JP5159991B1 - 通信システムおよび自動検針システム - Google Patents

Abstract

本発明にかかる通信システムは、１台以上の通信ユニットおよび１台のゲートウェイによって形成されたアドホック通信ネットワークを複数備えるとともに、各アドホック通信ネットワークを監視する監視サーバ１を備え、監視サーバは、各ゲートウェイの負荷状態の監視結果および無線トラヒックの輻輳状態の監視結果に基づいて、第１のゲートウェイ（ＧＷ２Ａ）配下の通信ユニットを第１のゲートウェイの周辺に設置されている第２のゲートウェイ（ＧＷ２Ｂ）配下に移動させる負荷分散制御の実施が必要かどうか判断し、負荷分散制御の実施が必要と判断した場合には、第１のゲートウェイおよび第２のゲートウェイのうち、少なくとも１台のゲートウェイに対し、移動対象とする通信ユニットの条件を示す制御情報を含みかつ参入先とするゲートウェイの再選択を指示する信号のブロードキャスト配信を指示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気や水道、ガスなどの使用量を自動で検針するシステムの構築に利用される通信システム、および自動検針システムに関するものである。

近年、複数の通信ユニットが相互に無線通信し、マルチホップすることで広域ネットワークを形成するアドホック通信を、電気、水道、ガスといった各種自動検針のネットワークインフラとして適用する形態が検討されている。このアドホック通信を用いることで、設備コストを抑えつつ、広範囲エリアをカバーする自動検針システムが実現できる（非特許文献１参照）。

アドホック通信での経路確立は無線通信端末（通信ユニット）間で経路情報を交換することで、ネットワークを構築する。この経路情報の交換手段、経路確立（ルーティングプロトコル）の方式はＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）で複数検討、標準化されている（非特許文献２，３参照）。

自動検針システムでは、アドホック通信ネットワークインフラ経由で検針データの収集やネットワークの監視・制御を担う業務アプリケーションを動作させることになるが、同一無線メディアのアドホック通信によって各通信ユニットからデータセンタ内の業務サーバ（検針データを収集するサーバ）までのネットワークインフラを提供することは、マルチホップ数及び収集トラヒック量の観点から現実的ではない。そのため、アドホック通信ネットワークと既存ＩＰネットワークを中継する分散配置されたゲートウェイが通信メディア変換・プロトコル変換を行うことによって、業務サーバと各通信ユニットとの通信を可能とするシステムモデルを想定している。

「PHS自動検針システムの開発」、OMRON TECHNICS Vol.41 No.1（通巻137号）2001 「Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing」 IETF RFC3561 「RPL:IPv6 Routing Protocol for Low power and Lossy Networks」、IETF draft-ietf-roll-rpl-19.txt

アドホック通信を各種自動検針のネットワークインフラとして適用する場合、ゲートウェイが基点となり、ゲートウェイ配下の全通信ユニットを対象として検針データの収集、ネットワーク監視・制御を実施する。そのため、ゲートウェイにおける通信ユニットの参入数増加に伴い、ゲートウェイでの処理負荷の増加、ゲートウェイ周辺での無線干渉（無線トラヒック輻輳）発生などの影響を受け、通信性能が低下する可能性がある。そのため、アドホック通信ネットワークにおいて、ゲートウェイでの処理負荷の増加や無線トラヒック輻輳による通信性能低下の状態が発生した場合には、以下のような処置を実施して、通信性能低下を解消させる必要がある。例えば、高負荷状態のゲートウェイが設置されているエリアの周辺にゲートウェイを新規設置し、高負荷状態のゲートウェイ配下の一部の通信ユニットを新規設置した他のゲートウェイ配下に移動させる。または、高負荷状態のゲートウェイの周辺に低負荷状態の他のゲートウェイが存在していれば、高負荷状態のゲートウェイ配下の一部の通信ユニットを他のゲートウェイ配下に移動させる。

ここで、高負荷状態のゲートウェイ配下の通信ユニットを他のゲートウェイ配下に移動させるための手段として、ゲートウェイもしくはネットワークを監視するサーバ（監視サーバ）が、高負荷状態のゲートウェイ配下の通信ユニットに対して、個別指示もしくは一斉指示にてゲートウェイの切り替え（参入先とするゲートウェイの再選択）を促すことが考えられる。しかしながら、高負荷状態のゲートウェイと周囲の他のゲートウェイとの位置関係によっては、各通信ユニットに対してゲートウェイ切替を指示して負荷を分散させるのが難しいという問題がある。また、制御に必要な情報収集トラヒックが業務通信（検針データを収集するための通信）に悪影響を及ぼして通信性能がさらに低下するおそれがある。

例えば、既存のゲートウェイと新規設置したゲートウェイ同士が近接している場合、新規のゲートウェイを設置して一斉指示にてゲートウェイの切り替えを指示したとしても、負荷が分散されない（複数のゲートウェイそれぞれに参入する通信ユニット数が平準化されない）可能性がある。一方、個別指示を行う場合には、ゲートウェイもしくは監視サーバが各通信ユニットの状態を把握し、参入先を切り替えさせる通信ユニットを決定して負荷分散を確実に行うことが可能であるが、通信ユニットの状態の情報を収集するためのトラフィックが増大して業務通信に悪影響を及ぼす。加えて、参入先を切り替えさせる通信ユニットに対して個別に指示を出す必要があるので、これによってもトラフィックが増大して業務通信に悪影響を及ぼす。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のゲートウェイが近接している状態においても、業務通信への影響を抑えつつ各ゲートウェイへの通信ユニットの参入数を平準化させることが可能な通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１台以上の通信ユニットおよび１台のゲートウェイによって形成されたアドホック通信ネットワークを複数備えるとともに、各アドホック通信ネットワークを監視する監視サーバを備え、前記監視サーバは、各ゲートウェイの負荷状態の監視結果および無線トラヒックの輻輳状態の監視結果に基づいて、所定の第１のゲートウェイ配下の通信ユニットを当該第１のゲートウェイの周辺に設置されている第２のゲートウェイ配下に移動させる負荷分散制御の実施が必要かどうか判断し、負荷分散制御の実施が必要と判断した場合には、当該第１のゲートウェイおよび当該第２のゲートウェイのうち、少なくとも１台のゲートウェイに対し、移動対象とする通信ユニットの条件を示す制御情報を含みかつ参入先とするゲートウェイの再選択を指示する信号のブロードキャスト配信を指示する、ことを特徴とする。

この発明によれば、複数のゲートウェイが近接しているなど、従来の手法で参入先を選択すると各ゲートウェイへの通信ユニットの参入数が平準化されないおそれがある特殊な環境においても、参入数を確実に平準化させ、ゲートウェイの負荷を分散させることができる、という効果を奏する。また、業務通信への影響を抑えつつ負荷を分散させることができる。

図１は、本発明にかかる通信システムを適用した自動検針システムの実施の形態１の構成例を示す図である。 図２は、ゲートウェイ各々への通信ユニット参入数を平準化させる動作の概要を示す図である。 図３は、本発明にかかる通信システムが前提としている基本制御動作を示す図である。 図４は、通信ユニットの機能ブロック構成の一例を示す図である。 図５は、ゲートウェイ情報保持部が管理する情報の一例を示す図である。 図６は、ゲートウェイ広告のメッセージフォーマットの一例を示す図である。 図７は、ゲートウェイ広告を受信した通信ユニットの動作例を示すフローチャートである。 図８は、ゲートウェイへの参入数を平準化する動作の一例を示す図である。 図９は、ゲートウェイへの参入数を平準化する動作の一例を示す図である。 図１０は、強制参入フラグを設定したＧＷ広告を使用して負荷を分散させる動作の一例を示す図である。 図１１は、無線干渉を解消する動作の一例を示す図である。 図１２は、実施の形態２の通信システムの動作例を示す図である。

以下に、本発明にかかる通信システムおよび自動検針システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムを適用した自動検針システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示したように、本実施の形態の通信システムは、ゲートウェイ（ＧＷ）２と、複数の通信ユニット３と、各通信ユニット３を介して検針データを収集する業務サーバやネットワークを監視する監視サーバなどからなるサーバ群１００と、を含み、ゲートウェイ２とサーバ群１００は、アクセス網、インターネット、社内網などのネットワークを介して接続されている。なお、ゲートウェイ２とネットワーク（アクセス網）とはＰＨＳ（Personal Handyphone System）、携帯電話、有線、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＭＡＮ（Metropolitan Area Network）などの通信メディアにて接続される。各通信ユニット３はアドホック通信ネットワークを形成している。また、各通信ユニット３には、図示を省略した計量メータが接続されている。計量メータは業務サーバが必要としている電気やガス水道などの使用量を計測する。なお、各通信ユニット３が計量メータ機能を備えていてもよい。各通信ユニット３は、所定のタイミングで計量メータによる計測結果を取得し、取得した計測結果を検針データとして業務サーバへ送信する。図１では、簡単化のために、ゲートウェイ２を１台としているが、実際には複数のゲートウェイ２がサーバ群１００に接続され、各ゲートウェイには通信ユニット３が参入している。

図２は、自動検針システムに適用される通信システムにおいて、複数のゲートウェイ各々への通信ユニット参入数を平準化させる動作（負荷分散動作）の概要を示したものである。図２は、６台の通信ユニットが参入済みのゲートウェイ（ＧＷ＃Ａ）および７台の通信ユニットが参入済みのゲートウェイ（ＧＷ＃Ｃ）が存在している状態において、これらのＧＷ＃ＡとＧＷ＃Ｃとの間にＧＷ＃Ｂが新規設置された（またはＧＷ＃Ｂが障害から復旧した）場合の動作を示している。

図２に示したように、新規設置された（または障害から復旧した）ＧＷ＃Ｂは、動作を開始すると、自身（ＧＷ＃Ｂ）の情報を配信するとともに参入先のゲートウェイを再選択するよう周辺の通信ユニットに指示を行う。この指示を受けた通信ユニットは、配信されてきたＧＷ＃Ｂの情報と、ＧＷ＃Ｂ以外のゲートウェイから過去配信されてきた情報（ＧＷ＃ＡやＧＷ＃Ｃの情報）とに基づき、参入先のゲートウェイを切り替える必要があるかどうか判断する。そして、切り替える必要があると判断した場合には、参入先のゲートウェイをＧＷ＃Ｂに切り替える（ＧＷ＃Ｂに再参入する）。この結果、ＧＷ＃Ａ配下の一部の通信ユニットとＧＷ＃Ｃ配下の一部の通信ユニットが参入先をＧＷ＃Ｂに切り替え、各ゲートウェイの処理負荷が分散される。このとき、監視サーバ側から各通信ユニットに対して送信する制御情報（ＧＷ＃Ｂの情報，参入先の再選択指示）はブロードキャスト配信する。ゲートウェイの負荷を分散させる動作を実行する必要があるかどうかは、監視サーバが、各アドホック通信ネットワークの状態監視結果に基づいて判断する。

＜本発明にかかる通信システムが前提とする基本制御動作＞
本実施の形態の特徴的な制御動作を説明する前に、本発明にかかる通信システムで実施する基本制御動作について、図３を用いて説明する。図３は、本発明にかかる通信システムが前提としている基本制御動作を示す図であり、あるゲートウェイに参入済みの通信ユニットが、他のゲートウェイ（参入済みのゲートウェイとは異なるゲートウェイ）からブロードキャスト配信された制御情報を受信した場合に、参入先のゲートウェイを切り替えるかどうかを判断する動作、および参入先を切り替えると判断した場合に実施する動作の一例を示している。

まず、図３に示した基本制御動作で想定している通信システムの構成について説明する。この通信システムは、初期状態として、監視サーバ１と、ＩＰ網などを介して監視サーバ１と接続されたゲートウェイ（ＧＷ）２Ａと、通信ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄとを含んでいる。通信ユニット３Ａ〜３Ｄはゲートウェイ２Ａを基点としたアドホック通信ネットワークを形成している。具体的には、通信ユニット３Ａ〜３Ｄはゲートウェイ２Ａに収容（参入登録）されており、ゲートウェイ２Ａを経由して監視サーバ１を含むサーバ群と通信可能である。ゲートウェイ２Ａは通信ユニット３Ａと直接通信し、通信ユニット３Ａは下流の通信ユニット３Ｂおよび３Ｃと直接通信するものとする。通信ユニット３Ｂは下流の通信ユニット３Ｄと直接通信するものとする。なお、初期状態においては、ゲートウェイ２Ａのみが設置されており、ゲートウェイ２Ｂは設置されていないものとし、通信ユニット３Ａ〜３Ｄが参入可能なゲートウェイはゲートウェイ２Ａのみとする。なお、通信システムの構成は図３に示したものに限定されない。ゲートウェイおよび通信ユニットの台数やゲートウェイと通信ユニットの接続関係は図３に示したものと異なっていてもよい。

図３に示した基本制御動作について説明する。監視サーバ１は、各ゲートウェイおよび各通信ユニットの装置状態および通信状態を監視している。具体的には、接続されている各ゲートウェイ２Ａに収容されている通信ユニットの数（処理負荷状態）、ゲートウェイ２Ａ配下の通信ユニットにより形成されたアドホック通信ネットワークにおける無線トラヒック輻輳（無線干渉）状態などを監視している。監視サーバ１は、これらの情報（ゲートウェイに収容されているユニット数などの情報、以下、監視情報と称する）をゲートウェイ２Ａから定期的に収集している。監視サーバ１は、監視情報を取得すると、通信ユニットの参入先ゲートウェイを変更させる必要があるかどうか判断する。例えば、ゲートウェイ２Ａが収容している通信ユニット数が所定数に達した場合、ゲートウェイ２Ａの処理負荷が高い状態にある場合、ゲートウェイ２Ａ配下の通信ユニットが形成しているアドホック通信ネットワークで無線トラヒック輻輳が発生している場合には、業務通信に支障があると判断し、通信ユニットの参入先ゲートウェイを変更させる（ゲートウェイ２Ａ配下の一部の通信ユニットを他のゲートウェイ配下に移動させる）ことに決定する。

ここでは、監視サーバ１が、業務通信に支障があると判断したものとして説明を続ける。業務通信に支障があると判断した場合、監視サーバ１はその旨をシステムの管理者に通知するなどし、管理者は同一エリア（ゲートウェイ２Ａの近辺）にゲートウェイ２Ｂを新規設置する対策をとる。なお、ゲートウェイ２Ｂが故障し、ゲートウェイ２Ｂに参入していた通信ユニットが参入先をゲートウェイ２Ａに変更した後にゲートウェイ２Ｂが復旧した場合の動作も、ゲートウェイ２Ｂを新規設置した場合の動作と同様である。また、ゲートウェイ２Ａおよび２Ｂが正常動作中の状態において、何らかの要因により各ゲートウェイに参入している通信ユニットの数が不均衡な状態（一方のゲートウェイ配下の通信ユニット数が他方よりも極端に多い状態）となり、負荷分散が必要と監視サーバが判断した場合の動作も、ゲートウェイ２Ｂを新規設置した場合の動作と同様である。ゲートウェイ２Ａと２Ｂは同じ周波数帯を使用して通信ユニットと通信を行うものとする。

監視サーバ１は、ゲートウェイ２Ａの近辺にゲートウェイ２Ｂが新たに設置されるなどして既存のゲートウェイ２Ａ配下の通信ユニットを近辺のゲートウェイ２Ｂ配下に移動させる必要が生じると、移動先（再参入先）となるゲートウェイ２Ｂに対してゲートウェイ広告メッセージ（以下、ゲートウェイ広告またはＧＷ広告と記載）の配信を指示する（ステップＳ１）。なお、図３では監視サーバ１がゲートウェイ２Ｂに対して明示的に指示を行うようにしているが、ゲートウェイ２Ｂへの事前指示（事前設定）によって、装置起動後にゲートウェイ２Ｂが自律的にゲートウェイ広告を配信するようにしても構わない。ゲートウェイ広告は、送信元のゲートウェイ自身の装置状態を通知するためのメッセージであり、本メッセージをブロードキャスト配信することで、周辺の通信ユニットに対してゲートウェイ情報を通知する。ゲートウェイ情報は、送信元ゲートウェイの識別情報と、参入先ゲートウェイの選択時に必要な情報（例えば、送信元ゲートウェイまでのホップ数、送信元ゲートウェイが収容している通信ユニット数、送信元ゲートウェイまでの経路における通信品質など）とを含む。

監視サーバ１からゲートウェイ広告の配信を指示されたゲートウェイ２Ｂは、ゲートウェイ情報を含んだゲートウェイ広告をブロードキャスト配信する（ステップＳ２）。このゲートウェイ広告を受信した通信ユニット（図３の例では通信ユニット３Ｂ）は、ゲートウェイ広告に含まれているゲートウェイ情報（ゲートウェイ２Ｂのゲートウェイ情報）を取得し（ステップＳ３）、ゲートウェイの切り替えが必要かどうかを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４では、ステップＳ３で取得したゲートウェイ２Ｂのゲートウェイ情報とそれまで保持していたゲートウェイ情報（ゲートウェイ２Ａのゲートウェイ情報）とに基づいて、参入先をゲートウェイ２Ｂに切り替える必要があるかどうか判断する。例えば、参入中のゲートウェイ２Ａまでのホップ数よりもゲートウェイ２Ｂまでのホップ数が少ない場合には切り替える必要があると判断する。切り替える必要がある場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ＧＷ２Ａから離脱し、ＧＷ２Ｂに対する参入登録処理を行う（ステップＳ５）。参入登録処理が終了すると、ＧＷ広告を下流の通信ユニットへブロードキャスト転送する（ステップＳ６）。参入先を切り替える必要がない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、処理を終了する。なお、ＧＷ２Ａからの離脱処理およびＧＷ２Ｂへの参入登録処理は従来から実施されている一般的な処理であるため、詳細説明は省略する。ステップＳ６では、ステップＳ２で受信したＧＷ広告をそのまま転送するのではなく、ＧＷ広告に含まれているゲートウェイ情報を更新してから転送する。具体的には、送信元ゲートウェイまでのホップ数をインクリメントするとともに、送信元ゲートウェイまでの通信品質をステップＳ２でのゲートウェイ広告受信品質（受信電波強度）に基づいて更新する。

ただし、ステップＳ２において過去に受信済みのものと同じゲートウェイ広告を受信した場合には、ステップＳ３以降の処理は実施しない。過去に受信済みのゲートウェイ広告か否かは、ゲートウェイ広告を配信するゲートウェイによって付与されるシーケンス番号（転送時に通信ユニットによって変更されることのない固定値）を確認することにより判断する。

なお、上記の非特許文献３には、ゲートウェイ（ツリートポロジのルート装置）がＤＩＯ（Destination Information Object）メッセージをブロードキャスト配信することで、配下の各通信ユニットにツリー経路を構築させること、およびツリー経路を維持させることが記載されている。上記のゲートウェイ広告は、この非特許文献３のＤＩＯメッセージに相当するものである。ただし、本実施の形態の通信システムで使用するゲートウェイ広告をＤＩＯメッセージに限定するものではない。また、ＤＩＯメッセージには経路選択の指標となるメトリック情報を格納し、各通信ユニットはそのメトリック情報と目的関数（Objective Function）とに基づいて経路選択を行うことが規定されている。既に説明したように、本発明では、ゲートウェイ広告内のゲートウェイ情報が、送信元ゲートウェイまでのホップ数、送信元ゲートウェイが収容している通信ユニット数（収容通信ユニット数）を含むようにしている。これらのホップ数と収容通信ユニット数の情報は、通信ユニットが参入すべきゲートウェイを自律的に判断できるようにするためのゲートウェイ選択指標である。

ステップＳ６で転送されたゲートウェイ広告を受信した通信ユニット３Ｄは、通信ユニット３Ｂが実行した上記のステップＳ３〜Ｓ６と同様の処理であるステップＳ７〜Ｓ１０を実行する。

なお、ゲートウェイ広告を受信した通信ユニットが、参入先ゲートウェイの切り替え（上記のステップＳ５，Ｓ９に相当）が完了するまでゲートウェイ広告を下流に転送しないのは、参入先ゲートウェイの切り替えを複数の通信ユニットが一斉に実行し、その結果無線トラヒックが輻輳してしまうのを回避するためである。ゲートウェイ広告を直ちに転送してもトラヒックが輻輳するおそれがない場合には、参入先ゲートウェイの切り替えとゲートウェイ広告の転送は実行順が逆でも構わない。また、各通信ユニットにおいて、ゲートウェイ広告の転送を先に行い、参入先ゲートウェイ切り替え処理を開始する時間にランダム遅延を追加することでトラヒックの輻輳を回避しても構わない。

以上が、本発明にかかる通信システムが前提としている基本制御動作である。この基本制御動作では、ゲートウェイ情報を受信した各通信ユニットは、参入先ゲートウェイを切り替えるか否かをゲートウェイ情報に含まれている情報（送信元ゲートウェイまでのホップ数、送信元ゲートウェイが収容している通信ユニット数、送信元ゲートウェイまでの通信品質などの情報、など）に基づいて個別に行うので、隣接するゲートウェイ同士の距離が短い場合など、ゲートウェイ同士の位置関係によっては、各ゲートウェイへの参入数が平準化されないおそれがある。そのため、本実施の形態にかかる通信システムでは、後述する制御手順を採用することによって、狭いエリアに設置されている複数のゲートウェイそれぞれが収容する通信ユニットの数を調整（主に平準化）する。

＜通信ユニットの構成＞
図４は、実施の形態１の通信ユニットの機能ブロック構成の一例を示す図である。通信ユニット３は、無線インタフェイス（Ｉ／Ｆ）３１、送受信部３２、経路制御部３３、ゲートウェイ選択処理部３４、ゲートウェイ情報保持部３５、経路・転送情報保持部３６、ユニット制御部３７および他ユニットインタフェイス（Ｉ／Ｆ）３８を備える。

通信ユニット３において、無線Ｉ／Ｆ３１は、他装置との通信データのフレーム化（もしくはその逆）を行う。なお、無線媒体は特定小電力無線、無線ＬＡＮ、ＰＨＳ等を想定する。

送受信部３２は、無線Ｉ／Ｆ３１を介して他の装置（通信ユニット、ゲートウェイ、監視サーバ、等）との間で送受信される通信データのフォーマット解析やフレーム生成を行い、図示を省略した上位制御部とのデータ中継を行う。また、フレーム化されたデータを精査し、フレームエラー検査を行う（チェックサム、巡回冗長検査等の付加データを使用して、フレーム単位での再送制御などを行う）。フレームを正常に受信した場合には、受信フレームを経路制御部３３に出力する。

経路制御部３３は、アドホック通信ネットワークを構築するために、周辺の通信ユニットと通信を行い、周辺の他の通信ユニット（以下、隣接通信ユニットと称する）の装置識別子、使用帯域（チャネル）、ゲートウェイまでのホップ数、受信信号強度（隣接通信ユニットからの受信信号の強度）など経路確立に関する情報の交換を行う。加えて、送受信部３２から受信フレームが入力された場合、フレームのヘッダを解析して自装置宛か否かを判断し、自装置宛の場合、ユニット制御部３７に中継する。自装置宛ではなく他の装置宛の場合には、経路・転送情報保持部３６が保持している経路管理表を確認して次の中継装置（通信ユニットまたはゲートウェイ）を特定し、送受信部３２および無線Ｉ／Ｆ３１経由で転送する。

ゲートウェイ選択処理部３４は、本実施の形態の通信システム実現のためのキーとなる構成要素である。詳細については後述するが、ゲートウェイ選択処理部３４は、受信したゲートウェイ広告に含まれているゲートウェイ情報に基づいてゲートウェイ切り替えの必要性判断、参入先とするゲートウェイの選択、ゲートウェイへの参入動作の制御などを行う。

ゲートウェイ情報保持部３５は、ゲートウェイから受信したゲートウェイ情報を記憶する。図５は、ゲートウェイ情報保持部３５が管理する情報（ゲートウェイ情報データベースとする）の一例を示す図である。ゲートウェイ情報データベースはゲートウェイから受信したゲートウェイ広告に含まれているゲートウェイ情報をデータベース化したものである。図示したように、ゲートウェイ情報は、ゲートウェイ識別子（ＧＷＩＤ）、使用無線チャネル番号（無線ＣＨ）、ゲートウェイまでのホップ数（ホップ数）、ゲートウェイが収容している通信ユニット数（収容数）、ゲートウェイまでの経路品質、および後述するオプション情報を含んでおり、ゲートウェイ情報保持部３５は、ゲートウェイ情報を取得すると、参入登録有無（参入状態）および最終更新時刻とゲートウェイ情報とを対応付けてデータベースに登録する。なお、同じゲートウェイから複数回ゲートウェイ情報を取得した場合には、最新のゲートウェイ情報を記憶し、古いゲートウェイ情報は破棄する。なお、参入状態が「○」となっているゲートウェイが参入中のゲートウェイとなる。ゲートウェイ選択処理部３４は、図５に示したゲートウェイ情報データベースが更新されると、更新後のゲートウェイ情報データベースを確認して参入先とするゲートウェイの再選択を行う（ゲートウェイ切り替えの必要性を判断する）。

経路・転送情報保持部３６は、経路制御部３３が隣接通信ユニットと交換した情報、および経路管理表を記憶する。

ユニット制御部３７は、業務サーバや監視サーバから自通信ユニット宛に送信された制御電文（制御メッセージ）に従い、自通信ユニット内の各部の制御を行う。また、応答電文生成を行う。また、必要に応じて他ユニットＩ／Ｆ３８経由で接続している各種ユニット３９の制御を行う。

他ユニットＩ／Ｆ３８は、外部の各種ユニット３９を接続するための物理的なインタフェイスであり、通信媒体を指す（有線・無線を問わない）。複数の外部ユニットを同時に接続できる構成としてもよい。

各種ユニット３９は、ガス、水道、電気等のメータ検針値を記録する計量ユニットやサービス提供開始・停止を制御する開閉ユニットといった、アドホック通信ネットワークシステムを使用したセンサ情報（検針データ）を取得するための制御対象装置である。

なお、図４においては、ガス、水道、電気等の検針データを取得する装置を接続するためのインタフェイス（他ユニットＩ／Ｆ３８）を備え、外部の制御対象装置を利用して検針データを取得する通信ユニットについて示したが、通信ユニットが検針データを直接取得できる構成としてもよい。

＜ゲートウェイ広告のメッセージフォーマット＞
図６は、ゲートウェイ広告のメッセージフォーマットの一例を示す図である。図示したように、ゲートウェイ広告は、ヘッダおよびゲートウェイ広告ペイロードにより構成されており、ゲートウェイ広告ペイロードには、ホップ数、収容数、経路品質およびオプション情報が格納される。

ホップ数、収容数、経路品質およびオプション情報は上述したゲートウェイ情報（図５参照）を構成している。

ホップ数は、ゲートウェイ広告が転送されるごとにインクリメントされる。なお、ヘッダ部にホップ数フィールドが存在するメッセージフォーマットとした場合、ゲートウェイ広告ペイロードはホップ数を含まない。

収容数は、ゲートウェイ広告が送信された時点における、送信元ゲートウェイが収容している通信ユニット数を示す。

経路品質は、ゲートウェイ広告の送信元ゲートウェイまでの経路における通信品質を示す。この情報は、ゲートウェイ広告を受信した通信ユニットによって更新される。通信ユニットは更新後の経路品質をゲートウェイ広告に載せて転送する。

オプション情報は、本実施の形態の通信システムにおいて、各ゲートウェイが収容している通信ユニット数の平準化を実現するために使用する。図６に例示したオプション情報は、８ｂｉｔ構成となっており、強制離脱フラグ（１ｂｉｔ）、強制参入フラグ（１ｂｉｔ）、参入条件（１ｂｉｔ）、参入率（２ｂｉｔ）および離脱条件（３ｂｉｔ）を含んでいる。強制離脱フラグは、ゲートウェイ広告を受信した通信ユニットのうち、自ゲートウェイ（ゲートウェイ広告の送信元ゲートウェイ）に参入中でありかつ離脱条件を満たしている通信ユニットに対して、自ゲートウェイからの離脱を指示するための情報である。強制参入フラグは、ゲートウェイ広告を受信した通信ユニットのうち、自ゲートウェイに参入しておらずかつ参入条件を満たしている通信ユニットに対して、参入先とするゲートウェイの再選択を実行させて自ゲートウェイへの参入を促すための情報である。参入条件および参入率は、強制参入フラグが設定されている場合に参照される情報であり、強制参入フラグが設定されたゲートウェイ広告を受信した通信ユニットがゲートウェイ広告の送信元ゲートウェイに参入するかどうか判断する際に使用される。離脱条件は、強制離脱フラグが設定されている場合に参照される情報であり、強制離脱フラグが設定されたゲートウェイ広告を受信した通信ユニットがゲートウェイ広告の送信元ゲートウェイから離脱するかどうか判断する際に使用される。なお、強制離脱フラグと強制参入フラグが同時に設定されることはないものとする。

＜オプション情報を含んだゲートウェイ広告を受信した場合の通信ユニットの動作＞
次に、本実施の形態の特徴的な動作である、オプション情報を含んだゲートウェイ広告（ＧＷ広告）を受信した場合の通信ユニットの動作について、図７を用いて説明する。なお、図７は、ＧＷ広告を受信した通信ユニットの動作例を示すフローチャートである。以下に示す動作は、図３に示したステップＳ４やＳ８の詳細動作に相当する。

通信ユニットは、ＧＷ広告を受信したかどうかを監視しており、正常かつ有効なＧＷ広告を受信した場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、まず、強制離脱フラグが有効かどうか確認する（ステップＳ３３）。このとき、受信したＧＷ広告が参入中のゲートウェイから送信されたものかどうかも併せて確認する。参入中ではないゲートウェイから送信されたものであれば、離脱を指示するための情報である離脱条件を確認する必要が無いためである。なお、異常または無効なＧＷ広告を受信した場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、受信したメッセージを廃棄して処理を終了する（ステップＳ３２）。自身よりも下流の通信ユニットが送信したＧＷ広告を受信した場合や過去に受信済みのものと同一のＧＷ広告を再度受信した場合には、無効なＧＷ広告として扱う。過去に受信済みのものと同一のＧＷ広告かどうかは、ＧＷ広告に付与されているシーケンス番号で判断する。

ＧＷ広告の送信元が参入中のゲートウェイであり強制離脱フラグが有効の場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、離脱条件を満足しているかどうかを確認する（ステップＳ３４）。確認の結果、離脱条件を満足していれば（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、参入中のゲートウェイから離脱するための処理（参入登録の解除処理）を実行する（ステップＳ３５）。例えば、離脱条件に「無条件」が設定されている場合、必ずステップＳ３５を実行する。離脱条件に「末端」が設定されている場合、下流に他の通信ユニットが存在していなければステップＳ３５を実行する。離脱条件に「Ｎｈｏｐ以上」が設定されている場合、参入中のゲートウェイまでのホップ数がＮ（２以上の整数とする）であればステップＳ３５を実行する。離脱条件に「他ＧＷ有」が設定されている場合、参入可能な他のゲートウェイが存在していればステップＳ３５を実行する。ステップＳ３５の処理が終了すると、ＧＷ広告を下流の通信ユニットへブロードキャスト転送する（ステップＳ３６）。なお、既に説明したように、ＧＷ広告を転送する際には、ホップ数と経路品質を更新する。下流に他の通信ユニットが存在していない場合、ステップＳ３６は省略する。ゲートウェイから離脱した後は、再参入するゲートウェイの選択処理および選択したゲートウェイへの参入処理を行う。また、離脱条件を満足していない場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、後述するＧＷ自律切替判定処理およびこれに続く処理を実行する（ステップＳ３８〜Ｓ４１）。

上記のステップＳ３３において、受信したＧＷ広告が参入中のゲートウェイから送信されたものではない、または強制離脱フラグが有効ではないと判断した場合には（ステップＳ３３：Ｎｏ）、さらに、強制参入フラグが有効かどうか確認する（ステップＳ３７）。このとき、受信したＧＷ広告が参入中のゲートウェイ以外から送信されたものかどうかも併せて確認する。参入中のゲートウェイから送信されたものであれば、参入を指示するための情報である参入条件を確認する必要が無いためである。受信したＧＷ広告が参入中のゲートウェイから送信されたもの、または強制参入フラグが無効の場合（ステップＳ３７：Ｎｏ）、後述するＧＷ自律切替判定処理およびこれに続く処理を実行する（ステップＳ３８〜Ｓ４１）。

受信したＧＷ広告が参入中のゲートウェイ以外から送信されたものであり、かつ強制参入フラグが有効の場合（ステップＳ３７：Ｙｅｓ）、参入条件を確認し（ステップＳ４２）、参入条件として「無条件」が設定されていない場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、さらに、参入中のゲートウェイ（現ＧＷとする）までの経路品質と、受信したＧＷ広告の送信元ゲートウェイ（新ＧＷとする）までの経路品質とを比較する（ステップＳ４３）。現ＧＷまでの経路品質の方が新ＧＷまでの経路品質よりも良好な場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、後述するＧＷ自律切替判定処理およびこれに続く処理を実行する（ステップＳ３８〜Ｓ４１）。

上記の参入条件として「無条件」が設定されている場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、および、ステップＳ４３において、現ＧＷまでの経路品質よりも新ＧＷまでの経路品質の方が良好と判断した場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、所定の方法で乱数を発生させ、発生させた乱数とオプション情報（図６参照）に設定されている参入率とを比較する（ステップＳ４４）。なお、発生させる乱数の範囲は「０〜９９」とする。比較の結果、「参入率≧乱数」が成立していれば（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、ゲートウェイ切替処理、すなわち、参入中のゲートウェイから離脱する処理（上述したステップＳ３５と同様の処理）、およびＧＷ広告の送信元ゲートウェイに参入する処理を実行する（ステップＳ４５）。さらに、ＧＷ広告を下流の通信ユニットへブロードキャスト転送する（ステップＳ４６）。ステップＳ４６は上述したステップＳ３６と同様の処理である。下流に他の通信ユニットが存在していない場合、このステップＳ４６は省略する。上記ステップＳ４４での比較の結果、「参入率≧乱数」が成立していなければ（ステップＳ４４：Ｎｏ）、後述するＧＷ自律切替判定処理およびこれに続く処理を実行する（ステップＳ３８〜Ｓ４１）。

ここで、ステップＳ３８のＧＷ自律切替判定処理およびこれに続く処理について説明する。ＧＷ自律切替判定処理とは、一般的な通信ユニットがＧＷ広告を受信した場合にゲートウェイ切替の必要性を判断する動作と同様の動作である。具体的には、ＧＷ広告に含まれているホップ数、収容数および経路品質の情報を取得し、これらの情報に基づいて、ゲートウェイ切替が必要か否かを判断する（ステップＳ３８，Ｓ３９）。すなわち、参入先ゲートウェイの再選択を行う。このとき、参入中のゲートウェイを優先的に選択するアルゴリズムを使用する。再選択の結果、参入先の切り替えが必要と判断すると（ステップＳ３９：Ｙｅｓ）、ゲートウェイ切替処理およびＧＷ広告を下流へ転送する処理を実行する（ステップＳ４０，Ｓ４１）。参入先の切り替えが不要と判断すると（ステップＳ３９：Ｎｏ）、直ちにステップＳ４１を実行する。なお、ステップＳ４０の処理は上述したステップＳ４５と同様の処理であり、ステップＳ４１の処理は上述したステップＳ３６，Ｓ４６と同様の処理である。

＜従来の通信システムが有する問題点と本実施の形態の通信システムで得られる効果＞
従来の通信システムが有する問題点、および本実施の形態の通信システムで得られる効果について、以下に説明する。

ホップ数（ゲートウェイまでのホップ数）や収容数（ゲートウェイが収容している通信ユニット数）をゲートウェイ選択指標として使用する従来の制御動作では負荷分散が困難となるネットワーク環境が存在する。例えば、ゲートウェイまでのホップ数により参入先を選択するネットワークにおいて、複数のゲートウェイを近接させて設置した場合、ホップ数による優先選択アルゴリズム（参入中のゲートウェイを優先的に選択するアルゴリズム）では最適なゲートウェイ（処理負荷の低いゲートウェイ）を選択できず、一方のゲートウェイ配下に通信ユニットが集中する可能性がある。また、ゲートウェイが収容している通信ユニット数により参入先を選択するネットワークでは、参入先変更の多発を回避する目的でゲートウェイ比較閾値（参入数の差の閾値）を設定する必要がある。すなわち、参入数の差が閾値を超えている場合に参入先変更を行うため、参入数の平準化が困難となる。加えて、複数ゲートウェイそれぞれの配下に形成されるアドホック通信ネットワークが周辺エリアで均一化されない可能性がある。

これに対して、本実施の形態の通信システムによれば、ゲートウェイ間の負荷分散（参入数の平準化）を効率的かつ確実に行うことができる。図８および図９に示したように、ゲートウェイが、ＧＷ広告内のオプション情報に強制参入フラグを設定するとともに、隣接しているゲートウェイ同士の位置関係に応じた参入率を設定してブロードキャスト配信することにより、ゲートウェイへの参入数を平準化できる。図８に示したような、隣接するゲートウェイ２Ａと２Ｂが十分に離れている場合には、参入率を１００％に設定することにより、参入数を平準化できる。一方、図９に示したような、ゲートウェイ２Ｃと２Ｄが近接している場合には、参入率を１００％に設定すると一方のゲートウェイに通信ユニットが集中して参入してしまう可能性がある。そのため、参入率を５０％に設定したＧＷ広告をゲートウェイ２Ｃおよび２Ｄからブロードキャスト配信する。これにより、参入率を平準化できる。なお、図８および図９において、各ゲートウェイを中心とした波線の円は、ゲートウェイが送信した電波の到達範囲を示しており、この範囲内に位置している通信ユニットはゲートウェイと直接通信できる。

また、参入率に加えて、参入条件として経路品質も併せて指定することにより、ゲートウェイ間の負荷分散を図りつつゲートウェイまでの通信品質が所要の品質を満たすように経路を選択させることができる。さらに、監視サーバが各ゲートウェイの位置情報（緯度経度）を保持し、位置情報に基づいて、各ゲートウェイの物理的な距離や近接設置されている台数を把握し、距離や台数に応じてＧＷ広告内の参入率を調整することにより、きめ細かい負荷分散制御が可能となる。例えば、ゲートウェイ２台が近接設置されている場合、監視サーバは、参入率を５０％に設定したＧＷ広告をブロードキャスト配信するように、これら２台のゲートウェイに指示を行う（図９の場合に相当）。また、ゲートウェイ４台が近接設置されている場合には、参入率を２５％に設定したＧＷ広告をブロードキャスト配信するように、これら４台のゲートウェイに指示を行う。

図１０は、強制参入フラグを設定したＧＷ広告を使用して負荷を分散させる動作の一例を示す図である。初期状態では、ゲートウェイ２Ａが正常動作し、周辺の通信ユニットは全てゲートウェイ２Ａに収容されているものとする。この状態において、新たにゲートウェイ２Ｂをゲートウェイ２Ａに近接設置する。このとき、周辺通信ユニットの参入先をゲートウェイ２Ａと２Ｂに分散させるため、強制参入フラグを「有効」、参入条件を「経路品質」、参入率を「５０％」に設定したＧＷ広告をゲートウェイ２Ｂからブロードキャスト配信する。この結果、強制参入条件を満足する通信ユニットが順次ゲートウェイ２Ｂに参入登録し、各ゲートウェイへの通信ユニット参入数が分散されたアドホック通信ネットワークとなる。なお、ＧＷ広告はゲートウェイ２Ｂに参入した通信ユニット数に応じて、複数回送信しても構わない。

以上の動作によって、複数ゲートウェイでの参入通信ユニット数の平準化を実現できる。しかし、ゲートウェイ及び通信ユニットが非常に密に設置される環境においては、参入登録通信ユニットを複数ゲートウェイで負荷分散しても同一無線チャネルを使用すれば、無線干渉による通信性能低下は避けられない。この問題点の解消方法について図１１を用いて説明する。初期状態では、図１０に示した手順での負荷分散が実施済みであり、また、ゲートウェイ２Ａ，２Ｂおよび各通信ユニットが使用する無線チャネルがチャネルＸであるものとする。また、無線干渉による通信性能低下が発生しているものとする。この場合、監視サーバは、一方のゲートウェイ（図１１ではゲートウェイ２Ｂとしている）およびその配下の全通信ユニットが使用する無線チャネルをチャネルＹに変更させる。すなわち、監視サーバは、あるゲートウェイが過負荷状態にありかつその配下で無線干渉が発生していることを検出した場合には、負荷分散制御を実施するとともに、無線チャネルを変更させる制御を実施する。これにより、通信ユニットとの通信経路を維持したまま、速やかに無線干渉を解消することができる。

なお、無線チャネルの変更は、例えば、ゲートウェイ２Ｂから配下の各通信ユニットに対して無線チャネル変更通知メッセージをブロードキャスト配信させることによって行う。無線チャネル変更通知メッセージは変更後の無線チャネルの情報を含む。無線チャネル変更通知メッセージを受信した各通信ユニットは、必要に応じて無線チャネル変更通知メッセージをブロードキャスト転送し、その後、使用する無線チャネルを切り替える。ゲートウェイ２Ｂは、無線チャネルを切り替えるタイミング（時刻）の情報を無線チャネル変更通知メッセージに含ませ、自身および配下の各通信ユニットが同時に無線チャネルを切り替えるように制御してもよい。

このように、本実施の形態の通信システムにおいて、新規設置されたゲートウェイや障害から復旧したゲートウェイは、他のゲートウェイに参入済みの通信ユニットに対して、自ゲートウェイ配下への移動を促すためのオプション情報（強制参入フラグ，参入条件，参入率）を設定したＧＷ広告を配信し、このＧＷ広告を受信した通信ユニットは、オプション情報を使用したアルゴリズムにより参入先を変更するかどうか判断する（参入先のゲートウェイを再選択する）。これにより、複数のゲートウェイが近接しているなど、従来の手法で参入先を選択すると通信ユニットの参入先として選択されるゲートウェイに偏りが生じるおそれのある特殊な環境においても、各ゲートウェイへの通信ユニットの参入数を確実に平準化させることができる。また、制御信号をブロードキャストで配信するので、業務通信に影響を与えることなく負荷分散制御を実施できる。

本実施の形態では、ゲートウェイが新規に設置された場合や故障から復旧した場合を想定して説明を行ったが、正常動作中の隣接ゲートウェイ間において、何らかの要因によって通信ユニットの参入数が平準化されていない状態となった場合には、上述したオプション情報を設定したＧＷ広告を配信して参入数を平準化することも可能である。例えば、通常時は上述したオプション情報を含ませないＧＷ広告を各ゲートウェイから配信し、通信ユニットが従来の手法で参入先を決定するように制御し、監視サーバは過負荷状態のゲートウェイや無線トラヒックの輻輳発生、無線干渉発生を検出した場合に、オプション情報を設定したＧＷ広告を配信するよう、過負荷などの問題が発生しているゲートウェイまたはその周囲のゲートウェイに指示を行うようにしてもよい。

また、複数のゲートウェイそれぞれに対する参入数が平準化されるように制御する場合について説明したが、監視サーバが参入率の設定を調整することにより、各ゲートウェイへの参入数を柔軟に調整することができる。例えば、２台のゲートウェイそれぞれに対する参入数が１：２となるように制御することも可能である。よって、性能の異なるゲートウェイが混在するなど、各ゲートウェイが収容可能な通信ユニット数が異なる場合に各ゲートウェイの性能（収容可能な通信ユニット数）に応じた参入率を設定するなど、柔軟な制御が可能である。

また、オプション情報に従った動作が可能な第１の通信ユニット（図７に示した手順での動作が可能な通信ユニット）とオプション情報に従った動作が不可能な第２の通信ユニット（従来の通信ユニット）が混在する場合においても、第１の通信ユニットと第２の通信ユニットの比率を考慮しつつ参入率を設定することにより、各ゲートウェイへの参入数を調整して負荷分散を図ることが可能である。

実施の形態２．
実施の形態１では負荷分散制御として、負荷の少ない（通信ユニットの参入数が少ない）ゲートウェイが、過負荷状態のゲートウェイに収容されている通信ユニットを自ゲートウェイに参入させることで、負荷の平準化を実現させた。これに対して、本実施の形態では、過負荷状態のゲートウェイが、自ゲートウェイに参入中の通信ユニットに対して、参入先を他のゲートウェイへ変更するように促すことで負荷の分散を実現する。なお、実施の形態１と共通の部分については説明を省略する。

図１２は、実施の形態２の通信システムの動作例を示す図である。この図１２は、ゲートウェイ２Ａに通信ユニット３Ａおよび３Ｃが参入中であり、かつゲートウェイ２Ｂに通信ユニット３Ｂおよび３Ｄが参入中の状態における動作例を示している。ゲートウェイ２Ａおよび２ＢはＩＰ網などを介して監視サーバ１に接続されているものとする。なお、通信システムの構成はこれに限定されない。ゲートウェイおよび通信ユニットの台数やゲートウェイと通信ユニットの接続関係は図１２に示したものと異なっていてもよい。

上記構成の通信システムにおいて、ゲートウェイ２Ｂが過負荷状態であり、一方、ゲートウェイ２Ａは過負荷状態ではない場合の制御動作について以下に説明する。

監視サーバ１は接続されている各ゲートウェイとその配下の通信ユニットの状態を監視している。そして、例えば、ゲートウェイ２Ｂが過負荷状態であることを検出した場合には、ゲートウェイ２Ｂに対し、強制離脱フラグ（図６参照）を設定したＧＷ広告を配信するように指示する（ステップＳ２１）。この指示を受けたゲートウェイ２Ｂは、自身に参入中の通信ユニットに対して離脱（参入先の再選択）を指示するために、強制離脱フラグを設定したＧＷ広告をブロードキャスト配信する（ステップＳ２２）。強制離脱フラグが設定されたＧＷ広告を受信した通信ユニット（図１２の例では通信ユニット３Ｂ）は、ＧＷ広告に含まれているゲートウェイ情報（ゲートウェイ２Ｂのゲートウェイ情報）を取得し（ステップＳ２３）、ゲートウェイ情報データベース（図５参照）を更新した後、参入中のゲートウェイ２Ｂから離脱するかどうか判断する（ステップＳ２４）。離脱するかどうかは、ＧＷ広告に設定されている離脱条件を参照して決定する。

ここで、離脱条件について説明する。図６に示したように、「離脱条件」には、例えば、「無条件」、「末端」、「Ｎｈｏｐ以上」、「他ＧＷ有」などが、ＧＷ広告の送信元ゲートウェイによって設定される。どれを設定するかは監視サーバ１または送信元ゲートウェイが決定する。「離脱条件＝無条件」のＧＷ広告を受信した場合、通信ユニットは、参入先の再選択を必ず実行する。「離脱条件＝末端」のＧＷ広告を受信した場合、通信ユニットは、自身が末端の場合（すなわち、下流に他の通信ユニットが存在しない場合）に参入先の再選択を実行する。通信ユニットが末端かどうかを判別できるようにするには、例えば、経路制御部３３が下流通信ユニットの全経路を常に保持しておく構成とすればよい。また、全経路の保持が難しい場合には、一定期間にわたって下流から信号が送信されてこない場合に自身が末端であると判断し、末端の通信ユニットであることを記憶しておけばよい。「離脱条件＝Ｎｈｏｐ以上」のＧＷ広告を受信した場合、通信ユニットは、参入中のゲートウェイまでのホップ数がＮ以上であれば参入先の再選択を実行する。「離脱条件＝他ＧＷ有」のＧＷ広告を受信した場合、通信ユニットは、参入中のゲートウェイ以外に参入可能な他のゲートウェイが存在していれば参入先の再選択を実行する。

このような離脱条件を設定したＧＷ広告を配信することにより、特定の通信ユニットに対してのみ参入先の変更を促すことができる。なお、離脱条件は図６に示したもの以外であってもよい。

本実施の形態では、通信ユニット３Ｂが離脱条件を満たしていない、すなわち、ゲートウェイ２Ｂから離脱しないと判断したものとして動作説明を続ける。通信ユニット３Ｂは、ゲートウェイ２Ｂから離脱しないと判断した場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ＧＷ広告を下流の通信ユニットへブロードキャスト転送する（ステップＳ２５）。ＧＷ広告を転送する際には、ＧＷ情報内のホップ数および経路品質を更新する。

通信ユニット３Ｂが転送したＧＷ広告は通信ユニット３Ｄに到達し、通信ユニット３Ｄは、通信ユニット３Ｂと同様に、ＧＷ広告に含まれているゲートウェイ情報を取得し（ステップＳ２６）、ゲートウェイ情報データベースを更新した後、ゲートウェイ２Ｂから離脱するかどうか判断する（ステップＳ２７）。そして、ゲートウェイ２Ｂから離脱すると判断した場合には（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、ＧＷ広告を下流の通信ユニットへブロードキャスト転送する処理と参入中のゲートウェイ２Ｂから離脱する処理を実行する（ステップＳ２８、Ｓ２９）。なお、上記のステップＳ２４で通信ユニット３Ｂが離脱条件を満たしていた場合には、通信ユニット３ＢはステップＳ２８と同様の処理（離脱処理）を実行してから上記のステップＳ２５を実行する。また、上記のステップＳ２７で通信ユニット３Ｂがゲートウェイ２Ｂから離脱しないと判断した場合には、ステップＳ２９は実行しない。図示を省略しているが、通信ユニット３Ｄは、ステップＳ２９を実行してゲートウェイ２Ｂから離脱した後、ゲートウェイへの参入動作を実行する（参入先としてゲートウェイ２Ｂを選択し、再参入することもありうる）。

このような制御を行うことにより、ゲートウェイ配下の特定の通信ユニットを他のゲートウェイ配下に移動させてゲートウェイの負荷を分散させることができる。

なお、強制離脱フラグおよび離脱条件を使用した離脱指示は、異なる無線チャネルを含めたゲートウェイ探索の実行タイミング指示に利用するようにしてもよい。使用中の無線チャネルとは異なる他の無線チャネルでのゲートウェイ探索を無条件で定期的に実行することは、無線トラヒックの増加につながるとともに、他の無線チャネルで探索することに伴う通信エラー発生率増加につながる。しかし、監視サーバ１が業務通信などのトラヒック量を監視し、業務通信に支障がないタイミングで特定の通信ユニットを対象としてゲートウェイ広告による強制離脱指示を行い、使用中の無線チャネル以外の無線チャネルも対象としたゲートウェイ探索を実行させることにより、通信エラー発生率の増加を抑えることができる。

このように、本実施の形態の通信システムにおいて、過負荷状態のゲートウェイは、自身に参入中の通信ユニットに対して、他のゲートウェイ配下への移動を促すためのオプション情報（強制離脱フラグ，離脱条件）を設定したＧＷ広告を配信し、このＧＷ広告を受信した通信ユニットは、オプション情報を使用したアルゴリズムにより参入先を変更するかどうか判断する（参入先のゲートウェイを再選択する）。これにより、過負荷状態のゲートウェイとこれに隣接しているゲートウェイとの間で負荷を分散させることができる。

なお、本実施の形態では、強制離脱フラグや離脱条件を設定したＧＷ広告を配信することにより、ゲートウェイに参入中の通信ユニットに対して他のゲートウェイへの再参入（参入先の変更）を促す制御について説明したが、この制御と実施の形態１で説明した制御（強制参入フラグ等を設定したＧＷ広告を配信する制御）を組み合わせてもよい。例えば、過負荷状態の第１のゲートウェイと過負荷状態ではない第２のゲートウェイが近接している場合に、監視サーバ１は、第１のゲートウェイに対し、強制離脱フラグを設定したＧＷ広告を配信するよう指示するとともに、第２のゲートウェイに対し、強制参入フラグを設定したＧＷ広告を配信するよう指示するようにしてもよい。この場合、実施の形態１の制御のみ、または本実施の形態の制御のみを適用した場合と比較して、より確実かつ柔軟に、ゲートウェイの負荷を分散させることができる。

以上のように、本発明にかかる通信システムは、アドホック通信を適用した自動検針システムに有用である。

１ 監視サーバ
２，２Ａ，２Ｂ ゲートウェイ
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 通信ユニット
３１ 無線Ｉ／Ｆ
３２ 送受信部
３３ 経路制御部
３４ ゲートウェイ選択処理部
３５ ゲートウェイ情報保持部
３６ 経路・転送情報保持部
３７ ユニット制御部
３８ 他ユニットＩ／Ｆ
３９ 各種ユニット

Claims (8)

1. １台以上の通信ユニットおよび１台のゲートウェイによって形成されたアドホック通信ネットワークを複数備えるとともに、各アドホック通信ネットワークを監視する監視サーバを備え、
   前記監視サーバは、各ゲートウェイの負荷状態の監視結果および無線トラヒックの輻輳状態の監視結果に基づいて、所定の第１のゲートウェイ配下の通信ユニットを当該第１のゲートウェイの周辺に設置されている第２のゲートウェイ配下に移動させる負荷分散制御の実施が必要かどうか判断し、負荷分散制御の実施が必要と判断した場合には、当該第１のゲートウェイおよび当該第２のゲートウェイのうち、少なくとも１台のゲートウェイに対し、移動対象とする通信ユニットの条件を示す制御情報を含みかつ参入先とするゲートウェイの再選択を指示する信号のブロードキャスト配信を指示する、
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記第２のゲートウェイから配信される前記制御情報は、前記第２のゲートウェイに参入させる通信ユニットの条件を含み、
   前記第１のゲートウェイに参入中の通信ユニットは、前記第２のゲートウェイから配信された前記制御情報を受信した場合、前記条件を自身が満たしているかどうか判断し、条件を満たしている場合には、所定のアルゴリズムに従って前記第２のゲートウェイに参入先を切り替えるかどうか判断する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記条件は、前記第２のゲートウェイに参入した通信ユニットと前記第２のゲートウェイとの間の通信経路における所要通信品質であり、
   前記第１のゲートウェイに参入中の通信ユニットは、前記第２のゲートウェイとの間の通信経路における通信品質が前記所要通信品質を達成できる場合に、前記第２のゲートウェイに参入先を切り替えるかどうか判断する処理を実行する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記制御情報は、前記第２のゲートウェイが再参入先として選択される確率を示す参入率をさらに含み、
   前記第１のゲートウェイに参入中の通信ユニットは、前記第２のゲートウェイから配信された前記制御情報を受信した場合、前記条件を自身が満たしているかどうか判断し、条件を満たしている場合には、所定の方法で発生させた乱数と前記参入率とを比較し、「参入率≧乱数」が成立する場合に、参入先を前記第２のゲートウェイに切り替える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
5. 前記参入率は、前記第２のゲートウェイの台数に基づいて決定されていることを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
6. 前記監視サーバは、前記第１のゲートウェイが過負荷状態でありかつ前記第１のゲートウェイが形成しているアドホック通信ネットワークで無線トラヒックが輻輳していることを検出した場合、前記第１のゲートウェイおよび前記第２のゲートウェイのうち、少なくとも１台のゲートウェイに対して、前記信号のブロードキャスト配信を指示し、当該信号を受信した通信ユニットによる参入先の再選択が終了すると、さらに、前記第２のゲートウェイおよび前記第２のゲートウェイ配下の通信ユニットに対し、使用する無線チャネルの変更を指示する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
7. 前記第１のゲートウェイから配信される前記制御情報は、参入先を再選択させる通信ユニットの条件を含み、
   前記第１のゲートウェイに参入中の通信ユニットは、前記第１のゲートウェイから配信された前記制御情報を受信した場合、前記条件を自身が満たしているかどうか判断し、条件を満たしている場合には参入先とするゲートウェイを再選択する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
8. 請求項１に記載の通信システムと、
   前記通信ユニット経由で需要家の電気、ガスまたは水道の検針データを収集する業務サーバと、
   を備えることを特徴とする自動検針システム。

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