(57)【要約】      （修正有）【課題】高速で移動する移動無線通信機器と直接通信することができない無線通信機器の間で、複数の固定無線通信機器を経由してデータを相互に伝送する際に、通信経路の再探索を不要にし、通信の分断を回避してデータ通信の高速化を図る。【解決手段】固定無線通信機器は、移動無線通信機器からコンピュータへの上りデータを受信し、コンピュータへ送信するとともに、予め作成して保持した経路表に従って他の固定無線通信機器に転送し中継記録を残す。コンピュータから移動無線通信機器への下りデータを受信すると、上りデータを転送する際に残しておいた中継記録に従って他の固定無線通信機器にフラッディングする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線通信機器を経由することにより、直接通信することができない無線通信機器の間でデータを相互に伝送する無線通信システムであって、
前記無線通信機器は、
少なくとも隣接するもの同士が通信可能範囲を互いに共有するように、固定して配置された複数の固定無線通信機器と、
前記複数の固定無線通信機器の各通信可能範囲を順に移動する移動無線通信機器と、
からなり、
前記固定無線通信機器は、
前記移動無線通信機器から送信された上りデータ、又は、他の前記固定無線通信機器から転送された上りデータを、更に他の前記固定無線通信機器へ転送する際の転送経路情報を保持する経路情報保持部と、
前記固定無線通信機器を識別するためのアドレスを割り当てる固定無線通信機器アドレス割当部と、
前記固定無線通信機器アドレス割当部により割り当てられた前記固定無線通信機器のアドレスを中継先に指定されて転送された前記上りデータを、前記経路情報保持部に保持された経路情報に基づく経路上の中継先、若しくは宛先に転送するデータ中継部と、
前記上りデータを送信した前記移動無線通信機器へ下りデータを転送する際に、前記固定無線通信機器へ前記下りデータをフラッディングして前記移動無線通信機器に受信させるデータフラッディング部と、
を有し、
前記移動無線通信機器は、
中継先に前記固定無線通信機器のアドレスを指定して前記上りデータを送信する固定無線通信機器アドレス中継指定部と、
前記固定無線通信機器がフラッディングした前記下りデータを受信するフラッディングデータ受信部と、
を有する無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記固定無線通信機器は、さらに、
前記データ中継部により前記移動無線通信機器が送信した前記上りデータを中継した際に、送信元情報、送信先情報、及び転送先情報を記録するデータ中継記録部と、
前記下りデータを前記移動無線通信機器に送信する際に、前記データ中継記録部により前記上りデータを中継したことを記録している前記固定無線通信機器のみが前記データフラッディング部により前記下りデータの中継を行うデータフラッディング制限部と、
を有する無線通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の無線通信システムであって、
前記固定無線通信機器は、さらに、
前記データフラッディング制限部により前記下りデータをフラッディングする際に、前記下りデータに所定の数値を記録して中継するフラッディングデータ番号付与部と、
前記データ中継記録部に前記上りデータを中継したことを記録していない前記固定無線通信機器が前記下りデータを転送する際に、前記フラッディングデータ番号付与部により前記下りデータに記録された番号が０より大きければ番号を１減算して中継するデータフラッディング制限限定部と、
を有する無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線通信機器を経由することにより、直接通信することができない無線通信機器の間でデータを相互に伝送する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直接通信することができない無線通信機器に対してデータの伝送を行う場合に、他の無線通信機器を中継するアドホックネットワークが用いられている。このアドホックネットワークでは、中継する無線通信機器が高速で移動することによって短い周期で通信経路が切り替わり、このため通信経路の再探索を行う時間を必要とし、通信の分断が頻繁に生じることとなる。
【０００３】
この課題に対して、アクセスポイント間でアドホックネットワークを形成し、直接通信することができない移動端末同士がアクセスポイントを経由して通信を行うという方式が提案されている。しかしながら、この方式は、移動端末を近傍のアクセスポイントが認識し、アクセスポイント間で移動端末の位置情報を通知し合うため、それに伴って使用可能な帯域が圧迫されるとともに、位置情報の通知が終了するまでは通信が不能となる。図７は、この課題を説明するためのシーケンス図である。
【０００４】
図７において、アクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３は直線状に並び、アクセスポイントＡＰ１の通信範囲にある移動端末からアクセスポイントＡＰ３にデータを送信する。まず、移動端末がアクセスポイントＡＰ１に対して通信範囲にあることを通知する（ステップＳ３０１）。次いで、アクセスポイントＡＰ１はアクセスポイントＡＰ２を経由して、アクセスポイントＡＰ３に移動端末がアクセスポイントＡＰ１の通信範囲にあることを通知する（ステップＳ３０２、Ｓ３０３）。この通知を受けたアクセスポイントＡＰ３は、アクセスポイントＡＰ２を経由してアクセスポイントＡＰ１にＡＣＫ信号を返す（ステップＳ３０４、Ｓ３０５）。移動端末は、そこで初めてデータを送信することが可能となり、アクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２を経由して、アクセスポイントＡＰ３にデータを送信する（ステップＳ３０６〜Ｓ３０８）。
【０００５】
従って、移動端末は、アクセスポイントＡＰ１の通信範囲に入った直後にアクセスポイントＡＰ３に対してデータを送信しようとしても、アクセスポイントＡＰ３からアクセスポイントＡＰ１にＡＣＫ信号が返ってくるまではデータを送信することができず、この間アクセスポイントＡＰ３との通信が分断する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３３３０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、高速で移動する移動無線通信機器と直接通信することができない無線通信機器の間で、複数の固定無線通信機器を経由してデータを相互に伝送する際に、通信経路の再探索を不要にし、通信の分断を回避してデータ通信の高速化を図ることのできる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】
【０００７】
本発明の無線通信システムは、複数の無線通信機器を経由することにより、直接通信することができない無線通信機器の間でデータを相互に伝送する無線通信システムであって、前記無線通信機器は、少なくとも隣接するもの同士が通信可能範囲を互いに共有するように固定して配置された複数の固定無線通信機器と、前記複数の固定無線通信機器の各通信可能範囲を順に移動する移動無線通信機器と、からなり、前記固定無線通信機器は、前記移動無線通信機器から送信された上りデータ、又は、他の前記固定無線通信機器から転送された上りデータを更に他の前記固定無線通信機器へ転送する際の転送経路情報を保持する経路情報保持部と、前記固定無線通信機器を識別するためのアドレスを割り当てる固定無線通信機器アドレス割当部と、前記固定無線通信機器アドレス割当部により割り当てられた前記固定無線通信機器のアドレスを中継先に指定されて転送された前記上りデータを、前記経路情報保持部に保持された経路情報に基づく経路上の中継先、若しくは宛先に転送するデータ中継部と、前記上りデータを送信した前記移動無線通信機器へ下りデータを転送する際に、前記固定無線通信機器へ前記下りデータをフラッディングして前記移動無線通信機器に受信させるデータフラッディング部と、を有し、前記移動無線通信機器は、中継先に前記固定無線通信機器のアドレスを指定して前記上りデータを送信する固定無線通信機器アドレス中継指定部と、前記固定無線通信機器がフラッディングした前記下りデータを受信するフラッディングデータ受信部と、を有するものである。
【０００８】
この構成により、高速で移動する移動無線通信機器と直接通信することができない無線通信機器の間で、複数の固定無線通信機器を経由してデータを相互に伝送する際に、通信経路の再探索を不要にし、通信の分断を回避してデータ通信の高速化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明の一態様として、上記の無線通信システムにおいて、前記固定無線通信機器は、さらに、前記データ中継部により前記移動無線通信機器が送信した前記上りデータを中継した際に、送信元情報、送信先情報、及び転送先情報を記録するデータ中継記録部と、前記下りデータを前記移動無線通信機器に送信する際に、前記データ中継記録部により前記上りデータを中継したことを記録している前記固定無線通信機器のみが前記データフラッディング部により前記下りデータの中継を行うデータフラッディング制限部と、を有するものも含まれる。
【００１０】
この構成により、固定無線通信機器から下りデータをフラッディングして移動無線通信機器で受信する際に、必要以上にフラッディングが広がることを防止することができ、通信の輻輳を回避することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の一態様として、上記の無線通信システムにおいて、前記固定無線通信機器は、さらに、前記データフラッディング制限部により前記下りデータをフラッディングする際に、前記下りデータに所定の数値を記録して中継するフラッディングデータ番号付与部と、前記データ中継記録部に前記上りデータを中継したことを記録していない前記固定無線通信機器が前記下りデータを転送する際に、前記フラッディングデータ番号付与部により前記下りデータに記録された番号が０より大きければ番号を１減算して中継するデータフラッディング制限限定部と、を有するものも含まれる。
【００１２】
この構成により、固定無線通信機器から下りデータをフラッディングして移動無線通信機器で受信する際に、必要以上にフラッディングが広がることを防止することができ、通信の輻輳を回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高速で移動する移動無線通信機器と直接通信することができない無線通信機器の間で、複数の固定無線通信機器を経由してデータを相互に伝送する際に、通信経路の再探索を不要にし、通信の分断を回避してデータ通信の高速化を図ることが可能な無線通信システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る無線通信システムの実施形態について、
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を用いて説明する。なお、本発明に係る無線通信システムとは、例えば、列車が走行する線路沿いに配置された複数の地上無線通信装置と、列車の走行中にこれら複数の地上無線通信装置の１つとの間に無線回線を設定してデータ通信を行う車上無線通信装置とを備える列車無線通信システムをいう。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。同図において、無線通信システムは、所定の位置に配置された固定無線通信機器１１〜１３と、固定無線通信機器１１〜１３の各通信可能範囲を順に移動する移動無線通信機器２０と、固定無線通信機器１１がケーブル３１を介して接続される通信ネットワーク４０と、通信ネットワーク４０にケーブル３２を介して接続されるコンピュータ５０を有して構成され、移動無線通信機器２０から送信した上りデータをコンピュータ５０で受信し、コンピュータ５０から送信した下りデータを移動無線通信機器２０で受信する。なお、図中の破線で示す円は、中心にある固定無線通信機器１１〜１３それぞれの無線通信範囲を表している。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係る固定無線通信機器１１〜１３の主要部の構成を示すブロック図である。同図において、固定無線通信機器１１〜１３は、他の固定無線通信機器へ上りデータを転送する際の転送経路情報を保持する経路情報保持部１０１と、固定無線通信機器を識別するためのアドレスを割り当てる固定無線通信機器アドレス割当部１０２と、固定無線通信機器アドレス割当部１０２により割り当てられた固定無線通信機器のアドレスを中継先に指定されて転送された上りデータを、前記経路情報保持部１０１に保持された経路情報に基づく経路上の中継先、若しくは宛先に転送するデータ中継部１０３と、データ中継部１０３により移動無線通信機器２０が送信した上りデータを中継した際に、送信元情報、送信先情報、及び転送先情報を記録するデータ中継記録部１０４と、上りデータを送信した移動無線通信機器２０へ下りデータを転送する際に、固定無線通信機器へ下りデータをフラッディングして移動無線通信機器２０に受信させるデータフラッディング部１０５と、下りデータを移動無線通信機器２０に送信する際に、データ中継記録部１０４により上りデータを中継したことを記録している固定無線通信機器のみがデータフラッディング部１０５により下りデータの中継を行うデータフラッディング制限部１０６と、データフラッディング制限部１０６により下りデータをフラッディングする際に、下りデータに所定の数値を記録して中継するフラッディングデータ番号付与部１０７と、データ中継記録部１０４により上りデータを中継したことを記録していない固定無線通信機器が下りデータを転送する際に、フラッディングデータ番号付与部１０７によりデータに記録された番号が０より大きければ番号を１減算して中継するデータフラッディング制限限定部１０８を有する構成である。
【００１７】
図３は、本発明の実施形態に係る移動無線通信機器２０の主要部の構成を示す図である。同図において、移動無線通信機器２０は、中継先に固定無線通信機器のアドレスを指定して上りデータを送信する固定無線通信機器アドレス中継指定部２０１と、固定無線通信機器が移動無線通信機器２０へ向けてフラッディングした下りデータを受信するフラッディングデータ受信部２０２を有する構成である。
【００１８】
次に、以上のように構成された無線通信システムの動作について説明する。初めに、移動無線通信機器２０からコンピュータ５０へ上りデータ、例えば、車両に搭載された車上無線通信装置から駅に設置された運行管理システムのホストコンピュータへ車内を撮影した画像データや車両の状態を示すデータ等を伝送する場合の動作手順について、図１に示した無線通信システムの構成図、及びフローチャートを用いて説明する。図４は、移動無線通信機器２０からコンピュータ５０へ上りデータを送信する場合の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００１９】
まず、固定無線通信機器１１〜１３の相互間で、それぞれが接続しているネットワークで割り当てられて固定無線通信機器アドレス割当部１０２に保持されたアドレス情報の交換を行う（ステップＳ１０１）。次いで、固定無線通信機器１１〜１３の各アドレスに対する通信経路を、ＡＯＤＶ（Ad Hoc On Demand Distance Vector Algorithm ）やＴＢＲＰＦ（Topology Broadcast based on Reverse-Path Forwarding Routing Protocol ）等既存のアドホックネットワークプロトコルを用いて探索し（ステップＳ１０２）、以下に示すような経路表の作成を行って（ステップＳ１０３）、経路情報保持部１０１に保持する（ステップＳ１０４）。
【００２０】
固定無線通信機器１３：固定無線通信機器１２
固定無線通信機器１２：固定無線通信機器１１
固定無線通信機器１１：ネットワーク４０上の機器
ネットワーク４０上の機器：コンピュータ５０
【００２１】
図１は、移動無線通信機器２０が固定無線通信機器１３の無線通信範囲内にあって、矢印で示す方向である固定無線通信機器１２の通信範囲内に移動している瞬間を表しており、移動無線通信機器２０は移動中にコンピュータ５０へ送る上りデータを送信する（ステップＳ１０５）。
【００２２】
固定無線通信機器１３のデータ中継部１０３は、移動無線通信機器２０から上りデータを受信すると（ステップＳ１０６）、経路情報保持部１０１に保持している経路表を参照し、次の経路となる固定無線通信機器１２を中継先に指定して上りデータを転送する（ステップＳ１０７）。このとき、固定無線通信機器１３のデータ中継記録部１０４は、移動無線通信機器２０からコンピュータ５０へ送られる上りデータを中継したことを中継記録テーブルに記録する（ステップＳ１０８）。
【００２３】
固定無線通信機器１２は、固定無線通信機器１３から上りデータを受信すると（ステップＳ１０９）、経路情報保持部１０１に保持している経路表を参照し、次の経路となる固定無線通信機器１１を中継先に指定して上りデータの転送を行う（ステップＳ１１０）。そして、データ中継記録部１０４は、上りデータを中継したことを中継記録テーブルに記録する（ステップＳ１１１）。
【００２４】
続いて、固定無線通信機器１１は、固定無線通信機器１２から上りデータを受信して（ステップＳ１１２）、経路情報保持部１０１に保持している経路表を参照し、ネットワーク４０を介してコンピュータ５０へ上りデータの転送を行うとともに（ステップＳ１１３）、データ中継記録部１０４で上りデータを中継したことを中継記録テーブルに記録する（ステップＳ１１４）。
【００２５】
最後に、コンピュータ５０は、固定無線通信機器１１からネットワーク４０を介して転送された移動無線通信機器からの上りデータを受信する（ステップＳ１１５）。
【００２６】
以上の手順により、固定無線通信機器１３の無線通信範囲内を固定無線通信機器１２の通信範囲内に向かって移動している移動無線通信機器２０から直接通信することができないコンピュータ５０へデータを伝送することができる。なお。同様の方法で、移動無線通信機器２０から直接通信できない固定無線通信機器１２、又は固定無線通信機器１１へ上りデータを転送することが可能である。これによって、例えば、走行中の列車に障害が発生した場合等に、中継地点となる通過駅に障害情報を報知することができる。
【００２７】
次に、コンピュータ５０から移動無線通信機器２０へ下りデータ、例えば、運行管理システムのホストコンピュータから列車の運行に関する指令データ等を伝送する際の動作手順について、図５に示す無線通信システムの構成図、及びフローチャートを用いて説明する。図５は、移動無線通信機器２０が固定無線通信機器１２の無線通信範囲にある瞬間を示している。また、図６はコンピュータ５０から移動無線通信機器２０へ下りデータを伝送する際の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００２８】
まず、ステップＳ２０１において、コンピュータ５０は下りデータをネットワーク４０に送信する。固定無線通信機器１１がこの下りデータをネットワーク４０を介して受信すると（ステップＳ２０２）、データフラッディング制限部１０６により、データ中継記録部１０４に記録されている中継記録テーブルを参照し（ステップＳ２０３）、移動無線通信機器２０からコンピュータ５０へ上りデータを伝送した際の中継記録が残っているか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
【００２９】
ステップＳ２０４における判定の結果、中継記録が残っている場合は、フラッディングデータ番号付与部１０７において、データに正の整数であるカウンタ番号、例えば、‘ｎ’を付与した後（ステップＳ２０５）、中継記録に残っているアドレスの固定無線通信機器に対し、データフラッディング部１０４により下りデータをフラッディングする（ステップＳ２０７）。
【００３０】
一方、ステップＳ２０４の手順で中継記録テーブルに移動無線通信機器２０からコンピュータ５０へデータを送信した際の中継記録が残っていないと判定された場合は、データフラッディング制限限定部１０８によってカウンタ番号を参照し、‘０’より大きい場合はカウンタ番号を‘１’減算してから（ステップＳ２０６）、下りデータをフラッディングする。このようにすることで、他の固定無線通信機器との競合による下りデータの輻輳を回避することができる。
【００３１】
図５に示す例では、中継記録に残っている識別アドレスに該当するのは固定無線通信機器１２のみであるので、固定無線通信機器１１は固定無線通信機器１２に対してデータをフラッディングする（ステップＳ２０７）。固定無線通信機器１２はフラッディングにより転送されたデータを受信し（ステップＳ２０８）、前述したと同様にして、中継記録が残っている識別アドレスの固定無線通信機器に再び下りデータをフラッディングする（ステップＳ２０９）。このとき、固定無線通信機器１２の無線通信範囲にある移動無線通信機器２０にも同様にフラッディングが及ぶ。そして、フラッディングされた下りデータの宛先が移動無線通信機器２０になっているので、移動無線通信機器２０はこれをフラッディングデータ受信部２０２で受信する（ステップＳ２１０）。
【００３２】
以上の手順により、ネットワーク４０に接続されたコンピュータ５０から直接通信することができない移動無線通信機器２０へ下りデータを伝送することができる。なお、同様の方法により、ネットワーク４０に接続された固定無線通信機器１１から直接通信することができない移動無線通信機器２０に対しても下りデータを伝送することが可能である。
【００３３】
なお、コンピュータ５０から移動通信機器２０へ固定無線通信機器１１、１２を中継して下りデータを転送する際に、ホップカウンタを下りデータに付与し、下りデータを中継するごとに加算して、所定値に達したら中継を中止するようにしてもよい。
【００３４】
以上説明したように、このような本発明の実施形態によれば、無線通信システムを固定して配置された固定無線通信機器１１〜１３及びコンピュータ５０と、固定無線通信機器１１〜１３の通信可能範囲を順に移動する移動無線通信機器２０から構成する。固定無線通信機器１３からコンピュータ５０へ伝送する上りデータは、移動無線通信機器２０をその通信可能範囲に含む固定無線通信機器１３でまず受信し、予め作成して保持した経路表に従って固定無線通信機器１２に転送するとともに、中継記録を残す。同様にして、固定無線通信機器１２から固定無線通信機器１１へ上りデータを転送し、さらに、ネットワーク５０を介してコンピュータ５０で受信する。
【００３５】
また、コンピュータ５０から移動無線通信機器２０に伝送する上りデータは、ネットワーク５０を介して固定無線通信機器１１で受信し、上りデータを転送する際に残しておいた中継記録に従い、固定無線通信機器１２に向かってフラッディングする。そのとき、移動無線通信機器２０が固定無線通信機器１２の通信可能範囲にあれば、下りデータの宛先である移動無線通信機器２０でもこれを受信することができる。
【００３６】
これらにより、直接通信することができない移動無線通信機器２０とコンピュータ５０の間で相互にデータを伝送する際に、データを中継する固定無線通信機器において通信経路の探索処理を行うことが不要となり、ハンドオーバーしたときでも経路探索を再びする必要がないため、通信の分断を回避してデータ通信の高速化を図ることができ、移動無線通信機器２０から送信されたデータをコンピュータ５０や固定無線通信機器１１〜１３で収集する際に多大な効果が得られる。
【００３７】
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の無線通信システムは、高速で移動する移動無線通信機器と直接通信することができない無線通信機器の間で、複数の固定無線通信機器を経由してデータを相互に伝送する際に、通信経路の再探索を不要にし、データ通信の高速化を図ることができる効果を有し、列車が走行する線路沿いに配置された複数の地上無線通信装置と、列車の走行中にこの複数の地上無線通信装置の１つとの間に無線回線を設定してデータ通信を行う車上無線通信装置とを備える列車無線通信システム等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図
【図２】本発明の実施形態に係る固定無線通信機器の主要部の構成を示す図
【図３】本発明の実施形態に係る移動無線通信機器の主要部の構成を示す図
【図４】本発明の実施形態において、移動無線通信機器からコンピュータへ上りデータを転送する場合の動作手順を説明するためのフローチャート
【図５】本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図
【図６】本発明の実施形態において、コンピュータから移動無線通信機器へ下りデータを転送する場合の動作手順を説明するためのフローチャート
【図７】従来の無線通信システムにおいて、移動端末からアクセスポイントへデータを送信する場合の動作手順を説明するためのシーケンス図
【符号の説明】
【００４０】
１１，１２，１３  固定無線通信機器
１０１  経路情報保持部
１０２  固定通信機器アドレス割当部
１０３  データ中継部
１０４  データ中継記録部
１０５  データフラッティング部
１０６  データフラッティング制限部
１０７  データフラッティング制限限定部
１０８  フラッティングデータ番号付与部
２０  移動無線通信機器
２０１  固定通信機器アドレス中継指定部
２０２  フラッティングデータ受信部
３１、３２  ケーブル
４０  ネットワーク
５０  コンピュータ
【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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