JP2006197281A - 無線通信ネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】 基地局は各端末局に対して順次データアクセスする必要がない効率的で信頼性の高い無線通信ネットワークを得る。
【解決手段】 基地局と端末局から構成される無線通信ネットワークにおいて、無線通信装置を備えた基地局は各端末局を特定せずに同一情報を送信し、この送信する同一情報によって、各端末局に対して基地局が各端末局と個々に通信を行う通信時間を指定し、各端末局は基地局から送信された同一情報で指定された通信時間において基地局と送受信を行う。
【選択図】 図２

Description

この発明は、無線通信装置を有する基地局と、端末局とを備えた無線通信ネットワークに関するものである。

従来、無線通信装置を有する基地局と、この基地局との無線通信を行うための無線通信装置及び自局位置を測位するＧＰＳ等の測位手段を有する移動可能な端末局を備え、前記基地局は、端末局に対し例えばポーリング方式により順次データアクセスを行い、各端末局が測位手段により測位した端末局の位置情報を無線通信により取得することで各端末局の位置をリアルタイムに管理する無線通信ネットワークシステムがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３５５８５９号公報（第５頁、第１図）

しかしこのような無線通信ネットワークシステムでは、基地局はポーリング方式等のように登録されている各端末局に対して順次データアクセスを行う必要があり、例えばその端末局が基地局の通信エリアの外に移動して通信が不可能となった場合であってもその端末局に対してデータアクセスを行うことから、無駄な通信が発生するという問題があった。また、基地局が各端末局に同一の情報を送信する際は、基地局は各端末局に対して順次データアクセスをし各端末局と通信を行う度に、同一の情報を送信しなければならないという問題があった。また、移動して基地局のエリアに入ってきた新規端末局と基地局との通信を開始する場合においては、オフライン操作により新規の端末局を基地局に登録する必要があるため、人手がかかり、また、登録するまでの間は通信を開始できないという問題があった。また、個々の端末局と基地局との通信を終了する場合においては、オフライン操作により基地局から通信を終了する端末局の登録を削除する必要があるため、人手がかかり、また、登録削除が終わるまで基地局は本来不要であるその端末局へのデータアクセスを継続するという問題があった。また、端末局から基地局へ送信する送信情報量が多い場合や緊急を要する場合であっても、端末局は基地局からのデータアクセスを待ち、送信情報量の枠や順番に従って送信しなければならないという問題があった。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、基地局と端末局との通信が効率的に行える無線通信ネットワークを提供することを目的とする。この発明は、端末局が移動して新たに基地局のエリアに入ってきた場合に、移動してエリアに入った端末局のネットワークへの加入を自動的に行い、また、端末局が移動して基地局のエリアの外に出た場合に、移動してエリアの外に出た端末局のネットワークからの離脱を自動的に行うことができ、ネットワークへの加入と離脱が簡単に行える無線通信ネットワークを提供することを目的とする。

この発明に係る無線通信ネットワークシステムは、無線通信装置を備え各端末局を特定せずに同一情報を送信し、前記同一情報で各端末局に対し各端末局ごとの通信時間を指定する基地局と、前記基地局から送信された前記同一情報で指定された通信時間に前記基地局と送受信を行う前記通信時間を指定された移動可能な端末局とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、基地局はポーリング方式のように各端末局に対して順次データアクセスを行う必要がなく、基地局と各端末局との通信を効率的に運用することができる。また、移動する端末局のネットワークへの加入と離脱を自動的に行うことができることから、人手がかからず、人手による作業ミスも発生しないことから経済的で信頼性の高い通信ネットワークを得ることができる。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る無線通信ネットワークシステムの構成例である。基地局１は基地局制御装置３、端末局情報データベース４、基地局無線送受信器５を備える。ＧＰＳ基準局２は予め正確な位置が判っている場所に設置され、ＧＰＳ衛星９からＧＰＳ信号６を定期的に受信する。基地局制御装置３は、ＧＰＳ基準局２が送信したＧＰＳ信号６６１とＧＰＳ基準局２の位置情報とから位置情報を補正する補正情報７を算出し、また、基地局１が受信した端末局の情報を端末局情報データベース４へ格納するなど、基地局１の動作を制御する。端末局情報データベース４には、各端末局から送信される各端末局の情報が蓄積される。基地局無線送受信器５は各端末局と無線通信を行う基地局無線送受信器である。移動可能な端末局（＃１）１１はＧＰＳ受信器１２、端末局制御装置１３、表示装置１４、端末局無線送受信器１５、地図データベース１７を備える。端末局（＃１）１１に備えられたＧＰＳ受信機１２は、ＧＰＳ衛星９からＧＰＳ信号６を定期的に受信する。基地局と各端末局とは無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で接続されている。端末局無線送受信器１５は基地局無線送受信器５との間で無線１０によりデータの送受信を行う。端末局制御装置１３はＧＰＳ受信器１２で測位したＧＰＳ信号６６２と補正情報７に基づいて算出した端末局の位置情報を表示部１４に表示するなど、端末局１１の動作を制御する。通信エリア１００は基地局１が通信可能であることを表す通信エリアであり、基地局１は通信エリア１００内に存在する各端末局との間で無線通信を行うことができる。図１で、通信エリア１００には３台の端末局が存在し、端末局（＃２）２１および端末局（＃３）３１は各々、ＧＰＳ受信器２２、３２、端末局制御装置２３、３３、表示装置２４、３４、端末局制御装置２３、３３、地図データベース２７、３７を備える。基地局１は、例えば空港内において空港全体が見渡せる管制塔などの場所に設置され、各端末局１１、２１、３１は例えば空港内の滑走路などで作業する車両に搭載される。各端末局１１、２１、３１は基地局１に対し、例えば自局が位置する自局位置情報などのデータを端末局無線送受信器１５、２５、３５を経由して送信する。

次に、図１を用いて本発明の無線通信ネットワークの動作について説明する。基地局１に備えられた基地局制御装置３は、ＧＰＳ基準局２から受信したＧＰＳ信号６とＧＰＳ基準局２の位置情報に基づき位置を補正する補正情報７を生成する。基地局無線送受信器５は生成した補正情報７などを無線信号に変換して同報送信により送信する。ここで同報送信とは、相手となる各端末局を特定することなしに、同一情報を送信する送信のことを指す。各端末局１１、２１、３１は、各端末局無線送受信器１５、２５、３５により基地局１が同報送信した補正情報７などの情報を受信する。一方、各端末局１１、２１、３１内のＧＰＳ受信器１２、２２、３２はＧＰＳ衛星９からＧＰＳ信号６を受信する。各端末局制御装置１３、２３、３３は基地局１が送信した補正情報７とＧＰＳ受信器１２、２２、３２が受信したＧＰＳ信号６とに基づいてＤＧＰＳ測位（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ−Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を行い自局の位置である自局位置情報２０を算出する。端末局は算出した自局位置情報２０を地図データベース１７に接続した表示装置１４の地図上に表示すると共に、通信時間が指定された通信チャンネルを使用して基地局１に送信する。基地局１は各端末局から送信された自局位置情報２０を基地局無線送受信器５で受信し端末局情報データベース４に格納する。ここで、補正情報７は基地局制御装置３で算出するとしたが、ＧＰＳ基準局２で算出してもよく、この場合、ＧＰＳ基準局２が補正情報７を基地局制御装置３に送信する。

図２は、基地局１が通信エリア１００内に存在する各端末局１１、２１、３１との間で行う無線通信のフレーム構成を説明する図である。ここで、基地局側通信のデータフレーム４０を構成する単位フレーム４４は固定長であり、例えば１秒の長さである。単位フレーム４４は時間で分割された複数のチャンネルから成っており、同報送信により同一情報を送信する同報送信チャンネル４１と、各端末局が自局用の通信チャンネルを要求する際に送信する信号を受信する受信チャンネル４２と、各端末局と基地局とが指定された通信時間に通信する通信チャンネル４３とから構成される。通信チャンネル４３は時間で分割され、基地局と各端末局との間の通信が行われる複数の通信チャンネル＃１〜＃ｎから構成される。図２の例では通信チャンネル＃１〜＃３で構成されている。基地局１は同報送信チャンネル４１において補正情報７と端末局情報４５とを同報送信により送信する。同報送信の先頭には同期信号があり、同期信号により基地局と端末局１１、２１、３１との同期が取られる。通信エリア１００内の各端末局は、基地局１の同報送信を受信することにより、同一情報である補正情報７と端末局情報４５とを取得する。端末局情報４５については後ほど説明するが、基地局１が通信エリア内の各端末局ごとに通信を行うチャンネルである通信チャンネルに関する情報であり、例えば基地局１が各端末局ごとに通信を行なう通信時間の開始時間と終了時間が収納されている。

受信チャンネル４２は、今まで基地局１と通信を行なっていなかった端末局が基地局１との間で新たに通信チャンネルを開設するために設けられたチャンネルであり、自局が基地局１と通信を行なう通信チャンネルの開設を要求する端末局は受信チャンネル４２において通信チャンネル要求信号６１を基地局１に送信する。基地局１はこの通信チャンネル要求信号６１を受信チャンネル４２にて受信すると、端末局情報データベース４の端末局リスト８にその端末局を登録する。

通信チャンネル４３では、端末局ごとに時間で分割した時分割多重方式により基地局１と各端末局との間で送受信データ４６〜４８の送受信を行う。基地局１と各端末局ごとの通信チャンネルの割り振りは、同報送信チャンネル４１で同報送信される端末局情報４５により指定される。各端末局は、端末局情報４５を受信することで自局が基地局１と通信を行なう通信チャンネルの情報を得る。

図３は、端末局情報４５のデータ形式を説明する図である。端末局情報４５は各端末局に予め割り振られている端末ＩＤ番号５１と通信チャンネル情報５２からなり、補正情報７の送信終了を受けて送信される。通信チャンネル情報５２は端末ＩＤ番号の端末局との間で通信チャンネルを設立する通信チャンネル開始時間５３と、通信チャンネルが終了する通信チャンネル終了時間５４とから構成される。ここで、通信チャンネル開始時間５３と通信チャンネル終了時間５４とで定まる時間を通信時間という。通信チャンネル開始時間５３と通信チャンネル終了時間５４は、例えば各単位フレーム４４の同報送信の先頭にある同期信号を基準時間としてこの基準時間からの経過時間として設定される。ここで、基地局１は端末局情報データベース４の中に端末局リスト８を持つ。端末局リスト８には、端末局名とその端末局に予め与えられている端末ＩＤ番号と、その端末局が送信するデータのデータ属性などがリストとして記載されている。基地局１はこの端末局リスト８に基づいて通信エリア１００内の各端末局を管理しており、端末局情報４５の設定を行う。図１の例では端末局（＃１）１１、端末局（＃２）２１、端末局（＃３）３１の３台の端末局の端末ＩＤ番号が端末局リスト８に登録されている。基地局制御装置３は端末局情報４５の設定にあたり、端末局リスト８より登録されている各端末局の端末ＩＤ番号５１とそのデータ属性を引き出す。データ属性は後で説明するが、各端末局が送信するデータの送信量や送信の緊急度を表すものである。基地局制御装置３は通信する端末局の端末ＩＤ番号を確認した後、各端末局ごとの通信チャンネルの時間配分を行う。時間配分は、単位フレーム４４の固定時間長（例えば、１秒）から同報送信チャンネル４１と受信チャンネル４２の時間長を差し引いて残った通信チャンネル４３の時間を登録された各端末局で配分するが、原則として各端末局で等分配することが基本である。図１の例では、通信チャンネル４３の時間長を端末局（＃１）１１と端末局（＃２）２１と端末局（＃３）３１の３台で等配分している。このようにして、基地局制御装置３は端末局情報４５を設定する。
通信チャンネル５２は、通信チャンネル開始時間５３と通信チャンネル終了時間５４とからなるとしたが、通信チャンネル開始時間５３と通信チャンネル終了時間５４は時間による設定とは限らず、例えば経過クロック数や通信スロットのカウント数のように、時間を教示するものによる設定であっても構わない。また、基地局１はＧＰＳ衛星９が送信するＧＰＳ信号に含まれるＧＰＳ時間を使用して通信チャンネル開始時間５３と通信チャンネル終了時間５４を設定してもよい。

図４は基地局１と端末局（＃１）１１、端末局（＃２）２１、端末局（＃３）３１との間のデータの流れを時系列で示した図である。単位フレーム４４先頭の同報送信チャンネルの時間枠で、基地局１は同報送信（放送形式）により補正情報７および端末局情報４５を送信する。端末局１１、２１、３１は同報送信によってこれらの情報を同時刻に受信する。続く受信チャンネルの時間枠経過後（図４では、データの送受信なし）、各端末局は端末局情報４５で指示された通信チャンネルを使用して基地局１とデータ送受信を行う。図４ではまず、端末局（＃１）１１が通信チャンネル１を使用して、定められた通信プロトコルのコマンドに従い基地局１と自局位置情報などのデータの送受信を行う。続いて、端末局（＃２）２１、端末局（＃３）３１の各端末局が、通信チャンネル２、３を使用して基地局１と各々無線通信を行う。

このように実施の形態１では、基地局１は無線通信装置を備えており、同報送信により位置を補正する補正情報と各端末局ごとの通信チャンネルを指定する端末局情報を送信する。端末局はＧＰＳ受信器と無線通信装置を備えており、基地局から受信した補正情報とＧＰＳ衛星９から受信したＧＰＳ信号によりＤＧＰＳ測位を行い精度の良い自局位置である自局位置情報を取得する。端末局は端末局情報で指定された通信チャンネルを使用して取得した自局位置情報などのデータの送受信を行なう。
このように、基地局は同報送信によりＤＧＰＳ測位に使用する補正情報のような各端末局に対する共通データを同報送信により送信するので、各端末ごとに繰り返し共通的なデータを送信するような無駄が発生しない。
また、基地局は同報送信で送信する端末局情報により各端末局との通信チャンネルを指定するので、ポーリング方式等のように各端末局ごとに順次データアクセスを行なう必要がなく、基地局と書く端末局との通信を効率的に運用することができる。

基地局は例えば空港内の管制塔などに設置され、端末局は空港内の滑走路などで作業する車両に搭載される。端末局は例えば路面上の異物調査のための業務車両や、路面の摩擦状態を管理するための管理車両、動物や鳥などが滑走路に入っていないかなどを調査する調査車両、消防車両、除雪車両、清掃車両などに搭載される。管制塔ではこれらの車両の位置を正確に把握することで、異物が落ちていれば近くの清掃車両に連絡してその正確な場所を指示して清掃させたり、滑走路の誘導電球が切れていればその正確な場所を送信し後で電球を交換させたり、また、路面の摩擦に異常があればその正確な位置を送信し、仮に火災が発生すれば、近くの消防車両に火災発生場所を正確に連絡して急行させ、消火させるというようなことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、基地局と通信エリア１００内に既に存在する各端末局とで構成される無線通信ネットワークシステムの一例を説明したが、実施の形態２では、通信エリア１００内に新たに移動してきた新規端末局が無線通信ネットワークに加入する場合について説明する。図５は、無線通信ネットワークへの加入を説明する図であり、端末局（＃４）８１が新たに基地局１の通信エリア内に移動し、無線通信ネットワークに加入する場合を模式的に示した図である。なお、実施の形態２の図中、同一番号で示したものは実施の形態１と同様の動作、機能を持つものである。図６（ａ）は新規の端末局（＃４）８１が基地局１との間で通信チャンネルを確立するまでのデータの流れを示す図である。新規の端末局（＃４）８１は、基地局１が同報送信チャンネル４１で送信する同報送信の終了の後の受信チャンネル４２において、通信チャンネル要求信号６１を基地局１に対して送信する。ここで通信チャンネル要求信号６１は、図６（ｂ）に示すように自局の端末ＩＤ番号６２と加入要求を示す加入信号６３のデータからなる。端末局（＃４）８１から通信チャンネル要求信号６１を受信した基地局１の基地局無線送受信器５は、基地局制御装置３に通信チャンネル要求信号６１を送信する。基地局制御装置３では、端末局情報データベース４の端末局リスト８に、端末局（＃４）８１の端末ＩＤ番号を新たに登録する。

図６（ａ）で、新規の端末局（＃４）８１が通信チャンネル要求信号６１を送信した単位フレーム４４１では端末局（＃４）８１は端末局リスト８には登録されておらず、端末局（＃４）８１用の通信チャンネルの割当ては無い。単位フレーム４４１では端末局（＃１）１１、端末局（＃２）２１、端末局（＃３）３１が各々指定された通信チャンネルに従い基地局１と時分割多重方式により通信を行う。次の単位フレーム４４２において、基地局１の基地局制御装置３は端末局情報データベース４内の端末局リスト８から登録端末局を引き出し、端末局情報４５を更新する。ここで端末局リスト８には新規端末局（＃４）８１が登録されており、更新された端末局情報４５では新規の端末局（＃４）８１用に通信チャンネルの割当てがなされている。基地局１は単位フレーム４４２の同報送信チャンネルにおいて、更新された端末局情報４５を送信する。新規の端末局（＃４）８１は自局用の通信チャンネルが割当てられた端末局情報４５を受信し、指定された通信チャンネルにおいて基地局１と通信を行う。このようにして、新規の端末局（＃４）８１は基地局１との間で通信チャンネルを確立し、通信を行なうことができる。なお、通信チャンネル要求信号６１を送信して自局用の通信チャンネルを要求する端末局は、端末局情報４５で自局用の通信チャンネルの割当てがなされるまで通信チャンネル要求信号を基地局に対して送り続ける。

このようにして、新規の端末局は受信チャンネルにおいて通信チャンネル要求信号を送信することにより無線通信ネットワークに加入することができる。基地局１では新規の端末局が発生した場合において、オフライン操作によって新規の端末局８１を端末局リスト８に加えるという操作をすることなく、新規の端末局を自動的に無線通信ネットワークに加入させることが可能となる。

一方、端末局情報４５で指定した通信チャンネルで指定した端末局とデータの送受信が行われていない状態が続いていることを検出すると、基地局１はその端末局が基地局１がカバーする通信エリア１００内に存在しないと判断し、端末局リスト８からその端末局を削除する。例えば、指定した通信チャンネルにおいて指定した端末局からの送信が数フレーム以上続けて無いときはその端末局は通信エリア１００内に存在しないと判断し、端末局リスト８からその端末局を削除する。このようにして、基準局１は通信エリア１００内に存在しなくなったと考えられる端末局を端末局リストから削除し、以後その端末局とは再度通信チャンネル要求信号６１を受信するまで通信を行わない。なお、通信エリア１００内に指定した端末局が存在しないことを判定する際に、所定の時間経過後に再度指定した端末局からの送信がないことを確認するようにすると判定の誤りを防ぐことができる。

また、端末局は基地局１との通信を停止する際に、受信チャンネル４２の時間枠で通信チャンネルの停止を要求する通信チャンネル停止要求信号を基地局１に送信するようにしてもよい。通信チャンネル停止要求信号は、図６（ｂ）で示した通信チャンネル要求信号で、加入信号６３を停止信号に置き換えるものであり、通信チャンネル停止要求信号を受信した基地局１の基地局無線送受信器５は、基地局制御装置３に通信チャンネル停止要求信号を送信する。基地局制御装置３では、端末局情報データベース４の端末局リスト８に登録されているその端末局の端末ＩＤ番号を削除する。このようにして、端末局は基地局１との通信を停止するようにしてもよい。

以上のように実施の形態２では、端末局はオフラインで新たな操作をすることなく自動的に無線通信ネットワークに加入したりや離脱することができる。また、基地局はオフラインで新たな操作をすることなく自動的に、新規端末局を無線通信ネットワークに加入させたり、離脱する端末局をネットワークから離脱させることが可能である。

実施の形態３．
実施の形態１、２では、各端末局に割り当てる通信チャンネルの時間長は同一であるとしたが、各端末局ごとに通信チャンネルの時間長を変えるようにしてもよい。また、端末局は自局の位置情報を送信するだけであったが、端末局にカメラなどの撮像装置を備えることで端末局周辺の画像を送信するようにしてもよい。

図７にカメラ１６を備えた端末局（＃１）１１の構成を示す。端末局（＃１）１１の端末局制御装置１３にカメラ１６と記憶装置１８が新たに接続される。なお、実施の形態３の図中、同一番号で示したものは実施の形態１〜２と同様の動作、機能を持つものである。端末局１１は、ＧＰＳ受信器１２がＧＰＳ衛星９から受信したＧＰＳ信号６と基地局から受信した補正情報７により自局位置を測位すると共に、カメラ１６により自局の周辺を撮影する。端末局制御装置１３は、自局位置情報をその場所で撮影された撮影画像と共に基地局１に対して送信するか、または、自局位置情報を撮影画像と共に一旦記憶装置１８に記憶しておく。基地局１では端末局１１に対するコマンドで位置を指定することにより、その位置で撮影され記憶装置１８に記憶された画像情報を取得することができる。

図８（ａ）は基地局１が基地局１の通信エリア１００内に存在する各端末局との間で行う通信のデータフレーム４０の構成を説明する図である。端末局（＃１）１１はカメラなどの撮像装置を備え周囲の画像を撮像している端末局であり、基地局１に対し画像情報を送信する。一方、端末局（＃２）２１と端末局（＃３）３１は、撮像装置は備えるが現在撮影は行っておらず、基地局１に対して自局位置情報のみを送信している。このように端末局（＃１）１１が送信する送信量が端末局（＃２）２１や端末局（＃３）３１が送信する送信量と比較して大である場合、実施の形態１のように通信チャンネル４３の時間幅を各端末局で等分配していると端末局（＃１）１１は撮影情報を送信完了まで時間を要する。この対策として、端末局（＃１）１１の通信チャンネルの時間長を他の端末局の時間長に比べ長く設定する。

図８（ｂ）は、各端末局が指定された通信チャンネルにおいて基地局とデータ送受信を行う送受信データの構成例である。通信データの先頭と最後には通信の開始、終了などを制御する制御エリア７１、７２があり、先頭の制御エリア７１に続いてデータの特性を示すデータ属性エリア７３が設定される。この次にデータエリア７４が設定される。ここでデータ属性エリア７３には、これから端末局が基地局に対して送信する送信量や、データを送信する緊急度、送信データが位置データであるか画像データであるか等の情報が含まれており、これらの属性データが端末局から基地局１に対して送信される。基地局１の基地局制御装置３は端末局が送信したデータ属性エリア７３のデータを、端末局リスト８のその端末局の端末ＩＤ番号に対応させて登録する。基地局制御装置３はデータ属性エリア７３のデータが登録された端末局リスト８に基づいて、どの端末局の送信量が多いか、または少ないか、あるいはどの端末局が緊急性のある情報を送信しようとしているか等の端末局の送信状況を把握する。基地局制御装置３は緊急性のある情報を送信しようとしている端末局があれば、その端末局との通信が第一優先であると判定し、各端末局との時分割の通信チャンネルを指定する端末局情報４５において、その端末局との通信が最初となるように設定する。次に、送信量の多い端末局があれば、基地局制御装置３はその端末局との通信時間を増やすべきであると判定し、端末局情報４５において送信量の多い端末局との通信チャンネルの時間長を他の端末局より大きくなるように設定する。例えば、送信量が他の端末局の送信量の１０倍である端末局があれば、端末局情報４５において、送信量の多い端末局との通信チャンネルの時間長を他の端末局の１０倍となるように設定する。次に基地局は設定した端末局情報４５を同報送信で送信し、同報送信で端末局情報４５を受信した各端末局では端末局情報４５で指示された通信チャンネルに従い基地局とデータ送受信を行なう。また、基地局制御装置３は緊急性のある情報を送信しようとしている端末局があれば、その端末局との通信が第一優先であると判定してその端末局にすべての通信時間を割り当て、他の端末局とは通信を一時停止するようにしてもよい。

このように実施の形態３では基地局と送受信する通信データにデータ属性エリアを設け、基地局１では基地局制御装置３にて端末局リスト８に基づいて各端末局の送信データの緊急性や送信量を判定し、端末局情報４５で設定する通信を行う各端末局の順番や、各端末局に割り当てる通信チャンネルの時間長を設定する。これにより、基地局１は端末局が保有する緊急情報は遅滞することなく即座に入手できる。また、画像情報などで送信量が多い端末局は、自局に割り当てられた通信チャンネルの時間長が長く割り当てられていることから画像情報を長い間自局に滞めることなく基地局１に送信することができる。基地局１では、リアルタイムに近い状態で例えば端末局の周囲状況や路面状況、異物の有無などを知ることができる。このように、基地局１は端末局の情報をリアルタイムに近い状態で確実に取得することができる。なお、ここでは送信情報量が多い例としてカメラの画像情報としたが、その他、地図情報や画像情報と音声情報を組み合わせたようなものであってもよく、送信量の大小については実施において適宜判断すればよい。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では端末局は基地局に対し、自局の位置情報や周囲の画像情報等を送信していたが、実施の形態４では受信機能を備えるのみで基地局への送信機能（アップリンク機能）を備えない測位専用端末局を含んだ場合の無線通信ネットワークの形態を示す。

基地局は例えば空港内の管制塔などに設置され、端末局は空港内の滑走路などで作業する車両に搭載されるが、車両には例えば滑走路の誘導電球が切れている正確な位置情報を取得して記憶装置に記憶しておき、後でフレキシブルディスクなどの記憶媒体により取得した情報を基地局に渡すような場合がある。このような目的の車両には基地局への送信機能（アップリンク機能）を備えない測位専用端末局が搭載されている。

図９は実施の形態４における無線通信ネットワークの一例である。測位専用端末局９１〜９３が端末局１１、２１，３１と共に通信エリア１００内に位置している。測位専用端末局９１〜９３は各々端末局無線受信器９５、端末局制御装置１３、ＧＰＳ受信機１２、表示装置１４、地図データベース１７、記憶装置９６から構成される。なお、実施の形態４の図中、同一番号で示したものは実施の形態１〜３と同様の動作、機能を持つものである。

基地局１は同報送信チャンネルにおいて補正情報７と端末局情報４５を同報送信により送信する。端末局情報４５により指定された各端末局１１、２１、３１は指定チャンネルにおいて基地局１とデータ送受信を行う。一方、測位専用端末局９１〜９３は、端末局無線受信器９２により基地局１が同報送信した補正情報７を受信することができる。測位専用端末局９１〜９３は基地局１が送信した補正情報７と測位専用端末局９１〜９３のＧＰＳ受信器１２がＧＰＳ衛星９から受信したＧＰＳ信号とに基づいて自局の位置をＤＧＰＳ測位により測位することにより、精度の良い自己位置情報を取得することができる。ＤＧＰＳ測位により取得した自局位置情報は表示装置１４に表示し、また、記憶装置９６に格納する。このように、アップリンク機能を持たない測位専用端末局であっても、測位専用端末局９１〜９３は基地局１が同報送信する補正情報７を受信して、自局の位置をＤＧＰＳ測位により精度良く取得することができる。

一般にポーリング方式では基地局は各端末局にアクセスし、端末局からの返信によりその端末局との通信チャンネルを設立して以後データの送受信を行う。このようなポーリング方式のシステムでは、端末局は基地局への返信機能（アップリンク機能）を持つことが前提であり、アップリンク機能を持たない端末局に対しては通信チャンネルを設立せず情報を送信することがない。これに対し実施の形態４では、基地局は補正情報を相手を特性せず同報送信で送信することから、アップリンク機能を持たない測位専用端末局９１であっても基地局１が同報送信する補正情報を受信することによりＤＧＰＳ測位等の測位を行ない、精度の良い自局位置情報を取得できる。

このように実施の形態４では、送信機能（アップリンク機能）を持たない測位専用端末局であっても、測位専用端末局は基地局１が送信する同報送信を受信することにより補正情報を入手することができ、ＤＧＰＳ測位などにより精度の良い自局位置情報を取得できる。
空港内で作業する車両であって、例えば夜間、飛行機を誘導する誘導電球が切れている電球の正確な位置情報を基地局に持ちかえる目的の送信機能を持たない車両であっても、実施の形態４にようにこの無線通信ネットワークでは車両は正確な自局位置情報を取得し、基地局に情報を持ち帰ることができる。

実施の形態５．
実施の形態１〜４では設置された１個の基地局とその通信エリア内に存在する端末局とからなる無線通信ネットワークシステムを想定したが、実施の形態５では複数の通信エリアが設置され、各通信エリアには少なくとも１つの基地局が存在しており、端末局はいずれかの基地局を選択しながら、補正情報を入手してＤＧＰＳ測位を行ない、得られた自局の位置情報や周囲の画像情報などを選択した基地局に送信する形態をとる。

基地局と端末局との無線通信は無線免許が不要な無線ＬＡＮ方式を使用することが多い。しかし、無線免許が不要な無線ＬＡＮ方式では基地局がカバーできる通信エリアは比較的狭く、基地局が１台だけでは広い範囲がカバーできない。例えば空港のような広い範囲を端末局が移動するような場合、基地局が１台だけでは各端末局の位置を把握することができない。空港のような広い範囲をカバーするため複数の基地局を設け、端末局はいずれかの基地局を選択して選択した基地局と通信を行なう。

図１０に実施の形態５の無線通信ネットワークシステムの構成例を示す。なお、実施の形態５の図中、同一番号で示したものは実施の形態１〜４と同様の動作、機能を持つものである。図１０で示した無線通信ネットワークでは、通信エリア１００、１４０、１４１で示される３個の通信エリアがあり各通信エリアには各々基地局１、１１２、１１３が設置されている。基地局１１２、１１３は、基地局１と同様の動作、機能を持つものである。基地局１、１１２、１１３が各々カバーする通信エリア１００、１４０、１４１により、例えば滑走路を含む空港施設１１０の全てのエリアがいずれかの基地局の通信エリアとなる。空港施設１１０では、端末局１１、１４２〜１４７を搭載した車両が走行している。端末局１４２、１４７は、端末局１１と同様の動作、機能を持つものである。各エリア＃１〜３では予め定められた異なる通信周波数が用いられており、基地局１１１のエリア＃１では周波数ｆ１、基地局１１２のエリア＃２では周波数ｆ２、基地局１１３のエリア＃３では周波数ｆ３を使用している。各基地局１、１１２、１１３はＧＰＳ基準局２と接続され、ＧＰＳ基準局２が受信したＧＰＳ信号とＧＰＳ基準局２が設置された位置情報を取得する。各基地局１、１１２、１１３は各々の周波数ｆ１〜ｆ３を使用してエリア内の各端末局と実施の形態１で説明した無線通信のデータフレームにより通信を行う。また、各基地局１１１、１１２、１１３と管理局１３０とは相互にＬＡＮ１３１で接続されている。また、ＧＰＳ受信局２はＬＡＮ１３１に接続され、各基地局１、１１２、１１３はＬＡＮ１３１を経由してＧＰＳ基準局２が受信したＧＰＳ信号とＧＰＳ基準局２が設置された位置情報を取得するようにしてもよい。

次に、端末局が通信相手となる基地局を選択し選択した基地局と通信するフローを説明する。
各端末局１４０〜１４６を搭載した各々の車両は滑走路を含む空港施設１１０内をエリア＃１〜＃３を行き来して走行しており、各車両は移動しながら通信相手となる基地局を選択し選択した基地局と通信を行っている。
図１１は、端末局の基地局選択と通信のフローを説明する図である。端末局は予め、各基地局名と、各基地局が使用する通信周波数ｆ１〜ｆ３と、エリア名を記載した基地局周波数リストを端末局制御装置内に備えており、通信周波数がわかれば、その基地局名とエリア名がわかる。図１１のステップＳ１０１において、端末局は各通信周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３での電波強度の比較を行う。電波強度の比較は、例えば各基地局が送信する同報送信により電波強度を計測して比較を行う。ステップＳ１０２で、最も電波強度が強かった周波数の基地局を選択する。次にＳ１０３において、ステップＳ１０２で選択した基地局が今まで選択してきた基地局と同じであるかを判定する。基地局が異なればステップＳ１０４で通信周波数をその基地局の使用周波数に変更する。また、今まで端末局が基地局を選択していなかった場合も通信周波数を今回選択した基地局の使用周波数に設定する。選択した基地局が今までの基地局と同じであれば次ステップＳ１０５に移る。ステップＳ１０５において端末局は選択した基地局が送信する同報送信を受信し、ステップＳ１０６で受信した同報送信の端末局情報に自局の通信チャンネルの割当があるかを確認する。自局の通信チャンネルの割当があれば、指定された通信チャンネルにおいて基地局と通信を行う（ステップＳ１０７）。自局の通信チャンネルの割当がなければ、ステップＳ１０８で通信チャンネル要求信号を送信する。ステップＳ１０９で終了判定を行い、作業継続であればステップＳ１０１に戻り、各端末局は端末局は各通信周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３での電波強度の比較を行う。以上のようにして、端末局は基地局を選択し選択した基地局との通信を行う。

ここで、ステップＳ１０３において通信相手となる基地局が変更された場合、端末局の通信周波数が変更されることから、従来の基地局は通信周波数を変更した端末局からの情報を受信しないことになる。このとき、実施の形態１で説明したように、従来の基地局は、その端末局が通信エリア外に移動したと判断して端末局リスト８からその受信が無くなった端末局の端末ＩＤ番号を削除して通信を停止する。以後、その端末局から通信チャンネル要求信号が送信されるまでその端末局との通信は停止される。

このように実施の形態５によれば、基地局を複数設置し、端末局は各基地局ごとに異なる通信周波数での電波強度を比較することにより複数ある基地局の中から１つの基地局を選択し、選択した基地局と選択した基地局が使用する通信周波数で通信を行うようにする。この形態により、例えば車両に搭載されて移動する端末局は、基地局を選択しながら各基地局の通信ネットワークへの加入と離脱を繰り返すことで、空港のような広い範囲であっても自局で取得した位置情報や自局周囲を撮影した画像情報などの情報を基地局に対し送信することができる。また、複数の基地局を相互にＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのネットワークで接続することにより、端末局が送信する位置情報や自局周囲を撮影した画像情報などの情報を共有することができる。

また、複数の基地局と無線通信１３２により通信を行うデータ収集局１３０を設け、データ収集局が各基地局にアクセスして各基地局が端末局情報データベースに格納する各端末局のデータを収集することにより、データ収集局が各基地局の情報を一元管理するようにしてもよい。
なお、複数の各基地局を相互に接続するＬＡＮは有線ＬＡＮであっても、無線ＬＡＮであっても構わない。
また、データ収集局１３０と複数の各基地局との通信は、無線通信であっても有線通信あっても構わない。

上記の実施例では複数ある基地局の選択方法として、端末局での受信レベルの比較により基地局を選択したが、各端末局が測位する単独測位の結果に基づいて基地局を選択してもよい。
図１２は各端末局が行う基地局選択と通信のフローの別の実施例を示した図である。図１２において、各端末局はステップＳ２０１で自局に搭載しているＧＰＳ受信器１２により自局位置を単独測位する。ここで単独測位とはより精度の高い位置情報を得るための補正情報等は使用せず、ＧＰＳ受信器単体で位置を求める測位のことをいう。一方、基地局では自局が端末局と通信するエリアが予め定められている。例えばＡ地点、Ｂ地点、Ｃ地点、Ｄ地点、Ｅ地点の５点で囲まれたエリア１は基地局１のエリアであり、エリア１内にある端末局は基地局１と通信を行うということが予め決められている。各基地局名とその基地局に対応したエリアが記載された基地局エリア対応表、および、各基地局名とその基地局のエリアが表記された基地局エリアマップが、各端末局の端末局制御装置内に備えられており、端末局では自局の位置がわかると自局がどの基地局のエリアにいるがわかる。ステップＳ２０２において、端末局は単独測位による自局位置の結果に基づいて自局がどの基地局のエリアに存在するかを判定する。ステップＳ２０３において、基地局を選定する。また、各基地局では基地局毎に使用周波数が決められており、端末局は端末局無線送受信器の使用周波数を、選定した基地局の使用周波数に設定する。ステップＳ２０４以降のフローは、図１１で説明したステップＳ１０３以降のフローと同様であり説明は省略する。

このように実施の形態５の別の実施例によれば、端末局は単独測位を行い、単独測位の結果に基づいて複数ある基地局の中から１つの基地局を選択するという簡便な方法により、例えば車両に搭載されて移動する端末局は、基地局を選択しながら各基地局の通信ネットワークへの加入と離脱を繰り返すことで、空港のような広い範囲であっても自局で取得した位置情報や自局周囲を撮影した画像情報などの情報を基地局に対し送信することができる。各基地局は各端末局の位置情報や自局周囲を撮影した画像情報などの情報を共有することができる。また、複数の基地局をＬＡＮで接続することにより、基地局が端末局情報データベースに保有する情報を共有化できる。

また、実施の形態５の上記の実施例では端末局は、端末局の単独測位の結果と基地局エリア対応表と基地局エリアマップを使用して基地局を選択したが、端末局の単独測位による自局位置から最も近い基地局を選択するようにしてもよい。端末局は予め、各基地局名と、各基地局の位置と、各基地局が使用する通信周波数を記載した基地局位置リストを端末局制御装置内に備えている。図１３は、各端末局が行う基地局選択と通信のフローの別の実施例を示した図である。図１３において、各端末局はステップＳ３０１で自局に搭載しているＧＰＳ受信器１２により自局位置を単独測位する。ステップＳ３０２にて、端末局は自局位置と基地局位置リストにある基地局の位置から、自局位置と各基地局との距離を演算する。ステップＳ３０３にて、端末局は自局に最も近い位置にある基地局を選択する。図１３で示した実施例は図１２に示した実施例とＳ３０２〜Ｓ３０３のステップの内容が異なるだけであり、以降のフローの説明は省略する。

このように実施の形態５の別の実施例によれば、端末局は単独測位を行い、単独測位の結果と基地局の位置とから自局と各端末局との距離を演算し、複数ある基地局の中から自局に最も近い基地局を選択するという簡便な方法によっても、例えば車両に搭載されて移動する端末局は、基地局を選択しながら各基地局の通信ネットワークへの加入と離脱を繰り返すことで、空港のような広い範囲であっても自局で取得した位置情報や自局周囲を撮影した画像情報などの情報を基地局に対し送信することができる。

なお、空港エリア内に設置されるＧＰＳ基準局は１ヶ所である例を示したが２ヶ所以上であってもよく、基地局は最も近いＧＰＳ基地局からＧＰＳ信号などの情報を入手し、補正情報を同報送信により送信するようにしてもよい。基地局はより近いＧＰＳ基準局を選択することで、補正情報の精度が増し、より高精度な測位を行なうことができる。

なお、基地局と各端末局とは無線ＬＡＮで接続されているとしたが、例えば準天頂衛星などの衛星を介して基地局と衛星との間、衛星と各端末局との間が衛星通信で接続されており、データの送受信が行なわれるようにしてもよい。

以上のように、一例として空港施設に対する適用例を説明したがこれに限られるものではなく、トラックが出入りするトラックヤードに対してトラックを基地局で管理するものであってもよく、また、パトカーによる街の巡回でパトカーの正確な位置をデータ収集局で管理するようなシステムに本発明を適用してもよい。

この発明の実施の形態１の無線通信ネットワークの構成例を説明する図である。 この発明の実施の形態１の基地局と端末局との間の無線通信のフレーム構成の一例を説明する図である。 この発明の実施の形態１の端末局情報のデータ形式の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１の基地局と各端末局との間のデータの流れを説明する図である。 この発明の実施の形態２の無線通信ネットワークへの加入を説明する図である。 （ａ）この発明の実施の形態２の新規端末局が基地局と通信を確立するまでの信号の流れを説明する図である。（ｂ）通信チャンネル要求信号の構成の一例を示す図である。 この発明の実施の形態３の撮像装置を備えた端末局の構成の一例を示す図である。 （ａ）この発明の実施の形態３の基地局と端末局との間の無線通信のフレーム構成の一例を説明する図である。（ｂ）この発明の実施の形態３の送受信データの構成の一例を示す図である。 この発明の実施の形態４の無線通信ネットワークの構成の一例を説明する図である。 この発明の実施の形態５の無線通信ネットワークシステムの構成の一例を説明する図である。 この発明の実施の形態５の端末局の基地局選択と通信のフローの一例を説明する図である。 この発明の実施の形態５の別の実施例である端末局の基地局選択と通信のフローの一例を説明する図である。 この発明の実施の形態５の別の実施例である端末局の基地局選択と通信のフローの一例を説明する図である。

符号の説明

１ 基地局、２ ＧＰＳ基準局、３ 基地局制御装置、４ 端末局情報データベース、５ 基地局無線送受信器、６ ＧＰＳ信号、７ 補正情報、８ 端末局リスト、９ ＧＰＳ衛星、１０ 無線、１１ 端末局（＃１）、１２、２２、３２ ＧＰＳ受信器、１３、２３、３３ 端末局制御装置、１４ 表示装置、１５、２５、３５ 端末局無線送受信器、１６ カメラ、１７ 地図データベース、１８ 記憶装置、２０ 自局位置情報、２１ 送受信端末局（＃２）、３１ 送受信端末局（＃３）、２４ 表示装置、３４ 表示装置、４０ データフレーム、４１ 同報送信チャンネル、４２ 受信チャンネル、４３ 通信チャンネル、４４ 単位フレーム、４５ 端末局情報、４６〜４８ 送受信データ、５１ 端末ＩＤ番号、５２ 通信チャンネル情報、５３ 通信チャンネル開始時間、５４ 通信チャンネル終了時間、６１ 通信チャンネル要求信号、６２ 端末ＩＤ番号、８１ 端末局（＃４）、９１ 測位専用端末局、９２ 端末局無線受信器、１００ 通信エリア、１１０ 滑走路を含む空港施設、１１２〜１１３ 基地局、１２０ ＧＰＳ基準局、１３０ データ収集局、１３１ ＬＡＮ、１３２ 無線通信、１４０、１４１ 通信エリア、６６１、６６２、６６３、６６４ ＧＰＳ信号。

Claims (14)

1. 無線通信装置を備え各端末局に同一情報を送信し、前記同一情報で各端末局に対し各端末局ごとの通信時間を指定する基地局と、
   前記基地局から送信された前記同一情報で指定された通信時間に前記基地局と送受信を行う移動可能な前記通信時間を指定された端末局と、
   を備えたことを特徴とする無線通信ネットワーク。
2. 無線通信装置を備えた基地局において、
   前記基地局は端末局に同一情報を送信し、前記同一情報は前記端末局に対し端末局ごとの通信時間を指定し、前記端末局は前記同一情報で指定された通信時間に前記基地局と情報の送受信を行うことを特徴とする基地局。
3. 無線通信装置を備えた端末局において、
   前記端末局は基地局からの同一情報を受信し、前記同一情報で指定された通信時間に前記基地局と情報の送受信を行うことを特徴とする端末局。
4. 端末局から前記端末局用の通信時間の指定を要求された基地局であって、前記基地局は各端末局ごとの通信時間を指定する端末局情報に前記端末局用の通信時間を追加設定し、前記追加設定した前記端末局情報を前記同一情報で送信することを特徴とする請求項２記載の基地局。
5. 各端末局ごとの通信時間を指定する端末局情報に自局用の通信時間が指定されていない端末局であって、前記端末局は前記基地局で設定された受信チャンネルの通信時間にて前記基地局に対し自局用の通信時間の指定を要求することを特徴とする請求項３記載の端末局。
6. 請求項４に記載の基地局と、請求項５に記載の端末局とを備えることを特徴とする無線通信ネットワーク。
7. 前記同一情報は位置を補正する補正情報を含み、前記端末局はＧＰＳ等の測位手段により自局位置を測位し前記補正情報を利用して自局位置を補正することを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
8. 前記端末局に設けられた撮影手段とを備え、前記端末局は前記撮影手段により撮影した撮影情報を前記撮影情報を取得したときの自局位置情報と共に前記基地局に送信し、または、前記端末局に設けられた記憶装置に記憶することを特徴とする請求項７記載の無線通信ネットワーク。
9. 前記基地局は前記端末局情報で指定した個々の端末局ごとの通信時間に前記通信時間を指定された端末局との送受信が行われないことを検出すると、前記基地局は前記端末局情報から送受信が行われない前記端末局との通信時間の指定を削除することを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
10. 前記基地局は前記端末局情報で指定する各端末局ごとの通信時間の長さを、各端末局が送信する送信情報量の大小に応じて設定することを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーク。
11. 無線通信装置を備え各端末局を特定せずに同一情報を送信し、前記同一情報で各端末局に対し各端末局ごとの通信時間を指定する複数の基地局と、
    前記基地局から送信された前記同一情報で指定された通信時間に前記基地局と送受信を行う移動可能な前記通信時間を指定された端末局とを備え、
    前記複数の基地局は各々異なる通信周波数を使用し、
    前記端末局は前記各周波数における電波強度を計測し、最も電波強度が強い通信周波数の基地局を選択して自局の通信周波数を前記最も電波強度が強い周波数に設定することを特徴とする無線通信ネットワーク。
12. 無線通信装置を備え各端末局に同一情報を送信し、前記同一情報で各端末局に対し各端末局ごとの通信時間を指定する複数の基地局と、
    前記基地局から送信された前記同一情報で指定された通信時間に前記基地局と送受信を行う移動可能な前記通信時間を指定された端末局とを備え、
    前記複数の基地局は各々異なる通信周波数を使用し、
    前記端末局は前記複数の基地局の位置情報を持ち、ＧＰＳ等の測位手段により自局位置を測位し、測位した自局位置から最も近い基地局を選択して自局の通信周波数を前記選択した基地局で使用する通信周波数に設定することを特徴とする無線通信ネットワーク。
13. 端末局から前記端末局用の通信時間の指定を要求された基地局であって、前記基地局は各端末局ごとの通信時間を指定する端末局情報に前記端末局用の通信時間を追加設定し、前記追加設定した前記端末局情報を前記同一情報で送信する基地局と、
    各端末局ごとの通信時間を指定する端末局情報に自局用の通信時間が指定されていない端末局であって、前記端末局は前記基地局で設定された受信チャンネルの通信時間にて前記基地局に対し自局用の通信時間の指定を要求する端末局と、
    を備えることを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の無線通信ネットワーク。
14. 前記基地局と送受信を行い前記端末局の情報を収集するデータ収集局を設けたことを特徴とする請求項１、請求項６乃至１３のいずれかに記載の無線通信ネットワーク。

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