JP2005236463A - ハンドオーバ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】列車や自動車など移動端末が高速で移動する場合には、基地局のオーバラップしている時間が短く、基地局間のハンドオーバ処理が間に合わない。
【解決手段】路線上に位置検出器を設置し、位置検出器で検出された位置情報をもとに通信する基地局を切り替え、ハンドオーバにかかる時間を短縮する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動無線通信システム、特に高速移動中においてスムーズに基地局間のハンドオーバを行うことによって良好な通信品質を提供するハンドオーバ方法に関するものである。

ハンドオーバ技術とは、一般的に、端末が常に複数の基地局からのパイロット信号を受信し、その強度によって通信を行う基地局を切り替える技術である。
また、公知例としては、特開2002-165253号公報（特許文献１）において、所定の路線内で、移動通信端末内にあらかじめハンドオーバを行う基地局の順序をデータベース化して格納しておき、そのデータベースに従ってハンドオーバを行う技術が示されている。そのデータベースには、ハンドオーバを行う基地局とその基地局の位置情報とが記録されており、車両の位置情報はGPSもしくは車載の車速センサから移動距離を算出し位置情報を得る。そこで得られた車両の位置情報を元に、データベースと照らし合わせ、ハンドオーバする基地局を設定する。

特開2002-165253号公報

PDC等、通信を行う基地局の間隔が広い時には、特開2002-165253号公報（特許文献1）で示された方法は有効であるが、通信を行う基地局の間隔が狭い場合や、通信を行う系が高速で移動する場合には、位置情報の取得に時間がかかり、位置検出精度も悪いため的確に通信可能な基地局にハンドオーバできない可能性がある。

列車を例にとると、その速度は非常に高速であり、在来線においても、その速度は100km/hから130km/hである。新幹線に至っては最高速度が280ｋｍ/hである。基地局の間隔が500mおきに設置されているとすると、在来線で14.8秒から19.2秒で一つの基地局のセル範囲を通過し、新幹線では6.4秒で一つの基地局のセル範囲を通過する計算となる。この間にできるだけ速やかにハンドオーバを行う必要がある。

また、特開2002-165253号公報（特許文献1）において示される手段では、端末内にデータベースを予め格納するため専用の携帯端末が必要であり、汎用の携帯端末では前述のハンドオーバ方法を適用することができないといった問題も生じる。
本発明は上記の問題を解消し、汎用の端末を用いて、高速にハンドオーバを行うもので、線路上に列車位置検出器を設置し、検出器で検出された位置情報をもとに通信する基地局を切り替える方法である。これにより、ハンドオーバにかかる時間が短縮でき、高速に処理を行うことが可能となる。

鉄道や高速道路上では直線区間が多く、ほぼ全区間において見通し環境となるため端末の存在する場所周辺の基地局と通信を行うことで十分な通信品質を得ることが可能である。そこで、線路上などに設置された位置検出器により車上端末の位置を検出し、位置検出器から得られる位置情報をもとに基地局に通信開始要求や通信終了要求を出すことハンドオーバー制御を行う。

本願発明のハンドオーバ制御方法によれば、高速で移動する系に対する無線通信システムにおいて、的確にかつ速やかに通信状態の良い基地局にハンドオーバが可能である。また、ハンドオーバに必要な情報は位置検出器から直接基地局に送信されるため、車上端末がハンドオーバの要否の判断やハンドオーバ要求を行う、などの車上端末主導のハンドオーバ制御手順を踏むことなくハンドオーバを行うことが可能である。
また、位置検出器として、軌道回路を、また、通信端末として汎用端末が使用可能であり、安価なシステムが構成可能である。

本発明におけるシステムの一実施例の概略図を図1に示す。図１中では、車両の移動経路沿いに基地局13Ａ〜Cが設置されており、走行する車両11に設置された車上端末15と通信を行う。図中では基地局13Aが車上端末と通信を行っている。また、それぞれの基地局が通信可能なエリア10A〜Cを持っており、通信エリアの両端となる位置には、車両の位置検出器12Aa〜12Ca、12Ab〜12Cbが設置されている。線路上に設置された列車位置検出器12Aa〜12Ca、12Ab〜12Cbによって検出された位置情報をもとに、それぞれの位置検出器に接続された基地局制御部14Aa〜14Ca、14Ab〜14Cbにおいて、走行する車両11上に設置された車上端末15との通信を開始する、もしくは通信を終了する基地局を決定する。基地局制御部14Aa〜14Ca、14Ab〜14Cb、基地局13Ａ〜CはEthernet（登録商標）17で接続されており、互いに通信可能である。また、Ethernet17上には、管理サーバ16が設置されており、ネットワーク上の情報を管理する。

なお、上記のシステムにおいて、車上端末と一度に通信可能な基地局の台数は一台でも良いし、複数台であっても良い。また、車両に搭載された車上端末は、車上設置用の無線中継局であっても良いし、または、車内にいる個人ユーザのPC・携帯電話・ＰＤＡなどの無線通信端末であっても良い。
図１の実施例において、車両に搭載された車上端末15が無線中継局である場合を図２に示す。車上端末15において受信された情報は車両内無線中継局18を介して、車内の各無線通信端末19A〜Cへ、有線又は無線で伝達される。また、端末から送信される情報も、車両内無線中継局18を介し、車上端末15から基地局へ伝送される。

図３は第一の実施形態であり、図１における車両を列車とした際の、列車と地上の基地局間の通信において、各列車の車上端末ごとに、使用する周波数が割り当てられている場合の一例である。この時、線路沿いに設置された基地局103A〜Cは車上端末105の持つ周波数に合わせて通信を行うものとする。また、列車位置検出器102Aa〜102Ca、102Ab〜102Cb及び基地局制御部104Aa〜104Ca、104Ab〜104Cbは、各基地局103A〜103Cが持つ通信可能エリアの両端に設置されているものとする。列車の進行方向は図の左側から右側へ向かう方向であると決まっているとし、位置検出器のうち102Aa〜102Caはそれぞれ、車上端末105が基地局A〜Cの通信エリアへ進入したこと、102Ab〜102Cbはそれぞれ、車上端末105が基地局A〜Cの通信エリアから出たことを検出するためのものである。また、位置検出器102Aa〜102Ca、102Ab〜102Cbは、現在列車の信号機の切り替えに用いられている軌道回路を応用したものを用いるとよい。

軌道回路について図４、図５を用いて説明する。軌道回路とは、レールを電気回路の一部に用いて回路を構成し、列車の車軸によって線路を短絡することにより、列車検知を行うものである。図４の様に、線路を構成する2本のレール1024を電源回路1021がある送電端1022と受信端1023で接続し、回路を構成する。送電端には電源装置があるため、この回路中には電流が流れている。しかし、図５の様に、送信端と受信端の間に列車が存在すると、列車の車輪1205から車軸1206を経由する回路が構成されることによって、受信端に電流が流れなくなる。この様に、受信端に電流が流れなくなると、列車が存在すると検知する。このように、軌道回路は位置検出機能を備えており、軌道回路を図３における列車位置検出器102Aa〜102Ca、102Ab〜102Cbとして用いることが可能である。軌道回路を位置検出器として用いることで、新たに位置検出器を設置せずともシステムの構築が可能となる。

まず、位置検出から通信終了、位置検出から通信開始までの流れについて、図3を用いて説明する。図３の基地局103Aが、列車上の車上端末105と通信しているとする。車上端末105が次の基地局103Ｂの通信エリアに進入、すなわち列車が位置検出器102Ba 上を通過したことが検出されると、基地局103Bと通信開始の手続きが開始される。この時、位置検出器102Baは列車の通過を検出したことを基地局制御分104Baに通知し、基地局制御部104Baは基地局103Aへ通信周波数情報取得要求を、基地局103Bへ通信開始要求を送信する。

続いて、車上端末105が基地局103Ａの通信エリアから出て、列車が位置検出器102Ab 上を通過したことが検出されると、基地局103Aと通信終了の手続きが開始される。すなわち、位置検出器102Abから基地局制御部104Abに通過検出通知が送信され、基地局制御部104Abから基地局103Aへ通信終了要求が送信される。なお、基地局制御部は各位置検出器に対応させて、位置検出器と同数設置してもよいし、複数の位置検出器につき１の基地局制御部を設けるようにしてもよい。この実施例の様に、基地局が車上局の周波数にあわせて単一の周波数で通信する場合、基地局制御部を各位置検出器に対応させた場合は、通信する基地局を位置検出器ごとに切り替えるため、他基地局からの干渉を防ぐことが可能となる。また、複数の位置検出器に対して、基地局制御部を設置した場合には、複数の基地局と通信させることにより、通信可能な領域が広がるという長所がある。

位置検出から通信終了までのプロセスについて図６を用いて説明する。列車が位置検出器を通過すると位置検出器上で、Ｐ101において列車の位置が検出され、位置情報が位置検出器から基地局制御部に通知される。P111において基地局制御部内で、列車の位置情報を受信し、P112において要求送信先を決定する。要求送信先決定後、P113において通信終了要求を送信し、通信終了要求を受けた基地局はP121において通信を終了する。列車の通過が検出された位置と通信を終了させるべき基地局は１対１に対応するので、位置検出器と基地局制御部が対になって設置されている場合は、通信終了の要求送信先を決定するプロセスは必要ない。例えば、図１のように位置検出器102Abと基地局制御部104Abが1対1に設けられている場合は、基地局制御部104Abが通信終了要求を送信する先を基地局Ａとすることを予め設定しておくことができる。これに対し、複数の位置検出器につき１の基地局制御部を設ける構成の場合は、各位置検出器に対応する通信終了の要求送信先となる基地局を基地局制御部において予め記憶しておき、列車の通過検出通知を受けたときはその送信元の位置検出器を特定し、この位置検出器に対応する基地局を検索することで要求送信先が決定される（P112）。

位置検出から通信開始までのプロセスについて図７を用いて説明する。列車が位置検出器を通過すると、位置検出器上でP201において列車の位置が検出される。その位置情報をP211において基地局制御部が受信し、P212において通信中の基地局に通信周波数情報取得要求を送信する。P231において、通信周波数情報取得要求を受けた通信中の基地局は、P232において基地局制御部に対し、車上端末が使用する周波数についての通信周波数情報を送信する。また、基地局制御部は、P213において、要求送信先基地局を決定し、P214において通信中の基地局から通信周波数情報を受信すると、P215において通信周波数情報と、通信開始要求を、通信を開始する基地局に対し送信する。通信開始要求を受けた基地局はP221において通信周波数を決定し、P222において車上端末と通信を開始する。列車の通過が検出された位置と通信を開始させるべき基地局は１対１に対応するので、位置検出器と基地局制御部が対になって設置されている場合は、通信開始の要求送信先を決定するプロセスは必要ない。

例えば、図１のように位置検出器102Abと基地局制御部104Abが1対1に設けられている場合は、基地局制御部104Abが通信開始要求を送信する先を基地局Ａとすることを予め設定しておくことができる。これに対し、複数の位置検出器につき１の基地局制御部を設ける構成の場合は、各位置検出器に対応する通信開始の要求送信先となる基地局を基地局制御部において予め記憶しておき、列車の通過検出通知を受けたときはその送信元の位置検出器を特定し、この位置検出器に対応する基地局を検索することで要求送信先が決定される（P213）。

このハンドオーバ手法を用いることにより、基地局が主導でハンドオーバを行うことができ、端末側には汎用の端末を用いることが可能となる。また、従来のハンドオーバ方式の様に、端末が受信するパイロット信号の強度で基地局の切り替えを決定する手法に比べ、パイロット信号の強度判定を行う必要が無く、ハンドオーバにかかる時間を短縮することが可能となる。

続いて各部の詳細について述べる。基地局制御部について図８を用いて説明する。図中において、位置検出部102は基地局制御部本体の位置情報受信部201に接続されている。ここで列車が検知されたことが確認される。基地局制御部は、Ethernetなどを介して一または複数の基地局と接続されている。また、各基地局制御部内には、検出器情報格納部200が存在し、列車が検出された場合に、その基地局制御部から送信する要求信号（通信開始要求、通信周波数情報取得要求、通信終了要求）と要求信号送信先が蓄積されている。この情報は、列車が検知されると、周波数情報が、周波数情報受信部206において受信され、ハンドオーバ制御部202に伝達される。伝達された情報をもとに、通信開始要求であれば、通信開始要求が通信開始要求送信部203から、通信周波数情報取得要求が通信周波数情報取得要求送信部205から、検出器情報格納部200に蓄積されているアドレスの基地局へと送信される。通信終了要求で有れば通信終了要求が通信終了要求送信部204を通じて、検出器情報格納部200に蓄積されているアドレスの基地局へと送信される。通信開始要求を受けるまで、各基地局が通信を開始しないため、基地局が同じ周波数で通信している場合において、顕著な問題となる他基地局からの電波干渉の問題を防ぐことができる。

また、従来のパイロットの強度でハンドオーバする基地局を判断する方式に比べ、通信状態が劣化する位置で位置検出器を設置することにより、確実に通信状態の良い基地局に切り替えることが可能となる。
次に、基地局の構成図について図９を用いて説明する。基地局制御部より送られてきた要求信号は、要求信号受信部301を介して、要求信号処理部302へ送られる。この信号が通信周波数情報取得要求の場合、基地局は、通信周波数情報送信部307より通信を要求送信元の基地局制御部に対し、現在接続されている車上端末との通信に用いている周波数についての情報を含む通信周波数情報を送信する。

基地局制御部から送信された通信周波数情報は、通信周波数情報受信部308において受信された後、基地局周波数切り替え部303に送信され、基地局周波数切り替え部は通信周波数情報に基づいて使用する通信周波数を設定する。その後、基地局制御部から受信された通信開始要求が要求信号処理部302から無線通信部304に送られ、無線通信部304は設定された周波数を用いて車上端末との通信を開始する。基地局から車上端末へ送信されるデータは、送信データ受信部306から無線送信部304に送信され、アンテナ300を介して、列車上の車上端末へと送信される。また、列車上の車上端末から送信されたデータは、アンテナ300で受信され、受信データ送信部305からEthernetへデータが送信される。

要求信号が、通信終了要求の場合は、基地局制御部から、要求信号受信部301および要求信号処理部302を介して、通信終了要求が無線通信部304に送信され、その基地局は通信を停止する。
なお、位置検出方法においては、上記の軌道回路を用いて位置検出を行っても良いし、線路沿いに無線センサを設置し、位置検出を行っても良い。
無線センサを用いた位置検出について、図１１、図１２を用いて説明する。図１１は列車が存在しない状態である。レール1033の両端に無線センサの送信部1031と受信部1032が設置されている。列車が存在しない時はセンサの受信部1032において送信部1031からの電波が受信可能である。

図１２の様に列車1034が存在すると、列車1034によって送信部1031と受信部1032の間が遮られ受信部1032において送信部1031からの電波が受信不可能となる。このとき列車1034が存在すると検知する。
以上では各基地局の通信エリアの両端にそれぞれ位置検出器を設置してハンドオーバ元の基地局の通信エリアから出ることととハンドオーバ先の通信エリアに進入することを別々に検出する実施形態について説明した。

次に図１０を用いて、隣接する基地局の通信エリアの境界位置（各基地局からの通信の品質が同等になると判断される位置）に位置検出器402A〜Dを設置し、ハンドオーバ元とハンドオーバ先の基地局に対する通信開始要求と通信終了要求を併せて処理する場合について説明する。

この場合、通信開始要求と通信終了要求が同時に送信されるので、図３における、例えば基地局103Bに通信開始要求を送信する基地局制御部104Baと基地局103Aに通信終了要求を送信する基地局制御部104Abを一つにまとめることができ、基地局制御部の設置数を削減することが可能となる。この場合において、位置検出から通信終了までのプロセスについては図６、位置検出から通信開始までのプロセスについては図７とほぼ同じである。また、基地局及び基地局制御部の構成図も図８、図９と同じ物でよい。ただし、たとえば位置検出器402Aが列車の位置を検出することにより、図6と図7における列車位置検出P101とP201の両方のプロセスが行われ、１度の列車位置検出に基づいてハンドオーバ元の基地局に対する通信終了制御（図６）とハンドオーバ先の基地局に対する通信開始制御（図７）が行われる。

第三の実施形態として、基地局の通信周波数が複数の周波数の繰り返しで使用されている場合について図１３を用いて説明する。図１３においては3つの周波数（図中ではｆ₁，ｆ₂，ｆ₃）が繰り返し用いられるものとし、基地局503Aが周波数f_１、基地局503Bが周波数f₂、基地局503Cが周波数f₃、そして次の基地局503D（図示せず）が周波数f_１で通信している。なお、用いる周波数の数は用途に応じて自由に設定できるものとする。

この時、列車上の車上端末は通信している基地局の持つ周波数に合わせて通信を行うものとする。このような実施形態の場合、列車上の車上端末が基地局の周波数に合わせて通信するため、車上端末として複数のアンテナを設置し使用するアンテナを切り替える方式または、複数の周波数が共用可能なアンテナを用い、アンテナの周波数を切り替えて使用する方式が考えられる。以下、この2つの形態について詳細を述べる。

まず、車上端末として複数のアンテナを設置し使用するアンテナを切り替える場合について、通信基地局を切り替える際の処理の流れを、図６及び図１４を用いて説明する。
位置検出から通信終了までのプロセスについては図６に示すとおりであり、列車が位置検出器を通過すると位置検出器上で、Ｐ101において列車の位置が検出される。P111において基地局制御部内で、列車の位置情報を受信し、P112において要求送信先を決定する。要求送信先決定後、P113において通信終了要求を送信し、通信終了要求を受けた基地局はP121において通信を終了する。

位置検出から通信開始までの流れについて、図１４を用いて説明する。通信開始列車が位置検出器を通過すると位置検出器上で、Ｐ301において列車の位置が検出される。P311において基地局制御部内で、列車の位置情報を受信し、P312において、ハンドオーバ先の基地局の通信周波数情報を通信中の基地局に送信する。基地局制御部は、各基地局が使用する周波数を予め把握している。通信周波数情報を受けた通信中の基地局は、P331において、通信周波数情報を受信し、送信パケットにおけるデータ部分の先頭に通信周波数情報を挿入した後、車上端末へ送信する。P341において通信周波数情報を受信した車上端末は、この通信周波数情報に基づいてP342において使用するアンテナを切り替えることにより、ハンドオーバ先の基地局が使用する周波数による通信を開始する。

また、P312において、通信周波数情報を送信した後、基地局制御部は、P313において要求送信先基地局を決定し、P314において通信開始要求を送信する。通信開始要求を受けた基地局はP321において通信を開始する。ハンドオーバ先の基地局が使用する周波数を車上端末に通知することにより、各基地局からの電波干渉を防ぐために各基地局が隣接する基地局と異なる周波数を用いて通信するようなシステムでもハンドオーバを行うことができる。

そのときの送信パケットの構成について、図１８を用いて説明する。送信パケットはヘッダ部分1100とデータ部分1101で構成されており、データ部分1101の先頭に通信周波数情報1102を挿入する。

続いて、各部の詳細について述べる。基地局制御部の構成について図１５を用いて説明する。列車の車上端末が基地局の周波数にあわせて通信する場合、列車の受信端末は通信をする基地局の使用する周波数情報を知る必要がある。そのため、基地局制御部の検出器情報格納部600において、列車が検出された場合に、その基地局制御部から送信する要求信号（通信開始要求、通信終了要求）と要求信号送信先に加えて、位置検出器周辺に存在する基地局の使用する通信周波数情報を記録しておく。位置情報検出部502で検出された位置情報をもとに位置検出器本体内の位置情報受信部601が位置情報を受信し、検出器情報格納部600に格納されている情報とともにハンドオーバ制御部602に送信される。ハンドオーバ制御部202において基地局の通信周波数情報を、現在通信中の基地局に送信するため、基地局周波数情報を基地局周波数情報送信部605に送信する。通信終了要求を送信する際には、基地局の通信周波数情報は送信されないものとする。また、送信する要求が通信開始要求で有れば通信開始要求が通信開始要求送信部603から、通信終了要求で有れば通信終了要求が通信終了要求送信部604から、検出器情報格納部に蓄積されている基地局へと要求信号が送信される。

次に、基地局の構成について図１６を用いて説明する。この実施形態における基地局は、図９の構成とは異なり、周波数の切り替えが必要なく、周波数切り替え部は不要となる。しかしながら、基地局制御部から送信された通信周波数情報を受信し、無線送信部703へ送信するための通信周波数情報受信部704が存在する。

基地局制御部より送られてきた通信周波数情報は、通信周波数情報受信部704において受信し、無線送信部703へ送信する。無線送信部703において、送信データ受信部706から送られて来た、車上端末への送信データの先頭に通信周波数情報が組み込まれ、アンテナ700より車上端末へ向けて送信される。

また、通信開始要求を受信する際には、要求信号受信部701にて受信され、要求信号処理部702から通信開始要求が無線通信部703に送られ通信を開始し、無線送信部においてアンテナ700から列車上の車上端末へとデータが送信される。また、列車上の車上端末から送信されたデータは、アンテナ700で受信され、受信データ送信部705からEthernetへデータが送信される。
通信終了要求を受信する際には、基地局制御部から、要求信号受信部701を介して要求信号処理部702へ通信終了要求が送られると、通信終了要求が無線通信部703に送信され、その基地局は通信を停止する。

最後に、車上端末の構成について図１７を用いて説明する。この場合、通信に用いるアンテナを制御する部分が必要である。それが、図中に示すアンテナ制御部800である。アンテナ802 A〜Cはそれぞれ基地局が用いる周波数ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃で送受信を行うアンテナである。基地局の通信周波数情報は通信周波数情報受信部801A〜Cのうち接続されている基地局との通信に使用している周波数のアンテナに対応するものにおいて受信する。この情報がアンテナ制御部800に送信され、通信に用いるアンテナ802A〜Cを決定し、通信を行う。また、受信したデータは、アンテナ制御部800において集約され、受信データ送信部803から管理サーバに送信される。また、車上端末から基地局への送信データは、送信データ受信部804からアンテナ制御部800へ送信され、通信に使用しているアンテナから基地局へとデータが送信される。

次に、複数の周波数が共用可能なアンテナを用い、アンテナの周波数を切り替えて使用する方式の場合について述べる。
まず、車上端末として複数のアンテナを設置し使用するアンテナを切り替える場合について、通信基地局を切り替える際の処理の流れを、図６及び図１９を用いて説明する。
位置検出から通信終了までのプロセスについては図６に示すとおりであり、列車が位置検出器を通過すると位置検出器上で、Ｐ101において列車の位置が検出される。P111において基地局制御部内で、列車の位置情報を受信し、P112において要求送信元を決定する。要求送信元決定後、P113において通信終了要求を送信し、通信終了要求を受けた基地局はP121において通信を終了する。

位置検出から通信開始までの流れについて、図１９を用いて説明する。通信開始列車が位置検出器を通過すると位置検出器上で、Ｐ401において列車の位置が検出される。P411において基地局制御部内で、列車の位置情報を受信し、P412において、基地局の通信周波数情報を通信中の基地局に送信する。通信周波数情報を受けた通信中の基地局は、P431において、通信周波数情報を受信し、送信パケットにおけるデータ部分の先頭に通信周波数情報を挿入した後、車上端末へ送信する。P441において通信周波数情報を受信した車上端末は、P442において使用する周波数を切り替える。

また、P412において、通信周波数情報を送信した後、基地局制御部は、P413において要求送信先基地局を決定し、P414において通信開始要求を送信する。通信開始要求を受けた基地局はP421において通信を開始する。
この場合のパケットフォーマットも図１８に示すとおりであり、送信パケットはヘッダ部分1100とデータ部分1101で構成されており、データ部分1101の先頭に通信周波数情報1102を挿入する。

続いて、各部の詳細について述べる。この場合、基地局制御部及び基地局の構成は図１３及び図１４と同じ構成となる。また、車上端末の構成について図２０を用いて説明する。この場合、通信に用いるアンテナは一つであるため、アンテナ902より受信された通信周波数情報は通信周波数情報受信部901を介してアンテナ制御部900に送信される。アンテナ制御部900において、受信された通信周波数情報を元にアンテナ902の周波数を切り替える。また、受信されたデータは受信データ送信部903から車内ネットワークへ、車内ネットワークから送信されたデータは、送信データ受信部904からアンテナ902を介し基地局へと送信される。

なお、以上の説明では、位置検出器を通信エリアの端または境界位置に設置する例を説明したが、位置検出器の設置場所はこれに限定されるものではない。例えば、位置検出器による通過検出からハンドオーバ元またはハンドオーバ先の基地局の通信終了又は通信開始までにかかる処理時間と列車の移動速度を考慮して、通信エリアの端などよりも、処理時間に列車が進む距離相当だけ手前を設置場所としてもよい。
本発明におけるハンドオーバ方式は、列車だけでなく、高速道路を走行する自動車や二輪車等に搭載された車上端末などの、ある程度決まった経路で移動することが予め分かっている移動端末との通信にも適用することが可能である。

本発明のハンドオーバ方式の概略図。 実施例1における列車内ネットワークの構成図。 実施例1におけるハンドオーバ方式の概念図。 軌道回路の例を示す図（列車が存在しない時）。 軌道回路の例を示す図（列車が存在する時）。 通信終了の際のプロセス。 実施例１における通信開始の際のプロセス。 実施例１における基地局制御部の構成図。 実施例１における基地局の構成図。 実施例２におけるハンドオーバ方式の概念図。 無線センサを用いた位置検出方法の例を示す図（列車が存在しない時）。 無線センサを用いた位置検出方法の例を示す図（列車が存在する時）。 実施例３におけるハンドオーバ方式の概念図。 実施例３における通信開始の際のプロセス。 実施例３における基地局制御部の構成図。 実施例３における基地局の構成図。 実施例３において複数のアンテナを設置する場合の車上端末の構成図。 通信周波数情報を載せた際のパケットフォーマットの例を示す図。 実施例３において、単一のアンテナで周波数を切り替えながら通信する際の通信開始のプロセス。 実施例３において単一のアンテナで周波数を切り替えながら通信する際の車上端末の構成図。

符号の説明

10,100,400,500 通信可能エリア；11,101,401,501 列車；12,102,402,502 列車位置検出器；13,103,403,503 基地局；14,104,404,504 基地局制御部；15,105,405,505 車上端末；16,106,406,506 管理サーバ；17 Ethernet；18 列車内無線中継局；19 無線通信端末；
200,600 検出器情報格納部；201,601 列車位置情報受信部；202,602 ハンドオーバ制御部；203,603 通信終了要求送信部；204,604 通信開始要求送信部；205 通信周波数情報取得要求送信部；206 通信周波数情報受信部；
300,700 アンテナ；301,701 要求信号受信部；302,702 要求信号処理部；303 基地局周波数切り替え部；304,703 無線送信部；305,705 受信データ送信部；306,706 送信データ受信部；307通信周波数情報送信部；308通信周波数情報受信部；605 基地局周波数情報送信部；704 通信周波数情報受信部；
800,900 アンテナ制御部；801,901 通信周波数情報受信部；802,902 アンテナ；803,903 受信データ送信部；804,904 送信データ受信部；
1021 電源；1022 送電端；1023 受電端；1024,1033 レール；1025 車輪；1026 車軸；1031 送信部；1032 受信部；1034 列車；
1100 ヘッダ部分；1101 データ部分；1102 通信周波数情報；
P101,P201,P301,P401列車位置検出；P111,P211,P311,P411列車位置情報受信処理；P112,P213,P31,P413 要求送信元決定処理；P113 通信終了要求送信；P121 通信終了処理；
P212 通信周波数情報取得要求送信処理；P214 通信周波数情報受信処理；P215 通信周波数情報／通信開始要求送信処理；P221 通信周波数決定処理；P222,P321,P421 通信開始処理；P231 通信周波数情報取得要求受信処理；P232, P312, P331,P412,P431 通信周波数情報送信処理；P332, P341,P432,P341 通信周波数情報送信処理；P342使用アンテナ切り替え処理；P442使用周波数切り替え処理。

Claims (18)

1. 車両内にある無線通信装置と該車両の移動経路沿いに複数設置される基地局との間で行う通信のハンドオーバを、上記移動経路沿いに設置される位置検出装置および、該位置検出装置と一または複数の上記基地局とに接続される基地局制御装置を用いて制御するハンドオーバ制御方法であって、
   上記位置検出装置を用いて上記車両の通過を検知して上記基地局制御装置に送信し、
   上記基地局制御装置において上記車両の通過検知情報を受信し、該受信された通過検知情報に基づいてハンドオーバ元の第１の基地局への通信終了指示またはハンドオーバ先の第２の基地局への通信開始指示を送信することを特徴とするハンドオーバ制御方法。
2. 請求項１記載のハンドオーバ制御方法であって、
   第１の位置検出装置で、上記車両が上記第２の基地局の通信エリアへ進入することを検知して第１の通過検知情報を作成して上記基地局制御装置に送信し、
   第２の位置検出装置で、上記車両が上記第１の基地局の通信エリアから出ることを検知して第２の通過検知情報を作成して上記基地局制御装置に送信し、
   上記基地局制御装置は、上記第１の通過検知情報に応答して上記第２の基地局へ通信開始指示を送信する、または上記第２の通過検知情報に応答して上記第１の基地局へ通信終了指示を送信することを特徴とするハンドオーバ制御方法。
3. 請求項１記載のハンドオーバ制御方法であって、
   上記位置検出装置は、上記車両が上記第１の基地局の通信エリアと上記第２の通信エリアの境界を通過することを検知して第３の通過検知情報を作成して上記基地局制御装置に送信し、
   上記基地局制御装置は、上記第３の通過検知情報に応答して上記第１の基地局へ通信終了指示を送信し、上記第２の基地局へ通信開始指示を送信することを特徴とするハンドオーバ制御方法。
4. 請求項１記載のハンドオーバ制御方法であって、上記基地局制御装置は、上記第１の基地局が上記無線通信装置の通信に用いている周波数についての周波数情報を、上記通信開始指示とあわせて上記第２の基地局へ送信することを特徴とするハンドオーバ制御方法。
5. 請求項４記載のハンドオーバ制御方法であって、上記基地局制御装置は、通過検知情報を受信した場合に、上記周波数情報を要求する周波数情報要求を上記第１の基地局へ送信し、該周波数情報要求に応答して送信される周波数情報を上記第１の基地局から受信することを特徴とするハンドオーバ制御方法。
6. 請求項１記載のハンドオーバ制御方法であって、
   上記基地局は、上記基地局制御装置から受信される通信開始指示または通信終了指示にしたがって、ハンドオーバのための通信開始制御または通信終了制御を行うことを特徴とするハンドオーバ制御方法。
7. 請求項１記載のハンドオーバ制御方法であって、
   上記第１の基地局は第１の周波数を用いて通信を行い、
   上記第２の基地局は第２の周波数を用いて通信を行い、
   上記第１の基地局は、上記第２の基地局への通信開始指示に対応して、上記第２の基地局の周波数情報を上記無線通信装置に通知することを特徴とするハンドオーバ制御方法。
8. 上記車両内にある無線通信装置が、該車両内の無線端末装置と上記基地局との間の通信を中継する無線中継装置であることを特徴とする請求項１記載のハンドオーバ制御方法。
9. 上記位置検出装置は、鉄道システムにおいて信号機の切り替えのための列車の位置検出に用いられる軌道回路であることを特徴とする請求項１記載のハンドオーバ制御方法。
10. 車両の移動経路沿いに設置され、該車両内にある無線通信装置と通信する複数の基地局と、上記移動経路沿いに設置される位置検出装置と、該位置検出装置と一または複数の上記基地局とに接続される基地局制御装置とを有する通信システムであって、
    上記位置検出装置は、上記車両の通過を検知して上記基地局制御装置に通知し、
    上記基地局制御装置は、上記位置検出装置からの上記通過検知情報に基づいてハンドオーバ元の第１の基地局へ通信終了指示を送信する、またはハンドオーバ先の第２の基地局へ通信開始指示を送信することによりハンドオーバ制御を行うことを特徴とする通信システム。
11. 請求項１０記載の通信システムであって、第１の位置検出装置と第２の位置検出装置とを有し、
    第１の位置検出装置は、上記車両が上記第２の基地局の通信エリアへ進入することを検知して第１の通過検知情報を作成して上記基地局制御装置に送信し、
    第２の位置検出装置は、上記車両が上記第１の基地局の通信エリアから出ることを検知して第２の通過検知情報を作成して上記基地局制御装置に送信し、
    上記基地局制御装置は、上記第１の通過検知情報に応答して上記第２の基地局へ通信開始指示を送信する、または上記第２の通過検知情報に応答して上記第１の基地局へ通信終了指示を送信することを特徴とする通信システム。
12. 請求項１０記載の通信システムであって、
    上記位置検出装置は、上記車両が上記第１の基地局の通信エリアと上記第２の通信エリアの境界を通過することを検知して第３の通過検知情報を作成して上記基地局制御装置に送信し、
    上記基地局制御装置は、上記第３の通過検知情報に応答して上記第１の基地局へ通信終了指示を送信し、上記第２の基地局へ通信開始指示を送信することを特徴とする通信システム。
13. 請求項１０記載の通信システムであって、
    上記基地局制御装置は、上記第１の基地局が上記無線通信装置の通信に用いている周波数についての周波数情報を、上記通信開始指示とあわせて上記第２の基地局へ送信することを特徴とする通信システム。
14. 請求項１３記載の通信システムであって、
    上記基地局制御装置は、通過検知情報を受信した場合に、上記周波数情報を要求する周波数情報要求を上記第１の基地局へ送信し、該周波数情報要求に応答して送信される周波数情報を上記第１の基地局から受信することを特徴とする通信システム。
15. 請求項１０記載の通信システムであって、
    上記基地局は、上記基地局制御装置から受信される通信開始指示または通信終了指示にしたがって、ハンドオーバのための通信開始制御または通信終了制御を行うことを特徴とする通信システム。
16. 請求項１０記載の通信システムであって、
    上記第１の基地局は第１の周波数を用いて通信を行い、
    上記第２の基地局は第２の周波数を用いて通信を行い、
    上記第１の基地局は、上記第２の基地局への通信開始指示に対応して、上記第２の基地局の周波数情報を上記無線通信装置に通知することを特徴とする通信システム。
17. 上記車両内にある無線通信装置が、該車両内の無線端末装置と上記基地局との間の通信を中継する無線中継装置であることを特徴とする請求項１０記載の通信システム。
18. 上記位置検出装置は、鉄道システムにおいて信号機の切り替えのための列車の位置検出に用いられる軌道回路であることを特徴とする請求項１０記載の通信システム。

Images