(57)【要約】【課題】通信品質の劣化を抑制しつつ、省電力化を図る。【解決手段】アクセスポイント装置は、電力源が供給する電力量を取得する電力源情報処理部と、蓄電池に蓄えられている電力量を取得する蓄電池情報処理部と、他のアクセスポイント装置と一対一の回線で無線通信を行う無線通信部と、電力源情報処理部が取得する電力量、及び、蓄電池情報処理部が取得する電力量に基づいて、自アクセスポイント装置が電力の不足により動作できなくなるまでの時間である蓄電池枯渇所要時間を算出し、算出した蓄電池枯渇所要時間と回線のトラフィック量とに基づいて、無線通信部を常時通信可能なアクティブモードとして動作させるか、間欠的に通信可能なスリープモードとして動作させるかを回線ごとに判定して無線通信部を制御する動作モード制御部とを備える。【選択図】図１
2014116850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力源と蓄電池とを備え前記電力源と前記蓄電池とから供給される電力により動作するアクセスポイント装置であって、
前記電力源が供給する電力量を取得する電力源情報処理部と、
前記蓄電池に蓄えられている電力量を取得する蓄電池情報処理部と、
他のアクセスポイント装置と一対一の回線で無線通信を行う無線通信部と、
前記電力源情報処理部が取得する電力量、及び、前記蓄電池情報処理部が取得する電力量に基づいて、自アクセスポイント装置が電力の不足により動作できなくなるまでの時間である蓄電池枯渇所要時間を算出し、算出した蓄電池枯渇所要時間と前記回線のトラフィック量とに基づいて、前記無線通信部を常時通信可能なアクティブモードとして動作させるか、間欠的に通信可能なスリープモードとして動作させるかを前記回線ごとに判定して前記無線通信部を制御する動作モード制御部と
を備えることを特徴とするアクセスポイント装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアクセスポイント装置であって、
前記電力源情報処理部は、前記電力源における故障の発生を検出した場合、前記電力源から供給される電力量をゼロとし、
前記動作モード制御部は、蓄電池枯渇所要時間を算出し直す
ことを特徴とするアクセスポイント装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載のアクセスポイント装置であって、
前記電力源が供給する電力量の過去の値に基づいた平均データを記憶している情報記憶部を更に備え、
前記動作モード制御部は、前記平均データに基づいて蓄電池枯渇所要時間を算出する
ことを特徴とするアクセスポイント装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアクセスポイント装置であって、
前記電力源は、自然エネルギーを利用して発電を行い、
前記情報記憶部には、前記電力源が供給する電力量の過去の値に基づいた天候ごとの平均データが記憶されており、
前記動作モード制御部は、前記電力源情報処理部が取得する電力量に基づいて天候を推定し、推定した天候に応じた前記平均データに基づいて蓄電池枯渇所要時間を算出する
ことを特徴とするアクセスポイント装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアクセスポイント装置であって、
前記動作モード制御部は、算出した蓄電池枯渇所要時間が予め定められた上限閾値未満であり、且つ予め定められた下限閾値以上である場合、現在の前記無線通信部の動作を継続させる
ことを特徴とするアクセスポイント装置。
【請求項６】
他のアクセスポイント装置と一対一の回線で無線通信を行う無線通信部と電力源と蓄電池とを備え前記電力源と前記蓄電池とから供給される電力により動作するアクセスポイント装置の制御方法であって、
前記電力源が供給する電力量を取得する電力源情報処理ステップと、
前記蓄電池に蓄えられている電力量を取得する蓄電池情報処理ステップと、
前記電力源情報処理ステップにおいて取得する電力量、及び、前記蓄電池情報処理ステップにおいて取得する電力量に基づいて、自アクセスポイント装置が電力の不足により動作できなくなるまでの時間である蓄電池枯渇所要時間を算出し、算出した蓄電池枯渇所要時間と前記回線のトラフィック量とに基づいて、前記無線通信部を常時通信可能なアクティブモードとして動作させるか、間欠的に通信可能なスリープモードとして動作させるかを前記回線ごとに判定して前記無線通信部を制御する動作モード制御ステップと
を有することを特徴とするアクセスポイント装置の制御方法。
【請求項７】
電力源と蓄電池とを備え前記電力源と前記蓄電池とから供給される電力により動作する第１のアクセスポイント装置、及び、前記第１のアクセスポイント装置と一対一の回線で無線通信を行う第２のアクセスポイント装置を具備する無線通信システムであって、
前記第１のアクセスポイント装置は、
前記電力源が供給する電力量を取得する電力源情報処理部と、
前記蓄電池に蓄えられている電力量を取得する蓄電池情報処理部と、
前記第２のアクセスポイント装置と一対一の回線で無線通信を行う無線通信部と、
前記電力源情報処理部が取得する電力量、及び、前記蓄電池情報処理部が取得する電力量に基づいて、自アクセスポイント装置が電力の不足により動作できなくなるまでの時間である蓄電池枯渇所要時間を算出し、算出した蓄電池枯渇所要時間と前記回線のトラフィック量とに基づいて、前記無線通信部を常時通信可能なアクティブモードとして動作させるか、間欠的に通信可能なスリープモードとして動作させるかを前記回線ごとに判定してり前記無線通信部を制御する動作モード制御部と
を備える
ことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアクセスポイント装置がメッシュ構成で通信を行う無線通信システムにおいて省電力化を図るアクセスポイント装置、アクセスポイント装置の制御方法、及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮ（Local Area Network）が家庭やオフィス等で普及し、無線ＬＡＮ端末が多数の情報機器に搭載されてインターネットアクセスの一手段として広く利用されている。一般的に利用されている無線ＬＡＮは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格として標準化されている。
【０００３】
無線ＬＡＮのアクセスポイント装置（以下、アクセスポイントと称する。）が蓄電池と自然エネルギーによる電力源で動作する場合について説明する。ここでは、電力源として、主に太陽光発電機に代表される自然エネルギー発電機を想定して説明するが、自然エネルギーは太陽光に限らない。例えば、風力の場合は、太陽光発電機を風力発電機として、日射量を風量として扱う。アクセスポイントは、太陽光発電機によって発電を行い、発電した電力を利用して動作する。また、太陽光発電機で発電された電力のうち余剰の電力は蓄電池に蓄えられ、夜間や悪天候時に利用される。このような太陽光発電機と蓄電池とで動作するアクセスポイントでは、コスト削減及び小型化を目的として、太陽光発電機や蓄電池の大きさを抑制することが求められる。しかし、太陽光発電機や蓄電池に多大な抑制を課した場合、アクセスポイントの消費電力によってはシステムの不稼動を発生する可能性がある。そのため、アクセスポイントの省電力化が求められており、無線ＬＡＮ端末（以下、無線端末と称する。）との通信において省電力化を図る検討が行われている（非特許文献１参照）。
【０００４】
以下、このアクセスポイントが複数存在し、各アクセスポイントが端末とインフラストラクチャモードで通信を行い、各アクセスポイント間の通信をメッシュ構成で行う環境を想定する。メッシュ構成で行う通信には、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ規格を利用することができる。ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ規格は、複数の無線ＬＡＮ機器（アクセスポイント）がメッシュ構成で行う通信プロトコルを標準規格化している。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｓでは、各無線ＬＡＮ機器同士の通信に対する省電力化機能として、Ａｃｔｉｖｅモード／ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモード／ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードによる運用が規定されている。Ａｃｔｉｖｅモードでは、常にフレームの送受信可能なＡｗａｋｅ状態のみを取り、ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモード／ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードでは、Ａｗａｋｅ状態とＤｏｚｅ状態とを取ることができる。Ｄｏｚｅ状態は、一部回路への電源供給を断つことにより、送信、受信、リスニングの全てが行えないものの、Ａｗａｋｅ状態と比較して消費電力を小さくすることができる（非特許文献２参照）。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｓでは、無線ＬＡＮ機器は、隣接する複数の無線ＬＡＮ機器と、それぞれピアを構築する。ピアごとに、Ａｃｔｉｖｅモード／ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモード／ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードのいずれかの動作モードを選択する。ここで、ピアは、無線ＬＡＮ機器間における通信路である。なお、各モードの切り替えは任意のタイミングで行うことができるが、その切り替えの判断基準については、規格において定義されていない。
【０００７】
Ａｃｔｉｖｅモードでは、無線ＬＡＮ機器は、常にＡｗａｋｅ状態を取っているため、ピアに対応する無線ＬＡＮ機器から送信されたフレームを任意のタイミングで受信することができ、ピアに対応する無線ＬＡＮ機器に対して任意のタイミングでフレームを送信することができる。そのため、待機時間においても回路への電源供給を削ることがないため、消費電力も大きくなる。
【０００８】
ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードでは、無線ＬＡＮ機器は、Ａｗａｋｅ状態とＤｏｚｅ状態とを併用する。Ｄｏｚｅ状態ではフレームの送受信を行うことができないが、ビーコン信号送信後の一定時間をＡｗａｋｅ状態で動作し、その間に所定の手続きに従ってフレームの送受信を行う。また、ピアの無線ＬＡＮ機器が送信するビーコン信号を必ず受信するために、同タイミングにおいて必ずＡｗａｋｅ状態へ遷移する。ビーコン信号受信後、ビーコン信号に記載されている情報に従い、ピアの無線ＬＡＮ機器とフレームの送受信を行うことができる。フレームの送受信完了後、Ｄｏｚｅ状態に遷移することで省電力化を図ることができる。
【０００９】
ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードでも、無線ＬＡＮ機器は、Ａｗａｋｅ状態とＤｏｚｅ状態とを併用する。Ｄｏｚｅ状態ではフレームの送受信を行うことができないが、ビーコン信号送信後の一定時間をＡｗａｋｅ状態で動作し、その間に所定の手続きに従ってフレームの送受信を行う。ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードでは、ピアの無線ＬＡＮ機器が送信するビーコン信号を必ず受信しなくてもよい。そのため、ビーコン信号が送信されるタイミングでＡｗａｋｅ状態へ遷移する必要がないため、ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードと比較して長い時間をＤｏｚｅ状態で動作可能であり、更なる省電力化を図ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Resource Allocation and Outage Control for Solar-Powered WLAN Mesh Networks, IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol.6, No.8, August 2007.
【非特許文献２】Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 10: Mesh Networking, IEEE Std. 802.11s-2011, September 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図６は、メッシュ構成で通信を行うアクセスポイントを具備する無線通信システムの構成例を示す概略ブロック図である。同図に示すように、３台のアクセスポイント９１、９２、９３が存在し、各アクセスポイント９１、９２、９３の間を無線通信によりメッシュ構成で接続している。アクセスポイント９１には、無線端末９４がインフラストラクチャモードで接続している。
【００１２】
また、アクセスポイント９１には、太陽光発電機２１と蓄電池２２とが接続されている。アクセスポイント９１は、太陽光発電機２１と蓄電池２２とから供給される電力で動作している。アクセスポイント９１は、アンテナ９１１、９１２と、無線端末通信処理部９１３と、無線メッシュ通信処理部９１４と、動作モード制御部９１５とを備えている。
【００１３】
アクセスポイント９１において、無線端末通信処理部９１３がアンテナ９１１を介して無線端末９４とインフラストラクチャモードで通信を行う。無線メッシュ通信処理部９１４がアンテナ９１２を介してアクセスポイント９２及びアクセスポイント９３と通信を行う。
【００１４】
同図に示す無線通信システムにおいて、アクセスポイント９１は、アクセスポイント９２、９３とピアの関係を構築しており、それぞれのピアに対する動作モードを、Ａｃｔｉｖｅモード／ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモード／ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードから選択することができる。この選択は、動作モード制御部９１５により行われる。動作モード制御部９１５は、選択した動作モードを無線メッシュ通信処理部９１４に通知し、無線メッシュ通信処理部９１４は各ピアに対して選択された動作モードに従って動作する。
【００１５】
最も消費電力を抑えてアクセスポイント９１を動作させるには、ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードで動作させる必要がある。そのため、太陽光発電機２１と蓄電池２２との限られた電力で動作するアクセスポイント９１にとって、動作可能な時間を延ばすためには動作モードとして、ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードが選択することが好ましい。
【００１６】
両ピアに対してＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードで動作する無線メッシュ通信処理部１４は、消費電力を抑制することができる。しかし、常にＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードで動作する無線メッシュ通信処理部１４は、ＡｃｔｉｖｅモードやＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードで動作する場合と比較してフレームの遅延が増大する。太陽光発電機２１と蓄電池２２とから供給される電力が乏しく、無線通信システムの不稼動を導く恐れがある場合にはフレーム遅延等の通信品質劣化を許容することは止むを得ない。しかし、蓄電池２２の残量が十分存在し、太陽光発電機２１からの発電量が期待できる場合においてまで、フレーム遅延等の通信品質劣化を引き起こすことは好ましくない。
【００１７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、限られた電力で動作するアクセスポイント装置が相互に通信する場合において、通信品質の劣化を抑制しつつ、省電力化を図ることができるアクセスポイント装置、アクセスポイント装置の制御方法、及び無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記問題を解決するために、本発明は、電力源と蓄電池とを備え前記電力源と前記蓄電池とから供給される電力により動作するアクセスポイント装置であって、前記電力源が供給する電力量を取得する電力源情報処理部と、前記蓄電池に蓄えられている電力量を取得する蓄電池情報処理部と、他のアクセスポイント装置と一対一の回線で無線通信を行う無線通信部と、前記電力源情報処理部が取得する電力量、及び、前記蓄電池情報処理部が取得する電力量に基づいて、自アクセスポイント装置が電力の不足により動作できなくなるまでの時間である蓄電池枯渇所要時間を算出し、算出した蓄電池枯渇所要時間と前記回線のトラフィック量とに基づいて、前記無線通信部を常時通信可能なアクティブモードとして動作させるか、間欠的に通信可能なスリープモードとして動作させるかを前記回線ごとに判定して前記無線通信部を制御する動作モード制御部とを備えることを特徴とするアクセスポイント装置である。
【００１９】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記電力源情報処理部は、前記電力源における故障の発生を検出した場合、前記電力源から供給される電力量をゼロとし、前記動作モード制御部は、蓄電池枯渇所要時間を算出し直すことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記電力源が供給する電力量の過去の値に基づいた平均データを記憶している情報記憶部を更に備え、前記動作モード制御部は、前記平均データに基づいて蓄電池枯渇所要時間を算出することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記電力源は、自然エネルギーを利用して発電を行い、前記情報記憶部には、前記電力源が供給する電力量の過去の値に基づいた天候ごとの平均データが記憶されており、前記動作モード制御部は、前記電力源情報処理部が取得する電力量に基づいて天候を推定し、推定した天候に応じた前記平均データに基づいて蓄電池枯渇所要時間を算出することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記動作モード制御部は、算出した蓄電池枯渇所要時間が予め定められた上限閾値未満であり、且つ予め定められた下限閾値以上である場合、現在の前記無線通信部の動作を継続させることを特徴とする。
【００２３】
また、上記問題を解決するために、本発明は、他のアクセスポイント装置と一対一の回線で無線通信を行う無線通信部と電力源と蓄電池とを備え前記電力源と前記蓄電池とから供給される電力により動作するアクセスポイント装置の制御方法であって、前記電力源が供給する電力量を取得する電力源情報処理ステップと、前記蓄電池に蓄えられている電力量を取得する蓄電池情報処理ステップと、前記電力源情報処理ステップにおいて取得する電力量、及び、前記蓄電池情報処理において取得する電力量に基づいて、自アクセスポイント装置が電力の不足により動作できなくなるまでの時間である蓄電池枯渇所要時間を算出し、算出した蓄電池枯渇所要時間と前記回線のトラフィック量とに基づいて、前記無線通信部を常時通信可能なアクティブモードとして動作させるか、間欠的に通信可能なスリープモードとして動作させるかを前記回線ごとに判定して前記無線通信部を制御する動作モード制御ステップとを有することを特徴とするアクセスポイント装置の制御方法である。
【００２４】
また、上記問題を解決するために、本発明は、電力源と蓄電池とを備え前記電力源と前記蓄電池とから供給される電力により動作する第１のアクセスポイント装置、及び、前記第１のアクセスポイント装置と一対一の回線で無線通信を行う第２のアクセスポイント装置を具備する無線通信システムであって、前記第１のアクセスポイント装置は、前記電力源が供給する電力量を取得する電力源情報処理部と、前記蓄電池に蓄えられている電力量を取得する蓄電池情報処理部と、前記第２のアクセスポイント装置と一対一の回線で無線通信を行う無線通信部と、前記電力源情報処理部が取得する電力量、及び、前記蓄電池情報処理部が取得する電力量に基づいて、自アクセスポイント装置が電力の不足により動作できなくなるまでの時間である蓄電池枯渇所要時間を算出し、算出した蓄電池枯渇所要時間と前記回線のトラフィック量とに基づいて、前記無線通信部を常時通信可能なアクティブモードとして動作させるか、間欠的に通信可能なスリープモードとして動作させるかを前記回線ごとに判定してり前記無線通信部を制御する動作モード制御部とを備えることを特徴とする無線通信システムである。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、蓄電池枯渇所要時間と各回線のトラフィック量とに基づいて、無線通信部の動作をアクティブモードとスリープモードとのいずれで動作させるかを回線ごとに判定することにより、トラフィック量の多い回線に対してはアクティブモードを選択したり、蓄電池枯渇所要時間が短いときにトラフィック量の少ない回線に対してスリープモードを選択したりすることができる。これにより、通信品質の劣化を抑制しつつ省電力化を図ることができ、限られた電力で動作しているアクセスポイント装置を具備する無線通信システムが不稼働に至ることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る実施形態における無線通信システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態における外部情報記憶部１９が記憶する平均日射量データの一例を示す図である。
【図３】同実施形態におけるアクセスポイント１の動作モード制御部１５が行う動作モード切替判定処理を示すフローチャートである。
【図４】同実施形態における動作モード制御部１５による式（４）を用いた蓄電池残量の推定方法を示す概略図である。
【図５】同実施形態におけるピア管理テーブルの一例を示す図である。
【図６】メッシュ構成で通信を行うアクセスポイントを具備する無線通信システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態におけるアクセスポイント装置（以下、アクセスポイントと称する）、アクセスポイントの制御方法、及び無線通信システムを説明する。以下では、一実施形態としてアクセスポイントの電力源に太陽光発電機を用い、またアクセスポイント間の通信をＩＥＥＥ８０２．１１ｓ規格に準じて行う場合について説明する。
【００２８】
図１は、本発明に係る実施形態における無線通信システムの構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、無線通信システムは、３台のアクセスポイント１、２、３と、無線端末４とを具備している。アクセスポイント１、２、３は、メッシュ構成で接続している。アクセスポイント１は、アクセスポイント２と無線メッシュピア３１を構築し、アクセスポイント３と無線メッシュピア３２を構築している。無線メッシュピア３１、３２は、無線通信を用いた２つのアクセスポイント間の回線である。アクセスポイント１には、無線端末４がインフラストラクチャモードで接続している。
【００２９】
アクセスポイント１には、電力源としての太陽光発電機２１と蓄電池２２とが接続されている。アクセスポイント１は、太陽光発電機２１と蓄電池２２とから供給される電力で動作する。アクセスポイント１は、同図に示すように、アンテナ１１、１２と、無線端末通信処理部１３と、無線メッシュ通信処理部１４と、動作モード制御部１５と、通信状況監視部１６と、太陽光発電機情報処理部１７と、蓄電池情報処理部１８と、外部情報記憶部１９とを備えている。
【００３０】
アクセスポイント１において、無線端末通信処理部１３がアンテナ１１を介して無線端末４とインフラストラクチャモードで無線通信を行う。無線メッシュ通信処理部１４がアンテナ１２を介してアクセスポイント２、３と無線通信を行う。
【００３１】
動作モード制御部１５は、無線メッシュ通信処理部１４の動作モードを制御する。図１に示す無線通信システムでは、アクセスポイント１はアクセスポイント２、３とピア関係を構築しており、動作モード制御部１５が無線メッシュピア３１、無線メッシュピア３２それぞれに対する動作モードを選択する。動作モード制御部１５は、Ａｃｔｉｖｅモード／ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモード／ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードから各無線メッシュピア３１、３２の動作モードを選択する。上述したように、Ａｃｔｉｖｅ（アクティブ）モードは常時通信を可能とする動作モードであり、ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐ及びＤｅｅｐＳｌｅｅｐのスリープモードは間欠的に通信を可能とする動作モードである。動作モード制御部１５は、選択した動作モードを無線メッシュ通信処理部１４に通知し、無線メッシュ通信処理部１４は各無線メッシュピア３１、３２に対して選択された動作モードに従って動作する。
【００３２】
また、動作モード制御部１５は、通信状況監視部１６が記録しているトラフィック量の通知を要求でき、通信状況監視部１６を介して、無線端末通信処理部１３のトラフィック量、無線メッシュピア３１のトラフィック量、及び、無線メッシュピア３２のトラフィック量それぞれの取得することができる。また、動作モード制御部１５は、外部情報記憶部１９が記憶している太陽光発電機２１と蓄電池２２と平均日射量データとに関する情報を取得することができる。なお、平均日射量データについては後述する。
【００３３】
通信状況監視部１６は、無線端末通信処理部１３がアンテナ１１を介して行う通信の一定時間におけるトラフィック量と、無線メッシュ通信処理部１４がアンテナ１２を介して行う通信の一定時間におけるトラフィック量とを監視し、記憶する。このとき、通信状況監視部１６は、無線メッシュ通信処理部１４がアンテナ１２を介して行う通信のトラフィック量を無線メッシュピアごとに監視し記憶する。通信状況監視部１６は、動作モード制御部１５からの要求に応じて、記憶しているトラフィック量を記録したトラフィック量を動作モード制御部１５に通知する。
【００３４】
太陽光発電機情報処理部１７は、太陽光発電機２１と接続されている。太陽光発電機情報処理部１７は、太陽光発電機２１が発電する電力量（太陽光発電量）を一定時間ごとに検出し、検出した太陽光発電量を外部情報記憶部１９に記憶させる。
【００３５】
蓄電池情報処理部１８は、蓄電池２２と接続されている。蓄電池情報処理部１８は、蓄電池２２に蓄積されている電力量（蓄電池残量）を定期的に検出し、検出した蓄電池残量を外部情報記憶部１９に記憶させる。
【００３６】
外部情報記憶部１９は、太陽光発電機情報処理部１７が検出した太陽光発電量と、蓄電池情報処理部１８が検出した蓄電池残量とを記憶する。また、外部情報記憶部１９は、アクセスポイント１の設置場所における、晴天時、曇天時、雨天時などの各天候における一定時間ごとの平均日射量データを予め記憶している。この平均日射量データは、過去に取得したデータ及び取得したデータから類推されたデータを含んでおり、月日を含む一定時間の指定に対し、その一定時間の平均日射量データを得ることができる。本データの一例を図２に示す。
【００３７】
図２は、本実施形態における外部情報記憶部１９が記憶する平均日射量データの一例を示す図である。同図に示す平均日射量データには、各期間（…、Ｔ−２〜Ｔ−１、Ｔ−１〜Ｔ、Ｔ〜Ｔ＋１、Ｔ＋１〜Ｔ＋２、…）ごとに、晴天時、曇天時、雨天時それぞれにおける日射量が対応付けられている。例えば、期間「Ｔ−１〜Ｔ」に対して、晴天時「０．９ｋＷ／ｍ２」、曇天時「０．５ｋＷ／ｍ２」、及び雨天時「０．１ｋＷ／ｍ２」が対応付けられている。
【００３８】
次に、アクセスポイント１の動作モード制御部１５が、動作モードの切替判定を行う手順について説明する。図３は、本実施形態におけるアクセスポイント１の動作モード制御部１５が行う動作モード切替判定処理を示すフローチャートである。この動作モード切替判定処理は、一定時間ごとに実行される。以下の説明では、動作モード制御部１５が時刻Ｔで動作モード切替判定処理を行う場合について説明する。
【００３９】
アクセスポイント１において、動作モード制御部１５は、時刻Ｔをトリガとして起動し（ステップＳ０）、外部情報記憶部１９に記憶されている太陽光発電量及び蓄電池残量などに基づいて、自アクセスポイント１の将来における蓄電池枯渇所要時間を算出する（ステップＳ１）。ここで、動作モード制御部１５による蓄電池枯渇所要時間の算出手順について説明する。動作モード制御部１５は、期間（Ｔ−１）〜Ｔにおける太陽光発電量と時刻Ｔにおける蓄電池残量とを外部情報記憶部１９から取得する。また、動作モード制御部１５は、期間（Ｔ−１）〜Ｔにおける晴天時、曇天時、雨天時それぞれの平均日射量データを外部情報記憶部１９から取得する。
【００４０】
動作モード制御部１５は、期間（Ｔ−１）〜Ｔにおける日射量ＩＴを次式（１）のように算出する。
【００４１】
【数１】
2014116850.tif 000003
【００４２】
式（１）において、ＥＴは外部情報記憶部１９に記憶されている太陽光発電量であって期間（Ｔ−１）〜Ｔにおける太陽光発電量である。αは太陽光発電機２１の発電効率であり、Ｓは太陽光発電機２１のパネル面積であり、アクセスポイント１に接続する太陽光発電機２１に応じて定めあれる。ｔは、期間（Ｔ−１）〜Ｔの時間である。
【００４３】
次に、動作モード制御部１５は、外部情報記憶部１９から取得した期間（Ｔ−１）〜Ｔにおける晴天時、曇天時、雨天時それぞれの平均日射量データと日射量ＩＴとを比較して、期間（Ｔ−１）において日射量ＩＴに最も近似している平均日射量データＩ’Ｔを選択する。動作モード制御部１５は、次式（２）のように時刻Ｔ以降の日射量Ｉｋ（ｋ＝Ｔ＋１，Ｔ＋２，…）を推定する。式（２）において、日射量Ｉ’ｋ（ｋ＝Ｔ＋１，Ｔ＋２，…）は日射量ＩＴに最も近似しているＩ’Ｔの天候の時間列であり、ｄは平均日射量データＩ’Ｔと日射量ＩＴとの差分結果である。
【００４４】
【数２】
2014116850.tif 000004
【００４５】
更に、動作モード制御部１５は、推定した時刻Ｔ以降の日射量Ｉ’ｋから、太陽光発電量Ｅｋ（ｋ＝Ｔ＋１，Ｔ＋２，…）を数式（３）によって推定する。
【００４６】
【数３】
2014116850.tif 000005
【００４７】
一方、時刻Ｔ以降における無線端末との間のトラフィック量に基づいては大きく変化しないと仮定し、以降の消費電力量が変化しないものとする。動作モード制御部１５は、時刻ｋ（ｋ＝Ｔ＋１，Ｔ＋２，…）における蓄電池残量Ｒｋを次式（４）によって推定する。
【００４８】
【数４】
2014116850.tif 000006
【００４９】
式（４）において、電力量Ｕｊ（ｊ＝Ｔ＋１，Ｔ＋２，…，Ｎ）は時刻（ｊ−１）〜ｊにおける消費電力量である。ここでは、トラフィック量が変化しないと仮定しているので、Ｕ（Ｔ＋１）＝Ｕ（Ｔ＋２）＝…＝ＵＮである。時刻Ｔ以降で初めてＲｋ＝０となる時刻ｋが蓄電池枯渇予想時期であり、蓄電池枯渇所要時間Ｄはｋ−Ｔで求められる。
【００５０】
この蓄電池枯渇所要時間Ｄの算出方法は、言い換えると、太陽光発電量Ｅｋ、太陽光発電機２１の発電効率α、太陽光発電機２１のパネル面積Ｓを元に決定する日射量Ｉ’ｋと時刻とを変数とした回帰式を複数用意し、最も近似となる回帰式を選択して、将来の発電量を推定する方法である。この方法では、日射量Ｉ’ｋへの変換を行わず、太陽光発電量ＥＴと時刻を変数とした回帰式を用意して推測する方法も可能である。また、用意する回帰式の数に制限はない。更に、実際に測定した太陽光発電量ＥＴや、算出した日射量Ｉ’ｋを利用し、回帰式の精度を高めることも可能である。
【００５１】
図４は、本実施形態における動作モード制御部１５による式（４）を用いた蓄電池残量の推定方法を示す概略図である。同図において、横軸は時間を示し、縦軸は消費電力量、電力源発電量（太陽光発電量）、及び蓄電池残量を示している。同図には、時刻（Ｔ−１）から時刻（Ｔ＋２）までの期間における、電力消費量Ｕ、電力源発電量Ｅ、及び蓄電池残量Ｒの測定値と予測値とが示されている。同図には、電力源発電量が増加し、それに伴い蓄電池残量Ｒが増加する場合が示されている。
【００５２】
また、夜間や悪天候でないにも拘わらず、太陽光発電量が継続して０となる場合などには、太陽光発電機２１が故障してアクセスポイント１への電力供給が途絶えたものとして蓄電池枯渇予想時期と蓄電池枯渇所要時間Ｄとを算出する。例えば、太陽光発電機情報処理部１７は太陽光発電機２１の発電量が継続して０となる場合に故障の発生を動作モード制御部１５に通知し、動作モード制御部１５は蓄電池２２に蓄えられている電力量に基づいて蓄電池枯渇予想時期と蓄電池枯渇所要時間Ｄとを算出し直す。すなわち、太陽光発電機情報処理部１７は、太陽光発電機２１の発電量を０（ゼロ）として動作モード制御部１５に出力する。
【００５３】
動作モード制御部１５は、ステップＳ１において算出した蓄電池枯渇所要時間Ｄが上限閾値βを下回るか否かを判定する（ステップＳ２）。この上限閾値βは、予め定められる値であり、蓄電池枯渇所要時間Ｄが上限閾値β以上である場合、蓄電池に蓄えられている電力量が枯渇するまでには猶予があると考えられる値が設定される。蓄電池枯渇所要時間Ｄが上限閾値β以上である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、動作モード制御部１５は、通信品質の改善を図る処理（ステップＳ３〜ステップＳ６）に処理を進める。
【００５４】
以降の処理において、動作モード制御部１５は、図５に示すピア管理テーブルを使用する。ピア管理テーブルは、例えば、動作モード制御部１５内に予め設けられている。図５は、本実施形態におけるピア管理テーブルの一例を示す図である。同図に示すように、ピア管理テーブルは、無線メッシュピア名と、変更前動作モードと、変更後動作モードと、優先度との各項目を有している。ピア管理テーブルの各行は、自アクセスポイントにおけるピア（他のアクセスポイントとの一対一の通信回線、又は無線メッシュピア）ごとに存在し、ピアの各項目の値を有している。無線メッシュピア名はピアを識別する名称又は識別子である。変更前動作モードは、現在の動作モードを示しており、Ａｃｔｉｖｅモード／ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモード／ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードのいずれかの動作モードが設定される。変更後動作モードは初期値として変更前動作モードと同じ動作モードが設定される。優先度はピアのトラフィック量に対する優先度示す数値であり、トラフィック量の大きいピアほど優先度が高く設定される。なお、複数のピアが同程度のトラフィック量を有する場合には、自アクセスポイントに接続している無線端末との通信に利用されるトラフィックが多いピアの優先度が高く設定される。
【００５５】
蓄電池枯渇所要時間Ｄが上限閾値β以上である場合、動作モード制御部１５は、ピア管理テーブルにおいて変更後動作モードがＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードであるピアが存在するか否かを判定する（ステップＳ３）。ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードのピアが存在する場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、動作モード制御部１５は、ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードのピアのうち最も優先度が高いピアの変更後動作モードをＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードからＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードへ仮更新し（ステップＳ４）、処理をステップＳ１３に進める。
【００５６】
ＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードのピアが存在しない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、動作モード制御部１５は、ピア管理テーブルにおいて変更後動作モードがＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードのピアが存在するか否かを判定する（ステップＳ５）。ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードのピアが存在する場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、動作モード制御部１５は、ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードのピアのうち最も優先度が高いピアの変更後動作モードをＡｃｔｉｖｅモードへ仮更新し（ステップＳ６）、処理をステップＳ１３に進める。
【００５７】
ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードのピアが存在しない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、すなわち全てのピアをＡｃｔｉｖｅモードで動作させる状態となっており、通信品質を改善するために動作モードを切り替えるピアが存在しないので、動作モード制御部１５は処理をステップＳ１２に進める。
【００５８】
ステップＳ２において、蓄電池枯渇所要時間Ｄが上限閾値βを下回る場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、動作モード制御部１５は、蓄電池枯渇所要時間Ｄが下限閾値γを上回るか否かを判定する（ステップＳ７）。蓄電池枯渇所要時間Ｄが下限閾値γを上回る場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、動作モード制御部１５は、処理をステップＳ１２に進める。
【００５９】
一方、蓄電池枯渇所要時間Ｄが下限閾値γ以下の場合（ステップＳ７：ＮＯ）、動作モード制御部１５は、蓄電池残量の枯渇に対する懸念があるとして、蓄電池残量の改善を図る処理（ステップＳ８〜ステップＳ１１）に処理を進める。動作モード制御部１５は、ピア管理テーブルにおいて変更後動作モードがＡｃｔｉｖｅモードのピアが存在する否かを判定する（ステップＳ８）。
【００６０】
Ａｃｔｉｖｅモードのピアが存在する場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、動作モード制御部１５は、Ａｃｔｉｖｅモードのピアのうち最も優先度が低いピアの変更後動作モードをＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードに仮変更し（ステップＳ９）、処理をステップＳ１３に進める。
【００６１】
Ａｃｔｉｖｅモードのピアが存在しない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、動作モード制御部１５は、ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードのピアが存在するか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードのピアが存在する場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、動作モード制御部１５は、ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードのピアのうち最も優先度が低いピアノ変更後動作モードをＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードに仮変更し（ステップＳ１１）、処理をステップＳ１３に進める。
【００６２】
ＬｉｇｈｔＳｌｅｅｐモードのピアが存在しない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、すなわち、全てのピアをＤｅｅｐＳｌｅｅｐモードで動作させる状態となっており、蓄電池残量の枯渇の懸念があるものの、既に消費電力の抑制を最大にしている状態であるため、動作モード制御部１５は、処理をステップＳ１２に進める
【００６３】
ステップＳ４、Ｓ６、Ｓ９、又はＳ１１のいずれかの処理を実行した後、動作モード制御部１５は、ステップＳ１で算出した太陽光発電量ＥＴを利用し、蓄電池枯渇所要時間Ｄを再度算出する（ステップＳ１３）。無線メッシュ通信処理部１４の各ピアが期間（Ｔ−１）〜Ｔの間においてピア管理テーブルの変更後動作モードに示されている動作モードで動作した場合を想定し、各状態（送信状態、受信状態、待機状態、Ｄｏｚｅ状態）の累積時間と消費電力との積を算出し、消費電力量の算出を再度行う。なお、各状態におけるアクセスポイント消費電力は既知であるものとする。動作モード制御部１５は、再度算出した消費電力量と、ステップＳ１で算出した太陽光発電量ＥＴを用いて、蓄電池枯渇所要時間Ｄを改めて算出する。動作モード制御部１５は、ステップＳ１３で算出した蓄電池枯渇所要時間Ｄを用いて、再度ステップＳ２以降の処理を繰り返して行う。
【００６４】
ステップＳ５の判定結果、又はステップＳ１０の判定結果に応じて、動作モード制御部１５は、動作モードの変更を実施する。具体的には、動作モード制御部１５は、ピア管理テーブルにおいて、変更前動作モードと変更後動作モードとに設定されている動作モードが異なるピアを検出し、検出したピアの動作モードを変更後動作モードに設定されている動作モードに変更させる。動作モード制御部１５は、検出したピアに対して変更後動作モードに設定されている動作モードで動作するように無線メッシュ通信処理部１４を制御する。なお、変更前動作モードと変更後動作モードとが同じピアについては、動作モード制御部１５は動作モードの変更を行わない。
【００６５】
上述した実施形態の無線通信システムにおいて、太陽光発電機２１と蓄電池２２とからの限られた電力で動作するアクセスポイント１が、他のアクセスポイントとメッシュ構成で相互に通信を行う場合に、供給される電力量の状態と、他のアクセスポイントとのピア（通信回線）におけるトラフィック量とに基づいて、各ピアの動作モードを切り替える。例えば、蓄電池枯渇所要時間Ｄが予め定められた上限閾値β以上の場合には、優先度が最も高いピアの動作モードをＡｃｔｉｖｅモードに変更させ、蓄電池枯渇所要時間Ｄが予め定められた下限閾値γ以下の場合には、優先度が最も低いピアの動作モードをＡｃｔｉｖｅモードからＳｌｅｅｐモードに変更させる。これにより、アクセスポイント間における通信のフレーム遅延の発生を抑制しつつ、アクセスポイント１の省電力化を図ることができる。その結果、限られた電力で動作しているアクセスポイント１が電力不足で停止して無線通信システムが不稼働に至ることを抑制することができる。
【００６６】
なお、図１におけるアクセスポイント１の機能を実現させ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モード切替判定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とする。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、ＣＤ−ＲＯＭ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。更に「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（ＲＡＭ）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。
【００６７】
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よい。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既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）であってもよい。
【００６８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明してきたが、上記の実施形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記の実施形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。
例えば、上記の実施形態では、無線通信システムが３つのアクセスポイント１、２、３を具備する構成について説明したが、２つ又は４つ以上のアクセスポイントを具備する構成であってもよい。また、無線通信システムは、限られた電力により動作するアクセスポイントを複数具備する構成であってもよい。
また、上記の実施形態では、無線通信システムが具備するアクセスポイントが、メッシュ構成で通信する構成について説明したが、アクセスポイントが複数の通信回線を介して他の装置と通信する構成であってもよい。
【００６９】
また、上記の実施形態では、アクセスポイント１に太陽光発電機２１が接続されている構成について説明したが、太陽光発電機２１に代えて他の自然エネルギーを利用して発電する電力源が接続されていてもよい。例えば、風力発電機や地熱発電機などの発電能力を有する電力源がアクセスポイント１に接続されていてもよい。
また、上記の実施形態では、アクセスポイント１が備える動作モード制御部１５が動作モードを決定する構成について説明したが、アクセスポイント１に接続された上位の装置が動作モード制御部１５に代わってアクセスポイント１の各ピアにおける動作モードを決定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、電力源と蓄電池とから供給される電力で動作する、アクセスポイント装置間の無線通信を行う無線通信システムにおいて、蓄電池枯渇時期の平滑化と通信遅延の発生を抑制することにより、蓄電池の枯渇時期の延命と置局設計の小型化が期待されるため、屋外イベントや災害時の避難所等の一時的にネットワーク構築が必要な用途に適用できる。
【符号の説明】
【００７１】
１、２、３、９１、９２、９３…アクセスポイント
４、９４…無線端末
１１、１２、９１１、９１２…アンテナ
１３、９１３…無線端末通信処理部
１４、９１４…無線メッシュ通信処理部
１５、９１５…動作モード制御部
１６…通信状況監視部
１７…太陽光発電機情報処理部
１８…蓄電池情報処理部
１９…外部情報記憶部
２１…太陽光発電機
２２…蓄電池
３１、３２…無線メッシュピア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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