(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局がそれぞれ形成する複数のセルにより１つのゾーンを構成し、前記複数の基地局と接続されたゾーン制御局が前記ゾーン内における移動局との通信を管理するようになっており、移動局が前記ゾーンに進入して最初に通信する最初の基地局と移動局が前記ゾーンから退出する前に最後に通信する最後の基地局は、移動局と双方向通信を行う基地局となっており、前記ゾーン内のその他の基地局は、移動局と単方向通信のみを行う基地局となっていることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記ゾーン制御局は、移動局から前記最初の基地局を介して移動局を特定する情報を受け取り、それに対応して設定されたゾーン内識別情報を用いて移動局と前記ゾーン内での通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記ゾーン制御局は、移動局に送信するデータを分割し、それぞれの分割データに番号を付して前記単方向通信のみを行う基地局から移動局に送信を行い、さらに移動局が受信した分割データの番号を移動局から前記最後の基地局を介して受信して、移動局が受信できなかった分割データをチェックすることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記ゾーン制御局は、移動局が受信できなった分割データを次のゾーンにおけるゾーン制御局に送信することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記単方向通信のみを行う基地局は、複数あって、それぞれの基地局に送信する分割データは、少なくとも一部が重複したデータとなっていることを特徴とする請求項３または４記載の通信システム。
【請求項６】
前記ゾーン制御局は、移動局から前記最初の基地局を介して移動速度情報を受信し、その移動速度情報に基づいて前記単方向通信のみを行う基地局から送信するデータの送信タイミングを決定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項７】
複数の基地局がそれぞれ形成する複数のセルにより１つのゾーンを構成し、前記複数の基地局と接続されたゾーン制御局が前記ゾーン内における移動局との通信を管理するようになっており、少なくとも移動局が前記ゾーンに進入して最初に通信する最初の基地局は、移動局と双方向通信を行う基地局となっており、前記最初の基地局と移動局が前記ゾーンから退出する前に最後に通信する最後の基地局との間の基地局は、移動局と単方向通信のみを行う基地局となっていることを特徴とする通信システム。
【請求項８】
複数の基地局がそれぞれ形成する複数のセルにより１つのゾーンを構成し、前記複数の基地局と接続されたゾーン制御局が前記ゾーン内における移動局との通信を管理するようになっており、
移動局が前記ゾーンに進入して最初に通信する最初の基地局は、移動局と双方向通信を行い、
前記最初の基地局と移動局が前記ゾーンから退出する前に最後に通信する最後の基地局との間の基地局は、移動局と単方向通信のみを行い、
前記最後の基地局は、移動局と双方向通信を行うことを特徴とする通信方法。
【請求項９】
複数の基地局がそれぞれ形成する複数のセルにより１つのゾーンを構成し、移動局が前記ゾーンに進入して最初に通信する最初の基地局と移動局が前記ゾーンから退出する前に最後に通信する最後の基地局は、移動局と双方向通信を行う基地局となっており、前記ゾーン内のその他の基地局は、移動局と単方向通信のみを行う基地局となっており、さらに前記複数の基地局と接続されて前記ゾーン内における移動局との通信を管理するゾーン制御局を備えた通信システムに適用される移動局であって、
前記最初の基地局から定期的に送信されるビーコンを受信すると、当該移動局を特定する情報を前記最初の基地局に送信し、前記ゾーン制御局から前記最初の基地局を介して送信されるゾーン内識別情報を用いて前記ゾーン内での通信を行うようになっている移動局。
【請求項１０】
複数の基地局がそれぞれ形成する複数のセルにより１つのゾーンを構成し、移動局が前記ゾーンに進入して最初に通信する最初の基地局と移動局が前記ゾーンから退出する前に最後に通信する最後の基地局は、移動局と双方向通信を行う基地局となっており、前記ゾーン内のその他の基地局は、移動局と単方向通信のみを行う基地局となっており、さらに前記複数の基地局と接続されて前記ゾーン内における移動局との通信を管理するゾーン制御局を備え、このゾーン制御局は、移動局に送信するデータを分割し、それぞれの分割データに番号を付して前記単方向通信のみを行う基地局から移動局に送信を行うようになっている通信システムに適用される移動局であって、
前記最後の基地局から定期的に送信されるビーコンを受信すると、当該移動局が受信した分割データの番号を前記最後の基地局に送信する手段を備えたことを特徴とする移動局。
【請求項１１】
複数の基地局がそれぞれ形成する複数のセルにより１つのゾーンを構成し、移動局が前記ゾーンに進入して最初に通信する最初の基地局と移動局が前記ゾーンから退出する前に最後に通信する最後の基地局は、移動局と双方向通信を行う基地局となっており、前記ゾーン内のその他の基地局は、複数あって、移動局と単方向通信のみを行う基地局となっており、さらに前記複数の基地局と接続されて前記ゾーン内における移動局との通信を管理するゾーン制御局を備え、このゾーン制御局は、移動局に送信するデータを分割し、少なくとも一部が重複した分割データとして前記単方向通信のみを行う基地局からそれぞれ送信を行うようになっている通信システムに適用される移動局であって、
前記単方向通信のみを行う基地局からそれぞれ送信されたデータを受信し、重複したデータを排除する手段を備えたことを特徴とする移動局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システム、通信方法および通信システムに適用される移動局に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
セルが散在する通信ゾーンで移動局と基地局が通信を行う場合、従来では、各セルごとに移動局と基地局間が情報のやりとりを行っていた。特に、ＤＳＲＣなどのスポットセルでは、移動局の滞在時間が短いため、上述したやりとりを行っていると、スループットの低下が問題となる。
【０００３】
本発明は、トータルスループットを向上させることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の基地局がそれぞれ形成する複数のセルにより１つのゾーンを構成し、前記複数の基地局と接続されたゾーン制御局が前記ゾーン内における移動局との通信を管理するようになっており、移動局が前記ゾーンに進入して最初に通信する最初の基地局と移動局が前記ゾーンから退出する前に最後に通信する最後の基地局は、移動局と双方向通信を行う基地局となっており、前記ゾーン内のその他の基地局は、移動局と単方向通信のみを行う基地局となっている通信システムを特徴としている。
【０００５】
このようにゾーン内の最初と最後の基地局の間の基地局を、移動局と単方向通信のみを行う基地局とすることにより、基地局設置コストを抑えながらスループットを向上させることができる。
【０００６】
この場合、請求項２に記載の発明のように、前記ゾーン制御局が、移動局から前記最初の基地局を介して移動局を特定する情報を受け取り、それに対応して設定されたゾーン内識別情報を用いて移動局と前記ゾーン内での通信を行うようにするのが好ましい。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ゾーン制御局は、移動局に送信するデータを分割し、それぞれの分割データに番号を付して前記単方向通信のみを行う基地局から移動局に送信を行い、さらに移動局が受信した分割データの番号を移動局から前記最後の基地局を介して受信して、移動局が受信できなかった分割データをチェックすれば、移動局の未受信データを知ることができる。また、基地局が予め送信するデータ番号をすべて通知し、移動局側で受信できなかった番号を基地局に送信することによっても、移動局の未受信データを知ることができる。この場合、請求項４に記載の発明のように、前記ゾーン制御局が、移動局が受信できなった分割データを次のゾーンにおけるゾーン制御局に送信すれば、未受信データを次のゾーンで移動局に受信させることができる。
【０００８】
なお、単方向通信のみを行う基地局のそれぞれに送信する分割データは、請求項５に記載の発明のように、少なくとも一部が重複したデータとすることができる。
【０００９】
また、請求項６に記載の発明のように、前記ゾーン制御局が、移動局から前記最初の基地局を介して移動速度情報を受信し、その移動速度情報に基づいて前記単方向通信のみを行う基地局から送信するデータの送信タイミングを決定することもできる。
【００１０】
請求項７に記載の発明では、複数の基地局がそれぞれ形成する複数のセルにより１つのゾーンを構成し、前記複数の基地局と接続されたゾーン制御局が前記ゾーン内における移動局との通信を管理するようになっており、少なくとも移動局が前記ゾーンに進入して最初に通信する最初の基地局は、移動局と双方向通信を行う基地局となっており、前記最初の基地局と移動局が前記ゾーンから退出する前に最後に通信する最後の基地局との間の基地局は、移動局と単方向通信のみを行う基地局となっている通信システムを特徴としている。
【００１１】
この発明によっても、スループットを向上させることができる。
【００１２】
請求項８に記載の発明では、複数の基地局がそれぞれ形成する複数のセルにより１つのゾーンを構成し、前記複数の基地局と接続されたゾーン制御局が前記ゾーン内における移動局との通信を管理するようになっており、移動局が前記ゾーンに進入して最初に通信する最初の基地局は、移動局と双方向通信を行い、前記最初の基地局と移動局が前記ゾーンから退出する前に最後に通信する最後の基地局との間の基地局は、移動局と単方向通信のみを行い、前記最後の基地局は、移動局と双方向通信を行う通信方法を特徴としている。
【００１３】
この請求項８に記載の通信方法に対し、請求項２ないし６に記載した通信システムの特徴を備えることもできる。
【００１４】
請求項９ないし１１に記載の発明は、上記したような通信システムに適用できる移動局を特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施形態に係る通信システムの構成を示す。この例では、４つの基地局１１〜１４が形成するそれぞれのセルにより１つのゾーンを構成している。基地局１１〜１４のうちゾーンの最初と最後にある両端の基地局１１、１４は、移動局と双方向通信可能な基地局となっており、残りの２つの基地局１２、１３は、移動局と単方向（図ではダウンリンク）通信のみを行う基地局となっている。基地局１１〜１４は、それぞれゾーン制御局２０とネットワーク的に接続されている。このゾーン制御局２０は、ゾーン内における移動局との通信を管理する。また、ゾーン制御局２０は、専用バックボーン３０を介してサーバ４０、インターネット５０と接続されており、専用バックボーン３０を介して移動局に送信するデータを取得する。
【００１６】
上記したゾーンは、走行路（例えば高速道路）に沿って複数形成されており、それぞれのゾーンのゾーン制御局２０は、専用バックボーン３０を介して接続されている。
【００１７】
図２に移動局と基地局１１〜１４との送受信タイミングを示し、図３にデータの経路例を示す。
【００１８】
ゾーンの最初の基地局１１は、それが形成するセル内で移動局がビーコンを受信できるような間隔でビーコンを繰り返し送信している。このビーコンには、ゾーンの最初であることを示す情報が含まれている。移動局は、そのビーコンを受信し、ゾーンへの進入を感知すると、自車を特定する情報としての車両ＩＤ（ＩＰの場合もある）および車速情報（移動速度情報）を基地局１１に送信する。基地局１１は、その車両ＩＤおよび車速情報をゾーン制御局２０に通知する。なお、車速度は移動局側から送信する方法以外に、走行路に設置した移動局の速度計測装置（レーダ等）で取得したデータをもとに算出してもよい。
【００１９】
ゾーン制御局２０は、基地局１１から通知された情報により新規車両がゾーンに進入したことを感知すると、ゾーン内車両ＩＤリストにその新規車両の車両ＩＤを追加し、これに対応するゾーン内ＩＤ（ゾーン内でその移動局を識別可能とする識別情報）を設定する。そして、ゾーン制御局２０は、基地局１１を介してゾーン内ＩＤを移動局に付与する。
【００２０】
移動局は、そのゾーン内ＩＤを受領すると、受信したい情報がある場合、情報要求を基地局１１に送信する。基地局１１は、その情報要求を受信すると、それをゾーン制御局２０に通知する。
【００２１】
ゾーン制御局２０は、情報要求に従い目的とするデータを専用バックボーン３０を介して取得し、取得したデータをゾーン制御局２０内のデータ蓄積部に一旦保存する。ゾーン制御局２０は、データ蓄積部に保存されたデータを、送信するデータの単位（例えばパケット）毎に分割し、それぞれに送信シーケンスナンバを付加する。ゾーン制御局２０は、送信シーケンスナンバが付加されたデータ（情報）を、基地局１２、１３を介して移動局に送信する。基地局１２、１３から移動局に送信されるデータは、パケット毎に重複したデータがないように、あるいは同じデータが一部重複するようにして基地局１２、１３毎に振り分けられる。また、そのような振り分けを行わずに、全く同じデータが基地局１２、１３から送信されるようになっていてもよい。
【００２２】
移動局は、常に受信状態となっており、送信された情報を受信する。移動局は、受信できたパケットに対するシーケンスナンバ（以後、受信シーケンスナンバという）をメモリ等に保存する。
【００２３】
ゾーン最後の基地局１４は、それが形成するセル内で移動局がビーコンを受信できるような間隔でビーコンを繰り返し送信している。このビーコンには、ゾーンの最後であることを示す情報が含まれている。移動局は、そのビーコンを受信し、ゾーンの終了を感知すると、ゾーン終了に対するＡＣＫ（受信確認信号）および受信シーケンスナンバを基地局１４を介してゾーン制御局２０に通知する。
【００２４】
ゾーン制御局２０は、基地局１４を介してＡＣＫを移動局に返すとともに、送信シーケンスナンバと受信シーケンスナンバとを比較して、実際に送信できなかったシーケンスナンバをチェックし、送信できなかったシーケンスナンバに対するデータを、隣接した次のゾーン制御局２０に送信する。次のゾーン制御局２０は、送信できなかったシーケンスナンバに対するデータを、対応する移動局に送信する。
【００２５】
上記では、受信したシーケンスナンバを移動局からゾーン制御局に対して返送したが、最初にゾーン制御局から、受信すべきシーケンスナンバを受信し、その中で受け取れなかったシーケンスナンバをゾーン制御局に対して返送してもよい。
【００２６】
なお、サーバ４０は、ゾーン制御局との情報のやり取りを行い、各ゾーン内に存在する移動局の車両情報を取得し移動局の移動管理を行い、それらの移動局から、もしくはそれらの移動局宛ての情報パケットの分配を行う。
【００２７】
次に、上記したゾーン制御局の処理について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２８】
まず、基地局１１を介して移動局から車両ＩＤおよび車速情報を受信したか否かを判定し（ステップ１０１）、受信したことを判定すると、ゾーン内車両ＩＤリストにその車両ＩＤを追加するとともにそれに対応してゾーン内ＩＤを設定し、ゾーン内ＩＤを基地局１１を介して移動局に送信する（ステップ１０２）。
【００２９】
次に、移動局から情報要求があるか否かを判定する（ステップ１０３）。情報要求がある場合には、専用バックボーン３０に向けて目的とするデータの取得を要求する（ステップ１０４）。次に、専用バックボーン３０から移動局に対するデータがあるか否かを判定する（ステップ１０５）。移動局に対するデータがない場合は、ステップ１０３からステップ１０５への処理を繰り返す。
【００３０】
また、移動局に対するデータがある場合は、専用バックボーン３０から取得したデータをデータ蓄積部に保存し、そのデータに対してパケット毎に送信シーケンスナンバを付加し、基地局１２、１３を介して移動局に送信し、その送信シーケンスナンバをゾーン内ＩＤに対する送信シーケンスマップとして記憶する（ステップ１０６）。
【００３１】
この後、移動局から基地局１４を介して受信ＡＣＫおよび受信シーケンスナンバを受信したか否かを判定する（ステップ１０７）。この判定がＮＯであれば、上記した処理を繰り返すが、その判定がＹＥＳになると、次に、送信シーケンスナンバと受信シーケンスナンバとを比較し（ステップ１０８）、送信できなかったシーケンスナンバがあるか否かを判定する（ステップ１０９）。送信できなかったシーケンスナンバがあれば、それに対するデータ（未送信データ）を次のゾーン制御局２０に送信する（ステップ１１０）。
【００３２】
この後、その移動局に係るデータ、すなわちその移動局向けのデータ（データ蓄積部に保存されているもの）、送信シーケンスマップおよびゾーン内車両ＩＤリスト中の車両ＩＤを全て消去する（ステップ１１１）。
【００３３】
次に、基地局１２、１３から移動局にデータを送信するタイミングについて説明する。
【００３４】
ゾーン制御局２０には、基地局１４を介して移動局から車速情報が送信されるため、ゾーン制御局２０は、その車速情報を用いて送信タイミングを決定する。図５に、その送信タイミング例を示す。
【００３５】
ゾーン制御局２０は、基地局１１、１２、１３が形成するそれぞれのセルでの移動局の移動距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、セル１とセル２間の距離Ｗ１およびセル２とセル３間の距離Ｗ２を把握しているものとする。ゾーン制御局２０は、車両がゾーンに進入したことを感知してから、（Ｌ１＋Ｗ１）／Ｖ−Ａ〜（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｗ１）／Ｖ＋Ｂの期間において基地局１２を介し移動局にデータを送信し、また（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｗ１＋Ｗ２）／Ｖ−Ｃ〜（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｗ１＋Ｗ２）／Ｖ＋Ｄの期間において基地局１３を介し移動局にデータを送信する。ここで、Ｖは車速情報に基づく車両の速度であり、Ａ〜Ｄはマージンである。すなわち、ゾーン制御局２０は、車両がゾーンに進入したときの車速Ｖで車両がゾーンを通過するものとし、それにマージンを付加して、送信タイミングを決定している。
【００３６】
上述したように、この実施形態では、ゾーンの両端の基地局１１、１４を双方向通信可能な基地局とし、その他の基地局１２、１３を単方向通信のみの基地局としている。このため、基地局１１、１４の無線装置は、図６（ａ）に示すように、ネットワークインターフェース６１、無線アクセス制御回路６２、変復調回路６３、ＲＦ／ＩＦ回路６４などの双方向通信可能なもので構成される。これに対し、基地局１２、１３の無線装置は、図６（ｂ）に示すように、ネットワークインターフェース６５、無線アクセス制御回路６６、変調回路６７、ＲＦ／ＩＦ回路６８などの単方向通信を行うもので構成されるため、双方向通信を行うものに比べ、その構成を簡易なものとすることができる。
【００３７】
なお、基地局１２、１３から移動局に、少なくとも一部が重複したデータとして送信が行われる場合、すなわち同じデータが一部重複した形で送信が行われるか全く同じデータが送信される場合には、受信データの重複を排除するため、移動局の受信パケット制御装置７０は、図７に示すように構成される。
【００３８】
この受信パケット制御装置７０は、ＦＩＦＯ７０ａ、ＲＡＭ７０ｂ、制御回路７０ｃから構成されている。移動局の無線装置（図６（ａ）と同様の構成のもの）で受信されたデータは、ＦＩＦＯ７０ａで入力順に出力され、ＲＡＭ７０ｂに記憶される。制御回路７０ｃは、ＲＡＭ７０ｂに記憶されたデータを基に、図８に示す受信パケット制御処理を行う。
【００３９】
まず、ゾーンの最初の基地局１１からビーコンを受信したか否か、すなわち通信ゾーンスタートか否かを判定する（ステップ２０１）。通信ゾーンスタートの場合は、受信パケットテーブルをリセットする（ステップ２０２）。次に、ゾーンの最後の基地局１４からビーコンを受信したか否か、すなわち通信ゾーン終了か否かを判定する（ステップ２０３）。通信ゾーン終了でない場合は、以下の処理を繰り返し行う。
【００４０】
まず、ＲＡＭ７０ｂに記憶されているパケットをチェックし（ステップ２０４）、パケットのシーケンスナンバが受信パケットテーブルにあるか否かを判定する（ステップ２０５）。パケットのシーケンスナンバが受信パケットテーブルになければ、重複していないパケットであるとして、そのパケットシーケンスナンバを受信パケットテーブルに追加し（ステップ２０６）、そのパケットを記憶手段としてのハードディスク（ＨＤＤ）７１に書き込み（ステップ２０７）、次のパケットのチェックに進む。また、パケットのシーケンスナンバが受信パケットテーブルにあれば、重複したパケットであるので、次のパケットのチェックに進む。このような処理を通信ゾーンの終了まで繰り返す。このことによって、ＨＤＤ７１には、重複しないパケットが記憶され、また受信パケットテーブルには、受信したパケットのシーケンスナンバが記憶される。
【００４１】
その後、通信ゾーンの終了を判定すると、ゾーン終了に対するＡＣＫおよび受信パケットテーブルにある受信シーケンスナンバを基地局１４に送信する（ステップ２０８）。
【００４２】
上記した実施形態では、１つのゾーン内に４つの基地局１１〜１４を配置するものを示したが、１つのゾーン内に配置する基地局は４つより多くてもよい。
【００４３】
また、上記した実施形態では、ゾーンの両端にある基地局１１、１４からビーコンを送信し、その間の基地局１２、１３からビーコンを送出しないものを示したが、ゾーンの両端にある基地局１１、１４から双方向通信セルであることを示すビーコンを送信し、その間の基地局１２、１３から単方向通信セルであることを示すビーコンを送出するようにしてもよい。
【００４４】
また、上記した実施形態では、ゾーンの両端を除く基地局１２、１３から移動局に向けてダウンリンクの単方向通信を行うものを示したが、移動局から基地局１２、１３に向けてアップリンクの単方向通信を行うようにしてもよい。
【００４５】
また、ゾーン内の最初の基地局のみ移動局と双方向通信を行い、それに続くゾーン内の基地局が全て移動局と単方向通信のみを行うようになっていてもよい。
【００４６】
また、双方向通信を行う基地局をダイナミックに決定し、交通量等の変化に応じて、双方向通信可能な基地局の数を変動させたり、すべての基地局において双方向通信を行ってもよい。
【００４７】
また、各基地局とゾーン制御局との間は、直接データのやり取りをしてもよいし、光ファイバ無線技術を用いて基地局から送出される信号をゾーン制御局で生成し、基地局側には光と無線との間のコンバータのみをおくことにより実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】移動局と基地局１１〜１４との送受信タイミングを示す図である。
【図３】データの経路例を示す図である。
【図４】ゾーン制御局の処理を示すフローチャートである。
【図５】基地局１２、１３から移動局にデータを送信する場合の送信タイミング例を示す図である。
【図６】基地局１１〜１４の無線装置の構成を示す図である。
【図７】受信パケット制御装置７０の構成を示す図である。
【図８】受信パケット制御装置７０中の制御回路７０ｃの受信パケット制御処理を示す図である。
【符号の説明】
１１〜１４…基地局、２０…ゾーン制御局、３０…専用バックボーン、
４０…サーバ、５０…インターネット。
【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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