JP2015177216A - 無線システム及び中継通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信状態に応じて中継の必要性及び中継する移動端末を判断決定する無線システム及び中継通信方法を提供する。
【解決手段】システム本部側に設置された指令装置と、基地局を介して指令装置と通信し、かつ、自端末の現在位置を含む端末情報を出力する２以上の移動端末と、端末情報に基づき移動端末の通信状態を個別に管理監視し、通信しようとする移動端末の通信状態が予め設定された通信状態閾値より小さい場合には、通信しようとする移動端末の現在位置に近い他の移動端末に通信を中継させる管理監視装置と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線システム及び中継通信方法に関する。

各市町村に利用されている業務用の無線システムは、本部に設置された指令装置、屋外に設置された基地局、この基地局を介して指令装置と通信する複数の移動端末により構成されている。

移動端末は、少容量のバッテリを電力源とする場合が多いため、消費電力の節約のための多くの省電力技術が提案されている。例えば、特開２０１２−２２７７８１号公報においては、バッテリ残量の少ない移動端末が基地局を介して通信を行う場合、バッテリ残量の多い移動端末が、この通信を中継することで、バッテリ残量の少ない移動端末の消費電力を低減する技術が開示されている。

特開２０１２−２２７７８１号公報

しかしながら、特開２０１２−２２７７８１号公報にかかる構成では、以下のような問題がある。即ち、中継する移動端末（バッテリ残量の多い移動端末）は、移動端末（中継を望むバッテリ残量の少ない移動端末）が、他の移動端末（中継できる移動端末）のバッテリ情報を自から取得しなければならない。このバッテリ情報の取得のために電力が消費され、バッテリ残量の少ない移動端末にとり大きな負担となる。

また、移動端末と基地局とが出力する電波強度はそれぞれ異なるため、バッテリ残量が多くても移動端末と基地局との位置関係等により通信状態が悪くなることがある。例えば、移動端末がビルの陰に隠れていると、基地局が受信する電波強度は微弱となるが、基地局からの電波は強いので移動端末が受信する電波強度は良好な場合がある。この様な場合には、移動端末は基地局が受信する電波強度については分からないので、当該移動端末にとって中継する移動端末を探索する必要性がない。

そこで、本発明の主目的は、通信状態に応じて中継の必要性及び中継する移動端末を判断決定する無線システム及び中継通信方法を提供することである。

上記課題を解決するため、無線システムに係る発明は、システム本部側に設置された指令装置と、基地局を介して指令装置と通信し、かつ、自端末の現在位置を含む端末情報を出力する２以上の移動端末と、端末情報に基づき移動端末の通信状態を個別に管理監視し、通信しようとする移動端末の通信状態が予め設定された通信状態閾値より小さい場合には、通信しようとする移動端末の現在位置に近い他の移動端末に通信を中継させる管理監視装置と、を備えることを特徴とする。

また、中継通信方法に係る発明は、基地局を介して指令装置と通信し、かつ、自端末の現在位置を含む端末情報を出力する２以上の移動端末の端末情報に基づき移動端末の通信状態を個別に管理監視して、通信しようとする移動端末の通信状態が予め設定された通信状態閾値より小さいか否かを判断する通信状態判断ステップと、通信しようとする移動端末の現在位置に近い他の移動端末に通信を中継させる中継指令ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、通信状態に応じて中継の必要性及び中継する移動端末を判断して中継端末を決定するので、バッテリ残量等が少ないような通信状態でも高品質な通信が行えるようになる。

無線システムのブロック図である。 管理監視装置の主要構成を示すブロック図である。 端末情報テーブルを例示した図である。 中継通信方法を説明するフローチャートである。 一方の移動端末が他の移動端末を中継端末として指令装置と通信している際の様子を示す図である。

本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る主に業務に用いられる無線システム２のブロック図である。以下、業務用無線システム２をシステム２と略記する。

このシステム２は、管理監視装置１０、指令装置１１、回線制御装置１２、複数の基地局１３、複数の移動端末１４等を備える。

そして、指令装置１１と移動端末１４とは基地局１３を介して通信する。このとき、管理監視装置１０は、通信状態を監視して、当該通信状態が予め設定された通信状態閾値より悪い場合には、通信する移動端末１４とは別の移動端末１４に中継させる。これにより通信する移動端末１４は、他の移動端末１４を中継して指令装置１１と通信する。このときの通信状態には種々の状態が想定される。例えば、通信する移動端末１４のバッテリ残量、基地局１３が当該移動端末１４から受信した電波の受信感度等である。以下の説明では、バッテリ残量を例に説明する。

移動端末１４（１４ａ〜１４ｎ）は、当該システム２の利用者が携帯する携帯電話や車両に搭載される車載端末等である。この移動端末１４は、電源が投入されると、基地局１３から常時送信されている当該基地局１３の通信エリア等を示す報知信号の受信を行って、自端末が通信可能圏内か圏外かの判断を行う。

そして、通信可能圏内と判断した場合には、移動端末１４はそのときの基地局１３を通信基地局として、当該移動端末１４の端末情報を送信する。端末情報は、定期的に収集されて基地局１３に送信される移動端末１４に関する情報である。基地局１３は、受信した端末情報を、管理監視装置１０に転送する。管理監視装置１０は、端末情報を移動端末１４の管理監視のために端末情報テーブルとして蓄積する。

なお、端末情報として、端末番号、位置情報、バッテリ残量情報、端末種別情報、グループ番号等が例示できる（図３参照）。端末番号は、移動端末１４に予め割り振られた固有の識別番号である。位置情報は、搭載しているＧＰＳ機能により取得される移動端末１４の現在位置を示す情報である。バッテリ残量情報は、移動端末１４に搭載されているバッテリの残量を示す情報である。端末種別情報は、携帯電話やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等の移動端末であるか、緊急車両等に搭載された車載端末であるかを示す情報である。グループ番号は、現場作業する作業グループに対応付けして割り当てられた番号である。

移動端末１４の現在位置やバッテリ残量は時々刻々変化するので、端末情報を送信する際に、これらの情報はその都度収集される。しかし、端末番号や端末種別情報は予め記憶され、またグループ番号はグループ編成された際に登録される情報なので、端末情報を送信するたびに収集されることはない。

基地局１３（１３ａ、１３ｂ）は、所定の通信エリア内の移動端末１４と通信を行う。このとき、基地局１３は移動端末１４から受信した端末情報と共に、移動端末１４の電波強度等を示す受信感度情報を管理監視装置１０に送信する。

回線制御装置１２は、指令装置１１の支配下の基地局１３と当該指令装置１１との接続を制御する装置である。

指令装置１１は、システム本部に設置されて、音声等により移動端末１４の利用者と通信するための装置である。

図２は、管理監視装置１０の主要構成を示すブロック図である。管理監視装置１０は、指令装置１１や基地局１３と通信するための送受信部１０ａ、端末情報と受信感度情報とを移動端末１４毎に纏めて端末情報テーブルとして格納する格納部１０ｂ、中継する移動端末１４を選択する端末選択部１０ｃ、これらを制御する制御部１０ｄを備える。

図３は、端末情報テーブルＫを例示した図で、この端末情報テーブルＫは、バッテリ残量Ｋ２、現在位置Ｋ３、端末種別Ｋ４、グループＫ５、受信感度Ｋ６等の情報が移動端末１４の端末番号Ｋ１に対応付けして構成されている。

次に、この様なシステム２における中継通信方法を説明する。図４は、中継通信方法を説明するフローチャートである。バッテリ残量を通信状態とし、バッテリ閾値を通信状態閾値とする。そして、バッテリ残量の少ない移動端末１４ａが通話を希望し、管理監視装置１０が移動端末１４ｂに中継するように指示をだす場合を例とする。このとき移動端末１４ａを通信端末と記載し、中継する移動端末１４ｂを中継端末と記載する。

先ず、通信端末での処理を説明する。

ステップＳＡ１，ＳＡ２： 移動端末１４の利用者は、当該移動端末１４を操作して通信を開始する。移動端末１４は、かかる操作に基づき通信要求Ｐ１を基地局１３を介して管理監視装置１０に出力する。

ステップＳＡ３，ＳＡ４： その後、後述する中継処理により他の移動端末１４を中継端末とした通信が開始され、この通信が終了すると、通信終了通知Ｐ４を送信して処理は終了する。

次に、管理監視装置１０における中継端末設定処理を説明する。

ステップＳＣ１，ＳＣ２： 通信端末１４ａからの通信要求Ｐ１は、管理監視装置１０の送受信部１０ａを介して制御部１０ｄに入力する。制御部１０ｄは、端末選択部１０ｃに格納されている図３に例示すような端末情報テーブルＫを参照して、通信端末１４ａのバッテリ残量Ｖｒが予め設定された残量（以下、バッテリ閾値Ｖｔと記載する）より多いか否かを判断する。

バッテリ残量Ｖｒとバッテリ閾値Ｖｔとの比較は、制御部１０ｄが通信端末１４ａの端末番号を検索キーワードとして端末情報テーブルＫを検索して、端末情報テーブルＫに記録されているバッテリ残量Ｖｒを読み出す。そして、読み出したバッテリ残量Ｖｒとバッテリ閾値Ｖｔとを比較する。

ステップＳＣ３： この結果、バッテリ残量がバッテリ閾値より多い場合（Ｖｒ＞Ｖｔ）には、他の移動端末１４による中継は不要と判断する。

なお、バッテリ閾値は、予め設定された値である。このとき通信端末１４ａの端末種別が車載端末の場合は車載充電器により常に通信可能な状態に維持されているとして、中継不要とすることができる。

また、移動端末でも機種によりバッテリ容量が異なることがある。このような場合には、端末情報にバッテリ閾値を含めて送信し、端末情報テーブルＫにバッテリ閾値の項目を追加してもよい。

ステップＳＣ４〜ＳＣ６： 一方、バッテリ残量がバッテリ閾値より少ない場合には、制御部１０ｄは他の移動端末１４での中継が必要と判断して、端末選択部１０ｃに中継する移動端末１４を選択させる。これにより端末選択部１０ｃは、端末情報テーブルＫを参照して、通信端末１４ａと同じグループで、かつ、通信端末１４ａの近くの移動端末１４を中継端末候補として選択する。

このとき、上記条件が満たされていても、通信端末１４ａがビルの陰に隠れているため基地局に届く電波の強度が小さい（受信感度が悪い）場合もある。このような場合にも高品質な通信が行えるように、端末選択部１０ｃは、他の移動端末１４の内で最も受信感度の大きい移動端末１４を中継端末と決定（先の仮定では、移動端末１４ｂが中継端末である）する。そして、制御部１０ｄは、送受信部１０ａを介して、中継端末として決定された移動端末１４ｂに中継指令Ｐ２を出力する。

中継指令Ｐ２は基地局１３を介して中継端末に送信されるが、管理監視装置１０の支配下にある基地局１３は複数存在する。従って、通信端末と指令装置１１とが中継端末を介しないで通信する際に用いられる基地局１３と、中継端末を介して通信する際に用いられる基地局１３とが異なる場合が生じる。

そこで、制御部１０ｄは、どの基地局１３から中継端末に中継指令Ｐ２を出力するかを指定する基地局情報を回線制御装置１２に出力する。この基地局情報は、制御部１０ｄが、端末選択部１０ｃが決定した中継端末の現在位置を当該端末選択部１０ｃから受信する。そして、制御部１０ｄは、予め記憶している基地局１３の通信エリア等の位置情報を参照して中継端末に最も近い（通信環境の良い）基地局１３を決定して、これを基地局指定情報として回線制御装置１２に出力する。

ステップＳＣ７： ステップＳＣ６で出力した中継指令Ｐ２に対し、後述するように、移動端末１４ｂは中継を拒否する場合がある。この場合には、中継指令Ｐ２を受けた移動端末１４ｂから中継拒否Ｐ３が送信される。

制御部１０ｄは、中継拒否Ｐ３を受信すると、端末選択部１０ｃに再度中継端末の決定を行わせる。無論、この場合には、先に中継端末として決定された移動端末１４以外の他の移動端末１４を選択させる。端末選択部１０ｃは、先に説明したステップＳＣ４〜ステップＳＣ６の処理を繰り返して、新たな中継端末を決定する。このような処理を繰り返すことにより、最終的な中継端末が決定される。

ステップＳＣ８： また、一端中継が開始された後に、当該中継端末が中継出来なくなることもある（これについては、後述する）。この様な場合には、中継端末から中継変更通知Ｐ５が出力される。

制御部１０ｄは、中継変更通知Ｐ５を受信すると、処理をステップＳＣ４に戻し、これまで説明した中継端末決定処理が繰り返されて、新たな中継端末を決定する。即ち、移動端末１４から中継変更要求が通知された際には、例えば移動端末１４ｃに中継させて移動端末１４ａの通信が継続できるようにする。

このとき、受信した信号に中継変更信号が含まれていると、通信品質の低下を招くので、フィルタ等を用いて除去することが好ましい。

ステップＳＣ９，ＳＣ１０： また制御部１０ｄは、通信終了通知Ｐ４を受信すると、中継完了指令Ｐ６を出力して、処理が終了する。

次に、中継端末で中継処理を説明する。

ステップＳＢ１〜ＳＢ３： 中継指令Ｐ２を受信した移動端末１４ｂは、自端末が中継端末として動作できるか（中継できるか）を判断する。このような場合として、例えば移動端末１４ｂの利用者が通信しようとして操作中であったような場合が例示できる。中継を行うことができない場合は、移動端末１４ｂは中継拒否Ｐ３を通知する。

ステップＳＢ４： 最終的に決定された移動端末１４ｂは、中継を開始する。図５は、移動端末１４ａが移動端末１４ｂを中継端末として指令装置１１と通信している際の様子を示している。

ステップＳＢ５： 以上の手順で、移動端末１４ｂは中継端末として動作し、中継完了指令Ｐ６を受信した否かの判断を行う。中継完了指令６を受信した場合（通信が終了した場合）は中継処理を終了する。

ステップＳＢ６，ＳＢ７： 中継動作は、移動端末１４の利用者の意志と関係なく行われ、当該移動端末１４の利用者は自端末が中継動作していることを知らない状態である。そして、中継動作は自端末の利用者が通信出来ない状態（通信機能が制限された状態）である。このため、移動端末１４の利用者が通信を行おうとしても、通信出来ないことになる。

このような不都合が発生しないように、移動端末１４が中継動作中であっても、自端末の利用者が通信しようとして操作されたか否かの監視を行っている。そして、自端末が操作された場合は、中継変更Ｐ５を送信する。

移動端末１４は中継端末として機能しているので、中継変更要求Ｐ５は、中継信号（通信端末から受けた信号）に含めて送信することになる。例えば、基地局１３との通信がパケット通信の場合には、中継変更要求Ｐ５を所定のパケット間隔毎に送信する方法が考えられる。また、例えば基地局１３との通信が音声信号の場合には、中継変更要求Ｐ５を所定周波数のアナログ信号として音声信号に合成して出力すること可能である。

そして、この中継端末として機能している移動端末１４ｂは、通信機能を復帰させて、これまで説明した移動端末１４ａと同じような処理に従い通信を開始する。

ところで、これまでの説明では、移動端末１４と指令装置１１との相互通信を行う場合について説明したが、指令装置１１から各移動端末１４に対する通信の場合は、かかる中継は不要である。

以上説明したように、バッテリ残量が少なくなった移動端末でも、他の移動端末を中継して指令装置と相互通信が行えるので、バッテリ残量が少ない移動端末でも電力消費を削減しながら、かつ、効率的に通信できるようになる。

また、受信感度に応じて中継する移動端末を決定するので、通信品質の低下を防止することが可能になる。

そして、これら中継端末の決定は、通信する移動端末ではなく、指令装置側の管理監視装置が行うので、通信する移動端末が知ることができない通信品質の低下が防止出来るようになる。

２ 無線システム
１０ 管理監視装置
１０ｃ 端末選択部
１０ａ 送受信部
１０ｂ 格納部
１０ｄ 制御部
１１ 指令装置
１２ 回線制御装置
１３ 基地局
１４（１４ａ〜１４ｎ） 移動端末

Claims (10)

1. システム本部側に設置された指令装置と、
   基地局を介して前記指令装置と通信し、かつ、自端末の現在位置を含む端末情報を出力する２以上の移動端末と、
   前記端末情報に基づき前記移動端末の通信状態を個別に管理監視し、通信しようとする前記移動端末の通信状態が予め設定された通信状態閾値より小さい場合には、通信しようとする前記移動端末の前記現在位置に近い他の前記移動端末に通信を中継するように指示を出す管理監視装置と、を備えることを特徴とする無線システム。
2. 請求項１に記載の無線システムであって、
   前記端末情報には、少なくとも前記現在位置を示す位置情報、前記移動端末の機種を示す端末種別情報、該移動端末が所属するグループを示すグループ情報、及び、該移動端末のバッテリ残量を示す前記バッテリ残量情報が含まれ、
   前記基地局が前記端末情報を受信した際には、当該端末情報と共に前記基地局と前記移動端末との通信状態を示す通信環境情報を付加して前記管理監視装置に送り、
   前記管理監視装置は、前記バッテリ残量又は前記通信環境条件が前記通信状態閾値より小さい場合に、当該通信状態閾値より大きい通信状態を示す他の前記移動端末に中継させることを特徴とする無線システム。
3. 請求項２に記載の無線システムであって、
   前記管理監視装置は、通信する前記移動端末が前記グループ情報に基づき、車両に搭載された車載端末であると判断した場合には、当該移動端末の中継は不要と判断することを特徴とする無線システム。
4. 請求項２又は３に記載の無線システムであって、
   前記通信状態閾値が前記バッテリ残量に対する閾値の場合には、当該通信状態閾値は前記移動端末毎に設定可能に設けられていることを特徴とする無線システム。
5. 請求項２に記載の無線システムであって、
   前記管理監視装置は、他の前記移動端末に対して中継を行わせる際に、当該端末に中継を行わせる中継指令を通知することを特徴とする無線システム。
6. 請求項２に記載の無線システムであって、
   中継している前記移動端末の利用者が、当該移動端末を利用して通信する場合には、前記管理監視装置に対して中継先の変更を要求することを特徴とする無線システム。
7. 基地局を介して指令装置と通信し、かつ、自端末の現在位置を含む端末情報を出力する２以上の移動端末の端末情報に基づき前記移動端末の通信状態を個別に管理監視して、通信しようとする前記移動端末の通信状態が予め設定された通信状態閾値より小さいか否かを判断する通信状態判断ステップと、
   通信しようとする前記移動端末の前記現在位置に近い他の前記移動端末に通信を中継させる中継指令ステップと、を含むことを特徴とする中継通信方法。
8. 請求項７に記載の中継通信方法であって、
   前記端末情報には、少なくとも前記現在位置を示す位置情報、前記移動端末の機種を示す端末種別情報、該移動端末が所属するグループを示すグループ情報、及び、該移動端末のバッテリ残量を示す前記バッテリ残量情報が含まれ、
   前記基地局が前記端末情報を受信した際には、当該端末情報と共に前記基地局と前記移動端末との通信状態を示す通信環境情報を付加して前記管理監視装置に送り、
   前記管理監視装置は、前記バッテリ残量又は前記通信環境条件が前記通信状態閾値より小さい場合に、当該通信状態閾値より大きい通信状態を示す他の前記移動端末に中継させることを特徴とする中継通信方法。
9. 請求項８に記載の中継通信方法であって、
   前記管理監視装置は、通信する前記移動端末が前記グループ情報に基づき、車両に搭載された車載端末であると判断した場合には、当該移動端末の中継は不要と判断することを特徴とする中継通信方法。
10. 請求項８又は３に記載の中継通信方法であって、
    前記通信状態閾値が前記バッテリ残量に対する閾値の場合には、当該通信状態閾値は前記移動端末毎に設定可能に設けられていることを特徴とする中継通信方法。

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