JP4153846B2 - 巡回電文転送方法および中継子局 - Google Patents

Description

広範囲にわたって点在する測定ポイントからのデータを、近距離通信手段を用いて多段中継して収集するデータ収集システムにおける巡回電文転送技術に関する。

広範囲にわたって点在する複数の測定ポイントからのデータを、小電力無線などの近距離通信手段を用いて多段中継して収集する多段中継データ収集システムの一形態として、経路指定局と複数の中継子局でシステムを構成することがある。

このシステムでは、経路指定局が経路指定を含む指令電文を中継子局に転送し、中継子局は自局が測定ポイントであるならデータ収集を行うとともに収集したデータを指令電文に付加して、経路指定に従い他の中継子局に順次転送していく。

そして、その中継子局を巡回する指令電文が最終的に経路指定局に戻ってくることによりデータ収集が行われる。

多段中継データ収集システムにおける巡回経路としては、図５に示すように、経路指定局Ｃと複数の測定ポイント２，３，６，９（２重枠で表示）を含む中継子局１〜１１をループ状に接続した巡回経路Ｃ→１→２→３→４→５→６→７→８→９→１０→１１→Ｃを想像しがちであるが、このような形態の巡回経路はまれである。

例えば、図５において、中継子局４と中継子局６が通信可能であれば、中継子局５は不要であり、また、中継子局３と中継子局９が通信可能であれば中継子局７，８，１０，１１も不要となる。

したがって、上のような条件では、図６に示すように、Ｃ→１→２→３→９→３→４→６→４→３→２→１→Ｃの巡回経路とすればよく、このような経路構成をとることが中継子局数を減らして経済的に多段中継データ収集システムを構築する観点から一般的に行われる（例えば、特許文献１参照）。

図６を例にして説明すると、経路指定局Ｃが、各測定ポイント（中継子局２，３，６，９）からデータを収集するデータ転送要求と巡回経路Ｃ→１→２→３→９→３→４→６→４→３→２→１→Ｃの情報を含む巡回電文（指令電文）を、中継子局１に転送し、中継子局１は自局が測定ポイントでないので、経路指定情報に従い中継子局２に指令電文を転送する。

中継子局２は、自局が測定ポイントであるのでデータ収集を行うとともにそのデータを指令電文に付加して、次経路の中継子局３に転送する。

このようにして、指令電文を指定経路とおりに順次転送していき、中継子局９および中継子局６でおり返されて、最終的に経路指定局Ｃへ戻ってくる。

これにより、指令電文に付加された各測定ポイントの収集データが、経路指定局Ｃに集約される。なお、巡回経路Ｃ→１→２→３→９→３→４→６→４→３→２→１→Ｃの中継子局２および中継子局３は、巡回電文の往路でデータ収集を実行するが、中継子局２および中継子局３は往路でデータ収集をすでに実行済みであるので、巡回経路の復路ではデータ収集を行わない。

近距離通信手段を持つ中継子局を多段で接続して電文を中継することにより、データ収集システムを溝築する場合は、コストが高い遠隔通信手段を採用しなかったことから判るように、いかに低コストでシステムを構築できるかがポイントとなる。

そのひとつの方策として、同じ多段中継データ収集システムにおいて、複数の異なるデータ収集をすることによって、相対的なコスト削減をすることが考えられる。

例えば、電力量計の検針値、柱上変圧器の電流電圧値、配電線地絡電流などのデータ収集を同じ多段中継データ収集システムで実行することが考えられる。

このような、データ収集間隔、データ収集時間の異なる複数のデータ収集を、１つの多段中継データ収集システムにおいて実行するためには、それぞれ異なる複数の巡回経路を設定し、それぞれの巡回経路上に巡回電文が同時に存在する状態も考慮せざるを得ない。

例えば、図６において、中継子局３が、第１の巡回経路上を巡回する巡回電文Ａを持ち、中継子局４が、第２の巡回経路上を巡回する巡回電文Ｂを持っているならば、同時刻に、電文Ａを中継子局３から中継子局４へ転送し、電文Ｂを中継子局４から中継子局３へ送信する状況が発生して、お互いがデータ転送先となり、衝突状態が発生するおそれがある。

巡回経路が、図５のようなループ状の形態であれば、この衝突状態は発生しないが、一般的な図６のような形態であれば、巡回経路上に複数の巡回電文が同時に存在するときには衝突状態の発生は避けられない。

もちろん、各中継子局が少なくとも２つの巡回電文を格納できる大きさのデータ格納手段（メモリ）を持つ構成であるならば、どちらかの転送を優先して行うことによって、容易にその衝突状態を回避することが可能となる。

しかし、測定ポイントの中継子局ごとにデータが付加されていく巡回電文を転送する方式では、もともと中継子局のデータ格納手段の容量を大きくしなければならず、このようなデータ収集システムにおいて、前述の方法で複数の異なるデータ収集における衝突の発生を回避するためにデータ格納手段を大きくすると、さらに、データ格納手段の負担が増えてしまい、低コストでシステムを構成できなくなるという問題があった。
特開平０９−２６１１５１号公報 図６

上記問題に鑑み、本発明は、近距離の通信手段を有する中継子局を多段に接続してデータ収集するデータ収集システムにおいて、限られた容量のデータ格納手段（巡回電文格納手段）を有する中継子局を用いて、データ転送の衝突の発生に対処して巡回電文を交換できる方法およびこの方法を実行できる中継子局を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、巡回電文作成機能および通信機能を有する経路指定局と、巡回電文を格納する巡回電文格納手段およびデータ収集機能および巡回電文中継機能を有する中継子局を、順次多段に接続した、多段中継データ収集システムの巡回電文転送方法において、経路指定局が、経路指定および中継子局からデータを収集するデータ収集指令を含む巡回電文を作成送出し、中継子局が巡回電文に含まれるデータ収集指令に基づいて収集したデータを付加した巡回電文を経路指定に基づいて中継し、２つの中継子局間でお互いが巡回電文の転送先となったときに、巡回電文格納手段の空き領域サイズの小さい方の中継子局から、巡回電文格納手段の空き領域サイズの大きい方の中継子局に巡回電文を細分化して送信し、小さいほうの空き領域サイズ大きくしてから互に巡回電文を送信し交換することで、複数の巡回電文を対向する中継子局間で転送させることを可能とした。

すなわち、本発明は、データ収集指令と経路指定とを含む巡回電文作成機能および中継子機との間で通信する通信機能を有する経路指定局と、巡回電文を格納する巡回電文格納手段およびデータ収集指令に基づいてデータを収集するデータ収集機能および受信した巡回電文を巡回経路指定にもとづいて転送する巡回電文中継機能を有する中継子局とを、順次多段に接続した多段中継データ収集システムでの巡回電文転送方法において、経路指定局が、経路指定および中継子局からデータを収集するデータ収集指令を含む巡回電文を作成送出し、中継子局が、巡回電文に含まれるデータ収集指令に基づいて収集したデータを付加した巡回電文を経路指定に基づいて中継し、２つの中継子局間でお互いが巡回電文の転送先となったときに、巡回電文格納手段の空き領域サイズの小さい方の中継子局から、巡回電文格納手段の空き領域サイズの大きい方の中継子局に巡回電文を細分化して送信し、空き領域サイズの小さいほうの空き領域サイズ大きくしてから順に巡回電文を送信し交換する。

また、本発明は、上記巡回電文転送方法が適用される多段中継データ収集システムを構成する中継子局に、下記（ア）〜（ケ）の手段を設け、巡回電文格納手段の空き領域が大きい中継子局へ最大その空き容量分の巡回電文を細分化して転送し、この転送の結果生じた巡回電文格納手段の空き領域に最初に空き領域が大きかった中継子局から転送を受けた巡回電文を格納し、細分化した巡回電文の残りを最初に空き領域が大きかった中継子局へ転送するようにした。
（ア）巡回電文などを送受信する近距離通信手段、
（イ）受信した巡回電文を解析して自己に対するデータ収集指令が含まれているか否かおよび巡回経路などを判断する巡回電文中継手段、
（ウ）送受信する巡回電文を格納する巡回電文格納手段、
（エ）データ収集指令に基づいてデータを収集し巡回電文に付加するデータ収集付加手段、
（オ）収集データを付加した巡回電文の容量を当該巡回電文に付加して巡回電文転送要求を作成する巡回電文作成手段、
（カ）巡回電文転送要求受信時に転送要求のあった巡回電文の容量と自己が保有する巡回電文の容量から得られる自己の巡回電文格納手段の空き容量を比較する容量比較手段、
（キ）巡回電文転送要求のあった巡回電文の容量が自己の巡回電文格納手段の空き容量よりも大きいときに自己の巡回電文格納手段の空き容量を含む転送拒否を作成する転送拒否作成手段、
（ク）転送拒否を受けた場合に自己の巡回電文格納手段の空き容量に相当する大きさに巡回電文を細分化して送信するよう要求する細分化転送要求を作成する細分化転送要求手段、
（ケ）細分化転送要求を受信したときに自己の巡回電文を要求された大きさに細分化する巡回電文細分化手段。

多段中継データ収集システムにおいて、システムを構成する各中継子局が、単一のデータ収集に必要な巡回電文格納手段を有することによって、複数のデータ収集を実行できることになり、システムの相対的なコストを低減することができる。
本発明は、中継子局が付加していくデータから構成される巡回電文の格納領域を１つしか持たない中継子局を用いて、お互いが巡回電文転送先となり衝突状態となった中継子局間で、巡回電文格納手段の空き領域の大きい方のサイズに巡回電文を細分化して交互に送信し交換することで、複数の巡回電文を転送させることができる。

本発明にかかる巡回電文転送方式が適用される、多段中継データ収集システムの構成を図１を用いて説明する。図１に示すように、本発明において、多段中継データ収集システムは、経路指定局３と、第１の中継子局１−１、第２の中継子局１−２、第３の中継子局１−３、第４の中継子局１−４、第６の中継子局１−６、第９の中継子局１−９が、図示のよううに配置されている。各中継子局１−１〜１―６は、それぞれ隣接する中継子局と近距離通信によって通話が可能となるように配置されている。

この多段中継データ収集システムにおいて、２つのデータ収集を行う場合には、実線で示した経路指定局３→中継子局１−１→中継子局１−２→中継子局１−３→中継子局１−６→中継子局１−３→中継子局１−４→中継子局１−５→中継子局１−４→中継子局１−３→中継子局１−２→中継子局１−１→経路指定局３の巡回経路上に巡回電文Ｂを巡回させ、破線で示した経路指定局３→中継子局１−１→中継子局１−２→中継子局１−３→中継子局１−４→中継子局１−５→中継子局１−４→中継子局１−３→中継子局１−２→中継子局１−１→経路指定局３の巡回経路上に巡回電文Ａを巡回させることが行われる。

巡回電文Ａは、測定ポイントが中継子局１−１と中継子局１−４であり、例えば、柱上変圧器電流電圧値のデータ収集を行う。巡回電文Ｂは、測定ポイントが中継子局１−２、中継子局１−３、中継子局１−５、中継子局１−６であり、例えば、電力量計検針値のデータ収集を行う。

中継子局１−３が巡回電文Ａを持ち、中継子局１−４が、巡回電文Ｂを持っているならば、例えば、同時刻に、電文Ａを中継子局１−３から中継子局１−４へ転送し、電文Ｂを中継子局１−４から中継子局１−３へ送信する状況が発生して、お互いがデータ転送先となり、衝突状態が発生するおそれがある。

本発明は、巡回電文作成機能および通信機能を有する経路指定局３と、巡回電文の格納手段およびデータ収集機能および巡回電文中継機能を有する中継子局１からなる、多段中継データ収集システムの巡回電文転送方法において、巡回電文転送処理が衝突状態となった２つの中継子局（例えば、１−３，１−４）において、それぞれの巡回電文格納手段がともに全て使用されていることはないことに着目して、衝突した中継子局間で、巡回電文格納構成の空き領域の大きい方の中継子局の巡回電文格納手段空きサイズに巡回電文を細分化して、交互に巡回電文を送信し交換することで、巡回電文格納手段を１つしか持たない中継子局を用いて、複数の巡回電文を転送させるようにした。

本発明の巡回電文転送方式が適用される中継子局の構成を、図２を用いて説明する。本発明にかかる巡回電文転送方法が適用される多段中継データ収集システムを構成する中継子局１は、近距離通信手段１１と、巡回電文中継手段１２と、巡回電文格納手段１３と、データ収集付加手段１４と、巡回電文作成手段１５と、容量比較手段１６と、転送拒否作成手段１７と、細分化転送要求手段１８と、巡回電文細分化手段１９とを有して構成される。

近距離通信手段１１は、例えばＰＨＳのトランシーバ機能を利用した通信手段であり、対向する中継子局間または経路指定局との間で、転送要求などを送受信して通話路を確立させる機能、および、確立した通話路を介して巡回電文などを送受信する機能を有している。

巡回電文中継手段１２は、受信した巡回電文を解析する手段であり、巡回経路を判断する機能、自己に対するデータ収集指令が含まれているときにこのデータ収集指令をデータ収集付加手段へ転送する機能、受信した巡回電文を巡回電文格納手段に転送する機能、巡回電文格納手段からの巡回電文または巡回電文細分化手段からの細分化巡回電文を近距離通信手段へ転送する機能を有している。さらに、巡回電文中継手段１２は、受信した巡回電文が次の巡回経路へ中継するものであるときに、そのまま中継する働きを有している。

巡回電文格納手段１３は、送受信する巡回電文を格納する手段であり、１巡回電文を確実に格納できる容量、例えば５１２キロバイトの容量を有している。

データ収集付加手段１４は、データ収集指令に基づいてデータを収集し巡回電文に付加する手段である。

巡回電文作成手段１５は、収集データを付加した巡回電文の容量を当該巡回電文に付加して巡回電文転送要求を作成する。

容量比較手段１６は、巡回電文転送要求受信時に、転送要求のあった巡回電文の容量と、自己が保有する巡回電文の容量から得られる自己の巡回電文格納手段の空き容量を比較する手段であり、転送要求のあった巡回電文の容量が自己の空き容量以下であれば転送要求受入を相手側中継子局に送信し、転送要求のあった巡回電文の容量が自己の空き容量以上であれば転送拒否命令を転送拒否作成手段１７へ送出する働きを有している。

転送拒否作成手段１７は、転送拒否命令を受けて自己の巡回電文格納手段の空き容量を含む転送拒否を作成至近距離通信手段１１へ送出する手段である。

細分化転送要求手段１８、対向する中継子局から転送拒否を受けた場合に自己の巡回電文格納手段の空き容量に相当する大きさに巡回電文を細分化して送信するよう要求する細分化転送要求を作成する手段である。

巡回電文細分化手段１９は、対向する中継子局から細分化転送要求を受信したときに、指定された大きさの巡回電文を巡回電文格納手段から取り出し、細分化巡回電文を作成する手段である。

本発明にかかる巡回電文転送方法を、図３および図４を用いて説明する。ここでは、図１において、例えば、破線で示される巡回経路を持ち測定ポイントが中継子局１−１，１−４である電力量計検針値収集のための巡回電文Ａと、実線で示される巡回経路を持ち測定ポイントが中継子局１−２，１−３，１−５，１−６である柱上変圧器電流電圧値収集のための巡回電文Ｂが、同一時間帯にデータ収集システム上に存在することを前提として、巡回電文転送方法を説明する。

ここで、中継子局１−３が巡回電文Ａの転送を中継子局１−４に要求し、このとき中継子局１−４が巡回電文Ｂの転送を中継子局１−３に要求する状態にあるとする。この状態では、中継子局１−３と中継子局１−４は、互いに巡回電文（データ）の転送先となり、巡回電文Ａと巡回電文Ｂのサイズの和が、それぞれの中継子局の巡回電文格納手段のサイズ以上になって、正常に巡回電文を転送できなくなるデータ転送の衝突状態が生じる。

中継子局１−３および中継子局１−４は、ともに５１２ｋバイトの巡回電文格納手段を有している。この実施例では、図４（Ａ）に示すように、中継子局１−３が柱上変圧器電流電圧値収集の２２０ｋバイトの巡回電文Ａを保持し、中継子局１−４が電力量計検針値収集の４８０ｋバイトの巡回電文Ｂを保持しているものとする。

図３に示すように、中継子局１−３が、中継子局１−４にリンク接続し、巡回電文Ａの転送要求（転送容量が２２０ｋバイトであることを含む）を、中継子局１−４へ送信する（ステップＳ１）。

中継子局１−４は、転送要求にある転送容量の大きさに基づいて自己の巡回電文格納手段の空き領域が転送要求に応えられるか否かを判断し（ステップＳ２）、転送先が中継子局１−３である巡回電文Ｂ（４８０ｋバイト）を保持していることから、その転送先が中継子局１−３であり４８０ｋバイトの巡回電文を保持している旨を伝えて転送要求を拒否する（ステップＳ３）。受入可であるときには、通常の転送処理を実行する。

転送拒否を受けた中継子局１−３は、中継子局１−４との間が衝突状態であることを認識して、空き領域の少ない中継子局１−４から巡回電文Ｂを最大２９２ｋバイトのデータに分割して転送するよう、中継子局１−３へ細分化転送を要求する（ステップＳ４）。

中継子局１−４は、細分化転送要求を受入れて、応答を返し（ステップＳ５）た後、巡回電文格納手段から巡回電文Ｂを先頭から２９２ｋバイト分取り出して細分化処理を実行し（ステップＳ６）、細分化した巡回電文Ｂ−１として中継子局１−３に転送する（ステップＳ７：図４（Ｂ））。

細分化巡回電文Ｂ−１（２９２ｋバイト）を受信した中継子局１−３は、細分化巡回電文Ｂ−１を巡回電文格納手段の空き領域先頭から格納する（ステップＳ８）とともに、受信応答を中継子局１−４へ返送する（ステップＳ９）。

中継子局１−４は、残りの巡回電文Ｂのデータ（１８８ｋバイト）を巡回電文格納手段内で前詰めに移動して（図４（Ｃ））３２４ｋバイトの空き領域を作成し（ステップＳ１０：図４（Ｄ））、中継子局１−３に転送要求受入を送信する（ステップＳ１１）。

転送要求受入を受信した中継子局１−３は、２２０ｋバイトの巡回電文Ａを中継子局１−４に送信する（ステップＳ１２：図４（Ｅ））。

巡回電文Ａを受信した中継子局１−４は、その電文を巡回電文格納手段の空き領域先頭から格納する（ステップＳ１３：図４（Ｆ））とともに、受信応答を中継子局１−３に返送する（ステップＳ１４）。

中継子局１−４は、巡回電文格納手段に格納された巡回電文Ｂ−１の格納データ（２９２ｋバイト）を前詰めに移動して（ステップＳ１５：図４（Ｇ））、細分化転送要求（残分）を中継子局１−３に送信する（ステップＳ１６）。

細分化転送要求（残分）を受信した中継子局１−４は、１８８ｋバイトの細分化された巡回電文Ｂ（残分）を中継子局１−３に転送する（ステップＳ１７；図４（Ｈ））。

巡回電文Ｂ（残分）を受信した中継子局１−３は、巡回電文Ｂ−１（残分）を巡回電文格納手段の空き領域先頭から格納する（ステップＳ１８）とともに、受信応答を中継子局１−４に返送する（ステップＳ１９）。

受信応答を受信した中継子局１−４は、格納データ（巡回電文Ａ）を前詰めに移動して（ステップＳ２０：図４（Ｉ））、中継子局１−３に転送終了を送信する（ステップＳ２１）。

これにより、中継子局１−３が保持していた巡回電文Ａと中継子局１−４が保持していた巡回電文Ｂが相互に交換されたことになる。

この巡回電文転送方法により、１つの巡回経路上に２つの複数の巡回電文が同時に衝突して存在する状態でも、問題なく互いの巡回電文を相手側に転送することができる。

本発明は、小型通信装置すなわち近距離通信手段を有する中継子局を多段に接続して複数の測定ポイントからデータを収集する多段中継データ収集システムであり、例えば、電力量計やガス・水道などの検針値、柱上変圧器の電流電圧値、配電線地絡電流値などのデータ収集を行う分野に適用することができる。

本発明が適用される多段中継データ収集システムの構成を説明する図。 本発明にかかる巡回電文転送方法が適用される中継子局のを説明する機能ブロック図。 本発明にかかる巡回電文転送方法の伝送手順を説明する図。 本発明にかかる巡回電文転送方法における電文格納手段の状態の推移を説明する図。 従来の多段中継データ収集システムの例を説明する図。 従来の多段中継データ収集システムの他の例を説明する図。

符号の説明

３：経路指定局
１：中継子局
１１：近距離通信手段
１２：巡回電文中継手段
１３：巡回電文格納手段
１４：データ収集付加手段
１５：巡回電文作成手段
１６：容量比較手段
１７：転送拒否作成手段
１８：細分化転送要求手段
１９：巡回電文細分化手段

Claims (2)

1. データ収集指令と経路指定とを含む巡回電文作成機能および中継子機との間で通信する通信機能を有する経路指定局と、巡回電文を格納する巡回電文格納領域およびデータ収集指令に基づいてデータを収集するデータ収集機能および受信した巡回電文を巡回経路指定にもとづいて転送する巡回電文中継機能を有する中継子局とを、順次多段に接続した多段中継データ収集システムでの巡回電文転送方法において、
   経路指定局が、経路指定および中継子局からデータを収集するデータ収集指令を含む巡回電文を作成送出し、
   中継子局が、巡回電文に含まれるデータ収集指令に基づいて収集したデータを付加した巡回電文を経路指定に基づいて中継し、
   ２つの中継子局間でお互いが巡回電文の転送先となったときに、巡回電文格納領域の空き領域サイズの小さい方の中継子局から、巡回電文格納領域の空き領域サイズの大きい方の中継子局に巡回電文を細分化して送信し、
   空き領域サイズの小さいほうの空き領域サイズ大きくしてから順に巡回電文を送信し交換することを特徴とする多段中継データ収集システムの巡回電文転送方法。
2. 請求項１の巡回電文転送方法が適用される多段中継データ収集システムを構成する中継子局であって、
   巡回電文を送受信する近距離通信手段と、
   受信した巡回電文を解析して自己に対するデータ収集指令が含まれているか否かおよび巡回経路などを判断する巡回電文中継手段と、
   送受信する巡回電文を格納する巡回電文格納手段と、
   データ収集指令に基づいてデータを収集し巡回電文に付加するデータ収集付加手段と、
   収集データを付加した巡回電文の容量を当該巡回電文に付加して巡回電文転送要求を作成する巡回電文作成手段と、
   巡回電文転送要求受信時に、転送要求のあった巡回電文の容量と、自己が保有する巡回電文の容量から得られる自己の巡回電文格納領域の空き容量を比較する容量比較手段と、
   巡回電文転送要求のあった巡回電文の容量が自己の巡回電文格納領域の空き容量よりも大きいときに自己の巡回電文格納領域の空き容量を含む転送拒否を作成する転送拒否作成手段と、
   転送拒否を受けた場合に、自己の巡回電文格納領域の空き容量に相当する大きさに巡回電文を細分化して送信するよう要求する細分化転送要求を作成する細分化転送要求手段と、
   細分化転送要求を受信したときに、自己の巡回電文を要求された大きさに細分化する巡回電文細分化手段と
   を有し、巡回電文格納領域の空き領域が大きい中継子局へ最大その空き容量分の巡回電文を細分化して転送し、この転送の結果生じた巡回電文格納領域の空き領域に最初に空き領域が大きかった中継子局から転送を受けた巡回電文を格納し、細分化した巡回電文の残りを最初に空き領域が大きかった中継子局へ転送する
   ことを特徴とする多段中継データ収集システムを構成する中継子局。

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