通信系统的制作方法
【专利摘要】本发明的通信系统具备：由网关及智能仪表形成的无线网状网络；管理网关各自容纳的智能仪表的数量并且收集管理基于智能仪表的测量结果的管理服务器，管理服务器检测到网关启动的情况下，根据管理对象的各网关所容纳的智能仪表的数量及各智能仪表的位置信息，决定变更加入目的地的无线网状网络的智能仪表，对所决定的各智能仪表进行指示，以使得将加入目的地的无线网状网络变更为启动的网关管理的无线网状网络。
【专利说明】通信系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及包含电力等自动查表系统中利用的网状网络的通信系统。
【背景技术】
[0002]以往的无线网状(另外，也称为自组(ad-hoc)、多跳，但是本说明书称为网状)通信技术中，无线终端新加入无线网状网络时，希望加入的无线终端根据与通信对方目的地的无线终端、基站之间的无线通信中的接收信号强度、消耗电力、安全等级、抗干涉波特性等信息，判断通信路径状态，加入通信品质和传送速度为最佳的网络(例如，专利文献I)。
[0003]另外，作为无线网状通信技术的应用例，已知有采用无线网状通信技术进行电力等自动查表的自动查表系统。在以往的自动查表系统中，对在独立式住宅/集中住宅等客户各户设置的电力、煤气、自来水的仪表实际安装无线的通信机，在仪表实际安装的通信机将从仪表取得的电力、煤气、自来水量等查表数据直接或经由周围的其他通信机向上位系统(查表数据管理装置、业务管理装置等)传送。该自动查表系统成为广域且大规模的系统，因此，提出了如下方案:在电线杆等上设置网关(另外也称为集线器、汇集装置，但是本说明书称为网关)，阶段性地汇集查表数据，从各户传送数据时，通过应用基于无线的网状通信的路由功能等的机制，高效地收集查表数据(例如，非专利文献I)。另外，实际安装了通信机(通信功能)的仪表被称为智能仪表。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2003-324443号公报
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1:后藤田等，「情報.制御ο融合a 6自動検針(ami) y 二一'>3 >」(《基于信息/控制的融合的自动查表(AMI)解决方案》)日立评论，2010年8月号，34?37页
【发明内容】
[0009]应用无线网状通信技术的以往的自动查表系统中，判断通信路径状态，选择要加入的无线网状网络，但是，存在未考虑各网关容纳的仪表(智能仪表)数量的均衡化、即网关间的负荷分散的问题。
[0010]本发明鉴于上述问题而提出，目的是获得一种通信系统，该通信系统实现能够对各网关容纳的智能仪表数量进行均衡化而自动地谋求网关间的负荷分散的网状网络。
[0011]为了解决上述问题并达成目的，本发明的通信系统的特征在于具备:多个无线网状网络，由单一网关以及一个以上的节点形成，该节点被该网关容纳，设置于客户并且测量针对电力、煤气及自来水中的至少一个的使用量；以及管理服务器，管理上述网关各自容纳的节点的数量，并且收集并管理基于上述节点的测量结果，上述管理服务器检测到网关启动的情况下，根据管理对象的各网关所容纳的节点的数量及各节点的位置信息，决定变更加入目的地的无线网状网络的节点，对该决定的各节点进行指示，以使得将加入目的地的无线网状网络变更为上述启动的网关管理的无线网状网络。
[0012]根据本发明的通信系统，管理服务器检测到网关启动时，对加入到各网关的无线网状网络的各智能仪表中的、与启动了的网关邻接的网关所容纳的一部分智能仪表，指示将加入目的地变更为启动了的网关管理的无线网状网络，因此，取得自动地谋求网关容纳的智能仪表数量的均衡化、即网关间的负荷分散的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示本发明的通信系统的构成例的图。
[0014]图2A是表示在实施方式I的通信系统中调整网关间的负荷时的动作例的次序图。
[0015]图2B是表示实施方式I的通信系统中的网关间的负荷调整动作的次序图。
[0016]图2C是表示实施方式I的通信系统中的网关间的负荷调整动作的次序图。
[0017]图2D是表示实施方式I的通信系统中的网关间的负荷调整动作的次序图。
[0018]图3是表示实施方式I的通信系统中的网关间的负荷调整动作的次序图。
[0019]图4是表示实施方式2的通信系统中的控制动作的图。
[0020]图5是表示实施方式3的通信系统中的控制动作的图。
[0021]图6A是表示实施方式4的通信系统中的控制动作的图。
[0022]图6B是表示实施方式4的通信系统中的控制动作的图。
[0023]图6C是表示实施方式4的通信系统中的控制动作的图。
[0024](符号的说明)
[0025]1:服务器装置；2:服务器装置(网络管理服务器)；3:广域网；10、20、30:网关；101-109,201-209:智能仪表。
【具体实施方式】
[0026]以下，根据附图详细说明本发明的通信系统的实施方式。另外，本发明并不限于该实施方式。
[0027]实施方式1.[0028]图1是表示本发明的通信系统的构成例的图。本发明的通信系统构成为包含:月艮务器装置I及2 ;经由广域网3与这些服务器装置连接的网关10(以下有时也记载为GW#1)、网关20 (以下有时也记载为GW#2)及网关30 (以下有时也记载为GW#3);与网关10、20或30直接或间接地连接的多个智能仪表101-109及201-209。各网关与下属的智能仪表一起形成无线网状网络。
[0029]在图1所示的通信系统中，服务器装置I经由网关10、20或30从智能仪表(已加入无线网状网络的智能仪表)收集电力、煤气或者自来水量等的查表数据。服务器装置2管理各无线网状网络内的路径、状态(各网关所容纳的智能仪表的数量、各智能仪表的设置位置等)。各网关(GW#1、GW#2、Gff#3)连接与下属的智能仪表一起形成的无线网状网络和广域网3。各智能仪表(智能仪表101-109、201-209)具有通过无线通信与其他智能仪表或网关连接的功能、及测量电力、煤气、自来水等使用量的功能(查表功能)。在查表功能中，测量电力等使用量中的至少一个以上。智能仪表101-109经由网关10 (GW#1)在与服务器装置1、2之间进行双向的数据通信。智能仪表201?209经由网关20 (GW#2)在与服务器装置1、2之间进行双向的数据通信。另外，在图1中，设为GW#3是刚刚启动后等状态，在GW#3下属不存在智能仪表(不存在已加入GW#3管理的无线网状网络的智能仪表)。另外，在图1中，连接各网关和智能仪表的虚线、连接智能仪表彼此的虚线表示无线网状网络的通Ih路径。
[0030]智能仪表的无线通信功能遵从特定的低电力无线或者无线LAN (Local AreaNetwork，局域网)(IEEE802.11)、ZigBee (IEEE802.15.4)等的任何一个或多个。另外，服务器装置1、2的功能不同，因此设为独立的装置，但是，也可以用具有收集查表数据的功能和管理无线网状网络内的路径、状态的功能的一台装置来实现。广域网3是各网关和各服务器装置之间的网络，是采用便携电话等无线或者光纤、电话线(调制解调器、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line,非对称数字用户环线))等的有线方式的广域网。
[0031]在这样构成的通信系统中，服务器装置2(以下，为了与服务器装置I区别，称为网络管理服务器2)监视各网关所容纳的智能仪表的状态，判断是否需要调整网关间的处理负荷，在判断为需要调整时，通过将已加入某一无线网状网络的智能仪表的一部分移动到邻接的无线网状网络(变更加入目的地)来调整负荷。以下，详细说明调整网关间的处理负荷的动作。
[0032]图2A?图2D及图3是表示在实施方式I的通信系统中调整网关间的负荷时的动作例的次序图。图2A?图2D表示了使加入网关10 (GW#1)的无线网状网络的智能仪表重新加入邻接的网关30 (Gff#3)的无线网状网络，并切换加入目的地的无线网状网络时的动作的次序。图3表示了使加入网关20 (GW#2)的无线网状网络的智能仪表重新加入邻接的网关30 (Gff#3)的无线网状网络，并切换加入目的地的无线网状网络时的动作次序。
[0033]在新设置GW#3的情况或者从装置故障恢复了的情况下，如图2A所示，首先，对网络管理服务器2发送表示装置的启动完成的启动完成通知消息(步骤S101)。网络管理服务器2接收到启动完成通知消息时，将该消息的发送源的网关(GW#3)追加到管理对象的网关而开始状态管理(负荷状态的监视等)，并且返回启动完成应答消息(步骤S102)。
[0034]而且，网络管理服务器2根据加入到与新启动的GW#3邻接的GW#1及GW#2的各自的无线网状网络的各智能仪表的位置信息和GW#1及GW#2的容纳数(GW#1容纳的智能仪表的数量、Gff#2容纳的智能仪表的数量)，选择向GW#3的无线网状网络再次加入的智能仪表的并且决定重新加入的顺序，以使得各网关容纳的智能仪表的数量均衡化(步骤S103)。关于重新加入的顺序，将可直接参加到重新加入目的地的GW#3的无线网状网络的智能仪表设为第I个，将经由第I个智能仪表可参加的智能仪表设为第2个。第3个以后也同样地决定，使得高效地执行作为重新加入而选择的全部智能仪表的重新加入。
[0035]这里，接着说明网络管理服务器2选择与GW#3可连接的智能仪表102 (在与GW#3可通信的位置设置的智能仪表102)、与该智能仪表102可连接的智能仪表106、以及与该智能仪表106可连接的智能仪表107，决定按智能仪表102 — 106 — 107的顺序重新加入到GW#3的无线网状网络。另外，在步骤S103中，也一并进行所选择的智能仪表加入的网关(Gff#l)的容纳数的更新。
[0036]在步骤S103的处理结束后，作为步骤S104，实施加入目的地的切换动作。在该切换动作中，网络管理服务器2对上述步骤S103中选择的智能仪表102、106及107，从加入顺序(开始时间)晚的一方开始，依次发送表示重新加入目的地的无线网状网络的网关的ID(=#3)和赋予了加入开始时间的重新加入指示消息(步骤S105?S107)。
[0037]接收了重新加入指示消息的智能仪表102、106及107按照所指示的加入开始时间，为了加入到无线网状网络，分别实施邻接搜索动作(步骤3108、5120、5132)。
[0038]另外，在重新加入指示消息中未指示加入开始时间的情况下，例如，指示了重新加入的各智能仪表进行的加入动作可能在同一定时进行，在该情况下，根据各智能仪表和管理作为加入目的地的无线网状网络的GW#3的位置关系，直到智能仪表102的重新加入动作完成为止，智能仪表106、107的重新加入动作不顺利，反复进行重新加入动作，因此流量、消耗电力不必要地增加。另外，智能仪表106、107的动作(发送)成为对智能仪表102的通信的干扰，处理迟延有可能增大。在本实施方式中，网络管理服务器2考虑到这样的情况，决定向各智能仪表指示的加入开始时间，因此，后述的各动作被高效地执行，能够短时间内切换加入目的地。
[0039]在步骤S108的邻接搜索动作中，被指示了立即开始的智能仪表102如图2B所示，启动等待接收搜索应答消息的定时器，广播搜索请求消息(步骤S109)。广播的搜索请求消息到达存在于智能仪表102的电波的到达范围内的GW#1、Gff#3及邻接智能仪表106，Gff#I及GW#3将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#1或#3)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，并向智能仪表102发送(步骤S110、S111)。这里，跳数是指表示从网关经由几台智能仪表到达自节点的数量，在与网关可直接通信的情况下为1，经由一台智能仪表的情况下为2，经由N台智能仪表的情况下为N+1。
[0040]智能仪表106为了等待到在步骤S106接收到的重新加入指示消息中所指定的加入开始为止的时间，启动加入开始等待定时器，由于在此时刻处于加入开始前的状态，因此不发送搜索应答消息。
[0041]智能仪表102在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，从至此为止接收的单一或多个搜索应答消息中，选择到在上述重新加入指示消息中指定的网关30 (Gff#3)为止的跳数最少的消息，将该选择的消息的发送源的智能仪表或网关设为要加入的无线网状网络的连接目的地(步骤S112)。在图示的例子中，将GW#3设为要加入的无线网状网络的连接目的地。
[0042]在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，一个搜索应答消息都未接收到的情况下，再次启动等待接收搜索应答消息的定时器，广播搜索请求消息(步骤S109)，反复实施该动作(邻接搜索动作)直到接收到搜索应答消息为止。
[0043]实施步骤SS108的邻接搜索动作(图2B的步骤S109?S111)而完成加入目的地的选择时，接着，智能仪表102启动应答等待定时器，向作为要加入的无线网状网络的连接目的地而选择的GW#3发送加入登记请求消息(步骤S113)。此时，在之前的步骤S108(邻接搜索动作)中，存在另外可加入的无线网状网络(GW#3以外的GW管理的无线网状网络)的情况下，一并通知表示该可加入的其他无线网状网络的GW的ID。这里，将GW#1的ID (=#1)作为邻接GW的ID而一并通知。另外，虽然省略图示，但是，在加入登记请求消息包含网关侧的认证处理所需的信息(认证信息)。
[0044]直到应答等待定时器超时为止都未接收到来自GW#3的加入登记应答消息的情况下，智能仪表102再次进行加入登记消息的发送，在应答等待定时器超时前接收了来自Gff#3的加入登记应答消息的情况下，停止应答等待定时器。
[0045]Gff#3采用所接收的加入登记请求消息中所包含的认证信息来对智能仪表102进行认证(步骤S114)，更新容纳数(步骤S115)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向智能仪表102发送(步骤S116)。
[0046]Gff#3在发送上述加入登记应答消息后，向网络管理服务器2发送赋予了加入进来的智能仪表102的ID的登记请求消息(步骤S117)。在网络管理服务器2中更新GW#3的容纳数(步骤S118)，向GW#3发送赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息(步骤S119)。
[0047]另一方面，在上述步骤S106中接收了重新加入指示消息的智能仪表106为了等待到所指定的加入开始为止的时间，启动加入开始等待定时器，在该定时器超时时，实施邻接搜索动作(步骤S120)。
[0048]另外，智能仪表106在启动加入开始等待定时器起到超时为止的期间，停止用于向网状网络加入的动作。
[0049]在步骤S120的邻接搜索动作中，智能仪表106如图2C所示，启动等待接收搜索应答消息的定时器，广播搜索请求消息(步骤S121)。广播的搜索请求消息到达存在于智能仪表106的电波的到达范围内的邻接智能仪表101、102及107，智能仪表101及102将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#1或#3)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，并向智能仪表106发送(步骤S122、S123)。
[0050]智能仪表107为了等待到在步骤S105中接收的重新加入指示消息中所指定的加入开始为止的时间，启动加入开始等待定时器，由于在此时刻处于加入开始前的状态，因此不发送搜索应答消息。
[0051]智能仪表106在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，从至此为止所接收的单一或多个搜索应答消息中，选择到在上述重新加入指示消息指定的网关30 (Gff#3)为止的跳数最少的消息，将该选择的消息的发送源的智能仪表或网关设为要加入的无线网状网络的连接目的地(步骤S124)。在图示的例子中，与GW#3连接的仅仅是智能仪表102，因此，这里将智能仪表102设为要加入的无线网状网络的连接目的地。
[0052]在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，一个搜索应答消息都未接收到的情况下，再次启动等待接收搜索应答消息的定时器，广播搜索请求消息(步骤S121 )，反复实施该动作(邻接搜索动作)直到接收到搜索应答消息为止。
[0053]实施步骤S120的邻接搜索动作(图2C的步骤S121?S124)而加入目的地的选择完成时，接着，智能仪表106启动应答等待定时器，经由作为要加入的无线网状网络的连接目的地而选择的智能仪表102，向管理加入目的地的无线网状网络的GW#3发送加入登记请求消息(步骤S125)。此时，在之前的步骤S120 (邻接搜索动作)中，存在另外可加入的无线网状网络(GW#3以外的GW管理的无线网状网络)的情况下，一并通知表示该可加入的其他无线网状网络的GW的ID。这里，将GW#1的ID (=#1)作为邻接GW的ID而一并通知。
[0054]直到应答等待定时器超时为止都未接收到来自GW#3的加入登记应答消息的情况下，智能仪表106再次进行加入登记消息的发送，在应答等待定时器超时前接收了来自Gff#3的加入登记应答消息的情况下，停止应答等待定时器。
[0055]Gff#3采用所接收的加入登记请求消息中所包含的认证信息来对智能仪表106进行认证(步骤S126)，更新容纳数(步骤S127)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向智能仪表106发送(步骤S128)。
[0056]Gff#3在发送上述加入登记应答消息后，向网络管理服务器2发送赋予了加入进来的智能仪表106的ID的登记请求消息(步骤S129)。通过网络管理服务器2更新GW#3的容纳数(步骤S130)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向GW#3发送(步骤S131)。
[0057]另外，在上述步骤S105中接收了重新加入指示消息的智能仪表107为了等待到所指定的加入开始为止的时间，启动加入开始等待定时器，在该定时器超时时，实施邻接搜索动作(步骤S132)。
[0058]另外，智能仪表107在启动加入开始等待定时器起到超时为止的期间，停止用于向网状网络加入的动作。
[0059]在步骤S132的邻接搜索动作中，智能仪表107如图2D所示，启动等待接收搜索应答消息的定时器，并广播搜索请求消息(步骤S133)。广播的搜索请求消息到达存在于智能仪表107的电波的到达范围内的邻接智能仪表102及106，智能仪表102及106将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#3)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，并向智能仪表107发送(步骤S134、S135)。
[0060]智能仪表107在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，从至此为止接收的单一或多个搜索应答消息中选择到在上述重新加入指示消息中所指定的网关30 (GW#3)为止的跳数最少的消息，将该选择的消息的发送源的智能仪表或网关设为要加入的无线网状网络的连接目的地(步骤S136)。在图示的例子中，到GW#3为止的跳数最少的是智能仪表102，因此，这里将智能仪表102设为要加入的无线网状网络的连接目的地。
[0061]在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，一个搜索应答消息都未接收到的情况下，再次启动等待接收搜索应答消息的定时器，并广播搜索请求消息(步骤S133)，反复实施该动作(邻接搜索动作)直到接收到搜索应答消息为止。
[0062]实施步骤SS132的邻接搜索动作(图2D的步骤S133?S136)而加入目的地的选择完成时，接着，智能仪表107启动应答等待定时器，经由作为要加入的无线网状网络的连接目的地而选择的智能仪表102，向管理加入目的地的无线网状网络的GW#3发送加入登记请求消息(步骤S137)。此时，在之前的步骤S132 (邻接搜索动作)中，存在另外可加入的无线网状网络(GW#3以外的GW管理的无线网状网络)的情况下，一并通知表示该可加入的其他无线网状网络的GW的ID。这里，不存在另外可加入的无线网状网络，因此，不通知邻接Gff 的 ID。
[0063]到应答等待定时器超时为止都未接收到来自GW#3的加入登记应答消息的情况下，智能仪表107再次进行加入登记消息的发送，在应答等待定时器超时前接收了来自Gff#3的加入登记应答消息的情况下，停止应答等待定时器。
[0064]Gff#3采用所接收的加入登记请求消息中所包含的认证信息来对智能仪表107进行认证(步骤S138)，更新容纳数(步骤S139)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向智能仪表107发送(步骤S140)。
[0065]Gff#3在发送上述加入登记应答消息后，向网络管理服务器2发送赋予了加入进来的智能仪表107的ID的登记请求消息(步骤S141)。在网络管理服务器2中更新GW#3的容纳数(步骤S142)，向GW#3发送赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息(步骤S143)。
[0066]以上是网络管理服务器2判断为需要网关间的处理负荷调整并使GW#1的一部分智能仪表向邻接的GW#3移动(变更加入目的地)时的控制动作，具体地说，是将加入到高负荷状态的GW#1的无线网状网络的智能仪表中的智能仪表102、106及107的加入目的地切换为邻接的GW#3的无线网状网络的动作。另外，使GW21的一部分智能仪表向邻接的GW#3移动时的控制动作如图3所示。该图3表示将加入到GW#2的无线网状网络的智能仪表中的智能仪表201、204及205的加入目的地切换到邻接的GW#3的无线网状网络时的动作，但是，网络管理服务器2、各网关(GW#1、GW#2、GW#3)及切换加入目的地的各智能仪表(智能仪表201、204、205)的动作与图2所示的动作同样，因此省略说明。
[0067]这样，在本实施方式中，网络管理服务器检测网关的启动，将该网关作为管理对象而追加的情况下，为了使管理对象的各网关容纳的智能仪表的数量均衡化，对加入到各网关的无线网状网络的各智能仪表中与启动的网关邻接的网关所容纳的一部分智能仪表，指示重新加入邻接的无线网状网络、即启动的网关管理的无线网状网络(变更加入目的地)。另外，还一并指示作为执行重新加入动作的定时的加入开始时间。由此，指示了重新加入的各智能仪表在指定的定时再次进行加入登记，因此，可以高效进行加入目的地的变更次序，并且可以自动地谋求网 关容纳的智能仪表数量的均衡化、即网关间的负荷分散。
[0068]实施方式2.[0069]接着，说明实施方式2。另外，将通信系统的构成设为与实施方式I相同的构成而进行说明(参照图1)。图4是用于说明实施方式2的通信系统中的控制动作的图。与实施方式I同样，说明GW#3新启动时的控制动作。
[0070]在本实施方式的通信系统中，作为GW#3新设置或者从装置故障恢复前的动作，各网关如图4所示，为了收集定期查表值，启动定期查表值收集定时器，以一定间隔向容纳的各智能仪表发送赋予了邻接搜索请求的查表数据请求消息(步骤S201、S211)。即，在定期查表值收集定时器超时时，网关发送赋予了邻接搜索请求的查表数据请求消息。另外，详细情况将随后叙述，接收针对查表数据请求消息的应答消息，将作为结果获得的搜索结果通知到网络管理服务器2后，重新启动定期查表值收集定时器。在图4中，关注GW#1和智能仪表102，记载了查表数据请求/应答消息的收发动作，但是，Gff#I和其他智能仪表间的动作及其他网关和智能仪表间的动作也同样。
[0071]接收了查表数据请求消息的智能仪表102执行邻接搜索动作(步骤S202)。在该邻接搜索动作中，首先，启动等待接收搜索应答消息的定时器，并广播搜索请求消息(步骤S203)。广播的搜索请求消息到达存在于智能仪表102的电波的到达范围内的邻接智能仪表106及GW#1，智能仪表106及GW#1将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#1)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，向智能仪表102发送(步骤S204、S205)。
[0072]智能仪表102在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，根据至此为止接收的单一或多个搜索应答消息，将表示无线网状网络的网关的ID和跳数的组作为搜索结果而提取，向GW#1发送赋予了定期查表值(一定间隔中的电力使用量(kWh))及该搜索结果的查表数据应答消息(步骤S206)。
[0073]接收了赋予了定期查表值(一定间隔中的电力使用量(kWh))及搜索结果的查表数据应答消息的GW#1向网络管理服务器2发送赋予了该搜索结果的搜索通知消息(步骤S207)，在网络管理服务器2中保持智能仪表102的搜索结果(步骤S208)。
[0074]在定期地执行以上的定期查表值的收集动作的状态下，Gff#3新设置或者从装置故障恢复时，向网络管理服务器2发送表示装置的启动完成的启动完成通知消息(步骤S209)，网络管理服务器2向GW#3发送启动完成应答消息(步骤S210)。
[0075]Gff#I在步骤S207中向网络管理服务器2发送搜索通知消息后，启动定期查表收集定时器，在该定时器超时时，再次向智能仪表102发送赋予了邻接搜索请求的查表数据请求消息(步骤S211)。
[0076]在步骤S211中接收了查表数据请求消息的智能仪表102与上述的步骤S201中接收了查表数据请求消息的情况同样，执行邻接搜索动作(步骤S212)。即，启动等待接收搜索应答消息的定时器，并广播搜索请求消息(步骤S213)。
[0077]广播的搜索请求消息到达存在于智能仪表102的电波的到达范围内的邻接智能仪表106及GW#1，并且还到达装置的启动完成的GW#3，智能仪表106、Gff#I及GW#3将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#1、#3)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，并向智能仪表102发送(步骤S214?S216)。
[0078]智能仪表102在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，根据至此为止接收的单一或多个搜索应答消息，将表示无线网状网络的网关的ID和跳数的组作为搜索结果而提取，向GW#1发送赋予了定期查表值(一定间隔中的电力使用量(kWh))及该搜索结果的查表数据应答消息(步骤S217)。
[0079]接收了赋予了定期查表值(一定间隔中的电力使用量(kWh))及搜索结果的查表数据应答消息的GW#1向网络管理服务器2发送赋予了该搜索结果的搜索通知消息(步骤S218)，在网络管理服务器2中保持智能仪表102的搜索结果(步骤S219)。
[0080]通过各网关执行上述动作(步骤S202等的邻接搜索动作)而将搜索结果通知给网络管理服务器2，从而网络管理服务器2可以获得基于各智能仪表的搜索结果，可以掌握加入到通信系统内的各无线网状网络的智能仪表间的无线通信的到达性。即，对于各智能仪表，可以掌握可连接的(通过无线可直接通信的)邻接智能仪表。
[0081]然后，如实施方式I所说明的那样，网络管理服务器2判断是否需要进行网关间的负荷调整，在进行智能仪表的加入目的地的无线网状网络的切换动作(与图2A的步骤S104、图3的步骤S144相当的动作)时，不仅考虑各智能仪表的位置信息，还考虑邻接搜索结果(智能仪表间的无线通信的到达性)，选择再次加入到GW#3的无线网状网络的智能仪表并且决定使所选择的智能仪表重新加入的顺序。
[0082]再次加入到GW#3的无线网状网络的智能仪表的选择和重新加入的顺序决定结束后，使所选择的各智能仪表重新加入到邻接的无线网状网络(GW#3的无线网状网络)的动作与实施方式I说明的动作(图2A的步骤S104、图3的步骤S144)同样，因此省略说明。
[0083]这样，在本实施方式中，各网关以一定间隔发送赋予了邻接搜索请求的定期查表值的请求消息，各智能仪表在接受了赋予了邻接搜索请求的定期查表值的请求消息的情况下，进行邻接搜索，将邻接搜索结果与查表数据一起向网关发送，网关将从容纳的智能仪表接收的邻接搜索结果向网络管理服务器转送，网络管理服务器根据接收的邻接搜索结果，掌握智能仪表间的无线通信的到达性。另外，网络管理服务器进行网关间的负荷调整的情况下，根据各智能仪表的位置信息和智能仪表间的无线通信的到达性，选择变更加入目的地的无线网络的智能仪表，并且决定变更加入目的地的顺序。由此，可以使选择的智能仪表可靠且高效地重新加入邻接的无线网状网络，可以自动地谋求各网关容纳的智能仪表数量的均衡化、即网关间的负荷分散。
[0084]实施方式3.[0085]接着，说明实施方式3。另外，通信系统的构成设为与实施方式I相同的构成而进行说明(参照图1)。图5是用于说明实施方式3的通信系统中的控制动作的图。与实施方式1、2同样，说明GW#3新启动时的控制动作。
[0086]Gff#3新设置的情况下或者从装置故障恢复的情况下，如图5所示，首先，向网络管理服务器2发送表示装置的启动完成的启动完成通知消息(步骤S301)。这里，本实施方式的网关(图示的例子中为GW#3)在启动完成通知中附加启动理由(是新设置还是从装置故障恢复)而发送。在图示的例子中，GW#3发送附加了表示从故障恢复的启动理由的启动完成通知消息。网络管理服务器2接收启动完成通知消息时，将该消息的发送源的网关(GW#3)向管理对象的网关追加而开始状态管理(负荷状态的监视等)，并且返回启动完成应答消息(步骤 S302)。
[0087]网络管理服务器2还确认GW#3的启动理由(步骤S303)，在是新设置的情况下(步骤S303:新设置)，读出加入到与GW#3邻接的GWU Gff#2的无线网络的各智能仪表的位置信息(步骤S305)。另一方面，在是从装置故障恢复的情况下(步骤S303:故障恢复)，读出已加入到GW#3的无线网络的(即，装置故障发生前GW#3已容纳的)各智能仪表的信息(步骤S304)。
[0088]在执行了步骤S304或S305之后，网络管理服务器2为了使各网关容纳的智能仪表的数量均衡化，根据读出的信息(GW#3的邻接网关容纳的各智能仪表的位置信息或GW#3容纳的各智能仪表的信息)，选择再次加入到GW#3的无线网状网络的智能仪表，并且决定重新加入的顺序(步骤S306)。
[0089]向GW#3的无线网状网络再次加入的智能仪表的选择和重新加入的顺序决定完成后，使选择的各智能仪表重新加入邻接的无线网状网络(GW#3的无线网状网络)的动作与实施方式I说明的动作(图2A的步骤S104、图3的步骤S144)同样，因此省略说明。
[0090]这样，在本实施方 式中，各网关因新设置、从故障恢复而启动的情况下，在启动完成通知消息中附加启动理由而发送，网络管理服务器2在启动理由为从装置故障恢复的情况下，根据启动的网关过去(故障发生前)容纳的智能仪表的信息，选择变更加入目的地的无线网络的智能仪表，并且决定变更加入目的地的顺序。另外，启动理由为新设置的情况下，根据与启动的网关邻接的网关容纳的智能仪表的位置信息，选择变更加入目的地的无线网络的智能仪表，并且决定变更加入目的地的顺序。从而，可以将选择的智能仪表可靠且高效地重新加入邻接的无线网状网络，可以自动地谋求各网关容纳的智能仪表数量的均衡化、即网关间的负荷分散。
[0091]另外，在上述说明中，启动的网关向网络管理服务器通知启动理由，根据通知内容，网络管理服务器判断是否为从装置故障恢复，但是，即使不通知启动理由，也可以在网络管理服务器侧判别启动理由。即，网络管理服务器在接受了启动完成通知的情况下，确认是否保持了与通知源的网关相关的信息(容纳的智能仪表的信息)，在保持的情况下，判断是从装置故障恢复的网关即可。
[0092]实施方式4.[0093]接着，说明实施方式4。另外，通信系统的构成设为与实施方式I相同的构成而进行说明(参照图1)。图6A?图6C是用于说明实施方式4的通信系统中的控制动作的图。与实施方式I同样，说明GW#3新启动时的控制动作。另外，图6A是表示从GW#3开始第I跳的智能仪表(可与GE#3直接连接的智能仪表)的动作的图，图6B是表示从GW#3开始第2跳的智能仪表(经由一台智能仪表可与GE#3连接的智能仪表)的动作的图，图6C是表示从Gff#3开始第3跳的智能仪表(经由2台智能仪表可与GE#3连接的智能仪表)的动作的图。
[0094]Gff#3为新设置的情况下或者从装置故障恢复的情况下，如图6A所示，首先，向网络管理服务器2发送表示装置的启动完成的启动完成通知消息(步骤S401)。网络管理服务器2接收启动完成通知消息时，将该消息的发送源的网关(GW#3)向管理对象的网关追加而开始状态管理(负荷状态的监视等)，并且返回启动完成应答消息(步骤S402)。
[0095]GW#3在接收启动完成应答消息时，接着，启动表示运用开始的报告信息的发送定时器(以下，称为运用开始报告信息发送定时器)，广播将跳数设为I的报告信息消息(步骤S403)。该报告信息消息包含发送源的装置GW#3的识别信息和表示发送源装置开始运用的信息。仅仅存在于从GW#3开始的第I跳的智能仪表102及201接收广播的报告信息消息，分别进行邻接搜索动作(步骤S404、S416)。另外，报告信息消息的跳数为1，因此，接收了报告信息消息的各智能仪表不转送接收消息。
[0096]在步骤S404、S416的邻接搜索动作中，智能仪表102、201分别启动等待接收搜索应答消息的定时器，并广播搜索请求消息(步骤S405、S417)。从智能仪表102广播的搜索请求消息到达存在于智能仪表102的电波的到达范围内的GW#1及GW#3，GW#1及GW#3分别将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#1或#3)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，并向智能仪表102发送(步骤S406、S407)。同样，从智能仪表201广播的搜索请求消息到达存在于智能仪表201的电波的到达范围内的GW#2及GW#3，GW#2及GW#3分别将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#2或#3)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，并向智能仪表201发送(步骤S418、S419)。
[0097]智能仪表102、201在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，分别从至此为止接收的单一或多个搜索应答消息中，选择到在上述步骤S403接收的报告信息消息的发送源的网关30 (Gff#3)为止的跳数最少的消息，将该选择的消息的发送源的智能仪表或网关设为要加入的无线网状网络的连接目的地(步骤S408、S420)。在图示的例子中，智能仪表102及201将GW#3设为要加入的无线网状网络的连接目的地。
[0098]在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，一个搜索应答消息都未接收到的情况下，智能仪表102、201再次启动等待接收搜索应答消息的定时器，并广播搜索请求消息(步骤S405、S417)，反复实施该动作(邻接搜索动作)直到接收到搜索应答消息为止。
[0099]实施邻接搜索动作而加入目的地的选择完成时，接着，智能仪表102、201分别启动应答等待定时器，向作为要加入的无线网状网络的连接目的地而选择的GW#3发送加入登记请求消息(步骤S409、S421)。此时，在之前的邻接搜索动作(步骤S404、S416)中，存在另外可加入的无线网状网络(GW#3以外的GW管理的无线网状网络)的情况下，一并通知表示该可加入的其他无线网状网络的GW的ID。这里，智能仪表102将GW#1的ID (=#1)作为邻接GW的ID，另外，智能仪表201将GW#2的ID (=#2)作为邻接GW的ID而分别一并通知。
[0100]智能仪表102及201到应答等待定时器超时为止都未接收到来自GW#3的加入登记应答消息的情况下，再次进行加入登记消息的发送，在应答等待定时器超时前接收了来自GW#3的加入登记应答消息的情况下，停止应答等待定时器。
[0101]Gff#3从智能仪表102接收加入登记请求消息时，采用所接收的加入登记请求消息中所包含的认证信息来对智能仪表102进行认证(步骤S410)，更新容纳数(步骤S411)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向智能仪表102发送(步骤S412)。同样，从智能仪表201接收加入登记请求消息后，采用所接收的加入登记请求消息中所包含的认证信息来对智能仪表201进行认证(步骤S422)，更新容纳数(步骤S423)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向智能仪表201发送(步骤S424)。
[0102]Gff#3在发送了上述加入登记应答消息后，向网络管理服务器2分别发送赋予了加入进来的智能仪表102的ID的登记请求消息、赋予了加入的智能仪表201的ID的登记请求消息(步骤S413、S425)。在网络管理服务器2中在每次接收登记请求消息时更新GW#3的容纳数(步骤S414、S426)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向GW#3发送(步骤 S415、S427)。
[0103]另外，Gff#3在上述步骤S403的执行时启动的运用开始报告信息发送定时器超时时，对跳数加一，再次广播报告信息消息(步骤S428)。此时，重新启动运用开始报告信息发送定时器。存在于从GW#3开始的第I跳的智能仪表102及201接收该报告信息消息，将跳数设为2，因此从设定的跳数减I而在更新为I后转送。
[0104]由智能仪表102或201转送的报告信息消息被存在于从GW#3开始的第2跳的智能仪表106及204接收，智能仪表106及204分别进行邻接搜索动作(图6B的步骤S429、S440)。
[0105]在步骤S429、S440的邻接搜索动作中，智能仪表106、204分别启动等待接收搜索应答消息的定时器，并广播搜索请求消息(步骤S430，S441)。从智能仪表106广播的搜索请求消息到达作为存在于智能仪表106的电波的到达范围内的邻接智能仪表的智能仪表102，智能仪表102将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#3)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，并向智能仪表106发送(步骤S431 )。同样，从智能仪表204广播的搜索请求消息到达作为存在于智能仪表204的电波的到达范围内的邻接智能仪表的智能仪表201，智能仪表201将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#3)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，并向智能仪表204发送(步骤S442)。
[0106]智能仪表106、204在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，分别从至此为止接收的单一或多个搜索应答消息中选择到在上述步骤S428接收的报告信息消息的发送源的网关30 (Gff#3)为止的跳数最少的消息，将该选择的消息的发送源的智能仪表或网关设为要加入的无线网状网络的连接目的地(步骤S432、S443)。在图示的例子中，智能仪表106将智能仪表102设为要加入的无线网状网络的连接目的地，智能仪表204将智能仪表201设为要加入的无线网状网络的连接目的地。
[0107]在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，一个搜索应答消息都未接收到的情况下，智能仪表106、204再次启动等待接收搜索应答消息的定时器，并广播搜索请求消息(步骤S430、S441)，反复实施该动作(邻接搜索动作)直到接收到搜索应答消息为止。
[0108]实施邻接搜索动作而加入目的地的选择完成时，接着，智能仪表106、204分别启动应答等待定时器，经由作为要加入的无线网状网络的连接目的地而选择的智能仪表向管理加入目的地的无线网状网络的GW#3发送加入登记请求消息(步骤S433、S444)。此时，在之前的邻接搜索动作(步骤S429、S440)中，存在另外可加入的无线网状网络(GW#3以外的GW管理的无线网状网络)的情况下，一并通知表示该可加入的其他无线网状网络的GW的ID。这里，智能仪表106将GW#1的ID (=#1)作为为邻接GW的ID而一并通知，另外，智能仪表204将GW#2的ID (=#2)设为邻接GW的ID而一并通知。
[0109]智能仪表106及204在应答等待定时器超时为止都未接收到来自GW#3的加入登记应答消息的情况下，再次进行加入登记消息的发送，在应答等待定时器超时前接收了来自GW#3的加入登记应答消息的情况下，停止应答等待定时器。
[0110]Gff#3从智能仪表106接收加入登记请求消息时，采用所接收的加入登记请求消息中所包含的认证信息来对智能仪表106进行认证(步骤S434)，更新容纳数(步骤S435)，发送赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息(步骤S436)。同样，从智能仪表204接收加入登记请求消息时，采用所接收的加入登记请求消息中所包含的认证信息来对智能仪表204进行认证(步骤S445)，更新容纳数(步骤S446)，发送赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息(步骤S447)。
[0111]Gff#3在发送了上述加入登记应答消息后，向网络管理服务器2分别发送赋予了加入进来的智能仪表106的ID的登记请求消息、赋予了加入的智能仪表204的ID的登记请求消息(步骤S437、S448)。在网络管理服务器2中在每次接收登记请求消息时更新GW#3的容纳数(步骤S438、S449)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向GW#3发送(步骤 S439、S450)。
[0112]另外，Gff#3在上述步骤S428的执行时启动的运用开始报告信息发送定时器超时时，对跳数加1，再次广播报告信息消息(步骤S451)。此时，重新启动运用开始报告信息发送定时器。存在于从GW#3开始的第I跳的智能仪表102及201接收该报告信息消息，将跳数设为3，因此从设定的跳数减I而更新为2后转送。存在于从GW#3开始的第2跳的智能仪表106及204接收由第I跳的智能仪表转送的报告信息消息，将跳数设为2，因此从设定的跳数减I而更新为I后转送。
[0113]由智能仪表106或204转送的报告信息消息被存在于从GW#3开始的第3跳的智能仪表107及205接收，智能仪表107及205分别进行邻接搜索动作(图6C的步骤S452、S464)。
[0114]在步骤S452、S464的邻接搜索动作中，智能仪表107、205分别启动等待接收搜索应答消息的定时器，并广播搜索请求消息(步骤S453、S465)。从智能仪表107广播的搜索请求消息到达作为存在于智能仪表107的电波的到达范围内的邻接智能仪表的智能仪表106，智能仪表106将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#3)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，并向智能仪表107发送(步骤S454)。同样，从智能仪表205广播的搜索请求消息到达作为存在于智能仪表205的电波的到达范围内的邻接智能仪表的智能仪表204，智能仪表204将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#3)和到网关为止的跳数承载于搜索应答消息，并向智能仪表205发送(步骤S466)。
[0115]智能仪表107、205在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，分别从至此为止接收的单一或多个搜索应答消息中选择到在上述步骤S451接收的报告信息消息的发送源的网关30 (Gff#3)为止的跳数最少的消息，将该选择的消息的发送源的智能仪表或网关设为要加入的无线网状网络的连接目的地(步骤S456、S467)。在图示的例子中，智能仪表107将智能仪表106设为要加入的无线网状网络的连接目的地，智能仪表205将智能仪表204设为要加入的无线网状网络的连接目的地。
[0116]在等待接收搜索应答消息的定时器超时的时刻，一个搜索应答消息都未接收到的情况下，智能仪表107、205再次启动等待接收搜索应答消息的定时器，并广播搜索请求消息(步骤S453、S465)，反复实施该动作(邻接搜索动作)直到接收到搜索应答消息为止。
[0117]实施邻接搜索动作而加入目的地的选择完成后，接着，智能仪表107、205分别启动应答等待定时器，经由作为要加入的无线网状网络的连接目的地而选择的智能仪表向管理加入目的地的无线网状网络的GW#3发送加入登记请求消息(步骤S457、S468)。此时，在之前的邻接搜索动作(步骤S452、S464)中，存在另外可加入的无线网状网络(GW#3以外的GW管理的无线网状网络)的情况下，将表示该可加入的其他无线网状网络的GW的ID—并通知。这里，智能仪表107将GW#1的ID (=#1)作为邻接GW的ID而一并通知，另外，智能仪表205将GW#2的ID (=#2)作为邻接GW的ID而一并通知。
[0118]智能仪表107及205到应答等待定时器超时为止都未接收到来自GW#3的加入登记应答消息的情况下，再次进行加入登记消息的发送，在应答等待定时器超时前接收了来自GW#3的加入登记应答消息的情况下，停止应答等待定时器。
[0119]Gff#3从智能仪表107接收加入登记请求消息时，采用所接收的加入登记请求消息中所包含的认证信息对智能仪表107进行认证(步骤S458)，更新容纳数(步骤S459)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向智能仪表107发送(步骤S460)。同样，从智能仪表205接收加入登记请求消息时，采用所接收的加入登记请求消息中所包含的认证信息对智能仪表205进行认证(步骤S469)，更新容纳数(步骤S470)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向智能仪表205发送(步骤S471)。
[0120]Gff#3在发送上述加入登记应答消息后，向网络管理服务器2分别发送赋予了加入进来的智能仪表107的ID的登记请求消息、赋予了加入的智能仪表205的ID的登记请求消息(步骤S461、S472)。在网络管理服务器2中在每次接收登记请求消息时更新GW#3的容纳数(步骤S462、S473)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息向GW#3发送(步骤 S463、S474)。
[0121]这样，在本实施方式中，各网关在启动并开始运用后，周期性地进行广播表示运用开始的报告信息以使得从第I跳的智能仪表侧向下一跳的智能仪表依次传播，从第I跳的智能仪表起按照顺序，重新选择加入目的地的无线网状网络，因此，可以自动地谋求各网关容纳的智能仪表数量的均衡化、即网关间的负荷分散。
[0122]在本实施方式中，说明了以从启动的网关(GW#3)开始到第3跳为止的智能仪表作为对象来重新选择加入目的地的情况，但是，重新选择加入目的地的范围可以更宽或者更窄。另外，也可以继续实施加入目的地的重新选择，直到网络管理服务器判断为各网关容纳的智能仪表数量的均衡化实现为止。即，网络管理服务器发出指示以向启动的网关发送表示运用开始的报告信息消息(在上述的步骤S403等中发送的报告信息消息)，然后，接收加入登记请求消息而更新网关的容纳数后，判断是否继续进行加入目的地的重新选择动作。
[0123]产业上的利用可能性
[0124]如上所述，本发明作为包含多个由作为具有对电力等进行查表的功能的节点的智能仪表形成的无线网状网络的通信系统是有用的，特别适于可谋求容纳各无线网状网络的网关间的负荷分散的通信系统。
【权利要求】
1.一种通信系统，其特征在于，具备: 多个无线网状网络，由单一的网关以及一个以上的节点形成，该节点被该网关所容纳，设置于客户并且测量针对电力、煤气及自来水中的至少一个的使用量；以及 管理服务器，管理所述网关各自容纳的节点的数量，并且收集并管理基于所述节点的测量结果， 所述管理服务器在检测到网关启动的情况下，根据管理对象的各网关所容纳的节点的数量及各节点的位置信息，决定变更加入目的地的无线网状网络的节点，对该决定的各节点进行指示，以使得将加入目的地的无线网状网络变更为所述启动的网关管理的无线网状网络。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于， 所述网关对自身容纳的各节点定期地发送用于请求所述使用量的测量结果的通知的消息，并且利用该消息，使各节点定期地执行邻接节点的搜索动作，将作为结果获得的各搜索结果通知给所述管理服务器， 所述管理服务器根据管理对象的各网关所容纳的节点的数量、各节点的位置信息及所述搜索结果，决定变更所述加入目的地的无线网状网络的节点。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于， 所述启动的网关向所述管理服务器通知启动理由， 所述管理服务器在所述启动理由表示从装置故障恢复的情况下，根据在所述启动的网关中发生故障前使用的该网关的管理信息，决定变更加入目的地的无线网状网络的节点。
4.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于， 所述管理服务器向所述选择的各节点指示执行加入目的地的变更动作的定时，使得分别在不同的定时执行加入目的地的变更动作。
5.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于， 所述管理服务器使得从在所述启动的网关附近设置的节点开始按照顺序执行加入目的地的变更动作。
6.一种通信系统，其特征在于，具备: 多个无线网状网络，由单一网关以及一个以上的节点形成，该节点被该网关容纳，设置于客户并且测量针对电力、煤气及自来水中的至少一个的使用量；以及 管理服务器，管理所述网关各自容纳的节点的数量，并且收集并管理基于所述节点的测量结果， 所述网关在启动后，从与自身邻接的节点即跳数最少的节点向跳数多的节点按照顺序进行指示以使得重新选择加入目的地的无线网状网络，使加入到邻接的无线网状网络的节点的一部分加入到自身管理的无线网状网络。
【文档编号】H04W36/22GK103460726SQ201180069708
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2011年3月25日 优先权日:2011年3月25日
【发明者】大久保晃, 城仓義彦, 石桥孝一, 川端孝史, 平井博昭, 久保田仁, 黑泽怜志 申请人:三菱电机株式会社