JP2004172900A - 無線通信ネットワークシステムおよび無線ネットワークシステムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主管制局16は、複数の管制局13、14、15を統括的に管理し、複数の基地局12A、12B、12Cにおいて、いずれか一つの周波数帯域を利用した通信を他の周波数帯域を利用した通信と排他的に実行させる。これにより、管制局13、14、15は、複数の周波数帯域のうちいずれか同一の周波数帯域が割り当てられた複数の基地局12A、12B、12Cを統括的に管理し、移動体端末11は、基地局12A、12B、12Cの管理下で当該基地局12A、12B、12Cとの間で複数の周波数帯域のうちいずれかの周波数帯域を利用して通信を行う。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信ネットワークシステムおよび無線ネットワークシステムの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の無線ネットワークシステムにおいては、運用可能な移動局数の増大を図るために、同一の基地局において複数の互いに周波数の異なるチャネルを利用可能とすべく、複数の無線通信機を設け、
各周波数帯域における運用可能移動対数×周波数チャネル数
に相当する移動局数を運用可能な移動局数とし、容量の確保を図るものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
さらに、各基地局における複数の無線通信機は、周波数帯域の異なるそれぞれの通信エリアが互いにほぼ半径相当量だけ重なるように配置し、移動局側において送信電力を基地局の無線データ通信装置との相対距離が大きくなるに従い減少させる方法も提案されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−355315号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の同一の基地局において複数の互いに周波数の異なるチャネルを利用可能とした、無線ネットワークシステムにおける基地局の配置態様においては、隣接した基地局における同一の周波数帯域に属する無線データ通信装置の間で相互干渉が発生し、データ通信効率が低下し、期待した容量増加を見込めないという可能性があった。
【0006】
また、上述した移動局側において送信電力を基地局の無線データ通信装置との相対距離が大きくなるに従い減少させる方法においては、移動局間の干渉を回避することはできるものの、基地局間の干渉を回避することはできないという問題点があった。また、各基地局における複数の無線通信機は、周波数帯域の異なるそれぞれの通信エリアが互いにほぼ半径相当量だけ重なるように配置されているため、運用エリアを拡げるためには、基地局数の増加を図らなければならないという問題点もあった。
【0007】
そこで、本発明の目的は、移動局相互の干渉に基づく混信による通信品質の劣化を回避し、移動局の収容台数の増加を図り、運用エリアの確保を容易とすることができる無線ネットワークシステム、無線ネットワークシステムの制御方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、無線ネットワークシステムは、複数の周波数帯域に対応する複数の無線通信装置を有し、互いに同一の周波数帯域でサービスエリアが重ならないように配置された複数の基地局と、前記基地局との間で前記複数の周波数帯域のうちいずれかの周波数帯域を利用して通信を行う移動体端末と、前記複数の周波数帯域のうちいずれか同一の周波数帯域が割り当てられた複数の基地局を統括的に管理する管制局と、前記複数の管制局を統括的に管理し、前記複数の基地局において、いずれか一つの前記周波数帯域を利用した通信を他の周波数帯域を利用した通信と排他的に実行させる主管制局と、を備えたことを特徴としている。
【0009】
上記構成によれば、主管制局は、複数の管制局を統括的に管理し、複数の基地局において、いずれか一つの前記周波数帯域を利用した通信を他の周波数帯域を利用した通信と排他的に実行させる。
【0010】
これにより、管制局は、複数の周波数帯域のうちいずれか同一の周波数帯域が割り当てられた複数の基地局を統括的に管理し、移動体端末は、基地局の管理下で当該基地局との間で前記複数の周波数帯域のうちいずれかの周波数帯域を利用して通信を行う。
【0011】
この場合において、前記管制局は、サービス権を受けて対応する前記基地局に対し、前記一つの周波数帯域を利用した通信を開始させるに先立ってサービス開始指示を与えるサービス開始指示部と、前記サービス開始指示を与えた全ての前記基地局から第1サービス終了報告を受信した場合に、前記主管制局に対し、第2サービス終了報告を送信する終了報告部と、を備え、前記主管制局は、前記複数の周波数帯域のうちいずれかの周波数帯域を利用した通信を開始させるべく、前記サービス権を与えるサービス権付与部と、前記第2サービス終了報告を受信して、当該第2サービス終了報告を送信した管制局から他の管制局に前記サービス権を移行するサービス権移行部と、を備え、 前記基地局は、前記サービス開始指示に従って前記一つの周波数帯域を利用して前記移動体端末との間で通信を開始し、当該通信の完了時に前記第1サービス終了報告を前記基地局に送信するサービス提供部を備えるようにしてもよい。
【0012】
また、全ての前記複数の基地局のサービスエリアを合わせると、全ての前記移動体端末が存在し得る領域をカバーするようにしてもよい。
【0013】
また、複数の周波数帯域に対応する複数の無線通信装置を有し、互いに同一の周波数帯域でサービスエリアが重ならないように複数の基地局が配置された無線ネットワークシステムの制御方法において、前記複数の基地局において、いずれか一つの前記周波数帯域を利用した通信を他の周波数帯域を利用した通信と排他的に実行させる無線通信過程と、前記無線通信課程において、当該周波数帯域を利用した所定の通信が完了した場合に、前記他の周波数帯域を利用した通信に移行させる通信移行過程と、を備えたことを特徴としている。
【0014】
この場合において、前記無線通信過程は、サービス権の発行を受けて、対応する前記基地局に対し前記一つの周波数帯域を利用した通信を開始させるに先立ってサービス開始指示を与えるサービス開始指示過程と、前記サービス開始指示を与えた全ての前記基地局から通信の完了を表す第1サービス終了報告を受けた場合に、前記無線通信課程の完了を表す第2サービス終了報告を行う送信する終了報告過程と、を備え、前記通信移行過程は、前記複数の周波数帯域のうちいずれかの周波数帯域を利用した通信を開始させるべく、前記サービス権を与えるサービス権付与過程と、前記第2サービス終了報告を受けて、前記他の周波数帯域を利用した通信に移行させるべく、新たな前記サービス権を発行するサービス権移行過程と、を備えるようにしてもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。
【0016】
図1は、実施形態の無線通信ネットワークシステムの概要構成図である。
【0017】
この図1に示す無線通信ネットワークシステム10は、移動可能な複数の移動局11と、互いに使用周波数帯域の異なる3台のスペクトル拡散方式の無線通信機21、22、23をそれぞれ有する複数の基地局12A、12B、12Cと、複数の管制局13、14、15と、これらの管制局13、14及び15を総括的に管理する主管制局16と、図示しないデータベースを備えたファイルサーバ17と、を備えている。
【0018】
複数の移動局11のそれぞれは、GPS(Global Positioning System)測量によって自局位置を測位可能な測位手段としての図示しないGPS測位装置を備える。
【0019】
また、各移動局11はそれぞれ無線通信機18を有する。この無線通信機18は、基地局12A、12B、12Cのそれぞれが有する無線通信機21、22、23と同様にスペクトル拡散無線通信機である。
【0020】
無線通信機21、22、23は、図3に示すように、互いに異なる周波数帯域を用いたサービスエリア24(中心周波数f1)、サービスエリア25(中心周波数f2)、サービスエリア26(中心周波数f3)を有している。
【0021】
無線通信機21、22、23は、各サービスエリア24、25、26内で同一周波数帯域を使用している移動局11の無線通信機18(図1参照)と、ボーリングプロトコルを用いて無線データ通信が実施される。すなわち、移動局11の無線通信機18は、基地局12A、基地局12Bあるいは基地局12Cに属する無線通信機21、無線通信機22もしくは無線通信機23と、無線データリンクにより接続される。これにより、GPS測位装置により測位された移動局11の位置情報が、通信が実行されている無線通信機21、22、23を介して基地局12A、12B、12Cへ送信されることとなる。
【0022】
ここで、無線通信機21、22、23のそれぞれが通信に使用する各周波数帯域は、図2に示すように、電波法で許可されている周波数帯域W0を複数(本実施の形態では3つ)に分割した、中心周波数f1の周波数帯W1、中心周波数f2の周波数帯W2あるいは中心周波数f3の周波数帯W3のうち、互いに相異なるいずれかの周波数帯域である。
【0023】
各周波数帯域W1、W2、W3に許容されたチャネル数(許容チャネル数)の和が、無線通信ネットワークシステム10の無線データ通信におけるチャネル容量となる。このように、周波数帯域W0を分割することにより、無線通信ネットワークシステム10のチャネル容量、つまり無線通信ネットワークシステム10における稼働可能な移動局11の台数の増大が図られている。
【0024】
図1に示すように、上記基地局12A、12B、12C、前記管制局13、14、15、主管制局16およびファイルサーバ17はLAN19により接続される。基地局12A、12B、12Cに送信された移動局11の位置情報は、リアルタイムでファイルサーバ17のデータベースに保存される。
【0025】
各管制局13、14、15は、移動局11、基地局12A、12B、12Cを、それらの無線通信機で使用される周波数帯域毎に管理する。
【0026】
つまり、図3に示すように、管制局13は、移動局11の無線通信機18と無線通信機21との間で使用される周波数帯域W1について、移動局11、基地局12A、12B、12Cを管理する。そして、この周波数帯域W1を使用する移動局11の情報および基地局12A、12B、12Cの情報を把握する。また、管制局13は、周波数帯域W1を使用して、移動局11が現在通信を実施している基地局12A、12B、12Cの無線通信機21とは異なった他の基地局12A、12B、12Cの無線通信機21へ通信の実行を切り換えるハンドオフを制御する。
【0027】
また、管制局14は、移動局11の無線通信機18と無線通信機22との間で使用される周波数帯域W2について、移動局11、基地局12A、12B、12Cを管理する。そして、この周波数帯域W2を使用する移動局11の情報および基地局12A、12B及び12Cの情報を把握する。また、管制局14は、周波数帯域W2を使用して移動局11が現在通信を実施している基地局12A、12B、12Cの無線通信機22とは異なった他の基地局12A、12B、12Cの無線通信機22へ通信の実行を切り換えるハンドオフを制御する。
【0028】
さらに、管制局15は、移動局11の無線通信機18と無線通信機23との間で使用される周波数帯域W3について、移動局11、基地局12A、12B、12Cを管理し、この周波数帯域W3を使用する移動局11の情報、並びに基地局12A、12B、12Cの情報を把握する。また、管制局15は、周波数帯域W3を使用して移動局11が現在通信を実施している基地局12A、12B、12Cの無線通信機23とは異なった他の基地局12A、12B、12Cの無線通信機23へ通信の実行を切り換えるハンドオフを制御する。
【0029】
主管制局16は、管制局13、14及び15を総括的に管理して、移動局11、基地局12A、12B、12Cの運用状態を一元的に管理する。つまり、主管制局16は、各周波数帯域W1、W2、W3毎にそれぞれ管制局13、14、15を管理することによって、全ての移動局11の情報、基地局12A、12B、12Cの情報を把握する。この場合において、主管制局16は、同一の周波数帯域(例えば、周波数帯域W2)を使用している基地局および対応する当該基地局の無線通信機(上述の例の場合、無線通信機22)が同時刻に一斉にサービスを開始するように制御を行っている。
【0030】
また、主管制局16は、同一または異なった基地局12A、12B、12Cについて、移動局11が現在通信を行っているいずれかの周波数帯域の無線通信機(例えば、無線通信機21)から他の周波数帯域の無線通信機(例えば、無線通信機23)に通信対象を切り換えるハンドオフを制御する。
【0031】
次にサービスエリアパターンの構築について図4ないし図6を参照して説明する。
【0032】
さて、図4に示すように、各基地局12A、12B、12Cのそれぞれにおいて、無線通信機21はサービスエリア24の中心位置に、無線通信機22はサービスエリア25の中心位置に、無線通信機23はサービスエリア26の中心位置にそれぞれ設置される。
【0033】
更に、これらの無線通信機21、22、23は、図5に示すように、それぞれのサービスエリア24、25、26が互いに重なり、かつ、同一の周波数帯域のサービスエリアは互いに所定距離隔離されて配置される。さらに全てのサービスエリアを重ね合わせた全サービスエリアは全ての移動局11が存在し得る領域をカバーするように基地局12A、12B、12Cは、配置されている。このように無線通信機21、22、23が配置された複数の基地局12A、12B、12Cについて、サービスエリア24、25、26の重なり状況が、図6に示されている。
【0034】
図6において、例えば符号f1−1は、中心周波数f1(周波数帯域W1)を利用して通信を行う第1番目のサービスエリアであることを表している。
【0035】
次に図7および図8を参照して実施形態の無線通信ネットワークシステムの動作を説明する。
【0036】
図7は、実施形態の処理タイミングチャートである。また、図8は、実施形態の動作説明図である。
【0037】
本実施形態においては、各周波数帯域間の干渉を避けるべく、周波数帯域単位で基地局サービスの同期をとっている。
【0038】
すなわち、同一の時間帯においては、主管制局16は、管制局13、14、15を統括的に管理し、複数の基地局において、いずれか一つの周波数帯域を利用した通信を他の周波数帯域を利用した通信と排他的に実行させている。
【0039】
より具体的には、まず時刻t1になると主管制局16は、サービス権付与部として機能し、中心周波数f1の周波数帯域W1の無線通信を管轄している管制局13に対してサービス権を付与する(ステップS1)。
【0040】
サービス権を受けた管制局13は、サービス開始指示部として機能し、ブロードキャストにより自己が管理している全ての基地局21(サービスエリア24に対応)に対し、サービス開始指示を出力する(ステップS2)
これにより各基地局21はサービス提供部として機能し、各基地局21に収容されている移動局11の無線通信機18は、無線通信を行うこととなる。
【0041】
ここで、無線通信機18における無線通信を説明する。
【0042】
図9に移動局11の無線通信機18の概要構成ブロック図を示す。
【0043】
移動局11の無線通信機18は、受信時には、制御部28が送受信切換器30を受信用に切り換えた時に、通信アンテナ29で受信した信号をRF(Radio Frequency)およびIF(Intermediate Frequency)の増幅器31で増幅し、データ復調器32で復調し、信号処理器33で処理し、受信データとして取り込む。
【0044】
また、送信時には、移動局11の無線通信機18は、制御部28が送受信切換器30を送信用に切り換えたときには、送信用データを信号処理器34で処理し、その処理された信号をデータ変調器35で変調し、RFおよびIFの増幅器36で増幅して、送受信切換器30を介し通信アンテナ29から基地局12A、12B、12Cの無線通信機21、22、23へ送信する。
【0045】
そして、各基地局21は、サービス提供部として機能し、収容されている全ての移動局11の無線通信機18との間で所定の無線通信が完了すると、管制局13に対し、当該サービス権に対応する無線通信が完了したことを示す第1サービス終了報告を送信する(ステップS3)。
【0046】
続いて管制局13は、終了報告部として機能し、図7に示すように、時刻t2において、サービス開始指示を出力した全ての基地局21が無線通信を終了し、全ての基地局21から第1サービス終了報告を受信すると、付与されたサービス権を返還すべく、主管制局16に対し、第2サービス終了報告を送信する(ステップS4)。
【0047】
これにより主管制局6は、サービス権移行部およびサービス権付与部として機能し、中心周波数f2の周波数帯域W2の無線通信を管轄している管制局14に対してサービス権を付与する(ステップS5)。
【0048】
サービス権を受けた管制局14は、ブロードキャストにより自己が管理している全ての基地局22(サービスエリア25に対応)に対し、サービス開始指示を出力する(ステップS6)
これにより各基地局22に収容されている移動局11の無線通信機18は、上述したような手順で無線通信を行うこととなる。
【0049】
そして、各基地局22は収容されている全ての移動局11の無線通信機18との間で所定の無線通信が完了すると、管制局14に対し、当該サービス権に対応する無線通信が完了したことを示す第1サービス終了報告を送信する(ステップS7)。
【0050】
続いて管制局14は、図7に示すように、時刻t3において、サービス開始指示を出力した全ての基地局22が無線通信を終了し、全ての基地局22から第1サービス終了報告を受信すると、付与されたサービス権を返還すべく、主管制局16に対し、第2サービス終了報告を送信する(ステップS8)。
【0051】
これにより主管制局6は、中心周波数f3の周波数帯域W3の無線通信を管轄している管制局15に対してサービス権を付与する(ステップS9)。
【0052】
サービス権を受けた管制局15は、ブロードキャストにより自己が管理している全ての基地局23(サービスエリア26に対応)に対し、サービス開始指示を出力する(ステップS10)
これにより各基地局23に収容されている移動局11の無線通信機18は、上述したような手順で無線通信を行うこととなる。
【0053】
そして、各基地局23は収容されている全ての移動局11の無線通信機18との間で所定の無線通信が完了すると、管制局15に対し、当該サービス権に対応する無線通信が完了したことを示す第1サービス終了報告を送信する(ステップS11)。
【0054】
続いて管制局15は、図7に示すように、時刻t4において、サービス開始指示を出力した全ての基地局23が無線通信を終了し、全ての基地局22から第1サービス終了報告を受信すると、付与されたサービス権を返還すべく、主管制局16に対し、第2サービス終了報告を送信する(ステップS12)。
【0055】
これにより主管制局6は、再び中心周波数f1の周波数帯域W1の無線通信を管轄している管制局13に対してサービス権を付与し(ステップS13)、以下、同様の処理を繰り返すこととなる。
【0056】
以上の説明のように、本実施形態によれば、複数の周波数帯域に対応する複数の無線通信装置を有し、互いに同一の周波数帯域でサービスエリアが重ならないように複数の基地局数を配置し、この複数の基地局において、移動体端末との間で無線通信を行わせるに際し、いずれか一つの前記周波数帯域を利用した通信を他の周波数帯域を利用した通信と排他的に実行させるので、同一周波数帯域を利用して無線通信を行っている基地局は、同時並行してサービスを行うことができ、移動局の収容台数を大幅に増加させることが可能となる。
【0057】
また、主管制局が、管制局を介していずれか一つの前記周波数帯域を利用した通信を他の周波数帯域を利用した通信と排他的に実行させることにより、各周波数帯域間での同期を確実にとることができ、確実に各周波数帯域間の干渉を防止でき、確実な運用可能移動対数の増加を図ることができる。
【0058】
さらに図5および図6に示したサービスエリア配置を採ることにより、従来と比較して、同一の基地局数でより広い運用エリアの確保が可能となっている。
【0059】
さらにまた、移動局を、当該移動局の位置座標および当該移動局の無線通信機が通信を実施している基地局の無線通信機からの電波状況に基づき、基地局から他の基地局における異なる周波数帯域の無線通信機にハンドオフ可能に構成することにより、移動局がいずれかの基地局との通信中に他の基地局に接近した場合に、当該移動局の無線通信機と当該通信中の基地局における異なる周波数帯域の無線通信機との通信の混信を積極的に回避するように構成することも可能である。
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、同一周波数帯域を利用して無線通信を行っている基地局は、同時並行してサービスを行うことができ、移動局の収容台数を大幅に増加させることができる。
【0061】
また、各周波数帯域間での同期を確実にとることができ、確実に各周波数帯域間の干渉を防止でき、確実な運用可能移動対数の増加を図ることができる。
【0062】
さらに同一の基地局数でより広い運用エリアの確保が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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示すシステム構成図である。
【図2】図1の無線通信ネットワークシステムにおけるデータ通信の流れを示す図である。
【図3】周波数帯域の割り当て状態の説明図である。
【図4】図1の一つの基地局における複数台の無線通信機の配置状況およびサービスエリアの関係を示す図である。
【図5】サービスエリアと周波数帯域割り当てを説明するための図である。
【図6】サービスエリアの配置例を説明するための図である。
【図7】実施形態の処理タイミングチャートである。
【図8】実施形態の動作説明図である。
【図9】移動局の無線通信機の概要構成ブロック図である。
【符号の説明】
10 無線通信ネットワークシステム
11 移動局
12A、12B、12C 基地局
13、14、15 管制局
16 主管制局
18 無線通信機
21、22、23 無線通信機
24、25、26 サービスエリア
W1、W2、W3 周波数帯域
Claims (5)
- 複数の周波数帯域に対応する複数の無線通信装置を有し、互いに同一の周波数帯域でサービスエリアが重ならないように配置された複数の基地局と、
前記基地局との間で前記複数の周波数帯域のうちいずれかの周波数帯域を利用して通信を行う移動体端末と、
前記複数の周波数帯域のうちいずれか同一の周波数帯域が割り当てられた複数の基地局を統括的に管理する管制局と、
前記複数の管制局を統括的に管理し、前記複数の基地局において、いずれか一つの前記周波数帯域を利用した通信を他の周波数帯域を利用した通信と排他的に実行させる主管制局と、
を備えたことを特徴とする無線ネットワークシステム。 - 請求項1記載の無線ネットワークシステムにおいて、
前記管制局は、サービス権を受けて対応する前記基地局に対し、前記一つの周波数帯域を利用した通信を開始させるに先立ってサービス開始指示を与えるサービス開始指示部と、前記サービス開始指示を与えた全ての前記基地局から第1サービス終了報告を受信した場合に、前記主管制局に対し、第2サービス終了報告を送信する終了報告部と、を備え、
前記主管制局は、前記複数の周波数帯域のうちいずれかの周波数帯域を利用した通信を開始させるべく、前記サービス権を与えるサービス権付与部と、前記第2サービス終了報告を受信して、当該第2サービス終了報告を送信した管制局から他の管制局に前記サービス権を移行するサービス権移行部と、を備え、
前記基地局は、前記サービス開始指示に従って前記一つの周波数帯域を利用して前記移動体端末との間で通信を開始し、当該通信の完了時に前記第1サービス終了報告を前記基地局に送信するサービス提供部を備えた、
ことを特徴とする無線ネットワークシステム。 - 請求項1または請求項2記載の無線ネットワークシステムにおいて、
全ての前記複数の基地局のサービスエリアを合わせると、全ての前記移動体端末が存在し得る領域をカバーするようにしていることを特徴とする無線ネットワークシステム。 - 複数の周波数帯域に対応する複数の無線通信装置を有し、互いに同一の周波数帯域でサービスエリアが重ならないように複数の基地局が配置された無線ネットワークシステムの制御方法において、
前記複数の基地局において、いずれか一つの前記周波数帯域を利用した通信を他の周波数帯域を利用した通信と排他的に実行させる無線通信過程と、
前記無線通信課程において、当該周波数帯域を利用した所定の通信が完了した場合に、前記他の周波数帯域を利用した通信に移行させる通信移行過程と、
を備えたことを特徴とする無線ネットワークシステムの制御方法。 - 請求項5記載の無線ネットワークシステムの制御方法において、
前記無線通信過程は、サービス権の発行を受けて、対応する前記基地局に対し前記一つの周波数帯域を利用した通信を開始させるに先立ってサービス開始指示を与えるサービス開始指示過程と、
前記サービス開始指示を与えた全ての前記基地局から通信の完了を表す第1サービス終了報告を受けた場合に、前記無線通信課程の完了を表す第2サービス終了報告を行う送信する終了報告過程と、を備え、
前記通信移行過程は、前記複数の周波数帯域のうちいずれかの周波数帯域を利用した通信を開始させるべく、前記サービス権を与えるサービス権付与過程と、
前記第2サービス終了報告を受けて、前記他の周波数帯域を利用した通信に移行させるべく、新たな前記サービス権を発行するサービス権移行過程と、を備えた、
ことを特徴とする無線ネットワークシステムの制御方法。
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