JPWO2014125816A1 - 電力線搬送通信端末および検針端末 - Google Patents

Abstract

電力線搬送通信端末は、Ｇ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に基づく電力線搬送通信を行うように構成される通信部を含む。通信部は、ＭＡＣ層および上位層を含む。通信部は、当該電力線搬送通信端末がネットワークに新規参入する時に、当該通信部の電力線搬送通信端末を含む新規参入する少なくとも１つの電力線搬送通信端末からのビーコン要求に対するビーコン応答を受信すれば、ＭＡＣ層から上位層へビーコン応答の受信を通知するように構成される。

Description

本発明は、電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に準拠した電力線搬送通信を行うように構成される電力線搬送通信端末、および検針端末に関するものである。

一般に、電力、ガス、水、熱のような供給媒体は、供給事業者から需要家に供給されている。供給媒体の需要家では、供給媒体の使用量を検針メータにより検針しており、供給事業者では、検針器による検針結果を検針員により確認し、需要家に供給媒体の使用量に対する対価を請求している。

検針員による検針作業は、人件費が必要であるとともに、検針値の読み間違いが生じるなどの問題があるから、この種の問題を解決するために、検針員を通さずに検針データを管理する遠隔検針システムが種々提案されている。

遠隔検針システムは、供給媒体の検針データを送信する子機を需要家毎に設けている。そして、複数の子機に対して１台の親機が設けられており、親機は、子機毎の検針データを取得する。そして、供給媒体の供給事業者が管理する上位管理装置が、供給エリア内で一定範囲毎に設けた親機のそれぞれから、インターネット等の広域通信網を介して検針データを収集する。

そして、近年、親機および子機の各間の通信に、電力線搬送通信を用いた遠隔検針システムがある（例えば、特許出願公開番号２０１２−３９３１４参照）。親機と複数の子機とが電力線搬送通信を用いて互いに通信を行う形態として、例えば、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）Ｇ．９９０３に規定されている。このＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３では、電力線搬送通信のプロトコルとしてＧ３−ＰＬＣを用いる。

次に、Ｇ３−ＰＬＣに従って行われるＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に準拠する従来の電力線搬送通信において、端末がネットワークに新規参入するときの処理を説明する。

まず、図１０に示すように、親機１０１に対して、ネットワークに新規参入する子機２０１，２０２が配置されたとする。なお、図１０における端末間の破線は、未構築の通信リンクを示す。

図１１の通信シーケンスに示すように、子機２０２が、子機２０１より早く、上位層からＭＡＣ層に対してスキャン要求（Scan request）Ａ１０１を通知したとする。ＭＡＣ層がスキャン要求Ａ１０１を受けた子機２０２は、ビーコン要求（Beacon request）Ｂ１０１をブロードキャスト送信する。

親機１０１は、ビーコン要求Ｂ１０１に対するビーコン応答（Beacon reply）Ｃ１０１を、ブロードキャスト送信する。なお、子機２０１はネットワークに未参入の状態であるので、ビーコン要求Ｂ１０１に対するビーコン応答を返信しない。なお、図１０の親機１０１は、上位層の記載を省略している。

そして、子機２０２は、ビーコン要求Ｂ１０１に対するビーコン応答Ｃ１０１を受信した場合、ＭＡＣ層から上位層に対してビーコン応答Ｄ１０１を通知する。以降、子機２０２は、ビーコン応答Ｄ１０１の送信元である親機１０１との間で、通信ルート、通信品質等の情報を含むルーティングパケットの送受信を行って、親機１０１に至る通信ルートを構築することができる。

一方、子機２０１は、上位層からＭＡＣ層に対してスキャン要求を通知していないので、スキャン中の状態ではない。したがって、子機２０１は、ビーコン応答Ｃ１０１を受信したとしても、ＭＡＣ層から上位層に対してビーコン応答を通知しない。すなわち、子機２０１は、子機２０１からビーコン要求をブロードキャスト送信し、子機２０１から送信したビーコン要求に対するビーコン応答を受信しない限り、ＭＡＣ層から上位層に対してビーコン応答を通知することはない。したがって、子機２０１は、子機２０１からビーコン要求をブロードキャスト送信しない限り、通信ルートを構築することができない。

電力線搬送通信のプロトコルとしてのＧ３−ＰＬＣに従って行われるＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に準拠した通信では、以下の問題があった。

まず、ネットワークに新規に参入する子機は、いずれかの親機との間で通信ルートを確立するために、親機、ネットワークに既に参入している他の子機から、通信ルート、通信品質等の情報を含むルーティングパケットを取得する必要がある。そこで、新規参入する子機は、ビーコン要求をブロードキャスト送信する。このビーコン要求を受信した親機および他の子機は、ビーコン応答をブロードキャスト送信する。新規参入する子機は、ビーコン応答を受信すると、このビーコン応答の送信元との間で、通信ルート、通信品質等の情報を含むルーティングパケットの送受信を行って、通信ルートを構築する。

しかしながら、新規参入する子機の台数が多い場合、送信されるビーコン要求およびビーコン応答の数も増大し、通信トラフィックが増大して、パケットの輻輳等による通信障害が発生する可能性があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３にできるだけ準拠した電力線搬送通信を行うことで、新規参入時に通信ルートを確立するための通信による通信トラフィックの増大を抑制することができる電力線搬送通信端末、および検針端末を提供することにある。

本発明の電力線搬送通信端末は、電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に基づく電力線搬送通信を行うように構成される通信部（１ａ，２ａ）を備える。前記通信部（１ａ，２ａ）は、ＭＡＣ層（１２，２１２）および上位層（１５，２１５）を含む。前記通信部（２３_１の２ａ；２１_２の２ａ，２２_２の２ａ）は、当該電力線搬送通信端末（２３_１；２１_２，２２_２）がネットワーク（Ｎ１）に新規参入する時に、当該通信部の電力線搬送通信端末（２３_１；２１_２，２２_２）を含む新規参入する少なくとも１つの電力線搬送通信端末からのビーコン要求（Ｂ１；Ｂ１１）に対するビーコン応答（Ｃ１，Ｃ２；Ｃ１１，Ｃ１１）を受信すれば、前記ＭＡＣ層（２１２）から前記上位層（２１５）へ前記ビーコン応答の受信（Ｄ１，Ｄ２；Ｄ１１，Ｄ１２）を通知するように構成される。換言すると、前記通信部は、ネットワークへの未参入時に、前記ビーコン要求をブロードキャスト送信したか否かに関わらず、ビーコン応答を受信すれば、前記ＭＡＣ層から前記上位層へビーコン応答の受信を通知するように構成される。

一実施形態において、前記通信部（２３_１の２ａ；２２_２の２ａ）は、当該通信部の電力線搬送通信端末（２３_１；２２_２）がネットワーク（Ｎ１）に新規参入する時に前記ＭＡＣ層（２１２）が前記上位層（２１５）からスキャン要求（Ａ１；Ａ１１）を受けた場合、ビーコン要求（Ｂ１；Ｂ１１）をブロードキャスト送信するように構成される。また、前記通信部（２１_１の２ａ，２２_１の２ａ；１の１ａ）は、当該通信部の電力線搬送通信端末（２１_１，２２_１；１）がネットワーク（Ｎ１）に参入済である時に、新規参入する少なくとも１つの他の電力線搬送通信端末（２３_１；２１_２，２２_２）からのビーコン要求（Ｂ１；Ｂ１１）を受信した場合、ビーコン応答（Ｃ１，Ｃ２；Ｃ１１）をブロードキャスト送信するように構成される。

一実施形態において、電力線搬送通信端末（２）は、時間長さをランダムに設定した待機時間（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３）を計時するように構成される計時部（２ｃ）を備える。前記通信部（２３_１の２ａ；２２_２の２ａ）は、当該通信部の電力線搬送通信端末（２３_１；２２_２）がネットワーク（Ｎ１）に新規参入する時に、起動時から前記待機時間（Ｔｒ３；Ｔｒ２）が経過したタイミングで、前記上位層（２１５）が前記スキャン要求（Ａ１；Ａ１１）を前記ＭＡＣ層（２１２）に通知するように構成される。

一実施形態において、電力線搬送通信端末（２１_２）は、ネットワーク（Ｎ１）に新規参入する時に、起動時から前記待機時間（Ｔｒ１）の間に、前記新規参入する少なくとも１つの他の電力線搬送通信端末（２２_２）からのビーコン要求（Ｂ１１）を受信すれば、前記待機時間（Ｔｒ１）を延長するように構成される。

一実施形態において、電力線搬送通信端末（２１_２）は、前記待機時間（Ｔｒ１）の間に受信したビーコン要求の数が多いほど、前記待機時間（Ｔｒ１）の延長時間（Ｔｒ１１）をより長くするように構成される。

一実施形態において、電力線搬送通信端末（２１_２）は、ネットワーク（Ｎ１）に新規参入する時に、起動時から前記待機時間（Ｔｒ１）の間に前記新規参入する少なくとも１つの電力線搬送通信端末（２２_２）からのビーコン要求（Ｂ１１）に対するビーコン応答（Ｃ１１）を受信すれば、前記待機時間（Ｔｒ１）を延長するように構成される。

一実施形態において、電力線搬送通信端末（２１_２）は、前記待機時間（Ｔｒ１）に受信したビーコン応答の数が多いほど、前記待機時間（Ｔｒ１）の延長時間（Ｔｒ１１）をより長くするように構成される。

一実施形態において、前記通信部（２２_３の２ａ）は、当該通信部の電力線搬送通信端末（２２_３）がネットワーク（Ｎ１）に参入した後、前記上位層（２１５）がスキャン要求（Ａ２１）を前記ＭＡＣ層（２１２）に定期的にさらに通知するように構成される。

一実施形態において、前記通信部（２２_４の２ａ）は、当該通信部の電力線搬送通信端末（２２_４）がネットワーク（Ｎ１）に参入した後、当該通信部の電力線搬送通信端末（２２_４）が参入している前記ネットワーク（Ｎ１）とは異なる識別子の信号（Ｅ３１）を検出したときにのみ、前記上位層（２１５）がスキャン要求（Ａ３１）を前記ＭＡＣ層（２１２）にさらに通知するように構成される。

本発明の検針端末（２）は、供給事業者から供給される供給媒体の需要家（３０）における使用量を表す検針情報を生成するように構成される計量部（２ｂ）と、電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に基づく電力線搬送通信を行うことによって、前記検針情報を送信するように構成される通信部（２ａ）とを備える。前記通信部（２３_１の２ａ）は、ＭＡＣ層（２１２）および上位層（２１５）を含む。前記通信部（２３_１の２ａ；２１_２の２ａ，２２_２の２ａ）は、当該検針端末（２３_１；２１_２，２２_２）がネットワーク（Ｎ１）に新規参入する時に、当該通信部の検針端末（２３_１；２１_２，２２_２）を含む新規参入する少なくとも１つの検針端末からのビーコン要求（Ｂ１；Ｂ１１）に対するビーコン応答（Ｃ１，Ｃ２；Ｃ１１，Ｃ１１）を受信すれば、前記ＭＡＣ層（２１２）から前記上位層（２１５）へ前記ビーコン応答の受信（Ｄ１，Ｄ２；Ｄ１１，Ｄ１２）を通知するように構成される。

以上説明したように、本発明では、電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３にできるだけ準拠した電力線搬送通信を行うことで、複数の電力線搬送通信端末がネットワークに新規参入する時に通信ルートを確立するための通信による通信トラフィックの増大を抑制することができるという効果がある。

本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
本発明の電力線搬送通信端末および検針端末による一実施形態の子機のブロック図である。 同実施形態における親機および複数の子機を含むネットワークのブロック図である。 同ネットワークにおける親機のブロック図である。 同ネットワークの一例を示す概略図である。 図４における１つの子機がネットワークへ新規参入する時の通信を示すシーケンス図である。 同ネットワークの別例を示す概略図である。 図６における複数の子機がネットワークへ新規参入する時の通信を示すシーケンス図である。 一実施形態におけるネットワーク参入後の子機の通信を示すシーケンス図である。 一実施形態におけるネットワーク参入後の子機の通信を示すシーケンス図である。 従来のシステム構成を示すブロック図である。 図１０における子機のネットワークへの新規参入時の通信を示すシーケンス図である。

本実施形態の電力線搬送通信システムは、図２に示すように、１台の親機１および複数の子機２（２１，２２，２３，．．．）を備え、これらのそれぞれが、供給事業者から需要家に電力を供給する電力線Ｗ１に接続している。親機１は、例えばコンセントレーターであり、各子機２は、例えばスマートメーターなどの検針端末である。親機１および複数の子機２のそれぞれは、電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に基づく電力線搬送通信を行うように構成される電力線搬送通信端末である。特に、子機２は、検針端末として、供給事業者から供給される供給媒体の需要家３０における使用量を表す検針情報を生成し、Ｇ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に基づく電力線搬送通信を行うことによって、検針情報を送信するように構成される。親機１および複数の子機２は、電力線Ｗ１を介して互いに電力線搬送通信を行うためのネットワークＮ１を構成する。本実施形態では、親機１及び複数の子機２は、マルチホップ通信ネットワークを構成する。このマルチホップ通信ネットワークでは、データパケットが、ソースノードからディスティネーションノードに、これらの間の可変数台のリレーノードを介して伝送される。

複数の子機２（２１，２２，２３…）は、複数の需要家３０（３１，３２，３３…）に個々に設けられる。つまり、子機２１，２２，２３…は、それぞれ、対応する需要家３１，３２，３３…に設けられる。各子機２は、一定時間毎に、対応する需要家３０における電力の使用量を検針して、検針データを生成するように構成される。親機１は、複数の子機２に対して１台設けられる。親機１は、複数の子機２の各々の検針データを取得するように構成される。そして、電力の供給事業者が管理する図示しない上位管理装置が、供給エリア内で一定範囲毎に設けた親機１のそれぞれから、インターネット等の広域通信網を介して検針データを収集するように構成される。

また、１台の親機１と複数の子機２とで構成されるネットワークＮ１内において、親機１と各子機２との間で通信を直接行うことができない場合、他の子機２を通信の中継に用いることによって、親機１と各子機２との間の通信を可能にするマルチホップ通信が行われる。

親機１は、図３に示すように、通信部１ａと、制御部１ｂとを備えている。通信部１ａは、ＭＡＣ（Media Access Control）層１２と上位層１５を含む複数の層からなるプロトコルスタックを有する。通信部１ａは、パケットを電力線Ｗ１上に送出し、また電力線Ｗ１からパケットを検出して、親機１宛てのパケットを受信するように構成される。制御部１ｂは、通信部１ａによるパケットの送受信制御等を行うように構成される。

一例において、通信部１ａの上位層１５は、少なくともアダプテーション層を含むように構成される。詳しくは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３では、ＭＡＣ層１２は、IEEE 802.15.4に基づく、データリンク層１１の下位副層（ＭＡＣ副層）であり、データリンク層１１の上位副層であるアダプテーション副層１３とともにデータリンク層１１を構成する。

本実施形態では、通信部１ａの上位層１５は、アダプテーション副層１３のほか、データリンク層１１よりも上位のレイヤー群１４（例えばネットワーク層など）を含む。例えば、通信部１ａは、制御部１ｂから得られ上位層１５によって提供されるデータを含む信号（フレーム）を電力線Ｗ１上に送出し、また電力線Ｗ１からの信号（フレーム）を検出して、そのフレームが親機１宛てのフレームであれば、そのフレームに含まれるデータを、上位層１５を通じて制御部１ｂに提供するように構成される。制御部１ｂは、通信部１ａによる信号の送受信制御等を行い、親機１と各子機２（各検針端末）との間でデータ交換するように構成される。

複数の子機２の各々は、図１に示すように、通信部２ａと、計量部２ｂと、計時部２ｃと、制御部２ｄとを備えており、本発明の検針端末に相当する。制御部２ｄは、当該制御部２ｄの子機２における通信部２ａ、計量部２ｂおよび計時部２ｃの各々とデータ交換するように構成される。つまり、各子機２における制御部２ｄと通信部２ａ、計量部２ｂおよび計時部２ｃの各々とは互いに対応する。図１において、通信部２ａは、ＭＡＣ層２１２と上位層２１５を含む複数の層からなるプロトコルスタックを有する。通信部２ａは、パケットを電力線Ｗ１上に送出し、また電力線Ｗ１からパケットを検出して、当該通信部２ａの子機２宛てのパケットを受信するように構成される。計量部２ｂは、対応する需要家３０における電力の使用量を検針して検針データを生成するように構成される。計時部２ｃは、通信制御のための計時動作を行うように構成される。制御部２ｄは、対応する通信部２ａによるパケットの送受信制御、対応する計量部２ｂによる検針処理の制御、対応する計時部２ｃによる計時処理の制御等を行うように構成される。

一例において、通信部２ａの上位層２１５は、少なくともアダプテーション層を含むように構成される。詳しくは、ＭＡＣ層２１２は、データリンク層２１１の下位副層であり、データリンク層２１１の上位副層であるアダプテーション副層２１３とともにデータリンク層２１１を構成する。

本実施形態では、上位層２１５は、アダプテーション副層２１３のほか、データリンク層２１１よりも上位のレイヤー群２１４（例えばネットワーク層など）を含む。例えば、通信部２ａは、対応する制御部２ｄから得られ上位層２１５によって提供されるデータを含む信号（フレーム）を電力線Ｗ１上に送出し、また電力線Ｗ１からの信号（フレーム）を検出して、そのフレームが当該通信部２ａの子機２宛てのフレームであれば、そのフレームに含まれるデータを、上位層２１５を通じて、対応する制御部２ｄに提供するように構成される。計量部２ｂは、一定時間毎に、対応する需要家３０における電力の使用量を検針して検針データを生成し、その検針データを、対応する制御部２ｄに提供するように構成される。計時部２ｃは、通信制御のための計時動作を行うことにより得られるタイマ情報（例えばタイミング情報）を、対応する制御部２ｄ（より詳しくは制御部２ｄを通じて通信部２ａ）に提供するように構成される。制御部２ｄは、計量部２ｂおよび計時部２ｃの各々から得られるデータに基づいて、対応する通信部２ａによる信号の送受信制御を行うことにより、当該制御部２ｄの子機２と親機１との間でデータ交換するように構成される。

以下、子機２がネットワークＮ１に新規参入するときの動作について説明する。

図４の例において、親機１と子機２１（２１_１）および２２（２２_１）の各々との間に通信ルートが構築されており、親機１と子機２１および２２が１つのネットワークＮ１を既に構成している。なお、図４において、ノード間の実線は、既に構築されている通信リンクを示し、ノード間の破線は、未構築の通信リンクを示す。

子機２３（２３_１）は、当該子機２３_１と親機１との間で通信ルートをまだ構築しておらず、ネットワークＮ１に未参入の状態である。子機２３_１がネットワークＮ１に新規参入する場合、図５の通信シーケンスに示すように、子機２３_１の通信部２ａにおいて、上位層２１５からＭＡＣ層２１２に対してスキャン要求（Scan request）Ａ１を通知する。ＭＡＣ層２１２がスキャン要求Ａ１を受けた子機２３_１の通信部２ａは、電力線Ｗ１上にビーコン要求（Beacon request）Ｂ１をブロードキャスト送信する。なお、図５の子機２１および２２の各々では、上位層の記載を省略している。

本実施形態では、各子機２の計時部２ｃは、当該計時部２Ｃの子機２の起動時から時間を計り、起動時からの計時時間が待機時間に達するタイミングを、対応する通信部２ａに提供するように構成される。本実施形態では、そのタイミングは、対応する制御部２ｄを通じて、通信部２ａに提供される。また、各子機２の計時部２ｃは、起動時からの計時時間が、ランダムに設定された待機時間に達するタイミングを、対応する通信部２ａに提供するように構成される。各子機２の通信部２ａは、対応する計時部２ｃの計時時間が待機時間に達したタイミングで、当該通信部２ａの上位層２１５からＭＡＣ層２１２に対してスキャン要求Ａ１を通知するように構成される。

図５の例では、ネットワークＮ１に新規参入する子機２３_１の計時部２ｃは、待機時間Ｔｒ３の計時動作を、子機２３_１の起動時から開始する。続いて、子機２３_１の通信部２ａは、子機２３_１の計時部２ｃの計時時間が待機時間Ｔｒ３に達したタイミングで、子機２３_１の上位層２１５からＭＡＣ層２１２に対してスキャン要求Ａ１を通知する。図５の例では、１つの子機２３_１がネットワークＮ１に新規参入されるが、複数の子機２がネットワークＮ１に新規参入されるとき、それら複数の子機２の各々（例えば計時部２ｃまたは制御部２ｄ）は、待機時間の時間長さをランダムに設定する。したがって、複数の子機２が同時に起動しても、その複数の子機２のスキャン要求は同時に発生する確率が極めて低くなる。その結果、複数の子機２がビーコン要求を同時にブロードキャスト送信して、パケットが輻輳することを抑制することができる。一例として、各子機２（例えば計時部２ｃまたは制御部２ｄ）は、待機時間の計時動作毎に、待機時間の時間長さをランダムに設定するように構成されてもよい。

図５の例において、子機２１_１および２２_１がビーコン要求Ｂ１を受信すると、子機２１_１および２２_１の通信部２ａは、ビーコン要求Ｂ１に対するビーコン応答（Beacon reply）Ｃ１およびＣ２をそれぞれ、電力線Ｗ１上にブロードキャスト送信する。

続いて、子機２３_１の通信部２ａは、ビーコン応答Ｃ１を受信すると、子機２３_１のＭＡＣ層２１２から上位層２１５に対してビーコン応答（Beacon reply）の受信Ｄ１を通知する。続いて、子機２３_１の通信部２ａは、ビーコン応答Ｃ２を受信すると、子機２３_１のＭＡＣ層２１２から上位層２１５に対してビーコン応答の受信Ｄ２を通知する。続いて、子機２３_１の通信部２ａは、ビーコン応答Ｃ１およびＣ２の送信元である子機２１_１および２２_１の各々に対して、通信ルート、通信品質等の情報を含むルーティングパケットの送受信を行う。子機２３_１の通信部２ａは、子機２１_１および２２_１の少なくとも一方と通信リンクを構築する。このように、子機２３_１は、親機１に至る通信ルートを構築することができる。

詳しくは、子機２３_１の通信部２ａは、ビーコン応答Ｃ１，Ｃ２を受信すると、ビーコン応答Ｃ１，Ｃ２に記されたコスト情報から、参入するネットワークＮ１の親機１を決定し、その親機１に Join Request を送信する。続いて、子機２３_１の通信部２ａは、親機１から返信される Reply を受信すると、使用すべきアドレスを決定し、以後、ルーティングパケットを送信することで、ルート構築を行う。子機２３_１の通信部２ａは、Join Request を送信する時は、ビーコン応答を送信した子機に Join Request を送信すれば、そのビーコン応答を送信した子機は、親機１までのルートを知っているので、Join Request は、そのビーコン応答を送信した子機によって親機１に中継されることになる。これは、一時的なルートである。その後、子機２３_１の通信部２ａは、Hello などのパケット交換を行うことにより、よりよいルートへの変更や通信環境変化に追従して、定期的にルートを構築する。

図６の例では、親機１と少なくとも１つの子機２（図示せず）を含むネットワークＮ１に、新規参入する子機２１（２１_２）および２２（２２_２）が配置されたとする。なお、図６において、ノード間の破線は、未構築の通信リンクを示す。

図７の通信シーケンスに示すように、子機２２（２２_２）の待機時間Ｔｒ２が子機２１（２１_２）の待機時間Ｔｒ１より短い場合、子機２２_２の通信部２ａが、子機２１_２より早く、子機２２_２の上位層２１５からＭＡＣ層２１２に対してスキャン要求Ａ１１を通知する。ＭＡＣ層２１２がスキャン要求Ａ１１を受けた子機２２_２の通信部２ａは、電力線Ｗ１上に、ビーコン要求（Beacon request）Ｂ１１をブロードキャスト送信する。

続いて、親機１の通信部１ａは、ビーコン要求Ｂ１１に対するビーコン応答Ｃ１１を、電力線Ｗ１上にブロードキャスト送信する。この場合、子機２１_２はネットワークＮ１に未参入の状態であるので、ビーコン要求Ｂ１１に対するビーコン応答を返信しない。なお、図７の親機１では、上位層の記載を省略している。

続いて、子機２２_２の通信部２ａは、ビーコン要求Ｂ１１に対するビーコン応答Ｃ１１を受信した場合、子機２２_２のＭＡＣ層２１２から上位層２１５に対してビーコン応答の受信Ｄ１１を通知する。以降、子機２２_２の通信部２ａは、ビーコン応答Ｃ１１の送信元である親機１と当該子機２２_２との間で、通信ルート、通信品質等の情報を含むルーティングパケットの送受信を行って、通信ルートを構築することができる。

詳しくは、子機２２_２の通信部２ａは、ビーコン応答Ｃ１１の送信元である親機１に Join Request を送信してネットワークに参入した後、ルーティングパケットを交換することで、ルートの構築とメンテナンスを行う。

一方、子機２１_２の通信部２ａは、子機２１_２の上位層２１５からＭＡＣ層２１２に対してスキャン要求を通知していないので、スキャン中の状態ではない。したがって、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３を厳密に適用すると、子機２１_２の通信部２ａは、ビーコン応答Ｃ１１を受信しても、子機２１_２のＭＡＣ層２１２から上位層２１５に対してビーコン応答の受信を通知しない。

しかしながら、本実施形態の子機２は、スキャン中の状態でなくても、新規参入の他の子機２が送信したビーコン要求に対するビーコン応答（他の子機２をトリガとするビーコン応答）を受信した場合、当該子機２のＭＡＣ層２１２から上位層２１５に対してビーコン応答の受信を通知するように構成される。すなわち、子機２は、スキャン中である場合だけでなくスキャン中でない場合においても、ビーコン応答を受信した場合に、ＭＡＣ層２１２から上位層２１５に対してビーコン応答の受信を通知する。図７の例では、子機２１_２の通信部２ａは、ビーコン要求Ｂ１１に対するビーコン応答Ｃ１１を受信すると、子機２１_２のＭＡＣ層２１２から上位層２１５に対してビーコン応答の受信Ｄ１２を通知する。要するに、図４から７に示すように、各通信部２ａは、当該通信部２ａの子機２がネットワークＮ１に新規参入する時に、当該通信部２ａの子機２を含む新規参入する少なくとも１つの子機２からのビーコン要求に対するビーコン応答を受信すれば、当該通信部２ａのＭＡＣ層２１２から上位層２１５へそのビーコン応答の受信を通知するように構成される。

このように、子機２１_２の通信部２ａは、ビーコン応答Ｃ１１の送信元である親機１との通信リンクを構築し、親機１に至る通信ルートを構築することができる。すなわち、子機２１_２の通信部２ａは、ネットワークＮ１に新規参入するとき、当該子機２１_２がビーコン要求を送信することなく、新規参入する他の子機２２_２が送信したビーコン要求Ｂ１１に対するビーコン応答Ｃ１１を用いて、当該子機２１_２と親機１との間の通信ルートを構築することができる。したがって、各子機２が、電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３にできるだけ準拠した電力線搬送通信を行うことで、複数の子機２がネットワークＮ１に新規参入する時に通信ルートを確立するための通信による通信トラフィックの増大を抑制することができる。

なお、本実施形態の子機２は、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３にできるだけ準拠した電力線搬送通信を行うことで、複数の子機２がネットワークＮ１に新規参入する時の通信トラフィックの増大を抑制することを目的としたものである。つまり、本実施形態の子機２は、ネットワークＮ１に新規参入する子機２（２１_２）が、新規参入する他の子機２（２２_２）をトリガとするビーコン応答Ｃ１１を受信した場合、子機２（２１_２）がスキャン中の状態でなくても、子機２（２１_２）のＭＡＣ層２１２から上位層２１５に対してビーコン応答の受信を通知する点が、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３とは異なる。

また、子機２１_２の通信部２ａは、ビーコン応答Ｃ１１を用いて、当該子機２１_２と親機１との間の通信ルートを構築することができなかった場合、当該子機２１_２の計時部２ｃの計時時間が待機時間Ｔｒ１に達したタイミングで、当該子機２１_２の上位層２１５からＭＡＣ層２１２に対してスキャン要求を通知することになる。この場合、子機２１_２の通信部２ａは、子機２２_２と同様に、ビーコン要求、ビーコン応答の送受信を行うことによって、親機１に至る通信ルートを構築する。

また、子機２（例えば計時部２ｃまたは制御部２ｄ）は、当該子機２の起動時から待機時間の間に、新規参入する少なくとも１つの他の子機２がブロードキャスト送信したビーコン要求を受信すれば、待機時間を予め決めた一定時間だけ延長するように構成される。図７の例では、子機２１_２は、子機２１_２の起動時から待機時間Ｔｒ１の間に、新規参入する子機２２_２がブロードキャスト送信したビーコン要求Ｂ１１を受信するので、待機時間Ｔｒ１を予め決めた一定時間（延長時間Ｔｒ１１）だけ延長する。この場合、子機２１_２の通信部２ａは、延長された待機時間（Ｔｒ１＋Ｔｒ１１）中に、他の子機２をトリガとするビーコン応答を受信する確率が高くなる。したがって、子機２１_２がビーコン要求を送信することなく、子機２１_２と親機１との間の通信ルートを構築することができる可能性が高くなる。

一例において、子機２（例えば計時部２ｃまたは制御部２ｄ）は、待機時間の間に受信したビーコン要求の数が多いほど、延長時間をより長くするように構成される。図７の例では、子機２１_２は、待機時間Ｔｒ１の間に受信したビーコン要求の数が多いほど、延長時間Ｔｒ１１をより長くする。この場合、子機２１_２の通信部２ａは、受信したビーコン要求の数が多いほど、新規参入する他の子機２をトリガとするビーコン応答を受信する確率が一層高くなる。したがって、子機２１_２の通信部２ａは、子機２１_２がビーコン要求を送信することなく、子機２１_２と親機１との間の通信ルートを構築することができる可能性が一層高くなる。

上述のように、子機２１_２（例えば通信部２ａまたは制御部２ｄ）は、待機時間Ｔｒ１を延長することによって、複数の子機２がネットワークＮ１に新規参入する時に、通信ルートを確立するための通信による通信トラフィックの増大を、さらに抑制することができる。

子機２の通信部２ａは、当該子機２と親機１との間で通信ルートを構築し、ネットワークＮ１に参入した後、当該子機２の上位層２１５がスキャン要求をＭＡＣ層２１２に定期的にさらに通知することによって、ビーコン要求を定期的にブローキャスト送信するように構成される。この構成では、子機２の通信部２ａは、通信環境の変化に応じて通信ルートを更新することができる。例えば、図８に示すように、子機２２_３の通信部２ａは、ネットワークＮ１に参入した後、一定時間Ｔａ毎に、子機２２_３の上位層２１５からＭＡＣ層２１２に対してスキャン要求Ａ２１を通知する。ＭＡＣ層２１２がスキャン要求Ａ２１を受けた子機２２_３の通信部２ａは、電力線Ｗ１上に、ビーコン要求Ｂ２１を一定時間Ｔａ毎にブロードキャスト送信する。なお、図８の子機２１および２３では、上位層の記載を省略している。

一実施形態において、子機２の通信部２ａは、当該子機２と親機１との間で通信ルートを構築し、ネットワークＮ１に参入した後、当該子機２が参入しているネットワークＮ１とは異なる識別子（ネットワークＩＤ）の信号を検出したときにのみ、上位層２１５がスキャン要求をＭＡＣ層２１２にさらに通知するように構成される。図９の例では、子機２２（２２_４）の通信部２ａは、第１のネットワークＮ１に参入した後、当該子機２２_４が参入している第１のネットワークＮ１とは異なる第２のネットワークＮ２の子機３がブロードバンド送信したスキャン要求Ｅ３１を検出すると、子機２２_４のＭＡＣ層２１２から上位層２１５へＦ３１によって示されるSync-Loss.indicationを通知する。このように、子機２２_４が参入しているネットワークＮ１とは異なる他のネットワークＮ２からの信号Ｅ３１が検出されたときにのみ、子機２２_４のＭＡＣ層２１２がＦ３１によって示されるSync-Loss.indicationを上位層２１５に通知する。続いて、子機２２_４の上位層２１５がスキャン要求Ａ３１をＭＡＣ層２１２に通知することにより、子機２２_４の通信部２ａは、電力線Ｗ１上に、ビーコン要求Ｂ３１をブロードキャスト送信する。なお、図９の子機２１，２３および３では、上位層の記載を省略している。

一実施形態において、親機１の通信部１ａおよび複数の子機２の通信部２ａの各々は、受信したビーコン要求（Ｂ１およびＢ１１参照）の受信信号強度に関連付けた通信品質値を算出し、算出した通信品質値のデータをビーコン応答（Ｃ１およびＣ１１参照）に付加するように構成される。この実施形態では、通信品質値のデータを付加されたビーコン応答（Ｃ１およびＣ１１）を受信した子機２の通信部２ａは、ビーコン応答の送信元との通信リンクの通信品質を判定できるので、通信品質のよい通信ルートを構築できる。この実施形態の一例として、子機２の通信部２ａは、算出した通信品質値の情報を次のビーコン要求に付加するように構成されてもよい。この例では、通信品質値のデータを付加されたビーコン要求を受信した親機１の通信部１ａまたは子機２の通信部２ａは、ビーコン要求の送信元との通信リンクの通信品質を判定できるので、通信品質のよい通信ルートを構築できる。

なお、上述の通信品質値は、受信信号強度と関連付けられたが、受信信号強度に代えて、ＳＮ比、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）、ビットエラーレート、パケットエラーレート等の他の要素と関連付けて算出してもよい。

一実施形態において、子機２（例えば計時部２ｃまたは制御部２ｄ）は、ネットワークＮ１に新規参入する時に、起動時から待機時間の間に、新規参入する少なくとも１つの子機２からのビーコン要求に対するビーコン応答を受信すれば、待機時間を延長するように構成される。例えば、図７の通信シーケンスにおいて、子機２１_２（例えば通信部２ａまたは制御部２ｄ）は、起動時から待機時間Ｔｒ１の間に、新規参入する他の子機２２_２をトリガとするビーコン応答Ｃ１１を受信すれば、待機時間Ｔｒ１を予め決めた一定時間（延長時間Ｔｒ１１）だけ延長する。この場合、子機２１_２の通信部２ａは、延長された待機時間（Ｔｒ１＋Ｔｒ１１）中に、新規参入する更に別の子機２をトリガとするビーコン応答を受信する確率が高くなる。また、子機２１_２がビーコン要求を送信することなく、子機２１_２と親機１との間の通信ルートを構築することができる可能性が高くなる。

さらに、子機２（例えば計時部２ｃまたは制御部２ｄ）は、待機時間の間に受信したビーコン応答の数が多いほど、待機時間の延長時間をより長くするように構成されてもよい。例えば、図７の通信シーケンスにおいて、子機２１_２（例えば通信部２ａまたは制御部２ｄ）は、待機時間Ｔｒ１の間に受信したビーコン応答の数が多いほど、延長時間Ｔｒ１１をより長くする。この場合、子機２１_２の通信部２ａは、受信したビーコン応答の数が多いほど、新規参入する他の子機２をトリガとするビーコン応答を受信する確率が一層高くなる。したがって、子機２１_２の通信部２ａは、子機２１_２がビーコン要求を送信することなく、子機２１_２と親機１との間の通信ルートを構築することができる可能性が一層高くなる。

上述のように、子機２１_２（例えば通信部２ａまたは制御部２ｄ）は、待機時間Ｔｒ１を延長することによって、複数の子機２がネットワークＮ１に新規参入する時に、通信ルートを確立するための通信による通信トラフィックの増大を、さらに抑制することができる。

なお、本実施形態において、使用量の検針対象となる供給媒体として電力を例示しているが、使用量の検針対象となる供給媒体としては、電力以外のガス、水、熱等であってもよい。

本発明の電力線搬送通信端末は、電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に基づく電力線搬送通信を行うように構成される通信部（２ａ）を備える。前記通信部（２ａ）は、ＭＡＣ層（２１２）および上位層（２１５）を含む。前記通信部（２ａ）は、当該電力線搬送通信端末（２３_１ ；２２_２）がネットワーク（Ｎ１）に新規参入する時に、当該通信部の電力線搬送通信端末（２３_１ ；２２_２ ）からのビーコン要求（Ｂ１；Ｂ１１）に対して返信されたビーコン応答（Ｃ１，Ｃ２；Ｃ１１）を受信すれば、前記ＭＡＣ層（２１２）から前記上位層（２１５）へ前記ビーコン応答の受信（Ｄ１，Ｄ２；Ｄ１１）を通知するように構成される。さらに、前記通信部（２ａ）は、当該電力線搬送通信端末（２１ _２ ）がネットワーク（Ｎ１）に新規参入する時に、新規参入する少なくとも他の１つの電力線搬送通信端末（２２ _２ ）からのビーコン要求（Ｂ１１）に対して返信されたビーコン応答（Ｃ１１）を受信すれば、前記ＭＡＣ層（２１２）から前記上位層（２１５）へ前記ビーコン応答（Ｃ１１）の受信（Ｄ１２）を通知するように構成される。

本発明の検針端末（２）は、供給事業者から供給される供給媒体の需要家（３０）における使用量を表す検針情報を生成するように構成される計量部（２ｂ）と、電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に基づく電力線搬送通信を行うことによって、前記検針情報を送信するように構成される通信部（２ａ）とを備える。前記通信部（２ａ）は、ＭＡＣ層（２１２）および上位層（２１５）を含む。前記通信部（２ａ）は、当該検針端末（２３_１ ；２２_２）がネットワーク（Ｎ１）に新規参入する時に、当該通信部の検針端末（２３_１ ；２２_２ ）からのビーコン要求（Ｂ１；Ｂ１１）に対して返信されたビーコン応答（Ｃ１，Ｃ２；Ｃ１１）を受信すれば、前記ＭＡＣ層（２１２）から前記上位層（２１５）へ前記ビーコン応答の受信（Ｄ１，Ｄ２；Ｄ１１）を通知するように構成される。さらに、前記通信部（２ａ）は、当該検針端末（２１ _２ ）がネットワーク（Ｎ１）に新規参入する時に、新規参入する少なくとも他の１つの検針端末（２２ _２ ）からのビーコン要求（Ｂ１１）に対して返信されたビーコン応答（Ｃ１１）を受信すれば、前記ＭＡＣ層（２１２）から前記上位層（２１５）へ前記ビーコン応答（Ｃ１１）の受信を通知するように構成される。

Claims (10)

1. 電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に基づく電力線搬送通信を行うように構成される通信部を備える電力線搬送通信端末であって、
   前記通信部は、ＭＡＣ層および上位層を含み、
   前記通信部は、当該電力線搬送通信端末がネットワークに新規参入する時に、当該通信部の電力線搬送通信端末を含む新規参入する少なくとも１つの電力線搬送通信端末からのビーコン要求に対するビーコン応答を受信すれば、前記ＭＡＣ層から前記上位層へ前記ビーコン応答の受信を通知するように構成される
   ことを特徴とする電力線搬送通信端末。
2. 前記通信部は、
   当該通信部の電力線搬送通信端末がネットワークに新規参入する時に前記ＭＡＣ層が前記上位層からスキャン要求を受けた場合、ビーコン要求をブロードキャスト送信し、
   当該通信部の電力線搬送通信端末がネットワークに参入済である時に、新規参入する少なくとも１つの他の電力線搬送通信端末からのビーコン要求を受信した場合、ビーコン応答をブロードキャスト送信する
   ように構成されることを特徴とする請求項１記載の電力線搬送通信端末。
3. 時間長さをランダムに設定した待機時間を計時するように構成される計時部をさらに備え、
   前記通信部は、当該通信部の電力線搬送通信端末がネットワークに新規参入する時に、起動時から前記待機時間が経過したタイミングで、前記上位層が前記スキャン要求を前記ＭＡＣ層に通知するように構成される
   ことを特徴とする請求項２記載の電力線搬送通信端末。
4. ネットワークに新規参入する時に、起動時から前記待機時間の間に、前記新規参入する少なくとも１つの他の電力線搬送通信端末からのビーコン要求を受信すれば、前記待機時間を延長するように構成されることを特徴とする請求項３記載の電力線搬送通信端末。
5. 前記待機時間の間に受信したビーコン要求の数が多いほど、前記待機時間の延長時間をより長くするように構成されることを特徴とする請求項４記載の通信端末。
6. ネットワークに新規参入する時に、起動時から前記待機時間の間に、前記新規参入する少なくとも１つの電力線搬送通信端末からのビーコン要求に対するビーコン応答を受信すれば、前記待機時間を延長するように構成されることを特徴とする請求項３記載の電力線搬送通信端末。
7. 前記待機時間の間に受信したビーコン応答の数が多いほど、前記待機時間の延長時間をより長くするように構成されることを特徴とする請求項６記載の電力線搬送通信端末。
8. 前記通信部は、当該通信部の電力線搬送通信端末がネットワークに参入した後、前記上位層がスキャン要求を前記ＭＡＣ層に定期的にさらに通知するように構成されることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の電力線搬送通信端末。
9. 前記通信部は、当該通信部の電力線搬送通信端末がネットワークに参入した後、当該通信部の電力線搬送通信端末が参入している前記ネットワークとは異なる識別子の信号を検出したときにのみ、前記上位層がスキャン要求を前記ＭＡＣ層にさらに通知するように構成されることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の電力線搬送通信端末。
10. 供給事業者から供給される供給媒体の需要家における使用量を表す検針情報を生成するように構成される計量部と、
    電力線搬送通信の通信プロトコルであるＧ３−ＰＬＣに従って、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９９０３に基づく電力線搬送通信を行うことによって、前記検針情報を送信するように構成される通信部と
    を備える検針端末であって、
    前記通信部は、ＭＡＣ層および上位層を含み、
    前記通信部は、当該検針端末がネットワークに新規参入する時に、当該通信部の検針端末を含む新規参入する少なくとも１つの検針端末からのビーコン要求に対するビーコン応答を受信すれば、前記ＭＡＣ層から前記上位層へ前記ビーコン応答の受信を通知するように構成される
    ことを特徴とする検針端末。

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