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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-18
(45)【発行日】2024-03-27
(54)【発明の名称】通信システム、集約局、受信局、および通信方法
(51)【国際特許分類】
H04W 28/14 20090101AFI20240319BHJP
H04W 4/38 20180101ALI20240319BHJP
H04W 84/18 20090101ALI20240319BHJP
H04W 88/08 20090101ALI20240319BHJP
【ＦＩ】
H04W28/14
H04W4/38
H04W84/18
H04W88/08
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020024377
(22)【出願日】2020-02-17
(65)【公開番号】P2021129266
(43)【公開日】2021-09-02
【審査請求日】2023-01-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000232254
【氏名又は名称】日本電気通信システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141519
【弁理士】
【氏名又は名称】梶田 邦之
(72)【発明者】
【氏名】江連 裕一郎
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 哲也
(72)【発明者】
【氏名】阿部 憲一
【審査官】本橋 史帆
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１５／００７８１６７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１４１５６１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００６－２８７４６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６
Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００
３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４
ＳＡ ＷＧ１－４
ＣＴ ＷＧ１、４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上り方向のデータを送信する少なくとも１つの端末装置と、基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である交換局、を含む少なくとも１つの集約局であって、前記交換局は、前記端末装置が送信する上り方向のデータを受信し、前記基地局に送信する、少なくとも１つの集約局と、
前記基地局と無線接続する少なくとも１つの無線機を含み、前記基地局から送信され、当該無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する受信局と、
を備える通信システム。
【請求項2】
前記受信局は、無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する制御部、
をさらに備える、
請求項１に記載の通信システム。
【請求項3】
前記制御部は、上り方向のデータの通信経路に関する接続情報、前記端末装置が送信するデータに関する送信データ情報、および無線通信で使用する周波数帯に関する情報のうちの少なくともいずれか１つの情報に基づいて、無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する、
請求項２に記載の通信システム。
【請求項4】
前記受信局から受信した上り方向のデータを予め登録された他の端末装置に転送する転送装置、をさらに備え、
前記転送装置は、転送するデータである転送データを前記受信局へ送信し、
前記転送データを受信した前記受信局の無線機が送信した転送データを、他の端末装置が接続している集約局の基地局、交換局を介して前記他の端末装置へ送信する、
請求項１、２または３に記載の通信システム。
【請求項5】
上り方向のデータを送信する少なくとも１つの端末装置と、第１の基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である第１の交換局、を含む少なくとも１つの第１の集約局であって、前記第１の交換局は、前記端末装置が送信する上り方向のデータを受信し、前記第１の基地局に送信する、少なくとも１つの第１の集約局と、
前記第１の基地局と無線接続する少なくとも１つの第１の無線機を含み、前記第１の基地局から送信され、当該第１の無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する第１の受信局と、
を備え、
さらに、
第２の基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である第２の交換局、を含む少なくとも１つの第２の集約局であって、前記第２の交換局は、サーバ装置側から前記所定の通信回線を介して送られてくる下り方向のデータを受信し、前記第２の基地局に送信する、少なくとも１つの第２の集約局と、
前記第２の基地局と無線接続する少なくとも１つの第２の無線機を含み、前記第２の基地局から送信され、当該第２の無線機で受信した前記下り方向のデータを前記端末装置へ送信する第２の受信局と、
を備える通信システム。
【請求項6】
前記第１の集約局または第２の集約局は、無線区間におけるデータの送信タイミングを調整する制御部、
をさらに備える、
請求項５に記載の通信システム。
【請求項7】
基地局と、コアネットワークを形成するコアノード群である交換局と、を含み、
前記交換局は、端末装置が送信する上り方向のデータを受信し、前記基地局は、前記交換局から受信した前記上り方向のデータを送信する、
集約局。
【請求項8】
基地局と無線接続する少なくとも１つの無線機、を含み、
端末装置が送信する上り方向のデータが、コアネットワークを形成するコアノード群である交換局から前記基地局に送信され、前記基地局から送信された場合に、前記無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する、
受信局。
【請求項9】
無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する制御部、をさらに備える、
請求項８に記載の受信局。
【請求項10】
端末装置が上り方向のデータを送信することと、コアネットワークを形成するコアノード群である交換局が、前記端末装置から受信した前記上り方向のデータを基地局に送信することと、
前記基地局が、前記交換局から受信した前記上り方向のデータを、前記基地局と無線接続する無線機を含む受信局に送信することと、
前記受信局が、当該無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信することと、
を含む通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通信システム、集約局、受信局、および通信方法に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば、下記非特許文献１には、携帯電話の技術を使用したプライベートＬＴＥ（Long Term Evolution）のｓＸＧＰ（shared XGP）では、データ通信速度について、上りは最大２．５Ｍｂｐｓ、下りは１４．７Ｍｂｐｓとなっており、下り通信の通信速度を速くすることが記載されている。
【0003】
また、下記非特許文献２には、ＩｏＴ（Internet of Things）時代の無線通信システムとして紹介されているＳＩＧＦＯＸは、上りの通信速度が１００ｂｐｓ、下りの通信速度が６００ｂｐｓと、上記同様、下り通信の通信速度を速くすることが記載されている。
【0004】
また、下記特許文献１には、２つの装置間で双方向のデータ伝送を行う場合の通信方法が記載されている。具体的には、観測装置からの送信を「下り」、その逆を「上り」とすると、下り方向へのデータは観測データであり、上り方向へのデータはコマンドであり、下り方向のデータ量は上り方向のデータ量より多い。そこで、下記特許文献１では、所定時間周期のフレームを、相対的に長い下りフレームと相対的に短い上りフレームとに時分割して、データの伝送を行う。これにより、下り方向のデータ量を多くすることが可能である。
【0005】
また、下記特許文献２および下記特許文献３には、上下非対称の通信システムにおいて、リソース割り当てやスロット割り当てにより高速化を図る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２００４－１８５４５９号公報
【文献】特開２００２－３４５０１４号公報
【文献】特開２００２－２５２８７３号公報
【非特許文献】
【0007】
【文献】総務省 情報通信審議会 情報通信技術分科会（第125回）配付資料 「小電力の無線システムの高度化に必要な技術的条件」のうち「デジタルコードレス電話の無線局の高度化に係る技術的条件」 １０３ページ 表 参５－１ データ通信速度 ［２０２０年２月５日］、インターネット＜URL：http://www.soumu.go.jp/main_content/000477025.pdf＞
【文献】総務省資料 ＬＰＷＡに関する無線システムの動向について ［２０２０年２月５日］、インターネット＜URL：http://www.soumu.go.jp/main_content/000543715.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、たとえば、ＩｏＴ向けにＬＰＷＡＮを提供する企業グループの研究所では、下記参考文献１において、「ＬＰＷＡＮ世界基準では、センサー／デバイスからサーバへデータを送る一方向、つまり「上り」のみの通信が主体であることにも注意が必要である。」ことを述べている。
【0009】
＜参考文献１＞
株式会社富士通総研 ＨＰ上のコラム「通信から見たＩｏＴ市場 －新たな通信方式「ＬＰＷＡＮ」の登場とその影響－」 ［２０２０年２月１３日］ インターネット＜ＵＲＬ：https://www.fujitsu.com/jp/group/fri/column/opinion/2017/2017-6-2.html＞
株式会社富士通総研 ＨＰ上のコラム「通信から見たＩｏＴ市場 －新たな通信方式「ＬＰＷＡＮ」の登場とその影響－」 ［２０２０年２月１３日］ インターネット＜ＵＲＬ：https://www.fujitsu.com/jp/group/fri/column/opinion/2017/2017-6-2.html＞
【0010】
換言すれば、センサーデータの収集や監視カメラの画像収集など、端末装置から送られてくるデータ（上り方向のデータ）を収集，保存，分析，表示するようなＩｏＴ用途では、上り方向の通信量が圧倒的に多い。
【0011】
このように、ＩｏＴでは上り方向の通信をいかに確保するかが重要であるにもかかわらず、下り方向の通信速度が速い通信規格が多く存在する、という問題があった。すなわち、ＩｏＴで無線通信を有効に使用するためには、上り方向の通信速度を速くする方法が必要である。
【0012】
本発明は、下り方向の通信速度が上り方向の通信速度よりも速いことが規定された通信システムにおいて、上り方向の通信速度を下り方向の通信速度まで高速化可能な通信システム、集約局、受信局、および通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本願の開示する通信システムは、上り方向のデータを送信する少なくとも１つの端末装置と、基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である交換局、を含み、前記端末装置が送信する上り方向のデータを、前記交換局を介して前記基地局から送信する、少なくとも１つの集約局と、前記基地局と無線接続する少なくとも１つの無線機を含み、当該無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する受信局と、を備える。
【0014】
本願の開示する集約局は、基地局と、コアネットワークを形成するコアノード群である交換局と、を含み、端末装置が送信する上り方向のデータを、前記交換局を介して前記基地局から送信する。
【0015】
本願の開示する受信局は、基地局と無線接続する少なくとも１つの無線機、を含み、端末装置が送信する上り方向のデータを、コアネットワークを形成するコアノード群である交換局を介して、前記基地局から送信した場合に、前記無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する。
【0016】
本願の開示する通信方法は、端末装置が上り方向のデータを送信することと、コアネットワークを形成するコアノード群である交換局が、前記端末装置から受信した前記上り方向のデータを送信することと、基地局が、前記交換局から受信した前記上り方向のデータを送信することと、前記基地局と無線接続する無線機を含む受信局が、当該無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信することと、を含む。
【発明の効果】
【0017】
本願に開示の通信システム、集約局、受信局、および通信方法によれば、下り方向の通信速度が上り方向の通信速度よりも速いことが規定された通信システムにおいて、上り方向の通信速度を下り方向の通信速度まで高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本願に開示する通信システム、集約局、受信局、および通信方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本願の明細書および図面において、同様に説明されることが可能な要素については、同一の符号を付することにより重複説明が省略され得る。
【0020】
説明は、以下の順序で行われる。
１．関連技術
２．本発明の実施形態の概要
３．第１の実施形態
３．１．システムの構成
３．２．端末装置の構成
３．３．集約局の構成
３．４．受信局の構成
３．５．サーバ装置の構成
３．６．技術的特徴
４．第１の実施形態の変形例
５．第２の実施形態
５．１．システムの構成
５．２．転送装置の構成
５．３．技術的特徴
６．第３の実施形態
６．１．システムの構成
６．２．サーバ側集約局の構成
６．３．端末側集約局の構成
６．４．受信局の構成
６．５．技術的特徴
７．第４の実施形態
７．１．システムの構成
７．２．技術的特徴
１．関連技術
２．本発明の実施形態の概要
３．第１の実施形態
３．１．システムの構成
３．２．端末装置の構成
３．３．集約局の構成
３．４．受信局の構成
３．５．サーバ装置の構成
３．６．技術的特徴
４．第１の実施形態の変形例
５．第２の実施形態
５．１．システムの構成
５．２．転送装置の構成
５．３．技術的特徴
６．第３の実施形態
６．１．システムの構成
６．２．サーバ側集約局の構成
６．３．端末側集約局の構成
６．４．受信局の構成
６．５．技術的特徴
７．第４の実施形態
７．１．システムの構成
７．２．技術的特徴
【0021】
＜１．関連技術＞
センサー情報収集や監視カメラの動画収集などのＩｏＴ用途では、端末装置から送信されるデータ（上り方向のデータ）の通信量が多い。
センサー情報収集や監視カメラの動画収集などのＩｏＴ用途では、端末装置から送信されるデータ（上り方向のデータ）の通信量が多い。
【0022】
図１は、一般的な通信システムの概略構成の一例を示す図である。通信システムの一例である携帯電話等の無線通信方式においては、少なくとも１つの端末装置２０１と、無線アンテナを備えた基地局２０２と、コアネットワークを構成するコアノード群である交換局２０３と、この交換局２０３とインターネット等の通信回線を介して接続するサーバ装置２０４とを含む。
【0023】
このような携帯電話等の無線通信方式においては、端末装置２０１の受信方向（下り方向）の通信帯域を多くし、上り方向の通信帯域を少なくする非対称通信方式が用いられることが多い。
【0024】
たとえば、携帯電話の技術を使用したプライベートＬＴＥのｓＸＧＰでは、データ通信速度について、上りは最大２．５Ｍｂｐｓ、下りは１４．７Ｍｂｐｓとなっており、下り通信の通信速度を速くすることが記載されている。
【0025】
＜２．本発明の実施形態の概要＞
まず、実施形態の概要を説明する。
まず、実施形態の概要を説明する。
【0026】
（１）技術的課題
たとえば、ＩｏＴ向けにＬＰＷＡＮを提供する企業グループの研究所では、「ＬＰＷＡＮ世界基準では、センサー／デバイスからサーバへデータを送る一方向、つまり「上り」のみの通信が主体であることにも注意が必要である。」ことを述べている（上記参考文献１参照）。
たとえば、ＩｏＴ向けにＬＰＷＡＮを提供する企業グループの研究所では、「ＬＰＷＡＮ世界基準では、センサー／デバイスからサーバへデータを送る一方向、つまり「上り」のみの通信が主体であることにも注意が必要である。」ことを述べている（上記参考文献１参照）。
【0027】
換言すれば、センサーデータの収集や監視カメラの画像収集など、端末装置から送られてくるデータ（上り方向のデータ）を収集，保存，分析，表示するようなＩｏＴ用途では、上り方向の通信量が圧倒的に多い。
【0028】
このように、ＩｏＴでは上り方向の通信をいかに確保するかが重要であるにもかかわらず、下り方向の通信速度が速い通信規格が多く存在する、という問題があった。すなわち、ＩｏＴで無線通信を有効に使用するためには、上り方向の通信速度を速くする方法が必要である。
【0029】
本発明は、下り方向の通信速度が上り方向の通信速度よりも速いことが規定された通信システムにおいて、上り方向の通信速度を下り方向の通信速度まで高速化可能な通信システム、集約局、受信局、および通信方法を提供することを目的とする。
【0030】
（２）技術的特徴
本実施形態では、少なくとも１つの端末装置と、少なくとも１つの集約局と、受信局とを備える。
本実施形態では、少なくとも１つの端末装置と、少なくとも１つの集約局と、受信局とを備える。
【0031】
端末装置は、上り方向のデータを送信する。つぎに、集約局は、基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である交換局、を含み、前記端末装置が送信する上り方向のデータを、前記交換局を介して前記基地局から送信する。そして、受信局は、前記基地局と無線接続する少なくとも１つの無線機を含み、当該無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する。
【0032】
これにより、下り方向の通信速度が上り方向の通信速度よりも速いことが規定された通信システムにおいて、上り方向の通信速度を下り方向の通信速度まで高速化することができる。
【0033】
（３）効果
無線通信方式の理論上の通信速度は仕様により決まる。以下の実施形態では、上り下りの通信速度が非対称の規格において、仕様上で調整可能な設定（使用する周波数幅、タイムスロットの割り当て等）を変更しても解消できない、無線通信速度の変更（拡大）を実現する。
無線通信方式の理論上の通信速度は仕様により決まる。以下の実施形態では、上り下りの通信速度が非対称の規格において、仕様上で調整可能な設定（使用する周波数幅、タイムスロットの割り当て等）を変更しても解消できない、無線通信速度の変更（拡大）を実現する。
【0034】
たとえば、無線通信速度を大幅に変更する場合には、仕様や、周波数利用方法を定めた法令を変更する必要があるが、仕様、法令を変更することは、多くの時間と費用を必要とするため、実現することが難しい。そのため、以下の実施形態では、上記の技術的特徴を有する通信システムおよび方法を用いることで、既存の無線通信方式を継続して使用しつつ、受信局の機能を追加することで、上り方向の高速化を実現する。これにより、短期間，低コストで、上り方向の通信速度を高速化できる。
【0035】
上り方向の通信速度の高速化を、プライベートＬＴＥのｓＸＧＰ規格で実現した場合の効果を示す。
【0036】
図２は、本実施形態の技術的特徴を適用する前後の上り通信速度の一例を示す図である。ここでは、たとえば、ｓＸＧＰ規格の無線帯域５ＭＨｚ幅を使用した場合を想定する。本実施形態の技術的特徴を適用した結果、システムの全体的な上り方向の通信速度は、１４．７Ｍｂｐｓとなり、本実施形態の技術的特徴を適用する前の２．５Ｍｂｐｓから５．８８倍に高速化される。
【0037】
つぎに、本実施形態の構成を用いて、上り方向の通信を端末装置４台で使用するケースを想定する。図３は、通信端末４台使用時の１台あたりの通信速度の一例を示す図である。たとえば、４台で通信帯域を共有した場合、本実施形態の技術的特徴を適用する前は、０．６３Ｍｂｐｓであり１Ｍｂｐｓを割り込む値であるが、本実施形態の技術的特徴を適用すると３．６８Ｍｂｐｓとなり５．８８倍の高い通信速度となる。
【0038】
また、具体的なＩｏＴアプリケーションとして、画像監視を例に、本実施形態の効果を検証する。Ｆｕｌｌ－ＨＤ ３０ｆｐｓをＨ．２６４（ＢＰＰ ０．０５０）で実施した場合、映像転送に必要なビットレートは、３．１１Ｍｂｐｓとなる（下記参考文献２参照）。このビットレートでは、本実施形態の技術的特徴を適用する前のｓＸＧＰの上り通信速度（図２の２．５Ｍｂｐｓ）では全通信帯域を使用しても、上り方向の通信速度で３．１１Ｍｂｐｓを実現することはできない。しかしながら、本実施形態の技術的特徴を適用すると、端末装置４台で利用した場合の通信速度（図３参照）であっても、ビットレートは、上り方向の通信速度で３．１１Ｍｂｐｓを実現することができる。
【0039】
＜参考文献２＞
総務省 情報通信審議会 情報通信技術分科会委員会 陸上無線通信委員会 デジタルコードレス電話作業班（第2回）資料作2－7「ｓＸＧＰ需要の補足説明」 ［２０２０年２月５日］、
インターネット＜URL：http://www.soumu.go.jp/main_content/000628719.pdf＞
総務省 情報通信審議会 情報通信技術分科会委員会 陸上無線通信委員会 デジタルコードレス電話作業班（第2回）資料作2－7「ｓＸＧＰ需要の補足説明」 ［２０２０年２月５日］、
インターネット＜URL：http://www.soumu.go.jp/main_content/000628719.pdf＞
【0040】
なお、上述した技術的特徴は本実施形態の具体的な一例であり、当然ながら、本発明の実施形態は上述した技術的特徴に限定されない。
【0041】
以下、具体的な実施形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
【0042】
＜３．第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【0043】
＜３．１．システムの構成＞
図４は、第１の実施形態にかかる通信システムの概略構成の一例を示す図である。図４に示すとおり、本実施形態の通信システムには、少なくとも１つの端末装置１０（１０－１，１０－２，１０－３…）と、少なくとも１つの集約局２０（２０－１，２０－２，２０－３…）と、受信局３０と、サーバ装置４０と、が含まれる。
図４は、第１の実施形態にかかる通信システムの概略構成の一例を示す図である。図４に示すとおり、本実施形態の通信システムには、少なくとも１つの端末装置１０（１０－１，１０－２，１０－３…）と、少なくとも１つの集約局２０（２０－１，２０－２，２０－３…）と、受信局３０と、サーバ装置４０と、が含まれる。
【0044】
集約局２０（２０－１，２０－２，２０－３…）は、たとえば、携帯電話ネットワークの交換設備やその他サーバ群を含む交換局２１（２１－１，２１－２，２１－３…）と、無線アンテナを有する基地局２２（２２－１，２２－２，２２－３…）とを含む。
【0045】
受信局３０は、インターネット等の通信回線に接続可能な通信装置であり、少なくとも１つの無線機３１（３１－１，３１－２，３１－３，３１－４…）と、制御部３２と、記憶部３３とを含む。
【0046】
本実施形態では、一般的な通信システム（図１参照）の構成である基地局や交換局を利用しつつ、たとえば、端末装置１０側に交換局２１や基地局２２を配置し、サーバ装置４０側に無線機３１を配置することで、下り方向（端末装置１０の受信方向）で規定されていた高速通信を上り方向（端末装置１０の送信方向）でも実現する。すなわち、本実施形態では、端末装置１０からサーバ装置４０へのデータ送信を、端末装置１０，交換局２１，基地局２２，受信局３０，サーバ装置４０の経路で行う。
【0047】
＜３．２．端末装置の構成＞
端末装置１０は、データ収集用の通信装置（たとえば、パソコン，スマホ等）であり、たとえば、カメラ，温湿度計，振動センサー等のセンサー類の有線機器、または、これらの機器と通信機能を組み合わせた通信モジュール（無線機器）、のどちらとも接続可能である。また、端末装置１０は、上記各有線機器を内蔵する構成であってもよい。また、端末装置１０は、集約局２０と接続可能とし、たとえば、集約局２０内の交換局２１を構成するいずれかのコアノードと接続する。この接続は有線接続であっても無線接続であってもよい。また、集約局２０に接続する端末装置１０は少なくとも１つとし、特に数に制限はないものとする。
端末装置１０は、データ収集用の通信装置（たとえば、パソコン，スマホ等）であり、たとえば、カメラ，温湿度計，振動センサー等のセンサー類の有線機器、または、これらの機器と通信機能を組み合わせた通信モジュール（無線機器）、のどちらとも接続可能である。また、端末装置１０は、上記各有線機器を内蔵する構成であってもよい。また、端末装置１０は、集約局２０と接続可能とし、たとえば、集約局２０内の交換局２１を構成するいずれかのコアノードと接続する。この接続は有線接続であっても無線接続であってもよい。また、集約局２０に接続する端末装置１０は少なくとも１つとし、特に数に制限はないものとする。
【0048】
＜３．３．集約局の構成＞
集約局２０は、たとえば、交換局２１と基地局２２とを含み、交換局２１がデータ収集用の端末装置１０と接続し、基地局２２がサーバ装置４０側の受信局３０と接続する。集約局２０は、機能的に交換局２１および基地局２２を実現できていればよく、たとえば、基地局２２や、交換局２１を構成するコアノード群の機能が、１つの機器に集約される構成であってもよいし、複数の機器で構成されていてもよい。
集約局２０は、たとえば、交換局２１と基地局２２とを含み、交換局２１がデータ収集用の端末装置１０と接続し、基地局２２がサーバ装置４０側の受信局３０と接続する。集約局２０は、機能的に交換局２１および基地局２２を実現できていればよく、たとえば、基地局２２や、交換局２１を構成するコアノード群の機能が、１つの機器に集約される構成であってもよいし、複数の機器で構成されていてもよい。
【0049】
集約局２０内の交換局２１は、たとえば、第４世代移動通信システムのＬＴＥのコアネットワーク（ＥＰＣ（Evolved Packet Core）の制御装置やベータベース等）を構成するコアノード群であってもよいし、第５世代移動通信システムのコアネットワークを構成するコアノード群であってもよいし、プライベートＬＴＥのｓＸＧＰのコアノード群であってもよいし、無線LANのアクセスポイントを制御するコントローラーなどであってもよい。
【0050】
集約局２０内の基地局２２は、携帯電話の基地局でもよいし、無線ＬＡＮアクセスポイントや有線通信から無線通信へのコンバーター等であってもよい。
【0051】
＜３．４．受信局の構成＞
受信局３０は、集約局２０内の基地局２２に無線接続可能な通信装置（パソコン，スマホ，ルータ等）であり、少なくとも１つの無線機３１（３０－１，３０－２，３０－３，３０－４…）と、制御部３２と記憶部３３とを含む。受信局３０は、複数の集約局２０（２０－１，２０－２，２０－３…）に接続するために、複数台の無線機３１を保持してもよいし、１台の無線機３１を配置して各集約局２０への接続を切り替える方式であってもよい。また、受信局３０は、インターネット等の通信回線を通じてサーバ装置４０と接続する。
受信局３０は、集約局２０内の基地局２２に無線接続可能な通信装置（パソコン，スマホ，ルータ等）であり、少なくとも１つの無線機３１（３０－１，３０－２，３０－３，３０－４…）と、制御部３２と記憶部３３とを含む。受信局３０は、複数の集約局２０（２０－１，２０－２，２０－３…）に接続するために、複数台の無線機３１を保持してもよいし、１台の無線機３１を配置して各集約局２０への接続を切り替える方式であってもよい。また、受信局３０は、インターネット等の通信回線を通じてサーバ装置４０と接続する。
【0052】
記憶部３３には、各無線機３１（３１－１，３１－２…）の接続先集約局２０の情報（基地局２２のＩＤ等）や接続先集約局２０の接続先端末装置１０の情報（ＩＤ等）を含む通信経路に関する接続情報、端末装置１０が送信するデータの内容（画像，温湿度，振動等）や、データ送信の頻度，送信量（データ量）等の送信データ情報、および、無線機３１が通信に使用する周波数帯、等を記憶する。
【0053】
制御部３２は、記憶部３３と連携し（記憶部３３に記憶された情報を把握し）、各端末装置１０がデータを送信する送信タイミングを調整する。タイミング調整実施時、制御部３２は、各端末装置１０または集約局２０に対し、端末装置１０がデータを送信するタイミング（たとえば、タイムスロット）に関する情報である送信タイミング情報を通知する。これにより、端末装置１０の送信データが無線区間で干渉することを回避することができ、通信速度を維持することが可能となる。
【0054】
また、受信局３０に搭載される無線機３１は、集約局２０内の基地局２２に無線接続することができればよく、たとえば、ＬＴＥの通信モジュールであってもよいし、第５世代携帯電話モジュールであってもよいし、Ｗｉ－ＦＩモジュールであってもよい。また、アンテナを内蔵するものであってもよいし、外付けアンテナを接続するコネクタを有する構成であってもよい。また、アンテナの形状および数についても特に限定するものではない。
【0055】
また、本実施形態の無線機３１は、それぞれ別の集約局２０（基地局２２）に接続することとする。ただし、無線機３１の数が集約局２０の数より少ない場合には、無線機３１は、接続先の集約局２０を切り替えて通信することも可能である。
【0056】
＜３．５．サーバ装置の構成＞
サーバ装置４０は、端末装置１０から、交換局２１，基地局２２，受信局３０を経由して送られてきたデータを処理する。この処理として、たとえば、サーバ装置４０は、端末装置から送られてくるデータを収集，保存，分析，表示する。また、サーバ装置４０は、端末装置１０を制御して所望の動作を行わせる機能を持つこととしてもよいし、端末装置１０に対しデータ送信を要求する機能を持つこととしてもよい。
サーバ装置４０は、端末装置１０から、交換局２１，基地局２２，受信局３０を経由して送られてきたデータを処理する。この処理として、たとえば、サーバ装置４０は、端末装置から送られてくるデータを収集，保存，分析，表示する。また、サーバ装置４０は、端末装置１０を制御して所望の動作を行わせる機能を持つこととしてもよいし、端末装置１０に対しデータ送信を要求する機能を持つこととしてもよい。
【0057】
＜３．６．技術的特徴＞
（前提動作）
各集約局２０は、自局に接続可能な無線機３１に関する情報（以後、無線機情報と表記）を事前に登録し、保持していることを前提とする。無線機情報は、たとえば、加入者情報や機器を識別可能な識別番号（ＩＤ）、無線通信に使用する使用帯域の情報等であり、基地局２２や交換局２１が保持する。また、本実施形態では、端末装置１０も予め無線機情報を保持しておくこととする。なお、集約局２０が保持する無線機情報は、すべての集約局２０で同じであってもよいし、個別に異なっていてもよい。
（前提動作）
各集約局２０は、自局に接続可能な無線機３１に関する情報（以後、無線機情報と表記）を事前に登録し、保持していることを前提とする。無線機情報は、たとえば、加入者情報や機器を識別可能な識別番号（ＩＤ）、無線通信に使用する使用帯域の情報等であり、基地局２２や交換局２１が保持する。また、本実施形態では、端末装置１０も予め無線機情報を保持しておくこととする。なお、集約局２０が保持する無線機情報は、すべての集約局２０で同じであってもよいし、個別に異なっていてもよい。
【0058】
（集約局と受信局との接続）
図５は、集約局２０と受信局３０との接続動作の一例を示す図である。
図５は、集約局２０と受信局３０との接続動作の一例を示す図である。
【0059】
本実施形態では、集約局２０と受信局３０が起動されると（ステップＳ１１、ステップＳ１２）、その後、接続動作が可能となる。
【0060】
起動後、集約局２０は、自局の情報として、自局内の基地局２２のＩＤ等を情報通知メッセージに設定し、当該情報通知メッセージを、基地局２２を介して周辺の受信局３０に向けて送信する（ステップＳ１３）。
【0061】
無線機３１を介して情報通知メッセージを受け取った受信局３０は、当該情報通知メッセージに記載された情報に基づき希望する接続先（基地局２２）であるかどうかを判断する。そして、希望する接続先であれば、受信局３０は、自局に搭載された無線機３１（複数の場合は選択した無線機３１）の情報（ＩＤ等）を設定した接続要求メッセージを生成し、当該接続要求メッセージを、前記無線機３１から集約局２０へ向けて送信する（ステップＳ１４）。なお、上記では、受信局３０が、希望する接続先（基地局２２）であるかどうかを判断することとしたが、これに限らず、たとえば、情報通知メッセージを受信した無線機３１が上記判断処理を行うこととしてもよい。
【0062】
集約局２０は、受信した接続要求メッセージの情報と、事前に登録されている無線機情報（加入者情報，ＩＤ等）を使用し、認証を行う（ステップＳ１５）。そして、認証の結果を接続応答メッセージに設定し、基地局２２から受信局３０へ向けて送信する（ステップＳ１６）。たとえば、接続を許可する場合、接続応答メッセージには、接続許可の情報（認証の結果）の他、接続維持に必要な情報として、たとえば、接続時間やデータ送信時の暗号化の鍵等の情報が設定される。
【0063】
受信局３０は、無線機３１を介して接続応答メッセージを取得し、接続動作を完了する。この状態で、受信局３０（無線機３１）と集約局２０（基地局２２，交換局２１）が接続され、端末装置１０からのデータ送信（上り方向のデータ送信）が可能な状態となる。
【0064】
なお、受信局３０は、集約局２０からの情報通知メッセージを受信できなかった場合、または受信した情報通知メッセージが希望する集約局２０からの情報通知メッセージではなかった場合、集約局２０を探索するメッセージを無線機３１から送信し、応答した集約局２０の中から希望する集約局２０を選択し、選択した集約局２０向けて接続要求メッセージを送信する。
【0065】
（サーバ要求によるデータ送信）
図６は、サーバ装置４０の要求によるデータ送信動作の一例を示す図である。
図６は、サーバ装置４０の要求によるデータ送信動作の一例を示す図である。
【0066】
たとえば、図５に示す接続動作完了後、サーバ装置４０で端末装置１０からのデータが必要となった場合、サーバ装置４０は、端末装置１０へデータを要求するためのデータ要求メッセージＡを生成し、当該データ要求メッセージＡを受信局３０に向けて送信する（ステップＳ２１）。
【0067】
サーバ装置４０からデータ要求メッセージＡを受信した受信局３０は、集約局２０へ送信するためのデータ要求メッセージＢ（データ要求メッセージＡの情報を含む）を生成し、当該データ要求メッセージＢを、無線機３１を介して集約局２０へ向けて送信する（ステップＳ２２）。
【0068】
データ要求メッセージＢを基地局２２で受信した集約局２０は、端末装置１０へ送信するためのデータ要求メッセージＣ（データ要求メッセージＢの情報を含む）を生成し、当該データ要求メッセージＣを、交換局２１から端末装置１０に向けて送信する（ステップＳ２３）。
【0069】
データ要求メッセージＣを受信した端末装置１０は、サーバ装置４０からのデータ要求であることを判断すると、自装置内部に保持していたデータを収集するか、または、端末装置１０に接続するセンサー等からデータを収集する（ステップＳ２４）。そして、収集したデータをデータ応答メッセージＤに設定し、集約局２０内の交換局２１へ向けて送信する（ステップＳ２５）。
【0070】
データ応答メッセージＤを交換局２１で受信した集約局２０は、受信局３０へ送信するためのデータ応答メッセージＥ（データ応答メッセージＤの情報を含む）を生成し、当該データ応答メッセージＥを、基地局２２を介して受信局３０へ向けて送信する（ステップＳ２６）。
【0071】
データ応答メッセージＥを無線機３１で受信した受信局３０は、サーバ装置４０へ送信するためのデータ応答メッセージＦ（データ応答メッセージＥの情報を含む）を生成し、当該データ応答メッセージＦをサーバ装置４０へ送信する（ステップＳ２７）。
【0072】
サーバ装置４０は、受信局３０からデータ応答メッセージＦを受信し、データ応答メッセージＦに設定された端末装置１０からのデータを抽出する（ステップＳ２８）。
【0073】
なお、データ要求メッセージＡとデータ要求メッセージＢの送信数、およびデータ要求メッセージＢとデータ要求メッセージＣの送信数は、同数でなくてもよい。また、同様に、データ応答メッセージＤとデータ応答メッセージＥの送信数、およびデータ応答メッセージＥとデータ応答メッセージＦの送信数も、同数でなくてよい。また、端末装置１０が送信するデータは、送信するデータのデータ量に応じて、たとえば、データ応答メッセージを送った後にさらに続けてデータ送信メッセージで送信するようにしてもよい。
【0074】
また、端末装置１０がデータ応答メッセージやデータ送信メッセージを送信する場合等、上り方向（端末装置１０の送信方向）の無線通信を実施するタイミングは、たとえば、記憶部３３に記憶された情報に基づいて、制御部３２が調整する。制御部３２の制御で生成される送信タイミング情報は、たとえば、上記データ要求メッセージＢに設定され、集約局２０に向けて送信される。集約局２０は、受信したデータ要求メッセージＢから送信タイミング情報を抽出し、指示された送信タイミングでデータ応答メッセージやデータ送信メッセージを送信する。なお、端末装置１０が送信するデータのデータ量および送信の頻度等の送信データ情報は、たとえば、サーバ装置４０がデータ要求メッセージＡに設定して受信局３０に送信し、受信局３０の制御部３２がデータ要求メッセージＡから抽出して記憶部３３に登録しておくこととしてもよい。また、上記送信タイミング情報は、データ要求メッセージに限らず、たとえば、情報通知メッセージやその他の制御メッセージに設定して通知することとしてもよい。
【0075】
ここで、制御部３２によるタイミング制御の一例を簡単に説明する。たとえば、制御部３２は、記憶部３３に記憶された情報を参照し、たとえば、通信経路に関する接続情報や、サーバ装置４０に対してデータを送信する各端末装置１０のデータ量および頻度等の送信データ情報を把握する。また、制御部３２は、記憶部３３に記憶された情報を参照し、無線機３１が通信に使用する周波数帯の情報を取得する。そして、これらの情報に基づいて、たとえば、干渉を回避するように集約局２０（基地局２２）の送信タイミングを調整し、通信規格等で定められている通信速度を維持する。なお、制御部３２は、記憶部３３に記憶されたすべての情報に基づいてタイミング制御を行う必要はなく、記憶部３３に記憶された情報のうち少なくともいずれか１つの情報に基づいてタイミング制御を行うこととしてもよい。また、記憶部３３に記憶された情報を参照した結果、送信データ量が基準値よりも少ない場合や、各端末装置１０が通信に使用する周波数帯域が異なる場合等、干渉が発生しない、または干渉が少ない状況が維持できる場合には、制御部３２は、上り方向の送信タイミングの調整を行わないこともある。制御部３２のタイミング制御により、無線区間の干渉を回避することができ、規定の通信速度を維持することができる。
【0076】
（端末装置が収集したデータのデータ送信）
図７は、端末装置１０が収集したデータのデータ送信動作の一例を示す図である。
図７は、端末装置１０が収集したデータのデータ送信動作の一例を示す図である。
【0077】
ここでは、図５に示す接続動作完了後、端末装置１０がデータ収集を実施し（ステップＳ３１）、収集したデータをサーバ装置４０へ送信する場合を想定する。この場合、端末装置１０は、収集したデータをデータ送信メッセージＧに設定し、当該データ送信メッセージＧを集約局２０内の交換局２１へ向けて送信する（ステップＳ３２）。
【0078】
データ送信メッセージＧを交換局２１で受信した集約局２０は、受信局３０へ送信するためのデータ送信メッセージＨ（データ送信メッセージＧの情報を含む）を生成し、当該データ送信メッセージＨを、基地局２２を介して受信局３０へ向けて送信する（ステップＳ３３）。
【0079】
データ送信メッセージＨを無線機３１で受信した受信局３０は、サーバ装置４０へ送信するためのデータ送信メッセージＩ（データ送信メッセージＨの情報を含む）を生成し、当該データ送信メッセージＩをサーバ装置４０へ送信する（ステップＳ３４）。
【0080】
サーバ装置４０は、受信局３０からデータ送信メッセージＩを受信し、当該データ送信メッセージＩに設定された端末装置１０からのデータを抽出する（ステップＳ３５）。
【0081】
なお、データ送信メッセージＧとデータ送信メッセージＨの送信数、およびデータ送信メッセージＨとデータ送信メッセージＩの送信数は、同数でなくてもよい。
【0082】
また、上記のように、端末装置１０がデータ要求メッセージを受け取ることなくデータ送信メッセージを送信するような場合は、たとえば、端末装置１０によるデータ収集タイミングを制御部３２に予め通知しておくか、または、記憶部３３に予めデータ収集タイミングを登録しておくこととする。そして、制御部３２は、送信タイミング情報を予め端末装置１０に通知しておくことで、上り方向の無線通信を実施するタイミングを調整する。端末装置１０は、送信タイミング情報をデータ送信前に受信局３０（制御部３２）から受け取ることにより、指示された送信タイミングでデータを送信する。なお、制御部３２によるタイミング制御については、上記と同様である。
【0083】
以上のように、第１の実施形態にかかる通信システムにおいては、少なくとも１つの端末装置１０（１０－１，１０－２，１０－３…）と、少なくとも１つの集約局２０（２０－１，２０－２，２０－３…）と、受信局３０とを備える。
【0084】
端末装置１０は、上り方向のデータを送信する。つぎに、集約局２０は、基地局２２、およびコアネットワークを形成するコアノード群である交換局２１、を含み、前記端末装置１０が送信する上り方向のデータを、前記交換局２１を介して前記基地局２２が送信する。そして、受信局３０は、前記基地局２２と無線接続する少なくとも１つの無線機３１（３１－１，３１－２，３１－３，３１－４…）を含み、当該無線機３１で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線を介してサーバ装置４０へ送信する。
【0085】
これにより、下り方向の通信速度が上り方向の通信速度よりも速いことが規定された通信システムにおいて、上り方向の通信速度を下り方向の通信速度まで高速化することができる。
【0086】
なお、下り方向（端末装置１０の受信方向）のデータ送信については、図１に示す一般的な通信システムで示した構成および経路で行われることとする。これにより、下り方向と上り方向で同等の高速通信を実現できる。
【0087】
また、本実施形態の利用分野としては、上り下りの通信速度が非対称の無線ネットワークが使用されている分野が対象となる。たとえば、携帯電話ネットワーク（３Ｇネットワークや、ＬＴＥネットワーク、プライベートＬＴＥネットワーク、ｓＸＧＰネットワーク、ＮＢ（Narrow Band）－ＩｏＴネットワーク等）や、ＩｏＴ向けネットワーク（ＬＷＰＡ（Low Power Wide Area）など）を利用して提供されるアプリケーション分野が対象となる。より具体的には、パブリック・セーフティ分野（消防、警察、防衛等）において隊員同士が連絡、情報共有するためのアプリケーションを実現するための無線ネットワークへの利用が考えられる。また、ＩｏＴ分野において、橋や鉄橋などの公共インフラや、工場等の設備を遠隔監視するアプリケーションを提供する際の無線ネットワークへの利用が考えられる。
【0088】
＜４．第１の実施形態の変形例＞
【0089】
ただし、下り方向で高速な通信速度を要求されていないようなデータ通信では、サーバ装置４０から、受信局３０，基地局２２，交換局２１，端末装置１０の経路でデータ送信を行うこととしてもよい。
【0090】
図８は、端末装置１０の要求による下り方向のデータ送信動作の一例を示す図である。
【0091】
たとえば、図５に示す接続動作完了後、端末装置１０でサーバ装置４０からのデータが必要となった場合、端末装置１０は、サーバ装置４０へデータを要求するためのデータ要求メッセージＪを生成し、当該データ要求メッセージＪを集約局２０に向けて送信する（ステップＳ４１）。
【0092】
データ要求メッセージＪを交換局２１で受信した集約局２０は、受信局３０へ送信するためのデータ要求メッセージＫ（データ要求メッセージＪの情報を含む）を生成し、当該データ要求メッセージＫを、基地局２２を介して受信局３０へ向けて送信する（ステップＳ４２）。
【0093】
データ要求メッセージＫを無線機３１で受信した受信局３０は、サーバ装置４０へ送信するためのデータ要求メッセージＬ（データ要求メッセージＫの情報を含む）を生成し、当該データ要求メッセージＬをサーバ装置４０に向けて送信する（ステップＳ４３）。
【0094】
データ要求メッセージＬを受信したサーバ装置４０は、端末装置１０からのデータ要求であることを判断すると、たとえば、自装置内部に保持していたデータを収集する（ステップＳ４４）。そして、収集したデータをデータ応答メッセージＭに設定し、受信局３０へ向けて送信する（ステップＳ４５）。
【0095】
データ応答メッセージＭを受信した受信局３０は、集約局２０へ送信するためのデータ応答メッセージＮ（データ応答メッセージＭの情報を含む）を生成し、当該データ応答メッセージＮを、無線機３１を介して集約局２０へ向けて送信する（ステップＳ４６）。
【0096】
データ応答メッセージＮを基地局２２で受信した集約局２０は、端末装置１０へ送信するためのデータ応答メッセージＯ（データ応答メッセージＮの情報を含む）を生成し、当該データ応答メッセージＯを、交換局２１を介して端末装置１０へ送信する（ステップＳ４７）。
【0097】
端末装置１０は、集約局２０からデータ応答メッセージＯを受信し、データ応答メッセージＯに設定されたサーバ装置４０からのデータを抽出する（ステップＳ４８）。
【0098】
＜５．第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
第２の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【0099】
＜５．１．システムの構成＞
図９は、第２の実施形態にかかる通信システムの概略構成の一例を示す図である。図９に示すとおり、本実施形態の通信システムには、第１の実施形態の構成に加え、サーバ装置４０と受信局３０の間に転送装置５０を配置する。その他の構成については前述した第１の実施形態と同一である。なお、図９は、無線機３１を２台、端末装置１０および集約局２０をそれぞれ２台としているが、これに限るものではなく、無線機３１、端末装置１０および集約局２０は、第１の実施形態と同様に、少なくとも１台含まれていればよい。
図９は、第２の実施形態にかかる通信システムの概略構成の一例を示す図である。図９に示すとおり、本実施形態の通信システムには、第１の実施形態の構成に加え、サーバ装置４０と受信局３０の間に転送装置５０を配置する。その他の構成については前述した第１の実施形態と同一である。なお、図９は、無線機３１を２台、端末装置１０および集約局２０をそれぞれ２台としているが、これに限るものではなく、無線機３１、端末装置１０および集約局２０は、第１の実施形態と同様に、少なくとも１台含まれていればよい。
【0100】
第２の実施形態では、転送装置５０を追加することで、サーバ上のアプリケーションを必要とすることなく、端末装置１０間での情報共有や通話を実現する。
【0101】
＜５．２．転送装置の構成＞
転送装置５０は、セッション管理部５１と転送制御部５２とを含む。
転送装置５０は、セッション管理部５１と転送制御部５２とを含む。
【0102】
セッション管理部５１は、転送に必要となるセッション情報を管理する。セッション情報は、たとえば、転送を必要とする端末装置１０の情報であるＩＤやＩＰアドレス、およびセッションＩＤを含む。なお、端末装置１０の情報は、図９に示す２つの端末装置１０の情報に限らず、たとえば、３つ以上の端末装置１０で情報を共有したい場合には、３つの端末装置１０の情報を管理する。
【0103】
転送制御部５２は、セッション情報に基づいて、転送元の端末装置１０から送られてきたデータを転送先の端末装置１０へ転送する。すなわち、図９の例では、転送元の端末装置１０－１，交換局２１－１，基地局２２－１，受信局３０（無線機３１－１），転送装置５０，受信局３０（無線機３１－２），基地局２２－２，交換局２１－２，転送先の端末装置１０－２という流れでデータの転送が行われる。なお、端末装置１０－２から端末装置１０－１への転送は逆の流れとなる。
【0104】
＜５．３．技術的特徴＞
たとえば、転送装置５０の転送制御部５２は、どの端末装置１０間のデータを転送するのかを判断するための情報、すなわち、セッション情報を、通信開始前にセッション管理部５１に登録する。
たとえば、転送装置５０の転送制御部５２は、どの端末装置１０間のデータを転送するのかを判断するための情報、すなわち、セッション情報を、通信開始前にセッション管理部５１に登録する。
【0105】
たとえば、端末装置１０－１と端末装置１０－２との間でデータ転送を行う場合、端末装置１０－１は、端末装置１０－２に送りたいデータをデータ送信メッセージＧに設定し、当該データ送信メッセージＧを集約局２０－１へ向けて送信する。
【0106】
データ送信メッセージＧを交換局２１－１で受信した集約局２０－１は、受信局３０へ送信するためのデータ送信メッセージＨ（データ送信メッセージＧの情報を含む）を生成し、当該データ送信メッセージＨを、基地局２２－１を介して受信局３０へ向けて送信する。
【0107】
データ送信メッセージＨを無線機３１－１で受信した受信局３０は、転送装置５０へ送信するためのデータ送信メッセージＩ（データ送信メッセージＨの情報を含む）を生成し、当該データ送信メッセージＩを転送装置５０へ送信する。
【0108】
転送装置５０の転送制御部５２は、受信局３０からデータ送信メッセージＩを受信した場合、セッション管理部５１で管理するセッション情報を参照し、データ送信メッセージＩに設定されたデータが転送すべきデータかどうかを判断する。本実施形態では、セッションＩＤにより端末装置１０－１と端末装置１０－２との間のデータ転送であることが判断できるので、転送制御部５２は、データ送信メッセージＰ（データ送信メッセージＩの情報を含む）を生成し、当該データ送信メッセージＰを受信局３０に向けて送信する。
【0109】
データ送信メッセージＰを受信した受信局３０は、データ送信メッセージＱ（データ送信メッセージＰの情報を含む）を生成し、当該データ送信メッセージＱを、無線機３１－２を介して集約局２０へ向けて送信する。
【0110】
データ送信メッセージＱを基地局２２－２で受信した集約局２０は、データ送信メッセージＲ（データ送信メッセージＱの情報を含む）を生成し、当該データ送信メッセージＲを、交換局２１－２から端末装置１０－２に向けて送信する。
【0111】
端末装置１０－２は、データ送信メッセージＲを受信し、当該データ送信メッセージＲに設定された端末装置１０－１から送られてきたデータを抽出する。
【0112】
なお、端末装置１０－２から端末装置１０－１へのデータ送信は逆の流れとなる。また、本実施形態では、一例として、受信局３０と転送装置５０とを別構成としたが、これに限らず、たとえば、転送装置５０の機能を受信局３０内に持たせることとしてもよい。図１０は、転送装置５０を内蔵する受信局３０の構成の一例を示す図である。
【0113】
以上のように、第２の実施形態にかかる通信システムにおいては、前記受信局３０から受信した上り方向のデータを予め登録された他の端末装置１０に転送する転送装置５０をさらに備える。
【0114】
そして、前記転送装置５０は、転送するデータである転送データを前記受信局３０へ送信し、前記転送データを受信した前記受信局３０の無線機３１が送信した転送データを、前記集約局２０の基地局２２、交換局２１を介して前記他の端末装置１０へ送信する。
【0115】
これにより、少なくとも１つの集約局２０に接続された複数の端末装置１０が相互にデータの送受信を行うことができる。
＜６．第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
＜６．第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【0116】
＜６．１．システムの構成＞
図１１は、第３の実施形態にかかる通信システムの概略構成の一例を示す図である。本実施形態の通信システムには、少なくとも１つの端末装置１０と、端末側集約局６０と、端末側受信局７０と、サーバ装置４０と、サーバ側集約局８０と、サーバ側受信局９０が含まれる。なお、図１１には、一例として、端末装置１０が1台の構成が記載されている。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付すこととし、以下、異なる構成および動作について説明する。
図１１は、第３の実施形態にかかる通信システムの概略構成の一例を示す図である。本実施形態の通信システムには、少なくとも１つの端末装置１０と、端末側集約局６０と、端末側受信局７０と、サーバ装置４０と、サーバ側集約局８０と、サーバ側受信局９０が含まれる。なお、図１１には、一例として、端末装置１０が1台の構成が記載されている。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付すこととし、以下、異なる構成および動作について説明する。
【0117】
端末側集約局６０は、たとえば、交換局２１と、基地局２２と、タイミング制御部６１とを含む。
【0118】
端末側受信局７０は、無線機３１と、タイミング通知部７１とを含む。本実施形態の端末側受信局７０では、第１の実施形態の受信局３０の機能の１つである、無線区間の送信タイミングを制御する機能が不要となる。
【0119】
サーバ側集約局８０は、たとえば、交換局２１と、基地局２２と、制御部８１とを含む。
【0120】
サーバ側受信局９０は、無線機３１を含む。本実施形態の端末側受信局７０では、第１の実施形態の受信局３０の機能の１つである、無線区間の送信タイミングを制御する機能が不要となる。
【0121】
本実施形態では、図１に示す第１の実施形態の構成（上り方向に適用）を拡張し、第１の実施形態の構成を、サーバ装置４０から端末装置１０方向へのデータ送信（下り方向のデータ送信）にも適用する。
＜６．２．サーバ側集約局の構成＞
サーバ側集約局８０は、たとえば、交換局２１と基地局２２と制御部８１とを含み、前記交換局２１がサーバ装置４０およびサーバ側受信局９０と接続し、前記基地局２２が端末側受信局７０の無線機３１と接続する。制御部８１は、第１の実施形態の受信局３０の制御部３２の機能を有する。
＜６．２．サーバ側集約局の構成＞
サーバ側集約局８０は、たとえば、交換局２１と基地局２２と制御部８１とを含み、前記交換局２１がサーバ装置４０およびサーバ側受信局９０と接続し、前記基地局２２が端末側受信局７０の無線機３１と接続する。制御部８１は、第１の実施形態の受信局３０の制御部３２の機能を有する。
【0122】
＜６．３．端末側集約局の構成＞
端末側集約局６０は、たとえば、交換局２１と基地局２２とタイミング制御部６１とを含み、前記交換局２１が少なくとも１つの端末装置１０および端末側受信局７０と接続し、前記基地局２２がサーバ側受信局９０の無線機３１と接続する。タイミング制御部６１は、制御部８１から端末側受信局７０を介して送られてくる送信タイミング情報に基づいて、端末装置１０からサーバ装置４０へ送信するデータの送信タイミングを制御する。
端末側集約局６０は、たとえば、交換局２１と基地局２２とタイミング制御部６１とを含み、前記交換局２１が少なくとも１つの端末装置１０および端末側受信局７０と接続し、前記基地局２２がサーバ側受信局９０の無線機３１と接続する。タイミング制御部６１は、制御部８１から端末側受信局７０を介して送られてくる送信タイミング情報に基づいて、端末装置１０からサーバ装置４０へ送信するデータの送信タイミングを制御する。
【0123】
＜６．４．受信局の構成＞
端末側受信局７０のタイミング通知部７１は、サーバ側集約局８０の制御部８１から無線区間を介して送られてくる送信タイミング情報を中継し、端末側集約局６０のタイミング制御部６１へ転送する。
端末側受信局７０のタイミング通知部７１は、サーバ側集約局８０の制御部８１から無線区間を介して送られてくる送信タイミング情報を中継し、端末側集約局６０のタイミング制御部６１へ転送する。
【0124】
＜６．５．技術的特徴＞
以下、図１１を用いて第３の実施形態の技術的特徴を説明する。なお、本実施形態では、サーバ側集約局８０、サーバ側受信局９０、端末側集約局６０、端末側受信局７０は、時刻の同期がとれている状態を前提とする。また、端末側集約局６０とサーバ側受信局９０の接続動作、およびサーバ側集約局８０と端末側受信局７０の接続動作については、前述した集約局２０と受信局３０の接続動作（図５参照）と同様の手順で行うものとする。また、端末装置１０による上り方向のデータ送信動作についても、サーバ装置４０とサーバ側受信局９０（第１の実施形態の受信局３０に対応）との間にサーバ側集約局８０が配置されていること以外、第１の実施形態と同様に行う（図６および図７参照）。すなわち、端末装置１０から送信されたデータは、端末側集約局６０（交換局２１、基地局２２）、サーバ側受信局９０、サーバ側集約局８０（交換局２１）、サーバ装置４０の経路で送信される。
以下、図１１を用いて第３の実施形態の技術的特徴を説明する。なお、本実施形態では、サーバ側集約局８０、サーバ側受信局９０、端末側集約局６０、端末側受信局７０は、時刻の同期がとれている状態を前提とする。また、端末側集約局６０とサーバ側受信局９０の接続動作、およびサーバ側集約局８０と端末側受信局７０の接続動作については、前述した集約局２０と受信局３０の接続動作（図５参照）と同様の手順で行うものとする。また、端末装置１０による上り方向のデータ送信動作についても、サーバ装置４０とサーバ側受信局９０（第１の実施形態の受信局３０に対応）との間にサーバ側集約局８０が配置されていること以外、第１の実施形態と同様に行う（図６および図７参照）。すなわち、端末装置１０から送信されたデータは、端末側集約局６０（交換局２１、基地局２２）、サーバ側受信局９０、サーバ側集約局８０（交換局２１）、サーバ装置４０の経路で送信される。
【0125】
第３の実施形態において、サーバ装置４０と接続するサーバ側集約局８０には、たとえば、制御部８１が設置される。制御部８１は、端末側集約局６０の基地局２２からサーバ側受信局９０の無線機３１へデータを送信するタイミング、およびサーバ側集約局８０の基地局２２から端末側受信局７０の無線機３１へデータを送信するタイミング、を調整する。これにより、無線区間のデータ送信タイミングが同時になることを避けることができる。
【0126】
たとえば、サーバ側集約局８０の基地局２２と端末側集約局６０の基地局２２の使用する周波数帯，チャネルが同じ場合、それぞれの基地局２２が単独でデータを送信すると、干渉が発生する可能性ある。そこで、本実施形態では、制御部８１が、タイムスロットの割り当てや送信タイミングを管理することで、干渉を回避する。
【0127】
具体的には、サーバ側集約局８０の制御部８１は、管理対象となる集約局（図８では２つ）と受信局（図８では２つ）の数と構成を事前に把握しておくか、または、接続している状態から把握する。図９では、サーバ側受信局９０は端末側集約局６０に無線接続し、端末側受信局７０と端末側集約局６０は連携し、端末側受信局７０はサーバ側集約局８０に無線接続している。制御部８１は、この状況（通信経路に関する接続情報）を把握する。
【0128】
この状況において、制御部８１は、端末側集約局６０の基地局２２が送信するデータ（端末装置１０からサーバ装置４０方向へ送信するデータ）の送信タイミング情報を生成する。具体的には、制御部８１は、管理対象となる集約局（図８では２つ）と受信局（図８では２つ）の数と構成に基づいて、無線区間におけるデータ送信タイミングが同時になることを避けるように、送信タイミング情報を生成する。そして、制御部８１は、生成した送信タイミング情報を、サーバ側集約局８０の基地局２２から端末側受信局７０へ向かって送信する。
【0129】
前記送信タイミング情報を端末側受信局７０の無線機３１を介して受信したタイミング通知部７１は、端末側集約局６０のタイミング制御部６１に対し、前記送信タイミング情報を転送する。そして、端末側集約局６０のタイミング制御部６１は、通知された送信タイミング情報に基づいて、端末側集約局６０の基地局２２によるデータ送信タイミングを制御する。端末側集約局６０の基地局２２は、このタイミング制御に従って、端末装置１０から受信したデータをサーバ側受信局９０へ送信する。
【0130】
なお、本実施形態では、サーバ側集約局８０の制御部８１が無線区間の送信タイミングを調整することとしたが、これに限らず、端末側集約局６０が制御部８１の機能を有することとしてもよい。この場合は、サーバ側集約局８０にタイミング制御部６１を設け、サーバ側受信局９０が送信タイミング情報を中継することになる。
【0131】
これにより、無線区間（端末側集約局６０の基地局２２～サーバ側受信局９０の無線機３１の区間、およびサーバ側集約局８０の基地局２２～端末側受信局７０の無線機３１の区間）のデータの送信タイミングが同時になることを避けることができ、干渉を回避できる。また、制御部８１が管理対象となる集約局と受信局の数と構成を把握することにより、たとえば、端末側集約局６０に接続可能な端末装置１０が複数存在する場合であっても、上記同様のタイミング制御が可能である。また、少なくとも１つの端末装置１０と端末側集約局６０と端末側受信局７０とを組み合わせた構成が複数存在する場合であっても、上記同様のタイミング制御が可能である。すなわち、本実施形態では、複数台の端末装置１０が同時通信を行う場合であっても、無線区間の干渉を回避することができる。
【0132】
また、本実施形態では、図１に示す第１の実施形態の構成（上り方向に適用）を拡張し、第１の実施形態の構成を、サーバ装置４０から端末装置１０方向へのデータ送信（下り方向）にも適用し、さらに、サーバ装置４０側にも、交換局２１および基地局２２を有するサーバ側集約局８０を追加する。これにより、たとえば、端末装置１０が複数台存在した際の端末装置１０間の通信（転送）を高速化することも可能となる。
【0133】
以上のように、第３の実施形態にかかる通信システムにおいては、少なくとも１つの端末装置１０と、端末側集約局６０と、サーバ側受信局９０と、サーバ側集約局８０と、端末側受信局７０と、を備える。
【0134】
たとえば、端末装置１０は、上り方向のデータを送信する。つぎに、端末側集約局６０は、基地局２２、およびコアネットワークを形成するコアノード群である交換局２１、を含み、前記端末装置１０が送信する上り方向のデータを、前記交換局２１を介して前記基地局２２から送信する。そして、サーバ側受信局９０は、前記基地局２２と無線接続する少なくとも１つの無線機３１を含み、当該無線機３１で受信した前記上り方向のデータをサーバ装置４０へ向けて送信する。
【0135】
一方、サーバ側集約局８０は、基地局２２、およびコアネットワークを形成するコアノード群である交換局２１、を含み、サーバ装置４０側から送られてくる下り方向のデータを、前記交換局２１を介して前記基地局２２が送信する。そして、端末側受信局７０は、前記基地局２２と無線接続する少なくとも１つの無線機３１を含み、当該無線機３１で受信した前記下り方向のデータを前記端末装置１０へ送信する。
【0136】
これにより、下り方向の通信速度が上り方向の通信速度よりも速いことが規定された通信システムにおいて、上り方向の通信速度を下り方向の通信速度まで高速化することができる。
【0137】
＜７．第４の実施形態＞
つづいて、図１２を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。上述した第１の実施形態は、具体的な実施形態であるが、第４の実施形態は、より一般化された実施形態である。
つづいて、図１２を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。上述した第１の実施形態は、具体的な実施形態であるが、第４の実施形態は、より一般化された実施形態である。
【0138】
＜７．１．システムの構成＞
図１２は、第４の実施形態にかかる通信システムの概略構成の一例を示す図である。図１２を参照すると、本実施形態の通信システムは、少なくとも１つの端末装置１００と、少なくとも１つの集約局１１０と、受信局１２０とを備える。
図１２は、第４の実施形態にかかる通信システムの概略構成の一例を示す図である。図１２を参照すると、本実施形態の通信システムは、少なくとも１つの端末装置１００と、少なくとも１つの集約局１１０と、受信局１２０とを備える。
【0139】
＜７．２．技術的特徴＞
つぎに、第４の実施形態の技術的特徴を説明する。
つぎに、第４の実施形態の技術的特徴を説明する。
【0140】
第４の実施形態では、端末装置１００は、上り方向のデータを送信する。
【0141】
集約局１１０は、基地局１１２、およびコアネットワークを形成するコアノード群である交換局１１１、を含み、前記端末装置１００が送信する上り方向のデータを、前記交換局１１１を介して前記基地局１１２が送信する。
【0142】
受信局１２０は、前記基地局１１２と無線接続する少なくとも１つの無線機１２１を含み、当該無線機１２１で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する。
【0143】
たとえば、本実施形態の通信システムは、第１の実施形態にかかる通信システムの動作を行ってもよい。
【0144】
以上、第４の実施形態を説明した。第４の実施形態によれば、たとえば、下り方向の通信速度が上り方向の通信速度よりも速いことが規定された通信システムにおいて、上り方向の通信速度を下り方向の通信速度まで高速化することができる。
【0145】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【0146】
（付記１）
上り方向のデータを送信する少なくとも１つの端末装置と、
基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である交換局、を含み、前記端末装置が送信する上り方向のデータを、前記交換局を介して前記基地局から送信する、少なくとも１つの集約局と、
前記基地局と無線接続する少なくとも１つの無線機を含み、当該無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する受信局と、
を備える通信システム。
上り方向のデータを送信する少なくとも１つの端末装置と、
基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である交換局、を含み、前記端末装置が送信する上り方向のデータを、前記交換局を介して前記基地局から送信する、少なくとも１つの集約局と、
前記基地局と無線接続する少なくとも１つの無線機を含み、当該無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する受信局と、
を備える通信システム。
【0147】
（付記２）
前記受信局は、
無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する制御部、
をさらに備える、
付記１に記載の通信システム。
前記受信局は、
無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する制御部、
をさらに備える、
付記１に記載の通信システム。
【0148】
（付記３）
前記制御部は、
上り方向のデータの通信経路に関する接続情報、前記端末装置が送信するデータに関する送信データ情報、および無線通信で使用する周波数帯に関する情報のうちの少なくともいずれか１つの情報に基づいて、無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する、
付記２に記載の通信システム。
前記制御部は、
上り方向のデータの通信経路に関する接続情報、前記端末装置が送信するデータに関する送信データ情報、および無線通信で使用する周波数帯に関する情報のうちの少なくともいずれか１つの情報に基づいて、無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する、
付記２に記載の通信システム。
【0149】
（付記４）
前記受信局から受信した上り方向のデータを予め登録された他の端末装置に転送する転送装置、
をさらに備え、
前記転送装置は、転送するデータである転送データを前記受信局へ送信し、
前記転送データを受信した前記受信局の無線機が送信した転送データを、前記集約局の基地局、交換局を介して前記他の端末装置へ送信する、
付記１、２または３に記載の通信システム。
前記受信局から受信した上り方向のデータを予め登録された他の端末装置に転送する転送装置、
をさらに備え、
前記転送装置は、転送するデータである転送データを前記受信局へ送信し、
前記転送データを受信した前記受信局の無線機が送信した転送データを、前記集約局の基地局、交換局を介して前記他の端末装置へ送信する、
付記１、２または３に記載の通信システム。
【0150】
（付記５）
前記交換局を、第４世代移動通信システムのＬＴＥのコアネットワークを構成するコアノード群とする、
付記１～４のいずれか１つの通信システム。
前記交換局を、第４世代移動通信システムのＬＴＥのコアネットワークを構成するコアノード群とする、
付記１～４のいずれか１つの通信システム。
【0151】
（付記６）
前記交換局を、第５世代移動通信システムのコアネットワークを構成するコアノード群とする、
付記１～４のいずれか１つの通信システム。
前記交換局を、第５世代移動通信システムのコアネットワークを構成するコアノード群とする、
付記１～４のいずれか１つの通信システム。
【0152】
（付記７）
前記交換局を、プライベートＬＴＥのｓＸＧＰのコアノード群とする、
付記１～４のいずれか１つの通信システム。
前記交換局を、プライベートＬＴＥのｓＸＧＰのコアノード群とする、
付記１～４のいずれか１つの通信システム。
【0153】
（付記８）
上り方向のデータを送信する少なくとも１つの端末装置と、
第１の基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である第１の交換局、を含み、前記端末装置が送信する上り方向のデータを、前記第１の交換局を介して前記第１の基地局から送信する、少なくとも１つの第１の集約局と、
前記第１の基地局と無線接続する少なくとも１つの第１の無線機を含み、当該第１の無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する第１の受信局と、
を備え、
さらに、
第２の基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である第２の交換局、を含み、サーバ装置側から前記所定の通信回線を介して送られてくる下り方向のデータを、前記第２の交換局を介して前記第２の基地局から送信する、少なくとも１つの第２の集約局と、
前記第２の基地局と無線接続する少なくとも１つの第２の無線機を含み、当該第２の無線機で受信した前記下り方向のデータを前記端末装置へ送信する第２の受信局と、
を備える通信システム。
上り方向のデータを送信する少なくとも１つの端末装置と、
第１の基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である第１の交換局、を含み、前記端末装置が送信する上り方向のデータを、前記第１の交換局を介して前記第１の基地局から送信する、少なくとも１つの第１の集約局と、
前記第１の基地局と無線接続する少なくとも１つの第１の無線機を含み、当該第１の無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する第１の受信局と、
を備え、
さらに、
第２の基地局、およびコアネットワークを形成するコアノード群である第２の交換局、を含み、サーバ装置側から前記所定の通信回線を介して送られてくる下り方向のデータを、前記第２の交換局を介して前記第２の基地局から送信する、少なくとも１つの第２の集約局と、
前記第２の基地局と無線接続する少なくとも１つの第２の無線機を含み、当該第２の無線機で受信した前記下り方向のデータを前記端末装置へ送信する第２の受信局と、
を備える通信システム。
【0154】
（付記９）
前記第１の集約局または第２の集約局は、
無線区間におけるデータの送信タイミングを調整する制御部、
をさらに備える、
付記８に記載の通信システム。
前記第１の集約局または第２の集約局は、
無線区間におけるデータの送信タイミングを調整する制御部、
をさらに備える、
付記８に記載の通信システム。
【0155】
（付記１０）
基地局と、コアネットワークを形成するコアノード群である交換局と、
を含み、
端末装置が送信する上り方向のデータを、前記交換局を介して前記基地局から送信する、
集約局。
基地局と、コアネットワークを形成するコアノード群である交換局と、
を含み、
端末装置が送信する上り方向のデータを、前記交換局を介して前記基地局から送信する、
集約局。
【0156】
（付記１１）
基地局と無線接続する少なくとも１つの無線機、
を含み、
端末装置が送信する上り方向のデータを、コアネットワークを形成するコアノード群である交換局を介して、前記基地局から送信した場合に、前記無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する、
受信局。
基地局と無線接続する少なくとも１つの無線機、
を含み、
端末装置が送信する上り方向のデータを、コアネットワークを形成するコアノード群である交換局を介して、前記基地局から送信した場合に、前記無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信する、
受信局。
【0157】
（付記１２）
無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する制御部、
をさらに備える、
付記１１に記載の受信局。
無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する制御部、
をさらに備える、
付記１１に記載の受信局。
【0158】
（付記１３）
前記制御部は、
上り方向のデータの通信経路に関する接続情報、前記端末装置が送信するデータに関する送信データ情報、および無線通信で使用する周波数帯に関する情報のうちの少なくともいずれか１つの情報に基づいて、無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する、
付記１２に記載の受信局。
前記制御部は、
上り方向のデータの通信経路に関する接続情報、前記端末装置が送信するデータに関する送信データ情報、および無線通信で使用する周波数帯に関する情報のうちの少なくともいずれか１つの情報に基づいて、無線区間における上り方向のデータの送信タイミングを調整する、
付記１２に記載の受信局。
【0159】
（付記１４）
端末装置が上り方向のデータを送信することと、
コアネットワークを形成するコアノード群である交換局が、前記端末装置から受信した前記上り方向のデータを送信することと、
基地局が、前記交換局から受信した前記上り方向のデータを送信することと、
前記基地局と無線接続する無線機を含む受信局が、当該無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信することと、
を含む通信方法。
端末装置が上り方向のデータを送信することと、
コアネットワークを形成するコアノード群である交換局が、前記端末装置から受信した前記上り方向のデータを送信することと、
基地局が、前記交換局から受信した前記上り方向のデータを送信することと、
前記基地局と無線接続する無線機を含む受信局が、当該無線機で受信した前記上り方向のデータを所定の通信回線へ送信することと、
を含む通信方法。
【符号の説明】
【0160】
１０，１０－１，１０－２，１０－３，１００，２０１ 端末装置
２０，２０－１，２０－２，２０－３，１１０ 集約局
２１，２１－１，２１－２，２１－３，１１１，２０３ 交換局
２２，２２－１，２２－２，２２－３，１１２，２０２ 基地局
３０，１２０ 受信局
３１，３１－１，３１－２，３１－３，３１－４，１２１ 無線機
３２，８１ 制御部
３３ 記憶部
４０，２０４ サーバ装置
５０ 転送装置
５１ セッション管理部
５２ 転送制御部
６０ 端末側集約局
６１ タイミング制御部
７０ 端末側受信局
７１ タイミング通知部
８０ サーバ側集約局
９０ サーバ側受信局
２０，２０－１，２０－２，２０－３，１１０ 集約局
２１，２１－１，２１－２，２１－３，１１１，２０３ 交換局
２２，２２－１，２２－２，２２－３，１１２，２０２ 基地局
３０，１２０ 受信局
３１，３１－１，３１－２，３１－３，３１－４，１２１ 無線機
３２，８１ 制御部
３３ 記憶部
４０，２０４ サーバ装置
５０ 転送装置
５１ セッション管理部
５２ 転送制御部
６０ 端末側集約局
６１ タイミング制御部
７０ 端末側受信局
７１ タイミング通知部
８０ サーバ側集約局
９０ サーバ側受信局
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】