通信系統的制作方法

通信系統的制作方法
【專利摘要】本發明的通信系統具備：無線網狀網絡，由網關以及智能儀表形成；以及管理服務器，管理各個網關所收容的智能儀表的數量并且收集并管理由智能儀表得到的測量結果，智能儀表在希望加入無線網狀網絡的情況下，對能夠連接的網關中的一個通知能夠連接的所有網關的信息并且要求加入，網關在存在收容智能儀表數比自身收容的智能儀表數少的其他網關的情況下，以加入其他網關管理的無線網狀網絡的方式對要求源的智能儀表進行指示。
【專利說明】通信系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及包括利用于電カ等自動查表系統中的網狀網絡的通信系統。
【背景技術】
[0002]在以往的無線網狀網(另外，有時稱為自組織(Ad-hoc)、多跳，但在本說明書中稱為網狀網)通信技術中，在無線終端新加入無線網狀網絡的情況下，希望加入的無線終端根據與通信對方目的地的無線終端、基站之間的無線通信中的接收信號強度、功耗、安全等級、抗干擾波特性等信息而判斷通信路狀態，以加入通信質量和傳送速度成為最佳的網絡(例如，專利文獻I)。
[0003]另外，作為無線網狀網通信技術的應用例，已知使用無線網狀網通信技術來進行電力等的自動查表的自動查表系統。在以往的自動查表系統中，在設置于獨戶/集中住宅等需要家庭各戶中的電力、煤氣、自來水的儀表上實際安裝無線的通信機，實際安裝于儀表中的通信機將從儀表取得的電力、煤氣、自來水量等的查表數據直接或者經由周圍的其他通信機傳送到上位系統(查表數據管理裝置、業務管理裝置等)。該自動查表系統是廣域且大規模的系統，所以提出了:在電線桿等上設置網關(另外還稱為集線器、匯集裝置，但在本說明書中稱為網關)，階段性地匯集查表數據，在從各戶傳送數據時，應用基于無線網狀網通信的路由功能等結構，高效地收集查表數據(例如，非專利文獻I)。另外，實際安裝通信機(通信功能)、儀表被稱為智能儀表。
[0004]專利文獻1:日本特開2003-324443號公報
[0005]非專利文獻1:后藤田等，「情報?制御の融合による自動検針(AMI) 'ハ)ユーション」(《基于信息/控制的融合的自動查表(AMI)的解決方案》)日立評論，2010年8月號，34-37頁

【發明內容】

[0006]在應用了無線網狀網通信技術的以往的自動查表系統中，判斷通信路狀態，選擇要加入的無線網狀網絡，但存在未考慮各網關收容的儀表(智能儀表)數量的均衡化、即網關之間的負荷分散這樣的問題。
[0007]本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于得到一種實現能夠使各網關收容的智能儀表數均衡化而自動地實現網關之間的負荷分散的網狀網絡的通信系統。
[0008]為了解決上述課題并達成目的，本發明提供ー種通信系統，其特征在于，具備:多個無線網狀網絡，由単一的網關以及該網關中收容的ー個以上的節點形成，該ー個以上的節點設置于需要家庭，測量關于電力、煤氣及自來水中的至少ー個的使用量；以及管理服務器，管理所述網關的各個中收容的節點的數量并且收集并管理由所述節點得到的測量結果，所述節點在希望加入無線網狀網絡的情況下，對能夠直接或者經由其他節點連接的網關中的ー個，通知能夠連接的所有網關的信息并且要求加入，所述網關如果從節點接收到向自身管理的無線網狀網絡即本網絡的加入要求，則確認自身收容著的節點的數量、和要求源的節點能夠連接的其他網關所收容著的節點的數量，在存在收容節點數比自身收容的節點數少的其他網關的情況下，以加入該其他網關管理的無線網狀網絡的方式對要求源的節點進行指示。
[0009]根據本發明的通信系統，接收到向無線網狀網絡的加入要求的網關在存在收容節點數少于自身收容的節點數、并且加入要求源的節點能夠連接的其他網關的情況下，指示為加入其他網關管理的無線網狀網絡，所以起到能夠自動地實現網關之間的負荷分散這樣的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是示出本發明的通信系統的結構例的圖。
[0011]圖2是示出智能儀表新加入無線網狀網絡的情況的例子的圖。
[0012]圖3是用于說明實施方式I的通信系統中的控制動作的圖。
[0013]圖4是用于說明實施方式2的通信系統中的控制動作的圖。
[0014]圖5是用于說明實施方式3的通信系統中的控制動作的圖。
[0015]圖6是用于說明實施方式4的通信系統中的控制動作的圖。
[0016]圖7是用于說明實施方式5的通信系統中的控制動作的圖。
[0017]圖8是示出智能儀表新加入無線網狀網絡的情況的例子的圖。
[0018]圖9是示出智能儀表新加入無線網狀網絡的情況的例子的圖。
[0019]圖1OA是用于說明實施方式6的通信系統中的控制動作的圖。
[0020]圖1OB是用于說明實施方式6的通信系統中的控制動作的圖。
[0021]圖11是用于說明實施方式7的通信系統中的控制動作的圖。
[0022](符號說明)
[0023]1:服務器裝置；2:服務器裝置(網絡管理服務器)；3:廣域網；10、20:網關；101-113,201 -212,301:智能儀表。
【具體實施方式】
[0024]以下，根據附圖，詳細說明本發明的通信系統的實施方式。另外，本發明不限于該實施方式。
[0025]實施方式1.[0026]圖1是示出本發明的通信系統的結構例的圖。本發明的通信系統構成為包括服務器裝置I以及2、經由廣域網3與這些服務器裝置連接的網關10(以下，還有時記載為GW#1)以及網關20 (以下，還有時記載為GW#2)、和與網關10或者20直接或者間接地連接的多個智能儀表101-113以及201-212。各網關與屬下的智能儀表一起形成了無線網狀網絡。
[0027]在圖1所示的通信系統中，服務器裝置I經由網關10或者20從智能儀表(已加入無線網狀網絡的智能儀表)收集電力、煤氣或者自來水量等查表數據。服務器裝置2管理各無線網狀網絡內的路徑、狀態(各網關所收容的智能儀表的數量、各智能儀表的設置位置等)。各網關(GW#1、Gff#2)將與屬下的智能儀表一起形成的無線網狀網絡和廣域網3連接起來。各智能儀表(智能儀表101-113、201-212)具有通過無線通信而與其他智能儀表或者網關連接的功能、以及測量電力、煤氣、自來水等的使用量的功能(查表功能)。在查表功能中，測量電力等的使用量中的至少ー個以上。智能儀表101~113經由網關10(GW#1)而與服務器裝置1、2之間進行雙向的數據通信。智能儀表201~212經由網關20 (Gff#2)而與服務器裝置1、2之間進行雙向的數據通信。另外，在圖1中，連結各網關和智能儀表的虛線、連結智能儀表彼此的虛線表示無線網狀網絡的通信路徑。
[0028]設為智能儀表的無線通信功能依照特定小功率無線、或者無線LAN (Local AreaNetwork:局域網)(IEEE802.11),ZigBee (IEEE802.15.4)等中的一個或者多個。另外，月艮務器裝置1、2的功能不同，所以設為獨立的裝置，但也可以通過I臺具有查表數據收集功能和無線網狀網絡內的路徑、狀態的管理功能的裝置來實現。廣域網3是各網關與各服務器裝置之間的網絡，是便攜電話等無線的廣域網或者使用了光纖、電話線(調制解調器、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line:非對稱數字用戶環線))等有線方式的廣域網。
[0029]圖2是示出智能儀表新加入圖1所示的通信系統中包含的無線網狀網絡中的ー個時的例子的圖。具體而言，示出新設置智能儀表301，并加入GW#1屬下的無線網狀網絡或者Gff#2屬下的無線網狀網絡的情況。在圖2中，用單點劃線來表示智能儀表301的電波的到達范圍，智能儀表301的設置位置為能夠與GW#1屬下的智能儀表113以及GW#2屬下的智能儀表212進行通信的位置。圖3是用于說明實施方式I的通信系統中的控制動作的圖，具體而言是示出在圖2所示的位置新設置智能儀表301時的動作的ー個例子的時序圖。使用這些圖2、圖3來說明本實施方式的動作(智能儀表301新加入無線網狀網絡時的動作)。另外，在其以后的說明中，為了區分服務器裝置I和服務器裝置2，將服務器裝置2稱為網絡管理服務器2。
[0030]如果新設置了智能儀表301，則首先為了選擇加入目的地的無線網狀網絡而實施鄰接搜索動作(步驟S101)。在該步驟SlOl中，智能儀表301首先啟動搜索應答消息接收等待的定時器，廣播搜索要求消息(步驟S102)。
[0031]所廣播的搜索要求消息到達存在于智能儀表301的電波的到達范圍內的鄰接的智能儀表113以及212，智能儀表1`13以及212將表示加入目的地的無線網狀網絡的網關的ID (#1或者#2)和直至網關的跳數記載到搜索應答消息中，并發送到智能儀表301 (步驟S103、S104)。此處，跳數是表示從網關經由幾臺智能儀表到達至本節點的數量，在能夠與網關直接通信的情況下為1、在經由I臺智能儀表的情況下為2、在經由N臺智能儀表的情況下為N+1。
[0032]智能儀表301在搜索應答消息接收等待的定時器超時了的時刻，從此前(從啟動定時器到超時的期間)接收的單一或者多個搜索應答消息中選擇直至網關的跳數最少的消息，將該選擇的消息的發送源智能儀表設為要加入的無線網狀網絡的連接目的地。在圖2、圖3的情況下，智能儀表113的跳數為最少，所以此處將智能儀表113 (Gff#l側)設為要加入的無線網狀網絡的連接目的地(步驟S105)。此時，將GW#2處理為鄰接網關。
[0033]另外，在存在多個直至網關的跳數最少的消息的情況下(接收M個搜索應答消息，其中N個(M N)搜索應答消息是相同的跳數的情況下)，預先設置消息接收時的接收信號強度(RSSI (Receive Signal Strength Indicator:接收信號強度指示值))等多個不同的選擇條件，以使得能夠從N個搜索應答消息選擇I個。
[0034]另外，在搜索應答消息接收等待的定時器超時了的時刻，I個搜索應答消息也未能接收到的情況下，再次啟動搜索應答消息接收等待的定時器，并廣播捜索要求消息(步驟S102)，直至能夠接收到搜索應答消息為止，重復實施該動作。
[0035]如果實施步驟SlOl的鄰接搜索動作(步驟S102?S105)而完成加入目的地的選擇，則接下來，智能儀表301啟動應答等待定時器，經由選擇為要加入的無線網狀網絡的連接目的地的鄰接的智能儀表113，對管理加入目的地的無線網狀網絡的GW#1發送加入登記要求消息(步驟S106)。此時，在之前的步驟SlOl (鄰接搜索動作)中存在其他能夠加入的無線網狀網絡(由GW#1以外的GW管理的無線網狀網絡)的情況下，一井通知表示該能夠加入的其他無線網狀網絡的GW的ID。此處，將GW#2的ID (=#2)作為鄰接GW的ID—并通知。另外，雖然省略了圖示，但在加入登記要求消息中包括網關側的認證處理中所需的信息(認證信息)。
[0036]在應答等待定時器超時之前未能接收到來自GW#1的加入登記應答消息的情況下，智能儀表301再次進行加入登記消息的發送，在應答等待定時器的超時前接收到來自Gff#l的加入登記應答消息的情況下，使應答等待定時器停止。
[0037]Gff#I使用所接收的加入登記要求消息中包含的認證信息來認證智能儀表301 (步驟S107)，將自身管理的加入來的智能儀表的數量、即收容數與鄰接的網關(此處為GW#2)側的收容數進行比較(步驟S108)。鄰接的GW#2側的收容數由網絡管理服務器2管理，GW#1從網絡管理服務器2預先取得并保持鄰接的網關側的收容數的信息(關于取得收容數的信息的動作后述)。在本例子中鄰接的網關側的收容數少，所以根據加入登記要求消息中包含的鄰接的網關的信息，判斷智能儀表301可否加入其他無線網狀網絡(步驟S109)。
[0038]另外，在步驟S107的認證(智能儀表301的認證)中，在認證不成立的情況下，發送賦予了不可受理登記(NG)的加入登記應答消息。
[0039]Gff#I在鄰接的GW#2側的收容數少、并且智能儀表301也能夠加入GW#2屬下的無線網狀網絡的情況下(步驟S108:收容數小、步驟S109 是”)，決定為對智能儀表301指示再加入(步驟S110)，并將賦予了表示再加入目的地的無線網狀網絡的GW#2的ID (=#2)的加入登記應答消息發送到智能儀表301 (步驟S112)。
[0040]另ー方面，在自身(GW#1)的收容數少或者與鄰接的GW#2側的收容數相同的情況下、或加入來的智能儀表無法加入其他無線網狀網絡的情況下(例如，由于未通過加入登記要求消息通知表示鄰接的無線網狀網絡的網關的ID，所以在判斷可否加入其他無線網狀網絡的步驟S109判斷為不可加入的情況下)，GW#1更新自身管理的收容數(步驟S111)，發送賦予了可受理登記(OK)的加入登記應答消息，而代替在上述步驟S112中發送的加入登記應答消息。
[0041]通過加入登記應答消息而被指示了再加入的智能儀表301經由鄰接的智能儀表212，對GW#2發送加入登記要求消息(步驟S113)，該智能儀表212是被指定的無線網狀網絡的連接目的地。
[0042]Gff#2與GW#1同樣地，使用所接收的加入登記要求消息中包含的認證信息來認證智能儀表301 (步驟S114)，比較自身的收容數和鄰接的網關(GW#1)側的收容數(步驟
5115)。在鄰接的網關側的收容數少的情況下(步驟S115:收容數小)，根據加入登記要求消息中包含的鄰接的網關的信息，判斷智能儀表301可否加入其他無線網狀網絡(步驟
5116)，如果能夠加入(步驟S116是”)，則決定為指示向鄰接的網關再加入(步驟S117)。在該例子中，自身的收容數少(步驟S115:鄰接GW側收容數大)，所以更新收容數(步驟S118)，將賦予了可受理登記(OK)的加入登記應答消息發送到智能儀表301 (步驟S119)。
[0043]Gff#2在發送了上述加入登記應答消息之后，對網絡管理服務器2發送賦予了加入來的智能儀表301的ID的登記要求消息(步驟S120)，在網絡管理服務器2中，更新GW#2的收容數(步驟S121 )，將同樣地管理著收容數的鄰接的GW#I的收容數(GW#I所收容的智能儀表的數量)和賦予了可受理登記(OK)的加入登記應答消息發送到GW#2 (步驟S122)。
[0044]另外，GW#2存儲賦予給從網絡管理服務器2接收的上述加入登記應答消息的鄰接GW的收容數(步驟S123)。GW#2在上述步驟S115的處理中使用通過該加入登記應答消息通知的鄰接GW的收容數(GW# I中的智能儀表的收容數)。此處，示出了新的智能儀表301加入Gff#2側的無線網狀網絡的情況的例子，但即使在加入GW#1側的情況下也是同樣的。即，網絡管理服務器2對Gmi發送鄰接的GW#2的收容數和賦予了可受理登記(OK)的加入登記應答消息，Gff#I存儲賦予給接收消息的鄰接GW (Gff#2)的收容數。
[0045]另外，雖然省略了圖示，但網絡管理服務器2對與GW#2鄰接的其他GW (在圖3的例子中為GW#1)通知GW#2的更新后的收容數。另外，GW#2自身也可以對鄰接的各GW直接通知更新后的收容數。只要在某GW中的收容數變化了的情況下對全部的鄰接GW通知變化后的最新收容數，則可以通過任意的步驟進行通知。
[0046]另外，在本實施方式中，說明了 GW是2臺的情況，但即使在3臺以上的情況下也是同樣的。在GW是3臺以上的情況下，將對上述各種消息附加的鄰接GW的信息(GW的ID、收容數等)設為多臺量即可。
[0047]這樣，在本實施方式中，新設置的智能儀表在針對選擇為加入目的地的無線網狀網絡的網關的加入登記時，通知表示在鄰接搜索動作中檢測到的單ー或者多個其他無線網狀網絡的網關的ID，在接收到加入登記的網關中，比較從網絡管理服務器通知的鄰接的網關的收容數和自身管理的收容數 ，對新設置的智能儀表指定收容數少的網關而指示再加入，新設置的智能儀表依照該指示再次進行加入登記，所以能夠自動地實現各網關收容的智能儀表數的均衡化、即網關之間的負荷分散。
[0048]實施方式2.[0049]接下來，說明實施方式2。另外，設為通信系統的結構與實施方式I相同而進行說明(參照圖1)。另外，與實施方式I同樣地，說明在圖2所示的位置新設置智能儀表301的情況。
[0050]圖4是用于說明實施方式2的通信系統中的控制動作的圖，具體而言是示出智能儀表新加入實施方式2的通信系統中包含的無線網狀網絡中的一個時的動作的一個例子的時序圖。在該圖4中，作為ー個例子，示出在圖2所示的位置新設置智能儀表301時的時序。以下，使用圖2、圖4說明本實施方式的動作(智能儀表301新加入無線網狀網絡時的動作)。
[0051]在本實施方式的通信系統中，各網關(GW#1、GW#2)啟動各個報告信息定時器，對所收容的各智能儀表，以一定間隔廣播賦予了收容數(所收容的智能儀表的總數)的報告信息消息(步驟S201-S204)。接收到報告信息消息的各智能儀表存儲賦予給接收消息的收容數。
[0052]在以一定間隔始終廣播賦予了收容數的報告信息消息的狀況下，如果新設置智能儀表301，則首先為了選擇加入目的地的無線網狀網絡而實施鄰接搜索動作(步驟S205)。在該步驟S205中，智能儀表301首先啟動搜索應答消息接收等待的定時器，廣播搜索要求消息(步驟S206)。
[0053]所廣播的搜索要求消息到達存在于智能儀表301的電波的到達范圍內的鄰接的智能儀表113以及212，智能儀表113以及212將表示加入目的地的無線網狀網絡的網關的ID (#1或者#2)、直至網關的跳數、以及通過接收上述報告信息消息而從網關取得的網關的收容數記載到搜索應答消息中，并發送到智能儀表301 (步驟S207、S208)。另外，跳數如實施方式I所說明的那樣。
[0054]智能儀表301在搜索應答消息接收等待的定時器超時了的時刻，從此前接收的單一或者多個搜索應答消息中選擇網關的收容數最少的消息，將該選擇的消息的發送源智能儀表設為要加入的無線網狀網絡的連接目的地。在圖2、圖4的情況下，從智能儀表212通知的收容數為最少，所以此處將智能儀表212 (Gff#2側)設為要加入的無線網狀網絡的連接目的地(步驟S209)。此時，將GW#1處理為鄰接網關。
[0055]另外，在存在多個網關的收容數最少的消息的情況(接收M個搜索應答消息，其中N個(M ≥ N)的搜索應答消息是相同的收容數的情況)下，預先設置直至網關的跳數、消息接收時的接收信號強度(RSSI)等多個不同的選擇條件，以使得能夠從N個搜索應答消息選擇I個。
[0056]另外，在搜索應答消息接收等待的定時器超時了的時刻，I個搜索應答消息也未能接收到的情況下，再次啟動搜索應答消息接收等待的定時器，并廣播搜索要求消息(步驟S206)，直至能夠接收到搜索應答消息為止，重復實施該動作。
[0057]如果實施步驟S205的鄰接搜索動作(步驟S206~S209)而完成加入目的地的選擇，則接下來智能儀表301啟動應答等待定時器，經由選擇為要加入的無線網狀網絡的連接目的地的鄰接的智能儀表212，對管理加入目的地的無線網狀網絡的GW#2發送加入登記要求消息(步驟S210)。另外，雖然省略了圖示，但在加入登記要求消息中包括網關側的認證處理中所需的?目息(認證?目息)。
[0058]在應答等待定時器超時之前，未能接收到來自GW#2的加入登記應答消息的情況下，智能儀表301再次進行加入登記消息的發送，在應答等待定時器的超時前接收到來自Gff#2的加入登記應答消息的情況下，使應答等待定時器停止。
[0059]Gff#2使用所接收的加入登記要求消息中包含的認證信息來認證智能儀表301 (步驟S211)，更新收容數(步驟S212)，將賦予了可受理登記(OK)的加入登記應答消息發送到智能儀表113 (步驟S213)。
[0060]Gff#2在發送了上述加入登記應答消息之后，對網絡管理服務器2發送賦予了加入來的智能儀表301的ID的登記要求消息(步驟S214)，在網絡管理服務器2中，更新GW#2的收容數(步驟S215)，將賦予了可受理登記(OK)的加入登記應答消息發送到GW#2 (步驟S216)。
[0061]這樣，在本實施方式中，設為各網關以一定間隔對所收容的各智能儀表(加入自身所屬的無線網狀網絡的各智能儀表)廣播賦予了收容數(本網關所收容的智能儀表的總數)的報告信息消息，各智能儀表對針對新設置的智能儀表的搜索要求消息的應答消息賦予網關的收容數，新設置的智能儀表選擇網關的收容數最少的消息，將回送來該應答消息的鄰接智能儀表作為要加入的無線網狀網絡的連接目的地，所以能夠自動地實現各網關收容的智能儀表數的均衡化、即網關之間的負荷分散。
[0062]實施方式3.[0063]接下來，說明實施方式3。另外，設為通信系統的結構與實施方式I相同而進行說明(參照圖1)。另外，與實施方式I同樣地，說明在圖2所示的位置新設置智能儀表301的情況。
[0064]圖5是用于說明實施方式3的通信系統中的控制動作的圖，具體而言是示出智能儀表新加入實施方式3的通信系統中包含的無線網狀網絡中的一個時的動作的一個例子的時序圖。在該圖5中，作為一個例子，示出在圖2所示的位置新設置智能儀表301時的時序。以下，使用圖2、圖5來說明本實施方式的動作(智能儀表301新加入無線網狀網絡時的動作)。
[0065]在本實施方式的通信系統中，各網關(GW#1、GW#2)為了收集定期查表值，啟動定期查表值收集定時器，以一定間隔對所收容的各智能儀表依次發送賦予了收容數(所收容的智能儀表的總數)的查表數據要求(步驟S301、S303)。接收到查表數據要求消息的各智能儀表存儲賦予給查表數據要求消息的網關的收容數，并且對網關發送賦予了定期查表值(一定間隔中的電力使用量(kWh)等)的查表數據應答消息(步驟S302、S304)。
[0066]用于收集定期查表值的查表數據要求消息以一定間隔被發送到各智能儀表，與此相伴，在各智能儀表掌握了網關的收容數的狀態下，如果新設置了智能儀表301，則首先為了選擇加入目的地的無線網狀網絡而實施鄰接搜索動作(步驟S305)。另外，該步驟S305以及緊接其后的各步驟的處理與在實施方式2中說明的步驟S205以及緊接其后的各步驟的處理相同。因此，關于步驟S305以后的處理，省略說明。
[0067]這樣，在本實施方式中，設為各網關以一定間隔對所收容的各智能儀表(加入自身所屬的無線網狀網絡的各智能儀表)發送賦予了收容數的定期查表數據要求消息，各智能儀表對針對新設置的智能儀表的 搜索要求消息的應答消息賦予網關的收容數，新設置的智能儀表選擇網關的收容數最少的消息，將回送來該應答消息的鄰接的智能儀表設為要加入的無線網狀網絡的連接目的地，所以能夠自動地實現各網關收容的智能儀表數的均衡化、即網關之間的負荷分散。
[0068]實施方式4.[0069]接下來，說明實施方式4。在本實施方式中，說明實施方式2的通信系統的變形例。
[0070]圖6是用于說明實施方式4的通信系統中的控制動作的圖，具體而言是示出網關對已加入的各智能儀表發送報告信息消息的動作的一個例子的時序圖。
[0071]在本實施方式的通信系統中，各網關與在實施方式2中說明的網關同樣地，以一定間隔發送(廣播)附加了收容數的報告信息消息。但是，并不是每次都附加收容數而發送。即，在本實施方式中，各網關在以一定間隔發送報告信息消息時，與上次的報告信息消息發送時進行比較，判斷在收容數中是否有增減(步驟S401、S404)，在有了增減的情況下(步驟S401 是”、步驟S404 是”)，才對報告信息消息賦予收容數(步驟S402、S405)，發送報告信息消息(步驟S403、S406)。另一方面，在收容數中無增減的情況下(步驟S401 否”、步驟S404 否”)，不賦予收容數而發送報告信息消息。另外，在圖6中僅記載了 I個網關(GW#1)的動作，但其他網關也是同樣的。新設置了智能儀表時的動作與實施方式2相同(實施圖4所示的步驟S205-S216的處理)。[0072]這樣，在本實施方式中，僅在收容數增減了的情況下，各網關才在以一定間隔對所收容的各智能儀表廣播的報告信息消息中賦予收容數，所以能夠得到與實施方式2同樣的效果，并且能夠削減所廣播的消息的信息量。
[0073]實施方式5.[0074]接下來，說明實施方式5。在本實施方式中，說明實施方式3的通信系統的變形例。
[0075]圖7是用于說明實施方式5的通信系統中的控制動作的圖，具體而言是示出網關對已加入的各智能儀表發送查表數據要求消息來收集定期查表值的動作的一個例子的時序圖。
[0076]在本實施方式的通信系統中，各網關與在實施方式3中說明的網關同樣地，以一定間隔發送附加了收容數的查表數據要求消息。但是，并不是每次都附加收容數而發送。即，在本實施方式中，各網關在以一定間隔發送查表數據要求消息時，與上次的查表數據要求消息發送時進行比較，判斷在收容數中是否有增減(步驟S501、S505)，在有了增減的情況下(步驟S501 是”、步驟S505 是”)，才對查表數據要求消息賦予收容數(步驟S502、S506)，并發送查表數據要求消息(步驟S503、S507)。另一方面，在收容數中無增減的情況下(步驟S501 否”、步驟S505 否”)，不賦予收容數而發送查表數據要求消息。另外，在圖7中僅記載了 I個網關(GW#1)的動作，但其他網關也是同樣的。新設置了智能儀表時的動作與實施方式3相同(實施圖5所示的步驟S305-S316的處理)。
[0077]這樣，在本實施方式中，僅在收容數增減了的情況下，各網關才在以一定間隔對所收容的各智能儀表廣播的查表數據要求消息中賦予收容數，所以能夠得到與實施方式3同樣的效果，并且能夠削減查表數據要求消息的信息量。
[0078]實施方式6.[0079]接下來，說明實施方式6。另外，設為通信系統的結構與實施方式I相同而進行說明(參照圖1)。
[0080]圖8、圖9是示出智能儀表新加入圖1所示的結構的通信系統中包含的無線網狀網絡中的一個時的例子的圖。具體而言，示出新設置智能儀表301，并加入GW#1屬下的網絡或者GW#2屬下的網絡的情況，圖8示出智能儀表301的加入動作開始時刻(加入前)的網絡結構，圖9示出智能儀表301的加入動作完成時刻(加入后)的網絡結構。在這些圖8、圖9中，用單點劃線表示了智能儀表301的電波的到達范圍以及成為該智能儀表301的連接目的地的智能儀表113的電波的到達范圍。在本實施方式中，設想了智能儀表301設置于僅能夠與GW#1屬下的智能儀表113進行通信的位置的情況。另外，設想成為智能儀表301的連接目的地的智能儀表113在智能儀表301的加入開始時刻已加入GW#1側的網絡，但設置于還能夠與已加入GW#2側的網絡的智能儀表207進行通信的位置的情況。圖10A、圖1OB是用于說明實施方式6的通信系統中的控制動作的圖，具體而言是示出在圖8所示的位置新設置智能儀表301時的動作的一個例子的時序圖。使用這些圖8-圖1OB來說明本實施方式的動作(智能儀表301新加入無線網狀網絡時的動作)。
[0081]如果新設置了智能儀表301，則首先為了選擇加入目的地的無線網狀網絡而實施鄰接搜索動作(步驟S601)。在該步驟S601中，智能儀表301首先啟動搜索應答消息接收等待的定時器，廣播搜索要求消息(步驟S602)。
[0082]所廣播的搜索要求消息到達存在于智能儀表301的電波的到達范圍內的鄰接的智能儀表113，智能儀表113將表示加入目的地的無線網狀網絡的網關的ID (#1)和直至網關的跳數(在該例子中為4)記載到搜索應答消息中，并發送到智能儀表301 (步驟S603)。另外，跳數如實施方式I中說明的那樣。
[0083]智能儀表301在搜索應答消息接收等待的定時器超時了的時刻，從此前接收的單一或者多個搜索應答消息中選擇直至網關的跳數最少的消息，將該選擇的消息的發送源智能儀表設為要加入的無線網狀網絡的連接目的地。在圖8的情況下，僅接收來自智能儀表113的搜索應答消息，所以此處將智能儀表113 (Gff#l側)作為要加入的無線網狀網絡的連接目的地(步驟S604)。
[0084]如果實施步驟S601的鄰接搜索動作(步驟S602?S604)而完成加入目的地的選擇，則接下來，智能儀表301啟動應答等待定時器，經由選擇為要加入的無線網狀網絡的連接目的地的鄰接的智能儀表113，對管理加入目的地的無線網狀網絡的GW#1發送加入登記要求消息(步驟S605)。此時，在之前的鄰接搜索動作(步驟S601)中，不存在其他能夠加入的無線網狀網絡(由Gmi以外的GW管理的無線網狀網絡)，所以通知表示無能夠加入的鄰接的無線網狀網絡的無鄰接的網關。
[0085]在應答等待定時器超時之前，未能接收到來自GW#1的加入登記應答消息的情況下，智能儀表301再次進行加入登記消息的發送，在應答等待定時器的超時前接收到來自Gff#l的加入登記應答消息的情況下，使應答等待定時器停止。
[0086]Gff#I使用所接收的加入登記要求消息中包含的認證信息來認證智能儀表301 (步驟S606)，更新收容數(步驟S607)，將賦予了可受理登記(OK)的加入登記應答消息發送到智能儀表301 (步驟S608)。
[0087]Gff#l在發送了上述加入登記應答消息之后，對網絡管理服務器2發送賦予了加入來的智能儀表301的ID的登記要求消息(步驟S609)。在網絡管理服務器2中，更新GW#1的收容數(步驟S610)，將賦予了可受理登記(OK)的加入登記應答消息發送到GW#1 (步驟S611)。
[0088]另外，網絡管理服務器2在將上述加入登記應答消息發送到GW#1之后，判斷是否需要網關之間的負荷調整(步驟S612)，如果判斷為有新的智能儀表301的加入的GW#1的收容數多于鄰接的GW#2的收容數(步驟S612:需要負荷調整)，則實施智能儀表的加入目的地的無線網狀網絡的切換動作(詳細后述)(圖1OB的步驟S613)。在上述步驟S612中，例如，在各網關的收容數的差為M臺以上的情況下，判斷為需要負荷調整。另外，也可以在一方的收容數比另一方的收容數多N%以上的情況下，判斷為需要負荷調整。另外，只要能夠比較網關之間的負荷，則可以使用其他任意的方法。另外，在網絡管理服務器2在步驟S612中判斷為不需要網關之間的負荷調整的情況下，智能儀表301的加入動作結束。
[0089]在作為圖1OB所示的步驟S613中實施的加入目的地的無線網狀網絡的切換動作中，網絡管理服務器2首先根據網關之間的收容數的差和加入了 GW#1的無線網狀網絡的各智能儀表的位置信息，選擇再次加入負荷少的一側的GW#2的無線網狀網絡的智能儀表(使加入目的地變更的智能儀表)，并且決定再加入的順序(步驟S614)。此時，GW#1的收容數的更新也一并進行。作為再次加入的智能儀表，選擇已加入GW#1 (負荷多的一側的網關)的無線網狀網絡的智能儀表中的還能夠加入其他無線網狀網絡(即，能夠與已加入其他無線網狀網絡的智能儀表進行通信)并且還盡可能接近新設置的智能儀表301 (直至智能儀表301的跳數小)的智能儀表、以及位于從該智能儀表至智能儀表301的路徑上的智能儀表。另外，關于再加入的順序，將能夠直接加入其他無線網狀網絡的智能儀表設為第I個，將能夠經由第I個智能儀表加入的智能儀表設為第2個。在第3個以后也同樣地決定，以使得高效地執行選擇為再加入的全部的智能儀表的再加入。
[0090]在圖8所示的例子中，設為成為智能儀表301的連接目的地的智能儀表113還能夠加入GW#2，所以選擇智能儀表113以及301，并設為智能儀表301首先進行再加入而繼續說明。
[0091]網絡管理服務器2接下來對所選擇的智能儀表113以及301，從要加入的順序(開始時間)晚的一方開始依次發送賦予了表示加入目的地的無線網狀網絡的網關的ID (#2)、和加入開始時間(例如，30秒之后、即時等)的再加入指示消息(步驟S615、S616)。
[0092]接收到再加入指示消息的智能儀表113以及301依照所指示的加入開始時間，為了加入無線網狀網絡而分別實施鄰接搜索動作(步驟S617、S630)。
[0093]在步驟S617中，被指示了即時開始的智能儀表113啟動搜索應答消息接收等待的定時器，廣播搜索要求消息(步驟S618)。
[0094]所廣播的搜索要求消息到達存在于智能儀表113的電波的到達范圍內的鄰接的智能儀表109、207以及301，智能儀表109以及207將表示加入目的地的無線網狀網絡的網關的ID (#1或者#2)和直至網關的跳數記載到搜索應答消息中，并發送到智能儀表113(步驟S620、S619)。智能儀表301為了等待直至通過步驟S615中接收的再加入指示消息指定的加入開始的時間而啟動加入開始等待定時器，在該時刻處于加入開始前的狀態，所以不發送搜索應答消息。
[0095]智能儀表113在搜索應答消息接收等待的定時器超時了的時刻，從此前接收的單一或者多個搜索應答消息中選擇直至通過上述再加入指示消息指定的網關20 (GW#2)的跳數最少的消息，將該選擇的消息的發送源智能儀表設為要加入的無線網狀網絡的連接目的地。在圖8的情況下，連接到GW#2的僅為智能儀表207，所以此處將智能儀表207設為要加入的無線網狀網絡的連接目的地(步驟S621)。
[0096]在搜索應答消息接收等待的定時器超時了的時刻，I個搜索應答消息也未能接收到的情況下，再次啟動搜索應答消息接收等待的定時器，廣播搜索要求消息(步驟S618)，直至能夠接收到搜索應答消息，重復實施該動作。
[0097]如果實施步驟S617的鄰接搜索動作(步驟S618?S621)而完成加入目的地的選擇，則接下來，智能儀表113啟動應答等待定時器，經由選擇為要加入的無線網狀網絡的連接目的地的鄰接的智能儀表207，對管理加入目的地的無線網狀網絡的GW#2發送加入登記要求消息(步驟S622)。此時，在之前的步驟S617 (鄰接搜索動作)中，在存在其他能夠加入的無線網狀網絡(由Gff#2以外的GW管理的無線網狀網絡)的情況下，一并通知表示該能夠加入的其他無線網狀網絡的GW的ID。此處，將GW#1的ID (=#1)作為鄰接GW的ID而一并通知。
[0098]在應答等待定時器超時之前，未能接收到來自GW#2的加入登記應答消息的情況下，智能儀表113再次進行加入登記消息的發送，在應答等待定時器的超時前接收到來自Gff#2的加入登記應答消息的情況下，使應答等待定時器停止。
[0099]Gff#2使用所接收的加入登記要求消息中包含的認證信息來認證智能儀表113 (步驟S623)，更新收容數(步驟S624)，將賦予了可受理登記(OK)的加入登記應答消息發送到智能儀表113 (步驟S625)。
[0100]Gff#2在發送了上述加入登記應答消息之后，對網絡管理服務器2發送賦予了加入來的智能儀表113的ID的登記要求消息(步驟S626)，在網絡管理服務器2中，更新GW#2的收容數(步驟S627)，將賦予了可受理登記(OK)的加入登記應答消息發送到GW#2 (步驟S628)。
[0101]網絡管理服務器2在將上述加入登記應答消息發送到GW#2之后，與上述步驟S612同樣地，判斷是否需要網關之間的負荷調整(步驟S629)。此處，判斷為不需要負荷調整(步驟S629:不需要負荷調整)，智能儀表113的再加入(從GW#1側向GW#2側的加入目的地的切換)動作結束。
[0102]另一方面，在上述步驟S615中接收到再加入指示消息的智能儀表301為了等待直至指定的加入開始的時間而啟動加入開始等待定時器，如果該定時器超時，則實施鄰接搜索動作(步驟S630)。
[0103]另外，智能儀 表301在從啟動加入開始等待定時器至超時的期間，停止用于加入網狀網絡的動作。在直至加入開始等待定時器超時的期間執行上述智能儀表113的再加入動作(上述步驟S617-S629)。這樣，網絡管理服務器2考慮再加入的各智能儀表的位置關系來決定加入的順序，考慮為依照決定進行加入動作(再加入動作)而對進行再加入的各智能儀表指示加入開始時間，所以能夠實現高效的再加入動作。在不指示加入開始時間的情況下，例如，由被指示了再加入的各智能儀表執行的加入動作有可能在相同的定時進行，在該情況下，直至智能儀表113的再加入動作完成，智能儀表301的再加入動作不順利而重復再加入動作，所以通信量、功耗將不必要地增加。另外，智能儀表301的動作(發送)成為針對智能儀表113的通信的干擾，有處理延遲增大的危險。
[0104]關于示出智能儀表301的再加入動作的步驟S630-S640，除了加入目的地的無線網狀網絡不同的點以外，與上述新設置后的動作(步驟S602-S611)相同。因此，關于智能儀表301的再加入動作，省略說明。
[0105]這樣，在本實施方式中，網絡管理服務器2在受理了各網關中收容的智能儀表的加入登記要求之后，判斷是否需要網關之間的負荷調整，在需要負荷調整的情況下，對為了變更加入目的地的無線網絡而選擇的智能儀表，指定收容數少的網關而指示再加入，被指示了再加入的各智能儀表在所指定的加入開始時間后，再次進行加入登記，所以能夠自動地實現各網關收容的智能儀表數的均衡化、即網關之間的負荷分散。
[0106]實施方式7.[0107]接下來，說明實施方式7。另外，設為通信系統的結構與實施方式I相同而進行說明(參照圖1)。在本實施方式中，說明與實施方式6同樣地，在圖8所示的位置新設置智能儀表301的情況。
[0108]在本實施方式的通信系統中，作為新設置智能儀表301之前的動作，如圖11所示，各網關(GW#1、GW#2)為了收集定期查表值，啟動定期查表值收集定時器，以一定間隔對所收容的各智能儀表發送賦予了鄰接搜索要求的查表數據要求消息(步驟S701)。在圖11中，著眼于GW#1和智能儀表113而記載了查表數據要求/應答消息的發送接收動作，但GW#1與其他智能儀表之間的動作、以及其他網關與智能儀表之間的動作也相同。[0109]接收到查表數據要求消息的智能儀表113執行鄰接搜索動作(步驟S702)。在該鄰接搜索動作中，首先，啟動搜索應答消息接收等待的定時器，廣播搜索要求消息(步驟S703)。所廣播的搜索要求消息到達存在于智能儀表113的電波的到達范圍內的鄰接的智能儀表109以及207，智能儀表109以及207將表示加入目的地的無線網狀網絡的網關的ID (#1或者#2)和直至網關的跳數記載到搜索應答消息中，并發送到智能儀表113 (步驟S704、S705)。
[0110]智能儀表113在搜索應答消息接收等待的定時器超時了的時刻，根據此前接收的單一或者多個搜索應答消息，抽出表示無線網狀網絡的網關的ID和跳數的組而作為搜索結果，對GW#1發送賦予了定期查表值(一定間隔中的電力使用量(kWh))、以及該搜索結果的查表數據應答消息(步驟S706)。
[0111]接收到賦予了定期查表值(一定間隔中的電力使用量(kWh))以及搜索結果的查表數據應答消息的GW#1對網絡管理服務器2發送賦予了該搜索結果的搜索通知消息(步驟S707)，在網絡管理服務器2中，保持智能儀表113的搜索結果(步驟S708)。
[0112]通過各網關執行上述動作(步驟S702的鄰接搜索動作)并將搜索結果通知到網絡管理服務器2，網絡管理服務器2能夠得到由各智能儀表取得的搜索結果，能夠掌握加入到通信系統內的各無線網狀網絡的智能儀表之間的無線通信的到達性。即，能夠針對各智能儀表，掌握能夠連接(能夠通過無線方式直接通信)的鄰接智能儀表。
[0113]GW#1在對網絡管理服務器2在步驟S707中發送了搜索通知消息之后，啟動定期查表收集定時器，如果該定時器超時，則再次對智能儀表113發送賦予了鄰接搜索要求的查表數據要求消息(步驟S709)。其以后的動作(步驟S710?S716)與已經說明的步驟S702?S708相同，所以說明省略。
[0114]在通過圖11所示的時序進行查表數據和搜索結果的收集的本實施方式的通信系統中新設置了智能儀表301之后的動作與在實施方式6中說明的動作大致相同。本實施方式的動作與實施方式6的動作的差異是在加入目的地的切換動作中，還考慮智能儀表之間的無線通信的到達性來進行的點。即，在本實施方式中的新智能儀表的加入動作中，如實施方式6中說明的那樣，希望加入的智能儀表301經由鄰接的智能儀表113，臨時加入GW#I的無線網狀網絡(參照圖1OA的步驟S601?S611)，但網絡管理服務器2判斷是否需要網關之間的負荷調整，在判斷為需要負荷調整而執行智能儀表的加入目的地的無線網狀網絡的切換動作(步驟S613)時，不僅根據各智能儀表的位置信息，而且還根據包括鄰接的無線網狀網絡的各智能儀表之間的無線通信的到達性，選擇再次加入負荷少的一側的GW#2的無線網狀網絡的智能儀表，并且決定再加入的順序。
[0115]另外，使多個智能儀表再次加入鄰接的無線網狀網絡的動作與在實施方式6中說明的動作(參照圖1OB的步驟S615?S640)相同，所以說明省略。
[0116]這樣，在本實施方式中，各智能儀表在從網關接收到查表數據的發送要求(查表數據要求消息)的情況下，進行鄰接搜索，將鄰接搜索結果與查表數據一起發送到網關，網關將從所收容的智能儀表接收的鄰接搜索結果轉送到網絡管理服務器，網絡管理服務器根據所接收的鄰接搜索結果，掌握智能儀表之間的無線通信的到達性，受理智能儀表的加入登記要求，與此相伴，在判斷為需要網關之間的負荷調整的情況下，考慮各智能儀表的位置信息以及智能儀表之間的無線通信的到達性來決定作為為了負荷調整而執行的加入目的地切換的對象的智能儀表。由此，能夠自動地實現各網關收容的智能儀表數的均衡化、即網關之間的負荷分散。
[0117]產業上的可利用性
[0118]如以上那樣，本發明作為包括多個無線網狀網絡的通信系統是有用的，該多個無線網狀網絡由具有對電力等進行查表的功能的節點即智能儀表形成，特別適合于能夠實現收容有各無線網狀網絡的網關之間的附加分散的通信系統。
【權利要求】
1.ー種通信系統，其特征在于，具備: 多個無線網狀網絡，由単一的網關以及該網關所收容的ー個以上的節點形成，該ー個以上的節點設置于需要家庭，測量關于電力及煤氣及自來水中的至少ー個的使用量；以及 管理服務器，管理各個所述網關所收容的節點的數量并且收集并管理由所述節點得到的測量結果， 所述節點在希望加入無線網狀網絡的情況下，對能夠直接或者經由其他節點連接的網關中的ー個，通知能夠連接的所有網關的信息并且要求加入， 所述網關如果從節點接收到向自身管理的無線網狀網絡即本網絡的加入要求，則確認自身收容著的節點的數量、和要求源的節點能夠連接的其他網關所收容著的節點的數量，在存在收容節點數比自身收容的節點數少的其他網關的情況下，以加入該其他網關管理的無線網狀網絡的方式對要求源的節點進行指示。
2.根據權利要求1所述的通信系統，其特征在干， 在各個所述網關的所收容的節點的數量變化了的情況下，所述管理服務器將變化后的節點數通知到各個所述網關。
3.ー種通信系統，其特征在于，具備: 多個無線網狀網絡，由単一的網關以及該網關所收容的ー個以上的節點形成，該ー個以上的節點設置于需要家庭，測量關于電力、煤氣及自來水中的至少ー個的使用量；以及 管理服務器，管理各個所述網關所收容的節點的數量并且收集并管理由所述節點得到的測量結果， 所述網關在自身管理的無線網狀網絡內定期地廣播儲存了規定的信息的報告信息消息，并且利用該報告信息消息來廣播自身收容的節點數的信息， 所述節點在加入無線網狀網絡時，將所收容的節點數最少的網關管理的無線網狀網絡選擇為加入目的地。
4.根據權利要求3所述的通信系統，其特征在干， 所述網關在自身收容的節點數變化了的情況下，將變化后的節點數的信息附加到所述報告信息消息而發送。
5.ー種通信系統，其特征在于，具備: 多個無線網狀網絡，由単一的網關以及該網關所收容的ー個以上的節點形成，該ー個以上的節點設置于需要家庭，測量關于電力及煤氣及自來水中的至少ー個的使用量；以及 管理服務器，管理各個所述網關所收容的節點的數量并且收集并管理由所述節點得到的測量結果， 所述網關對自身收容的各節點定期地發送用于要求所述使用量的測量結果的通知的消息，并且利用該消息而將自身收容的節點的數量通知到各節點， 所述節點在加入無線網狀網絡時，將所收容的節點數最少的網關管理的無線網狀網絡選擇為加入目的地。
6.根據權利要求5所述的通信系統，其特征在干， 所述網關在自身收容的節點的數量變化了的情況下，將變化后的節點數的信息附加到所述消息而發送。
7.ー種通信系統，其特征在于，具備:多個無線網狀網絡，由単一的網關以及該網關所收容的ー個以上的節點形成，該ー個以上的節點設置于需要家庭，測量關于電力及煤氣及自來水中的至少ー個的使用量；以及管理服務器，管理各個所述網關所收容的節點的數量以及各節點的位置信息，并且收集并管理由所述節點得到的測量結果， 所述網關在新的節點加入了自身管理的無線網狀網絡的情況下，更新自身收容的節點數的信息，并且將更新后的節點數通知到所述管理服務器， 所述管理服務器在通知來所述更新后的節點數的情況下，根據各個所述網關所收容的節點的數量判斷網關之間的負荷調整的必要性，在需要負荷調整的情況下，根據所述位置信息，選擇收容于過負荷狀態的網關的節點的一部分，指示該所選擇的節點，將加入目的地變更為不是過負荷狀態的網關管理的無線網狀網絡。
8.根據權利要求7所述的通信系統，其特征在干， 所述管理服務器在對所選擇的所述節點指示加入目的地的變更吋，對各節點指示分別不同的動作開始定時而作為執行加入目的地變更動作的定時，從而使各節點的加入目的地變更動作按照期望的順序執行。
9.根據權利要求7或者8記載的通信系統，其特征在干， 所述網關對所收容的各節點定期地進行指示以使得捜索鄰接節點，從各節點取得捜索結果，將該搜索結果通知到所述管理服務器， 所述管理服務器在判斷為需要所述負荷調整的情況下，根據所述位置信息以及所述搜索結果，選擇收容于過負荷狀態的`網關的節點的一部分。
【文檔編號】H04W4/04GK103460725SQ201180069664
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年3月25日 優先權日:2011年3月25日
【發明者】大久保晃, 城倉義彥, 石橋孝一, 川端孝史, 平井博昭, 久保田仁, 黑澤憐志 申請人:三菱電機株式會社