JP2016225802A - 通信装置および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】センタ装置と、親機と、多段構成の複数の子機とを有する通信システムにおいて、子機の中継段数が変化したとき、配下の子機の中継段数の変更を、通信回線およびセンタ装置のリソースを占有することなく実行する。【解決手段】１段目の子機４０ａは親機３０との間で通信エラーが発生したとき、再経路検索を行い（Ｓ１）、１段目の子機４０ｂを経由する新経路を決定する（Ｓ３）。子機４０ａは、新経路の登録要求をセンタ装置１０に送信する（Ｓ５）。センタ装置１０は中継段数の変化を検出し（Ｓ６：YES）、子機４０ａに対して中継段数変更指示を送信する（Ｓ７）。子機４０ａは、変化後の中継段数を周辺の端末へ送信する（Ｓ８）。中継段数を受信した端末のうち、子機４０ａの直下に位置する子機４０ｃは中継段数を変更し（Ｓ９ｂ）、センタ装置１０に通知する（Ｓ１０）。【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、ガスメータや水道メータの自動検針を行う遠隔検針システム、火災や異常事態の監視などの遠隔監視システムに用いられる通信装置および通信システムに関する。

センタ装置と親機と複数の子機からなり、複数の子機が多段で構成されている遠隔検針システムが知られている（特許文献１）。このシステムでは、各子機は、検針データを親機経由でセンタ装置へ送信しており、多段構成とすることによって、多くの検針データの収集を可能としている。

また、このような遠隔検針システムにおいて、各子機は、自端末から親機に至る通信経路を複数登録して保持する機能を備えており、例えば第１経路が通信不可のとき、第２経路や第３経路に切り換えることによって、システム全体としての通信品質を担保している。

このような遠隔検針システムにおける子機の通信経路の登録は例えば以下のように実施される。子機が新規に設置されると、子機は、まずブロードキャスト電文に自端末の端末ＩＤ（識別情報）を付加したテスト信号を送信（ブロードキャスト）し、所定時間内に他の端末（親機、子機）からの応答があるか否かチェックする。

所定時間内に応答があった場合、応答電文中に含まれている端末ＩＤ、電界強度、中継段数から通信条件の良い端末を選択し、最終的に１つ以上の通信経路、つまり通信相手となる１つ以上の直上位端末に関する情報（端末ＩＤ、電界強度）および各通信経路における自端末の中継段数（親機からの段数）を自端末の記憶部に登録する。ここで、自端末の中継段数は直上位端末の中継段数に１を加算することで算出する。

また、この登録時に取得した電界強度や中継段数から、例えば中継段数が少なく、かつ電界強度の強い順に、第１経路、第２経路などの経路番号を付ける。そして、これらの通信経路の登録要求の電文（この電文には、新子機の端末ＩＤ、通信相手の端末ＩＤおよび電界強度、新子機の中継段数が含まれている）をセンタ装置へ送信し、センタ装置が経路を登録する。

また、このような遠隔検針システムにおいて、子機は、保持している通信経路が全て通信不可のとき、新たに親機までの通信経路を検索することも知られている。このとき、子機は、新たな通信経路で通信相手となる直上位端末の端末ＩＤと、新たな通信経路における自端末の中継段数を自端末の記憶部に記憶している。

また、このような遠隔検針システムにおいては、システムの制限として、親機が最末端の子機から検針データを収集するとき、検針データの要求の送信時刻から検針データの受信時刻までの待ち時間に制限があり、その制限を満たすための最大中継段数（例えば３段）が決められている。

従来の遠隔検針システムは上記のように構成されているため、新たに親機までの通信経路を検索し、新たな通信経路を登録した子機の中継段数が変化する場合がある。この場合、その子機の配下の子機、すなわちその子機を中継子機としていた子機の中継段数も変化する。

すなわち、例えば１段目のある子機、すなわち親機の直下のある子機（以下、第１子機）は、親機との間に通信エラーが発生したため、１段目の他の子機（以下、第２子機）を介して親機と通信する経路を新たな通信経路とした場合、第１子機の中継段数は１段目から２段目に増える。このため、第１子機の直下の子機（以下、第３子機）の中継段数も１段増えて３段目となり、第３子機の直下に子機があった場合、その子機の段数も１段増える。

しかし、第３子機は、自端末の中継段数が３段目に変化したにかかわらず、２段目であることを表す情報を保持しているため、最大中継段数が３段の場合、すなわち中継段数が３段目の子機は他の子機の中継子機になれない場合、以下の問題が発生する。

すなわち、新たな子機を設置（追加）するとき、新たな子機は、テスト信号に対する第３子機からの応答電文に含まれている中継段数が２段目であるため、第３子機を通信相手（直上位端末）とする経路を登録してしまう。

センタ装置から、第３子機およびその配下の子機、すなわち、第１子機の配下の全ての子機に対して通信経路の再検索の指示を送信することで、上記の問題を解決することが考えられる。しかし、このとき、第１子機の配下の子機の数分の指示がセンタ装置から送信され、それぞれの子機に届けられるため、特に第１子機の配下の子機の数が多い場合、通信回線が占有されてしまい、トラフィックが混雑する。また、センタ装置のリソース（ＣＰＵ、メモリ等）も占有される。

特開２０１０−８７７６１号公報

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、センタ装置と、親機と、多段構成の複数の子機とを有する通信システムにおいて、子機の中継段数が変化したとき、その配下の子機の中継段数の変更を、通信回線およびセンタ装置のリソースを占有することなく、実行できるようにすることである。

本発明は、センタ装置と、親機と、多段構成の複数の子機とを有する通信システムにおける前記子機として使用される通信装置であって、経路検索を行う経路検索部と、前記経路検索の結果、自端末の中継段数が変化したとき、その変化後の中継段数を配下の子機に通知する中継段数通知部と、を有する通信装置である。

本発明によれば、センタ装置と、親機と、多段構成の複数の子機とを有する通信システムにおいて、子機の中継段数が変化したとき、その配下の子機の中継段数の変更を、通信回線およびセンタ装置のリソースを占有することなく、実行することができる。

本発明の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る通信システムにおける子機の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る通信システムにおける親機の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る通信システムにおけるセンタ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る通信システムにおいて、１段目の子機と親機との間に通信エラーが発生した状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る通信システムが図５に示す状態になったときの動作を示すシーケンス図である。 図６における中継段数変更処理の内容を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る通信システムが図６に示す動作を実行した後の通信経路および中継段数を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
〈通信システムの構成〉
図１は、本発明の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。
この通信システムは、例えば、ガスや水道メータの自動検針システムに用いたものであって、各検針装置（メータ等）に設けられた通信装置としての無線端末である複数（ここでは７台）の子機４０ａ〜４０ｇと、子機４０ａ〜４０ｇを管理するとともに子機４０ａ〜４０ｇからの検針データを受信する親機３０とからなっている。本実施形態では、さらに、親機３０は例えば携帯電話回線などの公衆通信回線２０を介してセンタ装置１０に接続されている。なお、以下の説明では、子機４０ａ〜４０ｇを区別しないときは、子機４０とする。

親機３０は、特定小電力無線などの無線通信により、子機４０と通信可能であり、子機４０同士も特定小電力無線などの無線通信により通信可能である。また、子機４０は、検針データを親機３０経由でセンタ装置１０へ送信しており、多段構成（ここでは３段）とすることによって、より多くの検針データの収集を可能としている。

本実施形態では、中継段数の１段目、すなわち親機３０の直下には子機４０ａおよび４０ｂが接続されている。また、中継段数の２段目では、子機４０ａの直下に子機４０ｃが接続され、子機４０ｂの直下には子機４０ｄおよび４０ｅが接続されている。さらに、中継段数の３段目では、子機４０ｃの直下に子機４０ｆが接続され、子機４０ｄおよび４０ｅの直下には子機４０ｇが共通に接続されている。

つまり、親機３０の配下に３段構成で７台の子機４０ａ〜４０ｇが接続され、１段目の子機４０ａの配下に２段構成で子機４０ｃおよび４０ｆが接続され、１段目の子機４０ｂの配下に２段構成で子機４０ｄ、４０ｅ、および４０ｇが接続されている。また、２段目の子機４０ｃの配下に１段構成で子機４０ｆが接続され、２段目の子機４０ｄの配下に１段構成で子機４０ｇが接続され、２段目の子機４０ｅの配下に１段構成で子機４０ｇが接続されている。また、３段目の子機４０ｇは、２つの通信経路（４０ｇ−４０ｄ、４０ｇ−４０ｅ）を保持している。

〈子機の構成〉
図２は、図１における子機４０の概略構成を示すブロック図である。
図示のように、子機４０（４０ａ〜４０ｇ）は、制御部４１と、それぞれが制御部４１に接続された送受信部４２、記憶部４３、Ｉ／Ｆ（インタフェース）部４４、表示部４５、および操作入力部４６からなり、送受信部４２にはアンテナ４７が接続されている。

制御部４１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備え、子機４０全体の制御や演算処理等を行う。送受信部４２は、近距離無線通信により、他の子機４０や親機３０との間で無線通信を行う。記憶部４３は、不揮発性メモリからなり、各種設定データなどを記憶する。Ｉ／Ｆ部４４にはガスや水道等のメータ等の外部機器が接続される。表示部４５は、ＬＥＤ等で構成されており、子機４０の動作状態等を表示するユーザＩ／Ｆである。操作入力部４６は、ボタンやスイッチ等からなり、子機４０に対する所定の設定を入力するためのユーザＩ／Ｆである。アンテナ４７は電波の送受信を行う。

制御部４１は、内蔵するＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭに読み込み、ＲＡＭを作業エリアとして処理することにより実現される機能ブロックとして、経路検索部４１ａ、経路情報取得部４１ｂ、電文解析部４１ｃ、中継段数通知部４１ｄ、および中継段数変更処理部４１ｅを備えている。

経路検索部４１ａは、ブロードキャスト電文に自端末の端末ＩＤ（識別情報）を付加したテスト信号を発生し、応答電文から通信可能な親機３０または子機４０を判別する。経路情報取得部４１ｂは、経路検索部４１ａで判別された親機３０または子機４０に対する経路情報（端末ＩＤ、電界強度、中継段数）を記憶部４３に格納する。電文解析部４１ｃは他の子機４０からの送信電文を解析する。

中継段数通知部４１ｄは、経路情報取得部４１ｂにより取得された経路情報における中継段数が変化した場合、センタ装置１０からの中継段数変更指示に応じて、変化後の中継段数を配下の子機４０に通知する。中継段数変更処理部４１ｅは、直上位の端末から送信された中継段数を受信したとき、自端末の中継段数を受信した中継段数＋１に変更する。

〈親機の構成〉
図３は、図１における親機３０の概略構成を示すブロック図である。
親機３０は、制御部３１と、それぞれが制御部３１に接続された記憶部３２、送受信部３３、網制御部３４、表示部３５、および操作入力部３６を備えている。

制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備え、親機３０全体の制御や演算処理を行う。記憶部３２は、不揮発性メモリからなり、制御部３１による制御や演算処理に必要なデータなどを記憶する。送受信部３３は、近距離無線通信により、子機４０との間で無線通信を行う。網制御部３４は、公衆通信回線を介してセンタ装置１０と通信を行う。表示部３５は、ＬＥＤ等で構成されており、親機３０の動作状態等を表示する。操作入力部３６は、ボタンやスイッチ等からなり、親機３０に対する所定の設定を入力するためのユーザＩ／Ｆである。アンテナ３７は電波の送受信を行う。

〈センタ装置の構成〉
図４は、図１におけるセンタ装置１０の概略構成を示すブロック図である。
センタ装置１０は、制御部１１と、それぞれが制御部１１に接続された、網制御部１２、記憶部１３、表示部１４、および操作入力部１５を備えている。

制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備え、センタ装置１０全体の制御や演算処理を行う。本実施形態では、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭに読み込み、ＲＡＭを作業エリアとして処理することにより実現される機能ブロックとして、更新登録部１１ａ、および中継段数変更指示部１１ｂを有する。

更新登録部１１ａは、親機３０と子機４０のそれぞれの端末ＩＤの登録処理等を行う他、子機４０側から送信された経路情報に基づいて当該経路情報を記憶部１３に新規登録または更新登録する。中継段数変更指示部１１ｂは、再経路検索を行った子機４０の中継段数が変化したとき、その子機４０に対して中継段数変更指示を通知する。

記憶部１３は、例えば不揮発メモリやハードディスクドライブ等からなり、登録した各子機４０の端末ＩＤ、および各子機４０に接続された外部機器に関する情報等からなる管理データテーブルや、親機３０の端末ＩＤなど、通信に必要なシステムに関する情報の他、親機３０から送信される外部機器のデータ等を記憶する。

表示部１４は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であり、当該システムに関する情報や子機４０に接続された外部機器に関する情報、センタ装置１０への入力時の操作画面等を表示する。操作入力部１５は、各種データや命令等をセンタ装置１０に対して外部から入力するキーボードやマウス等の入力手段を有する。

〈通信エラーの発生から新たな経路の登録および中継段数変更までの動作〉
図５は、図１における１段目の子機４０ａと親機３０との間に通信エラーが発生した状態を示す図である。子機４０ａは、親機３０との間の通信経路が１つであるため、この状態になると、再経路検索を行う。

図６は、本発明の実施形態に係る通信システムが図５に示す状態になったときの動作を示すシーケンス図であり、図７は、図６における中継段数変更処理の内容を示すフローチャートである。以下、これらの図を参照して、子機４０ａの再経路検索とその後の通信経路および各子機の中継段数について説明する。

図６に示すように、子機４０ａと親機３０との間に通信エラーが発生すると、子機４０ａは再経路検索を実行する（ステップＳ１）。すなわち、ブロードキャスト電文に自端末の端末ＩＤを付加したテスト信号を送信（ブロードキャスト）し、所定時間内に他の端末（親機、子機）からの応答があるか否かチェックする。

次に子機４０ａは周囲の端末から、応答電文を受信し、端末ＩＤ、中継段数、および電界強度を取得する（ステップＳ２）。ここでは、子機４０ｂ、４０ｃ、４０ｄから応答電文を受信したものとした。子機４０ｂ、４０ｃ、４０ｄの中継段数は、図１および図５より、それぞれ１段目、２段目、２段目である。

次に子機４０ａは新通信経路を決定する（ステップＳ３）。本実施形態では、子機４０ａは、所定時間内に応答があった場合、電文解析部４１ｃは、応答電文中に含まれている端末ＩＤ、電界強度、中継段数から通信条件の良い端末を選択し、経路情報取得部４１ｂは、最終的に１つの通信経路を新通信経路とする。ここでは、子機４０ｂ、４０ｃ、４０ｄのうち、中継段数が最小の子機４０ｂを新たな通信経路の通信相手（直上位端末）に決定したものとする。

次に経路情報取得部４１ｂは、決定した通信経路、つまり通信相手となる直上位端末に関する情報（端末ＩＤ、電界強度）および当該経路における自端末の中継段数（親機３０からの段数）を自端末の記憶部４３に格納する（ステップＳ４）。ここでは、自端末の中継段数は、通信相手の中継段数＋１であるから、通信エラー発生前の１段目から２段目に変化する。

次に子機４０ａは、センタ装置１０に対して、新経路の登録要求の電文を新経路を用いて送信する（ステップＳ５）。この電文には、子機４０ａの端末ＩＤおよび中継段数、通信相手である子機４０ｂの端末ＩＤおよび電界強度が含まれている。

子機４０ａからの新経路の登録要求電文を受信したセンタ装置１０は、新経路登録要求端末である子機４０ａの中継段数が変化した否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、中継段数が変化したか否かは、センタ装置１０の記憶部１３に記憶されている旧経路（通信エラー発生前の経路）における子機４０ａの中継段数および新経路の登録要求の電文中の子機４０ａの中継段数を比較して判定する。

本実施形態では、子機４０ａの中継段数は、旧経路では１段目であり、新経路では２段目であるから、中継段数は変化している。そのため、センタ装置１０は、新経路の登録要求を行った端末である子機４０ａの中継段数が変化したと判定し（ステップＳ６：YES）、子機４０ａに対して、登録要求に係る新経路を用いて中継段数変更指示を送信する（ステップＳ７）。なお、中継段数が変化していないと判定したときは（ステップＳ６：NO）、そのまま処理を終了する。

子機４０ａは、中継段数変更指示の受信に基づいて、自端末の端末ＩＤと中継段数を含むブロードキャスト電文を送信する（ステップＳ８）。この電文を受信した各端末は、中継段数変更処理を行う（ステップＳ９（Ｓ９ａ，Ｓ９ｂ，Ｓ９ｃ））。図では、子機４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが中継段数変更処理を行うものとしたが、親機３０および子機４０ｅ，４０ｆ，４０ｇも電文を受信していれば、中継段数変更処理を行う。

図７に示すように、中継段数変更処理では、受信した電文中の端末ＩＤ（ここでは子機４０ａの端末ＩＤ）が自端末の送信先ＩＤであるか否か、すなわち、子機４０ａが自端末の直上位端末の端末ＩＤであるか否かを判定する（ステップＳ９１）。

判定の結果、自端末の送信先ＩＤであった場合は（ステップＳ９１：YES）、記憶部４３に記憶されている自端末の中継段数を受信した電文中の中継段数に１を足した値に変更する（ステップＳ９２）。判定の結果、自端末の送信先ＩＤでなかった場合は（ステップＳ９１：NO）、そのまま処理を終了する。本実施形態では、子機４０ａの直下に位置する子機４０ｃのみが中継段数を変更することになる。

図６の説明に戻る。中継段数変更処理を行った子機４０ｂ，４０ｃ，４０ｄのうち、自端末の中継段数を変更した子機４０ｃは、そのことをセンタ装置１０に通知する（ステップＳ１０）。センタ装置１０は、記憶部１３に記憶されている子機４０ｃの中継段数を変更する。

〈新たな通信経路および各子機の中継段数〉
図８は、本発明の実施形態に係る通信システムが図６に示す動作を実行した後の通信経路および中継段数を示す図である。

図示のように、子機４０ａは子機４０ｂを中継子機として親機３０に接続されるので、子機４０ａの中継段数は１段目から２段目に増えている。したがって、その配下の子機４０ｃの中継段数は２段目から３段目に増えている。

なお、子機４０ｆについては、３段目に変化した子機４０ｃの直下に位置するため実際には４段目であるが、保持している中継段数は３段目のままであるため、図では３段目とした。

したがって、最大中継可能数が３段の場合、子機４０ｆは、子機４０ｃと通信が出来なくなるため、経路の再検索を行うことになる。この再検索の際、子機４０ｆからのテスト信号に対して、子機４０ｃは自端末の中継段数を変化後の３段目として応答するため、子機４０ｆが子機４０ｃを通信相手（直上位端末）とする経路を選択することはない。これは、新たに子機を追加した場合も同様である。

以上詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る通信システムには下記（１）〜（２）の特徴がある。
（１）再経路検索を行った子機４０は、再経路検索の結果、自端末の中継段数が変化した場合、変化後の中継段数を周辺の端末に通知するので、センタ装置１０のリソースおよびセンタ装置１０と親機３０等、端末間の通信回線を占有せずに、再経路検索を行った子機の配下の子機の中継段数を変更することができる。
（２）中継段数が変化した子機は、ブロードキャストで中継段数を同時に通知するので、直下に複数の子機が接続されている場合、それらの子機に対して、ユニキャストで順次に個別に通知する場合と比べて、段数変更が終了するまでの通信回線の使用時間が短くなる。

なお、以上説明した実施形態に係る通信システムは３段構成であるが、本発明は、２段や４段以上の多段構成の通信システムにも適用できる。４段以上の構成の場合、センタ装置から中継段数変更指示を受信した子機は、直下の子機に対して、自端末の中継段数に加えて中継段数変更指示を通知するように構成する。

すなわち、例えば図８の場合、子機４０ａは、子機４０ｃに対して、自端末のＩＤおよび中継段数に加えて中継段数変更指示を送信し、子機４０ｃが子機４０ｆに対して、自端末の変更後の中継段数を送信する。この手順を実行することで、子機４０ｆの中継段数を４段目に変更することができる。

１０…センタ装置、１１ａ…更新登録部、１１ｂ…中継段数変更指示部、３０…親機、４０，４０ａ〜４０ｇ…子機、４１ａ…経路検索部、４１ｂ…経路情報取得部、４１ｃ…電文解析部、４１ｄ…中継段数通知部、４１ｅ…中継段数変更処理部。

Claims (4)

1. センタ装置と、親機と、多段構成の複数の子機とを有する通信システムにおける前記子機として使用される通信装置であって、
   経路検索を行う経路検索部と、
   前記経路検索の結果、自端末の中継段数が変化したとき、その変化後の中継段数を配下の子機に通知する中継段数通知部と、
   を有する通信装置。
2. 請求項１に記載された通信装置において、
   前記中継段数通知部は、全ての配下の子機に対して、同時に前記中継段数を通知する通信装置。
3. 請求項１に記載された通信装置において、
   前記通信システムを構成している他の子機から前記変化後の中継段数を通知されたとき、当該中継段数の通知とともに通知された前記他の子機の識別情報が自端末の通信相手の識別情報と一致した場合、自端末の中継段数を通知された中継段数に１を加えた値に変更する中継段数変更処理部を有する通信装置。
4. センタ装置と、親機と、多段構成の複数の子機とを有する通信システムであって、
   請求項１乃至３のいずれかに記載された通信装置を前記子機として使用する通信システム。
   

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