JP6383442B2 - 通信タイミング制御方法、通信サービスシステム及び無線通信端末 - Google Patents
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Description
無線通信システムで用いられる無線通信端末としては、特定小電力無線機などを用いた自営系のシステムや、無線データモジュールなどを用いた携帯電話と同じ公衆系のネットワークシステムを利用したシステムが用いられ、1つのネットワークで無線通信端末の台数が数千〜数万台になる場合も想定される。
本開示の課題は、通信サービスシステム配下の無線通信装置が一斉に通信を開始することが想定される場合に、時間的集中による通信サービスシステム全体の通信負荷を軽減するする技術を提供することにある。
すなわち、無線通信装置と無線網と上位サーバーとを備える通信サービスシステムの通信タイミング制御方法は、当該通信サービスシステムに前記無線網を経由して参入する前記無線通信装置に対して提供されるサービスの特性と、前記サービス提供を受けるための実行アプリケーションにおいて取り扱う通信データの特性と、前記サービス提供を受ける無線通信装置の移動特性と、を含む装置情報を用いて、前記無線通信装置をグループ化する。前記グループ化された無線通信装置に対してグループ固有の通信タイミングを決定する。前記決定した通信タイミングに基づいて通信を行う。
通信サービスシステム10は複数の無線通信装置A01(A01−1,A01−2,A01−3)、無線網A02及びデータサーバー(上位サーバー)A03等で構成される。無線通信装置A01は無線通信機能を持つ電力メータや自動販売機などである。無線網A02は無線通信装置A01が無線回線を介して接続する無線基地局A02_1や交換機A02_2などで構成される。上位サーバーA03は通無線通信装置A01からの各種情報を管理したり、また各種情報を無線通信装置A01に配信しサービスを提供したりして、無線通信装置と対向となり、通信サービスシステム10が提供するサービスを司る。無線通信装置A01は、無線回線により無線網A02と接続し、無線網A02を経由して上位サーバーA03に接続される。無線通信装置A01が、例えば電力計の計量値や自動販売機の在庫情報等を上位サーバーA03に報告することで、通信サービスシステム10の使用者は、電力料金の計算や自動販売機による販売商品の配送業務を運用することができる。
無線通信装置A01は電源供給後、必要な装置初期化処理を実施し(ステップB1)、無線網A02との接続のために、周辺の無線基地局A02_1のサーチを行い、報知情報などの無線網情報を取得する(ステップB2)。移動通信システムにおいては、移動端末の管理を行う必要があり、無線通信装置A01は無線網A02における端末の管理のために位置登録を実施する(ステップB3)。位置登録完了後には通常処理(通常モード)へ移行する(ステップB4)。通常モードにおいて、無線通信装置A01は、自装置から上位サーバーA03にデータを送信したい場合、又は上位サーバーA03からのデータを受信したい場合などを検出し(ステップB5)、送受信データありを検出した場合は、データ送受信のための無線リンク/データリンク接続を実施し(ステップB6)、無線通信装置A01〜上位サーバーA03間のデータ通信(ユーザーデータ送受信)を行う(ステップB7)。
まず、実施例に係る通信サービスシステム(サービスシステム)を実現するための具体的な実施手段である、「装置情報によるサービスシステム参入」、「グループ分けと各グループに割当られた無線通信装置の送信許可タイミングの考え方」、「無線通信装置のグループ分けの方法」、「グループ分け結果の通知と応答」について説明する。
装置情報によるサービスシステム参入について図3及び図7を用いて説明する。図3は実施例に係る通信サービスシステムの無線通信装置〜無線網〜上位サーバー間シーケンスを示す図である。図7は実施例に係る通信サービスシステムの装置情報の例を示す図である。
無線通信装置A01〜無線網A02〜上位サーバーA03間でサービスを提供するための通信路を確立するために、位置登録処理(ステップ301)、無線リンク/データリンク接続処理(ステップ302)が実施される。それに引続いて、サービスシステムに対する参入処理(ステップ312)が実施される。サービスシステム参入処理(ステップ312)は、具体的には、無線通信装置A01から上位サーバーA03への装置情報の送信(ステップ303)をトリガとして、上位サーバーA03での無線通信装置A01のグループ判定及び設定制御情報の作成(ステップ304)、作成した設定制御情報(初期設定制御情報)の無線通信装置A01に対する送信(ステップ305)が実施される。
無線通信装置のグループ分けの方法について図8を用いて説明する。図8は実施例に係る通信サービスシステムのグループ分け概念を示す図である。
無線通信装置A01が送信する装置情報に基づいて、無線通信装置A01のグループ分けを行うために、装置情報内に含まれる移動性種別、サービス種別及びアプリケーションデータ種別の各パラメータ(装置報告値)により、個別のスコアを付与し、そのトータルのスコアにより、グループを決定する。装置報告値はデータ端末装置から無線通信端末に送られる。なお、図3に示すシーケンスにおいて、装置報告値がデータ端末装置から無線通信端末に送られる以外は、無線通信装置A01の動作は無線通信端末の動作である。
スコア5〜10:グループA
スコア11〜15:グループB
スコア16〜20:グループC
スコア21〜25:グループD
としているので、データ#1についてはグループD、データ#kについては、グループC、データ#nについてはグループBと判定される。
グループ分けと各グループに割当られた無線通信装置の送信許可タイミングの考え方について図4及び図8を用いて説明する。図4は実施例に係る通信サービスシステムのグループ割り当ての概念を示す図である。
上述したように、図8の例ではA〜Dの4つのグループ分けられている例を示しているが、無線通信装置A01は割当てられたグループにより、送信タイミングが異なる。これを図4を用いて説明する。
実施例に係る通信サービスシステムにおいては、各無線通信装置A01をグループに分け、かつ、当該グループに割当られた無線通信装置用の通信タイミングを設けることで、通信タイミングの分散制御を実現する。あるグループに対する送信開始許可区間を「タイミングブロック」と定義する。無線通信装置A01は割当てられたタイミングブロックにおいて、「タイミングブロック長t<s>」で示される時間、通信開始が許可される。タイミングブロックは通信サービスシステムにおいて決定したグループパターン(例えば図4の場合、A→B→A→C→A→B→A→D→A→B→A→C→A→B→A)によって、許可グループが切替えられる。また、一連のグループパターンが周期的に繰返されるように構成され、その繰返し周期を「グループパターン周期」と定義する。すなわち、グループ化される無線通信装置A01は、「グループパターン」「タイミングブロック長」「グループパターン周期」により自装置の通信開始タイミングを判断することが可能となる。また、周期の起点タイミングとしては、例えば各正時(毎時00分00秒)とするというような取り決めをすることにより、複数の無線通信装置A01が共通の「タイミングブロック」を認識することが可能となる。
グループA:8
グループB:4
グループC:2
グループD:1
すなわち、グループAは送信開始許可頻度がより多く、グループDはより少ないというような構成としている。無線通信装置A01の移動性種別、サービス種別、アプリケーションデータ種別等により適切にグループ分けを行うことで、通信開始タイミングを分散しかつそのデータ発生契機に応じた送信開始とすることができるようにする。
グループ分け結果の通知と応答について図3、図9A及び図9Bを用いて説明する。図9Aは実施例に係る通信サービスシステムの設定制御情報の例を示す図である。図9Bは実施例に係る通信サービスシステムの設定制御応答の例を示す図である。
上述のように決定したグループを無線通信装置A01に通知するために、上位サーバーA03から設定制御情報を無線通信装置A01に送信する(ステップ305)。図9Aに示すように、設定制御情報は、機器設定情報、タイミングブロック割当情報、グループ割当の結果を通知するためのグループ割当情報などにより、構成される。機器設定情報は、無線通信装置A01に対して設定や制御を行うための設定制御コマンドを含む。タイミングブロック割当情報は、グループパターン周期、タイミングブロック長、グループパターン、タイミングブロック割当更新タイミング(時刻)等を含む。上位サーバーA03からの設定制御情報を受信した無線通信装置A01は、設定制御情報を自装置内に保存し、設定内容の反映を行う(ステップ306)。そして、図9Bに示すように、設定された機器設定情報、タイミングブロック割当情報及びグループ割当情報の各情報に対してのack情報を含む設定制御の応答を作成し、上位サーバーA03に送信する(ステップ307)。
無線通信装置全体の参入状況を考慮して実施されるグループパターン/グループ割当の変更について図3及び図5を用いて説明する。図5は実施例に係る通信サービスシステムのグループパターンの変更を示す図である。
また、無線通信装置A01にサービスの提供を行っている通信サービスシステムに参入している他無線通信装置の数や、実行しているアプリケーションの変化により、通信サービスシステム全体のグループ割当のバランスが変わってくることが考えられる。このような場合に備えて、グループパターンの変更やグループ割当の変更を可能とすることもできる。グループパターンの変更は例えば図5に示すように、グループBに割当てられた装置が増加した場合は、図4ではグループC及びDの割当としていたタイミングブロックの一部をグループB及びC用に割当を変更するというようなタイミングブロック割当情報の更新を行う。また、グループパターン周期を2倍にするというようなタイミングブロック割当情報の更新を行う。更新した内容の通知には、図3の破線313に示すように、設定制御情報の更新(ステップ308)、更新した設定制御情報の無線通信装置A01への送信(ステップ309)、無線通信装置A01での受信、更新保持、及び反映(ステップ310)、更新結果応答のための設定制御応答(ステップ311)にて実施する。ステップ309,310,311ではそれぞれステップ305,306,309と同様な処理が行われる。無線通信装置A01での反映に関しては、タイミングブロック割当情報内のタイミングブロック割当更新タイミングにより通知されるので、そのタイミングにて自装置内への設定反映を実施する。各無線通信装置A01は、時刻を管理しておき、更新タイミングが通知されることにより、一斉にそのグループ割当を変更することが可能である。
本実施例に係る無線通信装置の動作フローについて図1、図2、図6及び図9Aを用いて説明する。図1は実施例に係る通信サービスシステムの無線通信装置の電源供給直後の立上げ時の動作フロー図である。図2は実施例に係る通信サービスシステムの無線通信装置の通常動作における動作フロー図である。図6は実施例に係る通信サービスシステムのタイミングブロックにおけるタイミング分散の概念を示す図である。
一方、既に参入実績がある場合(ステップ103でYesへ分岐する場合)は、既に自装置内に設定制御情報が保持されており、タイミングブロック割当情報、グループ割当情報が既知となっている。そこで、当該タイミングブロック割当情報、当該グループ割当情報を基に、前記自装置送信開始タイミングの算出方法と同様に、位置登録開始タイミングを算出する(ステップ104)。位置登録開始タイミングの算出方法としては、例えば、上述した図9Aの設定制御情報のグループ割当情報のデータ#1のグループが、無線通信装置A01のデフォルトグループであるとして取扱って、そのタイミングを算出することができる。そして、算出した位置登録開始タイミングの到来を監視し(ステップ105)、位置登録開始タイミングが到来した時、位置登録を開始するが、同一グループに割当てられた複数の無線通信装置A01の位置登録開始タイミングを分散できるように、タイミング遅延処理を実施する(ステップ106)。
(1)無線網内の移動管理、無線資源管理のための無線状態制御に関わるデータ:無線制御データカテゴリ
(2)装置情報、設定制御及び応答に関わるデータ:サービスシステム制御データカテゴリ
(3)サービスを受けるためのアプリケーションが送受信するデータ:アプリケーションデータカテゴリ
などがある。データカテゴリ/アプリケーションデータ種別の確認とは、上述したように、アプリケーションデータ種別はそのアプリケーションが取扱うデータが複数種ある場合に、その特性によって、複数のデータ種別を定義することが可能であり、またそれ以外に、上記(1)や(2)のデータを含めて、自装置送信開始タイミングがデータ毎に異なる場合に、どの開始タイミングを適用すべきかを判断することである。データカテゴリ/アプリケーションデータ種別の確認により、自装置送信開始タイミング算出処理で算出したタイミングから、適用すべき自装置開始タイミングが選択されるので、そのタイミングの到来を監視する(ステップ210)。そして、選択した自装置開始タイミングが到来する時、立上げ時と同様のタイミング遅延処理を実施する(ステップ211)。このタイミング遅延時間経過後、無線リンク/データリンク接続処理を実施し(ステップ212)、引続いて実際のデータ送信を実施する(ステップ213)。
次に大規模災害などで停電等により広範囲のエリアにわたり無線通信装置A01への電源供給が途絶えてた後、復電により、一斉に無線通信装置A01への電源供給が行われた場合の動作について説明する。無線通信装置A01は、当該通信サービスシステムへの参入実績があれば、上述した<無線通信装置動作>の参入実績がある場合の動作となる。すなわちステップ104の位置登録開始タイミング算出処理において、タイミングブロック割当情報、グループ割当情報が既知となっているので、一斉に位置登録を開始することはなく、電源供給が行われた無線通信装置A01はそれぞれ自装置が既に保持しているタイミングブロック割当情報、グループ割当情報を基に、それぞれのタイミングで位置登録を実施することになり、結果としてサービスシステム内の無線通信装置A01の通信タイミングが分散されることとなる。
A02・・・無線網
A02_1・・・無線基地局
A02_2・・・交換機
A03・・・データサーバー(上位サーバー)
Claims (13)
- 無線通信装置と無線網と上位サーバーとを備える通信サービスシステムの通信タイミング制御方法であって、
当該通信サービスシステムに前記無線網を経由して参入する前記無線通信装置に対して提供されるサービスの特性と、前記サービスの提供を受けるための実行アプリケーションにおいて取り扱う通信データの特性と、前記サービスの提供を受ける前記無線通信装置の移動特性と、を含む装置情報を用いて、前記無線通信装置をグループ化し、
前記グループ化された前記無線通信装置に対してグループ固有の通信タイミングを決定し、
前記グループ固有の通信タイミングに基づいて通信を行い、
前記グループ固有の通信タイミングにより送信開始のタイミングを決定し、
前記送信開始のタイミングに従って送信開始を実施し、
前記無線通信装置が扱うデータの特性により、
前記無線網内の移動管理及び無線資源管理のための無線状態制御に関わるデータである無線制御データカテゴリと、
前記装置情報、設定制御及び応答に関わるデータであるサービスシステム制御データカテゴリと、
サービスを受けるためのアプリケーションが送受信するデータであるアプリケーションデータカテゴリと、のデータカテゴリに分類し、
前記無線通信装置からデータ送信をする場合には、当該データカテゴリの種類により適用する送信開始のタイミングを変更する通信タイミング制御方法。 - 請求項1において、
前記グループ固有の通信タイミングは、任意のグループに割当てられた前記無線通信装置が送信開始を許可されるタイミングであるタイミングブロックと、それぞれのタイミングブロックに対するグループ割当を示すグループパターンと、当該タイミングブロックの時間長を示すタイミングブロック長と、当該グループパターンの繰返し周期を示すグループパターン周期と、を含むタイミングブロック割当情報により与えられ、通信サービスシステム内で送信開始を許可されるタイミングである通信タイミング制御方法。 - 請求項1において、
前記提供されるサービスの特性については、その公共性、提供を受けるユーザー数により個別の第1のスコアを付与し、
前記サービスの提供を受けるための実行アプリケーションにおいて取り扱う通信データの特性については、そのデータの周期性、即時性、データ容量により個別の第2のスコアを付与し、
前記サービスの提供を受ける前記無線通信装置の移動特性については、固定設置、移動速度により個別の第3のスコアを付与し、
前記第1、第2及び第3のスコアを総合したスコアによりグループ分けを実施する通信タイミング制御方法。 - 請求項1において、
前記装置情報は、さらに前記無線通信装置の機器固有の情報と装置の状態とを含み、
前記無線通信装置から前記装置情報を送信する通信タイミング制御方法。 - 請求項3において、
前記上位サーバーは前記装置情報を受信し、前記無線通信装置のグループを判定することでグループ化を実施する通信タイミング制御方法。 - 請求項2において、
前記グループ化の結果及び前記タイミングブロック割当情報により設定制御情報を作成し、前記無線通信装置に送信する通信タイミング制御方法。 - 無線通信装置と無線網と上位サーバーとを備える通信サービスシステムであって、
前記上位サーバーは、
当該通信サービスシステムに前記無線網を経由して参入する前記無線通信装置に対して提供されるサービスの特性と、前記サービスの提供を受けるための実行アプリケーションにおいて取り扱う通信データの特性と、前記サービスの提供を受ける前記無線通信装置の移動特性と、を含む装置情報を用いて、前記無線通信装置をグループ化し、
前記グループ化される前記無線通信装置に対してグループ固有の通信タイミングを決定し、
前記グループ固有の通信タイミングを前記無線通信装置に送信し、
前記無線通信装置は、前記グループ固有の通信タイミングに基づいて通信を行い、
前記グループ固有の通信タイミングにより送信開始のタイミングを決定し、
前記送信開始のタイミングに従って送信開始を実施し、
前記無線通信装置が扱うデータの特性により、
前記無線網内の移動管理及び無線資源管理のための無線状態制御に関わるデータである無線制御データカテゴリと、
前記装置情報、設定制御及び応答に関わるデータであるサービスシステム制御データカテゴリと、
サービスを受けるためのアプリケーションが送受信するデータであるアプリケーションデータカテゴリと、のデータカテゴリに分類し、
前記無線通信装置からデータ送信をする場合には、当該データカテゴリの種類により適用する送信開始のタイミングを変更する通信サービスシステム。 - 請求項7において、
前記グループ固有の通信タイミングは、任意のグループに割当てられた前記無線通信装置が送信開始を許可されるタイミングであるタイミングブロックと、それぞれのタイミングブロックに対するグループ割当を示すグループパターンと、当該タイミングブロックの時間長を示すタイミングブロック長と、当該グループパターンの繰返し周期を示すグループパターン周期と、を含むタイミングブロック割当情報により与えられ、
通信サービスシステム内で送信開始を許可されるタイミングである通信サービスシステム。 - 請求項7において、
前記提供されるサービスの特性については、その公共性、提供を受けるユーザー数により個別の第1のスコアを付与し、
前記サービスの提供を受けるための実行アプリケーションにおいて取り扱う通信データの特性については、そのデータの周期性、即時性、データ容量により個別の第2のスコアを付与し、
前記サービスの提供を受ける前記無線通信装置の移動特性については、固定設置、移動速度により個別の第3のスコアを付与し、
前記第1、第2及び第3のスコアを総合したスコアによりグループ分けを実施する通信サービスシステム。 - 請求項7において、
前記装置情報は、さらに前記無線通信装置の機器固有の情報と装置の状態とを含み、
前記無線通信装置から前記装置情報を送信する通信サービスシステム。 - 請求項9において、
前記上位サーバーは前記装置情報を受信し、前記無線通信装置のグループを判定することでグループ化を実施する通信サービスシステム。 - 請求項8において、
前記グループ化の結果及び前記タイミングブロック割当情報により設定制御情報を作成し、前記無線通信装置に送信する通信サービスシステム。 - 無線通信端末とデータ端末装置とを有する無線通信装置と、無線網と、上位サーバーとを備える通信サービスシステムに用いられる無線通信端末であって、
当該通信サービスシステムに前記無線網を経由して参入する前記無線通信装置に対して提供されるサービスの特性と、前記サービスの提供を受けるための実行アプリケーションにおいて取り扱う通信データの特性と、前記サービスの提供を受ける前記無線通信装置の移動特性と、を含む装置情報を前記データ端末装置から前記上位サーバーに送信し、
前記装置情報に基づいて前記無線通信装置がグループ化され、前記グループ化される前記無線通信装置に対してグループ固有の通信タイミングが決定され、前記上位サーバーから送信される前記グループ固有の通信タイミングにより送信開始のタイミングを決定し、前記送信開始のタイミングに従って送信開始を実施し、
前記グループ固有の通信タイミングにより送信開始のタイミングを決定し、
前記送信開始のタイミングに従って送信開始を実施し、
扱うデータの特性により、
前記無線網内の移動管理及び無線資源管理のための無線状態制御に関わるデータである無線制御データカテゴリと、
前記装置情報、設定制御及び応答に関わるデータであるサービスシステム制御データカテゴリと、
サービスを受けるためのアプリケーションが送受信するデータであるアプリケーションデータカテゴリと、のデータカテゴリに分類し、
データ送信をする場合には、当該データカテゴリの種類により適用する送信開始のタイミングを変更する無線通信端末。
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