計量器端末およびそれを備える検針データ収集システムならびに検針データ収集方法
【課題】多数の計量器端末が検針データをマルチホップ無線通信によって集約装置へ送信するシステムにおいて、低コスト、短時間、かつ高い信頼性で検針データを収集する。
【解決手段】１２０［秒］の通信可能時間内で、再送信時間の確保などのために、（ａ）のように単純にホップ数の大きい端末から順に送信すると、前半（０〜６０秒）と後半（６０〜１２０秒）とで、時間当りのトラヒックの偏りが大きくなる。そこで（ｂ）では、（ａ）の前に、ホップ数に対する端末数の分布から通信割当時間を規定する。これに対して、トラヒックの偏りは軽減しているものの、ピークは依然大きい（６０〜１００秒に集中）。そこでさらに、（ｃ）では、（ｂ）に加えて、ランダムな待ち時間を付加する。これによって、前記ピークを大幅に縮小することができる。
【解決手段】１２０［秒］の通信可能時間内で、再送信時間の確保などのために、（ａ）のように単純にホップ数の大きい端末から順に送信すると、前半（０〜６０秒）と後半（６０〜１２０秒）とで、時間当りのトラヒックの偏りが大きくなる。そこで（ｂ）では、（ａ）の前に、ホップ数に対する端末数の分布から通信割当時間を規定する。これに対して、トラヒックの偏りは軽減しているものの、ピークは依然大きい（６０〜１００秒に集中）。そこでさらに、（ｃ）では、（ｂ）に加えて、ランダムな待ち時間を付加する。これによって、前記ピークを大幅に縮小することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積算電力量計などの各需要家に設置された多数の計量器端末がネットワークを構成して、その検針データを予め定める時間毎（定時検針）や予め定める事象（停電等）の発生時点などに、マルチホップ無線通信によって、集約装置や、それを介してホスト装置へ送信し、収集することで、自動検針を実現するようにした計量器端末およびそれを備える検針データ収集システムならびに検針データ収集方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気、ガス、水道の検針データ等を、前記計量器端末からマルチホップ無線通信によってホスト装置に定期的に吸い上げるようにした典型的な従来技術が、特許文献１に示されている。
【０００３】
このような自動検針の目的としては、旧来、高所や壁裏などに設置される計量器の計量値を、目視による確認から、自動的な検針に切換えることで、検針の手間を省こうというものである。したがって、多くても日に数回程度データを収集できればよく、各計量器端末には、時間を分散させて、検針データをそれぞれ送信させればよかった。
【０００４】
しかしながら、たとえば時間帯割引（たとえば深夜料金）のような細かなサービスを行うためには、細かな検針が必要になる。一方、たとえば新築の集合住宅などで地域を限定して開始されるであろうこのようなシステムも、普及すると、計量器端末数としては、数百万を超えるような大規模なものとなってしまう。したがって、このような多くの計量器端末に対して細かな検針を行うと、トラヒックが錯綜し、データ欠損や通信異常が発生する可能性がある。
【０００５】
そこでこのような不具合を未然に防止するために、本件出願人は、先に特許文献２を提案している。その従来技術によれば、各計量器端末の検針データを集約装置で収集するとともに、その集約装置を、前記マルチホップ方式の無線通信ネットワークと、有線ネットワークとの間に介在されるゲートウェイとして構成している。そして、そのゲートウェイが、前記有線ネットワークを介してホスト装置へ、前記検針データを纏めて、多数のゲートウェイ毎に予め定められた送信タイミングで分散して送信することで、ホスト装置を増設することなく、ホスト装置付近でのトラヒックの錯綜を抑えている。こうして、コストが無闇に増加することなく、結果的に短時間で、かつ高い信頼性で、ゲートウェイからホスト装置へ検針データを収集できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１８７７９３号公報
【特許文献２】特開２０１１−３４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献２は、前記数百万を超えるような計量器端末を備える検針データ収集システムにおいて、たとえば１つのゲートウェイの収容端末数を１０００としても、数千を超えるようなゲートウェイからの集約データのホスト装置での収集に、非常に効果的である。しかしながら、前記１０００近くの計量器端末からゲートウェイへの検針データの収集については、各計量器端末でゲートウェイからのホップ数を記憶しておき、ホップ数が多い端末程、前記検針データの送出タイミングを早くすることで、不達の際の再送時間を確保することが示されているに止まる。
【０００８】
ところで、前述のような細かな検針を行っても、課金や負荷の把握などのためには、検針の基準タイミングから、所定の短時間内でのデータの収集が必要になる。たとえば、毎時０分と３０分とに、３０分検針を行い、検針データは検針から５分以内に集約サーバへ収集する必要がある。一方で、前記ゲートウェイからホスト装置への有線ネットワークが高速であっても、その有線ネットワークでは、多数のゲートウェイから、それぞれ重い集約データを送信することになり、結果的には、収集に或る程度の時間を要し、前記多数の計量器端末からゲートウェイへの検針データの収集には、２分程度しか確保できないことになる。
【０００９】
このような短時間で、低速の無線ＬＡＮネットワークを介して、多数の計量器端末の検針データをゲートウェイに収集しようとすると、ゲートウェイ付近でのトラヒックの錯綜を生じる。ここで、前記特許文献２の手法を各計量器端末に適用して、各計量器端末は、下流側の各計量器端末から送られて来た検針データに、自局の検針データを組み合わせて、集約データを上流側に送信してゆくことも考えられる。しかしながら、その場合には、各計量器端末にデータを集約する複雑な処理が必要になり、端末コストが増加するとともに、集約する時間が必要になり、結果的に時間内で集約できないケースが生じる可能性もある。
【００１０】
本発明の目的は、集約装置付近のトラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間内で、ネットワークに収容されている総ての計量器端末の検針データを低コストかつ安定的に収集することができる計量器端末およびそれを備える検針データ収集システムならびに検針データ収集方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の計量器端末は、各需要家に設置され、マルチホップ方式の無線通信ネットワークを介して、集約装置へ順次検針データを送信する計量器端末において、前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末を予め定めるホップ数を境界として複数のグループに区分し、予め設定される通信可能時間において、各グループには、ホップ数が大のグループから、所属する計量器端末数に応じた通信割当時間が規定されており、その通信割当時間を記憶している記憶部と、前記通信割当時間内で、ランダムな待ち時間が経過した時点で、前記検針データの前記集約装置への送信を開始する通信制御部とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の検針データ収集方法は、各需要家に設置される計量器端末と、マルチホップ方式の無線通信ネットワークと、前記無線通信ネットワークの終端となる集約装置とを備えて構成され、前記各計量器端末から、予め規定される送信開始タイミングで、前記無線通信ネットワークを介して検針データを順次送信し、集約装置で集約するようにした検針データ収集方法において、前記送信開始タイミングは、前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末を予め定めるホップ数を境界として複数のグループに区分し、 予め設定される通信可能時間において、各グループには、ホップ数が大のグループから、所属する計量器端末数に応じた通信割当時間が規定され、前記通信割当時間内で、ランダムな待ち時間が経過した時点に設定されることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、多数の計量器端末が各需要家に設置され、それら多数の計量器端末が、終端となる集約装置との間に介在される他の計量器端末を中継局として構成されるマルチホップ方式の無線通信ネットワークを介して、前記集約装置に順次検針データを送信し、該集約装置で集約するにあたって、トラヒックの輻輳を避けるために、以下のようにして各計量器端末からの検針データの送信開始タイミングを規定する。
【００１４】
すなわち、先ず前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末を予め定めるホップ数を境界として複数のグループに区分し、予め設定される通信可能時間を、各グループに収容する端末数に応じて分割し、各グループに対する通信割当時間を規定する。これによって、各収容端末には、グループに拘わらず、ほぼ均等な通信時間が割当てられる。ただし、ホップ数が大のグループの送信が前記通信可能時間の後半になると、該通信可能時間の終了時点で、送信した検針データがホップ中となるケースも生じるので、そのようなことの無いように、各グループの内、ホップ数が大のグループから、そのグループの通信割当時間を前記通信可能時間の始めの方に割り当て、記憶部に記憶させておく。さらに、割り当てられた通信割当時間内でのトラヒック（発呼タイミング）の集中を避けるために、通信制御部は、該通信割当時間内で、ランダムな待ち時間が経過した時点を、各計量器端末の最終的な送信開始タイミングとする。
【００１５】
したがって、集約装置付近での前記トラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間内で、ネットワーク（集約装置）に収容されている総ての計量器端末の検針データを安定的に収集することができる。また、各計量器端末は、自局に決められたタイミングで検針データを送信するだけでよく、複雑な演算処理は不要で、低コストに実現することができる。
【００１６】
さらにまた、本発明の計量器端末では、前記通信制御部は、前記各グループＧｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）に割り当てられる前記通信割当時間をＷＧｉとし、ランダム付加時間をＷＲとし、そのランダム付加時間ＷＲを有効とするか無効とするかを決定するフラグをＳ（Ｓ＝１ｏｒ０）とするとき、グループｉにおける各計量器端末において、前記送信開始タイミングを規定するための予め定める基準時刻からの分散送信待ち時間Ｗｉを、Ｗｉ＝ＷＲ×Ｓ＋ＴＧｉ−１、ただし、ＴＧｉ−１＝ＷＧ１＋ＷＧ２＋・・・＋ＷＧｉ−１から求めることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、前記各計量器端末の送信開始タイミングを、毎時０分や３０分等の予め定める基準時刻からの分散送信待ち時間Ｗｉとして定義する。分散には、先ずランダム付加時間ＷＲを定義し、ただしそのグループが前記集約装置から遠い下流側の端末であるなどして収容端末数が極めて少ない場合などで、特にそのランダム付加時間ＷＲを設けなくてもよい場合があるので、そのランダム付加時間ＷＲを有効とするか無効とするかを決定するフラグＳ（Ｓ＝１ｏｒ０）を設定し、前記そのランダム付加時間ＷＲに乗算するようにしておく。
【００１８】
一方、前記基準時刻から開始される前記通信可能時間の内、各グループＧｉには前述のようにそのグループＧｉの収容端末数に応じた通信割当時間ＷＧｉが予め割り当てられている。したがって、その通信割当時間ＷＧｉが前記基準時刻からｉ番目のグループＧｉについては、それ以前のｉ−１番目までのグループＧｉ−１についての通信割当時間の合計時間ＴＧｉ−１が、基準の待ち時間として含まれることになる。すなわち、ＴＧｉ−１＝ＷＧ１＋ＷＧ２＋・・・＋ＷＧｉ−１であり、Ｗｉ＝ＷＲ×Ｓ＋ＴＧｉ−１となる。
【００１９】
これによって、任意のｉ番目のグループにおける計量器端末に対して、前記のようなトラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間内で、ネットワーク（集約装置）に収容されている総ての計量器端末の検針データを収集することができる送信開始タイミングを規定することができる。
【００２０】
また、本発明の計量器端末では、前記通信制御部は、前記検針データの収集可能な通信可能時間をＷ０、前記境界のホップ数をＨｔｈ、前記無線通信ネットワークにおける最大のホップ数をＨｍａｘ、対象計量器端末のホップ数をＨとして、前記グループＧｉをＧｂｉｇとＧｓｍａｌｌとの２つとし、さらに比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇへの通信割当時間をＴｂｉｇ、各計量器端末に予め固有に設定されるランダムな遅延時間をＴＤとするとき、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末における前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇおよび少ないグループＧｓｍａｌｌの対象計量器端末における前記分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌが、Ｗｂｉｇ＝（Ｈｍａｘ−Ｈ）〔Ｔｂｉｇ÷（Ｈｍａｘ−Ｈｔｈ）〕、Ｗｓｍａｌｌ＝（Ｈｔｈ−Ｈ）〔（Ｗ０−Ｔｂｉｇ−（ＴＤ×Ｓ））÷Ｈｔｈ］＋（ＴＤ×Ｓ）＋Ｔｂｉｇからそれぞれ求めることを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、前記グループＧｉをＧｂｉｇとＧｓｍａｌｌとのを２つとするとき、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末では、先ずそのグループＧｂｉｇへの通信割当時間Ｔｂｉｇを、最大ホップ数Ｈｍａｘとグループの境界ホップ数Ｈｔｈとの差（Ｈｍａｘ−Ｈｔｈ）で除して、単位通信割当時間（スロット期間）を求める。次に、その単位通信割当時間に、前記最大ホップ数Ｈｍａｘと自局のホップ数Ｈとの差（Ｈｍａｘ−Ｈ）を乗算して、前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇを求める。ここで、前記境界のホップ数Ｈｔｈは、ホップ数が多いグループに対して、少ないグループの収容端末数が多くなるように、Ｈｍａｘ≧Ｈｔｈに設定される。したがって、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末では、前記収容端末数が少なくなるために、前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇは、ランダムな分散を行うことなく、単純に自局のホップ数Ｈの多さに対応したタイミングに設定される。
【００２２】
これに対して、前記収容端末数が多い比較的ホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌの対象計量器端末では、先ず、前記検針データの収集可能な通信可能時間Ｗ０から、前記ホップ数が多いグループＧｂｉｇに対する通信割当時間Ｔｂｉｇと、後述する遅延時間ＴＤに前記フラグＳを乗算した値とを減算することで、ホップ数Ｈに応じたランダム化に使用可能な時間Ｔｒａｎｄを求める。次に、その時間Ｔｒａｎｄを境界ホップ数Ｈｔｈで除して、分散の単位通信割当時間（スロット期間）を求める。続いて、その単位通信割当時間に、境界のホップ数Ｈｔｈと自局のホップ数Ｈとの差（Ｈｔｈ−Ｈ）を乗算して、前記ホップ数Ｈに応じた第１の前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇ−１を求める。
【００２３】
一方、各計量器端末には、そのＩＤ番号などに応じた固有の遅延時間ＴＤも予め設定されており、この遅延時間ＴＤに前記フラグＳを乗算したものを第２の分散送信待ち時間Ｗｂｉｇ−２とし、これらの分散送信待ち時間Ｗｂｉｇ−１＋Ｗｂｉｇ−２を前記のランダム付加時間ＷＲとする。さらに、ホップ数が多いグループＧｂｉｇに対する通信割当時間Ｔｂｉｇが、このホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌに対する基礎的な遅延合計時間ＴＧｉ−１となる。したがって、ホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌに対する分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌを充分に分散されたものとすることができる。
【００２４】
さらにまた、本発明の検針データ収集システムは、前記の計量器端末と、前記集約装置としてのゲートウェイと、前記ゲートウェイと有線ネットワークを介して接続されるホスト装置とを備えて構成され、前記ゲートウェイは、前記各計量器端末から送信された前記検針データを受信する第１の通信部と、前記第１の通信部で受信された複数の検針データをホスト装置側の有線通信回線のパケットサイズ毎に集約するデータ処理部と、前記データ処理部で集約された検針データを前記ホスト装置へ向けて送信する第２の通信部と、基準となる時刻から、該集約装置に予め設定される遅延時間が経過した時点で、前記第２の通信部にホスト装置への送信を開始させる通信制御部とを含むことを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、各需要家に設置された多数の計量器端末から検針データを収集する前記集約装置を、前記マルチホップ方式の無線通信ネットワークと、有線ネットワークとの間に介在されるゲートウェイとして構成し、そのゲートウェイが前記有線ネットワークを介してホスト装置へ検針データを送信することで、検針データ収集システムを構成する。
【００２６】
そして、前記ゲートウェイは、収集した検針データをホスト装置へ送信するに際して、データ処理部で複数の検針データをホスト装置側の有線通信回線のパケットサイズ毎に集約する。したがって、各ゲートウェイは、検針データをホスト装置へ短時間で送信することができる。そしてさらに、通信制御部が、該ゲートウェイからホスト装置への送信タイミングを分散するので、ホスト装置付近でのトラヒックの錯綜を抑えることができる。こうして、コストが無闇に増加することなく、結果的に短時間で、かつ高い信頼性で検針データを収集することができる。
【００２７】
また、有線と無線との境界のゲートウェイを集約装置とすることで、各集約装置間の並列度が高く（集約装置が異なる階層に散らばらない）、効率良く集約を行うことができる。
【００２８】
また、本発明の検針データ収集システムでは、前記各計量器端末は、無線ＬＡＮ規格での通信を行うことを特徴とする。
【００２９】
上記の構成によれば、前記無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ８０２．１１では、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を用いて、空きチャネルの有無を確認し、データの送信を行うことで、データの衝突は回避されているけれども、前記各計量器端末とホスト装置とが直接ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで通信を行えば、１：１の通信であるので、多くの計量器端末が存在する場合に、検針データの送信に非常に時間が掛かる。
【００３０】
そこで上述のようにゲートウェイから成る集約装置で一旦検針データを集約してホスト装置へ纏めて送信することで、該ホスト装置付近でのトラヒックを抑えることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の計量器端末およびそれを備える検針データ収集システムならびに検針データ収集方法は、以上のように、多数の計量器端末の検針データをマルチホップ方式の無線通信ネットワークを介して集約装置に送信させるにあたって、各計量器端末を複数のグループに区分して、その収容端末数に応じて通信割当時間を規定するとともに、ホップ数が大のグループから、その通信割当時間内で、ランダムなタイミングで検針データの送信を行う。
【００３２】
それゆえ、集約装置付近での前記トラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間内で、ネットワーク（集約装置）に収容されている総ての計量器端末の検針データを安定的に収集することができる。また、各計量器端末は、自局に決められたタイミングで検針データを送信するだけでよく、複雑な演算処理は不要で、低コストに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の一形態に係る検針データ収集システムの概略的構成を示すブロック図である。
【図２】集約装置の一構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の一形態の検針データの収集方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の一形態の検針データの収集方法を説明するための図である。
【図５】前記ゲートウェイからサーバ装置へ送信される検針データのパケット構成を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の一形態に係る検針データ収集システムにおける集約装置から集約サーバへの検針データの送信手順を説明するための図である。
【図７】計量器端末の一構成例を示す正面図である。
【図８】前記計量器端末における無線通信装置の一構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の一形態に係る検針データ収集システムにおける計量器端末から集約装置への検針データの送信タイミングの作成方法を説明するための図である。
【図１０】前記送信タイミングの作成方法を詳しく説明するためのフローチャートである。
【図１１】ホップ数に対する端末数の分布を示すグラフである。
【図１２】前記送信タイミングの分散効果を確認する本件発明者のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、本発明の実施の一形態に係る検針データ収集システムの概略的構成を示すブロック図である。この検針データ収集システムは、各需要家Ｈ１，Ｈ２，・・・（総称するときは、以下参照符号Ｈで示す）にそれぞれ設置された計量器端末Ｕ１，Ｕ２，・・・（総称するときは、以下参照符号Ｕで示す）が、マルチホップ無線通信ネットワークを構成して、その検針データを予め定める時間毎や予め定める事象の発生時点などに、ホスト装置である集約サーバ１へ向けて送信し、収集することで、自動検針を実現するようにしたシステムである。
【００３５】
前記計量器端末Ｕは、本実施の形態では積算電力量計として実現され、無線ＬＡＮ規格での通信を行う。そのため、各計量器端末Ｕは、無線ＬＡＮの端末間通信用のアドホックモードによって、参照符号Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・で示すように、１：１の無線通信を行う。また、各計量器端末Ｕは、起動（電源投入）すると、必要に応じて、周囲の電波状況を監視し、最も通信品質の良好な計量器端末（ぶら下がり先：図１の例では計量器端末Ｕ１に対してＵ２、Ｕ４に対してＵ５等）を判定して接続、すなわちネットワークに参加するとともに、無線通信ネットワークの終端である集約装置３に至る経路を自律的に選択して、該集約装置３へのルートマップを作成し、前記アドホックモードによって、前記検針データを送信する。そのルートマップから、各計量器端末Ｕは、隣接局の状況や、後述するような集約装置３から自局までのホップ数を認識することができる。
【００３６】
前記集約装置３は、無線通信ネットワークと、電力会社などのネットワーク運営会社専用の有線ネットワーク４とを接続するもので、前記有線ネットワーク４には前記集約サーバ１が接続されている。この集約装置３は、たとえば主要な電柱に設けられ、収容端末数は数百〜千程度である。また、各計量器端末Ｕのホップ数は、最大で数十、好ましくは十ホップ以下である。そして、集約サーバ１の下層に設けられるこの集約装置３が、後述するようにして、その傘下の各計量器端末Ｕからの検針データを集約して前記集約サーバ１へ送信する。
【００３７】
上述のようにして決定される各計量器端末Ｕのホップ先であるが、計量器端末Ｕの増加や取り外し、或いは故障などによって、該ホップ先には変化が生じる。このため各計量器端末Ｕは、定期的に上述のような電波状況およびぶら下がり先の判定を行い、ルートマップの変更を行っている。なお、各計量器端末Ｕ側から電波状況のデータを送信して、前記集約サーバ１または集約装置３側で、ルートマップを作成して（ぶら下がり先を決定して）、各計量器端末Ｕに設定するようにしてもよい。
【００３８】
なお、本実施の形態では、集約装置３は、有線ネットワーク４と無線ネットワークとの境界、すなわちマルチホップ無線通信ネットワークの終端に設けられるゲートウェイとしているけれども、集約サーバ１の下層であればよく、前記マルチホップ無線通信ネットワークの途中に設けられてもよく、またその途中とこの集約装置３との複数のステップに設けられてもよい。しかしながら、このような有線と無線との境界のゲートウェイを集約装置３とすることで、各集約装置３間の並列度が高く（集約装置３が異なる階層に散らばらない）、効率良く集約を行うことができる。
【００３９】
図２は、前記集約装置３の一構成例を示すブロック図である。この集約装置３は、前記各計量器端末Ｕと通信を行う無線ＬＡＮ規格（ＩＥＥＥ８０２．１１）のインタフェイス１１と、その通信制御部１２と、有線ネットワーク４を介して集約サーバ１と通信を行う有線ＬＡＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））規格（ＩＥＥＥ８０２．３）のインタフェイス１３と、その通信制御部１４と、前記インタフェイス１１で受信された各計量器端末Ｕからの複数の検針データを、集約サーバ１側の有線ネットワーク４（通信回線）のパケットサイズ毎に集約するデータ処理部１５と、そのデータ処理のために使用されるワークメモリ１６と、この集約装置３の全体の動作を制御する制御部１７と、前記制御部１７の動作の基準となる時刻情報を保持する時計部１８とを備えて構成される。
【００４０】
前記インタフェイス１１と通信制御部１２とは、前記各計量器端末Ｕから前記マルチホップで個別に送信された検針データを受信する第１の通信部を構成し、前記インタフェイス１３と通信制御部１４とは、前記データ処理部１５で集約された検針データを前記集約サーバ１へ向けて送信する第２の通信部を構成する。なお、マルチホップの無線通信には、無線ＬＡＮに限らず、無線ＬＡＮ以外の他の規格が用いられてもよい。同様に、有線通信にも、有線ＬＡＮ以外の規格が用いられてもよい。
【００４１】
上述のように構成される検針データ収集システムにおいて、図３および図４は、本発明の実施の一形態の検針データの収集方法を説明するための図である。図３で示すように、各計量器端末Ｕ１１〜Ｕ１ｍ；Ｕ２１〜Ｕ２ｎ；Ｕｘ１〜Ｕｘｋは、たとえば毎時０分と３０分とに、内蔵の積算電力計の検針を行い、たとえば３２バイトのそのデータを、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）のプロトコルで送信を行う。このとき、各計量器端末Ｕは、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いて、使用する無線チャネルの空き状態を確認することに加え、図４で示すように、前記集約装置３に至る経路のホップ数の多いグループ程、速くの時点で、ランダム送信を開始するように、送信開始タイミングが設定されている。この計量器端末Ｕによる検針データの送信動作については、詳述する。
【００４２】
一方、前記各計量器端末Ｕから送信された検針データは、集約装置Ａ，Ｂ，・・・，Ｘの所へ到着し、前記インタフェイス１１で受信され、通信制御部１２からデータ処理部１５を通してワークメモリ１６に順次記憶されてゆく。これらの第１段階として、たとえば１０００個の計量器端末Ｕからの検針データの収集に１２０秒が設定される。こうして収集された検針データは、前記データ処理部１５が、ワークメモリ１６を使用して、所定台数分のデータを１パケットに集約して、通信制御部１４からインタフェイス１３を通して、集約サーバ１に向けて、逐次送信する。こうして、数万の集約装置３からの集約された検針データの収集に、第２段階として、たとえば１８０秒の時間を要する。こうして計３００秒で、検針データの自動収集は終了する。
【００４３】
なお、各集約装置３の制御部１７は、前記第１段階で、規定の１２０秒以内に到達せず、以降に到達した検針データは、破棄してゆく。このため、検針データが不達となった計量器端末に対しては、集約サーバ１は、前記第２段階の後、所定のインターバル期間を経て、個別に前記不達検針データの送信要求を行い、その要求をマルチホップの通信経路を介して目的の計量器端末まで伝達させ、返信されてきた検針データを逐次該集約サーバ１へ転送させるバックアップ検針を行う。
【００４４】
ところで、前記集約装置３から集約サーバ１への検針データの送信にあたっては、前記通信制御部１４は、検針データを高い信頼度で集約サーバ１に収集させるために、その送信に用いる前記有線ネットワーク４において、データの到達保証通信を行うことができるＴＣＰ／ＩＰプロトコルで通信を行う。このため、前記データ処理部１５は、前記３２バイトの各計量器端末Ｕからの検針データを、前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルでの伝送規格（ＩＥＥＥ８０２．３）の最大ＭＴＵに対応したサイズである１５００バイトに対応するよう、前記計量器端末Ｕで４４台分のデータを１パケットに集約する。
【００４５】
図５（ａ）は、前記集約装置３から集約サーバ１へ送信される検針データを集約した送信パケットの構造を示す図である。先ず、先頭には電文種別を表すデータＤ０１およびデータ件数を表すデータＤ０２が設けられ、それらに続いて実際の検針データＤ１，Ｄ２，・・・（前記のように最大でＤ４４）が設けられ、最後にエンドマークＤ０３が挿入される。そして、前述のように１件当りの検針データは３２バイト、最大の４４台分で１４０８バイト、前記データＤ０１，Ｄ０２，Ｄ０３はそれぞれ４，１，１バイトであり、送信パケットは合計最大で１４１４バイトとなる。これにＩＰ，ＴＣＰの各ヘッダのそれぞれ２０，２０バイトを加え、１５００バイト以下となる。前記電文種別を表すデータＤ０１は、検針データの送信開始（最初のパケット）、送信中（途中のパケット）および送信完了（最後のパケット）のいずれかを表し、前記データ件数を表すデータＤ０２は、１〜４４の数値となる。
【００４６】
そして、制御部１７は、図６で示すように、基準となる時刻（前記検針タイミング）ｔ０から、それぞれの集約装置３に予め設定される遅延時間τ１，τ２，τ３，・・・だけ待機して、前記集約したパケットの集約サーバ１への送信を開始させる。具体的には、前記各計量器端末Ｕには、予め連番の固有値で与えられるＩＤナンバーやＩＰアドレスが与えられている。それらを、たとえば１５で除算し、その余りを０〜１４の１５のグループに分割し、グループ毎に、１秒ずつずれた前記遅延時間が、前記通信制御部１４に予め定め設定され、或いは制御部１７がタイミングを制御する。そして、１パケット送信すると、全グループに送信タイミングが１巡した１５秒後に、次のパケットを送信する。
【００４７】
したがって、１パケットの収容データ数を前記４４台分とし、集約装置３の収容端末数を５００台とすると、各集約装置３は、１回の検針につき、１２パケットのデータの送信が必要となり、送信周期が前記１５秒とすると、送信所要時間は前記１８０秒となる。そして、総端末数を１２００万台とすると、集約装置３の台数は２４０００台となり、その台数を前記１５秒で分散すると、１台当り０．６２５ｍｓｅｃとなる。したがって、前記０．６２５秒当りに１つの集約装置３が１パケット送信するので、１秒当りのパケット数は、
１［秒］／０．６２５［ｍｓｅｃ／パケット］＝１６００［パケット］
となり、集約サーバ１の処理能力を３０００ＰＰＳとすると、１台での処理が可能となる。
【００４８】
このようにして、集約装置３のデータ処理部１５で複数の検針データＤ１，Ｄ２，・・・を集約サーバ１側の有線通信回線４のパケットサイズ毎に集約することで、各集約装置３は、検針データＤ１，Ｄ２，・・・を集約サーバ１へ短時間で送信することができる。そしてさらに、通信制御部１４が、該集約装置３から集約サーバ１への送信タイミングを分散するので、集約サーバ１付近でのトラヒックの錯綜を抑えることができる。こうして、コストが無闇に増加することなく、結果的に短時間で、かつ高い信頼性で検針データＤ１，Ｄ２，・・・を集約サーバ１に収集することができる。
【００４９】
特に、本実施の形態では、前記各計量器端末Ｕは、無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ８０２．１１での通信を行う。その場合、各計量器端末Ｕが、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を用いて、空きチャネルの有無を確認し、データの送信を行うことで、データの衝突は回避されているけれども、前記各計量器端末Ｕと集約サーバ１とが直接ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで通信を行えば、１：１の通信であるので、多くの計量器端末Ｕが存在する場合に、検針データＤ１，Ｄ２，・・・の送信に非常に時間が掛かる。そこで上述のようにゲートウェイから成る集約装置３で一旦検針データを集約してホスト装置である集約サーバ１へ纏めて送信することで、該集約サーバ１付近でのトラヒックを抑えることができる。
【００５０】
一方、図７は、前記計量器端末Ｕの一構成例を示す正面図である。この計量器端末Ｕは、宅内の各配電線が接続される端子台６側から、負荷開閉器７、電力量計８および無線通信装置５が配列されて構成されている。前記電力量計８は、積算電力量を前記の予め定める周期、たとえば３０分毎に検針し、その検針データを、無線通信装置５が、後述するように計量器端末Ｕに予め設定されたタイミングに、自機の属する集約装置３へ向けて送信し、集約サーバ１に転送される。一方、集約サーバ１からは、負荷開閉器７の開閉や、不達検針データを再送する前記のバックアップ検針などを行わせるための制御データが、必要に応じて、集約装置３を介して各無線通信装置５へ向けて送信される。
【００５１】
図８は、前記無線通信装置５の一構成例を示すブロック図である。この無線通信装置５は、前記無線ＬＡＮの無線通信部２１と、その通信を制御し、通信制御部である無線通信制御部２２と、時計部２３と、電力量計８から検針データを受信するインタフェイス２４と、前記負荷開閉器７へ制御情報を送信するインタフェイス２５と、それらの電力量計８および負荷開閉器７との通信を制御する機内通信制御部２６と、前記検針データをバックアップ記憶しておくメモリ２７と、前記ルートテーブルを記憶しているメモリ２８とを備えて構成される。
【００５２】
前記機内通信制御部２６は、前記時計部２３の内部時計に応答して、予め定められた検針時刻、たとえば１分毎に、前記インタフェイス２４を介して電力量計８から検針データを受信し、参照符号２７ａで示すようにメモリ２７に格納してゆく。その検針データを、無線通信制御部２２は、前記内部時計に応答して、後述するようにして求められる送信タイミングとなると、前記毎時０分と３０分との検針タイミング間分のデータを読出し、無線通信部２１から送信する。無線通信部２１は、前記内部時計に応答して、所定時間毎に、前述のように周囲を見渡してホップ先を判定しており、前記検針データをそのホップ先へ送信するとともに、受信した他の計量器端末Ｕからの検針データを転送する。
【００５３】
上述のように構成される各計量器端末Ｕにおいて、本実施の形態の無線通信制御部２２で注目すべきは、各計量器端末Ｕが順次検針データを送信するにあたって、集約装置３付近でのトラヒックの輻輳を回避できるようなタイミングで送信を行うことである。具体的には、上述のように時計部２３の内部時計に応答して、前記機内通信制御部２６が１分毎に収集し、メモリ２７に格納しておいた検針データを、無線通信制御部２２は、前記毎時０分および３０分の検針タイミングとなると、１つに纏めて、集約サーバ１へ送信すべき検針データを作成する。そして、無線通信制御部２２は、前記メモリ２８に記憶されているルートテーブルから求めることができる集約装置３から自局までのホップ数に応じた送信タイミングで、前記検針データの送信を開始する。
【００５４】
図９は、本実施の形態の送信タイミングの作成方法を説明するための図である。先ず、本実施の形態で注目すべきは、各計量器端末Ｕは、予め定めるホップ数を境界として複数のグループＧｉに区分されていることである。図９は、その簡単な例を示すもので、無線通信ネットワークは、それぞれ分岐無しの３つの直列ルートで構成されており、上流（集約装置３）側から順に、第１のルートは計量器端末Ｕ１１−Ｕ１２−Ｕ１３−Ｕ１４−Ｕ１５で構成され、第２のルートは計量器端末Ｕ２１−Ｕ２２−Ｕ２３−Ｕ２４−Ｕ２５で構成され、第３のルートは計量器端末Ｕ３１−Ｕ３２−Ｕ３３−Ｕ３４−Ｕ３５で構成されている。そして、この図９では、最も簡単に、各計量器端末Ｕは、２つのグループＧｓｍａｌｌとＧｂｉｇとに分割されており、ホップ数の少ない上流側の計量器端末Ｕ１１−Ｕ１２−Ｕ１３−Ｕ１４；Ｕ２１−Ｕ２２−Ｕ２３−Ｕ２４；Ｕ３１−Ｕ３２−Ｕ３３−Ｕ３４がグループＧｓｍａｌｌを構成し、ホップ数の多い下流側の計量器端末Ｕ−１５，Ｕ−２５，Ｕ−３５がグループＧｂｉｇを構成する。
【００５５】
次に本実施の形態で注目すべきは、前述のように、各計量器端末Ｕから集約装置３へ検針データを送信するのに許容されている時間Ｗ０（前述の例では１２０秒）を通信可能時間とするとき、各グループＧｉには、所属する計量器端末数に応じた通信割当時間ＷＧｉが規定されることである。さらに、ホップ数が大のグループＧｂｉｇでは、検針データＤの到達時間は相対的に長くかかることが予想されるので、該グループＧｂｉｇから前記時間Ｗ０の前半に割り当てられる。たとえば、グループＧｓｍａｌｌ，Ｇｂｉｇにおける台数比が９：１である場合、グループＧｂｉｇには前半の１２秒が割り当てられ、グループＧｓｍａｌｌには後半の１０８秒が割り当てられる（図９の例では、４：１で、２４秒と９６秒）。こうして、不達の際の再送などにも対応することができる。
【００５６】
さらにまた、本実施の形態で注目すべきは、前記通信割当時間ＷＧｉ内で、各グループＧｉに属する端末は、ランダムな待ち時間ＷＲが経過した時点で、前記検針データの前記集約装置３への送信を開始することである。
【００５７】
図１０は、前記無線通信制御部２２による本実施の形態の送信タイミングの作成方法を詳しく説明するためのフローチャートである。先ずステップＳ１では、前記メモリ２８に記憶されているルートテーブルが読み込まれる。ステップＳ２では、そのルートテーブルが解析され、自局のホップ数Ｈが算出される。ステップＳ３では、その自局のホップ数Ｈを予め設定されている境界のホップ数Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２，・・・（前記の例ではＨｔｈ１のみ、総称するときは、以下参照符号Ｈｔｈで示す）と比較し、自局の属するグループＧｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）が判定される。ステップＳ４では、ランダムな付加時間ＷＲが求められる。ステップＳ５では、前記の通信割当時間ＷＧｉから、自局の属するグループｉに割り当てられるグループ待ち時間ＴＧｉ−１が求められる。その後、ステップＳ６で、各計量器端末Ｕにおいて、前記毎時０分や３０分等の予め定める基準時刻からの分散送信待ち時間Ｗｉが求められる。
【００５８】
すなわち、
Ｗｉ＝ＷＲ×Ｓ＋ＴＧｉ−１ ・・・（１）
である。ただし、Ｓは、前記のランダム付加時間ＷＲを有効とするか無効とするかを決定するフラグであり、Ｓ＝１ｏｒ０である。これは、グループＧｉが、前記集約装置３から遠い下流側の端末であるなどして収容端末数が極めて少ない場合などで、特にランダム付加時間ＷＲを設けなくてもよい場合があるためである。
【００５９】
そして、前記基準時刻から開始される前記通信可能時間Ｗ０の内、各グループＧｉには、順次前述のようにそのグループＧｉの収容端末数に応じた通信割当時間ＷＧｉが予め割り当てられているので、その通信割当時間ＷＧｉが前記基準時刻からｉ番目のグループＧｉについては、それ以前のｉ−１番目までのグループＧｉ−１についての通信割当時間の合計時間ＴＧｉ−１が、基準の待ち時間として含まれることになる。そこで、
ＴＧｉ−１＝ＷＧ１＋ＷＧ２＋・・・＋ＷＧｉ−１ ・・・（２）
である。
【００６０】
上述のようにして作成される待ち時間Ｗｉ（送信タイミング）は、基本的にルートテーブルに変更のない場合は不変であり、該ルートテーブルが更新される毎に更新されて、予めメモリ２８に記憶されていてもよい。しかしながら、前記通信割当時間ＷＧｉ内での分散を行う付加時間ＷＲを変更する等で、送信の都度、求められてもよい。さらに、本実施の形態では、この待ち時間Ｗｉ（送信タイミング）の作成は、計量器端末Ｕの無線通信制御部２２で行われることとしているが、無線通信ネットワークの全体を把握している集約装置３や、集約サーバ１で行われ、各計量器端末Ｕに設定されるようにしてもよい。
【００６１】
一方、上述のように待ち時間Ｗｉ（送信タイミング）の作成を計量器端末Ｕの無線通信制御部２２側で行う場合は、境界のホップ数Ｈｔｈ等を変更すれば、適宜設定する必要があり、収容端末数に伴って変化するグループ待ち時間ＴＧｉ−１や、通信割当時間ＷＧｉ内に設定される付加時間ＷＲの範囲も、自局の周辺の端末環境に応じて設定されることが望ましい。
【００６２】
以上のように、本実施の形態の計量器端末Ｕおよびその検針データ収集方法によれば、各計量器端末Ｕが、マルチホップ方式の無線通信ネットワークを介して、集約装置３へ順次検針データを送信するにあたって、先ず前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末Ｕを予め定めるホップ数Ｈｔｈを境界として複数のグループＧｉに区分し、予め設定される通信可能時間Ｗ０を、各グループＧｉに収容する端末数に応じて分割し、各グループＧｉに対する通信割当時間ＷＧｉを規定する。これによって、各収容端末には、グループに拘わらず、ほぼ均等な通信時間が割当てられることになる。
【００６３】
ただし、ホップ数が大のグループの送信が前記通信可能時間Ｗ０の後半になると、該通信可能時間Ｗ０の終了時点で、送信した検針データがホップ中となるケースも生じるので、そのようなことの無いように、各グループＧｉの内、ホップ数Ｈが大のグループから、そのグループの通信割当時間ＷＧｉを前記通信可能時間Ｗ０の始めの方に割り当てる。さらに、割り当てられた通信割当時間ＷＧｉ内でのトラヒック（発呼タイミング）の集中を避けるために、該通信割当時間ＷＧｉ内で、ランダムな待ち時間ＷＲが経過した時点を、各計量器端末Ｕの最終的な送信開始タイミング（待ち時間Ｗｉ）とする。
【００６４】
したがって、集約装置３付近での前記トラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間Ｗ０内で、ネットワーク（集約装置３）に収容されている総ての計量器端末Ｕの検針データを安定的に収集することができる。また、各計量器端末Ｕは、自局に決められたタイミングで検針データを送信するだけでよく、複雑な演算処理は不要で、低コストに実現することができる。
【００６５】
また、そのような待ち時間Ｗｉを、上式１で求めることで、任意のｉ番目のグループＧｉにおける計量器端末に対して、前記のようなトラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間内で、ネットワーク（集約装置３）に収容されている総ての計量器端末の検針データを収集可能な送信開始タイミングを規定することができる。
【００６６】
なお、上述の説明では、グループＧｉの区分は、無線通信制御部２２が、実際のホップ数Ｈと境界のホップ数Ｈｔｈとを比較して判定しており、この場合は、特許請求の範囲における記憶部は上記無線通信制御部２２およびメモリ２８となる。しかしながら、このグループＧｉの区分は、上流側の集約サーバ１や集約装置３で決定されて制御信号などで各計量器端末Ｕに設定されてもよく、その場合は設定を記憶する記憶部が前記特許請求の範囲における記憶部となる。また、上述のようなグループ分けは、ホップ数Ｈの変化などに対応してダイナミックに変更可能な例であるが、以下の具体例のように、前記グループＧｉをＧｓｍａｌｌとＧｂｉｇとの２つとするような少数のグループにしか分割しない場合は、計量器端末Ｕの設置の際にディップスイッチなどで固定設定するようにしてもよく、その場合は前記ディップスイッチなどが特許請求の範囲における記憶部となる。
【００６７】
前記待ち時間Ｗｉ（送信タイミング）のより具体的な作成アルゴリズムを説明すると、以下の通りである。以下の説明では、前述の図９と同様に、境界のホップ数ＨｔｈはＨｔｈ１の１つ、すなわち前記グループＧｉはＧｓｍａｌｌとＧｂｉｇとの２つで説明しているが、３つ以上であってもよいことは言うまでもない。そして、前述の通り、検針データの収集可能な通信可能時間はＷ０であり、さらに無線通信ネットワークにおける最大のホップ数をＨｍａｘ、対象計量器端末のホップ数をＨとして、ホップ数Ｈが多いグループＧｂｉｇへの通信割当時間をＴｂｉｇとする。一方、各計量器端末Ｕに予め固有に設定されるランダム化のための遅延時間をＴＤと新たに定義する。
【００６８】
それぞれのパラメータの設定可能範囲としては、たとえば、Ｈｍａｘ＝１〜１２７、Ｔｂｉｇ＝１〜５９０［秒］、ＴＤ＝１０〜５９０［秒］、Ｗ０＝２０〜６００［秒］である。具体的には、各ホップ数Ｈに対する計量器端末数の分布の関係は、図１１で示すように、ホップ数が小さい範囲（およそ１〜１０ホップ）に偏ることから、前記２つにグループ分けする場合の境界のホップ数Ｈｔｈとして、たとえばＨｔｈ＝１０に設定すると、Ｇｓｍａｌｌ：Ｇｂｉｇが前記９：１程度になることが多く、前記Ｗ０＝１２０［秒］の場合に、Ｔｂｉｇ＝１２［秒］である。また、ＴＤ＝６０［秒］、最大のホップ数Ｈｍａｘは、現実的には２０程度である。
【００６９】
そうして、ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末における分散送信待ち時間Ｗｂｉｇおよび少ないグループＧｓｍａｌｌの対象計量器端末における前記分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌを、
Ｗｂｉｇ＝（Ｈｍａｘ−Ｈ）〔Ｔｂｉｇ÷（Ｈｍａｘ−Ｈｔｈ）〕
Ｗｓｍａｌｌ＝（Ｈｔｈ−Ｈ）〔（Ｗ０−Ｔｂｉｇ−（ＴＤ×Ｓ））÷Ｈｔｈ］＋（ＴＤ×Ｓ）＋Ｔｂｉｇ
と規定する。
【００７０】
すなわち、前記グループＧｉをＧｂｉｇとＧｓｍａｌｌとの２つとするとき、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末では、先ずそのグループＧｂｉｇへの通信割当時間Ｔｂｉｇを、最大ホップ数Ｈｍａｘとグループの境界ホップ数Ｈｔｈとの差（数Ｈｍａｘ−Ｈｔｈ）で除して、単位通信割当時間（スロット期間）を求める。次に、その単位通信割当時間に、前記最大ホップ数Ｈｍａｘと自局のホップ数Ｈとの差（Ｈｍａｘ−Ｈ）を乗算して、前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇを求める。ここで、前述のように、境界のホップ数Ｈｔｈは、ホップ数が多いグループＧｂｉｇに対して、少ないグループＧｓｍａｌｌの収容端末数が多くなるように、Ｈｍａｘ≧Ｈｔｈに設定されている。したがって、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末では、前記収容端末数が少なくなるために、前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇは、ランダムな分散を行うことなく、単純に自局のホップ数Ｈの多さに対応したタイミングに設定している。
【００７１】
これに対して、前記収容端末数が多い比較的ホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌの対象計量器端末では、先ず、前記検針データの収集可能な通信可能時間Ｗ０から、前記ホップ数が多いグループＧｂｉｇに対する通信割当時間Ｔｂｉｇと、後述する遅延時間ＴＤに前記フラグＳを乗算した値とを減算することで、ホップ数Ｈに応じたランダム化に使用可能な時間ＴＤ’を求める。次に、その時間ＴＤ’を境界ホップ数Ｈｔｈで除して、分散の単位通信割当時間（スロット期間）を求める。続いて、その単位通信割当時間に、境界のホップ数Ｈｔｈと自局のホップ数Ｈとの差（Ｈｔｈ−Ｈ）を乗算して、前記ホップ数Ｈに応じた第１の前記分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌ−１を求める。
【００７２】
一方、各計量器端末Ｕには、そのＩＤ番号などに応じた固有の遅延時間ＴＤも予め設定されており、この遅延時間ＴＤに前記フラグＳを乗算したものを第２の分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌ−２とし、これらの分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌ−１＋Ｗｓｍａｌｌ−２を前記のランダム付加時間ＷＲとする。さらに、ホップ数が多いグループＧｂｉｇに対する通信割当時間Ｔｂｉｇが、このホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌに対する基礎的な遅延合計時間ＴＧｉ−１となる。したがって、ホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌに対する分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌを充分に分散されたものとすることができる。
【００７３】
図１２は、本件発明者のシミュレーション結果を示すグラフである。このシミュレーションでは、計量器端末数が２００台の環境において、１０ホップまでの端末が９割、１１ホップ〜２０ホップまでの端末が１割を占める環境を想定し、通信可能時間Ｗ０は１２０［秒］としている。図１２（ａ）は、単純にホップ数の大きい端末から順に送信する場合を示しており、前半（０〜６０秒）と後半（６０〜１２０秒）とで、時間当り（１０秒単位で見た場合）のトラヒックの偏りが大きい。特に、１ホップ当りの割り当てが６秒であるので、６〜７ホップまでの端末が送信を開始する８０〜１２０秒のピークが大きいことが理解される。
【００７４】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の前に、ホップ数に対する端末数の分布から通信割当時間ＷＧｉを規定した例を示しており、前記時間当り（１０秒単位で見た場合）のトラヒックの偏りは軽減しているものの、トラヒックのピークは依然大きい（６０〜１００秒に集中）ことが理解される。さらに、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）に加えて、ランダムな待ち時間を付加したもので、前記ピークが大幅に縮小していることが理解される。
【符号の説明】
【００７５】
１ 集約サーバ
３ 集約装置
４ 有線ネットワーク
５ 無線通信装置
７ 負荷開閉器
８ 電力量計
１１ 無線ＬＡＮ規格（ＩＥＥＥ８０２．１１）のインタフェイス
１２，１４ 通信制御部
１３ 有線ＬＡＮ規格（ＩＥＥＥ８０２．３）のインタフェイス
１５ データ処理部
１６ ワークメモリ
１７ 制御部
１８ 時計部
２１ 無線ＬＡＮの無線通信部
２２ 無線通信制御部
２３ 時計部
２４ インタフェイス（電力量計用）
２５ インタフェイス（負荷用）
２６ 機内通信制御部
２７ メモリ（検針データ用）
２８ メモリ（ルートテーブル用）
Ｈ１，Ｈ２，・・・ 需要家
Ｕ１，Ｕ２，・・・ 計量器端末
Ｕ１１〜Ｕ１ｍ；Ｕ２１〜Ｕ２ｎ；Ｕｘ１〜Ｕｘｋ 計量器端末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積算電力量計などの各需要家に設置された多数の計量器端末がネットワークを構成して、その検針データを予め定める時間毎（定時検針）や予め定める事象（停電等）の発生時点などに、マルチホップ無線通信によって、集約装置や、それを介してホスト装置へ送信し、収集することで、自動検針を実現するようにした計量器端末およびそれを備える検針データ収集システムならびに検針データ収集方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気、ガス、水道の検針データ等を、前記計量器端末からマルチホップ無線通信によってホスト装置に定期的に吸い上げるようにした典型的な従来技術が、特許文献１に示されている。
【０００３】
このような自動検針の目的としては、旧来、高所や壁裏などに設置される計量器の計量値を、目視による確認から、自動的な検針に切換えることで、検針の手間を省こうというものである。したがって、多くても日に数回程度データを収集できればよく、各計量器端末には、時間を分散させて、検針データをそれぞれ送信させればよかった。
【０００４】
しかしながら、たとえば時間帯割引（たとえば深夜料金）のような細かなサービスを行うためには、細かな検針が必要になる。一方、たとえば新築の集合住宅などで地域を限定して開始されるであろうこのようなシステムも、普及すると、計量器端末数としては、数百万を超えるような大規模なものとなってしまう。したがって、このような多くの計量器端末に対して細かな検針を行うと、トラヒックが錯綜し、データ欠損や通信異常が発生する可能性がある。
【０００５】
そこでこのような不具合を未然に防止するために、本件出願人は、先に特許文献２を提案している。その従来技術によれば、各計量器端末の検針データを集約装置で収集するとともに、その集約装置を、前記マルチホップ方式の無線通信ネットワークと、有線ネットワークとの間に介在されるゲートウェイとして構成している。そして、そのゲートウェイが、前記有線ネットワークを介してホスト装置へ、前記検針データを纏めて、多数のゲートウェイ毎に予め定められた送信タイミングで分散して送信することで、ホスト装置を増設することなく、ホスト装置付近でのトラヒックの錯綜を抑えている。こうして、コストが無闇に増加することなく、結果的に短時間で、かつ高い信頼性で、ゲートウェイからホスト装置へ検針データを収集できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１８７７９３号公報
【特許文献２】特開２０１１−３４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献２は、前記数百万を超えるような計量器端末を備える検針データ収集システムにおいて、たとえば１つのゲートウェイの収容端末数を１０００としても、数千を超えるようなゲートウェイからの集約データのホスト装置での収集に、非常に効果的である。しかしながら、前記１０００近くの計量器端末からゲートウェイへの検針データの収集については、各計量器端末でゲートウェイからのホップ数を記憶しておき、ホップ数が多い端末程、前記検針データの送出タイミングを早くすることで、不達の際の再送時間を確保することが示されているに止まる。
【０００８】
ところで、前述のような細かな検針を行っても、課金や負荷の把握などのためには、検針の基準タイミングから、所定の短時間内でのデータの収集が必要になる。たとえば、毎時０分と３０分とに、３０分検針を行い、検針データは検針から５分以内に集約サーバへ収集する必要がある。一方で、前記ゲートウェイからホスト装置への有線ネットワークが高速であっても、その有線ネットワークでは、多数のゲートウェイから、それぞれ重い集約データを送信することになり、結果的には、収集に或る程度の時間を要し、前記多数の計量器端末からゲートウェイへの検針データの収集には、２分程度しか確保できないことになる。
【０００９】
このような短時間で、低速の無線ＬＡＮネットワークを介して、多数の計量器端末の検針データをゲートウェイに収集しようとすると、ゲートウェイ付近でのトラヒックの錯綜を生じる。ここで、前記特許文献２の手法を各計量器端末に適用して、各計量器端末は、下流側の各計量器端末から送られて来た検針データに、自局の検針データを組み合わせて、集約データを上流側に送信してゆくことも考えられる。しかしながら、その場合には、各計量器端末にデータを集約する複雑な処理が必要になり、端末コストが増加するとともに、集約する時間が必要になり、結果的に時間内で集約できないケースが生じる可能性もある。
【００１０】
本発明の目的は、集約装置付近のトラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間内で、ネットワークに収容されている総ての計量器端末の検針データを低コストかつ安定的に収集することができる計量器端末およびそれを備える検針データ収集システムならびに検針データ収集方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の計量器端末は、各需要家に設置され、マルチホップ方式の無線通信ネットワークを介して、集約装置へ順次検針データを送信する計量器端末において、前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末を予め定めるホップ数を境界として複数のグループに区分し、予め設定される通信可能時間において、各グループには、ホップ数が大のグループから、所属する計量器端末数に応じた通信割当時間が規定されており、その通信割当時間を記憶している記憶部と、前記通信割当時間内で、ランダムな待ち時間が経過した時点で、前記検針データの前記集約装置への送信を開始する通信制御部とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の検針データ収集方法は、各需要家に設置される計量器端末と、マルチホップ方式の無線通信ネットワークと、前記無線通信ネットワークの終端となる集約装置とを備えて構成され、前記各計量器端末から、予め規定される送信開始タイミングで、前記無線通信ネットワークを介して検針データを順次送信し、集約装置で集約するようにした検針データ収集方法において、前記送信開始タイミングは、前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末を予め定めるホップ数を境界として複数のグループに区分し、 予め設定される通信可能時間において、各グループには、ホップ数が大のグループから、所属する計量器端末数に応じた通信割当時間が規定され、前記通信割当時間内で、ランダムな待ち時間が経過した時点に設定されることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、多数の計量器端末が各需要家に設置され、それら多数の計量器端末が、終端となる集約装置との間に介在される他の計量器端末を中継局として構成されるマルチホップ方式の無線通信ネットワークを介して、前記集約装置に順次検針データを送信し、該集約装置で集約するにあたって、トラヒックの輻輳を避けるために、以下のようにして各計量器端末からの検針データの送信開始タイミングを規定する。
【００１４】
すなわち、先ず前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末を予め定めるホップ数を境界として複数のグループに区分し、予め設定される通信可能時間を、各グループに収容する端末数に応じて分割し、各グループに対する通信割当時間を規定する。これによって、各収容端末には、グループに拘わらず、ほぼ均等な通信時間が割当てられる。ただし、ホップ数が大のグループの送信が前記通信可能時間の後半になると、該通信可能時間の終了時点で、送信した検針データがホップ中となるケースも生じるので、そのようなことの無いように、各グループの内、ホップ数が大のグループから、そのグループの通信割当時間を前記通信可能時間の始めの方に割り当て、記憶部に記憶させておく。さらに、割り当てられた通信割当時間内でのトラヒック（発呼タイミング）の集中を避けるために、通信制御部は、該通信割当時間内で、ランダムな待ち時間が経過した時点を、各計量器端末の最終的な送信開始タイミングとする。
【００１５】
したがって、集約装置付近での前記トラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間内で、ネットワーク（集約装置）に収容されている総ての計量器端末の検針データを安定的に収集することができる。また、各計量器端末は、自局に決められたタイミングで検針データを送信するだけでよく、複雑な演算処理は不要で、低コストに実現することができる。
【００１６】
さらにまた、本発明の計量器端末では、前記通信制御部は、前記各グループＧｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）に割り当てられる前記通信割当時間をＷＧｉとし、ランダム付加時間をＷＲとし、そのランダム付加時間ＷＲを有効とするか無効とするかを決定するフラグをＳ（Ｓ＝１ｏｒ０）とするとき、グループｉにおける各計量器端末において、前記送信開始タイミングを規定するための予め定める基準時刻からの分散送信待ち時間Ｗｉを、Ｗｉ＝ＷＲ×Ｓ＋ＴＧｉ−１、ただし、ＴＧｉ−１＝ＷＧ１＋ＷＧ２＋・・・＋ＷＧｉ−１から求めることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、前記各計量器端末の送信開始タイミングを、毎時０分や３０分等の予め定める基準時刻からの分散送信待ち時間Ｗｉとして定義する。分散には、先ずランダム付加時間ＷＲを定義し、ただしそのグループが前記集約装置から遠い下流側の端末であるなどして収容端末数が極めて少ない場合などで、特にそのランダム付加時間ＷＲを設けなくてもよい場合があるので、そのランダム付加時間ＷＲを有効とするか無効とするかを決定するフラグＳ（Ｓ＝１ｏｒ０）を設定し、前記そのランダム付加時間ＷＲに乗算するようにしておく。
【００１８】
一方、前記基準時刻から開始される前記通信可能時間の内、各グループＧｉには前述のようにそのグループＧｉの収容端末数に応じた通信割当時間ＷＧｉが予め割り当てられている。したがって、その通信割当時間ＷＧｉが前記基準時刻からｉ番目のグループＧｉについては、それ以前のｉ−１番目までのグループＧｉ−１についての通信割当時間の合計時間ＴＧｉ−１が、基準の待ち時間として含まれることになる。すなわち、ＴＧｉ−１＝ＷＧ１＋ＷＧ２＋・・・＋ＷＧｉ−１であり、Ｗｉ＝ＷＲ×Ｓ＋ＴＧｉ−１となる。
【００１９】
これによって、任意のｉ番目のグループにおける計量器端末に対して、前記のようなトラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間内で、ネットワーク（集約装置）に収容されている総ての計量器端末の検針データを収集することができる送信開始タイミングを規定することができる。
【００２０】
また、本発明の計量器端末では、前記通信制御部は、前記検針データの収集可能な通信可能時間をＷ０、前記境界のホップ数をＨｔｈ、前記無線通信ネットワークにおける最大のホップ数をＨｍａｘ、対象計量器端末のホップ数をＨとして、前記グループＧｉをＧｂｉｇとＧｓｍａｌｌとの２つとし、さらに比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇへの通信割当時間をＴｂｉｇ、各計量器端末に予め固有に設定されるランダムな遅延時間をＴＤとするとき、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末における前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇおよび少ないグループＧｓｍａｌｌの対象計量器端末における前記分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌが、Ｗｂｉｇ＝（Ｈｍａｘ−Ｈ）〔Ｔｂｉｇ÷（Ｈｍａｘ−Ｈｔｈ）〕、Ｗｓｍａｌｌ＝（Ｈｔｈ−Ｈ）〔（Ｗ０−Ｔｂｉｇ−（ＴＤ×Ｓ））÷Ｈｔｈ］＋（ＴＤ×Ｓ）＋Ｔｂｉｇからそれぞれ求めることを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、前記グループＧｉをＧｂｉｇとＧｓｍａｌｌとのを２つとするとき、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末では、先ずそのグループＧｂｉｇへの通信割当時間Ｔｂｉｇを、最大ホップ数Ｈｍａｘとグループの境界ホップ数Ｈｔｈとの差（Ｈｍａｘ−Ｈｔｈ）で除して、単位通信割当時間（スロット期間）を求める。次に、その単位通信割当時間に、前記最大ホップ数Ｈｍａｘと自局のホップ数Ｈとの差（Ｈｍａｘ−Ｈ）を乗算して、前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇを求める。ここで、前記境界のホップ数Ｈｔｈは、ホップ数が多いグループに対して、少ないグループの収容端末数が多くなるように、Ｈｍａｘ≧Ｈｔｈに設定される。したがって、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末では、前記収容端末数が少なくなるために、前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇは、ランダムな分散を行うことなく、単純に自局のホップ数Ｈの多さに対応したタイミングに設定される。
【００２２】
これに対して、前記収容端末数が多い比較的ホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌの対象計量器端末では、先ず、前記検針データの収集可能な通信可能時間Ｗ０から、前記ホップ数が多いグループＧｂｉｇに対する通信割当時間Ｔｂｉｇと、後述する遅延時間ＴＤに前記フラグＳを乗算した値とを減算することで、ホップ数Ｈに応じたランダム化に使用可能な時間Ｔｒａｎｄを求める。次に、その時間Ｔｒａｎｄを境界ホップ数Ｈｔｈで除して、分散の単位通信割当時間（スロット期間）を求める。続いて、その単位通信割当時間に、境界のホップ数Ｈｔｈと自局のホップ数Ｈとの差（Ｈｔｈ−Ｈ）を乗算して、前記ホップ数Ｈに応じた第１の前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇ−１を求める。
【００２３】
一方、各計量器端末には、そのＩＤ番号などに応じた固有の遅延時間ＴＤも予め設定されており、この遅延時間ＴＤに前記フラグＳを乗算したものを第２の分散送信待ち時間Ｗｂｉｇ−２とし、これらの分散送信待ち時間Ｗｂｉｇ−１＋Ｗｂｉｇ−２を前記のランダム付加時間ＷＲとする。さらに、ホップ数が多いグループＧｂｉｇに対する通信割当時間Ｔｂｉｇが、このホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌに対する基礎的な遅延合計時間ＴＧｉ−１となる。したがって、ホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌに対する分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌを充分に分散されたものとすることができる。
【００２４】
さらにまた、本発明の検針データ収集システムは、前記の計量器端末と、前記集約装置としてのゲートウェイと、前記ゲートウェイと有線ネットワークを介して接続されるホスト装置とを備えて構成され、前記ゲートウェイは、前記各計量器端末から送信された前記検針データを受信する第１の通信部と、前記第１の通信部で受信された複数の検針データをホスト装置側の有線通信回線のパケットサイズ毎に集約するデータ処理部と、前記データ処理部で集約された検針データを前記ホスト装置へ向けて送信する第２の通信部と、基準となる時刻から、該集約装置に予め設定される遅延時間が経過した時点で、前記第２の通信部にホスト装置への送信を開始させる通信制御部とを含むことを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、各需要家に設置された多数の計量器端末から検針データを収集する前記集約装置を、前記マルチホップ方式の無線通信ネットワークと、有線ネットワークとの間に介在されるゲートウェイとして構成し、そのゲートウェイが前記有線ネットワークを介してホスト装置へ検針データを送信することで、検針データ収集システムを構成する。
【００２６】
そして、前記ゲートウェイは、収集した検針データをホスト装置へ送信するに際して、データ処理部で複数の検針データをホスト装置側の有線通信回線のパケットサイズ毎に集約する。したがって、各ゲートウェイは、検針データをホスト装置へ短時間で送信することができる。そしてさらに、通信制御部が、該ゲートウェイからホスト装置への送信タイミングを分散するので、ホスト装置付近でのトラヒックの錯綜を抑えることができる。こうして、コストが無闇に増加することなく、結果的に短時間で、かつ高い信頼性で検針データを収集することができる。
【００２７】
また、有線と無線との境界のゲートウェイを集約装置とすることで、各集約装置間の並列度が高く（集約装置が異なる階層に散らばらない）、効率良く集約を行うことができる。
【００２８】
また、本発明の検針データ収集システムでは、前記各計量器端末は、無線ＬＡＮ規格での通信を行うことを特徴とする。
【００２９】
上記の構成によれば、前記無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ８０２．１１では、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を用いて、空きチャネルの有無を確認し、データの送信を行うことで、データの衝突は回避されているけれども、前記各計量器端末とホスト装置とが直接ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで通信を行えば、１：１の通信であるので、多くの計量器端末が存在する場合に、検針データの送信に非常に時間が掛かる。
【００３０】
そこで上述のようにゲートウェイから成る集約装置で一旦検針データを集約してホスト装置へ纏めて送信することで、該ホスト装置付近でのトラヒックを抑えることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の計量器端末およびそれを備える検針データ収集システムならびに検針データ収集方法は、以上のように、多数の計量器端末の検針データをマルチホップ方式の無線通信ネットワークを介して集約装置に送信させるにあたって、各計量器端末を複数のグループに区分して、その収容端末数に応じて通信割当時間を規定するとともに、ホップ数が大のグループから、その通信割当時間内で、ランダムなタイミングで検針データの送信を行う。
【００３２】
それゆえ、集約装置付近での前記トラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間内で、ネットワーク（集約装置）に収容されている総ての計量器端末の検針データを安定的に収集することができる。また、各計量器端末は、自局に決められたタイミングで検針データを送信するだけでよく、複雑な演算処理は不要で、低コストに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の一形態に係る検針データ収集システムの概略的構成を示すブロック図である。
【図２】集約装置の一構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の一形態の検針データの収集方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の一形態の検針データの収集方法を説明するための図である。
【図５】前記ゲートウェイからサーバ装置へ送信される検針データのパケット構成を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の一形態に係る検針データ収集システムにおける集約装置から集約サーバへの検針データの送信手順を説明するための図である。
【図７】計量器端末の一構成例を示す正面図である。
【図８】前記計量器端末における無線通信装置の一構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の一形態に係る検針データ収集システムにおける計量器端末から集約装置への検針データの送信タイミングの作成方法を説明するための図である。
【図１０】前記送信タイミングの作成方法を詳しく説明するためのフローチャートである。
【図１１】ホップ数に対する端末数の分布を示すグラフである。
【図１２】前記送信タイミングの分散効果を確認する本件発明者のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、本発明の実施の一形態に係る検針データ収集システムの概略的構成を示すブロック図である。この検針データ収集システムは、各需要家Ｈ１，Ｈ２，・・・（総称するときは、以下参照符号Ｈで示す）にそれぞれ設置された計量器端末Ｕ１，Ｕ２，・・・（総称するときは、以下参照符号Ｕで示す）が、マルチホップ無線通信ネットワークを構成して、その検針データを予め定める時間毎や予め定める事象の発生時点などに、ホスト装置である集約サーバ１へ向けて送信し、収集することで、自動検針を実現するようにしたシステムである。
【００３５】
前記計量器端末Ｕは、本実施の形態では積算電力量計として実現され、無線ＬＡＮ規格での通信を行う。そのため、各計量器端末Ｕは、無線ＬＡＮの端末間通信用のアドホックモードによって、参照符号Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・で示すように、１：１の無線通信を行う。また、各計量器端末Ｕは、起動（電源投入）すると、必要に応じて、周囲の電波状況を監視し、最も通信品質の良好な計量器端末（ぶら下がり先：図１の例では計量器端末Ｕ１に対してＵ２、Ｕ４に対してＵ５等）を判定して接続、すなわちネットワークに参加するとともに、無線通信ネットワークの終端である集約装置３に至る経路を自律的に選択して、該集約装置３へのルートマップを作成し、前記アドホックモードによって、前記検針データを送信する。そのルートマップから、各計量器端末Ｕは、隣接局の状況や、後述するような集約装置３から自局までのホップ数を認識することができる。
【００３６】
前記集約装置３は、無線通信ネットワークと、電力会社などのネットワーク運営会社専用の有線ネットワーク４とを接続するもので、前記有線ネットワーク４には前記集約サーバ１が接続されている。この集約装置３は、たとえば主要な電柱に設けられ、収容端末数は数百〜千程度である。また、各計量器端末Ｕのホップ数は、最大で数十、好ましくは十ホップ以下である。そして、集約サーバ１の下層に設けられるこの集約装置３が、後述するようにして、その傘下の各計量器端末Ｕからの検針データを集約して前記集約サーバ１へ送信する。
【００３７】
上述のようにして決定される各計量器端末Ｕのホップ先であるが、計量器端末Ｕの増加や取り外し、或いは故障などによって、該ホップ先には変化が生じる。このため各計量器端末Ｕは、定期的に上述のような電波状況およびぶら下がり先の判定を行い、ルートマップの変更を行っている。なお、各計量器端末Ｕ側から電波状況のデータを送信して、前記集約サーバ１または集約装置３側で、ルートマップを作成して（ぶら下がり先を決定して）、各計量器端末Ｕに設定するようにしてもよい。
【００３８】
なお、本実施の形態では、集約装置３は、有線ネットワーク４と無線ネットワークとの境界、すなわちマルチホップ無線通信ネットワークの終端に設けられるゲートウェイとしているけれども、集約サーバ１の下層であればよく、前記マルチホップ無線通信ネットワークの途中に設けられてもよく、またその途中とこの集約装置３との複数のステップに設けられてもよい。しかしながら、このような有線と無線との境界のゲートウェイを集約装置３とすることで、各集約装置３間の並列度が高く（集約装置３が異なる階層に散らばらない）、効率良く集約を行うことができる。
【００３９】
図２は、前記集約装置３の一構成例を示すブロック図である。この集約装置３は、前記各計量器端末Ｕと通信を行う無線ＬＡＮ規格（ＩＥＥＥ８０２．１１）のインタフェイス１１と、その通信制御部１２と、有線ネットワーク４を介して集約サーバ１と通信を行う有線ＬＡＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））規格（ＩＥＥＥ８０２．３）のインタフェイス１３と、その通信制御部１４と、前記インタフェイス１１で受信された各計量器端末Ｕからの複数の検針データを、集約サーバ１側の有線ネットワーク４（通信回線）のパケットサイズ毎に集約するデータ処理部１５と、そのデータ処理のために使用されるワークメモリ１６と、この集約装置３の全体の動作を制御する制御部１７と、前記制御部１７の動作の基準となる時刻情報を保持する時計部１８とを備えて構成される。
【００４０】
前記インタフェイス１１と通信制御部１２とは、前記各計量器端末Ｕから前記マルチホップで個別に送信された検針データを受信する第１の通信部を構成し、前記インタフェイス１３と通信制御部１４とは、前記データ処理部１５で集約された検針データを前記集約サーバ１へ向けて送信する第２の通信部を構成する。なお、マルチホップの無線通信には、無線ＬＡＮに限らず、無線ＬＡＮ以外の他の規格が用いられてもよい。同様に、有線通信にも、有線ＬＡＮ以外の規格が用いられてもよい。
【００４１】
上述のように構成される検針データ収集システムにおいて、図３および図４は、本発明の実施の一形態の検針データの収集方法を説明するための図である。図３で示すように、各計量器端末Ｕ１１〜Ｕ１ｍ；Ｕ２１〜Ｕ２ｎ；Ｕｘ１〜Ｕｘｋは、たとえば毎時０分と３０分とに、内蔵の積算電力計の検針を行い、たとえば３２バイトのそのデータを、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）のプロトコルで送信を行う。このとき、各計量器端末Ｕは、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いて、使用する無線チャネルの空き状態を確認することに加え、図４で示すように、前記集約装置３に至る経路のホップ数の多いグループ程、速くの時点で、ランダム送信を開始するように、送信開始タイミングが設定されている。この計量器端末Ｕによる検針データの送信動作については、詳述する。
【００４２】
一方、前記各計量器端末Ｕから送信された検針データは、集約装置Ａ，Ｂ，・・・，Ｘの所へ到着し、前記インタフェイス１１で受信され、通信制御部１２からデータ処理部１５を通してワークメモリ１６に順次記憶されてゆく。これらの第１段階として、たとえば１０００個の計量器端末Ｕからの検針データの収集に１２０秒が設定される。こうして収集された検針データは、前記データ処理部１５が、ワークメモリ１６を使用して、所定台数分のデータを１パケットに集約して、通信制御部１４からインタフェイス１３を通して、集約サーバ１に向けて、逐次送信する。こうして、数万の集約装置３からの集約された検針データの収集に、第２段階として、たとえば１８０秒の時間を要する。こうして計３００秒で、検針データの自動収集は終了する。
【００４３】
なお、各集約装置３の制御部１７は、前記第１段階で、規定の１２０秒以内に到達せず、以降に到達した検針データは、破棄してゆく。このため、検針データが不達となった計量器端末に対しては、集約サーバ１は、前記第２段階の後、所定のインターバル期間を経て、個別に前記不達検針データの送信要求を行い、その要求をマルチホップの通信経路を介して目的の計量器端末まで伝達させ、返信されてきた検針データを逐次該集約サーバ１へ転送させるバックアップ検針を行う。
【００４４】
ところで、前記集約装置３から集約サーバ１への検針データの送信にあたっては、前記通信制御部１４は、検針データを高い信頼度で集約サーバ１に収集させるために、その送信に用いる前記有線ネットワーク４において、データの到達保証通信を行うことができるＴＣＰ／ＩＰプロトコルで通信を行う。このため、前記データ処理部１５は、前記３２バイトの各計量器端末Ｕからの検針データを、前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルでの伝送規格（ＩＥＥＥ８０２．３）の最大ＭＴＵに対応したサイズである１５００バイトに対応するよう、前記計量器端末Ｕで４４台分のデータを１パケットに集約する。
【００４５】
図５（ａ）は、前記集約装置３から集約サーバ１へ送信される検針データを集約した送信パケットの構造を示す図である。先ず、先頭には電文種別を表すデータＤ０１およびデータ件数を表すデータＤ０２が設けられ、それらに続いて実際の検針データＤ１，Ｄ２，・・・（前記のように最大でＤ４４）が設けられ、最後にエンドマークＤ０３が挿入される。そして、前述のように１件当りの検針データは３２バイト、最大の４４台分で１４０８バイト、前記データＤ０１，Ｄ０２，Ｄ０３はそれぞれ４，１，１バイトであり、送信パケットは合計最大で１４１４バイトとなる。これにＩＰ，ＴＣＰの各ヘッダのそれぞれ２０，２０バイトを加え、１５００バイト以下となる。前記電文種別を表すデータＤ０１は、検針データの送信開始（最初のパケット）、送信中（途中のパケット）および送信完了（最後のパケット）のいずれかを表し、前記データ件数を表すデータＤ０２は、１〜４４の数値となる。
【００４６】
そして、制御部１７は、図６で示すように、基準となる時刻（前記検針タイミング）ｔ０から、それぞれの集約装置３に予め設定される遅延時間τ１，τ２，τ３，・・・だけ待機して、前記集約したパケットの集約サーバ１への送信を開始させる。具体的には、前記各計量器端末Ｕには、予め連番の固有値で与えられるＩＤナンバーやＩＰアドレスが与えられている。それらを、たとえば１５で除算し、その余りを０〜１４の１５のグループに分割し、グループ毎に、１秒ずつずれた前記遅延時間が、前記通信制御部１４に予め定め設定され、或いは制御部１７がタイミングを制御する。そして、１パケット送信すると、全グループに送信タイミングが１巡した１５秒後に、次のパケットを送信する。
【００４７】
したがって、１パケットの収容データ数を前記４４台分とし、集約装置３の収容端末数を５００台とすると、各集約装置３は、１回の検針につき、１２パケットのデータの送信が必要となり、送信周期が前記１５秒とすると、送信所要時間は前記１８０秒となる。そして、総端末数を１２００万台とすると、集約装置３の台数は２４０００台となり、その台数を前記１５秒で分散すると、１台当り０．６２５ｍｓｅｃとなる。したがって、前記０．６２５秒当りに１つの集約装置３が１パケット送信するので、１秒当りのパケット数は、
１［秒］／０．６２５［ｍｓｅｃ／パケット］＝１６００［パケット］
となり、集約サーバ１の処理能力を３０００ＰＰＳとすると、１台での処理が可能となる。
【００４８】
このようにして、集約装置３のデータ処理部１５で複数の検針データＤ１，Ｄ２，・・・を集約サーバ１側の有線通信回線４のパケットサイズ毎に集約することで、各集約装置３は、検針データＤ１，Ｄ２，・・・を集約サーバ１へ短時間で送信することができる。そしてさらに、通信制御部１４が、該集約装置３から集約サーバ１への送信タイミングを分散するので、集約サーバ１付近でのトラヒックの錯綜を抑えることができる。こうして、コストが無闇に増加することなく、結果的に短時間で、かつ高い信頼性で検針データＤ１，Ｄ２，・・・を集約サーバ１に収集することができる。
【００４９】
特に、本実施の形態では、前記各計量器端末Ｕは、無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ８０２．１１での通信を行う。その場合、各計量器端末Ｕが、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を用いて、空きチャネルの有無を確認し、データの送信を行うことで、データの衝突は回避されているけれども、前記各計量器端末Ｕと集約サーバ１とが直接ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで通信を行えば、１：１の通信であるので、多くの計量器端末Ｕが存在する場合に、検針データＤ１，Ｄ２，・・・の送信に非常に時間が掛かる。そこで上述のようにゲートウェイから成る集約装置３で一旦検針データを集約してホスト装置である集約サーバ１へ纏めて送信することで、該集約サーバ１付近でのトラヒックを抑えることができる。
【００５０】
一方、図７は、前記計量器端末Ｕの一構成例を示す正面図である。この計量器端末Ｕは、宅内の各配電線が接続される端子台６側から、負荷開閉器７、電力量計８および無線通信装置５が配列されて構成されている。前記電力量計８は、積算電力量を前記の予め定める周期、たとえば３０分毎に検針し、その検針データを、無線通信装置５が、後述するように計量器端末Ｕに予め設定されたタイミングに、自機の属する集約装置３へ向けて送信し、集約サーバ１に転送される。一方、集約サーバ１からは、負荷開閉器７の開閉や、不達検針データを再送する前記のバックアップ検針などを行わせるための制御データが、必要に応じて、集約装置３を介して各無線通信装置５へ向けて送信される。
【００５１】
図８は、前記無線通信装置５の一構成例を示すブロック図である。この無線通信装置５は、前記無線ＬＡＮの無線通信部２１と、その通信を制御し、通信制御部である無線通信制御部２２と、時計部２３と、電力量計８から検針データを受信するインタフェイス２４と、前記負荷開閉器７へ制御情報を送信するインタフェイス２５と、それらの電力量計８および負荷開閉器７との通信を制御する機内通信制御部２６と、前記検針データをバックアップ記憶しておくメモリ２７と、前記ルートテーブルを記憶しているメモリ２８とを備えて構成される。
【００５２】
前記機内通信制御部２６は、前記時計部２３の内部時計に応答して、予め定められた検針時刻、たとえば１分毎に、前記インタフェイス２４を介して電力量計８から検針データを受信し、参照符号２７ａで示すようにメモリ２７に格納してゆく。その検針データを、無線通信制御部２２は、前記内部時計に応答して、後述するようにして求められる送信タイミングとなると、前記毎時０分と３０分との検針タイミング間分のデータを読出し、無線通信部２１から送信する。無線通信部２１は、前記内部時計に応答して、所定時間毎に、前述のように周囲を見渡してホップ先を判定しており、前記検針データをそのホップ先へ送信するとともに、受信した他の計量器端末Ｕからの検針データを転送する。
【００５３】
上述のように構成される各計量器端末Ｕにおいて、本実施の形態の無線通信制御部２２で注目すべきは、各計量器端末Ｕが順次検針データを送信するにあたって、集約装置３付近でのトラヒックの輻輳を回避できるようなタイミングで送信を行うことである。具体的には、上述のように時計部２３の内部時計に応答して、前記機内通信制御部２６が１分毎に収集し、メモリ２７に格納しておいた検針データを、無線通信制御部２２は、前記毎時０分および３０分の検針タイミングとなると、１つに纏めて、集約サーバ１へ送信すべき検針データを作成する。そして、無線通信制御部２２は、前記メモリ２８に記憶されているルートテーブルから求めることができる集約装置３から自局までのホップ数に応じた送信タイミングで、前記検針データの送信を開始する。
【００５４】
図９は、本実施の形態の送信タイミングの作成方法を説明するための図である。先ず、本実施の形態で注目すべきは、各計量器端末Ｕは、予め定めるホップ数を境界として複数のグループＧｉに区分されていることである。図９は、その簡単な例を示すもので、無線通信ネットワークは、それぞれ分岐無しの３つの直列ルートで構成されており、上流（集約装置３）側から順に、第１のルートは計量器端末Ｕ１１−Ｕ１２−Ｕ１３−Ｕ１４−Ｕ１５で構成され、第２のルートは計量器端末Ｕ２１−Ｕ２２−Ｕ２３−Ｕ２４−Ｕ２５で構成され、第３のルートは計量器端末Ｕ３１−Ｕ３２−Ｕ３３−Ｕ３４−Ｕ３５で構成されている。そして、この図９では、最も簡単に、各計量器端末Ｕは、２つのグループＧｓｍａｌｌとＧｂｉｇとに分割されており、ホップ数の少ない上流側の計量器端末Ｕ１１−Ｕ１２−Ｕ１３−Ｕ１４；Ｕ２１−Ｕ２２−Ｕ２３−Ｕ２４；Ｕ３１−Ｕ３２−Ｕ３３−Ｕ３４がグループＧｓｍａｌｌを構成し、ホップ数の多い下流側の計量器端末Ｕ−１５，Ｕ−２５，Ｕ−３５がグループＧｂｉｇを構成する。
【００５５】
次に本実施の形態で注目すべきは、前述のように、各計量器端末Ｕから集約装置３へ検針データを送信するのに許容されている時間Ｗ０（前述の例では１２０秒）を通信可能時間とするとき、各グループＧｉには、所属する計量器端末数に応じた通信割当時間ＷＧｉが規定されることである。さらに、ホップ数が大のグループＧｂｉｇでは、検針データＤの到達時間は相対的に長くかかることが予想されるので、該グループＧｂｉｇから前記時間Ｗ０の前半に割り当てられる。たとえば、グループＧｓｍａｌｌ，Ｇｂｉｇにおける台数比が９：１である場合、グループＧｂｉｇには前半の１２秒が割り当てられ、グループＧｓｍａｌｌには後半の１０８秒が割り当てられる（図９の例では、４：１で、２４秒と９６秒）。こうして、不達の際の再送などにも対応することができる。
【００５６】
さらにまた、本実施の形態で注目すべきは、前記通信割当時間ＷＧｉ内で、各グループＧｉに属する端末は、ランダムな待ち時間ＷＲが経過した時点で、前記検針データの前記集約装置３への送信を開始することである。
【００５７】
図１０は、前記無線通信制御部２２による本実施の形態の送信タイミングの作成方法を詳しく説明するためのフローチャートである。先ずステップＳ１では、前記メモリ２８に記憶されているルートテーブルが読み込まれる。ステップＳ２では、そのルートテーブルが解析され、自局のホップ数Ｈが算出される。ステップＳ３では、その自局のホップ数Ｈを予め設定されている境界のホップ数Ｈｔｈ１，Ｈｔｈ２，・・・（前記の例ではＨｔｈ１のみ、総称するときは、以下参照符号Ｈｔｈで示す）と比較し、自局の属するグループＧｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）が判定される。ステップＳ４では、ランダムな付加時間ＷＲが求められる。ステップＳ５では、前記の通信割当時間ＷＧｉから、自局の属するグループｉに割り当てられるグループ待ち時間ＴＧｉ−１が求められる。その後、ステップＳ６で、各計量器端末Ｕにおいて、前記毎時０分や３０分等の予め定める基準時刻からの分散送信待ち時間Ｗｉが求められる。
【００５８】
すなわち、
Ｗｉ＝ＷＲ×Ｓ＋ＴＧｉ−１ ・・・（１）
である。ただし、Ｓは、前記のランダム付加時間ＷＲを有効とするか無効とするかを決定するフラグであり、Ｓ＝１ｏｒ０である。これは、グループＧｉが、前記集約装置３から遠い下流側の端末であるなどして収容端末数が極めて少ない場合などで、特にランダム付加時間ＷＲを設けなくてもよい場合があるためである。
【００５９】
そして、前記基準時刻から開始される前記通信可能時間Ｗ０の内、各グループＧｉには、順次前述のようにそのグループＧｉの収容端末数に応じた通信割当時間ＷＧｉが予め割り当てられているので、その通信割当時間ＷＧｉが前記基準時刻からｉ番目のグループＧｉについては、それ以前のｉ−１番目までのグループＧｉ−１についての通信割当時間の合計時間ＴＧｉ−１が、基準の待ち時間として含まれることになる。そこで、
ＴＧｉ−１＝ＷＧ１＋ＷＧ２＋・・・＋ＷＧｉ−１ ・・・（２）
である。
【００６０】
上述のようにして作成される待ち時間Ｗｉ（送信タイミング）は、基本的にルートテーブルに変更のない場合は不変であり、該ルートテーブルが更新される毎に更新されて、予めメモリ２８に記憶されていてもよい。しかしながら、前記通信割当時間ＷＧｉ内での分散を行う付加時間ＷＲを変更する等で、送信の都度、求められてもよい。さらに、本実施の形態では、この待ち時間Ｗｉ（送信タイミング）の作成は、計量器端末Ｕの無線通信制御部２２で行われることとしているが、無線通信ネットワークの全体を把握している集約装置３や、集約サーバ１で行われ、各計量器端末Ｕに設定されるようにしてもよい。
【００６１】
一方、上述のように待ち時間Ｗｉ（送信タイミング）の作成を計量器端末Ｕの無線通信制御部２２側で行う場合は、境界のホップ数Ｈｔｈ等を変更すれば、適宜設定する必要があり、収容端末数に伴って変化するグループ待ち時間ＴＧｉ−１や、通信割当時間ＷＧｉ内に設定される付加時間ＷＲの範囲も、自局の周辺の端末環境に応じて設定されることが望ましい。
【００６２】
以上のように、本実施の形態の計量器端末Ｕおよびその検針データ収集方法によれば、各計量器端末Ｕが、マルチホップ方式の無線通信ネットワークを介して、集約装置３へ順次検針データを送信するにあたって、先ず前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末Ｕを予め定めるホップ数Ｈｔｈを境界として複数のグループＧｉに区分し、予め設定される通信可能時間Ｗ０を、各グループＧｉに収容する端末数に応じて分割し、各グループＧｉに対する通信割当時間ＷＧｉを規定する。これによって、各収容端末には、グループに拘わらず、ほぼ均等な通信時間が割当てられることになる。
【００６３】
ただし、ホップ数が大のグループの送信が前記通信可能時間Ｗ０の後半になると、該通信可能時間Ｗ０の終了時点で、送信した検針データがホップ中となるケースも生じるので、そのようなことの無いように、各グループＧｉの内、ホップ数Ｈが大のグループから、そのグループの通信割当時間ＷＧｉを前記通信可能時間Ｗ０の始めの方に割り当てる。さらに、割り当てられた通信割当時間ＷＧｉ内でのトラヒック（発呼タイミング）の集中を避けるために、該通信割当時間ＷＧｉ内で、ランダムな待ち時間ＷＲが経過した時点を、各計量器端末Ｕの最終的な送信開始タイミング（待ち時間Ｗｉ）とする。
【００６４】
したがって、集約装置３付近での前記トラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間Ｗ０内で、ネットワーク（集約装置３）に収容されている総ての計量器端末Ｕの検針データを安定的に収集することができる。また、各計量器端末Ｕは、自局に決められたタイミングで検針データを送信するだけでよく、複雑な演算処理は不要で、低コストに実現することができる。
【００６５】
また、そのような待ち時間Ｗｉを、上式１で求めることで、任意のｉ番目のグループＧｉにおける計量器端末に対して、前記のようなトラヒックの輻輳を回避しつつ、予め設定された通信可能時間内で、ネットワーク（集約装置３）に収容されている総ての計量器端末の検針データを収集可能な送信開始タイミングを規定することができる。
【００６６】
なお、上述の説明では、グループＧｉの区分は、無線通信制御部２２が、実際のホップ数Ｈと境界のホップ数Ｈｔｈとを比較して判定しており、この場合は、特許請求の範囲における記憶部は上記無線通信制御部２２およびメモリ２８となる。しかしながら、このグループＧｉの区分は、上流側の集約サーバ１や集約装置３で決定されて制御信号などで各計量器端末Ｕに設定されてもよく、その場合は設定を記憶する記憶部が前記特許請求の範囲における記憶部となる。また、上述のようなグループ分けは、ホップ数Ｈの変化などに対応してダイナミックに変更可能な例であるが、以下の具体例のように、前記グループＧｉをＧｓｍａｌｌとＧｂｉｇとの２つとするような少数のグループにしか分割しない場合は、計量器端末Ｕの設置の際にディップスイッチなどで固定設定するようにしてもよく、その場合は前記ディップスイッチなどが特許請求の範囲における記憶部となる。
【００６７】
前記待ち時間Ｗｉ（送信タイミング）のより具体的な作成アルゴリズムを説明すると、以下の通りである。以下の説明では、前述の図９と同様に、境界のホップ数ＨｔｈはＨｔｈ１の１つ、すなわち前記グループＧｉはＧｓｍａｌｌとＧｂｉｇとの２つで説明しているが、３つ以上であってもよいことは言うまでもない。そして、前述の通り、検針データの収集可能な通信可能時間はＷ０であり、さらに無線通信ネットワークにおける最大のホップ数をＨｍａｘ、対象計量器端末のホップ数をＨとして、ホップ数Ｈが多いグループＧｂｉｇへの通信割当時間をＴｂｉｇとする。一方、各計量器端末Ｕに予め固有に設定されるランダム化のための遅延時間をＴＤと新たに定義する。
【００６８】
それぞれのパラメータの設定可能範囲としては、たとえば、Ｈｍａｘ＝１〜１２７、Ｔｂｉｇ＝１〜５９０［秒］、ＴＤ＝１０〜５９０［秒］、Ｗ０＝２０〜６００［秒］である。具体的には、各ホップ数Ｈに対する計量器端末数の分布の関係は、図１１で示すように、ホップ数が小さい範囲（およそ１〜１０ホップ）に偏ることから、前記２つにグループ分けする場合の境界のホップ数Ｈｔｈとして、たとえばＨｔｈ＝１０に設定すると、Ｇｓｍａｌｌ：Ｇｂｉｇが前記９：１程度になることが多く、前記Ｗ０＝１２０［秒］の場合に、Ｔｂｉｇ＝１２［秒］である。また、ＴＤ＝６０［秒］、最大のホップ数Ｈｍａｘは、現実的には２０程度である。
【００６９】
そうして、ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末における分散送信待ち時間Ｗｂｉｇおよび少ないグループＧｓｍａｌｌの対象計量器端末における前記分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌを、
Ｗｂｉｇ＝（Ｈｍａｘ−Ｈ）〔Ｔｂｉｇ÷（Ｈｍａｘ−Ｈｔｈ）〕
Ｗｓｍａｌｌ＝（Ｈｔｈ−Ｈ）〔（Ｗ０−Ｔｂｉｇ−（ＴＤ×Ｓ））÷Ｈｔｈ］＋（ＴＤ×Ｓ）＋Ｔｂｉｇ
と規定する。
【００７０】
すなわち、前記グループＧｉをＧｂｉｇとＧｓｍａｌｌとの２つとするとき、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末では、先ずそのグループＧｂｉｇへの通信割当時間Ｔｂｉｇを、最大ホップ数Ｈｍａｘとグループの境界ホップ数Ｈｔｈとの差（数Ｈｍａｘ−Ｈｔｈ）で除して、単位通信割当時間（スロット期間）を求める。次に、その単位通信割当時間に、前記最大ホップ数Ｈｍａｘと自局のホップ数Ｈとの差（Ｈｍａｘ−Ｈ）を乗算して、前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇを求める。ここで、前述のように、境界のホップ数Ｈｔｈは、ホップ数が多いグループＧｂｉｇに対して、少ないグループＧｓｍａｌｌの収容端末数が多くなるように、Ｈｍａｘ≧Ｈｔｈに設定されている。したがって、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末では、前記収容端末数が少なくなるために、前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇは、ランダムな分散を行うことなく、単純に自局のホップ数Ｈの多さに対応したタイミングに設定している。
【００７１】
これに対して、前記収容端末数が多い比較的ホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌの対象計量器端末では、先ず、前記検針データの収集可能な通信可能時間Ｗ０から、前記ホップ数が多いグループＧｂｉｇに対する通信割当時間Ｔｂｉｇと、後述する遅延時間ＴＤに前記フラグＳを乗算した値とを減算することで、ホップ数Ｈに応じたランダム化に使用可能な時間ＴＤ’を求める。次に、その時間ＴＤ’を境界ホップ数Ｈｔｈで除して、分散の単位通信割当時間（スロット期間）を求める。続いて、その単位通信割当時間に、境界のホップ数Ｈｔｈと自局のホップ数Ｈとの差（Ｈｔｈ−Ｈ）を乗算して、前記ホップ数Ｈに応じた第１の前記分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌ−１を求める。
【００７２】
一方、各計量器端末Ｕには、そのＩＤ番号などに応じた固有の遅延時間ＴＤも予め設定されており、この遅延時間ＴＤに前記フラグＳを乗算したものを第２の分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌ−２とし、これらの分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌ−１＋Ｗｓｍａｌｌ−２を前記のランダム付加時間ＷＲとする。さらに、ホップ数が多いグループＧｂｉｇに対する通信割当時間Ｔｂｉｇが、このホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌに対する基礎的な遅延合計時間ＴＧｉ−１となる。したがって、ホップ数が少ないグループＧｓｍａｌｌに対する分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌを充分に分散されたものとすることができる。
【００７３】
図１２は、本件発明者のシミュレーション結果を示すグラフである。このシミュレーションでは、計量器端末数が２００台の環境において、１０ホップまでの端末が９割、１１ホップ〜２０ホップまでの端末が１割を占める環境を想定し、通信可能時間Ｗ０は１２０［秒］としている。図１２（ａ）は、単純にホップ数の大きい端末から順に送信する場合を示しており、前半（０〜６０秒）と後半（６０〜１２０秒）とで、時間当り（１０秒単位で見た場合）のトラヒックの偏りが大きい。特に、１ホップ当りの割り当てが６秒であるので、６〜７ホップまでの端末が送信を開始する８０〜１２０秒のピークが大きいことが理解される。
【００７４】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の前に、ホップ数に対する端末数の分布から通信割当時間ＷＧｉを規定した例を示しており、前記時間当り（１０秒単位で見た場合）のトラヒックの偏りは軽減しているものの、トラヒックのピークは依然大きい（６０〜１００秒に集中）ことが理解される。さらに、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）に加えて、ランダムな待ち時間を付加したもので、前記ピークが大幅に縮小していることが理解される。
【符号の説明】
【００７５】
１ 集約サーバ
３ 集約装置
４ 有線ネットワーク
５ 無線通信装置
７ 負荷開閉器
８ 電力量計
１１ 無線ＬＡＮ規格（ＩＥＥＥ８０２．１１）のインタフェイス
１２，１４ 通信制御部
１３ 有線ＬＡＮ規格（ＩＥＥＥ８０２．３）のインタフェイス
１５ データ処理部
１６ ワークメモリ
１７ 制御部
１８ 時計部
２１ 無線ＬＡＮの無線通信部
２２ 無線通信制御部
２３ 時計部
２４ インタフェイス（電力量計用）
２５ インタフェイス（負荷用）
２６ 機内通信制御部
２７ メモリ（検針データ用）
２８ メモリ（ルートテーブル用）
Ｈ１，Ｈ２，・・・ 需要家
Ｕ１，Ｕ２，・・・ 計量器端末
Ｕ１１〜Ｕ１ｍ；Ｕ２１〜Ｕ２ｎ；Ｕｘ１〜Ｕｘｋ 計量器端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各需要家に設置され、マルチホップ方式の無線通信ネットワークを介して、集約装置へ順次検針データを送信する計量器端末において、
前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末を予め定めるホップ数を境界として複数のグループに区分し、予め設定される通信可能時間において、各グループには、ホップ数が大のグループから、所属する計量器端末数に応じた通信割当時間が規定されており、その通信割当時間を記憶している記憶部と、
前記通信割当時間内で、ランダムな待ち時間が経過した時点で、前記検針データの前記集約装置への送信を開始する通信制御部とを含むことを特徴とする計量器端末。
【請求項２】
前記通信制御部は、前記各グループＧｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）に割り当てられる前記通信割当時間をＷＧｉとし、ランダム付加時間をＷＲとし、そのランダム付加時間ＷＲを有効とするか無効とするかを決定するフラグをＳ（Ｓ＝１ｏｒ０）とするとき、グループｉにおける各計量器端末において、前記送信開始タイミングを規定するための予め定める基準時刻からの分散送信待ち時間Ｗｉを、
Ｗｉ＝ＷＲ×Ｓ＋ＴＧｉ−１
ただし、
ＴＧｉ−１＝ＷＧ１＋ＷＧ２＋・・・＋ＷＧｉ−１
から求めることを特徴とする請求項１記載の計量器端末。
【請求項３】
前記通信制御部は、前記検針データの収集可能な通信可能時間をＷ０、前記境界のホップ数をＨｔｈ、前記無線通信ネットワークにおける最大のホップ数をＨｍａｘ、対象計量器端末のホップ数をＨとして、前記グループＧｉをＧｂｉｇとＧｓｍａｌｌとの２つとし、さらに比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇへの通信割当時間をＴｂｉｇ、各計量器端末に予め固有に設定されるランダムな遅延時間をＴＤとするとき、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末における前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇおよび少ないグループＧｓｍａｌｌの対象計量器端末における前記分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌが、
Ｗｂｉｇ＝（Ｈｍａｘ−Ｈ）〔Ｔｂｉｇ÷（Ｈｍａｘ−Ｈｔｈ）〕
Ｗｓｍａｌｌ＝（Ｈｔｈ−Ｈ）〔（Ｗ０−Ｔｂｉｇ−（ＴＤ×Ｓ））÷Ｈｔｈ］
＋（ＴＤ×Ｓ）＋Ｔｂｉｇ
からそれぞれ求めることを特徴とする請求項２記載の計量器端末。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の計量器端末と、前記集約装置としてのゲートウェイと、前記ゲートウェイと有線ネットワークを介して接続されるホスト装置とを備えて構成され、
前記ゲートウェイは、
前記各計量器端末から送信された前記検針データを受信する第１の通信部と、
前記第１の通信部で受信された複数の検針データをホスト装置側の有線通信回線のパケットサイズ毎に集約するデータ処理部と、
前記データ処理部で集約された検針データを前記ホスト装置へ向けて送信する第２の通信部と、
基準となる時刻から、該集約装置に予め設定される遅延時間が経過した時点で、前記第２の通信部にホスト装置への送信を開始させる通信制御部とを含むことを特徴とする検針データ収集システム。
【請求項５】
前記各計量器端末は、無線ＬＡＮ規格での通信を行うことを特徴とする請求項４記載の検針データ収集システム。
【請求項６】
各需要家に設置される計量器端末と、マルチホップ方式の無線通信ネットワークと、前記無線通信ネットワークの終端となる集約装置とを備えて構成され、前記各計量器端末から、予め規定される送信開始タイミングで、前記無線通信ネットワークを介して検針データを順次送信し、集約装置で集約するようにした検針データ収集方法において、
前記送信開始タイミングは、
前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末を予め定めるホップ数を境界として複数のグループに区分し、
予め設定される通信可能時間において、各グループには、ホップ数が大のグループから、所属する計量器端末数に応じた通信割当時間が規定され、
前記通信割当時間内で、ランダムな待ち時間が経過した時点に設定されることを特徴とする検針データ収集方法。
【請求項１】
各需要家に設置され、マルチホップ方式の無線通信ネットワークを介して、集約装置へ順次検針データを送信する計量器端末において、
前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末を予め定めるホップ数を境界として複数のグループに区分し、予め設定される通信可能時間において、各グループには、ホップ数が大のグループから、所属する計量器端末数に応じた通信割当時間が規定されており、その通信割当時間を記憶している記憶部と、
前記通信割当時間内で、ランダムな待ち時間が経過した時点で、前記検針データの前記集約装置への送信を開始する通信制御部とを含むことを特徴とする計量器端末。
【請求項２】
前記通信制御部は、前記各グループＧｉ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ）に割り当てられる前記通信割当時間をＷＧｉとし、ランダム付加時間をＷＲとし、そのランダム付加時間ＷＲを有効とするか無効とするかを決定するフラグをＳ（Ｓ＝１ｏｒ０）とするとき、グループｉにおける各計量器端末において、前記送信開始タイミングを規定するための予め定める基準時刻からの分散送信待ち時間Ｗｉを、
Ｗｉ＝ＷＲ×Ｓ＋ＴＧｉ−１
ただし、
ＴＧｉ−１＝ＷＧ１＋ＷＧ２＋・・・＋ＷＧｉ−１
から求めることを特徴とする請求項１記載の計量器端末。
【請求項３】
前記通信制御部は、前記検針データの収集可能な通信可能時間をＷ０、前記境界のホップ数をＨｔｈ、前記無線通信ネットワークにおける最大のホップ数をＨｍａｘ、対象計量器端末のホップ数をＨとして、前記グループＧｉをＧｂｉｇとＧｓｍａｌｌとの２つとし、さらに比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇへの通信割当時間をＴｂｉｇ、各計量器端末に予め固有に設定されるランダムな遅延時間をＴＤとするとき、比較的ホップ数が多いグループＧｂｉｇの対象計量器端末における前記分散送信待ち時間Ｗｂｉｇおよび少ないグループＧｓｍａｌｌの対象計量器端末における前記分散送信待ち時間Ｗｓｍａｌｌが、
Ｗｂｉｇ＝（Ｈｍａｘ−Ｈ）〔Ｔｂｉｇ÷（Ｈｍａｘ−Ｈｔｈ）〕
Ｗｓｍａｌｌ＝（Ｈｔｈ−Ｈ）〔（Ｗ０−Ｔｂｉｇ−（ＴＤ×Ｓ））÷Ｈｔｈ］
＋（ＴＤ×Ｓ）＋Ｔｂｉｇ
からそれぞれ求めることを特徴とする請求項２記載の計量器端末。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の計量器端末と、前記集約装置としてのゲートウェイと、前記ゲートウェイと有線ネットワークを介して接続されるホスト装置とを備えて構成され、
前記ゲートウェイは、
前記各計量器端末から送信された前記検針データを受信する第１の通信部と、
前記第１の通信部で受信された複数の検針データをホスト装置側の有線通信回線のパケットサイズ毎に集約するデータ処理部と、
前記データ処理部で集約された検針データを前記ホスト装置へ向けて送信する第２の通信部と、
基準となる時刻から、該集約装置に予め設定される遅延時間が経過した時点で、前記第２の通信部にホスト装置への送信を開始させる通信制御部とを含むことを特徴とする検針データ収集システム。
【請求項５】
前記各計量器端末は、無線ＬＡＮ規格での通信を行うことを特徴とする請求項４記載の検針データ収集システム。
【請求項６】
各需要家に設置される計量器端末と、マルチホップ方式の無線通信ネットワークと、前記無線通信ネットワークの終端となる集約装置とを備えて構成され、前記各計量器端末から、予め規定される送信開始タイミングで、前記無線通信ネットワークを介して検針データを順次送信し、集約装置で集約するようにした検針データ収集方法において、
前記送信開始タイミングは、
前記無線通信ネットワークを構成する全ての計量器端末を予め定めるホップ数を境界として複数のグループに区分し、
予め設定される通信可能時間において、各グループには、ホップ数が大のグループから、所属する計量器端末数に応じた通信割当時間が規定され、
前記通信割当時間内で、ランダムな待ち時間が経過した時点に設定されることを特徴とする検針データ収集方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２１２３９０（Ｐ２０１２−２１２３９０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８５２９（Ｐ２０１１−７８５２９）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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