(57)【要約】複数のデバイスがそれぞれ送信するデータを複数のサーバで分担して処理する際に、デバイスが移動しても常に安定したデータ処理を可能にする。通信範囲制御装置ＣＳにより、一定の時間間隔で、サーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置および処理能力を表す情報と、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置情報と、取得された各デバイスの存在位置情報とに基づいて、サーバＳＶ１，ＳＶ２と各デバイスとの間の通信距離が最小となり、かつ当該サーバＳＶ１，ＳＶ２がいずれも過負荷状態にならないという要件を満たす、サーバＳＶ１，ＳＶ２にとって最適な通信範囲を求めるためのクラスタリング計算を行う。そして、このクラスタリング計算により求められた最適な通信範囲を示す情報に基づいて、サーバＳＶ１，ＳＶ２に対する基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の割り当てを更新する。
2020090389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が無線エリアを形成する複数の基地局と、複数のデータ処理装置との間での通信を制御可能な通信範囲制御装置であって、
前記無線エリアに存在する複数のデバイスが送信するデータを、前記複数のデバイスとの間で通信可能な複数の基地局のいずれかを介して受信する地理的に分散して配置される複数のデータ処理装置の配置位置およびデータ処理能力を表す第１の情報と、前記複数の基地局の配置位置を表す第２の情報をそれぞれ管理する情報管理部と、
前記複数のデバイスの存在位置を表す情報を任意のタイミングで取得する取得部と、
前記存在位置を表す情報と、前記情報管理部により管理される前記第１の情報および前記第２の情報とに基づいて、前記複数のデータ処理装置の各々が前記データの処理を担当する無線エリアの通信範囲を計算する通信範囲計算部と、
前記通信範囲計算部により計算された通信範囲に基づいて、前記複数のデータ処理装置の各々に対し前記データの処理を担当する基地局を割り当てる基地局割当制御部と
を具備する通信範囲制御装置。
【請求項２】
前記通信範囲計算部は、前記データの処理を行うデータ処理装置の候補数を変化させながら、当該データ処理装置と前記複数のデバイスとの間の通信距離が最小となり、かつ前記データ処理装置の処理負荷量が予め設定された閾値以下となるときの、前記データ処理装置の数と、当該データ処理装置に対する基地局の割当数を計算する最適化計算を行い、当該最適化計算の結果を前記通信範囲を表す情報とする、請求項１に記載の通信範囲制御装置。
【請求項３】
前記通信範囲計算部は、前記最適化計算を開始する際に、前回の最適化計算により求められたデータ処理装置の数を前記データ処理装置の候補数の初期値に設定する、請求項２に記載の通信範囲制御装置。
【請求項４】
前記通信範囲計算部は、前記設定された候補数の初期値を起点として、前記候補数を単位数減少させて前記最適化計算を実行する第１の処理と、前記候補数を単位数増加させて前記最適化計算を実行する第２の処理とを交互に実行し、前記第１の処理において前記データ処理装置の処理負荷量が予め設定された閾値を超えた時点で前記第１の処理を停止させ、前記第２の処理において前記データ処理装置の処理負荷量が前記閾値以下になった時点で前記第２の処理を停止させる、請求項３に記載の通信範囲制御装置。
【請求項５】
前記基地局割当制御部は、前記計算された通信範囲に基づいて、前記複数のデータ処理装置のうち前記データの処理を担当するデータ処理装置を動作状態に設定し、前記データの処理を担当しないデータ処理装置を動作停止状態に設定する、請求項１に記載の通信範囲制御装置。
【請求項６】
各々が無線エリアを形成する複数の基地局と、複数のデータ処理装置との間での通信を制御可能な装置が実行する通信範囲制御方法であって、
前記無線エリアに存在する複数のデバイスの存在位置を表す情報を任意のタイミングで取得する過程と、
前記存在位置を表す情報と、前記複数のデバイスが送信するデータを、前記複数のデバイスとの間で通信可能な複数の基地局のいずれかを介して受信する地理的に分散して配置される複数のデータ処理装置の配置位置およびデータ処理能力を表す第１の情報と、前記複数の基地局の配置位置を表す第２の情報とに基づいて、前記複数のデータ処理装置の各々が前記データの処理を担当する無線エリアの通信範囲を計算する過程と、
計算された前記通信範囲に基づいて、前記複数のデータ処理装置の各々に対しデータの処理を担当する基地局を割り当てる過程と
を具備する通信範囲制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載の通信範囲制御装置が備える前記各部の処理を、前記通信範囲制御装置のプロセッサに実行させる請求項に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、移動体に搭載されたセンサの検出データを、地理的に分散配置された複数のサーバ装置で分担して処理するシステムで使用される通信範囲制御装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、IoT（Internet of Things）の普及により、製造業、自動車業（自動運転支援）、農業などの分野で、様々なセンサを活用したデータ収集とその解析が進んでいる。このようなシステムでは、センサなどのデバイスにより生成されるデータがネットワークを介してクラウド上に収集され、アプリケーションのために活用される。デバイスの種類は多種多様であり、デバイスの台数も膨大となる。そのため、これらのデバイスにより生成されたデータをネットワークを介してそのままクラウドへ伝送すると、ネットワークにおけるトラフィック量が増大し、通信遅延が発生してしまう。【０００３】
そこで、例えば、複数のサーバを地理的に分散配置し、これらのサーバに対しそれぞれ地理的に近い範囲に存在する基地局を割り当てることにより、当該基地局が形成する無線エリアに存在するデバイスから送信されるデータをその位置に近いサーバで収集し処理するシステムが提案されている。このシステムであれば、多数のデバイスから送信されるデータが複数のサーバで分担して収集・処理されるので、ネットワークにおけるトラフィック量が抑制されて通信速度の向上が期待できる（例えば非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】M. Bouet and V. Conan, “Geo-partitioning of MEC Resources”, in ACM SIGCOMM 2017 Workshop on Mobile Edge Computing, 2017.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、車両に搭載されているセンサや人が携帯するスマートフォン等の携帯端末に内蔵されているセンサのように、デバイスの位置が移動する場合には当該デバイスから送信されるデータを受信するサーバが変わる。つまり、サーバにとってはデータを処理するデバイスの数が変動する。非特許文献１に記載された技術では、各サーバがデータ処理を担当する通信範囲をその面積や固定デバイスの設置台数等に応じて事前に固定的に割り当てている。このため、例えば多数のデバイスが特定のサーバの通信範囲に集中して移動すると、当該サーバの処理負荷が増大し、処理可能なデータ量の上限値を超えてデータ処理ロスなどの不具合を起こす場合がある。【０００６】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、複数のデバイスがそれぞれ送信するデータを複数のサーバで分担して処理する際に、デバイスが移動しても常に安定したデータ処理を可能にする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためにこの発明の態様は、各々が無線エリアを形成する複数の基地局と、複数のデータ処理装置との間での通信を制御可能な通信範囲制御装置であって、前記無線エリアに存在する複数のデバイスが送信するデータを、前記複数のデバイスとの間で通信可能な複数の基地局のいずれかを介して受信する地理的に分散して配置される複数のデータ処理装置の配置位置およびデータ処理能力を表す第１の情報と、前記複数の基地局の配置位置を表す第２の情報をそれぞれ管理する情報管理部と、前記複数のデバイスの存在位置を表す情報を任意のタイミングで取得する取得部と、前記存在位置を表す情報と、前記情報管理部により管理される前記第１の情報および前記第２の情報とに基づいて、前記複数のデータ処理装置の各々が前記データの処理を担当する無線エリアの通信範囲を計算する通信範囲計算部と、前記通信範囲計算部により計算された通信範囲に基づいて、前記複数のデータ処理装置の各々に対し前記データの処理を担当する基地局を割り当てる基地局割当制御部とを具備するものである。
【発明の効果】
【０００８】
複数のデバイスがそれぞれ送信するデータを複数のサーバで分担して処理する際に、デバイスが移動しても常に安定したデータ処理を可能にする通信範囲制御装置、方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係る通信範囲制御装置を使用したデータ収集解析システムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、この発明の一実施形態に係る通信範囲制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す通信範囲制御装置による全体の制御手順と制御内容を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図３に示す制御手順のうち通信範囲の計算および基地局の割り当て処理の手順と内容を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図４に示した通信範囲計算の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、図４に示した通信範囲計算の他の例を説明するための図である。
【図７】図７は、サーバに対する基地局の第１の割当例を示す図である。
【図８】図８は、サーバに対する基地局の第２の割当例を示す図である。
【図９】図９は、サーバに対する基地局の第３の割当例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。  
［一実施形態］
（構成例）
（１）システム
図１は、この発明の一実施形態に係る通信範囲制御装置を使用したデータ収集解析システムの全体構成を示す図である。  
データ収集対象エリアには、複数の無線基地局ＢＳ１〜ＢＳ５が分散配置されている。これらの無線基地局ＢＳ１〜ＢＳ５は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）のアクセスポイントや公衆移動通信ネットワークの無線基地局からなり、それぞれ無線エリアＥ１〜Ｅ５を形成している。
【００１１】
この発明の一実施形態では、データ処理装置としての複数のサーバＳＶ１，ＳＶ２を地理的に分散配置している。サーバＳＶ１，ＳＶ２は、例えばエッジコンピュータからなり、上記無線エリアＥ１〜Ｅ５に存在する多数のデバイスからそれぞれ送信されるデータを基地局ＢＳ１〜ＢＳ５を介して収集し、所定の解析処理を行う。デバイスは、例えば、道路や街角に設置されたカメラ等の固定型のセンサの他に、移動可能なデバイスを含む。移動可能なデバイスには、例えば、車両に搭載されたカメラ等の各種センサや、人が所持するスマートフォン等の携帯端末が含まれる。  
なお、図１では、図示の簡単のため、基地局を５局、サーバを２台の場合を例示したが、基地局およびサーバの台数はこれに限るものではない。
【００１２】
ところで、この発明の一実施形態に係るシステムは、通信範囲制御装置ＣＳを備えている。通信範囲制御装置ＣＳは、例えばシステム管理者が運用するパーソナルコンピュータまたはサーバコンピュータからなり、サーバＳＶ１，ＳＶ２に対しネットワークＮＷを介して接続される。通信範囲制御装置ＣＳは、サーバＳＶ１，ＳＶ２がデータ収集を担当する通信範囲を、当該サーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置およびデータ処理能力と、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置と、各デバイスの存在位置とに基づいて、サーバＳＶ１，ＳＶ２によるデータ収集および解析処理に係る処理負荷が最適化されるように可変制御する。
【００１３】
なお、通信範囲制御装置ＣＳには管理用端末ＴＭが接続されている。この管理用端末ＴＭは、例えば、通信範囲制御装置ＣＳに対し、上記サーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置およびデータ処理能力を表す情報と、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置情報を入力するために用いられる。管理用端末ＴＭから通信範囲制御装置ＣＳに対し入力されるパラメータ情報は上記各情報に限るものではなく、通信範囲の計算に必要なしきい値等も含まれる。
【００１４】
（２）通信範囲制御装置
図２は、この発明の一実施形態に係る通信範囲制御装置ＣＳの機能構成を示すブロック図である。
【００１５】
通信範囲制御装置ＣＳは、制御ユニット１と、記憶ユニット２と、インタフェースユニット３とを備える。インタフェースユニット３は、端末インタフェース部３１と、通信インタフェース部３２とを有する。端末インタフェース部３１は、管理用端末ＴＭとの間で入力データおよび表示データの送受信を行う。通信インタフェース部３２は、ネットワークＮＷを介して、サーバＳＶ１，ＳＶ２および基地局ＢＳ１〜ＢＳ５との間でデータ通信を行う。
【００１６】
記憶ユニット２は、記憶媒体として、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の随時書込みおよび読出しが可能な不揮発性メモリと、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリと、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリとを組み合わせて構成される。その記憶領域には、プログラム記憶領域と、データ記憶領域とが設けられる。プログラム記憶領域には、この発明の一実施形態に係る各種制御処理を実行するために必要なプログラムが格納されている。
【００１７】
データ記憶領域には、サーバ管理情報記憶部２１と、基地局管理情報記憶部２２と、デバイス位置情報記憶部２３と、基地局割当情報記憶部２４が設けられている。サーバ管理情報記憶部２１は、上記管理用端末ＴＭにより入力された、サーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置情報と処理能力を表す情報を含むサーバ管理情報を記憶するために用いられる。基地局管理情報記憶部２２は、上記管理用端末ＴＭにより入力された、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置情報を含む基地局管理情報を記憶するために用いられる。デバイス位置情報記憶部２３には、各デバイスから送信された存在位置情報が記憶される。基地局割当情報記憶部２４には、各サーバＳＶ１，ＳＶがデータ収集を行う無線エリアＥ１〜Ｅ５の範囲を表す情報、つまり基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の割当結果を表す情報を記憶される。
【００１８】
制御ユニット１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサを備え、この発明の一実施形態を実現するための制御機能として、サーバ・基地局管理部１１と、デバイス位置情報取得部１２と、通信範囲計算部１３と、基地局割当制御部１４とを有している。これらの制御機能部は、いずれも上記プログラム記憶領域に格納されたプログラムを上記ハードウェアプロセッサに実行させることにより実現される。
【００１９】
サーバ・基地局管理部１１は、管理用端末ＴＭにおいて管理者により入力された、サーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置情報および処理能力を表す情報と、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置情報を、端末インタフェース部３１を介して受け取り、それぞれサーバ管理情報記憶部２１および基地局管理情報記憶部２２に記憶させる。
【００２０】
デバイス位置情報取得部１２は、例えば予め設定された周期で、各デバイスの存在位置情報を基地局ＢＳ１〜ＢＳ５からネットワークＮＷおよび通信インタフェース部３２を介して取得し、当該存在位置情報をデバイス位置情報記憶部２３に一時記憶させる。なお、各デバイスの存在位置情報は、デバイス自身が備えるＧＰＳ（Global Positioning System）位置計測機能により計測された緯度経度情報であってもよく、また基地局ＢＳ１〜ＢＳ５により検出される、デバイスが存在する無線エリアを表す情報（例えば基地局ＩＤ）であってもよい。
【００２１】
通信範囲計算部１３は、上記デバイス位置情報取得部１２により各デバイスの新たな存在位置情報が取得されるごとに、上記サーバ管理情報記憶部２１に記憶された各サーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置情報および処理能力を表す情報と、上記基地局管理情報記憶部２２に記憶された各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置情報と、上記取得された各デバイスの新たな存在位置情報とに基づいて、この時点で各サーバＳＶ１，ＳＶ２がデバイスからのデータの収集および解析処理を担当すべき最適な通信範囲を計算する。なお、この最適な通信範囲の計算手法については後に詳しく述べる。
【００２２】
基地局割当制御部１４は、上記通信範囲計算部１３により計算された各サーバＳＶ１，ＳＶ２の最適な通信範囲を表す情報に基づいて、各サーバＳＶ１，ＳＶ２に対する基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の割り当て変更と、動作状態の制御とを行うと共に、その結果を表す情報を基地局割当情報記憶部２４に記憶させる。
【００２３】
（動作例）
次に、以上のように構成された通信範囲制御装置ＣＳの動作例を説明する。  
図３は、通信範囲制御装置ＣＳの制御ユニット１による全体の制御手順と制御内容を示すフローチャートである。
【００２４】
（１）サーバ・基地局管理情報の管理
システムの運用に先立ちシステム管理者は、管理用端末ＴＭにおいてサーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置情報および処理能力を表す情報と、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置情報を入力する。各設置位置情報は、例えば緯度経度情報により表される。サーバＳＶ１，ＳＶ２の処理能力を表す情報は、例えば単位時間当たりのデータ処理量として表される。管理用端末ＴＭは、上記入力されたサーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置情報および処理能力を表す情報と、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置情報を、管理情報の更新要求と共に、通信範囲制御装置ＣＳへ送信する。
【００２５】
通信範囲制御装置ＣＳは、サーバ・基地局管理部１１の制御の下、上記管理用端末ＴＭから送信された管理情報の更新要求をステップＳ１で検出すると、ステップＳ２においてサーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置情報および処理能力を表す情報と、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置情報を、端末インタフェース部３１を介して受け取る。そして通信範囲制御装置ＣＳは、上記サーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置情報および処理能力を表す情報を、サーバの識別情報（サーバＩＤ）と関連付けた上で、これをサーバ管理情報としてサーバ管理情報記憶部２１に記憶させる。またサーバ・基地局管理部１１により、上記基地局の設置位置情報を、基地局の識別情報（基地局ＩＤ）と関連付けた上で、これを基地局管理情報として基地局管理情報記憶部２２に記憶させる。
【００２６】
なお、以上のステップＳ１，Ｓ２によるサーバ管理情報および基地局管理情報の更新処理は、サーバの新設や設置位置の変更、サーバの処理能力の変更、および基地局の新設または設置位置の変更に伴い、管理用端末ＴＭから管理情報の更新要求が送られるごとに実行される。
【００２７】
（２）デバイスの位置情報の取得
システムの運用が開始されると、通信範囲制御装置ＣＳはデバイス位置情報取得部１２の制御の下、ステップＳ３において、予め設定された周期で各デバイスからその存在位置を表す情報を取得する処理を実行する。この処理は、例えば、各デバイスに対し一斉に位置情報の取得要求を送信し、この要求に応答して各デバイスから返送される位置情報を受信することにより行われる。なお、各デバイスの位置情報の取得は、各デバイスから定期的または位置が変化するごとに自律的に送信される位置情報を受信することにより行ってもよい。
【００２８】
（３）通信範囲の計算および基地局の割り当て
通信範囲制御装置ＣＳは、上記デバイス位置情報取得部１２により各デバイスの存在位置情報が取得されるごとに、通信範囲計算部１３および基地局割当制御部１４の制御の下、ステップＳ４において、各サーバＳＶ１，ＳＶ２の最適な通信範囲を計算する処理と、その計算結果に基づいて基地局を割り当てる処理を実行する。
【００２９】
この発明の一実施形態では、各サーバＳＶ１，ＳＶ２の通信範囲を計算するアルゴリズムとして、例えばK-Meansを適用したクラスタリング計算を用いる。K-Meansによるクラスタリング計算では、以下の手順で最適な通信範囲を計算することができる。  
Step1.  各点にランダムにクラスタを割り当てる。  
Step2.  各クラスタの重心を計算する。  
Step3.  計算されたクラスタの重心に基づいて、点のクラスタを一番近い重心のクラスタに変更する。  
Step4.  上記点のクラスタの変更がある限りStep2 に戻って以上の処理を繰り返し、変更がなくなれば処理を終了する。  
すなわち、K-Meansは、各点が所属するクラスタの重心距離の平均が最小となるように、与えられたクラスタ数k個に分類していくアルゴリズムである。
【００３０】
なお、K-Meansを使用したクラスタリングアルゴリズムについては、例えばJ. MacQueen (1967). “Some methods for classification and analysis of multivariate observations”. Proc. Fifth Berkeley Symp. on Math. Statist. and Prob., Vol. 1 (Univ. of Calif. Press, 1967), p.281-297.に詳しく記載されている。
【００３１】
K-Means等のクラスタリングアルゴリズムを動作させるためには、クラスタ数k としてどのような値を設定するかが課題となる。この発明の一実施形態では、各サーバＳＶ１，ＳＶ２の通信範囲を計算するので、サーバの起動数、つまりデバイスからの送信データを収集し解析する処理を実行するサーバの数を、クラスタ数k として設定する。
【００３２】
サーバの起動数が少なすぎる、つまりクラスタ数k が小さすぎると、サーバが全てのデバイスからの送信データを収集し解析する処理を行うことができなくなり、過負荷状態が発生してしまう。また、デバイスからサーバまでの通信遅延が大きくなりすぎて、アプリケーションの通信性能要件を満たさなくなることがある。
【００３３】
一方、サーバの起動数が多すぎる、つまりクラスタ数k が大きすぎると、一部のサーバにより全てのデバイスからの送信データを収集し処理することが可能となるため、遊休状態のサーバが多くなりシステム全体の処理リソースに無駄が発生してしまう。また、通信遅延がアプリケーションの通信性能要件を十分満たしているにもかかわらず、それを超える過剰な台数のサーバが常に動作する状態となり、システムの電力消費が増大する。
【００３４】
クラスタリング計算では、基地局の位置情報とデバイスの位置情報とを用いて、各サーバの通信範囲、つまりどのサーバがどの基地局を担当するかを計算する。各サーバが担当する基地局が計算されれば、各基地局の無線エリアに存在するデバイスを把握することができるため、サーバが担当する基地局を計算することと、サーバが担当するデバイスを計算することとは同義である。クラスタリングの最適化計算では、各基地局の無線エリアに存在するデバイスと、各基地局を担当するサーバとの通信距離が最小化できるように計算を繰り返す。
【００３５】
（３−１）通信範囲計算アルゴリズムの第１の実施例
第１の実施例は、クラスタ数k の初期値を“k＝１”に設定し、クラスタリング計算を開始する手法である。  
この例では、サーバを同時に１台ずつ選択しながら選択したサーバと各デバイスとの間の通信距離の平均をそれぞれ算出し、この通信距離の平均が最小となるサーバを１台選択する処理が行われる。しかし、選択された１台のサーバに多数のデバイスからの通信が集中すると、サーバで過負荷状態が発生してしまう。
【００３６】
そこで、上記サーバと各デバイスとの間の通信距離だけでなく、１台のサーバが担当するデバイスの台数が閾値を超えた場合に、クラスタ数k を１増加して“k ＝２”とし、サーバを２台ずつ選択して上記クラスタリング計算を再度実行する。以後同様に、クラスタ数k を１増加するごとに上記クラスタリングの最適化計算を繰り返し、選択したサーバと各デバイスとの間の通信距離が最小となり、かつ当該サーバが過負荷状態にならない、つまりサーバが担当するデバイスの台数が閾値以下になるときの、クラスタ数k （サーバの数）を求める。そして、このとき選択された各サーバに対しデータ処理を担当する基地局を割り当てる。
【００３７】
図６はこの第１の実施例によるクラスタリングの計算結果の一例を示すもので、この例ではクラスタ数k ＝１からクラスタリング計算が開始され、クラスタ数がk ＝８のとき、つまりサーバが８台選択されたときに、これらのサーバと各デバイスとの間の通信距離が最小となり、かつ当該各サーバが過負荷状態にならない条件を検出できた場合を示している。
【００３８】
以上述べた第１の実施例によれば、デバイスの台数が比較的少ないシステムであれば、比較的短時間に最適なクラスタ数k （サーバの数）を計算することができる。
【００３９】
（３−２）通信範囲計算アルゴリズムの第２の実施例
上記第１の実施例では、システムの規模が大きくなり、カバーするエリアに多数のデバイス存在する場合には、クラスタ数k の初期値を“１”としてクラスタリング計算を開始すると、最適なクラスタ数k （サーバの数）を計算するまでに多くのクラスタリング計算を繰り返すことになる。しかも、デバイスの位置が頻繁に変化するような場合には、例えば上記最適なクラスタ数k （サーバの数）を計算するクラスタリング計算を毎秒繰り返し実行する必要があるため、通信範囲制御装置ＣＳの処理負荷が膨大となる。その結果、デバイスの台数が例えば数千万台から数百万台に達するような場合には、サーバの通信範囲をリアルタイムに更新することが困難になるおそれがある。
【００４０】
そこで、第２の実施例では以下のようにクラスタリング計算が行われる。すなわち、第２の実施例は、最適なクラスタ数（サーバ数）k を求めるために、クラスタ数k の初期値をk ＝１とするのではなく、直前（前回）のクラスタリング計算で求めた最適なクラスタ数k’ に設定する。これは、デバイスの位置情報が短時間に急激に変化することは少ないため、今回のクラスタリング計算で求まる最適なクラスタ数k は、直前のクラスタリング計算で求めた最適なクラスタ数k’ と近くなる、という点に着目したものである。
【００４１】
図５は、この第２の実施例を説明するために用いる図である。  
第２の実施例における通信範囲計算アルゴリズムでは、クラスタ数kの初期値を直前のクラスタリング計算で求めた最適なクラスタ数k’ として、クラスタリング計算を開始する。
【００４２】
ところで、クラスタ数k の初期値を直前のクラスタリング計算で求めた最適なクラスタ数k’ に設定して最適化計算を実施する場合、今回の最適なクラスタ数は、初期値と同じ場合、初期値よりも大きくなる場合、初期値よりも小さくなる場合、の３種類が考えられる。そこで、最適化計算の計算方向としては、上記設定された初期値を中心に、例えばクラスタ数k を１減少させる方向と、１増加させる方向とを交互に設定する。
【００４３】
例えば、図５の例では、最初にクラスタ数k の初期値をk ＝１０に設定して最適化計算を開始し、次にクラスタ数k がk ＝９のときと、クラスタ数k がk ＝１１のときのクラスタリング結果を順に求める。このとき、例えばクラスタ数k がk ＝９のときの最適化計算で、各デバイスと各サーバまでの通信距離が最小となり、かつ各サーバが担当するデバイスの台数が閾値以下となる、つまり過負荷状態とならないような、最適なクラスタリング結果を求めることができたとする。この場合は、「クラスタ数をこれ以上大きくしても意味がない」と判断し、クラスタ数の計算方向として、クラスタ数kを増加させていく方向への最適化計算は行わないようにする。
【００４４】
すなわち、図５の例では、クラスタ数k がk ＝１１の最適化計算を行わないようにする。これは、現在のデバイスの位置情報に対して、適切に選択された９台のサーバを使えば、各サーバが全てのデバイスからの送信データを収集し解析処理できることから、１０台以上のサーバが不要ということが自明になるからである。
【００４５】
同様に、例えばクラスタ数k がk ＝１１のときの最適化計算で、デバイスとサーバまでの通信距離が最小となり、かつサーバが過負荷状態とならないような最適なクラスタリング結果を求めることができたとする。この場合は、「クラスタ数をこれ以上小さくしても意味がない」と判断し、クラスタ数の計算方向として、クラスタ数k を減少させていく方向への最適化計算は行わないようにする。
【００４６】
例えば、図５の例では、クラスタ数k がk ＝９以下の最適化計算は不要となる。これは、現在のデバイスの位置情報に対して、選択された１０台以下のサーバを使うと、各サーバが全てのデバイスからの送信データを収集し解析処理することができなくなり、過負荷状態が発生してしまうため、１０台以下のサーバではサービスを提供できないということが自明になるからである。
【００４７】
以上の計算を繰り返すことで、各デバイスと各サーバまでの通信距離が最小となり、かつ、各サーバが過負荷状態とならないような最適なクラスタリング結果を求めることができる。図５の例において、例えばクラスタ数k がk ＝８のときに最適なクラスタリング結果が得られたとすると、この場合のクラスタリング計算の回数は４回となる。ちなみに、図６に示した第１の実施例によれば、クラスタ数k がk ＝８のときの最適なクラスタリング結果が得られるまでに、８回のクラスタリング計算が必要となる。従って、第２の実施例の計算アルゴリズムを使用することで、計算回数を半減させることが可能となる。その結果、基地局の台数およびデバイスの台数が非常に多い場合でも、最適化計算の計算時間を短縮して、リアルタイムにサーバの通信範囲を求めることが可能となる。
【００４８】
なお、以上の説明では、各デバイスと各サーバまでの通信距離が最小となり、かつ、各サーバが過負荷状態とならないような最適なクラスタ数k を求めるようにした。しかし、通信距離が、最小とならなくても、サーバの処理能力に応じて予め設定した閾値以下となり、かつ各サーバが担当するデバイスの台数が閾値以下となった（各サーバが過負荷状態とならない）ときのクラスタ数k を求めるようにしてもよい。
【００４９】
図４は、第２の実施例における通信範囲計算アルゴリズムを実行する際の、通信範囲制御装置ＣＳの具体的な処理手順と処理内容を示すフローチャートである。  
（３−２−１）パラメータの事前設定
通信範囲制御装置ＣＳは、通信範囲計算部１３の制御の下、先ずステップＳ４１において、処理に必要な各種パラメータを設定する。例えば、現在のクラスタ数を変数k で表す。この変数k は起動するサーバの台数を意味する。変数k の初期値としてk ＝１を代入する。また、直前のクラスタリング計算で求めた最適なクラスタ数k’ とし、k’ 以上のクラスタ数を格納する一時変数をk_p とする。k_p の初期値をk’ とする。さらに、k’ 以下のクラスタ数を格納する一時変数をk_n とする。k_n の初期値をk’ とする。
【００５０】
また、第２の実施例では、先に述べたように最適化計算の過程で、「クラスタ数をこれ以上大きくしても意味がない」という状態が検出された場合は、クラスタ数の計算方向として、クラスタ数k を増加させていく方向への最適化計算は行わないようにしている。そこで、上記「クラスタ数をこれ以上大きくしても意味がない」という状態が検出されたかどうかを意味するフラグをf_p と定義し、上記状態が検出されていないときf_p ＝“０”、検出されたときf_p ＝“１”とする。同様に、「クラスタ数をこれ以上小さくしても意味がない」という状態が検出されたかどうかを意味するフラグをf_n と定義し、上記状態が検出されていないときf_n ＝“０”、検出されたときf_n ＝“１”とする。
【００５１】
（３−２−２）クラスタ数k を減少させていく方向の最適化計算
通信範囲計算部１３は、先ずクラスタ数k をk’ 以下に減少させていく方向への最適化計算を開始する。例えば、先ずステップＳ４２によりフラグf_n が“１”になっているか否かを判定し、まだf_n ＝“１”でなければステップＳ４３により変数s を初期値“１”に設定する。変数s は、クラスタリングを計算する際のクラスタIDを表す一時変数である。通信範囲計算部１３は、次にステップＳ４４で上記クラスタIDの変数s が変数k_n を超えたか否かを監視し、超えていなければステップＳ４５〜Ｓ４８によるクラスタリングの最適化計算を以下のように実行する。
【００５２】
すなわち、通信範囲計算部１３は、先ずステップＳ４５においてクラスタC(s) を計算する。クラスタC(s) の計算では、変数s のクラスタIDに対応するサーバに対して、各デバイスと当該サーバまでの通信距離を最小化するために、当該サーバに対してどの基地局を割り当てるかという計算を実施する。言い換えれば、変数s のクラスタIDに対応するサーバの通信範囲を決定する計算を行う。
【００５３】
通信範囲計算部１３は、次にステップＳ４６において、クラスタC(s) のデバイス数n(s) を算出する。この計算では、変数s のクラスタIDに対応するサーバが何台のデバイスからの送信データを処理するかを求める。言い換えれば、各サーバの通信範囲の中にデバイスが何台含まれるかを算出する。
【００５４】
通信範囲計算部１３は、続いてステップＳ４７において、上記算出されたクラスタC(s) のデバイス数n(s) が閾値M を超えるか否かを判定する。この判定の結果、デバイス数n(s) が閾値M を超えていなければ、ステップＳ４８により変数s をインクリメントして次のクラスタIDを持つサーバを選択し、ステップＳ４４に戻ってs が変数k_n を超えるまで、クラスタIDの変数s をインクリメントすることで各サーバを順次選択しながら、上記ステップＳ４５〜Ｓ４８によるクラスタC(s) の計算およびデバイス数n(s) の計算を繰り返す。
【００５５】
これに対し、変数s がk_n を超えるまで上記クラスタリング計算を行っても、デバイス数n(s) が閾値M を超えなかったとする。この場合通信範囲計算部１３は、現在のクラスタ数でも、特定のサーバにデバイスからの通信が集中しすぎて過負荷状態が発生することなく最適なクラスタリングを求めることができたと判断し、さらに少ないクラスタ数でもクラスタリングできる可能性を含んでいるため、ステップＳ５３においてクラスタ数k_n を１減少させる。そして、ステップＳ４３により変数s を初期値”１”に戻し、ステップＳ４４〜ステップＳ４８によるクラスタ数k を減少させていく方向の最適化計算をやり直す。
【００５６】
但し、上記クラスタ数k を減少させていく方向の最適化計算をやり直す前に、通信範囲計算部１３は、ステップＳ５４においてクラスタ数k の増加方向へのクラスタリング計算の可否をフラグf_p により確認する。そして、フラグf_p が“１”の場合、つまり増加方向への計算が既に不可能の場合には、引き続き上記クラスタ数k を減少させていく方向の最適化計算をやり直す。
【００５７】
一方、フラグf_p が“０”の場合には、一旦クラスタ数k を増加させていく方向への最適化計算を行った後、上記クラスタ数k を減少させていく方向の最適化計算をやり直す。これは、クラスタ数k を減少させていく方向の最適化計算と、クラスタ数k を増加させていく方向の最適化計算とを、１個のクラスタk を選択するごとに交互に実行するためである。なお、クラスタ数k を増加させていく方向の最適化計算の処理については後述する。
【００５８】
さて、上記ステップＳ４５〜Ｓ４８によるクラスタ数k を減少させていく方向の最適化計算の結果、いずれかのサーバにおいてクラスタC(s) のデバイス数n(s) が閾値M を超えたとする。この場合通信範囲計算部１３は、現在のクラスタ数k では全てのデバイスからの送信データを処理しきれない状態、つまり特定のサーバにデバイスからの送信データが集中しすぎて過負荷状態が発生してしまうと判断する。すなわち、k_n 以下のクラスタ数の方向に向けてクラスタリング計算を行っている際に、クラスタC(s) のデバイス数n(s) が閾値M を超えた場合、k_n 以下のクラスタリング数では値が小さすぎるため、クラスタリング数k_n をこれ以上小さくしても意味がないと判断する。従って、この場合通信範囲計算部１３は、ステップＳ４９によりフラグf_n を“１”にセットし、以後k_n 以下のクラスタ数の方向に向けたクラスタリング計算を行わずに、ステップＳ５１でフラグがf_p ＝“０”であることを確認した後、ステップＳ４２に戻る。
【００５９】
（３−２−３）クラスタ数k を増加させていく方向の最適化計算
通信範囲計算部１３は、先ずステップＳ５４によりフラグf_p が“１”になっているか否かを判定し、まだf_p ＝“１”でなければステップＳ５５によりクラスタIDの変数s を初期値“１”に設定する。通信範囲計算部１３は、次にステップＳ５６で上記クラスタIDの変数s が変数k_p を超えたか否かを監視し、超えていなければステップＳ５７〜Ｓ６１によるクラスタリングの最適化計算を以下のように実行する。
【００６０】
すなわち、通信範囲計算部１３は、先ずステップＳ５７においてクラスタC(s) を計算する。クラスタC(s) の計算では、先に述べたステップＳ４５の場合と同様に、変数s のクラスタIDに対応するサーバに対して、各デバイスと当該サーバまでの通信距離を最小化するために、当該サーバに対してどの基地局を割り当てるかという計算を実施する。言い換えれば、変数s のクラスタIDに対応するサーバの通信範囲を決定する計算を行う。
【００６１】
通信範囲計算部１３は、次にステップＳ５８において、クラスタC(s) のデバイス数n(s) を算出する。この計算では、変数s のクラスタIDに対応するサーバが何台のデバイスからの送信データを処理するかを求める。言い換えれば、各サーバの通信範囲の中にデバイスが何台含まれるかを算出する。
【００６２】
通信範囲計算部１３は、続いてステップＳ５９において、上記算出されたクラスタC(s) のデバイス数n(s) が閾値M を超えるか否かを判定する。この判定の結果、デバイス数n(s) が閾値M を超えていなければ、ステップＳ６１により変数s をインクリメントして次のクラスタIDを持つサーバを選択し、ステップＳ５６に戻ってs が変数k_p を超えるまで、クラスタIDの変数s をインクリメントすることで各サーバを順次選択しながら、上記ステップＳ５７〜Ｓ６１によるクラスタC(s) の計算およびデバイス数n(s) の計算を繰り返す。
【００６３】
これに対し、デバイス数n(s) が閾値M を超えたとする。この場合通信範囲計算部１３は、現在のクラスタ数k では全てのデバイスからの送信データを処理しきれない状態、つまりサーバにデバイスからの送信データが集中しすぎて過負荷状態が発生してしまうと判断する。そして、ステップＳ６２によりクラスタ数k_n を１増加させる。そして、ステップＳ５５により変数s を初期値”１”に戻し、ステップＳ５７〜ステップＳ６１によるクラスタ数k を増加させていく方向の最適化計算をやり直す。
【００６４】
但し、上記クラスタ数k を増加させていく方向の最適化計算をやり直す前に、通信範囲計算部１３は、ステップＳ４２においてクラスタ数k の減少方向へのクラスタリング計算の可否をフラグf_n により確認する。そして、フラグf_n が“１”の場合、つまり減少方向への計算が既に不可能の場合には、引き続き上記クラスタ数k を増加させていく方向の最適化計算をやり直す。
【００６５】
一方、フラグf_n が“０”の場合には、クラスタ数k を減少させていく方向への最適化計算に戻って実行した後、上記クラスタ数k を増加させていく方向の最適化計算をやり直す。この結果、クラスタ数k を減少させていく方向の最適化計算と、クラスタ数k を増加させていく方向の最適化計算とが、１個のクラスタk を選択するごとに交互に実行される。つまり、k_n を１減少させたクラスタリングの再計算と、k_p を１増加させたクラスタリングの再計算が、交互に繰り返し行われる。
【００６６】
（３−２−４）サーバに対する基地局の割当制御
上記クラスタ数k を減少させていく方向の最適化計算と、クラスタ数k を増加させていく方向の最適化計算とを交互に実行した結果、あるクラスタ数k に対するクラスタリング計算の結果、フラグf_p およびf_n がいずれも“１”となったとする。そうすると通信範囲計算部１３は、例えばクラスタ数k を減少させていく方向の最適化計算を行っていた場合には、ステップＳ５１からステップＳ５２に移行し、クラスタ数k_n+1をクラスタ数k とし、かつこのときのクラスタ数k を最適なクラスタ数k’ に設定し、処理を終了する。
【００６７】
一方、クラスタ数k を増加させていく方向の最適化計算を行っていた場合には、ステップＳ６４からステップＳ６５に移行し、このときのクラスタ数k_p をクラスタ数k とし、かつこのクラスタ数k を最適なクラスタ数k’ に設定し、処理を終了する。かくして、クラスタ数k の最適値と、当該クラスタが担当する通信範囲を表す情報が得られる。
【００６８】
上記最適化計算が終了すると、通信範囲制御装置ＣＳは基地局割当制御部１４の制御の下、上記最適化計算の結果に基づいて、上記クラスタ数k の最適値k’ に相当するサーバの通信範囲に存在する基地局を特定する。すなわち、データ収集処理に使用する各サーバに対する基地局の割当を計算する。そして、基地局割当制御部１４は、上記データ収集処理に使用する各サーバに対する基地局の割当結果を表す情報を、更新時刻を表す情報と関連付けて基地局割当情報記憶部２４に記憶させる。またそれと共に基地局割当制御部１４は、上記基地局割当情報を含む更新指示情報を生成し、この更新指示情報を通信インタフェース部３２から該当するサーバに向けて送信する。
【００６９】
この結果、上記更新指示情報を受信したサーバは、当該更新指示情報に含まれる基地局割当情報に応じて自装置が受信すべき基地局を選択し、以後当該選択した基地局を経由して伝送されるデバイスの送信データを受信し解析する。
【００７０】
例えば、いま仮にサーバＳＶ１，ＳＶ２に対し、それぞれ基地局ＢＳ１，ＢＳ２および基地局ＢＳ３〜ＢＳ５が割り当てられているとする。図７はこのときの状態の一例を示したものである。この状態では、デバイス（人型の形状で図示）の存在位置の分布が無線エリアＥ１，Ｅ２よりも無線エリアＥ３〜Ｅ５に偏っており、サーバＳＶ２に集中している。
【００７１】
そこで、この場合通信範囲制御装置ＣＳは、予め記憶されているサーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置および処理能力を表す情報と、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置情報と、取得した各デバイスの存在位置情報とに基づいて、クラスタリング計算を行う。そして、サーバＳＶ１，ＳＶ２と各デバイスとの間の通信距離が最小となり、かつ当該サーバＳＶ１，ＳＶ２がいずれも過負荷状態にならないという要件を満たす、サーバＳＶ１，ＳＶ２に対する基地局の最適な割当情報を求める。そして、この基地局割当情報に従い、サーバＳＶ１，ＳＶ２に対する基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の割り当てを変更する。
【００７２】
例えば、図８に示すように、サーバＳＶ１に対し基地局ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ４を割り当て、サーバＳＶ２に対し基地局ＢＳ３，ＢＳ５を割り当てる。この結果、サーバＳＶ２の処理負荷が軽減され、サーバＳＶ２では安定したデータ収集および解析処理を行うことが可能となる。
【００７３】
また、デバイスの移動によりシステムのサービスエリア内に存在するデバイスの台数が減少したとする。この場合通信範囲制御装置ＣＳは、上記減少後の各デバイスの存在位置情報に基づいてクラスタリング計算を再度実行し、サーバＳＶ１，ＳＶ２に対する基地局の最適な割当情報を求める。そして、この基地局割当情報に従い、サーバＳＶ１，ＳＶ２に対する基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の割り当てを変更する。
【００７４】
例えば、図９に示すように、サーバＳＶ１に対しすべての基地局ＢＳ１〜ＢＳ５を割り当て、サーバＳＶ２に対する基地局の割り当てを無くして非動作状態に設定する。この結果、各デバイスからの送信データの収集および解析処理をサーバＳＶ１により維持しつつ、サーバＳＶ２の動作を停止させることでシステム全体の電力消費を減らして運用コストを低減することが可能となる。
【００７５】
（効果）
以上詳述したように一実施形態では、通信範囲制御装置ＣＳを新たに設けている。そして、この通信範囲制御装置ＣＳにより、一定の時間間隔で、サーバＳＶ１，ＳＶ２の設置位置および処理能力を表す情報と、各基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の設置位置情報と、取得された各デバイスの存在位置情報とに基づいて、サーバＳＶ１，ＳＶ２と各デバイスとの間の通信距離が最小となり、かつ当該サーバＳＶ１，ＳＶ２がいずれも過負荷状態にならないという要件を満たす、サーバＳＶ１，ＳＶ２にとって最適な通信範囲を求めるためのクラスタリング計算を行っている。そして、このクラスタリング計算により求められた最適な通信範囲を示す情報に基づいて、サーバＳＶ１，ＳＶ２に対する基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の割り当てを更新するようにしている。
【００７６】
従って、例えば複数のデバイスの中に、車両に搭載されたセンサや人が所持する携帯端末等のように移動可能なデバイスが含まれていて、これらのデバイスが移動してその存在位置が変化しても、このデバイスの存在位置の変化に応じてその時々で最適となるように各サーバＳＶ１，ＳＶ２の通信範囲が、つまり各サーバＳＶ１，ＳＶ２がデータ処理を担当する基地局ＢＳ１〜ＢＳ５の割り当てが自動的かつリアルタイムに更新される。この結果、各サーバＳＶ１，ＳＶ２がデータ処理を担当するデバイスの数を常に最適な数に維持することが可能となり、これにより一部のサーバへの処理負荷の集中を防止して、システム全体の動作信頼性の向上を図ることが可能となる。また、システム管理者が、各サーバＳＶ１，ＳＶ２の処理負荷を監視して処理負荷の集中を解消するための操作を手動で行う必要がなくなり、これによりシステムの運用コストを大幅に低減することが可能となる。
【００７７】
また、最適な通信範囲を求めるためのクラスタリング計算を、前回の最適化計算により求められたクラスタ数k の最適値k’ を初期値として開始し、しかもこの最適値k’ を中心にクラスタ数k を減少させる方向と増加させる方向のクラスタリング計算を交互に行うようにしている。このため、いち早く最適なクラスタ数k を求めることができ、これにより最適化計算の繰り返し回数を減らして、サーバＳＶ１，ＳＶ２の最適通信範囲を求めるまでに要する時間を短縮し、最適化制御のリアルタイム性をより一層向上させることができる。
【００７８】
さらに、クラスタリング計算の結果、基地局を割り当てる必要のないサーバが発生した場合に、当該サーバを動作停止状態とするように制御している。このため、各デバイスからの送信データの収集および解析処理を一部のサーバにより維持しつつ、他のサーバの動作を停止させることでシステム全体の電力消費を減らして運用コストを低減することが可能となる。
【００７９】
［他の実施形態］
前記一実施形態では、予め設定した一定の周期で最適な通信範囲を求めるためのクラスタリング計算を行うようにしたが、サーバまたは基地局が新設されるか或いは設置位置が変更になった時点にも実行するようにしてもよい。また、固定設置タイプのデバイスが新設されたり或いは設置位置が変更された時点で実行するようにしてもよい。
【００８０】
その他、データ処理装置および基地局の設置数や設置位置、デバイスの種類やその存在位置情報の取得タイミングや取得方法、クラスタリングアルゴリズムの種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【００８１】
なお、実施形態には以下の態様がある。
第１の態様は、通信範囲計算部により、データ処理を行うデータ処理装置の候補数を変化させながら、当該データ処理装置と複数のデバイスとの間の通信距離が最小となり、かつ前記データ処理装置の処理負荷量が予め設定された閾値以下となるときの、前記データ処理装置の数と、当該データ処理装置に対する基地局の割当数を計算する最適化計算を行い、当該最適化計算の結果を、前記通信範囲を表す情報とするものである。
【００８２】
第２の態様は、通信範囲計算部において、前記最適化計算を開始する際に、前回の最適化計算により求められたデータ処理装置の数を前記データ処理装置の候補数の初期値に設定するようにしたものである。
【００８３】
第３の態様は、前記通信範囲計算部において、前記設定された候補数の初期値を起点として前記候補数を単位数減少させて前記最適化計算を実行する第１の処理と、前記候補数を単位数増加させて前記最適化計算を実行する第２の処理とを交互に実行し、前記第１の処理において前記データ処理装置の処理負荷量が前記閾値を超えた時点で前記第１の処理を停止させ、前記第２の処理において前記データ処理装置の処理負荷量が前記閾値以下になった時点で前記第２の処理を停止させるようにしたものである。
【００８４】
第４の態様は、基地局割当制御部により、前記計算された通信範囲に基づいて、前記複数のデータ処理装置のうちデータ処理を担当するデータ処理装置を動作状態に設定し、前記データ処理を担当しないデータ処理装置を動作停止状態に設定するようにしたものである。
【００８５】
さらに、上述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
通信範囲計算部により、複数のデバイスの存在位置と、複数のデータ処理装置の配置位置およびデータ処理能力と、複数の基地局の配置位置とに基づいて、上記複数のデータ処理装置が担当する無線エリアの最適範囲が計算され、この計算された通信範囲に基づいて複数のデータ処理装置の各々に対しデータの処理を担当する基地局が割り当てられる。
【００８６】
従って、例えば上記複数のデバイスの中に、車両に搭載されたセンサや人が所持する携帯端末等のように移動可能なデバイスが含まれていて、これらのデバイスが移動してその位置が変化しても、このデバイスの位置の変化に応じてその時々で最適となるように各データ処理装置の通信範囲が、つまり各データ処理装置がデータ処理を担当する基地局の割り当てが自動的にリアルタイムに制御される。この結果、各データ処理装置がデータ処理を担当するデバイスの数を常に最適な数に維持することが可能となり、これにより一部のデータ処理装置への処理負荷の集中を防止して、システム全体の動作信頼性の向上を図ることが可能となる。また、システム管理者が、各データ処理装置の処理負荷を監視して処理負荷の集中を解消するための操作を手動で行う必要がなくなり、これによりシステムの運用コストを大幅に低減することが可能となる。
【００８７】
また、各データ処理装置の最適通信範囲を計算する際に、データ処理を行うデータ処理装置の候補数を変化させながら、データ処理装置の最適数と当該データ処理装置に対する基地局の最適な割当数とを求める最適化計算が行われる。この結果、その時々の各デバイスの存在位置に応じた、データ処理装置の最適な数と各データ処理装置に対する基地局の最適な割当数を計算することができる。
【００８８】
さらに、上記最適化計算が、前回の最適化計算により求められたデータ処理装置の数を初期値として開始される。一般に、デバイスの位置は短時間に急激に変化することは少なく、最適なデータ処理装置の数も短時間に急激に変化することはない。従って、最適化計算を行うときのデータ処理装置の候補数の初期値を、前回の最適化計算により求められたデータ処理装置の数に設定すれば、最適化計算の繰り返し回数を減らして、データ処理装置の最適通信範囲を求めるまでに要する時間を短縮し、これにより最適化制御のリアルタイム性をより一層向上させることができる。
【００８９】
またさらに、データ処理装置の候補数の初期値を前回の最適化計算により求められたデータ処理装置の数に設定して最適化計算を行う際に、候補数を減少させて最適化計算を行う第１の処理と、候補数を増加させて最適化計算を行う第２の処理が交互に行われる。このため、前回の最適化計算時から最適なデータ処理装置の数が減少している場合でもまた増加している場合でも、データ処理装置の最適数を短時間に計算できる確率を高めることができる。
【００９０】
さらにまた、複数のデータ処理装置のうち、最適化計算で求められた最適数以外のデータ処理装置の動作は停止される。このため、システムとしてデータ処理装置による電力消費量を最適化することができる。
【００９１】
従って、本実施形態によれば、複数のデバイスがそれぞれ送信するデータを複数のサーバで分担して処理する際に、デバイスが移動しても常に安定したデータ処理を可能にする技術を提供することができる。
【００９２】
いくつかの実施形態が記述されたが、これらの実施形態は、一例としてのみ提示されていて、かつ、これらはこの発明の範囲を限定することを意図していない。実際、ここに記述される新規な実施形態は他の様々な形式で具体化されてもよい。さらに、ここに記述された実施形態の形式において様々な削除、追加、および変更が、この発明の精神から逸脱することなくなされてもよい。添付している請求項およびそれらの均等物は、この発明の範囲および精神のうちにあるような形式または変形を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００９３】
ＣＳ…通信範囲制御装置、
ＳＶ１，ＳＶ２…サーバ、
ＢＳ１〜ＢＳ５…基地局、
Ｅ１〜Ｅ５…無線エリア、
ＮＷ…ネットワーク、
ＴＭ…管理用端末、
１…制御ユニット、
２…記憶ユニット、
３…インタフェースユニット、
１１…サーバ・基地局管理部、
１２…デバイス位置情報取得部、
１３…通信範囲計算部、
１４…基地局割当制御部、
２１…サーバ管理情報記憶部、
２２…基地局管理情報記憶部、
２３…デバイス位置情報記憶部、
２４…基地局割当情報記憶部、
３１…端末インタフェース部、
３２…通信インタフェース部。
【図１】
2020090389.tif 000003
【図２】
2020090389.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020090389.tif 000006
【図５】
2020090389.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020090389.tif 000009
【図８】
2020090389.tif 000010
【図９】
2020090389.tif 000011
【国際調査報告】
2020090389.tif 000012
2020090389.tif 000013