JP2006195690A - Communication terminal device and data communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インターネット等のIP(Internet Protocol)通信網を通じて、センタ装置にガス、水道等の検針情報やセキュリティ通報等を行う通信端末装置によるデータ通信システムに関する。 The present invention relates to a data communication system by a communication terminal device that performs meter reading information such as gas and water, security reports, etc. to a center device through an IP (Internet Protocol) communication network such as the Internet.
自動検針やセキュリティ通報を行うデータ通信システムでは、センタ装置と端末側の通信端末装置との間で双方向にデータ通信が行われる。通信回線として、インターネット等のIP通信網を利用する場合、クライアントである通信端末装置からサーバであるセンタ装置にアクセスすることはできるが、センタ装置から通信端末装置にはアクセスできない。 In a data communication system that performs automatic meter reading and security notification, bidirectional data communication is performed between the center device and the communication terminal device on the terminal side. When an IP communication network such as the Internet is used as the communication line, the communication terminal device as a client can access the center device as a server, but the center device cannot access the communication terminal device.
そこで、IP通信網によるデータ通信の双方向性を確保するためには、VPN(Virtual Private Network)を利用したり、端末側ルータのUPnP(Universal Plug and Play)機能を用いて、ダイナミックDNS(Domain Name System)を使用する必要があった。 Therefore, in order to ensure the bidirectionality of data communication by the IP communication network, a dynamic DNS (Domain Plugin) is used by using a VPN (Virtual Private Network) or a UPnP (Universal Plug and Play) function of a terminal side router. Name System) had to be used.
また、特許文献1のように、通信端末装置は、所定時間の間隔でセンタ側の端末装置にコネクションを行い、送信すべきデータがある場合には、コネクション時にデータの送信を行って、コネクションを切断する。そして、所定時間経過すると、通信端末装置は再度コネクションを行う。
上記のようなVPNを利用する場合は、VPN専用装置を設けたり、ソフトウェアによってルータにVPN機能を付加しなければならず、システムとしてはコストアップになる。端末側ルータのUPnP機能を用いる場合は、ルータがUPnPに対応している必要があり、ダイナミックDNSサーバも必要であり、運用できるシステムが限られてしまい、汎用性に欠ける。 When using the VPN as described above, a VPN dedicated device must be provided or a VPN function must be added to the router by software, which increases the cost of the system. When the UPnP function of the terminal side router is used, the router needs to support UPnP, and a dynamic DNS server is also required, and the system that can be operated is limited, and lacks versatility.
また、特許文献1では、一定間隔で双方向の通信が可能となる。しかし、通信不能の期間が存在するため、緊急のデータ送信の必要が生じたとき、即座に対応することができない。 Further, in Patent Document 1, bidirectional communication is possible at regular intervals. However, since there is a period during which communication is not possible, it is not possible to respond immediately when urgent data transmission is required.
本発明は、上記に鑑み、常に双方向の通信を可能にしたIP通信網を利用したデータ通信システムの提供を目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a data communication system using an IP communication network that always enables bidirectional communication.
本発明は、各種の情報を収集するメータ、セキュリティ機器等の端末機器が接続され、IP通信網を通じてセンタ装置との間でデータ通信を行って、前記情報を前記センタ装置に送信する通信端末装置であって、前記センタ装置にセッションの接続要求を行う開始手段と、セッションが確立したとき、このセッションを維持する維持手段とを備えたものである。 The present invention relates to a communication terminal device that is connected to a terminal device such as a meter or security device that collects various information, performs data communication with a center device through an IP communication network, and transmits the information to the center device. In addition, the apparatus includes a start unit that makes a session connection request to the center apparatus, and a maintaining unit that maintains the session when the session is established.
通信端末装置からセッションの接続要求を行うことにより、センタ装置とのセッションが確立される。そして、通信端末装置からセッションを維持するようにデータを送信することによって、セッションが維持される。セッションが維持されていると、常に双方向の通信を行える状態にあり、センタ装置は通信端末装置にデータを送信することができる。 By making a session connection request from the communication terminal device, a session with the center device is established. And a session is maintained by transmitting data so that a session may be maintained from a communication terminal device. If the session is maintained, the two-way communication can always be performed, and the center device can transmit data to the communication terminal device.
ここで、開始手段は、電源がオンされたとき、あるいはIP通信網がリンク断状態となってからリンク接続状態に回復したときに、接続要求を行う。これによって、通信端末装置は、起動したときには、必ずセンタ装置とのセッションを接続するように動作する。したがって、通信端末装置が動作を開始するのに合わせて、自動的に双方向の通信を可能な状態にすることができる。 Here, the start means makes a connection request when the power is turned on, or when the IP communication network is restored to the link connection state after the link is disconnected. As a result, the communication terminal device always operates to connect a session with the center device when activated. Therefore, it is possible to automatically enable bidirectional communication as the communication terminal device starts operation.
このとき、開始手段は、通信端末装置固有のタイミングで接続要求を行う。すなわち、複数の通信端末装置がある場合、各通信端末装置は、それぞれ固有の識別情報を有している。1つのセンタ装置に対して各通信端末装置がセッションの接続要求を行うとき、識別情報に基づいて決められたタイミングでセッションの接続要求を行う。したがって、各通信端末装置の接続要求のタイミングは、それぞれ異なることになる。例えば、停電等から復旧して、各通信端末装置が一斉に起動したとき、同時にセッションの接続要求を行うことになるが、タイミングが異なっているので、各通信端末装置からセンタ装置への通信が輻輳することはなく、確実にセンタ装置とのセッションが確立される。 At this time, the start unit makes a connection request at a timing specific to the communication terminal device. That is, when there are a plurality of communication terminal devices, each communication terminal device has unique identification information. When each communication terminal device makes a session connection request to one center device, the session connection request is made at a timing determined based on the identification information. Therefore, the connection request timing of each communication terminal apparatus is different. For example, when the communication terminal devices are recovered from a power outage, etc., and all the communication terminal devices are activated at the same time, session connection requests are made at the same time, but since the timing is different, communication from each communication terminal device to the center device is not possible. There is no congestion, and a session with the center device is established reliably.
維持手段は、定期的にセンタ装置にセッションの維持のためのデータを送信する。すなわち、セッションの接続要求を行った後、一定時間経過してからセッション維持用のデータを送信する。このように、一定のタイミングで通信を行うことによって、タイムアウトによりセッションが切断されることを防ぎ、常に双方向の通信可能な状態を維持できる。 The maintaining means periodically transmits data for maintaining the session to the center apparatus. That is, after making a session connection request, data for maintaining a session is transmitted after a predetermined time has elapsed. In this way, by performing communication at a constant timing, it is possible to prevent the session from being disconnected due to a time-out and always maintain a bidirectionally communicable state.
通信端末装置は、セッションを維持するためにデータを送信するが、これに対するセンタ装置から応答がないとき、センタ装置の停止、IP通信網の異常等によってセッションが切断されたと認識する。そこで、開始手段は、セッションが切断されたとき、維持手段によるデータ送信のタイミングに合わせて接続要求を行う。したがって、セッションが切断されても、自動的にセッションが再度接続される。 The communication terminal device transmits data to maintain the session, but when there is no response from the center device, the communication terminal device recognizes that the session has been disconnected due to a stop of the center device, an abnormality in the IP communication network, or the like. Therefore, when the session is disconnected, the start unit makes a connection request in accordance with the timing of data transmission by the maintaining unit. Therefore, even if the session is disconnected, the session is automatically reconnected.
また、センタ装置とのセッションが接続不能になったとき、第2のセンタ装置にセッションの接続要求を行う接続切替手段を備える。通常、データ通信システムでは、メインのセンタ装置のバックアップ用に第2のセンタ装置が設けられている。センタ装置の故障等によりセッションが接続不能という異常事態が発生しても、第2のセンタ装置にセッションの接続要求をすることにより、センタ側とはセッションを接続した状態を保つことができ、システム上不都合は生じない。 In addition, when a session with the center apparatus becomes unable to be connected, a connection switching unit that makes a session connection request to the second center apparatus is provided. Usually, in a data communication system, a second center device is provided for backup of a main center device. Even if an abnormal situation occurs in which the session cannot be connected due to a failure of the center device or the like, the session can be kept connected to the center side by making a session connection request to the second center device. There is no inconvenience.
そして、接続切替手段は、第2のセンタ装置とのセッションが確立しているときに、端末機器からの端末発呼の要求があると、第2のセンタ装置から元のセンタ装置にセッションを接続し直す。このようにデータ通信を行う際に、第2のセンタ装置から元のセンタ装置にセッションが自動的に張り替えることができる。また、第2のセンタ装置とのセッションが確立しているときに、前記第2のセンタ装置から切替要求があると、第2のセンタ装置から元のセンタ装置にセッションを接続し直す。これによって、センタ装置が復旧した場合、速やかに第2のセンタ装置から元のセンタ装置にセッションが張り替えられ、通常のデータ通信を行える。 The connection switching means connects the session from the second center apparatus to the original center apparatus when there is a terminal call request from the terminal device while the session with the second center apparatus is established. Try again. When performing data communication in this way, the session can be automatically replaced from the second center device to the original center device. In addition, when a session is established with the second center device and there is a switching request from the second center device, the session is reconnected from the second center device to the original center device. As a result, when the center device is restored, the session is quickly replaced from the second center device to the original center device, and normal data communication can be performed.
本発明によると、通信端末装置からセッションを接続して、これを維持しておくことにより、いつでも通信可能な状態となり、センタ装置と通信端末装置との間で双方向の通信を行える。したがって、IP通信網を利用したデータ通信システムにおいて、VPNを利用したり、UPnP対応ルータやダイナミックDNSサーバ等の機器を使用しなくても、簡単に双方向の通信を実現できる。 According to the present invention, by connecting a session from a communication terminal device and maintaining the session, communication is possible at any time, and bidirectional communication can be performed between the center device and the communication terminal device. Therefore, in a data communication system using an IP communication network, bidirectional communication can be easily realized without using VPN or using a device such as a UPnP compatible router or a dynamic DNS server.
本実施形態のデータ通信システムを図1に示す。1はセンタコンピュータ、2はハブ、3はセンタ側ルータ、4はインターネット、5は端末側ルータ、6はハブ、7は通信端末装置、8はメータ、9はセキュリティ機器である。 A data communication system of this embodiment is shown in FIG. 1 is a center computer, 2 is a hub, 3 is a center side router, 4 is the Internet, 5 is a terminal side router, 6 is a hub, 7 is a communication terminal device, 8 is a meter, and 9 is a security device.
このデータ通信システムでは、センタ側のセンタコンピュータ(センタ装置)1と住居等に設置された端末側の通信端末装置7とがインターネット4等のIP通信網を通じて双方向に通信可能とされる。センタ側ルータ3および端末側ルータ5は、光ファイバ、ADSL、CATVといった常時接続の通信回線によってIP通信網に接続される。なお、通信端末装置7は、ルータ5に直接接続してもよい。
In this data communication system, a center-side center computer (center device) 1 and a terminal-side
通信端末装置7は、端末発呼あるいはセンタコンピュータ1からの要求によって、ガス、水道等のメータ8が収集した検針情報をセンタコンピュータ1に送信する。また、通信端末装置7は、異常事態が発生したときにセンサ、検知スイッチ等のセキュリティ機器9が収集した異常検知情報をセンタコンピュータ1に送信する。
The
通信端末装置7は、図2に示すように、ネットワーク接続部10、ネットワークI/F11、制御部12、端末機器I/F13、端末機器接続部14、記憶部15、不揮発性記憶部16を備えている。端末機器接続部14には、メータ8やセキュリティ機器9等の端末機器が通信ケーブルを介して接続される。ネットワーク接続部10には、LANケーブルを介してハブ6が接続され、ルータ5、ハブ6によって形成されるイーサネット(登録商標)等のネットワークに接続される。
As illustrated in FIG. 2, the
マイコンからなる制御部12は、センタコンピュータ1にセッションの接続要求を行う開始手段と、セッションが確立したとき、このセッションを維持する維持手段とを有し、これらの手段はソフトウェアによって実行され、双方向の通信を可能とする。これによって、通信端末装置7からの端末発呼によるデータ通信だけでなく、センタコンピュータ1からのセンタポーリングによるデータ通信を行える。
The
そして、制御部12は、IP通信網によるデータ通信のために、所定のプロトコルにしたがって、不揮発性記憶部16に記憶されている情報に基づき、ヘッダをデータに付けてパケットを作成し、センタコンピュータ1に送信する。フラッシュメモリ等の不揮発性記憶部16には、端末装置ID、送信先IPアドレス、送信先ポート番号等の通信に必要な情報が記憶されている。なお、端末装置IDは、IPアドレスやMACアドレスとされる。センタコンピュータ1も同様にして、データ通信を行う。このとき、センタコンピュータ1と通信端末装置7のトランスポート層プロトコルはUDPでもTCPでもよく、TCPの場合は、さらに上位プロトコルとしてHTTPを用いてもよい。また、必要に応じてそれぞれのパケットを暗号化してもよい。
Then, the
端末発呼の場合、制御部12は、メータ8等の端末機器からの起動信号が端末機器I/F13を通して入力されると、これを認識して、端末装置ID、送信先IPアドレス、送信先ポート番号、送信元ポート番号等を含む所定の送信コードを作成し、ヘッダとしてデータに付けて、パケットを作成する。そして、パケットは、ネットワークI/F11から送信され、ルータ5を通してセンタコンピュータ1に伝送される。
In the case of a terminal call, the
センタコンピュータ1によるセンタポーリングの場合、制御部12は、センタコンピュータ1からのパケットをイーサネットI/F11を通して受信すると、パケット中のデータを端末機器I/F13を通して指定されたメータ8やセキュリティ機器9に送信する。
In the case of center polling by the center computer 1, when the
ここで、端末通信装置7がセンタコンピュータ1とのセッションの接続、維持を行うときの動作を説明する。図3に示すように、通信端末装置7の電源がオンされる、あるいはリセットされると、制御部12は、初期化をして、必要に応じてDHCPによってIPアドレスを自動設定した後、セッション開始要求電文をデータとするパケットをセンタコンピュータ1に送信する。センタコンピュータ1は、この電文を受信すると、セッション開始応答電文をデータとするパケットを通信端末装置7に送信する。このようにして、セッションが確立すると、通信端末装置7とセンタコンピュータ1との間で双方向の通信を行える。
Here, an operation when the
セッションが確立した後、所定の時間通信が行われないと、タイムアウトによりセッションが切断される。そこで、制御部12は、セッションを維持するためのセッション維持要求電文をデータとするパケットを一定時間毎にセンタコンピュータ1に送信する。なお、この一定時間は、タイムアウトする所定の時間よりも短い時間に設定されている。センタコンピュータ1は、この電文を受信すると、セッション維持応答電文をデータとするパケットを通信端末装置7に送信する。このセッション維持要求電文は定期的に送信され、セッションが維持される。
If communication is not performed for a predetermined time after the session is established, the session is disconnected due to timeout. Therefore, the
端末通信装置7のIPアドレスはプライベートIPアドレスであるため、通常はセンタコンピュータ1から通信端末装置7にアクセスして、直接データを送信することはできない。しかし、上記のように、セッションが維持されているため、センタコンピュータ1からのデータ送信が常時可能となる。
Since the IP address of the
ところで、セッション開始後、端末側ハブ6の停止やLANケーブルの断時には、ネットワークI/F11から制御部12にリンク断状態が通知される。ネットワークI/F11は、ネットワーク内のルータ5やハブ6との間で一定周期でリンクパルスを送受信しており、このリンクパルスの有無により、リンク状態を検知できる。リンク断状態のとき、通信端末装置7はセンタコンピュータ1と通信できない。そして、ハブ6やLANケーブルが復旧すると、ネットワークI/F11から制御部12へリンク接続状態が通知される。制御部12は、直ちに電源オン時と同様に、セッション開始要求電文を送信する。セッションが開始され、維持されるため、通信端末装置7はセンタコンピュータ1と双方向に通信可能となる。
By the way, after the session starts, when the terminal-
また、センタコンピュータ1の停止、ルータ3、5の停止等があった場合、センタコンピュータ1と通信端末装置7とは通信できないが、センタコンピュータ1および通信端末装置7は、そのことを認識できない。図4に示すように、セッションの開始後、一定時間毎にセッションの維持要求および応答の送受信が行われる。これにより、センタコンピュータ1は、一定時間経過してもセッションの維持要求がないと、セッションを終了する。また、通信端末装置7は、セッションの維持要求に対する維持応答がないと、セッションを終了する。
Further, when the center computer 1 is stopped, the
このようにセッションが終了された場合、通信端末装置7は、再びセッションの接続を行う。すなわち、定期的なセッションの維持要求を行うタイミングで維持要求の代わりにセッション開始要求電文を送信する。センタコンピュータ1からのセッションの開始応答を受信すると、通常通りセッションを開始する。以降は、定期的にセッション維持要求電文を送信して、セッションを維持する。
When the session is thus terminated, the
上記のように通信端末装置7が、センタコンピュータ1にセッションの接続を開始したとき、センタコンピュータ1がまだ停止している場合、セッションの開始要求に対する開始応答がなく、セッションの接続を開始できない。ここで、センタ側において、通常、バックアップ用に第2のセンタコンピュータを備えている。これを利用して、通信端末装置7は、センタコンピュータとのセッションを接続できないとき、第2のセンタコンピュータとセッションの接続を行う。すなわち、制御部12は、センタコンピュータ1とのセッションが接続不能になったとき、第2のセンタコンピュータにセッションの接続要求を行う接続切替手段を有する。
As described above, when the
図5に示すように、通信端末装置7の制御部12は、センタコンピュータ1からセッションの維持応答あるいは開始応答がないとき、接続不能と判断する。そして、不揮発性記憶部16に記憶されている第2のセンタコンピュータのIPアドレス、ポート番号に基づいて、第2のセンタコンピュータにセッション開始要求電文を送信する。第2のセンタコンピュータからのセッションの開始応答を受信すると、通常通りセッションを開始する。以降は、定期的にセッション維持要求電文を第2のセンタコンピュータに送信して、セッションが維持される。これによって、センタコンピュータ1が故障して、停止しても、通信システムとしては停止しないシステムを実現できる。
As shown in FIG. 5, the
なお、第2のセンタコンピュータにセッションの接続要求を行うタイミングとして、センタコンピュータ1からセッションの維持応答あるいは開始応答がないことを検知したときに行う。このようにすれば、センタコンピュータ1とのセッションは切断されても、第2のセンタコンピュータにセッションが接続されるので、センタ側とのセッションは、切断されることなく、常時接続された状態となる。 The timing for making a session connection request to the second center computer is performed when it is detected from the center computer 1 that there is no session maintenance response or start response. In this way, even if the session with the center computer 1 is disconnected, the session is connected to the second center computer, so that the session with the center side is always disconnected without being disconnected. Become.
第2のセンタコンピュータとのセッションが接続されているとき、制御部12は、端末機器からの起動信号を端末機器I/F13を通じて受信すると、端末発呼の要求であると認識して、第2のセンタコンピュータから元のセンタコンピュータ1にセッションを接続し直す。すなわち、制御部12は、センタコンピュータ1にセッション開始要求電文を送信する。センタコンピュータ1とのセッションが接続されると、制御部12は、第2のセンタコンピュータとのセッションを切断し、セッションが確立したセンタコンピュータ1との間でデータ通信を行う。なお、センタコンピュータ1が停止したままの場合、セッションが確立しないので、制御部12は、第2のセンタコンピュータとのセッションを切断せず、第2のセンタコンピュータとデータ通信を行う。これによって、第2のセンタコンピュータから常用のセンタコンピュータ1にセッションの切り替えを自動的に行うことができる。
When the session with the second center computer is connected, the
また、第2のセンタコンピュータとのセッションが接続されているとき、制御部12は、第2のセンタコンピュータから切替要求があると、第2のセンタコンピュータから元のセンタコンピュータ1にセッションを接続し直す。すなわち、図6に示すように、センタコンピュータ1が復旧すると、第2のセンタコンピュータは、通信端末装置7にセッション切替要求電文を送信する。制御部12は、この電文を受信すると、第2のセンタコンピュータに応答電文を送信して、セッションを切断する。そして、センタコンピュータ1にセッション開始要求電文を送信する。センタコンピュータ1が応答して、センタコンピュータ1とのセッションが接続され、以降、同様にセッションが維持される。これによって、第2のセンタコンピュータから常用のセンタコンピュータ1にセッションの切り替えを速やかに行うことができる。
In addition, when a session with the second center computer is connected, the
上記のデータ通信システムにおいて、一般的に通信端末装置7は1つではなく、複数設けられ、ルータ5やハブ6に接続される。各通信端末装置7には、それぞれ異なるIDが設定される。また、各通信端末装置7は、それぞれ固有のMACアドレスや製造番号を有している。制御部12は、上記のIDや製造番号等のユニークな識別情報に基づいて決められたタイミングでセッションの接続要求を行う。すなわち、電源のオンあるいはリセットにより、制御部12は、セッションの接続を開始するが、セッション接続要求電文を送信するタイミングは、電源がオンしてからユニークな識別情報に基づいて決められた時間が経過したときとなる。そして、セッションが確立した後、最初の電文を送信してから一定時間経過したときに、セッション維持要求電文が送信される。
In the above data communication system, in general, a plurality of
このように、各通信端末装置7毎にセッションの接続要求のタイミングをずらすことにより、例えば停電が発生して、復旧したとき、各通信端末装置7は、一斉にセッションの接続要求を行う。しかし、上記のように、接続要求のタイミングがずれているので、複数の通信端末装置7からの接続要求が重なることはない。したがって、センタコンピュータ1は複数の通信端末装置7と順にセッションの接続のための通信を行っていくので、一度に多くの通信処理を行うことはなく、センタコンピュータ1の負荷を分散できる。
In this way, by shifting the timing of session connection requests for each
さらに、通信端末装置7は、セッションの維持要求するときも、接続要求して一定時間経過してから行う。そのため、各通信端末装置7の維持要求のタイミングがずれ、各通信端末装置7との通信が集中することはなく、センタコンピュータ1の負荷を分散できる。
Further, the
このとき、各通信端末装置7における維持要求するときのタイミングである一定時間を通信端末装置7毎に異なる時間にしておくことにより、複数の通信端末装置7からの維持要求が重なることがあっても、次回の維持要求のタイミングはずれる。したがって、多数の通信端末装置7が設けられた大規模なデータ通信システムになるほど、センタコンピュータ1の負荷を軽減でき、通信品質の向上を図れる。
At this time, the maintenance request from the plurality of
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。複数の通信端末装置がルータに接続されている場合、ポート番号によって各通信端末装置を区別するNAPT(Network Address Port Translation:IPマスカレード)を利用して、複数の通信端末装置が同時にセンタコンピュータとデータ通信できるようにしてもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, many corrections and changes can be added to the said embodiment within the scope of the present invention. When a plurality of communication terminal devices are connected to the router, a plurality of communication terminal devices can simultaneously transmit data to the center computer and data using NAPT (Network Address Port Translation: IP masquerade) that distinguishes each communication terminal device by a port number. Communication may be possible.
1 センタコンピュータ
2 ハブ
3 センタ側ルータ
4 インターネット
5 端末側ルータ
6 ハブ
7 通信端末装置
8 メータ
9 セキュリティ機器
10 ネットワーク接続部
11 ネットワークI/F
12 制御部
13 端末機器I/F
14 端末機器接続部
15 記憶部
16 不揮発性記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Center computer 2
12
14 Terminal
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JP2009151444A (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Seiko Epson Corp | Spool server and data communication control method |
EP2136600A2 (en) | 2008-06-18 | 2009-12-23 | Nec Corporation | Session management apparatus, communication system, and session clear-out method |
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