WO2015037228A1 - 通信管理装置、および通信システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention generally relates to a communication management device and a communication system, and more specifically to a communication management device that manages a communication system that performs multi-hop communication and a communication system that is a management target.
- a meter-reading meter is installed for each facility, and the usage amount of the supply medium supplied from the supplier such as commercial power, water, gas, etc. is measured.
- each customer is provided with a slave station 102 that transmits a measurement result (meter-reading data) using, for example, a 400 MHz band low-power radio.
- a meter-reader carries the exclusive meter-reading device 101 and goes around each dwelling unit.
- the meter reader performs 1: 1 communication between the meter reader 101 and the slave station 102 and acquires meter reading data from the slave stations 102 installed in each dwelling unit (for example, Japanese Patent Publication No. 2011-2011). 229017, hereinafter referred to as “Document 1”).
- the frequency band used for low-power radio varies depending on the country. Further, in FIG. 5, the depiction is such that the slave stations 102 are not installed for all consumers, but in reality, the slave stations 102 are installed for all consumers.
- a remote meter reading system in which a slave station 202 provided in each customer wirelessly transmits meter reading data to a master station 201 provided in a remote place has become widespread.
- this remote meter reading system when a slave station 202 that transmits meter reading data cannot directly communicate with the master station 201 that collects meter reading data, communication using another slave station 202 for relaying communication is possible.
- a route is established with the master station 201. That is, the master station 201 and the plurality of slave stations 202 constitute a multi-hop communication network.
- the slave station 102 that communicates with the meter reader 101 does not have a multi-hop communication function and cannot participate in the remote meter reading system.
- the present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and an object of the present invention is to allow a slave station not equipped with a multi-hop communication function to transmit data to a master station via a multi-hop communication network. It is an object of the present invention to provide a communication management device and a communication system that can optimize communication between stations.
- the communication management device includes a master station, a plurality of first slave stations constituting a multi-hop communication network by establishing a communication route between the master station and a first station not belonging to the multi-hop communication network.
- the plurality of first slave stations that are used in a communication system that communicates and one of the plurality of first slave stations communicates with the second slave station, acquired from the database
- the communication of the second child station is managed using the information on the second child station and the information on the second child station.
- the communication system includes a master station, a plurality of first slave stations constituting a multi-hop communication network by establishing a communication route between the master station, and a second that does not belong to the multi-hop communication network.
- a slave station wherein the master station and the plurality of first slave stations perform multi-hop communication with each other, and one of the plurality of first slave stations, the first slave station, and the second slave station, Communicate with each other, a database storing information on each of the plurality of first slave stations and information on the second slave station, information on the plurality of first slave stations obtained from the database, and the second slave And a communication management device that manages communication of the second slave station using information related to the station.
- FIG. 2 is an overall configuration diagram of the communication system according to the present embodiment
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a part of the communication system.
- a communication terminal 1 as a parent is installed, and a communication terminal 2 as a child or a communication terminal 3 as a child is installed in each consumer.
- the communication terminal 1 serving as a parent is referred to as a parent station 1
- the child communication terminal 2 is referred to as a first child station 2
- the child communication terminal 3 is referred to as a second child station 3.
- the first slave stations 21, 22, 23,. . . When individually identifying the first slave station 2, the first slave stations 21, 22, 23,. . .
- the second slave station 3 is individually identified using the code of the second slave station 31, 32,. . . Is used.
- the first slave station 2 configures a multi-hop communication network that performs multi-hop communication with the master station 1 using a multi-hop communication function using the 900 MHz band.
- the second slave station 3 does not have a multi-hop communication function, and directly communicates with the first slave station 2 using the 400 MHz band without belonging to the multi-hop communication network. That is, in this communication system, a plurality of first slave stations 2 having a multi-hop communication function and one or more second slave stations 3 not having a multi-hop communication function are mixed.
- the master station 1 acquires predetermined data related to each customer from the plurality of first slave stations 2 and one or more second slave stations 3, and transmits the acquired predetermined data to the upper communication management device 4. Transmit using a fiber line or the like.
- a database 5 is connected to the communication management device 4. Note that the frequency band used for multi-hop communication and the frequency band used for communication between the first slave station 2 and the second slave station 3 differ appropriately depending on the country.
- the first slave station 2 includes a first communication unit 2a and a second communication unit 2b.
- the first communication unit 2a has a function of performing multi-hop communication using the 900 MHz band via a communication route established with the master station 1 in the multi-hop communication network.
- the second communication unit 2b has a function of performing direct communication using the 400 MHz band with the second slave station 3 that does not belong to the multi-hop communication network.
- the communication protocol used by the first communication unit 2a is different from the communication protocol used by the second communication unit 2b. Therefore, when one first slave station 2 relays communication between one second slave station 3 and the multi-hop communication network, protocol conversion is performed between the first communication unit 2a and the second communication unit 2b. Done.
- communication using the 900 MHz band is faster than communication using the 400 MHz band (900 MHz band: 100 kbps, 400 MHz band: 4.8 kbps), but the communication range is narrow.
- the remote meter reading system in which the master station 1 acquires meter reading data such as the amount of power used, the amount of gas used, and the amount of water used in each consumer from a plurality of first slave stations 2 and one or more second slave stations 3 Will be described as an example.
- the master station 1 acquires meter reading data periodically (for example, every 30 minutes) from the plurality of subordinate first slave stations 2 and one or more second slave stations 3.
- the master station 1 and each first slave station 2 transmit and receive packets to and from each other by multi-hop communication using the 900 MHz band. That is, communication is performed directly or indirectly between the master station 1 and each first slave station 2, and the first slave station 2 that cannot communicate directly with the master station 1 is connected to another first slave station within a communicable distance.
- the station 2 relays packets sequentially, thereby performing indirect communication with the master station 1.
- a communication route of a master station 1-a first slave station 21-a first slave station 22-a first slave station 23 is established, and the master station 1 is addressed to the first slave station 23 as a data acquisition destination.
- the master station 1 stores information (communication route information) related to the communication route established with all the first slave stations 2 under its control, and the meter reading with the communication route information reaching the first slave station 23 added
- the request is transmitted to the first slave station 21 of the next hop.
- the communication route information is represented by the terminal IDs of the master station 1 and the first slave stations 21, 22, 23 on the communication route from the master station 1 to the first slave station 23 being arranged in order.
- the first communication unit 2a of the first slave station 21 of the next hop refers to the communication route information added to the received meter reading request, and further receives the meter reading data as the first slave station of the next hop.
- the meter reading request is relayed.
- the meter reading request is sequentially relayed by the first communication unit 2a of the first slave stations 21 and 22 constituting the communication route, and is sent to the first communication unit 2a of the first slave station 23 which is the final transmission destination.
- the first communication unit 2a of the first slave station 2 capable of direct communication with the master station 1 directly receives a meter reading request from the master station 1 without relaying by other first slave stations 2. .
- Each first slave station 2 stores information (communication route information) relating to a communication route established with the master station 1.
- the first communication unit 2a of the first slave station 23 receives the meter reading request addressed to the own station
- the first slave station 22 of the next hop receives the meter reading data of the own station to which the communication route information to the master station 1 is added. Send (reply) to.
- the communication route information is represented by the terminal IDs of the master station 1 and the first slave stations 21, 22, 23 on the communication route from the first slave station 23 to the master station 1 being arranged in order.
- the first communication unit 2a of the first hop first slave station 22 When receiving the meter reading data, the first communication unit 2a of the first hop first slave station 22 refers to the communication route information added to the received meter reading data, and further receives the meter reading data as the first hop first slave station. By transmitting to 21, the meter reading data is relayed. In this way, the meter reading data of the first slave station 23 is sequentially relayed by the first communication unit 2a of the first slave stations 21 and 22 constituting the communication route, and reaches the master station 1 which is the final transmission destination. . In addition, the first communication unit 2a of the first slave station 2 capable of direct communication with the master station 1 directly transmits the meter reading data to the master station 1 without relaying the other first slave station 2. .
- the first communication unit 2a of each first slave station 2 transmits and receives packets to and from the master station 1 by multi-hop communication, so that the master station 1 is the first child of the data acquisition destination.
- Meter reading information can be acquired from the station 2.
- the second slave stations 3 since one or more second slave stations 3 do not have a multi-hop communication function, packets cannot be transmitted and received between the master station 1 and the second slave station 3 by multi-hop communication. Therefore, by performing direct communication with the second slave station 3 where the second communication unit 2b of a certain first slave station 2 is present, the meter reading data of the second slave station 3 is acquired, and the first communication unit 2a Transmits meter-reading data to the master station 1 via the multi-hop communication network. That is, the first slave station 2 performs a protocol conversion process and a relay process between the second slave station 3 and the multihop communication network.
- the communication management device 4 has a function of managing communication between the master station 1 -the first slave station 2 -the second slave station 3, and the meter reading data of the plurality of first slave stations 2 and one or more second slave stations 3 And a function as a collection device that collects data from the master station 1.
- the communication management device 4 is connected to the database 5.
- the database 5 stores information on each first slave station 2 and information on one or more second slave stations 3.
- the information related to the first slave station 2 includes the terminal ID of the first slave station 2, the communication route information established between the master station 1 and the first slave station 2, the communication quality information of each communication route, the first slave station 2 Position information.
- the information related to the second slave station 3 includes the terminal ID of the second slave station 3, the location information of the second slave station 3, and the like. Each of these pieces of information is acquired by the communication management device 4 from the master station 1, the plurality of first slave stations 2, one or more second slave stations 3, and stored in the database 5, the input process by the user, etc. Stored in the database 5 in advance.
- the communication management device 4 uses the information about the plurality of first slave stations 2 and the information about one or more second slave stations 3 acquired from the database 5 to communicate with one or more second slave stations 3. to manage.
- the communication management device 4 uses each of the information on the plurality of first slave stations 2 and the information on the one or more second slave stations 3 acquired from the database 5 to each of the one or more second slave stations 3. Either one is associated with the first slave station 2.
- the communication management apparatus causes communication between the certain first slave station 2 and the certain second slave station 3 associated with each other.
- position information and communication route information in the database 5 are used as a method of associating one or more second slave stations 3 with any of the first slave stations 2.
- the position information is information (coordinates, addresses, etc.) of a place where a plurality of first slave stations 2 and one or more second slave stations 3 are installed.
- the communication management device 4 reads out the position information of all the first slave stations 2 and the position information of the second slave stations 31 from the database 5.
- the communication management device 4 compares the position information of the second slave station 31 with the position information of the first slave station 2, and the distance from the second slave station 31 is equal to or less than the threshold value. (In this case, first slave stations 23, 24, and 25) are extracted as candidate terminals.
- the communication management device 4 recognizes the new installation of the second slave station 3 as follows.
- the newly installed second slave station 3 broadcasts an entry request with its own terminal ID added, and the first slave station 2 that has received this entry request relays the entry request to the master station 1, and the master station 1 transmits an entry request to the communication management device 4.
- the communication management device 4 can recognize the new installation of the second slave station 3.
- the communication management device 4 refers to the communication route information of the first slave stations 23, 24, and 25 that have become candidate terminals, and among the candidate terminals, the first slave station having the smallest number of communication route hops. 2 (in this case, the first slave station 23) is associated with the second slave station 31. Accordingly, since the number of hops in the communication path between the master station 1 and the second slave station 3 can be reduced, the time required for communication between the master station 1 and the second slave station 3 can be shortened. Thus, the time required for the master station 1 to acquire meter reading data from the second slave station 3 can be shortened.
- the communication management device 4 In addition to the number of hops of the communication route of the candidate terminal, the communication management device 4 also takes into account the received signal strength such as an entry request received by the one or more candidate terminals from the second slave station 31, and the second slave station The first slave station 2 to be associated with 31 may be determined.
- the communication management device 4 uses the information about the plurality of first slave stations 2 and the information about one or more second slave stations 31 acquired from the database 5 to make the second slave station 31 the first slave station. Correspond to station 23. Then, the communication management device 4 notifies the master station 1 that the second slave station 31 is associated with any of the first slave stations 23.
- the master station 1 stores information (correspondence information) indicating a correspondence relationship between a plurality of subordinate first slave stations 2 and one or more second slave stations 3, and the first slave station 23-second slave station The correspondence relationship of the station 31 is added to the correspondence information. Then, the master station 1 notifies the first slave station 23 that the second slave station 31 is associated with the first slave station 23. Thereafter, the first slave station 23 recognizes that the second slave station 31 is associated with its own station, and when the first communication unit 2a receives a signal addressed to the second slave station 31, the second slave station 31 The unit 2b transmits the signal to the second slave station 31. In the first slave station 23, when the second communication unit 2b receives a signal from the second slave station 31, the first communication unit 2a relays and transmits the signal.
- the master station 1 adds the communication route information to the first slave station 23 to the meter reading request addressed to the second slave station 31, and adds the meter reading request addressed to the second slave station 31 to the first slave station 21 of the next hop.
- the second slave station 31 which is the destination of the meter reading request, is not associated with the own station. Accordingly, when the first communication unit 2a of the first slave station 21 of the next hop receives the meter reading request, the first communication unit 2a refers to the communication route information added to the received meter reading request, and further receives the meter reading data of the first hop.
- the meter reading request is relayed. In this way, the meter reading request is sequentially relayed by the first communication unit 2a of the first slave stations 21 and 22 constituting the communication route, and reaches the first communication unit 2a of the first slave station 23.
- the first slave station 23 that has received the meter reading request addressed to the second slave station 31 is associated with the second slave station 31, and the second communication unit 2 b of the first slave station 23 sends the meter reading to the second slave station 31. Send a request. In this way, the meter reading request reaches the second slave station 31 that is the final transmission destination.
- the second slave station 31 transmits (replies) the meter reading data of the own station.
- the first communication unit 2a transmits the meter reading data to the master station 1 by multi-hop communication. That is, the first communication unit 2a of the first slave station 23 transmits the meter reading data of the second slave station 31 to which the communication route information to the master station 1 is added to the first slave station 22 of the next hop.
- the first communication unit 2a of the first hop first slave station 22 When receiving the meter reading data, the first communication unit 2a of the first hop first slave station 22 refers to the communication route information added to the received meter reading data, and further receives the meter reading data as the first hop first slave station. By transmitting to 21, the meter reading data is relayed. In this way, the meter reading data of the second slave station 31 is sequentially relayed by the first communication unit 2a of the first slave stations 21 and 22 constituting the communication route, and reaches the master station 1 which is the final transmission destination. .
- the master station 1 periodically acquires each meter reading data of the plurality of first slave stations 2 and one or more second slave stations 3. Then, the communication management device 4 collects the meter reading data acquired from the plurality of first slave stations 2 and one or more second slave stations 3 by the master station 1 from the master station 1. The meter reading data collected by the communication management device 4 is used for calculating billing data at each consumer.
- the communication system includes a first communication unit 2a having a multi-hop communication function using a 900 MHz band and a second communication unit 2b performing a direct communication using a 400 MHz band.
- 1 slave station 2 is used. Then, after the second communication unit 2b of the first slave station 2 acquires the meter reading data of the second slave station 3 through communication with the second slave station 3, the first communication unit 2a of the first slave station 2 becomes the master station. Meter reading data is transmitted to 1 by multi-hop communication. Therefore, the master station 1 can acquire meter reading information from the second slave station 3 that is the data acquisition destination. In other words, the second slave station 3 that does not have the multi-hop communication function can transmit data to the master station 1 via the multi-hop communication network.
- the communication management device 4 acquires information on the plurality of first slave stations 2 that are already installed from the database 5, and uses the acquired information on the plurality of first slave stations 2 to newly install the first The position of the slave station 2 is determined.
- a first slave station 25 that can be associated is newly installed.
- the first slave station 25 is a communication terminal that can establish a communication route with the master station 1 and can communicate with the second slave station 32.
- the communication management device 4 may newly install the first slave station 25 at any location using the information of the plurality of first slave stations 2 and the one or more second slave stations 3 acquired from the database 5. (Or which existing second slave station 3 should be replaced with the first slave station 25).
- S1 and S2 are listed as the installation candidate locations of the first slave station 25 (in the case where the installation candidate locations S1 and S2 are not distinguished, they are referred to as installation candidate locations Sa).
- the communication management apparatus 4 is communication quality (1st virtual communication quality) between installation candidate place Sa and the 2nd sub_station
- the communication quality (second virtual communication quality) with the slave station 2 is derived for each installation candidate location Sa.
- the communication management device 4 is installed based on the communication route information (number of hops) of each of the plurality of first child stations 2 acquired from the database 5, the communication quality information of the communication route, the position information of the first child station 2, and the like.
- the first virtual communication quality and the second virtual communication quality are calculated for each candidate location S1, S2.
- the communication management device 4 calculates the first virtual communication quality and the second virtual communication quality described above in consideration of the terrain information related to the surrounding terrain, the building information related to the surrounding building, and the like. May be improved.
- the communication management device 4 selects one of the installation candidate locations where the first virtual communication quality and the second virtual communication quality are excellent from the installation candidate locations S1 and S2 of the first slave station 25.
- the selected installation candidate location is notified.
- the communication management device 4 selects an installation candidate location S1 with a smaller number of hops to the master station 1 as the installation location of the first slave station 25, and sets the installation candidate location S1 as the first slave station 25. Notify as the installation location.
- voice, etc. are used.
- the communication management device 4 can set the installation location of the first slave station 2 to an optimal location, and the system design can be simplified.
- the hybrid first slave station 2 having both the multi-hop communication function using the 900 MHz band and the direct communication function using the 400 MHz band
- only the multi-hop communication function using the 900 MHz band is provided.
- the third slave station 6 is used.
- the third slave station 6 has a multi-hop communication function using the 900 MHz band, but does not have a direct communication function using the 400 MHz band.
- first slave stations 2 already exist around the second slave station 3, and this second slave station 3 can directly communicate with a predetermined number or more of the first slave stations 2.
- a third slave station 6 is newly installed around the second slave station 3 instead of the first slave station 2.
- the second slave station 31 can directly communicate with three or more first slave stations 2 (23, 24, 25).
- a third slave station 6 is newly installed instead of the first slave station 2 being newly installed.
- the third slave station 6 is newly installed.
- the master station 1 transmits and receives predetermined information set in advance to and from the plurality of first slave stations 2 and one or more second slave stations 3, thereby monitoring the state of equipment in each consumer. It is also possible to configure a remote monitoring system, a remote control system that controls the state of equipment in each consumer, and the like.
- the communication management device 4 includes a master station 1 and a plurality of first slave stations 2 that construct a communication route between the master station 1 and configure a multi-hop communication network.
- a second slave station 3 that does not belong to the multi-hop communication network and a database 5 are included.
- the database 5 stores information on each of the plurality of first slave stations 2 and information on the second slave stations 3.
- the master station 1 and the plurality of first slave stations 2 perform multi-hop communication with each other, and one of the plurality of first slave stations 2 includes the first slave station 2 and the second slave station 3. Used in communication systems that communicate with each other.
- the communication management device 4 manages the communication of the second slave station 3 using the information related to the plurality of first slave stations 2 and the information related to the second slave station 3 acquired from the database 5.
- a slave station (second slave station 3) that does not have a multi-hop communication function can transmit data to the master station 1 via the multi-hop communication network. -There is an effect that communication between slave stations can be optimized.
- the communication management device 4 uses the information about the plurality of first slave stations 2 and the information about the second slave station 3 acquired from the database 5 to make the second slave station 3 out of the plurality of first slave stations 2. It is preferable to associate with one first slave station 2.
- the communication management device 4 can easily associate one first slave station 2 with the second slave station 3.
- the communication management device 4 acquires information on the plurality of first slave stations 2 already installed and information on the second slave stations 3 already installed from the database 5. It is preferable that the communication management device 4 determines the position of the newly installed first slave station 2 using the acquired information on the plurality of first slave stations 2 and the information on the second slave station 3.
- the communication management device 4 can set the installation location of the first slave station 2 to an optimum location, and the system design can be simplified.
- the communication system belongs to the multi-hop communication network, and a plurality of first child stations 2 constituting a multi-hop communication network by establishing a communication route between the master station 1 and the master station 1.
- the second slave station 3 is not included.
- the master station 1 and the plurality of first slave stations 2 perform multi-hop communication with each other, and one of the plurality of first slave stations 2 communicates with the first slave station 2 and the second slave station 3. I do.
- the communication system includes a database 5 and a communication management device 4.
- the database 5 stores information on each of the plurality of first slave stations 2 and information on the second slave stations 3.
- the communication management device 4 manages the communication of the second slave station 3 using the information related to the plurality of first slave stations 2 and the information related to the second slave station 3 acquired from the database 5.
- a slave station (second slave station 3) that does not have a multihop communication function can transmit data to the master station 1 via the multihop communication network. There is an effect that communication between stations can be optimized.
- a third slave station 6 may be provided around the second slave station 3 capable of communicating with a predetermined number or more of the first slave stations 2 among the plurality of first slave stations. preferable.
- the third slave station 6 has a function of performing multi-hop communication with the master station 1 and does not have a function of performing communication with the second slave station 3.
- the number of the first slave stations 2 can be reduced by the communication system, and the system cost can be reduced.
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Abstract
マルチホップ通信機能を備えていない子局がマルチホップ通信ネットワークを介してデータを送信することができる通信管理装置を提供する。通信管理装置（４）は、親局（１）と、親局（１）との間でマルチホップ通信ネットワークを構成する複数の第１子局（２）と、マルチホップ通信ネットワークに属していない第２子局（３）と、第１子局（２）のそれぞれに関する情報および第２子局（３）のそれぞれに関する情報を格納したデータベース（５）とで構成されて、親局（１）と第１子局（２）とが互いにマルチホップ通信を行い、第１子局（２）と第２子局（３）とが互いに通信を行う通信システムに用いられて、データベース（５）から取得した第１子局（２）に関する情報および第２子局（３）に関する情報を用いて、第２子局（３）の通信を管理する。
Description
本発明は、一般に通信管理装置および通信システム、より詳細にマルチホップ通信を行う通信システムを管理する通信管理装置および管理対象である通信システムに関する発明である。
住戸、店舗、事務所等に設置された測定器の測定結果を無線信号によって送信する通信システムがある。
例えば、需要家（ｆａｃｉｌｉｔｙ）毎に検針メータを設置して、商用電力、水道、ガス等のように供給事業者から供給される供給媒体の使用量を測定する。そして図５に示すように、各需要家には、例えば４００ＭＨｚ帯の小電力無線を用いて測定結果（検針データ）を送信する子局１０２を設置している。そして、検針員が、専用の検針器１０１を携行して個々の住戸を巡回する。検針員は、検針器１０１－子局１０２間で１：１の通信を行って、それぞれの住戸に設置された子局１０２から検針データを取得している（例えば、日本国特許公開番号２０１１－２２９０１７参照、以下、「文献１」という）。
なお、小電力無線で使用される周波数帯は、各国によって適宜異なっている。また、図５では、全ての需要家に対して子局１０２が設置されていないような描写となっているが、実際には、全ての需要家に対して子局１０２が設置されている。
近年、図６に示すように、各需要家に設けた子局２０２が、遠隔地に設けられた親局２０１に検針データを無線送信する遠隔検針システムが普及している。この遠隔検針システムにおいて、検針データを送信する子局２０２は、検針データを収集する親局２０１との間で通信を直接行うことができない場合、他の子局２０２を通信の中継に用いた通信ルートを、親局２０１との間で構築する。すなわち、親局２０１と複数の子局２０２とで、マルチホップ通信ネットワークを構成している。
しかしながら、上述の文献１のように、検針器１０１との間で通信を行う子局１０２は、マルチホップ通信の機能を備えておらず、この遠隔検針システムに参加できなかった。
そこで、マルチホップ通信の機能を備えていない子局がマルチホップ通信ネットワークを介して親局にデータを送信することを可能にした通信システムが求められていた。さらに、親局－子局間における通信の最適化を図ることも求められている。
本発明は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、マルチホップ通信機能を備えていない子局がマルチホップ通信ネットワークを介して親局にデータを送信することができ、親局－子局間における通信の最適化を図ることもできる通信管理装置、および通信システムを提供することにある。
本発明の通信管理装置は、親局と、前記親局との間に通信ルートを構築してマルチホップ通信ネットワークを構成する複数の第１子局と、前記マルチホップ通信ネットワークに属していない第２子局と、前記複数の第１子局のそれぞれに関する情報および前記第２子局に関する情報を格納したデータベースとで構成されて、前記親局と前記複数の第１子局とが互いにマルチホップ通信を行い、前記複数の第１子局のうち一の第１子局と前記第２子局とが互いに通信を行う通信システムに用いられて、前記データベースから取得した前記複数の第１子局に関する情報および前記第２子局に関する情報を用いて、前記第２子局の通信を管理することを特徴とする。
本発明の通信システムは、親局と、前記親局との間に通信ルートを構築してマルチホップ通信ネットワークを構成する複数の第１子局と、前記マルチホップ通信ネットワークに属していない第２子局とを有して、前記親局と前記複数の第１子局とが互いにマルチホップ通信を行い、前記複数の第１子局のうち一の第１子局と前記第２子局とが互いに通信を行い、前記複数の第１子局のそれぞれに関する情報および前記第２子局に関する情報を格納したデータベースと、前記データベースから取得した前記複数の第１子局に関する情報および前記第２子局に関する情報を用いて、前記第２子局の通信を管理する通信管理装置とを備えることを特徴とする。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態）
図２は、本実施形態の通信システムの全体構成図であり、図１は、この通信システムの一部を示すブロック図である。この通信システムは、親となる通信端末１が設置され、各需要家には、子となる通信端末２または子となる通信端末３が設置される。なお以降、親（コンセントレータ）となる通信端末１は親局１と称し、子となる通信端末２は第１子局２と称し、子となる通信端末３は第２子局３と称す。さらに、第１子局２を個別に識別する場合は、第１子局２１、２２、２３、．．．の符号を用い、第２子局３を個別に識別する場合は、第２子局３１、３２、．．．の符号を用いる。
図２は、本実施形態の通信システムの全体構成図であり、図１は、この通信システムの一部を示すブロック図である。この通信システムは、親となる通信端末１が設置され、各需要家には、子となる通信端末２または子となる通信端末３が設置される。なお以降、親（コンセントレータ）となる通信端末１は親局１と称し、子となる通信端末２は第１子局２と称し、子となる通信端末３は第２子局３と称す。さらに、第１子局２を個別に識別する場合は、第１子局２１、２２、２３、．．．の符号を用い、第２子局３を個別に識別する場合は、第２子局３１、３２、．．．の符号を用いる。
本通信システムにおいて、第１子局２は、９００ＭＨｚ帯を用いたマルチホップ通信機能を用いて、親局１との間で互いにマルチホップ通信を行うマルチホップ通信ネットワークを構成している。一方、第２子局３は、マルチホップ通信機能を備えておらず、マルチホップ通信ネットワークに属さずに、第１子局２との間で４００ＭＨｚ帯を用いた直接通信を行う。すなわち、本通信システムでは、マルチホップ通信機能を備える複数の第１子局２と、マルチホップ通信機能を備えない１つ以上の第２子局３とが混在している。そして、親局１は、各需要家に関する所定データを複数の第１子局２，１つ以上の第２子局３から取得し、この取得した所定データを、上位の通信管理装置４へ光ファイバ回線等を用いて送信する。通信管理装置４には、データベース５が接続されている。なお、マルチホップ通信で用いられる周波数帯および一の第１子局２と第２子局３との間の通信で用いられる周波数帯は、各国によって適宜異なっている。
第１子局２は、図１に示すように、第１通信部２ａ、第２通信部２ｂを具備して構成される。
第１通信部２ａは、マルチホップ通信ネットワークにおいて親局１との間に構築した通信ルートを介して、９００ＭＨｚ帯を用いたマルチホップ通信を行う機能を有する。第２通信部２ｂは、マルチホップ通信ネットワークに属していない第２子局３との間で、４００ＭＨｚ帯を用いた直接通信を行う機能を有する。第１通信部２ａが用いる通信プロトコルと第２通信部２ｂが用いる通信プロトコルとは互いに異なる。したがって、一の第１子局２において、一の第２子局３とマルチホップ通信ネットワークとの間の通信を中継する場合、第１通信部２ａ－第２通信部２ｂ間では、プロトコル変換が行われる。なお、一般に、９００ＭＨｚ帯を用いた通信は、４００ＭＨｚ帯を用いた通信に比べて、通信速度は速いが（９００ＭＨｚ帯：１００ｋｂｐｓ、４００ＭＨｚ帯：４．８ｋｂｐｓ）、通信可能範囲は狭くなる。
以下、親局１が、各需要家における電力使用量、ガス使用量、水道使用量等の検針データを複数の第１子局２，１つ以上の第２子局３から取得する遠隔検針システムを例にして説明する。親局１は、配下の複数の第１子局２，１つ以上の第２子局３から定期的（例えば、３０分毎）に検針データを取得する。
親局１および各第１子局２は、９００ＭＨｚ帯を用いたマルチホップ通信によりパケットを互いに送受している。すなわち、親局１と各第１子局２との間で直接または間接に通信が行われ、親局１と直接通信できない第１子局２は、通信可能な距離にある他の第１子局２がパケットを順次中継することで、親局１との間で間接通信を行っている。
図１において、親局１－第１子局２１－第１子局２２－第１子局２３の通信ルートが構築されており、親局１が、データ取得先の第１子局２３宛の検針要求を送信する。親局１は、配下の全ての第１子局２との間に構築された通信ルートに関する情報（通信ルート情報）を記憶しており、第１子局２３に至る通信ルート情報を付加した検針要求を次ホップの第１子局２１へ送信する。通信ルート情報は、親局１から第１子局２３までの通信ルート上の親局１、第１子局２１，２２，２３の各端末ＩＤが順に並べられることによって表される。次ホップの第１子局２１の第１通信部２ａは、検針要求を受信すると、受信した検針要求に付加された通信ルート情報を参照し、受信した検針データをさらに次ホップの第１子局２２へ送信することによって、検針要求を中継する。このようにして、検針要求は、通信ルートを構成する第１子局２１，２２の第１通信部２ａによって順次中継され、最終の送信先である第１子局２３の第１通信部２ａに到達する。また、親局１との間で直接通信が可能な第１子局２の第１通信部２ａは、他の第１子局２が中継することなく、親局１から検針要求を直接受信する。
各第１子局２は、親局１との間に構築された通信ルートに関する情報（通信ルート情報）を記憶している。そして、第１子局２３の第１通信部２ａは、自局宛の検針要求を受信すると、親局１へ至る通信ルート情報を付加した自局の検針データを次ホップの第１子局２２へ送信（返信）する。通信ルート情報は、第１子局２３から親局１までの通信ルート上の親局１、第１子局２１，２２，２３の各端末ＩＤが順に並べられることによって表される。次ホップの第１子局２２の第１通信部２ａは、検針データを受信すると、受信した検針データに付加された通信ルート情報を参照し、受信した検針データをさらに次ホップの第１子局２１へ送信することによって、検針データを中継する。このようにして、第１子局２３の検針データは、通信ルートを構成する第１子局２１，２２の第１通信部２ａによって順次中継され、最終の送信先である親局１に到達する。また、親局１との間で直接通信が可能な第１子局２の第１通信部２ａは、他の第１子局２が中継することなく、検針データを親局１へ直接送信する。
上述のように、各第１子局２の第１通信部２ａが、マルチホップ通信により親局１との間でパケットを互いに送受することによって、親局１は、データ取得先の第１子局２から検針情報を取得することができる。
一方、１つ以上の第２子局３はマルチホップ通信機能を備えていないため、親局１－第２子局３間では、マルチホップ通信によりパケットを互いに送受することはできない。そこで、ある第１子局２の第２通信部２ｂがある第２子局３との間で直接通信を行うことによって、この第２子局３の検針データを取得し、第１通信部２ａがマルチホップ通信ネットワークを介して親局１へ検針データを送信する。すなわち、この第１子局２は、この第２子局３とマルチホップ通信ネットワークとの間のプロトコル変換処理、中継処理を行う。
次に、通信管理装置４の動作について説明する。通信管理装置４は、親局１－第１子局２－第２子局３間の通信を管理する機能と、複数の第１子局２および１つ以上の第２子局３の検針データを親局１から収集する収集装置としての機能とを有する。
通信管理装置４は、データベース５に接続している。データベース５は、各第１子局２に関する情報および１つ以上の第２子局３に関する情報を格納している。第１子局２に関する情報とは、第１子局２の端末ＩＤ、親局１－第１子局２間に構築された通信ルート情報、各通信ルートの通信品質情報、第１子局２の位置情報等である。第２子局３に関する情報とは、第２子局３の端末ＩＤ、第２子局３の位置情報等である。これらの各情報は、通信管理装置４が親局１、複数の第１子局２、１つ以上の第２子局３から取得してデータベース５に格納する処理、ユーザによる入力処理等によって、データベース５に予め格納されている。
そして、通信管理装置４は、データベース５から取得した複数の第１子局２に関する情報および１つ以上の第２子局３に関する情報を用いて、１つ以上の第２子局３の通信を管理する。
例えば、通信管理装置４は、データベース５から取得した複数の第１子局２に関する情報および１つ以上の第２子局３に関する情報を用いて、１つ以上の第２子局３のそれぞれをいずれか第１子局２に対応付ける。通信管理装置は、この互いに対応付けたある第１子局２とある第２子局３との間で通信を行わせる。
具体的に、図１において、１つ以上の第２子局３をいずれかの第１子局２に対応付ける方法として、データベース５内の位置情報および通信ルート情報を用いる。位置情報は、複数の第１子局２、１つ以上の第２子局３を設置した場所の情報（座標、住所等）である。そして、第２子局３１が新規に設置された場合、通信管理装置４は、全ての第１子局２の位置情報、および第２子局３１の位置情報をデータベース５から読み出す。通信管理装置４は、第２子局３１の位置情報と第１子局２の各位置情報とを比較して、第２子局３１との間の距離が閾値以下である第１子局２（この場合、第１子局２３，２４，２５）を候補端末として抽出する。
なお、通信管理装置４は、次のようにして、第２子局３の新規設置を認識する。新規に設置された第２子局３が、自局の端末ＩＤを付加した参入要求をブロードキャストし、この参入要求を受信した第１子局２が親局１へ参入要求を中継し、親局１が通信管理装置４へ参入要求を送信する。これにより、通信管理装置４は、第２子局３の新規設置を認識することができる。
そして、通信管理装置４は、候補端末となった第１子局２３，２４，２５の各通信ルート情報を参照して、候補端末のうち、通信ルートのホップ数が最小である第１子局２（この場合、第１子局２３）に、第２子局３１を対応付ける。したがって、親局１－第２子局３間の通信経路におけるホップ数を少なくできるので、親局１－第２子局３間の通信に要する時間を短縮できる。而して、親局１が、第２子局３から検針データを取得するのに要する時間を短縮できる。
また、通信管理装置４は、候補端末の通信ルートのホップ数以外に、１つ以上の候補端末が第２子局３１から受信した参入要求等の受信信号強度も考慮して、第２子局３１に対応付ける第１子局２を決定してもよい。
上述のように、通信管理装置４は、データベース５から取得した複数の第１子局２に関する情報および１つ以上の第２子局３１に関する情報を用いて、第２子局３１を第１子局２３に対応付ける。そして、通信管理装置４は、第２子局３１をいずれかの第１子局２３に対応付けたことを親局１へ通知する。
親局１は、配下の複数の第１子局２と１つ以上の第２子局３との対応関係を示す情報（対応情報）を記憶しており、第１子局２３－第２子局３１の対応関係を対応情報に付加する。そして、親局１は、第２子局３１が第１子局２３に対応付けられたことを、第１子局２３へ通知する。以降、第１子局２３では、自局に第２子局３１が対応付けられていることを認識し、第１通信部２ａが第２子局３１宛の信号を受信した場合、第２通信部２ｂが当該信号を第２子局３１へ送信する。また、第１子局２３では、第２通信部２ｂが第２子局３１からの信号を受信した場合、第１通信部２ａが当該信号を中継して送信する。
そして、親局１は、第１子局２３に至る通信ルート情報を第２子局３１宛の検針要求に付加し、この第２子局３１宛の検針要求を次ホップの第１子局２１へ送信する。次ホップの第１子局２１は、検針要求の宛先である第２子局３１が自局に対応付けられていない。したがって、次ホップの第１子局２１の第１通信部２ａは、検針要求を受信すると、受信した検針要求に付加された通信ルート情報を参照し、受信した検針データをさらに次ホップの第１子局２２へ送信することによって、検針要求を中継する。このようにして、検針要求は、通信ルートを構成する第１子局２１，２２の第１通信部２ａによって順次中継され、第１子局２３の第１通信部２ａに到達する。
第２子局３１宛の検針要求を受信した第１子局２３は第２子局３１が対応付けられており、第１子局２３の第２通信部２ｂは、第２子局３１へ検針要求を送信する。このようにして、検針要求は、最終の送信先である第２子局３１へ到達する。
そして、第２子局３１は、自局宛の検針要求を受信すると、自局の検針データを送信（返信）する。第１子局２３では、第２通信部２ｂが第２子局３１の検針データを受信すると、第１通信部２ａが検針データをマルチホップ通信によって親局１へ送信する。すなわち、第１子局２３の第１通信部２ａは、親局１へ至る通信ルート情報を付加した第２子局３１の検針データを次ホップの第１子局２２へ送信する。次ホップの第１子局２２の第１通信部２ａは、検針データを受信すると、受信した検針データに付加された通信ルート情報を参照し、受信した検針データをさらに次ホップの第１子局２１へ送信することによって、検針データを中継する。このようにして、第２子局３１の検針データは、通信ルートを構成する第１子局２１，２２の第１通信部２ａによって順次中継され、最終の送信先である親局１に到達する。
このように、親局１は、複数の第１子局２および１つ以上の第２子局３の各検針データを定期的に取得する。そして、通信管理装置４は、親局１が複数の第１子局２，１つ以上の第２子局３から取得した検針データを、親局１から収集する。通信管理装置４が収集した検針データは、各需要家における課金データの算出に用いられる。
而して、本通信システムは、９００ＭＨｚ帯を用いたマルチホップ通信機能を備えた第１通信部２ａ、および４００ＭＨｚ帯を用いた直接通信を行う第２通信部２ｂの両方を具備するハイブリッドの第１子局２を用いて構成されている。そして、第１子局２の第２通信部２ｂが第２子局３との通信によって第２子局３の検針データを取得した後、第１子局２の第１通信部２ａが親局１へマルチホップ通信によって検針データを送信する。したがって、親局１は、データ取得先の第２子局３から検針情報を取得することができる。つまり、マルチホップ通信の機能を備えていない第２子局３がマルチホップ通信ネットワークを介して親局１にデータを送信することが可能になる。
次に、通信管理装置４によるシステム設計について説明する。
通信管理装置４は、既に設置されている複数の第１子局２に関する情報をデータベース５から取得し、この取得した複数の第１子局２に関する情報を用いて、新たに設置される第１子局２の位置を決定する。
例えば、図３に示すように、第２子局３２（既設）がいずれの第１子局２（既設）にも対応付けられることがなく、孤立している場合、第２子局３２との対応付けが可能である第１子局２５を新規に設置する。この第１子局２５は、親局１との間で通信ルートを構築可能であり、且つ第２子局３２と通信可能な通信端末である。
通信管理装置４は、データベース５から取得した複数の第１子局２および１つ以上の第２子局３の各情報を用いて、新たにどの場所に第１子局２５を設置すればよいか（または、どの既設の第２子局３を第１子局２５に交換すればよいか）を判定する。例えば、図３において、第１子局２５の設置候補場所としてＳ１，Ｓ２が挙げられている（なお、設置候補場所Ｓ１，Ｓ２を区別しない場合、設置候補場所Ｓａと称す）。そして、通信管理装置４は、設置候補場所Ｓａと第２子局３２との間の通信品質（第１の仮想通信品質）、設置候補場所Ｓａと設置候補場所Ｓ近傍の１つ以上の第１子局２との間の通信品質（第２の仮想通信品質）を、設置候補場所Ｓａ毎に導出する。通信管理装置４は、データベース５から取得した複数の第１子局２のそれぞれの通信ルート情報（ホップ数）、通信ルートの通信品質情報、第１子局２の位置情報等に基づいて、設置候補場所Ｓ１，Ｓ２毎に第１の仮想通信品質および第２の仮想通信品質を演算する。また、通信管理装置４は、周囲の地形に関する地形情報、周囲の建物に関する建物情報等も考慮して、上述の第１の仮想通信品質および第２の仮想通信品質を演算することによって、演算精度を向上させてもよい。
そして、通信管理装置４は、第１子局２５の設置候補場所Ｓ１，Ｓ２のうち、第１の仮想通信品質および第２の仮想通信品質が優れているいずれかの設置候補場所を選択して、この選択した設置候補場所を報知する。例えば、図３において、通信管理装置４は、第１子局２５の設置場所として、親局１までのホップ数がより少ない設置候補場所Ｓ１を選択し、設置候補場所Ｓ１を第１子局２５の設置場所として報知する。なお、報知手段としては、液晶画面等を用いて視覚的に報知する構成、音声によって報知する構成等が用いられる。
したがって、通信管理装置４によって、第１子局２の設置場所を最適な場所に設定することができ、システム設計を簡便化することができる。
また、９００ＭＨｚ帯を用いたマルチホップ通信機能と、４００ＭＨｚ帯を用いた直接通信機能との両方を具備するハイブリッドの第１子局２を用いる代わりに、９００ＭＨｚ帯を用いたマルチホップ通信機能のみを有する第３子局６を用いる場合がある。この第３子局６は、９００ＭＨｚ帯を用いたマルチホップ通信機能を有するが、４００ＭＨｚ帯を用いた直接通信機能を有していない。
具体的に、第２子局３の周囲に多数の第１子局２が既に存在しており、この第２子局３が、所定数以上の第１子局２との間で直接通信が可能であれば、この第２子局３の周囲には、第１子局２が新規設置される代わりに第３子局６が新規設置される。例えば、図４に示すように、第２子局３１が、３台以上の第１子局２（２３，２４，２５）との間で直接通信が可能であるので、この第２子局３１の周囲には、第１子局２が新規設置される代わりに第３子局６が新規設置される。
すなわち、第２子局３が親局１に至る所定数以上（この場合、３つ以上）の通信ルート（代替ルートも含む）を有する場合、この第２子局３の周囲には、第１子局２が新規設置される代わりに第３子局６が新規設置される。
したがって、９００ＭＨｚ帯を用いたマルチホップ通信機能と、４００ＭＨｚ帯を用いた直接通信機能との両方を具備するハイブリッドの第１子局２の台数を低減させることが可能になり、システムのコストを削減することができる。
また、親局１が、予め設定された所定の情報を複数の第１子局２および１つ以上の第２子局３との間で送受することで、各需要家内の機器の状態を監視する遠隔監視システム、各需要家内の機器の状態を制御する遠隔制御システム等を構成することも可能である。
以上説明したように、本実施形態の通信管理装置４は、親局１と、親局１との間に通信ルートを構築してマルチホップ通信ネットワークを構成する複数の第１子局２と、マルチホップ通信ネットワークに属していない第２子局３と、データベース５とで構成される。データベース５は、複数の第１子局２のそれぞれに関する情報および第２子局３に関する情報を格納している。通信管理装置４は、親局１と複数の第１子局２とが互いにマルチホップ通信を行い、複数の第１子局２のうち一の第１子局２と第２子局３とが互いに通信を行う通信システムに用いられる。通信管理装置４は、データベース５から取得した複数の第１子局２に関する情報および第２子局３に関する情報を用いて、第２子局３の通信を管理する。
この構成によると、通信管理装置４では、マルチホップ通信機能を備えていない子局（第２子局３）がマルチホップ通信ネットワークを介して親局１にデータを送信することができ、親局－子局間における通信の最適化を図ることもできるという効果がある。
ここで、通信管理装置４は、データベース５から取得した複数の第１子局２に関する情報および第２子局３に関する情報を用いて、第２子局３を複数の第１子局２のうち一の第１子局２に対応付けることが好ましい。
この構成によると、通信管理装置４は、一の第１子局２と第２子局３との対応付けを簡易に行うことができる。
ここで、通信管理装置４は、既に設置されている複数の第１子局２に関する情報、および既に設置されている第２子局３に関する情報をデータベース５から取得する。通信管理装置４は、この取得した複数の第１子局２に関する情報および第２子局３に関する情報を用いて、新たに設置される第１子局２の位置を決定することが好ましい。
この構成によると、通信管理装置４によって、第１子局２の設置場所を最適な場所に設定することができ、システム設計を簡便化することができる。
また、本実施形態の通信システムは、親局１と、親局１との間に通信ルートを構築してマルチホップ通信ネットワークを構成する複数の第１子局２と、マルチホップ通信ネットワークに属していない第２子局３とを有している。通信システムでは、親局１と複数の第１子局２とが互いにマルチホップ通信を行い、複数の第１子局２のうち一の第１子局２と第２子局３とが互いに通信を行う。通信システムは、データベース５と通信管理装置４とを備える。データベース５は、複数の第１子局２のそれぞれに関する情報および第２子局３に関する情報を格納している。通信管理装置４は、データベース５から取得した複数の第１子局２に関する情報および第２子局３に関する情報を用いて、第２子局３の通信を管理する。
この構成によると、通信システムでは、マルチホップ通信機能を備えていない子局（第２子局３）がマルチホップ通信ネットワークを介して親局１にデータを送信することができ、親局－子局間における通信の最適化を図ることもできるという効果がある。
ここで、通信システムでは、複数の第１子局うち所定数以上の第１子局２との間で通信が可能である第２子局３の周辺に、第３子局６を備えることが好ましい。第３子局６は、親局１との間でマルチホップ通信を行う機能を具備し、且つ第２子局３との間で通信を行う機能を具備していない。
この構成によると、通信システムによって、第１子局２の台数を低減させることが可能になり、システムのコストを削減することができる。
Claims (5)
- 親局と、前記親局との間に通信ルートを構築してマルチホップ通信ネットワークを構成する複数の第１子局と、前記マルチホップ通信ネットワークに属していない第２子局と、前記複数の第１子局のそれぞれに関する情報および前記第２子局に関する情報を格納したデータベースとで構成されて、前記親局と前記複数の第１子局とが互いにマルチホップ通信を行い、前記複数の第１子局のうち一の第１子局と前記第２子局とが互いに通信を行う通信システムに用いられて、
前記データベースから取得した前記複数の第１子局に関する情報および前記第２子局に関する情報を用いて、前記第２子局の通信を管理する
ことを特徴とする通信管理装置。 - 前記データベースから取得した前記複数の第１子局に関する情報および前記第２子局に関する情報を用いて、前記第２子局を前記一の第１子局に対応付ける
ことを特徴とする請求項１記載の通信管理装置。 - 既に設置されている前記複数の第１子局に関する情報、および既に設置されている前記第２子局に関する情報を前記データベースから取得し、
この取得した前記複数の第１子局に関する情報および前記第２子局に関する情報を用いて、新たに設置される第１子局の位置を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の通信管理装置。 - 親局と、前記親局との間に通信ルートを構築してマルチホップ通信ネットワークを構成する複数の第１子局と、前記マルチホップ通信ネットワークに属していない第２子局とを有して、前記親局と前記複数の第１子局とが互いにマルチホップ通信を行い、前記複数の第１子局のうち一の第１子局と前記第２子局とが互いに通信を行い、
前記複数の第１子局のそれぞれに関する情報および前記第２子局に関する情報を格納したデータベースと、前記データベースから取得した前記複数の第１子局に関する情報および前記第２子局に関する情報を用いて、前記第２子局の通信を管理する通信管理装置とを備える
ことを特徴とする通信システム。 - 前記複数の第１子局のうち所定数以上の第１子局との間で通信が可能である前記第２子局の周辺に、前記親局との間でマルチホップ通信を行う機能を具備し、且つ前記第２子局との間で通信を行う機能を具備しない第３子局を備えることを特徴とする請求項４記載の通信システム。
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| Title |
|---|
| YUKIO OKADA: "Scalable Mutlti-Hop Network System for Smart Meters", PANASONIC TECHNICAL JOURNAL, vol. 57, no. 4, January 2012 (2012-01-01) * |
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| Publication number | Publication date |
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| JP2015056817A (ja) | 2015-03-23 |
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