JP6739560B2 - マルチゲートウェイ通信方法及びその無線ゲートウェイシステム - Google Patents

Description

本発明は、通信方法及びシステムに関し、特にマルチゲートウェイのネットワークシステムにおいて上りと下りデータ伝送を実現する通信方法及び無線ゲートウェイシステムに関する。

従来の無線通信技術は、ゲートウェイ（ｇａｔｅｗａｙ）を利用してデータの送受信を行い、特に２つのネットワークドメインで行う。従来の無線ゲートウェイの回路デザインによれば、１つの無線ゲートウェイには、各種の端末から受信したパケットを処理するためのゲート回路と、ゲートウェイの稼働を処理する制御器と、メッセージを送信する送受信機とが配置される。より多数の端末が生成したメッセージを処理するために、１つのネットワークシステムにおいて、複数の無線ゲートウェイを配置してもよい。

特定の無線ネットワークシステムにおいて、図１０に示した端末装置によるメッセージを処理するための既存のネットワークシステムの構成の模式図には、複数の無線ゲートウェイ１０１、１０２、１０３が設けられ、それは、ＬｏＲａ集信機（ＬｏＲａ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）であってもよい。それらの遠距離低電力の新規技術は、ＩｏＴ（モノのネットワーク）送信技術は、双方向通信の機能を持つ、ネットワークにおける端末装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに接続し、端末装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、ＩｏＴにおける各種のセンサー及び電子装置であってもよい。無線ゲートウェイ１０１、１０２、１０３は、端末装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅからアップロードしたデータを処理して、端末装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、それぞれ相同又は異なる無線ゲートウェイ１０１、１０２、１０３と接続することができる。通信プロトコルは、無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ^TM）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ^TM）、Ｚｉｇｂｅｅなどを利用して、各の端末装置にデータを送信する。無線ゲートウェイ１０１、１０２、１０３も、ネットワークサーバ１１０を介して、メッセージをバックエンドアプリケーションサービス装置１１１、１１２、１１３に伝送する。なお、上記の無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ^TM）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ^TM）、Ｚｉｇｂｅｅはいずれも登録商標である。

上記につき例を挙げれば、端末装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、例えば、工場の各処に配置された煙センサー、温度及び湿度センサー、輝度センサー、電力センサー、ビデオ監視、及び各種の電子ノードなどの環境センサーである。工場の各処における端末装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの信号を受信するために、主要ないくつかの位置に無線ゲートウェイ１０１、１０２、１０３を配置して、そして、バックエンドに適用するように異なるゲートウェイによるデータを収集するために、ネットワークサーバ１１１を配置する。アプリケーションサービス装置１１１、１１２、１１３に係る適用例としては、例えば、電力監視、工場の温度及び湿度の監視、人の移動監視、設備監視などとなり、ＩｏＴ系に形成する。

なお、ＩｏＴに適用する通信システムは、ノードの通信能力に制限があるため、リンケージや通信にはゲートウェイ装置が必要である。そのため、メッセージノードとゲートウェイの間に信頼性が高く拡張性の高い通信方式が求められる。

本発明は、通信方法マルチゲートウェイ通信方法及びその無線ゲートウェイシステムを開示する。無線ゲートウェイシステムには、例えば、ＩｏＴのシステムである複数のノードが配置される。ＩｏＴ内のノードは、端末装置と、通信ゲートウェイとしたゲートウェイ装置とを含む。マルチゲートウェイ通信方法は、ノードの間に上りと下りのデータ伝送を実現する。構造で言えば、外部網路ネットワークと接続するルートゲートウェイ装置（ｒｏｏｔ ｇａｔｅｗａｙ）が配置される。外部網路ネットワークにはノード情報と受信データを格納するバックエンド・サーバ（ｂａｃｋｅｎｄ ｓｅｒｖｅｒ）が配置される。なお、ノードの間にゲートウェイ装置で互いに連絡することができる。

１つの実施形態によれば、無線ゲートウェイシステムは、前記バックエンド・サーバ及び複数のノードを含む。複数のノードには、端末装置を含む以外に、複数の端末装置と連絡するためのゲートウェイ装置をさらに含む。複数のゲートウェイ装置には、外部網路ネットワークを介してバックエンド・サーバと接続するルートゲートウェイ装置が設けられる。

なかでも、各ゲートウェイ装置は下りルーティングテーブルを含む。また、各ゲートウェイ装置には、マルチゲートウェイ通信方法を実行するためのソフトウェア管理サーバが稼働されている。その通信方法において、前記ゲートウェイ装置の中の１つのゲートウェイ装置が、前記ノードの中の１つのノードから上りデータを受信したとき、受信データを受信したゲートウェイ装置において稼働するソフトウェア管理サーバは、当該データを伝送するノードが下段ゲートウェイ装置（ｄｅｓｃｅｎｄａｎｔ ｇａｔｅｗａｙ）であるかについて判断する。もし当該ノードは、下段ゲートウェイ装置ではないと判断すれば、さらに受信データを受信したゲートウェイ装置は、全システムのルートゲートウェイ装置であるかについて判断する。もし、当該受信データを受信したゲートウェイ装置がルートゲートウェイ装置であると判断すれば、ルートゲートウェイ装置を通じて上りデータをバックエンド・サーバに伝送する。逆に、もしゲートウェイ装置がルートゲートウェイ装置ではなく、一般的なゲートウェイ装置と判断すれば、上りデータを他方の上段ゲートウェイ装置に伝送する。

さらに、もし上りデータを伝送するノードは下段ゲートウェイ装置であると判断すれば、データを受信したゲートウェイ装置は自身の中で下段ゲートウェイ装置にルーティングパスを設定した後、受信データを受信したゲートウェイ装置において稼働するソフトウェア管理サーバは、受信データを受信したゲートウェイ装置がルートゲートウェイ装置であるかについて判断し続ける。

注目に値するのは、各ゲートウェイ装置が無線ゲートウェイシステムに参加する際に、識別コードとアドレスが設置されると共に、識別コードとアドレスとが、接続関係に基づいて、をゲートウェイ装置の上段ゲートウェイ装置における接続装置テーブルに記録される。

他の実施形態によれば、ゲートウェイ装置でソフトウェア管理サーバが稼働されるマルチゲートウェイ通信方法において、ゲートウェイ装置は、ノードから下りデータを受信すると、下りデータに記載された宛先ノードと接続装置テーブルとに基づいてこのゲートウェイ装置は当該宛先ノードに接続しているかどうかについて判断する。もし宛先ノードと接続されなく、下段ゲートウェイ装置に接続していると判断すれば、宛先ノードが下段ゲートウェイ装置の下りルーティングテーブルに記載されている場合、下りデータを当該下段ゲートウェイ装置に伝送し、逆に、宛先ノードが下段ゲートウェイ装置の下りルーティングテーブルに記録されない場合、下りデータを捨てる。

さらに、もしゲートウェイ装置が宛先ノードに接続されていると判断すれば、当該下りデータをその宛先ノードに伝送する。

上記のようなマルチゲートウェイ通信方法及びその無線ゲートウェイシステムが働く様々な実施形態において、無線ゲートウェイシステムは、ＩｏＴを実現できる、複数のゲートウェイ装置を有するネットワークシステムである。マルチゲートウェイ通信方法を介してノードの間で伝送する上りと下りの伝送データを処理する。構造では、外部網路ネットワークと接続するルートゲートウェイ装置が設けられ、ノードの間はゲートウェイ装置で互いに接続することにより、効率的で柔軟性がありスケーラブルなネットワークシステムを実現する。

無線ゲートウェイシステムのシステム構造に係る実施形態を示す。 無線ゲートウェイシステムにゲートウェイ装置を配置する実施形態を示すフローチャートである。 マルチゲートウェイ通信方法において上りデータを処理する実施形態を示すフローチャートである。 マルチゲートウェイ通信方法において下りデータを処理する実施形態を示すフローチャートである。 無線ゲートウェイシステムの通信システムの構造による実施形態を示す模式図１である。 無線ゲートウェイシステムの通信システムの構造による実施形態を示す模式図２である。 端末装置によるメッセージを処理する従来のネットワークシステムを示す結構模式図である

本発明の特徴及び技術内容がより一層分かるように、以下本発明に関する詳細な説明と添付図面を参照する。しかし、提供される添付図面は参考と説明のために提供するものに過ぎず、本発明の特許請求の範囲を制限するためのものではない。

本発明は、マルチゲートウェイ通信方法及びその無線ゲートウェイシステムを開示する。ＩｏＴによる１つの通信システム解決手段を提供し、マルチノードの通信システムに適用することが好ましい。なかでも、各ノードは、端末装置以外、端末装置の間はゲートウェイ装置を通じて通信を行う。無線ゲートウェイシステムがユーザー端に実施している時、エリアネットワークに形成し、図１に示した無線ゲートウェイシステムのシステム構造に係る実施形態が挙げられる。

この実施例では、無線ゲートウェイシステムは、バックエンド・サーバ（ｂａｃｋｅｎｄ ｓｅｒｖｅｒ）２５を含む。マルチノードのエリアネットワークに対して、バックエンド・サーバ２５は、外部網路ネットワークに配置されるコンピュータシステムであり、各ノードに係る情報を受信して記載し、例えば、各ノードがゲートウェイ装置を通じて伝送するデータを受信して記憶するために用いられている。

無線ゲートウェイシステムは、複複数のノード、例えば、ＩｏＴの端末装置のような、端末に設けられる一般的なノード２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６と、ノード２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６と接続するための各種のゲートウェイ装置（２１、２２、２３、２４）と、を含む。各ノードは、ネットワーク通信能力を備え、データを送受信することができる。複数のゲートウェイ装置は、第１のゲートウェイ装置２１、第２のゲートウェイ装置２２、第３のゲートウェイ装置２３及び第４のゲートウェイ装置２４を含む。なかでも、ネットワーク２０（外部網路ネットワーク、インターネット）を介してバックエンド・サーバ２５と接続するルートゲートウェイ装置（ｒｏｏｔ ｇａｔｅｗａｙ）を含み、この実施例では、ルートゲートウェイ装置は第１のゲートウェイ装置２１である。

なかでも、各ゲートウェイ装置に稼働するソフトウェア管理サーバは、主にマルチゲートウェイ通信方法を実行する。例えば、ノードから送信された上りデータ（ｕｐｌｉｎｋ ｄａｔａ）と下りデータ（ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｄａｔａ）とを処理する。

実施形態によれば、無線ゲートウェイシステムのルートゲートウェイ装置（この実施例では、第１のゲートウェイ装置２１である）は、無線（好ましい）又は有線通信技術で複数のノードと接続し、例えば、ＩｏＴの環境を実現することができる。各ノードは、例えば、ＩｏＴの中の各端末装置は、例えば、無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ^TM）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ^TM）、または低電力ＷＡＮ（ＬＰＷＡＮ）の無線通信技術でメッセージを伝送する。この無線ゲートウェイシステムにおいて、ノードは、上り（ｕｐｌｉｎｋ）経路でメッセージを伝送し、ルートゲートウェイ装置（この実施例では、第１のゲートウェイ装置２１である）を介して送り出す。システムには、バックエンド・サーバ２５が設けられ、ＩｏＴノード全体は、ルートゲートウェイ装置（第１のゲートウェイ装置２１）を介して外部網路ネットワーク２０、例えば、ネットワーク（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）と接続し、ノード情報と上りデータとのいずれも当該バックエンド・サーバ２５に格納する。この無線ゲートウェイシステムは、ルートゲートウェイ装置及びノード（２１、２２、２３、２４、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６）を含み、樹状トポロジーの構成に形成されたり、又は、有向非巡回グラフ（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ａｃｙｃｌｉｃ Ｇｒａｐｈ，ＤＡＧ）構成のネットワークトポロジーに形成されたりして、ネットワーク内で発生するブロードキャストパケットの無限ループの問題を効果的に回避することができる。

特に説明すべきことでは、エリアネットワークは内部では、ルートゲートウェイ装置を介して外部網路ネットワークと接続することについて説明したが、エリアネットワーク内部では実際の必要に応じて他の用途特定のゲートウェイ装置、例えば、小エリアを形成する子ネットワークを配置してもよい。例えば、ノード２０３が第２のゲートウェイ装置２２に上向きに接続し第４のゲートウェイ装置２４とノード２０１、２０２共に形成した子ネットワークが第２のゲートウェイ装置２２に上向きに接続する。ノード２０４、２０５と第３のゲートウェイ装置２３と共に１つの子ネットワーク形成し、ノード２０６は直接にルートゲートウェイ装置とした第１のゲートウェイ装置２１に接続する。なお、全体的にはルートゲートウェイ装置（この実施例では、第１のゲートウェイ装置２１）を介して外部網路ネットワークと接続する、ある実施形態において、エリアネットワーク内の各ノードは、ゲートウェイ装置とルートゲートウェイ装置との間に働く通信プロトコルＬｏＲａＷＡＮを含み、それにより、ネットワークの通信プロトコル及びシステム構造を限定する。

他の実施形態によれば、エリアネットワーク内の各ゲートウェイ装置又はルートゲートウェイ装置で働くソフトウェア管理サーバは、ＬｏＲａ通信サーバー（ＬｏＲａＷＡＮ ＮＳ）を実現できる。それは、ＬｏＲａアライアンス（ＬｏＲａ Ａｌｌｉａｎｃｅ）が長距離通信ネットワークのためにデザインした通信プロトコル及びシステム構造であり、ＬｏＲａ物理層（ＬｏＲａ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）を介して長距離通信リンク（Ｌｏｎｇ−Ｒａｎｇｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｌｉｎｋ）を実行することにより、低消費電力、長距離、サービス品質（ＱｏＳ）、安全性を兼ね合うネットワークアプリケーションサービスを実現することができる。

この無線ゲートウェイシステムにおいて、ルートゲートウェイ装置には最上段のゲートウェイ装置であることが好ましい。エリアネットワークには、一般的なノード（２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６）と接続するためのゲートウェイ装置（２２、２３、２４）が設けられ、各端末ノードの情報は、それらのゲートウェイ装置の間に伝送する。各端末ノードが生成したメッセージは、下段ゲートウェイ装置（ｄｅｓｃｅｎｄａｎｔ ｇａｔｅｗａｙ）を介して上段ゲートウェイ装置（ｐａｒｅｎｔ ｇａｔｅｗａｙ）に伝送して、最後にルートゲートウェイ装置を介して送り出す以外に、下段ゲートウェイ装置は、上段ゲートウェイ装置に要求を提出してもよい。例えば、エリアネットワークなおの下段ゲートウェイ装置は、上段ゲートウェイ装置（親ゲートウェイ装置でも称する）に要求を提出して、必要な時にルートゲートウェイ装置を介してバックエンド・サーバ２５に対して要求を提出してもよい。その要求では、例えば、リングされた端末ノードに係る情報（ｄｅｖｉｃｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を取得し、下段ゲートウェイ装置のメモリ内に格納する要求であってもよい。

図２は、無線ゲートウェイシステムにゲートウェイ装置を配置する実施形態を示すフローチャートである。

無線ゲートウェイシステムにゲートウェイ装置が配置されたとき（ステップＳ３０１）、システム管理者は、手動でその識別コードとアドレスとを設定してもよいが、システムにおけるサーバが手動的にアドレスを振る（ステップＳ３０３）。その後、新たに配置したゲートウェイ装置の上段ゲートウェイ装置（ｐａｒｅｎｔ ｇａｔｅｗａｙ）に、その下段ゲートウェイ装置を識別する根拠を接続装置テーブル（ステップＳ３０５）に構築又は更新する。

デーブル１が例示するのはゲートウェイ装置内に配置された接続装置テーブル（ｄｅｖｉｃｅ ｔａｂｌｅ）である。接続装置テーブルは、主に接続している各種の１つまたは複数のノード（ゲートウェイ装置を含む）の識別コード及びアドレスと、装置情報（例えば、セッション鍵（ｓｅｓｓｉｏｎ ｋｅｙ））とを記載している。ここでのノードは、他のノードと接続されるゲートウェイ装置であってもよい。そのために、接続装置テーブルは、このゲートウェイ装置の上段ゲートウェイ装置（親ゲートウェイ装置でも称し、ルートゲートウェイ装置であってもよい。）のアドレス及び装置情報（例えば、セッション鍵）をさらに記載してもよい。なかでも、セッション鍵は２つのノードの間にメッセージを伝送する場合の暗号化キーである。

ゲートウェイ装置毎には（ルートゲートウェイ装置にも）、下りルーティングテーブル（ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｒｏｕｔｉｎｇ ｔａｂｌｅ）が設けられ、その中では、エリアネットワーク（又はそれを属する子ネットワーク）内の各ノードがと接続するゲートウェイ装置に係る装置情報、例えば、下り線路にあるノードを検査するためのアドレスが記載されている。下り線路を例として、下りルーティングテーブルに記載されたゲートウェイ装置は下段ゲートウェイ装置であるため、この下りルーティングテーブルに基づいてメッセージを下向き（下り）伝送する任務を行う。例えば、テーブル２に示した例のように、その実施例はノード毎がちゃんと１つの下段ゲートウェイ装置と接続する。

上記各のゲートウェイ装置の接続装置テーブル及び下りルーティングテーブルを応用する。図３は、マルチゲートウェイ通信方法に上りデータを処理する実施形態を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ４０１に示すように、無線ゲートウェイシステムの中の１つのゲートウェイ装置は、ノードから上りデータ（ｕｐｌｉｎｋ ｄａｔａ）を受信する。ステップＳ４０３に示すように、ゲートウェイ装置で働くソフトウェア管理サーバは、当該上りデータのノードは下段ゲートウェイ装置であるか（ｄｅｓｃｅｎｄａｎｔ ｇａｔｅｗａｙ）について判断する。

もしこのノードは、下段ゲートウェイ装置（はい）であると判断すれば、Ｓ４０５を実行し、上りデータを受信したゲートウェイ装置に当該下段ゲートウェイ装置にルーティングパスを設定する。なかでも、データは、下段ゲートウェイ装置から受信することは、そのデータが下段ゲートウェイ装置と接続するノードからのものである可能性があるか、或いは他の下段ゲートウェイ装置からのものでも可能である情報を示す。その情報を得た後、ゲートウェイ装置内の下りルーティングテーブルにおけるルーティングパスを更新する。

もし上りデータを生成したノードは、下段ゲートウェイ装置（いいえ）ではなく、或いは、下段ゲートウェイ装置であるがルーティングパスの設定も完成したと判断すれば、同じように、ゲートウェイ装置はルートゲートウェイ装置であるかについて判断する（ステップＳ４０７）。

もしゲートウェイ装置自身はルートゲートウェイ装置（いいえ）ではないと判断すれば、それが一般的なゲートウェイ装置であることを表する。この場合では、ステップＳ４０９に示すように、受信した上りデータをその上段ゲートウェイ装置に伝送する。その時、当該上段ゲートウェイ装置は、無線ゲートウェイシステムのルートゲートウェイ装置であってもよい。プロセスはステップＳ４０１に戻り、次のデータを処理し続ける。

もしゲートウェイ装置自身は、ルートゲートウェイ装置（はい）であると判断すれば、それがエリアネットワーク全体の最上層であることを表するため、ステップＳ４１１を行い、データをネットワークに伝送して、最後にデータをバックエンド・サーバに伝送する。

図４は、マルチゲートウェイ通信方法において、下りデータを処理するステップを示す。その過程において、まずは、ステップＳ５０１のように、マルチゲートウェイの無線ゲートウェイシステムの中の１つゲートウェイ装置が上段ノードからの下りデータ（ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｄａｔａ）を受信する。ステップＳ５０３において、ゲートウェイ装置中のソフトウェアプログラムは、下りデータ（パケットヘッダ）に記載する宛先ノードに基づいて（接続装置テーブル又は下りルーティングテーブルのいずれに基づいて、）接続されるノードには、下りデータに記載された宛先ノードがあるかについて判断する。

接続されるノードにはこの宛先ノードがあると判断すれば（はい）、ステップＳ５０５に示すように、当該下りデータをこのゲートウェイ装置の下り線路のノードに伝送する。逆に、ゲートウェイ装置が接続するノードの中には宛先ノードがないと判断すれば（いいえ）、ゲートウェイ装置は、下段ゲートウェイ装置に接続することがわかるため、続いて、宛先ノードが下段ゲートウェイ装置の下りルーティングテーブルにあるかについて判断する（ステップＳ５０７）。

もし下段ゲートウェイ装置における下りルーティングテーブルには、当該宛先ノードがあると判断すれば（はい）、ステップＳ５１１を行い、続いて下りデータを下段ゲートウェイ装置に伝送し、プロセスはステップＳ５０１に戻り、下段ゲートウェイ装置が上述したステップを実行し続ける。逆に、もし下段ゲートウェイ装置の中の下りルーティングテーブルには、当該宛先ノードがないと判断すれば（いいえ）、ステップＳ５０９に示すように、当該下りデータを捨てる。

上記のように、図３及び図４は、それぞれマルチゲートウェイ通信方法において上りと下りデータを処理するプロセスを示す。その無線ゲートウェイシステムを実現する通信システムは、図５に示した構造の実施形態を示す模式図１を参照する。

図５は、無線ゲートウェイシステムで働く通信システムが送信又は受信回路を別に分かれて、マルチチャネル双方向通信を支援する。通信システムの主な要素としては、１つ又は複数の無線ゲートウェイモジュール、少なくとも１つの無線送受信モジュール、及び制御回路を含む。制御回路では、プロセッサー、メモリ及び通信回路などの主回路を備える。なかでも、無線ゲートウェイモジュールは、マルチ多チャネル技術により各種の端末ノードに接続できる。端末ノードは、例えば、ＩｏＴを形成する各種の装置である。この通信方法において、無線ゲートウェイモジュールは、各端末ノードの信号を受信した後、その信号を制御回路により処理してから、無線送受信モジュールで伝送チャネルを決定して、メッセージを送り出す。

無線ゲートウェイシステムで働いている通信システムの主要な構成素子は、複数の１つまたは複数の無線ゲートウェイモジュール６０１、 ６０２、少なくとも１つの無線送信モジュール６０５及び制御回路６０を含む。この実施例では、２つの無線ゲートウェイモジュール６０１、６０２と１つの無線送受信モジュール６０５を含む例を挙げる。それらの素子（６０１、６０２、６０５）は独立の装置で実現してもよいが、特定なノードで働くソフトウェアモジュールで実現してもよい。実際に実施する場合では、１つの無線送受信モジュール６０５は、複数の無線ゲートウェイモジュール６０１、６０２が端末ノードに対して送受信するメッセージを処理する。なお、数量はシステムが実施できる範囲を限定するものではない。特定なニーズでは複数の無線送受信モジュール６０５を採用してもよい。無線ゲートウェイモジュール６０１、６０２の主回路は、ゲートウェイ制御器と無線ゲートウェイ送受信機（図３に示すように）である。無線ゲートウェイモジュール６０１、６０２は、各種の端末ノードとコネクトするためにマルチチャネル双方向通信を支援する。なお、この通信システムにおいて、主に一方向マルチチャネルでメッセージを受信し、双方向通信において受信と送信はいずれも同一のデータ処理回路をシェアードすることによる待つ時間がかかる影響に及ばず、メッセージを送信する仕事は、無線送受信モジュール６０５を介して実現する。

無線ゲートウェイモジュール６０１、６０２は、例えば、センサー、電子装置、家電製品などの各種の端末ノードにコネクトするようにもちいられてもよい。この実施形態では、ＬｏＲａ通信集信機（ＬｏＲａ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）として適用してもよい。端末ノードとコネクトする通信プロトコルにかかる技術は限定されない。例えば、無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ^TM）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ^TM）、または低電力ＷＡＮ（ＬＰＷＡＮ）の無線通信技術であってもよい。

１つ又は複数の無線ゲートウェイモジュール６０１、６０２と接続するための無線送受信モジュール６０５は、内部回路を通じてメッセージ伝送の目的を果たす。無線送受信モジュール６０５は、制御回路６０から伝送リクエストとメッセージを含む送信命令を受けて、無線送受信モジュール６０５で伝送チャネルを決めてから、無線送受信モジュール６０５における送受信機とアンテナによりメッセージを送り出す。

他の実施形態によれば、無線送受信モジュール６０５は、ＬｏＲａ通信を支援するＬＢＴ（Ｌｉｓｔｅｎ Ｂｅｆｏｒｅ Ｔａｌｋ，ＬＢＴ）モジュールであってもよい。そのようなＬＢＴの無線通信モジュールが稼働する時に、システムにおける制御回路６０が伝送命令を送信することを待たなければならず、また、伝送命令を受信してからその伝送命令に含まれる伝送時間情報（ｔｉｍｅ ｓｔａｍｐ）及び伝送チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）などの情報を分析して、制御回路６０が指定するチャネルを介してメッセージ（端末装置に対して応答するＡＣＫのように）を送信する。ＬＢＴの仕組みは、クリアチャネル評価（ＣＣＡ）により、チャネルが空きかどうかを確認し、１ミリ秒から１０ミリ秒など明確の時間帯にて送信時間を調整する。それにより、ＬＢＴの仕組みを採用する無線通信システムは、ＬＢＴ機能を介して予めにチャネルを検知してそれが空きで送信に利用可能かどうか（ｆｒｅｅ／ｎｏｎ−ｆｒｅｅ）について確認して、さらに送信の機能をトリガーする。

さらに、無線通信システムがカバーする範囲と適用範囲を拡充するために、例えば、ＩｏＴ（モノのネットワーク）に適用する場合には、大量なセンサー信号を処理する必要があり、数量が十分でより大きな範囲がカバーできる無線ゲートウェイモジュールが必要となる。このような送信と受信の回路を別にしたシステムでは、無線ゲートウェイモジュールを拡充することによりその必要に対応し、無線送受信モジュールを増加することにより無線ゲートウェイモジュールの多メッセージ多チャネル送信によるデータを処理する。

制御回路６０は、無線通信システムにおける主要な制御回路であり、回路モジュール、集積回路、ソフトウェアおよびハードウェアの統合により実現し、例えば、バスバー、或いは他の有線又は無線形式の接続回路により、１つ又は複数の無線ゲートウェイモジュール６０１、６０２及び少なくとも１つの無線送受信モジュール６０５に接続する。制御回路６０は、無線ゲートウェイモジュール６０１又は６０２の１つからメッセージを受信した後、送信時間を判断して、その判断に基づいてメッセージを送信させるように無線送受信モジュール６０５を指示する。

図６は、無線ゲートウェイシステムの通信システムを実現する構造の実施形態を示す模式図２である。

この構成に形成した実施形態において、システムは、複数の無線ゲートウェイモジュール７０１、７０３を含んで、各種の端末ノードが生成したメッセージを受信する。例えば、センサーが生成したセンサーメッセージ、電子装置が生成した通信メッセージ、家庭電器が生成した稼働メッセージなどである。同じように、無線ゲートウェイモジュール７０１、７０３は、ＷＡＮＬｏＲａ集信機であってもよいし、端末ノードとのコネクタは、無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ^TM）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ^TM）又は、低電力ＷＡＮ（ＬＰＷＡＮ）の無線通信技術を採用してもよい。

通信システムは、少なくとも１つの無線送受信モジュールを含むが、この実施例では、無線送受信モジュール７０７、７０９を含む。無線送受信モジュール７０７、７０９毎は、無線ゲートウェイモジュール７０１、７０３が受信したメッセージを処理することができる。通信システムが一方向多チャネルの機能を利用してメッセージを受信する場合、双方向通信による受送信の影響に及ばされない。また、モジュール化の概念を加えて、システムは、複数の無線受送信モジュール７０７、７０９を利用することにより、システムに大きな柔軟性とスケーラビリティを与える。

この実施例では、制御回路には、プロセッサー７０、メモリ７１及び記憶媒体７２、又は外部ネットワークと接続できるネットワークユニット７３が設けられてもよい。各のモジュールの作動を管理する以外に、プロセッサー７０は受送信された信号を管理する。メモリ７１はシステムのメモリをして、受送信する信号を一時的に格納する。記憶媒体７２は、システムを稼働するための必要な情報以外に、本発明に提出されたスキャンの結果に基づきチャネルを調整する通信方法において、スキャン結果で形成した信号スキャン表を格納する。ネットワークユニット７３は、有線又は無線の通信手段により外部ネットワークを接続することを実現する。例えば、ＷｉＦｉ^TM又はイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）などの通信手段によりエリアネットワークに接続するか、又はネットワークに接続する。

他の実施形態において、図６又は図７に示された通信システムは、例えば、同じサービスエリアネットワーク内のＩｏＴ端末のゲートウェイ装置であり、ＬｏＲａ通信プロトコルを採用して、旧のプロトコルでの通信回路を受信又は送信の通信回路に分ける。なかでも、無線ゲートウェイモジュールは、各種の端末に接続して、端末装置が生成した信号を受信する。無線送受信モジュールは、処理された信号を外部の装置に伝送する役割を果たす。

前記を纏めて、上記のようなマルチゲートウェイ通信方法及びその無線ゲートウェイシステムが働く様々な実施形態において、無線ゲートウェイシステムは、ＩｏＴを実現できる、複数のゲートウェイ装置を有するネットワークシステムである。マルチゲートウェイ通信方法を介してノードの間で伝送する上りと下りの伝送データを処理する。構造では、外部網路ネットワークと接続するルートゲートウェイ装置が設けられ、ノードの間はゲートウェイ装置で互いに接続することにより、効率的で柔軟性がありスケーラブルなネットワークシステムを実現する。

以上に開示される内容は本発明の好ましい実施可能な実施例に過ぎず、これにより本発明の特許請求の範囲を制限するものではないので、本発明の明細書及び添付図面の内容に基づき為された等価の技術変形は、全て本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。

端末装置 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ
無線ゲートウェイ １０１、１０２、１０３
ネットワークサーバ １１０
アプリケーションサービス装置 １１１、１１２、１１３
ネットワーク ２０
第１のゲートウェイ装置 ２１
第２のゲートウェイ装置 ２２
第３のゲートウェイ装置 ２３
第４のゲートウェイ装置 ２４
バックエンド・サーバ ２５
ノード ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６
無線ゲートウェイモジュール ６０１、６０２
無線送信モジュール ６０５
控制電路 ６０
無線ゲートウェイモジュール ７０１、７０３
無線送信モジュール ７０７、７０９
プロセッサー ７０
メモリ ７１
記憶媒体 ７２
ネットワークユニット ７３
ステップ Ｓ３０１〜Ｓ３０５、Ｓ４０１〜Ｓ４１１、Ｓ５０１〜Ｓ５１１

Claims (6)

1. 無線ゲートウェイシステムに適用するマルチゲートウェイ通信方法であって、
   前記無線ゲートウェイシステムは、複数のノードを含み、
   前記複数のノードのいくつかが、ゲートウェイ装置であり、複数のゲートウェイ装置の中では外部網路ネットワークと接続するルートゲートウェイ装置が指定され、
   前記マルチゲートウェイ通信方法は、
   複数の前記ゲートウェイ装置の中の１つのゲートウェイ装置が複数の前記ノードの中の１つのノードから上りデータを受信するステップであって、各前記ゲートウェイ装置に、各前記ゲートウェイ装置が接続する少なくとも１つのノードの識別コードとアドレスを記憶するための接続装置テーブルが配置されるステップと、
   複数の前記ノードの中の１つのノードから上りデータを受信したゲートウェイ装置において、前記上りデータを送信した前記ノードが下段ゲートウェイ装置ではない時、もし前記ゲートウェイ装置が前記ルートゲートウェイ装置であれば、前記ルートゲートウェイ装置を通じて前記上りデータをバックエンド・サーバに伝送し、もし前記ゲートウェイ装置が前記ルートゲートウェイ装置でなければ、前記ゲートウェイ装置は、前記接続装置テーブルに基づいて、前記上りデータを上段ゲートウェイ装置に伝送するステップと、
   前記上りデータを送信した前記ノードが、前記下段ゲートウェイ装置である時、前記下段ゲートウェイ装置にルーティングパスを設定し、前記下段ゲートウェイ装置にルーティングパスの設定を完成したとき、前記ゲートウェイ装置が前記ルートゲートウェイ装置であるかについて判断し続けるステップと、
   複数の前記ゲートウェイ装置の中の１つのゲートウェイ装置が複数の前記ノードの中の１つのノードから下りデータを受信するステップと、
   前記下りデータに記載する宛先ノードにより、前記ゲートウェイ装置が前記宛先ノードと接続されず、下段ゲートウェイ装置と接続する場合、前記宛先ノードが前記下段ゲートウェイ装置の下りルーティングテーブルに記載されているかについて判断するステップと、
   前記宛先ノードが前記下りルーティングテーブルに記載されている場合、前記下りデータを前記下段ゲートウェイ装置に伝送するステップと、
   前記宛先ノードが前記下りルーティングテーブルに記載されていない場合前記下りデータを捨てるステップと、を含む、ことを特徴とする、マルチゲートウェイ通信方法。
2. 前記ゲートウェイ装置が前記宛先ノードと接続した場合、前記下りデータを前記宛先ノードに伝送する、ことを特徴とする、請求項１に記載のマルチゲートウェイ通信方法。
3. 各ゲートウェイ装置が前記無線ゲートウェイシステムに参加する時、識別コードとアドレスが設定され、接続関係に基づいて、前記識別コードと前記アドレスとを前記ゲートウェイ装置の前記上段ゲートウェイ装置における接続装置テーブルに記録する、ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のマルチゲートウェイ通信方法。
4. 前記ゲートウェイ装置は前記接続装置テーブルに基づいて、前記宛先ノードと接続しているか、又は前記下段ゲートウェイ装置に接続しているかについて判断する、ことを特徴とする、請求項３に記載のマルチゲートウェイ通信方法。
5. バックエンド・サーバと、
   外部網路ネットワークを通じて、前記バックエンド・サーバと接続するルートゲートウェイ装置が設けられる複数のゲートウェイ装置を備える、複数のノードと、を含み、
   各ゲートウェイ装置にはソフトウェア管理サーバが働いて、マルチゲートウェイ通信方法を実行し、
   前記マルチゲートウェイ通信方法は、
   複数の前記ゲートウェイ装置の中の１つのゲートウェイ装置が複数の前記ノードの中の１つのノードから上りデータを受信するステップであって、各前記ゲートウェイ装置に、各前記ゲートウェイ装置が接続する少なくとも１つのノードの識別コードとアドレスを記憶するための接続装置テーブルが配置されるステップと、
   複数の前記ノードの中の１つのノードから上りデータを受信したゲートウェイ装置において、前記上りデータを送信した前記ノードが下段ゲートウェイ装置ではない時、もし前記ゲートウェイ装置は前記ルートゲートウェイ装置であれば、前記ルートゲートウェイ装置を通じて前記上りデータをバックエンド・サーバに伝送し、もし前記ゲートウェイ装置は前記ルートゲートウェイ装置ではなければ、前記接続装置テーブルに基づいて、前記ゲートウェイ装置は、前記上りデータを上段ゲートウェイ装置に伝送する、ことを特徴とする、無線ゲートウェイシステム。
6. 複数の前記ゲートウェイ装置の中の１つのゲートウェイ装置が複数の前記ノードの中の１つのノードから下りデータを受信し、
   前記下りデータに記載する宛先ノードにより、もし前記ゲートウェイ装置が前記宛先ノードに接続されず、下段ゲートウェイ装置に接続されれば、前記宛先ノードは前記下段ゲートウェイ装置における下りルーティングテーブルにあるかについて判断し、
   もし前記宛先ノードが前記下りルーティングテーブルにあれば、前記下りデータを前記下段ゲートウェイ装置に伝送し、もし前記宛先ノードが前記下りルーティングテーブルになければ、前記下りデータを捨てる、ことを特徴とする、請求項５に記載の無線ゲートウェイシステム。

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