JP2022139046A - データ同期管理装置、通信システム、データ同期方法、及びプログラム - Google Patents

データ同期管理装置、通信システム、データ同期方法、及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】端末に対するサービスを提供する複数のサーバが備えられている環境において、端末が移動する場合でも、端末において低遅延のサービスを利用する。【解決手段】端末とデータ通信を行うことが可能な複数のサーバが備えられた環境において、サーバ間のデータ同期を管理するデータ同期管理装置において、第1サーバと接続している前記端末の位置に関する情報を取得する取得部と、前記取得部により取得した前記情報に基づいて、前記端末の移動先における前記端末の接続先候補である第2サーバを特定し、前記第1サーバに対して、前記第2サーバへ差分データを転送するよう指示するデータ同期指示部とを備える。【選択図】図4

Description

本発明は、装置間でデータの同期をとるための技術に関連するものである。
近年、ブロードバンド化、クラウドの進展、及びIoT技術の進化等により、xR(AR/VR)、eSports/gamingやMaas等の大容量データを、NWを介して低遅延でインタラクティブに通信する用途が増えてきている。
その結果、クラウドやインターネット回線の距離遅延、リソース不足等による処理遅延が発生する問題が発生している。そこで、低遅延を実現する手法として、より利用者サイドに近い場所にコンピュータリソースを配置するMEC(Multi-Access Edge Computing)が提案されている。
特開2020-123101号公報
5G等によるモバイル技術の進展により、移動しながらxR(AR/VR)、eSports/gamingを楽しみたい場面も増えてきている。
この場合、端末の移動により、接続先のMECサーバが替わることになり、サービスの利用を継続するためには、移動前のMECサーバから移動先のMECサーバに対して、端末が利用するサービスに関わるデータを転送する必要がある。つまり、MECサーバ間のデータ同期を行う必要がある。
しかし、MECサーバ間で端末のデータを同期させる際に、端末とMECサーバとの間の遅延時間が増大し、インタラクティブサービス等のサービスを利用しているユーザの体感品質が低下するという課題がある。このような課題は、MECに限らずに発生し得る課題である。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、端末に対するサービスを提供する複数のサーバが備えられている環境において、端末が移動する場合でも、端末において低遅延のサービスを利用することを可能とする技術を提供することを目的とする。
開示の技術によれば、端末とデータ通信を行うことが可能な複数のサーバが備えられた環境において、サーバ間のデータ同期を管理するデータ同期管理装置であって、
第1サーバと接続している前記端末の位置に関する情報を取得する取得部と、
前記取得部により取得した前記情報に基づいて、前記端末の移動先における前記端末の接続先候補である第2サーバを特定し、前記第1サーバに対して、前記第2サーバへ差分データを転送するよう指示するデータ同期指示部と
を備えるデータ同期管理装置が提供される。
開示の技術によれば、端末に対するサービスを提供する複数のサーバが備えられている環境において、端末が移動する場合でも、端末において低遅延のサービスを利用することが可能になる。
本発明の実施の形態における通信システムの全体構成例を示す図である。 MEC間の同期方式の例を示す図である。 MEC間の同期方式の例を示す図である。 実施の形態の概要を説明するための図である。 MEC動的同期管理サーバの構成図である。 端末位置管理サーバの構成図である。 詳細動作を説明するための環境を示す図である。 データベースの例を示す図である。 動作例を説明するためのシーケンス図である。 装置のハードウェア構成例を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態(本実施の形態)を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
(システム構成例)
図1に、本発明の実施の形態における通信システムの全体構成例を示す。図1に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、端末UE、基地局AP、MECサーバ20を備える。基地局APは、ネットワーク30に接続されている。図1には、端末UE、基地局AP、MECサーバ20がそれぞれ1つずつ示されているが、実際にはそれぞれ複数台が存在する。
基地局APは、例えば、5G、LTE、無線LAN等の無線通信方式により端末UEと無線で通信する基地局である。端末UEは、スマートフォン、IoT端末等の移動可能な端末である。
MECサーバ20は、前述したMECのサーバであり、図1の例では、利用者サイドに近い場所として、基地局APの近くに設置されていることが示されている。MECサーバ20は、端末UEに対してインタラクティブ通信等のサービスを提供する。
ネットワーク30は、例えば、モバイル網のコアネットワーク及びインターネット等からなるネットワークである。基地局APを介して端末UEと通信可能な他の端末やサーバが当該ネットワーク30上に存在する。また、後述するMEC動的同期管理サーバ100と端末位置管理サーバ200がネットワーク30上に備えられていてもよい。
なお、MEC動的同期管理サーバ100は、MECサーバ間のデータ同期を管理するサーバであり、端末位置管理サーバ200は、端末UEの位置を管理するサーバである。これらのサーバの機能詳細については後述する。
以下、説明の便宜上、端末を「UE」と呼び、基地局を「AP」と呼び、MECサーバを「MEC」と呼ぶ。
(動作概要)
前述したように、UEが移動しながらサービスを利用する場合、UEの移動により、接続先のMECが替わり、その際に、MEC間のデータの同期が行われる。
図2、図3に、MEC間の同期方式の例を示す。図2に示す例において、複数のMEC#1~#6は、メッシュ状に接続されており、データ同期の際には、データ送信元のMECからデータ送信先のMECへデータを直接に転送する。この方式をメッシュ型方式と呼ぶ。
図3に示す例では、集約サーバで一旦、MECから送信されたデータを集約し、集約したデータを送信先のMECへ配布する。この方式をスター型方式と呼ぶ。
図2に示すメッシュ型方式の場合、MEC間で転送されるデータ量(負荷)が増大する。そのため、転送に係る遅延時間が増大し、UEへ提供されるサービスに係る通信の遅延時間も増大し、その結果、ユーザの体感品質が低下する。また、図3に示すスター型方式の場合、集約サーバを経由するため、転送に係る遅延時間が増大し、結果としてユーザの体感品質が低下する。
本実施の形態では、上記の課題を解決するために、UEの移動先を推定し、UEが移動先のMECに接続する前に、移動前のMECと移動先のMECとの間のデータ同期を行うこととしている。
図4を参照して動作の概要を説明する。なお、図4は、スター型を示しているがこれは一例である。本発明に係る技術は、メッシュ型、スター型のいずれにも適用可能である。
図4のS1(ステップ1)において、MEC動的同期管理サーバ100は、UEの移動先(UEが移動先で接続するMEC)を推定する。UEの移動先の推定においては、端末位置管理サーバ200により取得されたUEの位置情報が用いられる。
S2において、MEC動的同期管理サーバ100からの指示に基づいて、移動元のMEC(UEが現在接続されているMEC)が、移動先のMECに対して、差分データを直接に転送する。
「差分データ」とは、UEへのサービスに係るデータのうち、移動元のMECが有していて、移動先のMECが有していないデータである。UEが移動元のMECに接続している間、移動元のMECから移動先のMECに対して差分データが継続的に送信される。移動元のMECから移動先のMECへ差分データを送信することで、移動元のMECと移動先のMECとの間でデータ同期がとられる。
S3において、UEは、移動先のMECに接続し、サービスを継続して利用できる。移動先のMECは、移動前のMECが有していたデータを、UEが接続した時点からすぐに利用できるので、UEは低遅延でインタラクティブな通信を行うことができ、従来の課題であったユーザの体感品質の低下を回避できる。
(装置の機能、装置構成例)
次に、MEC動的同期管理サーバ100と端末位置管理サーバ200について説明する。
端末位置管理サーバ200は、UEが接続するAPを管理する。UEが別のAPに接続した場合にそれを検知し、MEC動的同期管理サーバ200にUEが別APに接続変更したことを通知することができる。
MEC動的同期管理サーバ100は、UEが接続するAP及びMECと、データ同期対象のMECをデータベース(DB)において管理する。MEC動的同期管理サーバ100は、端末位置管理サーバ200からの端末移動通知をもとにDBを更新し、接続先MECからデータ同期対象MECにデータ転送する指示を接続先MECに通知する。
図5に、MEC動的同期管理サーバ100の構成図を示す。図5に示すように、MEC動的同期管理サーバ100は、接続情報取得部110、データ同期指示部120、データ格納部130を備える。
接続情報取得部110は、端末位置管理サーバ200から、UEが接続する接続先のAPの情報を取得する。データ格納部130には上記のDBが備えられており、接続情報取得部110により取得した接続情報はDBに格納される。
データ同期指示部120は、DBの情報に基づいて、着目するUEに対する接続先MEC及びデータ同期対象MECを特定し、特定した接続先MECに対して、当該接続先MECからデータ同期対象MECへのデータ転送を行うよう指示する。
図6に、端末位置管理サーバ200の構成図を示す。図6に示すように、端末位置管理サーバ200は、端末位置取得部210、位置変更通知部220、データ格納部230を有する。
端末位置取得部210は、UEが接続する接続先のAPの情報を当該APから取得する。取得した情報はデータ格納部230に格納される。位置変更通知部220は、UEの接続先のAPが変更になった場合に、変更後のAPをMEC動的同期管理サーバ100に通知する。
なお、MEC動的同期管理サーバ100をデータ同期管理装置と呼び、端末位置管理サーバ200を端末位置管理装置と呼んでもよい。
(詳細動作例)
続いて、図7に示す構成例に基づいて、システムの動作例を説明する。図7に示す構成例において、AP#A1、AP#A2、AP#A3、AP#A4、及びAP#B1、AP#B2、AP#B3が備えられている。また、MEC#AとMEC#Bが備えられている。
UEの接続先となるAPと、当該APに対応するMECとの対応関係は予め定められている。あるいは、UEの接続先となるAPと、当該APに対応するMECとの対応関係は動的に変更されてもよい。
図7の例では、AP#A1、AP#A2、AP#A3、AP#A4のうちのいずれかに接続するUEは、MEC#Aに接続する。AP#B1、AP#B2、AP#B3のうちのいずれかに接続するUEは、MEC#Bに接続する。ここで、AP#A1、AP#A2、AP#A3、AP#A4をAP#Aのグループと呼び、AP#B1、AP#B2、AP#B3をAP#Bのグループと呼ぶことにする。
また、MEC毎に、データ同期対象MECが定められている。また、本例では、UE#Aに着目しており、図7には、UE#Aの移動の様子が示されている。
上記の対応関係等の情報は、MEC動的同期管理サーバ100内のDBに格納されている。図8に、当該DBに格納されている情報の例を示す。図8に示す情報は、図7に示す構成に対応している。図8に示すように、DBには、接続先APの情報、接続先MECの情報、データ同期対象MECの情報、及び、AP及びMECに接続されるUEの情報が格納されている。また、図8には、UE#AがAP#A4配下に存在する場合のデータを太枠で囲んでいる。
図8の例において、接続先APが、AP#A2、AP#AP3、AP#A4である場合、接続先MECはMEC#Aであり、データ同期対象MECはMEC#Bである。このように設定を行う理由は下記のとおりである。
図8に示す例の場合、AP#A2、AP#AP3、AP#A4のうちのいずれかのAPに接続するUEの移動先は、当該APに隣接するAP#AのグループのAP、又は、当該APに隣接するAP#BのグループのAPであると想定される。AP#A2、AP#AP3、AP#A4のうちのいずれかのAPに接続するUEの移動先がAP#AのグループのAPである場合、MECの切り替えは生じない。AP#A2、AP#AP3、AP#A4のうちのいずれかのAPに接続するUEの移動先がAP#BのグループのAPである場合、当該UEの接続先MECは、MEC#AからMEC#Bに切り替わる。
そのため、AP#A2、AP#AP3、AP#A4のうちのいずれかのAPに接続するUEの移動先がAP#BのグループのAPである場合を想定し、接続先APが、AP#A2、AP#AP3、AP#A4である場合、データ同期対象MECをMEC#Bとしている。
<シーケンス>
図7の構成、及び図8のDB構成に基づく動作シーケンスの例を図9に示す。図9を参照して動作シーケンスを説明する。ここでは、図7に示すとおり、UE#Aの移動に伴って、UE#Aの接続先APが、AP#A1→AP#A4→AP#B2の順で切り替えられる状況を想定している。
最初の状態において、UE#Aは、AP#A1に接続しているので、UE#Aの接続先APがAP#A1であることを示す情報が端末位置管理サーバ200に通知される(S101、S102)。端末位置管理サーバ200の端末位置取得部210が上記の情報を取得し、データ格納部230に格納する。
UE#AがAP#A1に接続している場合、UE#AはMEC#Aとデータ通信を行う(S103)。
UE#Aが移動することにより、UE#Aの接続先APがAP#A1からAP#A4に切り替えられると、UE#Aの接続先APがAP#A4であることを示す情報が端末位置管理サーバ200に通知される(S104、S105)。
端末位置管理サーバ200における位置変更通知部220は、データ格納部230を参照することにより、UE#Aの接続先APがAP#A1からAP#A4に変更されたことを検知すると、MEC動的同期管理サーバ100に対して、UE#Aの接続先APがAP#A1からAP#A4に変更されたことを示す情報を通知する(S106)。MEC動的同期管理サーバ100における接続情報取得部110が当該情報を取得し、当該情報に基づき、DBにおけるUE#Aの情報を更新する。これにより、DBにおいて、UE#Aに対応するデータ同期対象MECがMEC#Bになる。
MEC動的同期管理サーバ100のデータ同期指示部120は、DBを参照することにより、UE#Aの接続先MECがMEC#Aであり、データ同期対象MECがMEC#Bであることを検知すると、MEC#Aに対して、MEC#Bへの差分データの転送(データ同期)を行うよう指示する(S107)。
UE#AはMEC#Aに接続しており、MEC#Aとデータ通信を行っている(S108)。S107において差分データ転送の指示を受けたMEC#Aは、データ同期対象MECであるMEC#Bへの差分データの転送を行う(S109)。
その後、UE#Aが移動することにより、UE#AはAP#B2に接続し、接続先APの情報が端末位置管理サーバ200に通知される(S110、S111)。また、UE#Aは、接続先MECをMEC#AからMEC#Bに変更し、MEC#Bとデータ通信を行う(S112)。
UE#Aの接続先MECがMEC#AからMEC#Bに変更される前に、MEC#AとMEC#Bとの間でUE#Aに関するデータ同期が実施されているため、UE#Aは、データ同期がされた状態のMEC#Bと通信を開始することができる。よって、低遅延でインタラクティブ通信を行うことができる。
なお、上記の例は一例である。例えば、あるAPに接続するUEの移動先の候補が、接続先MECの異なる複数APである場合、データ同期対象MECとして、複数のデータ同期対象MECが存在してもよい。また、端末位置管理サーバ200が、UEの移動方向を取得し、UEの接続先APとともに移動方向をMEC動的同期管理サーバ100に通知することにより、MEC動的同期管理サーバ100は、UEの移動方向に対応するAPを移動先APと推定し、当該移動先APに対応するMECをデータ同期対象MECとして決定してもよい。
また、上記の例では、UEの位置を、接続先APにより識別しているが、これは一例である。例えば、UEにおいてGPS機能により取得された位置情報を端末位置管理サーバ200が取得し、端末位置管理サーバ200が当該位置情報をMEC動的同期管理サーバ100に送信してもよい。この場合、端末位置管理サーバ200のDBにおいては、緯度・経度等の位置情報と、接続先MEC、及びデータ同期対象MECが対応付けて格納されており、MEC動的同期管理サーバ100は当該DBを参照することにより、UEの現在位置に対応する接続先MECとデータ同期対象MECを特定することができる。接続先MECとデータ同期対象MECを特定した後の処理については、上述した処理と同じである。
また、上記の例では、MECに対して本発明に係る技術を適用し、MECを同期対象としているが、本発明に係る技術は、MECに限らず、UEとデータ通信を行うサーバ全般に対して適用することが可能である。
(ハードウェア構成例)
MEC動的同期管理サーバ100、端末位置管理サーバ200、MECはいずれも、例えば、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現できる。このコンピュータは、物理的なコンピュータであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。MEC動的同期管理サーバ100、端末位置管理サーバ200、MECを総称して「装置」と呼ぶ。
すなわち、当該装置は、コンピュータに内蔵されるCPUやメモリ等のハードウェア資源を用いて、当該装置で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体(可搬メモリ等)に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。
図10は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図10のコンピュータは、それぞれバスBで相互に接続されているドライブ装置1000、補助記憶装置1002、メモリ装置1003、CPU1004、インタフェース装置1005、表示装置1006、入力装置1007、出力装置1008等を有する。なお、これらのうち、一部の装置を備えないこととしてもよい。例えば、表示を行わない場合、表示装置1006を備えなくてもよい。
当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、CD-ROM又はメモリカード等の記録媒体1001によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体1001がドライブ装置1000にセットされると、プログラムが記録媒体1001からドライブ装置1000を介して補助記憶装置1002にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体1001より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置1002は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
メモリ装置1003は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置1002からプログラムを読み出して格納する。CPU1004は、メモリ装置1003に格納されたプログラムに従って、当該装置に係る機能を実現する。インタフェース装置1005は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられ、送信部及び受信部として機能する。表示装置1006はプログラムによるGUI(Graphical User Interface)等を表示する。入力装置1007はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置1008は演算結果を出力する。
(実施の形態の効果)
以上説明したとおり、本実施の形態に係る技術によれば、端末に対するサービスを提供する複数のMECサーバが備えられている環境において、端末が移動する場合でも、端末において低遅延のサービスを利用することができる。
(実施の形態のまとめ)
本明細書には、少なくとも下記の各項に記載したデータ同期管理装置、通信システム、データ同期方法、及びプログラムが記載されている。
(第1項)
端末とデータ通信を行うことが可能な複数のサーバが備えられた環境において、サーバ間のデータ同期を管理するデータ同期管理装置であって、
第1サーバと接続している前記端末の位置に関する情報を取得する取得部と、
前記取得部により取得した前記情報に基づいて、前記端末の移動先における前記端末の接続先候補である第2サーバを特定し、前記第1サーバに対して、前記第2サーバへ差分データを転送するよう指示するデータ同期指示部と
を備えるデータ同期管理装置。
(第2項)
基地局と、前記端末が前記基地局に接続している場合における前記端末の接続先となるサーバと、前記端末が前記基地局に接続している場合におけるデータ同期対象となるサーバとを管理するデータベースを更に備え、
前記データ同期指示部は、前記データベースを参照することにより、前記第2サーバを特定する
第1項に記載のデータ同期管理装置。
(第3項)
前記取得部は、前記端末の接続先基地局を管理する端末位置管理装置から、前記端末の接続先基地局の情報を前記端末の位置に関する情報として取得する
第1項又は第2項に記載のデータ同期管理装置。
(第4項)
第1項ないし第3項のうちいずれか1項に記載のデータ同期管理装置と、前記複数のサーバとを備える通信システム。
(第5項)
端末とデータ通信を行うことが可能な複数のサーバが備えられた環境において、サーバ間のデータ同期を管理するデータ同期管理装置が実行するデータ同期方法であって、
第1サーバと接続している前記端末の位置に関する情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにより取得した前記情報に基づいて、前記端末の移動先における前記端末の接続先候補である第2サーバを特定し、前記第1サーバに対して、前記第2サーバへ差分データを転送するよう指示するデータ同期指示ステップと
を備えるデータ同期方法。
(第6項)
第1項ないし第3項のうちいずれか1項に記載のデータ同期管理装置における各部として機能させるためのプログラム。
以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
UE 端末
AP 基地局
20 MECサーバ
30 ネットワーク
100 MEC動的同期管理サーバ
110 接続情報取得部
120 データ同期指示部
130 データ格納部
200 端末位置管理サーバ
210 端末位置取得部
220 位置変更通知部
230 データ格納部
1000 ドライブ装置
1001 記録媒体
1002 補助記憶装置
1003 メモリ装置
1004 CPU
1005 インタフェース装置
1006 表示装置
1007 入力装置
1008 出力装置

Claims (6)

  1. 端末とデータ通信を行うことが可能な複数のサーバが備えられた環境において、サーバ間のデータ同期を管理するデータ同期管理装置であって、
    第1サーバと接続している前記端末の位置に関する情報を取得する取得部と、
    前記取得部により取得した前記情報に基づいて、前記端末の移動先における前記端末の接続先候補である第2サーバを特定し、前記第1サーバに対して、前記第2サーバへ差分データを転送するよう指示するデータ同期指示部と
    を備えるデータ同期管理装置。
  2. 基地局と、前記端末が前記基地局に接続している場合における前記端末の接続先となるサーバと、前記端末が前記基地局に接続している場合におけるデータ同期対象となるサーバとを管理するデータベースを更に備え、
    前記データ同期指示部は、前記データベースを参照することにより、前記第2サーバを特定する
    請求項1に記載のデータ同期管理装置。
  3. 前記取得部は、前記端末の接続先基地局を管理する端末位置管理装置から、前記端末の接続先基地局の情報を前記端末の位置に関する情報として取得する
    請求項1又は2に記載のデータ同期管理装置。
  4. 請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載のデータ同期管理装置と、前記複数のサーバとを備える通信システム。
  5. 端末とデータ通信を行うことが可能な複数のサーバが備えられた環境において、サーバ間のデータ同期を管理するデータ同期管理装置が実行するデータ同期方法であって、
    第1サーバと接続している前記端末の位置に関する情報を取得する取得ステップと、
    前記取得ステップにより取得した前記情報に基づいて、前記端末の移動先における前記端末の接続先候補である第2サーバを特定し、前記第1サーバに対して、前記第2サーバへ差分データを転送するよう指示するデータ同期指示ステップと
    を備えるデータ同期方法。
  6. 請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載のデータ同期管理装置における各部として機能させるためのプログラム。
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