JP5701792B2 - 通信装置、通信方法及び通信プログラム - Google Patents

Description

実施形態は、通信に関する。

近年、スマートグリッドが世界的に注目を集めている。スマートグリッドに関してＡＭＩ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｅｔｅｒｉｎｇ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）システムが提案されている。ＡＭＩシステムによれば、スマートメータがＴＣＰ／ＩＰネットワークに接続されている状況下で、種々のサービスが実現可能である。例えば、ＡＭＩシステムによれば、遠隔サーバがＴＣＰ／ＩＰネットワーク経由でスマートメータの計量値情報を取得し、これを検診するＡＭＲ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｍｅｔｅｒ Ｒｅａｄｉｎｇ）サービスが実現可能である。また、ＡＭＩシステムによれば、遠隔サーバがＴＣＰ／ＩＰネットワーク経由でスマートメータの開閉器を制御するＤＲ（Ｄｅｍａｎｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）サービスが実現可能である。

スマートメータをＴＣＰ／ＩＰネットワークに接続するための一技法として、ＲＰＬが知られている。ＲＰＬは、国際標準機関ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）によって現在策定中である。ＲＰＬによれば、広域に分散して配置されたスマートメータ同士がマルチホップメッシュネットワークを動的に形成し、ＴＣＰ／ＩＰネットワークに接続することができる。

また、上記マルチホップメッシュネットワークにおいて、通信セキュリティを確保するための一技法としてＰＡＮＡ Ｒｅｌａｙが知られている。ＰＡＮＡ Ｒｅｌａｙは、ＩＥＴＦによって策定済みである。ＰＡＮＡ Ｒｅｌａｙによれば、鍵（即ち、暗号鍵）を管理する鍵管理サーバがＴＣＰ／ＩＰネットワーク及びマルチホップメッシュネットワーク経由で通信セキュリティ用の鍵を各スマートメータに対して安全に配布することができる。

ここで、ＡＭＩシステムが種々のサービス（例えば、ＡＭＲサービス、ＤＲサービスなど）を提供するためには、インフラ（即ち、ネットワーク環境）が十分に整っていることが前提となる。即ち、ＡＭＩシステムを構成するスマートメータ及び遠隔サーバ（例えば、鍵管理サーバ、ＡＭＲサーバ、ＤＲサーバなど）に加えてこれらの間を仲介する集約装置が十分に敷設されなければ、遠隔サーバと独力では通信できないスマートメータが局所的に発生する。これらのスマートメータが敷設された地域では種々のサービスを利用できない。例えば、ＡＭＩシステムの普及の過程においてスマートメータの敷設が集約装置の敷設に対して先行することがあるかもしれない。係る場合には、スマートメータは既に敷設されているもののＡＭＩシステムの種々のサービスを利用できない孤立地域が発生する。

ＩＥＴＦ Ｉ． Ｄ．， "ＲＰＬ： ＩＰｖ６ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｌｏｓｓｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"， ［ｏｎｌｉｎｅ］ ＜ＵＲＬ： ｈｔｔｐ：／／ｄａｔａｔｒａｃｋｅｒ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｄｏｃ／ｄｒａｆｔ−ｉｅｔｆ−ｒｏｌｌ−ｒｐｌ／＞ ＩＥＴＦ ＲＦＣ ６３４５， "Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｃａｒｒｙｉｎｇ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｃｃｅｓｓ （ＰＡＮＡ） Ｒｅｌａｙ Ｅｌｅｍｅｎｔ"， ［ｏｎｌｉｎｅ］ ＜ＵＲＬ： ｈｔｔｐ：／／ｔｏｏｌｓ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｈｔｍｌ／ｒｆｃ６３４５＞

実施形態は、孤立地域に敷設されたスマートメータに対してＡＭＩシステムの種々のサービスを提供することを目的とする。

実施形態によれば、通信装置は、通信部とセキュリティ制御部とを備える。通信部は、スマートメータと通信するための第１の通信インタフェースを用いてスマートメータと通信し、通信セキュリティ用の鍵を管理する第１のサーバ及びスマートメータに関するサービスを提供する第２のサーバと通信するための第２の通信インタフェースを用いて第１のサーバ及び第２のサーバと通信し、第１の通信インタフェース及び第２の通信インタフェースを用いてスマートメータと第１のサーバ及び第２のサーバとの間の通信を中継する。セキュリティ制御部は、スマートメータに対する作業が開始する度に第１のサーバ及び第２のサーバに対してセキュアな通信路を確立し、セキュアな通信路を経由して第１のサーバとの相互認証を行う共に第１のサーバから第１の鍵を取得し、スマートメータのためにセキュアな通信路を経由して第１のサーバとの相互認証を中継すると共に第１のサーバからの第２の鍵の取得を中継する。

第１の実施形態に係る通信装置が適用される通信システムを例示する図。 第１の実施形態に係る通信装置を例示するブロック図。 第１の実施形態に係る通信装置の動作の説明図。 第１の実施形態に係る通信装置の動作の説明図。 第１の実施形態に係る通信装置の動作の説明図。 第１の実施形態に係る通信装置の動作の説明図。 第１の実施形態に係る通信装置の動作の説明図。 第１の実施形態に係る通信装置を根とするマルチホップメッシュネットワークにおける経路制御処理を例示するシーケンス図。 図４の経路制御処理によって導出される経路情報を示す図。 第１の実施形態に係る通信装置を根とするマルチホップメッシュネットワークが形成されるまでの手順を例示するシーケンス図。 第１の実施形態に係る通信装置の動作を例示するフローチャート。 第１の実施形態に係る通信装置が適用される通信システムにおいて利用可能な通信規格を階層毎に例示する図。

以下、図面を参照しながら実施形態の説明が述べられる。尚、以降、説明済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号が付され、重複する説明は基本的に省略される。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る通信装置が適用される通信システムを例示する。図１の通信システムは、既設網１０と、広域アクセス網２０と、鍵管理サーバ３０と、ＡＭＲ／ＤＲサーバ４０とを備える。また、図１の通信システムには、独力では広域アクセス網２０に接続することのできないスマートメータ５１，５２，５３，５４も描かれている。これらスマートメータ５１，５２，５３，５４が敷設された地域は、孤立地域５０と称される。

既設網１０において、集約装置１１及びスマートメータ１２，１３，１４，１５，１６，１７が敷設されている。集約装置１１は、スマートメータ同士のネットワークと広域アクセス網２０との間を仲介する。スマートメータ１２，１３，１４，１５，１６，１７は、集約装置１１を根とするマルチホップメッシュネットワークを形成している。そして、スマートメータ１２，１３，１４，１５，１６，１７は、集約装置１１（及び必要に応じて中継ノード）を経由して広域アクセス網２０に接続することができる。

広域アクセス網２０は、集約装置１１、鍵管理サーバ３０及びＡＭＲ／ＤＲサーバ４０を互いに通信できるように接続する。尚、後述されるように、本実施形態に係る通信装置１００も必要に応じて広域アクセス網２０に接続できる。広域アクセス網２０は、有線網であってもよいし、無線網であってもよいし、有線網及び無線網の混合であってもよい。無線網は、例えば３Ｇ、ＷｉＭＡＸなどを用いて形成されてもよい。有線網は、例えばイーサネット（登録商標）、光ファイバケーブルなどを用いて形成されてもよい。

鍵管理サーバ３０は、広域アクセス網２０に接続されている。鍵管理サーバ３０は、広域アクセス網２０を介してスマートメータなどに対して相互認証（即ち、ネットワークアクセス認証）を行ったり、通信セキュリティ用の鍵を配布したりする。

ＡＭＲ／ＤＲサーバ４０は、広域アクセス網２０に接続されている。ＡＭＲ／ＤＲサーバ４０は、広域アクセス網２０を介してＡＭＲサービスを提供したり、ＤＲサービスを提供したりする。尚、ＡＭＲ／ＤＲサーバ４０は、ＡＭＲサービス及びＤＲサービスの一方のみを提供してもよいし、両方を提供してもよい。

図１の通信システムにおいて、スマートメータ１２，１３，１４，１５，１６，１７は、集約装置１１及び広域アクセス網２０を介して鍵管理サーバ３０との相互認証を行うと共に当該鍵管理サーバ３０から通信セキュリティ用の鍵を取得することによって、通信セキュリティを確保する。また、これらスマートメータ１２，１３，１４，１５，１６，１７は、集約装置１１及び広域アクセス網２０を介してＡＭＲ／ＤＲサーバ４０からＡＭＲサービスまたはＤＲサービスを利用できる。

通信装置１００は、孤立地域５０における検診作業、保守作業などを支援する。具体的には、通信装置１００は、孤立地域５０内のスマートメータ５１，５２，５３，５４同士のネットワークと広域アクセス網２０との間を仲介する。後述されるように、孤立地域５０内のスマートメータ５１，５２，５３，５４は、通信装置１００を根とするマルチホップメッシュネットワークを形成する。ここで、マルチホップメッシュネットワークは、例示に過ぎず、マルチホップネットワーク、メッシュネットワーク或いはその他のネットワークに置き換えられてもよい。スマートメータ５１，５２，５３，５４は、通信装置１００（及び必要に応じて中継ノード）を経由して広域アクセス網２０に接続することができる。

図１の通信システムにおいて、スマートメータ５１，５２，５３，５４は、通信装置１００及び広域アクセス網２０を介して鍵管理サーバ３０との相互認証を行うと共に当該鍵管理サーバ３０から通信セキュリティ用の鍵を取得することによって、通信セキュリティを確保できる。また、これらスマートメータ５１，５２，５３，５４は、通信装置１００及び広域アクセス網２０を介してＡＭＲ／ＤＲサーバ４０からＡＭＲサービスまたはＤＲサービスを利用できる。他方、通信装置１００は、スマートメータ５１，５２，５３，５４のために鍵管理サーバ３０との相互認証を中継すると共に鍵管理サーバ３０からの鍵の取得を中継することによって、スマートメータ５１，５２，５３，５４の通信セキュリティを確保する。また、通信装置１００は、スマートメータ５１，５２，５３，５４のために当該スマートメータとＡＭＲ／ＤＲサーバ４０との間の通信を中継することによって、当該スマートメータにＡＭＲサービスまたはＤＲサービスなどを提供する。

通信装置１００は、図２に例示されるように、第１の通信インタフェース１０１と、第２の通信インタフェース１０２と、通信部１０３と、セキュリティ制御部１０４と、経路制御部１０５と、経路表記憶部１０６と、制御部１０７と、情報取得部１０８と、表示部１０９とを備える。

尚、通信装置１００の各構成要素は、ハードウェア実装されることを前提に説明されるが、ソフトウェア実装されてもよい。また、通信装置１００は、可搬に構成されることが望まれる。即ち、通信装置１００は、検診作業または保守作業に従事する作業者（ユーザ）が持ち運びできるような大きさ、重量及び形状を持つことが好ましい。通信装置１００が可搬に構成することによって、検診作業または保守作業の効率が向上する。更に、作業者は１つの通信装置１００を使用して複数の孤立地域において検診作業または保守作業を容易に遂行できる。

第１の通信インタフェース１０１は、通信装置１００とスマートメータ（例えば、図１のスマートメータ５１，５２，５３，５４）との間の通信を可能にする。通信装置１００及びスマートメータは、例えばマルチホップメッシュネットワークを形成することができる。

第２の通信インタフェース１０２は、通信装置１００と遠隔サーバ（例えば、図１の鍵管理サーバ３０及びＡＭＲ／ＤＲサーバ４０）との間の通信を可能にする。通信装置１００と遠隔サーバとの間には、典型的には、３Ｇ、ＷｉＭＡＸなどを含む広域アクセス網２０が形成される。

通信部１０３は、第１の通信インタフェース１０１を用いてスマートメータと通信を行ったり、第２の通信インタフェース１０２を用いて広域アクセス網２０経由で遠隔サーバと通信を行ったりする。更に、通信部１０３は、第１の通信インタフェース１０１及び第２の通信インタフェース１０２を用いてスマートメータと遠隔サーバとの間で通信を中継する。

通信部１０３の動作は、セキュリティ制御部１０４、経路制御部１０５、制御部１０７及び情報取得部１０８によって制御されてよい。
例えば、通信部１０３は、後述されるセキュリティ部１０４からの要求に応じて、鍵管理サーバ３０及びＡＭＲ／ＤＲサーバ４０との間にセキュアな通信路（例えばＶＰＮ）を確立する。通信部１０３は、確立されたセキュアな通信路を経由して鍵管理サーバ３０にアクセスする。通信部１０３は、必要に応じて、通信装置１００と鍵管理サーバ３０との相互認証を行う（即ち、通信装置１００に保存されているクレデンシャルを送信する）と共に鍵管理サーバ３０から通信セキュリティ用の鍵を取得する。通信部１０３は、必要に応じて、鍵管理サーバ３０との相互認証を中継する（即ち、スマートメータに保存されているクレデンシャルを送信する）と共に鍵管理サーバ３０からの通信セキュリティ用の鍵の取得を中継する。

また、通信部１０３は、後述される経路制御部１０５からの要求に応じて、ネットワーク情報を示す信号をマルチキャストで送信（広告とも呼ぶことができる）したり、スマートメータからネットワーク情報を検索する信号を受信したり、ネットワーク情報を検索しているスマートメータにネットワーク情報を示す信号を送信したり、ネットワークへの参加を決定したスマートメータから下向き経路の設定を要求する信号を受信したりする。

また、通信部１０３は、後述される情報取得部１０８からの要求に応じて、第２の通信インタフェース１０２を用いて広域アクセス網２０経由でＡＭＲ／ＤＲサーバ４０にアクセスする。通信部１０３は、ＡＭＲ／ＤＲサーバ４０から必要な情報を受信し、受信情報を情報取得部１０８へと出力する。

セキュリティ制御部１０４は、通信部１０３を制御することによって、通信装置１００及びスマートメータの通信セキュリティを確保する。具体的には、セキュリティ制御部１０４は、通信装置１００と鍵管理サーバ３０及びＡＭＲ／ＤＲサーバ４０との間にセキュアな通信路を確立する。また、セキュリティ制御部１０４は、セキュアな通信路経由で通信装置１００と鍵管理サーバ３０との相互認証を行うと共に鍵管理サーバ３０から通信セキュリティ用の鍵を取得する。更に、セキュリティ制御部１０４は、スマートメータのためにセキュアな通信路経由で鍵管理サーバ３０との相互認証を中継すると共に鍵管理サーバ３０からの通信セキュリティ用の鍵の取得を中継する。

経路制御部１０５は、通信部１０３を制御することによって、通信部１００を根とするマルチホップメッシュネットワーク（或いは、マルチホップネットワーク）を形成する。具体的には、経路制御部１０５は、ネットワーク情報を示す信号をマルチキャストで送信したり、スマートメータからネットワーク情報を検索する信号を受信したり、ネットワーク情報を検索しているスマートメータにネットワーク情報を示す信号を送信したり、ネットワークへの参加を決定したスマートメータから下向き経路の設定を要求する信号を受信して当該スマートメータへの下向き経路（ホップ経路を含む場合もある）を設定したりする。経路制御部１０５は、設定した経路情報を後述される経路表の形式で経路表記憶部１０６に保存する。

経路表記憶部１０６には、経路制御部１０５によって設定された経路情報を示す経路表が保存される。経路表記憶部１０６に保存された経路表は、通信部１０３及び経路制御部１０６によって必要に応じて読み出されてよい。尚、セキュリティの観点から、経路表記憶部１０６は通信装置１００の外部（例えば、遠隔サーバ）に設けられてもよい。

制御部１０７は、セキュリティ制御部１０４及び経路制御部１０５の状態遷移を含む種々の制御処理を行う。また、制御部１０７は、通信部１０３を制御して種々の動作を行わせることもできる。

情報取得部１０８は、通信部１０３を制御することによって、例えば検診作業または保守作業に関する情報を取得する。具体的には、情報取得部１０８は、ＡＭＲ／ＤＲサーバ４０から情報を取得する。情報取得部１０８は、取得した情報を表示部１０９へと出力する。

表示部１０９は、情報取得部１０８から情報を入力し、これを表示する。表示部１０９は、情報を画像、テキストなどの形式で表示可能なディスプレイであってもよいし、情報を点灯状態によって表示可能な点灯素子（例えばＬＥＤランプ）であってもよい。或いは、表示部１０９は、情報を音声の形式で出力可能なスピーカであってもよい。

以下、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ及び図３Ｅを参照しながら通信装置１００の動作が説明される。
通信装置１００を用いた検診作業または保守作業が遂行されていない場合には、図３Ａに示されるように、孤立地域５０に敷設されたスマートメータ５１，５２，５３は、広域アクセス網２０へ接続できない。故に、スマートメータ５１，５２，５３は、鍵管理サーバ３０ともＡＭＲ／ＤＲサーバ４０とも接続できないので、ＡＭＲ／ＤＲサービスを利用できない。

作業員は、必要に応じて、孤立地域５０の付近に出向して通信装置１００を用いた検診作業または保守作業を開始することができる。通信装置１００を用いた検診作業または保守作業が開始すると、図３Ｂに示されるように、通信装置１００は鍵管理サーバ３０及びＡＭＲ／ＤＲサーバ４０との間にセキュアな通信路を確立する。通信装置１００は、例えばＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に基づいてセキュアな通信路を確立できる。そして、通信装置１００は、セキュアな通信路経由で鍵管理サーバ３０との相互認証を行うと共に鍵管理サーバ３０から鍵を取得する。通信装置１００は、例えばＩＥＴＦ ＰＡＮＡ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｃａｒｒｙｉｎｇ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｃｃｅｓｓ）に基づいて鍵管理サーバ３０から鍵を取得できる。

通信装置１００は、鍵管理サーバ３０及びＡＭＲ／ＤＲサーバ４０との間にセキュアな通信路を確立し、鍵管理サーバ３０から鍵を取得した後に、経路制御を行う。経路制御の結果、図３Ｃに示されるように、孤立地域５０に敷設されたスマートメータ５１，５２，５３は通信装置１００を根とするセキュアなマルチホップメッシュネットワークを形成する。

尚、通信装置１００を根とするセキュアなマルチホップメッシュネットワークを形成するために、ＩＥＴＦ ＲＰＬを利用できる。具体的には、通信装置１００は広域アクセス網２０とマルチホップメッシュネットワークとの間の境界ルータとして機能する必要がある。故に、通信装置１００は、ＲＰＬにおけるＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ａｃｙｃｌｉｃ Ｇｒａｐｈ Ｒｏｏｔ）の機能を搭載する。ＲＰＬによれば、境界ルータとしてのＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔから各ＲＰＬノードまでの経路が自動的に探索され、ＤＯＤＡＧ（即ち、マルチホップメッシュネットワーク）が形成される。尚、ＤＯＤＡＧはマルチホップを許容するので、通信装置１００は自己の通信可能範囲外に敷設されたスマートメータに対しても１以上の他のスマートメータを経由して通信することができる。即ち、ＤＯＤＡＧによれば、通信装置１００の通信可能範囲が実質的に拡張するので、作業員の検診作業または保守作業を効率化することができる。

通信装置１００を根とするセキュアなマルチホップメッシュネットワークが形成されると、孤立地域５０に敷設されたスマートメータ５１，５２，５３は通信装置１００及び広域アクセス網２０を介してＡＭＲ／ＤＲサーバ４０にアクセスすることができる。即ち、図３Ｄに示されるように、スマートメータ５１，５２，５３にＡＭＲ／ＤＲサービスがセキュアに提供される。

尚、スマートメータ５１，５２，５３とＡＭＲ／ＤＲサーバ４０との間でやり取りされる情報（例えば、スマートメータの計量値情報または保守情報、形成されたマルチホップメッシュネットワークのトポロジ情報など）は、通信装置１００に保存する必要はない。また、スマートメータ５１，５２，５３の通信セキュリティ用の鍵は、通信装置１００ではなく鍵管理サーバ３０との相互認証を経て配布されるので、スマートメータ５１，５２，５３のクレデンシャルを通信装置１００に保存する必要はない。寧ろ、上記情報及びクレデンシャルを通信装置１００に保存しないことにより、仮に通信装置１００が紛失または盗難の被害にあった場合であっても、第三者による悪用（例えば、顧客情報の漏洩、ＡＭＩシステムへの不正アクセスなど）を予防することができる。

他方、通信装置１００のクレデンシャル及び通信装置１００に配布された通信セキュリティ用の鍵は、通信装置１００に保存する必要がある。従って、仮に通信装置１００が紛失または盗難の被害にあった場合には、係る情報は第三者に不正に取得されるおそれがある。しかしながら、係る情報の不正取得に対しては比較的容易に対抗できる。例えば、通信装置１００が紛失または盗難の被害にあった場合には、鍵管理サーバ３０において通信装置１００のクレデンシャルに対する認証を停止（拒否）すればよい。この措置を講じれば、通信装置１００は鍵管理サーバ３０から鍵を取得することができないので、スマートメータと通信できない。また、この措置を講じるよりも前に通信装置１００が鍵の取得を済ませている場合であっても、一般に鍵には有効期限が設定されているので、この有効期限の到来を以て通信装置１００はスマートメータに通信できなくなる。但し、換言すれば、鍵の有効期限が到来するまで、通信装置１００はスマートメータと不正に通信できる。そこで、鍵管理サーバ３０がスマートメータに配布済みの鍵を速やかに更新することが好ましい。例えば、鍵管理サーバ３０からスマートメータに対して明示的に要求してもよいし、接続を維持するためにスマートメータから周期的に送信される要求に対して鍵管理サーバ３０が鍵の有効期限を短く変更する応答をしてもよい。いずれの措置を講じた場合にも、スマートメータの鍵は速やかに更新され、通信装置１００はスマートメータと通信できなくなる。

図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄを参照しながら説明されたように、作業員は通信装置１００を用いて孤立地域５０における検診作業または保守作業を遂行することができる。ここで、前述の通り、スマートメータ５１，５２，５３とＡＭＲ／ＤＲサーバ４０との間でやり取りされる情報は、通信装置１００に保存されなくてもよい。しかしながら、検診作業または保守作業の内容次第では、作業員が係る情報やこれを加工した情報（検診結果）などを確認する必要がある場合が想定される。このような場合には、図３Ｅに示されるように、通信装置１００は広域アクセス網２０経由でＡＭＲ／ＤＲサーバ４０から必要な情報を取得し、表示することができる。作業員は表示された情報を参考に検診作業または保守作業を効率的に遂行できる。

尚、通信装置１００が広域アクセス網２０経由でＡＭＲ／ＤＲサーバ４０から必要な情報を取得する場合に、情報にアクセス制限が施されてもよい。具体的には、通信装置１００がＡＭＲ／ＤＲサーバ４０へアクセスする際に、作業者の認証が行われてもよい。例えば、通信装置１００からＡＭＲ／ＤＲサーバ４０へのアクセスがＷｅｂブラウザを用いて実装され、ＡＭＲ／ＤＲサーバ４０に対応するＷｅｂサイトへのアクセス時にユーザ名（作業者名）及びパスワードの入力が要求することで認証が実現されてもよい。尚、ユーザ名及びパスワードの入力を受理するために、通信装置１００にキーボード、タッチパネル、テンキーなどのＨＩＤ（Ｈｕｍａｎ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ）などが搭載されてもよい。認証の結果、例えば作業者の種別（例えば、作業者の身分、雇用形態など）、現行の作業の種別などに応じたアクセス権限が通信装置１００に付与される。係るアクセス制限によれば、通信装置１００は権限を超える情報を取得することができないので、情報が適切な範囲で利用される。例えば、作業者が現行の作業から逸脱した情報を不正に取得し、顧客情報が漏洩する事態を予防できる。

以下、図６を参照しながら、通信装置１００を根とするマルチホップメッシュネットワークが形成されるまでの手順が説明される。図６には、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）（スマートメータに相当する）が、ＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）（通信装置１００に対応する）を根とするマルチホップメッシュネットワークに参加するまでの手順が描かれている。

ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）は、マルチホップメッシュネットワークに参加していない状態では、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層におけるＢｅａｃｏｎフレームを用いてチャネルスキャンを行う（フェーズＰ１）。更に、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）は、チャネルスキャンの結果に従って、ＰＲＥ（ＰＡＮＡ Ｒｅｌａｙ）ノードを検索する。ＰＲＥノードは、ＰＡＮＡに基づいて、鍵管理サーバ３０との相互認証及び鍵管理サーバ３０からの鍵の取得をＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）に代わって実行することができる。本例では、ＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）がＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）のＰＲＥノードとして検索される。

図６の例ではＭＡＣ層規格としてＩＥＥＥ ８０２．１５．４が採用されているが、相互認証及び経路制御はＭＡＣ層に非依存なプロトコルを用いる。従って、他のＭＡＣ層規格が代替して採用されてもよい。例えば、ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）規格（例えば、ＩＥＥＥ １９０１．２、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ９９５６など）が採用されてもよいし、ＩＥＥＥ ８０２．３有線ＬＡＮ規格が採用されてもよいし、ＩＥＥＥ ８０２．１１無線ＬＡＮ規格が採用されてもよい。

ＰＲＥノードが検索されると、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）はＰＲＥノードを利用してＰＡＮＡに従って鍵管理サーバ３０との相互認証を行うと共に鍵管理サーバ３０から鍵を取得する（フェーズＰ２）。ここで、認証先としてのＴＣＰ／ＩＰの通信端点は、ＰＲＥノードとして検索されたＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）である。ＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）は、例えばＰＡＮＡ Ｒｅｌａｙの技法に基づいて、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）と鍵管理サーバ３０との相互認証を中継すると共に鍵管理サーバ３０から鍵の取得を中継する。

ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）は、鍵を取得すると、ＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）との間でＩＥＥＥ８０２．１５．４のフレームカウンタを同期する（フェーズＰ３）。フレームカウンタを同期することによって、不正な第三者によるリプレイ攻撃を防止することができる。フレームカウンタを同期するために、例えばＩＥＴＦ ＭＬＥ（Ｍｅｓｈ Ｌｉｎｋ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ）の技法を利用することができる。但し、ＭＬＥは、ＭＡＣ層規格としてＩＥＥＥ ８０２．１５．４を採用する場合にフレームカウンタを同期するための技法の一例である。従って、他の技法（例えば、他のＭＡＣ層規格において推奨される技法）に基づいてフレームカウンタが同期されてもよい。

フェーズＰ１、Ｐ２及びＰ３を経て、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）は、マルチホップメッシュネットワークへのアクセスが許可された状態となり、鍵管理サーバ３０から取得した鍵を用いて通信セキュリティを確保できる。この状態で、後述される経路制御処理が例えばＲＰＬに従って実行される（フェーズＰ４）。この結果、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）は、マルチホップメッシュネットワークに参加するので、ＡＭＲ／ＤＲサーバ４０との通信を確立できる。

更に、図６には示されていないものの、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）はマルチホップメッシュネットワークへ参加した後に、必要に応じて他のＲＰＬ ｎｏｄｅに対するＰＲＥ ｎｏｄｅとして振る舞うことができる。係る作用によって、ＤＯＤＡＧ ｎｏｄｅ（１）の通信可能範囲外かつＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）の通信可能範囲内に敷設された他のＲＰＬ ｎｏｄｅが、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）を経由してマルチホップメッシュネットワークにセキュアに参加する。同様の手順で、通信装置１００を根とするマルチホップメッシュネットワークが自動形成される。

前述の経路制御処理（例えば、図６のフェーズＰ４）は図４に例示されるように行われる。
ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）及びＲＰＬ ｎｏｄｅ（３）は、マルチホップメッシュネットワークに参加していない状態では、ＤＩＳ（ＤＯＤＡＧ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｏｌｉｃｉｔａｔｉｏｎ）パケットを周期的にマルチキャストで送信する。尚、ＤＩＳパケットの送信間隔は、固定長であってもよいし可変長であってもよい。ＤＩＳパケットは、ネットワーク情報を検索する信号に相当する。

ＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）は、経路制御処理を開始した後に、ＤＩＯ（ＤＯＤＡＧ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｏｂｊｅｃｔ）パケットを周期的にマルチキャストで送信する。尚、ＤＩＯパケットの送信間隔は、固定長であってもよいし可変長であってもよい。ＤＩＯパケットは、ネットワーク情報を示す信号に相当する。ＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）は、前述のＤＩＳパケットを受信した場合には、ＤＩＯパケットを返信する。

ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）は、ＤＩＯパケットを受信すると、ネットワークへの参加を決定すると共に当該ＤＩＯパケットの送信元であるＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）を上向き経路に設定する。更に、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）は、遠隔サーバからの接続を確立するために、ＤＡＯパケットを上向き経路に設定されたＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）へと送信する。ＤＡＯパケットは、下向き経路の設定を要求する信号に相当する。

ＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）は、ＤＡＯパケットを受信すると、当該ＤＡＯパケットの送信元であるＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）を下向き経路に設定する。他方、ネットワークへの参加を決定したＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）は、前述のＤＩＯパケットを周期的にマルチキャストで送信し始める。

ＲＰＬ ｎｏｄｅ（３）は、ＤＩＯパケットを受信すると、ネットワークへの参加を決定すると共に当該ＤＩＯパケットの送信元であるＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）を上向き経路に設定する。更に、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（３）は、遠隔サーバからの接続を確立するために、ＤＡＯパケットを上向き経路に設定されたＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）へと送信する。

ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）は、ＤＡＯパケットを受信すると、当該ＤＡＯパケットの送信元であるＲＰＬ ｎｏｄｅ（３）を下向き経路に設定する。更に、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）は、受信したＤＡＯパケットをＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）へと転送する。ＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）は、ＤＡＯパケットを受信すると、当該ＤＡＯパケットの送信元であるＲＰＬ ｎｏｄｅ（３）を下向き経路に設定する。尚、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（３）は、ＤＯＤＡＧ Ｒｏｏｔ（１）に対してＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）を経由してマルチホップ接続するので、ＲＰＬ ｎｏｄｅ（３）へのホップ経路としてＲＰＬ ｎｏｄｅ（２）を更に設定する。

図６の経路制御処理の結果、図５に例示される経路情報が導出される。図６において、デバイスを特定する情報（例えば、デバイス名、ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレスなど）と、当該デバイスに対応する経路情報とが描かれている。ｄｅｖｉｃｅのエントリには、通信装置１００を特定する情報、当該通信装置１００を根とするマルチホップメッシュネットワークに参加するスマートメータの各々を特定する情報が格納される。Ｄｅｆａｕｌｔ Ｒｏｕｔｅｒ Ｌｉｓｔ（上向き経路）のエントリには、対応するデバイスの上向き経路として設定された経路情報が格納される。Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｔａｂｌｅ（下向き経路）のエントリには、対応するデバイスの下向き経路（ホップ経路を含む場合もある）として設定された経路情報が格納される。尚、前述の経路表記憶部１０７に保存される経路表には、通信装置１００に対応する経路情報が格納される。

以下、図７を参照しながら、検診作業または保守作業の開始から通信装置１００を根とするマルチホップメッシュネットワークが形成されるまでの通信装置１００の動作が説明される。尚、図７に描かれる各動作は、制御部１０７がセキュリティ制御部１０４及び経路制御部１０５に指示を与えることによって実現されてもよいし、セキュリティ制御部１０４及び経路制御部１０５が自律的に処理を行うことによって実現されてもよい。また、検診作業または保守作業は、作業者の指示に基づいて開始してもよいし、何らかの条件下で自動的に開始してもよい。

検診作業または保守作業が開始すると、セキュリティ制御部１０４は、通信部１０３を制御して、鍵管理サーバ３０及びＡＭＲ／ＤＲサーバ４０との間にセキュアな通信路（例えばＶＰＮ）を確立するように試みる（ステップＳ２０１）。セキュアな通信路が確立できなければ（ステップＳ２０２）、通信装置１００は鍵管理サーバ３０及びＡＭＲ／ＤＲサーバ４０とセキュアに通信できないので、検診作業または保守作業を異常終了させることができる。或いは、セキュアな通信路が確立できるまでステップＳ２０１が繰り返されてもよい。

セキュアな通信路が確立できると（ステップＳ２０２）、セキュリティ制御部１０４は、通信部１０３を制御して、当該セキュアな通信路経由で鍵管理サーバ３０との相互認証を行うと共に鍵を取得するように試みる（ステップＳ２０３）。

相互認証及び鍵の取得が失敗すると（ステップＳ２０４）、通信装置１００はスマートメータとセキュアに通信できないので、検診作業または保守作業を異常終了させることができる。或いは、相互認証及び鍵の取得に成功するまでステップＳ２０３が繰り返されてもよい。

相互認証及び鍵の取得が成功すると（ステップＳ２０４）、経路制御部１０５は経路制御処理を開始する（ステップＳ２０５）。経路制御処理の詳細は前述の通りである。セキュリティ制御部１０４は、経路制御処理の開始後に、スマートメータから相互認証が要求される度に（ステップＳ２０６）、通信部１０３を制御して当該スマートメータのために鍵管理サーバ３０との相互認証及び鍵管理サーバ３０からの鍵の取得を中継する（ステップＳ２０７）。

図８は、本実施形態において利用可能な通信規格をＰＨＹ／ＭＡＣ層、ＩＰ層及びＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ層の夫々について例示する。図８の例では、通信装置１００を根とするマルチホップメッシュネットワーク内においてＰＨＹ層について９００ＭＨｚ帯の特定小電力無線が採用され、ＭＡＣ層についてＩＥＥＥ ８０２．１５．４規格が採用されている。但し、上位層プロトコル及びアプリケーションは、ＰＨＹ／ＭＡＣ層に依存しないので、ＰＨＹ／ＭＡＣ層について図示しない他の通信規格が採用されてもよい。また、図８の例では、通信装置１００を根とするマルチホップメッシュネットワーク内において、通信セキュリティを確保するために、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４において規定されたＡＥＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ： ＦＩＰＳ Ｐｕｂ １９７）に基づくＬａｙｅｒ ２リンクセキュリティが採用されている。

以上説明したように、第１の実施形態に係る通信装置は、スマートメータと通信するための通信インタフェースと遠隔サーバと通信するための通信インタフェースとを備えており、スマートメータと遠隔サーバとの間の通信を中継する。従って、この通信装置によれば、孤立地域に敷設されたスマートメータに対してＡＭＩシステムの種々のサービスを提供することができる。

また、本実施形態に係る通信装置は、検診作業または保守作業を開始する度に遠隔サーバとの間でセキュアな通信路を確立する。この通信装置は、上記セキュアな通信路経由で鍵管理サーバとの相互認証を行うと共に鍵管理サーバから鍵を取得する。この通信装置は、スマートメータのために上記セキュアな通信路経由で鍵管理サーバとの相互認証を中継すると共に鍵管理サーバからの鍵の取得を中継する。従って、この通信装置によれば、孤立地域に敷設されたスマートメータは、既設網と同程度の通信セキュリティが確保された状態でＡＭＩシステムの種々のサービスを利用することができる。

更に、本実施形態に係る通信装置は、スマートメータと遠隔サーバとの間の通信を中継するが、両者の間でやり取りされる情報（例えば、スマートメータのクレデンシャル、スマートメータの計量値情報など）を保存しないように構成さてもよい。従って、この通信装置によれば、作業者が通信装置を紛失した場合及び通信装置が盗難された場合であっても、顧客情報の漏洩及びＡＭＩシステムへの不正アクセスを予防することができる。

（第２の実施形態）
前述の第１の実施形態では、通信装置１００は広域アクセス網２０経由で鍵管理サーバ３０及びＡＭＲ／ＤＲサーバ４０と通信する。通信装置１００は、前述の通り、スマートメータとＡＭＲ／ＤＲサーバ４０との間の通信を中継するものの、両者の間でやり取りされる情報を保存しないように構成することができる。この場合には、通信装置１００が紛失または盗難の被害にあった場合のリスクを軽減することができる。

しかしながら、鍵管理サーバ３０及びＡＭＲ／ＤＲサーバ４０の機能は通信装置１００上で実行されるソフトウェアとして実装されてもよい。係る場合には、第１の実施形態において保存する必要のない情報を通信装置１００に保存しなければならないので、通信装置１００が紛失または盗難の被害にあった場合のリスクを軽減することが困難である。他方、広域アクセス網２０との通信が不要となるので通信装置１００の製造コスト、維持コストを削減することができる。

本実施形態において、スマートメータから収集された情報は、少なくとも一時的に通信装置１００に保存される。この情報は、例えば、作業者が事業所等に持ち帰ってサーバの更新作業を行うことによって管理することができる。また、前述の通り、本実施形態において、通信装置１００は紛失または盗難の被害にあった場合のリスクが第１の実施形態に比べて高い。故に、情報を暗号化してから保存したり、通信装置１００の操作に対してユーザ認証を導入したりすることが好ましい。

上記各実施形態の処理は、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることで実現可能である。上記各実施形態の処理を実現するプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されてもよい。プログラムは、インストール可能な形式のファイルまたは実行可能な形式のファイルとして記憶媒体に記憶される。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、半導体メモリなどである。記憶媒体は、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能であれば、何れであってもよい。また、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ（サーバ）上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ（クライアント）にダウンロードさせてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０・・・既設網
１１・・・集約装置
１２，１３，１４，１５，１６，１７，５１，５２，５３，５４・・・スマートメータ
２０・・・広域アクセス網
３０・・・鍵管理サーバ
４０・・・ＡＭＲ／ＤＲサーバ
５０・・・孤立地域
１００・・・通信装置
１０１・・・第１の通信インタフェース
１０２・・・第２の通信インタフェース
１０３・・・通信部
１０４・・・セキュリティ制御部
１０５・・・経路制御部
１０６・・・経路表記憶部
１０７・・・制御部
１０８・・・情報取得部
１０９・・・表示部

Claims (11)

1. スマートメータと通信するための第１の通信インタフェースを用いて前記スマートメータと通信し、通信セキュリティ用の鍵を管理する第１のサーバ及び前記スマートメータに関するサービスを提供する第２のサーバと通信するための第２の通信インタフェースを用いて前記第１のサーバ及び前記第２のサーバと通信し、前記第１の通信インタフェース及び前記第２の通信インタフェースを用いて前記スマートメータと前記第１のサーバ及び前記第２のサーバとの間の通信を中継する通信部と、
   前記スマートメータに対する作業が開始する度に前記第１のサーバ及び前記第２のサーバに対してセキュアな通信路を確立し、前記セキュアな通信路を経由して前記第１のサーバとの相互認証を行う共に前記第１のサーバから第１の鍵を取得し、前記スマートメータのために前記セキュアな通信路を経由して前記第１のサーバとの相互認証を中継すると共に前記第１のサーバからの第２の鍵の取得を中継するセキュリティ制御部と
   を具備する、通信装置。
2. 前記通信装置を根とするマルチホップメッシュネットワーク上の経路を制御する経路制御部と、
   前記マルチホップメッシュネットワークにおいて探索された経路を示す経路表を記憶する記憶部と
   を更に具備する請求項１の通信装置。
3. 前記第２のサーバから前記作業に関する情報を取得する取得部と、
   前記情報を表示する表示部と
   を更に具備する請求項１の通信装置。
4. 前記経路制御部は、ＩＥＴＦ ＲＰＬに基づいている、請求項２の通信装置。
5. 前記セキュリティ制御部は、ＩＥＴＦ ＰＡＮＡ及びＩＥＴＦ ＰＡＮＡ Ｒｅｌａｙに基づいている、請求項１の通信装置。
6. コンピュータを、
   スマートメータと通信するための第１の通信インタフェースを用いて前記スマートメータと通信し、通信セキュリティ用の鍵を管理する第１のサーバ及び前記スマートメータに関するサービスを提供する第２のサーバと通信するための第２の通信インタフェースを用いて前記第１のサーバ及び前記第２のサーバと通信し、前記第１の通信インタフェース及び前記第２の通信インタフェースを用いて前記スマートメータと前記第１のサーバ及び前記第２のサーバとの間の通信を中継する通信手段、
   前記スマートメータに対する作業が開始する度に前記第１のサーバ及び前記第２のサーバに対してセキュアな通信路を確立し、前記セキュアな通信路を経由して前記第１のサーバとの相互認証を行う共に前記第１のサーバから第１の鍵を取得し、前記スマートメータのために前記セキュアな通信路を経由して前記第１のサーバとの相互認証を中継すると共に前記第１のサーバからの第２の鍵の取得を中継するセキュリティ制御手段
   として機能させるための、通信プログラム。
7. 前記コンピュータを
   前記コンピュータを根とするマルチホップメッシュネットワーク上の経路を制御する経路制御手段、
   前記マルチホップメッシュネットワークにおいて探索された経路を示す経路表を記憶する記憶手段、
   として更に機能させるための、請求項６の通信プログラム。
8. 前記コンピュータを、
   前記第２のサーバから前記作業に関する情報を取得する取得手段、
   前記情報を表示する表示手段
   として更に機能させるための、請求項６の通信プログラム。
9. 前記経路制御手段は、ＩＥＴＦ ＲＰＬに基づいている、請求項７の通信プログラム。
10. 前記セキュリティ制御手段は、ＩＥＴＦ ＰＡＮＡ及びＩＥＴＦ ＰＡＮＡ Ｒｅｌａｙに基づいている、請求項６の通信プログラム。
11. スマートメータと通信するための第１の通信インタフェースを用いて前記スマートメータと通信し、通信セキュリティ用の鍵を管理する第１のサーバ及び前記スマートメータに関するサービスを提供する第２のサーバと通信するための第２の通信インタフェースを用いて前記第１のサーバ及び前記第２のサーバと通信し、前記第１の通信インタフェース及び前記第２の通信インタフェースを用いて前記スマートメータと前記第１のサーバ及び前記第２のサーバとの間の通信を中継することと、
    前記スマートメータに対する作業が開始する度に前記第１のサーバ及び前記第２のサーバに対してセキュアな通信路を確立し、前記セキュアな通信路を経由して前記第１のサーバとの相互認証を行う共に前記第１のサーバから第１の鍵を取得し、前記スマートメータのために前記セキュアな通信路を経由して前記第１のサーバとの相互認証を中継すると共に前記第１のサーバからの第２の鍵の取得を中継することと
    を具備する、通信方法。

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