JP2018170735A - 通信システム、通信方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】センサデバイスからのデータをＬＰＷＡネットワークにより効率的に長距離伝送可能とする通信システム、子機、親機、通信方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】通信システムは、センサデバイスからのデータを受信する子機２０＿１Ａ〜２０＿２Ｂと、子機を制御する親機３０と、子機〜親機間のデータの伝送を中継する中継器６０＿１、６０＿２とを備える。センサデバイスからのデータを、長距離無線通信方式でのホップ処理を行うことによって遠隔拠点まで長距離伝送する。【選択図】図２

Description

本発明は、通信システム、子機、親機、通信方法、及びプログラムに関し、特に、ＬＰＷＡ（Low Power、Wide Area）による長距離伝送技術に関する。

現在、温度や湿度等の環境情報を収集する市中の様々なセンサが知られている。例えば、特許文献１の段落００２４には、人が無意識に発する情報や周辺環境の情報をセンシングすることが開示されている。

特開２００６−８５３９０号公報

これらの市中の様々なセンサからのデータをＬＰＷＡネットワークを活用することで長距離伝送が可能になると、遠隔地からの環境情報を簡単に収集できるようになり、リアルタイムモニタリングや自然災害予測など幅広いシーンへの応用が可能となる。現状、ＬＰＷＡで送信できる距離は理論上数ｋｍ〜数十ｋｍ程度と言われているが、実際は設置環境に依存し、建物等があると障害物となって電波が減衰し、通信距離が伸びないといった課題がある。より多くの利用シーンへの適用を可能とし、ビジネス展開の拡大を行うためには、ＬＰＷＡネットワークを活用した新たな長距離伝送方式が必要となる。

本発明は、上述した従来の技術に鑑み、センサデバイスからのデータをＬＰＷＡネットワークにより効率的に長距離伝送可能とする通信システム、子機、親機、通信方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の態様に係る発明は、通信システムであって、センサデバイスからのデータを受信する子機と、前記子機を制御する親機と、前記子機〜前記親機間のデータの伝送を中継する中継器とを備え、前記センサデバイスからのデータを長距離伝送方式でのホップ処理を行うことによって遠隔拠点まで長距離伝送することを要旨とする。

第２の態様に係る発明は、第１の態様に係る発明において、前記子機〜前記中継器および前記中継器〜前記親機間と前記子機〜前記親機間とで、同一チャネルを高速側と低速側とで仮想的に分けて使用することを要旨とする。

第３の態様に係る発明は、第２の態様に係る発明において、下りは全て同一チャネルを使用することを要旨とする。

第４の態様に係る発明は、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る通信システムが備える子機であることを要旨とする。

第５の態様に係る発明は、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る通信システムが備える親機であることを要旨とする。

第６の態様に係る発明は、通信方法であって、子機が、センサデバイスからのデータを受信するステップと、親機が、前記子機を制御するステップと、中継器が、前記子機〜前記親機間のデータの伝送を中継するステップと含み、前記センサデバイスからのデータを長距離無線通信方式でのホップ処理を行うことによって遠隔拠点まで長距離伝送することを要旨とする。

第７の態様に係る発明は、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る通信システムが備える子機としてコンピュータを機能させるプログラムであることを要旨とする。

第８の態様に係る発明は、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る通信システムが備える親機としてコンピュータを機能させるプログラムであることを要旨とする。

本発明によれば、センサデバイスからのデータをＬＰＷＡネットワークにより効率的に長距離伝送可能とする通信システム、子機、親機、通信方法、及びプログラムを提供することが可能である。

本発明の実施の形態に係る通信システムのネットワーク構成図である。 本発明の実施の形態に係る通信システムの長距離伝送処理技術の説明図である。 ９２０ＭＨｚ帯特定小電力無線局の電波法規定（送信制限）の説明図である。 本発明の実施の形態に係る通信システムによるＩｏＴサービス展開の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施の形態では、ＬＰＷＡ活用によるＩｏＴサービスの実現に向けたＩｏＴブリッジ開発を具体化するための装置やデータを例示するが、以下の実施の形態に限定されるものではない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において種々の変更を加えることが可能である。

（概要）
本発明の実施の形態に係る通信システムは、ＬＰＷＡネットワークを用いて構成される通信システムに関する。より詳細には、既存のセンサデバイスからのデータをＬＰＷＡネットワークにより効率的に長距離伝送可能とする通信技術に関する。

すなわち、障害物等により直接見通しがきかない環境下でも長距離伝送を実現するため、ＬＰＷＡ方式でのホップによる伝送技術が必要である。また、送信時間やチャネルなどに制限のある９２０ＭＨｚ帯における効率的なホップによる伝送技術が必要である。

そこで、本発明は、送信制限のある９２０ＭＨｚ帯における効率的な長距離伝送処理技術を新規確立する。本発明により、センサデバイス等のデータを簡単に長距離伝送可能となり、新たなビジネスシーンの拡大に大きく寄与できる。

（ネットワーク構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る通信システムのネットワーク構成図である。この通信システムは、ＬＰＷＡネットワークを活用して遠隔拠点まで効率的に長距離伝送するシステムであって、センサデバイス１０からのデータを受信する通信端末（以下、「子機２０」という。）と、子機２０を制御する通信端末（以下、「親機３０」という。）とを備える。また、ここでは図示していないが、子機２０〜親機３０間のデータの伝送を中継する中継器を備える。親機３０は、ゲートウェイ４０，インターネット回線を介してクラウドサーバー５０に接続されている。

ここで、子機２０は、所定のデータ処理を実施するデータ処理部２１を備え、子機２０〜親機３０間において、ＬＰＷＡによる長距離伝送処理技術を確立している。すなわち、障害物等により直接見通しがきかない環境下でも長距離伝送を実現するための、ＬＰＷＡ方式でのホップ処理を実施するようになっている。

（長距離伝送処理技術）
図２は、本発明の実施の形態に係る通信システムの長距離伝送処理技術の説明図である。ここでは、子機２０は、ウェアラブルセンサなど移動する可能性があることを想定している。図２に示すように、本発明の実施の形態に係る通信システムは、９２０ＭＨｚ帯の限られた帯域、チャネルの中で効率的な伝送方式を実現するため、以下の処理を行う。

すなわち、子機２０〜中継器６０および中継器６０〜親機３０間と、子機２０〜親機３０間とで、同一チャネルを高速側、低速側で仮想的に分けて使用する。ここでは、子機２０＿１Ａ，２０＿１Ｂ，２０＿１Ｃ，２０＿１Ｄ〜中継器６０＿１間は、無線ＣＨ１を使用している。また、中継器６０＿１〜親機３０間も、無線ＣＨ１を使用している。一方、子機２０＿２Ａ，２０＿２Ｂ〜親機３０間は、無線ＣＨ２を使用している。

また、下りは全て同一チャネルを使用する。ここでは、下りは全て無線ＣＨ９を使用している（親機３０〜中継器６０間、中継器６０〜子機２０間）。

また、子機２０は、親機３０と中継器６０双方からのＡＣＫのＲＳＳＩ（受信強度）を比較し、この受信強度の強い方を宛先として選択し、次のデータを送信する。または、親機３０は、子機２０と中継器６０双方からの信号のＲＳＳＩ（受信強度）を比較し、この受信強度の強い方へＡＣＫを送信する。

また、複数の子機２０から同一チャネルで送信する際、各子機２０間で送信タイミングが重ならないようＡＣＫをトリガーとした時分割処理によって送信制御を行う。

以上のように、本発明の実施の形態に係る通信システムによれば、センサデバイス１０からのデータをＬＰＷＡネットワークにより効率的に長距離伝送可能である。例えば、Bluetooth（登録商標）では、チャネルを分けてホップさせるという考え方がなかった。それに対して、本発明の実施の形態に係る通信システムでは、ＬＰＷＡ方式でのホップ処理を実施するようにしているため、障害物等により直接見通しがきかない環境下でも長距離伝送を実現することが可能である。

（送信制限）
図３は、９２０ＭＨｚ帯特定小電力無線局の電波法規定（送信制限）の説明図である。この図に示すように、「空中線電力」「適用ＣＨ番号」「単位ＣＨ帯域幅」「同時使用ＣＨ」「キャリアセンス時間」「送信時間制限」「休止時間」「１時間あたりの送信時間総和」「キャリアセンスを除外する応答条件」などについて規定されている。このように、９２０ＭＨｚ帯では送信時間やチャネルなどに制限があるため、ＬＰＷＡ方式でのホップ処理を実施することは困難であった。既に説明したように、本発明の実施の形態に係る通信システムでは、ＬＰＷＡ方式でのホップ処理を実施するようにしているため、障害物等により直接見通しがきかない環境下でも長距離伝送を実現することが可能である。

（ＩｏＴサービス展開）
図４は、本発明の実施の形態に係る通信システムによるＩｏＴサービス展開の説明図である。この図に示すように、広範囲にわたる各フィールドからのセンシングデータを収集し、クラウドサーバー５０で活用する。これにより、以下のような様々な分野におけるＩｏＴサービス展開が可能となる。

まず、市中の環境センサのデータから、山間部や海上など気象予測や、地滑りや津波など自然災害の早期把握・予測することが可能となる。また、動き回るウェアラブルセンサの生体情報の活用によるトレーニング支援やヘルスケア、エンタメ分野への応用が可能となる。このような場合、センサデバイス１０からのデータをＬＰＷＡネットワークによって長距離伝送するために伝送処理技術が必要となる。本発明は、このような伝送処理技術が必要な様々な分野におけるＩｏＴサービスに適用することが可能である。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る通信システムは、センサデバイス１０からのデータを受信する子機２０と、子機２０を制御する親機３０と、子機２０〜親機３０間のデータの伝送を中継する中継器６０とを備え、センサデバイス１０からのデータを長距離伝送方式（例えば、９２０ＭＨｚ帯通信方式）でのホップ処理を行うことによって遠隔拠点まで長距離伝送する。これにより、センサデバイス１０からのデータをＬＰＷＡネットワークにより効率的に長距離伝送可能である。

具体的には、子機２０〜中継器６０および中継器６０〜親機３０間と子機２０〜親機３０間とで、同一チャネルを高速側と低速側とで仮想的に分けて使用する。これにより、使用するチャネル数が少なくて済む効果がある。

また、下りは全て同一チャネルを使用する。この場合も、使用するチャネル数が少なくて済む効果がある。

また、子機２０は、親機３０と中継器６０双方からのＡＣＫの受信強度を比較し、この受信強度が強い方を宛先として次のデータを送信する。このような構成は、子機２０がウェアラブルセンサなど移動する可能性がある場合、特に効果的である。

また、親機３０は、子機２０と中継器６０双方からの信号の受信強度を比較し、この受信強度の強い方へＡＣＫを送信する。このような構成も、子機２０がウェアラブルセンサなど移動する可能性がある場合、特に効果的である。

また、複数の子機２０から同一チャネルで送信する際、各子機２０間で送信タイミングが重ならないようＡＣＫをトリガーとした時分割処理によって送信制御を行う。これにより、複数の子機２０が存在する場合でも、送信タイミングが重ならないようにすることが可能である。

また、９２０ＭＨｚ帯通信方式は、ＬＰＷＡ方式である。これにより、ＩｏＴにマッチした通信規格を利用して、様々な分野におけるＩｏＴサービス展開が可能となる。

また、本発明の実施の形態に係る通信方法は、子機２０が、センサデバイス１０からのデータを受信するステップと、親機３０が、子機２０を制御するステップと、中継器６０が、子機２０〜親機３０間のデータの伝送を中継するステップと含み、センサデバイス１０からのデータを長距離無線通信方式でのホップ処理を行うことによって遠隔拠点まで長距離伝送する。これにより、センサデバイス１０からのデータをＬＰＷＡネットワークにより効率的に長距離伝送可能である。

なお、上記の説明では特に言及しなかったが、センサデバイス１０は、Bluetoothに対応していてもよいし、ＬＰＷＡに対応していてもよい。センサデバイス１０がＬＰＷＡに対応している場合、図２に示される子機２０の処理をセンサデバイス１０が実施してもよい。

また、本発明は、このような通信システムとして実現することができるだけでなく、このような通信システムが備える特徴的な各処理部をステップとする通信方法として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのはいうまでもない。

１０…センサデバイス
２０…子機
２１…データ処理部
３０…親機
４０…ゲートウェイ
５０…クラウドサーバー

上記目的を達成するため、第１の態様に係る発明は、センサデバイスからのデータを受信する子機と、前記子機を制御する親機と、前記子機〜前記親機間のデータの伝送を中継する中継器とを備え、前記子機から前記親機まで前記中継器を介して通信機器間の伝送をホップするホップ処理を行うことによって遠隔拠点まで長距離伝送する通信システムであって、前記子機と前記親機との間に前記中継器が介在する高速側と、前記子機と前記親機との間に前記中継器が介在しない低速側とで、同一チャネルを分けて使用し、複数の前記子機から同一チャネルで送信する際、各子機間で送信タイミングが重ならないようＡＣＫをトリガーとした時分割処理によって送信制御を行い、前記子機は、前記親機と前記中継器双方からのＡＣＫの受信強度を比較し、前記受信強度が強い方を宛先として次のデータを送信し、前記親機は、前記子機と前記中継器双方からの信号の受信強度を比較し、前記受信強度の強い方へＡＣＫを送信することを要旨とする。

第６の態様に係る発明は、子機が、センサデバイスからのデータを受信するステップと、親機が、前記子機を制御するステップと、中継器が、前記子機〜前記親機間のデータの伝送を中継するステップと含み、前記子機から前記親機まで前記中継器を介して通信機器間の伝送をホップするホップ処理を行うことによって遠隔拠点まで長距離伝送する通信方法であって、前記子機と前記親機との間に前記中継器が介在する高速側と、前記子機と前記親機との間に前記中継器が介在しない低速側とで、同一チャネルを分けて使用し、複数の前記子機から同一チャネルで送信する際、各子機間で送信タイミングが重ならないようＡＣＫをトリガーとした時分割処理によって送信制御を行い、前記子機は、前記親機と前記中継器双方からのＡＣＫの受信強度を比較し、前記受信強度が強い方を宛先として次のデータを送信し、前記親機は、前記子機と前記中継器双方からの信号の受信強度を比較し、前記受信強度の強い方へＡＣＫを送信することを要旨とする。

第７の態様に係る発明は、第１の態様に係る各機能部としてコンピュータを機能させるためのプログラムであることを要旨とする。

Claims (8)

1. センサデバイスからのデータを受信する子機と、
   前記子機を制御する親機と、
   前記子機〜前記親機間のデータの伝送を中継する中継器とを備え、
   前記センサデバイスからのデータを長距離無線通信方式でのホップ処理を行うことによって遠隔拠点まで長距離伝送することを特徴とする通信システム。
2. 前記子機〜前記中継器および前記中継器〜前記親機間と前記子機〜前記親機間とで、同一チャネルを高速側と低速側とで仮想的に分けて使用することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 下りは全て同一チャネルを使用することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システムが備える子機。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システムが備える親機。
6. 子機が、センサデバイスからのデータを受信するステップと、
   親機が、前記子機を制御するステップと、
   中継器が、前記子機〜前記親機間のデータの伝送を中継するステップと含み、
   前記センサデバイスからのデータを長距離無線通信方式でのホップ処理を行うことによって遠隔拠点まで長距離伝送する
   ことを特徴とする通信方法。
7. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システムが備える子機としてコンピュータを機能させるプログラム。
8. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システムが備える親機としてコンピュータを機能させるプログラム。

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