JP2009089122A - 経路制御装置及びデータ伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】発信元アドレス毎にトラフィックの上限値を設定可能な経路制御装置と、この経路制御装置を備えたデータ伝送システムとを提供する。
【解決手段】データ伝送システム１を、地上に設けられた無線送受信部４と、列車Ｔに設けられ、無線送受信部４とパケットの送受信を行う無線送受信部５０と、地上に設けられ、ポート３０のいずれかを介して無線送受信部４とパケットの送受信を行うルータ３と、地上に設けられ、ルータ３のポート３０のいずれかに接続されてデータをパケットとして列車Ｔに送信するセンサデータ伝送装置６と、ルータ３を制御して、このルータ３で送受信されるパケットのトラフィック量を制御するセンサ伝送制御装置２と、列車Ｔに設けられ、センサデータ伝送装置６から送信されたデータを無線送受信部５０を介して受信するセンサデータ受信部５４とから構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発信元アドレス毎にトラフィックの上限値を設定可能な経路制御装置、及び、この経路制御装置を備え、例えば踏切監視画像を当該踏切に接近する列車に伝送するデータ伝送システムに関する。

踏切における事故を防止するために、列車接近時に踏切内にある障害物を検知して接近する列車の運転士等に警告するシステムが開示されている。例えば、踏切に設置された障害物検知装置が踏切内の障害物を検知して特殊信号発光器を点灯させるシステム、画像処理により踏切内の障害物を検知する装置、踏切の異常や踏切内に停止した車両を検知して異常発生信号を近接する列車に送信するシステムが開発されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。これらのシステムまたは装置では、画像そのものを列車に送信する構成にはなっていない。あるいは、踏切で非常ボタンが押されたら、ＰＨＳ回線を踏切内の画像を伝送するシステムが開発されているが、これは主にいたずら防止等の目的で固定の宛先（例えば、列車の運行を監視する指令部等）に向けて送信するものである。

また、鉄道沿線に無線ＬＡＮによる伝送システムを構築し、踏切監視画像や車内の画像をブラウザで監視するシステムが実現されている。また、障害物検知装置や非常ボタンが押されたら画像を送信するような構成もあるが、これらも接近する列車に対して通報する構成とはなっていない。さらに、対象となる踏切が複数ある場合に、どの画像を優先するかといった制御がないため、無線帯域の制約によりデータの欠落等が発生する可能性がある。また、画像データ等の配信において、通信端末に重要度を付しておき、トラフィックが増加した場合に優先度の低いトラフィックの帯域制限を行う発明がある（例えば、特許文献３参照）。この発明は、通信ネットワークが輻輳した結果として送受信間での伝送レートを制御するものであり、輻輳の検出までに時間がかかる。また、踏切画像伝送の場合は、列車と地上カメラとの相対位置関係でトラフィックの重要度が変わるため、この方式では対応することができない。
特開２００５−１２５８４９号公報 特開２００１−２２３８２１号公報 特開２００５−１３００４１号公報

これまでの技術では、列車の運転士は、前方の踏切で異常が発生したことは認識できるが、実際に何が起こっているかは目視により確認するしかなく、カーブを走行中の場合のように、見通しの悪い状況では、前方の状況、すなわち、踏切内の状況を認知できないという課題があった。さらに、画像情報以外の地上のセンサで測定したセンシング情報（風速、雨量等の気象データ、トンネルのひび割れ、鉄道橋の亀裂等鉄道構造物モニタリングデータ、等）を接近する列車に送信する場合など、性質や重要度の異なる複数種類のデータが流れる場合には、重要なデータの帯域を優先して確保し、列車に送信することで安全性の向上を図る必要があるという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、発信元アドレス毎にトラフィックの上限値を設定可能な経路制御装置と、この経路制御装置を備え、例えば踏切監視画像等の情報を接近する列車に伝送することにより、列車運転士による異常原因の迅速な把握を行うことを可能とするデータ伝送システムとを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る経路制御装置（例えば、実施形態におけるセンサ伝送制御装置２及びルータ３）は、外部に対してパケットの送受信を行う２以上のポートと、これらのポートのうち、いずれか１つのポートで受信したパケットを、残りのポートの少なくとも１つから送信する経路制御部と、ポート毎に、当該ポートで受信されたパケットのトラフィック量を、当該パケットの発信元アドレス毎に計測するトラフィック測定部と、パケットの発信元アドレス毎に、当該パケットの優先度が記憶された優先度記憶部（例えば、実施形態におけるセンサ位置情報記憶部２３）と、ポートの各々に設けられ、当該ポートから送信されるパケットのトラフィック量が、当該パケットの発信元アドレス毎に設定された上限値を超えないように制限する帯域制御部と、トラフィック測定部で測定されたトラフィック量と、優先度記憶部に記憶された優先度とから、ポート毎に、当該ポートから送信できる前記パケットの最大トラフィック量を超えないように、帯域制御部の各々に対して、発信元アドレス毎に上限値を設定するトラフィック制御部（例えば、実施形態におけるルータ制御部２１）とを有して構成される。

このような本発明に係る経路制御装置において、トラフィック制御部は、トラフィック測定部でトラフィック量が計測されたパケットのうち、上限値を設定しようとするポート以外のポートで受信されたパケットの発信元アドレスを、優先度記憶部に記憶された優先度と対応付けて、当該優先度の高い順に並べ替え、優先度が高い発信元アドレス順に、トラフィック測定部で測定されたトラフィック量を上限値として割り当て、割り当てた上限値の合計値が最大トラフィック量を超えたときは、最後に割り当てた発信元アドレスの上限値を、合計値が最大トラフィック量を超えない値にし、さらに、残りの発信元アドレスの上限値を０にして、ポート毎に、これらの上限値を設定するように構成されることが好ましい。

また、このような本発明に係る経路制御装置において、トラフィック制御部は、トラフィック測定部でトラフィック量が計測されたパケットのうち、上限値を設定しようとするポート以外のポートで受信されたパケットがないときは、当該ポートに対する帯域制御部の制限を解除するように構成されることが好ましい。

また、本発明に係るデータ伝送システムは、地上に設けられた地上側送受信部（例えば、実施形態における無線送受信部４）と、移動体（例えば、実施形態における列車Ｔ）に設けられ、地上側送受信部とパケットの送受信を行う移動体側送受信部（例えば、実施形態における無線送受信部５０）と、地上に設けられ、ポートの何れかを介して地上側送受信部とパケットの送受信を行う上述の経路制御装置のいずれかと、地上に設けられ、経路制御装置のポートのいずれかに接続されてデータをパケットとして移動体に送信するデータ送信部（例えば、実施形態におけるセンサデータ処理部６２）と、移動体に設けられ、データ送信部から送信されたデータを、移動体側送受信部を介して受信するデータ受信部（例えば、実施形態におけるセンサデータ受信部５４）とから構成される。

このような本発明に係るデータ伝送システムにおいて、データ送信部が、パケットを移動体に対してマルチキャストアドレスで送信するように構成されることが好ましい。

あるいは、本発明に係るデータ伝送システムは、移動体に設けられ、当該移動体の位置を計測してデータ送信部に通知する移動体位置測定部（例えば、実施形態における列車位置測定部５１）と、地上に設けられ、移動体位置測定部から送信された前記移動体の位置を記録する移動体位置記録部（例えば、実施形態における列車位置情報記憶部６３）とを有して構成され、データ送信部が、移動体の位置が所定の範囲内にあるときに、当該移動体に対してデータを送信するように構成されることが好ましい。

このような本発明に係るデータ伝送システムにおいて、移動体位置記録部が、移動体の位置とともに当該移動体の移動方向を記憶するように構成され、データ送信部が、移動体の位置が所定の範囲内にあり、且つ、移動体が所定の方向に移動しているときに、当該移動体に対してデータを送信するように構成されることが好ましい。

このとき、データ送信部が、パケットを移動体に対してユニキャストアドレスで送信するように構成されることが好ましい。

本発明に係る経路制御装置及びこの経路制御装置を備えるデータ伝送システムを以上のように構成すると、複数の情報源がある場合には、優先度の高いデータを集中して送信することができる。また、経路制御装置に接続されたデータ送信部のアドレスに対し高い優先度を与えることにより、複数の異常状態が同時に発生している場合には最も近いセンサの情報を集中的に高品質で伝送することができる。そのため、例えば、踏切監視画像を接近する列車に送信することにより、列車運転士による異常原因の迅速な把握を行うことができる。

以下、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、本発明に係るデータ伝送システム１は、例えば線路を走行する列車Ｔ（移動体）に踏切監視画像等の情報を伝送するシステムであり、地上側には、センサ伝送制御装置２、ルータ３、及び無線送受信部（無線ＬＡＮアクセスポイント）４が設けられ、また、列車Ｔ側には列車側装置５が設けられている。なお、地上側のシステムは、線路を走行する列車Ｔとの無線通信が途切れないように、沿線に所定間隔で無線送受信部４（及び、この無線送受信部４に接続されたルータ３とセンサ伝送制御装置２）が複数設置され、沿線ネットワーク９が形成されている。図１は、沿線に３組のセンサ伝送制御装置２、ルータ３及び無線送受信部４の組が設置されている場合について示している。また、これらのルータ３の中の少なくとも何れか１台には（図１の場合は３台のルータ３のうちルータ３ｂには）センサ７の情報を列車Ｔに伝送するセンサデータ伝送装置６が接続されている。

それでは、このような構成のデータ伝送システム１において、通信帯域を有効利用して、走行する列車に確実に情報を伝送する構成及び処理の２つの実施例を説明する。

（基本構成）
まず、第１実施例として、列車Ｔが走行している位置をセンサデータ伝送装置６で管理することにより、列車Ｔに対して伝送される情報を制御するように構成した場合について説明する。まず、各装置の構成について説明する。センサ伝送制御装置２は、ルータ３を制御して列車に伝送される情報を制御する（帯域を規制する）機能を有している。このセンサ伝送制御装置２は、制御データ送受信部２０、ルータ制御部２１、トラフィック測定部２２、センサ位置情報記憶部２３、及び、トラフィック記録情報記憶部２４から構成されている。また、センサデータ伝送装置６は、このセンサデータ伝送装置６に接続されたセンサ７等の情報を取得して列車に送信する機能を有しており、データ送受信部６０、列車位置記録部６１、センサデータ処理部６２、列車位置情報記憶部６３、及び、センサ伝送位置情報記憶部６４から構成されている。このセンサデータ伝送装置６において、センサデータ処理部６２は、さらに、センサデータ入力部６２ａ、センサデータ判定部６２ｂ及び伝送データ作成部６２ｃから構成される。なお、センサ位置情報記憶部２３、トラフィック記録情報記憶部２４、列車位置情報記憶部６３及びセンサ伝送位置情報記憶部６４は、例えばハードディスク等の外部記憶装置で構成されている。

ルータ３は、少なくとも２以上のポート３０（図１に示すルータ３は、４つのポート３０ａ〜３０ｄを有している場合を示している）を有し、これらのポート３０のいずれかとセンサデータ伝送装置６及び隣接する他のルータ３とが接続され（図１の場合は、ルータ３ａ〜３ｃが設置され、ルータ３ａとルータ３ｂとが接続され、ルータ３ｂとルータ３ｃとが接続されている）、これらのセンサデータ伝送装置６及び他のルータ３と送受信されるデータ（パケット）の経路制御及びトラフィックの制御を行う機能を有している。なお、センサ伝送制御装置３も、同様にこのルータ３のポートに接続されるが、上述の汎用のポートを介して接続するように構成しても良いし、専用の制御用のポートを介して接続しても良い。このルータ３は、経路制御部３５及び、４つの帯域制御部３１〜３４から構成される。なお、図１に示すルータ３ｂの場合は、第１帯域制御部３１がポート３０ａを介してセンサデータ伝送装置６ｂに接続され、第２帯域制御部３２がポート３０ｂを介してルータ３ｃに接続され、第３帯域制御部３３がポート３０ｃを介してルータ３ａに接続され、第４帯域制御部３４がポート３０ｄを介して無線送受信部４ｂに接続されている（センサ伝送制御装置２が接続されるポートは図示していない）。

ここで、ルータ３に設けられた経路制御部３５は、複数のポート３０のうち、いずれかのポート３０から受信したパケットを残りのポート３０の少なくとも１つから外部に送信する経路制御を行うように構成されている。また、第１〜第４帯域制御部３１〜３４は、それぞれが接続されたポート３０で受信されたパケットのトラフィック量を発信元アドレス毎に計測する機能、及び、このポート３０から外部に送信されるパケットのトラフィックの上限を規制する機能を有して構成されている。ここで、第１〜第４帯域制御部３１〜３４に設定されるトラフィックの上限値は、後述するようにセンサ伝送制御装置２のルータ制御部２１により設定される。そのため、センサ伝送制御装置２とルータ３とは一体の装置として構成することも可能である。

列車側装置５は、この列車側装置５が取り付けられている列車Ｔの位置を測定してセンサデータ伝送装置６に通知するとともに、センサデータ伝送装置６から送信されたセンサ等の情報を処理する機能を有している。この列車側装置５は、地上側に設置された無線送受信部４のいずれかと無線通信を行ってデータ（パケット）の送受信を行う無線送受信部５０、列車位置測定部５１、ＧＰＳ受信装置５２、信号装置５３、センサデータ受信部５４及びセンサデータ表示５５から構成される。

（トラフィック測定部のフロー）
それでは各処理部における処理フローについて説明する。まず、トラフィック測定部２２は、一定時間毎（例えば、１秒毎）に起動され、図２に示す処理を行う。なお、トラフィック測定部２２は、センサ位置情報記憶部２３に記憶された情報を読み出し、トラフィックに関する情報をトラフィック記録情報記憶部２４に記憶するように構成されており、それぞれのデータ構造を図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す。ここで、センサ位置情報記憶部２３には、本実施例におけるデータ伝送システム１にセンサ７が登録される毎に、そのセンサ７に係るアドレス（ＩＰアドレス）２３ａ、センサ種別２３ｂ、そのセンサ７の優先度２３ｃ及びそのセンサの位置２３ｄから構成されるエントリが記憶され、あるいは、センサ７が取り外されると、そのエントリが削除される。

トラフィック測定部２２が起動されると、まず、センサ位置情報記憶部２３にエントリの追加または削除があったかを調べる（ステップＳ１１０）。もし追加または変更があったならば、それに合わせてトラフィック記録情報記憶部２４のエントリの追加または削除を行う（ステップＳ１１１）。ここで、トラフィック記録情報記憶部２４は、エントリ番号２４ａ、発信元アドレス２４ｂ、頻度２４ｃ及び入力帯域制御部２４ｄから構成されており、センサ位置情報記憶部２３に追加または削除されたエントリと同じアドレスが、トラフィック記録情報記憶部２４に追加または削除される。

そして、トラフィック測定部２２は、制御データ送受信部２０を介してルータ３と通信し、このルータ３の帯域制御部のうち、隣接するルータ３に接続されている帯域制御部及びセンサデータ伝送装置６が接続されている帯域制御部（図１に示す例においては、第１帯域制御部３１、第２帯域制御部３２及び第３帯域制御部３３が該当）から、それぞれの帯域制御部３１〜３３に対して外から入ってきたパケットの数を、発信元アドレスごとに取得する（ステップＳ１１２）。パケット数の取得方法としては、ルータ３にログインしてコマンドを発行する方法や、ルータ３からセンサ伝送制御装置２に周期的に報告するように構成する方法等がある。

そして、トラフィック測定部２２は、ルータ３から取得したパケット数（トラフィック量）を、トラフィック記録情報記憶部２４に記録する。このとき、トラフィック測定部２２は、計測したパケットがどの帯域制御部に入ってきたかの情報も入力帯域制御部２４ｄとして合わせて記録する。具体的には、まず、エントリ番号を１にセットし（ステップＳ１１３であって、図２ではこのエントリ番号を記号”ｉ”で示す）、トラフィック記録情報記憶部２４のそのエントリ番号の位置にエントリが記憶されているか否か判断し（ステップＳ１１４）、記憶されていない場合には処理を終了する。一方、そのエントリが記憶されている場合は、そのエントリの発信元アドレス２４ｂを取り出し（ステップＳ１１５）、上述のステップＳ１１２でルータ３から取り出した情報にその発信元アドレスが存在するかを判断する（ステップＳ１１６）。発信元アドレスがある場合は、取得したパケット数（トラフィック量）を頻度２４ｃに上書きし（ステップＳ１１７）、発信元アドレスが無い場合は、頻度を０［フレーム／秒］として、また、入力帯域制御部２４ｄの内容を削除する（ステップＳ１１８）。そして、エントリ番号を１増加させて（ステップＳ１１９）、ステップＳ１１４〜Ｓ１１９の処理を繰り返す。

なお、センサ伝送制御装置２が電源オンで起動した時には、センサ位置情報記憶部２３に記録されているすべてのＩＰアドレスをトラフィック記録情報記憶部２４に転記しておくものとする。

（列車位置記録部のフロー）
列車位置記録部６１は、図４に示すように、列車から送られてくる位置情報を常時監視し、列車位置情報記憶部６３に記録する処理を行う。ここで、列車位置情報記憶部６３は、図５に示すように、列車側装置５を構成する無線送受信部５０に割り当てられたアドレス（ＩＰアドレス）６３ａ、列車が走行する線区６３ｂ、その列車の進行方向６３ｃ、及び、列車の位置６３ｄから構成される。

列車位置記録部６１は、一定時間毎（例えば、１秒毎）に起動され、列車から位置情報を受信しているか否かを判断し（ステップＳ１２０）、位置情報を受信していない場合は、後述するステップＳ１２４の処理を行う。位置情報を受信している場合は、送信された位置情報に含まれる発信元アドレスがアドレス６３ａに記憶されているか否かを判定し（ステップＳ１２１）、すでに記憶されている場合には列車から受信した位置情報を列車位置情報記憶部６３のそのアドレスに対応するエントリに上書きし（ステップＳ１２２）、記憶されていない場合には列車位置情報記憶部６３に新しいエントリを作成してその位置情報を記憶する（ステップＳ１２３）。

次に、列車位置記録部６１は、列車位置情報記憶部６３に記録されているが、予め指定された時間以上位置情報を受信しない列車のエントリがあるか否かを判定し（ステップＳ１２４）、該当する列車のエントリがある場合は、そのエントリを列車位置情報記憶６３から削除する（ステップＳ１２５）．これにより、列車位置情報記憶部６３には、常に最新の列車の情報（進行方向や位置等）が記憶されることになる。

（センサデータ処理部のフロー）
センサデータ処理部６２は、図６に示すように、センサデータ入力部６２ａがセンサ７からの信号を受信すると、受信信号をサンプリングするなどして、センサデータ判定部６２ｂに出力する（ステップＳ１００）。なお、センサ７から出力される信号としては、例えば電圧や電流の値（アナログ値）でも良いし、カメラからのビデオ信号等でも良い。

センサデータ判定部６２ｂに、踏切支障報知装置８のようなネットワークへの信号出力のトリガとなる装置が接続されている場合には、このトリガを判定し、トリガ信号がオンとなったら、無条件にセンサ情報を沿線ネットワーク９に出力すると判定し、オフとなったら無条件に出力を停止すると判定するか、若しくは、さらに出力判定を行うように構成される（ステップＳ１０１）が、以降の説明では、さらに判定する場合について説明する。なお、踏切支障報知装置８が接続されていない場合には、このステップＳ１０１は省略される。

ステップＳ１０１が省略されている場合、若しくは、ステップＳ１０１でトリガがオフと判定された場合には、センサデータ判定部２４ｂは、センサデータの状態からこのセンサデータを沿線ネットワーク９に出力するか否かの判定を行う（ステップＳ１０２）。判定基準としては、（ａ１）センサデータの値が、事前に設定されているスレショルド値より大きい場合や、（ｂ１）センサデータの値が、ある一定時間より長く、事前に設定されているスレショルド値より大きい場合にデータを出力すると判定する。逆に、（ａ２）センサデータの値が、事前に設定されているスレショルド値より小さい場合や、（ｂ２）センサデータの値が、ある一定時間より長く、事前に設定されているスレショルド値より小さい場合にデータの出力を停止すると判定する。

以上のようにして、センサデータ判定部６２ｂが沿線ネットワーク９へ出力すると判断したセンサデータは、伝送データ作成部６２ｃに渡される。伝送データ作成部６２ｃは、列車位置情報記憶部６３に記録された情報及び図７に示すようなセンサ伝送位置情報記憶部６４に記録された情報を読み出し、この情報に基づいてセンサデータを含む電文を作成する。ここで、センサ伝送位置情報記憶部６４は、線区６４ａ、進行方向６４ｂ、始点６４ｃ及び終点６４ｄから構成される。すなわち、センサデータ処理部６２は、列車位置情報記憶部６３に記憶されている列車のうち、センサ伝送位置情報記憶部６４のエントリと同一条件の列車（線区６４ａと同じ線区であって、進行方向６４ｂと同一方向に走行している列車で、かつ、始点６４ｃ及び終点６４ｄの間に位置する列車）が存在するかどうかを判断し（ステップＳ１０３）、存在すれば当該列車のアドレス６３ａを宛先アドレスとする電文を作成する。このとき、該当する列車が複数存在する場合は、それぞれの列車に対する電文を作成する（ステップＳ１０４）。作成した電文は、データ送受信部６０に渡されてこの電文はルータ３に伝送される（ステップＳ１０５）。

（ルータ制御部のフロー）
ルータ制御部２１は、ルータ３の帯域制御部（後述するように、本実施例では第２〜第４帯域制御部３２〜３４）から送信されるパケットを制御するようにこれらの帯域制御部の設定変更を行うために、周期的に起動される。起動する周期は、短ければトラフィック増減の変動をすぐに反映できるがルータ３の制御が間に合わなくなる可能性があるので、数秒〜１０秒程度で行われる。また、第１〜第４帯域制御部３１〜３４の設定変更のやり方としては、ルータ３にログインしてコマンドを発行することにより行われる。なお、センサ伝送制御装置２が電源オンしてルータ制御部２１が最初に起動したときには、隣接するルータ３と接続されている帯域制御部（図１の例では、第２帯域制御部３２と第３帯域制御部３３）については、センサ位置情報記憶部２５に記録されている発信元エントリのおのおのに対して、その発信元アドレスをもつデータを「帯域無制限で通す」という設定が行われる。

それでは、図８及び図９を用いてルータ制御部２１の処理について説明する。ルータ制御部２１が起動されると、まず、センサ位置情報記憶部２３にエントリの追加があったか否かを調べ（ステップＳ１３１）、もし、センサ位置情報記憶部２３に新規にエントリが追加されていれば、ルータ３に対してその発信元アドレスをもつデータを「帯域無制限で通す」という設定を行う（ステップＳ１３２）。次に、センサ位置情報記憶部２３にエントリの削除があったか否かを調べ（ステップＳ１３３）、エントリが削除されていたならば、ルータ３に対してその発信元アドレスをもつデータを「通さない」という設定にする（ステップＳ１３４）。

次にルータ制御部２１は、トラフィック記録情報記憶部２４とセンサ位置情報記憶部２３とから情報を読み込んで、ルータ３の帯域制御部のうち、センサデータ伝送装置６が接続されていない帯域制御部（図１の例では第２〜第４帯域制御部３２〜３４であって、以下この構成の場合について説明する）のおのおのに対して次のような設定を行う。すなわち、”ｋ”を第ｋ帯域制御部とすると、ｋ＝２として第２帯域制御部３２を選択し（ステップＳ１３５）、この第２帯域制御部３２に対して帯域制御処理を行い（ステップＳ１３６）、ｋを１進めて（ステップ１３７）、ｋが４、すなわち、第４帯域制御部３４になるまでこの帯域制御処理Ｓ１３６を繰り返す（ステップＳ１３８）。

それでは帯域制御処理Ｓ１３６の具体的な処理について説明する。なお、図９における定数Ｍ₀（ｋ）は設定対象としている第ｋ帯域制御部がセンサデータを送出できる単位時間(たとえば１秒)当たりの最大パケット数であり、予めこのルータ制御部２１に設定されているものとする。

まず、トラフィック記録情報記憶部２４の情報のうち、入力帯域制御部２４ｄが自帯域制御部となっていないエントリを取り出し、センサ位置情報記憶部２３の情報と突合せて、優先度２３ｃの高い順に並び替える（ステップＳ１４０）。並び替えた結果３６のｉ番目のエントリの発信元アドレスをＡi、頻度をＦiとし、エントリの数をＪとする。このときのイメージを図１０に示す。それぞれ、エントリ番号３６ａ、発信元アドレス３６ｂ、頻度３６ｃ、優先度３６ｄ及び帯域制限結果３６ｅから構成される。

もしトラフィック記録情報記憶部２４のすべてのエントリの頻度２４ｃが０［フレーム／秒］となっている、すなわち、流れているトラフィックが存在しない状態であると判断し（ステップＳ１４２）、かつ、第ｋ帯域制御部で帯域制限を行っているかを判断して（ステップＳ１５２）、帯域制限を行っている場合は、その帯域制限を解除して、センサ位置情報記憶部２３に記録されている発信元エントリの各々に対して、その発信元アドレスを持つデータを「帯域無制限で通す」ように設定する（ステップＳ１５３）。これは、１つ前のタイミングまで複数のトラフィックが流れていたのが全部なくなったので、設定を元に戻す、という意味の処理である。

一方、ステップＳ１４２で、トラフィック記録情報記憶部２４のいずれかのエントリの頻度２４ｃが０［フレーム／秒］でない、すなわち、流れているトラフィックが存在する状態であると判断したときは、並び替えた結果３６のうち、優先度最高のエントリ（ｉ＝１）から順に（ステップＳ１４３）、その発信元アドレスのパケットに帯域を割り当てていき、その合計値が最大パケット数Ｍ₀（ｋ）の帯域に収まる間は帯域制限をかけない。すなわち、発信元アドレス毎に割り当てたパケット数の合計が最大パケット数Ｍ₀（ｋ）の帯域を越えそうになったら、第ｉ番目のエントリに対するトラフィックをＭ_i-1（ｋ）に制限するように第ｋ帯域制御部を制御し（ステップＳ１４７）、第ｉ＋１番目以降のエントリ（第Ｊ番目までのエントリ）のトラフィックを「通さない」という帯域制限をルータ３の第ｋ帯域制御部に対して行う（ステップＳ１４８）。また、ステップＳ１４６で頻度Ｆ_iが余裕値Ｍ_i-1（ｋ）を超えない場合には、並び替えた結果３６の最後までステップを繰り返したか判定し（ステップＳ１４９）、まだ最後まで至っていなければｉ＋１番目以降のエントリに対する余裕値Ｍ_i（ｋ）を次式（１）から求める（ステップＳ１５０）。そして、並び替えた結果３６の次のエントリに対してステップＳ１４５〜Ｓ１４８までを繰り返す（ステップＳ１５１）。

Ｍ_i（ｋ） ＝ Ｍ_i-1（ｋ）−Ｆ_i （１）

たとえば、上述の図１０に示すように３つのトラフィックがあった場合の帯域制限のイメージを図１１に示す。すなわち、並び替えた結果３６のうち、エントリ１のトラフィックは最大パケット数Ｍ₀（ｋ）＝１０を超えていないので、制限はなく、エントリ２のトラフィックは、帯域の余裕値が３となるため、その余裕値内に制限され、さらに、エントリ３は既に帯域の余裕がないため、このトラフィックは通さない（＝０）という制限がされる。この結果、第２〜第４帯域制御部３２〜３４から外に出て行くトラフィックは、出力回線の容量Ｍ₀（ｋ）いっぱいを優先度の高い順に使うことになる。

（センサデータ受信部及びセンサデータ表示部のフロー）
列車側装置５を構成するセンサデータ受信部５４は、自装置宛のデータを受信する。この第１実施例の場合は、センサデータ伝送装置６から送信されるパケットはユニキャストアドレスが設定されている。また、センサデータ表示部５５は、画像やセンサデータの値を表示するモニタ画面や、センサデータの値が一定値を超えたかどうか判定し超えた場合は音で警告するスピーカ等から構成されており、ここではその詳細は規定しない。

（列車位置判定部のフロー）
列車位置判定部５１では、周期的に（たとえば１秒周期で）列車Ｔの位置を計算し、無線送受信部５０を介してマルチキャスト伝送する。宛先となるマルチキャストアドレス、すなわち、この列車Ｔの位置情報が送信されるセンサデータ伝送装置６は、列車Ｔの位置によって動的に決定されるが、ここではその方法の詳細説明は省略する。なお、マルチキャストアドレスの設定方法については、例えば特開２００３−２８３５５８号公報等に開示されている。また、列車位置の計算方法としては、図１に示すように、ＧＰＳ受信装置５２を列車に搭載してその位置の測定を行い、路線図と突き合わせて現在位置を求める方法や、信号装置５３によりＡＴＳ地上子受信し、この情報と車輪回転数から現在位置を求める方法などがあるが、ここでは詳細を規定しない。いずれにせよ、図１２に示すように、列車位置測定部５１は、列車位置を計算し（ステップＳ１６０）、その位置情報を無線送受信部５０を介してセンサデータ伝送装置６に送信する（ステップＳ１６１）。

（踏切で障害が発生した場合の動作）
それでは、以上のような構成のデータ伝送システム１の動作について説明する。まず、踏切で障害が発生した場合の動作について、図１３を用いて説明する。なお、この図１３においては、センサ伝送制御装置２及びルータ３とセンサデータ伝送装置６とは１組だけ存在し、このルータ３に３台の無線送受信部４ａ〜４ｃが接続されている場合について示している。もちろん、図１に示すように、無線送受信部４ａ，４ｃにもルータ３を設けて構成しても良いし、それぞれのルータ３にセンサ伝送制御装置２を設けて構成しても良い。

上述のように、障害物検知装置の作動や非常ボタンの操作が行われて、踏切支障報知装置８から踏切異常情報がセンサデータ伝送装置６に出力されると、上述のようにセンサデータ処理部６２は、センサ７としてのカメラで撮影された踏切内の画像をセンサデータとして、上述のように条件を満たす列車Ｔに向けて沿線ネットワーク９に出力する。

（踏切が複数ある場合の動作）
図１４は、２箇所の踏切（踏切１及び２）に、それぞれ、センサ７ｂ，７ｃが設けられ、また、それぞれのセンサ７ｂ，７ｃに対して、センサデータ伝送装置６ｂ，６ｃと、センサ伝送制御装置２ｂ，２ｃ及びルータ３ｂ，３ｃとを設けた場合である。なお、無線送受信部４は、３台設けられ、無線送受信部４ａ，４ｂがルータ３ｂに接続され、無線送受信部４ｃがルータ３ｃに接続されている場合を示している。この図１４の構成において、２箇所の踏切（踏切１及び２）の両方で障害が発生した場合にも、上述のように、それぞれのセンサデータ伝送装置６ｂ，６ｃから列車Ｔに対してセンサ情報（画像情報）が送信される。このとき、ルータ３ｂにおいては、それぞれのセンサデータ伝送装置６ｂ，６ｃから送信された画像情報が通過するため、無線帯域の不足によりどちらも満足に送信できなくなる。そこで、本実施例においては、上述のようにセンサ伝送制御装置２のルータ制御部２１により、ルータ３ｂのトラフィックを制御して、列車に近いほうの踏切画像を優先して送信するように構成されている。

具体的には、上述のように、それぞれのセンサ伝送制御装置２のセンサ位置情報記憶部２３に記憶されているセンサの情報において、それぞれのセンサ伝送制御装置２に近い順に優先度を高く設定することにより、遠いセンサ（カメラ）の画像情報の帯域を制限することができる（例えば、本実施例の場合は、優先度２３ｃの数値が小さいほど優先度が高い）。ここで、図１４の場合、例えば、列車Ｔが踏切１を通過してしまうなど、踏切画像を送信する必要がなくなれば、センサデータ伝送装置６ｂのセンサデータ処理部６２は、上述のようにデータの送信を行わなくなる。この結果、列車は踏切２の画像情報を高品位で受信することができる。

なお、複線で、踏切１に近づく列車と反対側から踏切２に近づく列車とがあったとしても、上記のとおり、それぞれのルータ３ｂ，３ｃの帯域が、上記列車の位置に合わせて制限されるため、近い方の踏切の画像が優先してそれぞれの列車に送信することができる。また、この例では、センサ７ｂ，７ｃとして、それぞれの踏切内を撮影するカメラを設けた場合について説明したが、異なる種類のセンサでも同様に帯域制限をして、優先度の高いセンサ７の情報を確実に列車に送信することができる。

このように、この第１実施例に係るデータ伝送システム１によれば、近接する列車Ｔにのみセンサの情報（例えば、上述のように踏切の画像情報）を伝送することができ、また、複数の異常状態が同時に発生している場合には最も近いセンサの情報（踏切の画像）を集中的に高品質で伝送することができる。また、複数の情報源がある場合には、優先度の高いデータを集中して送信することができる。

（基本構成）
次に、第２実施例として、列車Ｔが走行している位置を管理することなく、伝送される情報を制御するように構成したデータ伝送システム１′について説明する。以上の第１実施例においては、センサデータ伝送装置６に、列車位置記録部６１、列車位置情報記憶部６３及びセンサ伝送位置情報記憶部６４を設け、センサ情報を伝送するときに、ユニキャストアドレスにより送信していたが、本第２実施例においては、列車Ｔの位置情報は管理せず、沿線ネットワーク９に対してマルチキャストアドレスで送信する。すなわち、列車Ｔが踏切の近くに位置するか否かは考慮せず、無線送受信部４の送信エリアにいる列車Ｔに対してセンサ情報を送信するように構成した場合を示している。そのため、図１５に示すように、この第２実施例においては、センサデータ伝送装置６には、上述の列車位置記録部６１及び列車位置情報記憶部６３がない（もちろん、センサ伝送位置情報６４もない）。なお、図１５においては、図１と同様の構成要素は同一の符号を付している。列車Ｔは、受信するマルチキャストアドレスをこの列車Ｔの位置によって動的に決定するが、ここではその方法の詳細説明は省略する。なお、マルチキャストアドレスの設定方法については、例えば特開２００３−２８３５５８号公報に開示されている。そのため、列車側装置５には、列車位置測定部５１及びＧＰＳ受信装置５２が設けられている。

このように構成しても、上述のように、ルータ３のトラフィックは、各ルータ３に接続されているセンサ伝送制御装置２のルータ制御部２１によりそのトラフィックが制限されるため、優先度の高いセンサ情報が優先的に列車に送信されることとなる。具体的には、上述のルータ制御部２１のフローで説明したように、センサ位置情報記憶部２３に記憶されたセンサ毎の優先度に従ってそのセンサから送信されるパケットの帯域が制限されるため、第１実施例で説明したように、各センサ位置情報記憶部２３に、センサの位置や重要度により優先度を設定することにより、より重要度の高いデータを確実に列車に伝送することができる。但し、この第２実施例によると、列車Ｔの走行方向に関係なくセンサデータが伝送されるため、例えば、離れていく踏切の画像情報が列車Ｔに送信されることもある。

このように、この第２実施例に係るデータ伝送システム１′によれば、複数の異常状態が同時に発生している場合には最も近いセンサの情報（例えば、踏切の画像）を集中的に高品質で伝送することができる。また、複数の情報源がある場合には、優先度の高いデータを集中して送信することができる。

第１実施例に係るデータ伝送システムの構成を示すブロック図である。 トラフィック測定部の処理を示すフローチャートである。 トラフィック測定部で利用されるデータの構造を示す説明図であって、（ａ）はセンサ位置情報記憶部の構造を示し、（ｂ）はトラフィック記録情報記憶部の構造を示す。 列車位置記録部の処理を示すフローチャートである。 列車位置記録部で記録されるデータの構造を示す説明図であって、列車位置情報記録部の構造である。 センサデータ処理部の処理を示すフローチャートである。 センサ伝送位置情報記憶部のデータ構造を示すための説明図である。 ルータ制御部の処理を示すフローチャートである。 上記ルータ制御部の処理であって、帯域制御処理を示すフローチャートである。 上記帯域制御処理において、トラフィック情報を優先度で並び替えた結果である。 帯域制御の方法を説明するための説明図である。 列車位置測定部の処理を示すフローチャートである。 踏切で障害が発生した場合の動作を説明するための説明図である。 複数の踏切で障害が発生した場合の動作を説明するための説明図である。 第２実施例に係るデータ伝送システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１′ データ伝送システム
２ センサ伝送制御装置（経路制御装置） ３ ルータ（経路制御装置）
４ 無線送受信部（地上側送受信部） ２１ ルータ制御部（トラフィック制御部）
２２ トラフィック測定部 ２３ センサ位置情報記憶部（優先度記憶部）
３０ ポート ３１〜３４ 帯域制御部 ３５ 経路制御部
５０ 無線送受信部（移動体側送受信部）
５１ 列車位置測定部（移動体位置測定部）
５４ センサデータ受信部（データ受信部） Ｔ 列車（移動体）
６２ センサデータ処理部（データ送信部）
６３ 列車位置情報記憶部（移動体位置情報記録部）

Claims (8)

1. 外部に対してパケットの送受信を行う２以上のポートと、
   前記ポートのうち、いずれか１つのポートで受信した前記パケットを、残りのポートの少なくとも１つから送信する経路制御部と、
   前記ポート毎に、当該ポートで受信された前記パケットのトラフィック量を、当該パケットの発信元アドレス毎に計測するトラフィック測定部と、
   前記パケットの発信元アドレス毎に、当該パケットの優先度が記憶された優先度記憶部と、
   前記ポートの各々に設けられ、当該ポートから送信される前記パケットのトラフィック量が、当該パケットの発信元アドレス毎に設定された上限値を超えないように制限する帯域制御部と、
   前記トラフィック測定部で測定された前記トラフィック量と、前記優先度記憶部に記憶された前記優先度とから、前記ポート毎に、当該ポートから送信できる前記パケットの最大トラフィック量を超えないように、前記帯域制御部の各々に対して、前記発信元アドレス毎に前記上限値を設定するトラフィック制御部とを有して構成された経路制御装置。
2. 前記トラフィック制御部は、
   前記トラフィック測定部で前記トラフィック量が計測された前記パケットのうち、前記上限値を設定しようとするポート以外のポートで受信された前記パケットの発信元アドレスを、前記優先度記憶部に記憶された前記優先度と対応付けて、当該優先度の高い順に並べ替え、
   前記優先度が高い前記発信元アドレス順に、前記トラフィック測定部で測定された前記トラフィック量を前記上限値として割り当てていき、割り当てた前記上限値の合計値が前記最大トラフィック量を超えたときは、最後に割り当てた前記発信元アドレスの前記上限値を、前記合計値が前記最大トラフィック量を超えない値にし、さらに、残りの前記発信元アドレスの前記上限値を０にして、
   前記ポート毎に、前記上限値を設定するように構成された請求項１に記載の経路制御装置。
3. 前記トラフィック制御部は、
   前記トラフィック測定部で前記トラフィック量が計測された前記パケットのうち、前記上限値を設定しようとするポート以外のポートで受信された前記パケットがないときは、前記帯域制御部の当該ポートに対する制限を解除するように構成された請求項１または２に記載の経路制御装置。
4. 地上に設けられた地上側送受信部と、
   移動体に設けられ、前記地上側送受信部とパケットの送受信を行う移動体側送受信部と、
   地上に設けられ、前記ポートの何れかを介して前記地上側送受信部とパケットの送受信を行う請求項１〜３いずれか一項に記載の経路制御装置と、
   地上に設けられ、前記経路制御装置の前記ポートのいずれかに接続されてデータを前記パケットとして前記移動体に送信するデータ送信部と、
   前記移動体に設けられ、前記データ送信部から送信された前記データを、前記移動体側送受信部を介して受信するデータ受信部とから構成されたデータ伝送システム。
5. 前記データ送信部が、前記パケットを前記移動体に対してマルチキャストアドレスで送信するように構成された請求項４に記載のデータ伝送システム。
6. 前記移動体に設けられ、当該移動体の位置を計測して前記データ送信部に通知する移動体位置測定部と、
   地上に設けられ、前記移動体位置測定部から送信された前記移動体の位置を記録する移動体位置記録部とを有し、
   前記データ送信部が、前記移動体の前記位置が所定の範囲内にあるときに、当該移動体に対して前記データを送信するように構成された請求項４に記載のデータ伝送システム。
7. 前記移動体位置記録部が、前記移動体の位置とともに当該移動体の移動方向を記憶するように構成され、
   前記データ送信部が、前記移動体の前記位置が所定の範囲内にあり、且つ、前記移動体が所定の方向に移動しているときに、当該移動体に対して前記データを送信するように構成された請求項６に記載のデータ伝送システム。
8. 前記データ送信部が、前記パケットを前記移動体に対してユニキャストアドレスで送信するように構成された請求項６または７に記載のデータ伝送システム。

Images