JP6189149B2 - Information communication system and routing method in information communication system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、異なる帯域を持つネットワーク間のデータ送受信を制御する情報通信システムおよび情報通信システムにおけるルーティング方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to an information communication system that controls data transmission / reception between networks having different bands and a routing method in the information communication system.
従来の通信システムとして、DDS:Data Distribution Serviceとよばれる、有線ネットワークにおける、情報配信ソフトを用いたシステムが存在する。このシステムでは、送信者(publisher)から複数の受信者(subscriber)に対して通信を行うことができる。しかし、このようなDDSは十分に帯域が確保された有線ネットワーク上で動作するソフトであり、狭帯域のネットワークで動作させることは想定されていない。 As a conventional communication system, there is a system using information distribution software in a wired network called DDS: Data Distribution Service. In this system, communication can be performed from a sender (publisher) to a plurality of receivers (subscribers). However, such DDS is software that operates on a wired network with sufficient bandwidth, and is not expected to operate on a narrow-band network.
従来の通信システムは、広帯域なネットワークと狭帯域のネットワークが隣接していた場合でも、1経路での通信が基本であり、通信速度は狭帯域のネットワーク側の伝送速度に制限されていた。 In the conventional communication system, even when a broadband network and a narrow-band network are adjacent to each other, communication using one path is fundamental, and the communication speed is limited to the transmission speed on the narrow-band network side.
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、広帯域のネットワークと狭帯域のネットワークが隣接している場合でも、通信速度を大幅に向上できる情報通信システムおよびこの通信システムにおけるルーティング方法を提供する。 Therefore, in view of the above-described problems of the prior art, the present invention provides an information communication system and a routing method in this communication system that can greatly improve the communication speed even when a broadband network and a narrowband network are adjacent to each other. .
本発明の一実施形態に係る情報通信システムは、送信データを生成するデータ管理サーバと、前記データ管理サーバに第1のネットワークを介してそれぞれ接続され、前記第1のネットワーク間で共有する送信データを、送信に使用可能な端末数に基づいて複数のパケットデータに分割するとともに、所定の分類規則に基づいて自端末に割当てられた前記パケットデータをそれぞれ送信する複数の第1のデータ送受信端末と、帯域が前記第1のネットワークよりも狭い第2のネットワークを介して前記第1のデータ送受信端末に接続され、前記複数の第1のデータ送受信端末から複数の経路をそれぞれ経由して伝送された前記パケットデータを受信して結合し、前記送信データを復元する第2のデータ送受信端末と、を備えることを特徴とする。 An information communication system according to an embodiment of the present invention includes a data management server that generates transmission data, and transmission data that is connected to the data management server via a first network and is shared between the first networks. Are divided into a plurality of packet data based on the number of terminals that can be used for transmission, and a plurality of first data transmitting / receiving terminals that respectively transmit the packet data allocated to the terminal based on a predetermined classification rule; , Connected to the first data transmission / reception terminal via a second network whose bandwidth is narrower than that of the first network, and transmitted from the plurality of first data transmission / reception terminals via a plurality of paths, respectively. A second data transmission / reception terminal that receives and combines the packet data and restores the transmission data. .
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<実施形態1>
図1は、本発明の実施形態1に係る情報通信システムの全体構成例を示すブロック図である。同図に示される情報通信システムは、データ管理サーバ1、N台(N≧2)の第1のデータ送受信端末2、およびn(n≧1)台の第2のデータ送受信端末3から構成されている。
<
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of an information communication system according to
データ管理サーバ1は、下位の端末に配信する送信データを生成し、第1のネットワークNW1を介して第1のデータ送受信端末2に供給するサーバコンピュータである。第1のデータ送受信端末2は、データ管理サーバ1に第1のネットワークNW1を介してそれぞれ接続され、第1のネットワークNW1間で共有する送信データを、送信に使用可能な端末数に基づいて複数のパケットデータに分割するとともに、所定の分類規則に基づいて自端末に割当てられたパケットデータをそれぞれ送信する中継端末である。
The
第2のデータ送受信端末3は、帯域が第1のネットワークNW1よりも狭い第2のネットワークNW2を介して第1のデータ送受信端末2に接続され、複数の第1のデータ送受信端末2からそれぞれ受信したパケットデータを結合し、送信データを復元する端末である。
The second data transmission /
図2は、図1に示す情報通信システムの適用例を示す図であり、データ管理サーバ1が生成した送信データが人工衛星ST、第1のデータ送受信端末2を経て、海洋調査を行う水中航走体(第2のデータ送受信端末3)に配信されることを示している。また、図3は、図2における情報通信システムのブロック図である。
FIG. 2 is a diagram showing an application example of the information communication system shown in FIG. 1, in which the transmission data generated by the
図2に示されるように、第1のデータ送受信端末2は、水上側に構築された第1のネットワークNW1に分散配置され、無線により通信を行う水上側装置21と、この水上側装置21に有線を介して接続された状態で水中に配置され、水上側装置21側から伝送されたパケットデータを超音波により第2のデータ送受信端末3である水中航走体へ送信する水中側装置22をそれぞれ備えている。ここでは、水上側装置21は水面上を浮遊する海洋情報提供ブイ、水中側装置22はソナー装置である。
As shown in FIG. 2, the first data transmission /
また、図3に示されるように、水上側装置21は、データ受信部211、送信データ分割部212、端末情報記憶部213、データ分類部214、データ収集部215、収集データ記憶部216およびデータ送信部217を有している。
As shown in FIG. 3, the
データ受信部211は、データ管理サーバ1から配信された送信データを受信し、受信バッファ(図示省略する)内に格納する。送信データ分割部212は、データ受信部211で受信された送信データを、送信に使用可能な端末数に基づいて複数のパケットデータに分割する。端末情報記憶部213は、自端末の識別情報や第1のネットワークNW1上に存在する水上側装置21の総数などの情報を記憶している。
The
データ分類部214は、送信データ分割部212で分割されたパケットデータを、所定の分類規則に基づいて分類して保持し、そのパケットデータを対応する水中側装置22に出力する。データ収集部215は、第2のデータ送受信端末3から送信される測定データを水中側装置22の測定データ受信部222を介して収集し、収集データ記憶部216に格納する。データ送信部217は、収集データ記憶部216から収集データを読み出し、データ管理サーバ1へ送信する。
The
水中側装置22は、分割データ送信部221と測定データ受信部222を有している。分割データ送信部221は、水上側装置21(データ分類部214)から入力した分割データ(パケットデータ)を超音波通信によって水中の第2のデータ送受信端末3(水中航走体)へ送信する。測定データ受信部222は、第2のデータ送受信端末3(水中航走体)が送信する測定データを受信し、水上側装置21へ出力する。
The
第2のデータ送受信端末3(水中航走体)は、分割データ受信部301、分割データ結合部302、測定処理部303および測定データ送信部304を有している。分割データ受信部301は、複数の水中側装置22の分割データ送信部221がそれぞれ送信した分割データを受信する。分割データ受信部301は、受信バッファ(図示省略する)に一旦蓄積したパケットを検知して同じパケットを保持しないようにし、不必要なデータは削除する機能を備えている。分割データ結合部302は、分割データ受信部301で複数の水中側装置22から受信した複数の分割データ(パケットデータ)を所定の通信プロトコルに基づいて復合化およびデータ結合を行うことで送信データを復元する。また、分割データ結合部302は、受信バッファに蓄えられた受信パケットを復号化可能か否かを調べ、復号化ができないパケットについては廃棄する。
The second data transmitting / receiving terminal 3 (underwater vehicle) has a divided
測定処理部303は、分割データ結合部302において復元された送信データが測定処理に係る制御情報を含む場合には、この制御情報に基づいてスクリューを駆動させて機体を水中で移動させるとともに、種々のセンサ(図示省略する)を用いて測定処理を行い、その処理結果を測定データとして出力する。測定データ送信部304は、測定処理部303が出力する測定データを超音波により水中側装置22へ送信する。
When the transmission data restored in the divided
図4は、図3に示す第1のデータ送受信端末2におけるパケットデータの分類規則の具体例を説明する図である。ここでは、送信に使用可能な端末数mを6とし、送信データを12分割した場合に、端末数mでMOD(剰余)を取り、その値が同じデータごとにパケットデータを分類している。例えば、第1のデータ送受信端末2の端末識別子Aに対応するパケット分類番号が1ならば、1 MOD 6 = 1および7 MOD 6 = 1の演算結果により、第1のデータ送受信端末2(水上側装置21)は自端末の端末識別子とパケット分類番号が対応する1、7番のパケットデータを保持する。そして、各端末でデータを保持した後には、図2に示すように、端末識別子A〜Fの水中側装置22の6台からパケットデータを水中に向けて送信する。以上により、通常は1経路で通信するところをA〜Fの6経路を利用することができることになるため、通信速度は6倍となる。
FIG. 4 is a diagram for explaining a specific example of the packet data classification rule in the first data transmitting / receiving
このように、本実施形態に係る情報通信システムによれば、広帯域のネットワークと狭帯域のネットワークが隣接している場合でも、広帯域のネットワーク側から狭帯域のネットワーク側へ複数の経路を用いてパケットデータを分散して送信できるため、効率的な通信を実現できる。 As described above, according to the information communication system according to the present embodiment, even when a broadband network and a narrowband network are adjacent to each other, packets are transmitted using a plurality of routes from the broadband network side to the narrowband network side. Since data can be distributed and transmitted, efficient communication can be realized.
<実施形態2>
上記実施形態1で述べたように、第2のデータ送受信端末3は第1のデータ送受信端末2から送信されてきたパケットを受信する。しかし、狭帯域な無線ネットワークにより送受信されるので、送信されてきたパケットの全てが必ずしも受信されるとは限らず、その一部しか受信されない場合も多い。そこで、本実施形態では、前方誤り訂正(FEC)を利用した通信方式により、所定数以上のパケットが得られた場合には、送信データの復号化を可能とすることを特徴とする。
<
As described in the first embodiment, the second data transmitting / receiving
図5は、本発明の実施形態2における情報通信システムのブロック図である。尚、実施形態1において使用された符号と共通する符号は同一の対象を示しているため説明を省略し、以下では実施形態1と異なる点を詳細に説明する。
FIG. 5 is a block diagram of an information communication system according to
図5に示すように、送信データ分割部212は、データ管理サーバ1から配信される送信データからペイロードパケットを作成するペイロードパケット生成部212aと、このペイロードパケット生成部212aで生成されたペイロードパケットから補償パケットを生成する補償パケット生成部212bを有する。送信データ分割部212は、例えばペイロードパケット5個に対して10個の補償パケットをリードソロモン符号化により生成する。
As shown in FIG. 5, the transmission
また、広帯域なネットワークNW1に接続されたデータ管理サーバ1および第1のデータ送受信端末2側で送信データを共有しつつ、水中への各経路では、補償パケットをランダムに選択して送信することで複数の経路によってパケットデータを第2の送受信端末3へ送信する構成のため、実施形態1とは異なり、端末情報と所定の分類規則に基づいて自端末から送信するパケットデータを分類するデータ分類部214は省略されている。
In addition, by sharing transmission data between the
これに対し、第2のデータ送受信端末3は、第1のデータ送受信端末20(水中側装置22)から受け取ったパケットデータを復号化する。第2のデータ送受信端末3の分割データ結合部302では、ペイロードと補償パケットの合計のうちペイロードと同数のパケットを揃えることで元のパケットを復号化できるものとする。復号方法は、消失訂正を用いる。ペイロードのうち足りない部分をパケット欠落とみなすことで、誤り位置を特定し、その後受信した補償パケットにより足りない部分を補う。
On the other hand, the second data transmitting / receiving
このように、本実施形態に係る情報通信システムによれば、広帯域ネットワーク側の第1のデータ送受信端末2が送信したパケットデータを狭帯域ネットワーク側の第2のデータ送受信端末3で全て受信できない場合であっても、受信できたパケットデータから送信データを復元することができるため、確実に通信を行うことが可能となる。
As described above, according to the information communication system according to the present embodiment, all the packet data transmitted by the first data transmitting / receiving
また、前方誤り訂正(FEC)を利用しているため、広帯域な第1のネットワークNW1に接続されたデータ管理サーバ1および第1のデータ送受信端末2側で送信データを共有しつつ、水中側では、補償パケットをランダムに選択して送信することで複数の経路によってパケットデータを第2のデータ送受信端末3へ送信することもできる。
Since forward error correction (FEC) is used, transmission data is shared between the
<変形例>
上記実施形態においては、広帯域の第1のネットワークNW1が水上側、かつ、狭帯域の第2のネットワークNW2が水中側に構築されている場合について説明した。しかし、本発明を適用できる範囲は、これに限られない。図6は、本発明の変形例に係る情報通信システムの適用例を示す図である。ここでは、データ管理サーバ1が設置されている本島と、第1のデータ送受信端末2が島内にそれぞれ設置されているA〜Cの三島との間で広帯域の有線ネットワークが構築され、A〜C島とD島との間には狭帯域の無線ネットワークが構築されている。このような場合も、上記実施形態と同様に、A〜C島の間で送信データを分割し、複数のルートに分散して離島(D島)に配置された第2のデータ送受信端末3へ送信することで、従来よりも通信速度を大幅に向上させることが可能となる。
<Modification>
In the above-described embodiment, the case where the broadband first network NW1 is constructed on the water side and the narrow-band second network NW2 is constructed on the water side has been described. However, the range to which the present invention can be applied is not limited to this. FIG. 6 is a diagram illustrating an application example of the information communication system according to the modification of the present invention. Here, a broadband wired network is constructed between the main island where the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
NW1…第1のネットワーク、NW2…第2のネットワーク、1…データ管理サーバ、
2…第1のデータ送受信端末、3…第2のデータ送受信端末、
21…水上側装置、22…水中側装置、
211…データ受信部、212…送信データ分割部、212a…ペイロードパケット生成部、212b…補償パケット生成部、213…端末情報記憶部、214…データ分類部、215…データ収集部、216…収集データ記憶部、217…データ送信部、221…分割データ送信部、222…測定データ受信部、
301…分割データ受信部、302…分割データ結合部、303…測定処理部、304…測定データ送信部。
NW1 ... first network, NW2 ... second network, 1 ... data management server,
2 ... 1st data transmission / reception terminal, 3 ... 2nd data transmission / reception terminal,
21 ... Water side device, 22 ... Underwater side device,
211: Data reception unit, 212: Transmission data division unit, 212a: Payload packet generation unit, 212b ... Compensation packet generation unit, 213 ... Terminal information storage unit, 214 ... Data classification unit, 215 ... Data collection unit, 216 ... Collected data Storage unit, 217 ... data transmission unit, 221 ... divided data transmission unit, 222 ... measurement data reception unit,
301: Divided data receiving unit 302: Divided data combining unit 303: Measurement processing unit 304: Measurement data transmitting unit
Claims (4)
前記データ管理サーバに第1のネットワークを介してそれぞれ接続され、前記第1のネットワーク間で共有する送信データを、送信に使用可能な端末数に基づいて複数のパケットデータに分割するとともに、所定の分類規則に基づいて自端末に割当てられた前記パケットデータをそれぞれ送信する複数の第1のデータ送受信端末と、
帯域が前記第1のネットワークよりも狭い第2のネットワークを介して前記第1のデータ送受信端末に接続され、前記複数の第1のデータ送受信端末から複数の経路をそれぞれ経由して伝送された前記パケットデータを受信して結合し、前記送信データを復元する第2のデータ送受信端末と、
を備えることを特徴とする情報通信システム。 A data management server for generating transmission data;
The transmission data connected to the data management server via the first network and shared between the first networks is divided into a plurality of packet data based on the number of terminals usable for transmission, A plurality of first data transmitting / receiving terminals respectively transmitting the packet data allocated to the terminal based on the classification rule;
The band is connected to the first data transmission / reception terminal via a second network whose bandwidth is narrower than that of the first network, and is transmitted from the plurality of first data transmission / reception terminals via a plurality of paths, respectively. A second data transmission / reception terminal that receives and combines packet data and restores the transmission data;
An information communication system comprising:
前記第1のネットワーク側に配置され、有線または無線により通信を行う水上側装置と、
この水上側装置に有線を介して接続された状態で水中に配置され、前記水上側装置側から伝送された前記パケットデータを超音波により前記第2のデータ送受信端末へ送信する水中側装置と、
をそれぞれ備えることを特徴とする請求項1記載の情報通信システム。 When the first network is constructed on the water side and the second network is constructed on the underwater side, the plurality of first data transmitting / receiving terminals are:
A water-side device disposed on the first network side and performing wired or wireless communication;
An underwater side device that is arranged in water in a state connected to the waterside device via a wire, and transmits the packet data transmitted from the waterside device side to the second data transmitting / receiving terminal by ultrasonic waves,
The information communication system according to claim 1, further comprising:
前記送信データからペイロードパケットを作成するペイロードパケット生成部と、
このペイロードパケット生成部で生成されたペイロードパケットから補償パケットを生成する補償パケット生成部と、を有し、かつ、
前記第2のデータ送受信端末は、ペイロードパケットと補償パケットの合計のうちペイロードパケットと同数のパケットを受信することで前記送信データを復元することを特徴とする請求項1または請求項2記載の情報通信システム。 The first data transmission / reception terminal includes:
A payload packet generator for creating a payload packet from the transmission data;
A compensation packet generation unit that generates a compensation packet from the payload packet generated by the payload packet generation unit, and
3. The information according to claim 1, wherein the second data transmitting / receiving terminal restores the transmission data by receiving the same number of packets as the payload packets out of the total of the payload packets and the compensation packets. Communications system.
送信データを生成するデータ管理サーバに第1のネットワークを介して接続された複数の第1のデータ送受信端末が、前記第1のネットワーク間で共有する前記送信データを、送信に使用可能な端末数に基づいて複数のパケットデータに分割するステップと、
前記複数の第1のデータ送受信端末が、所定の分類規則に基づいて自端末に割当てられた前記パケットデータをそれぞれ送信するステップと、
帯域が前記第1のネットワークよりも狭い第2のネットワークを介して前記第1のデータ送受信端末に接続された第2のデータ送受信端末が、前記複数の第1のデータ送受信端末からそれぞれ受信した前記パケットデータを結合し、前記送信データを復元するステップと、
を有することを特徴とする情報通信システムにおけるルーティング方法。 A routing method in an information communication system for controlling data transmission / reception between networks having different bands,
The number of terminals that can be used for transmission by a plurality of first data transmitting / receiving terminals connected to a data management server that generates transmission data via the first network. Dividing into a plurality of packet data based on
Each of the plurality of first data transmitting / receiving terminals transmitting the packet data allocated to the terminal based on a predetermined classification rule;
The second data transmission / reception terminal connected to the first data transmission / reception terminal via the second network whose bandwidth is narrower than that of the first network has received from the plurality of first data transmission / reception terminals, respectively. Combining packet data and restoring the transmitted data;
A routing method in an information communication system, comprising:
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