JP6981419B2 - 情報処理装置、ゲートウェイ装置、情報処理方法および情報処理プログラム - Google Patents

情報処理装置、ゲートウェイ装置、情報処理方法および情報処理プログラム Download PDF

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Description

本発明は、情報処理装置、ゲートウェイ装置、情報処理方法および情報処理プログラムに関する。
非特許文献1において、多数のIoT(Internet of Things)デバイスが、無線ネットワークを介してMTC(Machine Type Communication)サーバとデータのやりとりを行う形態について開示がある。
3GPP TR 22.891 V14.1.0 (2016-06)
しかしながら、上記文献に記載の技術において、多数のIoTデバイスから同時に無線ネットワークにアクセスがあった場合、無線ネットワークにおける、輻輳やオーバーロードを避けられないという課題がある。
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する第1の複数デバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
前記基地局によって通知された第2位置であって、第2の複数デバイスの位置に対応する第2位置に移動し、
前記第1位置とは異なる前記第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する前記第2の複数デバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信するように、
少なくとも1つの遠隔制御で移動させることが可能なゲートウェイ装置を遠隔制御する情報処理装置である
上記目的を達成するため、本発明に係る他の装置は、
第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する第1の複数デバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
前記基地局によって通知された第2位置であって、第2の複数デバイスの位置に対応する第2位置に移動し、前記第1位置とは異なる前記第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する前記第2の複数デバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信する送信手段と、
前記第1位置から前記第2位置まで遠隔制御で移動する移動手段と、
を備えたゲートウェイ装置である
上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する第1の複数デバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
前記基地局によって通知された第2位置であって、第2の複数デバイスの位置に対応する第2位置に移動し、
前記第1位置とは異なる前記第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する前記第2の複数デバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信するように、
少なくとも1つの遠隔制御で移動させることが可能なゲートウェイ装置を遠隔制御する情報処理方法である
上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、
第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する第1の複数デバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
前記基地局によって通知された第2位置であって、第2の複数デバイスの位置に対応する第2位置に移動し、
前記第1位置とは異なる前記第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する前記第2の複数デバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信するように、
少なくとも1つの遠隔制御で移動させることが可能なゲートウェイ装置を遠隔制御する情報処理プログラムである
本発明によれば、多数のIoTデバイスから無線ネットワークにアクセスがあった場合、無線ネットワークにおける、輻輳やオーバーロードを回避することができる。
本発明の第1実施形態に係る通信処理システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る通信処理システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る通信処理システムの構成を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る通信処理システムの処理の流れを示すシーケンス図である。 本発明の第2実施形態に係る通信処理システムにかかるユーザポリシテーブルを示す図である。 本発明の第2実施形態に係る通信処理システムにかかるネットワークポリシテーブルを示す図である。 本発明の第2実施形態に係る通信処理システムにおけるデータの送信タイミングを示すタイムチャートである。 本発明の第2実施形態に係る通信処理システムの他の構成を示す図である。
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態としての情報処理装置100について、図1A、図1Bを用いて説明する。情報処理装置100は、複数の場所でゲートウェイ機能を制御して、複数のデバイスからデータを収集するための装置である。
図1Aに示すゲートウェイ装置150は、第1位置110において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行し、第1位置110付近に存在する複数のデバイス111〜115からデータを収集して集約データを生成し、基地局130に対して集約データを送信する。
一方、ゲートウェイ装置150は、第1位置110とは異なる第2位置120に移動し、第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行し、第2位置120付近に存在する複数のデバイス121〜127からデータを収集して集約データを生成し、基地局130に対して集約データを送信する。
情報処理装置100は、ゲートウェイ装置150を制御して上記の機能を実現させる。
図1Bに示すゲートウェイ装置151は、第1位置110において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行し、第1位置110付近に存在する複数のデバイス111〜115からデータを収集して集約データを生成し、基地局130に対して集約データを送信する。
その後、ゲートウェイ装置151からゲートウェイ機能を引き継いだゲートウェイ装置152は、第1位置110とは異なる第2位置120において、第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行し、第2位置付近に存在する複数のデバイス121〜127からデータを収集して集約データを生成し、基地局130に対して集約データを送信する。
情報処理装置100は、ゲートウェイ装置151、152を制御して上記の機能を実現させる。
以上、図1A、図1Bに示す本実施形態によれば、デバイスから基地局へのデータの送信時間が重ならないように制御することができるため、同じ無線リソースを使うことが可能となり、無線リソースを効率的に使用することができる。また、複数のデバイスからのデータをゲートウェイ装置で集約することで基地局での処理が軽減され、無線ネットワークの輻輳およびオーバーロードの緩和が可能となる。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態としての情報処理システム200について、図2以降を用いて説明する。
情報処理システム200は、MTCサーバ201と、コアネットワーク202と、基地局203と、ゲートウェイ装置204と、IoTデバイス(以降、単にデバイスと称する)211〜219とを含む。図2では、便宜上9つのIoTデバイスしか図示していないが、セル210内に設けられた数百、数千、または数万のIoTデバイスの一部を表わしたものと考えることができる。
図2に示すとおり、ゲートウェイ装置204は例えばドローンのような遠隔制御移動体であり、セル210内の様々な位置に移動できる。MTCサーバ201は、コアネットワーク202および基地局203を介して、ゲートウェイ装置204を制御して、デバイス211〜219からのデータの収集を行なう。例えば、ゲートウェイ装置204を位置Aに移動させると、近接するデバイス211〜213から順次データを収集させ、集約データとして基地局203に送信させる。次に、ゲートウェイ装置204を位置Bに移動させると近接するデバイス214〜216から順次データを収集させ、集約データとして基地局203に送信させる。同様に、ゲートウェイ装置204を位置Cに移動させると近接するデバイスデバイス217〜219からデータを収集させ、集約データとして基地局203に送信させる。このように、ゲートウェイ装置を移動させて順次データを収集することにより、多数のIoTデバイスから無線ネットワークへの同時期のアクセスが想定される場合でも、ゲートウェイ装置や無線ネットワークにおける輻輳やオーバーロードを避けることができる。なお、ドローンが移動する時間は必要になるが、それに起因するデータ送信の遅れは問題にならない。一般的に、IoTデバイスからのデータ収集周期が30分、1時間など比較的長く時間的にクリティカルでないからである。
図3は、図2で示した各機能構成間のデータのやりとりを示すシーケンス図である。
MTCサーバ201は、図4に示すユーザポリシテーブル400を保持しており、例えばユーザから特定のセル210内の温度データを取得したいとの要求を受けた場合、ユーザポリシに合うユーザポリシ番号として1を決定しコアネットワーク202に送信する(S301)。
コアネットワーク202は図5に示すネットワークポリシテーブル500を保持しており、ユーザポリシ番号からネットワークポリシ番号を導き出す。そして、ネットワークポリシ番号に関連付けられた、特定のセル内に存在するIoTデバイス識別子(C-RNTI: Cell-Radio Network Temporary ID)を取得し、ゲートウェイ装置204に送信する(S303)。
基地局203は、コアネットワーク202から指定されたIoTデバイス識別子を有するデバイス位置A、B、Cをゲートウェイ装置204に通知する(S305)。
ゲートウェイ装置204は、通知された位置Aに移動し(S307)、位置Aの周辺のデバイス211〜213に対し一定の範囲内でランダム、かつ、お互いに重ならないデータ送信タイミングを設定する(S309)。さらに、デバイス211〜213のそれぞれに向けてマルチキャストを使ってデータ送信タイミングを通知する(S311)。なおここでは、ゲートウェイ装置204自体が、各デバイスのデータ送信タイミングを決定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、基地局203からゲートウェイ装置204に、各デバイスのデータ送信タイミングを通知してもよい。
デバイス211〜213は、ゲートウェイ装置204から受信したデータ送信タイミングに合わせて、バラバラのタイミングでデータを送信する(S313)。
ゲートウェイ装置204は、デバイスからの送信データを蓄積し(S315)、最後のデバイスからのデータを送信するタイミング(時刻)まで待って、蓄積データを集約してMTCサーバ201に送信する(S317)。位置Aでの蓄積データを集約してMTCサーバ201に送信すると、次にステップS319において、位置Bに移動する。
以降、各位置に移動しながら、このようなデータ送信タイミングの通知とデータの集約、送信を繰り返す。これにより、ゲートウェイ装置が移動しながら、各デバイスから異なるタイミングでデータを収集できる。そして、セル内において、ユーザが所望するデータを提供できる全てのデバイスから、無線ネットワークにおける輻輳やオーバーロードの懸念なくデータを収集することができる。
図6は、ゲートウェイ装置204が、各位置でデバイスからデータを収集する流れを示すタイムチャートである。
ゲートウェイ装置204は、位置Aの近傍に存在する全てのデバイスA1〜Ax(図2におけるデバイス211〜213に対応)に対して、マルチキャストでコアネットワーク202からのポリシーに応じたそれぞれ異なるデータ送信タイミングを通知する(S601)。
例えば温度センサであるデバイスA1はゲートウェイ装置204から受信したランダムなタイミング情報で示されたTw(A1)だけ待ってから温度情報を送信する。同様に、デバイスAxはゲートウェイ装置204から受信したランダムなタイミング情報で示されたTw(Ax)だけ待ってから温度情報を送信する。つまり、各デバイスは、ゲートウェイ装置204から別々に指定された時間だけ待ってデータ送信を行なう。
ゲートウェイ装置204は、あらかじめ設定していた位置Aにおける最大待機時間Tw(A)までデバイスA1〜Axからの送信データを蓄積しておき、最大待機時間Tw(A)になった時点でデバイスA1〜Axから収集した温度データを集約したうえでMTCサーバ201に送信する(S603)。ここで最大待機時間Tw(A)は、位置Aの周囲のデバイスの数に応じて決めればよく、位置ごとに異なる値でよい。
このときゲートウェイ装置204は、あらかじめ定められた閾値よりも高い受信信号強度(RSSI: Received Signal Strength Indicator)で送られたデバイスからの送信データのみを収集する。これにより位置Aに存在するゲートウェイ装置204の近傍のデバイスからの信号のみを収集することになる。
ゲートウェイ装置204が各デバイスの近傍まで移動することでデバイスの送信電力を抑えることができる。ゲートウェイ装置204は、位置Aでのデータの集約送信を終えると、位置Bに移動し位置Aと同様にデバイスに向けて再度マルチキャストを使ってタイミング通知を行う(S605)。この時、位置Aで収集済みのデバイスの識別子は除外する。同様に位置Bでの集約送信データの送信を終えると位置Cに移動し同様の動作を行う(S607)。
つまりゲートウェイ装置204は、各位置において、データを未収集の全デバイスに対して、データ送信タイミングをマルチキャストで指示し、データ収集済みのデバイスが増えれば、徐々にタイミング通知するデバイスを減らしていく。
以上の処理により、ゲートウェイ装置204は、あらかじめ設定されたデータ受信期間にデバイス211〜219から送信されてくるデータを集約したうえで基地局203、コアネットワーク202を介してMTCサーバ201に送信する。
デバイスからゲートウェイ装置204に送信するための無線リソースは時間的に分割され、共有されることでセル210内の無線リソースの消費を抑えながら、ネットワークの輻輳を回避することができる。
ゲートウェイ装置204の移動パターンは様々なものが考えられる。例えば、セル210内を一定方向に巡回してもよいし、セル210内をランダムに巡回してもよい、さらに基地局203からの指示により特定ポイントに優先的に移動してもよい。基地局203によって設定されるセル内の各位置を優先順位に基づいて巡回させてもよい。ゲートウェイ装置204を、データ発生が予測される、例えば正時に合わせて巡回させてもよい。ゲートウェイ装置204の移動タイミングおよび移動先を、基地局203が指示してもよいし、コアネットワーク202を介してMTCサーバ201が指示してもよい。さらにゲートウェイ装置204が、セル内のデバイス配置を取得した上で自らタイミングおよび場所を判断して移動してもよい。
また、各位置で、送信タイミングをマルチキャストするのではなく、出発地点で全デバイスに対して、送信タイミングをマルチキャストし、その送信タイミングに間に合うようにゲートウェイ装置204を各地点に移動させてもよい。その場合、送信タイミングは、地点間の移動時間を考慮したタイムラグを設けた方がよい。つまり位置A、B、Cを回るのであれば、その順にタイムアウト時間を長くすればよい。
また、ゲートウェイ装置は、専用の機器でもよいし、スマートフォンなどにゲートウェイ機能を実装してもよい。つまり、図7に示すように、別々のユーザが所有するスマートフォン741〜743間で、ゲートウェイ機能を切り替えることにより、擬似的にゲートウェイ装置を移動させてもよい。
以上、本実施形態によれば、IoTデバイスからの送信時間が重ならないように制御することで同じ無線リソースを使うことが可能となり、無線リソースを効率的に使用することができる。また、複数のIoTデバイスからの送信データをゲートウェイ装置で集約することで基地局での処理が軽減され、無線ネットワークの輻輳およびオーバーロードの緩和が期待できる。またゲートウェイ装置またはその機能がセル内を移動することで、IoTデバイスのデータ送信距離を短くすることができ、デバイスの送信電力を抑えることで、IoTデバイスの長期間動作が可能となる。
[他の実施形態]
また、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるWWW(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)は本発明の範疇に含まれる。
[実施形態の他の表現]
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する複数のデバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
前記第1位置とは異なる第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する複数のデバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信するように、
少なくとも1つのゲートウェイ装置を制御する情報処理装置。
(付記2)
第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在するデバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
前記第1位置とは異なる第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在するデバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信するように、
第1位置から第2位置まで移動する1つのゲートウェイ装置を制御する付記1に記載の情報処理装置。
(付記3)
第1位置において、第1タイミングで、前記第1位置付近に存在するデバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信する第1ゲートウェイ装置と、
前記第1位置とは異なる第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングで、前記第2位置付近に存在するデバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信する第2ゲートウェイ装置とを制御する付記1に記載の情報処理装置。
(付記4)
前記ゲートウェイ装置を、前記基地局によって設定されるセル内の各位置を一定方向に巡回させる付記3に記載の情報処理装置。
(付記5)
前記ゲートウェイ装置を、前記基地局によって設定されるセル内の各位置をランダムに巡回させる付記3に記載の情報処理装置。
(付記6)
前記ゲートウェイ装置を、前記基地局によって設定されるセル内の各位置を優先順位に基づいて巡回させる付記3に記載の情報処理装置。
(付記7)
前記ゲートウェイ装置が、各位置において、前記デバイスに対して、異なるデータ送信タイミングをマルチキャストで指示し、前記データ送信タイミングのうち、最後の時刻まで前記各デバイスから受信したデータを蓄積して前記基地局に送信するように前記ゲートウェイ装置を制御する付記1乃至6のいずれか1項に記載の情報処理装置。
(付記8)
前記第1位置に存在する前記ゲートウェイ装置と、前記第2位置に存在する前記ゲートウェイ装置とで、前記データ送信タイミングを変化させる付記7に記載の情報処理装置。
(付記9)
第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する複数のデバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
前記第1位置とは異なる第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する複数のデバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信する送信手段と、
前記第1位置から前記第2位置まで移動する移動手段と、
を備えたゲートウェイ装置。
(付記10)
第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する複数のデバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
前記第1位置とは異なる第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する複数のデバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信するように、
少なくとも1つのゲートウェイ装置を制御する情報処理方法。
(付記11)
第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する複数のデバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
前記第1位置とは異なる第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する複数のデバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信するように、
少なくとも1つのゲートウェイ装置を制御する情報処理プログラム。
この出願は、2016年9月23日に出願された日本出願特願2016−186223を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (8)

  1. 第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する第1の複数デバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
    前記基地局によって通知された第2位置であって、第2の複数デバイスの位置に対応する第2位置に移動し、
    前記第1位置とは異なる前記第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する前記第2の複数デバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信するように、
    少なくとも1つの遠隔制御で移動させることが可能なゲートウェイ装置を遠隔制御する情報処理装置。
  2. 前記ゲートウェイ装置を、前記基地局によって設定されるセル内の各位置を一定方向に巡回させるように遠隔制御する請求項に記載の情報処理装置。
  3. 前記ゲートウェイ装置を、前記基地局によって設定されるセル内の各位置をランダムに巡回させるように遠隔制御する請求項に記載の情報処理装置。
  4. 前記ゲートウェイ装置を、前記基地局によって設定されるセル内の各位置を優先順位に基づいて巡回させるように遠隔制御する請求項に記載の情報処理装置。
  5. 前記ゲートウェイ装置が、各位置において、前記デバイスに対して、異なるデータ送信タイミングをマルチキャストで指示し、前記データ送信タイミングのうち、最後の時刻まで前記デバイスから受信したデータを蓄積して前記基地局に送信するように前記ゲートウェイ装置を遠隔制御する請求項1乃至のいずれか1項に記載の情報処理装置。
  6. 第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する第1の複数デバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
    前記基地局によって通知された第2位置であって、第2の複数デバイスの位置に対応する第2位置に移動し、前記第1位置とは異なる前記第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する前記第2の複数デバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信する送信手段と、
    前記第1位置から前記第2位置まで遠隔制御で移動する移動手段と、
    を備えたゲートウェイ装置。
  7. 第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する第1の複数デバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
    前記基地局によって通知された第2位置であって、第2の複数デバイスの位置に対応する第2位置に移動し、
    前記第1位置とは異なる前記第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する前記第2の複数デバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信するように、
    少なくとも1つの遠隔制御で移動させることが可能なゲートウェイ装置を遠隔制御する情報処理方法。
  8. 第1位置において、第1タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第1位置付近に存在する第1の複数デバイスからデータを収集し、基地局に対して集約データを送信し、
    前記基地局によって通知された第2位置であって、第2の複数デバイスの位置に対応する第2位置に移動し、
    前記第1位置とは異なる前記第2位置において、前記第1タイミングとは異なる第2タイミングでゲートウェイ機能を実行して、前記第2位置付近に存在する前記第2の複数デバイスからデータを収集し、前記基地局に対して集約データを送信するように、
    少なくとも1つの遠隔制御で移動させることが可能なゲートウェイ装置を遠隔制御する情報処理プログラム。
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