JP2017034467A - 通信方法およびそれを利用した端末装置、通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】周波数チャネルが変更される場合に効率的に接続する技術を提供する。【解決手段】端末装置は、中継装置を介して制御装置と通信すべきである。通信部７０は、中継装置に未接続である場合に、接続可能な中継装置を探索するための第１信号を送信する。制御部７４は、通信部７０の動作を制御する。通信部７０は、中継装置から制御装置に送信された第２信号であって、かつ中継装置と制御装置との間の接続が切断されることを示した第２信号を傍受する。制御部７４は、通信部７０が第２信号を傍受した場合に、第１信号の送信を通信部７０に停止させる。【選択図】図５

Description

本発明は、通信技術に関し、特に複数の周波数チャネルを使用する通信方法およびそれを利用した端末装置、通信システムに関する。

無線ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれる近距離無線通信では、家庭内の家電機器等が無線ネットワークで接続されることによって、機器間での情報交換がなされる。無線ＰＡＮとして、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４等の標準化規格が知られている。典型的な利用シーンでは、１つの家庭に、１台の制御装置と、複数台の端末装置である家電機器等とが設置され、制御装置を中心に、複数台の端末装置がスター型に接続された無線ネットワークが構成される（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第１２／１２４３３９号パンフレット

制御装置と端末装置との通信に使用可能な周波数チャネルは複数設けられており、制御装置は、そのうちの１つを選択し、端末装置との通信に使用する。また、制御装置は、使用される１つの周波数チャネルを変更することも可能である。例えば、制御装置は、接続しているすべての端末装置とのリンクを切断して、その後、周波数チャネルを変更する。一方、リンクを切断された端末装置は、自身で周波数チャネルスキャンを実行し、新たな周波数チャネルで制御装置との再接続を試みる。しかしながら、もとの制御装置に接続使用する場合、周波数チャネルの変更が完了していない間に周波数チャネルスキャンを実行しても、無駄な処理になる。つまり、周波数チャネルが変更される場合の接続処理は、効率的になされる方が望ましい。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、周波数チャネルが変更される場合に効率的に接続する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の端末装置は、中継装置を介して制御装置と通信すべき端末装置であって、中継装置に未接続である場合に、接続可能な中継装置を探索するための第１信号を送信する通信部と、通信部の動作を制御する制御部とを備える。通信部は、中継装置から制御装置に送信された第２信号であって、かつ中継装置と制御装置との間の接続が切断されることを示した第２信号を傍受し、制御部は、通信部が第２信号を傍受した場合に、第１信号の送信を通信部に停止させる。

本発明の別の態様は、通信システムである。この通信システムは、制御装置と、制御装置に接続可能な中継装置と、中継装置を介して制御装置に接続可能な端末装置とを備える。端末装置は、中継装置に未接続である場合に、接続可能な中継装置を探索するための第１信号を送信する通信部と、通信部の動作を制御する制御部とを備える。通信部は、中継装置から制御装置に送信された第２信号であって、かつ中継装置と制御装置との間の接続が切断されることを示した第２信号を傍受し、制御部は、通信部が第２信号を傍受した場合に、第１信号の送信を通信部に停止させる。

本発明のさらに別の態様は、通信方法である。この方法は、中継装置を介して制御装置と通信すべき端末装置での通信方法であって、中継装置に未接続である場合に、接続可能な中継装置を探索するための第１信号を送信するステップと、中継装置から制御装置に送信された第２信号であって、かつ中継装置と制御装置との間の接続が切断されることを示した第２信号を傍受するステップと、第２信号を傍受した場合に、第１信号の送信を停止するステップと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、周波数チャネルが変更される場合に効率的に接続できる。

本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。 図１の通信システムの比較対象となる通信システムによるチャネル変更手順を示すシーケンス図である。 図１の制御装置の構成を示す図である。 図３の記憶部において記憶されるテーブルのデータ構造を示す図である。 図１の端末装置の構成を示す図である。 図６（ａ）−（ｃ）は、図５の制御部による処理の概要を示す図である。 図１の通信システムによるチャネル変更手順を示すシーケンス図である。 図５の端末装置による接続手順を示すフローチャートである。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、複数の周波数チャネルのいずれか１つを使用して通信する通信システムに関する。通信システムにおいて、制御装置と端末装置との間の通信距離を長くするために、制御装置と端末装置との間に中継装置が配置され、中継装置を介して制御装置と端末装置とが通信を実行することもある。その際、制御装置、中継装置、端末装置は、複数の周波数チャネルのうちの１つを共用する。前述のごとく、使用すべき１つの周波数チャネルの選択および変更は、制御装置によってなされる。また、その際、それまで接続されていたすべての端末装置および中継装置とのリンクは切断される。具体的に説明すると、制御装置は、中継装置に接続された端末装置とのリンクを切断した後に、中継装置とのリンクを接続する。なお、制御装置において、中継装置に対する接続・切断の処理は、端末装置に対する接続・切断の処理と同様になされる。

一方、端末装置は、制御装置によるリンク切断の理由が周波数チャネルであることを理解できない。そのため、制御装置が周波数チャネルを変更する前であっても、端末装置は、再接続のための周波数チャネルスキャンを開始してしまう場合がある。しかしながら、端末装置が、それまで接続していた中継装置を介して制御装置に接続する場合、このような周波数チャネルスキャンは無駄な処理になる。さらに、周波数チャネルスキャンによって、トラヒックが増加し、パケット信号の衝突や通信エラーが発生しやすい状況に陥る。そのため、周波数チャネルが変更される場合に効率的に接続されることが望まれる。

これに対応するために、本実施例に係る端末装置は、制御装置が周波数チャネルの変更処理を開始し、かつ中継装置とのリンクが切断された後、中継装置から送信されるパケット信号を傍受する。傍受したパケット信号が、制御装置と中継装置との間のリンクを切断するための信号である場合、周波数チャネルスキャンを停止する。制御装置は、中継装置とのリンクを切断している段階であり、周波数チャネルをまだ変更していないからである。これにより、無駄な再接続処理が省略され、トラヒックが軽減される。

図１は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、制御装置１０、端末装置１２と総称される第１端末装置１２ａ、第２端末装置１２ｂ、中継装置１４、スマートメータ１６、収集制御局１８を含む。制御装置１０、端末装置１２、中継装置１４、スマートメータ１６は、住宅２８に設置される。図１においては、説明を明瞭にするために、１つの住宅２８だけが示されているが、実際には、複数の住宅２８が存在し、各住宅２８にスマートメータ１６、制御装置１０、中継装置１４、端末装置１２が設置される。

収集制御局１８、スマートメータ１６、制御装置１０、端末装置１２、中継装置１４は、いずれも無線通信機能を備える。収集制御局１８とスマートメータ１６との間の無線通信はマルチホップ通信２６であり、スマートメータ１６と制御装置１０との間の無線通信は上位通信２４である。また、制御装置１０と中継装置１４との間の無線通信、中継装置１４と第２端末装置１２ｂとの間の無線通信、制御装置１０と第１端末装置１２ａとの無線通信は、ＨＡＮ通信２２である。マルチホップ通信２６は、各住宅２８に設置されたスマートメータ１６による転送によって実現されており、Ｗｉ−ＳＵＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｍａｒｔ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）のＡルートに対応する。上位通信２４は、Ｗｉ−ＳＵＮのＢルートに対応し、ＨＡＮ通信２２は、Ｗｉ−ＳＵＮのＨＡＮ（Ｈｏｍｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に対応する。これらは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に対応するが、それに限定されない。

スマートメータ１６は、前述の無線通信機能に加えて、住宅２８で使用された電力量を計測する電力メータとしての機能を有する。スマートメータ１６は、電力会社（電気事業者）からの商用電力が供給される配電線（図示せず）に接続されており、住宅２８で使用された電力量を計測する。この機能については公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。スマートメータ１６は、電力量の計測結果が含まれた検針データをマルチホップ通信２６にて収集制御局１８に送信する。収集制御局１８は、スマートメータ１６からの検針データを受信する。これにより、電力会社による遠隔検針が可能になる。

住宅２８に設置された電子機器（図示せず）には、端末装置１２が接続される。電子機器は、例えば、エア・コンディショナー、ＯＡ機器、テレビジョン受像装置である。第１端末装置１２ａは、ＨＡＮ通信２２に対応し、制御装置１０と通信する。また、中継装置１４は、ＨＡＮ通信２２に対応し、制御装置１０、第２端末装置１２ｂと通信することによって、制御装置１０と第２端末装置１２ｂとの間の通信を中継する。なお、第２端末装置１２ｂも、ＨＡＮ通信２２に対応する。制御装置１０は、例えば、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）コントローラのような電子機器に接続または搭載される。制御装置１０は、上位通信２４によってスマートメータ１６とも通信するので、スマートメータ１６からの計測結果を受信する。計測結果によって、電子機器における正確な電力管理が可能になる。

ＨＡＮ通信２２において、複数の周波数チャネルが周波数多重されている。１つの周波数チャネルの帯域幅は、例えば、４００ｋＨｚである。制御装置１０は、複数の周波数チャネルのうちの１つの周波数チャネルを選択して使用する。第１端末装置１２ａ、第２端末装置１２ｂ、中継装置１４は、制御装置１０において選択された１つの周波数チャネルを使用する。ＨＡＮ通信２２では、制御装置１０、第１端末装置１２ａ、第２端末装置１２ｂ、中継装置１４によるＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）が実行される。ＨＡＮ通信２２の伝送レートは、例えば、１００ｋｂｐｓである。

ここでは、本実施例の課題を明確にするために、通信システム１００の比較対象となる通信システムによるチャネル変更手順を説明する。比較対象となる通信システムは、図１と同様に構成されているが、図１の制御装置１０、端末装置１２、中継装置１４が、制御装置１１０、端末装置１１２、中継装置１１４と示される。なお、前提として、制御装置１１０は、通信可能な端末装置１１２および中継装置１１４の情報を登録し、周波数チャネルを変更する場合、登録した端末装置１１２および中継装置１１４の情報を削除する。また、複数の周波数チャネルの数は、「Ｎ」である。

図２は、通信システム１００の比較対象となる通信システムによるチャネル変更手順を示すシーケンス図である。ここでは、説明を明瞭にするために、制御装置１１０には、中継装置１１４、第２端末装置１１２ｂだけが登録されているとする。制御装置１１０は、周波数チャネル「１ｃｈ」を使用している状況下において、チャネル変更処理を開始する（Ｓ１０）。制御装置１１０は、中継装置１１４を介して第２端末装置１１２ｂに切断要求信号を送信する（Ｓ１２、Ｓ１４）。第２端末装置１１２ｂは、中継装置１１４を介して制御装置１１０に切断応答信号を送信し（Ｓ１６、Ｓ１８）、切断する。制御装置１１０は、第２端末装置１１２ｂの情報を削除するように記憶部を更新する（Ｓ２０）。第２端末装置１１２ｂは、再接続を開始する（Ｓ２２）。第２端末装置１１２ｂは、周波数チャネル「１ｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ２４）。また、第２端末装置１１２ｂは、周波数チャネル「Ｎｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ２６）。制御装置１１０は、中継装置１１４に切断要求信号を送信する（Ｓ２８）。中継装置１１４は、制御装置１１０に切断応答信号を送信し（Ｓ３０）、切断する。制御装置１１０は、周波数チャネル変更を実行する（Ｓ３２）。

中継装置１１４は、再接続を開始する（Ｓ３４）。第２端末装置１１２ｂは、周波数チャネル「１ｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ３６）。また、第２端末装置１１２ｂは、周波数チャネル「Ｎｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ３８）。中継装置１１４は、周波数チャネル「１ｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ４０）。また、中継装置１１４は、周波数チャネル「Ｎｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ４２）。さらに、第２端末装置１１２ｂは、周波数チャネル「１ｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ４４）。また、第２端末装置１１２ｂは、周波数チャネル「Ｎｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ４６）。制御装置１１０は、周波数チャネル「５ｃｈ」でのビーコン信号を送信する（Ｓ４８）。中継装置１１４は、制御装置１１０に接続認証要求信号を送信する（Ｓ５０）。制御装置１１０は、中継装置１１４に接続認証許可信号を送信する（Ｓ５２）。

その後、第２端末装置１１２ｂは、周波数チャネル「１ｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ５４）。また、第２端末装置１１２ｂは、周波数チャネル「Ｎｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ５６）。中継装置１１４は、周波数チャネル「５ｃｈ」でのビーコン信号を送信する（Ｓ５８）。第２端末装置１１２ｂは、中継装置１１４を介して制御装置１１０に接続認証要求信号を送信する（Ｓ６０、Ｓ６２）。制御装置１１０は、中継装置１１４を介して第２端末装置１１２ｂに接続認証許可信号を送信する（Ｓ６４、Ｓ６６）。制御装置１１０は、第２端末装置１１２ｂの情報を追加するように記憶部を更新する（Ｓ６８）。

制御装置１１０は、チャネル変更処理を実行するために、第２端末装置１１２ｂとのリンクを削除してから、中継装置１１４とのリンクを削除する。また、チャネル変更後、制御装置１１０は、中継装置１１４とのリンクを接続してから、第２端末装置１１２ｂとのリンクを接続する。一方、第２端末装置１１２ｂは、制御装置１１０とのリンクが切断された後、再接続を開始し、ビーコン要求信号を送信し続ける。しかしながら、制御装置１１０と中継装置１１４との切断、制御装置１１０でのチャネル変更、制御装置１１０と中継装置１１４との再接続の間では、第２端末装置１１２ｂは再接続されない。そのため、それらの間におけるビーコン要求信号の送信が無駄な処理といえる。周波数チャネルが変更される場合に効率的に接続するためには、これらのステップのうち、実行するステップの数を少なくすべきである。

図３は、制御装置１０の構成を示す。制御装置１０は、制御装置用通信部４０、チャネル変更部４２、制御装置用データ処理部４４、制御装置用制御部４６、記憶部５２を含む。制御装置用通信部４０は、ＨＡＮ通信２２に対応した処理を実行することによって、端末装置１２、中継装置１４との通信を実行するとともに、上位通信２４に対応した処理を実行することによって、スマートメータ１６との通信を実行する。ここで、ＨＡＮ通信２２について、制御装置用通信部４０は、複数の周波数チャネルのうちの１つの周波数チャネルを使用する。制御装置用通信部４０において使用される１つの周波数チャネルは、チャネル変更部４２によって指定される。一方、上位通信２４についても、制御装置用通信部４０は、複数の周波数チャネルのうちの１つの周波数チャネルを使用するが、その１つの周波数チャネルは、ＨＡＮ通信２２ににおいて使用される１つの周波数チャネルと同じであってもよいし、異なっていてもよい。上位通信２４において使用される１つの周波数チャネルは、スマートメータ１６によって決定される。以下では、ＨＡＮ通信２２を中心に説明し、上位通信２４の説明を省略する。

制御装置用通信部４０は、第１端末装置１２ａからパケット信号を受信するとともに、第２端末装置１２ｂから中継装置１４を経由したパケット信号を受信する。制御装置用通信部４０は、増幅機能、周波数変換機能、復調機能を有しており、受信したパケット信号からベースバンド信号を生成する。制御装置用通信部４０は、ベースバンド信号を制御装置用データ処理部４４、制御装置用制御部４６に出力する。制御装置用通信部４０は、変調機能、周波数変換機能、増幅機能を有しており、制御装置用データ処理部４４、制御装置用制御部４６から入力したベースバンド信号からパケット信号を生成する。制御装置用通信部４０は、第１端末装置１２ａにパケット信号を送信するとともに、中継装置１４を経由して第２端末装置１２ｂにパケット信号を送信する。

このようなパケット信号の通信経路は、ルーティングテーブルとして記憶部５２に記憶されており、制御装置用通信部４０は、記憶部５２に記憶したルーティングテーブルを参照する。図４は、記憶部５２において記憶されるテーブルのデータ構造を示す。これは、登録した端末装置１２、中継装置１４に関する情報ともいえる。図示された「機器ＭＡＣアドレス」は、「機器種別」のＭＡＣアドレスを示す。また、「機器種別」と「接続先」は、機器の接続関係を示す。具体的に説明すると、「機器種別」の第１端末装置１２ａ、中継装置１４は、「接続先」の制御装置１０に接続され、「機器種別」の第２端末装置１２ｂは、「接続先」の中継装置１４に接続されている。図３に戻る。

ルーティングテーブルに示された端末装置１２、中継装置１４は、セキュリティを確保するために、予め認証されてから登録されている。認証処理には、公知の技術が使用されればよいが、例えば、ＰＡＮＡ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｃａｒｒｙｉｎｇ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）標準の通信プロトコルが使用される。認証処理の開始として、制御装置用通信部４０は、新たな端末装置１２あるいは中継装置１４からの接続認証要求信号を受信する。制御装置用通信部４０は、受信した接続認証要求信号を制御装置用制御部４６に出力する。制御装置用制御部４６は、認証処理を実行し、当該新たな端末装置１２あるいは中継装置１４の接続を許可する場合に、接続認証許可信号を制御装置用通信部４０に出力する。また、制御装置用制御部４６は、当該新たな端末装置１２あるいは中継装置１４の情報を記憶部５２に記憶させる。制御装置用通信部４０は、当該新たな端末装置１２あるいは中継装置１４に、接続認証許可信号を送信する。このように、制御装置１０に登録された端末装置１２、中継装置１４が、当該制御装置１０と通信可能である。

制御装置用データ処理部４４は、制御装置用通信部４０からのベースバンド信号を入力すると、ベースバンド信号を処理する。一方、制御装置用データ処理部４４は、送信すべきデータが発生した場合に、ベースバンド信号を生成する。制御装置用通信部４０がパケット信号を受信していなければ、制御装置用データ処理部４４は、ベースバンド信号を制御装置用通信部４０に出力する。

制御装置用データ処理部４４は、任意のアプリケーションプログラムを実行する。制御装置用データ処理部４４は、実行しているアプリケーションプログラムから、周波数チャネル変更要求のトリガを受けつける。なお、制御装置１０は、図示しないユーザインターフェイスを備え、制御装置用データ処理部４４は、当該ユーザインターフェイスを介してユーザから、周波数チャネル変更要求のトリガを受けつけてもよい。制御装置用データ処理部４４は、周波数チャネル変更要求のトリガをチャネル変更部４２に出力する。

チャネル変更部４２は、制御装置用データ処理部４４から、周波数チャネル変更要求のトリガを入力する。前述のごとく、制御装置１０が周波数チャネルを変更する場合には、登録した端末装置１２および中継装置１４の情報を削除しなければならない。そのため、チャネル変更部４２は、記憶部５２に登録した端末装置１２、中継装置１４の切断を制御装置用制御部４６に指示する。

制御装置用制御部４６は、チャネル変更部４２から切断の指示を受けつけた場合、つまりチャネル変更部４２が周波数チャネルを変更するための処理を開始した場合に、記憶部５２から切断対象となる端末装置１２、中継装置１４の情報を取得する。制御装置用制御部４６は、取得した情報をもとに、宛先を設定することによって切断要求信号を生成する。制御装置用制御部４６は、切断要求信号を制御装置用通信部４０から端末装置１２あるいは中継装置１４に送信させる。

制御装置用通信部４０は、チャネル変更部４２が周波数チャネルを変更するための処理を開始すると、制御装置用通信部４０が送信した切断要求信号に対する切断応答信号を端末装置１２あるいは中継装置１４から受信する。制御装置用通信部４０は、切断応答信号を制御装置用制御部４６に出力する。制御装置用制御部４６は、制御装置用通信部４０からの切断応答信号を入力する。これにより、端末装置１２あるいは中継装置１４の切断が完了したといえるので、制御装置用制御部４６は、切断が完了した端末装置１２あるいは中継装置１４の情報を記憶部５２から削除する。切断対象となる端末装置１２、中継装置１４が複数存在する場合、制御装置用制御部４６は、このような処理を１つの端末装置１２あるいは中継装置１４ごとに実行する。その際、中継装置１４に端末装置１２が接続されている場合、制御装置用制御部４６は、端末装置１２に対する切断処理を実行してから、中継装置１４に対する切断処理を実行する。

チャネル変更部４２は、記憶部５２に記憶した情報の削除が完了した場合、つまり記憶部５２に記憶したすべての端末装置１２あるいは中継装置１４が削除された場合、制御装置用通信部４０において使用される１つの周波数チャネルを別の１つの周波数チャネルに変更する。その際、チャネル変更部４２は、制御装置用通信部４０を介してキャリアセンスを実行して、干渉電力の最も小さい周波数チャネルを選択してもよい。また、チャネル変更部４２は、上位通信２４において使用されている周波数チャネルを回避するように、周波数チャネルを選択してもよい。チャネル変更部４２は、変更後の１つの周波数チャネルに切りかえるように、制御装置用通信部４０を制御する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図５は、端末装置１２の構成を示す。端末装置１２は、通信部７０、データ処理部７２、制御部７４を含む。通信部７０は、受信部７６、送信部７８を含み、制御部７４は、切断処理部８０、接続処理部８２、チャネル変更処理部８４を含む。

通信部７０は、ＨＡＮ通信２２に対応した処理を実行することによって、制御装置１０、中継装置１４との通信を実行する。受信部７６は、制御装置１０からパケット信号を受信したり、制御装置１０から中継装置１４を経由したパケット信号を受信したりする。受信部７６は、増幅機能、周波数変換機能、復調機能を有しており、受信したパケット信号からベースバンド信号を生成する。受信部７６は、ベースバンド信号をデータ処理部７２、制御部７４に出力する。送信部７８は、変調機能、周波数変換機能、増幅機能を有しており、データ処理部７２、制御部７４から入力したベースバンド信号からパケット信号を生成する。送信部７８は、制御装置１０にパケット信号を送信したり、中継装置１４を経由して制御装置１０にパケット信号を送信したりする。

このようなパケット信号の通信経路は、ルーティングテーブルとして記憶されているが、ルーティングテーブルは、制御装置１０でのルーティングテーブルと同様であるので説明を省略する。また、端末装置１２に対して、制御装置１０による前述の認証処理がなされている。認証処理の開始として、接続処理部８２は、接続認証要求信号を送信部７８から送信させる。受信部７６は、接続認証許可信号を受信する。受信部７６は、受信した接続認証許可信号を接続処理部８２に出力する。接続処理部８２が接続認証許可信号を入力すると、認証処理が終了になる。その後、制御装置１０との通信、あるいは中継装置１４を介した制御装置１０との通信が可能になる。以下では、中継装置１４を介した制御装置１０との通信を中心に説明する。

データ処理部７２は、受信部７６からのベースバンド信号を入力すると、ベースバンド信号を処理する。一方、データ処理部７２は、送信すべきデータが発生した場合に、ベースバンド信号を生成する。受信部７６がパケット信号を受信していなければ、データ処理部７２は、ベースバンド信号を送信部７８に出力する。

受信部７６は、中継装置１４を介して制御装置１０と通信している場合に、中継装置１４との接続を切断するための切断要求信号を中継装置１４から受信する。なお、切断要求信号は、制御装置１０から中継装置１４を介して受信部７６に受信されている。受信部７６は、受信した切断要求信号を切断処理部８０に出力する。切断処理部８０は、切断要求信号を入力する。切断処理部８０は、切断応答信号を送信部７８に出力し、送信部７８は、切断応答信号を中継装置１４に送信する。さらに、切断処理部８０は、通信部７０に対して中継装置１４とのリンクを切断させる。切断処理部８０は、中継装置１４とのリンクが切断したことを接続処理部８２に通知する。

接続処理部８２は、切断処理部８０からの通知を受けつけると、所定期間待機する。切断理由が周波数チャネルの変更である場合、すぐにビーコン要求信号を送信しても無駄になるからである。所定期間経過後、接続処理部８２は、ビーコン要求信号を送信部７８に出力する。送信部７８は、ビーコン要求信号を送信する。つまり、接続処理部８２は、受信部７６が接続要求信号を受信した場合に、所定時間経過してから、ビーコン要求信号の送信を送信部７８に開始させる。ビーコン要求信号は、接続可能な中継装置１４あるいは制御装置１０を探索するための信号であり、これを受信した中継装置１４あるいは制御装置１０は、ビーコン信号を送信する。なお、中継装置１４あるいは制御装置１０から送信されるビーコン信号の周波数チャネル、つまり中継装置１４あるいは制御装置１０において使用される周波数チャネルは未知であるので、送信部７８は、周波数チャネルを変更しながらビーコン要求信号を送信する。

具体的に説明すると、接続処理部８２は、ビーコン要求信号を送信するタイミングになると、チャネル変更処理部８４に対して周波数チャネルの変更を指示する。チャネル変更処理部８４は、指示を受けつけると、通信部７０において使用される周波数チャネルを変更する。例えば、周波数チャネル「１ｃｈ」から「Ｎｃｈ」が順に変更される。つまり、チャネル変更処理部８４は、送信部７８がビーコン要求信号を送信している場合に、中継装置１４が使用可能な複数の周波数チャネルのそれぞれを切りかえながら通信部７０に使用させる。

特に、チャネル変更処理部８４は、複数の周波数チャネルのうち、通信部７０が中継装置１４との通信にこれまで、つまり過去に使用していた周波数チャネルの使用割合を他の周波数チャネルの使用割合よりも高くさせる。これを説明するために、図６（ａ）−（ｂ）を使用する。図６（ａ）−（ｃ）は、制御部７４による処理の概要を示す。図６（ａ）は、チャネル変更処理部８４によって変更されるパターンの一例である。ここでは、説明を明瞭にするために、周波数チャネルの数を「４」とする。また、図中の「１」は、周波数チャネル「１ｃｈ」を示す。さらに、これまで使用していた周波数チャネルが「１ｃｈ」であるとする。

図６（ａ）のように、チャネル変更処理部８４は、周波数チャネル「１ｃｈ」を「４ｃｈ」を切りかえながら繰り返し設定する。しかしながら、周波数チャネル「１ｃｈ」を使用する期間は、周波数チャネル「２ｃｈ」から「４ｃｈ」のそれぞれを使用する期間よりも長くなっている。１つの周波数チャネルを使用している期間の先頭部分において、送信部７８が、ビーコン要求信号を送信すると、切断処理部８０は、残りの期間で信号の受信を待ちかまえる。ビーコン要求信号を送信するための期間の長さは、すべての周波数チャネルにおいて、ほぼ同一であるので、周波数チャネル「１ｃｈ」で信号の受信を待ちかまえるための期間は、他の周波数チャネルで信号の受信を待ちかまえるための期間よりも長くなる。

図６（ｂ）は、図６（ａ）とは異なった例である。図示のごとく、各周波数チャネルを使用する期間は、共通している。しかしながら、周波数チャネル「１ｃｈ」、「２ｃｈ」、「１ｃｈ」、「３ｃｈ」、「１ｃｈ」、「４ｃｈ」のように切りかえられており、周波数チャネル「１ｃｈ」を使用する頻度が他の周波数チャネルを使用する頻度よりも多くなっている。図６（ｃ）は後述し、図５に戻る。

受信部７６は、信号の受信を待ちかまえるための期間において、中継装置１４から制御装置１０に送信された切断応答信号であって、かつ中継装置１４と制御装置１０との間の接続が切断されることを示した切断応答信号を傍受すべきである。前述のごとく、中継装置１４と端末装置１２とのリンクが切断されてから、制御装置１０と中継装置１４とのリンクが切断される。後者の切断の際に送信される信号が、受信部７６において傍受される切断応答信号である。この切断応答信号は、本来、中継装置１４から制御装置１０に送信すべき信号であって、端末装置１２に送信すべき信号ではないが、その切断応答信号が端末装置１２に受信される。また、中継装置１４と端末装置１２とのリンクに周波数チャネル「１ｃｈ」が使用されていた場合、制御装置１０と中継装置１４とのリンクにも周波数チャネル「１ｃｈ」が使用されている。そのため、受信部７６は、周波数チャネル「１ｃｈ」において切断応答信号を傍受する。切断応答信号を傍受する確率を高めるために、前述のごとく、これまで使用していた周波数チャネルの使用割合が他の周波数チャネルの使用割合よりも高くされる。

受信部７６は、切断応答信号を傍受すると、切断応答信号を接続処理部８２に出力する。接続処理部８２は、切断応答信号を入力すると、ビーコン要求信号の送信を送信部７８に停止させる。この後、制御装置１０による周波数チャネルの変更、制御装置１０と中継装置１４との接続がなされる予定であり、それらが完了するまで、端末装置１２は中継装置１４に接続する必要がないからである。接続処理部８２は、ビーコン要求信号の送信停止をチャネル変更処理部８４に通知する。チャネル変更処理部８４は、通知を受けつけると、つまり送信部７８がビーコン要求信号の送信を停止している場合に、中継装置１４が使用可能な複数の周波数チャネルのそれぞれを切りかえながら受信部７６に使用させる。これは、どの周波数チャネルで接続認証要求信号が送信されているか不明だからである。図６（ｃ）のように、チャネル変更処理部８４は、周波数チャネル「１ｃｈ」から「４ｃｈ」を切りかえながら繰り返し設定する。また、各周波数チャネルを使用する期間は、均等になっている。図５に戻る。

受信部７６は、送信部７８がビーコン要求信号の送信を停止している場合に、チャネル変更処理部８４からの指示に応じて周波数チャネルを切りかえながら、いずれかの周波数チャネルにおいて、中継装置１４から制御装置１０に送信された接続認証要求信号を傍受する。接続認証要求信号は、中継装置１４と制御装置１０とが接続されることを示した信号である。つまり、中継装置１４が制御装置１０に接続認証要求信号を送信すると、中継装置１４と制御装置１０との間の認証処理がこれから開始される。その接続認証要求信号を傍受することによって、端末装置１２は、中継装置１４に接続可能になる状態が間もなく到来することを推定する。受信部７６は、傍受した接続認証要求信号を接続処理部８２に出力する。

接続処理部８２は、接続認証要求信号を入力した場合に、ビーコン要求信号の送信を送信部７８に再開させる。ここで、接続処理部８２は、受信部７６が接続認証要求信号を傍受した場合に、所定期間経過してから、ビーコン要求信号の送信を送信部７８に再開させてもよい。中継装置１４と制御装置１０との接続が開始してから完了するまでの期間にわたって待機するためであり、そのような期間に合うように所定期間が設定される。なお、接続処理部８２は、ビーコン要求信号の送信を停止してから、一定期間経過しても受信部７６が接続認証要求信号を傍受しない場合、ビーコン要求信号の送信を送信部７８に再開させてもよい。

前述のごとく、チャネル変更処理部８４は、図６（ｃ）のように、周波数チャネル「１ｃｈ」から「４ｃｈ」を均等に切りかえながら繰り返し設定する。なお、受信部７６が接続認証要求信号を傍受した場合、チャネル変更処理部８４は、受信部７６、チャネル変更処理部８４を介して、傍受したときの周波数チャネルの情報を取得してもよい。それにより、チャネル変更処理部８４は、入力した周波数チャネルの情報をもとに、通信部７０での周波数チャネルを固定する。その後、接続処理部８２は、受信部７６がビーコン信号を受信すると、前述の認証処理を実行する。

以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。図７は、通信システム１００によるチャネル変更手順を示すシーケンス図である。図７では、図２と同様に、制御装置１０には、中継装置１４、第２端末装置１２ｂだけが登録されているとする。制御装置１０は、周波数チャネル「１ｃｈ」を使用している状況下において、チャネル変更処理を開始する（Ｓ１００）。制御装置１０は、中継装置１４を介して第２端末装置１２ｂに切断要求信号を送信する（Ｓ１０２、Ｓ１０４）。第２端末装置１２ｂは、中継装置１４を介して制御装置１０に切断応答信号を送信し（Ｓ１０６、Ｓ１０８）、切断する。制御装置１０は、第２端末装置１２ｂの情報を削除するように記憶部５２を更新する（Ｓ１１０）。第２端末装置１２ｂは、再接続を開始する（Ｓ１１２）。第２端末装置１２ｂは、周波数チャネル「１ｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ１１４）。また、第２端末装置１２ｂは、周波数チャネル「Ｎｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ１１６）。制御装置１０は、中継装置１４に切断要求信号を送信する（Ｓ１１８）。中継装置１４は、制御装置１０に切断応答信号を送信し（Ｓ１２０）、切断する。この切断応答信号は、第２端末装置１２ｂに傍受される（Ｓ１２２）。

制御装置１０は、周波数チャネル変更を実行する（Ｓ１２４）。中継装置１４は、再接続を開始する（Ｓ１２６）。第２端末装置１２ｂは、再接続を停止する（Ｓ１２８）。中継装置１４は、周波数チャネル「１ｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ１３０）。また、中継装置１４は、周波数チャネル「Ｎｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ１３２）。制御装置１０は、周波数チャネル「５ｃｈ」でのビーコン信号を送信する（Ｓ１３４）。中継装置１４は、制御装置１０に接続認証要求信号を送信する（Ｓ１３６）。この接続認証要求信号は、第２端末装置１２ｂに傍受される（Ｓ１３８）。制御装置１０は、中継装置１４に接続認証許可信号を送信する（Ｓ１４０）。

第２端末装置１２ｂは、再接続を再開する（Ｓ１４２）。第２端末装置１２ｂは、周波数チャネル「１ｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ１４４）。また、第２端末装置１２ｂは、周波数チャネル「Ｎｃｈ」でのビーコン要求信号を送信する（Ｓ１４６）。中継装置１４は、周波数チャネル「５ｃｈ」でのビーコン信号を送信する（Ｓ１４８）。第２端末装置１２ｂは、中継装置１４を介して制御装置１０に接続認証要求信号を送信する（Ｓ１５０、Ｓ１５２）。制御装置１０は、中継装置１４を介して第２端末装置１２ｂに接続認証許可信号を送信する（Ｓ１５４、Ｓ１５６）。制御装置１０は、第２端末装置１２ｂの情報を追加するように記憶部５２を更新する（Ｓ１５８）。

図８は、端末装置１２による接続手順を示すフローチャートである。切断処理部８０は、切断要求信号を受信し（Ｓ２００）、切断応答信号を送信する（Ｓ２０２）。接続処理部８２は、再接続処理を開始する（Ｓ２０４）。受信部７６がパケット信号を受信しなければ（Ｓ２０６のＮ）、待機する。受信部７６がパケット信号を受信し（Ｓ２０６のＹ）、パケット信号が中継装置１４からの切断応答信号であれば（Ｓ２０８のＹ）、接続処理部８２は、再接続処理を停止し（Ｓ２１０）、ステップ２０６に戻る。

パケット信号が中継装置１４からの切断応答信号でなく（Ｓ２０８のＮ）、中継装置１４からの接続認証要求信号であれば（Ｓ２１２のＹ）、接続処理部８２は、再接続処理を再開し（Ｓ２１４）、ステップ２０６に戻る。パケット信号が中継装置１４からの接続認証要求信号でなく（Ｓ２１２のＮ）、接続認証許可信号でなければ（Ｓ２１６のＮ）、ステップ２０６に戻る。パケット信号が接続認証許可信号であれば（Ｓ２１６のＹ）、処理が終了される。

なお、本実施例における切断要求信号、あるいは切断応答信号の利用は、装置間のデータリンク層のリンク切断の用途に限定されない。例えば、ネットワークセキュリティのセキュリティ・セッションを切断するために、切断要求信号、あるいは切断応答信号を利用することが想定される。この場合、切断要求信号として、ＰＡＮＡ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｃａｒｒｙｉｎｇ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）標準通信プロトコルのＰＡＮＡ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ（終了要求）パケット、切断応答信号として、ＰＡＮＡ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ａｎｓｗｅｒ（終了回答）パケットが利用される。また、本実施例における接続認証要求信号は、ＰＡＮＡ Ｃｌｉｅｎｔ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ（クライアント開始）であってもよい。また、本実施例における接続認証許可信号は、ＰＡＮＡ Ａｕｔｈ Ｒｅｑｕｅｓｔ（認証要求）パケットであってもよい。

本実施例によれば、中継装置から制御装置に送信された切断応答信号を傍受した場合に、ビーコン要求信号の送信を停止させる無駄な信号の送信を抑制できる。また、無駄な信号の送信が抑制されるので、トラヒックの増加を抑制できる。また、無駄な信号の送信が抑制されるので、周波数チャネルが変更される場合に効率的に接続できる。また、また、ビーコン要求信号を送信している場合に、中継装置との通信に過去に使用していた周波数チャネルの使用割合を他の周波数チャネルの使用割合よりも高くさせながら、複数の周波数チャネルを切りかえるので、切断応答信号を受信しやすくできる。また、切断応答信号が受信しやすくなるので、ビーコン要求信号の送信を停止しやすくできる。また、複数の周波数チャネルを切りかえるので、さまざまな制御装置や中継装置からのビーコン信号を受信できる。

また、ビーコン要求信号の送信を停止している場合に、中継装置が使用可能な複数の周波数チャネルのそれぞれを切りかえるので、中継装置が周波数チャネルを変更した場合でも、変更した周波数チャネルの信号を受信できる。また、ビーコン要求信号の送信を停止している場合に、中継装置から制御装置に送信された接続認証要求信号を傍受した場合に、ビーコン要求信号の送信を再開するので、周波数チャネルを変更した中継装置からのビーコン信号を受信できる。また、接続認証要求信号を傍受した場合に、所定期間経過してから、ビーコン要求信号の送信を再開させるので、制御装置と中継装置とが接続するまでの間の無駄な信号の送信を抑制できる。また、中継装置を介して制御装置と通信している場合に、中継装置との接続を切断するための切断要求信号を中継装置から受信した場合に、所定時間経過してから、ビーコン要求信号の送信を開始するので、無駄な信号の送信を抑制できる。

本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様の端末装置１２は、中継装置１４を介して制御装置１０と通信すべき端末装置１２であって、中継装置１４に未接続である場合に、接続可能な中継装置１４を探索するための第１信号を送信する通信部７０と、通信部７０の動作を制御する制御部７４とを備える。通信部７０は、中継装置１４から制御装置１０に送信された第２信号であって、かつ中継装置１４と制御装置１０との間の接続が切断されることを示した第２信号を傍受し、制御部７４は、通信部７０が第２信号を傍受した場合に、第１信号の送信を通信部７０に停止させる。

通信部７０は、複数の周波数チャネルのうちの１つの周波数チャネルを使用し、制御部７４は、通信部７０が第１信号を送信している場合に、中継装置１４が使用可能な複数の周波数チャネルのそれぞれを切りかえながら通信部７０に使用させており、制御部７４は、複数の周波数チャネルのうち、通信部７０が中継装置１４との通信に過去に使用していた周波数チャネルの使用割合を他の周波数チャネルの使用割合よりも高くさせてもよい。

制御部７４は、通信部７０が第１信号の送信を停止している場合に、中継装置１４が使用可能な複数の周波数チャネルのそれぞれを切りかえながら通信部７０に使用させてもよい。

通信部７０は、第１信号の送信を停止している場合に、中継装置１４から制御装置１０に送信された第３信号であって、かつ中継装置１４と制御装置１０とが接続されることを示した第３信号を傍受し、制御部７４は、通信部７０が第３信号を傍受した場合に、第１信号の送信を通信部７０に再開させてもよい。

制御部７４は、通信部７０が第３信号を傍受した場合に、所定期間経過してから、第１信号の送信を通信部７０に再開させてもよい。

通信部７０は、中継装置１４を介して制御装置１０と通信している場合に、中継装置１４との接続を切断するための第４信号を中継装置１４から受信し、制御部７４は、通信部７０が第４信号を受信した場合に、所定時間経過してから、第１信号の送信を通信部７０に開始させてもよい。

第１信号は、ビーコン要求信号であってもよい。

第２信号は、切断応答信号であってもよい。

第３信号は、接続認証要求信号であってもよい。

第４信号は、切断要求信号であってもよい。

本発明の別の態様は、通信システム１００である。この通信システム１００は、制御装置１０と、制御装置１０に接続可能な中継装置１４と、中継装置１４を介して制御装置１０に接続可能な端末装置１２とを備える。端末装置１２は、中継装置１４に未接続である場合に、接続可能な中継装置１４を探索するための第１信号を送信する通信部７０と、通信部７０の動作を制御する制御部７４とを備える。通信部７０は、中継装置１４から制御装置１０に送信された第２信号であって、かつ中継装置１４と制御装置１０との間の接続が切断されることを示した第２信号を傍受し、制御部７４は、通信部７０が第２信号を傍受した場合に、第１信号の送信を通信部７０に停止させる。

本発明のさらに別の態様は、通信方法である。この方法は、中継装置１４を介して制御装置１０と通信すべき端末装置１２での通信方法であって、中継装置１４に未接続である場合に、接続可能な中継装置１４を探索するための第１信号を送信するステップと、中継装置１４から制御装置１０に送信された第２信号であって、かつ中継装置１４と制御装置１０との間の接続が切断されることを示した第２信号を傍受するステップと、第２信号を傍受した場合に、第１信号の送信を停止するステップと、を備える。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ 制御装置、 １２ 端末装置、 １４ 中継装置、 １６ スマートメータ、 １８ 収集制御局、 ２２ ＨＡＮ通信、 ２４ 上位通信、 ２６ マルチホップ通信、 ２８ 住宅、 ４０ 制御装置用通信部、 ４２ チャネル変更部、 ４４ 制御装置用データ処理部、 ４６ 制御装置用制御部、 ５２ 記憶部、 ７０ 通信部、 ７２ データ処理部、 ７４ 制御部、 ７６ 受信部、 ７８ 送信部、 ８０ 切断処理部、 ８２ 接続処理部、 ８４ チャネル変更処理部、 １００ 通信システム。

Claims (12)

1. 中継装置を介して制御装置と通信すべき端末装置であって、
   中継装置に未接続である場合に、接続可能な中継装置を探索するための第１信号を送信する通信部と、
   前記通信部の動作を制御する制御部とを備え、
   前記通信部は、中継装置から制御装置に送信された第２信号であって、かつ前記中継装置と前記制御装置との間の接続が切断されることを示した第２信号を傍受し、
   前記制御部は、前記通信部が前記第２信号を傍受した場合に、前記第１信号の送信を前記通信部に停止させることを特徴とする端末装置。
2. 前記通信部は、複数の周波数チャネルのうちの１つの周波数チャネルを使用し、
   前記制御部は、前記通信部が第１信号を送信している場合に、中継装置が使用可能な複数の周波数チャネルのそれぞれを切りかえながら前記通信部に使用させており、
   前記制御部は、前記複数の周波数チャネルのうち、前記通信部が中継装置との通信に過去に使用していた周波数チャネルの使用割合を他の周波数チャネルの使用割合よりも高くさせることを特徴とする請求項１に記載の端末装置。
3. 前記制御部は、前記通信部が第１信号の送信を停止している場合に、中継装置が使用可能な複数の周波数チャネルのそれぞれを切りかえながら前記通信部に使用させることを特徴とする請求項１または２に記載の端末装置。
4. 前記通信部は、前記第１信号の送信を停止している場合に、中継装置から制御装置に送信された第３信号であって、かつ前記中継装置と前記制御装置とが接続されることを示した第３信号を傍受し、
   前記制御部は、前記通信部が前記第３信号を傍受した場合に、前記第１信号の送信を前記通信部に再開させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の端末装置。
5. 前記制御部は、前記通信部が前記第３信号を傍受した場合に、所定期間経過してから、前記第１信号の送信を前記通信部に再開させることを特徴とする請求項４に記載の端末装置。
6. 前記通信部は、中継装置を介して制御装置と通信している場合に、前記中継装置との接続を切断するための第４信号を前記中継装置から受信し、
   前記制御部は、前記通信部が前記第４信号を受信した場合に、所定時間経過してから、前記第１信号の送信を前記通信部に開始させることを特徴とする請求項１または２に記載の端末装置。
7. 前記第１信号は、ビーコン要求信号であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の端末装置。
8. 前記第２信号は、切断応答信号であることを特徴とする請求項１に記載の端末装置。
9. 前記第３信号は、接続認証要求信号であることを特徴とする請求項４または５に記載の端末装置。
10. 前記第４信号は、切断要求信号であることを特徴とする請求項６に記載の端末装置。
11. 制御装置と、
    前記制御装置に接続可能な中継装置と、
    前記中継装置を介して前記制御装置に接続可能な端末装置とを備え、
    前記端末装置は、
    中継装置に未接続である場合に、接続可能な中継装置を探索するための第１信号を送信する通信部と、
    前記通信部の動作を制御する制御部とを備え、
    前記通信部は、中継装置から制御装置に送信された第２信号であって、かつ前記中継装置と前記制御装置との間の接続が切断されることを示した第２信号を傍受し、
    前記制御部は、前記通信部が前記第２信号を傍受した場合に、前記第１信号の送信を前記通信部に停止させることを特徴とする通信システム。
12. 中継装置を介して制御装置と通信すべき端末装置での通信方法であって、
    中継装置に未接続である場合に、接続可能な中継装置を探索するための第１信号を送信するステップと、
    中継装置から制御装置に送信された第２信号であって、かつ前記中継装置と前記制御装置との間の接続が切断されることを示した第２信号を傍受するステップと、
    前記第２信号を傍受した場合に、前記第１信号の送信を停止するステップと、
    を備えることを特徴とする通信方法。

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