図面 (/)

技術 制御装置及び通信制御方法

出願人 京セラ株式会社
発明者 上甲信悟
出願日 2013年2月15日 (7年10ヶ月経過) 出願番号 2013-558760
公開日 2015年5月18日 (5年7ヶ月経過) 公開番号 WO2013-122228
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード 末端デバイス モード選択動作 オフセット値α 機器アプリケーション 途中経路 エンドデバイス エラー判定処理 機器数
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(2015年5月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題・解決手段

少なくとも1つの機器と共にジグビーネットワークを構成するHEMS100は、機器を制御するためのアプリケーションを処理する処理部122と、ジグビー・プロトコルに従って機器200毎に経路情報を管理するジグビー制御部112と、を有する。処理部122は、ジグビー・ネットワークに含まれる機器の数に応じて、第1のモード及び第2のモードのうち何れか一方を選択する。第1のモードでは、制御対象の機器200を処理部122からジグビー制御部112に通知して、制御対象の機器200への通信経路をジグビー制御部112が制御する。第2のモードでは、制御対象の機器200への通信経路を処理部122が決定して、制御対象の機器200への通信経路を処理部122からジグビー制御部112に通知する。

概要

背景

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

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

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

ジグビーは、物理レイヤ(PHYレイヤ)及びMACレイヤには、IEEE802.15.4を採用し、ネットワークレイヤ(NWKレイヤ)及びアプリケーションサポートサブレイヤAPSレイヤ)には、ジグビー・アライアンスで策定されたプロトコル(ジグビー・プロトコル)を採用する。

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

概要

少なくとも1つの機器と共にジグビー・ネットワークを構成するHEMS100は、機器を制御するためのアプリケーションを処理する処理部122と、ジグビー・プロトコルに従って機器200毎に経路情報を管理するジグビー制御部112と、を有する。処理部122は、ジグビー・ネットワークに含まれる機器の数に応じて、第1のモード及び第2のモードのうち何れか一方を選択する。第1のモードでは、制御対象の機器200を処理部122からジグビー制御部112に通知して、制御対象の機器200への通信経路をジグビー制御部112が制御する。第2のモードでは、制御対象の機器200への通信経路を処理部122が決定して、制御対象の機器200への通信経路を処理部122からジグビー制御部112に通知する。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

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

請求項2

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

請求項3

前記閾値は、前記通信制御部が管理可能な前記経路情報の上限数に所定のオフセット値を加えた値であることを特徴とする請求項2に記載の制御装置。

請求項4

前記第1のモードが選択された場合において、前記制御対象の機器に対応する経路情報を前記通信制御部が有していないとき、前記通信制御部は、前記制御対象の機器に対応する経路情報を取得するためのルート解決を行い、前記通信制御部が前記ルート解決を行う場合において、前記アプリケーション処理部は、前記ルート解決の期限を定めるための第1のタイムアウト時間を設定することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。

請求項5

前記通信制御部が前記ルート解決を行う場合において、前記第1のタイムアウト時間内に前記ルート解決が完了したとき、前記アプリケーション処理部は、前記制御対象の機器への送信要求を前記通信制御部に対して行うとともに、前記制御対象の機器からの応答の期限を定めるための第2のタイムアウト時間を設定することを特徴とする請求項4に記載の制御装置。

請求項6

前記第1のモードが選択された場合において、前記アプリケーション処理部は、前記制御対象の機器に対応する経路情報を前記通信制御部が有しているか否かを判定し、前記アプリケーション処理部は、前記制御対象の機器に対応する経路情報を前記通信制御部が有していないと判定した場合に、前記通信制御部に、前記ルート解決を実行させることを特徴とする請求項4に記載の制御装置。

請求項7

前記無線ネットワークは、ジグビーネットワークであることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。

請求項8

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

請求項9

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

技術分野

0001

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

背景技術

0002

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

0003

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

0004

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

0005

ジグビーは、物理レイヤ(PHYレイヤ)及びMACレイヤには、IEEE802.15.4を採用し、ネットワークレイヤ(NWKレイヤ)及びアプリケーションサポートサブレイヤAPSレイヤ)には、ジグビー・アライアンスで策定されたプロトコル(ジグビー・プロトコル)を採用する。

0006

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

先行技術

0007

特開2011−129085号公報

0008

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

0009

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

0010

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

0011

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

0012

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

0013

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

0014

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

0015

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

0016

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

0017

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

0018

前記無線ネットワークは、ジグビー・ネットワークであってもよい。

0019

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

0020

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

0021

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

図面の簡単な説明

0022

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

実施例

0023

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

0024

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

0025

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

0026

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

0027

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

0028

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

0029

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

0030

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

0031

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

0032

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

0033

(2)プロトコル・スタック
ジグビー・ネットワーク10は、PHYレイヤ及びMACレイヤには、IEEE802.15.4を採用し、NWKレイヤ及びAPSレイヤには、ジグビー・アライアンスで策定されたプロトコル(ジグビー・プロトコル)を採用する。

0034

ジグビー・モジュール110及び210のそれぞれには、IEEE802.15.4に準拠したPHY及びMACレイヤと、ジグビー・プロトコルに準拠したNWK及びAPSレイヤと、が実装される。これに対し、HEMS制御部120及び機器制御部220には、ユーザが定義可能なアプリケーション(APPレイヤ)が実装される。

0035

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

0036

図2は、ジグビー・ネットワーク10におけるプロトコル・スタック図である。

0037

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

0038

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

0039

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

0040

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

0041

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

0042

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

0043

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

0044

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

0045

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

0046

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

0047

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

0048

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

0049

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

0050

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

0051

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

0052

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

0053

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

0054

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

0055

送受信部111には、上述したPHYレイヤの機能が実装される。送受信部111は、IEEE802.15.4に従って無線信号を送受信する。

0056

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

0057

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

0058

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

0059

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

0060

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

0061

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

0062

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

0063

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

0064

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

0065

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

0066

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

0067

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

0068

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

0069

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

0070

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

0071

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

0072

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

0073

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

0074

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

0075

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

0076

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

0077

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

0078

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

0079

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

0080

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

0081

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

0082

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

0083

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

0084

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

0085

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

0086

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

0087

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

0088

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

0089

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

0090

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

0091

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

0092

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

0093

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

0094

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

0095

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

0096

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

0097

(4.3)第2のモード
次に、第2のモードの動作パターンを説明する。

0098

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

0099

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

0100

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

0101

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

0102

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

0103

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

0104

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

0105

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

0106

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

0107

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

0108

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

0109

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

0110

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

0111

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

0112

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

0113

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

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社NTTドコモの「 ユーザ端末及び無線通信方法」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題・解決手段】ビーム回復手順の実施が想定される場合に、RLMを適切に制御すること。本発明の一態様に係るユーザ端末は、仮想の下り制御チャネルに関する情報を受信する受信部と、前記情報に基づいて、下り制... 詳細

  • 株式会社NTTドコモの「 ユーザ端末及び無線通信方法」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題・解決手段】同期信号ブロックを利用する無線通信システムにおいて制御チャネルの設定領域の情報を適切に通知するために、本発明のユーザ端末の一態様は、制御リソースセットの構成を示す所定ビット情報を含む... 詳細

  • 株式会社NTTドコモの「 端末、無線通信方法及び基地局」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題・解決手段】マルチキャリア波形を有するUL信号を適切に送信するために、ユーザ端末は、連続する周波数リソースにわたるマルチキャリア波形を有する上り信号を、上り共有チャネルを用いて送信する送信部と、... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ