JP2014220680A - ゲートウェイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローカル端末が広域ネットワークに再接続するための特別な構成や動作を行う必要が無く、かつ、再接続時の中継機器側の負荷を軽減すると共に再接続にかかる時間を短縮することのできるゲートウェイ装置を得る。【解決手段】ネットワーク選択部１３は、複数のネットワーク接続端末のうち、広域ネットワークに通信可能に接続されたネットワーク接続端末を選択し、ネットワーク接続端末とローカル端末との通信経路を決定する。ネットワーク接続監視部１４は、ネットワーク接続端末が広域ネットワークに通信可能に接続されているかを監視する。ネットワーク接続監視部１４が接続不可と判定した場合、ネットワーク選択部１３は、ネットワーク接続部１２に接続されている他のネットワーク接続端末の中から再選択を行う。【選択図】図２

Description

この発明は、インターネット等の広域ネットワークに接続される中継機器としてのネットワーク接続端末と、携帯端末といったローカル端末とを通信接続するゲートウェイ装置に関するものである。

携帯端末等の移動通信機器がインターネットへ接続するには、移動通信機器自体がインターネットに接続できる能力を有するか、あるいは、インターネットに接続できる能力を有する中継機器を用意し、この中継機器と移動通信機器とをローカルエリアネットワーク（以下、ＬＡＮという）で接続し、インターネットへの通信を中継する必要がある。
ＬＡＮ内で中継した場合、中継機器が通信中に何らかの理由で接続できなくなると、移動通信機器自体も通信ができなくなり、従来では、移動通信機器が別の中継機器を探して再接続する必要があった。
この改善策として、例えば特許文献１に示すように、全ての移動通信機器に、中継機器である複数のテザリング端末から特定のテザリング端末を選択する手段を設け、中継していたテザリング端末が通信不可の場合は他のテザリング端末への再接続を行い、移動通信機器がインターネットへの通信が出来なくなる状況を回避しようとする方法があった。

特開２０１２−２２７６１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来技術では、ローカル端末が中継機器への再接続を行うための手段を備えなければならない上、中継機器に再接続する場合、全てのローカル端末がその再接続動作を行う必要があった。そのため、ローカル端末の数が多くなるにつれて、再接続するまでの時間が長くなる他、中継機器側の負荷が高いという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ローカル端末が広域ネットワークに再接続するための特別な構成や動作を行う必要が無く、かつ、再接続時の中継機器側の負荷を軽減すると共に再接続にかかる時間を短縮することのできるゲートウェイ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るゲートウェイ装置は、一つまたは複数のローカル端末を通信接続するローカル端末接続部と、広域ネットワークに接続される複数のネットワーク接続端末を接続するネットワーク接続部と、複数のネットワーク接続端末のうち、広域ネットワークに通信可能に接続されたネットワーク接続端末を選択し、選択したネットワーク接続端末とローカル端末との通信経路を決定するネットワーク選択部とを備えたものである。

この発明のゲートウェイ装置は、複数のネットワーク接続端末のうち、広域ネットワークに通信可能に接続されたネットワーク接続端末を選択し、選択したネットワーク接続端末とローカル端末との通信経路を決定するネットワーク選択部とを備えたので、ローカル端末が広域ネットワークに再接続するための特別な構成や動作を行う必要が無く、かつ、再接続時のネットワーク接続端末側の負荷を軽減すると共に再接続にかかる時間を短縮することができる。

この発明の実施の形態１によるゲートウェイ装置を適用したネットワークシステムを示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるゲートウェイ装置の構成図である。 この発明の実施の形態１によるゲートウェイ装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２によるゲートウェイ装置の構成図である。 この発明の実施の形態２によるゲートウェイ装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３によるネットワークシステムを示す構成図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるゲートウェイ装置を適用したネットワークシステムを示す構成図である。図示のネットワークシステムは、ゲートウェイ装置１、ローカル端末２（ローカル端末２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ）、ネットワーク接続端末３（ネットワーク接続端末３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）及びネットワーク４（ネットワーク４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）を含んで構成されている。

ローカル端末２ａ〜２ｇは、音楽プレーヤ、携帯ゲーム機、ノートＰＣ、タブレット等の携帯端末やデスクトップＰＣ、カーナビ、ＴＶ等の据置装置を含む情報機器であり、ゲートウェイ装置１と有線または無線によるＬＡＮ等で接続され、これらローカル端末２ａ〜２ｇとゲートウェイ装置１間で通信を行うことができる。ネットワーク接続端末３ａ〜３ｄは、テザリングが可能なスマートフォンやモバイルルータ等の移動通信機器や固定通信機器であり、ゲートウェイ装置１と有線または無線によるＬＡＮ等で接続され、これらネットワーク接続端末３ａ〜３ｄとゲートウェイ装置１間で通信を行うことができる。更に、これらネットワーク接続端末３ａ〜３ｄは、専用回線を使用して広域ネットワークであるネットワーク４ａ〜４ｄと一対一に接続されている。ネットワーク４ａ〜４ｄは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等を用いて携帯キャリア及び光回線等が提供するインターネット回線である。

なお、ローカル端末２ａ〜２ｇは図示した７種類に限定されるものではなく、一つまたは複数のローカル端末であればよい。また、ネットワーク接続端末３ａ〜３ｄおよびネットワーク４ａ〜４ｄについても、特に４種類の端末およびネットワークに限定するものではなく、複数のネットワーク接続端末およびネットワークであればよい。以下、特定の端末やネットワークを示さない場合は、単にローカル端末２、ネットワーク接続端末３、ネットワーク４として説明する。

次に、ゲートウェイ装置１の詳細について説明する。
図２にゲートウェイ装置１の機能ブロック図を示す。ゲートウェイ装置１は、図示のように、ローカル端末２とＬＡＮで接続して通信を行うローカル端末接続部１１と、ネットワーク接続端末３とＬＡＮで接続して通信を行うネットワーク接続部１２と、複数のネットワーク接続端末３からネットワーク４と通信可能なネットワーク接続端末３を選択し、そのネットワーク接続端末３とローカル端末２との通信経路を決定するネットワーク選択部１３と、ネットワーク接続端末３とネットワーク４との接続を監視するネットワーク接続監視部１４を備えている。

図３にゲートウェイ装置１の動作フローを示す。ゲートウェイ装置１が起動すると、ローカル端末接続部１１は、周辺のローカル端末２に対してゲートウェイ装置１へ接続するための情報を送信する（ステップＳＴ１）。これにより、周辺のローカル端末２がゲートウェイ装置１に対して接続動作を行い、ローカル端末接続部１１は、ローカル端末２の接続を認識する（ステップＳＴ２）。
一方、ゲートウェイ装置１が起動すると、ネットワーク接続部１２は、周辺のネットワーク接続端末３を探索し（ステップＳＴ３）、周辺に位置するネットワーク接続端末３の接続を認識する（ステップＳＴ４）。なお、ステップＳＴ４における接続端末の認識方法としては、ゲートウェイ装置１のユーザが予め定めた条件で行う。例えば、指定したネットワーク接続端末３から順番に接続の試行を行って接続の有無を確認する、といった方法である。

また、ステップＳＴ１における接続情報送信とステップＳＴ３における端末探索のタイミングはどちらが先であってもあるいは同時であってもよい。

ローカル端末接続部１１でローカル端末２が認識され、ネットワーク接続部１２でネットワーク接続端末３が認識されると、ネットワーク選択部１３は、複数のネットワーク４の中から、ローカル端末２からの通信量やネットワーク接続端末３の状況、ネットワーク４の負荷状況から最適なネットワーク４を選択し、ローカル端末２とネットワーク４の通信を確立する（ステップＳＴ５）。ここで、ローカル端末２からの通信量とは、ローカル端末２がゲートウェイ装置１に接続した際の通信速度と時間もしくは過去に接続した際の総データ量である。また、ネットワーク接続端末３の状況とはＡＰ（アクセスポイント）の数から算出したものである。さらに、ネットワーク４の負荷状況とは、ゲートウェイ装置１から、ネットワーク接続端末３を介して接続されたネットワーク４に対してデータの送受信を行い、通信速度及び送受信に要する時間から判断したものである。または、ネットワーク４の基地局側から負荷状況等の情報を受信して判断する。

また、最適なネットワーク４を選択するとは、例えばネットワーク４の通信速度が速い、または電波強度が大きいといった条件に基づいて選択を行うことである。なお、条件についてはゲートウェイ装置１としてユーザが予め選択できるものとする。

なお、ステップＳＴ５において通信確立が行われなかったネットワーク接続端末３については、ローカル端末２と同様に、ゲートウェイ装置１およびネットワーク４に接続されたネットワーク接続端末３を介してネットワーク接続するようにしてもよい。

その後は、ネットワーク接続監視部１４が、ネットワーク接続部１２に接続されているネットワーク接続端末３が通信可能にネットワーク４に接続されているかを監視する（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ６において接続不可を検出した場合はステップＳＴ４に戻り、ネットワーク選択部１３が、接続不可となったネットワーク４に接続されているネットワーク接続端末３を除いた中から再選択を行い、選択したネットワーク接続端末３との通信を確立する（ステップＳＴ５）。なお、ネットワーク接続監視部１４におけるステップＳＴ６の監視動作としては、例えば、ネットワーク接続端末３がＡＰを見失った場合や一定時間応答が無かった場合に接続不可と判定するものである。

従来では、ローカル端末２がネットワーク接続端末３（例えばネットワーク接続端末３ａ）との接続ができなくなると、他のネットワーク接続端末３（例えばネットワーク接続端末３ｂ）へ接続し直す必要があった。これは、ネットワーク接続端末３に接続するローカル端末２の数が増えるほど、ネットワーク接続端末３側への接続要求が増加することになり、ネットワーク接続端末３の処理負荷が増加する他、例えば、ローカル端末２ｃはローカル端末２ａ，２ｂが接続を確立するまで待機する必要がある（ローカル端末２ａが最も接続の優先度が高いとした場合）。実施の形態１では、ネットワーク接続端末３の切換を行ってもローカル端末２はゲートウェイ装置１への接続を変更する必要がないことと、ネットワーク接続端末３はゲートウェイ装置１のみと接続を確立すれば良いため、処理負荷の軽減及び接続確立までの時間を短縮することができる。

また、本実施の形態では、ローカル端末２はＡＰであるゲートウェイ装置１と通信を確立しており、ネットワーク接続端末３は、ローカル端末２とゲートウェイ装置１との接続には係わらない。同様に、ゲートウェイ装置１はＡＰであるネットワーク接続端末３と通信を確立するため、この通信接続にローカル端末２は関与しない。従って、ローカル端末２は、ゲートウェイ装置１に複数のネットワーク接続端末３が接続されていることを全く意識することなく、同様に、ネットワーク接続端末３はゲートウェイ装置１に複数のローカル端末２が接続されていることを全く意識することがない。このため、ローカル端末２とネットワーク接続端末３の双方に互いの相手を選択するための特別な構成は不要である。

以上説明したように、実施の形態１のゲートウェイ装置によれば、一つまたは複数のローカル端末を通信接続するローカル端末接続部と、広域ネットワークに接続される複数のネットワーク接続端末を接続するネットワーク接続部と、複数のネットワーク接続端末のうち、広域ネットワークに通信可能に接続されたネットワーク接続端末を選択し、選択したネットワーク接続端末とローカル端末との通信経路を決定するネットワーク選択部とを備えたので、ローカル端末が広域ネットワークに再接続するための特別な構成や動作を行う必要が無く、かつ、再接続時の中継機器側の負荷を軽減できると共に、再接続にかかる時間を短縮することができる。

また、実施の形態１のゲートウェイ装置によれば、ネットワーク接続端末が広域ネットワークに通信可能に接続されているかを監視するネットワーク接続監視部を備え、ネットワーク選択部は、ローカル端末と通信経路が設定されていたネットワーク接続端末がネットワーク接続監視部で接続不可と判定された場合、ネットワーク接続部に接続されている他のネットワーク接続端末の中から再選択を行うようにしたので、いずれかのローカル端末と通信経路が設定されていたネットワーク接続端末が接続不可になった場合でも速やかにネットワーク接続端末の再接続を行うことができる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２のゲートウェイ装置１ａを示す構成図である。図示のように、実施の形態２のゲートウェイ装置１ａは、実施の形態１の構成に加えて、ローカル端末２とネットワーク４との通信経路を設定するための通信経路制御部１５を設けたものである。この通信経路の設定条件としては、例えば、ローカル端末２とネットワーク４のグループ分けを行うといったものや、特定のローカル端末２は通信速度が最も大きいネットワーク４と接続する、といったものである。

ゲートウェイ装置１ａにおけるそれ以外のローカル端末接続部１１〜ネットワーク接続監視部１４についての基本的な構成は、図２に示した実施の形態１の構成と同様であるが、ネットワーク選択部１３ａがネットワーク接続端末３を選択する際に通信経路制御部１５で設定されているネットワーク４に対応したネットワーク接続端末３を選択する点が異なっている。また、実施の形態２のゲートウェイ装置１ａを適用したネットワークシステムにおける図面上の構成は図１と同様であるため、ネットワークシステムについての説明は、図１の構成を用いて行う。

次に、実施の形態２のゲートウェイ装置の動作について説明する。図５はゲートウェイ装置１ａの動作フローを示す。図示のフローチャートにおいて、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４までの処理は図３に示した実施の形態１と同様である。ステップＳＴ２でローカル端末２の接続を認識し、かつ、ステップＳＴ４でネットワーク接続端末３の接続を認識したネットワーク選択部１３ａは、次に、通信経路制御部１５の設定条件に基づいてネットワーク接続端末３を選択する（ステップＳＴ７）。

ここで、通信経路制御部１５における設定条件が、通信量の多いローカル端末２ほど負荷の軽い、または、通信速度が速いネットワーク４に接続する、というものであったとする。そして、ゲートウェイ装置１ａには、ローカル端末２ａとローカル端末２ｂが接続され、また、ネットワーク接続端末３ａとネットワーク接続端末３ｂとが接続されているものとする。さらに、ネットワーク４の通信速度として、ネットワーク接続端末３ａが接続されているネットワーク４ａの方が、ネットワーク接続端末３ｂが接続されているネットワーク４ｂより大きいとする。

このような状態で、ネットワーク選択部１３ａは、ローカル端末２ａが要求する通信量がローカル端末２ｂの要求する通信量より多いと判断すると、接続された複数のネットワーク４の中から、負荷の軽いもしくは通信速度の速いネットワーク４ａに接続可能なネットワーク接続端末３ａを選択し、ローカル端末２ａからの通信がネットワーク接続端末３ａを経由するようゲートウェイ装置１ａ内で接続を確立する（ステップＳＴ５）。また、同様に、ローカル端末２ｂからの通信がネットワーク接続端末３ｂを経由するようゲートウェイ装置１ａ内で接続を確立する。なお、ネットワーク選択部１３ａにおけるローカル端末２ａやローカル端末２ｂが要求する通信量の比較は、例えば、一定時間のデータ通信量や通信方式、通信速度といった値に基づいて行う。

その後は、ネットワーク接続監視部１４による接続状態の監視が行われ（ステップＳＴ６）、接続不可のネットワーク接続端末３が発生しない場合は、通信経路制御部１５による中継端末の変更の有無を判定する（ステップＳＴ８）。ここで通信経路制御部１５は、ローカル端末２側とネットワーク４側の状態を監視しており、予め設定した条件に合わない状態であった場合に、ネットワーク接続端末３の再選択をネットワーク選択部１３ａに対して指示する（ステップＳＴ８→ステップＳＴ７）。例えば、ネットワーク４ａの通信速度がネットワーク４ｂよりも小さくなった場合は、ローカル端末２ａをネットワーク接続端末３ｂに再接続するようネットワーク選択部１３ａに指示する。

なお、ステップＳＴ６において、接続不可であった場合の動作は実施の形態１と同様である。ただし、実施の形態２では、ネットワーク選択部１３ａは、接続不可のネットワーク接続端末３を除いたネットワーク接続端末３のうち、通信経路制御部１５で指示されるネットワーク接続端末３を選択する。

また、通信経路制御部１５におけるローカル端末２とネットワーク４との通信経路の設定条件は、上記の条件以外にも、例えば、ローカル端末２において、ストリーミングのような一定時間毎に通信が必要となるものは、電波強度が強い（安定した通信が可能な）ネットワーク４を選択する、といった条件であってもよい。さらに、ローカル端末２ａ〜２ｇとネットワーク４ａ〜４ｄとを一対一に設定する、といった設定や、例えば、ローカル端末２ａ，２ｂとネットワーク４ａ，４ｂとを一つのグループ、ローカル端末２ｃ〜２ｅとネットワーク４ｃ，４ｄとをもう一つのグループにする、といったグループ分けを行う設定であってもよい。また、それぞれのローカル端末２ａ〜２ｇに対してネットワーク４ａ〜４ｄの優先度を付ける、といった設定や、それぞれのネットワーク４ａ〜４ｄへの接続数を制限する、といったように、これらの通信経路を規定するものであれば、どのような設定であってもよい。

このように、実施の形態２では、ローカル端末２によって接続するネットワーク４及びネットワーク接続端末３を個別に分けることで、ネットワーク側の負荷を軽減できる効果がある。また、ローカル端末２側は自身に最適なネットワーク４へ接続することで、安定かつ高速な通信が可能になるという効果がある。
また、ローカル端末２とネットワーク４とをグループ分けすることで、例えば、ローカル端末２ａとローカル端末２ｂとを別のグループにした場合に、ローカル端末２ａからローカル端末２ｂを認識させることがないため、セキュリティを高める効果がある。

以上説明したように、実施の形態２のゲートウェイ装置によれば、ローカル端末と広域ネットワークとの通信経路の条件を定めた通信経路制御部を備え、ネットワーク選択部は、通信経路制御部の条件に従ってローカル端末とネットワーク接続端末との通信経路を選択するようにしたので、ネットワーク側の負荷軽減やローカル端末側の通信の安定化かつ高速化に寄与することができる。

実施の形態３．
実施の形態３は、ゲートウェイ装置１を移動体に設置した例である。図６はこのようなネットワークシステムを示す構成図である。図６に示すように、移動体１００上にゲートウェイ装置１、ローカル端末２（２ａ，２ｂ）、ネットワーク接続端末３（３ａ，３ｂ）が設置されている。移動体１００としては、例えば、自動車、列車、航空機および船舶といった、移動可能でかつローカル端末２を有する人物が乗ることのできる移動体である。また、ゲートウェイ装置１、ローカル端末２およびネットワーク接続端末３のそれぞれの構成は実施の形態１と同様である。

このように構成されたネットワークシステムにおいて、ゲートウェイ装置１の動作は実施の形態１における図３のフローチャートに示した動作と同様である。例えば、ゲートウェイ装置１は、選択したネットワーク接続端末３（ネットワーク接続端末３ａとする）が、移動中、通信キャリアが提供する通信範囲を外れた場合に接続不可を検出する（ステップＳＴ６）。これにより、ネットワーク選択部１３は、他の通信キャリア等、別のネットワーク４ｂに接続されたネットワーク接続端末３ｂへと接続の切換を行う（ステップＳＴ４、ＳＴ５）。これにより、移動中でもローカル端末２がネットワーク４を利用できるエリアを広げることができる。

また、上記例では実施の形態１の構成を移動体１００に適用した場合を説明したが、実施の形態２の構成を適用してもよい。ここで、通信経路制御部１５における設定条件が実施の形態２と同様であるとした場合、ネットワーク４ａの通信速度がネットワーク４ｂの通信速度より小さくなった時点で通信経路制御部１５がネットワークの接続変更を判断し（ステップＳＴ８）、ネットワーク選択部１３ａは、ネットワーク接続端末３ａからネットワーク接続端末３ｂに接続変更を行う（ステップＳＴ５）。これにより、ローカル端末２ａは、常に通信速度の速いネットワーク４に接続されるため、移動体通信において快適なネットワーク環境を実現することができる。

以上説明したように、実施の形態３のゲートウェイ装置によれば、ローカル端末を移動体通信を行う移動体端末としたので、移動体端末が広域ネットワークに再接続するための特別な構成や動作を行う必要がない。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１，１ａ ゲートウェイ装置、２，２ａ〜２ｇ ローカル端末、３，３ａ〜３ｄ ネットワーク接続端末、４，４ａ〜４ｄ ネットワーク、１１ ローカル端末接続部、１２ ネットワーク接続部、１３，１３ａ ネットワーク選択部、１４ ネットワーク接続監視部、１５ 通信経路制御部、１００ 移動体。

Claims (4)

1. 一つまたは複数のローカル端末を通信接続するローカル端末接続部と、
   広域ネットワークに接続される複数のネットワーク接続端末を接続するネットワーク接続部と、
   前記複数のネットワーク接続端末のうち、前記広域ネットワークに通信可能に接続されたネットワーク接続端末を選択し、当該選択したネットワーク接続端末と前記ローカル端末との通信経路を決定するネットワーク選択部とを備えたゲートウェイ装置。
2. 前記ネットワーク接続端末が前記広域ネットワークに通信可能に接続されているかを監視するネットワーク接続監視部を備え、
   前記ネットワーク選択部は、前記ローカル端末と通信経路が設定されていた前記ネットワーク接続端末が前記ネットワーク接続監視部で接続不可と判定された場合、前記ネットワーク接続部に接続されている他のネットワーク接続端末の中から再選択を行うことを特徴とする請求項１記載のゲートウェイ装置。
3. 前記ローカル端末と前記広域ネットワークとの通信経路の条件を定めた通信経路制御部を備え、
   前記ネットワーク選択部は、前記通信経路制御部の条件に従って前記ローカル端末と前記ネットワーク接続端末との通信経路を選択することを特徴とする請求項１または請求項２記載のゲートウェイ装置。
4. 前記ローカル端末は移動体通信を行う移動体端末であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のゲートウェイ装置。

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