(57)【要約】【課題】データ収集デバイスが無線メッシュ通信ネットワークのノードからデータを収集するのに必要とされる時間期間を短縮するための方法を提供することを目的とする。【解決手段】データ収集デバイスが、経路ごとに、その経路の信頼性水準を表すメトリックを得て、得られたメトリックに従って上記データを収集するための第１のスケジューリングシーケンスを決定し、第１のスケジューリングシーケンスに従って上記ノードに要求を送信し、送信条件の変動に従って上記メトリックのうちの少なくとも１つを更新し、更新後のメトリックに従って、第１のスケジューリングシーケンスを更新して第２のスケジューリングシーケンスを得て、第２のスケジューリングシーケンスに従ってノードに要求を送信し続けるようになっている。【選択図】図１
2013090332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ収集デバイスが無線メッシュ通信ネットワークのノードからデータを収集するのに必要とされる時間期間を短縮するための方法であって、前記ノードは無線リンクによって相互接続され、前記データ収集デバイスと前記ノードとの間の通信は前記無線メッシュ通信ネットワーク内の全域木の経路に従って実行され、
前記データ収集デバイスは、
前記全域木の前記経路ごとのメトリックを得ることであって、該メトリックは該経路の信頼性水準を表す、得ることと、
前記得られたメトリックに従って前記データを収集するための第１のスケジューリングシーケンスを決定することと、
前記データを収集するために、前記第１のスケジューリングシーケンスに従って、前記ノードに要求を送信することであって、各要求は少なくとも１つの前記ノードに宛てられる、送信することと、
前記無線メッシュ通信ネットワーク内の送信条件の変動に従って前記メトリックのうちの少なくとも１つを更新することと、
第２のスケジューリングシーケンスを得るために、更新後の前記メトリックに従って前記第１のスケジューリングシーケンスを変更することと、
前記第２のスケジューリングシーケンスに従って前記ノードに要求を送信し続けることと、
を実行することを特徴とする、データ収集デバイスが無線メッシュ通信ネットワークのノードからデータを収集するのに必要とされる時間期間を短縮するための方法。
【請求項２】
前記データ収集デバイスは、
少なくとも１つのノードから、少なくとも１つの無線リンク上の送信条件についての情報、又は送信条件の変動についての情報を受信することと、
前記無線リンクを含む前記全域木の少なくとも１つの経路を特定することと、
を実行することを特徴とし、
前記メトリックのうちの少なくとも１つの前記更新は、前記特定された経路（複数の場合もあり）に含まれる前記無線リンクに対して実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データ収集デバイスは、
１つのノードによって生成される無線リンク障害報告を受信することを実行し、
該報告は、該報告を生成した前記ノードによって前記要求が中継されることを試みられた無線リンクのインジケーションを含み、
該報告は、該報告において示された前記無線リンク上で、又は該報告において示された前記無線リンクの子部分木に対応する前記全域木の部分内で、前記要求のうちの１つの送信中又は前記要求のうちの１つに対応する応答の送信中に生じた送信障害を表すことを特徴とし、
前記経路は、前記子部分木のいずれかのノードを含む経路であると判断されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記無線リンク障害報告は、中継されることを試みられた前記要求が応答において少なくとも１つの否定応答を生成することを示す通知を、ノードの或る層が該ノードの媒体アクセス制御層から受信するときに、該ノードによって生成されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記無線リンク障害報告は、或るノードが、前記要求のうちの１つが宛てられるノードから、タイムアウトが関連付けられた前記要求に対して、応答も別の無線リンク障害報告も受信することなく前記タイムアウトが満了するときに、該ノードによって生成されることを特徴とする、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記タイムアウトは、前記タイムアウトを設定する前記ノードと、前記タイムアウトが関連付けられた前記要求が宛てられる前記ノードとの間の、前記全域木内のホップ数を少なくとも考慮に入れることによって設定されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記無線リンク障害報告を生成する前記ノードは、
前記無線リンク障害報告を生成する前記ノードが前記要求のうちの１つに既に応答したか否かを調べることと、
前記無線リンク障害報告を生成する前記ノードが前記要求のうちの１つにまだ応答していないときに、前記デバイスによって収集されるべき自らのデータを前記無線リンク障害報告内に含めることと、
を実行することを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記データ収集デバイスは、前記無線リンク障害報告のうちの１つを受信すると、
前記特定された経路（複数の場合もあり）内に含まれる前記無線リンクごとのメトリックをインクリメントすることと、
前記メトリックに従って、データがまだ収集されていない各ノードに達するための前記全域木の前記経路をソートすることと、
を実行することを特徴とし、
前記データ収集デバイスは、前記メトリックに従ってソートされた前記経路を考慮に入れることによって、前記第１のスケジューリングシーケンスを変更して、前記第２のスケジューリングシーケンスを得ることを特徴とする、請求項３〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記データ収集デバイスは、
前記ノードがその一端である少なくとも１つの無線リンク上の送信成功確率を表す情報を前記無線メッシュ通信ネットワークの前記ノードから受信することと、
前記受信された情報に従って、データがまだ収集されていない各ノードに達するための前記各経路について送信成功確率を計算することと、
を実行することを特徴とし、
前記データ収集デバイスは、前記計算された確率を考慮に入れることによって、前記第１のスケジューリングシーケンスを変更して、前記第２のスケジューリングシーケンスを得ることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記データ収集デバイスは、経路の無線リンクごとに、
検討対象の前記無線リンクにメッセージが達するホップ数を求めることと、
伝搬遅延又は時間フレームを得るために、前記求められたホップ数に１ホップあたりの基準時間期間を乗算することと、
前記要求のうちの１つ又は前記要求のうちの１つに対する応答のいずれかを送信するために前記無線リンクが使用されることになる時刻又は時間フレームを、前記要求の送信がスケジューリングされた時刻と前記得られた伝搬遅延又は時間フレームとに基づいて求めることと、
前記無線リンクが使用されると判断されるときの送信成功確率を、送信成功確率を表す前記受信された情報から求めることと、
を実行することによって、前記送信成功確率を計算することを実行することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記データ収集デバイスは、
チャネル推定値又はチャネル品質インジケータを経路の各ノードから周期的に受信することと、
前記受信されたチャネル推定値と該受信されたチャネル推定値の経時変化とに基づいて、チャネル予測を実行することと、
を実行することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの無線リンクについて送信成功確率を表す情報を与えるために、各ノードは、所与のメッセージを送信した後に、
前回送信するのに成功したメッセージを送信してからそれぞれのメッセージを送信するときに経過した時間期間の分布を表す第１のパラメーターを更新することと、
前回送信するのに失敗したメッセージを送信してからそれぞれのメッセージを送信するときに経過した時間期間の分布を表す第２のパラメーターを更新することと、
前記所与のメッセージの送信に成功するときに、前回送信するのに成功したメッセージを送信してからそれぞれのメッセージを送信するときに経過した時間期間の分布を表す第３のパラメーターを更新することと、
前記所与のメッセージの送信が成功するときに、前回送信するのに失敗したメッセージを送信してから、それぞれのメッセージを送信するときに経過した時間期間の分布を表す第４のパラメーターを更新することと、
を実行することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
データ収集デバイスが無線メッシュ通信ネットワークのノードからデータを収集するのに必要とされる時間期間を短縮するためのデバイスであって、前記ノードは無線リンクによって相互接続され、前記データ収集デバイスと前記ノードとの間の通信は前記無線メッシュ通信ネットワーク内の全域木の経路に従って実行され、
該デバイスは、
前記全域木の経路ごとのメトリックを得る手段であって、該メトリックは該経路の信頼性水準を表す、得る手段と、
前記得られたメトリックに従って前記データを収集するための第１のスケジューリングシーケンスを決定する手段と、
前記データを収集するために、前記第１のスケジューリングシーケンスに従って、前記ノードに要求を送信する手段であって、各要求は少なくとも１つの前記ノードに宛てられる、送信する手段と、
前記無線メッシュ通信ネットワーク内の送信条件の変動に従って前記メトリックのうちの少なくとも１つを更新する手段と、
第２のスケジューリングシーケンスを得るために、更新後の前記メトリックに従って、前記第１のスケジューリングシーケンスを変更する手段と、
前記第２のスケジューリングシーケンスに従って前記ノードに要求を送信し続ける手段と、
を備えることを特徴とする、データ収集デバイスが無線メッシュ通信ネットワークのノードからデータを収集するのに必要とされる時間期間を短縮するためのデバイス。
【請求項１４】
コンピュータープログラムであって、該コンピュータープログラムは、プログラムコード命令であって、該プログラムコード命令が請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実施するためのプログラマブルデバイスによって実行されるときに、該プログラマブルデバイス内にロードすることができる、プログラムコード命令を含むことを特徴とする、コンピュータープログラム。
【請求項１５】
情報記憶手段であって、該情報記憶手段はプログラムコード命令を含むコンピュータープログラムであって、該プログラムコード命令が請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実施するためのプログラマブルデバイスによって実行されるときに、該プログラムコード命令を該プログラマブルデバイス内にロードすることができる、コンピュータープログラムを格納することを特徴とする、情報記憶手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的には無線メッシュ通信ネットワークにおいてデータを収集することに関し、より詳細には、伝送条件の変動を受ける無線メッシュ通信ネットワークにおいてそのようなデータを収集するのに必要とされる時間期間を短縮することに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線センサーネットワーク（ＷＳＮ:Wireless Sensor Network）は、自己構成性があり、かなり安価であり、エネルギー制御、環境監視、産業オートメーション等の非常に広範囲に及ぶ可能な用途において有用であるために関心を集めており、支持を得ている。
【０００３】
スマートメーターネットワーク（ＳＭＮ:Smart Meter Network）は、そのような無線センサーネットワークの１つの応用例である。スマートメーターは通常、所与の時間間隔において電気エネルギーの消費量を記録し、その情報を監視及び課金のためにサーバーに通信する電気メーターである。スマートメーターは通常、中央システムからコマンドを受信することができる。また、スマートメーターは他のデータ取得分野においても用いられ、例えば、天然ガス又は水の消費量を測定するデバイスを意味することができる。
【０００４】
データ収集デバイスは通常、そのようなＳＭＮ内でサーバーの形で実現される。データ収集デバイスは、スマートメーターによって与えられるデータを収集し、例えば、統計を得るため並びに／又は監視及び／若しくは課金のために、収集されたデータを処理する。
そのようなデータを収集するために、データ収集デバイスはスケジューリングシーケンスを規定し、データ収集デバイスに上記データを与えるように上記スマートメーターに要求するために、規定されたスケジューリングシーケンスに従って、ＳＭＮの各スマートメーターに要求を送信する。
ＳＭＮ全体にわたってメッセージが伝搬する際に生じる衝突を回避するために、そのスケジューリングシーケンスは、別のスマートメーターに新たな要求を送信する前に、データ収集デバイスが、送信された要求に対する応答の受信を待機するようになっている。
その要求に応答して、各スマートメーターは、上記要求されたデータを含む応答を送信する。要求されるデータは、例えば、水、ガス又は電気エネルギーの測定中にスマートメーターによって得られた計量データである。
ＳＭＮ内の要求及び応答の送信は通常、ＳＭＮ内のルーティングを規定する全域木(spanning tree)に沿って実行される。
【０００５】
しかしながら、ＳＭＮ内の無線リンクが一時的に使用できない等の送信条件の変動に起因した送信問題が存在するとき、要求及び応答の送信に遅延が生じるおそれがある。
【０００６】
一般的に、そのような送信問題が生じるとき、ＳＭＮ内のルーティングは変更される。それは、新たな経路が規定され、それに応じて全域木が、変更されるとともに、無線メッシュ通信ネットワークの全てのノードが全域木変更を認識するようにＳＭＮ内に伝搬されることを意味する。このように経路を規定し直すのは時間がかかり、それゆえ、データを収集するのに必要とされる時間期間が増加する。
【０００７】
上記の問題は、スマートメーターの展開に特に関係しない、他の種類の無線メッシュ通信ネットワークにおいても生じるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
通常の無線メッシュ通信ネットワークにおいて生じる上記の問題を克服することが望ましい。
【０００９】
詳細には、送信条件の変動を受ける無線メッシュ通信ネットワーク内の収集デバイスによってデータを収集するのに必要とされる時間を短縮できるようにする解決策を提供することが望ましい。
【００１０】
送信問題が検出されるときに、無線メッシュ通信ネットワーク内の、全域木に沿ったルーティングを再構成するのを回避できるようにする解決策を提供することが更に望ましい。
【００１１】
実施するのが容易であり、コスト効率が高い解決策を提供することが更に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そのために、本発明は、データ収集デバイスが無線メッシュ通信ネットワークのノードからデータを収集するのに必要とされる時間期間を短縮するための方法であって、前記ノードは無線リンクによって相互接続され、前記データ収集デバイスと前記ノードとの間の通信は前記無線メッシュ通信ネットワーク内の全域木の経路に従って実行される、方法に関する。
本方法は、前記データ収集デバイスが、
前記全域木の前記経路ごとのメトリックを得ることであって、該メトリックは該経路の信頼性水準を表す、得ることと、
前記得られたメトリックに従って前記データを収集するための第１のスケジューリングシーケンスを決定することと、
前記データを収集するために、前記第１のスケジューリングシーケンスに従って、前記ノードに要求を送信することであって、各要求は少なくとも１つの前記ノードに宛てられる、送信することと、
前記無線メッシュ通信ネットワーク内の送信条件の変動に従って前記メトリックのうちの少なくとも１つを更新することと、
第２のスケジューリングシーケンスを得るために、更新後の前記メトリックに従って前記第１のスケジューリングシーケンスを変更することと、
前記第２のスケジューリングシーケンスに従って前記ノードに要求を送信し続けることと、
を実行するようになっている。
【００１３】
したがって、無線メッシュ通信ネットワーク内の送信条件の変動にスケジューリングシーケンスを適応させることによって、第２のスケジューリングシーケンスに従って、送信に成功する見込みがより大きい要求が最初に送信される。その際、送信問題が一時的であるときには全域木の変更は不要であり、それゆえ、データ収集デバイスによってデータを収集するのに必要とされる時間期間は短縮される。
【００１４】
特定の特徴によれば、前記データ収集デバイスは、
少なくとも１つのノードから、少なくとも１つの無線リンク上の送信条件についての情報又は送信条件の変動についての情報を受信することと、
前記無線リンクを含む前記全域木の少なくとも１つの経路を特定することと、
を実行し、
前記メトリックのうちの少なくとも１つの前記更新は、前記特定された経路（複数の場合もあり）に含まれる前記無線リンクに対して実行される。
【００１５】
したがって、データ収集デバイスは、上記送信条件又は送信条件の変動に関係する全ての経路を特定することができ、スケジューリングシーケンスは更に効率的に適応することができる。
【００１６】
特定の特徴によれば、前記データ収集デバイスは、
１つのノードによって生成される無線リンク障害報告を受信することを実行し、
該報告は、該報告を生成した前記ノードによって前記要求が中継されることを試みられた無線リンクのインジケーションを含み、
該報告は、該報告において指示された前記無線リンク上で、又は該報告において指示された前記無線リンクの子部分木に対応する前記全域木の部分内で、前記要求のうちの１つの送信中又は前記要求のうちの１つに対応する応答の送信中に生じた送信障害を表し、
前記経路は、前記子部分木のいずれかのノードを含む経路であると判断される。
【００１７】
したがって、送信障害に関係する経路が容易に特定される。
【００１８】
特定の特徴によれば、前記無線リンク障害報告は、中継されることを試みられた前記要求が応答において少なくとも１つの否定応答を生成することを示す通知を、ノードの或る層が該ノードの媒体アクセス制御層から受信するときに、該ノードによって生成される。
【００１９】
したがって、上記要求のうちの１つの送信中に送信問題が生じるとき、その送信障害によって影響を受けると特定される全域木の部分は、送信問題が生じた無線リンク、及びこの無線リンクの子部分木に限定される。
【００２０】
特定の特徴によれば、前記無線リンク障害報告は、或るノードが、前記要求のうちの１つが宛てられるノードから、タイムアウトが関連付けられた前記要求に対して、応答も別の無線リンク障害報告も受信することなく前記タイムアウトが満了するときに、該ノードによって生成される。
【００２１】
したがって、上記要求のうちの１つに対する応答の送信中に送信障害が生じるとき、その送信問題によって影響を受けると特定される全域木の部分は、送信問題が生じた無線リンク、及びこの無線リンクの子部分木に限定される。
【００２２】
特定の特徴によれば、前記タイムアウトは、前記タイムアウトを設定する前記ノードと、前記タイムアウトが関連付けられた前記要求が宛てられる前記ノードとの間の、前記全域木内のホップ数を少なくとも考慮に入れることによって設定される。
【００２３】
したがって、データを収集するのに必要とされる時間期間を更に短縮するために、要求が宛てられるノードに至るまでの要求の残りの経路、及びその応答の残りの経路に従って、タイムアウト設定が適合される。
また、本方法は、送信問題を検出するための反応もより速く、それゆえ、データ収集デバイスによってデータを収集するのに必要とされる時間期間が更に短縮される。
【００２４】
特定の特徴によれば、前記無線リンク障害報告を生成する前記ノードは、
前記無線リンク障害報告を生成する前記ノードが前記要求のうちの１つに既に応答したか否かを調べることと、
前記無線リンク障害報告を生成する前記ノードが前記要求のうちの１つにまだ応答していないときに、前記デバイスによって収集されるべき自らのデータを前記無線リンク障害報告内に含めることと、
を実行する。
【００２５】
したがって、収集されることになるデータの送信を予測することによって、データ収集デバイスによってデータを収集するのに必要とされる時間期間が更に短縮される。
【００２６】
特定の特徴によれば、前記データ収集デバイスは、前記無線リンク障害報告のうちの１つを受信すると、
前記特定された経路（複数の場合もあり）内に含まれる前記無線リンクごとのメトリックをインクリメントすることと、
前記メトリックに従って、データがまだ収集されていない各ノードに達するための前記全域木の前記経路をソートすることと、
を実行し、
前記データ収集デバイスは、前記メトリックに従ってソートされた前記経路を考慮に入れることによって、前記第１のスケジューリングシーケンスを変更して、前記第２のスケジューリングシーケンスを得る。
【００２７】
したがって、本発明は実施するのが容易なメトリックを用いる。
【００２８】
特定の特徴によれば、前記データ収集デバイスは、
前記ノードがその一端である少なくとも１つの無線リンク上の送信成功確率を表す情報を前記無線メッシュ通信ネットワークの前記ノードから受信することと、
前記受信された情報に従って、データがまだ収集されていない各ノードに達するための前記各経路について送信成功確率を計算することと、
を実行し、
前記データ収集デバイスは、前記計算された確率を考慮に入れて、前記第１のスケジューリングシーケンスを変更して、前記第２のスケジューリングシーケンスを得る。
【００２９】
したがって、送信問題を予測することができ、データ収集デバイスは、送信問題を生じることなくデータを収集するのに成功する見込みが高くなるように要求をスケジューリングすることができる時刻、又は時間フレームをあらかじめ推定することができる。
【００３０】
特定の特徴によれば、前記データ収集デバイスは、経路の無線リンクごとに、
検討対象の前記無線リンクにメッセージが達するホップ数を求めることと、
伝搬遅延又は時間フレームを得るために、前記求められたホップ数に１ホップあたりの基準時間期間を乗算することと、
前記要求のうちの１つ又は前記要求のうちの１つに対する応答のいずれかを送信するために前記無線リンクが使用されることになる時刻又は時間フレームを、前記要求の送信がスケジューリングされた時刻と前記得られた伝搬遅延又は時間フレームとに基づいて求めることと、
前記無線リンクが使用されると判断されるときの送信成功確率を、送信成功確率を表す前記受信された情報から求めることと、
を実行することによって、前記送信成功確率を計算することを実行する。
【００３１】
したがって、データ収集デバイスは、上記経路を作成する無線リンクを経由する送信の成功確率から導出された経路を経由する送信の成功確率を用いることによって、スケジューリングシーケンスを最適に変更することができる。
【００３２】
特定の特徴によれば、前記データ収集デバイスは、
チャネル推定値又はチャネル品質インジケータを経路の各ノードから周期的に受信することと、
前記受信されたチャネル推定値と該受信されたチャネル推定値の経時変化（aging）とに基づいて、チャネル予測を実行することと、
を実行する。
【００３３】
特定の特徴によれば、少なくとも１つの無線リンクについて送信成功確率を表す情報を与えるために、各ノードは、所与のメッセージを送信した後に、
前回送信するのに成功したメッセージを送信してからそれぞれのメッセージを送信するときに経過した時間期間の分布を表す第１のパラメーターを更新することと、
前回送信するのに失敗したメッセージを送信してからそれぞれのメッセージを送信するときに経過した時間期間の分布を表す第２のパラメーターを更新することと、
前記所与のメッセージの送信に成功するときに、前回送信するのに成功したメッセージを送信してからそれぞれのメッセージを送信するときに経過した時間期間の分布を表す第３のパラメーターを更新することと、
前記所与のメッセージの送信が成功するときに、前回送信するのに失敗したメッセージを送信してから、それぞれのメッセージを送信するときに経過した時間期間の分布を表す第４のパラメーターを更新することと、
を実行する。
【００３４】
本発明は、データ収集デバイスが無線メッシュ通信ネットワークのノードからデータを収集するのに必要とされる時間期間を短縮するためのデバイスであって、前記ノードは無線リンクによって相互接続され、前記データ収集デバイスと前記ノードとの間の通信は前記無線メッシュ通信ネットワーク内の全域木の経路に従って実行される、デバイスにも関する。
本デバイスは、
前記全域木の経路ごとのメトリックを得る手段であって、該メトリックは該経路の信頼性水準を表す、得る手段と、
前記得られたメトリックに従って前記データを収集するための第１のスケジューリングシーケンスを決定する手段と、
前記データを収集するために、前記第１のスケジューリングシーケンスに従って、前記ノードに要求を送信する手段であって、該各要求は少なくとも１つの前記ノードに宛てられる、送信する手段と、
前記無線メッシュ通信ネットワーク内の送信条件の変動に従って前記メトリックのうちの少なくとも１つを更新する手段と、
第２のスケジューリングシーケンスを得るために、更新後の前記メトリックに従って、前記第１のスケジューリングシーケンスを変更する手段と、
前記第２のスケジューリングシーケンスに従って前記ノードに要求を送信し続ける手段と、
を備える。
【００３５】
また、本発明は、少なくとも１つの実施の形態において、通信ネットワークからダウンロードすることができ、かつ／又はコンピューターによって読み取られてプロセッサによって実行されることができる媒体上に格納することができるコンピュータープログラムにも関する。このコンピュータープログラムは、該プログラムがプロセッサによって実行されるときに、種々の実施の形態のうちのいずれか１つにおいて上述の方法を実施するための命令を含む。
【００３６】
また、本発明は、格納された情報がコンピューターによって読み取られてプロセッサによって実行されるときに、種々の実施の形態のうちのいずれか１つにおいて上述の方法を実施するための、プロセッサによって実行することができる１組の命令を含むコンピュータープログラムを格納する情報記憶手段にも関する。
【００３７】
デバイス及びコンピュータープログラムに関する特徴及び利点は、対応する上述の方法に関して既に言及されたのと同一であるので、ここでは繰り返されない。
【００３８】
本発明の特徴は、一例の実施形態の以下の説明を読むことによってより明らかになる。該説明は、添付図面に関して作成されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を実施することができる無線メッシュ通信ネットワークの第１のアーキテクチャを表す概略図である。
【図２】本発明を実施することができる無線メッシュ通信ネットワークの第２のアーキテクチャを表す概略図である。
【図３】図１の無線メッシュ通信ネットワークにおいて規定される全域木を表す概略図である。
【図４Ａ】図１又は図２の無線メッシュ通信ネットワークのコンセントレーターデバイスのアーキテクチャを表す概略図である。
【図４Ｂ】図２の無線メッシュ通信ネットワークのサーバーデバイスのアーキテクチャを表す概略図である。
【図４Ｃ】図１又は図２の無線メッシュ通信ネットワークのスマートメーターのアーキテクチャを表す概略図である。
【図５Ａ】スマートメーターからデータを収集するための、図１又は図２の無線メッシュ通信ネットワークのデータ収集デバイスによって実行される第１のアルゴリズムを表す概略図である。
【図５Ｂ】スマートメーターからデータを収集するための、図１又は図２の無線メッシュ通信ネットワークのデータ収集デバイスによって実行される第２のアルゴリズムを表す概略図である。
【図５Ｃ】スマートメーターからデータを収集するための、図１又は図２の無線メッシュ通信ネットワークのデータ収集デバイスによって実行される第３のアルゴリズムを表す概略図である。
【図６】図１若しくは図２の無線メッシュ通信ネットワークのスマートメーターによって、又は図２の無線メッシュ通信ネットワークのコンセントレーターデバイスによって実行されるアルゴリズムを表す概略図である。
【図７Ａ】図１又は図２の無線メッシュ通信ネットワークのスマートメーターからデータを収集するためのデータ収集段階をスケジューリングするためのシーケンスを表す概略図である。
【図７Ｂ】スマートメーターからデータを収集するためのデータ収集段階をスケジューリングするめの変更されたシーケンスを表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下の説明は、スマートメーターの無線メッシュ通信ネットワークの展開の範囲において本発明を詳述するが、以下に詳述される原理は、他の種類の無線メッシュ通信ネットワークの展開においても同じように適用することができる。例えば、以下に詳述される原理は、フェムトセルの展開、すなわち、通常、家又は小規模の事務所において用いるために設計され、屋内、特に拡張しなければアクセスが制限されるか又は利用不可能である場所にサービスプロバイダーがサービスエリアを拡張できるようにするセルラー基地局の展開においても同じように適用することができる。
【００４１】
図１は、本発明を実施することができる無線メッシュ通信ネットワーク１００の第１のアーキテクチャを概略的に表す。
【００４２】
無線メッシュ通信ネットワーク１００は、コンセントレーターデバイス１１０(concentrator device)と、スマート計量デバイスとも呼ばれる１組のスマートメーターとを備える。図１には、７つのスマートメーター１２０ｉが示される。ただし、ｉ＝ａ，ｂ，．．．，ｇである。無線メッシュ通信ネットワーク１００内には、異なる複数のスマートメーターが存在する場合もある。通信ネットワーク１００は、クラスターとも呼ばれる。
【００４３】
コンセントレーターデバイス１１０及びスマートメーターは、ノード、通信ノード、又はネットワークノードとも呼ばれる場合がある。
【００４４】
無線メッシュ通信ネットワーク１００のデバイスは、半二重無線通信を用いることが好ましい。しかしながら、無線メッシュ通信ネットワーク１００のデバイスは、全二重無線通信を用いることもできる。
【００４５】
そのような無線メッシュ通信ネットワークは、スマートメーターをアドホックに展開するのに特に適応している。
【００４６】
電力消費及び放射を制限するために、無線メッシュ通信ネットワーク１００内のデバイスは、無線メッシュ通信ネットワーク１００内の任意の他のデバイスと直接通信することはできない。無線メッシュ通信ネットワーク１００内の各デバイスは通常、無線メッシュ通信ネットワーク１００内の幾つかの他のデバイスだけと直接通信することができる。それは、これらの幾つかの他のデバイスに関して、同期信号、メッセージ、そして更に一般的にはデータを交換するための無線リンクを設定するのに、送信信号強度が十分に高い（例えば、所定のしきい値より高い）とみなされることを意味する。
【００４７】
それゆえ、無線メッシュ通信ネットワーク１００の各デバイスは、無線メッシュ通信ネットワーク１００の少なくとも１つの他のデバイスと直接通信することができる。
【００４８】
互いに直接通信する無線メッシュ通信ネットワーク１００の２つのデバイスは、隣接するデバイスである。
【００４９】
無線メッシュ通信ネットワーク１００の任意の１組のデバイス(any couple of devices)は、直接又は間接的に(すなわち、無線メッシュ通信ネットワーク１００の少なくとも１つの他のデバイスを介して)互いに通信することができる。より詳細には、各スマートメーター１２０ｉ（ただし、ｉ＝ａ，ｂ，．．．，ｇ）は、直接又は間接的にコンセントレーターデバイス１１０と通信することができる。
【００５０】
図１では、可能な直接通信（以下、無線リンクと呼ぶ）は、関係するデバイス間のそれぞれの直線によって例示的に表されている。
例えば、コンセントレーターデバイス１１０は２つの隣接するデバイスを有し、それらのデバイスはスマートメーター１２０ａ、１２０ｂである。スマートメーター１２０ａは２つの隣接するデバイスを有し、それらのデバイスはスマートメーター１２０ｃ及びコンセントレーター１１０である。スマートメーター１２０ｂは３つの隣接するデバイスを有し、それらのデバイスは、スマートメーター１２０ｃ、１２０ｄ及びコンセントレーターデバイス１１０である。
図１は、無線メッシュ通信ネットワーク１００内の他の実現可能な直接通信も例示的に示すが、ここではそれらの直接通信は更には詳述されない。
【００５１】
無線メッシュ通信ネットワーク１００内の通信は、ＣＳＭＡ（キャリアセンス多元接続(Carrier sense multiple access)）を用いて実行されることが好ましい。無線メッシュ通信ネットワーク１００内の通信は、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ又はＣＤＭＡ（符号分割多元接続(Code Division Multiple Access)）を用いて実行することもできる。
隣接するノード間の通信プロトコルは、２つの隣接するノード間に通信障害があると判断する前に何度か送信を試みることができるようにするために、肯定応答（ＡＣＫ）及び否定応答（ＮＡＣＫ）を含むことができる。通常、そのような肯定応答に基づくプロトコルは、ＭＡＣ（媒体アクセス制御(Medium Access Control)）層において実行される。
【００５２】
無線メッシュ通信ネットワーク１００の範囲内で、コンセントレーターデバイス１１０はデータ収集デバイスとしての役割を果たす。
コンセントレーターデバイス１１０は、例えば、統計を得るために並びに／又は監視及び／若しくは課金のために、スマートメーターによって与えられるデータを収集し、収集されたデータを処理する。
そのようなデータを収集するために、コンセントレーターデバイス１１０は、上記データをコンセントレーターデバイス１１０に与えるように上記スマートメーター１２０ｉに要求するために、各スマートメーター１２０ｉ（ただし、ｉ＝ａ，ｂ，．．．，ｇ）に要求を送信する。その要求に応答して、各スマートメーター１２０ｉは、上記要求されたデータを含む応答を送信する。要求されたデータは、例えば、水、ガス又は電気エネルギーの測定中にスマートメーター１２０ｉによって得られた計量データである。
コンセントレーターデバイス１１０は、状態情報、測定履歴又はエラー報告のような他の種類のデータをスマートメーターに要求することもできる。
【００５３】
図２は、本発明を実施することができる無線メッシュ通信ネットワーク２００の第２のアーキテクチャを概略的に表す。
【００５４】
無線メッシュ通信ネットワーク２００は、サーバーデバイス２３０と、１組のコンセントレーターデバイスとを備える。図２には、３つのコンセントレーターデバイス１１０ｍ（ただし、ｍ＝ａ、ｂ又はｃ）が示される。無線メッシュ通信ネットワーク２００内に異なる複数のコンセントレーターデバイスが存在する場合もある。
【００５５】
各コンセントレーターデバイス１１０ｍはサーバーデバイス２３０と直接通信する。コンセントレーターデバイス１１０ｍとサーバーデバイス２３０との間の通信は、ＲＦＣ７９１仕様書によって詳述されているようなインターネットプロトコル（ＩＰ）を用いて実行されることが好ましく、有線又は無線のいずれかとすることができる。
【００５６】
各コンセントレーターデバイス１１０ｍはクラスター１００ｍ（ただし、ｍ＝ａ、ｂ又はｃ）の一部であり、クラスターは図１に示される無線メッシュ通信ネットワーク１００に対応する。コンセントレーターデバイス１１０ｍは、サーバーデバイス２３０と、上記コンセントレーターデバイス１１０ｍがそれぞれ属する個々のクラスター１００ｍのスマートメーターとの間のゲートウエイとしての役割を果たす。
【００５７】
図２に示されるアーキテクチャにおいて、各スマートメーターはただ１つのクラスターに属し、単一のコンセントレーターデバイス１１０ｍを介してサーバーデバイス２３０と通信する。
【００５８】
図２に示されるアーキテクチャでは、クラスター１００ｍは、スタートポロジーネットワークを用いて、それぞれのコンセントレーターデバイス１１０ｍを介してサーバーデバイス２３０に接続されている。
【００５９】
サーバーデバイス２３０は、コンセントレーターデバイス１１０ｍを介して、任意のスマートメーターにコマンドを送信することができる。そのようなコマンドは、例えば、スマートメーターに或る報告を要求するためのコマンド、スマートメーターによって監視されるシステムのシャットダウンを指示するためのコマンド、スマートメーターのソフトウェアを更新するためのコマンド等である。
【００６０】
メッシュ通信ネットワーク２００の範囲内で、サーバーデバイス２３０はデータ収集デバイスとしての役割を果たす。それゆえ、サーバーデバイス２３０は、各スマートメーターに要求を送信して、収集されるべきデータを集める。
【００６１】
データ収集デバイスは、それが無線メッシュ通信ネットワーク１００のコンセントレーターデバイス１１０に対応するにしても、又は無線メッシュ通信ネットワーク２００のサーバーデバイス２３０に対応するにしても、収集されるべきデータを収集段階のシーケンスに従って集める。これらの収集段階中に交換されるメッセージは、全域木(spanning tree)に沿って、無線メッシュ通信ネットワーク１００又は２００内を伝搬される。
【００６２】
そのシーケンスは、図５に関して以下に詳述されるように、動的調整(dynamic adjustments)を受ける。
そのような調整は、全域木のいかなる変更も回避して、データ収集デバイスによってデータを収集するのに必要とされる時間期間を短縮することを目的とする。
しかしながら、データを収集するためにスマートメーターと通信するのに失敗した試みが所定の回数に達した場合には、データ収集デバイスは、無線メッシュ通信ネットワークにわたるデータルーティングを変更すること、すなわち、全域木を変更することを決定することができる。
【００６３】
図３は、無線メッシュ通信ネットワーク１００において規定される全域木を概略的に表す。無線メッシュ通信ネットワーク２００のクラスター１００ａ、１００ｂ、１００ｃの場合にも同じように全域木を規定することができる。無線メッシュ通信ネットワーク２００全体に対して、１つの全域木を規定することもできる。
【００６４】
スマートメーターによって与えられるデータを収集するために、データ収集デバイスはそのような全域木を用いる。言い換えると、データ収集デバイスによってスマートメーターに送信される要求、及びスマートメーターによってデータ収集デバイスにそれぞれ送信される応答は、その全域木に沿って伝搬する。
【００６５】
図３に示される全域木は、無線メッシュ通信ネットワーク１００の無線リンクのサブセット(a subset)からなる。各全域木は根ノード(root node)を含む。全域木の根ノードはデータ収集デバイス、すなわち、無線メッシュ通信ネットワーク１００の範囲内のコンセントレーターデバイス１１０である。全域木は、無線メッシュ通信ネットワーク１００の全てのノードがその全域木内に存在するが、ループが形成されないように規定される。
【００６６】
図３に示される全域木によれば、コンセントレーターデバイス１１０は、スマートメーター１２０ｂを介してスマートメーター１２０ｄと通信する。
コンセントレーターデバイス１１０は、スマートメーター１２０ａを介してスマートメーター１２０ｃと通信する。
コンセントレーターデバイス１１０はスマートメーター１２０ａ及び１２０ｃを介してスマートメーター１２０ｇと通信する。
コンセントレーターデバイス１１０は同じくスマートメーター１２０ａ及び１２０ｃを介してスマートメーター１２０ｅと通信する。
コンセントレーターデバイス１１０は、スマートメーター１２０ａ、１２０ｃ及び１２０ｅを介してスマートメーター１２０ｆと通信する。
【００６７】
全域木内の各無線リンクは、親ノードと子ノードとの間に設定される。親ノードは、全域木の根に達するのに必要とするホップ数がより少ないノードである。例えば、スマートメーター１２０ａと１２０ｃとの間の無線リンクについて考えると、スマートメーター１２０ａは親ノードであり、スマートメーター１２０ｃは子ノードである。
【００６８】
無線メッシュ通信ネットワーク１００の各ノードは使用中の全域木を認識している。各ノードは、全域木において、自らと、自らの子部分木と、自らの親とを含む全域木部分のみを認識している場合もある。
１つのノードに関連する子部分木は、全域木のうち、検討対象のノードの全ての子ノードと、存在する場合にはそれぞれの子部分木とを含む部分を指している。例えば、図３に示される全域木では、ノード１２０ｃの子部分木は２つの枝を含み、第１の枝はノード１２０ｇを含み、第２の枝はノード１２０ｅ及びその子ノード１２０ｆを含む。
親ノードと子ノードとの間の１つの無線リンクに関連する子部分木は、全域木のうち、上記子ノードと、存在する場合には上記子ノードの子部分木とを含む部分を指している。例えば、図３に示される全域木では、ノード１２０ａと１２０ｃとの間の無線リンクの子部分木は、ノード１２０ｃと、２つの枝とを含み、第１の枝はノード１２０ｇを含み、第２の枝はノード１２０ｅ及びその子ノード１２０ｆを含む。
【００６９】
全域木は、その全域木の根ノードであるデータ収集デバイスと、無線メッシュ通信ネットワークの任意の他のノードとの間の経路を規定する。各経路は、各無線リンクがチャネル条件に関して双方向的であるときに、データ収集デバイスから検討対象のスマートメーターまでの連続的な無線リンクのみからなることができる。無線リンクがチャネル条件に関して双方向的でないときに、経路は、サーバーデバイス２３０から関係するスマートメーターまで、及び関係するスマートメーターからサーバーデバイス２３０までの連続的な無線リンクからなることができる。
【００７０】
無線メッシュ通信ネットワークから全域木を構築するために、当業者によって数多くのアルゴリズム及びプロトコルが知られている。本発明は動的に変化する全域木との関連で実施することができるが、それは、無線メッシュ通信ネットワークのノード間のルーティングを制限し、更にはそのルーティングの変更を回避することを目的としており、それゆえ、全域木はあらかじめ設定することができる。それゆえ、全域木の構築は本明細書において更に詳述されることはない。
【００７１】
図４Ａは、コンセントレーターデバイス１１０のアーキテクチャを概略的に表す。コンセントレーターデバイス１１０は、図２に関連する任意のコンセントレーターデバイス１１０ｍ（ただし、ｍ＝ａ、ｂ又はｃ）に対応することができる。
【００７２】
図示されるアーキテクチャによれば、コンセントレーターデバイス１１０は、通信バス３０６によって相互接続される以下の構成要素、すなわち、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラー又はＣＰＵ（中央処理装置）３００と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３０１と、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）３０２と、ＳＤ（セキュアデジタル）カードリーダー３０３、又は記憶手段上に格納された情報を読み取るように構成される任意の他のデバイスと、第１の通信インターフェース３０４及び第２の通信インターフェース３０５とを備える。
【００７３】
第１の通信インターフェース３０４によって、コンセントレーターデバイス１１０は、無線メッシュ通信ネットワーク１００内の隣接するスマートメーターと無線通信できるようになる。
【００７４】
第２の通信インターフェース３０５によって、コンセントレーターデバイス１１０は、サーバー２３０と通信できるようになる。
【００７５】
ＣＰＵ３００は、ＲＯＭ３０２又はＳＤカードのような外部メモリからＲＡＭ３０１の中にロードされた命令を実行することができる。コンセントレーターデバイス１１０の電源投入後に、ＣＰＵ３００は、ＲＡＭ３０１から命令を読み取り、これらの命令を実行することができる。それらの命令は、コンセントレーターデバイス１１０がデータ収集デバイスとしての役割を果たすときに、図６又は図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに関して以下に説明されるアルゴリズムの幾つか又は全てのステップをＣＰＵ３００に実行させる１つのコンピュータープログラムを形成する。
【００７６】
図６又は図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに関して以下に説明されるアルゴリズムのありとあらゆるステップは、コンセントレーターデバイス１１０がデータ収集デバイスとしての役割を果たすときに、ＰＣ（パーソナルコンピューター）、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）又はマイクロコントローラーのようなプログラム可能な計算機によって１組の命令又はプログラムを実行することにより、ソフトウェアにおいて実施することもできるし、そうでなければ、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）のような機械又は専用部品により、ハードウェアにおいて実施することもできる。
【００７７】
図４Ｂは、サーバーデバイス２３０のアーキテクチャを概略的に表す。
【００７８】
図示されるアーキテクチャによれば、サーバーデバイス２３０は、通信バス３１６によって相互接続される以下の構成要素、すなわち、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラー又はＣＰＵ３１０と、ＲＡＭ３１１と、ＲＯＭ３１２と、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）３１３、又は記憶手段上に格納された情報を読み取るように構成される任意の他のデバイスと、通信インターフェース３１４と、を備える。
【００７９】
通信インターフェース３１４によって、サーバーデバイス２３０は、コンセントレーターデバイス１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃと通信できるようになる。
【００８０】
ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３１２、又はＨＤＤ３１３のような外部メモリからＲＡＭ３１１の中にロードされた命令を実行することができる。サーバーデバイス２３０の電源投入後に、ＣＰＵ３１０は、ＲＡＭ３１１から命令を読み取り、これらの命令を実行することができる。それらの命令は、ＣＰＵ３１０に、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに関して以下に説明されるアルゴリズムの幾つか又は全てのステップを実行させる１つのコンピュータープログラムを形成する。
【００８１】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに関して以下に説明されるアルゴリズムのありとあらゆるステップは、ＰＣ、ＤＳＰ又はマイクロコントローラーのようなプログラム可能な計算機によって１組の命令又はプログラムを実行することにより、ソフトウェアにおいて実施することもできるし、そうでなければ、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣのような機械又は専用部品により、ハードウェアにおいて実施することもできる。
【００８２】
図４Ｃは、スマートメーター１２０のアーキテクチャを概略的に表す。スマートメーター１２０は、図１に関連する任意のスマートメーター１２０ｉ（ただし、ｉ＝ａ，ｂ，．．．，ｇ）に対応する。
【００８３】
図示されるアーキテクチャによれば、スマートメーター１２０は、通信バス４０６によって相互接続される以下の構成要素、すなわち、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラー又はＣＰＵ４００と、ＲＡＭ４０１と、ＲＯＭ４０２と、ＳＤカードリーダー４０３、又は記憶手段上に格納された情報を読み取るように構成される任意の他のデバイスと、通信インターフェース４０４と、計量インターフェース４０５とを備える。
【００８４】
第１の通信インターフェース４０４によって、スマートメーター１２０は無線メッシュ通信ネットワーク１００又は２００内の任意の隣接するデバイスと無線通信できるようになり、上記隣接するデバイスは別のスマートメーター又はコンセントレーターデバイスのいずれかである。
【００８５】
計量インターフェース４０５によって、スマートメーター１２０は、監視、測定、及び電気消費量データ又は水消費量データのようなデータ収集を実行できるようになる。計量インターフェース４０５によって、スマートメーター１２０は、監視されるシステムにコマンドを送信できるようになる。
【００８６】
ＣＰＵ４００は、ＲＯＭ４０２、又はＳＤカードのような外部メモリからＲＡＭ４０１の中にロードされた命令を実行することができる。スマートメーターデバイス１２０の電源投入後に、ＣＰＵ４００は、ＲＡＭ４０１から命令を読み取り、これらの命令を実行することができる。それらの命令は、ＣＰＵ４００に、図６に関して以下に説明されるアルゴリズムの幾つか又は全てのステップを実行させる１つのコンピュータープログラムを形成する。
【００８７】
図６に関して以下に説明されるアルゴリズムのありとあらゆるステップは、ＰＣ、ＤＳＰ又はマイクロコントローラーのようなプログラム可能な計算機によって１組の命令又はプログラムを実行することにより、ソフトウェアにおいて実施することもできるし、そうでなければ、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣのような機械又は専用部品により、ハードウェアにおいて実施することもできる。
【００８８】
図５Ａは、データ収集デバイスによって実行されるアルゴリズムを概略的に表す。データ収集デバイスは、無線メッシュ通信ネットワーク２００の範囲内ではサーバーデバイス２３０であり、無線メッシュ通信ネットワーク１００の範囲内ではコンセントレーターデバイス１１０である。以下において、データ収集デバイスがサーバーデバイス２３０である場合について考える。
【００８９】
ステップＳ５００において、サーバーデバイス２３０は、全域木の経路ごとのメトリックを入手する。メトリックは上記経路の信頼性水準を表す。ステップＳ５００の最初の発生時に、メトリックはデフォルト値に設定することもできるし、該メトリックのそれぞれの経路上の送信条件に基づいて求めることもできる。そのようなメトリックの種々の例が、図５Ｂ、図５Ｃ及び図６に関して以下に説明される。
【００９０】
次のステップＳ５０１において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５００において得られたメトリックに従って、データを収集するための収集段階のスケジューリングシーケンスを決定する。全てのメトリックが同じ値に初期化される場合には、サーバーデバイス２３０は、そのシーケンスを任意に規定することもできるし、デフォルトシーケンスを適用することもできる。
【００９１】
サーバーデバイス２３０は、一度に１つのスマートメーターに対して、収集されるべきデータを要求することが好ましい。それは、サーバーデバイス２３０が、別の要求を開始する前に、１つの要求に対する応答又は送信障害通知を受信するのを待つことが好ましいことを意味する。
【００９２】
しかしながら、サーバーデバイス２３０は、一度に全てではないが、一度の幾つかのスマートメーターに対して、収集されるべきデータを要求することもできる。
第１の例によれば、図３に示される全域木において、サーバーデバイス２３０は、スマートメーター１２０ｃ、１２０ｅ、１２０ｆ及び１２０ｇに対して、収集されるべきデータを同時に要求することができ、それらのスマートメーターはスマートメーター１２０ａの子部分木内にある。
これを果たすために、サーバーデバイス２３０は、上記データの収集要求を送信することができ、該要求は、その要求が全域木の或る部分に関するデータの収集に関係していること示す要求識別子と、スマートメーター１２０ｃの識別子とを含む。
スマートメーター１２０ｃがそのような要求を受信すると、スマートメーター１２０ｃは、その要求をスマートメーター１２０ｇに、及びスマートメーター１２０ｅに転送し、サーバーデバイス２３０に向かって、自らのデータを含む応答を送信する。
それゆえ、サーバーデバイス２３０は、全域木の一部に対して、収集されるべきデータを要求することができ、その部分は所与のノードの子部分木内、又は所与のリンクの子部分木内にある全てのノードに対応する。
第２の例によれば、図３に示される全域木において、サーバーデバイス２３０は、スマートメーター１２０ｄに対して、収集されるべきデータを要求することができ、その後、スマートメーター１２０ｄからのいかなる応答も待つことなく、スマートメーター１２０ｆに対して、収集されるべきデータを要求することができる。
それゆえ、サーバーデバイス２３０は、重なり合うデータ収集段階において、全域木の異なる分岐内のスマートメーターに対して、収集されるべきデータを要求することができる。
全域木の異なる分岐内のスマートメーターに宛てることは、それぞれの経路が共通の無線リンクを共有するスマートメーターに対してデータを要求することに比べて、データ送信中に起こり得る送信衝突を制限する。
【００９３】
以下に、サーバーデバイス２３０が、一度に１つのスマートメーターに対して、収集されるべきデータを要求する場合について考える。
【００９４】
例えば、サーバーデバイス２３０は、図７Ａに示されるようなスケジューリングシーケンスを決定する。
【００９５】
図７Ａは、
−スマートメーター１２０ａに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ａと、その後に、
−スマートメーター１２０ｂに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ｂと、その後に、
−スマートメーター１２０ｃに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ｃと、その後に、
−スマートメーター１２０ｅに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ｅと、その後に、
−スマートメーター１２０ｆに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ｆと、その後に、
−スマートメーター１２０ｇに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ｇと、その後に、
−スマートメーター１２０ｄに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ｄと、を含むスケジューリングシーケンスを示す。
【００９６】
各データ収集段階７００ｉ（ただし、ｉ＝ａ，ｂ，．．．，ｇ）は、収集デバイスからスマートメーター１２０ｉへのデータ収集要求のダウンリンク送信と、スマートメーター１２０ｉから収集デバイスへの、上記データ収集要求に対する応答のアップリンク送信とを含む。メッセージの「ダウンリンク」送信及び「アップリンク」送信という用語は、全域木の根ノードの位置に対する全域木に沿ったメッセージの伝搬に関連して用いられ、すなわち、根ノードに向かって伝搬するメッセージは「アップリンク」送信であるとみなされ、逆方向に伝搬するときに、「ダウンリンク」送信であるとみなされる。
【００９７】
次のステップＳ５０２において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５０１において決定されたスケジューリングシーケンスに従って、要求を順次に送信し始める。例えば、データ収集段階７００ａに対応する応答がサーバーデバイス２３０によって受信されたときに、図７Ａのスケジューリングシーケンスに従って、シーケンス内の次の要求がスマートメーター１２０ｂに宛てられる。
【００９８】
全域木に沿ってサーバーデバイス２３０によって送信される各データ収集要求は、少なくとも１つの識別子と、その要求が宛てられる単数又は複数のスマートメーターの識別子とを含むメッセージである。前者の少なくとも１つの識別子は、そのメッセージがそのようなデータ収集要求であることを示すとともに、応答においてどのタイプのデータを収集することが期待されているかを示している。
【００９９】
次のステップＳ５０３において、サーバーデバイス２３０は、全域木の少なくとも１つの無線リンクの信頼性についての情報を入手する。そのような情報は、例えば、図５Ｂに関して以下に詳述されるような、無線リンク障害の指示（インジケーション）である。そのような情報は、例えば、図５Ｃに関して以下に説明されるような、無線リンク障害の確率、又は無線リンク障害時間フレームの推定値、又は無線リンク成功時間フレームの推定値、又はそれらの値を求められるようにするパラメーターである。
【０１００】
信頼性について得られた情報によって、サーバーデバイス２３０は、無線メッシュ通信ネットワーク２００内の、より詳細には全域木内に含まれる無線リンクについての送信条件の変動を特定できるようになる。
【０１０１】
次のステップＳ５０４において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５０３において信頼性についての情報が得られた無線リンクを含む、全域木内の各経路を特定する。
【０１０２】
次のステップＳ５０５において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５０３において受信された信頼性についての情報を考慮に入れることによって、ステップＳ５０４において特定された経路ごとのメトリックを更新する。
【０１０３】
次のステップＳ５０６において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５０５において実行された更新を考慮に入れて、メトリックに基づいてスケジューリングシーケンスを変更する。変更されたスケジューリングシーケンスを決定するために、サーバーデバイス２３０は、データ収集段階ごとの経路信頼性を表すメトリックに従って、残りのデータ収集段階をソートする。
【０１０４】
例えば、サーバーデバイス２３０は、図７Ａに示されるスケジューリングシーケンスを変更して、図７Ｂに示されるスケジューリングシーケンスを得る。そのスケジューリングシーケンスでは、データ収集段階７００ａ、７００ｂ及び７００ｃが実行に成功したものと考えられる。
【０１０５】
図７Ｂは、
−スマートメーター１２０ｄに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ｄと、その後に、
−スマートメーター１２０ｇに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ｇと、その後に、
−スマートメーター１２０ｅに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ｅと、その後に、
−スマートメーター１２０ｆに対してデータを要求するためのデータ収集段階７００ｆと、を含む、変更されたスケジューリングシーケンスを示す。
【０１０６】
変更されたスケジューリングシーケンスは、スマートメーター１２０ｃと１２０ｅとの間の無線リンク上で送信問題が検出されたことに起因する場合がある。それゆえ、最初に、スマートメーター１２０ａと１２０ｃとの間の無線リンク上の送信問題に関係していないノードから、収集されるべきデータを要求するために、データ収集段階７００ｅ及び７００ｆを延期し、その結果としてデータ収集段階７００ｄ及び７００ｇを進めることによってスケジューリングシーケンスを変更し、それによりデータ収集段階が並べ替えられる。それゆえ、データを収集するのに必要な時間期間が短縮され、全てのスマートメーターからデータを収集するために必要な最小時間期間に比べて送信問題の持続時間が短いときに、全域木の変更は不要である。
【０１０７】
図５Ａに戻ると、サーバーデバイス２３０は、スケジューリングシーケンスを変更すると、ステップＳ５０２を繰り返し、それゆえ、変更されたスケジューリングシーケンスに従って要求を送信し続ける。
【０１０８】
図５Ｂは、データ収集デバイスによって実行され、図５Ａに示されるアルゴリズムの第１の実施形態を概略的に表す。そのデータ収集デバイスは、無線メッシュ通信ネットワーク２００の範囲内ではサーバーデバイス２３０であり、無線メッシュ通信ネットワーク１００の範囲内ではコンセントレーターデバイス１１０である。以下では、データ収集デバイスがサーバーデバイス２３０である場合について考える。
【０１０９】
ステップＳ５１０においてそのアルゴリズムは開始する。ステップＳ５１０において、サーバーデバイス２３０は初期化を実行し、より詳細には、ステップＳ５００に関して既に説明されたように、全域木の経路ごとにメトリックを入手する。
【０１１０】
次のステップＳ５１１において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５０１に関して既に説明されたように、ステップＳ５１０において得られたメトリックに従って、データを収集するための収集段階のスケジューリングシーケンスを決定する。ステップＳ５１１において決定されるスケジューリングシーケンスは、例えば、図７Ａに示される、既に説明されたスケジューリングシーケンスに対応する。
【０１１１】
次のステップＳ５１２において、サーバーデバイス２３０は、少なくとも１つの要求がまだ送信されていないか否かを調べる。少なくとも１つの要求がまだ送信されていないとき、サーバーデバイス２３０はステップＳ５１４を実行し、そうでない場合には、そのアルゴリズムはステップＳ５１３において終了する。
【０１１２】
ステップＳ５１４において、サーバーデバイス２３０は、使用中のスケジューリングシーケンスに従って、要求を順次に送信する。
【０１１３】
次のステップＳ５１５において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５１４において送信された要求に対する応答が受信されたか否かを調べる。そのような応答が受信されると、サーバーデバイス２３０は、関係するスマートメーターから収集されたデータを格納し、使用中のスケジューリングシーケンスに従ってシーケンス内の次の要求を送信することによって、ステップＳ５１４を繰り返す。それゆえ、その応答が受信されたスマートメーターに関係するデータ収集段階は、スケジューリングシーケンスから削除される。応答が受信されないとき、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５１６を実行する。
【０１１４】
ステップＳ５１６において、サーバーデバイス２３０は、送信問題があるか否かを調べる。そのような送信問題は、図６に関して以下に詳述されるような、無線通信ネットワークの１つのノードからサーバーデバイス２３０によって受信される、以下にＷＬＦＭ（無線リンク障害メッセージ(Wireless Link Failure Message)）と呼ばれる報告を受けて、検出することができる。そのようなＷＬＦＭは、図６に関して以下に説明されるように、ステップＳ６１３においてスマートメーター１２０によって送信される。そのような送信問題は、無線通信ネットワークの１つのノードからサーバーデバイス２３０によって受信される報告を受けて、検出される場合もあり、上記報告は、所与の無線リンクを介してデータを送信することが難しいこと、例えば、何度も再送が必要とされることを示す。
【０１１５】
送信問題が生じているときに、サーバーデバイス２３０はステップＳ５１７を実行し、そうでない場合には、サーバーデバイス２３０はステップＳ５１５を繰り返す。
【０１１６】
ステップＳ５１７において、サーバーデバイス２３０は、送信問題が検出された無線リンクを特定する。
【０１１７】
次のステップＳ５１８において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５１６において送信問題が検出された無線リンクを含む、全域木内の各経路を特定する。
【０１１８】
次のステップＳ５１９において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５１８において特定された経路ごとのメトリックを更新する。この更新を果たすために、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５１８において特定された経路ごとのメトリックを１単位だけインクリメントする。言い換えると、メトリックは、その経路の任意の無線リンク上の障害の発生をカウントするカウンターである。それゆえ、これらのメトリックは、そのアルゴリズムがサーバーデバイス２３０によって開始された最初の時点で、０に設定されることが好ましい。
【０１１９】
その後、サーバーデバイス２３０は、メトリックに従って、好ましくは昇順(increasing order)で経路をソートする。その後、サーバーデバイス２３０は、スマートメーターからデータを収集するための残りのデータ収集段階をソートすることができ、それに応じて、次のステップＳ５２０においてスケジューリングシーケンスを変更する。その際、サーバーデバイス２３０は、メトリックの最も小さな値を有する経路に従う要求を最初にスケジューリングし、以下同様にスケジューリングすることによって、スケジューリングシーケンスを変更することができる。それゆえ、サーバーデバイス２３０は、それぞれの経路上で発生した無線リンク障害がより少ないため、最初に、成功する見込みが最も高い要求に応えることができる。
【０１２０】
データがまだ収集されていない各ノードに達するための全域木内の経路のみをソートすればよいことに注目することができる。
【０１２１】
一実施形態では、サーバーデバイス２３０は、所与の期間中に無線リンク障害が検出されない経路ごとにメトリックをデクリメントする。
【０１２２】
ステップＳ５２０において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５０６に関して既に説明されたように、ステップＳ５１９において実行された更新を考慮に入れて、メトリックに基づいてスケジューリングシーケンスを変更する。ステップＳ５２０から生じるスケジューリングシーケンスは、例えば、図７Ｂに示される既に説明されたスケジューリングシーケンスに対応する。
【０１２３】
サーバーデバイス２３０は、スケジューリングシーケンスを変更すると、ステップＳ５１２を繰り返し、それゆえ、変更されたスケジューリングシーケンスに従って要求を送信し続ける。
【０１２４】
図５Ｂのアルゴリズムは例示であり、本発明から逸脱することなく変更できることに留意されたい。より詳細には、サーバーデバイス２３０は、送信問題が生じたこと、又は送信問題が生じていること、又は送信問題が生じることが予想されることを調べることができる。それゆえ、前回の要求の送信時又はそれぞれの応答の送信時に送信が行なわれないが、ノード間で別のメッセージの送信中に送信問題が検出された場合に、又は無線リンク品質の低下が検出された場合に、サーバーデバイス２３０は使用中のスケジューリングシーケンスを変更することができる。その後、そのような送信問題、又は無線リンク品質の低下は、進行中のデータ収集段階７００ｉ（ただし、ｉ＝ａ，ｂ，．．．，ｇ）とは無関係に、ノードによってサーバーデバイス２３０に報告することができる。
【０１２５】
図５Ｃは、データ収集デバイスによって実行され、図５Ａに示されるアルゴリズムの第２の実施形態を概略的に表す。そのデータ収集デバイスは、無線メッシュ通信ネットワーク２００の範囲内ではサーバーデバイス２３０であり、無線メッシュ通信ネットワーク１００の範囲内ではコンセントレーターデバイス１１０である。以下では、データ収集デバイスがサーバーデバイス２３０である場合について考える。
【０１２６】
ステップＳ５３０においてそのアルゴリズムは開始する。ステップＳ５１０において、サーバーデバイス２３０は初期化を実行し、より詳細には、ステップＳ５００に関して既に説明されたように、全域木の経路ごとにメトリックを入手する。
【０１２７】
次のステップＳ５３１において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５０１に関して既に説明されたように、ステップＳ５３０において得られたメトリックに従って、データを収集するための収集段階のスケジューリングシーケンスを決定する。ステップＳ５３１において決定されるスケジューリングシーケンスは、例えば、図７Ａに示される、既に説明されたスケジューリングシーケンスに対応する。
【０１２８】
次のステップＳ５３２において、サーバーデバイス２３０は、少なくとも１つの要求がまだ送信されていないか否かを調べる。少なくとも１つの要求がまだ送信されていないとき、サーバーデバイス２３０はステップＳ５３４を実行し、そうでない場合には、そのアルゴリズムはステップＳ５３３において終了する。
【０１２９】
ステップＳ５３４において、サーバーデバイス２３０は、使用中のスケジューリングシーケンスに従って、要求を順次に送信する。
【０１３０】
次のステップＳ５３５において、サーバーデバイス２３０は或るイベントを検出するのを待ち、そのイベントは、ステップＳ５３４の前回の発生時に要求が送信されたスマートメーター１２０からの応答（ＲＥＳＰ）の受信とすることができるか、又は無線リンクの信頼性についての情報（ＩＮＦＯ）の受信とすることができる。そのような情報は時間に依存する。
【０１３１】
無線リンクの信頼性についての情報（ＩＮＦＯ）が受信されるとき、サーバーデバイスは、該情報が実効的に入手されるステップＳ５３６を実行し、その後、サーバーデバイス２３０はステップＳ５３７を実行する。無線リンクの信頼性についての情報は、その無線リンクを介して送信するのに成功する確率、又はそのような確率を計算できるようにするデータを表す。この確率は、時間に依存し、以下にＰLiで表される。
【０１３２】
その要求が宛てられたスマートメーターから、その要求に対する応答（ＲＥＳＰ）が受信されると、サーバーデバイス２３０は、関係するスマートメーターから収集されたデータを格納し、使用中のスケジューリングシーケンスに従って、シーケンス内の次の要求を送信することによってステップＳ５３２を繰り返す。それゆえ、その応答が受信されたスマートメーターに関係するデータ収集段階は、スケジューリングシーケンスから削除される。
【０１３３】
ステップＳ５３７において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５３６において信頼性についての情報が得られた無線リンクを含む、全域木内の各経路を特定する。
【０１３４】
次のステップＳ５３８において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５３７において特定された経路ごとのメトリックを更新する。この実施形態では、メトリックは、それらの経路を介して送信するのに成功するそれぞれの確率を表す。送信成功は、サーバーデバイス２３０から関係するスマートメーターへの要求の伝搬、及び関係するスマートメーターからサーバーデバイス２３０への応答の伝搬に関係していることは理解されたい。それゆえ、これらのメトリックは、そのアルゴリズムがサーバーデバイス２３０によって開始された最初の時点において１に設定されることが好ましい。
【０１３５】
サーバーデバイス２３０は、無線リンクが、予定通りに用いられるときに、使用できると予想されるか、使用できないと予想されるかを判断することによって、所与のスマートメーターのためのデータ収集段階が成功するはずであるか否かを判断することができる。無線リンクが、予定通りに用いられるときに使用できると予想されるか否かを判断するために、サーバーデバイス２３０は、
−メッセージが検討対象の無線リンクに達するホップ数を求め、
−伝搬遅延又は時間フレームを得るために、この求められたホップ数に、１ホップあたりの基準時間期間を乗算し、
−要求の送信が予定される時刻、及び得られた伝搬遅延又は時間フレームに基づいて、要求又は応答のいずれかを送信するのに無線リンクが使用されるべき時刻又は時間フレームを求め、
−ステップＳ５３６において得られた無線リンク信頼性についての情報から、その無線リンクが使用されると判断されたときの送信の成功確率を求める。
【０１３６】
１ホップあたりの基準時間期間値は、１つのノードによってメッセージを処理し、かつそのメッセージを上記ノードから隣接するノードに伝達するのに許される最大時間期間に対応する。１ホップあたりの基準時間期間値は、サーバーデバイス２３０によって与えることもできるし、スマートメーター１２０の隣接するノードとの送信の長期的な統計値に基づいて、スマートメーター１２０自体によって推定することもできる。
【０１３７】
それゆえ、サーバーデバイス２３０は、送信性能予測に基づいて、データ収集段階のための成功確率を求めることができる。
サーバーデバイス２３０から第ｊのノードまでの経路Ｒjが、無線リンクＬ１、Ｌ２、．．．、ＬＮの連鎖であり、無線リンクＬ１、Ｌ２、．．．、ＬＮの一連のインデックスによって表すことができると考え、そして、Ｔが、計算が実行される時刻と、サーバーからデータ収集コマンドが送信される場合がある時刻又は時間フレームとの間の相対的な時間差であると考え、そして、ＰLi（ｘ）が、無線リンクＬｉが時刻ｘにおいて使用できる確率を定義すると考えると、データ収集段階を成功させるための経路Ｒjの確率Ｐ（Ｒj，Ｔ）は以下の通りである。
【数１】
2013090332.tif 000003
ただし、ｄLiは、任意のメッセージを処理するのに許される最大時間期間、及び無線リンクを介してメッセージを伝達するのに許される最大時間を含む、無線リンクＬｉの既知の送信レイテンシ(latency)を表す。
【０１３８】
将来の時刻又は時間フレームにおけるノードｊのデータ収集の成功確率Ｐ（Ｒj，Ｔ）は、少なくとも１つのノード及び少なくとも１つの将来の時刻に対して計算される。
【０１３９】
その後、サーバーデバイス２３０は、Ｔによって表される将来の送信時刻又は時間フレームごとに、メトリックに従って、好ましくは降順で経路をソートする。その後、サーバーデバイス２３０は、スマートメーターからデータを収集するための残りのデータ収集段階をソートすることができ、それに応じて、スケジューリングシーケンスを変更する。その後、サーバーデバイス２３０は、メトリックの最も小さな値を有する経路に従う要求を最初にスケジューリングし、以下同様にスケジューリングすることによって、スケジューリングシーケンスを変更することができる。それゆえ、サーバーデバイス２３０は、それぞれの経路上での無線リンク障害の確率がより低いので、成功する見込みが最も高い要求に最初に応えることができる。
【０１４０】
次のステップＳ５３９において、サーバーデバイス２３０は、ステップＳ５０６に関して既に説明されたように、ステップＳ５３８において実行された更新を考慮に入れて、メトリックに基づいてスケジューリングシーケンスを変更する。ステップＳ５３９から生じるスケジューリングシーケンスは、例えば、図７Ｂに示される既に説明されたスケジューリングシーケンスに対応する。
【０１４１】
図５Ｃには示されないが、所定の時間期間後に、ステップＳ５３４の前回の発生時に要求が送信されたスマートメーター１２０から応答（ＲＥＳＰ）が受信されていないときにも、スケジューリングシーケンスを変更することができる。その際、データがまだ収集されていないスマートメーターのための経路をソートし、新たなスケジューリングシーケンスを規定するために、最新のメトリックが用いられる。
【０１４２】
さらに、図５Ｃには示されないが、応答（ＲＥＳＰ）の受信は、サーバーデバイス２３０と、関係する要求が宛てられたスマートメーターとの間の経路の無線リンクの信頼性についての情報と解釈することができる。その際、メトリックはそれに応じて更新することができ、それゆえ、上記無線リンクの使用可能レベルが上昇したこと、又はデフォルトレベルに戻されたことを表すことができる。
【０１４３】
本明細書において上記で言及された確率ＰLi（ｘ）を求めることに関して、以下に２つの実施形態が提示される。
【０１４４】
ＰLi（ｘ）を求めるための第１の実施形態によれば、Ｐｅ（ＳＮＲｄＢ）を、無線メッシュ通信ネットワーク１００又は２００において適用される変調及び符号化方式のデジベル単位の信号対雑音比の関数としての性能を表すものとする。また、付加白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ(Additive White Gaussian Noise)）チャネルモデルについて考えるものとする。
チャネルが、例えば、低速のフェージングチャネル上でシングルキャリア変調を用いるときに当てはまる、シングルパス相当のフェージングチャネルである場合には、送信障害の平均確率はＰｅ（ＳＮＲｄＢ＋ａｄＢ）と表すことができる。ただし、ａｄＢはチャネル減衰である。チャネル減衰が、チャネルを追跡できるほど十分に低速で変化する場合には、誤りの確率を予測することができる。
【０１４５】
サーバーデバイス２３０がチャネル予測を実行するとき、サーバーデバイス２３０は、
−各ノードからチャネル推定値、又はチャネル品質インジケータ（ＣＱＩ(Channel Quality Indicators)）を周期的に入手し、
−受信されたチャネル推定値及びその経時変化に基づいてチャネル予測を実行する。
【０１４６】
そのようなチャネル予測の一例が以下に示される。
【０１４７】
チャネル推定値、又はチャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）は、サーバーデバイス２３０によって明確に要求されることなく、スマートメーターによって定期的に与えることができる。
【０１４８】
ＰLi（ｘ）を計算するために、サーバーデバイス２３０は、Ｋ個の先行する推定時刻ｔLi,1、．．．、ｔLi,kにおける推定値ＣLi,kを考慮し、関数ｆ（ｘ，ｔLi,1，ＣLi,1，．．．，ｔLi,K，ＣLi,K）の結果として予測を計算する。
その関数は、例えば、カルマンフィルタの１つの実現態様とすることができる（例えば、Mikael Sternad及びDaniel Aronssonによる「Channel estimation and prediction for adaptive OFDM downlinks」（Vehicular Technology Conference, 2003. VTC 2003-Fall. 2003 IEEE 58th）又はTao Jiang、Nicholas D.Sidiropoulos、及びGeorgios B. Giannakisによる「Kalman Filtering for Power Estimation in Mobile Communications」（IEEE Trans. Wireless Commun.）を参照されたい）。
【０１４９】
その後、サーバーデバイス２３０は、チャネル推定値から等価減衰ａｄＢ（Ｌｉ，ｘ）を推定する。減衰ａｄＢ（Ｌｉ，ｘ）自体は追跡し、予測することができる。
【０１５０】
その後、サーバーデバイス２３０は、Ｐｅ（ＳＮＲｄＢ＋ａｄＢ）を計算し、これは予測される誤り率である。
【０１５１】
チャネル予測は、ｘとｔi,Kとの間の差がチャネルコヒーレント時間に対して長いとき、性能が良くない場合がある。それゆえ、サーバーデバイス２３０は、チャネル予測の尤度を考慮に入れるように、重み関数Ｗ（ｚ）を適用することができる。
【０１５２】
例えば、重み関数Ｗ（ｚ）は以下のように定義することができる。
【数２】
2013090332.tif 000004
ただし、μ（Ｌｉ）は、以下となるように、リンクＬｉのチャネルコヒーレンス時間に適応することができる忘却因子である。
【数３】
2013090332.tif 000005
【０１５３】
ＰLi（ｘ）を求めるための第２の実施形態は、無線リンクＬｉ上でＭＡＣ層によって検出された送信障害／成功に基づくメトリックに注目する。これにより、ＰLi（ｘ）を求める場合に、第１の実施形態に比べて、交換される情報量を削減できるようになる。
【０１５４】
無線リンクＬｉ上でノードがメッセージを送信するたびに、そのノードはパラメーターｇs（ｘs，Ｌi）を更新し、無線リンクＬｉ上でノードがメッセージの送信に成功するたびに、そのノードはパラメーターｆs（ｘs，Ｌi）を更新する。ただし、ｘsは、無線リンクＬｉ上で前回送信するのに成功したパケットからの持続時間である。それゆえ、パラメーターｇs（ｘs，Ｌi）は、前回送信するのに成功したメッセージを送信してから、それぞれのメッセージを送信するときに経過した時間期間の分布を表し、パラメーターｆs（ｘs，Ｌi）は、２つの成功したメッセージ送信間に経過した時間期間の分布を表す。
【０１５５】
無線リンクＬｉ上でノードがメッセージを送信するたびに、そのノードはパラメーターｇf（ｘf，Ｌi）を更新し、無線リンクＬｉ上でノードがメッセージを送信するのに成功するたびに、そのノードはパラメーターｆf（ｘf，Ｌi）を更新する。ただし、ｘfは無線リンクＬｉ上で前回送信するのに失敗したパケットからの持続時間である。それゆえ、パラメーターｇf（ｘf，Ｌi）は、前回送信するのに失敗したメッセージを送信してから、それぞれのメッセージを送信するときに経過した時間期間の分布を表し、パラメーターｆf（ｘf，Ｌi）は、或るメッセージの送信失敗と、次のメッセージの送信成功との間に経過した時間の分布を表す。
【０１５６】
その際、前回成功した送信又は前回失敗した送信からの時間期間に基づいて、確率ＰLi（ｘ）を以下のように定義することができる。
【数４】
2013090332.tif 000006
【数５】
2013090332.tif 000007
である。ただし、ｘは、確率ＰLi（ｘ）が求められた時刻を表し、ｘlastはメッセージの前回の送信が実行された時刻を表す。
【０１５７】
送信されたメッセージの代わりに、受信されたメッセージに関しても同じ手法を用いることができる。
【０１５８】
図６は、無線メッシュ通信ネットワーク１００若しくは２００のスマートメーター１２０によって、又は無線メッシュ通信ネットワーク２００のコンセントレーターデバイス１１０によって実行されるアルゴリズムを概略的に表す。以下では、そのアルゴリズムがスマートメーター１２０によって実行される場合について考える。そのアルゴリズムはステップＳ６００において開始する。
【０１５９】
次のステップＳ６０１において、スマートメーター１２０は、サーバーデバイス２３０から要求を受信する。その要求は、サーバーデバイス２３０から直接受信することもできるし、スマートメーター１２０の親ノードを介して間接的に受信することもできる。
【０１６０】
次のステップＳ６０２において、スマートメーター１２０は、その要求が正しく受信されたか否かを調べる。例えば、スマートメーター１２０は、その要求内に含まれるＣＲＣ（巡回冗長検査）フィールドを用いてその要求の整合性を調べる。その要求が正しく受信される場合には、スマートメーター１２０はステップＳ６０５を実行する。そうでない場合には、スマートメーター１２０はステップＳ６０３を実行する。
【０１６１】
ステップＳ６０３において、スマートメーター１２０は、全域木内の親ノードを介して、サーバーデバイス２３０に無線リンク障害メッセージ（ＷＬＦＭ）を送信する。送信されたＷＬＦＭは、その要求がスマートメーター１２０によって正しく受信されなかったことを示す。それゆえ、ＷＬＦＭは、送信障害が検出された無線リンクを特定する。その後、アルゴリズムはステップＳ６１５において終了する。
【０１６２】
ＷＬＦＭメッセージはサーバーデバイス２３０と無線メッシュ通信ネットワークのノードとの間のシグナリングメッセージであり、既に説明されたような、ＭＡＣ層において２つの隣接するノード間で送信される場合があるＡＣＫ／ＮＡＣＫとは異なることに留意されたい。
【０１６３】
ステップＳ６０５において、スマートメーター１２０は受信された要求が自らに宛てられたか、又はスマートメーター１２０の子部分木内に位置するスマートメーターに宛てられたかを調べる。スマートメーター１２０は、この情報をスマートメーターの識別子から、又はステップＳ５０２においてサーバーデバイス２３０によって送信された要求に含まれる、その要求が宛てられたスマートメーターから入手する。全域木、又は少なくとも自らと、自らの親ノードと、自らの子部分木とを含む全域木の部分を認識しているスマートメーター１２０は、その要求が、自らに宛てられたか、別のスマートメーターに宛てられたかを、かつその別のスマートメーターが自らの子部分木内に位置するか否かを特定することができる。受信されたメッセージが自らに宛てられたとき、スマートメーター１２０は、ステップＳ６０６を実行する。そうでない場合には、スマートメーター１２０はステップＳ６０７を実行する。
【０１６４】
ステップＳ６０６において、スマートメーター１２０は、サーバーデバイス２３０によって要求されたデータを検索し、検索されたデータを含む応答を構成し、その応答を自らの親ノードに送信する。その後、そのアルゴリズムはステップＳ６１５において終了する。
【０１６５】
ステップＳ６０７において、スマートメーター１２０は、要求が宛てられたスマートメーターに達するためのホップ数を求める。スマートメーター１２０が全域木を、それゆえ、全域木内の各ノードの位置を認識しているとき、スマートメーター１２０は上記ホップ数を求めることができる。
【０１６６】
次のステップＳ６０８において、スマートメーター１２０は、タイムアウトを設定する。このタイムアウトはステップＳ６０１において受信された要求に関連付けられる。このタイムアウトの持続時間は、少なくともステップＳ６０７において求められたホップ数に従って計算される。スマートメーター１２０は、タイムアウトの持続時間を計算するために、１つのノードから隣接するノードまでの最大送信時間、１つのノードから隣接するノードまでの許される最大再送回数、及び１つのノードにおいて許される最大メッセージ処理時間期間を考慮に入れることができる。
【０１６７】
好ましい実施形態では、スマートメーター１２０は、求められたホップ数に、既に言及された１ホップあたりの基準時間期間値を掛けることによってタイムアウト持続時間を得る。
【０１６８】
次のステップＳ６０９において、スマートメーター１２０は、受信された要求を、受け手、すなわち、ステップＳ５０２においてサーバーデバイス２３０によって送信された要求において特定されるスマートメーターに向かって転送する。それゆえ、スマートメーター１２０は、受信された要求を、全域木に従って受け手に向かう途中にある次のスマートメーターに転送する。ただし、次のスマートメーター自体が受け手である場合もある。
【０１６９】
次のステップＳ６１０において、スマートメーター１２０は或るイベントを検出するのを待ち、そのイベントは、ステップＳ６０９において実行された送信が失敗したというＭＡＣ層からの指示（ＭＡＣ＿ＥＲＲ）の受信、ＷＬＦＭの受信、要求に対する受け手からの応答（ＲＥＳＰ）の受信、又はステップＳ６０８において設定されたタイムアウト（ＴＯ）の満了とすることができる。
【０１７０】
図６のアルゴリズムが実施されたスマートメーター１２０の層が、スマートメーター１２０のＭＡＣ層から、中継しようと試みられた要求がその応答において少なくとも１つの否定応答を生成したことを示す通知（ＭＡＣ＿ＥＲＲ）を受信するとき、ステップＳ６１３が実行される。
【０１７１】
ステップＳ６０９において転送された要求が、スマートメーター１２０からその要求の受け手までの途中にある１つのスマートメーターによって正しく受信されないとき、又はその要求に対する応答が、その要求の受け手からスマートメーター１２０までの途中にある１つのスマートメーターによって正しく受信されないとき、又は所定の時間期間内に、その要求の受け手からスマートメーター１２０までの途中にある１つのスマートメーターによって応答もＷＬＦＭも受信されなかったときに、スマートメーター１２０によってＷＬＦＭが受信される。ＷＬＦＭが受信されると、スマートメーター１２０はステップＳ６１２を実行する。
【０１７２】
ステップＳ６０８において設定されたタイムアウトは、ステップＳ６０９において転送された要求の受け手に向かう途中にある次のスマートメーターから、又は次のスマートメーターを介して、ＲＥＳＰもＷＬＦＭも受信されないときに満了する。タイムアウトが満了するとき、それは、その要求が中継された無線リンク上で、又はこの無線リンクの子部分木内で送信障害が検出されることを意味する。ステップＳ６０８において設定されたタイムアウトは、送信障害が生じた無線リンクを特定する精度を高めるために、タイムアウトが満了する前に、受け手に向かう経路上にある子部分木のいずれかのノードからそのようなＷＬＦＭを受信することを可能にするように適合されることが好ましい。その結果として、スマートメーター１２０は、ステップＳ６１３を実行する。
【０１７３】
受け手から要求に対する応答（ＲＥＳＰ）が受信されると、スマートメーター１２０はステップＳ６１４を実行する。
【０１７４】
ステップＳ６１２において、スマートメーター１２０は、受信されたＷＬＦＭを、スマートメーター１２０の親ノードを介してサーバーデバイス２３０に向かって転送し、ステップＳ６１５においてアルゴリズムは終了する。
【０１７５】
ステップＳ６１３において、スマートメーター１２０は、ＷＬＦＭを生成し、そのＷＬＦＭを、スマートメーター１２０の親ノードを介してサーバーデバイス２３０に向かって送信し、ステップＳ６１５においてアルゴリズムは終了する。
【０１７６】
スマートメーター１２０によって生成されたＷＬＦＭは、１つの要求、又は該要求に対する応答の送信中に、スマートメーター１２０の子部分木に対応する全域木の部分において生じた送信障害を表す。その際、ＷＬＦＭは、スマートメーター１２０が上記要求の中継を試みた無線リンクのインジケーションを含む。検出されたリンク障害によって影響を受ける全域木の経路は、特定された無線リンクの子部分木のいずれかのノードを含む経路である。
【０１７７】
それゆえ、ＷＬＦＭは、送信障害が検出された無線リンクを特定するが、ＷＬＦＭは特定された無線リンクの子部分木の別の無線リンク上で生じた場合もある。
【０１７８】
スマートメーター１２０がサーバーデバイス２３０に向かってＷＬＦＭを送信すると、ステップＳ６１５においてそのアルゴリズムは終了する。
【０１７９】
好ましい実施形態では、サーバーデバイス２３０によって収集されることになり、かつスマートメーター１２０によって与えられることになるデータが、スマートメーター１２０によってサーバーデバイス２３０にまだ与えられていない場合には、スマートメーター１２０によって生成又は転送されるＷＬＦＭは、そのデータも含む。これにより、サーバーデバイス２３０によってスマートメーター１２０に明確に宛てられた要求を受信するのを待つことに比べて、プロトコルオーバーヘッドを制限できるようになり、サーバーデバイス２３０によってデータを収集するための全レイテンシが短縮される。
【０１８０】
ステップＳ６１４において、スマートメーター１２０は、サーバーデバイス２３０に向かって応答（ＲＥＳＰ）を転送する。その結果として、ステップＳ６０８において設定されたタイムアウトは無効にされる。その後、ステップＳ６１５においてアルゴリズムは終了する。
【図１】
2013090332.tif 000008
【図２】
2013090332.tif 000009
【図３】
2013090332.tif 000010
【図４Ａ】
2013090332.tif 000011
【図４Ｂ】
2013090332.tif 000012
【図４Ｃ】
2013090332.tif 000013
【図５Ａ】
2013090332.tif 000014
【図５Ｂ】
2013090332.tif 000015
【図５Ｃ】
2013090332.tif 000016
【図６】
2013090332.tif 000017
【図７Ａ】
2013090332.tif 000018
【図７Ｂ】
2013090332.tif 000019