(57)【要約】【課題】  複数の地上無線局と移動体無線局との間において効率的な再送制御を行い、リアルタイムの無線通信を実現する。【解決手段】  軌道の沿線に間隔を設けて配置された複数の地上無線局から連続するシーケンス番号を付した一連のパケットデータを送信し、前記軌道上を移動する移動体の移動無線局は、前段の地上無線局から送信された個別のパケットデータを受信し、その受信した個別のパケットデータに付されたシーケンス番号からシーケンス番号に抜けがあると判定したときは、その抜けと判定したシーケンス番号を前記移動体の移動方向に位置する後段の地上無線局に通知し、前記後段の地上無線局は、前記移動無線局から通知されたシーケンス番号に基づき前記移動体無線局に送信するパケットデータの送信順序を変更し、前記移動体無線局により抜けと判定されたシーケンス番号が付されたパケットデータを再送するようにした。【選択図】        図１
2007180886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道の沿線に間隔を設けて配置された複数の地上無線局から連続するシーケンス番号を付した一連のパケットデータを送信し、前記軌道上を移動する移動体の移動無線局により前記複数の地上無線局から送信された一連のパケットデータを受信する移動体通信方法であって、前記地上無線局は、前記一連のパケットデータをそのシーケンス番号に従ってそれぞれ送信し、前記移動無線局は、前段の地上無線局から送信された個別のパケットデータを受信し、その受信した個別のパケットデータに付されたシーケンス番号からシーケンス番号に抜けがあると判定したときは、その抜けと判定したシーケンス番号を前記移動体の移動方向に位置する後段の地上無線局に通知し、前記後段の地上無線局は、前記移動無線局から通知されたシーケンス番号に基づき前記移動体無線局に送信するパケットデータの送信順序を変更し、前記移動体無線局により抜けと判定されたシーケンス番号が付されたパケットデータを再送するようにした移動体通信方法。
【請求項２】
軌道の沿線に間隔を設けて配置され、連続するシーケンス番号を付した一連のパケットデータを送信する複数の地上無線局と、前記軌道上を移動する移動体に設けられ、前記複数の地上無線局から送信された一連のパケットデータを受信する移動無線局とを有する移動体通信システムであって、前記地上無線局は、前記一連のパケットデータをそのシーケンス番号に従ってそれぞれ送信し、前記移動無線局は、前段の地上無線局から送信された個別のパケットデータを受信する受信部と、その受信した個別のパケットデータに付されたシーケンス番号からシーケンス番号の抜けを判定するパケット判定部と、このパケット判定部の判定結果に基づき前記複数の地上無線局に再送要求するパケットデータのシーケンス番号を設定する再送要求設定部と、その設定されたシーケンス番号に基づく再送要求情報を前記移動体の移動方向に位置する後段の地上無線局に対して送信する送信部とを備え、前記後段の地上無線局は、前記連続するシーケンス番号を付した一連のパケットデータを保持する送信バッファ部と、受信した前記再送要求情報に基づいて前記移動体無線局により抜けと判定されたシーケンス番号が付されたパケットデータを再送するよう前記移動体無線局に送信するパケットデータの送信順序を変更する送信順序設定部とを備えた移動体通信システム。
【請求項３】
前記後段の地上無線局は、前記送信バッファ部に保持されたパケットデータのシーケンス番号から前記移動体無線局により抜けと判定されたシーケンス番号が付されたパケットデータの再送の可否を判定するようにした請求項２に記載の移動体通信システム。
【請求項４】
軌道上を移動する移動体の移動体無線局から一連のパケットデータを送信し、前記軌道の沿線に前記移動体の移動方向に間隔を設けて配置された複数の地上無線局により前記移動体無線局から送信された一連のパケットデータを順次に受信する移動体通信方法であって、前記移動体無線局は、前記一連のパケットデータに連続するシーケンス番号を付して送信し、前記地上無線局は、前記移動体無線局から送信され、自局により受信した個別のパケットデータ及び前記移動体無線局から送信され、前段の地上無線局により受信された個別のパケットデータを収集して前記移動体の移動方向に位置する後段の地上無線局に対して転送する一方、前記収集した個別のパケットデータに付されたシーケンス番号をそれぞれ検出し、シーケンス番号に抜けがあると判定したときは、その抜けと判定したシーケンス番号を前記移動体無線局に通知し、前記移動体無線局から前記抜けと判定したシーケンス番号が付されたパケットデータを再送させるようにした移動体通信方法。
【請求項５】
軌道上を移動する移動体に設けられ、一連のパケットデータを送信する移動体無線局と、前記軌道の沿線に前記移動体の移動方向に間隔を設けて配置され、前記軌道上を移動する移動体の移動体無線局から送信された一連のパケットデータを順次に受信する複数の地上無線局とを有する移動体通信システムであって、前記移動体無線局は、前記一連のパケットデータに連続するシーケンス番号を付して送信し、前記地上無線局は、前記移動体無線局から送信された個別のパケットデータを受信する受信部と、その受信した個別のパケットデータ及び前記移動体無線局から送信され、前段の地上無線局により受信された個別のパケットデータを収集するパケット収集部と、このパケット収集部により収集された個別のパケットデータを前記移動体の移動方向に位置する後段の地上無線局に転送するパケット転送部と、前記パケット収集部により収集された個別のパケットデータに付されたシーケンス番号を検出するシーケンス番号検出部と、このシーケンス番号検出部により検出されたシーケンス番号からシーケンス番号の抜けを判定するパケット判定部と、このパケット判定部の判定結果に基づき前記移動体無線局に再送要求するパケットデータのシーケンス番号を設定する再送要求設定部と、その設定されたシーケンス番号に基づく再送要求情報を前記移動体無線局に対して送信する送信部とを備えた移動体通信システム。
【請求項６】
前記地上無線局は、前記移動無線局から通知された再送要求応答情報から前記移動体無線局に再送要求するパケットデータのシーケンス番号を設定する請求項５に記載の移動体通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道線路等の軌道に沿って設けられた複数の地上無線局と前記軌道上を移動する移動体に設けられた移動体無線局との間においてパケットデータを送受信することにより、例えば、移動体に乗車した乗客等が常時インターネットにアクセスしたり、地上側のネットワークに接続された端末装置との間において電子メール等を送受信したりできるようにする移動体通信方法及びその方法に使用する移動体通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報技術の発達に伴い、鉄道分野においても乗客への情報サービスの向上等を狙いとした次世代インテリジェント車両、車内ＬＡＮ等の開発が積極的に検討されている。例えば、乗客への情報サービスの向上を図るものとして、地上−列車間の無線リンクとしてマイクロセル方式を採用し、鉄道沿線に一定間隔毎に配置した複数の無線基地局から送信したリアルタイム映像や映画、ビデオ映画等の各種情報を列車側に設けられた無線局により受信して列車内ＬＡＮにより列車内の車内端末装置や乗客毎に設けられた表示装置等に配信する対列車無線通信システム等が提案されている。また、このような列車が山間部やトンネル内等の電波環境が悪い場所を走行する場合であっても、いわゆる再送制御技術を適用して地上−列車間の伝送確率を向上させることが検討されている。なお、再送制御技術を用いる場合には、再送制御に伴い発生するオーバヘッドが通信チャネルの利用効率を妨げることになり、特に動画のようにビットレートの高い情報を伝送する場合には、非効率な再送制御が無線伝送における十分な障害となり得る。
【０００３】
例えば、再送処理の負担を軽減し、通信チャネルの有効利用を図る手法として、移動局の通信相手の基地局のみならず、当該移動局から送信された上り情報信号を受信した基地局においても移動局からの上り情報信号の誤り判定を行い、いずれかの基地局において誤りなしとの判定が行われた場合に移動局に対して再送要求を行わず、再送処理を必要最小限にするものが提案されている。
【０００４】
また、無効な再送要求情報の受信による再送制御の誤動作を回避する手法として、移動局が制御チャネル切り替えの過渡的な状態にあるとき、すなわち移動体端末が複数の地上局の通信エリアを跨いで移動しているような場合に再送要求情報を無効として取扱い、制御チャネルの切り替えが完了して通信状態が確立してから再送処理を再開すること等が提案されている。
【０００５】
【非特許文献１】阿部紘士、他１名，「サブキャリア多重・光伝送方式を用いた対列車ミリ波無線通信システムの検討」，電子・情報・システム部門誌，社団法人電気学会，１９９７年  ８月２０日，第１１７−Ｃ巻第９号，１３０８〜１３１６頁
【特許文献１】特開２００２−１５２８４３（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開２０００−０５０３６４（第７−８頁、図１−６等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述したような移動体通信システムの場合には、鉄道線路に沿って設置される複数の無線基地局（以下、地上無線局という）が一定間隔をおいて設けられており、また、低電力化や地上無線局相互間の電波干渉等を防止する等の目的から指向性を持たせたアンテナを用いているので、これら複数の地上無線局と列車側に設けられた無線基地局（以下、移動体無線局という）との間で正常な無線伝送を行うことができるのは移動体無線局がいずれかの地上無線局の通信エリア内にある場合に限られており、移動体無線局が一の地上基地局の通信エリア内にある場合には他の地上無線局との間において正常な無線伝送を行うことができず、上述したような通信相手である無線基地局において誤りがあってもいずれかの無線基地局において誤りなしとの判定が行われた場合に再送処理を中止するという処理は適用できないという問題点があった。
【０００７】
また、新幹線等はこれら複数の地上無線局により形成された複数の通信エリア内を高速で移動するので、列車の高速移動に伴って移動体無線局と地上無線局との間において通信エリアの切り替えが頻繁に発生し、このような頻繁な通信エリアの切替えの度に再送処理を中断すると、地上無線局又は移動体無線局からそれぞれ送信された情報が他方に到着するまでに多くの時間を要することとなり、列車と地上との間においてリアルタイムの無線通信を行うことが困難になるという問題点もあった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、鉄道線路等の軌道上を移動する移動体に設けられた移動体無線局と軌道の沿線に間隔を設けて配置された複数の地上無線局との間において、効率的な再送制御を行うことができ、移動体−地上間においてリアルタイムの無線通信を行うことができる新規な移動体通信システム及びこれに用いる再送制御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】
【０００９】
この発明に係る移動体通信方法は、軌道の沿線に間隔を設けて配置された複数の地上無線局から連続するシーケンス番号を付した一連のパケットデータを送信し、前記軌道上を移動する移動体の移動無線局により前記複数の地上無線局から送信された一連のパケットデータを受信する移動体通信方法であって、前記地上無線局は、前記一連のパケットデータをそのシーケンス番号に従ってそれぞれ送信し、前記移動無線局は、前段の地上無線局から送信された個別のパケットデータを受信し、その受信した個別のパケットデータに付されたシーケンス番号からシーケンス番号に抜けがあると判定したときは、その抜けと判定したシーケンス番号を前記移動体の移動方向に位置する後段の地上無線局に通知し、前記後段の地上無線局は、前記移動無線局から通知されたシーケンス番号に基づき前記移動体無線局に送信するパケットデータの送信順序を変更し、前記移動体無線局により抜けと判定されたシーケンス番号が付されたパケットデータを再送するようにしたものである。
【００１０】
また、この発明に係る移動体通信方法は、軌道上を移動する移動体の移動体無線局から一連のパケットデータを送信し、前記軌道の沿線に前記移動体の移動方向に間隔を設けて配置された複数の地上無線局により前記移動体無線局から送信された一連のパケットデータを順次に受信する移動体通信方法であって、前記移動体無線局は、前記一連のパケットデータに連続するシーケンス番号を付して送信し、前記地上無線局は、前記移動体無線局から送信され、自局により受信した個別のパケットデータ及び前記移動体無線局から送信され、前段の地上無線局により受信された個別のパケットデータを収集して前記移動体の移動方向に位置する後段の地上無線局に対して転送する一方、前記収集した個別のパケットデータに付されたシーケンス番号をそれぞれ検出し、シーケンス番号に抜けがあると判定したときは、その抜けと判定したシーケンス番号を前記移動体無線局に通知し、前記移動体無線局から前記抜けと判定したシーケンス番号が付されたパケットデータを再送させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、軌道の沿線に間隔を設けて配置された複数の地上無線局において連続するシーケンス番号を付した一連のパケットデータをそれぞれ保持し、各地上無線局から前記軌道上を移動する移動体の移動体無線局に対してそれぞれ送信するように構成したので、軌道の沿線に間隔を設けて配置された複数の地上無線局と前記軌道上を移動する移動体の移動体無線局との間において効率的な再送制御を行うことができ、移動体−地上間においてリアルタイムの無線通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１乃至図１０を用いて説明する。図１は実施の形態１による移動体通信システムを示すシステム概要図、図２は図１に示す移動体に設けられた移動体内ＬＡＮシステムを示すシステム概要図である。図１に示すように、実施の形態１による移動体通信通信システムは、鉄道線路の沿線に間隔を設けられた複数の地上無線局と鉄道線路を走行する移動車両に設けられた移動体無線局との間においてパケットデータを送受信するというものであり、これにより、例えば、新幹線等の鉄道線路を走行する移動車両に乗車した乗客等が移動車両内に設けられた表示装置を介して映画、ニュース、広告情報等の各種コンテンツ情報を視聴したり、移動車両内に設けられあるいは持ち込まれた端末装置を介して常時インターネットへのアクセス、地上側のネットワークに接続された端末装置との間における電子メールの送受信等の各種サービスの提供を受けることができるようにするものである。
【００１３】
なお、インターネットでは、異なるコンピュータシステム間、いわゆるエンド−エンド間を接続するプロトコルとして、例えばＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等を使用しているが、本発明に係る移動体通信システムでは、エンド−エンド間においていずれのプロトコルを使用してもよく、エンド−エンド間で使用されるプロトコルにかかわらず、移動体に設けられた移動体無線局と地上側に設けられた複数の地上無線局との間において効率的な再送制御ひいてはリアルタイムの無線通信を実現するものである。
【００１４】
図１において、１はインターネット回線等の地上側に設けられたネットワーク回線（以下、地上側ネットワークという）、２ａ，２ｂは地上側ネットワーク１に接続されたパソコン等の端末装置、３はニュース、映画又は広告情報等の各種コンテンツ情報を蓄積し、これらの各種コンテンツ情報を配信要求した端末装置に対して配信する情報配信サーバ等の情報提供装置、４は地上側ネットワーク１又は情報提供装置３から出力されたパケットデータを後述する複数の地上無線局に出力する一方、これら複数の地上無線局から出力されたパケットデータを地上側ネットワーク１又は情報提供装置３に出力するパケットデータの中継装置、５は軌道である鉄道線路、６−１乃至６−ｎは鉄道線路５の沿線に間隔を設けて配置された複数の地上無線局、７は複数の地上無線局６−１乃至６−ｎを数珠状に接続し、移動体に設けられた移動体無線局に対して送信する一連のパケットデータや各地上無線局６−１乃至６−ｎにより受信した移動無線局からの個別のパケットデータを後述するように隣り合う地上無線局に対して転送するための光ケーブル等の有線回線、８−１乃至８―ｎは鉄道線路５上にそれぞれ形成された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎの通信エリア、９は移動体であって、鉄道線路５上を矢印Ａの方向に移動する新幹線、特急列車等の移動車両、１０は移動車両９に設けられた移動体側ネットワークである車内ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システム（以下、移動体側ネットワークという）、１１は移動車両９に設けられ、移動体側ネットワーク１０と接続された移動体無線局である。
【００１５】
図１に示すように、実施の形態１による移動体通信システムでは、鉄道線路５上に形成された各地上無線局６−１乃至６−ｎの通信エリア８−１乃至８―ｎが部分的に重複しており、各通信エリアの重複部分において移動体無線局１１に電波干渉が生じ、鉄道線路５上を移動する移動体無線局１１が隣り合う２つの地上無線局から送信された送信データを同時に受信するという場合が発生するが、例えば、後述するように、隣接する２つの地上無線局のうちいずれか一方の地上無線局だけが送信データを送受信するように各地上無線局６−１乃至６−ｎの送信部を制御したり、隣り合う地上無線局が異なる周波数帯を使用するように構成することにより、移動体無線局１１における電波干渉を防止することができる。
【００１６】
また、実施の形態１による移動体通信システムでは、複数の地上無線局６−１乃至６−ｎ及び移動体無線局１１は、例えば、ミリ波帯の無線信号を使用する。６０ＧＨｚ帯のミリ波信号を使用する場合、免許申請等の手続が不要であり、容易にシステム化を実現することが可能である。そして、複数の地上無線局６−１乃至６−ｎ及び移動体無線局１１の送信部及び受信部には、それぞれ指向性アンテナを用いるものとし、移動体無線局１１に設けられた指向性アンテナと各地上無線６−１乃至６−ｎにそれぞれ設けられた指向性アンテナとが移動車両９の前進に従って互いに近付くように対向して配置する。例えば、鉄道線路５上を走行する移動車両９に設けられた移動体無線局１１が地上無線局６−１により形成された通信エリア８−１内に位置するときは、移動体無線局１１の送信部及び受信部に設けられた指向性アンテナが地上無線局６−１の送信部及び受信部に設けられた指向性アンテナと対向するように配置され、さらに移動車両９が移動して移動体無線局１１が地上無線局６−２により形成された通信エリア８−２内に位置するときは移動体無線局１１の送信部及び受信部に設けられた指向性アンテナが地上無線局６−２の送信部及び受信部に設けられた指向性アンテナと対向するように配置する。
【００１７】
なお、実施の形態１による移動体通信システムでは、軌道である鉄道線路５に沿って配置される複数の地上無線局６−１乃至６−ｎのうち、移動車両９が最初に通過する通信エリア８−１を形成する地上無線局６−１を先頭の地上無線局、移動車両９が最後に通過する通信エリア８−ｎを形成する地上無線局６−ｎを末尾の地上無線局とし、地上無線局６−１と中継装置４とを光ケーブル等の有線回線により接続するように構成しているが、これとは反対に移動車両９が最後に通過する通信エリア８−ｎを形成する地上無線局６−ｎを先頭の地上無線局、移動車両９が最初に通過する通信エリア８−１を形成する地上無線局６−１を末尾の地上無線局とし、地上無線局６−ｎと中継装置４とを光ケーブル等の有線回線により接続するように構成してもよい。
【００１８】
また、図２において、１２は移動体無線局１１に接続されたハブ（ｈｕｂ）等の集線装置（以下、ハブという）、１３はハブ１２にそれぞれ接続された移動車両９内のネットワーク回線（以下、車内ネットワークという）、１４は移動車両９の各座席等に設けられ、車内ネットワーク１３に接続されたノート型パソコン等の端末装置、１５は移動車両９の出入口付近等に設けられ、車内ネットワーク１３に接続された表示装置である。図２に示すように、移動車両９内に設けられた各端末装置１４ａ，１４ｂ、表示装置１５はハブ１２及び車内ネットワーク１３を介して移動車両９に設けられた移動体無線局１１と相互に接続されている。車内ネットワーク１３に接続された端末装置１４ａから出力されたパケットデータは車内ネットワーク１３を介して移動体無線局１１に出力され、移動体無線局１１から送信データとして複数の地上無線局６−１乃至６−ｎにそれぞれ送信される。
【００１９】
次に、図１に示す複数の各地上無線局６−１乃至６−ｎの具体的構成について説明する。図３は図１に示す先頭の地上無線局６−１の具体的構成を示すブロック構成図、図４は地上無線局６−２等、有線回線７を介して両隣りの地上無線局と接続される中間の地上無線局の具体的構成を示すブロック構成図、図５は先頭の地上無線局６−１と反対側の端部に配置される末尾の地上無線局６−ｎの具体的構成を示すブロック構成図である。上述したとおり、これら図３乃至図５に示す各地上無線局６−１乃至６−ｎは、有線回線７により隣り合う他の地上無線局と接続されており、この有線回線７を介して移動体無線局１１に送信するパケットデータや受信した移動体無線局１１からのパケットデータが転送される。なお、図中、太線はパケットデータが流れる経路を示している。まず、図３に示す先頭の地上無線局６−１の構成について説明する。
【００２０】
図３において、１６は中継装置４を経由して出力された一連のパケットデータに拡張ヘッダをそれぞれ付与する拡張ヘッダ付与部、１７は拡張ヘッダが付与された一連のパケットデータに連続するシーケンス番号を順に付するシーケンス番号付与部である。通常、インターネット等のパケット通信網では、データは端末装置においてパケットに分割して送受信されており、各パケットには分割されたデータ部分の他にヘッダと呼ばれる当該データに関する情報、例えば、送信先及び送信元のアドレス、パケット順序を示す番号、さらにはデータ伝送中のビット誤りを検出する誤り制御符号等が付加されているが、本発明に係る移動体通信システムでは、これら端末装置において付加される各パケットのヘッダをさらに拡張し、この拡張したヘッダに付された情報を用いて鉄道線路５に沿って設けられた複数の地上無線局６−１乃至６−ｎと移動車両９に設けられた移動体無線局１１との間におけるパケットデータの送受信を制御する。このように、端末装置において付加されるヘッダの情報は、端末装置間、すなわちエンド−エンド装置間の動作を制御するものであるが、本発明における拡張ヘッダは複数の地上無線局６−１乃至６−ｎと地上無線局１１、すなわちノード−ノード装置間の動作を制御するものである。
【００２１】
また、１８はシーケンス番号付与部１７により連続するシーケンス番号が付された一連のパケットデータを一時的に保持する送信バッファ部、１９は各パケットデータの拡張ヘッダに付されたシーケンス番号に従って送信バッファ部１８に保持された一連のパケットデータの送信順序を設定する送信順序設定部、２０は移動体無線局１１に送信するパケットデータが送信バッファ部１８に保持されていな場合等に、これらのパケットデータに代わって移動体無線局１１に送信する制御パケットデータを生成する制御パケット生成部、２１は送信順序設定部１９により設定された送信順序により送信バッファ部１８から出力された各パケットデータの拡張ヘッダ又は制御パケット生成部２０から出力された制御パケットデータを後述する再送要求設定部２８及び再送可否判定部２９からの通知に基づいて編集する拡張ヘッダ編集部、２２は拡張ヘッダ編集部２１から出力された各パケットデータに所望の変調処理を施して送信する送信部である。上述したとおり、送信部２２には指向性アンテナ（図示省略）を用いており、送信部２２において変調処理が施されたパケットデータは指向性アンテナを介して通信エリア８−１内に送信される。
【００２２】
また、２３は指向性アンテナを介して移動体無線局１１から送信された送信信号を受信し、その受信信号に復調処理を施してパケットデータを復元する受信部、２４は受信部２３から出力されたパケットデータ（以下、受信データという）の拡張ヘッダに付された情報を解析する拡張ヘッダ解析部、２５ａは拡張ヘッダ解析部２４により拡張ヘッダの情報が解析された受信データ及び中間の地上無線局６−２において受信され有線回線７を介して転送された受信データを収集するパケット収集部、２５ｂはパケット収集部２５ａにより収集された各受信データの拡張ヘッダに付されたシーケンス番号をそれぞれ検出するシーケンス番号検出部、２５ｃはシーケンス番号検出部２５ｂにより検出された各受信データのシーケンス番号からシーケンス番号の抜け及びシーケンス番号の重複をそれぞれ判定するパケット判定部、２６はパケット判定部２５ｃによりシーケンス番号が重複すると判定された受信データ（以下、重複パケットという）を破棄する重複破棄部、２７は拡張ヘッダ解析部２４から通知された移動体無線局１１からの再送要求応答情報に基づいて特定のシーケンス番号が付されたパケットデータについての移動体無線局１１に対する再送要求の可否を判定する再送要求可否判定部、２８はパケット判定部２５ｃにより抜けと判定されたシーケンス番号が通知され、この抜けと判定されたシーケンス番号に基づいて移動体無線局１１に対して再送要求するパケットデータのシーケンス番号を設定する再送要求設定部である。
【００２３】
また、２９は拡張ヘッダ解析部２４から通知された移動体無線局１１からの再送要求情報と送信バッファ部１８に保持されているパケットデータの情報とに基づいて各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータについて各地上無線局６−１乃至６−ｎに対する再送の可否を判定する再送可否判定部である。なお、パケット収集部２５ａ、シーケンス番号検出部２５ｂ及びパケット判定部２５ｃにより受信パケット処理部２５が構成される。
【００２４】
また、３０はシーケンス番号検出部２５ｂによりシーケンス番号が検出された受信データを移動車両９の移動方向に位置する中間の地上無線局６−２に転送する第１のパケット転送部、３２はパケット収集部２５ａに収集され、重複破棄部２６により重複パケットを破棄した後の各受信データから拡張ヘッダを除去して中継装置４に出力する拡張ヘッダ除去部、３３は有線回線７を介して接続された中間の地上無線局６−２に設けられた受信電波強度検知部３４の受信レベルが通知され、その通知された受信レベルに基づいて自局の送信部２２の送信動作を制御する電波放射制御部である。
【００２５】
なお、拡張ヘッダ付与部１６、シーケンス番号付与部１７及び拡張ヘッダ除去部３２によりパケット拡張処理部３５が構成される。実施の形態１では、中継装置４と接続される先頭の地上無線局６−１内に拡張ヘッダ付与部１６、シーケンス番号付与部１７及び拡張ヘッダ除去部３４により構成されるパケット拡張処理部３５を設ける構成としたが、このパケット拡張処理部３５を先頭の地上無線局６−１と別に設けてもよく、例えば、中継装置４と先頭の地上無線局６−１との間にパケット拡張処理部３５を設ける構成としてもよい。
【００２６】
次に、図４及び図５に示す中間及び末尾の地上無線局の構成について説明する。まず、図４に示す中間の地上無線局６−２、６−３等は、第２のパケット転送部３１が設けられ、図３に示すパケット拡張処理部３５が設けられていない点で先頭の地上無線局６−１と相違し、他の構成は先頭の地上無線局６−１と共通する。そして、先頭の地上無線局６−１に設けられたパケット拡張処理部３５から連続するシーケンス番号が付された一連のパケットデータが有線回線７を介して転送され、その転送された一連のパケットデータを自局の送信バッファ部２１に保持する。また、末尾の地上無線局６−ｎは、第２のパケット転送部３１が設けられ、図３に示すパケット拡張処理部３５及び第１のパケット転送部３０が設けられていない点で先頭の地上無線局６−１と相違し、他の構成は先頭の地上無線局６−１と共通する。そして、中間の地上無線局と同様に先頭の地上無線局６−１に設けられたパケット拡張処理部３５から連続するシーケンス番号が付された一連のパケットデータが有線回線７を介して転送され、その転送された一連のパケットデータを自局の送信バッファ部２１に保持する。
【００２７】
上述したとおり、先頭の地上無線局６−１及び中間の地上無線局６−２等に設けられた第１のパケット転送部３０は、受信パケット処理部２５においてシーケンス番号が検出された受信データを移動車両９の移動方向に位置する地上無線局にそれぞれ転送し、中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎに設けられた第２のパケット転送部３１は、重複破棄部２６により重複パケットが破棄された後の受信データを移動車両９の移動方向と反対方向に位置する地上無線局にそれぞれ転送する。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示し、これらについての詳細な説明は省略する。
【００２８】
次に、図１及び図２に示す移動体無線局１１の具体的構成について説明する。図６は図１等に示す移動体無線局１１の具体的構成を示すブロック構成図である。なお、図中、太線は図３乃至図５に示す各地上無線局６−１乃至６−ｎと同様パケットデータが流れる経路を示している。図６において、３６は図１等に示す移動体側ネットワーク１０に接続された端末装置１４等から出力された一連のパケットデータに拡張ヘッダをそれぞれ付与する拡張ヘッダ付与部、３７は拡張ヘッダが付与された一連のパケットデータに連続するシーケンス番号を付するシーケンス番号付与部、例えば、移動体側ネットワーク１０を介して出力された一連のパケットデータが２００個である場合、これら２００個のパケットデータに拡張ヘッダがそれぞれ付与され、これら一連のパケットデータの拡張ヘッダに１〜２００までの連続したシーケンス番号が順に付される。このように、移動体無線局１１においても複数の地上無線局側に対して送信する一連のパケットデータのヘッダ部を拡張ヘッダによりそれぞれ拡張し、これら拡張ヘッダに連続するシーケンス番号をそれぞれ付する。
【００２９】
また、３８はシーケンス番号付与部３７により連続するシーケンス番号が付された一連のパケットデータを一時的に保持する送信バッファ部、３９は各パケットデータの拡張ヘッダに付されたシーケンス番号に従って送信バッファ部３８に保持された一連のパケットデータの送信順序を設定する送信順序設定部、４０は複数の地上無線局６−１乃至６−ｎに送信するパケットデータが送信バッファ部３８に保持されていな場合等に、これらのパケットデータに代わって複数の地上無線局６−１乃至６−ｎに送信する制御パケットデータを生成する制御パケット生成部、４１は送信順序設定部３９により設定された送信順序により送信バッファ部３８から出力された各パケットデータの拡張ヘッダ又は制御パケット生成部４０から出力された制御パケットデータを後述する再送要求設定部４８及び再送可否判定部４９からの通知に基づいて編集する拡張ヘッダ編集部、４２は拡張ヘッダ編集部４１から出力された各パケットデータに所望の変調処理を施して送信する送信部である。上述したとおり、送信部４２には指向性アンテナ（図示省略）を用いており、送信部４２において変調処理が施されたパケットデータは指向性アンテナを介して各地上無線局にそれぞれ送信される。
【００３０】
また、４３は指向性アンテナを介して鉄道線路に沿って設けられた各地上無線局６−１乃至６−ｎから送信された送信信号を受信し、その受信信号に復調処理を施してパケットデータを復元する受信部、４４は受信部４３から出力されたパケットデータ（以下、受信データという）の拡張ヘッダに付された情報を解析する拡張ヘッダ解析部、４５ａは拡張ヘッダ解析部４４により拡張ヘッダの情報が解析された受信データを収集するパケット収集部、４５ｂはパケット収集部４５ａにより収集された各受信データの拡張ヘッダに付されたシーケンス番号をそれぞれ検出するシーケンス番号検出部、４５ｃはシーケンス番号検出部４５ｂにより検出された各受信データのシーケンス番号からシーケンス番号の抜け及びシーケンス番号の重複をそれぞれ判定するパケット判定部、４６はパケット判定部４５ｃによりシーケンス番号が重複すると判定された受信データ（以下、重複パケットという）を破棄する重複破棄部、４７は拡張ヘッダ解析部４４から通知された各地上無線局６−１乃至６−ｎからの再送要求応答情報に基づいてパケット判定部４５ｃにより抜けと判定されたシーケンス番号のパケットデータについて再送要求の可否を判定する再送要求可否判定部、４８はパケット判定部４５ｃにより抜けと判定されたシーケンス番号が通知され、この抜けと判定されたシーケンス番号に基づいて各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して再送要求するパケットデータのシーケンス番号を設定する再送要求設定部である。
【００３１】
また、４９は拡張ヘッダ解析部４４から通知された各地上無線局６−１乃至６−ｎからの再送要求情報と送信バッファ部３８に保持されているパケットデータの情報とに基づいて各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータについて各地上無線局６−１乃至６−ｎに対する再送の可否を判定する再送可否判定部である。なお、パケット収集部４５ａ、シーケンス番号検出部４５ｂ及びパケット判定部４５ｃにより受信パケット処理部４５が構成される。
【００３２】
また、５０はパケット収集部４５ａに収集され、重複破棄部４６により重複パケットを破棄した後の各受信データから拡張ヘッダを除去して移動体側ネットワーク１０に出力する拡張ヘッダ除去部である。なお、拡張ヘッダ付与部３６、シーケンス番号付与部３７及び拡張ヘッダ除去部５０によりパケット拡張処理部５１が構成される。実施の形態１では、移動体無線局１１内にパケット拡張処理部５１を設ける構成としたが、このパケット拡張処理部５１を移動体無線局１１と別に設けてもよく、例えば、移動体側ネットワーク１０と移動体無線局１１との間にパケット拡張処理部５１を設けてもよい。このように、移動車両９に設置される移動体無線局１１も図３乃至図５に示す各地上無線局と同様の構成を有しており、これらの構成により各地上無線局６−１乃至６−ｎに対する再送要求動作、各地上無線局６−１乃至６−ｎからの再送要求に対する再送動作等を行う。
【００３３】
次に、複数の地上無線局６−１乃至６−ｎ及び移動体無線局１１の動作を中心に実施の形態１による移動体通信システムの送受信動作について説明する。まず、複数の地上無線局６−１乃至６−ｎから一連のパケットデータを送信し、これを鉄道線路５上を走行する移動車両９に設けられた移動体無線局１１により受信する場合について説明する。例えば、地上側ネットワーク１に接続された端末装置２ａと鉄道線路５上を走行する移動車両９内に設けられた端末装置１４ａとの間で電子メール等の送受信を行う場合において、端末装置２ａから端末装置１４ａに対して送信されたパケットデータは、そのヘッダに付された送信先アドレスに従って移動車両９が走行する鉄道線路５の近くに配置された中継装置４に出力される。中継装置４は他の端末装置２ｂや情報提供装置３から出力されたパケットデータも中継しており、中継装置４により中継された各パケットデータは移動体無線局１１に対して送信される一連のパケットデータとしてパケット拡張処理部３５が設けられた先頭の地上無線局６−１に出力される。
【００３４】
先頭の地上無線局６−１に出力された一連のパケットデータは、まずパケット拡張処理部３５に入力され、拡張ヘッダ付与部１６により拡張ヘッダが付与される。拡張ヘッダが付与された一連のパケットデータはシーケンス番号付与部１７に出力され、シーケンス番号付与部１７は、拡張ヘッダ付与部１６から出力された各パケットデータの拡張ヘッダに送信順序番号である連続するシーケンス番号を付して出力する。例えば、中継装置４を介して出力された一連のパケットデータが２００個である場合、これら２００個のパケットデータに拡張ヘッダがそれぞれ付与され、これら一連のパケットデータの拡張ヘッダに１〜２００までの連続するシーケンス番号が順に付される。このシーケンス番号が付されたパケットデータは先頭の地上無線局６−１に設けられた送信バッファ部１８に保持される他、有線回線７を介して中間の地上無線局６−２乃至末尾の地上無線局６−ｎにもそれぞれ転送される。これにより、パケット拡張処理部３５において連続するシーケンス番号が付された一連のパケットデータが全ての地上無線局６−１乃至６−ｎの送信バッファ部１８にそれぞれ保持される。
【００３５】
そして、鉄道線路５上を走行する移動車両９が複数の地上無線局６−１乃至６−ｎにより形成された通信エリア８−１乃至８−ｎに近付くと、各地上無線局６−１乃至６−ｎの送信バッファ部１８に保持された各パケットデータが出力され、送信順序設定部１９により設定された送信順序により拡張ヘッダ編集部２１に出力される。拡張ヘッダ編集部２１は、送信順序設定部１９により設定された送信順序にて出力された各パケットデータに付与された拡張ヘッダの情報を再送要求設定部２８及び再送可否判定部２９から通知されたシーケンス番号等により編集する。例えば、再送要求設定部２８から移動体無線局１１に再送要求するパケットデータのシーケンス番号が通知された場合は、拡張ヘッダの再送要求情報を有効とし、そのシーケンス番号を再送要求情報に記述し、再送可否判定部２９から移動体無線局１１への再送が可能と判定されたパケットデータのシーケンス番号が通知された場合は、拡張ヘッダの再送要求応答情報を再送可能とする。
【００３６】
送信部２２は、拡張ヘッダ編集部２１から出力されたパケットデータに所望の変調処理を施した後、指向性アンテナを介して各通信エリア８−１乃至８−ｎ内にそれぞれ送信する。このように、中継装置４を介して出力された一連のパケットデータは、鉄道線路５の沿線い間隔を設けて配置された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎの送信バッファ部１８にそれぞれ保持され、全ての地上無線局６−１乃至６−ｎの送信部２２から移動車両９に設けられた移動体無線局１１に対して一斉に送信される。
【００３７】
なお、図７は図１等に示す各地上無線局６−１乃至６−ｎから移動車両９に設けられた移動体無線局１１に対して送信されるパケットデータのデータ構成を示すデータ構成図であり、図７（ａ）は各地上無線局６−１乃至６−ｎの送信バッファ部１８に保持され、移動体無線局１１に対して送信されるパケットデータのデータ構成図、図７（ｂ）は制御パケット生成部２０により生成され、送信バッファ部１８に保持されたパケットデータがない場合等に移動体無線局１１に対して送信される制御用パケットデータのデータ構成図である。図７において、５１は端末装置２ａ等のエンド端末装置から出力された元のパケットデータ、５２は各エンド端末から出力された元のパケットデータ５１に付与された拡張ヘッダ、５３は制御パケット生成部２０により生成された制御パケットである。図７に示すように、各エンド端末から出力された元のパケットデータ５１に付与される拡張ヘッダ５２と制御パケット生成部２０から出力される制御パケット５３とはほぼ同様のデータ構成であり、たとえ送信バッファ部１８に保持されたパケットデータがないような場合でも制御パケット生成部２０から出力された制御パケット５３を送信することにより拡張ヘッダ５２と同様の情報を移動体無線局１１に対して送信することができる。
【００３８】
また、図７において、５２ａ乃至５２ｆは拡張ヘッダ５２に付された情報であって、各地上無線局６−１乃至６−ｎと移動体無線局１１との間、すなわちノード端末装置間における再送制御に用いられる制御情報、５３ａ乃至５３ｅは制御パケット５３に付された情報であって、各地上無線局６−１乃至６−ｎと移動体無線局１１との間（ノード端末装置間）における再送制御に用いられる制御情報である。具体的に説明すると、５２ａ，５３ａはいずれの地上無線局から送信されたパケットデータであるかを識別するための識別ＩＤであるサブネットＩＤ、５２ｂ，５３ｂは各地上無線局６−１乃至６−ｎから送信されたパケットデータの種類を示すフレームタイプ、５２ｃ，５３ｃは移動体無線局１１から送信された再送要求情報に対する再送の可否を記述する再送要求応答情報、５２ｄ及び５２ｅ，５３ｄ及び５３ｅは移動体無線局１１に対する再送要求の有無、及びその再送要求するパケットデータを記述する再送要求情報、５２ｆは図３に示す送信番号付与部１７により付された各パケットデータのシーケンス番号である。このシーケンス番号５２ｆが移動体無線局１１におけるシーケンス番号の抜けや重複の判定に用いられる。そして、拡張ヘッダ５２又は制御パケット５３に付されたこれらの情報５２ａ乃至５２ｆ、５３ａ乃至５３ｅが拡張ヘッダ編集部２１によりそれぞれ編集されて送信部２２に出力される。
【００３９】
なお、エンド端末から出力された元のパケットデータ５１には送信先アドレスの他に送信元アドレスやパケット順序を示す番号等が記述されたヘッダが付されているが、このようなヘッダに付される情報はいわゆるエンド端末装置間の制御に用いられる情報であり、図１に示すような複数の地上無線局６−１乃至６−ｎと移動車両９に設けられた移動体無線局１１との間における再生制御に用いることができない。しかしながら、実施の形態１による移動体通信システムでは、端末装置２ａ等のエンド端末装置から出力されたパケットデータ５１に拡張ヘッダ５２を付与し、この拡張ヘッダに付された情報に基づいて複数の地上無線局６−１乃至６−ｎと移動車両９に設けられた移動体無線局１１との間、すなわちノード端末装置間における再送制御を行っており、後述するような効率的な再送制御ないしリアルタイムの通信を行うことが可能である。
【００４０】
次に、移動体無線局１１による受信動作について説明する。移動体無線局１１は、指向性アンテナを用いており、鉄道線路５上に形成された通信エリア８−１乃至８−ｎ内のいずれかに位置するときに対応する地上無線局から送信されたパケットデータを受信することができ、例えば、移動体無線局１１が地上無線局６−１の通信エリア８−１に位置するときは地上無線局６−１から送信されたパケットデータを受信部４３に設けられた指向性アンテナにより受信する。また、移動車両９が移動して移動体無線局１１が地上無線局６−２の通信エリア８−２に位置するときは地上無線局６−２から送信されたパケットデータを受信部４３に設けられた指向性アンテナにより受信する。このように、移動体無線局１１は移動車両９の走行に伴って通信相手となる地上無線局を地上無線局６−１→地上無線局６−２→・・・→地上無線局６−ｎと切り替えながら各地上無線局６−１乃至６−ｎから送信された個別のパケットデータをそれぞれ受信する。
【００４１】
受信部４３に設けられた指向性アンテナにより受信された各パケットデータは、受信部４３において復調処理、誤り訂正処理等が施された後、拡張ヘッダ解析部４４に出力される。拡張ヘッダ解析部４４は、受信部４３の復調処理により復元された受信データ、すなわち各地上無線局６−１乃至６−ｎから送信されたパケットデータに付与された拡張ヘッダの情報を解析し、再送要求応答情報５２ｃは再送要求可否判定部４７に通知し、再送要求情報５２ｄ及び５２ｅは再送可否判定部４９に通知する。そして、拡張ヘッダの情報を解析した各受信データを受信パケット処理部４５のパケット収集部４５ａに収集される。シーケンス番号検出部４５ｂはパケット収集部４５ａに収集された各受信データに付されたシーケンス番号をそれぞれ検出し、パケット判定部４５ｃはシーケンス番号検出部４５ｂにより検出された各受信データのシーケンス番号からシーケンス番号の抜け及び重複したシーケンス番号をそれぞれ判定する。パケット判定部４５ｃにより重複と判定されたシーケンス番号の受信データは重複破棄部４６に出力されて破棄され、抜けと判定されたシーケンス番号については再送要求設定部４８に通知される。
【００４２】
上述したとおり、鉄道線路５に沿って設置される複数の地上無線局６−１乃至６−ｎから送信される一連のパケットデータには連続するシーケンス番号が付されており、例えば、シーケンス番号検出部４５ｂにより検出された各受信データのシーケンス番号が１〜７、９となっている場合、シーケンス番号８のパケットデータが受信されておらず、シーケンス番号８がシーケンス番号の抜けとして検出される。また、移動体無線局１１は複数の地上無線局６−１乃至６−ｎから送信されたパケットデータをそれぞれ受信するため、同一シーケンス番号のパケットデータを複数受信する場合があり、シーケンス番号が重複した受信データを重複パケットとして検出する。
【００４３】
なお、再送要求可否判定部４７は、拡張ヘッダ解析部４４から通知された再送要求応答情報により各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して再送要求したパケットデータの再送の可否を判定しており、その判定結果を再送要求設定部４８に通知する。そして、再送要求設定部４８は、パケット判定部４５ｃにより抜けと判定されたシーケンス番号と再送要求可否判定部４７の判定結果とから各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して再送要求するパケットデータのシーケンス番号を設定し、その設定したシーケンス番号を拡張ヘッダ編集部４１に通知する。例えば、パケット判定部４５ｃから通知されたシーケンス番号に基づく再送要求を行い、その再送要求したシーケンス番号のパケットデータについて再送不可と判定された場合はそのシーケンス番号のパケットデータを再送要求しても各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送されないと判断し、当該シーケンス番号に基づく再送要求の設定を中止する。一方、、その再送要求したシーケンス番号のパケットデータについて再送可能と判定された場合はそのシーケンス番号のパケットデータを再送要求すると各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送されると判断し、そのシーケンス番号がシーケンス番号検出部４５ｂにより検出されるまで再送要求の設定を継続する。
【００４４】
また、再送可否判定部４９は、拡張ヘッダ解析部４４から通知された再送要求情報５２ｄ及び５２ｅと送信バッファ部３８に保持されたパケットデータの情報とから各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータの再送の可否を判定し、その再送要求されたパケットデータの再送が可能な場合は、その再送要求されたパケットデータのシーケンス番号を各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して再送するパケットデータのシーケンス番号として送信順序設定部３９に通知すると共に、拡張ヘッダ編集部４１に各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータの再送が可能である旨を通知する。なお、各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータが送信バッファ部３８に保持されておらず、当該パケットデータの再送が不可能である場合は、拡張ヘッダ編集部４１に各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータの再送が不可である旨を通知する。
【００４５】
そして、送信順序設定部３９は、再送可否判定部４９からシーケンス番号が通知されるとその通知されたシーケンス番号に基づいて送信バッファ部３８に保持された各パケットデータの送信順序を変更する。例えば、送信順序設定部３９が送信バッファ部３８に保持されたパケットデータをシーケンス番号に従って読み出し、シーケンス番号１０のパケットデータを読み出している途中で再送可否判定部４９からシーケンス番号８が各地上無線局６−１乃至６−ｎに再送するパケットデータのシーケンス番号として通知されると、送信順序設定部３９はシーケンス番号１０のパケットデータの読み出しを中止し、再度シーケンス番号８からパケットデータを順に読み出して拡張ヘッダ編集部４１に出力する。
【００４６】
拡張ヘッダ編集部４１は、送信順序設定部３９によって送信順序が変更されたパケットデータが入力されると、その送信順序が変更されたパケットデータの拡張ヘッダを編集する。例えば、送信順序設定部３９により送信順序が変更される場合は、再送可否判定部４９から拡張ヘッダ編集部４１に対して各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータの再送が可能である旨が通知されるので、拡張ヘッダ編集部４１は各パケットデータに付された拡張ヘッダの再送要求応答情報５２ｃに各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータの再送が可能である旨を設定する。一方、送信順序設定部３９により送信順序が変更されない場合は、再送可否判定部４９から各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータの再送が不可である旨通知されるので、拡張ヘッダ編集部４１は自局から送信する各パケットデータに付された拡張ヘッダの再送要求応答情報５６ｃに各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータの再送が不可である旨を設定する。
【００４７】
また、拡張ヘッダ編集部４１には再送要求設定部４８から各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して再送要求するパケットデータのシーケンス番号が通知されており、拡張ヘッダ編集部４１は、再送要求設定部２８から通知されたシーケンス番号に基づいて各パケットデータに付された拡張ヘッダの再送要求情報５２ｄ及び５２ｅに再送要求するパケットデータの有無及びその再送要求するシーケンス番号をそれぞれ記述する。拡張ヘッダ編集部４１により拡張ヘッダの編集が行われた核パケットデータは送信部４２に出力され、送信部４２から各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して再送される。
【００４８】
一方、受信パケット処理部４５のシーケンス番号検出部４５ｂによりシーケンス番号が検出され、重複破棄部４６により重複パケットが破棄された後の受信パケットは拡張ヘッダ除去部５０に出力される。拡張ヘッダ除去部５０は、受信パケット処理部４５から出力された各受信データの拡張ヘッダをそれぞれ除去し移動車両９内に設けられた移動体側ネットワーク１０に出力する。移動体側ネットワーク１０に出力された各パケットデータには送信先のアドレス情報等が記述されたヘッダが付加されており、移動体側ネットワーク１０に出力された各パケットデータはそのヘッダに記述された送信先のアドレス情報に基づいて送信先である端末装置１４ａにそれぞれ届けられる。
【００４９】
このように、移動車両９に設けられた移動体無線局１１では、受信データのシーケンス番号を検出し、シーケンス番号に抜けがある場合はそのシーケンス番号に基づいて各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して再送要求し、同一シーケンス番号の重複パケットを受信した場合にはその重複パケットを破棄するように構成したので、鉄道線路５に沿って設けられた複数の地上無線局６−１乃至６−ｎから送信された一連のパケットデータを鉄道線路５上を走行する移動車両９に設けられた移動体無線局１１により確実に受信し、移動車両９内に設けられた移動体側ネットワーク１０に出力することができる。
【００５０】
ここで、上述したような複数の地上無線局６−１乃至６−ｎから移動体無線局１１に対して送信されたパケットデータの流れについて図８を用いて説明する。図８は図１に示す複数の地上無線局６−１乃至６−ｎから移動車両９に設けられた移動体無線局１１に対して送信されたパケットデータの流れを模式的に示すシーケンス図である。図８において、５４は各地上無線局６−１乃至６−ｎの送信部２２からそれぞれ送信されたパケットデータであり、数字は各パケットデータの拡張ヘッダ５６に付された連続するシーケンス番号をそれぞれ示している。なお、図８では地上無線局６−１から６−３までの間におけるパケットデータの流れについて示しているが、地上無線局６−４以降のパケットデータの流れも同様であり、これらについての図示説明は省略する。上述したとおり、複数の地上無線局６−１乃至６−ｎは有線回線７を介してそれぞれ接続され、各地上無線局６−１乃至６−ｎの送信バッファ部１８には連続するシーケンス番号が付された同一内容の一連のパケットデータがそれぞれ保持されており、移動車両９が各地上無線局６−１乃至６−ｎの通信エリア８−１乃至８−ｎに近付くと、各地上無線局６−１乃至６−ｎは、図８に示すように自局の送信バッファ部１８に保持された一連のパケットデータの送信を一斉に開始する。移動体無線局１１は、移動車両９の走行に伴い鉄道線路５上を移動しており、通信相手を先頭の地上無線局６−１→中間の地上無線局６−２→中間の地上無線局６−３の順に切り替えながら各地上無線局６−１乃至６−ｎから送信された個別のパケットデータをそれぞれ受信する。
【００５１】
そして、シーケンス番号の抜けを検出した場合にはその抜けと判定されたシーケンス番号に基づく再送要求情報５６ｄ及び５６ｅを対応する地上無線局に対してそれぞれ通知する。例えば、通信エリア８−１においては、移動体無線局１１はシーケンス番号８に基づく再送要求情報５６ｄ及び５６ｅを地上無線局６−１に対して通知しており、通信エリア８−２及び通信エリア８−３においては、シーケンス番号１０，１５に基づく再送要求情報５６ｄ及び５６ｅを地上無線局６−２及び６−３に対してそれぞれ通知する。
【００５２】
各地上無線局６−１乃至６−ｎは、自局の送信バッファ部１８に保持された一連のパケットデータを各パケットデータに付されたシーケンス番号の順序に従ってそれぞれ送信しているが、移動体無線局１１から通知された再送要求情報５６ｄ及び５６ｅを受信すると、その再送要求情報５６ｄ及び５６ｅにより指定されたパケットデータの再送の可否を判定し、当該再送要求されたパケットデータの再送が可能と判定した場合は、移動体無線局１１に対して送信するパケットデータの順序を変更し、再送要求情報５６ｄ及び５６ｅにより指定されたシーケンス番号のパケットデータから送信バッファ部１８に保持されたパケットデータの再送を行うと共に、再送要求応答情報５２ｃによりその旨を移動体無線局１１に対して送信する。移動体無線局１１から再送要求されたパケットデータの再送が不可と判断した場合は、再送要求応答情報５２ｃによりその旨を移動体無線局１１に対して送信する。
【００５３】
例えば、通信エリア８−２においては、移動体無線局１１からシーケンス番号１０に基づく再送要求情報５６ｄ及び５６ｅが地上無線局６−２に対して通知されているが、地上無線局６−２は、自局の送信バッファ部１８に地上無線局６−１と同一内容の一連のパケットデータを保持しており、当該再送要求されたシーケンス番号１０からパケットデータを再送することができる。また、通信エリア８−３においては、移動体無線局１１からシーケンス番号１５に基づく再送要求情報５６ｄ及び５６ｅが地上無線局６−３に対して通知されているが、地上無線局６−３も自局の送信バッファ部１８に地上無線局６−１と同一内容の一連のパケットデータが保持されており、当該再送要求されたシーケンス番号１５からパケットデータを再送することができる。
【００５４】
このように、実施の形態１による移動体通信システムでは、鉄道線路５に間隔を設けて配置された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎが自局の送信バッファ部１８に連続するシーケンス番号が付された同一内容の一連のパケットデータをそれぞれ保持しているので、移動体無線局１１から通知された再送要求情報に記述されたシーケンス番号に基づいて移動体無線局１１から再送要求されたパケットデータの再送を行うことができる。また、移動体無線局１１が受信した各パケットデータに付された連続するシーケンス番号からシーケンス番号の抜けを検出し、その抜けと判定したシーケンス番号に基づく再送要求信号を通知するので、図８に示すように、移動車両９の走行に伴って移動体無線局１１の通信相手が順次切り替わり、通信相手の切り替わりによって抜けパケットが発生するような場合であっても、その切り替わった後の地上無線局、例えば、地上無線局６−２，６−３等が移動体無線局１１から通知された再送要求信号を受信し、その受信した再送要求信号により指定されたシーケンス番号に基づいて移動体無線局１１から再送要求されたパケットデータをそれぞれ再送することができ、鉄道線路５上を移動する移動体無線局１１が複数の地上無線局６−１乃至６−ｎから送信される一連のパケットデータを全て受信することができる。
【００５５】
次に、移動車両９に設けられた移動体無線局１１からパケットデータを送信し、これを鉄道線路５の沿線に間隔を設けて配置された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎにより受信する場合について説明する。例えば、端末装置１４ａから端末装置２ａに対して送信されたパケットデータは移動車両９内に設けられた移動体側ネットワーク１０を介して移動体無線局１１に出力される。移動体無線局１１に出力された一連のパケットデータは、まずパケット拡張処理部５１に入力され、拡張ヘッダ付与部３６により拡張ヘッダが付与される。拡張ヘッダが付与された一連のパケットデータはシーケンス番号付与部３７に出力され、シーケンス番号付与部３７は、拡張ヘッダ付与部３６から出力された各パケットデータの拡張ヘッダに送信順序番号である連続するシーケンス番号を付して出力する。例えば、移動体側ネットワーク１０を介して出力された一連のパケットデータが２００個である場合、これら２００個のパケットデータに拡張ヘッダがそれぞれ付与され、これら一連のパケットデータの拡張ヘッダに１〜２００までの連続するシーケンス番号が順に付される。連続するシーケンス番号が付された一連のパケットデータは送信バッファ部３８に保持される。
【００５６】
そして、移動車両９が複数の地上無線局６−１乃至６−ｎにより形成された通信エリア８−１乃至８−ｎに近付くと、移動体無線局１１の送信バッファ部３８に保持された各パケットデータが出力され、送信順序設定部３９により設定された送信順序により拡張ヘッダ編集部４１に出力される。拡張ヘッダ編集部４１は、送信順序設定部３９により設定された送信順序にて出力された各パケットデータに付与された拡張ヘッダの情報を再送要求設定部４８及び再送可否判定部４９から通知されたシーケンス番号等により編集する。例えば、再送要求設定部４８から各地上無線局６−１乃至６−ｎに再送要求するパケットデータのシーケンス番号が通知された場合は、拡張ヘッダの再送要求情報を有効とし、そのシーケンス番号を再送要求情報に記述し、再送可否判定部４９から各地上無線局６−１乃至６−ｎへの再送が可能と判定されたパケットデータのシーケンス番号が通知された場合は、拡張ヘッダの再送要求応答情報を再送可能とする。
【００５７】
送信部４２は、拡張ヘッダ編集部４１から出力されたパケットデータに所望の変調処理を施した後、指向性アンテナを介して各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信する。このように、移動車両９内に設けられた端末装置１４ａから出力された一連のパケットデータは、拡張ヘッダ付与部３６により付与された拡張ヘッダに連続するシーケンス番号がそれぞれ付され、そのシーケンス番号に従って送信部４２から鉄道線路５に沿って配置された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信される。
【００５８】
なお、図９は図１等に示す移動車両９に設けられた移動体無線局１１から各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信されるパケットデータのデータ構成を示すデータ構成図であり、図９（ａ）は送信バッファ部３８に保持され、各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信されるパケットデータのデータ構成図、図９（ｂ）は制御パケット生成部４０により生成され、送信バッファ部３８に保持されたパケットデータがない場合等に各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信される制御用パケットデータのデータ構成図である。図９において、５５は移動体側ネットワーク１０に接続された端末装置１４ａ等のエンド端末装置から出力された元のパケットデータ、５６は各エンド端末から出力された元のパケットデータ５１に付与された拡張ヘッダ、５７は制御パケット生成部４０により生成された制御パケットである。図９に示すように、各エンド端末から出力された元のパケットデータ５５に付与される拡張ヘッダ５６と制御パケット生成部４０から出力される制御パケット５７とはほぼ同様のデータ構成であり、たとえ送信バッファ部３８に保持されたパケットデータがないような場合でも制御パケット生成部４０から出力された制御パケット５７を送信することにより拡張ヘッダ５６と同様の情報を各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信することができる。
【００５９】
また、図９において、５６ａ乃至５６ｆは拡張ヘッダ５５に付された情報であって、移動体無線局１１と各地上無線局６−１乃至６−ｎとの間、すなわちノード端末装置間における再送制御に用いられる制御情報、５７ａ乃至５７ｅは制御パケット５６に付された情報であって、各地上無線局６−１乃至６−ｎと移動体無線局１１との間（ノード端末装置間）における再送制御に用いられる制御情報である。具体的に説明すると、５６ａ，５７ａはいずれの地上無線局から送信されたパケットデータであるかを識別するための識別ＩＤである車両ＩＤ、５６ｂ，５７ｂは移動体無線局１１から送信されたパケットデータの種類を示すフレームタイプ、５６ｃ，５７ｃは各地上無線局６−１乃至６−ｎから送信された再送要求情報に対する再送の可否を記述する再送要求応答情報、５６ｄ及び５６ｅ，５７ｄ及び５７ｅは各地上無線局６−１乃至６−ｎに対する再送要求の有無、及びその再送要求するパケットデータを記述する再送要求情報、５６ｆは図３に示す送信番号付与部３７により付された各パケットデータのシーケンス番号である。このシーケンス番号５６ｆが各地上無線局６−１乃至６−ｎにおけるシーケンス番号の抜けや重複の判定に用いられる。そして、拡張ヘッダ５６又は制御パケット５７に付されたこれらの情報５６ａ乃至５６ｆ、５７ａ乃至５７ｅが拡張ヘッダ編集部４１によりそれぞれ編集されて送信部４２に出力される。
【００６０】
なお、エンド端末から出力された元のパケットデータ５１には送信先アドレスの他に送信元アドレスやパケット順序を示す番号等が記述されたヘッダが付されているが、このようなヘッダに付される情報はいわゆるエンド端末装置間の制御に用いられる情報であり、図１に示すような複数の地上無線局６−１乃至６−ｎと移動車両９に設けられた移動体無線局１１との間における再生制御に用いることはできない。しかしながら、実施の形態１による移動体通信システムでは、端末装置１４ａ等のエンド端末装置から出力されたパケットデータ５５に拡張ヘッダ５６を付与し、この拡張ヘッダに付された情報に基づいて移動車両９に設けられた移動体無線局１１と複数の地上無線局６−１乃至６−ｎとの間、すなわちノード端末装置間における再送制御を行っており、後述するような効率的な再送制御ないしリアルタイムの通信を行うことが可能である。
【００６１】
次に、各地上無線局６−１乃至６−ｎの受信動作について説明する。各地上無線局６−１乃至６−ｎは、移動車両９に設けられた移動体無線局１１が自局の通信エリア８−１乃至８−ｎ内に位置するときに、移動体無線局１１から送信されたパケットデータを受信することができ、移動体無線局１１が地上無線局６−１の通信エリア８−１に位置するときは、地上無線局６−１の受信部２３に設けられた指向性アンテナを介して移動体無線局１１から送信されたパケットデータを受信する。また、移動車両９が移動して移動体無線局１１が地上無線局６−２の通信エリア８−２に位置するときは、地上無線局６−２の受信部２３に設けられた指向性アンテナを介して移動体無線局１１から送信されたパケットデータを受信する。このように、鉄道線路５に沿って配置された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎは、移動車両９に設けられた移動体無線局１１が自局の通信エリアに位置するときに移動体無線局１１から送信されたパケットデータを受信することができ、移動体無線局１１から送信されたパケットデータを受信する地上無線局を地上無線局６−１→地上無線局６−２→・・・→地上無線局６−ｎと切り替えながら移動体無線局１１から送信された個別のパケットデータをそれぞれ受信する。
【００６２】
各地上無線局６−１乃至６−ｎの受信部２３において受信された各パケットデータは、受信部２３において復調処理、誤り訂正処理等が施された後、拡張ヘッダ解析部２４に出力される。拡張ヘッダ解析部２４は、受信部２３の復調処理により復元された受信データに付与された拡張ヘッダ５６の情報を解析し、再送要求応答情報５６ｃは再送要求可否判定部２７に通知し、再送要求情報５６ｄ及び５６ｅは再送可否判定部２９に通知する。そして、拡張ヘッダの情報が解析された各受信データは受信パケット処理部２５のパケット収集部２５ａに収集される。なお、中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎには、移動車両９の移動方向と反対方向に位置する地上無線局において受信されたパケットデータが第１のパケット転送部３０により有線回線７を介して転送されており、このような移動車両９の移動方向と反対方向に位置する地上無線局から転送された受信データも収集される。また、先頭の地上無線局６−２及び中間の地上無線局６−２等には、移動車両９の移動方向に位置する地上無線局において受信されたパケットデータが第２のパケット転送部３１により有線回線７を介して転送されており、このような移動車両９の移動方向に位置する地上無線局から転送された受信データも収集される。
【００６３】
シーケンス番号検出部２５ｂはパケット収集部２５ａに収集された各受信データに付されたシーケンス番号をそれぞれ検出し、パケット判定部２５ｃはシーケンス番号検出部２５ｂにより検出された各受信データのシーケンス番号からシーケンス番号の抜け及び重複したシーケンス番号をそれぞれ判定する。パケット判定部２５ｃにより重複と判定されたシーケンス番号の受信データは重複破棄部２６に出力されて破棄され、抜けと判定されたシーケンス番号については再送要求設定部２８に通知される。上述したとおり、移動体無線局１１から送信される一連のパケットデータには連続するシーケンス番号が付されており、例えば、シーケンス番号検出部２５ｂにより検出された各受信データのシーケンス番号が１〜７、９となっている場合、シーケンス番号８のパケットデータが受信されておらず、シーケンス番号８がシーケンス番号の抜けとして検出される。また、隣の地上無線局において受信された受信データが第１のパケット転送部３０又第２のパケット転送部３１によってそれぞれ転送されるので、各地上無線局６−１乃至６−ｎにおいては同一シーケンス番号のパケットデータを複数受信する場合があり、シーケンス番号が重複した受信データを重複パケットとして検出する。
【００６４】
なお、再送要求可否判定部２７は、拡張ヘッダ解析部２４から通知された再送要求応答情報により移動体無線局１１に対して再送要求したパケットデータの再送の可否を判定しており、その判定結果を再送要求設定部２８に通知する。そして、再送要求設定部２８は、パケット判定部２５ｃにより抜けと判定されたシーケンス番号と再送要求可否判定部２７の判定結果とから移動体無線局１１に対して再送要求するパケットデータのシーケンス番号を設定し、その設定したシーケンス番号を拡張ヘッダ編集部２１に通知する。例えば、パケット判定部２５ｃから通知されたシーケンス番号に基づく再送要求を行い、その再送要求したシーケンス番号のパケットデータについて再送不可と判定された場合はそのシーケンス番号のパケットデータを再送要求しても移動体無線局１１から再送されないと判断し、当該シーケンス番号に基づく再送要求の設定を中止する。一方、その再送要求したシーケンス番号のパケットデータについて再送可能と判定された場合はそのシーケンス番号のパケットデータを再送要求すると移動体無線局１１から再送されると判断し、そのシーケンス番号がシーケンス番号検出部２５ｂにより検出されるまで再送要求の設定を継続する。
【００６５】
また、再送可否判定部２９は、拡張ヘッダ解析部２４から通知された再送要求情報５６ｄ及び５６ｅと送信バッファ部１８に保持されたパケットデータの情報とから移動体無線局１１から再送要求されたパケットデータの再送の可否を判定し、その再送要求されたパケットデータの再送が可能な場合は、その再送要求されたパケットデータのシーケンス番号を移動体無線局１１に対して再送するパケットデータのシーケンス番号として送信順序設定部１９に通知すると共に、拡張ヘッダ編集部２１に移動体無線局１１から再送要求されたパケットデータの再送が可能である旨を通知する。なお、移動体無線局１１から再送要求されたパケットデータが送信バッファ部１８に保持されておらず、当該パケットデータの再送が不可能である場合は、拡張ヘッダ編集部２１に移動体無線局１１から再送要求されたパケットデータの再送が不可である旨を通知する。
【００６６】
そして、送信順序設定部１９は、再送可否判定部２９からシーケンス番号が通知されるとその通知されたシーケンス番号に基づいて送信バッファ部１８に保持された各パケットデータの送信順序を変更する。例えば、送信順序設定部１９が送信バッファ部１８に保持されたパケットデータをシーケンス番号に従って読み出し、シーケンス番号１０のパケットデータを読み出している途中で再送可否判定部２９からシーケンス番号８が移動体無線局１１に再送するパケットデータのシーケンス番号として通知されると、送信順序設定部１９はシーケンス番号１０のパケットデータの読み出しを中止し、再度シーケンス番号８からパケットデータを順に読み出して拡張ヘッダ編集部２１に出力する。
【００６７】
拡張ヘッダ編集部２１は、送信順序設定部１９によって送信順序が変更されたパケットデータが入力されると、その送信順序が変更されたパケットデータの拡張ヘッダを編集する。例えば、送信順序設定部１９により送信順序が変更される場合は、再送可否判定部２９から拡張ヘッダ編集部２１に対して移動体無線局１１から再送要求されたパケットデータの再送が可能である旨が通知されるので、拡張ヘッダ編集部２１は各パケットデータに付された拡張ヘッダの再送要求応答情報５６ｃに移動体無線局１１から再送要求されたパケットデータの再送が可能である旨を設定する。一方、送信順序設定部１９により送信順序が変更されない場合は、再送可否判定部２９から移動体無線局１１から再送要求されたパケットデータの再送が不可である旨通知されるので、拡張ヘッダ編集部２１は自局から送信する各パケットデータに付された拡張ヘッダの再送要求応答情報５２ｃにから再送要求されたパケットデータの再送が不可である旨を設定する。
【００６８】
また、拡張ヘッダ編集部２１には再送要求設定部２８から移動体無線局１１に対して再送要求するパケットデータのシーケンス番号が通知されており、拡張ヘッダ編集部２１は、再送要求設定部２８から通知されたシーケンス番号に基づいて各パケットデータに付された拡張ヘッダの再送要求情報５６ｄ及び５６ｅに再送要求するパケットデータの有無及びその再送要求するシーケンス番号をそれぞれ記述する。拡張ヘッダ編集部２１により拡張ヘッダの編集が行われた核パケットデータは送信部２２に出力され、送信部２２から移動体無線局１１に対して再送される。
【００６９】
一方、受信パケット処理部２５のシーケンス番号検出部２５ｂによりシーケンス番号が検出され、重複破棄部２６により重複パケットが破棄された後の受信パケットは拡張ヘッダ除去部３４に出力される。拡張ヘッダ除去部３４は、受信パケット処理部２５から出力された各受信データの拡張ヘッダをそれぞれ除去し、元のパケットデータを中継装置４に出力する。中継装置４に出力された各パケットデータには送信先のアドレス情報等が記述されたヘッダが付加されており、中継装置４に出力された各パケットデータはそのヘッダに記述された送信先のアドレス情報に基づいてパケットデータの送信先である端末装置２ａにそれぞれ届けられる。なお、中間の地上無線局６−２等や末尾の地上無線局６−ｎにおいて受信された個別のパケットデータは第２の転送部３１を介して先頭の地上無線局６−１に対してそれぞれ転送され、先頭の地上無線局６−１のパケット収集部２５ａからパケット拡張処理部３５の拡張ヘッダ除去部３４に出力されるので、移動体無線局１１から送信され一連のパケットデータを確実に中継装置４に出力することができる。
【００７０】
このように、鉄道線路５に沿って配置された複数の地上無線局地上無線局６−１乃至６−ｎでは、先頭の地上無線局６−２及び中間の地上無線局６−２等が自局の受信部２３において受信した受信データを第１のパケット転送部３０により有線回線７を介して接続された移動車両９の移動方向に位置する地上無線局、すなわち中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎにそれぞれ転送し、これら中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎが前記転送された受信データ及び自局の受信部２３により受信した受信データを中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎのパケット収集部２５ａにそれぞれ収集し、その収集された受信データのシーケンス番号を検出し、シーケンス番号に抜けがある場合はそのシーケンス番号に基づいて移動体無線局１１に対して再送要求するように構成したので、鉄道線路５上を走行する移動車両９に設けられた移動体無線局１１から送信された一連のパケットデータを鉄道線路５に沿って配置された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎにより確実に受信し、地上側ネットワーク１に接続された中継装置４に出力することができる。
【００７１】
ここで、上述したような移動体無線局１１から複数の地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信されたパケットデータの流れについて図１０を用いて説明する。図１０は図１に示すような移動車両９に設けられた移動体無線局１１から複数の地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信されたパケットデータの流れを模式的に示すシーケンス図である。図１０において、５８は移動体無線局１１の送信部４２から送信されたパケットデータであり、数字は各パケットデータの拡張ヘッダ５６に付された連続するシーケンス番号をそれぞれ示している。なお、図１０では地上無線局６−１から６−３までの間におけるパケットデータの流れについて示しているが、地上無線局６−４以降のパケットデータの流れも同様であり、これらの図示説明については省略する。上述したとおり、移動体無線局１１の送信バッファ部３８には連続するシーケンス番号が付された一連のパケットデータが保持されており、移動車両９が各地上無線局６−１乃至６−ｎの通信エリア８−１乃至８−ｎに近付くと、移動体無線局１１は、送信バッファ部３８に保持された一連のパケットデータの送信を開始する。
【００７２】
各地上無線局６−１乃至６−ｎは、移動体無線局１１が自局の通信エリア内において送信したパケットデータのみを受信することができ、移動体無線局１１から送信されたパケットデータは、図１０に示すように、地上無線局６−１→地上無線局６−２→地上無線局６−３の順にそれぞれ受信される。なお、各地上無線局６−１乃至６−ｎは、有線回線７を介して相互に接続されており、移動体無線局１１から送信されたパケットデータを受信すると、その受信したパケットデータに付されたシーケンス番号をそれぞれ検出し、有線回線７を介して移動車両９の移動方向に位置する地上無線局に転送する。例えば、先頭の地上無線局６−１において受信された受信データは中間の地上無線局６−１のパケット転送部３０により有線回線７を介して中間の地上無線局６−２に転送され、中間の地上無線局６−２において受信された受信データは中間の地上無線局６−２の第１のパケット転送部３０により有線回線７を介して中間の地上無線局６−３にそれぞれ転送される。
【００７３】
これにより、移動車両９の移動方向に位置する地上無線局（具体的には、中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎ）は、移動車両９の移動方向と反対方向に位置する地上無線局（具体的には、先頭の地上無線局６−１及び中間の地上無線局６−２等）において受信された受信データをそれぞれ共有することができ、中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎは、自局の受信部２３による受信したパケットデータだけでなく、移動車両９の移動方向と反対方向に位置する地上無線局から転送されたパケットデータについてもシーケンス番号をそれぞれ検出し、これらの検出したシーケンス番号からシーケンス番号の抜けを判定することができる。そして、中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎは、抜けと判定されたシーケンス番号に基づく再送要求情報を移動体無線局１１に対してそれぞれ送信する。
【００７４】
例えば、通信エリア８−１においては、地上無線局６−１がシーケンス番号８に基づく再送要求情報を移動体無線局１１に対して送信しており、通信エリア８−２及び通信エリア８−３においては、地上無線局６−２及び地上無線局６−３がシーケンス番号１０，１６に基づく再送要求情報を移動体無線局１１に対してそれぞれ送信している。なお、中間の地上無線局６−２には先頭の地上無線局６−１において受信された各受信データが有線回線７を介して転送されており、中間の地上無線局６−２は、これら先頭の地上無線局６−１から転送された各受信データと自局の受信部２３により受信した受信データとからシーケンス番号１０がシーケンス番号の抜けであると判定することができる。中間の地上無線局６−３も同様であり、中間の地上無線局６−２から転送された各受信データと自局の受信部２３により受信した受信データとからシーケンス番号１６がシーケンス番号の抜けであると判定することができる。
【００７５】
移動体無線局１１は、自局の送信バッファ部３８に保持された一連のパケットデータを各パケットデータに付されたシーケンス番号の順序に従ってそれぞれ送信しているが、各地上無線局６−１乃至６−ｎからそれぞれ通知された再送要求情報５２ｄ及び５２ｅを受信すると、その再送要求情報５２ｄ及び５２ｅにより指定されたパケットデータの再送の可否を判定し、当該再送要求されたパケットデータの再送が可能と判断した場合は、各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信するパケットデータの順序を変更し、各地上無線局６−１乃至６−ｎから送信された再送要求情報５２ｃにより指定されたシーケンス番号のパケットデータから送信バッファ部３８に保持されたパケットデータの再送を行うと共に、再送要求応答情報５６ｃによりその旨を再送要求情報５２ｄ及び５２ｅを通知した地上無線局に対してそれぞれ通知する。各地上無線局６−１乃至６−ｎから再送要求されたパケットデータの再送が不可と判断した場合は、再送要求応答情報５６ｃによりその旨を再送要求信号を通知した地上無線局に対してそれぞれ通知する。
【００７６】
このように、実施の形態１による移動体通信システムでは、移動体無線局１１から送信されたパケットデータを受信した先頭の地上無線局６−１及び中間の地上無線局６−２等が自局の受信部２３により受信したパケットデータを有線回線７を介して移動車両９の移動方向と位置する地上無線局、すなわち中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎに対して転送し、これら移動車両９の移動方向に位置する中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎが移動車両９の移動方向と反対方向に位置する地上無線局から転送された受信データと自局の受信部２３により受信した受信データとからシーケンス番号を検出し、シーケンス番号の抜けを判定するので、図１０に示すように、移動車両９の走行に伴って移動体無線局１１の通信相手が順次切り替わり、当該通信相手の切り替わりによって抜けパケットを検出した地上無線局において移動体無線局１１に対する再送要求ができないような場合であっても、その切り替わった後の地上無線局、例えば、地上無線局６−２，６−３等においてその抜けパケットに基づく再送要求信号の通知、及びその再送要求信号に基づき移動体無線局１１から再送されたパケットデータを受信することができ、鉄道線路５に沿って配置された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎにおいて鉄道線路５上を移動する移動体無線局１１から送信される一連のパケットデータを全て受信することができる。
【００７７】
なお、図１に示す移動体通信システムでは、鉄道線路５を軌道、鉄道線路５を走行する新幹線、特急電車等の移動車両９を移動体として説明したが、本発明に係る移動体通信方法及び移動体通信システムはこれに限られるものではなく、例えば、高速道路等の道路を軌道としこのような道路を走行する自動車等の車両を移動体とする場合にも同様に適用することができる。この場合、高速道路等の沿線、例えば、高層道路等の側壁に図３乃至図５に示すような構成の複数の地上無線局をそれぞれ配置し、このような複数の地上無線局が配置された高速道路等を走行する自動車等の車両に図６に示すような移動体無線局を設けることにより、上述したような本発明に係る移動体通信方法及び移動体通信システムを実現することができ、例えば、自動車の助手席等に乗車した人が車両内に設置された端末装置を使用して常時インターネットへのアクセス、電子メールの送受信等の提供を受けることができる。
【００７８】
また、図１に示す実施の形態１による移動体通信システムでは、軌道である鉄道線路５に沿って配置される複数の地上無線局６−１乃至６−ｎのうち、移動車両９が最初に通過する通信エリア８−１を形成する地上無線局６−１を先頭の地上無線局、移動車両９が最後に通過する通信エリア８−ｎを形成する地上無線局６−ｎを末尾の地上無線局とし、地上無線局６−１と中継装置４とを光ケーブル等の有線回線により接続するように構成しているが、これとは反対に移動車両９が最後に通過する通信エリア８−ｎを形成する地上無線局６−ｎを先頭の地上無線局、移動車両９が最初に通過する通信エリア８−１を形成する地上無線局６−１を末尾の地上無線局とし、地上無線局６−ｎと中継装置４とを光ケーブル等の有線回線により接続するように構成してもよい。この場合、図３に示すようなパケット拡張処理部３５は地上無線局６−ｎに設ける必要があり、中継装置４を経由して地上無線局６−ｎに出力された一連のパケットデータは、パケット拡張処理部３５において連続するシーケンス番号が付された後、移動車両９の移動方向と反対方向に転送されて各地上無線局の送信バッファ部１８にそれぞれ保持される。一方、複数の地上無線局６−１乃至６−ｎにより受信した移動体無線局１１からの個別のパケットデータは移動車両９の移動方向に転送され、地上無線局６−ｎに設けられたパケット拡張処理部３５を介して中継装置４に出力される。このように、地上無線局６−ｎを先頭の地上無線局とした場合には、各地上無線局６−１乃至６−ｎは、自局により受信した個別のパケットデータを移動車両９の移動方向にのみ転送すればよく、中間の地上無線局及び末尾の地上無線局に図４乃至図５に示すような第２のパケット転送部３１を設ける必要がないためこれらの地上無線局をより小型に構成することができる。
【００７９】
以上のように、実施の形態１による移動体通信システムでは、移動体無線局１１に対して送信する一連のパケットデータの拡張ヘッダに連続するシーケンス番号をそれぞれ付し、これら連続するシーケンス番号を付した一連のパケットデータを鉄道線路５の沿線に間隔を設けて配置された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎにおいてそれぞれ保持し、各地上無線局６−１乃至６−ｎから鉄道線路５上を走行する移動車両９に設けられた移動無線局１１に対してそれぞれ送信するように構成したので、地上側ネットワーク１に接続された端末装置２と車内ネットワーク１２に接続された端末装置１３等とのエンド間ではなく、ノード間、すなわち複数の地上無線局６−１乃至６−ｎと移動体無線局１１との間において効率的な再送制御を行うことができ、移動体−地上間においてリアルタイムの無線通信を行うことができる。
【００８０】
また、実施の形態１による移動体通信システムでは、移動体無線局１１から鉄道線路５に間隔を設けて配置された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信する一連のパケットデータの拡張ヘッダに連続するシーケンス番号をそれぞれ付する一方、移動体無線局１１から送信されたパケットデータを受信した先頭の地上無線局６−１及び中間の地上無線局６−２等が自局の受信部２３により受信したパケットデータを有線回線７を介して移動車両９の移動方向と位置する地上無線局、すなわち中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎに対して転送し、これら移動車両９の移動方向に位置する中間の地上無線局６−２等及び末尾の地上無線局６−ｎが移動車両９の移動方向と反対方向に位置する地上無線局から転送された受信データと自局の受信部２３により受信した受信データとからシーケンス番号を検出し、シーケンス番号の抜けを判定するように構成したので、地上側ネットワーク１に接続された端末装置２と車内ネットワーク１２に接続された端末装置１３等とのエンド間ではなく、ノード間、すなわち複数の地上無線局６−１乃至６−ｎと移動体無線局１１との間において効率的な再送制御を行うことができ、移動体−地上間においてリアルタイムの無線通信を行うことができる。
【００８１】
なお、実施の形態１に示すような移動体通信システムでは、鉄道線路５の沿線に間隔を設けて配置された複数の地上無線局６−１乃至６−ｎと移動車両９に設けられた移動体無線局１１との間において送受信するパケットデータを図７及び図９に示すようにそれぞれ構成し、自局から送信するパケットデータの拡張ヘッダ５２，５６に送信順序番号である連続するシーケンス番号だけでなくいわゆる再送制御情報５２ｃ、５６ｃ等を付して送信するようにしたので、パケットデータの送信と同時に抜けと判定したシーケンス番号のパケットデータについて再送要求することができ、地上側及び移動体間において効率のよい双方向同時連続伝送を実現することができる。
【００８２】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について図１１を用いて説明する。実施の形態１による移動体通信システムでは、複数の地上無線局６−１乃至６−ｎと移動体無線局１１との間におけるパケットデータの送受信をより確実にするため、鉄道線路５上に形成される各通信エリア８−１乃至８―ｎを隣接する通信エリアと部分的に重複するように形成しているが、各地上無線局６−１乃至６−ｎの配置間隔を広くして各通信エリア８−１乃至８―ｎを隣接する通信エリアと重複しないように形成してもよい。例えば、多数のコンテンツ情報を複数の地上無線局６−１乃至６−ｎから移動車両９に設けられた移動体無線局１１に対して送信する場合、複数の地上無線局６−１乃至６−ｎと移動体無線局１１との間の通信時間をできるだけ長くするため鉄道線路５に沿って設置する地上無線局の数を増やして移動体無線局１１との通信範囲を広くする必要があるが、鉄道線路５に沿って配置する各地上無線局６−１乃至６−ｎの間隔を広くすることにより地上無線局の設置数を少なくすることができる。
【００８３】
図１１は実施の形態２による移動体通信システムを示すシステム概要図である。図１１に示すように、実施の形態２による移動体通信システムでは、各地上無線局６−１乃至６−ｎの配置間隔を広く設け、これら複数の地上無線局６−１乃至６−ｎの通信エリア８−１乃至８―ｎが隣接する通信エリアと重複する部分を生じないように形成されており、これにより、鉄道線路５に沿って設置する地上無線局の設置数を少なくすることができる。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示し、これらについての詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施の形態１による移動体通信システムを示すシステム概要図である。
【図２】図１に示す移動車両９内に設けられた車内ＬＡＮシステムを示すシステム概要図である。
【図３】図１に示す中継装置４と接続された先頭の地上無線局６−１の具体的構成を示すブロック構成図である。
【図４】図１に示す地上無線局６−２等、有線回線７を介して両隣の地上無線局と連結される中間の地上無線局の具体的構成を示すブロック構成図である。
【図５】図１に示す先頭の地上無線局６−１と反対側の端部に配置される末尾の地上無線局６−ｎの具体的構成を示すブロック構成図である。
【図６】図１等に示す移動体無線局１１の具体的構成を示すブロック構成図である。
【図７】図１等に示す各地上無線局６−１乃至６−ｎから移動車両９に設けられた移動体無線局１１に対して送信されるパケットデータのデータ構成を示すデータ構成図である。
【図８】図１に示す複数の地上無線局６−１乃至６−ｎから移動車両９に設けられた移動体無線局１１に対して送信されたパケットデータの流れを模式的に示すシーケンス図である。
【図９】図１等に示す移動車両９に設けられた移動体無線局１１から各地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信されるパケットデータのデータ構成を示すデータ構成図である。
【図１０】図１に示すような移動車両９に設けられた移動体無線局１１から複数の地上無線局６−１乃至６−ｎに対して送信されたパケットデータの流れを模式的に示すシーケンス図である。
【図１１】実施の形態２による移動体通信システムを示すシステム概要図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  インターネット回線（地上側ネットワーク）、
２ａ，２ｂ，１４ａ，１４ｂ  端末装置（エンド端末装置）、
３  情報配信サーバ（情報提供装置）、４  中継装置、５  鉄道線路、
６−１，６−２，６−３，６−ｎ  地上無線局、７  有線回線、
８−１，８−２，８−３，８−ｎ  通信エリア、９  移動車両、
１０  移動体側ネットワーク（車内ＬＡＮシステム）、１１  移動体無線局、
１６，３６  拡張ヘッダ付与部、１７，３７  送信番号付与部、
１８，３８  送信バッファ部、１９，３９  送信順序設定部、
２１，４１  拡張ヘッダ編集部、２２，４２  送信部、２３，４３  受信部、
２４，４５  拡張ヘッダ解析部、２５，４５  受信パケット処理部、
２７，４７  再送要求可否判定部、２８、４８  再送要求設定部、
２９，４９  再送可否判定部、３０  第１の転送部、３１  第２の転送部、
３４，５０  拡張ヘッダ除去部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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