JP2017163463A - マルチホップ通信システム、コントローラ及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】ネットワーク構成をユーザが認識することができるマルチホップ通信システムを提供する。
【解決手段】マルチホップ通信システムは、複数の機器2と、複数の機器2それぞれと通信するコントローラ1とをそれぞれノードとして有するメッシュ型のマルチホップネットワークMNからなり、コントローラ1は、複数の機器2それぞれの隣接ノードがそれぞれ記録された複数の隣接テーブルに基づいて、マルチホップネットワークMNのネットワーク構成を認識し、ネットワーク構成をユーザに提示する。
【選択図】図1
【解決手段】マルチホップ通信システムは、複数の機器2と、複数の機器2それぞれと通信するコントローラ1とをそれぞれノードとして有するメッシュ型のマルチホップネットワークMNからなり、コントローラ1は、複数の機器2それぞれの隣接ノードがそれぞれ記録された複数の隣接テーブルに基づいて、マルチホップネットワークMNのネットワーク構成を認識し、ネットワーク構成をユーザに提示する。
【選択図】図1
Description
本発明は、マルチホップ通信を行うマルチホップ通信システム、コントローラ及びプログラムに関する。
送信元ノードから宛先ノードへの通信を他のノードが中継することにより、通信可能距離を伸ばすことができる所謂マルチホップ通信が知られている(特許文献1参照)。冗長性として多重経路を有する、メッシュ型のマルチホップ通信システムでは、ある通信経路におけるノードが通信不能となった場合、他のノードにより他の通信経路を構成することができる。
その他、本来直接的に通信可能な2つのノードの間に干渉波等の通信を阻害する要因が存在する場合、2つのノードは、他のノードを経由することにより、互いに通信を行うことができる。
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、システムのネットワーク構成をユーザが認識できないため、例えば、実際の通信経路がユーザの想定より長い場合、システムの操作性に遅延による影響が生じる可能性がある。
本発明は、上記問題点を鑑み、ネットワーク構成をユーザが認識することができるマルチホップ通信システム、コントローラ及びプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、複数の機器と、複数の機器それぞれと通信するコントローラとをそれぞれノードとして有するメッシュ型のマルチホップネットワークからなるマルチホップ通信システムであることを要旨とし、コントローラは、複数の機器それぞれの隣接ノードがそれぞれ記録された複数の隣接テーブルに基づいて、マルチホップネットワークのネットワーク構成を認識し、ネットワーク構成をユーザに提示することを特徴とする。
本発明の第2の態様は、複数の機器と、複数の機器それぞれと通信するコントローラとをそれぞれノードとして有するメッシュ型のマルチホップネットワークからなるマルチホップ通信システムにおけるコントローラであることを要旨とし、複数の機器それぞれの隣接ノードがそれぞれ記録された複数の隣接テーブルに基づいて、マルチホップネットワークのネットワーク構成を認識し、ネットワーク構成をユーザに提示することを特徴とする。
本発明の第3の態様は、複数の機器と、複数の機器それぞれと通信するコントローラとをそれぞれノードとして有するメッシュ型のマルチホップネットワークからなるマルチホップ通信システムに用いられるプログラムであって、複数の機器それぞれの隣接ノードがそれぞれ記録された複数の隣接テーブルに基づいて、マルチホップネットワークのネットワーク構成を認識し、ネットワーク構成をユーザに提示することを含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明によれば、ネットワーク構成をユーザが認識することができるマルチホップ通信システム、コントローラ及びプログラムを提供することができる。
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略している。
(マルチホップ通信システム)
本実施の形態に係るマルチホップ通信システムは、図1に示すように、コントローラ1と、複数の機器2-1,2-2,2-3,2-4,2-5,2-6(機器2)とを備える。本実施の形態に係るマルチホップ通信システムは、コントローラ1と、複数の機器2とをそれぞれ通信のノードとして有するメッシュ型のマルチホップネットワークMNであり、冗長性として多重経路を有する。
本実施の形態に係るマルチホップ通信システムは、図1に示すように、コントローラ1と、複数の機器2-1,2-2,2-3,2-4,2-5,2-6(機器2)とを備える。本実施の形態に係るマルチホップ通信システムは、コントローラ1と、複数の機器2とをそれぞれ通信のノードとして有するメッシュ型のマルチホップネットワークMNであり、冗長性として多重経路を有する。
図1に示す例において、コントローラ1は、機器2-1,2-2に直接的に通信する。コントローラ1は、機器2-1を介して、機器2-3とマルチホップ通信により通信する。コントローラ1は、機器2-1又は機器2-2と、機器2-4とを介して、機器2-5又は機器2-6とマルチホップ通信により通信する。複数の機器2は、それぞれコントローラ1に予め登録されることにより、直接的又は間接的にコントローラ1と通信可能に接続される。
コントローラ1は、各機器2と通信可能に接続することにより、各機器2と共にパーソナルエリアネットワーク(PAN)を構成する。コントローラ1は、直接的又は間接的に複数の機器2と通信し、各機器2を制御する機能を有する。
図2に示すように、コントローラ1は、通信インターフェース(I/F)11と、処理装置12と、記憶装置13と、入出力I/F14とを備える。通信I/F11は、処理装置12による制御に応じて、機器2と無線により通信する。入出力I/F14は、例えば、ユーザの操作に応じた信号を処理装置12に入力する入力装置や、ユーザに対して文字、画像、音声等を出力する出力装置等からなる。
記憶装置13は、隣接テーブル131と、ホップ数テーブル132とを記憶する。隣接テーブル131は、コントローラ1の隣接ノードの情報として、隣接ノードの識別子(ID)及びアドレスを予め記録する。図1の例において、コントローラ1の隣接ノードは機器2-1,2-2であるため、図3に示すように、隣接テーブル131は、機器2-1,2-2の情報を記録する。
図4に示すように、ホップ数テーブル132は、ノード毎の、コントローラ1からのホップ数を記録する。ホップ数は、コントローラ1から見て所定の通信経路を介して宛先ノードに到達するまでに存在するノードの数である。通信経路は、例えば、Zigbee(登録商標)規格に規定されるルーティングテーブルにより決定される。
処理装置12は、ホップ数処理部121と、構成提示部122と、機器制御部123とを論理構造として有する。処理装置12は、例えば、中央演算装置(CPU)等を含む集積回路からなる。例えば、処理装置12が予めインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、ホップ数処理部121、構成提示部122及び機器制御部123が構成される。処理装置12を構成する各部は、一体のハードウェアであっても別個のハードウェアであってもよい。
ホップ数処理部121は、各機器2にホップ数計数コマンドを送信することにより、各機器2から、コントローラ1との間のホップ数を取得する。ホップ数処理部121は、各機器2から取得したホップ数から、ホップ数テーブル132を作成する。ホップ数処理部121は、作成したホップ数テーブル132を記憶装置13に記憶させる。
構成提示部122は、例えば、入出力I/F14の表示装置にマルチホップネットワークMNのネットワーク構成図を表示することにより、マルチホップネットワークMNのネットワーク構成をユーザに提示する。機器制御部123は、例えば、入出力I/F14の入力装置に対するユーザの操作に応じて、制御対象となる機器2を特定し、機器2を制御する制御コマンドを直接的又は間接的に機器2に送信する。
機器2は、例えば、コントローラ1による制御に応じて調光される電球型の電灯として構成される。
図5に示すように、機器2は、通信I/F21と、処理装置22と、記憶装置23と、負荷24とを備える。通信I/F21は、処理装置22による制御に応じて、コントローラ1を含む他の機器と無線により通信する。負荷24は、光源であり、処理装置22による制御に応じて調光される。
記憶装置23は、隣接テーブル231を記憶する。隣接テーブル231は、各機器2の隣接ノードの情報として、隣接ノードのID及びアドレスを予め記録する。図1の例において、機器2-1の隣接ノードは、コントローラ1、機器2-3及び機器2-4であるため、図6に示すように、機器2-1の隣接テーブル231は、コントローラ1、機器2-3及び機器2-4の情報を記録する。
同様に、図7に示すように、機器2-2の隣接テーブル231は、コントローラ1及び機器2-4の情報を記録する。図8に示すように、機器2-3の隣接テーブル231は、機器2-1の情報を記録する。図9に示すように、機器2-4の隣接テーブル231は、機器2-1、機器2-2、機器2-5及び機器2-6の情報を記録する。図10に示すように、機器2-5の隣接テーブル231は、機器2-4の情報を記録する。図11に示すように、機器2-6の隣接テーブル231は、機器2-4の情報を記録する。
処理装置22は、ホップ数処理部221と、負荷制御部222とを論理構造として有する。処理装置22は、例えば、中央演算装置(CPU)等を含む集積回路からなる。例えば、処理装置22が予めインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、ホップ数処理部221及び負荷制御部222が構成される。処理装置22を構成する各部は、一体のハードウェアであっても別個のハードウェアであってもよい。
ホップ数処理部221は、ホップ数計数コマンドの宛先が自ノードである場合、自身のホップ数を格納するホップ数計数応答をコントローラ1に送信する。ホップ数処理部221は、ホップ数計数コマンドの宛先が他ノードである場合、ホップ数をインクリメントしてホップ数計数コマンドを宛先ノードに向けて送信する。
負荷制御部222は、コントローラ1から送信される制御コマンドに応じて、負荷24を制御する。
(ネットワーク構成提示方法)
図12のフローチャートを参照して、本実施の形態に係るマルチホップ通信システムのネットワーク構成提示方法の一例を説明する。以下において、機器2の動作として、図1に示す機器2-1及び機器2-4の動作を選択的に説明する。図12に示す一連の処理は、例えば、一定周期毎やユーザの操作に応じたタイミング、各機器2の制御の直前等、所定のタイミングで開始される。
図12のフローチャートを参照して、本実施の形態に係るマルチホップ通信システムのネットワーク構成提示方法の一例を説明する。以下において、機器2の動作として、図1に示す機器2-1及び機器2-4の動作を選択的に説明する。図12に示す一連の処理は、例えば、一定周期毎やユーザの操作に応じたタイミング、各機器2の制御の直前等、所定のタイミングで開始される。
ステップS101において、コントローラ1のホップ数処理部121は、ホップ数が1に設定されたホップ数計数コマンドを、登録されている機器2-1を宛先として機器2-1に送信する。
ステップS102において、機器2-1のホップ数処理部221は、自ノード宛てのホップ数計数コマンドに応じて、ホップ数が1に設定されたホップ数計数応答をコントローラ1に送信する。ホップ数計数応答に格納されるホップ数は、自ノード宛のホップ数計数コマンドに格納されるホップ数である。
ステップS103において、ホップ数処理部121は、所定のルーティングテーブルに基づいて、ホップ数が1に設定されたホップ数計数コマンドを、登録されている機器2-4を宛先として機器2-1に送信する。ルーティングテーブルは、例えばZigbee(登録商標)規格により規定される、宛先ノードのアドレスと、次ノード(ネクストホップ)のアドレスとを関連付けて記録するテーブルである。ルーティングテーブルは、予め各ノードにより作成及び保持されている。
ステップS104において、機器2-1のホップ数処理部221は、他ノード宛てのホップ数計数コマンドに応じて、ホップ数計数コマンドに設定されているホップ数をインクリメント(1を加算)し、2に設定する。ホップ数処理部221は、ルーティングテーブルに基づいて、ホップ数計数コマンドの宛先ノードに対応する次ノードである機器2-4に、ホップ数が2に設定されたホップ数計数コマンドを転送する。
ステップS105において、機器2-4のホップ数処理部221は、自ノード宛てのホップ数計数コマンドに応じて、ホップ数が2に設定されたホップ数計数応答を、コントローラ1を宛先として機器2-1に送信する。ホップ数計数応答に格納されるホップ数は、自ノード宛のホップ数計数コマンドに格納されるホップ数である。
ステップS106において、機器2-1のホップ数処理部221は、ルーティングテーブルに基づいて、ホップ数計数応答の宛先ノードに対応する次ノードであるコントローラ1に、ホップ数が2に設定されたホップ数計数応答を転送する。このように、コントローラ1は、マルチホップネットワークMN内の各機器2を宛先として送信したホップ数計数コマンドに対するホップ数計数応答を受信することにより、各機器2のホップ数を収集する。
ステップS107において、ホップ数処理部121は、各機器2の、コントローラ1との間のホップ数が記録されたホップ数テーブル132を作成し、記憶装置13に記憶させる。
ステップS108において、構成提示部122は、隣接テーブル231を要求するメッセージである隣接テーブル要求を、直接的又は間接的に、マルチホップネットワークMN内の全ての機器2に送信する。
ステップS109において、各機器2の処理装置22は、コントローラ1から送信された隣接テーブル要求に応じて、自ノードの隣接テーブル231を含む隣接テーブル応答を、直接的又は間接的に、コントローラ1に送信する。
ステップS110において、コントローラ1の構成提示部122は、各機器2から取得した隣接テーブル231と、ホップ数テーブル132とに基づいて、マルチホップネットワークMNのネットワーク構成を認識する。
ステップS111において、構成提示部122は、ステップS110において認識したネットワーク構成を、例えば入出力I/F14を介して、ユーザに提示する。
(コントローラの動作)
図13のフローチャートを参照して、コントローラ1の動作の一例を説明する。図13に示す一連の処理は、例えば、一定周期毎やユーザの操作に応じたタイミング、各機器2の制御の直前等、所定のタイミングで開始される。
図13のフローチャートを参照して、コントローラ1の動作の一例を説明する。図13に示す一連の処理は、例えば、一定周期毎やユーザの操作に応じたタイミング、各機器2の制御の直前等、所定のタイミングで開始される。
ステップS11において、ホップ数処理部121は、登録されている各機器2を宛先として、各機器2のホップ数を要求するホップス計数コマンドを、通信I/F11を介して送信する。
ステップS12において、ホップ数処理部121は、ステップS11において送信したホップ数計数コマンドに対するホップ数計数応答を、通信I/F11を介して、各機器2から直接的又は間接的に受信する。
ステップS13において、ホップ数処理部121は、各機器2から送信されたホップ数計数応答に格納されるホップ数から、ホップ数テーブル132を作成し、記憶装置13に記憶させる。
ステップS14において、構成提示部122は、隣接テーブル231を要求するメッセージである隣接テーブル要求を、直接的又は間接的に、既に登録されているマルチホップネットワークMN内の全ての機器2に送信する。
ステップS15において、構成提示部122は、ステップS14において送信した隣接テーブル要求に対する応答として各機器2から送信された隣接テーブル応答を受信する。構成提示部122は、各機器2から受信した隣接テーブル応答から、複数の隣接テーブルを取得する。
ステップS16において、構成提示部122は、各機器2から取得した隣接テーブル231と、ホップ数テーブル132とに基づいて、マルチホップネットワークMNのネットワーク構成を認識する。構成提示部122は、例えばホップ数テーブル132に記録されたホップ数の少ない機器2から順に、隣接テーブル231に記録された機器2(ノード)と関連付けることにより、マルチホップネットワークMN全体のネットワーク構成を認識する。
例えば、構成提示部122は、ホップ数テーブル132を参照し、ホップ数の最も少ない機器2-1及び機器2-2を特定する。機器2-1の隣接テーブル231には、図6に示すように、コントローラ1の他、機器2-3及び機器2-4の情報が記録される。機器2-2の隣接テーブル231には、図7に示すように、コントローラ1の他、機器2-4の情報が記録される。よって、構成提示部122は、機器2-1と、機器2-3及び機器2-4とをそれぞれ関連付け、機器2-2と機器2-4とを関連付ける。以下同様に、構成提示部122は、ホップ数テーブル132と各隣接テーブルとに基づいて、ネットワーク構成を認識する。
ステップS17において、構成提示部122は、ステップS16において認識したネットワーク構成を、例えば、入出力I/F14の表示装置にマルチホップネットワークMNのネットワーク構成図を表示することにより、ユーザに提示する。ネットワーク構成図は、例えば図1に示すように、関連付けられたノード同士が、通信経路候補を意味する線で結ばれた図である。ネットワーク構成図において、ノード毎に、設置場所、名前、ホップ数等のノードに関する情報を表示するようにしてもよい。その他、構成提示部122は、ユーザが認識可能なようにネットワーク構成を提示すればよい。
構成提示部122は、ユーザの携帯端末等の他の装置を介して、ネットワーク構成を提示するようにしてもよい。この場合、構成提示部122は、携帯端末が備える表示装置にネットワーク構成図を表示すればよい。また、コントローラ1が携帯端末から構成され、携帯端末がネットワーク構成をユーザに提示するようにしてもよい。例えば、各機器2を制御する制御アプリケーション上で、ネットワーク構成をユーザに提示するようにしてもよい。
(機器の動作)
図14のフローチャートを参照して、機器2の動作の一例を説明する。図14に示す一連の処理は、機器2がコントローラ1から送信されるホップ数計数コマンドを待ち受けている状態を初期状態とする。
図14のフローチャートを参照して、機器2の動作の一例を説明する。図14に示す一連の処理は、機器2がコントローラ1から送信されるホップ数計数コマンドを待ち受けている状態を初期状態とする。
ステップS21において、ホップ数処理部221は、コントローラ1から送信されるホップ数計数コマンドを、直接的又は間接的に、通信I/F21を介して受信する。
ステップS22において、ホップ数処理部221は、ステップS21において受信したホップ数計数コマンドの宛先が自ノードか否かを判定する。ホップ数処理部221は、ホップ数計数コマンドが自ノード宛てである場合、ステップS23に処理を進め、自ノード宛でない場合、ステップS24に処理を進める。
ステップS23において、ホップ数処理部221は、ホップ数計数コマンドに格納されるホップ数を取得し、自ノードのホップ数としてホップ数計数応答に設定する。ホップ数処理部221は、自ノードのホップ数を格納するホップ数計数応答を、通信I/F21を介してコントローラ1に送信する。
ステップS24において、ホップ数処理部221は、ホップ数計数コマンドに格納されるホップ数をインクリメントする。ホップ数処理部221は、インクリメントされたホップ数を格納するホップ数計数コマンドを、ルーティングテーブルに基づいて宛先ノードに対応する次ノードに送信する。
ステップS25において、処理装置22は、コントローラ1から送信される隣接テーブル要求を、直接的又は間接的に受信する。
ステップS26において、処理装置22は、ステップS25において受信した隣接テーブル要求に応じて、自ノードが保持する隣接テーブルを含む隣接テーブル応答を、直接的又は間接的に、コントローラ1に送信する。
以上のように、本実施の形態に係るマルチホップ通信システムによれば、各機器2から収集した隣接テーブル231に基づいて認識されたマルチホップネットワークMNのネットワーク構成をユーザに提示することができる。よって、本実施の形態に係るマルチホップ通信システムによれば、ユーザがマルチホップネットワークMNのネットワーク構成を認識することができる。これにより、例えば制御対象のホップ数が想定外に多くなっている場合等において、ユーザが感じるシステムの操作性における影響を軽減することができる。
特に、機器2が電灯である場合、例えば、壁に設けられた主電源のスイッチ等により機器2の電源が遮断されることにより、ルーティングテーブルにより予め決定されていた通信経路が変更される状況が考えられる。本実施の形態に係るマルチホップ通信システムによれば、マルチホップネットワークMNのネットワーク構成をユーザに提示することができるため、システム操作性におけるユーザが感じる影響を低減することができる。
更に、本実施の形態に係るマルチホップ通信システムによれば、複数の隣接テーブル及びホップ数テーブル132に基づいて、マルチホップネットワークMNのネットワーク構成を認識する。これにより、ホップ数テーブル132におけるホップ数が少ない機器2から順に、隣接テーブル231に記録された機器2と関連付けることができるため、アルゴリズムを簡単化することができ、コントローラ1の処理負荷を低減することができる。
(その他の実施の形態)
上記のように、実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上記のように、実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、既に述べた実施の形態において、負荷24は、光源に限るものでなく、種々の電磁波を検出する検出器等であってもよい。この場合、機器2は、電灯でなくセンサであり、マルチホップ通信システムは、コントローラ1により管理されるセンサネットワークとして構成される。
また、既に述べた実施の形態において、構成提示部122は、自ノードの隣接テーブル131と、各機器2の隣接テーブル231とに基づいて、マルチホップネットワークMNのネットワーク構成を認識するようにしてもよい。
また、既に述べた実施の形態において、構成提示部122は、ネットワーク構成図の通信経路候補(図1の破線参照)において、ルーティングテーブルにより決定される通信経路を強調表示するようにしてもよい。ルーティングテーブルは、例えば、隣接テーブル要求に応じて各機器2がコントローラ1に送信する隣接テーブル応答に含まれればよい。これにより、構成提示部122は、実際の通信で使用される通信経路をユーザに提示することができる。
上記の他、上記の実施の形態において説明される各構成を任意に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
MN マルチホップネットワーク
1 コントローラ
2,2-1,2-2,2-4,2-4,2-5,2-6 機器
131,231 隣接テーブル
132 ホップ数テーブル
1 コントローラ
2,2-1,2-2,2-4,2-4,2-5,2-6 機器
131,231 隣接テーブル
132 ホップ数テーブル
Claims (8)
- 複数の機器と、前記複数の機器それぞれと通信するコントローラとをそれぞれノードとして有するメッシュ型のマルチホップネットワークからなるマルチホップ通信システムであって、
前記コントローラは、前記複数の機器それぞれの隣接ノードがそれぞれ記録された複数の隣接テーブルに基づいて、前記マルチホップネットワークのネットワーク構成を認識し、前記ネットワーク構成をユーザに提示することを特徴とするマルチホップ通信システム。 - 前記複数の機器は、それぞれの前記隣接テーブルを予め記憶し、
前記コントローラは、前記隣接テーブルを前記複数の機器それぞれから収集することにより前記複数の隣接テーブルを取得することを特徴とする請求項1に記載のマルチホップ通信システム。 - 前記コントローラは、前記複数の隣接テーブルと、前記複数の機器それぞれの、前記コントローラからのホップ数が記録されたホップ数テーブルとに基づいて、前記ネットワーク構成を認識することを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチホップ通信システム。
- 前記コントローラは、前記ホップ数を前記複数の機器それぞれから収集することにより前記ホップ数テーブルを作成することを特徴とする請求項3に記載のマルチホップ通信システム。
- 前記コントローラは、他の装置を制御することにより、前記他の装置を介して、前記ネットワーク構成をユーザに提示することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のマルチホップ通信システム。
- 前記コントローラは、前記マルチホップネットワークのネットワーク構成図を表示することにより、前記ネットワーク構成をユーザに提示することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載のマルチホップ通信システム。
- 複数の機器と、前記複数の機器それぞれと通信するコントローラとをそれぞれノードとして有するメッシュ型のマルチホップネットワークからなるマルチホップ通信システムにおける前記コントローラであって、
前記複数の機器それぞれの隣接ノードがそれぞれ記録された複数の隣接テーブルに基づいて、前記マルチホップネットワークのネットワーク構成を認識し、前記ネットワーク構成をユーザに提示することを特徴とするコントローラ。 - 複数の機器と、前記複数の機器それぞれと通信するコントローラとをそれぞれノードとして有するメッシュ型のマルチホップネットワークからなるマルチホップ通信システムに用いられるプログラムであって、
前記複数の機器それぞれの隣接ノードがそれぞれ記録された複数の隣接テーブルに基づいて、前記マルチホップネットワークのネットワーク構成を認識し、前記ネットワーク構成をユーザに提示することを含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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