JP2016111428A - Gateway device, smart meter, and wireless mesh network - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スマートメータネットワークにおける通信技術に関するものであり、特にデマンドレスポンスなどの情報をスマートメータに配信するサービスを提供するシステムを実現するゲートウェイ装置、スマートメータおよび無線メッシュネットワークに関する。 The present invention relates to a communication technology in a smart meter network, and more particularly to a gateway device, a smart meter, and a wireless mesh network for realizing a system that provides a service for distributing information such as demand response to a smart meter.
スマートメータは電力サービスを受ける需要家の設備に設置される電力計であり、需要家の使用電力を計測する機能と、使用電力の計測結果を示す計測情報をスマートメータネットワークを通じてサービス提供者に送信することを可能とする通信機能とを備えることで、自動検針を可能とする。 A smart meter is a power meter installed in the facility of a customer who receives power service, and transmits the function to measure the power used by the customer and the measurement information indicating the measurement result of the power used to the service provider through the smart meter network. By providing a communication function that enables the automatic meter reading, automatic meter reading can be performed.
スマートメータネットワークの接続形態の一つとして、無線メッシュネットワークが採用されている。無線メッシュネットワークは、複数のノードが無線リンクによって相互に接続され、各ノードが通信の終端ノードであると同時に中継ノードとしての機能をも持つという特徴を有するネットワークである。 As one of the connection forms of the smart meter network, a wireless mesh network is adopted. A wireless mesh network is a network having a feature that a plurality of nodes are connected to each other by wireless links, and each node has a function as a relay node as well as a terminal node of communication.
一般的に、このような無線メッシュネットワークは、コスト削減、干渉回避などを理由として、小電力の通信機を低速の通信方式によって接続し、通信機間で制御パケットを送受信することによって通信経路を構築する。無線メッシュネットワークの通信経路の制御方式が非特許文献1に記載されている。自動検針のようなデータ収集をアプリケーションとする場合、非特許文献1に記載されている制御方式、具体的には、ノードがデータ収集ノードをルートとするツリー構造を構成する方式が用いられる。
In general, such a wireless mesh network connects a low-power communication device using a low-speed communication method and transmits a control packet between the communication devices for cost reduction, interference avoidance, and the like. To construct. Non-Patent
デマンドレスポンスは、電力サービスの提供者が、価格等の需要家に対するサービス内容を変化させることで、電力の需要量を変動させ、需給関係を調整することをいう。デマンドレスポンスを実現するためには、サービス提供者が需要家に対してサービス内容が変化することを通知するための通信ネットワークを要する。サービス提供者が、かかる通信ネットワークとしてスマートメータネットワークを活用することは、新たな通信回線を必要としない利点がある。 Demand response means that the power service provider changes the amount of power demand and adjusts the supply-demand relationship by changing the service content for the customer such as price. In order to realize the demand response, a communication network is required for the service provider to notify the customer that the service content changes. Use of a smart meter network as such a communication network by a service provider has an advantage of not requiring a new communication line.
低速の通信方式により構成されるスマートメータネットワークにおいて、自動検針に加えてデマンドレスポンス及びその他の追加のアプリケーションを実現する場合、通信量が大きくなる。一般的に、サービス提供者のコアネットワークは、光ファイバ、セルラー無線などの高速な通信方式によって接続されるため、低速無線通信方式による無線メッシュネットワークが通信容量のボトルネックになるという問題があった。 In a smart meter network configured by a low-speed communication method, when realizing demand response and other additional applications in addition to automatic meter reading, the amount of communication increases. In general, the service provider's core network is connected by a high-speed communication method such as optical fiber or cellular radio, so there is a problem that a wireless mesh network using a low-speed wireless communication method becomes a bottleneck in communication capacity. .
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通信量の増加を抑えてスマートメータネットワークを利用したデマンドレスポンスを実現することが可能なゲートウェイ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a gateway device capable of realizing a demand response using a smart meter network while suppressing an increase in communication amount.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、スマートメータネットワークに適用される無線メッシュネットワークをスマートメータとともに形成するゲートウェイ装置であって、前記無線メッシュネットワークを制御するための制御メッセージと、サービス提供者からの情報をスマートメータへ配信するための配信メッセージとを結合させる結合手段と、前記結合手段により結合された後のメッセージを送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a gateway device that forms a wireless mesh network applied to a smart meter network together with the smart meter, and controls the wireless mesh network. Combining means for combining a message with a delivery message for distributing information from a service provider to a smart meter, and transmission means for transmitting the message after being combined by the combining means, To do.
本発明によれば、通信量の増加を抑えてスマートメータネットワークを利用したデマンドレスポンスを実現することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to realize a demand response using a smart meter network while suppressing an increase in communication amount.
以下に、本発明の実施の形態にかかるゲートウェイ装置、スマートメータおよび無線メッシュネットワークを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a gateway device, a smart meter, and a wireless mesh network according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態.
図1は、本実施の形態にかかるゲートウェイ装置およびスマートメータを備えたスマートメータネットワークの構成例を示す図である。以下の説明では、ゲートウェイ装置をゲートウェイと記載する。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a smart meter network including a gateway device and a smart meter according to the present embodiment. In the following description, the gateway device is referred to as a gateway.
本実施の形態のスマートメータネットワークは、複数のスマートメータ1であるスマートメータ11から115、およびゲートウェイ2により形成された無線メッシュネットワーク101と、図示を省略したサーバ、ルータなどの様々な装置によって構成されたサービス提供者のコアネットワーク102とを備える。サービス提供者のコアネットワーク102には、サーバ等において動作している自動検針アプリケーション3、デマンドレスポンスアプリケーション4およびその他のアプリケーション5が存在する。以下、サービス提供者のコアネットワーク102を単にコアネットワーク102と記載する。
The smart meter network of the present embodiment includes a
ゲートウェイ2は無線メッシュネットワーク101とコアネットワーク102の境界に設置される装置であり、コアネットワーク102と各スマートメータ1との間で情報通信をするために必要な転送機能およびプロトコル変換機能を有するとともに、無線メッシュネットワーク101の管理を行う機能を有する。
The
ここで、図2を参照しながら、よく知られた方法であるRPL(Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks)方式によりゲートウェイ2が無線メッシュネットワーク101の管理を行う基本的なメカニズムを説明する。このメカニズムの詳細は非特許文献1、および非特許文献1から参照される文献に詳述されているため、ここでは概略のみを説明する。
Here, a basic mechanism by which the
ゲートウェイ2はRPLにおけるツリー構造DODAG(Destination Oriented Directed Acyclic Graph)のルートとして動作し、自身がルートであることを示すDIO(DODAG Information Object)メッセージを送信する。なお、説明の便宜上、ゲートウェイ2が送信したDIOメッセージをDIOメッセージ31と称する。図2に示したように、ゲートウェイ2から送信された無線通信メッセージが到達可能な範囲である通信可能範囲200にはスマートメータ11、12および13が配置されているものとして説明を続ける。スマートメータ11、12および13は、ゲートウェイ2から送信されたDIOメッセージ31を受信し、受信したメッセージを確認してゲートウェイ2がDODAGにおける親であることを認識するとともに、DIOメッセージ31に含まれるランクと呼ばれるルートからの距離を示す情報の値を増加させて、DIOメッセージを再送信する。再送信は転送ともいう。スマートメータ11、12および13により再送されたメッセージは、メッセージの到達可能範囲に配置されているスマートメータ1およびゲートウェイ2により受信され、必要に応じてさらに再送信される。ここでは、スマートメータ11により再送されたメッセージの到達可能範囲に位置しているスマートメータ1の動作を例に説明を続ける。図2に示したように、スマートメータ11より送信されたメッセージの到達可能範囲である通信可能範囲201にはスマートメータ12、14および15,ゲートウェイ2が配置されているものとする。なお、スマートメータ11が送信したDIOメッセージをDIOメッセージ32と称する。
The
スマートメータ11が再送したDIOメッセージ32は、スマートメータ12、14および15,ゲートウェイ2により受信される。ここで、各スマートメータ1は、ゲートウェイ2、他のスマートメータ1からDIOメッセージを受信する可能性があり、送信元が異なるDIOメッセージを受信した場合、受信したDIOメッセージに含まれているランクを比較し、最も小さい値のランクを含んだDIOメッセージの送信元をDODAGにおける親ノードと判定する。そのため、スマートメータ14および15は、DIOメッセージ32を受信すると、その送信元であるスマートメータ11を親ノードと判定し、ランク値を増加させてからDIOメッセージを再送信する。一方、スマートメータ12はゲートウェイ2から送信されるDIOメッセージ31を受信可能であるため、DIOメッセージ32を受信した場合、送信元のスマートメータ11を親ノードとは判定せずに無視する。同様にルートであるゲートウェイ2もスマートメータ11が送信したDIOメッセージ32を無視する。
The
その他のスマートメータ1もDIOメッセージを受信した場合に同様の処理を実行することにより、ゲートウェイ2が送信したDIOメッセージは0以上のスマートメータ1を経て、到達可能な全てのスマートメータ1に配布される。このようにして、各スマートメータ1が親ノードを決定することにより、各スマートメータ1からゲートウェイ2への通信経路であるDODAGを構築する。また、ゲートウェイ2から各スマートメータ1までの通信経路のゲートウェイ2への通知は、図2に例示するように、各スマートメータ1が自装置の識別子を含むDAO(Destination Advertisement Object)メッセージ41を構築されたDODAGに沿って、ゲートウェイ2に向かって送信することで行う。なお、図2では、スマートメータ113がDAOメッセージ41を送信する例を示したが、その他のスマートメータ1も同様に、親ノードを決定すると、決定した親ノード経由でDAOメッセージをゲートウェイ2へ送信して通信経路を通知する。
When the other
DIOメッセージは、経路情報が有効であることを示すために一定のアルゴリズムに基づき、DODAGのルートから繰り返し送信される。ゲートウェイ2および各スマートメータ1は、この送信間隔を一定の上限に達するまで送信を行うたびに指数関数的に増加させることによって、DIOメッセージの送信数が多くなりすぎないように調整する。一方、障害を検知した場合や設定が変更された場合などには、迅速にDIOメッセージを全てのノードに行きわたらせるため、上記送信間隔を最も小さな初期値に戻して送信を行う。上記送信間隔はDIOタイマで示される間隔である。
The DIO message is repeatedly transmitted from the DODAG route based on a certain algorithm to indicate that the route information is valid. The
本発明は、上述した手順で送信されるDIOメッセージおよびDAOメッセージにアプリケーション情報を追加することによって、アプリケーションの追加に伴う送信メッセージ数の増加を抑制するものである。 In the present invention, application information is added to the DIO message and DAO message transmitted in the above-described procedure, thereby suppressing an increase in the number of transmitted messages accompanying the addition of an application.
ゲートウェイ2の内部構成例について、図3を参照しながら説明する。図3は、ゲートウェイ2の内部構成例を示す図である。ゲートウェイ2は、無線信号を送受信するアンテナ21と、アンテナ21を介してスマートメータ1との間で無線通信を行う送受信部22と、コアネットワーク102との間でデータ通信を行う送受信部23と、図示を省略したCPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、CPUの作業領域として使用されるRAM(Random Access Memory)等により構成され、CPUが制御プログラムを実行することによりゲートウェイ2の各部の動作を制御する制御部24と、各種情報を記憶する記憶部25と、を備えている。
An example of the internal configuration of the
制御部24は、自動検針とデマンドレスポンスを含むアプリケーションに関して、無線メッシュネットワーク101で用いられる通信方式とコアネットワーク102で用いられる通信方式を変換するプロトコル変換部24Aと、RPLメッセージの送受信によって無線メッシュネットワーク101の経路を制御する無線経路制御部24Bと、現在時刻を管理する時刻管理部24Cと、を備えている。
The
コアネットワーク102を構成しているサーバは、電力の需給関係を基にデマンドレスポンスを発令するか否かを判断し、発令することを決定すると、デマンドレスポンス要求をゲートウェイ2に対して送信する。図4にデマンドレスポンス要求が含む情報を例示する。図4に示した情報のうち、DR情報IDは、デマンドレスポンス情報であるDR情報を一意に識別するための情報である。事業者IDはサービス提供者を識別する情報である。対象グループは、デマンドレスポンスの対象となる需要家を示す情報である。予報時刻は、需要家に対してデマンドレスポンス要求を提示する時刻および緊急度を示す情報である。DR情報はデマンドレスポンスで提示する料金等のサービス内容を示す情報であり、開始時刻、終了時刻、料金情報などが含まれる。ゲートウェイ2は、デマンドレスポンス要求を受信すると、予報時刻に従い、対象グループが示すスマートメータ1へデマンドレスポンス要求を送信する。
The servers constituting the
次に、ゲートウェイ2の特徴的な動作、具体的には、デマンドレスポンス要求を受信した場合の動作について、図5を用いて説明する。図5は、デマンドレスポンス要求を受信した場合にゲートウェイ2の制御部24が実行する動作を示すフローチャートである。
Next, a characteristic operation of the
ゲートウェイ2の制御部24は、コアネットワーク102からデマンドレスポンス要求を受信すると、まず、無線メッシュネットワーク101内へ送信するメッセージ数の節減が必要か否かを確認する(ステップS11)。制御部24は、例えば、受信したデマンドレスポンス要求に含まれている対象グループ情報を確認し、対象グループに属するスマートメータ1が少ない場合には、送信メッセージ数を節減する必要性が低く、節減が不要と判断する。対象グループに属するスマートメータ1が少ないか否かは、例えば、対象グループに属するスマートメータ1の数を予め決められているしきい値と比較することにより判断する。送信メッセージ数の節減が不要な場合(ステップS11:No)、通常の手順により、デマンドレスポンス要求を対象の需要家に設置されたスマートメータ1へ送信する(ステップS19)。具体的には、デマンドレスポンス要求をDIOメッセージと組み合わせることなく、対象とするグループに属する各スマートメータ1へ送信する。一般的に、ユニキャスト通信もしくはマルチキャスト通信によって、対象とするグループに属するスマートメータ1の全てにデマンドレスポンス要求を行きわたらせる。なお、本送信方法は、DIOメッセージと独立してデマンドレスポンス要求を送信するため、後述する、DIOメッセージとデマンドレスポンス要求を結合して送信する方法とは異なり、メッセージ送信数を減少させる効果を得ることはできない。
When receiving the demand response request from the
一方、送信メッセージ数の節減が必要な場合(ステップS11:Yes)、デマンドレスポンス要求を低遅延で伝送する必要があるか否かを確認する(ステップS12)。制御部24は、例えば、受信したデマンドレスポンス要求に含まれている予報時刻情報を確認し、例えば、現在時刻と予報時刻の差が予め決められているしきい値よりも小さい場合には、低遅延伝送が必要と判断する。また、緊急度が高い場合にも低遅延伝送が必要と判断する。
On the other hand, when it is necessary to reduce the number of transmitted messages (step S11: Yes), it is confirmed whether or not the demand response request needs to be transmitted with low delay (step S12). For example, the
デマンドレスポンス要求の低遅延伝送が必要な場合(ステップS12:Yes)、制御部24は、繰り返し送信するDIOメッセージの内容を更新するとともにデマンドレスポンス要求と結合する(ステップS13)。すなわち、制御部24は、まず、DIOメッセージ中に経路変更を示す情報を付与することによりDIOメッセージを更新する。これは後に述べる、スマートメータ1がDIOメッセージを受信した場合において、スマートメータ1がRPLの規約に基づいてDIOタイマを初期化することとなり、DIOメッセージおよび結合されたデマンドレスポンス要求を無線メッシュネットワーク101全体に迅速に伝送させる効果をもたらすためである。例えば、DIOメッセージ中の情報要素であるVersion Numberを前回送信時の値からインクリメントすることにより、経路変更を示す情報が付与されたDIOメッセージを生成できる。Version Numberをインクリメントする方法が一般的であるが、本実施の形態における経路変更を示す情報の付与は、これに限定されない。次に、制御部24は、上記の更新後のDIOメッセージにデマンドレスポンス要求を結合する。この結合処理では、例えば、デマンドレスポンス要求を新たに定義するRPL制御メッセージオプションとしてエンコードし、DIOメッセージのオプションフィールドに格納する。なお、このとき、制御部24は、以前に送信したDIOメッセージに結合されたデマンドレスポンス要求を、DIOメッセージから取り除いた上で新たなデマンドレスポンス要求を結合してもよいし、以前のデマンドレスポンス要求がDIOメッセージに結合されたまま、新たなデマンドレスポンス要求を追加で結合してもよい。また、以前に送信したDIOメッセージに複数のデマンドレスポンス要求が結合されている場合には、それぞれについて上記の選択をすることができる。すなわち、以前に送信したDIOメッセージに結合されている複数のデマンドレスポンス要求のうち、一部を取り除いてから新たなデマンドレスポンス要求を追加で結合してもよいし全てを取り除いてから新たなデマンドレスポンス要求を追加で結合してもよい。全て残した状態で新たなデマンドレスポンス要求を追加で結合しても構わない。
When low-delay transmission of a demand response request is necessary (step S12: Yes), the
ここで、DIOメッセージにデマンドレスポンス要求を結合する動作において、以前に送信したDIOメッセージに結合されているデマンドレスポンス要求をどのように取り扱うかについて、図6を参照しながら説明する。 Here, how to handle the demand response request combined with the previously transmitted DIO message in the operation of combining the demand response request with the DIO message will be described with reference to FIG.
図6は、制御部24が保持するスマートメータ管理テーブルの一例を示す図である。スマートメータ管理テーブルには、“スマートメータ”と記載されたスマートメータ1の識別情報と、スマートメータ1のIP(Internet Protocol)アドレスと、スマートメータ1が所属するデマンドレスポンスで用いられるグループを示す所属グループと、ゲートウェイ2が各スマートメータ1から到達確認を受信したデマンドレスポンス要求のDR情報IDを示す受信確認済DR情報IDとが関連付けられた状態で登録されている。到達確認は、スマートメータ1がデマンドレスポンス要求を受信した場合に送信されるメッセージであり、到達確認にはスマートメータ1が受信したデマンドレスポンス要求に含まれているDR情報IDと同じ値のDR情報IDが設定される。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a smart meter management table held by the
制御部24は、スマートメータ管理テーブルに登録されている情報から、過去のデマンドレスポンス要求の再送信が必要なスマートメータ1が存在するかどうかを判別する。過去のデマンドレスポンス要求とは、対象のスマートメータ1に宛てて送信済みのデマンドレスポンス要求を意味する。上記の受信確認済DR情報IDを確認することにより、この判別が可能である。例えば、図6に示したG1グループに所属するスマートメータA、BおよびDの場合、制御部24は、スマートメータA、BおよびDに対し、DR情報IDが「3」のデマンドレスポンス要求を送信済みであり、このデマンドレスポンス要求の到達確認をスマートメータAおよびBからは受信済みであるがスマートメータDからは受信していないことが分かる。そのため、制御部24は、DR情報IDが「3」のデマンドレスポンス要求の送信が必要と判断する。過去のデマンドレスポンス要求の再送信が必要なスマートメータ1が存在しない場合、過去のデマンドレスポンス要求をDIOメッセージから取り除いた上で、新たなデマンドレスポンス要求を結合する。新たなデマンドレスポンス要求とは、コアネットワーク102から受信したデマンドレスポンス要求のうち、無線メッシュネットワーク101内へ送信されたことがないデマンドレスポンス要求を意味する。過去のデマンドレスポンス要求の送信が必要なスマートメータ1が存在する場合、過去のデマンドレスポンス要求が結合された状態のDIOメッセージに対し、さらに、新たなデマンドレスポンス要求を結合する。これ以外にも、過去のデマンドレスポンス要求が無効となり送信が不要となる場合、過去のデマンドレスポンス要求の蓄積によってDIOメッセージが大きくなりすぎる場合、などを条件として、制御部24は、過去のデマンドレスポンス要求をDIOメッセージから取り除くようにしても構わない。
The
図5に示した動作の説明に戻り、制御部24は、DIOメッセージの更新および更新後のDIOメッセージとデマンドレスポンス要求の結合が終了すると、デマンドレスポンス要求が結合された状態のDIOメッセージを送信し(ステップS14)、DIOタイマを初期化する(ステップS15)。DIOメッセージは、図2を用いて説明した手順に従い、無線メッシュネットワーク101内の各スマートメータ1へ到達する。DIOタイマは、DIOメッセージの送信間隔を示すタイマである。DIOタイマは、同じ内容のDIOメッセージが繰り返し送信されている状態においては、一定の法則に従って徐々に値が大きくなり、規定された上限値となるまで増加を続ける。DIOタイマの初期化を行うと、DIOメッセージの送信間隔が最小値となる。DIOタイマを初期化することでDIOメッセージの再送信の間隔を短縮し、無線通信中の損失により初回に送信したDIOメッセージが到達しなかったスマートメータ1に対しても、DIOメッセージに結合されたデマンドレスポンス要求を迅速に到達させることができる。
Returning to the description of the operation shown in FIG. 5, when the update of the DIO message and the combination of the updated DIO message and the demand response request are completed, the
上記の動作に対し、デマンドレスポンス要求の低遅延伝送が必要ない場合(ステップS12:No)、制御部24は、DIOメッセージの内容を更新することなくデマンドレスポンス要求と結合する(ステップS16)。このステップS16の処理は、上述したステップS13における、経路変更を示す情報を付与することによりDIOメッセージを更新する処理を除いた動作、すなわち、経路変更を示す情報をDIOメッセージに付与することなく、デマンドレスポンス要求を新たに定義するRPL制御メッセージオプションとしてエンコードすることで、DIOメッセージと結合する。
If low-delay transmission of a demand response request is not necessary for the above operation (step S12: No), the
その後、制御部24は、DIOタイマが満了後に、上記のステップS16で生成したDIOメッセージ、すなわち、デマンドレスポンス要求が結合されたDIOメッセージを送信する(ステップS17)。そして、DIOタイマを再起動する(ステップS18)。すなわち、制御部24は、デマンドレスポンス要求と結合したDIOメッセージを直ちに送信せず、デマンドレスポンス要求を受信する前にスケジューリングされていた、DIOメッセージを次回送信するタイミングを待つ。また、DIOメッセージの送信後にDIOタイマを初期値に戻さずに、通常のRPLのメカニズムに基づき再設定する。これらにより、DIOメッセージの送信数を抑制する効果が得られる。
Thereafter, after the DIO timer expires, the
なお、当業者にとっては上述した2つの送信方法、すなわち、送信メッセージ数の節減が必要な場合に実行する送信方法を基に、例えば、経路変更を示す情報を含まないDIOメッセージとデマンドレスポンス要求を結合しDIOタイマの満了を待たずにDIOメッセージを送信するなどの中間的な送信方法を容易に類推することが可能と考えられるが、それらについての説明は省略する。 For those skilled in the art, based on the above-mentioned two transmission methods, that is, the transmission method executed when the number of transmission messages needs to be reduced, for example, a DIO message not including information indicating a route change and a demand response request are sent. Although it is considered possible to easily analogize intermediate transmission methods such as combining and transmitting a DIO message without waiting for the DIO timer to expire, description thereof will be omitted.
次に、ゲートウェイ2の制御部24が、デマンドレスポンス要求の受信確認をスマートメータ1から受信した場合の処理について説明する。詳細については後述するが、スマートメータ1は、デマンドレスポンス要求を受信した場合に、要求送信元のゲートウェイ2へデマンドレスポンス要求の受信確認を送信する。このとき、スマートメータ1は、デマンドレスポンス要求の受信確認をDAOメッセージと結合して送信することが可能な構成となっている。ゲートウェイ2の制御部24は、デマンドレスポンス要求の受信確認とDAOメッセージが結合されたメッセージを適切に処理するため、結合されたメッセージを受信した場合には、デマンドレスポンス要求の受信確認とDAOメッセージを分離する。制御部24は、上記の分離処理を経て分離されたDAOメッセージを非特許文献1に規定される方法で処理する。また、制御部24は、分離されたデマンドレスポンス要求の受信確認から、送信元のスマートメータ1の識別子とDR情報IDを取り出し、これらの情報に基づいて、図6に示したスマートメータ管理テーブルを更新する。本実施の形態では方法を明示しないが、デマンドレスポンス要求の受信確認の受信処理の結果をコアネットワーク102に通知することも可能である。
Next, processing when the
スマートメータ1の内部構成例について、図7を用いて説明する。図7は、スマートメータ1の内部構成例を示す図である。スマートメータ1は、無線信号を送受信するアンテナ11と、アンテナ11を介してスマートメータ1もしくはゲートウェイ2との間で無線通信を行う送受信部12と、図示を省略したCPU、制御プログラムを記憶するROM、CPUの作業領域として使用されるRAM等により構成され、CPUが制御プログラムを実行することによりスマートメータ1の各部の動作を制御する制御部13と、各種情報を記憶する記憶部14と、デマンドレスポンス要求の内容表示などを行うユーザインタフェース15と、需要家が使用する電力を測定する検針部16と、を備えている。
An example of the internal configuration of the
制御部13は、自動検針、デマンドレスポンスを含むアプリケーションの制御、およびアプリケーションで発生する通信の終端を行うアプリケーション部13Aと、RPLメッセージの送受信によって無線メッシュネットワーク101の経路を制御する無線経路制御部13Bと、現在時刻を管理する時刻管理部13Cと、を備えている。
The
次に、スマートメータ1の特徴的な動作、具体的には、DIOメッセージを受信した場合の動作について、図8を用いて説明する。図8は、DIOメッセージを受信した場合にスマートメータ1の制御部13が実行する動作を示すフローチャートである。
Next, a characteristic operation of the
スマートメータ1の制御部13は、DIOメッセージを受信すると、まず、DIOメッセージに未受信のデマンドレスポンス要求が含まれているかどうか、すなわち、未受信のデマンドレスポンス要求が結合されたDIOメッセージかどうかを確認する(ステップS21)。
When receiving the DIO message, the
DIOメッセージに未受信のデマンドレスポンス要求が含まれている場合(ステップS21:Yes)、デマンドレスポンス要求のDR情報IDを記録し、デマンドレスポンス要求をアプリケーション部13Aに受け渡す(ステップS22)。なお、記録したDR情報IDは、のちにデマンドレスポンス要求の受信確認をDAOメッセージに結合してゲートウェイ2へ送信する際、受信確認に含めて送信する。そのため、ゲートウェイ2は、DAOメッセージを受信した場合、それに含まれているDR情報IDが示すデマンドレスポンス要求をスマートメータ1が受信したことを認識できる。
When the unreceived demand response request is included in the DIO message (step S21: Yes), the DR information ID of the demand response request is recorded, and the demand response request is transferred to the application unit 13A (step S22). The recorded DR information ID is included in the reception confirmation when the reception confirmation of the demand response request is combined with the DAO message and transmitted to the
DIOメッセージに未受信のデマンドレスポンス要求が含まれていない場合(ステップS21:No)、および上記ステップS22の処理を終了した場合、制御部13は、通常のRPLメッセージ処理、具体的には、非特許文献1の規定に従ったRPLメッセージ処理を行う(ステップS23)。制御部13は、本処理において経路変更の有無およびDAOメッセージ送信の要否を示す情報を取得する。
When the unreceived demand response request is not included in the DIO message (step S21: No), and when the process of step S22 is terminated, the
次に、制御部13は、経路変更があったかどうかを確認し(ステップS24)、経路変更ありの場合(ステップS24:Yes)、DIOタイマを初期化する(ステップS25)。
Next, the
経路変更なしの場合(ステップS24:No)、および上記ステップS25の処理を終了した場合、制御部13は、DIOメッセージを更新して送信する(ステップS26)。具体的には、非特許文献1の規定に従って、前回送信したDIOメッセージに結合されているデマンドレスポンス要求を全て削除し、さらに、受信したDIOメッセージに含まれるデマンドレスポンス要求を全て追加した上で送信する。
When there is no route change (step S24: No) and when the process of step S25 is terminated, the
制御部13は、次に、DAOメッセージの送信が必要か否かを確認し(ステップS27)、DAOメッセージの送信が不要の場合(ステップS27:No)、処理を終了する。一方、DAOメッセージの送信が必要な場合(ステップS27:Yes)、過去のDIOメッセージ受信時に記録した分も含め、上記ステップS22で記録したDR情報IDをDAOメッセージに追加し、DR情報IDが結合されたDAOメッセージを生成する(ステップS28)。生成するDAOメッセージには、自スマートメータの識別情報も含ませる。そして、制御部13は、生成したDAOメッセージをゲートウェイ2へ送信する(ステップS29)。ここで、ステップS28においてDAOメッセージに結合されたDR情報IDは、記録から削除し、一度だけDAOメッセージに結合されることとする。
Next, the
DR情報IDとスマートメータ1の識別情報とをDAOメッセージに結合する2つの方法を示す。第一の方法では、ゲートウェイ2においてデマンドレスポンス要求とDIOメッセージを結合する方法と同様に、新たに定義するRPL制御メッセージオプションとしてエンコードする。また、第二の方法では、非特許文献1に定義される、RPL Target Descriptorオプションとしてエンコードする。いずれの方法を使用しても構わない。
Two methods for combining the DR information ID and the identification information of the
上述したDIOメッセージ受信時の処理によって、ゲートウェイ2の選択したデマンドレスポンス要求の送信方法がスマートメータ1においても継承される。すなわち、ゲートウェイ2がデマンドレスポンス要求を迅速に伝送する目的で、経路変更ありとして送信したDIOメッセージは、中継するスマートメータ1においてもDIOタイマを初期化するため、迅速に転送される。また、デマンドレスポンス要求はDIOメッセージと結合されたまま転送されるため、スマートメータ1における送信メッセージ数もゲートウェイ2における送信メッセージ数と同様に小さく抑える効果をもたらす。さらに、スマートメータ1がDAOメッセージとデマンドレスポンス要求の受信確認を示す情報とを結合して送信するため、受信確認のメッセージの送信数を増加させることなく、ゲートウェイ2はデマンドレスポンス要求をどのスマートメータ1が受信したかを認識することができる。
The
なお、本実施の形態で示した上記の概念は、様々な実施形態に拡張することが可能である。第一に、上記以外のRPL制御メッセージとデマンドレスポンス情報もしくはその受信確認を結合して送信する形態とすることができる。例えば、ゲートウェイ2からスマートメータ1に対して送信するDAO−ACKメッセージをデマンドレスポンス要求と結合させることが可能である。第二に、RPL以外の制御メッセージとデマンドレスポンス情報もしくはその受信確認を結合して送信する形態とすることができる。制御メッセージの例として、SNMP(Simple Network Management Protocol)のような危機管理プロトコルや、PANA(Protocol for carrying Authentication for Network Access)のような認証プロトコル、自動検針情報を送受するアプリケーションプロトコルなどにおけるメッセージとデマンドレスポンス情報もしくはその受信確認を結合させることが可能である。
Note that the concept described in this embodiment can be extended to various embodiments. First, the RPL control message other than the above and demand response information or reception confirmation thereof may be combined and transmitted. For example, a DAO-ACK message transmitted from the
以上のように、本実施の形態にかかるスマートメータネットワークにおいて、ゲートウェイ2は、コアネットワーク102からデマンドレスポンス要求を受信し、無線メッシュネットワーク101内へ送信するメッセージ数を節減する必要がある場合、無線メッシュネットワーク101内へ繰り返し送信しているDIOメッセージと結合させて送信することとした。また、無線メッシュネットワーク101内の各スマートメータ1へデマンドレスポンス要求を迅速に届けたい場合には、DIOメッセージの経路情報を更新してからデマンドレスポンス要求を結合して送信することとした。これにより、通信量の増加を抑えてスマートメータネットワークを利用したデマンドレスポンスを実現することができる。
As described above, in the smart meter network according to the present embodiment, the
また、スマートメータ1は、DIOメッセージを受信した場合、デマンドレスポンス要求が結合されているかどうかを確認し、結合されている場合には、結合されている情報のうち、DR情報IDを記憶し、さらに、経路変更があったかどうかを確認しつつDIOメッセージを転送し、経路変更があった場合にはDIOタイマを初期化することとした。これにより、デマンドレスポンス要求を無線メッシュネットワーク101内の各スマートメータ1へ迅速に届けることができる。加えて、記憶しておいたDR情報IDをDAOメッセージに結合させて送信することにより、デマンドレスポンス要求を受信したことをゲートウェイ2へ通知することとした。これにより、デマンドレスポンス要求を無線メッシュネットワーク101内の各スマートメータ1へ迅速に届けることができるとともに、通信量の増加をさらに抑えることができる。
In addition, when the
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
11から115 スマートメータ、2 ゲートウェイ装置、3 自動検針アプリケーション、4 デマンドレスポンスアプリケーション、5 その他のアプリケーション、11,21 アンテナ、12,22,23 送受信部、13,24 制御部、13A アプリケーション部、13B,24B 無線経路制御部、13C,24C 時刻管理部、14,25 記憶部、15 ユーザインタフェース、16 検針部、24A プロトコル変換部、101 無線メッシュネットワーク、102 サービス提供者のコアネットワーク。 1 1 to 1 15 smart meter, 2 gateway device, 3 automatic meter reading application, 4 demand response application, 5 other application, 11, 21 antenna, 12, 22, 23 transmission / reception unit, 13, 24 control unit, 13A application unit, 13B, 24B Wireless route control unit, 13C, 24C Time management unit, 14, 25 Storage unit, 15 User interface, 16 Meter reading unit, 24A Protocol conversion unit, 101 Wireless mesh network, 102 Core network of service provider.
Claims (15)
前記無線メッシュネットワークを制御するための制御メッセージと、サービス提供者からの情報をスマートメータへ配信するための配信メッセージとを結合させる結合手段と、
前記結合手段により結合された後のメッセージを送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするゲートウェイ装置。 A gateway device that forms a wireless mesh network applied to a smart meter network together with a smart meter,
Coupling means for combining a control message for controlling the wireless mesh network and a delivery message for delivering information from a service provider to a smart meter;
Transmitting means for transmitting a message after being combined by the combining means;
A gateway device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のゲートウェイ装置。 The combining unit combines the control message and the delivery message when receiving information from the service provider in a state where the number of messages transmitted into the wireless mesh network needs to be reduced.
The gateway device according to claim 1.
前記結合手段は、前記サービス提供者からの情報に基づいて、前記サービス提供者からの情報を迅速に伝送させる必要があるか否かを判別し、迅速に伝送させる必要がある場合には、前記制御メッセージの送信を繰り返す間隔を最も短い長さに変更する処理を併せて行い、
前記送信手段は、前記結合手段が前記制御メッセージの送信を繰り返す間隔を最も短い長さに変更する処理を行った場合、前記結合手段により結合された後のメッセージを直ちに送信する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のゲートウェイ装置。 The control message is repeatedly transmitted, and the setting of the interval for repeated transmission can be changed,
The combining means determines whether it is necessary to quickly transmit information from the service provider based on information from the service provider, and if it is necessary to quickly transmit information, In addition to the process of changing the interval to repeat the transmission of control messages to the shortest length,
The transmission means immediately transmits a message after being combined by the combining means when the combining means has performed processing to change the interval for repeating the transmission of the control message to the shortest length,
The gateway device according to claim 1 or 2, wherein
ことを特徴とする請求項1、2または3に記載のゲートウェイ装置。 The control message is a Routing Protocol For Low-Power and Lossy Networks control message.
The gateway device according to claim 1, 2, or 3.
ことを特徴とする請求項4に記載のゲートウェイ装置。 The control message is a DODAG Information Object.
The gateway device according to claim 4.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のゲートウェイ装置。 The control message is Destination Advertisement Object Acknowledgment of Routing Protocol For Low-Power and Lossy Networks.
The gateway device according to claim 1 or 2, wherein
ことを特徴とする請求項1、2または3に記載のゲートウェイ装置。 The control message is a Simple Network Management Protocol control message.
The gateway device according to claim 1, 2, or 3.
ことを特徴とする請求項1、2または3に記載のゲートウェイ装置。 The control message is a protocol for carrying Authentication for Network Access control message.
The gateway device according to claim 1, 2, or 3.
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一つに記載のゲートウェイ装置。 The delivery message is a demand response request.
The gateway device according to any one of claims 1 to 8, wherein
サービス提供者からの情報を配信するための配信メッセージを受信した場合に、受信した配信メッセージの識別情報を、前記無線メッシュネットワークを制御するために送信する制御メッセージと結合させる結合手段と、
前記結合手段により生成された、前記識別情報が結合された制御メッセージを前記ゲートウェイ装置宛に送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするスマートメータ。 A smart meter that forms a wireless mesh network applied to a smart meter network together with a gateway device,
Coupling means for combining identification information of the received delivery message with a control message to be sent to control the wireless mesh network when receiving a delivery message for delivering information from a service provider;
Transmitting means for transmitting the control message generated by the combining means combined with the identification information to the gateway device;
A smart meter characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項10に記載のスマートメータ。 The control message is a Routing Protocol For Low-Power and Lossy Networks control message.
The smart meter according to claim 10.
ことを特徴とする請求項11に記載のスマートメータ。 The control message is a Destination Advertisement Object,
The smart meter according to claim 11.
ことを特徴とする請求項10に記載のスマートメータ。 The control message is a Simple Network Management Protocol control message.
The smart meter according to claim 10.
ことを特徴とする請求項10に記載のスマートメータ。 The control message is a protocol for carrying Authentication for Network Access control message.
The smart meter according to claim 10.
請求項10に記載のスマートメータと、
を備えることを特徴とする無線メッシュネットワーク。 The gateway device according to claim 1,
A smart meter according to claim 10;
A wireless mesh network comprising:
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