(57)【要約】【課題】スマートユーティリティネットワークなどの近距離無線通信ネットワークと公衆無線通信ネットワークなどの広域通信ネットワークとを接続して効率的に電力メータなどの機器の制御やデータ取得を実現し得る通信システム、中継装置及び通信方法を提供する。【解決手段】中継装置100Aは、端末装置200Aの識別子と、近距離無線通信ネットワーク内における端末装置200Aのアドレスとが対応付けられたアドレス管理テーブルTB1を保持し、受信した下りパケットに含まれる端末装置200Aの識別子に基づいて、アドレス管理テーブルTB1において端末装置200Aの識別子と対応付けられている端末装置200Aのアドレスを宛先としたコマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した端末装置宛てフレームを近距離無線通信ネットワーク60Aに送信する。【選択図】図１
2014192727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末装置と、複数の前記端末装置によって構成される近距離無線通信ネットワークと、前記近距離無線通信ネットワークよりも広いエリアをカバーする広域通信ネットワークとの間に設けられる中継装置とを含む通信システムであって、
前記中継装置は、
前記端末装置の識別子と、前記端末装置に対するコマンドとを含む下りパケットを前記広域通信ネットワークに接続されたサーバから受信する下りパケット受信部と、
前記端末装置の識別子と、前記近距離無線通信ネットワーク内における前記端末装置のアドレスとが対応付けられたアドレス管理テーブルを保持するテーブル保持部と、
前記下りパケット受信部が受信した前記下りパケットに含まれる前記端末装置の識別子に基づいて、前記アドレス管理テーブルにおいて前記端末装置の識別子と対応付けられている前記端末装置のアドレスを宛先とした前記コマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信する下り送信フレーム処理部と
を備え、
前記端末装置は、前記中継装置から前記端末装置宛てフレームを受信し、前記端末装置宛てフレームに含まれる前記コマンドに基づいた処理を実行する受信処理部を備える通信システム。
【請求項２】
前記端末装置は、前記近距離無線通信ネットワークを介して、前記端末装置の識別子及び前記サーバ宛てのデータを含む上りフレームを前記中継装置に送信する送信処理部を備え、
前記中継装置は、
複数の前記端末装置から前記上りフレームを受信する上りフレーム受信部と、
前記アドレス管理テーブルに基づいて、前記端末装置の識別子と前記サーバ宛てのデータとの組合せを複数含むサーバ宛てパケットを前記広域通信ネットワークに送信する上り送信パケット処理部と
を備える請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
端末装置と、複数の前記端末装置によって構成される近距離無線通信ネットワークと、前記近距離無線通信ネットワークよりも広いエリアをカバーする広域通信ネットワークとの間に設けられる中継装置であって、
前記端末装置の識別子と、前記端末装置に対するコマンドとを含む下りパケットを前記広域通信ネットワークに接続されたサーバから受信する下りパケット受信部と、
前記端末装置の識別子と、前記近距離無線通信ネットワーク内における前記端末装置のアドレスとが対応付けられたアドレス管理テーブルを保持するテーブル保持部と、
前記下りパケット受信部が受信した前記下りパケットに含まれる前記端末装置の識別子に基づいて、前記アドレス管理テーブルにおいて前記端末装置の識別子と対応付けられている前記端末装置のアドレスを宛先とした前記コマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信する下り送信フレーム処理部と
を備える中継装置。
【請求項４】
複数の前記端末装置から前記上りフレームを受信する上りフレーム受信部と、
前記端末装置の識別子と前記サーバ宛てのデータとの組合せを複数含むサーバ宛てパケットを前記広域通信ネットワークに送信する上り送信パケット処理部と
を備える請求項３に記載の中継装置。
【請求項５】
前記広域通信ネットワークを構成するゲートウェイ装置との通信ベアラを設定し、設定した前記通信ベアラを保持する通信ベアラ設定部を備え、
前記下りパケット受信部は、保持されている前記通信ベアラを介して、異なる前記端末装置宛ての下りパケットを受信する請求項３に記載の中継装置。
【請求項６】
前記広域通信ネットワークを構成するゲートウェイ装置との通信ベアラを設定し、設定した前記通信ベアラを保持する通信ベアラ設定部を備え、
前記上り送信パケット処理部は、保持されている前記通信ベアラを介して、異なる前記端末装置から送信された複数の前記サーバ宛てパケットを送信する請求項４に記載の中継装置。
【請求項７】
前記下りパケット受信部は、複数の前記端末装置の識別子と、一つの前記コマンドとを含む前記下りパケットを受信し、
前記下り送信フレーム処理部は、前記下りパケットに基づいて、前記複数の前記端末装置に対して、前記コマンドを含む端末装置宛てフレームをそれぞれ生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信する請求項３に記載の中継装置。
【請求項８】
端末装置と、複数の前記端末装置によって構成される近距離無線通信ネットワークと、前記近距離無線通信ネットワークよりも広いエリアをカバーする広域通信ネットワークとの間に設けられる中継装置とによって実行される通信方法であって、
前記中継装置が、前記端末装置の識別子と、前記端末装置に対するコマンドとを含む下りパケットを前記広域通信ネットワークに接続されたサーバから受信するステップと、
前記中継装置が、受信した前記下りパケットに含まれる前記端末装置の識別子に基づいて、前記端末装置の識別子と、前記近距離無線通信ネットワーク内における前記端末装置のアドレスとが対応付けられたアドレス管理テーブルにおいて前記端末装置の識別子と対応付けられている前記端末装置のアドレスを宛先とした前記コマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信するステップと、
前記端末装置が、前記中継装置から前記端末装置宛てフレームを受信し、前記端末装置宛てフレームに含まれる前記コマンドに基づいた処理を実行するステップと
を備える通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の端末装置によって構成される近距離無線通信ネットワークと、当該近距離無線通信ネットワークよりも広いエリアをカバーする広域通信ネットワークとを含む通信システム、中継装置及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
IEEE802.15.4e/gは、920MHz帯の無線バンドを利用した分散型のマルチホップを自立的に構築する近距離無線技術（主に、物理層及びMAC層）であり、各家庭の電力メータの検針など、いわゆるMachine Type Communication（MTC）への適用を目的として標準化されている（例えば、非特許文献１）。IEEE802.15.4e/gの自立分散型マルチホップ無線通信技術は、単独でも利用できるが、電力メータのデータの管理などを実行するサーバ（例えば、Meter Data Management System(MDMS)）と、広域網（WAN）、例えば、公衆無線通信ネットワーク（3GやLTE）を経由して通信する形態が求められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ユビキタスセンサーネットワーク、電子情報学会誌Vol.95 No.9, 2012 pp772-778
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、公衆無線通信ネットワーク（3GやLTE）を経由して電力メータなどのデータの管理などを実行する場合、次のような問題がある。すなわち、各家庭に設置される電力メータの数は膨大であり、このような膨大な数の電力メータの制御やデータ取得を効率的に実現する必要がある。
【０００５】
このような問題に関して、IEEE802.15.4e/gに準拠したスマートユーティリティネットワーク（SUN）の仕様も規定されているが、SUNと公衆無線通信ネットワークとを接続して電力メータの制御やデータ取得を実現する場合、電力メータの数に応じたアドレス割当及び公衆無線通信ネットワーク内における通信ベアラの設定は、技術的及びコスト的な制約が生じ、困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、スマートユーティリティネットワークなどの近距離無線通信ネットワークと公衆無線通信ネットワークなどの広域通信ネットワークとを接続して効率的に電力メータなどの機器の制御やデータ取得を実現し得る通信システム、中継装置及び通信方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、端末装置と、複数の前記端末装置によって構成される前記近距離無線通信ネットワークと、前記近距離無線通信ネットワークよりも広いエリアをカバーする広域通信ネットワークとの間に設けられる中継装置とを含む通信システムであって、前記中継装置は、前記端末装置の識別子と、前記端末装置に対するコマンドとを含む下りパケットを前記広域通信ネットワークに接続されたサーバから受信する下りパケット受信部と、前記端末装置の識別子と、前記近距離無線通信ネットワーク内における前記端末装置のアドレスとが対応付けられたアドレス管理テーブルを保持するテーブル保持部と、前記下りパケット受信部が受信した前記下りパケットに含まれる前記端末装置の識別子に基づいて、前記アドレス管理テーブルにおいて前記端末装置の識別子と対応付けられている前記端末装置のアドレスを宛先とした前記コマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信する下り送信フレーム処理部とを備え、前記端末装置は、前記中継装置から前記端末装置宛てフレームを受信し、前記端末装置宛てフレームに含まれる前記コマンドに基づいた処理を実行する受信処理部を備えることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、端末装置と、複数の前記端末装置によって構成される近距離無線通信ネットワークと、前記近距離無線通信ネットワークよりも広いエリアをカバーする広域通信ネットワークとの間に設けられる中継装置であって、前記端末装置の識別子と、前記端末装置に対するコマンドとを含む下りパケットを前記広域通信ネットワークに接続されたサーバから受信する下りパケット受信部と、前記端末装置の識別子と、前記近距離無線通信ネットワーク内における前記端末装置のアドレスとが対応付けられたアドレス管理テーブルを保持するテーブル保持部と、前記下りパケット受信部が受信した前記下りパケットに含まれる前記端末装置の識別子に基づいて、前記アドレス管理テーブルにおいて前記端末装置の識別子と対応付けられている前記端末装置のアドレスを宛先とした前記コマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信する下り送信フレーム処理部とを備えることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第３の特徴は、端末装置と、複数の前記端末装置によって構成される近距離無線通信ネットワークと、前記近距離無線通信ネットワークよりも広いエリアをカバーする広域通信ネットワークとの間に設けられる中継装置とによって実行される通信方法であって、前記中継装置が、前記端末装置の識別子と、前記端末装置に対するコマンドとを含む下りパケットを前記広域通信ネットワークに接続されたサーバから受信するステップと、前記中継装置が、受信した前記下りパケットに含まれる前記端末装置の識別子に基づいて、前記端末装置の識別子と、前記近距離無線通信ネットワーク内における前記端末装置のアドレスとが対応付けられたアドレス管理テーブルにおいて前記端末装置の識別子と対応付けられている前記端末装置のアドレスを宛先とした前記コマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信するステップと、前記端末装置が、前記中継装置から前記端末装置宛てフレームを受信し、前記端末装置宛てフレームに含まれる前記コマンドに基づいた処理を実行するステップとを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の特徴によれば、スマートユーティリティネットワークなどの近距離無線通信ネットワークと公衆無線通信ネットワークなどの広域通信ネットワークとを接続して効率的に電力メータなどの機器の制御やデータ取得を実現し得る通信システム、中継装置及び通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る通信システム10の全体概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る中継装置100Aの機能ブロック構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る端末装置200Aの機能ブロック構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る下りパケットPDOWN、下りパケットP'DOWN及びサーバ宛てパケットPUPの構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るMDMS20から端末装置200A, 201Aに対するコマンドの送信シーケンスを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る端末装置200A, 201AからMDMS20に対するデータの送信シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１３】
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１４】
（１）通信システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る通信システム10の全体概略構成図である。図１に示すように、通信システム10は、メータデータ管理システム20（以下、MDMS20）、公衆無線通信ネットワーク30、近距離無線通信ネットワーク60A, 60B及び中継装置100A, 100Bによって構成される。
【００１５】
MDMS20は、近距離無線通信ネットワーク60A, 60Bを構成する複数の端末装置（例えば、端末装置200A, 201A）を管理する。具体的には、MDMS20は、公衆無線通信ネットワーク30に接続されたサーバであり、端末装置に対するコマンドを送信したり、端末装置から送信されたデータを取得したりする。
【００１６】
公衆無線通信ネットワーク30は、本実施形態では、3rd Generation Partnership Project（3GPP）において規定される3GやLTEに従った無線ネットワークである。公衆無線通信ネットワーク30には、無線基地局40及びGateway GPRS Support Node/ Packet Data Network Gateway 50（以下、GGSN/PGW50）が含まれる。また、公衆無線通信ネットワーク30には、Mobility Management Entity（MME）、Serving GPRS Support Node/Serving Gateway（SGSN/SGW）及びHome Subscriber Server（HSS）が含まれてもよい。本実施形態において、公衆無線通信ネットワーク30は、広域通信ネットワークを構成する。
【００１７】
近距離無線通信ネットワーク60A, 60Bは、IEEE802.15.4e/gに従った近距離無線通信ネットワークであり、いわゆるスマートユーティリティネットワーク（SUN）やフィールドエリアネットワーク（FAN）を構成する。なお、以下の説明では、主にFANを例として説明する。
【００１８】
近距離無線通信ネットワーク60A, 60Bは、複数の端末装置によって構成される。具体的には、近距離無線通信ネットワーク60Aは、端末装置200A, 201Aなどによって構成され、近距離無線通信ネットワーク60Bは、端末装置200B, 201Bなどによって構成される。
【００１９】
近距離無線通信ネットワーク60A, 60Bがカバーするエリア（端末装置の通信可能距離）は、概ね500m程度である。一方、上述した公衆無線通信ネットワーク30は、近距離無線通信ネットワーク60A, 60Bよりも広いエリアをカバーする。
【００２０】
近距離無線通信ネットワーク60A, 60Bをそれぞれ構成する複数の端末装置（端末装置200A, 201Aなど）は、使用電力量などを計測する電力メータなどの機能を含んでおり、各家庭（住宅）に設置される。当該端末装置は、MDMS20からのコマンドや電力メータの計測データなどのスモールデータを送受信する。
【００２１】
中継装置100A, 100Bは、近距離無線通信ネットワーク60A（60B）と公衆無線通信ネットワーク30との間に設けられる。具体的には、中継装置100Aは、近距離無線通信ネットワーク60Aと、公衆無線通信ネットワーク30を構成する無線基地局40との間に設けられる。同様に、中継装置100Bは、近距離無線通信ネットワーク60Bと、無線基地局40との間に設けられる。
【００２２】
中継装置100A, 100Bは、近距離無線通信ネットワーク60A, 60Bを構成する端末装置を集約するコンセントレータの機能と、公衆無線通信ネットワーク30のアクセスルータの機能とを兼ね備えた装置である。
【００２３】
（２）通信システムの機能ブロック構成
次に、通信システム10の機能ブロック構成について説明する。具体的には、中継装置100A及び端末装置200Aの機能ブロック構成について説明する。
【００２４】
（２．１）中継装置100A
図２は、中継装置100Aの機能ブロック構成図である。図２に示すように、中継装置100Aは、下りパケット受信部111、アドレス管理テーブル保持部112、下り送信フレーム処理部113、下りフレーム送信部115、上りフレーム受信部117、上り送信パケット処理部119、上りパケット送信部121及び通信ベアラ設定部123を備える。なお、中継装置100Bも中継装置100Aと同様の機能ブロック構成を有する。
【００２５】
また、図２に示すように、下りパケット受信部111、上りパケット送信部121及び通信ベアラ設定部123によって、3G/LTE無線通信機能が実現され、下りフレーム送信部115及び上りフレーム受信部117によって、FAN構成・管理・通信機能が実現される。すなわち、3G/LTE無線通信機能によって上述したアクセスルータの機能が提供され、FAN構成・管理・通信機能によって、コンセントレータの機能が提供される。
【００２６】
下りパケット受信部111は、公衆無線通信ネットワーク30を介してMDMS20から送信された下りパケットを受信する。当該下りパケットには、近距離無線通信ネットワーク60Aを構成する端末装置の識別子（以下、端末識別子）と、当該端末装置に対するコマンド（例えば、計測データの送信指令）とがペイロードとして含まれる。
【００２７】
図４（ａ）は、下りパケット受信部111が受信する下りパケットPDOWNの構成例を示す。図４（ａ）に示すように、下りパケットPDOWNは、宛先IPアドレス（中継装置100A, 100B（アクセスルータ）のアドレス）と、端末識別子及びコマンドの組合せとによって構成される。図４（ａ）に示すように、下りパケットPDOWNには、複数の端末識別子及びコマンドの組合せが含まれてもよい。
【００２８】
図４（ｂ）は、下りパケット受信部111が受信する他の下りパケットP'DOWNの構成例を示す。図４（ｂ）に示すように、下りパケットP'DOWNは、複数の端末識別子と、一つのコマンドとを含んでもよい。つまり、下りパケットP'DOWNは、端末識別子及びコマンドの組合せを複数含む下りパケットPDOWNの構成に代えて、複数の端末識別子と対応付けられる一つのコマンドによって構成される。下りパケットP'DOWNは、複数の端末装置に対して同一のコマンドを送信する場合にデータ量を抑制できるため、好適に用い得る。
【００２９】
アドレス管理テーブル保持部112は、端末装置の識別子と、近距離無線通信ネットワーク60A内における端末装置のアドレス（例えば、MACアドレス）とが対応付けられたアドレス管理テーブルTB1（図１参照）を保持する。アドレス管理テーブルTB1は、近距離無線通信ネットワーク60A（FAN）内のルーチングに必要な特有のMACアドレスと、端末識別子と、中継装置100A（アクセスルータ）のIPアドレスとによって構成される。
【００３０】
下り送信フレーム処理部113は、下りパケット受信部111が受信した下りパケット（IPパケット）に含まれる端末識別子に基づいて、アドレス管理テーブルTB1において当該端末識別子と対応付けられている端末装置のアドレスを宛先としたコマンドを含む端末装置宛てフレームを生成する。より具体的には、下り送信フレーム処理部113は、端末装置の(FAN)アドレスを含む端末装置宛てフレームを生成し、受信した下りパケットに含まれるペイロード（コマンド）を生成した端末装置宛てフレームに載せ替える。なお、端末装置宛てフレームは、IEEE802.15.4e/gの仕様に従った転送フレームであり、端末装置迄のFAN内ルーチングに必要な識別子（例えば、MACアドレス）及び端末装置に対するコマンドなどを含む。
【００３１】
また、下り送信フレーム処理部113は、下りパケット受信部111が図４（ｂ）に示した下りパケットP'DOWNを受信した場合、下りパケットP'DOWNに基づいて、下りパケットP'DOWNに含まれる複数の端末識別子に基づいて、当該複数の端末装置に対して、同一のコマンドを含む端末装置宛てフレームを生成することができる。
【００３２】
下りフレーム送信部115は、下り送信フレーム処理部113によって生成された端末装置宛てフレームを近距離無線通信ネットワーク60Aに向けて送信する。
【００３３】
上りフレーム受信部117は、近距離無線通信ネットワーク60Aを構成する複数の端末装置（端末装置200A, 201Aなど）から上りフレームを受信する。なお、上りフレームは、IEEE802.15.4e/gに従ったパケットであり、端末装置の識別子（例えば、MACアドレス）及び計測データなどを含む。
【００３４】
上り送信パケット処理部119は、端末識別子とMDMS20（サーバ）宛てのデータ（計測データなど）との組合せを複数含むサーバ宛てパケット（IPパケット）を生成する。
【００３５】
図４（ｃ）は、中継装置100Aから送出されるサーバ宛てパケットPUP（具体的には、MDMS20宛てのIPパケット）の構成例を示す。図４（ｃ）に示すように、サーバ宛てパケットPUPは、宛先IPアドレス（MDMS20のアドレス）と、端末識別子及びデータ（計測データなど）の組合せとによって構成される。図４（ｃ）に示すように、サーバ宛てパケットPUPには、所定時間内に中継装置100Aが受信した複数の端末識別子及びデータの組合せが含まれてもよい。
【００３６】
上りパケット送信部121は、上り送信パケット処理部119によって生成されたサーバ宛てパケットPUPを公衆無線通信ネットワーク30に向けて送信するOSIレイヤ１及びレイヤ２の機能を提供する。
【００３７】
通信ベアラ設定部123は、公衆無線通信ネットワーク30を構成するGGSN/PGW50（ゲートウェイ装置）との通信ベアラを設定するなど、OSIレイヤ３（IP）の機能を提供する。通信ベアラ設定部123は、設定した通信ベアラをMDMS20と端末装置200A, 201Aなどとの通信のために保持する。通信ベアラは、公衆無線通信ネットワーク30内において設定される論理的な通信路である。通信ベアラは、3GやLTEによって規定される手順（例えば、RRC Connection RequestやSetupメッセージ）によって設定され、当該手順を経てIPにおける中継装置100AとMDMS20と間の通信が可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、設定された中継装置100Aと公衆無線通信ネットワーク30と間、及び公衆無線通信ネットワーク30内の通信ベアラは、複数の端末装置とMDMS20との通信によって共用される。つまり、下りパケット受信部111は、保持されている通信ベアラを介して、異なる端末装置宛ての下りパケットを受信することができる。また、上り送信パケット処理部119は、保持されている通信ベアラを介して、異なる端末装置から送信された上りフレームに基づく複数のサーバ宛てパケットを送信することができる。
【００３９】
（２．２）端末装置200A
図３は、端末装置200Aの機能ブロック構成図である。図３に示すように、端末装置200Aは、受信処理部211、送信処理部213及びメータ部215を備える。なお、端末装置201A, 200B, 201Bも端末装置200Aと同様の機能ブロック構成を有する。
【００４０】
受信処理部211は、中継装置100Aから送信された端末装置宛てフレームの処理を実行する。具体的には、受信処理部211は、近距離無線通信ネットワーク60A（FAN無線）を介して中継装置100Aから端末装置宛てフレームを受信し、当該端末装置宛てフレームに含まれるコマンドに基づいた処理を実行する。
【００４１】
送信処理部213は、近距離無線通信ネットワーク60A（FAN無線）を介して、端末装置の識別子及びMDMS20（サーバ）宛てのデータ（計測データなど）を含む上りフレームを中継装置100Aに送信する。
【００４２】
メータ部215は、受信処理部211から出力されたコマンド（例えば、計測データの出力）に基づいて、使用電力量などのデータを計測する。また、メータ部215は、当該コマンドに基づいて計測した使用電力量のデータを上りパケット送信部121に出力する。なお、メータ部215の測定対象は、使用電力量に限定されるものではなく、水道やガスの使用量であってもよい。
【００４３】
（３）通信システムの動作
次に、上述した通信システム10の動作について説明する。具体的には、MDMS20から端末装置200A, 201Aに対するコマンドの送信シーケンス、及び端末装置200A, 201AからMDMS20に対するデータの送信シーケンスについて説明する。
【００４４】
（３．１）MDMSからのコマンドの送信シーケンス
図５は、MDMS20から端末装置200A, 201Aに対するコマンドの送信シーケンスを示す。
【００４５】
図５に示すように、MDMS20のオペレータは、コマンドの対象とする端末装置（ここでは、端末装置200A, 201A）の識別子（端末識別子）をMDMS20に入力する。MDMS20は、このような入力を受け付けると、MDMS20が保持するアドレス管理テーブルTB2（図１参照）を参照し、端末識別子と対応付けられている中継装置100A（アクセスルータ）のIPアドレスを導出する。図１に示すように、アドレス管理テーブルTB2は、端末装置が設置されている住宅の名称（メータ所在）と、端末識別子と、中継装置（アクセスルータ）のIPアドレスとによって構成される。
【００４６】
MDMS20は、目的の中継装置のIPアドレスをIPヘッダに設定し、通信内容や端末識別子をIPパケットのペイロードに格納したIPパケット（下りパケットPDOWNまたは下りパケットP'DOWN、図４（ａ）及び（ｂ）参照）を、公衆無線通信ネットワーク30を介して中継装置100Aに向けて送信する（S10）。なお、当該下りパケットの送信には、中継装置100AとGGSN/PGW50との間で保持されている通信ベアラが用いられる。
【００４７】
当該下りパケット（IPパケット）を受信した中継装置100Aは、当該IPパケットの最終到達点が自装置であることを確認した後、当該IPパケットを分解し、ペイロードを抽出する（S15）。さらに、中継装置100Aは、アドレス管理テーブルTB1を参照する（S20）。
【００４８】
中継装置100Aは、アドレス管理テーブルTB1に基づいて、端末装置200A, 201A宛てのフレーム（端末装置宛てフレーム）を生成する（S30）。端末装置宛てフレームの構成は、近距離無線通信ネットワーク60A（FAN無線）の仕様に従ったものであり、FAN無線規定のフレーム構成が用いられる。また、中継装置100Aは、ステップS15において抽出したペイロードを端末装置宛てフレームに載せ替える。
【００４９】
具体的には、中継装置100Aは、アドレス管理テーブルTB1に基づいて、端末装置200Aの端末識別子（MT-CityA-0001）と対応付けられている端末装置200AのMACアドレス（0a:0b:0c:0d:01）を含む端末装置宛てフレームを生成し、受信したIPパケットに含まれていたコマンド（ペイロード）を、生成した端末装置宛てフレームに載せ替えて端末装置200Aに送信する。同様に、中継装置100Aは、アドレス管理テーブルTB1に基づいて、端末装置201Aの端末識別子（MT-CityA-0500）と対応付けられている端末装置201AのMACアドレス（0a:0b:0c:0d:02）を含む端末装置宛てフレームを生成し、受信したIPパケットに含まれていたコマンド（ペイロード）を、生成した端末装置宛てフレームに載せ替えて端末装置201Aに送信する（S40, S50）。なお、S40, S50における処理は、IEEE802.15.4e/gなどのFAN無線仕様に従った処理である。
【００５０】
端末装置200A, 201Aは、中継装置100Aから受信した端末装置宛てフレームに基づいてコマンドを実行する。具体的には、端末装置200A, 201Aは、受信した端末装置宛てフレームのペイロードとして含まれる情報に基づいて、コマンド（例えば、使用電力量の計測）を実行する（S60, S70）。
【００５１】
（３．２）端末装置からのデータの送信シーケンス
図６は、端末装置200A, 201AからMDMS20に対するデータの送信シーケンスを示す。
【００５２】
図６に示すように、端末装置200A, 201Aは、自装置のMACアドレスと、データ（計測データなど）とを含む上りフレームを中継装置100Aに向けて送信する（S110, S120）。なお、S110, S120における処理は、IEEE802.15.4e/gなどのFAN無線仕様に従った処理である。
【００５３】
中継装置100Aは、受信した上りフレームの宛先が自装置であることを確認した後、当該上りフレームに含まれるペイロードを抽出する（S130）。次いで、中継装置100Aは、MDMS20宛てのIPパケット（サーバ宛てパケット）を生成し、抽出したペイロード（データ）を生成したIPパケットに載せ替える（S140）。
【００５４】
具体的には、中継装置100Aは、端末装置200Aの端末識別子（MT-CityA-0001）と、上りフレームに含まれていたデータを抽出し、抽出した端末識別子及びデータをサーバ宛てパケットPUP（図４（ｃ）参照）に載せ替える。なお、図４（ｃ）に示したように、MDMS20を宛先するサーバ宛てパケットPUPの宛先IPアドレスには、MDMS20のIPアドレスが設定される。同様に、中継装置100Aは、端末装置201Aの端末識別子（MT-CityA-0050）と、上りフレームに含まれていたデータとをペイロード部分に含むサーバ宛てパケットPUPを生成する。この結果、図４（ｃ）に示すように、サーバ宛てパケットPUPには、端末装置の識別子とデータとの組合せが複数含まれるようになる。
【００５５】
中継装置100Aは、端末識別子とデータとの組合せが複数ペイロード部分に含まれたサーバ宛てパケットPUPをMDMS20に送信する（S150）。なお、サーバ宛てパケットPUPの送信には、中継装置100AとGGSN/PGW50との間で保持されている公衆無線通信ネットワーク30の通信ベアラが用いられる。
【００５６】
MDMS20は、受信したサーバ宛てパケットPUPのペイロード部分に含まれるデータを取得する（S160）。
【００５７】
（４）アドレス管理テーブルの構成
次に、上述した中継装置100Aのアドレス管理テーブル（アドレス管理テーブルTB1）、及びMDMS20のアドレス管理テーブル（アドレス管理テーブルTB2）の構成について、さらに説明する。なお、中継装置100Bも同様のアドレス管理テーブルを保持する。
【００５８】
（４．１）中継装置100Aのアドレス管理テーブル
中継装置100Aのアドレス管理テーブル（アドレス管理テーブルTB1）は、以下のような要素を含む。
【００５９】
（ａ）中継装置100A（アクセスルータ）のIPアドレス
中継装置100Aを構成するコンセントレータ機能と、公衆無線通信ネットワーク30をIPネットワークで接続するためには、中継装置100Aを構成するアクセスルータ機能が必須である。アクセスルータ機能は、基本的にレイヤ３（IPレイヤ）を終端し、コンセントレータ配下の端末装置（メータ）を束ねる役割を担う。IEEE802.15.4e/gではレイヤ2（MAC層）までの規定であるため、レイヤ3の能力はIPネットワークにより通信するために必須である。なお、当該IPアドレスは、重複のないユニークなIPアドレスであれば良く、固定的に割り当てても良い。
【００６０】
（ｂ）端末識別子
MDMS20のオペレータが特定の宅に設置された端末装置（メータ）を一意に認識できれば、どの様な番号形態であっても構わなく、上述したようにオペレータが一意に識別可能なMT-CityA-0001のような形態でもよいし、3Gで用いられているIMEI（International Mobile Equipment Identifier）や端末装置のMACアドレスでもよい。
【００６１】
（ｃ）近距離無線通信ネットワークのMACアドレス
近距離無線通信ネットワーク（SUN, FAN）内で端末装置を一意に認識できれば、どの様な番号形態であっても構わない。MACアドレスは、IPネットワークの無線LAN環境でよく利用されるレイヤ２での識別アドレスである。IEEE802.15.4e/gにおいて規定される他の識別子がある場合には、当該識別子を用いても構わない。
【００６２】
（４．２）MDMS20のアドレス管理テーブル
MDMS20のアドレス管理テーブル（アドレス管理テーブルTB2）は、以下のような要素を含む。
【００６３】
（ａ）宅名（メータの所在や所有者識別子）
当該識別子は、MDMS20のオペレータが特定の端末装置（メータ）を設置した宅を認識できれば、どの様な形態でも構わない。使用電力量は課金目的であるので、当該電力の使用者の課金情報と対応付けられていることが好ましい。
【００６４】
（ｂ）端末識別子
中継装置100Aのアドレス管理テーブルと同様である。つまり、MDMS20のオペレータが特定の宅に設置された端末装置（メータ）を一意に認識できれば、どの様な番号形態であっても構わない。
【００６５】
（ｃ）中継装置100A（アクセスルータ）のIPアドレス
中継装置100Aのアドレス管理テーブルと同様である。つまり、当該IPアドレスは、重複のないユニークなIPアドレスであれば良く、固定的に割り当てても良い。
【００６６】
なお、MDMS20のアドレス管理テーブルは、MDMS20を構成するパーソナル・コンピュータにインストールされるアプリケーションソフトによって生成されてもよい。端末装置から送信されるデータは、約30分間隔で、500byte程度と想定し、各端末装置は、ほぼランダムにデータを送信するものと想定する。端末装置が当該データを送信する宛先は、自装置が属する近距離無線通信ネットワークのコンセントレータ（中継装置100A）である（IEEE802.15.4e/gによる能力）。また、各コンセントレータは、約500台の端末装置を集約されることを想定する。
【００６７】
例えば、100台の端末装置が同時に500byteのデータを送信する場合を想定すると、50kbyte（50×103byte≒400kbits）のデータ量になる。例えば、3G（HSPA）の伝送速度は、384kbps程度であるため、約1秒程度ですべてのデータを送信できることとなる。仮に、中継装置100Aが、より大きなデータを受信した場合、輻輳を回避するため、当該データ（パケット）の送信タイミングを少しずつ遅らせる（例えば、数秒ずつ）ことによって対応すればよい。
【００６８】
（４．３）端末装置（メータ）の追加または削除が行われた場合の動作
ここでは、特定の中継装置（コンセントレータ/アクセスルータ）配下において、端末装置（メータ）の追加または削除が行われた場合の動作について説明する。
【００６９】
（ａ）端末装置が新たに追加された場合
特定のコンセントレータ配下に、端末装置が新たに追加された場合、近距離無線通信ネットワーク内での経路構成やコンセントレータの特定は、IEEE802.15.4e/gにおける能力によって提供される。中継装置の収容能力の上限値は、事前に設定しておくことによって、上限値以上の端末装置の追加を防止でき、また、エラーコードの送出などによって、当該上限値以上の端末装置の追加を検出できる。
【００７０】
中継装置の収容能力の上限値を超える端末装置の追加が必要な場合、新たな中継装置（コンセントレータ）が設置されることとなる。
【００７１】
また、端末装置が新たに追加された場合、中継装置のアドレス管理テーブル（アドレス管理テーブルTB1）が当該端末装置から送信された情報に基づいて更新されるとともに、更新内容は、対応するMDMS20宛てにも送信される（MDMS20のIPアドレスやAPNが事前に入力されていることを前提とする）。
【００７２】
MDMS20は、更新内容を受信すると、MDMS20が保持するアドレス管理テーブル（アドレス管理テーブルTB2）を更新する。なお、宅名（メータ所在）などの情報は、MDMS20のオペレータが別途取得した課金情報などに基づいて入力される。
【００７３】
なお、GGSN/PGW50とMDMS20と間は、通常、DIAMETERと呼ばれるプロトコルに従った通信が可能である。但し、IPに従った通信でも構わない。
【００７４】
（ｂ）端末装置を撤去・停止する場合
近距離無線通信ネットワークを構成していた端末装置を撤去または停止する場合、追加する場合とは逆のアドレス管理テーブルの更新がなされる。つまり、当該端末装置に関するエントリがアドレス管理テーブルから削除される。また、MDMS20から、特定の端末装置の機能を停止する場合も同様なアドレス管理テーブルの更新がなされる。
【００７５】
（５）無線アクセスベアラの自動設定及び網内通信ベアラの自動構成
公衆無線通信ネットワーク30内における輻輳を動的に回避するため、公衆無線通信ネットワーク30内に設定される無線アクセスベアラ（具体的には、中継装置100A（100B）と無線基地局40との間）を自動的に追加設定するようにしてもよい。なお、通信ベアラ（無線基地局40とGGSN/PGW50との間）は、無線アクセスベアラと比較して、一般的により多くのトラフィックを疎通可能だが、当該通信ベアラについても自動的に追加設定してもよい。
【００７６】
具体的には、中継装置100A（100B）にインストールされるアプリケーションソフトウェアとして、中継装置100Aから同時にMDMS20に向けて送信されるデータ量を取得できることを前提とする。また、当該アプリケーションソフトウェアは、3GやLTEに従って設定される無線アクセスベアラの伝送速度（例えば、3Gの場合、384kbps）を認識しているものとする。
【００７７】
例えば、上述したように100台の端末装置の場合、50kbyte程度のデータ量であるが、仮に端末装置が200台に増加した場合、データ量の合計は100kbyte、すなわち、800kbpsになる。このような状態は、1本当たりの無線アクセスベアラの伝送速度384kbpsを上回るため、中継装置100Aは、無線アクセスベアラを自動的に追加設定する。2本の384kbpsベアラが設定されると、800kbitsのデータは約1秒で送信できる。
【００７８】
（７）作用・効果
上述した通信システム10によれば、中継装置100Aは、受信した下りパケットに含まれる端末装置（例えば、端末装置200A）の識別子に基づいて、アドレス管理テーブルTB1において端末装置200Aの識別子と対応付けられている端末装置200Aのアドレス（MACアドレス）を宛先としたコマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した端末装置宛てフレームを近距離無線通信ネットワーク60Aに送信する。また、端末装置200Aは、中継装置100Aから端末装置宛てフレームを受信し、端末装置宛てフレームに含まれるコマンドに基づいた処理を実行する。
【００７９】
このため、FANやSUNなどの近距離無線通信ネットワークと、公衆無線通信ネットワーク30などの広域通信ネットワークとを接続して各家庭に配置されたメータの制御やデータ取得を実現する場合でも、当該メータの数に応じたアドレス割当及び広域通信ネットワーク内における通信ベアラの設定を行う必要がない。すなわち、通信システム10によれば、FANやSUNなどの近距離無線通信ネットワークと公衆無線通信ネットワークなどの広域通信ネットワークとを接続して効率的に電力メータなどの機器の制御やデータ取得を実現し得る。
【００８０】
より具体的には、通信システム10によれば、端末装置との通信に必要なアドレス数や通信ベアラ（無線アクセスベアラを含む）の数の集約率を飛躍的に高めることができ、各端末装置と個別に通信を実行する場合と比較して、管理単位は、1/500〜1/1,000に抑えることができる。このため、結果的に、公衆無線通信ネットワーク30内において必要となる通信リソース（無線リソース、IPアドレスなど）を大幅に節約でき、技術的及びコスト的な制約も解消し得る。
【００８１】
また、上述した実施形態では、中継装置100A（100B）は、複数の端末装置の識別子と、一つのコマンドとを含む下りパケットを受信（図４（ｂ）参照）し、当該下りパケットに基づいて、複数の端末装置に対して、当該コマンドを含む端末装置宛てフレームをそれぞれ生成し、生成した端末装置宛てフレームを近距離無線通信ネットワークに送信する。このため、端末装置毎にコマンドを対応付ける必要がなく、当該コマンドの送信に必要なデータ量をさらに削減できる。
【００８２】
（８）その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。
【００８３】
例えば、上述した本発明の実施形態では、スマートユーティリティネットワーク（SUN）やフィールドエリアネットワーク（FAN）を例として説明したが、本発明は、これらの近距離無線通信ネットワークに限らず、HEMS（Home Energy Management System）、スマートシティ及びスマートグリッド、或いはセンサーネットワークなどの他の自立分散型の無線通信ネットワークにも適用してもよい。
【００８４】
また、上述した実施形態では、広域通信ネットワークの例として、3GやLTEの公衆無線通信ネットワーク30が用いられていたが、3GやLTEに代えて、無線LANなどを用いてもよいし、無線通信ネットワークに代えて、有線通信ネットワークを用いてもよい。
【００８５】
また、本発明は、以下のように表現されてもよい。本発明の第１の特徴は、端末装置（例えば、端末装置200A, 201A）と、複数の前記端末装置によって構成される近距離無線通信ネットワーク60A, 60B（近距離無線通信ネットワーク）と、前記近距離無線通信ネットワークよりも広いエリアをカバーする公衆無線通信ネットワーク30（広域通信ネットワーク）との間に設けられる中継装置100A, 100B（中継装置）とを含む通信システム10（通信システム）であって、前記中継装置は、前記端末装置の識別子と、前記端末装置に対するコマンドとを含む下りパケットを前記広域通信ネットワークに接続されたサーバから受信する下りパケット受信部111（下りパケット受信部）と、前記端末装置の識別子と、前記近距離無線通信ネットワーク内における前記端末装置のアドレスとが対応付けられたアドレス管理テーブルTB1（アドレス管理テーブル）を保持するアドレス管理テーブル保持部112（テーブル保持部）と、前記下りパケット受信部が受信した前記下りパケットに含まれる前記端末装置の識別子に基づいて、前記アドレス管理テーブルにおいて前記端末装置の識別子と対応付けられている前記端末装置のアドレスを宛先とした前記コマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信する下り送信フレーム処理部113（下り送信フレーム処理部）とを備え、前記端末装置は、前記中継装置から前記端末装置宛てフレームを受信し、前記端末装置宛てフレームに含まれる前記コマンドに基づいた処理を実行する受信処理部211（受信処理部）を備えることを要旨とする。
【００８６】
本発明の第１の特徴において、前記端末装置は、前記近距離無線通信ネットワークを介して、前記端末装置の識別子及び前記サーバ宛てのデータを含む上りフレームを前記中継装置に送信する送信処理部213（送信処理部）を備え、前記中継装置は、複数の前記端末装置から前記上りフレームを受信する上りフレーム受信部117（上りフレーム受信部）と、前記アドレス管理テーブルに基づいて、前記端末装置の識別子と前記サーバ宛てのデータとの組合せを複数含むサーバ宛てパケットを前記広域通信ネットワークに送信する上り送信パケット処理部119（上り送信パケット処理部）とを備えてもよい。
【００８７】
本発明の第２の特徴は、端末装置と、複数の前記端末装置によって構成される近距離無線通信ネットワークと、前記近距離無線通信ネットワークよりも広いエリアをカバーする広域通信ネットワークとの間に設けられる中継装置であって、前記端末装置の識別子と、前記端末装置に対するコマンドとを含む下りパケットを前記広域通信ネットワークに接続されたサーバから受信する下りパケット受信部と、前記端末装置の識別子と、前記近距離無線通信ネットワーク内における前記端末装置のアドレスとが対応付けられたアドレス管理テーブルを保持するテーブル保持部と、前記下りパケット受信部が受信した前記下りパケットに含まれる前記端末装置の識別子に基づいて、前記アドレス管理テーブルにおいて前記端末装置の識別子と対応付けられている前記端末装置のアドレスを宛先とした前記コマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信する下り送信フレーム処理部とを備えることを要旨とする。
【００８８】
本発明の第２の特徴において、複数の前記端末装置から前記上りフレームを受信する上りフレーム受信部と、前記端末装置の識別子と前記サーバ宛てのデータとの組合せを複数含むサーバ宛てパケットを前記広域通信ネットワークに送信する上り送信パケット処理部とを備えてもよい。
【００８９】
本発明の第２の特徴において、前記広域通信ネットワークを構成するゲートウェイ装置との通信ベアラを設定し、設定した前記通信ベアラを保持する通信ベアラ設定部123（通信ベアラ設定部）を備え、前記下りパケット受信部は、保持されている前記通信ベアラを介して、異なる前記端末装置宛ての下りパケットを受信してもよい。
【００９０】
本発明の第２の特徴において、前記広域通信ネットワークを構成するゲートウェイ装置との通信ベアラを設定し、設定した前記通信ベアラを保持する通信ベアラ設定部を備え、前記上り送信パケット処理部は、保持されている前記通信ベアラを介して、異なる前記端末装置から送信された複数の前記サーバ宛てパケットを送信してもよい。
【００９１】
本発明の第２の特徴において、前記下りパケット受信部は、複数の前記端末装置の識別子と、一つの前記コマンドとを含む前記下りパケットを受信し、前記下り送信フレーム処理部は、前記下りパケットに基づいて、前記複数の前記端末装置に対して、前記コマンドを含む端末装置宛てフレームをそれぞれ生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信してもよい。
【００９２】
本発明の第３の特徴は、端末装置と、複数の前記端末装置によって構成される近距離無線通信ネットワークと、前記近距離無線通信ネットワークよりも広いエリアをカバーする広域通信ネットワークとの間に設けられる中継装置とによって実行される通信方法であって、前記中継装置が、前記端末装置の識別子と、前記端末装置に対するコマンドとを含む下りパケットを前記広域通信ネットワークに接続されたサーバから受信するステップと、前記中継装置が、受信した前記下りパケットに含まれる前記端末装置の識別子に基づいて、前記端末装置の識別子と、前記近距離無線通信ネットワーク内における前記端末装置のアドレスとが対応付けられたアドレス管理テーブルにおいて前記端末装置の識別子と対応付けられている前記端末装置のアドレスを宛先とした前記コマンドを含む端末装置宛てフレームを生成し、生成した前記端末装置宛てフレームを前記近距離無線通信ネットワークに送信するステップと、前記端末装置が、前記中継装置から前記端末装置宛てフレームを受信し、前記端末装置宛てフレームに含まれる前記コマンドに基づいた処理を実行するステップとを備えることを要旨とする。
【００９３】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００９４】
10…通信システム
20…MDMS
30…公衆無線通信ネットワーク
40…無線基地局
50…GGSN/PGW
60A, 60B…近距離無線通信ネットワーク
100A, 100B…中継装置
111…下りパケット受信部
112…アドレス管理テーブル保持部
113…下り送信フレーム処理部
115…下りフレーム送信部
117…上りフレーム受信部
119…上り送信パケット処理部
121…上りパケット送信部
123…通信ベアラ設定部
200A, 201A…端末装置
211…受信処理部
213…送信処理部
215…メータ部
【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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