(57)【要約】【課題】無線干渉を生じない基地局で使用されている通信回線の中で使用可能な通信回線を有効活用するための通信回線の割り当て方式を適用した列車無線通信システムを提供する。【解決手段】本発明である列車無線通信システムは、列車２，４，７，１０の各々に搭載された移動局１，３，６，９、基地局５，８，１１、回線制御装置１２ａ、中央装置１３、指令卓１４及びデータサーバ１５で構成されており、回線制御装置１２ａは、割り当て制御部１７ａ、外部入力記憶部１８及び通信回線記憶部１９で構成されている。【選択図】      図１
2020057980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つのエリアに区分されたゾーンを無線通信領域としてカバーする各前記エリアごとに設けられた基地局と、
前記ゾーンを移動する複数の列車の各々に搭載され、前記基地局との間で互いに周波数帯域が異なる複数の通信回線で通信可能であり、前記複数の通信回線のいずれかを使用するための通信要求を出力する移動局と、
前記基地局を介し前記移動局と情報を通信する情報通信装置と、
前記通信回線を制御する回線制御装置と、
前記基地局、前記移動局、前記情報通信装置及び前記回線制御装置を統括する中央装置と、
を備えた列車無線通信システムであって、
前記回線制御装置は、
前記複数の列車の在線位置情報を外部から入力して記憶する外部入力記憶部と、
前記基地局と前記移動局との間の前記複数の通信回線の使用状況を記憶する通信回線記憶部と、
前記通信要求と前記複数の列車の在線位置情報と前記複数の通信回線の使用状況とに基づいて、前記通信要求を出力した移動局が存在するエリアと隣接するエリアに割り当てようとする通信回線と同じ通信回線が割り当てられた移動局が存在しない場合、前記通信要求を出力した移動局に前記同じ通信回線を割り当てる割り当て制御部と、
を有する列車無線通信システム。
【請求項２】
前記外部入力記憶部は、運行管理システムに接続され、
前記複数の列車の現在の在線位置情報は、前記運行管理システムから入力されること
を特徴とする請求項１に記載の列車無線通信システム。
【請求項３】
前記外部入力記憶部には、前記複数の列車の各々の走行経路情報及び前記エリアそれぞれの無線干渉範囲がさらに入力され、
前記割り当て制御部は、前記通信要求を出力した移動局に前記同じ通信回線を割り当てる際に前記走行経路情報及び前記無線干渉範囲に基づいて割り当てるか否かをさらに判断すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の列車無線通信システム。
【請求項４】
前記割り当て制御部は、前記走行経路情報から前記複数の列車の各々の進行方向を求め、今後の無線干渉の有無を推定して判断すること
を特徴とする請求項３に記載の列車無線通信システム。
【請求項５】
前記通信要求は、１つの通信回線の割り当てを要求するものであり、
前記割り当て制御部は、前記複数の通信回線のうち未使用の通信回線があれば、前記未使用の通信回線を前記通信要求を出力した移動局に割り当てること
を特徴とする請求項１又は２に記載の列車無線通信システム。
【請求項６】
前記通信要求には、前記通信要求を出力した移動局が必要とする通信容量の値が付加されており、
前記複数の通信回線が有するそれぞれの通信容量の値を記憶する通信容量記憶部と、
前記通信要求を出力した移動局が必要とする通信容量の値と前記複数の通信回線が有するそれぞれの通信容量の値とから前記通信要求を出力した移動局が必要とする回線数を算出する算出部と、
をさらに備え、
前記割り当て制御部は、前記複数の通信回線のうちから前記回線数に相当する数の通信回線を割り当てること
を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の列車無線通信システム。
【請求項７】
前記通信要求は、複数の通信回線の割り当てを必要とするものであり、
前記割り当て制御部は、前記複数の通信回線のうち割り当て可能な通信回線が前記通信要求の必要とする回線数に満たない場合は、前記割り当て可能な通信回線のみ前記通信要求を出力した移動局に割り当てること
を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の列車無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＣＰＣ（Single  Channnel  Per  Carrier）方式の列車無線通信システムにおける通信回線の割り当て方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＳＣＰＣ方式の列車無線通信システムでは、音声及びデータの通信に利用する通信回線について、同一通信回線の同時利用時に発生する無線干渉を防ぐため、複数の基地局が設置される線区内において、列車に搭載された移動局と地上に設けられた基地局との間で通信する通信回線を固定して使用している（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、線区に対応付けて電波を届けるゾーンを設定し、ゾーン内に複数の基地局を設け、ゾーン内では通信回線は同一の音声及びデータ通信を行いたい移動局に固定して割り当て、異なる通信を行う移動局において同一通信回線を割り当てないことで無線干渉を防ぐようにしていた。ここで、無線干渉とは異なる音声及びデータの情報を同一の周波で複数の基地局から送信した場合に複数の基地局からの電波を受信した移動局で生じるいわゆる混信の現象を言う。なお、同じ情報を同一の周波数で複数の基地局から送信して生じるいわゆる同一波干渉及びビート干渉については、複数のダイバーシチ技術を適用することで既に回避している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】厚澤誠、大森均、吉田勝弘、”在来線列車無線システムの開発と導入”、［online］、JR EAST Technical Review-No.20-Summer 2007、JR東日本、［２０１８年５月１６日検索］、インターネット＜URL: https://www.jreast.co.jp/development/tech/pdf_20/Tech-20-62-66.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の方式ではゾーン内を複数の基地局の各々に対応付けて複数のエリアに区分するいわゆるセルラー方式に似たエリア構成にした場合においては、離れたエリア間では無線干渉を生じないようにすることが可能である。しかしながら、移動局がエリアにそれぞれ在線する場合であっても、それぞれの移動局に同一通信回線が割り当てられていなかったので、通信回線が有効活用されているとは言えなかった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、無線干渉を生じない基地局で使用されている通信回線の中で使用可能な通信回線を有効活用するための通信回線の割り当て方式を適用した列車無線通信システム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】
【０００６】
本発明に係る列車無線通信システムは、少なくとも３つのエリアに区分されたゾーンを無線通信領域としてカバーする各エリアごとに設けられた基地局と、ゾーンを移動する複数の列車の各々に搭載され、基地局との間に互いに周波数帯域が異なる複数の通信回線で通信可能であり、複数の通信回線の少なくともいずれかを使用するための通信要求を出力する移動局と、基地局を介し移動局と情報を通信する情報通信装置と、通信回線を制御する回線制御装置と、基地局、移動局、情報通信装置及び回線制御装置を統括する中央装置と、を備えた列車無線通信システムであって、回線制御装置は、複数の列車の現在の在線位置情報が外部から入力されて記憶される外部入力記憶部と、基地局と移動局との間の現在の全ての通信回線の使用状況を記憶する通信回線記憶部と、通信要求と複数の列車の現在の在線位置情報と現在の全ての通信回線の使用状況とに基づいて、通信要求を出力した移動局が存在するエリアと隣接するエリアに割り当てようとする通信回線と同じ通信回線が割り当てられた移動局が存在しない場合、通信要求を出力した移動局に同じ通信回線を割り当てる割り当て制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る列車無線通信システムは、ゾーン内において無線干渉を生じない基地局が形成するエリアそれぞれに在線する移動局に対し、同一通信回線を割り当てることが可能となり、通信回線を有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１である列車無線通信システムを含む鉄道のゾーンの一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１である列車無線通信システムが有する回線制御装置に関する機能ブロック図の例である。
【図３】本発明の実施の形態１に関する回線制御装置の処理のフローチャートの例である。
【図４】エリアＣにおいて通話・データ回線ｆ１を使用している図の例である。
【図５】エリアＡにおいて移動局が制御用回線ｆ０を用いて通信要求を出している図の例である。
【図６】エリアＡにおいて移動局が制御用回線ｆ０を用いて通信要求に対する制御指令を受信している図の例である。
【図７】エリアＡ，Ｃにおいて通話・データ回線ｆ２，ｆ１をそれぞれ使用している図の例である。
【図８】エリアＡにおいて移動局が制御用回線ｆ０を用いて通信要求を出力している図の別の例である。
【図９】エリアＡにおいて移動局が制御用回線ｆ０を用いて制御指令を受信している図の例である。
【図１０】エリアＡにおいて通話・データ回線ｆ１，ｆ２、エリアＣにおいて通話・データ回線ｆ１を使用している図の例である。
【図１１】エリアＢにおいて移動局が制御用回線ｆ０を用いて通信要求を出力している図の例である。
【図１２】エリアＢにおいて移動局が制御用回線ｆ０を用いて制御指令を受信している図の例である。
【図１３】本発明の実施の形態２である列車無線通信システムを含む鉄道のゾーンの一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２である列車無線通信システムが有する回線制御装置に関する機能ブロック図の例である。
【図１５】本発明の実施の形態２に関する回線制御装置の処理のフローチャートの例である。
【図１６】エリアＣにおいて通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用している図の例である。
【図１７】エリアＡにおいて移動局が制御用回線ｆ０を用いて通信要求を出力している図の別の例である。
【図１８】エリアＡにおいて移動局が制御用回線ｆ０を用いて制御指令を受信している図の別の例である。
【図１９】エリアＡ，Ｃにおいてそれぞれ通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用している図の例である。
【図２０】エリアＡにおいて通話・データ回線ｆ１、エリアＣにおいて通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用している図の例である。
【図２１】エリアＡにおいて一方の移動局が通話・データ回線ｆ１を使用している際に、もう一方の移動局が制御用回線ｆ０を用いて通信要求を出力している図の例である。
【図２２】エリアＡにおいて一方の移動局が通話・データ回線ｆ１を使用している際に、もう一方の移動局が制御用回線ｆ０を用いて制御指令を受信している図の例である。
【図２３】エリアＡにおいて一方の移動局が通話・データ回線ｆ１、もう一方の移動局が通話・データ回線ｆ２を使用しており、さらにエリアＣにおいて通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用している図の例である。
【図２４】エリアＢにおいて移動局が制御用回線ｆ０を用いて通信要求を出力している図の例である。
【図２５】エリアＢにおいて移動局が制御用回線ｆ０を用いて制御指令を受信している図の例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１である列車無線通信システムについて説明する。図１は、本発明の実施の形態１である列車無線通信システムを有する鉄道のゾーンの一例を示す。
【００１０】
図１に示されている点線で囲まれた範囲Ｒ１のうち線路と列車本体である列車２，４，７，１０とを除いた本実施の形態である列車無線通信システムは、列車２，４，７，１０の各々に搭載された移動局１，３，６，９、基地局５，８，１１、回線制御装置１２ａ、中央装置１３、指令卓１４及びデータサーバ１５で構成されている。情報通信装置としての指令卓１４及びデータサーバ１５は、移動局１，３，６，９とそれぞれ音声及びデータの通信を行うことができる。
また、本実施の形態の列車無線通信システムの有する中央装置１３には、移動局１，３，６，９の在線位置情報及び走行経路情報を送る役割である、例えば運行管理システム１６が接続されている。
【００１１】
移動局１及び基地局５の間、移動局３及び基地局５の間、移動局６及び基地局８の間、移動局９及び基地局１１の間は無線の通信回線で接続でき、指令卓１４及びデータサーバ１５と各移動局１，３，６，９で音声又はデータの双方向の通信を行うことができるようになっている。移動局１，３，６，９と基地局５，８，１１との間は周波数帯域が異なる複数の通信回線で通信可能である。
【００１２】
鉄道のゾーンは、無線通信領域としてカバーするためのエリアによって区分される。各エリアには、１つの基地局が設けられている。各エリアの中に移動局は複数あっても通信可能となっている。また、鉄道のゾーンは、少なくとも３つのエリアに区分されている。
図１において、エリアＡには基地局５が設けられている。同様に、エリアＢには基地局８が設けられている。エリアＣには基地局１１が設けられている。
【００１３】
回線制御装置１２ａは、移動局１，３，６，９の在線位置情報及び走行経路情報を運行管理システム１６から中央装置１３を介して取得しており、指令卓１４及びデータサーバ１５と移動局１，３，６，９との通信要求に応じて通信回線の割り当てを制御している。
この例では、割り当てられる通信回線は、通話・データ回線ｆ１，ｆ２の２回線である。通話・データ回線ｆ１，ｆ２は、音声又はデータを双方向で通信するための通信回線である。制御用回線ｆ０は、全エリア共通の通信回線であり、移動局１，３，６，９に通話・データ回線ｆ１，ｆ２をどのように割り当てるかを制御するための情報を通信する通信回線である。
回線制御装置１２ａの詳細は後述する。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る回線制御装置１２ａの機能ブロック図である。
図２に示すように回線制御装置１２ａは、割り当て制御部１７ａ、外部入力記憶部１８及び通信回線記憶部１９で構成されている。
【００１５】
外部入力記憶部１８は、運行管理システム１６から中央装置１３を介して外部情報１８１が入力される。ここで、外部情報１８１とは、移動局１，３，６，９を搭載したそれぞれの列車２，４，７，１０の現在の在線位置情報、移動局１，３，６，９を搭載したそれぞれの列車２，４，７，１０の走行経路情報、及び、エリアＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの無線干渉範囲を表す情報である。外部入力記憶部１８には、逐次最新の列車の在線位置情報が入力されるので、各列車２，４，７，１０の現在の在線位置情報を記憶している。外部入力記憶部１８には、運行管理システム１６において列車２，４，７，１０の走行経路について変更があった際には変更後の最新の走行経路情報が入力されるので、各列車２，４，７，１０の最新の走行経路情報を記憶している。
【００１６】
通信回線記憶部１９は、各移動局１，３，６，９と各基地局５，８，１１との間での通話・データ回線ｆ１，ｆ２の使用状況を通信回線情報１９１として記憶している。通信回線記憶部１９は、通話・データ回線ｆ１，ｆ２の使用状況が変更となった際には、通話・データ回線ｆ１，ｆ２の通信回線更新情報１９２が入力されて更新されるようになっているので、通信回線記憶部１９は、いつでも最新となる現在の使用状況を把握している。
【００１７】
次に、割り当て制御部１７ａについて説明する。移動局１，３，６，９のいずれかから通信要求１７１ａが制御用回線ｆ０を用いて出力されると、割り当て制御部１７ａには、基地局５，８，１１のうち同じエリアの基地局及び中央装置１３を介してこの通信要求１７１ａが入力される。また、割り当て制御部１７ａには、外部入力記憶部１８に記憶されている外部情報１８１が入力される。さらに、割り当て制御部１７ａには、通信回線記憶部１９が記憶している通信回線情報１９１が入力される。割り当て制御部１７ａは、入力された１７１ａ、外部情報１８１及び通信回線情報１９１に基づいて、通話・データ回線ｆ１，ｆ２の割り当てを行うために制御指示１７２ａを出力する。出力された制御指示１７２ａは、中央装置１３及び基地局を介して通信要求１７１ａを出力した移動局に制御用回線ｆ０を用いて伝送される。
通話・データ回線ｆ１，ｆ２の割り当ての処理の詳細は以下でフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００１８】
続いて、図３で回線制御装置１２ａの処理の例をフローチャートで示す。
図３のフローチャートのステップに基づき、各場合に関して適宜図を用いて説明する。
【００１９】
まず、回線制御装置１２ａの処理を説明する上で、未使用回線を使用する処理に至る前提となる通信回線の使用状況の一例を説明する。
図４は、図３のフローチャートのスタートのステップＳ０での通信回線の使用状況の一例を示している。図４に示すように、エリアＣに属する移動局９は、通話・データ回線ｆ１を用いて基地局１１を介し指令卓１４と通信しているとする。他の移動局である移動局１，３，６は、いずれも通信していないとする。
【００２０】
次に、各移動局のいずれかが新規に通信要求１７１ａを制御用回線ｆ０を用いて回線制御装置１２ａに出力するとする。ここでは図５に示すように、移動局１が制御用回線ｆ０を用いて指令卓１４との新規の通信要求１７１ａを出力するとする。
ステップＳ１では回線制御装置１２ａは、各移動局のいずれかから新規の通信要求１７１ａが有るか否かを判断する。この例では移動局１から指令卓１４と通信するための新規の通信要求１７１ａが有るのでステップＳ２に進む。
【００２１】
そして、ステップＳ２で回線制御装置１２ａは通信要求１７１ａを受信すると外部情報１８１及び通信回線情報１９１を用いて未使用回線が有るか否かを判断する。ここでは図５に示すように、エリアＣに属する移動局９が通話・データ回線ｆ１を使用しているのみであるため、鉄道のゾーンの中では未使用回線として通話・データ回線ｆ２が存在すると判断し、ステップＳ３に進む。
【００２２】
次に、ステップＳ３で回線制御装置１２ａは通信要求１７１ａを出力した移動局に制御用回線ｆ０を用いて未使用回線を割り当てるための制御指示１７２ａを出力する。ここでは図６に示すように、回線制御装置１２ａは、移動局１に制御用回線ｆ０を用いて基地局５及び中央装置１３を介して未使用回線である通話・データ回線ｆ２を使用するよう制御指示１７２ａを出力する。その結果、移動局１と基地局５との間には通話・データ回線ｆ２が割り当てられる。
【００２３】
図７は、ステップＳ８で終了した結果の通信回線の使用状況を示している。エリアＣに属する移動局９が通話・データ回線ｆ１を用いて基地局１１及び中央装置１３を介し指令卓１４と通信しており、エリアＡに属する移動局１が通話・データ回線ｆ２を用いて基地局５及び中央装置１３を介し指令卓１４と通信している状況となっている。
【００２４】
次に、未使用回線が存在せず無線干渉範囲外の通信回線を割り当てる処理に至る前提となる通信回線の使用状況の別の例を説明する。
図７は、図３のフローチャートのスタートのステップＳ０での通信回線の使用状況の別の例を示している。図７に示すように、エリアＡに属する移動局１は基地局５を介して通話・データ回線ｆ２を使用し指令卓１４と通信しているとする。また、エリアＣに属する移動局９は、基地局１１を介して通話・データ回線ｆ１を使用し指令卓１４と通信しているとする。
【００２５】
次に、各移動局のいずれかが新規に通信要求１７１ａを制御用回線ｆ０を用いて回線制御装置１２ａに出力するとする。ここでは図８に示すように、移動局３が制御用回線ｆ０を用いて指令卓１４との新規の通信要求１７１ａを出力するとする。
ステップＳ１では回線制御装置１２ａは、各移動局のいずれかから新規の通信要求１７１ａが有るか否かを判断する。この別の例では移動局３から指令卓１４と通信するための新規の通信要求１７１ａが有るためステップＳ２に進む。
【００２６】
そして、ステップＳ２で、回線制御装置１２ａは通信要求１７１ａを受信すると未使用回線が有るか否かを外部情報１８１及び通信回線情報１９１に基づいて判断する。ここでは図８に示すように、エリアＡに属する移動局１は通話・データ回線ｆ２を使用し、エリアＣに属する移動局９は通話・データ回線ｆ１を使用している。したがって、回線制御装置１２ａは未使用回線が存在しないと判断し、ステップＳ４に進む。
【００２７】
次に、ステップＳ４で、回線制御装置１２ａは無線干渉範囲外に割り当て可能な通信回線が有るか否かを判断する。回線制御装置１２ａは、通信要求１７１ａを出力している移動局が属しているエリアと隣接しないエリアで使用されている通信回線であれば、無線干渉範囲外であると判断する。ここでは図８に示すように、移動局９が属するエリアＣは、通信要求１７１ａを出力している移動局３が属するエリアＡとは隣接しておらず、無線干渉範囲外である。したがって、回線制御装置１２ａは、移動局９が使用している通話・データ回線ｆ１は、無線干渉範囲外であり割り当て可能な通信回線であると判断し、ステップＳ５に進む。
なお、無線干渉範囲外の割り当て可能な通信回線が存在しない場合は、ステップＳ４からステップＳ７に進む。ステップＳ７に関しては後述する。
【００２８】
続いて、ステップＳ５で、回線制御装置１２ａはステップＳ４で無線干渉範囲外であると判断した移動局及び通信要求１７１ａを出力している移動局それぞれの在線位置情報及び走行経路情報に基づいて今後無線干渉するか否かを判断する。ここでは図８に示すように、ステップＳ４で割り当て可能な通信回線であると判断した移動局９及び通信要求１７１ａを出力している移動局３の在線位置情報及び走行経路情報を確認し、今後無線干渉するか否かを判断する。
図８では移動局９及び移動局３は互いに同じ進行方向である右を向いて走行しているため、回線制御装置１２ａは移動局９及び移動局３は今後無線干渉しないと判断し、ステップＳ６に進む。
なお、互いに向かい合った進行方向で走行している場合は、今後接近する若しくはすれ違う可能性があるので、無線干渉すると判断しステップＳ５からステップＳ７に進む。
【００２９】
次に、ステップＳ６で、回線制御装置１２ａは通信要求１７１ａを出力した移動局に無線干渉範囲外の割り当て可能な通信回線を割り当てる制御指示１７２ａを制御用回線ｆ０を用いて出力する。ここでは図９に示すように、ステップＳ６で回線制御装置１２ａは基地局５及び中央装置１３を介して無線干渉範囲外の使用回線である通話・データ回線ｆ１を使用するよう制御指示１７２ａを制御用回線ｆ０を用いて移動局３に出力する。その結果、移動局３と基地局５との間には通話・データ回線ｆ１が割り当てられる。
【００３０】
図１０は、ステップＳ８での終了した結果の通信回線の使用状況を示している。エリアＣに属する移動局９は通話・データ回線ｆ１を用いて基地局１１及び中央装置１３を介し指令卓１４と通信している。エリアＡに属する移動局１は通話・データ回線ｆ２を用いて基地局５及び中央装置１３を介し指令卓１４と通信している。また、エリアＡに属する移動局３は通話・データ回線ｆ１を用いて基地局５及び中央装置１３を介し指令卓１４と通信している。
【００３１】
ステップＳ４で通信要求１７１ａの受信時に無線干渉範囲外の割り当て可能な通信回線が有るか否かを判断した後、ステップＳ５で今後無線干渉するか否かを判断することにより、さらに精密に通信回線の割り当てを行うことができるが、通信要求１７１ａの受信時の通信状態から通信回線の割り当てを行うだけで精密な割り当てが必要でないのであれば、ステップＳ５は無くてもよい。
【００３２】
次に、未使用回線及び無線干渉範囲外の通信回線が存在せず割り当て可能な通信回線が存在しない場合の処理に至る前提となる通信回線の使用状況のさらなる別の例を説明する。
図１０は、図３のフローチャートのスタートのステップＳ０での通信回線の使用状況のさらなる別の例を示している。図１０に示すように、エリアＡに属する移動局１は基地局５及び中央装置１３を介して通話・データ回線ｆ２を使用して指令卓１４と通信をしているとする。エリアＡに属する移動局３は基地局５及び中央装置１３を介して通話・データ回線ｆ１を使用し指令卓１４と通信をしているとする。また、エリアＣに属する移動局９は、基地局１１及び中央装置１３を介して通話・データ回線ｆ１を使用し指令卓１４と通信しているとする。
【００３３】
次に、各移動局のいずれかが新規に通信要求１７１ａを制御用回線ｆ０を用いて回線制御装置１２ａに出力するとする。ここでは図１１に示すように、移動局６が制御用回線ｆ０を用いて指令卓１４との新規の通信要求１７１ａを出力するとする。
ステップＳ１では回線制御装置１２ａは、各移動局のいずれかから新規の通信要求１７１ａが有るか否かを判断する。このさらなる別の例では移動局６から指令卓１４と通信するための新規の通信要求１７１ａが有るのでステップＳ２に進む。
【００３４】
続いて、ステップＳ２で、回線制御装置１２ａは通信要求１７１ａを受信すると未使用回線が有るか否かを外部情報１８１及び通信回線情報１９１に基づいて判断する。ここでは図１１に示すように、エリアＡに属する移動局１，３はそれぞれ通話・データ回線ｆ２，ｆ１を使用し、エリアＣに属する移動局９は通話・データ回線ｆ１を使用している。したがって、未使用回線が存在しないと判断し、ステップＳ４に進む。
【００３５】
次に、ステップＳ４で、回線制御装置１２ａは無線干渉範囲外の割り当て可能な通信回線が有るか否かを判断する。ここでは図１１に示すように、通信要求１７１ａを出力している移動局６が属するエリアＢは、移動局１及び移動局３が属するエリアＡに隣接しており無線干渉が生じると考えられる。また、移動局９が属するエリアＣとも隣接しており無線干渉が生じると考えられる。
したがって、無線干渉範囲外に割り当て可能な通信回線が存在しないと判断し、ステップＳ７に進む。
【００３６】
ステップＳ７では、回線制御装置１２ａは割り当て可能な通信回線が存在しないという制御指示１７２ａを通信要求１７１ａを出力した移動局に制御用回線ｆ０を用いて出力する。ここでは図１２に示すように、回線制御装置１２ａは、割り当て可能な通信回線が存在しないということを制御指示１７２ａとして、制御用回線ｆ０、基地局８及び中央装置１３を介して移動局６に出力する。その結果、移動局６にはいずれの通信回線も割り当てられない。
【００３７】
割り当て可能な通信回線が存在せず、通信回線が割り当てられなかったので、ステップＳ８で終了した結果の通信回線の状況は、図３のフローチャートのスタートのステップＳ０の際の通信回線の使用状況と変わらない状況となる。ここでは図１０で示したスタートのステップＳ０の際の通信回線の使用状況となる。
【００３８】
本発明の実施の形態１では、回線制御装置１２ａは中央装置１３とは別の装置として設けたが、回線制御装置１２ａの機能を中央装置１３の機能の一部として、中央装置１３内に実装してもよい。
【００３９】
本発明の実施の形態１では、無線干渉範囲外であれば割り当て可能であるとして同一通信回線を割り当てる方式について述べた。これにより、鉄道のゾーン内で使用中の通信回線であっても無線干渉が生じない通信回線は割り当て可能となったので、通信回線を有効かつ効率的に使用することが可能となり、ユーザの利便性を向上させる効果が得られる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態１では、同一エリアに在線する複数の移動局がそれぞれ１つの通信回線を使用していた。
【００４１】
実施の形態２において実施の形態１との相違は、１つの移動局が１つの通信回線だけでなく複数の通信回線をも使用できるように構成した点である。なお、以下では、実施の形態１との相違点のみ説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。符号についても、実施の形態１と同一又は相当部分は同一符号とし、説明を省略する。
【００４２】
本発明の実施の形態２である列車無線通信システムについて説明する。図１３は、本発明の実施の形態２である列車無線通信システムを有する鉄道のゾーンの一例を示す。
図１３において、実施の形態１との相違は、回線制御装置１２ｂを有する列車無線通信システムである点である。すなわち、図１３に示されている点線で囲まれた範囲Ｒ２のうち、線路と列車本体である列車２，４，７，１０とを除いた本実施の形態である列車無線通信システムは、移動局１，３，６，９、基地局５，８，１１、回線制御装置１２ｂ、中央装置１３、指令卓１４及びデータサーバ１５で構成されている。
実施の形態２の特徴である回線制御装置１２ｂの詳細は以下で後述する。
【００４３】
図１４は、本発明の実施の形態２に係る回線制御装置１２ｂの機能ブロック図である。
図１４で示すように、回線制御装置１２ｂは、割り当て制御部１７ｂ、外部入力記憶部１８、通信回線記憶部１９、算出部２０及び通信容量記憶部２１で構成されている。
【００４４】
通信容量記憶部２１は、通話・データ回線ｆ１，ｆ２の通信容量に関する情報である通信容量情報２１１を記憶している。
通信容量記憶部２１は、移動局１，３，６，９のいずれかから出力された通信要求１７１ｂを受信すると、通信要求１７１ｂに応じた通信容量情報２１１を算出部２０に伝送する。なお、実施の形態２に係る通信要求１７１ｂには、通信回線の割り当て要求に加えて通信要求１７１ｂを出力する移動局が必要とする通信容量の値も付加されている。
【００４５】
算出部２０は、移動局１，３，６，９のいずれかから出力された通信要求１７１ｂに基づいた要求回線数２０１を算出する。
算出部２０は、通信要求１７１ｂを受信すると、通信要求１７１ｂを通信容量記憶部２１に伝送する。そして、通信容量記憶部２１から受信した通信容量情報２１１に基づき通信要求１７１ｂに応じた要求回線数２０１を算出する。
【００４６】
割り当て制御部１７ｂは、移動局１，３，６，９のいずれかから通信要求１７１ｂが出力されると、制御用回線ｆ０、基地局５，８，１１のうち同じエリアの基地局及び中央装置１３を介して通信要求１７１ｂが入力される。通信要求１７１ｂが入力されると、割り当て制御部１７ｂは、算出部２０に通信要求１７１ｂを出力する。
そして、割り当て制御部１７ｂには、外部入力記憶部１８に記憶されている外部情報１８１及び通信回線記憶部１９が記憶している通信回線情報１９１が入力される。さらに、割り当て制御部１７ｂには、算出部２０が算出した通信要求１７１ｂに応じた要求回線数２０１が入力される。
割り当て制御部１７ｂは、通信要求１７１ｂ、外部情報１８１、通信回線情報１９１及び要求回線数２０１に基づいて通話・データ回線ｆ１，ｆ２の割り当てを行う。割り当てた結果は制御指示１７２ｂとして通信要求１７１ｂを出力した移動局に制御用回線ｆ０を用いて出力する。
通話・データ回線ｆ１，ｆ２の割り当ての処理の詳細は以下にフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００４７】
図１５で回線制御装置１２ｂの処理の例をフローチャートで示す。
図１５のフローチャートのステップに基づき、各場合に関して適宜図を用いて説明する。
【００４８】
まず、回線制御装置１２ｂの処理を説明する上で、未使用回線が存在せず無線干渉範囲外の通信回線を割り当てる処理に至る前提となる通信回線の使用状況の一例を説明する。
図１６は、図１５のフローチャートのスタートのステップＳ１０での通信回線の使用状況の一例を示している。図１６に示すように、エリアＣに属する移動局９は、通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用して基地局１１及び中央装置１３を介しそれぞれ指令卓１４及びデータサーバ１５と通信しているとする。他の移動局である移動局１，３，６は、いずれも通信していないとする。
【００４９】
次に、各移動局のいずれかが新規に通信要求１７１ｂを制御用回線ｆ０を用いて回線制御装置１２ｂに出力するとする。ここでは図１７に示すように、移動局１が制御用回線ｆ０を用いて指令卓１４との新規の通信要求１７１ｂを出力するとする。
ステップＳ１１では回線制御装置１２ｂは、各移動局のいずれかから新規の通信要求１７１ｂが有るか否かを判断する。この例では移動局１から指令卓１４との新規の通信要求１７１ｂが有るのでステップＳ１２に進む。
【００５０】
ステップＳ１２で、回線制御装置１２ｂは通信要求１７１ｂを受信すると、通信要求１７１ｂの内容に応じた通信回線の要求回線数２０１を、通信容量記憶部２１から伝送される通信容量情報２１１と通信要求１７１ｂに付加された移動局が必要とする通信容量の値とを用いて算出する。ここでは図１７に示すように、回線制御装置１２ｂは、通信要求１７１ｂを受信すると通信容量情報２１１と通信要求１７１ｂに付加された移動局１が必要とする通信容量の値とを用いて、通信要求１７１ｂに応じた要求回線数２０１を例えば２回線として算出する。
【００５１】
次に、ステップＳ１３で、回線制御装置１２ｂは外部情報１８１及び通信回線情報１９１を用いて要求回線数２０１を満たす未使用回線が有るか否かを判断する。
ここでは図１７に示すように、エリアＣに属する移動局９が通話・データ回線ｆ１及び通話・データ回線ｆ２を使用しているため、未使用回線が存在しないと判断し、ステップＳ１５に進む。
要求回線数２０１を満たす未使用回線が存在した場合、ステップＳ１３からステップＳ１４に進み未使用回線を割り当てることとなる。
【００５２】
ステップＳ１５では、回線制御装置１２ｂは要求回線数２０１を満たす無線干渉範囲外に割り当て可能な通信回線が有るか否かを判定する。ここでは図１７に示すように、移動局９が属するエリアＣは、通信要求１７１ｂを出している移動局１が属するエリアＡとは隣接しておらず、無線干渉範囲外である。
したがって、回線制御装置１２ｂは、通話・データ回線ｆ１，ｆ２の２回線が無線干渉範囲外であり割り当て可能な通信回線であると判断し、ステップＳ１６に進む。
要求回線数２０１を満たす無線干渉範囲外に割り当て可能な通信回線が無い場合、ステップＳ１５からステップＳ１８に進む。ステップＳ１８に関しては後述する。
【００５３】
続いて、ステップＳ１６で、回線制御装置１２ｂは通信要求１７１ｂを出力している移動局及び無線干渉範囲外であると判断した移動局のそれぞれの在線位置情報及び走行経路情報を確認することで、無線干渉範囲外であると判断した移動局が今後無線干渉するか否かを判断する。
ここでは図１７に示すように移動局９及び移動局１は、互いに同じ進行方向である右へ向かって走行しているため、今後無線干渉しないと判断し、ステップＳ１７に進む。
なお、互いに向かい合った進行方向で走行している場合は、今後接近する若しくはすれ違う可能性があるので、無線干渉すると判断し、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８に関しては後述する。
【００５４】
次に、ステップＳ１７で、回線制御装置１２ｂは制御用回線ｆ０を用いて無線干渉範囲外の割り当て可能な通信回線を割り当てる制御指示１７２ｂを出力する。
ここでは図１８に示すように、回線制御装置１２ｂは、移動局１に今後も無線干渉しないため通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用するよう制御指示１７２ｂを制御用回線ｆ０を用いて出力する。その結果、移動局１と基地局５との間には通話・データ回線ｆ１，ｆ２が割り当てられる。
【００５５】
図１９は、ステップＳ２１の終了した結果の通信回線の使用状況を示している。エリアＣに属する移動局９が通話・データ回線ｆ１，ｆ２を用いて基地局１１及び中央装置１３を介し指令卓１４及びデータサーバ１５と通信しており、エリアＡに属する移動局１が通話・データ回線ｆ１，ｆ２を用いて基地局５及び中央装置１３を介し指令卓１４及びデータサーバ１５と通信している状況となっている。
【００５６】
次に、要求回線数２０１には足りないものの割り当て可能な通信回線のみ割り当てる処理に至る前提となる通信回線の使用状況の別の例を説明する。
図２０は、図１５のフローチャートのスタートのステップＳ１０での通信回線の使用状況の別の例を示している。図２０に示すように、移動局１は、通話・データ回線ｆ１を使用し、基地局５及び中央装置１３を介して指令卓１４と通信している。移動局９は、通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用し、基地局１１及び中央装置１３を介して指令卓１４又はデータサーバ１５と通信をしているとする。なお、移動局３，６はいずれも通信していないとする。
【００５７】
次に、各移動局のいずれかが新規の通信要求１７１ｂを制御用回線ｆ０を用いて回線制御装置１２ｂに出力するとする。ここでは図２１に示すように、移動局３が制御用回線ｆ０を用いて指令卓１４との新規の通信要求１７１ｂを出力するとする。
ステップＳ１１では回線制御装置１２ｂは、各移動局のいずれかから新規の通信要求１７１ｂが有るか否かを判断する。この別の例では移動局３から指令卓１４との新規の通信要求１７１ｂが有るのでステップＳ１２に進む。
【００５８】
ステップＳ１２で、回線制御装置１２ｂは通信要求１７１ｂを受信すると、通信要求１７１ｂの内容に応じた通信回線の要求回線数２０１を通信容量情報２１１と通信要求１７１ｂに付加された移動局が必要とする通信容量の値とを用いて算出する。ここでは図２１に示すように、回線制御装置１２ｂは、通信要求１７１ｂを受信すると、通信容量情報２１１と通信要求１７１ｂに付加された移動局３が必要とする通信容量の値とを用いて、通信要求１７１ｂに応じた要求回線数２０１を例えば２回線として算出する。
【００５９】
次に、ステップＳ１３で、回線制御装置１２ｂは外部情報１８１及び通信回線情報１９１を用いて、要求回線数２０１を満たす未使用回線が有るか否かを判断する。
ここでは図２１に示すように、回線制御装置１２ｂは、エリアＣに属する移動局９は通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用しており、エリアＡに属する移動局１は通話・データ回線ｆ１を使用しているため、未使用回線が存在しないと判断し、ステップＳ１５に進む。
要求回線数２０１を満たす未使用回線が存在した場合、ステップＳ１３からステップＳ１４に進み未使用回線を割り当てることとなる。
【００６０】
続いて、ステップＳ１５では、回線制御装置１２ｂは要求回線数２０１を満たす無線干渉範囲外に割り当て可能な通信回線が有るか否かを判定する。ここでは図２１に示すように、移動局９が属するエリアＣは、通信要求１７１ｂを出力している移動局３が属するエリアＡとは隣接しておらず、無線干渉範囲外である。また、通信要求１７１ｂを出力している移動局３と同一のエリアＡに属している移動局１が通話・データ回線ｆ１を使用しているため、移動局３が移動局１と同一の通信回線を使用すると無線干渉を生じてしまう。
したがって、回線制御装置１２ｂは、無線干渉範囲外である移動局９が使用している通話・データ回線ｆ１，ｆ２のうち、無線干渉を生じる移動局１が通話・データ回線ｆ１を使用しているため、要求回線数２０１である２回線を満たす割り当て可能な通信回線が存在しないと判断し、ステップＳ１８に進む。
【００６１】
続いて、ステップＳ１８では、回線制御装置１２ｂは要求回線数２０１に満たないものの割り当て可能な通信回線が有るか否かを判断する。ここでは図２１に示すように、無線干渉範囲外の移動局９が使用している通話・データ回線ｆ１，ｆ２のうち、移動局１が通話・データ回線ｆ１を使用中であるため、もう一方の通話・データ回線ｆ２は割り当て可能であると判断する。したがって、割り当て可能な通信回線があると判断し、ステップＳ１９に進む。
割り当て可能な通信回線が存在しないと判断した場合、ステップＳ１８からステップＳ２０に進む。
【００６２】
ステップＳ１９では、回線制御装置１２ｂは通信要求１７１ｂを出力した移動局に制御用回線ｆ０を用いて割り当て可能な通信回線をすべて割り当てるよう制御指示１７２ｂを出力する。ここでは図２２に示すように、割り当て可能な通信回線を通話・データ回線ｆ２として通話・データ回線ｆ２を使用するよう制御指示１７２ｂを制御用回線ｆ０を用いて移動局３に出力する。その結果、移動局３と基地局５との間には通話・データ回線ｆ２が割り当てられる。
【００６３】
図２３は、ステップＳ２１の終了した結果の通信回線の使用状況を示している。エリアＣに属する移動局９が通話・データ回線ｆ１，ｆ２を用いて基地局１１及び中央装置１３を介し指令卓１４及びデータサーバ１５と通信している状況となっている。エリアＡに属する移動局１が通話・データ回線ｆ１を用いて基地局５及び中央装置１３を介し指令卓１４と通信している状況となっている。また、エリアＡに属する移動局３は通話・データ回線ｆ２を用いて基地局５及び中央装置１３を介し指令卓１４と通信している状況ととなっている。
【００６４】
続いて、未使用回線及び無線干渉範囲外の通信回線が存在せず割り当て可能な通信回線が存在しない処理に至る前提となる通信回線の使用状況のさらなる別の例を説明する。
図２３は、図１５のフローチャートのスタートのステップＳ０での通信回線の使用状況のさらなる別の例を示している。図２３に示すように、エリアＡに属する移動局１は通話・データ回線ｆ１を使用し、基地局５及び中央装置１３を介し指令卓１４又はデータサーバ１５と通信している。エリアＡに属する移動局３は通話・データ回線ｆ２を使用し、基地局５及び中央装置１３を介し指令卓１４と通信している。エリアＣに属する移動局９は通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用し、基地局１１及び中央装置１３を介し指令卓１４又はデータサーバ１５と通信している。
【００６５】
次に、各移動局のいずれかが新規の通信要求１７１ｂを制御用回線ｆ０を用いて回線制御装置１２ｂに出力するとする。ここでは図２４に示すように、移動局６が制御用回線ｆ０を用いて指令卓１４との新規の通信要求１７１ｂを出力するとする。
ステップＳ１１では回線制御装置１２ｂは、各移動局のいずれかから新規の通信要求１７１ｂが有るか否かを判断する。このさらなる別の例では移動局６から通信要求１７１ｂが有るのでステップＳ１２に進む。
【００６６】
ステップＳ１２で、回線制御装置１２ｂは通信要求１７１ｂを受信すると、通信要求１７１ｂの内容に応じた通信回線の要求回線数２０１を通信容量情報２１１と通信要求１７１ｂに付加された移動局が必要とする通信容量の値とを用いて算出する。ここでは図２４に示すように、回線制御装置１２ｂは、通信要求１７１ｂを受信すると、通信容量情報２１１と通信要求１７１ｂに付加された移動局６が必要とする通信容量の値とを用いて、通信要求１７１ｂに応じた要求回線数２０１を例えば２回線として算出する。
【００６７】
次に、ステップＳ１３で、回線制御装置１２ｂは外部情報１８１及び通信回線情報１９１を用いて、要求回線数２０１を満たす未使用回線が有るか否かを判断する。
ここでは図２４に示すように、エリアＣに属する移動局９が通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用しており、エリアＡに属する移動局１，３がそれぞれ通話・データ回線ｆ１，ｆ２を使用しているため、未使用回線が存在しないと判断し、ステップＳ１５に進む。
なお、要求回線数２０１を満たす未使用回線が存在したと判断した場合、ステップＳ１３からステップＳ１４に進み、未使用回線を割り当てることとなる。
【００６８】
続いて、ステップＳ１５では、回線制御装置１２ｂは無線干渉範囲外に要求回線数２０１を満たす割り当て可能な通信回線が有るか否かを判定する。ここでは図２４に示すように、移動局９が属するエリアＣは、通信要求１７１ｂを出力している移動局６が属するエリアＢとは隣接しており、無線干渉が生じる。また、同様に、移動局１，３が属するエリアＡは、通信要求１７１ｂを出力している移動局６が属するエリアＢとは隣接しており、無線干渉が生じる。
したがって、隣接していないエリアは存在しないため、回線制御装置１２ｂは、無線干渉範囲外に要求回線数２０１を満たす割り当て可能な通信回線が存在しないと判断し、ステップＳ１８に進む。
なお、無線干渉範囲外に要求回線数２０１を満たす割り当て可能な通信回線が存在した場合、ステップＳ１６に進む。
【００６９】
ステップＳ１８では、回線制御装置１２ｂは要求回線数２０１に満たないものの割り当て可能な通信回線が有るか否かを判断する。ここでは図２４に示すように、無線干渉範囲外で割り当て可能な通信回線及び未使用回線が存在しないため、割り当て可能な通信回線が存在しないと判断し、ステップＳ２０に進む。
【００７０】
ステップＳ２０では、回線制御装置１２ｂは通信要求１７１ｂを出した移動局に制御用回線ｆ０を用いて割り当て可能な通信回線が存在しないという制御指示１７２ｂを出力する。ここでは図２５に示すように、通信可能な通信回線が存在しないという制御指示１７２ｂを制御用回線ｆ０、基地局８及び中央装置１３を介して移動局６に出力する。その結果、移動局６にはいずれの通信回線も割り当てられない。
【００７１】
割り当て可能な通信回線が存在せず、通信回線が割り当てられなかったので、ステップＳ２１で終了した結果の通信回線の状況は、図１５のフローチャートのスタートのステップＳ１０の際の通信回線の使用状況と変わらない状況となる。ここでは図２３で示したスタートのステップＳ０の際の通信回線の使用状況となる。
【００７２】
本発明の実施の形態２では、回線制御装置１２ｂは中央装置１３とは別の装置として設けたが、回線制御装置１２ｂの機能を中央装置１３の機能の一部として、中央装置１３内に実装してもよい。
【００７３】
本発明の実施の形態２では、無線干渉範囲外の同一通信回線を割り当てる方式について述べた。これにより、鉄道のゾーン内で使用中の通信回線であっても無線干渉が生じない通信回線は割り当て可能となったので、通信回線を有効かつ効率的に使用することが可能となり、ユーザの利便性を向上させる効果が得られる。
【００７４】
また、複数の通信回線を使用することが可能であるため、各ユーザの通信容量を増加させることができ、ユーザの利便性の向上につながる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、割り当て可能な回線数を２回線としたが、さらに多数の回線数に増やしてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１、３、６、９  移動局
２、４、７、１０  列車
５、８、１１  基地局
１２ａ、１２ｂ  回線制御装置
１３  中央装置
１４  指令卓
１５  データサーバ
１６  運行管理システム
１７ａ、１７ｂ  割り当て制御部
１７１ａ、１７１ｂ  通信要求
１７２ａ、１７２ｂ  制御指示
１８１  外部情報
１９１  通信回線情報
１９２  通信回線更新情報
２０１  要求回線数
２１１  通信容量情報
１９１  通信回線情報
１９２  通信回線更新情報
１８  外部入力記憶部
１９  通信回線記憶部
２０  算出部
２１  通信容量記憶部
【図１】
2020057980.tif 000003
【図２】
2020057980.tif 000004
【図３】
2020057980.tif 000005
【図４】
2020057980.tif 000006
【図５】
2020057980.tif 000007
【図６】
2020057980.tif 000008
【図７】
2020057980.tif 000009
【図８】
2020057980.tif 000010
【図９】
2020057980.tif 000011
【図１０】
2020057980.tif 000012
【図１１】
2020057980.tif 000013
【図１２】
2020057980.tif 000014
【図１３】
2020057980.tif 000015
【図１４】
2020057980.tif 000016
【図１５】
2020057980.tif 000017
【図１６】
2020057980.tif 000018
【図１７】
2020057980.tif 000019
【図１８】
2020057980.tif 000020
【図１９】
2020057980.tif 000021
【図２０】
2020057980.tif 000022
【図２１】
2020057980.tif 000023
【図２２】
2020057980.tif 000024
【図２３】
2020057980.tif 000025
【図２４】
2020057980.tif 000026
【図２５】
2020057980.tif 000027