(57)【要約】【課題】マルチホップ式無線通信ネットワークシステムにおいて、複数の無線機器を中継して情報を通信する際に、その通信の信頼性を評価する。【解決手段】通信信頼性評価装置は、対象とする無線機器からの電波を受信する受信部と、無線機器からの電波の電界強度が所定の電界強度より強いか否かを判定する電界強度判定部５１と、無線機器からの電界強度が所定の電界強度より強い場合に、受信部までの通信区間内に設置された複数の無線機器の位置情報及び環境情報に基づいて、対象とする無線機器から受信部まで独立した冗長経路が何本あるかを計算する冗長経路数計算部５２と、独立した冗長経路の本数によって通信信頼性を評価する信頼性評価部５３と、を備える。【選択図】図４
2015012427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象とする無線機器からの電波を受信する受信部と、
前記無線機器からの電波の電界強度が所定の電界強度より強いか否かを判定する電界強度判定部と、
前記無線機器からの電界強度が所定の電界強度より強い場合に、前記受信部までの通信区間内に設置された複数の無線機器の位置情報及び環境情報に基づいて、前記対象とする無線機器から前記受信部まで独立した冗長経路が何本あるかを計算する冗長経路数計算部と、
前記独立した冗長経路の本数によって通信信頼性を評価する信頼性評価部と、
を備えることを特徴とする通信信頼性評価装置。
【請求項２】
前記受信部までの通信区間内に設置された複数の無線機器の位置情報に関するデータと、前記通信区間内における障害物、建造物の環境情報に関するデータとを保存するネットワーク構成データ部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の通信信頼性評価装置。
【請求項３】
前記信頼性評価部は、独立した冗長経路が２本以上あれば通信信頼性を良好であると評価することを特徴とする請求項１又は２記載の通信信頼性評価装置。
【請求項４】
複数の無線機器により自律分散型無線ネットワークを形成し、この自律分散型無線ネットワークを介して管理装置にパケットを伝送するマルチホップ式無線通信ネットワークシステムであって、さらに、
対象とする無線機器からの電波を受信する受信部と、
前記無線機器からの電波の電界強度が所定の電界強度より強いか否かを判定する電界強度判定部と、
前記無線機器からの電界強度が所定の電界強度より強い場合に、前記受信部までの通信区間内に設置された複数の無線機器の位置情報及び環境情報に基づいて、前記対象とする無線機器から前記受信部まで独立した冗長経路が何本あるかを計算する冗長経路数計算部と、
前記独立した冗長経路の本数によって通信信頼性を評価する信頼性評価部と、を備える通信信頼性評価装置を具備したことを特徴とするマルチホップ式無線通信ネットワークシステム。
【請求項５】
複数の無線機器により自律分散型無線ネットワークを形成し、この自律分散型無線ネットワークを介して管理装置にパケットを伝送するマルチホップ式無線通信ネットワークシステムであって、前記管理装置は、
対象とする無線機器からの電波を受信する受信部と、
前記無線機器からの電波の電界強度が所定の電界強度より強いか否かを判定する電界強度判定部と、
前記無線機器からの電界強度が所定の電界強度より強い場合に、前記受信部までの通信区間内に設置された複数の無線機器の位置情報及び環境情報に基づいて、前記対象とする無線機器から前記受信部まで独立した冗長経路が何本あるかを計算する冗長経路数計算部と、
前記独立した冗長経路の本数によって通信信頼性を評価する信頼性評価部と、を備える通信信頼性評価部を含むことを特徴とするマルチホップ式無線通信ネットワークシステム。
【請求項６】
対象とする無線機器からの電波伝搬損失を計算する電波伝搬損失計算部と、
建物密集度による寄与度を計算する建物密集度寄与計算部と、
前記電波伝搬損失及び前記建物密集度による寄与度に基づいて通信可能距離を計算する通信可能距離計算部と、
前記通信可能距離に基づいて各無線機器から目的装置までの経路を計算する全経路探索部と、
前記経路の計算に基づいて冗長経路数及び中継段数を算出し、前記冗長経路数、前記中継段数及び目的装置までの各経路の受信電力の平均値から経路の信頼性を評価する経路信頼性評価部と、
を備えることを特徴とする通信信頼性評価装置。
【請求項７】
前記建物密集度寄与計算部は、通信エリア内を所定の間隔にメッシュで区切り、前記メッシュの面積に占める建物の割合によって複数の段階に分類し、この段階毎に付与された評価点に基づいて寄与度を評価することを特徴とする請求項６記載の通信信頼性評価装置。
【請求項８】
前記経路信頼性評価部は、先ず前記冗長経路数が最も多い経路を選択できるか否かを判定し、選択できない場合は、前記中継段数が最も少ない経路を選択できるか否かを判定し、選択できない場合は、前記受信電力の平均値が最も大きくなる経路を選択することを特徴とする請求項６又は７記載の通信信頼性評価装置。
【請求項９】
前記経路信頼性評価部は、前記冗長経路数が最も多い経路を選択できた場合に最も高い評価点を付与し、前記中継段数が最も少ない経路を選択できた場合に中間の評価点を付与し、前記受信電力の平均値が最も大きくなる経路を選択した場合に最も低い評価点を付与し、評価点の合計値で通信信頼性を評価することを特徴とする請求項８記載の通信信頼性評価装置。
【請求項１０】
複数の無線機器により自律分散型無線ネットワークを形成し、この自律分散型無線ネットワークを介して集約装置にパケットを伝送するマルチホップ式無線通信ネットワークシステムであって、さらに、
対象とする無線機器からの電波伝搬損失を計算する電波伝搬損失計算部と、
建物密集度による寄与度を計算する建物密集度寄与計算部と、
前記電波伝搬損失及び前記建物密集度による寄与度に基づいて通信可能距離を計算する通信可能距離計算部と、
前記通信可能距離に基づいて各無線機器から目的装置までの経路を計算する全経路探索部と、
前記経路の計算に基づいて冗長経路数及び中継段数を算出し、前記冗長経路数、前記中継段数及び目的装置までの各経路の受信電力の平均値から経路の信頼性を評価する経路信頼性評価部と、
を備える通信信頼性評価装置を具備したことを特徴とするマルチホップ式無線通信ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、複数の無線機器を中継して情報を通信する際にその通信の信頼性を評価できる通信信頼性評価装置、及びその装置を用いたマルチホップ式無線通信ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力システムでは、発電量を制御することにより需要に応じた電力の調整を行ってきたが、需要の変化を追いかける形で発電量を制御する形態を採っていた。このため、需要と供給のバランス差によるロスや、需要自体をコントロール出来ていないことによるロス等により、必ずしも効率の良い制御が行えていないという問題があった。
【０００３】
これに対して、発電側と需要側とを通信等による情報的な密結合関係を持たせ、必要に応じて需要を減らす制御を加え、社会的容量により見合う需要となるよう新たな考えの制御システムが着目されている。
【０００４】
このような制御システムにおいて、需要のコントロールを行うには、各需要側と発電側との間に通信網を配置し、双方向に通信が行えることが必要となる。通信を双方向に行えることで、需要過多となった場合に需要側に削減の要求を行ったり、必要に応じて需要側に配備される蓄電池や太陽光等の発電設備の稼動を指示したりすることが可能となり、社会的な容量に見合う発電量に抑える等のコントロールが出来るようになる。
【０００５】
さらに、地域の各需要家の計量機器に無線機器を結合し、これらの無線機器を交互に中継することで、全需要家の電力需要情報を収集するネットワークが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１１９７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２８８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の無線ＬＡＮでは、アクセスポイント（ＡＰ）とクライアントとを無線接続し、その他の部分は有線で接続するシングルホップ接続と呼ばれる方式が採用されていた。一方、ＡＰとクライアント間だけではなく、ＡＰ同士やクライアント同士も無線接続し、パケットの中継を行えるようにした接続形態をマルチホップ接続という。
【０００８】
マルチホップ接続では、各無線機器が自律的に接続可能なノード（対象無線機器）を検出してネットワークを構築するため、ネットワークの拡張や縮小を容易に行うことができる。また、シングルホップ接続では、各無線機器はＡＰまで１本の経路しか持っていないため、障害発生時や故障時にネットワークが遮断されてしまう可能性があった。これに対して、マルチホップ接続では各無線機器がＡＰまで複数の経路を持つことで、経路の途中で障害が発生しても自律的に別の経路を検出することが可能であるため、従来よりも高い通信信頼性を有している。
【０００９】
上記マルチホップ接続の活用例として、各需要家壁面に取り付けられたスマートメータ等による通信が挙げられる。
【００１０】
しかしながら、スマートメータによる通信では、都市部や郊外といった建物の疎密の違いや交通量などの周囲の環境の変化によって、通信経路や経路毎の通信信頼性を予測することが難しい。
【００１１】
本発明の実施形態は、複数の無線機器を中継して情報を通信する際にその通信の信頼性を評価できる通信信頼性評価装置、及びその装置を用いたマルチホップ式無線通信ネットワークシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明の第１の実施形態の通信信頼性評価装置は、対象とする無線機器からの電波を受信する受信部と、前記無線機器からの電波の電界強度が所定の電界強度より強いか否かを判定する電界強度判定部と、前記無線機器からの電界強度が所定の電界強度より強い場合に、前記受信部までの通信区間内に設置された複数の無線機器の位置情報及び環境情報に基づいて、前記対象とする無線機器から前記受信部まで独立した冗長経路が何本あるかを計算する冗長経路数計算部と、前記独立した冗長経路の本数によって通信信頼性を評価する信頼性評価部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第２の実施形態の通信信頼性評価装置は、対象とする無線機器からの電波伝搬損失を計算する電波伝搬損失計算部と、建物密集度による寄与度を計算する建物密集度寄与計算部と、前記電波伝搬損失及び前記建物密集度による寄与度に基づいて通信可能距離を計算する通信可能距離計算部と、前記通信可能距離に基づいて各無線機器から目的装置までの経路を計算する全経路探索部と、前記経路の計算に基づいて冗長経路数及び中継段数を算出し、前記冗長経路数、前記中継段数及び目的装置までの各経路の受信電力の平均値から経路の信頼性を評価する経路信頼性評価部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記のような実施形態で実行されるマルチホップ式無線通信ネットワークシステムも本発明の実施形態の１つである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態のマルチホップ式無線通信ネットワークシステムの全体構成を示す概略図。
【図２】第１の実施形態の無線機器の構成を示す概略図。
【図３】第１の実施形態の管理装置の構成を示す概略図。
【図４】第１の実施形態の管理装置における通信信頼性評価部の詳細な構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第２の実施形態のマルチホップ式無線通信ネットワークシステムの全体構成を示す概略図。
【図６】第２の実施形態の通信信頼性評価装置の構成を示す概略図。
【図７】通信エリアにおける単位面積当たりの建物密集度を３段階の濃淡で表した図。
【図８】建物密集度を電波伝搬損失に反映させるための方法を説明する表であり、（ａ）は評価点を示す表、（ｂ）は建物密集度を電波伝搬損失に反映させた修正電波伝搬損失の値を示す表。
【図９】第２の実施形態の通信信頼性評価方法を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
（システムの全体構成）
図１は、本発明の第１の実施形態のマルチホップ式無線通信ネットワークシステムの全体構成を示す概略図である。このネットワークシステムでは、１５個の無線機器１３〜２０、２２〜２８が無線伝送の到達可能な範囲で分散して配置されている。また、無線機器１３〜２０の情報を集約する集約装置１２と、無線機器２２〜２８の情報を集約する集約装置２１が設けられ、これらの集約装置１２、２１は、有線で管理装置１１と接続されている。
【００１８】
集約装置１２及び無線機器１３〜２０の間、集約装置２１及び無線機器２２〜２８の間に示される実線は、それぞれ無線通信の接続関係が存在することを示している。本実施形態では、集約装置１２、２１及び無線機器１３〜２８は、接続関係のある隣接する無線機器間で無線によるデータ通信を相互に行い、結果的に集約装置１２又は集約装置２１にデータを転送する。例えば、無線機器２０が収集したデータは、接続関係のある無線機器１７、無線機器１３を経由し、集約装置１２に転送される。さらに、集約装置１２を介して、最終的に管理装置１１にデータが転送され、管理される。管理装置１１と集約装置１２又は集約装置２１との間は、有線等の確実な通信手段による接続が行われ、分散配置された無線機器１３〜２８の全ての情報は集約装置１２又は集約装置２１を通して管理装置１１に収集される。
【００１９】
また、無線機器１９について通信可能な隣接無線機器との関係を点線で示す。図１では、無線機器１９は無線機器１６、１７、２０、２２、２３、２４と通信が可能である状態を示している。無線機器１９は、自律的に経路を吟味した結果で、無線機器１７を経由する経路を選択するが、無線機器１７以外の５つの無線機器との通信が可能な状況である。それぞれ配置距離や区間の障害物等の状況で通信状態は異なる状態であるため、無線機器１９はこれらの状態を常にモニタし、最良の経路を選択する自律制御を行う。
【００２０】
本実施形態のマルチホップ式無線通信ネットワークシステムでは、例えば、無線機器１９がモニタしている隣接無線機器の通信状態をリストとして、集約装置１２又は集約装置２１に向けて通知する。集約装置１２又は集約装置２１はこれらの情報を管理装置１１に転送する。管理装置１１は、このような方法によりすべての無線機器の通信状態を収集し、常にネットワークの経路状態を予測する。以下、本システムにおける各構成要素についてさらに詳しく説明する。
【００２１】
（無線機器１３〜２０、２２〜２８）
各無線機器にはセンサが接続されており、センサとしては、例えば、各家庭に接続された電力流量計が挙げられる。これにより、需要家が利用した電力量を無線によって送信することができる。こうしたセンサにより収集された情報は、センターとなる装置やシステムに収集され、情報収集の対象物や、対象物が存在する地域の状態解析に利用される。
【００２２】
図２は、本実施形態の無線機器の構成を示す概略図である。各無線機器は、通信処理部３１と、モニタ管理部３２と、データ変化検出部３３と、受信状態情報管理データ部３４と、時間管理部３５とを備えている。
【００２３】
無線通信により受信されたパケットは通信処理部３１で受信され、電波の電界強度のモニタが行われる。受信情報はモニタ管理部３２に転送され、受信状態情報管理データ部３４に蓄積される。モニタ管理部３２では過去に記録された情報から統計的な受信状態情報も生成し、受信状態情報管理データ部３４に併せて蓄積する。時間管理部３５は、通知を行うための周期時間を管理する。
【００２４】
ここで、各無線機器では、予め指定された周期時間毎に通知処理の起動を行う。通知処理が起動されると、通信処理部３１が管理装置１１へのパケットを生成し、送信を行う。データ変化検出部３３は、受信状態情報管理データ部３４に蓄積されたデータの値の変化を監視し、規定の値を超える変動があった場合は通知処理を起動する。通知処理の起動により、通信処理部３１から通信状態情報通知として送信処理が行われる。
【００２５】
（管理装置１１）
図３は、本実施形態の管理装置１１の構成を示す概略図である。管理装置１１は、表示処理部４１と、通信信頼性評価部４２と、通信処理部４３と、ネットワーク構成データ部４４と、通信状態蓄積データ部４５と、通信状態情報収集管理部４６とを備え、外部に表示装置４７が接続されている。
【００２６】
ここで、ネットワーク構成データ部４４には、各無線機器の位置情報、無線機器の通信性能、無線区間における障害物・建造物・高さ情報等の環境情報が予め登録されている。また、通信状態蓄積データ部４５には、各無線機器間の電波の電界強度、パケット通信エラー率、通知無線機器の経路上の中継段数、通知周期間に蓄積されたこれら情報の統計情報等が登録されている。
【００２７】
通信状態情報収集管理部４６は、必要に応じて、通信処理部４３を介して目的とする無線機器に対して通信状態情報の通知を要求する手段である。次に、通信信頼性評価部４２について説明する。
【００２８】
次に、図４は、管理装置１１における通信信頼性評価部４２の詳細な構成を示すブロック図である。
【００２９】
通信信頼性評価部４２は、電界強度判定部５１と、冗長経路数計算部５２と、信頼性評価部５３とを備えている。電界強度判定部５１は、入力した電界強度が所定の電界強度（例えば、−８０ｄＢ）より強いか否かを判定する。
【００３０】
冗長経路数計算部５２は、ネットワーク構成データ部４４に登録されている各無線機器の位置情報、無線機器の通信性能、無線区間における障害物・建造物・高さ情報等の環境情報と、通信状態蓄積データ部４５に登録されている各無線機器間の電波の電界強度、パケット通信エラー率、通知無線機器の経路上の中継段数、通知周期間に蓄積されたこれら情報の統計情報等とを解析し、無線機器毎に管理装置１１までの独立した冗長経路数が何本あるかを計算する。
【００３１】
信頼性評価部５３は、独立した冗長経路数が何本あるかによって各無線機器の信頼性を評価し、全体のネットワークにおける信頼性の高い無線機器の割合によって、ネットワーク全体の通信信頼性を評価する。
【００３２】
（本実施形態の作用）
全無線機器１２〜２８の通信状態情報は、集約装置１２又は集約装置２１を経由し、管理装置１１の通信処理部４３で受信される。通信状態情報は通信信頼性評価部４２に転送され、通信状態蓄積データ部４５に蓄積される。
【００３３】
通信信頼性評価部４２において、電界強度判定部５１は、入力した電界強度が所定の電界強度（例えば、−８０ｄＢ）より強いか否かを判定する。所定の電界強度よりも強い場合は、冗長経路数計算部５２において、ネットワーク構成データ部４４に登録されている各無線機器の位置情報、無線機器の通信性能、無線区間における障害物・建造物・高さ情報等の環境情報と、通信状態蓄積データ部４５に登録されている各無線機器間の電波の電界強度、パケット通信エラー率、通知無線機器の経路上の中継段数、通知周期間に蓄積されたこれら情報の統計情報等とを解析し、無線機器毎に管理装置１１までの独立した冗長経路数が何本あるかを計算する。
【００３４】
他方、電界強度判定部５１において、入力した電界強度が所定の電界強度よりも弱いとの判定を行った場合は、冗長経路数計算部５２での冗長経路数の計算は行わない。
【００３５】
次に、信頼性評価部５３は、独立した冗長経路数が何本あるかによって各無線機器の信頼性を評価し、全体のネットワークにおける信頼性の高い無線機器の割合によって、ネットワーク全体の通信信頼性を評価する。例えば、ある無線機器において独立した冗長経路が２本以上あればその無線機器の通信信頼性が良好とし、１本の場合は可、０本の場合は不可とする。良好な無線機器の割合がネットワーク全体に対して例えば、７０％を超えるとネットワーク全体の通信信頼性が高いと評価することができる。
【００３６】
評価結果は、表示処理部４１に転送され、表示装置４７により運用者４８に表示される。表示は、各無線機器の通信状態に加え、状態に大きな変動があった場合の要因解析情報も併せて表示する。要因については、無線機器周辺の建造物の変化や、無線機器そのものの故障、建造物の変化、交通状態の影響、無線機器の移設・増減設の影響などの分類を行い、表示する。また、指定された信頼性を維持できなくなった無線機器や、無線機器の群、無線機器の集まるエリアが存在する場合にはアラーム情報としてこれを表示する。
【００３７】
（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、複数の無線機器を中継して情報を伝送するマルチホップ式無線通信ネットワークにおいて、特定の無線機器から管理装置１１までの経路の通信信頼性の評価とネットワーク全体の通信信頼性の評価を行うことができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、通信信頼性の評価による故障発生や故障発生時のリスク予測、信頼性情報によるリスク判定を行うことができる。このため、事前のシステム補強情報の提供、無線機器の移設、増設等に伴うネットワーク信頼性の変化の事前予測を行うことができ、ネットワーク自体を安定して運用することができる。
【００３９】
［第２の実施形態］
（システムの全体構成）
図５は、本発明の第２の実施形態のマルチホップ式無線通信ネットワークシステムの全体構成を示す概略図である。このネットワークシステムでは、１２個の無線機器６１〜７２が無線伝送の到達可能な範囲で分散して配置されるとともに、無線機器６１〜７２の情報を集約する集約装置６０が設けられている。
【００４０】
無線機器６１〜７２の各無線機器にはセンサが接続されており、センサが収集する情報を無線によって送信する。例えば、各家庭の電力量計がそれぞれ接続され、需要家が利用した電力量を無線によって送信することができる。
【００４１】
全ての無線機器６１〜７２の情報は、接続関係のある隣接する無線機器間での無線によるデータ通信により集約装置６０に収集されて、集約装置６０からセンター装置（図示せず）へと送信され、情報収集の対象物や、対象物が存在する地域の状態解析に利用される。例えば、無線機器６５の収集した情報は、無線機器６２、６１を経由して集約装置６０へ転送される。
【００４２】
この時、無線機器６５で収集されたデータがどの無線機器を経由して集約装置６０へ送信されるかについては、各無線機器が建築物や交通状況等の周辺の環境に応じて自律的に決定する。周辺の環境の情報を収集し、各無線機器間の通信状態をあらかじめ予測することができれば、どの無線機器を経由して情報が収集されるかということを予測することができる。
【００４３】
図５において、各無線機器６１〜７２と集約装置６０間の実線は、それぞれの機器間に接続関係が存在することを示している。この接続関係は、各無線機器６１〜７２間の距離と周囲の環境によって求めることができる。各無線機器６１〜７２間の接続関係は、後述する建物密集度と電波伝搬損失式から算出する。
【００４４】
（通信信頼性評価装置の構成）
図６は、例えば、図示しないセンター装置に設けられる通信信頼性評価装置の構成を示す概略図である。
【００４５】
通信信頼性評価装置は、電波伝搬損失を計算する電波伝搬損失計算部８１と、建物密集度による寄与度を計算する建物密集度寄与計算部８２と、それぞれのノード（対象無線機器）と他のノードとの距離を計算するとともに自己のノードから見えるノードのリストを作成する通信可能距離計算部８３と、通信可能距離データ及び受信電力データを保存する通信可能距離データ部８４と、それぞれのノードから集約装置６０までの経路を計算する全経路探索部８５と、全経路データを保存する全経路データ部８６と、冗長経路数、中継段数及び受信電力から経路の信頼性を評価する経路信頼性評価部８７と、を備えている。また、通信信頼性評価装置の外部には、各無線装置座標と建物密集度に関するデータを保存するデータベース８０と、全経路の信頼性に関するデータを保管する信頼性データベース８８とを備えている。上記の構成要素のうちで主要な構成要素となる通信可能距離計算部８３の機能を以下に詳しく説明する。
【００４６】
（自由空間伝搬損失）
一般に、電波の伝搬損失は、見通し伝搬の時に最も少なくなり、伝搬経路に障害物が増えるにしたがって大きくなる。このため、各無線機器間の建物密集度の値が高ければ高いほど、伝搬損失の値は増え、通信可能距離は短くなる。
ここで、自由空間伝搬損失の式は、以下の式（１）の通りである。
伝搬損失 Ｌ
＝ ２０ ｌｏｇ ｒ ＋ ２０ ｌｏｇ ｆ − １４７．６・・（１）
【００４７】
ただし、ｒ：無線機器間の距離 [ｍ]
ｆ：無線の周波数 [ｋＨｚ]
【００４８】
通信可能距離計算部８３は、上記の自由空間伝搬損失の式と、電波の送信強度と周波数を用いて、先ず、伝搬路が自由空間の際の通信可能距離を算出する。さらに、通信可能距離計算部８３は、求めた通信可能距離に、後述する建物密集度をパラメータとして電波伝搬損失式に反映させることにより、周囲の環境に応じた通信可能距離を算出し、各無線機器間の接続関係を求める。
【００４９】
（建物密集度）
図７は、図６のデータベース８０に含まれる建物密集度データに関して、通信エリア内の建物密集度を３段階Ａ、Ｂ、Ｃで評価し、色の濃淡として表した例である。建物密集度は、通信エリア内を例えば、５０〜１００ｍの等間隔にメッシュで区切り、メッシュの面積に占める建物の割合を３段階に区分けしたものである。すなわち、色の濃淡で透明な領域Ａは建物の割合が０〜３０％未満の領域であり、色の濃淡で中間の領域Ｂは建物の割合が３０〜７０％未満の領域であり、色の濃淡で最も濃い領域Ｃは建物の割合が７０〜１００％の領域である。ここで、領域Ａでの評価点を０とし、領域Ｂでの評価点を１とし、領域Ｃでの評価点を２とする。なお、上記例では、Ａ，Ｂ，Ｃの３段階で評価するものとしたが、２段階または４段階以上に区分けして評価することも可能である。
【００５０】
（建物密集度の電波伝搬損失への反映）
建物密集度をパラメータとした電波伝搬損失への反映方法の一例を図８（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
【００５１】
図７において隣り合うメッシュ間で通信する場合、始点が領域Ａで終点も領域Ａの場合は、上記評価点が０同士なので、０＋０＝０となる。また、領域Ａから領域Ｂの場合は、領域Ｂの評価点が１なので、０＋１＝１となる。さらに、領域Ａから領域Ｃの場合は、領域Ｃの評価点が２なので、０＋２＝２となる。同様にして、領域Ｂから領域Ａの場合は、１＋０＝１、領域Ｂから領域Ｂの場合は、１＋１＝２、領域Ｂから領域Ｃ場合は、１＋２＝３、領域Ｃから領域Ａの場合は、２＋０＝２、領域Ｃから領域Ｂの場合は、２＋１＝３、領域Ｃから領域Ｃの場合は、２＋２＝４、となる。図８（ａ）に、これらの結果をまとめて示す。
【００５２】
なお、上記例では隣り合うメッシュ間での通信で考えたが、３つ以上離れた領域間で通信する場合も同様な手法で考えることができる。
【００５３】
次に、式（１）に示した電波伝搬損失式に建物密集度を反映させるための手法について説明する。
建物密集度を反映させた修正電波伝搬損失をＫ、評価点をＸとすると、下記式（２）、（３）
Ｋ＝Ｌ・ｆ（Ｘ）・・・（２）
ｆ（Ｘ）＝（１−（５Ｘ／Ｌ））・・・（３）
を用いて修正電波伝搬損失を計算することができる。
【００５４】
例えば、評価点Ｘ＝０の場合は、式（３）によりｆ（Ｘ）＝１となり、伝搬損失Ｌの値がそのままＫ値となる（図８（ｂ）の表の「０」の列参照）。
【００５５】
次に、評価点Ｘ＝１の場合は、式（２）、（３）によりＫ＝Ｌ−５となり、伝搬損失Ｌに対して５ｄＢ下げた値とする。即ち、Ｌ＝−３０ｄＢなら、Ｋ＝−３０−５＝−３５ｄＢとなる。同様に、Ｌ＝−４０ｄＢなら、Ｋ＝−４５ｄＢ、Ｌ＝−６０ｄＢなら、Ｋ＝−６５ｄＢ、Ｌ＝−８０ｄＢなら、Ｋ＝−８５ｄＢとなる（図８（ｂ）の表の「１」の列参照）。
【００５６】
評価点Ｘ＝２の場合は、式（２）、（３）によりＫ＝Ｌ−１０となり、伝搬損失Ｌに対して１０ｄＢ下げた値とする。即ち、Ｌ＝−３０ｄＢなら、Ｋ＝−４０ｄＢ、Ｌ＝−４０ｄＢなら、Ｋ＝−５０ｄＢ、Ｌ＝−６０ｄＢなら、Ｋ＝−７０ｄＢ、Ｌ＝−８０ｄＢなら、Ｋ＝−９０ｄＢとなる（図８（ｂ）の表の「２」の列参照）。
【００５７】
評価点Ｘ＝３の場合は、式（２）、（３）によりＫ＝Ｌ−１５となり、伝搬損失Ｌに対して１５ｄＢ下げた値とする。即ち、Ｌ＝−３０ｄＢなら、Ｋ＝−４５ｄＢ、Ｌ＝−４０ｄＢなら、Ｋ＝−５５ｄＢ、Ｌ＝−６０ｄＢなら、Ｋ＝−７５ｄＢ、Ｌ＝−８０ｄＢなら、Ｋ＝−９５ｄＢとなる（図８（ｂ）の表の「３」の列参照）。
【００５８】
評価点Ｘ＝４の場合は、式（２）、（３）によりＫ＝Ｌ−２０となり、伝搬損失Ｌに対して２０ｄＢ下げた値とする。即ち、Ｌ＝−３０ｄＢなら、Ｋ＝−５０ｄＢ、Ｌ＝−４０ｄＢなら、Ｋ＝−６０ｄＢ、Ｌ＝−６０ｄＢなら、Ｋ＝−８０ｄＢ、Ｌ＝−８０ｄＢなら、Ｋ＝−１００ｄＢとなる（図８（ｂ）の表の「４」の列参照）。
【００５９】
このように評価点に応じて伝搬損失Ｌの値を下げることによって、建物密集度の高い場合に通信可能距離を小さくすることができる。なお、上記例では、式（２）、（３）を用いて修正電波伝搬損失を計算したが、実験結果等により、他の数式を用いて計算することも可能である。
【００６０】
（信頼性評価手法）
次に、経路信頼性評価部８７の信頼性評価手法について以下に説明する。
図９は、経路信頼性評価部８７による通信信頼性評価方法を説明するフローチャートである。
【００６１】
以下、図５で示したシステムについて、無線機器６５から集約装置６０まで情報を転送する際に使用する経路の通信信頼性評価方法について説明する。先ず、前提条件として下流側への経路は考えないこととする。下流側とはある無線機器に対して集約装置６０とは反対側へ進む経路のことである。無線機器６５の場合は無線機器６３への経路は考えない。すると、次に情報を送信するべき無線機器は６２、６４、７１の３パターンのうちいずれかになる。
【００６２】
経路信頼性評価部８７は、冗長経路数の多い無線機器ほど通信信頼性が高いという基準に基づいて（ステップＳ１１）、次に進むべき無線機器を検出する。しかし、この例では無線機器６２、６４、７１はどれも冗長経路数が１本であるので、この基準では優劣をつけることができない（ステップＳ１１でＮｏ）。よって、次の基準を考慮する。
【００６３】
通信可能な無線機器のすべてが同じ冗長経路数を持っていた場合には、経路信頼性評価部８７は、集約装置までの中継段数の少ない方がより通信信頼性が高いという基準に基づいて（ステップＳ１２）、次に進むべき無線機器を検出する。この例で無線機器６２、６４、７１から集約装置６０までの中継段数を調べると、それぞれ２段、２段、４段となるので、無線機器６２、６４を含む経路は無線機器７１を含む経路よりも通信信頼性が高くなる。しかし、この例では無線機器６２と６４はどちらも中継段数が２段であるので、この基準によっても優劣をつけることができない（ステップＳ１２でＮｏ）。よって、次の基準を考慮する。
【００６４】
中継段数も等しい場合には、自己の無線機器から集約装置６０までのすべての中継段数における受信電力の平均値の大きい方を選択する（ステップＳ１３）。この例では、無線機器６１から集約装置６０への経路は共通であるので、無線機器６５から無線機器６２、無線機器６２から無線機器６１の２リンクの受信電力の平均と、無線機器６５から無線機器６４、無線機器６４から無線機器６１の２リンクの受信電力の平均を比較し、平均受信電力の大きい方を選択する。
【００６５】
以上のような３段階の評価方法で次に通信するべき無線機器を選択することによって、より高い通信信頼性を確保することが出来るようになる。
【００６６】
（本実施形態の作用）
本実施形態の通信信頼性評価装置を用いた通信信頼性評価は以下の手順で行われる。先ず、図６に示すデータベース８０に保存されているネットワーク内のすべての無線機器の位置座標及びネットワーク内の建物密集度の情報が通信信頼性評価装置に送られる。通信信頼性評価装置では、電波伝搬損失計算部８１が無線機器の位置座標に関する情報を入手し、建物密集度寄与計算部８２がネットワーク内の建物密集度に関する情報を入手する。それぞれの情報は、必要に応じて加工され、通信可能距離計算部８３へと送信される。
【００６７】
通信可能距離計算部８３は、全無線機器について、図７、図８で説明した手法により、それぞれの対象となる機器（即ち、自己の機器）と他の機器との通信可能距離を計算し、自己以外の無線機器（集約装置を含む）へ通信が可能であるかを評価し、その結果を全経路探索部８５へ渡すとともに、データを通信可能距離データ部８４へ出力する。
【００６８】
全経路探索部８５は、通信可能距離計算部８３で算出された結果をもとに、全無線機器から集約装置６０に至る全経路を算出する。算出結果は、経路信頼性評価部８７へ渡されるとともに、全経路のデータを全経路データ部８６へ出力する。経路信頼性評価部８７では、全経路のデータから冗長経路数及び中継段数を計算し、冗長経路数、中継段数及び受信電力をパラメータとして図９で説明した３段階の評価方法によって各経路の通信信頼性を評価する。
【００６９】
ここで、図９のステップＳ１１で経路を選択した場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、例えば、１００００ポイントを付与し、ステップＳ１２で経路を選択した場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、１０００ポイントを付与し、ステップＳ１３で経路を選択した場合、１００ポイントを付与するというような一定の評価値を設けておくことによって、集約装置６０に至る経路のポイントを計算することができる。この集約装置６０に至る経路のポイントを比較することによって経路毎の通信信頼性の評価を行うことができる。また、予めネットワーク全体の理想的な通信信頼性の合計ポイントを計算しておき、この理想的な合計ポイントと、現実に計算した合計ポイントを比較することによってネットワーク全体の通信信頼性の評価を行うことができる。
【００７０】
最後に、経路信頼性評価部８７は、通信信頼性を数値化したデータを信頼性データベース８８へ出力する。
【００７１】
（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、複数の無線機器を中継して情報を伝送するマルチホップ式無線通信ネットワークにおいて、特定の無線機器から集約装置６０までの経路の通信信頼性の評価とネットワーク全体の通信信頼性の評価を行うことができる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、通信信頼性の評価による故障発生や故障発生時のリスク予測、信頼性情報によるリスク判定を行うことができる。このため、事前のシステム補強情報の提供、無線機器の移設、増設等に伴うネットワーク信頼性の変化の事前予測を行うことができ、ネットワーク自体を安定して運用することができる。
【００７３】
[他の実施形態]
（１）第１の実施形態では、２個の集約装置１２、２１及び１５個の無線機器１３〜２０、２２〜２８の例を示したが、集約装置及び無線機器の個数は任意とすることができる。
【００７４】
（２）第１の実施形態では、管理装置１１内に通信信頼性評価部４２を設ける構成としたが、通信信頼性評価装置として管理装置１１の外部に設けることもできる。
【００７５】
（３）第２の実施形態では、１２個の無線機器６１〜７２の例を示したが、無線機器の個数は任意とすることができる。
【００７６】
（４）第２の実施形態においては建物密集度を３段階で評価したが（図７）、さらに細かく評価することも可能である。
【００７７】
（５）第２の実施形態において通信可能経路を選択する際に（図９）、ネットワーク毎に又はシステム全体で中継段数の上限値を決めておき、上限値を超過した経路に関しては通信可能経路にカウントしないようにすることもできる。
【００７８】
（６）以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７９】
１１…管理装置
１２、２１…集約装置
１３〜２０、２２〜２８…無線機器
３１…通信処理部
３２…モニタ管理部
３３…データ変化検出部
３４…受信状態情報管理データ部
３５…時間管理部
４１…表示処理部
４２…通信信頼性評価部
４３…通信処理部（受信部）
４４…ネットワーク構成データ部
４５…通信状態蓄積データ部
４６…通信状態情報収集管理部
４７…表示装置
４８…運用者
５１…電界強度判定部
５２…冗長経路数計算部
５３…信頼性評価部
６０…集約装置
６１〜７２…無線機器
８０…データベース
８１…電波伝搬損失計算部
８２…建物密集度寄与計算部
８３…通信可能距離計算部
８４…通信可能距離データ部
８５…全経路探索部
８６…全経路データ部
８７…経路信頼性評価部
８８…信頼性データベース
【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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【図８】
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【図９】
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【図７】
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