JP2014022981A - 無線メッシュネットワークシステムおよびその状態表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
無線メッシュネットワークの状態を監視するために、各ノードの状態変化を表示し、本ネットワークに存在する問題の提示を行なう。
【解決手段】
無線メッシュネットワークシステムにおいて、
監視装置は無線メッシュネットワーク情報を定周期で収集して、その無線メッシュネットワーク情報を、少なくともトポロジーデータ、デバイスデータ、および信号品質データからなる論理構造に展開して、前記記憶部に格納する格納し、さらに、最新の無線メッシュネットワーク情報に過去の前記論理情報を重ね合わせて表示することを特徴とする無線メッシュネットワークシステム。

【選択図】 図２

Description

本発明は、無線メッシュネットワークシステムに関し、本システムに接続されたノード（無線局）の通信状態を表示するためのシステムおよび方法である。

近年、メッシュ型の無線通信ネットワーク（以下、無線メッシュネットワークと称す
る）の実現化のための検討が各方面でなされている。特にそのプロトコルの特徴からマルチホップ無線ネットワークと呼ばれることも多く、それはローカルエリア（半径数百メートル程度）内に配置された複数の無線装置の任意装置間で、直接通信することを可能にし、また直接電波が届かない無線装置間においてはその間にある無線装置が中継して相互通信を可能にするネットワークである（特許文献１）。

特許文献1では、マルチホップ無線ネットワークを構成する無線局間の電波状態を考慮して通信経路を選択し、良好な通信品質を確保することができる無線装置を実現する。そこでは、隣接局から発信された電波の自局での受信強度を示す信号強度情報を、該隣接局情報に含めて記録し、経路探索パケットを用いて新たな経路を信号強度優先で探索し、経路探索パケットを受信して適宜隣接局へ転送し、受信した経路探索パケットの中継局リストに基づいて、最適な中継経路を求めるなどの発明、および各種プロトコルとメッセージパケットの技術も開示している。

また、特許文献２の発明では、プロセス制御システムにおいて、ホストコンピュータとフィールドデバイスとの間で通信を行なうために、無線メッシュネットワークを用いる。そこでは、各ノードが通信を行っているノード、別のノードへのリンク上における受信信号の強度、各リンク上で発生したエラーの数、および他の各ノードとの通信が発生する頻度といった、各ノードからのネットワーク性能データを収集することによって、無線メッシュネットワークの性能は監視される。視覚的ネットワークマップは、無線メッシュネットワークのノードから収集されたデータに基づく性能統計を用いて生成される。視覚的ネットワークマップによって、ユーザは、ネットワークの性能を改善するために調整を行ったりできる発明が開示されている。

特開２００３−２４９９３６号公報 特表２００９−５２３３６３号公報

従来の発明（特許文献２）で、現在の無線メッシュネットワークの状態を監視することはできる。しかし、無線メッシュネットワークは、無線装置ごとの周囲の状況やアンテナ形状等の違いにより、無線装置の電波到達範囲はさまざまなものとなる。また、無線の性質上の相互通信可能な範囲ではメッシュ上に通信路が成立しうるために、複雑なネットワークトポロジーが構成される、など経時的な変化が発生しうる。

そこで、本発明では、無線メッシュネットワークの状態を監視するために、無線メッシュネットワーク情報を適宜な論理情報に展開して、トポロジー、デバイス、および信号品質における状態変化を表示し、本ネットワークに存在する問題の提示を具体的に行なうことを課題とする。

本発明は、監視装置と記憶装置とゲートウェイを接続する上位ネットワークと、前記ゲートウェイとの間で無線メッシュネットワーク通信する複数のノードからなる無線メッシュネットワークシステムにおいて、前記監視装置は無線メッシュネットワーク情報を定周期で収集して、その無線メッシュネットワーク情報を、少なくともトポロジーデータ、デバイスデータ、および信号品質データからなる論理構造に展開して、前記記憶部に格納する格納手段と、最新の無線メッシュネットワーク情報に過去の前記論理情報を取り出して重ね合わせた形で表示する表示手段とをそなえることを特徴とする無線メッシュネットワークシステムである。
特に、前記論理構造に特徴を持つ発明であること、また、
前記監視装置においてその論理構造に基づいた表示手段に特徴を有する発明でもある。

また、前記監視装置と記憶装置とゲートウェイを接続する上位ネットワークと、
前記ゲートウェイとの間で無線メッシュネットワーク通信する複数のノードからなる無線メッシュネットワークシステムにおける無線メッシュネットワークの状態表示方法であって、前記監視装置は無線メッシュネットワーク情報を定周期で収集するステップと、
その無線メッシュネットワーク情報を、少なくともトポロジーデータ、デバイスデータ、および信号品質データからなる論理構造に展開して、前記記憶部に格納するステップと、
最新の無線メッシュネットワーク情報に過去の前記論理情報を重ね合わせて両者の差異を強調した形で表示する表示ステップとを備えることを特徴とする状態表示方法である。

このように、本発明によれば、無線メッシュネットワークの状態を監視するために、無線メッシュネットワーク情報を適宜なロジックで展開して、トポロジー、デバイス、および信号品質における状態変化を表示するので、逐一現在または過去の状態表示全体を凝視する必要はなく、本ネットワークに存在する問題の提示を効率的に行なえる効果がある。

本発明にかかる無線メッシュネットワークシステムの構成図 本発明にかかる無線メッシュネットワークシステムの状態表示の処理フロー 本発明の一実施態様における無線メッシュネットワーク情報の論理構造（過去分／現在分） 本発明の一実施態様における無線メッシュネットワークのマップ図 本発明の一実施態様における無線メッシュネットワーク情報の論理構造（現在分） 本発明の別の実施態様における無線メッシュネットワークのマップ図 本発明の別の実施態様における無線メッシュネットワーク情報の論理構造（過去分）

（１）本発明の実施の形態に係る無線メッシュネットワークシステムは図１に示す構成をとる。各構成要素について説明をしていく。

上位ネットワーク１０に接続されたゲートウェイ１（図中ＧＷ）から下に、無線メッシュネットワークが構築される。そこでは、複数のノード２〜９（図中丸印にて表記）がマルチホップ通信で接続されるが、先行技術文献にあるものと同様であるので、細かい説明はそれらに委ねることにする。ゲートウェイ１および各ノード２〜９の間は矢印で表記してあるように、適宜ビーコン、ステータスなどのメッセージで下位ノードから上位ノードへ矢印方向でリンクされて通信動作が行なわれる。

次に、本システムにかかる監視装置１１にて行なわれる無線メッシュネットワークシステムの状態表示方法の処理フローを図２で示すので、それを説明する。

まず、監視装置１１は、定周期で下位ノードから上がってきた状態情報についてゲートウェイ１を介して収集する（図２中ステップＳ１）。
続いて、上がってきた状態情報はノードステータス、中継局、隣接局などの物理的情報であるので、それらを論理的な構造に展開するのである（Ｓ２）。この構造とは少なくとも、トポロジーデータ、デバイスデータおよび信号品質データからなる。詳細の構造は後述する。

次に、表示の機能を説明すると、その画面にて最新の無線メッシュネットワークをマップ図として、図１のゲートウェイ１およびノード２〜９で構成される無線メッシュネットワークを表示する（Ｓ３）。最新のネットワーク情報にかかる論理構造に基づいて、ベース表示として描画される。
なお、マップ自体は設備等の物理的配置に基づいてあらかじめ設計されたものでもよいし、ＧＰＳ機能により地図情報に基づいてもよい。また、無線メッシュネットワークの特性から階層的表示にしてもよい。

ここで、監視装置１１の操作者からの要求によって、過去のネットワーク状態と対比して表示する旨の指示を受け付ける（Ｓ４）。

そこで、ステップＳ３で表示した情報のうち、ベースとなるマップ図を基にして、過去のトポロジーデータ、デバイスデータおよび/または信号品質データを重ね合わせて描画する（Ｓ５）。

以上が、無線メッシュネットワークシステムにかかる状態表示方法の概略である。

（２）次に、本発明の実施例を中心に詳細を述べていく。

図１における無線メッシュネットワーク情報では、どのようになっているかをロジカルに示すのが図３である。
図３は３つの論理構造に展開されている。これらは勿論ファイルを分けてもよいし単一のファイルに実装してもよいものである。

図３の１０１はトポロジーデータを示す行列である。行（横方向）に上位局に相当するノード（ゲートウェイ１を含めてノード２〜９まで）が整列される。一方、列（縦方向）には下位局に相当するノード（ゲートウェイ１、ノード２〜９）が整列される。もちろん、本例はノード９までの図であるが、ノードの増大によって大きくなることは言うまでもない。行列の内容は、下位ノードから上位ノードへの接続（Ｌｉｎｋ）状態を示している。例えば２行１列目では、下位ノード２→上位ゲートウェイ１へのリンク状態を示している。ほか同様である。

同図１０２はデバイスデータを示すものである。ノード（ゲートウェイ１を含めてノード２〜９まで）が整列された一次元データで、本無線メッシュネットワークにジョイン（加入）しているかどうかを示す。

同図１０３は通信品質データを示す行列である。行列の配置は同図１０１のトポロジーデータと同じである。行列の中身は、通信の信号強度（ＲＳＳＩ）またはエラーレートなどにもとづくアナログ値である。
以上、１０１から１０３のデータに基づいて、図１の無線メッシュネットワークのマップ図が表示されるのである。

（３）次に、新たな時点で無線メッシュネットワーク情報の収集がされたとする。本ネットワークの状況を図示すれば、図４のとおりであったとする（便宜上すでに、図１（および図３）の状態を過去の時点として対比してある。）すなわち、ノード９はネットワークから切り離れ、ノード６→ノード４へのリンクは途切れて、ノード９→４へのリンクも切れている。また、ノード８→ノード５への通信の品質が危険値になっていることを示している。

新たな時点での、ネットワーク情報の論理構造は図５に示されるとおりである。
図中２０１のトポロジーデータではノード６→ノード４のリンクはＮｕｌｌになっている。またノード９→ノード４も同様である。２０２のデバイスデータではノード９がジョインからＮｕｌｌになっているのがわかる。２０３の通信品質データではノード６→ノード４およびノード９→ノード４はＮｕｌｌであることに加えて、ノード８→ノード５の通信はＮｕｌｌではないものの、エラー品質であることが（Ｘで）示されている。

したがって、監視装置１１は、まず図５にあるデータによるネットワーク情報によってベース図として描画する。例えば、ノード９の表示は欠落し、ノード６→ノード４およびノード９→ノード４のリンクは無表示となる。さらに、ノード８→ノード５のリンクは警告モードとなる。

さて、ここで過去の時点のネットワーク状態と対比しようとして、図１（および図３）の状態が過去の時点として選択されたとする。
すると、当該履歴のデータである図３にあるデータが呼び出されて、図５に示した現在のデータとの差異が見極められる。
その結果、ノード９が点線表示されて、ノード６→ノード４およびノード９→ノード４のリンクは点線表示される。このようにベース画面に過去の時点の状態が整合して表示できるのである。

（４）次に、別の実施例として、図７の状態を過去の時点とし、図３の状態を現在の時点での無線メッシュネットワーク情報とした場合を説明する。すなわち、過去においてノード８とノード９は本無線メッシュネットワークに加入（ジョイン）していない状態であったが、現在では共に加入し、リンクも張られている状態である。この実施例は、今までなかったものが新規に発生した場合を強調して示す例である。

したがって、監視装置１１は、まず図３にある無線メッシュネットワーク情報からベース図として図１のように描画する。 ここで過去の時点のネットワーク状態と対比しようとして、図７の状態が過去の時点として選択されたとする。すると、当該履歴のデータである図７にあるデータが呼び出されて、図３に示した現在のデータとの差異が見極められる。そこでは、新たにノード８と９がジョインされて、ノード８→ノード５およびノード９→ノード４にリンクが発生している。その結果、図６に示すように、ノード８とノード９が太線で表示されて、ノード８→ノード５およびノード９→ノード４のリンクが太線で表示される。

（５）その他の応用例
実施例を中心に述べてきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
ベースとする現在の表示、また過去の重ね合わせの表示を行なうに当たり、ネットワーク情報の論理構造中の任意のデータだけを用いてもよい。例えばトポロジーデータだけをベースとして、一方、過去分ではデバイスデータ、通信品質データから選択して重ね合せ表示することでもよい。特定の項目に注目するためには、種種の変形例は考えられうる。

また、図３に示した１０１などはトポロジーデータを示す行列であり、その内容は、下位ノードから上位ノードへの接続（Ｌｉｎｋ）状態を示していたが、場合によっては、上位ノードから下位ノードへの接続状態を示してもよい。

また、図３に示した１０３などは通信品質データを示す行列であり、その内容は、通信の信号強度（ＲＳＳＩ）またはエラーレートなどにもとづくアナログ値であるが、独自に評価を行ったランクであったり、リンクやデータの安定性、信頼性であったり、それらをデジタル順序数（エニュメレーション）にしてもよいものである。

また、図３に示した１０２などのデバイスデータは、ノードが本無線メッシュネットワークへのジョイン状態を示すが、その１次元データの大きさは、本ネットワークにジョインするノード数に応じて変化すること場合もあれば、あらかじめ設置するノードの数が決まっていた場合には固定しておくこともありうる。
また、その中身データは、ノードが本無線メッシュネットワークへのジョイン状態のみならず、ジョイン以外のノードの状態を示すこともできる。例えば、０：電源ＯＦＦ、１：正常動作、２：故障、３：スリープなどで状態を示す表記も可能であり、それらのために、ノード対応にパラメータ域を増設してもよい。

また、この本実施例では現在をベースとした表示と、過去の重ね合わせの表示ができることを説明したが、ベースを過去のある時点とし、そのさらに過去の重ね合わせの表示も行うこともできる。

１ ゲートウェイ
２〜９ ノード
１０ 上位ネットワーク
１１ 監視装置
１２ 記憶装置

Claims (4)

1. 監視装置と記憶装置とゲートウェイを接続する上位ネットワークと、
   前記ゲートウェイとの間で無線メッシュネットワーク通信する複数のノードからなる無線メッシュネットワークシステムにおいて、
   前記監視装置は無線メッシュネットワーク情報を定周期で収集する収集手段と、
   その無線メッシュネットワーク情報を、少なくともトポロジーデータ、デバイスデータ、および信号品質データからなる論理構造に展開して、前記記憶部に格納する格納手段と、
   過去の無線ネットワーク情報を記憶装置から取り出す読み出し手段と、
   最新の無線メッシュネットワーク情報に前記過去の情報に基づく論理情報を重ね合わせて表示する表示手段とをそなえることを特徴とする無線メッシュネットワークシステム。
2. 前記論理構造において、
   前記トポロジーデータは下位ノードと上位ノード間の通信のリンク状態を示すもので、
   前記デバイスデータは各ノードの無線メッシュネットワークへのジョイン状態を示すもので、かつ、
   前記信号品質データは下位ノードと上位ノード間の通信の信号状態を示すものである
   請求項１の無線メッシュネットワークシステム。
3. 前記監視装置の表示手段は、最新の無線メッシュネットワーク情報の論理構造に基づいてベース表示をして、任意に指定された過去の前記論理情報からのデータを記憶装置から取り出して、その差異をベース表示に付加して強調して表示することを特徴とする請求項２の無線メッシュネットワークシステム。
4. 監視装置と記憶装置とゲートウェイを接続する上位ネットワークと、
   前記ゲートウェイとの間で無線メッシュネットワーク通信する複数のノードからなる無線メッシュネットワークシステムにおける無線メッシュネットワークの状態表示方法であって、
   前記監視装置は無線メッシュネットワーク情報を定周期で収集するステップと、
   その無線メッシュネットワーク情報を、少なくともトポロジーデータ、デバイスデータ、および信号品質データからなる論理構造に展開して、前記記憶部に格納するステップと、
   過去の無線ネットワーク情報を記憶装置から取り出すステップと、
   最新の無線メッシュネットワーク情報に過去の論理情報を重ね合わせて両者の差異を強調した形で表示する表示ステップと
   を備えることを特徴とする状態表示方法。
   

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