(57)【要約】【課題】親機側からの管理に依存せずに、子機側で自発的に迅速なネットワーク再構築を実現する。【解決手段】本発明は、マルチホップ通信によるネットワークの構成要素となる通信端末であって、マルチホップ通信のルート情報を記憶する記憶部と、記憶部のルート情報が消去されている状態が所定期間継続したことを検知した場合には現状のネットワークから離脱し、その後、参入可能なネットワークを探索して参入する通信部とを備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ通信によるネットワークの構成要素となる通信端末であって、
前記マルチホップ通信のルート情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部のルート情報が消去されている状態が所定期間継続したことを検知した場合には現状のネットワークから離脱し、その後、参入可能なネットワークを探索して参入する通信部と
を備えている通信端末。
【請求項２】
前記通信端末は電力メーターに付随して設けられ、定期的に電力量の検針データを送信し、この検針データ送信のタイミングを契機として、前記現状のネットワークからの離脱及び、前記参入可能なネットワークを探索して参入することを実行する請求項１に記載の通信端末。
【請求項３】
前記通信部は、ルート情報の有無を調べ、無い場合に前記ルート情報が消去されていると解する請求項１又は請求項２に記載の通信端末。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の通信端末を子機として、複数の当該子機と１台の親機とによって電力線通信のネットワークを構成する通信システム。
【請求項５】
マルチホップ通信によるネットワークの構成要素となる通信端末におけるネットワーク変更方法であって、
前記マルチホップ通信のルート情報が消去されているか否かをチェックし、
前記ルート情報が消去されている状態が所定期間継続したことを検知した場合には現状のネットワークから離脱し、その後、
参入可能なネットワークを探索して参入する、
ネットワーク変更方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップ通信のネットワークを構成する通信端末、通信システム及びネットワーク変更方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートメーターと呼ばれる、通信機能を備えた電力メーターが普及している。このような電力メーターでは、電力量の自動検針が可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
マンション等の集合住宅では、各戸に設けられた電力メーターと、例えば共用設備である電気室等に設けられたコンセントレーターとの間で、いわば、前者を子機、後者を親機とした通信を行い、親機であるコンセントレーターに、各戸で使用される電力量の検針データを集約することができる（例えば、特許文献２参照。）。コンセントレーターに集約された検針データは、光ファイバや無線通信により、電力供給元（電力会社）の情報処理装置に送信される。
【０００４】
各戸に設けられた電力メーターとコンセントレーターとの通信は、例えば、配電用の電力線に通信信号を重畳させる電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）が好適である（例えば、特許文献３，４，５参照。）。電力線通信用のコンセントレーターは、例えば、電気室内に引き込まれた６．６ｋＶの高圧を２００／１００Ｖの低圧に変圧する変圧器の低圧側の電力線に接続されている。電力線通信により、コンセントレーターと、多数の電力メーターとは、低圧の配電線を通信路として、変圧器の傘下で、ローカルなネットワークを構成する。
【０００５】
ネットワークのルーティングプロトコルとしては、例えばマルチホップ通信（例えば、特許文献６参照。）を用いることができる。マルチホップ通信で各子機が親機に検針データの送信を行う場合、各子機は、距離的あるいは通信状況的に親機に直接送信できなくても、他の子機を中継して親機に検針データを送信することができる。各子機は、自己が検針データ送信を行う場合、次にどの子機（又は親機）に送信するか、というルート情報を記憶している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３２０１２号公報（図１）
【特許文献２】特開２０１３−２１５１６号公報（図１）
【特許文献３】特開２０１０−２８７８８号公報（図２）
【特許文献４】特開２００５−２９５５０１号公報（図１）
【特許文献５】特開２００９−２１３０５１号公報（図１）
【特許文献６】特開２０１３−２４３４８５号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、マルチホップ通信では、規格上、子機のアプリケーションレイヤーは、「検針データを送った」という事実を把握するのみで、送信した検針データが最終的に親機に確実に届いたかどうかの確認ができない。そのため、例えば親機が故障した場合に、子機はそのことに気づかず、検針データを届けることができないネットワークにとどまり続ける場合がある。故障は突発的に起こるので、親機側からの管理により、子機に対してネットワーク離脱・待機等の指令を送ることはできない。
【０００８】
一方、時刻同期をとるために子機は親機に時刻を問い合わせ、親機が子機に時刻を知らせるという「往復」の通信機能がある。これを使えば、子機は、親機から返事の時刻情報が届かないことをもって、親機の故障を把握することは可能である。しかしながら、時刻同期は通常、１日に１回程度しか行われず、しかも、通信状態によっては必ずしも通信が成功しないことも考慮するため、一度の通信失敗で直ちに親機故障と判定することも好ましくない。従って、時刻同期の機会に依存していては、ネットワーク再構築が行われるのが遅くなり、検針データが収集できない場合がある。
【０００９】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、親機側からの管理に依存せずに、子機側で自発的に迅速なネットワーク再構築を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の通信端末は、マルチホップ通信によるネットワークの構成要素となる通信端末であって、前記マルチホップ通信のルート情報を記憶する記憶部と、前記記憶部のルート情報が消去されている状態が所定期間継続したことを検知した場合には現状のネットワークから離脱し、その後、参入可能なネットワークを探索して参入する通信部とを備えている。
【００１１】
また、本発明のネットワーク変更方法は、マルチホップ通信によるネットワークの構成要素となる通信端末におけるネットワーク変更方法であって、前記マルチホップ通信のルート情報が消去されているか否かをチェックし、前記ルート情報が消去されている状態が所定期間継続したことを検知した場合には現状のネットワークから離脱し、その後、参入可能なネットワークを探索して参入する、ネットワーク変更方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、親機側からの管理に依存せずに、子機側で自発的に迅速なネットワーク再構築を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一例として、総戸数１００戸の集合住宅の各戸に設けられた通信機能付きの電力メーターの接続形態を示す単線接続図である。
【図２】１台の電力メーターに着目した回路図である。
【図３】マルチホップ通信の一例を示す図である。
【図４】子機の検針データ送信及びネットワーク変更に関する処理（方法）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
【００１５】
（１）これは、マルチホップ通信によるネットワークの構成要素となる通信端末であって、前記マルチホップ通信のルート情報を記憶する記憶部と、前記記憶部のルート情報が消去されている状態が所定期間継続したことを検知した場合には現状のネットワークから離脱し、その後、参入可能なネットワークを探索して参入する通信部とを備えている。
【００１６】
上記の通信端末を子機とするネットワーク内で、例えば親機が故障した場合（交換のために取り外された場合も同様）、子機から親機への通信ができなくなる。マルチホップ通信では、子機は、この事態をアプリケーションレイヤーで把握できない。しかし、通信失敗によるエラー信号は、親機直近の子機から１ホップ遡った子機の下位レイヤーには報知され、これにより、当該子機のルート情報が消去される。
【００１７】
当該子機は、次の通信機会にルート情報を復活させようとするが、親機故障の状態で通信失敗が続くことにより、ルート情報が消去されている状態が所定期間継続すると、通信部は自発的に現状のネットワークから離脱する。その後、故障した親機が新たな親機に取り替えられると、通信部は参入可能なネットワークを探索して参入する。こうして、親機の故障又は取り外し及びその後の取替に対して、子機の通信端末は自発的に、ネットワーク離脱と参入可能なネットワークへの参入を実行するので、親機側からの管理に依存せずに、子機側で自発的に迅速なネットワーク再構築を実現することができる。
【００１８】
（２）また、（１）において、前記通信端末は電力メーターに付随して設けられ、定期的に電力量の検針データを送信し、この検針データ送信のタイミングを契機として、前記現状のネットワークからの離脱及び、前記参入可能なネットワークを探索して参入することを実行するようにしてもよい。
この場合、例えば３０分に１回、検針データを親機に送信するタイミングを契機としてネットワークからの離脱や、その後のネットワークへの参入を、迅速に実行することができる。なお、子機−親機間では、時刻同期のための通信（往復）もあり、これを利用して通信失敗を検知し、離脱及び参入を行うこともできるが、時刻同期は１日１回程度であるため、これを利用すると、通信失敗の検知が遅くなる。
【００１９】
（３）また、（１）又は（２）の通信端末において、前記通信部は、ルート情報の有無を調べ、無い場合に前記ルート情報が消去されていると解するようにしてもよい。
この場合、通信部は、エラー信号が届いてルート情報が消去された、ということは把握できなくても、ルート情報が無いという事象を知ることで、エラー信号が届いたことを把握することができる。
【００２０】
（４）また、（１）〜（３）のいずれかの通信端末を子機として、複数の当該子機と１台の親機とによって電力線通信のネットワークを構成する通信システムとすることもできる。
この通信システムでは、１台の親機と複数の子機とによって電力線通信のネットワークが構成される。このような通信システムは、例えば集合住宅において、各戸の電力メーターに搭載された子機から、電気室等に設置された親機へ、電力線（配電線）を介して、電力量の検針データを集約することに好適である。
【００２１】
（５）一方、これは、マルチホップ通信によるネットワークの構成要素となる通信端末におけるネットワーク変更方法であって、前記マルチホップ通信のルート情報が消去されているか否かをチェックし、前記ルート情報が消去されている状態が所定期間継続したことを検知した場合には現状のネットワークから離脱し、その後、参入可能なネットワークを探索して参入する、ネットワーク変更方法である。
【００２２】
上記（５）において、上記の通信端末を子機とするネットワーク内で、例えば親機が故障した場合（交換のために取り外された場合も同様）、子機から親機への通信ができなくなる。マルチホップ通信では、子機は、この事態をアプリケーションレイヤーで把握できない。しかし、通信失敗によるエラー信号は、親機直近の子機から１ホップ遡った子機の下位レイヤーには報知され、これにより、当該子機のルート情報が消去される。
【００２３】
当該子機は、次の通信機会にルート情報を復活させようとするが、親機故障の状態で通信失敗が続くことにより、ルート情報が消去されている状態が所定期間継続すると、通信部は自発的に現状のネットワークから離脱する。その後、故障した親機が新たな親機に取り替えられると、通信部は参入可能なネットワークを探索して参入する。こうして、親機の故障又は取り外し及びその後の取替に対して、子機の通信端末は自発的に、ネットワーク離脱と参入可能なネットワークへの参入を実行するので、親機側からの管理に依存せずに、子機側で自発的に迅速なネットワーク再構築を実現することができる。
【００２４】
［実施形態の詳細］
以下、実施形態の詳細について図面を参照して説明する。
《全体構成例》
図１は、一例として、総戸数１００戸の集合住宅１の各戸に設けられた通信機能付きの電力メーター（図ではＳＭと表記する。）２の接続形態を示す単線接続図である。
【００２５】
図において、集合住宅１の電気室には、６．６ｋＶの高圧ケーブル３が引き込まれている。変圧器４は、６．６ｋＶを、２００／１００Ｖ（単相３線）の低圧に変圧する。低圧４系統の配電線５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ（総称符号５）は、総数１００個の電力メーター２に接続されている。電力メーター２のその先は、各戸の屋内配線（図示せず）となる。変圧器４の低圧側には、電力線通信の親機であるコンセントレーター６が、接続されている。
【００２６】
電力メーター２は電力線通信による通信機能を有し、親機であるコンセントレーター６と通信する通信部（図２の通信部２３）を有している。コンセントレーター６と１００個の電力メーター２とは、変圧器４の傘下で、低圧の配電線５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）を通信路とする電力線通信のローカルなネットワークを構成している。また、ルーティングプロトコルとしては、マルチホップ通信が適用される。
【００２７】
すなわち、図１に示すような集合住宅用の通信システムでは、１台の親機（コンセントレーター６）と複数の子機（電力メーター２）とによって電力線通信のネットワークが構成される。このような通信システムは、各戸の子機（電力メーター２）から、電気室等に設置された親機（コンセントレーター６）へ、電力線（配電線）を介して電力量の検針データを集約することに好適である。
【００２８】
《回路構成例》
図２は、１台の電力メーター２に着目した回路図である。他の電力メーター２についても同様である。図１と対応する部分には同一符号を付している。図２において、電力メーター２は、計量部２１、不揮発性の記憶部２２、及び、通信部２３を備えている。なお、計量部２１、記憶部２２及び通信部２３は、機能部として存在すればよく、物理的にこのように分かれている必要は必ずしも無い。例えば、相互に任意に一体化していてもよい。
【００２９】
計量部２１には、配電線５の電圧線Ｌ１，Ｌ２及び中性線Ｎが接続されている。電圧線Ｌ１，Ｌ２及び中性線Ｎは、計量部２１を通過して、屋内配線５ｘとなる。計量部２１は、通過する電流及び電圧に基づいて、電力量を測定する。
計量部２１は、測定した電力量の情報を、記憶部２２に保存する。通信部２３は、電力量の情報の他、通信に必要な情報を、記憶部２２から取得する。通信部２３は、電路２４により、電圧線Ｌ１，Ｌ２と接続されており、電力量の情報その他を、電力線通信の信号として配電線５に重畳することができる。コンセントレーター６は、配電線５から電力線通信の信号を抽出し、各電力メーター２からの電力量の情報を取得する。
【００３０】
コンセントレーター６は、光ファイバや携帯無線（３Ｇ）を介してＷＡＮ（Wide Area Network）７により、電力供給元８と通信を行うことができる。
なお、以下の説明では、電力メーター２のことを通信端末２又は子機２ｘ，２ｙと呼び、コンセントレーター６のことを親機６又は６Ｎと呼ぶ。
【００３１】
《マルチホップ通信》
図３は、ルーティングプロトコルとしての、マルチホップ通信の一例を示す図である。例えば（ａ）に示すように、子機２ｘからの検針データは、子機２ｙを経由して親機６に送信される。子機２ｙからの検針データは、親機６に直接、送信される。例えば、子機２ｘから検針データを送信する場合、子機２ｘは、子機２ｙに検針データを送信する。検針データを受信した子機２ｙは、受信確認信号Ａｃｋ（Acknowledge）を子機２ｘに与える。但し、受信確認信号Ａｃｋは子機２ｘの下位のレイヤー（ルーティングレイヤー）に届き、規格上、アプリケーションレイヤーには報知されない。
【００３２】
検針データを受信した子機２ｙは、親機６に検針データを転送する。検針データを受信した親機６は、受信確認信号Ａｃｋを子機２ｙに与える。但し、受信確認信号Ａｃｋは子機２ｙの下位のレイヤー（ルーティングレイヤー）に届き、規格上、アプリケーションレイヤーには報知されない。また、親機６からの受信確認信号Ａｃｋは、１ホップだけ遡った子機２ｙに与えられるが、子機２ｘには与えられない。
【００３３】
次に、（ｂ）を参照して、上記と同様に子機２ｘから検針データを、子機２ｙ経由で親機６に送信しようとする場合において、例えば親機６が故障したとする。この場合、親機６は、子機２ｙに受信確認信号Ａｃｋを与えることはできない。子機２ｙは、検針データを親機６に転送したにも関わらず、親機６から受信確認信号Ａｃｋが届かないことにより、エラー信号Ｅｒｒｏｒを、子機２ｘに与える。
【００３４】
すなわち、子機２ｙから親機６への通信失敗によるエラー信号は、親機直近の子機２ｙから１ホップ遡った子機２ｘの下位レイヤーに報知される。これにより、子機２ｘのルート情報が消去される。エラー信号Ｅｒｒｏｒは子機２ｘの下位のレイヤー（ルーティングレイヤー）に届き、規格上、アプリケーションレイヤーには報知されない。従って、「消去された」という行為は、アプリケーションレイヤーには報知されない。
【００３５】
なお、子機２ｘ（の通信部）は、エラー信号が届いてルート情報が消去された、ということは把握できなくても、ルート情報が無いという事象を知ることで、エラー信号が届いたことを把握することができる。
図３の（ｃ）、（ｄ）については後述する。
【００３６】
なお、検針データの送信は例えば３０分に１回のペースで行われる。例えば図１における各子機２（電力メーター）は、親機６（コンセントレーター）との間で定期的に時刻同期をとっており、各子機２は、正確に時刻を認識している。また、子機２ごとに所定時間（例えば３秒）、送信のタイミングがずらしてある。従って、図１の１００台の子機２が検針データを親機６に送信し終えるまでに要する総時間は、３００秒程度である。
【００３７】
《検針データ送信及びネットワーク変更に関する処理》
図４は、子機２（２ｘ，２ｙ等）の検針データ送信及びネットワーク変更に関する処理（ネットワーク変更方法）を示すフローチャートである。図において、まず、親機６が正常に動作しているとする。子機２は、開始後に、検針データを送信する（ステップＳ１）。その後子機２は、３０分が経過するのを待ち（ステップＳ２）、経過すると、自己のルーティングレイヤーにルート情報があるか否かを判定する（ステップＳ３）。ルート情報があれば、子機２はステップＳ１に戻り、検針データの送信を行う。親機６及び子機２に何も問題が無ければ、通常はこのような処理が、各子機において繰り返される。
【００３８】
ここで、図３の（ｂ）に示したような、親機６が故障したときの子機２ｘの動作について考える。この場合、図４のステップＳ１で検針データを送信した子機２ｘは、子機２ｙからエラー信号Ｅｒｒｏｒを受け取る。これにより、ルーティングレイヤーからルート情報は消去される（ステップＳｘ）。なお、これは、アプリケーションとしての処理では無いので、破線で表記している。
【００３９】
その後子機２ｘは、３０分が経過するのを待ち（ステップＳ２）、経過すると、自己のルーティングレイヤーにルート情報があるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここでは、ルート情報は消去されていて、無い。子機２ｘは次に、ルート情報が無い状態が所定期間（例えば２時間）継続したか否かを判定する（ステップＳ５）。まだ所定期間継続していない場合は、子機２ｘは、ルートチェックを行って、検針データ送信のために必要なルート情報を復活させようとする（ステップＳ４）。その後、子機２ｘの処理はステップＳ２に戻る。
【００４０】
ここで、もし、親機６が故障したのではなく、一時的に通信状態が悪くなっただけであったとすると、ステップＳ４の処理により、ルート情報は回復する。従って、子機２ｘは、次の３０分後に、ルート情報があることを確認して（ステップＳ３）、ステップＳ１に戻ることができる。
しかし、親機６が本当に故障している状態ではルート情報を復活させることができず、最終的に、ルート情報が無い状態が所定期間継続することになる（ステップＳ５でＹｅｓ）。
【００４１】
ルート情報が無い状態が所定期間継続した場合は、子機２ｘは現状のネットワークから離脱する（ステップＳ６）。これにより、子機２ｘから見れば、子機２ｙ及び親機６（故障）は、図３の（ｃ）に示すように、ネットワークとしての繋がりの無い状態となる。
そして、ここで、故障した親機６に代わる新しい親機６Ｎが登場し、物理的に接続される。
【００４２】
図４に戻り、子機２ｘは、参入可能なネットワークを探索する（ステップＳ７）。なお、「参入可能なネットワーク」とは、離脱前に所属していたネットワークも含む。この探索は、ブロードキャスト通信により、１ホップで（中継無しで）行われる。探索の結果、新しい親機６Ｎを含むネットワークが見つかると、子機２ｘは、このネットワークに参入する（ステップＳ８）。こうして、図３の（ｄ）に示すように、新たにネットワークが形成され、子機２ｘから親機６Ｎへの検針データ送信が可能となる。
【００４３】
なお、上記の例では、親機６が故障した場合について説明したが、定期的な親機６の交換の場合も同様である。すなわち、この場合、まず、古い親機が取り外される。この時点で親機故障と同じような状態になり、子機はネットワークから離脱する。その後、新しい親機が取り付けられると、子機は新しい親機を含むネットワークに参入する。
【００４４】
《まとめ》
以上の説明をまとめると、以下のようになる。
例えば子機２ｘは、マルチホップ通信によるネットワークの構成要素となる通信端末であって、マルチホップ通信のルート情報を記憶する記憶部２２（図２）と、記憶部２２のルート情報が消去されている状態が所定期間継続したことを検知した場合には現状のネットワークから離脱し、その後、参入可能なネットワークを探索して参入する通信部２３（図２）とを備えている。
【００４５】
かかる通信端末を子機２ｘとするネットワーク内で、例えば親機６が故障するか又は交換のために取り外された場合、子機２ｘから親機６への通信ができなくなる。マルチホップ通信では、子機２ｘは、この事態をアプリケーションレイヤーで把握できない。しかし、通信失敗によるエラー信号は、親機直近の子機から１ホップ遡った子機２ｘの下位レイヤーには報知され、これにより、当該子機２ｘのルート情報が消去される。
【００４６】
当該子機２ｘは、次の通信機会にルート情報を復活させようとするが、親機６故障の状態で通信失敗が続くことにより、ルート情報が消去されている状態が所定期間継続すると、通信部２３は自発的に現状のネットワークから離脱する。その後、故障した親機６が新たな親機６Ｎに取り替えられると、通信部２３は参入可能なネットワークを探索して参入する。こうして、親機の故障又は取り外し及びその後の取替に対して、子機の通信端末は自発的に、ネットワーク離脱と参入可能なネットワークへの参入を実行するので、親機側からの管理に依存せずに、子機側で自発的に迅速なネットワーク再構築を実現することができる。
【００４７】
また、例えば３０分に１回、検針データを親機に送信するタイミングを契機としてネットワークからの離脱や、その後のネットワークへの参入を、迅速に実行することができる。
なお、前述のように、子機−親機間では、時刻同期のための通信（往復）もあり、これを利用して通信失敗を検知し、離脱及び参入を行うこともできるが、時刻同期は１日１回程度であるため、これを利用すると、通信失敗の検知が遅くなる。
【００４８】
《その他》
なお、上記通信端末（子機）は、図１に示したような通信システムのみならず、大規模な太陽光発電所でのストリング単位での発電量のデータを一箇所に集約する場合にも適用することができる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４９】
１  集合住宅
２  電力メーター／通信端末／子機
２ｘ，２ｙ  子機
３  高圧ケーブル
４  変圧器
５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）  配電線
５ｘ  屋内配線
６  コンセントレーター／親機
６，６Ｎ  親機
７  ＷＡＮ
８  電力供給元
２１  計量部
２２  記憶部
２３  通信部
２４  電路
Ｌ１，Ｌ２  電圧線
Ｎ  中性線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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