JP2017192021A - Radio communication system and radio communication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication system.
従来、社会や暮らしの向上のために、無線通信技術をはじめとする情報通信技術を活用した、情報通信アプリケーションサービスの高度化・多様化が予想されている。これに伴い、伝達すべき情報量の少ないM2M/IoT(Machine to Machine / Internet of Things)通信から、映像ストリーミングなど情報量の多いリッチコンテンツまで、トラヒックパターンも幅広になりつつある。今日、LTE(Long Term Evolution)(登録商標、以下同様)やLTE−Advancedに代表される第4世代の移動通信システムが利用されている。しかし、時間、場所、アプリケーション及びデバイス種別によって大きく異なるトラヒックパターンを効率的にサポートするために、次世代の第5世代(5G)の次世代移動通信システムが検討されている。 Conventionally, in order to improve society and daily life, it is expected that information communication application services will be advanced and diversified using information communication technology including wireless communication technology. Along with this, traffic patterns are becoming wider from M2M / IoT (Machine to Machine / Internet of Things) communication with a small amount of information to be transmitted to rich content with a large amount of information such as video streaming. Today, fourth generation mobile communication systems represented by LTE (Long Term Evolution) (registered trademark, the same applies hereinafter) and LTE-Advanced are used. However, in order to efficiently support traffic patterns that vary greatly depending on time, place, application, and device type, next-generation fifth-generation (5G) next-generation mobile communication systems are being studied.
多様なトラヒックパターンの収容を、単一の無線アクセス技術(Radio Access Technology:RAT)で実現することは困難である。例えば、LTEやLTE−Advancedなど移動通信システムは、人がスマホ等を持ち運んでウェブブラウジングやストリーミング動画視聴などを行う用途には適している。しかし、電気メータや水道メータに取り付けて計量情報を収集するような用途では、消費電力が大きく頻繁な無線通信端末の電池交換が必要であり、端末収容数やコストの面で見合わないなどの問題が生じる。そこで、5G向けに検討されているnew−RATや、Wi−Fi(Wireless Fidelity)(登録商標、以下同様)等で知られる無線LAN(Local Area Network)、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)(登録商標、以下同様)等で知られるBWA(Broadband Wireless Access)、その他Wi−Gig(Wireless Gigabit)等で知られるミリ波帯無線、近距離無線として知られるBluetooth(登録商標、以下同様)やZigbee(登録商標、以下同様)など、アプリケーションの用途目的に応じて多種多様な無線システムを活用して組み合わせるMulti−RAT構成(ヘテロジニアスネットワークとも呼ばれる)が検討されている。 It is difficult to accommodate various traffic patterns with a single radio access technology (RAT). For example, mobile communication systems such as LTE and LTE-Advanced are suitable for applications in which a person carries a smartphone or the like to perform web browsing or streaming video viewing. However, in applications where metering information is collected by attaching to an electric meter or water meter, it is necessary to replace the battery of the wireless communication terminal with large power consumption, which is not appropriate in terms of the terminal capacity and cost. Problems arise. Therefore, wireless LAN (Local Area Network) known for new-RAT and Wi-Fi (Wireless Fidelity) (registered trademark, the same shall apply hereinafter) being studied for 5G, WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) (Registration) BWA (Broadband Wireless Access), which is known as a trademark, and the like, other wireless networks known as Wi-Gig (Wireless Gigabit), etc., Bluetooth (registered trademark, the same applies hereinafter) and Zigbee (also known as short-range wireless) Multi-RAT configurations (also referred to as heterogeneous networks) that combine various radio systems according to application purposes such as registered trademarks (hereinafter the same) are being studied.
実際に複数のRATを連携させる技術として、マルチコネクションやANDSF(Access Network Discovery and Selection Function)などがある。ANDSFは、3GPP(Third Generation Partnership Project)の制定仕様である。いずれの技術も、第1のRATであるLTEと、第二のRATであるWi−Fiを備えたスマートフォン等に適用できる。マルチコネクションは、端末における電波の受信状態等を観測して端末側主導で、ANDSFは、端末の位置情報等に基づき網側がRAT選択の接続ポリシを端末に提供して網側主導で、利用場面の状況に適したRATを選択できる。 As a technique for actually linking a plurality of RATs, there are multi-connection and ANDSF (Access Network Discovery and Selection Function). ANDSF is an established specification of 3GPP (Third Generation Partnership Project). Either technique can be applied to a smartphone or the like provided with LTE as the first RAT and Wi-Fi as the second RAT. Multi-connection is the terminal side initiative by observing the reception status of radio waves at the terminal, and ANDSF is the network side initiative by the network side providing the RAT selection connection policy to the terminal based on the terminal location information etc. RAT suitable for the situation can be selected.
しかしながら、従来の技術のように、RATによって異なる電波の受信状態や接続可能な基地局の位置等のみに基づいてRATを選択するだけでは、多様なサービスアプリケーションの要求を満たすことができないという問題があった。 However, as in the prior art, there is a problem in that requests for various service applications cannot be satisfied only by selecting a RAT based only on the reception state of radio waves different depending on the RAT, the position of a connectable base station, and the like. there were.
上記事情に鑑み、本発明は、多様なサービスアプリケーションの要求を満たすことができる技術の提供を目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a technique capable of satisfying various service application requirements.
本発明の一態様は、無線通信端末と、前記無線通信端末との間で所定の無線通信方式により通信を行う複数の基地局装置とを備え、前記無線通信端末上で動作する端末アプリケーションと、前記複数の基地局装置の上位のサーバ上で動作するサーバアプリケーションとの間でデータの送受信を行う無線通信システムであって、前記無線通信端末と、前記複数の基地局装置のうちある基地局装置とが第一の無線通信方式により接続された場合に、要求された条件に基づいて、前記端末アプリケーションと前記サーバアプリケーションとの間でデータの送受信に用いられる第二の無線通信方式を決定し、決定した前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末と接続していない基地局装置に対して行う第一の管理装置と、前記第一の管理装置において決定された前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末に対して行う第二の管理装置と、を備え、前記無線通信端末及び前記基地局装置は、前記第二の無線通信方式により前記データの送受信を行う無線通信システムである。 One aspect of the present invention comprises a wireless communication terminal and a plurality of base station apparatuses that communicate with the wireless communication terminal using a predetermined wireless communication method, and a terminal application that operates on the wireless communication terminal; A wireless communication system that transmits and receives data to and from a server application that operates on a higher-order server of the plurality of base station devices, the base station device being one of the wireless communication terminals and the plurality of base station devices Are connected by the first wireless communication method, based on the requested condition, determine a second wireless communication method used for data transmission and reception between the terminal application and the server application, A first management device that performs any one of construction, control, and setting of the determined second wireless communication scheme for a base station device that is not connected to the wireless communication terminal And a second management device that performs any one of construction, control, and setting of the second wireless communication method determined in the first management device with respect to the wireless communication terminal, and the wireless communication The terminal and the base station device are a wireless communication system that transmits and receives the data using the second wireless communication method.
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第一の管理装置は、前記第二の無線通信方式を決定するために用いられる無線通信方式要件テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記第一の管理装置は、前記無線通信方式要件テーブルと、前記無線通信端末の性能に関する性能情報とから前記第二の無線通信方式を決定する。 One aspect of the present invention is the above wireless communication system, wherein the first management device further includes a storage unit that stores a wireless communication method requirement table used to determine the second wireless communication method. The first management device determines the second wireless communication method from the wireless communication method requirement table and performance information related to the performance of the wireless communication terminal.
本発明の一態様は、無線通信端末と、前記無線通信端末との間で所定の無線通信方式により通信を行う複数の基地局装置とを備え、前記無線通信端末上で動作する端末アプリケーションと、前記複数の基地局装置の上位のサーバ上で動作するサーバアプリケーションとの間でデータの送受信を行う無線通信システムであって、前記無線通信端末と、前記複数の基地局装置のうちある基地局装置とが第一の無線通信方式により接続された場合に、要求された条件に基づいて、前記端末アプリケーションと前記サーバアプリケーションとの間でデータの送受信に用いられる第二の無線通信方式を決定し、決定した前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末に対して行う第三の管理装置と、前記第三の管理装置において決定された前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末と接続していない基地局装置に対して行う第四の管理装置と、を備え、前記無線通信端末及び前記基地局装置は、前記第二の無線通信方式により前記データの送受信を行う無線通信システムである。 One aspect of the present invention comprises a wireless communication terminal and a plurality of base station apparatuses that communicate with the wireless communication terminal using a predetermined wireless communication method, and a terminal application that operates on the wireless communication terminal; A wireless communication system that transmits and receives data to and from a server application that operates on a higher-order server of the plurality of base station devices, the base station device being one of the wireless communication terminals and the plurality of base station devices Are connected by the first wireless communication method, based on the requested condition, determine a second wireless communication method used for data transmission and reception between the terminal application and the server application, A third management device that performs any one of construction, control, and setting of the determined second wireless communication method for the wireless communication terminal; and a third management device. And a fourth management device that performs any one of the construction, control, and setting of the second wireless communication method determined in step S3 with respect to a base station device that is not connected to the wireless communication terminal. The terminal and the base station device are a wireless communication system that transmits and receives the data using the second wireless communication method.
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第四の管理装置は、前記第二の無線通信方式を決定するために用いられる無線通信方式要件テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記第四の管理装置は、前記無線通信方式要件テーブルと、前記無線通信端末の性能に関する性能情報とから前記前記第二の無線通信方式を決定する。 One aspect of the present invention is the above-described wireless communication system, wherein the fourth management device further includes a storage unit that stores a wireless communication method requirement table used for determining the second wireless communication method. The fourth management device determines the second wireless communication method from the wireless communication method requirement table and performance information related to the performance of the wireless communication terminal.
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第一の無線通信方式は、広域接続性があること、双方向通信ができること、低コスト及び低消費電力性を有することのいずれか又は全てを提供可能な無線アクセス技術である。 One embodiment of the present invention is the above-described wireless communication system, in which the first wireless communication method has wide-area connectivity, bidirectional communication, low cost, and low power consumption. Or a wireless access technology that can provide everything.
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第二の無線通信方式は、低遅延性あるいは大容量性を満たすことが可能な無線アクセス技術である。 One aspect of the present invention is the above-described wireless communication system, wherein the second wireless communication system is a wireless access technology capable of satisfying low latency or large capacity.
本発明の一態様は、無線通信端末と、前記無線通信端末との間で所定の無線通信方式により通信を行う複数の基地局装置とを備え、前記無線通信端末上で動作する端末アプリケーションと、前記複数の基地局装置の上位のサーバ上で動作するサーバアプリケーションとの間でデータの送受信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、第一の管理装置が、前記無線通信端末と、前記複数の基地局装置のうちある基地局装置とが第一の無線通信方式により接続された場合に、要求された条件に基づいて、前記端末アプリケーションと前記サーバアプリケーションとの間でデータの送受信に用いられる第二の無線通信方式を決定し、決定した前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末と接続していない基地局装置に対して行い、第二の管理装置が、前記第一の管理装置において決定された前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末に対して行い、前記無線通信端末及び前記基地局装置が、前記第二の無線通信方式により前記データの送受信を行う無線通信方法である。 One aspect of the present invention comprises a wireless communication terminal and a plurality of base station apparatuses that communicate with the wireless communication terminal using a predetermined wireless communication method, and a terminal application that operates on the wireless communication terminal; A wireless communication method in a wireless communication system that transmits and receives data to and from a server application that operates on an upper server of the plurality of base station devices, wherein a first management device includes the wireless communication terminal, Used for data transmission / reception between the terminal application and the server application based on a requested condition when a certain base station apparatus among a plurality of base station apparatuses is connected by the first wireless communication method. A second wireless communication method is determined, and any of the determined construction, control and setting of the second wireless communication method is connected to the wireless communication terminal. To the base station apparatus, and the second management apparatus performs any one of the construction, control and setting of the second wireless communication system determined in the first management apparatus to the wireless communication terminal. And a wireless communication method in which the wireless communication terminal and the base station apparatus transmit and receive the data by the second wireless communication method.
本発明の一態様は、無線通信端末と、前記無線通信端末との間で所定の無線通信方式により通信を行う複数の基地局装置とを備え、前記無線通信端末上で動作する端末アプリケーションと、前記複数の基地局装置の上位のサーバ上で動作するサーバアプリケーションとの間でデータの送受信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、第三の管理装置が、前記無線通信端末と、前記複数の基地局装置のうちある基地局装置とが第一の無線通信方式により接続された場合に、要求された条件に基づいて、前記端末アプリケーションと前記サーバアプリケーションとの間でデータの送受信に用いられる第二の無線通信方式を決定し、決定した前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末に対して行い、第四の管理装置が、前記第三の管理装置において決定された前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末と接続していない基地局装置に対して行い、前記無線通信端末及び前記基地局装置が、前記第二の無線通信方式により前記データの送受信を行う無線通信方法である。 One aspect of the present invention comprises a wireless communication terminal and a plurality of base station apparatuses that communicate with the wireless communication terminal using a predetermined wireless communication method, and a terminal application that operates on the wireless communication terminal; A wireless communication method in a wireless communication system that transmits and receives data to and from a server application that operates on an upper server of the plurality of base station devices, wherein a third management device includes the wireless communication terminal, Used for data transmission / reception between the terminal application and the server application based on a requested condition when a certain base station apparatus among a plurality of base station apparatuses is connected by the first wireless communication method. A second wireless communication method to be determined, and any of the determined second wireless communication method is configured, controlled, or set for the wireless communication terminal. The fourth management apparatus performs any one of construction, control, and setting of the second wireless communication method determined in the third management apparatus for a base station apparatus that is not connected to the wireless communication terminal. A wireless communication method in which the wireless communication terminal and the base station apparatus transmit and receive the data using the second wireless communication method.
本発明により、多様なサービスアプリケーションの要求を満たすことが可能となる。 The present invention makes it possible to satisfy various service application requirements.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
[概要]
本発明における無線通信システムでは、無線通信端末と、ネットワーク上のサーバとにおいて複数の無線アクセス技術を用いて通信が行われる。具体的には、まず無線通信端末と、ネットワーク上のサーバとにおいて、第一のRAT(第一の通信方式)により通信を確立する。次に、ネットワーク上に設けられる複数の基地局装置が有するRATをそれぞれ管理するサーバ側RAT管理部(第一の管理装置)が、サーバ上で動作するアプリケーション(以下、「サーバアプリケーション」という。)が要求する、帯域、遅延、消費電力あるいは機器名などのサービスに関する通信要件と、無線通信端末の性能とに基づいて、無線通信端末上で動作するアプリケーション(以下、「端末アプリケーション」という。)と、サーバアプリケーションとの間でデータの送受信に用いる第二のRATを決定する。次に、サーバ側RAT管理部が、決定した第二のRAT(第二の通信方式)を利用するために必要となる情報を無線端末装置に通知する。次に、サーバ側RAT管理部は、決定した第二のRATを有する基地局装置において第二のRATを利用するための切り替え、構築、制御及び設定を行う。また、無線通信端末は、サーバ側RAT管理部から通知された情報に基づいて、第二のRATを利用するための切り替え、構築、制御及び設定を行う。そして、端末アプリケーションと、サーバアプリケーションとにおいて、第二のRATを用いてデータの送受信が行われる。本実施形態において、サーバアプリケーション及び端末アプリケーションは、事業者が提供するアプリケーションである。
このように構成されることによって、多様なサービスアプリケーションの要求を満たすことが可能になる。以下、詳細について説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Overview]
In the wireless communication system according to the present invention, communication is performed between a wireless communication terminal and a server on a network using a plurality of wireless access technologies. Specifically, first, communication is established between the wireless communication terminal and the server on the network by the first RAT (first communication method). Next, an application (hereinafter referred to as “server application”) in which a server-side RAT management unit (first management apparatus) that manages RATs of a plurality of base station apparatuses provided on a network operates on the server. And an application (hereinafter referred to as a “terminal application”) that operates on a wireless communication terminal based on communication requirements related to services such as bandwidth, delay, power consumption, or device name requested by the device and the performance of the wireless communication terminal. The second RAT to be used for data transmission / reception with the server application is determined. Next, the server-side RAT management unit notifies the wireless terminal device of information necessary for using the determined second RAT (second communication method). Next, the server-side RAT management unit performs switching, construction, control, and setting for using the second RAT in the base station apparatus having the determined second RAT. In addition, the wireless communication terminal performs switching, construction, control, and setting for using the second RAT based on information notified from the server-side RAT management unit. Data transmission / reception is performed between the terminal application and the server application using the second RAT. In the present embodiment, the server application and the terminal application are applications provided by the operator.
With this configuration, it is possible to satisfy various service application requirements. Details will be described below.
[詳細]
図1は、本発明における無線通信システム100のシステム構成を表す構成図である。無線通信システム100は、複数の基地局装置10−1〜10−4、無線制御部20、サーバ側RAT管理部30及び無線通信端末40を備える。各基地局装置10と、無線通信端末40とは所定のRATによって無線通信を行う。本実施形態では、基地局装置10が4台である場合を例に説明するが、基地局装置10は3台以下であってもよいし、5台以上であってもよい。
[Details]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a system configuration of a
以下の説明では、基地局装置10−1と無線通信端末40との間で利用するRATをRAT1と記載し、基地局装置10−2と無線通信端末40との間で利用するRATをRAT2と記載し、基地局装置10−3と無線通信端末40との間で利用するRATをRAT3と記載し、基地局装置10−4と無線通信端末40との間で利用するRATをRAT4と記載する。
In the following description, the RAT used between the base station apparatus 10-1 and the
RAT1は、広域接続性があること、双方向通信できること、低コストで提供できること、低消費電力性を有することを満たす無線アクセス技術であればどのような無線アクセス技術が用いられてもよい。ここで、広域接続性は、各RAT2〜4の起動/管理のため、選択しうるいずれのRAT2〜4と同等もしくはRAT2〜4よりも高い接続性を有し、広い範囲をカバーできることを意味する。また、双方向通信は、各RAT2〜4の起動/管理のため、各種情報をサーバ側RAT管理部30と、無線通信端末40との間で相互にやり取りできることを意味する。また、低コストは、通信チップ/モジュールや通信料が極めて安価に利用できることを意味する。また、低消費電力性は、長時間バッテリで動作するようなIoTサービスにも対応するため、極めて消費電力の小さい無線通信方式であることを意味する。RAT1は、例えばセルラシステム(2G〜4G)である。RAT1は、LTE−MTC(LTEマシン型通信:LTE-Machine Type Communications)、SigFox(登録商標、以下同様)及びLoRa(登録商標、以下同様)等のM2M向けのLPWAN(Low-Power Wide-Area Network)などであってもよい。RAT1は第一のRATに相当する。
Any radio access technology may be used for the RAT 1 as long as it has wide-area connectivity, can perform bidirectional communication, can be provided at low cost, and has low power consumption. Here, wide area connectivity means that each RAT 2-4 can be activated / managed and has connectivity equivalent to or higher than any RAT 2-4 that can be selected, and can cover a wide range. . In addition, bidirectional communication means that various information can be exchanged between the server-side
RAT2〜4は、セルラシステム、マイクロ波帯無線(例えば、Wi−Fi、Zigbee(登録商標、以下同様)、Bluetooth(登録商標、以下同様)等)、ミリ波帯無線(例えば、WIGIG(登録商標、以下同様)等)、サブGHz帯無線(例えば、Wi−SUN(Wireless Smart Utility Network)(登録商標、以下同様)、Z−wave(登録商標、以下同様)、Zigbee、Wi−HaLow(登録商標、以下同様)等)あるいはソフトウェア無線などである。RAT2〜4は第二のRATを決定するためのRAT候補に相当する。なお、第二のRATは、少なくとも低遅延性あるいは大容量性を満たす無線アクセス技術であればどのような無線アクセス技術が用いられてもよい。 RATs 2 to 4 are cellular systems, microwave radios (for example, Wi-Fi, Zigbee (registered trademark, the same applies below), Bluetooth (registered trademark, the same applies below), etc.), millimeter wave band radios (eg, WIGIG (registered trademark)). Sub-GHz band wireless (for example, Wi-SUN (Wireless Smart Utility Network) (registered trademark, the same applies below), Z-wave (registered trademark, the same applies below), Zigbee, Wi-HaLow (registered trademark) , Etc.)) or software defined radio. RATs 2 to 4 correspond to RAT candidates for determining the second RAT. As the second RAT, any radio access technology may be used as long as the radio access technology satisfies at least low latency or large capacity.
基地局装置10は、無線通信端末40との間で所定のRATを利用して無線通信を行う。また、基地局装置10−2〜10−4は、端末アプリケーションと、サーバアプリケーションとの間でデータを中継する。基地局装置10−1〜10−4はそれぞれ、異なる場所に設けられてもよいし、一部の基地局装置10が異なる場所に設けられてもよいし、全ての基地局装置10が同じ場所に設けられてもよい。一般的には、LTEやWi−FiなどRATが異なると電波到達距離等も異なるため、基地局装置10の配置数や配置場所は異なることが想定される。基地局装置10−1は、無線制御部20と通信可能な状態で接続される。基地局装置10−2〜10−4は、RATネットワーク50−1〜50−3を介してサーバ側RAT管理部30及びサーバアプリケーションとの間で通信を行う。各基地局装置10は、サーバ側RAT管理部30を介して接続される形態であるため、それぞれ運用事業者が異なってもよいし、ライセンスバンドとアンライセンスバンドが混在してもよい。
The base station apparatus 10 performs wireless communication with the
無線制御部20は、基地局装置10−1の上流側に設けられ、無線通信端末40の端末識別及び端末認証などのインターネット等へのネットワーク接続を行う。無線制御部20は、AAA(Authentication, Authorization, and Accounting)の機能を備える。
サーバ側RAT管理部30は、各基地局装置10と通信を行うための複数のインタフェースを有する。サーバ側RAT管理部30は、サーバアプリケーションが指定あるいは要求する通信要件又はU/I60から取得した通信要件と、無線通信端末40の性能情報とに基づいて、サーバ側が提供可能な複数のRAT候補の中から第二のRATを決定する。ここで、無線通信端末40の性能情報とは、無線通信端末40のハードウェアの性能に関する情報を表す。性能情報は、例えば無線通信端末40が有するRATなどの情報である。そして、サーバ側RAT管理部30は、決定した第二のRATを有する基地局装置10
において第二のRATを利用するための切り替え、制御及び設定を行う。ここで、サーバ側RAT管理部30における切り替えは、サーバアプリケーションと端末アプリケーションとの間でデータの送受信を行うためのRATを第二のRATに切り替えることを表す。サーバ側RAT管理部30における設定は、サーバアプリケーションと端末アプリケーションとの間でデータの送受信を行うために第二のRATを利用するように基地局装置10の設定を行うことを表す。
The
The server-side
The switching, control and setting for using the second RAT are performed. Here, the switching in the server-side
また、サーバ側RAT管理部30は、基地局装置10、あるいは、無線通信端末40、あるいは、その両方にソフトウェア無線技術が搭載されている場合は、ソフトウェア無線技術を用いて第二のRATの構築、制御及び設定を行うことも可能である。このように、サーバ側RAT管理部30は、サーバアプリケーション又はU/I60から取得した通信要件と、無線通信端末40の性能情報とに基づいて、RAT候補の中から最適な第二のRATを選択して、第二のRATの選択、切り替え、構築、制御及び設定などの処理を行う。サーバ側RAT管理部30は、第二のRATを利用するために必要となる情報を無線制御部20及び基地局装置10−1のCプレーンあるいはUプレーンを介して無線通信端末40に通知する。サーバ側RAT管理部30における構築は、サーバアプリケーションと端末アプリケーションとの間でデータの送受信を行うために第二のRATを利用可能とするように基地局装置10内で第二のRATを新たに構築することを表す。
Further, the server-side
なお、前述の通り、RAT1の基地局装置10−1と、第二のRATを有する基地局装置10とは必ずしも同じ場所にあるとは限らない。そのため、第二のRATを有する基地局装置10の設置場所も考慮して、決定すべき第二のRATでの無線通信端末40と基地局装置10とのマッチングを行う必要がある。このためには、RAT1の基地局装置10−1のカバー範囲は、一般には、他のRAT候補の基地局装置10のカバー範囲を包含することが望ましい。逆に、第二のRATを有する基地局装置10は、無線通信端末40からの通信要件のある場所付近にのみ設置されていればよい。
As described above, the base station apparatus 10-1 of RAT1 and the base station apparatus 10 having the second RAT are not necessarily in the same place. Therefore, it is necessary to perform matching between the
無線通信端末40は、スマートフォン等の情報処理装置や、IoT機器(Internet of Things device)などを用いて構成される。無線通信端末40は、端末側RAT管理部41及び複数の通信部42−1〜42−4を備える。端末側RAT管理部41(第二の管理装置)は、サーバ側RAT管理部30からの通知に応じて第二のRATの選択、切り替え、構築、制御及び設定を行う。ここで、端末側RAT管理部41における切り替えは、サーバアプリケーションと端末アプリケーションとの間でデータの送受信を行うためのRATを第二のRATに切り替えることを表す。端末側RAT管理部41における設定は、サーバアプリケーションと端末アプリケーションとの間でデータの送受信を行うために第二のRATを利用するように通信部42の設定を行うことを表す。端末側RAT管理部41における構築は、サーバアプリケーションと端末アプリケーションとの間でデータの送受信を行うために第二のRATを利用可能とするように通信部42内で第二のRATを新たに構築することを表す。通信部42は、基地局装置10との間で、所定のRATを利用して通信を行う。例えば、通信部42−1は、RAT1を利用して基地局装置10−1との間で通信を行う。なお、本実施形態では、無線通信端末40が4つの通信部42を備える構成示しているが、通信部42は無線通信端末40の性能に応じた数だけ備えられる。つまり、無線通信端末40が2つのRATを利用可能であれば2つの通信部42が備えられる。
The
RATネットワーク50は、基地局装置10−2〜10−4の上流側に設けられる。RATネットワーク50は、例えば、ISP(Internet Service Provider)などインターネットへの接続を行う事業者のネットワークである。
U/I60は、キーボード、タッチパネル、ボタン等の既存の入力装置を用いて構成される。U/I60は、ユーザの指示をサーバ側RAT管理部30に入力する際にユーザによって操作される。U/I60は、通信要件の入力を受け付ける。サーバ側RAT管理部30とU/I60との通信は、インターネット接続及びWebインタフェース等を介して接続することも可能であり、無線通信端末40の所有者やアプリケーション事業者が、遠隔地から直接入力することも可能である。
The RAT network 50 is provided on the upstream side of the base station devices 10-2 to 10-4. The RAT network 50 is a network of a business operator that connects to the Internet, such as an ISP (Internet Service Provider).
The U /
図2は、サーバ側RAT管理部30の機能構成を表す概略ブロック図である。サーバ側RAT管理部30は、取得部301、複数の通信部302−1〜302−m(mは2以上の整数)、RAT要件テーブル記憶部303、基地局情報記憶部304及びRAT管理部305を備える。取得部301は、サーバアプリケーション又はU/I60から要求された通信要件を取得する。通信部302は、基地局装置10を介して無線通信端末40との間で通信を行う。例えば、通信部302−1は、無線通信端末40を識別するためのIDと、無線通信端末40のハードウェアの性能情報とを、無線制御部20及び基地局装置10−1を介して無線通信端末40から受信する。
FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a functional configuration of the server-side
RAT要件テーブル記憶部303は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。RAT要件テーブル記憶部303は、RAT要件テーブルを記憶する。RAT要件テーブルは、通信要件に応じて第二のRATを決定するために利用されるテーブルである。基地局情報記憶部304は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。基地局情報記憶部304は、基地局情報を記憶する。基地局情報は、例えば、基地局装置10の識別情報(例えば、MACアドレスなど)と、基地局装置10が有するRATや基地局装置10の位置情報(設置緯度経度等)を対応付けた情報である。RAT管理部305は、取得部301によって取得された通信要件と、無線通信端末40の性能情報と、基地局情報と、RAT要件テーブルとに基づいて、第二のRATの選択、切り替え、構築、制御及び設定を行う。
The RAT requirement
図3及び図4は、RAT要件テーブルの具体例を示す図である。
図3(A)は通信要件が帯域の場合に利用されるRAT要件テーブルを表し、図3(B)は通信要件が遅延時間の場合に利用されるRAT要件テーブルを表し、図4は通信要件が消費電力の場合に利用されるRAT要件テーブルを表す。図3及び図4において、丸は、要求された通信要件に適するRATを表す。
3 and 4 are diagrams illustrating specific examples of the RAT requirement table.
3A shows a RAT requirement table used when the communication requirement is a band, FIG. 3B shows a RAT requirement table used when the communication requirement is a delay time, and FIG. 4 shows the communication requirement. Represents a RAT requirement table used when is a power consumption. 3 and 4, circles represent RATs that are suitable for the required communication requirements.
図3(A)を例に説明すると、図3(A)では、複数の帯域クラス毎に、用途例及び各RAT1〜4が通信要件に適するか否かが対応付けられている。帯域クラスは、アプリケーション又はU/I60から取得された通信要件を表す。帯域クラスに対応する用途例は、その帯域の用途の一例を表す。図3(A)において、帯域クラスBW1(低速)は、センシングやメータリングの用途に利用され、第二のRATとして最適なRATがRAT4であることが表されている。図3(A)において、帯域クラスBW2(中速)は、産業機器制御の用途に利用され、第二のRATとして最適なRATがRAT2及びRAT3であることが表されている。図3(A)において、帯域クラスBW3(高速)は、画像・動画コンテンツの用途に利用され、第二のRATとして最適なRATがRAT1及びRAT2であることが表されている。
3A will be described as an example. In FIG. 3A, for each of a plurality of band classes, usage examples and whether or not each of the RATs 1 to 4 is suitable for communication requirements are associated. The band class represents a communication requirement acquired from the application or the U /
サーバ側RAT管理部30は、取得した無線通信端末40のハードウェアの性能情報に応じて、RAT要件テーブルで示されるRATが利用可能である場合には、RAT要件テーブルで示されるRATを第二のRATとして決定する。RATが利用可能であるか否かの判定は、無線通信端末40近傍における基地局装置10の有無、又は、RATネットワーク50への接続資格(サービス加入)の有無等に基づいて行われる。例えば、サーバ側RAT管理部30は、無線通信端末40近傍における基地局装置10がある場合や、性能情報の送信元の無線通信端末40がRATネットワーク50への接続資格(サービス加入)がある場合にはRATが利用可能であると判定する。一方、サーバ側RAT管理部30は、無線通信端末40近傍における基地局装置10がない場合や、性能情報の送信元の無線通信端末40がRATネットワーク50への接続資格(サービス加入)がない場合にはRATが利用可能ではないと判定する。
なお、図3及び図4に示されるRAT要件テーブルは、通信要件に応じて複数のRAT要件テーブルが組み合わせて用いられてもよい。
If the RAT indicated by the RAT requirement table is available according to the acquired hardware performance information of the
Note that the RAT requirement tables shown in FIGS. 3 and 4 may be used in combination with a plurality of RAT requirement tables according to communication requirements.
図5は、無線通信端末40の機能構成を表す概略ブロック図である。無線通信端末40は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、無線通信プログラムを実行する。無線通信プログラムの実行によって、無線通信端末40は、端末側RAT管理部41、複数の通信部42−1〜42−n(nは2以上の整数)及び性能情報記憶部43を備える装置として機能する。なお、無線通信端末40の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、無線通信プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、無線通信プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating a functional configuration of the
通信部42−1は、識別情報記憶部421、無線通信部422−1及び通信制御部423−1を備える。識別情報記憶部421は、例えばSIMカード(Subscriber Identity Module Card)などに含まれるIDを記憶する。無線通信部422−1は、通信制御部423−1の制御に従って、RAT1を利用して基地局装置10−1との間で通信を行う。例えば、無線通信部422−1は、IDと、性能情報記憶部43に記憶されている性能情報とを基地局装置10−1に送信する。通信制御部423−1は、サーバ側RAT管理部30からの要求に応じて、無線通信部422−1を制御して、識別情報記憶部421に記憶されているIDと、性能情報記憶部43に記憶されている性能情報とをサーバ側RAT管理部30に送信させる。通信制御部423−1は、端末側RAT管理部41の設定に従って、無線通信部422−1を制御してRAT1で通信させる。
The communication unit 42-1 includes an identification
通信部42−nは、無線通信部422−n及び通信制御部423−nを備える。無線通信部422−nは、通信制御部423−nの制御に従って、第二のRATを利用して基地局装置10を介してサーバアプリケーションとの間で通信を行う。通信制御部423−nは、端末側RAT管理部41の設定に従って、無線通信部422−nを制御して第二のRATで通信させる。
性能情報記憶部43は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。性能情報記憶部43は、性能情報を記憶する。
The communication unit 42-n includes a wireless communication unit 422-n and a communication control unit 423-n. The wireless communication unit 422-n communicates with the server application via the base station apparatus 10 using the second RAT according to the control of the communication control unit 423-n. The communication control unit 423-n controls the wireless communication unit 422-n according to the setting of the terminal-side
The performance
図6は、無線通信システム100の処理の流れを示すシーケンス図である。
取得部301は、サーバアプリケーション又はU/I60から通信要件を取得する(ステップS101)。取得部301は、取得した通信要件をRAT管理部305に出力する。その後、無線通信端末40が起動されると、端末側RAT管理部41は無線接続を開始する(ステップS102)。この際、端末側RAT管理部41は、RAT1を有する基地局装置10を探索する(ステップS103)。ここで、RAT1を有する基地局装置10が基地局装置10−1であるとする。端末側RAT管理部41は、通信制御部423−1及び無線通信部422−1を介して、RAT1を有する基地局装置10−1に接続する(ステップS104)。
FIG. 6 is a sequence diagram showing a processing flow of the
The
基地局装置10−1と無線通信端末40とが接続されると、無線制御部20は基地局装置10−1を介して、端末識別及び端末認証のためにIDを無線通信端末40に要求する(ステップS105)。無線通信部422−1は、無線制御部20から送信された要求を受信する。無線通信部422−1は、受信した要求を通信制御部423−1に出力する。通信制御部423−1は、無線通信部422−1から出力された要求に応じて、識別情報記憶部421からIDを取得する。通信制御部423−1は、無線通信部422−1を制御して、IDを無線制御部20に送信する(ステップS106)。
When the base station apparatus 10-1 and the
無線制御部20は、無線通信端末40から送信されたIDを受信する。無線制御部20は、受信したIDに基づいて無線通信端末40の識別及び認証を行う(ステップS107)。無線制御部20によって認証がなされると、サーバ側RAT管理部30と、端末側RAT管理部41との接続がなされる(ステップS108)。次に、端末側RAT管理部41は、無線制御部20及び基地局装置10−1を介して無線通信端末40に対してID及び無線通信端末40のハードウェアの性能情報を要求する(ステップS109)。
The
無線通信部422−1は、無線制御部20から送信された要求を受信する。無線通信部422−1は、受信した要求を通信制御部423−1に出力する。通信制御部423−1は、無線通信部422−1から出力された要求に応じて、識別情報記憶部421からIDと、性能情報記憶部43から性能情報とを取得する。通信制御部423−1は、無線通信部422−1を制御して、ID及び性能情報を無線制御部20に送信する(ステップS110)。通信部302−1は、無線通信端末40から送信されたID及び性能情報を受信する。通信部302−1は、受信したID及び性能情報をRAT管理部305に出力する。RAT管理部305は、通信部302−1から出力された性能情報と、ステップS101の処理で取得した通信要件と、RAT要件テーブルと、基地局情報とに基づいて第二のRATを決定する(ステップS111)。RAT管理部305は、決定した第二のRATを有する基地局装置10が基地局装置10−2であるとする。その後、RAT管理部305は、第二のRATを利用するために必要となる情報(基地局装置10に接続するための情報(例えば、MACアドレス、SSID(Service Set Identifier)及びパスワードなど)も含む)を含む通知を、無線制御部20及び基地局装置10−1を介して無線通信端末40に送信する。
The wireless communication unit 422-1 receives the request transmitted from the
RAT管理部305は、基地局装置10−2に対して、決定した第二のRATを利用可能とするための切り替え、制御及び設定を行う(ステップS112)。例えば、RAT管理部305は、第二のRATを利用可能とするための動作を行う旨の指示を含む通知を基地局装置10−2に対して送信することによって切り替え、制御及び設定を行う。基地局装置10−2は、サーバ側RAT管理部30から送信された通知を受信する。基地局装置10−2は、受信した通知に基づいて、第二のRATを利用可能とするための動作を行う。例えば、通知に第二のRATを新たに構築する旨が含まれている場合には、基地局装置10−2は受信した通知に応じて第二のRATを新たに構築する。
The
無線通信部422−1は、サーバ側RAT管理部30から送信された通知を受信する。無線通信部422−1は、受信した通知を、通信制御部423−1を介して端末側RAT管理部41に出力する。端末側RAT管理部41は、通信制御部423−1から出力された通知に基づいて第二のRATを利用可能とするための切り替え、制御及び設定を行う(ステップS113)。これにより、無線通信端末40と、基地局装置10−2とが第二のRATで接続される。その後、基地局装置10−2を介して端末アプリケーションと、サーバアプリケーションとのデータの送受信が行われる(ステップS114)。なお、無線通信状態が劣化、あるいは、通信要件に変更があった場合にはステップS111以降の処理が繰り返し実行される。
The wireless communication unit 422-1 receives the notification transmitted from the server side
本発明の適用例について説明する。
(適用例1:通信要件に応じてアプリケーションデータ伝送に適切な第二のRATを有する基地局装置10を選択する場合)
RAT1としてLTE−MTC、その他の基地局装置10が有する無線アクセス技術としてWi−Fi、Wi−Gig、Wi−SUN及びZigbeeがある場合を想定する。無線通信端末40が照明機器で、無線通信端末40がLTE−MTCとZigbeeを利用可能で、通信要件として「照明機器(Zigbee or Wi−SUN)」が与えられた場合を考える。まず無線通信端末40は、LTE−MTCを利用して基地局装置10−1に接続する。サーバ側RAT管理部30は、基地局装置10−1に接続がなされると、与えられた通信要件と、無線通信端末40の性能情報(例えば、LTE−MTCとZigbeeを有するなど)に従って、Zigbeeが有する基地局装置10を探索する。そして、サーバ側RAT管理部30は、探索した基地局装置10への接続に必要な情報(例えば、Zigbeeでの接続に必要な情報)を、無線制御部20及び基地局装置10−1を介して通知する。その後、サーバ側RAT管理部30と、無線通信端末40は、Zigbee接続のために必要な設定を行う。これにより、Zigbeeが利用可能な基地局装置10と、無線通信端末40とのZigbeeでの接続が確立する。これにより、Zigbeeを利用して、アプリケーション間でデータの送受信が開始される。
An application example of the present invention will be described.
(Application Example 1: When selecting the base station apparatus 10 having the second RAT suitable for application data transmission according to communication requirements)
Assume that there is LTE-MTC as RAT1 and Wi-Fi, Wi-Gig, Wi-SUN, and Zigbee as other radio access technologies of the base station apparatus 10. Consider a case where the
無線通信端末40がAV機器で、無線通信端末40がLTE−MTCとWi−FiとWi−Gigとを利用可能で、通信要件として「AV機器(Wi−Fi or Wi−Gig)」が与えられた場合を考える。まず無線通信端末40は、LTE−MTCを利用して基地局装置10−1に接続する。サーバ側RAT管理部30は、基地局装置10−1に接続がなされると、与えられた通信要件と、無線通信端末40の性能情報(例えば、LTE−MTCとWi−FiとWi−Gigが利用可能など)に従って、Wi−FiとWi−Gigのいずれかが利用可能な基地局装置10をそれぞれ探索し、それぞれの基地局装置10において最適な基地局装置10を決定する。例えば、サーバ側RAT管理部30は、各基地局装置10で実現できる実効スループットに基づいて、Wi−FiとWi−Gigのどちらを第二のRATとして用いるか決定する。この決定に従って、サーバ側RAT管理部30は、最適な基地局装置10を選択する。そして、サーバ側RAT管理部30は、探索した基地局装置10への接続に必要な情報(例えば、SSIDやIPアドレス指定等の情報)を、無線制御部20及び基地局装置10−1を介して通知する。その後、サーバ側RAT管理部30と、無線通信端末40は、接続のために必要な設定を行う。これにより、決定された第二のRATを利用可能な基地局装置10と、無線通信端末40との第二のRATでの接続が確立する。これにより、第二のRATを利用して、アプリケーション間でデータの送受信が開始される。
The
なお、無線通信端末40が接続すべき基地局装置10を決定する方法としては、GPS(Global Positioning System)等を用いて得られる位置情報等に基づいて、サーバ側RAT管理部30が、利用可能な無線アクセス技術(あるいは無線アクセス技術提供事業者)のリストを参照して探索してもよいし、無線通信端末40が直接基地局装置10を探索して電波強度の強いものを選択してもよいし、この両者を組み合わせて決定してもよい。
As a method of determining the base station device 10 to which the
(適用例2:利用可能なRAT1の基地局装置10を探索し、さらに、通信要件に適した無線アクセス技術を提供する事業者を探索して接続する場合)
サーバ(基地局)側サービスとして、事業者1が「LTE」+「Wi−Fi」+「Wi−SUN」を、事業者2が「Wi−MAX」+「Wi−Gig」+「Zigbee」を、事業者3が「LoRa」+「Wi−Fi」を提供し、事業者4がサーバ側RAT管理部30をクラウド上で提供する場合を想定する。
(Application Example 2: When searching for an available RAT1 base station apparatus 10 and further searching for and connecting to a provider providing a radio access technology suitable for communication requirements)
As a service on the server (base station) side, the operator 1 is “LTE” + “Wi-Fi” + “Wi-SUN”, and the operator 2 is “Wi-MAX” + “Wi-Gig” + “Zigbee”. It is assumed that the business operator 3 provides “LoRa” + “Wi-Fi” and the business operator 4 provides the server-side
「LTE」+「Wi−Fi」を利用可能な無線通信端末40は、LTEを利用可能な基地局装置10を探索し、事業者1の基地局装置10に接続する。サーバ側RAT管理部30は、事業者1のWi−Fiを選択し、適用例1と同様の方法で、アプリケーション間でデータの送受信を行うためのWi−Fi接続を行う。
The
「LoRa」+「Wi−Fi」を利用可能な無線通信端末40は、LoRaを利用可能な基地局装置10を探索し、事業者3の基地局装置10に接続する。サーバ側RAT管理部30は、電波環境あるいは利用料金等に基づいて事業者1あるいは事業者3のWi−Fiを選択し、適用例1と同様の方法で、アプリケーション間でデータの送受信を行うためのWi−Fi接続を行う。
The
「LTE」+「920MHz帯のソフトウェア無線」を利用可能な無線通信端末40は、LTEを利用可能な基地局装置10を探索し、事業者1の基地局装置10に接続する。さらに、サーバ側RAT管理部30は、事業者1の基地局装置10のエリアで利用可能な920MHz帯サービスを探索し、 事業者1が提供するWi−SUNが利用できることが判明した場合に、無線通信端末40に通知する。そして、無線通信端末40は、自装置の通信部42においてWi−SUNを利用可能に構成し、実施例1と同様の方法で、アプリケーション間でデータの送受信を行うためのWi−SUN接続を行う。
The
「LTE」+「920MHz帯のソフトウェア無線」を利用可能な無線通信端末40は、LTEを利用可能な基地局装置10を探索し、事業者1の基地局装置10に接続する。さらに、サーバ側RAT管理部30は、利用可能な920MHz帯のソフトウェア無線を利用可能な基地局装置10を探索し、事業者2のZigbeeの基地局装置10を発見した場合に、無線通信端末40に通知する。そして、無線通信端末40は、自装置の通信部42においてZigbeeを利用可能に構成し、実施例1と同様の方法で、アプリケーション間でデータの送受信を行うためのZigbee接続を行う。
The
以上のように構成された無線通信システム100によれば、多様なサービスアプリケーションの要求を満たすことが可能となる。以下、この効果について詳細に説明する。
無線通信システム100では、主要経路(RAT1)には、端末識別や端末認証などのインターネット等へのネットワーク接続を担保するための必要最低限の機能が備えられる。つまり、主要経路は、通信の低遅延性や大容量性といった厳しい通信品質性能を満たす必要は必ずしもない。これは、低遅延性や大容量性といった無線アクセス技術の特性は、第二のRATとして選択、あるいは新規に構築すればよいためである。したがって、RAT1としては、一般には低速かつ廉価な用途中心の通信性能の低いLPWANのような無線通信システムでも十分適用可能である。そのため、無線通信端末40の起動契機や運用管理に活用することによって、より多様なサービスアプリケーションの要求を満たす無線通信システムを構築することができる。
According to the
In the
本発明によれば、利用可能な3つ以上のRATの中から、サーバアプリケーションが要求する通信要件等に基づいて最適なRATを選択することが可能になる。これは、LTEとWi−Fiの2つのRATの電波状況を単純に比較して利用可能なRATを選ぶといった単純な選択制御のみを想定していた従来技術とは異なる。 According to the present invention, it is possible to select an optimal RAT from among three or more RATs that can be used based on communication requirements required by the server application. This is different from the prior art which assumed only simple selection control such as selecting a usable RAT by simply comparing radio conditions of two RATs of LTE and Wi-Fi.
本発明によれば、実際にアプリケーション間のデータ通信を行うRATを決定するにあたり、広域無線システムを第1の無線通信方式として活用し、無線通信端末40設置時の起動や運用管理を実施できる。本構成により、当該アプリケーションが有する高度かつ多様な要求に応じて、適した無線通信方式を個々にカスタマイズ可能な、動的で柔軟性の高い無線アクセス環境の提供が可能になる。この点が、起動運用のための独立個別のRATを持たず、利用可能な限定された複数のRATから選択利用することを目的とした従来技術とは異なる。
According to the present invention, in determining the RAT for actually performing data communication between applications, the wide area wireless system can be used as the first wireless communication method, and activation and operation management when the
本発明によれば、RAT1が提供するセルラシステム等の広域無線システム及び同システムが有する端末識別・認証等の機能と、実際にアプリケーション間のデータ通信を行う第二のRATを利用する基地局装置10とを、サーバ側RAT管理部30および端末側RAT管理部41を介して接続することによって、複数RAT間で拡張性・柔軟性の高い疎結合な接続、連携が可能になる。これにより、第二のRATは、ビジネス性等に基づいて必要と認めた事業者が自由に設置構築できる。つまり、一般にRAT1を提供する通信事業者自身が第二のRATを提供してもよいし、他事業者が第二のRATを提供してもよい。第二のRATはライセンスバンドを用いて通信事業者が提供してもよいし、その他事業者が免許不要バンドを用いてもよい。このように、パブリックネットワーク・プライベートネットワークの区別なく、これらを組み合わせて動的で自由度の高い無線ネットワーク構築が可能になる。
According to the present invention, a base station apparatus that uses a wide-area wireless system such as a cellular system provided by RAT1 and functions such as terminal identification / authentication possessed by the system and a second RAT that actually performs data communication between applications 10 through the server-side
本発明によれば、RAT1としては、セルラシステム(2G〜4G)の他に、LTE−MTCや、SigFoxやLoRaなどのM2M向けLPWANなどが適用できる。これにより、M2M/IoT向けに低コストで利用できる。このように低コストで利用できることは、M2M/IoT向け用途においてはビジネス的影響が大きい。本発明は、端末側で複数のRATを組み合わせる構成のため、無線通信端末40のハードやオペレーションコストの小さいLTE−MTCやLPWANの普及に伴って、無線通信モジュールをより低コストで実現する方法を提供できる。
According to the present invention, as RAT1, in addition to cellular systems (2G to 4G), LTE-MTC, LPWAN for M2M such as SigFox and LoRa, and the like can be applied. Thereby, it can utilize at low cost for M2M / IoT. Such low cost use has a significant business impact in applications for M2M / IoT. Since the present invention is configured to combine a plurality of RATs on the terminal side, a method for realizing a wireless communication module at a lower cost with the spread of LTE-MTC and LPWAN with low hardware and operation costs of the
本発明によれば、RAT1を、デバイス識別(ID)/認証/制御といった、ネットワーク構成・構築の起動契機/管理手段として活用できる。つまり、実際のデータ通信で利用する無線アクセス技術の通信要件や、その他無線通信端末40に関する情報をRAT1が有する端末識別記号体系に基づいてタグ付けする無線タグ的な利用方法を提供できる。一般的な無線タグの場合、タグリーダが別途必要となるが、RAT1として広域無線通信システムを利用すれば、サーバ側の追加設備投資が不要となる。また、設置場所や接続基地局等によってIDや通信アドレスが左右されないRAT1の識別記号を用いることで、RAT1のカバーエリア内であれば、設置場所を意識することなく同様の使い勝手を実現できる。
According to the present invention, the RAT 1 can be utilized as a network configuration / construction start trigger / management means such as device identification (ID) / authentication / control. That is, it is possible to provide a wireless tag usage method for tagging communication requirements of the wireless access technology used in actual data communication and other information related to the
本発明によれば、通信要件に基づく無線アクセス技術の選択や新規構築だけでなく、利用者との契約状況に基づいて、利用範囲、用途(通信帯域をはじめとする通信品質)、サービス提供期間等も、RAT1が提供する識別記号(加入者)情報に紐づけて、クラウド側で管理運用が可能になる。これにより、第二のRATの提供に関わる課金等の管理も容易になる。
本発明によれば、第二のRATとして、基地局装置10及び無線通信端末40に備えられる複数の既存無線アクセス技術の中から適したものを選択して利用することが可能になる。また、本発明によれば、第二のRATとして、ソフトウェア無線技術等と併用し、無線通信要件に応じた新規のRATの構築・制御を行うことが可能になる。
According to the present invention, not only selection and new construction of a radio access technology based on communication requirements, but also a usage range, usage (communication quality including a communication band), service provision period based on a contract status with a user. Etc. can be managed on the cloud side in association with identification symbol (subscriber) information provided by RAT1. This facilitates management of billing and the like related to provision of the second RAT.
According to the present invention, it is possible to select and use a suitable second radio access technology from among a plurality of existing radio access technologies provided in the base station device 10 and the
本発明によれば、同一のアプリケーション対に対して、RAT2だけでなくRAT3、RAT4の接続性の提供をサーバ側RAT管理部30と端末側RAT管理部41との間で同時に提供することが可能になる。つまり、特定のアプリケーション対に対し、複数のRATコネクションを同時に複数提供することもできるし(マルチパスTCP的なサービスの提供)、Multi−RAT管理部間で物理的に複数のRAT接続を利用し、アプリケーション対には仮想的に単一のRATコネクションを提供する構成も可能になる。
According to the present invention, it is possible to simultaneously provide connectivity of not only RAT2 but also RAT3 and RAT4 between the server-side
本発明によれば、多様なMulti−RAT環境をサステナブルに構成する無線システムアーキテクチャを提供する。つまり、802.11無線LANなどでは、制御プレーンをRAT自身が有するため、2.4GHz帯や5GHz帯の同一周波数帯内においては、802.11bや11aなどの古い規格との後方互換性を確保するためにスループット低下等の問題を生じていた。しかし本発明を用いれば、異なるRAT間やRAT内バージョンといった前方/後方互換性は、RAT1を活用して担保する構成とできるため、第二のRATとしては必要な要件を満たすシンプルなC/Uプレーン構成を、オンデマンドで動的に構築・提供することができる。 According to the present invention, there is provided a wireless system architecture for configuring various Multi-RAT environments in a sustainable manner. In other words, since the RAT itself has a control plane in 802.11 wireless LAN, etc., backward compatibility with old standards such as 802.11b and 11a is ensured in the same frequency band of 2.4 GHz band and 5 GHz band. Therefore, problems such as a reduction in throughput have occurred. However, if the present invention is used, forward / backward compatibility such as between different RATs or in-RAT versions can be secured by using RAT1, so that the second RAT has a simple C / U that satisfies the necessary requirements. A plane configuration can be dynamically constructed and provided on demand.
本発明によれば、複数のRATを管理するRAT管理部(サーバ側RAT管理部30及び端末側RAT管理部41)を、サーバ側及び無線通信端末40側の双方に備え、かつ各RATの外側に配置していることから、RAT管理部機能の柔軟な配置が可能となる。すなわち、無線通信端末40は、インターネット等に接続可能なクラウド上に任意に配置することが可能であり、各RATの提供事業者とは異なる事業者がサービスを提供することも容易である。また、異なる複数の事業者が、RAT管理部をそれぞれ有するような構成も可能となる。端末側RAT管理部41についても、無線通信端末40側に複数RATの通信モジュールを別途用意し、それらを組み合わせて外部配線等で接続することにより、RATの柔軟な選択、実装が容易になる。
According to the present invention, RAT management units (server-side
本発明によれば、アプリケーション間のデータ通信に最適なRATが選択・構築できない場合、あるいは、第二のRATの通信状態が劣化あるいは接続断になったような場合でも、RAT1を介してその状況を把握することができる。よって、第二のRATの接続状況をサーバ側あるいは端末側のアプリケーションに通知することも可能である。また、第二のRATでつながらない状態でも、第二のRATに対する接続要求が当該エリアに存在することをRAT1を介して双方のRAT管理部が把握することができる。そのため、ニーズに応じて新規に第二のRATを利用可能な基地局装置10を設置増強する等の対応も容易となる。 According to the present invention, even when the optimum RAT for data communication between applications cannot be selected / constructed, or even when the communication state of the second RAT is deteriorated or disconnected, the situation via the RAT 1 Can be grasped. Therefore, it is possible to notify the connection status of the second RAT to the application on the server side or the terminal side. Even in a state where the second RAT is not connected, both RAT management units can grasp through RAT1 that a connection request for the second RAT exists in the area. For this reason, it is possible to easily cope with installation of the base station apparatus 10 that can newly use the second RAT according to needs.
本発明によれば、アプリケーションが要求する端末位置や無線通信品質等の通信要件を、無線通信端末40自身に持たせることもできるし、インターネット接続のWebインタフェース等を介して直接登録したりすることもできる。M2M/IoT端末は、入出力インタフェースが貧弱(ディスプレイやキーボードを持たない場合が多い)なので、ユーザが直接オンラインで一括設定したい要望も多いと考えられるが、これらの要望にも容易に対応することができる。
According to the present invention, the
本発明によれば、RAT1として、SIMカードを用いたセルラシステムの仕組みだけでなく、Embedded SIMやソフトSIMを用いた安価な無線通信端末40の実装が可能なLTE−MTCや、SIMとは異なる仕組みを用いて端末識別や認証を行うLPWANの適用も可能である。最低限の広域無線通信機能を有するRAT1用のハードウェア資源と、アプリケーションに応じて必要十分な第二のRAT用のハードウェア資源とを柔軟に組み合わせたアーキテクチャを適用することで、経済的かつ合理的に、幅広いアプリケーションへの適用が可能になる。
According to the present invention, as RAT1, not only a cellular system mechanism using a SIM card but also an LTE-MTC that can implement an inexpensive
本発明によれば、端末の設置・起動時には、まずはRAT1を参照して端末の正当性を確認したのちに、アプリケーションに適したRATを選択する手順が提供される。アプリケーションデータ通信のため、一般には端末設置時に無線通信端末40が有するRATと同一のRAT機能を備えた基地局装置10が同じエリアに存在することが前提であり、接続のための設定情報をあらかじめサーバ側と端末側の通信部・制御部とで共通の設定値として持つ必要があるが、本発明では、そのような基地局の存在を前提とする必要がない。つまり、アプリケーションデータ通信に用いる第二のRATの接続設定情報は、第二のRATの選択が確定した後、RAT1を介して相互にやり取りすることができる。同一の第二のRATを利用可能な基地局装置10を提供する事業者が複数あるような場合でも、価格等の経済条件に応じてこれらを容易に切り替えることができるし、選択したい第二のRATを提供する基地局装置10が無線通信端末40と同じエリアにない場合でも、その状況をRAT1を介してサーバ側に通知することもできる。
According to the present invention, when a terminal is installed and activated, a procedure for selecting a RAT suitable for an application after first confirming the validity of the terminal with reference to RAT1 is provided. For application data communication, it is generally assumed that the base station apparatus 10 having the same RAT function as the RAT of the
本発明によれば、ソフトウェア無線技術等を活用することで、第二のRATとして柔軟かつ自由に無線通信方式を設計することが可能になる。産業向けをはじめとするM2M/IoTシステムでは、高速、大容量、低遅延、多端末収容、低消費電力、低コストといった多種多様な要求が想定される。しかし、市中に提供されている無線通信方式およびモジュールでは、必ずしもそのニーズを満たせない場合も考えられる。工場などの限られたエリアに限定して、特定の通信遅延や端末収容数等のニーズを満たすような無線通信のカスタマイズを実現するには、UプレーンだけでなくCプレーンまで含めた無線通信方式のカスタマイズも有効と考えられる。本発明を用いれば、特定のエリアや用途に特化した無線通信方式をオンデマンドで動的にカスタマイズすることができる。 According to the present invention, it is possible to design a radio communication system flexibly and freely as the second RAT by utilizing software radio technology or the like. In M2M / IoT systems including those for industrial use, various demands such as high speed, large capacity, low delay, multi-terminal accommodation, low power consumption, and low cost are assumed. However, wireless communication systems and modules provided in the market may not always meet the needs. Wireless communication system that includes not only the U plane but also the C plane in order to customize the wireless communication to meet the needs such as specific communication delay and the number of terminals accommodated in limited areas such as factories. Customization is also considered effective. If this invention is used, the radio | wireless communication system specialized for a specific area and the use can be dynamically customized on demand.
本発明によれば、既存の無線通信標準規格に基づき、電波法等の法令省令で定める周波数利用の強制規格を満たす条件の下で、あえて既存無線通信標準規格と一部異なる実装をすることで、セキュリティを高度化するといったことも可能になる。例えば、基地局と端末間で利用するスクランブルコードや、符号の入れ替えパターンとして意図的に標準規格と異なるものを用いることで、通常の標準規格準拠無線機器では盗聴困難な、セキュリティの高度な無線通信を局所的に実現することもできる。 According to the present invention, on the basis of the existing wireless communication standard, under the condition of satisfying the mandatory standard of frequency use specified by the Ordinance of the Law such as the Radio Law, it is possible to intentionally implement partly different from the existing wireless communication standard. It is also possible to improve security. For example, by using a scramble code used between the base station and the terminal or a code replacement pattern that is intentionally different from the standard, wireless communication with advanced security that is difficult to wiretap with normal standard-compliant wireless devices Can also be realized locally.
本発明によれば、RAT1を、無線通信端末の起動設置時だけでなく、その後の維持運用メンテナンスにも利用可能である。例えば、ユーザとの契約期間等に応じて第二のRATの接続状態を制御することができる。また、第二のRATの通信状態が変化したときに、他のRATへの動的な切替え・変更を容易に行うことができる。アプリケーションが必要とする無線通信品質等の無線通信要件が変化した場合でも、これを動的に書き換えることで、他のRATへの動的な切替え・変更を容易に行うこともできる。 According to the present invention, the RAT 1 can be used not only when the wireless communication terminal is activated and installed, but also for subsequent maintenance operations. For example, the connection state of the second RAT can be controlled in accordance with the contract period with the user. In addition, when the communication state of the second RAT changes, dynamic switching / change to another RAT can be easily performed. Even when wireless communication requirements such as wireless communication quality required by an application change, it is possible to easily perform dynamic switching / change to another RAT by dynamically rewriting it.
<変形例>
本実施形態では、無線通信端末40が備える通信部42は、それぞれ個別のチップで構成されてもよいし、複数の通信部42が1つのチップで構成されてもよい。
無線通信端末40にU/Iが備えられてもよい。U/Iは、キーボード、タッチパネル、ボタン等の既存の入力装置を用いて構成される。U/Iは、ユーザの指示を無線通信端末40に入力する際にユーザによって操作される。U/Iは、通信要件の入力を受け付ける。このように構成される場合、取得部411は端末アプリケーション又はU/Iから通信要件を取得する。
本実施形態では、無線通信端末40が自装置のハードウェアの性能情報を記憶している場合を説明したが、これに限定される必要はない。例えば、無線通信端末40のハードウェアの性能情報と、無線通信端末40のIDとの対応関係の表すテーブルがクラウド上のサーバに保持されていて、サーバ側RAT管理部30が無線通信端末40から取得したIDに基づいて、クラウド上のサーバに問い合わせて性能情報を取得するように構成されてもよい。このように構成される場合、無線通信端末40は性能情報記憶部43を備えなくてもよい。
<Modification>
In the present embodiment, the
The
In the present embodiment, the case has been described in which the
要件テーブルは、図3及び図4に示したがテーブルに限定される必要はなく、他の通信要件に応じた要件テーブルが設けられてもよい。また、本実施形態で示した要件テーブルのように幅を持ったクラス分け(例えば、低速、中速及び高速など)ではなく、具体的な数値が示されたテーブルであってもよい。
本実施形態では、サーバ側RAT管理部30が、サーバアプリケーション又はU/I60から要求された通信要件に基づいて、第二のRATを決定し、決定された第二のRATを利用する基地局装置10の切り替え、構築、制御及び設定を行い、無線通信端末40にもその情報を通知することによって無線通信端末40の端末アプリケーションと、サーバアプリケーションとのデータの送受信を第二のRATを利用して行う構成を示したが、これに限定される必要はない。例えば、無線通信端末40の端末側RAT管理部41(第四の管理装置)が端末アプリケーションから要求された通信要件に基づいて、自装置の通信方式を第二のRATに切り替え、構築、制御及び設定を行い、サーバ側RAT管理部30(第三の管理装置)にもその情報を通知することによってサーバ側RAT管理部30のサーバアプリケーションと、端末アプリケーションとのデータの送受信を第二のRATを利用して行うように構成されてもよい。このように構成される場合、無線通信端末40は、RAT要件テーブル記憶部を備える。そして、無線通信端末40は、RAT要件テーブル記憶部と、無線通信端末40の性能情報とから第二のRATを決定する。無線通信端末40は、決定した第二のRATを利用するための情報を含む通知をサーバ側RAT管理部30に送信する。サーバ側RAT管理部30は、受信した通知に基づいて、最適な基地局装置10の選択、切り替え、構築、制御及び設定を行う。
RAT1は、広域接続性があること、双方向通信できること、低コスト及び低消費電力性を有することの全てを満たす必要はなく、広域接続性があること、双方向通信できること、低コスト及び低消費電力性を有することのいずれか1つ以上を満たす無線アクセス技術であってもよい。
Although the requirement table is shown in FIGS. 3 and 4, it is not necessary to be limited to the table, and a requirement table corresponding to other communication requirements may be provided. Further, the table may be a table in which specific numerical values are shown instead of the classification with a width (for example, low speed, medium speed, high speed, etc.) as in the requirement table shown in the present embodiment.
In the present embodiment, the server-side
RAT1 does not have to satisfy all the requirements of having wide-area connectivity, bidirectional communication, low cost and low power consumption, wide-area connectivity, bidirectional communication, low cost and low consumption. The wireless access technology may satisfy any one or more of having power characteristics.
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
10−1〜10−4…基地局装置, 20…無線制御部, 30…サーバ側RAT管理部, 40…無線通信端末, 41…端末側RAT管理部, 42−1〜42−4…無線通信部, 43…性能情報記憶部, 50−1〜50−3…RATネットワーク, 60…U/I, 301…取得部, 302−1〜302−m…通信部, 303…RAT要件テーブル記憶部, 304…基地局情報記憶部, 305…RAT管理部, 421…識別情報記憶部, 422−1〜422−n…無線通信部, 423−1〜423−n…通信制御部 10-1 to 10-4 ... base station apparatus, 20 ... radio control unit, 30 ... server side RAT management unit, 40 ... radio communication terminal, 41 ... terminal side RAT management unit, 42-1 to 42-4 ... radio communication , 43 ... Performance information storage unit, 50-1 to 50-3 ... RAT network, 60 ... U / I, 301 ... Acquisition unit, 302-1 to 302-m ... Communication unit, 303 ... RAT requirement table storage unit, 304 ... base station information storage unit, 305 ... RAT management unit, 421 ... identification information storage unit, 422-1 to 422-n ... wireless communication unit, 423-1 to 423-n ... communication control unit
Claims (8)
前記無線通信端末と、前記複数の基地局装置のうちある基地局装置とが第一の無線通信方式により接続された場合に、要求された条件に基づいて、前記端末アプリケーションと前記サーバアプリケーションとの間でデータの送受信に用いられる第二の無線通信方式を決定し、決定した前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末と接続していない基地局装置に対して行う第一の管理装置と、
前記第一の管理装置において決定された前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末に対して行う第二の管理装置と、
を備え、
前記無線通信端末及び前記基地局装置は、前記第二の無線通信方式により前記データの送受信を行う無線通信システム。 A wireless communication terminal and a plurality of base station apparatuses that communicate with the wireless communication terminal by a predetermined wireless communication method; a terminal application that operates on the wireless communication terminal; and the plurality of base station apparatuses A wireless communication system that transmits and receives data to and from a server application that operates on an upper server,
When the wireless communication terminal and a base station device among the plurality of base station devices are connected by a first wireless communication method, based on the requested conditions, the terminal application and the server application A base station apparatus that is not connected to the wireless communication terminal for determining the second wireless communication system used for data transmission / reception between the wireless communication terminals and for establishing, controlling, or setting the determined second wireless communication system A first management device for
A second management device that performs any of the construction, control, and setting of the second wireless communication method determined in the first management device with respect to the wireless communication terminal;
With
The wireless communication terminal and the base station apparatus are wireless communication systems that transmit and receive the data using the second wireless communication method.
前記第一の管理装置は、前記無線通信方式要件テーブルと、前記無線通信端末の性能に関する性能情報とから前記第二の無線通信方式を決定する、請求項1に記載の無線通信システム。 The first management device further includes a storage unit that stores a wireless communication method requirement table used to determine the second wireless communication method,
The wireless communication system according to claim 1, wherein the first management device determines the second wireless communication method from the wireless communication method requirement table and performance information related to performance of the wireless communication terminal.
前記無線通信端末と、前記複数の基地局装置のうちある基地局装置とが第一の無線通信方式により接続された場合に、要求された条件に基づいて、前記端末アプリケーションと前記サーバアプリケーションとの間でデータの送受信に用いられる第二の無線通信方式を決定し、決定した前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末に対して行う第三の管理装置と、
前記第三の管理装置において決定された前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末と接続していない基地局装置に対して行う第四の管理装置と、
を備え、
前記無線通信端末及び前記基地局装置は、前記第二の無線通信方式により前記データの送受信を行う無線通信システム。 A wireless communication terminal and a plurality of base station apparatuses that communicate with the wireless communication terminal by a predetermined wireless communication method; a terminal application that operates on the wireless communication terminal; and the plurality of base station apparatuses A wireless communication system that transmits and receives data to and from a server application that operates on an upper server,
When the wireless communication terminal and a base station device among the plurality of base station devices are connected by a first wireless communication method, based on the requested conditions, the terminal application and the server application A third management device that determines a second wireless communication method used for data transmission / reception between the wireless communication terminals, and performs any of construction, control, and setting of the determined second wireless communication method on the wireless communication terminal When,
A fourth management device that performs any one of construction, control, and setting of the second wireless communication method determined in the third management device with respect to a base station device that is not connected to the wireless communication terminal;
With
The wireless communication terminal and the base station apparatus are wireless communication systems that transmit and receive the data using the second wireless communication method.
前記第四の管理装置は、前記無線通信方式要件テーブルと、前記無線通信端末の性能に関する性能情報とから前記前記第二の無線通信方式を決定する、請求項3に記載の無線通信システム。 The fourth management device further includes a storage unit that stores a wireless communication method requirement table used to determine the second wireless communication method,
The wireless communication system according to claim 3, wherein the fourth management device determines the second wireless communication method from the wireless communication method requirement table and performance information related to performance of the wireless communication terminal.
第一の管理装置が、前記無線通信端末と、前記複数の基地局装置のうちある基地局装置とが第一の無線通信方式により接続された場合に、要求された条件に基づいて、前記端末アプリケーションと前記サーバアプリケーションとの間でデータの送受信に用いられる第二の無線通信方式を決定し、決定した前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末と接続していない基地局装置に対して行い、
第二の管理装置が、前記第一の管理装置において決定された前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末に対して行い、
前記無線通信端末及び前記基地局装置が、前記第二の無線通信方式により前記データの送受信を行う無線通信方法。 A wireless communication terminal and a plurality of base station apparatuses that communicate with the wireless communication terminal by a predetermined wireless communication method; a terminal application that operates on the wireless communication terminal; and the plurality of base station apparatuses A wireless communication method in a wireless communication system that transmits and receives data to and from a server application that operates on an upper server,
When the first management device is connected to the wireless communication terminal and a base station device among the plurality of base station devices by a first wireless communication method, the terminal is based on a requested condition. A second wireless communication method used for data transmission / reception between the application and the server application is determined, and any of the determined construction, control and setting of the second wireless communication method is connected to the wireless communication terminal To the base station device that is not,
The second management device performs any one of the construction, control and setting of the second wireless communication method determined in the first management device on the wireless communication terminal,
A wireless communication method in which the wireless communication terminal and the base station device transmit and receive the data by the second wireless communication method.
第三の管理装置が、前記無線通信端末と、前記複数の基地局装置のうちある基地局装置とが第一の無線通信方式により接続された場合に、要求された条件に基づいて、前記端末アプリケーションと前記サーバアプリケーションとの間でデータの送受信に用いられる第二の無線通信方式を決定し、決定した前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末に対して行い、
第四の管理装置が、前記第三の管理装置において決定された前記第二の無線通信方式の構築、制御及び設定のいずれかを前記無線通信端末と接続していない基地局装置に対して行い、
前記無線通信端末及び前記基地局装置が、前記第二の無線通信方式により前記データの送受信を行う無線通信方法。 A wireless communication terminal and a plurality of base station apparatuses that communicate with the wireless communication terminal by a predetermined wireless communication method; a terminal application that operates on the wireless communication terminal; and the plurality of base station apparatuses A wireless communication method in a wireless communication system that transmits and receives data to and from a server application that operates on an upper server,
When a third management device is connected to the wireless communication terminal and a base station device among the plurality of base station devices by a first wireless communication method, the terminal is based on a requested condition. A second wireless communication method used for data transmission / reception between the application and the server application is determined, and any of the determined construction, control and setting of the second wireless communication method is determined for the wireless communication terminal. Done,
The fourth management apparatus performs any one of construction, control, and setting of the second wireless communication method determined in the third management apparatus for a base station apparatus that is not connected to the wireless communication terminal. ,
A wireless communication method in which the wireless communication terminal and the base station device transmit and receive the data by the second wireless communication method.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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