JP2018101817A - 通信システム、通信端末、通信方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明は、ネットワーク側の送信要求に迅速に対応しながら、無線端末の省電力を実現することにある。【解決手段】本願発明の通信システムは、外部ネットワーク側から端末にデータが送信される複数の送信周期を収集する収集手段と、前記端末の通信手段が前記データを、前記収集した周期で受信することができる受信タイミングを導出する導出手段と、前記導出した受信タイミングで、前記通信手段を、前記データを受信するアクティブ期間が開始されるように制御する制御手段とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、通信システム、無線端末、通信方法及びプログラムに関する。

次世代のセルラシステムの１つである３ＧＰＰ ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）では、無線端末の消費電力の削減のため、無線端末の間欠受信（ＤＲＸ：Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）の機能がサポートされている（非特許文献１、２）。ＬＴＥでは、ＤＲＸ ｃｙｃｌｅと呼ばれる受信期間（Ｏｎ−Ｄｕｒａｔｉｏｎ）とそれに続く非受信期間（Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ｆｏｒ ＤＲＸ）とから構成される期間が定義され、これらの期間を繰り返すことでＤＲＸを実現する。

無線端末は、Ｏｎ−ｄｕｒａｔｉｏｎでは下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を常に受信する必要があり、Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ｆｏｒ ＤＲＸではＰＤＣＣＨを受信しなくてよい。なお、無線端末がＯｎ−Ｄｕｒａｔｉｏｎ期間中にデータ受信に失敗し、Ｏｎ−Ｄｕｒａｔｉｏｎ期間以降に当該データが再送される場合には、ＰＤＣＣＨを受信する期間を延長する。

ここで、ＤＲＸ動作中の無線端末がＰＤＣＣＨを受信する期間をＡｃｔｉｖｅ Ｔｉｍｅと呼び、Ｏｎ−ＤｕｒａｔｉｏｎはＡｃｔｉｖｅ Ｔｉｍｅの最小値である。さらに無線端末毎に、Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ｆｏｒ ＤＲＸの長さが異なる「ＳｈｏｒｔＤＲＸ」と「ＬｏｎｇＤＲＸ」という２つのＤＲＸ状態（レベル）が設定可能である。ＬＴＥでは、ＳｈｏｒｔＤＲＸ状態の無線端末が一定期間データ受信を行わなかった場合、ＬｏｎｇＤＲＸ状態に遷移するＤＲＸ状態制御（ＤＲＸ ｓｔａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。また、ＳｈｏｒｔＤＲＸからＬｏｎｇＤＲＸに状態遷移する判定に、タイマー（ｄｒｘＳｈｏｒｔＣｙｃｌｅＴｉｍｅｒ）を用いる。これにより、無線端末のデータ受信頻度に適したＤＲＸ状態（レベル）を設定でき、無線端末の消費電力の削減が可能になる。

３ＧＰＰ ＴＳ３６．３００ｖ９００（インターネット＜ＵＲＬ＞ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇ／ｆｔｐ／Ｓｐｅｃｓ／ｈｔｍｌ−ｉｎｆｏ／３６３００．ｈｔｍ） ３ＧＰＰ ＴＳ３６．３２１ｖ８６０（インターネット＜ＵＲＬ＞ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇ／ｆｔｐ／Ｓｐｅｃｓ／ｈｔｍｌ−ｉｎｆｏ／３６３２１．ｈｔｍ）

近年では、メーター、自動販売機、電子広告などのような人が直接介在しないＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の利用が広がりを見せている。このようなＭＴＣで用いられるＭＴＣ端末では、通信頻度が通常の携帯端末やＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）での無線通信と比較すると低く(例えば１日１回、週１回、月１回、など)、且つ、一度の通信に利用するデータ量も多くない。

このようなＭＴＣ端末は、ネットワーク側の外部の複数のユーザが異なるアプリケーションから、それぞれ異なる時刻及び周期で、ＭＴＣ端末の測定データを送信するように要求される。この場合、上記のＳｈｏｒｔＤＲＸとＬｏｎｇＤＲＸの２種類のサイクルでは、どのタイミングで送信要求があるかＭＴＣ端末側ではわからないため、送信要求を受信するために常にページングチャネルを監視しなければならない。そのため、ＤＲＸによるＭＴＣ端末の消費電力の削減が望めない場合がある。

そこで、本願発明は、上記問題点に鑑みて発明されたものであって、ネットワーク側の送信要求に迅速に対応しながら、無線端末の省電力を実現することにある。

上記課題を解決するための本願発明は、通信システムであって、外部ネットワーク側から端末にデータが送信される複数の送信周期を収集する収集手段と、前記端末の通信手段が前記データを、前記収集した周期で受信することができる受信タイミングを導出する導出手段と、前記導出した受信タイミングで、前記通信手段を、前記データを受信するアクティブ期間が開始されるように制御する制御手段とを有する。

上記課題を解決するための本願発明は、通信端末であって、データの送受信を行う通信手段と、外部ネットワーク側から自端末にデータが送信される複数の送信周期で受信することができるように導出された受信タイミングで、前記通信手段を、前記データを受信するアクティブ期間が開始されるように制御する制御手段とを有する。

上記課題を解決するための本願発明は、通信制御装置であって、外部ネットワーク側から端末にデータが送信される複数の送信周期を収集する収集手段と、前記端末の通信手段が前記データを、前記収集した周期で受信することができる受信タイミングを導出する導出手段とを有する。

上記課題を解決するための本願発明は、通信方法であって、外部ネットワーク側から端末にデータが送信される複数の送信周期を収集する収集ステップと、前記端末の通信部が前記データを、前記収集した周期で受信することができる受信タイミングを導出する導出ステップと、前記導出した受信タイミングで、前記通信部を、前記データを受信するアクティブ期間が開始されるように制御する制御ステップとを有する。

上記課題を解決するための本願発明は、通信端末のプログラムであって、前記プログラムは前記通信端末を、データの送受信を行う通信手段と、外部ネットワーク側から自端末にデータが送信される複数の送信周期で受信することができるように導出された受信タイミングで、前記通信手段を、前記データを受信するアクティブ期間が開始されるように制御する制御手段として機能させる。

上記課題を解決するための本願発明は、通信制御装置のプログラムであって、前記プログラムは前記通信制御装置を、外部ネットワーク側から端末にデータが送信される複数の送信周期を収集する収集手段と、前記端末の通信手段が前記データを、前記収集した周期で受信することができる受信タイミングを導出する導出手段と、して機能させる。

本発明によると、ＭＴＣデバイスの消費電力を削減することができる。

図１は、本発明の特徴を説明するための概要図である。 図２は、本発明の通信システムの概要図である。 図３は、間欠受信の動作制御を説明するための図である。 図４は、実施の形態１における端末のブロック図である。 図５は、実施の形態１における動作を説明するためのフローチャートである。 図６は、実施の形態１における制御部の動作を説明するための図である。 図７は、実施の形態２における動作を説明するためのフローチャートである。 図８は、実施の形態３における動作を説明するためのフローチャートである。 図９は、実施の形態３における制御部の動作を説明するための図である。

本発明の概要を説明する。図１は本発明の特徴を説明するためのブロック図である。

本発明は、図１に示す如く、外部ネットワーク側から端末にデータが送信される複数の送信周期を収集する収集部１と、端末の通信部４がデータを、収集した周期で受信することができる受信タイミングを導出する導出部２と、導出した受信タイミングで、データを受信するアクティブ期間が開始されるように通信部４を制御する制御部３とを有することを特徴とする。

また、導出部２は、収集部１が収集した周期で受信することができる最小の受信タイミングを導出することを特徴とする。

また、制御部３は、外部ネットワーク側からのデータの送信終了を検出すると、通信部４を非アクティブ期間に遷移させることを特徴とする。

また、制御部３は、導出部２が導出した受信タイミングで、通信部４がデータを送信するアクティブ期間が開始されるように制御することを特徴とする。

また、制御部３は、データの送信が完了すると、通信部４を非アクティブ期間に遷移させることを特徴とする。

また、収集部１は外部ネットワーク側からのデータが送信される時刻を収集し、導出部２は収集部１が収集した時刻に、受信のアクティブ期間が開始されるように制御することを特徴とする。

本発明によると、ＭＴＣデバイスの消費電力を削減することができる。

続いて、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

〈実施の形態１〉
図２は、本発明の実施の形態１の通信システムの概要図である。

本発明の通信システムは、図２に示すように、端末１０、ｅＮＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ ＮｏｄｅＢ）１１、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｉｙ）１２、Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅ Ｗａｙ）１３、Ｐ−ＧＷ（Ｐａｃｋｅｔｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇａｔｅ Ｗａｙ）１４、及び外部ネットワーク上のアプリケーションサーバ１５を有する。

端末１０は、ＭＴＣに用いられる端末であり、ＭＴＣデバイスである。端末１０は、図３に示す通り通信部４と制御部３とを有する。端末１０の通信部４は制御部３の制御のもと、無線基地局であるｅＮＢ１１を介してＭＭＥやＳ−ＧＷに位置登録を行い、Ｐ−ＧＷを介して外部ネットワーク上のアプリケーションサーバ１５と通信する。

図４は、一般的な通信部の間欠受信（ＤＲＸ：Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）の動作を示す図である。

まず、図４に示すように、間欠受信の周期であるＤＲＸ ｃｙｃｌｅは、下り制御チャネルＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を連続受信しなくてはいけない期間（Ｏｎ−Ｄｕｒａｔｉｏｎ）と、ＰＤＣＣＨを受信しなくてもよい期間（Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ｆｏｒ ＤＲＸ）とから構成される。なお、前者はＷａｋｅ ｕｐ期間若しくはアクティブ期間、後者はＳｌｅｅｐ（スリープ）期間とも呼ばれる。また、後者は、ＰＤＣＣＨを受信しない期間、あるいはＰＤＣＣＨを受信してはいけない期間、であってもよい。

なお、データはＰＤＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）で送信され、ＰＤＣＣＨにＰＤＳＣＨのスケジューリング情報が含まれている。従って、ＰＤＣＣＨを受信してスケジューリング情報を検出後、それにより指定されたデータを受信することができる。

また、ＤＲＸ ｃｙｃｌｅには、ＳｈｏｒｔＤＲＸとＬｏｎｇＤＲＸの２通りがある。ＳｈｏｒｔＤＲＸとＬｏｎｇＤＲＸは、Ｗａｋｅ ｕｐ期間は同じで、Ｗａｋｅ ｕｐ期間以外のＰＤＣＣＨを受信しなくてもよい期間の長さが異なり、ＳｈｏｒｔＤＲＸの方がＳｌｅｅｐ期間の間隔が短く設定される。なお、ＬＴＥではＬｏｎｇＤＲＸはＳｈｏｒｔＤＲＸの整数倍という制約がある。Ｗａｋｅ ｕｐ期間、ＤＲＸ ｃｙｃｌｅの長さは、例えば、Ｗａｋｅ ｕｐ期間は、１ｍｓから２００ｍｓまでの間で十数通り設定が可能で、ＤＲＸ ｃｙｃｌｅは、２ｍｓ（ＳｈｏｒｔＤＲＸ最小）から２５６０ｍｓ（ＬｏｎｇＤＲＸ最大）まで、ＳｈｏｒｔＤＲＸとＬｏｎｇＤＲＸでそれぞれ十数通りの設定が可能である。

アプリケーションサーバ１５では、複数のアプリケーションが実行されており、アプリケーション毎に端末１０にデータを送信する周期がそれぞれ設定されている。アプリケーションサーバ１５には、図４に示す通り、収集部１と導出部２とが構成されており、各アプリケーションのデータを送信する送信周期を収集する。尚、収集部１は、収集部１が各アプリケーションを監視して送信周期を解析することにより送信周期を得ても、サーバ管理者に送信周期を入力されることによって得ても良い。

本実施の形態では、図５のフローチャートに示されているように、まず収集部１が各アプリケーションの送信周期を収集する（ステップ５０１）。この収集したアプリケーションの送信周期に基づいて、導出部２が通信部４の間欠受信のＷａｋｅ ｕｐ期間を開始するタイミングを導出する（ステップ５０２）。制御部３は、この導出されたタイミングを受け取り、このタイミングに基づいて通信部のＷａｋｅ ｕｐ期間の開始を制御する（ステップ５０３）。通信部４は、制御部３の制御のもと、Ｗａｋｅ ｕｐ期間においてアプリケーションサーバ１５からのデータを受信する（ステップ５０４）。

ここで、制御部３の制御方法について詳細に説明する。図６は、本実施の形態の端末１０の受信Ｗａｋｅ ｕｐ期間を制御する動作を説明するための図である。

例えば、アプリケーションサーバ１５ではアプリケーション１とアプリケーション２とが実行されていたとする。アプリケーション１は、図６の（１）に示すように、所定期間に４回のＷａｋｅ ｕｐ期間が設けられるタイミングでデータ送信の要求を送信する。アプリケーション２は、図６の（２）に示すように、所定期間に３回のＷａｋｅ ｕｐ期間が設けられるタイミングでデータ送信の要求を送信する。収集部１は、このようにアプリケーション毎に異なる送信周期を収集する。そして、導出部２は、収集した複数の送信周期に基づいて、図６（３）に実線で示されている矩形波のように、これらの送信周期で送信されるデータの受信漏れが無いように、受信タイミングを導出する。制御部３は、図６（３）に点線の矩形波のタイミング周期で受信していた通信部４を、導出部２が導出したタイミングでＷａｋｅ ｕｐ期間が開始されるように通信部４を制御する。

尚、上記例では、アプリケーション１とアプリケーション２のＳｌｅｅｐ期間が同一の場合を用いて説明したがこれに限定されるものではなく、Ｓｌｅｅｐ期間がそれぞれ異なっている場合であっても制御できることは明らかである。

上述の通り、本発明によると、アプリケーションサーバ１５の送信周期に同期させて通信部４のＷａｋｅ ｕｐ期間を開始するタイミングを制御するので、常に一定の周期で受信する図６（３）の点線の矩形波で示した受信方法に比べ、ＭＴＣデバイスの消費電力を削減することができる。

尚、上記説明では、アプリケーションサーバ１５に収集部１と導出部２とを設ける構成について説明したが、端末１０に構成されても良く、また収集部１と導出部２とを有した制御装置を設ける構成であっても良い。

また、上記説明では、収集部１がアプリケーションデバイス１５の各アプリケーションがデータを送信する周期を収集する場合について説明した。しかしながら、収集部１が集める情報は周期そのものではなく、送信時刻を収集してこれを解析して導出部２が周期を導出しても良い。

〈実施の形態２〉
上記実施の形態では、受信周期のＷａｋｅ ｕｐ期間のそれぞれが同一の所定の期間である場合を用いて説明した。本実施の形態では、このＷａｋｅ ｕｐ期間が一定で無い場合について説明する。尚、上記実施の形態と同様の構成については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。

アプリケーションサーバ１５の送信部は、端末１０に送信するデータの終了を示す送信終了情報を送信するが、この送信終了情報の送信方法としては、（１）端末１０に送信する最後の送信データに送信終了を示す送信終了情報を含めて送信する方法、
（２）端末１０に送信する送信データとは別に、送信データの完了を示すメッセージとして送信終了情報を送信する方法
があるが、本発明では、いずれの方法であっても良い。

また、端末１０に送信する送信データが終了であるかのアプリケーションサーバ１５による判断は、例えば、
（１）アプリケーションサーバ１５の送信部が送信バッファに、端末１０に送信する送信データがなくなった時点で送信データが終了であると判断する方法、
（２）端末１０に送信する送信データの送信が完了した時点で、送信データ完了信号（送信終了情報）をｅＮＢ１１に送信し、ｅＮＢ１１が送信終了情報を端末１０に転送する方法
がある。

端末１０の制御部３は、間欠受信における受信期間（Ｗａｋｅ ｕｐ期間）中に送信終了情報を受信した場合は、その受信期間に残余期間がある場合でも、間欠受信のデータ受信をやめ、非受信期間、すなわちＳｌｅｅｐ期間に移行させて通信処理を制御する。

制御部３は、図７に示す通り、上記実施の形態で説明した処理を経て、データを受信する（ステップ５０１〜５０４）。

制御部３は、送信終了情報を受信したかを監視し、受信した場合、間欠受信のデータ受信をやめ、Ｓｌｅｅｐ期間に移行させる（ステップ７０１）。

上述の通り、本発明によると、ＭＴＣデバイスの受信電力の消費を削減することができる。

〈実施の形態３〉
上記実施の形態では、端末１０が受信する受信周期のＷａｋｅ ｕｐ期間を制御する形態について説明した。本実施の形態では、端末１０がデータを送信する際のＷａｋｅ ｕｐ期間を、受信周期のＷａｋｅ ｕｐ期間に同期させる実施形態について説明する。尚、上記実施の形態と同様の構成については同一番号を付し、詳細な説明を省略する。図８は本実施の形態の動作のフロー図であり、図９は本実施の形態の端末１０の送信Ｗａｋｅ ｕｐ期間を制御する動作を説明するための図である。

制御部３は、実施の形態１にて説明した処理を経て受信周期のＷａｋｅ ｕｐ期間を設定して制御し、アプリケーションサーバ１５からデータの送信要求を受信する（ステップ５０１〜５０３）。

更に、制御部３は、受信周期のＷａｋｅ Ｕｐ期間と同期するように、送信周期のＷａｋｅ ｕｐ期間を設定して制御する（ステップ８０１）。

通信部４が、制御部３が制御したＷａｋｅ ｕｐ期間のタイミングでアプリケーションサーバ１５にデータを送信する（ステップ８０２）。

上述の本発明によると、端末１０の送受信のＷａｋｅ ｕｐ期間が同じになり、端末１０の通信機能の電源オン時間も同じになるため、ＭＴＣデバイスに過剰に電力を消費させることが無い。

尚、本実施の形態の送信のＷａｋｅ ｕｐ期間を、上述の実施の形態２同様に、送信データが無くなった時点でＳｌｅｅｐ期間に移行させても良い。

この場合、制御部３は、送信バッファに送信データがあるか否かを監視し、送信データがなくなった時点で送信データが終了であると判断して、Ｓｌｅｅｐ期間に移行させるものとする。

また、送信周期と受信周期とが同期するため、Ｓｌｅｅｐ期間は端末の通信部自体の電源をオフにしても良い。

これにより、ＭＴＣデバイスに過剰に電力を消費させることが無い。

尚、上述した本願発明は、上記説明からも明らかなようにハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムによって各処理を情報処理装置（ＣＰＵ）に行わせることにより実現することも可能である。

以上、実施の形態及び実施例をあげて本願発明を説明したが、本願発明は必ずしも上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形し実施することが出来る。

１ 収集部
２ 導出部
３ 制御部
４ 通信部
１０ 端末
１１ ｅＮＢ
１２ ＭＭＥ
１３ Ｓ−ＧＷ
１４ Ｐ−ＧＷ
１５ アプリケーションサーバ

Claims (11)

1. 通信システムであって、
   外部ネットワーク側から端末にデータが送信される複数の送信周期を収集する収集手段と、
   前記端末の通信手段が前記データを、前記収集した周期で受信することができる受信タイミングを導出する導出手段と、
   前記導出した受信タイミングで、前記通信手段を、前記データを受信するアクティブ期間が開始されるように制御する制御手段と
   を有する通信システム。
2. 前記導出手段は、前記収集した周期で受信することができる最小の受信タイミングを導出する
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記制御手段は、前記外部ネットワーク側からのデータの送信終了を検出すると、前記通信手段を非アクティブ期間に遷移させる
   請求項１または請求項２に記載の通信システム。
4. 前記制御手段は、前記導出した受信タイミングで、前記通信手段がデータを送信するアクティブ期間が開始されるように制御する
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の通信システム。
5. 前記制御手段は、前記データの送信が完了すると、前記通信手段を非アクティブ期間に遷移させる
   請求項４に記載の通信システム。
6. 前記収集手段は、前記外部ネットワーク側からのデータが送信される時刻を収集し、
   前記導出手段は、前記収集した時刻に、前記アクティブ期間が開始されるように制御する
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の通信システム。
7. 通信端末であって、
   データの送受信を行う通信手段と、
   外部ネットワーク側から自端末にデータが送信される複数の送信周期で受信することができるように導出された受信タイミングで、前記通信手段を、前記データを受信するアクティブ期間が開始されるように制御する制御手段と
   を有する通信端末。
8. 通信制御装置であって、
   外部ネットワーク側から端末にデータが送信される複数の送信周期を収集する収集手段と、
   前記端末の通信手段が前記データを、前記収集した周期で受信することができる受信タイミングを導出する導出手段と、
   を有する通信制御装置。
9. 通信方法であって、
   外部ネットワーク側から端末にデータが送信される複数の送信周期を収集する収集ステップと、
   前記端末の通信部が前記データを、前記収集した周期で受信することができる受信タイミングを導出する導出ステップと、
   前記導出した受信タイミングで、前記通信部を、前記データを受信するアクティブ期間が開始されるように制御する制御ステップと
   を有する通信方法。
10. 通信端末のプログラムであって、前記プログラムは前記通信端末を、
    データの送受信を行う通信手段と、
    外部ネットワーク側から自端末にデータが送信される複数の送信周期で受信することができるように導出された受信タイミングで、前記通信手段を、前記データを受信するアクティブ期間が開始されるように制御する制御手段と
    して機能させるプログラム。
11. 通信制御装置のプログラムであって、前記プログラムは前記通信制御装置を、
    外部ネットワーク側から端末にデータが送信される複数の送信周期を収集する収集手段と、
    前記端末の通信手段が前記データを、前記収集した周期で受信することができる受信タイミングを導出する導出手段と、
    して機能させるプログラム。

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