通信経路制御装置及びコンピュータプログラム
【課題】１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御するときの安定性を向上させることを図る。
【解決手段】直接通信数を減らすために集約度を増加させるステップＳ１３と、中継数を減らすために集約度を減少させるステップＳ１８と、集約度の変化を監視し、この監視結果に基づいて集約度の増加または減少による制御が不能な状態にあることを検出し、対処するステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ１９と、を備える。
【解決手段】直接通信数を減らすために集約度を増加させるステップＳ１３と、中継数を減らすために集約度を減少させるステップＳ１８と、集約度の変化を監視し、この監視結果に基づいて集約度の増加または減少による制御が不能な状態にあることを検出し、対処するステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ１９と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信経路制御装置及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信機能を備える電力量計の導入、又はその検討が進められている。電力量計が通信機能を備えることにより、電力量計の読み取りを遠隔操作により行い、人が電力量計の値を読み取る検針の手間を省くことができるようになる。また、使用されている電力量をリアルタイムに測定することにより、電力需要に応じた発電、送電、及び配電が効率的にできるようになると期待されている。
【０００３】
この電力量計の通信機能に、無線通信を利用することが検討されている。その場合のネットワークトポロジーには、様々な構成が考えられるが、各電力量計と通信をする基地局装置を設け、当該基地局装置をハブにしたスター型の構成が有力である。しかし、大量の電力量計が基地局装置と直接通信する場合、基地局装置と直接通信する電力量計の数に応じた通信帯域を確保することが困難になる場合がある。また、通信環境によっては、基地局装置と通信を行うことができない電力量計が存在する可能性もある。
【０００４】
そこで、電力量計に、他の電力量計を介して基地局装置と通信できるように電力量計同士で通信を行う機能を更に備えさせ、基地局装置と直接通信する機能と、他の電力量計と通信する機能とのいずれか一方を適宜選択することが考えられる。例えば、特許文献１や、特許文献２には、２つの通信方式を備え、いずれか一方を適宜選択する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０８８１５４号公報
【特許文献２】特開２００２−２９１０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１及び特許文献２に記載されている技術は、基地局装置と各電力量計との通信品質、及び各電力量計間の通信品質に応じて適切な通信方式を選択するものではない。そこで、本発明者は、特願２０１０−１９５７３８において、複数の電力量計（通信装置）が基地局装置を介してデータを送信する無線通信システムにおいて、各電力量計（通信装置）が、基地局装置と直接通信してデータを送信するか、基地局と直接通信をする通信方式と異なる通信方式により他の電力量計（通信装置）を介して基地局装置と通信してデータを送信するかを、通信品質に応じて適切に選択するための技術を提案した。
【０００７】
この提案では、１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを制御するための制御パラメータとして「集約度」を定義している。集約度は、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数である。この集約度を増加させて、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを増加させることにより、直接通信数を減らして中継数を増やし、一方、集約度を減少させて、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを減少させることにより、直接通信数を増やして中継数を減らすようにしている。
【０００８】
しかしながら、複数の通信装置間で、基地局装置と直接通信するときの通信コストが等しい場合には、直接通信数を減らすために集約度を増加しても、各通信装置間で通信コストに差が生じず、直接通信数が減らないことがある。すると、直接通信数を上限値に制限するために集約度を上げ続けるという、制御不能な状態に陥ってしまう。又、ある通信装置に対して中継する通信装置が多数集中してしまうと、中継数を上限値に制限するために集約度を下げた結果として直接通信数が増えて上限値を超過し、これにより集約度を上げた結果として中継数が増えて上限値を超過するという、集約度の上げ下げを繰り返すこととなって制御不能な状態に陥ってしまう。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御するときの安定性を向上させることができる、通信経路制御装置及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る通信経路制御装置は、各通信装置が、基地局装置と直接通信してデータを送信するか、又は、他の通信装置を介して基地局装置と通信してデータを送信するかを、通信コストが小さくなるように選択する無線通信システムにおいて、１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御する通信経路制御装置であり、直接通信数を減らすために集約度を増加させる処理と、中継数を減らすために集約度を減少させる処理とを行う制御部を備え、前記制御部は、集約度の変化を監視し、この監視結果に基づいて集約度の増加または減少による制御が不能な状態にあることを検出し、対処する、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、集約度を上げ続ける制御不能な状態にあることを検出したら、直接通信数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、一定期間において集約度が単調に増加した回数（集約度単調増加回数）を測定し、この測定した集約度単調増加回数を規定回数と比較し、集約度単調増加回数が規定回数を超えている場合に、前記直接通信数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、基地局装置と直接通信する通信装置のうち通信コストが最大である通信装置に対して、中継数が最小である他の通信装置を介して基地局装置と通信するように通信経路を変更させることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、集約度の上げ下げを繰り返す制御不能な状態にあることを検出したら、中継数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、一定期間において集約度が上げ下げを繰り返した回数（集約度上下変化回数）を測定し、この測定した集約度上下変化回数を規定回数と比較し、集約度上下変化回数が規定回数を超えている場合に、前記中継数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、他の通信装置を介して基地局装置と通信する通信装置のうち通信コストが最小である通信装置に対して、該他の通信装置以外で中継数が最小である他の通信装置を介して基地局装置と通信するように通信経路を変更させることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るコンピュータプログラムは、各通信装置が、基地局装置と直接通信してデータを送信するか、又は、他の通信装置を介して基地局装置と通信してデータを送信するかを、通信コストが小さくなるように選択する無線通信システムにおいて、１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御する通信経路制御処理を行うためのコンピュータプログラムであって、直接通信数を減らすために集約度を増加させるステップと、中継数を減らすために集約度を減少させるステップと、集約度の変化を監視し、この監視結果に基づいて集約度の増加または減少による制御が不能な状態にあることを検出し、対処するステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであることを特徴とする。
これにより、前述の通信経路制御装置がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に用いる重み係数（集約度）を用いて制御するときの安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力量計測ネットワークシステム（無線通信システム）の概略構成図である。
【図２】図１に示す通信経路制御サーバ１の構成図である。
【図３】図１に示す電気メータ２（通信装置）の構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る処理シーケンス図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る処理シーケンス図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る通信経路制御処理のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理１のフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理２のフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理１を説明するための実施例１である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理１を説明するための実施例１である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理１を説明するための実施例１である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理２を説明するための実施例１である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理２を説明するための実施例１である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理２を説明するための実施例１である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電力量計測ネットワークシステム（無線通信システム）の概略構成図である。図１において、通信経路制御サーバ１（通信経路制御装置）は、電力量計測ネットワークシステムにおける通信経路を制御する。電気メータ２−１、２−２、２−３（通信装置）は、住居や事務所に設置され、使用される電力量を計測し、通信により電力量計測データを電力量集計サーバ５へ送信する。以下、電気メータ２−１、２−２、２−３を特に区別しないときは「電気メータ２」と称する。
【００２１】
通信経路制御サーバ１及び電力量集計サーバ５は、インターネットに接続されている。ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０は、広帯域通信を実現するＷｉＭＡＸ網を構成するための基地局である。ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０は、インターネットに接続するコアネットワークに接続されている。
【００２２】
電気メータ２は、ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と無線通信することができる無線通信装置であるＷｉＭＡＸモジュール３を備える。電気メータ２は、ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０を介して通信経路制御サーバ１及び電力量集計サーバ５と通信することができる。
【００２３】
又、電気メータ２は、近距離通信することができる無線通信装置であるＨＡＮ（Home Area Network）デバイス４を備える。電気メータ２は、他の電気メータ２との間で、ＨＡＮデバイス４により通信することができる。これにより、電気メータ２は、ＨＡＮデバイス４により接続した他の電気メータ２を経由し、さらに該他の電気メータ２がＷｉＭＡＸモジュール３により接続したＷｉＭＡＸマクロ基地局１０を経由して、通信経路制御サーバ１及び電力量集計サーバ５と通信することができる。
【００２４】
図２は、図１に示す通信経路制御サーバ１の構成図である。図２において、通信経路制御サーバ１は、通信部１１と制御部１２と通信装置管理テーブル１３を有する。通信部１１は、インターネットを介して電気メータ２と通信する。制御部１２は、電力量計測ネットワークシステムにおける通信経路を制御する。通信装置管理テーブル１３は、電気メータ２（通信装置）の通信の状態に関する情報を格納する。
【００２５】
図３は、図１に示す電気メータ２（通信装置）の構成図である。図３において、電気メータ２は、ＷｉＭＡＸモジュール３とＨＡＮデバイス４と制御部２１と経路情報テーブル２２と電力量測定部２３を有する。ＷｉＭＡＸモジュール３は、ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と無線通信する。ＨＡＮデバイス４は、他の電気メータ２のＨＡＮデバイス４と無線通信する。制御部２１は、自己の電力量計測データを電力量集計サーバ５へ送信するときの通信経路を選択する。経路情報テーブル２２は、制御部２１が自己の通信経路を選択する際に使用する情報を格納する。電力量測定部２３は、使用される電力量を計測する。
【００２６】
本実施形態では、各電気メータ２が、ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と直接通信して電力量計測データを送信するか、又は、ＨＡＮにより他の電気メータ２を介してＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と通信して電力量計測データを送信するかを、広帯域通信コスト及び近距離通信コストの合計（総コスト）が小さくなるように選択する。近距離通信コストは、ＨＡＮにより電気メータ２同士で通信するときの通信コストである。広帯域通信コストは、電気メータ２がＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と直接通信するときの通信コストである。
【００２７】
電気メータ２は、広帯域通信コストを算出する際には、通信経路制御サーバ１から指定される集約度を重み係数として使用する。集約度は、１つのＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と直接通信をする電気メータ２の数（直接通信数）と、１つの電気メータ２が通信を中継する電気メータ２の数（中継数）とを制御するための制御パラメータである。
【００２８】
通信経路制御サーバ１は、集約度を増加させて、電気メータ２とＷｉＭＡＸマクロ基地局１０とが直接通信するときの広帯域通信コストを増加させることにより、直接通信数を減らして中継数を増やし、一方、集約度を減少させて、電気メータ２とＷｉＭＡＸマクロ基地局１０とが直接通信するときの広帯域通信コストを減少させることにより、直接通信数を増やして中継数を減らすようにする。
【００２９】
さらに、通信経路制御サーバ１は、集約度の増減による制御が不能な状態にあることを検出して、その対処を行う。具体的には、通信経路制御サーバ１は、集約度を上げ続ける制御不能な状態にあることを検出したら、直接通信数を減らすための通信経路変更処理を行う。又、通信経路制御サーバ１は、集約度の上げ下げを繰り返す制御不能な状態にあることを検出したら、中継数を減らすための通信経路変更処理を行う。
【００３０】
図４、図５は、本実施形態に係る処理シーケンス図である。
【００３１】
図４は、ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と直接通信する電気メータ２（通信装置）と、通信経路制御サーバ１との間の処理シーケンス図である。図４において、ステップＳ１では、電気メータ２は、通信経路制御サーバ１に対して、品質情報を通知する。品質情報は、広帯域通信コストと、直接通信するＷｉＭＡＸマクロ基地局１０の識別子（ＢＳ−ＩＤ）と、隣接する電気メータ２（通信装置）のリスト（隣接通信装置リスト）とを有する。隣接通信装置リストには、隣接する電気メータ２の中から総コストが小さい方から所定数（ｐ個）だけを抽出して、抽出した電気メータ２の識別子（メータＩＤ）を記載する。ステップＳ２では、通信経路制御サーバ１は、各電気メータ２から受信した品質情報を集約し、この集約結果に基づいて通信経路の迂回に関する指示の判断を行い、この判断結果を電気メータ２へ送信する。
【００３２】
図５は、電気メータ２（送信元）が他の電気メータ２（中継）を介してＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と通信するときの処理シーケンス図である。図５において、図４と異なる点は、品質情報が送信元の電気メータ２から中継の電気メータ２を介して通信経路制御サーバ１へ送信される点（ステップＳ１ａ、Ｓ１ｂ）と、迂回指示が通信経路制御サーバ１から中継の電気メータ２を介して品質情報の送信元の電気メータ２へ送信される点である。
【００３３】
次に、図６を参照して、通信経路制御サーバ１の制御部１２が行う通信経路制御処理を説明する。図６は、本実施形態に係る通信経路制御処理のフローチャートである。
【００３４】
ステップＳ１０：制御部１２は、１つのＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と直接通信をする電気メータ２の数（直接通信数）の上限値Ｎと、１つの電気メータ２が通信を中継する電気メータ２の数（中継数）の上限値Ｍとを入力する。各上限値Ｎ、Ｍは、予め通信経路制御サーバ１に設定されている。
【００３５】
ステップＳ１１：制御部１２は、１つのＷｉＭＡＸマクロ基地局１０（対象基地局１０）に接続する電気メータ２の数（直接通信数）が上限値Ｎを超えているかを判断する。この結果、直接通信数が上限値Ｎを超えている場合にはステップＳ１２に進み、直接通信数が上限値Ｎを超えていない場合にはステップＳ１６に進む。
【００３６】
ステップＳ１２：制御部１２は、一定期間において、集約度が単調に増加した回数（集約度単調増加回数）が規定回数以内であるかを判断する。この結果、集約度単調増加回数が規定回数以内である場合にはステップＳ１３に進み、集約度単調増加回数が規定回数を超えている場合にはステップＳ１４に進む。
【００３７】
ここで、本実施形態では、集約度を上げ続ける制御不能な状態にあることを検出する手段として、一定期間における集約度単調増加回数を測定し、この測定した集約度単調増加回数を規定回数と比較し、集約度単調増加回数が規定回数を超えていることを検出する。
【００３８】
ステップＳ１３：このステップＳ１３は、ステップＳ１２において集約度単調増加回数が規定回数以内であり、集約度により制御可能な状態にあるときの処理である。制御部１２は、対象基地局１０に接続する全ての電気メータ２（直接接続と非直接接続の両方の電気メータ２）に対して、現在の集約度αに１を加算した更新後の集約度αを送信する。この後、ステップＳ１５に進む。
【００３９】
ステップＳ１４：このステップＳ１４は、ステップＳ１２において集約度単調増加回数が規定回数超過であり、集約度により制御不能な状態にあるときの処理である。制御部１２は、対象基地局１０における直接通信数を減らすための通信経路変更処理１を行う。この後、ステップＳ１５に進む。通信経路変更処理１については、後述する。
【００４０】
ステップＳ１５：制御部１２は、タイマのタイムアウトを確認し、タイムアウトならばステップＳ１１に戻り、まだタイムアウトしていないならばタイムアウトするまでウエイトする。
【００４１】
ステップＳ１６：制御部１２は、１つの電気メータ２（対象電気メータ２）が通信を中継する電気メータ２の数（中継数）が上限値Ｍを超えているかを判断する。この結果、中継数が上限値Ｍを超えている場合にはステップＳ１７に進み、中継数が上限値Ｍを超えていない場合にはステップＳ１５に進む。
【００４２】
ステップＳ１７：制御部１２は、一定期間において、集約度が上げ下げを繰り返した回数（集約度上下変化回数）が規定回数以内であるかを判断する。この結果、集約度上下変化回数が規定回数以内である場合にはステップＳ１８に進み、集約度上下変化回数が規定回数を超えている場合にはステップＳ１９に進む。
【００４３】
ここで、本実施形態では、集約度の上げ下げを繰り返す制御不能な状態にあることを検出する手段として、一定期間における集約度上下変化回数を測定し、この測定した集約度上下変化回数を規定回数と比較し、集約度上下変化回数が規定回数を超えていることを検出する。
【００４４】
ステップＳ１８：このステップＳ１８は、ステップＳ１７において集約度上下変化回数が規定回数以内であり、集約度により制御可能な状態にあるときの処理である。制御部１２は、対象電気メータ２と、対象電気メータ２に接続する全ての電気メータ２に対して、現在の集約度αから１を減算した更新後の集約度αを送信する。この後、ステップＳ１５に進む。
【００４５】
ステップＳ１９：このステップＳ１９は、ステップＳ１７において集約度上下変化回数が規定回数超過であり、集約度により制御不能な状態にあるときの処理である。制御部１２は、対象電気メータ２における中継数を減らすための通信経路変更処理２を行う。この後、ステップＳ１５に進む。通信経路変更処理２については、後述する。
【００４６】
次に、図７を参照して、図６のステップＳ１４の通信経路変更処理１を説明する。図７は、本実施形態に係る、直接通信数を減らすための通信経路変更処理１のフローチャートである。通信経路変更処理１は、対象基地局１０の直接通信数を上限値Ｎ以下にするための処理である。
【００４７】
ステップＳ１００：制御部１２は、通信経路を指示した後の「対象基地局１０と直接通信をする電気メータ２（通信装置）の数（直接通信数）の見込み値」が上限値Ｎ以下であるかを判断する。この結果、直接通信数の見込み値が上限値Ｎ以下になる場合には処理を終了する。一方、直接通信数の見込み値が上限値Ｎ以下にならない場合にはステップＳ４０に進む。
【００４８】
ステップＳ４０：制御部１２は、対象基地局１０と直接通信をする電気メータ２のうち、広帯域通信コストが最大である電気メータ２を選択する。各電気メータ２の広帯域通信コストは、通信装置管理テーブル１３に格納されている。
【００４９】
ステップＳ４１：制御部１２は、変数ｉを０に設定する。
【００５０】
ステップＳ４２：制御部１２は、ステップＳ４０で選択した電気メータ２（選択電気メータ２）の広帯域通信コスト（広帯域通信コスト最大値）が変数ｉの値以上であるかを判断する。この結果、広帯域通信コスト最大値が変数ｉの値以上である場合にはステップＳ４３に進み、広帯域通信コスト最大値が変数ｉの値未満である場合にはステップＳ１００に戻る。
【００５１】
ステップＳ４３：制御部１２は、広帯域通信コストが変数ｉの値に一致する電気メータ２が、選択電気メータ２の隣接通信装置リストに有るかを判断する。この結果、隣接通信装置リストに有る場合にはステップＳ４４に進み、隣接通信装置リストに無い場合にはステップＳ４５に進む。各電気メータ２の隣接通信装置リストは、通信装置管理テーブル１３に格納されている。
【００５２】
ステップＳ４４：制御部１２は、選択電気メータ２に対して、ステップＳ４３で選択電気メータ２の隣接通信装置リストから発見された電気メータ２のうち中継数が最小である電気メータ２を経由して対象基地局１０と通信するように、通信経路の変更を通知（迂回指示）する。この後、ステップＳ１００に戻る。
【００５３】
ステップＳ４５：制御部１２は、変数ｉに１を加算する。この後、ステップＳ４２に戻る。
【００５４】
次に、図８を参照して、図６のステップＳ１９の通信経路変更処理２を説明する。図８は、本実施形態に係る、中継数を減らすための通信経路変更処理２のフローチャートである。通信経路変更処理２は、対象電気メータ２の中継数を上限値Ｍ以下にするための処理である。
【００５５】
ステップＳ２００：制御部１２は、通信経路を指示した後の「対象電気メータ２（通信装置）が通信を中継する電気メータ２（通信装置）の数（中継数）の見込み値」が上限値Ｍ以下であるかを判断する。この結果、中継数の見込み値が上限値Ｍ以下になる場合には処理を終了する。一方、中継数の見込み値が上限値Ｍ以下にならない場合にはステップＳ５０に進む。
【００５６】
ステップＳ５０：制御部１２は、対象電気メータ２を経由してＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と通信する電気メータ２のうち、広帯域通信コストが最小である電気メータ２を選択する。
【００５７】
ステップＳ５１：制御部１２は、変数ｊを０に設定する。
【００５８】
ステップＳ５２：制御部１２は、対象電気メータ２を経由して対象基地局１０と通信する電気メータ２の広帯域通信コストのうち最大の広帯域通信コスト（広帯域通信コスト最大値）が変数ｊの値以上であるかを判断する。この結果、広帯域通信コスト最大値が変数ｊの値以上である場合にはステップＳ５３に進み、広帯域通信コスト最大値が変数ｊの値未満である場合にはステップＳ２００に戻る。
【００５９】
ステップＳ５３：制御部１２は、ステップＳ５０で選択した電気メータ２（選択電気メータ２）の隣接通信装置リストの中に、対象電気メータ２以外で、広帯域通信コストが変数ｊの値に一致する電気メータ２が有るかを判断する。この結果、隣接通信装置リストに有る場合にはステップＳ５４に進み、隣接通信装置リストに無い場合にはステップＳ５５に進む。
【００６０】
ステップＳ５４：制御部１２は、選択電気メータ２に対して、ステップＳ５３で選択電気メータ２の隣接通信装置リストから発見された電気メータ２のうち中継数が最小である電気メータ２を経由して対象基地局１０と通信するように、通信経路の変更を通知（迂回指示）する。この後、ステップＳ２００に戻る。
【００６１】
ステップＳ５５：制御部１２は、変数ｊに１を加算する。この後、ステップＳ５２に戻る。
【実施例１】
【００６２】
図９〜図１１は、本実施形態に係る直接通信数を減らすための通信経路変更処理１を説明するための実施例１である。
図９において、直接通信数の上限値は４（Ｎ＝４）である。図９では、最初、対象基地局１０と直接通信をする電気メータ２は１０台（メータＩＤがＡ〜Ｊ）ある。従って、直接通信数の上限値「４」を超えている。この時の、通信経路制御サーバ１の通信装置管理テーブル１３は図１０に示されている。ここで、通信経路制御サーバ１は、集約度を上げても直接通信数を減らすことができない状態であることを検出すると、通信経路変更処理１を実行する。
【００６３】
図９の例では、通信経路制御サーバ１は、６台の電気メータ２（Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｈ，Ｉ，Ｊ）に対して、迂回指示を出す。具体的には、電気メータ２（Ｃ，Ｄ）に対して電気メータ２（Ｂ）を、電気メータ２（Ｅ）に対して電気メータ２（Ａ）を、電気メータ２（Ｈ，Ｉ）に対して電気メータ２（Ｇ）を、電気メータ２（Ｊ）に対して電気メータ２（Ｆ）を、それぞれ経由先として指示する。この結果、通信経路制御サーバ１の通信装置管理テーブル１３は図１１となる。これにより、直接通信数は４となり、上限値「４」以下となる。
【実施例２】
【００６４】
図１２〜図１４は、本実施形態に係る中継数を減らすための通信経路変更処理２を説明するための実施例２である。
図１２において、直接通信数の上限値は４（Ｎ＝４）、且つ、中継数の上限値は３（Ｍ＝３）である。図１２では、最初、対象基地局１０と直接通信をする電気メータ２は４台（Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｇ）ある。従って、直接通信数の上限値「４」以下になっている。一方、電気メータ２（Ａ）を経由する電気メータ２は４台（Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）、電気メータ２（Ｆ）を経由する電気メータ２は４台（Ｆ，Ｈ，Ｉ，Ｊ）、であり、共に中継数の上限値「３」を超えている。なお、中継数は、通信を中継する電気メータ２自身も含めて数える。この時の、通信経路制御サーバ１の通信装置管理テーブル１３は図１３に示されている。ここで、通信経路制御サーバ１は、集約度の上げ下げを繰り返す状態であることを検出すると、通信経路変更処理２を実行する。
【００６５】
図１２の例では、通信経路制御サーバ１は、２台の電気メータ２（Ｄ，Ｉ）に対して、迂回指示を出す。具体的には、電気メータ２（Ｄ）に対して電気メータ２（Ｂ）を、電気メータ２（Ｉ）に対して電気メータ２（Ｇ）を、それぞれ経由先として指示する。この結果、通信経路制御サーバ１の通信装置管理テーブル１３は図１４となる。これにより、中継数は３以下となり、上限値「３」以下となる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態では、広帯域通信を実現する通信方式としてＷｉＭＡＸを利用するが、他の広帯域通信方式であってもよい。又、近距離通信を実現する通信方式としてＨＡＮなどとして知られているＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮ方式を利用するが、他の近距離通信方式であってもよい。
【００６７】
また、図６、図７、図８に示す各ステップを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、通信経路制御処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００６８】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００６９】
１…通信経路制御サーバ（通信経路制御装置）、２…電気メータ（通信装置）、
３…ＷｉＭＡＸモジュール、４…ＨＡＮデバイス、１０…ＷｉＭＡＸマクロ基地局、１１…通信部、１２…制御部、１３…通信装置管理テーブル、２１…制御部、２２…経路情報テーブル、２３…電力量測定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信経路制御装置及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信機能を備える電力量計の導入、又はその検討が進められている。電力量計が通信機能を備えることにより、電力量計の読み取りを遠隔操作により行い、人が電力量計の値を読み取る検針の手間を省くことができるようになる。また、使用されている電力量をリアルタイムに測定することにより、電力需要に応じた発電、送電、及び配電が効率的にできるようになると期待されている。
【０００３】
この電力量計の通信機能に、無線通信を利用することが検討されている。その場合のネットワークトポロジーには、様々な構成が考えられるが、各電力量計と通信をする基地局装置を設け、当該基地局装置をハブにしたスター型の構成が有力である。しかし、大量の電力量計が基地局装置と直接通信する場合、基地局装置と直接通信する電力量計の数に応じた通信帯域を確保することが困難になる場合がある。また、通信環境によっては、基地局装置と通信を行うことができない電力量計が存在する可能性もある。
【０００４】
そこで、電力量計に、他の電力量計を介して基地局装置と通信できるように電力量計同士で通信を行う機能を更に備えさせ、基地局装置と直接通信する機能と、他の電力量計と通信する機能とのいずれか一方を適宜選択することが考えられる。例えば、特許文献１や、特許文献２には、２つの通信方式を備え、いずれか一方を適宜選択する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０８８１５４号公報
【特許文献２】特開２００２−２９１０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１及び特許文献２に記載されている技術は、基地局装置と各電力量計との通信品質、及び各電力量計間の通信品質に応じて適切な通信方式を選択するものではない。そこで、本発明者は、特願２０１０−１９５７３８において、複数の電力量計（通信装置）が基地局装置を介してデータを送信する無線通信システムにおいて、各電力量計（通信装置）が、基地局装置と直接通信してデータを送信するか、基地局と直接通信をする通信方式と異なる通信方式により他の電力量計（通信装置）を介して基地局装置と通信してデータを送信するかを、通信品質に応じて適切に選択するための技術を提案した。
【０００７】
この提案では、１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを制御するための制御パラメータとして「集約度」を定義している。集約度は、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数である。この集約度を増加させて、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを増加させることにより、直接通信数を減らして中継数を増やし、一方、集約度を減少させて、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを減少させることにより、直接通信数を増やして中継数を減らすようにしている。
【０００８】
しかしながら、複数の通信装置間で、基地局装置と直接通信するときの通信コストが等しい場合には、直接通信数を減らすために集約度を増加しても、各通信装置間で通信コストに差が生じず、直接通信数が減らないことがある。すると、直接通信数を上限値に制限するために集約度を上げ続けるという、制御不能な状態に陥ってしまう。又、ある通信装置に対して中継する通信装置が多数集中してしまうと、中継数を上限値に制限するために集約度を下げた結果として直接通信数が増えて上限値を超過し、これにより集約度を上げた結果として中継数が増えて上限値を超過するという、集約度の上げ下げを繰り返すこととなって制御不能な状態に陥ってしまう。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御するときの安定性を向上させることができる、通信経路制御装置及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る通信経路制御装置は、各通信装置が、基地局装置と直接通信してデータを送信するか、又は、他の通信装置を介して基地局装置と通信してデータを送信するかを、通信コストが小さくなるように選択する無線通信システムにおいて、１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御する通信経路制御装置であり、直接通信数を減らすために集約度を増加させる処理と、中継数を減らすために集約度を減少させる処理とを行う制御部を備え、前記制御部は、集約度の変化を監視し、この監視結果に基づいて集約度の増加または減少による制御が不能な状態にあることを検出し、対処する、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、集約度を上げ続ける制御不能な状態にあることを検出したら、直接通信数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、一定期間において集約度が単調に増加した回数（集約度単調増加回数）を測定し、この測定した集約度単調増加回数を規定回数と比較し、集約度単調増加回数が規定回数を超えている場合に、前記直接通信数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、基地局装置と直接通信する通信装置のうち通信コストが最大である通信装置に対して、中継数が最小である他の通信装置を介して基地局装置と通信するように通信経路を変更させることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、集約度の上げ下げを繰り返す制御不能な状態にあることを検出したら、中継数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、一定期間において集約度が上げ下げを繰り返した回数（集約度上下変化回数）を測定し、この測定した集約度上下変化回数を規定回数と比較し、集約度上下変化回数が規定回数を超えている場合に、前記中継数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る通信経路制御装置において、前記制御部は、他の通信装置を介して基地局装置と通信する通信装置のうち通信コストが最小である通信装置に対して、該他の通信装置以外で中継数が最小である他の通信装置を介して基地局装置と通信するように通信経路を変更させることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るコンピュータプログラムは、各通信装置が、基地局装置と直接通信してデータを送信するか、又は、他の通信装置を介して基地局装置と通信してデータを送信するかを、通信コストが小さくなるように選択する無線通信システムにおいて、１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御する通信経路制御処理を行うためのコンピュータプログラムであって、直接通信数を減らすために集約度を増加させるステップと、中継数を減らすために集約度を減少させるステップと、集約度の変化を監視し、この監視結果に基づいて集約度の増加または減少による制御が不能な状態にあることを検出し、対処するステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであることを特徴とする。
これにより、前述の通信経路制御装置がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に用いる重み係数（集約度）を用いて制御するときの安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力量計測ネットワークシステム（無線通信システム）の概略構成図である。
【図２】図１に示す通信経路制御サーバ１の構成図である。
【図３】図１に示す電気メータ２（通信装置）の構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る処理シーケンス図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る処理シーケンス図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る通信経路制御処理のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理１のフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理２のフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理１を説明するための実施例１である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理１を説明するための実施例１である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理１を説明するための実施例１である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理２を説明するための実施例１である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理２を説明するための実施例１である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る通信経路変更処理２を説明するための実施例１である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電力量計測ネットワークシステム（無線通信システム）の概略構成図である。図１において、通信経路制御サーバ１（通信経路制御装置）は、電力量計測ネットワークシステムにおける通信経路を制御する。電気メータ２−１、２−２、２−３（通信装置）は、住居や事務所に設置され、使用される電力量を計測し、通信により電力量計測データを電力量集計サーバ５へ送信する。以下、電気メータ２−１、２−２、２−３を特に区別しないときは「電気メータ２」と称する。
【００２１】
通信経路制御サーバ１及び電力量集計サーバ５は、インターネットに接続されている。ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０は、広帯域通信を実現するＷｉＭＡＸ網を構成するための基地局である。ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０は、インターネットに接続するコアネットワークに接続されている。
【００２２】
電気メータ２は、ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と無線通信することができる無線通信装置であるＷｉＭＡＸモジュール３を備える。電気メータ２は、ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０を介して通信経路制御サーバ１及び電力量集計サーバ５と通信することができる。
【００２３】
又、電気メータ２は、近距離通信することができる無線通信装置であるＨＡＮ（Home Area Network）デバイス４を備える。電気メータ２は、他の電気メータ２との間で、ＨＡＮデバイス４により通信することができる。これにより、電気メータ２は、ＨＡＮデバイス４により接続した他の電気メータ２を経由し、さらに該他の電気メータ２がＷｉＭＡＸモジュール３により接続したＷｉＭＡＸマクロ基地局１０を経由して、通信経路制御サーバ１及び電力量集計サーバ５と通信することができる。
【００２４】
図２は、図１に示す通信経路制御サーバ１の構成図である。図２において、通信経路制御サーバ１は、通信部１１と制御部１２と通信装置管理テーブル１３を有する。通信部１１は、インターネットを介して電気メータ２と通信する。制御部１２は、電力量計測ネットワークシステムにおける通信経路を制御する。通信装置管理テーブル１３は、電気メータ２（通信装置）の通信の状態に関する情報を格納する。
【００２５】
図３は、図１に示す電気メータ２（通信装置）の構成図である。図３において、電気メータ２は、ＷｉＭＡＸモジュール３とＨＡＮデバイス４と制御部２１と経路情報テーブル２２と電力量測定部２３を有する。ＷｉＭＡＸモジュール３は、ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と無線通信する。ＨＡＮデバイス４は、他の電気メータ２のＨＡＮデバイス４と無線通信する。制御部２１は、自己の電力量計測データを電力量集計サーバ５へ送信するときの通信経路を選択する。経路情報テーブル２２は、制御部２１が自己の通信経路を選択する際に使用する情報を格納する。電力量測定部２３は、使用される電力量を計測する。
【００２６】
本実施形態では、各電気メータ２が、ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と直接通信して電力量計測データを送信するか、又は、ＨＡＮにより他の電気メータ２を介してＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と通信して電力量計測データを送信するかを、広帯域通信コスト及び近距離通信コストの合計（総コスト）が小さくなるように選択する。近距離通信コストは、ＨＡＮにより電気メータ２同士で通信するときの通信コストである。広帯域通信コストは、電気メータ２がＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と直接通信するときの通信コストである。
【００２７】
電気メータ２は、広帯域通信コストを算出する際には、通信経路制御サーバ１から指定される集約度を重み係数として使用する。集約度は、１つのＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と直接通信をする電気メータ２の数（直接通信数）と、１つの電気メータ２が通信を中継する電気メータ２の数（中継数）とを制御するための制御パラメータである。
【００２８】
通信経路制御サーバ１は、集約度を増加させて、電気メータ２とＷｉＭＡＸマクロ基地局１０とが直接通信するときの広帯域通信コストを増加させることにより、直接通信数を減らして中継数を増やし、一方、集約度を減少させて、電気メータ２とＷｉＭＡＸマクロ基地局１０とが直接通信するときの広帯域通信コストを減少させることにより、直接通信数を増やして中継数を減らすようにする。
【００２９】
さらに、通信経路制御サーバ１は、集約度の増減による制御が不能な状態にあることを検出して、その対処を行う。具体的には、通信経路制御サーバ１は、集約度を上げ続ける制御不能な状態にあることを検出したら、直接通信数を減らすための通信経路変更処理を行う。又、通信経路制御サーバ１は、集約度の上げ下げを繰り返す制御不能な状態にあることを検出したら、中継数を減らすための通信経路変更処理を行う。
【００３０】
図４、図５は、本実施形態に係る処理シーケンス図である。
【００３１】
図４は、ＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と直接通信する電気メータ２（通信装置）と、通信経路制御サーバ１との間の処理シーケンス図である。図４において、ステップＳ１では、電気メータ２は、通信経路制御サーバ１に対して、品質情報を通知する。品質情報は、広帯域通信コストと、直接通信するＷｉＭＡＸマクロ基地局１０の識別子（ＢＳ−ＩＤ）と、隣接する電気メータ２（通信装置）のリスト（隣接通信装置リスト）とを有する。隣接通信装置リストには、隣接する電気メータ２の中から総コストが小さい方から所定数（ｐ個）だけを抽出して、抽出した電気メータ２の識別子（メータＩＤ）を記載する。ステップＳ２では、通信経路制御サーバ１は、各電気メータ２から受信した品質情報を集約し、この集約結果に基づいて通信経路の迂回に関する指示の判断を行い、この判断結果を電気メータ２へ送信する。
【００３２】
図５は、電気メータ２（送信元）が他の電気メータ２（中継）を介してＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と通信するときの処理シーケンス図である。図５において、図４と異なる点は、品質情報が送信元の電気メータ２から中継の電気メータ２を介して通信経路制御サーバ１へ送信される点（ステップＳ１ａ、Ｓ１ｂ）と、迂回指示が通信経路制御サーバ１から中継の電気メータ２を介して品質情報の送信元の電気メータ２へ送信される点である。
【００３３】
次に、図６を参照して、通信経路制御サーバ１の制御部１２が行う通信経路制御処理を説明する。図６は、本実施形態に係る通信経路制御処理のフローチャートである。
【００３４】
ステップＳ１０：制御部１２は、１つのＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と直接通信をする電気メータ２の数（直接通信数）の上限値Ｎと、１つの電気メータ２が通信を中継する電気メータ２の数（中継数）の上限値Ｍとを入力する。各上限値Ｎ、Ｍは、予め通信経路制御サーバ１に設定されている。
【００３５】
ステップＳ１１：制御部１２は、１つのＷｉＭＡＸマクロ基地局１０（対象基地局１０）に接続する電気メータ２の数（直接通信数）が上限値Ｎを超えているかを判断する。この結果、直接通信数が上限値Ｎを超えている場合にはステップＳ１２に進み、直接通信数が上限値Ｎを超えていない場合にはステップＳ１６に進む。
【００３６】
ステップＳ１２：制御部１２は、一定期間において、集約度が単調に増加した回数（集約度単調増加回数）が規定回数以内であるかを判断する。この結果、集約度単調増加回数が規定回数以内である場合にはステップＳ１３に進み、集約度単調増加回数が規定回数を超えている場合にはステップＳ１４に進む。
【００３７】
ここで、本実施形態では、集約度を上げ続ける制御不能な状態にあることを検出する手段として、一定期間における集約度単調増加回数を測定し、この測定した集約度単調増加回数を規定回数と比較し、集約度単調増加回数が規定回数を超えていることを検出する。
【００３８】
ステップＳ１３：このステップＳ１３は、ステップＳ１２において集約度単調増加回数が規定回数以内であり、集約度により制御可能な状態にあるときの処理である。制御部１２は、対象基地局１０に接続する全ての電気メータ２（直接接続と非直接接続の両方の電気メータ２）に対して、現在の集約度αに１を加算した更新後の集約度αを送信する。この後、ステップＳ１５に進む。
【００３９】
ステップＳ１４：このステップＳ１４は、ステップＳ１２において集約度単調増加回数が規定回数超過であり、集約度により制御不能な状態にあるときの処理である。制御部１２は、対象基地局１０における直接通信数を減らすための通信経路変更処理１を行う。この後、ステップＳ１５に進む。通信経路変更処理１については、後述する。
【００４０】
ステップＳ１５：制御部１２は、タイマのタイムアウトを確認し、タイムアウトならばステップＳ１１に戻り、まだタイムアウトしていないならばタイムアウトするまでウエイトする。
【００４１】
ステップＳ１６：制御部１２は、１つの電気メータ２（対象電気メータ２）が通信を中継する電気メータ２の数（中継数）が上限値Ｍを超えているかを判断する。この結果、中継数が上限値Ｍを超えている場合にはステップＳ１７に進み、中継数が上限値Ｍを超えていない場合にはステップＳ１５に進む。
【００４２】
ステップＳ１７：制御部１２は、一定期間において、集約度が上げ下げを繰り返した回数（集約度上下変化回数）が規定回数以内であるかを判断する。この結果、集約度上下変化回数が規定回数以内である場合にはステップＳ１８に進み、集約度上下変化回数が規定回数を超えている場合にはステップＳ１９に進む。
【００４３】
ここで、本実施形態では、集約度の上げ下げを繰り返す制御不能な状態にあることを検出する手段として、一定期間における集約度上下変化回数を測定し、この測定した集約度上下変化回数を規定回数と比較し、集約度上下変化回数が規定回数を超えていることを検出する。
【００４４】
ステップＳ１８：このステップＳ１８は、ステップＳ１７において集約度上下変化回数が規定回数以内であり、集約度により制御可能な状態にあるときの処理である。制御部１２は、対象電気メータ２と、対象電気メータ２に接続する全ての電気メータ２に対して、現在の集約度αから１を減算した更新後の集約度αを送信する。この後、ステップＳ１５に進む。
【００４５】
ステップＳ１９：このステップＳ１９は、ステップＳ１７において集約度上下変化回数が規定回数超過であり、集約度により制御不能な状態にあるときの処理である。制御部１２は、対象電気メータ２における中継数を減らすための通信経路変更処理２を行う。この後、ステップＳ１５に進む。通信経路変更処理２については、後述する。
【００４６】
次に、図７を参照して、図６のステップＳ１４の通信経路変更処理１を説明する。図７は、本実施形態に係る、直接通信数を減らすための通信経路変更処理１のフローチャートである。通信経路変更処理１は、対象基地局１０の直接通信数を上限値Ｎ以下にするための処理である。
【００４７】
ステップＳ１００：制御部１２は、通信経路を指示した後の「対象基地局１０と直接通信をする電気メータ２（通信装置）の数（直接通信数）の見込み値」が上限値Ｎ以下であるかを判断する。この結果、直接通信数の見込み値が上限値Ｎ以下になる場合には処理を終了する。一方、直接通信数の見込み値が上限値Ｎ以下にならない場合にはステップＳ４０に進む。
【００４８】
ステップＳ４０：制御部１２は、対象基地局１０と直接通信をする電気メータ２のうち、広帯域通信コストが最大である電気メータ２を選択する。各電気メータ２の広帯域通信コストは、通信装置管理テーブル１３に格納されている。
【００４９】
ステップＳ４１：制御部１２は、変数ｉを０に設定する。
【００５０】
ステップＳ４２：制御部１２は、ステップＳ４０で選択した電気メータ２（選択電気メータ２）の広帯域通信コスト（広帯域通信コスト最大値）が変数ｉの値以上であるかを判断する。この結果、広帯域通信コスト最大値が変数ｉの値以上である場合にはステップＳ４３に進み、広帯域通信コスト最大値が変数ｉの値未満である場合にはステップＳ１００に戻る。
【００５１】
ステップＳ４３：制御部１２は、広帯域通信コストが変数ｉの値に一致する電気メータ２が、選択電気メータ２の隣接通信装置リストに有るかを判断する。この結果、隣接通信装置リストに有る場合にはステップＳ４４に進み、隣接通信装置リストに無い場合にはステップＳ４５に進む。各電気メータ２の隣接通信装置リストは、通信装置管理テーブル１３に格納されている。
【００５２】
ステップＳ４４：制御部１２は、選択電気メータ２に対して、ステップＳ４３で選択電気メータ２の隣接通信装置リストから発見された電気メータ２のうち中継数が最小である電気メータ２を経由して対象基地局１０と通信するように、通信経路の変更を通知（迂回指示）する。この後、ステップＳ１００に戻る。
【００５３】
ステップＳ４５：制御部１２は、変数ｉに１を加算する。この後、ステップＳ４２に戻る。
【００５４】
次に、図８を参照して、図６のステップＳ１９の通信経路変更処理２を説明する。図８は、本実施形態に係る、中継数を減らすための通信経路変更処理２のフローチャートである。通信経路変更処理２は、対象電気メータ２の中継数を上限値Ｍ以下にするための処理である。
【００５５】
ステップＳ２００：制御部１２は、通信経路を指示した後の「対象電気メータ２（通信装置）が通信を中継する電気メータ２（通信装置）の数（中継数）の見込み値」が上限値Ｍ以下であるかを判断する。この結果、中継数の見込み値が上限値Ｍ以下になる場合には処理を終了する。一方、中継数の見込み値が上限値Ｍ以下にならない場合にはステップＳ５０に進む。
【００５６】
ステップＳ５０：制御部１２は、対象電気メータ２を経由してＷｉＭＡＸマクロ基地局１０と通信する電気メータ２のうち、広帯域通信コストが最小である電気メータ２を選択する。
【００５７】
ステップＳ５１：制御部１２は、変数ｊを０に設定する。
【００５８】
ステップＳ５２：制御部１２は、対象電気メータ２を経由して対象基地局１０と通信する電気メータ２の広帯域通信コストのうち最大の広帯域通信コスト（広帯域通信コスト最大値）が変数ｊの値以上であるかを判断する。この結果、広帯域通信コスト最大値が変数ｊの値以上である場合にはステップＳ５３に進み、広帯域通信コスト最大値が変数ｊの値未満である場合にはステップＳ２００に戻る。
【００５９】
ステップＳ５３：制御部１２は、ステップＳ５０で選択した電気メータ２（選択電気メータ２）の隣接通信装置リストの中に、対象電気メータ２以外で、広帯域通信コストが変数ｊの値に一致する電気メータ２が有るかを判断する。この結果、隣接通信装置リストに有る場合にはステップＳ５４に進み、隣接通信装置リストに無い場合にはステップＳ５５に進む。
【００６０】
ステップＳ５４：制御部１２は、選択電気メータ２に対して、ステップＳ５３で選択電気メータ２の隣接通信装置リストから発見された電気メータ２のうち中継数が最小である電気メータ２を経由して対象基地局１０と通信するように、通信経路の変更を通知（迂回指示）する。この後、ステップＳ２００に戻る。
【００６１】
ステップＳ５５：制御部１２は、変数ｊに１を加算する。この後、ステップＳ５２に戻る。
【実施例１】
【００６２】
図９〜図１１は、本実施形態に係る直接通信数を減らすための通信経路変更処理１を説明するための実施例１である。
図９において、直接通信数の上限値は４（Ｎ＝４）である。図９では、最初、対象基地局１０と直接通信をする電気メータ２は１０台（メータＩＤがＡ〜Ｊ）ある。従って、直接通信数の上限値「４」を超えている。この時の、通信経路制御サーバ１の通信装置管理テーブル１３は図１０に示されている。ここで、通信経路制御サーバ１は、集約度を上げても直接通信数を減らすことができない状態であることを検出すると、通信経路変更処理１を実行する。
【００６３】
図９の例では、通信経路制御サーバ１は、６台の電気メータ２（Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｈ，Ｉ，Ｊ）に対して、迂回指示を出す。具体的には、電気メータ２（Ｃ，Ｄ）に対して電気メータ２（Ｂ）を、電気メータ２（Ｅ）に対して電気メータ２（Ａ）を、電気メータ２（Ｈ，Ｉ）に対して電気メータ２（Ｇ）を、電気メータ２（Ｊ）に対して電気メータ２（Ｆ）を、それぞれ経由先として指示する。この結果、通信経路制御サーバ１の通信装置管理テーブル１３は図１１となる。これにより、直接通信数は４となり、上限値「４」以下となる。
【実施例２】
【００６４】
図１２〜図１４は、本実施形態に係る中継数を減らすための通信経路変更処理２を説明するための実施例２である。
図１２において、直接通信数の上限値は４（Ｎ＝４）、且つ、中継数の上限値は３（Ｍ＝３）である。図１２では、最初、対象基地局１０と直接通信をする電気メータ２は４台（Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｇ）ある。従って、直接通信数の上限値「４」以下になっている。一方、電気メータ２（Ａ）を経由する電気メータ２は４台（Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）、電気メータ２（Ｆ）を経由する電気メータ２は４台（Ｆ，Ｈ，Ｉ，Ｊ）、であり、共に中継数の上限値「３」を超えている。なお、中継数は、通信を中継する電気メータ２自身も含めて数える。この時の、通信経路制御サーバ１の通信装置管理テーブル１３は図１３に示されている。ここで、通信経路制御サーバ１は、集約度の上げ下げを繰り返す状態であることを検出すると、通信経路変更処理２を実行する。
【００６５】
図１２の例では、通信経路制御サーバ１は、２台の電気メータ２（Ｄ，Ｉ）に対して、迂回指示を出す。具体的には、電気メータ２（Ｄ）に対して電気メータ２（Ｂ）を、電気メータ２（Ｉ）に対して電気メータ２（Ｇ）を、それぞれ経由先として指示する。この結果、通信経路制御サーバ１の通信装置管理テーブル１３は図１４となる。これにより、中継数は３以下となり、上限値「３」以下となる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態では、広帯域通信を実現する通信方式としてＷｉＭＡＸを利用するが、他の広帯域通信方式であってもよい。又、近距離通信を実現する通信方式としてＨＡＮなどとして知られているＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮ方式を利用するが、他の近距離通信方式であってもよい。
【００６７】
また、図６、図７、図８に示す各ステップを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、通信経路制御処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００６８】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００６９】
１…通信経路制御サーバ（通信経路制御装置）、２…電気メータ（通信装置）、
３…ＷｉＭＡＸモジュール、４…ＨＡＮデバイス、１０…ＷｉＭＡＸマクロ基地局、１１…通信部、１２…制御部、１３…通信装置管理テーブル、２１…制御部、２２…経路情報テーブル、２３…電力量測定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各通信装置が、基地局装置と直接通信してデータを送信するか、又は、他の通信装置を介して基地局装置と通信してデータを送信するかを、通信コストが小さくなるように選択する無線通信システムにおいて、
１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御する通信経路制御装置であり、
直接通信数を減らすために集約度を増加させる処理と、中継数を減らすために集約度を減少させる処理とを行う制御部を備え、
前記制御部は、集約度の変化を監視し、この監視結果に基づいて集約度の増加または減少による制御が不能な状態にあることを検出し、対処する、
ことを特徴とする通信経路制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、集約度を上げ続ける制御不能な状態にあることを検出したら、直接通信数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信経路制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、一定期間において集約度が単調に増加した回数（集約度単調増加回数）を測定し、この測定した集約度単調増加回数を規定回数と比較し、集約度単調増加回数が規定回数を超えている場合に、前記直接通信数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信経路制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、基地局装置と直接通信する通信装置のうち通信コストが最大である通信装置に対して、中継数が最小である他の通信装置を介して基地局装置と通信するように通信経路を変更させることを特徴とする請求項２又は３に記載の通信経路制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、集約度の上げ下げを繰り返す制御不能な状態にあることを検出したら、中継数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通信経路制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、一定期間において集約度が上げ下げを繰り返した回数（集約度上下変化回数）を測定し、この測定した集約度上下変化回数を規定回数と比較し、集約度上下変化回数が規定回数を超えている場合に、前記中継数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の通信経路制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、他の通信装置を介して基地局装置と通信する通信装置のうち通信コストが最小である通信装置に対して、該他の通信装置以外で中継数が最小である他の通信装置を介して基地局装置と通信するように通信経路を変更させることを特徴とする請求項５又は６に記載の通信経路制御装置。
【請求項８】
各通信装置が、基地局装置と直接通信してデータを送信するか、又は、他の通信装置を介して基地局装置と通信してデータを送信するかを、通信コストが小さくなるように選択する無線通信システムにおいて、
１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御する通信経路制御処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
直接通信数を減らすために集約度を増加させるステップと、
中継数を減らすために集約度を減少させるステップと、
集約度の変化を監視し、この監視結果に基づいて集約度の増加または減少による制御が不能な状態にあることを検出し、対処するステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１】
各通信装置が、基地局装置と直接通信してデータを送信するか、又は、他の通信装置を介して基地局装置と通信してデータを送信するかを、通信コストが小さくなるように選択する無線通信システムにおいて、
１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御する通信経路制御装置であり、
直接通信数を減らすために集約度を増加させる処理と、中継数を減らすために集約度を減少させる処理とを行う制御部を備え、
前記制御部は、集約度の変化を監視し、この監視結果に基づいて集約度の増加または減少による制御が不能な状態にあることを検出し、対処する、
ことを特徴とする通信経路制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、集約度を上げ続ける制御不能な状態にあることを検出したら、直接通信数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信経路制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、一定期間において集約度が単調に増加した回数（集約度単調増加回数）を測定し、この測定した集約度単調増加回数を規定回数と比較し、集約度単調増加回数が規定回数を超えている場合に、前記直接通信数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信経路制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、基地局装置と直接通信する通信装置のうち通信コストが最大である通信装置に対して、中継数が最小である他の通信装置を介して基地局装置と通信するように通信経路を変更させることを特徴とする請求項２又は３に記載の通信経路制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、集約度の上げ下げを繰り返す制御不能な状態にあることを検出したら、中継数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通信経路制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、一定期間において集約度が上げ下げを繰り返した回数（集約度上下変化回数）を測定し、この測定した集約度上下変化回数を規定回数と比較し、集約度上下変化回数が規定回数を超えている場合に、前記中継数を減らすための通信経路変更処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の通信経路制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、他の通信装置を介して基地局装置と通信する通信装置のうち通信コストが最小である通信装置に対して、該他の通信装置以外で中継数が最小である他の通信装置を介して基地局装置と通信するように通信経路を変更させることを特徴とする請求項５又は６に記載の通信経路制御装置。
【請求項８】
各通信装置が、基地局装置と直接通信してデータを送信するか、又は、他の通信装置を介して基地局装置と通信してデータを送信するかを、通信コストが小さくなるように選択する無線通信システムにおいて、
１つの基地局装置と直接通信をする通信装置の数（直接通信数）と、１つの通信装置が通信を中継する通信装置の数（中継数）とを、通信装置と基地局装置とが直接通信するときの通信コストを算出する際に使用される重み係数（集約度）を用いて制御する通信経路制御処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
直接通信数を減らすために集約度を増加させるステップと、
中継数を減らすために集約度を減少させるステップと、
集約度の変化を監視し、この監視結果に基づいて集約度の増加または減少による制御が不能な状態にあることを検出し、対処するステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−５２６７（Ｐ２０１３−５２６７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５１８８（Ｐ２０１１−１３５１８８）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
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