(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のルートに沿って移動する移動体に搭載した移動無線機と、前記ルートに沿って間隔を設けて複数設置され互いに隣合うもの同士で無線通信して送信元から末端まで中継しながら情報を伝達する複数の固定無線機とを備え、前記移動無線機と前記固定無線機が割当てられたタイムスロットで通信可能に時間同期された時分割多重アクセス方式で通信を行う無線通信ネットワークシステムにおいて、
前記移動無線機を前記移動体の前部と後部に配置して互いに通信可能とし、互いに無線通信可能な前記固定無線機間に存在する前記移動体によって前記固定無線機間の無線通信が阻害されるおそれがある場合に、前記固定無線機間の情報伝達を、前記移動体に搭載した前記２つの移動無線機で中継するように構成し、
通信ネットワークの通信動作の１周期中に、前記固定無線機間の情報伝達を前記２つの移動無線機で中継するための中継用通信時間帯として、複数のタイムスロットからなる中継用タイムスロットブロックを設け、中継動作指令が発生したときに前記中継用タイムスロットブロックにおいて、情報送信側の固定無線機に近い一方の移動無線機の情報受信動作と、前記一方の移動無線機から他方の移動無線機への通信動作と、情報受信側の固定無線機に対する前記他方の移動無線機の情報送信動作とを、割当てられたタイムスロットで時分割で行うことを特徴とする無線通信ネットワークシステム。
【請求項２】
前記通信ネットワークの通信動作の１周期を、複数のタイムスロットからなり連続番号を付した複数のウインドウに分割し、各ウインドウに前記中継用タイムスロットブロックを設け、前記複数の固定無線機を、送信元の固定無線機と当該送信元の固定無線機からの電波を受信可能な固定無線機とを１つのグループとし、各グループに１つのウインドウ番号を割当てると共に各グループに割当てるウインドウ番号が前記通信動作の１周期で一巡するようにして前記情報を中継伝送する構成とし、前記情報受信側の固定無線機は、前記中継動作指令を受信したとき、当該中継動作指令で送信許可されたウインドウ番号が割当てられたときのみ情報の送信を行う構成である請求項１に記載の無線通信ネットワークシステム。
【請求項３】
前記中継動作指令で送信許可するウインドウ番号を、少なくとも１つおきのウインドウ番号とする構成とした請求項２に記載の無線通信ネットワークシステム。
【請求項４】
前記移動体の移動ルートに、複数のルートが分岐・合流する分岐・合流点があるとき、各ルートに沿って配置された前記複数の固定無線機に対して前記中継用タイムスロットブロックにおいては、割当てる前記ウインドウ番号を各ルート毎に異ならせるようにした請求項２又は３に記載の無線通信ネットワークシステム。
【請求項５】
前記分岐・合流点に配置され前記複数のルートにおける情報伝送に共用される固定無線機は、前記中継用タイムスロットブロックにおいては、各ルートに在線する移動体のうちで最も近い移動体側の移動無線機の送信周波数に合わせて情報の受信用周波数を設定する構成とした請求項４に記載の無線通信ネットワークシステム。
【請求項６】
前記固定無線機が中継動作指令を受信したときは、前記中継用タイムスロットブロックにおける情報受信用周波数を、前記中継動作指令で指定された周波数に設定して移動無線機からの送信情報を待つ構成とした請求項１〜５のいずれか１つに記載の無線通信ネットワークシステム。
【請求項７】
移動体の位置情報及び速度情報に基づいて、移動体の在線区間が固定無線機間の通信が阻害され易い予め定めた区間であると判断したときに、該当する移動体の移動無線機及び当該移動体の前方と後方に位置する各固定無線機にそれぞれ前記中継動作指令を送信する構成とした請求項１〜６のいずれか１つに記載の無線通信ネットワークシステム。
【請求項８】
前記複数の固定無線機のいずれか１つに有線接続し前記固定無線機と前記移動無線機の通信の制御・管理を行う基地装置を備え、この基地装置が、前記固定無線機間の通信が遮断され易い予め定めた区間であると判断して前記中継動作指令を送信する構成とした請求項７に記載の無線通信ネットワークシステム。
【請求項９】
前記移動体に搭載した移動無線機が、自身及び他の移動体の位置情報、各固定無線機の位置情報に基づいて、前記中継動作指令を送信する構成とした請求項７に記載の無線通信ネットワークシステム。
【請求項１０】
移動体の前部と後部にそれぞれ配置した前記移動無線機を、互いに有線ケーブルで接続して有線通信する構成とした請求項１〜９のいずれか１つに記載の無線通信ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載した移動無線機と移動体の移動ルートに沿って設置され情報を順次中継して伝達する複数の固定無線機とを備え、これら無線機が時分割多重アクセス方式で通信を行う無線通信ネットワークシステムに関し、特に、互いに無線通信可能な固定無線機間で通信障害が発生し易い状況でも情報を確実に中継してネットワークを維持でき、しかも、低コストで実現可能な無線通信ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の無線通信ネットワークシステムとして、例えば鉄道線路上を移動する列車の制御に適用する特許文献１に記載されたような無線通信ネットワークシステムがある。特許文献１に記載された無線通信ネットワークシステムは、鉄道線路上を移動する列車の前後部に搭載され移動しながら無線通信する２台の列車無線機（移動無線機）と、鉄道線路に沿って所定距離を置いて設置され互いに隣合うもの同士で無線通信して情報を順次中継して伝達する複数個の沿線無線機（固定無線機）と、複数個の沿線無線機のうちの１個と有線ケーブルで接続され複数個の沿線無線機と列車無線機との通信の制御・管理を行う１個の制御局とを備え、各列車無線機及び沿線無線機が割当てられたタイムスロットのみ通信可能に時間同期された時分割多重アクセス方式で通信を行うようになっている。このように構築された無線通信ネットワークシステムは、１周期Ｔ（ｍｓ）をＮ個に分割したＴ／Ｎ（ｍｓ）で１回の送信を終わるように制御されている。Ｎはタイムスロット数である。
【０００３】
特許文献１に記載された時分割多重アクセス方式の無線通信ネットワークシステムの動作を簡単に説明する。尚、各沿線無線機は、隣の沿線無線機の発信する情報を受信できる距離間隔で配置されているものとする。
制御局ＳＣで作成された列車に対する制御指令が、有線ケーブルを介して第１の沿線無線機に送られる。第１の沿線無線機は、自分に割当てられた送信用タイムスロットの時間になったときに、受信した制御指令を第２の沿線無線機に無線で送信し、第２の沿線無線機は制御指令を同じタイムスロットで受信する。第２の沿線無線機は、自分に割当てられた送信用タイムスロットの時間になったときに、受信した制御指令をその隣の第３の沿線無線機に無線で送信する。以下、同様に沿線無線機間で送受信が行われ情報が順次中継されてこのネットワークの制御エリアの末端の沿線無線機まで伝達される。この情報の中継動作中に、沿線無線機の電波が届く位置に列車が存在すると、列車に搭載された列車無線機が最も近い沿線無線機の発信した情報を受信し、受信情報に自分宛の制御指令が含まれていればその制御指令を受信し、受信した制御指令に従って車上装置により列車の走行を制御する。
【０００４】
各列車無線機は、自身に割当てられた送信用タイムスロットの時間になったときに、列車からの情報を発信する。列車情報は、各列車無線機に一番近い所に位置する沿線無線機によって受信される。列車情報を受信した沿線無線機は、自身に割当てられた送信用タイムスロットの時間になった時に受信した列車情報を制御局の方向へ送信し、送信された列車情報は制御局との間に存在する沿線無線機で前述したように時分割で順次中継されて制御局ＳＣへ送られる。このように、制御局からの情報と列車からの情報の伝達方向は互いに逆方向となるので、各沿線無線機には少なくとも往復用に２つのタイムスロットが割当てられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１２１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような従来の無線通信ネットワークシステムにおいては、互いに隣合う沿線無線機同士で順次無線通信しながら情報を中継して行く伝播型ネットワークを構成しているので、この無線通信ネットワークを例えばトンネル内で用いる場合には、列車とトンネルとの間隙が小さくなり、その間隙を電波が伝播したときに減衰することが考えられる。また、各沿線無線機の各アンテナを列車の車高よりも低い位置に設置したような場合には、列車の前方と後方の沿線無線機のアンテナ同士が列車の陰に入って電波が受信され難くなることが考えられる。このように列車により無線伝搬路が阻害され互いに無線通信可能に配置された沿線無線機間に通信障害が発生すると、無線通信ネットワークは列車が存在する地点で切断されてしまう虞れがある。
【０００７】
特許文献１に記載された伝播型の無線通信ネットワークシステムでは、複数個の沿線無線機と１個の制御局とを有線ネットワークで接続した構成となっているため、前述した列車による無線通信ネットワークの切断という問題は生じない。しかしながら、複数個の沿線無線機を接続するための有線通信路を敷設することは、列車制御のような１つの無線通信ネットワークの制御エリアが極めて広範囲である場合には、それに係わる設備投資とその後の継続的なメンテナンスが必要となり、コスト面での負担が大きい。
【０００８】
本発明は前記問題点に着目してなされたもので、互いに無線通信可能な固定無線機間で通信障害が発生し易い状況でも情報を確実に中継してネットワークを維持でき、しかも、コスト面での負担が小さい無線通信ネットワーク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】
【０００９】
このため、本発明は、所定のルートに沿って移動する移動体に搭載した移動無線機と、前記ルートに沿って間隔を設けて複数設置され互いに隣合うもの同士で無線通信して送信元から末端まで中継しながら情報を伝達する複数の固定無線機とを備え、前記移動無線機と固定無線機が割当てられたタイムスロットで通信可能に時間同期された時分割多重アクセス方式で通信を行う無線通信ネットワークシステムにおいて、前記移動無線機を前記移動体の前部と後部に配置して互いに通信可能とし、互いに無線通信可能な前記固定無線機間に存在する前記移動体によって前記固定無線機間の無線通信が阻害されるおそれがある場合に、前記固定無線機間の情報伝達を、前記移動体に搭載した前記２つの移動無線機で中継するように構成し、通信ネットワークの通信動作の１周期中に、前記固定無線機間の情報伝達を前記２つの移動無線機で中継するための中継用通信時間帯として、複数のタイムスロットからなる中継用タイムスロットブロックを設け、中継動作指令が発生したときに前記中継用タイムスロットブロックにおいて、情報送信側の固定無線機に近い一方の移動無線機の情報受信動作と、前記一方の移動無線機から他方の移動無線機への通信動作と、情報受信側の固定無線機に対する前記他方の移動無線機の情報送信動作とを、割当てられたタイムスロットで時分割で行うことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成では、固定無線機は、互いに隣合うもの同士で無線通信することで、送信元の固定無線機から末端の固定無線機まで中間の固定無線機を中継して情報を伝達する。所定のルートに沿って移動する移動体に搭載した移動無線機は、固定無線機の情報中継中に通信可能な位置に存在する固定無線機から自身に対する情報を受信し、自身の情報を送信する。この移動無線機と複数の固定無線機の通信動作は、互いに時間同期された時分割多重アクセス方式で行われる。そして、互いに無線通信可能な固定無線機間の情報通信が移動体によって阻害される可能性があるような状況のときには、移動体の前部と後部の移動無線機のうち送信側の固定無線機に近い側の移動無線機で情報を受信して他方の移動無線機へ受信情報を送信し、他方の移動無線機から受信側の固定無線機へ無線送信することにより、固定無線機間の情報伝達を移動体の２つの移動無線機を利用して中継するようにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の無線通信ネットワークシステムによれば、互いに通信可能な２台の移動無線機を移動体に搭載して移動体の前部と後部に配置し、互いに無線通信可能な固定無線機間に移動体が存在するときに、固定無線機間の情報伝達を移動体の２台の移動無線機で中継可能な構成としたので、例えばトンネル内等のように進入した移動体によって互いに無線通信可能な固定無線機間の電波伝播が阻害されるような場合には、固定無線機間の情報伝達を移動無線機を利用して中継することができる。従って、互いに無線通信可能な固定無線機間の情報伝達が遮断されることがなく、ネットワークを維持することができ、ネットワークの信頼性を高めることができる。また、複数個の沿線無線機を接続するための有線通信路を敷設する必要がないので、設備投資やメンテナンス等にかかるコスト面での負担が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る無線通信ネットワークシステムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上実施形態の通信動作周期のフレーム構成の説明図である。
【図３】地上装置から列車側への制御情報の中継動作例の説明図である。
【図４】地上装置−列車間の情報伝送例の説明図である。
【図５】列車無線機による情報中継動作の概要を示す図である。
【図６】列車無線機による情報の中継動作タイミングの説明図である。
【図７】送信許可するウインドウを指定した場合の情報伝送制御の説明図である。
【図８】複数の列車経路で共通使用される沿線無線機の受信動作例の説明図である。
【図９】複数の列車経路で共通使用される沿線無線機の別の受信動作例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る無線通信ネットワークシステムの一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、本実施形態の無線通信ネットワークシステムは、移動体である列車１に搭載された２台の列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２と、拠点無線機ＳＲＳ１と、複数の沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７と、基地装置としての地上装置ＳＣと、を備えて構成される。
【００１４】
前記列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２は、列車１の前部と後部に配置され、列車１に搭載した車上装置（図示せず）に接続されると共に互いに通信可能であり、例えば本実施形態では有線通信可能に有線ケーブルで接続されており、移動しながら前記複数の沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７との間で各種情報を無線通信するもので、移動無線機に相当する。ここでは、列車無線機ＶＲＳ１が列車後部に配置され、列車無線機ＶＲＳ２が列車前部に配置されているものとする。
【００１５】
前記拠点無線機ＳＲＳ１は、例えば拠点駅に設けられ、地上装置ＳＣと有線ケーブル２で接続されており、地上装置ＳＣから列車１や沿線無線機への制御情報や制御指令を沿線無線機側へ無線送信し、列車１や沿線無線機から地上装置ＳＣへの情報を沿線無線機側から無線で受信する。
【００１６】
前記沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７は、列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２と各種情報を送受信するもので、列車１の移動ルートである鉄道線路に沿って間隔を置いて複数個設置され、互いに隣合うもの同士で無線通信して情報を中継しながら伝達する伝播型の無線機である。ここで、拠点無線機ＳＲＳ１と沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７が固定無線機に相当する。これら固定無線機の間隔は、例えば２つ先の無線機まで電波が到達するような間隔で配置する。
【００１７】
前記地上装置ＳＣは、この通信ネットワーク内の２台の列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２、拠点無線機ＳＲＳ１及び複数の沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７の通信を制御・管理するものであり、例えばコンピュータ（ＣＰＵ）を有して構成されている。
【００１８】
かかる構成の本実施形態の無線通信ネットワークシステムの通信制御方式は、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）方式とし、送信元の無線機から末端の無線機まで中間の無線機で情報を中継しながら情報を伝達する。また、互いに無線通信可能な沿線無線機間で通信障害が発生し易い状況、例えばトンネル内等では、沿線無線機間に列車１が存在するときに、沿線無線機間の情報伝達を、地上装置ＳＣ又は列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２からの中継動作指令により列車１に搭載した２つの列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２で中継して行う。本実施形態の無線通信ネットワークシステムは、図２に示す１つのフレームを１周期として通信動作を周期的に行い、各無線機は、１フレームにおいて、地上装置ＳＣによって割当てられた所定のタイムスロット（以下、ＴＳとする）の時のみ、送信動作又は受信動作が可能なように制御される。
【００１９】
前記フレームの構成を簡単に説明する。
１フレームは、複数、例えば１０個のウインドウＷ０〜Ｗ９（図２ではｗｉｎｄｏｗで示す）に分割し、各ウインドウＷ０〜Ｗ９は複数のタイムスロットブロック（以下、ＴＳブロックとする）、例えば、列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２と通信対象の沿線無線機ＷＲＳ間の測距を行うための測距ＴＳブロック、列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２が送信元になるＶＲＳ送信ＴＳブロック、各無線機の送受信動作の同期をとるための同期ＴＳブロック、拠点無線機ＳＲＳ１及び沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７が送信元となるＷＲＳ送信ＴＳブロック、及び、列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２からの情報送信により中継動作を行うための中継用タイムスロットブロックであるＶＲＳ中継用ＴＳブロックに分割して構成する。更に、各ＴＳブロックはそれぞれ所定数のＴＳで構成する。そして、前記ＶＲＳ中継用ＴＳブロックを設けたことにより、互いに無線通信可能な沿線無線機ＷＲＳ間の情報伝達を列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２を介して中継可能にしている。
【００２０】
次に、本実施形態の無線通信ネットワークシステムにおける通信動作について説明する。
まず、沿線無線機間が正常に通信できる区間における地上装置ＳＣと列車１との間の本来の情報中継動作について説明する。
地上装置ＳＣは、制御対象の列車に対する制御情報を送信するウインドウ番号を各列車毎に割当てると共に、列車からの列車情報を送信するウインドウ番号を各列車毎に割当て、列車制御用の制御情報と共に拠点無線機ＳＲＳ１に送信する。ここで、制御情報の送信方向（以下、＋方向（プラス方向）とする）と列車１からの列車情報の送信方向（以下、−方向（マイナス方向）とする）は互いに逆方向であり、制御情報送信用は＋（プラス）のウインドウ番号であり、列車情報送信用は−（マイナス）のウインドウ番号であり、時間的に異なるものである。また、列車１が列車情報を送信するウインドウ番号の割当てに関しては、地上装置ＳＣが既に入手している各列車の位置情報及び速度情報に情報伝播時間等を加味して、各列車と各固定無線機との位置関係を把握し、列車１が列車情報を時間的に最も早く送信できるタイミングのウインドウ番号を割当てる。こうすることにより、送信待ちの時間が短縮でき情報の伝送効率を高めることができる。
【００２１】
地上装置ＳＣから情報を受信した拠点無線機ＳＲＳ１は、制御情報の送信に割当てられたウインドウ番号になったタイミングで当該ウインドウ内のＷＲＳ送信ＴＳブロックの所定ＴＳで沿線無線機ＷＲＳ１に制御情報を送信する。中間の各沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ６も、前記割当てられたウインドウ番号になったタイミングで同様にして制御情報を送信して中継し、末端の沿線無線機ＷＲＳ７まで送信する。
【００２２】
列車１は、沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７間で中継送信されている地上装置ＳＣからの送信情報を、最寄りの沿線無線機から受信し、受信した情報が自分宛であれば車上装置に送る。また、列車情報の送信用として自身に割当てられたウインドウ番号になったタイミングで当該ウインドウ内のＶＲＳ送信ＴＳブロックの所定ＴＳで列車情報を送信し、受信した沿線無線機では地上装置ＳＣからの制御情報の伝達方向とは逆方向に列車情報を中継して地上装置ＳＣまで伝達する。
【００２３】
図３に、拠点無線機が１台、沿線無線機が７台の場合のＷＲＳ送信ＴＳブロックにおける地上装置ＳＣから列車１側への制御情報の中継動作の例を示す。尚、送信元の無線機からの電波が２つ先の無線機まで到達するものとする。
図３において、ＴＳ０では、拠点無線機ＳＲＳ１が送信元となって制御情報を送信（図中、Ｓで示す）し、沿線無線機ＷＲＳ１、ＷＲＳ２で受信（図中、Ｒで示す）される。次のＴＳ１では、沿線無線機ＷＲＳ１が拠点無線機ＳＲＳ１から受信した制御情報を送信し、沿線無線機ＷＲＳ２、ＷＲＳ３で受信される。次のＴＳ２では、沿線無線機ＷＲＳ２が拠点無線機ＳＲＳ１と沿線無線機ＷＲＳ１から受信した制御情報をチェックして一致していれば正しい情報と判断してその制御情報を送信し、沿線無線機ＷＲＳ３、ＷＲＳ４で受信される。次のＴＳ３では、拠点無線機ＳＲＳ１が新たな制御情報を送信し、沿線無線機ＷＲＳ１、ＷＲＳ２で受信される。このようにして、拠点無線機ＳＲＳ１から送信された制御情報が末端の沿線無線機ＷＲＳ７まで中間の沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ６で中継されて伝達される。また、拠点無線機ＳＲＳ１からは、規則性をもって例えば３ＴＳ毎に制御情報が送信されるので、拠点無線機ＳＲＳ１及び各沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７は、３ＴＳ間隔で同じ動作を行う。３ＴＳ毎に拠点無線機ＳＲＳ１から送信する制御情報は、それぞれ異なるものでもよいし、情報の信頼性を高めるために同一の情報を複数回送信するようにしてもよい。また、２つ先の無線機まで制御情報が受信できるように無線機を配置することで、２つ先までの無線機が同時故障しない限り、ネットワークシステムはダウンせず、正常な通信を確保でき、無線通信ネットワークシステムの信頼性が向上する。尚、図３では地上装置ＳＣから列車１への情報伝送例を示したが、前述したように列車１から地上装置ＳＣへ逆方向に列車情報を伝送する必要があるので、同じウインドウ番号において、拠点無線機ＳＲＳ１及び各沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７には、地上装置ＳＣからの制御情報送信用ＴＳと列車１からの列車情報送信用ＴＳの２つのＴＳが割当てられている。従って、実際には拠点無線機ＳＲＳ１及び各沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７は、６ＴＳ間隔で同じ動作を繰返すことになる。
【００２４】
そして、例えば３つの無線機を１つのグループ（図３中、太線で囲まれた無線機グループ）とし、各グループ毎に地上装置ＳＣにより図２に示す１つのウインドウ番号を割当てるようにしている。即ち、ウインドウが１０個であれば図２のように例えば番号Ｗ０〜Ｗ９を付し、このウインドウ番号を指定することで、各グループの無線機は、自分の割当てられたウインドウ番号になったタイミングでそのウインドウ番号におけるＷＲＳ送信ＴＳブロックの所定ＴＳで送信動作を行う。また、例えば４つの周波数ｆ１〜ｆ４を設定して連続するウインドウ番号にそれぞれ割当てることで、隣合うウインドウ番号で使用する周波数を異ならせて混信を防止するようにしている。
【００２５】
図４に、地上装置−列車間の情報伝送例を示す。尚、図４は、１フレーム内のウインドウ数が１３個で、沿線無線機ＷＲＳ５とＷＲＳ６との間に列車１が在線にするものとし、地上装置ＳＣにより、列車１への制御情報の送信にウインドウＷ９を割当て、列車１に対して列車情報の送信にウインドウＷ１２を割当てた場合の例である。ここで、地上装置ＳＣからの制御情報は図４の右方向（＋方向）に中継し、列車からの列車情報は図４の左方向（−方向）に中継し、中継方向が逆方向である。このため、前述したように拠点無線機ＳＲＳ１及び各沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７には送信用に＋方向のＴＳと−方向のＴＳの２つのＴＳが割当てられており、ウインドウ番号についても地上装置ＳＣから列車１に対する制御情報の送信には＋方向のウインドウ番号を指定し、列車１から地上装置ＳＣに対する列車情報の送信には−方向のウインドウ番号を指定する。従って、図４では、地上装置ＳＣから列車１に対する制御情報の送信に指定したウインドウ番号は＋方向のウインドウ番号Ｗ９であり、列車１から地上装置ＳＣに対する列車情報の送信に指定したウインドウ番号は−方向のウインドウ番号Ｗ１２である。
【００２６】
図４から分かるように、ウインドウ番号Ｗ０〜Ｗ１２は情報の伝播と共に＋方向のウインドウ番号は＋方向に、−方向のウインドウ番号は−方向にそれぞれずれていく。このように、拠点無線機ＳＲＳ１や各沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７に割当てるウインドウ番号をずらすことによって制御情報や列車情報が中継され伝送される。拠点無線機ＳＲＳ１や各沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７に割当てるウインドウ番号は１フレームで一巡する。従って、１フレームが地上装置ＳＣから列車１への制御情報及び列車１から地上装置ＳＣへの列車情報の伝送周期となる。
【００２７】
次に、本発明の無線通信ネットワークシステムの特徴である列車無線機を利用した情報の中継動作について説明する。
本実施形態の無線通信ネットワークでは、例えば、地上装置ＳＣが、列車からの位置情報及び速度情報に基づいて、当該列車の在線区間が、トンネル内等のような在線する列車が邪魔して互いに無線通信可能な沿線無線機間の無線通信が阻害される虞れがある区間と判断したときに、列車無線機を利用した中継動作指令を送信する。そして、地上装置ＳＣからの指令に基づいて、図２に示すフレーム内のＶＲＳ中継用ＴＳブロックにおいて、列車１の前後部に搭載した２台の列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２を利用して情報を中継するようにしている。尚、列車１の列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２を利用した中継動作指令の送信は、地上装置ＳＣではなく、列車が主体となって行う構成でもよい。例えば、列車に搭載した列車無線機ＶＲＳ１又はＶＲＳ２が、自身及び周囲の他の列車から位置情報や速度情報を取得し、また予め各沿線無線機の位置情報を保持しておき、これら情報に基づいて送信する。
【００２８】
図５は、地上装置ＳＣ側から制御情報を送信する場合について、列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２による中継動作の概要を示す図である。尚、列車１は図の右方向に進行するものとする。沿線無線機ＷＲＳ１から沿線無線機ＷＲＳ２へ向けて送信された情報は、図中に（１）→（２）→（３）→（４）→（５）で示すように、沿線無線機ＷＲＳ１→沿線無線機ＷＲＳ２→列車無線機ＶＲＳ１→列車無線機ＶＲＳ２→沿線無線機ＷＲＳ３→沿線無線機ＷＲＳ４の順で伝送される。列車無線機ＶＲＳ１から列車無線機ＶＲＳ２へは有線ケーブルで送信される。
【００２９】
図６は、列車無線機を利用した場合の中継動作タイミング例を示す図である。
図６に基づいて列車無線機を利用した場合の中継動作について具体的に説明する。図６は、互いに無線通信可能な沿線無線機ＷＲＳ４とＷＲＳ５の間に列車１が在線する場合の例である。各沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７は、前述したようにＷＲＳ送信用ＴＳブロックにおける＋方向（図中右方向）の送信用に割当てられたウインドウ番号において３ＴＳ毎に情報を送信し割当てられるウインドウ番号が切替わる。沿線無線機ＷＲＳ４とＷＲＳ５の間に列車１が在線しない場合は、沿線無線機ＷＲＳ１からウインドウＷ０のＴＳ１で送信されたデータＣＭＤ０及び次のウインドウＷ１のＴＳ１で送信されたデータＣＭＤ１は、それぞれ図中の鎖線のような伝達タイミングで順次中継伝送されて末端の沿線無線機ＷＲＳ７に到達する。尚、前述したように、各無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７の送信タイミングに合わせてウインドウ番号Ｗは、時間と共にずれる。従って、データＣＭＤ０はウインドウＷ０において伝達され、データＣＭＤ１はウインドウＷ１において伝達される。
【００３０】
沿線無線機ＷＲＳ４とＷＲＳ５の間に列車１が在線する場合では、沿線無線機ＷＲＳ３とＷＲＳ４の各送信タイミングで送信されたウインドウＷ０に挿入されたデータＣＭＤ０（沿線無線機ＷＲＳ１からウインドウＷ０のＴＳ１で送信されたデータ）を列車無線機ＶＲＳ１で受信する。沿線無線機ＷＲＳ４からデータＣＭＤ０を受信した列車無線機ＶＲＳ１は、ウインドウＷ０における所定ＴＳで有線ケーブルを介して列車無線機ＶＲＳ２へデータＣＭＤ０を送信し、列車無線機ＶＲＳ２は同じくウインドウＷ０におけるＶＲＳ中継用ＴＳブロックの所定ＴＳで沿線無線機ＷＲＳ５へデータＣＭＤ０を無線送信する。列車無線機ＶＲＳ２からデータＣＭＤ０を受信した沿線無線機ＷＲＳ５は、自身の送信タイミングになるまでデータＣＭＤ０を保持し、ウインドウＷ０におけるＷＲＳ送信タイムスロットブロックにおける自身の送信タイミング、即ち、ウインドウＷ１に挿入された次のデータＣＭＤ１を送信するタイミングで列車無線機ＶＲＳ２から受信した情報ＣＭＤ０を送信するようになる。従って、列車無線機を利用して情報を中継動作する場合、１ウインドウ分遅延して情報を送信することになる。ここで、列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２による中継動作中においては、地上装置ＳＣの中継動作指令によって指定した列車無線機ＶＲＳ１の受信用周波数や列車無線機ＶＲＳ２の送信用周波数に合わせて、沿線無線機ＷＲＳ４の送信用周波数や沿線無線機ＷＲＳ５の受信用周波数を設定する。尚、地上装置ＳＣから列車無線機ＶＲＳ１の受信用周波数や列車無線機ＶＲＳ２の送信用周波数を指定する場合、後述するように予め定めた周波数パターンを指定する。
【００３１】
また、本実施形態の無線通信ネットワークシステムでは、列車１がトンネルに進入した場合等、地上装置ＳＣからの中継動作指令で列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２による情報の中継制御を実行する場合、列車１の在線位置に応じて地上装置ＳＣから列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２と通信する各沿線無線機を指定すると共に、列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２に各沿線無線機との通信用として周波数パターンを指定する。周波数パターンは、列車毎に異なる周波数パターンを割当てるが、列車と列車の間の区域、即ち、先行列車の後部の列車無線機ＶＲＳ１と後続列車の前部の列車無線機ＶＲＳ２の通信用周波数パターンは同じとする。ここで、周波数パターンとしては、例えば４つのパターンを設定し、各周波数パターンは、４つの周波数を所定時間間隔（例えば０．５秒）で順次切替える。各周波数パターンの４つの周波数は同じであるが、切替える順序を異ならせ、同じ時刻では各周波数パターンで周波数が異なるようにしている。
【００３２】
かかる本実施形態の無線通信ネットワークシステムによれば、トンネル内等のように列車が邪魔して互いに無線通信可能な沿線無線機間の無線通信が阻害される虞れがあるときでも、列車１に搭載した列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２を利用して、沿線無線機間に情報を伝達できるので、沿線無線機間で通信障害が生じてもネットワークを維持でき、確実に情報を中継伝送でき、無線通信ネットワークの信頼性を向上できる。また、多数の沿線無線機を接続するための有線通信路を敷設する必要がないので、設備投資とその後の継続的なメンテナンスが不要である。従って、列車制御のような１つの無線通信ネットワークの制御エリアが極めて広範囲である場合でも、コスト面での負担が小さくて済む。
【００３３】
ところで、列車無線機を利用した中継動作中に、列車を挟んで互いに無線通信可能な沿線無線機間で列車を飛び越えて無線通信が行われてしまう場合もある。図６の例では沿線無線機ＷＲＳ４からの送信情報（例えばデータＣＭＤ０）が直接沿線無線機ＷＲＳ５で受信された場合である。このような場合、沿線無線機ＷＲＳ５は同じデータＣＭＤ０を重複して受信し、直接受信したデータＣＭＤ０は本来の伝送タイミングで送信し、列車無線機ＶＲＳ２から受信した同じデータＣＭＤ０を、前述したように、１ウインドウ分遅延して送信することになる。
【００３４】
かかる同一データの重複伝送を防止するため、列車無線機による中継制御指令を受信した沿線無線機は、中継制御中において、直接受信したデータＣＭＤ０を送信しないよう制御するシステム構成にするとよい。例えば、列車無線機による中継制御指令を受信した沿線無線機にあっては、本来の送信タイミングで送信可能なデータを受信した場合、沿線無線機側で、列車無線機により遅延された情報ではないと判断し、ＷＲＳ送信ＴＳブロックの送信用に割当てられた所定ＴＳで当該受信データの送信を行わないように動作する。また、同一データの重複伝送を防止するための他のシステム構成として、情報の伝送方向に応じて送信タイミングを選択するシステム構成としてもよい。即ち、地上装置ＳＣ側から列車へ制御情報を伝送する情報伝送方向の場合、本来の送信タイミングで送信可能なデータを受信したときは遅延させずに送信を行い、列車無線機により遅延された遅延データを受信しても沿線無線機側で送信済みデータであると判断して送信しない。列車側から地上装置ＳＣへ列車情報を伝送する情報伝送方向の場合は、前述と同様にして、本来の送信タイミングで送信可能な受信データは遅延された情報ではないと判断して送信を行わず、中継制御指令による１ウインドウ分遅延したタイミングで送信を行う。
【００３５】
これにより、列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２による中継制御中において、同一の情報の重複伝送を防止でき、無駄な情報伝送動作を防止している。
【００３６】
また、前述したように、列車無線機を利用した情報中継制御動作では、列車以降の情報伝送において列車無線機ＶＲＳ１、ＶＲＳ２の中継動作により情報の伝送に１ウインドウ分の遅延が生じる。この場合、図６に示すように、沿線無線機ＷＲＳ５において次のウインドウＷ１に挿入されたデータＣＭＤ１の送信タイミングと重なり、データの衝突が生じる虞れが生じる。
【００３７】
このようなデータの衝突を防止するために、例えば、列車無線機による中継制御指令を受信した沿線無線機では、例えば、地上装置ＳＣから中継制御指令において各沿線無線機に対して送信を許可するウインドウを指定し、沿線無線機は送信許可されたウインドウでのみ送信するようなシステム構成にするとよい。例えば、送信許可するウインドウを１つおきに指定する。このような情報伝送制御による伝送動作の例を図７に示す。図７では、列車無線機による中継制御動作においては、各沿線無線機ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７についてウインドウＷ０とＷ２を送信許可ウインドウとして指定し、ウインドウＷ１については送信不可のウインドウとして指定する場合の例である。図７の場合、列車無線機ＶＲＳ２からデータＣＭＤ０を受信した沿線無線機ＷＲＳ５では、図６のように送信許可されていない受信直後のウインドウＷ１の送信タイミングでは送信せず、その後のウインドウＷ２の送信タイミングで列車無線機ＶＲＳ２からの受信データＣＭＤ０を送信する。尚、沿線無線機ＷＲＳ１からウインドウＷ２で送信されたデータについても同様に送信するウインドウをずらすようにする。これにより、列車無線機による中継制御動作による情報の伝送遅延に起因する情報の衝突問題を防止することができる。
【００３８】
尚、列車無線機による中継制御動作では、列車１台毎に１ウインドウの伝送遅延が生じる。このため、各沿線無線機は、列車無線機による中継制御中においては、地上装置ＳＣから列車側への情報伝送（図４の＋方向）については、地上装置ＳＣと自身との間に存在する列車本数から遅延させるべきウインドウ数を割出し、列車から地上装置ＳＣ側への情報伝送（図４の−方向）については、末端の沿線無線機と自身との間に存在する列車本数から遅延させるべきウインドウ数を割出し、送信許可されたウインドウ番号の中から送信ウインドウ番号を決定して情報を送信するようにする。
【００３９】
また、上述のように送信可能なウインドウ番号を指定して送信制御したとしても送信すべき情報が複数になる場合が考えられるので、このような場合には、優先順位を予め決めておき、優先順位の高い情報、例えば古い情報から優先的に順次、送信許可されたウインドウ番号で送信するように制御する。例えば、偶数のウインドウが送信許可ウインドウに指定されたとすると、優先順位の一番高い情報をウインドウ番号Ｗ０で送信したら、次に優先順位の高い情報は、ウインドウ番号Ｗ２で送信するようにする。この際、送信済みのウインドウ番号を記憶しておき、同じウインドウ番号に挿入された情報を複数回送信しないようにする。
【００４０】
複数の列車経路が分岐・合流する合流点において各列車経路で共通に使用される沿線無線機は、図８のように、互いの列車経路で列車１Ａと１Ｂが同じ区間に在線している場合（図８では、列車１Ａと１Ｂが共に各列車経路の沿線無線機ＷＲＳ４とＷＲＳ５の間の区間に在線している）、両列車経路から同時に情報が伝送される場合が考えられる。このような情報の同時受信を回避するため、互いの列車経路において、列車無線機による中継制御中のＶＲＳ中継用ＴＳブロックにおける送信許可ウインドウ番号を異ならせている。こうすることにより、列車１Ａ（又は列車１Ｂ）が情報送信するときには列車１Ｂ（又は列車１Ａ）は送信しないので、共通の沿線無線機ＷＲＳ７が互いの列車経路の情報を同時受信することはない。この場合、沿線無線機ＷＲＳ７は、中継制御指令に基づいて列車１Ａと列車１Ｂが送信するときのウインドウ番号を判別し、そのウインドウ番号に割当てられている周波数に合わせて受信を待つ。例えば、図８の例では、列車１Ａが送信するウインドウ番号のタイミングであれば、周波数Ｆ１で受信を待ち、列車１Ｂが送信するウインドウ番号のタイミングであれば、周波数Ｆ２で受信を待つ。
【００４１】
また、図９のように、互いの列車経路で列車１Ａと１Ｂが異なる区間に在線している場合、（図９では、列車１Ａは沿線無線機ＷＲＳ４とＷＲＳ５の間の区間に在線し、列車１Ｂは沿線無線機ＷＲＳ１とＷＲＳ２の間の区間に在線している）は、沿線無線機ＷＲＳ７は、中継制御指令に基づいて列車１Ａと列車１Ｂの位置を判断し、近い方の列車に対してＶＲＳ中継用ＴＳブロックで割当てられている周波数に合わせて受信を待てばよい。図９の例では、列車１Ａの周波数Ｆ１に合わせて受信を待つようにすればよい。
【００４２】
このように、複数の列車経路が分岐・合流する合流点において各列車経路で共通に使用される沿線無線機がある場合、列車無線機による中継制御時は、複数の列車経路に対してそれぞれ送信許可するウインドウ番号を異ならせて指定するようにすれば、複数の列車経路で共通に使用される沿線無線機が、複数の列車経路から情報を同時受信することを回避できる。
【００４３】
尚、本実施形態では、沿線無線機を７台として説明したが、沿線無線機の設置台数はこれに限るものでないことは言うまでもなく、移動体の制御エリアの長さに応じて沿線無線機の台数を増減するものである。
【００４４】
また、列車の前後に搭載した列車無線機間の通信形態は、本実施形態のように互いに有線ケーブルで接続して有線通信する構成に限らず、無線で通信する構成でもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１    列車
ＳＣ    地上装置
ＳＲＳ１    拠点無線機
ＷＲＳ１〜ＷＲＳ７    沿線無線機
ＶＲＳ１、ＶＲＳ２    列車無線機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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