JP6962050B2 - Communication system and communication method - Google Patents
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Description
本発明は、通信システム及び通信方法に関する。 The present invention relates to communication systems and communication methods.
特許文献1には、IoT(Internet of Things)技術とクラウドコンピューティング技術を組み合わせた通信システムが開示されている。
このような通信システムは、例えば、計測装置(センサやコントローラ等)をネットワーク経由でクラウド環境下のサーバと接続して構成されている。 Such a communication system is configured by, for example, connecting a measuring device (sensor, controller, etc.) to a server in a cloud environment via a network.
上記通信システムでは、計測装置がクラウド環境下の特定のサーバと通信するため、専用のドライバを用いてドメイン名やホスト名等を割り当てている。従って、クラウド環境下に別のサーバを追加して当該別のサーバと通信する場合は、計測装置の交換や改変が必要になってしまう。 In the above communication system, a domain name, a host name, etc. are assigned by using a dedicated driver in order for the measuring device to communicate with a specific server in a cloud environment. Therefore, when another server is added to the cloud environment to communicate with the other server, it is necessary to replace or modify the measuring device.
一方、クラウド環境下の複数のサーバとの同時通信、及び/又は、クラウド環境下の通信相手となるサーバの変更を可能とする機能を計測装置に実装することも理論的には可能である。しかし、リソースの制約があるため、そのような高度な機能を計測装置に実装することは現実的ではない。 On the other hand, it is theoretically possible to implement a function that enables simultaneous communication with a plurality of servers in a cloud environment and / or a change in a server that is a communication partner in a cloud environment. However, due to resource constraints, it is not practical to implement such advanced functions in a measuring device.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、計測装置の交換や改変を行うことなくクラウド環境に応じて柔軟に動作することができる通信システム及び通信方法を提供することを目的の1つとする。 The present invention has been made in view of the above points, and one of the objects of the present invention is to provide a communication system and a communication method capable of flexibly operating according to a cloud environment without exchanging or modifying a measuring device. do.
本実施形態の通信システムは、計測装置と、複数のクラウドサーバと、前記計測装置と前記複数のクラウドサーバを中継する切換装置と、前記計測装置及び前記切換装置と前記複数のクラウドサーバを中継する管理サーバと、を有し、前記切換装置は、前記計測装置の計測データを前記複数のクラウドサーバのいずれに蓄積するかを切り換えるとともに、前記計測装置の計測データを前記複数のクラウドサーバのいずれに蓄積するかを示す計測データ分散情報を前記管理サーバに伝送し、前記管理サーバは、前記切換装置から伝送された前記計測データ分散情報に基づいて、前記複数のクラウドサーバが蓄積した前記計測データを収集する、ことを特徴としている。 The communication system of the present embodiment relays a measuring device, a plurality of cloud servers, a switching device that relays the measuring device and the plurality of cloud servers, and the measuring device and the switching device and the plurality of cloud servers. It has a management server, and the switching device switches which of the plurality of cloud servers stores the measurement data of the measuring device, and stores the measurement data of the measuring device in any of the plurality of cloud servers. The measurement data distribution information indicating whether to be stored is transmitted to the management server, and the management server transmits the measurement data accumulated by the plurality of cloud servers based on the measurement data distribution information transmitted from the switching device. It is characterized by collecting.
本実施形態の通信方法は、計測装置と、複数のクラウドサーバと、前記計測装置と前記複数のクラウドサーバを中継する切換装置と、前記計測装置及び前記切換装置と前記複数のクラウドサーバを中継する管理サーバと、を有する通信システムによる通信方法であって、前記切換装置は、前記計測装置の計測データを前記複数のクラウドサーバのいずれに蓄積するかを切り換えるとともに、前記計測装置の計測データを前記複数のクラウドサーバのいずれに蓄積するかを示す計測データ分散情報を前記管理サーバに伝送し、前記管理サーバは、前記切換装置から伝送された前記計測データ分散情報に基づいて、前記複数のクラウドサーバが蓄積した前記計測データを収集する、ことを特徴としている。 The communication method of the present embodiment relays a measuring device, a plurality of cloud servers, a switching device that relays the measuring device and the plurality of cloud servers, and the measuring device and the switching device and the plurality of cloud servers. A communication method using a communication system having a management server, the switching device switches which of the plurality of cloud servers stores the measurement data of the measuring device, and the measurement data of the measuring device is stored in the plurality of cloud servers. The measurement data distribution information indicating which of the plurality of cloud servers is stored is transmitted to the management server, and the management server uses the measurement data distribution information transmitted from the switching device to the plurality of cloud servers. It is characterized in that the measurement data accumulated by the server is collected.
本発明によれば、計測装置の交換や改変を行うことなくクラウド環境に応じて柔軟に動作することができる通信システム及び通信方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a communication system and a communication method that can flexibly operate according to a cloud environment without exchanging or modifying a measuring device.
図1は、本実施形態による通信システム1の全体構成を示すブロック図である。通信システム1は、例えば、IoT(Internet of Things)技術とマルチクラウドコンピューティング技術を組み合わせたものである。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of the
通信システム1は、第1の計測装置11と第2の計測装置12と第3の計測装置13とを有している。図1では、第1の計測装置11と第2の計測装置12を単一の構成要素として描いており、第3の計測装置13を複数の構成要素を束ねたものとして描いている。第3の計測装置13(複数の構成要素)は、集約装置13Xによって集約されている。なお、計測装置の数や配置等には自由度があり、種々の設計変更が可能である。
The
第1の計測装置11〜第3の計測装置13は、例えば、センサやコントローラからなる現場機器であり、計測対象の物理量や変化量を計測して計測データとして出力する。第1の計測装置11〜第3の計測装置13は、例えば、計測データに計測装置IDと計測時刻(計測タイムスタンプ)を付加する。その他、第1の計測装置11〜第3の計測装置13は、後述する第1の切換装置31〜第3の切換装置31との間で簡単な情報のやりとりを行うが、リソースの制約上の理由により、それ以上の高度な機能を実装していない場合がある。
The
第1の計測装置11〜第3の計測装置13は、例えば、画像センサ(監視カメラなど)、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、力センサ、音センサ、RFIDセンサ、赤外線センサ、姿勢センサ、降雨センサ、放射能センサ、ガスセンサ、加速度センサ、ジャイロスコープ、GPSセンサ等とすることができる。また、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、モバイルPC、ドローン等の機器は様々な種類のセンサを搭載しているため、これらの機器を第1の計測装置11〜第3の計測装置13として取り扱うこともできる。さらに、工場のFAや生産管理、都市交通制御、気象等の環境計測、ヘルスケア、防犯など、世の中のあらゆる場所に様々な用途・目的で多数のセンサが既に設置されているが、これらのセンサを第1の計測装置11〜第3の計測装置13として取り扱うこともできる。
The
通信システム1は、複数のクラウドサーバ(クラウド環境下のサーバ)として、第1のクラウドサーバ21と第2のクラウドサーバ22とを有している。なお、クラウドサーバは複数あればよく、その数や配置等には自由度があり、種々の設計変更が可能である。
The
通信システム1は、第1の切換装置31と第2の切換装置32と第3の切換装置33とを有している。第1の切換装置31は、第1の計測装置11からの伝送路に直列に接続される態様で、第1の計測装置11と第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22を中継する。第2の切換装置32は、第2の計測装置12からの伝送路を傍受可能な態様で、第2の計測装置12と第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22を中継する。第3の切換装置33は、第3の計測装置13からの伝送路に集約装置13Xと並列に接続される態様で、第3の計測装置13と第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22を中継する。第1の切換装置31〜第3の切換装置33の具体的な構成や動作については、後に詳細に説明する。
The
通信システム1は、管理サーバ(情報管理サーバ、解析サーバ)40を有している。この管理サーバ40は、第1の計測装置11〜第3の計測装置13及び第1の切換装置31〜第3の切換装置33と、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22とを中継する。管理サーバ40の具体的な構成や動作については、後に詳細に説明する。
第1の計測装置11〜第3の計測装置13(集約装置13X)、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22、第1の切換装置31〜第3の切換装置33、及び、管理サーバ40は、ネットワーク50によって直接的又は間接的に通信可能となっている。ネットワーク50は、例えば、専用線、仮想プライベートネットワーク(VPN:Virtual Private Network)、インターネット、工業用無線や携帯電話網等の無線ネットワークとすることができる。
First measuring
図2は、第1の切換装置31の内部構成を示すブロック図である。第1の切換装置31〜第3の切換装置33は同一の構成を有しているので、これらを代表して第1の切換装置31について説明する。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the
第1の切換装置31は、通信部31Aと、情報付加部31Bと、計測データ記憶部31Cと、優先度設定部31Dと、クラウドサーバ切換部31Eと、計測データ分散情報記憶部31Fと、計測データ分散情報伝送部31Gとを有している。
The
通信部31Aは、ネットワーク50によって、第1の計測装置11、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22及び管理サーバ40との間で各種の通信を実行する。通信部31Aは、例えば、第1の計測装置11からの計測データ(第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻が付加されている)を受け取る。
The
情報付加部31Bは、第1の計測装置11からの計測データ(第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻が付加されている)に、第1の切換装置31の切換装置IDと切換時刻(切換タイムスタンプ)を付加する。
The
計測データ記憶部31Cは、情報付加部31Bが情報を付加した計測データ(データ本体、第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻、第1の切換装置31の切換装置IDと切換時刻)を一時的に記憶する。計測データ記憶部31Cは、所定のトリガー条件を満足すると、当該計測データ記憶部31Cが記憶した計測データを破棄する。所定のトリガー条件は、例えば、所定時間が経過したこと、計測データが第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22のいずれかに蓄積されたこととすることができる。
The measurement
優先度設定部31Dは、通信部31Aによる通信を介して、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22及び/又は管理サーバ40から、当該クラウドサーバの利用料金、利用可否、稼働状況(CPUの負荷状況、応答時間、応答速度、上限利用量に対する現在利用量など)を受け取る。優先度設定部31Dは、受け取った第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22の利用料金、利用可否、稼働状況に基づく優先度を設定する。例えば、優先度設定部31Dは、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22の一方が利用可能で他方が利用不能である場合に、利用可能な方のクラウドサーバの優先度を高くすることができる。また、優先度設定部31Dは、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22がともに利用可能である場合に、利用料金が安い方のクラウドサーバの優先度を高くすることができる。また、優先度設定部31Dは、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22がともに利用可能である場合に、稼働状況が良好な方(CPUの負荷が小さい、応答時間が短い、応答速度が速い、上限利用量に対して現在利用料が少ない)のクラウドサーバの優先度を高くすることができる。また、優先度設定部31Dは、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22がともに利用可能である場合に、利用料金と稼働状況の双方を考慮して、クラウドサーバの優先度を設定することができる。なお、優先度設定部31Dは、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22の利用料金、利用可否、稼働状況の全てを使用することなく、これらの少なくとも1つを使用して、クラウドサーバの優先度を設定することができる。
The priority setting unit 31D receives the usage fee, availability, and operating status of the cloud server from the
クラウドサーバ切換部31Eは、優先度設定部31Dが設定したクラウドサーバの優先度に応じて、計測データ記憶部31Cが記憶した計測データ(データ本体、第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻、第1の切換装置31の切換装置IDと切換時刻)を第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22のいずれに蓄積するかを切り換える。すなわち、クラウドサーバ切換部31Eは、時々刻々と移り変わるクラウドサーバの利用料金、利用可否、稼働状況に応じて、接続先のクラウドサーバを第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22のいずれにするかをリアルタイムに切り換えて、計測データの蓄積先を第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22に分散させる(振り分ける)。
The cloud
計測データ分散情報記憶部31Fは、クラウドサーバ切換部31Eによる計測データ分散情報を生成して当該計測データ分散情報を記憶する。計測データ分散情報は、計測データの蓄積先クラウドサーバ情報(第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22のいずれか)を含んでいる。計測データ分散情報は、少なくとも、計測データに付加された第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻(計測タイムスタンプ)、及び、第1の切換装置31の切換装置IDと切換時刻(切換タイムスタンプ)を含んでいる。計測データ分散情報により、例えば「どの計測データがどのクラウドサーバに蓄積されたか」といった計測データの分散状況(振り分け状況)を把握することが可能になる。
The measurement data distribution
計測データ分散情報伝送部31Gは、通信部31Aによる通信を介して、計測データ分散情報記憶部31Fが記憶した計測データ分散情報を管理サーバ40に伝送する。
The measurement data distribution
なお、第2の切換装置32と第3の切換装置33は、第1の切換装置31と同一の構成を有している。すなわち、図2に符号を付した形では描いていないが、第2の切換装置32は、通信部32Aと、情報付加部32Bと、計測データ記憶部32Cと、優先度設定部32Dと、クラウドサーバ切換部32Eと、計測データ分散情報記憶部32Fと、計測データ分散情報伝送部32Gとを有している。同様に、第3の切換装置33は、通信部33Aと、情報付加部33Bと、計測データ記憶部33Cと、優先度設定部33Dと、クラウドサーバ切換部33Eと、計測データ分散情報記憶部33Fと、計測データ分散情報伝送部33Gとを有している。
The
図3は、管理サーバ40の内部構成を示すブロック図である。管理サーバ40は、通信部40Aと、計測データ分散情報記憶部40Bと、計測データ収集部40Cと、切換装置情報取得部40Dと、クラウドサーバ情報取得部40Eとを有している。
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the
通信部40Aは、ネットワーク50によって、第1の計測装置11〜第3の計測装置13(集約装置13X)、第1の切換装置31〜第3の切換装置33、及び、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22との間で各種の通信を実行する。通信部40Aは、例えば、第1の切換装置31〜第3の切換装置33から伝送された計測データ分散情報を受け取る。
The
計測データ分散情報記憶部40Bは、第1の切換装置31〜第3の切換装置33から伝送された計測データ分散情報を記憶する。計測データ分散情報は、計測データの蓄積先クラウドサーバ情報(第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22のいずれか)を含んでいる。計測データ分散情報は、少なくとも、計測データに付加された第1の計測装置11〜第3の計測装置13の計測装置IDと計測時刻(計測タイムスタンプ)、及び、第1の切換装置31〜第3の切換装置33の切換装置IDと切換時刻(切換タイムスタンプ)を含んでいる。
The measurement data distribution
計測データ収集部40Cは、計測データ分散情報記憶部40Bが記憶した計測データ分散情報に基づいて、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22が蓄積した計測データを収集する。すなわち、計測データ分散情報により、例えば「どの計測データがどのクラウドサーバに蓄積されたか」といった計測データの分散状況(振り分け状況)を把握することができるので、計測データ収集部40Cは、当該計測データ分散情報に基づいて、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22が蓄積した計測データを収集して、時系列に沿った一連の計測データを生成する。
The measurement
切換装置情報取得部40Dは、通信部40Aを介して第1の切換装置31〜第3の切換装置33と通信することにより、第1の切換装置31〜第3の切換装置33から各種情報(例えばクラウドサーバ情報を要求された場合のアクセス制御に使用する情報)を取得する。切換装置情報取得部40Dは、例えば、第1の切換装置31〜第3の切換装置33のIPアドレス、ID、パスワード、証明書などを取得する。
The switching device
クラウドサーバ情報取得部40Eは、通信部40Aを介して第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22と通信することにより、当該クラウドサーバの利用料金、利用可否、稼働状況(CPUの負荷状況、応答時間、応答速度、上限利用量に対する現在利用量など)を受け取って、受け取ったこれらの情報を第1の切換装置31〜第3の切換装置33に伝送する。あるいは、クラウドサーバ情報取得部40Eは、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22と切換装置31〜第3の切換装置33の間の情報伝送を仲介して、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22から第1の切換装置31〜第3の切換装置33に、当該クラウドサーバの利用料金、利用可否、稼働状況(CPUの負荷状況、応答時間、応答速度、上限利用量に対する現在利用量など)を伝送させる。
The cloud server
図4Aは、第1の計測装置11〜第3の計測装置13から第1の切換装置31〜第3の切換装置33に伝送される計測データの構造の一例を示す図である。図4Aの計測データは、データ本体と、計測装置IDと、計測時刻(計測タイムスタンプ)とを有している。
FIG. 4A is a diagram showing an example of the structure of measurement data transmitted from the
図4Bは、第1の切換装置31〜第3の切換装置33から第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22に伝送される計測データの構造の一例を示す図である。図4Bの計測データは、図4Aのデータ本体と計測装置IDと計測時刻(計測タイムスタンプ)に加えて、切換装置IDと、切換時刻(切換タイムスタンプ)とを有している。
FIG. 4B is a diagram showing an example of the structure of measurement data transmitted from the
図4Cは、第1の切換装置31〜第3の切換装置33から管理サーバ40に伝送される計測データ分散情報の構造の一例を示す図である。図4Cの計測データ分散情報は、蓄積先クラウドサーバ情報と、計測装置IDと、計測時刻(計測タイムスタンプ)と、切換装置IDと、切換時刻(切換タイムスタンプ)とを有している。
FIG. 4C is a diagram showing an example of the structure of the measurement data distribution information transmitted from the
図5は、管理サーバ40の定期確認動作を示すシーケンス図である。図5では、第1の計測装置11〜第3の計測装置13を代表して第1の計測装置11を示すとともに、第1の切換装置31〜第3の切換装置33を代表して第1の切換装置31を示している。
FIG. 5 is a sequence diagram showing a periodic confirmation operation of the
まず、運用管理者が管理サーバ40にアクセスして、運用管理者による手動情報更新(第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22の利用料金、利用可否等)を実行する(S1)。この手動更新情報は、例えば、定額契約におけるクラウドサーバの定額料金、従量加算契約におけるクラウドサーバの基本料金等である。
First, the operation manager accesses the
次いで、管理サーバ40が第1のクラウドサーバ21にアクセスして自動確認を行い(S2−1)、第1のクラウドサーバ21が自動確認に応答して、第1のクラウドサーバ21の利用料金、利用可否等を管理サーバ40に伝送する(S2−2)。ここで伝送される利用料金は、例えば、従量加算料金や状態変動を考慮したその時点における第1のクラウドサーバ21の利用料金である。
Next, the
次いで、管理サーバ40が第2のクラウドサーバ22にアクセスして自動確認を行い(S2−3)、第2のクラウドサーバ22が自動確認に応答して、第2のクラウドサーバ22の利用料金、利用可否等を管理サーバ40に伝送する(S2−4)。ここで伝送される利用料金は、例えば、従量加算料金や状態変動を考慮したその時点における第2のクラウドサーバ22の利用料金である。
Next, the
図6は、第1の切換装置31の定期確認動作を示すシーケンス図である。図6では、第1の計測装置11〜第3の計測装置13を代表して第1の計測装置11を示すとともに、第1の切換装置31〜第3の切換装置33を代表して第1の切換装置31を示している。
FIG. 6 is a sequence diagram showing a periodic confirmation operation of the
まず、第1の切換装置31が管理サーバ40に更新情報要求を行い(S1−1)、管理サーバ40が更新情報要求に応答して、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22の利用料金、利用可否等を第1の切換装置31に伝送する(S1−2)。更新情報要求は、従量加算料金や状態変動を考慮したその時点における第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22の利用料金、利用可否等を確認するための要求信号である。
First, the
次いで、第1の切換装置31が第1のクラウドサーバ21に稼働状況確認要求を行い(S2−1)、第1のクラウドサーバ21が稼働状況確認要求に応答して、第1のクラウドサーバ21の稼働状況(CPUの負荷状況、応答時間、応答速度、上限利用量に対する現在利用量など)を第1の切換装置31に伝送する(S2−2)。第1の切換装置31が稼働状況確認要求を出してから所定時間内に第1のクラウドサーバ21が稼働状況を伝送しない場合には、第1のクラウドサーバ21が稼働していないと判断することができる。
Next, the
次いで、第1の切換装置31が第2のクラウドサーバ22に稼働状況確認要求を行い(S2−3)、第2のクラウドサーバ22が稼働状況確認要求に応答して、第2のクラウドサーバ22の稼働状況(CPUの負荷状況、応答時間、応答速度、上限利用量に対する現在利用量など)を第1の切換装置31に伝送する(S2−4)。第1の切換装置31が稼働状況確認要求を出してから所定時間内に第2のクラウドサーバ22が稼働状況を伝送しない場合には、第2のクラウドサーバ22が稼働していないと判断することができる。
Next, the
更新情報要求に応答してクラウドサーバの利用料金、利用可否等を伝送すること(S1−1〜S1−2)、及び、稼働状況確認要求に応答してクラウドサーバの稼働状況を伝送すること(S2−1〜S2−4)は、例えば、所定時間間隔で定期的に実行することができる。 To transmit the usage fee, availability, etc. of the cloud server in response to the update information request (S1-1 to S1-2), and to transmit the operation status of the cloud server in response to the operation status confirmation request (S1-1 to S1-2). S2-1 to S2-4) can be executed periodically, for example, at predetermined time intervals.
また、切換装置からの更新情報要求を省略して、クラウドサーバから当該クラウドサーバの利用料金、利用可否等を伝送して、これを受けた切換装置からクラウドサーバに確認応答(肯定応答)を伝送してもよい。また、切換装置からの稼働状況確認要求を省略して、クラウドサーバから当該クラウドサーバの稼働状況を伝送して、これを受けた切換装置からクラウドサーバに確認応答(肯定応答)を伝送してもよい。 In addition, the update information request from the switching device is omitted, the usage fee, availability, etc. of the cloud server are transmitted from the cloud server, and the confirmation response (affirmative response) is transmitted from the switching device that receives this to the cloud server. You may. Also, even if the operation status confirmation request from the switching device is omitted, the operating status of the cloud server is transmitted from the cloud server, and the confirmation response (affirmative response) is transmitted from the switching device that receives this to the cloud server. good.
図7は、第1の計測装置11の計測データが第1の切換装置31を経由して第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22に分散されて蓄積される動作を示すシーケンス図である。図7では、第1の計測装置11〜第3の計測装置13を代表して第1の計測装置11を示すとともに、第1の切換装置31〜第3の切換装置33を代表して第1の切換装置31を示している。図7は、第1の計測装置11の計測データが第1のクラウドサーバ21に蓄積される初期設定となっており、その後、第1の計測装置11の計測データが第2のクラウドサーバ22に蓄積されるように設定が変更される場合を想定している。
FIG. 7 is a sequence diagram showing an operation in which the measurement data of the
まず、第1の計測装置11は、計測データを計測して(S1)、計測データに計測装置IDと計測時刻(計測タイムスタンプ)を付加する。そして、第1の計測装置11は、計測データ(データ本体、第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻)を第1の切換装置31に伝送する(S2)。
First, the
次いで、第1の切換装置31は、第1の計測装置11から伝送された計測データに切換装置IDと切換時刻(切換タイムスタンプ)を付加する。そして、第1の切換装置31は、計測データ(データ本体、第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻、第1の切換装置31の切換装置IDと切換時刻)を第1のクラウドサーバ21に伝送する(S3)。第1のクラウドサーバ21は、第1の切換装置31から伝送された計測データを蓄積するとともに、必要に応じて、計測データの解析を行う(S4)。第1のクラウドサーバ21は、第1の切換装置31に対して、計測データの確認応答(肯定応答)を伝送する(S5)。第1の切換装置31は、第1のクラウドサーバ21に対する計測データの伝送とともに、管理サーバ40に対して、計測データ分散情報を伝送する(S6)。この計測データ分散情報は、蓄積先クラウドサーバ情報(この場合は第1のクラウドサーバ21)、第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻、第1の切換装置31の切換装置IDと切換時刻を含んでいる。第1の切換装置31は、第1の計測装置11に対して、計測データを第1のクラウドサーバ21に伝送したこと及び計測データ分散情報を管理サーバ40に伝送したことを示す伝送完了報告を伝送する(S7)。
Next, the
この段階でクラウドサーバ21に何らかのエラー(通信障害、CPUの負荷が臨界値を超えた、サーバ利用料金が上限値を超えた等)が発生して、第1のクラウドサーバ21が計測データの蓄積先とすることができなくなったものと仮定して、図7のシーケンス図の説明を続行する。
At this stage, some error (communication failure, CPU load exceeds the critical value, server usage fee exceeds the upper limit, etc.) occurs in the
第1の計測装置11は、計測データを計測して(S8)、計測データに計測装置IDと計測時刻(計測タイムスタンプ)を付加する。そして、第1の計測装置11は、計測データ(データ本体、第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻)を第1の切換装置31に伝送する(S9)。
The
次いで、第1の切換装置31は、第1の計測装置11から伝送された計測データに切換装置IDと切換時刻(切換タイムスタンプ)を付加する。そして、第1の切換装置31は、計測データ(データ本体、第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻、第1の切換装置31の切換装置IDと切換時刻)を第1のクラウドサーバ21に伝送しようとする(S10)。ところが、第1のクラウドサーバ21にはエラーが発生しているので、第1の切換装置31から伝送された計測データに応答することができない(S11)。
Next, the
すると、第1の切換装置31は、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22に稼働状況確認要求を行う(S12、S13)。第1のクラウドサーバ21にはエラーが発生しているので、第1の切換装置31からの稼働状況確認要求に応答することができない。一方、第2のクラウドサーバ22は、第1の切換装置31からの稼働状況確認要求に応答して、第2のクラウドサーバ22の稼働状況(CPUの負荷状況、応答時間、応答速度、上限利用量に対する現在利用量など)を第1の切換装置31に伝送する(S14)。
Then, the
次いで、第1の切換装置31は、管理サーバ40に対して、計測データ蓄積先切換通知(つまり計測データの蓄積先を第1のクラウドサーバ21から第2のクラウドサーバ22に切り換える旨の通知)を伝送する(S15)。管理サーバ40は、第1の切換装置31から伝送された計測データ蓄積先切換通知を記録した後(S16)、第1の切換装置31に対して、計測データ蓄積先切換応答を伝送する(S17)。
Next, the
次いで、第1の切換装置31は、S10で第1のクラウドサーバ21に伝送・蓄積させることができなかった計測データ(データ本体、第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻、第1の切換装置31の切換装置IDと切換時刻)を第2のクラウドサーバ22に伝送する(S18)。第2のクラウドサーバ22は、第1の切換装置31から伝送された計測データを蓄積するとともに、必要に応じて、計測データの解析を行う(S19)。第2のクラウドサーバ22は、第1の切換装置31に対して、計測データの確認応答(肯定応答)を伝送する(S20)。第1の切換装置31は、第2のクラウドサーバ22に対する計測データの伝送とともに、管理サーバ40に対して、計測データ分散情報を伝送する(S21)。この計測データ分散情報は、蓄積先クラウドサーバ情報(この場合は第2のクラウドサーバ22)、第1の計測装置11の計測装置IDと計測時刻、第1の切換装置31の切換装置IDと切換時刻を含んでいる。第1の切換装置31は、第1の計測装置11に対して、計測データを第2のクラウドサーバ22に伝送したこと及び計測データ分散情報を管理サーバ40に伝送したことを示す伝送完了報告を伝送する(S22)。
Next, the
図8は、管理サーバ40が第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22に分散されて蓄積された計測データを収集する動作を示すシーケンス図である。図8では、第1の計測装置11〜第3の計測装置13を代表して第1の計測装置11を示すとともに、第1の切換装置31〜第3の切換装置33を代表して第1の切換装置31を示している。
FIG. 8 is a sequence diagram showing an operation in which the
まず、管理サーバ40は、第1の切換装置31から伝送された計測データ分散情報に基づいて、第1のクラウドサーバ21に対して、計測データ伝送要求を伝送する(S1)。この計測データ伝送要求に応答して、第1のクラウドサーバ21は、第1のクラウドサーバ21が蓄積した計測データを管理サーバ40に伝送する(S2)。
First, the
次いで、管理サーバ40は、第1の切換装置31から伝送された計測データ分散情報に基づいて、第2のクラウドサーバ22に対して、計測データ伝送要求を伝送する(S3)。この計測データ伝送要求に応答して、第2のクラウドサーバ22は、第2のクラウドサーバ22が蓄積した計測データを管理サーバ40に伝送する(S4)。
Next, the
そして、管理サーバ40は、第1のクラウドサーバ21から伝送された計測データと第2のクラウドサーバ22から伝送された計測データを合成して時系列に沿った一連の計測データを生成して、当該計測データを解析する(S5)。
Then, the
図9は、本実施形態による通信システム1の動作の一例を示すフローチャートである。図9では、第1の切換装置31〜第3の切換装置33を代表して第1の切換装置31による制御を説明する。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of the operation of the
ステップST1では、第1の切換装置31が、現在の接続先(計測データの蓄積先)のクラウドサーバを読み込む(認識する)。
In step ST1, the
ステップST2では、第1の切換装置31が、現在の接続先のクラウドサーバの利用料金、利用可否、稼働状況(CPUの負荷状況、応答時間、応答速度、上限利用量に対する現在利用量など)を確認する。
In step ST2, the
ステップST3では、第1の切換装置31が、ステップST2で確認した現在の接続先のクラウドサーバの利用料金、利用可否、稼働状況に基づいて、接続先のクラウドサーバを変更する必要があるか否かを判定する。接続先のクラウドサーバを変更する必要がある場合は(ステップST3:Yes)、ステップST4に進んで、接続先のクラウドサーバを変更した後、ステップST1に戻る。接続先のクラウドサーバを変更する必要がない場合は(ステップST3:No)、ステップST5に進む。
In step ST3, whether or not the
ステップST5では、第1の切換装置31が、ステップST2で現在の接続先のクラウドサーバの利用料金、利用可否、稼働状況を確認してから所定時間内に、第1の計測装置11からの計測データを受信したか否かを判定する。所定時間内に第1の計測装置11からの計測データを受信していない場合は(ステップST5:No)、ステップST2に戻る。所定時間内に第1の計測装置11からの計測データを受信した場合は(ステップST5:Yes)、ステップST6に進む。
In step ST5, the
ステップST6では、第1の切換装置31が、第1の計測装置11からの計測データを受信したタイミングで改めて、現在の接続先のクラウドサーバが接続対象クラウドサーバ(ステップST3で接続先のクラウドサーバを変更する必要がないと判定した場合はそのクラウドサーバ、ステップST4で接続先のクラウドサーバを変更した場合はそのクラウドサーバ)であるか否かを判定する。現在の接続先のクラウドサーバが接続対象クラウドサーバでない場合は(ステップST6:No)、ステップST7に進み、現在の接続先のクラウドサーバが接続対象クラウドサーバである場合は(ステップST6:Yes)、ステップST8に進む。
In step ST6, when the
ステップST7では、第1の切換装置31が、第1の計測装置11からの計測データをそのまま送信して、ステップST5に戻る。なお、第1の切換装置31は、第1の計測装置11からの伝送路に直列に接続されているため、ステップST7で、第1の計測装置11からの計測データをそのまま送信する。一方、第2の計測装置12からの伝送路を傍受可能な第2の切換装置32又は第3の計測装置13からの伝送路に集約装置13Xと並列に接続される第3の切換装置33の場合は、ステップST7で、第2の計測装置12又は第3の計測装置13からの計測データを破棄する。
In step ST7, the
ステップST8では、第1の切換装置31が、第1の計測装置11からの計測データを一時蓄積データとして記録する。
In step ST8, the
ステップST9では、第1の切換装置31が、接続先のクラウドサーバと計測データを確認して、必要に応じて、接続先のクラウドサーバと計測データの書き換えを行う。例えば、httpであれば、「http://ServerA.example.org/v1/machine1/SensorData」といった接続先やURIなどのデータを「http://ServerB.example.com/v1.1/standby/sensor/data」のような同じプロトコルで異なる接続先やリソースに変換することができる。また、例えば、MQTT(Message Queue Telemetry Transport)等の別のプロトコルやSSL/TLS等を利用した暗号通信、異なるデータ書式への変換、国や地域に跨った通信に関する法規制等に対応するための機微情報の隠蔽を行うことができる。
In step ST9, the
ステップST10では、第1の切換装置31が、計測データ分散情報に従って、第1の計測装置11からの計測データを接続先のクラウドサーバに伝送する。
In step ST10, the
ステップST11では、第1の切換装置31が、計測データが正常に伝送されたか否かを判定する。計測データが正常に伝送された場合は(ステップST11:Yes)、ステップST5に戻る。計測データが正常に伝送されなかった場合は(ステップST11:No)、ステップST12に進み、第1の切換装置31が、現在の接続先のクラウドサーバの利用料金、利用可否、稼働状況を確認して、ステップST9に戻る。
In step ST11, the
図10は、クラウドサーバの接続先の切り換えの一例を示す図である。図10は「計測機器の送信する接続先(プロトコル、ポート番号、URI、ホスト名、ドメイン名、リソース等の識別条件)」として、「動的に確認し切り換える例(http://ServerA.example.org/v1/machine1/SensorData)」、「恒久的に置き換える例(http://old-cloud-system.example.com/v0.1/sensor/)」及び「一部機微データを削除して複製する例(https://secret.countryA.example.org/v2/factory1/)」を挙げている。 FIG. 10 is a diagram showing an example of switching the connection destination of the cloud server. FIG. 10 shows an example of dynamically checking and switching (http://ServerA.example) as "connection destination (protocol, port number, URI, host name, domain name, resource, etc. identification condition) to be transmitted by the measuring device". .org / v1 / machine1 / SensorData) ”,“ Permanent replacement example (http://old-cloud-system.example.com/v0.1/sensor/) ”and“ Delete some sensitive data An example of duplication (https://secret.countryA.example.org/v2/factory1/) "is given.
動的に確認し切り換える例では、接続構成が「直列」であり、定期確認が「する(費用優先)」であり、代替接続先が「http://ServerA.example.org/v1/machine1/SensorData(リソース利用料は15(円/GB))」と「http://ServerB.example.com/v1.1/standby/sensor/data(リソース利用料は18(円/GB))」と「mqtt://ServerC.example.net/,test/data(リソース利用料は21(円/GB))」である。また、接続用処理やドライバのステータスは「操作しない、接続先変換、プロトコル・接続先変換、MQTTドライバ利用」である。 In the example of dynamically checking and switching, the connection configuration is "serial", the periodic check is "(cost priority)", and the alternative connection destination is "http://ServerA.example.org/v1/machine1/". SensorData (resource usage fee is 15 (yen / GB)) "and" http://ServerB.example.com/v1.1/standby/sensor/data (resource usage fee is 18 (yen / GB)) "and" mqtt: //ServerC.example.net/, test / data (Resource usage fee is 21 (yen / GB)) ". In addition, the connection processing and driver status are "do not operate, connect destination conversion, protocol / connection destination conversion, use MQTT driver".
恒久的に置き換える例では、接続構成が「直列」であり、定期確認が「しない」であり、代替接続先が「https://new-cloud-system.example.com/v2.1/sensor-old-v01/」である。また、接続用処理やドライバのステータスは「プロトコル・接続先変換」である。 In the example of permanent replacement, the connection configuration is "serial", the periodic check is "not", and the alternative connection destination is "https://new-cloud-system.example.com/v2.1/sensor-". old-v01 / ". The status of the connection process and driver is "protocol / connection destination conversion".
一部機微データを削除して複製する例では、接続構成が「並列」であり、定期確認が「しない」であり、代替接続先が「https://censored-secret.countryB.example.com/v2/factory1/」である。また、接続用処理やドライバのステータスは「接続先変換、機微データ削除ドライバ利用」である。 In the example of deleting and duplicating some sensitive data, the connection configuration is "parallel", the periodic confirmation is "not", and the alternative connection destination is "https://censored-secret.countryB.example.com/". v2 / factory1 / ". In addition, the connection processing and driver status are "connection destination conversion, sensitive data deletion driver use".
このように、本実施形態によれば、第1の切換装置31〜第3の切換装置33が、第1の計測装置11〜第3の計測装置13の計測データを第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22のいずれに蓄積するかを切り換えるとともに、計測データ分散情報を管理サーバ40に伝送し、管理サーバ40が、第1の切換装置31〜第3の切換装置33から伝送された計測データ分散情報に基づいて、第1のクラウドサーバ21〜第2のクラウドサーバ22が蓄積した計測データを収集する。これにより、第1の計測装置11〜第3の計測装置13の交換や改変を行うことなく、通信システム1をクラウド環境に応じて柔軟に動作させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
すなわち、本実施形態では、稼働中のクラウドサーバを監視して適切な接続先と通信するように、接続先の切り換えや通信データの書き換えをリアルタイムで実行する。このため、リソースの制約により高度な機能を実装できない計測機器や既に稼働しており変更が困難な計測機器をクラウドサービスの稼働状況や変更に応じて柔軟に動作させることが可能になる。 That is, in the present embodiment, the connection destination is switched and the communication data is rewritten in real time so as to monitor the operating cloud server and communicate with an appropriate connection destination. For this reason, it becomes possible to flexibly operate a measuring device that cannot implement advanced functions due to resource constraints or a measuring device that is already in operation and difficult to change according to the operating status or change of the cloud service.
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている構成要素の大きさや形状、機能などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified in various ways. In the above embodiment, the size, shape, function, and the like of the components shown in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within the range in which the effects of the present invention are exhibited. In addition, it can be appropriately modified and implemented as long as it does not deviate from the scope of the object of the present invention.
上記実施の形態では、第1の切換装置31〜第3の切換装置33と管理サーバ40を別々の構成要素としているが、管理サーバ40を省略して、第1の切換装置31〜第3の切換装置33のいずれかに管理サーバ40の機能を受け持たせてもよい。この場合、複数の切換装置の一部が、計測装置の計測データを複数のクラウドサーバのいずれに蓄積するかを切り換えるとともに、計測データ分散情報を他の切換装置に伝送し、当該他の切換装置が、一部の切換装置から伝送された計測データ分散情報に基づいて、複数のクラウドサーバが蓄積した計測データを収集することができる。
In the above embodiment, the
あるいは、管理サーバ40が何らかの理由で作動不能となったときに、第1の切換装置31〜第3の切換装置33のいずれかに管理サーバ40の機能を受け持たせてもよい。さらに、管理サーバ40の機能を受け持たせた切換装置が何らかの理由で作動不能となったときに、別の切換装置に管理サーバ40の機能を受け持たせてもよい。
Alternatively, when the
本発明の通信システム及び通信方法は、IoT技術とマルチクラウドコンピューティング技術を組み合わせた通信システム及び通信方法に適用することができる。 The communication system and communication method of the present invention can be applied to a communication system and communication method that combines IoT technology and multi-cloud computing technology.
1 通信システム
11 第1の計測装置
12 第2の計測装置
13 第3の計測装置
13X 集約装置
21 第1のクラウドサーバ
22 第2のクラウドサーバ
31 第1の切換装置
31A 通信部
31B 情報付加部
31C 計測データ記憶部
31D 優先度設定部
31E クラウドサーバ切換部
31F 計測データ分散情報記憶部
31G 計測データ分散情報伝送部
32 第2の切換装置
32A 通信部
32B 情報付加部
32C 計測データ記憶部
32D 優先度設定部
32E クラウドサーバ切換部
32F 計測データ分散情報記憶部
32G 計測データ分散情報伝送部
33 第3の切換装置
33A 通信部
33B 情報付加部
33C 計測データ記憶部
33D 優先度設定部
33E クラウドサーバ切換部
33F 計測データ分散情報記憶部
33G 計測データ分散情報伝送部
40 管理サーバ(情報管理サーバ、解析サーバ)
40A 通信部
40B 計測データ分散情報記憶部
40C 計測データ収集部
40D 切換装置情報取得部
40E クラウドサーバ情報取得部
50 ネットワーク
1
Claims (8)
複数のクラウドサーバと、
前記計測装置と前記複数のクラウドサーバを中継する切換装置と、
前記計測装置及び前記切換装置と前記複数のクラウドサーバを中継する管理サーバと、
を有し、
前記切換装置は、前記計測装置の計測データを前記複数のクラウドサーバのいずれに蓄積するかを切り換えるとともに、前記計測装置の計測データを前記複数のクラウドサーバのいずれに蓄積するかを示す計測データ分散情報を前記管理サーバに伝送し、
前記管理サーバは、前記切換装置から伝送された前記計測データ分散情報に基づいて、前記複数のクラウドサーバが蓄積した前記計測データを収集する、
ことを特徴とする通信システム。 Measuring device and
With multiple cloud servers
A switching device that relays the measuring device and the plurality of cloud servers,
A management server that relays the measuring device, the switching device, and the plurality of cloud servers,
Have,
The switching device switches which of the plurality of cloud servers stores the measurement data of the measuring device, and distributes the measurement data indicating which of the plurality of cloud servers the measurement data of the measuring device is stored in. Information is transmitted to the management server,
The management server collects the measurement data accumulated by the plurality of cloud servers based on the measurement data distribution information transmitted from the switching device.
A communication system characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の通信システム。 The switching device sets a priority based on at least one of the usage fee, availability, and operating status of the plurality of cloud servers, and the measurement data is transmitted to any of the plurality of cloud servers according to the priority. Switch whether to accumulate in
The communication system according to claim 1.
前記切換装置は、前記計測データに切換装置IDと切換時刻を付加する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の通信システム。 The measuring device adds the measuring device ID and the measuring time to the measurement data, and adds the measuring device ID and the measurement time.
The switching device adds a switching device ID and a switching time to the measurement data.
The communication system according to claim 1 or 2, wherein the communication system is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項3に記載の通信システム。 The measurement data distribution information includes at least the measurement device ID and the measurement time and the switching device ID and the switching time added to the measurement data.
The communication system according to claim 3, wherein the communication system is characterized by the above.
複数のクラウドサーバと、
前記計測装置と前記複数のクラウドサーバを中継する切換装置と、
前記計測装置及び前記切換装置と前記複数のクラウドサーバを中継する管理サーバと、
を有する通信システムによる通信方法であって、
前記切換装置は、前記計測装置の計測データを前記複数のクラウドサーバのいずれに蓄積するかを切り換えるとともに、前記計測装置の計測データを前記複数のクラウドサーバのいずれに蓄積するかを示す計測データ分散情報を前記管理サーバに伝送し、
前記管理サーバは、前記切換装置から伝送された前記計測データ分散情報に基づいて、前記複数のクラウドサーバが蓄積した前記計測データを収集する、
ことを特徴とする通信方法。 Measuring device and
With multiple cloud servers
A switching device that relays the measuring device and the plurality of cloud servers,
A management server that relays the measuring device, the switching device, and the plurality of cloud servers,
It is a communication method by a communication system having
The switching device switches which of the plurality of cloud servers stores the measurement data of the measuring device, and distributes the measurement data indicating which of the plurality of cloud servers the measurement data of the measuring device is stored in. Information is transmitted to the management server,
The management server collects the measurement data accumulated by the plurality of cloud servers based on the measurement data distribution information transmitted from the switching device.
A communication method characterized by that.
ことを特徴とする請求項5に記載の通信方法。 The switching device sets a priority based on at least one of the usage fee, availability, and operating status of the plurality of cloud servers, and the measurement data is transmitted to any of the plurality of cloud servers according to the priority. Switch whether to accumulate in
The communication method according to claim 5.
前記切換装置は、前記計測データに切換装置IDと切換時刻を付加する、
ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の通信方法。 The measuring device adds the measuring device ID and the measuring time to the measurement data, and adds the measuring device ID and the measurement time.
The switching device adds a switching device ID and a switching time to the measurement data.
The communication method according to claim 5 or 6, wherein the communication method is characterized in that.
ことを特徴とする請求項7に記載の通信方法。 The measurement data distribution information includes at least the measurement device ID and the measurement time and the switching device ID and the switching time added to the measurement data.
The communication method according to claim 7.
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