JP7019757B2 - Communications system - Google Patents
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Description
本発明は、通信経路を占有することなく、大容量のファイルをダウンロードする、通信システムに関する。 The present invention relates to a communication system that downloads a large file without occupying a communication path.
特許文献1には、基地局のセル範囲に在圏する狭帯域の端末と広帯域の端末とに対しサービスを提供する通信システムが開示されている。この通信システムにおいて、狭帯域の端末に対する通信システムがNB-IoT通信システムを構成する。このNB-IoT通信システムにおける狭帯域の端末は、ガス・電気・水道メーターの監視を行うデバイス、又は、自治体の災害監視・街路灯の制御・ごみ回収のタイミングの決定・駐車場の空き状況の確認・異常気象や異常水位等の環境条件の監視・道路混雑状況の監視を行うデバイス、或いは、土壌・気象・病害虫の管理や水質管理を行うデバイス等のように設置された基地局のセルから別の基地局のセルに移動しない、つまり、ハンドオーバーのない、所謂、定点観測として用いられる端末である。このような端末において、FOTA(Firmware Over-The-Air)によるファームウェアのような大容量のファイルを基地局から無線通信によって基地局の1つのセル範囲に対して設置される個数の多いデバイスに一斉に配信又は更新すると、NB-IoTの通信速度が低く、通信経路を占有するという問題がある。
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、通信経路を占有することなく、大容量のファイルをダウンロードできる通信システムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above background technology, and an object of the present invention is to provide a communication system capable of downloading a large-capacity file without occupying a communication path.
本発明は、本発明は、センサーと通信機能部とからなる端末が収集したデータをネットワークと基地局とからなるインターネットにより管理装置に送信し、前記管理装置が前記端末から送信されたデータを蓄積する通信システムであって、前記端末及び基地局が第1通信部と当該第1通信部よりも通信速度の速い第2通信部とを備え、前記端末が収集したデータを前記端末の第1通信部と前記基地局の第1通信部と経由して管理装置の側に送信し、管理装置が大容量のファイルを前記基地局の第2通信部と前記端末の第2通信部とを経由して端末の側に送信することを特徴とする。 In the present invention, the present invention transmits data collected by a terminal consisting of a sensor and a communication function unit to a management device via the Internet consisting of a network and a base station, and the management device stores the data transmitted from the terminal. The terminal and the base station include a first communication unit and a second communication unit having a higher communication speed than the first communication unit, and the data collected by the terminal is used as the first communication of the terminal. It is transmitted to the management device side via the unit and the first communication unit of the base station, and the management device sends a large-capacity file via the second communication unit of the base station and the second communication unit of the terminal. It is characterized by transmitting to the terminal side.
本発明は、センサーと通信機能部とからなる端末が収集したデータを前記端末の第1通信部と前記基地局の第1通信部と経由して管理装置の側に送信し、管理装置が大容量のファイルを前記基地局の前記第1通信部よりも通信速度の速い第2通信部と前記端末の前記第1通信部よりも通信速度の速い第2通信部とを経由して端末の側に送信することにより、通信経路を占有することなく、大容量のファイルをダウンロードできる。本発明において、前記端末の第1通信部及び前記基地局の第1通信部が無線通信規格としてNB-IoTを使用し、前記端末の第2通信部及び前記基地局の第2通信部とが無線通信規格としてeMTCを使用し、前記管理装置から前記基地局に送信されるFOTA指示をトリガーとして前記端末の第1通信部が第2通信部に切り替わりかつ前記基地局の第1通信部が第2通信部に切り替わり、前記端末と前記基地局との間の無線通信規格がNB-IoTからeMTCに切り替わり、管理装置が大容量のファイルを前記基地局の第2通信部と前記端末の第2通信部とを経由して端末の側にダウンロードすれば、大容量のファイルを短時間でダウンロードすることができる。本発明において、管理装置が端末の電池残量とFOTA実施に対する消費電流との一方又は両方から端末に実装された電池の持続時間を計算して第1通信部と第2通信部とを切り替えてFOTAを実施するかを判別し、その判別結果に応じFOTAを実施すれば、通信経路を占有することなく、大容量のファイルをダウンロードできる。又、本発明において、前記端末の電池残量とFOTA実施に対する消費電流との一方又は両方から計算された端末に実装された電池の持続時間がFOTA不可領域に存在した場合でも、基地局が電波を提供可能な範囲としてカバーするセルに在圏する複数の端末のうちの少なくとも1つの端末をゲートウエイとして設定し、このゲートウエイとして設定された端末が第1通信部と当該第1通信部よりも通信速度の速い第3通信部とを備え、前記ゲートウエイとして設定されていないその他の端末が第3通信部を備え、第1通信部及び前記基地局の第1通信部が無線通信規格としてNB-IoTを使用し、ゲートウエイとして設定された端末の第3通信部とその他の端末の第3通信部とが消費電流の低いWi-SUNを使用すれば、大容量のファイルを短時間でダウンロードすることができる。 In the present invention, the data collected by the terminal including the sensor and the communication function unit is transmitted to the management device side via the first communication unit of the terminal and the first communication unit of the base station, and the management device is large. A file having a capacity is transmitted to the terminal side via a second communication unit having a higher communication speed than the first communication unit of the base station and a second communication unit having a higher communication speed than the first communication unit of the terminal. By sending to, you can download a large file without occupying the communication path. In the present invention, the first communication unit of the terminal and the first communication unit of the base station use NB-IoT as a wireless communication standard, and the second communication unit of the terminal and the second communication unit of the base station are used. Using eMTC as a wireless communication standard, the first communication unit of the terminal is switched to the second communication unit and the first communication unit of the base station is the first, triggered by the FOTA instruction transmitted from the management device to the base station. The wireless communication standard between the terminal and the base station is switched from NB-IoT to eMTC, and the management device sends a large-capacity file to the second communication unit of the base station and the second of the terminal. If you download to the terminal side via the communication unit, you can download a large file in a short time. In the present invention, the management device calculates the duration of the battery mounted on the terminal from one or both of the remaining battery level of the terminal and the current consumption for OTA implementation, and switches between the first communication unit and the second communication unit. If it is determined whether to implement FOTA and FOTA is executed according to the determination result, a large-capacity file can be downloaded without occupying the communication path. Further, in the present invention, even when the duration of the battery mounted on the terminal calculated from one or both of the remaining battery level of the terminal and the current consumption for FOTA implementation exists in the FOTA non-probable region, the base station receives radio waves. At least one terminal out of a plurality of terminals in the cell that covers the range that can be provided is set as a gateway, and the terminal set as this gateway communicates with the first communication unit and the first communication unit. The third communication unit having a high speed is provided, the other terminal not set as the gateway has the third communication unit, and the first communication unit and the first communication unit of the base station are NB-IoT as a wireless communication standard. If the third communication part of the terminal set as a gateway and the third communication part of other terminals use Wi-SUN with low current consumption, it is possible to download a large file in a short time. can.
図1に示した発明を実施するための形態1に係る通信システムは、センサー機能と通信機能とを有する端末1が収集したデータをネットワーク2と基地局3とからなるインターネットを経由して管理装置4に送信し、管理装置4が端末1から送信されたデータを蓄積しかつ蓄積されたデータを分析して新たな知見を獲得するソリューションを提供するものであって、端末1が第1通信部11と第1通信部11よりも通信速度の速い第2通信部12とを備え、基地局3が第1通信部31と第1通信部31よりも通信速度の速い第2通信部32とを備え、端末1が収集したデータを第1通信部11及び31を経由して管理装置4の側に送信し、管理装置4に設けられたファイル送信手段41が大容量のファイル42を第2通信部12及び32を経由して端末1の側に送信することにより、通信経路を占有することなく、大容量のファイル42をダウンロードできるようになっている。
The communication system according to the first embodiment shown in FIG. 1 is a management device for managing data collected by a
端末1は第1通信部11と第2通信部12と切替手段13とを備え、端末1が基地局3の第1通信部31から送信された大容量ファイル指示を受信するのに伴い、切替手段13が基地局3との通信に用いる通信部として第1通信部11から第2通信部12に切り替える一方、端末1が基地局3の第2通信部31から送信された大容量ファイル受信完了を受信するのに伴い、切替手段13が基地局3との通信に用いる通信部として第2通信部12から第1通信部に切り替えるようになっている。
The
基地局3は第1通信部31と第2通信部32と切替手段33とを備え、基地局3が管理装置4から送信された大容量ファイル指示を受信するに伴い受信した大容量ファイル指示を端末3に送信しかつ端末1との通信に用いる通信部として第1通信部31から第2通信部32に切り替える一方、基地局3が端末1の第2通信部11から送信された大容量ファイル完了を受信するのに伴い、切替手段33が端末1との通信に用いる通信部として第2通信部32から第1通信部31に切り替えるようになっている。
The
第1通信部11及び31に用いられる無線通信規格としてNB-IoT(Narrow Band Internet of Things)に限定されるものではないがその1つとしてNB-IoTが考えられ、第2通信部12及び32に用いられる無線通信規格としてeMTC(enhanced Machine Type Communication)に限定されるものではないが、その1つとしてeMTCが考えられる。
The wireless communication standard used for the
NB-IoT及びeMTCは、共に、消費電力が少なく、データ通信内容は少ないものの、数百m~数百kmまで通信できる無線通信規格である。NB-IoTとeMTCとの違いは、図2に示したように、NB-IoTがスマートメータ端末や故障検知端末等の移動のない静止型通信であって、通信する基地局の交代つまりハンドオーバーに非対応であって、通信速度が30kbps程度であるに対し、eMTCがウェアラブル端末やヘルスケア端末あるいは防犯端末等の移動型通信であって、通信する基地局の交代つまりハンドオーバーに対応し、通信速度が300kbpsである。 Both NB-IoT and eMTC are wireless communication standards that can communicate from several hundred meters to several hundred kilometers, although they consume less power and have less data communication content. The difference between NB-IoT and eMTC is that, as shown in FIG. 2, NB-IoT is a static communication without movement such as a smart meter terminal or a failure detection terminal, and the communication base station is replaced, that is, a handover. The eMTC is a mobile communication such as a wearable terminal, a healthcare terminal, or a security terminal, and supports the change of the base station to communicate, that is, the handover, while the communication speed is about 30 kbps. The communication speed is 300 kbps.
尚、NB-IoTは、端末1から基地局3へのデータ転送を間欠的に行い、端末1の電源の使用量を極力減らすように数分間で行うようになっている。又、端末1から基地局3への1回のデータ転送から次のデータ転送までの間に数時間の通信休止状態を作ることも可能になっている。
The NB-IoT intermittently transfers data from the
又、端末1は、収集したデータを基地局3に送信する場合にNB-IoTを用いるデバイスとなり、管理装置4が大容量のファイル42をネットワーク2及び基地局3から端末1に送信する場合にeMTCを用いるデバイスとなる。基地局3の電波を提供可能な範囲としてカバーするセルに在圏する端末1の個数は、1個に限定されるものではなく、複数であってもよく、約1万個程度が一般的である。
Further, the
管理装置4からネットワーク2及び基地局3を経由して端末1に配信される大容量のファイル42としては、FOTAによるファームウェアに限定されるものではないが、その1つとしてFOTAによるファームウェアが考えられる。
The large-
管理装置4は、サーバにより構成される。管理装置4に設けられたファイル送信手段41は、管理装置4を構成するサーバにコンピュータプログラムとして格納されたソフトウエアで具現化される。
The
図3に示した発明を実施するための形態1に係る通信システムのシーケンス制御によれば、ステップ301において管理装置4のファイル送信手段41が大容量ファイル指示としてのFOTA指示を基地局3に送信し、ステップ302において基地局3の第1通信部21がFOTA指示を受信するのに伴いこの受信したFOTA指示受信を端末1の第1通信部11に送信し、ステップ303において基地局3の切替手段33が第1通信部31から第2通信部32に切り替えて基地局3の端末1に対する無線通信規格をNB-IoTからeMTCに変更する。
According to the sequence control of the communication system according to the first embodiment for carrying out the invention shown in FIG. 3, in
又、ステップ304において端末1が前記ステップ302での基地局3から送信されたFOTA指示受信を受信すると、ステップ305において端末1の切替手段13が第1通信部11から第2通信部12に切り替えて端末1の基地局3に対する無線通信規格をNB-IoTからeMTCに変更し、ステップ306において端末1の第2通信部12がeMTC変更完了を基地局3の第2通信部32に送信する。
Further, when the
次に、ステップ307において基地局3が前記ステップ306での端末1から送信されたeMTC変更完了を受信しその受信したeMTC変更完了を管理装置4に送信する。そして、管理装置4が基地局3から送信されたeMTC変更完了を受信すると、ステップ308において管理装置4のファイル送信手段41が大容量のファイル42としてのFOTAの送信を開始し、ステップ309において基地局3の第2通信部32が管理装置4から送信されたFOTAを受信しその受信したFOTAを端末1の第2通信部12に送信し、ステップ310において端末1の第2通信部12が基地局3から送信されたFOTAを受信する。
Next, in
そして、ステップ311において基地局3の第2通信部22がFOTAの受信を完了すると、ステップ312において基地局3の切替手段33が第2通信部32から第1通信部31に切り替えて基地局3の端末1に対する無線通信規格をeMTCからNB-IoTに変更する。
Then, when the second communication unit 22 of the
又、ステップ313において端末1の第2通信部12がFOTAの受信を完了すると、ステップ314において端末1の切替手段13が第2通信部12から第1通信部11に切り替えて端末1の基地局3に対する無線通信規格をeMTCからNB-IoTに変更し、ステップ315において端末1の第2通信部12がNB-IoT変更完了を行い、ステップ316において端末1の第1通信部11がFOTA完了を基地局3の第1通信部31に送信する。
Further, when the
ステップ317において基地局3が端末1から送信されたFOTA完了を受信するのに伴いこの受信したFOTA完了を管理装置4に送信し、ステップ318において管理装置4が前記ステップ317での基地局3から送信されたFOTA完了を受信するのに伴いファイル送信手段41がFOTA送信終了の処理を行う。
As the
図3に示した発明を実施するための形態1に係る通信システムのシーケンス制御によれば、ステップ301乃至310に示すように、センサー機能と通信機能とを有する移動のない静止型通信の端末1が収集したデータを第1通信部11及び31を使用して基地局3に送信し得る状態において、管理装置4に設けられたファイル送信手段41がFOTA指示を基地局2に送信することにより、当該FOTA指示をトリガーとして端末1の第1通信部11が第2通信部12に切り替わりかつ基地局3の第1通信部31が第2通信部32に切り替わり、端末1と基地局3との間の無線通信規格がNB-IoTからeMTCに切り替わりた後、管理装置4から基地局3に送信されたFOTAのような大容量のファイル42が基地局3から端末1に送信されるので、通信経路を占有することなく、大容量のファイル42を管理装置4から端末1にダウンロードすることができる。
According to the sequence control of the communication system according to the first embodiment for carrying out the invention shown in FIG. 3, as shown in
又、大容量のファイル42が管理装置4から端末1にダウンロードされた後、ステップ311及び317に示すように、FOTA送信完了をトリガーとして端末1の第2通信部12が第1通信部11に切り替わりかつ基地局3の第2通信部32が第1通信部31に切り替わり、端末1と基地局3との間の無線通信規格がeMTCからNB-IoTに切り替わり、センサー機能と通信機能とを有する端末1が収集したデータを基地局3から管理装置4にアップロードすることができる。
Further, after the large-
図4に示した発明を実施するための形態2に係る通信システムは、図1に示した発明を実施するための形態1に係る通信システムの管理装置4にFOTA判別手段43を付加し、FOTA判別手段43が端末1の電池残量とFOTA実施による端末1の消費電流との一方又は両方から端末1に実装された電池の持続時間を計算することによりNB-IoTとeMTCとを切り替えてFOTAを実施するかを判別し、その判別結果に応じFOTAを実施するようになっている。FOTA実施による端末1の消費電流の試算条件は、FOTAのFW(ファームウェアサイズ)と端末1の周囲の電界強度と通信の繰り返し数とからなる。
In the communication system according to the second embodiment for carrying out the invention shown in FIG. 4, the FOTA discriminating means 43 is added to the
具体的には、FOTA判別手段43によるFOTA実施判別基準としては、端末1の電池残量から計算された端末1に実装された電池の持続時間がNB-IoT領域とeMTC領域との双方に存在する場合、又は、FOTA実施による端末1の消費電流から計算された端末1に実装された電池の持続時間がNB-IoT領域とeMTC領域との双方に存在する場合、又は、端末1の電池残量とFOTA実施による端末1の消費電流とから計算された端末1に実装された電池の持続時間がNB-IoT領域とeMTC領域との双方に存在する場合には、FOTA判別手段43がFOTAを実施すると判別する。一方、端末1の電池残量から計算された端末1に実装された電池の持続時間がFOTA不可領域に存在する場合、又は、FOTA実施による端末1の消費電流から計算された端末1に実装された電池の持続時間がFOTA不可領域に存在する場合、又は、端末1の電池残量とFOTA実施による端末1の消費電流とから計算された端末1に実装された電池の持続時間がFOTA不可領域に存在する場合には、FOTA判別手段43がFOTAを実施ないと判別する。
Specifically, as the FOTA implementation determination criterion by the FOTA determination means 43, the duration of the battery mounted on the
つまり、FOTA実施判別基準として、端末1の電池残量とFOTA実施による端末1の消費電流との一方又は両方から計算された端末1に実装された電池の持続時間がFOTA不可領域に存在しない場合は、FOTA判別手段43がFOTAを実施すると判別して端末1の切替手段13及び基地局3の切替手段33を作動し、端末1の切替手段13が第1通信部11から第2通信部12に切り替え、基地局3の切替手段33が第1通信部31から第2通信部32に切り替えて、大容量のファイル42を管理装置4から端末1にダウンロードすることができる。
That is, as a criterion for determining FOTA implementation , the duration of the battery mounted on the
図5に示した発明を実施するための形態3に係る通信システムは、図4に示した発明を実施するための形態2に係る通信システムの管理装置4のFOTA判別手段43が端末101の電池残量とFOTA実施による端末101の消費電流との一方又は両方から計算された端末101に実装された電池の持続時間がFOTA不可領域に存在した場合でも、FOTAが必要な場合の対応を取るために、基地局3の電波を提供可能な範囲としてカバーするセルに在圏する複数の端末のうちの少なくとも1つの端末101をゲートウエイとして設定し、このゲートウエイとして設定された端末101のみNB-IoTを使用し、その他の端末102は消費電流の低いWi-SUN(Wireless Smart Utility Network)を使用する。
In the communication system according to the third embodiment for carrying out the invention shown in FIG. 5 , the FOTA determination means 43 of the
つまり、ゲートウエイとして設定された端末101は、無線通信規格としてNB-IoTが用いられる第1通信部11と、無線通信規格としてWi-SUNが用いられる第3通信部1012と、切替手段13とを備える。その他の端末102は無線通信規格としてWi-SUNが用いられる第3通信部1021のみを備える。又、基地局3は無線通信規格としてNB-IoTが用いられる第1通信部31のみを備える。これにより、ゲートウエイとして設定された端末101が大容量の電池又は商用電源から給電を受けるバブ局となり、その他の端末102がバブ局に対し消費電流の低い子機となっている。
That is, the terminal 101 set as a gateway has a
図5に示した発明を実施するための形態3に係る通信システムによれば、管理装置4のFOTA判別手段43が端末101の電池残量とFOTA実施による端末101の消費電流との一方又は両方から計算された端末101に実装された電池の持続時間がFOTA不可領域に存在してもそのFOTA不可領域指示を基地局3から端末101に送信すると、端末101の切替手段13が第1通信部11を基地局3の第1通信部31と無線通信可能に接続し、管理装置4のFOTA判別手段43が大容量のファイル42をネットワーク2及び基地局3を経由してゲートウエイとして設定された端末101の第1通信部11に送信する。この送信された大容量のファイル42を端末101が少なくも大容量の電池又は商用電源から給電により端末101の図示のされていない記憶部に記憶する。次に、端末101の切替手段13が少なくも大容量の電池又は商用電源から給電によりWi-SUNが用いられる第3通信部1021をその他の端末102のWi-SUNが用いられる第3通信部1021と無線通信可能に接続する。これによって、端末101の第3通信部1012が少なくも大容量の電池又は商用電源から給電により端末102の第3通信部1021に大容量のファイル42を送信する。
According to the communication system according to the third embodiment shown in FIG. 5 , the FOTA discriminating means 43 of the
1 端末
2 ネットワーク
3 基地局
4 管理装置
11 端末1の第1通信部
12 端末1の第2通信部
31 基地局3の第1通信部
32 基地局3の第2通信部
1
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