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技術 データ取得装置、およびこれを用いたマルチホップ通信システム

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 小山正樹
出願日 2012年3月8日 (9年5ヶ月経過) 出願番号 2012-052350
公開日 2013年9月19日 (7年11ヶ月経過) 公開番号 2013-187785
状態 特許登録済
技術分野 小規模ネットワーク(3)ループ,バス以外
主要キーワード データ取得方式 重複制御 リトライ通信 所定範囲毎 通信エラー情報 各子端末 データ収集方式 ネット層
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年9月19日)のものです。
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図面 (11)

課題

通信信頼性を確保しながら、短時間に多くの子端末からデータを取得することができるデータ取得装置、およびこれを用いたマルチホップ通信システムを提供する。

解決手段

親端末1は、複数の子端末2の各々との間で通信ルート構築してマルチホップ通信を行い、子端末2の各々へ順に問い合わせ信号を送信して、子端末2の各々から検針データを受信するポーリング通信を行う。そして、親端末1は、子端末21,22に問い合わせ信号S1,S2を順に送信した後、子端末23へ問い合わせ信号S3を送信する場合、子端末21,22の各々から検針データを受信する前後に関わらず、子端末23へ問い合わせ信号S3を送信する。

概要

背景

従来から、通信ネットワーク上に存在する通信端末間通信する際に、情報を伝送しようとする通信端末間で通信を直接行うことができない場合に、他の通信端末を通信の中継に用いることによって通信を可能にするマルチホップ通信が知られている。このようなマルチホップ通信は、例えば電力線搬送通信(以下、「PLC」(Power Line Communication)と略称する)の技術を用いて構築した通信ネットワークであるPLCネットワークにおいて用いられる。さらには、通信ネットワークの一つである無線ネットワークにおいても、マルチホップ通信が用いられる。

近年、親端末が、各住戸における電力使用量ガス使用量水道使用量等の検針情報を、マルチホップ通信によって多数の子端末から取得する遠隔検針システムは実用化されている。しかしながら、親端末−子端末間の通信にPLC通信無線通信などを用いる場合、環境ノイズの影響や隠れ端末の影響等により、データ通信信頼性が低下する恐れがある。そこで、親端末が子端末の各々との間でポーリング通信を行うことによって、データ通信の信頼性を確保しているシステムがある。ポーリング通信によるデータ取得は、制御のしやすさ、確実なデータ取得という利点があり、信頼性の高いデータ取得方式として、広く採用されている(例えば、特許文献1参照)。

一般的なポーリング通信は、親端末から子端末へ1対1の通信を行うようになっており、親端末は、1台の子端末とのポーリング通信が完了するまで、他の子端末との間でポーリング通信を開始しないという排他処理を行っている。特にマルチホップ通信においては、このようなポーリング制御を行なうことにより、隠れ端末の存在するようなPLC通信、無線通信においても、通信のコリジョン(collision衝突)を大幅に低減させることができ、データ取得を行う通信の信頼性を高めることができる。

図10は、従来のマルチホップ通信システムにおけるポーリング通信のシーケンスの例を示す。この従来のマルチホップ通信システムは、1台の親端末101と、4台の子端末200で構成されている。なお、4台の子端末200を識別する場合、子端末201〜204と称す。

まず、子端末201,204は、親端末101との間で通信ルートを直接構築している。子端末202は、子端末201を中継端末とし、親端末101との間で子端末201を介して通信ルートを構築している。子端末203は、子端末201,202を中継端末とし、親端末101との間で子端末201,202を介して通信ルートを構築している。

従来のポーリング通信において、親端末101は、子端末201宛の問い合わせ信号S101を送信する(往路通信)。問い合わせ信号S101を受信した子端末201は、親端末101宛のデータD101を送信し、親端末101は、データD101を受信する(復路通信)。このように、親端末101は、ポーリング通信によって、子端末201が送信したデータD101を取得する。

そして、親端末101は、子端末201が送信したデータD101を取得した後に、子端末202宛の問い合わせ信号S102を送信する。子201を経由し、問い合わせ信号S102を受信した子端末202は、親端末101宛のデータD102を送信し、親端末101は、子201を経由で、データD102を受信する。このように、親端末101は、ポーリング通信によって、子端末202が送信したデータD102を取得する。

そして、親端末101は、子端末202が送信したデータD102を取得した後に、子端末203宛の問い合わせ信号S103を送信する。子201、202経由で、問い合わせ信号S103を受信した子端末203は、親端末101宛のデータD103を送信し、親端末101は、データD103を受信する。このように、親端末101は、ポーリング通信によって、子端末203が送信したデータD103を取得する。

そして、親端末101は、子端末203が送信したデータD103を取得した後に、子端末204宛の問い合わせ信号S104を送信する。問い合わせ信号S104を受信した子端末204は、親端末101宛のデータD104を送信し、親端末101は、データD104を受信する。このように、親端末101は、ポーリング通信によって、子端末204が送信したデータD104を取得する。

すなわち、親端末101は、前回のポーリング通信の対象である子端末200とのポーリング通信が完了するまで、今回のポーリング通信の対象である子局200とポーリング通信を開始しないという排他的なポーリング通信を行っていた。従来、親局101は、この排他的なポーリング通信によって、通信路全体の通信トラフィックを制御していた。

概要

通信の信頼性を確保しながら、短時間に多くの子端末からデータを取得することができるデータ取得装置、およびこれを用いたマルチホップ通信システムを提供する。親端末1は、複数の子端末2の各々との間で通信ルートを構築してマルチホップ通信を行い、子端末2の各々へ順に問い合わせ信号を送信して、子端末2の各々から検針データを受信するポーリング通信を行う。そして、親端末1は、子端末21,22に問い合わせ信号S1,S2を順に送信した後、子端末23へ問い合わせ信号S3を送信する場合、子端末21,22の各々から検針データを受信する前後に関わらず、子端末23へ問い合わせ信号S3を送信する。

目的

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信の信頼性を確保しながら、短時間に多くの子端末からデータを取得することができるデータ取得装置、およびこれを用いたマルチホップ通信システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

複数の子端末の各々との間で通信ルート構築してマルチホップ通信を行う親端末を構成し、前記子端末の各々へ順に問い合わせ信号を送信して、前記問い合わせ信号を受信した前記子端末の各々からデータを受信するポーリング通信を行うデータ取得装置であって、1乃至複数の第1の前記子端末に前記問い合わせ信号を順に送信した後、1つの第2の前記子端末へ前記問い合わせ信号を送信する場合、前記第1の子端末の各々から前記データを受信する前後に関わらず、前記第2の子端末へ前記問い合わせ信号を送信することを特徴とするデータ取得装置。

請求項2

前記第2の子端末との間に構築した通信ルートは、1乃至複数の通信リンクで構成されており、前記第2の子端末へ前記問い合わせ信号を送信する場合、前記第1の子端末とのポーリング通信によって前記通信リンクの各々に生じる第1の通信トラフィックと、前記第2の子端末とのポーリング通信によって前記通信リンクの各々に生じる第2の通信トラフィックとを算出して、前記通信リンクの各々における前記第1の通信トラフィックと前記第2の通信トラフィックとの和が、上限値を超えているか否かを判定し、前記通信リンクの各々における前記第1の通信トラフィックと前記第2の通信トラフィックとの和が上限値を超えていなければ、前記第1の子端末の各々から前記データを受信する前後に関わらず、前記第2の子端末に対する前記問い合わせ信号の送信を許可し、前記通信リンクの各々における前記第1の通信トラフィックと前記第2の通信トラフィックとの和が上限値を超えていれば、前記第2の子端末に対する前記問い合わせ信号の送信を禁止することを特徴とする請求項1記載のデータ取得装置。

請求項3

前記問い合わせ信号および前記データの各パケットサイズと、前記通信リンクにおける通信方式とに基づいて、前記第1の通信トラフィックおよび前記第2の通信トラフィックを導出することを特徴とする請求項2記載のデータ取得装置。

請求項4

前記問い合わせ信号の送信時刻と、前記問い合わせ信号および前記データの各パケットサイズと、前記通信リンクにおける通信方式と、現在時刻とに基づいて、現在時刻における前記第1の通信トラフィックを導出し、前記問い合わせ信号および前記データの各パケットサイズと、前記通信リンクにおける通信方式とに基づいて、前記第2の通信トラフィックを導出することを特徴とする請求項2記載のデータ取得装置。

請求項5

全ての前記子端末へ前記問い合わせ信号を順に送信する第1のデータ取得処理周期的に行い、前記子端末の各々からのデータ受信を失敗した通信エラーの情報を前記第1のデータ取得処理毎に記憶し、今回の前記第1のデータ取得処理において、前回の前記第1のデータ取得処理における前記通信エラーの情報に基づいて、前記通信エラーが多い場合に前記上限値を低くし、前記通信エラーが少ない場合に前記上限値を高くすることを特徴とする請求項2乃至4いずれか記載のデータ取得装置。

請求項6

全ての前記子端末へ前記問い合わせ信号を送信する第1のデータ取得処理を周期的に行い、前記第1のデータ取得処理は、この第1のデータ取得処理において前記ポーリング通信を完了していない全ての前記子端末に対して前記問い合わせ信号を順に送信する第2のデータ取得処理を1乃至複数回行い、前記子端末の各々からのデータ受信を失敗した通信エラーの情報を前記第2のデータ取得処理毎に記憶し、今回の前記第2のデータ取得処理において、前回の前記第2のデータ取得処理における前記通信エラーの情報に基づいて、前記上限値を低くすることを特徴とする請求項2乃至5いずれか記載のデータ取得装置。

請求項7

全ての前記子端末へ前記問い合わせ信号を送信する第1のデータ取得処理を周期的に行い、前記第1のデータ取得処理は、この第1のデータ取得処理において前記ポーリング通信を完了していない全ての前記子端末に対して前記問い合わせ信号を順に送信する第2のデータ取得処理を1乃至複数回行い、前記第2のデータ取得処理の各々における前記上限値は、前記第1のデータ取得処理毎に前記第2のデータ取得処理の回数が増えるにしたがって低くすることを特徴とする請求項2乃至5いずれか記載のデータ取得装置。

請求項8

前記子端末の各々からのデータ受信を失敗した通信エラーの情報を前記子端末毎に記憶し、前記通信エラーが多い前記子端末へ前記問い合わせ信号を送信する場合、前記上限値を低くし、前記通信エラーが少ない前記子端末へ前記問い合わせ信号を送信する場合、前記上限値を高くすることを特徴とする請求項2乃至7いずれか記載のデータ取得装置。

請求項9

通信待ち時間が経過する毎に、複数の前記子端末の各々へ順に前記問い合わせ信号を送信し、前記子端末の各々からのデータ受信を失敗した通信エラーの情報を前記子端末毎に記憶し、最後の前記第1の子端末に前記問い合わせ信号を送信してから、前記第2の子端末へ前記問い合わせ信号を送信するまでの前記通信待ち時間を、前記第2の子端末の通信エラーの情報に基づいて、前記第2の子端末の通信エラーが多い場合に長くし、前記第2の子端末の通信エラーが少ない場合に短くすることを特徴とする請求項1記載のデータ取得装置。

請求項10

前記第2の子端末に前記問い合わせ信号を送信してから、第3の子端末へ前記問い合わせ信号を送信するまでの前記通信待ち時間を、前記第2の子端末の通信エラーの情報に基づいて、前記第2の子端末の通信エラーが多い場合に長くし、前記第2の子端末の通信エラーが少ない場合に短くすることを特徴とする請求項9記載のデータ取得装置。

請求項11

前記ポーリング通信が完了していない前記第1の子端末の台数所定台数より少ない場合、前記第1の子端末の各々から前記データを受信する前後に関わらず、前記第2の子端末に対する前記問い合わせ信号の送信を許可し、前記ポーリング通信が完了していない前記第1の子端末の台数が所定台数より多い場合、前記第2の子端末に対する前記問い合わせ信号の送信を禁止することを特徴とする請求項1記載のデータ取得装置。

請求項12

請求項1乃至11のいずれかのデータ取得装置からなる親端末が、複数の子端末の各々との間で通信ルートを構築してマルチホップ通信を行い、前記親端末は、前記子端末の各々へ順に問い合わせ信号を送信して、前記問い合わせ信号を受信した前記子端末の各々からデータを受信するポーリング通信を行うことを特徴とするマルチホップ通信システム

技術分野

0001

本発明は、データ取得装置、およびこれを用いたマルチホップ通信システムに関するものである。

背景技術

0002

従来から、通信ネットワーク上に存在する通信端末間通信する際に、情報を伝送しようとする通信端末間で通信を直接行うことができない場合に、他の通信端末を通信の中継に用いることによって通信を可能にするマルチホップ通信が知られている。このようなマルチホップ通信は、例えば電力線搬送通信(以下、「PLC」(Power Line Communication)と略称する)の技術を用いて構築した通信ネットワークであるPLCネットワークにおいて用いられる。さらには、通信ネットワークの一つである無線ネットワークにおいても、マルチホップ通信が用いられる。

0003

近年、親端末が、各住戸における電力使用量ガス使用量水道使用量等の検針情報を、マルチホップ通信によって多数の子端末から取得する遠隔検針システムは実用化されている。しかしながら、親端末−子端末間の通信にPLC通信無線通信などを用いる場合、環境ノイズの影響や隠れ端末の影響等により、データ通信信頼性が低下する恐れがある。そこで、親端末が子端末の各々との間でポーリング通信を行うことによって、データ通信の信頼性を確保しているシステムがある。ポーリング通信によるデータ取得は、制御のしやすさ、確実なデータ取得という利点があり、信頼性の高いデータ取得方式として、広く採用されている(例えば、特許文献1参照)。

0004

一般的なポーリング通信は、親端末から子端末へ1対1の通信を行うようになっており、親端末は、1台の子端末とのポーリング通信が完了するまで、他の子端末との間でポーリング通信を開始しないという排他処理を行っている。特にマルチホップ通信においては、このようなポーリング制御を行なうことにより、隠れ端末の存在するようなPLC通信、無線通信においても、通信のコリジョン(collision衝突)を大幅に低減させることができ、データ取得を行う通信の信頼性を高めることができる。

0005

図10は、従来のマルチホップ通信システムにおけるポーリング通信のシーケンスの例を示す。この従来のマルチホップ通信システムは、1台の親端末101と、4台の子端末200で構成されている。なお、4台の子端末200を識別する場合、子端末201〜204と称す。

0006

まず、子端末201,204は、親端末101との間で通信ルートを直接構築している。子端末202は、子端末201を中継端末とし、親端末101との間で子端末201を介して通信ルートを構築している。子端末203は、子端末201,202を中継端末とし、親端末101との間で子端末201,202を介して通信ルートを構築している。

0007

従来のポーリング通信において、親端末101は、子端末201宛の問い合わせ信号S101を送信する(往路通信)。問い合わせ信号S101を受信した子端末201は、親端末101宛のデータD101を送信し、親端末101は、データD101を受信する(復路通信)。このように、親端末101は、ポーリング通信によって、子端末201が送信したデータD101を取得する。

0008

そして、親端末101は、子端末201が送信したデータD101を取得した後に、子端末202宛の問い合わせ信号S102を送信する。子201を経由し、問い合わせ信号S102を受信した子端末202は、親端末101宛のデータD102を送信し、親端末101は、子201を経由で、データD102を受信する。このように、親端末101は、ポーリング通信によって、子端末202が送信したデータD102を取得する。

0009

そして、親端末101は、子端末202が送信したデータD102を取得した後に、子端末203宛の問い合わせ信号S103を送信する。子201、202経由で、問い合わせ信号S103を受信した子端末203は、親端末101宛のデータD103を送信し、親端末101は、データD103を受信する。このように、親端末101は、ポーリング通信によって、子端末203が送信したデータD103を取得する。

0010

そして、親端末101は、子端末203が送信したデータD103を取得した後に、子端末204宛の問い合わせ信号S104を送信する。問い合わせ信号S104を受信した子端末204は、親端末101宛のデータD104を送信し、親端末101は、データD104を受信する。このように、親端末101は、ポーリング通信によって、子端末204が送信したデータD104を取得する。

0011

すなわち、親端末101は、前回のポーリング通信の対象である子端末200とのポーリング通信が完了するまで、今回のポーリング通信の対象である子局200とポーリング通信を開始しないという排他的なポーリング通信を行っていた。従来、親局101は、この排他的なポーリング通信によって、通信路全体の通信トラフィックを制御していた。

先行技術

0012

特開2011−49884号公報

発明が解決しようとする課題

0013

上述のように、1台の親端末と複数の子端末とがマルチホップ通信を用いたポーリング通信を行う場合、親端末は、1台の子端末とのポーリング通信が完了するまで、他の子端末との間でポーリング通信を開始しないという排他的なポーリング通信を行っていた。そして、この排他的なポーリング通信を行うことによって、通信の信頼性を確保していた。

0014

近年、親端末は、短時間に多くの子端末からデータを取得することを要求されている。しかしながら、マルチホップ通信システムにおいて、排他的なポーリング通信を用いた場合、短時間に多くの子端末からデータを取得することは困難であった。

0015

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信の信頼性を確保しながら、短時間に多くの子端末からデータを取得することができるデータ取得装置、およびこれを用いたマルチホップ通信システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0016

本発明のデータ取得装置は、複数の子端末の各々との間で通信ルートを構築してマルチホップ通信を行う親端末を構成し、前記子端末の各々へ順に問い合わせ信号を送信して、前記問い合わせ信号を受信した前記子端末の各々からデータを受信するポーリング通信を行うデータ取得装置であって、1乃至複数の第1の前記子端末に前記問い合わせ信号を順に送信した後、1つの第2の前記子端末へ前記問い合わせ信号を送信する場合、前記第1の子端末の各々から前記データを受信する前後に関わらず、前記第2の子端末へ前記問い合わせ信号を送信することを特徴とする。

0017

この発明において、前記第2の子端末との間に構築した通信ルートは、1乃至複数の通信リンクで構成されており、前記第2の子端末へ前記問い合わせ信号を送信する場合、前記第1の子端末とのポーリング通信によって前記通信リンクの各々に生じる第1の通信トラフィックと、前記第2の子端末とのポーリング通信によって前記通信リンクの各々に生じる第2の通信トラフィックとを算出して、前記通信リンクの各々における前記第1の通信トラフィックと前記第2の通信トラフィックとの和が、上限値を超えているか否かを判定し、前記通信リンクの各々における前記第1の通信トラフィックと前記第2の通信トラフィックとの和が上限値を超えていなければ、前記第1の子端末の各々から前記データを受信する前後に関わらず、前記第2の子端末に対する前記問い合わせ信号の送信を許可し、前記通信リンクの各々における前記第1の通信トラフィックと前記第2の通信トラフィックとの和が上限値を超えていれば、前記第2の子端末に対する前記問い合わせ信号の送信を禁止することが好ましい。

0018

この発明において、前記問い合わせ信号および前記データの各パケットサイズと、前記通信リンクにおける通信方式とに基づいて、前記第1の通信トラフィックおよび前記第2の通信トラフィックを導出することが好ましい。

0019

この発明において、前記問い合わせ信号の送信時刻と、前記問い合わせ信号および前記データの各パケットサイズと、前記通信リンクにおける通信方式と、現在時刻とに基づいて、現在時刻における前記第1の通信トラフィックを導出し、前記問い合わせ信号および前記データの各パケットサイズと、前記通信リンクにおける通信方式とに基づいて、前記第2の通信トラフィックを導出することが好ましい。

0020

この発明において、全ての前記子端末へ前記問い合わせ信号を順に送信する第1のデータ取得処理周期的に行い、前記子端末の各々からのデータ受信を失敗した通信エラーの情報を前記第1のデータ取得処理毎に記憶し、今回の前記第1のデータ取得処理において、前回の前記第1のデータ取得処理における前記通信エラーの情報に基づいて、前記通信エラーが多い場合に前記上限値を低くし、前記通信エラーが少ない場合に前記上限値を高くすることが好ましい。

0021

この発明において、全ての前記子端末へ前記問い合わせ信号を送信する第1のデータ取得処理を周期的に行い、前記第1のデータ取得処理は、この第1のデータ取得処理において前記ポーリング通信を完了していない全ての前記子端末に対して前記問い合わせ信号を順に送信する第2のデータ取得処理を1乃至複数回行い、前記子端末の各々からのデータ受信を失敗した通信エラーの情報を前記第2のデータ取得処理毎に記憶し、今回の前記第2のデータ取得処理において、前回の前記第2のデータ取得処理における前記通信エラーの情報に基づいて、前記上限値を低くすることが好ましい。

0022

この発明において、全ての前記子端末へ前記問い合わせ信号を送信する第1のデータ取得処理を周期的に行い、前記第1のデータ取得処理は、この第1のデータ取得処理において前記ポーリング通信を完了していない全ての前記子端末に対して前記問い合わせ信号を順に送信する第2のデータ取得処理を1乃至複数回行い、前記第2のデータ取得処理の各々における前記上限値は、前記第1のデータ取得処理毎に前記第2のデータ取得処理の回数が増えるにしたがって低くすることが好ましい。

0023

この発明において、前記子端末の各々からのデータ受信を失敗した通信エラーの情報を前記子端末毎に記憶し、前記通信エラーが多い前記子端末へ前記問い合わせ信号を送信する場合、前記上限値を低くし、前記通信エラーが少ない前記子端末へ前記問い合わせ信号を送信する場合、前記上限値を高くすることが好ましい。

0024

この発明において、通信待ち時間が経過する毎に、複数の前記子端末の各々へ順に前記問い合わせ信号を送信し、前記子端末の各々からのデータ受信を失敗した通信エラーの情報を前記子端末毎に記憶し、最後の前記第1の子端末に前記問い合わせ信号を送信してから、前記第2の子端末へ前記問い合わせ信号を送信するまでの前記通信待ち時間を、前記第2の子端末の通信エラーの情報に基づいて、前記第2の子端末の通信エラーが多い場合に長くし、前記第2の子端末の通信エラーが少ない場合に短くすることが好ましい。

0025

この発明において、前記第2の子端末に前記問い合わせ信号を送信してから、第3の子端末へ前記問い合わせ信号を送信するまでの前記通信待ち時間を、前記第2の子端末の通信エラーの情報に基づいて、前記第2の子端末の通信エラーが多い場合に長くし、前記第2の子端末の通信エラーが少ない場合に短くすることが好ましい。

0026

この発明において、前記ポーリング通信が完了していない前記第1の子端末の台数所定台数より少ない場合、前記第1の子端末の各々から前記データを受信する前後に関わらず、前記第2の子端末に対する前記問い合わせ信号の送信を許可し、前記ポーリング通信が完了していない前記第1の子端末の台数が所定台数より多い場合、前記第2の子端末に対する前記問い合わせ信号の送信を禁止することが好ましい。

0027

本発明のマルチホップ通信システムは、本発明のデータ取得装置からなる親端末が、複数の子端末の各々との間で通信ルートを構築してマルチホップ通信を行い、前記親端末は、前記子端末の各々へ順に問い合わせ信号を送信して、前記問い合わせ信号を受信した前記子端末の各々からデータを受信するポーリング通信を行うことを特徴とする。

発明の効果

0028

以上説明したように、本発明では、通信の信頼性を確保しながら、短時間に多くの子端末からデータを取得することができるという効果がある。

図面の簡単な説明

0029

実施形態1のマルチホップ通信システムが構成するPLCネットワークを示す概略図である。
同上の親端末の構成を示すブロック図である。
同上の子端末の構成を示すブロック図である。
同上のポーリング通信を示すシーケンス図である。
同上の通信トラフィック計算を説明する模式図である。
同上の通信トラフィック計算を説明する模式図である。
同上の通信トラフィックの算出結果を示す波形図である。
同上の通信トラフィックの別の算出結果を示す波形図である。
実施形態4のポーリング通信を示すシーケンス図である。
従来のポーリング通信を示すシーケンス図である。

実施例

0030

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

0031

(実施形態1)
まず、図10は、従来のマルチホップ通信システムにおけるポーリング通信を示す。従来、上述の排他的なポーリング通信を行い、通信路全体のトラフィックは親端末101によって制御されていた。

0032

この排他的なポーリング通信は、マルチホップ通信路ではない直接通信路であれば、親端末101がトラフィック制御一元管理することができるため、通信信頼性の高いデータ収集方式となる。しかしながら、マルチホップ通信システムにおいて、排他的なポーリング通信を用いた場合、親端末101は、通信トラフィックの把握箇所として、図10のシステム全体を含むA101領域の通信トラフィックを一括して把握して動作している。このシステム全体としてのトラフィック把握では、本来の伝送性能として使用可能な帯域使いきることが難しい。特に、マルチホップホップ数が3以上になると、データ取得のための通信が可能となる局所的な空き帯域(通信トラフィックが低い通信リンク)が存在するケースが多く発生する。しかしながら、従来、マルチホップ通信システムにおいて、この局所的な空き帯域を利用することができず、データ取得のパフォーマンス最大限に発揮できているとはいえない、という問題点があった。

0033

すなわち、マルチホップ通信において、お互いの通信に影響を与えない場所にある親端末や子端末(互いに通信が見えない親端末や子端末)であれば、通信トラフィックの影響を互いに及ぼすことなく、局所的な通信を並行して実施することが可能である。しかしながら従来の排他的なポーリング通信では、図10に示すA101領域内の全ての通信トラフィックが、A101領域内の全ての通信に影響を与えるという安全側の前提で通信トラフィックを算出している。そして、一台あたりの子端末に割り当てる通信時間を、スロットなどの概念を用いて確保していた。

0034

この排他的なポーリング通信は、親端末や子端末の各ノード間に形成される通信リンクにおいても、限界よりも大幅に低い通信トラフィックで通信を行うことができるので、信頼性の高い通信を可能にしていた。しかしながら、一台の親端末が、一定時間にデータ収集できる子端末の上限台数が少ない、という問題点があった。

0035

そこで、システム内の局所的な通信である各通信リンクの通信トラフィックを、さらに有効に使うことができれば、親端末は、短時間に多くの子端末からデータを取得することができると考えられる。

0036

なお、システム内の通信量を単純に増やしてしまうと、通信路における通信輻輳が発生してしまい、本来の目的であるデータ収集性能自体に大きな障害を与えてしまうことになる。したがって、明確な根拠や基準に基づいて適切に局所的な通信トラフィックを把握、予想した上で、輻輳が発生しない範囲において通信量を増やすことが重要である。

0037

そこで、局所的な通信トラフィックを上限値以下に抑えるようなスケジューリングを適宜行いながら、複数の子端末2に対するポーリング通信を重複させて実施するという、適応型重複ポーリング通信方式を用いたマルチホップ通信システムを提案するものである。

0038

以下、本実施形態のマルチホップ通信システムについて説明する。

0039

図1は、本実施形態のマルチホップ通信システムが構成するPLCネットワークの概略図である。このPLCネットワークは、複数の住戸で構成される集合住宅等の住戸群で用いられ、住戸群内には、所定範囲毎(例えば、集合住宅毎電気室等))に親となる通信端末1が設置され、各住戸には、子となる通信端末2が設置される。なお以降、親となる通信端末1は親端末1と称し、子となる通信端末2は子端末2と称す。さらに、子端末2を個別に識別する場合は、子端末21,22,23,24,...の符号を用いる。なお、親端末1が、本発明のデータ取得装置に相当する。

0040

そして、子端末2は、各住戸に関する所定データを、1台の親端末1へPLC通信を用いて送信する機能を有する。親端末1は、各住戸に関する所定データを複数の子端末2からPLC通信を用いて取得し、取得した所定データを、図示しない上位の管理装置光ファイバ回線等を用いて送信する機能を有する。例えば、親端末1が、各住戸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、子端末2から取得することによって、遠隔検針システムを構成できる。また、親端末1が、予め設定された所定の情報を子端末2との間で送受することによって、各住戸内機器の状態を監視する遠隔監視システム、各住戸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。

0041

このPLCネットワークでは、親端末1および子端末2は、マルチホップ通信により信号を互いに送受している。すなわち、本PLCネットワークでは、親端末1と各子端末2との間で直接または間接に通信が行われ、親端末1と直接通信できない子端末2は、通信可能な距離にある他の子端末2が通信パケットを順次中継することで、親端末1との間で通信を行っている。

0042

図1のマルチホップ通信システムにおいて、子端末21は、親端末1との間に、通信リンクL1で構成される通信ルートを直接構築している(ホップ数1)。子端末22は、子端末21を中継端末とし、親端末1との間で子端末21を介して、通信リンクL1+L2で構成される通信ルートを構築している(ホップ数2)。子端末23は、子端末21,22を中継端末とし、親端末1との間で子端末21,22を介して、通信リンクL1+L2+L3で構成される通信ルートを構築している(ホップ数3)。子端末24は、親端末1との間に、通信リンクL4で構成される通信ルートを直接構築している(ホップ数1)。

0043

そして、親端末1は、子端末21〜24の各々との間でポーリング通信を行うことによって、電力使用量、ガス使用量、水道使用量等の検針データを子端末21〜24から取得する。

0044

本実施形態のポーリング通信において、親端末1は、子端末21宛の問い合わせ信号S1を送信する(往路通信)。問い合わせ信号S1を受信した子端末201は、親端末1宛の検針データD1を送信し、親端末1は、検針データD1を受信する(復路通信)。このように、親端末1は、ポーリング通信によって、子端末2が送信した検針データD1を取得する。

0045

また、親端末1は、子端末22宛の問い合わせ信号S2を送信する。子端末21を経由して、問い合わせ信号S2を受信した子端末22は、親端末1宛の検針データD2を送信し、親端末1は、子端末21経由で検針データD2を受信する。このように、親端末1は、ポーリング通信によって、子端末22が送信した検針データD2を取得する。

0046

また、親端末1は、子端末23宛の問い合わせ信号S3を送信する。子端末21,22を経由して、問い合わせ信号S3を受信した子端末23は、親端末1宛の検針データD3を送信し、親端末1は、子端末21,22経由で検針データD3を受信する。このように、親端末1は、ポーリング通信によって、子端末23が送信した検針データD3を取得する。

0047

また、親端末1は、子端末24宛の問い合わせ信号S4を送信する。問い合わせ信号S4を受信した子端末24は、親端末1宛の検針データD4を送信し、親端末1は、検針データD4を受信する。このように、親端末1は、ポーリング通信によって、子端末24が送信した検針データD4を取得する。

0048

図2に親端末1の構成を示す。

0049

親端末1は、制御部1a、送信部1b、受信部1c、ルート計算部1d、データ取得部1e、記憶部1f、計時部1g、電源部1h、通信状態記憶部1i、トラフィック計算部1j、エラー率記憶部1k、ポーリング開始判断部1mを備える。

0050

制御部1aは、親端末1の各部の機能を制御する。送信部1bおよび受信部1cは、検針データ取得のために、子端末2との間でPLC通信を行うインタフェース機能を有する。ルート計算部1dは、子端末2との間でマルチホップ通信を行うためのルート計算を行なう。データ取得部1eは、送信部1bおよび受信部1cを介して、ポーリング通信によって子端末2から検針データを取得する。記憶部1fは、収集した検針データや、子端末2に関する情報(子端末情報)等を格納する。計時部1gは、現在時刻を計時する時計機能や、経過時間を計時するタイマ機能を有する。電源部1hは、商用電源等の外部電源から、親端末1の各部の駆動電源を生成する。

0051

さらに、通信状態記憶部1iは、ポーリング通信の状況を記憶する。トラフィック計算部1jは、通信リンクL1〜L4の各通信トラフィック(通信リンクL1〜L4で構成されるマルチホップ通信路Laの局所的な通信トラフィック)を算出する。エラー記憶部1kは、検針データの取得に失敗した通信エラーの情報を記憶する。ポーリング開始判断部1mは、通信リンクL1〜L4の各通信トラフィックの情報を用いてポーリング通信の開始タイミングを判断する。

0052

図3に子端末2の構成を示す。なお、図3において、子端末21のブロック構成のみを示しているが、他の子端末22〜24も同様のブロック構成を備える。

0053

子端末2は、制御部2a、送信部2b、受信部2c、ルーティング制御部2d、データ取得部2e、外部インタフェース(外部I/F)2f、記憶部2g、データ送信部2h、電源部2iを備える。

0054

制御部2aは、子端末2の各部の機能を制御する。送信部2bは、PLC通信によって、ポーリング通信の問い合わせ信号に応答する検針データを送信するインタフェース機能を有する。受信部2cは、PLC通信によってポーリング通信の問い合わせ信号を受信するインタフェース機能を有する。ルーティング制御部2dは、ルーティングパケットを処理する機能を有する。

0055

さらに、各住戸には、電力使用量、ガス使用量、水道使用量等を測定し、検針データを作成する計測器3が設置されており、計測器3は、外部I/F2fに通信可能に接続している。データ取得部2eは、外部I/F2fを介して接続された計測器3から、検針データを定期的に取得し、記憶部2gに格納する。データ送信部2hは、記憶部2gに格納した検針データの送信制御を行う。電源部2iは、商用電源等の外部電源から、子端末2の各部の駆動電源を生成する。

0056

次に、図2図3の各構成を有する親端末1と子端末2とを用いたポーリング通信の概略について説明する。

0057

まず、親端末1は、配下の全部(または一部)の子端末情報を記憶部1fにおいて管理している。ルート計算部1dは、ネットワーク制御パケットなどの定期的な送受信を、送信部1bおよび受信部1cを介して行うことにより、各子端末2との間で構築する通信ルートを計算し、ルート計算部1d内に各子端末2の通信ルート情報を保持している。これは、通常のネット層での動作である。

0058

そして、データ取得部1eは、記憶部1fに格納されている子端末情報を参照して、ルート計算部1dからポーリング通信の対象となる子端末2の通信ルート情報を定期的に取得し、通信ルート情報を付加した問い合わせ信号を送信部1bから送信する。この問い合わせ信号の送信タイミングについては、後述する。

0059

マルチホップ通信路La上にある子端末2の受信部2cは、親端末1から送信された問い合わせ信号を受信する。ルーティング制御部2dは、問い合わせ信号に付与された通信ルート情報を参照して、自端末宛の問い合わせ信号であるか、自端末を中継端末に設定した問い合わせ信号であるかを判断する。そして、ルーティング制御部2dは、自端末が中継端末である場合、送信部2bから問い合わせ信号を送出する中継動作を行う。また、自端末宛の問い合わせ信号である場合、この問い合わせ信号に対する応答として、制御部2a、データ送信部2h等が検針データの送信処理を行う。なお、子端末2は、自端末宛の問い合わせ信号、自端末を中継端末に設定した問い合わせ信号のいずれでもない場合、この問い合わせ信号を破棄する。

0060

このように、子端末2は、受信した問い合わせ信号に含まれる通信ルート情報を参照して、問い合わせ信号を中継しており、問い合わせ信号が1ホップずつ伝達されていくことでマルチホップ通信が行われる。結果として、問い合わせ信号の宛先に設定された子端末2に、問い合わせ信号が到達する。

0061

また、自端末宛の問い合わせ信号を受信した子端末2において、制御部2aは、受信した問い合わせ信号を解読する。そして、ルーティング制御部2dは、親端末1に至る通信ルート情報を格納しており、データ送信部2hは、記憶部2gに格納されている検針データに、親端末1に至る通信ルート情報を付与し、送信部2bから、親端末1宛の検針データを送信する。なお、記憶部2gに格納されている検針データは、データ取得部2eが、計測器3から予め取得していたものでもよいし、問い合わせ信号を受信する度に、データ取得部2eが計測器3から取得するものでもよい。

0062

マルチホップ通信路La上にある子端末2の受信部2cは、他の子端末2から送信された検針データを受信する。ルーティング制御部2dは、検針データに付与された通信ルート情報を参照して、自端末を中継端末に設定した検針データあるか否かを判断する。そして、自端末を中継端末に設定した検針データであれば、ルーティング制御部2dは、送信部2bから検針データを送出する中継動作を行う。子端末2は、自端末を中継端末に設定していない検針データであれば、この検針データを破棄する。

0063

このように、子端末2は、受信した検針データに含まれる通信ルート情報を参照して、検針データを中継しており、検針データが1ホップずつ伝達されていくことでマルチホップ通信が行われる。結果として、検針データの宛先に設定された親端末1に、検針データが到達する。なお、親端末1に隣接する子端末2(ホップ数1の子端末2)が送信した検針データは、親端末1が直接受信する。

0064

そして、親端末1のデータ取得部1eは、問い合わせ信号に対する応答として受信した検針データをデコードし、子端末2毎の検針データとして記憶部1fに格納する。

0065

親端末1の制御部1aは、上述の問い合わせ信号の送信処理を、配下の複数の子端末2に対して順に実行し、配下の全ての子端末2にポーリング通信を行って検針データを取得する。

0066

次に、本実施形態の要旨である問い合わせ信号の送信タイミングについて説明する。

0067

まず、本実施形態の親端末1は、通信リンク毎に通信トラフィックを把握することによって、システム内の局所的な通信トラフィックを個別に把握する。図1図4において、親端末1は、ホップ数「1」の通信リンクL1(A1領域)、ホップ数「2」の通信リンクL2(A2領域)、ホップ数「3」の通信リンクL3(A3領域)、ホップ数「1」の通信リンクL4(A1領域)の各通信トラフィックを個別に把握している。

0068

そして、親端末1は、通信リンクL1〜L4の通信トラフィックの各々が上限値を超えないという条件下で、ポーリング通信の重複制御を行うことによって、通信信頼性を確保しながら、互いに影響を与えない関係にある局所的な通信トラフィックを有効活用する。而して、マルチホップ通信システム全体としての通信品質を確保しながらも、通信効率スループット)を向上させることが可能になる。

0069

親端末1は、ポーリング通信が行われる通信ルート情報に基づいて、通信リンクL1〜L4の各通信トラフィックを算出することによって、システム内の局所的な通信トラフィックを個別に把握する。

0070

例えば、親端末1が、今回のポーリング対象である子端末2(以降、第2の子端末2と称す)宛ての問い合わせ信号を送信して、第2の子端末2との間の信号ポーリング通信を開始するとする。このとき、前回までのポーリング対象である1乃至複数の子端末2(以降、第1の子端末2と称す)との間でポーリング通信を実行中であれば、親端末1と第2の子端末2との間に構築される通信ルート上に通信トラフィックが発生している場合がある。そこで、親端末1は、この通信ルートを構成する全ての通信リンク毎に、1乃至複数の第1の子端末とのポーリング通信によって発生している通信トラフィック(以降、第1の通信トラフィックと称す)を算出する。したがって、親端末1は、次のポーリング対象となる通信ルートにおける現在の通信トラフィックを、通信リンク毎に把握できる。

0071

さらに、親端末1は、この通信ルートを構成する全ての通信リンク毎に、第2の子端末とのポーリング通信によって発生すると予想される通信トラフィック(以降、第2の通信トラフィックと称す)を算出する。そして、親端末1は、この通信ルートを構成する全ての通信リンク毎に、第1の通信トラフィックと第2の通信トラフィックとを加算することによって、第2の子端末2とのポーリング通信を実行した場合における通信トラフィックを通信リンク毎に把握できる。

0072

親端末1は、通信リンクの各々における第1の通信トラフィックと第2の通信トラフィックとの和が上限値を超えていなければ、第1の子端末の各々から検針データを受信する前後に関わらず、第2の子端末2との間のポーリング通信を許可する。すなわち、親端末1と第2の子端末2との間に構築された通信ルートの全ての通信リンクにおいて、第1の通信トラフィックと第2の通信トラフィックとの和が上限値を超えていなければ、ポーリング通信が許可される。したがって、第1の子端末のポーリング通信と第2の子端末のポーリング通信とを重複して行うことができる。

0073

また、親端末1は、第1の通信トラフィックと第2の通信トラフィックとの和が上限値を超えていれば、第2の子端末2との間のポーリング通信を禁止する。そして、親端末1は、第2の子端末2との間のポーリング通信が許可されたタイミングで、第2の子端末2宛の問い合わせ信号を送信する。

0074

親端末1は、配下の複数の子端末2の各々に対して、上記動作を実行することによって、局所的な通信トラフィックを増大させて輻輳を発生させることなく、複数の子端末2との間でポーリング通信を重複して実施することが可能となる。

0075

次に、通信リンク毎の通信トラフィックの把握方法について説明する。

0076

なお、通信リンクL1〜L4の通信速度が互いに異なっている場合、通信リンクL1〜L4上を伝送する信号のパケット長が同じであっても、通信リンクL1〜L4毎に通信トラフィックは異なる。

0077

また、親端末1や子端末2はノードという形で表され、隣接する一対のノード間に通信リンクが形成される。そして、親端末1と子端末2との通信ルートが構築されるときに、通信ルートを構成する通信リンク毎に、通信品質に基づいた通信速度が割り当てられる。なお、この通信速度は、PSK(Phase Shift Keying)、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)等の多値変調方式を選択的に用いて設定される。

0078

まず、図5に示すように、親端末1が子端末21(第1の子端末)との間でポーリング通信を実行している場合を例示する。親端末1と子端末21との間の通信リンクL1(局所的な通信路)の通信トラフィックは、親端末1が送信する問い合わせ信号S1、子端末21が送信する検針データD1の計2回の通信によって決まる。すなわち、問い合わせ信号S1および検針データD1のパケットサイズ(パケット長)と、通信リンクL1の通信方式とに基づいて、この2回の通信によって通信リンクL1に発生している通信トラフィック(第1の通信トラフィック)を算出できる。なお、子端末21から親端末1へ検針データD1を送信する時に、通信リンクL2に上に検針データD1の通信モレD1aが発生するが、ここでは通信リンクL1の通信トラフィックに直接関係しないので配慮しなくてもよい。

0079

さらに、図6に示すように、親端末1と子端末21とのポーリング通信に、親端末1と子端末22(第2の子端末)とのポーリング通信を新たに重複させた場合、通信リンクL1,L2で通信が行われる。

0080

ここで、親端末1と子端末22とのポーリング通信のみに注目する。この場合、親端末1が送信する問い合わせ信号S2、子端末21が子端末22に中継する問い合わせ信号S2の通信モレS2a、子端末21が中継する検針データD2の計3回の通信が、通信リンクL1上の通信トラフィック(第2の通信トラフィック)として新たに発生する。この親端末1と子端末22とのポーリング通信によって新たに発生すると予想される第2の通信トラフィックに、上述の親端末1と子端末21とのポーリング通信によって発生している第1の通信トラフィックを加算する。この第1の通信トラフィックと第2の通信トラフィックとの和が、子端末22とのポーリング通信を重複実行した場合における、通信リンクL1上の通信トラフィックである。

0081

同様にして、通信リンクL2上の通信トラフィックも把握することができる。この場合、子端末21が中継する問い合わせ信号S2、子端末22が送信するデータ信号D2、子端末21が親端末1に中継するデータ信号D2の通信モレD2aの計3回の通信が、通信リンクL2上の通信トラフィック(第2の通信トラフィック)として新たに発生する。この新たに発生した通信リンクL2上の通信トラフィックに、上述の親端末1と子端末21とのポーリング通信によって通信リンクL2上に発生している通信モレD1aの通信トラフィック(第1の通信トラフィック)を加算する。この第1の通信トラフィックと第2の通信トラフィックとの和が、子端末22とのポーリング通信を重複実行した場合における、通信リンクL2上の通信トラフィックである。なお、子端末22が検針データD2を送信する時に、通信リンクL3に上に検針データD2の通信モレD2bが発生するが、ここでは通信リンクL2の通信トラフィックには直接関係しないので配慮しなくてもよい。

0082

以降、同様にして、親端末1は、全ての通信リンクL1〜L4上の通信トラフィックの把握が可能となる。

0083

なお、図5図6において、通信モレD1a,D2a,D2b,S2aは、送信元の端末から1ホップの距離まで伝達している。しかし、通信方式によっては、通信モレは、送信元の端末から2ホップ以上の距離まで伝達する場合がある。この場合、2ホップ以上の距離まで伝達する通信モレを考慮して、通信トラフィックを算出する必要がある。

0084

次に、通信トラフィックの第1の算出方法について説明する。

0085

まず、親端末1のトラフィック計算部1jは、問い合わせ信号および検針データの各パケットサイズと、通信リンクL1〜L4の各通信方式とに基づいて、1回のポーリング通信に要する通信所要時間を算出する。この通信所要時間は、問い合わせ信号および検針データが通信リンク上を実際に伝送するのに必要な通信時間であり、伝送信号のパケットサイズと、通信リンクの通信速度などの通信方式に依存する。そして、トラフィック計算部1jは、通信リンクL1〜L4上の通信トラフィックを、通信所要時間とターンアラウンドタイムとを用いて算出する。ここで、トラフィック計算部1jは、ターンアラウンドタイムを一定値仮定する。そして、ある通信リンク上の通信所要時間を100ms、ターンアラウンドタイムを5秒とした場合、この通信リンク上の通信トラフィックは、100ms/5000ms=2%となる。

0086

この通信トラフィックの第1の算出方法では、通信トラフィックは、図7に示すように、ターンアラウンドタイムTaの全期間に亘って、一定値をとるものとして算出される。また、2つのポーリング通信が重複した場合、通信トラフィックは、図7中の一点鎖線のように階段状の波形となる。

0087

この第1の算出方法を用いて通信トラフィックを算出することによって、マルチホップ通信において、通信リンク毎の通信トラフィック(互いに影響を与える関係にある局所的な範囲のみの通信トラフィック)を算出することができる。そして、親端末1は、この算出結果に基づいて通信量を制御でき、通信輻輳を回避しながら、最適に通信量を増やすことができる。

0088

次に、通信トラフィックの第2の算出方法について説明する。

0089

この第2の算出方法は、一定値に仮定したターンアラウンドタイムを用いるものではない。第2の算出方法を用いるトラフィック計算部1jは、問い合わせ信号の実際の送信時刻を記憶し、この送信時刻からの経過時間を計時して、現在時刻における通信リンクL1〜L4上の各通信トラフィックを把握する。

0090

具体的に、トラフィック計算部1jは、問い合わせ信号および検針データの各パケットサイズと、通信リンクL1〜L4の各通信方式とに基づいて、1回のポーリング通信に要する通信所要時間を算出する。ここで、ある通信リンク上において1回のポーリング通信に要する通信所要時間を100msとする。そして、トラフィック計算部1jは、問い合わせ信号の送信時刻と現在時刻とに基づいて、問い合わせ信号を送信してからの経過時間Xmsを算出し、通信トラフィック[100ms/Xms]を算出する。したがって、現在実行している全てのポーリング通信に対して、現在時刻における各通信リンクの通信トラフィックを加算することによって、現在時刻の通信トラフィックを把握することが可能となる。

0091

この第2の算出方法は、問い合わせ信号の送信時刻から実際に経過した時間を用いて通信トラフィックを算出している。したがって、この第2の算出方法は、親端末1が既に問い合わせ信号を送信している子端末2(第1の子端末)とのポーリング通信によって生じる通信トラフィック(第1の通信トラフィック)のみを算出できる。一方、これから行うポーリング通信は、問い合わせ信号の送信時刻が確定していないため、これから子端末2(第2の子端末)との間で行うポーリング通信による通信トラフィック(第2の通信トラフィック)を算出することはできない。そこで、これから行うポーリング通信による通信トラフィックは、上述の第1の算出方法を用いて算出する。

0092

通信トラフィックの第2の算出方法では、通信トラフィックは、図8に示すように、通信所要時間Tbが経過するにしたがって、曲線状に低減する。また、2つのポーリング通信が重複した場合、通信トラフィックは、図8中の一点鎖線のように略のこぎり波状の波形となる。

0093

この第2の算出方法を用いて通信トラフィックを算出することによって、現在時刻における通信トラフィックを算出でき、通信輻輳の回避、通信量の最適制御をより精度よく実施することができる。

0094

上記に示した、通信リンクにおける(局所的な)通信トラフィックの計算、およびそれを基にしたポーリング通信制御は、親端末1において行われる。

0095

具体的に、親端末1のトラフィック計算部1jは、通信リンクL1〜L4の各々において、現在実行中のポーリング通信によって現在発生している第1の通信トラフィック、今回のポーリング通信によって発生する第2の通信トラフィックを算出する。そして、ポーリング開始判断部1mは、今回のポーリング通信の対象となる第2の子端末2との間で構築されている通信ルートの各通信リンク上の通信トラフィックが、予め定めた上限値を超えないのであれば、今回のポーリング通信の開始を許可する。

0096

通信状態記憶部1iは、ポーリング通信実行中の子端末2のリスト、および実行中のポーリング通信の開始時刻(問い合わせ信号の送信時刻)のデータを格納している。トラフィック計算部1jは、ポーリング通信実行中の子端末2のリストにある子端末2の通信ルート情報をルート計算部1dから取得し、上述した局所的な通信トラフィックを算出する。ポーリング開始判断部1mは、トラフィック計算部1jの算出結果が上限値を超えていなければ、データ取得部1eに対して問い合わせ信号の送信を許可する。

0097

したがって、図4に示すように、ポーリング通信実行中の子端末2から検針データを受信していない状況であっても、今回の子端末2との間で新たなポーリング通信を重複して実行することができる。したがって、親端末1は、短時間に多くの子端末2から検針データを取得することができる。また、通信リンクL1〜L4の各通信トラフィックは、上限値以下に抑えられるので、局所的な通信トラフィックを増大させて輻輳を発生させることなく、通信の信頼性を確保することができる。

0098

また、従来は、1台の子端末2に対してポーリング通信を行った後、その子端末2からの応答があれば次の子端末2に対してポーリング通信を行い、所定時間内に応答がなければ次の子端末2に対してポーリング通信を行っていた。すなわち、1台の子端末2とのみポーリング通信を行い、同時に複数の子端末2とポーリング通信を行わないという排他的なポーリング通信を行っていた。しかしながら、本実施形態のポーリング通信システムでは、マルチホップ通信において、隠れ端末同士の通信で用いられる帯域を有効に使うことができる。

0099

さらに、親端末1のデータ取得部1eは、問い合わせ信号の送信に対して、検針データの応答があった場合、子端末2から応答があった旨を通信状態記憶部1iに伝達する。通信状態記憶部1iは、ポーリング通信実行中の子端末2のリストから、該当子端末2の情報を削除する。したがって、トラフィック計算部1jは、現在の通信状態をリアルタイムに把握でき、通信トラフィックを精度よく算出することができる。

0100

また、データ取得部1eは、問い合わせ信号の送信に対して、検針データの応答があった場合、エラー率記憶部1kに対して、該当子端末2からのデータ取得が成功した旨、伝達する。エラー率記憶部1kは、子端末2毎の通信エラー率通信エラー情報)を格納しており、データ取得の成否情報に基づいて、該当子端末2の通信エラー率を更新する。

0101

さらに、データ取得部1eは、問い合わせ信号の送信に対して、検針データの応答がなく、問い合わせ信号を送信してから所定時間が経過した場合(タイムアウト)、該当子端末2からのデータ取得が失敗した通信エラーと判断する。通信状態記憶部1iは、ポーリング通信実行中の子端末2のリストから、該当子端末2の情報を削除する。そして、データ取得部1eは、エラー率記憶部1kに対して、該当子端末2からのデータ取得が失敗した旨、伝達する。エラー率記憶部1kは、データ取得の成否情報に基づいて、該当子端末2の通信エラー率を更新する。なお、エラー率の算出には、移動平均などが用いられる。

0102

そして、ポーリング開始判断部1mは、エラー率記憶部1kを参照して、通信トラフィックの上限値を変動させる。つまり、ポーリング開始判断部1mは、通信エラー率の高い子端末2に対してポーリング通信を行う場合、通信トラフィックの上限値を小さくし、データ取得成功率が向上する方向に制御する。また、ポーリング開始判断部1mは、通信エラー率の低い子端末2に対してポーリング通信を行う場合、通信トラフィックの上限値を大きくして、通信量を増加させる方向に制御する。

0103

したがって、個別の子端末2の通信環境に応じた通信量の制御が可能となり、通信エラー率の低い環境下にある子端末2に対しては、その通信トラフィックの上限値を大きくして、通信量を効率的に増やすことができる。また、通信エラー率の高い環境下にある子端末2に対しては、その通信トラフィックの上限値を小さくして、通信の信頼性を確保することができる。

0104

また、ある子端末2の通信エラー率が高く、この子端末2の通信トラフィックの上限値を小さくする場合、ポーリング通信の順番がこの子端末2の前後にある他の子端末2の通信トラフィックの上限値も小さくしてもよい。これにより、該当子端末2のポーリング通信が完了するまで、システム内の通信トラフィックを抑制できるので、通信性能を確保することが可能になる。

0105

また、エラー率記憶部1kは、親端末1の配下の全ての子端末2の通信エラー率の平均を、システム全体の通信エラー率として格納してもよい。この場合、通信トラフィックの上限値は、システム全体の通信エラー率に基づいて、親端末1の配下の全ての子端末2に対して同一値が設定される。

0106

(実施形態2)
本実施形態のマルチホップ通信システムは、実施形態1と同様の構成を備えており、同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

0107

一般に、親端末1による検針データの収集処理は、全ての子端末2との間で順にポーリング通信を行う第1のデータ取得処理を周期的(例えば、30分周期)に行う。すなわち、第1のデータ取得処理において、親端末1は、全ての子端末2宛に、問い合わせ信号を順に送信する。そして、エラー率記憶部1kは、第1のデータ取得処理毎に、子端末2の通信エラー率を格納する。すなわち、エラー率記憶部1kは、通信エラー率を、第1のデータ取得処理毎に記憶している。この通信エラー率は、子端末2毎の通信エラー率、システム全体の通信エラー率(全ての子端末2の通信エラー率の平均)のいずれでもよい。

0108

そして、データ取得部1eは、今回の第1のデータ取得処理を開始する前に、前回の第1のデータ取得処理における通信エラー率に基づいて、今回の第1のデータ取得処理における通信トラフィックの上限値を設定する。具体的には、前回の第1のデータ取得処理における通信エラー率が高い場合、今回の第1のデータ取得処理における通信トラフィックの上限値を低くする。また、前回の第1のデータ取得処理における通信エラー率が低い場合、今回の第1のデータ取得処理における通信トラフィックの上限値を高くする。

0109

したがって、通信エラー率の高い環境であれば、通信トラフィックを下げて通信エラー率を抑制し、エラー率の低い環境であれば、できる限り通信トラフィックを増やすことで、効率的に通信量を増やすことができる。すなわち、通信環境に応じた最適な通信量の制御が可能になる。

0110

なお、本実施形態において、子端末2毎の通信エラー率をエラー率記憶部1kに格納している場合、子端末2毎に設定された通信トラフィックの上限値を、子端末2毎の通信エラー率に基づいて変動させる。また、システム全体の通信エラー率をエラー率記憶部1kに格納している場合、システム内の全ての子端末2に同一に設定される通信トラフィックの上限値を、システム全体の通信エラー率に基づいて変動させる。

0111

(実施形態3)
本実施形態のマルチホップ通信システムは、実施形態1と同様の構成を備えており、同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

0112

一般に、親端末1による検針データの収集処理は、全ての子端末2との間で順にポーリング通信を行う第1のデータ取得処理を周期的(例えば、30分周期)に行う。

0113

さらに、第1のデータ取得処理内では、データ取得が失敗した(検針データを受信していない)子端末2に対して、ポーリング通信を再度行うリトライ処理を実行する。すなわち、全ての子端末2との間で一巡目のポーリング通信を行った後、この一巡目のポーリング通信においてデータ取得が失敗した全ての子端末2に対して、二巡目のポーリング通信を行う。さらに、この二巡目のポーリング通信においてデータ取得が失敗した全ての子端末2に対して、三巡目のポーリング通信を行う。すなわち、第1のデータ取得処理は、この第1のデータ取得処理において検針データを受信していない全ての子端末2に対してポーリング通信を行う第2のデータ取得処理を複数回行うものである。

0114

そして、エラー率記憶部1kは、第2のデータ取得処理毎(一巡目のポーリング通信、二巡目のポーリング通信、三巡目のポーリング通信、...)に、子端末2の通信エラー率を格納する。すなわち、エラー率記憶部1kは、通信エラー率を、第2のデータ取得処理毎に記憶している。この通信エラー率は、子端末2毎の通信エラー率、システム全体の通信エラー率(全ての子端末2の通信エラー率の平均)のいずれでもよい。

0115

そして、データ取得部1eは、第1のデータ取得処理毎に、一巡目のポーリング通信(1回目の第2のデータ取得処理)における通信トラフィックの上限値を初期値(例えば、30%)に設定する。そして、二巡目のポーリング通信(2回目の第2のデータ取得処理)を開始するとき、一巡目のポーリング通信における通信エラー率に基づいて、二巡目のポーリング通信における通信トラフィックの上限値を一巡目より低くする。すなわち、二順目のポーリング通信は、データ取得が失敗した子端末2にのみ実施するので、二巡目の通信トラフィックの上限値は、一巡目の通信エラー率に基づいて、一巡目より低く設定する。この上限値の低下度合いは、一巡目の通信エラー率に基づいて設定される。

0116

同様に、三巡目のポーリング通信(3回目の第2のデータ取得処理)における通信トラフィックの上限値は、二巡目のポーリング通信における通信エラー率に基づいて設定される。四巡目以降も同様である。なお、第2のデータ取得処理の最大回数は予め設定されており、例えば、最大三巡に設定される。

0117

したがって、通信エラー率の高い環境であれば、通信トラフィックを下げて通信エラー率を抑制し、エラー率の低い環境であれば、できる限り通信トラフィックを増やすことで、効率的に通信量を増やすことができる。すなわち、通信環境に応じた最適な通信量の制御が可能になる。

0118

または、一巡目のポーリング通信は、全体の検針データ収集を早く行うために、通信トラフィックの上限値を大きくして、通信時間を短縮する。そして、一巡目で通信エラーとなった子端末2に対するリトライ通信となる二巡目以降は、巡目を重ねる毎に通信トラフィックの上限値を、予め決められた値に段階的に下げていく構成であってもよい(例えば、一巡目:30% → 二巡目:25% → 三巡目:20%)。

0119

この場合、データ取得を失敗した子端末2へのリトライ通信の成功率を向上させることが可能になる。

0120

なお、本実施形態において、子端末2毎の通信エラー率をエラー率記憶部1kに格納している場合、子端末2毎に設定された通信トラフィックの上限値を、子端末2毎の通信エラー率に基づいて変動させる。また、システム全体の通信エラー率をエラー率記憶部1kに格納している場合、システム内の全ての子端末2に同一に設定される通信トラフィックの上限値を、システム全体の通信エラー率に基づいて変動させる。

0121

(実施形態4)
本実施形態のマルチホップ通信システムは、実施形態1と同様の構成を備えており、同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

0122

親端末1は、図9に示すように、子端末21へ問い合わせ信号S1を送信してから通信待ち時間T1が経過した時点で、子端末22へ問い合わせ信号S2を送信する。次に、子端末22へ問い合わせ信号S2を送信してから通信待ち時間T2が経過した時点で、子端末23へ問い合わせ信号S3を送信する。次に、子端末23へ問い合わせ信号S3を送信してから通信待ち時間T3が経過した時点で、子端末24へ問い合わせ信号S4を送信する。次に、子端末24へ問い合わせ信号S4を送信してから通信待ち時間T4が経過した時点で、子端末21へ問い合わせ信号S1を送信する。以降、この通信待ち時間T1〜T4を用いた問い合わせ信号S1〜S4の送信動作を繰り返す。

0123

親端末1のエラー率記憶部1kは、親端末1の配下の全ての子端末2の通信エラー履歴、通信エラー率を、子端末2毎に格納している。

0124

そして、親端末1は、問い合わせ信号の宛先となる子端末2(第2の子端末)の通信エラー率に基づいて、この第2の子端末2の問い合わせ信号の送信タイミングの前後における通信待ち時間を設定する。

0125

図9において、子端末23の通信エラー率が閾値以上であり、親端末1は、子端末23の問い合わせ信号S3の送信タイミングの前後における通信待ち時間T2,T3を長くしている。

0126

なお、図9において、通信待ち時間T2は、子端末22(最後の第1の子端末)に問い合わせ信号S2を送信してから、子端末23(第2の子端末)へ問い合わせ信号S3を送信するまでの通信待ち時間である。また、図9において、通信待ち時間T3は、子端末23(第2の子端末)に問い合わせ信号S3を送信してから、子端末24(第3の子端末)へ問い合わせ信号S4を送信するまでの通信待ち時間である。

0127

複数の子端末2に対するポーリング通信を重複させて、通信帯域を有効に使った場合、通信コリジョンの発生率が増大して、相対的に通信エラー率が上がってしまう恐れがある。そこで、親端末1は、通信エラー率が高い今回の子端末2のポーリング通信について、前回のポーリング通信からの通信待ち時間と、次回のポーリング通信までの通信待ち時間との両方に十分な時間を設ける。而して、通信を阻害する要因となる通信コリジョンを排除することができ、図9中の領域A5での通信トラフィックを抑制して、子端末23の通信成功率を向上させることが可能になる。

0128

(実施形態5)
本実施形態のマルチホップ通信システムは、実施形態1と同様の構成を備えており、同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

0129

本実施形態の親端末1は、今回のポーリング対象となる子端末2(第2の子端末)とポーリング通信を行うにあたって、以下の動作を行う。現時点においてポーリング通信を実行中の子端末2(第1の子端末)の台数が所定台数より少ない場合、この第1の子端末2の各々から検針データを受信する前後に関わらず、第2の子端末2に対する問い合わせ信号の送信を許可する。一方、現時点においてポーリング通信を実行中の第1の子端末2の台数が所定台数より多い場合、第2の子端末2に対する問い合わせ信号の送信を禁止する。すなわち、親端末1は、ポーリング通信を重複して実行できる子端末2に上限台数を設定しておき、ポーリング通信の重複数を、この上限台数以下に制御する。

0130

なお、現時点においてポーリング通信を実行中の子端末2とは、親端末1からみて、問い合わせ信号を送信しているが、検針データの応答がなく、ポーリング通信が完了していない子端末2のことである。

0131

したがって、ポーリング通信を重複させる子端末2の台数に上限を設けることによって、通信の信頼性を確保しながら、短時間に多くの子端末からデータを取得することができる。

0132

なお、上記実施形態1〜5の各構成を適宜組み合わせて、マルチホップ通信システムを構成してもよい。

0133

また、上記実施形態1〜5のマルチホップ通信システムは、PLCネットワークに用いているが、無線ネットワーク等の他の形態のネットワークに用いてもよい。

0134

1親端末
2(21,22,...)子端末
L1〜L4通信リンク
S1〜S4問い合わせ信号
D1〜D4 検針データ

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