JP6829596B2 - 通信システム、通信管理方法、およびネットワーク管理装置 - Google Patents

Description

本発明は通信システム、通信管理方法、およびネットワーク管理装置に関し、例えば無線マルチホップ通信可能な機器を複数有する通信システムに適用して好適なものである。

ネットワーク利用の多様化が進む中、ゲートウェイ配下に複数の無線機を収容して無線マルチホップネットワークを構築し、無線機間の通信を介してデータ収集を行う形態を持つ通信システムの導入が進んでいる。しかしながら、現場に無線機を設置しても、現場に存在する遮蔽物による電波遮蔽などで他の無線機と通信ができない場合、通信可能であっても通信品質が劣悪で所望の通信要件を達成することができない場合などがある。このような場合、通信接続の確保、通信品質の安定化等を図るため、中継器となる無線機を適切な場所に追加するエンジニアリング作業が必要となる。

中継器の配置箇所を決定する技術として、所定の中継器の配置箇所候補において、１ホップで接続可能な無線機を検出し、検出結果に基づいて候補の中から優良な中継器の配置箇所を決定する技術が開示されている（特許文献１参照）。当該技術では、ゲートウェイに至るまでの通信経路を持つ無線機と孤立状態にある無線機との両方に１ホップで接続可能な箇所を、配置箇所候補の中から選択し、実際の中継器の配置箇所として採用する。孤立状態の無線機がなくなるまで本処理を繰り返すことで、所望の全無線機がゲートウェイに至るまでの通信経路を得る中継器の配置を決定することができる。

特許第４４２０２１８号

しかしながら、中継器の配置箇所候補に関する情報を必要とする特許文献１に示すような技術では、予め複数の配置箇所候補を選定する作業が必要となる。例えば、中継器が電源駆動の場合、電源供給可能な箇所を候補として絞り込む方法などが考えられるが、電池駆動の場合など、配置箇所に自由度がある場合、現場での遮蔽物による電波伝搬特性等を加味しながら、適切な中継器の配置箇所候補を検討する必要がある。また、選定した候補に適切な配置箇所が存在しない場合、配置箇所候補の再選定が求められる。さらに、各中継器の配置箇所候補に対して実際に無線機を設置し、１ホップで接続可能な無線機を検出する作業も必要であるため、候補点が多数存在する場合は当該検出作業にも時間と労力を伴うこととなる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、中継器の配置箇所候補に関する事前情報を必要とせずに、現場の電波伝搬特性を考慮した中継器の配置位置を適切に算出可能な通信システム、通信管理方法、およびネットワーク管理装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、無線マルチホップ通信可能な機器を複数有する通信システムであって、前記複数の機器の各々の位置情報、前記複数の機器が設けられる現場に存在する遮蔽物の位置情報および大きさ情報を含む現場構成情報、並びに、前記複数の機器の機器間の通信品質情報を記憶する記憶部と、前記通信品質情報に基づいて、前記複数の機器の各々について中継器の追加が必要であるか否かを判定する判定部と、前記判定部で中継器の追加が必要であると判定された第１の機器の位置情報と、前記第１の機器と前記中継器を介して通信させる前記第１の機器とは異なる第２の機器の位置情報と、前記第１の機器および前記第２の機器間の通信品質情報と、前記現場構成情報と、に基づいて、前記現場に存在する遮蔽物による前記第１の機器および前記第２の機器間の受信電力の減衰に関する期待値を算出し、前記中継器を配置する位置を決定する決定部と、を設けるようにした。

また本発明においては、無線マルチホップ通信可能な複数の機器と、前記複数の機器の各々の位置情報、前記複数の機器が設けられる現場に存在する遮蔽物の位置情報および大きさ情報を含む現場構成情報、並びに、前記複数の機器の機器間の通信品質情報を記憶する記憶部と、有する通信システムにおける通信管理方法であって、判定部が、前記通信品質情報に基づいて、前記複数の機器の各々について中継器の追加が必要であるか否かを判定する第１のステップと、決定部が、前記判定部で中継器の追加が必要であると判定された第１の機器の位置情報と、前記第１の機器と前記中継器を介して通信させる前記第１の機器とは異なる第２の機器の位置情報と、前記第１の機器および前記第２の機器間の通信品質情報と、前記現場構成情報と、に基づいて、前記現場に存在する遮蔽物による前記第１の機器および前記第２の機器間の受信電力の減衰に関する期待値を算出し、前記中継器を配置する位置を決定する第２のステップと、を設けるようにした。

また本発明においては、無線マルチホップ通信可能な複数の機器を含んで構成されるネットワークを管理するネットワーク管理装置であって、前記複数の機器の各々の位置情報、前記複数の機器が設けられる現場に存在する遮蔽物の位置情報および大きさ情報を含む現場構成情報、並びに、前記複数の機器の機器間の通信品質情報を記憶する記憶部と、前記通信品質情報に基づいて、前記複数の機器の各々について中継器の追加が必要であるか否かを判定する判定部と、前記判定部で中継器の追加が必要であると判定された第１の機器の位置情報と、前記第１の機器と前記中継器を介して通信させる前記第１の機器とは異なる第２の機器の位置情報と、前記第１の機器および前記第２の機器間の通信品質情報と、前記現場構成情報と、に基づいて、前記現場に存在する遮蔽物による前記第１の機器および前記第２の機器間の受信電力の減衰に関する期待値を算出し、前記中継器を配置する位置を決定する決定部と、を設けるようにした。

本発明によれば、中継器の追加が必要であると判定された第１の機器の位置情報および通信品質情報と、中継器を介して第１の機器と通信させる第２の機器の位置情報と、現場構成情報とに基づいて中継器を配置する位置が決定される。

本発明によれば、現場の電波伝搬特性を考慮した中継器の配置位置を適切に算出することができる。

第１の実施の形態における通信システムの構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態における無線機のハードウェア構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態におけるゲートウェイのハードウェア構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態におけるネットワーク管理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態における無線機およびゲートウェイが保持する近隣端末管理テーブルを示す図である。 第１の実施の形態における中継器の配置設計に係るメイン処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における現場構成情報を入力するための入力画面を示す図である。 第１の実施の形態における近隣端末管理テーブル情報の収集処理を示すシーケンス図である。 第１の実施の形態における近隣端末管理テーブル情報の収集結果に基づくネットワーク構成例を示す図である。 第１の実施の形態における中継器要否判定処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における接続先判定処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における最小減衰期待値接続先選定処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における中継器配置判定処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における中継器配置判定処理における中継器の配置例を示す図である。 第１の実施の形態における通信品質情報および中継器の配置判定結果を出力するための出力画面を示す図である。 第２の実施の形態における通信障害対策における中継器の配置設計に係るメイン処理を示すフローチャートである。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
（１−１）導入部
本実施の形態の通信システムにおいて、無線機およびゲートウェイは、自身が１ホップ（中継器無し）で直接通信可能な相手端末の情報と、相手端末との通信品質情報とを各々管理するものとする。以降、この管理に使用するテーブルを近隣端末管理テーブルと称する。本通信システムは、無線機およびゲートウェイから近隣端末管理テーブルの情報を収集し、無線機間、並びに、無線機およびゲートウェイ間の通信品質情報をネットワーク構成管理部にて管理する。また、本通信システムは、ネットワーク構築作業者等による入力に基づいて、無線機の位置情報、ゲートウェイの位置情報、および現場に存在する遮蔽物の位置、大きさ等の現場構成情報を現場構成情報管理部にて管理する。

また、本通信システムは、ネットワーク構成管理部における管理情報（通信品質情報など）に基づいて、中継器要否判定部にて各無線機について中継器の追加の要否を判定する。ここでは、所定の通信要件を満たすことのできない無線機、および通信接続において一定の冗長性を持たない無線機に対して中継器の追加が必要であると判定される。より具体的には、中継器要否判定部は、下記（１）〜（３）の無線機を中継器の追加が必要な無線機として判定する。
（１）１ホップで直接通信可能な相手端末が存在しない孤立状態の無線機
（２）１ホップで直接通信可能で通信品質が閾値以上である相手端末が存在しない無線機
（３）１ホップで直接通信可能で通信品質が閾値以上である相手端末が存在するが、該当端末数がＮ台未満である無線機（Ｎは１以上の任意の値）

また、本通信システムは、中継器の追加が必要であると判定された各無線機に対して、通信接続の確保、並びに、通信品質の改善および安定化を図る上で、適切な接続先となる無線機またはゲートウェイを接続先判定部にて判定する。より具体的には、接続先判定部は、上記（１）〜（３）の条件で中継器の追加が必要であると判断された無線機に対して、下記（Ａ）〜（Ｃ）の基準に基づいて接続先を判定する。
（Ａ）現場構成情報に基づく受信電力の減衰期待値が最も小さい無線機またはゲートウェイ
（Ｂ）１ホップで直接通信可能な相手端末のうち、通信品質が最良である無線機またはゲートウェイ
（Ｃ）１ホップで直接通信可能であり、かつ、通信品質が閾値以上である相手端末を除外したときに、上記（１）の状態になる場合は（Ａ）の基準に従って決定され、上記（２）の状態になる場合は（Ｂ）の基準に従って決定される無線機またはゲートウェイ

この際、接続先判定部は、（Ａ）の判定においては、中継器の追加が必要であると判断された無線機と、他の無線機またはゲートウェイとの間に遮蔽物が存在する場合、ネットワーク構成管理部で管理される通信品質情報の実測値と、無線機またはゲートウェイの位置情報から算出される理論値とに基づいて遮蔽物による受信電力の減衰値を算出し、遮蔽物に対して電波を直進（透過）させるか、迂回させるかを判定する。接続先判定部は、このときの受信電力の減衰期待値に基づいて接続先として無線機またはゲートウェイを決定する。

また、本通信システムは、中継器要否判定部で中継器が必要であると判定された各無線機と、接続先判定部で選択された接続先とを接続する上で必要となる中継器の配置箇所（設置箇所）を中継器配置判定部にて判定する。より具体的には、中継器配置判定部は、中継器が必要であると判定された無線機と接続先との両方について期待される通信範囲を算出し、これらの通信範囲の重複箇所を推奨される中継器の配置箇所として判定する。このとき、中継器配置判定部は、中継器が必要であると判定された無線機と接続先との間に遮蔽物が存在する場合、上記（Ａ）の判定に基づき、遮蔽物に対して電波を直進させる中継器配置、または迂回させる中継器配置を判定する。その後、本通信システムは、当該判定結果を、推奨される中継器の配置箇所として表示装置等を介して出力する。

このように、無線機間、並びに、無線機およびゲートウェイ間の通信品質情報と、現場構成情報とに基づいて、各無線機の中継器の要否と適切な接続先の選定と中継器の配置の判定とを行うことで、中継器の配置箇所候補に関する事前情報を必要とせずに、現場の電波伝搬特性を考慮した上で推奨される中継器の配置箇所を算出して提示することが可能となる。また、中継器の配置箇所候補の全てに対して実際に無線機を設置し、１ホップで接続可能な無線機を検出する作業も不要となるため、中継器の配置設計に関する作業負荷を軽減することが可能となる。

以下に、中継器の配置設計に関する無線マルチホップネットワークにおけるエンジニアリングの作業支援に係る第１の実施の形態について図１〜図１５を用いて説明し、第２の実施の形態について図１６を用いて説明する。

第１の実施の形態では、まず、図１〜図４を用いて通信システム、無線機、ゲートウェイ、ネットワーク管理装置の構成について説明する。次に、図５を用いて近隣端末管理テーブルについて説明する。その後、図６〜図１５を用いてネットワーク管理装置における中継器の配置設計に関する無線マルチホップネットワークにおけるエンジニアリング支援のための処理と、その動作例と、付随する画面表示例とを説明する。

（１−２）通信システムの構成
図１において、１は全体として第１の実施の形態による通信システムを示す。この通信システム１は、複数の無線機２００（２００−Ａ〜２００−Ｆ）と、ゲートウェイ３００と、ネットワーク管理装置４００とを含んで構成される。例えば、無線機２００に接続された計測器または計測機能を内蔵した無線機２００で取得された収集データ（温度、圧力などのセンサ値）は、無線通信によりゲートウェイ３００宛てに送信される。このとき、無線機２００が直接ゲートウェイ３００と通信できない場合、無線マルチホップ通信により、他の無線機２００を中継してバケツリレー式にゲートウェイ３００までデータが送信される。そして、ゲートウェイ３００は、無線機２００から収集したデータをネットワーク管理装置４００に送信（転送）する。

なお、図１ではゲートウェイ３００が、有線または無線でネットワーク管理装置４００に接続されるケースを示しているが、ゲートウェイ３００とネットワーク管理装置４００とを分離せずに、ネットワーク管理装置４００の機能をゲートウェイ３００に統合し、１つの装置として構成してもよい。また、ネットワーク管理装置４００の機能の一部を他の装置（ゲートウェイ３００であってもよいし、その他の装置であってもよい。）で実現してもよい。

図１では、通信品質が劣悪であり、所定の通信要件を達成できないリンクを点線で示す。より具体的には、無線機２００−Ｆは、無線機２００−Ｃと通信可能であるが、通信要件を達成できないことを示す。また、図１では、無線機２００−Ｅは、周辺に通信可能な無線機が存在せず、通信要件を達成することができないことを示す。無線機２００−Ｅおよび無線機２００−Ｆに対しては、適切な場所に中継器を追加し、安定した通信接続を確保する必要がある。この点、通信システム１では、後述の図６に示す処理手順により、無線機２００−Ｅおよび無線機２００−Ｆに必要な中継器の配置箇所が算出され、適切な場所に中継器を追加することができるので、安定した通信接続を確保できるようになる。

（１−３）無線機の構成
図２を参照して無線機２００の構成について説明する。図２は、通信システム１における無線機２００のハードウェア構成を示す。無線機２００は、ゲートウェイ３００または他の無線機２００との通信機能を有する組込み機器である。

図２において、無線機２００は、記憶装置２０１と、中央制御装置２０６と、電源回路２０７と、ＲＦ（Radio Frequency）周辺回路２０８と、入力部２０９とを備える。記憶装置２０１は、読み出し専用の半導体メモリなどから構成される記憶装置、書き換え可能な半導体メモリ素子などから構成される記憶装置等を備え、各種の処理（機能）を実現するコンピュータプログラム、管理情報に該当するデータなどを格納する。例えば、記憶装置２０１は、通信処理プログラム、経路管理プログラム、近隣端末情報管理プログラム、および近隣端末管理テーブル２０５を記憶する。中央制御装置２０６が記憶装置２０１に記憶される上記プログラム等を実行することにより、無線機２００における各種の機能（通信処理部２０２、経路管理部２０３、近隣端末情報管理部２０４等）が実現される。

通信処理部２０２は、通信における送受信処理を実現するものである。より具体的には、送信する際の送信宛先指定等のパケット組立て処理、受信する際の自端末宛のパケットであるか否かの判断等をはじめとした、パケット解析処理などを行う。経路管理部２０３は、ネットワーク内の通信における経路情報を管理する。近隣端末情報管理部２０４は、無線機２００の通信範囲に存在する他の無線機２００およびゲートウェイ３００に関する情報と、各通信相手（通信対象）との通信品質に関する情報を管理するものであり、近隣端末管理テーブル２０５の更新処理、近隣端末情報の通知処理などを行う。

中央制御装置２０６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マイクロコンピュータ等のコントローラであり、各種の処理を実行する。電源回路２０７は、無線機２００に電力を供給し、これにより無線機２００が動作する。電源供給源は、外部電源、無線機２００に搭載する電池など、特定の電源に限定されるものではない。ＲＦ周辺回路２０８は、デジタル信号と無線信号とを相互に変換し、生成したデジタルデータを無線信号に変換して他の無線機２００、ゲートウェイ３００等に送信する送信部と、他の無線機２００、ゲートウェイ３００等から受信した無線信号からデジタルデータを取り出す受信部とを含んで構成される。入力部２０９は、無線機２００に接続される各種センサ等から、計測値などの入力を受け付ける。

なお、無線機２００は、組み込み機器に限られるものではなく、独立した装置であってもよい。また、入力部は、センサとのインターフェースに限られるものではなく、各種センサであってもよい。また、中継器として追加する無線機は、無線機２００と同じ構成であってもよいが、必ずしも図２の構成を全て備える必要はなく、例えば入力部２０９を持たない無線機であってもよいし、入力部２０９に替えてセンサを備えてもよい。

（１−４）ゲートウェイの構成
図３を参照してゲートウェイ３００の構成について説明する。図３は、通信システム１におけるゲートウェイ３００のハードウェア構成を示す。ゲートウェイ３００は、記憶装置３０１と、中央制御装置３０６と、電源回路３０７と、ＲＦ周辺回路３０８と、外部ネットワーク接続回路３０９とを備える。記憶装置３０１は、通信処理プログラム、経路管理プログラム、近隣端末情報管理プログラム、および近隣端末管理テーブル３０５を記憶する。中央制御装置３０６が記憶装置３０１に記憶される上記プログラム等を実行することにより、ゲートウェイ３００における各種の機能（通信処理部３０２、経路管理部３０３、近隣端末情報管理部３０４等）が実現される。また、ゲートウェイ３００は、外部ネットワーク接続回路３０９を備え、入力部２０９を持たない点を除いて無線機２００と同様の構成であるので、記憶装置３０１、中央制御装置３０６、電源回路３０７、およびＲＦ周辺回路３０８の詳細な説明については省略する。

ゲートウェイ３００は、ＲＦ周辺回路３０８を用いて無線機２００と通信を行い、外部ネットワーク接続回路３０９を用いてネットワーク管理装置４００と通信を行う。外部ネットワーク接続回路３０９は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＷｉＦｉ（登録商標）、光回線、電話網等の外部ネットワークを利用するための機能である。ただし、ゲートウェイ３００にネットワーク管理装置４００を統合し、１つの装置として構成する場合などは、必ずしも外部ネットワーク接続回路３０９を搭載する必要はない。

（１−５）ネットワーク管理装置の構成
図４を参照してネットワーク管理装置４００の構成について説明する。図４は、通信システム１におけるネットワーク管理装置４００のハードウェア構成を示す。ネットワーク管理装置４００は、記憶装置４０１、中央制御装置４１０、電源回路４１１、外部ネットワーク接続回路４１２、および表示装置４１３を備える。記憶装置４０１は、通信処理プログラム、経路管理プログラム、収集データ管理プログラム、現場構成情報管理プログラム、ネットワーク構成管理プログラム、中継器要否判定プログラム、接続先判定プログラム、および中継器配置判定プログラムを備える。中央制御装置４１０が記憶装置４０１に記憶される上記プログラム等を実行することにより、ネットワーク管理装置４００における各種の機能（通信処理部４０２、経路管理部４０３、収集データ管理部４０４、現場構成情報管理部４０５、ネットワーク構成管理部４０６、中継器要否判定部４０７、接続先判定部４０８、中継器配置判定部４０９等）が実現される。なお、通信処理部４０２、経路管理部４０３、中央制御装置４１０、電源回路４１１、および外部ネットワーク接続回路４１２については、無線機２００の構成と同様の構成であるので、詳細な説明については省略する。

図４において、収集データ管理部４０４は、無線機２００から収集したセンサ値などのデータを管理する。現場構成情報管理部４０５は、無線機２００およびゲートウェイ３００の位置情報、現場に存在する遮蔽物の位置情報および大きさ情報、既知の場合は遮蔽物の材質情報などを管理（記憶）する。ネットワーク構成管理部４０６は、無線機２００の近隣端末管理テーブル２０５、ゲートウェイ３００の近隣端末管理テーブル３０５の情報（近隣端末管理テーブル情報）を管理（記憶）し、ネットワーク内に存在する無線機間のリンクと、無線機およびゲートウェイ間のリンクと、それらの通信品質（通信品質情報）とを管理（記憶）する。

中継器要否判定部４０７は、ネットワーク構成管理部４０６で管理される近隣端末管理テーブル情報などに基づいて、各無線機２００について中継器の追加の要否（中継器追加要否）を判定し、判定結果に基づいて中継器の追加が必要な無線機２００を選択する処理を行う。

接続先判定部４０８は、中継器要否判定部４０７で中継器の追加が必要であると判定された無線機２００に対して、適切な接続先となる無線機２００またはゲートウェイ３００を判定する処理を行う。例えば、接続先判定部４０８は、通信品質情報および現場構成情報に基づいて中継器要否判定部４０７で選択された無線機２００に対して、所定の通信品質（閾値以上の通信品質）を確保するために必要な接続先を判定し、判定結果に基づいて接続先を無線機２００またはゲートウェイ３００の中から選択する。

中継器配置判定部４０９は、中継器要否判定部４０７で中継器の追加が必要であると判定された無線機２００と、接続先判定部４０８で適切な接続先であると判定された無線機２００またはゲートウェイ３００とを接続する上で必要となる、中継器の配置箇所を判定する。例えば、中継器配置判定部４０９は、中継器要否判定部４０７で選択された無線機２００の通信範囲と接続先判定部４０８で選択された接続先の通信範囲と現場構成情報とに基づいて、中継器要否判定部４０７で選択された無線機２００と接続先判定部４０８で選択された接続先とを中継するための中継器の設置範囲を示す配置箇所が存在するか否かを判定し、判定結果を出力する。

表示装置４１３は、液晶表示装置などであり、ネットワーク内に存在する無線機２００間の通信品質、無線機２００およびゲートウェイ３００間の通信品質、中継器配置判定部４０９によって判定された中継器の配置箇所などを示す出力画面を表示する。なお、表示装置４１３は、ネットワーク管理装置４００に設けられる構成であってもよいし、外部接続される構成であってもよい。

なお、ネットワーク管理装置４００の機能をゲートウェイ３００に統合し、１つの装置として統合する他、ネットワーク管理装置４００の機能をゲートウェイ３００に搭載する構成としてもよい。また、図１のようにネットワーク管理装置４００と、ゲートウェイ３００とを分離する場合、ネットワーク管理装置４００とゲートウェイ３００との両方を現場に設置する他、ゲートウェイ３００を現場に設置し、ネットワーク管理装置４００をクラウド上など別拠点に設置する構成としてもよい。

（１−６）近隣端末管理テーブルの構成
図５を参照して近隣端末管理テーブルについて説明する。図５は、通信システム１における無線機２００およびゲートウェイ３００が保持する近隣端末管理テーブル２０５，３０５の構成を示す。図５に示す近隣端末管理テーブルは、無線機２００の近隣端末情報管理部２０４、およびゲートウェイ３００の近隣端末情報管理部３０４によって管理され、ネットワーク内に存在する無線機２００およびゲートウェイ３００のうち、自身と直接通信可能な相手端末に関する情報と、各通信相手（通信対象）との通信品質とを管理するものである。

計測元５０１は、通信品質の計測元、即ち近隣端末管理テーブル２０５または近隣端末管理テーブル３０５の管理元となる無線機２００またはゲートウェイ３００の識別子を示す。より具体的には、無線機２００またはゲートウェイ３００のアドレス、ホスト名などを記載するフィールドであり、このフィールドに記載する識別子は、通信システム１で採用している方式に準拠するのが好適である。ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス、または独自の識別子で無線機２００およびゲートウェイ３００を識別している場合、それらの識別子を記載してもよい。図５の例では、無線機２００の識別子を図１の添字部分、ゲートウェイ３００の識別子を「ＧＷ」として示し、無線機２００−Ａが管理する近隣端末管理テーブル２０５の内容を示している。

計測先５０２は、計測元５０１と直接通信可能な相手端末の識別子を示す。図５の例では、無線機２００−Ａは、ゲートウェイ３００および無線機２００−Ｂと直接通信可能であることを示す。

記録時刻５０３は、計測元５０１の無線機２００またはゲートウェイ３００が、計測先５０２に記載の相手端末との通信品質を記録した時刻を示している。図５の例では、記録時刻を「年月日時分秒」の形式で示しているが、この形式に限られるものではなく、他の形式であってもよい。

通信品質５０４は、計測元５０１の無線機２００またはゲートウェイ３００と、計測先５０２に記載の相手端末との通信品質を示している。図５の例では、計測元５０１の無線機２００またはゲートウェイ３００が、計測先５０２に記載の相手からパケットを受信した際の受信電波強度（以下、ＲＳＳI(Received Signal Strength Indicator)）を示す。図５では記載を省略しているが、無線機２００およびゲートウェイ３００の近隣端末管理テーブル２０５，３０５には、記憶領域の容量に応じて任意のＮ回分のＲＳＳＩを記録するフィールドを設けてもよい。その他、過去に観測したＲＳＳIの平均値、最大値、最小値などの統計情報を近隣端末管理テーブル２０５，３０５で別途管理してもよい。なお、図５では通信品質を示す指標としてＲＳＳＩを挙げているが、この指標に限られるものではなく、その他にも通信品質の指標としてパケット損失率などの情報を加えて管理する構成であってもよく、複数の通信品質の指標を近隣端末管理テーブル２０５，３０５で管理してもよい。

（１−７）通信システムにおける処理等
図６を参照して中継器の配置設計に関する無線マルチホップネットワークにおけるエンジニアリング支援の全体的な流れを説明する。図６は、通信システム１における中継器の配置設計に関するメイン処理に係る処理手順を示す。

（１−７−１）メイン処理
ネットワーク管理装置４００は、図６の処理に従い、各無線機２００およびゲートウェイ３００から収集した近隣端末管理テーブル２０５，３０５の情報に基づいて、各無線機２００について中継器の追加の要否判定を行い、中継器が必要であると判定した無線機２００に対して適切な接続先となる無線機２００またはゲートウェイ３００を判定する。その後、ネットワーク管理装置４００は、中継器が必要であると判定した無線機２００と、上記接続先を接続する上で必要となる中継器の配置箇所を判定し、推奨される中継器の配置箇所として表示装置４１３を介して判定結果を表示する。

より具体的には、図７に示す入力画面７００を介してゲートウェイ３００および無線機２００の位置情報、遮蔽物情報（遮蔽物の位置情報、大きさ情報等）などの現場構成情報が入力されると、ネットワーク管理装置４００は、当該現場構成情報を取得する（ステップＳ６０１）。

なお、入力画面７００は、表示装置４１３に表示される構成であってもよいし、他の装置に表示される構成であってもよい。表示装置４１３に表示される構成である場合、ネットワーク管理装置４００は、マウス、キーボード、タッチパネルなどの入力装置（図示せず）を備え、入力装置を介して入力操作が行われる。また、本実施の形態では、無線マルチホップネットワークのエンジニアリングを行う作業者による入力方法の例として、ネットワーク管理装置４００の表示装置４１３を介して現場構成情報を入力する例について図７を用いて後述する。ただし、現場構成情報の入力は特定の方法に限定されるものではなく、例えば無線機２００、ゲートウェイ３００等がＧＰＳ（Global Positioning System）を搭載している場合、予め配置箇所に関する位置情報が与えられている場合、実際の緯度情報および経度情報等が与えられている場合等、これらの位置情報を自動入力する構成であってもよい。また、現場に存在する遮蔽物の遮蔽物情報も、現場の構造情報などが既知である場合はこれらを自動的に入力する構成であってもよい。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０１の処理を終了すると、ステップＳ６０２に処理を移す。

ステップＳ６０２では、ネットワーク管理装置４００は、ゲートウェイ３００および無線機２００から近隣端末管理テーブル２０５，３０５の情報を収集する。ステップＳ６０２の収集処理の詳細については図８を用いて後述する。ゲートウェイ３００および無線機２００が保持する近隣端末管理テーブル２０５，３０５の情報を収集することで、ネットワーク管理装置４００は、ゲートウェイ３００および無線機２００が通信可能な相手端末と、各々の通信品質をネットワーク構成情報として管理することが可能となる。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０２の処理を終了すると、ステップＳ６０３に処理を移す。

ステップＳ６０３では、ネットワーク管理装置４００は、無線機２００間、並びに、無線機２００およびゲートウェイ３００間の通信品質情報に基づいて、各無線機２００の中継器の追加に関する要否判定を行う。ステップＳ６０３では、その時点のネットワーク構成では通信要件を達成することができない無線機２００など、中継器の追加による通信接続の確保、通信品質の安定化等を必要とする無線機２００を抽出する。ステップＳ６０３の中継器要否判定処理の詳細については図１０を用いて後述する。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０３の処理を終了すると、ステップＳ６０４に処理を移す。

ステップＳ６０４では、ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０３の判定結果に基づいて、中継器の追加が必要であると判定した無線機２００が存在するか否かを判定する。ネットワーク管理装置４００は、中継器の追加が必要であると判定した無線機２００が存在すると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ６０５に処理を移し、存在しないと判定した場合（ＮＯの場合）、全無線機２００が所定の通信要件を達成可能な状態であり、中継器の追加は不要であるため、メイン処理を終了する。

ステップＳ６０５では、ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０３で中継器が必要であると判定した各無線機２００に対して、適切な接続先となる無線機２００またはゲートウェイ３００を判定する。ステップＳ６０５の接続先判定処理の詳細については図１１を用いて後述する。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０５の処理を終了すると、ステップＳ６０６に処理を移す。

ステップＳ６０６では、ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０３で中継器が必要であると判定した無線機２００と、ステップＳ６０５で判定した接続先とを接続する上で必要となる中継器の配置箇所を判定する。ステップＳ６０６の中継器配置判定処理を行うことで、予め中継器の配置箇所候補を持たない環境下においても、推奨される中継器の配置箇所を算出することが可能となる。ステップＳ６０６の中継器配置判定処理の詳細については図１３を用いて後述する。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０６の処理を終了すると、ステップＳ６０７に処理を移す。

ステップＳ６０７では、ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０６にて得られた判定結果を表示装置４１３で表示する。無線マルチホップネットワークのエンジニアリングを行う作業者は、当該出力結果を参照することで、どこに中継器となる無線機２００を追加で設置すればよいのかを、容易に判断することが可能となる。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０７の処理を終了すると、ステップＳ６０８に処理を移す。

ステップＳ６０８では、ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ６０７で表示された中継器の配置の判定結果に基づいて、作業者が実際の現場に中継器となる無線機２００を設置する作業が行われたことを検知する（作業が終了したことの入力を受け付ける）。なお、無線機２００が電源駆動である場合など、配置箇所に制約がある場合、作業者は、表示された中継器の配置箇所から最も近い設置可能な箇所に、中継器となる無線機を設置する。ネットワーク管理装置４００は、設置の完了を把握すると、再びステップＳ６０２に処理を移し、近隣端末管理テーブル情報の収集を実施する。ネットワーク管理装置４００は、図６の処理を、中継器の追加が必要であると判定される無線機２００が存在しなくなるまで（ステップＳ６０４にてＮＯの判定が得られるまで）繰り返し行うことで、全無線機２００が所定の通信要件を達成する上で必要な中継器の配置を算出する。

（１−７−２）現場構成情報の入力画面
図７を参照してネットワーク管理装置４００の表示装置４１３に表示される現場構成情報をユーザ操作に応じて入力するための画面表示例（入力画面７００）について説明する。図７（Ａ）において、入力画面７００には、現場レイアウト（地図情報）、無線機２００等を表示するための表示エリア７０１が設けられる。また、入力画面７００には、現場構成情報に関する入力内容を切り換える項目７０２が設けられる。

図７（Ａ）に示すように、地図などの現場レイアウトを表示し、その上で作業者によるマウス操作などで、無線機２００およびゲートウェイ３００の位置情報を入力することで、当該位置情報を管理することが可能となる。このとき、画面上の縮尺情報を与えることで、例えば無線機２００、ゲートウェイ３００などの具体的な緯度情報および経度情報が把握できない場合においても、画面上の距離と縮尺情報に基づいて、現場における無線機２００間の距離、並びに、無線機２００およびゲートウェイ３００間の距離を管理することが可能となる。また、上述の通り、ＧＰＳ情報などを保持している場合、これらの情報を画面上に自動入力する構成であってもよい。

続いて図７（Ｂ）を用いて、現場に存在する遮蔽物情報の入力に関する画面表示例について説明する。項目７０２において、入力情報を遮蔽物情報に切り替えると、例えば遮蔽物情報を入力するための描画カーソル７０３が表示される。マウス操作により描画カーソル７０３を操作することで、作業者は、現場に存在する遮蔽物７０４を画面上に描画し、遮蔽物の位置情報および大きさ情報を入力することができる。このとき、遮蔽物の材質情報が既知である場合、材質情報入力部７０５のように、金属、コンクリートなどの材質情報を入力してもよい。遮蔽物の材質情報を管理することで、後述の図１２の処理において、遮蔽物による受信電力の減衰量を精度よく算出することが可能となる。ただし、材質情報の入力は必須ではない。なお、上述の通り、現場の構造情報が既知であり、遮蔽物の厳密な位置情報および大きさ情報が把握できる場合、作業者による入力に頼らず、これらの情報を自動入力する構成であってもよい。以上のようにして入力された無線機２００およびゲートウェイ３００の位置情報、並びに、遮蔽物情報は、記憶装置４０１に記憶される。

（１−７−３）近隣端末管理テーブル情報の収集処理
図８を参照して図６のステップＳ６０２で行う近隣端末管理テーブル情報の収集処理について説明する。図８は、通信システム１における近隣端末管理テーブル情報の収集処理に係るシーケンス図の一例を示す。ネットワーク管理装置４００が、ゲートウェイ３００および無線機２００が保持する近隣端末管理テーブル情報をネットワーク構成情報として収集する際に、例えば図８の処理を行う方法がある。

ステップＳ８０１では、ネットワーク管理装置４００は、ゲートウェイ３００に対して近隣端末情報要求パケットを送信する。近隣端末情報要求パケットは、指定した端末に対して当該端末が保持する近隣端末管理テーブル情報を通知するように要求するパケットである。

ステップＳ８０２では、ゲートウェイ３００は、近隣端末情報要求パケットを受信する。この際、ゲートウェイ３００の通信処理部３０２は、パケットの最終宛先を参照し、自身に近隣端末管理テーブル情報の通知が要求されていることを確認する。また、通信処理部３０２は、近隣端末情報管理部３０４に近隣端末管理テーブル情報が要求されている旨を通知する。

ステップＳ８０３では、ゲートウェイ３００の近隣端末情報管理部３０４は、近隣端末管理テーブル情報を要求されている旨の通知を受け、応答要求パケットをブロードキャストで送信する。応答要求パケットは、当該応答要求パケットを受信した近隣端末に対して、応答パケットを返信するように要求するパケットである。

ステップＳ８０４では、ゲートウェイ３００は、応答要求パケットの受信端末、即ち１ホップで直接通信可能な相手端末から応答パケットを受信し、当該パケットを通信処理部３０２で解析し、近隣端末情報管理部３０４に応答を受信した旨を通知する。その後、近隣端末情報管理部３０４は、応答パケットの受信を確認すると、近隣端末管理テーブル３０５を更新し、計測先５０２に応答パケットの送信元、記録時刻５０３に応答パケットの受信時刻、通信品質５０４に応答パケットの受信時のＲＳＳＩ等の通信品質情報を記録する。なお、応答要求パケットおよび応答パケットの送受信に係る処理は、複数回実施してもよい。この回数は、任意に設定してもよく、回数を増やすと近隣端末を高い精度で検知することが可能となる。

ステップＳ８０５では、ゲートウェイ３００は、更新された近隣端末管理テーブル情報を格納した近隣端末情報応答パケットをネットワーク管理装置４００宛てに送信する。

ステップＳ８０６では、ネットワーク管理装置４００は、ゲートウェイ３００による近隣端末情報応答パケットを受信する。この際、ネットワーク構成管理部４０６は、ゲートウェイ３００の近隣端末管理テーブル情報をネットワーク構成情報として記憶装置４０１に記録する。

ステップＳ８０７では、ネットワーク管理装置４００は、ゲートウェイ３００配下の無線機２００に対して、近隣端末情報要求パケットを送信する。なお、無線機２００およびゲートウェイ３００が、自律的な通信経路制御等により、経路管理部２０３，３０３で通信経路情報を保持している場合、近隣端末情報要求パケットで最終宛先を指定するだけでよいが、ネットワーク管理装置４００の経路管理部４０３で通信経路を集中制御する場合など、無線機２００およびゲートウェイ３００が通信経路情報を保持しない場合、近隣端末情報要求パケットに中継経路の情報も格納し、格納した中継経路の情報を基にソースルーティングで送信を行う。

ステップＳ８０８では、ゲートウェイ３００は、近隣端末情報要求パケットを受信する。この際、ゲートウェイ３００の通信処理部３０２は、パケットの最終宛先を参照し、適切な転送先にパケットを転送する。ゲートウェイ３００は、経路管理部３０３で所定の無線機２００に至るまでの経路情報を保持している場合、当該情報に従って転送を行う。一方、ゲートウェイ３００は、経路情報を保持していない場合、ソースルーティングで指定された情報に従って転送を行う。

ステップＳ８０９では、ステップＳ８０７でネットワーク管理装置４００に指定された無線機２００は、近隣端末情報要求パケットを受信し、無線機２００の通信処理部２０２でパケットの最終宛先を参照し、自身に近隣端末管理テーブル情報の通知が要求されていることを確認する。このとき、無線機２００の通信処理部２０２は、近隣端末情報管理部２０４に近隣端末管理テーブル情報が要求されている旨を通知する。

ステップＳ８１０では、近隣端末情報管理部２０４は、近隣端末管理テーブル情報を要求されている旨の通知を受け、応答要求パケットをブロードキャストで送信する。

ステップＳ８１１では、無線機２００は、応答要求パケットの受信端末から応答パケットを受信し、当該応答パケットを通信処理部２０２で解析し、近隣端末情報管理部２０４に応答を受信した旨を通知する。その後、近隣端末情報管理部２０４は、応答パケットの受信を確認すると、ステップＳ８０４と同様、近隣端末管理テーブル２０５を更新する。

ステップＳ８１２では、無線機２００は、更新された近隣端末管理テーブル情報を格納した近隣端末情報応答パケットをネットワーク管理装置４００宛てに送信する。なお、ステップＳ８０７で近隣端末情報要求パケットがソースルーティングで送信された場合、応答パケットに格納された中継経路の順序を逆転したものを、近隣端末情報応答パケットに中継経路の情報として格納することで、近隣端末情報応答パケットをソースルーティングでネットワーク管理装置４００宛てに送信することが可能となる。

ステップＳ８１３では、ゲートウェイ３００は、近隣端末情報応答パケットを受信し、ゲートウェイ３００の通信処理部３０２でパケットの最終宛先を参照し、ネットワーク管理装置４００に当該近隣端末情報応答パケットを転送する。

ステップＳ８１４では、ネットワーク管理装置４００は、無線機２００による近隣端末情報応答パケットを受信する。この際、ネットワーク構成管理部４０６は、当該無線機２００の近隣端末管理テーブル情報をネットワーク構成情報として記憶装置４０１に記録する。その後、ゲートウェイ３００配下に存在する各無線機２００に対して、同様にステップＳ８０７の近隣端末情報要求パケットの送信処理を行うことで、各無線機２００から近隣端末管理テーブル情報を収集し、ネットワーク構成管理部４０６により記録することで、ネットワークの全体構成を管理することが可能となる。なお、ネットワーク管理装置４００が近隣端末情報要求パケットを送信した後、一定時間経過しても応答が得られなかった場合、適宜再送処理を行ってもよい。一定回数の再送処理を行っても応答が得られなかった無線機２００については、ネットワークに未参入の孤立状態であることが推測できる。

なお、図８ではネットワーク管理装置４００が、ゲートウェイ３００および無線機２００に対して適宜命令を行い、近隣端末管理テーブル情報を収集する例を示したが、ゲートウェイ３００および無線機２００がネットワーク管理装置４００宛てに近隣端末管理テーブル情報を一定周期で自律的に送信する構成であってもよい。例えば、無線規格ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した無線機である場合、Ｈｅａｌｔｈ Ｒｅｐｏｒｔとして近隣端末管理テーブル相当の情報を定期的に通知することが可能であり、本処理により図６のステップＳ６０２における近隣端末管理テーブル情報の収集処理を実現してもよい。

（１−７−４）ネットワーク構成例
図９を参照して近隣端末管理テーブル情報の収集結果により管理されるネットワーク構成について説明する。図９は、通信システム１における近隣端末管理テーブル情報の収集結果に基づくネットワーク構成例を示す。

例えば、図６のステップＳ６０２により、図１の無線機２００−Ａからネットワーク管理装置４００が、図５に例示した近隣端末管理テーブル２０５の情報（近隣端末管理テーブル情報）を収集した場合、無線機２００−Ａが、ゲートウェイ３００および無線機２００−Ｂと１ホップで直接通信可能であると共に、各々−６５ｄＢｍ、−７０ｄＢｍの通信品質で通信可能であることが把握できる。このようにゲートウェイ３００および無線機２００の近隣端末管理テーブル情報を収集し、ネットワーク管理装置４００におけるネットワーク構成管理部４０６で管理することで、図９のような全無線機２００間、並びに、ゲートウェイ３００および無線機２００間の接続性（例えば、通信品質が閾値以上）を、無線ネットワークの構成情報として把握することが可能となる。図１０および図１１で後述する中継器要否判定処理および接続先判定処理では、図９に示すような構成情報に基づいて判定が実施される。

なお、図９では、通信品質が閾値以上であるか否かに応じて、実線（閾値以上）と点線（閾値未満）とでリンクの通信品質を例示している。この通信品質の閾値は、通信システム１に求められる通信要件の達成可否を示す水準として設定する。ＲＳＳＩを指標にした閾値の他、通信システム１で稼働するアプリケーションにおいて、パケット欠損率などの他の指標を重視する場合、通信要件の達成可否について、これらの指標を取り入れた閾値を適宜設定してもよい。

また、当該閾値については、予め静的にプログラムで定義する他に、可変パラメータとして保持しておき、後述の通信品質情報、中継器の配置箇所の判定結果を表示する画面等で、作業者が適宜動的に定義する構成としてもよい。

（１−７−５）中継器要否判定処理
図１０を参照して図６のステップＳ６０３でネットワーク管理装置４００の中継器要否判定部４０７により実行される中継器要否判定処理を説明する。図１０は、通信システム１における中継器要否判定処理に係る処理手順を示す。中継器要否判定部４０７は、図１０の処理を実施することで、ネットワーク構成管理部４０６で管理される情報に基づいて、各無線機２００に対する中継器の追加の要否を判定することが可能となる。

ステップＳ１００１では、中継器要否判定部４０７は、全無線機２００の中から中継器の要否の判定対象とする無線機２００を１台選択する。中継器要否判定部４０７は、ステップＳ１００１の処理を終了すると、ステップＳ１００２に処理を移す。

ステップＳ１００２では、中継器要否判定部４０７は、判定対象の無線機２００が、周辺に１ホップで直接通信可能な相手が存在しない孤立状態であるか否かを判定する。例えば、図９の例では、無線機２００−Ｅが孤立状態に該当する。中継器要否判定部４０７は、判定対象の無線機２００が孤立状態であると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１００５に処理を移し、孤立状態ではないと判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１００３に処理を移す。

ステップＳ１００３では、中継器要否判定部４０７は、判定対象の無線機２００にとって、１ホップで直接通信可能な相手が存在するものの、当該相手との通信品質（より詳細には、自分に向かう方の通信品質）が全て閾値未満であるか否かを判定する。例えば、図９の例では、無線機２００−Ｆは、唯一無線機２００−Ｃと直接通信可能であるが、通信品質が閾値未満であるため、所定の通信要件を満たすことができないので、当該判定条件に合致する。中継器要否判定部４０７は、判定対象の無線機２００にとって通信品質が閾値以上の通信相手が存在しないと判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１００５に処理を移し、閾値以上である通信相手が存在すると判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１００４に処理を移す。

ステップＳ１００４では、中継器要否判定部４０７は、判定対象の無線機２００にとって、１ホップで直接通信可能であり、かつ、通信品質が閾値以上である無線機２００がＮ台以上存在しないか否かを判定する。ここで、無線マルチホップネットワークの特徴として、局所的な通信途絶が発生した際に、別の通信経路に切り替えることで障害復旧ができるメリットがある。そのためには、各無線機２００の通信接続において、経路切替ができるだけの冗長性が必要となる。Ｎ＝１のケースは、通信接続の冗長性有無を中継器要否判定に考慮しない場合であり、Ｎを２以上の値に設定するケースでは、冗長性有無も中継器要否判定に取り入れる構成となる。Ｎの値を大きくする程、より冗長性が高く、耐障害性に優れた通信システムを構築することができるが、必要となる中継器の台数が増加するため、コストも増加する。Ｎは、１以上の任意の値であり、適宜これらのトレードオフを考慮しながら設定することが好適である。

なお、例えば、図９の無線機２００−Ｄにとって、直接通信可能、かつ、通信品質が閾値以上の通信相手は無線機２００−Ｃのみであり、無線機２００−Ｃとの通信接続が途絶すると閾値以上の通信品質が得られる経路を確保することができない。無線機２００−Ｄにとって通信品質が閾値以上で直接通信可能な通信相手は１台しか存在せず、Ｎ＝２である場合、ステップＳ１００４の条件に合致する。中継器要否判定部４０７は、判定対象の無線機２００にとって、通信品質が閾値以上の通信相手がＮ台以上存在しないと判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１００５に処理を移し、Ｎ台を超えて存在すると判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１００６に処理を移す。

ステップＳ１００５では、中継器要否判定部４０７は、ステップＳ１００２〜ステップＳ１００４の何れかの判定条件に合致した無線機２００を、中継器の追加が必要な無線機２００と判定する。即ち、（１）１ホップで直接通信可能な相手端末が存在しない孤立状態の無線機２００、（２）１ホップで直接通信可能で通信品質が閾値以上である相手端末が存在しない無線機２００、（３）１ホップで直接通信可能で通信品質が閾値以上である相手端末が存在するが、該当端末数がＮ台未満である無線機２００を、中継器の追加が必要な無線機２００として判定する。中継器要否判定部４０７は、ステップＳ１００５の処理を終了すると、ステップＳ１００７に処理を移す。

ステップＳ１００６では、中継器要否判定部４０７は、ステップＳ１００２〜ステップＳ１００４の何れの判定条件にも合致しなかった無線機２００を、中継器の追加が不要な無線機２００と判定する。当該無線機２００については、中継器を追加せずに所定の通信要件を達成することができるため、中継器が不要であると判定することができる。中継器要否判定部４０７は、ステップＳ１００６の処理を終了すると、ステップＳ１００７に処理を移す。

ステップＳ１００７では、中継器要否判定部４０７は、全無線機２００に対する中継器の要否判定が完了したか否かを判定する。全無線機２００の中継器の要否判定が完了したと判定した場合（ＹＥＳの場合）、中継器要否判定処理を終了し、未判定の無線機２００が残っていると判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１００１に処理を移し、未判定の無線機２００を判定対象に選択して中継器の要否判定を繰り返す。

（１−７−６）接続先判定処理
図１１を参照して図６のステップＳ６０５でネットワーク管理装置４００の接続先判定部４０８により実行される接続先判定処理について説明する。図１１は、通信システム１における接続先判定処理に係る処理手順を示す。接続先判定部４０８は、図１１の処理を実施することで、図１０の中継器要否判定処理で中継器の追加が必要であると判定された無線機２００に対して、ネットワーク構成管理部４０６の管理情報等に基づいて、どの無線機２００またはゲートウェイ３００と接続すればよいのかを判定（決定）することが可能となる。

ステップＳ１１０１では、接続先判定部４０８は、図１０の中継器要否判定処理で中継器の追加が必要であると判定された無線機２００の中から、接続先判定処理の対象とする無線機２００を１台選択する。接続先判定部４０８は、ステップＳ１１０１の処理を終了すると、ステップＳ１１０２に処理を移す。

ステップＳ１１０２では、接続先判定部４０８は、判定対象の無線機２００が、１ホップで直接通信可能な相手が存在しない孤立状態であるか否かを判定する。接続先判定部４０８は、判定対象の無線機２００が孤立状態であると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１１０３に処理を移し、孤立状態ではないと判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１１０４に処理を移す。

ステップＳ１１０３では、接続先判定部４０８は、孤立状態の無線機２００について、受信電力の減衰に関する期待値が最も小さい無線機２００またはゲートウェイ３００を適切な接続先として判定する。ここで、送信された電波に対して減衰量の期待値が小さく、受信電力が大きい程、通信成功率が向上する。そのため、ここでは受信電力減衰の期待値が小さい相手端末を接続先として判定する。当該判定処理の詳細については、図１２を用いて後述する。接続先判定部４０８は、ステップＳ１１０３の処理を終了すると、ステップＳ１１０９に処理を移す。

ステップＳ１１０４では、接続先判定部４０８は、判定対象の無線機２００にとって、１ホップで直接通信可能な相手が存在するものの、当該相手との通信品質が全て閾値未満であるか否かを判定する。接続先判定部４０８は、判定対象の無線機２００にとって通信品質が閾値未満の通信相手しか存在しないと判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１１０５に処理を移し、閾値以上である通信相手が存在すると判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１１０６に処理を移す。

ステップＳ１１０５では、接続先判定部４０８は、通信品質が閾値以上の相手端末が存在しない無線機２００について、直接通信可能な相手端末のうち、通信品質が最良の無線機２００またはゲートウェイ３００を適切な接続先として判定する。これは、例え通信品質が閾値に満たない通信相手でも、遮蔽物の有無を問わず、通信接続が得られている場合、中継器の追加により通信品質が改善されて安定化される可能性が高いためである。例えば、図９の例において無線機２００−Ｆは、通信品質が閾値未満であるものの、無線機２００−Ｃとの通信接続が得られているため、無線機２００−Ｃが適切な接続先として選択される。接続先判定部４０８は、ステップＳ１１０５の処理を終了すると、ステップＳ１１０９に処理を移す。

ステップＳ１１０６では、接続先判定部４０８は、判定対象の無線機２００から、直接通信可能かつ通信品質が閾値以上である相手端末を除外したときに、判定対象の無線機２００が孤立状態になるか否かを判定する。接続先判定部４０８は、上記除外により、判定対象の無線機２００が孤立状態になると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１１０７に処理を移し、孤立状態にならないと判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１１０８に処理を移す。例えば、Ｎ＝２とした場合、図９の例で無線機２００−Ｄについて、図１０の中継器要否判定処理で中継器の追加が必要であると判定され、ステップＳ１１０６で当該判定が行われることとなる。この例では、無線機２００−Ｄから通信品質が閾値以上である無線機２００−Ｃを除外すると、通信品質が閾値未満であるゲートウェイ３００が通信相手として残るため、無線機２００−Ｄに関するステップＳ１１０６の判定では、孤立状態にならないと判定される。

ステップＳ１１０７では、接続先判定部４０８は、判定対象の無線機２００について、直接通信可能かつ通信品質が閾値以上である相手端末を除外した上で、受信電力に関する減衰量の期待値が最も小さい無線機２００またはゲートウェイ３００を適切な接続先として判定する。これは、通信接続の冗長性を確保する上で、上記同様、最も大きい受信電力が得られ、良好な通信成功率が見込まれる無線機２００またはゲートウェイ３００を接続先として選択するためである。当該判定処理の詳細についても、図１２を用いて後述する。接続先判定部４０８は、ステップＳ１１０７の処理を終了すると、ステップＳ１１０９に処理を移す。

ステップＳ１１０８では、接続先判定部４０８は、判定対象の無線機２００について、直接通信可能かつ通信品質が閾値以上である相手端末を除外した上で、直接通信可能な相手端末の中から、通信品質が最良の無線機２００またはゲートウェイ３００を、適切な接続先として判定する。これは、通信接続の冗長性を確保する上で、上記同様、中継器の追加により通信品質が改善されて安定化される可能性が最も高い無線機２００またはゲートウェイ３００を接続先として選択するためである。図９の例では、当該判定処理に従い、無線機２００−Ｄの接続先にはゲートウェイ３００が選択される。接続先判定部４０８は、ステップＳ１１０８の処理を終了すると、ステップＳ１１０９に処理を移す。

ステップＳ１１０９では、接続先判定部４０８は、中継器の追加が必要であると判定された全無線機２００に対する接続先判定が完了したか否かを判定する。接続先判定部４０８は、全無線機２００に対する判定が完了したと判定した場合（ＹＥＳの場合）、接続先判定処理を終了し、未判定の無線機２００が残っていると判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１１０１に処理を移し、未判定の無線機２００を判定対象に選択して接続先判定を繰り返す。

（１−７−７）最小減衰期待値接続先選択処理
図１２を参照して図１１のステップＳ１１０３およびステップＳ１１０７で、受信電力の減衰期待値が最も小さい接続先を選択するための判定処理（最小減衰期待値接続先選択処理）について説明する。図１２は、通信システム１における図１１のステップＳ１１０３およびステップＳ１１０７における最小減衰期待値接続先選択処理に係る処理手順を示す。接続先判定部４０８は、図１２の処理を実施することで、現場に存在する遮蔽物の影響を考慮した上で、受信電力の減衰期待値が最も小さい接続先を選択することが可能になる。

ステップＳ１２０１では、接続先判定部４０８は、図１１のステップＳ１１０１で選択した無線機２００から見て、最も距離の近い無線機２００またはゲートウェイ３００を接続先候補に選択する。これは、距離と共に電波が減衰する傾向にあり、遮蔽物がない場合、最も近距離に存在する無線機２００またはゲートウェイ３００にて減衰期待値が小さくなるためである。接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０１の処理を終了すると、ステップＳ１２０２に処理を移す。

ステップＳ１２０２では、接続先判定部４０８は、ネットワーク管理装置４００の現場構成情報管理部４０５で管理される現場構成情報に基づいて、図１１のステップＳ１１０１で選択した無線機２００と、ステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００との間に遮蔽物が存在するか否かを判定する。接続先判定部４０８は、遮蔽物が存在すると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１２０４に処理を移し、存在しないと判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１２０３に処理を移す。例えば、図７（Ｂ）の例では、ステップＳ１１０１で選択された無線機２００が「Ｅ」（無線機２００−Ｅ）の場合、最も近距離に存在するのは「Ａ」（無線機２００−Ａ）であり、伝送路（「Ａ」と「Ｅ」との直線）上には遮蔽物７０４が存在するため、ステップＳ１２０４に処理が移される。

ステップＳ１２０３では、接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００を、図１１のステップＳ１１０１で選択した無線機２００の接続先として選択する。これは、上記の通り、伝送路上に遮蔽物が存在しない場合、最も近距離の無線機２００またはゲートウェイ３００にて、減衰期待値が最小となるためである。接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０３の処理を終了すると、最小減衰期待値接続先選択処理を終了する。

ステップＳ１２０４では、接続先判定部４０８は、図１１のステップＳ１１０１で選択した無線機２００と、ステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００との間に存在する遮蔽物による受信電力の減衰量を算出する。より具体的には、接続先判定部４０８は、まず２端末間の距離から受信電力の理論値を算出する。例えば、フリスの伝達公式を適用することで、遮蔽物が存在しない場合の距離に対する減衰量の理論値を算出することができ、無線機２００またはゲートウェイ３００の送信出力に対して、当該減衰量の理論値を適用することで、受信電力の理論値を導くことができる。次に、接続先判定部４０８は、各無線機２００およびゲートウェイ３００から収集した近隣端末管理テーブル２０５，３０５の情報に基づく受信電力の実測値と上記理論値との差を求めることで、遮蔽物による減衰量を算出する。例えば、受信電力の理論値が「−７０ｄＢｍ」であったとする。このとき、近隣端末管理テーブル上の実測値は、受信電力が計測されておらず、すなわち無線機２００またはゲートウェイ３００の最低受信感度を下回っていたとする。例えば、当該最低受信感度が「−９０ｄＢｍ」である場合、少なくとも遮蔽物によって２０ｄＢｍ以上の減衰が発生していることが言える。このように、ステップＳ１２０４では、接続先判定部４０８は、受信電力の理論値と実測値とから、遮蔽物による受信電力の減衰量を算出する。なお、図７（Ｂ）のように遮蔽物の材質情報が既知である場合、材質情報に基づいて遮蔽物による減衰量を推定してもよい。接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０４の処理を終了すると、ステップＳ１２０５に処理を移す。

ステップＳ１２０５では、接続先判定部４０８は、遮蔽物による上記減衰量が閾値未満であるか否かを判定する。なお、当該閾値は、任意の適切な値に設定することができる。接続先判定部４０８は、遮蔽物による減衰量が閾値未満であると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１２０６に処理を移し、閾値以上であると判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１２０９に処理を移す。

ステップＳ１２０６では、接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００を、図１１のステップＳ１１０１で選択した無線機２００の接続先として選択し、更に中継器の配置方法としては、遮蔽物に対して直進させる（電波を透過させる）形をとることを決定する。これは、ステップＳ１２０５の判定において、遮蔽物による減衰量が閾値未満である場合、遮蔽物に対して電波を透過させて通信を行っても、一定の受信電力を維持できることが見込まれるためである。接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０６の処理を終了すると、ステップＳ１２０７に処理を移す。

ステップＳ１２０７では、接続先判定部４０８は、遮蔽物に対して電波を直進させるため、中継器の配置箇所を暫定的に、図１１のステップＳ１１０１で選択した無線機２００と、ステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００との間の直線上に設定する。この設定例については、図１４を用いて後述する。接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０７の処理を終了すると、ステップＳ１２０８に処理を移す。

ステップＳ１２０８では、接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０７で暫定的に設定した中継器の配置にて、中継器と図１１のステップＳ１１０１で選択した無線機２００との間の通信品質の理論値、および中継器とステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００との間の通信品質の理論値が、何れも閾値以上になることを判定する。より具体的には、接続先判定部４０８は、例えば中継器との距離に対してフリスの伝達公式を適用して、遮蔽物が存在しない場合の減衰量の理論値を算出し、更に中継器との間に遮蔽物が存在する場合、当該減衰値に対して、ステップＳ１２０４で算出した遮蔽物による減衰量を加算する。そして、接続先判定部４０８は、無線機２００またはゲートウェイ３００の送信出力に対して、当該減衰量を適用することで、受信電力の理論値を導くことができる。接続先判定部４０８は、この理論上の受信電力が何れも閾値以上（受信電力から導かれる通信成功率などの通信品質が閾値以上であってもよい。）であると判定した場合（ＹＥＳの場合）、遮蔽物に対して電波を直進させる形であっても所定の通信品質を満たすことが見込まれるため、最小減衰期待値接続先選択処理を終了する。一方、接続先判定部４０８は、少なくとも一方が閾値未満であると判定した場合（ＮＯの場合）、所定の通信品質を満たすことができないため、遮蔽物に対して電波を直進させるのではなく、迂回させる方が適切であると判断し、ステップＳ１２０９に処理を移す。

ステップＳ１２０９では、接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００を、図１１のステップＳ１１０１で選択した無線機２００の接続先として選択し、更に中継器の配置方法は遮蔽物に対して電波を迂回させる形をとることを決定する。これは、遮蔽物による減衰量が閾値以上である場合、遮蔽物に対して電波を直進させても減衰量が非常に大きく、一定の受信電力を維持できないことが見込まれるためである。接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０９の処理を終了すると、ステップＳ１２１０に処理を移す。

ステップＳ１２１０では、接続先判定部４０８は、遮蔽物に対して電波を見通し環境で迂回させるため、中継器の配置箇所を暫定的に、図１１のステップＳ１１０１で選択した無線機２００から遮蔽物に対して引いた接線と、ステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００から遮蔽物に対して引いた接線の交点に設定する。この設定例については図１４を用いて後述する。接続先判定部４０８は、ステップＳ１２１０の処理を終了すると、ステップＳ１２１１に処理を移す。

ステップＳ１２１１では、接続先判定部４０８は、ステップＳ１２１０で暫定的に設定した中継器の配置において、図１１のステップＳ１１０１で選択した無線機２００から中継器を経由してステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００に至るまでの距離が、他の無線機２００またはゲートウェイ３００との距離よりも短いか否かを判定する。このような判定を行うのは、迂回により電波の伝搬距離が伸びてしまい、他の無線機２００やゲートウェイ３００を接続先とした方が伝搬距離が短くなる場合、後者の方が受信電力の減衰期待値が小さくなることが見込まれるためである。接続先判定部４０８は、遮蔽物に対して電波を迂回させる中継器配置を設定しても、ステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００に至るまでの距離が最小であると判定した場合（ＹＥＳの場合）、最小減衰期待値接続先選択処理を終了し、他方、他の無線機２００またはゲートウェイ３００との距離の方が短くなると判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１２１２に処理を移す。

ステップＳ１２１２では、接続先判定部４０８は、ステップＳ１２０１で選択した無線機２００またはゲートウェイ３００を接続先から除外する。接続先判定部４０８は、当該無線機２００またはゲートウェイ３００については、遮蔽物の影響により直進および迂回の何れのケースにおいても接続先として不適切であるため、接続先から除外して再びステップＳ１２０１に処理を移し、接続先の再判定を繰り返す。

図１２の処理が行われることにより、図１０の中継器要否判定処理で中継器の追加が必要であると判定された無線機２００の接続先を選択する上で、現場の電波伝搬特性を考慮した選択が可能となる。

（１−７−８）中継器配置判定処理
図１３を参照して図６のステップＳ６０６でネットワーク管理装置４００の中継器配置判定部４０９により実行される中継器配置判定処理について説明する。図１３は、通信システム１における中継器配置判定処理に係る処理手順を示す。中継器配置判定部４０９は、図１３の処理を実施することで、図１０の中継器要否判定処理で中継器の追加が必要であると判定された無線機２００と図１１の接続先判定処理で選択された接続先とを接続する上で必要となる、中継器の配置箇所を判定することが可能になる。

ステップＳ１３０１では、中継器配置判定部４０９は、図１０の中継器要否判定処理で中継器の追加が必要であると判定された無線機２００と、図１１の接続先判定処理で選択された接続先とのペアの中から、判定対象とするペアを１組選択する。中継器配置判定部４０９は、ステップＳ１３０１の処理を終了すると、ステップＳ１３０２に処理を移す。

ステップＳ１３０２では、中継器配置判定部４０９は、判定対象のペアにおいて、中継器の追加が必要であると判定された無線機２００と、選択された接続先との両方について、各々に期待される通信範囲を算出する。当該処理で使用する通信範囲については、例えばフリスの伝達公式等の電波伝搬に関する理論式を基に、理論的に閾値以上の通信品質が得られる通信範囲を適用する方法などが挙げられる。その他、図９に示すネットワーク構成情報に基づいて、閾値以上の通信品質が確保されている無線機２００間、またはゲートウェイ３００および無線機２００間の距離のうち、最も距離が長いものを通信範囲として適用する方法も挙げられる。このように、当該判定処理で適用する通信範囲の設定については、特定の設定方法に限定にされるものではなく、任意の方法で設定することができる。中継器配置判定部４０９は、ステップＳ１３０２の処理を終了すると、ステップＳ１３０３に処理を移す。

ステップＳ１３０３では、中継器配置判定部４０９は、判定対象のペアにおいて、図１２で中継器の配置方法を遮蔽物に対して「直進」と判定されたか否かを判定する。中継器配置判定部４０９は、「直進」と判断されたと判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１３０４に処理を移し、「直進」と判断されなかったと判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１３０９に処理を移す。

ステップＳ１３０４では、中継器配置判定部４０９は、判定対象のペアの中点に対し、伝送路上に存在する遮蔽物が、中継器の追加が必要であると判定された無線機２００の側（近傍）にのみ存在するか否かを判定する。中継器配置判定部４０９は、要中継器と判定された無線機２００の近傍にのみ遮蔽物が存在すると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１３０５に処理を移し、そうでない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１３０６に処理を移す。

ステップＳ１３０５では、中継器配置判定部４０９は、ステップＳ１３０２で算出した通信範囲の重複箇所のうち、中継器の追加が必要であると判定された無線機２００に近い領域を、推奨される中継器の配置箇所として判定する。

ここで、図１４（Ａ）を参照し、ステップＳ１３０５において、無線機２００−Ｅと無線機２００−Ａとのペアにつき、遮蔽物に対して直進する形で中継器を配置する例について説明する。なお、図１４（Ａ）において、無線機２００を中心とした同心円上の点線が、各無線機２００の通信範囲を示し、例えば、通信範囲１４０１−Ａは、無線機２００−Ａの通信範囲を示す。また、図１４（Ａ）の例では、無線機２００−Ｅと無線機２００−Ａと間の中点に対して、遮蔽物７０４が無線機２００−Ｅの近傍に存在している。この場合は、無線機２００−Ｅと無線機２００−Ａとの通信範囲の重複箇所のうち、中継器配置箇所１４００のように、より無線機２００−Ｅに近い領域を選択する。これは、中点に中継器を置いた場合、遮蔽物の影響により、無線機２００−Ａと中継器との区間に比べて、無線機２００−Ｅと中継器との区間の受信電力の減衰期待値の方が大きくなるためである。通信範囲の重複箇所のうち、無線機２００−Ｅに近い領域を選択することで、無線機２００−Ｅと中継器との間の受信電力を改善することが可能となる。なお、図１２のステップＳ１２０７において、中継器の配置箇所を暫定的に設定する際も、当該規則に則って設定を行う。中継器配置判定部４０９は、ステップＳ１３０５の処理を終了すると、ステップＳ１３１１に処理を移す。

ステップＳ１３０６では、中継器配置判定部４０９は、判定対象のペアの中点に対して伝送路上に存在する遮蔽物が、選択された接続先の近傍にのみ存在するか否かを判定する。中継器配置判定部４０９は、接続先の近傍にのみ遮蔽物が存在すると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１３０７に処理を移し、そうでない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１３０８に処理を移す。

ステップＳ１３０７では、中継器配置判定部４０９は、ステップＳ１３０２で算出した通信範囲の重複箇所のうち、接続先と判定された無線機２００に近い領域を、推奨される中継器の配置箇所として判定する。この処理は、上記の通り中点に中継器を設置する場合と比較して、遮蔽物が存在する区間の受信電力を改善するための施策である。中継器配置判定部４０９は、ステップＳ１３０７の処理を終了すると、ステップＳ１３１１に処理を移す。

ステップＳ１３０８では、中継器配置判定部４０９は、ステップＳ１３０２で算出した通信範囲の重複箇所のうち、中心または中心付近（重複箇所内であって中心から所定の距離内）の領域を、推奨される中継器の配置箇所として判定する。ここでは、判定対象のペアの中点に対して、両方の近傍に遮蔽物が存在する場合、遮蔽物が存在しない場合等が想定されるため、中継器配置判定部４０９は、通信範囲の重複箇所の中心または中心付近を中継器の推奨配置箇所として選択する。中継器配置判定部４０９は、ステップＳ１３０８の処理を終了すると、ステップＳ１３１１に処理を移す。

ステップＳ１３０９では、中継器配置判定部４０９は、判定対象のペアにおいて、図１２のステップＳ１２０９で中継器の配置方法を遮蔽物に対して「迂回」と判定されたか否かを判定する。中継器配置判定部４０９は、「迂回」と判断されたと判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１３１０に処理を移し、そうでない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１３０８に処理を移す。

ステップＳ１３１０では、中継器配置判定部４０９は、ステップＳ１３０２で算出した通信範囲の重複箇所のうち、中継器の追加が必要であると判定された無線機２００から遮蔽物に対して引いた接線と接続先から遮蔽物に対して引いた接線との交点または交点付近（重複箇所内であって交点から所定の距離内）の領域を、推奨される中継器の配置箇所として判定する。

ここで、図１４（Ｂ）を参照し、ステップＳ１３１０において、無線機２００−Ｅと無線機２００−Ａとのペアにつき、遮蔽物に対して迂回する形で中継器を配置する例について説明する。なお、図１４（Ｂ）において、接線１４０２−Ａは、無線機２００−Ａから遮蔽物に対して引いた接線を示し、接線１４０２−Ｅは、無線機２００−Ｅから遮蔽物に対して引いた接線を示す。図１４（Ｂ）の例では、無線機２００−Ａおよび無線機２００−Ｅの通信範囲の重複箇所のうち、接線１４０２−Ａと接線１４０２−Ｅとの交点を中継器配置箇所１４００に選択している。これにより遮蔽物に対し、見通し環境において電波の迂回を実現することができる。図１２のステップＳ１２１０において、中継器の配置箇所を暫定的に設定する際も、当該規則に則って設定を行う。ただし、このときに、例えば「無線機２００−Ｅ〜中継器配置箇所１４００〜無線機２００−Ａ」の電波伝搬距離が、「無線機２００−Ｅ〜無線機２００−Ｂ」の電波伝搬距離よりも長くなる場合、図１２のステップＳ１２１１とステップＳ１２１２との処理により、無線機２００−Ａは、無線機２００−Ｅの接続先から除外される。中継器配置判定部４０９は、ステップＳ１３１０の処理を終了すると、ステップＳ１３１１に処理を移す。

ステップＳ１３１１では、中継器配置判定部４０９は、図１０の中継器要否判定処理で中継器の追加が必要であると判定された無線機２００と、図１１の接続先判定処理で選択された接続先との全ペアについて、中継器配置判定が完了したか否かを判定する。中継器配置判定部４０９は、全ペアに対する判定が完了したと判定した場合（ＹＥＳの場合）、中継器配置判定処理を終了し、未判定のペアが残っていると判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１３０１に処理を移し、未判定のペアを判定対象に選択して中継器の配置判定を繰り返す。

なお、図１３の処理において、ペア間の通信範囲の重複箇所が存在しない場合、ペア間を１台の中継器で接続するのではなく、複数台の中継器を用いて接続することを想定して、通信範囲の重複箇所を生成する。

（１−７−９）出力画面
図１５を参照して、ネットワーク管理装置４００の表示装置４１３で表示する通信品質情報、および推奨される中継器の配置箇所の表示例について説明する。図１５は、通信システム１における通信品質情報、および推奨される中継器の配置箇所を表示する表示画面１５００を示す。図１５（Ａ）において、表示装置４１３は、表示画面１５００を表示し、表示画面１５００には、地図情報、無線機２００等を表示するための表示エリア１５０１が設けられる。また、表示画面１５００には、通信品質を３段階のレベル（強、中、弱）で分けた場合の表示例を示す通信品質情報１５０２と、推奨される中継器の配置箇所に関する表示有無（オンまたはオフ）を切り換える項目１５０３と、判定対象とする無線機２００を切り換える項目（（１）孤立状態、（２）劣悪リンクのみ、（３）冗長性無し）１５０４とが設けられる。

図１５（Ａ）に示すように、ネットワーク管理装置４００のネットワーク構成管理部４０６で管理される、各無線機２００およびゲートウェイ３００から収集した近隣端末管理テーブル情報に基づいて、表示装置４１３において無線機２００間、並びに、無線機２００およびゲートウェイ３００間の通信品質情報を表示画面１５００に表示することで、ネットワークの全体構成と通信品質とを視覚的に把握することが可能となる。例えば、特定の無線機２００から近隣端末管理テーブル情報を収集することができず、かつ、当該無線機２００に関する情報が、他の無線機２００およびゲートウェイ３００の近隣端末管理テーブル２０５，３０５の何れにも記録されていない場合、図１５（Ａ）の「Ｅ」（無線機２００−Ｅ）のように通信品質情報を表示することができないため、通信不可の孤立状態であることを容易に把握することができる。

なお、図１５（Ａ）の例では、項目１５０３がオフであって、通信品質を３段階にレベル分けをして表示している。表示する通信品質情報は、最新の値、過去に観測した平均値、最大値、最小値など、任意に設定してよい。また、必ずしもレベル分けをして表示する必要はなく、具体的な数値を表示する形であってもよい。また、表示内容を更新するタイミングは、ネットワーク管理装置４００がネットワーク構成管理部４０６の管理情報を更新した際、作業者が更新を指示した際など、任意のタイミングで更新してよい。

続いて、図１５（Ｂ）を参照して、中継器の配置に関する判定結果の表示例について説明する。項目１５０３がオンになった場合、図１５（Ｂ）のように、表示エリア１５０１には、ネットワーク構成管理部４０６で管理される通信品質情報と、中継器配置判定部４０９の判定結果となる中継器配置箇所１５０５とが、無線マルチホップネットワークに属する無線機２００−Ａ〜２００−Ｆ（Ａ〜Ｆ）およびゲートウェイ３００（ＧＷ）に関連付けて表示される。このように、ネットワーク管理装置４００の中継器要否判定部４０７による判定結果に基づいて、中継器の追加が必要であると判定された無線機２００（Ｄ、Ｅ、Ｆ）と、その判定理由（冗長性無し、孤立状態、劣悪リンクのみ）とを表示画面１５００に表示することで、作業者は、どの無線機２００に対して中継器の追加が必要であるかを視覚的に把握することが可能となる。さらに、中継器配置判定部４０９によって算出された、推奨される中継器配置箇所１５０５を表示することで、具体的にどこに中継器となる無線機２００を追加すればよいのかを容易に把握することができる。

ここでは、中継器の配置箇所に制約がないケースを想定したが、例えば中継器が電源駆動であり、電源供給可能な箇所に設置が限定される場合などであっても、作業者は、配置可能箇所のうち、表示された推奨の配置箇所から最も近い箇所に中継器を設置するなどの判断が可能となる。また、中継器の配置可能箇所が既知である場合、中継器配置判定部４０９で算出された推奨の中継器の配置箇所から、最も近い配置可能箇所を明示的に表示する形であってもよい。また、図１５の例では、無線機２００が多数存在して表示が複雑化する際に画面を簡素化するための施策として、推奨される中継器の配置箇所に関する表示有無を切り換える項目１５０３、判定対象とする無線機２００を切り換える項目１５０４などを記しているが、これらの機能は必ずしも搭載しなくてもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、無線マルチホップネットワークにおいて、中継器の配置箇所候補に関する事前情報を必要とせずに、無線マルチホップネットワークを管理するための情報と現場構成情報とに基づいて、現場の電波伝搬特性を考慮した中継器の配置箇所を算出することができる。より具体的には、各無線機２００およびゲートウェイ３００から収集した近隣端末管理テーブル情報と入力された現場構成情報とに基づいて、中継器の追加が必要な無線機２００と適切な接続先とを判定し、その後、中継器の追加が必要であると判定された無線機２００と上記接続先とを接続する上で必要となる中継器の配置箇所を判定し、推奨される中継器の配置箇所として出力することで、中継器の配置箇所候補に関する事前情報を必要とせずに、かつ、現場の電波伝搬特性に基づく中継器の配置箇所を決定することが可能となる。また、想定される中継器の配置箇所候補の全てに無線機２００を設置して、接続性の測定を行う必要もなくなるため、中継器の配置設計に関するエンジニアリングの作業負荷を軽減することが可能となる。更に、例え無線通信に関する専門知識を持たない作業者であっても、中継器の配置判定結果の出力により、中継器の適切な配置箇所を把握することができるため、エンジニアリング作業を実施することが可能となる。

なお、本実施の形態では、２次元の現場構成情報に基づいて中継器の配置設計を行う例を説明したが、現場構成情報は、２次元に限定されるものではない。３次元の現場構成情報をネットワーク管理装置４００に入力可能である場合、例えば遮蔽物の３次元情報に対して、接線を引いて垂直方向への迂回も判定に加えるなど、適用が可能である。

（２）第２の実施の形態
第１の実施の形態では、ネットワーク構築時の中継器の配置設計について説明したが、ネットワーク運用中の現場構成の変化などにより、通信リンク切断等の通信障害が発生し、中継器の配置の再設計を行うケースも考えられる。そこで、本実施の形態では、ネットワーク運用中に発生する通信障害対策としての中継器の配置設計について説明する。

本実施の形態においては、図６に示す第１の実施の形態と異なる方法で、中継器の配置設計に関する無線マルチホップネットワークにおけるエンジニアリングの作業支援を行う。本実施の形態に係る当該処理の流れについて図１６を用いて説明する。

図１６は、本実施の形態における通信障害対策に関する無線マルチホップネットワークにおけるエンジニアリング支援のメイン処理に係る処理手順を示す。なお、本実施の形態に係る各種構成や処理について、図１６に示す処理以外は、第１の実施の形態と同様であるため、これらの説明は省略する。

ステップＳ１６０１では、ネットワーク管理装置４００は、ゲートウェイ３００および無線機２００から近隣端末管理テーブル２０５，３０５の情報を収集する。第１の実施の形態と同様、ネットワーク管理装置４００は、ネットワーク構成管理部４０６にて、ゲートウェイ３００および無線機２００が通信可能な相手端末と、各々の通信品質をネットワーク構成情報として管理する。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０１の処理を終了すると、ステップＳ１６０２に処理を移す。

ステップＳ１６０２では、ネットワーク管理装置４００は、無線機故障、特定リンクにおける通信切断など、通信障害の発生有無を検知する。通信障害発生の検知方法については、通信システムで稼働するアプリケーションに応じて、任意に設定してよい。例えば、収集した近隣端末管理テーブル情報にて通信品質が一定値を下回っていること、ネットワーク管理装置４００の収集データ管理部４０４において一定期間連続してセンサ値などの収集データが収集できていないこと等を基準にする方法などが挙げられる。ネットワーク管理装置４００は、通信障害発生を検知したと判定した場合（ＹＥＳの場合）、アラートを出力してステップＳ１６０３に処理を移し、通信障害発生が検知されなかったと判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１６０１に処理を移し、一定時間経過後に、再び近隣端末管理テーブル情報の収集を行う。このように、ネットワーク運用中も定期的に近隣端末管理テーブル情報を収集し、随時ネットワーク構成管理部４０６で構成情報を管理することで、通信障害の発生有無を監視することが可能となる。

ステップＳ１６０３では、ネットワーク管理装置４００は、図７に示す入力画面７００を介してゲートウェイ３００および無線機２００の位置情報、遮蔽物情報などの最新の現場構成情報が入力されると、当該情報を取得する。また、必ずしも全ての現場構成情報を再取得（再入力）する必要はなく、変化が生じた情報のみを取得する構成であってもよい。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０３の処理を終了すると、ステップＳ１６０４に処理を移す。

ステップＳ１６０４では、ネットワーク管理装置４００は、各無線機２００の中継器の追加に関する要否判定を行う。ネットワーク構築時の中継器の配置設計により、所定の通信要件を満たしていた無線機２００であっても、通信障害の発生で通信要件未達となる場合、ステップＳ１６０４の処理で、当該無線機２００は、中継器の追加が必要な無線機２００として判定される。なお、中継器要否判定処理については、第１の実施の形態における図１０と同様である。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０４の処理を終了すると、ステップＳ１６０５に処理を移す。

ステップＳ１６０５では、ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０４の判定結果に基づいて、中継器の追加が必要であると判定した無線機２００が存在するか否かを判定する。中継器の追加が必要であると判定した無線機２００が存在すると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１６０６に処理を移す。一方、ネットワーク管理装置４００は、存在しないと判定した場合（ＮＯの場合）、通信障害の発生後も全無線機２００が所定の通信要件を達成可能な状態であり、中継器の追加は不要であるため、メイン処理を終了する。

ステップＳ１６０６では、ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０４で中継器が必要であると判定した各無線機２００に対して、適切な接続先となる無線機２００またはゲートウェイ３００を判定する。接続先判定処理の内容は、図１１と同様である。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０６の処理を終了すると、ステップＳ１６０７に処理を移す。

ステップＳ１６０７では、ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０４で中継器が必要であると判定した無線機２００と、ステップＳ１６０６で判定した接続先とを接続する上で必要となる中継器の配置箇所を判定する。中継器配置判定処理の内容は、図１３と同様である。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０７の処理を終了すると、ステップＳ１６０８に処理を移す。

ステップＳ１６０８では、ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０７にて中継器配置判定部４０９で得られた判定結果を表示装置４１３を介して出力する。通信障害対策を行う作業者は、当該出力結果を参照することで、通信障害復旧を試みる上で、どこに中継器となる無線機２００を追加して設置すればよいのかを把握することが可能となる。ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０８の処理を終了すると、ステップＳ１６０９に処理を移す。

ステップＳ１６０９では、ネットワーク管理装置４００は、ステップＳ１６０８で表示された中継器の配置箇所の判定結果に基づいて、作業者が実際の現場に中継器となる無線機２００を設置する作業が行われたことを検知する。ネットワーク管理装置４００は、設置の完了を把握すると、ステップＳ１６１０に処理を移す。

ステップＳ１６１０では、ネットワーク構成管理部４０６は、ステップＳ１６０１と同様、ゲートウェイ３００および無線機２００から近隣端末管理テーブル２０５，３０５の情報を収集する。ネットワーク構成管理部４０６は、ステップＳ１６１０の処理を終了すると、ステップＳ１６０４に処理を移し、再び各無線機２００に対する中継器の要否判定が実施される。中継器の追加が必要であると判定される無線機２００が存在しなくなるまで、即ち通信障害の復旧が完了するまで、本処理を繰り返し行うことで、通信障害対策として必要な中継器の配置箇所を算出することが可能となる。

本実施の形態によれば、ネットワーク運用中に現場構成の変化に伴い、何れかの無線機２００で通信障害が発生した場合、最新の現場構成情報に基づいて通信障害対策として必要な中継器の配置箇所を算出して提示することができる。

（３）他の実施の形態
なお上述の第１及び第２の実施の形態においては、本発明を無線マルチホップネットワークの通信システムに適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の通信システムに広く適用することができる。

また上述の第１及び第２の実施の形態においては、中継器の配置箇所等を表示する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、中継器の配置箇所等をファイル（データ）として出力するようにしてもよいし、印刷して紙として出力してもよいし、音声として出力してもよい。

また上述の第１及び第２の実施の形態においては、中継器配置判定処理においてＳ１３０９で「迂回」と判定された場合、ステップＳ１３１０の処理を行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、「迂回」と判定された場合、通信範囲の重複箇所のうち、要中継器と判断された無線機および中継器を結ぶ線分と中継器および接続判定処理で得られた接続先を結ぶ線分との何れもが遮蔽物を横切らない位置に中継器の位置を決定するようにしてもよい。

また上述の第１及び第２の実施の形態においては、中継器配置判定処理においてＳ１３０３で「直進」と判定された場合、ステップＳ１３０５、ステップＳ１３０７、およびステップＳ１３０８の何れかの処理を行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、「直進」と判定された場合、通信範囲の重複箇所のうち、要中継器と判断された無線機および中継器を結ぶ線分と中継器および接続判定処理で得られた接続先を結ぶ線分との何れか一方、または何れもが遮蔽物を横切る位置に中継器の位置を決定するようにしてもよい。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に記録しておくことができる。

１……通信システム、２００……無線機、３００……ゲートウェイ、４００……ネットワーク管理装置

Claims (10)

1. 無線マルチホップ通信可能な機器を複数有する通信システムであって、
   前記複数の機器の各々の位置情報と、前記複数の機器が設けられる現場に存在する遮蔽物の位置情報および大きさ情報を含む遮蔽物情報と、前記複数の機器の機器間の通信品質情報とを記憶する記憶部と、
   前記通信品質情報に基づいて、前記複数の機器の各々について中継器の追加が必要であるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部で中継器の追加が必要であると判定された第１の機器の位置情報と、前記第１の機器と前記中継器を介して通信させる前記第１の機器とは異なる第２の機器の位置情報と、前記遮蔽物情報とから、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物があるか否かを判定し、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物があると判定した場合、前記第１の機器および前記第２の機器間の通信品質情報の実測値と、前記第１の機器および前記第２の機器の位置情報から算出される理論値との差を求めることで前記遮蔽物による受信電力の減衰量を算出し、算出した減衰量が閾値以上であるときは、前記第１の機器の通信範囲と前記第２の機器の通信範囲とが重なる通信範囲内にあって、前記第１の機器および前記中継器を結ぶ線分と前記中継器および前記第２の機器を結ぶ線分との何れもが前記遮蔽物を横切らない位置に前記中継器の位置を決定する決定部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. 前記決定部は、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物があり、かつ、算出した減衰量が前記閾値未満である場合、前記第１の機器の通信範囲と前記第２の機器の通信範囲とが重なる通信範囲内にあって、前記第１の機器および前記中継器を結ぶ線分と前記中継器および前記第２の機器を結ぶ線分との何れか一方、または何れもが前記遮蔽物を横切る位置に前記中継器の位置を決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記決定部は、前記第１の機器および前記第２の機器を結ぶ線分の中点に対して、前記遮蔽物が前記第１の機器側にある場合、前記重なる通信範囲における前記第１の機器側の領域内に前記中継器の位置を決定し、前記遮蔽物が前記第２の機器側にある場合、前記重なる通信範囲における前記第２の機器側の領域内に前記中継器の位置を決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記決定部は、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物がない場合、前記第１の機器の通信範囲と前記第２の機器の通信範囲とが重なる通信範囲の中心から所定の距離内に前記中継器の位置を決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
5. 前記決定部は、前記第１の機器と直接通信可能な機器が存在しない場合、または前記第１の機器が直接通信可能でありかつ通信品質が閾値以上の通信相手の機器を除外したときに前記第１の機器と直接通信可能な機器が存在しない場合であって、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物がないときは、前記第１の機器から最も距離の近い機器を前記第２の機器として選択する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
6. 前記決定部で決定された前記中継器の位置の位置情報を出力する出力部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
7. ユーザ操作に応じて、前記現場に存在する遮蔽物の位置情報および大きさ情報を含む遮蔽物情報を入力可能な入力画面を表示する表示部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
8. 前記現場に存在する遮蔽物の位置情報および大きさ情報を含む遮蔽物情報を入力可能な入力部と、
   前記通信システムにおける通信障害の発生を検知する検知部と、
   を更に備え、
   前記入力部は、前記検知部で通信障害が検知されることに基づいて前記遮蔽物情報の入力を受け付け、
   前記判定部は、前記通信品質情報に基づいて、前記複数の機器の各々について中継器の追加が必要であるか否かを判定し、
   前記決定部は、前記判定部で中継器の追加が必要であると判定された第１の機器の位置情報と、前記第１の機器と前記中継器を介して通信させる前記第１の機器とは異なる第２の機器の位置情報と、前記入力部により入力される前記遮蔽物情報とから、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物があるか否かを判定し、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物があると判定した場合、前記第１の機器および前記第２の機器間の通信品質情報の実測値と、前記第１の機器および前記第２の機器の位置情報から算出される理論値との差を求めることで前記遮蔽物による受信電力の減衰量を算出し、算出した減衰量が閾値以上であるときは、前記第１の機器の通信範囲と前記第２の機器の通信範囲とが重なる通信範囲内にあって、前記第１の機器および前記中継器を結ぶ線分と前記中継器および前記第２の機器を結ぶ線分との何れもが前記遮蔽物を横切らない位置に前記中継器の位置を決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
9. 無線マルチホップ通信可能な複数の機器と、前記複数の機器の各々の位置情報と、前記複数の機器が設けられる現場に存在する遮蔽物の位置情報および大きさ情報を含む遮蔽物情報と、前記複数の機器の機器間の通信品質情報とを記憶する記憶部と、有する通信システムにおける通信管理方法であって、
   判定部が、前記通信品質情報に基づいて、前記複数の機器の各々について中継器の追加が必要であるか否かを判定する第１のステップと、
   決定部が、前記判定部で中継器の追加が必要であると判定された第１の機器の位置情報と、前記第１の機器と前記中継器を介して通信させる前記第１の機器とは異なる第２の機器の位置情報と、前記遮蔽物情報とから、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物があるか否かを判定し、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物があると判定した場合、前記第１の機器および前記第２の機器間の通信品質情報の実測値と、前記第１の機器および前記第２の機器の位置情報から算出される理論値との差を求めることで前記遮蔽物による受信電力の減衰量を算出し、算出した減衰量が閾値以上であるときは、前記第１の機器の通信範囲と前記第２の機器の通信範囲とが重なる通信範囲内にあって、前記第１の機器および前記中継器を結ぶ線分と前記中継器および前記第２の機器を結ぶ線分との何れもが前記遮蔽物を横切らない位置に前記中継器の位置を決定する第２のステップと、
   を備えることを特徴とする通信管理方法。
10. 無線マルチホップ通信可能な複数の機器を含んで構成されるネットワークを管理するネットワーク管理装置であって、
    前記複数の機器の各々の位置情報と、前記複数の機器が設けられる現場に存在する遮蔽物の位置情報および大きさ情報を含む遮蔽物情報と、前記複数の機器の機器間の通信品質情報とを記憶する記憶部と、
    前記通信品質情報に基づいて、前記複数の機器の各々について中継器の追加が必要であるか否かを判定する判定部と、
    前記判定部で中継器の追加が必要であると判定された第１の機器の位置情報と、前記第１の機器と前記中継器を介して通信させる前記第１の機器とは異なる第２の機器の位置情報と、前記遮蔽物情報とから、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物があるか否かを判定し、前記第１の機器および前記第２の機器との間に遮蔽物があると判定した場合、前記第１の機器および前記第２の機器間の通信品質情報の実測値と、前記第１の機器および前記第２の機器の位置情報から算出される理論値との差を求めることで前記遮蔽物による受信電力の減衰量を算出し、算出した減衰量が閾値以上であるときは、前記第１の機器の通信範囲と前記第２の機器の通信範囲とが重なる通信範囲内にあって、前記第１の機器および前記中継器を結ぶ線分と前記中継器および前記第２の機器を結ぶ線分との何れもが前記遮蔽物を横切らない位置に前記中継器の位置を決定する決定部と、
    を備えることを特徴とするネットワーク管理装置。

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