通信系统的制作方法

通信系统的制作方法
【专利摘要】本发明的通信系统具备：无线网状网络，由网关以及智能仪表形成；以及管理服务器，管理各个网关所收容的智能仪表的数量并且收集并管理由智能仪表得到的测量结果，智能仪表在希望加入无线网状网络的情况下，对能够连接的网关中的一个通知能够连接的所有网关的信息并且要求加入，网关在存在收容智能仪表数比自身收容的智能仪表数少的其他网关的情况下，以加入其他网关管理的无线网状网络的方式对要求源的智能仪表进行指示。
【专利说明】通信系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括利用于电カ等自动查表系统中的网状网络的通信系统。
【背景技术】
[0002]在以往的无线网状网(另外，有时称为自组织(Ad-hoc)、多跳，但在本说明书中称为网状网)通信技术中，在无线终端新加入无线网状网络的情况下，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強度、功耗、安全等级、抗干扰波特性等信息而判断通信路状态，以加入通信质量和传送速度成为最佳的网络(例如，专利文献I)。
[0003]另外，作为无线网状网通信技术的应用例，已知使用无线网状网通信技术来进行电力等的自动查表的自动查表系统。在以往的自动查表系统中，在设置于独户/集中住宅等需要家庭各户中的电力、煤气、自来水的仪表上实际安装无线的通信机，实际安装于仪表中的通信机将从仪表取得的电力、煤气、自来水量等的查表数据直接或者经由周围的其他通信机传送到上位系统(查表数据管理装置、业务管理装置等)。该自动查表系统是广域且大規模的系统，所以提出了:在电线杆等上设置网关(另外还称为集线器、汇集装置，但在本说明书中称为网关)，阶段性地汇集查表数据，在从各户传送数据时，应用基于无线网状网通信的路由功能等结构，高效地收集查表数据(例如，非专利文献I)。另外，实际安装通信机(通信功能)、仪表被称为智能仪表。
[0004]专利文献1:日本特开2003-324443号公报
[0005]非专利文献1:后藤田等，「情報?制御の融合による自動検針(AMI) 'ハ)ユーション」(《基于信息/控制的融合的自动查表(AMI)的解决方案》)日立评论，2010年8月号，34-37页

【发明内容】

[0006]在应用了无线网状网通信技术的以往的自动查表系统中，判断通信路状态，选择要加入的无线网状网络，但存在未考虑各网关收容的仪表(智能仪表)数量的均衡化、即网关之间的负荷分散这样的问题。
[0007]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于得到一种实现能够使各网关收容的智能仪表数均衡化而自动地实现网关之间的负荷分散的网状网络的通信系统。
[0008]为了解决上述课题并达成目的，本发明提供ー种通信系统，其特征在于，具备:多个无线网状网络，由単一的网关以及该网关中收容的ー个以上的节点形成，该ー个以上的节点设置于需要家庭，測量关于电力、煤气及自来水中的至少ー个的使用量；以及管理服务器，管理所述网关的各个中收容的节点的数量并且收集并管理由所述节点得到的测量结果，所述节点在希望加入无线网状网络的情况下，对能够直接或者经由其他节点连接的网关中的ー个，通知能够连接的所有网关的信息并且要求加入，所述网关如果从节点接收到向自身管理的无线网状网络即本网络的加入要求，则确认自身收容着的节点的数量、和要求源的节点能够连接的其他网关所收容着的节点的数量，在存在收容节点数比自身收容的节点数少的其他网关的情况下，以加入该其他网关管理的无线网状网络的方式对要求源的节点进行指示。
[0009]根据本发明的通信系统，接收到向无线网状网络的加入要求的网关在存在收容节点数少于自身收容的节点数、并且加入要求源的节点能够连接的其他网关的情况下，指示为加入其他网关管理的无线网状网络，所以起到能够自动地实现网关之间的负荷分散这样的效果。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1是示出本发明的通信系统的结构例的图。
[0011]图2是示出智能仪表新加入无线网状网络的情况的例子的图。
[0012]图3是用于说明实施方式I的通信系统中的控制动作的图。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]图6是用于说明实施方式4的通信系统中的控制动作的图。
[0016]图7是用于说明实施方式5的通信系统中的控制动作的图。
[0017]图8是示出智能仪表新加入无线网状网络的情况的例子的图。
[0018]图9是示出智能仪表新加入无线网状网络的情况的例子的图。
[0019]图1OA是用于说明实施方式6的通信系统中的控制动作的图。
[0020]图1OB是用于说明实施方式6的通信系统中的控制动作的图。
[0021]图11是用于说明实施方式7的通信系统中的控制动作的图。
[0022](符号说明)
[0023]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:网关；101-113,201 -212,301:智能仪表。
【具体实施方式】
[0024]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，本发明不限于该实施方式。
[0025]实施方式1.[0026]图1是示出本发明的通信系统的结构例的图。本发明的通信系统构成为包括服务器装置I以及2、经由广域网3与这些服务器装置连接的网关10(以下，还有时记载为GW#1)以及网关20 (以下，还有时记载为GW#2)、和与网关10或者20直接或者间接地连接的多个智能仪表101-113以及201-212。各网关与属下的智能仪表一起形成了无线网状网络。
[0027]在图1所示的通信系统中，服务器装置I经由网关10或者20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(各网关所收容的智能仪表的数量、各智能仪表的设置位置等)。各网关(GW#1、Gff#2)将与属下的智能仪表一起形成的无线网状网络和广域网3连接起来。各智能仪表(智能仪表101-113、201-212)具有通过无线通信而与其他智能仪表或者网关连接的功能、以及测量电力、煤气、自来水等的使用量的功能(查表功能)。在查表功能中，测量电力等的使用量中的至少ー个以上。智能仪表101~113经由网关10(GW#1)而与服务器装置1、2之间进行双向的数据通信。智能仪表201~212经由网关20 (Gff#2)而与服务器装置1、2之间进行双向的数据通信。另外，在图1中，连结各网关和智能仪表的虚线、连结智能仪表彼此的虚线表示无线网状网络的通信路径。
[0028]设为智能仪表的无线通信功能依照特定小功率无线、或者无线LAN (Local AreaNetwork:局域网)(IEEE802.11),ZigBee (IEEE802.15.4)等中的一个或者多个。另外，月艮务器装置1、2的功能不同，所以设为独立的装置，但也可以通过I台具有查表数据收集功能和无线网状网络内的路径、状态的管理功能的装置来实现。广域网3是各网关与各服务器装置之间的网络，是便携电话等无线的广域网或者使用了光纤、电话线(调制解调器、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line:非对称数字用户环线))等有线方式的广域网。
[0029]图2是示出智能仪表新加入图1所示的通信系统中包含的无线网状网络中的ー个时的例子的图。具体而言，示出新设置智能仪表301，并加入GW#1属下的无线网状网络或者Gff#2属下的无线网状网络的情況。在图2中，用单点划线来表示智能仪表301的电波的到达范围，智能仪表301的设置位置为能够与GW#1属下的智能仪表113以及GW#2属下的智能仪表212进行通信的位置。图3是用于说明实施方式I的通信系统中的控制动作的图，具体而言是示出在图2所示的位置新设置智能仪表301时的动作的ー个例子的时序图。使用这些图2、图3来说明本实施方式的动作(智能仪表301新加入无线网状网络时的动作)。另外，在其以后的说明中，为了区分服务器装置I和服务器装置2，将服务器装置2称为网络管理服务器2。
[0030]如果新设置了智能仪表301，则首先为了选择加入目的地的无线网状网络而实施邻接搜索动作(步骤S101)。在该步骤SlOl中，智能仪表301首先启动搜索应答消息接收等待的定时器，广播搜索要求消息(步骤S102)。
[0031]所广播的搜索要求消息到达存在于智能仪表301的电波的到达范围内的邻接的智能仪表113以及212，智能仪表1`13以及212将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#1或者#2)和直至网关的跳数记载到搜索应答消息中，并发送到智能仪表301 (步骤S103、S104)。此处，跳数是表示从网关经由几台智能仪表到达至本节点的数量，在能够与网关直接通信的情况下为1、在经由I台智能仪表的情况下为2、在经由N台智能仪表的情况下为N+1。
[0032]智能仪表301在搜索应答消息接收等待的定时器超时了的时刻，从此前(从启动定时器到超时的期间)接收的单一或者多个搜索应答消息中选择直至网关的跳数最少的消息，将该选择的消息的发送源智能仪表设为要加入的无线网状网络的连接目的地。在图2、图3的情况下，智能仪表113的跳数为最少，所以此处将智能仪表113 (Gff#l侧)设为要加入的无线网状网络的连接目的地(步骤S105)。此时，将GW#2处理为邻接网关。
[0033]另外，在存在多个直至网关的跳数最少的消息的情况下(接收M个搜索应答消息，其中N个(M N)搜索应答消息是相同的跳数的情况下)，预先设置消息接收时的接收信号强度(RSSI (Receive Signal Strength Indicator:接收信号强度指示值))等多个不同的选择条件，以使得能够从N个搜索应答消息选择I个。
[0034]另外，在搜索应答消息接收等待的定时器超时了的时刻，I个搜索应答消息也未能接收到的情况下，再次启动搜索应答消息接收等待的定时器，并广播捜索要求消息(步骤S102)，直至能够接收到搜索应答消息为止，重复实施该动作。
[0035]如果实施步骤SlOl的邻接搜索动作(步骤S102?S105)而完成加入目的地的选择，则接下来，智能仪表301启动应答等待定时器，经由选择为要加入的无线网状网络的连接目的地的邻接的智能仪表113，对管理加入目的地的无线网状网络的GW#1发送加入登记要求消息(步骤S106)。此时，在之前的步骤SlOl (邻接搜索动作)中存在其他能够加入的无线网状网络(由GW#1以外的GW管理的无线网状网络)的情况下，一井通知表示该能够加入的其他无线网状网络的GW的ID。此处，将GW#2的ID (=#2)作为邻接GW的ID—并通知。另外，虽然省略了图示，但在加入登记要求消息中包括网关侧的认证处理中所需的信息(认证信息)。
[0036]在应答等待定时器超时之前未能接收到来自GW#1的加入登记应答消息的情况下，智能仪表301再次进行加入登记消息的发送，在应答等待定时器的超时前接收到来自Gff#l的加入登记应答消息的情况下，使应答等待定时器停止。
[0037]Gff#I使用所接收的加入登记要求消息中包含的认证信息来认证智能仪表301 (步骤S107)，将自身管理的加入来的智能仪表的数量、即收容数与邻接的网关(此处为GW#2)侧的收容数进行比较(步骤S108)。邻接的GW#2侧的收容数由网络管理服务器2管理，GW#1从网络管理服务器2预先取得并保持邻接的网关侧的收容数的信息(关于取得收容数的信息的动作后述)。在本例子中邻接的网关侧的收容数少，所以根据加入登记要求消息中包含的邻接的网关的信息，判断智能仪表301可否加入其他无线网状网络(步骤S109)。
[0038]另外，在步骤S107的认证(智能仪表301的认证)中，在认证不成立的情况下，发送赋予了不可受理登记(NG)的加入登记应答消息。
[0039]Gff#I在邻接的GW#2侧的收容数少、并且智能仪表301也能够加入GW#2属下的无线网状网络的情况下(步骤S108:收容数小、步骤S109 是”)，决定为对智能仪表301指示再加入(步骤S110)，并将赋予了表示再加入目的地的无线网状网络的GW#2的ID (=#2)的加入登记应答消息发送到智能仪表301 (步骤S112)。
[0040]另ー方面，在自身(GW#1)的收容数少或者与邻接的GW#2侧的收容数相同的情况下、或加入来的智能仪表无法加入其他无线网状网络的情况下(例如，由于未通过加入登记要求消息通知表示邻接的无线网状网络的网关的ID，所以在判断可否加入其他无线网状网络的步骤S109判断为不可加入的情况下)，GW#1更新自身管理的收容数(步骤S111)，发送赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息，而代替在上述步骤S112中发送的加入登记应答消息。
[0041]通过加入登记应答消息而被指示了再加入的智能仪表301经由邻接的智能仪表212，对GW#2发送加入登记要求消息(步骤S113)，该智能仪表212是被指定的无线网状网络的连接目的地。
[0042]Gff#2与GW#1同样地，使用所接收的加入登记要求消息中包含的认证信息来认证智能仪表301 (步骤S114)，比较自身的收容数和邻接的网关(GW#1)侧的收容数(步骤
5115)。在邻接的网关侧的收容数少的情况下(步骤S115:收容数小)，根据加入登记要求消息中包含的邻接的网关的信息，判断智能仪表301可否加入其他无线网状网络(步骤
5116)，如果能够加入(步骤S116是”)，则决定为指示向邻接的网关再加入(步骤S117)。在该例子中，自身的收容数少(步骤S115:邻接GW侧收容数大)，所以更新收容数(步骤S118)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息发送到智能仪表301 (步骤S119)。
[0043]Gff#2在发送了上述加入登记应答消息之后，对网络管理服务器2发送赋予了加入来的智能仪表301的ID的登记要求消息(步骤S120)，在网络管理服务器2中，更新GW#2的收容数(步骤S121 )，将同样地管理着收容数的邻接的GW#I的收容数(GW#I所收容的智能仪表的数量)和赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息发送到GW#2 (步骤S122)。
[0044]另外，GW#2存储赋予给从网络管理服务器2接收的上述加入登记应答消息的邻接GW的收容数(步骤S123)。GW#2在上述步骤S115的处理中使用通过该加入登记应答消息通知的邻接GW的收容数(GW# I中的智能仪表的收容数)。此处，示出了新的智能仪表301加入Gff#2侧的无线网状网络的情况的例子，但即使在加入GW#1侧的情况下也是同样的。即，网络管理服务器2对Gmi发送邻接的GW#2的收容数和赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息，Gff#I存储赋予给接收消息的邻接GW (Gff#2)的收容数。
[0045]另外，虽然省略了图示，但网络管理服务器2对与GW#2邻接的其他GW (在图3的例子中为GW#1)通知GW#2的更新后的收容数。另外，GW#2自身也可以对邻接的各GW直接通知更新后的收容数。只要在某GW中的收容数变化了的情况下对全部的邻接GW通知变化后的最新收容数，则可以通过任意的步骤进行通知。
[0046]另外，在本实施方式中，说明了 GW是2台的情况，但即使在3台以上的情况下也是同样的。在GW是3台以上的情况下，将对上述各种消息附加的邻接GW的信息(GW的ID、收容数等)设为多台量即可。
[0047]这样，在本实施方式中，新设置的智能仪表在针对选择为加入目的地的无线网状网络的网关的加入登记时，通知表示在邻接搜索动作中检测到的单ー或者多个其他无线网状网络的网关的ID，在接收到加入登记的网关中，比较从网络管理服务器通知的邻接的网关的收容数和自身管理的收容数 ，对新设置的智能仪表指定收容数少的网关而指示再加入，新设置的智能仪表依照该指示再次进行加入登记，所以能够自动地实现各网关收容的智能仪表数的均衡化、即网关之间的负荷分散。
[0048]实施方式2.[0049]接下来，说明实施方式2。另外，设为通信系统的结构与实施方式I相同而进行说明(參照图1)。另外，与实施方式I同样地，说明在图2所示的位置新设置智能仪表301的情況。
[0050]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，具体而言是示出智能仪表新加入实施方式2的通信系统中包含的无线网状网络中的一个时的动作的一个例子的时序图。在该图4中，作为ー个例子，示出在图2所示的位置新设置智能仪表301时的时序。以下，使用图2、图4说明本实施方式的动作(智能仪表301新加入无线网状网络时的动作)。
[0051]在本实施方式的通信系统中，各网关(GW#1、GW#2)启动各个报告信息定时器，对所收容的各智能仪表，以一定间隔广播赋予了收容数(所收容的智能仪表的总数)的报告信息消息(步骤S201-S204)。接收到报告信息消息的各智能仪表存储赋予给接收消息的收容数。
[0052]在以一定间隔始终广播赋予了收容数的报告信息消息的状况下，如果新设置智能仪表301，则首先为了选择加入目的地的无线网状网络而实施邻接搜索动作(步骤S205)。在该步骤S205中，智能仪表301首先启动搜索应答消息接收等待的定时器，广播搜索要求消息(步骤S206)。
[0053]所广播的搜索要求消息到达存在于智能仪表301的电波的到达范围内的邻接的智能仪表113以及212，智能仪表113以及212将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#1或者#2)、直至网关的跳数、以及通过接收上述报告信息消息而从网关取得的网关的收容数记载到搜索应答消息中，并发送到智能仪表301 (步骤S207、S208)。另外，跳数如实施方式I所说明的那样。
[0054]智能仪表301在搜索应答消息接收等待的定时器超时了的时刻，从此前接收的单一或者多个搜索应答消息中选择网关的收容数最少的消息，将该选择的消息的发送源智能仪表设为要加入的无线网状网络的连接目的地。在图2、图4的情况下，从智能仪表212通知的收容数为最少，所以此处将智能仪表212 (Gff#2侧)设为要加入的无线网状网络的连接目的地(步骤S209)。此时，将GW#1处理为邻接网关。
[0055]另外，在存在多个网关的收容数最少的消息的情况(接收M个搜索应答消息，其中N个(M ≥ N)的搜索应答消息是相同的收容数的情况)下，预先设置直至网关的跳数、消息接收时的接收信号强度(RSSI)等多个不同的选择条件，以使得能够从N个搜索应答消息选择I个。
[0056]另外，在搜索应答消息接收等待的定时器超时了的时刻，I个搜索应答消息也未能接收到的情况下，再次启动搜索应答消息接收等待的定时器，并广播搜索要求消息(步骤S206)，直至能够接收到搜索应答消息为止，重复实施该动作。
[0057]如果实施步骤S205的邻接搜索动作(步骤S206~S209)而完成加入目的地的选择，则接下来智能仪表301启动应答等待定时器，经由选择为要加入的无线网状网络的连接目的地的邻接的智能仪表212，对管理加入目的地的无线网状网络的GW#2发送加入登记要求消息(步骤S210)。另外，虽然省略了图示，但在加入登记要求消息中包括网关侧的认证处理中所需的?目息(认证?目息)。
[0058]在应答等待定时器超时之前，未能接收到来自GW#2的加入登记应答消息的情况下，智能仪表301再次进行加入登记消息的发送，在应答等待定时器的超时前接收到来自Gff#2的加入登记应答消息的情况下，使应答等待定时器停止。
[0059]Gff#2使用所接收的加入登记要求消息中包含的认证信息来认证智能仪表301 (步骤S211)，更新收容数(步骤S212)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息发送到智能仪表113 (步骤S213)。
[0060]Gff#2在发送了上述加入登记应答消息之后，对网络管理服务器2发送赋予了加入来的智能仪表301的ID的登记要求消息(步骤S214)，在网络管理服务器2中，更新GW#2的收容数(步骤S215)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息发送到GW#2 (步骤S216)。
[0061]这样，在本实施方式中，设为各网关以一定间隔对所收容的各智能仪表(加入自身所属的无线网状网络的各智能仪表)广播赋予了收容数(本网关所收容的智能仪表的总数)的报告信息消息，各智能仪表对针对新设置的智能仪表的搜索要求消息的应答消息赋予网关的收容数，新设置的智能仪表选择网关的收容数最少的消息，将回送来该应答消息的邻接智能仪表作为要加入的无线网状网络的连接目的地，所以能够自动地实现各网关收容的智能仪表数的均衡化、即网关之间的负荷分散。
[0062]实施方式3.[0063]接下来，说明实施方式3。另外，设为通信系统的结构与实施方式I相同而进行说明(参照图1)。另外，与实施方式I同样地，说明在图2所示的位置新设置智能仪表301的情况。
[0064]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，具体而言是示出智能仪表新加入实施方式3的通信系统中包含的无线网状网络中的一个时的动作的一个例子的时序图。在该图5中，作为一个例子，示出在图2所示的位置新设置智能仪表301时的时序。以下，使用图2、图5来说明本实施方式的动作(智能仪表301新加入无线网状网络时的动作)。
[0065]在本实施方式的通信系统中，各网关(GW#1、GW#2)为了收集定期查表值，启动定期查表值收集定时器，以一定间隔对所收容的各智能仪表依次发送赋予了收容数(所收容的智能仪表的总数)的查表数据要求(步骤S301、S303)。接收到查表数据要求消息的各智能仪表存储赋予给查表数据要求消息的网关的收容数，并且对网关发送赋予了定期查表值(一定间隔中的电力使用量(kWh)等)的查表数据应答消息(步骤S302、S304)。
[0066]用于收集定期查表值的查表数据要求消息以一定间隔被发送到各智能仪表，与此相伴，在各智能仪表掌握了网关的收容数的状态下，如果新设置了智能仪表301，则首先为了选择加入目的地的无线网状网络而实施邻接搜索动作(步骤S305)。另外，该步骤S305以及紧接其后的各步骤的处理与在实施方式2中说明的步骤S205以及紧接其后的各步骤的处理相同。因此，关于步骤S305以后的处理，省略说明。
[0067]这样，在本实施方式中，设为各网关以一定间隔对所收容的各智能仪表(加入自身所属的无线网状网络的各智能仪表)发送赋予了收容数的定期查表数据要求消息，各智能仪表对针对新设置的智能仪表的 搜索要求消息的应答消息赋予网关的收容数，新设置的智能仪表选择网关的收容数最少的消息，将回送来该应答消息的邻接的智能仪表设为要加入的无线网状网络的连接目的地，所以能够自动地实现各网关收容的智能仪表数的均衡化、即网关之间的负荷分散。
[0068]实施方式4.[0069]接下来，说明实施方式4。在本实施方式中，说明实施方式2的通信系统的变形例。
[0070]图6是用于说明实施方式4的通信系统中的控制动作的图，具体而言是示出网关对已加入的各智能仪表发送报告信息消息的动作的一个例子的时序图。
[0071]在本实施方式的通信系统中，各网关与在实施方式2中说明的网关同样地，以一定间隔发送(广播)附加了收容数的报告信息消息。但是，并不是每次都附加收容数而发送。即，在本实施方式中，各网关在以一定间隔发送报告信息消息时，与上次的报告信息消息发送时进行比较，判断在收容数中是否有增减(步骤S401、S404)，在有了增减的情况下(步骤S401 是”、步骤S404 是”)，才对报告信息消息赋予收容数(步骤S402、S405)，发送报告信息消息(步骤S403、S406)。另一方面，在收容数中无增减的情况下(步骤S401 否”、步骤S404 否”)，不赋予收容数而发送报告信息消息。另外，在图6中仅记载了 I个网关(GW#1)的动作，但其他网关也是同样的。新设置了智能仪表时的动作与实施方式2相同(实施图4所示的步骤S205-S216的处理)。[0072]这样，在本实施方式中，仅在收容数增减了的情况下，各网关才在以一定间隔对所收容的各智能仪表广播的报告信息消息中赋予收容数，所以能够得到与实施方式2同样的效果，并且能够削减所广播的消息的信息量。
[0073]实施方式5.[0074]接下来，说明实施方式5。在本实施方式中，说明实施方式3的通信系统的变形例。
[0075]图7是用于说明实施方式5的通信系统中的控制动作的图，具体而言是示出网关对已加入的各智能仪表发送查表数据要求消息来收集定期查表值的动作的一个例子的时序图。
[0076]在本实施方式的通信系统中，各网关与在实施方式3中说明的网关同样地，以一定间隔发送附加了收容数的查表数据要求消息。但是，并不是每次都附加收容数而发送。即，在本实施方式中，各网关在以一定间隔发送查表数据要求消息时，与上次的查表数据要求消息发送时进行比较，判断在收容数中是否有增减(步骤S501、S505)，在有了增减的情况下(步骤S501 是”、步骤S505 是”)，才对查表数据要求消息赋予收容数(步骤S502、S506)，并发送查表数据要求消息(步骤S503、S507)。另一方面，在收容数中无增减的情况下(步骤S501 否”、步骤S505 否”)，不赋予收容数而发送查表数据要求消息。另外，在图7中仅记载了 I个网关(GW#1)的动作，但其他网关也是同样的。新设置了智能仪表时的动作与实施方式3相同(实施图5所示的步骤S305-S316的处理)。
[0077]这样，在本实施方式中，仅在收容数增减了的情况下，各网关才在以一定间隔对所收容的各智能仪表广播的查表数据要求消息中赋予收容数，所以能够得到与实施方式3同样的效果，并且能够削减查表数据要求消息的信息量。
[0078]实施方式6.[0079]接下来，说明实施方式6。另外，设为通信系统的结构与实施方式I相同而进行说明(参照图1)。
[0080]图8、图9是示出智能仪表新加入图1所示的结构的通信系统中包含的无线网状网络中的一个时的例子的图。具体而言，示出新设置智能仪表301，并加入GW#1属下的网络或者GW#2属下的网络的情况，图8示出智能仪表301的加入动作开始时刻(加入前)的网络结构，图9示出智能仪表301的加入动作完成时刻(加入后)的网络结构。在这些图8、图9中，用单点划线表示了智能仪表301的电波的到达范围以及成为该智能仪表301的连接目的地的智能仪表113的电波的到达范围。在本实施方式中，设想了智能仪表301设置于仅能够与GW#1属下的智能仪表113进行通信的位置的情况。另外，设想成为智能仪表301的连接目的地的智能仪表113在智能仪表301的加入开始时刻已加入GW#1侧的网络，但设置于还能够与已加入GW#2侧的网络的智能仪表207进行通信的位置的情况。图10A、图1OB是用于说明实施方式6的通信系统中的控制动作的图，具体而言是示出在图8所示的位置新设置智能仪表301时的动作的一个例子的时序图。使用这些图8-图1OB来说明本实施方式的动作(智能仪表301新加入无线网状网络时的动作)。
[0081]如果新设置了智能仪表301，则首先为了选择加入目的地的无线网状网络而实施邻接搜索动作(步骤S601)。在该步骤S601中，智能仪表301首先启动搜索应答消息接收等待的定时器，广播搜索要求消息(步骤S602)。
[0082]所广播的搜索要求消息到达存在于智能仪表301的电波的到达范围内的邻接的智能仪表113，智能仪表113将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#1)和直至网关的跳数(在该例子中为4)记载到搜索应答消息中，并发送到智能仪表301 (步骤S603)。另外，跳数如实施方式I中说明的那样。
[0083]智能仪表301在搜索应答消息接收等待的定时器超时了的时刻，从此前接收的单一或者多个搜索应答消息中选择直至网关的跳数最少的消息，将该选择的消息的发送源智能仪表设为要加入的无线网状网络的连接目的地。在图8的情况下，仅接收来自智能仪表113的搜索应答消息，所以此处将智能仪表113 (Gff#l侧)作为要加入的无线网状网络的连接目的地(步骤S604)。
[0084]如果实施步骤S601的邻接搜索动作(步骤S602?S604)而完成加入目的地的选择，则接下来，智能仪表301启动应答等待定时器，经由选择为要加入的无线网状网络的连接目的地的邻接的智能仪表113，对管理加入目的地的无线网状网络的GW#1发送加入登记要求消息(步骤S605)。此时，在之前的邻接搜索动作(步骤S601)中，不存在其他能够加入的无线网状网络(由Gmi以外的GW管理的无线网状网络)，所以通知表示无能够加入的邻接的无线网状网络的无邻接的网关。
[0085]在应答等待定时器超时之前，未能接收到来自GW#1的加入登记应答消息的情况下，智能仪表301再次进行加入登记消息的发送，在应答等待定时器的超时前接收到来自Gff#l的加入登记应答消息的情况下，使应答等待定时器停止。
[0086]Gff#I使用所接收的加入登记要求消息中包含的认证信息来认证智能仪表301 (步骤S606)，更新收容数(步骤S607)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息发送到智能仪表301 (步骤S608)。
[0087]Gff#l在发送了上述加入登记应答消息之后，对网络管理服务器2发送赋予了加入来的智能仪表301的ID的登记要求消息(步骤S609)。在网络管理服务器2中，更新GW#1的收容数(步骤S610)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息发送到GW#1 (步骤S611)。
[0088]另外，网络管理服务器2在将上述加入登记应答消息发送到GW#1之后，判断是否需要网关之间的负荷调整(步骤S612)，如果判断为有新的智能仪表301的加入的GW#1的收容数多于邻接的GW#2的收容数(步骤S612:需要负荷调整)，则实施智能仪表的加入目的地的无线网状网络的切换动作(详细后述)(图1OB的步骤S613)。在上述步骤S612中，例如，在各网关的收容数的差为M台以上的情况下，判断为需要负荷调整。另外，也可以在一方的收容数比另一方的收容数多N%以上的情况下，判断为需要负荷调整。另外，只要能够比较网关之间的负荷，则可以使用其他任意的方法。另外，在网络管理服务器2在步骤S612中判断为不需要网关之间的负荷调整的情况下，智能仪表301的加入动作结束。
[0089]在作为图1OB所示的步骤S613中实施的加入目的地的无线网状网络的切换动作中，网络管理服务器2首先根据网关之间的收容数的差和加入了 GW#1的无线网状网络的各智能仪表的位置信息，选择再次加入负荷少的一侧的GW#2的无线网状网络的智能仪表(使加入目的地变更的智能仪表)，并且决定再加入的顺序(步骤S614)。此时，GW#1的收容数的更新也一并进行。作为再次加入的智能仪表，选择已加入GW#1 (负荷多的一侧的网关)的无线网状网络的智能仪表中的还能够加入其他无线网状网络(即，能够与已加入其他无线网状网络的智能仪表进行通信)并且还尽可能接近新设置的智能仪表301 (直至智能仪表301的跳数小)的智能仪表、以及位于从该智能仪表至智能仪表301的路径上的智能仪表。另外，关于再加入的顺序，将能够直接加入其他无线网状网络的智能仪表设为第I个，将能够经由第I个智能仪表加入的智能仪表设为第2个。在第3个以后也同样地决定，以使得高效地执行选择为再加入的全部的智能仪表的再加入。
[0090]在图8所示的例子中，设为成为智能仪表301的连接目的地的智能仪表113还能够加入GW#2，所以选择智能仪表113以及301，并设为智能仪表301首先进行再加入而继续说明。
[0091]网络管理服务器2接下来对所选择的智能仪表113以及301，从要加入的顺序(开始时间)晚的一方开始依次发送赋予了表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#2)、和加入开始时间(例如，30秒之后、即时等)的再加入指示消息(步骤S615、S616)。
[0092]接收到再加入指示消息的智能仪表113以及301依照所指示的加入开始时间，为了加入无线网状网络而分别实施邻接搜索动作(步骤S617、S630)。
[0093]在步骤S617中，被指示了即时开始的智能仪表113启动搜索应答消息接收等待的定时器，广播搜索要求消息(步骤S618)。
[0094]所广播的搜索要求消息到达存在于智能仪表113的电波的到达范围内的邻接的智能仪表109、207以及301，智能仪表109以及207将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#1或者#2)和直至网关的跳数记载到搜索应答消息中，并发送到智能仪表113(步骤S620、S619)。智能仪表301为了等待直至通过步骤S615中接收的再加入指示消息指定的加入开始的时间而启动加入开始等待定时器，在该时刻处于加入开始前的状态，所以不发送搜索应答消息。
[0095]智能仪表113在搜索应答消息接收等待的定时器超时了的时刻，从此前接收的单一或者多个搜索应答消息中选择直至通过上述再加入指示消息指定的网关20 (GW#2)的跳数最少的消息，将该选择的消息的发送源智能仪表设为要加入的无线网状网络的连接目的地。在图8的情况下，连接到GW#2的仅为智能仪表207，所以此处将智能仪表207设为要加入的无线网状网络的连接目的地(步骤S621)。
[0096]在搜索应答消息接收等待的定时器超时了的时刻，I个搜索应答消息也未能接收到的情况下，再次启动搜索应答消息接收等待的定时器，广播搜索要求消息(步骤S618)，直至能够接收到搜索应答消息，重复实施该动作。
[0097]如果实施步骤S617的邻接搜索动作(步骤S618?S621)而完成加入目的地的选择，则接下来，智能仪表113启动应答等待定时器，经由选择为要加入的无线网状网络的连接目的地的邻接的智能仪表207，对管理加入目的地的无线网状网络的GW#2发送加入登记要求消息(步骤S622)。此时，在之前的步骤S617 (邻接搜索动作)中，在存在其他能够加入的无线网状网络(由Gff#2以外的GW管理的无线网状网络)的情况下，一并通知表示该能够加入的其他无线网状网络的GW的ID。此处，将GW#1的ID (=#1)作为邻接GW的ID而一并通知。
[0098]在应答等待定时器超时之前，未能接收到来自GW#2的加入登记应答消息的情况下，智能仪表113再次进行加入登记消息的发送，在应答等待定时器的超时前接收到来自Gff#2的加入登记应答消息的情况下，使应答等待定时器停止。
[0099]Gff#2使用所接收的加入登记要求消息中包含的认证信息来认证智能仪表113 (步骤S623)，更新收容数(步骤S624)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息发送到智能仪表113 (步骤S625)。
[0100]Gff#2在发送了上述加入登记应答消息之后，对网络管理服务器2发送赋予了加入来的智能仪表113的ID的登记要求消息(步骤S626)，在网络管理服务器2中，更新GW#2的收容数(步骤S627)，将赋予了可受理登记(OK)的加入登记应答消息发送到GW#2 (步骤S628)。
[0101]网络管理服务器2在将上述加入登记应答消息发送到GW#2之后，与上述步骤S612同样地，判断是否需要网关之间的负荷调整(步骤S629)。此处，判断为不需要负荷调整(步骤S629:不需要负荷调整)，智能仪表113的再加入(从GW#1侧向GW#2侧的加入目的地的切换)动作结束。
[0102]另一方面，在上述步骤S615中接收到再加入指示消息的智能仪表301为了等待直至指定的加入开始的时间而启动加入开始等待定时器，如果该定时器超时，则实施邻接搜索动作(步骤S630)。
[0103]另外，智能仪 表301在从启动加入开始等待定时器至超时的期间，停止用于加入网状网络的动作。在直至加入开始等待定时器超时的期间执行上述智能仪表113的再加入动作(上述步骤S617-S629)。这样，网络管理服务器2考虑再加入的各智能仪表的位置关系来决定加入的顺序，考虑为依照决定进行加入动作(再加入动作)而对进行再加入的各智能仪表指示加入开始时间，所以能够实现高效的再加入动作。在不指示加入开始时间的情况下，例如，由被指示了再加入的各智能仪表执行的加入动作有可能在相同的定时进行，在该情况下，直至智能仪表113的再加入动作完成，智能仪表301的再加入动作不顺利而重复再加入动作，所以通信量、功耗将不必要地增加。另外，智能仪表301的动作(发送)成为针对智能仪表113的通信的干扰，有处理延迟增大的危险。
[0104]关于示出智能仪表301的再加入动作的步骤S630-S640，除了加入目的地的无线网状网络不同的点以外，与上述新设置后的动作(步骤S602-S611)相同。因此，关于智能仪表301的再加入动作，省略说明。
[0105]这样，在本实施方式中，网络管理服务器2在受理了各网关中收容的智能仪表的加入登记要求之后，判断是否需要网关之间的负荷调整，在需要负荷调整的情况下，对为了变更加入目的地的无线网络而选择的智能仪表，指定收容数少的网关而指示再加入，被指示了再加入的各智能仪表在所指定的加入开始时间后，再次进行加入登记，所以能够自动地实现各网关收容的智能仪表数的均衡化、即网关之间的负荷分散。
[0106]实施方式7.[0107]接下来，说明实施方式7。另外，设为通信系统的结构与实施方式I相同而进行说明(参照图1)。在本实施方式中，说明与实施方式6同样地，在图8所示的位置新设置智能仪表301的情况。
[0108]在本实施方式的通信系统中，作为新设置智能仪表301之前的动作，如图11所示，各网关(GW#1、GW#2)为了收集定期查表值，启动定期查表值收集定时器，以一定间隔对所收容的各智能仪表发送赋予了邻接搜索要求的查表数据要求消息(步骤S701)。在图11中，着眼于GW#1和智能仪表113而记载了查表数据要求/应答消息的发送接收动作，但GW#1与其他智能仪表之间的动作、以及其他网关与智能仪表之间的动作也相同。[0109]接收到查表数据要求消息的智能仪表113执行邻接搜索动作(步骤S702)。在该邻接搜索动作中，首先，启动搜索应答消息接收等待的定时器，广播搜索要求消息(步骤S703)。所广播的搜索要求消息到达存在于智能仪表113的电波的到达范围内的邻接的智能仪表109以及207，智能仪表109以及207将表示加入目的地的无线网状网络的网关的ID (#1或者#2)和直至网关的跳数记载到搜索应答消息中，并发送到智能仪表113 (步骤S704、S705)。
[0110]智能仪表113在搜索应答消息接收等待的定时器超时了的时刻，根据此前接收的单一或者多个搜索应答消息，抽出表示无线网状网络的网关的ID和跳数的组而作为搜索结果，对GW#1发送赋予了定期查表值(一定间隔中的电力使用量(kWh))、以及该搜索结果的查表数据应答消息(步骤S706)。
[0111]接收到赋予了定期查表值(一定间隔中的电力使用量(kWh))以及搜索结果的查表数据应答消息的GW#1对网络管理服务器2发送赋予了该搜索结果的搜索通知消息(步骤S707)，在网络管理服务器2中，保持智能仪表113的搜索结果(步骤S708)。
[0112]通过各网关执行上述动作(步骤S702的邻接搜索动作)并将搜索结果通知到网络管理服务器2，网络管理服务器2能够得到由各智能仪表取得的搜索结果，能够掌握加入到通信系统内的各无线网状网络的智能仪表之间的无线通信的到达性。即，能够针对各智能仪表，掌握能够连接(能够通过无线方式直接通信)的邻接智能仪表。
[0113]GW#1在对网络管理服务器2在步骤S707中发送了搜索通知消息之后，启动定期查表收集定时器，如果该定时器超时，则再次对智能仪表113发送赋予了邻接搜索要求的查表数据要求消息(步骤S709)。其以后的动作(步骤S710?S716)与已经说明的步骤S702?S708相同，所以说明省略。
[0114]在通过图11所示的时序进行查表数据和搜索结果的收集的本实施方式的通信系统中新设置了智能仪表301之后的动作与在实施方式6中说明的动作大致相同。本实施方式的动作与实施方式6的动作的差异是在加入目的地的切换动作中，还考虑智能仪表之间的无线通信的到达性来进行的点。即，在本实施方式中的新智能仪表的加入动作中，如实施方式6中说明的那样，希望加入的智能仪表301经由邻接的智能仪表113，临时加入GW#I的无线网状网络(参照图1OA的步骤S601?S611)，但网络管理服务器2判断是否需要网关之间的负荷调整，在判断为需要负荷调整而执行智能仪表的加入目的地的无线网状网络的切换动作(步骤S613)时，不仅根据各智能仪表的位置信息，而且还根据包括邻接的无线网状网络的各智能仪表之间的无线通信的到达性，选择再次加入负荷少的一侧的GW#2的无线网状网络的智能仪表，并且决定再加入的顺序。
[0115]另外，使多个智能仪表再次加入邻接的无线网状网络的动作与在实施方式6中说明的动作(参照图1OB的步骤S615?S640)相同，所以说明省略。
[0116]这样，在本实施方式中，各智能仪表在从网关接收到查表数据的发送要求(查表数据要求消息)的情况下，进行邻接搜索，将邻接搜索结果与查表数据一起发送到网关，网关将从所收容的智能仪表接收的邻接搜索结果转送到网络管理服务器，网络管理服务器根据所接收的邻接搜索结果，掌握智能仪表之间的无线通信的到达性，受理智能仪表的加入登记要求，与此相伴，在判断为需要网关之间的负荷调整的情况下，考虑各智能仪表的位置信息以及智能仪表之间的无线通信的到达性来决定作为为了负荷调整而执行的加入目的地切换的对象的智能仪表。由此，能够自动地实现各网关收容的智能仪表数的均衡化、即网关之间的负荷分散。
[0117]产业上的可利用性
[0118]如以上那样，本发明作为包括多个无线网状网络的通信系统是有用的，该多个无线网状网络由具有对电力等进行查表的功能的节点即智能仪表形成，特别适合于能够实现收容有各无线网状网络的网关之间的附加分散的通信系统。
【权利要求】
1.ー种通信系统，其特征在于，具备: 多个无线网状网络，由単一的网关以及该网关所收容的ー个以上的节点形成，该ー个以上的节点设置于需要家庭，測量关于电力及煤气及自来水中的至少ー个的使用量；以及 管理服务器，管理各个所述网关所收容的节点的数量并且收集并管理由所述节点得到的測量結果， 所述节点在希望加入无线网状网络的情况下，对能够直接或者经由其他节点连接的网关中的ー个，通知能够连接的所有网关的信息并且要求加入， 所述网关如果从节点接收到向自身管理的无线网状网络即本网络的加入要求，则确认自身收容着的节点的数量、和要求源的节点能够连接的其他网关所收容着的节点的数量，在存在收容节点数比自身收容的节点数少的其他网关的情况下，以加入该其他网关管理的无线网状网络的方式对要求源的节点进行指示。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在干， 在各个所述网关的所收容的节点的数量变化了的情况下，所述管理服务器将变化后的节点数通知到各个所述网关。
3.ー种通信系统，其特征在于，具备: 多个无线网状网络，由単一的网关以及该网关所收容的ー个以上的节点形成，该ー个以上的节点设置于需要家庭，測量关于电力、煤气及自来水中的至少ー个的使用量；以及 管理服务器，管理各个所述网关所收容的节点的数量并且收集并管理由所述节点得到的測量結果， 所述网关在自身管理的无线网状网络内定期地广播储存了规定的信息的报告信息消息，并且利用该报告信息消息来广播自身收容的节点数的信息， 所述节点在加入无线网状网络时，将所收容的节点数最少的网关管理的无线网状网络选择为加入目的地。
4.根据权利要求3所述的通信系统，其特征在干， 所述网关在自身收容的节点数变化了的情况下，将变化后的节点数的信息附加到所述报告信息消息而发送。
5.ー种通信系统，其特征在于，具备: 多个无线网状网络，由単一的网关以及该网关所收容的ー个以上的节点形成，该ー个以上的节点设置于需要家庭，測量关于电力及煤气及自来水中的至少ー个的使用量；以及 管理服务器，管理各个所述网关所收容的节点的数量并且收集并管理由所述节点得到的測量結果， 所述网关对自身收容的各节点定期地发送用于要求所述使用量的測量结果的通知的消息，并且利用该消息而将自身收容的节点的数量通知到各节点， 所述节点在加入无线网状网络时，将所收容的节点数最少的网关管理的无线网状网络选择为加入目的地。
6.根据权利要求5所述的通信系统，其特征在干， 所述网关在自身收容的节点的数量变化了的情况下，将变化后的节点数的信息附加到所述消息而发送。
7.ー种通信系统，其特征在于，具备:多个无线网状网络，由単一的网关以及该网关所收容的ー个以上的节点形成，该ー个以上的节点设置于需要家庭，測量关于电力及煤气及自来水中的至少ー个的使用量；以及管理服务器，管理各个所述网关所收容的节点的数量以及各节点的位置信息，并且收集并管理由所述节点得到的測量結果， 所述网关在新的节点加入了自身管理的无线网状网络的情况下，更新自身收容的节点数的信息，并且将更新后的节点数通知到所述管理服务器， 所述管理服务器在通知来所述更新后的节点数的情况下，根据各个所述网关所收容的节点的数量判断网关之间的负荷调整的必要性，在需要负荷调整的情况下，根据所述位置信息，选择收容于过负荷状态的网关的节点的一部分，指示该所选择的节点，将加入目的地变更为不是过负荷状态的网关管理的无线网状网络。
8.根据权利要求7所述的通信系统，其特征在干， 所述管理服务器在对所选择的所述节点指示加入目的地的变更吋，对各节点指示分别不同的动作开始定时而作为执行加入目的地变更动作的定时，从而使各节点的加入目的地变更动作按照期望的顺序执行。
9.根据权利要求7或者8记载的通信系统，其特征在干， 所述网关对所收容的各节点定期地进行指示以使得捜索邻接节点，从各节点取得捜索結果，将该搜索结果通知到所述管理服务器， 所述管理服务器在判断为需要所述负荷调整的情况下，根据所述位置信息以及所述搜索結果，选择收容于过负荷状态的`网关的节点的一部分。
【文档编号】H04W4/04GK103460725SQ201180069664
【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