JP7461871B2 - 機器、システム、及び、通信方法 - Google Patents
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Description
図1は、生活家電の進化を示す説明図である。
図4は、第三世代の生活家電の第一の課題を示す説明図である。第一の課題は、Wi-Fi GWがない家庭では、第三世代の家電の機能を使うことができない、という課題である。
(1-1)NB-IoT
GSM(登録商標)(2G)方式を起源とし、低伝送レート化とLTE通信シーケンスの優位性を適用し、IoT向けのデータ伝送に特化した仕様となっている。チャンネル間隔をGSMと同じ200kHzにすることで、GSMチャネルへの置換え運用を容易にしている。上り送信のピークレートを62.5kbpsと低速化し、また複数回の繰返し送信(64回)で蓄積受信することで、感度点の改善を行っている。最大リンクバジェットは130dBと大きい。また、送信電力を100mW(GSMは2W)に抑える仕様とし、ピーク電流を抑えて電池1本での運用を可能としている。
LTE(4G)方式を起源とし、LTEの最小チャネル間隔(1.4MHz)を用いて通信を行う方式である。LTEのスロット構成に準拠しているため、従来LTEの通信スロットに混在させて運用することができる。上り送信のピークレートを1Mbpsと低速化し、繰り返し送信で蓄積受信することで、感度点の改善を行っている。最大リンクバジェットは130dBである。
(2-1)LoRa
従来の小電力無線バンド(ISMバンド)を用いるが、超低レート変調により受信感度を改善している。超低レート変調の実現方法は、LoRaチャープ変調と呼ばれる特殊な拡散変調を用いる。LoRaチャープ変調の特徴は、250bpsの低伝送レートと拡散帯域125kHzとを実現し、妨害ノイズに強く高感度が得られることである。また、同一帯域幅で複数のデータレートを選択でき、これらを同一チャネルで同時に受信できるので、通信容量のキャパシティが改善される。最大リンクバジェットは149dBである。送信電力は20mWである。
従来の小電力無線バンド(ISMバンド)を用いるが、超低レート変調により受信感度を改善している。超低レート変調の実現方法は、狭帯域FSK変調であり、基地局側でデジタル復調処理を工夫することで、周波数誤差の問題を克服した。SIGFOX変調では、上り100bps、下り600bpsの固定レートとなる。周波数を変えた複数回送信をすることで妨害ノイズの影響を回避している。固定レートおよび同時多重受信不可のため、通信容量のキャパシティは比較的小さい。最大リンクバジェットは158dBである。送信電力は20mWである。
以降において、適切に制御クラウドに接続され、制御され得る機器について説明する。
機器10を設置している宅内に既にWi-Fiのアクセスポイント(AP)があり、機器10がAPに接続されている場合、光ファイバー(FTTH(Fiber to the Home))、又は、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)などの広帯域な方式で機器10がインターネットに接続される。Wi-Fiで機器10がインターネットに接続された場合、データの送受信速度が速い、機器10と家電クラウドとの間のデータ送受信の際の遅延が小さい、などのメリットがある。また、Wi-Fiを介した接続に要するインターネット回線(FTTH又はADSLなど)は、多くの場合、スマートフォン、又は、VoDを受信するTV若しくはタブレット等向けに機器10を保有するユーザが、既に保有しているものであり、上記目的のために回線使用料を支払っているため、機器10を追加的にWi-Fi接続したとしても、回線使用料が増加することはない。
ノンキャリア系LPWAの通信は、Non License bandの電波帯域を利用するため、通信回線の品質が不安定だが安価である。
キャリア系LPWAの通信は、特定のキャリアに付与されたLicense Bandを利用するため、通信回線の品質は安定しており、ノンキャリア系LPWAに比較して、通信容量が大きく、遅延量が小さい。しかしながら、通信容量又は遅延量を制御するために通信モジュールが複雑になるとともに、通信を収容する基地局側でも複雑な処理を行うため、通信に要する価格は高い。
(b)1秒間等のような非常に短い期間(比較的短い期間)ごとに、同時に動作可能なSIMの最大数
機器10が設置された場所にWi-Fiのアクセスポイント(AP)が無い場合には、あるいはアクセスポイントがあったとしても、機器10をWi-Fiのアクセスポイントに繋ぐ作業の手間などが障壁となり、機器10がWi-Fiに接続する設定がなされない場合において、機器10と家電クラウド間の通信を実現するために、ノンキャリア系LPWAとキャリア系LPWAとを切り替えながら使用する。これにより、機器10、あるいは機器10に関連するスマートフォンアプリを操作するユーザの快適性(機器10/アプリのレスポンスなど)と、通信に要する費用とのバランスをとる。
(b)機器10Aのキャリア系LPWAは通信可能(SIMがON状態)、機器10Bのキャリア系LPWAは通信不能(SIMがOFF状態)
(c)機器10A及び10Bの両方ともノンキャリア系LPWAは通信可能
機器10が設置された場所にWi-Fiのアクセスポイント(AP)が無い場合には、あるいはアクセスポイントがあったとしても、機器10をWi-Fiのアクセスポイントに繋ぐ作業の手間などが障壁となり、機器10がWi-Fiに接続する設定がなされない場合において、機器10と家電クラウド間の通信を実現するために、ノンキャリア系LPWAとキャリア系LPWAとを切り替えながら使用する。これにより、機器10、あるいは機器10に関連するスマートフォンアプリを操作するユーザの快適性(機器10/アプリのレスポンスなど)と、通信に要する費用とのバランスをとる。
ここまで、クラウドに接続されることで、機器10の使用者にさまざまなアプリ・サービスを提供可能となるIoT家電に関して、クラウドに接続する際の通信手段として、IoT家電が複数の通信方式(Wi-Fi、キャリア系LPWA、ノンキャリア系LPWAとしたが、これに限定されない)を具備し、各々の通信方式の特徴(通信速度、遅延時間、通信に要するコストなど)と、機器10が送信するデータの属性(サイズ、データの緊急性=送信を完了するまでの時間など)を鑑みて通信方式を適宜切り替えることで、通信費の抑制と、通信速度のバランスをとる事が出来ることを説明した。
101、101A、101B、101C 通信モジュール
102、102A、102B、102C、108 保持部
103 記憶部
104 制御部
105 取得部
106 特定部
107 機能モジュール
109 電源部
110 バッテリ
111 操作部
112 表示部
Claims (8)
- 機器であって、
前記機器を管理するサーバに、互いに異なる複数の回線網を介して無線で接続するための複数の通信モジュールと、
前記複数の回線網それぞれの通信に関する特性を記憶している記憶部と、
前記複数の通信モジュールそれぞれを用いた前記サーバとの通信が可能であるか否かを示す通信可否情報を取得する取得部と、
前記複数の通信モジュールのうち、前記通信可否情報により通信が可能であることが示される通信モジュールであって、前記特性に基づいて選択される通信モジュールを、特定通信モジュールとして特定する特定部と、
前記特定部が特定した前記特定通信モジュールを前記サーバと通信可能に接続させる制御部とを備え、
前記複数の通信モジュールは、複数の遠距離無線通信用の通信モジュールである複数の遠距離通信モジュールを含み、
前記複数の遠距離通信モジュールそれぞれには、前記特性として、当該遠距離通信モジュールによる通信の速度の大きさを示す第二指標が対応付けられており、
前記特定部は、前記特定通信モジュールを特定する際には、
有限長のデータを前記複数の遠距離通信モジュールそれぞれにより送信するのに要する時間を算出し、
前記複数の遠距離通信モジュールのなかで、算出した前記時間が閾値以下である1以上の遠距離通信モジュールのうち、当該遠距離通信モジュールに対応付けられている前記第二指標がより大きな速度を示す遠距離通信モジュールを、前記特定通信モジュールとして特定する
機器。 - 前記複数の遠距離通信モジュールそれぞれには、前記特性として、当該遠距離通信モジュールによる通信の安定性の高さを示す第一指標が対応付けられており、
前記特定部は、前記特定通信モジュールを特定する際には、
前記1以上の遠距離通信モジュールのうち、当該遠距離通信モジュールに対応付けられている前記第一指標がより高い安定性を示す遠距離通信モジュールを、前記特定通信モジュールとして特定する
請求項1に記載の機器。 - 前記複数の遠距離通信モジュールそれぞれには、前記特性として、当該遠距離通信モジュールによる通信に要する費用を示す第三指標が対応付けられており、
前記特定部は、前記特定通信モジュールを特定する際には、
前記1以上の遠距離通信モジュールのうち、当該遠距離通信モジュールに対応付けられている前記第三指標がより低い費用を示す遠距離通信モジュールを、前記特定通信モジュールとして特定する
請求項1又は2に記載の機器。 - 機器であって、
複数の前記機器が一の宅内に設置されており、
複数の前記機器が備える前記複数の通信モジュールは、遠距離無線通信用の通信モジュールである遠距離通信モジュールと、近距離無線通信用の通信モジュールである近距離通信モジュールとを含み、
複数の前記機器のうちの一の機器を除く他の機器の特定部は、
前記他の機器の近距離通信モジュールにより前記一の機器と直接接続し、
複数の前記機器のうちの前記一の機器の特定部は、
前記一の機器の前記遠距離通信モジュールを前記特定通信モジュールとして特定し、前記一の機器の前記近距離通信モジュールにより前記他の機器と直接接続し、
複数の前記機器のうちの前記一の機器の制御部は、さらに、
前記一の機器の前記遠距離通信モジュールと前記一の機器の前記近距離通信モジュールとの間で通信を中継させる
請求項1に記載の機器。 - 複数の前記機器のうちの前記一の機器は、複数の前記機器が備える前記複数の遠距離通信モジュールのうち、通信品質がより高い遠距離通信モジュールを備える機器である
請求項4に記載の機器。 - 前記複数の通信モジュールは、
遠距離通信モジュールとして、キャリア系LPWA(Low Power, Wide
Area)の通信モジュールと、ノンキャリア系LPWAの通信モジュールとを含み、
近距離通信モジュールとして、Wi-Fi(登録商標)の通信モジュールを含む
請求項1~5のいずれか1項に記載の機器。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載の機器と、
前記機器を管理する前記サーバとを備える
システム。 - 機器が実行する通信方法であって、
前記機器は、
前記機器を管理するサーバに、互いに異なる複数の回線網を介して無線で接続するための複数の通信モジュールと、
前記複数の回線網それぞれの通信に関する特性を記憶している記憶部とを備え、
前記複数の通信モジュールは、複数の遠距離無線通信用の通信モジュールである複数の遠距離通信モジュールを含み、
前記複数の遠距離通信モジュールそれぞれには、前記特性として、当該遠距離通信モジ
ュールによる通信の速度の大きさを示す第二指標が対応付けられており、
前記通信方法は、
前記複数の通信モジュールそれぞれを用いた前記サーバとの通信が可能であるか否かを示す通信可否情報を取得する取得ステップと、
前記複数の通信モジュールのうち、前記通信可否情報により通信が可能であることが示される通信モジュールであって、前記特性に基づいて選択される通信モジュールを、特定通信モジュールとして特定する特定ステップと、
前記特定ステップで特定した前記特定通信モジュールを前記サーバと通信可能に接続させる制御ステップ部とを含み、
前記特定ステップでは、前記特定通信モジュールを特定する際には、
有限長のデータを前記複数の遠距離通信モジュールそれぞれにより送信するのに要する時間を算出し、
前記複数の遠距離通信モジュールのなかで、算出した前記時間が閾値以下である1以上の遠距離通信モジュールのうち、当該遠距離通信モジュールに対応付けられている前記第二指標がより大きな速度を示す遠距離通信モジュールを、前記特定通信モジュールとして特定する
通信方法。
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