(57)【要約】【課題】相互乗り入れ型のゲートウェイシステムを低廉に構築する。【解決手段】ゲートウェイシステム１において、ゲートウェイ２は、ユーザーの端末からのメッセージに基づき当該ユーザーのクラウドサーバー３１と通信可能であり、外部の端末からのメッセージに含まれる当該端末の識別子に基づくクラウドサーバー３１からの応答メッセージに基づき当該メッセージの転送または破棄を行う。特に、前記メッセージに含まれる識別子がゲートウェイ２の端末データベース２４に登録されていない場合に当該識別子を含むメッセージをクラウドサーバー３１に送信してクラウドサーバー３１からの応答メッセージに基づき前記外部の端末からのメッセージの転送または破棄を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーの端末からのメッセージに基づき当該ユーザーのクラウドサーバーと通信可能なゲートウェイであって、
外部の端末からのメッセージに含まれる当該端末の識別子に基づく前記クラウドサーバーからの応答メッセージに基づき当該メッセージの転送または破棄を行うことを特徴とするゲートウェイ。
【請求項２】
前記メッセージに含まれる識別子が前記ゲートウェイの端末データベースに登録されていない場合に当該識別子を含むメッセージを前記クラウドサーバーに送信して当該クラウドサーバーからの応答メッセージに基づき前記外部の端末からのメッセージの転送または破棄を行うことを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ。
【請求項３】
ユーザーのゲートウェイからのメッセージに基づき当該ゲートウェイに対する応答メッセージを送信するクラウドサーバーであって、
前記ユーザーのゲートウェイからのメッセージに含まれる端末の識別子に基づき当該ゲートウェイに当該メッセージの転送または破棄を実行させる応答メッセージに送信することを特徴とするクラウドサーバー。
【請求項４】
請求項３に記載の端末データベースに登録されていない識別子の端末への転送を有償で当該ゲートウェイに実行させる際に当該転送に要する提示価格を含んだ転送請負オファーメッセージを転送請負の仲介を行う仲介サーバーに送信して当該仲介サーバーから当該提示価格に基づき決定された取引価格を含む取引成立メッセージを受けて前記ゲートウェイに前記識別子の端末への転送を実行させるメッセージを送信することを特徴とするクラウドサーバー。
【請求項５】
外部の端末からのメッセージに基づき当該ユーザーの所有するクラウドサーバーと通信可能な請求項１または２に記載のゲートウェイと、
このゲートウェイから受けたメッセージに基づく応答メッセージを当該ゲートウェイに返信する請求項３に記載のクラウドサーバーと
を有することを特徴とするゲートウェイシステム。
【請求項６】
外部の端末からのメッセージに基づき当該ユーザーの所有するクラウドサーバーと通信可能な請求項１または２に記載のゲートウェイと、
このゲートウェイから受けたメッセージに基づく応答メッセージを当該ゲートウェイに返信する請求項４に記載のクラウドサーバーと、
このクラウドサーバーから受けたメッセージの転送請負オファーメッセージに含まれる転送に要する提示価格に基づき決定された取引価格を含む取引成立メッセージを当該クラウドサーバーに送信する仲介サーバーと
を有することを特徴とするゲートウェイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、LPWA（Low Power Wide Area）に準拠したゲートウェイの設置を最適化するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信規格には、無線LAN（いわゆるWi-Fi）、Bluetooth（登録商標）、Bluetooth Low Energy（Bluetooth 4.0に統合）、ZigBee（登録商標）、IrDA、RFID（登録商標）と数多くの規格がある。LPWAはその中の一つの規格であり、低消費電力で広い領域をカバーできる通信技術である。
【０００３】
LPWAの規格の多くのネットワーク機器は、ユーザーが自由にアクセスポイントや端末を設置することができる。
【０００４】
従来の特小無線（Wi-FiやBluetooth等）は、電波到達範囲が狭いので、アクセスポイントと端末は常に同じユーザーに所属する状態である。
【０００５】
一方、近年のLPWAは、出力は、例えば、同じ（20mW）であるにもかかわらず、無線到達距離がキロオーダーまで伸びている（特許文献１等）。これは１台のLPWAゲートウェイがカバーする領域が広くなることを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５２７７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
無線到達距離が拡大したLPWAに準拠したネットワークにおいては、あるユーザーが設置したLPWA仕様のゲートウェイの守備範囲に他のユーザーが設置した端末が含まれることがあり得る。このような状況は以下の課題がある。
【０００８】
前記ゲートウェイの配置が最適化されない。例えば、ある端末の近くにゲートウェイがあったとしても、それが別ユーザーのものであれば通信できないことがある。
【０００９】
また、前記ゲートウェイが別ユーザーからのメッセージを受信することにより、無線帯域を無駄に消費することがある。
【００１０】
さらに、前記ゲートウェイを相互に融通する場合において費用負担の不公平が生じる。
【００１１】
例えば、図３に示されたユーザーＡ，Ｂのゲートウェイシステムにおいては、ユーザーＡの端末４（ＴA）及びゲートウェイ２（ＧA）の電波到達範囲の限界付近に位置するので、フレームロスが起こりやすい。そして、フレーム再送を行うと、再送回数が増え、帯域浪費する可能性がある。
【００１２】
また、このゲートウェイシステムにおいては、端末４（ＴA）の近傍にゲートウェイ２（ＧB）存在するが、これはユーザーＢが所有するゲートウェイであるので、これを使ってクラウドに送信することはできない。実際には、ゲートウェイ２（ＧB）は端末４（ＴA）からのメッセージをユーザーＢのクラウドサーバーまで転送するが、当該クラウドサーバーがこれを破棄するので、ユーザーＡのクラウドサーバーには届かない。このことはユーザーＢにとってゲートウェイ，クラウドサーバー間の帯域の無駄な消費となる。
【００１３】
本発明は、上記の事情を鑑み、相互乗り入れ型のゲートウェイシステムの低廉な構築を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本発明の一態様は、ユーザーの端末からのメッセージに基づき当該ユーザーのクラウドサーバーと通信可能なゲートウェイであって、外部の端末からのメッセージに含まれる当該端末の識別子に基づく前記クラウドサーバーからの応答メッセージに基づき当該メッセージの転送または破棄を行う。
【００１５】
本発明の一態様は、前記ゲートウェイにおいて、前記メッセージに含まれる識別子が前記端末データベースに登録されていない場合に当該識別子を含むメッセージを前記クラウドサーバーに送信して当該クラウドサーバーからの応答メッセージに基づき前記外部の端末からのメッセージの転送または破棄を行う。
【００１６】
本発明の一態様は、ユーザーのゲートウェイからのメッセージに基づき当該ゲートウェイに対する応答メッセージを送信するクラウドサーバーであって、前記ユーザーのゲートウェイからのメッセージに含まれる端末の識別子に基づき当該ゲートウェイに当該メッセージの転送または破棄を実行させる応答メッセージに送信する。
【００１７】
本発明の一態様は、前記クラウドサーバーにおいて、前記端末データベースに登録されていない識別子の端末への転送を有償で当該ゲートウェイに実行させる際に当該転送に要する提示価格を含んだ転送請負オファーメッセージを転送請負の仲介を行う仲介サーバーに送信して当該仲介サーバーから当該提示価格に基づき決定された取引価格を含む取引成立メッセージを受けて前記ゲートウェイに前記識別子の端末への転送を実行させるメッセージを送信することを特徴とする。
【００１８】
本発明の一態様は、ゲートウェイシステムであって、外部の端末からのメッセージに基づき当該ユーザーの所有するクラウドサーバーと通信可能な前記ゲートウェイと、このゲートウェイから受けたメッセージに基づく応答メッセージを当該ゲートウェイに返信する前記クラウドサーバーとを有する。
【００１９】
本発明の一態様は、ゲートウェイシステムであって、外部の端末からのメッセージに基づき当該ユーザーの所有するクラウドサーバーと通信可能な前記ゲートウェイと、このゲートウェイから受けたメッセージに基づく応答メッセージを当該ゲートウェイに返信する前記クラウドサーバーと、このクラウドサーバーから受けたメッセージの転送請負オファーメッセージに含まれる転送に要する提示価格に基づき決定された取引価格を含む取引成立メッセージを当該クラウドサーバーに送信する仲介サーバーとを有する。
【発明の効果】
【００２０】
以上の本発明によれば、相互乗り入れ型のゲートウェイシステムを低廉に構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一態様であるゲートウェイ及びゲートウェイシステムのブロック構成図。
【図２】図１のゲートウェイ及びゲートウェイシステムの動作例の説明図。
【図３】LPWAに準拠したゲートウェイシステムの概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
［本実施形態の態様例］
図１に示された本発明の一態様であるゲートウェイシステム１はゲートウェイ２とクラウド３とを有する。
【００２４】
ゲートウェイ２は、LPWA仕様のアンテナ２１を介して外部の端末４から受信したメッセージをクラウド３側のWANポート２２に転送する。また、ゲートウェイ２には、フィルター２３、端末データベース２４、制御処理部２５が実装されている。
【００２５】
フィルター２３は、端末データベース２４を参照して前記転送をフィルタリングする。
【００２６】
端末データベース２４は、前記メッセージの転送先である端末４の識別子を示す「送信端末識別子」を予め格納する。「送信端末識別子」を含む端末データベース２４の情報は制御処理部２５により管理される。
【００２７】
制御処理部２５は、予め設定された設定値２６またはWANポート２２経由でのクラウド３からの指示により端末データベース２４を維持管理する。
【００２８】
クラウド３は、ユーザーのゲートウェイ２から転送されたメッセージを受ける当該ユーザーのクラウドサーバー３１と、LPWA仕様の通信資源の取引を仲介する仲介サーバー３３と、当該取引のオファーを保存するオファーデータベース３４とを有する。
【００２９】
クラウド３には、複数のユーザーのゲートウェイとこれらのゲートウェイと通信可能なクラウドサーバーとが存在する。つまり、ユーザー自身以外の他のユーザーのゲートウェイ及びクラウドサーバーが任意複数存在する。
【００３０】
前記クラウドサーバーは、ユーザーのゲートウェイからのメッセージに含まれる端末の識別子に基づき当該ゲートウェイに当該メッセージの転送または破棄を実行させる応答メッセージに送信する。
【００３１】
図２を参照しながら本実施形態のゲートウェイシステムの動作例について説明する。
【００３２】
図示の事例は、二人のユーザー、すなわち、ユーザーＡ,Ｂを想定したものである。ゲートウェイ２（ＧA）はユーザーＡが所有するゲートウェイである。端末４（ＴA）はユーザーＡの端末であり、その識別子は「ＩA」ある。端末４（ＴB）はユーザーＢの端末であり、その識別子は「ＩB」である。また、クラウドサーバー３１がユーザーＡのクラウドサーバーに相当し、クラウドサーバー３２が他のユーザーであるユーザーＢのクラウドサーバーに相当する。尚、本事例の説明は端末が二つである場合を想定したものであるが、３台以上が存在していても同じ説明が成り立つ。
【００３３】
［１］メッセージの送受信の動作例
Ｓ１１：ゲートウェイ２のメッセージ受信処理
ゲートウェイ２（ＧA）は、アンテナ２１を介して外部の端末からメッセージを受信すると、このメッセージに含まれる「送信端末識別子」を参照し、当該メッセージが転送対象であると判断すると、そのメッセージをクラウドサーバー３１に転送する。
【００３４】
「送信端末識別子」が転送対象の識別子であるかどうかは、ゲートウェイ２（ＧA）の端末データベース２４に照会して判断する。
【００３５】
ゲートウェイ２（ＧA）の端末データベース２４には、端末４（ＴA）の識別子ＩAが予めユーザーＡにより登録されている。さらに、この端末データベース２４には、「端末識別子ＩX：アクション」と定義されたエントリーが登録されている。「端末識別子ＩX：アクション」は、端末識別子ＩXを持つ端末からメッセージを受信したら「アクション」を実行するという指示である。「アクション」の具体例としては、エントリー「ＩA：クラウドサーバー３１に転送」が登録されている。
【００３６】
ゲートウェイ２（ＧA）は、端末４（ＴA）からメッセージを受信し、端末データベース２４の参照により当該メッセージに含まれる識別子ＩAが端末データベース２４に登録されたものと判断すると、当該メッセージをクラウドサーバー３１に転送する。
【００３７】
一方、端末データベース２４の参照により当該メッセージに含まれる識別子ＩBが端末データベース２４に未登録であるものと判断すると、当該メッセージを破棄する。これにより、WAN側への送信が回避され、WAN側通信費用を低減できる。特に、WAN側が携帯網の場合には顕著に費用を節減できる。
【００３８】
Ｓ１２：ゲートウェイ２の未登録端末検出処理
Ｓ１１の過程において、端末データベース２４に登録されていない端末からのメッセージは破棄されるが、この際、ゲートウェイ２（ＧA）は以下のエントリーを端末データベース２４に登録する。本事例では未登録端末＝ＴB（識別子＝ＩB）とすると、「ＩB：処理未定義（指示があるまではメッセージ破棄）」というエントリーが登録される。
【００３９】
Ｓ１３：ゲートウェイ２（ＧA）の未登録端末クエリー動作
ゲートウェイ２（ＧA）は定期的に端末データベース２４をスキャンする。そして、アクションが「処理未定義」であるエントリーを検出すると、クラウドサーバー３１に対して「端末クエリーメッセージ」を送信し、クラウドサーバー３１からの「端末レスポンスメッセージ」を待ち受ける。尚、「端末クエリーメッセージ」には、ゲートウェイ２（ＧA）の識別子ＧA並びに端末４（ＴB）の識別子ＩBが記載される。
【００４０】
Ｓ１４：クラウドサーバー３１の端末クエリー受信時動作
クラウドサーバー３１は、前記「端末クエリーメッセージ」を受信すると、このメッセージに含まれるゲートウェイの識別子及び端末識別子を参照し、この端末からのメッセージを当該ゲートウェイに転送させるかどうかを判断する。
【００４１】
判断の基準はユーザーの都合に依存する。ゲートウェイ２（ＧA）の帯域に余裕がなくて第三者の端末からのメッセージは全て破棄させることもあれば、余裕があるので転送させるように指示することもある。この判断はクラウドサーバー３１の設定に基づいて実施される。
【００４２】
但し、第三者端末のメッセージを転送する場合には、対価を得ないとユーザーＡは損をすることになる。対価を得るための仕組みについては後述する。
【００４３】
Ｓ１５：クラウドサーバー３１の端末レスポンス返信動作
Ｓ１４の過程で、転送の是非を判断した後、クラウドサーバー３１はゲートウェイ２（ＧA）に対して「端末レスポンスメッセージ」を送信する。
【００４４】
「端末レスポンスメッセージ」として、本事例では以下の情報が含まれる。
・端末識別子：ＩB
・アクション：転送または破棄（転送する場合は転送先などの情報も）
但し、転送請負の対価を要求する場合、Ｓ７の以降の過程で手続きを先に実行し、この手続きで取引が成立した後に、「端末レスポンスメッセージ」を送信する。
【００４５】
Ｓ１６：ゲートウェイ２の端末レスポンス受信時動作
ゲートウェイ２（ＧA）は、クラウドサーバー３１からの「端末レスポンスメッセージ」を受信すると、当該メッセージの内容を参照し、端末データベース２４に反映する。
【００４６】
本事例において、ゲートウェイ２（ＧA）は、「端末識別子：ＩB」「アクション：転送または破棄（転送する場合は転送先などの情報も）」が記載されたメッセージを受け取るので、端末データベース２４から識別子ＩBのエントリーを検索する。そして、そのアクションの内容を「ＩB：処理未定義（指示があるまではメッセージ破棄）」から「ＩB：転送または破棄（転送する場合は転送先などの情報も）」に書き換える。
【００４７】
これ以降、ゲートウェイ２（ＧA）は端末４（ＴB）からメッセージを受信すると、このエントリーの指示に従ってメッセージを転送または破棄する。
【００４８】
［２］メッセージの転送請負の動作例
Ｓ２１：クラウドサーバー３１の転送請負オファー動作
クラウドサーバー３１は、第三者端末のメッセージ転送を有償で請け負うと判断した場合、仲介サーバー３３に「転送請負オファーメッセージ」を送信する。
【００４９】
「転送請負オファーメッセージ」として、本事例では以下の情報が含まれる。
・サーバーアドレス：クラウドサーバー３１のアドレス
・端末識別子：ＩB
・転送処理価格：メッセージ転送の値段
・その他の条件：端末４とゲートウェイ２の位置関係あるいは電波状況（RSSI）など
Ｓ２２：仲介サーバー３３の転送請負オファー受信時動作
仲介サーバー３３は、前記「転送請負オファーメッセージ」を受信すると、その内容をオファーデータベース３４に登録する。
【００５０】
Ｓ２３：仲介サーバー３３の転送依頼オファー受信動作
仲介サーバー３３は、端末４（ＴB）を所有するユーザーＢのクラウドサーバー３２から「転送依頼オファー」メッセージを受信すると、その内容をオファーデータベース３４に登録する。同メッセージの詳細は後述する。
【００５１】
尚、クラウドサーバー３２からの「転送依頼オファー」メッセージは、Ｓ２１の過程でクラウドサーバー３２が端末４（ＴB）のメッセージ転送を他者に依頼するかどうかの判断に基づき送信されたものである。クラウドサーバー３２は、同過程で依頼すると判断した場合、「転送依頼オファー」メッセージを仲介サーバー３３に転送することにより、取引仲介を請求する。
【００５２】
［３］仲介の動作例
仲介サーバー３３は、定期的に以下の仲介処理Ｓ３１〜Ｓ３８を実行する。
【００５３】
Ｓ３１：オファーデータベース３４に登録されている転送依頼オファーをスキャンする。
【００５４】
Ｓ３２：転送依頼オファーの端末識別子ＩXに対する転送請負オファーを全て検索する。
【００５５】
Ｓ３３：検索でヒットしなかった場合には次の転送依頼オファーへの処理に移る。
【００５６】
Ｓ３４：検索でヒットした場合には、その中で最も転送価格の低いものを選択する。
【００５７】
Ｓ３５：転送依頼オファーと転送請負オファーの提示価格が乖離している場合は取引不成立。
【００５８】
Ｓ３６：転送依頼オファーと転送請負オファーの提示価格が乖離していない場合は取引成立。取引価格は提示価格の中間値とする（これを取引価格と称する）。
【００５９】
Ｓ３７：取引が成立した場合には、転送依頼オファー、転送請負オファーに書かれているアドレスに対して、「取引成立メッセージ」を送信する。
【００６０】
「取引成立メッセージ」として、本事例では以下の情報が含まれる。
・取引価格：両者の提示価格の中間値
・転送請負者：クラウドサーバー３１
・転送依頼者：クラウドサーバー３２（ユーザーＢのクラウドサーバー）
・端末識別子：ＩB
・ゲートウェイ：ゲートウェイ２（ＧA）
Ｓ３８：取引成立後は、当該転送請負／依頼オファーエントリーに取引成立済みフラグをセットし、次回のスキャン時には仲介動作を繰り返さないようにする。
【００６１】
［４］メッセージ転送の依頼及び請負の動作
次に、端末のメッセージ転送を依頼する側の動作を説明する。
【００６２】
以下の事例は、ユーザーＢが端末４（ＴB）、クラウドサーバー３２を保有する。
【００６３】
Ｓ４１：転送依頼者の判断動作
先ず、端末４（ＴB）メッセージ転送を他者に依頼するかどうかの判断を行う。
【００６４】
端末４（ＴB）近辺にユーザーＢが保有するゲートウェイ２（ＧB）が配置されており、端末４（ＴB）,ゲートウェイ２（ＧB）間の通信状態が良好であれば、他者に転送依頼する必要がないと判断する。この場合には、ユーザーＢはこれ以上特に何も行わないので、必然的に取引は不成立となる。
【００６５】
一方、端末４（ＴB）とゲートウェイ２（ＧB）とが離れており、通信できないまたは通信状態が悪い場合、自前でゲートウェイを増設するか、他者に転送依頼するかを判断する。自前のゲートウェイが増設された場合、仲介サーバー３３の取引（Ｓ３１〜Ｓ３８）は不成立となる。一方、他者に転送依頼すると判断した場合、以下のＳ４２の過程を実行する。
【００６６】
Ｓ４２：転送依頼者の転送依頼オファー動作
ユーザーＢはクラウドサーバー３２に端末４（ＴB）のメッセージ転送を依頼するように設定を行う。
【００６７】
クラウドサーバー３２は、前記設定に基づき、「転送依頼オファーメッセージ」を仲介サーバー３３に送信する。
【００６８】
「転送依頼オファーメッセージ」として、本事例では、以下の情報が含まれる。
・サーバーアドレス：クラウドサーバー３２
・端末識別子：ＩB
・転送処理価格：メッセージ転送に支払える価格
このメッセージを受信した仲介サーバー３３は上述の転送依頼オファー受信動作（Ｓ２３）を実行する。また、この受信動作に基づき仲介サーバー３３は上述の仲介処理（Ｓ３１〜Ｓ３８）を実行する。
【００６９】
上述のように転送請負依頼等の高度な処理は全てクラウド３側（クラウドサーバー３２）にて行われる。そして、クラウド３側は、端末４（ＴB）からのメッセージが想定通りに来なくなることにより電波状態が悪いことを検出できる。この場合、クラウド３側では、同端末のメッセージ転送を他者のゲートウェイに代行してもらうために、仲介サーバー３３に転送依頼オファーメッセージが送信される。
【００７０】
Ｓ４３：クラウドサーバー３１の取引成立メッセージ受信動作
「転送請負オファーメッセージ」を送信していたユーザーＡのクラウドサーバー３１は、仲介サーバー３３から「取引成立メッセージ」を受信すると、取引の成立を知るので、上述の端末レスポンス返信動作（Ｓ１５）を実行する。これにより、ゲートウェイ２（ＧA）は端末４（ＴB）らのメッセージを所定のアドレスに向けて転送する。
【００７１】
Ｓ４４：クラウドサーバー３２の取引成立メッセージ受信動作
「転送依頼オファーメッセージ」を送信していたユーザーＢのクラウドサーバー３２は仲介サーバー３３から「取引成立メッセージ」を受信すると、取引の成立したことが分かるので、必要に応じてユーザーＢに対してメールの送信により通知する。
【００７２】
［本実施形態の効果］
以上のゲートウェイシステム１によれば、LPWA仕様のゲートウェイの設置を最適化できる。したがって、相互乗り入れ型のゲートウェイシステムであるゲートウェイシステム１の低廉な構築を図ることができる。
【００７３】
また、LPWA仕様のゲートウェイの費用負担を公平かつ効率的に解決できる。すなわち、ゲートウェイ２の設置負担が少ないユーザーにとっては低価格の転送代行料に抑えることができる。仮にこの転送代行料に耐えられない場合、自らゲートウェイ２を増設すればよいので、転送依頼費用が低減すると共に第三者からの転送依頼請負によりゲートウェイ２の運営費用を回収しやすくなる。端末を１台しか設置していないようなユーザーは自らゲートウェイ２を設置せずに転送依頼で済ませることができる。さらに、端末が近傍のゲートウェイを使えるようになり、再送量が減少し、帯域の節約につながる。したがって、通信費用の決定に市場メカニズムが働き、ユーザーの通信量負担の軽減が図られる。
【００７４】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲内で様々な態様で実施が可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１…ゲートウェイシステム
２…ゲートウェイ、２４…端末データベース
３…クラウド、３１，３２…クラウドサーバー、３３…仲介サーバー、３４…オファーデータベース
４…端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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