JP6183394B2 - 親装置、電力情報収集システムおよび通信制御方法 - Google Patents

親装置、電力情報収集システムおよび通信制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、親装置、電力情報収集システムおよび通信制御方法に関し、特に、電力情報取得装置と電力線を介して通信する親装置、電力情報収集システムおよび通信制御方法に関する。
節電等の目的から家庭および職場における消費電力量を測定し、電力会社等のサーバへ送信する電力情報収集システムが開発されている。
電力情報収集システムでは、たとえば電力線通信(PLC:Power Line Communications)を利用して、子機である各スマートメータからの電力情報が、親機であるコンセントレータにおいて集約され、電力会社等のサーバへ送信される(たとえば、非特許文献1(ITU−T G.9955/G.9956)参照)。
また、LAN(Local Area Network)において利用される通信方式の1つに、CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)がある。
CSMA/CD方式における技術として、たとえば、特開2001−144789号公報(特許文献1)には、以下のような通信装置が開示されている。すなわち、複数のデータ送信が衝突した場合に待ち状態とし、その後再送信する通信装置において、複数のデータ送信における基準となる基準時刻と、ランダムに発生させたずらし時間とを取得し、時刻問い合わせに対して、前記基準時刻を前記ずらし時間を用いて変更した時刻を返す送信衝突制御手段と、時刻問い合わせの応答として前記送信衝突制御手段から受けた時刻が一定の周期を経過した旨を示す場合に、一定の周期ごとに繰り返されるデータ送信を実行する送信手段とを具備する。
特開2001−144789号公報
ITU−T G.9955/G.9956
非特許文献1に記載の電力情報収集システムをマンション等の集合住宅に適用する場合、たとえば、単相三線式の電力が宅内に供給され、トランス容量に対して集合住宅の戸数が多い等の理由により各相にトランスが設けられる。
たとえば、各相の電力線にコンセントレータが接続される構成において、異なる相の電力線に接続されるコンセントレータがスマートメータの親機となる場合がある。この場合、コンセントレータおよびスマートメータ間においてトランスを介して信号が伝送されるので、電力線通信の通信品質が劣化することがある。
また、たとえば1つの相における親機に子機が集中し、電力情報収集システム全体での子機の使用可能数が少なくなってしまう可能性がある。このため、コンセントレータおよびスマートメータ間において、同じ相の電力線を介した電力線通信が行われる可能性を高めることが好ましい。
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現することが可能な親装置、電力情報収集システムおよび通信制御方法を提供することである。
(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる親装置は、電力情報の送信先となる親装置を検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置と電力線を介して通信する通信部と、上記通信部と上記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を取得する取得部と、上記取得部によって取得された上記通信品質情報に基づいて、上記電力情報取得装置との上記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行う判断部とを備える。
(6)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電力情報収集システムは、親装置と、電力情報の送信先となる上記親装置を検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置とを備え、上記親装置は、上記電力情報取得装置と電力線を介して通信し、上記親装置は、自己と上記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を取得し、取得した上記通信品質情報に基づいて、自己との上記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行う。
(8)上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる電力情報収集システムは、第1の親装置と、第2の親装置と、電力情報取得装置とを備え、上記電力情報取得装置は、他の装置との通信接続を確立するための第1の接続要求を上記第1の親装置へ送信し、上記第1の親装置は、上記電力情報取得装置との通信接続を確立した状態において、上記電力情報取得装置へ切断要求を送信し、上記電力情報取得装置は、他の装置との通信接続を確立するための第2の接続要求を上記第2の親装置へ送信する。
(11)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる通信制御方法は、親装置における通信制御方法であって、電力情報の送信先となる上記親装置を検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置と電力線を介して通信するステップと、上記親装置と上記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を取得するステップと、取得した上記通信品質情報に基づいて、上記親装置との上記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行うステップとを含む。
(12)上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる通信制御方法は、第1の親装置と、第2の親装置と、電力情報取得装置とを備える電力情報収集システムにおける通信制御方法であって、上記電力情報取得装置が、他の装置との通信接続を確立するための第1の接続要求を上記第1の親装置へ送信するステップと、上記第1の親装置が、上記電力情報取得装置との通信接続を確立した状態において、上記電力情報取得装置へ切断要求を送信するステップと、上記電力情報取得装置が、他の装置との通信接続を確立するための第2の接続要求を上記第2の親装置へ送信するステップとを含む。
本発明は、このような特徴的な処理部を備える親装置として実現できるだけでなく、親装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。
また、本発明は、このような特徴的な処理部を備える電力情報収集システムとして実現できるだけでなく、電力情報収集システムの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。
本発明によれば、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムの構成を示す図である。 図2は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける各機器および配線状態の一例を示す図である。 図3は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおけるネットワークトポロジの一例を示す図である。 図4は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける親装置が有するルーティングテーブルの一例を示す図である。 図5は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける通信接続の確立のシーケンスの一例を示す図である。 図6は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける親装置が保持する同期リストの一例を示す図である。 図7は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおけるネットワークトポロジの一例を示す図である。 図8は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける親装置の構成を示す図である。 図9は、本発明の実施の形態に係る親装置における通信品質集計部が作成する通信品質一覧表の一例を示す図である。 図10は、本発明の実施の形態に係る親装置が、接続処理、判断処理および切断処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。 図11は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける通信接続の切断および確立のシーケンスの一例を示す図である。
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施の形態に係る親装置は、電力情報の送信先となる親装置を検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置と電力線を介して通信する通信部と、上記通信部と上記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を取得する取得部と、上記取得部によって取得された上記通信品質情報に基づいて、上記電力情報取得装置との上記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行う判断部とを備える。
このような構成により、電力情報取得装置との通信品質から、たとえばトランスを介して通信接続を確立している電力情報取得装置との通信接続を切断すべきと判断することができる。これにより、たとえば、親装置および電力情報取得装置間におけるトランスを介した信号の伝送、および1つの相における親装置に電力情報取得装置が集中することを回避することができるので、電力線通信の通信品質の劣化、および電力情報収集システム全体での子機の使用可能数の減少を回避することができる。したがって、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現することができる。
(2)好ましくは、上記電力情報取得装置は、他の上記電力情報取得装置と上記親装置との通信を中継することが可能であり、上記判断部は、他の上記電力情報取得装置を介さずに上記通信部と通信する上記電力情報取得装置であって、上記通信部との通信品質が所定条件を満たす上記電力情報取得装置との上記通信接続を切断すべきであると判断する。
このように、通信部と直接通信する電力情報取得装置との通信接続を判断対象とする構成により、当該電力情報取得装置を介して通信部と通信する他の電力情報取得装置を実質的に切断対象とすることができる。そして、たとえば、判断対象の通信接続を切断することにより、当該電力情報取得装置および当該他の電力情報取得装置との通信接続を切断することができるので、たとえばトランスを介した電力情報取得装置との通信接続の切断を効率よく行うことができる。また、このような構成により、トランスを介して親装置と通信している電力情報取得装置が判断対象となる可能性を高めることができる。
(3)好ましくは、上記判断部は、自己の上記親装置と通信接続を確立している上記電力情報取得装置の数が所定値を超えた場合に上記判断処理を行う。
このような構成により、たとえば、親装置が通信接続を確立可能な電力情報取得装置の台数に上限が存在する場合において、親装置と通信接続する電力情報取得装置の台数が上限に達する前の適切なタイミングで判断処理を行うことができる。
(4)好ましくは、上記親装置は、さらに、自己の上記親装置との通信接続の確立を要求してきた上記電力情報取得装置との通信接続を確立するための確立処理を行い、上記判断部が上記通信接続を切断すべきと判断した場合に、上記通信接続を切断するための切断処理を行う通信制御部を備え、上記通信制御部は、上記切断処理を行った上記電力情報取得装置であるか否かに関わらず、上記通信接続の確立の要求を受け付けて上記確立処理を行う。
このような構成により、たとえば、通信接続を切断された電力情報取得装置が通信接続先を見つけることができない状態が継続してしまうことを回避することができる。
(5)好ましくは、上記親装置は、さらに、上記判断部が上記通信接続を切断すべきと判断した場合に、上記通信接続を切断するための切断処理を行う通信制御部を備え、上記通信制御部は、上記判断部によって上記通信接続を切断すべきと判断された上記電力情報取得装置が複数存在する場合に、切断すべきと判断されたすべての上記電力情報取得装置に対して上記切断処理を行う。
このような構成により、たとえば、通信接続を切断すべきと判断された複数の電力情報取得装置のうちの一部に対して切断処理を行い、通信接続先を失った電力情報取得装置が、切断処理の行われなかった電力情報取得装置を介して親装置との通信接続を確立してしまうことを回避することができる。
(6)本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムは、親装置と、電力情報の送信先となる上記親装置を検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置とを備え、上記親装置は、上記電力情報取得装置と電力線を介して通信し、上記親装置は、自己と上記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を取得し、取得した上記通信品質情報に基づいて、自己との上記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行う。
このような構成により、電力情報取得装置との通信品質から、たとえばトランスを介して通信接続を確立している電力情報取得装置との通信接続を切断すべきと判断することができる。これにより、たとえば、親装置および電力情報取得装置間におけるトランスを介した信号の伝送、および1つの相における親装置に電力情報取得装置が集中することを回避することができるので、電力線通信の通信品質の劣化、および電力情報収集システム全体での子機の使用可能数の減少を回避することができる。したがって、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現することができる。
(7)好ましくは、上記電力情報取得装置は、上記親装置との通信品質に基づいて、上記親装置との通信接続を切断するための処理を行う。
このような構成により、電力情報取得装置は、親装置からの切断要求を受信しない場合においても、親装置との通信品質に基づいて自ら親装置との通信接続を切断することができるため、たとえば親装置を新たに検索して通信接続を確立させる処理を開始させることができる。これにより、ネットワークの再構築を効率よく行うことができる。
(8)本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムは、第1の親装置と、第2の親装置と、電力情報取得装置とを備え、上記電力情報取得装置は、他の装置との通信接続を確立するための第1の接続要求を上記第1の親装置へ送信し、上記第1の親装置は、上記電力情報取得装置との通信接続を確立した状態において、上記電力情報取得装置へ切断要求を送信し、上記電力情報取得装置は、他の装置との通信接続を確立するための第2の接続要求を上記第2の親装置へ送信する。
このような構成により、たとえば、電力情報取得装置が第1の親装置とトランスを介して通信接続を確立している場合、または1つの相における第1の親装置に電力情報取得装置が集中している場合において、第1の親装置と通信接続を確立した電力情報取得装置の通信接続先を第2の親装置へ変更することができるので、電力線通信の通信品質の劣化、および電力情報収集システム全体での子機の使用可能数の減少を回避することができる。したがって、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現することができる。
(9)好ましくは、上記第1の接続要求および上記切断要求は、トランスを介して、かつ他の上記電力情報取得装置を介さずに送信され、上記第2の接続要求は、トランスを介さずに送信される。
このような構成により、第1の親装置とトランスを介して通信接続を確立している電力情報取得装置の通信接続先を、トランスを介さずに通信接続を確立することが可能な第2の親装置へ変更することができるので、電力線通信の通信品質を向上させることができる。
(10)好ましくは、上記電力情報取得装置は、上記切断要求の受信の有無に関わらず、通信品質に基づいて上記第2の接続要求を上記第2の親装置へ送信する。
このような構成により、電力情報取得装置は、親装置からの切断要求を受信しない場合においても、通信品質に基づいて通信接続先を第1の親装置から第2の親装置へ自ら変更することができる。これにより、ネットワークの再構築を効率よく行うことができる。
(11)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、親装置における通信制御方法であって、電力情報の送信先となる上記親装置を検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置と電力線を介して通信するステップと、上記親装置と上記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を取得するステップと、取得した上記通信品質情報に基づいて、上記親装置との上記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行うステップとを含む。
このような構成により、電力情報取得装置との通信品質から、たとえばトランスを介して通信接続を確立している電力情報取得装置との通信接続を切断すべきと判断することができる。これにより、たとえば、親装置および電力情報取得装置間におけるトランスを介した信号の伝送、および1つの相における親装置に電力情報取得装置が集中することを回避することができるので、電力線通信の通信品質の劣化、および電力情報収集システム全体での子機の使用可能数の減少を回避することができる。したがって、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現することができる。
(12)本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、第1の親装置と、第2の親装置と、電力情報取得装置とを備える電力情報収集システムにおける通信制御方法であって、上記電力情報取得装置が、他の装置との通信接続を確立するための第1の接続要求を上記第1の親装置へ送信するステップと、上記第1の親装置が、上記電力情報取得装置との通信接続を確立した状態において、上記電力情報取得装置へ切断要求を送信するステップと、上記電力情報取得装置が、他の装置との通信接続を確立するための第2の接続要求を上記第2の親装置へ送信するステップとを含む。
このような構成により、たとえば、電力情報取得装置が第1の親装置とトランスを介して通信接続を確立している場合、または1つの相における第1の親装置に電力情報取得装置が集中している場合において、第1の親装置と通信接続を確立した電力情報取得装置の通信接続先を第2の親装置へ変更することができるので、電力線通信の通信品質の劣化、および電力情報収集システム全体での子機の使用可能数の減少を回避することができる。したがって、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[構成および基本動作]
図1は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムの構成を示す図である。
図1を参照して、電力情報収集システム201は、1または複数の電力情報取得装置101と、1または複数の親装置102と、サーバ103とを備える。
電力情報取得装置101は、たとえばスマートメータである。親装置102は、たとえばコンセントレータである。サーバ103は、たとえばヘッドエンドである。
電力情報収集システム201は、たとえば集合住宅151において用いられる。各電力情報取得装置101は、電力線161を介して親装置102に接続されている。具体的には、電力線161は、たとえば、集合住宅151において上下階に縦方向に複数系統が配設されており、階ごとに電力情報取得装置101が接続されている。
電力情報取得装置101および親装置102は、電力線161を用いた電力線通信により、各種情報をやり取りする。電力情報取得装置101は、当該電力線通信における子機であり、親装置102は、当該電力線通信における親機である。以下、電力情報取得装置101を子装置101とも称する。
子装置101は、通信機能付きの電力計量器である。子装置101は、取得した電力情報を親装置102へ送信する。
より詳細には、子装置101は、たとえば他の子装置101と親装置102との通信を中継することが可能である。すなわち、子装置101は、たとえば、取得した電力情報を他の子装置101を介さずに親装置102へ直接送信する場合もあるし、また、取得した電力情報を1または複数の他の子装置101を介して親装置102へ送信する場合もある。
親装置102は、各子装置101から電力情報を受信する。親装置102は、各子装置101から受信した電力情報を集約するかまたは個別にサーバ103へ送信する。
親装置102およびサーバ103は、有線通信または無線通信により、インターネット10経由で各種情報をやり取りする。
親装置102および子装置101間の通信、ならびに各子装置101間の通信は、たとえば特許文献1に記載のCSMA/CD方式に従って行われる。
たとえば、子装置101、親装置102およびサーバ103間で送受信される情報は、所定の方式に従い暗号化および復号化される。
図2は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける各機器および配線状態の一例を示す図である。図2では、集合住宅151における2系統の電力線161A,161Bを代表的に示す。
図2を参照して、電力系統171からたとえば6.6kVの三相交流電力が集合住宅151に供給される。電力系統171からの交流電力は、たとえばトランス104A,104Bにより200Vの単相三線式の交流電力に変換されて各階に供給される。
電力線161Aには、トランス104A、ならびに親装置102Aおよび子装置101C,101Dが接続されており、電力線161Bには、トランス104B、ならびに親装置102Bおよび子装置101A,101Bが接続されている。
以下、親装置102A,102Bの各々を親装置102とも称する。子装置101A,101B,101C,101Dの各々を子装置101とも称する。トランス104A,104Bの各々をトランス104とも称する。電力線161A,161Bの各々を電力線161とも称する。
[ネットワークトポロジ]
図3は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおけるネットワークトポロジの一例を示す図である。
図3を参照して、親装置102および子装置101は、たとえばPAN_ID(Personal Area Network Identification)およびショートアドレスを含む固有のアドレスを有する。
各親装置102は、異なるPAN_IDを有する。また、各親装置102のショートアドレスは、たとえばゼロに設定されている。なお、各親装置102のショートアドレスは、ゼロ以外の値に設定することも可能である。
親装置102は、たとえば、1または複数の子装置101を管理し、管理対象の子装置101と認証情報、電力情報、および時刻同期に関する情報等のやり取りを行う。
また、親装置102が管理可能な子装置101の台数にはたとえば上限がある。具体的は、親装置102は、たとえば(100+α)台の子装置101を管理することが可能である。ここで、αはたとえば1以上の整数である。
子装置101は、電力情報の送信先となる親装置102を検索して通信接続を確立することが可能である。具体的には、子装置101Cは、親装置102の管理下にない場合、親装置102を検索し、検索結果に基づいてたとえば親装置102Aと通信接続を確立する。
この場合、子装置101Cは、たとえば認証情報、電力情報、および時刻同期に関する情報等のやり取りを親装置102Aと直接行う。
また、子装置101Dは、親装置102の管理下にない場合、親装置102を検索し、検索結果に基づいてたとえば子装置101Cを介して親装置102Aと通信接続を確立する。
この場合、子装置101Dは、たとえば子装置101Cを介して親装置102Aと認証情報、電力情報、および時刻同期に関する情報等のやり取りを行う。すなわち、子装置101Cは、親装置102Aおよび子装置101D間においてやり取りされる情報を中継するためのホップ先となる。なお、子装置101Dは、検索結果に基づいてたとえば子装置101Cを介さずに親装置102Aと通信接続を確立してもよい。
親装置102Aの管理下にある子装置101C,101DのPAN_IDは、たとえば親装置102AのPAN_IDと同じ0001である。また、子装置101C,101Dのショートアドレスは、ゼロ以外の値であって互いに重複しない値、たとえばそれぞれ3および4である。子装置101C,101Dのアドレスは、たとえば親装置102Aにより付与される。
たとえば、親装置102A、および親装置102Aの管理対象の子装置101C,101Dは、PAネットワークNWAを形成する。
同様に、親装置102Bは、たとえば子装置101A,101Bを管理する。親装置102Bの管理下にある子装置101A,102BのPAN_IDは、たとえば親装置102BのPAN_IDと同じ0002である。また、子装置101A,101Bのショートアドレスは、ゼロ以外の値であって互いに重複しない値、たとえばそれぞれ1および2である。子装置101A,101Bのアドレスは、たとえば親装置102Bにより付与される。
たとえば、親装置102B、および親装置102Bの管理対象の子装置101A,101Bは、PAネットワークNWBを形成する。
すなわち、親装置102および子装置101がどのPAネットワークに通信接続されているかは、PAN_IDに基づいて判別することが可能である。
[ルーティングテーブルおよびルートコスト]
図4は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける親装置が有するルーティングテーブルの一例を示す図である。
図4を参照して、親装置102および子装置101は、情報の送信先を示すルーティングテーブルを有する。より詳細には、ルーティングテーブルには、宛先のアドレスと次の送信先アドレスとが対応付けて登録されている。
以下、PAN_IDおよびショートアドレスがそれぞれXXXXおよびYであるアドレスをXXXX:Yと表す場合がある。
たとえば、親装置102Bが有するルーティングテーブルRT1では、「宛先アドレス」である0002:1には、「次の送信先アドレス」として0002:1が対応付けられており、また、「宛先アドレス」である0002:2には、「次の送信先アドレス」として0002:1が対応付けられている。
親装置102Bは、たとえば、子装置101Aへパケットを送信する場合、ルーティングテーブルRT1を参照して、宛先アドレスである0002:1および差出元アドレスである0002:0を含むパケットを、対応の「次の送信先アドレス」である0002:1の示す子装置101Aへ送信する。
また、親装置102Bは、たとえば、子装置101Bへパケットを送信する場合、ルーティングテーブルRT1を参照して、宛先アドレスである0002:2および差出元アドレスである0002:0を含むパケットを、対応の「次の送信先アドレス」である0002:1の示す子装置101Aへ送信する。
子装置101Aは、ルーティングテーブルRT1と同様のルーティングテーブルを保持しており、親装置102Bからパケットを受信すると、受信したパケットに含まれる宛先アドレスおよび保持しているルーティングテーブルに基づいて、パケットを処理する。
具体的には、子装置101Aは、宛先アドレスおよび差出元アドレスとしてそれぞれ0002:1および0002:0を含むパケットを親装置102Bから受信すると、親装置102Bから自己宛のパケットであると認識する。また、子装置101Aは、宛先アドレスおよび差出元アドレスとしてそれぞれ0002:2および0002:0を含むパケットを親装置102Bから受信すると、ルーティングテーブルに従って、当該パケットをたとえば子装置101Bへ送信する。
子装置101Bは、宛先アドレスおよび差出元アドレスとしてそれぞれ0002:2および0002:0を含むパケットを子装置101Aから受信すると、親装置102Bから自己宛のパケットであると認識する。
このように、PAネットワークでは、パケットに含まれる宛先アドレス、およびルーティングテーブルに基づいて、パケットが差出元の装置から宛先の装置へ伝送される。
また、親装置102Bは、たとえば、子装置101A,101B以外の他の子装置101(以下、未登録子装置101とも称する。)へパケットを送信する場合において、未登録子装置101の宛先アドレスがルーティングテーブルRT1に登録されていないとき、当該宛先アドレスおよび差出元アドレスを含むルートリクエストパケットをブロードキャストする。
子装置101は、親装置102Bからのルートリクエストパケットを受信すると、自己のアドレス、ルートリクエストパケットを受信した際の通信品質、および自己における通信の集中度合をルートリクエストパケットに追記してブロードキャストする。
ルートリクエストパケットは、未登録子装置101に受信されるまで繰り返しブロードキャストされて中継される。
未登録子装置101は、たとえば複数のルートリクエストパケットを受信すると、ルートリクエストパケットごとに、ルートリクエストパケットを中継した各子装置101のアドレス、通信品質、および通信の集中度合に基づいてルートコストを算出する。
ここで、ルートコストは、たとえば親装置102までの通信ルートの良好度合いを示す指標である。具体的には、ルートコストは、通信ルートにおけるホップ数、ならびに当該通信ルート上の各子装置101における通信品質および通信の集中度合に所定の各重みをそれぞれ乗ずることにより算出される。
未登録子装置101は、たとえば、受信した各ルートリクエストパケットの中から、最も小さいルートコストのルートリクエストパケットを選択する。未登録子装置101は、たとえば、選択したルートリクエストパケットにおいて、各子装置101のアドレスが追記された順番(以下、中継順番とも称する。)に基づいてルーティングテーブルを作成または更新する。
また、未登録子装置101は、たとえば、選択したルートリクエストパケットに基づくルートコストを親装置102までの通信ルートについてのルートコストとして保持する。たとえば、子装置101が保持するルートコストはゼロより大きい値であり、また、親装置102が保持するルートコストはゼロである。
未登録子装置101は、たとえば、選択したルートリクエストパケットの内容を含めたルートリプライパケットを作成し、作成したルートリプライパケットを中継順番の逆の順番で各子装置101を辿るように親装置102Bへユニキャストで送信する。
子装置101は、たとえば、ルートリプライパケットを受信すると、ルートリプライパケットに含まれる中継順番に基づいてルーティングテーブルを作成または更新するとともに、受信したルートリプライパケットを中継順番の逆の順番で各子装置101を辿るように送信する。
親装置102Bは、たとえば、ルートリプライパケットを受信すると、ルートリプライパケットに含まれる中継順番に基づいてルーティングテーブルを作成または更新する。
また、子装置101は、親装置102と同様にルートリクエストパケットをブロードキャストして、ルートリプライパケットを受信することが可能である。
[動作(接続処理)]
電力情報収集システム201における各装置は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるCPU等の演算処理部は、以下のシーケンス図またはフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリからそれぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
図5は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける通信接続の確立のシーケンスの一例を示す図である。図6は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける親装置が保持する同期リストの一例を示す図である。
図2、図5および図6を参照して、まず、たとえば、子装置101A,101Bが親装置102Bと通信接続を確立し、かつ子装置101C,101Dの電源がオフ状態である場合において、子装置101Cの電源がオンされると、子装置101Cは、PAネットワークへ参入して通信接続先とすべき親装置102を検索し、検索した親装置102と通信接続を確立する接続処理を開始する(ステップS102)。
次に、子装置101Cは、親装置102、または親装置102との通信接続を確立済である子装置101を検索するためのビーコンリクエストをブロードキャストする(ステップS104)。
次に、親装置102Aは、子装置101Cからビーコンリクエストを受信すると、ルートコストとしてゼロを含むビーコンを送信元の子装置101Cへユニキャストで送信する。しかしながら、ここでは、子装置101Cは、当該ビーコンが他のパケットと衝突したため、当該ビーコンを受信できない(ステップS106)。
次に、親装置102Bは、子装置101Cからビーコンリクエストを受信すると、ルートコストとしてゼロを含むビーコンを送信元の子装置101Cへユニキャストで送信する(ステップS108)。
次に、子装置101Cは、親装置102Bからビーコンを受信すると、ビーコンを受信できたのは親装置102Bだけなので、たとえば親装置102Bを通信接続先として決定する(ステップS110)。
次に、子装置101Cは、他の装置との通信接続を確立するための接続要求、具体的にはJoiningを親装置102Bへユニキャストで送信する(ステップS112)。
次に、子装置101Cおよび親装置102B間で認証情報のやり取りが行われ、親装置102Bは、子装置101Cを認証する(ステップS114)。
次に、子装置101Cは、親装置102Bとの直接の通信接続を確立する。また、親装置102Bは、図6に示すように同期リストに子装置101Cのアドレスである0002:3を追加する(ステップS116)。
次に、たとえば、子装置101Dの電源がオンされると、子装置101Dは、接続処理を開始する(ステップS118)。
次に、子装置101Dは、ビーコンリクエストをブロードキャストする(ステップS120)。たとえば、子装置101Dおよび親装置102B間は、距離が長い上に、信号がトランス104を通過する際に減衰するため、親装置102Bは、子装置101Dからのビーコンリクエストを受信できない。
次に、子装置101Cは、子装置101Dからビーコンリクエストを受信すると、ルートコストとしてゼロより大きい値を含むビーコンを送信元の子装置101Dへユニキャストで送信する(ステップS122)。
次に、親装置102Aは、子装置101Dからビーコンリクエストを受信すると、ルートコストとしてゼロを含むビーコンを送信元の子装置101Dへユニキャストで送信する(ステップS124)。
次に、子装置101Dは、子装置101Cおよび親装置102Aからそれぞれビーコンを受信すると、受信した各ビーコンに基づいて以下の処理を行う。すなわち、子装置101Dは、各ビーコンに含まれるルートコストと、当該各ビーコンを受信した際の通信品質を示すLQI(Link Quality Indicator)、具体的にはSN比とを取得し、取得したルートコストとLQIとを総合的に評価することによりたとえば子装置101Cをホップ先として決定する(ステップS126)。
より詳細には、たとえば、子装置101Dは、親装置102Aからのビーコンに含まれるルートコストがゼロであるので、親装置102Aへの通信ルートのルートコストは、子装置101C経由での通信ルートのルートコストより低いと判断する。
一方、親装置102Aは、子装置101Dに対して子装置101Cより遠くに位置するので、親装置102AからのビーコンのLQIは、子装置101CからのビーコンのLQIと比べて低い。このため、子装置101Dは、たとえば、ルートコストおよびLQIの総合的な評価の高い子装置101Cがホップ先として適切であると判断する。
次に、子装置101Dは、接続要求を子装置101C経由で親装置102Bへユニキャストで送信する(ステップS128)。
次に、子装置101Dおよび親装置102B間で認証情報のやり取りが行われ、親装置102Bは、子装置101Dを認証する(ステップS130)。
次に、子装置101Dは、子装置101Cを介した親装置102Bとの通信接続を確立する。また、親装置102Bは、図6に示すように同期リストに子装置101Dのアドレスである0002:4を追加する(ステップS132)。
[課題]
図7は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおけるネットワークトポロジの一例を示す図である。
図7を参照して、トランス容量を考慮して各戸の子装置101を親装置102に対応付けしようとした場合、たとえば、電力線161A,161Bごとに子装置101および親装置102を分ける方法が考えられる。具体的には、図3に示すように、子装置101C,101Dの通信接続先を親装置102Aとし、子装置101A,101Bの通信接続先を親装置102Bとすると、1つの親装置102に子装置101が集中することを防ぐことができる。
たとえば、上記ステップS106のように、親装置102Aからのビーコンと他のパケットとの衝突が発生した場合、子装置101Cは、親装置102Aからのビーコンを受信できなくなり、図7に示すように親装置102Bとの通信接続を確立する(ステップS116)。
そして、上記ステップS118において、子装置101Dの電源がオンされて、子装置101Dが接続処理を開始すると、たとえば、子装置101Dは、図7に示すように子装置101Cを介した親装置102Bとの通信接続を確立する(ステップS132)。
このようにして、電力線161Aに接続された他の子装置101が子装置101Cを介して親装置102Bとの通信接続を新たに確立することが繰り返されると、親装置102Bに子装置101が集中してしまい、以下のような問題が発生する。
すなわち、親装置102Bは、電力線161Bに接続された子装置101に加えて、電力線161Aに接続された子装置101も管理するため、たとえば、上限である(100+α)台の子装置101を管理する場合がある。
このような場合、たとえば、電力線161Bに接続された子装置101であって親装置102の管理下に入っていない子装置101は、上限台数の子装置101を管理している親装置102Bの管理下に入ることができないし、また、通信条件が悪い親装置102Aとは通信接続を確立することができないので親装置102Aの管理下に入ることもできない。
また、図7に示すように、子装置101および親装置102の対応付けのバランスが悪くなってしまう。また、電力線161Aに接続された子装置101および親装置102B間には図2に示すようにトランス104A,104Bが存在することから、信号の減衰が大きくなり、伝送特性が劣化してしまう。
そこで、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムでは、以下のような動作により、上記問題点を解決し、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現し、電力情報収集システムの良好な構築を可能とする。
[親装置の構成]
図8は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける親装置の構成を示す図である。
図8を参照して、親装置102は、通信部(取得部)31と、通信品質集計部32と、通信制御部33と、記憶部34と、判断部35と、カウンタ36とを備える。
記憶部34は、たとえば、自己のルートコストすなわちゼロ、ルーティングテーブル、通信品質一覧表および同期リストを保持する。
カウンタ36は、たとえば、水晶振動子を用いた発振回路等により生成されるクロックパルスをカウントし、カウントした値を保持する。カウンタ36におけるカウント値は、たとえばPAネットワークにおける各装置の時刻同期に用いられる。
通信部31は、子装置101と電力線161を介して通信する。より詳細には、通信部31は、電力線161およびトランス104を介して子装置101と通信可能である。また、通信部31は、インターネット10を介してサーバ103と通信する。
具体的には、通信部31は、たとえば、記憶部34が保持するルーティングテーブルを参照して、パケットの送受信を行う。たとえば、通信部31は、通信制御部33から情報を受けると、受けた情報をパケットに含め、当該パケットを当該情報の宛先となる子装置101へ送信する。また、通信部31は、たとえば、子装置101から自己の親装置102宛のパケットを受信すると、受信したパケットから情報を取得し、取得した情報を通信制御部33へ出力する。
また、通信部31は、たとえば、通信ルートを構築する必要がある場合、ルートリクエストパケットの送信を行う。通信部31は、たとえば、ルートリクエストパケットの応答であるルートリプライパケットを受信すると、受信したルートリプライパケットの内容に基づいて、記憶部34が保持するルーティングテーブルを作成または更新する。
また、通信部31は、たとえば、自己の親装置101宛のルートリクエストパケットを受信すると、受信したルートリクエストパケットの応答であるルートリプライパケットを作成し、作成したルートリプライパケットをルートリクエストパケットの差出元の子装置101へ送信する。
また、通信部31は、自己と子装置101との通信品質に関する通信品質情報を取得する。具体的には、通信部31は、たとえばLQIおよび受信の成否を通信品質情報として取得する。
より詳細には、通信部31は、たとえば、子装置101からパケットを受信した際のLQIを取得するとともに、当該パケットの受信の成否を取得する。通信部31は、たとえば、取得したLQIおよび受信の成否を当該パケットの差出元の子装置101のアドレスである差出元アドレスと対応付けて通信品質集計部32へ出力する。
[通信接続の確立処理および時刻同期処理]
通信制御部33は、たとえば、子装置101からのビーコンリクエストを通信部31経由で受信すると、受信したビーコンリクエストに応答して、記憶部34からルートコストを取得し、取得したルートコストを含むビーコンを作成する。通信制御部33は、たとえば、作成したビーコンをビーコンリクエストの差出元の子装置101へ通信部31経由で送信する。
また、通信制御部33は、たとえば、自己の親装置102との通信接続の確立を要求してきた子装置101との通信接続を確立するための確立処理を行う。
具体的には、通信制御部33は、たとえば、通信部31を介して子装置101から接続要求を受信すると、通信部31を介して当該子装置101と認証情報のやり取りを行って当該子装置101を認証する。通信制御部33は、たとえば、当該子装置101の認証が完了すると、当該子装置101のアドレスを記憶部34が保持する同期リストに追加する。
また、通信制御部33は、たとえば、子装置101からの時刻同期要求を通信部31経由で受信すると、受信した時刻同期要求に応答して、以下の処理を行う。
すなわち、通信制御部33は、たとえば、記憶部34が保持する同期リストを参照し、時刻同期要求の差出元の子装置101のアドレスが同期リストに含まれている場合、カウンタ36からカウント値を取得し、取得したカウント値を含む時刻同期応答を作成する。通信制御部33は、たとえば、作成した時刻同期応答を時刻同期要求の差出元の子装置101へ通信部31経由で送信する。
一方、通信制御部33は、たとえば、時刻同期要求の差出元の子装置101のアドレスが同期リストに含まれていない場合、時刻同期要求に対する時刻同期応答を送信しない。
[通信品質の集計]
図9は、本発明の実施の形態に係る親装置における通信品質集計部が作成する通信品質一覧表の一例を示す図である。
図9を参照して、通信品質集計部32は、たとえば、パケットを受信した際のLQIおよび当該パケットの受信の成否、ならびに対応の差出元アドレスを通信部31から受けると、受けたLQIおよび受信の成否ならびに対応の差出元アドレスを所定時間蓄積する。
通信品質集計部32は、たとえば、蓄積したLQIおよび受信の成否を差出元アドレスごとに集計する。具体的には、通信品質集計部32は、たとえば、蓄積したLQIから平均LQIを差出元アドレスごとに算出する。また、通信品質集計部32は、たとえば、蓄積した受信の成否に基づいて、差出元アドレスごとに、受信回数に対する受信の成功回数の割合を示す通信成功率を算出する。
また、通信品質集計部32は、たとえば、記憶部34が保持するルーティングテーブルを参照し、差出元アドレスの示す子装置101が他の子装置101を介さずに通信部31と通信する子装置101であるか否かを取得する。
たとえば、図4に示すルーティングテーブルRT1において、「宛先アドレス」の項目におけるアドレスと「次の送信先アドレス」の項目におけるアドレスとが一致している場合、当該アドレスの示す子装置101は、他の子装置101を介さずに通信部31と通信する子装置101である。具体的には、ルーティングテーブルRT1では、0002:1の示す子装置101は、他の子装置101を介さずに通信部31と通信する子装置101であり、また、0002:2の示す子装置101は、他の子装置101を介して通信部31と通信する子装置101である。
通信品質集計部32は、たとえば、差出元アドレスの示す子装置101が他の子装置101を介さずに通信部31と通信する子装置101である場合、接続状態が「直接」であると認識し、また、差出元アドレスの示す子装置101が他の子装置101を介さずに通信部31と通信する子装置101である場合、接続状態が「間接」であると認識する。
通信品質集計部32は、たとえば、算出した平均LQIおよび通信成功率、ならびに認識した接続状態を差出元アドレスごとに集計し、集計結果を用いて図9に示す通信品質一覧表QTblを作成または更新する。
[判断処理]
判断部35は、通信部31によって取得された通信品質情報に基づいて、子装置101との通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行う。
具体的には、判断部35は、たとえば、自己の親装置102と通信接続を確立している子装置101の数が所定値を超えた場合に判断処理を行う。より詳細には、判断部35は、たとえば、記憶部34が保持する同期リストを監視し、同期リストに含まれる子装置101のアドレスの個数が100個を超えた場合に判断処理を行う。
また、判断部35は、たとえば、記憶部34が保持する通信品質一覧表QTblを所定時間ごとに参照し、通信品質一覧表QTblに含まれる通信成功率の中に、所定のしきい値Thc以下の通信成功率が存在する場合に判断処理を行う。
判断部35は、判断処理を開始すると、たとえば、他の子装置101を介さずに通信部31と通信する子装置101であって、通信部31との通信品質が所定条件を満たす子装置101との通信接続を切断すべきであると判断する。
具体的には、判断部35は、記憶部34が保持する通信品質一覧表QTblを参照し、たとえば、「接続状態」が「直接」であって「平均LQI」が所定のしきい値Thl以下の差出元アドレスを切断対象の差出元アドレスとして取得する。
ここで、所定のしきい値Thlは、たとえば、子装置101からトランス104を介して受信したパケットについての平均LQI以上であり、かつ子装置101からトランス104を介さずに受信したパケットについての平均LQIより小さくなるように設定される。
より詳細には、判断部35は、たとえば、「接続状態」が「直接」であって「平均LQI」が所定のしきい値Thl以下の差出元アドレスが1または複数ある場合、当該1または複数の差出元アドレスを切断対象の差出元アドレスとしてすべて取得する。
なお、判断部35は、たとえば、「接続状態」が「直接」であって「平均LQI」が所定のしきい値Thl以下の差出元アドレスが複数ある場合、当該複数の差出元アドレスの一部を取得してもよい。また、判断部35は、たとえば、「接続状態」が「直接」であって「平均LQI」が最も低い差出元アドレスを取得してもよい。
判断部35は、取得した差出元アドレスを含む切断命令を通信制御部33へ出力する。
[切断処理]
通信制御部33は、たとえば、判断部35が通信接続を切断すべきと判断した場合に、通信接続を切断するための切断処理を行う。また、通信制御部33は、たとえば、判断部35によって通信接続を切断すべきと判断された子装置101が複数存在する場合に、切断すべきと判断されたすべての子装置101に対して切断処理を行う。
具体的には、通信制御部33は、たとえば、判断部35から切断命令を受けると、受けた切断命令から1または複数の差出元アドレスを取得し、以下の切断処理を行う。
すなわち、通信制御部33は、たとえば、差出元アドレスを1つ取得した場合、自己の親装置102との通信接続の切断を要求するための切断要求を1つ作成し、作成した切断要求を当該差出元アドレスを宛先として通信部31経由で送信する。
通信制御部33は、たとえば、切断要求の応答である切断応答を通信部31経由で受信するか、または切断要求を送信してから所定時間経過すると、記憶部34が保持する同期リストに含まれるアドレスのうち、当該差出元アドレスと一致するアドレスを同期リストから削除する。
すなわち、通信制御部33は、当該差出元アドレスを有する子装置101からの時刻同期要求を通信部31経由で受信しても、上述したように、当該差出元アドレスが同期リストから削除されているため時刻同期要求に対する時刻同期応答を送信しない。したがって、通信制御部33は、当該差出元アドレスを有する子装置101へ時刻同期応答を送信しない。
子装置101は、たとえば、親装置102から切断要求を受信すると、切断応答を当該親装置102へ送信し、接続処理を開始する。
また、子装置101は、たとえば、親装置102との通信品質に基づいて、親装置102との通信接続を切断するための処理を行う。
具体的には、子装置101は、たとえば、時刻同期要求を親装置102へ1または複数回送信しても時刻同期応答を親装置102から受信することができない場合、親装置102との通信品質が悪いため時刻同期応答を受信できなかったか、または親装置102が自己との通信品質に基づいて同期リストから自己のアドレスを削除したため時刻同期応答を受信できなかったと認識する。そして、子装置101は、たとえば、自己を管理する親装置102との通信接続を切断する旨を示す離脱要求を親装置102へ送信し、接続処理を開始する。
たとえば、通信制御部33は、複数の差出元アドレスを取得した場合、取得した差出元アドレスの個数と同数の切断要求を作成し、作成した複数の切断要求を当該複数の差出元アドレスをそれぞれ宛先として通信部31経由で送信する。
通信制御部33は、たとえば、各切断要求の応答である切断応答を通信部31経由で受信するか、または切断要求をすべて送信してから所定時間経過すると、記憶部34が保持する同期リストに含まれるアドレスのうち、当該複数の差出元アドレスとそれぞれ一致するアドレスを同期リストから削除する。
また、通信制御部33は、たとえば、切断処理を行った子装置101であるか否かに関わらず、通信接続の確立の要求を受け付けて確立処理を行う。
具体的には、通信制御部33は、たとえば、切断処理において子装置101Bとの通信接続を切断した後において、子装置101Bから通信部31を介して接続要求を受信すると、受信した接続要求を受け付け、子装置101Bとの通信接続を確立する。
なお、本発明の実施の形態に係る親装置では、通信部31は、LQIおよび受信の成否を通信品質情報として取得する構成であるしたが、これに限定するものではない、通信部31は、LQIまたは受信の成否を通信品質情報として取得する構成であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る親装置では、判断部35は、同期リストに含まれる子装置101のアドレスの個数が100個を超えた場合、または通信品質一覧表QTblに含まれる通信成功率の中に、所定のしきい値Thc以下の通信成功率が存在する場合に判断処理を行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。判断部35は、上記2つの場合が満たされたときに判断処理を行う構成であってもよい。
また、判断部35は、同期リストに含まれる子装置101のアドレスの個数が100個を超えた場合に限定して判断処理を行う構成であってもよいし、通信品質一覧表QTblに含まれる通信成功率の中に、所定のしきい値Thc以下の通信成功率が存在する場合に限定して判断処理を行う構成であってもよい。
[動作(親装置単体)]
図10は、本発明の実施の形態に係る親装置が、接続処理、判断処理および切断処理を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
図10を参照して、親装置102は、パケットを受信するか、または所定時間経過するまで待機する(ステップS202でNOおよびステップS214でNO)。
次に、親装置102は、パケットを受信すると(ステップS202でYES)、パケットを受信した際のLQIおよびパケットの受信の成否を示す通信品質情報を取得して蓄積する(ステップS204)。
次に、親装置102は、受信したパケットに接続要求が含まれている場合(ステップS206でYES)、接続要求の差出元の子装置101と認証情報をやりとりして当該子装置101を認証する(ステップS208)。
次に、親装置102は、当該子装置101のアドレスを同期リストに追加する(ステップS210)。
次に、親装置102は、同期リストに含まれる子装置101のアドレスの個数が100個を超えない場合(ステップS212でNO)、次のパケットを受信するか、または所定時間経過するまで待機する(ステップS202でNOおよびステップS214でNO)。
一方、親装置102は、受信したパケットに接続要求が含まれていない場合(ステップS206でNO)、次のパケットを受信するか、または所定時間経過するまで待機する(ステップS202でNOおよびステップS214でNO)。
次に、親装置102は、所定時間が経過した場合(ステップS214でYES)、受信した通信品質情報を用いて通信品質一覧表QTblを作成または更新する(ステップS216)。
次に、親装置102は、通信品質一覧表QTblに含まれる通信成功率の中に、所定のしきい値Thc以下の通信成功率が存在する場合(ステップS218でYES)、切断対象の差出元アドレスを通信品質一覧表QTblから取得する(ステップS220)。
一方、親装置102は、同期リストに含まれる子装置101のアドレスの個数が100個を超えた場合(ステップS212でYES)、切断対象の差出元アドレスを通信品質一覧表QTblから取得する(ステップS220)。
次に、親装置102は、取得した切断対象の差出元アドレスを宛先として切断要求を送信する(ステップS222)。
次に、親装置102は、取得した切断対象の差出元アドレスを同期リストから削除する(ステップS224)。
次に、親装置102は、次のパケットを受信するか、または所定時間経過するまで待機する(ステップS202でNOおよびステップS214でNO)。
一方、親装置102は、通信品質一覧表QTblに含まれる通信成功率の中に、所定のしきい値Thc以下の通信成功率が存在しない場合(ステップS218でNO)、次のパケットを受信するか、または所定時間経過するまで待機する(ステップS202でNOおよびステップS214でNO)。
[動作(通信接続の切断および確立)]
図11は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムにおける通信接続の切断および確立のシーケンスの一例を示す図である。
ここでは、電力情報収集システム201において、たとえば、図5に示すシーケンスにおいて親装置102Bと子装置101C,101Dとの通信接続が確立した後、親装置102Bが、さらに他の子装置101と通信接続を確立し、管理対象の子装置101の数が101台となった状況を想定する。
まず、親装置102Bは、同期リストに含まれるアドレスの個数が100個を超えたので判断処理を行い、通信品質一覧表QTblに基づいてたとえば子装置101Cとの通信接続を切断すべきと判断する(ステップS302)。
次に、親装置102Bは、子装置101Cとの通信接続を確立した状態において、子装置101Cへ切断要求を送信する。しかしながら、ここでは、トランス104において信号が減衰してしまい、子装置101Cは、親装置102Bから切断要求を受信できない(ステップS304)。
次に、親装置102Bは、子装置101Cへ切断要求を送信した後、所定時間が経過したので、子装置101Cのアドレスを同期リストから削除する(ステップS306)。
次に、子装置101Cは、定期的な時刻同期要求を親装置102Bへ送信する。そして、親装置102Bは、子装置101Cから時刻同期要求を受信するが、子装置101Cのアドレスが同期リストから削除されているので時刻同期応答を送信しない(ステップS308)。
次に、子装置101Cは、親装置102Bから時刻同期応答を受信できなかったので、時刻同期要求を親装置102Bへ再び送信する。そして、親装置102Bは、子装置101Cから時刻同期要求を受信するが、子装置101Cのアドレスが同期リストから削除されているので時刻同期応答を送信しない(ステップS310)。
次に、子装置101Cは、親装置102Bとの通信が所定時間継続して行えなかったので、離脱要求を親装置102Bへ送信する(ステップS312)。
次に、子装置101Cは、親装置102、または親装置102との通信接続を確立済である子装置101を検索するためのビーコンリクエストをブロードキャストする(ステップS314)。
次に、親装置102Aは、子装置101Cからビーコンリクエストを受信すると、ルートコストとしてゼロを含むビーコンを送信元の子装置101Cへユニキャストで送信する(ステップS316)。
次に、親装置102Bは、子装置101Cからビーコンリクエストを受信すると、ルートコストとしてゼロを含むビーコンを送信元の子装置101Cへユニキャストで送信する(ステップS318)。
次に、子装置101Dは、子装置101Cからビーコンリクエストを受信すると、ルートコストとしてゼロより大きい値を含むビーコンを送信元の子装置101Cへユニキャストで送信する(ステップS320)。
次に、子装置101Cは、たとえば、切断要求の受信の有無に関わらず、自己と親装置102A,102Bおよび他の装置との通信品質に基づいて接続要求を親装置102Aへ送信する。具体的には、子装置101Cは、親装置102A,102Bおよび子装置101Dからそれぞれビーコンを受信すると、受信した各ビーコンに含まれるルートコストと、当該各ビーコンを受信した際のLQIとを取得し、取得したルートコストとLQIとを総合的に評価することによりたとえば親装置102Aを通信接続先として決定する(ステップS322)。
次に、子装置101Cは、接続要求を親装置102Aへユニキャストで送信する(ステップS324)。
次に、子装置101Cおよび親装置102A間で認証情報のやり取りが行われ、親装置102Aは、子装置101Cを認証する(ステップS326)。
次に、子装置101Cは、親装置102Aとの直接の通信接続を確立する。また、親装置102Aは、同期リストに子装置101Cのアドレスである0001:3を追加する(ステップS328)。
次に、子装置101Dは、定期的な時刻同期要求を子装置101C経由で親装置102Bへ送信する。しかしながら、ここでは、子装置101Cは、通信接続先の親装置102の変更に伴って自己のPAN_IDが0002から0001に変わったので、子装置101Dからの時刻同期要求を受信しない。すなわち、子装置101Cは、子装置101Dが送信した時刻同期要求を親装置102Bへ中継しない(ステップS330)。
次に、子装置101Dは、親装置102Bから時刻同期応答を受信できなかったので、時刻同期要求を子装置101C経由で親装置102Bへ再び送信する。しかしながら、子装置101Cは、子装置101Dが送信した時刻同期要求を親装置102Bへ中継しない(ステップS332)。
次に、子装置101Dは、親装置102Bとの通信が所定時間継続して行えなかったので、離脱要求を子装置101C経由で親装置102Bへ送信する。しかしながら、ここでは、子装置101Cは、子装置101Dが送信した離脱要求を親装置102Bへ中継しない(ステップS334)。
次に、子装置101Dは、親装置102、または親装置102との通信接続を確立済である子装置101を検索するためのビーコンリクエストをブロードキャストする(ステップS336)。たとえば、子装置101Dおよび親装置102B間は、距離が長い上に、信号がトランス104を通過する際に減衰するため、親装置102Bは、子装置101Dからのビーコンリクエストを受信できない。
次に、子装置101Cは、子装置101Dからビーコンリクエストを受信すると、ルートコストとしてゼロより大きい値を含むビーコンを送信元の子装置101Dへユニキャストで送信する(ステップS338)。
次に、親装置102Aは、子装置101Dからビーコンリクエストを受信すると、ルートコストとしてゼロを含むビーコンを送信元の子装置101Dへユニキャストで送信する(ステップS340)。
次に、子装置101Dは、子装置101Cおよび親装置102Aからそれぞれビーコンを受信すると、受信した各ビーコンに含まれるルートコストと、当該各ビーコンを受信した際のLQIとを取得し、取得したルートコストとLQIとを総合的に評価することによりたとえば子装置101Cをホップ先として決定する(ステップS342)。
次に、子装置101Dは、接続要求を子装置101C経由で親装置102Aへユニキャストで送信する(ステップS344)。
次に、子装置101Dおよび親装置102A間で認証情報のやり取りが行われ、親装置102Aは、子装置101Dを認証する(ステップS346)。
次に、子装置101Dは、子装置101Cを介した親装置102Aとの通信接続を確立する。また、親装置102Aは、同期リストに子装置101Dのアドレスである0001:4を追加する(ステップS348)。
なお、子装置101Cは、たとえば、上記ステップS304において親装置102Bから切断要求を受信できた場合においても、上記ステップS324において、自己と親装置102A,102Bおよび他の装置との通信品質に基づいて接続要求を親装置102Aへ送信してもよい。
ところで、非特許文献1に記載の電力情報収集システムをマンション等の集合住宅に適用する場合、たとえば、単相三線式の電力が宅内に供給され、トランス容量に対して集合住宅の戸数が多い等の理由により各相にトランスが設けられる。
たとえば、各相の電力線にコンセントレータが接続される構成において、異なる相の電力線に接続されるコンセントレータがスマートメータの親機となる場合がある。この場合、コンセントレータおよびスマートメータ間においてトランスを介して信号が伝送されるので、電力線通信の通信品質が劣化することがある。
また、たとえば1つの相における親機に子機が集中し、電力情報収集システム全体での子機の使用可能数が少なくなってしまう可能性がある。このため、コンセントレータおよびスマートメータ間において、同じ相の電力線を介した電力線通信が行われる可能性を高めることが好ましい。
これに対して、本発明の実施の形態に係る親装置では、通信部31は、電力情報の送信先となる親装置102を検索して通信接続を確立することが可能な子装置101と電力線161を介して通信する。通信部31は、自己と子装置101との通信品質に関する通信品質情報を取得する。そして、判断部35は、通信部31によって取得された通信品質情報に基づいて、子装置101との通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行う。
このような構成により、子装置101との通信品質から、たとえばトランス104を介して通信接続を確立している子装置101との通信接続を切断すべきと判断することができる。これにより、たとえば、親装置102および子装置101間におけるトランス104を介した信号の伝送、および1つの相における親装置102に子装置101が集中することを回避することができるので、電力線通信の通信品質の劣化、および電力情報収集システム201全体での子機の使用可能数の減少を回避することができる。したがって、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現することができる。
また、本発明の実施の形態に係る親装置では、子装置101は、他の子装置101と親装置102との通信を中継することが可能である。判断部35は、他の子装置101を介さずに通信部31と通信する子装置101であって、通信部31との通信品質が所定条件を満たす子装置101との通信接続を切断すべきであると判断する。
このように、通信部31と直接通信する子装置101との通信接続を判断対象とする構成により、当該子装置101を介して通信部31と通信する他の子装置101を実質的に切断対象とすることができる。そして、たとえば、判断対象の通信接続を切断することにより、当該子装置101および当該他の子装置101との通信接続を切断することができるので、たとえばトランス104を介した子装置101との通信接続の切断を効率よく行うことができる。また、このような構成により、トランス104を介して親装置102と通信している子装置101が判断対象となる可能性を高めることができる。
また、本発明の実施の形態に係る親装置では、判断部35は、自己の親装置102と通信接続を確立している子装置101の数が所定値を超えた場合に判断処理を行う。
このような構成により、たとえば、親装置102が通信接続を確立可能な子装置101の台数に上限が存在する場合において、親装置102と通信接続する子装置101の台数が上限に達する前の適切なタイミングで判断処理を行うことができる。
また、本発明の実施の形態に係る親装置では、通信制御部33は、自己の親装置102との通信接続の確立を要求してきた子装置101との通信接続を確立するための確立処理を行い、判断部35が通信接続を切断すべきと判断した場合に、通信接続を切断するための切断処理を行う。そして、通信制御部33は、切断処理を行った子装置101であるか否かに関わらず、通信接続の確立の要求を受け付けて確立処理を行う。
このような構成により、たとえば、通信接続を切断された子装置101が通信接続先を見つけることができない状態が継続してしまうことを回避することができる。
また、本発明の実施の形態に係る親装置では、通信制御部33は、判断部35が通信接続を切断すべきと判断した場合に、通信接続を切断するための切断処理を行う。そして、通信制御部33は、判断部35によって通信接続を切断すべきと判断された子装置101が複数存在する場合に、切断すべきと判断されたすべての子装置101に対して切断処理を行う。
このような構成により、たとえば、通信接続を切断すべきと判断された複数の子装置101のうちの一部に対して切断処理を行い、通信接続先を失った子装置101が、切断処理の行われなかった子装置101を介して親装置102との通信接続を確立してしまうことを回避することができる。
また、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムでは、親装置102は、子装置101と電力線161を介して通信する。親装置102は、自己と子装置101との通信品質に関する通信品質情報を取得し、取得した通信品質情報に基づいて、自己との通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行う。
このような構成により、子装置101との通信品質から、たとえばトランス104を介して通信接続を確立している子装置101との通信接続を切断すべきと判断することができる。これにより、たとえば、親装置102および子装置101間におけるトランス104を介した信号の伝送、および1つの相における親装置102に子装置101が集中することを回避することができるので、電力線通信の通信品質の劣化、および電力情報収集システム201全体での子機の使用可能数の減少を回避することができる。したがって、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現することができる。
また、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムでは、子装置101は、親装置102との通信品質に基づいて、親装置102との通信接続を切断するための処理を行う。
このよう構成により、子装置101は、親装置102からの切断要求を受信しない場合においても、親装置102との通信品質に基づいて自ら親装置102との通信接続を切断することができるため、たとえば親装置102を新たに検索して通信接続を確立させる処理を開始させることができる。これにより、PAネットワークの再構築を効率よく行うことができる。
また、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムでは、子装置101Cは、他の装置との通信接続を確立するための第1の接続要求を親装置102Bへ送信する。親装置102Bは、子装置101Cとの通信接続を確立した状態において、子装置101Cへ切断要求を送信する。そして、子装置101Cは、第2の接続要求を親装置102Aへ送信する。
このような構成により、たとえば、子装置101Cが親装置102Bとトランス104A,104Bを介して通信接続を確立している場合、または1つの相における親装置102Bに子装置101が集中している場合において、親装置102Bと通信接続を確立した子装置101Cの通信接続先を親装置102Aへ変更することができるので、電力線通信の通信品質の劣化、および電力情報収集システム201全体での子機の使用可能数の減少を回避することができる。したがって、電力線を介した親機および子機間の良好な通信を実現することができる。
また、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムでは、第1の接続要求および切断要求は、トランス104A,104Bを介して、かつ他の子装置101を介さずに送信される。第2の接続要求は、トランス104A,104Bを介さずに送信される。
このような構成により、親装置102Bとトランス104A,104Bを介して通信接続を確立している子装置101Cの通信接続先を、トランス104A,104Bを介さずに通信接続を確立することが可能な親装置102Aへ変更することができるので、電力線通信の通信品質を向上させることができる。
また、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムでは、子装置101Cは、切断要求の受信の有無に関わらず、通信品質に基づいて第2の接続要求を親装置102Aへ送信する。
このような構成により、親装置102Bからの切断要求を受信しない場合においても、子装置101Cは、通信接続先を親装置102Bから親装置102Aへ自ら変更することができる。これにより、PAネットワークの再構築を効率よく行うことができる。
上記実施の形態は、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、上記説明ではなく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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
[付記1]
電力情報の送信先となる親装置を検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置と電力線を介して通信する通信部と、
前記通信部と前記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された前記通信品質情報に基づいて、前記電力情報取得装置との前記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行う判断部とを備え、
前記親装置はコンセントレータであり、
前記電力情報取得装置はスマートメータであり、
前記取得部は、LQI(Link Quality Indicator)および受信の成否の少なくともいずれか一方を前記通信品質情報として取得し、
前記判断部は、自己の前記親装置と通信接続を確立している前記電力情報取得装置の数が所定値を超えた場合、および所定時間における前記受信の成否に基づく通信成功率が所定のしきい値以下である場合の少なくともいずれか一方において前記判断処理を行う、親装置。
[付記2]
親装置と、
電力情報の送信先となる前記親装置を検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置とを備え、
前記親装置は、前記電力情報取得装置と電力線を介して通信し、
前記親装置は、自己と前記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を取得し、取得した前記通信品質情報に基づいて、自己との前記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行い、
前記親装置はコンセントレータであり、
前記電力情報取得装置はスマートメータであり、
前記親装置は、LQI(Link Quality Indicator)および受信の成否の少なくともいずれか一方を前記通信品質情報として取得し、
前記親装置は、自己と通信接続を確立している前記電力情報取得装置の数が所定値を超えた場合、および所定時間における前記受信の成否に基づく通信成功率が所定のしきい値以下である場合の少なくともいずれか一方において前記判断処理を行う、電力情報収集システム。
[付記3]
第1の親装置と、
第2の親装置と、
電力情報取得装置とを備え、
前記電力情報取得装置は、他の装置との通信接続を確立するための第1の接続要求を前記第1の親装置へ送信し、
前記第1の親装置は、前記電力情報取得装置との通信接続を確立した状態において、前記電力情報取得装置へ切断要求を送信し、
前記電力情報取得装置は、他の装置との通信接続を確立するための第2の接続要求を前記第2の親装置へ送信し、
前記第1の親装置および前記第2の親装置はコンセントレータであり、
前記電力情報取得装置はスマートメータであり、
前記第1の親装置は、前記電力情報取得装置から前記第1の接続要求を受信すると、前記電力情報取得装置と認証情報をやり取りすることにより前記電力情報取得装置との通信接続を確立し、
前記第1の親装置は、前記電力情報取得装置との通信接続を確立した状態において、前記電力情報取得装置へ切断要求を送信した後、前記電力情報取得装置からの要求に応答せず、
前記電力情報取得装置は、前記第1の親装置から前記切断要求を受信するか、または前記第1の親装置へ送信した要求に対する応答を前記第1の親装置から受信することができない場合、前記親装置との通信接続を切断するための処理を行い、
前記第2の親装置は、前記電力情報取得装置から前記第2の接続要求を受信すると、前記電力情報取得装置と認証情報をやり取りすることにより前記電力情報取得装置との通信接続を確立する、電力情報収集システム。
10 インターネット
31 通信部(取得部)
32 通信品質集計部
33 通信制御部
34 記憶部
35 判断部
36 カウンタ
101,101A,101B,101C,101D 電力情報取得装置
102,102A,102B 親装置
103 サーバ
104,104A,104B トランス
151 集合住宅
161,161A,161B 電力線
171 電力系統
201 電力情報収集システム

Claims (11)

  1. 電力情報の送信先となる親装置を、電力線を介した情報の送受信により検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置と前記電力線を介して通信する通信部と、
    前記通信部と前記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を、前記電力情報取得装置から前記電力線経由で送信されるパケットに基づいて取得する取得部と、
    前記取得部によって取得された前記通信品質情報に基づいて、前記電力情報取得装置との前記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行う判断部と、
    自己の前記親装置との通信接続の確立を要求してきた前記電力情報取得装置との通信接続を確立するための確立処理を行い、前記判断部が前記通信接続を切断すべきと判断した場合に、前記通信接続を切断するための切断処理を行う通信制御部とを備え、
    前記判断部は、自己の前記親装置と通信接続を確立している前記電力情報取得装置の数が所定値を超えた場合、および所定時間における前記パケットの受信の成否に基づく通信成功率が所定のしきい値以下である場合の少なくともいずれか一方において前記判断処理を行う、親装置。
  2. 前記電力情報取得装置は、他の前記電力情報取得装置と前記親装置との通信を中継することが可能であり、
    前記判断部は、前記判断処理において、他の前記電力情報取得装置を介さずに前記通信部と通信する前記電力情報取得装置であって、前記通信部との通信品質であるLQIが所定の閾値以下であるかまたは最も低い前記電力情報取得装置との前記通信接続を切断すべきであると判断する、請求項1に記載の親装置。
  3. 前記通信制御部は、前記切断処理を行った前記電力情報取得装置であるか否かに関わらず、前記通信接続の確立の要求を受け付けて前記確立処理を行う、請求項1または請求項2に記載の親装置。
  4. 前記通信制御部は、前記判断部によって前記通信接続を切断すべきと判断された前記電力情報取得装置が複数存在する場合に、切断すべきと判断されたすべての前記電力情報取得装置に対して前記切断処理を行う、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の親装置。
  5. 親装置と、
    電力情報の送信先となる前記親装置を、電力線を介した情報の送受信により検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置とを備え、
    前記親装置は、前記電力情報取得装置と前記電力線を介して通信し、
    前記親装置は、自己と前記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を、前記電力情報取得装置から前記電力線経由で送信されるパケットに基づいて取得し、取得した前記通信品質情報に基づいて、自己との前記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行い、
    前記親装置は、自己との通信接続の確立を要求してきた前記電力情報取得装置との通信接続を確立するための確立処理を行い、前記通信接続を切断すべきと判断した場合に、前記通信接続を切断するための切断処理を行い、
    前記親装置は、自己と通信接続を確立している前記電力情報取得装置の数が所定値を超えた場合、および所定時間における前記パケットの受信の成否に基づく通信成功率が所定のしきい値以下である場合の少なくともいずれか一方において前記判断処理を行う、電力情報収集システム。
  6. 前記電力情報取得装置は、前記親装置からの所定の応答を受信できない場合に、前記親装置との通信接続を切断するための処理を行う、請求項5に記載の電力情報収集システム。
  7. 第1の親装置と、
    第2の親装置と、
    電力情報取得装置とを備え、
    前記電力情報取得装置は、前記第1の親装置との通信接続を確立するための第1の接続要求を前記第1の親装置へ送信し、
    前記第1の親装置は、前記電力情報取得装置との通信接続を確立した状態において、自己との通信品質であるLQIが所定の閾値以下であるかまたは最も低い前記電力情報取得装置へ切断要求を送信し、
    前記電力情報取得装置は、前記第2の親装置との通信接続を確立するための第2の接続要求を前記第2の親装置へ送信する、電力情報収集システム。
  8. 前記第1の接続要求および前記切断要求は、トランスを介して、かつ他の前記電力情報取得装置を介さずに送信され、
    前記第2の接続要求は、トランスを介さずに送信される、請求項7に記載の電力情報収集システム。
  9. 前記電力情報取得装置は、前記切断要求の受信の有無に関わらず、前記第2の接続要求を前記第2の親装置へ送信する、請求項7または請求項8に記載の電力情報収集システム。
  10. 親装置における通信制御方法であって、
    電力情報の送信先となる前記親装置を、電力線を介した情報の送受信により検索して通信接続を確立することが可能な電力情報取得装置と前記電力線を介して通信するステップと、
    自己の前記親装置と前記電力情報取得装置との通信品質に関する通信品質情報を、前記電力情報取得装置から前記電力線経由で送信されるパケットに基づいて取得するステップと、
    取得した前記通信品質情報に基づいて、自己の前記親装置との前記通信接続を切断すべきか否かを判断する判断処理を行うステップと、
    前記通信接続を切断すべきと判断した場合に、前記通信接続を切断するための切断処理を行うステップとを含み、
    前記判断処理を行うステップにおいては、自己の前記親装置と通信接続を確立している前記電力情報取得装置の数が所定値を超えた場合、および所定時間における前記パケットの受信の成否に基づく通信成功率が所定のしきい値以下である場合の少なくともいずれか一方において前記判断処理を行う、通信制御方法。
  11. 第1の親装置と、第2の親装置と、電力情報取得装置とを備える電力情報収集システムにおける通信制御方法であって、
    前記電力情報取得装置が、前記第1の親装置との通信接続を確立するための第1の接続要求を前記第1の親装置へ送信するステップと、
    前記第1の親装置が、前記電力情報取得装置との通信接続を確立した状態において、自己との通信品質であるLQIが所定の閾値以下であるかまたは最も低い前記電力情報取得装置へ切断要求を送信するステップと、
    前記電力情報取得装置が、前記第2の親装置との通信接続を確立するための第2の接続要求を前記第2の親装置へ送信するステップとを含む、通信制御方法。

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