JP7319012B1 - 通信装置、スマートメータ、通信方法、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本実施形態による通信装置を備えたスマートメータを複数含む電力計測システムの概略構成を示す図である。
電力計測システム100は図1示すようにサーバS0、コンセントレータCA、スマートメータMA1、MA2、MA3、MA4を少なくとも含んで構成される。電力計測システム100を構成する、サーバS0、コンセントレータCA、スマートメータMA1、MA2、MA3、MA4などのシステムを構成する各装置は、ツリー構造Aを形成して通信接続している。当該ツリー構造AにおいてサーバS0がルートに、その配下にコンセントレータCAが、またその配下にスマートメータMA1、MA2、MA3、MA4が接続してツリー構造Aを成している。コンセントレータCAの配下には、スマートメータMA1、MA2、MA3、MA4とは異なる他のスマートメータMAが通信接続されていてよい。またスマートメータMA1、MA2、MA3、MA4にも他のスマートメータMAが通信接続されていてよい。図1に示すツリー構造Aは、電力計測システム100の一例である。
図2は第一の実施形態による通信装置を備えたスマートメータを複数含む電力計測システムの概略構成を示す図である。
本実施形態による電力計測システム100は、図2で示すように複数のツリー構造により構成されてよい。図2で示す電力計測システム100は、ツリー構造Aとツリー構造Bの2つのツリー構造により構成される。ツリー構造Aのルートを構成する装置と、ツリー構造Bのルートを構成する装置は同じサーバS0であるとする。図2で示す電力計測システムは、サーバS0をルートとして、コンセントレータCAとコンセントレータCBとが通信接続している。またコンセントレータCAにスマートメータMA1とその他のスマートメータMAが通信接続し、スマートメータMA1にスマートメータMA2が通信接続する。またコンセントレータCBにスマートメータMB1とその他のスマートメータMBとが通信接続している。図1と同様に、サーバS0とコンセントレータCA、サーバS0とコンセントレータCBとはそれぞれ有線ネットワークを介して通信接続する。また電力計測システム100においてコンセントレータCBと1つまたは複数のスマートメータMBとは無線通信接続する。ここでツリー構造Bのみに含まれるスマートメータを総称してスマートメータMBと呼ぶ。またスマートメータMBと他のスマートメータMBとは無線通信接続する。電力計測システム100は、マルチホップ通信を行って、あるスマートメータMAの送信した情報が、ツリー構造Aを構成する他の通信装置を経由してコンセントレータCAへ送信され、コンセントレータCAがサーバS0へその情報を送信する。また電力計測システム100は、マルチホップ通信を行って、あるスマートメータMBの送信した情報が、ツリー構造Bを構成する他の通信装置を経由してコンセントレータCBへ送信され、コンセントレータCBがサーバS0へその情報を送信する。
電力計測システム100を構成する各スマートメータMは、通信装置2、電力量計3、開閉器4を備える。通信装置2は、他の通信装置2と通信接続する。電力量計3はスマートメータMが設置された電力需要家の使用した電力を計測する。開閉器4は、サーバS0からの信号に基づいて、電力需要家への電力の供給の開始と停止を制御するスイッチである。
次にルーティングプロトコルの1種であるRPL(IPv6 routing protocol for low-power and lossy networks)で使用される制御メッセージであるDIO(DAG Information Object)やDAO(Destination Advertisement Object)のフォーマットを説明する。DIOやDAOやルーティング構成情報の一例である。RPLはDODAG(destination-oriented directed acyclic graph)と呼ばれる複数スマートメータMから構成されるツリーで、DODAGのルートノード(DODAG root)までデータを転送し、そのデータをサーバS0に送付することによってスマートメータMの情報を収集する形態をとる。
スマートメータMA1の通信装置2を、通信装置2(A1)と呼ぶこととする。通信装置2(A1)などのツリー構造Aに含まれる各スマートメータMAの通信装置2は、コンセントレータCAをDODAG rootとして発信されるDIO(DAG Information Object)と子ノードの情報とを、DODAGの親ノードに対して伝搬させながら末端ノードの情報を伝達するDAO(Destination Advertisement Object)をやり取りする。これにより通信装置2(A1)などの各スマートメータMAの通信装置2はDODAG構築に基づくツリー構造Aのネットワークを構築する(ステップS101)。この時、スマートメータMA1の通信装置2(A1)の制御部22は、DIOとDAOとに含まれる経路情報や最終宛先情報を読み取り、それら経路情報や最終宛先情報を経路情報記憶部26に記録する(ステップS102)。
他方、通信装置2(A1)も、通信装置2(B1)と同様の処理を行って、通信装置2(B1)と相互グループを形成するか否かを判定してよい。上記ステップS104の待機の後、通信装置2(A1)の制御部22は、通信装置2(B1)から経路情報のブロードキャストを受信したとする(ステップS201)。この場合、通信装置2(A1)の制御部22は、無線通信部21を介して、通信装置2(B1)がブロードキャストした経路情報を取得する。なお、通信装置2(B1)は、経路情報のブロードキャストに応じた、グループ形成要求を待機する。通信装置2(A1)の制御部22は、通信装置2(B1)の経路情報を取得すると、その経路情報を経路情報比較部25に出力する。経路情報比較部25は、経路情報記憶部26に記録されている自装置の経路情報を読み取る。通信装置2(A1)の経路情報比較部25は、通信装置2(B1)の経路情報に含まれるコンセントレータCの識別子と、経路情報記憶部26から読み取った自装置の経路情報に含まれるコンセントレータCの識別子とを比較して、一致するか否かを判定する(ステップS202)。経路情報比較部25は一致するか否かを示す情報を制御部22へ出力する。制御部22は、経路情報比較部25から一致することを示す情報を入力すると、通信装置2(B1)との間でヘルスチェックの相互グループを形成しないと判定する(ステップS203)。制御部22は、経路情報比較部25から一致しないことを示す情報を入力すると、通信装置2(B1)をヘルスチェックの対象の通信装置2と判定し、その通信装置2(B1)との間でヘルスチェックの相互グループを形成すると判定する(ステップS204)。
上述したように通信装置2の制御部22は、タイマー23で生成した周期的なタイミングで報知データの生成を報知データ生成部24に指示する。制御部22は、報知データ生成部24の生成した報知データを周期的に無線通信部21から相互グループを形成する他の通信装置2へ送信する。報知データには、自装置の識別情報と、報知データであることを示す情報が含まれる。同様に、制御部22は、相互グループを形成する通信装置2から報知データを受信する。報知データにはヘルスチェックの相互グループを形成する通信相手の装置の識別情報と報知データであることを示す情報が含まれている。
第二の実施形態として、PRLのランク値を利用して、自装置のルーティング経路を解析し、ルーティング経路が重複しない相手とヘルスチェックの相互グループを形成し、当該相互グループを形成した通信装置が相互に周期的にヘルスチェックを行ってもよい。
第二の実施形態によるスマートメータMに備わる、電力量計3、開閉器4は、上述のスマートメータMで説明した電力量計3、開閉器4と同様である。また第二の実施形態によるスマートメータMの通信装置2に備わる、無線通信部21、制御部22、タイマー23、報知データ生成部24、電力量記憶部27は、上述のスマートメータMで説明した無線通信部21、制御部22、タイマー23、報知データ生成部24、電力量記憶部27と同様である。
通信装置2(A1)などの各スマートメータMAの通信装置2はDODAG構築に基づくツリー構造のネットワークを構築する(ステップS401)。この時、スマートメータMA1の通信装置2(A1)の制御部22は、DIOとDAOとに含まれるランク値を読み取り、それらランク値をランク記憶部29に記録する(ステップS402)。
他方、通信装置2(A1)も、通信装置2(B1)と同様の処理を行って、通信装置2(B1)と相互グループを形成するか否かを判定してよい。上記ステップS404の待機の後、通信装置2(A1)の制御部22は、通信装置2(B1)からランク値のブロードキャストを受信したとする(ステップS501)。この場合、通信装置2(A1)の制御部22は、無線通信部21を介して、通信装置2(B1)がブロードキャストしたランク値を取得する。なお、通信装置2(B1)は、ランク値のブロードキャストに応じた、グループ形成要求を待機する。通信装置2(A1)の制御部22は、通信装置2(B1)のランク値を取得すると、そのランク値をランク比較部28に出力する。ランク比較部28は、ランク記憶部29に記録されている自装置のランク値を読み取る。通信装置2(A1)のランク比較部28は、通信装置2(B1)のランク値と、ランク記憶部29から読み取った自装置のランク値とを比較して、一致するか否かを判定する(ステップS502)。ランク比較部28は一致するか否かを示す情報を制御部22へ出力する。制御部22は、ランク比較部28から一致しないことを示す情報を入力すると、通信装置2(B1)との間でヘルスチェックの相互グループを形成しないと判定する(ステップS503)。制御部22は、ランク比較部28から一致することを示す情報を入力すると、通信装置2(B1)をヘルスチェックの対象の通信装置2と判定し、その通信装置2(B1)との間でヘルスチェックの相互グループを形成すると判定する(ステップS504)。
図11はスマートメータMをノードとする電力計測システム100の通信ネットワークを示す。各スマートメータMに記載した数値は、スマートメータMに含まれる通信装置2のランク値を示す。ランク値が0を示すノードはコンセントレータCを示す。この図が示すように、第二の実施形態によれば、楕円に含めた2つのランク値の等しい通信装置2の間でヘルスチェックの相互グループを形成する。図11において、ノード間の実線は制御部22のネットワークの形成手段で形成した通信経路、点線はDODAG構築プロセスにおける選定から除外された経路候補、実線や点線に付帯した数字はリンクメトリック、楕円で囲んだ2つのランク値の等しいスマートメータMが相互グループを示す。上述のネットワークの形成手法によっては、ランク値が等しい通信装置2(ノード)は必ず相互にリンクを張っていない。従って、リンクを張っていない通信装置2間でヘルスチェックを行うことで、リンクを張っている通信経路の通信負荷を増やすことがない。またリンクを張っていない通信装置2間でヘルスチェックを行うことで、本来のマルチホップ無線通信で送信したい無線レートの帯域増加などの通信速度の高速化をすることなく通信装置2のヘルスチェックを行うことができる。上述の第一の実施形態による相互グループの形成手法と、第二の実施形態による相互グループの形成手法とを併用することにより、電力計測システム100において位置が孤立したスマートメータMを除く多くのスマートメータMの停電監視を行うことができる。
図12は第三の実施形態によるスマートメータMの機能ブロック図である。
第三の実施形態による電力計測システム100を構成するスマートメータMは、電源電圧確認部31とタイマー32とを構成として含む電力量計3を備える。また第三の実施形態によるスマートメータMに備わる通信装置2は、第一の実施形態における報知データ生成部24の代わりに、通電報知データ生成部201を備える。
例として通信装置2の制御部22は、ヘルスチェックの相互グループを形成する相手側の通信装置2の電源電圧が交流70V未満であれば、その相手側の通信装置2が停電であると判定する。電源電圧確認部31は常に電源電圧を測定し、停電電圧(70V)以上である場合、タイマー32で生成した周期的なタイミングで通電状態であることを示す信号を制御部22に送付する。制御部22はヘルスチェックの相手側の通信装置2に、通電報知データを送信する。通電報知データには自装置の情報と、通電報知データであることを示す情報が含まれる。通信装置2はまた、ヘルスチェックの相手側の通信装置2から送信された通電報知データを受信する。通電報知データにはヘルスチェックの相手側の通信装置の装置情報と通電報知データであることを示す情報が含まれている。
図14は最小構成による通信装置の処理フローを示す図である。
通信装置2は、少なくとも、形成手段221、探索手段222、接続手段223、送信手段224を備える。
形成手段221は、他の通信装置との間で通信ネットワークを形成する(ステップS601)。
探索手段222は、自装置を含んで構成する通信ネットワークに含まれない他の通信装置であって自装置との間で直接の通信接続ができる対象の通信装置を探索する(ステップS602)。
接続手段223は、探索に基づいて対象の通信装置との間で相互通信を行う(ステップS603)。
送信手段224は、相互通信において所定の条件を契機に、通信ネットワークを構成する通信装置のうちの所定の通信先の通信装置へ対象の通信装置に関する情報を送信する(ステップS604)。
図15は、本発明の各実施形態に係る通信装置2を実現可能な計算処理装置80のハードウェア構成例を概略的に示すブロック図である。
通信装置2を、1つの計算処理装置(情報処理装置、コンピュータ)を用いて実現するハードウェア資源の構成例について説明する。但し、係る通信装置2は、物理的または機能的に少なくとも2つの計算処理装置を用いて実現されてもよい。また、係る通信装置2は、専用の装置として実現されてもよい。
揮発性記憶装置82は、コンピュータが読み取り可能であって、一時的にデータを記憶することができる。揮発性記憶装置82は、DRAM(dynamic random Access memory)、SRAM(static random Access memory)等のメモリ等である。
2・・・通信装置
3・・・電力量計
4・・・開閉器
21・・・無線通信部
22・・・制御部(形成手段、探索手段、接続手段、送信手段)
23・・・タイマー
24・・・報知データ生成部
25・・・経路情報比較部
26・・・経路情報記憶部
27・・・電力量記憶部
28・・・ランク比較部
29・・・ランク記憶部
31・・・電源電圧確認部
32・・・タイマー
201・・・通電報知データ生成部
Claims (9)
- 他の通信装置との間で通信ネットワークのツリー構造を形成する形成手段と、
自装置を含んで構成する前記通信ネットワークのツリー構造に含まれない他のツリー構造に含まれる他の通信装置であって自装置との間で直接の通信接続ができる対象の通信装置を探索する探索手段と、
前記探索に基づいて前記他のツリー構造に含まれる前記対象の通信装置であって自装置との間で直接の通信接続ができる対象の通信装置との間で形成したヘルスチェック相互グループにおいてヘルスチェックのための相互通信を行う接続手段と、
前記相互通信において前記対象の通信装置のヘルスチェックが不成功となったことを契機に、前記通信ネットワークを構成する通信装置のうちの所定の通信先の通信装置へ、前記他のツリー構造に含まれる前記対象の通信装置に関する情報を送信し、前記対象の通信装置のヘルスチェックが成功している状態の場合には前記他のツリー構造に含まれる前記対象の通信に関する情報の送信は行わない送信手段と、
を備える通信装置。 - 前記探索手段は、自装置が含まれるツリー構造の経路情報に含まれるコンセントレータとしての識別子が付与された通信装置と前記直接の通信接続ができる通信装置が含まれるツリー構造の経路情報に含まれるコンセントレータとしての識別子が付与された通信装置とを比較して一致しない場合に、当該直接の通信接続ができる通信装置を前記対象の通信装置と決定する
請求項1に記載の通信装置。 - 前記接続手段は、前記対象の通信装置との間で当該対象の通信装置の動作有無の確認を行うヘルスチェックのための前記相互通信を行い、
前記送信手段は、前記動作有無の確認に基づいて前記対象の通信装置の動作が無いことを検出された場合に前記対象の通信装置に関する情報として前記対象の通信装置の動作が無いことを示す情報を送信する
請求項1または請求項2に記載の通信装置。 - 前記送信手段は、ヘルスチェックのための前記相互通信における所定の条件であって、前記対象の通信装置の動作が無いことを示す条件を満たす場合に、前記対象の通信装置に関する情報を送信する
請求項3に記載の通信装置。 - 前記送信手段は、ヘルスチェックのための前記相互通信における所定の条件であって、前記対象の通信装置の電力状態が低下していることを示す条件を満たす場合に、前記対象の通信装置に関する情報を送信する
請求項3に記載の通信装置。 - 前記通信ネットワークを無線通信により形成する請求項1から5の何れか一項に記載の通信装置。
- 請求項1から6の何れか一項に記載の通信装置を備えたスマートメータ。
- 他の通信装置との間で通信ネットワークのツリー構造を形成し、
自装置を含んで構成する前記通信ネットワークのツリー構造に含まれない他のツリー構造に含まれる他の通信装置であって自装置との間で直接の通信接続ができる対象の通信装置を探索し、
前記探索に基づいて前記他のツリー構造に含まれる前記対象の通信装置であって自装置との間で直接の通信接続ができる対象の通信装置との間で形成したヘルスチェック相互グループにおいてヘルスチェックのための相互通信を行い、
前記相互通信において前記対象の通信装置のヘルスチェックが不成功となったことを契機に、前記通信ネットワークを構成する通信装置のうちの所定の通信先の通信装置へ、前記他のツリー構造に含まれる前記対象の通信装置に関する情報を送信し、前記対象の通信装置のヘルスチェックが成功している状態の場合には前記他のツリー構造に含まれる前記対象の通信に関する情報の送信は行わない
通信装置の通信方法。 - コンピュータに、請求項8に記載の通信装置の通信方法を実行させる、プログラム。
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