JP7225027B2 - 通信装置および通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、通信装置および通信制御方法に関する。

ＩｏＴ（Internet of Things）機器として知られるスマートメータは、例えば需要家の電力消費量を計測するだけでなく、通信端末としての機能も備える。この種の通信端末は無線メッシュネットワークを形成し、需要家のＩＤ（識別情報）や電力使用量などのデータを、例えばツリー状のマルチホップルート経由で上位サーバに送信する。またサーバからも、需要家への個別データやソフトウェアの更新データ等がそれぞれの通信端末に送信される。

通信端末とサーバとの間に、コンセントレータ（集約装置、ゲートウェイ）が設置される。コンセントレータは一つのマルチホップグループに属し、配下の通信端末とサーバとのインタフェース機能を担う。コンセントレータからサーバへと至るネットワークはＷＡＮ（Wide Area Network）としての広がりを持つのに対し、通信端末からコンセントレータへのネットワークは、ＦＡＮ（Field Area Network）と称される。

ＷＡＮは、スマートメータのオーナ事業者の自前の網であることは少なく、通信事業者のネットワークが利用されることが多い。３Ｇ／ＬＴＥ（登録商標）（Long Term Evolution）などの公衆網、固定電話網、移動通信網、あるいは光通信網等のどのようなネットワークを利用するにせよ、費用がかかる。よって一つのコンセントレータにできるだけ多くの通信端末を集約し、ＷＡＮに接続されるコンセントレータの数を最小限に留めることが望まれる。たとえＷＡＮにコンセントレータを接続するとしても、その多くをできるだけ自前のネットワークに接続できるようにしたい。このように、コンセントレータの数を最適化したいというニーズがある。

特開２０１４－８６８８６号公報 特開２０１４－６８２８６号公報

電力需要や需要家の数は短期間のうちに変動するし、通信端末の数や設置場所も不規則かつ頻繁に変わる。既存の技術ではこのような環境の変動を見越し、最大に見積もった需要のもとでサーバの容量、ＷＡＮ回線数、コンセントレータ台数等に十分な余裕をもたせる必要があった。このため稼働率の低い運用を強いられ、コストの負担が大きかった。加えて通信端末とコンセントレータとの間の電波環境を調査するなどの手間も大きく、これもコストの増加をもたらしていた。さらに、コンセントレータをオン／オフするために作業員を派遣しなくてはならず、手間もコストもかかっていた。

そこで、目的は、環境変動に応じてコンセントレータの稼働数を柔軟に変えることができるようにし、これによりコスト削減を図り得る通信装置および通信制御方法を提供することにある。

実施形態によれば、通信装置は、転送部と、ゲートウェイ部と、通信制御部とを具備する。転送部は、データセンシング機能付き通信端末とマルチホップネットワークを形成して通信する。ゲートウェイ部は、配下のネットワークに属する通信端末からのデータを上位装置に送信する。通信制御部は、ゲートウェイ部とは異なるゲートウェイ装置の配下の第１ネットワークに転送部が属する場合に、第１ネットワークとは異なる第２ネットワークにゲートウェイ部を加入させる。

図１は、実施形態に係わる通信装置を適用可能な通信システムの一例を示す図である。 図２は、マルチホップネットワークの一例を示す図である。 図３は、不安定なマルチホップネットワークの一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係わる通信装置８の構成を示すブロック図である。 図５は、実施形態において形成されるマルチホップネットワークの一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態における通信装置８の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図７は、複数の通信装置を含む通信環境の一例を示す図である。 図８は、図７の状態からコンセントレータ部８３Ａが起動された後の通信環境の一例を示す図である。 図９は、第２の実施形態に係わる通信装置の構成を示すブロック図である。 図１０は、第３の実施形態における通信装置８の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１１は、第４の実施形態における通信装置８の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１２は、優先度テーブル１９ｄの内容の一例を示す図である。 図１３は、第５の実施形態における通信装置８の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１４は、第６の実施形態における通信装置８の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１は、実施形態に係わる通信装置を適用可能な通信システムの一例を示す図である。このシステムは、需要家ごとに設けられる複数のスマートメータ１００と、各々のスマートメータ１００でセンシングされたデータを集約する通信装置８と、通信装置８から送信されたデータを受信する、上位装置としてのＨＥＳ（Head End System）１とを含む。

例えば需要家宅２００は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）および各種の家電機器を備え、これらは宅内ＬＡＮ（Local Area Network）３００に接続される。需要家宅２００のスマートメータ１００は、無線または有線回線を介して宅内ＬＡＮ３００に接続され、家電機器などで消費される電力量をセンシングする。

スマートメータ１００は、他のスマートメータと無線メッシュネットワークを構築し、ＦＡＮ４を形成する。ＦＡＮ４における無線メッシュネットワークは、例えば国際標準化組織ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）のＲＰＬ（IPv6（Internet Protocol version 6）Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks）に準拠する最適経路選択アルゴリズムにより構築される。マルチホップネットワークは、無線メッシュネットワークの一例として理解されることができる。

各スマートメータ１００は、各々でセンシングしたデータを無線メッシュネットワークのマルチホップルート経由で通信装置８に転送する。通信装置８は、配下のマルチホップグループに属するスマートメータ１００から収集したセンシングデータを集約し、ＨＥＳ１に送信する。

ＨＥＳ１は、例えばクラウドコンピューティングシステムに設けられるサーバ群である。ＨＥＳ１は、通信装置８から送信されたデータをＷＡＮ２経由で受信し、処理して、ＭＤＭＳ(Meter Data Management System)に渡す。ＭＤＭＳは、スマートメータ１００から収集した検出データを分析し、時刻ごとの電力料金の設定や、デマンドレスポンスにおけるインセンティブの設定など、効率的なエネルギー利用に関する情報を提供する。

さて、この種のシステムにおいて、スマートメータ１００はエンドポイント（ＥＰ）と称される。ＥＰは、データセンシング機能付き通信端末の一例である。他のＥＰとともに無線メッシュネットワークに参加し、主にデータの転送を担う装置はリピータ（ＲＰ）と称される。さらに、ＥＰやＲＰからのデータを集約してＷＡＮ２側に送信する装置はコンセントレータ（ＣＲ）と称される。例えば通信装置８は、ＣＲとしての機能を備える。

図２に示されるように、複数のエンドポイント１０１～１０６およびコンセントレータ３１がマルチホップグループ（１）を形成しているとする。このとき他のコンセントレータ３２を起動したとしても、もうひとつのマルチホップグループ（２）が確実に形成されるとは限らない（図３を参照）。エンドポイントの設置場所や電波環境は変動しやすく、コンセントレータ３２の電波圏内にエンドポイントがあるとは限らないからである。

コンセントレータ３２とエンドポイント（例えばＥＰ１０１）との通信環境が不安定であればマルチホップグループ（２）も壊れやすく、例えばエンドポイント１０１～１０４がＷＡＮ２から捕捉できなくなってしまうおそれもある。次に、このような困難を解決し得る実施の形態について詳しく説明する。

［第１の実施形態］
図４は、第１の実施形態に係わる通信装置８の構成を示すブロック図である。通信装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、メモリとを備える、組み込みコンピュータである。以下に説明する処理機能は、ハードウェア資源としてのプロセッサが、メモリに書き込まれたプログラムに従って動作することで実現される。通信装置８は、ゲートウェイ部の一例としてのコンセントレータ部８Ａ、および、転送部の一例としてのリピータ部８Ｂを備える。なお、これは一例であり、ゲートウェイ部の他の形態もあり得るし、転送部の他の形態もあり得る。例えば転送部はレイヤ３スイッチであってよい。
コンセントレータ部８Ａは、配下のマルチホップネットワークに属するＥＰ、およびＲＰから収集したデータを集約し、ＨＥＳ１などの上位装置にＷＡＮ２経由で送信する。リピータ部８Ｂは、電波圏内のＥＰとマルチホップ型の無線メッシュネットワークを形成し、データを転送する機能を備える。さらにリピータ部８Ｂは、コンセントレータ部８Ａのオン／オフを制御する。

図４において、コンセントレータ部８Ａは、実施形態に係わる機能ブロックとして通信部１１、通信制御部１２、通信制御部１３、通信部１４、および電源部１５を備える。このうち通信部１１および通信制御部１２はＷＡＮ２に接続され、通信制御部１３および通信部１４が、ＦＡＮ４側に接続される。

通信部１１は、有線（ＬＩＮＥ）の通信ケーブル９および／または無線アンテナ１０によりＷＡＮ２に接続され、ＦＡＮ４から取得したデータを、プロトコル変換等の処理を経てＷＡＮ側に伝送する。また、ＷＡＮ２から送信されたデータを通信端末（ＥＰ）に宛てて送信するための処理も行う。

通信制御部１２は、ＦＡＮ側の通信制御部１３から受信したデータを管理、制御、あるいは保存するための処理を行い、通信部１１に送信する。また、通信部１１から受信したデータを管理、制御、保存するための処理を行い、通信制御部１３に送信する。

通信制御部１３は、ＷＡＮ側の通信制御部１２から受信したデータを管理、制御、保存し、ＦＡＮ側の通信部１６に送信する。また、通信部１６から受信したデータを管理、制御、保存し、通信制御部１２に送信する。

通信部１４は、配下のマルチホップネットワークに属する通信端末（ＥＰ）と通信するためのプロトコル変換機能を備え、ＦＡＮ側の無線アンテナ７を介してＥＰとの間でデータを授受する。
電源部１５は、リピータ部８Ｂの通信制御部１７の制御に基づいて、コンセントレータ部８Ａを運転（稼働）するための電源を供給する。ここで、電源部１５は、リピータ部８Ｂを駆動する電源部１８とは独立している。よってコンセントレータ部８Ａが稼働していない状態においても、リピータ部８Ｂは動作することができる。

リピータ部８Ｂは、実施形態に係わる機能ブロックとして、通信部１６、通信制御部１７、メモリ１９、および、電源部１８を備える。このうち電源部１８は、リピータ部８Ｂを運転するための電源を供給する。

通信部１６は、同じマルチホップネットワークに属する通信端末（ＥＰ）と通信するためのプロトコル変換機能を備え、ＦＡＮ側の無線アンテナ６を介してＥＰとの間でデータを授受する。
通信制御部１７は、通信部１６から送受信したデータを管理、制御、保存する機能を有する。また、通信制御部１７は、コンセントレータ部８Ａの電源部１５に接続され、コンセントレータ部８Ａに対するリピータ部８Ｂ側からの起動制御を可能とする。

ここで、実施形態では、コンセントレータ部８Ａの配下のマルチホップネットワークと、リピータ部８Ｂの属するマルチホップネットワークとを、強制的に分離する。すなわちリピータ部８Ｂの通信制御部１７と、コンセントレータ部８Ａの通信制御部１２は、互いに協調して動作し、コンセントレータ部８Ａとリピータ部８Ｂとが、異なる無線マルチホップグループに属するように制御する。

つまり通信制御部１３および通信制御部１７は、リピータ部８Ｂが或るマルチホップネットワーク（第１ネットワーク）に属する場合に、コンセントレータ部８Ａを、第１ネットワークとは異なる第２ネットワークに加入させるための制御を行う。これにより、コンセントレータ部８Ａとリピータ部８Ｂとの無線区間が論理的に分離される。

無線アンテナ７および６が同じ筐体内で近接しているので、通常のマルチホップルート構築プロトコルによれば、コンセントレータ部８Ａは起動されると直ちに、リピータ部８Ｂと同じマルチホップグループに加入させられてしまう。実施形態ではこれを抑止し、敢えて、両者を異なるネットワークに所属させるための制御を行う。

具体的には、例えばＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを用いたフィルタリング（ＭＡＣアドレスフィルタリング）により、コンセントレータ部８Ａとリピータ部８Ｂとを互いに別のマルチホップグループに分離することができる。あるいはＭＡＣアドレスに限らず、個体認識記号やシリアルナンバーなど、要するにコンセントレータ部８Ａとリピータ部８Ｂを区別することの可能な情報を用いることで、両者を別のマルチホップネットワークに所属させることが可能になる。

図４の一点鎖線に示すように、通信制御部１３と通信制御部１７とを共通の基板上に形成すると、制御信号の伝達経路を短縮でき、リピータ部８Ｂからコンセントレータ部８Ａを制御するのに都合がよい。

メモリ１９は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリなどの不揮発性半導体メモリであり、通信装置８を機能させるためのプログラムに加えて、収容数上限値１９ａ、収容数下限値１９ｂ、ＱｏＳ既定値１９ｃ、優先度テーブル１９ｄ、および、データ容量上限値１９ｅを記憶する。

収容数上限値１９ａは、リピータ部８Ｂと同じマルチホップグループに属することが許されるＥＰの数の上限値であり、既定値として予め記憶される。
収容数下限値１９ｂは、リピータ部８Ｂと同じマルチホップグループに属するＥＰの数と、コンセントレータ部８Ａの配下のマルチホップグループに収容されるＥＰの数との合計の下限値である。収容数下限値１９ｂも、既定値として予め記憶される。

ＱｏＳ既定値１９ｃは、リピータ部８Ｂと同じマルチホップグループとＷＡＮ２との通信品質（ＱｏＳ：Quality of Service）の下限を示す既定値である。例えばＰｉｎｇコマンドを用いることで、マルチホップネットワークの頂点のコンセントレータとＷＡＮ２との通信品質を評価することができる。ＱｏＳ既定値１９ｃとして、Ｐｉｎｇに対するリプライの返送時間を用いることができる。

優先度テーブル１９ｄは、リピータ部８Ｂの属するマルチホップネットワークの頂点のコンセントレータ部と、自らの対となるコンセントレータ部８Ａとに対して予め定められた、ＷＡＮ２との接続優先順位である。自前ネットワークの優先度をレンタルネットワークよりも高くしておくことで、コスト削減を促すことができる。

データ容量上限値１９ｅは、リピータ部８Ｂの属するマルチホップネットワークの頂点のコンセントレータ部と、ＷＡＮ２との通信容量の上限値である。

図５は、実施形態において形成されるマルチホップネットワークの一例を示す図である。図５において、ＷＡＮ２に接続される通信装置８１，８２，８３は、それぞれコンセントレータ部とリピータ部を備える。通信装置８１のコンセントレータ部８１Ａはマルチホップグループ（１）を配下とし、このグループにはＥＰ１０１，１０２，１０３，１０４と、通信装置８２のリピータ部８２Ｂが属する。そして、末端のＥＰ１０４から頂点のコンセントレータ部８１Ａに至るまで、ＥＰ１０４→ＥＰ１０３→ＲＰ８２Ｂ→ＥＰ１０２→ＥＰ１０１→ＣＲ８１Ａの順に無線接続された、ツリー状のマルチホップネットワークが形成される。

同様に、通信装置８２のコンセントレータ部８２Ａはマルチホップグループ（２）を配下とし、このグループにはＥＰ２０１，２０２，２０３，２０４と、通信装置８３のリピータ部８３Ｂが属する。そして、末端のＥＰ２０４から頂点のコンセントレータ部８２Ａに至るまで、ＥＰ２０４→ＥＰ２０３→ＲＰ８３Ｂ→ＥＰ２０２→ＥＰ２０１→ＣＲ８２Ａの順に無線接続された、ツリー状のマルチホップネットワークが形成される。なおコンセントレータ部８２Ａはゲートウェイ装置の一例であるが、これに限定されるものではない。

通信装置８３のコンセントレータ部８３Ａ（ゲートウェイ部の一例）はマルチホップグループ（３）を配下とし、このグループにはＥＰ３０１，３０２が属する。そして、末端のＥＰ３０２から頂点のコンセントレータ部８３Ａに至るまで、ＥＰ３０２→ＥＰ３０１→ＣＲ８３Ａの順に無線接続された、ツリー状のマルチホップネットワークが形成される。
図５において、同じ通信装置に実装されるコンセントレータ部とリピータ部とが、それぞれ別のマルチホップグループに所属することが示される。

図６は、第１の実施形態における通信装置８の処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートについて、図７に示されるリピータ部８３Ｂ（通信装置８３）を主体として説明する。

リピータ部８３Ｂは、自らの属するマルチホップネットワーク（２）を支配するコンセントレータ（コンセントレータ部８２Ａ）が収容している通信端末（ＥＰ、ＲＰを含む）の台数（収容台数：ＣＲ_８２Ａとする）を確認する（ステップＳ１１）。例えば、伝送されたデータパケットをキャプチャし、当該パケットの所定のフィールドの値を読むことで、現時点での収容台数を確認することができる。

次に、リピータ部８３Ｂは、確認した収容台数ＣＲ_８２Ａが収容数上限値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１２）。収容台数ＣＲ_８２Ａが収容数上限値を超えていなければ（ＣＲ_８２Ａ≦収容数上限値）（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１３はスキップされる。

一方、収容台数ＣＲ_８２Ａが収容数上限値よりも大きければ（収容数上限値＜ＣＲ_８２Ａ）（ステップＳ１２でＮＯ）、リピータ部８３Ｂは、コンセントレータ部８３Ａの電源をオンし、コンセントレータ部８３Ａを起動する（ステップＳ１３）。これによりコンセントレータ部８３ＡがＷＡＮ２に接続され、新たなマルチホップグループ（３）が形成される。コンセントレータ部８３Ａはこのマルチホップグループ（３）に加入し、マルチホップグループ（３）を配下として動作を開始する。そして、図８に示されるように、幾つかのＥＰがコンセントレータ部８３Ａに切り替え収容される。これにより、マルチホップグループ（２）におけるＥＰの収容数が限界に達し、どのマルチホップグループにも参入できないＥＰが発生してしまうことを、防止することができる。

図８においては、ＥＰ３０２→ＥＰ３０１→ＣＲ８３Ａの順に無線接続された、ツリー状のマルチホップネットワーク（３）が形成される。ＥＰ３０２およびＥＰ３０１でセンシングされたデータは、コンセントレータ部８３ＡからＷＡＮ２経由でＨＥＳ１に送信される。

次に、リピータ部８３Ｂは、コンセントレータ部８３Ａに収容されている通信端末の台数（収容台数：ＣＲ_８３Ａとする）を確認し、その値と、ＣＲ_８２Ａとの合計値（ＣＲ_８３Ａ＋ＣＲ_８２Ａ）を計算する。そして、（ＣＲ_８３Ａ＋ＣＲ_８２Ａ）と収容数下限値とが比較される（ステップＳ１４）。（ＣＲ_８３Ａ＋ＣＲ_８２Ａ）が収容数下限値以上であれば（収容数下限値≦ＣＲ_８３Ａ＋ＣＲ_８２Ａ）（ステップＳ１４でＹＥＳ）、次のステップＳ１５はスキップされる。

一方、（ＣＲ_８３Ａ＋ＣＲ_８２Ａ）が収容数下限値よりも少なくなれば（収容数下限値＞ＣＲ_８３Ａ＋ＣＲ_８２Ａ）（ステップＳ１４でＮＯ）、リピータ部８３Ｂは、コンセントレータ部８３Ａの電源をオフし、コンセントレータ部８３Ａの稼働を停止する（ステップＳ１５）。これによりコンセントレータ部８３ＡがＷＡＮ２から切り離され、再び図７の環境が形成される。このようにすることで、コンセントレータ部８３Ａが不必要に稼働する状態を防止することができる。

以上説明したように第１の実施形態では、共通の通信装置８にコンセントレータ部８Ａとリピータ部８Ｂとを実装し、しかもそれぞれが異なる無線マルチホップグループに接続するようにフィルタリングを行う。そして、リピータ部８Ｂを経由して、なるべく多数のＥＰを一つのマルチホップグループに収容する。ただし収容数が過度になった場合には、リピータ部８Ｂからコンセントレータ部８Ａを起動して、別のマルチホップグループを形成するようにした。

これにより、リピータ部８Ｂに接続中のＥＰを新たなマルチホップグループに確実に移し替えることができる。リピータ部８Ｂとコンセントレータ部８Ａとが近接しているからである。

さらに、二つのマルチホップグループの合計収容数が既定値以下になれば、起動したコンセントレータ部８Ａを再び停止するようにした。これにより、稼働率が低いコンセントレータを停止し、リソースを効率的に運用してランニングコストを最小限に抑えることができる。さらに、作業員を現地に派遣する必要もなくなり、人的コストも削減することができる。

つまり第１の実施形態では、リピータ部８Ｂが、近接する２つのマルチホップグループの収容台数を定期的に確認し、収容数に余力がない場合は、リピータ部８Ｂに直結するコンセントレータ部８Ａの電源を入れる。収容数に余力がある場合は、リピータ部８Ｂに直結するコンセントレータ部８Ａの電源を落とすようにする。このようにすることで、過剰なコンセントレータの動作を抑制でき、ＥＰの増減に伴ってコンセントレータの動作台数を最適化することができる。すなわち、コンセントレータにリピータの機能を持たせるのに留まらない、独特の効果を得ることが可能になる。

これらのことから、第１の実施形態によれば、環境変動に応じてコンセントレータの稼働数を柔軟に変えることができるようになり、運用コストの削減を促すことが可能になる。
なお、上記の例ではコンセントレータ部の稼働／停止を電源のオン／オフにより制御した。これに代えて、電源の状態は変えず、コンセントレータ部の機能そのものをオン／オフ制御することでも同様の効果を得ることができる。
また、第１の実施形態においては、メモリ１９にＱｏＳ既定値１９ｃ、優先度テーブル１９ｄ、および、データ容量上限値１９ｅを予め記憶させておくことは必ずしも必要ではない。ＱｏＳ既定値１９ｃについては第３の実施形態、優先度テーブル１９ｄについては第４の実施形態、データ容量上限値１９ｅについては第５の実施形態においてそれぞれ説明する。

［第２の実施形態］
図９は、第２の実施形態に係わる通信装置８の構成を示すブロック図である。図９において図４と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。

図９において、リピータ部８Ｄは、専用無線通信部２２を備える。また、コンセントレータ部８Ｃは、専用無線通信部２０を備える。専用無線通信部２０，２２は、無線チャネル２３を形成し、リピータ部８Ｄとコンセントレータ部８Ｃとの通信を確立する。

リピータ部８Ｄの通信制御部１７と、コンセントレータ部８Ｃの通信制御部１２は、無線チャネル２３および／または有線ケーブル２４経由で通信し、リピータ部８Ｄ側からのコンセントレータ部８Ｃへの制御を実現する。このように、コンセントレータ部８Ｃとリピータ部８Ｄとを別体とし、両者を接続する通信回線を形成してもよい。コンセントレータ部８Ｃとリピータ部８Ｄとが物理的に離れすぎていなければ、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
図９の構成とすることで、増設工事を簡易に実施することができるようになり、システム運用に係わる柔軟性をさらに高めることができる。なお、有線ケーブル２４経由の通信だけで十分であれば、無線チャネル２３を形成する必要は必ずしもない。逆に、有線ケーブル２４での通信を補完すべく、専用無線通信部２０，２２を設けて無線チャネル２３を形成できるようにしてもよい。あるいは、無線チャネル２３だけで通信してもよい。専用無線通信部２０，２２を備えるか否かは、システム要件に応じて決定することができる。

［第３の実施形態］
図１０は、第３の実施形態における通信装置８の処理手順の一例を示すフローチャートである。図７の環境を初期状態とし、リピータ部８３Ｂ（通信装置８３）を主体として説明する。
図１０において、リピータ部８３Ｂは、コンセントレータ部８２ＡにＰｉｎｇコマンドを打ち、応答時間を確認する（ステップＳ２１）。応答時間が既定の上限値以下であれば（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２３はスキップされる。
一方、応答時間が上限値を超えていれば（ＹＥＳ）、通信のＱｏＳがＱｏＳ既定値１９ｃよりも過度に低下したと判断し、リピータ部８３Ｂはコンセントレータ部８３Ａの電源をオンする（ステップＳ２３）。これによりコンセントレータ部８３Ａが起動され、新たなマルチホップグループ（３）が形成される（図８）。

このようにすることで、ＱｏＳの低下したコンセントレータ部８２Ａに収容されるＥＰの一部を、別のコンセントレータ部８３Ａに振り分けることができ、総体としてのＱｏＳの低下が避けられる。すなわち、ＷＡＮ側通信において、通信応答速度の劣化や通信エラー等が発生した場合に、健全なコンセントレータに切り替えることができる。

切り替えが完了すると、ＨＥＳ１にその旨が通知され、ＨＥＳ１は、これに応じてコンセントレータ部８２Ａをリセットするための指令（コマンド）を発報する（ステップＳ２４）。これによりコンセントレータ部８２Ａが再起動され、障害の解消を期待できる。

第３の実施形態によれば、通信速度等のＱｏＳが劣化し、障害が発生するコンセントレータから自動的に別のコンセントレータへ変更し通信状況に伴うエラーを抑制できる。

［第４の実施形態］
図１１は、第４の実施形態における通信装置８の処理手順の一例を示すフローチャートである。図７の環境を初期状態とし、リピータ部８３Ｂ（通信装置８３）を主体として説明する。
図１１において、リピータ部８３Ｂは、優先度テーブル１９ｄ（図４）を参照し、コンセントレータ部８２Ａの通信の優先度と、コンセントレータ部８３Ａの通信の優先度とを確認する（ステップＳ３１）。

図１２は、優先度テーブル１９ｄの内容の一例を示す図である。この例では、コンセントレータ部８２Ａに優先度１が設定され、コンセントレータ部８３Ａに優先度２が設定される。優先度は、例えば通信のコスト、あるいは通信品質などの基準に基づいて設定されることができる。予め定められた優先度に従って、リピータ部８３Ｂは、コンセントレータ部８２Ａ、８３Ａのオン／オフを制御する。その際、コンセントレータ部８２Ａ、８３Ａのオン／オフ制御は、ＨＥＳ１を経由して実行される形態が考えられる。つまり、リピータ部８３Ｂが、コンセントレータ部８２Ａ、８３Ａのオン／オフを要求するメッセージをＨＥＳ１に送信し、ＨＥＳ１が、コンセントレータ部８２Ａ、８３Ａのオン／オフを制御する。

すなわち図１１のフローチャートに従って、コンセントレータ部８３Ａの優先度が１でなく（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、コンセントレータ部８２Ａの優先度が１であれば（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、リピータ部８３Ｂは、コンセントレータ部８２Ａをオンし、コンセントレータ部８３Ａをオフする。

コンセントレータ部８３Ａの優先度が１でなく（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、コンセントレータ部８２Ａの優先度も１でなく（ステップＳ３３：ＮＯ）、コンセントレータ部８３Ａの優先度が２でなく（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、コンセントレータ部８２Ａの優先度が２である場合にも（ステップＳ３５：ＮＯ）、リピータ部８３Ｂは、コンセントレータ部８２Ａをオンし、コンセントレータ部８３Ａをオフする。

これ以外の場合には、処理手順はスキップされる。要するに第４の実施形態によれば、複数のＷＡＮ側通信方式がある場合に、ＥＰの収容先を、自動的に優先度の高いコンセントレータに切り替えることができる。優先度は、さらに多数の段階に分けて設定されてもよい。このように第４の実施形態によれば、自動的に優先度の高いコンセントレータに接続することができる。その際、リピータ部８３Ｂは、コンセントレータ部８２Ａの停止指示をＨＥＳ１を経由して行うものとする。

［第５の実施形態］
図１３は、第５の実施形態における通信装置８の処理手順の一例を示すフローチャートである。図７の環境を初期状態とし、リピータ部８３Ｂ（通信装置８３）を主体として説明する。
リピータ部８３Ｂは、コンセントレータ部８２Ａの通信容量（データ容量）を確認し（ステップＳ４１）、既定の上限値（データ容量上限値１９ｅ）を超えていれば、マルチホップグループ（２）の通信容量が既定値に達したと判定する（ステップＳ４２：ＹＥＳ）。そうするとリピータ部８３Ｂは、停止指示をＨＥＳ１を経由してコンセントレータ部８２Ａに与えて、リモートからコンセントレータ部８２Ａの電源をオフする。さらにリピータ部８３Ｂは、コンセントレータ部８３Ａの電源をオンする（ステップＳ４３）。

このようにすることで、ＷＡＮ側通信においてリソースの使用容量に制限があるとき、使用容量の超過によってＷＡＮ側通信が使用できなくなる事態を回避できる。すなわちコンセントレータの通信容量を抑制し、使用容量が未超過のコンセントレータに切り替えることで、通信の停止を未然に回避することができる。

［第６の実施形態］
図１４は、第６の実施形態における通信装置８の処理手順の一例を示すフローチャートである。図７とは逆に、コンセントレータ部８３ＡがＷＡＮ２と通信していることを想定する。また、コンセントレータ部８Ａの電源部１５（図４）が二次電源（電池）として構成されていることを想定する。二次電源には太陽光発電装置などが接続されていてもよい。このような形態は、特に、ＩｏＴによる遠隔からのデータ収集システムとの親和性が高い。

図１４において、リピータ部８３Ｂはコンセントレータ部８３Ａの電源電圧Ｖを確認し（ステップＳ５１）、既定の電圧下限値よりも電源電圧Ｖが低下していれば（ステップＳ５２：ＹＥＳ）コンセントレータ部８２Ａの電源をオンする（ステップＳ５３）。

このようにすることで、電源電圧低下による機能停止のおそれがあるとき、電源電圧が十分なコンセントレータに自動的に切り替えられる。これにより、通信停止を未然に回避することが可能になる。すなわち、電力不足による障害のおそれがあるコンセントレータから自動的に別のコンセントレータに切り替えることができ、電力不足による障害を抑制することができる。

以上述べたように、上記各実施形態によれば、環境変動に応じてコンセントレータの稼働数を柔軟に変えることができるようになり、従って運用コストの削減を促すことが可能になる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば図４において、リピータ部８Ｂにデータセンシング機能を実装し、ＥＰとして機能できるようにしてもよい。例えば公共施設向けの通信装置に、このような形態を考えることができる。

また、マルチホップグループを分離する手法はＭＡＣアドレスフィルタリングに限られるものではなく、ＭＡＣ層よりも上位層、あるいは下位層における処理に委ねることも可能である。

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するものであり、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。

６，７…無線アンテナ、８…通信装置、８Ａ…コンセントレータ部、８Ｂ…リピータ部、８Ｃ…コンセントレータ部、８Ｄ…リピータ部、９…通信ケーブル、１０…無線アンテナ、１１…通信部、１２…通信制御部、１３…通信制御部、１４…通信部、１５…電源部、１６…通信部、１７…通信制御部、１８…電源部、１９…メモリ、１９ａ…収容数上限値、１９ｂ…収容数下限値、１９ｃ…ＱｏＳ既定値、１９ｄ…優先度テーブル、１９ｅ…データ容量上限値、２０…専用無線通信部、２２…専用無線通信部、２３…無線チャネル、２４…有線ケーブル、３１…コンセントレータ、３２…コンセントレータ、８１…通信装置、８１Ａ…コンセントレータ部、８２…通信装置、８２Ａ…コンセントレータ部、８２Ｂ…リピータ部、８３…通信装置、８３Ａ…コンセントレータ部、８３Ｂ…リピータ部、１００…スマートメータ、１０１～１０６…エンドポイント、２００…需要家宅、３００…宅内ＬＡＮ。

Claims (18)

1. データセンシング機能付き通信端末とマルチホップネットワークを形成して通信する転送部と、
   配下のネットワークに属する通信端末からのデータを上位装置に送信するゲートウェイ部と、
   前記ゲートウェイ部とは異なるゲートウェイ装置の配下の第１ネットワークに前記転送部が属する場合に、前記第１ネットワークとは異なる第２ネットワークに前記ゲートウェイ部を加入させる通信制御部とを具備する、通信装置。
2. 前記通信制御部は、既定の条件が満たされた場合に前記ゲートウェイ部を稼働する、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記通信制御部は、前記第１ネットワークに属する通信端末の数が既定の上限値を超えた場合に、前記ゲートウェイ部を起動する、請求項２に記載の通信装置。
4. 前記通信制御部は、前記第１ネットワークに属する通信端末の数と前記第２ネットワークに属する通信端末の数の合計が既定の下限値よりも少なくなれば、前記ゲートウェイ部を稼働停止する、請求項３に記載の通信装置。
5. 前記通信制御部は、前記ゲートウェイ装置と前記上位装置との間の通信品質が既定値以下になれば、前記ゲートウェイ部を起動する、請求項２に記載の通信装置。
6. 前記通信制御部は、前記ゲートウェイ装置と前記ゲートウェイ部との間に予め設定された優先度に基づいて、前記ゲートウェイ装置の優先度よりも前記ゲートウェイ部の優先度が高い場合に、当該ゲートウェイ部を起動する、請求項２に記載の通信装置。
7. 前記通信制御部は、前記ゲートウェイ装置と前記上位装置との間の通信容量が既定値に達した場合に、前記ゲートウェイ部を起動する、請求項２に記載の通信装置。
8. 前記通信制御部は、前記ゲートウェイ装置の電源電圧が既定値以下になれば、前記ゲートウェイ部を起動する、請求項２に記載の通信装置。
9. 前記通信制御部は、前記転送部のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスと前記ゲートウェイ部のＭＡＣアドレスとを用いたフィルタリングにより、当該転送部の属する前記第１ネットワークと当該ゲートウェイ部の属する前記第２ネットワークとを分離する、請求項１に記載の通信装置。
10. データセンシング機能付き通信端末とマルチホップネットワークを形成して通信する転送部と、配下のネットワークに属する通信端末からのデータを上位装置に送信するゲートウェイ部とを具備する通信装置に適用可能な通信制御方法であって、
    前記通信装置が、前記ゲートウェイ部とは異なるゲートウェイ装置の配下の第１ネットワークに前記転送部が属する場合に、前記第１ネットワークとは異なる第２ネットワークに前記ゲートウェイ部を加入させる過程を具備する、通信制御方法。
11. 前記通信装置は、既定の条件が満たされた場合に前記ゲートウェイ部を稼働する、請求項１０に記載の通信制御方法。
12. 前記通信装置は、前記第１ネットワークに属する通信端末の数が既定の上限値を超えた場合に、前記ゲートウェイ部を起動する、請求項１１に記載の通信制御方法。
13. 前記通信装置は、前記第１ネットワークに属する通信端末の数と前記第２ネットワークに属する通信端末の数の合計が既定の下限値よりも少なくなれば、前記ゲートウェイ部を稼働停止する、請求項１２に記載の通信制御方法。
14. 前記通信装置は、前記ゲートウェイ装置と前記上位装置との間の通信品質が既定値以下になれば、前記ゲートウェイ部を起動する、請求項１１に記載の通信制御方法。
15. 前記通信装置は、前記ゲートウェイ装置と前記ゲートウェイ部との間に予め設定された優先度に基づいて、前記ゲートウェイ装置の優先度よりも前記ゲートウェイ部の優先度が高い場合に、当該ゲートウェイ部を起動する、請求項１１に記載の通信制御方法。
16. 前記通信装置は、前記ゲートウェイ装置と前記上位装置との間の通信容量が既定値に達した場合に、前記ゲートウェイ部を起動する、請求項１１に記載の通信制御方法。
17. 前記通信装置は、前記ゲートウェイ装置の電源電圧が既定値以下になれば、前記ゲートウェイ部を起動する、請求項１１に記載の通信制御方法。
18. 前記通信装置は、前記転送部のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスと前記ゲートウェイ部のＭＡＣアドレスとを用いたフィルタリングにより、当該転送部の属する前記第１ネットワークと当該ゲートウェイ部の属する前記第２ネットワークとを分離する、請求項１０に記載の通信制御方法。

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