(57)【要約】【課題】  移動局が高速で移動する場合であっても、良好な無線通信が可能な移動光通信システム、及び移動光通信方法を提供する。【解決手段】  移動光通信システム１は、光信号９の送受信を行う空間光伝送装置２１を有する移動局２と、それぞれ光信号９の送受信を行う空間光伝送装置３１を有する複数の基地局３と、基地局３及び外部通信システム７の間で通信を中継する中継ノード４と、複数の基地局３のうちで通信がＯＮ状態とされる基地局を切換える光スイッチ５とを備える。移動局２は、光信号９として試験信号を送信し、光スイッチ５は、試験信号を受信している基地局３をＯＮ状態とするとともに、基地局３が切換わる際に、試験信号を同時に受信している隣接する２つの基地局３をＯＮ状態とする。【選択図】  図１
2005229542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を用いて無線通信を行う移動光通信システムであって、
光信号の空間光伝送による送受信を行う空間光伝送手段を有する移動局と、
互いに異なる位置に所定の配置関係によって配置され、それぞれ光信号の空間光伝送による送受信を行う空間光伝送手段を有する複数の基地局と、
前記複数の基地局に対して所定の通信路を介して接続され、前記基地局及び外部通信システムの間で通信を中継する中継局と、
前記移動局、及び前記中継局の間で、前記複数の基地局のうちで通信がＯＮ状態とされる基地局を切換える基地局切換え手段とを備え、
前記移動局は、前記光信号として試験信号を送信し、前記基地局切換え手段は、前記試験信号を受信している基地局をＯＮ状態とするとともに、前記基地局が切換わる際に、前記試験信号を同時に受信している隣接する２つの基地局をＯＮ状態とすることを特徴とする移動光通信システム。
【請求項２】
前記移動局は、前記試験信号を常時または所定の時間間隔で送信することを特徴とする請求項１記載の移動光通信システム。
【請求項３】
前記基地局切換え手段は、前記複数の基地局のそれぞれに直接接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の移動光通信システム。
【請求項４】
前記複数の基地局は、前記中継局から通信路を介して順に接続されており、前記基地局切換え手段は、前記複数の基地局のそれぞれに設置された通信路切換え手段によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の移動光通信システム。
【請求項５】
光信号を用いて無線通信を行う移動光通信方法であって、
光信号の空間光伝送による送受信を行う移動局が、前記光信号として試験信号を送信する送信ステップと、
互いに異なる位置に所定の配置関係によって配置され、それぞれ光信号の空間光伝送による送受信を行う複数の基地局によって前記試験信号を受信する受信ステップと、
前記移動局と、前記複数の基地局に対して所定の通信路を介して接続され、前記基地局及び外部通信システムの間で通信を中継する中継局と、の間で、前記複数の基地局のうちで通信がＯＮ状態とされる基地局を切換える基地局切換えステップとを備え、
前記基地局切換えステップにおいて、前記試験信号を受信している基地局をＯＮ状態とするとともに、前記基地局が切換わる際に、前記試験信号を同時に受信している隣接する２つの基地局をＯＮ状態とすることを特徴とする移動光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動光通信システム、及び移動光通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速移動中でも大容量のデータ通信を可能にする通信システムの実用化が期待されている。これに伴い、近年、時速１００ｋｍ程度の速度で移動する車両において、携帯電話（例えば、第３世代通信方式であるＷ−ＣＤＭＡ方式を採用した携帯電話）や無線ＬＡＮ等を用いた無線通信が試みられている。将来的には、さらに高速で走行する新幹線との無線通信の実用化において需要が見込まれる。また、２０１０年の本格運用を目標に開発中の第４世代通信方式を採用する携帯電話には、モビリティの更なる向上が期待されている。
【特許文献１】特開平５−３３６１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の技術では、無線通信に用いられる電波の波長が数ｃｍであるために多重反射や回折による雑音（フェージング）の発生が避けられず、通信が途切れがちになると考えられる。また、同じ周波数帯域を用いる電波が多く存在することによる混信などにより、無線通信が良好に行えない可能性もある。さらに無線通信速度については、通信速度の上限が現在のところ数１０Ｍｂｐｓ程度と低速でありニーズを充分に満たせないなどの問題がある。
【０００４】
一方、無線通信システムを構築する技術として、空間光伝送技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、このような空間光伝送技術の移動通信への適用については、これまでに充分な検討はなされていない。
【０００５】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、移動局が高速で移動し、なおかつ基地局の切換えを伴う場合であっても、良好な無線通信を行うことが可能な移動光通信システム、及び移動光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】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明に係る移動光通信システムは、光信号を用いて無線通信を行う移動光通信システムであって、光信号の空間光伝送による送受信を行う空間光伝送手段を有する移動局と、互いに異なる位置に所定の配置関係によって配置され、それぞれ光信号の空間光伝送による送受信を行う空間光伝送手段を有する複数の基地局と、複数の基地局に対して所定の通信路を介して接続され、基地局及び外部通信システムの間で通信を中継する中継局と、移動局及び中継局の間で、複数の基地局のうちで通信がＯＮ状態とされる基地局を切換える基地局切換え手段とを備え、移動局は、光信号として試験信号を送信し、基地局切換え手段は、試験信号を受信している基地局をＯＮ状態とするとともに、基地局が切換わる際に、試験信号を同時に受信している隣接する２つの基地局をＯＮ状態とすることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る移動光通信方法は、光信号を用いて無線通信を行う移動光通信方法であって、光信号の空間光伝送による送受信を行う移動局が、光信号として試験信号を送信する送信ステップと、互いに異なる位置に所定の配置関係によって配置され、それぞれ光信号の空間光伝送による送受信を行う複数の基地局によって試験信号を受信する受信ステップと、複数の基地局に対して所定の通信路を介して接続され、基地局及び外部通信システムの間で通信を中継する中継局、及び移動局の間で、複数の基地局のうちで通信がＯＮ状態とされる基地局を切換える基地局切換えステップとを備え、基地局切換えステップにおいて、試験信号を受信している基地局をＯＮ状態とするとともに、基地局が切換わる際に試験信号を同時に受信している隣接する２つの基地局をＯＮ状態とすることを特徴とする。
【０００８】
上記した移動光通信システム及び移動光通信方法によれば、移動局と基地局との間での無線通信媒体として光信号を用いている。このように空間光伝送技術を移動通信に適用することにより、雑音の発生や混信の可能性などが低減されて、良好な通信条件で無線通信を行うことが可能となる。また、このように光信号を用いる無線通信では、その通信速度を例えば１Ｇｂｐｓ程度まで高速化することが可能である。
【０００９】
また、移動局に対して複数の基地局が設置されて構成される移動通信システムでは、１つの基地局が受け持つことができる範囲は限られており、移動局の移動に伴って基地局を順次切換える必要がある。このとき、基地局が切換わる際にも通信が途切れることがないように、シームレスな切換えを行うことが望ましい。これに対して、上記システムでは、移動局が試験信号を送信し、それを受信している基地局をＯＮ状態として通信を行うことにより、基地局の切換えを実現している。さらに、基地局が切換わる際に、２つの基地局を同時にＯＮ状態としている。これにより、通信が途切れることがないシームレスな切換えが実現される。
【００１０】
ここで、移動局は、試験信号を常時または所定の時間間隔で送信するのが好ましい。これにより、移動局の移動に伴って基地局が切換わる際に、基地局の切換えをより正確に行うことが可能となり、通信の途切れをより確実に防止できる。この結果、より良好な無線通信が可能となる。
【００１１】
また、基地局切換え手段は、複数の基地局のそれぞれに直接接続されていてもよい。これにより、基地局切換え手段を例えば中継局など１ヶ所に設置することができる。この結果、基地局切換え手段の管理が容易となる。
【００１２】
また、複数の基地局は、中継局から通信路を介して順に接続され、基地局切換え手段は、複数の基地局のそれぞれに設置された通信路切換え手段によって構成されてもよい。これにより、用意すべき通信路を少なくすることができ、システムを構成するためのコストや労力を低減することができる。さらに、試験信号を受信する複数の基地局のそれぞれに通信路切換え手段が設置されているため、試験信号を受信した基地局において通信をＯＮ状態とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、移動局が高速で移動する場合であっても、良好な無線通信を行うことが可能な移動光通信システム、及び移動光通信方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面とともに本発明による移動光通信システム、及び移動光通信方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明による移動光通信システムの第１実施形態の構成図である。また、図２は、図１に示した移動光通信システムにおける移動局及び基地局の構成を示すブロック図である。以下、図１及び図２を参照して、本実施形態の移動光通信システムの構成を説明する。
【００１６】
図１に示す通信システムは、通信媒体として光信号を用いて無線通信を行う移動光通信システムである。本システム１は、移動局２と、複数の基地局３と、中継局である中継ノード４と、光スイッチ５とを備えている。以下、移動光通信システム１の構成について、本システム１において行われる移動光通信方法とともに説明する。
【００１７】
移動局２は、例えば車両などの移動体に搭載されることにより、あるいは、操作者が移動することにより移動しつつ、光信号９によって無線通信を行う通信装置である。この移動局２には、光信号９の空間光伝送による送受信を行うための空間光伝送装置２１が設けられている。また、移動局２は、光信号９として通常の通信用の信号とは別に、試験信号（ＴＥＳＴ信号）を送信している。この試験信号は、後述するように基地局の切換えに用いられるものであり、好ましくは常時または所定の時間間隔で送信される。
【００１８】
このような移動局２に対し、複数の基地局３が、互いに異なる位置に所定の配置関係によって配置されている。これらの基地局３の配置関係については、好ましくは、１つの基地局３が移動局２との間で光信号９を送受信することが可能な地理的な範囲が順に重なりを有するように配置される。また、それぞれの基地局３には、移動局２と同様に、光信号９の空間光伝送による送受信を行うための空間光伝送装置３１が設けられている。これにより、基地局３は、所定範囲内に位置する移動局２から送信された試験信号を含む光信号９を受信する。
【００１９】
中継ノード４は、複数の基地局３に対して所定の通信路を介して接続され、基地局３、及び本移動光通信システム１とは別の外部通信システム７の間で通信を中継する中継局である。本実施形態においては、中継ノード４は、通信路６を介して複数の基地局３のそれぞれに１対１で直接接続されている。通信路６としては、例えば光信号を伝送させる光ファイバなどの光伝送路が用いられる。また、外部通信システムの例としては、インターネットが挙げられる。
【００２０】
また、中継ノード４には、光スイッチ５が設置されている。この光スイッチ５は、移動局２、及び中継ノード４の間で、複数の基地局３のうちで通信がＯＮ状態とされる基地局を切換える基地局切換え手段であり、上記した通信路６を介して複数の基地局３のそれぞれに直接接続されている。本移動光通信システム１においては、移動局２から送信されている試験信号を用いて、光スイッチ５による基地局の切換えが行われる。
【００２１】
すなわち、本実施形態においては、中継ノード４に対して、複数の基地局３のそれぞれから、受信している試験信号、または試験信号の受信の有無を示す指示信号が伝送されている。光スイッチ５は、基地局３からの信号に基づき、移動局２からの試験信号を受信している基地局３を通信可能な基地局として選択し、その基地局３の通信状態をＯＮ状態とする。さらに、光スイッチ５は、移動局２の移動に伴って基地局３が切換わる際に、光信号９としての試験信号を同時に受信している隣接する２つの基地局３、すなわち、切換え前に通信を行っていた基地局、及び切換え後に通信を行うこととなる基地局の２つの基地局３の通信をＯＮ状態とする。このとき、上記の隣接する２つの基地局３の通信が両方ともＯＮ状態になるように、基地局３の配置関係や移動局２からの光信号９の送信方法を、設定もしくは調整する。
【００２２】
続いて、本実施形態に係る移動光通信システム１における基地局の切換え動作について、図１及び図２を参照して説明する。図２は、移動局２及び基地局３の一構成例を概略的に示している。
【００２３】
図２に示す移動局２は、空間光伝送装置２１内に、基地局３へ光信号９２を送信する発光素子２２と、基地局３からの光信号９３を受信する受光素子２３とを備えている。また、基地局３は、空間光伝送装置３１と、中継ノード４及び光スイッチ５に対して通信を行うための通信インターフェース装置３４と、空間光伝送装置３１及び通信インターフェース装置３４の動作を制御するための通信制御装置３５とを備えている。さらに、基地局３は、空間光伝送装置３１内に、移動局２へ光信号９３を送信する発光素子３２と、移動局２からの光信号９２を受信する受光素子３３とを備えている。
【００２４】
まず、移動局２は、移動しつつ、基地局３へ発光素子２２から光信号９２として試験信号を送信する（送信ステップ）。この試験信号を、基地局３の空間光伝送装置３１が備える受光素子３３が受信する（受信ステップ）。次に、受光素子３３が試験信号を受信すると、通信制御装置３５は、通信インターフェース装置３４を介して、基地局３に接続された光スイッチ５に対して、試験信号または対応する指示信号が伝送されるように制御する。光スイッチ５は、基地局３から伝送された信号に基づき、試験信号を受信している基地局３の通信状態をＯＮ状態とすることで基地局の切換えを行う（基地局切換えステップ）。これにより、空間光伝送装置２１の発光素子２２及び受光素子２３のそれぞれが、空間光伝送装置３１の受光素子３３及び発光素子３２と、光信号９の送受信による無線通信を行うことが可能な状態となる。
【００２５】
また、上記３つのステップを経て移動局２の移動に伴って基地局３が切換わる際に、光信号９２としての試験信号を同時に受信している隣接する２つの基地局３、すなわち、切換え前に通信を行っていた基地局、及び切換え後に通信を行うこととなる基地局の２つの基地局３の通信状態を、光スイッチ５がＯＮ状態とする。
【００２６】
続いて、本実施形態による移動光通信システム及び移動光通信方法の効果について説明する。
【００２７】
図１に示した通信システム１及び移動光通信方法によれば、基地局３と移動局２との間での無線通信媒体として、光信号９を用いている。このように、光信号９という空間光伝送技術を本システム及び本通信方法のような移動通信に適用することにより、雑音の発生や混信の可能性などが低減されて、良好な通信条件で無線通信を行うことが可能となる。また、このように光信号９を用いる無線通信により、その通信速度を例えば１Ｇｂｐｓ程度まで高速化することが可能である。
【００２８】
また、複数の基地局を備える本システム及び本通信方法では、１つの基地局３が光信号９を受信することにより受け持つことができる範囲は限られている。しかしながら、移動局２が移動していく場合でも、それが送信した試験信号を受信している基地局３の通信をＯＮ状態として通信を行うことにより、基地局の切換えが可能となる。この結果、外部通信システム７及び移動中の移動局２の間の通信が実現できる。
【００２９】
さらに、移動局２の移動に伴って基地局３が切換わる際に、隣接する２つの基地局３の通信を、ＯＮ状態としている。これにより、基地局３の切換えがスムーズに行われるため、通信が途切れることがないシームレスな通信が可能となる。
【００３０】
このような移動光通信システムは、例えば、軌道に沿って移動する新幹線などの軌道固定型移動体に対して好適に適用することができる。この場合、複数の基地局３は、軌道に沿って所定の間隔で配置されている。そして、光スイッチ５は、軌道に沿って移動する移動局２の走行に合わせてアクティブな基地局を順次切換えていく。
【００３１】
移動局２は、上記の試験信号を常時または所定の時間間隔で送信するのが好ましい。これにより、移動局２の移動に伴って基地局３が切換わる際に、基地局３の切換えをより正確に行うことが可能となり、通信の途切れをより確実に防止できる。この結果、より良好な無線通信が可能となる。なお、所定の時間間隔とは、例えば０．１秒毎である。
【００３２】
光スイッチ５は、上記実施形態では、複数の基地局３のそれぞれに直接接続するとともに、中継ノード４に１ヶ所に設置されている。ここで、光スイッチ５は、中継ノード４とは別に設置してもよい。光スイッチ５は、例えば屋内に設置すれば、光スイッチ５の温度調整等が不要となり、管理が容易となる。また、光スイッチ５としては、通常の導波路型スイッチ素子、ファイバ型スイッチ素子、もしくはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）によるスイッチ素子を用いることができる。
【００３３】
また、通信路６としては、多芯ファイバ束を用いると便利である。
【００３４】
また、隣接する２つの基地局３から送信される光信号の波長は、干渉を避けるために、互いに異なる波長であるのが好ましい。さらに、移動局２から送信される光信号の波長についても、干渉を避けるために、上記の２つの基地局３からの光信号の波長と異なるのが、より好ましく効果的である。
【００３５】
次に、第２実施形態の移動光通信システム１及び移動光通信方法について説明する。図３は、本発明による移動光通信システムの第２実施形態の構成図である。以下、図３を参照して、本実施形態の移動光通信システム１の構成について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成についての説明は省略する。
【００３６】
複数の基地局３は、中継ノード４から光ファイバなどによる１本の通信路６ａを介して順に接続されている。複数の基地局３のそれぞれには、通信路切換え手段である光スイッチ５ａが設置されている。これらの光スイッチ５ａによって、基地局切換え手段が構成されている。
【００３７】
光スイッチ５ａは、移動局２と外部通信システム７とを結ぶ通信路を切換える手段である。すなわち、光スイッチ５ａは、移動局２からの光信号９としての試験信号を受信している基地局３において、移動局２及び中継ノード４の間の通信をＯＮ状態とする。また、光スイッチ５ａは、基地局３が切換わる際に上記試験信号を同時に受信している隣接する２つの基地局をＯＮ状態とする。
【００３８】
続いて、本実施形態に係る移動光通信システム１における基地局の切換え動作について、図３を参照して説明する。
【００３９】
まず、移動局２は、移動しつつ、基地局３へ光信号９として試験信号を送信する（送信ステップ）。ここで、試験信号を、基地局３の空間光伝送装置３１が受信する（受信ステップ）。次に、試験信号を受信した基地局３において、光スイッチ５ａが、移動局２及び中継ノード４の間の通信状態をＯＮ状態とする。これにより、移動局２及び外部通信システム７を結ぶ通信路が切換わる（基地局切換えステップ）。この結果、空間光伝送装置２１が、空間光伝送装置３１と、光信号９の送受信を行う。
【００４０】
また、上記３つのステップを経て、移動局２及び外部通信システム７を結ぶ通信路が切換わる際に、光信号９としての試験信号を同時に受信している隣接する２つの基地局３、すなわち、切換え前に通信を行っていた基地局、及び切換え後に通信を行うこととなる基地局の２つの基地局３の通信状態を、光スイッチ５がＯＮ状態とする。
【００４１】
続いて、本実施形態に係る移動通信光システム及び移動光通信方法の効果について説明する。
【００４２】
図３に示した本システム及び本通信方法では、移動局２が移動していく場合でも、それが送信した試験信号を受信している基地局３の通信をＯＮ状態として通信を行うことにより、基地局の切換えが可能となる。さらに、移動局２の移動に伴って基地局３が切換わる際に、隣接する２つの基地局３の通信を、ＯＮ状態としている。これにより、基地局３の切換えがスムーズに行われるため、通信が途切れることがないシームレスな通信が可能となる。
【００４３】
また、この構成によれば、通信路６ａは例えば１本で済むなど、用意すべき通信路６ａを少なくすることができ、システムを構成するためのコストや労力を低減することができる。さらに、光信号９として試験信号を受信する複数の基地局３のそれぞれに光スイッチ５ａが設置されているため、上記の試験信号を中継ノード４まで伝送する必要がない。これにより、上記の試験信号を受信した基地局３の通信をＯＮ状態とすることができ、通信の途切れをより確実に防止することができる。
【００４４】
本発明による移動光通信システム及び移動光通信方法は、上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、第２実施形態における光スイッチ５ａは、基地局切換えステップにおいて、試験信号としての光信号９の受信に伴う中継ノード４からの命令信号で、移動局２及び中継ノード４の間の通信をＯＮ状態とし、通信路６を切換えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、移動局が高速で移動する場合であっても、良好な無線通信が可能な移動光通信システム、及び移動光通信方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による移動光通信システムの第１実施形態の構成図である。
【図２】図１に示した移動光通信システムにおける移動局及び基地局の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明による移動光通信システムの第２実施形態の構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…移動光通信システム、２…移動局、２１，３１…空間光伝送装置、２２，３２…発光素子、２３，３３…受光素子、３…基地局、３４…通信インターフェース装置、３５…通信制御装置、４…中継ノード、５，５ａ…光スイッチ、６，６ａ…通信路、７…外部通信システム、９，９２，９３…光信号。
【図１】
2005229542.tif 000003
【図２】
2005229542.tif 000004
【図３】
2005229542.tif 000005