JP7148805B2 - 監視システム - Google Patents

Description

本発明は、監視システムに関する。

従来、通信インフラの監視にはＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）が利用されている（非特許文献１参照）。ＳＮＭＰを利用した監視では、監視装置が、監視対象の機器から定常的に状態情報を取得することで状態監視を行う。このようなＳＮＭＰを利用した監視は、センサのようなＩｏＴ（Internet of Things）機器にも利用されている。

"A Simple Network Management Protocol (SNMP)"、Network Working Group、[平成３１年３月１５日検索］、インターネット<URL: https://tools.ietf.org/html/rfc1157>

ところで、一般的には、ＩｏＴ向け無線通信技術としてＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）が利用されている。ＬＰＷＡを利用する端末は、バッテリー駆動の端末が多く、電池容量が極めて小さい。したがって、ＳＮＭＰを利用した監視による定常的な監視用通信に応答していると、ＬＰＷＡを利用する端末の電池持ちが著しく悪化する。そのため、ＬＰＷＡを利用する端末の状態監視を行う場合に、低電力で通信を行う端末の消費電力を抑制することが求められている。なお、このような問題は、ＳＮＭＰを利用した監視に限らず、その他の監視用通信プロトコルを利用した監視においても同様に生じる問題である。

上記事情に鑑み、本発明は、低電力で通信を行う端末の消費電力を抑制することができる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、低電力で通信を行う低電力端末の通信状態に関する情報を保持する監視エージェントと、前記低電力端末の状態を監視する監視装置とを備える監視システムであって、前記監視装置は、前記低電力端末の通信状態に関する情報を要求する要求部、を備え、前記監視エージェントは、前記低電力端末の通信状態に関する情報に基づいて、前記監視装置からの要求に応じた応答を生成する応答生成部と、前記応答を前記監視装置に送信する送信部と、を備える監視システムである。

本発明の一態様は、上記の監視システムであって、前記監視エージェントは、複数の前記低電力端末を１つのアドレス情報でグループ化し、前記応答生成部は、グループ単位で前記監視装置からの要求に応じた応答を生成する。

本発明の一態様は、上記の監視システムであって、前記監視装置は、前記応答に含まれる情報に基づいて、前記低電力端末の状態を判定する状態判定部をさらに備え、前記状態判定部は、前記応答に含まれる情報に基づいて、輻輳判定、通信品質推定、障害判定のいずれか又は全てを前記低電力端末の状態監視として行う。

本発明の一態様は、上記の監視システムであって、前記状態監視の結果に基づいて、前記低電力端末が接続する中継装置の設定制御、ネットワーク設計制御、及び前記低電力端末の設定制御のいずれか又は全てを行う設定設計制御部をさらに備える。

本発明の一態様は、上記の監視システムであって、前記状態判定部は、グループ内のトラフィック量及び他システム干渉時間率に基づいてリソース利用率及び他システム干渉量を算出し、グループ内の通信頻度及び受信信号強度に基づいて前記グループ内の通信品質を推定し、通信頻度及びパケット損失率に基づいて、前記グループ内の故障箇所を推定する。

本発明の一態様は、上記の監視システムであって、前記設定設計制御部は、リソース利用率、通信品質、他システム干渉量、もしくは故障箇所に応じて、前記中継装置におけるチャネル設定又は送信出力、前記中継装置と前記低電力端末とを含むグループ内の通信経路、前記前記低電力端末の設定のいずれかを制御する。

本発明の一態様は、上記の監視システムであって、前記設定設計制御部は、リソース利用率、通信品質、他システム干渉量のいずれかに基づいて、通信負荷を平準化するように前記中継装置の増減設又は前記中継装置の配置変更を前記ネットワーク設計制御として行う。

本発明により、低電力で通信を行う端末の消費電力を抑制することが可能となる。

本発明における監視システムのシステム構成を表す構成図である。 実施形態における監視エージェントの機能構成を表す概略ブロック図である。 実施形態における対応付けデータベースの一例を示す図である。 実施形態における通信記録データベースの一例を示す図である。 実施形態における解析表の一例を示す図である。 実施形態における監視装置の機能構成を表す概略ブロック図である。 実施形態における監視システムの流れを示すシーケンス図である。 実施形態における監視装置が行う輻輳判定処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における監視装置が行う輻輳判定処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における監視装置が行う通信品質推定処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における監視装置が行う障害判定処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における監視装置が行う障害判定処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における監視装置が行う中継装置設定制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における監視装置が行う設計制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における監視装置が行うユーザ設定制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における監視装置が行うユーザ設定制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明における監視システム１００のシステム構成を表す構成図である。監視システム１００は、ＬＰＷＡ端末１０、中継装置２０、監視エージェント３０、監視装置４０及びユーザサーバ５０を備える。なお、監視システム１００は、ＬＰＷＡ端末１０及び中継装置２０を２台以上が備えてもよい。

ＬＰＷＡ端末１０は、バッテリーで駆動し、ＬＰＷＡを利用して中継装置２０との間で通信を行う。ＬＰＷＡ端末１０は、例えば、環境の計測を行うセンサである。環境は、例えば温度、湿度、水量等である。ＬＰＷＡ端末１０は、定期的（例えば、１０分毎、１時間毎）に計測結果を中継装置２０に送信する。計測結果には、端末ＩＤ、端末アドレス及び計測値が含まれる。なお、ＬＰＷＡ端末１０は、センサに限らず、ＬＰＷＡを利用し、かつ、バッテリー駆動の端末であればどのような端末であってもよい。ＬＰＷＡとして、ＬｏＲａ（登録商標）、ＳＩＧＦＯＸ（登録商標）、ＮＢ－ＩｏＴ（Narrow Band IoT）のいずれが用いられてもよい。

中継装置２０は、自装置に接続するＬＰＷＡ端末１０との間のデータ通信の記録を保持し、定期的に監視エージェント３０に送信する。データ通信の記録には、端末ＩＤ、端末アドレス、通信記録時刻、受信信号強度（電波強度）、無線チャネル及びペイロードサイズ等が含まれる。また、中継装置２０は、ユーザサーバ５０から送信される情報をＬＰＷＡ端末１０に送信する。また、中継装置２０は、監視装置４０から送信される情報に基づいて自装置の設定を変更する。

監視エージェント３０は、中継装置２０から送信されたデータ通信の記録を保持する。監視エージェント３０は、監視装置４０から送信された監視用要求に応じた応答を作成し、作成した応答を監視装置４０に送信する。監視エージェント３０は、ＬＰＷＡ端末１０の代理で、ＬＰＷＡ端末１０の通信状態に関する情報を応答として監視装置４０に送信する。監視エージェント３０は、例えばノートパソコン、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ゲーム機器等の情報処理装置を用いて構成される。

監視装置４０は、監視用通信プロトコル（例えば、ＳＮＭＰ）を実装し、監視エージェント３０に対してデータ通信記録の送信を要求する。監視装置４０は、得られたデータ通信記録に基づいて、ＬＰＷＡ端末１０及び中継装置２０の状態監視を行う。状態監視は、例えば輻輳判定、通信品質推定及び故障判定である。監視装置４０は、状態監視の結果に基づいて、中継装置２０の設定制御、ネットワークの設計制御及びＬＰＷＡ端末１０の設定制御を行う。監視装置４０は、例えばノートパソコン、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ゲーム機器等の情報処理装置を用いて構成される。

監視装置４０は、グループ単位で、グループに属するＬＰＷＡ端末１０及び中継装置２０の状態監視を行う。グループの単位は、特に限定される必要はない。例えば、同じ中継装置２０に接続するＬＰＷＡ端末１０で構成されていてもよいし、複数の中継装置２０が１つのグループは属していてもよい。以下の説明では、同じ中継装置２０に接続するＬＰＷＡ端末１０で構成されるグループ単位で状態監視を行う場合を例に説明する。各グループは、監視エージェント３０に対して、グループを識別するために割り当てられているＩＰアドレスで識別される。

ユーザサーバ５０は、監視装置４０からの指示に応じて、中継装置２０を介して、ＬＰＷＡ端末１０の設定を制御する。ユーザサーバ５０は、例えばノートパソコン、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ゲーム機器等の情報処理装置を用いて構成される。

図２は、実施形態における監視エージェント３０の機能構成を表す概略ブロック図である。
監視エージェント３０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、監視プログラムを実行する。監視プログラムの実行によって、監視エージェント３０は、第１通信部３１、制御部３２、記憶部３３及び第２通信部３４を備える装置として機能する。なお、監視エージェント３０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、監視プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、監視プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

第１通信部３１は、中継装置２０との間で通信を行う。第１通信部３１は、データ通信の記録を中継装置２０から受信する。
制御部３２は、ＣＰＵ等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部３２は、データ記録部３２１及び応答生成部３２２として機能する。
データ記録部３２１は、第１通信部３１によって受信されたデータ通信記録に対して、端末ＩＤに応じた所定のＩＰアドレスを対応付けて記憶部３３に記録する。所定のＩＰアドレスは、端末ＩＤ毎に予め対応付けられている。例えば、１つのグループに属するＬＰＷＡ端末１０の端末ＩＤには、同じＩＰアドレスが対応付けられる。これにより、グループ単位で情報の管理が可能になる。
応答生成部３２２は、監視エージェント３０から送信された監視用要求に応じた応答を生成する。

記憶部３３は、対応付けデータベース３３１、通信記録データベース３３２及び解析表３３３を記憶する。記憶部３３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。
対応付けデータベース３３１は、図３に示す構成を有しており、端末ＩＤとＩＰアドレスとが対応付けて登録されたデータベースである。図３は、対応付けデータベース３３１の一例を示す図である。対応付けデータベース３３１は、端末ＩＤとＩＰアドレスとの対応付けに関する情報を表すレコードを複数有する。レコードは、端末ＩＤ及びＩＰアドレスの各値を有する。端末ＩＤは、ＬＰＷＡ端末１０を識別するための識別情報を表す。ＩＰアドレスは、端末ＩＤに対応付ける対象となるＩＰアドレスを表す。ＩＰアドレスは、監視エージェント３０に割り当てられたＩＰアドレスである。

図３に示される例では、対応付けデータベース３３１には複数の端末ＩＤが登録されている。これらの端末ＩＤは、“ＥＤ－１”、“ＥＤ－２”である。図３において、対応付けデータベース３３１の最上段に登録されているレコードは、端末ＩＤの値が“ＥＤ－１”、ＩＰアドレスの値が“ｖｖｖ”である。すなわち、端末ＩＤ“ＥＤ－１”で識別されるＬＰＷＡ端末１０に関するデータ通信記録にはＩＰアドレス“ｖｖｖ”が対応付けられることが表されている。

通信記録データベース３３２は、図４に示す構成を有しており、データ通信記録に関する情報が登録されたデータベースである。図４は、通信記録データベース３３２の一例を示す図である。通信記録データベース３３２は、データ通信記録に関する情報を表すレコードを複数有する。レコードは、端末ＩＤ、ＩＰアドレス、通信記録時刻、受信信号強度、無線チャネル及びペイロードサイズの各値を有する。端末ＩＤは、ＬＰＷＡ端末１０を識別するための識別情報を表す。ＩＰアドレスは、端末ＩＤに対応付ける対象となるＩＰアドレスを表す。通信記録時刻は、中継装置２０で計測結果が受信された時刻を表す。受信信号強度は、中継装置２０で計測結果が受信された際の信号強度を表す。無線チャネルは、中継装置２０で計測結果が受信された際のチャネルを表す。ペイロードサイズは、中継装置２０で受信された計測結果のペイロードのサイズを表す。

図４に示される例では、通信記録データベース３３２には複数の端末ＩＤが登録されている。これらの端末ＩＤは、“ＥＤ－１”、“ＥＤ－２”である。図４において、通信記録データベース３３２の最上段に登録されているレコードは、端末ＩＤの値が“ＥＤ－１”、ＩＰアドレスの値が“ｖｖｖ”、通信記録時刻の値が“ＹＹＭＭＤＤ”、受信信号強度の値が“－１００ｄＢ”、無線チャネルの値が“ＣＨ１”、ペイロードサイズの値が“１００ｂｙｔｅ”である。すなわち、端末ＩＤ“ＥＤ－１”で識別されるＬＰＷＡ端末１０に関するデータ通信記録にはＩＰアドレス“ｖｖｖ”が対応付けられており、計測結果が受信された時刻が“ＹＹＭＭＤＤ”であり、計測結果が受信された際の信号強度が“－１００ｄＢ”であり、計測結果が受信された際のチャネルが“ＣＨ１”であり、計測結果のペイロードのサイズが“１００ｂｙｔｅ”であることが表されている。

解析表３３３は、図５に示す構成を有しており、監視用通信プロトコルで指定された情報と、解析後の情報とが対応付けて登録されたデータベースである。図５は、解析表３３３の一例を示す図である。解析表３３３は、監視用通信プロトコルで指定された情報と、解析後の情報とが対応付けられたレコードを複数有する。レコードは、監視用通信プロトコル属性名及び通信記録データベース列名の各値を有する。監視用通信プロトコル属性名は、監視用通信プロトコルで指定する個々の情報の識別子を表す。例えば、監視用通信プロトコル属性名は、ＯＩＤである。通信記録データベース列名は、監視用通信プロトコル属性名に対応する通信記録データベース３３２の列の名前を表す。

図５に示される例では、解析表３３３には複数の監視用通信プロトコル属性名が登録されている。これらの監視用通信プロトコル属性名は、“１．３.６．１.４．１.１．１.１．０”、“１．３.６．１.４．１.１．１.２．０”である。図５において、解析表３３３の最上段に登録されているレコードは、監視用通信プロトコル属性名の値が“ＥＤ－１”、ＩＰアドレスの値が“ｖｖｖ”、通信記録時刻の値が“１．３.６．１.４．１.１．１.１．０”、通信記録データベース列名の値が“受信信号強度”である。すなわち、監視用通信プロトコルで指定された情報の識別子が“１．３.６．１.４．１.１．１.１．０”である場合、識別子が示している情報が“受信信号強度”であることが表されている。

図２に戻って説明を続ける。
第２通信部３４は、監視装置４０との間で通信を行う。例えば、第２通信部３４は、監視用要求を監視装置４０から受信し、受信した監視用要求で指定されている情報を応答として監視装置４０に送信する。監視用要求には、宛先ＩＰアドレス及び監視用通信プロトコル属性名が含まれる。なお、監視用要求には、監視プロトコル属性名が複数含まれていてもよい。

図６は、実施形態における監視装置４０の機能構成を表す概略ブロック図である。
監視装置４０は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、監視プログラムを実行する。監視プログラムの実行によって、監視装置４０は、第１通信部４１、制御部４２、記憶部４３、第２通信部４４、表示部４５を備える装置として機能する。なお、監視装置４０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、監視プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、監視プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

第１通信部４１は、監視エージェント３０との間で通信を行う。例えば、第１通信部４１は、監視用要求を監視エージェント３０に送信し、監視用要求に対する応答を監視エージェント３０から受信する。
制御部４２は、ＣＰＵ等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部４２は、情報要求部４２１、輻輳判定部４２２、通信品質推定部４２３、障害判定部４２４、中継装置設定制御部４２５、設計制御部４２６、端末設定制御部４２７及び表示制御部４２８として機能する。

情報要求部４２１は、監視エージェント３０に対してＬＰＷＡ端末１０の通信に関する情報を要求する。具体的には、情報要求部４２１は、監視用要求を生成し、生成した監視用要求を所定のアドレス宛に送信することによって、ＬＰＷＡ端末１０の通信に関する情報を要求する。

輻輳判定部４２２は、応答に含まれるＬＰＷＡ端末１０の通信に関する情報に基づいて、輻輳判定処理を行う。輻輳判定処理とは、グループ内で輻輳が発生しているか否かを判定する処理である。本実施形態では、輻輳判定処理として、他システム干渉量による輻輳判定と、リソース利用率による輻輳判定とのいずれか又は両方が実行される。

通信品質推定部４２３は、応答に含まれるＬＰＷＡ端末１０の通信に関する情報に基づいて通信品質を推定する。具体的には、通信品質推定部４２３は、各ＬＰＷＡ端末１０からの通信の呼損率及び受信信号強度を取得し、取得した呼損率及び受信信号強度をグループ内の全ＬＰＷＡ端末１０分合算することによって、グループ全体として予め定めたサービス水準を満たすかを判定する。

障害判定部４２４は、応答に含まれるＬＰＷＡ端末１０の通信に関する情報に基づいて障害判定処理を行う。障害判定処理とは、グループ内における障害の有無及び障害の原因を判定する処理である。本実施形態では、障害判定部４２４は、中継装置２０の死活状態と、中継装置２０と通信可能な複数のＬＰＷＡ端末１０からの通信到達率とに基づいて、通信障害の原因が中継装置２０、無線区間の通信品質、及びＬＰＷＡ端末１０のいずれに由来するかを判定する。

中継装置設定制御部４２５は、状態監視の結果に基づいて、中継装置２０の設定を制御する。具体的には、中継装置設定制御部４２５は、監視結果から算出されるリソース利用率を用いて中継装置２０のチャネル設定及び送信電力等の中継装置２０の設定を制御する。
設計制御部４２６は、状態監視の結果に基づいて、ネットワークの設計を制御する。具体的には、設計制御部４２６は、通信負荷を平準化するような、グループ内における中継装置２０もしくは他のネットワーク装置の増減設もしくは配置変更を提示する。

端末設定制御部４２７は、状態監視の結果に基づいて、ＬＰＷＡ端末１０又はユーザアプリケーションの設定を制御する。具体的には、端末設定制御部４２７は、状態監視の結果で示される輻輳情報や死活情報を用いて、ＬＰＷＡ端末１０又はユーザアプリケーションの設定を制御する。
表示制御部４２８は、表示部４５を制御する。例えば、表示制御部４２８は、設計制御部４２６による配置変更の例を表示させてもよい。

記憶部４３は、機器情報データベース４３１及び置局情報データベース４３２を記憶する。記憶部４３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。
機器情報データベース４３１は、監視エージェント３０から得られた情報を端末ＩＤに対応付けて記憶する。

置局情報データベース４３２は、各装置の配置位置に関する情報を登録されたデータベースである。例えば、置局情報データベース４３２には、各装置（ＬＰＷＡ端末１０及び中継装置２０）の識別情報と、配置位置とが対応付けて登録されている。各装置の識別情報は、ＬＰＷＡ端末１０及び中継装置２０それぞれを識別するための情報である。例えば、ＬＰＷＡ端末１０の識別情報は、ＬＰＷＡ端末１０のＭＡＣアドレスであってもよいし、ＬＰＷＡ端末１０毎に固有の情報であってもよい。また、例えば、中継装置２０の識別情報は、中継装置２０のＭＡＣアドレスであってもよいし、中継装置２０毎に固有の情報であってもよい。配置位置は、ＬＰＷＡ端末１０及び中継装置２０が配置されている位置の情報を表す。例えば、配置位置は、緯度経度である。
第２通信部４４は、中継装置２０及びユーザサーバ５０との間で通信を行う。

表示部４５は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ等の画像表示装置である。表示部４５は、監視装置４０を表示する。表示部４５は、画像表示装置を監視装置４０に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部４５は、監視装置４０を表示するための映像信号を生成し、自身に接続されている画像表示装置に映像信号を出力する。

図７は、実施形態における監視システム１００の流れを示すシーケンス図である。
ＬＰＷＡ端末１０は、環境を計測する（ステップＳ１０１）。ＬＰＷＡ端末１０は、計測結果を定期的に中継装置２０に送信する（ステップＳ１０２）。
中継装置２０は、ＬＰＷＡ端末１０から送信された計測結果を受信する。この際、中継装置２０は、計測結果の受信時刻を取得するとともに、受信信号強度を測定する。中継装置２０は、計測結果に、受信時刻、受信信号強度、無線チャネル及びペイロードサイズを対応付けて、データ通信記録として記録する（ステップＳ１０３）。
上記のステップＳ１０１～１０３は、定期的に実行される。

中継装置２０は、データ通信記録を定期的に監視エージェント３０に送信する（ステップＳ１０４）。
監視エージェント３０の第１通信部３１は、中継装置２０から送信されたデータ通信記録を受信する。第１通信部３１は、受信したデータ通信記録をデータ記録部３２１に出力する。データ記録部３２１は、データ通信記録と、対応付けデータベース３３１とに基づいて、データ通信記録をＩＰアドレスに対応付ける（ステップＳ１０５）。具体的には、まずデータ記録部３２１は、記憶部３３から対応付けデータベース３３１を読み出す。次に、データ記録部３２１は、読みだした対応付けデータベース３３１の端末ＩＤの項目を参照し、データ通信記録に含まれる端末ＩＤに対応するレコードを取得する。次に、データ記録部３２１は、取得したレコードのＩＰアドレスの項目に登録されているＩＰアドレスを取得する。そして、データ記録部３２１は、取得したＩＰアドレスをデータ通信記録に対応付けて通信記録データベース３３２に新たに登録する。

監視装置４０の情報要求部４２１は、ユーザの指示又は予め定められたタイミングで、監視用通信プロトコルに基づく監視用要求を生成する。情報要求部４２１は、第１通信部４１を制御して、生成した監視用要求を宛先の監視エージェント３０に送信する（ステップＳ１０６）。

第２通信部３４は、監視装置４０から送信された監視用要求を受信する。第２通信部３４は、受信した監視用要求を応答生成部３２２に出力する。応答生成部３２２は、監視用要求に応じた応答を生成する（ステップＳ１０７）。具体的には、まず応答生成部３２２は、記憶部３３に記憶されている解析表３３３を読み出す。次に、応答生成部３２２は、読み出した解析表３３３を参照し、監視用要求に含まれる監視プロトコル属性名を解析する。例えば、監視用通信プロトコル属性名として“１．３.６．１.４．１.１．１.１．０”の値が監視用要求に含まれている場合、応答生成部３２２は、読み出した解析表３３３を参照し、監視用要求に含まれる監視プロトコル属性名“１．３.６．１.４．１.１．１.１．０”を、通信記録データベース３３２の列名の“受信信号強度”であると解析する。

次に、応答生成部３２２は、通信記録データベース３３２のＩＰアドレスを参照し、監視用要求に含まれるＩＰアドレスに対応するレコードを取得する。次に、応答生成部３２２は、取得したレコードに登録されている項目のうち、解析された列名に対応する項目の値を取得する。そして、応答生成部３２２は、取得した解析された列名に対応する項目の値を含む応答を生成する。応答生成部３２２は、第２通信部４４を制御して、生成した応答を監視装置４０に送信する（ステップＳ１０８）。

第１通信部４１は、監視エージェント３０から送信された応答を受信する。第１通信部４１は、受信した応答を制御部４２に出力する。制御部４２は、応答を機器情報データベース４３１に記録する。その後、制御部４２は、機器情報データベース４３１に登録されている情報に基づいて状態監視を行う（ステップＳ１０９）。監視装置４０が行う状態監視は、輻輳判定、通信品質推定及び障害判定である。各状態監視の詳細については後述する。制御部４２は、状態監視の結果に基づいて、各機器（ＬＰＷＡ端末１０及び中継装置２０）の設定制御及びネットワークの設計制御のいずれか又は全てを行う（ステップＳ１１０）。各機器の設定制御及びネットワークの設計制御の詳細については後述する。

図８は、実施形態における監視装置４０が行う輻輳判定処理の流れを示すフローチャートである。なお、図８では、他システム干渉量による輻輳判定処理について説明する。
輻輳判定部４２２は、中継装置２０からある期間内（例えば、１時間内）にキャリアセンスにより電波の受信を停止していた合計の停止時間長Ｎを取得する（ステップＳ２０１）。輻輳判定部４２２は、中継装置２０からある期間内（例えば、１時間内）に他システム宛を含むＬＰＷＡ端末１０のパケットを受信することにより消費した合計の消費時間長Ｌを取得する（ステップＳ２０２）。

輻輳判定部４２２は、ＬＰＷＡ端末１０の複数が中継装置２０を用いて上り通信を行った合計の上り通信時間長Ｓを取得する（ステップＳ２０３）。輻輳判定部４２２は、取得した停止時間長Ｎ、消費時間長Ｌ及び上り通信時間長Ｓに基づいて、他システムの通信量（他システム干渉量）を算出する（ステップＳ２０４）。具体的には、輻輳判定部４２２は、以下の式（１）に基づいて他システムの通信量（他システム干渉量）を算出する。

他システム干渉量＝停止時間長Ｎ＋消費時間長Ｌ－上り通信時間長Ｓ・・・（１）

輻輳判定部４２２は、算出した他システム干渉量が一定の基準以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。算出した他システム干渉量が一定の基準以上である場合（ステップＳ２０５－ＹＥＳ）、輻輳判定部４２２は輻輳が発生していると判定する（ステップＳ２０６）。
一方、算出した他システム干渉量が一定の基準未満である場合（ステップＳ２０５－ＮＯ）、輻輳判定部４２２は輻輳が発生していないと判定する（ステップＳ２０７）。

図９は、実施形態における監視装置４０が行う輻輳判定処理の流れを示すフローチャートである。なお、図９では、リソース利用率による輻輳判定処理について説明する。
輻輳判定部４２２は、中継装置２０のトポロジ情報を中継装置２０から取得する（ステップＳ３０１）。トポロジ情報とは、中継装置２０に接続している全ての機器と、各機器を結ぶ経路の情報とが示された情報である。トポロジ情報により、中継装置２０に対してどのような機器が接続されているのか、各機器がどのような経路で接続されているのか等の情報を取得することができる。輻輳判定部４２２は、取得したトポロジ情報から各ＬＰＷＡ端末１０の上り通信と下り通信のそれぞれの経路で使用されるリソースを算出して集計する（ステップＳ３０２）ここで、リソースは、無線チャネル、中継装置２０、有線リンク及びユーザサーバ５０等である。

輻輳判定部４２２は、各リソースの利用率が一定の基準以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。各リソースの利用率が一定の基準以上である場合（ステップＳ３０３－ＹＥＳ）、輻輳判定部４２２は輻輳が発生していると判定する（ステップＳ３０４）。
一方、一部又は全てのリソースの利用率が一定の基準未満である場合（ステップＳ３０３－ＮＯ）、輻輳判定部４２２は輻輳が発生していないと判定する（ステップＳ３０５）。
上記のように、図９では、ＬＰＷＡ端末１０のトラフィック量に基づいてリソース利用率が算出される。

図１０は、実施形態における監視装置４０が行う通信品質推定処理の流れを示すフローチャートである。
通信品質推定部４２３は、上り通信の想定頻度の設定値とサービス水準の呼損率、電波強度の基準値及び電波強度の基準値を上回る電波強度の想定頻度を取得する（ステップＳ４０１）。呼損率は、通信回線の容量不足により、着呼できない状態が発生する確率を表す。呼損率は、上り通信の想定頻度と、データ通信記録から導出される頻度との比率に基づいて算出される。

通信品質推定部４２３は、呼損率がサービス水準の呼損率以下であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。具体的には、まず通信品質推定部４２３は、データ通信記録から導出される上り通信の頻度を、上り通信の想定頻度で除算する。次に、通信品質推定部４２３は、１から除算結果を減算することによって呼損率を算出する。そして、通信品質推定部４２３は、算出した呼損率がサービス水準の呼損率以下であるかを判定する。呼損率がサービス水準の呼損率以下である場合（ステップＳ４０２－ＹＥＳ）、通信品質推定部４２３は通信記録から取得される上り通信の電波強度のうち、サービス水準の電波強度の基準値を上回る数Ｘ１を算出する（ステップＳ４０３）。

通信品質推定部４２３は、算出した数Ｘ１を、上り通信の想定頻度の設定値で除算することによって除算結果Ｘ２を算出する（ステップＳ４０４）。通信品質推定部４２３は、算出した除算結果Ｘ２が、サービス水準の基準値を上回る電波強度の想定頻度以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０５）。除算結果Ｘ２が、サービス水準の基準値を上回る電波強度の想定頻度以上である場合（ステップＳ４０５－ＹＥＳ）、通信品質推定部４２３はサービス水準を満たすと判定する（ステップＳ４０６）。サービス水準を満たすということは、通信品質が良いことを表す。
一方、呼損率がサービス水準の呼損率より大きい場合（ステップＳ４０２－ＮＯ）、又は、除算結果Ｘ２が、サービス水準の基準値を上回る電波強度の想定頻度未満である場合（ステップＳ４０５－ＮＯ）、通信品質推定部４２３はサービス水準を満たさないと判定する（ステップＳ４０７）。サービス水準を満たさないということは、通信品質が悪いことを表す。

図１１及び図１２は、実施形態における監視装置４０が行う障害判定処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１１及び図１２の処理は、いずれかのＬＰＷＡ端末１０で所定時間の間に通信記録がない場合に実行される。
障害判定部４２４は、所定時間の間に通信記録がないＬＰＷＡ端末１０において最後に通信記録がある中継装置２０に対して応答確認を行う（ステップＳ５０１）。障害判定部４２４は、中継装置２０から応答があるか否かを判定する（ステップＳ５０２）。中継装置２０から応答がある場合（ステップＳ５０２－ＹＥＳ）、障害判定部４２４は応答を送信した中継装置２０の無線ＩＦは正常な稼働状態になっているか否かを判定する（ステップＳ５０３）。

正常な稼働状態になっている場合（ステップＳ５０３－ＹＥＳ）、障害判定部４２４は所定の時間の間にいずれかのチャネルでいずれかのＬＰＷＡ端末１０で通信記録があるか（ステップＳ５０４）。いずれかのチャネルでいずれかのＬＰＷＡ端末１０で通信記録がある（ステップＳ５０４－ＹＥＳ）、障害判定部４２４は置局情報データベース４３２を参照し、全てのＬＰＷＡ端末１０と全ての中継装置２０との配置情報を取得する（ステップＳ５０５）。障害判定部４２４は、最後の通信記録が、応答を送信した中継装置２０であり、かつ、所定の時間の間に通信記録がないＬＰＷＡ端末１０が当該ＬＰＷＡ端末１０以外にもあるか否かを判定する（ステップＳ５０６）。

最後の通信記録が、応答を送信した中継装置２０はなく、所定の時間の間に通信記録がないＬＰＷＡ端末１０が当該ＬＰＷＡ端末１０以外にない条件のいずれか一方又は両方が満たされた場合（ステップＳ５０６－ＮＯ）、障害判定部４２４は端末固有の障害と判定する（ステップＳ５０７）。その後、監視装置４０は、障害判定処理を終了する。
一方、最後の通信記録が、応答を送信した中継装置２０であり、かつ、所定の時間の間に通信記録がないＬＰＷＡ端末１０が当該ＬＰＷＡ端末１０以外にもある場合（ステップＳ５０６－ＹＥＳ）、障害判定部４２４は通信記録がないＬＰＷＡ端末１０が地理的に近い距離に複数台あるか否かを判定する（ステップＳ５０８）。

例えば、障害判定部４２４は、通信記録がないＬＰＷＡ端末１０間の地理的な距離が所定の距離未満である場合には、通信記録がないＬＰＷＡ端末１０が地理的に近い距離に複数台あると判定する。一方、障害判定部４２４は、通信記録がないＬＰＷＡ端末１０間の地理的な距離が所定の距離以上である場合には、通信記録がないＬＰＷＡ端末１０が地理的に近い距離に複数台ないと判定する。
通信記録がないＬＰＷＡ端末１０が地理的に近い距離に複数台ない場合（ステップＳ５０８－ＮＯ）、障害判定部４２４は端末固有の障害と判定する（ステップＳ５０７）。その後、監視装置４０は、障害判定処理を終了する。

一方、通信記録がないＬＰＷＡ端末１０が地理的に近い距離に複数台ある場合（ステップＳ５０８－ＹＥＳ）、障害判定部４２４はＬＰＷＡ端末１０の設置環境に由来する通信障害の可能性ありと判定する（ステップＳ５０９）。その後、監視装置４０は、障害判定処理を終了する。
また、ステップＳ５０４の処理において、いずれかのチャネルでいずれかのＬＰＷＡ端末１０で通信記録がない場合（ステップＳ５０４－ＮＯ）、すなわちいずれのチャネルにおいてもいずれのＬＰＷＡ端末１０で通信記録がない場合には、輻輳判定部４２２は応答を送信した中継装置２０の輻輳判定処理を行う（ステップＳ５１０）。

障害判定部４２４は、輻輳判定処理の結果として、他システムによる輻輳が発生しているか否かを判定する（ステップＳ５１１）。他システムによる輻輳が発生していると判定された場合（ステップＳ５１１－ＹＥＳ）、障害判定部４２４は他システム等の干渉による通信品質低下による通信障害と判定する（ステップＳ５１２）。その後、監視装置４０は、障害判定処理を終了する。
一方、他システムによる輻輳が発生していると判定されなかった場合（ステップＳ５１１－ＮＯ）、障害判定部４２４は応答を送信した中継装置２０の無線ＩＦがサイレンと呼称であると判定する（ステップＳ５１３）。その後、監視装置４０は、障害判定処理を終了する。

また、ステップＳ５０３の処理において、正常な稼働状態になっていない場合（ステップＳ５０３－ＮＯ）、障害判定部４２４は応答があった中継装置の設置箇所に併設の試験端末に通信できるか否かを判定する（ステップＳ５１４）。応答があった中継装置の設置箇所に併設の試験端末に通信できる場合（ステップＳ５１４－ＹＥＳ）、障害判定部４２４はステップＳ５０４以降の処理を実行する。
一方、応答があった中継装置の設置箇所に併設の試験端末に通信できない場合（ステップＳ５１４－ＮＯ）、障害判定部４２４は応答があった中継装置の無線ＩＦの故障と判定する（ステップＳ５１５）。その後、監視装置４０は、障害判定処理を終了する。

また、ステップＳ５０２の処理において、中継装置２０から応答がない場合（ステップＳ５０２－ＮＯ）、障害判定部４２４は応答がない中継装置からの上り通信の経路上にある中継装置２０へ応答確認を行う（ステップＳ５１６）。障害判定部４２４は、中継装置２０から応答があるか否かを判定する（ステップＳ５１７）。中継装置２０から応答がある場合（ステップＳ５１７－ＹＥＳ）、障害判定部４２４は中継装置２０もしくは中継装置２０の有線ＩＦ又はリンクの故障と判定する（ステップＳ５１８）。その後、監視装置４０は、障害判定処理を終了する。
一方、中継装置２０から応答がない場合（ステップＳ５１７－ＮＯ）、障害判定部４２４は経路上の中継装置２０の故障と判定する（ステップＳ５１９）。その後、監視装置４０は、障害判定処理を終了する。

図１３は、実施形態における監視装置４０が行う中継装置設定制御処理の流れを示すフローチャートである。
輻輳判定部４２２は、リソース利用率による輻輳判定処理を行う（ステップＳ６０１）。中継装置設定制御部４２５は、利用可能なチャネル数の設定値を増加させられる場合には増加させる（ステップＳ６０２）。中継装置設定制御部４２５は、記憶部４３に記憶されている置局情報データベース４３２を読み出す（ステップＳ６０３）。中継装置設定制御部４２５は、全てのＬＰＷＡ端末１０がいずれかの中継装置２０と接続可能な範囲であり、かつ、中継装置２０の送信電力の変更可能な範囲で、接続端末数が多い中継装置２０の送信電力を減少させ、接続端末数が少ない中継装置２０の送信電力を増加させるように中継装置２０を制御する（ステップＳ６０４）。

図１４は、実施形態における監視装置４０が行う設計制御処理の流れを示すフローチャートである。
輻輳判定部４２２は、リソース利用率による輻輳判定処理を行う（ステップＳ７０１）。設計制御部４２６は、利用可能なチャネル数の設定値を増加させられる場合には増加させる（ステップＳ７０２）。設計制御部４２６は、記憶部４３に記憶されている置局情報データベース４３２を読み出す（ステップＳ７０３）。設計制御部４２６は、リソース利用率もしくは輻輳や通信損失が発生している中継装置２０が地理的に複数隣接し合っている場合に、それらの中心付近の置局候補地への中継装置２０の追加を決定する。表示制御部４２８は、決定された情報を、表示部４５を介してユーザに提示する（ステップＳ７０４）。

図１５は、実施形態における監視装置４０が行うユーザ設定制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１５では、輻輳情報を用いたユーザ設定制御処理について説明する。
端末設定制御部４２７は、輻輳判定が行われたＬＰＷＡ端末１０への下り通信パケットに輻輳対応マークを付与する（ステップＳ８０１）。輻輳対応マークは、通常のパケットと区別するために付与されるマークである。端末設定制御部４２７は、輻輳対応マークの付与されたパケットの送信頻度を輻輳度合いに応じて下げるようにＬＰＷＡ端末１０の倍率を設定する（ステップＳ８０２）。端末設定制御部４２７は、輻輳対応マークの付与されたパケットのタイムアウト間隔を長く取るようにＬＰＷＡ端末１０の倍率を設定する（ステップＳ８０３）。端末設定制御部４２７は、輻輳対応マークの付与されたパケットの再送回数を増加するようにＬＰＷＡ端末１０の倍率を設定する（ステップＳ８０４）。

図１６は、実施形態における監視装置４０が行うユーザ設定制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１６では、死活情報を用いたユーザ設定制御処理について説明する。
端末設定制御部４２７は、故障判定が行われたＬＰＷＡ端末１０へ送信する下り通信パケットに故障対応マークを付与する（ステップＳ９０１）。故障対応マークは、通常のパケットと区別するために付与されるマークである。端末設定制御部４２７は、故障対応マークの付与されたパケットが到着した場合にパケットの送り元へ即時に不達通知を返信させるようにＬＰＷＡ端末１０の設定を制御する（ステップＳ９０２）。

以上のように構成された監視システム１００によれば、監視エージェント３０が、監視装置４０から要求に対してＬＰＷＡ端末１０の代理として応答する。具体的には、監視エージェント３０は、ＬＰＷＡ端末１０の通信状態に関する情報を中継装置２０から定期的に取得する。そして、監視エージェント３０は、監視装置４０から監視用要求があった場合、ＬＰＷＡ端末１０の通信状態に関する情報に基づいて監視用要求に対する応答を生成し、生成した応答を監視装置４０に送信する。これにより、ＬＰＷＡ端末１０と監視装置４０とが直接通信することがない。したがって、ＬＰＷＡ端末１０は、監視用要求に対する応答を行わなくて済む。そのため、ＬＰＷＡ端末１０の消費電力を抑制することが可能になる。

また、監視システム１００では、複数のＬＰＷＡ端末１０を１つのＩＰアドレスでグループに集約して監視している。集約の単位は、同じ中継装置２０に接続するＬＰＷＡ端末１０等である。このようにグループ単位で状態管理することにより、装置単体では推定されない状態情報（例えば、中継路の輻輳等やエリア単位の障害）を推定することができる。

また、監視システム１００におけるＬＰＷＡ端末１０が接続する中継装置２０は機能が簡素化されているため、ＬＰＷＡ端末１０を把握、管理する機能を持たないことが一般的である。したがって、本実施形態において、中継装置２０にＬＰＷＡ端末１０を監視する機能を持たせる必要がない。そのため、中継装置２０のコストを抑えることができる。

＜変形例＞
ＬＰＷＡ端末１０は、中継装置２０から指示された間隔で、計測結果を中継装置２０に送信してもよい。
監視エージェントが備える第１通信部３１と、第２通信部３４とは、１つの通信部で構成されてもよい。監視装置４０が備える第１通信部４１と、第２通信部４４とは、１つの通信部で構成されてもよい。
計測結果には、端末ＩＤ及び端末アドレスのうちいずれか一方のみが含まれていてもよい。
輻輳判定部４２２、通信品質推定部４２３及び障害判定部４２４は、ＬＰＷＡ端末１０の状態を判定する状態判定部として構成されてもよい。このように構成される場合、状態判定部は、輻輳判定、通信品質推定、障害判定のいずれか又は全てをＬＰＷＡ端末１０の状態監視として行う。
中継装置設定制御部４２５、設計制御部４２６及び端末設定制御部４２７は、設定設計制御部として構成されてもよい。このように構成される場合、設定設計制御部は、ＬＰＷＡ端末１０が接続する中継装置２０の設定制御、ネットワーク設計制御、及びＬＰＷＡ端末１０の設定制御のいずれか又は全てを行う。設定設計制御部は、リソース利用率の他に、通信品質、他システム干渉量のいずれかに基づいて、ＬＰＷＡ端末１０が接続する中継装置２０の設定制御、ネットワーク設計制御、及びＬＰＷＡ端末１０の設定制御のいずれか又は全てを行ってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０…ＬＰＷＡ端末（低電力端末）， ２０…中継装置， ３０…監視エージェント， ３１…第１通信部， ３２…制御部， ３３…記憶部， ３４…第２通信部， ４０…監視装置， ５０…ユーザサーバ， ３２１…データ記録部， ３２２…応答生成部， ３３１…対応付けデータベース， ３３２…通信記録データベース， ３３３…解析表， ４１…第１通信部， ４２…制御部， ４３…記憶部， ４４…第２通信部， ４５…表示部， ４２１…情報要求部， ４２２…輻輳判定部， ４２３…通信品質推定部， ４２４…障害判定部， ４２５…中継装置設定制御部， ４２６…設計制御部， ４２７…端末設定制御部， ４２８…表示制御部， ４３１…機器情報データベース， ４３２…置局情報データベース

Claims (2)

1. 低電力で通信を行う低電力端末の通信状態に関する情報を保持する監視エージェントと、前記低電力端末の状態を監視する監視装置とを備える監視システムであって、
   前記監視装置は、
   前記低電力端末の通信状態に関する情報を要求するための監視用要求を前記監視エージェントのアドレス宛に送信する要求部、
   を備え、
   前記監視エージェントは、
   前記低電力端末の通信状態に関する情報に基づいて、前記監視装置から送信された前記監視用要求に応じた応答を生成する応答生成部と、
   前記応答を前記監視装置に送信する送信部と、
   を備える監視システム。
2. 低電力で通信を行う低電力端末の通信状態に関する情報を保持する監視エージェントと、前記低電力端末の状態を監視する監視装置とを備える監視システムであって、
   前記監視装置は、
   前記低電力端末の通信状態に関する情報を要求する要求部、
   を備え、
   前記監視エージェントは、
   前記低電力端末の通信状態に関する情報に基づいて、前記監視装置からの要求に応じた応答を生成する応答生成部と、
   前記応答を前記監視装置に送信する送信部と、
   を備え、
   前記監視エージェントは、複数の前記低電力端末を１つのアドレス情報でグループ化し、
   前記応答生成部は、グループ単位で前記監視装置からの要求に応じた応答を生成し、
   前記監視装置は、
   前記応答に含まれる情報に基づいて、前記低電力端末の状態を判定する状態判定部をさらに備え、
   前記状態判定部は、前記応答に含まれる情報に基づいて、輻輳判定、通信品質推定、障害判定のいずれか又は全てを前記低電力端末の状態監視として行い、
   前記状態判定部は、グループ内のトラフィック量及び他システム干渉時間率に基づいてリソース利用率及び他システム干渉量を算出し、グループ内の通信頻度及び受信信号強度に基づいて前記グループ内の通信品質を推定し、通信頻度及びパケット損失率に基づいて、前記グループ内の故障箇所を推定する監視システム。

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