JP2000004235A

JP2000004235A - 無線通信ネットワークシステム

Info

Publication number: JP2000004235A
Application number: JP16716798A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Umeyama; 正利梅山; Makoto Yagi; 誠八木
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の基地局を必要とする広範囲なエリアをカ
バーする通信ネットワークシステムの低コスト化を図
る。【解決手段】制御ゾーンＺ１，Ｚ２毎に、複数の沿線無
線機１１₁〜１１_n，１４₁〜１４_nと、基地無線機１
２，１５と、各沿線無線機１１₁〜１１_n，１４₁〜１
４_n、基地無線機１２，１５及び制御ゾーン内の列車１
の車上無線機との通信を制御・管理する１つの基地装置
１３，１６とを設けて通信ネットワークＮ１，Ｎ２を構
築する。各通信ネットワークＮ１，Ｎ２の通信動作の１
周期中に、隣接制御ゾーンＺ２の通信ネットワークＮ２
との無線通信用の特定通信期間を設け、この通信期間で
は両通信ネットワークＮ１，Ｎ２で使用する周波数を同
一周波数に切り換えて両通信ネットワークＮ１，Ｎ２間
で無線による双方向通信を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の基地局を必
要とするような広範囲なエリアを移動する移動体と、地
上側の基地局と固定局とでネットワーク通信を可能とす
る無線通信ネットワークシステムに関し、特に、このよ
うな無線通信ネットワークシステムの低コスト化を図る
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線通信ネットワークシステムとして、
例えば、ブロードキャスト形の無線ＬＡＮ（Local Area
Network) がある。かかる無線ＬＡＮは、１つの基地局
と、この基地局からの電波が到達する範囲内に配置した
固定局又は移動局（移動体）との間で通信を行うものが
ほとんどである。この無線ＬＡＮは、通信制御が簡単に
なるという利点があるが、例えば、鉄道のような直線的
に延びた線路上を列車（移動局）が移動するシステムに
適用する時、無線機の送信パワーに制限がある場合、１
つの基地局では列車（移動局）が移動する広範囲なエリ
アをカバーすることができない。

【０００３】このように、移動体の制御エリアが広範囲
な場合の無線通信ネットワークシステムの従来の構築例
を、鉄道の列車制御に適用した場合を例にして説明す
る。図１８に示すように、列車１（移動局）が走行する
エリアを複数の制御ゾーン（１つの制御ゾーンを例えば
約２０ｋｍとする）Ｚ１，Ｚ２に分割する。各制御ゾー
ンＺ１，Ｚ２には、それぞれ列車の移動ルートに沿って
間隔を設けて配置した複数の沿線無線機２₁〜２_n、４
₁〜４_n（固定局）と、拠点駅に設けた１つの駅装置
３，５（基地局）とを設け、各制御ゾーンＺ１，Ｚ２内
の複数の沿線無線機２₁〜２_n，４₁〜４_nと駅装置
３，５は、それぞれ通信ケーブル６，７で接続する。ま
た、各制御ゾーンＺ１，Ｚ２の駅装置３，５間を通信ケ
ーブル８で接続する。各沿線無線機２₁〜２_n、４₁〜
４_nの通信エリアＡの通信可能範囲ａは、例えば約１ｋ
ｍ程度である。

【０００４】かかる構成において、各制御ゾーンＺ１，
Ｚ２の各駅装置３，５は、自身の制御ゾーン内の列車運
行を管理し、制御ゾーン内の列車位置や線路状態に応じ
て各列車１に制御情報を送信する。この制御情報は、通
信ケーブル６，７を介して各沿線無線機２₁〜２_n，４
₁〜４_nに伝送される。沿線無線機２₁〜２_n，４₁〜
４_nは、列車１との無線通信により列車位置や列車状態
等の情報を受信し、通信ケーブル６，７を介して対応す
る駅装置３，５に伝送する。列車１が例えば制御ゾーン
Ｚ１を進出し前方の隣接する制御ゾーンＺ２に進入する
場合には、その列車に関する情報を、通信ケーブル８を
介して前方制御ゾーンＺ２を管理する駅装置５に伝送す
るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
無線通信ネットワークシステムでは、上述のように、駅
装置と各沿線無線機との間及び制御ゾーン間の駅装置間
は、それぞれ通信ケーブルを介して情報を伝送するよう
にしている。このため、無線機の他に通信ケーブルによ
る情報伝送のための伝送装置９が多数必要となりコスト
が高くなるという問題があった。

【０００６】尚、列車制御に無線通信ネットワークシス
テムを適用した例として、例えば特表平７−５０７７５
２号公報がある。このものは、各制御ゾーンにおいて、
隣接するノードに時分割でパケットを中継送信する構成
を有しており、広範囲なエリアを無線によって情報通信
可能な無線通信ネットワークシステムの構築が可能であ
る。しかし、列車（移動局）が前方の制御ゾーンに進入
する場合、互いの制御ゾーンの基地局間でどのように通
信するかについては具体的に記載されていない。また、
通信動作の単位周期において、上り方向と下り方向同時
にパケット通信を行っており、ネットワークの管理が複
雑である。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、移動体が前方の制御ゾーンに移動する際の、互い
の制御ゾーンの基地装置間の情報交換を無線通信を用い
て確実且つ容易に行うことができる、広範囲なエリアを
カバーできる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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の本発明では、予め決められた移動局の移動ルートを
複数の制御ゾーンに区切り、各制御ゾーン毎に、前記ル
ートに沿って間隔を設けて配置した複数の沿線無線機
と、１つの基地無線機と、前記基地無線機に接続されて
前記複数の沿線無線機、基地無線機及び制御ゾーン内の
前記移動体に搭載される移動無線機との通信の制御・管
理を実行する１つの基地装置とを設け、各制御ゾーン毎
に各無線機が互いに同期して動作する通信ネットワーク
を構築し、各制御ゾーンの各通信ネットワークが互いに
同期して、送信元の無線機から末端の無線機まで中間の
無線機を中継しながらパケットを時分割で送信し、前記
移動体は、パケットの中継送信中に自身に対する情報を
受信し送信情報を前記パケットに挿入できるようにした
無線通信ネットワークシステムであって、各制御ゾーン
の通信ネットワークにおける通信動作の１周期中に、前
記移動体の進行方向側の隣接制御ゾーンの通信ネットワ
ークとの間で無線通信するためのゾーン間通信時間帯と
して複数のタイムスロットからなる隣接通信用タイムス
ロットブロックを割り当て、該隣接通信タイムスロット
ブロック期間では、互いに隣接する両制御ゾーンの通信
ネットワークで使用する周波数を同一周波数に切り換
え、互いに隣接する両制御ゾーンの通信ネットワーク間
で無線による双方向通信を可能としたことを特徴とす
る。

【０００９】かかる構成では、各制御ゾーンの通信ネッ
トワークの通信動作の１周期毎に、隣接制御ゾーンの通
信ネットワークと、隣接通信用タイムスロットブロック
期間を利用して双方向通信ができるようになる。請求項
２に記載の発明では、各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それぞれ通信
動作が規定される複数のタイムスロットブロックに分割
し、前記複数のタイムスロットブロックとして、前記基
地無線機側から末端の沿線無線機側に片方向通信する基
地側送信用タイムスロットブロックと、末端の沿線無線
機側から基地無線機側に片方向通信する沿線側送信用タ
イムスロットブロックと、移動無線機側から沿線無線機
側に片方向通信する移動側送信用タイムスロットブロッ
クと、前記隣接通信用タイムスロットブロックとを少な
くとも有する構成とした。

【００１０】かかる構成により、各タイムブロック期間
毎に、各無線機の動作を規定できるので、基地装置によ
る各無線機の通信動作の管理が容易になる。請求項３に
記載の発明のように、各通信ネットワークは、通信動作
の１周期において、前記隣接通信用タイムスロットブロ
ック期間以外は、他の制御ゾーンの通信ネットワークと
使用する周波数を異なる構成とするとよい。

【００１１】かかる構成では、隣接制御ゾーン間で無線
通信する期間以外では、制御ゾーン間の通信ネットワー
クの混信を防止できるようになる。請求項４に記載の発
明では、各通信ネットワークは、前記各タイムスロット
ブロック内で、周波数を切り替えて複数回情報を送信す
る構成とした。かかる構成では、通信ネットワークの耐
妨害性や秘匿性を向上できる。

【００１２】請求項５に記載の発明では、前記沿線無線
機は、少なくとも２つ以上先の沿線無線機まで電波が到
達する間隔で設置するようにした。かかる構成では、沿
線無線機の１つが故障した時でも、別の沿線無線機が同
一の情報を受信できるので、通信ネットワークのダウン
を防止でき、耐故障性を向上できるようになる。

【００１３】請求項６に記載の発明ように、前記各無線
機のアンテナに、指向性を有するアンテナを使用すると
よい。かかる構成では、無線機からの送信電波の回り込
みを少なくでき、これにより、パケットの送信間隔を短
くすることが可能となり、実質的に送信可能な情報量を
増大できるようになる。

【００１４】請求項７に記載の発明では、前記移動体側
は、前記隣接通信用タイムスロット期間において、互い
に隣接する制御ゾーンの境界近傍の沿線無線機間の通信
が行われていることにより前記制御ゾーン境界に接近し
たことを検知した時、前方制御ゾーン内で使用する送信
タイムスロットの割り当て要求を発生し、前方制御ゾー
ンの基地装置から前記送信タイムスロットの割り当てを
受け、移動体が前記制御ゾーン境界を越えて前方制御ゾ
ーンに進入した時、後方の制御ゾーンの基地装置は受け
渡し完了情報を移動体側に送信すると共に、前記移動体
に割り当てていた送信タイムスロットを解放するように
した。

【００１５】かかる構成では、移動体が、前方の制御ゾ
ーンに移動する場合に、移動体の送信権を円滑に割り当
てることができるようになる。請求項８に記載の発明で
は、各通信ネットワークの通信動作の１周期に、立上げ
用タイムスロットブロック期間を設け、前記移動体が送
信タイムスロットを消失した時に、前記立上げ用タイム
スロットブロック期間において、移動体から送信タイム
スロット要求を発生可能とするようにした。

【００１６】かかる構成では、例えば停電等で移動体側
で送信タイムスロットが消失した場合でも、送信タイム
スロットの要求により、移動体は速やかに送信権を再度
得ることが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、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図面に基づいて説明
する。尚、従来と同一部分には同一符号を付して説明を
省略する。本実施形態の無線通信ネットワークシステム
の構成は、図１に示すように、移動体である列車１（移
動局）が走行するエリアを複数の制御ゾーン（１つの制
御ゾーンを例えば２０ｋｍとする）Ｚ１，Ｚ２，・・・
に分割し、各制御ゾーンＺ１，Ｚ２，・・・毎に通信ネ
ットワークＮ１，Ｎ２，・・・を構成する。尚、本実施
形態では２つの制御ゾーンのみ示してある。以下では、
制御ゾーンＺ１，Ｚ２について説明する。

【００１８】各通信ネットワークＮ１，Ｎ２は、それぞ
れ列車１の移動ルートに沿って間隔を設けて配置した複
数の地上側固定局となる沿線無線機１１₁〜１１_n、１
４₁〜１４_nと、拠点駅に設けて１つの駅無線機１２，
１５と、駅無線機１２，１５に接続する拠点駅装置１
３，１６とを備えて構成される。この駅無線機１２，１
５と拠点駅装置１３，１６とでそれぞれの通信ネットワ
ークＮ１，Ｎ２の基地局を構成している。拠点駅装置１
３，１６は、通信ネットワークＮ１，Ｎ２における通信
を制御・管理する管理機能を有する。各沿線無線機１１
₁〜１１_n、１４ ₁〜１４_nは、少なくとも２つ先の沿
線無線機まで電波が到達するような間隔で配置する。ま
た、各沿線無線機１１₁〜１１_n、１４₁〜１４_nは、
図示しないが、必要に応じてホスト装置と接続してホス
ト情報の無線送受信を行う。

【００１９】また、制御ゾーンＺ１，Ｚ２を移動する列
車１は、図２に示すように、車上無線機１ａと車上制御
装置１ｂを備えている。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）のトークンパッシング方式と
し、トークンを持つ送信元の無線機から送信先の無線機
まで中間の無線機を中継しながらパケットを送信する。
具体的には、図３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、制御ゾーン内の各無線機は、
前記１フレームにおいて、拠点駅装置によって割り当て
られた所定のタイムスロットの時のみ、送信動作又は受
信動作が可能なように制御される。そして、後述するよ
うに、１フレーム内において、各無線機の送信動作時期
を集中させてパケットの伝送方向を統一させるようにし
ている。

【００２０】図３のフレームの構成を以下に説明する。
１フレームは、多数のタイムスロット（以下、ＴＳとす
る）に分割し（例えば７６８Time slots/sec) 、更に、
これら多数のＴＳを、それぞれ複数のブロック、例え
ば、同期ＴＳブロック、後述のように基地側が送信元と
なる基地側送信用タイムスロットブロックとしての制御
コマンドＴＳブロック、立上げＴＳブロック、後述のよ
うに列車１側が送信元となる移動側送信用タイムスロッ
トブロックとしての移動体送信ＴＳブロック、後述のよ
うに沿線無線機側が送信元となる沿線側送信用タイムス
ロットブロックととしての沿線リポートＴＳブロック、
予備ＴＳブロック、及び、本発明の特徴である隣接通信
ＴＳブロックに分割して構成する。尚、各ブロックはそ
れぞれ所定数のＴＳからなり、図３中の( ) 内に各ブロ
ック内のＴＳ数を示してある。例えば、同期ＴＳブロッ
クは１６ＴＳが割り当てられていることを示す。

【００２１】前記同期ＴＳブロックは、ネットワークを
構成する各無線機を同期させるためのものである。制御
コマンドＴＳブロックは、拠点駅装置の駅無線機を介し
て制御ゾーン内の列車や沿線無線機に制御コマンドを送
信するためのもので駅無線機が送信元になる。立上げＴ
Ｓブロックは、列車が何らかの理由（例えば停電等）で
記憶した後述の送信ＴＳを消失した場合に列車１側から
送信ＴＳ要求を送信するためのものである。移動体送信
ＴＳブロックは、近接する沿線無線機に列車から情報を
送信するためのもので車上無線機が送信元になる。沿線
リポートＴＳブロックは、沿線無線機が列車から受信し
た情報及び沿線無線機自身のステータス情報を拠点駅装
置側に送信するためのもので末端の沿線無線機が送信元
となる。隣接通信ＴＳブロックは、互いに隣接する制御
ゾーンの通信ネットワーク間で通信を行うためので、こ
の隣接通信ＴＳブロックを設けることで、従来の通信ケ
ーブルを設けることなく無線により隣接する通信ネット
ワーク間で情報の交換が可能となる。

【００２２】そして、前記同期ＴＳブロックから予備Ｔ
Ｓブロックまでは、自身の制御ゾーン内における通信で
あり、隣接の通信ネットワークとの間の混信を防止する
ため、隣接の通信ネットワークとは使用する周波数やコ
ードを異ならせている。また、隣接通信ＴＳブロックで
は、隣接の通信ネットワークとの間で通信を行うために
隣接通信ネットワークと使用する周波数を同一周波数に
切り換える。

【００２３】次に、本実施形態の伝送パケットのフォー
マットを図４に示す。図４において、パケットはビット
数は固定されており、先頭部（図中で示す）、データ
本体及び後端部（図中で示す）で構成される。先頭部
には、種別コードとパケットに登録された単位データ数
を示すデータが格納される。データ本体には、例えばN
O.１〜NO.４までの４つの単位データが格納可能であ
る。後端部には、先頭部からNO.４の単位データまでの
チェックコードが格納される。ここで、種別コードと
は、駅無線機（ＳＣ）→沿線無線機（ＷＲＣ）、沿線無
線機（ＷＲＣ）→駅無線機（ＳＣ）、車上無線機（ＶＲ
Ｓ）→沿線無線機（ＷＲＣ）、沿線無線機（ＷＲＣ）→
沿線無線機（ＷＲＣ）を識別するコードである。

【００２４】また、NO.１〜NO.４までの各単位データ
は、図４に示すように、データの種類、送信元ＩＤ、送
信先ＩＤ、送信データ、チェックコードから構成され
る。尚、送信先ＩＤでは、特定相手先通信（１対１）や
ブロードキャスト（１対全部）、グループ通信（１対複
数）等が指定可能である。ブロードキャストの時は、特
定の送信先ＩＤを割り当てる。

【００２５】次に、本実施形態の無線通信ネットワーク
システムの通信動作について説明する。尚、以下では、
制御ゾーンＺ１の通信ネットワークＮ１について説明す
るが、制御ゾーンＺ２の通信ネットワークＮ２も通信ネ
ットワークＮ１と同期して同様に動作する。まず、同期
ＴＳブロックで同期コマンドを発生し自身の制御ゾーン
Ｚ１内の沿線無線機１１₁〜１１_n、駅無線機１２、車
上無線機１ａ（列車が存在する場合）の同期をとる。次
に、制御コマンドＴＳブロックにおいて、駅無線機１２
は、駅装置１３から送信要求のあったデータに、種別コ
ード、単位データ数を付加して図４に示すフォーマット
で、予め割り当てられた所定のＴＳでパケットを沿線無
線機１１₁に送信する。尚、送信する単位データが満杯
（本実施形態では単位データ数＜４）でない場合は、単
位データのない位置をヌルとし、送信する単位データ数
（例えば３）を示して送信する。各沿線無線機１１₁〜
１１_n-1は、送信されたパケットを順次所定のＴＳで受
信し受信したパケットのチェックを行いながら所定のＴ
Ｓで送信して順次中継し、末端の沿線無線機１１_nまで
送信する。

【００２６】上述の制御コマンドＴＳブロックにおける
駅無線機１２からの制御コマンド情報の流れを図５にブ
ロック図で示す。また、図６に、制御コマンドＴＳブロ
ックでの拠点駅装置からのパケット伝搬例を示す。図６
では、沿線無線機を８台とし、送信パケットは２つ先の
沿線無線機まで到達する場合の例である。図６に基づい
て更にパケットの伝搬について、例えば３台目の沿線無
線機３を例にとって具体的に説明すると、沿線無線機３
は、ＴＳ＝０３とＴＳ＝０５でパケットを受信し、受信
したパケットのチェックをＴＳ＝４とＴＳ＝０６でそれ
ぞれ行い、ＴＳ＝０７で送信する。沿線無線機３は、受
信したパケットがＯＫの場合は、中継受信バッファに一
時的に記憶し、ＮＧの場合は拒絶する。そして、中継送
信するパケットは、２つの受信パケットが共に正しけれ
ば後の受信パケットを送信し、後の受信パケットが正し
くなく先の受信パケットが正しければ先の受信パケット
を送信し、両パケットが正しくなければ受信パケットを
捨てて中継送信は行わない。また、自身に送信待ちデー
タがあり、且つこの送信待ちデータが挿入可能であれば
受信パケットに送信待ちデータを付加し、フォーマット
編集を行った後、中継送信バッファに記憶した後、送信
する。送信完了後、バッファ内の内容をクリアする。

【００２７】そして、拠点駅装置は、規則性をもって例
えば８ＴＳ毎にパケットは送信するので、各沿線無線機
は、８ＴＳ間隔で同じ処理を行う。尚、一定の間隔で伝
送するパケットは、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伝送する
ようにしてもよい。このように、パケットを規則性をも
って伝送することで、各無線機の動作を簡単な指示で規
定できる。即ち、各無線機に、ＴＳの初期値、間隔、繰
り返し数を与えるだけで通信動作を規定でき、通信ネッ
トワークの管理が容易となる。また、２つ先の無線機ま
でパケットを伝送できるように無線機を配置すること
で、２つ先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る。従
って、無線通信ネットワークシステムの信頼性が向上す
る。

【００２８】列車１は、沿線無線機１１₁〜１１_n-1間
をパケットが中継送信されている間に、制御コマンドＴ
Ｓブロックの所定のＴＳでデータを受信する。列車１側
では、受信したデータの送信先ＩＤが自分宛、又はブロ
ードキャス以外のデータは拒絶し、送信先ＩＤが自分宛
の時はパケットのチェックを行い、ＯＫであれば車上制
御装置１ｂに出力する。

【００２９】移動体送信ＴＳブロックでは、当該ブロッ
ク内の割り当てられた所定ＴＳにおいて、列車１側から
リポート情報を図４のフォーマットで送信し、近接する
沿線無線機がこれを受信して一時的に記憶する。制御ゾ
ーン内に複数の列車が存在すれば、移動体送信ＴＳブロ
ック内の異なるＴＳを各列車毎に割り当てる。次に、沿
線リポートＴＳブロックにおいては、所定のＴＳで末端
の沿線無線機１１_nは、送信リポート情報を図４のフォ
ーマットで送信する。各沿線無線機１１_n-1〜１１
₁は、中継方向は逆であるが制御コマンドＴＳブロック
の時と同様にして、順次、所定のＴＳで前記送信リポー
ト情報を受信し、所定のＴＳで送信して中継し、駅無線
機１２は、所定のＴＳで前記送信リポート情報を受信
し、パケットをチェックして正常なパケットのみを駅装
置１３に出力する。この際に、各沿線無線機は、受信し
たパケットの単位データ数が満杯でない時（単位データ
数＜４）、自身が送信したいデータ（例えば記憶してい
る列車からの送信情報等）があれば、空いている単位デ
ータNO.の位置にデータを挿入して送信する。データを
挿入した場合は、単位データ数及びチェックコードを更
新して送信する。

【００３０】上述の移動体送信ＴＳブロック及び沿線リ
ポートＴＳブロックに基づく列車からのリポート情報の
流れの例を図７にブロック図で示し、図８に、沿線リポ
ートＴＳブロックでのリポートパケット伝搬例を示す。
図８では、図６と同様に沿線無線機を８台とし、送信パ
ケットは２つ先の沿線無線機まで到達するについて示し
てある。沿線リポートＴＳブロックにおけるリポートパ
ケット伝搬動作は、制御コマンドＴＳブロックでのパケ
ット伝搬と同様であり、ここでは説明を省略する。

【００３１】次に、隣接通信ＴＳブロックにおいては、
隣接する制御ゾーンＺ２との境界に近接する沿線無線機
１１_n-1、１１_nは、隣接交換メッセージを制御ゾーン
Ｚ２側の近接する沿線無線機１４₁、１４₂に所定のＴ
Ｓでそれぞれ送信する。隣接交換メッセージは、制御コ
マンドＴＳブロックにおいて駅装置１３から送信されて
沿線無線機１１_n-1、１１_nで一時的に記憶されてい
る。制御ゾーンＺ２側の沿線無線機１４₁、１４₂は、
受信した隣接交換メッセージを一時的に記憶し、制御ゾ
ーンＺ２側の通信ネットワークにおける沿線リポートＴ
Ｓブロックの時に駅装置１６側に送信する。尚、この隣
接通信ＴＳブロックにおいては、隣接制御ゾーンＺ２の
通信ネットワークＮ２との間で無線通信を行うために、
使用周波数を、同じものに切り換える。

【００３２】上述の隣接通信ＴＳブロックを利用した制
御ゾーンＺ１とＺ２との間での隣接交換メッセージの流
れを図９にブロック図で示してある。このように、隣接
通信ＴＳブロックを設けたことにより、隣接する互いの
通信ネットワーク間で無線による情報交換が可能とな
り、従来のように、両通信ネットワークＮ１，Ｎ２との
間を通信ケーブルで接続する必要がなく、システムのコ
ストを大幅に低減することができるようになる。

【００３３】ＴＤＭＡ方式では、送信ＴＳが与えられな
い限り送信することはできない。従って、列車１が前方
の制御ゾーンＺ２に移動した場合、列車に対して制御ゾ
ーンＺ２における送信ＴＳを割り当てる必要がある。次
に、列車１が制御ゾーンＺ１からＺ２に移動する際の、
列車１に対する制御ゾーンＺ２における送信ＴＳの割り
当て動作、及び、制御ゾーンＺ１で列車１に対して割り
当てた送信ＴＳの解放動作について説明する。

【００３４】図１０に示すように、列車１が制御ゾーン
Ｚ１とＺ２の境界に接近した場合、列車１は、隣接通信
ＴＳブロックにおける制御ゾーンＺ１の沿線無線機１１
_n-1，１１_n-1と制御ゾーンＺ２の沿線無線機１４₁，
１４₂との間の通信状態から列車１自身が制御ゾーン境
界に接近したか否かを判断する。これは、隣接通信ＴＳ
ブロックにおいて送信できる沿線無線機は、制御ゾーン
境界からそれぞれ２つの沿線無線機に限られているた
め、隣接通信ＴＳブロックにおいてこれら沿線無線機か
らの送信を列車１側で受信すれば、列車１側で制御ゾー
ン境界に接近したと判断できる。

【００３５】列車１が制御ゾーン境界に接近したと判断
すると、列車１は、隣接通信ＴＳブロックの所定ＴＳで
送信ＴＳ要求を制御ゾーンＺ２側の沿線無線機１４₁，
１４ ₂に対して送信する。この場合、列車１は、前記所
定ＴＳにおいて他の列車から送信ＴＳ要求が送信されて
いるか否かを判断し、他の列車からの送信ＴＳ要求がな
ければ、その所定ＴＳを獲得して送信ＴＳ要求を送信す
る。

【００３６】列車１からの送信ＴＳ要求を受信した制御
ゾーンＺ２側の沿線無線機１４₁，１４₂は、制御ゾー
ンＺ２側の通信ネットワークＮ２における沿線リポート
ＴＳブロックにおいて、送信ＴＳ要求情報を拠点駅装置
１６側に送信する。拠点駅装置１６は、移動体送信ＴＳ
ブロックの空いているＴＳから選択し、制御コマンドＴ
Ｓブロックにおいて、選択した送信ＴＳ情報を沿線無線
機１４₁，１４₂に送信すると共に、自身の制御ゾーン
Ｚ２内に存在する各列車の送信ＴＳの管理を行う。

【００３７】沿線無線機１４₁，１４₂は、隣接通信Ｔ
Ｓブロックの所定ＴＳで、制御ゾーンＺ１の沿線無線機
１１_n-1，１１_n-1及び列車１に送信し、列車１は、こ
の送信ＴＳ情報を記憶し、拠点駅装置１３から割り当て
られた隣接通信ＴＳブロックの所定ＴＳを解放する。制
御ゾーンＺ１の拠点駅装置１３は、列車位置情報により
列車１が制御ゾーンＺ２に進入した時に制御コマンドＴ
Ｓブロックで沿線無線機１１_n-1，１１_n-1及び列車１
側に受け渡し完了情報を送信する。この受け渡し完了情
報を列車１が受信すると、列車１は、制御ゾーンＺ１の
拠点駅装置１３から割り当てられた送信ＴＳを解放し、
制御ゾーンＺ２の拠点駅装置１６から割り当てられた送
信ＴＳにより送信が可能となる。

【００３８】図１１に上述の動作のフローを示し、図１
２に隣接通信ＴＳブロックのパケット伝搬例を示す。停
電や始発時等では、列車に記憶されている送信ＴＳの記
憶が消失する場合がある。このような場合は、立上げＴ
Ｓブロックを使用して列車１は送信ＴＳを獲得する。

【００３９】図１３に立上げＴＳブロックを用いて送信
ＴＳを獲得する場合の動作フローを示し、説明する。図
１２において、送信ＴＳを失った列車は、まず、立上げ
ＴＳブロックにおいて、他の列車の送信ＴＳ要求がある
か否かを判断する。他の列車からの送信ＴＳ要求がなけ
れば列車はそのＴＳを使用して送信ＴＳ要求を送信す
る。この要求は、拠点駅装置から送信ＴＳの割り当て情
報を受信するまで行う。

【００４０】この情報を受信した沿線無線機は、沿線リ
ポートＴＳブロックにおいて拠点駅装置側に送信する。
拠点駅装置は列車からの送信ＴＳ要求を受信すると、移
動体通信ＴＳブロック内の空いてるＴＳを選択する。拠
点駅装置は、選択した送信ＴＳを制御コマンドＴＳブロ
ックにおいて沿線無線機側に送信すると共に、自身の制
御ゾーン内に存在する各列車の送信ＴＳの管理を行う。

【００４１】列車は、前記選択された送信ＴＳ情報が沿
線無線機を中継送信されている間に受信し、記憶保持す
る。その後、列車は記憶した送信ＴＳで、移動体送信Ｔ
Ｓブロックにおいて列車リポート情報を送信する。この
ような無線通信ネットワークの耐妨害性、秘匿性を高め
るには、周波数又はコードを適宜切替えることが有効で
ある。

【００４２】図１４及び図１５に周波数の切替えタイミ
ング例を示す。図１４及び図１５に示す例では、８つの
ＴＳを１ウインドウ（Ｗ）とし、４つの沿線無線機（Ｗ
ＲＳ）を１ブロックとし、これらを１つの単位として周
波数を切り換えている。即ち、この例では、ブロック１
に属する各沿線無線機は、Ｗ＝１終了後に周波数をｆ１
からｆ２に切り換える。その後は、２つのウインドウ終
了毎に周波数の切替えを行う。他のブロックは、図１５
に示すタイミングで周波数の切替えを行う。

【００４３】また、通信ネットワークで重要なことの１
つは、単位時間当たりに通信できる情報量が大きいこと
である。そのためには、パケットを送信した後、次のパ
ケットを送信するまでの時間間隔をいかに短くするかで
ある。この時間的及び空間的距離を小さくするために
は、アンテナに指向性のあるものを使用すればよい。図
１６及び図１７に、アンテナに指向性がない場合とある
場合の比較を示し、送信電波が２つ先の沿線無線機（Ｗ
ＲＳ）まで到達する場合について示してある。

【００４４】図１６はアンテナに指向性のない場合で、
図１７はアンテナに指向性のある場合である。両図から
明らかなように、アンテナに指向性がある場合の方が次
のパケットを送信すままでの時間間隔を短くすることが
できる。尚、図１７では送信電波の回り込みを１沿線無
線機分として見た場合を示す。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、互
いに隣接する各制御ゾーンの通信ネットワーク間で無線
により情報の双方向通信が可能となるので、従来のよう
な通信ケーブルを受ける必要がなく、ネットワークのコ
ストを低減できる。請求項２に記載の発明によれば、通
信ネットワークの通信動作の１周期を、機能別に分割
し、通信動作を単純化したので、通信制御の管理が容易
となる。

【００４６】請求項３に記載の発明によれば、隣接制御
ゾーン間で通信を行う以外では、ツ運子ネットーワーク
間の混信を防止できる。請求項４，５に記載の発明によ
れば、耐妨害性及び秘匿性が向上し、また、耐故障性が
向上するので、無線通信ネットワークの堅牢性が向上す
る。請求項６に記載の発明によれば、パケットの送信間
隔を短くすることが可能で、実質的に送信可能な情報量
を増大でき、単位時間当たりの送信情報量を増大でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無線通信ネットワークシステムの一実
施形態の構成図

【図２】同上実施形態の列車側の構成図

【図３】通信動作１周期のフレーム構成を示す図

【図４】伝送するパケットの構成を示す図

【図５】拠点駅装置側からの制御コマンド情報の流れ図

【図６】制御コマンドＴＳブロックにおけるパケット伝
送の説明図

【図７】移動体及び沿線無線機側からのリポート情報の
流れ図

【図８】沿線リポートＴＳブロックにおけるパケット伝
送の説明図

【図９】隣接する制御ゾーンの通信ネットワーク間の情
報交換の流れ図

【図１０】列車が制御ゾーン境界に接近した時の通信例
の説明図

【図１１】列車が制御ゾーン境界に接近した時の通信手
順の説明図

【図１２】隣接通信ＴＳブロックでのパケット伝送の説
明図

【図１３】立上げＴＳブロックを利用した送信ＴＳスロ
ットの獲得手順の説明図

【図１４】周波数を切替えてパケット伝送する場合の一
例を示す図

【図１５】図１４の周波数切替えタイミングの説明図

【図１６】アンテナに指向性がない場合のパケット伝送
の説明図

【図１７】アンテナに指向性がある場合のパケット伝送
の説明図

【図１８】従来の無線通信ネットワークシステムの構成
図

【符号の説明】１列車１ａ車上無線機１ｂ列車制御装置１１₁〜１１_n、１４₁〜１４_n 沿線無線機１２、１５駅無線機１３、１６拠点駅装置Ｚ１、Ｚ２制御ゾーンＮ１、Ｎ２通信ネットワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5K030 GA05 HA02 HC14 JA11 JL01 JL07 JT03 LA15 LB02 LE06 5K033 AA04 BA06 CA11 CA17 CB15 DA01 DA03 DA19 DB18 5K067 AA03 AA13 AA30 AA33 AA41 BB21 CC04 CC08 EE02 EE10 EE16 EE44 EE65 EE71 JJ12 JJ35 JJ39 KK02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め決められた移動局の移動ルートを複数
の制御ゾーンに区切り、各制御ゾーン毎に、前記ルート
に沿って間隔を設けて配置した複数の沿線無線機と、１
つの基地無線機と、前記基地無線機に接続されて前記複
数の沿線無線機、基地無線機及び制御ゾーン内の前記移
動体に搭載される移動無線機との通信の制御・管理を実
行する１つの基地装置とを設け、各制御ゾーン毎に各無
線機が互いに同期して動作する通信ネットワークを構築
し、各制御ゾーンの各通信ネットワークが互いに同期し
て、送信元の無線機から末端の無線機まで中間の無線機
を中継しながらパケットを時分割で送信し、前記移動体
は、パケットの中継送信中に自身に対する情報を受信し
送信情報を前記パケットに挿入できるようにした無線通
信ネットワークシステムであって、各制御ゾーンの通信ネットワークにおける通信動作の１
周期中に、前記移動体の進行方向側の隣接制御ゾーンの
通信ネットワークとの間で無線通信するためのゾーン間
通信時間帯として複数のタイムスロットからなる隣接通
信用タイムスロットブロックを割り当て、該隣接通信タ
イムスロットブロック期間では、互いに隣接する両制御
ゾーンの通信ネットワークで使用する周波数を同一周波
数に切り換え、互いに隣接する両制御ゾーンの通信ネッ
トワーク間で無線による双方向通信を可能としたことを
特徴とする無線通信ネットワーク。
【請求項２】各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それぞれ通信動作が
規定される複数のタイムスロットブロックに分割し、前
記複数のタイムスロットブロックとして、前記基地無線
機側から末端の沿線無線機側に片方向通信する基地側送
信用タイムスロットブロックと、末端の沿線無線機側か
ら基地無線機側に片方向通信する沿線側送信用タイムス
ロットブロックと、移動無線機側から沿線無線機側に片
方向通信する移動側送信用タイムスロットブロックと、
前記隣接通信用タイムスロットブロックとを少なくとも
有する構成である請求項１に記載の無線通信ネットワー
ク。
【請求項３】各通信ネットワークは、通信動作の１周期
において、前記隣接通信用タイムスロットブロック期間
以外は、他の制御ゾーンの通信ネットワークと使用する
周波数を異なる構成である請求項１又は２に記載の無線
通信ネットワーク。
【請求項４】各通信ネットワークは、前記各タイムスロ
ットブロック内で、周波数を切り替えて複数回情報を送
信する構成とした請求項２又は３のいずれか１つに記載
の無線通信ネットワーク。
【請求項５】前記沿線無線機は、少なくとも２つ以上先
の沿線無線機まで電波が到達する間隔で設置するように
した請求項１〜４のいずれか１つに記載の無線通信ネッ
トワーク。
【請求項６】前記各無線機のアンテナに、指向性を有す
るアンテナを使用する請求項１〜５のいずれか１つに記
載の無線通信ネットワーク。
【請求項７】前記移動体側は、前記隣接通信用タイムス
ロット期間において、互いに隣接する制御ゾーンの境界
近傍の沿線無線機間の通信が行われていることにより前
記制御ゾーン境界に接近したことを検知した時、前方制
御ゾーン内で使用する送信タイムスロットの割り当て要
求を発生し、前方制御ゾーンの基地装置から前記送信タ
イムスロットの割り当てを受け、移動体が前記制御ゾー
ン境界を越えて前方制御ゾーンに進入した時、後方の制
御ゾーンの基地装置は受け渡し完了情報を移動体側に送
信すると共に、前記移動体に割り当てていた送信タイム
スロットを解放するようにした請求項２〜６のいずれか
１つに記載の無線通信ネットワーク。
【請求項８】各通信ネットワークの通信動作の１周期
に、立上げ用タイムスロットブロック期間を設け、前記
移動体が送信タイムスロットを消失した時に、前記立上
げ用タイムスロットブロック期間において、移動体から
送信タイムスロット要求を発生可能とするようにした請
求項１〜７のいずれか１つに記載の無線通信ネットワー
ク。