JPWO2020235182A1 - 通信システム、通信方法およびサーバ - Google Patents

Abstract

輻輳を起こさずホッピング通信が可能な通信システム、通信方法およびサーバを提供することを目的とする。本発明にかかる通信システム（１００）は、ゲートウェイ（１０）とネットワークサーバ（２０）を備える。ゲートウェイ（１０）は、データを基地局（３０）に送信するデータ送受信部（１１）と、他のゲートウェイ（１０）との疎通確認結果をネットワークサーバ（２０）に送信する疎通確認部（１２）と、通信障害が発生した場合にデータを他の不特定のゲートウェイ（１０）に転送するデータ転送部（１３）と、ホッピング規則に基づいて、転送データを処理するホッピング通信部（１４）とを備える。ネットワークサーバ（２０）は、データ受信部（２１）と、疎通確認結果受信部（２２）と、異なる基地局（３０）に在圏するゲートウェイ（１０）からの転送を優先する基準から、ホッピング規則を生成し配布するホッピング規則配布部（２３）とを備える。

Description

本発明は、通信システム、通信方法およびサーバに関し、ホッピング通信技術に関する。

気温・湿度等を計測するセンサーデバイスを用いたＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ：モノのインターネット）ネットワークは、低消費電力かつ長距離伝送可能であることが要求される。センシングＩｏＴは、３Ｇ／ＬＴＥとは異なる通信技術を必要とする。

例えば、ＬｏｒａＷＡＮ（Ｌｏｎｇ Ｒａｎｇｅ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）は、ＩｏＴ向けのネットワークの１つで、ライセンス不要なアンライセンスバンドである。
ＬｏｒａＷＡＮは、比較的新しいネットワークであり、仕様として定まっていない部分が存在する。

図１は、ＬｏＲａＷＡＮのネットワークアーキテクチャを示す構成図である。ＬｏＲａＷＡＮネットワークは、ＬｏＲａデバイス、ＬｏＲａ対応ゲートウェイ、ＬｏＲａネットワークサーバ、アプリケーションサーバで構成されている。
ＬｏＲａデバイスは、ＬｏＲａ無線変調方式を用いて、Ｌｏｒａ対応ゲートウェイにデータを送信する。ＬｏＲａ対応ゲートウェイは、Ｌｏｒａ無線変調方式からＴＣＰ／ＩＰにプロトコル変換し、ＬｏＲａネットワークサーバにデータを送信する。Ｌｏｒａネットワークサーバは、データを適切なアプリケーションサーバに送信する。

ＬｏＲａＷＡＮにおいて、ＬｏＲａゲートウェイより上位の通信は、３Ｇ、ＬＴＥ等のバックホール回線を用いる。したがって、基地局において輻輳や障害が発生すると、ＬｏＲａデバイスとアプリケーションサーバは通信ができなくなるという問題がある。そのため、３Ｇ／ＬＴＥのようなキャリア網を利用したバックホール回線が利用できなくなった場合でも、継続してＬｏＲａデバイスからのデータを収集できる仕組みを用意する必要がある。

また、特許文献１は、基地局圏外の無線通信端末が、他の無線通信端末を介して、所定の通報先に救難情報を送信する技術を開示している。対応済みリストを配布することにより、無線通信端末は、通報を終了することができる。

特開２０１５−００５９１５号公報

上述のように、バックホール回線に障害が発生すると、デバイスとアプリケーションサーバが通信できなくなるという問題があった。
解決方法として、無線通信によるマルチホップ通信を行うことが考えられる。ここで、例えば、ＬｏＲａＷＡＮにおいては、Ｗｉ−Ｆｉの様にピアツーピア通信が規定されていないため、ユニキャスト通信ではなくブロードキャスト通信が行われることになる。かかる場合、ゲートウェイは、電波が届く範囲の全てのゲートウェイに対してデータの送信を行うため、通信の輻輳につながるおそれがある。

ＬｏＲａＷＡＮは、長距離伝送可能なネットワークであるため、通信の輻輳が生じる可能性は格段に高い。
ＬＰＷＡ（ＬｏＷ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）のＬｏＲａ通信は、見通しのいい環境であれば１０ｋｍ以上無線電波が届くとされている。そのため、短距離にしか電波が届かないものに比べて、あるゲートウェイからＬｏＲａ通信の無線電波が届く範囲にあるゲートウェイの数は、既存のネットワークに比べて非常に多い。したがって、マルチホップで通信させたときに通信の輻輳が起きるリスクが格段に上がる。既存の無線通信でマルチホップ通信した際は、ほとんど意識する必要がなかった輻輳は、長距離に電波が届くＬｏＲａにおいては非常に重要な課題になる。

特許文献１で示された方法は、対応済みリストの作成と配布に一定の時間を要するため、その間の輻輳を防ぐことができない。また、特許文献１に記載された方法では、センサーデバイスの様にデータを送信し続ける場合には対応できない。

本開示は上記課題を解決するためにされたものであって、輻輳を起こさずに、ホッピング通信が可能な通信システム、通信方法およびサーバを提供することを目的とする。

本開示にかかる通信システムは、デバイスから送信されたデバイスデータを受信し、ネットワークを介してネットワークサーバに送信する複数のゲートウェイと、前記ゲートウェイから送信されたデバイスデータをネットワークを介して受信するネットワークサーバとを備える通信システムであって、前記ゲートウェイは、他の前記ゲートウェイと疎通確認を行い、疎通確認結果を前記ネットワークサーバに送信する疎通確認手段と、在圏する基地局との間の通信に障害が発生した場合に、前記デバイスデータを、転送データとして他の不特定のゲートウェイに転送するデータ転送手段と、ホッピング規則に基づいて、他のゲートウェイから転送された転送データに対する処理を実行するホッピング通信手段と、を備え、前記ネットワークサーバは、前記ゲートウェイから前記疎通確認結果を受信する疎通確認結果受信手段と、異なる前記基地局に在圏する前記ゲートウェイからの転送を優先する基準に基づいて、前記疎通確認結果からホッピング規則を生成して前記ゲートウェイに配布するホッピング規則配布手段と、を備えるものである。

本開示にかかる通信方法は、ゲートウェイとネットワークサーバとのネットワークを介した通信方法であって、ゲートウェイが他のゲートウェイと疎通確認を行い、疎通確認結果をネットワークサーバに送信し、ネットワークサーバは、異なる基地局に在圏する前記ゲートウェイからの通信を優先する基準に基づいて、前記疎通確認結果から前記ゲートウェイにおける転送データの処理を定めるホッピング規則を生成して、前記ゲートウェイに配布し、前記ゲートウェイは、在圏する基地局との間の通信に障害が発生した場合に、デバイスから受信したデバイスデータを他の不特定のゲートウェイに転送データとして転送し、前記ゲートウェイは、前記ホッピング規則に従って、他のゲートウェイから送信された前記転送データについて処理を行う、ものである。

本開示にかかるサーバは、デバイスから送信されたデバイスデータを受信し、ネットワークを介してネットワークサーバに送信する複数のゲートウェイにおけるホッピング規則を生成するサーバであって、前記ゲートウェイから他のゲートウェイとの間の疎通確認結果を受信する疎通確認結果受信手段と、異なる前記基地局に在圏する前記ゲートウェイからの転送を優先する基準に基づいて、前記疎通確認結果からホッピング規則を生成して前記ゲートウェイに配布するホッピング規則配布手段と、を備えるものである。

本開示によれば、輻輳を起こさずに、ホッピング通信が可能な通信システム、通信方法およびサーバを提供することが可能となる。

ＬｏＲａＷＡＮの構成を示す構成図である。 第１の発明を実施するための形態における、無線通信システムの構成を示す構成図である。 第２の発明を実施するための形態における、ホッピングデータベースの例である。 第２の発明を実施するための形態における、ホッピング通信の例を示す概略である。 第２の発明を実施するための形態における、各コンポーネントの配置例を示す概略図である。 第２の発明を実施するための形態における、ＬｏＲａデバイスを山間部に設置した例を示す概略図である。 第２の発明を実施するための形態における、通信システムの配置例を示す図である。 第２の発明を実施するための形態における、通信システムの例を示す概略図である。 第２の発明を実施するための形態における、通信システムの動作を示すフローチャートである。 第２の発明を実施するための形態における、疎通確認データベースの例である。

＜第１実施形態＞
図２は、本実施の形態１にかかる、通信システム１００を示す構成図である。
通信システム１００は、ゲートウェイ１０及びネットワークサーバ２０を備えている。ゲートウェイ１０とネットワークサーバ２０は、ネットワーク４０を介して接続されている。

ゲートウェイ１０は、データ送受信部１１、疎通確認部１２、データ転送部１３、ホッピング通信部１４を備えている。
データ送受信部１１は、デバイスが送信したデータを受信し、ネットワーク４０を介して、ネットワークサーバ２０に送信する。かかる場合、データ送受信部１１は、データをプロトコル変換し、基地局３０に送信する。
疎通確認部１２は、他のゲートウェイと疎通確認を行い、疎通確認結果をネットワークサーバ２０に送信する。疎通確認結果は、送信元ゲートウェイ及び送信先ゲートウェイの情報を含む。
データ転送部１３は、デバイスから受信したデータを、他のゲートウェイ１０に転送データとして転送する。データ転送部１３は、基地局３０との間の通信に障害が発生した場合にデータの転送を行う。
ホッピング通信部１４は、ホッピング規則に基づいて、他のゲートウェイ１０から受信した転送データを他のゲートウェイ１０に転送し、あるいは破棄し、あるいは基地局３０を介してネットワークサーバ２０に送信する。

ネットワークサーバ２０は、データ受信部２１、疎通確認結果受信部２２、およびホッピング規則配布部２３を備える。
データ受信部２１は、ゲートウェイ１０が送信したデータを受信する。
疎通確認結果受信部２２は、疎通確認結果を受信する。
ホッピング規則配布部２３は、疎通確認結果に基づいてホッピング規則を作成する。ホッピング規則配布部２３は、異なる基地局の圏内に存在しているゲートウェイからの通信を優先するという基準に基づいて、ホッピング規則を生成する。ホッピング規則配布部２３は、ホッピング規則をゲートウェイ１０に配布する。

かかる場合、同じ基地局圏内のゲートウェイから転送されたデータは、ホッピング規則に基づいて破棄され、再転送されることはない。したがって、データの輻輳は生じさせずにデータの転送を行うことが可能となる。

＜第２実施形態＞
本実施の形態に係る通信システムは、ゲートウェイ１０及びネットワークサーバ２０を備える。通信システムの構成を示す構成図は、図２と同じである。
ＬｏＲａデバイスは、ゲートウェイ１０を介して、デバイスデータをネットワークサーバ２０に送信する。ＬｏＲａデバイスは、ゲートウェイ１０とＬｏＲａ無線によって通信する。
ＬｏＲａデバイスは、デバイスデータのヘッダの未使用領域にホッピング数を記載する。ホッピング数は、ネットワークサーバ２０が設定した所定の値とする。

ゲートウェイ１０は、データ送受信部１１、疎通確認部１２、データ転送部１３、およびホッピング通信部１４を備える。
データ送受信部１１は、ＬｏＲａデバイスからデバイスデータを受信する。データ送受信部１１は、デバイスデータをゲートウェイ１０が在圏する基地局を介してネットワークサーバ２０に送信する。

疎通確認部１２は、定期的に他のゲートウェイ１０に対してＬｏＲａ無線により疎通確認データを送信する。疎通確認部１２は、他のゲートウェイ１０が送信した疎通確認データを受信し、ネットワークサーバ２０に送信する。
データ転送部１３は、障害などによってバックホール回線が使えなくなった際、他のゲートウェイ１０にデバイスデータを転送する。

ホッピング通信部１４は、ホッピング規則をホッピングデータベースとして管理する。ホッピング規則は、他のゲートウェイ１０から受信したデータに対する処理を定めたものである。
図３は、ホッピングデータベースの例を示す。各レコードは、送信元ゲートウェイを識別するためのＧＷＩＤと、ＧＷＩＤに対応するゲートウェイ１０から送信されたデバイスデータに対する処理とから構成される。

ホッピング通信部１４は、他のゲートウェイ１０から転送されたデバイスデータについて、ホッピングデータベース、及びヘッダに含まれるホッピング数を参照して、転送、破棄又はバックホール回線を通してネットワークサーバ２０ヘの送信処理を行う。

図４はホッピングによる通信の例を示す図である。基地局Ａに障害が発生した場合に、ゲートウェイ１０Ｂは、ＬｏＲａデバイス５０Ｂからのデータを、ゲートウェイ１０Ｃに転送している。
ゲートウェイ１０Ｃは、ホッピング規則に従って、基地局３０Ｂを介してデータをネットワークサーバ２０に送信している。他のゲートウェイは、ホッピング規則に従ってデータを破棄している。

ホッピング通信部１４は、ホッピング数が０以外の場合に限って、受信したデバイスデータを転送する。ホッピング通信部１４は、デバイスデータを転送する際、ヘッダに含まれるホッピング数を１減らす処理を行う。ホッピング通信部１４は、ホッピング数が０の場合、デバイスデータを破棄する。
ホッピング数を設定し、上記動作を行うことにより、デバイスデータの転送を所定の値に制限し、再転送の反復を防ぐことができる。例えば、ホッピング数に１を設定することで、デバイスデータの転送は最大１段に制限できる。

ネットワークサーバ２０は、データ受信部２１、疎通確認結果受信部２２、およびホッピング規則配布部２３を備える。
データ受信部２１は、各ＬｏＲａデバイス５０が送信したデバイスデータを受信する。データ受信部２１は、得られたデバイスデータに応じて、受信したデータを上位のアプリケーションサーバに送信する。
疎通確認結果受信部２２は、各ゲートウェイ１０から疎通確認結果を受信し、疎通確認データベースとして管理する。
ホッピング規則配布部２３は、疎通確認結果受信部２２が備える疎通確認データベースを参照し、ホッピング規則を生成する。ホッピング規則配布部２３は、生成したホッピング規則を各ゲートウェイ１０に配布する。
また、ホッピング規則配布部２３は、各ＬｏＲａデバイス５０に対して任意のホッピング数を設定する。

図５を用いて、本実施の形態の概要を説明する。図５は、各コンポーネントの配置の例を示す概略図である。
ＬｏＲａデバイス５０は、山間部に設置されている。ＬｏＲａデバイス５０は、ネットワークサーバ２０にデバイスデータを送信する。
ゲートウェイ１０Ａは山の麓に設置されており、ゲートウェイ１０Ｂは都市部に設置されている。基地局３０Ａは山の麓に設置されており、基地局３０Ｂは、都市部に設置されている。基地局３０Ａ、基地局３０Ｂは、例えば、３Ｇ／ＬＴＥ基地局である。
ゲートウェイ１０Ａと基地局３０Ａとの距離は０．５ｋｍであり、ゲートウェイ１０Ａは基地局３０Ａに在圏している。ゲートウェイ１０Ｂと基地局３０Ｂとの距離は０．５ｋｍであり、ゲートウェイ１０Ｂは基地局３０Ｂに在圏している。
ゲートウェイ１０ＡとＬｏＲａデバイス５０との距離は５ｋｍであり、ゲートウェイ１０ＡはＬｏＲａデバイス５０から送信されたデバイスデータを受信可能である。ゲートウェイ１０ＢとＬｏＲａデバイス５０との距離は１０ｋｍであり、ゲートウェイ１０ＢはＬｏＲａデバイス５０から送信されたデバイスデータを受信することができない。
また、ゲートウェイ１０Ａとゲートウェイ１０Ｂとの距離は５ｋｍであり、ゲートウェイ１０Ａとゲートウェイ１０ＢはＬｏＲａ無線方式によって通信可能である。

山の麓に設置された基地局３０Ａにおいて、バックホール回線に障害が発生した場合、ゲートウェイ１０Ａは、デバイスデータをネットワークサーバ２０に送信することができなくなる。
かかる場合、本発明の実施形態では、ゲートウェイ１０Ａはゲートウェイ１０Ｂにデバイスデータを転送し、ゲートウェイ１０Ｂがデバイスデータをネットワークサーバ２０に送信する。

図５は、ＬｏＲａデバイス５０とゲートウェイ１０との位置関係の問題で、デバイスデータが、山の麓に設置されたゲートウェイ１０一つにしか届かず、都市部に設置されたゲートウェイ１０には届かない場合である。この様な場合に、本発明は特に効果を発揮することが想定される。具体的な実施例としては、山間部の土砂崩れの検知を行うため、山間部においてデバイスデータを収集する場合が考えられる。

アンテナ高さ、アンテナ長さ及び電波出力などの条件が同じ場合、ＬｏＲａ無線方式の電波到達距離は、３Ｇ／ＬＴＥ無線方式と比べて長いとされている。都市部において、電波強度は２０ｄＢｍの差があり、電波の到達距離は数百メートル以上の違うとされている。
一方、３Ｇ／ＬＴＥなどのキャリア網のセルの大きさは数百ｍ〜数ｋｍが一般的で、数ｋｍのセルは大ゾーン、数百ｍのセルは小ゾーンと呼ばれている。大ゾーンは人口密度が低い平野部に、小ゾーンは人口密度が高い都市部に適用される。一方、日本に多い山間部のセルは、地形の制約から、小ゾーンとなることが多い。山間部において、基地局は中腹に設置されるケースも多い。かかる場合、山頂、尾根または山の谷間に不感地帯が発生する。

山の土砂崩れを検知する場合、温度または振動などをセンシングするためのＬｏＲａデバイスは、山間部に設置される。この場合、３Ｇ／ＬＴＥ基地局の設置位置は制限されるため、ＬｏＲａデバイスからのデータを収集するゲートウェイ１０を、山の麓に設置しなければならないケースが少なくない。
図６は、山の麓にゲートウェイ１０と基地局３０が設置されている場合を示す概略図である。

ＬｏＲａ通信方式を活用して山間部で環境情報等を収集する際、基地局においてバックホール回線に障害が発生し通信が困難になると、ＬｏＲａデバイス５０は、デバイスデータをネットワークサーバ２０に送信できなくなる。
本発明の実施形態では、山の麓や中腹に設置された基地局３０でバックホール回線に障害等が発生したとしても、障害が発生した基地局に在圏するゲートウェイ１０が他のゲートウェイ１０にデータ転送を行い、転送先のゲートウェイ１０が在圏する基地局のバックホール回線を使ってデバイスデータをネットワークサーバ２０に送信することが可能となる。

図７を用いて、バックホール回線障害時にホッピングによってデバイスデータをネットワークサーバ２０に送信する手順を説明する。
図８は、各コンポーネントの配置例を模式的に表した図である。

ゲートウェイ１０Ａ、ゲートウェイ１０Ｂ及びゲートウェイ１０Ｃは、基地局３０Ａに在圏している。ゲートウェイ１０Ｄは、基地局３０Ｂに在圏している。ゲートウェイ１０Ｅは、基地局３０Ｃに在圏している。
基地局３０Ａは山麓部に存在し、基地局３０Ｂ及び基地局３０Ｃは都市部に存在することを想定してもよい。

ＬｏＲａデバイス５０〜ゲートウェイ１０Ａ間は、５ｋｍ程度であり、ＬｏＲａ通信可能である。ＬｏＲａデバイス〜ゲートウェイ１０Ｄ、１０Ｅ間は、１０ｋｍ以上離れており、ＬｏＲａ通信を行うことは不可能である。
ゲートウェイ１０Ａ〜ゲートウェイ１０Ｄ間は、５ｋｍであり、ＬｏＲａ通信可能である。ゲートウェイ１０Ａ〜ゲートウェイ１０Ｅ間は、７ｋｍ程度であり、ＬｏＲａ通信可能である。ゲートウェイ１０ＡがＬｏＲａ通信方式によってデータを送信する場合、ゲートウェイ１０Ｄが受信する電波強度は、ゲートウェイ１０Ｅが受信する電波強度よりも大きい。

通常時において、ＬｏＲａデバイス５０は、デバイスデータをゲートウェイ１０Ａに送信する。ゲートウェイ１０Ａは、基地局３０Ａを介して、ネットワークサーバ２０にデバイスデータを送信する。
基地局３０Ａのバックホール回線障害が発生した場合、デバイスデータを受信したゲートウェイ１０Ａは、ホッピング通信を行わなければネットワークサーバ２０までデータを送信することができない。
ゲートウェイ１０Ｂとゲートウェイ１０Ｃは、基地局３０Ａにのみ在圏している。したがって、ゲートウェイ１０Ａから、ゲートウェイ１０Ｂ、１０Ｃにデータを転送しても、ネットワークサーバ２０にデバイスデータを送信することはできない。

ゲートウェイ１０Ｄとゲートウェイ１０Ｅは、稼動中の基地局３０Ｂ、３０Ｃに在圏している。また、ゲートウェイ１０Ｄとゲートウェイ１０Ｅは、ゲートウェイ１０Ａと通信可能である。したがって、ゲートウェイ１０Ａから、ゲートウェイ１０Ｄまたはゲートウェイ１０Ｅにデータを転送することによって、ネットワークサーバ２０にデバイスデータを送信することができる。
電波強度の違いから、ゲートウェイ１０Ａは、ゲートウェイ１０Ｄと基地局３０Ｂを経由してデータを転送することが最適である。

図９を用いて、バックホール回線に障害が発生する前の動作を説明する。
各ゲートウェイ１０は、疎通確認機能により、一定時間ごとに送信元ゲートウェイの識別子を含む疎通確認データを発信する。疎通確認データを受信したゲートウェイ１０は、送信元ゲートウェイ・転送先ゲートウェイ・電波強度の組を疎通確認結果としてネットワークサーバ２０に送信する（Ｓ１）。ここで、転送先ゲートウェイは、疎通確認データを受信したゲートウェイ１０自身の識別子である。

ネットワークサーバ２０は、（Ｓ１）で受信した疎通確認結果に基づき送信元ゲートウェイ・転送先ゲートウェイ・転送可否（受理または破棄）の組を生成して疎通確認データベースに記録する。

ネットワークサーバ２０は、あるゲートウェイ１０（ゲートウェイ１０ｘ）を送信元とするすべての疎通確認結果に基づいて、以下の規則（１）及び（２）に従って転送可否を決定する（Ｓ２）。
（１）ゲートウェイ１０ｘと同一の基地局に在圏するゲートウェイ１０を転送先とする疎通確認結果から、ネットワークサーバ２０は、当該ゲートウェイ１０への転送を「破棄」に分類する。すなわち、ゲートウェイ１０ｘから、当該ゲートウェイ１０には転送を行わない。
（２）ネットワークサーバ２０は、（１）で「破棄」に分類されたゲートウェイ１０以外のゲートウェイ１０を転送先とする疎通確認結果のうち、疎通確認結果に含まれる電波強度が最大となるゲートウェイ１０への転送を「受理」に分類する。すなわち、ゲートウェイ１０ｘから当該ゲートウェイ１０に転送を行う。上述の「受理」に分類されたゲートウェイ１０以外のゲートウェイ１０への転送は、「破棄」に分類される。

図７の場合について、転送可否判断の具体例を説明する。
ゲートウェイ１０Ａは、疎通確認データを送信する。ゲートウェイ１０Ｂ、ゲートウェイ１０Ｃ、ゲートウェイ１０Ｄ及びゲートウェイ１０Ｅは、疎通確認データを受信する。
まず、ゲートウェイ１０Ｂとゲートウェイ１０Ｃは、ゲートウェイ１０Ａと同じ基地局に在圏するので、［送信元：ゲートウェイ１０Ａ、転送先：ゲートウェイ１０Ｂ、転送：破棄］および［送信元：ゲートウェイ１０Ａ、転送先：ゲートウェイ１０Ｃ、転送：破棄］が疎通確認データベースに記録される。
次に、残ったゲートウェイ１０Ｄ、ゲートウェイ１０Ｅが送信した疎通確認結果に含まれる電波強度を比較して、より電波強度の強いゲートウェイ１０Ｄをゲートウェイ１０Ａからの転送先として選択する。この結果、［送信元：ゲートウェイ１０Ａ、転送先：ゲートウェイ１０Ｄ、転送：受理］および［送信元：ゲートウェイ１０Ａ、転送先：ゲートウェイ１０Ｅ、転送：破棄］の組が、疎通確認データベースに記録される。
結果として、図１０に示す疎通確認データベースが生成される。

ネットワークサーバは、ホッピング規則配布部により、各ゲートウェイにホッピング規則を配布する（Ｓ３）。ここで、疎通確認データベースの各レコードについて、転送先ゲートウェイ１０ｙを参照して、当該レコードをゲートウェイ１０ｙに送信する。

ゲートウェイ１０は、ネットワークサーバ２０から受信したホッピング規則を自身のホッピングデータベースに書き込む（Ｓ４）。
図７および図１０のケースでは、ゲートウェイ１０Ｂ、ゲートウェイ１０Ｃ、ゲートウェイ１０Ｅが保持するホッピングデータベースに対しては「ゲートウェイ１０Ａから転送されたデータを破棄する」という規則を書き込み、ゲートウェイ１０Ｄのホッピングデータベースに対しては「ゲートウェイ１０Ａから転送されたデータを受理する」という規則を書き込む。

図９を用いて、バックホール回線に障害が発生した場合の動作を説明する。
バックホール回線の障害発生時、以下の手順によりＬｏＲａデバイスから複数のゲートウェイ１０を経由してネットワークサーバ２０にデータを転送する。

各ゲートウェイ１０は、自身が在圏する基地局との間で定期的に疎通確認を行っており、障害を検知した場合に、自身のホッピングモードをＯＮにする（Ｓ５）。ホッピングモードとは、ホッピング通信を行うかどうかを示すモードである。ホッピングモードＯＮの場合はホッピング通信を行い、ホッピングモードＯＦＦの場合はホッピング通信を行わない。
ホッピングモードＯＮのゲートウェイが、ＬｏＲａデバイス５０からデバイスデータを受信すると、データ転送機能により他のゲートウェイ１０にデバイスデータを転送する（Ｓ６）。

他のゲートウェイ１０から転送されたデバイスデータを受け取ったゲートウェイ１０は、送信元ゲートウェイに該当するホッピング規則と、デバイスデータのホッピング数を参照して、デバイスデータの受理もしくは破棄を決定する。ホッピング規則は、自身が保持するホッピングデータベースに記録されている。
受理の場合、自身が在圏する基地局が使用可能であれば、受け取ったデバイスデータを基地局経由でネットワークサーバ２０に送信する。受理の場合、自身が在圏する基地局３０が使用不可能であれば、他のゲートウェイ１０にデバイスデータを再転送する（Ｓ７）。

具体例として、図７の基地局３０Ａにおいて、バックホール回線に障害が発生した場合の動作を説明する。
ゲートウェイ１０Ａは、ＬｏＲａデバイス５０が送信したデバイスデータを受信する。ただし、ＬｏＲａデバイスとの位置関係によって、ゲートウェイ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅにはデバイスデータは届かなったものとする。
ゲートウェイ１０ＡがホッピングモードＯＮの場合、ゲートウェイ１０ＡがＬｏＲａデバイスから受信したデータを他のゲートウェイ１０に転送する（Ｓ６）。ゲートウェイ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄおよび１０Ｅは、転送されたデバイスデータを受信する。
ゲートウェイ１０Ｂ、ゲートウェイ１０Ｃ、ゲートウェイ１０Ｅが備えるホッピング規則では、ゲートウェイ１０Ａからの転送は「破棄」と設定されている。したがって、ゲートウェイ１０Ｂ、ゲートウェイ１０Ｃおよびゲートウェイ１０Ｅは、受信したデバイスデータを破棄する（Ｓ７）。
ゲートウェイ１０Ｄが備えるホッピング規則では、ゲートウェイ１０Ａからの転送は受理と設定されている。基地局３０Ｂに障害が発生していない場合、ゲートウェイ１０Ｄは、デバイスデータをバックホール回線を通してネットワークサーバ２０に送信する（Ｓ７）。

本発明の実施形態では、平常時にゲートウェイ１０の間で疎通確認を行い、疎通確認結果に基づいて、ホッピング規則を生成する。各ゲートウェイ１０間でのデータ転送を受理もしくは破棄する条件は、ホッピング規則により定められる。そして、バックホール回線障害時に、各ゲートウェイ１０がホッピング規則に従ってデータ転送を行う。
したがって、ブロードキャストの繰り返しに起因する通信の輻輳を起こすことなく、バックホール回線障害時において継続してＬｏＲａデバイスからのデータを収集することが可能となる。

バックホール回線の障害発生以外にも、本発明は、ゲートウェイに関連付けられるＳＩＭの通信量が上限に達して、通信ができなくなった場合にも適用することができる。

上述の説明においては、デバイスとゲートウェイがＬｏＲａ通信を行う例を示したが、これに限定されるものではなく、他の通信方式を用いてもよい。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、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。

この出願は、２０１９年５月２１日に出願された日本出願特願２０１９−０９５０４８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。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０ｘ、１０ｙ ゲートウェイ
１１ データ送受信部
１２ 疎通確認部
１３ データ転送部
１４ ホッピング通信部
２０ ネットワークサーバ
２１ データ受信部
２２ 疎通確認結果受信部
２３ ホッピング規則配布部
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ 基地局
４０ ネットワーク
５０、５０Ａ、５０Ｂ ＬｏＲａデバイス
１００ 通信システム

Claims (10)

1. デバイスから送信されたデバイスデータを受信し、ネットワークを介してネットワークサーバに送信する複数のゲートウェイと、前記ゲートウェイから送信されたデバイスデータをネットワークを介して受信するネットワークサーバとを備える通信システムであって、
   前記ゲートウェイは、
   他の前記ゲートウェイと疎通確認を行い、疎通確認結果を前記ネットワークサーバに送信する疎通確認手段と、
   在圏する基地局との間の通信に障害が発生した場合に、前記デバイスデータを、転送データとして他の不特定のゲートウェイに転送するデータ転送手段と、
   ホッピング規則に基づいて、他のゲートウェイから転送された転送データに対する処理を実行するホッピング通信手段と、
   を備え、
   前記ネットワークサーバは、
   前記ゲートウェイから前記疎通確認結果を受信する疎通確認結果受信手段と、
   異なる前記基地局に在圏する前記ゲートウェイからの転送を優先する基準に基づいて、前記疎通確認結果からホッピング規則を生成して前記ゲートウェイに配布するホッピング規則配布手段と、を備える、
   通信システム。
2. 前記ホッピング規則配布手段は、異なる前記基地局に在圏する前記ゲートウェイからの通信であって、最も受信する電波の強度が大きい通信を優先する基準に基づいて、前記疎通確認結果からホッピング規則を生成し、前記ゲートウェイに配布する
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記疎通確認結果は、送信元、送信先及び電波強度の情報を含む、
   請求項１又は２のいずれか１項に記載の通信システム。
4. 前記ホッピング通信手段は、前記ホッピング規則と、前記デバイスデータのヘッダに記載されたホッピング数とに基づいて、前記転送データの破棄、又は前記基地局に送信する処理を行う、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の通信システム。
5. 前記ゲートウェイと前記デバイスは、ＬｏＲａ方式により通信を行う、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 前記データ転送手段は、ＬｏＲａ方式により前記デバイスデータを転送する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の通信システム。
7. ゲートウェイとネットワークサーバとのネットワークを介した通信方法であって、
   ゲートウェイが他のゲートウェイと疎通確認を行い、疎通確認結果をネットワークサーバに送信し、
   ネットワークサーバは、異なる基地局に在圏する前記ゲートウェイからの通信を優先する基準に基づいて、前記疎通確認結果から前記ゲートウェイにおける転送データの処理を定めるホッピング規則を生成して、前記ゲートウェイに配布し、
   前記ゲートウェイは、在圏する基地局との間の通信に障害が発生した場合に、デバイスから受信したデバイスデータを他の不特定のゲートウェイに転送データとして転送し、
   前記ゲートウェイは、前記ホッピング規則に従って、他のゲートウェイから送信された前記転送データについて処理を行う、
   通信方法。
8. 前記ネットワークサーバは、異なる基地局に在圏する前記ゲートウェイからの通信であって、最も受信する電波の強度が大きい通信を優先する基準に基づいて前記ホッピング規則を生成する、
   請求項７に記載の通信方法。
9. デバイスから送信されたデバイスデータを受信し、ネットワークを介してネットワークサーバに送信する複数のゲートウェイにおけるホッピング規則を生成するサーバであって、
   前記ゲートウェイから他のゲートウェイとの間の疎通確認結果を受信する疎通確認結果受信手段と、
   異なる基地局に在圏する前記ゲートウェイからの転送を優先する基準に基づいて、前記疎通確認結果からホッピング規則を生成して前記ゲートウェイに配布するホッピング規則配布手段と、を備える、
   サーバ。
10. 前記ホッピング規則配布手段は、異なる基地局に在圏する前記ゲートウェイからの通信であって、最も受信する電波の強度が大きい通信を優先する基準に基づいて前記ホッピング規則を生成する、
    請求項９に記載のサーバ。

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