JP2020171056A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】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を提供する。【解決手段】通信システムにおいて、管理装置４のＦＯＴＡ（Ｆｉｒｍｗａｒｅ Ｏｖｅｒ−Ｔｈｅ−Ａｉｒ）判別手段４３が大容量のファイルをネットワーク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。端末１０１は、送信された大容量のファイルを記憶する。次に、端末１０１の切替手段１３がＷｉ−ＳＵＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｍａｒｔ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が用いられる第３通信部１０１２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。端末１０１の第３通信部１０１２は、端末１０２の第３通信部１０２１に大容量のファイルを送信する。【選択図】図６

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。

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。

特開２０１８−７１７１号公報

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。

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。

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。

発明を実施するための形態１に係る通信システムを示す構成図。 発明を実施するための形態１に係るＮＢ−ＩｏＴとｅＭＴＣとの相違を示す図表。 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を示すシーケンス図。 発明を実施するための形態２に係る通信システムを示す構成図。 発明を実施するための形態２に係るＦＯＴＡ実施判別基準を示す。 発明を実施するための形態に係る通信システムを示す構成図。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図５に示すように、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。

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に実装された電池持続時間が図５に示す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。

図６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。

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。

図６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。

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

Claims (1)

1. センサーと通信機能部とからなる移動のない静止型通信の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、前記基地局が無線通信規格としてＮＢ−ＩｏＴを使用する第１通信部を備え、前記端末が前記基地局の電波を提供可能な範囲としてカバーするセルに複数在圏し、これら複数の端末のうちの少なくとも１つの端末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かつゲートウエイとして設定され、このゲートウエイとして設定された端末が無線通信規格としてＮＢ−ＩｏＴを使用する第１通信部と当該第１通信部よりも通信速度の速い無線通信規格としてＷｉ−ＳＵＮを使用する第３通信部との双方を備え、前記複数の端末のうちでゲートウエイとして設定されていないその他の端末が前記バブ局に対し消費電流の低い子機となって前記第１通信部よりも通信速度の速い無線通信規格としてＷｉ−ＳＵＮを使用する第３通信部だけを備え、前記ゲートウエイとして設定された端末の第１通信部と前記基地局の第１通信部とが送信し得る状態において、前記管理装置が大容量のファイルを前記ネットワーク及び前記基地局の第１通信部を経由して前記ゲートウエイとして設定された端末の第１通信部に送信すると、前記ゲートウエイとして設定された端末が前記基地局から送信された大容量のファイルを記憶した後、前記ゲートウエイとして設定された端末の第３通信部と前記その他の端末の第３通信部とが無線通信可能に接続されることにより、前記ゲートウエイとして設定された端末の第３通信部が前記記憶した大容量のファイルを前記その他の端末の第３通信部に送信することを特徴とする通信システム。

Images