特許 6570879 通信システム、スマートメータ、ゲートウェイ装置及び通信プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6570879

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】通信システム、スマートメータ、ゲートウェイ装置及び通信プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04W 52/02 20090101AFI20190826BHJP

   H04L 7/00 20060101ALI20190826BHJP

   H04L 29/08 20060101ALI20190826BHJP

   H04W 4/38 20180101ALI20190826BHJP

   H04W 56/00 20090101ALI20190826BHJP

   H04M 11/00 20060101ALI20190826BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20190826BHJP

【ＦＩ】

   H04W52/02 111

   H04L7/00 040

   H04L13/00 307A

   H04W4/38

   H04W56/00 130

   H04M11/00 301

   H04Q9/00 311H

   H04Q9/00 321D

【請求項の数】15

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2015-106017(P2015-106017)

(22)【出願日】2015年5月26日

(65)【公開番号】特開2016-220155(P2016-220155A)

(43)【公開日】2016年12月22日

【審査請求日】2018年5月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(72)【発明者】

【氏名】西田 肇夫

(72)【発明者】

【氏名】白川 雅一

【審査官】 齋藤 浩兵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１０１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９０７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０２３１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５０４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０３６９６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４−７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

Ｈ０４Ｌ ７／００

Ｈ０４Ｌ ２９／０８

Ｈ０４Ｍ １１／００

Ｈ０４Ｑ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

常時電力を供給する電源との接続を行う第１の接続部と、
外部からの検出データを取得する検出データ取得部と、
前記検出データ取得部が取得した検出データを第１のネットワークを介して送受信する第１の通信部と、
中継ネットワークとの接続を行う第１の中継部と、
を有するスマートメータと、
定容量の電源との接続を行う第２の接続部と、
第２のネットワークを介して通信する第２の通信部と、
前記中継ネットワークを介して、前記第１の中継部に接続された第２の中継部と、
前記第２の通信部及び前記第２の中継部を、消費電力が高く通信が可能な起動状態とするか、消費電力が低く通信をしないスリープ状態とするかを制御する起動制御部と、
を有するゲートウェイ装置と、
を有し、
前記第１の中継部及び前記第２の中継部は、
前記ゲートウェイ装置と前記スマートメータとの間で常時通信可能な非同期モードで通信を行う非同期通信部と、
前記ゲートウェイ装置と前記スマートメータとの間で、同期信号及び同期確認信号の送受信により、同期の確立及び維持を行う同期制御部と、
前記ゲートウェイ装置と前記スマートメータとの間で、前記起動状態であり、且つ確立された同期に従った所定のタイミングで通信する同期モードで通信を行う同期通信部と、
を有する通信システム。

【請求項2】

前記第１の中継部及び前記第２の中継部における同期通信部は、確立された同期に従った所定の間隔で開く間欠ウィンドウによって通信を行う間欠通信部を有する請求項１記載の通信システム。

【請求項3】

前記第１の中継部及び前記第２の中継部における同期通信部は、１回の間欠ウィンドウで通信できる容量を超えるデータを、まとめて送受信する拡張ウィンドウによって通信を行う拡張通信部を有する請求項２記載の通信システム。

【請求項4】

前記第１の中継部及び前記第２の中継部における前記非同期通信部は、前記第１の中継部の同期制御部が同期確認信号を受信できない場合又は前記第２の中継部の同期制御部が同期信号を受信できない場合に、非同期モードでの通信を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項5】

前記同期制御部は、次回の間欠ウィンドウの開始タイミングを、前記同期信号の送信時刻又は受信時刻に、所定のオフセット値を加算又は減算して補正する補正部を有する請求項２又は請求項３記載の通信システム。

【請求項6】

常時電力を供給する電源との接続を行う第１の接続部と、
外部からの検出データを取得する検出データ取得部と、
前記検出データ取得部が取得した検出データを第１のネットワークを介して送受信する第１の通信部と、
中継ネットワークとの接続を行う第１の中継部と、
を有し、
前記第１の中継部は、
前記中継ネットワークを介して、ゲートウェイ装置と常時データを通信可能な非同期モードで通信を行う非同期通信部と、
同期信号及び同期確認信号の送受信により、前記ゲートウェイ装置と同期の確立及び維持を行う同期制御部と、
前記ゲートウェイ装置との間で、前記起動状態であり、且つ確立された同期に従った所定のタイミングで通信する同期モードで通信を行う同期通信部と、
を有するスマートメータ。

【請求項7】

前記同期通信部は、確立された同期に従った所定の間隔で開く間欠ウィンドウによって通信を行う間欠通信部を有し、
前記同期制御部は、同期信号に、間欠ウィンドウの開始タイミング、間欠ウィンドウの継続時間、間欠ウィンドウを繰り返す回数を含めて設定する同期設定部と、
前記同期設定部により設定された設定内容に基いて、前記ゲートウェイ装置との同期を確立する同期確立部と、
を有する請求項６記載のスマートメータ。

【請求項8】

前記同期制御部は、同期信号に対する同期確認信号が受信できなかった間欠ウィンドウと同一の間欠ウィンドウ内で、同期信号の再送が可能な場合には、当該間欠ウィンドウ内で再送し、当該間欠ウィンドウを経過した場合には、次回以降の間欠ウィンドウで再送を行う再送制御部を有する請求項６又は請求項７記載のスマートメータ。

【請求項9】

定容量の電源との接続を行う第２の接続部と、
第２のネットワークを介して通信する第２の通信部と、
前記中継ネットワークを介して、スマートメータに接続された第２の中継部と、
前記第２の通信部及び前記第２の中継部を、消費電力が高く通信が可能な起動状態とするか、消費電力が低く通信をしないスリープ状態とするかを制御する起動制御部と、
を有し、
前記第２の中継部は、
前記中継ネットワークを介して、前記スマートメータと常時通信可能な非同期モードで通信を行う非同期通信部と、
前記スマートメータとの間で、同期信号及び同期確認信号の送受信により、同期の確立及び維持を行う同期制御部と、
前記スマートメータとの間で、前記起動状態であり、且つ確立された同期に従った所定のタイミングで通信する同期モードで通信を行う同期通信部と、
を有するゲートウェイ装置。

【請求項10】

前記起動制御部が、前記第２の通信部が情報を受信するために起動状態とした場合に、前記所定のタイミングまで受信した情報を蓄積する蓄積部を有する請求項９記載のゲートウェイ装置。

【請求項11】

前記起動制御部が、前記第２の通信部が情報を受信するために起動状態としてから、次回の所定のタイミングが到来して前記蓄積部が蓄積した情報を送信するまで、継続して起動状態とするように、起動制御部による起動条件を設定する起動設定部を有する請求項１０記載のゲートウェイ装置。

【請求項12】

前記起動制御部が、前記第２の通信部が情報を受信するために起動状態としてから、次回の所定のタイミングが到来するまでスリープ状態として、当該タイミングが到来した場合に起動状態として前記蓄積部が蓄積した情報を送信するように、起動制御部による起動条件を設定する起動設定部を有する請求項１０記載の通信システム。

【請求項13】

前記第２の中継部は、複数のチャネルのうち、周期的に到来する１つのチャネルを、通信に使用するチャネルとして設定するチャネル設定部を有する請求項９〜１２のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。

【請求項14】

常時電力を供給する電源に接続との接続を行う第１の接続部と、
外部からの検出データを取得する検出データ取得部と、
前記検出データ取得部が取得したデータを第１のネットワークを介して送受信する第１の通信部と、
中継ネットワークとの接続を行う第１の中継部と、
を有するコンピュータに、
前記中継ネットワークを介して、ゲートウェイ装置と常時データを通信可能な非同期モードで通信を行う非同期通信処理と、
同期信号及び同期確認信号の送受信により、前記ゲートウェイ装置と同期の確立及び維持を行う同期制御処理と、
前記ゲートウェイ装置との間で、前記起動状態であり、且つ確立された同期に従った所定のタイミングで通信する同期モードで通信を行う同期通信処理と、
を実行させる通信プログラム。

【請求項15】

定容量の電源との接続を行う第２の接続部と、
第２のネットワークを介して通信する第２の通信部と、
前記中継ネットワークを介して、スマートメータに接続された第２の中継部と、
前記第２の通信部及び前記第２の中継部を、消費電力が高く通信が可能な起動状態とするか、消費電力が低く通信をしないスリープ状態とするかを制御する起動制御部と、
を有するコンピュータに、
前記中継ネットワークを介して、スマートメータと常時通信可能な非同期モードで通信を行う非同期通信部と、
前記スマートメータとの間で、同期信号及び同期確認信号の送受信により、同期の確立及び維持を行う同期制御部と、
前記スマートメータとの間で、前記起動状態であり、且つ確立された同期に従った所定のタイミングで通信する同期モードで通信を行う同期通信部と、
を有する通信プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、例えば、外部からデータを取得するネットワークと他のネットワークとを接続する通信システム、スマートメータ、ゲートウェイ装置及び通信プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

スマートメータの通信装置は、各需要家の電力使用量等の検針データを、定期的に外部に送信する。通信装置からの検針データの送信先は、ヘッドエンドシステム（以下、ＨＥＳとする）である。ＨＥＳは、集線装置と呼ばれ、多数のスマートメータからの検針データを管理する。ＨＥＳは、各種コマンドを送信してスマートメータをリモートで制御する機能などを持つ。例えば、通信装置をリモートでリセットするコマンド、ソフトウェアをダウンロードさせるコマンドがある。また、定期的な検針データが受信できていない場合、再送を要求するコマンド、居住者が不在になった場合、強制的に電源を切るコマンドもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−６１６９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のように、スマートメータの通信装置は、検針データを定期的に送信する。例えば、メーターデータマネージメントシステム（以下、ＭＤＭＳとする）のコンピュータに、３０分ごとに検針データを送信する態様が存在する。このように、検針データを外部に送信するネットワークを、Ａルートと呼ぶ。また、検針データを宅内に設けられた管理装置と送受するネットワークを、Ｂルートと呼ぶ。

【0005】

さらに、将来的には、このような電力の検針データの送受信に関するネットワークに、電力以外のデータを収集するネットワークを接続して、より多様なデータに基づくエネルギー管理をすることが好ましい。このようなネットワークの例としては、種々のパラメータを検出するセンサ付端末を互いに接続したセンサネットワークがある。この場合、スマートメータは、これらのデータをネットワークから受信することと、ネットワークに接続された機器を操作するための各種のコマンドを当該ネットワークへ送信する必要がある。

【0006】

但し、他のデータを収集するネットワークを構成する通信装置には、スマートメータのように常時起動させることができない装置も存在する。例えば、データを収集するネットワークの窓口となるゲートウェイ装置が電池駆動であって、消費電力の節約のために、一定時間ごとにＣＰＵが起動して、起動中だけデータを送受信している場合がある。

【0007】

すると、スマートメータが、Ａルート側での通信のために常時起動していたとしても、データの送受信のタイミングを合わせることができない場合がある。特に、スマートメータがコマンドを送信しようとしても、ゲートウェイ装置が起動していない場合には、送信できない。

【0008】

さらに、無線マルチホップにおいて、スマートメータが、複数のチャネルを切り替えて他のスマートメータと通信を行う方式の場合、使用中のチャネルはゲートウェイ装置との通信に使用できない。このため、たとえゲートウェイ装置が起動していても、通信はできない。

【0009】

本発明の実施形態は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、消費電力の節約のために、常時起動しているとは限らないゲートウェイ装置と、常時起動しているスマートメータとの間での通信を確保できる通信システム、スマートメータ、ゲートウェイ装置及び通信プログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の実施形態である通信システムは、上記のような目的を達成するために提案されたものであり、常時電力を供給する電源との接続を行う第１の接続部と、外部からの検出データを取得する検出データ取得部と、前記検出データ取得部が取得した検出データを第１のネットワークを介して送受信する第１の通信部と、中継ネットワークとの接続を行う第１の中継部と、を有するスマートメータを有する。また、本実施形態は、定容量の電源との接続を行う第２の接続部と、第２のネットワークを介して通信する第２の通信部と、前記中継ネットワークを介して、前記第１の中継部に接続された第２の中継部と、前記第２の通信部及び前記第２の中継部を、消費電力が高く通信が可能な起動状態とするか、消費電力が低く通信をしないスリープ状態とするかを制御する起動制御部と、を有するゲートウェイ装置を有する。

【0011】

さらに、前記第１の中継部及び前記第２の中継部は、前記ゲートウェイ装置と前記スマートメータとの間で常時通信可能な非同期モードで通信を行う非同期通信部と、前記ゲートウェイ装置と前記スマートメータとの間で、同期信号及び同期確認信号の送受信により、同期の確立及び維持を行う同期制御部と、前記ゲートウェイ装置と前記スマートメータとの間で、前記起動状態であり、且つ確立された同期に従った所定のタイミングで通信する同期モードで通信を行う同期通信部と、を有する。

【0012】

なお、他の態様として、上記の各部の機能をコンピュータに実行させるプログラムとして捉えることもできる。また、他の態様として、上記の各部を有するスマートメータ、ゲートウェイ装置として構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態を適用した通信システムの構成図である。

【図2】スマートメータ及びゲートウェイ装置を示すブロック図である。

【図3】第１の中継部、第２の中継部を示すブロック図である。

【図4】同期の確立処理を示すシーケンス図である。

【図5】間欠ウィンドウ処理を示すシーケンス図である。

【図6】拡張ウィンドウ処理を示すシーケンス図である。

【図7】同期外れからの復帰処理を示すシーケンス図である。

【図8】チャネル切替通信における下り通信を示すシーケンス図である。

【図9】下り通信の再送処理を示すシーケンス図である。

【図10】チャネル切替通信における上り通信を示すシーケンス図である。

【図11】上り通信の再送処理を示すシーケンス図である。

【図12】上り通信の再送処理を示すシーケンス図である。

【図13】チャネル制御を示すシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［実施形態の構成］
［概要］
まず、図１に、本実施形態の通信システムＳの構成例を示す。通信システムＳは、中継ネットワークＮ３を介して接続されたスマートメータ１００とゲートウェイ装置２００とを有する。通信システムＳが通信する情報は、各種のデータ及びコマンド等を含む。

【0015】

スマートメータ１００は、例えば、電力メータである。各スマートメータ１００は、各需要家Ｃに設置されている。スマートメータ１００は、各需要家Ｃの検出データを収集し、外部に送信する装置である。検出データは、電力に関するデータであり、例えば、各需要家Ｃの電力使用量を含む。検出データは、検出装置が検出する。検出装置は、各需要家Ｃの電力設備に接続された電流センサ、電圧センサを含む。検出データは、検出値そのもの及び検出値に基づいて演算されたデータを含む。このように検出データを収集する通信経路は、Ｂルートと呼ばれる。なお、Ｂルートには、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）７００が含まれる。ＨＥＭＳ７００は、各需要家Ｃにおける個々の電力消費機器の電力消費量を収集、制御するシステムである。

【0016】

スマートメータ１００は、第１のネットワークＮ１、ＷＡＮ(Wide Area Network)４００等を介して、電力を管理するシステムに接続されている。第１のネットワークＮ１としては、例えば、３Ｇ／ＬＴＥ等の公衆網、９２０ＭＨｚ帯を利用した無線マルチホップ、電力線を使ったＰＬＣ等を適用することができる。なお、第１のネットワークＮ１は、一般的なスマートメータ通信システムにおいて、Ａルートと呼ばれる通信経路を構成している。

【0017】

ＷＡＮ４００としては、例えば、光回線、３Ｇ／ＬＴＥ等の公衆網を用いることができる。電力を管理するシステムとしては、ＨＥＳ(Head end system)５００、ＭＤＭＳ(Meter Data Management System)６００がある。ＨＥＳ５００は、多数のスマートメータ１００からの検出データを収集し、一元管理するサーバ群である。ＨＥＳ５００は、ＭＤＭＳ(Meter Data Management System)６００との情報の送受信を行う。ＭＤＭＳ６００は、スマートメータ１００から収集した検出データを分析し、電力料金の設定等、需要家Ｃに対して効率的なエネルギー利用に関する情報を提供するシステムである。

【0018】

ゲートウェイ装置２００は、第２のネットワークＮ２を介して、各種のデータを収集する装置である。第２のネットワークＮ２は、Ａルートを構成する第１のネットワークＮ１とは別のネットワークである。第２のネットワークＮ２を介して収集されるデータは、電力に関するデータであっても、電力以外のデータであってもよい。第２のネットワークＮ２の一例は、上述のセンサをノードとして含むセンサネットワークである。また、ゲートウェイ装置２００は、第１のネットワークＮ１から送信され、第２のネットワークＮ２に接続された機器を操作するための各種のコマンドを中継する。

【0019】

スマートメータ１００とゲートウェイ装置２００は、中継ネットワークＮ３を介してデータを送受信する。つまり、ゲートウェイ装置２００は、異なるネットワークを接続する通信装置である。中継ネットワークＮ３を介して送受信されるデータは、電力に関するデータであっても、電力以外のデータであってもよい。上記のコマンドも送受信される。

【0020】

スマートメータ１００、ゲートウェイ装置２００は、ＣＰＵ、メモリ、インタフェース等を含むマイクロプロセッサ等のコンピュータを、所定のプログラムで制御することによって実現できる。つまり、起動時にメモリから読み出されるプログラムを、ＣＰＵが実行することによって、以下に示す各種の処理部が構成される。この場合のプログラムは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで、以下に示す各種の処理を実現する。このため、以下の説明では、各種の処理を実現するための機能を仮想的にブロック化した機能ブロック図を用いる。

【0021】

共通のＣＰＵ、メモリ等が作動する機能であっても、別の処理部として観念できる機能については、別個のブロックで示している。例えば、通信処理については、異なるプロトコルに基いて処理を行う機能や異なるネットワークと接続する機能について、別個の処理部として捉えている。

【0022】

但し、ハードウェアで処理する範囲、プログラムを含むソフトウェアで処理する範囲をどのように設定するかは、特定の態様には限定されない。たとえば、以下に述べる各処理部のいずれかを、それぞれの処理を実現する回路として構成することも可能である。

【0023】

さらに、以下に述べる各処理部の処理を実行する方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体も、実施形態の一態様である。

【0024】

［スマートメータの構成］
スマートメータ１００は、図２に示すように、第１の接続部１１０、検出データ取得部１２０、第１の通信部１３０、第１の中継部１４０を有する。

【0025】

［第１の接続部］
第１の接続部１１０は、常時電力を供給する電源との接続を行う処理部である。第１の接続部１１０は、接続された電源からの電力を、スマートメータ１００に供給する。例えば、第１の接続部１１０は、交流電力線を介して交流電源に接続されている。この場合、第１の接続部１１０は、交直変換回路、レギュレータ等を含む。

【0026】

［検出データ取得部］
検出データ取得部１２０は、外部からの検出データを取得する処理部である。検出データ取得部１２０は、各需要家Ｃの電力設備のデータを検出する検出部に接続されている。検出部は、電流を計測する電流センサ、電圧を計測する電圧センサ等の検出装置、検出データから電力使用量を演算する電力演算部等を含む。検出データ取得部１２０は、検出部から入力された検出データの整理、記憶を制御する。

【0027】

なお、検出データ取得部１２０は、Ｂルートの通信経路を介した通信を行う処理部である。このため、検出データ取得部１２０は、各需要家Ｃの電力設備、ＨＥＭＳ等との間で、各種のコマンドを送受信できるようにしてもよい。

【0028】

［第１の通信部］
第１の通信部１３０は、検出データ取得部１２０が取得した検出データを、第１のネットワークＮ１を介して送受信する処理部である。つまり、第１の通信部１３０は、Ａルートの通信経路を介した通信を行う処理部である。このため、第１の通信部１３０は、第１のネットワークＮ１に応じて適用される各種のプロトコル、例えば、３Ｇ／ＬＴＥ、無線マルチホップ、ＰＬＣに従ったプログラムにより、データ及びコマンドを送受信することができる。

【0029】

［第１の中継部］
第１の中継部１４０は、中継ネットワークＮ３との接続を行う処理部である。第１の中継部１４０は、中継ネットワークＮ３を介して、ゲートウェイ装置２００との間で情報の送受信を行う。送受信される情報には、スマートメータ１００からのコマンド、ゲートウェイ装置２００が収集したデータ等が含まれる。なお、第１の中継部１４０は、図示はしないが、第１のネットワークＮ１との通信に使用するチャネルを設定するチャネル設定部を有する。このチャネル設定部は、使用可能なチャネルが複数ある場合に、特定の１つのチャネルを設定する。例えば、無線マルチホップによる通信を行う場合、複数のチャネルのうち、各スマートメータ１００との通信に、それぞれ周期的に到来するチャネルを使用する。チャネル設定部は、このようなチャネルを設定する。

【0030】

この第１の中継部１４０は、非同期通信部１４１、チャネル設定部１４２、同期制御部１４３、同期通信部１４４を有する。非同期通信部１４０は、ゲートウェイ装置２００との間で常時通信可能な非同期モードで通信を行う処理部である。また、非同期通信部１４０は、同期制御部１４３が同期確認信号を受信できない場合に、非同期モードでの通信を行う。

【0031】

チャネル設定部１４２は、特定のチャネルをゲートウェイ装置２００との通信に使用するチャネルとして設定する処理部である。例えば、チャネル設定部１４２は、使用可能なチャネルが複数ある場合に、特定の１つのチャネルを設定する。このチャネルは、第１の通信部１３０が通信に使用しているチャネルと異なるチャネルを使用するように構成してもよいし、同じチャネルを用いることもできる。

【0032】

なお、チャネル設定部１４２は、複数のチャネルのうち、周期的に到来する１つのチャネルを、通信に使用するチャネルとして設定することができる。つまり、第１の通信部１３０が複数のチャネルを周期的に切り替えて使用している場合、第１の通信部１３０がそのチャネルを使用していない時間帯に限って、使用することができる。この場合、チャネル設定部１４２は、周期的に到来するいずれか１つのチャネルのうち、第１の通信部１３０が使用しないチャネルを設定するか、時間帯を分けて使用することを前提に同じチャネルを設定する。このように、ゲートウェイ装置２００との通信に使用するチャネルを、ホームチャネルと呼ぶ。この場合、ホームチャネルも周期的に到来する。

【0033】

同期制御部１４３は、ゲートウェイ装置２００との間で、同期信号及び同期確認信号の送受信により、同期の確立及び維持を行う処理部である。この同期制御部１４３は、図３に示すように、同期設定部１４３ａ、同期確立部１４３ｂ、再送制御部１４３ｃ、補正部１４３ｄを有する。

【0034】

同期設定部１４３ａは、同期信号に、間欠ウィンドウの開始タイミング、間欠ウィンドウの継続時間、間欠ウィンドウを繰り返す回数を含めて設定する処理部である。間欠ウィンドウは、データを所定の単位で送受信できるように一定時間通信回路を確保する。

【0035】

同期確立部１４３ｂは、同期設定部１４３ａにより設定された設定内容に基いて、ゲートウェイ装置２００との同期を確立する処理部である。より具体的には、同期確立部１４３ｂは、同期設定部１４３ａが設定した同期信号の送信とこれに対する同期確認信号の受信により同期を確立する。

【0036】

再送制御部１４３ｃは、同期が確立できない場合やデータが送信できない場合に、同期信号又はデータの再送を制御する処理部である。例えば、再送制御部１４３ｃは、同期信号に対する同期確認信号が受信できなかった間欠ウィンドウと同一の間欠ウィンドウ内で、同期信号の再送が可能な場合には、当該間欠ウィンドウ内で再送し、当該間欠ウィンドウを経過した場合には、次回以降の間欠ウィンドウで再送を行う。

【0037】

補正部１４３ｄは、次回の間欠ウィンドウの開始タイミングを、同期信号の送信時刻又は受信時刻に、所定のオフセット値を加算又は減算して補正する処理部である。補正部１４３ｄは、例えば、再送制御部１４３ｃによる再送の場合に、次回の間欠ウィンドウの開始タイミングを補正する。

【0038】

同期通信部１４４は、ゲートウェイ装置２００との間で、ゲートウェイ装置２００が起動状態であり、且つ確立された同期に従った所定のタイミングで通信する同期モードで通信を行う処理部である。

【0039】

同期通信部１４４は、間欠通信部１４４ａ、拡張通信部１４４ｂを有する。間欠通信部１４４ａは、確立された同期に従った所定の間隔で開く間欠ウィンドウによって通信を行う処理部である。拡張通信部１４４ｂは、１回の間欠ウィンドウで受信できるデータ量を超えるデータをまとめて送受信する拡張ウィンドウによって、データを送受信する処理部である。

【0040】

［ゲートウェイ装置の構成］
ゲートウェイ装置２００は、図２に示すように、第２の接続部２１０、第２の通信部２２０、第２の中継部２３０、起動制御部２４０、起動設定部２５０、蓄積部２６０を有する。

【0041】

［第２の接続部］
第２の接続部２１０は、定容量の電源との接続を行う処理部である。第２の接続部２１０は、電源からの電力をゲートウェイ装置２００に供給する。第２の接続部２１０に接続される電源は、電池である。電池としては、一次電池、二次電池を含む。

【0042】

［第２の通信部］
第２の通信部２２０は、第２のネットワークＮ２を介して通信する処理部である。第２の通信部２２０が、第２のネットワークＮ２を介したデータを送受信するには、後述する起動制御部２４０が、ゲートウェイ装置２００を起動しているタイミングで行う必要がある。

【0043】

［第２の中継部］
第２の中継部２３０は、中継ネットワークＮ３を介してスマートメータ１００の第１の中継部１４０に接続された処理部である。第２の中継部２３０は、非同期通信部２３１、チャネル設定部２３２、同期制御部２３３、同期通信部２３４を有する。非同期通信部２３１は、スマートメータ１００との間で常時通信可能な非同期モードで通信を行う処理部である。また、非同期通信部２３１は、第２の中継部２３０の同期制御部２３３が同期信号を受信できない場合に、非同期モードでの通信を行う。

【0044】

チャネル設定部２３２は、特定のチャネルをスマートメータ１００との通信に使用するチャネルとして設定する処理部である。このチャネルは、例えば、スマートメータ１００側が待ち受けている特定のチャネルとする。つまり、スマートメータ１００のチャネル設定部１４２が設定した特定のチャネルに合わせる。

【0045】

なお、チャネル設定部２３２は、複数のチャネルのうち、周期的に到来する１つのチャネルを、通信に使用するチャネルとして設定することができる。スマートメータ１００の第１の通信部１３０が複数のチャネルを周期的に切り替えて使用している場合、チャネル設定部２３２が設定するチャネルは、ホームチャネルである。

【0046】

同期制御部２３３は、スマートメータ１００との間で、同期信号及び同期確認信号の送受信により、同期の確立及び維持を行う処理部である。同期制御部２３３は、図３に示すように、同期設定部２３３ａ、同期確立部２３３ｂ、再送制御部２３３ｃ、補正部２３３ｄを有する。

【0047】

同期設定部２３３ａは、スマートメータ１００から受信した同期信号に基いて、間欠ウィンドウの開始タイミング、間欠ウィンドウの継続時間、間欠ウィンドウを繰り返す回数を設定する処理部である。間欠ウィンドウは、上記のように、データを所定の単位で送受信できるように確保するバッファである。

【0048】

同期確立部２３３ｂは、同期設定部２３３ａにより設定された設定内容に基いて、スマートメータ１００との同期を確立する処理部である。より具体的には、同期確立部２３３ｂは、同期信号の受信とこれに対する同期確認信号の送信により同期を確立する。

【0049】

再送制御部２３３ｃは、同期が確立できない場合やデータが送信できない場合に、同期確認信号又はデータの再送を制御する処理部である。例えば、再送制御部２３３ｃは、同期確認信号が送信できなかった間欠ウィンドウと同一の間欠ウィンドウ内で再送が可能な場合には、当該間欠ウィンドウ内で再送し、当該間欠ウィンドウを経過した場合には、次回以降の間欠ウィンドウで再送を行う。

【0050】

補正部２３３ｄは、次回の間欠ウィンドウの開始タイミングを、同期信号の送信時刻又は受信時刻に、所定のオフセット値を加算又は減算して補正する処理部である。補正部２３３ｄは、例えば、第１の中継部１４０の再送制御部１４３ｃによる同期信号の再送の場合に、次回の間欠ウィンドウの開始タイミングを補正する。

【0051】

同期通信部２３４は、スマートメータ１００との間で、ゲートウェイ装置２００が起動状態であり、且つ確立された同期に従った所定タイミングで通信する同期モードで通信を行う処理部である。

【0052】

同期通信部２３４は、間欠通信部２３４ａ、拡張通信部２３４ｂを有する。間欠通信部２３４ａは、確立された同期に従った所定の間隔で開く間欠ウィンドウによって通信を行う処理部である。拡張通信部２３４ｂは、１回の間欠ウィンドウで受信できるデータ量を超えるデータをまとめて送受信する拡張ウィンドウによって、データを送受信する処理部である。

【0053】

［起動制御部］
起動制御部２４０は、ゲートウェイ装置２００、つまり第２の通信部２２０及び第２の中継部２３０を、消費電力が高く通信が可能な起動状態とするか、消費電力が低く通信をしないスリープ状態とするかを制御する処理部である。スリープ状態には、電池の節約のために、消費電力を抑えた状態を広く含む。

【0054】

［起動設定部］
起動設定部２５０は、起動制御部２４０を起動状態、スリープ状態とするかの起動条件を設定する処理部である。起動設定部２５０は、例えば、第２のネットワークＮ２からのデータを受信するタイミングを、あらかじめ設定する。このタイミングが到来したら、起動制御部２４０がゲートウェイ装置２００を起動して、データを受信すると、再度、スリープ状態とする。このタイミングは、上記の間欠ウィンドウのタイミングとは関連付けられていない。

【0055】

例えば、起動設定部２５０は、起動制御部２４０が、第２の通信部２２０が情報を受信するために起動状態としてから、次回の所定のタイミングが到来して、後述する蓄積部２６０が蓄積した情報を送信するまで、継続して起動状態とするように、起動制御部２４０による起動条件を設定する。

【0056】

また、起動設定部２５０は、起動制御部２４０が、第２の通信部２２０が情報を受信するために起動状態としてから、次回の所定のタイミングが到来するまでスリープ状態として、当該タイミングが到来した場合に起動状態として蓄積部２６０が蓄積した情報を送信するように、起動制御部２４０による起動条件を設定する。

【0057】

［蓄積部］
蓄積部２６０は、起動制御部２４０が、第２の通信部２２０が情報を受信するために起動状態としてから、次回の所定のタイミングまで受信したデータを蓄積する処理部である。ここでいう所定のタイミングは、同期モードで通信を行う間欠ウィンドウのタイミングである。

【0058】

なお、スマートメータ１００、ゲートウェイ装置２００は、記憶部を有する。記憶部は、スマートメータ１００、ゲートウェイ装置２００の処理に必要な各種の情報を記憶する処理部である。記憶部としては、半導体メモリ等を使用できる。スマートメータ１００、ゲートウェイ装置２００に着脱自在な記憶媒体を記憶部として構成してもよい。

【0059】

記憶部には、プログラム等を格納する主メモリ、一時的な記憶領域として使用されるキャッシュメモリ、バッファメモリ、レジスタ等も含まれる。検出装置、第１のネットワークＮ１、第２のネットワークＮ２、中継ネットワークＮ３を介して入力されるデータ、コマンド等の情報の記憶領域、各部の間での処理タイミングの相違を吸収するための記憶領域も、記憶部として捉えることができる。

【0060】

記憶部に記憶される情報は、上記のデータ、コマンドの他、スマートメータ１００、ゲートウェイ装置２００の各部により生成される情報が含まれる。また、チャネル、タイミング、同期信号、起動条件、ＩＤ、認証鍵、タイムアウトの時間等の各種の設定も、記憶部に記憶される情報に含まれる。

【0061】

さらに、スマートメータ１００、ゲートウェイ装置２００は、現在時刻を示すシステム時刻を設定するシステム時刻設定部を有している。例えば、プログラムの起動時に、内蔵されたハードウェアクロックを参照して、システム時刻をメモリ上に設定する。このシステム時刻が、スマートメータ１００、ゲートウェイ装置２００の時間情報源となる。

【0062】

システム時刻設定部は、所定のタイミングで時刻合わせを行う。例えば、１日に１回、ＳＮＴＰ（Simple network time protocol）によりシステム時刻とを同期させる。また、システム時刻設定部は、システム時刻が、ＳＮＴＰによりずれが大きく有効でないと判定した場合にも同期させることができる。同期させた時刻を、ハードウェアクロックに反映させてもよい。

【0063】

［作用］
以上のような本実施形態の作用を、図４〜図１３を参照して説明する。なお、図中、ＳＭは、スマートメータ１００、ＧＷは、ゲートウェイ２００である。
（同期の確立）
まず、同期を確立する処理を、図４を参照して説明する。スマートメータ１００は、基本的には常時起動しており、第１の中継部１４０における非同期通信部１４１が常時外部と通信できる状態にある。そして、ゲートウェイ装置２００の起動時には、第２の中継部２３０の非同期通信部２３１が、常時外部と通信できる状態となる。但し、スマートメータ１００とゲートウェイ装置２００は、ゲートウェイ装置２００の起動時には、お互いを認識していない状態である。

【0064】

この状態から、非同期通信部１４１と非同期通信部２３１とは、互いの接続認証を行う。この接続認証には、例えば、ＰＡＮＡを用いることができる。つまり、非同期通信部２３１は、拡張ビーコンリクエスト（ＥＢＲ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｂｅａｃｏｎ Ｒｅｑ）を送信する。各スマートメータ１００の記憶部には、電力を管理するシステムから付与されたゲートウェイ装置２００を識別できるＩＤが登録されている。このIＤは、どのゲートウェイ装置２００と通信するかを特定するＩＤである。認証鍵等も、スマートメータ１００の記憶部に登録されている。

【0065】

多数のスマートメータ１００のうち、ゲートウェイ装置２００側から送信される拡張ビーコンリクエスト（ＥＢＲ）に含まれるＩＤを登録しているスマートメータ１００の非同期通信部２３１は、拡張ビーコンを当該ゲートウェイ装置２００に送信する。つまり、複数のスマートメータ１００のうちのいずれか１つが、ゲートウェイ装置２００と通信する地位にある。

【0066】

なお、スマートメータ１００における第１の通信部１３０が、無線マルチホップ等により、複数のチャネルを周期的に切り替えながら通信を行う場合には、チャネル設定部１４２、２３２がホームチャネルの設定を行う。つまり、スマートメータ１００のチャネル設定部１４２は、第１の通信部１３０が使用しない特定のチャネルで待ち受ける。あるいは使用時間が重複しないようにすることで、第１の通信部１３０が使用するチャネルと同じチャネルで待ち受けることも可能である。ゲートウェイ装置２００のチャネル設定部２３２は、ＥＢＲに対する応答があるまで、チャネルを切り替えて順次サーチする。応答があった場合に、チャネル設定部２３２は、そのチャネルをホームチャネルに設定する。

【0067】

拡張ビーコンリクエスト（ＥＢＲ）に対する応答である拡張ビーコンを受信したゲートウェイ装置２００の非同期通信部２３１は、拡張ビーコンを送信したスマートメータ１００の非同期通信部１４１と、ＰＣＩ、ＰＡＲ、ＰＡＮの信号をやり取りすることにより、接続認証を行い、暗号鍵を共有する。このようにして、ゲートウェイ装置２００と通信するスマートメータ１００が１対１で決まる。

【0068】

スマートメータ１００における同期確立部１４３ｂは、決定したゲートウェイ装置２００に対して同期信号を送信する。ゲートウェイ装置２００における同期確立部２３３ｂは、同期確認信号を、スマートメータ１００に送信する。同期確認信号を送信したゲートウェイ装置２００の同期確立部２３３ｂ、同期確認信号を受信したスマートメータ１００の同期確立部１４３ｂは、同期信号で設定された内容で、スマートメータ１００と同期通信を開始する。つまり、非同期モードから同期モードへ遷移する。なお、同期確立以降のメッセージは、ＭＡＣ層で暗号化される。

【0069】

（間欠ウィンドウ制御）
以上のような同期確立後に、スマートメータ１００の間欠通信部１４４ａと、ゲートウェイ装置２００の間欠通信部２３４ａが、スマートメータ１００からゲートウェイ装置２００への下り方向の間欠通信を行う処理を、図５を参照して説明する。なお、基本的にはスマートメータ１００は常時起動している。このため、ゲートウェイ装置２００からスマートメータ１００への上り方向の通信については、ゲートウェイ装置２００が起動している時に、いつでも送信可能である。つまり、同期を確立した後は、上り方向と下り方向の双方向の送受信が可能となる。

【0070】

スマートメータ１００の間欠通信部１４４ａは、同期確立時から、数秒ごとに、数百ミリ秒の間欠ウィンドウを開く。この間欠ウィンドウは、送信用の送信ウィンドウである。また、ゲートウェイ装置２００の間欠通信部２３４ａは、同期確立時から、間欠ウィンドウと同じ間隔で、やや長めの間欠ウィンドウを開く。この間欠ウィンドウは、受信用の受信ウィンドウである。受信側が長めの時間となるのはスマートメータ１００とゲートウェイ装置２００間のクロック誤差によるタイミングずれを吸収するためである。

【0071】

スマートメータ１００の間欠通信部１４４ａは、この送信ウィンドウ及び受信ウィンドウが開いている時間に、下り方向のデータ又はコマンド等の情報を送信する。ゲートウェイ装置２００の間欠通信部２３４ａは、データを受信すると、ＭＡＣ ＡＣＫ等の応答メッセージを送信する。このようなスマートメータ１００とゲートウェイ装置２００との間の送受信を、送信ウィンドウ及び受信ウィンドウが到来する度に繰り返し行う。

【0072】

スマートメータ１００の間欠通信部１４４ａは、送信ウィンドウを閉じている間は、データを記憶部に保持して送信を待っている送信待機中とする。ゲートウェイ装置２００の起動制御部２４０は、受信ウィンドウを閉じている間は、スリープ状態とすることにより、電源である電池の節約をする。

【0073】

スマートメータ１００、ゲートウェイ装置２００のＣＰＵのクロックは若干の相違がある。このため、同期通信開始から時間が経過すると、同期が外れる程度のズレが生じる。そこで、スマートメータ１００の同期確立部１４３ｂ、ゲートウェイ装置２００の同期確立部２３３ｂは、数分〜１０分程度の一定周期で、同期信号と同期確認信号をやり取りすることにより、同期を維持する。

【0074】

（拡張ウィンドウ処理）
上記のような間欠通信においては、送信ウィンドウ及び受信ウィンドウが開く数秒おきに、一定の単位のデータを送信することしかできない。そこで、同期通信中に拡張通信を行う場合を、図６を参照して説明する。スマートメータ１００の第１の通信部１３０は、下りデータ１として、複数単位のデータをまとめたブロックデータが行くことを示すフラグが立ったブロックデータ要求を送信し、下りデータ２として、ブロックデータである汎用メッセージを送信する。

【0075】

すると、スマートメータ１００の拡張通信部１４４ｂは、ブロックデータ要求をゲートウェイ２００に送信して、拡張ウィンドウを開く。この拡張ウィンドウは、連続送信ウィンドウである。ゲートウェイ装置２００の拡張通信部２３４ｂは、ブロックデータ要求を受信すると、拡張ウィンドウを開き、常時受信できる状態とする。この拡張ウィンドウは、連続受信ウィンドウである。つまり、拡張通信部１４４ｂ、拡張通信部２３４ｂは、間欠通信の送信ウィンドウ、受信ウィンドウのタイミングを無視したウィンドウ制御をする。

【0076】

拡張通信部１４４ｂは、ブロックデータの最後であることを示す汎用メッセージを送信する。送信を終えると、拡張通信部１４４ｂは、拡張ウィンドウを閉じる。ゲートウェイ装置２００の拡張通信部２３４ｂは、ブロックデータの最後である汎用メッセージを受信し終えると、拡張ウィンドウを閉じる。ゲートウェイ装置２００の起動制御部２４０は、連続受信ウィンドウが開いている間は、起動状態を維持する。なお、スマートメータ１００の拡張通信部１４４ｂが、ブロックデータ要求を送信した後、データの送信がなくなってから所定時間が経過すると、タイムアウトとなり、間欠通信部１４４ａ、間欠通信部２３４ａによる間欠通信に戻る。

【0077】

なお、ブロック化については、スマートメータ１００とゲートウェイ２００の拡張通信部１４４ｂ、２３４ｂ間で適切なプロトコルによって実現されればよく、例えば、ＭＡＣ層で行うか、ネットワーク層で行うか、アプリケーション層で行うかは限定されない。

【0078】

（同期外れからの復帰処理）
同期外れをした場合の復帰処理を、図７を参照して説明する。まず、同期外れの検出処理を説明する。スマートメータ１００の同期確立部１４３ｂは、同期信号を送信しているにもかかわらず、同期確認を受信できないと、数秒後に再送する。同期確立部１４３ｂは、再送から数秒後までに、同期確認信号を受信しない場合、同期が外れたと判断して、同期信号の送信を止める。

【0079】

同期信号には、同期信号を受信する周期が含まれているため、ゲートウェイ装置２００の同期確立部２３３ｂは、その周期が複数回到来しても同期信号を受信できない場合に、同期が外れたと判断する。例えば、図７では、２回受信できない場合に、同期外れを検出している。

【0080】

次に、同期外れから同期状態に復帰させる再引き込み処理を説明する。同期が外れたと判断した同期確立部２３３ｂは、同期要求を送信する。例えば、図７では、現在のＰＡＮＡセッション情報に基づく同期要求を送信する。スマートメータ１００は、上記のように常時起動しているため、同期確立部２３３ｂが同期要求をいつ送信しても、同期確立部１４３ｂが受信できる。

【0081】

ゲートウェイ装置２００の非同期通信部２３１は、非同期通信を行う。つまり、所定時間連続して同期信号の受信待ちする連続受信待ち状態を、複数回繰り返して、同期信号を待つ。この時間内に、スマートメータ１００の同期確立部１４３ｂが、同期要求に応じた同期信号を送信する場合がある。この場合、送信された同期信号をゲートウェイ装置２００の同期確立部２３３ｂが受信して、同期確認信号を送信すると、再度、同期が確立され、間欠通信が再開する。よって、それ以降は、同期通信が再開する。

【0082】

しかし、これによっても同期信号が受信できない場合には、新たなＰＡＮＡセッション情報で、ゲートウェイ装置２００の同期確立部２３３ｂは、同期要求を送信する。そして、スマートメータ１００の同期確立部１４３ｂからの同期信号の受信、ゲートウェイ装置２００の同期確立部２３３ｂからの同期確認信号の送信を経て、再度同期が確立する。それ以降は、同期通信が再開する。

【0083】

（チャネル切替通信の場合の下り通信）
次に、チャネル切替通信の場合の処理を、図８〜図１２を参照して説明する。なお、図８〜図１２において、上段はスマートメータ１００の時間軸に沿った受信ウィンドウの開閉を示す。下段はゲートウェイ装置２００の時間軸に沿った受信ウィンドウ（上側）と、送信のための起動状態（下側）の変遷を示す。なお、スマートメータ１００は常時起動状態であるため、自らの受信ウィンドウとは関係なく、ゲートウェイ装置２００の受信ウィンドウに合わせたタイミングで送信ができる。

【0084】

上記の例は、スマートメータ１００の第１の通信部１３０による通信のうち、Ａルートにおける通信が、３Ｇ／ＬＴＥ等の公衆網を利用した回線のように、常時接続状態にある場合である。但し、例えば、第１の通信部１３０が、Ａルートとして、無線マルチホップを利用している場合、ホッピングにより複数のチャネルを切り替えながら通信している。

【0085】

この場合、上記のように、第１の中継部１４０は、ゲートウェイ装置２００との通信には、ホームチャネルのみを用いることができるが、このホームチャネルとして第１の通信部１３０が使用しているチャネルを使用することも可能である。ホームチャネルも周期的に到来するため、データを送信できるタイミングは間欠的に到来する。このため、スマートメータ１００の第１の中継部１４０も、ゲートウェイ装置２００との関係では、いつでもデータを受信できるわけではなく、間欠通信をすることになる。

【0086】

例えば、スマートメータ１００側で、１番、２番、３番、…とチャネルを切り替えて通信している場合に、他のスマートメータ１００との通信のために２番、３番のチャネルを使用していると、ゲートウェイ装置２００側でチャネル１番を固定的に使用するように設定されていると、２番、３番のチャネルでは通信できない。

【0087】

スマートメータ１００との通信に用いるホームチャネルを決めるために、ゲートウェイ装置２００の非同期通信部１４１は、チャネルを変化させながら拡張ビーコンリクエストを送信する。切り替わるチャネルは、一定時間ごとに同じチャネルが戻ってくる。スマートメータ１００の非同期通信部１４１が、ホームチャネルで拡張ビーコンリクエストを受信した場合に、拡張ビーコンを送信すると、ホームチャネルでの通信が決まる。その後の接続認証は、上記の通りである。

【0088】

そして、図８に示すように、スマートメータ１００の同期確立部１４３ｂは、一定時間Ｔｓｙｎｃごとに、同期信号をゲートウェイ装置２００に送信する。同期信号には、スマートメータ１００がどのタイミングで、ホームチャネルに戻るかを示す情報が含まれる。

【0089】

この情報は、例えば、Ｔ０、Ｔ１、Ｎである。Ｔ０は、次のホームチャネルが到来するタイミングである。Ｔ０は、同期信号の送信タイミング毎に可変値をとる。Ｔ１は、ホームチャネルが到来する一定の周期である。Ｎは、ホームチャネルが戻ってくる周期が何回分まで同期が維持されていると考えるかの回数である。クロックがずれても通信できる最大秒を、チャネルの周期Ｔ１で割った数がＮとなる。周期Ｔ１ごとにＮ回カウントすると、同期が維持できる最大時間になる。すると、Ｔ０、Ｔ１として通知した情報は、期限切れとなるので、スマートメータ１００の同期確立部１４３ｂは、新しい同期信号を送信する。新たな同期信号により同期した後は、Ｎ回カウントするまでは、同期が維持されているものとみなされる。

【0090】

同期信号を受信したゲートウェイ装置２００の同期確立部２３３ｂは、同期確認信号を、次のタイミングで送信する。そして、ゲートウェイ装置２００の間欠通信部２３４は、所定の時間Ｔｐごとに、一定時間Ｔｒ、間欠ウィンドウを開く。この間欠ウィンドウは受信ウィンドウである。この受信ウィンドウが開いているときに、スマートメータ１００の間欠通信部１４４ａは、データを送信する。同期信号も、受信ウィンドウが開いているときに送信する。スマートメータ１００の同期確立部１４３ｂが、同期確認を受信できない場合、再送制御部１４３ｃは、次の受信ウィンドウに同期信号を再送する。

【0091】

（エラー時の再送処理）
スマートメータ１００側の同期確立部１４３ｂが、同期信号を送信するときにＣＣＡ（Clear Channel Assessment）エラーとなった場合、又は同期信号を送信したがＭＡＣ ＡＣＫ受信エラーとなった場合の再送処理について、図９を参照して説明する。ＣＣＡエラーは、空きチャネル判定で、チャネルがビジーでデータを出せなかったというエラーである。ＭＡＣ ＡＣＫエラーは、データを送信したが、送信相手からの応答であるＡＣＫが受信できなかったというエラーである。

【0092】

上記のようなエラーとなった場合、再送制御部１４３ｃは、同じ受信ウィンドウ内で再送できるタイミングであれば、同期信号の再送を行う。また、同じ受信ウィンドウ内で再送できない場合には、次の受信ウィンドウが開くタイミングで、再送を行う。

【0093】

いずれの再送の場合にも、同期信号における受信ウィンドウの開始タイミングを補正する。まず、ゲートウェイ装置２００における同期確立部２３３ｂが同期信号を受信した時には、補正部２３３ｄは、次の受信ウィンドウの開始タイミングを、以下のようにオフセット値を加減することにより再計算して求める。

【0094】

送信データの受信終了タイミングと、送信すべきヘッダを含むパケット長は把握されている。送信データの受信終了タイミングは、送信データの最終オクテットの受信タイミング（時刻）である。パケット長は、ＰＨＹヘッダ（ＳＨＲ、ＰＨＲ）及びＰＨＹペイロード（ＰＳＤＵ）の長さである。この受信終了タイミングに、クロックのずれを示すドリフトマージンを加えて、パケット長と受信ウィンドウ間隔Ｔｐを引いた値を、次の受信ウィンドウ開始タイミングとして求める。同様に、スマートメータ１００における同期確立部１４３ｂも、同期確認信号を受信した時には、補正部１４３ｄが、次の受信ウィンドウの開始タイミングを再計算して求める。

【0095】

（チャネル切替通信の場合の上り通信）
上記のチャネル切替通信で、ゲートウェイ装置２００からスマートメータ１００への上り通信を行う場合を、図１０を参照して説明する。スマートメータ１００の同期確立部１４３ｂは、上記のように、同期信号によって、ホームチャネルのタイミングをゲートウェイ装置２００に通知している。

【0096】

ゲートウェイ装置２００の起動制御部２４０は、起動設定部２５０の設定に従ったタイミングで、第２のネットワークＮ２から第２の通信部２２０がデータを受信するために、ゲートウェイ装置２００を起動状態とする。このとき、さらに、データをスマートメータ１００に送信するためには、起動制御部２４０は、次のホームチャネルのタイミングまで起動状態で待って送信してからスリープ状態とする。若しくは、起動制御部２４０は、一旦スリープ状態としてから、次のホームチャネルのタイミングで起動状態として送信してもよい。この態様のタイミング制御の詳細については、後述する。

【0097】

（上り通信の再送制御）
図１１に示すように、同期通信部２３４の間欠通信部２３４ａは、上りデータを送信する場合、初回送信の場合でも、待ち時間を経るバックオフを行う。間欠通信部２３４ａは、中継ネットワークＮ３上にキャリアを検出した場合には、さらにバックオフを行う。さらに連続してキャリアを検出した場合には、次のホームチャネルのタイミングで再送を行う。図１２に示すように、ＭＡＣ ＡＣＫエラーの場合にも、次のホームチャネルのタイミングで再送を行う。

【0098】

（チャネル制御の具体例）
さらに、上述のチャネル制御の具体例を、図１３を参照して説明する。送信方法１〜３は、それぞれ上段がスマートメータ１００が使用する受信チャネルの時系列での変遷を示す。上段は、個々のマス目が個々の受信チャネルである。例えば、受信チャネルは、２０チャネル周期でホームチャネルが到来するものとする。その他のチャネルは、第１の通信部１３０が、Ａルートで使用するいずれかのチャネルである。このいずれかのチャネルを使用するか及びその周期は、スマートメータ１００毎に決まっている。下段がゲートウェイ装置２００の起動状態、スリープ状態の時系列での変遷を示す。

【0099】

まず、送信方法１は、スマートメータ１００のホームチャネルが到来する周期に合わせたタイミングで、ゲートウェイ装置２００の起動制御部２４０が、定期的にゲートウェイ装置２００を起動した後、スリープ状態とすることを繰り返す方法である。例えば、１番、２１番、４１番、…といったタイミングで起動する。起動時に、スマートメータ１００への送信データがある場合には、データを送信する。送信データが無い場合には、データを送信しない。また、起動制御部２４０は、定期的な起動の他に、第２のネットワークＮ２からのデータを受信するためにもゲートウェイ装置２００を起動して、データを受信する。このタイミングは、ゲートウェイ装置２００側の第２のネットワークＮ２からのデータの定期的な受信タイミングとして、起動設定部２５０に設定されている。なお、以下の起動条件も、起動設定部２５０にあらかじめ設定されている。受信したデータは、蓄積部２６０が蓄積し、その後、起動制御部２４０はスリープ状態とする。蓄積したデータは、定期的な起動の際に、スマートメータ１００に送信する。

【0100】

この送信方法１の場合、起動は間欠的であるため、ゲートウェイ装置２００の電源の消費電力を節約できる。但し、送信データが少ない場合、起動しても送信がないケースが多くなる。

【0101】

次に、送信方法２では、ゲートウェイ装置２００の起動制御部２４０は、定期的な起動はしない。そして、起動制御部２４０は、第２のネットワークＮ２からデータを受信するためにゲートウェイ装置２００を起動した場合に、ホームチャネルのタイミングまで起動した状態として、データをスマートメータ１００に送信した後にスリープ状態とする。この場合、スマートメータ１００へのデータ送信まで起動を継続する待ち時間が必要になるが、データ送信しない定期的な起動がなくなるため、消費電力をより節約できる。これは、データが比較的少ない場合に有効である。

【0102】

さらに、送信方法３は、ゲートウェイ装置２００の起動制御部２４０は、定期的な起動をしない点は、送信方法２と同様である。但し、起動制御部２４０は、第２のネットワークＮ２からデータを受信するためにゲートウェイ装置２００を起動した場合、データ受信後はスリープ状態とする。そして、起動制御部２４０は、次のホームチャネルのタイミングが来たら再度起動して、データをスマートメータ１００に送信した後に再度スリープ状態とする。この場合、スマートメータ１００へのデータ送信まで起動を継続する待ち時間も不要になるので、消費電力をより一層節約できる。

【0103】

［効果］
（１）本実施形態の通信システムＳは、常時電力を供給する電源との第１の接続部１１０と、外部からの検出データを取得する検出データ取得部１２０と、検出データ取得部１２０が取得した検出データを第１のネットワークＮ１を介して送受信する第１の通信部１３０と、中継ネットワークＮ３との接続を行う第１の中継部１４０と、を有するスマートメータ１００を有する。

【0104】

また、定容量の電源との第２の接続部２１０と、第２のネットワークＮ２を介して通信する第２の通信部２２０と、中継ネットワークＮ３を介して、第１の中継部１４０に接続された第２の中継部２３０と、第２の通信部２２０及び第２の中継部２３０を、消費電力が高く通信が可能な起動状態とするか、消費電力が低く通信をしないスリープ状態とするかを制御する起動制御部２４０と、を有するゲートウェイ装置２００を有する。

【0105】

さらに、第１の中継部１４０及び第２の中継部２３０は、ゲートウェイ装置２００とスマートメータ１００との間で、常時通信可能な非同期モードで通信を行う非同期通信部１４１、２３１と、ゲートウェイ装置２００とスマートメータ１００との間で、同期信号及び同期確認信号の送受信により、同期の確立及び維持を行う同期制御部１４３、２３３と、ゲートウェイ装置２００とスマートメータ１００との間で、起動状態であり、且つ確立された同期に従った所定のタイミングで通信する同期モードで通信を行う同期通信部１４４、２３４と、を有する。

【0106】

このため、ゲートウェイ装置２００は、起動制御部２４０がスリープ状態のときには通信をせずに、起動状態の時にスマートメータと同期モードで通信を行うので、定容量の電源の消費電力を節約しつつ、常時起動しているとは限らないゲートウェイ装置２００と、常時起動しているスマートメータ１００との通信を確保できる。

【0107】

（２）第１の中継部１４０及び第２の中継部２３０における同期通信部１４４、２３４は、確立された同期に従った所定の間隔で開く間欠ウィンドウによって通信を行う間欠通信部１４４ａ、２３４ａを有する。

【0108】

このように、間欠ウィンドウによって通信を行うので、データの大小にかかわらず、送受信の機会を必ず確保できるとともに、間欠ウィンドウ以外の時間をスリープ状態として消費電力を節約できる。

【0109】

（３）第１の中継部１４０及び前記第２の中継部２３０における同期通信部１４４、２３４は、１回の間欠ウィンドウで通信できる容量を超える情報を、まとめて送受信する拡張ウィンドウによって通信を行う拡張通信部１４４ｂ、２３４ｂを有する。

【0110】

このため、間欠ウィンドウによって送受信の機会を確保しつつ、大容量の情報については、拡張ウィンドウによって速やかに送受信することができる。

【0111】

（４）第１の中継部１４０及び第２の中継部２３０における非同期通信部１４１は、第１の中継部１４０の同期制御部１４３が同期確認信号を受信できない場合又は第２の中継部２３０の同期制御部２３３が同期信号を受信できない場合に、非同期モードでの通信を行う。

【0112】

このため、同期が確立できない場合に、互いに常時通信可能な状態として、必要な通信を確保することができる。

【0113】

（５）同期制御部１４３、２３３は、次回の間欠ウィンドウの開始タイミングを、同期信号の送信時刻又は受信時刻に、所定のオフセット値を加算又は減算して補正する補正部１４３ｄ、２３３ｄを有する。

【0114】

このため、クロックのずれや送受信する情報量等、種々の要素を考慮して、開始タイミングを補正することにより、開始タイミングを正確に設定することができる。

【0115】

（６）第１の中継部１４０における同期制御部１４３は、同期信号に、間欠ウィンドウの開始タイミング、間欠ウィンドウの継続時間、間欠ウィンドウを繰り返す回数を含めて設定する同期設定部１４３ａと、同期設定部１４３ａにより設定された設定内容に基いて、ゲートウェイ装置２００との同期を確立する同期確立部１４３ｂと、を有する。

【0116】

このため、スマートメータ１００側からゲートウェイ装置２００側へ、同期に必要な最低限の情報を通知することにより、同期を確立することができる。

【0117】

（７）第１の中継部１４０における同期制御部１４３は、同期信号に対する同期確認信号が受信できなかった間欠ウィンドウと同一の間欠ウィンドウ内で、同期信号の再送が可能な場合には、当該間欠ウィンドウ内で再送し、当該間欠ウィンドウを経過した場合には、次回以降の間欠ウィンドウで再送を行う再送制御部１４３ｃを有する。

【0118】

このため、送信の機会を有効利用して、高速に且つ確実にデータを送信することができる。

【0119】

（８）ゲートウェイ装置２３０は、起動制御部２４０が、第２の通信部２２０が情報を受信するために起動状態とした場合に、所定のタイミングまで受信した情報を蓄積する蓄積部２６０を有する。

【0120】

このため、受信した情報を蓄積しておき、状況に応じた種々のタイミングで情報を送信することができる。

【0121】

（９）ゲートウェイ装置２３０は、起動制御部２４０が、第２の通信部２２０が情報を受信するために起動状態としてから、次回の所定のタイミングが到来して蓄積部２６０が蓄積した情報を送信するまで、継続して起動状態とするように、起動制御部２４０による起動条件を設定する起動設定部２５０を有する。

【0122】

このため、蓄積した情報がある場合のみ、次回の所定のタイミングを待って起動して送信することにより、消費電力を節約できる。

【0123】

（１０）ゲートウェイ装置２３０は、起動制御部２４０が、第２の通信部２２０が情報を受信するために起動状態としてから、次回の所定のタイミングが到来するまでスリープ状態として、当該タイミングが到来した場合に起動状態として蓄積部２６０が蓄積した情報を送信するように、起動制御部２４０による起動条件を設定する起動設定部２５０を有する。

【0124】

このため、データを受信して蓄積部に蓄積したデータを、それに次ぐ所定のタイミングが到来するまでスリープ状態とするので、消費電力をより一層節約できる。

【0125】

（１１）第２の中継部２３０は、複数のチャネルのうち、周期的に到来する１つのチャネルを、通信に使用するチャネルとして設定するチャネル設定部２３２を有する。

【0126】

このため、スマートメータ１００が、第１の通信部１３０により、複数のチャネルを周期的に利用してデータを送受信している場合に、第２の中継部２３０も、これに合わせてウィンドウを制御することにより、異なるネットワーク同士の整合性を図ることができる。

【0127】

［他の実施形態］
本実施形態は、上記の態様には限定されない。
（１）上記の実施形態は、電力用のスマートメータの適用例である。但し、スマートメータ及びゲートウェイ装置が送受信する情報は、上記で例示したものには限定されない。

【0128】

（２）情報の送受信用のネットワークは、情報の送受信が可能なネットワークであれば、現在又は将来において利用可能なあらゆるネットワークを利用可能である。上記の通信方式、プロトコルは例示であり、有線か無線か、どのような通信方式、プロトコルを用いるかは問わない。

【0129】

（３）上記の処理手順は一例であり、本実施形態の技術思想に反しない限り、処理の省略、追加、順序の変更は可能である。また、実施形態に用いられる情報の具体的な内容、値は自由であり、特定の内容、数値には限定されない。

【0130】

（４）実施形態において、値に対する大小判断、一致不一致の判断等において、以上、以下として値を含めるように判断するか、より大きい、上回る、超える、より小さい、下回るとして値を含めないように判断するかの設定も自由である。

【0131】

（５）以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、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同様に、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ものである。

【符号の説明】

【0132】

１００ スマートメータ
１１０ 第１の接続部
１２０ 検出データ取得部
１３０ 第１の通信部
１４０ 第１の中継部
１４１ 非同期通信部
１４２ チャネル設定部
１４３ 同期制御部
１４３ａ 同期設定部
１４３ｂ 同期確立部
１４３ｃ 再送制御部
１４３ｄ 補正部
１４４ 同期通信部
１４４ａ 間欠通信部
１４４ｂ 拡張通信部
２００ ゲートウェイ
２１０ 第２の接続部
２２０ 第２の通信部
２３０ 第２の中継部
２３１ 非同期通信部
２３２ チャネル設定部
２３３ 同期制御部
２３３ａ 同期設定部
２３３ｂ 同期確立部
２３３ｃ 再送制御部
２３３ｄ 補正部
２３４ 同期通信部
２３４ａ 間欠通信部
２３４ｂ 拡張通信部
２４０ 起動制御部
２５０ 起動設定部
２６０ 蓄積部
４００ ＷＡＮ
５００ ＨＥＳ
６００ ＭＤＭＳ
７００ ＨＥＭＳ
Ｎ１ 第１のネットワーク
Ｎ２ 第２のネットワーク
Ｎ３ 中継ネットワーク
Ｓ 通信システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】