JP4531625B2 - 端末装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線LAN等の無線通信システムにおいて、端末から送信される電波が無線基地局に届かない場合でも端末と無線基地局間での双方向通信を可能とする技術に関するものである。

近年、無線ＬＡＮによるサービスが普及している。無線LANでは高速な通信速度が得られる反面、サービスエリアが狭く局所的であるという欠点がある。一般に、無線LAN基地局から放出される電波は比較的遠距離まで届くが、無線LANを利用する端末から送信される電波の届く範囲が狭いため、無線基地局と端末間の双方向での無線LAN利用可能エリアは端末から送信される電波の届く範囲に限定される。

例えば、IEEE802.11a方式を利用した無線LANについては無線基地局から端末への電波到達距離は約１６００メートルであるのに対し、端末から無線基地局への電波到達距離は約４００メートルである。従って、この方式での端末−基地局間双方向通信可能エリアは、無線基地局から４００メートル以内の範囲に限られることになる。

なお、無線通信システムに関連する技術として特許文献１に開示された技術がある。
特開２００１−２３１０６９号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、無線LAN等の無線通信システムにおいて、端末から送信される電波が無線基地局に届かない範囲内でも端末と無線基地局間での双方向通信を可能とする技術を提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の通信方式に対応した第１の通信手段と第２の通信方式に対応した第２の通信手段とを有する端末装置と、第１の通信方式に対応した無線基地局と、前記端末装置からのデータ配信要求を受けてデータの配信を行うデータ配信装置とを有するシステムにおける前記データ配信装置であって、前記端末装置の位置情報と前記無線基地局の無線基地局識別情報とを対応付けて格納し、前記端末装置の端末識別情報と前記端末装置のデータ配信先特定情報とを対付けて格納した格納手段と、前記端末装置の第２の通信手段から送信されたデータ配信要求と、前記端末装置の位置情報と、前記端末装置の端末識別情報とを受信する受信手段と、前記受信手段により受信した位置情報に対応する無線基地局識別情報と、前記端末識別情報に対応するデータ配信先特定情報とを前記格納手段から取得する取得手段と、前記データ配信要求に対応したデータを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段により取得された前記データを前記無線基地局識別情報に対応する無線基地局に前記データ配信先特定情報とともに配信する配信手段とを有することを特徴とするデータ配信装置により解決することができる。

上記のデータ配信装置において、前記第１の通信方式として無線LAN通信方式を用い、前記第２の通信方式として移動体通信方式又は固定電話通信方式を用い、前記データ配信先特定情報として前記端末装置のMACアドレスを用いることができる。また、前記データ取得手段は、前記データ配信要求に対してIPアドレスを割り当て、当該IPアドレスを用いて外部サーバから前記データを取得することができる。

また、本発明は、端末装置と、無線基地局と、前記端末装置からのデータ配信要求を受けてデータ配信を行うデータ配信装置とを有するシステムにおける前記端末装置であって、前記無線基地局を利用する第１の通信方式に対応した第１の通信手段と、第２の通信方式に対応した第２の通信手段とを有し、第２の通信手段により前記データ配信装置にデータ配信要求を送信し、第１の通信手段により当該データ配信要求に対応するデータを受信することを特徴とする端末装置として構成してもよい。

また、前記端末装置は、第１の通信手段により前記無線基地局へのデータ通信を行うことができない場合に、鍵情報を第２の通信手段を用いて前記データ配信装置に送信する送信手段と、前記データ配信装置から前記無線基地局に送られた前記鍵情報を、当該無線基地局から第１の通信手段を用いて受信する受信手段とを有し、前記送信手段により送信した鍵情報と同一の鍵情報を前記受信手段が受信した場合に、上り方向の通信に第２の通信手段を用い、下り方向の通信に第１の通信手段を用いることを決定し、前記送信手段により送信した鍵情報と同一の鍵情報を前記受信手段が受信しなかった場合に、第２の通信手段のみを用いて通信を行うことを決定するように構成してもよい。

本発明によれば、端末から送信される電波が第１の通信方式に対応した無線基地局に届かない場合でも、端末から第２の通信方式を用いてデータ配信要求を送信し、データ配信装置がデータを取得して端末の位置に対応する無線基地局にデータを送信し、無線基地局が端末にデータを配信するので、端末と無線基地局間での双方向通信が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

（システムの概要）
図１に本実施の形態の概要を示す。図１に示すように、インターネット等の通信ネットワーク１上に無線LAN基地局２（無線LANアクセスポイントとも呼ばれる）、ユーザ管理サーバ３及びデータ配信サーバ４が備えられる。なお、ユーザ管理サーバ３とデータ配信サーバ４とを併せてデータ配信装置と呼ぶ。

ユーザ管理サーバ３には、端末５の識別番号と端末５のデータ配信先特定情報（本実施の形態ではMACアドレス）とが対応付けて格納されている。更に、端末５の位置情報とその位置情報に対応する無線LANアクセスポイント情報とが対応付けて格納されている。端末５は、無線LAN通信を行う無線LAN通信機能と、無線LAN基地局２からの距離と無関係に広範囲で通信を行うことが可能な通信機能とを有している。本実施の形態ではこの通信機能としてPHS通信機能を用いる。なお、広範囲で通信を行うことが可能な通信機能としては上記PHS、携帯電話等の移動体通信の他、固定電話を用いてもよい。

図１は、端末５が、無線LAN基地局２からの電波の到達範囲内であるが端末５からの電波が無線LAN基地局２に届かない範囲に存在していることを示している。

この状態で端末５は、PHS通信機能を用いてユーザ管理サーバ３に情報取得要求を行う（ステップ１）。ユーザ管理サーバ３は、情報取得要求とともに受信する端末５の位置情報と、端末５の識別番号とから、端末５の現在位置に対応する無線LANアクセスポイント情報と、端末５のMACアドレスとを取得してデータ配信サーバ４に渡し（ステップ２）、データ配信サーバ４は、情報取得要求に対応した情報を通信ネットワーク１に接続された外部サーバ６から取得する（ステップ３）。そして、取得した情報を、上記のMACアドレスと共に該当無線LANアクセスポイント２に配信する（ステップ４）。無線LANアクセスポイント２は、取得した情報を取得したMACアドレスを配信先として発信する（ステップ５）。

以下、上記システムの構成と動作をより詳細に説明する。

（装置構成）
図２（ａ）、（ｂ）は、ユーザ管理サーバ３とデータ取得サーバ４の構成図である。図２（ａ）に示すように、ユーザ管理サーバ３は、格納情報取得部３１、データ管理部３２、ネットワーク通信部３３、情報蓄積部３４を有している。格納情報取得部３１は、端末の識別番号、位置情報に対応するMACアドレス、無線LANアクセスポイント情報を情報蓄積部３４から取得してデータ配信サーバ４に渡す機能を有している。データ管理部３２は、情報蓄積部３４に格納されたデータを追加、削除等するための機能を有している。また、ネットワーク通信部３３は、ネットワークを介してデータの送受信を行うための機能を有している。

図２（ｂ）に示すように、データ配信サーバ４は、データ取得部４１、アドレス割り当て部４２、データ配信部４３、ネットワーク通信部４４、及び情報蓄積部４５を有している。データ取得部４１は、ネットワークに接続された外部サーバから要求されたデータを取得するためのものである。アドレス割り当て部４２は、データ取得のために用いるIPアドレスを割り当てる機能を有している。データ配信部４３は、取得したデータを該当の無線LANアクセスポイントに対して配信する機能を有している。情報蓄積部４５は、割り当てたIPアドレスと、無線LANアクセスポイント情報と、MACアドレスとを対応付けて格納する。

なお、ユーザ管理サーバ３とデータ配信サーバ４を１つの装置として構成してもよく、その場合の構成を図３に示す。

図４（ａ）、（ｂ）に、ユーザ管理サーバ３の情報蓄積部３４に格納される情報の一例を示す。図４（ａ）に示すように、位置情報（PHS基地局情報等）と無線LANアクセスポイント情報（無線LANアクセスポイントを識別するための情報）とが対応付けて格納される。無線LANアクセスポイント情報は例えばVLAN、IPアドレス、IPアドレス＋VLAN等である。また、図４（ｂ）に示すように、端末の識別番号（PHSの電話番号等）と端末のMACアドレス（データ配信先特定情報）とが対応付けて格納される。これらの情報は予め情報蓄積部３４に格納しておくものである。図４（ａ）に示すデータにおいて、一つの位置情報に対して複数の無線LANアクセスポイント情報を設定してもよく、その場合、それら複数の無線LANアクセスポイントにデータが転送される。また、端末の識別番号としてユーザIDを格納してもよい。この場合、端末からユーザIDを送信する。

図５に、データ配信サーバ４の情報蓄積部４５に格納される情報の一例を示す。図５に示すように、データ配信要求を行った端末毎に、データ取得のために割り当てられたIPアドレスと、無線LANアクセスポイント情報と、MACアドレスとが対応付けて格納されている。無線LANアクセスポイント情報とMACアドレスはユーザ管理サーバ３から受け取るものである。図５に示すように１つの要求に対して１つのIPアドレスを割り当てる替わりに、複数要求に１つのIPアドレスを割り当て、TCP／UDPのポート番号をそれぞれの要求に割り当てることにより要求を識別するようにしてもよい。

図６は端末５の構成図である。図６に示すように、端末５は、無線LAN通信を行うための無線LAN通信機能部５１、PHSによる通信を行うためのPHS通信機能部５２、無線LAN通信とPHSによる通信のどちらを行うかを決定すること等を含む制御を行う制御部５３、及び、データ通信の要求や利用を行うアプリケーション５４を有している。なお、PHSに替えて携帯電話機能を用いる場合はPHS通信機能部５２に替えて携帯電話機能部が搭載され、固定電話を利用する場合は固定電話機能部が搭載される。また、これらの通信機能を全て搭載し、広範囲での通信が可能な通信機能部を選択できることとしてもよい。

ユーザ管理サーバ３とデータ配信サーバ４のそれぞれ、もしくはユーザ管理サーバ３とデータ配信サーバ４とが一体となった装置は、CPU、記憶装置、入出力装置等を有するコンピュータに、各機能部の処理を実現させるためのプログラムを搭載することにより実現できる。また、端末５は、CPU、記憶装置、入出力装置等を有するコンピュータに、無線LAN通信機能部５１、PHS通信機能部５２を構成するハードウェア部品を搭載し、各機能部の処理を実現させるためのプログラムを搭載することにより実現できる。これらプログラムは、メモリ等の記録媒体に格納して提供することもできるし、ネットワーク介して提供することもできる。

（システムの動作）
［端末の動作］
次に、図７のフローチャートを参照して端末５の動作について説明する。図５に示すフローチャートは、大容量通信を可能とする無線LANを最も利用したい通信手段であるものとし、可能な限り無線LANを使用しようとする動作を示すものである。なお、以下の説明において“上り”とは端末から無線LANアクセスポイントへの通信であり、“下り”とは無線LANアクセスポイントから端末への通信を示す。

このような前提の下、まず端末５は、無線LANアクセスポイント２にアクセスすることにより無線LANによる双方向通信ができるかどうかをチェックする（ステップ１１）。ここで無線LANを使用できる場合には、以降の通信においても無線LANを利用する（ステップ１２）。なお、この状態は、図１において、端末５が無線LAN双方向通信可能エリアに存在している場合に相当する。

ステップ１１において、無線LANが使用できない場合、端末５はPHSを利用して下り方向での無線LAN通信を行うことができるか否かを確認する（ステップ１３）。なお、この確認のための処理については後述する。

ステップ１３における確認の結果、下り方向で無線LANを用いた通信が可能であることが判明した場合には（ステップ１４のＹｅｓ）、上り方向はPHS、下り方向は無線LANを用いた通信を行う（ステップ１５）。下り方向でも無線LANを用いた通信ができないことが判明した場合には（ステップ１４のＮｏ）、PHSを用いた通信を行う（ステップ１６）。

図７に示した処理は、ユーザにより操作を契機として開始させてもよいし、一定時間毎に自動的に行うようにしてもよい。一定時間毎に自動的に行うようにすれば、端末５が移動する場合であっても常に通信を行うことが可能である。

［下り方向通信確認処理］
次に、図７のステップ１３における下り方向の通信利用状況確認処理について、図８のシーケンス図を参照して説明する。

以下の説明において、端末５の識別番号を“０７０１２３４５６７８”、端末５の現在位置に対応する位置情報を“横浜５”であるものとし、ユーザ管理サーバ３には図４に示すデータが予め格納されているものとする。

まず、端末５は、PHS通信機能部５２により所定の鍵情報をユーザ管理サーバ３に送信する（ステップ２１）。鍵情報は、最終的に無線LANアクセスポイント２から端末５に戻されるものであり、送信した情報と受信した情報とが一致したことをもって通信が正常に行えることを確認できる情報であればどのようなものでもよく、例えば、一定の長さ以上の数字列を鍵情報として用いることができる。

図８のステップ２１のデータ構成に示すとおり、ユーザ管理サーバ２１には、鍵情報とともに端末５の位置情報と識別番号とが送信される。また、図示しないが、この通信が通信確認のための通信であることを示す情報も付加される。なお、端末５の位置情報については、PHSネットワーク上で付加される位置情報（PHS基地局情報等）を用いる他、端末５にGPS機能を搭載することにより端末５が位置情報を取得してそれを送信してもよい。

続いて、ユーザ管理サーバ３は、図４に示したテーブルから、受信した位置情報に対応する無線LANアクセスポイント情報（ABC）を取得し、受信した識別番号に対応するMACアドレス（aaa）を取得する（ステップ２２）。そして、ユーザ管理サーバ３は、取得した無線LANアクセスポイント情報とMACアドレス、鍵情報、及び通信確認である旨の情報をデータ配信サーバ４に渡す（ステップ２３）。データ配信サーバ４は、ユーザ管理サーバ３から渡された情報が通信確認のための情報であることを認識し、鍵情報とMACアドレス（aaa）とを無線LANアクセスポイント２（ABC）宛てに送信する（ステップ２４）。そして、無線LANアクセスポイント２は、鍵情報をMACアドレス（aaa）に対して配信する（ステップ２５）。

端末５は、無線LAN通信機能部５１により自身のMACアドレスに対して配信された鍵情報を受信し、この鍵情報がステップ２１において送信した鍵情報と一致するか否かを調べ、一致する場合は、下り方向で無線LANが使用できると判定する（ステップ２６）。鍵情報を送信してから一定時間以上無線LANからの通信がない場合や、送信した鍵情報と無線LANで受信した鍵情報とが一致しない場合は、下り方向での無線LAN通信を使用することができないと判定する。

［双方向通信処理］
次に、図７のステップ１４において下り方向での無線LAN通信が可能であると判定された後の双方向通信処理について図９のシーケンス図を参照して説明する。以下、双方向通信の一例として、PHSを用いて所望のデータを要求し、当該データを無線LANを用いて受信する場合について説明する。

以下の説明においても、端末５の識別番号を“０７０１２３４５６７８”、端末５の位置に対応する位置情報を“横浜５”であるものとし、ユーザ管理サーバ３には図４に示すデータが予め格納されているものとする。

まず、端末５は、PHS通信機能部５２により、要望データ所在地（URL等）をユーザ管理サーバ３に送信する（ステップ３１）。ステップ３１のデータ構成に示すとおり、ユーザ管理サーバ３へは、要望データ所在地とともに端末５の位置情報と識別番号とが送信される。

続いて、ユーザ管理サーバ３は、図４に示すテーブルから、受信した位置情報に対応する無線LANアクセスポイント情報（ABC）を取得し、受信した識別番号に対応するMACアドレス（aaa）を取得する（ステップ３２）。そして、ユーザ管理サーバ３は、取得した無線LANアクセスポイント情報とMACアドレス（aaa）、及び要望データ所在地をデータ配信サーバ４に渡す（ステップ３３）。

データ配信サーバ４は、当該データ要求に対してIPアドレスを割り当て、図５に示したように、IPアドレス、無線LANアクセスポイント情報、MACアドレスを対応付けて保持しておく（ステップ３４）。データ配信サーバ４は、そのIPアドレスを用いて要望データ所在地（外部サーバ）から所望のデータを取得し（ステップ３５）、当該IPアドレスを用いて取得したデータの配信先無線LANアクセスポイント２を図５のテーブルから把握し、当該無線LANアクセスポイント２に、MACアドレス（aaa）とともに取得したデータを送信する（ステップ３６）。

そして、無線LANアクセスポイント２は、取得したデータを当該MACアドレスに対して配信する（ステップ３７）。端末５は、無線LAN通信機能５１により、自身のMACアドレスに対して配信されたデータを受信する。

（効果について）
以上説明したように、本実施の形態のシステムによれば、端末からのデータ取得要望を、無線LANとは異なる広範囲で利用可能な通信システム（本実施の形態ではPHS)を用いて送信し、無線LANアクセスポイントから端末に対する下りのデータ送信は無線LANを用いて行うことにより、無線LANによる高速データ受信可能範囲が増加し、ユーザの利便性が向上する。

なお、従来技術として衛星からの一斉データ配信をUDLR（Uni-Directional Link Routing : RFC3077)を適用して行う技術があるが、この技術では端末の受信用通信インタフェースにIPアドレスが付与されていないと利用することが出来ない。一方、本実施の形態のシステムでは、IPアドレスを用いたレイヤ３でのデータ取得処理をデータ配信サーバが行い、端末へのデータ送信はMACアドレスを用いたレイヤ２での処理で行うこととしたので、端末が無線LANアクセスポイントを通じてDHCPによるIPアドレスを取得していない場合においてもデータ通信が可能である。

本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能である。

本発明の実施の形態の概要を説明するための図である。 ユーザ管理サーバ３とデータ取得サーバ４の構成図である。 ユーザ管理サーバ３とデータ配信サーバ４を１つの装置とした場合の装置構成図である。 ユーザ管理サーバ３の情報蓄積部３４に格納される情報の一例を示す図である。 データ配信サーバ４の情報蓄積部４５に格納される情報の一例を示す図である。 端末５の構成図である。 端末５の動作を示すフローチャートである。 下り方向の通信利用状況確認処理を示すシーケンス図である。 双方向通信処理を示すシーケンス図である。

符号の説明

１ 通信ネットワーク
２ 無線LANアクセスポイント
３ ユーザ管理サーバ
４ データ配信サーバ
５ 端末
６ 外部サーバ
３１ 格納情報取得部
３２ データ管理部
３３ ネットワーク通信部
３４ 情報蓄積部
４１ データ取得部
４２ アドレス割り当て部
４３ データ配信部
４４ ネットワーク通信部
４５ 情報蓄積部

Claims (6)

1. 端末装置と、無線基地局と、前記端末装置からのデータ配信要求を受けてデータ配信を行うデータ配信装置とを有するシステムにおける前記端末装置であって、
   前記無線基地局を利用する第１の通信方式に対応した第１の通信手段と、
   第２の通信方式に対応した第２の通信手段と、
   前記第１の通信手段により前記無線基地局への上り方向のデータ通信を行うことができない場合に、鍵情報を前記第２の通信手段を用いて前記データ配信装置に送信する送信手段と、
   前記データ配信装置から前記無線基地局に送られた前記鍵情報を、当該無線基地局から前記第１の通信手段を用いて受信する受信手段と、
   前記送信手段により送信した鍵情報と同一の鍵情報を前記受信手段が受信したか否かを調べ、前記送信手段により送信した鍵情報と同一の鍵情報を前記受信手段が受信した場合に、上り方向のデータ通信に前記第２の通信手段を用い、下り方向のデータ通信に前記第１の通信手段を用いることを決定し、前記送信手段により送信した鍵情報と同一の鍵情報を前記受信手段が受信しなかった場合に、前記第２の通信手段のみを用いてデータ通信を行うことを決定する制御手段と
   を有することを特徴とする端末装置。
2. 前記制御手段により、上り方向の通信に前記第２の通信手段を用い、下り方向の通信に前記第１の通信手段を用いることが決定された場合に、前記第２の通信手段により前記データ配信装置にデータ配信要求を送信し、前記第１の通信手段により当該データ配信要求に対応するデータを受信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の端末装置。
3. 前記第１の通信方式は無線LAN通信方式であり、前記第２の通信方式は移動体通信方式又は固定電話通信方式であることを特徴とする請求項１又は２に記載の端末装置。
4. 端末装置と、無線基地局と、前記端末装置からのデータ配信要求を受けてデータ配信を行うデータ配信装置とを有するシステムにおける前記端末装置の機能をコンピュータに実現させるプログラムであって、前記コンピュータは、前記無線基地局を利用する第１の通信方式に対応した第１の通信手段と、第２の通信方式に対応した第２の通信手段とを有し、
   前記コンピュータを、
   前記第１の通信手段により前記無線基地局への上り方向のデータ通信を行うことができない場合に、鍵情報を前記第２の通信手段を用いて前記データ配信装置に送信する送信手段、
   前記データ配信装置から前記無線基地局に送られた前記鍵情報を、当該無線基地局から前記第１の通信手段を用いて受信する受信手段、
   前記送信手段により送信した鍵情報と同一の鍵情報を前記受信手段が受信したか否かを調べ、前記送信手段により送信した鍵情報と同一の鍵情報を前記受信手段が受信した場合に、上り方向のデータ通信に前記第２の通信手段を用い、下り方向のデータ通信に前記第１の通信手段を用いることを決定し、前記送信手段により送信した鍵情報と同一の鍵情報を前記受信手段が受信しなかった場合に、前記第２の通信手段のみを用いてデータ通信を行うことを決定する制御手段、
   として機能させるためのプログラム。
5. 前記コンピュータを、
   前記制御手段により、上り方向の通信に前記第２の通信手段を用い、下り方向の通信に前記第１の通信手段を用いることが決定された場合に、前記第２の通信手段により前記データ配信装置にデータ配信要求を送信し、前記第１の通信手段により当該データ配信要求に対応するデータを受信する手段
   として機能させる請求項４に記載のプログラム。
6. 前記第１の通信方式は無線LAN通信方式であり、前記第２の通信方式は移動体通信方式又は固定電話通信方式であることを特徴とする請求項４又は５に記載のプログラム。

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