CN101682578A - 通信设备用的连接装置 - Google Patents

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Abstract

一种通信设备用连接装置，使连接装置(1)介于用于连接于无线数据包通信网(40)上的通信模块(20)与上位装置(10)之间。连接装置(1)具备控制上位装置(10)与无线数据包通信网(40)之间的线路的线路控制部(121)、和中继上位装置(10)执行的使用通信模块(20)的通信的通信控制部(122)。连接装置(1)的通信控制部(122)若检测从上位装置(10)接收到的TCP数据包的重复，则废弃该重复数据包。

Description

通信设备用的连接装置
技术领域
本发明涉及一种连接通信设备与使用该通信设备的上位装置的连接装置，该通信设备用于自动售货机的售货信息收集等遥测技术领域或向移动体配送交通信息等的汽车通信技术(telematiques)领域等。
背景技术
近年来，经无线数据包通信网来进行信息收集或配送等的遥测技术或汽车通信技术普及开来。所谓遥测技术本来是使用通信线路读出计量器的计量值的方式统称。但是，近年来，一般是不仅用于数据读取、还用于设备的动作监视或远程控制的术语。作为遥测技术的代表例，例如自动售货机的售货管理系统、煤气、水道等的使用量管理系统、无人停车场内的管理系统等。自动售货机的售货管理系统请参照专利文献1。另外，所谓汽车通信技术是指使通信系统组合于汽车等移动体后实时提供信息服务。作为汽车通信技术的代表例，例如向设置于汽车中的终端实时提供交通信息或导航信息的车载信息系统等。
在这种领域中，在远处配置用于连接于无线数据包通信网的通信设备与使用该通信设备的上位装置。所述上位装置相当于数据终端装置(DTE：Data Terminal Equipment)。另外，所谓通信设备相当于数据通信装置(DCE：Data Circuit-terminating Equipment)。
例如，在自动售货机的售货管理系统中，进行售货控制或库内的温度控制的控制装置相当于上位装置。各上位装置定期或随时经通信设备连接于规定的网络上，经该网络连接于规定的管理计算机上。之后，连接于管理计算机上的上位装置发送各种管理对象数据。
专利文献1：特开2003-51056号公报
但是，在现有系统中，有时上位装置与管理计算机的通信数据量超过必需。作为实例，说明现有的下水道流量监视系统。在该系统中，上位装置与管理计算机使用TCP/IP作为通信协议。上位装置与管理计算机之间形成TCP连接，通过该连接向管理计算机发送流量数据。
在这种环境下，上位装置常对管理计算机双重发送TCP数据包，其原因认为如下所述。构成通信路径一部分的无线数据包通信网的延迟较大，因此，在上位装置对管理计算机送出TCP数据包的情况下，对该TCP数据包的响应确认数据包到达上位装置之前需要一定程度的时间。因此，有时上位装置在规定时间内不能收到响应确认数据包(发生超时)。在该情况下，由于判断为上位装置产生数据包丢失，所以再次发送内容与在先送出的TCP数据包相同的TCP数据包。若这种双重发送发生多次，则有可能由于网络的负荷增大而导致通信速度下降。另外，在无线数据包通信网的收费体系对应于数据包数来从量收费的情况下，还存在导致通信费增大的问题。
为了解决这种问题，只要在上位装置变更至发生超时之前的时间即可，但上位装置的设定变更或改造作业不仅麻烦，而且有的上位装置根本就不能设定变更、改造。
发明内容
本发明鉴于上述情况作出，其目的在于实现使用无线数据包通信网的通信效率化及经济性的提高。
为了实现上述目的，在本申请中，提议一种连接装置，该连接装置相互连接与无线数据包通信网连接用的通信设备、和经该通信设备进行使用TCP/IP的通信的上位装置，其特征在于：具备线路控制部件，控制所述上位装置与无线数据包通信网之间的线路；和通信控制部件，中继所述上位装置使用通信设备的通信，该通信控制部件一旦检测从上位装置送出到无线数据包通信网的TCP数据包重复，则废弃该重复TCP数据包。
根据本发明，若上位装置向通信对方发送的TCP数据包中存在重复，则介于上位装置与通信设备之间的连接装置不向无线数据包通信网送出该重复数据包而废弃该重复数据包。因此，由于无线数据包通信网中未流过无用的TCP数据包，所以网络的负荷及通信费被减低。
另外，所述上位装置相当于数据终端装置(DTE：Data TerminalEquipment)。另外，所谓通信设备相当于数据通信装置(DCE：DataCircuit-terminating Equipment)。
作为本发明的最佳方式的一例，在本申请中，提议上述连接装置具备存储送出到无线数据包通信网的TCP数据包的存储部件，所述通信控制部件在具有与从上位装置接收到的TCP数据包相同序号的TCP数据包存储在所述存储部件中的情况下，废弃该接收TCP数据包，在具有与从上位装置接收到的TCP数据包相同序号的TCP数据包未存储在所述存储部件中的情况下，在将该接收TCP数据包送出到无线数据包通信网的同时，存储在存储部件中。
根据本发明，可根据TCP数据包的序号来可靠地检测、废弃重复数据包。
并且，作为本发明的最佳方式的一例，在本申请中，提议上述连接装置中，所述通信控制部件一旦从无线数据包通信网接收涉及确认响应的TCP数据包，则比较存储在所述存储部件中的TCP数据包的序号与数据长度之和的最小值、和该接收TCP数据包的ACK号，在接收TCP数据包的ACK号小的情况下，将存储在所述存储部件中的TCP数据包再次发送到无线数据包通信网。
通常，若通信路径上无数据包丢失的通信故障，则从无线数据包通信网接收到的涉及确认响应的TCP数据包的ACK号为最近送出到无线数据包通信网的TCP数据包的序号与数据长度之和以上。另外，在从无线数据包通信网接收到的涉及确认响应的TCP数据包的ACK号比最近送出到无线数据包通信网的TCP数据包的序号与数据长度之和小的情况下，必需向无线数据包通信网再次发送数据。在本发明中，由于不仅上位装置，连接装置也进行该再次发送处理，所以上位装置的处理负荷被减轻。
发明效果
如上所述，根据本发明，若上位装置向通信对方发送的TCP数据包中存在重复，则介于上位装置与通信设备之间的连接装置不向无线数据包通信网送出该重复数据包而废弃该重复数据包。因此，由于无线数据包通信网中未流过无用的TCP数据包，所以网络的负荷及通信费被减低。
附图说明
图1是通信系统的构成图。
图2是连接装置的构成图。
图3是说明连接装置中的设定信息一例的图。
图4是数据包暂时存储部的数据构造的一例。
图5是说明从上位装置开始通信时的序列图。
图6是说明地址变换处理的图。
图7是说明从管理用计算机开始通信时的序列图。
图8是说明从管理用计算机开始通信时的序列图。
图9是说明地址变换处理的图。
图10是说明TCP数据包控制的流程图。
图11是说明TCP数据包控制的流程图。
标号说明
1...连接装置、121...线路控制部、122...通信控制部、152...数据包暂时存储部、10...上位装置、20...通信模块、40...无线数据包通信网、42...通知(messaging)服务器、43...地址管理服务器、50...企业内LAN、51...管理用计算机、60...网络路由器
具体实施方式
参照附图来说明涉及本发明一实施方式的通信系统。图1是使用涉及本发明的通信系统的遥测技术系统的构成图。
该系统如图1所示，提供经无线数据包通信网40连接例如下水道流量监视用计算机等上位装置10与企业内LAN50的网络环境。
这里，设上位装置10或企业内LAN50内的终端(在图1例中为管理用计算机51)被设定用于固定提供IP地址的网络连接服务。另一方面，设无线数据包通信网40提供动态提供IP地址的网络服务。在本申请发明中，使连接装置1介于上位装置10与通信模块20之间，利用该连接装置1来吸收网络环境的差异。
上位装置10相当于数据终端装置(DTE：Data Terminal Equipment)。该上位装置10设计成对应于特定的载波及该载波提供的网络连接服务。具体而言，设计成以利用向连接终端提供固定IP地址的网络连接服务为前提，在连接对应于该服务的通信模块的同时，对应于与该服务对应的连接协议、认证协议等。
说明上述上位装置10作为前提的网络连接服务。在该网络连接服务中，事先利用载波向通信模块分配电话号码。在位于该网络连接服务提供下的无线数据包通信网中，设置进行线路控制或数据包中继等的中继装置。对应于作为连接对象网络的企业内LAN，向中继装置分配电话号码。连接通信模块的终端一旦呼叫无线数据包通信网中的中继装置的电话号码，便连接于企业内LAN等规定网络上。仅事先分配了电话号码的通信模块允许连接到中继装置上。
本发明以保留利用这种上位装置10及管理用计算机51为前提，提供动态IP的网络连接服务提供下的无线数据包通信网40也可构筑网络系统。
下面，说明本实施方式中利用的、提供动态IP地址的网络连接服务。在该网络连接服务中，事先利用载波向通信模块20分配电话号码。在无线数据包通信网40中，如图1所示，设置进行线路控制或数据包中继等的中继装置41。连接通信模块20的终端通过指定并呼叫预定的特别号码，连接于无线数据包通信网40上。之后，该终端通过在与中继装置41之间进行使用了PAP(Password Authentication Protocol)的认证处理，可连接于作为连接对象网络的企业内LAN50上。在所述PAP认证中，通过使特定连接对象的信息包含于用户名中，特定连接对象网络。在该网络连接服务中，从载波向无线数据包通信网40分配规定范围的IP地址群，利用IPCP(Internet Protocol Control Protocol)向通信模块20动态分配分别包含于该IP地址群中的IP地址。
这里，预定提供给连接终端的IP地址。如图1所示，在无线数据包通信网40中设置地址管理服务器43。该地址管理服务器43管理连接终端的电话号码、和向具有该电话号码的终端分配的IP地址的列表。具体而言，地址管理服务器43具备记述了电话号码与IP地址的对应关系的地址对应表格。另外，该地址管理服务器43为了能更新地址对应表格，向用户提供接口。
在该连接服务中，无线数据包通信网40当终端连接时取得该连接终端的电话号码。之后，从地址对应表格取得对应于该电话号码的IP地址，将取得的IP地址分配给连接终端。在该地址分配中使用IPCP。即，在本实施方式中，尽管使用IPCP等动态IP提供技术，但分配IP地址是规定的。
另外，在该连接服务中，无线数据包通信网40从企业内LAN50接收对应于终端的IP地址目的地的IP数据包，并且，在该终端未连接于无线数据包通信网40上的状态时，通知服务器42从地址管理服务器43取得对应于该IP数据包的电话号码，向该电话号码发送消息。该通知服务不是使用TCP/IP的网络连接服务，而是由利用无线通信网的独自协议来安装的。由此，终端可识别存在了来自企业内LAN50的连接请求。
下面，详细描述连接装置1。该连接装置1是连接相当于数据终端装置的上位装置10、与相当于数据通信装置(DCE：DataCircuit-terminating Equipment)的通信设备20的设备。在本实施方式的连接装置1中，对应于CDMA标准的通信模块20。通信模块20是连接于各个对应的载波构筑的无线数据包通信网40上的通信设备，对应于各载波独自确定的通信标准、通信协议、服务。上位装置10如上所述，设计成对应于特定的载波及该载波提供的服务。具体而言，设计成在连接对应于该服务的通信模块的同时，对应于该服务所对应的连接协议、认证协议等。
设本实施方式的上位装置10可与PDC标准的通信模块及PHS标准的通信模块直接连接。另外，设通过使用该通信模块，可经各无线数据包通信网连接于企业内LAN50上。设本实施方式的连接装置1不改造、变更该上位装置10，使用CDMA标准的通信模块20，经无线数据包通信网40可连接于企业内LAN50上。下面，进一步详细说明连接装置1。
参照图2说明本实施方式的连接装置1的构成图。图2是连接装置1的功能框图。另外，这里仅记载涉及本发明主旨的部分，其它构成省略。
如图2所示，连接装置1具备进行线路连接确认等线路控制的线路控制部121、控制由线路控制部121确立的线路上的数据通信的通信控制部122、与上位装置10的接口123、与通信模块20的接口124、存储各种设定数据的设定数据存储部151、和暂时存储数据包的数据包暂时存储部152。线路控制部121执行基于AT指令的线路连接控制、基于LCP(Link Control Protocol)及IPCP的IP层的连接控制。通信控制部122在由线路控制部121确立的线路上的数据通信中，执行IP层的头中包含的IP地址的变换处理或TCP数据包的代理响应处理等。
所述线路控制部121和通信控制部122根据规定的规则，对上位装置10与通信模块20之间的数据进行变换、通过、废弃等处理。这些数据处理所需的数据存储在所述设定数据存储部151中。
参照图3来说明存储在设定数据存储部151中的数据。如图3所示，设定数据存储部151中存储用于连接于无线数据包通信网40上的呼叫指令(包含电话号码)、上位装置10的固定IP地址、连接于无线数据包通信网40上时所需的认证数据、连接对象的路由器60的IP地址。设定数据存储部151由例如EPROM等非易失性存储器构成。
数据包暂时存储部152为了所述通信控制部122中后述的数据包再次发送处理等，暂时存储数据包。数据包暂时存储部152由例如SRAM等存储媒体构成。图4中示出数据包暂时存储部152中存储的数据一例。如图4所示，数据包暂时存储部152中，使包含头部的TCP数据包、和该TCP数据包的头部中记述的序号与数据长度之和作关联。由于序号与数据长度之和包含于TCP数据包中，所以从该观点看是冗余的。但是，在本实施方式中，利用这种冗余来实现后述TCP数据包的数据处理中的处理负荷的减轻。具体而言，在后述的TCP数据包的数据处理中，可省略从TCP数据包中抽取序号与数据长度及序号与数据长度的加法处理。数据包暂时存储部152中存储的数据在通信终止的时刻、具体而言是TCP会话终止的时刻被废弃。
下面，参照附图来说明本系统中的通信步骤。首先，参照图5和图6，说明从上位装置10向管理用计算机51开始通信的情况。图5是说明从上位装置向管理用计算机开始通信时的序列图，图6是说明从上位装置发送的IP数据包的头中记载的IP地址的变换过程的图。
如图5所示，上位装置10若对连接装置1呼叫‘ATDT080CCDD’指令(步骤S101)，则连接装置1的线路控制部121将该指令变换为‘ATD9999’后，传输给通信模块20(步骤S102)。作为该呼叫的契机，例如生成图6所示的目的地地址：192.168.9.10的IP地址的时刻等。利用所述AT指令，通信模块20呼叫无线数据包通信网40内的中继装置41(步骤S103)。连接装置1的线路控制部121若通过线路标签(label)经通信模块20接收连接完成的响应‘CONNECT’(步骤S104)，则开始处理，以通过PPP将连接装置1连接于企业内LAN50上。
首先，连接装置1的线路控制部121与无线数据包通信网40的中继装置41之间开始LCP商议(步骤S105)。之后，连接装置1的线路控制部121与无线数据包通信网40的中继装置41之间进行PAP认证处理(步骤S106)。该PAP认证处理不是上位装置10假设的，但在利用本实施方式的无线数据包通信网40时是必需的。因此，在本实施方式中，连接装置1代理上位装置10进行认证处理。一旦该认证处理终止，则连接装置1的线路控制部121在连接装置1与无线数据包通信网40的中继装置41之间开始IPCP商议(步骤S107)。由此，IPCP商议完成，从无线数据包通信网40向连接装置1的线路控制部121提供动态的IP地址：172.16.0.X。这里提供的IP地址是对作为连接终端的通信模块20预定的IP地址。将提供的动态IP地址存储在EPROM(省略图示)等存储部件中。
若PPP商议完成，则通过线路标签向上位装置10发送连接完成的响应‘CONNECT’(步骤S108)。上位装置10接受该响应，开始LCP商议及IPCP商议(步骤S109，S110)。这里，应关注之处在于连接装置1的线路控制部121对上位装置10进行响应。
通过以上处理，上位装置10与企业内LAN50的连接完成，所以上位装置10开始向管理用计算机51的数据通信(步骤S111)。这里，连接装置1的通信控制部122进行IP数据包的头的地址变换(步骤S112)。具体而言，如图6所示，相互变换固定终端IP地址(192.168.0.1)与动态终端IP地址(172.16.0.X)。通过以上处理，可进行从上位装置10开始的与管理用计算机51的通信。
下面，参照图7-图9来说明从企业内LAN50的管理用计算机51向上位装置10开始通信的情况。图7和图8是从管理用计算机开始的通信的序列图，图9是说明地址变换过程的图。
这里，设地址管理服务器43向连接于上位装置10的通信模块20分配IP地址‘172.16.0.1’。
管理用计算机51若为了与通信对方的上位装置10通信而发出以连接于该上位装置10的通信模块20的IP地址‘172.16.0.1’为目的地的连接请求(步骤S151)，则路由器60根据通常的路由规则，在无线数据包通信网40中继该数据包(步骤S512)。
无线数据包通信网40参照从路由器60接收到的数据包的目的地IP地址，从地址管理服务器43取得对应于该IP地址的电话号码。之后，利用通知服务，通知该电话号码对象从企业内LAN50有了连接请求(步骤S153)。无线数据包通信网40废弃从路由器60接收到的涉及连接请求的数据包。
接收到消息的连接装置1的线路控制部121根据存储在设定数据存储部151中的设定数据，开始向企业内LAN50的连接处理。具体而言，向通信模块20送出‘ATD9999’指令(步骤S154)。利用该AT指令，通信模块20呼叫无线数据包通信网40内的中继装置41(步骤S155)。连接装置1的线路控制部121若通过线路标签经通信模块20接收连接已完成的响应‘CONNECT’(步骤S156)，则开始处理，以通过PPP将连接装置1连接于企业内LAN50上。
首先，连接装置1的线路控制部121与无线数据包通信网40的中继装置41之间开始LCP商议(步骤S157)。接着，连接装置1的线路控制部121与无线数据包通信网40的中继装置41之间进行PAP认证处理(步骤S158)。之后，连接装置1的线路控制部121在连接装置1与无线数据包通信网40的中继装置41之间开始IPCP商议(步骤S159)。由此，IPCP商议完成，从无线数据包通信网40向连接装置1的线路控制部121提供动态的IP地址：172.16.0.X。这里提供的IP地址如上所述，是对作为连接终端的通信模块20预定的IP地址。提供的动态IP地址存储在EPROM(省略图示)等存储部件中。
若PPP商议完成，则连接请求数据包从管理用计算机51到达连接装置1(步骤S160)。如上所述，无线数据包通信网40废弃在所述步骤S151中管理用计算机51送出的数据包。因此，管理用计算机51不能接收该连接请求数据包的响应，通过超时来再次发送连接请求数据包。另外，由于上述步骤S153-S159的处理必需一定程度的时间，所以再次发送的几个数据包进一步超时。因此，到达连接装置1的连接请求数据包是数次再次发送的数据包中最新的数据包。
连接装置1的线路控制部121若从管理用计算机51接收连接请求数据包，则通知上位装置10有来信(步骤S161)。上位装置10一旦接收来信通知，则向连接装置1通知对该来信通知的响应(步骤S162)，同时，开始LCP商议及IPCP商议(步骤S163、S164)。这里，应关注之处在于连接装置1的线路控制部121对上位装置10进行响应。
若该PPP商议完成，则连接装置1的线路控制部121将所述步骤S160中从管理用计算机51接收到的连接请求数据包转发给上位装置10(步骤S165)。接收到连接请求数据包的上位装置10向连接装置1响应该响应(步骤S166)。连接装置1在路由器60中继该响应数据包(步骤S167)。路由器60根据通常的路由规则，在管理用计算机51中继该响应数据包(步骤S168)。
通过以上处理，上位装置10判断为向管理用计算机51的连接完成，并开始向管理用计算机51的数据通信(步骤S169)。这里，连接装置1的通信控制部122进行IP数据包的头的地址变换(步骤S170)。具体而言，如图9所示，相互变换固定终端IP地址(192.168.0.1)与动态终端IP地址(172.16.0.1)。
下面，参照图10和图11来说明上述步骤S111和步骤S169中的上位装置10与管理用计算机51之间的通信中连接装置1中的TCP数据包的处理。
首先，参照图10的流程图来说明从上位装置10送出到无线数据包通信网40的TCP数据包的控制。
连接装置1的通信控制部122若从上位装置10接收TCP数据包，则从该TCP数据包的头部取得序号及数据长度(步骤S201)。接着，通信控制部122判定具有与所述接收数据包的序号相同序号的TCP数据包是否存储在数据包暂时存储部152中(步骤S202)。即，判定接收TCP数据包是否是重复数据包。在为重复数据包的情况下，通信控制部122废弃该接收数据包(步骤S203)。这里，所谓废弃具体而言是指对该数据包不进行任何处理。另一方面，在接收数据包不是重复数据包的情况下，通信控制部122将该接收数据包存储在暂时存储部152中(步骤S204)。在该存储处理时，算出接收TCP数据包的头部中记述的序号与数据长度之和，将该算出值与接收TCP数据包关联存储。接着，通信控制部122向无线数据包通信网40送出该接收数据包(步骤S205)。
下面，参照图11的流程图来说明从无线数据包通信网40接收到的TCP数据包的控制。
连接装置1的通信控制部122判定从无线数据包通信网40接收到的TCP数据包是否是相对来自上位装置10的TCP数据包的来自管理用计算机51的确认响应数据包(步骤S211)。在不是确认响应数据包的情况下，通信控制部122将该数据包送出到上位装置10(步骤S212)。
另一方面，在从无线数据包通信网40接收到的TCP数据包是确认响应数据包的情况下，通信控制部122确认该响应数据包的ACK号是否是依照TCP/IP规定的期待的号。具体而言，通信控制部122对比接收到的TCP数据包的ACK号、与数据包暂时存储部152中存储的TCP数据包的序号与数据长度之和的最小值(步骤S213)。在接收数据包的ACK号比所述最小值小的情况下，通信控制部122判断为无线数据包通信网40中发生了数据包丢失，再次发送数据包暂时存储部152中存储的TCP数据包(步骤S214)。再次发送对象的TCP数据包是数据包暂时存储部152中存储的TCP数据中、序号与数据长度之和最小的数据包。另一方面，在接收数据包的ACK号为所述最小值以上的情况下，通信控制部122向上位装置10送出该接收数据包(步骤S212)。
这样，根据本实施方式的连接装置1，不对上位装置10施加改造、变更等，就可进行原本上位装置10使用不作为前提的无线数据包通信网40的通信。另外，根据本实施方式的连接装置1，在上位装置10重复发送TCP数据包的情况下，该重复数据包不流出到无线数据包通信网40。因此，可在减轻网络负荷的同时，也可削减通信费。并且，根据本实施方式的连接装置1，由于连接装置1而非上位装置10进行TCP数据包的再次发送处理，所以可减轻上位装置10的处理负荷。
以上详细描述本发明的一实施方式，但本发明不限于此。例如，在上述实施方式中说明进行下水道流量监视的遥测技术系统，但其它遥测技术系统或汽车通信技术系统也可实施本发明。
另外，在上述各实施方式中，示例CDMA标准的模块作为通信模块，但即便是其它标准的模块也可实现本发明。同样，上位装置侧的接口标准也可适用上述以外的标准。

Claims (3)

1、一种通信设备用连接装置，相互连接与无线数据包通信网连接用的通信设备、和经该通信设备进行使用TCP/IP的通信的上位装置，其特征在于：
具备线路控制部件，控制所述上位装置与无线数据包通信网之间的线路；和
通信控制部件，中继所述上位装置使用通信设备的通信，
该通信控制部件一旦检测从上位装置送出到无线数据包通信网的TCP数据包重复，则废弃该重复TCP数据包。
2、根据权利要求1所述的通信设备用连接装置，其特征在于：
具备存储送出到无线数据包通信网的TCP数据包的存储部件，
所述通信控制部件在具有与从上位装置接收到的TCP数据包相同序号的TCP数据包存储在所述存储部件中的情况下，废弃该接收TCP数据包，在具有与从上位装置接收到的TCP数据包相同序号的TCP数据包未存储在所述存储部件中的情况下，在将该接收TCP数据包送出到无线数据包通信网的同时，存储在存储部件中。
3、根据权利要求2所述的通信设备用连接装置，其特征在于：
所述通信控制部件一旦从无线数据包通信网接收涉及确认响应的TCP数据包，则比较存储在所述存储部件中的TCP数据包的序号与数据长度之和的最小值、和该接收TCP数据包的ACK号，在接收TCP数据包的ACK号小的情况下，将存储在所述存储部件中的TCP数据包再次发送到无线数据包通信网。
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