JP2017121016A - 情報集約システム - Google Patents

Abstract

【課題】低速度・小記憶容量の環境でも、効率的・効果的な通信状況データを収集するネットワーク内の情報集約システムを提供する。
【解決手段】情報集約システム１は、複数の通信ノードがメッシュ状に接続され、通信ノードが独自に通信先のノードの選択を行うネットワークにおける各通信ノード間の通信状態を集約する。通信状態検出部は、通信ノード１１〜１５，２１〜２５，３１〜３５，４１〜４５の各通信ノードに配置され、配置されたノードと他のノードとの間の通信状態を検出する。通信状態検出部の送信部は、他のノードに対して通信状態を示すデータを送信する。集約装置は、ネットワーク内の各通信ノードで検出した通信状態情報の集約を行う。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電力線搬送通信の通信状態を監視する情報集約システムに関する。

地球規模のエネルギー消費の増加に伴い、ＣＯ２ガス排出量の増加による地球温暖化・地球規模の環境破壊が問題となっている。特にエネルギー利用の中で、様々な目的に利用が可能である電力の需要の増加が著しい。

これまでの電力システムでは、需要に応じた電力を、発電量を制御することにより行ってきたが、需要の変化を追いかける形で発電量を制御する形態をとっていた。このため、需要と供給のバランス差によるロスの発生や、需要自体をコントロール出来ていないことによるロスにより、必ずしも効率の良い制御が行えていない問題があった。

これに対して、需要側、発電側を通信などによる情報的な密結合関係を持たせ、必要に応じて需要（特に無駄な需要）を減らす制御を加え、社会的容量により見合う需要となるよう新たな考えの制御システムが注目されている。

需要のコントロールでは、これまで電力を消費する機器のみしかなかった需要側に対して、自然エネルギー（太陽光・風力等）を利用した小型の発電設備や、電力が余った際に電力を保管できる蓄電装置を配備することで、より効果的な需要のコントロールを行う提案も行われているところである。

こうしたシステムにおいて、需要のコントロールを行うには、発電側と、需要側を効率よく結合する通信システムが必要である。需要側は宅内に宅内機器（主に家電等）の使用電力量をコントロールできる宅内電力管理装置を配置し、需要家内の需要装置、発電設備、蓄電装置をコントロールすることで、需要家内の需給バランスをとるシステムが提供され始めている。こうしたシステムでは需要家の電力量を測定する電力量計に通信機能を装備したいわゆるスマートメーターが用いられる。

スマートメーターの通信方式は、インターネットのような大容量画像データなどを扱う通信とは異なり、電力計量値といった小さなデータを効率よく通信することに特化したシステムが指向されており、コストも抑えた方式が提案されている。集合住宅では新たな通信配線を行わなくても通信が行える電力線そのものを使用した電力線搬送通信方式（ＰＬＣ）が用いられる計画である。必要なデータ通信の規模から、１００ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ程度の中低域周波数帯域を用い、ＯＦＤＭ変調信号により通信を行うＰＬＣ方式で、伝送速度は１００ｋｂｐｓ前後である。共用媒体である配電線を利用した通信であるため、通信ノード辺りの通信速度はさらに小さいものとなる。

また、住宅内の家電製品から発生するノイズや、配電系統の接続構成によるインピーダンス等の通信を妨げる要因が存在するため、常に安定した通信が行えない可能性もある。このため、集合住宅内の配電線上に接続される近場のスマートメーターを多段中継し、情報の欠落を防止する仕組みや、情報を収集するサーバが定期的に情報の欠落を確認し、欠落情報を再度送信する要求を行うことでそれを補う仕組みが取り入れられている。

しかしながら集合住宅内で発生するノイズは、使用される家電の種類や、時間帯、生活する世帯の生活スタイル等、需要家の住居者の行動に左右されるところが多く、必ずしもこうした仕組みが有効に働くのかどうかは、実際の集合住宅での運用実績を経て初めて解明されるものである。また、中継による効果を期待する余り、一度機にスマートメーターを集合住宅内に大量に導入するといった無駄な投資の可能性も発生する。電力量計は適切な経年後の交換が経済的であり、通信の安定が保証される範囲で、適切なタイミングで適切な数・個所のスマートメーターへの交換が必要である。

運用後の実績を積み、その経験から適切なスマートメーターの設置数や位置を導出する手段を確立することが出来れば、次のサイトへのスマートメーター展開時に効率化を図ることが出来る。このためには運用時の走行データをより多く収集し、予測との十分な比較を重ねることで、より現実に近い予測方式を確立することが必要である。

特開２０１０−１２８８１０公報

需要側のコントロールを積極的に行うには、発電側と、需要側が情報交換の密結合の形態をとる必要がある。具体的には、各需要側と発電側間に通信網を配置し、双方向に通信が行えることが必要となる。

通常発電側は電力管理を行うサーバシステム、需要側は住宅等に設置された電力量計が通信を行う対象となる。

しかしながら需要側の電力量計は、住宅の外壁等に設置され、住宅内でのアクセスが困難であると共に、人間が操作するに十分なインタフェースを持ち合わせていない。

また、一般的に住宅内のコントロールはＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる制御システムが行なうが、これらはこれまでの住宅家電制御の経緯の中で、イーサネット通信や、無線ＬＡＮ通信といったようにインターネットで培った技術を中心に構築されたものが多い。

こうした問題を解決する方式として、電力線上に情報信号を流し、電力線に接続されている機器間で通信を行うＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）方式が注目されている。電力システムは必然的に電力線で全てが接続されているため、電力供給側、及び電力の需要側間の通信が可能である。また需要家宅内のＨＥＭＳ装置も電気機器であり、宅内コンセントに接続されているため、電力供給側から需要家の電力メータ、需要家内の電気機器、全ての通信が可能となる。

しかしながら、ＰＬＣ方式は外部への雑音への配慮等により伝送周波数帯域が制限されること、また送信電力も規制されることからそれ自身が他のノイズによる影響が大きく、極めて限定された環境下での通信を行う必要がある。特に需要家内に接続される家電機器は、近年ＬＥＤ照明や電磁調理器等、雑音性の高い機器の普及により、より影響が大きくなってきている。

このように、住宅内の家電製品から発生するノイズや、配電系統の接続構成によるインピーダンス等の通信を妨げる要因が存在するため、常に安定した通信が行えない可能性もある。このため、集合住宅内の配電線上に接続される近場のスマートメーターを多段中継し、情報の欠落を防止する仕組みや、情報を収集するサーバが定期的に情報の欠落を確認し、欠落情報を再度送信する要求を行うことでそれを補う仕組みが取り入れられている。

しかしながら集合住宅内で発生するノイズは、使用される家電の種類や、時間帯、生活する世帯の生活スタイル等、需要家の住居者の行動に左右されるところが多く、必ずしもこうした仕組みが有効に働くのかどうかは、実際の集合住宅での運用実績を経て初めて解明されるものである。また、中継による効果を期待する余り、一度機にスマートメーターを集合住宅内に大量に導入するといった無駄な投資の可能性も発生する。電力量計は適切な経年後の交換が経済的であり、通信の安定が保証される範囲で、適切なタイミングで適切な数・個所のスマートメーターへの交換が必要である。

運用後の実績を積み、その経験から適切なスマートメーターの設置数や位置を導出する手段を確立することが出来れば、次のサイトへのスマートメーター展開時に効率化を図ることが出来る。このためには運用時の走行データをより多く収集し、予測との十分な比較を重ねることで、より現実に近い予測方式を確立することが必要である。

このように運用時の走行状況データの収集は非常に重要であるが、現行のスマートメーター通信方式は自律分散型のメッシュネットワークを基礎とした通信方式であるため、各通信ノードが収集する通信状況データは各通信ノード内で閉じた処理にのみ使われるもので、集中管理サーバで収集されるものではない。また、各通信ノードは低コストで開発された方式を採用しているため、記憶容量は大きくなく長時間のデータ蓄積は困難な状況である。

本発明はこの点を解決すべく、通信ノードの記憶容量が小さい場合にでも、ネットワーク内の通信ノード間の通信状態の収集を効率良く行うことができる情報集約システムを提供する。

本発明の実施形態における情報集約システムは、複数の通信ノードがメッシュ状に接続され、通信ノードが独自に通信先の通信ノードの選択を行うネットワークにおける各通信ノード間の通信状態を集約する情報集約システムであって、前記通信ノードは、当該通信ノードと他通信ノード間との間の通信状態を検出する通信状態検出部と、前記通信状態を示す通信状態情報を送信する送信部と、を備え、前記各通信ノードで検出した前記通信状態情報を集約する集約装置と、を備えることを特徴とする。

第１実施形態の情報集約システムの構成を示す図である。 第１実施形態の対象ネットワークにおけるメッシュネットワーク構成した図である。 第１実施形態の通信ノードの構成を示すブロック図である。 第１実施形態の通信状態情報の内容を示す図である。 第１実施形態の通信状態情報通信制御部の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の集約装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の情報集約システムの動作を示すフローチャートである。 第１実施形態の通信ノード（識別子４５）と通信ノード（識別子４２）間での通信の様子を示す図である。 第１実施形態の通信ノード（識別子４５）と集約装置ＣＲ間での通信の様子を示す図である。 第１実施形態の通信状態情報の内容の変形例を示す図である。 第２実施形態の通信状態情報通信制御部の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の情報集約システムの動作を示すフローチャートである。 第２実施形態の通信ノード（識別子４５）と通信ノード（識別子４２）間での通信の様子を示す図である。 第２実施形態の通信ノード（識別子４５）と通信ノード（識別子４２）間での通信の様子を示す図である。 第３実施形態の情報集約システムの構成を示す図である。 第３実施形態において、通信状態情報を検出するノードを選択対象を示す図である。 第４実施形態の情報集約システムの構成を示す図である。 第４実施形態のデータ集約専用ノードの構成を示すブロック図である。 第５実施形態の情報集約システムの構成を示す図である。 第５実施形態の通信状態情報通信制御部の構成を示すブロック図である。 第５実施形態の集約装置ＣＲと通信ノード（識別子４５）間での通信の様子を示す図である。 第５実施形態の集約装置ＣＲと通信ノード（識別子４５）間での通信の様子を示す図である。

以下、本発明に係る情報集約システムの実施形態について、図面を参照して説明する。

［１．第１の実施形態］
本実施形態における情報集約システムは、複数の通信ノードからなるネットワークにおける各通信ノード間の通信状態情報の集約を行う。本実施形態のネットワーク内の各通信ノードは、独自に通信相手となる通信ノードの選択を行うものであり、このような通信ノードにより構築されるネットワークは、所謂、自律型のメッシュネットワークと呼ばれる。本実施形態は、自律型のメッシュネットワークの各通信ノードにおいて、通信相手となる他の通信ノード間の通信状態を検出し、検出結果をネットワークに接続された集約装置に対して出力する。

［１−１．構成］
第１の実施形態に係る情報集約システムを図１を参照しつつ、詳細に説明する。本実施形態では、説明のためネットワークは、集合住宅１０１内に構築されるネットワークとする。

情報集約システム１は、集合住宅１０１の各部屋を配電線１０２が繋ぐネットワークＮにおいて、各部屋に配置されるスマートメーター１０５と、スマートメーター１０５間の通信状態を集約する集約装置１０３（識別子ＣＲ）とから構成される。

（ネットワーク）
ネットワークＮは、集合住宅１０１内に構築されるネットワークである。図１に示すように、集合住宅１０１内の各部屋に対しては、配電線１０２により電力が供給される。ネットワークＮには、変圧器１０４を介してネットワークＮの外部から電力が供給される。変圧器１０４は、ネットワークＮの外部の電力系統の高電圧を、家庭で利用可能な電圧に変換する電圧器である。集合住宅１０１は、４階建てであり、部屋番号は１１、１２、１３、１４、１５、２１、２２、２３、・・・・４２、４３、４４、４５で、２０部屋を備える。各部屋では、配電線１０２からスマートメーター１０５を介し電力が供給され、室内の家電製品１０６で電力が消費される。

スマートメーター１０５は、配電線１０２上に信号を流し、配電線１０２に接続されている機器間で通信を行うＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）方式で通信を行う。ＰＬＣ方式は、電力線上に１００ｋＨｚ前後の信号を流すことで通信を行い、ＰＬＣ信号は信号が届く範囲のスマートメーター１０５と通信を行うことが可能である。すなわち、スマートメーター１０５は、ＰＬＣ信号が届く範囲内にあるスマートメーター１０５と、相互に通信が可能である。言い換えると、スマートメーター１０５は、ネットワークＮ内における通信ノードとなり配電線１０２を介してメッシュネットワークを構築している。以下では、スマートメーター１０５を通信ノード１０５として説明する。通信ノード１０５には、識別子として部屋番号が付与されている。

図２は、このメッシュネットワークＮが集合住宅１０１内の配電線１０２を介したＰＬＣ通信を用いて構成されている例を示している。図２の太線は、中継される通信の接続関係を示している。例えば通信ノード１０５（識別子４５）は、通信ノード１０５（識別子４２）を経由し、さらに通信ノード１０５（識別子３１）を経由して集約装置１０３（識別子ＣＲ）と通信を行う。これらの中継構成は固定的ではなく、伝送路となる配電線の状況に応じて自動的に変更されている。これはメッシュネットワークの基本機能であり、常に通信ノードは周囲の通信ノードの信号から通信状態をチェックし、良好な通信を行えるノードに中継を依頼するしくみを基本とする。

（通信ノード）
図３は、通信ノード１０５の構成を示すブロック図である。通信ノード１０５は、プログラムが組み込まれたＲＯＭ、プロセッサ、メモリ、ドライバより構成される制御部１０７を備えている。通信ノード１０５は、制御部１０７からの制御に従ってネットワーク内の他の通信ノード１０５との通信状態の測定を行う。測定した通信状態は他の通信ノード１０５を介して集約装置１０３に伝達される。通信ノード１０５は、通信状態検出部１０８、通信状態情報記憶部１０９、通信状態情報通信制御部１１０、通信ユニット１１１、ＰＬＣ通信部制御部１１２、アプリケーション部１１３と、を備える。

通信状態検出部１０８は、通信ユニット１１１が受信した信号より他の通信ノード１０５からの信号を抽出し、抽出した信号から通信状態検出部１０８が設けられる通信ノード１０５と他の通信ノード１０５間の通信状態を検出する。通信状態は、他の通信ノード１０５から送信される信号のＳ／Ｎ値や、Ｓ／Ｎ値から換算される通信エラーレート等として表される。

通信状態情報記憶部１０９は、検出した通信状態を記憶する記憶部である。検出された通信状態は、通信相手の通信ノード１０５の識別子と通信状態とを組み合わせた通信状態情報として記憶される。図４は、通信状態情報記憶部１０９に記憶される通信状態情報の一例を示す図である。図４では、通信状態情報が、通信品質の高い、すなわちＳ／Ｎ比の高い通信相手の通信ノード１０５の識別番号から順に記録される。

通信状態情報通信制御部１１０は、ＰＣＬ通信制御部１１２が選択した送信先に対して通信状態情報を送信するための制御を行う。通信状態情報通信制御部１１０では、通信状態情報を送信先の通信ノードに送信後、その通信ノードから返信される確認情報を受信し、その受信を以て、通信状態記憶部１０９に対して通信状態情報の消去指示を出力する。

通信ユニット１１１は、通信先の通信ノード１０５に対し信号を送信する送信部と、通信先の通信ノード１０５からの信号を受信する受信部とを備える。ＰＬＣ通信部制御部１１２は、ネットワーク内の他の通信ノード１０５とＰＬＣ通信を行うための制御を行う。ＰＬＣ通信部制御部１１２は、ＰＬＣ通信を行う通信先の通信ノード１０５の選択を行う。通信先の通信ノード１０５の選択方法としては、ＰＬＣ通信部制御部１１２が、当該通信ノード１０５に接続する他の通信ノード１０５に対して信号を送信し、その信号の品質を算出する。そして、その信号の通信品質が高い通信ノード１０５を通信相手として選択する。

アプリケーション部１１３は、通信ノード１０５に特有の機能を実現させる。本実施形態では、通信ノード１０５はスマートメーターであり、アプリケーション部１１３は通信ノード１０５にスマートメーターの機能を実装させる。すなわち、アプリケーション部１１３には、各部屋の家電製品１０６の使用電力量が入力される。アプリケーション部１１３は、使用電力量をＰＬＣ通信により、図示しないサーバに対して伝送する。

（通信状態情報通信制御部１１０の構成）
図５は、本実施形態における通信状態情報通信制御部１１０の構成を示すブロック図である。図５に示すように、通信状態情報通信制御部１１０は、通信状態情報送信部１１４、通信状態情報受信部１１５、確認情報送信部１１６、確認情報受信部１１７、通信状態情報消去部１１８と、を備える。

通信状態情報送信部１１４は、通信状態情報を通信相手となる他の通信ノード１０５に送信する。通信状態情報送信部１１４は、通信状態情報記憶部１０９を参照し、参照した通信状態情報を、通信ユニット１１１を介して他の通信ノード１０５に対して出力する。

通信状態情報受信部１１５は、通信ユニット１１１が受信した信号から他の通信ノード１０５が出力した通信状態情報を抽出する。通信状態情報受信部１１５は、抽出した通信状態情報を通信状態情報記憶部１０９に記憶すると共に、確認情報送信部１１６に対して受信確認を出力する。確認情報送信部１１６は、受信確認が入力すると、通信状態情報記憶部１０９に記憶した通信状態情報を確認情報として、送信元の通信ノード１０５に対して送信する。

確認情報受信部１１７は、確認情報の受信を行う。確認情報受信部１１７は、確認情報を受信した場合、通信状態情報消去部１１８に対して受信確認を出力する。通信状態情報消去部１１８は、確認情報を受信すると、通信状態記憶部１０９に対して、確認情報と同じ通信状態情報を消去する指示を出力する。

（集約装置）
図６に示す様に、集約装置１０３は、各通信ノードが送信した通信状態データを受信し、通信状態データを記憶する。集約装置１０３は、ネットワーク上に配置され、集約装置１０３の識別子としてＣＲが付与される。集約装置１０３は、通信ユニット１１９と、通信状態情報通信制御部１２０、通信状態情報記憶部１２１とを備える。

通信ユニット１１９は、ネットワークを構築する各通信ノード１０５と配電線１０２を介して接続し、通信ノード１０５が送信する信号を受信する。通信状態情報通信制御部１２０は、通信ノード１０５から受信した信号に含まれる通信状態情報の抽出を行い、抽出した場合には通信状態情報を通信状態情報記憶部１２１に記憶させる。通信状態情報記憶部１２１は、所謂ストレージであり、通信状態情報を記憶する。

［１−２．作用］
以上の様な構成を有する本実施形態の情報集約システムにおける情報収集動作について説明する。図７は、本実施形態の情報集約システムの制御手順を示すフローチャートである。以下のフローチャートでは、説明のための識別子が４５の通信ノード１０５において通信状態を検出し、検出した通信状態に基づく通信状態情報を識別子が４２の通信ノード１０５を介して集約装置１０３へ伝達させるものとする。

初めに、識別子が４５の通信ノード１０５の通信状態検出部１０８では、他の通信ノード１０５間との通信状態の検出を行う（Ｓ１１）。検出した通信状態は、相手先の通信ノードの識別子と組み合わせて、通信状態情報Ｄ１として通信状態情報記憶部１０９に記憶される（Ｓ１２）。そして、識別子が４２の通信ノード１０５に対して通信状態情Ｄ１が送信される（Ｓ１３）。

そして、識別子が４２の通信ノード１０５で通信状態情報Ｄ１を受信した場合、通信状態情報Ｄ１の送信元である識別子が４５の通信ノード１０５に対して、受信確認情報Ｄ２を送信する（Ｓ１４）。この確認情報Ｄ２は、受信した通信状態情報Ｄ１に含まれる通信ノード識別子と通信品質との組み合わせを含む。

通信状態情報Ｄ１の送信元の識別子４５の通信ノード１０５では、通信先の識別子４２の通信ノード１０５が出力した確認情報Ｄ２を受信した場合（Ｓ１５）には、通信状態記憶部１０９に記憶された通信状態情報Ｄ１を消去する（Ｓ１６）。ここで、消去する通信状態情報は、受信した確認情報Ｄ２に含まれる通信ノード識別子と通信品質との組み合わせである。

［１−３．効果］
以上の様な本実施形態の情報集約システムでは、自律分散型のメッシュネットワークを構築する各通信ノード１０５で検出した他の通信ノード１０５との通信状態を集約装置１０３に集約することができる。

本実施形態では、収集した通信状態情報を、自律分散型のメッシュネットワークを構築する通信ノード１０５が設定したルートに従い、集約装置１０３に伝達する。これにより、通信ルートの途中にノイズの発生源などがあった場合になどでも、適切な伝送ルートを選択することができるので、集約装置１０３は、確実に通信状態を受信することが可能となる。すなわち、図８において、識別子が４５の通信ノード１０５と、識別子が３１の通信ノード１０５間でのＰＣＬ通信が不通の場合にでも、識別子が４２の通信ノード１０５を介すことで、識別子が４５の通信ノード１０５と集約装置１０３との間での通信を行うことが可能となる。

本実施形態の各通信ノード１０５では、通信状態情報を受信した通信ノード１０５は、その通信状態情報の送信先の通信ノード１０５に対して確認情報を返信する。この確認情報を受信した送信元の通信ノード１０５では、確認情報を受信した場合には、通信状態記憶部に記憶された通信状態データを消去する。これにより、通信状態情報記憶部１０９で使用する容量を削減することができる。すなわち、図９において、識別子４５の通信ノード１０５は、通信状態情報Ｄ１を、識別子４２の通信ノード１０５に対して送信する。識別子４２の通信ノード１０５では、通信状態情報Ｄ１の内容を記憶すると共に、通信状態情報Ｄ１の情報を含む確認情報Ｄ２を出力する。識別子４５の通信ノードでは、確認情報Ｄ２を受信した場合、確認情報Ｄ２と同じ内容の通信状態情報Ｄ１を通信状態情報記憶部より消去する。これにより、通信ノード１０５では、通信状態情報を通信状態情報記憶部１０９に記憶し続ける必要が無いため、通信状態情報記憶部１０９の容量を抑えることが可能となる。

（通信状態データの変形例）
図１０は、通信状態記憶部１０９に記憶される通信状態情報の変形例を示す図である。図１０に示すように、通信状態情報は、通信相手の通信ノード１信状態信号Ｄ０５の識別子と通信状態とを組み合わせだけでなく、他の通信ノード１０５との通信状況を通信品質に応じてレベル分けし、レベル分けした識別子の情報を含んでも良い。更に、この場合には、通信相手の全ての通信ノード１０５の通信状態を送信するのではなく、最高レベルの通信品質を有する通信ノード１０５を示す識別子を通信状態情報とすることもできる。これにより、通信状態情報の容量を削減することができる。

本実施形態のネットワークＮは、全通信ノード１０５が相互間に接続されている完全接続ネットワークでも、一部の通信ノードが相互間に接続されているものでも良い。

［第２の実施形態］
［２−１．構成］
本実施形態の情報集約システムは、通信状態情報を伝達する際の正確性を高めたものであり、前実施形態の通信ノード１０５の構成に送信経過時間計測部１２２と、通信状態情報再送部１２３と、を加えたものである。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１１は、本実施形態の通信状態情報通信制御部１１０の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、本実施形態の通信状態情報通信制御部１１０は、新たなに送信経過時間計測部１２２と、通信状態情報再送部１２３とを備える。

送信経過時間計測部１２２は、通信状態情報送信部１１４が通信状態情報を送信し、送信先の通信ノード１０５より確認情報が返信されるまでの時間である送信経過時間を測定する。そして、送信経過時間が、予め設定してある時間より大きくなった場合には、通信状態情報再送部１２３に対して、不達信号を出力する。通信状態情報再送部１２３は、不達信号を受信した場合には、不達となった通信状態情報と同じ通信状態情報を再送する。

［２−２．作用］
以上の様な構成を有する本実施形態の情報集約システムの動作について説明する。図１２は、本実施形態の情報集約システムの制御手順を示すフローチャートである。以下のフローチャートでは、説明のための識別子が４５の通信ノード１０５において通信状態を検出し、検出した通信状態に基づく通信状態情報を識別子が４２の通信ノード１０５を介して集約装置１０３へ伝達させるものとする。

初めに、識別子４５の通信ノード１０５は、他の通信ノード間との通信状態の検出し、通信状態を相手先の通信ノードの識別子と組み合わせて、通信状態情報Ｄ１として通信状態記憶部１０９に記憶する（Ｓ２１，Ｓ２２）。そして、通信相手の識別子４２の通信ノード１０５に対して通信状態情報Ｄ１を送信する（Ｓ２３）。

通信状態情報Ｄ１を送信後、送信経過時間計測部１２２は送信先の識別子４２の通信ノード１０５より確認情報Ｄ２が返信されるまでの時間である送信経過時間を測定する（Ｓ２４）。送信経過時間が所定値を超えた場合（Ｓ２５のＮＯ）には、不達と判定し、通信状態情報Ｄ１の再送を行う（Ｓ２６）。そして、再度、確認情報Ｄ２が返信されるまでの時間である送信経過時間を測定する。一方、送信経過時間が所定値以内に受信確認信号を受信した場合（Ｓ２５のＹＥＳ）は、通信状態情報Ｄ１が識別子４２の通信ノード１０５に伝達されたと判定し、通信状態情報Ｄ１を消去する（Ｓ２７）。

［２−３．効果］
以上の様な本実施形態の情報集約システムでは、受信確認データが一定時間以内に返信されない場合には、通信状態情報が不達と判定し、通信状態情報を再送することができる。これにより、何らかの原因により、情報が通信ノード１０５間で不達となった場合にでも、通信状態情報の再送することで、通信状態情報を伝達する際の正確性の向上を図ることが可能となる。

例えば、図１３では、識別子４５の通信ノード１０５が送信した通信状態情報Ｄ１が、何らかの原因により送信先の識別子４２の通信ノード１０５に伝達されなかった場合を示す。このような場合には、所定時間経過後、識別子４５の通信ノード１０５から通信状態情報Ｄ１が再送される。これにより、１回目の送信時の不達の原因が排除された場合には、通信状態情報Ｄ１が識別子４２の通信ノード１０５に送達する。これにより、通信状態情報Ｄ１を通信相手の通信ノードに対して伝送することが可能となる。

図１３では、識別子４５の通信ノード１０５が送信した通信状態情報Ｄ１が識別子４２の通信ノード１０５に伝達されなかった場合を示したが、図１４に示すように、識別子４２の通信ノード１０５が送信した確認情報Ｄ２が識別子４５の通信ノード１０５に送達されなかった場合にも、所定時間経過後、識別子４５の通信ノード１０５から通信状態情報Ｄ１が再送される。この場合には、識別子４２の通信ノード１０５において、通信状態情報Ｄ１の重複確認を行うことで、２度目の通信状態情報Ｄ１を受信した際に、通信状態情報記憶部１０９に重複して通信状態情報Ｄ１を記憶することを防止することもできる。これにより、通信状態情報Ｄ１を再送した場合に、再送した通信状態情報Ｄ１を原因とする通信状態情報記憶部１０９の容量圧迫を防止することが可能となる。

［第３の実施形態］
［３−１．構成］
本実施形態の情報集約システムは、通信状態情報を収集する通信ノード１０５を選択可能にしたものであり、前記第１の実施形態の情報集約システムに新たに通信ノード選択部１２５を備えるコントローラ１２４を加えたものである。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１５は、本実施形態の情報集約システムの構成を示すブロック図である。図１５に示すように、集約装置１０３には、コントローラ１２４が接続される。コントローラ１２４は、図示しないユーザーインターフェースを備え、ユーザーからの入力を受け付ける。コントローラ１２４は、検出ノード選択部１２５を備える。

検出ノード選択部１２５は、ユーザーインターフェースからの入力を受け付け、通信状態情報を検出する通信ノード１０５を選択する。選択された通信ノード１０５では、通信可能な他の通信ノード１０５との通信状態の検出を行う。

［３−２．作用・効果］
このような構成を有する情報集約システムでは、通信状態を検出する通信ノード１０５を選択することができる。図１６は、識別子１５，２５，３１，３５，４５の通信ノード１０５を、通信状態情報を測定する通信ノードとして選択している。

通信状態情報を測定する通信ノードとして選択された各通信ノード１０５では、他の通信ノードとの通信状態を検出し、その通信状態情報として記憶する。検出した通信状態情報は、通信ノード１０５が選択するＰＬＣ通信の通信先の通信ノード１０５を介して、集約装置１０３へ伝達される。

このように伝送路の末端や中間点など予め限定した位置に位置する通信ノード１０５で通信状態を検出し、その通信状態情報により、ネットワーク全体の通信状態を推定することも可能である。このように全ての通信ノード１０５で測定を行わないことで、各通信ノード１０５における記憶部の容量の圧迫を抑制することができるので、通信ノード１０５で収集する通信状態情報を多く収集することも可能である。

通信状態情報を検出する通信ノード１０５を限定した場合にでも、検出した通信状態情報は、各通信ノード１０５の機能によりＰＣＬ通信で集約装置で集約される。例えば、識別子４５の通信ノード１０５で収集した通信状態情報は、通常の通信経路であれば識別子４２の通信ノード１０５が中継する。しかし、識別子４２の通信ノード１０５の通信状態情報記憶部１０９の容量に空きがない場合には、識別子４４や４３の通信可能な通信ノード１０５に対して送信することが可能である。また、測定した通信状態情報に、測定した通信ノード１０５の識別子と、通信相手の通信ノード１０５の識別子を付けておくことで、どの通信ノード１０５を中継しても収集さえ行えれば通信状態情報として有効である。

［第４の実施形態］
［４−１．構成］
本実施形態の情報集約システムは、通信状態情報を収集する集約装置をネットワーク内に複数設けたものである。図１７は、本実施形態の情報集約システムの構成を示すブロック図である。図１７では、ネットワークＮのノードに集約装置１０３ａを配置し、集約装置１０３ｂをデータ収集専用ノードとして集合住宅の需要家内のコンセント等に接続している。

図１７に示すように、集約装置１０３には、コントローラ１２４が接続される。コントローラ１２４は、図示しないユーザーインターフェースを備え、ユーザーからの入力を受け付ける。コントローラ１２４は、通信ノード指定部１２６を備える。

通信ノード指定部１２６は、ユーザーインターフェースからの入力を受け付け、集約装置１０３、１０３ａ、１０３ｂが通信する通信ノード１０５の選択を行う。通信ノード指定部１２６で、通信相手の集約装置が設定された通信ノード１０５は、検出した通信状態情報を、設定相手の集約装置１０３に対して伝達する。

即ち、集約装置１０３は、識別子１１〜１５の通信ノード１０５で検出された通信状態情報を集約し、集約装置１０３ａは、識別子４１〜４５の通信ノード１０５で検出された通信状態情報を集約し、集約装置１０３ｂは、識別子２１〜２５，識別子３１〜３５の通信ノード１０５で検出された通信状態情報を集約するといった設定をする。識別子１１〜１５の通信ノード１０５は、検出した通信状態情報を集約装置１０３に伝達し、識別子２１〜２５，識別子３１〜３５の通信ノード１０５は、検出した通信状態情報を集約装置１０３ｂに伝達し、識別子４１〜４５の通信ノード１０５は検出した通信状態情報を集約装置１０３ａに伝達する。

（集約装置１０３ａ，１０３ｂの構成）
図１８は、集約装置１０３ａ，１０３ｂの構成の構成を示すブロック図である。集約装置１０３ａ，１０３ｂは、通信ユニット１１１、通信状態検出部１０８、通信状態情報記憶部１０９、通信状態情報通信制御部１１０と、を備える。通信状態情報記憶部１０９は、他の通信ノード１０５に設けられる通信状態情報記憶部１０９より容量が大きいものを使用する。通信状態情報記憶部１０９は、集約装置１０３ａ，１０３ｂから着脱可能に構成されている。

［４−２．作用・効果］
本実施形態の構成を有する情報集約システムでは、集約装置に備えた通信状態情報記憶部１０９により、周囲の通信ノード１０５からの通信状態情報を長期間大量に蓄積することが可能である。

通信状態情報記憶部１０９は、図示しないサーバに対して通信状態情報記憶部１０９の記憶内容を伝達することが可能となる。また、通信状態情報記憶部１０９は、集約装置１０３ａ，１０３ｂから着脱可能に構成されているので、通信状態情報記憶部１０９を一旦集約装置１０３ａ，１０３ｂから取り外し、通信状態情報記憶部１０９内に記憶された通信状態情報をユーザーが手作業で収集することも可能である。これにより、配電線１０２の通信性能を圧迫することなく、大量のデータを収集することが出来る。

また、どの集約装置１０３，１０３ａ，１０３ｂが、どの通信ノード１０５が収集した通信状態情報を収集するのかは任意である。例えば、集約装置１０３，１０３ａ，１０３ｂから、特定の信号を一定周期で送信し、通信ノードはその信号の強度を見て適切なデータ収集専用ノードを選定する方式なども適用可能である。

［第５の実施形態］
［５−１．構成］
本実施形態の情報集約システムは、ネットワークＮ内の通信ノード１０５で通信状態情報を周期的に検出するのではなく、ネットワークＮ内の該当する通信ノード１０５が然るべきタイミングで測定処理を行うことを可能にしたものである。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１９は、本実施形態の情報集約システムの構成を示すブロック図である。図１９に示すように、コントローラ１２４は、測定開始信号出力部１２６と、測定時間算出部１２７とを備える。

測定開始信号出力部１２６は、ネットワークＮ内の各通信ノード１０５に対して、測定開始時間を示した測定開始時間信号を出力する。例えば、測定開始時間信号は測定開始信号としてΔｔ＝ｘを含む。これは測定開始タイミングが信号送信後ｘ時間経過後を示すものである。

測定時間算出部１２７は、各通信ノード１０５から送信された通信状態情報と、通信状態情報に付された各ノード１０５における転送時間とから通信状態情報に含まれる通信状態が検出された時間の算出を行う。

図２０は、本実施形態の通信状態情報通信制御部１１０の構成を示すブロック図である。図２０に示すように、通信状態情報通信制御部１１０は、受信した通信状態情報を送信先の通信ノード１０５に送信するまでの転送時間を計測する転送時間検出部１２８を有する。また、通信状態情報送信部１１４は、通信状態に転送時間を付与した情報を通信状態情報として通信先の通信ノードに対して伝送する。

［５−２．作用・効果］
本実施形態の構成を有する情報集約システムでは、集約装置１０３から出力される測定開始時間信号に基づいて、各通信ノード１０５において通信状態情報の収集を行うことができる。

（検出開始時刻を調整）
測定開始信号出力部１２６から測定開始時間信号が出力されると、測定開始信号はＰＣＬ通信によりネットワーク内の各通信ノード１０５に伝送される。測定開始信号が伝達された通信ノード１０５では、測定開始信号に含まれるΔｔ＝ｘを抽出する。通信ノード１０５では、測定開始信号を受信した時間からΔｔ後に、通信状態の検出を行う。

即ち、図２１に示すように、集約装置１０３から測定開始信号（Δｔ＝ｘ）が出力されると、測定開始信号は、識別子３１の通信ノード１０５、識別子４２の通信ノード１０５、識別子４５の通信ノード１０５へと伝達される。測定開始信号は、各通信ノード１０５で転送の際に時間が掛かるため、各通信ノードに到達する時間は、異なる。

そのため、識別子３１の通信ノード１０５での通信状態の検出開始時刻を矢印１１０５の先端とすると、識別子４５での通信状態の検出開始時刻は、識別子３１の通信ノード１０５での通信状態の検出開始時刻より遅くなる。ここで、矢印１１０５と、矢印１１０７との差が転送にかかる時間であり、この時間を予め測定しておくことで、ネットワーク内の各通信ノードでの検出開始時刻を調整することができる。

検出開始時刻を調整は、各通信ノード１０５に備わる時計を利用することで、一斉に検出を行うこともできるが、時計の機能が利用できない場合でも本実施形態によれば、各通信ノードでの検出開始時刻を調整することができる。

（検出時刻の算出）
各通信ノード１０５で、信号の転送にかかる時間を計測することで、図２２に示すようにな、検出開始時刻の調整だけでなく、通信状態情報の検出時間の算出をすることができる。

識別子４５の通信ノード１０５で時刻Ｏに、通信状態の検出を行い、この通信状態情報が識別子４２，３１の通信ノード１０５を介して集約装置１０３に伝達される場合には、識別子４５で通信状態情報Ｄ１を識別子４５の通信ノード１０５に送信するまでに、時間ａかかったとする。この時間ａは、通信状態情報Ｄ１に付与されて、識別子４２の通信ノード１０５に送信される。識別子４２の通信ノード１０５時間ａが付与された通信状態情報Ｄ１を識別子３１の通信ノード１０５に転送するまでに、時間ｂかかったとする。この時間ｂは、時間ａが付与された通信状態情報Ｄ１に付与されて、識別子３１の通信ノード１０５に送信される。識別子３１の通信ノード１０５も同様に、転送に係った時間ｃを付与して時間ａ＋ｂが付与された通信状態情報Ｄ１を集約装置１０３に対して送信する。

集約装置１０３では、各通信ノード１０５の転送に係った時間（ａ＋ｂ＋ｃ）を付与した通信状態情報Ｄ１を時刻Ｔに受信する。測定時間算出部１２７では、時刻Ｔから転送に係った時間（ａ＋ｂ＋ｃ）の差分をとることで、測定時間Ｏの算出を行う。

このような本実施形態の情報集約システムでは、ネットワークＮ内の通信ノード１０５が時刻同期されていない場合や、あるいはこうしたネットワークＮの状態を把握するような場合、若しくは、通信ノード１０５自体に問題が発生している場合など、必ずしも時刻情報が信頼できるものでない場合もある。このようなネットワークＮにおいても通信状態情報の検出時間を算出することができる。また、算出した通信状態情報を利用してネットワーク内の時刻合わせを行うことが可能となる。

［６．他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、第２〜第５の実施形態は、第１の実施形態の構成に新たな構成を付け加えたものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、複数の実施形態を組み合わせて、本発明の実施形態とすることもできる。

Ｄ１…通信状態情報
Ｄ２…確認情報
１０１…集合住宅
１０２…配電線
１０３…集約装置
１０４…変圧器
１０５…通信ノード
１０６…家電製品
１０７…制御部
１０８…通信状態検出部
１０９…通信状態情報記憶部
１１０…通信状態情報通信制御部
１１１…通信ユニット
１１２…ＰＣＬ通信制御部
１１３…アプリケーション部
１１４…通信状態情報送信部
１１５…通信状態情報受信部
１１６…確認情報送信部
１１７…確認情報受信部
１１８…通信状態情報消去部
１１９…通信ユニット
１２０…通信状態情報通信制御部
１２１…通信状態情報記憶部
１２２…送信経過時間計測部
１２３…通信状態情報再送部
１２４…コントローラ
１２５…検出ノード選択部
１２６…測定開始信号出力部
１２７…測定時間算出部
１２８…転送時間検出部

Claims (12)

1. 複数の通信ノードがメッシュ状に接続され、通信ノードが独自に通信先の通信ノードの選択を行うネットワークにおける各通信ノード間の通信状態を集約する情報集約システムであって、
   前記通信ノードは、
   当該通信ノードと他の通信ノード間との間の通信状態を検出する通信状態検出部と、
   前記通信状態を示す通信状態情報を送信する送信部と、
   を備え、
   前記各通信ノードで検出した前記通信状態情報を集約する集約装置と、
   を備えることを特徴とする情報集約システム。
2. 前記通信状態情報は、前記通信ノードが選択した通信ルートを通じて前記集約装置に伝達されることを特徴とする請求項１に記載の情報集約システム。
3. 前記通信ノードには、通信ノードを識別するための識別子が付され、
   前記通信状態情報は、前記識別子とその識別子を有する通信ノードとの通信における通信品質との組み合わせから成ること、
   を特徴する請求項１または請求項２に記載の情報集約システム。
4. 前記他の通信ノードとの通信状態は、前記通信品質に応じてレベル分けされ、
   前記通信状態情報は、レベル分けした前記通信状態の情報を含むことを特徴する請求項３に記載の情報集約システム。
5. 前記通信ノードは、
   前記通信状態情報を記憶する通信状態情報記憶部と、
   前記通信状態情報を他の通信ノードに送信する送信部と、
   当該通信ノードの通信相手となる通信状態の送り先の通信ノードが出力する受信確認信号を受信した場合に前記通信状態情報を削除する通信状態情報削除部と、
   を備えることを特徴する請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の情報集約システム。
6. 前記通信ノードは、
   前記通信状態情報の送信時間と前記受信確認信号との受信時間を計測する送信時間計測部と、
   前記送信時間と前記受信時間とが所定の時間を超えた場合に前記通信状態情報を再送する通信状態情報再送部と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の情報集約システム。
7. 前記通信状態情報を検出する通信ノードを選択する検出ノード選択部と、
   を備えることを特徴する請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の情報集約システム。
8. 前記集約装置は、
   前記通信状態情報を記憶する通信状態情報記憶部を備え、
   前記集約装置は、ネットワーク内に複数配置されることを特徴する請求項１に記載の情報集約システム。
9. 前記集約装置は、前記ネットワークのノードまたは通信ノードに配置されることを特徴する請求項８に記載の情報集約システム。
10. ネットワーク内に複数設置された前記集約装置が集約する前記通信ノードの指定を行う通信ノード指定部と、
    を備えることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の情報集約システム。
11. 前記通信ノードは、前記通信状態情報の転送時間を計測する転送時間計測部と、
    前記検出ノードに対して、前記通信状態の検出を実行させる検出開始信号を出力する検出開始信号出力部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の情報集約システム。
12. 前記検出ノードは、前記転送時間計測部で計測した前記転送時間を、前記通信状態情報に付加し、
    前記通信状態情報に付加された転送時間から前記通信状態情報に含まれる前記通信状態の検出時間を算出する測定時間算出部を備えることを特徴とする請求項１１に記載の情報集約システム。
    
    
    

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