JP6001491B2 - 通信装置及び方法、無線通信システム - Google Patents
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Description
第二の従来技術では、制御信号についての言及は行われておらず、M2M端末間でのデータトラフィックの公平性を確保するためにゲートウェイサーバに、端末の位置情報等の一時情報を記録する。このため、M2M端末からの接続等により生じる制御信号の軽減は行えないと考えられる。上述のように、従来技術では、M2Mによるトラフィック増加に対するデータの平準化や接続される端末の識別子に基づいて膨大に接続されるM2M端末の管理の効率化を図るものである。このため、端末から発せられる制御信号の処理が管理サーバに集中するという課題が残る。
通信装置であって、
用途又はアプリケーション毎に、ひとつ又は複数の端末IDと、待ち合わせ時間の上限値を記憶する第1のリストと、
端末からの端末IDを含むデータ送信要求を受信すると、前記第1のリストを参照し、前記端末と同一の用途又はアプリケーションの他のひとつ又は複数の端末からの端末IDを含むひとつ又は複数のデータ送信要求を待ち合わせ、前記用途又はアプリケーション毎に、前記第1のリストに記憶された上限値の経過後に、複数の前記データ送信要求を纏めた集約データ送信要求を複数の前記端末の認証のために送信する処理部と、
を備えた通信装置が提供される。
通信装置における通信方法であって、
前記通信装置は、
端末からの端末IDを含むデータ送信要求を受信すると、用途又はアプリケーション毎に、ひとつ又は複数の端末IDと、待ち合わせ時間の上限値を記憶する前記第1のリストを参照し、
前記端末と同一の用途又はアプリケーションの他のひとつ又は複数の端末からの端末IDを含むひとつ又は複数のデータ送信要求を待ち合わせ、
前記用途又はアプリケーション毎に、前記第1のリストに記憶された上限値の経過後に、複数の前記データ送信要求を纏めた集約データ送信要求を複数の前記端末の認証のために送信する
を備えた通信方法が提供される。
無線通信システムであって、
端末と基地局との間又は前記基地局と管理サーバの間に設置される通信装置を備え、前記端末から前記基地局を経由して前記管理サーバとの間で、前記端末の認証のための信号のやり取りをし、
前記通信装置は、
用途又はアプリケーション毎に、ひとつ又は複数の端末IDと、待ち合わせ時間の上限値を記憶する第1のリストと、
端末からの端末IDを含むデータ送信要求を受信すると、前記第1のリストを参照し、前記端末と同一の用途又はアプリケーションの他のひとつ又は複数の端末からの端末IDを含むひとつ又は複数のデータ送信要求を待ち合わせ、前記用途又はアプリケーション毎に、前記第1のリストに記憶された上限値の経過後に、複数の前記データ送信要求を纏めた集約データ送信要求を複数の前記端末の認証のために送信する処理部と、
を備えた無線通信システムが提供される。
本実施例では、無線端末から基地局を経由して管理サーバとの間で認証等のために制御信号をやりとりする携帯網において、端末と基地局との間、又は、基地局と管理サーバとの間に設置されるM2Mゲートウェイを備える。M2Mゲートウェイは、付属するローカルなデータベースに、基地局に接続される端末のリストを有し、リストには、端末毎のM2Mとしての使用用途(アプリケーション)や通信周期、データ送信要求を送信するための待ち合わせ時間の上限値等が記載される。M2Mゲートウェイは、第一の端末からのデータ送信要求の受信を契機として、リストを参照し、第一の端末と同一用途の他端末からのデータ送信要求との待ち合わせを行う。M2Mゲートウェイは、許容される一定期間(上限値)経過後に、基地局又は管理サーバに纏めてデータ送信要求を行うことにより、各端末からの要求時に逐次処理する場合と比べ、M2Mゲートウェイ⇔基地局⇔管理サーバ間、又は、M2Mゲートウェイ⇔管理サーバ間の制御信号のやりとりを減らし、管理サーバの処理負荷を低減することができる。
また、端末として、携帯端末を用いる例を説明するが、本発明及び本実施例は、無線端末等の適宜の端末に適用することができる。
B.第一の実施例
1.システム
図1は、本発明の第一の実施例によるシステム構成図である。
図1において、M2M用途の機器11(例えば、スマートメータ等)に接続された携帯端末12は、通信キャリアの携帯網を介してM2Mゲートウェイ13及び基地局14と接続される。基地局14は、携帯網から一般網への出口となる管理サーバ15に接続され、その先一般網を介して通信先16(例えば、スマートメータのデータを収集する電力会社のデータセンタ等)へ接続される。携帯網で使われる通信規格の例としては、第三世代(3G)のUMTS(Universal Mobile Telecommunication System)や、第四世代(4G)のLTE(Long Term Evolution)等がある。なお、本実施例では、携帯端末12とM2Mゲートウェイ13の間は携帯網で通信する構成としたが、例えば、IEEE802.11に代表される無線LAN(Local Area Network)や、IEEE802.15.4に代表される特小無線を使用してもよい。
(1)関連技術の構成の動作例
図3は、関連技術の携帯網におけるデータ通信時のフローを示す図である。
図3に示すとおり、関連技術の携帯網では、携帯端末Aからデータ送信を行いたい場合、携帯端末Aは、基地局に対して端末ID及び送信先識別情報を含むデータ送信要求を送信する(31)。基地局は、データ送信要求を受信するとそれを更に、管理サーバへ転送する(32)。管理サーバは、データ送信要求等に基づき、付属する共通データベース33を参照し、端末IDから送信元(携帯端末A)の認証、送信先(電力会社のデータセンタ等)IPアドレスの特定、送信元から送信先への通信経路の特定、等の処理を行う(34)。なお、共通データベース33は、端末設定情報、位置情報、課金情報等を予め設定しておくことができる。管理サーバは、認証の応答及び、データ通信経路(経路情報)等の応答を基地局へ返す(35)。基地局は、それを更に、携帯端末Aへ転送する(36)。携帯端末Aは、応答を受信後、送信先(電力会社のデータセンタ等)とのデータ通信を開始する(37)。
図4は、本発明の第一の実施例におけるデータ通信時のフローを示す図である。
図4に示すとおり、図1にて前述したM2Mゲートウェイ13は、該携帯端末Aからの端末ID及び送信先識別情報を含むデータ送信要求41を受け取ると、付属するローカルデータベース86に保管されている端末プロファイルリストを参照し、当該端末と同一の用途に属する所属端末IDのリストに基づく、他端末からのデータ送信要求との待ち合わせを行う(43)。具体的な待ち合わせの動作内容について以下に説明する。
図5Aに示すとおり、端末プロファイルリスト811には、M2M端末の通信用途毎に、当該基地局の配下に設置され、かつ正常稼動している全携帯端末の所属端末ID503(本実施例においてはA,B等)が登録されている。また、端末プロファイルリスト811には、用途毎に、番号501、用途502、各携帯端末が送信するデータ送信要求の通信周期504、M2Mゲートウェイが管理サーバに向けて、複数のデータ送信要求をまとめて送信するまでの待ち合わせ時間の上限値505なども登録される。なお、番号501、用途502、上限値505等の各データは、一例であり、適宜の値を予め定めて登録することができる。また、主に、「用途502」を例として説明するが、これに限らず、他にも、アプリケーション等の適宜の種別を用いることができる。
図5Bに示すとおり、用途別データ送信要求リスト812は、用途別にひとつ又は複数備えられ、各リストの先頭には用途511が記載される。リストには、待合せ実施中にデータ送信要求を受付けした端末IDが記憶される登録端末ID512と、リストへの登録時刻513が記載される。
図6に示すように、M2Mゲートウェイ13では、配下の携帯端末12からのデータ送信要求を常時待ち受けている(61)。例として、CPU84が、第一のネットワーク通信I/F81を介し携帯端末Aからの端末IDを含むデータ送信要求を受け付けると(62)、CPU84は、付属するローカルデータベース86に保管されている端末プロファイルリスト811を参照し、端末IDに従い、用途毎に登録されている所属端末ID503の一覧を検索して、当該携帯端末の所属する用途を特定する(63)。次に、CPU84は、先に特定した該携帯端末が所属する用途の用途別データ送信要求リスト812が、付属するローカルデータベース86に既に登録されているかを確認する(64)。ローカルデータベース86にその登録がある場合は、CPU84は、該携帯端末が所属する用途の用途別データ送信要求リスト812内の登録端末ID512に該携帯端末の端末IDを追加し、また、タイマー85を参照し、端末IDを追加した時刻を登録時刻513に登録(65)し、待ち受け状態(61)に戻る。一方、ステップ64で、先に特定した該携帯端末が所属する用途の用途別データ送信要求リスト812が、まだ付属するローカルデータベース86に登録されていなかった場合は、CPU84は、該携帯端末が所属する用途の用途別データ送信要求リスト812をローカルデータベース86に新規登録する。ここで、CPU84は、そのリスト内の用途511にステップ63で特定した用途を、登録端末ID512に該端末の端末IDを登録し、また、CPU84は、タイマー85を参照し、登録時刻513を登録する。CPU84は、端末プロファイルリスト811から該用途の待ち合わせ時間の上限値505を抽出し、用途別待合せ時間タイマー813としてその上限値をセットし計測開始する(66)。
図7は、本発明の第二の実施例によるシステム構成図である。
図7では、M2M用途の機器21(例えば、スマートメータ等)に接続された携帯端末22は、通信キャリアの携帯網(例えば、UMTS等の3G、LTE等の4G)を介して基地局23と接続される。基地局23は、M2Mゲートウェイ24を経由して、携帯網から一般網への出口となる管理サーバ25に接続され、その先一般網を介して通信先26(例えば、電力会社のデータセンタ等)へ接続される。なお、本実施例では、基地局23とM2Mゲートウェイ24、管理サーバ25が順番に接続される構成としたが、基地局23とM2Mゲートウェイ24は、同一装置内の別々のハードウェアとして搭載したり、同一ハードウェア上で動作する別々のソフトウェアとして実装してもよい。
前述の図2に示したように、第二のシステム構成では、M2Mゲートウェイ24が基地局23と管理サーバ25の間に位置するため、基地局23⇔M2Mゲートウェイ24間の通信は端末毎にやり取りを行い、M2Mゲートウェイ24⇔管理サーバ25間の通信のみ、複数端末分を纏めてやり取りする。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
12、22 携帯端末
13、24 M2Mゲートウェイ
14、23 基地局
15、25 管理サーバ
16、26 通信先(電力会社のデータセンタ等)
31、32、41、42 データ送信要求
33、46 共通データベース
34、47 送信元認証等の処理
35、36、50、51 認証応答、経路情報
37、52 データ通信
43 所属端末IDに基づく待ち合わせ等の処理
44、45 (複数端末分纏めた)データ送信要求
48、49 (複数端末分纏めた)認証応答、経路情報
61 待ち受け状態
62 データ送信要求受付
63 リスト検索と用途特定
64 用途別データ送信要求リストの検索
65 用途別データ送信要求リストへの追加
66 用途別データ送信要求リストの新規登録
67 タイマー計測
68 複数端末分のデータ送信要求
86 ローカルデータベース
Claims (15)
- 通信装置であって、
用途又はアプリケーション毎に、ひとつ又は複数の端末IDと、待ち合わせ時間の上限値を記憶する第1のリストと、
端末からの端末IDを含むデータ送信要求を受信すると、前記第1のリストを参照し、前記端末と同一の用途又はアプリケーションの他のひとつ又は複数の端末からの端末IDを含むひとつ又は複数のデータ送信要求を待ち合わせ、前記用途又はアプリケーション毎に、前記第1のリストに記憶された上限値の経過後に、複数の前記データ送信要求を纏めた集約データ送信要求を複数の前記端末の認証のために送信する処理部と、
を備えた通信装置。
- 請求項1に記載された通信装置において、
前記処理部は、前記端末から前記データ送信要求を受け付けると、前記第1のリストを参照し、端末IDに従い、前記端末の所属する用途又はアプリケーションを特定し、
前記処理部は、用途又はアプリケーション毎に、前記端末の端末IDと、前記データ送信要求を受け付けた登録時刻とを登録し、
前記処理部は、用途又はアプリケーション毎に、登録時刻からの経過時間と上限値とを比較し、登録した複数の端末IDの端末から受け付けた複数のデータ送信要求を纏めて前記集約データ送信要求を作成する
ことを特徴とする通信装置。
- 請求項2に記載された通信装置において、
用途又はアプリケーション別に、端末IDと登録時刻とを記憶する第2のリストをさらに備え、
前記処理部は、待ち合せ時間中にデータ送信要求を受付けた前記端末の端末IDと、該受付けた登録時刻とを、用途又はアプリケーション別に前記第2のリストに記憶し、
前記処理部は、前記第1のリストから前記用途又はアプリケーション毎の待ち合わせ時間の上限値を求め、用途別待合せ時間タイマーとして該上限値をセットして計測を開始し、
前記処理部は、いずれかの前記用途別待合せタイマーが前記上限値を超えたら、該用途又はアプリケーションの前記第2のリストに登録されている複数の端末IDの端末のデータ送信要求を纏めて、前記第2のリストに登録されている複数の端末IDを含む前記集約データ送信要求を作成して及び送信する
ことを特徴とする通信装置。
- 請求項3に記載された通信装置において、
前記処理部は、前記端末から前記データ送信要求を受け付けたとき、前記端末の用途又はアプリケーションと同一の用途又はアプリケーションの前記第2のリストが、既に登録されているかを確認し、
既に登録がある場合は、前記処理部は、前記第2のリストに、前記用途又はアプリケーション毎に、端末IDと登録時刻を登録し、
一方、既に登録がない場合は、前記処理部は、前記端末の用途又はアプリケーションの前記第2のリストを新規登録し、前記用途別待合せタイマーによる計測を前記上限値に従い開始する
ことを特徴とする通信装置。
- 請求項1に記載された通信装置において、
前記処理部は、前記集約データ送信要求を、端末IDにより送信元の認証を実行するための管理サーバに向けて送信することを特徴とする通信装置。
- 請求項5に記載された通信装置において、
前記処理部は、前記集約データ送信要求に基づき前記管理サーバが判定した複数の前記端末のそれぞれの認証結果を、前記管理サーバより受信し、複数の前記端末のそれぞれに前記認証結果を送信することを特徴とする通信装置。
- 請求項1に記載された通信装置において、
前記上限値は、前記用途又はアプリケーション毎のデータ送信要求を送信する許容遅延を超過する前に前記集約データ送信要求の送信が完了できる値に予め設定されることを特徴とする通信装置。
- 請求項1に記載された通信装置において、
前記データ送信要求及び前記集約データ送信要求は、送信先識別情報を含むことを特徴とする通信装置。
- 請求項8に記載された通信装置において、
前記管理サーバが、前記集約データ送信要求に含まれる送信先識別情報に基づき求めたそれぞれの前記端末の経路情報を認証結果と共に受信し、それぞれの前記端末に経路情報及び認証結果を送信することを特徴とする通信装置。
- 請求項1に記載された通信装置において、
前記通信装置は、無線端末である前記端末と前記基地局との間、又は、前記基地局と前記管理サーバとの間に設けられることを特徴とする通信装置。
- 通信装置における通信方法であって、
前記通信装置は、
端末からの端末IDを含むデータ送信要求を受信すると、用途又はアプリケーション毎に、ひとつ又は複数の端末IDと、待ち合わせ時間の上限値を記憶する前記第1のリストを参照し、
前記端末と同一の用途又はアプリケーションの他のひとつ又は複数の端末からの端末IDを含むひとつ又は複数のデータ送信要求を待ち合わせ、
前記用途又はアプリケーション毎に、前記第1のリストに記憶された上限値の経過後に、複数の前記データ送信要求を纏めた集約データ送信要求を複数の前記端末の認証のために送信する
を備えた通信方法。
- 無線通信システムであって、
端末と基地局との間又は前記基地局と管理サーバの間に設置される通信装置を備え、前記端末から前記基地局を経由して前記管理サーバとの間で、前記端末の認証のための信号のやり取りをし、
前記通信装置は、
用途又はアプリケーション毎に、ひとつ又は複数の端末IDと、待ち合わせ時間の上限値を記憶する第1のリストと、
端末からの端末IDを含むデータ送信要求を受信すると、前記第1のリストを参照し、前記端末と同一の用途又はアプリケーションの他のひとつ又は複数の端末からの端末IDを含むひとつ又は複数のデータ送信要求を待ち合わせ、前記用途又はアプリケーション毎に、前記第1のリストに記憶された上限値の経過後に、複数の前記データ送信要求を纏めた集約データ送信要求を複数の前記端末の認証のために送信する処理部と、
を備えた無線通信システム。
- 請求項12に記載された無線通信システムにおいて、
前記端末は、無線通信網を介して前記通信装置と接続され、
前記通信装置は、無線通信網を介して前記基地局と接続され、
前記基地局は、前記管理サーバに接続され、その先網を介して通信先装置へ接続される
ことを特徴とする無線通信システム。
- 請求項12に記載された無線通信システムにおいて、
前記端末は、無線通信網を介して前記基地局と接続され、
前記基地局は、前記通信装置を経由して、前記管理サーバに接続され、
前記管理サーバは、通信網を介して通信先装置へ接続される
ことを特徴とする無線通信システム。
- 請求項12に記載された無線通信システムにおいて、
前記基地局と前記通信装置は、別々の装置であること、又は、同一装置内の別々のハードウェアとして搭載されること、又は、同一ハードウェア上で動作する別々のソフトウェアとして実装されることを特徴とする無線通信システム。
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