JP5496385B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、通信システムに関し、さらに詳しくは、集合住宅などで利用可能な通信システムに関する。

電力、ガス、水道などの各家庭での使用量を収集、解析することは、それら資源の需要予測を行い、資源の安定供給を確保するために有益である。あるいはそれら資源の使用量の調整、抑制を行うことで環境保護に貢献することもできる。

電力、ガス、水道などの使用量については、毎月実施される検針作業により、ある程度の情報分析を行うことができる。しかし、担当者が各家庭を回り、メータをチェックする作業は、非常に手間とコストの掛かる作業である。また、取得される使用量の情報は、１ヶ月毎の集計値であるため、リアルタイムでの使用量の推移を把握することはできず、リアルタイムで需要予測、使用量の調整を行うことはできない。

特開２００９−１０８９９号公報

上述したように、担当者が検針作業を行う形態はコストが掛かる上、情報のリアルタイム性が低い。そこで、通信ネットワークを利用した情報収集の形態が考えられる。

上記特許文献１には、集合住宅の各住居に設置された電力量計が検針した検針データを、電力線搬送通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を利用して収集する自動検針システムが開示されている。電力量計にはＰＬＣ子機が接続されており、電力量計が測定したデータは、電力線を経由して集合住宅分電盤に接地されたＰＬＣ親機に送信される。ＰＬＣ親機は、自動検針回線を利用して、各家庭の検針データを営業所などに送信する。

しかし、集合住宅の規模などによっては、複数系統の電力線が集合住宅に設けられることがある。系統の異なる二つの電力線を介して電力線搬送通信を行うことは困難であることが知られている。しかし、特許文献１では、ＰＬＣ親機とＰＬＣ子機とが同一系統の電力線に接続されている必要がある。したがって、特許文献１に開示されている自動検針システムを、複数系統の電力線を有する大規模な集合住宅で利用することは困難であった。

そこで、本発明は前期問題点に鑑み、集合住宅に設けられる電力線の構成に関係なく、各住居で取得したデータを効率よく収集することができる通信システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、２階以上の建築物内で用いられる通信システムであって、異なる階に設置された通信装置間の通信に用いられる第１有線通信媒体と、異なる階に設置された通信装置間の通信に用いられる第２有線通信媒体と、前記第１有線通信媒体に接続される第１通信装置と、前記第１通信装置と同じ階に設置され、前記第２有線通信媒体に接続される第２通信装置と、を備え、前記第１通信装置は、水平方向に広がる無線通信領域を形成して少なくとも前記第２通信装置との無線通信を行う無線通信部と、前記第１有線通信媒体を利用して有線通信を行う有線通信部と、前記無線通信部がデータを受信した場合または前記有線通信部がデータを受信した場合に、受信データの宛先が自装置であるか否かを確認する宛先確認部と、前記受信データの宛先が自装置でない場合、前記受信データの中継送信を前記無線通信部と前記有線通信部とに指示する中継送信指示部と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の通信システムにおいて、前記第１通信装置は、さらに、前記受信データの中継送信を許可するか否かを判定する中継送信許可部、を備え、前記中継送信指示部は、前記中継送信許可部の判定結果に基づいて、前記無線通信部と前記有線通信部とに前記受信データの中継送信を指示することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の通信システムにおいて、前記中継送信許可部は、前記無線通信部がデータを受信した場合に、前記第２通信装置が放射する電波強度が所定強度より小さいか否かを判定する電波強度判定部、を含み、前記中継送信許可部は、前記電波強度が前記所定強度より小さいと判定された場合、受信データの中継送信先として前記第２通信装置を指定することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の通信システムにおいて、前記中継送信許可部は、前記有線通信部がデータを受信した場合に、受信データの受信品質が所定レベルより劣化しているか否かを判定する受信品質判定部、を含み、前記中継送信許可部は、前記受信品質が前記所定レベルより劣化していると判定された場合、前記有線通信部に前記受信データの中継送信を許可することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の通信システムにおいて、前記無線通信部は、前記第２有線通信媒体が設置される方向に指向性を有するアンテナ、を含むことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の通信システムにおいて、前記第１有線通信媒体及び前記第２有線通信媒体は、電力線であり、前記有線通信部は、電力線搬送通信を行うことを特徴とする。

本発明に係る通信システムは、第１有線通信媒体と第２有線通信媒体との間の通信を、無線通信により可能としている。このため、通信システムを構成する全ての通信装置が相互に通信可能となる。たとえば、複数系統の電力線が設けられた集合住宅に本発明に係る通信システムを適用し、各住居に通信装置を設置することで、各住居で取得したデータを効率よく収集することができる。

また、通信装置は、受信データを中継送信するか否かを、受信データの受信品質あるいは無線通信の環境に応じて判定する。これにより、通信システムを構成する全ての通信装置が受信データを中継送信しなくて済むため、通信システムにおけるトラフィック量を抑制することができる。

また、通信装置は、第２有線通信媒体が設置される方向に指向性を有するアンテナを備えている。これにより、第１有線通信媒体と第２有線通信媒体との間で行われる無線通信の信頼性を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る通信装置により構成される通信システムの全体概略図である。 通信装置が無線通信可能な領域を示す図である。 通信装置の機能ブロック図である。 通信装置間の通信基本ルールを示す図である。 通信装置間の通信基本ルールを示す図である。 無線通信を利用した中継送信の可否を判定する様子を示す図である。 電力線搬送通信を利用した中継送信の可否を判定する様子を示す図である。 測定データを要求する収集パケットの転送経路の一例を示す図である。 通信パケットの構成を示す図である。 測定データ及びルート指定情報の転送経路の一例を示す図である。 応答パケットの構成を示す図である。 通信パケット受信時の通信装置のフローチャートである。

｛通信システムおよび通信装置の構成｝
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る通信システム１の全体概略図である。通信システム１は、マンションなどの集合住宅１００に導入される。通信システム１は、集合住宅１００の住居１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂ，１ｃ〜４ｃと、管理人室１ｄの電力消費量などのデータを、電力線搬送通信（以下、「ＰＬＣ」という）と無線通信とを利用して収集するシステムである。

なお、本実施の形態では、有線通信の一例としてＰＬＣを使用するが、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の有線ＬＡＮを用いてもよい。また、集合住宅１００の各住居にケーブルテレビが導入されている場合は、ケーブルテレビの通信システムを用いてもよい。

通信システム１は、電力線１１、１２，１３と、通信装置２１ａ〜２４ａ，２１ｂ〜２４ｂ，２１ｃ〜２４ｃ，２１ｄとを備える。

電力線１１，１２は、集合住宅１００の上下方向に沿って設けられており、集合住宅１００内に設置されるキュービクル１０１に接続されている。キュービクル１０１は、電力会社から供給される高圧電力（約６０００Ｖ）を、家庭用電力（約１００Ｖ）に変換する変電設備である。電力線１１は、住居１ｂ〜４ｂ，１ｃ〜４ｃに家庭用電力を供給する。電力線１２は、住居１ａ〜４ａに家庭用電力を供給する。電力線１３は、キュービクル１０１に接続されており、集合住宅１００の共用設備に電力を供給する。共用設備に該当する管理人室１ｄの家庭用電力は電力線１３により供給される。以下、電力線１１，１２，１３の共通の説明を行う場合には、総称して電力線１０と呼ぶことにする。

通信装置２１ａ〜２４ａ，２１ｂ〜２４ｂ，２１ｃ〜２４ｃ，２１ｄは、ＰＬＣ及び無線通信の両方の通信機能を備えた装置である。通信装置２１ａ〜２４ａ，２１ｂ〜２４ｂ，２１ｃ〜２４ｃ，２１ｄは、同様の装置であり、共通の説明を行う場合には、総称して通信装置２０と呼ぶことにする。

通信装置２１ａ〜２４ａは、住居１ａ〜４ａにそれぞれ設置される。通信装置２１ｂ〜２４ｂは、住居１ｂ〜４ｂにそれぞれ設置される。通信装置２１ｃ〜２４ｃは、住居１ｃ〜４ｃにそれぞれ設置される。通信装置２１ｄは、管理人室１ｄに設置される。

通信装置２１ａ〜２４ａ，２１ｂ〜２４ｂ，２１ｃ〜２４ｃ，２１ｄは、各住居に設置される図示しない電力計、ガスメータ、及び水道の流量メータなどが測定した測定データを取得して記憶する。通信装置２１ｄは、通信装置２１ａ〜２４ａ，２１ｂ〜２４ｂ，２１ｃ〜２４ｃが記憶した測定データを、ＰＬＣ及び無線通信を利用して収集する。通信装置２１ｄは、図示しないインターネットなどを介して、通信装置２０から収集した測定データを集合住宅１００などの管理会社に送信する。

通信装置２１ａ〜２４ａは、電力線１２を介して互いに通信可能である。通信装置２１ｂ〜２４ｂ，２１ｃ〜２４ｃは、電力線１１を介して互いに通信可能である。しかし、通信装置２１ａ〜２４ａと、通信装置２１ｂ〜２４ｂ，２１ｃ〜２４ｃとは、電力線１１、１２を介して互いに通信することはできない。これは、電力線１１，１２の間にキュービクル１０１が介在しているためである。

図２は、集合住宅１００の１，２階に設置される通信装置２１ａ〜２１ｄ，２２ａ〜２２ｃがそれぞれ無線通信することができる無線通信領域を示している。

なお、図２以降の図面では、通信システム１の通信機能を説明にするために必要な通信装置２０、電力線１０などを示し、集合住宅１００などの表示を省略する。

集合住宅１００の１階において、通信装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの無線通信領域６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄが水平方向に広がっている。たとえば、通信装置２１ａは、無線通信領域６１ｂ，６１ｃの内側に位置するため、通信装置２１ｂ，２１ｃと無線通信を利用して相互に通信可能である。しかし、通信装置２１ａは、無線通信領域６１ｄの外側に位置するため、無線通信を利用して通信装置２１ｄと直接通信することができない。この場合、通信装置２１ａは、通信装置２１ｂ、２１ｃのいずれかを介することにより、通信装置２１ｄと通信することができる。

通信装置２２ａ、２２ｂ、２２ｃの無線通信領域６２ａ，６２ｂ，６２ｃが水平方向に広がっており、２階に設置されている通信装置２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、無線通信を介して相互に通信可能となっている。

集合住宅１００の３階，４階にそれぞれ設置される通信装置２０も、図２と同様の無線通信領域を有している。したがって、集合住宅１００の同一フロアに設置された通信装置２０は、無線通信を利用して相互に通信することができる。本実施の形態において、通信装置２０は、特定小電力無線局として機能することにより無線通信を行う。無線通信としては、他にもＺＩＧＢＥＥ（登録商標）、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１で規定された無線ＬＡＮなどが利用可能である。

なお、通信装置２０の無線通信領域を複数の階をカバーするように設定して、通信装置２０が、異なるフロアに設置された他の通信装置２０と無線通信により相互に通信できるようにしてもよい。しかし、複数の階をカバーするように各通信装置２０の無線通信領域を設定した場合、各通信装置２０の無線通信領域が広くなるため、通信装置２０の消費電力が増大するという問題が発生する。通信装置２０の消費電力を削減するためには、通信装置２０の無線通信領域を、同一フロア内に設定することが望ましい。

なお、各通信装置２０の無線通信領域は、図２に示すように、同一フロア内の３つ以上の住居をカバーしていることが望ましい。これにより、集合住宅の一部の住居が空き部屋となったとしても、同一フロア内における通信装置２０同士の無線通信を確実に実行することができる。アンテナ２０６から放射される電力の調整や、水平方向に指向性を有するアンテナ２０６の使用などにより、無線通信領域の範囲を調整することができる。

図３は、通信装置２０の機能ブロック図である。通信装置２０は、制御部２０１と、電力線通信部２０２と、無線通信部２０３とを備えている。

電力線通信部２０２には、配線２０４が接続されている。配線２０４が電力線１０に接続されることで、通信装置２０が電気的に電力線１０に接続される。配線２０４は、プラグ２０５を介して電力線１０に接続される。通信装置２０は、プラグ２０５を電力線１０に設けられたコンセントに接続することで、ＰＬＣが可能となっている。また、配線２０４を介して、通信装置２０に電力が供給される。

無線通信部２０３は、アンテナ２０６を備え、同一フロア内の他の通信装置２０との間で、特定小電力無線を利用した無線通信を行う。アンテナ２０６は、アンテナエレメントに対して垂直な方向に指向性を有するダイポールアンテナやホイップアンテナなどである。アンテナ２０６がホイップアンテナである場合、アンテナ２０６を垂直に設置することで、図２に示すような無線通信領域を実現することができる。

制御部２０１は、電力線通信部２０２及び無線通信部２０３を利用した通信を制御する。制御部２０１は、転送許可部２０７と、測定データ取得部２０８とを備える。

転送許可部２０７は、電力線通信部２０２または無線通信部２０３が受信した通信パケットを中継するか否かを判定する。測定データ取得部２０８は、通信装置２０とともに住居に設置される電力計、ガスメータ、及び水道の流量メータなどが測定した測定データを取得し、取得した測定データを保存する。

｛通信手順の基本ルール｝
通信システム１における通信手順の基本ルールについて、図４、図５を用いて説明する。制御部２０１は、他の通信装置２０に通信パケットを送信する場合には、電力線通信部２０２及び無線通信部２０３に対して、同一内容の通信パケットの送信指示を行う。

図４は、通信装置２１ｂが通信装置２１ｃに対して通信パケットを送信するときの様子を示す図である。通信装置２１ｂは、有線通信及び無線通信の両者を利用して同一内容の通信パケットを通信装置２１ｃに送信する。したがって、いずれか一方の通信媒体の通信環境が劣化している場合でも、他方の通信媒体を利用して通信を完了させることができる。

図５は、通信装置２１ｂが通信装置２２ａに対して通信パケットを送信するときの様子を示す図である。

通信装置２１ｂは、無線通信及びＰＬＣを利用して、通信装置２２ａを宛先とする通信パケットを送信する。ＰＬＣを利用して送信された通信パケットは、キュービクル１０１を越えて、通信装置２１ａ，２２ａに到達できない。これは、キュービクル１０１を通過する通信パケットの波形が、キュービクル１０１が有する変圧器などにより乱されるためである。このように、通信システム１では、同一フロアに設置されている２つの通信装置２０が、電力線を介して通信できないケースが発生する。

しかし、通信装置２１ａは、無線通信領域６１ｂの内側に位置するため（図２参照）、無線通信を利用して送信された通信パケットを受信することができる。通信装置２１ａは、無線通信を介して受信した通信パケットの宛先が通信装置２２ａであることを確認し、通信パケットを中継送信する。通信装置２１ａは、ＰＬＣ及び無線通信を利用して、通信パケットを送信する。通信装置２２ａは、通信装置２１ａがＰＬＣを利用して送信した通信パケットを受信する。なお、通信装置２２ａは、通信装置２１ａが無線通信を利用して送信した通信パケットを受信することはない。これは、通信装置２２ａが、図２に示すように、通信装置２１ａの無線通信領域６１ａに入っていないためである。

このように、通信システム１は、ＰＬＣにより異なるフロアに設置された通信装置２０同士の通信を可能とし、無線通信により同一フロアに設置された通信装置２０同士の通信を可能としている。集合住宅１００に複数系統の電力線１０が設けられていても、全ての通信装置２０は、無線通信及びＰＬＣを利用して、相互に通信することができる。

｛中継判定処理｝
次に、通信パケットの中継送信を許可するか否かを決定する中継判定処理について説明する。

たとえば、通信装置２１ｄがブロードキャストパケットを送信した場合、通信装置２１ｄを除く通信装置２０は、無線通信及びＰＬＣを利用して、ブロードキャストパケットを中継送信する。この結果、通信システム１のトラフィック量が一時的に増大するという問題がある。そこで、通信システム１のトラフィック量を抑制するために、通信装置２０は、受信した通信パケットを中継送信するか否かを判定する中継判定処理を実行する。

中継判定処理では、無線通信を介して受信した通信パケットを、再度無線通信を利用して中継送信するか否かが判定される。また、ＰＬＣを介して受信した通信パケットを、再度ＰＬＣを利用して中継送信するか否かが判定される。受信した通信パケットを、受信時の通信媒体と異なる通信媒体を利用して中継送信する場合は、中継判定処理は行われない。

まず、無線通信を利用した中継送信の可否の判定について、図６を用いて説明する。図６は、通信装置２１ｃが、無線通信を介して受信したブロードキャストパケットを、再度無線通信を利用して中継送信するか否かを判定する様子を示す図である。

通信装置２１ｃは、通信装置２１ｄが無線通信を利用して送信したブロードキャストパケットを受信する。通信装置２１ｃは、無線通信領域６１ａ，６１ｂの内側に位置するため、通信装置２１ａ，２１ｂと無線通信可能である。そこで、通信装置２１ｃの転送許可部２０７は、通信装置２１ａ、２１ｂから放射される無線信号の電波強度を確認する。

図１に示すように、通信装置２１ｂ、２１ｃは、隣接する住居１ｂ、１ｃに設置されている。通信装置２１ｃは、通信装置２１ｂが放射する電波を十分な強度で受信することができる。このため、通信装置２１ｃは、通信装置２１ｂが自装置の近辺に位置しており、通信装置２１ｄが無線通信を利用して送信されたブロードキャストパケットを、通信装置２１ｂが受信可能であると判断することができる。実際に、通信装置２１ｂは、無線通信領域６１ｄの内側に位置するため（図２参照）、通信装置２１ｄが無線通信を利用して送信したブロードキャストパケットを受信できる。

一方、通信装置２１ａは、通信装置２１ｂと比較して通信装置２１ｃから離れた場所に設置されている。このため、通信装置２１ｃが受信する通信装置２１ａの電波強度は低下する。このため、通信装置２１ｃは、通信装置２１ｄが無線通信を利用して送信したブロードキャストパケットを、通信装置２１ｄが受信することができないと判断する。実際、通信装置２１ａは、無線通信領域６１ｄの外側に位置しているため（図２参照）、通信装置２１ｄが無線通信を利用して送信したブロードキャストパケットを受信できない。

通信装置２１ｃの転送許可部２０７は、上記の考えに基づいて、予め設定された電波強度のしきい値を用いて、無線通信を利用して受信したブロードキャストパケットを中継送信するか否かを判断する。

通信装置２１ｃの転送許可部２０７は、端末装置２１ａから放射される電波強度がしきい値より小さいため、無線通信を利用してブロードキャストパケットを通信装置２１ａに送信することを決定する。一方、転送許可部２０７は、通信装置２１ｂから放射される電波強度がしきい値より大きいため、通信装置２１ｂへの無線通信を利用したブロードキャストパケットの送信を許可しない。

このように、通信装置２１ｃは、通信装置２１ａ、２１ｂの電波強度に基づいて、無線通信を利用した中継送信の可否を決定する。これにより、全ての通信装置２０が、無線通信を介して受信した通信パケットを、再度無線通信を利用して中継送信することがなくなるため、通信システム１のトラフィック量の急激な増加を抑制することができる。

次に、ＰＬＣを利用した中継送信の可否の判定について用いて説明する。通信装置２０は、ＰＬＣを利用して送信される通信パケットの基準波形データを保持している。通信装置２０は、基準波形データに基づいて受信した通信パケットの波形の歪みを求め、歪み度合いによって通信品質が劣化しているか否かを確認する。

図７は、ＰＬＣを利用して送信されたブロードキャストパケットの中継送信の可否を判定する流れを示す図である。通信装置２１ａが、ＰＬＣを利用してブロードキャストパケットを送信する。通信装置２１ａが送信するブロードキャストパケットの波形は、基準波形とほぼ同じである。

通信装置２２ａ，２３ａは、ブロードキャストパケットを受信でき、通信装置２４ａは、ノイズや電気信号の減衰などの影響を受けて、ブロードキャストパケットを受信できないとする。

通信装置２２ａは、通信装置２１ａと設置フロアが一つ異なるだけであるため、ノイズなどの影響を受けにくい。このため、通信装置２２ａの転送許可部２０７は、受信したブロードキャストパケットの波形の歪みが一定レベル以下と判定し、ブロードキャストパケットの中継送信を行わないことを決定する。

一方、通信装置２３ａは、通信装置２２ａに比べて、波形の乱れたブロードキャストパケットを受信することが多い。通信装置２３ａの転送許可部２０７は、ブロードキャストパケットの波形の歪みが一定レベル以上であるため、ブロードキャストパケットを中継送信することを決定する。通信装置２３ａがＰＬＣを利用してブロードキャストパケットを中継送信することにより、通信装置２４ａは、ブロードキャストパケットを受信することが可能となる。

このように、通信装置２０は、電力線を介して受信した通信パケットの波形の歪みが一定レベルより大きいと判定した場合に、ＰＬＣを利用して通信パケットを中継送信する。これにより、ＰＬＣを利用した中継送信が全ての通信装置２０により実行されることがないため、通信システム１のトラフィック量の増大を抑制することができる。

なお、ＰＬＣの中継送信を常に実行するように通信装置２０を設定してもよい。たとえば、１０階以上の高層マンションなどにおいて、ＰＬＣの中継送信を常に実行する通信装置２０を、５階ごとに設置することが考えられる。これにより、通信パケットの波形の歪みが大きくなる前に、ＰＬＣを利用した通信パケットの中継送信を確実に実行することができるため、ＰＬＣの信頼性を向上させることができる。

また、中継判定処理の説明において、ブロードキャストパケットを例にして説明したが、通常の通信パケットの場合であっても同様の処理が行われる。

｛データ要求コマンドの送信｝
次に、管理人室１ｄに設置されている通信装置２１ｄが、各住居に設置された他の通信装置２０が取得している測定データを収集する流れについて説明する。

通信装置２１ｄには、通信装置２０が取得して保存している測定データを収集する収集時刻が設定されている。通信装置２１ｄは、収集時刻となるたびに、測定データの送信を要求するデータ要求コマンドの送信処理を開始する。

図８は、データ要求コマンドが格納された通信パケットである収集パケット４０が、通信装置２１ｄから通信装置２４ａまで転送される経路の一例を示す図である。通信装置２１ｄは、収集パケット４０を作成して、ブロードキャストする。このとき、収集パケット４０には、経路情報４１が付加される。

通信端末２１ｄは、無線通信及びＰＬＣを利用して収集パケット４０を送信する。無線通信を利用して送信された収集パケット４０には、経路情報４１として「２１ｄ：Ｒ」が記録される。「２１ｄ」は、通信装置２１ｂの識別番号を示す。「Ｒ」は、無線通信を利用して送信されたことを示す。図８に示していないが、ＰＬＣを利用して送信された収集パケット４０には、経路情報４１として「２１ｄ：Ｐ」が記録される。「Ｐ」は、ＰＬＣを利用して送信されたことを示す。

通信装置２１ｃは、無線通信を介して収集パケット４０を受信すると、無線通信及びＰＬＣを利用して、受信した収集パケット４０を中継送信する。ＰＬＣにより送信された収集パケット４０には、経路情報４１として「２１ｄ：Ｒ／２１ｃ：Ｐ」が記録される。「２１ｃ」は、通信装置２１ｃの識別番号を示す。図示していないが、通信装置２１ｃは、中継判定処理を行った上で、無線通信を利用して収集パケット４０を中継送信する。無線通信を利用して通信装置２１から送信される収集パケット４０には、「２１ｄ：Ｒ／２１ｃ：Ｒ」と記録された経路情報４１が付加される。

各通信装置２０は、収集パケット４０を受信すると、通信装置２１ｃと同様に、経路情報４１を更新した収集パケット４０を、無線通信及びＰＬＣを利用して中継送信する。各通信装置２０は、収集パケット４０の中継送信時には、上述した中継判定処理を実行している。これにより、各通信装置２０は、ブロードキャストされた収集パケット４０を受信することができる。

通信装置２３ｃは、通信装置２１ｃと同様に、通信装置２１ｃから受信した収集パケット４０を、ＰＬＣを利用して中継送信する。経路情報４１には、「２１ｄ：Ｒ／２１ｃ：Ｐ／２３ｃ：Ｐ」が記録される。「２３ｃ」は、通信装置２３ｃの識別番号を示す。

通信装置２４ｃは、通信装置２３ｃから受信した収集パケット４０を、無線通信を利用して中継送信する。経路情報４１には、「２１ｄ：Ｒ／２１ｃ：Ｐ／２３ｃ：Ｐ／２４ｃ：Ｒ」が記録される。「２４ｃ」は、通信装置２４ｃの識別番号を示す。通信装置２４ａは、通信装置２４ｃから、無線通信を介して収集パケット４０を受信する。

このように、通信装置２１ｄがブロードキャストした収集パケット４０は、無線通信及びＰＬＣを介して通信装置２４ａに到達する。なお、収集パケット４０は、図８に示す経路と異なる経路を経由して通信装置２４ａに到達することができる。この場合、収集パケット４０には、中継送信された経路に応じた経路情報４１が付加される。

図９は、通信システム１において送受信される通信パケット３０の構成を示す図である。通信パケット３０は、送信先端末番号フィールド３１と、シーケンス番号フィールド３２と、データフィールド３３と、経路端末情報フィールド３４とを備える。通信パケット３０の構成は、収集パケット４０であっても、後述する応答パケット５０であっても、同一である。

送信先端末番号フィールド３１は、各通信装置２０を一意に識別するための識別番号が指定される。本実施の形態では、説明を簡単にするために、端末装置２１ｄの場合には識別番号を「２１ｄ」と指定するようにしている。実際には、各通信装置２０のＩＰアドレスやＭＡＣアドレスが識別番号として利用される。

シーケンス番号フィールド３２は、通信パケット３０を一意に識別するための番号がセットされる。シーケンス番号は、通信パケット３０の送信元の装置において生成され、通信パケット３０に埋め込まれる。たとえば、通信装置２０の識別番号と、通信装置２０が生成するシーケンス番号とを組み合わせることによって、通信パケット３０を一意に識別可能となっている。ただし、通信装置２０が無線通信及びＰＬＣを利用して同一の通信パケット３０を重複して送信する場合には、これら２つの通信パケット３０には、同一のシーケンス番号が付与される。通信装置２０は、他の通信装置２０から受信した通信パケット３０を中継送信する場合には、シーケンス番号を書き換えることはしない。ただし、送信元の通信装置が、通信パケット３０を再送処理する場合には、新たなシーケンス番号が付与される。

データフィールド３３には、データ要求コマンドなどのデータが格納される。自装置宛ての通信パケット３０を受信した通信装置２０は、データフィールド３３に格納されたデータを取り出して、受信処理を行う。

経路端末情報フィールド３４には、通信パケット３０を送信した通信装置２０の履歴として、経路情報４１が記録される。

｛測定データの送信｝
各通信装置２０は、収集パケット４０を受信すると、測定データ取得部２０８が保存中の測定データを通信装置２１ｄに送信する。一例として、測定データが通信装置２４ａから通信装置２１ｄに送信される流れについて説明する。

図１０は、通信装置２４ａが取得した測定データ５１が通信装置２１ｄに送信される経路を示す図である。図１０に示すように、通信装置２４ａが取得した測定データ５１は、応答パケット５０（図１１参照）に格納されて、図８に示す経路とは逆の経路で通信装置２１ｄに送信される。収集パケット４０に付加された経路情報４１は、通信装置２１ｄから通信装置２４ａまでの通信が可能であった経路が記録されている。収集パケット４０の送信経路を逆にたどることにより、応答パケット５０を高い確率で通信装置２１ｄに到達させることができる。

図１１は、通信装置２４ａが作成する応答パケット５０の構成を示す図である。応答パケット５０の構成は、図９に示す通信パケット３０の構成と同様である。

通信装置２４ａは、応答パケット５０の送信先端末番号フィールド３１に、通信装置２４ｃの識別番号である「２４ｃ」を設定する。この理由については後述する。

応答パケット５０のシーケンス番号フィールド３２には、通信装置２４ａの識別番号「２４ａ」にシーケンス番号が付加された“２４ａ−１２３”が設定される。データフィールド３３には、通信装置２４ａの測定データ収集部２０８が取得した測定データ５１と、ルート指定情報５２が設定される。ルート指定情報５２は、通信装置２４ａが受信した収集パケット４０に格納された経路情報４１と同一内容のデータである。経路情報フィールド３４には、収集パケット４０と同様に、経路情報４１が格納される。

再び、図１０を参照する。通信装置２４ａは、受信した収集パケット４０に付加された経路情報４１の最後尾に「２４ｃ：Ｒ」が記録されているため、収集パケット４０は、通信装置２４ｃから無線通信を介して送信されたと判断する。経路情報４１に記録された通信経路を逆にたどるために、通信装置２４ａは、応答パケット５０の送信先を通信装置２４ｃに設定し、無線通信を利用して応答パケット５０を通信装置２４ｃに送信する。

通信装置２４ｃは、応答パケット５０を受信すると、ルート指定情報５２を参照して応答パケット５０の転送先を決定する。具体的には、ルート指定情報５２には、通信装置２４ｃが記録した経路情報「２４ｃ：Ｒ」の一つ前に、「２３ｃ：Ｐ」が記録されている。通信装置２４ｃは、ルート指定情報４２に記録された「２３ｃ：Ｐ」に基づいて、測定データ５１及びルート指定情報５２を、ＰＬＣを利用して通信装置２３ｃに転送することを決定する。

通信装置２４ｃは、測定データ５１及びルート指定情報５２を含む応答パケット５０を新規に作成する。具体的には、送信先端末番号フィールド３１に、通信装置２３ｃの識別番号「２３ｃ」が設定される。シーケンス番号フィールド３２に、通信装置２４ｃが新規作成したシーケンス番号が設定される。また、経路情報４１も、通信装置２４ｃにより新規に作成される。そして、通信装置２４ｃは、新たに作成した応答パケット５０を、ＰＬＣを利用して通信装置２３ｃに送信する。これにより、測定データ５１及びルート指定情報５２が、通信装置２３ｃに転送される。

通信装置２３ｃは、応答パケット５０を受信すると、通信装置２４ｃと同様の処理を行う。これにより、測定データ５１及びルート指定情報５２が、ＰＬＣを利用して通信装置２１ｃに送信される。

通信装置２１ｃは、応答パケット５０を受信すると、通信装置２４ｃと同様の処理を行う。これにより、測定データ５１及びルート指定情報５２が、無線通信を利用して通信装置２１ｄに送信される。これにより、測定データ５１とルート指定情報５２とは、最終的な宛先である通信装置２１ｄに到達する。

応答パケット５０を受信した通信装置２１ｄは、受信した測定データ５１とルート指定情報５２とを、図示しない記憶部に保存される。同様に、他の通信装置２０からも、測定データ５１及びルート指定情報５２が通信装置２１ｄに送信される。

このようにして、通信装置２１ｄは、全ての通信装置２０の測定データ５１及びルート指定情報５２を取得する。通信装置２１ｄが取得した測定データ５１及びルート指定情報５２は、インターネット等を介して集合住宅１００の管理会社などに送信される。これにより、各住居の電力などの使用量を容易に取得することができる。また、通信装置２１ｄが取得した各通信装置２０のルート指定情報５２は、通信システム１の通信状況の解析に用いることができる。

｛通信装置におけるパケットの受信・中継処理｝
次に、通信装置２０において行われる通信パケット３０の受信処理について、図１２を用いて説明する。図１２は、通信装置２０が通信パケット３０を受信したときの動作を示すフローチャートである。

通信装置２０は、通信パケット３０を受信したかどうかを監視している（ステップＳ１０１）。通信パケット３０を受信した場合（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、制御部２０１は、既に同一のシーケンス番号の通信パケット３０を受信しているか否かを確認する（ステップＳ１０２）。

制御部２０１は、既に同一のシーケンス番号の通信パケット３０を受信していた場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、受信した通信パケット３０を破棄する（ステップＳ１０３）。これにより、重複した受信処理が行われることを防止できる。また、過剰に通信パケット３０が中継されることにより、通信帯域が圧迫されることを防止できる。

制御部２０１は、同一のシーケンス番号の通信パケット３０を受信していないと判断した場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、受信した通信パケット３０のシーケンス番号を記録する（ステップＳ１０４）。シーケンス番号は、図示しない記憶部に格納される。

続いて、制御部２０１は、通信パケット３０がブロードキャストパケットである場合（ステップＳ１０５でＹｅｓ）データフィールド３３からデータを取得し、受信処理を実行する（ステップＳ１０６）。たとえば、取得したデータがデータ要求コマンドであれば、通信装置２０は、測定データ５１とルート指定情報５２とを応答パケット５０に格納して送信する。受信処理を実行した後、通信装置２０は、中継判定処理が実行した上で、通信パケット２０を中継送信する（ステップＳ１０７）。

一方、通信パケット３０がブロードキャストパケットでない場合（ステップＳ１０５でＮｏ）、制御部２０１は、通信パケット３０の宛先が自装置であるか否かを確認する（ステップＳ１０８）。宛先が自装置でない場合（ステップＳ１０８でＮｏ）、通信装置２０は、通信パケット３０の中継送信処理を行う（ステップＳ１０９）。

宛先が自装置である場合（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、制御部２０１は、データフィールド３３にルート指定情報５２が格納されているかどうかを確認する（ステップＳ１１０）。

ルート指定情報５２が格納されていない場合（ステップＳ１１０でＮｏ）、通信パケット３０の受信処理が実行される（ステップＳ１１１）。ルート指定情報５２が格納されている場合（ステップＳ１１０でＹｅｓ）、制御部２０１は、応答パケット５０を受信したと判定する。制御部２０２は、応答パケット５０に格納されたルート指定情報５２に基づいて、測定データ５１及びルート指定情報５２の転送先と、これらの情報の転送に利用する通信媒体を決定する（ステップＳ１１２）。通信装置２０は、ステップＳ１１２で決定した内容に基づいて、測定データ５１及びルート指定情報５２を転送する（ステップＳ１１３）。

以上説明したように、本実施の形態に係る通信システム１は、集合住宅１００内の通信にＰＬＣと無線通信とを用いる。ＰＬＣは、通信装置２０の上下方向の通信に利用し、無線通信は、通信装置２０の水平方向の通信に利用する。この結果、集合住宅１００に複数系統の電力線が設けられていても、集合住宅１００内の各住居に設置された通信装置２０は、相互に通信することができ、柔軟性の高いシステムを構築できる。

また、無線通信を介して通信パケットを受信した場合、通信装置２０は、無線通信可能な他の通信装置のうち、電波強度が所定強度より低い通信装置に対して無線通信を利用した中継送信を実行する。これにより、ブロードキャストパケットの送信時などに、全ての通信装置２０が無線通信を利用した中継送信を実行しなくてもよいため、無線通信時の帯域が圧迫されることを防ぐことができる。

また、ＰＬＣを介して通信パケットを受信した場合、通信装置２０は、通信パケットの受信品質を確認する。受信品質が一定のレベルを下回った場合に限り、ＰＬＣを利用した通信パケットの中継送信が行われる。これにより、通信パケットの送信時などに、全ての通信装置２０がＰＬＣを利用した中継送信を実行しなくても済むため、ＰＬＣにおける帯域の圧迫を防ぐことができる。

また、通信装置２０は、通信パケットを中継送信するときに、自装置の識別番号と中継送信に用いた通信媒体とを経路情報として通信パケットに追加する。そして、通信装置２０は、通信パケットに対する応答時に、応答データの通信経路を経路情報に基づいて指定する。これにより、通信可能だった経路に基づいて応答パケットが通信パケットの送信元に到達する確率を向上させることができ、通信システム１の信頼性を向上させることができる。

１０〜１３ 電力線
２０、２１ａ〜２４ａ，２１ｂ〜２４ｂ，２１ｃ〜２４ｃ 通信装置
４０ 収集パケット
４１ 経路情報
５０ 応答パケット
５１ 測定データ
５２ ルート指定情報
１０１ キュービクル
２０１ 制御部
２０２ 電力線通信部
２０３ 無線通信部
２０６ アンテナ
２０７ 転送許可部
２０８ 測定データ取得部

Claims (6)

1. ２階以上の建築物内で用いられる通信システムであって、
   異なる階に設置された通信装置間の通信に用いられる第１有線通信媒体と、
   異なる階に設置された通信装置間の通信に用いられる第２有線通信媒体と、
   前記第１有線通信媒体に接続される第１通信装置と、
   前記第１通信装置と同じ階に設置され、前記第２有線通信媒体に接続される第２通信装置と、
   を備え、
   前記第１通信装置は、
   水平方向に広がる無線通信領域を形成して少なくとも前記第２通信装置との無線通信を行う無線通信部と、
   前記第１有線通信媒体を利用して有線通信を行う有線通信部と、
   前記無線通信部がデータを受信した場合または前記有線通信部がデータを受信した場合に、受信データの宛先が自装置であるか否かを確認する宛先確認部と、
   前記受信データの宛先が自装置でない場合、前記受信データの中継送信を前記無線通信部と前記有線通信部とに指示する中継送信指示部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムにおいて、
   前記第１通信装置は、さらに、
   前記受信データの中継送信を許可するか否かを判定する中継送信許可部、
   を備え、
   前記中継送信指示部は、前記中継送信許可部の判定結果に基づいて、前記無線通信部と前記有線通信部とに前記受信データの中継送信を指示することを特徴とする通信システム。
3. 請求項２に記載の通信システムにおいて、
   前記中継送信許可部は、
   前記無線通信部がデータを受信した場合に、前記第２通信装置が放射する電波強度が所定強度より小さいか否かを判定する電波強度判定部、
   を含み、
   前記中継送信許可部は、前記電波強度が前記所定強度より小さいと判定された場合、受信データの中継送信先として前記第２通信装置を指定することを特徴とする通信システム。
4. 請求項２または請求項３に記載の通信システムにおいて、
   前記中継送信許可部は、
   前記有線通信部がデータを受信した場合に、受信データの受信品質が所定レベルより劣化しているか否かを判定する受信品質判定部、
   を含み、
   前記中継送信許可部は、前記受信品質が前記所定レベルより劣化していると判定された場合、前記有線通信部に前記受信データの中継送信を許可することを特徴とする通信システム。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の通信システムにおいて、
   前記無線通信部は、
   前記第２有線通信媒体が設置される方向に指向性を有するアンテナ、
   を含むことを特徴とする通信システム。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の通信システムにおいて、
   前記第１有線通信媒体及び前記第２有線通信媒体は、電力線であり、
   前記有線通信部は、電力線搬送通信を行うことを特徴とする通信システム。
   

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