JP6513992B2 - 通信装置および通信プログラムならびに通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、輻輳時のデータを格納後送信する通信装置および通信プログラムならびに通信方法に関する。

通信ネットワークにおける渋滞とも称される輻輳は、通信技術の課題の一つであり、様々な対策が実施されている。輻輳とは、基地局の信号処理能力を超える通信が集中した場合に生じる状態であり、伝送遅延や、パケットの消失をもたらす。輻輳が生じる代表的な状況として、地震、津波等の大災害が挙げられる。このような大災害では、おびただしい量の安否情報のやりとりのために輻輳が発生することは、よく知られている。

輻輳の影響を避けるために、特許文献１は、緊急度条件を判定し、満足しない場合は、安否情報の送信を行わないことを特徴とする災害時安否情報収集システムを開示している。

特許文献２は輻輳が生じた時に、規制通知を既存信号に相乗りさせて送信することにより、輻輳の影響を軽減させることを開示している。

特許文献３は、安否情報をあらかじめ設定されたサイトに転送して登録することを開示している。

特開２００７−８７１３９ 特開２００３−７００５９ 特開２００６−１３９３２４

特許文献１の災害時安否情報収集システムは条件判定を行っているため、送信されない安否情報が発生する。したがって、場合によっては、確実に情報が伝わらない可能性がある。

特許文献２は、規制通知を既存信号に相乗りさせて中継装置に送ることは開示しているが、規制通知を抽出し、これを信号として送信することは開示していない。

特許文献３の方式は安否情報を転送して登録するので、すべての安否情報が維持されるが、輻輳時の対応については言及がない。

本発明の主たる目的は、輻輳時に受信した特定の情報を、容易かつ確実に送信する通信装置を提供することにある。

本発明の一つの見地は、通信端末を含む周辺機器から信号を受信する受信手段と、前記信号のデータを保存する格納手段と、前記信号のデータから特定の信号のデータを分離する信号抽出手段と、前記周辺機器に信号を送信する送信手段と、を備え、前記受信手段は、自機が送受する信号の輻輳を観測する輻輳検知手段が輻輳を検出した場合、前記通信端末から受信した複数の信号を合成した合成信号を前記格納手段に一定時間格納し、前記信号抽出手段は、前記合成信号のうち一部の信号を前記送信手段に出力する通信装置である。

本発明の他の見地は、通信端末を含む周辺機器から信号を受信する受信処理と、輻輳検知手段が輻輳を検出した場合、前記通信端末から受信した複数の信号を合成した合成信号を、一定時間格納する格納処理と、前記合成信号のうち一部の信号を抽出する信号抽出処理と、抽出した前記信号を前記周辺機器に送信する送信処理と、をコンピュータに実行させる通信プログラムである。

本発明の別の他の見地は、通信端末を含む周辺機器から信号を受信し、輻輳検知手段が輻輳を検出した場合、前記通信端末から受信した複数の信号を合成した合成信号を一定時間格納し、前記合成信号のうち一部の信号を抽出し、抽出した前記信号を前記周辺機器に送信する通信方法である。

本発明によれば、上記の課題を解決し、輻輳時に受信した特定の情報を、容易かつ確実に送信することができる。

本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の各装置の動作を示すシーケンスチャートである。 本発明の第１の実施形態の他の構成を示すブロック図である。 輻輳のない状態の安全確認システムのイメージ図である。 輻輳が発生した状態の安全確認システムのイメージ図である。 本発明の第１の実施形態を安全確認システムに適用した場合の各装置の動作を示すシーケンス図である。 図７のシーケンスの（＊１）以降を表す図である。 図７のシーケンスの（＊２）以降を表す図である。 本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明の第１および第２の実施形態をコンピュータプログラムで実行することが可能な情報処理装置の構成を例示するブロック図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の構成を表す図である。サーバ３は、メッセージを送信する対象者である加入者の情報を格納する。情報には、加入者への通信に必要なデータが含まれる。一例として、この情報には電子メールアドレスが含まれてもよい。サーバ３は、メッセージを通信装置１に送信する。メッセージには緊急報知情報が含まれる。なお、サーバ３としては、サーバ以外にも、情報発信が可能な周辺機器を、本実施形態に適用することができる。また、サーバ３を周辺機器と総称することもある。

通信装置１は受信部１１、格納部１２、信号抽出部１３、送信部１４を備える。

受信部１１は、サーバ３からのメッセージ信号（実線）を受信する。

格納部１２は、輻輳検知部２が受信部１１もしくは送信部１４において輻輳を検知した場合に、サーバ３からのメッセージ信号に対する通信端末４の返信メッセージ信号（点線）及びこれを相乗りさせている呼制御メッセージ信号（一点鎖線）を一時的に格納する。

信号抽出部１３は、格納部１２に格納された呼制御メッセージ信号から返信メッセージ信号を分離し、返信メッセージを送信部１４に出力する。一例としてこの定められた時間は、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）が閾値以下になるのに要する時間と設定することができる。

送信部１４は信号抽出部１３からの返信メッセージ信号をサーバ３に送信する。

輻輳検知部２は、受信部１１と送信部１４におけるＲＴＴを観測する。ＲＴＴが閾値以上である場合、輻輳検知部２は受信部１１にこれを通知する。受信部１１はこの通知を受けて、信号を格納部１２に信出力する。格納部１２はあらかじめ定められた時間、信号を保持する。ＲＴＴが閾値より小さい場合、受信部１１は、信号を送信部１４に出力する。

サーバ３は各種情報のデータを蓄積するとともに、必要に応じて、各種情報を発信する。
サーバ３は一例には、ＨＳＳ（Ｈｏｍｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｅｒｖｅｒ）を用いることができる。

通信端末４は、携帯電話、スマートフォン、タブレットフォンを含む。

図２は本実施形態の動作を表すフローチャートである。通信装置１の受信部１１は、サーバ３から質問を含んだメッセージ信号（以下、質問信号と略す）を受信する（ステップＳ−１）。受信部１１は、質問信号を送信部１４に出力する（ステップＳ−２）。送信部１４は、質問信号を通信端末４に送信する（ステップＳ−３）。

通信端末４は、質問信号に対応する返信信号を呼制御信号に相乗りさせて（以下、返信信号を相乗りさせた呼制御信号を相乗り信号と呼ぶ）、受信部１１に送信する（ステップＳ−４）。輻輳検知部２が輻輳を検出した場合（ステップＳ−５ ＹＥＳ）、受信部１１は、相乗り信号を、格納部１２に格納する（ステップＳ−６）。格納部１２はデータを留保する時間として見積もられた所定時間（データ留保時間）、相乗り信号を格納し、所定時間経過後、信号抽出部１３に出力する（ステップＳ−７）。データ留保時間は、一括送信するデータ量を蓄積するために必要な時間である。一括送信するデータ量は、一例として、トラフィックデータのモニタリングにより、輻輳が生じないことが確認できるデータ量である。信号抽出部１３は、相乗り信号から返信信号を抽出し、送信部１４に出力する（ステップＳ−８）。送信部１４は返信信号をサーバ３に送信する（ステップＳ−１０）。

受信部１１は、輻輳検知部２が輻輳を検知していない場合、相乗り信号を送信部１４に出力する（ステップＳ−９）。送信部１４は、返信信号をサーバ３に送信する。

信号の相乗りの方法としては、時分割で呼信号に重畳させる方法、もしくは、空いている周波数帯に重畳させる方法、をとることができる。返信信号が相乗りする信号としては、呼制御信号に限らない。質問信号の受信以降、最も早く送信される信号を相乗りする信号として設定してもよい。温度、湿度等の気象状況や、健康状態をセンシングしたデータを常に送信しているセンサネットワークシステムに加入している通信端末の場合、そのデータを乗せた信号を相乗りする信号として設定することも可能である。

相乗りデータであることは、ヘッダーで明らかにすることができる。なお、ある信号を別の信号に「相乗り」させることを、本実施形態では「合成する」あるいは「重畳する」と呼ぶこともある。

信号抽出部１３は、時分割または、周波数選択により、返信信号を相乗り信号から抽出する。抽出する方式は、相乗りの方法に応じて選ばれる。すなわち、時分割で相乗りした返信信号は、時間を選択することで抽出され、余剰周波数帯域を利用して相乗りした返信信号はフィルタ等により周波数帯を選択することで抽出される。

送信部１４が返信信号をサーバ３に送信する経路は、輻輳が生じていない場合に使用される経路とは異なる、輻輳が生じていないことをあらかじめ確認された経路（保守経路）であってもよい。この経路は有線であってもよい。

図３は、本実施形態を装置毎の動作で表したシーケンスチャートである。サーバ３は質問を含む信号（質問信号）を通信装置１に送信し（ＳＱ−１）、通信装置１はこれを通信端末２に送信する（ＳＱ−２）。通信端末４は回答画面を表示する（ＳＱ−３）。通信端末４は、通信装置１に、質問信号への回答を接続要求に相乗りさせた回答信号を送る（ＳＱ−４）。輻輳検知部２が輻輳を検知している場合（ＹＥＳ）、通信装置１は、格納部１２に回答信号を一定のデータ留保時間、これを保存する（ＳＱ−５）。一定時間経過後、相乗り信号は信号抽出部１３に出力される（ＳＱ−７）。信号抽出部１３は、相乗り信号から回答信号を抽出してサーバ３に送信する（ＳＱ−８）。輻輳が検知されていない場合（ＮＯ）、通信装置１は相乗り信号をサーバ３に送信する（ＳＱ−６）。サーバ３は受信した回答信号から回答情報を蓄積する（ＳＱ−９）。

本実施形態においては、輻輳発生時に通信端末２の回答信号を相乗りさせた呼制御信号が格納部１２に保存され、データ留保時間後、相乗り信号から回答信号が抽出されてサーバ３に送信されるので、輻輳時に受信した特定の情報が、容易かつ確実に送信される。本実施形態においては、データ留保時間後、相乗り信号から回答信号を抽出し、回答信号のみをサーバに送信しているので、相乗り信号送信に伴う輻輳発生の危険性を低減することができる。

上記の実施形態では、一台の通信装置１が用いられているが、図４に示すように、通信端末４とサーバ３の間に複数の通信装置１ａと通信装置１ｂが連続して配置されても構わない。通信装置１ａと通信装置１ｂの機能や性能は、受信部、格納部、信号抽出部、送信部を持つという特徴以外は互いに異なっていても構わない。この場合、通信装置１ａと通信装置１ｂとで個々に輻輳を検出し、個々に輻輳に対応する構成が可能となる。図４の構成は、通信装置１ａでも、通信装置１ｂでも輻輳が生じている場合について表している。通信装置１ａは受信部１１ａと格納部１２ａと信号抽出部１３ａと送信部１４ａと、を備える。通信装置１ｂは受信部１１ｂと格納部１２ｂと信号抽出部１３ｂと送信部１４ｂと、を備える。

本実施形態では、格納部１２で相乗り信号を格納した後、信号抽出部１３がこの相乗り信号から返信信号を抽出しているが、この順序は逆であってもよい。すなわち、信号抽出部１３で返信信号を抽出した後、格納部１２で返信信号のみを抽出し、これを送信部１４に出力する構成が採られてもよい。この構成をとる場合は、返信信号のみを格納するので、格納部１２に格納されるデータ量を少なく抑えることが可能である。

本実施形態の受信部、信号抽出部、送信部は論理回路などのハードウェアで実現されてもよいし、図示されていないメモリに格納されているプログラムを実行することによって実現されてもよい。なお、「受信部」は受信部１１、受信部１１ａ、受信部１１ｂを総称する。「信号抽出部」は信号抽出部１３、信号抽出部１３ａ、信号抽出部１３ｂを総称する。
「送信部」は送信部１４、送信部１４ａ、送信部１４ｂを総称する。

本実施形態を、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）ネットワーク上の、安全確認システムに適用した例を、図５〜図９に基づいて説明する。

図５は輻輳が検出されない状態の安全確認システムのイメージ図である。ＭＭＥ２１（ＭＭＥ：Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）からの緊急報知情報が、ｅＮｏｄｅＢ２２経由でＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）に配信される。ＭＭＥ２１とは、基幹回路網（コアネットワークとも呼ぶ）の制御をおこなう機器である。ｅＮｏｄｅＢ２２とは、基地局およびその関連装置である。ＵＥ２７とは、端末を意味し、スマートフォン、携帯電話を含む。ＵＥ２７は、緊急報知情報を受信すると、安否確認の情報を折り返し送信するための画面（安否確認画面）を表示する。

ユーザにより、安否データとして簡易な符号が入力されると、ＵＥ２７はＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に対して接続を指示するメッセージ（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ メッセージ：以降ＲＲＣ接続要求メッセージと略す）を送信する。このＲＲＣ接続要求メッセージ信号は、既存の呼制御メッセージの信号データの一部であり、安否データを相乗りさせて、送信される。安否データは一例として、無事であることを“◎”の入力で示し、負傷ありを“○”の入力で示す。別の一例として、無事であることを“０”の数値入力で示し、負傷ありを“１”の数値入力で示す。安否データが送信されない場合、ユーザは危篤に陥ったとみなされる。

ＲＲＣ接続要求メッセージ受信したｅＮｏｄｅＢ２２は、ＭＭＥ２１にメッセージ信号データを送信する。ＭＭＥ２１はさらに上位ノードのＨＳＳ２０（ＨＳＳ：Ｈｏｍｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｅｒｖｅｒ）にＲＲＣ接続要求メッセージを送信する。ＨＳＳ２０は安否データを安否情報登録部２３に格納する。ここで、ＭＭＥ２１とｅＮｏｄｅＢ２２は、図４の通信装置１ａ、通信装置１ｂにそれぞれ対応する。ＵＥ２７は通信端末４に対応する。ＨＳＳ２０はサーバ３に対応する。輻輳検知部２は、監視システムに設置され、ＭＭＥ２１およびｅＮｏｄｅＢ２２の輻輳状態を監視する。

図６はｅＮｏｄｅＢ２２とＭＭＥ２１の間で輻輳が検出された場合の安全確認システムのイメージ図である。ＲＲＣ接続要求メッセージを受信したｅＮｏｄｅＢ２２は、ＭＭＥ２１にＲＲＣ接続要求メッセージを送信せず、格納部２５にこれを格納する。ｅＮｏｄｅＢ２２の図示しない信号抽出部は、災害発生契機から一定時間の周期で、格納部２５からメッセージ信号を取り出し、安否データの信号を抽出し、これを同じく図示しない送信部を介してＭＭＥ２１に送る。または、ｅＮｏｄｅＢ２２の送信部は、保守を施された保守経路２８を使用し、格納部２５に格納されたＲＲＣ接続要求メッセージを一括で監視システム２６に送る。この際、ｅＮｏｄｅＢ２２の格納部は、一括で送るＲＲＣ接続要求メッセージが一定量蓄積されるまでの時間、ＲＲＣ接続要求メッセージを格納する。この時間は、図２のフローチャートの説明で用いたデータ留保時間に対応する。監視システム２６はこれを、保守を施された保守経路２９を使用してＨＳＳ２０に送信する。ＨＳＳ２０は、受け取ったＲＲＣ接続要求メッセージから、安否データを抽出し、これを安否登録部２３に登録する。保守経路２８および保守経路２９は、一例として有線を用いる。

図７は、本安全確認システムの実施形態を構成する各装置の動作を表すシーケンスチャートである。緊急報知情報がＨＳＳ２０からＭＭＥ２１に向けて発信される（ＳＱ２−１）。緊急報知情報は図３における質問信号に相当する。ＭＭＥ２１は、この緊急報知情報をｅＮｏｄｅＢ２２に向けて報知する（ＳＱ２−２）。ｅＮｏｄｅＢ２２は、これをＵＥ２７に向けて報知する（ＳＱ２−３）。ＵＥ２７は安全確認送信画面を表示する（ＳＱ２−４）。ＵＥ２７は、安否状況を示す安否データを相乗りさせたＲＲＣ接続要求メッセージをｅＮｏｄｅＢ２２に送信する（ＳＱ２−５）。なお、ＲＲＣ接続要求メッセージは「接続要求」と略されることもある。ｅＮｏｄｅＢ２２は、図示しない輻輳検知部からの信号により、輻輳の有無を判断する。

輻輳があると判断された場合、ｅＮｏｄｅＢ２２は自身が接続する格納部２５にＲＲＣ接続要求メッセージを保存する（ＳＱ２−６）。ｅＮｏｄｅＢ２２は、図８に示すように、データ留保時間として設定された一定時間が経過するまで、格納部２５にＲＲＣ接続要求メッセージを保存し、その後、安否データの信号を抽出してＭＭＥ２１にこれを送信する（ＳＱ２−７）。安否データの信号は、図３における回答信号に対応する。

輻輳がないと判断された場合、ｅＮｏｄｅＢ２２は、ＲＲＣ接続要求メッセージをＭＭＥ２１に送信する（ＳＱ２−８）。ＭＭＥ２１は、図示しない輻輳検知部からの信号により、輻輳の有無を判断する。

輻輳があると判断された場合、ＭＭＥ２１は自身が接続する格納部２４にＲＲＣ接続要求メッセージを保存する（ＳＱ２−６）。ＭＭＥ２１は、図９に示すように、データ留保時間として設定された一定時間が経過するまで、格納部２４にＲＲＣ接続要求メッセージを保存し、その後、安否データの信号を抽出してＨＳＳ２０にこれを送信する（ＳＱ２−１０）。
ＨＳＳ２０は、受け取った安否データを安否登録部２３に登録する（ＳＱ２−１２）。

輻輳がないと判断された場合、ＭＭＥ２１は、ＲＲＣ接続要求メッセージをＨＳＳ２０に送信する（ＳＱ２−１１）。ＨＳＳ２０は、受け取ったＲＲＣ接続要求メッセージから、安否データを抽出し、これを安否登録部２３に登録する（ＳＱ２−１２）。

上記の適用例では、ｅＮｏｄｅＢ２２でもＭＭＥ２１のいずれにも輻輳が生じていない場合、いずれかに輻輳が生じている場合、いずれにも輻輳が生じている場合、のすべてにおいて安否データの送信を確実に行うことができる。

上記の適用例に示すように、通信装置が複数にわたる場合、通信装置毎に輻輳時のデータ保存を行うので、より効率的な情報送信を行うことができる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を、図１０を参照して説明する。本発明の第４の実施形態は、
通信端末を含む周辺機器から信号を受信する受信部１１と、この信号のデータを保存する格納部１２と、この信号のデータから特定の信号のデータを分離する信号抽出部１３と、
上記の周辺機器に信号を送信する送信部１４と、を備え、受信部１１は、自機が送受する信号の輻輳を観測する輻輳検知部が輻輳を検出した場合、上記の通信端末から受信した複数の信号を合成した合成信号を格納部１２に、一定時間格納し、信号抽出部１３は、この合成信号のうち一部の信号を送信部１４に出力する通信装置１である。

本実施形態によれば、輻輳時に受信した特定の情報を、容易かつ確実に送信することができる。

上述した第１、第２の実施形態を例にした本発明は、当該実施形態の説明において参照した図２のフローチャートの機能、図３、図７、図８、図９のシーケンスチャートの機能、あるいは図１、図１０に示したブロック図において当該装置内に示した各部を実現可能なプログラムを、図１１に示す情報処理装置１０００に対して供給した後、そのプログラムをＣＰＵ１１００（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に対して実行することによって達成される。また、情報処理装置１０００内に供給されたプログラムは、読み書き可能な一時記憶メモリ１２００またはハードディスクドライブ等の不揮発性の記憶装置１３００に格納すればよい。

１ 通信装置
１ａ 通信装置
１ｂ 通信装置
２ 輻輳検知部
３ サーバ
４ 通信端末
１１ 受信部
１１ａ 受信部
１１ｂ 受信部
１２ 格納部
１２ａ 格納部
１２ｂ 格納部
１３ 信号抽出部
１３ａ 信号抽出部
１３ｂ 信号抽出部
１４ 送信部
１４ａ 送信部
１４ｂ 送信部
２０ ＨＳＳ
２１ ＭＭＥ
２２ ｅＮｏｄｅＢ
２３ 安否情報登録部
２４ 格納部
２５ 格納部
２６ 監視システム
２７ ＵＥ
２８ 保守経路
２９ 保守経路
１０００ 情報処理装置
１１００ ＣＰＵ
１２００ 一時記憶メモリ
１３００ 記憶装置

Claims (10)

1. 通信端末を含む周辺機器から信号を受信する受信手段と、
   前記信号のデータを保存する格納手段と、
   前記信号のデータから特定の信号のデータを分離する信号抽出手段と、
   前記周辺機器に信号を送信する送信手段と、を備え、
   前記受信手段は、自機が送受する信号の輻輳を観測する輻輳検知手段が輻輳を検出した場合、前記通信端末から受信した複数の信号を合成した合成信号を前記格納手段に一定時間格納し、
   前記信号抽出手段は、前記合成信号のうち一部の信号を前記送信手段に出力する通信装置。
2. 前記合成信号は、前記周辺機器からの質問を含む信号に対する回答の情報を含む回答信号と、前記通信端末が発した呼制御信号とを合成したものであり、
   前記信号抽出手段は、前記回答信号を前記送信手段に出力する請求項１に記載の通信装置。
3. 前記合成信号は、前記呼制御信号に時分割で、前記回答信号が重畳した信号である、請求項２に記載の通信装置。
4. 前記合成信号は、前記呼制御信号の余剰の周波数帯域に、前記回答信号を重畳させた信号である、請求項２又は請求項３に記載の通信装置。
5. 前記送信手段は輻輳がある場合、輻輳がない場合とは異なる経路で、前記周辺機器に前記回答信号を送信する、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の通信装置。
6. 通信端末を含む周辺機器から信号を受信する受信処理と、
   輻輳を検出した場合、前記通信端末から受信した複数の信号を合成した合成信号を一定時間格納する格納処理と、
   前記合成信号のうち一部の信号を抽出する信号抽出処理と、抽出した前記信号を前記周辺機器に送信する送信処理と、をコンピュータに実行させる通信プログラム。
7. 前記合成信号は、前記周辺機器からの質問を含む信号に対する、回答の情報を含む回答信号と前記通信端末が発した呼制御信号とを合成したものであり、
   前記回答信号を抽出する前記信号抽出処理と、前記回答信号を送信する前記送信処理とを前記コンピュータに実行させる請求項６に記載の通信プログラム。
8. 前記合成信号は、前記呼制御信号に時分割で、前記回答信号が重畳した信号である、請求項７に記載の通信プログラム。
9. 前記合成信号は、前記呼制御信号の余剰の周波数帯域に、前記回答信号を重畳させた信号である、請求項７又は請求項８に記載の通信プログラム。
10. 通信端末を含む周辺機器から信号を受信し、
    輻輳を検出した場合、前記通信端末から受信した複数の信号を合成した合成信号を一定時間格納し、
    前記合成信号のうち一部の信号を抽出し、抽出した前記信号を前記周辺機器に送信する通信方法。

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