JP2016111428A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】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、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制御部２４と、結合された後のメッセージを送信する送受信部２２と、を備える。【選択図】図３

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。

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。

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。

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。

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。

ＲＦＣ ６５５０ ＲＰＬ： Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｌｏｓｓｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6550.txt

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。

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。

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。

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。

本発明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 ゲートウェイが無線メッシュネットワークの管理を行う方法の一例を示す図 ゲートウェイの内部構成例を示す図 デマンドレスポンス要求が含む情報の一例を示す図 デマンドレスポンス要求を受信したゲートウェイが実行する動作を示すフローチャート スマートメータ管理テーブルの一例を示す図 スマートメータの内部構成例を示す図 ＤＩＯメッセージを受信したスマートメータが実行する動作を示すフローチャート

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (15)

1. 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ゲートウェイ装置。
2. 前記結合手段は、前記無線メッシュネットワーク内へ送信するメッセージ数の節減が必要な状態において前記サービス提供者からの情報を外部ネットワークから受信すると、前記制御メッセージと前記配信メッセージを結合する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
3. 前記制御メッセージは、繰り返し送信され、かつ繰り返し送信する間隔の設定が変更可能であり、
   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。
4. 前記制御メッセージをRouting Protocol For Low-Power and Lossy Networksの制御メッセージとする、
   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。
5. 前記制御メッセージをDODAG Information Objectとする、
   ことを特徴とする請求項４に記載のゲートウェイ装置。
6. 前記制御メッセージをRouting Protocol For Low-Power and Lossy NetworksのDestination Advertisement Object Acknowledgementとする、
   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。
7. 前記制御メッセージをSimple Network Management Protocolの制御メッセージとする、
   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。
8. 前記制御メッセージをProtocol for carrying Authentication for Network Accessの制御メッセージとする、
   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。
9. 前記配信メッセージをデマンドレスポンス要求とする、
   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。
10. 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ゲートウェイ装置とともに形成するスマートメータであって、
    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。
11. 前記制御メッセージをRouting Protocol For Low-Power and Lossy Networksの制御メッセージとする、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のスマートメータ。
12. 前記制御メッセージをDestination Advertisement Objectとする、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のスマートメータ。
13. 前記制御メッセージをSimple Network Management Protocolの制御メッセージとする、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のスマートメータ。
14. 前記制御メッセージをProtocol for carrying Authentication for Network Accessの制御メッセージとする、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のスマートメータ。
15. 請求項１に記載のゲートウェイ装置と、
    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。

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