JP7168217B2 - データ通信システムおよびデータ送信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、移動体通信網を介してシリアルデータを通信するデータ通信システムおよびデータ送信装置に関する。
駐車場精算機、自動販売機、銀行ATM(現金自動預け払い機)および監視カメラ等の遠隔監視のデータ通信には、PSTN(公衆交換電話網:Public Switched Telephone Network)/PHS回線が用いられている。
PSTN/PHS回線からIP網への代替の予定を背景に、IP網による通信システムへの移行が求められている。
本発明は、PSTN/PHS回線からIP網への代替に対応可能なデータ通信システムを提供することを目的とする。
本発明は、そのようなデータ通信システムを、移行に要する費用を抑えて実現することを他の目的とする。
本発明は、PSTN/PHS回線による既存システムとの共存を可能とすることを更に別の目的とする。
本発明の一形態では、データ通信システムを提供する。本形態に係るデータ通信システムは、第1シリアルデータを入力し、第1シリアルデータをカプセル化データに変換して、移動体通信網に送信する送信装置と、移動体通信網を介してカプセル化データを受信し、カプセル化データを第1シリアルデータに対応する第2シリアルデータに変換する受信装置と、を備える。第1シリアルデータは、所定のモデムコマンド信号と、第1シリアルデータの内容を示すデータ信号と、を含み、送信装置は、第1シリアルデータからモデムコマンド信号を取得して、当該モデムコマンド信号が示す第1シリアルデータの宛先に関する情報を生成し、データ信号に基づき、宛先情報が付されたカプセル化データを作成するようにプログラムされる。
本発明によれば、PSTN/PHS回線からIP網への代替に対応可能なデータ通信システムが提供される。ここで、第1シリアルデータの宛先情報の生成および宛先情報が付されたカプセル化データの作成を、ソフトウェア的に行うことで、データ通信システムの構築(つまり、IP網への代替に対するシステムの移行)に要する費用を抑制することが可能となる。さらに、PSTN/PHS回線による既存システムとの共存が可能となり、既存システムのハードウェア資源を活用しながら、システムの移行を実現することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るデータ通信システムにより構築される通信ネットワークの構成を示す概略図である。 図2は、同上実施形態に係るデータ通信システムの構成を機能ブロックにより示す概略図である。 図3は、同上実施形態に係るデータ通信システムの変形例の構成を示す概略図である。 図4は、本発明の他の実施形態に係るデータ通信システムにより構築される通信ネットワークの構成を示す概略図である。 図5は、同上実施形態に係るデータ通信システム(データセンタ)の構成を機能ブロックにより示す概略図である。 図6は、本発明の一実施形態に係るデータ通信システムの接続シーケンスを示す概略図である。 図7は、同上実施形態に係るデータ通信システムの宛先生成に関する動作のフローチャートによる説明図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るデータ通信システムS1により構築される通信ネットワークの構成を概略的に示す。
本実施形態に係るデータ通信システム(以下、単に「システム」という場合がある)S1は、設備101とデータセンタ201との間で、シリアルデータの通信を提供する。シリアルデータは、データセンタ201での収集および使用を目的とするデータを含む。設備101とデータセンタ201とは、データ通信システムS1により移動体通信網N1を介して接続されるほか、既存の光回線網N2を介して接続された状態にある。光回線網N2に対する設備101およびデータセンタ201の接続は、例えば、LAN(ローカルエリアネットワーク)を介してなされる。
設備101は、現地データの取得を目的として、データセンタ201に対して遠隔配置される。本実施形態に適用可能な設備として、駐車場精算機、自動販売機、銀行ATM(現金自動預け払い機)、監視カメラ、エレベータ監視装置、配電盤(スマートメータ)、風力計およびカーナビゲーションシステム等を例示することができる。データセンタ201は、シリアルデータの使用を目的としたアプリケーション201aを備える。
データ通信システムS1は、設備101からシリアルデータ(「第1シリアルデータ」に相当する)を入力し、これをカプセル化データに変換して、移動体通信網N1に送信する一方、移動体通信網N1を介して受信したカプセル化データを、第1シリアルデータに対応するシリアルデータ(「第2シリアルデータ」に相当する)に変換し、データセンサ201のアプリケーション201aに提供する。データ通信システムS1は、これらの動作を、ソフトウェア的に実現するものである。ソフトウェア的手法の採用により、システムS1の構築に要する費用を抑制することが可能である。
データ通信システムS1は、その基本的な構成要素として、送信装置1と、受信装置2と、を備える(図1は、受信装置2に属する要素の範囲を、二点鎖線の枠により概念的に示す)。
送信装置1は、設備101から第1シリアルデータを入力する。設備101に対する接続C1は、シリアル接続であり、例えば、USART(汎用同期/非同期送受信回路)による。送信装置1は、第1シリアルデータを所定のカプセル化データに変換し、移動体通信網N1に送信するデータカプセル化ユニット11を備える。データカプセル化ユニット11は、ソフトウェア的に実現されるものであり、送信装置1は、演算回路をデータカプセル化ユニット11として機能させるようにプログラムされている。本実施形態において、送信装置1は、ゲートウェイ1gとして具現される。
受信装置2は、送信装置1から送信されたカプセル化データを受信する。受信装置2は、カプセル化データを第2シリアルデータに変換し、変換後のシリアルデータをアプリケーション201aに提供するデータシリアル化ユニット21a、21bを備える。アプリケーション201aに対する接続C2、C3は、いずれもシリアル接続である。データシリアル化ユニット21は、データカプセル化ユニット11と同様にソフトウェア的に実現され、受信装置2は、演算回路をデータシリアル化ユニット21a、21bとして機能させるようにプログラムされている。受信装置2は、ゲートウェイ2gとして具現するだけでなく(データシリアル化ユニット21aによる)、データセンタ201に実装することによっても具現可能である(データシリアル化ユニット21bによる)。ゲートウェイ2gとして具現する場合のアプリケーション201aに対する接続C2は、USART等によることが可能である。他方で、データセンタ201に実装する場合の接続C3は、受信装置2(データシリアル化ユニット21b)が仮想的なモデムポートpを構築することによる。仮想ポートpの構築も、プログラムの指令によるものである。
本実施形態では、設備101からデータセンタ201へ送信する場合について示すが、データの送信方向は、これに限定されるものではなく、データセンタ201から設備101へ送信することも可能である。その場合は、データセンタ201から送信されるシリアルデータが「第1シリアルデータ」となる。
図2は、データ通信システムS1の構成、特にデータカプセル化ユニット11およびデータシリアル化ユニット21(21a、21b)の構成を機能ブロックにより示す。データカプセル化ユニット11とデータシリアル化ユニット21とは、送受信の方向に対して構成に対称性があるため、以下の説明は、送受信の方向が入れ替わった場合の受信装置2についても適用される。
データカプセル化ユニット11は、入力ポート111および通信モジュール116を備えるほか、ソフトウェア的に実現される機能として、モデムエミュレータ112、データコンバータ113、宛先情報生成テーブル114およびOS(オペレーティングシステム)115を備える。対して、データシリアル化ユニット21は、入力ポート211、モデムエミュレータ212、データコンバータ213、宛先情報生成テーブル214、OS(オペレーティングシステム)215および通信モジュール216を備える。
入力ポート111は、コムポート等のシリアル通信ポートとして具現され、設備101から第1シリアルデータを入力する。入力した第1シリアルデータは、信号線を介してモデムエミュレータ112に伝送される。ここで、第1シリアルデータは、所定のモデムコマンド信号と、第1シリアルデータの内容を示すデータ信号と、を含み、モデムエミュレータ112は、第1シリアルデータからモデムコマンド信号を取得し、宛先情報生成テーブル114に提供する一方、データ信号(デジタル信号)をアナログ変換し、変換後のデータ信号をデータコンバータ113に提供する。宛先情報生成テーブル114は、モデムコマンド信号を参照して、モデムコマンド信号が示す第1シリアルデータの宛先に関する情報を生成する。本実施形態において、この宛先情報は、データセンタ201のIPアドレスである。モデムコマンド信号から宛先情報であるIPアドレスを生成する具体的な方法は、後に説明する。データコンバータ113は、データ信号に基づき、宛先情報、つまり、データセンタ201の宛先が付されたカプセル化データを作成する。ここで、シリアルデータからカプセル化データへの変換、つまり、データのカプセル化がなされる。カプセル化データは、OS115による制御のもと、通信モジュール116により移動体通信網N1に送信される。
これに対し、データシリアル化ユニット21は、移動体通信網N1から通信モジュール216により受信したカプセル化データを、データコンバータ213で第2シリアルデータに変換し、さらに、モデムエミュレータ212によりデジタル変換した後、変換後のシリアルデータを、出力ポート(例えば、コムポート等のシリアル通信ポート)211を介してデータセンタ201に提供する。
図3は、本実施形態に係るデータ通信システムS1の変形例の構成を示す。
図3(a)は、受信装置2のデータシリアル化ユニット21aをゲートウェイ2gに実装し、図1に示す例からデータセンタ201に実装されるデータシリアル化ユニット21bを省略した場合の例である。
図3(b)は、受信装置2のデータシリアル化ユニット21bをデータセンタ201に実装し、図1に示す例からゲートウェイ2gに実装されるデータシリアル化ユニット21aを省略した場合の例である。この場合に、ゲートウェイ2gと受信装置2との接続は、例えば、LANによる。
図3(c)は、図3(b)に示す構成において、さらに、移動体通信網N11から光回線網N12を介してカプセル化データを受信可能とした場合の例である。カプセル化データは、光回線網N12からゲートウェイ2gを介して受信装置2に入力される。
図3に示していないが、移動体通信網N11と光回線網N12とは、図3(c)に対して互いに入れ替えた位置関係にあってもよい。つまり、送信装置1から光回線網にLAN等を介して送信されたカプセル化データを、受信装置2により、移動体通信網を介して受信可能とするのである。
図4は、本発明の他の実施形態に係るデータ通信システムS2により構築される通信ネットワークの構成を概略的に示す。
本実施形態では、設備として、データ通信システムS2による接続対象である第1設備101aのほか、データセンタ201に対し、既存の公衆交換電話網N3を介して接続された状態にある第2設備101bが備わる。第1設備101aと第2設備101bとは、同種設備であってもよいし、異種設備であってもよい。例えば、第1設備101aおよび第2設備101bをいずれも銀行ATMとしたり、第1設備101aを銀行ATMとし、第2設備101bを駐車場精算機としたりすることが可能である。これにより、公衆交換電話網N3を用いた既存システムとの共存を可能とする。
第2設備101bは、データセンタ201に対して既存の公衆交換電話網(PSTN)N3を介して接続されている。第2設備101bの公衆交換電話網N3に対する接続およびデータセンタ201の公衆交換電話網N3に対する接続には、いずれも公知の中継ユニット5、6を採用することが可能であり、適用可能な中継ユニット5、6として、アナログモデム、ISDNターミナルアダプタまたはPHSを例示することができる。第2設備101bおよびデータセンタ201の中継ユニット5、6に対する接続は、例えば、USARTによる。
本実施形態において、データ通信システムS2は、受信装置2の構成に主な特徴を有する。図4は、受信装置2に属する要素の範囲を、二点鎖線の枠により概念的に示す。送信装置1の構成は、図1に示すのと同様であってもよい。先に述べたように、受信装置2のデータシリアル化ユニット21は、ゲートウェイ2gに実装することも(21a)、データセンタ201に実装することも可能である(21b)。
受信装置2は、データの受信ポートとして、公衆交換電話網N3からシリアルデータ(「第3シリアルデータ」に相当する)を受信可能な第1受信ポートと、移動体通信網N1からカプセル化データを受信可能な第2受信ポートと、を備える。本実施形態において、第1受信ポートは、中継ユニット6に対するポートを形成するものであり、中継ユニット6に対する接続は、例えば、USARTによる。他方で、第2受信ポートは、データシリアル化ユニット21a、21bにより形成され、通信モジュールの配置に応じ、ゲートウェイ2gかデータセンタ201かに備わる。
受信装置2は、さらに、ポートスイッチャ22を備える。ポートスイッチャ22は、カプセル化データから変換した第2シリアルデータと、公衆交換電話網N3を介して受信した第3シリアルデータと、の間で、アプリケーション201aに提供するシリアルデータを選択する。そして、ポートスイッチャ22は、選択したシリアルデータをアプリケーション201aに提供する。ここで、ポートスイッチャ22は、シリアルデータの提供に際し、アプリケーション201aに対する仮想的なポートp2を構築する。
上記以外の構成は、つまり、送信装置1(データカプセル化ユニット11)およびデータシリアル化ユニット21a、21bの構成は、図4に示すもの以外に、図3(a)~(c)のいずれに示すものであってもよい。
図5は、本実施形態に係るデータ通信システムS2(データセンタ201)の構成を機能ブロックにより示す。データセンタ201を送信側とする場合を例に、データセンタ201の構成を説明する。
データセンタ201は、アプリケーション201a、通信モジュール216および通信ポート221を備えるほか、ソフトウェア的に実現される機能として、仮想ポートp2、ポートスイッチャ22、仮想ポートp1、モデムエミュレータ212、データコンバータ213および宛先情報生成テーブル214を備える。
アプリケーション201aがシリアルデータ(「第1シリアルデータ」に相当する)を出力すると、第2仮想ポートp2は、これを通過させ、ポートスイッチャ22に入力させる。ポートスイッチャ22は、シリアルデータからモデムコマンド信号(具体的には、モデム発呼コマンドを示す信号)を取得し、モデム発呼コマンドに基づき、通信モジュール216により形成されるポートと、通信ポート221と、の間で、シリアルデータの送信に用いられるポートを選択する。通信モジュール216によるポートが選択された場合に、第1仮想ポートp1は、シリアルデータを通過させ、モデムエミュレータ212に入力させる。モデムエミュレータ212は、モデム信号を宛先情報生成テーブル214に提供する一方、アナログ変換後のデータ信号をデータコンバータ213に提供する。宛先情報生成テーブル214は、モデムコマンド信号からテーブル参照により宛先情報を生成する。宛先情報は、宛先である設備のIPアドレスであってもよいし、他のデータセンタのIPアドレスであってもよい。データコンバータ213は、データ信号に基づき、宛先情報が付されたカプセル化データを作成する。カプセル化データは、通信モジュール216により移動体通信網N1に送信される。他方で、通信ポート221が選択された場合は、シリアルデータが通信ポート221に伝送され、通信ポート221から中継ユニット(例えば、ISDN-TA)6を介して公衆交換電話網N3に送信される。
ポートスイッチャ22は、シリアルデータの送信に用いられるポートを、移動体通信網N1への送信のための通信ポートと、公衆交換電話網N3への送信のための通信ポートと、の間で選択するばかりでなく、移動体通信網N1への送信を目的とした複数の通信ポートの間で、選択するようにしてもよい。この場合は、図5中、点線の枠Aに示すのと同様の構成(仮想ポートp1、モデムエミュレータ212、データコンバータ213および宛先情報生成テーブル214)が、枠Bのなかに構築される。
図6は、本実施形態に係るデータ通信システムS1、S2の接続シーケンスを示す。図6(a)は、接続シーケンスの内容を示し、図6(b)は、本実施形態に適用可能なカプセル化データの構成を示す。図6(a)および6(b)を参照して、設備101からデータセンタ201へシリアルデータを送信する場合の接続シーケンスについて説明する。
設備101と送信装置1との間、さらに、データセンタ201と受信装置2との間での初期化コマンドおよび応答コマンドの授受が完了し、送信装置1および受信装置2の初期化が完了した後、設備101がシリアルデータ(第1シリアルデータ)を出力すると、送信装置1は、シリアルデータからモデム発呼コマンドを取得し、これが示すデータセンタ201の宛先情報を生成する。宛先情報は、IPアドレスである。送信装置1は、生成した宛先情報、つまり、IPアドレスにより、移動体通信網N1に対するIP(インターネットプロトコル)接続を確立する。これに対応して、受信装置2は、データセンタ201に対してモデム着呼コマンドを出力する。データセンタ201が応答コマンドを返信すると、設備101は、送信装置1からこれに対する接続応答コマンドを受信する。これにより、設備101とデータセンタ201との間での、移動体通信網N1を介したIP接続が確立する。その後、送信装置1(データカプセル化ユニット11)は、設備101から入力したシリアルデータをカプセル化データに変換し、移動体通信網N1に送信する。他方で、受信装置2(データシリアル化ユニット21)は、移動体通信網N1を介してカプセル化データを受信し、さらに、これをシリアルデータに変換、つまり、復元し、データセンタ201のアプリケーション201aに提供する。
カプセル化データは、シリアルデータ(カプセル化に際して分割した一部)およびヘッダのほか、これに限定されるものではないが、設備101の位置情報、設備101に関する監視情報(例えば、設備101に備わるセンサの検出値を示すセンサデータ)および当該送信装置1が置かれた通信環境における電波強度のうち、すくなくとも1つを封入することが可能である。
図7は、本実施形態に係る接続シーケンスのフローチャートである。
S101では、モデムコマンドを発行する。
S102では、宛先指定ファイルがあるか否かを判定する。宛先指定ファイルがある場合は、S103へ進み、宛先指定ファイルがない場合は、S104へ進む。ここで、宛先指定ファイルとは、シリアルデータに埋め込まれたキー番号とこれに対応する宛先のIPアドレスとの対応関係を示すファイルであり、例えば、キー番号と宛先のIPアドレスとをリストに示したテーブルを含む。入力したシリアルデータ(第1シリアルデータ)に所定のキー番号が存在する場合に、宛先指定ファイルがあるものとする。
S103では、宛先指定ファイルを読み込み、キー番号によりこのファイルのテーブルを検索することで、宛先のIPアドレスを判別する。
S104では、モデムコマンドが示すダイヤル番号がN桁(例えば、17桁)であるか否かを判定する。N桁である場合は、S105へ進み、N以外の桁数である場合は、S107へ進む。
S105では、ダイヤル番号に基づき、宛先情報を生成する。本実施形態では、宛先情報として、宛先のIPアドレスを生成するとともに、ポート番号を判別する。具体的には、ダイヤル番号が17桁の「19216800100105000」である場合に、ダイヤル番号を、大きな桁から順に5つのグループ3/3/3/3/5に分解する。そして、初めの4つのグループからIPアドレスを、残りの1つからポート番号を生成する。例示のIPアドレスおよびポート番号は、次のようである。
IPアドレス:192.168.1.1
ポート番号:5000
S106では、第1シリアルデータをカプセル化データに変換し、移動体通信網N1に接続する。変換後のカプセル化データは、例えば、図6(b)に示すようであり、第1シリアルデータの内容を示す信号部以外に、位置情報、センサデータおよび電波強度を示す信号部を有する。
S107では、公衆交換電話網N3に接続する。
以上の説明から抽出可能な概念として、特許請求の範囲に記載のもの以外を以下に纏める。
第1は、移動体通信網からカプセル化データを受信可能な受信ポートと、前記カプセル化データをシリアルデータに変換し、変換後の前記シリアルデータをアプリケーションに対してシリアル接続により提供するようにプログラムされたシリアル化ユニットと、を備える、データ受信装置である。
第2は、移動体通信網を介してシリアルデータを通信する方法であって、所定のモデムコマンド信号と、シリアルデータの内容を示すデータ信号と、を含む第1シリアルデータをカプセル化データに変換し、変換後の前記カプセル化データを前記移動体通信網に送信し、前記移動体通信網から前記カプセル化データを受信し、受信した前記カプセル化データを、前記第1シリアルデータに対応する第2シリアルデータに変換し、前記カプセル化データへの変換において、前記第1シリアルデータから前記モデルコマンド信号を抽出する第1演算と、前記モデムコマンド信号に基づき、当該モデムコマンド信号が示す前記第1シリアルデータの宛先に関する情報を生成する第2演算と、前記データ信号に基づき、前記宛先情報が付された前記カプセル化データを作成する第3演算と、を実行する、データ通信方法である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を、上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上記実施形態に対し、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内で様々な変更および修正が可能である。
S1、S2…データ通信システム
1…送信装置
11…データカプセル化ユニット(ソフトウェアモデム)
2…受信装置
21(21a、21b)…データシリアル化ユニット(ソフトウェアモデム)
22…ポートスイッチャ
101、101a、101b…設備
201…データセンタ
201a…アプリケーション
N1…移動体通信網
N2…光回線網
N3…公衆交換電話網

Claims (7)

  1. 第1シリアルデータを入力し、前記第1シリアルデータをカプセル化データに変換して、移動体通信網に送信する送信装置と、
    前記移動体通信網を介して前記カプセル化データを受信し、前記カプセル化データを前記第1シリアルデータに対応する第2シリアルデータに変換する受信装置と、
    を備え、
    前記第1シリアルデータは、所定のモデムコマンド信号と、当該第1シリアルデータの内容を示すデータ信号と、を含み、
    前記送信装置は、
    前記第1シリアルデータから前記モデムコマンド信号を取得して、当該モデムコマンド信号が示す前記第1シリアルデータの宛先に関する情報を生成し、
    前記データ信号に基づき、前記宛先情報が付された前記カプセル化データを作成するようにプログラムされた、
    データ通信システム。
  2. 前記モデムコマンド信号は、前記宛先と関連付けられたキー番号または前記宛先のダイヤル番号を含み、
    前記送信装置は、前記キー番号または前記ダイヤル番号に基づき、前記宛先情報を生成する、
    請求項1に記載のデータ通信システム。
  3. 前記ダイヤル番号は、前記宛先のIPアドレスを含む、
    請求項2に記載のデータ通信システム。
  4. 前記送信装置は、
    前記第1シリアルデータを公衆交換電話網に送信可能な第1送信ポートと、
    前記カプセル化データを前記移動体通信網に送信可能な第2送信ポートと、
    を備え、
    前記送信装置は、さらに、前記第1シリアルデータの処理を切り換えることにより、前記第1送信ポートおよび前記第2送信ポートの間で、当該送信装置からの実際の送信に用いられるポートを選択するようにプログラムされた、
    請求項1~3のいずれか一項に記載のデータ通信システム。
  5. 前記受信装置は、
    公衆交換電話網から第3シリアルデータを受信可能な第1受信ポートと、
    前記移動体通信網から前記カプセル化データを受信可能な第2受信ポートと、
    を備え、
    前記受信装置は、さらに、
    前記カプセル化データを前記第2シリアルデータに変換し、
    前記第2シリアルデータおよび前記第3シリアルデータの間で、アプリケーションに提供するシリアルデータを選択し、
    選択したシリアルデータを、シリアル接続により前記アプリケーションに提供するようにプログラムされた、
    請求項1~4のいずれか一項に記載のデータ通信システム。
  6. 前記送信装置が設備からシリアル接続により前記第1シリアルデータを入力する、請求項1~5のいずれか一項に記載のデータ通信システムであって、
    前記送信装置は、前記カプセル化データに、前記設備の位置情報、前記設備に備わるセンサの検出値を示すセンサデータおよび当該送信装置が置かれた通信環境における電波強度のうち、すくなくとも1つを封入する、
    請求項1~5のいずれか一項に記載のデータ通信システム。
  7. シリアルデータを入力し、前記シリアルデータをカプセル化データに変換するカプセル化ユニットと、
    前記カプセル化データを移動体通信網に送信可能な送信ポートと、
    を備え、
    前記シリアルデータは、所定のモデムコマンド信号と、当該シリアルデータの内容を示すデータ信号と、を含み、
    前記カプセル化ユニットは、
    前記シリアルデータから前記モデムコマンド信号を取得して、当該モデムコマンド信号が示す前記シリアルデータの宛先に関する情報を生成し、
    前記データ信号に基づき、前記宛先情報が付された前記カプセル化データを作成するようにプログラムされた、
    データ送信装置。
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