びＺＲに相当するジグビー・モジュールは、最大で６５５３６台分の経路情報を管理することになる。

しかしながら、ジグビー・モジュールには、ルーティング・テーブルを管理するためのリソース（メモリ量など）に制約があるため、そのような大量の経路情報をジグビー・モジュールが管理することは困難である。

したがって、従来では、ジグビー・ネットワークなどの無線ネットワークにおいて、当該無線ネットワークに含まれる機器数が多い場合には、経路制御を適切に行うことができないという問題があった。

そこで、本発明は、無線ネットワークに含まれる機器数が多い場合でも、経路制御を適切に行うことができる制御装置及び通信制御方法を提供することを目的とする。

本発明の制御装置は、少なくとも１つの機器と共に自律分散型の無線ネットワークを構成する制御装置であって、前記機器を制御するためのアプリケーションを処理するアプリケーション処理部と、前記アプリケーションよりも下位のレイヤに位置付けられる所定の通信プロトコルに従って、前記機器毎に経路情報を管理する通信制御部と、を有し、前記アプリケーション処理部は、前記無線ネットワークに含まれる前記機器の数に応じて、第１のモード及び第２のモードのうち何れか一方を選択し、前記第１のモードでは、制御対象の機器を前記アプリケーション処理部から前記通信制御部に通知して、前記制御対象の機器への通信経路を前記通信制御部が制御し、前記第２のモードでは、前記制御対象の機器への通信経路を前記アプリケーション処理部が決定して、前記決定した通信経路を前記アプリケーション処理部から前記通信制御部に通知することを特徴とする。

前記無線ネットワークに含まれる前記機器の数が、前記通信制御部が管理可能な前記経路情報の上限数に応じて定められる閾値以下である場合、前記アプリケーション処理部は、前記第１のモードを選択し、前記無線ネットワークに含まれる前記機器の数が前記閾値を超えている場合、前記アプリケーション処理部は、前記第２のモードを選択してもよい。

前記閾値は、前記通信制御部が管理可能な前記経路情報の上限数に所定のオフセット値を加えた値であってもよい。

前記第１のモードが選択された場合において、前記制御対象の機器に対応する経路情報を前記通信制御部が有していないとき、前記通信制御部は、前記制御対象の機器に対応する経路情報を取得するためのルート解決を行い、前記通信制御部が前記ルート解決を行う場合において、前記アプリケーション処理部は、前記ルート解決の期限を定めるための第１のタイムアウト時間を設定してもよい。

前記通信制御部が前記ルート解決を行う場合において、前記第１のタイムアウト時間内に前記ルート解決が完了したとき、前記アプリケーション処理部は、前記制御対象の機器への送信要求を前記通信制御部に対して行うとともに、前記制御対象の機器からの応答の期限を定めるための第２のタイムアウト時間を設定してもよい。

前記第１のモードが選択された場合において、前記アプリケーション処理部は、前記制御対象の機器に対応する経路情報を前記通信制御部が有しているか否かを判定し、前記アプリケーション処理部は、前記制御対象の機器に対応する経路情報を前記通信制御部が有していないと判定した場合に、前記通信制御部に、前記ルート解決を実行させてもよい。

前記無線ネットワークは、ジグビー・ネットワークであってもよい。

本発明の通信制御方法は、少なくとも１つの機器と共に自律分散型の無線ネットワークを構成する制御装置であって、前記機器を制御するためのアプリケーションを処理するアプリケーション処理部と、前記アプリケーションのレイヤよりも下位のレイヤに位置付けられる所定の通信プロトコルに従って、前記機器毎に経路情報を管理する通信制御部と、を有する制御装置に適用される通信制御方法であって、前記アプリケーション処理部が、前記無線ネットワークに含まれる前記機器の数に応じて、第１のモード及び第２のモードのうち何れか一方を選択するステップを有し、前記第１のモードでは、制御対象の機器を前記アプリケーション処理部から前記通信制御部に通知して、前記制御対象の機器への通信経路を前記通信制御部が制御し、前記第２のモードでは、前記制御対象の機器への通信経路を前記アプリケーション処理部が決定して、前記決定した通信経路を前記アプリケーション処理部から前記通信制御部に通知することを特徴とする。

本発明の通信制御方法は、ジグビー・ネットワークを構成する制御装置に適用される通信制御方法であって、データ送信する際、自装置の属する前記ジグビー・ネットワークに含まれるノード数が多い場合と少ない場合とで、送信先ノードまでの通信経路を決定するプロセスがそれぞれ異なることを特徴とする。

本発明によれば、無線ネットワークに含まれる機器数が多い場合でも、経路制御を適切に行うことができる制御装置及び通信制御方法を提供できる。

図１は、実施形態に係るジグビー・ネットワークの全体構成図である。 図２は、実施形態に係るジグビー・ネットワークにおけるプロトコル・スタック図である。 図３は、実施形態に係るＨＥＭＳのブロック図である。 図４は、実施形態に係るＨＥＭＳによって行われるモード選択動作のフロー図である。 図５は、実施形態に係る第１のモードの動作パターン１の動作シーケンス図である。 図６は、実施形態に係る第１のモードの動作パターン２の動作シーケンス図である。

図面を参照して、本発明の実施形態について、（１）全体構成、（２）プロトコル・スタック、（３）ＨＥＭＳの構成、（４）動作、（５）まとめ、（６）その他の実施形態の順に説明する。以下の実施形態に係る図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。

（１）全体構成
図１は、本実施形態に係るジグビー・ネットワーク１０の全体構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係るジグビー・ネットワーク１０は、ＨＥＭＳ１００と複数の機器２００とによって構成される。図１は、複数の機器２００として、４台の機器２００−１〜２００−４を図示している。ただし、ジグビー・ネットワーク１０を構成する各機器２００は、機器固有の６４ビットアドレスと共に、当該ネットワーク内で使用される１６ビットアドレスを持つため、１ネットワーク内に最大で６５５３５台までの機器２００（ＨＥＭＳ１００を含めると６５５３６台までのデバイス）を接続できる。

ＨＥＭＳ１００及び複数の機器２００は、住宅に設けられる。ＨＥＭＳ１００は、住宅単位で電力管理を行うための制御装置に相当する。機器２００は、例えば、住宅に設けられた分散型電源、家電、及びセンサなどである。

ＨＥＭＳ１００は、複数の機器２００との通信を行い、これらの機器２００を制御する。ＨＥＭＳ１００は、ジグビー・モジュール１１０及びＨＥＭＳ制御部１２０を有する。ジグビー・モジュール１１０は、ジグビー・ネットワーク１０のネットワーク管理を行うＺＣに相当する。また、ジグビー・モジュール１１０は、隣接する機器２００−１及び２００−４との無線通信を行う。ＨＥＭＳ制御部１２０は、ＨＥＭＳアプリケーションを実行する。当該ＨＥＭＳアプリケーションは、ジグビー・モジュール１１０を用いて機器２００との通信を行い、当該機器２００を制御する。例えば、当該ＨＥＭＳアプリケーションは、機器２００がエアコンであればその設定温度を制御したり、機器２００がセンサであればその測定値を報告させたりする。

複数の機器２００の各々は、ジグビー・モジュール２１０及び機器制御部２２０を有する。以下、機器２００−１〜２００−４の構成を、順に説明する。

機器２００−１は、ジグビー・モジュール２１０−１及び機器制御部２２０−１を有する。ジグビー・モジュール２１０−１は、ジグビー・ネットワーク１０におけるルーティングを行うＺＲに相当する。また、ジグビー・モジュール２１０−１は、隣接するＨＥＭＳ１００及び機器２００−２との無線通信を行う。機器制御部２２０−１は、機器アプリケーションを実行する。当該機器アプリケーションは、ジグビー・モジュール２１０−１を用いてＨＥＭＳ１００との通信を行い、ＨＥＭＳ１００による制御に従って自機器２００−１を動作させる。

機器２００−２は、ジグビー・モジュール２１０−２及び機器制御部２２０−２を有する。ジグビー・モジュール２１０−２は、ジグビー・ネットワーク１０におけるルーティングを行うＺＲに相当する。また、ジグビー・モジュール２１０−２は、隣接する機器２００−１及び２００−３との無線通信を行う。機器制御部２２０−２は、機器アプリケーションを実行する。当該機器アプリケーションは、ジグビー・モジュール２１０−２を用いてＨＥＭＳ１００との通信を行い、ＨＥＭＳ１００による制御に従って自機器２００−２を動作させる。

機器２００−３は、ジグビー・モジュール２１０−３及び機器制御部２２０−３を有する。ジグビー・モジュール２１０−３は、ジグビー・ネットワーク１０における末端デバイスであるＺＥＤに相当する。また、ジグビー・モジュール２１０−３は、隣接する機器２００−２との無線通信を行う。機器制御部２２０−３は、機器アプリケーションを実行する。当該機器アプリケーションは、ジグビー・モジュール２１０−３を用いてＨＥＭＳ１００との通信を行い、ＨＥＭＳ１００による制御に従って自機器２００−３を動作させる。

機器２００−４は、ジグビー・モジュール２１０−４及び機器制御部２２０−４を有する。ジグビー・モジュール２１０−４は、ジグビー・ネットワーク１０における末端デバイスであるＺＥＤに相当する。また、ジグビー・モジュール２１０−４は、隣接するＨＥＭＳ１００との無線通信を行う。機器制御部２２０−４は、機器アプリケーションを実行する。当該機器アプリケーションは、ジグビー・モジュール２１０−４を用いてＨＥＭＳ１００との通信を行い、ＨＥＭＳ１００による制御に従って自機器２００−４を動作させる。

（２）プロトコル・スタック
ジグビー・ネットワーク１０は、ＰＨＹレイヤ及びＭＡＣレイヤには、ＩＥＥＥ８０２．１５．４を採用し、ＮＷＫレイヤ及びＡＰＳレイヤには、ジグビー・アライアンスで策定されたプロトコル（ジグビー・プロトコル）を採用する。

ジグビー・モジュール１１０及び２１０のそれぞれには、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠したＰＨＹ及びＭＡＣレイヤと、ジグビー・プロトコルに準拠したＮＷＫ及びＡＰＳレイヤと、が実装される。これに対し、ＨＥＭＳ制御部１２０及び機器制御部２２０には、ユーザが定義可能なアプリケーション（ＡＰＰレイヤ）が実装される。

ＡＰＰレイヤは、アプリケーション及びミドルウェアを含む。また、ＡＰＰレイヤには、ユース・ケースに応じたプロファイルが適用される。本実施形態では、ＡＰＰレイヤには、ＨＡ（Ｈｏｍｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）プロファイルが適用される。ＨＡプロファイルは、ＺＣＬ（ＺｉｇＢｅｅ（登録商標） Ｃｌｕｓｔｅｒ Ｌｉｂｒａｒｙ）でフォーマットが規定されており、アプリケーションは、ＺＣＬに従ったフォーマットのデータを通信先のアプリケーションと送受信する。

図２は、ジグビー・ネットワーク１０におけるプロトコル・スタック図である。

以下、本実施形態における、ＮＷＫレイヤが経路制御を行う方法（第１のモード）を説明する。

まず、ＨＥＭＳ１００から、機器２００−１及び機器２００−２を経由して、機器２００−３にデータを転送する際のジグビー・ネットワーク１０における経路制御（ルーティング）を説明する。

図２に示すように、ＨＥＭＳ１００のＡＰＰレイヤ（ＨＥＭＳアプリケーション）は、データの宛先（宛先アドレス）を指定して、ＡＰＳレイヤに対して送信要求を行う。当該データは、ＡＰＳレイヤでヘッダが付加されてＮＷＫレイヤに渡される。

ＮＷＫレイヤは、ジグビー・ネットワーク１０に含まれるノード（機器２００）毎の経路情報をルーティング・テーブルとして管理している。ここで経路情報とは、機器２００宛てのデータを適切なノードに転送するための情報であり、例えば当該機器２００のアドレスに転送先ノードのアドレスが対応付けられたものである。ＮＷＫレイヤは、機器２００−３のアドレスを宛先とするデータを受け取ると、当該経路情報を参照して、当該データを機器２００−１に送信するよう下位レイヤ（ＭＡＣレイヤ）を制御する。

ＭＡＣレイヤは、ＮＷＫレイヤからデータを受け取り、ヘッダを付加してＰＨＹレイヤに渡す。そして、ＰＨＹレイヤは、ＭＡＣレイヤからデータを受け取ると、当該データを無線で送信する。

機器２００−１のＰＨＹレイヤは、ＨＥＭＳ１００のＰＨＹレイヤからのデータを無線で受信して、ＭＡＣレイヤに渡す。ＭＡＣレイヤは、ＰＨＹレイヤから受け取ったデータをＮＷＫレイヤに渡す。

ＮＷＫレイヤは、ジグビー・ネットワーク１０に含まれるノード（機器２００）毎の経路情報をルーティング・テーブルとして管理している。ＮＷＫレイヤは、機器２００−３のアドレスを宛先とするデータを受け取ると、当該経路情報を参照して、当該データを機器２００−２に送信するよう下位レイヤ（ＭＡＣレイヤ）を制御する。

ＭＡＣレイヤは、ＮＷＫレイヤからデータを受け取り、ヘッダを付加してＰＨＹレイヤに渡す。そして、ＰＨＹレイヤは、ＭＡＣレイヤからデータを受け取ると、当該データを無線で送信する。

機器２００−２においても機器２００−１と同様の処理を行った後、データを機器２００−３に無線で送信する。

機器２００−３のＰＨＹレイヤは、機器２００−３のＰＨＹレイヤからのデータを無線で受信して、ＭＡＣレイヤに渡す。ＭＡＣレイヤは、ＰＨＹレイヤから受け取ったデータをＮＷＫレイヤに渡す。

ＮＷＫレイヤは、ＭＡＣレイヤから受け取ったデータの宛先が自機器２００−３であることを認識し、当該データを上位レイヤ（ＡＰＳレイヤ）に渡す。ＡＰＳレイヤは、ＮＷＫレイヤから受け取ったデータをＡＰＰレイヤに渡す。そして、ＡＰＰレイヤ（機器アプリケーション）は、ＡＰＳレイヤから受け取ったデータを解釈して、当該データに応じた処理を行う。

このように、ジグビー・ネットワーク１０における経路制御（ルーティング）は、主としてＮＷＫレイヤで行われる。しかしながら、ＮＷＫレイヤを司るジグビー・モジュールは、管理可能な経路情報の数に上限がある。ルーティング・テーブル上にない宛先（ノード）をアプリケーションが指定した場合、送信に先立ってルート解決が実施される。

次に、本実施形態における、ＨＥＭＳ１００のＡＰＰレイヤ（ＨＥＭＳアプリケーション）が経路制御を行う方法（第２のモード）を説明する。

第２のモードにおいて、ＨＥＭＳ１００のＡＰＰレイヤ（ＨＥＭＳアプリケーション）は、ジグビー・ネットワーク１０に含まれるノード（機器２００）毎に、通信経路全体の情報（以下、「全体経路情報」と称する）を管理する。例えば、機器２００−３についての全体経路情報は、機器２００−１、機器２００−２、及び機器２００−３の各ノード順に、ＨＥＭＳ１００からの途中経路における全ての機器２００（ノード）のアドレス及び自機器２００のアドレスを含む。機器２００のアドレスは、機器２００のＩＰアドレスであってもよく、機器２００に割り当てられたネットワークアドレス（ジグビー・プロトコルで定められるＰＡＮ ＩＤなど）であってもよい。

ＨＥＭＳ１００のＡＰＰレイヤでの処理（ＨＥＭＳアプリケーション）は、機器２００−３に対する送信を行う場合に、ＡＰＳレイヤに対して送信要求を行うとともに、機器２００−３についての通信経路を全体経路情報から抽出してＡＰＳレイヤに渡す。この場合、ＮＷＫレイヤは、ＨＥＭＳアプリケーションが指定した通信経路に従って転送先ノードを決定することになる。

ただし、第２のモードは、ＨＥＭＳアプリケーションにおいて全機器２００への経路を常時把握しておく必要があり、その把握のために全体経路情報を更新し続ける必要がある。ＨＥＭＳアプリケーションは、例えば、全機器２００についての経路要求コマンドを定期的にブロードキャストすることによって、全機器２００についての全体経路情報を所定周期で更新し続ける。

（３）ＨＥＭＳの構成
次に、ＨＥＭＳ１００の構成を説明する。図３は、ＨＥＭＳ１００のブロック図である。

図３に示すように、ＨＥＭＳ１００は、ジグビー・モジュール１１０及びＨＥＭＳ制御部１２０を有する。ジグビー・モジュール１１０は、送受信部１１１及びジグビー制御部１１２を含む。ＨＥＭＳ制御部１２０は、記憶部１２１及び処理部１２２を含む。

送受信部１１１には、上述したＰＨＹレイヤの機能が実装される。送受信部１１１は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に従って無線信号を送受信する。

ジグビー制御部１１２には、上述したＭＡＣレイヤ、ＮＷＫレイヤ及びＡＰＳレイヤの各機能が実装される。

ジグビー制御部１１２は、プロセッサ及びメモリなどを含む。当該メモリは、上述したルーティング・テーブルを記憶する。本実施形態では、ジグビー制御部１１２は、アプリケーションよりも下位のレイヤに位置付けられるジグビー・プロトコルに従って機器２００毎に経路情報を管理する通信制御部に相当する。

記憶部１２１は、例えばメモリやＨＤＤを含み、処理部１２２によって実行されるプログラム（アプリケーション及びミドルウェア）を記憶する。また、第２のモードにおいては、記憶部１２１は、機器２００毎の全体経路情報を記憶する。

処理部１２２は、例えばプロセッサを含み、記憶部１２１に記憶されているプログラム（アプリケーション及びミドルウェア）を実行する。本実施形態では、処理部１２２は、機器２００を制御するためのアプリケーションを処理するアプリケーション処理部に相当する。

処理部１２２は、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００（ノード）の数に応じて、第１のモード及び第２のモードのうち何れか一方を選択する。第１のモードでは、制御対象の機器２００（ノード）を処理部１２２からジグビー制御部１１２に通知して、当該機器２００への通信経路をジグビー制御部１１２が制御する。第２のモードでは、制御対象の機器２００への通信経路を処理部１２２が決定して、当該通信経路を処理部１２２からジグビー制御部１１２に通知する。

処理部１２２は、ジグビー制御部１１２が管理しているルーティング・テーブルに含まれる経路情報の数を、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数としてもよい。或いは、処理部１２２は、制御対象の機器２００の数（及びジグビー・モジュールの数）を把握していることが前提であり、当該把握している数をジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数としてもよい。

ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数が、ジグビー制御部１１２が管理可能（保持可能）な経路情報の上限数に応じて定められる閾値以下である場合、処理部１２２は、第１のモードを選択する。これに対し、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数が閾値を超えている場合、処理部１２２は、第２のモードを選択する。ここで、ジグビー制御部１１２が管理可能な経路情報の上限数（以下、単に「経路情報の上限数」と称する）は、ジグビー制御部１１２の性能（例えばメモリ容量）などに応じて予め設定されている。

また、閾値は、経路情報の上限数に所定のオフセット値αを加えた値であってもよい。ただし、経路情報の上限数に所定のオフセット値αを加えた値を閾値とすると、第１のモードにおいて、当該少数の機器２００についての経路情報はルーティング・テーブルに存在しないことになる。このため、当該少数の機器２００を宛先として処理部１２２が指定した場合、ジグビー制御部１１２は、送信に先立ってルート解決を行う。
本実施形態では、第１のモードにおいて、ジグビー制御部１１２がルート解決を行う場合、処理部１２２は、当該ルート解決の期限を定めるためのルート解決用タイムアウト時間Ｔｒを設定する。また、ルート解決用タイムアウト時間Ｔｒ内にルート解決が完了せずにタイムアウトした場合、処理部１２２は、タイムアウト時の処理（例えば、再送処理又はエラー判定処理など）を行う。

また、ジグビー制御部１１２がルート解決を行う場合において、ルート解決用タイムアウト時間Ｔｒ内に当該ルート解決が完了したとき、処理部１２２は、制御対象の機器２００への送信要求をジグビー制御部１１２に対して行うとともに、当該機器２００からの応答の期限を定めるためのレスポンス用タイムアウト時間Ｔｓを設定する。レスポンス用タイムアウト時間Ｔｓ内に、応答が得られずにタイムアウトした場合、処理部１２２は、タイムアウト時の処理（例えば、再送処理又はエラー判定処理など）を行う。

（４）動作
以下において、ＨＥＭＳ１００の動作を中心に、ジグビー・ネットワーク１０の動作を説明する。

（４．１）モード選択動作
図４は、ＨＥＭＳ１００によって行われるモード選択動作のフロー図である。

図４に示すように、ステップＳ１１において、処理部１２２は、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数を一定値（閾値）と比較する。上述したように、閾値は、例えば経路情報の上限数（例えば４０）に、所定のオフセット値α（例えば２０）を加えた値である。

ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数が閾値以下である場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、処理部１２２は、処理をステップＳ１２に進めて、第１のモードを選択する。

これに対し、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数が閾値を超える場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、処理部１２２は、処理をステップＳ１３に進めて、第２のモードを選択する。

（４．２）第１のモード
次に、第１のモードにおける基本動作と、制御対象の機器２００ついての経路情報がルーティング・テーブルに存在しない場合の動作パターン１及び２を説明する。

（４．２．１）基本動作
ＨＥＭＳ１００のＨＥＭＳ制御部１２０は、機器２００に対して送信を行うために、機器２００のアドレスを送信先ノードとして指定してジグビー・モジュール１１０に対して送信要求を行う。その際、ＨＥＭＳ制御部１２０は、機器２００からの応答（レスポンス）までのタイムアウト時間（レスポンス用タイムアウト時間）Ｔｓを設定する。

ＨＥＭＳ１００のジグビー・モジュール１１０は、自身のルーティング・テーブルを参照し、機器２００の経路情報を特定する。ジグビー・モジュール１１０は、機器２００の経路情報に基づいて、機器２００に対してデータ送信を行う。

機器２００のジグビー・モジュール２１０は、自身宛のデータを受信したことに応じて、当該データを機器制御部２２０に渡す。

機器２００の機器制御部２２０は、当該データに対する応答をジグビー・モジュール２１０に渡す。

機器２００のジグビー・モジュール２１０は、機器制御部２２０から受け取った応答をＨＥＭＳ１００に対して送信する。

ＨＥＭＳ１００のジグビー・モジュール１１０は、自身宛の応答を受信したことに応じて、当該応答をＨＥＭＳ制御部１２０に渡す。

レスポンス用タイムアウト時間Ｔｓ内に、機器２００からの応答（レスポンス）が得られずにタイムアウトした場合、ＨＥＭＳ制御部１２０は、タイムアウト時の処理（例えば、再送処理又はエラー判定処理など）を行う。

（４．２．２）動作パターン１
図５は、第１のモードの動作パターン１の動作シーケンス図である。ここでは、第１のモードにおいて、ルーティング・テーブルに経路情報が存在しない制御対象の機器２００に対して送信を行う場合の動作パターン１を説明する。

図５に示すように、ステップＳ１０１において、ＨＥＭＳ１００のＨＥＭＳ制御部１２０は、機器２００に対して送信を行うために、機器２００のアドレスを送信先ノードとして指定してジグビー・モジュール１１０に対して送信要求を行う。その際、ＨＥＭＳ制御部１２０は、機器２００からの応答までのレスポンス用タイムアウト時間Ｔｓを設定する。

ステップＳ１０２において、ＨＥＭＳ１００のジグビー・モジュール１１０は、自身のルーティング・テーブル上に機器２００のアドレスがないため、ルート解決処理を開始する。具体的には、ジグビー・モジュール１１０は、当該アドレスを含んだルート解決要求をブロードキャストで送信する。

ステップＳ１０３において、ＨＥＭＳ１００のジグビー・モジュール１１０は、ルート解決を開始する旨（ルート探索通知）をＨＥＭＳ制御部１２０に通知する。ＨＥＭＳ制御部１２０は、ジグビー・モジュール１１０からの通知に応じて、レスポンス用タイムアウト時間Ｔｓを破棄し、ルート解決用タイムアウト時間Ｔｒを設定して、ルート解決を待つ。ＨＥＭＳ制御部１２０は、ルート解決用タイムアウト時間Ｔｒ以内にルート解決が完了しなければ、タイムアウトとみなして、タイムアウト時の処理を行う。

ステップＳ１０４において、送信先ノードとして指定された機器２００のジグビー・モジュール２１０は、自身宛のルート解決要求を受信したことに応じて、ルート解決要求を受信したときに経由したノードの履歴を経路情報（ルート情報）としてＨＥＭＳ１００に対して送信する。

ステップＳ１０５において、ＨＥＭＳ１００のジグビー・モジュール１１０は、機器２００の経路情報を受信したことに応じて、ルート解決が完了した旨をＨＥＭＳ制御部１２０に通知する。

ステップＳ１０６において、ＨＥＭＳ１００のＨＥＭＳ制御部１２０は、ルート解決処理が完了したことを確認したことに応じて、受信した経路情報をもとに、機器２００のアドレスを送信先ノードとして指定してジグビー・モジュール１１０に対して改めて送信要求を行う。その際、ＨＥＭＳ制御部１２０は、機器２００からの応答までのレスポンス用タイムアウト時間Ｔｓを改めて設定する。

ステップＳ１０７において、ＨＥＭＳ１００のジグビー・モジュール１１０は、ルート解決処理によって取得した機器２００の経路情報に基づいて、機器２００に対してデータ送信を行う。

ステップＳ１０８において、機器２００のジグビー・モジュール２１０は、自身宛のデータを受信したことに応じて、当該データ（受信情報）を機器制御部２２０に渡す。

ステップＳ１０９において、機器２００の機器制御部２２０は、当該データに対する応答（レスポンス）をジグビー・モジュール２１０に渡す。

ステップＳ１１０において、機器２００のジグビー・モジュール２１０は、機器制御部２２０から受け取った応答をＨＥＭＳ１００に対して送信する。

ステップＳ１１１において、ＨＥＭＳ１００のジグビー・モジュール１１０は、自身宛の応答を受信したことに応じて、当該応答（応答情報）をＨＥＭＳ制御部１２０に渡す。

ＨＥＭＳ制御部１２０は、レスポンス用タイムアウト時間Ｔｓ以内に機器２００からの応答を取得しなければ、タイムアウトとみなして、タイムアウト時の処理を行う。

（４．２．３）動作パターン２
図６は、第１のモードの動作パターン２の動作シーケンス図である。ここでは、第１のモードにおいて、ルーティング・テーブルに経路情報が存在しない制御対象の機器２００に対して送信を行う場合の動作パターン２を説明する。

図６に示すように、ステップＳ２０１において、ＨＥＭＳ１００のＨＥＭＳ制御部１２０は、機器２００への送信に先立って、ルーティング・テーブルをジグビー・モジュール１１０に対して要求する。

ステップＳ２０２において、ＨＥＭＳ１００のジグビー・モジュール１１０は、ルーティング・テーブルをＨＥＭＳ制御部１２０に渡す。ＨＥＭＳ制御部１２０は、送信時にルーティング・テーブルを取得してもよいし、定期的に取得していてもよい。

ステップＳ２０３において、ＨＥＭＳ制御部１２０は、ルーティング・テーブル上に送信先ノードとして指定された機器２００のアドレスがないため、ジグビー・モジュール１１０に対してルート解決要求を行い、ルート解決用タイムアウト時間Ｔｒを設定する。

ステップＳ２０４において、ＨＥＭＳ１００のジグビー・モジュール１１０は、ＨＥＭＳ制御部１２０からのルート解決要求に応じて、ルート解決処理を開始する。具体的には、ジグビー・モジュール１１０は、送信先ノードとして指定された機器２００のアドレスを含んだルート解決要求をブロードキャストで送信する。

ステップＳ２０５以降の動作は、動作パターン１におけるステップＳ１０４以降の動作と同様である。

（４．３）第２のモード
次に、第２のモードの動作パターンを説明する。

ＨＥＭＳ制御部１２０は、全機器２００についての全体経路情報をジグビー・モジュール１１０を通じて取得し、更新している。

ＨＥＭＳ１００がある機器２００への送信を行うとき、ＨＥＭＳ制御部１２０は、送信先ノードとして指定された機器２００についての全体経路情報を参照する。次に、ＨＥＭＳ制御部１２０は、ジグビー・モジュール１１０に対して送信先ノードとして指定された機器２００のアドレス及び途中経路における全ての機器２００（ノード）のアドレスを指定して送信要求を行い、送信先ノードとして指定された機器２００からの応答までのレスポンス用タイムアウト時間Ｔｓを設定する。

ＨＥＭＳ制御部１２０は、レスポンス用タイムアウト時間Ｔｓ以内に、送信先ノードとして指定された機器２００からの応答を取得しなければ、タイムアウトとみなして、タイムアウト時の処理を行う。

（５）まとめ
以上説明したように、ＨＥＭＳ１００の処理部１２２（アプリケーション）は、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数に応じて、第１のモード及び第２のモードのうち何れか一方を選択する。第１のモードでは、制御対象の機器２００を処理部１２２からジグビー制御部１１２に通知して、当該機器２００への通信経路をジグビー制御部１１２が制御する。これに対し、第２のモードでは、制御対象の機器２００への通信経路を処理部１２２が決定して、当該通信経路を処理部１２２からジグビー制御部１１２に通知する。

このように、本実施形態によれば、制御対象の機器２００にデータ送信する際、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００（ノード）数が多い場合と少ない場合とで、送信先ノードまでの通信経路を決定するプロセスがそれぞれ異なる。これにより、処理部１２２は、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００（ノード）の数に応じて、適切なモード（経路制御）を選択できる。

本実施形態では、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００（ノード）の数が、ジグビー制御部１１２が管理可能（保持可能）な経路情報の上限数に応じて定められる閾値以下である場合、処理部１２２は、第１のモードを選択する。これに対し、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数が多い場合に第１のモードが選択されると、ルート解決のためにネットワーク内でのやり取りに時間がかかることとなり、アプリケーションの送信処理開始時点から実際に宛先に届いてレスポンスを得られるまでの時間がアプリケーションの既定のタイムアウト（レスポンス用タイムアウト時間Ｔｓ）に間に合わないという問題がある。

そこで、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数が閾値を超えている場合、処理部１２２は、第２のモードを選択する。これにより、処理部１２２が途中経路を指定することで、既定のタイムアウト（レスポンス用タイムアウト時間Ｔｓ）に間に合わないという問題を解決することができ、ジグビー・ネットワーク１０に含まれる機器２００の数が多い場合でも、経路制御を適切に行うことができる。

また、閾値を、経路情報の上限数に所定のオフセット値αを加えた値とすることによって、少数の機器２００のために通信量が増大する事態を回避できる。第２のモードにおいては、処理部１２２が全機器２００への通信経路を把握するために、全体経路情報を更新し続ける必要がある。したがって、第２のモードは、機器２００の数が経路情報の上限数を大きく超える場合には妥当であるが、機器２００の数が経路情報の上限数を若干超える程度の場合には、その少数の機器２００のために全体経路情報を更新し続けることは、当該更新のための通信量が増大することとなり、適切でない。よって、経路情報の上限数に所定のオフセット値αを加えた値を閾値とし、当該閾値を超えた場合に第２のモードを選択することで、当該少数の機器２００のために通信量が増大する事態を回避できる。

本実施形態では、第１のモードにおいて、ジグビー制御部１１２がルート解決を行う場合、処理部１２２は、当該ルート解決の期限を定めるためのタイムアウト時間Ｔｒを設定する。閾値を、経路情報の上限数に所定のオフセット値αを加えた値とすると、第１のモードを選択した場合であっても、少数の機器２００についての経路情報はルーティング・テーブルに存在しないことになる。このため、当該少数の機器２００を宛先として処理部１２２が指定した場合、ジグビー制御部１１２は、送信に先立ってルート解決を行う。そこで、処理部１２２は、ルート解決を待つためのルート解決用タイムアウト時間Ｔｒを設けることによって、より緻密な時間管理を行うことができるため、適切にタイムアウト処理を行うことができる。

本実施形態では、ジグビー制御部１１２がルート解決を行う場合において、ルート解決用タイムアウト時間Ｔｒ内に当該ルート解決が完了したとき、処理部１２２は、機器２００からの応答の期限を定めるためのレスポンス用タイムアウト時間Ｔｓを設定する。このように、処理部１２２は、ルート解決を待つためのルート解決用タイムアウト時間Ｔｒと、応答を待つためのレスポンス用タイムアウト時間Ｔｓと、を設けることによって、より緻密な時間管理を行うことができるため、適切にタイムアウト処理を行うことができる。

（６）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、上述した実施形態では、自律分散型の無線ネットワークを実現するための通信プロトコルとしてジグビー・プロトコルを使用していたが、ＫＮＸ等の他の通信プロトコルを使用してもよい。また、例えばＡＰＰレイヤではＥｃｈｏｎｅｔ Ｌｉｔｅ等の通信プロトコルを使用する等、ジグビー・プロトコルと他の通信プロトコルとを組み合わせて使用してもよい。

また、上述した実施形態では、住宅単位で電力管理を行うための制御装置であるＨＥＭＳ１００を説明したが、ビルを対象としたＢＥＭＳや、工場を対象としたＦＥＭＳなどであってもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。また、上述した実施形態及び変更例は、組み合わせることが可能である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。

なお、日本国特許出願第２０１２−０３２１４５号（２０１２年２月１６日出願）の全内容が、参照により、本願に組み込まれている。

本発明によれば、無線ネットワークに含まれる機器数が多い場合でも、経路制御を適切に行うことができる制御装置及び通信制御方法を提供することができる。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの機器と共に自律分散型の無線ネットワークを構成する制御装置であって、
   前記機器を制御するためのアプリケーションを処理するアプリケーション処理部と、
   前記アプリケーションよりも下位のレイヤに位置付けられる所定の通信プロトコルに従って、前記機器毎に経路情報を管理する通信制御部と、を有し、
   前記アプリケーション処理部は、前記無線ネットワークに含まれる前記機器の数に応じて、第１のモード及び第２のモードのうち何れか一方を選択し、
   前記第１のモードでは、制御対象の機器を前記アプリケーション処理部から前記通信制御部に通知して、前記制御対象の機器への通信経路を前記通信制御部が制御し、
   前記第２のモードでは、前記制御対象の機器への通信経路を前記アプリケーション処理部が決定して、前記決定した通信経路を前記アプリケーション処理部から前記通信制御部に通知することを特徴とする制御装置。
2. 前記無線ネットワークに含まれる前記機器の数が、前記通信制御部が管理可能な前記経路情報の上限数に応じて定められる閾値以下である場合、前記アプリケーション処理部は、前記第１のモードを選択し、
   前記無線ネットワークに含まれる前記機器の数が前記閾値を超えている場合、前記アプリケーション処理部は、前記第２のモードを選択することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記閾値は、前記通信制御部が管理可能な前記経路情報の上限数に所定のオフセット値を加えた値であることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記第１のモードが選択された場合において、前記制御対象の機器に対応する経路情報を前記通信制御部が有していないとき、前記通信制御部は、前記制御対象の機器に対応する経路情報を取得するためのルート解決を行い、
   前記通信制御部が前記ルート解決を行う場合において、前記アプリケーション処理部は、前記ルート解決の期限を定めるための第１のタイムアウト時間を設定することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記通信制御部が前記ルート解決を行う場合において、前記第１のタイムアウト時間内に前記ルート解決が完了したとき、前記アプリケーション処理部は、前記制御対象の機器への送信要求を前記通信制御部に対して行うとともに、前記制御対象の機器からの応答の期限を定めるための第２のタイムアウト時間を設定することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記第１のモードが選択された場合において、前記アプリケーション処理部は、前記制御対象の機器に対応する経路情報を前記通信制御部が有しているか否かを判定し、
   前記アプリケーション処理部は、前記制御対象の機器に対応する経路情報を前記通信制御部が有していないと判定した場合に、前記通信制御部に、前記ルート解決を実行させることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
7. 前記無線ネットワークは、ジグビー・ネットワークであることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
8. 少なくとも１つの機器と共に自律分散型の無線ネットワークを構成する制御装置であって、
   前記機器を制御するためのアプリケーションを処理するアプリケーション処理部と、
   前記アプリケーションのレイヤよりも下位のレイヤに位置付けられる所定の通信プロトコルに従って、前記機器毎に経路情報を管理する通信制御部と、
   を有する制御装置に適用される通信制御方法であって、
   前記アプリケーション処理部が、前記無線ネットワークに含まれる前記機器の数に応じて、第１のモード及び第２のモードのうち何れか一方を選択するステップを有し、
   前記第１のモードでは、制御対象の機器を前記アプリケーション処理部から前記通信制御部に通知して、前記制御対象の機器への通信経路を前記通信制御部が制御し、
   前記第２のモードでは、前記制御対象の機器への通信経路を前記アプリケーション処理部が決定して、前記決定した通信経路を前記アプリケーション処理部から前記通信制御部に通知することを特徴とする通信制御方法。
9. 自立分散型の無線ネットワークを構成する制御装置に適用される通信制御方法であって、
   データ送信する際、自装置の属する前記無線ネットワークに含まれるノード数が閾値以下である場合に、アプリケーションのレイヤよりも下位に位置付けられる処理部が送信先ノードまでの通信経路を決定し、前記ノード数が前記閾値を超えている場合に、前記アプリケーションを処理する処理部が前記送信先ノードまでの通信経路を決定することを特徴とする通信制御方法。
10. 前記無線ネットワークの通信プロトコルとして、ジグビー・プロトコル、ＫＮＸ、及び、Ｅｃｈｏｎｅｔ Ｌｉｔｅの少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の通信制御方法。

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